一种针对异质频谱的真实性双重拍卖方法
【专利摘要】一种针对异质频谱的真实性双重拍卖方法，所述方法包括：将待拍卖的各段频谱排列；接收竞拍者提交的出价向量；创建竞拍结点和虚拟竞拍结点；判断所述频谱集和所述虚拟竞拍结点集是否均不为空，是则将排序最前的频谱从所述频谱集中取出，且为该频谱建立频谱干扰图，否则停止；寻找独立集；独立集内除最低出价的虚拟竞拍结点外所有虚拟竞拍结点均获得该段频谱，且独立集的组出价由获得者分摊。本发明中竞拍者提交的为出价向量，这可保证竞拍者可以对不同频谱出具不同的估价，以保证对单段频谱的估价更为合理；各段频谱均根据自身频率创建频谱干扰图，使得在保证非干扰者之间的绝对非干扰关系，又可使得频谱的复用率达到最大化。
【专利说明】一种针对异质频谱的真实性双重拍卖方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信【技术领域】，尤其涉及针对异质频谱的真实性双重拍卖方法。
【背景技术】
[0002] 随着通信技术和无线网络的快速发展，无线运营商对于频谱资源的需求日益增 长。为此，各国相关政府职能部门都有计划地开放更多的频谱给无线运营商。比如，美国联 邦通讯委员会（FCC)计划收回现有频谱占有者的执照，重新向无线运营商拍卖频谱。拍卖 是实现频谱高效利用的手段之一。通过拍卖竞价，频谱资源可以被对该频谱出价最高及最 能实现该频谱价值的无线运营商获得。
[0003] 现有的频谱拍卖方法首先着眼于频谱可以复用的特性。不同于其他商品，频谱可 以同时分配给多个非干扰的竞拍者。基于这一特性，现有的频谱拍卖方法先将非干扰的竞 拍者分组，然后将同一频谱分配给组内的所有竞拍者。这样的频谱拍卖方法包括正向拍卖 (一个拍卖者多个竞拍者)和双向拍卖(多个拍卖者，多个竞拍者，一个拍卖师)。在设计频谱 拍卖方法时，保证其真实性和个体合理性也是重要目标。然而，现有的频谱拍卖方法大多将 频谱看作同质的商品，竞拍者对所有频谱给出相同的出价，而拍卖师也按照同一个频谱干 扰图将竞拍者分组。这样的频谱拍卖方法存在下述两个缺陷： 首先，竞拍者不能表达其对不同频谱不同估价的真实意愿。如果竞拍者按照其对所有 频谱的最低估价出价，那么该竞拍者对于高质量频谱的竞争力会削弱；如果竞拍者按照其 对所有频谱的最高估价出价，那么该竞拍者可能会对低质量的频谱付出过高价码。
[0004] 其次，不同频谱的中心频率不同。在相同的传输距离和发射功率的前提下，不同频 谱的路径损耗不同。因此，要达到相同的接收端信噪比（SNR)要求，不同频谱的最大传输距 离也不同。由于频谱干扰图是基于最大传输距离构建的，不同频谱的频谱干扰图也不同。如 果按照最大传输距离最短的频谱干扰图寻找非干扰竞拍结点组，那么该组竞拍者实际上在 复用其他频谱时会产生干扰；如果按照最大传输距离最长的频谱干扰图寻找非干扰竞拍结 点组，那么实际上可以复用其他频谱的竞拍者不能被分在同一组，造成了频谱复用效率的 降低。
[0005] 现有的频谱拍卖方法只解决了同质频谱的复用问题，而忽略了频谱的异质性。如 果简单地将现有同质频谱的拍卖方法扩展为异质频谱的拍卖方法，则频谱的复用效率低 下，拍卖的真实性也不能得到保证。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有频谱拍卖方法的不足，提供了一种针对异质频谱的真 实性双重拍卖方法，可以提高频谱的复用效率，保证拍卖的真实性和个体合理性。
