一種認知分布式天線系統(tǒng)的頻譜拍賣的出價方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種認知分布式天線系統(tǒng)的頻譜拍賣的出價方法，包括步驟如下：S1.構建認知分布式天線系統(tǒng)頻譜拍賣模型，系統(tǒng)中同時存在PU和SU，其中SU通過競拍得到PU的授權頻段并通過分布式天線進行通信，SU被不同分布式天線服務，可通過天線選擇選出為SU提供較好服務的天線；S2.通過調整SU的發(fā)射功率及預編碼向量，控制吞吐量，進而調整和控制SU的出價；S3.通過對認知分布式天線系統(tǒng)建立聯(lián)合天線選擇和預編碼及功率分配優(yōu)化目標來控制和調整SU吞吐量，通過天線選擇之后再對發(fā)射功率及預編碼權重進行優(yōu)化。本發(fā)明，出價方式更具體，更貼合實際，考慮了PU和SU兩方面，既能使SU拍得頻帶，又能保證PU的正常通信。
【專利說明】
-種認知分布式天線系統(tǒng)的頻譜拍賣的出價方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及認知無線電技術領域，具體為一種認知分布式天線系統(tǒng)的頻譜拍賣的 出價方法。
【背景技術】
[0002] 面對無線通信業(yè)務需求增加和頻譜資源短缺的矛盾，認知無線電中的頻譜拍賣將 主用戶(PU)所擁有的授權頻帶通過拍賣分配給次用戶(SU)使用，提高頻譜利用率。
[0003] 分布式天線作為一種多天線技術，可在不增加頻譜帶寬的前提下有效提高傳輸性 能，提高頻譜利用率?，F有的針對分布式天線的研究主要集中在對天線選擇，信道容量，天 線位置設計等方面。
[0004] 將分布式天線與認知無線電結合，通過天線分散放置，減小SU與基站之間的距離， 降低SU的發(fā)射功率，能有效減小對主用戶PU的干擾。由于兩者結合的技術優(yōu)勢，引起學者的 關注。Wendong Ge分析了光載分布式天線的認知無線電資源管理技術，Jun化O Zhao針對基 于分布式天線的SU系統(tǒng)，提出了分布式天線位置的設計方案，另外又通過天線選擇和功率 分配來最大化SU的總和速率，但是卻未有對認知分布式天線系統(tǒng)進行頻譜分配的研究?，F 有的頻譜拍賣研究中買家對頻帶的出價大多是隨機給定的或僅考慮與其信噪比（SNR)有 關，并未考慮更多的影響因素。結合上述問題，本發(fā)明通過拍賣將頻譜在認知分布式天線系 統(tǒng)下進行分配，提出一種在認知分布式天線系統(tǒng)下進行頻譜拍賣的出價方法。既能使認知 分布式天線下的SU能競拍到頻帶，又能保證對PU的干擾在限制范圍之內。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種認知分布式天線系統(tǒng)的頻譜拍賣的出價方法，W解決 上述【背景技術】中提出的問題。
[0006] 為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
[0007] -種認知分布式天線系統(tǒng)的頻譜拍賣的出價方法，包括步驟如下：
[000引Sl.構建認知分布式天線系統(tǒng)頻譜拍賣模型，系統(tǒng)中同時存在PU和SU，其中SU通過 競拍得到PU的授權頻段并通過分布式天線進行通信，分布式天線負責對SU信號的收發(fā)，通 過中屯、處理單元對信號進行控制和處理，洲被不同分布式天線服務，可通過天線選擇選出 為SU提供較好服務的天線；
[0009] S2.su考慮其在分布式天線下所得到的吞吐量因素對授權頻帶進行出價，通過調 整SU的發(fā)射功率及預編碼向量，控制吞吐量，進而調整和控制SU的出價，認知分布式天線端 待發(fā)射信號為X= [X1，X2，...，XK]，經過預編碼后得到次基站的發(fā)射信號向量為X = FPx,其 中F=[fl，f2, . . .，fK]為預編碼矩陣
為發(fā)射功率矩陣，Pk為SUk 的發(fā)射功率，經過信道發(fā)送后，可得到SUk的信干噪比（SINR)和吞吐量；
[0010] S3.令洲k對頻帶n的出價Vkn定義為Vkn= 丫 knBnl〇g2(l+SINRk)，其中丫 kn為SUk對頻 帶n的喜好度，Bn為頻帶n的帶寬，通過對認知分布式天線系統(tǒng)建立聯(lián)合天線選擇和預編碼 及功率分配優(yōu)化目標來控制和調整SU吞吐量，在一些限制條件下建立優(yōu)化S者的目標函 數，通過天線選擇之后再對發(fā)射功率及預編碼權重進行優(yōu)化，當各SU的發(fā)射功率和預編碼 權重達到納什均衡時，即可得到最優(yōu)的吞吐量，由此會使SU得到最合理的出價，能保證其能 拍得最優(yōu)的頻帶，且保證不影響PU的通信。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟S2中信號經信道發(fā)送后卻k的SINR為
