專(zhuān)利名稱(chēng)：頻譜分配方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別涉及一種頻譜分配方法及系統(tǒng)。背景技術(shù)：
頻率是不可再生資源，因此頻譜利用率一直以來(lái)是大家所關(guān)注的問(wèn)題。目前的頻譜分配機(jī)制一般都是固定方式的，這種機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)在于通信設(shè)備在某個(gè)固定頻段工作，同時(shí)也能夠得到每個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)參數(shù)，設(shè)備復(fù)雜性較小。但是固定頻譜分配方法使得大量頻譜未得到充分利用，因?yàn)槟承╊l譜只能用于特定的地理環(huán)境或時(shí)間段，而在其他地區(qū)或其他時(shí)間段頻譜資源則處于空閑狀態(tài)。因此如果能引入新的頻譜機(jī)制，根據(jù)特定的地理?xiàng)l件及用戶的實(shí)時(shí)需求等，達(dá)到動(dòng)態(tài)頻譜分配，將能極大提高頻譜利用率。傳統(tǒng)的頻譜分配的方法主要是在數(shù)據(jù)傳輸前用馬爾科夫鏈(Markovian)模型預(yù)測(cè)頻譜是否可用，但該種方法可能會(huì)造成給需求小的認(rèn)知用戶分配的帶寬多，而給需求多的認(rèn)知用戶分配的帶寬小，從而造成頻譜資源分配的嚴(yán)重不均衡。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種頻譜分配方法，合理分配頻譜，提高頻譜的利用率。一種頻譜分配方法，包括以下步驟將注冊(cè)頻段分成多個(gè)信道，獲取當(dāng)前感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)；根據(jù)所述當(dāng)前周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)預(yù)測(cè)下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)；獲取認(rèn)知用戶的傳輸需求量及每個(gè)信道的基本參數(shù)，根據(jù)所述認(rèn)知用戶的傳輸需求量及每個(gè)信道的基本參數(shù)預(yù)測(cè)認(rèn)知用戶在每個(gè)信道的期望傳輸時(shí)間，所述基本參數(shù)包括信道的正向傳輸率和反饋傳輸率、信道的帶寬、信道上傳輸?shù)男畔⒖偭?；根?jù)所述預(yù)測(cè)的下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)、每個(gè)信道的帶寬及認(rèn)知用戶在每個(gè)信道的期望傳輸時(shí)間，計(jì)算下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的可用的總傳輸量；計(jì)算下一感知周期內(nèi)信道滿足傳輸需求的概率；根據(jù)所述下一感知周期內(nèi)信道滿足傳輸需求的概率及多個(gè)信道的可用的總傳輸量設(shè)定約束條件，在所述約束條件下，計(jì)算下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的總帶寬的最小值，得出下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的分配結(jié)果。優(yōu)選地，所述約束條件為下一感知周期內(nèi)信道滿足傳輸需求的概率大于條件閾值，且下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的可用的總傳輸量大于等于所述認(rèn)知用戶的傳輸需求量。優(yōu)選地，所述根據(jù)當(dāng)前周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)預(yù)測(cè)下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)的具體步驟包括建立信道狀態(tài)的馬爾科夫鏈模型，所述信道狀態(tài)包括空閑狀態(tài)和占用狀態(tài)，所述信道狀態(tài)的空閑狀態(tài)和占用狀態(tài)采用指數(shù)分布函數(shù)表示；設(shè)置狀態(tài)閾值，根據(jù)所述當(dāng)前感知周期內(nèi)信道狀態(tài)計(jì)算下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的可用概率，將每個(gè)信道的可用概率與所述狀態(tài)閾值比較，若所述信道的可用概率大于等于所述狀態(tài)閾值，所述下一感知周期內(nèi)信道狀態(tài)為空閑狀態(tài)，否則所述下一感知周期內(nèi)信道狀態(tài)為占用狀態(tài)。優(yōu)選地，所述計(jì)算下一感知周期的信道滿足傳輸需求的概率具體包括比較認(rèn)知用戶在每個(gè)信道的期望傳輸時(shí)間得出最大期望傳輸時(shí)間，計(jì)算信道的空閑狀態(tài)的時(shí)間小于最大期望傳輸時(shí)間的概率；根據(jù)所述計(jì)算得到的信道的空閑狀態(tài)的時(shí)間小于最大期望傳輸時(shí)間的概率，得出下一感知周期內(nèi)該信道滿足傳輸需求的概率。優(yōu)選地，所述獲取信道的正向傳輸率或反饋傳輸率的具體步驟為設(shè)定時(shí)間窗口和發(fā)送探測(cè)包的間隔時(shí)間；根據(jù)時(shí)間窗口及間隔時(shí)間計(jì)算得出發(fā)送探測(cè)包的數(shù)量；獲取在所述設(shè)定時(shí)間窗口內(nèi)接收到的探測(cè)包的數(shù)量；計(jì)算接收到的探測(cè)包的數(shù)量與發(fā)送的探測(cè)包的數(shù)量之比，得出信道的正向傳輸率或反饋傳輸率。