專利名稱：基于多背包問題的聚合頻譜分配方法
技術領域：
本發(fā)明屬于通信技術領域，涉及頻譜資源的分配，可應用于支持頻譜聚合SA的無線通信系統(tǒng)中。
背景技術：
隨著高速無線通信數據業(yè)務的不斷增長，頻譜資源已成為當前無線通信系統(tǒng)中一種最重要，最稀缺的資源。由于當前不盡合理的頻譜管理政策和頻譜分配方法，使得連續(xù)的寬帶頻段非常稀缺，同時已授權的頻段存在大量的空閑頻段。傳統(tǒng)的連續(xù)頻譜分配方法在一個信道中只包含一個連續(xù)的頻段，這種方法只能利用一些滿足用戶帶寬需求的空閑頻段，大部分較小的空閑頻段就會成為不可利用的頻譜碎片，造成非常低的頻譜利用率。近年來，頻譜聚合SA受到了越來越大的關注，它使無線電設備能夠同時接入若干個不連續(xù)的頻段，從而將它們聚合為一個具有更大帶寬的信道，以支持高速率數據業(yè)務的帶寬需求。在3GPP關于LTE-Advanced的提案中，為了滿足更高的帶寬需求，頻譜聚合(在標準提案中稱為載波聚合CA)作為重點解決的關鍵技術之一；在認知無線電網絡中，認知用戶檢測獲得的空閑頻段通常是不連續(xù)的，且單一的頻段往往滿足不了用戶的帶寬需求，使用頻譜聚合SA能有效解決該問題。在一個支持頻譜聚合功能的網絡系統(tǒng)架構中，基站和移動臺可以同時接入若干個離散的空閑頻段，能靈活使用大寬帶的頻譜資源?；景祟l譜聚合的決策和控制功能，它通過接收移動臺發(fā)送的通信需求信息，并收集當前無線電頻譜的使用信息，在當前預知的可供分配使用的連續(xù)或離散的頻段上，利用特定方法進行頻譜聚合與分配決策，以滿足用戶寬帶的需求，提升頻譜的使用效率，增大系統(tǒng)容量。本發(fā)明涉及頻譜聚合和分配的決策，在實施頻譜聚合時，基站和移動臺中的無線電設備由于受到硬件的限制，離散的空閑頻段能否被聚合，需要通過聚合跨度這一概念來判斷。聚合跨度是指無線電設備傳數據時使用的最低頻率和最高頻率之間的距離。聚合跨度越大，則能夠聚合的空閑頻段就越多，或被聚合頻段之間的距離就越遠，更能適用于大寬帶的通信系統(tǒng)中。針對頻譜資源動態(tài)變化的實際情況，基站在頻譜感知的基礎上進行頻譜聚合、分配的決策，由于有限的聚合跨度，復雜的頻譜使用情形以及不同用戶的業(yè)務帶寬需求，使得聚合頻譜分配要比傳統(tǒng)的連續(xù)頻譜分配復雜得多。文獻“Aggregation AwareSpectrum Assignment in Cognitive Ad-hoc Networks” 給出了一種聚合預知頻譜分配AASA方法，但該方法只支持相同的用戶帶寬，顯然與實際情形不相符。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)方法的不足，提供一種基于多背包問題的聚合頻譜分配方法，以充分利用離散的空閑頻段，滿足用戶更大帶寬需求，提高頻譜利用率。實現本發(fā)明的技術思路是:從低頻到高頻段對頻帶中的空閑頻段進行聚合，以獲得可利用的聚合頻段集合，依據最大化頻譜利用效率準則，基站對聚合頻段分配的判決過程模擬為一個多背包問題MKP，然后通過解決相應的多背包問題MKP，從而將用戶最優(yōu)或次優(yōu)地分配到聚合頻段中，其具體實現步驟包括如下:(I)基站收集用戶的服務請求信息，得到當前用戶需求的帶寬集合Q =
權利要求
1.一種基于多背包問題的聚合頻譜分配方法，包括如下步驟: (1)基站收集用戶的服務請求信息，得到當前用戶需求的帶寬集合Q=Iq1, Q2, -,Qr,…，qN}，同時收集當前系統(tǒng)頻帶中的空閑頻段，得到離散的空閑頻段集合
2.根據權利要求1所述的方法，其中步驟(2)所述的對空閑頻段集合A從低頻到高頻帶進行聚合，按如下步驟進行: 2a)將聚合跨度的左邊界置于第一個空閑頻段的起始頻點處； 2b)判斷當前聚合跨度的左邊界和右邊界是否位于同一個空閑頻段d中，如果是，則將該空閑頻段視為一個聚合頻段Bv= [f；ufdu]，進而得到聚合頻段集合F=取，B2，…，Bh，…，8』，執(zhí)行步驟26)，其中，Bh為第h個聚合頻段，h= 1，2，...，V，V為不小于I的自然數，fdL, fdu分別表示空閑頻段d的起始頻點和終止頻點；如果否，執(zhí)行步驟2c)； 2c)判斷當前聚合跨度內的空閑頻段帶寬之和是否小于用戶所需的最小帶寬，如果是，執(zhí)行步驟2e);否則，將聚合跨度內的空閑頻段聚合為一個頻段
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多背包問題的聚合頻譜分配方法。主要解決傳統(tǒng)分配方法頻譜利用率低的問題，其實現過程為基站收集用戶的服務請求信息和系統(tǒng)頻帶中的空閑頻段，并從低頻到高頻段對系統(tǒng)頻帶中的空閑頻段進行聚合，獲得可利用的M個聚合頻段，依據最大化頻譜利用效率準則，基站對M個聚合頻段分配的判決過程模擬為多背包問題MKP，然后根據多背包問題MKP的求解原理，求解得到最終的分配結果，最后由基站將該分配結果發(fā)送給用戶，完成當前的聚合頻譜分配。本發(fā)明具有能夠充分利用離散空閑頻段的優(yōu)點，可應用于支持頻譜聚合SA的無線通信系統(tǒng)中，在滿足用戶寬帶需求的同時，極大地提升頻譜的使用效率。
文檔編號H04W72/04GK103079275SQ201310007818
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權日2013年1月9日
發(fā)明者劉偉, 李建東, 李承彪, 劉勤, 張文柱, 黃鵬宇, 李紅艷, 盛敏 申請人:西安電子科技大學