CN101754381B - 一种认知系统小区频谱分配方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种认知系统小区的频谱分配技术，提供一种认知系统小区频谱分配方法、装置和系统，用以提高认知系统的稳定性。本发明实施例提供的频谱分配技术充分考虑了频谱的可靠性，提高了认知系统的稳定性，并进一步在频谱分配时同时考虑可靠性和连续性两个因素，即保证了系统使用频谱的可靠性，有效降低了认知系统的频率切换次数；同时尽量保证所分配频谱的连续性，避免了系统开销的增加，提高了频谱利用率。

Description

一种认知系统小区频谱分配方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种认知系统小区的频谱分配技术。

背景技术

随着无线通信技术的发展及其应用领域的拓展，频谱资源愈发稀缺，成为无线通信研究领域和运营商不得不面临的问题。但各国相关机构的研究表明，各种无线接入技术对频谱的不合理利用是造成频谱稀缺现象的本质原因，即传统的固定频谱分配方法导致各授权系统不能充分利用授权频谱，而造成授权频谱资源的浪费，及非授权频段的过分拥挤。

目前，认知无线电技术被认为是解决频谱“稀缺”问题，提高频谱利用率的最佳方案。通过检测其他授权频段，认知无线电系统获取空闲频谱的相关信息，并实时的改变自身的某些传输参数，如工作频段，发射功率，调制方式等，随机接入这些空闲频谱。例如认知系统与授权系统重叠覆盖，授权系统对其所授权的频谱具有优先使用权，认知系统的小区本身没有授权频谱或者所拥有的授权频谱不能够满足小区的带宽需求。认知系统检测授权系统的空闲频谱并随机接入，在授权系统征用其所授权的频谱时，认知系统必须迅速腾空此频段，则此频段上承载的认知用户切换到其他空闲频段或被迫中断。认知无线电技术满足了认知系统的带宽需求，实现了授权频谱资源利用率的提高，缓解了非授权频段过分拥挤的现象。

然而，如何分配频谱才能实现对空闲频谱的有效利用是认知无线电系统亟待解决的重大问题。这个问题涉及多方面的内容：认知系统小区(或用户)之间的干扰抑制问题，这是任何无线电系统都不可避免的严峻问题；以及考虑到认知无线电系统中频谱不稳定的特点，研究有利于降低认知系统频谱切换率的方法势在必行；此外，用于支撑频谱分配的相关频谱特征数据库的研究也是必不可少的。

对于如何分配频谱以避免认知系统小区(或用户)之间的干扰问题，现有技术尽管从多个方面研究了如何实现认知系统对频谱的有效利用并推动了认知无线电技术的发展，但是本申请发明人发现，现有技术中均没有充分考虑到认知无线电系统中频谱的一个非常重要的因素，即不稳定性。由于在认知无线电系统中，使用的频谱是通过检测得到的，认知系统在使用这类频谱时属于次级接入系统，受到授权系统的制约，当授权系统重新征用授权频段时，认知系统必须无条件腾空所使用频段。因此，这类频谱不像固定分配给系统的频谱一样稳定，而是具有不稳定性的，即它的可用时长是不确定的，而且授权用户在此频谱上的突发性出现，同样具有不确定性。若认知系统所使用的频段不稳定或者说不可靠，则这段频谱会被授权系统频繁征用，这将造成使用该段频谱的小区迫使大量用户频繁切换，甚至产生掉话。

发明内容

本发明实施例提供一种认知系统小区频谱分配方法、模块和系统，用以提高认知系统的稳定性。

一种认知系统小区频谱分配方法，包括：

获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合；

根据所述可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，所述每一个频谱单元在认知系统中的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比；

根据各个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，确定由其中连续可选频谱单元组成的各频谱资源块在认知系统中的可靠性；

根据各频谱资源块的可靠性和带宽，在满足认知系统小区带宽需求并且综合可靠性大于设定可靠性门限值的各种频谱资源块组合中，优先选择频谱资源块数目最少的组合分配给认知系统小区；

所述综合可靠性是指：一组频谱资源块中，所述频谱资源块组合的综合可靠性为各频谱资源块可靠性的加权之和，或者，用各频谱资源块不可靠性的加权之积来表征频谱资源块组合的综合不可靠性，其中，每一个频谱资源块可靠性的权值为该频谱资源块的带宽与频谱资源块组合的总带宽的比值。

