CN101854637B - 一种申请与分配频谱资源的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了申请与分配频谱资源的方法及装置。由于次要用户竞拍当前使用的信道时，采用相对高于竞拍其他信道时的效用值计算竞拍价格，并采用计算得到的竞拍价格竞拍当前使用的信道，使得次要用户和主要用户可以更容易的达成一致，提高了竞拍的成功率，进而使得信道的切换次数减少，降低了现有技术中由于信道切换带来的影响，使次要用户可以获得更稳定的通信质量，主要用户可以获得更大的收益。

Description

一种申请与分配频谱资源的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种申请与分配频谱资源的方法及装置。

背景技术

当前无线频谱资源的分配是采用固定分配政策，无线频谱资源的规划和使用由政府部门制定。一方面，随着无线通信的飞速发展，无线频谱资源越来越稀缺；另一方面，一部分已分配出去的无线频谱资源却没有得到充分利用。为了充分利用稀缺的频谱资源，动态频谱接入(Dynamic Spectrum Access，DSA)成为提高频谱使用效率的有效方法。动态频谱接入允许非授权用户通过与授权用户达成租借协议动态接入到分配给授权用户的频段，从而提高频谱使用效率。

传统的频谱分配方式是，在全网范围内有一个中心服务器，称为频谱代理服务器(spectrum broker)，用于对频谱进行集中式的分配。由于频谱代理服务器需要获取整个网络的频谱使用及分配信息，随着网络规模增大，频谱代理服务器复杂性会急剧增加。与传统的频谱分配方式不同，分布式动态频谱分配方法是一种新式频谱分配方法，这种方法只基于局部观察信息，复杂性大大减小，便于实现有效频谱共享。

现有的分布式频谱分配方中，包括：频谱资源被分配给网络中的多个主要用户，主要用户作为上级，向次要用户分配信道资源，次要用户将主要用户分配的信道资源再分配给个人用户使用，次要用户一般是服务提供商或者企业用户。具体的频谱分配过程可以采用拍卖的方式实现，具体为：

网络中的主要用户对于自身可分配的信道通过公共信道进行拍卖；

次要用户监听公共信道的拍卖信息，通过公共信道出价竞拍。

通过拍卖->竞拍的方式完成主要用户到次要用户的频谱分配，整个拍卖的过程由主要用户和次要用户的设备自动完成，主要用户和次要用户设备基于各自预置的算法进行要价和出价，这种频谱分配方式基于用户的最大收益进行频谱分配，使得频谱分配较为合理。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，在现有基于拍卖的频谱分配方案中，当一个用户通过拍卖获得信道的使用权后，在使用期到达时，主要用户会重新发起对该信道的拍卖，而当前使用该信道的次要用户则需要和其他次要用户基于同样的算法出价竞拍，而一旦所述当前使用该信道的次要用户竞拍失败，则无法继续使用该信道，需要进行信道切换。次要用户进行信道切换会使通信的链接中断，并带来链路层延迟，更高层也会受到信道切换的影响，造成系统性能的下降。同时发射机进行频谱切换后，需要通过握手机制告诉接收机新的信道，从而会导致额外的开销。

发明内容

本发明实施例提供一种申请与分配频谱资源的方法及装置，可以降低信道切换次数，提高用户的收益。

本发明实施例提供的一种申请频谱资源的方法，包括：

次要用户接收主要用户的拍卖信息，所述拍卖信息包括所述次要用户当前使用的信道的拍卖信息；

所述次要用户根据竞拍当前使用信道的信心函数值和连续使用信道的效用值计算能够获得最大收益的当前信道竞拍价格，所述连续使用信道的效用值大于所述次要用户竞拍其他非连续使用的信道的效用值；

