一种共享频谱分配方法和系统与流程

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种共享频谱分配方法和系统。

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频段主要采用窄带授权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。

目前频谱共享方案主要包括两种，一种是基于授权频谱接入的频谱共享方案，此方案中无线电系统分为主用户和次用户，主用户为某频段的授权用户，当此频段空闲时，次用户可以在不影响主用户的情况下接入此授权频谱；另一种是基于公平竞争的频谱共享方案，此方案中无线电系统不区分主次，而是通过公平竞争来共享频谱资源。对于230MHz频段来说，由于此频段被多个行业系统共用，因此适合采用无线电系统公平竞争共享频谱的方案。

现有的系统间共享资源分配方法，一种是按需分配，根据无线电系统的频率需求，为无线电系统分配授权系统的空闲频谱，但是该方案没有考虑系统间公平性。另一个也是按需分配，但是对于长时间没有被分配频谱的系统，优先级提高到第一位，这种方法考虑到了系统间公平性，但是存在多个长时间没有被分配频谱的系统，仍然难以获得资源。还有一种是按最小干扰原则分配，存在干扰时通过多层协调进行递归频率协调后再进行频率分配，这种方法提出了协调需求，但是没有给出如何保证最多系统得到用频保障。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是如何考虑到系统间公平性的同时保障更多系统的用频需求。

为此目的，本发明提出了一种共享频谱分配方法，包括：

接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消息；

如果存在提出需求申请而未分配共享频谱资源的无线电系统，则为所述未分配共享频谱资源的无线电系统分配第一预设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源；

如果存在分配所述第一预设带宽的可用共享频谱资源失败的无线电系统，且满足协调条件，则为分配失败的所述无线电系统抢占第二预设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源。

优选地，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源具体包括：

根据所述无线电系统的频谱资源需求，从所述可用共享频谱资源中除去被抢占的所述第二预设带宽的可用共享频谱资源外，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源；其中，所述无线电 系统包括分配了第一预设带宽的可用共享频谱资源的无线电系统。

优选地，所述协调条件包括：

存在可协调共享频谱资源，所述可协调共享频谱资源为所述共享频谱资源中减去所有所述分配第一预设带宽的可用共享频谱资源；

所述无线电系统连续获取所述第一预设带宽的可用共享频谱资源的失败次数大于等于预设的次数。

优选地，所述为分配失败的所述无线电系统抢占第二预设带宽的可用共享频谱资源具体包括：

从所述可用共享频谱资源中的所述可协调共享频谱资源中选择第二预设带宽的可用共享频谱资源为分配失败的所述无线电系统执行抢占。

优选地，在所述接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消息之后还包括：

对提出所述频谱资源需求申请的无线电系统进行优先级排序。

优选地，在所述接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消息之后还包括：

对提出所述频谱资源需求申请的无线电系统进行干扰分析，得到提出申请的无线电系统的所述可用共享频谱资源。

另一方面，采用上述的共享频谱分配方法，本发明还提供了一种共享频谱分配系统，包括：

接收单元，用于接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消息；

协调单元，用于如果存在提出需求申请而未分配共享频谱资源的无线电系统，则为所述未分配共享频谱资源的无线电系统分配第一预设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源；

如果存在分配所述第一预设带宽的可用共享频谱资源失败的无 线电系统，且满足协调条件，则为分配失败的所述无线电系统抢占第二预设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源。

优选地，所述协调单元进一步用于根据所述无线电系统的频谱资源需求，从所述可用共享频谱资源中除去被抢占的所述第二预设带宽的可用共享频谱资源外，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源，其中，所述无线电系统包括分配了第一预设带宽的可用共享频谱资源的无线电系统。

优选地，所述协调单元进一步用于从所述可用共享频谱资源中的所述可协调共享频谱资源中选择第二预设带宽的可用共享频谱资源为分配失败的所述无线电系统执行抢占。

优选地，所述协调条件包括：

存在可协调共享频谱资源，所述可协调共享频谱资源为所述共享频谱资源中减去所有所述分配第一预设带宽的可用共享频谱资源；

所述无线电系统连续获取所述第一预设带宽的可用共享频谱资源的失败次数大于等于预设的次数。

通过采用本发明所提供的一种共享频谱分配方法和系统，首先，考虑到各个无线电系统间的公平性，为未使用资源的系统优先分配一定带宽的可用共享频谱资源，为长期申请资源失败的系统从其他系统已有资源中协调一定带宽的可用共享频谱资源，保障更多系统的用频需求；其次，按需分配，最大可能保障每个系统的用频需求。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明共享频谱分配方法的流程示意图；

图2示出了本发明共享频谱分配方法一种实施方式的流程示意 图；

图3示出了本发明共享频谱分配方法一种实施方式的共享频谱协调流程示意图。

图4示出了本发明共享频谱分配系统的框架示意图；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种共享频谱分配方法，包括：接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消息；

如果存在提出需求申请而未分配共享频谱资源的无线电系统，则为所述未分配共享频谱资源的无线电系统分配第一预设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源；