较佳的，当存在频谱资源块组合的总带宽等于认知系统小区带宽需求的频谱资源块组合时，则将其中任意一个组合分配给认知系统小区；

当存在至少两个频谱资源块组合的总带宽大于认知系统小区带宽需求的频谱资源块组合时，选择总带宽大于认知系统小区带宽需求的各种频谱资源块组合中，总带宽最小的频谱资源块组合分配给认知系统小区。

进一步，当所有可选频谱单元的总带宽小于认知系统小区带宽需求时，降低系统小区带宽需求并根据降低后的带宽需求进行分配。

较佳的，所述可选频谱单元在认知系统中的可靠性的确定方法具体包括：

确定设定的考察周期中，和认知系统小区请求频谱资源时刻相关的统计时间段；

根据可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，获得多个考察周期中，每一个统计时间段内各可选频谱单元的平均占用度

和平均被占用次数

确定可选频谱单元的可靠性R_i ^license为：

较佳的，所述频谱资源块在认知系统中的可靠性的确定方法具体包括：

确定频谱资源块所包含的连续可选频谱单元可靠性的最低值；

将所述最低值、最低值减去一个设定值获得的差或最低值乘上一个小于1的系数获得的积，确定为频谱资源块的可靠性。

较佳的，所述获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合，具体包括：

获得认知系统小区检测并上报的空闲频谱单元集合；

和请求频谱的所有认知系统小区进行频谱协商，删除所述空闲频谱单元集合中对其它已分配频谱资源的认知系统小区造成干扰的空闲频谱单元，并将剩余的空闲频谱单元组成为可选频谱单元集合。

一种认知系统小区频谱分配装置，包括：

频谱特征数据库，用于存储各频谱单元在授权系统中的使用特征信息；

特征提取子模块，用于从所述频谱特征数据库中提取的各空闲频谱使用特征信息，并计算各频谱单元的可靠性，所述各频谱单元的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比；

频谱选择子模块，用于获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合，并触发所述特征提取子模块确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，根据各个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，确定由其中连续可选频谱单元组成的各频谱资源块在认知系统中的可靠性，并根据各频谱资源块的可靠性和带宽，在满足认知系统小区带宽需求并且综合可靠性大于设定可靠性门限值的各种频谱资源块组合中，优先选择频谱资源块数目最少的组合分配给认知系统小区；

所述综合可靠性是指：一组频谱资源块中，所述频谱资源块组合的综合可靠性为各频谱资源块可靠性的加权之和，或者，用各频谱资源块不可靠性的加权之积来表征频谱资源块组合的综合不可靠性，其中，每一个频谱资源块可靠性的权值为该频谱资源块的带宽与频谱资源块组合的总带宽的比值。

较佳的，所述频谱选择子模块包括：

频谱协商单元，用于根据认知系统小区检测并上报的可用频谱资源在各认知系统小区间进行频谱协商；

可用频谱更新单元，用于根据所述频谱协商单元的协商结果，删除所述空闲频谱单元集合中对其它已分配频谱资源的认知系统小区造成干扰的空闲频谱单元，并将剩余的空闲频谱单元组成为可选频谱单元集合；

可靠性计算单元：用于根据所述特征提取子模块从所述频谱特征数据库中提取的各空闲频谱使用特征信息，计算各频谱资源块的可靠性；

频谱资源选择单元，根据带宽需求，选择满足带宽需求的空闲频谱资源块；

可靠性判决单元，用于根据各频谱资源块的可靠性和带宽，在满足认知系统小区带宽需求时，优先选择频谱资源块数目最少的组合分配给认知系统小区并且判断综合可靠性是否大于设定可靠性门限值。

进一步，所述频谱选择子模块还包括：

频谱需求分裂控制单元，用于根据所述可靠性判决单元的触发，对认知系统小区的带宽需求进行分裂。

一种认知系统小区频谱分配方法，包括：

获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合；

根据所述可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，所述每一个频谱单元在认知系统中的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比；

根据可选频谱单元可靠性，优先选择可靠性高的频谱单元分配给认知系统小区。

较佳的，所述根据可选频谱单元可靠性，优先选择可靠性高的频谱单元分配给认知系统小区，具体包括：

根据可选频谱单元可靠性从高到低的顺序，依次选择可选频谱单元分配给认知系统小区，直到选择出的所有可选频谱单元的组合满足认知系统小区带宽需求；并

当所有可选频谱单元的总和仍不满足认知系统小区带宽需求时，降低系统小区带宽需求并根据降低后的带宽需求进行分配。

一种认知系统小区频谱分配装置，包括：

用于获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合的单元；

用于根据所述可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性的单元，所述每一个频谱单元在认知系统中的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比；

