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1、(10)申请公布号 CN 102883326 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 3 3 2 6 A *CN102883326A* (21)申请号 201210357012.0 (22)申请日 2012.09.21 H04W 16/10(2009.01) (71)申请人上海交通大学 地址 200240 上海市闵行区东川路800号 (72)发明人王新宇 孙高飞 冯心欣 田晓华 杨峰 王新兵 (74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限 公司 31236 代理人郭国中 (54) 发明名称 认知网络中频谱资源的分配方法 (57) 摘要 本发明涉及一种通信技术领域。
2、的认知网络中 频谱资源的分配方法；所述认知网络中频谱资源 的分配方法包括：获取空闲时频单元块的数量； 发送广播信息至次级用户，所述广播信息包括： 所述空闲时频单元块的数量；获取所述次级用户 反馈的选择信息，所述选择信息包括：所述次级 用户申请的时频单元块的数量及其总报价；基于 所述选择信息，获取每个次级用户的范数，所述范 数关联于所述选择信息；按照所述次级用户的范 数由大至小的顺序确定获得频谱资源的次级用 户。本发明的方法提高了次级用户的总收益，降低 了频谱资源分配过程中的运算复杂度，在很大程 度上提高了频谱的利用率。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 (19)中华。
3、人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 3 页 1/2页 2 1.一种认知网络中频谱资源的分配方法，其特征在于，包括如下步骤： 获取空闲时频单元块的数量； 发送广播信息至次级用户，所述广播信息包括：所述空闲时频单元块的数量； 获取所述次级用户反馈的选择信息，所述选择信息包括：所述次级用户申请的时频单 元块的数量及其总报价； 基于所述选择信息，获取每个次级用户的范数，所述范数关联于所述选择信息； 按照所述次级用户的范数由大至小的顺序确定获得频谱资源的次级用户。 2.如权利要求1所述的认知网络中频谱资源的分配方法，其特征在于，所述每个次级 用户的范。
4、数通过如下方式确定： 其中，n i 为第i个次级用户的范数，c i 为第i个次级用户申请的时频单元块的数量，b i 为第i个次级用户申请的时频单元块的总报价。 3.如权利要求2所述的认知网络中频谱资源的分配方法，其特征在于，还包括：确定获 得频谱资源的次级用户的支付费用。 4.如权利要求3所述的认知网络中频谱资源的分配方法，其特征在于，所述确定获得 频谱资源的次级用户的支付费用包括： 确定次级用户队列中，获得频谱资源的第i个次级用户存在时，第一个未获得频谱资 源且在所述第i个次级用户不存在时，位于第i个次级用户之后获得频谱资源的次级用户 为SU i ； 若所述次级用户SU i 不存在，则第i个。
5、次级用户的支付费用为零； 若所述次级用户SU i 存在，则第i个次级用户的支付费用为其中，n i 为第i 个次级用户的范数；所述次级用户队列按照次级用户的范数由大至小的顺序建立。 5.如权利要求1所述的认知网络中频谱资源的分配方法，其特征在于，所述获取空闲 时频单元块的数量包括： 对频谱进行划分以获取时频单元块的数量； 确定占用的时频单元块的数量； 在所述时频单元块的数量中减去所述占用的时频单元块的数量，获取空闲时频单元块 的数量。 6.如权利要求1所述的认知网络中频谱资源的分配方法，其特征在于，所述广播信息 还包括：空闲时段的开始和结束时刻。 7.如权利要求1所述的认知网络中频谱资源的分配方。
