專利名稱：一種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信技術，特別涉及一種認知系統(tǒng)小區(qū)的頻譜分配技術。
背景技術：
隨著無線通信技術的發(fā)展及其應用領域的拓展，頻譜資源愈發(fā)稀缺，成為無線通 信研究領域和運營商不得不面臨的問題。但各國相關機構的研究表明，各種無線接入技術 對頻譜的不合理利用是造成頻譜稀缺現(xiàn)象的本質(zhì)原因，即傳統(tǒng)的固定頻譜分配方法導致各 授權系統(tǒng)不能充分利用授權頻譜，而造成授權頻譜資源的浪費，及非授權頻段的過分擁擠。
目前，認知無線電技術被認為是解決頻譜"稀缺"問題，提高頻譜利用率的最佳方 案。通過檢測其他授權頻段，認知無線電系統(tǒng)獲取空閑頻譜的相關信息，并實時的改變自身 的某些傳輸參數(shù)，如工作頻段，發(fā)射功率，調(diào)制方式等，隨機接入這些空閑頻譜。例如認知系 統(tǒng)與授權系統(tǒng)重疊覆蓋，授權系統(tǒng)對其所授權的頻譜具有優(yōu)先使用權，認知系統(tǒng)的小區(qū)本 身沒有授權頻譜或者所擁有的授權頻譜不能夠滿足小區(qū)的帶寬需求。認知系統(tǒng)檢測授權系 統(tǒng)的空閑頻譜并隨機接入，在授權系統(tǒng)征用其所授權的頻譜時，認知系統(tǒng)必須迅速騰空此 頻段，則此頻段上承載的認知用戶切換到其他空閑頻段或被迫中斷。認知無線電技術滿足 了認知系統(tǒng)的帶寬需求，實現(xiàn)了授權頻譜資源利用率的提高，緩解了非授權頻段過分擁擠 的現(xiàn)象。 然而，如何分配頻譜才能實現(xiàn)對空閑頻譜的有效利用是認知無線電系統(tǒng)亟待解決 的重大問題。這個問題涉及多方面的內(nèi)容認知系統(tǒng)小區(qū)(或用戶)之間的干擾抑制問題， 這是任何無線電系統(tǒng)都不可避免的嚴峻問題；以及考慮到認知無線電系統(tǒng)中頻譜不穩(wěn)定的 特點，研究有利于降低認知系統(tǒng)頻譜切換率的方法勢在必行；此外，用于支撐頻譜分配的相 關頻譜特征數(shù)據(jù)庫的研究也是必不可少的。 對于如何分配頻譜以避免認知系統(tǒng)小區(qū)(或用戶)之間的干擾問題，現(xiàn)有技術盡 管從多個方面研究了如何實現(xiàn)認知系統(tǒng)對頻譜的有效利用并推動了認知無線電技術的發(fā) 展，但是本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術中均沒有充分考慮到認知無線電系統(tǒng)中頻譜的一個 非常重要的因素，即不穩(wěn)定性。由于在認知無線電系統(tǒng)中，使用的頻譜是通過檢測得到的， 認知系統(tǒng)在使用這類頻譜時屬于次級接入系統(tǒng)，受到授權系統(tǒng)的制約，當授權系統(tǒng)重新征 用授權頻段時，認知系統(tǒng)必須無條件騰空所使用頻段。因此，這類頻譜不像固定分配給系統(tǒng) 的頻譜一樣穩(wěn)定，而是具有不穩(wěn)定性的，即它的可用時長是不確定的，而且授權用戶在此頻 譜上的突發(fā)性出現(xiàn)，同樣具有不確定性。若認知系統(tǒng)所使用的頻段不穩(wěn)定或者說不可靠，則 這段頻譜會被授權系統(tǒng)頻繁征用，這將造成使用該段頻譜的小區(qū)迫使大量用戶頻繁切換， 甚至產(chǎn)生掉話。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配方法、模塊和系統(tǒng)，用以提高認知 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
—種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配方法，包括 獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集合； 根據(jù)所述可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信
息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性； 根據(jù)各個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，確定由其中連續(xù)可選頻譜單元組 成的各頻譜資源塊在認知系統(tǒng)中的可靠性； 根據(jù)各頻譜資源塊的可靠性和帶寬，在滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求并且綜合可靠 性大于設定可靠性門限值的各種頻譜資源塊組合中，優(yōu)先選擇頻譜資源塊數(shù)目最少的組合 分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。 較佳的，當存在頻譜資源塊組合的總帶寬等于認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求的頻譜資源
塊組合時，則將其中任意一個或者綜合可靠性最高的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)； 當存在至少兩個頻譜資源塊組合的總帶寬大于認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求的頻譜資
源塊組合時，選擇總帶寬大于認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求的各種頻譜資源塊組合中，總帶寬最
小的頻譜資源塊組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。 進一步，當所有可選頻譜單元的總帶寬小于認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求時，降低系統(tǒng) 小區(qū)帶寬需求并根據(jù)降低后的帶寬需求進行分配。 其中，一組頻譜資源塊中，所述頻譜資源決組合的綜合可靠性為各頻譜資源塊可 靠性的加權之和，或者，用各頻譜資源塊不可靠性的加權之積來表征頻譜資源塊組合的綜 合不可靠性，其中，每一個頻譜資源塊可靠性的權值為該頻譜資源塊的帶寬與頻譜資源塊 組合的總帶寬的比值。 較佳的，所述可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性的確定方法具體包括
確定設定的考察周期中，和認知系統(tǒng)小區(qū)請求頻譜資源時刻相關的統(tǒng)計時間段；
根據(jù)可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息，獲得多個考察周期中，每一個 統(tǒng)計時間段內(nèi)各可選頻譜單元的平均占用度^和平均被占用次數(shù)^;確定可選頻譜單元的可靠性為i ，， = 。
M 較佳的，所述頻譜資源塊在認知系統(tǒng)中的可靠性的確定方法具體包括
確定頻譜資源塊所包含的連續(xù)可選頻譜單元可靠性的最低值； 將所述最低值、最低值減去一個設定值獲得的差或最低值乘上一個小于1的系數(shù) 獲得的積，確定為頻譜資源塊的可靠性。 較佳的，所述獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集 合，具體包括 獲得認知系統(tǒng)小區(qū)檢測并上報的空閑頻譜單元集合； 和請求頻譜的所有認知系統(tǒng)小區(qū)進行頻譜協(xié)商，刪除所述空閑頻譜單元集合中對 其它已分配頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)造成干擾的空閑頻譜單元，并將剩余的空閑頻譜單元 組成為可選頻譜單元集合。
—種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配裝置，包括 頻譜特征數(shù)據(jù)庫，用于存儲各頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息； 特征提取子模塊，用于從所述頻譜特征數(shù)據(jù)庫中提取的各空閑頻譜使用特征信息，并計算各頻譜單元的可靠性； 頻譜選擇子模塊，用于獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜
