[发明专利]认知网络中频谱资源的分配方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体地涉及一种认知网络中频谱资源的分配方法。

背景技术

随着无线服务的迅速发展，频谱资源逐渐成为一种稀缺资源。几乎所有的可用频带都已经被分配给了有关服务供其使用。然而，大量的测量发现在授权频谱中有相当大的一部分处于未使用或者不常使用的状态，无线频谱资源的利用率很低。正是如此，认知无线电（CR，Cognitive Radio）技术被提出，用于解决当前无线频谱资源的低利用率，同时也使得频谱的分配变得十分灵活。

认知无线电也被称为智能无线电，是一种动态感知空闲频谱并加以分配利用的技术，其核心目标是改变现有固定频谱分配方式对频谱利用不够充分的缺点，以更有效地利用频谱资源。通过频谱感知和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配和频谱共享。由认知无线电技术衍生的认知无线网络则成为未来网络的主要发展方向。在认知无线网络中，频谱资源的原始拥有者被称为主用户（PU，primary user），而试图在PU频谱空闲时通过租借的方式使用PU频谱的用户被称为次级用户（SU，secondary user）。

目前，一般将认知无线网络的模型分为独占使用（exclusive use）和层级接入（hierarchical access）两种。独占使用模型中，主用户将未被使用的频段租赁给次级用户使用。在层级接入模型中，当主用户处于空闲状态时，次级用户才可以传输数据。在层级接入模型中，根据主用户行为的动态特性又可以将次级用户的频谱使用分为动态频谱分配（dynamic spectrum allocation）和机会频谱接入（opportunistic spectrum access）两种。在动态频谱分配中，主用户的动态特性较低，频谱资源在一个相对较长的时间段内处于未使用状态。然而在机会频谱接入中，次级用户的动态特性较高，频谱资源的空闲状态只持续一段较短的时隙。针对动态频谱分配，目前有很多经济学工具被用于解决其中的相关具体问题，在这些经济学工具中，拍卖理论作为一种强有力的工具，被很好地应用到动态频谱分配中。

利用拍卖理论实现动态频谱分配技术多关注于实现提高次级用户的总收益（net social welfare），也称为次级用户价值总和、主用户的收益（generated revenue）与保证拍卖机制的真实性（truthfulness）中的一项或者几项。就目前而言，利用动态规划或者穷举法可以实现最大化次级用户的总收益，然而不论是动态规划还是穷举法，其运算复杂度都很高，且均不适用于短时间的动态频谱分配。有关认知无线网络中频谱资源的分配还可以参见文章“A General Framework for Clearing Auction of Wireless Spectrum”（无线频谱拍卖的一种普遍架构，IEEE Symposium on New Frontiers in Dynamic Spectrum Access Networks 2007）。

因此，对于认知网络中频谱资源的分配而言，如何能够既降低频谱资源分配过程中的运算复杂度，又最大化次级用户的总收益、提高频谱利用率成为目前亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种运算复杂度低、次级用户的总收益高和频谱利用率高的认知网络中频谱资源的分配方法。为解决上述技术问题，本发明提供了一种认知网络中频谱资源的分配方法，包括：

获取空闲时频单元块的数量；

发送广播信息至次级用户，所述广播信息包括：所述空闲时频单元块的数量；

获取所述次级用户反馈的选择信息，所述选择信息包括：所述次级用户申请的时频单元块的数量及其总报价；

基于所述选择信息，获取每个次级用户的范数，所述范数关联于所述选择信息；

按照所述次级用户的范数由大至小的顺序确定获得频谱资源的次级用户。

可选的，所述每个次级用户的范数通过如下方式确定：

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