一种基于拍卖的CoMP系统的动态频谱分配方法

摘要

本发明公开了一种基于拍卖的CoMP系统的动态频谱分配方法。所述方法针对CoMP系统中授权用户拥有空闲频带的情形，结合了CoMP系统的联合传输技术和拍卖理论，设计了一种基于拍卖机制的多频段多赢家的动态频谱分配方法。该动态频谱分配方法包括：拍卖准备阶段，拍卖阶段，整理阶段。该方法不仅可以通过CoMP的联合处理技术改善协作小区用户的通信质量，增强系统整体吞吐量，还可以通过拍卖的方式提高CoMP系统的频谱利用率和系统的整体收益。本方法贴近实际通信场景，具有易操作、易实现、易扩展等优点，适用于CoMP系统的空闲频带的有效分配，有助于CoMP系统中的传统静态频谱分配方法向动态频谱分配方法发展。

主权项

一种基于拍卖的CoMP系统的动态频谱分配方法，其特征在于，通过基于拍卖机制的CoMP系统模型和干扰矩阵设计一种多频段多赢家的动态频谱分配方法，对CoMP系统的空闲频带进行有效分配，包括如下步骤：(1)拍卖准备阶段：1)在CoMP系统中，假定拥有空闲频带的用户为授权用户，授权用户可以通过拍卖空闲频带获得暂时收益；假定参与竞拍出价的用户为未授权用户，未授权用户通过竞拍的方式持有空闲频带改善通信质量；同时假定每个授权用户拥有一个待拍卖的空闲频带，所有的待拍卖频带无差异化特征，并且待拍卖的空闲频带数量供大于求；未授权用户集合为买家，买家集合为N＝{1,2,3...n}；授权用户是卖家，卖家集合为S＝{1,2,3,...s}；待出售的空闲频带集合为C＝{c₁,c₂,c₃...c_s}；2)CoMP系统中存在三个协作小区，每个协作小区中都有一个eNB，三个eNB轮换扮演中央单元的角色；中央单元不仅负责协作小区中用户的联合数据传输，改善用户的数据吞吐量，还在拍卖过程中充当频谱经纪人；3)中央单元广播拍卖信息，为了保证拍卖过程中每一轮赢家的通信质量，中央单元通过收集到的未授权用户的地理位置信息和干扰规则，设定干扰矩阵I，所述干扰矩阵I是一个n行n列的矩阵；(2)拍卖阶段：1)未授权用户i对待出售的空闲频段集合C中的C₁频段密封出价b_i给中央单元，中央单元收集所有的未授权用户出价，得到出价矩阵B，B＝[b₁,b₂,b₃...b_n]；中央单元通过贪婪准则选择第一轮拍卖赢家，记本轮最高出价为b_1h，最高出价者为本轮赢家；同时将频段C₁分配给该赢家，记录a₁＝1；假如未选出赢家，a₁＝0；2)中央单元联合协作小区中的所有eNB，对赢家进行联合处理，通过CoMP的联合处理技术将赢家的干扰信号转变为有用信号，改善赢家的数据吞吐量；随后，更新买家集合N和赢家集合W；在买家集合N中剔除本轮赢家，在赢家集合W中计入本轮赢家，并将已经分配的频带从空闲频段集合C中剔除；3)中央单元按照协作小区顺序进行轮换，开始第二轮拍卖；中央单元收集出价信息，并根据贪婪准则和干扰矩阵设定，寻找出价最高的未授权用户，将其确定为候选赢家；假如本轮赢家与第一轮赢家出现干扰，则将本轮赢家舍弃，即a₂＝0，同时将其加入到舍弃的赢家集合N_aban；同理，对赢家进行联合处理，更新未授权用户集合N和赢家集合W；重复拍卖阶段的步骤，直到买家集合N为空集；(3)整理阶段：1)将由于设定的干扰规则而被舍弃的赢家集合N_aban进行整理，并在协作小区范围内对集合N_aban中的元素重新选择随机位置；2)将舍弃的赢家集合N_aban重新加入到买家集合N中，重复拍卖阶段，直到舍弃的赢家集合N_aban为空集，得到最终的分配集合A＝{a₁,a₂,a₃...a_n}和赢家集合W；通过公式(1)计算系统的最终效益值U：$U=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{b}_{ih}{a}_i---\left(1\right)$其中b_ih是每轮拍卖过程中的最高出价；a_i是每轮拍卖过程的频段分配参数，a_i＝1，则本轮拍卖决出赢家，反之，a_i＝0，则本轮拍卖未选出赢家；n为拍卖过程中的买家数量。