[0007] 本发明通过以下技术方案实现： 一种针对异质频谱的真实性双重拍卖方法，所述方法包括：步骤1、将待拍卖的各段频 谱以中心频率的高低做升序或降序排列，将所有频谱组成频谱集，拍卖者对各段频谱均设 有一个频谱底价；步骤2、接收竞拍者提交的出价向量，出价向量的长度等于待拍卖的频谱 段数；步骤3、创建竞拍结点，竞拍结点与竞拍者一一对应，根据竞拍者竞拍频谱段数的多 少创建相应数量的虚拟竞拍结点，将所有虚拟竞拍结点组成虚拟竞拍结点集；步骤4、判断 所述频谱集和所述虚拟竞拍结点集是否均不为空，是则将排序最前的频谱从所述频谱集中 取出，且为该频谱建立频谱干扰图，频谱干扰图中以所述竞拍结点替代竞拍者，否则停止； 步骤5、在频谱干扰图中以虚拟竞拍结点替换竞拍结点，虚拟竞拍结点继承竞拍结点的干扰 关系，且属于同一竞拍者的每两个虚拟竞拍结点之间互为干扰关系；步骤6、根据频谱干扰 图中的非干扰关系选出非干扰关系的虚拟竞拍结点组成多个非干扰集，计算各非干扰集的 组出价，非干扰关系即为两点之间在使用同一频谱时，相互之间不受影响；步骤7、将组出 价不小于频谱底价的非干扰集找出作为待定独立集，如果待定独立集的个数不小于一个， 则根据设定的寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集，并执行下一步骤，如果待定独 立集的个数为零，则该段频谱拍卖失败，跳到执行步骤4 ;步骤8、独立集内除最低出价的虚 拟竞拍结点外所有虚拟竞拍结点均获得该段频谱，如果最低出价者有不止一个，则随机选 择一个最低出价者不获得该段频谱，独立集的组出价由获得者分摊，将获得该段频谱的虚 拟竞拍结点移出虚拟竞拍结点集，该段频谱拍卖成功，跳到执行步骤4。
[0008] 进一步的，所述创建频谱干扰图包括：通过信道模型计算频谱的路径损耗，再根据 接收端SNR阈值得到传输距离；根据竞拍者所在的地理位置和频谱的传输距离构建频谱干 扰图。
[0009] 进一步的，所述出价向量包含的各个数为非负有理数。
[0010] 进一步的，所述组出价为非干扰集内最低出价与非干扰集内虚拟节点数减一的乘 积。
[0011] 所述步骤7中根据设定的寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集包括：计算 各个待定独立集内虚拟竞拍结点的个数；选取虚拟竞拍结点个数最多的待定独立集作为独 立集，如虚拟竞拍结点个数最多的待定独立集不止一个，则在之间随机选取一个作为独立 集。
[0012] 或者所述步骤7中根据设定的寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集包括： 选取组出价最高的待定独立集作为独立集，如组出价最高的待定独立集不止一个，则在之 间随机选取一个作为独立集。
[0013] 或者所述步骤7中根据设定的寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集包括： 计算待定独立集内虚拟竞拍结点属于前一段频谱的获得者的个数；选取出虚拟竞拍结点 属于前一段频谱的获得者的个数最多的待定独立集作为独立集，如该种待定独立集不止一 个，则随机在之间选取一个作为独立集。
[0014] 拍卖的参与者为多个拍卖者，多个竞拍者和一个第三方拍卖师。每个拍卖者可以 拍卖多个具有不同中心频率的频谱。每个拍卖者向拍卖师提交对于自己频谱的要价。拍卖 者对某一频谱有一个底价。拍卖者对该频谱的要价可以高于，等于或者低于其底价。每个 竞拍者向拍卖师提交一个出价向量和对于频谱数量的需求：出价向量长度等于总的拍卖频 谱数量，出价向量中的元素可以为不同值的非负有理数；频谱数量需求为不小于1的整数。 竞拍者对于某一频谱有一个估价。竞拍者对该频谱的出价可以高于，等于或者低于其估价。
[0015] 拍卖结束后，拍卖者的收益为对于成功拍卖的频谱拍卖师所付的价格减去该频谱 的底价，未成功拍卖的频谱不计入收益；竞拍者的收益为对于成功竞拍的频谱的估价减去 付给拍卖师的价格；拍卖师的收益为所有竞拍者所付的价格减去付给所有拍卖者的价格， 未成功拍卖的频谱不计入收益。
[0016] 频谱拍卖要保证真实性，个人合理性和拍卖师的预算平衡。拍卖的真实性包含两 方面：一是拍卖者的要价等于其底价，二是竞拍者的出价等于其估价。拍卖的个人合理性是 指拍卖者和竞拍者在拍卖结束后的收益为非负值。拍卖师的预算平衡是指拍卖师在拍卖结 束后的收益为非负值。