優(yōu)選地，所述信道的期望傳輸時(shí)間的計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種頻譜分配方法，包括以下步驟將注冊(cè)頻段分成多個(gè)信道，獲取當(dāng)前感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)； 根據(jù)所述當(dāng)前周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)預(yù)測(cè)下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)； 獲取認(rèn)知用戶的傳輸需求量及每個(gè)信道的基本參數(shù)，根據(jù)所述認(rèn)知用戶的傳輸需求量及每個(gè)信道的基本參數(shù)預(yù)測(cè)認(rèn)知用戶在每個(gè)信道的期望傳輸時(shí)間，所述基本參數(shù)包括信道的正向傳輸率和反饋傳輸率、信道的帶寬、信道上傳輸?shù)男畔⒖偭?；根?jù)所述預(yù)測(cè)的下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)、每個(gè)信道的帶寬及認(rèn)知用戶在每個(gè)信道的期望傳輸時(shí)間，計(jì)算下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的可用的總傳輸量； 計(jì)算下一感知周期內(nèi)信道滿足傳輸需求的概率；根據(jù)所述下一感知周期內(nèi)信道滿足傳輸需求的概率及多個(gè)信道的可用的總傳輸量設(shè)定約束條件，在所述約束條件下，計(jì)算下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的總帶寬的最小值，得出下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的分配結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻譜分配方法，其特征在于，所述約束條件為下一感知周期內(nèi)信道滿足傳輸需求的概率大于條件閾值，且下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的可用的總傳輸量大于等于所述認(rèn)知用戶的傳輸需求量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻譜分配方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)預(yù)測(cè)下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)的具體步驟包括建立信道狀態(tài)的馬爾科夫鏈模型，所述信道狀態(tài)包括空閑狀態(tài)和占用狀態(tài)，所述信道狀態(tài)的空閑狀態(tài)和占用狀態(tài)采用指數(shù)分布函數(shù)表示；設(shè)置狀態(tài)閾值，根據(jù)所述當(dāng)前感知周期內(nèi)信道狀態(tài)計(jì)算下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的可用概率，將每個(gè)信道的可用概率與所述狀態(tài)閾值比較，若所述信道的可用概率大于等于所述狀態(tài)閾值，所述下一感知周期內(nèi)信道狀態(tài)為空閑狀態(tài)，否則所述下一感知周期內(nèi)信道狀態(tài)為占用狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頻譜分配方法，其特征在于，所述計(jì)算下一感知周期的信道滿足傳輸需求的概率具體包括比較認(rèn)知用戶在每個(gè)信道的期望傳輸時(shí)間得出最大期望傳輸時(shí)間，計(jì)算信道的空閑狀態(tài)的時(shí)間小于最大期望傳輸時(shí)間的概率；根據(jù)所述計(jì)算得到的信道的空閑狀態(tài)的時(shí)間小于最大期望傳輸時(shí)間的概率，得出下一感知周期內(nèi)該信道滿足傳輸需求的概率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻譜分配方法，其特征在于，所述獲取信道的正向傳輸率或反饋傳輸率的具體步驟為設(shè)定時(shí)間窗口和發(fā)送探測(cè)包的間隔時(shí)間；根據(jù)時(shí)間窗口及間隔時(shí)間計(jì)算得出發(fā)送探測(cè)包的數(shù)量；獲取在所述設(shè)定時(shí)間窗口內(nèi)接收到的探測(cè)包的數(shù)量；計(jì)算接收到的探測(cè)包的數(shù)量與發(fā)送的探測(cè)包的數(shù)量之比，得出信道的正向傳輸率或反饋傳輸率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻譜分配方法，其特征在于，所述信道的期望傳輸時(shí)間的計(jì)算公式為
7. 一種頻譜分配系統(tǒng)，其特征在于，包括掃描模塊，用于將注冊(cè)頻段分成多個(gè)信道，獲取當(dāng)前感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)；預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)預(yù)測(cè)下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)；參數(shù)獲取模塊，用于獲取認(rèn)知用戶的傳輸需求量及每個(gè)信道的基本參數(shù)，所述基本參數(shù)包括信道的正向傳輸率和反饋傳輸率、信道的帶寬、信道上傳輸?shù)男畔⒖偭?