CN101141771B - 实现频谱共享的无线资源管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现频谱共享的无线资源管理系统，包括：协同控制单元，用于根据接入网的频谱共享请求，和/或各接入网运行的统计信息及频谱使用情况，确定频谱共享处理策略；接入网间频谱共享控制单元，与所述协同控制单元相连，用于根据协同控制单元确定的频谱共享处理策略，协调不同接入网的本地无线资源管理，使接入网间共享频谱资源。本发明还公开了一种实现频谱共享的无线资源管理方法。利用本发明，可以简单、有效地在不同无线接入技术和无线接入网络之间实现频谱共享，提高频谱资源利用率。

Description

实现频谱共享的无线资源管理系统及方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种实现频谱共享的无线资源管理系统及方法。

背景技术

目前，在为不同无线系统分配频谱资源时，通常采用一种集中的、静态的频谱分配方法，即FSA(Fixed Spectrum Allocation，固定频谱分配)方式。这种方法是将一段固定大小的频谱资源分配给特定的无线接入网标准使用。该频段还可以再进行分割，以供各个运营商(使用相同RAT(Radio AccessTechnology，无线接入技术)的多个RAN(Radio Access Network，无线接入网))分别使用。采用这种方法可以方便频谱资源的规划和管理，同时也有利于不同网络之间干扰的抑制。但是，采用FSA方式会使得在时间和空间上频谱资源利用率较低，同时由于FSA方式无法自适应业务量的增减，系统所需的频谱资源都是按照峰值情况分配，因此FSA对于未来移动通信系统的大带宽需求也会无能为力。

为了充分利用无线系统的频谱资源，实现频谱共享，现有技术提出了一种无线网络架构，即WINNER(Wireless World Initiative New Radio，创新无线技术)系统。该系统采用了分布式的RRM(无线资源管理)结构，以实现RAN间频谱共享。

如图1所示，WINNER系统中每个RAN中的ACS(接入控制服务器)通过查询中央数据库15，获得可用频谱的时域、频域和空域的信息，并通过外部的IP网络或者空中接口与其他RAN进行协商，获得其空闲频谱的使用权。比如，图1中的无线接入网11和12，通过BS(Base Station，基站)之间的空中接口13 进行协商，或者由ACS(接入控制系统)通过外部IP网络14进行协商。WINNER系统的频谱共享功能会在所有的WINNER接入网(RAN)中同时执行。

ACS需要完成频谱控制和负载控制功能。其中，频谱控制包括使用不同RAT系统之间频谱的共享，负责为多个RAN提供FSU(Flexible Spectrum Use，灵活频谱使用)服务，即进行频谱分配，还可以进一步划分为针对大区域缓变频谱分配的“长时频谱分配”以及针对短期局部变化频谱分配的“短时频谱分配”；负载控制主要完成“负载共享”功能，以在ACS控制的基站之间进行负载分配，保证资源得到充分利用。当“负载共享”无法满足拥塞避免的需求时，就会触发“频谱分配”功能，通过与其他RAN进行协调，调整各自所占频谱资源数量。负载共享为本接入网内的无线资源分配提供了集中的控制，而MAC(媒体接入控制)层的资源分配功能则更关注由BS控制的本地资源的使用。

BS完成MAC层的FSU和频谱共享功能，主要包括：(1)资源分配，即将超帧中的无线时频资源分配给若干传输信道；(2)限制处理，即将系统中对于时频资源的使用限制进行合并；(3)反馈，即对于上层指令，结合本层的实际处理情况进行反馈。

由于不需要增加新的接口，所以采用分布式RRM可以减少对于现有网络(通用移动通信系统UMTS/通用分组无线业务GPRS)的改变。但是由于分布式的RRM需要依靠网络之间的协作，因此需要额外的保障策略和规则以及价格机制来保证系统不会在空闲时候仍然占用频谱。同时由于决定频谱分配的机制分布在网络和系统之间，因此在网络和系统间需要大量的通信来保证协作的可靠有效，需要占用大量网络及系统资源。同时由于采用分布式RRM需要在网络间进行协商，因此要求进行频谱共享的网络具有某种程度的相似性和互通性，这严重影响了整个系统对于新技术的兼容性，以及与其他运营商之间进行频谱共享的能力。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种实现频谱共享的无线资源管理系统，以解决现有技术采用分布式RRM实现频谱共享的方式频谱资源利用率低、需要消耗大量网络及系统资源的问题，有效地在不同无线接入技术和无线接入网络之间实现频谱共享，提高频谱资源利用率。

