论文摘要
随着无线服务的大量涌现,传统的基于静态的频谱分配方式已不能满足人们日益增长的频谱需求。动态频谱分配技术能够有效利用空闲频谱,被认为是解决频谱资源不足的有效途径。其中基于拍卖的动态频谱分配方式能够有效激励授权用户共享频谱资源,受到了国内外学者的广泛关注。最近的频谱拍卖研究主要关注最大化社会财富(Social Welfare)／收入(Revenue),并假设次用户会充分利用分配的频谱资源。然而,次用户可能获得超出他真实需求的频谱资源(如抬高价格获得额外的频谱,需求带宽低于频谱可提供带宽等情形),这类拍卖机制可能会导致较低的真实频谱利用率。针对以上问题,通过引入真实频谱利用率,本文设计了在真实频谱利用率及社会财富／收入间取得权衡的拍卖机制；通过引入次用户的带宽需求,构建用户组,本文设计了基于组的频谱拍卖机制。本文的主要贡献如下：(1)对于某些次用户通过抬高出价以获得多余他真实需求的频谱资源的情况,引入真实频谱利用率,通过虚拟出价将次用户的出价与真实频谱利用率融合,本文提出了一个新的诚信频谱拍卖机制,提高了真实频谱利用率。对于单信道拍卖的场景,在分配信道时,拍卖机制基于贪婪算法,以较低的计算复杂度获得次优分配方案；在计算定价时,基于“阈值虚出价”的方法,降低了计算开销。对于多信道拍卖的场景,通过将平面用六边形划分,在每个六边形中将频谱分配问题转化为背包问题,减少了求解的复杂度。对于拍卖的诚信性,本文给出了理论证明。实验表明,该拍卖机制可以极大的提高真实频谱利用率。(2)对于用户无法全部利用所获得频谱带宽的情况,通过引入次用户的带宽需求的方式,本文提出了基于组的频谱拍卖机制,提高了频谱的利用率,满足了更多次用户的需求。对于非诚信拍卖,本文通过将平面用六边形划分,在六边形中构建次用户组,减少了计算复杂度,然后将拍卖机制扩展成诚信的拍卖机制,并从理论上进行了证明。实验结果表明,该算法能极大提高频谱的利用率,并满足更多的用户需求。