[发明专利]基于无线协作通信的频谱租赁方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是基于协作通信机制的频谱租赁的技术领域。

背景技术

频谱产权(property rights)是实现自由化频谱管理，动态频谱接入的潜力方法，也是频谱改革的方向之一。根据频谱产权模型，拥有频谱授权的主用户(授权用户)可以通过租赁的形式把部分频谱转让给次级用户(非授权用户)，以换取适当的利益。频谱租赁(spectrum leasing)属于频谱交易。主用户和次级用户通过次级频谱市场(secondary spectrum market)进行交易。

频谱产权模型中，如何能够使有限的频谱资源得到最大价值的利用，经济和市场机制将起到重要的作用。从直观理解和理论上来说，该模型具有很好的价值和不错的发展前景。但是频谱资源的一些特殊性(比如电磁的空间传播没有确界)，使得定义一个明晰可执行的频谱产权比较困难。另外，频谱产权模型的实现涉及到法规问题，之间缺乏明确的定价模式。目前针对频谱产权的研究主要从两个方面展开：一是从实际出发，考虑在现实中定义、实施和管理频谱产权；二是建立一定的模型框架，通过分析主用户和次级用户在次级频谱市场中的行为，研究和评价各种定价机制的效能，用于指导主用户的定价策略和次级用户的出价策略。

Simeone在其论文《Spectrum leasing to cooperating secondary ad hoc networks》中提出了基于协作通信机制的频谱租赁，其基本思想是：主用户把频谱租赁给次级用户，作为回报，次级用户帮助主用户进行协作传输，提高主用户的链路质量。然而该框架不是基于定价机制的，频谱和协作之间的交换比较复杂，存在集中运算、信道反馈开销大和可扩展性差的问题。

本发明提出了一种基于无线协作通信的频谱租赁方法，该方法不涉及货币操作，并且运算简单，易于扩展。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无线协作通信的频谱租赁方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

所述无线协作通信包含主用户发射机及其对应的主用户接收机，次级用户发射机及其对应的次级用户接收机，其中主用户将自身的一部分频谱资源以价格p租赁给次级用户，次级用户的发射机为主用户提供协作传输以作为回报，所述方法具体包括以下步骤：

步骤11、将主用户所占有的频段划分为时间长度为T的帧结构，将该时间长度T进一步划分为T₁，T₂，T₃三个时隙；

步骤12、在T₁时隙，主用户发射机将信号发送给主用户接收机和次级用户发射机；

步骤13、在T₂时隙次级用户发射机将接收到的信号放大并转发给主用户接收机；

步骤14、在T₃时隙，次级用户发射机在其租赁的主用户的频谱资源上将信号发送给次级用户接收机；

其中，T₃为次级用户租赁的频谱资源，

进一步地，所述价格p可以是指次级用户租赁单位频谱资源时为主用户提供的功率，其中频谱资源以时间表示，价格p的单位为瓦特/秒。

进一步地，所述次级用户发射机可以根据效用函数U_r(p，t)和价格p来确定需要租赁的频谱资源T₃(p)；

进一步地，所述主用户发射机可以调整价格p的值以使得效用函数U_s(p，T₃)取得最大值。

进一步地，所述主用户发射机调整价格p的值以使得效用函数U_s(p，T₃)取得最大值具体可以为：

步骤21、在初始时刻，p＝0，T₃＝0，主用户发射机进行直接传输，即在整个时隙T主用户发射机将信号发送给主用户接收机，此时主用户的效用函数的值为U_s(p，t)＝U_dir；

步骤22、主用户发射机发布初始价格p＝Δp，其中Δp为价格调整步长；

步骤23、次级用户发射机根据效用函数U_r(p，t)和价格p来确定需要租赁的频谱资源，记作T₃(p)，即T₃＝T₃(p)，并为主用户提供与T₃相对应的协作通信；