一种小小区场景下抑制共谋的频谱拍卖方法技术

本发明专利技术公开了一种小小区场景下抑制共谋的频谱拍卖方法，包括以下步骤：步骤1：建立一个小小区频谱拍卖的系统模型；步骤2：小小区提交竞价和位置信息，拍卖商根据其位置信息进行分类，并构建干扰矩阵Cij∈{0,1}；步骤3：宏基站设置每个频带的保留底价pc，当vi≥pc，才能进行拍卖，vi表示第i个小小区的估价；步骤4：选出一个赢家sk，并为其分配信道fk；若sk无可用的信道，则丢弃sk，并更新小小区用户集：S＝S‑{sk}；步骤5：若sk是si的干扰用户，则将fk从si的可用信道集中删掉；步骤6：返回步骤4，直至S＝φ，得到解：X＝{x

A method of suppressing conspiracy in a small cell scene

The spectrum auction, the invention discloses a method for small cell scenarios of restraining collusion, which comprises the following steps: Step 1: system model to build a small cell spectrum auction; step 2: small area submit the bid and position information, the auctioneer classified according to their location information, and construct the interference matrix Cij in {0,1} steps; 3: Acer station of each band reserve PC, when VI is larger than PC, in order to conduct the auction, VI said the I small residential valuation; step 4: select a winner of the SK, and its distribution channel of FK SK; if no available channel is discarded SK, and update the small community of users set: S = S {sk}; step 5: if SK is the interference of users of Si, will be available from FK channel of Si deleted; step 6: return to step 4 until S = Phi obtained: X = {x