單元集合，并觸發(fā)所述特征提取子模塊確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，
根據(jù)各個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，確定由其中連續(xù)可選頻譜單元組成的各頻
譜資源塊在認知系統(tǒng)中的可靠性，并根據(jù)各頻譜資源塊的可靠性和帶寬，在滿足認知系統(tǒng)
小區(qū)帶寬需求并且綜合可靠性大于設定可靠性門限值的各種頻譜資源塊組合中，優(yōu)先選擇
頻譜資源塊數(shù)目最少的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。 較佳的，所述頻譜選擇子模塊包括 頻譜協(xié)商單元，用于根據(jù)認知系統(tǒng)小區(qū)檢測并上報的可用頻譜資源在各認知系統(tǒng) 小區(qū)間進行頻譜協(xié)商； 可用頻譜更新單元，用于根據(jù)所述頻譜協(xié)商單元的協(xié)商結果，刪除所述空閑頻譜 單元集合中對其它已分配頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)造成干擾的空閑頻譜單元，并將剩余的 空閑頻譜單元組成為可選頻譜單元集合； 可靠性計算單元用于根據(jù)所述特征提取子模塊從所述頻譜特征數(shù)據(jù)庫中提取的 各空閑頻譜使用特征信息，計算各頻譜資源塊的可靠性； 頻譜資源選擇單元，根據(jù)帶寬需求，選擇滿足帶寬需求的空閑頻譜資源塊； 可靠性判決單元，用于根據(jù)各頻譜資源塊的可靠性和帶寬，在滿足認知系統(tǒng)小區(qū)
帶寬需求時，優(yōu)先選擇頻譜資源塊數(shù)目最少的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)并且判斷綜合可靠
性是否大于設定可靠性門限值。 進一步，所述頻譜選擇子模塊還包括 頻譜需求分裂控制單元，用于根據(jù)所述可靠性判決單元的觸發(fā)，對認知系統(tǒng)小區(qū) 的帶寬需求進行分裂。
—種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配方法，包括 獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集合； 根據(jù)所述可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信
息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性； 根據(jù)可選頻譜單元可靠性，優(yōu)先選擇可靠性高的頻譜單元分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。
較佳的，所述根據(jù)可選頻譜單元可靠性，優(yōu)先選擇可靠性高的頻譜單元分配給認 知系統(tǒng)小區(qū)，具體包括 根據(jù)可選頻譜單元可靠性從高到低的順序，依次選擇可選頻譜單元分配給認知系
統(tǒng)小區(qū)，直到選擇出的所有可選頻譜單元的組合滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求；并 當所有可選頻譜單元的總和仍不滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求時，降低系統(tǒng)小區(qū)帶
寬需求并根據(jù)降低后的帶寬需求進行分配。 —種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配裝置，包括 用于獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集合的單 元； 用于根據(jù)所述可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特 征信息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性的單元； 用于根據(jù)可選頻譜單元可靠性，優(yōu)先選擇可靠性高的頻譜單元分配給認知系統(tǒng)小區(qū)的單元。
—種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配系統(tǒng)，包括 統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計各頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息；
評估模塊，用于評估預測認知系統(tǒng)小區(qū)的帶寬需求； 頻譜分配裝置，用于獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集合，從所述統(tǒng)計模塊中獲得可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，根據(jù)各個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，確定由其中連續(xù)可選頻譜單元組成的各頻譜資源塊在認知系統(tǒng)中的可靠性，根據(jù)各頻譜資源塊的可靠性和帶寬，在滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求并且綜合可靠性大于設定可靠性門限值的各種頻譜資源塊組合中，優(yōu)先選擇頻譜資源塊數(shù)目最少的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。 —種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配系統(tǒng)，包括 統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計各頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息；
評估模塊，用于評估預測認知系統(tǒng)小區(qū)的帶寬需求； 頻譜分配裝置，用于獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集合，從所述統(tǒng)計模塊中獲得可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，優(yōu)先選擇可靠性高的頻譜單元分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。 本發(fā)明實施例提供的頻譜分配技術充分考慮了頻譜的可靠性，提高了認知系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并進一步在頻譜分配時同時考慮可靠性和連續(xù)性兩個因素，即保證了系統(tǒng)使用頻譜的可靠性，有效降低了認知系統(tǒng)的頻率切換次數(shù)；同時盡量保證所分配頻譜的連續(xù)性，避免了系統(tǒng)開銷的增加，提高了頻譜利用率。
圖1為本發(fā)明實施例提供的認知系統(tǒng)頻譜分配技術的原理示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例提供的認知系統(tǒng)頻譜分配系統(tǒng)結構示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例提供的認知系統(tǒng)的頻譜資源塊和授權系統(tǒng)的頻譜單元之間
關系示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例提供的由頻譜單元的可靠性推導出頻譜資源塊可靠性的推導關系示意圖； 圖5為本發(fā)明實施例提供的四種典型的頻譜單元占用情況示意圖； 圖6為本發(fā)明實施例提供的頻譜單元在統(tǒng)計時間段A t內(nèi)，授權系統(tǒng)的使用情況
