[发明专利]一种基于差分隐私保护的单向异质频谱分配方法

权利要求书

1.一种基于差分隐私保护的单向异质频谱分配方法，其特征是应用在由一个频谱提供方和n个频谱竞买方组成的拍卖系统中，并按如下步骤进行：

步骤1、初始化：

步骤1.1、所述频谱提供方作为拍卖者参与拍卖过程，所述频谱提供方持有m段异质的频谱S＝(s₁,s₂,…,s_i,…,s_m)，其中s_i表示第i段频谱，并有：s_i＝{D_i,rad_i}；其中D_i为第i段频谱s_i的描述，rad_i为第i段频谱s_i的干扰半径；

步骤1.2、第j个频谱竞买方的需求为r_j＝{X_j,B_j,L_j}，其中X_j表示第j个频谱竞买方的请求信息，并有X_j＝{x_i,j}_1≤i≤m，x_i,j表示第j个频谱竞买方对第i段频谱s_i是否感兴趣，若x_i,j＝1，表示第j个频谱竞买方对第i段频谱s_i感兴趣；若x_i,j＝0，表示第j个频谱竞买方对第i段频谱s_i不感兴趣；

令第j个频谱竞买方的报价集合为B_j＝{b_i,j}_1≤i≤m，b_i,j表示第j个频谱竞买方对第i段频谱s_i的报价；

令L_j＝{l_i,j}_1≤i≤m表示第j个频谱竞买方想要接入频谱的地理位置的集合，其中，l_i,j表示竞第j个频谱竞买方接入第i段频谱s_i的具体地理位置j₁；

步骤1.3、定义C＝(c_j,k,i)_n*n*m表示第j个频谱竞买方和第k个频谱竞买方同时接入第i段频谱s_i时的冲突情况，当c_j,k,i＝1，表示第j个频谱竞买方和第k个频谱竞买方不能同时接入第i段频谱s_i；当c_j,k,i＝0，表示第j个频谱竞买方和第k个频谱竞买方能同时接入第i段频谱s_i；当且仅当l_i,j和l_i,k之间的距离小于两倍的rad_i时，令c_j,k,i＝1；

步骤1.4、所述拍卖者提供一组定价其中p_i为第i段频谱s_i的定价，且p_i∈(0,V_max]，其中，V_max为所有频谱竞买方对单个频谱报价的最大值；为定价集合；

步骤1.5、定义最终支付单价组为其中为第i段频谱s_i的最终定价；

步骤2、计算分配及定价：

步骤2.1、利用式(1)得到拍卖者对竞买方的总报价Q_j：

步骤2.2、从定价集合中选择一组定价(p₁,p₂,…p_m)，并利用式(2)计算总支付价格P_j：

步骤2.3、初始化j＝1；

步骤2.4、比较总报价Q_j与总支付价格P_j的大小，当Q_j＞P_j时，将第j个频谱竞买方加入候选集W′中，并执行步骤2.5；当Q_j＜P_j时，直接执行步骤2.5；

步骤2.5、将j+1赋值给j后，判断j＞n的是否成立，若成立，则表示得到最终的候选集W′，并执行步骤3；否则，返回步骤2.4；

步骤3、确定最终胜利集：

步骤3.1、根据平均单价对最终的候选集W′中的频谱竞买方降序排序；

步骤3.2、将降序排序后的候选集W″中的第一个频谱竞买方加入胜利集W中；

步骤3.3、根据频谱冲突情况，更新降序排序后的候选集W″中频谱竞买方的请求信息，以实现异质频谱分配；

步骤3.3.1、将候选集W″中第一个竞买方j′与其余频谱竞买方均做冲突判断；当d(l_i,j′,l_i,a)＜2·rad_i时，令c_j′,a,i＝1，并更新x_i,a＝0；其中，l_i,a表示第a个频谱竞买方对第i段频谱s_i的报价；

步骤3.3.2、将第一个竞买方j′从候选集W″中删除，从而得到更新后的候选集并赋值给W″；

步骤3.3.3、重复步骤3.3.1和步骤3.3.2，直到候选集W″为空时，从而得到胜利集W，并利用式(3)计算总收益值Φ：

式(3)中，当x_i,j＝1时，表示第i段频谱s_i分配给第j个频谱竞买方；

步骤4、使用差分隐私保护频谱竞买方的报价并输出最终定价组以及最终定价组对应的胜利集W中的频谱分配情况；

步骤4.1、为定价集合中的所有定价组执行步骤2.2至步骤3，得到不同定价组的胜利集以及对应的总收益；

步骤4.2、从定价集中选择满足式(4)的最终定价组并输出：

式(4)中，Pr表示概率函数，M(B,X,r)表示指数机制，Δ为敏感度；ε为隐私预算，Φ^w为最终的定价组的总收益值，以总收益值Φ为可用性函数。