[0017] 本发明中竞拍者提交的为出价向量，这可保证竞拍者可以对不同频谱出具不同的 估价，以保证对单段频谱的估价更为合理；各段频谱均根据自身频率创建频谱干扰图，使得 在保证非干扰者之间的绝对非干扰关系，又可使得频谱的复用率达到最大化；设置相邻频 谱的获得者的关联性，增加了相邻频谱被同一竞拍者获得的几率，更能符合竞拍者的设备 需要；该方法还能够保证拍卖的真实性，个人合理性和拍卖师的预算平衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的实现流程图； 图2为本发明实施例中虚拟竞拍结点插入后的频谱干扰图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本发明的技术特征及优点进行更 深入的诠释。
[0020] 实施例一 假设有三段频谱A、B、C，中心频率的高低排列为A〈B〈C，竞拍者有a、b、c、d、e五人，a 和d竞拍两段频谱，b、c和e竞拍一段频谱。
[0021] 如图1所示，一种针对异质频谱的真实性双重拍卖方法，该方法的实施步骤如下： 51、 将待拍卖的各段频谱以中心频率的高低做升序或降序排列，将所有频谱组成频谱 集，拍卖者对各段频谱均设有一个频谱底价，以升序降序排列均可，此以升序为例，组成频 谱集为{A，B，C}，假设拍卖者对A、B、C设置的频谱底价分别为8、4和6 ; 52、 接收竞拍者提交的出价向量，出价向量的长度等于待拍卖的频谱段数，出价向量包 含的各个数为非负有理数，假设五个竞拍者的出价向量为a (6, 5, 3)、b (8, 4, 3)、c (7, 4, 2)、 d (9,6,4)、e (9,4, 1); 53、 创建竞拍结点，竞拍结点与竞拍者一一对应，根据竞拍者竞拍频谱段数的多少创建 相应数量的虚拟竞拍结点，将所有虚拟竞拍结点组成虚拟竞拍结点集，即创建的虚拟竞拍 结点集为{al，a2, b，c，dl，d2, e}; 54、 判断频谱集和虚拟竞拍结点集是否均不为空，是则将排序最前的频谱从所述频谱 集中取出，且为该频谱建立频谱干扰图，频谱干扰图中以所述竞拍结点替代竞拍者，否则停 止； 55、 在频谱干扰图中以虚拟竞拍结点替换竞拍结点，虚拟竞拍结点继承竞拍结点的干 扰关系，且属于同一竞拍者的每两个虚拟竞拍结点之间互为干扰关系； 56、 根据频谱干扰图中的非干扰关系选出非干扰关系的虚拟竞拍结点组成多个非干扰 集，计算各非干扰集的组出价，组出价为非干扰集内最低出价与非干扰集内虚拟节点数减 一的乘积； 57、 将组出价不小于频谱底价的非干扰集找出作为待定独立集，如果待定独立集的个 数不小于一个，则根据设定的寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集，并执行下一步 骤，如果待定独立集的个数为零，则该段频谱拍卖失败，跳到执行S4 ; 58、 独立集内除最低出价的虚拟竞拍结点外所有虚拟竞拍结点均获得该段频谱，如果 最低出价者有不止一个，则随机选择一个最低出价者不获得该段频谱，独立集的组出价由 获得者分摊，将获得该段频谱的虚拟竞拍结点移出虚拟竞拍结点集，该段频谱拍卖成功，跳 到执行S4。
[0022] 其中，S4中创建频谱干扰图包括：通过信道模型计算频谱的路径损耗，再根据接 收端SNR阈值得到传输距离；根据竞拍者所在的地理位置和频谱的传输距离构建频谱干扰 图，构件频谱干扰图时，在相互干扰者之间建立一条连线以表示干扰关系。S7中根据设定的 寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集包括：计算各个待定独立集内虚拟竞拍结点的 个数；选取虚拟竞拍结点个数最多的待定独立集作为独立集，如虚拟竞拍结点个数最多的 待定独立集不止一个，则在之间随机选取一个作为独立集。