示意圖； 圖7a和圖7b為本發(fā)明實施例提供的頻譜分配方法，分配不同可靠性的頻譜資源塊時，認知系統(tǒng)小區(qū)可靠性示意圖； 圖8為本發(fā)明實施一提供的認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配方法流程示意 圖9為本發(fā)明實施二提供的認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配方法流程示意 圖10為本發(fā)明實施二提供的一種頻譜分配裝置結構示意圖； 圖11、圖12和圖13為本發(fā)明實施二提供的頻譜分配裝置進行頻譜分配的一種具體實現(xiàn)流程示意圖。
具體實施例方式
基于現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明實施例在研究授權頻譜中空閑頻譜對于認知系 統(tǒng)的統(tǒng)計可靠性基礎上，提出一種根據(jù)空閑頻譜可靠性分配頻譜的技術方案，選擇可靠性 高的頻譜資源進行分配，以提高認知系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進一步考慮到頻譜的零碎化會相應的 帶來系統(tǒng)開銷的增加，本發(fā)明實施例盡量分配給認知系統(tǒng)一段連續(xù)的頻譜而不是多段零碎 的頻譜。因此本發(fā)明實施例提供的認知系統(tǒng)頻譜分配方案中，充分考慮到認知無線電系統(tǒng) 的特點，權衡了系統(tǒng)的可靠性及頻譜的連續(xù)性兩個重要的因素，當用于滿足系統(tǒng)帶寬需求 的頻譜綜合可靠性滿足可靠性門限最低要求時，盡量選擇連續(xù)性較好的頻譜分配給認知系 統(tǒng)小區(qū)，從而降低了系統(tǒng)開銷，使得系統(tǒng)的可靠性進一步得到顯著提升，進一步提高了認知 系統(tǒng)的整體性能。 下面結合附圖，對本發(fā)明實施例的原理進行詳細說明。 如圖1所示，為本發(fā)明實施例提供的認知系統(tǒng)頻譜分配技術的原理示意圖，對于
請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)檢測到的各段空閑頻譜資源，按帶寬大小做降序排列，B。， Bp. . . ，Bn為檢測到的各頻譜資源塊的帶寬，且有B。 > B工> ...> Bn，一個頻譜資源塊為一
段連續(xù)的頻譜，各頻譜資源塊之間是不連續(xù)的；同時根據(jù)認知系統(tǒng)的頻譜資源估計，得到認
知系統(tǒng)小區(qū)的頻譜需求，本發(fā)明實施例需要建立小區(qū)需求與頻譜資源塊之間的匹配關系。 在避免系統(tǒng)中各小區(qū)間的干擾，以及滿足認知系統(tǒng)的可靠性最低門限的基礎上，
本發(fā)明實施例可以根據(jù)頻譜資源在認知系統(tǒng)中使用時的可靠性進行頻譜分配，以提高認知
系統(tǒng)的穩(wěn)定性。也可以根據(jù)頻譜資源在認知系統(tǒng)中使用時的可靠性并兼顧頻譜資源的連續(xù)
性進行頻譜分配，盡量選擇連續(xù)的頻譜以滿足系統(tǒng)的帶寬需求，進一步提高了認知系統(tǒng)的
整體性能。 本發(fā)明實施例中，頻譜資源在認知系統(tǒng)中的可靠性應該和頻譜資源在授權系統(tǒng)中
的使用度成正好相反，也就是說對于授權系統(tǒng)使用度高的頻譜資源不適宜分配給認知系統(tǒng)
使用，而授權系統(tǒng)中使用度越低的頻譜資源對于認知系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高，因此，可以通過統(tǒng)
計頻譜資源在授權系統(tǒng)中的使用特征信息，確定頻譜資源在授權系統(tǒng)中的使用情況，從而
推斷出頻譜資源在認知系統(tǒng)中的可靠性，下面給出詳細的實現(xiàn)方案。
1.頻譜資源分配系統(tǒng) 如圖2所示，本發(fā)明實施例首先提供一種認知系統(tǒng)的頻譜分配系統(tǒng)，包括
統(tǒng)計模塊201，用于統(tǒng)計頻譜資源在授權系統(tǒng)中的使用特征信息；
評估模塊202，用于評估預測認知系統(tǒng)小區(qū)的帶寬需求； 頻譜分配模塊203，用于根據(jù)統(tǒng)計模塊201統(tǒng)計的信息，以及評估模塊202估計的 認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求，為認知系統(tǒng)小區(qū)分配頻譜資源。 頻譜分配模塊203是本發(fā)明實施例的核心內(nèi)容，完成對認知系統(tǒng)的頻譜分配功 能，該模塊是邏輯模塊，可以位于不同的實體上，例如RNC或BSC上等。統(tǒng)計模塊201可以設 置在授權系統(tǒng)的各個BSC上，并將統(tǒng)計的信息統(tǒng)一匯報給頻譜分配模塊203 ;評估模塊202 一般設置在認知系統(tǒng)小區(qū)的BSC上。
2.頻譜可靠性
頻譜單元為授權系統(tǒng)獨立使用的最小單位頻譜，一個或多個頻譜單元可以組成一個頻譜資源塊，統(tǒng)計模塊201以每個頻譜單元為統(tǒng)計單位獨立統(tǒng)計各頻譜單元的空閑和占用狀態(tài)。例如GSM系統(tǒng)的頻譜單元為200kHz，TD系統(tǒng)的頻譜單元為1. 6MHz，WCDMA系統(tǒng)的頻譜單元為5MHz等。 認知系統(tǒng)的頻譜資源塊是認知系統(tǒng)所使用的各頻譜資源塊，認知系統(tǒng)的頻譜資源塊和授權系統(tǒng)的頻譜單元之間的關系如圖3所示，頻譜資源塊的頻譜來自授權系統(tǒng)的一個或多個連續(xù)的空閑頻譜單元。 一塊頻譜資源塊是一段連續(xù)的頻譜，各頻譜資源塊之間是不連續(xù)的。由于認知系統(tǒng)實際使用的是頻譜資源塊，因此可以用認知系統(tǒng)使用的頻譜資源塊的數(shù)目多少來表征所分配頻譜的連續(xù)性情況。 例如，假設檢測到授權系統(tǒng)DVB(Digital Video Broadcasting)的兩個連續(xù)的8MHz信道空閑，認知系統(tǒng)帶寬需求為10MHz，則授權系統(tǒng)的頻譜單元帶寬為8MHz，認知系統(tǒng)的空閑頻譜資源塊為一塊，其帶寬為16MHz。為了滿足需求，認知系統(tǒng)需要10MHz頻譜資源，這10MHz的需求由16MHz的頻譜資源塊來提供，因此認知系統(tǒng)的頻譜資源塊可以為一塊10腿z的頻譜資源塊。 由圖3所示關系可以得出可靠性推導關系圖如圖4所示，首先要得到頻譜單元的可靠性，再推導出頻譜資源塊的可靠性，最后得到頻譜資源塊分配給認知系統(tǒng)小區(qū)使用時，認知系統(tǒng)中小區(qū)的可靠性，下面來具體說明頻譜單元的可靠性。
2. 1頻譜單元的可靠性 由于授權系統(tǒng)的各頻譜單元均具有兩種狀態(tài)空閑和占用，則對于頻譜單元統(tǒng)計的使用特征信息可以由兩個參量來表征 —是在設定統(tǒng)計時間段At內(nèi)，頻譜單元的占用度； 而是在設定統(tǒng)計時間段At內(nèi)，空閑和占用兩種狀態(tài)的更新次數(shù)，即授權用戶的使用次數(shù)。 如圖5所示，考察單個頻譜單元的占用情況，以下列a、b、c和d四種典型情況為例進行對比說明 在相同的統(tǒng)計時間段內(nèi)，頻譜單元a和b具有相同的頻譜占用度，但b中授權用戶出現(xiàn)的次數(shù)較多，因此，頻譜單元a具有更好的穩(wěn)定性。 在相同統(tǒng)計時間段內(nèi)，頻譜單元c和d有相同的授權用戶使用次數(shù)，但c在授權系
統(tǒng)中具有更高的頻譜占用度，因此，頻譜單元d對認知系統(tǒng)具有更好的可用性。 在統(tǒng)計時間段內(nèi)的檢測頻譜統(tǒng)計占用度表征了該頻譜的可用性，授權用戶的占用
度越高，對認知系統(tǒng)而言，該頻譜的可用性越差；而該頻譜上授權用戶出現(xiàn)的次數(shù)表征了檢
測頻譜的穩(wěn)定性，授權用戶使用次數(shù)越少，對認知系統(tǒng)而言，該頻譜的穩(wěn)定性越高。因此，為
了全面準確的表征檢測頻譜的特征，需要聯(lián)合考慮頻譜占用度和授權用戶使用次數(shù)兩個因
素。當然，使用特征信息還可以包括最長使用時間等參數(shù)，本領域技術人員可以根據(jù)經(jīng)驗選
