本发明专利技术涉及通信技术，特别涉及一种用于不具备完整网络环境信息的无线通信系统中的分布式频谱共享方法。本发明专利技术的主要方法是：一种基于不完全网络环境信息的分布式频谱共享方法，本方法基于逆向拍卖理论，建立包括认知网络基站、认知网络终端和授权用户在内的拍卖机制，在拍卖模型中采用多轮竞拍制度，由授权用户根据自身成本和收益目标多次竞拍认知网络终端发布的带宽需求，同时，在拍卖中授权用户为避免收益低于0，会自动结束竞拍，完成频谱分配。本发明专利技术的有益效果为，能有效地同时为授权和认知网络提供非零的频谱共享收益，以及提高授权频谱资源的利用率。本发明专利技术尤其适用于不具备完整网络环境信息的无线通信系统中的分布式频谱共享。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信技术，特别涉及一种用于不具备完整网络环境信息的无线通信系 统中的分布式频谱共享方法。
技术介绍
随着移动无线通信技术的快速发展及宽带无线通信业务的不断出现和普及，剩余 的可用空闲无线频谱资源越来越有限。与此同时，目前在大多数已被无线电频谱管理机构 所正式分配的无线通信频段中频谱资源的利用率仍然很低。据美国权威机构测定，有70% 以上已分配的无线频谱资源没有得到服务提供者的充分利用。这个情况显然和已受到广泛 关注的频谱资源短缺情况相互矛盾，而当前无线电频谱管理机构所采用的静态和固定的频 段分配方式被认为是造成上述矛盾的重要原因之一。因此，我们亟需一种可以有效解决无 线频谱资源短缺的动态频谱管理方案，而能够实现频谱资源实时按需分配的频谱共享技术 就被认为是现阶段一种非常有效的解决方案。 当具备频谱资源合法使用权的授权用户与不具备频谱资源合法使用权的认知用 户达成频谱共享协议时，授权用户将自己的空闲频段租用给认知用户并从中收取一定的租 金；而认知用户通过在租赁频段上传输自己的数据来获得一定的数据传输收益。在这一频 谱租赁过程中，需要在有效提升授权用户和认知用户各自收益的基础上，合理地对频谱资 源进行了动态分配。 然而，当前授权用户的通信设备通常对无线环境的检测能力相对不足，并且不同 的授权用户（例如各个移动通讯营运商）之间存在着显著的信息壁皇。这就导致了授权用 户之间以及授权与认知用户之间均缺乏对彼此所处的各种实时环境信息（包括无线环境、 网络环境和业务环境）的了解，从而阻碍了授权和认知用户以分布式的方式达成对彼此均 有益的频谱共享协议，不利于提高有限频谱资源的利用率，并限制了授权用户和认知用户 参与频谱租赁的积极性。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是针对上述问题，提出一种为由授权网络和认知网络所组成的 无线通信系统进行频谱的方法。 本专利技术的技术方案：，其特 征在于该方法基于逆向拍卖理论，建立包括认知网络基站、认知网络终端和授权用户在内 的拍卖机制，在拍卖中采用多轮竞拍制度，由授权用户根据自身成本和收益目标多次竞拍 认知网络终端发布的带宽需求，同时，在拍卖中授权用户为避免收益低于0,会自动结束竞 拍，完成频谱分配；具体的方法为： a.认知网络基站将其自身及认知网络终端的通信带宽需求广播给所有授权用户 进行拍卖； b.每个授权用户根据接收到的通信带宽需求结合本用户优化目标判断是否进行 竞拍；所述用户优化目标为使授权用户所有频谱获得最大利用； c.认知网络基站检测是否收到至少一个授权用户的竞拍请求，若是，则根据接收 到的竞拍请求和基站优化目标为认知网络终端选择单个授权用户，由认知网络基站为每个 认知网络终端选择单个授权用户，认知网络终端租用被选择的授权用户的空闲带宽，并根 据分配结果更新通信带宽需求，返回步骤b;若否，则结束拍卖；所述基站优化目标为使认 知网络终端获得最大收益。 进一步的，步骤b中，对每个授权用户PUk，所述用户优化目标可通过求解以下公式 获得：【主权项】1. ，其特征在于该方法基于逆向 拍卖理论，建立包括认知网络基站、认知网络终端和授权用户在内的拍卖机制，在拍卖中采 用多轮竞拍制度，由授权用户根据自身成本和收益目标多次竞拍认知网络终端发布的带宽 需求，同时，在拍卖中授权用户为避免收益低于0,会自动结束竞拍，完成频谱分配；具体的 方法为： a. 认知网络基站将其自身及认知网络终端的通信带宽需求广播给所有授权用户进行 拍卖； b. 每个授权用户根据接收到的通信带宽需求结合本用户优化目标判断是否进行竞拍； 所述用户优化目标为使授权用户所有频谱获得最大利用； c. 认知网络基站检测是否收到至少一个授权用户的竞拍请求，若是，则根据接收到的 竞拍请求和基站优化目标为认知网络终端选择单个授权用户，由认知网络基站为每个认知 网络终端选择单个授权用户，认知网络终端租用被选择的授权用户的空闲带宽，并根据分 配结果更新通信带宽需求，返回步骤b ;若否，则结束拍卖；所述基站优化目标为使认知网 络终端获得最大收益。