本发明的另一个目的是提供一种实现同一接入网内不同模式间频谱共享的无线资源管理系统，以充分利用接入网内的频谱资源。

本发明的另一个目的是提供一种实现频谱共享的无线资源管理方法，以简单、有效地在不同无线接入技术和无线接入网络之间实现频谱共享，提高频谱资源利用率。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种实现频谱共享的无线资源管理系统，所述系统包括：

协同控制单元，用于根据接入网的频谱共享请求，或各接入网运行的统计信息及频谱使用情况，确定频谱共享处理策略；所述频谱共享处理策略包括：

如果其他接入网内有相同模式的空闲频谱资源满足提出频谱共享请求的业务的需求，则通过接入网间同模切换完成该业务；

如果其他接入网内没有相同模式的空闲频谱资源可以使用，但所述其他接入网内有不同模式的空闲频谱资源可以使用，并且该业务支持异模切换时，进行接入网间异模切换，将该业务切换到所述其他接入网内有足够频谱资源的业务模式；

如果其他接入网内有不同模式的空闲频谱资源可以使用，但该业务不支持异模切换时，进行接入网间频谱调度，将所述其他接入网内空闲的频谱资源分配给该业务；

接入网间频谱共享控制单元，与所述协同控制单元相连，用于根据协同控 制单元确定的频谱共享处理策略，协调不同接入网的本地无线资源管理，使接入网间共享频谱资源。

所述接入网间频谱共享控制单元包括：

接入网间切换控制单元，用于根据协同控制单元的指令将业务从一个接入网切换到另一个接入网中；

接入网间频谱调度单元，用于根据协同控制单元的指令调整涉及频谱共享的接入网所占用的频谱资源。

优选地，所述系统还包括：

无线接入技术系统间频谱共享控制单元，与所述协同控制单元相连，用于根据协同控制单元确定的频谱共享处理策略，协调不同无线接入技术系统间本地无线资源管理，使不同无线接入技术系统间共享频谱资源。