擇其它參數(shù)表征檢測頻譜的特征，本發(fā)明實施例以占用度和授權用戶的使用次數(shù)為例進行
說明，并不限定本發(fā)明的實現(xiàn)方式。 —般而言，授權系統(tǒng)的第i個頻譜單元在統(tǒng)計時間段At內(nèi)，授權系統(tǒng)的使用情況可以如圖6所示，則在多個統(tǒng)計時間段At內(nèi)，對頻譜單元i的占用度進行多次統(tǒng)計，頻譜單元i的占用度平均值^可以用如下公式1確定— ^ = CTi^_1
A, (1) 其中E表示多個Ui值的平均運算，即所有Ui值之和除以Ui值的總數(shù)目。 為提高統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準確度，在多個統(tǒng)計時間段At內(nèi)，對頻譜單元i上授權用戶出
現(xiàn)的次數(shù)分別進行多次統(tǒng)計，頻譜單元i的授權用戶出現(xiàn)的次數(shù)平均值^可以用如下公式
2確定 M = ￡[M] (2) 其中Mi為在一次統(tǒng)計中授權用戶到達的次數(shù)，E表示平均運算。 較佳的，對于認知系統(tǒng)來講，授權系統(tǒng)的第i個頻譜單元在認知系統(tǒng)中使用的可
靠性Ri^和第i個頻譜單元在授權系統(tǒng)中的占用度平均值^成反比，g卩和空閑度平均值
1 _ 5成正比，并和授權用戶出現(xiàn)的次數(shù)平均值^成反比，根據(jù)多個統(tǒng)計時間段At內(nèi)的統(tǒng) 計數(shù)據(jù)，授權系統(tǒng)的第i個頻譜單元在認知系統(tǒng)中使用的可靠性RiliE6ns6可以用如下公式3 表示為 w=[l^l (3) 統(tǒng)計時間段At的設定可以和認知系統(tǒng)小區(qū)請求分配資源的時刻相關，根據(jù)選擇 的統(tǒng)計周期，例如一天，則統(tǒng)計時間段At應該當前之前設定天數(shù)中，包含認知系統(tǒng)小區(qū)請 求分配資源的時刻的一段時間，例如認知系統(tǒng)小區(qū)請求分配資源的時刻為早上9點，則可 以取過去一周以內(nèi)每一天早上9點至9點IO分之間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行計算，或者將過去一個 月以內(nèi)的所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行計算等等，這時At的值為IO分鐘。并且At的具體長度可以 與認知系統(tǒng)的業(yè)務特征有關，例如At可以長于平均業(yè)務時長，從而使At的時間段內(nèi)應包 含若干個空閑和占用時間以確保統(tǒng)計結果的可靠性。不同時間請求時At的長度可以相同 也可以不同，根據(jù)業(yè)務的繁忙程度相關，業(yè)務忙時的At長度可以較業(yè)務負荷輕時的At長 度短。總之，At長度以及統(tǒng)計周期的具體設定方法很多，本領域技術人員可以根據(jù)經(jīng)驗進 行調(diào)整，這里不再一一詳細說明。 基于上述分析可知，如果根據(jù)頻譜單元的可靠性在認知系統(tǒng)小區(qū)使用的可靠性越 高，則將該頻譜單元分配給認知系統(tǒng)使用時，認知系統(tǒng)的穩(wěn)定性也會相對提高，因此可以根 據(jù)以頻譜單元的可靠性為依據(jù)進行頻譜分配，選擇原則可以概括為根據(jù)可選頻譜單元可 靠性，優(yōu)先選擇可靠性高的頻譜單元分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。具體的 根據(jù)可選頻譜單元可靠性從高到低的順序，依次選擇可選頻譜單元分配給認知系 統(tǒng)小區(qū)，直到選擇出的所有可選頻譜單元的組合滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求；并當所有可 選頻譜單元的總和仍不滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求時，降低系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求并根據(jù)降低 后的帶寬需求進行分配。 進一步考慮到連續(xù)頻譜單元的使用會減少系統(tǒng)開銷，可以兼顧頻譜單元的連續(xù)性
分配頻譜資源，下面進行詳細說明。 2. 2頻譜資源塊及認知系統(tǒng)的穩(wěn)定性描述 上述頻譜單元可靠性分析反映了授權系統(tǒng)單個頻譜單元的可靠性，但頻譜資源塊
可能由多個連續(xù)的頻譜單元組成。假設頻譜資源塊中有K個連續(xù)的頻譜單元組成，作為認
知系統(tǒng)中第j塊頻譜資源塊分配給認知系統(tǒng)使用。
則較佳的，認知系統(tǒng)第j個頻譜資源塊的可靠性R/，itire為第j個頻譜資源塊包含的所有頻譜單元可靠性的最小值，如公式4所示
<formula>formula see original document page 12</formula>
-步提高可靠性的判決，認知系統(tǒng)第j個頻譜資源塊的可靠性R/°gnitiV6<formula>formula see original document page 12</formula> 當然，為進-
還可以是頻譜單元可靠性最小值乘上一個小于1的系數(shù)后的加權值，系數(shù)例如0. 8，或者頻譜單元可靠性最小值減去一定余量等。 認知系統(tǒng)中頻譜資源塊的可靠性R/，itiv6表征了認知系統(tǒng)使用頻譜的可靠程度；R/，i"，越大，表明這段頻譜越穩(wěn)定，認知系統(tǒng)的持續(xù)使用該頻譜的時間越長，認知系統(tǒng)越不容易丟失此頻譜。當頻譜資源塊中的任何一個頻譜單元被占用時，頻譜資源塊的連續(xù)性被破壞，且不能滿足系統(tǒng)的帶寬需求，變化后頻譜資源塊的帶寬可能不再屬于認知系統(tǒng)所支持的信道帶寬的標準。 認知系統(tǒng)的小區(qū)的帶寬需求由一塊或多塊空閑的頻譜資源塊來滿足，因此認知系
統(tǒng)的小區(qū)的可靠性與所分配到的各頻譜資源塊的帶寬，總的帶寬需求等因素有關。 認知系統(tǒng)的小區(qū)的可靠性由認知系統(tǒng)使用的N。塊頻譜資源塊的可靠性確定，假設
認知系統(tǒng)小區(qū)由N。塊頻譜資源塊來滿足帶寬需求第j塊頻譜資源塊的可靠性和帶寬分別為R,gnitiV6和Bjbl。ek，這里給出兩種認知系統(tǒng)小區(qū)可靠性的確認方法，但本領域技術人員還
可以采用其它方式根據(jù)N。塊頻譜資源塊的可靠性判斷認知系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本發(fā)明實施例不限于下述兩種方法。其中第一種方式如公式5所示，第二種方式如公式6所示<formula>formula see original document page 12</formula>
bl°ek認知 式中，R/，"^認知系統(tǒng)所用第j個頻譜資源塊的可靠性，j系統(tǒng)中第j個頻譜資源塊數(shù)的帶寬，j = 1. . . NC ; 式(5)的物理意義是認知系統(tǒng)小區(qū)的可靠性為該認知系統(tǒng)小區(qū)所使用的所有頻譜資源塊可靠性的加權之和，權值為各頻譜資源塊的帶寬與總帶寬的比值；式(6)的物理意義為認知系統(tǒng)小區(qū)的不可靠性為該認知系統(tǒng)小區(qū)所使用的所有頻譜資源塊的不可靠性的加權之積，頻譜資源塊的不可靠性即為1減該頻譜資源塊的可靠性得到的差，各頻譜資源塊的不可靠性權值的物理意義為各頻譜資源塊的帶寬與總帶寬的比值。
