[發(fā)明專利]一種分?jǐn)?shù)階頻率復(fù)用的頻譜拍賣方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610040454.0
• 申請(qǐng)日: 2016-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN105578478B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙峰;聶化芝;陳宏濱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W16/10
• 分類號(hào): H04W16/10
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 楊雪梅

1.一種分?jǐn)?shù)階頻率復(fù)用的頻譜拍賣方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)首先建立頻譜拍賣的系統(tǒng)模型，系統(tǒng)模型包括賣家、拍賣中間人、買家和頻譜池，將蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的頻譜授權(quán)用戶作為頻譜拍賣的賣家，有頻譜需求的非授權(quán)用戶視為頻譜拍賣的買家；賣家將自己待出租的頻段信息提交給拍賣中間人，拍賣中間人將待拍賣的頻譜資源匯總整理后放入頻譜池中供有頻譜需求的非授權(quán)用戶競(jìng)標(biāo)；

(2)根據(jù)系統(tǒng)模型對(duì)隨機(jī)分布在認(rèn)知無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的非授權(quán)用戶參與拍賣之前的分組，由于這些用戶分配頻譜資源時(shí)需要考慮相互之間的通信干擾，為了抑制小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間的干擾，根據(jù)分?jǐn)?shù)階頻率復(fù)用技術(shù)和同頻小區(qū)劃分原則，先將多個(gè)相鄰的蜂窩小區(qū)進(jìn)行同頻小區(qū)的劃分，同頻小區(qū)之間由于不存在相互干擾，因此可以共用同一頻段，故隨機(jī)分布在多個(gè)蜂窩小區(qū)內(nèi)的非授權(quán)用戶也依據(jù)他們所在的位置被劃分到不同的小區(qū)內(nèi)，形成自然的同頻小組，同頻小組內(nèi)的非授權(quán)用戶將被作為一個(gè)整體參與頻譜拍賣，將這些同頻小組視為參與頻譜拍賣的虛擬買家小組；設(shè)分組完成后得到的虛擬買家小組共有n個(gè)；

(3)同頻小組劃分完成后，再綜合小組內(nèi)部所有非授權(quán)用戶對(duì)某個(gè)頻段的出價(jià)信息，將內(nèi)部成員出價(jià)最小值作為虛擬買家小組參與相應(yīng)頻段拍賣的出價(jià)；設(shè)授權(quán)用戶共有m個(gè)待出讓的頻段，記為{s₁,s₂,…,s_m}，授權(quán)用戶對(duì)這m個(gè)虛擬頻段的保留價(jià)記為：{b₁,b₂,…,b_m}，虛擬買家小組對(duì)所有頻段的出價(jià)情況用出價(jià)矩陣v表示，某個(gè)買家小組對(duì)所有頻段的出價(jià)情況表示為：{v₁,v₂,…,v_m}，其中v_m表示買家小組對(duì)第m個(gè)頻段的出價(jià)；拍賣中間人收集、整理賣家和虛擬買家小組的價(jià)格信息，將虛擬買家小組提交的出價(jià)信息進(jìn)行排序，對(duì)照賣家保留價(jià)情況將頻段優(yōu)化分配；

(4)將優(yōu)化分配問題建模為其中，U(x)表示系統(tǒng)的效用函數(shù)，頻譜拍賣的最終目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)虛擬買家小組效用的最大化，x_ij表示分配向量，用于描述虛擬買家小組競(jìng)拍頻譜成功與否，只能取0或1，x_ij＝1表示虛擬買家小組i贏得某個(gè)頻段j的拍賣，v_ij表示虛擬買家小組i對(duì)頻段j的出價(jià)情況，即虛擬買家小組i想要贏得頻段j所愿意支付的最大價(jià)格；分組完成后各虛擬買家小組應(yīng)滿足干擾約束條件，干擾約束條件表示為：它表示某個(gè)頻段j在一輪拍賣中至多分配給一個(gè)虛擬買家小組，其中a_ij指示虛擬買家小組i對(duì)頻段j的出價(jià)情況，只有在虛擬買家小組i對(duì)頻段j的出價(jià)大于保留價(jià)時(shí)才有a_ij＝1，否則為0；虛擬買家小組和各個(gè)賣家在拍賣中間人的組織下根據(jù)系統(tǒng)效用最大化的目標(biāo)和干擾約束條件的限制進(jìn)行頻譜拍賣；

(5)采用拉格朗日松弛算法求解上述優(yōu)化分配問題，得到最終的優(yōu)化分配矩陣x；最終虛擬買家小組贏得某個(gè)頻段的使用權(quán)后，虛擬買家小組內(nèi)部的各個(gè)買家可以共同使用而無(wú)需再考慮干擾問題，從而實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分?jǐn)?shù)階頻率復(fù)用的頻譜拍賣方法，其特征在于，所述系統(tǒng)模型面向復(fù)用因子為3的分?jǐn)?shù)階頻率復(fù)用場(chǎng)景建立。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分?jǐn)?shù)階頻率復(fù)用的頻譜拍賣方法，其特征在于，所述步驟(5)中采用拉格朗日松弛算法求解優(yōu)化問題的過程為：

首先通過拉格朗日乘子λ建立拉格朗日松弛問題，并用L(λ)表示，并且有：

通過化簡(jiǎn)計(jì)算，得到：

最終得到的拉格朗日松弛子問題為：

拉格朗日松弛子問題的解可以通過下式給出：

通過求解拉格朗日松弛子問題和拉格朗日對(duì)偶問題，得到原問題的近似解，并進(jìn)行可行化處理，最終得到原問題的可行解；采用對(duì)偶間隙描述拉格朗日對(duì)偶解與原問題的解之間的接近程度，并通過次梯度優(yōu)化不斷修正拉格朗日乘子λ，最終實(shí)現(xiàn)拉格朗日對(duì)偶解充分接近原問題的解，從而求得最優(yōu)分配x。