一种确定共享频谱需求的方法及基站与流程

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种确定共享频谱需求的方法及基站。

背景技术：

230MHz频段包括223.025～235.000共12MHz带宽。目前以25kHz为一个频点进行分配，共480个频点，其中近100个频点已经由国家无线电管理局分配给能源、军队、气象、地震、水利、地矿、轻工与建设共8个部委使用，其余380个频点由地方无线电管理局根据行业需求进行分配。230MHz频段主要采用窄带数传电台系统进行行业无线数据的采集与传输。

随着行业信息化的深入发展，行业无线专网的宽带化需求日益增强，在230MHz频段引入了频谱共享技术，允许各感知系统通过公平竞争合理占用授权窄带系统未使用的频谱，从而在保障授权窄带系统的正常工作的同时，满足感知系统的频谱需求与业务需求。感知系统向无线电管理机构申请获得授权频点，用于传输广播、控制信息和保障业务；动态申请获得共享频谱用于传输其他的非保障性业务，使用过程中避开在用窄带系统和其他感知系统的授权频点。

以工作在230MHz频段的电力系统为例，TD-LTE 230系统是为电力行业定制开发的无线宽带通信系统，采用窄带驻留技术支持海量终端实时在线，满足电力系统配网自动化、负荷管理、用电信息采集、应急抢修、特殊区域视频监控等业务需求。该产品继承OFDM的正交多子载波传输独特的信道相对平坦和信道的码间串扰比较小的优势上，创新地发挥了OFDMA系统的易扩展性、频率选择性、调度灵活性等，并创造性的吸收了载波聚合、频谱感知等先进通讯理念，构成了新一代低功耗、高频谱利用率、高可靠性的多业务通信系统。

频谱共享技术中，感知系统合理确定共享频谱需求，对于公平使用共享频谱具有重要作用。现有方法中，一种是以系统当前信号带宽大小确定频谱需求，当共用频谱上不存在授权系统信号的时刻，且空闲共用频段大小满足非授权系统信号当前带宽，通知基站对非授权系统进行频点切换。

现有技术的另一方案是以基站服务的终端速率增加或终端数目增加确定频谱需求，例如根据所属基站服务的一个或多个移动台处的当前数据速率和吞吐量的增加而发生，以便以一定的与所述一个或多个移动台协定的服务质量水平来维持服务的连续性或连通性；以及根据所属基站服务的活动移动台的数量的增加而发生。

上述方法没有考虑不同业务类型对频带的需求有差异。所有业务都可以工作在授权频谱，仅有部分非保障性业务可以工作在共享频谱，以TD-LTE 230系统为例，用电信息采集等对时延要求不高的业务数据可以在共享频谱传输，应急抢修等对时延敏感的业务数据只能在授权频点传输，以及随机接入过程和/或附着过程中产生的大量信令必须在授权频点传输。所以承载不同业务类型的终端或处于不同状态的终端对共享频谱的需求不同，不能仅以终端数量或终端速率增加来判断需要增加共享频谱。

技术实现要素：

本发明提供一种确定共享频谱需求的方法及基站，用于解决现有技术中不区分频谱需求的业务类型，且不考虑授权频谱利用率导致的盲目申请非授权频谱的问题。

第一方面，本发明提供一种确定共享频谱需求的方法，包括：

基站获取该基站内业务的共享频谱需求，以及当前基站使用的共享频谱的利用率、授权频谱的利用率；

根据所述业务的共享频谱需求、共享频谱的利用率和/或授权频谱的利用率，确定向本地资源管理中心申请共享频谱的宽度；

或者，根据所述共享频谱的利用率和/或授权频谱的利用率，确定向所述本地资源管理中心释放当前基站使用的共享频谱的宽度。

可选地，根据所述业务的共享频谱需求、共享频谱的利用率和/或授权频谱的利用率，确定向本地资源管理中心申请共享频谱，包括：

判断所述业务的共享频谱需求是否为零；

如果否，则确定向所述本地资源管理中心申请的共享频谱宽度满足所述业务的共享频谱需求，且为最小共享频谱宽度的整数倍；

否则，查看所述基站是否有已经使用的共享频谱；

如果没有，则查看所述授权频谱的利用率是否大于第一预设阈值，如果是，则向所述本地资源管理中心申请预设的最小共享频谱宽度。

可选地，查看所述基站是否有已经使用的共享频谱的步骤之后，所述方法还包括：

如果所述基站有已经使用的共享频谱，则查看所述共享频谱的利用率是否大于所述第一预设阈值，若大于，则在所述授权频谱的利用率大于等于第二预设阈值之后，向所述本地资源管理中心申请预设的最小共享频谱宽度。