用于根据可选频谱单元可靠性，优先选择可靠性高的频谱单元分配给认知系统小区的单元。

一种认知系统小区频谱分配系统，包括：

统计模块，用于统计各频谱单元在授权系统中的使用特征信息；

评估模块，用于评估预测认知系统小区的带宽需求；

频谱分配装置，用于获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合，从所述统计模块中获得可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，根据各个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，确定由其中连续可选频谱单元组成的各频谱资源块在认知系统中的可靠性，根据各频谱资源块的可靠性和带宽，在满足认知系统小区带宽需求并且综合可靠性大于设定可靠性门限值的各种频谱资源块组合中，优先选择频谱资源块数目最少的组合分配给认知系统小区；

所述每一个频谱单元在认知系统中的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比；

所述综合可靠性是指：一组频谱资源块中，所述频谱资源块组合的综合可靠性为各频谱资源块可靠性的加权之和，或者，用各频谱资源块不可靠性的加权之积来表征频谱资源块组合的综合不可靠性，其中，每一个频谱资源块可靠性的权值为该频谱资源块的带宽与频谱资源块组合的总带宽的比值。

一种认知系统小区频谱分配系统，包括：

统计模块，用于统计各频谱单元在授权系统中的使用特征信息；

评估模块，用于评估预测认知系统小区的带宽需求；

频谱分配装置，用于获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合，从所述统计模块中获得可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，优先选择可靠性高的频谱单元分配给认知系统小区；

所述每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比。

本发明实施例提供的频谱分配技术充分考虑了频谱的可靠性，提高了认知系统的稳定性，并进一步在频谱分配时同时考虑可靠性和连续性两个因素，即保证了系统使用频谱的可靠性，有效降低了认知系统的频率切换次数；同时尽量保证所分配频谱的连续性，避免了系统开销的增加，提高了频谱利用率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的认知系统频谱分配技术的原理示意图；

图2为本发明实施例提供的认知系统频谱分配系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的认知系统的频谱资源块和授权系统的频谱单元之间关系示意图；

图4为本发明实施例提供的由频谱单元的可靠性推导出频谱资源块可靠性的推导关系示意图；

图5为本发明实施例提供的四种典型的频谱单元占用情况示意图；

图6为本发明实施例提供的频谱单元在统计时间段Δt内，授权系统的使用情况示意图；

图7a和图7b为本发明实施例提供的频谱分配方法，分配不同可靠性的频谱资源块时，认知系统小区可靠性示意图；

图8为本发明实施一提供的认知系统小区频谱分配方法流程示意图；

图9为本发明实施二提供的认知系统小区频谱分配方法流程示意图；

图10为本发明实施二提供的一种频谱分配装置结构示意图；

图11、图12和图13为本发明实施二提供的频谱分配装置进行频谱分配的一种具体实现流程示意图。

具体实施方式

基于现有技术存在的问题，本发明实施例在研究授权频谱中空闲频谱对于认知系统的统计可靠性基础上，提出一种根据空闲频谱可靠性分配频谱的技术方案，选择可靠性高的频谱资源进行分配，以提高认知系统的稳定性。进一步考虑到频谱的零碎化会相应的带来系统开销的增加，本发明实施例尽量分配给认知系统一段连续的频谱而不是多段零碎的频谱。因此本发明实施例提供的认知系统频谱分配方案中，充分考虑到认知无线电系统的特点，权衡了系统的可靠性及频谱的连续性两个重要的因素，当用于满足系统带宽需求的频谱综合可靠性满足可靠性门限最低要求时，尽量选择连续性较好的频谱分配给认知系统小区，从而降低了系统开销，使得系统的可靠性进一步得到显著提升，进一步提高了认知系统的整体性能。

