一種針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法
【專利摘要】一種針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法，所述方法包括：將待拍賣的各段頻譜排列；接收競拍者提交的出價向量；創建競拍結點和虛擬競拍結點；判斷所述頻譜集和所述虛擬競拍結點集是否均不為空，是則將排序最前的頻譜從所述頻譜集中取出，且為該頻譜建立頻譜干擾圖，否則停止；尋找獨立集；獨立集內除最低出價的虛擬競拍結點外所有虛擬競拍結點均獲得該段頻譜，且獨立集的組出價由獲得者分攤。本發明中競拍者提交的為出價向量，這可保證競拍者可以對不同頻譜出具不同的估價，以保證對單段頻譜的估價更為合理；各段頻譜均根據自身頻率創建頻譜干擾圖，使得在保證非干擾者之間的絕對非干擾關系，又可使得頻譜的復用率達到最大化。
【專利說明】一種針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及無線通信【技術領域】，尤其涉及針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法。
【背景技術】
[0002] 隨著通信技術和無線網絡的快速發展，無線運營商對于頻譜資源的需求日益增 長。為此，各國相關政府職能部門都有計劃地開放更多的頻譜給無線運營商。比如，美國聯 邦通訊委員會（FCC)計劃收回現有頻譜占有者的執照，重新向無線運營商拍賣頻譜。拍賣 是實現頻譜高效利用的手段之一。通過拍賣競價，頻譜資源可以被對該頻譜出價最高及最 能實現該頻譜價值的無線運營商獲得。
[0003] 現有的頻譜拍賣方法首先著眼于頻譜可以復用的特性。不同于其他商品，頻譜可 以同時分配給多個非干擾的競拍者。基于這一特性，現有的頻譜拍賣方法先將非干擾的競 拍者分組，然后將同一頻譜分配給組內的所有競拍者。這樣的頻譜拍賣方法包括正向拍賣 (一個拍賣者多個競拍者)和雙向拍賣(多個拍賣者，多個競拍者，一個拍賣師)。在設計頻譜 拍賣方法時，保證其真實性和個體合理性也是重要目標。然而，現有的頻譜拍賣方法大多將 頻譜看作同質的商品，競拍者對所有頻譜給出相同的出價，而拍賣師也按照同一個頻譜干 擾圖將競拍者分組。這樣的頻譜拍賣方法存在下述兩個缺陷： 首先，競拍者不能表達其對不同頻譜不同估價的真實意愿。如果競拍者按照其對所有 頻譜的最低估價出價，那么該競拍者對于高質量頻譜的競爭力會削弱；如果競拍者按照其 對所有頻譜的最高估價出價，那么該競拍者可能會對低質量的頻譜付出過高價碼。
[0004] 其次，不同頻譜的中心頻率不同。在相同的傳輸距離和發射功率的前提下，不同頻 譜的路徑損耗不同。因此，要達到相同的接收端信噪比（SNR)要求，不同頻譜的最大傳輸距 離也不同。由于頻譜干擾圖是基于最大傳輸距離構建的，不同頻譜的頻譜干擾圖也不同。如 果按照最大傳輸距離最短的頻譜干擾圖尋找非干擾競拍結點組，那么該組競拍者實際上在 復用其他頻譜時會產生干擾；如果按照最大傳輸距離最長的頻譜干擾圖尋找非干擾競拍結 點組，那么實際上可以復用其他頻譜的競拍者不能被分在同一組，造成了頻譜復用效率的 降低。
[0005] 現有的頻譜拍賣方法只解決了同質頻譜的復用問題，而忽略了頻譜的異質性。如 果簡單地將現有同質頻譜的拍賣方法擴展為異質頻譜的拍賣方法，則頻譜的復用效率低 下，拍賣的真實性也不能得到保證。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于克服現有頻譜拍賣方法的不足，提供了一種針對異質頻譜的真 實性雙重拍賣方法，可以提高頻譜的復用效率，保證拍賣的真實性和個體合理性。
