[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

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统技术领域，具体涉及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。

背景技术

当今社会无线通信技术发展迅猛，通信网络中用户数急增，如何利用现有的频谱资源来尽可能的满足日益增长的数据业务和增大通信网络的系统容量，利用网络中用户形成的社交网络中体现的特性来优化网络设计，优化网络资源分配，已成为现在学术界面临的问题。第三代合作伙伴计划(3GPP)在LTE-A的标准中提出了支持异构蜂窝网络结构的毫微微蜂窝。这种毫微微蜂窝用户可自主部署，拉近基站与用户间的距离，降低发射功率；这种双层异构网络可以有效的解决宏基站的覆盖“盲区”问题，提高室内的通信质量，也有效地缓解宏基站的通信负载。

毫微微蜂窝的引入增加了网络的系统容量，使得网络中用户数急增，这些用户构成了以移动设备为载体的具有移动性、便捷性、瞬时性和个性化定制特点的移动社交网络。利用用户在社交网络中体现的特性在无线网络设计中有着重要的角色；社交网络体现用户网络中的社交关系，是否拥有相似的资源爱好，具有强社交关系的用户可以信息交流，资源共享，利用社交网络中用户之间的特性来分配资源可以有效地提高网络的性能；传统的宏基站和毫微微蜂窝频带分配方式有三种：方案一是采用共信道分配方式，这种方式会产生严重的同层和跨层干扰；方案二是采用正交信道分配方式，这种方式使得整个系统的频谱利用率较低；方案三是采用部分共信道方案，虽然这种方式可以一定程度上解决跨层干扰，但频谱分配固定，灵活性差，频谱使用效率不高。频谱资源有限，为提高频谱利用率，保障用户通信质量，增加网络系统容量，因此设计一种高效的频谱分配方案变得尤为迫切。

拍卖技术作为一种新兴的提高频谱分配效率的技术，即保证频谱效率，也提供激励机制的工具，将拍卖理论应用到异构网络中，将网络中的空闲频谱资源进行拍卖，引入市场机制，增加了频谱分配的灵活性并兼具公平和高效性。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。

考虑双层异构网络中毫微微蜂窝覆盖下次用户之间的社交关系，根据他们之间的社交特性，构建一种新的拍卖形式，结合量子遗传算法设计一种优化算法可以使频谱资源得到充分而有效地利用，提高频谱分配效率，从而提高网络的系统容量。

本发明出发点是在毫微微蜂窝异构网中结合用户在社交网络中的特性和频谱拍卖的优点；根据毫微微蜂窝分布随机性且较密集特点，考虑用户在社交网中的社交特性，提取用户之间的社交互惠因子，设计一种频谱拍卖方法，可以有效的提高网络的频谱分配效率和利用率，提高整个网络的系统效用。

本发明技术方案是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