下面结合附图，对本发明实施例的原理进行详细说明。

如图1所示，为本发明实施例提供的认知系统频谱分配技术的原理示意图，对于请求频谱资源的认知系统小区检测到的各段空闲频谱资源，按带宽大小做降序排列，B₀，B₁，...，B_n为检测到的各频谱资源块的带宽，且有B₀≥B₁≥...≥B_n，一个频谱资源块为一段连续的频谱，各频谱资源块之间是不连续的；同时根据认知系统的频谱资源估计，得到认知系统小区的频谱需求，本发明实施例需要建立小区需求与频谱资源块之间的匹配关系。

在避免系统中各小区间的干扰，以及满足认知系统的可靠性最低门限的基础上，本发明实施例可以根据频谱资源在认知系统中使用时的可靠性进行频谱分配，以提高认知系统的稳定性。也可以根据频谱资源在认知系统中使用时的可靠性并兼顾频谱资源的连续性进行频谱分配，尽量选择连续的频谱以满足系统的带宽需求，进一步提高了认知系统的整体性能。

本发明实施例中，频谱资源在认知系统中的可靠性应该和频谱资源在授权系统中的使用度成正好相反，也就是说对于授权系统使用度高的频谱资源不适宜分配给认知系统使用，而授权系统中使用度越低的频谱资源对于认知系统的稳定性越高，因此，可以通过统计频谱资源在授权系统中的使用特征信息，确定频谱资源在授权系统中的使用情况，从而推断出频谱资源在认知系统中的可靠性，下面给出详细的实现方案。

1.频谱资源分配系统

如图2所示，本发明实施例首先提供一种认知系统的频谱分配系统，包括：

统计模块201，用于统计频谱资源在授权系统中的使用特征信息；

评估模块202，用于评估预测认知系统小区的带宽需求；

频谱分配模块203，用于根据统计模块201统计的信息，以及评估模块202估计的认知系统小区带宽需求，为认知系统小区分配频谱资源。

频谱分配模块203是本发明实施例的核心内容，完成对认知系统的频谱分配功能，该模块是逻辑模块，可以位于不同的实体上，例如RNC或BSC上等。统计模块201可以设置在授权系统的各个BSC上，并将统计的信息统一汇报给频谱分配模块203；评估模块202一般设置在认知系统小区的BSC上。

2.频谱可靠性

频谱单元为授权系统独立使用的最小单位频谱，一个或多个频谱单元可以组成一个频谱资源块，统计模块201以每个频谱单元为统计单位独立统计各频谱单元的空闲和占用状态。例如：GSM系统的频谱单元为200kHz，TD系统的频谱单元为1.6MHz，WCDMA系统的频谱单元为5MHz等。

认知系统的频谱资源块是认知系统所使用的各频谱资源块，认知系统的频谱资源块和授权系统的频谱单元之间的关系如图3所示，频谱资源块的频谱来自授权系统的一个或多个连续的空闲频谱单元。一块频谱资源块是一段连续的频谱，各频谱资源块之间是不连续的。由于认知系统实际使用的是频谱资源块，因此可以用认知系统使用的频谱资源块的数目多少来表征所分配频谱的连续性情况。

例如，假设检测到授权系统DVB(Digital Video Broadcasting)的两个连续的8MHz信道空闲，认知系统带宽需求为10MHz，则授权系统的频谱单元带宽为8MHz，认知系统的空闲频谱资源块为一块，其带宽为16MHz。为了满足需求，认知系统需要10MHz频谱资源，这10MHz的需求由16MHz的频谱资源块来提供，因此认知系统的频谱资源块可以为一块10MHz的频谱资源块。

由图3所示关系可以得出可靠性推导关系图如图4所示，首先要得到频谱单元的可靠性，再推导出频谱资源块的可靠性，最后得到频谱资源块分配给认知系统小区使用时，认知系统中小区的可靠性，下面来具体说明频谱单元的可靠性。