可选地，根据所述共享频谱的利用率和/或授权频谱的利用率，确定向本地资源管理中心释放当前基站使用的共享频谱，包括：

判断所述授权频谱的利用率是否小于第二预设阈值；

若小于，则向所述本地资源管理中心释放预设的最小共享频谱宽度；

否则，在所述共享频谱的利用率小于所述第二预设阈值之后，向所述本地资源管理中心释放预设的最小共享频谱宽度。

可选地，如果当前基站使用的共享频谱具有使用时间段，则根据所述共享频谱的利用率和/或授权频谱的利用率，确定向本地资源管理中心释放当前基站使用的共享频谱，包括：

判断所述授权频谱的利用率是否小于第二预设阈值；

若是，则判断当前使用的共享频谱的剩余使用时间段是否存在等于第一预设时间段；如果存在，则向所述本地资源管理中心释放预设的最小共享频谱宽度；并向本地资源管理中心发送用于延期当前基站使用的其余的共享频谱的延期指令；

否则，在所述共享频谱的利用率小于所述第二预设阈值之后，判断当前使用的共享频谱的剩余使用时间段是否存在等于第一预设时间段；如果存在，则向所述本地资源管理中心释放预设的最小共享频谱宽度；并向本地资源管理中心发送用于延期当前基站使用的其余的共享频谱的延期指令。

可选地，判断所述授权频谱的利用率是否小于第二预设阈值之后，所述方法还包括：

在授权频谱的利用率大于等于第二预设阈值，且所述共享频谱的利用率大于等于所述第二预设阈值时，判断当前使用的共享频谱的剩余使用时间段是否存在等于第一预设时间段，若存在，则向本地资源管理中心发送用于延期当前基站使用的所有共享频谱的延期指令。

可选地，基站获取该基站内业务的共享频谱需求，包括：

基站周期性统计该基站内业务的共享频谱需求。

可选地，所述基站获取当前基站使用的共享频谱的利用率、授权频谱的利用率，包括：

所述基站根据公式一统计所述共享频谱的利用率和授权频谱的利用率；

其中， 公式一；

t(i)，表示第i个25KHz频点的实际使用时长，以系统无线帧长为粒度；

N，表示统计频谱宽度，以25KHz为粒度；对于授权频谱，N等于授权频点个数；对于共享频谱，N等于共享频谱中除去所有授权频点外剩余频点个数；

T，表示统计周期长度，以系统无线帧长为粒度。

第二方面，本发明提供一种基站，包括：

获取单元，用于获取基站内业务的共享频谱需求，以及当前使用的共享频谱的利用率、授权频谱的利用率；

决策单元，用于根据所述业务的共享频谱需求、共享频谱的利用率和/或授权频谱的利用率，确定向本地资源管理中心申请共享频谱的宽度；或者，根据所述共享频谱的利用率和/或授权频谱的利用率，确定向所述本地资源管理中心释放当前基站使用的共享频谱的宽度。

可选地，所述获取单元，具体用于

周期性统计该基站内业务的共享频谱需求，以及

根据公式一统计所述共享频谱的利用率和授权频谱的利用率；

其中， 公式一；

t(i)，表示第i个25KHz频点的实际使用时长，以系统无线帧长为粒度；

N，表示统计频谱宽度，以25KHz为粒度；对于授权频谱，N等于授权频点个数；对于共享频谱，N等于共享频谱中除去所有授权频点外剩余频点个数；

T，表示统计周期长度，以系统无线帧长为粒度。

由上述技术方案可知，本发明的确定共享频谱需求的方法及基站，能够结合不同业务类型对频带需求的差异性，统计可以在共享频谱传输的业务数据大小申请共享频谱，同时结合授权频谱利用率，合理申请非授权频谱，提高整体利用效率和共享频谱使用的公平性。