[0007] 本發明通過以下技術方案實現： 一種針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法，所述方法包括：步驟1、將待拍賣的各段頻 譜以中心頻率的高低做升序或降序排列，將所有頻譜組成頻譜集，拍賣者對各段頻譜均設 有一個頻譜底價；步驟2、接收競拍者提交的出價向量，出價向量的長度等于待拍賣的頻譜 段數；步驟3、創建競拍結點，競拍結點與競拍者一一對應，根據競拍者競拍頻譜段數的多 少創建相應數量的虛擬競拍結點，將所有虛擬競拍結點組成虛擬競拍結點集；步驟4、判斷 所述頻譜集和所述虛擬競拍結點集是否均不為空，是則將排序最前的頻譜從所述頻譜集中 取出，且為該頻譜建立頻譜干擾圖，頻譜干擾圖中以所述競拍結點替代競拍者，否則停止； 步驟5、在頻譜干擾圖中以虛擬競拍結點替換競拍結點，虛擬競拍結點繼承競拍結點的干擾 關系，且屬于同一競拍者的每兩個虛擬競拍結點之間互為干擾關系；步驟6、根據頻譜干擾 圖中的非干擾關系選出非干擾關系的虛擬競拍結點組成多個非干擾集，計算各非干擾集的 組出價，非干擾關系即為兩點之間在使用同一頻譜時，相互之間不受影響；步驟7、將組出 價不小于頻譜底價的非干擾集找出作為待定獨立集，如果待定獨立集的個數不小于一個， 則根據設定的尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集，并執行下一步驟，如果待定獨 立集的個數為零，則該段頻譜拍賣失敗，跳到執行步驟4 ;步驟8、獨立集內除最低出價的虛 擬競拍結點外所有虛擬競拍結點均獲得該段頻譜，如果最低出價者有不止一個，則隨機選 擇一個最低出價者不獲得該段頻譜，獨立集的組出價由獲得者分攤，將獲得該段頻譜的虛 擬競拍結點移出虛擬競拍結點集，該段頻譜拍賣成功，跳到執行步驟4。
[0008] 進一步的，所述創建頻譜干擾圖包括：通過信道模型計算頻譜的路徑損耗，再根據 接收端SNR閾值得到傳輸距離；根據競拍者所在的地理位置和頻譜的傳輸距離構建頻譜干 擾圖。
[0009] 進一步的，所述出價向量包含的各個數為非負有理數。
[0010] 進一步的，所述組出價為非干擾集內最低出價與非干擾集內虛擬節點數減一的乘 積。
[0011] 所述步驟7中根據設定的尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集包括：計算 各個待定獨立集內虛擬競拍結點的個數；選取虛擬競拍結點個數最多的待定獨立集作為獨 立集，如虛擬競拍結點個數最多的待定獨立集不止一個，則在之間隨機選取一個作為獨立 集。
[0012] 或者所述步驟7中根據設定的尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集包括： 選取組出價最高的待定獨立集作為獨立集，如組出價最高的待定獨立集不止一個，則在之 間隨機選取一個作為獨立集。
[0013] 或者所述步驟7中根據設定的尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集包括： 計算待定獨立集內虛擬競拍結點屬于前一段頻譜的獲得者的個數；選取出虛擬競拍結點 屬于前一段頻譜的獲得者的個數最多的待定獨立集作為獨立集，如該種待定獨立集不止一 個，則隨機在之間選取一個作為獨立集。
[0014] 拍賣的參與者為多個拍賣者，多個競拍者和一個第三方拍賣師。每個拍賣者可以 拍賣多個具有不同中心頻率的頻譜。每個拍賣者向拍賣師提交對于自己頻譜的要價。拍賣 者對某一頻譜有一個底價。拍賣者對該頻譜的要價可以高于，等于或者低于其底價。每個 競拍者向拍賣師提交一個出價向量和對于頻譜數量的需求：出價向量長度等于總的拍賣頻 譜數量，出價向量中的元素可以為不同值的非負有理數；頻譜數量需求為不小于1的整數。 競拍者對于某一頻譜有一個估價。競拍者對該頻譜的出價可以高于，等于或者低于其估價。
[0015] 拍賣結束后，拍賣者的收益為對于成功拍賣的頻譜拍賣師所付的價格減去該頻譜 的底價，未成功拍賣的頻譜不計入收益；競拍者的收益為對于成功競拍的頻譜的估價減去 付給拍賣師的價格；拍賣師的收益為所有競拍者所付的價格減去付給所有拍賣者的價格， 未成功拍賣的頻譜不計入收益。
[0016] 頻譜拍賣要保證真實性，個人合理性和拍賣師的預算平衡。拍賣的真實性包含兩 方面：一是拍賣者的要價等于其底價，二是競拍者的出價等于其估價。拍賣的個人合理性是 指拍賣者和競拍者在拍賣結束后的收益為非負值。拍賣師的預算平衡是指拍賣師在拍賣結 束后的收益為非負值。