所述次要用户将所述当前信道竞拍价格发送给所述主要用户，向所述主要用户申请继续使用所述当前使用的信道。

本发明实施例提供的一种分配频谱资源的方法，包括：

主要用户获取待分配信道的使用状态；

若所述待分配的信道处于占用状态，则所述主要用户根据连续使用信道的信心函数值和信道的成本计算能够获得最大收益的占用信道拍卖价格；

所述主要用户发送拍卖信息给次要用户，所述拍卖信息包括所述处于占用状态的信道的拍卖信息，所述处于占用状态的信道的拍卖信息包括所述占用信道拍卖价格；

所述主要用户获取所述次要用户的占用信道竞拍价格，所述次要用户的占用信道竞拍价格是所述次要用户根据所述占用信道拍卖价格给出的；

所述主要用户根据所述次要用户的占用信道竞拍价格分配所述处于占用状态的信道。

本发明实施例提供的一种申请频谱资源的装置，包括：

拍卖信息接收单元，用于接收主要用户的拍卖信息，所述拍卖信息包括所述次要用户当前使用的信道的拍卖信息；

竞拍价格计算单元，用于根据竞拍当前使用信道的信心函数值和连续使用信道的效用值计算能够获得最大收益的当前信道竞拍价格，所述连续使用信道的效用值大于所述次要用户竞拍其他非连续使用的信道的效用值；

信道竞拍单元，用于从所述拍卖信息接收单元获取所述拍卖信息，将所述当前信道竞拍价格发送给所述主要用户，向所述主要用户申请继续使用所述当前使用的信道。

本发明实施例提供的一种分配频谱资源的装置，包括：

信道状态监测单元，用于获取待分配信道的使用状态；

拍卖价格计算单元，用于从信道状态监测单元获取待拍卖信道的使用状态，在所述待分配的信道处于占用状态时，根据连续使用信道的信心函数值和信道的成本计算能够获得最大收益的占用信道拍卖价格；

信道拍卖单元，用于从所述拍卖价格计算单元获取所述拍卖价格，并发送拍卖信息给次要用户，所述拍卖信息包括所述处于占用状态的信道的拍卖信息，所述处于占用状态的信道的拍卖信息包括所述占用信道拍卖价格；

竞拍价格获取单元，用于获取所述次要用户的占用信道竞拍价格，所述次要用户的占用信道竞拍价格是所述次要用户根据所述占用信道拍卖价格给出的；

信道分配单元，用于根据所述次要用户的占用信道竞拍价格分配所述处于占用状态的信道。

本发明实施例，由于次要用户竞拍当前使用的信道时，采用相对高于竞拍其他信道时的效用值计算竞拍价格，并采用计算得到的竞拍价格竞拍当前使用的信道，使得次要用户和主要用户可以更容易的达成一致，提高了竞拍的成功率，进而使得信道的切换次数减少，降低了现有技术中由于信道切换带来的影响，使次要用户可以获得更稳定的通信质量，主要用户可以获得更大的收益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一申请频谱资源的方法的流程图；

图2是本发明实施例二次要用户根据竞拍当前使用信道的信心函数值和连续使用信道的效用值计算能够获得最大收益的竞拍价格的流程图；

图3是本发明实施例三分配频谱资源的方法的流程图；

图4是本发明实施例四主要用户根据连续使用信道的信心函数值和信道的成本计算能够获得最大收益的拍卖价格的流程图；

图5是本发明实施例五申请频谱资源的装置的结构示意图；

图6是本发明实施例六分配频谱资源的装置的结构示意图；

图7是本发明频谱分配方法进行的仿真实验的实验效果图；

图8是本发明频谱分配方法进行的仿真实验的实验效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例提供了一种申请与分配频谱资源的方法及装置。以下分别进行详细说明。

实施例一、一种申请频谱资源的方法，流程图如图1所示，包括：

A1，网络中的次要用户接收主要用户的拍卖信息，所述拍卖信息包括所述次要用户当前使用的信道的拍卖信息。

本发明实施例中，通信网络中包含主要用户(Primary User，PU)和次要用户(Second User，SU)。主要用户将频谱资源通过拍卖方式出售给次要用户。次要用户利用竞拍得到的频谱资源，向用户提供通信服务。这里的次要用户可以是服务提供商(Service Provider，SP)设备等可以为用户提供服务的设备。