[0012]
其中〇 =[日1,1,日1,2,...，日?]表 示天線選擇因子矢量，若SUk選擇分布式天線m，則Qkm= 1，否則Qkm= 0，化m= W kmlkmhkm為分布 式天線m到smc的信道，包括陰影衰落COkm，路徑損耗Ikm及小規(guī)模衰落信道hkm，fkm為SUk與天 線m間的預編碼權重，Pm為發(fā)射功率，Xk為發(fā)射給SUk的信號，Pp為主用戶的發(fā)射功率，阱為主 用戶到SUk的信道系數，祉為均值為0,方差為巧的信道噪聲。
[001引優(yōu)選的，所述步驟S2中SUk的吞吐量為C= log2( 1+SINRk)。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟S3中在一些限制條件下建立聯(lián)合優(yōu)化天線選擇，預編碼及發(fā)射 功率的目標函數及限制條件為
[0015]
[0016] 12 其中I化為PU的干擾限制闊值，Pt為總功率限制值，丫 min,k為SU的SINR需求闊值，其 中目標函數中第一項為SU對PU的干擾要小于闊值Ith,第二項為所有SU的總功率小于功率限 制闊值Pt,第=項為要滿足SU的SINR需求值丫 min,k，第五項代表每根分布式天線只服務一個 SU，第六項表示每個SU只需一根分布式天線。 2 與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明，使頻譜拍賣結合了具體技術場 景，比現有的頻譜拍賣方法更接近實際，并且相對于現有的頻譜拍賣中隨機給定出價的方 式，本發(fā)明的出價方式更具體，更貼合實際，考慮了PU和SU兩方面，既能使SU拍得頻帶，又能 保證PU的正常通信。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明認知分布式天線系統(tǒng)模型示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明為認知分布式天線系統(tǒng)頻譜拍賣模型圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022] 請參閱圖1-2,本發(fā)明提供一種技術方案：
[0023] -種認知分布式天線系統(tǒng)的頻譜拍賣的出價方法，包括步驟如下：
[0024] Sl.構建認知分布式天線系統(tǒng)頻譜拍賣模型，系統(tǒng)中同時存在PU和SU，其中SU通過 競拍得到PU的授權頻段并通過分布式天線進行通信，分布式天線負責對SU信號的收發(fā)，通 過中屯、處理單元對信號進行控制和處理，洲被不同分布式天線服務，可通過天線選擇選出 為SU提供較好服務的天線；
[0025] S2.su考慮其在分布式天線下所得到的吞吐量因素對授權頻帶進行出價，通過調 整SU的發(fā)射功率及預編碼向量，控制吞吐量，進而調整和控制SU的出價，認知分布式天線端 待發(fā)射信號為X= [X1，X2，...，XK]，經過預編碼后得到次基站的發(fā)射信號向量為X = FPx,其 中F=[fi，f2,...，時]為預編碼矩陣
為發(fā)射功率矩陣，Pk為SUk的 發(fā)射功率，經過信道發(fā)送后，可得到smc的信干噪比（SINR)和吞吐量，步驟S2中信號經信道 發(fā)送后SUk的SINR為
[0026]
其中〇 =[日1,1，日1,2,...，日?]表 示天線選擇因子矢量，若SUk選擇分布式天線m，則Qkm= 1，否則Qkm= 0，化m= W kmlkmhkm為分布 式天線m到smc的信道，包括陰影衰落COkm，路徑損耗Ikm及小規(guī)模衰落信道hkm，fkm為SUk與天 線m間的預編碼權重，Pm為發(fā)射功率，Xk為發(fā)射給SUk的信號，Pp為主用戶的發(fā)射功率，阱為主 用戶到洲k的信道系數，郵為均值為0,方差為妓的信道噪聲，步驟S2中洲k的吞吐量為C = log2(l+SINRk);
[0027] S3.令洲k對頻帶n的出價Vkn定義為Vkn= 丫 knBnlog2(l+SINRk)，其中丫 kn為SUk對頻 帶n的喜好度，Bn為頻帶n的帶寬，通過對認知分布式天線系統(tǒng)建立聯(lián)合天線選擇和預編碼 及功率分配優(yōu)化目標來控制和調整洲吞吐量，在一些限制條件下建立優(yōu)化S者的目標函 數，通過天線選擇之后再對發(fā)射功率及預編碼權重進行優(yōu)化，當各SU的發(fā)射功率和預編碼 權重達到納什均衡時，即可得到最優(yōu)的吞吐量，由此會使SU得到最合理的出價，能保證其能 拍得最優(yōu)的頻帶，且保證不影響PU的通信，步驟S3中在一些限制條件下建立聯(lián)合優(yōu)化天線 選擇，預編碼及發(fā)射功率的目標函數及限制條件為
