一种频谱资源动态分配装置及其分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种频谱资源分配技术，特别是一种频谱资源动态分配装置及其分配 方法。
【背景技术】
[0002] 开展无线电业务，离不开无线电频谱资源。无线电频谱资源和±地资源、水流资 源、矿藏资源等一样，是宝贵的国家自然资源。《中华人民共和国物权法》第五十条规定；"无 线电频谱资源属于国家所有"。该一条款从法律的角度明确了无线电频谱作为国家资源的 属性。虽然无线电频谱资源看不见、摸不着，但就像建造高楼大厦需要±地资源，发展工业 需要矿物资源，人类生存需要水资源一样，各种无线电业务的开展必须有频谱资源的支撑， 对此人们应该加倍珍惜和科学利用有限的无线电频谱资源。
[0003] 如果不依法设置无线电台站和使用无线电频率，就会扰乱空中电波秩序，造成相 互干扰、引发事故。如同车辆在马路上行驶、飞机在航路上飞行一样，各种无线电业务在不 同的频率上"各行其道"。无线电管理机构通过对该些"道路"进行科学规划和管理，确保无 线电波安全畅通。只有保持电磁环境的和谐、有序，各种无线电业务才能顺利开展，合法电 台和用户的权益才能得到保障。而要保证各种无线电业务的顺畅运行，也离不开良好的空 中电磁环境。因此，频谱资源管理中屯、需要合理地分配该些频谱资源给各电信运营商，W避 免造成混乱。同时现有的频谱共享方案中，各运营商向频谱管理中屯、上报频谱需求，但由于 频谱资源比较紧张，频谱资源管理中屯、不可能同时满足所有运营商的需求，因此需要按照 一定的准则对频谱资源进行分配。
[0004] 电信运营商争取更大的带宽，获得更大的吞吐量是新技术发展的动力之一，但是 随着各种无线技术逐步向前演进，频谱的缺乏成为了无线技术发展的瓶颈。与此同时，随着 新技术的不断发展与成熟，新系统与老系统的共存，逐步替换也成为常态。
[0005] 因此，如何在保证通信性能的前提下，为大众提供较高的通信速率成为通信技术 追求的目标。其中方法之一就是通过使用较大的带宽为用户提供满意的服务，但频谱资源 作为一种稀缺资源，如何更加有效的利用频谱资源就是我们函待解决的问题。目前在各运 营商间大都使用的是传统的固定频谱资源分配方法，但该种频谱分配方法缺乏灵活性，资 源利用率比较低。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，有必要提供一种频谱资源分配方法灵活，资源利用率高的频谱资源动 态分配装置及其分配方法，W克服上述不足。
[0007] -种频谱资源动态分配装置，用于为n个用户分配频谱资源，其中n大于或等于2。 所述频谱资源动态分配装置包括：
[0008] -个频谱资源划分模块，该频谱资源划分模块用于将频谱资源划分为n段，其中n 大于或等于2 ;
[0009] -个第n次频谱资源预分配模块，该第n次频谱资源预分配模块用于将所述n段 频谱资源中的未分配的第i频谱资源分别分配给所述n个用户，其中i小于或等于n;
[0010] 一个频谱效率统计模块，该频谱效率统计模块用于检测并统计计算各用户的平均 频谱使用效率；
[0011] 一个分配因子计算模块，该分配因子计算模块根据所述平均频谱使用效率的值计 算第i个用户的带宽分配因子化，其中所述带宽分配因子A的计算公式为：
[0012]
【主权项】
1. 一种频谱资源动态分配装置，该频谱资源动态分配装置用于为n个用户分配频谱资 源，其中n大于或等于2,其特征在于，所述频谱资源动态分配装置包括： 一个频谱资源划分模块，该频谱资源划分模块用于将频谱资源划分为n段，其中n大于 或等于2 ; 一个第n次频谱资源预分配模块，该第n次频谱资源预分配模块用于将所述n段频谱 资源中的未分配的第i频谱资源分别分配给所述n个用户，其中i小于或等于n; 一个频谱效率统计模块，该频谱效率统计模块用于检测并统计计算各用户的平均频谱 使用效率； 一个分配因子计算模块，该分配因子计算模块根据所述平均频谱使用效率的值计算第i个用户的带宽分配因子Qi,其中所述带宽分配因子Qi的计算公式为：
其中：Pricei为第i个用户对预分配的任意一段频谱资源提供的报价； ^为n个用户对所分配的带宽的平均报价：
SpeiS各用户的平均频谱使用效率的值； Bandi为预分配的第i段频谱资源； 为第i个用户在某一使用场合中的频谱平均传输速率，其中：