附图说明

图1为现有技术中230MHz频谱共享系统的架构示意图；

图2为本发明一实施例提供的确定共享频谱需求的方法的流程示意图；

图3至图6分别为本发明另一实施例提供的确定共享频谱需求的方法的流程示意图；

图7为为本发明一实施例提供的基站的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

230MHz频谱共享系统架构如图1所示，每个网元/设备的功能介绍如下：

(1)频谱资源管理系统中的认知数据库负责审批感知系统及其基站使用的共享频谱，通过干扰分析确保基站使用共享频谱不会与其他感知系统造成相互干扰。只有经过认证的感知系统可以访问认知数据库，感知系统的站点信息、共享频谱使用情况都必须在认知数据库备案并动态更新。

(2)本地资源管理中心是感知系统中进行共享频谱管理的设备，负责以基站为单位向认知数据库申请与释放共享频谱，并协调和分配各基站的共享频谱资源。本地资源管理中心通过访问认知数据库获取可能存在相互干扰的区域内其他感知系统的站点信息和频谱使用情况，进行干扰分析确保基站使用共享频谱不会与其他感知系统造成相互干扰。

(3)基站负责向本地资源管理中心申请与释放共享频谱，以及为各终端和/或各业务分配共享频谱。

本发明的方法在基站侧周期性统计业务的共享频谱需求，以及授权频谱和共享频谱的频谱利用率。如果存在等待调度的、可以工作在共享频谱的业务，根据业务需求申请共享频谱；反之，根据授权频谱和共享频谱的频谱利用率决策申请或释放共享频谱。可理解的是，如果所分配的共享频谱具有使用时间限制，决策延期使用同一共享频谱。

图2示出了本发明一实施例提供的确定共享频谱需求的方法的流 程示意图，如图2所示，本实施例的确定共享频谱需求的方法如下所述。

201、基站获取该基站内业务的共享频谱需求，以及当前基站使用的共享频谱的利用率、授权频谱的利用率。

举例来说，本实施例中，基站可周期性的统计基站内业务的共享频谱需求，例如统计正在等待调度的，可以工作在共享频谱上的所有业务。

在具体应用中，根据预设的业务GBR速率与带宽的映射关系，统计出业务的共享频谱需求。这里的带宽可以是所有业务的总带宽或最大带宽。

本实施例中统计周期以系统无线帧长为粒度。在其他实施方式中，可根据实际需要配置，不限定无线帧长为粒度。

另外，频谱利用率可表示统计时间内频谱实际使用时间所占的比例。本实施例中，分别根据公式一统计所述共享频谱的利用率和授权频谱的利用率；

其中， 公式一；

t(i)，表示第i个25KHz频点的实际使用时长，以系统无线帧长为粒度；

N，表示统计频谱宽度，以25KHz为粒度；对于授权频谱，N等于授权频点个数；对于共享频谱，N等于共享频谱中除去所有授权频点外剩余频点个数；

T，表示统计周期长度，以系统无线帧长为粒度。

202、根据所述业务的共享频谱需求、共享频谱的利用率和/或授权频谱的利用率，确定向本地资源管理中心申请共享频谱的宽度。

本实施例的确定共享频谱需求的方法，能够结合不同业务类型对频带需求的差异性，统计可以在共享频谱传输的业务数据大小申请共享频谱，同时结合授权频谱利用率，合理申请非授权频谱，提高整体 利用效率和共享频谱使用的公平性。

