[發明專利]一種分數階頻率復用場景下抑制共謀的頻譜拍賣方法

在審

• 申請號: 201710285091.1
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107222868A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 趙峰;聶化芝;陳宏濱
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;H04B17/382;H04B17/336;H04B17/391
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司45112
• 代理人: 陸夢云

技術領域

本發明屬于認知無線電技術，特別是一種分數階頻率復用場景下進行頻譜拍賣的共謀抑制方法。

背景技術

由于頻譜資源的日益短缺以及現有的頻譜資源分配不合理，使用效率較低，如何研究更科學合理的頻譜分配和復用方法已成為亟待解決的問題。現階段，拍賣理論應用于頻譜分配領域已極大地提高了頻譜的分配效率，頻譜拍賣技術已成為研究的熱點。分數階頻率復用技術通過將蜂窩小區劃分為小區中心和邊緣兩部分而成為一種高效的頻譜復用方法，該方法給小區中心和邊緣用戶提供不同的頻段，并且采用一定的復用因子使相鄰小區之間均采用不同的頻段，不但可以極大地提高頻率復用率，還可以有效地抑制小區邊緣與小區中心的干擾以及小區邊緣用戶之間的相互干擾。現階段將拍賣理論和分數階頻率復用技術相結合進行頻譜分配的研究已極大地提高了頻率利用率和分配效率。

但是，利用上述兩種技術進行頻譜拍賣時，很少有學者研究這一拍賣過程中形成的共謀問題。頻譜拍賣的過程中，用戶之間的共謀行為將對整個拍賣結果產生影響，因為每個用戶都是自私且理性的，他們都是從提高自身利益的角度出發，在拍賣過程中可能會因此而發生欺詐和勾結，從而形成共謀。一旦共謀形成，拍賣將不能保證公平性，拍賣效率、系統收益和穩定性也將受到影響。因此，解決頻譜拍賣中的共謀問題刻不容緩。現階段對共謀的研究主要集中有：投標環共謀、拍賣失敗者共謀、次級出租共謀以及贏家共謀。但是，目前還沒有分數階頻率復用場景下進行頻譜拍賣時的共謀抑制研究。

發明內容

本發明的目的在于針對現階段的頻譜拍賣技術中廣泛存在的共謀現象，提出一種分數階頻率復用場景下進行頻譜拍賣時存在的共謀的抑制方法。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種分數階頻率復用場景下進行頻譜拍賣時存在的共謀的抑制方法，包括如下步驟：

(1)在分數階頻率復用的頻譜拍賣模型中，結合信號傳輸過程中的信干噪比及帶寬等因素，給出買家k對某個頻段j的出價表達式表示：v_kj＝γ_kB_k log₂(1+SINR_k)，其中，γ_k表示買家k對某段頻譜的喜好度，B_k表示買家k的通信帶寬，SINR_k表示買家k的信干噪比；

(2)設計能有效抑制競標失敗者共謀的出價方案，主要體現為依據分數階頻率復用的性質和頻率復用因子的數值，劃分同頻小區，并進而形成非沖突買家小組，再以各個非沖突買家小組為新的競標人參與拍賣；拍賣開始前，非沖突買家小組內部各個買家依據出價表達式給出出價信息；然后，計算非沖突買家小組w的整體出價，方法是B_wj＝min{v_kj}·L，k∈w，其中v_kj表示買家j對頻段k的出價，L為非沖突買家小組內部買家個數；為有效抑制失敗者共謀現象，給出改進的小組出價表達式，即引入了非沖突買家小組W內出價最低者的期望激勵I，且有：

其中表示買家小組j中出價的最低值。進而給出非沖突買家小組w對頻段j的最終出價表示為：B_wj＝min{v_kj}·L-I，k∈w；

(3)建立能實現整個系統效用最大化的優化問題，其目標函數為：

其中，U(x)表示系統的效用函數，x_wj表示分配向量，用于表示非沖突買家小組w競拍頻譜j成功與否，只能取0或1，干擾約束條件表示為：它表示某個頻段j在一輪拍賣中至多分配給一個買家小組，其中a_wj指示買家小組w對頻段j的出價情況，只有在買家小組w對頻段j的出價大于保留價時才有a_wj＝1，否則為0；買家小組和各個賣家在拍賣中心的組織下根據系統效用最大化的目標和干擾約束條件的限制進行頻譜拍賣；

(4)通過納什均衡解的方式設計合理的支付機制抑制贏家小組之間為提高收益而達成的共謀。主要體現為：以最大化贏家小組內部單個成員買家收益的乘積為目標建立目標函數：