[发明专利]一种基于区块链技术的多级动态频谱共享方法

权利要求书

1.一种基于区块链技术的多级动态频谱共享方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：基于频谱接入系统SAS构建全局区块链GBC；

S2：在GBC中部署全局频谱接入智能合约；

S3：普通节点与智能合约交互，经验证后注册进入频谱共享系统，成为候选优先接入许可CPAL用户并获得拍卖优先接入许可证资格；

S4：CPAL用户查询优先接入许可证拍卖列表，并对拟申请的优先接入许可证发起出价；

S5：若CPAL用户在拍卖中获胜，智能合约生成交易，CPAL用户成为PAL用户，获得优先接入许可证所有权；

S6：若CPAL用户竞价多次均失败，智能合约将其移出GBC；

S7：基于PAL用户与网关节点构建本地区块链LBC；

S8：在PAL用户处部署本地频谱接入智能合约；

S9：授权接入GAA用户在入网阶段，通过认证注册与网关节点建立关联，并在频谱共享系统中注册信息；

S10：拟申请频谱接入的GAA用户，即请求用户，向附近网关节点发送频谱接入请求消息；

S11：网关节点接收到来自请求用户的频谱接入请求消息后，根据消息内容生成频谱接入请求交易并在LBC上广播；

S12：PAL用户收集网关节点广播的请求交易后建模频谱分配共识问题，优化得到频谱分配方案；

在所述S12中，共识问题具体建模为：

假设LBC中存在M个PAL用户，令PAL_i表示第i个PAL用户，1≤i≤M；假设总系统带宽分为K个相等大小的子信道，令CH_k表示第k个子信道；令b_i,k∈{0,1}表示信道管理变量，b_i,k＝1表示CH_k由PAL_i管理；反之，CH_k不受PAL_i管理；

假设共有N个GAA用户发出频谱接入请求，令GAA_j表示第j个GAA用户，1≤j≤N；令γ_i,j,k∈{0,1}表示信道分配变量，若PAL_i为GAA_j分配CH_k，则γ_i,j,k＝1；否则，γ_i,j,k＝0；

建模PAL_i的效用函数Q_i为所分配频谱对应用户本地和速率及全局和速率的加权和，即其中，λ₁与λ₂为权重因子；表示GAA_j占用CH_k传输数据对应的传输速率，其中，B表示信道带宽，σ²表示噪声功率，p_j,k表示GAA_j占用CH_k传输数据所采用的发送功率，h_j,k表示GAA_j通过CH_k传输数据到对端的信道增益；

建模传输速率限制约束为其中，为GAA_j的最小传输速率要求；

建模信道分配约束条件为γ_i,j,k＝0，若b_i,k＝0；

建模权重因子约束条件为λ₁+λ₂＝1，其中，λ₁∈(0,1)，λ₂∈(0,1)；

在满足约束条件下，PAL_i以效用函数Q_i最大化为目标，优化确定频谱接入方案，记其中，及分别表示PAL_i的最优信道分配方案及最优功率分配方案；

S13：PAL用户在LBC中广播自身生成的区块，包含最大全局收益的频谱分配方案的区块将最终得到确认并在LBC中同步；

S14：网关节点查询LBC获得请求用户的频谱分配方案并转发至所关联请求用户；

S15：请求用户收到频谱接入方案后，执行频谱接入。

2.根据权利要求1所述一种基于区块链技术的多级动态频谱共享方法，其特征在于：在步骤S1中，所述GBC是由各地区的PAL用户和多个SAS组成的联盟链，负责频谱拍卖和PAL用户的频谱管理及记录，其中，SAS为GBC中的记账节点，执行授权拜占庭容错DBFT算法达成共识。