2. 3頻譜可靠性與連續(xù)性之間的關系 如圖7a和圖7b所示，表示同一塊頻譜資源塊的兩種不同頻譜分配情況。假設檢測到的一塊空閑的頻譜資源塊，它由10個連續(xù)的頻譜單元組成，認知系統(tǒng)需要5個頻譜單元的帶寬來滿足需求。在圖7a中認知系統(tǒng)選擇了一段連續(xù)的頻譜，即5個連續(xù)的頻譜單元組成，這種情況下，所選頻譜資源塊的可靠性為各頻譜單元可靠性的最低值，如圖7a中的水平方向直線所示；在圖7b認知系統(tǒng)選擇了兩段頻譜資源來滿足帶寬需求，分別由2個連續(xù)的頻譜單元組成，3個連續(xù)的頻譜單元組成，這種情況下，所選頻譜資源塊的可靠性為各頻譜單元可靠性的最低值，如圖7b中水平方向直線所示。很顯然，與圖a相比，圖b所選的 頻譜資源塊具有更高的可靠性。 由上述分析可以看出，損失頻譜的連續(xù)性有可能換來可靠性的提高。因此為進一 步提高認知系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還可以在頻譜分配方法中在可靠性和連續(xù)性之間權衡，下面進 行詳細說明。 3.根據(jù)頻譜可靠性和連續(xù)性分配 本發(fā)明實施例中，設置可靠性最低門限Rf，，在滿足小區(qū)頻譜帶寬需求和可靠性 最低門限的前提下，分配頻譜，使得認知系統(tǒng)小區(qū)盡量使用到連續(xù)的頻譜，即認知系統(tǒng)小區(qū) 所需頻譜資源塊的數(shù)目最小，避免使用零碎的頻譜，以避免系統(tǒng)開銷的增加?；诖诵枰?在滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求并且綜合可靠性大于設定可靠性門限值Rf，限的各種頻譜 資源塊組合中，優(yōu)先選擇頻譜資源塊數(shù)目最少的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)，可以用如下公 式8表示為
min Nc
s. t. g《。c、S (8)
式(8)中N。表示認知系統(tǒng)小區(qū)所使用的頻譜資源塊數(shù)；Bjbl°ek認知系統(tǒng)中第j個 頻譜資源塊數(shù)的帶寬，j = 1. . . Nc ;B表示該認知系統(tǒng)小區(qū)的帶寬需求^為認知系統(tǒng)小區(qū) 的可靠性。各種頻譜資源塊組合的綜合可靠性，即該組合分配給認知系統(tǒng)使用時認知系統(tǒng) 的穩(wěn)定性5 ，可以根據(jù)公式5和6獲得具體計算值。
3.2可靠性最低門限 認知系統(tǒng)小區(qū)可靠性最低門限Rf，表示系統(tǒng)的可靠性要求指標 a)Rf，為系統(tǒng)對頻譜的持續(xù)可用時間的要求； b)R門限與系統(tǒng)所使用的業(yè)務情況有關； C)Rf，的值影響了認知系統(tǒng)的穩(wěn)定性及系統(tǒng)開銷； 如果R^g的值設置地較小，則此限定條件很容易滿足，系統(tǒng)使用連續(xù)頻譜的可能 性很大，則系統(tǒng)開銷小。然而因為系統(tǒng)使用的頻譜的可靠性可能會較低，則系統(tǒng)容易丟失此 頻譜，則將導致大量認知用戶切換，掉話風險較高。 如果Rf，的值較大，則系統(tǒng)使用連續(xù)頻譜的機會可能降低，因此可能會增加系統(tǒng) 開銷，但由于系統(tǒng)使用的頻譜的可靠性會較高，則降低了系統(tǒng)單位時間內(nèi)的頻譜切換率，從 而降低了掉話風險。 本發(fā)明實施例中，在系統(tǒng)初建時，可以將Rf，的值取各空閑頻譜單元可靠性的平
均值，并在系統(tǒng)運行過程中考察系統(tǒng)中的用戶滿意度及系統(tǒng)開銷情況，依據(jù)系統(tǒng)自身的指
標調(diào)整Rn限的值。 4頻譜協(xié)商及干擾抑制 圖2所示頻譜分配模塊203中在分配前，需要根據(jù)請求頻譜資源的各認知系統(tǒng)小 區(qū)檢測并上報的可用空閑頻譜資源集合，和各認知系統(tǒng)小區(qū)進行協(xié)商以進行干擾抑制。通過小區(qū)間的協(xié)商對請求分配頻譜資源的其它認知系統(tǒng)相關小區(qū)的空閑頻譜資源進行限制，以抑制小區(qū)間的干擾。這與認知系統(tǒng)的頻率復用機制密切有關，例如，在允許復用因子為1的認知系統(tǒng)中，頻譜分配模塊203為各小區(qū)獨立選擇頻譜并直接分配給各小區(qū)使用。
請求分配頻譜資源的認知系統(tǒng)的其它相關小區(qū)是根據(jù)認知系統(tǒng)的復用比確定的與目標小區(qū)不能使用相同頻譜的小區(qū)，即D〈d。(f)范圍內(nèi)的小區(qū)，其中D是其他小區(qū)基站與目標小區(qū)基站之間的距離，d。(f)為可頻譜復用的最小距離。同時，由于各頻段自身的傳輸特性，d。(f)的值是頻譜f的函數(shù)，反映了頻譜不同導致的頻譜復用最小距離的不同。
可以利用干擾協(xié)調(diào)、干擾隨機化、軟頻率復用機制、基于多用戶檢測技術的干擾消除和宏分集技術等解決多小區(qū)間干擾的抑制問題，通過抑制干擾，盡可能得使得各小區(qū)的頻率復用因子允許為l，以提高頻譜利用率。具體實現(xiàn)為本領域技術人員的公知技術，本文不再詳細描述。 綜上所述，本發(fā)明實施例提供了兩種認知系統(tǒng)頻譜分配方案，第一種根據(jù)頻譜單元的可靠性進行分配，第二種根據(jù)頻譜單元的可靠性和連續(xù)性進行分配，下面分別結合附圖進行詳細說明。
實施例一 如圖8所示，為本發(fā)明實施例提供的第一種認知系統(tǒng)分配方法的流程示意圖，包括如下步驟 S801、獲得認知系統(tǒng)小區(qū)檢測并上報的空閑頻譜單元集合； S802、和請求頻譜的所有認知系統(tǒng)小區(qū)進行頻譜協(xié)商，刪除所述空閑頻譜單元集合中對其它已分配頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)造成干擾的空閑頻譜單元，并將剩余的空閑頻譜單元組成為可選頻譜單元集合。 根據(jù)步驟S801和S802，可以獲得分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集合。 S803、根據(jù)所述可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性； 可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息可以包括多個考察周期中，每一個統(tǒng)計時間段內(nèi)各可選頻譜單元的授權用戶的平均占用度^和平均使用次數(shù)^等，當然還可以包括其它信息，詳細分析如前所述，這里不再重復描述。 S804、根據(jù)可選頻譜單元可靠性，優(yōu)先選擇可靠性高的頻譜單元分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。 具體包括根據(jù)可選頻譜單元可靠性從高到低的順序，依次選擇可選頻譜單元分配給認知系統(tǒng)小區(qū)，直到選擇出的所有可選頻譜單元的組合滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求；并當所有可選頻譜單元的總和仍不滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求時，將所有可選頻譜單元全部分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。 圖8所示的流程在圖2所示的頻譜分配模塊中完成，因此本發(fā)明實施例還提供一種頻譜分配裝置，包括如下功能單元 用于獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集合的單元； 用于根據(jù)所述可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性的單元； 用于根據(jù)可選頻譜單元可靠性，優(yōu)先選擇可靠性高的頻譜單元分配給認知系統(tǒng)小