[0023] S4至S8的实施过程为：开始频谱集为{A，B，C}，虚拟竞拍结点集为{al，a2, b， c，dl，d2, e}，故频谱集和虚拟竞拍结点集是否均不为空，取A创建频谱干扰图，频谱集变为 {B，C}，假设a与b及c为干扰关系，c和d为干扰关系，d和e为干扰关系；再将虚拟竞拍 结点插入，虚拟竞拍结点插入后的频谱干扰图如图2所示,al、a2、b两两互为干扰关系,al、 a2、c两两互为干扰关系，c、dl、d2两两互为干扰关系；根据干扰关系选出的非干扰集，计算 各干扰集组出价从而选出组出价不小于频谱底价8的非干扰集作为待定独立集，待定独立 集为{b，c，e}、{b，dl}、{b，d2}和{b，e}，组出价分别为14、8、8和8 ;计算虚拟竞拍结点个 数最多的待定独立集为{b，c，e}，故{b，c，e}为独立集，c的出价最低，故由b和e获得频 谱A，且组出价14由b和e平摊，将b和e移出虚拟竞拍结点集，虚拟竞拍结点变为{ al， a2, c，dl，d2}，频谱A拍卖成功，接着跳到执行S4, 一直到频谱集为空或虚拟结点集为空。
[0024] 实施例二 与实施例一的区别为，S7中根据设定的寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集包 括：选取组出价最高的待定独立集作为独立集，如组出价最高的待定独立集不止一个，则在 之间随机选取一个作为独立集。
[0025] S4至S8的实施过程为：开始频谱集为{A，B，C}，虚拟竞拍结点集为{al，a2, b， c，dl，d2, e}，故频谱集和虚拟竞拍结点集是否均不为空，取A创建频谱干扰图，频谱集变为 {B，C}，假设a与b及c为干扰关系，c和d为干扰关系，d和e为干扰关系；再将虚拟竞拍 结点插入，虚拟竞拍结点插入后的频谱干扰图如图2所示,al、a2、b两两互为干扰关系,al、 a2、c两两互为干扰关系，c、dl、d2两两互为干扰关系；根据干扰关系选出的非干扰集，计算 各干扰集组出价从而选出组出价不小于频谱底价8的非干扰集作为待定独立集，待定独立 集为{b，c，e}、{b，dl}、{b，d2}和{b，e}，组出价分别为14、8、8和8 ;组出价最高的待定独 立集为{b，c，e}，故{b，c，e}为独立集，c的出价最低，故由b和e获得频谱A，且组出价14 由b和e平摊，将b和e移出虚拟竞拍结点集，虚拟竞拍结点变为{ 31，&2,〇，(11，(12}，频谱 A拍卖成功，接着跳到执行S4, 一直到频谱集为空或虚拟结点集为空。
[0026] 实施例三 与实施例一的区别为，7中根据设定的寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集包 括：计算待定独立集内虚拟竞拍结点属于前一段频谱的获得者的个数；选取出虚拟竞拍结 点属于前一段频谱的获得者的个数最多的待定独立集作为独立集，如该种待定独立集不止 一个，则随机在之间选取一个作为独立集。
[0027] S4至S8的实施过程为：开始频谱集为{A，B，C}，虚拟竞拍结点集为{al，a2, b， c，dl，d2, e}，故频谱集和虚拟竞拍结点集是否均不为空，取A创建频谱干扰图，频谱集变为 {B，C}，假设a与b及c为干扰关系，c和d为干扰关系，d和e为干扰关系；再将虚拟竞拍 结点插入，虚拟竞拍结点插入后的频谱干扰图如图2所示,al、a2、b两两互为干扰关系,al、 a2、c两两互为干扰关系，c、dl、d2两两互为干扰关系；根据干扰关系选出的非干扰集，计算 各干扰集组出价从而选出组出价不小于频谱底价8的非干扰集作为待定独立集，待定独立 集为{b，c，e}、{b，dl}、{b，d2}和{b，e}，组出价分别为14、8、8和8 ;假设随机选出的独立 集为{b，dl}，b的出价最低，则dl的属于的竞拍者d获得频谱A，且组出价8由d支付，将 dl移出虚拟竞拍结点集，虚拟竞拍结点变为{ &1，&2，13，(3，(12}，频谱4拍卖成功，接着跳到 执行S4, 一直到频谱集为空或虚拟结点集为空；假如在频谱B的干扰图中寻找出的待定独 立有{al，d2}、{a2，d2}、{al，e}和{a2、e}，由于频谱A由竞拍者d获得，计算待定独立集内 虚拟竞拍结点属于前一段频谱的获得者的个数分别是1、1、〇和〇,故独立集在{al，d2}和 {a2, d2}中随机产生，这就使得竞拍者d能获得两段连续的频谱。