[0017] 本發明中競拍者提交的為出價向量，這可保證競拍者可以對不同頻譜出具不同的 估價，以保證對單段頻譜的估價更為合理；各段頻譜均根據自身頻率創建頻譜干擾圖，使得 在保證非干擾者之間的絕對非干擾關系，又可使得頻譜的復用率達到最大化；設置相鄰頻 譜的獲得者的關聯性，增加了相鄰頻譜被同一競拍者獲得的幾率，更能符合競拍者的設備 需要；該方法還能夠保證拍賣的真實性，個人合理性和拍賣師的預算平衡。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明的實現流程圖； 圖2為本發明實施例中虛擬競拍結點插入后的頻譜干擾圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合實施例參照附圖進行詳細說明，以便對本發明的技術特征及優點進行更 深入的詮釋。
[0020] 實施例一 假設有三段頻譜A、B、C，中心頻率的高低排列為A〈B〈C，競拍者有a、b、c、d、e五人，a 和d競拍兩段頻譜，b、c和e競拍一段頻譜。
[0021] 如圖1所示，一種針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法，該方法的實施步驟如下： 51、 將待拍賣的各段頻譜以中心頻率的高低做升序或降序排列，將所有頻譜組成頻譜 集，拍賣者對各段頻譜均設有一個頻譜底價，以升序降序排列均可，此以升序為例，組成頻 譜集為{A，B，C}，假設拍賣者對A、B、C設置的頻譜底價分別為8、4和6 ; 52、 接收競拍者提交的出價向量，出價向量的長度等于待拍賣的頻譜段數，出價向量包 含的各個數為非負有理數，假設五個競拍者的出價向量為a (6, 5, 3)、b (8, 4, 3)、c (7, 4, 2)、 d (9,6,4)、e (9,4, 1); 53、 創建競拍結點，競拍結點與競拍者一一對應，根據競拍者競拍頻譜段數的多少創建 相應數量的虛擬競拍結點，將所有虛擬競拍結點組成虛擬競拍結點集，即創建的虛擬競拍 結點集為{al，a2, b，c，dl，d2, e}; 54、 判斷頻譜集和虛擬競拍結點集是否均不為空，是則將排序最前的頻譜從所述頻譜 集中取出，且為該頻譜建立頻譜干擾圖，頻譜干擾圖中以所述競拍結點替代競拍者，否則停 止； 55、 在頻譜干擾圖中以虛擬競拍結點替換競拍結點，虛擬競拍結點繼承競拍結點的干 擾關系，且屬于同一競拍者的每兩個虛擬競拍結點之間互為干擾關系； 56、 根據頻譜干擾圖中的非干擾關系選出非干擾關系的虛擬競拍結點組成多個非干擾 集，計算各非干擾集的組出價，組出價為非干擾集內最低出價與非干擾集內虛擬節點數減 一的乘積； 57、 將組出價不小于頻譜底價的非干擾集找出作為待定獨立集，如果待定獨立集的個 數不小于一個，則根據設定的尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集，并執行下一步 驟，如果待定獨立集的個數為零，則該段頻譜拍賣失敗，跳到執行S4 ; 58、 獨立集內除最低出價的虛擬競拍結點外所有虛擬競拍結點均獲得該段頻譜，如果 最低出價者有不止一個，則隨機選擇一個最低出價者不獲得該段頻譜，獨立集的組出價由 獲得者分攤，將獲得該段頻譜的虛擬競拍結點移出虛擬競拍結點集，該段頻譜拍賣成功，跳 到執行S4。
[0022] 其中，S4中創建頻譜干擾圖包括：通過信道模型計算頻譜的路徑損耗，再根據接 收端SNR閾值得到傳輸距離；根據競拍者所在的地理位置和頻譜的傳輸距離構建頻譜干擾 圖，構件頻譜干擾圖時，在相互干擾者之間建立一條連線以表示干擾關系。S7中根據設定的 尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集包括：計算各個待定獨立集內虛擬競拍結點的 個數；選取虛擬競拍結點個數最多的待定獨立集作為獨立集，如虛擬競拍結點個數最多的 待定獨立集不止一個，則在之間隨機選取一個作為獨立集。
