[发明专利]一种基于频谱开销的预售系统模型及分层学习方法

说明书

本发明公开了一种基于频谱开销的预售系统模型及分层学习算法。该模型为：频谱管理者通过向用户出售资源收取报酬而获得收益，通过预售机制，来减小用户需求不确定性造成的影响，提升频谱资源管理者和用户双方的收益。算法为：构建多用户分层博弈，参与者是频谱管理者与各用户；用户随机选择一个邻居联盟加入，计算自身期望效用，比较用户加入联盟前和加入联盟后的效用函数，选择较优解加入，形成稳定联盟结构；联盟向频谱管理者预购频谱资源，频谱管理者更新资源预备量；循环迭代，直至用户间形成稳定联盟。本发明有效提升了频谱管理者与用户的直接收益。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是一种基于频谱开销的预售系统模型及分层学习方法。

背景技术

随着无线技术的发展与业务流量的增加，无线频谱资源短缺已成为新技术发展的瓶颈问题。针对这个问题，目前相关研究主要集中于用户报价的频谱资源收益最大化与用户需求的资源配置最优(参考文献1：P.Si,H.Ji,F.Yu andV.C.MLeung,“OptimalCooperative Internetwork Spectrum Sharing for Cognitive Radio Systems WithSpectrum Pooling,”in IEEE Transactions on Vehicular Technology,vol.59,no.4,pp.1760–1768,2010.)。

在相关的研究中，对频谱资源池机制的关注较少。频谱资源池是实现频谱资源复用和提高频谱利用率的一种频谱资源管理机制(参考文2：T.A.Weiss and F.K.Jondral,“Spectrum Pooling:An Innovative Strategy for the Enhancement of SpectrumEfficiency,”in IEEE Radio on Communications,2004.)，其主要特点是频谱资源管理者，即卖方，对频谱资源进行维护，当用户有通信需求时，通过支付一定的代价获得频谱授权，进而接入信道发送数据，用户需求得到满足，频谱资源实现收益。在传统的资源池模式中，用户在有需求后随时提出频谱资源的需求，卖方立刻为其提供服务。这种“立等即取”的资源使用模式，虽然极大地满足了用户需求的实时性，但却降低了频谱资源利用率，减少了市场的频谱资源收益。

能量团购相关文献(参考文献3：J.Xu,L.Duan and R.Zhang,“Energy GroupBuying With Loading Sharing for Green Cellular Networks,”in IEEE Journal onSelected Areas in Communications,vol.34,no.4,pp.786–799,2015.)提出的方案可以优化能量利用率，但该文献针对的是能量团购问题，并没有转化到频谱问题中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效的基于频谱开销的预售系统模型及分层学习方法，以提高频谱管理者与用户的直接收益。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于频谱开销的预售系统模型，对该模型做如下刻画：频谱管理者对频谱资源池进行维护，通过向用户出售资源收取报酬而获得收益；采用预售机制，利用时间维度频谱资源获取代价的差异性。

一种基于频谱开销的预售系统分层学习方法，包括以下步骤：

步骤1，将联盟选择与资源预购问题建模为多用户分层博弈，博弈的参与者是频谱管理者与各用户；

步骤2，定义频谱管理者和用户的效用函数，用户间完成邻居发现过程，建立邻居联盟集合；

步骤3，用户随机选择一个邻居联盟加入，各用户在联盟内资源共享的情况下，计算自身期望效用；

步骤4，基于帕累托准则，比较用户加入联盟前和加入联盟后的效用函数，选择较优解加入，形成稳定联盟结构；

步骤5，联盟向频谱管理者预购频谱资源，频谱管理者更新资源预备量；