[0028] 通过以上实施例中的技术方案对本发明进行清楚、完整的描述，显然所描述的实 施例为本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做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。
【权利要求】
1. 一种针对异质频谱的真实性双重拍卖方法，其特征在于，所述方法包括： 步骤1、将待拍卖的各段频谱以中心频率的高低做升序或降序排列，将所有频谱组成频 谱集，拍卖者对各段频谱均设有一个频谱底价； 步骤2、接收竞拍者提交的出价向量，出价向量的长度等于待拍卖的频谱段数； 步骤3、创建竞拍结点，竞拍结点与竞拍者一一对应，根据竞拍者竞拍频谱段数的多少 创建相应数量的虚拟竞拍结点，将所有虚拟竞拍结点组成虚拟竞拍结点集； 步骤4、判断所述频谱集和所述虚拟竞拍结点集是否均不为空，是则将排序最前的频谱 从所述频谱集中取出，且为该频谱建立频谱干扰图，频谱干扰图中以所述竞拍结点替代竞 拍者，否则停止； 步骤5、在频谱干扰图中以虚拟竞拍结点替换竞拍结点，虚拟竞拍结点继承竞拍结点的 干扰关系，且属于同一竞拍者的每两个虚拟竞拍结点之间互为干扰关系； 步骤6、根据频谱干扰图中的非干扰关系选出非干扰关系的虚拟竞拍结点组成多个非 干扰集，计算各非干扰集的组出价； 步骤7、将组出价不小于频谱底价的非干扰集找出作为待定独立集，如果待定独立集的 个数不小于一个，则根据设定的寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集，并执行下一 步骤，如果待定独立集的个数为零，则该段频谱拍卖失败，跳到执行步骤4 ; 步骤8、独立集内除最低出价的虚拟竞拍结点外所有虚拟竞拍结点均获得该段频谱， 如果最低出价者有不止一个，则随机选择一个最低出价者不获得该段频谱，独立集的组出 价由获得者分摊，将获得该段频谱的虚拟竞拍结点移出虚拟竞拍结点集，该段频谱拍卖成 功，跳到执行步骤4。
2. 根据权利要求1所述的针对异质频谱的真实性双重拍卖方法，其特征在于，所述创 建频谱干扰图包括： 通过信道模型计算频谱的路径损耗，再根据接收端SNR阈值得到传输距离； 根据竞拍者所在的地理位置和频谱的传输距离构建频谱干扰图。
3. 根据权利要求2所述的针对异质频谱的真实性双重拍卖方法，其特征在于，所述出 价向量包含的各个数为非负有理数。
4. 根据权利要求3所述的针对异质频谱的真实性双重拍卖方法，其特征在于，所述组 出价为非干扰集内最低出价与非干扰集内虚拟节点数减一的乘积。
5. 根据权利要求4所述的针对异质频谱的真实性双重拍卖方法，其特征在于，所述步 骤7中根据设定的寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集包括 ： 计算各个待定独立集内虚拟竞拍结点的个数； 选取虚拟竞拍结点个数最多的待定独立集作为独立集，如虚拟竞拍结点个数最多的待 定独立集不止一个，则在之间随机选取一个作为独立集。
6. 根据权利要求4所述的针对异质频谱的真实性双重拍卖方法，其特征在于，所述步 骤7中根据设定的寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集包括 ： 选取组出价最高的待定独立集作为独立集，如组出价最高的待定独立集不止一个，则 在之间随机选取一个作为独立集。
7. 根据权利要求4所述的针对异质频谱的真实性双重拍卖方法，其特征在于，所述步 骤7中根据设定的寻找条件寻找出一个待定独立集作为独立集包括 ： 计算待定独立集内虚拟竞拍结点属于前一段频谱的获得者的个数； 选取出虚拟竞拍结点属于前一段频谱的获得者的个数最多的待定独立集作为独立集， 如该种待定独立集不止一个，则随机在之间选取一个作为独立集。
【文档编号】H04W28/18GK104113882SQ201410325198
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】陈艳姣, 伍楷舜, 张黔 申请人:广州市香港科大霍英东研究院