一种基于组合拍卖机制的多层异构网络频谱资源分配方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108924845A(43)申请公布日2018.11.30(21)申请号201810642247.1H04W4/70(2018.01)(22)申请日2018.06.21H04W4/02(2018.01)(71)申请人南京邮电大学地址210003江苏省南京市鼓楼区新模范马路66号(72)发明人蔡艳宋一帆张军柯春华朱洪波(74)专利代理机构南京苏科专利代理有限责任公司32102代理人范丹丹(51)Int.Cl.H04W16/06(2009.01)H04W16/10(2009.01)H04W72/04(2009.01)H04W72/08(2009.01)权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于组合拍卖机制的多层异构网络频谱资源分配方法(57)摘要本发明公开了一种基于组合拍卖机制的多层异构网络频谱资源分配方法，该方法包括以下步骤：（1）系统用户向宏基站反馈自己的位置信息；（2）宏基站计算信道增益并设置拍卖轮次指标、频谱资源的初始价格和价格减小量；（3）宏小区用户计算对于频谱资源集合的私有估值和支付价格，得到效用函数；（4）宏小区用户根据效用函数的大小向宏基站提交自己的竞价；（5）宏基站检测提交的竞价，判断资源的供求关系，进行资源分配。本发明将该方法应用于由宏小区、微小区及D2D通信共同组成的多层异构网络通信场景，解决了网络用户间的频谱资源分配问题，提升了系统的频谱效率与网络性能。CN108924845ACN108924845A权利要求书1/3页1.一种基于组合拍卖机制的多层异构网络频谱资源分配方法，其特征在于：该方法基于一个单小区环境的上行传输链路通信场景，该多层异构网络系统包含一个宏基站BS，m个宏小区用户MUE，用集合M＝{MUE1，MUE2，...，MUEm}表示；s个微小区基站AP，用集合A＝{AP1，AP2，...，APs}表示；一个AP服务一个微小区用户SUE，用集合S＝{SUE1，SUE2，...，SUEs}表示所有微小区用户，满足|S|＝s，|·|表示集合中的元素个数，用集合D＝{D2D1，D2D2，....，D2Dd}表示d个D2D用户对；P＝S∪D表示全部的复用层用户；该方法包括如下步骤：步骤101：系统中所有的微小区用户SUE及D2D用户对均向宏基站BS反馈自己的位置信息，宏基站BS计算信道增益并设置拍卖轮次指标t＝0、每个频谱资源的初始支付价格c0(p)和价格减小量Δ(Δ＞0)；步骤102：宏小区用户MUE根据信道增益可知各通信链路的信干噪比γ与各用户的信道速率R，从而可知因复用给宏小区用户带来的性能增益，即对于第k个复用层频谱资源集合的私有估值rM(k)；步骤103：宏小区用户MUE通过计算对于第k个复用层频谱资源集合的私有估值rM(k)与支付价格CM(k)之差，从而得到自己的效用函数UM(k)；步骤104：宏小区用户MUE根据自己的效用函数UM(k)的大小向宏基站BS提交自己对于第k个频谱资源集合的竞价步骤105：宏基站BS检测所有宏小区用户MUE提交的竞价判断供求关系，若供大于求，则设置ct+1(p)＝ct(p)-Δ，t＝t+1，拍卖进入到下一轮，返回步骤104；若求大于供，则设置ct+1(p)＝ct(p)+ε，其中ε＝Δ/n，n为一个整数参数(n＝1，2，...)，返回步骤104；步骤106：宏基站BS判断是否所有的复用层频谱资源均被拍卖出去或每个宏小区用户MUE都分配到一个频谱资源集合，是则拍卖结束，不是返回步骤104。2.根据权利要求1所述的一种基于组合拍卖机制的多层异构网络频谱资源分配方法，其特征在于：在步骤101中，宏基站BS设置拍卖轮次指标t＝0、每个频谱资源的初始支付价格c0(p)和价格减小量Δ(Δ＞0)，系统中所有的微小区用户SUE及D2D用户对均向宏基站BS反馈自己的位置信息，宏基站BS由此计算系统中各基站与各用户之间以及各用户之间的信道增益g。3.根据权利要求1所述的一种基于组合拍卖机制的多层异构网络频谱资源分配方法，其特征在于：在步骤102中，根据步骤101中的信道增益可以得到各通信用户接收端j的信干噪比γj，其中Pi表示用户i的发送功率，gij表示i-j链路的信道增益，Pint，j代表用户j接收到的干扰信号功率，N0代表接收端接收到的噪声干扰，根据香农公式，由各用户的信干噪比γ分别计算出宏小区用户MUE、微小区用户SUE及D2D用户对相应的信道速率R＝log2(1+γ)；第M个信道上的用户速率包括宏小区用户M的速率和复用同信道频谱资源的第k(k∈{1，2，......，N})个集合Gk中所有用户速率，可以将第M个信道上的用户速率表示为RM(k)；估值模型集合{rM(k)}是所有宏小区用户M