2.1频谱单元的可靠性

由于授权系统的各频谱单元均具有两种状态空闲和占用，则对于频谱单元统计的使用特征信息可以由两个参量来表征：

一是在设定统计时间段Δt内，频谱单元的占用度；

而是在设定统计时间段Δt内，空闲和占用两种状态的更新次数，即授权用户的使用次数。

如图5所示，考察单个频谱单元的占用情况，以下列a、b、c和d四种典型情况为例进行对比说明：

在相同的统计时间段内，频谱单元a和b具有相同的频谱占用度，但b中授权用户出现的次数较多，因此，频谱单元a具有更好的稳定性。

在相同统计时间段内，频谱单元c和d有相同的授权用户使用次数，但c在授权系统中具有更高的频谱占用度，因此，频谱单元d对认知系统具有更好的可用性。

在统计时间段内的检测频谱统计占用度表征了该频谱的可用性，授权用户的占用度越高，对认知系统而言，该频谱的可用性越差；而该频谱上授权用户出现的次数表征了检测频谱的稳定性，授权用户使用次数越少，对认知系统而言，该频谱的稳定性越高。因此，为了全面准确的表征检测频谱的特征，需要联合考虑频谱占用度和授权用户使用次数两个因素。当然，使用特征信息还可以包括最长使用时间等参数，本领域技术人员可以根据经验选择其它参数表征检测频谱的特征，本发明实施例以占用度和授权用户的使用次数为例进行说明，并不限定本发明的实现方式。

一般而言，授权系统的第i个频谱单元在统计时间段Δt内，授权系统的使用情况可以如图6所示，则在多个统计时间段Δt内，对频谱单元i的占用度进行多次统计，频谱单元i的占用度平均值

可以用如下公式1确定：

$\stackrel{\‾}{U_i}=E\left[\frac{\underset{k=1}{\mathrm{\Σ}}{X}_{\mathrm{ik}}}{\mathrm{\Δt}}\right]---\left(1\right)$

其中：E表示多个Ui值的平均运算，即所有Ui值之和除以Ui值的总数目。

为提高统计数据的准确度，在多个统计时间段Δt内，对频谱单元i上授权用户出现的次数分别进行多次统计，频谱单元i的授权用户出现的次数平均值

可以用如下公式2确定：

$\stackrel{\‾}{M_i}=E\left[M_i\right]---\left(2\right)$

其中M_i为在一次统计中授权用户到达的次数，E表示平均运算。较佳的，对于认知系统来讲，授权系统的第i个频谱单元在认知系统中使用的可靠性R_i ^license和第i个频谱单元在授权系统中的占用度平均值

成反比，即和空闲度平均值

成正比，并和授权用户出现的次数平均值

成反比，根据多个统计时间段Δt内的统计数据，授权系统的第i个频谱单元在认知系统中使用的可靠性R_i ^license可以用如下公式3表示为：

${R_i}^{\mathrm{license}}=\frac{[1-\stackrel{\‾}{U_i}]}{\stackrel{\‾}{M_i}}---\left(3\right)$

统计时间段Δt的设定可以和认知系统小区请求分配资源的时刻相关，根据选择的统计周期，例如一天，则统计时间段Δt应该当前之前设定天数中，包含认知系统小区请求分配资源的时刻的一段时间，例如认知系统小区请求分配资源的时刻为早上9点，则可以取过去一周以内每一天早上9点至9点10分之间的统计数据进行计算，或者将过去一个月以内的所有统计数据进行计算等等，这时Δt的值为10分钟。并且Δt的具体长度可以与认知系统的业务特征有关，例如Δt可以长于平均业务时长，从而使Δt的时间段内应包含若干个空闲和占用时间以确保统计结果的可靠性。不同时间请求时Δt的长度可以相同也可以不同，根据业务的繁忙程度相关，业务忙时的Δt长度可以较业务负荷轻时的Δt长度短。总之，Δt长度以及统计周期的具体设定方法很多，本领域技术人员可以根据经验进行调整，这里不再一一详细说明。

基于上述分析可知，如果根据频谱单元的可靠性在认知系统小区使用的可靠性越高，则将该频谱单元分配给认知系统使用时，认知系统的稳定性也会相对提高，因此可以根据以频谱单元的可靠性为依据进行频谱分配，选择原则可以概括为：根据可选频谱单元可靠性，优先选择可靠性高的频谱单元分配给认知系统小区。具体的：

根据可选频谱单元可靠性从高到低的顺序，依次选择可选频谱单元分配给认知系统小区，直到选择出的所有可选频谱单元的组合满足认知系统小区带宽需求；并当所有可选频谱单元的总和仍不满足认知系统小区带宽需求时，降低系统小区带宽需求并根据降低后的带宽需求进行分配。

进一步考虑到连续频谱单元的使用会减少系统开销，可以兼顾频谱单元的连续性分配频谱资源，下面进行详细说明。

2.2频谱资源块及认知系统的稳定性描述

上述频谱单元可靠性分析反映了授权系统单个频谱单元的可靠性，但频谱资源块可能由多个连续的频谱单元组成。假设频谱资源块中有Nl个连续的频谱单元组成，作为认知系统中第j块频谱资源块分配给认知系统使用。