【技术实现步骤摘要】
一种小小区场景下抑制共谋的频谱拍卖方法
本专利技术涉及移动通信
，具体涉及一种小小区场景下抑制共谋的频谱拍卖方法。
技术介绍
小小区网络技术被认为是一种解决当前移动数据流量爆炸式增长的手段之一，也是移动通信技术演进及下一代移动通信网络的关键技术之一。小小区是一种低功率的无线接入节点可以覆盖10米到200米的范围。如今运营商均开始使用小小区来扩展覆盖范围和提升网络容量，尤其是用在诸如商业中心或者学校区域等通信数据流量大的繁忙地区进行分流。频谱拍卖作为一种有效的频谱资源分配方式，通过拍卖，将频谱资源分配给拍卖中报价最高的用户，该用户的最高报价反映了用户本身所具有的经济实力以及经济地位。因此，频谱资源分配给该用户能够创造更大的经济利润，从而保证了频谱资源的最大使用效率。频谱拍卖是近年来新兴起的理论，将具有频谱需求的小小区看作经济学中的买家，拥有频带授权的宏基站作为卖家的拍卖行为。当小小区中的移动终端需要使用频段时，通过拍卖获得授权频带的使用权。采用频谱拍卖机制可以有效优化分配频谱资源的使用效率，同时为宏基站提供收益，提升其共享频谱资源的积极性。共谋这一行为在频谱拍卖过程中很常见，一些自私的用户为了使自己利益最大化而勾结共谋。共谋的方式大概可以分为以下几类：失败者共谋、转租共谋、投标环共谋。一旦共谋形成，拍卖将不能保证公平性，拍卖效率、系统收益和稳定性也将受到影响。因此，解决频谱拍卖中的共谋问题刻不容缓。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所解决的问题是如何防止小小区用户之间的共谋行为，同时提高频谱的分配效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是一种小小区场景下抑制共谋的频谱拍卖方法，包括以下步骤：步骤1：建立一个小小区频谱拍卖的系统模型，以宏基站作为卖方拥有M个授权频带，记为f＝[f1,f2,...,fM]T，存在N个小小区作为买方，记为S＝[s1,s2,...,sN]T，拍卖开始时，拍卖商公布M个授权频带的拍卖信息；步骤2：小小区提交竞价给拍卖商，记为b＝[b1,b2,...,bN]T,其中bi表示第i个小小区的竞价；步骤3：小小区向拍卖商提交位置信息，对其进行分类，然后构建干扰矩阵Cij∈{0,1}；当Cij＝1时，表示第i个小小区和第j个小小区之间存在干扰，不能使用同一个频段；否则，Cij＝0；对位置信息进行分类的方法为K-近邻算法，把宏基站的地理位置作为训练集，小小区用户的地理位置作为测试集，训练集可表示为：T＝{(x1,y1),(x2,y2),...,(xN,yN)}，其中xi为宏基站的特征向量，yi为宏基站的类别；输入：宏基站的特征向量xi，i＝1,2,3,...,N，输出：宏基站所属的类yi；具体分步骤如下：(1)根据给的距离尺度，在训练集T中找出与x最近邻的k个点，涵盖这k个点的邻域记为Nk(x)；所述距离尺度指的是欧式距离，具体算法如下：假设P＝(a1,a2,...,an)，Q＝(b1,b2,...,bn)，则根据欧式距离公式可得出P和Q之间的距离为:计算完小小区之间的欧氏距离后，再与小小区的干扰半径相比较，如果两者的欧式距离小于干扰半径，则判断这两个小小区用户之间不存在干扰，可以分为一类；否则，存在干扰，不能分为一类；(2)在Nk(x)中根据分类规则(一般为多数表决)决定x的类别：其中I为指示函数，当yi＝cj时I＝1，否则I＝0；属于一类的小小区用户之间不存在干扰；步骤4：宏基站设置每个频带的保留底价pc，当vi≥pc，才能进行拍卖；v＝[v1,v2,...,vN]T其中vi表示第i个小小区的估价；所述设置每个频带的保留底价主要针对拍卖过程中小小区用户的共谋行为即通过投标环的共谋方式：小小区用户组成投标环参与拍卖，如果在没有设置底价的情况下，可以通过故意压低拍卖价格方式获得更多的利益；假设一个投标环总的估价为为信道f1的赢家集合，则其对应的最优系统效用为对于信道f1而言，则W总的应付价格为：假设参与共谋的n个小小区最后支付价钱的方式采取平均分配原则，则每个小小区只需要支付pw/n；采取这样的共谋方式能获得更多本属于宏基站的利益，如果拍卖价钱太低，会打击宏基站出售频带的积极性，这样会大大减低频谱的利用率；因此，通过设置保留底价pc，只有当vw≥pc时，才能进行拍卖，在这种情况下，宏基站的利益不会受到损害；宏基站的系统效用可以表示为：其中pi为小小区用户的支付价格，xi＝1表示第i个小小区获得频带；否则，xi＝0；步骤5：根据小小区用户提交的竞价，从中选出一个赢家sk，并为其分配信道fk；若sk没有可用的信道，则丢弃sk，并且更新小小区用户集：S＝S-{sk}；步骤6：对比干扰矩阵，若sk是si的干扰用户，则将fk从si的可用信道集中删掉；步骤7：返回步骤5，直至S＝φ；至此，得到最终解：X＝{x1,x2,...,xM}；从解得每一个分量xm中随机选择40％的小小区用户，重新放入集合S中，再应用该算法，得到新的解Y。抑制共谋过程如下：小小区用户组成投标环参与拍卖，如果在没有设置底价的情况下，可以通过故意压低拍卖价格方式获得更多的利益。假设一个投标环总的估价为W＝{sn}为信道f1的赢家集合，则其对应的最优系统效用为对于信道f1而言，则W总的应付价格为：假设参与共谋的n个小小区最后支付价钱的方式采取平均分配原则，则每个小小区只需要支付pw/n。采取这样的共谋方式能获得更多本属于宏基站的利益，如果拍卖价钱太低，会打击宏基站出售频带的积极性，这样会大大减低频谱的利用率。因此，通过设置保留底价pc，只有当vw≥pc时，才能进行拍卖，在这种情况下，宏基站的利益不会受到损害。宏基站的系统效用可以表示为：其中pi为小小区用户的支付价格，xi＝1表示第i个小小区获得频带；否则，xi＝0。本专利技术实现了以下有益技术效果：(1)以较低的计算复杂度获得了较优的解，通过设置保留底价的方法有效抑制了卖家的共谋行为，提高了卖家的收益。(2)运用K-近邻算法对小小区用户进行分类，再通过设置小小区用户之间的干扰半径，构建干扰矩阵。K-近邻算法是机器学习中最简单的一门语言，学习复杂度低，能有效实现小小区的分类。本专利技术与现有技术相比，不仅提高了频谱资源的分配效率还提高了频谱拍卖的经济收益，具有广阔的应用前景。附图说明图1为小小区的系统模型示意图；图2为本专利技术实施流程图；图3为基于K-近邻算法的小小区分类实施流程图；图4为小小区用户共谋结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明，但不是对本专利技术的限定。图1示出了小小区的系统模型示意，主要包括宏基站1、拍卖商2、小小区3及移动用户4；图2示出了本专利技术实施流程，S301开始程序；S302建立一个小小区频谱拍卖的系统模型，以宏基站作为卖方拥有M个授权频带，记为f＝[f1,f2,...,fM]T，存在N个小小区作为买方，记为S＝[s1,s2,...,sN]T，拍卖开始时，拍卖商公布M个授权频带的拍卖信息；S303小小区提交竞价给拍卖商，记为b＝[b1,b2,...,bN]T，其中bi表示第i个小小区的竞价。小小区向拍卖商提交位置信息，对其进行分类，然后构建干扰矩阵Cij∈{0,1}。当Cij＝1时，表示第i个小小区和第j个小小区之间存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小小区场景下抑制共谋的频谱拍卖方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立一个小小区频谱拍卖的系统模型，以宏基站作为卖方拥有M个授权频带，记为f＝[f1,f2,...,fM]