[0023] S4至S8的實施過程為：開始頻譜集為{A，B，C}，虛擬競拍結點集為{al，a2, b， c，dl，d2, e}，故頻譜集和虛擬競拍結點集是否均不為空，取A創建頻譜干擾圖，頻譜集變為 {B，C}，假設a與b及c為干擾關系，c和d為干擾關系，d和e為干擾關系；再將虛擬競拍 結點插入，虛擬競拍結點插入后的頻譜干擾圖如圖2所示,al、a2、b兩兩互為干擾關系,al、 a2、c兩兩互為干擾關系，c、dl、d2兩兩互為干擾關系；根據干擾關系選出的非干擾集，計算 各干擾集組出價從而選出組出價不小于頻譜底價8的非干擾集作為待定獨立集，待定獨立 集為{b，c，e}、{b，dl}、{b，d2}和{b，e}，組出價分別為14、8、8和8 ;計算虛擬競拍結點個 數最多的待定獨立集為{b，c，e}，故{b，c，e}為獨立集，c的出價最低，故由b和e獲得頻 譜A，且組出價14由b和e平攤，將b和e移出虛擬競拍結點集，虛擬競拍結點變為{ al， a2, c，dl，d2}，頻譜A拍賣成功，接著跳到執行S4, 一直到頻譜集為空或虛擬結點集為空。
[0024] 實施例二 與實施例一的區別為，S7中根據設定的尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集包 括：選取組出價最高的待定獨立集作為獨立集，如組出價最高的待定獨立集不止一個，則在 之間隨機選取一個作為獨立集。
[0025] S4至S8的實施過程為：開始頻譜集為{A，B，C}，虛擬競拍結點集為{al，a2, b， c，dl，d2, e}，故頻譜集和虛擬競拍結點集是否均不為空，取A創建頻譜干擾圖，頻譜集變為 {B，C}，假設a與b及c為干擾關系，c和d為干擾關系，d和e為干擾關系；再將虛擬競拍 結點插入，虛擬競拍結點插入后的頻譜干擾圖如圖2所示,al、a2、b兩兩互為干擾關系,al、 a2、c兩兩互為干擾關系，c、dl、d2兩兩互為干擾關系；根據干擾關系選出的非干擾集，計算 各干擾集組出價從而選出組出價不小于頻譜底價8的非干擾集作為待定獨立集，待定獨立 集為{b，c，e}、{b，dl}、{b，d2}和{b，e}，組出價分別為14、8、8和8 ;組出價最高的待定獨 立集為{b，c，e}，故{b，c，e}為獨立集，c的出價最低，故由b和e獲得頻譜A，且組出價14 由b和e平攤，將b和e移出虛擬競拍結點集，虛擬競拍結點變為{ 31，&2,〇，(11，(12}，頻譜 A拍賣成功，接著跳到執行S4, 一直到頻譜集為空或虛擬結點集為空。
[0026] 實施例三 與實施例一的區別為，7中根據設定的尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集包 括：計算待定獨立集內虛擬競拍結點屬于前一段頻譜的獲得者的個數；選取出虛擬競拍結 點屬于前一段頻譜的獲得者的個數最多的待定獨立集作為獨立集，如該種待定獨立集不止 一個，則隨機在之間選取一個作為獨立集。
[0027] S4至S8的實施過程為：開始頻譜集為{A，B，C}，虛擬競拍結點集為{al，a2, b， c，dl，d2, e}，故頻譜集和虛擬競拍結點集是否均不為空，取A創建頻譜干擾圖，頻譜集變為 {B，C}，假設a與b及c為干擾關系，c和d為干擾關系，d和e為干擾關系；再將虛擬競拍 結點插入，虛擬競拍結點插入后的頻譜干擾圖如圖2所示,al、a2、b兩兩互為干擾關系,al、 a2、c兩兩互為干擾關系，c、dl、d2兩兩互為干擾關系；根據干擾關系選出的非干擾集，計算 各干擾集組出價從而選出組出價不小于頻譜底價8的非干擾集作為待定獨立集，待定獨立 集為{b，c，e}、{b，dl}、{b，d2}和{b，e}，組出價分別為14、8、8和8 ;假設隨機選出的獨立 集為{b，dl}，b的出價最低，則dl的屬于的競拍者d獲得頻譜A，且組出價8由d支付，將 dl移出虛擬競拍結點集，虛擬競拍結點變為{ &1，&2，13，(3，(12}，頻譜4拍賣成功，接著跳到 執行S4, 一直到頻譜集為空或虛擬結點集為空；假如在頻譜B的干擾圖中尋找出的待定獨 立有{al，d2}、{a2，d2}、{al，e}和{a2、e}，由于頻譜A由競拍者d獲得，計算待定獨立集內 虛擬競拍結點屬于前一段頻譜的獲得者的個數分別是1、1、〇和〇,故獨立集在{al，d2}和 {a2, d2}中隨機產生，這就使得競拍者d能獲得兩段連續的頻譜。
[0028] 通過以上實施例中的技術方案對本發明進行清楚、完整的描述，顯然所描述的實 施例為本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范 圍。
【權利要求】
