[发明专利]一种认知无线电网络的频谱租赁方法

说明书

本发明公开了一种认知无线电网络的频谱租赁方法，通过Stackelberg博弈对主要用户和次级用户的频谱租赁问题进行建模，在主要用户的频谱租赁价格不变条件下，计算得出最佳频谱分配因子，根据所述最佳频谱分配因子计算得出最佳频谱租赁价格；根据所述最佳频谱分配因子和最佳频谱租赁价格分别得出每个所述主要用户的收益函数，并根据所述主要用户的收益函数建立所述主要用户的偏好列表；根据所述主要用户的偏好列表将所述主要用户和次级用户进行配对，得出最优的频谱租赁匹配结果，兼顾主要用户和次级用户投资和定价决策方面的互动及用户偏好，提高了频谱租赁系统的频谱效率。

【技术领域】

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种认知无线电网络的频谱租赁方法。

【背景技术】

随着无线业务的快速发展，频谱资源短缺成为一个很严重的问题。已有研究表明，传统的频谱分配方式效率较低，造成许多现有的频谱资源在很长时间内都是空闲状态。随着认知无线电技术的发展，频谱租赁作为一种有前途的技术，它允许未授权的无线用户(次级用户)租用传统授权频谱用户(主要用户)的部分频谱，并向主要用户支付相应价格的费用。同时，主要用户也以次级用户作为中继，进行信息的传输。

但是，目前大多数已经存在的次级用户案研究工作缺乏对用户偏好以及投资和定价的综合考虑，导致整体系统性能并不是最优，因此设计一种新的频谱租赁方法迫在眉睫。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种认知无线电网络的频谱租赁方法，兼顾主要用户和次级用户投资和定价决策方面的互动及用户偏好，提高了频谱租赁系统的频谱效率。

本发明采用以下技术方案：一种认知无线电网络的频谱租赁方法，包括以下步骤：

通过Stackelberg博弈对主要用户和次级用户的频谱租赁问题进行建模，在主要用户的频谱租赁价格不变条件下，计算得出最佳频谱分配因子，根据最佳频谱分配因子计算得出最佳频谱租赁价格；

根据最佳频谱分配因子和最佳频谱租赁价格分别得出每个主要用户的收益函数，并根据主要用户的收益函数建立主要用户的偏好列表；

根据主要用户的偏好列表将主要用户和次级用户进行配对，得出最优的频谱租赁匹配结果。

进一步地，主要用户和次级用户的配对过程具体为：

每个主要用户向其偏好列表中的第一个次级用户发出频谱租赁请求，并接收第一个次级用户的接受返回信息或拒绝返回信息；

每个接收到拒绝返回信息的主要用户继续向其偏好列表中的下一个次级用户发出频谱租赁请求，并接收下一个次级用户的接受返回信息或拒绝返回信息，直至每个主要用户均接收到接受返回信息或遍历完每个主要用户的偏好列表，得出最优的频谱租赁匹配结果。

进一步地，每个次级用户均根据最佳频谱分配因子和最佳频谱租赁价格建立对应的收益函数，并根据每个次级用户的收益函数建立对应的次级用户的偏好列表；

当每个次级用户收到多个频谱租赁请求时，通过其对应的次级用户的偏好列表选择最佳匹配主要用户并向其发出接受返回信息，且向其余发出频谱租赁请求的主要用户发出拒绝返回信息。

进一步地，在每个主要用户的偏好列表中，主要用户相对于前一次级用户的收益函数值大于其相对于后一次级用户的收益函数值。

进一步地，在每个次级用户的偏好列表中，次级用户相对于前一主要用户的收益函数值大于其相对于后一主要用户的收益函数值。

进一步地，最佳的频谱分配因子通过以下公式得出：