本实施例中，主要用户通过公共信道发布信道的拍卖信息。网络中该主要用户覆盖范围内的次要用户均可以通过侦听该公共信道接收信道的拍卖信息。

A2，所述次要用户根据竞拍当前使用信道的信心函数值和连续使用信道的效用值(Utility)计算能够获得最大收益的当前信道竞拍价格。所述连续使用信道的效用值大于所述次要用户竞拍其他非连续使用的信道的效用值。

可以理解，本发明实施例中的信心函数是指卖方以某个特定的价格成功卖出某个信道或买方以某个特定价格成功买入某个信道的概率。

本发明实施例中，次要用户对当前使用的信道和其他信道采用了区别处理的方式。在计算信道的竞拍价格时，对于当前使用的信道，采用比竞拍其他信道采用更高的效用值计算竞拍价格。本实施例方法对次要用户连续或不连续使用信道的情况进行区别处理，以提高用户连续使用信道信心，并进一步促进用户连续使用信道的成功率。

A3，将所述当前信道竞拍价格发送给所述主要用户，向所述主要用户申请继续使用所述当前使用的信道。

本发明实施例中，所述次要用户将所述竞拍价格发送给所述主要用户的过程可以包括：

所述次要用户通过所述公共信道将所述竞拍价格发送给所述主要用户。

本实施例中，所述次要用户接收的主要用户的拍卖信息还可以包括：所述次要用户当前使用的信道以外的其他信道的拍卖信息；

所述次要用户还根据竞拍非连续使用信道的信心函数值和非连续使用信道的效用值计算能够获得最大收益的其他信道竞拍价格，并将所述其他信道竞拍价格发送给所述主要用户，向所述主要用户申请使用所述当前使用的信道以外的其他信道。

本发明实施例一中，次要用户竞拍当前使用的信道时，采用相对高于竞拍其他信道时的效用值计算竞拍价格，并采用计算得到的竞拍价格竞拍当前使用的信道，使得次要用户和主要用户可以更容易的达成一致，提高了竞拍的成功率，进而使得信道的切换次数减少，降低了现有技术中由于信道切换带来的影响，使次要用户可以获得更稳定的通信质量，主要用户可以获得更大的收益。

本发明实施例一中，上述步骤A2中，竞拍当前使用信道的信心函数值可以是根据用户连续使用信道的历史拍卖数据计算得到。

本发明实施例中，在计算次要用户当前使用信道的信心函数时，根据用户连续使用信道的历史竞拍数据计算信心函数值；而次要用户在竞拍其他信道时，则根据非连续使用信道的历史竞拍数据计算信心函数值。

下面通过实施例二对次要用户根据竞拍当前使用信道的信心函数值和连续使用信道的效用值计算能够获得最大收益的竞拍价格的过程进行详细描述，流程图如图2所示，包括：

B1，次要用户根据连续使用信道的历史拍卖数据计算当前使用信道的信心函数值r_bs(y)；

本发明实施例中，连续使用信道的历史竞拍数据可以包括：

η_bA(ω)：表示连续使用信道时出价ω时被接受的次数；

η_bR(ω)：表示连续使用信道时出价ω时被拒绝的次数；

μ_b(ω)：表示连续使用信道时出价为ω的次数。

次要用户连续使用信道的信心函数r_bs(y)为：

${\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{bs}}\left(y\right)=\left\{\begin{array}{c}0,y\∈(0,\mathrm{oy})\\ \frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{bA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\μ}}_b\left(\mathrm{\ω}\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{bA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\μ}}_b\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥y}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{bR}}\left(\mathrm{\ω}\right)},y\∈(\mathrm{oy},M)\\ 1,y\≥M\end{array}\right.$

其中，y为次要用户的出价，oy为边界出价，代表次要用户可能给出的最低价格。M为用户可能给出的最高出价。oy和M值均为预先设置的固定值，当然后期可以人为调整。

当y∈(0，oy)时，信心函数值r_bs(y)为0(取最小值)；当y≥M，信心函数值为1(取最大值)；

∑_ω≤yη_bA(ω)+∑_ω≤yμ_b(ω)表示：连续使用信道的历史竞价数据中小于次要用户出价(y)的总出价次数与被接受次数之和；

∑_ω≥yη_bR(ω)表示：连续使用信道的历史竞价数据中大于次要用户出价(y)被拒绝的次数。

可以理解次要用户计算非当前使用的信道的竞拍价格时采用的信心函数值的与计算当前使用信道的信心函数值的过程类似，区别在于计算依据的数据为：非连续使用信道的历史竞拍数据。具体计算方式如下：

