[发明专利]一种基于二分图的认知无线电网络频谱组合拍卖方法

摘要

本发明涉及一种基于二分图的认知无线电网络频谱组合拍卖方法，首先拍卖控制中心收集主用户拥有的频谱信息及认知用户竞标频谱的投标信息；然后拍卖控制中心初始化频谱组合拍卖的二分图；接着拍卖控制中心对组合频谱拍卖执行胜者决策算法决定获得分配的认知用户；最后拍卖控制中心计算频谱拍卖收入，并发送消息给认知用户进行通告。本发明克服目前多频谱拥有者多认知用户竞拍者存在的认知无线电网络频谱组合拍卖性能和公平性不足的问题，有效地提升频谱拍卖收入，且能保障分配频谱给更多的认知用户，保证频谱拍卖的合理性和真实性。

主权项

1.一种基于二分图的认知无线电网络频谱组合拍卖方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：拍卖控制中心收集主用户拥有的频谱信息及认知用户竞标频谱的投标信息；步骤S2：拍卖控制中心初始化频谱组合拍卖的二分图；步骤S3：拍卖控制中心对频谱组合拍卖执行胜者决策算法决定获得分配的认知用户；步骤S4：拍卖控制中心计算频谱拍卖收入，并发送消息给认知用户进行通告；其中，所述步骤S2具体为：拍卖控制中心根据收集的m个主用户和n个认知用户信息，构造一个加权二分图G＝(V,E)，其中二分图两个顶点子集分别对应主用户集合和认知用户集合，如果m＞n则,添加虚拟认知用户使主用户和认知用户数量一致，否则添加虚拟主用户使主用户和认知用户数量一致，构建二分图两个顶点子集合间的加权系数矩阵Weight[um][um]，其中um＝max(m,n)，Weight[i][j]的计算公式为：其中，i＝1,…um；j＝1,…um；其中，所述步骤S3具体包括以下步骤；步骤S31：循环利用KM算法对构建的二分图求解其完美匹配，直到所有主用户都不能给任一认知用户分配频谱为止；循环过程中的每一次匹配后需调整已匹配主用户的余量频谱并修改二分图的加权矩阵，得到一个新的二分图G'及加权矩阵Weight[][]'；步骤S32：初始频谱分配后不同的主用户剩余的信道数量是不等的，因此在已完成的分配基础上对主用户频谱分配进行整合；首先根据主用户初始分配后剩余的带宽大小对所有主用户进行降序排序，在此基础上对已获得同一主用户频谱分配的认知用户集合，根据认知用户频谱需求值的大小对认知用户进行降序排序；步骤S33：根据步骤S32的排序结果把剩余带宽最小的主用户分别按已排顺序和主用户i＝m‑1,…,i,…2,1进行重新分配，每次重新分配后再对主用户集合按主用户的剩余带宽值进行降序排序，直到所有主用户间不能进行任何重新分配为止；步骤S34：在步骤S33中得到的认知用户频谱分配结果基础上，对所有已获频谱分配的认知用户，逐一查找网络未获得频谱分配的认知用户集合投标累加值大于其投标值的集合，如果找到则用未分配的认知用户集合替换已分配的认知用户，从而获得更高的社会福利；其中，步骤S33中，每一次主用户间重新分配的过程如下：比较主用户i中已分配给认知用户频谱最小值的对应认知用户k是否小于主用户i+1的剩余带宽值，如果比较值为真，则直接把主用户i中已分配给认知用户频谱最小值分配指针指到主用户i+1，否则查找满足主用户i中已分配给认知用户频谱最小值小于主用户i+1的剩余带宽值加上主用户i+1已分配认知用户l，找到后交换认知用户k和l的对应分配主用户，循环执行上述比较过程直到主用户编号i循环至m；主用户i重新分配后可获得更大的剩余带宽值，根据其剩余带宽值循环查找可分配的认知用户并实施重新分配，直到主用户i的剩余带宽值不能分配给认知用户为止。