區(qū)的單元。 實施例二 如圖9所示，為本發(fā)明實施例提供的第二種認知系統(tǒng)分配方法的流程示意圖，包 括如下步驟 S901、獲得認知系統(tǒng)小區(qū)檢測并上報的空閑頻譜單元集合； S902、和請求頻譜的所有認知系統(tǒng)小區(qū)進行頻譜協(xié)商，刪除所述空閑頻譜單元集 合中對其它已分配頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)造成干擾的空閑頻譜單元，并將剩余的空閑頻 譜單元組成為可選頻譜單元集合。 根據(jù)步驟S901和S902，可以獲得分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻 譜單元集合。 S903、根據(jù)所述可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特 征信息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性； S904、根據(jù)各個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，確定由其中連續(xù)可選頻譜 單元組成的各頻譜資源塊在認知系統(tǒng)中的可靠性； S905、根據(jù)各頻譜資源塊的可靠性和帶寬，在滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求并且綜 合可靠性大于設定可靠性門限值的各種頻譜資源塊組合中，優(yōu)先選擇頻譜資源塊數(shù)目最少 的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。 當所有可選頻譜單元的總帶寬小于認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求時，降低系統(tǒng)小區(qū)帶寬
需求并根據(jù)降低后的帶寬需求進行分配，并通知認知系統(tǒng)小區(qū)降低的帶寬需求。 其中頻譜資源塊組合的綜合可靠性可以根據(jù)公式5或6計算得到，這里不再重復描述。 如圖10所示，根據(jù)第二種頻譜分配方法，本發(fā)明實施例提供一種頻譜分配裝置的 較佳結構包括 頻譜特征數(shù)據(jù)庫2032，用于存儲各頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息，以頻 譜單元為單位，記錄各頻譜單元的占用和空閑情況，并不斷更新； 特征提取子模塊2031的功能是從頻譜特征數(shù)據(jù)庫2032中提取統(tǒng)計的空閑頻譜使 用特征信息，并計算各頻譜單元的可靠性，將可用的各頻譜資源塊按帶寬做降序排列。
頻譜選擇子模塊2033中可以包含 頻譜協(xié)商單元，用于根據(jù)認知系統(tǒng)小區(qū)檢測并上報的可用頻譜資源進行頻譜協(xié) 商； 可用頻譜更新單元，用于根據(jù)所述頻譜協(xié)商單元的協(xié)商結果，刪除所述空閑頻譜 單元集合中對其它已分配頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)造成干擾的空閑頻譜單元，并將剩余的 空閑頻譜單元組成為可選頻譜單元集合； 可靠性計算單元用于根據(jù)所述特征提取子模塊從所述頻譜特征數(shù)據(jù)庫中提取的 各空閑頻譜使用特征信息，計算各頻譜資源塊的可靠性； 頻譜資源選擇單元，根據(jù)帶寬需求，選擇滿足帶寬需求的空閑頻譜資源塊； 系統(tǒng)可靠性判決單元，用于根據(jù)各頻譜資源塊的可靠性和帶寬，在滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求并且綜合可靠性大于設定可靠性門限值的各種頻譜資源塊組合中，優(yōu)先選擇頻譜資源塊數(shù)目最少的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。
進一步還包括頻譜需求分裂控制單元，由判決單元觸發(fā)，即當認知系統(tǒng)小區(qū)的可
靠性不滿足門限條件時，觸發(fā)分裂控制單元，認知系統(tǒng)小區(qū)的帶寬需求分裂。 頻譜協(xié)商單元的功能是確定需要更新可選頻譜資源的小區(qū)，并發(fā)送更新消息到頻
譜選擇子單元中的可用頻譜更新單元；通過限制某些小區(qū)的可選頻譜資源，達到抑制小區(qū)
間干擾的目的。 頻譜需求分裂控制單元需要根據(jù)不同認知系統(tǒng)小區(qū)支持的單位帶寬對認知系統(tǒng)
小區(qū)的帶寬需求進行分裂，以保證分配的頻譜資源塊可以得到系統(tǒng)小區(qū)的支持。 當存在總帶寬剛好等于認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求的頻譜資源塊組合時，則將其中任
意一個或者綜合可靠性最高的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)，如果沒有總帶寬剛好等于認知系
統(tǒng)小區(qū)帶寬需求的頻譜資源塊組合，則可以選擇總帶寬大于認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求的各種
頻譜資源塊組合中，總帶寬最小的頻譜資源塊組合。 如圖11所示，為頻譜分配模塊203的一種具體分配流程，包括如下步驟
Slll、啟動頻譜分配流程，執(zhí)行步驟S112 ; S112、認知系統(tǒng)中的小區(qū)把檢測到的空閑頻譜及評估出的自身帶寬需求通知頻譜分配模塊203，執(zhí)行步驟S113 ; S113、頻譜分配模塊203中的頻譜選擇子模塊2033根據(jù)頻譜協(xié)商模塊輸入的信息，獲得該小區(qū)的可選頻譜資源，執(zhí)行步驟S114 ; S114、頻譜分配模塊203中的特征提取子模塊2031從頻譜特征數(shù)據(jù)庫2032中提取各可選頻譜單元的使用特征信息，從而得到各頻譜單元的可靠性，執(zhí)行步驟S115 ;
S115、可選的頻譜資源塊按帶寬做降序排列，執(zhí)行步驟S116 ; S116、頻譜選擇子模塊2033為該小區(qū)選擇可靠性高且盡量連續(xù)的頻譜資源，具體
選擇方法如前所述。執(zhí)行步驟S116 ; S117、輸出頻譜分配結果，頻譜分配過程結束。 其中，步驟S113實現(xiàn)對小區(qū)可選頻譜資源的更新，即將認知系統(tǒng)檢測到的可用空閑頻譜單元集合中，對其它認知系統(tǒng)小區(qū)造成干擾的頻譜單元刪除，并將剩余的可用空閑頻譜單元組合成可選頻譜單元集合，這一過程由可選頻譜更新單元根據(jù)頻譜協(xié)商單元的輸入信息完成。具體流程如圖12所示，包括如下步驟 [1]頻譜協(xié)商單元查找已被分配的頻譜資源，確定各頻譜資源塊的中心頻率fi， i=1，2，N;執(zhí)行步驟[2]; [2]頻譜協(xié)商單元判斷認知系統(tǒng)的頻率復用比能否允許為l，如果認知系統(tǒng)允許頻率復用比為1，則d。(fi)為常數(shù)，即為小區(qū)半徑的大?。蝗绻J知系統(tǒng)的頻率復用比不允許為1，則d。(fi)是中心頻率fi的函數(shù)，頻譜協(xié)商單元根據(jù)不同頻率的路徑損耗，發(fā)射功率以及目標小區(qū)的信噪比要求確定d。(fi)的值；執(zhí)行步驟[3]; [3]頻譜協(xié)商單元確定D〈d。(fi)的請求分配頻譜資源的其它認知系統(tǒng)相關小區(qū)；執(zhí)行步驟[4]; [4]頻譜協(xié)商單元發(fā)送頻譜更新信息給請求分配頻譜資源的其它認知系統(tǒng)相關小區(qū)；這行步驟[5];
16
[5]請求分配頻譜資源的其它認知系統(tǒng)相關小區(qū)根據(jù)接收到的來自頻譜協(xié)商單元 的信息，更新其可選頻譜資源集合，進入圖11所示流程中的步驟S114。 圖11所示流程中的步驟S116是本發(fā)明實施例的核心內(nèi)容，由頻譜選擇子模塊 2033完成，具體流程如圖13所示 [l]確定滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求的頻譜資源塊的數(shù)目i，i的初始值為l ;執(zhí)行
步驟[2]; [2]確定滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求的各頻譜資源塊的帶寬大小及所有可能組 合；執(zhí)行步驟[3]; [3]從步驟[2]中確定的所有可能組合中選出一種組合，即確定了所需要的頻譜 資源塊數(shù)目，及各需求資源塊的帶寬大小；執(zhí)行步驟[4]; [4]確定組合中第j個頻譜資源塊的帶寬需求，j的初始值為1 ;執(zhí)行步驟[5];
