[发明专利]基于伤害程度的频谱分配机制设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及频谱分配、激励机制领域，特别涉及基于伤害程度的频谱分配机制设计方法。

背景技术

频谱分配的机制设计是研究的热门主题。在主市场中，政府机构将特定的频谱资源通过某种方式分配给主用户，主用户缴纳一定的费用获得频谱的使用权。二级用户(如一些小型无线电用户)无法承受在频谱初次分配阶段高昂的费用。因此，在次级市场中，主市场的用户可以将空闲的频谱资源临时租赁给二级用户，以换取一定的利益。拍卖作为一种能够保证真实性的激励机制，已被广泛应用于频谱分配。

在本发明作出之前，现有的频谱拍卖仍然存在着如下问题：

1)真实性。作为传统的拍卖机制设计，频谱拍卖机制需要满足真实性，也就是说，真实的报价是拍卖双方(买家和卖家)的占优策略，换句话说，拍卖双方不能通过谎报报价来优化自己的利益，而真实性能防止拍卖遭受操纵。现存的大部分频谱拍卖都没有考虑真实性，不能够防范拍卖双方的欺诈行为，因而可能损害整个拍卖的效益。

2)频谱的异构性。在现实中，信道在很多方面都存在区别，如空间和频率。频谱异构性导致竞标的多样性，买方可能对某些信道有偏好或要求，也就增加了算法的复杂度。大部分的频谱拍卖机制只考虑同构的频谱，没有考虑用户需求的异构性。

3)交易的异构性。现有的异构频谱拍卖中，买家付同样的钱却租赁到不同的信道，同样，卖家得到相同的费用却被分配不同的买家，这在传统的交易市场中是不合理的。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述问题，研发基于伤害程度的频谱分配机制设计方法。

本发明的技术方案是：

基于伤害程度的频谱分配机制设计方法，其主要技术特征在于步骤如下：

拍卖者作为频谱持有者和二级用户之间的掮客，在收集到空闲信道的要价和二级用户对空闲信道的报价等信息后，拍卖者进行决策工作，主要包括候选人的筛选、赢者决策、定价策略三个阶段的工作。

所述的候选人的筛选阶段包括如下步骤：

步骤1：拍卖者收集频谱持有者提供的信道的要价和二级用户对一个或多个信道提出的相关带宽需求、报价；

步骤2：所有的二级用户对所有的频谱持有者的带宽需求为一个二维矩阵，权值为带宽需求；

步骤3：用最大权匹配算法(Maximum Weighted Matching)对带宽需求矩阵进行一对一匹配，得到候选频谱持有者和候选二级用户的以及他们之间的匹配关系。

所述的赢者决策阶段主要是应用McAfee算法来实现，包括如下步骤：

步骤1：排序。候选频谱持有者根据信道的要价由低到高排序，即a_j1≤a_j2≤…；候选二级用户根据与之匹配的信道的报价由高到低排序，即b_i1≥b_i2≥…；

步骤2：选择临界值k为报价大于要价的最大的下标，即k为最大的，b_ik≥a_jk，

步骤3：以和为基准，计算临界价格P和Q，其中P为买家的临时支付，Q为卖家的临时获得。如果P＝Q＝p₀；否则P＝b_ik，Q＝a_jk。

所述的定价策略阶段应用了伤害程度，包括如下步骤：

步骤1：对于每个候选二级用户-候选频谱持有者对即买家-卖家对，在该买家r_i不参与该场拍卖的情况下，重新进行候选人的筛选和赢者决策，计算买家和卖家的临时支付P_-i和Q_-σ(i)，其中σ(·)为映射函数，h_σ(i)为买家r_i在候选人筛选阶段匹配到的卖家；

步骤2：对于每个买家-卖家对，计算该买家参与该场拍卖时其他人的社会福利SW_i，以及该买家不参与拍卖时的社会福利SW_-i，该买家-卖家造成的伤害程度为DD_i＝SW_-i-SW_i。其中社会福利是一种衡量整个拍卖对社会造成的效用函数，可以为所有赢者买家-卖家对报价和要价之差的累加和，也可以为所有卖家要价的累加和；