一種認知無線電網絡中頻譜資源分配方法
【專利摘要】本發明提供一種認知無線電網絡中頻譜資源分配方法，包括：主用戶對若干個次用戶提供第一頻譜價格；每個次用戶根據所述第一頻譜價格最大化自身收益，獲得第一頻譜大小并提供給所述主用戶；所述主用戶根據第一頻譜大小通過價格迭代規則對每個次用戶提供第二頻譜價格；每個次用戶根據所述第二頻譜價格最大化自身收益；所述主用戶和每個次用戶經過上述交互，直至達到最佳頻譜分配。本發明保護了主用戶和次用戶的隱私，主用戶只需提供頻譜價格給次用戶，次用戶需提供頻譜大小給主用戶，無需額外信息，通過價格迭代規則，使得該方案收斂速度大大提高，迅速獲得最佳頻譜分配，以實現認知無線電網絡效益最大。
【專利說明】一種認知無線電網絡中頻譜資源分配方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信【技術領域】，特別涉及一種認知無線電網絡中頻譜資源分配方法。
【背景技術】
[0002]隨著無線通信技術的日益發展，頻譜資源的使用也日趨頻繁，無線頻譜的緊缺限制了無線通信的可持續發展。認知無線電通過對授權頻譜進行“二次利用”的方式，可以有效解決頻譜資源短缺的問題，也成為了近年來無線通信領域的一個研究熱點。如何合理的對授權的頻譜進行“二次利用”，才能使得整個網絡效益最大是一個關鍵問題。
[0003]認知無線電的概念首先是由Joseph Mitola博士提出的,他認為:認知無線電主要依據軟件無線電的思想，是一種新的以頻譜共享為目的的智能無線通信技術，它可以感知無線電傳輸的環境特性，通過無線電描述語言與通信網絡進行智能交流，來調整其無線系統參數，使得系統的通信規則滿足用戶通信最佳性能要求。認知無線電網絡有著廣泛的應用，比如，軍事，商業，公共安全方面都有著廣泛的應用。由于認知無線電的一系列的特點，國內外對其進行了廣泛的研究。為解決認知無線電中的頻譜分配問題Joseph Mitola提出了頻譜共享池的策略。一種端到端可重配置系統可為多種空中接口、協議和應用提供通用的平臺和相關的工作環境，通過基于認知方法的可升級和可重配置的架構來優化資源利用，提高網絡和設備的性能。
[0004]在通常情況下，認知無線電網絡中的頻譜資源的“二次利用”都是通過集中式的分配方法或者借助第三方對頻譜資源買賣。對于集中式的分配方法，不能保證主用戶(primary user)和次用戶(secondary user)的隱私，當然，也不適用于大規模的網絡系統，這就降低了系統的吞吐量和工作效率。對于借助第三方對頻譜資源買賣，這就涉及到博弈理論，在買賣雙方之間達到納什均衡或者帕累托最優，并不能實現網絡效益的最大。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種認知無線電網絡中頻譜資源分配方法，以解決現有的頻譜資源分配方法不能適用于大規模的網絡系統和不能實現網絡效益最大化的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供
[0007]一種認知無線電網絡中頻譜資源分配方法，包括:
[0008]主用戶對若干個次用戶提供第一頻譜價格；
[0009]每個次用戶根據所述第一頻譜價格最大化自身收益，獲得第一頻譜大小并提供給所述主用戶；
[0010]所述主用戶根據第一頻譜大小通過價格迭代規則對每個次用戶提供第二頻譜價格；
[0011]每個次用戶根據所述第二頻譜價格最大化自身收益；
[0012]所述主用戶和每個次用戶經過上述交互，直至達到最佳頻譜分配。[0013]進一步的，在所述的認知無線電網絡中頻譜資源分配方法中，還包括:根據所述最佳頻譜分配，獲得整個認知無線電網絡效益。
[0014]本發明提供的一種認知無線電網絡中頻譜資源分配方法，具有以下有益效果:本發明保護了 primary user和secondary user的隱私,primary user只需提供頻譜價格給secondary user, secondary user需提供頻譜大小給secondary user,無需額外信息,通過價格迭代規則，使得該方案收斂速度大大提高，迅速獲得最佳頻譜分配，以實現認知無線電網絡效益最大。
[0015]此外，本發明對大規模的網絡系統也同樣具有較好的使用價值，具有良好的適應性和實用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例認知無線電網絡中頻譜資源分配方法示意圖；
[0017]圖2是本發明實施例認知無線電網絡中頻譜資源分配方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的認知無線電網絡中頻譜資源分配方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0019]本發明基于在認知無線電網絡中使網絡效益最大化這個目標，提出了一種頻譜資源分配方法，它既實現了網絡效益最大化這個目標，也保護了 primary user和secondaryuser的隱私，更重要的是適用于大規模的網絡系統。
[0020]如圖1和圖2所示，本發明提供一種認知無線電網絡中頻譜資源分配方法，包括:
[0021]S21:主用戶對若干個次用戶提供第一頻譜價格Qi ；
[0022]具體來說,在認知無線電網絡中，primary user有一段頻譜(頻譜大小不考慮)，在其不需要使用時，為了充分利用這段頻譜，primary user會將其租借給各個secondaryuser使用。所以，首先primary user會為每一個secondary user提供一個頻譜的價格。
[0023]S22:每個次用戶根據所述第一頻譜價格最大化自身收益，獲得第一頻譜大小Qi并提供給所述主用戶；
[0024]特別的,在本實施例中，定義primary user的私有損失函數定義為:
[0025]β(石「' ； secondary user 的私有收益函數定義為=Ui(Pi)=
入 log(l+Pi)。
[0026]S23:所述主用戶根據第一頻譜大小通過價格迭代規則對每個次用戶提供第二頻譜價格；
[0027]具體的，根據凸優化理論，此方法中得到的最佳的頻譜價格應該滿足:KKT優化條件，所以，制定了 primary user的價格迭代規則為:
【權利要求】
1.一種認知無線電網絡中頻譜資源分配方法，其特征在于，包括: 主用戶對若干個次用戶提供第一頻譜價格； 每個次用戶根據所述第一頻譜價格最大化自身收益，獲得第一頻譜大小并提供給所述主用戶； 所述主用戶根據第一頻譜大小通過價格迭代規則對每個次用戶提供第二頻譜價格； 每個次用戶根據所述第二頻譜價格最大化自身收益； 所述主用戶和每個次用戶經過上述交互，直至達到最佳頻譜分配。
2.如權利要求1所述的認知無線電網絡中頻譜資源分配方法，其特征在于，還包括:根據所述最佳頻譜分配，獲得整個認知無線電網絡效益。
【文檔編號】H04W16/14GK103533551SQ201310513645
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】孫偉, 劉通, 朱燕民 申請人:上海交通大學