[5]從認知系統(tǒng)小區(qū)的空閑頻譜資源中選出能夠滿足帶寬需求的各空閑頻譜資源 塊；執(zhí)行步驟[6]; [6]判斷是否存在滿足帶寬需求的頻譜資源塊，是，執(zhí)行步驟[7];否，執(zhí)行步驟 [10]; [7]遍歷所選出的各空閑頻譜資源塊，找到可靠性最大的一塊頻譜，并選定此頻 譜；執(zhí)行步驟[8]; [8]判斷是否有j = i，是，執(zhí)行步驟[9];否，執(zhí)行步驟[14]; [9]判斷系統(tǒng)小區(qū)可靠性是否滿足可靠性最低門限，是，進入總流程中的步驟7 ;
否，執(zhí)行步驟[10]; [10]更新帶寬需求的組合數(shù)目，去掉不滿足條件的組合形式；執(zhí)行步驟[11];
[11]判斷是否存在其他帶寬需求的組合形式，是，更新所有可能的組合形式，執(zhí)行 步驟[3];否，執(zhí)行步驟[12]; [12]判斷是否能夠更新頻譜資源塊數(shù)目i，即判斷帶寬需求是否能繼續(xù)分裂，是， 分裂帶寬需求，更新所使用的頻譜資源塊數(shù)目，執(zhí)行步驟[1];否，執(zhí)行步驟[13];
[13]以認知系統(tǒng)所支持的信道帶寬大小為步長，降低系統(tǒng)的帶寬需求，如果認知 系統(tǒng)支持多種信道帶寬標準，如LTE系統(tǒng)，則以所支持的最小的信道帶寬為步長；執(zhí)行步驟 [1]; [14]更新j = j+1 ;執(zhí)行步驟[4]。 當系統(tǒng)啟動帶寬需求分裂時，分裂的頻譜需求的帶寬必須屬于認知系統(tǒng)所支持的 信道帶寬標準，例如認知系統(tǒng)LTE的需求為IOM，當啟動帶寬需求分配時，則由兩塊頻譜資 源來滿足系統(tǒng)需求，兩塊頻譜的帶寬均為5M ;這樣可以得到兩塊頻譜資源不同帶寬大小的 有限次組合； 如果檢測的頻譜資源塊的帶寬大于小區(qū)的需求帶寬，則小區(qū)占用頻譜資源塊的不 同頻譜會有不同的可靠性。這是因為小區(qū)實際占用的授權系統(tǒng)的頻譜單元不同。分別取頻 譜資源塊的起始和終止頻率處帶寬，計算認知系統(tǒng)小區(qū)使用此頻譜資源塊的可靠性，依次 判段是否滿足系統(tǒng)的可靠性最低門限，以避免零碎頻譜的產(chǎn)生； 優(yōu)先考慮與小區(qū)需求帶寬最接近的頻譜資源塊，即所得集合中最小整數(shù)對應的頻 譜資源塊，目的是充分利用頻譜資源，并減少零碎頻譜的產(chǎn)生。
應用本發(fā)明實施例提出的頻譜分配方法，根據(jù)檢測的頻譜資源塊集合及小區(qū)的帶寬需求信息，結合各頻譜單元的可靠性，同時考察各空閑頻譜單元的復用距離，得到多認知系統(tǒng)小區(qū)的頻譜分配結果。這個分配結果，抑制了各認知系統(tǒng)小區(qū)之間的干擾，實現(xiàn)了小區(qū)的可靠性增加，降低了頻譜切換率，同時盡量使用連續(xù)的頻譜，避免了系統(tǒng)開銷的增加。
本發(fā)明實施例提供的頻譜分配技術充分考慮了頻譜的可靠性，提高了認知系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并進一步在頻譜分配時同時考慮可靠性和連續(xù)性兩個因素，即保證了系統(tǒng)使用頻譜的可靠性，有效降低了認知系統(tǒng)的頻率切換次數(shù)；同時盡量保證所分配頻譜的連續(xù)性，避免了系統(tǒng)開銷的增加，提高了頻譜利用率。 顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明實施例進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
一種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配方法，其特征在于，包括獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集合；根據(jù)所述可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性；根據(jù)各個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，確定由其中連續(xù)可選頻譜單元組成的各頻譜資源塊在認知系統(tǒng)中的可靠性；根據(jù)各頻譜資源塊的可靠性和帶寬，在滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求并且綜合可靠性大于設定可靠性門限值的各種頻譜資源塊組合中，優(yōu)先選擇頻譜資源塊數(shù)目最少的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，當存在頻譜資源塊組合的總帶寬等于認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求的頻譜資源塊組合時，則將其中任意一個或者綜合可靠性最高的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)；當存在至少兩個頻譜資源塊組合的總帶寬大于認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求的頻譜資源塊組合時，選擇總帶寬大于認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求的各種頻譜資源塊組合中，總帶寬最小的頻譜資源塊組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，當所有可選頻譜單元的總帶寬小于認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求時，降低系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求并根據(jù)降低后的帶寬需求進行分配。
4. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，一組頻譜資源塊中，所述頻譜資源塊組合的綜合可靠性為各頻譜資源塊可靠性的加權之和，或者，用各頻譜資源塊不可靠性的加權之積來表征頻譜資源塊組合的綜合不可靠性，其中，每一個頻譜資源塊可靠性的權值為該頻譜資源塊的帶寬與頻譜資源塊組合的總帶寬的比值。
5. 如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性的確定方法具體包括確定設定的考察周期中，和認知系統(tǒng)小區(qū)請求頻譜資源時刻相關的統(tǒng)計時間段；根據(jù)可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息，獲得多個考察周期中，每一個統(tǒng)計時間段內(nèi)各可選頻譜單元的平均占用度^和平均被占用次數(shù)^;確定可選頻譜單元的可靠性RiliE6nS6為。<formula>formula see original document page 2</formula>
6. 如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述頻譜資源塊在認知系統(tǒng)中的可靠性的確定方法具體包括確定頻譜資源塊所包含的連續(xù)可選頻譜單元可靠性的最低值；將所述最低值、最低值減去一個設定值獲得的差或最低值乘上一個小于1的系數(shù)獲得的積，確定為頻譜資源塊的可靠性。
7. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集合，具體包括獲得認知系統(tǒng)小區(qū)檢測并上報的空閑頻譜單元集合；和請求頻譜的所有認知系統(tǒng)小區(qū)進行頻譜協(xié)商，刪除所述空閑頻譜單元集合中對其它已分配頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)造成干擾的空閑頻譜單元，并將剩余的空閑頻譜單元組成為可選頻譜單元集合。