优选地，所述系统还包括：

无线资源控制单元，用于管理调度一个接入网中分配给特定模式的无线资源，使本接入网内不同模式系统间共享频谱资源；

资源分配单元，用于根据无线资源控制单元的调试策略为本接入网内各模式系统分配所需频谱资源。

所述无线资源控制单元包括：

本地无线资源管理单元，用于对同一接入网内的业务和无线资源进行协调和调度；

模式间切换单元，用于根据本地无线资源管理单元的指令将业务从一种模式切换到本接入网内的另一种模式；

模式间频谱调度单元，用于根据本地无线资源管理单元的指令调整接入网不同模式所占用的频谱资源。

所述系统还包括：

异频测量单元，用于根据本地无线资源管理单元的调度命令，对异频系统 的可用性和频谱使用情况进行测量，并将测量结果上报本地无线资源管理单元；

信道测量单元，用于测量本接入网中的传输信道特性，并将测量结果上报给本地无线资源管理单元。

一种实现频谱共享的无线资源管理方法，所述方法包括步骤：

当有新模式业务请求接入，并且该模式没有足够频谱资源时，判断本接入网内是否有其他模式的频谱资源可以使用；

如果本接入网其他模式内有足够的频谱资源，并且如果该业务支持异模切换，则进行接入网内异模切换，如果该业务不支持异模切换，则进行接入网内频谱调度；

如果本接入网内其他模式没有足够的频谱资源，则判断其他接入网内是否有相同模式的空闲频谱资源可以使用；

如果其他接入网内有相同模式的空闲频谱资源可以使用，则进行接入网间同模切换；

如果其他接入网内没有相同模式的空闲频谱资源可以使用，则判断所述其他接入网内是否有不同模式的空闲频谱资源可以使用；

如果其他接入网内有不同模式的空闲频谱资源可以使用，并且该业务支持异模切换时，进行接入网间异模切换，将该业务切换到所述其他接入网内有足够频谱资源的业务模式；

如果其他接入网内有不同模式的空闲频谱资源可以使用，但该业务不支持异模切换时，进行接入网间频谱调度，将所述其他接入网内空闲的频谱资源分配给该业务；

如果其他接入网内没有不同模式的空闲频谱资源可以使用，则频谱共享失败。

所述进行接入网内异模切换包括：将该业务切换到有足够频谱资源的业务 模式；

所述进行接入网内频谱调度包括：将其他模式的频谱资源分配给该业务。

可选地，所述方法进一步包括：

周期统计各接入网内不同模式的运行信息以及当前不同模式对于频谱资源的使用率；

根据统计结果调整分配给每个接入网的频谱资源数量以及一个接入网中分配给不同模式的频谱资源数量。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明采用集中式无线资源管理框架在不同无线接入技术和无线接入网络之间实现频谱共享，由协同控制单元根据接入网的频谱共享请求，和/或各接入网运行的统计信息及频谱使用情况，确定频谱共享处理策略；由与其相连的接入网间频谱共享控制单元根据该策略，协调不同接入网的本地无线资源管理，使接入网间共享频谱资源，包括不同接入网间的相同模式之间和不同模式之间。更进一步，通过协同无线资源管理功能为某个接入网分配其他无线接入系统不使用的频谱资源，可以有效地实现采用不同无线接入技术的系统间的频谱共享。由于采用了集中管理方式，因此本发明可以降低现有分布式无线资源管理在实现RAT(无线接入技术)间和AN(接入网)间频谱共享时用于协商的信息传递量；同时由于采用集中式无线资源管理不需要模式之间、系统之间直接进行通信，因此提高了系统的可扩展性和兼容性。

对于每个接入网内不同模式之间，可由无线资源控制单元集中管理调度接入网中分配给特定模式的无线资源，使本接入网内不同模式间共享频谱资源，并由资源分配单元根据无线资源控制单元的调度策略为本接入网内各模式分配所需的频谱资源，从而独立实现本接入网内不同模式间的资源共享，降低了无线资源管理对于网络之间协作的依赖程度。

附图说明

图1是现有分布式的无线资源管理架构；

图2是本发明实现频谱共享的无线资源管理系统的第一实施的原理框图；

图3是本发明实现频谱共享的无线资源管理系统的第二实施的原理框图；

图4是本发明实现同一接入网内不同模式间频谱共享的无线资源管理系统的原理框图；

图5是本发明中统计触发模式间频谱共享的实现流程图；

图6是本发明实现频谱共享的无线资源管理系统的架构图；

图7是本发明方法的一个优选实施例的实现流程图。

具体实施方式

本发明的核心在于采用集中式无线资源管理框架在不同无线接入技术和无线接入网络之间实现频谱共享，由协同控制单元根据接入网的频谱共享请求，和/或各接入网运行的统计信息及频谱使用情况，确定频谱共享处理策略；由与其相连的接入网间频谱共享控制单元根据该策略，协调不同接入网的本地无线资源管理，使接入网间共享频谱资源；由与其相连的无线接入技术系统间频谱共享控制单元根据该策略，协调不同无线接入技术系统间本地无线资源管理，使不同无线接入技术系统间共享频谱资源。具体到每个接入网内不同模式之间，由该接入网内的无线资源控制单元集中管理调度分配给特定模式的无线资源，使本接入网内不同模式间共享频谱资源，并由资源分配单元根据无线资源控制单元的调度策略为本接入网内各模式分配所需的频谱资源，从而独立实现本接入网内不同模式间的资源共享。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参照图2，图2是本发明实现频谱共享的无线资源管理系统的第一实施的原理框图：

该系统包括：协同控制单元S1和与其相连的接入网间频谱共享控制单元S2。其中，协同控制单元S1用于根据接入网的频谱共享请求，和/或各接入网运行的统计信息及频谱使用情况，确定频谱共享处理策略；接入网间频谱共享控制单元S2用于根据协同控制单元确定的频谱共享处理策略，协调不同接入网的本地无线资源管理，使接入网间共享频谱资源。

接入网间频谱共享控制单元S2包括接入网间切换控制单元S21和接入网间频谱调度单元S22。其中，接入网间切换控制单元S21用于根据协同控制单元的指令将业务从一个接入网切换到另一个接入网中；接入网间频谱调度单元S22用于根据协同控制单元的指令调整涉及频谱共享的接入网所占用的频谱资源。

例如，在该实施例中示出了两个接入网S3和S4。接入网S3中包括：无线资源控制单元S31、位于MAC(媒体接入控制)层的资源分配单元S32和位于物理层的异频测量单元S33、信道测量单元S34。接入网S4与接入网S3的原理相同，同样包括这些单元。

其中，无线资源控制单元S31用于管理调度一个接入网中分配给特定模式的无线资源，使本接入网内不同模式系统间共享频谱资源；资源分配单元S32用于根据无线资源控制单元的调试策略为本接入网内各模式系统分配所需频谱资源。异频测量单元S33用于根据本地无线资源管理单元的调度命令，对异频系统的可用性和频谱使用情况进行测量，并将测量结果上报给无线资源控制单元S31；信道测量单元S34用于测量本接入网中的传输信道特性，并将测量结果上报给无线资源控制单元S31。