r_as(y)为次要用户没有连续使用信道时的信心函数。

${\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{as}}\left(y\right)=\left\{\begin{array}{c}0,y\∈(0,\mathrm{oy})\\ \frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{aA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\μ}}_a\left(\mathrm{\ω}\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{aA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\μ}}_a\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥y}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{aR}}\left(\mathrm{\ω}\right)},y\∈(\mathrm{oy},M)\\ 1,y\≥M\end{array}\right.$

其中：

η_aA(ω)表示：没有连续使用信道时出价ω时被接受的次数；

η_aR(ω)表示没有连续使用信道时出价ω时被拒绝的次数；

μ_a(ω)表示没有连续使用信道时出价为ω的次数。

B2，获取连续使用信道的效用值；

本发明实施例中，将用户连续使用信道的情况和非连续使用信道的情况进行区分，连续使用信道的情况下，进行竞拍价格计算时，连续使用信道情况下使用的效用值大于非连续使用信道情况下使用的效用值。连续使用信道情况下使用的效用值与非连续使用信道情况下使用的效用值之间可以通过以下函数关系表示：

v_bi(j)＝(1+δ)v_ai(j)

其中：j为信道编号；

连续使用信道情况下使用的效用值为：v_bi(j)；

非连续使用信道情况下使用的效用值为：v_ai(j)；

其中δ为效用提升因子，δ＞0。

B3，根据连续使用信道的效用值和当前使用信道的信心函数计算能够获得最大收益的竞拍价格。

具体的：次要用户竞拍当前使用信道时的收益函数为：

$E\left[U_{s_i}(y,j)\right]=(v_{\mathrm{bi}}\left(j\right)-y)\·{\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{bs}}\left(y\right)$

本实施例中，计算可以使得取得最大值时的y值作为竞拍价格，公式如下：

$\underset{y\∈(\mathrm{oy},\mathrm{ox})}{\max }E\left[U_{s_i}(y,j)\right]$

可以理解，对于该次要用户竞拍其他信道的情况(非连续使用信道)，则收益函数为：

$E\left[U_{s_i}(y,j)\right]=(v_{\mathrm{ai}}\left(j\right)-y)\·{\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{as}}\left(y\right)$

对于次要用户竞拍其他信道的竞拍价格则为：使得取得最大值时的y值作为竞拍价格。

下面对与上述实施例一和实施例二对应频谱拍卖过程进行描述。

实施例三、一种分配频谱资源的方法，流程图如图3所示，包括：

C1，主要用户获取待分配信道的使用状态；

C2，若所述待分配的信道处于占用状态，则所述主要用户根据连续使用信道的信心函数值和信道的成本计算能够获得最大收益的占用信道拍卖价格；

连续使用信道的信心函数值是根据用户连续使用信道的历史拍卖数据计算得到的。

本发明实施例中，对于不同使用状态的信道的拍卖进行区别处理，次要用户连续使用信道，会获得更大的收益，因此主要用户可以据此对处于使用状态的信道区别处理，以达到减少信道切换，提高收益的目的。

C3，所述主要用户发送拍卖信息给次要用户，所述拍卖信息包括所述处于占用状态的信道的拍卖信息，所述处于占用状态的信道的拍卖信息包括所述占用信道拍卖价格；

C4，所述主要用户获取所述次要用户的占用信道竞拍价格，所述次要用户的占用信道竞拍价格是所述次要用户根据所述占用信道拍卖价格给出的；

C5，所述主要用户根据所述次要用户的占用信道竞拍价格分配所述处于占用状态的信道。

本实施例中，若所述信道拍卖成功，则向竞拍成功的次要用户转让信道的使用权，当所述处于占用状态的信道的使用期到达后，则收回所述处于占用状态的信道并重新拍卖。

可以理解，本发明实施例中，若所述待拍卖的信道处于空闲状态，则所述主要用户根据空闲信道的信心函数值和信道的成本计算能够获得最大收益的空闲信道拍卖价格；所述主要用户发送给次要用户的拍卖信息还包括：所述空闲信道的拍卖信息，所述空闲信道的拍卖信息包括所述空闲信道拍卖价格；所述主要用户获取所述次要用户的空闲信道竞拍价格，所述次要用户的空闲信道竞拍价格是所述次要用户根据所述空闲信道拍卖价格给出的；所述主要用户根据所述次要用户的空闲信道竞拍价格分配所述空闲信道。所述空闲信道的信心函数值是根据空闲信道的历史拍卖数据计算的。