6、法，其特征在于，通过香农定理 或信噪比获取所述次级用户申请的时频单元块的数量。 8.如权利要求1所述的认知无线网络中频谱资源的分配方法，其特征在于，所述按照 所述次级用户的范数由大至小的顺序确定获得频谱资源的次级用户包括： 判断当前空闲时频单元块的数量是否大于或等于当前范数最大的次级用户申请的时 频单元块的数量； 若当前空闲时频单元块的数量大于或等于当前范数最大的次级用户申请的时频单元 权 利 要 求 书CN 102883326 A 2/2页 3 块的数量，则所述次级用户获得频谱资源，并在次级用户队列中删除所述次级用户，所述次 级用户队列按照次级用户的范数由大至小的顺序建立； 若当前空闲时频单。
7、元块的数量小于当前范数最大的次级用户申请的时频单元块的数 量，则在所述次级用户队列中删除所述次级用户； 重复上述步骤，直至当前空闲时频单元块的数量为零或所述次级用户队列中不存在次 级用户。 权 利 要 求 书CN 102883326 A 1/8页 4 认知网络中频谱资源的分配方法 技术领域 0001 本发明属于通信技术领域，具体地涉及一种认知网络中频谱资源的分配方法。 背景技术 0002 随着无线服务的迅速发展，频谱资源逐渐成为一种稀缺资源。几乎所有的可用频 带都已经被分配给了有关服务供其使用。然而，大量的测量发现在授权频谱中有相当大的 一部分处于未使用或者不常使用的状态，无线频谱资源的利用率。
8、很低。正是如此，认知无线 电（CR，Cognitive Radio）技术被提出，用于解决当前无线频谱资源的低利用率，同时也使 得频谱的分配变得十分灵活。 0003 认知无线电也被称为智能无线电，是一种动态感知空闲频谱并加以分配利用的技 术，其核心目标是改变现有固定频谱分配方式对频谱利用不够充分的缺点，以更有效地利 用频谱资源。通过频谱感知和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配和频谱共享。由认 知无线电技术衍生的认知无线网络则成为未来网络的主要发展方向。在认知无线网络中， 频谱资源的原始拥有者被称为主用户（PU，primary user），而试图在PU频谱空闲时通过租 借的方式使用PU频谱的用户。
9、被称为次级用户（SU，secondary user）。 0004 目前，一般将认知无线网络的模型分为独占使用（exclusive use）和层级接入 （hierarchical access）两种。独占使用模型中，主用户将未被使用的频段租赁给次级用 户使用。在层级接入模型中，当主用户处于空闲状态时，次级用户才可以传输数据。在层级 接入模型中，根据主用户行为的动态特性又可以将次级用户的频谱使用分为动态频谱分配 （dynamic spectrum allocation）和机会频谱接入（opportunistic spectrum access）两 种。在动态频谱分配中，主用户的动态特性较低，频谱资。
10、源在一个相对较长的时间段内处于 未使用状态。然而在机会频谱接入中，次级用户的动态特性较高，频谱资源的空闲状态只持 续一段较短的时隙。针对动态频谱分配，目前有很多经济学工具被用于解决其中的相关具 体问题，在这些经济学工具中，拍卖理论作为一种强有力的工具，被很好地应用到动态频谱 分配中。 0005 利用拍卖理论实现动态频谱分配技术多关注于实现提高次级用户的总收益（net social welfare），也称为次级用户价值总和、主用户的收益（generated revenue）与保证 拍卖机制的真实性（truthfulness）中的一项或者几项。就目前而言，利用动态规划或者穷 举法可以实现最大化次级。
11、用户的总收益，然而不论是动态规划还是穷举法，其运算复杂度 都很高，且均不适用于短时间的动态频谱分配。有关认知无线网络中频谱资源的分配还可 以参见文章“A General Framework for Clearing Auction of Wireless Spectrum”（无 线频谱拍卖的一种普遍架构，IEEE Symposium on New Frontiers in Dynamic Spectrum Access Networks 2007）。 0006 因此，对于认知网络中频谱资源的分配而言，如何能够既降低频谱资源分配过程 中的运算复杂度，又最大化次级用户的总收益、提高频谱利用率成为目。