8. —種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配裝置，其特征在于，包括 頻譜特征數(shù)據(jù)庫，用于存儲各頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息； 特征提取子模塊，用于從所述頻譜特征數(shù)據(jù)庫中提取的各空閑頻譜使用特征信息，并計算各頻譜單元的可靠性；頻譜選擇子模塊，用于獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元 集合，并觸發(fā)所述特征提取子模塊確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，根據(jù) 各個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，確定由其中連續(xù)可選頻譜單元組成的各頻譜資 源塊在認知系統(tǒng)中的可靠性，并根據(jù)各頻譜資源塊的可靠性和帶寬，在滿足認知系統(tǒng)小區(qū) 帶寬需求并且綜合可靠性大于設定可靠性門限值的各種頻譜資源塊組合中，優(yōu)先選擇頻譜 資源塊數(shù)目最少的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。
9. 如權利要求8所述的認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配裝置，其特征在于，所述頻譜選擇子模 塊包括頻譜協(xié)商單元，用于根據(jù)認知系統(tǒng)小區(qū)檢測并上報的可用頻譜資源在各認知系統(tǒng)小區(qū) 間進行頻譜協(xié)商；可用頻譜更新單元，用于根據(jù)所述頻譜協(xié)商單元的協(xié)商結果，刪除所述空閑頻譜單元 集合中對其它已分配頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)造成干擾的空閑頻譜單元，并將剩余的空閑 頻譜單元組成為可選頻譜單元集合；可靠性計算單元用于根據(jù)所述特征提取子模塊從所述頻譜特征數(shù)據(jù)庫中提取的各空 閑頻譜使用特征信息，計算各頻譜資源塊的可靠性；頻譜資源選擇單元，根據(jù)帶寬需求，選擇滿足帶寬需求的空閑頻譜資源塊；可靠性判決單元，用于根據(jù)各頻譜資源塊的可靠性和帶寬，在滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬 需求時，優(yōu)先選擇頻譜資源塊數(shù)目最少的組合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)并且判斷綜合可靠性是 否大于設定可靠性門限值。
10. 如權利要求9所述的認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配裝置，其特征在于，所述頻譜選擇子模 塊還包括頻譜需求分裂控制單元，用于根據(jù)所述可靠性判決單元的觸發(fā)，對認知系統(tǒng)小區(qū)的帶 寬需求進行分裂。
11. 一種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配方法，其特征在于，包括 獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集合； 根據(jù)所述可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性；根據(jù)可選頻譜單元可靠性，優(yōu)先選擇可靠性高的頻譜單元分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。
12. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)可選頻譜單元可靠性，優(yōu)先選擇 可靠性高的頻譜單元分配給認知系統(tǒng)小區(qū)，具體包括根據(jù)可選頻譜單元可靠性從高到低的順序，依次選擇可選頻譜單元分配給認知系統(tǒng)小 區(qū)，直到選擇出的所有可選頻譜單元的組合滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求；并當所有可選頻譜單元的總和仍不滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求時，降低系統(tǒng)小區(qū)帶寬需 求并根據(jù)降低后的帶寬需求進行分配。
13. —種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配裝置，其特征在于，包括用于獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集合的單元； 用于根據(jù)所述可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性的單元；用于根據(jù)可選頻譜單元可靠性，優(yōu)先選擇可靠性高的頻譜單元分配給認知系統(tǒng)小區(qū)的單元。
14. 一種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配系統(tǒng)，其特征在于，包括 統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計各頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息； 評估模塊，用于評估預測認知系統(tǒng)小區(qū)的帶寬需求；頻譜分配模塊，用于獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集 合，從所述統(tǒng)計模塊中獲得可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用 特征信息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，根據(jù)各個可選頻譜單元 在認知系統(tǒng)中的可靠性，確定由其中連續(xù)可選頻譜單元組成的各頻譜資源塊在認知系統(tǒng)中 的可靠性，根據(jù)各頻譜資源塊的可靠性和帶寬，在滿足認知系統(tǒng)小區(qū)帶寬需求并且綜合可 靠性大于設定可靠性門限值的各種頻譜資源塊組合中，優(yōu)先選擇頻譜資源塊數(shù)目最少的組 合分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。
15. —種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配系統(tǒng)，其特征在于，包括 統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計各頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用特征信息； 評估模塊，用于評估預測認知系統(tǒng)小區(qū)的帶寬需求；頻譜分配模塊，用于獲得可以分配給請求頻譜資源的認知系統(tǒng)小區(qū)的可選頻譜單元集 合，從所述統(tǒng)計模塊中獲得可選頻譜單元集合中每一個可選頻譜單元在授權系統(tǒng)中的使用 特征信息，分別確定每一個可選頻譜單元在認知系統(tǒng)中的可靠性，優(yōu)先選擇可靠性高的頻 譜單元分配給認知系統(tǒng)小區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線通信技術，特別涉及一種認知系統(tǒng)小區(qū)的頻譜分配技術，提供一種認知系統(tǒng)小區(qū)頻譜分配方法、裝置和系統(tǒng)，用以提高認知系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本發(fā)明實施例提供的頻譜分配技術充分考慮了頻譜的可靠性，提高了認知系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并進一步在頻譜分配時同時考慮可靠性和連續(xù)性兩個因素，即保證了系統(tǒng)使用頻譜的可靠性，有效降低了認知系統(tǒng)的頻率切換次數(shù)；同時盡量保證所分配頻譜的連續(xù)性，避免了系統(tǒng)開銷的增加，提高了頻譜利用率。
文檔編號H04W84/18GK101754381SQ20081024016
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權日2008年12月18日
發(fā)明者馮志勇, 張平, 李男, 李錚, 蘇曦, 陳星 申請人:中國移動通信集團公司