【技术特征摘要】
1.一种小小区场景下抑制共谋的频谱拍卖方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立一个小小区频谱拍卖的系统模型，以宏基站作为卖方拥有M个授权频带，记为f＝[f1,f2,...,fM]T，存在N个小小区作为买方，记为S＝[s1,s2,...,sN]T，拍卖开始时，拍卖商公布M个授权频带的拍卖信息；步骤2：小小区提交竞价给拍卖商，记为b＝[b1,b2,...,bN]T，其中bi表示第i个小小区的竞价；步骤3：小小区向拍卖商提交位置信息，对其进行分类，然后构建干扰矩阵Cij∈{0,1}；当Cij＝1时，表示第i个小小区和第j个小小区之间存在干扰，不能使用同一个频段；否则，Cij＝0；步骤4：宏基站设置每个频带的保留底价pc，当vi≥pc，才能进行拍卖；v＝[v1,v2,...,vN]T其中vi表示第i个小小区的估价；步骤5：根据小小区用户提交的竞价，从中选出一个赢家sk，并为其分配信道fk；若sk没有可用的信道，则丢弃sk，并且更新小小区用户集：S＝S-{sk}；步骤6：对比干扰矩阵，若sk是si的干扰用户，则将fk从si的可用信道集中删掉；步骤7：返回步骤5，直至S＝φ；至此，得到最终解：X＝{x1,x2,...xM}；从解得每一个分量xm中随机选择40％的小小区用户，重新放入集合S中，再应用该算法，得到新的解Y。2.根据权利要求1所述的小小区场景下抑制共谋的频谱拍卖方法，其特征在于：步骤3中，对位置信息进行分类的方法为K-近邻算法，把宏基站的地理位置作为训练集，小小区用户的地理位置作为测试集，训练集可表示为：T＝{(x1,y1),(x2,y2),...,(xN,yN)}，其中xi为宏基站的特征向量，yi为宏基站的类别；输入：宏基站的特征向量xi，i＝1,2,3,...,N，输出：宏基站所属的类yi；具体分步骤如下：(1)根据给的距离尺度，在训练集T中找出与x最近邻的k个点，涵盖这k...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵峰，唐清清，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