12、前亟待解决的问题 之一。 说 明 书CN 102883326 A 2/8页 5 发明内容 0007 本发明解决的问题是提供一种运算复杂度低、次级用户的总收益高和频谱利用率 高的认知网络中频谱资源的分配方法。为解决上述技术问题，本发明提供了一种认知网络 中频谱资源的分配方法，包括： 0008 获取空闲时频单元块的数量； 0009 发送广播信息至次级用户，所述广播信息包括：所述空闲时频单元块的数量； 0010 获取所述次级用户反馈的选择信息，所述选择信息包括：所述次级用户申请的时 频单元块的数量及其总报价； 0011 基于所述选择信息，获取每个次级用户的范数，所述范数关联于所述选择信息； 0012。
13、 按照所述次级用户的范数由大至小的顺序确定获得频谱资源的次级用户。 0013 可选的，所述每个次级用户的范数通过如下方式确定： 0014 0015 其中，n i 为第i个次级用户的范数，c i 为第i个次级用户申请的时频单元块的数 量，b i 为第i个次级用户申请的时频单元块的总报价。 0016 可选的，所述认知网络中频谱资源的分配方法还包括：确定获得频谱资源的次级 用户的支付费用。 0017 可选的，所述确定获得频谱资源的次级用户的支付费用包括： 0018 确定次级用户队列中，获得频谱资源的第i个次级用户存在时，第一个未获得频 谱资源且在所述第i个次级用户不存在时，位于第i个次级用户之后获得。
14、频谱资源的次级 用户为SU i ； 0019 若所述次级用户SU i 不存在，则第i个次级用户的支付费用为零； 0020 若所述次级用户SU i 存在，则第i个次级用户的支付费用为其中，n i 为第 i个次级用户的范数；所述次级用户队列按照次级用户的范数由大至小的顺序建立。 0021 可选的，所述获取空闲时频单元块的数量包括： 0022 对频谱进行划分以获取时频单元块的数量； 0023 确定占用的时频单元块的数量； 0024 在所述时频单元块的数量中减去所述占用的时频单元块的数量，获取空闲时频单 元块的数量。 0025 可选的，所述广播信息还包括：空闲时段的开始和结束时刻。 0026 可选的，。
15、通过香农定理或信噪比获取所述次级用户申请的时频单元块的数量。 0027 可选的，所述按照所述次级用户的范数由大至小的顺序确定获得频谱资源的次级 用户包括： 0028 判断当前空闲时频单元块的数量是否大于或等于当前范数最大的次级用户申请 的时频单元块的数量； 0029 若当前空闲时频单元块的数量大于或等于当前范数最大的次级用户申请的时频 单元块的数量，则所述次级用户获得频谱资源，并在次级用户队列中删除所述次级用户，所 述次级用户队列按照次级用户的范数由大至小的顺序建立； 说 明 书CN 102883326 A 3/8页 6 0030 若当前空闲时频单元块的数量小于当前范数最大的次级用户申请的时频。
16、单元块 的数量，则在所述次级用户队列中删除所述次级用户； 0031 重复上述步骤，直至当前空闲时频单元块的数量为零或所述次级用户队列中不存 在次级用户。 0032 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点： 0033 通过获取次级用户反馈的选择信息，并基于所述选择信息获得每个次级用户的范 数，按照范数由大至小的顺序来确定获得频谱资源的次级用户，提高了次级用户的总收益。 0034 由于次级用户反馈的申请的时频单元块的数量及其总报价由其自身确定，故降低 了频谱资源分配过程中的运算复杂度。 0035 通过从时域和频域的角度来对频谱进行划分，获得时频单元块，进而分配空闲的 时频单元块至次级用户，在。
17、很大程度上提高了频谱的利用率。 附图说明 0036 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 0037 图1是单个主用户和多个次级用户共存的认知网络结构示意图； 0038 图2是本发明实施方式的认知网络中频谱资源的分配方法的流程示意图； 0039 图3是本发明实施方式的主用户对于拍卖获胜的次级用户的频谱资源分配示意 图； 0040 图4是本发明一实施例在N=500，S=288时，各个算法下次级用户价值总和随其可 申请的最大时频单元块数量的变化示意图； 0041 图5是本发明一实施例在N=500，S=288时，各个算法下频谱利用率随次级用。