通常，MAC层的资源分配单元和物理层的异频测量单元和信道测量单元位于基站中，无线资源控制层的无线资源控制单元位于接入网控制器中。如果 某个接入网中的现有资源不足以为新到的业务服务，则本接入网的接入网控制器向协同控制单元发送接入网间频谱共享请求。

例如，接入网S3(AN1)中的接入网控制器收到新的模式1业务请求，AN1中没有足够的资源处理该业务，则向协同控制单元发送接入网间频谱共享请求。协同控制单元收到AN1发来的频谱共享请求后，可以通过查找数据库的方式获得同样能够处理该业务的接入网S4(AN2)的运行信息。假设AN2中包括模式1和模式2，该信息包括模式1和模式2的信息，例如系统的负载情况等。

判断是否具有足够的频谱资源，可以通过检查负载信息获得。例如可以通过判断当时的系统频谱利用率，如果频谱利用率高于某一门限，则表示该系统已经处于饱和状态，没有足够的频谱资源来处理新的业务。同时也可以通过比较现有空闲频谱资源和新业务所需资源，来判断系统是否有能力处理新到的业务。

协同控制单元根据这些信息确定频谱共享处理策略，具体可以采取以下处理策略：

如果AN2中的模式1有足够的资源来满足提出频谱共享请求的业务的需求，则只需通过系统的同模切换就可以完成。此时，协同控制单元通知AN1进行接入网间同模切换。

如果AN2中的模式1没有足够的资源来满足提出频谱共享请求的业务的需求，则还需要确定AN2中的模式2是否有足够的资源满足AN1中的模式1的业务需求。

如果AN2中的模式2有足够的资源处理该业务，则首先判断该业务是否支持异模切换。如果可以进行切换，则可以通过系统的异模切换完成该业务。此时，协同控制单元通知接入网间频谱共享控制单元进行接入网间异模切换。接入网间频谱共享控制单元收到该通知后，由其中的接入网间切换控制单元控 制提出频谱共享请求的业务从AN1切换到AN2中的模式2。如果该业务不支持异模切换，则可以通过接入网间频谱调度为该业务分配相应的频谱资源。此时，协同控制单元通知接入网间频谱共享控制单元进行接入网间频谱共享处理。接入网间频谱共享控制单元收到该通知后，由其中的接入网间频谱调度单元进行接入网间异模频谱调度，将AN2中的空闲频谱资源共享给AN1，然后AN1将这些频谱资源通过无线资源控制单元分配给模式1使用；最后新到业务在AN1的无线资源控制单元的控制下，进行运行。

如果AN2中的模式2也没有足够的资源处理该业务，则可由协同控制单元向AN1中的接入网控制器发送频谱共享失败消息。

如果AN1中的接入网控制器经过一段时间后没有收到无法进行频谱共享的确认，则AN1认为其他模式也没有资源来处理该业务，因此，AN1将拒绝该业务。

前面提到，协同控制单元除了可以根据接入网的频谱共享请求来确定相应的频谱共享处理策略之外，还可以根据对各接入网运行的统计信息及频谱使用情况来确定频谱共享处理策略，下面对这种情况进行详细说明。

在本发明中，统计触发的频谱共享主要是调整分配给各个接入网的频谱资源数量。在这种情况下，由协同控制单元根据各接入网的不同模式运行机制的统计信息以及当前各接入网对频谱资源的使用情况，周期性地通过接入网间频谱共享控制单元来完成。这个周期可以是1小时、1天甚至1个月。在进行接入网间频谱共享过程中，需要综合权衡影响频谱使用的参数。为此，可以定义频谱使用准则来衡量现有的频谱分配是否合理。例如，可以使用不同接入网频谱利用率的接近程度作为衡量接入网间频谱分配是否合理的准则。如果两个接入网的频谱利用率相同，则认为在这种状态下，频谱分配最为合理。

依据上述原理，对实施例1所示系统进行扩展，同样可以实现不同无线接入技术间频谱共享，其系统架构如图3所示。

参照图3所示本发明系统第二实施例的原理框图：

与图2所示实施例不同的是，在该实施例中，增加了无线接入技术系统间频谱共享控制单元S5，与协同控制单元S1相连，用于根据协同控制单元确定的频谱共享处理策略，协调不同无线接入技术系统间本地无线资源管理，使不同无线接入技术系统间共享频谱资源。无线接入技术系统间频谱共享控制单元S5根据协同控制单元的指令完成不同无线接入技术间频谱共享的处理过程与上述不同接入网间频谱共享的处理过程类似，在此不再赘述。