下面通过实施例四对主要用户根据连续使用信道的信心函数值和信道的成本计算能够获得最大收益的拍卖价格的过程进行详细描述，流程图如图4所示，包括：

D1，主要用户根据连续使用信道的历史拍卖数据计算连续使用信道的信心函数值；

r_bp(x)为：连续使用信道的信心函数。x为拍卖价格。

${\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{bp}}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{c}1,x=0\\ \frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{bA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\η}}_b\left(\mathrm{\ω}\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{bA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\η}}_b\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤x}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{bR}}\left(\mathrm{\ω}\right)},x\∈(0,\mathrm{ox})\\ 0,x\≥\mathrm{ox}\end{array}\right.$

其中：

μ_bA(ω)表示连续使用信道时要价ω时被接受的次数；

μ_bR(ω)表示连续使用信道时要价ω时被拒绝的次数；

η_b(ω)表示连续使用信道时要价为ω的次数。

ox：表示次要用户可能出的最高价格，为预先设置的固定值，可以调整。

当x＝0时，信心函数值r_ap(x)为1(取最大值)；当x≥ox，信心函数值为0(取最小值)；

∑_ω≥xμ_bA(ω)+∑_ω≥xη_b(ω)表示：连续使用信道的历史拍卖数据中大于主要用户要价(x)的总的要价次数与要价被接受次数之和；

∑_ω≤xμ_bR(ω)表示：连续使用信道的历史拍卖数据中小于主要用户要价(x)被拒绝的次数。

可以理解主要用户计算非连续使用信道的拍卖价格时采用的信心函数值与计算连续使用信道的信心函数值的过程类似，区别在于计算依据的数据为：非连续使用信道的历史竞拍数据。具体计算方式如下：

${\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{ap}}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{c}1,x=0\\ \frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{aA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\η}}_a\left(\mathrm{\ω}\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{aA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\η}}_a\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤x}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{aR}}\left(\mathrm{\ω}\right)},x\∈(0,\mathrm{ox})\\ 0,x\≥\mathrm{ox}\end{array}\right.$

其中：r_ap(x)表示：没有连续使用信道时的信心函数；

μ_aA(ω)表示：没有连续使用信道时要价ω时被接受的次数；

μ_aR(ω)表示：没有连续使用信道时要价ω时被拒绝的次数；

η_a(ω)表示：没有连续使用信道时要价为ω的次数。

D2，获取待拍卖信道的成本c_i ^j。

D3，根据待拍卖信道的成本和连续使用信道的信心函数计算能够获得最大收益的竞拍价格。

主要用户拍卖非空闲信道时的收益函数为：

$E\left[U_{p_i}(x,j)\right]=(x-c_i^j)\·{\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{bp}}\left(x\right)$

使达到最大值时的x是能够获得最大收益的竞拍价格。

由上述计算过程可以看出，本发明主要用户采用的拍卖方式，由于将用于计算信心函数的历史数据进行区分，使得在次要用户基于上述实施例一、实施例二的方式进行竞拍时，主要用户更新连续使用信道的信心函数计算拍卖价格，可以获得更大的收益，减少信道的切换次数。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

下面对本发明实施例提供的申请频谱资源的装置和分配频谱资源的装置进行描述。

实施例五，一种申请频谱资源的装置500，逻辑结构示意图如图5所示，包括：

拍卖信息接收单元510，用于接收主要用户的拍卖信息；所述拍卖信息包括所述次要用户当前使用的信道的拍卖信息；

竞拍价格计算单元520，用于在拍卖信息接收单元510收到所述拍卖的信道信息后，根据竞拍当前使用信道的信心函数值和连续使用信道的效用值计算能够获得最大收益的当前信道竞拍价格，所述连续使用信道的效用值大于所述次要用户竞拍其他非连续使用的信道的效用值；