18、户可 申请的最大时频单元块数量的变化示意图。 具体实施方式 0042 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。 0043 正如背景技术中所描述的，拍卖理论被广泛地应用在动态频谱分配中，采用拍卖 理论来解决无线通信网络频谱资源的分配具有一般方法无法具备的优良特性。而且通过合 理的设计拍卖机制一方面可以提高甚至最大化主用户的收益或者次级用户的收益，另一方 面也能够保证出价真实性，防止主用户和次。
19、级用户可能发生的市场操纵行为，实现频谱资 源的多用户动态分配。 0044 发明人提出，从时频角度将频谱划分为时间频谱单元块（时频单元块），并根据次 级用户反馈的申请的时频单元块的数量及其总报价获得次级用户的范数，按照次级用户的 范数由大至小的顺序来将空闲的时频单元块分配给次级用户，以实现次级用户的需求，提 高次级用户的总收益。 0045 为了更好地说明本发明的技术方案，本实施方式中以单个主用户系统工作在多个 说 明 书CN 102883326 A 4/8页 7 主用户信道上，或者说单个主用户租赁多个空闲信道，存在N个次级用户SU i （1iN）， 需要利用主用户信道的空闲频段传输数据为例进行说。
20、明。 0046 请参见图1，单个主用户和多个次级用户共存的认知网络结构示意图，如图1所 示，在特定的地理区域存在单个主用户系统，所述主用户系统工作在多个主用户信道上，图 中所示的多个次级用户构成了次级用户市场，在主用户信道空闲时，所述次级用户租赁其 空闲信道以进行数据的传送。 0047 图2是本发明实施方式的认知网络中频谱资源的分配方法的流程示意图，如图2 所示，所述认知网络中频谱资源的分配方法包括： 0048 步骤S11：获取空闲时频单元块的数量； 0049 步骤S12：发送广播信息至次级用户，所述广播信息包括：所述空闲时频单元块的 数量； 0050 步骤S13：获取所述次级用户反馈的选择信。
21、息，所述选择信息包括：所述次级用户 申请的时频单元块的数量及其总报价； 0051 步骤S14：基于所述选择信息，获取每个次级用户的范数，所述范数关联于所述选 择信息； 0052 步骤S15：按照所述次级用户的范数由大至小的顺序确定获得频谱资源的次级用 户。 0053 以下对上述步骤进行一一说明。 0054 本实施方式中，PU采用分时分频的工作方式，按照时间和频率，其将整块频谱划分 为等频带宽度等时隙长度的若干时频单元块。对于PU而言，这些时频单元块在某些特定的 时间段并不是一直被PU使用，因此存在的空闲时频单元块可以被SU租赁以供其使用（参见 图1中所示的主用户占用时频单元块、空闲时频单元块）。
22、。在实际的无线网络环境中，通常 会存在一个接入点（AP，access point）用于向次级用户广播当前频谱信息，如：当前空闲时 频单元块的数量。同时，所述AP还会收集所有SU的反馈信息，根据获取的SU的反馈信息 对空闲时频单元块进行动态分配。本实施方式中，所述AP的角色由PU扮演，由其将空闲时 频单元块动态地分配至各个SU。 0055 继续参考图1，本实施方式中，PU在拍卖周期内拍卖其空闲时频单元块，在一个拍 卖周期内PU的空闲时频单元块保持不变，拍卖成功后，SU拥有的空闲频谱的时长为一个周 期。拍卖周期由PU的实际情况而定，如：拍卖周期可以为30分钟，则SU拥有空闲频谱的时 长为30分钟。。
23、 0056 执行步骤S11，获取空闲时频单元块的数量。 0057 PU在拍卖的起始时隙，根据自身的算法（不同的PU采用不同的算法）先将其占用 的整块频谱划分为等频谱宽度等时隙长度的若干时频单元块。 0058 具体地，根据PU所占用的总频带宽度W和总时间段长度T，待划分的时频单元块的 频带宽度w和时隙长度，可以确定时频单元块的总量为PU根据其在拍卖周期的业 务量，确定其实际占用的时频单元块的数量为U，则空闲时频单元块的数量 0059 本步骤中，从时频角度来对PU占用的频谱进行划分，有利于提高频谱的利用率。 0060 执行步骤S12，发送广播信息至次级用户，所述广播信息包括：所述空闲时频单元 说 。