为了更有效地利用频谱资源，还可以对现有接入网内的无线资源控制管理进行改进，使其不仅管理一个接入网中分配给特定模式的无线资源，而且还提供模式间切换管理和模式间频谱调度的功能。

参照图4所示本发明实现同一接入网内不同模式间频谱共享的无线资源管理系统的原理框图：

该系统包括：无线资源控制单元S6、测量单元S7、资源分配单元S32。其中，测量单元S7用于对接入网内的异频系统及传输信道进行测量；无线资源控制单元S6用于根据测量单元S7的测量结果管理调度接入网中分配给特定模式的无线资源，使本接入网内不同模式系统间共享频谱资源；资源分配单元S32用于根据无线资源控制单元的调试策略为本接入网内各模式系统分配所需频谱资源。

由该图可以看出，与现有接入网内的无线资源管理相比，本发明中，无线资源控制单元S6包括：本地无线资源管理单元S61、模式间切换单元S62、模式间频谱调度单元S63。其中，无线资源控制单元S6用于对同一接入网内的业务和无线资源进行协调和调度；模式间切换单元S62用于根据本地无线资源管理单元的指令将业务从一种模式切换到本接入网内的另一种模式；模式间频谱调度单元S63用于根据本地无线资源管理单元的指令调整接入网入不同模式所占用的频谱资源。

本地无线资源管理单元S61对于同一接入网内的业务和无线资源进行协调和调度(包括频分双工FDD和时分双工TDD的业务和所用资源)。如果业务无法通过模式内调度完成，则通过由其本身控制的模式间切换或者异模间频谱调度来完成该业务。同时本地无线资源管理单元S61还需要调度基站和终端协同对整个可用频谱资源进行测量。例如调度Tuneaway(周期性中断，一种异频测量方式)机制进行模式间的测量，并将合成好的测量报告上报至协同控制单元。

测量单元S7包括：异频测量单元S33和信道测量单元S34。其中，异频测量单元S33在本地无线资源管理单元的调度下，终端和接入网中的基站利用周期性出现的Quiet Periods(寂静时段)对异频系统的可用性(例如信道条件、前向导频强度等)和频谱使用情况，即占用的频谱资源进行测量，并将测量结果上报给接入网。对于不同接入网可用性的测量，可以作为接入网间切换的依据，而对于频谱使用情况的测量可以作为接入网间频谱资源调度和不同无线接入技术间频谱资源调度的依据。

异频测量主要在由本地无线资源管理单元调度的Tuneaway持续时间中进行。Tuneaway指系统定义的一段周期性的时间片，在这些时间片内接入网和终端之间不发送任何数据，称这些时间片为Quiet Period。由于在Quiet Period时间内，本接入网中的所有设备不发射能量，所以空中只存在其他接入网设备或者其他无线接入技术系统发送的信号，因此终端和本接入网中的基站可以利用Tuneaway机制来检测异频系统的可用性和频谱占用情况。

异频测量的过程如下：

首先，接入网中的接入网控制器通过本地无线资源管理单元配置接入网中的所有基站以及与之相连终端的测量参数。例如，Tuneaway的起始时刻、Tuneaway的周期和Tuneaway的持续时间等。终端和基站等待Tuneaway所调度的Quiet Period的起始时间点。当进入Quiet Period后，所有与本接入网相 关的终端和基站都各自进行异频测量，并在测量结束后，将其测量结果上报给接入网控制器。然后，由接入网控制器将终端和基站上报的测量结果进行汇总合成，并上报给协同控制单元。

信道测量单元S34测量本接入网中传输信道(包括FDD和TDD)的各个特性，例如，CQI(信道质量信息)、同步信道的导频强度、Pathloss(路径损失)等，并将这些信息上报给本地无线资源管理单元，以供其在进行模式内调度时使用。

接入网内由业务触发的模式间频谱共享是一种短时的频谱共享机制，由位于接入网控制器中的本地无线资源管理单元S61触发，并调用模式间切换单元S62或者模式间频谱调度单元S63完成。其处理过程如下：

接入网控制器收到新的模式1的业务请求后，本地无线资源管理单元S61根据本接入网内频谱资源的使用情况，确定本接入网内频谱调度策略，具体可以采取以下处理策略：

如果模式1有能力处理该业务，则本地无线资源管理单元S61直接调度模式1的资源处理该业务。

如果模式1没有能力处理该业务，例如模式1的负载饱和或者模式1无法提供业务所需的QoS(服务质量)等，此时本地无线资源管理单元S61查看模式2是否有资源可以满足该业务。