如果存在分配所述第一预设带宽的可用共享频谱资源失败的无线电系统，且满足协调条件，则为分配失败的所述无线电系统抢占第二预设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源。

其中较优的，如图2所示，接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消息；对提出所述频谱资源需求申请的无线电系统进行优先级排序。优先级排序原则可以按照无线电系统提出需求申请的先后顺序进行排序，或者根据无线电系统的业务类型进行排序。之后，对提出所述频谱资源需求申请的无线电系统进行干扰分析，得到提出申请的无线电系统的所述可用共享频谱资源。具体的，可以通过认知数据库计算各无线电系统之间能够共存的隔离度，根据各无线电系统之间的空间隔离，分析无线电系统之间的频率隔离，再结合正在使用共享频谱资源的无线电系统，得到提出频谱资源需求申请的无线电系统的可用共享频谱资源。判断提出需求申请的所有无线电系统中是否存在 未使用共享频谱的无线电系统，如果存在，则进行基于公平性的共享频谱协调；否则，直接根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源。

其中较优的，如图3所示，如果存在提出所述需求申请而未分配共享频谱资源的无线电系统，则为所述未分配共享频谱资源的无线电系统分配第一预设带宽的可用共享频谱资源。其中较优的，第一预设带宽可以是最小带宽的可用共享频谱资源，这里的最小带宽是基于公平性考虑的最小带宽，可以是共享频谱的最小粒度，也可以是其他原则。

进一步地，判断是否存在分配第一预设带宽的可用共享频谱资源失败的无线电系统，如果存在分配失败的无线电系统，则继续判断是否满足协调条件，如果满足协调条件，则为分配失败的所述无线电系统抢占第二预设带宽的可用共享频谱资源。其中较优的，从所述可用共享频谱资源中的所述可协调共享频谱资源中选择第二预设带宽的可用共享频谱资源为分配失败的所述无线电系统执行抢占。具体的，第二预设带宽也可以选择最小带宽，在满足协调条件的无线电系统中，在可协调共享频谱资源的集合和无线电系统的可用共享频谱资源的集合的交集中选择最小带宽的可用共享频谱资源执行抢占，选择第二预设带宽的可用共享频谱资源的原则是使使用所述第二预设带宽的可用共享频谱资源的无线电系统的数目最少，或者，进一步要求各无线电系统以第二预设带宽共享频谱为单位上报频谱使用效率，使使用所述最小带宽共享频谱的频谱效率最低。

进一步的，如果不存在分配失败的无线电系统或者不满足协调条件，则直接根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源。其中较优地，根据所述无线电系统的频谱资源需求，从所述可用共享频谱资源中除去被抢占的所述第二预设带宽的可用共享频谱资源外，为所述无线电系统分配满足 申请需求的可用共享频谱资源，其中，所述无线电系统包括分配了第一预设带宽的可用共享频谱资源的无线电系统。所述无线电系统不包括分配了第一预设带宽失败的无线电系统和抢占了第二预设带宽共享频谱资源的无线电系统。其中，协调条件包括：存在可协调共享频谱资源，所述可协调共享频谱资源为所述共享频谱资源中减去所有所述分配第一预设带宽的可用共享频谱资源；所述无线电系统连续获取所述第一预设带宽的可用共享频谱资源的失败次数大于等于预设的次数。具体的，可协调共享频谱资源的集合等于共享频谱资源的全集减去所有无线电系统中只使用最小带宽共享频谱资源的无线电系统的共享频谱的并集。

另一方面，采用上述的共享频谱分配方法，如图4，本发明还提供了一种共享频谱分配系统，包括：

接收单元，用于接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消息；协调单元，用于如果存在提出需求申请而未分配共享频谱资源的无线电系统，则为所述未分配共享频谱资源的无线电系统分配第一预设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源；如果存在分配所述第一预设带宽的可用共享频谱资源失败的无线电系统，且满足协调条件，则为分配失败的所述无线电系统抢占第二预设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源。

其中，所述协调单元进一步用于根据所述无线电系统的频谱资源需求，从所述可用共享频谱资源中除去被抢占的所述第二预设带宽的可用共享频谱资源外，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源，其中，所述无线电系统包括分配了第一预设带宽的可用共享频谱资源的无线电系统。所述协调单元还进一步用于从所述可用共享频谱资源中的所述可协调共享频谱资源中选择第二预设带宽的 可用共享频谱资源为分配失败的所述无线电系统执行抢占。其中较优的，所述协调条件包括：存在可协调共享频谱资源，所述可协调共享频谱资源为所述共享频谱资源中减去所有所述分配第一预设带宽的可用共享频谱资源；所述无线电系统连续获取所述第一预设带宽的可用共享频谱资源的失败次数大于等于预设的次数。

通过采用本发明所提供的一种共享频谱分配方法和系统，首先，考虑到各个无线电系统间的公平性，为未使用资源的系统优先分配第一预设带宽(最小带宽)，为长期申请资源失败的系统从其他系统已有资源中协调第二预设带宽(最小带宽)，保障更多系统的用频需求；其次，按需分配，最大可能保障每个系统的用频需求。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。