信道竞拍单元530，用于从所述拍卖信息接收单元510获取所述拍卖信息，将竞拍价格计算单元520计算得到的所述当前信道竞拍价格发送给所述主要用户，向所述主要用户申请继续使用所述当前使用的信道。

可以理解，本实施例申请频谱资源的装置还可以包括：

信心函数值计算单元540，用于根据用户连续使用信道的历史拍卖数据计算竞拍当前使用信道的信心函数值，并将计算得到的信心函数值发送给竞拍价格计算单元520。

本实施例中的申请频谱资源的装置一般安置于网络中的次要用户设备上，用于进行频谱竞拍，本发明实施例五提供的申请频谱资源的装置可以运行实施例一所述的方法，此处不再重复。

实施例六，一种分配频谱资源的装置600，逻辑结构示意图如图6所示，包括：

信道状态监测单元610，用于获取待分配信道的使用状态；

拍卖价格计算单元620，用于从信道状态监测单元610获取待拍卖信道的使用状态，在所述待分配的信道处于占用状态时，根据连续使用信道的信心函数值和信道的成本计算能够获得最大收益的占用信道拍卖价格；

信道拍卖单元630，用于从所述拍卖价格计算单元620获取所述拍卖价格，并发送拍卖信息给次要用户，所述拍卖信息包括所述处于占用状态的信道的拍卖信息，所述处于占用状态的信道的拍卖信息包括所述占用信道拍卖价格；

竞拍价格获取单元640，用于获取所述次要用户的占用信道竞拍价格，所述次要用户的占用信道竞拍价格是所述次要用户根据所述占用信道拍卖价格给出的；

信道分配单元650，用于根据竞拍价格获取单元640所述次要用户的占用信道竞拍价格分配所述处于占用状态的信道。

可以理解，本实施例中的分配频谱资源的装置还可以包括：信心函数值计算单元660，用于根据空闲信道的历史拍卖数据计算竞拍空闲信道的信心函数值，并将计算得到的信心函数值发送给价格计算单元620。

本实施例中的分配频谱资源的装置一般安置于网络中的主要用户设备上，用于进行频谱拍卖。

本实施例六提供的分配频谱资源的装置可以运行实施例三所述的方法，此处不再重复。

本领域技术人员可以理解，上述两个装置实施例中的单元既可以是硬件也可以是软件；既可以是互相独立的单元，也可以通过互相拆分或合并实现与各独立单元相同的功能。

下面提供应用本发明频谱分配方法进行的仿真实验的实验效果图，如图7和图8所示。

本次试验仿真参数的采用如下设定：

系统内共有5个主用户，每个主用户拥有4个信道。主用户信道的费用成本为一个随机变量，服从(10，30)的均匀分布。次要用户使用某信道的收益也是一个随机变量，次要用户使用某信道的收益一旦给定后，该值在仿真的过程中就不再改变，本仿真实例中，效用提升因子δ＝0.1。

如图7所示，为本发明实施例主要用户和次要用户总收益图，图中横轴表示次要用户的数量，纵轴表示主要用户和次要用户的总收益。实心点曲线表示：采用本发明实施例方法时，不同次要用户数量对应的主要用户和次要用户收益，由空心点表示现有技术方法不同次要用户数量下，主要用户和次要用户收益，由两条曲线的对比可以看出采用本发明实施例方案，主要用户和次要用户的收益明显增加。

图8为本发明和现有技术的竞价次数对比图，其中横轴为次要用户的数量，纵轴为每次拍卖的竞价次数，其中实心点曲线表示采用本发明实施例方法，不同次要用户数量对应的竞价次数，空心点曲线表示采用现有技术方法，不同次要用户数量对应的竞价次数。由图中可以看出，采用本发明实施例方法在提高主要用户和次要用户收益，减少信道切换次数的情况下，竞价次数略有下降，并没有增加系统的通信负担。