如果模式2有足够的资源完成该业务，则进一步判断该业务是否可支持异模切换，如果支持，则指示模式间切换单元S62进行模式间切换；如果不支持，则指示模式间频谱调度单元S63进行模式间频谱调度，从而实现接入网内不同模式间频谱共享。

如果模式2的资源也不足，则接入网络控制器向上层的协同控制单元发送接入网间频谱共享请求，由协同控制单元进行接入网间频谱共享处理。

同样，本地无线资源管理单元除了可以根据业务请求来确定相应的频谱共 享处理策略之外，还可以根据对各模式运行的统计信息及频谱使用情况来确定频谱共享处理策略，以调整一个接入网中分配给FDD和TDD的频谱资源数量。下面对这种情况进行详细说明。

在本发明中，统计触发的频谱共享主要是调整分配给各个模式的频谱资源数量。在这种情况下，由本地无线资源管理单元根据各模式的运行机制的统计信息以及当前各模式对频谱资源的使用情况，周期性地通过本地无线资源管理单元来完成。这个周期可以是1小时、1天甚至1个月。在进行模式间频谱共享过程中，需要综合权衡影响频谱使用的参数。为此，可以定义频谱使用准则来衡量现有的频谱分配是否合理。例如，可以使用不同模式频谱利用率的接近程度作为衡量模式间频谱分配是否合理的准则。如果两个模式的频谱利用率相同，则认为在这种状态下，频谱分配最为合理。

图5示出了统计触发模式间频谱共享的一种实现流程，包括以下步骤：

假设当前时刻某接入网中可供模式1、2使用的总带宽为BW。

步骤501：定期由本地无线资源管理单元收集该接入网中模式1、2的运行参数和历史数据。这些参数包括：模式1的可用频谱资源比例为α₁，模式2的可用频谱资源比例为α₂，并且满足α₁+α₂＝1；模式i当前的频谱利用率为η_i；模式i在下一时段预测还需要的频谱资源为γ_i。

步骤502：估计下一时间段模式1、2的频谱需求。

在估计下一时间段模式i对于频谱的需求ζ_i时，可以通过下式计算获得：

ζ_i＝α_iη_i+γ_i；                       (1)

步骤503：按照使不同模式频谱利用率相等的最佳准则，获得理想的频谱调度量ε，如下式：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{{\mathrm{\α}}_2{\mathrm{\ζ}}_1-{\mathrm{\α}}_1{\mathrm{\ζ}}_2}{{\mathrm{\ζ}}_1+{\mathrm{\ζ}}_2}---\left(2\right)$

如果ε＞0则表示模式1获得模式2的频谱资源，占整个可用频谱资源BW的比例为ε，相反则表示模式2获得模式1的频谱资源。

步骤504：计算实际频谱调整量X。

考虑到一种模式不可能仅仅为了优化频谱分配而中断正在进行的业务，所以实际进行调度的频谱X应该满足下式：

$X=\left\{\begin{array}{cc}\min (\mathrm{\&epsiv;},(1-{\mathrm{\&eta;}}_2){\mathrm{\&alpha;}}_2)& \mathrm{\&epsiv;}\&GreaterEqual;0\\ \min (-\mathrm{\&epsiv;},(1-{\mathrm{\&eta;}}_1){\mathrm{\&alpha;}}_1)& \mathrm{\&epsiv;}<0\end{array}\right.---\left(3\right)$

步骤505：判断X是否大于门限值threshold。如果是，则进到步骤506；否则，返回步骤501。

为了防止模式间频谱资源的频繁调整，因此可以设定一个门限值，只有当频谱资源的调整量大于该门限值时，才进行调整。

步骤506：进一步判断X是否大于0。

如果X大于0，则进到步骤507：将模式2数量为-X×BW的频谱资源调度给模式1。

如果X小于0，则进到步骤508：将模式1数量为X×BW的频谱资源调度给模式2。

考虑到进行频谱调度所需的代价(如时延等)，当频谱调度量小于某一门限时可以不进行频谱调度。该门限应该和模式间频谱调度的效费比CER(costand efficacy ratio)成正比。