；?jì)算模塊，用于根據(jù)所述認(rèn)知用戶的傳輸需求量及每個(gè)信道的基本參數(shù)計(jì)算認(rèn)知用戶在每個(gè)信道的期望傳輸時(shí)間，根據(jù)所述預(yù)測(cè)的下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)、每個(gè)信道的帶寬及認(rèn)知用戶在每個(gè)信道的期望傳輸時(shí)間，計(jì)算下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的可用的總傳輸量，并計(jì)算下一感知周期內(nèi)信道滿足傳輸需求的概率；信道分配模塊，用于根據(jù)所述下一感知周期內(nèi)信道滿足傳輸需求的概率及多個(gè)信道的可用的總傳輸量設(shè)定約束條件，在所述約束條件下，計(jì)算下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的總帶寬的最小值，得出下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的分配結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻譜分配系統(tǒng)，其特征在于，所述約束條件為下一感知周期的信道滿足傳輸需求的概率大于條件閾值，且下一感知周期的多個(gè)信道的可用的總傳輸量大于等于所述認(rèn)知用戶的傳輸需求量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻譜分配系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)模塊包括建模單元、設(shè)置單元、計(jì)算單元和判斷單元，所述建模單元用于建立信道狀態(tài)的馬爾科夫鏈模型，所述信道狀態(tài)包括空閑狀態(tài)和占用狀態(tài)，所述信道狀態(tài)的空閑狀態(tài)和占用狀態(tài)采用指數(shù)分布函數(shù)表示；所述設(shè)置單元設(shè)置狀態(tài)閾值；所述計(jì)算單元根據(jù)所述當(dāng)前感知周期內(nèi)信道狀態(tài)計(jì)算下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的可用概率；所述判斷單元用于比較每個(gè)信道的可用概率與所述狀態(tài)閾值，若所述信道的可用概率大于等于所述狀態(tài)閾值，所述下一感知周期內(nèi)信道狀態(tài)為空閑狀態(tài)，否則所述下一感知周期內(nèi)信道狀態(tài)為占用狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的頻譜分配系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算模塊還用于比較認(rèn)知用戶在每個(gè)信道的期望傳輸時(shí)間得出最大期望傳輸時(shí)間，計(jì)算信道的空閑狀態(tài)的時(shí)間小于最大期望傳輸時(shí)間的概率，并根據(jù)所述計(jì)算得到的信道的空閑狀態(tài)的時(shí)間小于最大期望傳輸時(shí)間的概率，得出下一感知周期內(nèi)該信道滿足傳輸需求的概率。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻譜分配系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)獲取模塊包括傳輸率處理單元，所述傳輸率處理單元設(shè)定時(shí)間窗口和發(fā)送探測(cè)包的間隔時(shí)間，根據(jù)時(shí)間窗口及間隔時(shí)間計(jì)算得出發(fā)送探測(cè)包的數(shù)量，獲取在所述設(shè)定時(shí)間窗口內(nèi)接收到的探測(cè)包的數(shù)量，計(jì)算得出接收到的探測(cè)包的數(shù)量與發(fā)送的探測(cè)包的數(shù)量之比，得出信道的正向傳輸率或反饋傳輸率。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻譜分配系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算模塊計(jì)算所述信道的期望傳輸時(shí)間的公式為1M.ETT. =yx-χ-1-‘‘ d xd B. xlog(l + SINR.)」i ι其中，ETTi為信道i的期望傳輸時(shí)間，Mi是信道i上傳輸?shù)男畔⒖偭?，Bi是信道i的帶寬，Y為信道i容量的修正參數(shù)，"V.為信道i的正向傳輸率，為信道i的反饋傳輸率，jIISINRi為信道i的信噪比。全文摘要
本發(fā)明涉及一種頻譜分配方法及系統(tǒng)。所述頻譜分配方法包括以下步驟將注冊(cè)頻段分成多個(gè)信道，獲取當(dāng)前感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)；根據(jù)所述當(dāng)前周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)預(yù)測(cè)下一感知周期內(nèi)每個(gè)信道的狀態(tài)；獲取認(rèn)知用戶的傳輸需求量及每個(gè)信道的基本參數(shù)，根據(jù)所述認(rèn)知用戶的傳輸需求量及每個(gè)信道的基本參數(shù)預(yù)測(cè)認(rèn)知用戶在每個(gè)信道上的期望傳輸時(shí)間；計(jì)算下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的可用的總傳輸量；計(jì)算下一感知周期內(nèi)信道滿足傳輸需求的概率；設(shè)定約束條件，在約束條件下，計(jì)算下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的總帶寬的最小值，得出下一感知周期內(nèi)多個(gè)信道的分配結(jié)果。上述頻譜分配方法及系統(tǒng)，能合理分配多個(gè)信道，提高了頻譜的利用率。
文檔編號(hào)H04W16/14GK102572847SQ201110000398
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月4日
發(fā)明者樊建平, 邵敏斯, 陸佃杰, 黃曉霞 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院