[发明专利]一种稳定的组合频谱匹配算法

说明书

本发明涉及一种稳定的组合频谱匹配算法，目的是为了解决频谱组合拍卖只优化全局效用函数，不考虑参加拍卖的个体对频谱的偏好，本发明允许购买者表达对频谱组合(而不是单个频谱)的偏好，得出相应的最优的频谱价格。设计了改进的延迟接收算法，频谱卖家基于异质频谱干扰图选择频谱买家，频谱买家的出价随算法迭代次数改变，最终收敛到稳定的组合拍卖频谱匹配。能够提高个体买家和卖家的私有效用，激励买家和卖家参与频谱交易，并且遵守最终的匹配结果和按照相应的频谱价格进行交易。

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其涉及稳定的组合频谱匹配算法。

背景技术

无线频谱的短缺，是无线通信行业迅速发展的一个重大阻碍。尽管无线通信技术发展迅速，但无线服务和应用程序需求的不断增长受限于有限的频谱资源。传统的静态频谱分配能够为无线服务提供商分配长期频谱执照，但是会由于不同网络的流量波动降低频谱利用率。为了提高频谱利用率，提出了动态频谱接入来重新分配频谱资源，使空闲批怒的服务提供商可以与需要额外频谱的业务进行交易。

拍卖被认为是资源再匹配的一种有效方式，而频谱拍卖机制已经被广泛的研究。在频谱拍卖中，我们关心的是组合频谱拍卖，这能让买家表达对于不同频谱组合的多种偏好。一个频谱组合的估值可能会比单个频谱估值的总和更高(或低)。相邻频率的频谱比不连续频率的频谱更容易操作。然而组合拍卖频谱的分配通常注重全局社会福利最大化，但忽略了买家和卖家的个体偏好。因此，当买方和卖方存在缺陷并能够使用其他更高效的代替方案时，可能无法实现组合拍卖的全局最优频谱分配。

长期以来，拍卖机制被用于频谱分配。最常见的频谱拍卖模型包括前向拍卖、双拍卖和在线拍卖。而稳定匹配首先被Gale和Shapley运用于大学入学问题。从此，稳定匹配被广泛应用于计算机科学中的资源分配，如云计算中的虚拟机管理，小单元中的用户关联，以及设备到设备通信中的频谱共享问题。与其他普通货物不同，频谱使用权不具排他性的，而是受买方之间的干涉关系制约的。由于传输路径损耗，只要买家不在彼此的干扰范围内，地理上相距遥远的买家可以重复使用同一品剖。虽然这是一种提高利用率的方法，但这种频谱复用性挑战了具有固定的配额而不是基于图形的干扰约束的传统匹配框架。

作为一种新的频谱分配方法，多种频谱匹配框架已经被提出。为了达到一个稳定的匹配，可以使用一种两阶段的延迟接受算法，即每个购买者在频谱购买上有一个最大的配额。为了解决正常工作的最少频谱问题，可以使用一个扩展的延迟接受算法，以实现稳定匹配，同时确保满足所有购买者的最小频谱要求。类似的组合频谱分配的多对多匹配框架也被提出，而我们的工作的主要区别在于确定从买方到卖方的支付方案，使我们的新组合频谱匹配框架更适用于现实世界的频谱市场。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种稳定的组合频谱匹配算法，本发明的技术方案为：