以上对本发明实施例所提供的一种申请与分配频谱资源的方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及装置；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种申请频谱资源的方法，其特征在于，包括：

次要用户通过公共信道接收主要用户的拍卖信息，所述拍卖信息包括所述次要用户当前使用的信道的拍卖信息；

所述次要用户根据竞拍当前使用信道的信心函数值和连续使用信道的效用值计算能够获得最大收益的当前信道竞拍价格，所述连续使用信道的效用值大于所述次要用户竞拍其他非连续使用的信道的效用值，所述竞拍当前使用信道的信心函数值是根据用户连续使用信道的历史拍卖数据计算得到；

所述次要用户将所述当前信道竞拍价格发送给所述主要用户，向所述主要用户申请继续使用所述当前使用的信道。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述竞拍当前使用信道的信心函数值为所述包括：

${\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{bs}}\left(y\right)=\left\{\begin{array}{c}0,y\∈(0,\mathrm{oy})\\ \frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{bA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\μ}}_b\left(\mathrm{\ω}\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{bA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤y}{\mathrm{\μ}}_b\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥y}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{bR}}\left(\mathrm{\ω}\right)},y\∈(\mathrm{oy},M)\\ 1,y\≥M\end{array}\right.;$

其中，y为所述次要用户的出价；

oy代表所述次要用户可能给出的最低出价；

M代表所述次要用户可能给出的最高出价；

∑_ω≤yη_bA(ω)+∑_ω≤yμ_b(ω)表示：连续使用信道的历史竞拍数据中小于次要用户出价y的总出价次数与被接受次数之和；

∑_ω≥yη_bR(ω)表示：连续使用信道的历史竞拍数据中大于次要用户出价y而被拒绝的次数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述次要用户将所述竞拍价格发送给所述主要用户的过程包括：

所述次要用户通过所述公共信道将所述竞拍价格发送给所述主要用户。

4.如权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述拍卖信息还包括：所述次要用户当前使用的信道以外的其他信道的拍卖信息；

所述方法还包括：

所述次要用户根据竞拍非连续使用信道的信心函数值和非连续使用信道的效用值计算能够获得最大收益的其他信道竞拍价格，并将所述其他信道竞拍价格发送给所述主要用户，向所述主要用户申请使用所述当前使用的信道以外的其他信道。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述非连续使用信道的信心函数值是根据非连续使用信道的历史竞拍数据计算得到的。

6.一种分配频谱资源的方法，其特征在于，包括：

主要用户获取待分配信道的使用状态；

若所述待分配的信道处于占用状态，则所述主要用户根据连续使用信道的信心函数值和信道的成本计算能够获得最大收益的占用信道拍卖价格，所述连续使用信道的信心函数值是根据用户连续使用信道的历史拍卖数据计算得到；

所述主要用户通过公共信道发送拍卖信息给次要用户，所述拍卖信息包括所述处于占用状态的信道的拍卖信息，所述处于占用状态的信道的拍卖信息包括所述占用信道拍卖价格；

所述主要用户获取所述次要用户的占用信道竞拍价格，所述次要用户的占用信道竞拍价格是所述次要用户根据所述占用信道拍卖价格给出的；

所述主要用户根据所述次要用户的占用信道竞拍价格分配所述处于占用状态的信道；

所述次要用户的占用信道竞拍价格由所述次要用户通过如下方式得到：

所述次要用户根据竞拍当前使用信道的信心函数值和连续使用信道的效用值计算能够获得最大收益的当前信道竞拍价格，所述连续使用信道的效用值大于所述次要用户竞拍其他非连续使用的信道的效用值，所述竞拍当前使用信道的信心函数值是根据用户连续使用信道的历史拍卖数据计算得到。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：当所述处于占用状态的信道的使用期到达后，则收回所述处于占用状态的信道并重新拍卖。

8.如权利要求6所述方法，其特征在于，所述连续使用信道的信心函数值是所述包括：

${\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{bp}}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{c}1,x=0\\ \frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{bA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\η}}_b\left(\mathrm{\ω}\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{bA}}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≥x}{\mathrm{\η}}_b\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\ω}\≤x}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{bR}}\left(\mathrm{\ω}\right)},x\∈(0,\mathrm{ox})\\ 0,x\≥\mathrm{ox}\end{array}\right.;$