图3示出了本发明一实施例提供的确定共享频谱需求的方法的流程示意图，如图3所示，本实施例的确定共享频谱需求的方法如下所述。

300、基站获取该基站内业务的共享频谱需求，以及当前基站使用的共享频谱的利用率、授权频谱的利用率。

301、判断所述业务的共享频谱需求是否为零；如果否，执行步骤302，否则，执行步骤303；

302、在步骤301查看的业务的共享频谱需求不为零时，确定向所述本地资源管理中心申请的共享频谱宽度满足所述业务的共享频谱需求，且为最小共享频谱宽度的整数倍；

303、在步骤301查看的业务的共享频谱需求为零时，查看所述基站是否有已经使用的共享频谱；如果没有，执行步骤304，否则，执行步骤305；

304、在步骤303中基站当前没有使用共享频谱时，查看所述授权频谱的利用率是否大于第一预设阈值，如果是，执行步骤3041，否则，结束。

3041、在步骤304中的授权频谱的利用率大于第一预设阈值时，向所述本地资源管理中心申请预设的最小共享频谱宽度。

本实施例中的大于即为高于的含义，通常第一预设阈值为预先设定的SUE_{threshold_high}。

305、在步骤303中基站有已经使用的共享频谱，则查看所述共享频谱的利用率是否大于所述第一预设阈值，若大于，执行步骤306，否则，结束；

306、在步骤305中共享频谱的利用率大于第一预设阈值时，查看所述授权频谱的利用率是否大于等于第二预设阈值，若是，则执行步骤3061，否则，结束。

3061、在步骤306中授权频谱的利用率大于等于第二预设阈值， 则向所述本地资源管理中心申请预设的最小共享频谱宽度。

本实施例中，可根据业务的共享频谱需求、授权频谱和/或共享频谱的频谱利用率决策向本地资源管理中心申请的共享频谱数量，例如，如果业务的共享频谱需求不为零，申请的共享频谱宽度等于业务的共享频谱需求，并且申请粒度为预设的最小共享频谱宽度。

如果业务的共享频谱需求为零，基站没有被分配的已经使用的共享频谱时，当且仅当授权频谱的频谱利用率大于第一预设阈值(SUE_{threshold_high})，或者，基站已分配共享频谱时，当授权频谱的频谱利用率不小于第二预设阈值(SUE_{threshold_low})，并且共享频谱的频谱利用率大于第一预设阈值(SUE_{threshold_high})，申请预设的最小共享频谱宽度。

上述方法可解决现有技术中不区分频谱需求的业务类型，且不考虑授权频谱利用率导致的盲目申请非授权频谱的问题。

图4示出了本发明一实施例提供的确定共享频谱需求的方法的流程示意图，如图4所示，本实施例的确定共享频谱需求的方法如下所述。

401、基站获取当前基站使用的共享频谱的利用率、授权频谱的利用率。

举例来说，频谱利用率表示统计时间内频谱实际使用时间所占的比例。本实施例中，分别根据公式一统计所述共享频谱的利用率和授权频谱的利用率；

其中， 公式一；

t(i)，表示第i个25KHz频点的实际使用时长，以系统无线帧长为粒度；

N，表示统计频谱宽度，以25KHz为粒度；对于授权频谱，N等于授权频点个数；对于共享频谱，N等于共享频谱中除去所有授权频 点外剩余频点个数；

T，表示统计周期长度，以系统无线帧长为粒度。

402、基站根据所述共享频谱的利用率和/或授权频谱的利用率，确定向所述本地资源管理中心释放当前基站使用的共享频谱的宽度。

其中，SUE_{threshold_high}和SUE_{threshold_low}分别表示频谱利用率高门限和低门限，取值范围[0,1]，参数可配置。

本实施例的方法可根据授权频谱和共享频谱的频谱利用率决策共享频谱释放的宽度，进而可解决现有技术中盲目申请非授权频谱的问题。

图5示出了本发明一实施例提供的确定共享频谱需求的方法的流程示意图，如图5所示，本实施例的确定共享频谱需求的方法如下所述。

501、基站获取当前基站使用的共享频谱的利用率、授权频谱的利用率。

502、判断所述授权频谱的利用率是否低于(即是否小于)第二预设阈值，若是，则执行步骤503，否则，执行步骤504；

503、在步骤502中授权频谱的利用率低于第二预设阈值时，向所述本地资源管理中心释放预设的最小共享频谱宽度；

504、在步骤502中授权频谱的利用率不低于第二预设阈值时，查看共享频谱的利用率是否低于第二预设阈值，如果是，执行步骤505，否则，结束；

505、在步骤504的共享频谱的利用率低于所述第二预设阈值时，向所述本地资源管理中心释放预设的最小共享频谱宽度。

可理解的是，共享频谱使用过程中，根据授权频谱和共享频谱的频谱利用率决策向本地资源管理中心释放共享频谱：当授权频谱的频谱利用率低于SUE_{threshold_low}，或者，授权频谱的频谱利用率不低于SUE_{threshold_low}并且共享频谱的频谱利用率低于SUE_{threshold_low}，释放其中 预设的最小共享频谱宽度。其中，SUE_{threshold_high}和SUE_{threshold_low}分别表示频谱利用率高门限和低门限，取值范围[0,1]，参数可配置。

