[发明专利]一种面向车联网的异构运营商区块链频谱动态共享方法

权利要求书

1.一种面向车联网的异构运营商区块链频谱动态共享方法，其特征在于：基于异构运营商频谱区块链系统：

车辆用户，车辆用户需要频谱资源进行应用或使用，须选择一个WSP进行订阅，并在WSP的基站中选择最接近其位置的基站，使用集合来表示车辆用户的集合，即U＝{u₁,u₂,...,u_M}；

无线服务提供商WSP：有N个竞争的WSP，在一个区域具有不同的位置和不同数量的基站；且每个WSP保持的频段是固定的；使用N＝{n₁,n₂,...,n_N}代表WSP集合；

基站：每个基站都属于一个WSP，为车辆用户提供频谱资源；每个基站具有固定的带宽；当更多的用户访问基站时，每个用户获得的频谱资源就会减少；用户能选择其他基站进行访问，但是只能访问当前订阅的WSP拥有的基站；用户通信的干扰来自同一WSP区域内的其他基站；此处使用表示第n个WSP的第j个基站；

联盟节点：联盟节点是每个区域的总体管理者，负责该区域中车辆用户，基站和WSP之间的信息交互；异构运营商频谱区块链系统由若干联盟节点组成；每个区域均由联盟节点管理；联盟节点之间没有中心，并且每个联盟节点存储所有区域中的频谱资源使用情况；如有需要，能在所需的时间点查询频谱交易，并且每个联盟节点设有分布式分类帐；联盟节点表示为集合G＝{G₁,G₂,...,G_k}；

构建运营商区块链频谱动态共享方法包括以下步骤：步骤1：对系统进行初始化，联盟节点收集具有频谱要求的所有车辆用户和多个无线服务提供商WSP的基站的信息；每个车辆用户和WSP都有一对公钥和私钥，当车辆用户和WSP进行频谱交易时将使用公钥和私钥；

步骤2：开始频谱分配，车辆用户选择初始订阅WSP，联盟节点整合多个WSP的频谱资源，采用进化博弈的方法完成多WSP的频谱分配；在快速收敛的条件下，保证了频谱资源分配的合理性和公平性；

步骤3：区块生成与利润分配，将频谱交易数据打包成区块，交易结果以各联盟节点的分布式账本的形式分布存储；智能合约自动分配与频谱对应的利润；

构建的演化进化博弈模型分为以下几部分：

种群：每个集合的用户选择一个WSP进行订阅，这些用户的集合称为种群；因为有N个WSP，所以有N个不同的种群；

策略空间：对于每个种群中的用户，决定接下来要访问哪个WSP以获得更好的服务；因此，策略空间表示为S＝{s₁,s₂,...,s_N}；

种群状态：对于演化博弈，当前选择不同策略的用户份额表示为显然，有

收益函数：每个策略的收益函数用于量化用户通过使用当前总体状态下的策略空间可获得的满意度或收益；

使用表示该区域中第n个WSP的基站密度，而使用λ_u表示车辆用户的密度；车辆用户选择了订阅的WSP之后，用户选择从该WSP访问当前位置最接近的基站；然后将当前时间t的车辆用户的预期信噪比表示为：

表示WSP_n的基站发射功率，α是路径损耗指数；σ²表示加性高斯白噪声AWGN功率密度，是瑞利衰落的影响，而h_i表示车辆用户i与t时间WSP_n访问基站之间的距离；

噪声源分为两部分，第一部分是同一WSP的其他基站对车辆用户造成的干扰，第二部分是高斯白噪声；通过定义信噪比，在时间t处通过Shannon公式获得车辆用户的预期用户费率：

车辆在通信时具有高速移动性，提出基于预期行驶路径的车辆用户支付功能：当频谱分配进化游戏开始时，车辆用户i具有速度v_i的预期行驶路径L_i；考虑车辆当前位置的同时还考虑了车辆的预期行驶路径；

当车辆用户处于起点时，每个用户都在将来的时刻估计位置，以准备计算用户的收益；将记录点的数量A表示为记录点的长度；结合上述公式，每种策略的预期收益函数表示为：

其中

然后，当每个车辆用户穿过这些A记录点时，将平均用户费率定义为收益函数；对于每个车辆用户i，收益函数表示为：

为了描述用户的动态行为，采用复制者动态方程，表示如下：

在上式中，δ＞0是策略的比率，是所有种群的平均收益；根据上述复制者的动态，每个策略的种群份额的百分比增长率与该策略的收益超出总体平均收益的比例成正比。