24、明 书CN 102883326 A 5/8页 8 块的数量。 0061 具体地，PU在确定了空闲时频单元块的数量S后，以广播的方式发送广播信息至 SU i （1iN），SU i 对所述广播信息进行解码，获得空闲时频单元块的数量S、空闲时段的 开始时刻（拍卖周期的开始时刻）、空闲时段的结束时刻（拍卖周期的结束时刻）。 0062 执行步骤S13：获取所述次级用户反馈的选择信息，所述选择信息包括：所述次级 用户申请的时频单元块的数量及其总报价。 0063 由步骤S12可以知道，SU i 对广播信息进行解码，获悉了空闲频谱资源的相关信息， SU i 根据其自身的需求反馈相应的选择信息(b i ,c i。
25、 )|1iN至PU，其中c i 为第i个次 级用户要申请的时频单元块的数量，b i 为第i个次级用户要申请的c i 个时频单元块的总报 价。PU根据其收到的各个次级用户的选择信息(b i ,c i )|1iN来将空闲时频单元块 动态地分配给各个次级用户。 0064 本实施方式中，第i个次级用户要申请的时频单元块的数量c i 可以通过现有的方 法获得。如：可以通过香农定理来获取SU的信道容量，再根据SU的信道容量来获取时频单 元块的数量。或者根据SU的信噪比来获取时频单元块的数量。第i个次级用户要申请的 时频单元块的总报价b i 则由其申请的时频单元块的数量c i 和每个时频单元块的报价决定。 。
26、而每个时频单元块的报价则由次级用户而定。 0065 SU申请的时频单元块的数量及其总报价的获得为现有技术，故此处不再展开具体 详述。 0066 本实施方式中，次级用户要申请的时频单元块的数量及其总报价均由每个SU自 身确定，故在很大程度上降低了整个频谱资源分配过程中的复杂度。另外，由于选择信息是 由SU直接真实地反馈至PU，从而可以保证空闲时频单元块能够分配给最需要频谱资源的 SU。 0067 执行步骤S14：基于所述选择信息，获取每个次级用户的范数，所述范数关联于所 述选择信息。 0068 PU在获取了每个SU反馈的选择信息(b i ,c i )|1iN后，根据所述选择信息 定义与每个SU对。
27、应的范数。对于SU而言，与其选择信息关联的范数的形式并不唯一，且后 续通过SU的范数由大到小的顺序来对SU进行频谱资源的分配可以提高SU的总收益。本 实施方式中，为了能够在最大程度上提高SU的总收益，优选地，SU的范数通过如下方式定 义： 0069 0070 其中，c i 为第i个次级用户申请的时频单元块的数量，b i 为第i个次级用户申请 的时频单元块的总报价。 0071 采用上述方式定义SU用户的范数，能够保证SU的总收益的下限不小于最大收益 的其中S为空闲时频单元块的数量。 0072 执行步骤S15：按照所述次级用户的范数由大至小的顺序确定获得频谱资源的次 级用户。 0073 通过步骤S。
28、14获取了各个次级用户的范数后，PU首先会按照所有次级用户的范数 说 明 书CN 102883326 A 6/8页 9 的大小对SU进行降序排列，建立按照次级用户的范数由大至小的次级用户队列。然后依次 判断当前空闲时频单元块的数量是否满足次级用户队列中每一个SU的需求。 0074 具体地，PU会判断当前空闲时频单元块的数量是否大于或等于当前范数最大的 SU申请的时频单元块的数量；若当前空闲时频单元块的数量大于或等于当前范数最大的 SU申请的时频单元块的数量，则当前范数最大的SU获得频谱资源。在当前范数最大的SU 获得频谱资源后，PU会在次级用户队列中将该SU删除，此时范数次之的SU成为当前范数。
29、 最大的SU。 0075 若当前空闲时频单元块的数量小于当前范数最大的SU申请的时频单元块的数 量，即PU无法满足该SU的需求，则PU会在次级用户队列中删除该SU。 0076 接下来，PU会继续判断是否可以满足范数次之的SU的需求，直到PU当前所拥有 的空闲时频单元块的数量为零，或者次级用户队列中已经不存在SU，无需进行频谱分配。 0077 为了更好地说明主用户分配空闲时频单元块至次级用户的过程，以下举例进行简 单的说明。 0078 假设初始时，PU的空闲时频单元块的数量为10个，次级用户队列中按照次级用户 的范数由大至小的顺序依次为SU 1 （申请的时频单元块的数量为5），SU 2 （申请的。