1. 一種針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法，其特征在于，所述方法包括： 步驟1、將待拍賣的各段頻譜以中心頻率的高低做升序或降序排列，將所有頻譜組成頻 譜集，拍賣者對各段頻譜均設有一個頻譜底價； 步驟2、接收競拍者提交的出價向量，出價向量的長度等于待拍賣的頻譜段數； 步驟3、創建競拍結點，競拍結點與競拍者一一對應，根據競拍者競拍頻譜段數的多少 創建相應數量的虛擬競拍結點，將所有虛擬競拍結點組成虛擬競拍結點集； 步驟4、判斷所述頻譜集和所述虛擬競拍結點集是否均不為空，是則將排序最前的頻譜 從所述頻譜集中取出，且為該頻譜建立頻譜干擾圖，頻譜干擾圖中以所述競拍結點替代競 拍者，否則停止； 步驟5、在頻譜干擾圖中以虛擬競拍結點替換競拍結點，虛擬競拍結點繼承競拍結點的 干擾關系，且屬于同一競拍者的每兩個虛擬競拍結點之間互為干擾關系； 步驟6、根據頻譜干擾圖中的非干擾關系選出非干擾關系的虛擬競拍結點組成多個非 干擾集，計算各非干擾集的組出價； 步驟7、將組出價不小于頻譜底價的非干擾集找出作為待定獨立集，如果待定獨立集的 個數不小于一個，則根據設定的尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集，并執行下一 步驟，如果待定獨立集的個數為零，則該段頻譜拍賣失敗，跳到執行步驟4 ; 步驟8、獨立集內除最低出價的虛擬競拍結點外所有虛擬競拍結點均獲得該段頻譜， 如果最低出價者有不止一個，則隨機選擇一個最低出價者不獲得該段頻譜，獨立集的組出 價由獲得者分攤，將獲得該段頻譜的虛擬競拍結點移出虛擬競拍結點集，該段頻譜拍賣成 功，跳到執行步驟4。
2. 根據權利要求1所述的針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法，其特征在于，所述創 建頻譜干擾圖包括： 通過信道模型計算頻譜的路徑損耗，再根據接收端SNR閾值得到傳輸距離； 根據競拍者所在的地理位置和頻譜的傳輸距離構建頻譜干擾圖。
3. 根據權利要求2所述的針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法，其特征在于，所述出 價向量包含的各個數為非負有理數。
4. 根據權利要求3所述的針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法，其特征在于，所述組 出價為非干擾集內最低出價與非干擾集內虛擬節點數減一的乘積。
5. 根據權利要求4所述的針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法，其特征在于，所述步 驟7中根據設定的尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集包括 ： 計算各個待定獨立集內虛擬競拍結點的個數； 選取虛擬競拍結點個數最多的待定獨立集作為獨立集，如虛擬競拍結點個數最多的待 定獨立集不止一個，則在之間隨機選取一個作為獨立集。
6. 根據權利要求4所述的針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法，其特征在于，所述步 驟7中根據設定的尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集包括 ： 選取組出價最高的待定獨立集作為獨立集，如組出價最高的待定獨立集不止一個，則 在之間隨機選取一個作為獨立集。
7. 根據權利要求4所述的針對異質頻譜的真實性雙重拍賣方法，其特征在于，所述步 驟7中根據設定的尋找條件尋找出一個待定獨立集作為獨立集包括 ： 計算待定獨立集內虛擬競拍結點屬于前一段頻譜的獲得者的個數； 選取出虛擬競拍結點屬于前一段頻譜的獲得者的個數最多的待定獨立集作為獨立集， 如該種待定獨立集不止一個，則隨機在之間選取一個作為獨立集。
【文檔編號】H04W28/18GK104113882SQ201410325198
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月10日 優先權日:2014年7月10日
【發明者】陳艷姣, 伍楷舜, 張黔 申請人:廣州市香港科大霍英東研究院