上述实施例中的低于指的是小于的含义。

本实施例的方法可根据授权频谱和共享频谱的频谱利用率决策共享频谱释放的宽度，进而可解决现有技术中盲目申请非授权频谱的问题。

图6示出了本发明一实施例提供的确定共享频谱需求的方法的流程示意图，如图6所示，本实施例的确定共享频谱需求的方法如下所述。

601、基站获取当前基站使用的共享频谱的利用率、授权频谱的利用率。

602、如果当前基站使用的共享频谱具有使用时间段，则判断所述授权频谱的利用率是否低于第二预设阈值，若是，则执行步骤603，否则，执行步骤605；

603、若步骤602中授权频谱的利用率低于第二预设阈值，则判断当前使用的共享频谱的剩余使用时间段是否存在等于第一预设时间段；若存在，执行步骤604，否则，结束；

604、如果步骤603中当前使用的共享频谱的剩余使用时间段存在等于第一预设时间段，则向所述本地资源管理中心释放预设的最小共享频谱宽度；并向本地资源管理中心发送用于延期当前基站使用的其余的共享频谱的延期指令。

605、在步骤602的授权频谱的利用率不低于第二预设阈值时，查看共享频谱的利用率是否低于所述第二预设阈值，如果是，执行步骤606，否则，执行步骤607；

606、在步骤605中共享频谱的利用率低于第二预设阈值之后，判断当前使用的共享频谱的剩余使用时间段是否存在等于第一预设时间段的共享频谱，如果存在，则向所述本地资源管理中心释放预设的最小共享频谱宽度，并向本地资源管理中心发送用于延期当前基站使 用的其余的共享频谱的延期指令。

如果步骤605中共享频谱的利用率低于第二预设阈值，且当前使用的共享频谱的剩余使用时间段中不存在等于第一预设时间段的共享频谱，则结束。

607、在步骤605的共享频谱的利用率不低于第二预设阈值时，且当前使用的共享频谱的剩余使用时间段存在等于第一预设时间段，向本地资源管理中心发送用于延期当前基站使用的所有共享频谱的延期指令。

另外，如果步骤605的共享频谱的利用率不低于第二预设阈值时，且当前使用的共享频谱的剩余使用时间段不存在等于第一预设时间段的共享频谱，则结束。

可理解的是，图6中如果所分配的共享频谱具有使用时间限制，决策向本地资源管理中心释放和/或延期使用共享频谱：

当授权频谱的频谱利用率低于SUE_{threshold_low}，或者，授权频谱的频谱利用率不低于SUE_{threshold_low}并且共享频谱的频谱利用率低于SUE_{threshold_low}，如果存在剩余使用时间等于预设时间的共享频谱，释放其中预设的最小共享频谱宽度，请求延期其余共享频谱。

授权频谱和共享频谱的频谱利用率都不低于SUE_{threshold_low}，如果存在剩余使用时间等于预设时间的共享频谱，请求延期所述共享频谱。

其中，SUE_{threshold_high}和SUE_{threshold_low}分别表示频谱利用率高门限和低门限，取值范围[0,1]，参数可配置。

本实施例的确定共享频谱需求的方法，能够结合终端授权频谱利用率，合理申请和释放非授权频谱，提高整体利用效率和共享频谱使用的公平性。

图7示出了本发明一实施例提供的基站的结构示意图，如图7所示，本实施例的基站包括：获取单元71和决策单元72；

其中，获取单元71用于获取基站内业务的共享频谱需求，以及当前使用的共享频谱的利用率、授权频谱的利用率；

决策单元72用于根据所述业务的共享频谱需求、共享频谱的利用率和/或授权频谱的利用率，确定向本地资源管理中心申请共享频谱的宽度；或者，根据所述共享频谱的利用率和/或授权频谱的利用率，确定向所述本地资源管理中心释放当前基站使用的共享频谱的宽度。

举例来说，获取单元可具体用于，周期性统计该基站内业务的共享频谱需求，以及

根据公式一统计所述共享频谱的利用率和授权频谱的利用率；

其中， 公式一；

t(i)，表示第i个25KHz频点的实际使用时长，以系统无线帧长为粒度；

N，表示统计频谱宽度，以25KHz为粒度；对于授权频谱，N等于授权频点个数；对于共享频谱，N等于共享频谱中除去所有授权频点外剩余频点个数；

T，表示统计周期长度，以系统无线帧长为粒度。

本实施例的基站，能够结合不同业务类型对频带需求的差异性，统计可以在共享频谱传输的业务数据大小申请共享频谱，同时结合授权频谱利用率，合理申请非授权频谱，提高整体利用效率和共享频谱使用的公平性。

本实施例的基站可执行前述的方法流程，该处不再详述。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考 符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。