基于指数机制的近优频谱资源动态分配的实现方法
【专利摘要】一种无线通信【技术领域】的基于指数机制的近优频谱资源动态分配的实现方法，通过收集用户所提交的信道个数以及每个用户的信道对无线网络节点的价值制出相应的冲突图并进行用户分组，然后利用指数机制给每个用户分组中获得信道的用户确定租用费用，再由每个用户分组内获得信道用户的最终租用费用确定组内的获得信道的用户，然后根据信道的个数以及用户分组的个数来确定最后获得信道的用户分组。本发明针对无线网络中信道资源管理问题，将差分隐私结合进来，采用指数机制对组内确定租用费用的方式，达到保护用户隐私的目的，同时近似最大化总体收益，为总体收益提供了一定的保障。
【专利说明】基于指数机制的近优频谱资源动态分配的实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种无线网络【技术领域】的方法，具体涉及一种结合了差分隐私的频谱资源分配方法。
【背景技术】
[0002]随着无线通信设备的快速发展，共享信道资源成为网络中的一种稀缺资源。为了适应无线链路上的数据传输，下一代的无线应用需要更多的信道来为其提供服务。然而传统的信道管理方法使得新兴的无线网络应用面临信道资源使用的困境。美国联邦通信委员会和中国无线电管理局都把信道资源分成多个波段并将其授权给某一个地域、特定商业组织或者无线应用来使用。传统的信道分配方式已经无法满足迅速增长的信道资源需求。一方面，无线通信的频段已经绝大部分被分配，并且已经分配的无线信道得不到充分的利用；另一方面，现阶段的信道分配机制大都没有顾及到系统的总体收益，这使得系统的总体收益受损，将影响可用带宽以及端到端吞吐量。此外，已有信道分配没有考虑信道对无线网络节点的价值的隐私性，这同样会影响可用带宽及端到端的吞吐量。
[0003]差分隐私首次提出是为了解决数据库中的个人隐私保护问题。于2007年首次被应用到机制设计中，被用来防范多人串通来破坏别人利益。自2007年首次应用，差分隐私并没有被应用于是网络的频谱资源分配中来提高可用带宽和网络端到端的吞吐量。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有信道分配机制存在的不足，提出一种基于指数机制的近优频谱资源动态分配的实现方法，通过将差分隐私引入保护信道对无线网络节点的价值确定，同时将总体收益考虑进来提高分配进行激励性，使得对获得信道用户的费用遵从指数分布，使得总体收益最大化，同时满足差分隐私。在近似最大化总体收益的同时，不仅保护了信道对无线网络节点的价值隐私，同时对总体收益提供了一定的保证。本发明适用于无线网络中信道资源分配问题，尤其是对信道对无线网络节点的价值的隐私性要求很高的系统具有较好的隐私保护效果。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤:
[0006]第一步、由需求信道的用户提交自身所需要的信道个数以及信道对无线网络节点的价值。
[0007]所述的信道对无线网络节点的价值对于各个用户相互之间保密，并且用户是合理的。
[0008]第二步、收集用户所提交的信道个数η以及每个用户的信道对无线网络节点的价值b1;b2，...,bn，根据各个用户所在位置及其信噪比，以一个点表示每一个用户，任意一条边表示两个用户之间的冲突性，即不可以同时发送或者接收信号，制出相应的冲突图；最后根据冲突图用分组方法将用户分成λ个组，SPG= {gl、g2……、gA}。
[0009]所述的分组方法包括但不限于染色算法，具体为:通过已得出的冲突图，根据染色算法将相互之间没有边相连的用户分到一个组中；该分组算法涉及的问题是NP完全问题，因此该机制适用于任意一种分组算法。
[0010]第三步、利用指数机制合每个用户分组gK中获得信道的用户确定租用费用，具体步骤为:
[0011]3.1)列出组里所有用户的信道对无线网络节点的价值Pk = IbiIi e gK}，其中:用户提交的信道对无线网络节点的价值集合
【权利要求】
1.一种基于指数机制的近优频谱资源动态分配的实现方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步、由需求信道的用户提交自身所需要的信道个数以及信道对无线网络节点的价值； 第二步、收集用户所提交的信道个数以及每个用户的信道对无线网络节点的价值，根据各个用户所在位置及其信噪比，以一个点表示每一个用户，任意一条边表示两个用户之间的冲突性，即不可以同时发送或者接收信号，制出相应的冲突图；最后根据冲突图用分组方法将用户分成若干个用户分组； 第三步、利用指数机制给每个用户分组中获得信道的用户确定租用费用； 第四步、由第三步中所确定的每个用户分组内获得信道用户的最终租用费用确定组内的获得信道的用户，然后根据信道的个数以及用户分组的个数来确定最后获得信道的用户分组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的分组方法包括染色算法，具体为:通过已得出的冲突图，根据染色算法将相互之间没有边相连的用户分到一个组中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的步骤3具体包括: 3.1)列出组里所有用户的信道对无线网络节点的价值Pk = IbiIi e gK}，其中:用户提交的信道对无线网络节点的价值集合I = {btb2,...bny, 3.2)选取Pk中的所有值来分别计算该组的组内收益，即对租用费用P e Pk，有:
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的指数机制是指:每个可能的租用费用P被选为最后租用费用的可能性与P本身对应的组内收益成指数性增长，即:
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的步骤4具体包括: 。4.1)根据第二步得到的λ个用户分组对应的m个信道进行判断:当λ Sm时，所有入个用户分组均为获得信道的用户分组，否则将根据组内收益来确定前λ个组为获得信道的用户分组； 。4.2)按照每个用户分组gK的收益
【文档编号】H04W16/14GK103906072SQ201410168440
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】吴帆, 魏祖迎, 吴纯纯, 朱佳顺, 陈贵海 申请人:上海交通大学