2. 根据权利要求1所述的，其特 征在于，步骤b中，对每个授权用户PUk，所述用户优化目标可通过求解以下公式获得：其中，Mi1为授权用户PUk在第j轮竞拍过程中希望与认知网络终端CT i进行频谱共享 而提出的单位带宽价格；ck为授权用户PUk的单位频带成本;w 认知网络终端CT i所需的 通信频段带宽；Wk为授权用户PU k的空闲频谱带宽；尽(,f的取值为0或者1，当取值为1时， 则在第j轮拍卖中授权用户PUk声明希望与认知网络终端CTi进行频谱租赁，当取值为0时， 则表示不参与竞拍。3. 根据权利要求2所述的，其特 征在于，步骤b还包括以下步骤： bl.根据授权用户PUk的空闲频谱总带宽Wk和每个认知网络终端CT 频谱需 求Wi,找出所有可能的频谱共享分配策略，即所有满足条件的集合 i [n[j) BU) BU) I * b2.针对每一个频谱共享分配策略…，，通过以下步骤计算该频谱共 享分配策略所对应的目标函数值： b21.检查该策略中每个认知网络终端CTi是否已经在第j-Ι轮频谱共享竞拍过程中被 分配给了授权用户PUk; b22.对于每个满足条件5;$ =1的认知网络终端CTi来说，如果在第j-1轮频谱共享竞 拍过程中授权用户PUk已经与认知网络终端CT 单位频谱价格进行了共享频谱，那 么在第j轮中PUk将继续以相同的价格与CTi共享频谱；否则，在第j轮频谱共 享竞拍过程中PUk将采用价格= -?与CTi共享频谱；所述为认知网络基站 在第j-Ι轮频谱共享竞拍结束后所广播的与(^进行频谱共享的单位频谱价格，而δ 1;是 PUk的单位频谱价格变化间隔； b23.对每个满足=1的认知网络终端CTi,计算=%.〇=-Cjt),获取分配策 略{Α?，哎，…，峨}的目标函数值为; b3.对比所有可能的频谱共享分配策略，选择使得目标函数值最大的频谱 i 共享分配策略作为授权用户PUk在第j轮频谱共享拍卖中的出价策略。4. 根据权利要求3所述的，其特 征在于，步骤c中，所述认知网络基站优化目标可通过求解以下公式获得其中，/?, = u:. log:(1 +?)表示认知网络终端(^通过频谱共享所能获得的数据传输速 CT 率；Ts，i是认知网络终端CTi的发射信号功率；0 2是高斯白噪声功率;^为认知网络终端CTi 通过频谱共享所能获得的带宽；Wi1为授权用户puk在第j轮竞拍过程中希望与认知网络 终端(^配对而提出的单位带宽价格；为认知网络基站在第j轮竞拍过程中为认知网络 终端CTi选择的频谱共享单位带宽价格；a 1是认知网络终端CT i传输单位数据所获得的收益 系数；的取值为〇或者1，当取值为1时，则在第j轮拍卖中认知网络基站选择授权用 户PUk与认知网络终端CT i进行频谱租赁，当取值为0时，则表示不做选择。5. 根据权利要求4所述的，其特 征在于，步骤c还包括以下步骤： cl.对于每个认知网络终端CTi,认知网络基站根据第j轮接收到的所有授权用户的频 谱共享请求找出所有满足= 1的第j轮频谱共享的可选授权用户集合Φ" ； c2.对于本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于不完全网络环境信息的分布式频谱共享方法，其特征在于该方法基于逆向拍卖理论，建立包括认知网络基站、认知网络终端和授权用户在内的拍卖机制，在拍卖中采用多轮竞拍制度，由授权用户根据自身成本和收益目标多次竞拍认知网络终端发布的带宽需求，同时，在拍卖中授权用户为避免收益低于0，会自动结束竞拍，完成频谱分配；具体的方法为：a.认知网络基站将其自身及认知网络终端的通信带宽需求广播给所有授权用户进行拍卖；b.每个授权用户根据接收到的通信带宽需求结合本用户优化目标判断是否进行竞拍；所述用户优化目标为使授权用户所有频谱获得最大利用；c.认知网络基站检测是否收到至少一个授权用户的竞拍请求，若是，则根据接收到的竞拍请求和基站优化目标为认知网络终端选择单个授权用户，由认知网络基站为每个认知网络终端选择单个授权用户，认知网络终端租用被选择的授权用户的空闲带宽，并根据分配结果更新通信带宽需求，返回步骤b；若否，则结束拍卖；所述基站优化目标为使认知网络终端获得最大收益。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘仁婷，谭雪松，周灵眉，左志宏，颜凯，董茜，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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