30、时频单元 块的数量为3）、SU 3 （申请的时频单元块的数量为1），则此时当前空闲的时频单元块的数量 为10，当前范数最大的SU为SU 1 ，由于当前空闲时频单元块的数量10大于SU 1 申请的时频 单元块的数量5，故PU可以满足SU 1 的需求，SU 1 可以获得频谱资源。PU在确定SU 1 可以获 得频谱资源后，将位于次级用户队列中的SU 1 删除。 0079 此时，次级用户队列中，当前范数最大的SU为SU 2 ，当前空闲时频单元块的数量为 10-5=5个，由于当前空闲时频单元块的数量5大于SU 2 申请的时频单元块的数量3，故PU可 以满足SU 2 的需求，SU 2 可以获得频谱资源。P。
31、U在确定SU 2 可以获得频谱资源后，将位于次 级用户队列中的SU 2 删除。此时，次级用户队列中，当前范数最大的SU为SU 3 ，当前空闲时 频单元块的数量为5-3=2个，由于当前空闲时频单元块的数量2大于SU 3 申请的时频单元 块的数量1，故PU可以满足SU 3 的需求，SU 3 可以获得频谱资源。PU在确定SU 3 可以获得频 谱资源后，将位于次级用户队列中的SU 3 删除。 0080 至此，次级用户队列中的次级用户SU 1 、SU 2 、SU 3 均分配到了相应的频谱资源，由于 次级用户队列中不存在SU，故PU不再对频谱资源进行动态分配。 0081 图3是本发明实施方式的主用户对于拍。
32、卖获胜的次级用户的频谱资源分配示意 图，图3中以次级用户的数量N=5为例，次级用户队列中的次级用户按照图3中所标示的方 向，按照次级用户的范数由大至小的顺序依次分配到了空闲时频单元块。 0082 在PU确定了次级用户队列中可以获得频谱资源的SU后，其还要确定获得频谱资 源的SU应支付的费用。本实施方式中，为了保证拍卖机制中SU出价的真实性，具体采用如 下方式确定获得频谱资源的SU应支付的费用。 0083 首先，确定次级用户队列中，获得频谱资源的第i个次级用户存在时，第一个未获 得频谱资源且在所述第i个次级用户不存在时，位于第i个次级用户之后获得频谱资源的 次级用户为SU i ，其中i为SU i。
33、 的编号。 0084 其次，若所述次级用户SU i 不存在，则第i个次级用户的支付费用为零； 0085 若所述次级用户SU i 存在，则第i个次级用户的支付费用为其中，n i 为第 说 明 书CN 102883326 A 7/8页 10 i个次级用户的范数。 0086 以下假设PU所拥有的空闲时频单元块的数量为10，并以表一为例，对次级用户应 支付的费用进行简单的说明。 0087 表一 0088 0089 表一给出了第1个次级用户、第2个次级用户、第3个次级用户、第4个次级用户、 第5个次级用户分别对应的范数及其要申请的时频单元块的数量。由于PU所拥有的空闲 时频单元块的数量为10，因此，根据。
34、步骤S15，确定最终获得频谱资源的次级用户为第1个 次级用户、第2个次级用户、第5个次级用户。而第3个次级用户未获得频谱资源的原因是 当PU为第1个次级用户和第2个次级用户进行频谱资源分配后，剩余的空闲时频单元块的 数量为10-5-4=1，因此，第3个次级用户未获得频谱资源。同样地，第4个次级用户也未获 得频谱资源。 0090 对于获得频谱资源的第1个次级用户、第2个次级用户、第5个次级用户相应的需 要支付的费用分别通过如下方式确定： 0091 对于第1个次级用户而言，其编号为1，也即i1，当第1个次级用户存在时，第 一个未获得频谱资源的次级用户是第3个次级用户。而当第1个次级用户不存在时，第。
35、3 个次级用户为在其后可以获得频谱资源的次级用户，故SU i 的编号i=3。因此，第1个次 级用户应支付的费用为：（5为第1个次级用户申请的时频单元块的数量，3 为第3个次级用户的范数）。 0092 对于第2个次级用户而言，其编号为2，也即i2，当第2个次级用户存在时，第一 个未获得频谱资源的次级用户是第3个次级用户。而当第2个次级用户不存在时，第3个 次级用户为在其后可以获得频谱资源的次级用户，故SU i 的编号i=3。因此，第2个次级 用户应支付的费用为：（4为第2个次级用户申请的时频单元块的数量， 3为第3个次级用户的范数）。 0093 对于第5个次级用户而言，其编号为5，也即i5，当第。
