[发明专利]一种分数阶频率复用的频谱拍卖方法

说明书

本发明公开了一种分数阶频率复用的频谱拍卖方法，该方法面向复用因子为3的分数阶频率复用场景建立频谱拍卖的系统模型，在系统模型下建立授权用户和非授权用户之间的频率复用关系，以实现频率复用，然后结合同频小区的划分，将具有拍卖意向的非授权用户先进行分组，从而可以提高分配效率，而且能有效抑制小区内和小区间的干扰，最终在该场景下进行频谱拍卖，建立最大化系统效用的目标函数，实现一种利用拍卖技术进行频谱资源优化分配的方案。本发明提出的方法容易实现，便于扩展，与已经提出的频谱拍卖方法相比具有更高的频谱分配效率和干扰抑制效果，能有效改善小区边缘用户的通信质量。

技术领域

本发明属于认知无线电技术领域，特别涉及一种分数阶频率复用的频谱拍卖方法。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展以及人们对于通信要求的不断提高，新兴无线通信技术相继涌 现，无线通信技术的种类日益增多，无线频谱缺资源日益紧缺，同时，现有频带使用不合理， 频谱拥堵与空闲频谱共存，再加上信息传输过程中必然存在相互干扰，通信质量亟待改善。 因此，如何尽可能地提高现有频谱资源的分配效率和使用效率，有效抑制用户间的相互干扰， 是长期以来的研究热点。

频谱拍卖是将频谱资源作为商品，把有频谱需求的买家作为竞拍人实施的拍卖行为，它 能有效帮助解决频谱资源分配效率和使用效率低下的问题，拍卖理论应用于提高频谱资源利 用率已经成为研究热点。在频谱拍卖的发展过程中，不断有学者提出新型拍卖机制，以改进 传统拍卖机制的不足，拍卖设计中的个人理性、预算均衡、激励兼容和拍卖真实性等性能不 断得到改善，保障经济鲁棒性、收益率、服务质量的真实双向频谱拍卖不断得到发展，但是 兼顾频谱利用率和干扰抑制的技术还有待改进，而且现有频谱拍卖技术在进一步提高频谱分 配效率方面变得很困难，频率复用带来的干扰也无法得到有效的解决。

分数阶频率复用是一种有效的频率复用技术，它将蜂窝小区划分为小区中心和边缘两部 分，通过给这两部分分配不同的频段实现小区中心和边缘的干扰抑制，从而保障用户的通信 质量。多蜂窝小区通过划分同频小区并给同频小区的用户分配相同的频段而实现频率的复用， 同时有效抑制小区之间的干扰。频率复用因子的数值决定了同频小区划分后共用相同频段的 小区的个数。复用因子的选取已经得到了非常广泛的研究。已有的分数阶频率复用研究大多 采用复用因子为3或7进行分析。结合有效抑制干扰、提高频率利用率的分数阶频率复用技 术和拍卖技术将能极大地改善频谱分配效率。但是目前分数阶频率复用技术尚未应用频谱拍 卖，因此将两者进行结合具有很广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于结合分数阶频率复用技术和频谱拍卖技术各自的特点，克服已经提出 的频谱拍卖技术难以进一步提高频率利用率和有效抑制干扰的缺陷，提供一种分数阶频率复 用的频谱拍卖方法，该方法面向复用因子为3的分数阶频率复用场景建立频谱拍卖的系统模 型，在系统模型下建立授权用户和非授权用户之间的频率复用关系，以实现频率复用，然后 结合同频小区的划分，将具有拍卖意向的非授权用户先进行分组，从而可以提高分配效率， 而且能有效抑制小区内和小区间的干扰，最终在该场景下进行频谱拍卖，建立最大化系统效 用的目标函数，实现一种利用拍卖技术进行频谱资源优化分配的方案。其采用的分数阶频率 复用方案可以实现较大程度的频率复用，显著提高频率利用率，同时有效抑制频率复用带来 的干扰。通过划分虚拟买家小组，将随机分布的非授权用户划分为有限个同频小组，从而显 著提高频谱分配效率。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

(1)首先建立频谱拍卖的系统模型，系统模型包括卖家、拍卖中间人、买家和频谱池， 将蜂窝网络中的频谱授权用户作为频谱拍卖的卖家，有频谱需求的非授权用户视为频谱拍卖 的买家；卖家将自己待出租的频段信息提交给拍卖中间人，拍卖中间人将待拍卖的频谱资源 汇总整理后放入频谱池中供有频谱需求的非授权用户竞标；