执行调度的判决准则归纳如下：

如果X≥threshold，本地无线资源管理单元指示模式间频谱调度单元，将模式1数量为X×BW的频谱资源调度给模式2；

如果X≤-threshold，本地无线资源管理单元指示模式间频谱调度单元，将模式2数量为-X×BW的频谱资源调度给模式1；

如果|X|＜threshold，本地无线资源管理单元指示不进行模式间的频谱调度。

可以将本发明实现同一接入网内不同模式间频谱共享的无线资源管理系统与前面图2和图3所示实施例相结合，提供一种实现频谱共享的集中式无线资源管理架构。

当然，除了上述图5描述的流程外，还可以有其他的统计方法，在此不再一一举例描述。

参照图6所示本发明实现频谱共享的无线资源管理系统的架构图：

接入网AN1中包括不同模式的基站601、602，完成媒体接入控制层及物理层功能，包括资源分配功能、异频测量功能和信道测量功能；接入网AN2中包括不同模式的基站603、604，同样用于完成上述功能。接入网AN1中的接入网控制器631和接入网AN2中的接入网控制器632包括以下功能：

(1)位置服务：管理终端所处的位置，移动速度方向，终端所处的环境(如室内、室外)等状态信息；

(2)本地无线资源管理：对于同一接入网内的业务和无线资源进行协调和调度(包括FDD和TDD的业务和所用资源)。如果业务无法通过模式内调度完成，则通过由本身控制的模式间切换或者异模间频谱调度进行相应处理。同时本地无线资源管理要调度基站和终端协同对整个可用频谱资源进行测量，并将合成好的测量报告上报至位于外部网络的协同无线资源管理(CRRM)实体641；

(3)模式间切换：将一个接入网下某种模式的业务，在本地无线资源管理功能实体的控制下切换到另一种模式中；

(4)模式间频谱调度：在本地无线资源管理功能实体的协调下，对于一个接入网中分配给FDD和TDD模式的频谱资源，按照一定的准则进行调整，以使整个接入网的频谱利用率最优。

同时，终端611、612也需要进行异频测量和信道测量，并将测量结果上报给相应的基站。

各接入网控制器上报的测量等信息可以存储在数据库651中，这些信息可以包括不同接入网的负载信息、不同接入网对频谱资源的占用情况、接入网的位置信息和覆盖范围、系统运行的历史信息等。

CRRM实体641可以根据数据库651中存储的信息对不同接入网使用的无线资源进行协调和管理，包括协同控制、接入网间频谱共享控制和不同无线接入系统间频谱共享控制。具体的处理过程与前面的描述类似，在此不再赘述。

参照图7，图7示出了本发明方法的一个优选实施例的实现流程，包括以下步骤：

步骤701：FDD模式的业务1请求接入AN1。

步骤702：判断FDD模式是否有足够的频谱资源供业务1接入。如果有，则进到步骤703；否则，进到步骤704。

判断是否具有足够的频谱资源，可以通过检查负载信息获得。例如可以通过判断当时的系统频谱利用率，如果频谱利用率高于某一门限，则表示该系统已经处于饱和状态，没有足够的频谱资源来处理新的业务。同时也可以通过比较现有空闲频谱资源和新业务所需资源，来判断系统是否有能力处理新到的业务。

步骤703：进行正常的接入流程。

步骤704：判断AN1中的TDD模式是否有足够的空闲频谱资源供业务1使用。如果有，则进到步骤705；否则，进到步骤708。

步骤705：进一步判断该业务是否支持异模切换。如果支持，则进到步骤706；否则，进到步骤707。

步骤706：进行接入网内异模切换，将业务1切换到TDD模式。

步骤707：进行接入网内频谱调度，将TDD模式的频谱资源分配给该业 务。

可以将TDD模式的全部空闲频谱资源分配给该业务，也可以将其中的一部分分配给该业务。

步骤708：判断其他接入网内是否有与该业务模式(FDD模式)相同的空闲频谱资源可以使用。如果有，则进到步骤709；否则，进到步骤710。

步骤709：进行接入网间同模切换，即将业务1切换到AN2内。

步骤710：进一步：判断其他接入网内是否有不同于该业务模式的空闲频谱资源可以使用，比如，判断AN2内的TDD模式是否有足够的空闲频谱资源。如果有，则进到步骤711；否则，进到步骤714。

步骤711：进一步判断该业务是否支持异模切换。如果支持，则进到步骤712；否则，进到步骤713。

步骤712：进行接入网间异模切换，将业务1切换到AN2内的TDD模式。

步骤713：进行接入网间频谱调度，将AN2内TDD模式的频谱资源分配给该业务。

步骤714：频谱共享失败。

在本发明方法中，除了上述根据业务请求进行频谱共享的处理外，还可以周期统计各接入网内不同模式的运行信息以及当前不同模式对于频谱资源的使用率，然后根据统计结果调整分配给每个接入网的频谱资源数量以及一个接入网中分配给不同模式的频谱资源数量。