36、5个次级用户存在时，第 一个未获得频谱资源的次级用户是第3个次级用户。而当第5个次级用户不存在时，其后 没有可以获得频谱资源的次级用户，故SU i 不存在。因此，第5个次级用户应支付的费用为 零。 0094 在确定了获得频谱资源的次级用户应支付的费用后，PU会向各个SU收取相应的 费用，付费后的次级用户获得PU分配的时频单元块后，各自进行数据的传输。 0095 图4是本发明一实施例在N=500，S=288时，各个算法下次级用户价值总和随其可 申请的最大时频单元块数量的变化示意图。 0096 图4中是以次级用户的个数N为500个，PU可以提供的空闲时频单元块的数量S 说 明 书CN 102883。
37、326 A 10 8/8页 11 为288个，次级用户所要申请的时频单元块的报价服从(0,1均匀分布进行了仿真。由图4 可以看出，当次级用户申请的时频单元块的数量较小时，次级用户价值总和较高。而随着次 级用户申请的时频单元块的数量上限的增加，次级用户价值总和逐渐减小。图4中示出的 不同算法随着次级用户申请的时频单元块的数量的增加，其次级用户价值总和的下降趋势 各有不同。相对于动态规划法而言，本发明的方法，随着次级用户申请的时频单元块的数量 的增加，次级用户总收益的下降略快于动态规划法，但是本发明的方法与动态规划法相比， 运算复杂度大大降低，且在最大程度上实现了最大化次级用户总收益。 0097 。
38、图5是本发明一实施例在N=500，S=288时，各个算法下频谱利用率随次级用户可 申请的最大时频单元块数量的变化示意图。 0098 图5中仍以次级用户的个数N为500个，PU可以提供的空闲时频单元块的数量S 为288个，次级用户所要申请的时频单元块的报价服从(0,1均匀分布进行了仿真。由图 5可以看出，当次级用户申请的时频单元块的数量较小时，频谱利用率较高。而随着次级用 户申请的时频单元块的数量上限的增加，频谱利用率逐渐降低。图5中示出的不同算法随 着次级用户申请的时频单元块的数量的增加，频谱利用率的下降趋势各有不同。图5中，本 发明的方法随着次级用户申请的时频单元块的数量的增加，其频谱利用率。
39、的下降趋势虽然 略快于动态规划法，但是本发明的方法在很大程度上降低了运算复杂度，适用于短时间的 动态频谱分配。且结合图4和图5可以获悉，本发明的方法在降低了运算复杂度的前提下， 实现了最大化次级用户总收益，且其频谱利用率可以达到99%以上。因此，本发明的方法， 既可以降低频谱资源分配过程中的运算复杂度，又可以最大化次级用户价值总和，提高频 谱利用率。 0099 需要说明的是，本发明实施方式中仅仅给出了单个主用户租赁多个空闲信道时， 对空闲频谱的分配方法，但是本发明的技术方案不仅仅局限于单个主用户租赁多个空闲信 道的情况，对于多个主用户租赁多个空闲信道的情况，只需要每个次级用户在其反馈的选 择信。
40、息中添加其所选择的主用户的信息。对于选择同一主用户的次级用户，仍然可以采用 本发明的技术方案以实现频谱资源的动态分配。因此，频谱资源分配过程中，主用户的个数 不应作为对本发明技术方案的限定。 0100 综上所述，本发明的技术方案至少具有以下有益效果： 0101 通过获取次级用户反馈的选择信息，并基于所述选择信息获得每个次级用户的范 数，按照范数由大至小的顺序来确定获得频谱资源的次级用户，提高了次级用户的总收益。 0102 由于次级用户反馈的申请的时频单元块的数量及其总报价由其自身确定，故降低 了频谱资源分配过程中的运算复杂度。 0103 通过从时域和频域的角度来对频谱进行划分，获得时频单元块，进而分配空闲的 时频单元块至次级用户，在很大程度上提高了频谱的利用率。 0104 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影 响本发明的实质内容。 说 明 书CN 102883326 A 11 1/3页 12 图1 说 明 书 附 图CN 102883326 A 12 2/3页 13 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102883326 A 13 3/3页 14 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102883326 A 14 。