其中RateiU-T)为当前平均速率更 新前滑动时间窗内的小区平均速率； T为滑动时间窗口； 一个带宽分配因子比较模块，该带宽分配因子比较模块用于将所述分配因子计算模块 所计算得到各个带宽分配因子进行比较，以得出值最大的带宽分配因子； 一个频谱资源配给模块，所述频谱资源配合模块用于根据将该第i段频谱资源分配给 值最大的带宽分配因子％所对应的用户。
2. 如权利要求1所述的频谱资源动态分配装置，其特征在于：所述该频谱资源划分模 块将频谱资源划分的段数与用户数量相等。
3. 如权利要求1所述的频谱资源动态分配装置，其特征在于：所述频谱资源动态分配 装置还包括一个频谱资源调整周期判断模块，该频谱资源调整周期判断模块用于判断频谱 资源是否到达调整周期的期限。
4. 如权利要求3所述的频谱资源动态分配装置，其特征在于：根据所述频谱资源调整 周期判断模块的判断，当所述频谱资源需要重新调整时，则由所述频谱资源划分模块将所 述频谱资源划分为n段。
5. 如权利要求1所述的频谱资源动态分配装置，其特征在于：所述频谱资源动态分配 装置还包括一个频谱资源存量判断模块，该频谱资源存量判断模块用于每一次将某一段频 谱资源分配给某一个用户后判断是否还有未分配的频谱资源需要分配。
6. -种频谱资源动态分配方法，该频谱资源动态分配方法为n个用户分配频谱资源， 其中n大于或等于2,其特征在于，所述频谱资源动态分配方法包括如下步骤： 提供一个频谱资源划分模块，以将频谱资源划分为n段，其中n大于或等于2 ; 提供一个第n次频谱资源预分配模块，以将所述n段频谱资源中的未分配的第i频谱 资源分别分配给所述n个用户，其中i小于或等于n; 提供一个频谱效率统计模块，以检测并统计计算各用户的平均频谱使用效率； 提供一个分配因子计算模块，以根据所述平均频谱使用效率的值计算第i个用户的带 宽分配因子Qi,其中所述带宽分配因子Qi的计算公式为：
其中：Pricei为第i个用户对预分配的任意一段频谱资源提供的报价；
i-为n个用户对所分配的带宽的平均报价， Price SpeiS各用户的平均频谱使用效率的值； Bandi为预分配的第i段频谱资源； ^为第i个用户在某一使用场合中的频谱平均传输速率，其中：
其中RateiU-T)为当前平均速率更 新前滑动时间窗内的小区平均速率； T为滑动时间窗口； 提供一个带宽分配因子比较模块，以将所述分配因子计算模块所计算得到各个带宽分 配因子进行比较，以得出值最大的带宽分配因子； 提供一个频谱资源配给模块，以根据将该第i段频谱资源分配给值最大的带宽分配因 子％所对应的用户。
7. 如权利要求6所述的频谱资源动态分配方法，其特征在于：在步骤提供一个频谱资 源划分模块中，其将频谱资源划分的段数与用户数量相等。
8. 如权利要求6所述的频谱资源动态分配方法，其特征在于：在步骤提供一个频谱资 源划分模块之前，所述频谱资源动态分配方法还包括步骤提供一个频谱资源调整周期判断 模块，以判断频谱资源是否到达调整周期的期限。
9. 如权利要求8所述的频谱资源动态分配方法，其特征在于：在步骤提供一个频谱资 源调整周期判断模块中，当所述频谱资源需要重新调整时，所述频谱资源划分模块将所述 频谱资源划分为n段。
10. 如权利要求6所述的频谱资源动态分配方法，其特征在于：在步骤提供一个频谱 资源配给模块之后，所述频谱资源动态分配方法还包括步骤提供一个频谱资源存量判断模 块，以用于每一次将某一段频谱资源分配给某一个用户后判断是否还有未分配的频谱资源 需要分配。
【专利摘要】一种频谱资源动态分配装置及其分配方法，其包括一个频谱资源划分模块，一个第n次频谱资源预分配模块，一个频谱效率统计模块，一个分配因子计算模块，其中所述带宽分配因子Qi的计算公式为：一个带宽分配因子比较模块，以及一个频谱资源配给模块。该频谱资源动态分配装置的带宽分配因子的计算综合考虑了经济因素，性能增益以及公平性，即如果该运营商出价高，则该运营商被分配带宽的几率就大；如果该运营商性能增益大，即分配该段带宽的吞吐量高，则也会优先分配；如果该运营商长期没有分配带宽，则小区平均传输速率值会比较低，也会被优先分配，从而提高了频谱资源的灵活性与资源利用率。本发明还涉及一种频谱资源动态分配方法。
【IPC分类】H04W16-10
【公开号】CN104822148
【申请号】CN201510200688
【发明人】何宏, 樊凌雁, 唐侃毅
【申请人】杭州电子科技大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月24日