一种基于拍卖的CoMP系统的动态频谱分配方法技术方案

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种基于拍卖的CoMP系统的动态频谱分配方法。
技术介绍
随着新一代移动通信技术的快速发展，用户对无线通信的业务需求不断提高，如何提高无线通信系统的频谱利用率，如何提高无线通信业务的吞吐量，一直都是无线通信领域迫切关注的焦点。基于对未来无线通信宽带高速数据业务的发展需求，第三代伙伴计划(3GPP)展开了面向4G的研究工作。协作多点传输(CoordinatedMulti-point，CoMP)系统由于可以通过改善小区边缘用户的通信质量，从而提高整体通信系统的吞吐量，因此被广泛认为是4G移动通信发展过程中最具有潜力的候选技术之一。尽管CoMP系统的引入为频谱资源分配带来了新的活力，但是固有的CoMP系统的频谱资源分配方法是一种静态的分配方法。CoMP系统的静态频谱划分将CoMP系统的频带划分为CoMP频带和NonCoMP频带，各个频带之间具有相对独立的调度。然而，这种频带划分灵活性差，导致CoMP系统的频谱利用率较低。由于频谱资源的稀缺性和不可再生性，如何在CoMP系统中将有限的频谱资源动态分配，进而提高CoMP系统的频谱利用率也是今后研究CoMP系统的重点。拍卖理论是一种基于市场机制，兼具公平性和高效性，被广泛应用于无线通信系统中分配有限的资源。为了提高CoMP系统的频谱利用率，我们在CoMP系统中，引入拍卖理论，设计了一种基于拍卖机制的多频带多赢家的动态频谱分配方法。该方法结合了CoMP系统和拍卖理论，不仅可以利用CoMP系统中的协作多点联合处理(CoMP-JP)技术改善小区用户的数据吞吐量，还可以通过动态拍卖的形式提高CoMP系统的频谱利用率和系统收益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对CoMP系统中的授权用户拥有空闲频带的情形，结合CoMP系统和拍卖理论，提出一种基于拍卖的CoMP系统的多频带多赢家的动态频谱分配方法。该动态频谱分配方法包括三个阶段：拍卖准备阶段，拍卖阶段，整理阶段。本专利技术主要考虑了CoMP系统中的授权用户拥有多个空闲频带，在未授权用户相互干扰的情况下，通过拍卖的方式对CoMP系统中的空闲频带进行动态分配，选出多个赢家，并利用CoMP系统的联合传输技术提升赢家的数据吞吐量。该专利技术提出的基于拍卖的多频带多赢家的动态频带分配方法，贴合实际通信背景，用于提升CoMP系统的数据吞吐量，频谱利用率以及整体收益。本专利技术首先假定在CoMP系统中，存在未授权用户和授权用户。授权用户拥有空闲频带，可以通过拍卖的形式提升自身收益；未授权用户可以通过租赁的方式持有空闲频带，改善自身的通信质量。然后，为了贴合通信实际，保证赢家的通信质量，通过设计干扰矩阵，对参与竞拍的未授权用户的干扰情况进行统计。最后，依据上述条件，我们提出一种基于拍卖理论的多频带多赢家的动态频带分配方法，对授权用户的空闲频带进行拍卖，根据干扰矩阵和拍卖规则决定赢家，并利用CoMP系统中的联合传输技术提升赢家的数据吞吐量。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于拍卖的CoMP系统的动态频谱分配方法，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，未授权用户可以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；未授权用户为买家，买家集合为N＝{1,2,3...n本文档来自技高网...

【技术保护点】
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...cs}；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bi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...bn]；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b1h，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Naban；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Naban进行整理，并在协作小区范围内对集合Naban中的元素重新选择随机位置；2)将舍弃的赢家集合Naban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Naban为空集，得到最终的分配集合A＝{a1,a2,a3...an}和赢家集合W；通过公式(1)计算系统的最终效益值U：U=Σi=1nbihai---(1)]]>其中bih是每轮拍卖过程中的最高出价；ai是每轮拍卖过程的频段分配参数，ai＝1，则本轮拍卖决出赢家，反之，ai＝0，则本轮拍卖未选出赢家；n为拍卖过程中的买家数量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于拍卖的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...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵峰，苗彦涛，陈宏滨，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45