[发明专利]一种基于频谱合约的多用户协作频谱共享方法

摘要

本发明公开了一种基于频谱合约的多用户协作频谱共享方法，结合基于市场驱动的频谱合约机制特点，建立授权用户PU和非授权用户SU模型；考虑到合约双方通信的自私性和个人理性的约束，提出频谱合约框架以权衡双方的利益，从而建立对称网络信息条件下多用户协作频谱共享合约模型；针对网络信息的非对称性，在合约设计过程中分析了各种行动隐匿情况下的道德风险问题，建立PU行为可测及SU行为隐匿情况下的道德风险模型、PU行为隐匿及SU行为可测情况下的道德风险模型、PU行为隐匿及SU行为隐匿情况下的道德风险模型，通过设置合同参数来激励交易双方的行动，在实现利益双赢的同时，保证网络通信性能的优化和频谱资源的共享。

主权项

一种基于频谱合约的多用户协作频谱共享方法，其特征在于：建立授权用户PU和非授权用户SU模型；建立对称网络信息条件下多用户协作频谱共享合约模型；针对网络信息的非对称性，建立PU行为可测及SU行为隐匿情况下的道德风险模型、PU行为隐匿及SU行为可测情况下的道德风险模型、PU行为隐匿及SU行为隐匿情况下的道德风险模型；所述对称网络信息含义为：网络信息对PU和SU来说都是已知的；所述非对称网络信息含义为：PU不知道SU的网络信息，SU不知道PU的网络信息；所述行为可测含义为：当一方借助辅助手段，能观测到另一方的行为时，称另一方行为可测；所述行为隐匿含义为：当一方无法获得另一方的行为时，称另一方行为隐匿；所述的建立授权用户PU和非授权用户SU模型，其具体过程为：设网络信息环境中存在M个PU和N个SU，那么，每一个PU和若干个SU均会形成关于协作频谱共享的合约文件，而每一个SU只允许被一个PU所雇用，在基于市场驱动的频谱合约机制中，考虑到上述合约关系，通过引入SUj和PUi的选择矩阵以描述多SU参与频谱共享的签约方式，其中，表示第j个SU与第i个PU建立合约关系，表示第j个SU与第i个PU没有建立合约关系，由于每个SUj只能被一个PU所雇用，因此，选择矩阵的约束条件表示为：且设各个SUj付出的努力程度为各个SUj所获得的回报为各个SUj所获得的期望效用表示为PUi所获得的效用表示为故整个网络环境中所有PU的效用之和为：UPU(E,W,Θ)=Σi=1MΣj=1Nupu,i(eij,wij,θij),i=1,2,...,M;j=1,2,...,N]]>其中，为矢量W第i行第j列的元素，为矢量E第i行第j列的元素，为矢量Θ第i行第j列的元素；所述的对称网络信息条件下多用户协作频谱共享合约模型，其具体过程为：由于PU和SU通信的自私性，PU和SU的目标是相冲突的，因此，为了PU雇用的SU有意愿接受合约条款，PU需要确保每个SU所获期望效用是大于等于零的，即协作频谱共享合约需满足个人理性IR约束：IR:usu,j(eij,wij,θij)≥0]]>为使所有PU的效用最大化，协作频谱共享合约机制的系统模型建立为：所述的PU行为可测及SU行为隐匿情况下的道德风险模型，其具体过程为：在PU行为可测及SU行为隐匿情况下，PU为委托人，SU为代理人，SU存在道德风险问题，PU收益最大化问题表示为：其中，IR约束确保SU从合约中得到的期望效用不能小于不接受合约的期望效用，IC约束确保SU获得期望效用的最大化；所述的PU行为隐匿及SU行为可测情况下的道德风险模型，其具体过程为：在PU行为隐匿及SU行为可测情况下，SU为委托人，PU为代理人，PU存在道德风险问题，SU收益最大化问题表示为：其中，IR约束确保PU从合约中得到的期望效用不能小于不接受合约的期望效用，IC约束确保PU获得期望效用的最大化；所述的PU行为隐匿及SU行为隐匿情况下的道德风险模型，其具体过程为：在PU行为隐匿及SU行为隐匿情况下，整个通信链路作为虚拟委托人，PU和SU均为代理人，存在双向道德风险问题；通信链路收益最大化问题表示为：且eij≥0,wij≥0]]>其中，IR约束确保PU和SU从合约中得到的期望效用不能小于不接受合约的期望效用，IC约束确保PU和SU获得期望效用的最大化。