则较佳的，认知系统第j个频谱资源块的可靠性

为第j个频谱资源块包含的所有频谱单元可靠性的最小值，如公式4所示：

${R_j}^{\mathrm{cognitive}}=\min \left\{R_i^{\mathrm{license}}\right\},i=1,...,N_l---\left(4\right)$

当然，为进一步提高可靠性的判决，认知系统第j个频谱资源块的可靠性

还可以是频谱单元可靠性最小值乘上一个小于1的系数后的加权值，系数例如0.8，或者频谱单元可靠性最小值减去一定余量等。

认知系统中频谱资源块的可靠性

表征了认知系统使用频谱的可靠程度；

越大，表明这段频谱越稳定，认知系统的持续使用该频谱的时间越长，认知系统越不容易丢失此频谱。当频谱资源块中的任何一个频谱单元被占用时，频谱资源块的连续性被破坏，且不能满足系统的带宽需求，变化后频谱资源块的带宽可能不再属于认知系统所支持的信道带宽的标准。

认知系统的小区的带宽需求由一块或多块空闲的频谱资源块来满足，因此认知系统的小区的可靠性与所分配到的各频谱资源块的带宽，总的带宽需求等因素有关。

认知系统的小区的可靠性由认知系统使用的N_c块频谱资源块的可靠性确定，假设认知系统小区由N_c块频谱资源块来满足带宽需求第j块频谱资源块的可靠性和带宽分别为R_j ^cognitive和B_j ^block，这里给出两种认知系统小区可靠性的确认方法，但本领域技术人员还可以采用其它方式根据N_c块频谱资源块的可靠性判断认知系统的稳定性，本发明实施例不限于下述两种方法。其中：第一种方式如公式5所示，第二种方式如公式6所示：

$\stackrel{\‾}{R}=\underset{j=1}{\overset{N_c}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_j{R}_j^{\mathrm{cognitive}},$ ${\mathrm{\λ}}_j=\frac{B_j^{\mathrm{block}}}{\underset{j=1}{\overset{N_c}{\mathrm{\Σ}}}{B}_j^{\mathrm{block}}},\underset{j=1}{\overset{N_c}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_j=1---\left(5\right)$

$\stackrel{\‾}{R}=1-\underset{j=1}{\overset{N_c}{\mathrm{\Π}}}\left\{(1-{R_j}^{\mathrm{cognitive}})\frac{B_j^{\mathrm{block}}}{\underset{j=1}{\overset{N_c}{\mathrm{\Σ}}}{B}_j^{\mathrm{block}}}\right\}---\left(6\right)$

式中，R_j ^cognitive认知系统所用第j个频谱资源块的可靠性，j＝1...Nc；B_j ^block认知系统中第j个频谱资源块数的带宽，j＝1...Nc；

式(5)的物理意义是认知系统小区的可靠性为该认知系统小区所使用的所有频谱资源块可靠性的加权之和，权值为各频谱资源块的带宽与总带宽的比值；式(6)的物理意义为认知系统小区的不可靠性为该认知系统小区所使用的所有频谱资源块的不可靠性的加权之积，频谱资源块的不可靠性即为1减该频谱资源块的可靠性得到的差，各频谱资源块的不可靠性权值的物理意义为各频谱资源块的带宽与总带宽的比值。

2.3频谱可靠性与连续性之间的关系

如图7a和图7b所示，表示同一块频谱资源块的两种不同频谱分配情况。假设检测到的一块空闲的频谱资源块，它由10个连续的频谱单元组成，认知系统需要5个频谱单元的带宽来满足需求。在图7a中认知系统选择了一段连续的频谱，即5个连续的频谱单元组成，这种情况下，所选频谱资源块的可靠性为各频谱单元可靠性的最低值，如图7a中的水平方向直线所示；在图7b认知系统选择了两段频谱资源来满足带宽需求，分别由2个连续的频谱单元组成，3个连续的频谱单元组成，这种情况下，所选频谱资源块的可靠性为各频谱单元可靠性的最低值，如图7b中水平方向直线所示。很显然，与图a相比，图b所选的频谱资源块具有更高的可靠性。