上述两种方式可以单独使用，也可以根据系统应用需要结合使用。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (8)

1.一种实现频谱共享的无线资源管理系统，其特征在于，所述系统包括：

协同控制单元，用于根据接入网的频谱共享请求，或各接入网运行的统计信息及频谱使用情况，确定频谱共享处理策略；所述频谱共享处理策略包括：

如果其他接入网内有相同模式的空闲频谱资源满足提出频谱共享请求的业务的需求，则通过接入网间同模切换完成该业务；

如果其他接入网内没有相同模式的空闲频谱资源可以使用，但所述其他接入网内有不同模式的空闲频谱资源可以使用，并且该业务支持异模切换时，进行接入网间异模切换，将该业务切换到所述其他接入网内有足够频谱资源的业务模式；

如果其他接入网内有不同模式的空闲频谱资源可以使用，但该业务不支持异模切换时，进行接入网间频谱调度，将所述其他接入网内空闲的频谱资源分配给该业务；

接入网间频谱共享控制单元，与所述协同控制单元相连，用于根据协同控制单元确定的频谱共享处理策略，协调不同接入网的本地无线资源管理，使接入网间共享频谱资源；

所述接入网间频谱共享控制单元包括：

接入网间切换控制单元，用于根据协同控制单元的指令将业务从一个接入网切换到另一个接入网中；

接入网间频谱调度单元，用于根据协同控制单元的指令调整涉及频谱共享的接入网所占用的频谱资源。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

无线接入技术系统间频谱共享控制单元，与所述协同控制单元相连，用于根据协同控制单元确定的频谱共享处理策略，协调不同无线接入技术系统间本地无线资源管理，使不同无线接入技术系统间共享频谱资源。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

无线资源控制单元，用于管理调度一个接入网中分配给特定模式的无线资源，使本接入网内不同模式系统间共享频谱资源；

资源分配单元，用于根据无线资源控制单元的调试策略为本接入网内各模式系统分配所需频谱资源。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述无线资源控制单元包括：

本地无线资源管理单元，用于对同一接入网内的业务和无线资源进行协调和调度；

模式间切换单元，用于根据本地无线资源管理单元的指令将业务从一种模式切换到本接入网内的另一种模式；

模式间频谱调度单元，用于根据本地无线资源管理单元的指令调整接入网不同模式所占用的频谱资源。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

异频测量单元，用于根据本地无线资源管理单元的调度命令，对异频系统的可用性和频谱使用情况进行测量，并将测量结果上报本地无线资源管理单元；

信道测量单元，用于测量本接入网中的传输信道特性，并将测量结果上报给本地无线资源管理单元。

6.一种实现频谱共享的无线资源管理方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

当有新模式业务请求接入，并且该模式没有足够频谱资源时，判断本接入网内是否有其他模式的频谱资源可以使用；

如果本接入网内其他模式有足够的频谱资源，并且如果该业务支持异模切换，则进行接入网内异模切换，如果该业务不支持异模切换，则进行接入网内频谱调度；

如果本接入网内其他模式没有足够的频谱资源，则判断其他接入网内是否有相同模式的空闲频谱资源可以使用；

如果其他接入网内有相同模式的空闲频谱资源可以使用，则进行接入网间同模切换；

如果其他接入网内没有相同模式的空闲频谱资源可以使用，则判断所述其他接入网内是否有不同模式的空闲频谱资源可以使用；

如果其他接入网内有不同模式的空闲频谱资源可以使用，并且该业务支持异模切换时，进行接入网间异模切换，将该业务切换到所述其他接入网内有足够频谱资源的业务模式；

如果其他接入网内有不同模式的空闲频谱资源可以使用，但该业务不支持异模切换时，进行接入网间频谱调度，将所述其他接入网内空闲的频谱资源分配给该业务；

如果其他接入网内没有不同模式的空闲频谱资源可以使用，则频谱共享失败。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述进行接入网内异模切换包括：将该业务切换到本接入网内有足够频谱资源的业务模式；

所述进行接入网内频谱调度包括：将本接入网内其他模式的频谱资源分配给该业务。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

周期统计各接入网内不同模式的运行信息以及当前不同模式对于频谱资源的使用率；

根据统计结果调整分配给每个接入网的频谱资源数量以及一个接入网中分配给不同模式的频谱资源数量。

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