[002引
[0029]
[0030] 其中I化為PU的干擾限制闊值，Pt為總功率限制值，丫 min, k為SU的SINR需求闊值，其 中目標函數中第一項為SU對PU的干擾要小于闊值Ith,第二項為所有SU的總功率小于功率限 制闊值Pt,第=項為要滿足SU的SINR需求值丫 min,k，第五項代表每根分布式天線只服務一個 SU，第六項表示每個SU只需一根分布式天線。
[0031 ]首先將發(fā)射功率及預編碼權重固定，僅進行天線選擇，天線選擇完之后再對發(fā)射 功率及預編碼權重進行優(yōu)化，當各SU的發(fā)射功率和預編碼權重達到納什均衡時，即可得到 最優(yōu)的吞吐量，由此會使洲得到最合理的出價Vkn= 丫 knBnl〇g2( 1 + SIN化），既能保證其能拍 得最優(yōu)的頻帶，又能保證不影響PU的通信。
[0032]盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可W 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可W對運些實施例進行多種變化、修改、替換 和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。
【主權項】
1. 一種認知分布式天線系統(tǒng)的頻譜拍賣的出價方法，其特征在于，包括步驟如下：51. 構建認知分布式天線系統(tǒng)頻譜拍賣模型，系統(tǒng)中同時存在PU和SU，其中SU通過競拍 得到PU的授權頻段并通過分布式天線進行通信，分布式天線負責對SU信號的收發(fā)，通過中 屯、處理單元對信號進行控制和處理，洲被不同分布式天線服務，可通過天線選擇選出為SU 提供較好服務的天線； 52. su考慮其在分布式天線下所得到的吞吐量因素對授權頻帶進行出價，通過調整SU 的發(fā)射功率及預編碼向量，控制吞吐量，進而調整和控制SU的出價，認知分布式天線端待發(fā) 射信號為X=[X1，X2,...，χκ]，經過預編碼后得到次基站的發(fā)射信號向量為X=FPx，其中F = [fl，f2，...，fκ]為預編碼矩陣，P = (執(zhí)巧U/^，·^，…，·^]為發(fā)射功率矩陣，Pk為S郵的發(fā)射 功率，經過信道發(fā)送后，可得到SUk的信干噪比（SINR)和吞吐量； S3 .令卻k對頻帶η的出價Vkn定義為Vkn= 丫 knBnl〇g2( 1+SINRk)，其中丫 kn為卻k對頻帶η的 喜好度，Bn為頻帶η的帶寬，通過對認知分布式天線系統(tǒng)建立聯(lián)合天線選擇和預編碼及功率 分配優(yōu)化目標來控制和調整SU吞吐量，在一些限制條件下建立優(yōu)化Ξ者的目標函數，通過 天線選擇之后再對發(fā)射功率及預編碼權重進行優(yōu)化，當各SU的發(fā)射功率和預編碼權重達到 納什均衡時，即可得到最優(yōu)的吞吐量，由此會使洲得到最合理的出價，能保證其能拍得最優(yōu) 的頻帶，且保證不影響PU的通信。2. 根據權利要求1所述的一種認知分布式天線系統(tǒng)的頻譜拍賣的出價方法，其特征在 于:所述步驟S2中信號經信道發(fā)送后SUk的SINR為其中α = [αι,ι,αι,2, . . . ,ακΜ]表示天 線選擇因子矢量，若SUk選擇分布式天線m，則akm=l，否則akm = 0,化m= Wkmlkmhkm為分布式天 線m到SUk的信道，包括陰影衰落Wkm，路徑損耗lk?及小規(guī)模衰落信道hkm，fk?為卻k與天線m間 的預編碼權重，Pm為發(fā)射功率，祉為發(fā)射給SUk的信號，化為主用戶的發(fā)射功率，阱為主用戶 至化化的信道系數，祉為均值為0，方差為巧的信道噪聲。3. 根據權利要求1所述的一種認知分布式天線系統(tǒng)的頻譜拍賣的出價方法，其特征在 于:所述步驟S2中SUk的吞吐量為C= log2( 1+SINRk)。4. 根據權利要求1所述的一種認知分布式天線系統(tǒng)的頻譜拍賣的出價方法，其特征在 于:所述步驟S3中在一些限制條件下建立聯(lián)合優(yōu)化天線選擇，預編碼及發(fā)射功率的目標函 數及限制條件為其中I化為PU的干擾限制闊值，Ρτ為總功率限制值，丫 min,k為SU的SINR需求闊值，其中目 標函數中第一項為SU對PU的干擾要小于闊值Ith，第二項為所有SU的總功率小于功率限制闊 值Ρτ，第Ξ項為要滿足SU的SINR需求值丫 min,k，第五項代表每根分布式天線只服務一個SU， 第六項表示每個SU只需一根分布式天線。
【文檔編號】H04W16/10GK105979526SQ201610520671
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】趙峰, 姬四林, 陳宏濱
【申請人】桂林電子科技大學