其中，x为所述主要用户的要价；

ox表示所述次要用户可能出的最高价格；

∑_ω≥xμ_bA(ω)+∑_ω≥xη_b(ω)表示：连续使用信道的历史拍卖数据中大于主要用户要价x的总的要价次数与要价被接受次数之和；

∑_ω≤xμ_bR(ω)表示：连续使用信道的历史拍卖数据中小于主要用户要价x被拒绝的次数。

9.如权利要求6至8任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述待分配的信道处于空闲状态，则所述主要用户根据空闲信道的信心函数值和信道的成本计算能够获得最大收益的空闲信道拍卖价格；

所述主要用户发送给次要用户的拍卖信息还包括：所述空闲信道的拍卖信息，所述空闲信道的拍卖信息包括所述空闲信道拍卖价格；

所述主要用户获取所述次要用户的空闲信道竞拍价格，所述次要用户的空闲信道竞拍价格是所述次要用户根据所述空闲信道拍卖价格给出的；

所述主要用户根据所述次要用户的空闲信道竞拍价格分配所述空闲信道。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述空闲信道的信心函数值是根据空闲信道的历史拍卖数据计算得到的。

11.一种申请频谱资源的装置，其特征在于，包括：

拍卖信息接收单元，用于接收主要用户的拍卖信息，所述拍卖信息包括所述次要用户当前使用的信道的拍卖信息；

竞拍价格计算单元，用于根据竞拍当前使用信道的信心函数值和连续使用信道的效用值计算能够获得最大收益的当前信道竞拍价格，所述连续使用信道的效用值大于所述次要用户竞拍其他非连续使用的信道的效用值，所述竞拍当前使用信道的信心函数值是根据用户连续使用信道的历史拍卖数据计算得到；

信道竞拍单元，用于从所述拍卖信息接收单元获取所述拍卖信息，将所述当前信道竞拍价格发送给所述主要用户，向所述主要用户申请继续使用所述当前使用的信道。

12.如权利要求11所述的申请频谱资源的装置，其特征在于，还包括：

信心函数值计算单元，用于根据用户连续使用信道的历史拍卖数据计算竞拍当前使用信道的信心函数值，并将计算得到的信心函数值发送给价格计算单元。

13.一种分配频谱资源的装置，其特征在于，包括：

信道状态监测单元，用于获取待分配信道的使用状态；

拍卖价格计算单元，用于从信道状态监测单元获取待分配信道的使用状态，在所述待分配的信道处于占用状态时，根据连续使用信道的信心函数值和信道的成本计算能够获得最大收益的占用信道拍卖价格，所述连续使用信道的信心函数值是根据用户连续使用信道的历史拍卖数据计算得到；

信道拍卖单元，用于从所述拍卖价格计算单元获取所述拍卖价格，并发送拍卖信息给次要用户，所述拍卖信息包括所述处于占用状态的信道的拍卖信息，所述处于占用状态的信道的拍卖信息包括所述占用信道拍卖价格；

竞拍价格获取单元，用于获取所述次要用户的占用信道竞拍价格，所述次要用户的占用信道竞拍价格是所述次要用户根据所述占用信道拍卖价格给出的；

信道分配单元，用于根据所述次要用户的占用信道竞拍价格分配所述处于占用状态的信道；

所述次要用户的占用信道竞拍价格由所述次要用户通过如下方式得到：

所述次要用户根据竞拍当前使用信道的信心函数值和连续使用信道的效用值计算能够获得最大收益的当前信道竞拍价格，所述连续使用信道的效用值大于所述次要用户竞拍其他非连续使用的信道的效用值，所述竞拍当前使用信道的信心函数值是根据用户连续使用信道的历史拍卖数据计算得到。

14.如权利要求13所述的频谱分配装置，其特征在于，还包括：信心函数值计算单元，用于根据空闲信道的历史拍卖数据计算竞拍空闲信道的信心函数值，并将计算得到的信心函数值发送给价格计算单元。