[发明专利]一种毫微微蜂窝异构网络中结合社交网络的频谱拍卖方法

权利要求书

1.一种毫微微蜂窝异构网络中结合社交网络的频谱拍卖方法，其中毫微微蜂窝采用混合接入方式，授权用户随时接入，在毫微微蜂窝覆盖下非授权用户通过拍卖购买授权频带接入；获得授权用户频带的次用户通过覆盖自身的毫微微基站接入蜂窝网络，从而实现频谱复用；在小区中没有干扰的用户才能共用频带，根据毫微微蜂窝覆盖下次用户的物理距离，通过次用户之间的同频干扰构建次用户之间的干扰矩阵；根据次用户在双层异构网络中的社交特性，提取次用户之间的社交互惠因子，然后进行频谱拍卖，所述频谱拍卖方法具体包括以下步骤：

S10：在毫微微蜂窝双层异构网络中，构建次用户之间的干扰矩阵

假设有M个授权的主用户拥有相同带宽大小的空闲授权频带，记为{f₁,f₂,…,f_m-1,f_m}，每个授权用户对自己频带的估价为{a₁,a₂,…,a_m-1,a_m}，然后根据毫微微蜂窝覆盖下次用户之间的物理距离，构建次用户之间的干扰矩阵C，具体运算如公式①：

其中表示买家j在信道g上的发射功率，表示买家j到第k₁个卖家的信道系数，表示卖家k₂到买家i的发射功率，表示在信道g上的背景噪声；若两个次用户之间的干扰值低于用户通信的门限值，则视为无干扰用户；根据公式①分别计算在不同毫微微蜂窝中买家之间的相互干扰值，有干扰的记为1，反之记为0，所有买家的干扰情况形成一个干扰矩阵C；

S20：构建毫微微蜂窝覆盖下次用户之间的社交互惠关系

根据次用户在社交网络中体现出的兴趣列表T_i,i表示某个次用户，列表的取值为布尔值；通过用户体现的兴趣资源，可以得到用户之间的杰卡德相似系数：然后通过用户之间的杰卡德相似系数和用户之间的物理距离定义用户之间的互惠因子：

S30：定义一个分配矩阵X，记为：并收集买家，记为{c₁,c₂,…,c_n}，在网络中广播频谱拍卖信息，所述拍卖信息包括授权用户拥有的空闲频带{f₁,f₂,…,f_m-1,f_m}，以及每个授权用户对自己的频带的保底价为{a₁,a₂,…,a_m-1,a_m}，和每个买家对每个频带的估价为B_i＝{b_i1,b_i2,…,b_im}；

S40：通过设定拍卖规则保障拍卖的真实性和有效性，兼顾卖家和买家的利益，以实现整个拍卖系统的效用最大化

所述拍卖规则为：对参加拍卖买家出价需高于相应授权用户的保底价格，才有机会获得频带，当拍卖达到纳什均衡状态时的分配结果就是系统效用最大化的分配方案；具体是将优化分配问题建模为：其中表示单个用户得到频带的效用；用户的收益为：λu_ij-b_ij，λ为加权值，λu_ij表示用户i使用频带j产生的价值，授权用户收益为：b_ij-a_ij；若买家的出价均小于授权用户的保底价，则拍卖结束，从新下一轮频谱拍卖；

S50对优化问题进行求解，得到最终的分配矩阵X

$\max S\left(x\right)=\underset{i}{\overset{n}{\Σ}}\underset{k}{\overset{m}{\Σ}}{x}_{ik}{u}_{ik}$

式②中，x_ik是拍卖结束后的分配值，取0或1，值为1时表示竞拍频谱成功；n为参加拍卖的买家数，m为授权用户含有的频带数；第二个限制条件是如果两个用户存在干扰，一个频带只能分给两个买家中的一个；第三个限制条件为在每一轮拍卖中一个用户只能获得一个偏好的频带；采用量子遗传智能优化算法来求解次优解，进而得到最终的分配矩阵。