由上述分析可以看出，损失频谱的连续性有可能换来可靠性的提高。因此为进一步提高认知系统的稳定性，还可以在频谱分配方法中在可靠性和连续性之间权衡，下面进行详细说明。

3.根据频谱可靠性和连续性分配

本发明实施例中，设置可靠性最低门限R_门限，在满足小区频谱带宽需求和可靠性最低门限的前提下，分配频谱，使得认知系统小区尽量使用到连续的频谱，即认知系统小区所需频谱资源块的数目最小，避免使用零碎的频谱，以避免系统开销的增加。基于此需要在在满足认知系统小区带宽需求并且综合可靠性大于设定可靠性门限值R_门限的各种频谱资源块组合中，优先选择频谱资源块数目最少的组合分配给认知系统小区，可以用如下公式8表示为：

min N_c

s.t.

$\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}{B}_j^{\mathrm{block}}\≥B---\left(8\right)$

式(8)中N_c表示认知系统小区所使用的频谱资源块数；B_j ^block认知系统中第j个频谱资源块数的带宽，j＝1...Nc；B表示该认知系统小区的带宽需求；

为认知系统小区的可靠性。各种频谱资源块组合的综合可靠性，即该组合分配给认知系统使用时认知系统的稳定性

可以根据公式5和6获得具体计算值。

3.2可靠性最低门限

认知系统小区可靠性最低门限R_门限表示系统的可靠性要求指标：

a)R_门限为系统对频谱的持续可用时间的要求；

b)R_门限与系统所使用的业务情况有关；

c)R_门限的值影响了认知系统的稳定性及系统开销；

如果R_门限的值设置地较小，则此限定条件很容易满足，系统使用连续频谱的可能性很大，则系统开销小。然而因为系统使用的频谱的可靠性可能会较低，则系统容易丢失此频谱，则将导致大量认知用户切换，掉话风险较高。

如果R_门限的值较大，则系统使用连续频谱的机会可能降低，因此可能会增加系统开销，但由于系统使用的频谱的可靠性会较高，则降低了系统单位时间内的频谱切换率，从而降低了掉话风险。

本发明实施例中，在系统初建时，可以将R_门限的值取各空闲频谱单元可靠性的平均值，并在系统运行过程中考察系统中的用户满意度及系统开销情况，依据系统自身的指标调整R_门限的值。

4频谱协商及干扰抑制

图2所示频谱分配模块203中在分配前，需要根据请求频谱资源的各认知系统小区检测并上报的可用空闲频谱资源集合，和各认知系统小区进行协商以进行干扰抑制。通过小区间的协商对请求分配频谱资源的其它认知系统相关小区的空闲频谱资源进行限制，以抑制小区间的干扰。这与认知系统的频率复用机制密切有关，例如，在允许复用因子为1的认知系统中，频谱分配模块203为各小区独立选择频谱并直接分配给各小区使用。

请求分配频谱资源的认知系统的其它相关小区是根据认知系统的复用比确定的与目标小区不能使用相同频谱的小区，即D＜d₀(f)范围内的小区，其中D是其他小区基站与目标小区基站之间的距离，d₀(f)为可频谱复用的最小距离。同时，由于各频段自身的传输特性，d₀(f)的值是频谱f的函数，反映了频谱不同导致的频谱复用最小距离的不同。

可以利用干扰协调、干扰随机化、软频率复用机制、基于多用户检测技术的干扰消除和宏分集技术等解决多小区间干扰的抑制问题，通过抑制干扰，尽可能得使得各小区的频率复用因子允许为1，以提高频谱利用率。具体实现为本领域技术人员的公知技术，本文不再详细描述。

综上所述，本发明实施例提供了两种认知系统频谱分配方案，第一种根据频谱单元的可靠性进行分配，第二种根据频谱单元的可靠性和连续性进行分配，下面分别结合附图进行详细说明。

实施例一

如图8所示，为本发明实施例提供的第一种认知系统分配方法的流程示意图，包括如下步骤：

S801、获得认知系统小区检测并上报的空闲频谱单元集合；

S802、和请求频谱的所有认知系统小区进行频谱协商，删除所述空闲频谱单元集合中对其它已分配频谱资源的认知系统小区造成干扰的空闲频谱单元，并将剩余的空闲频谱单元组成为可选频谱单元集合。

根据步骤S801和S802，可以获得分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合。

S803、根据所述可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性；

可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息可以包括多个考察周期中，每一个统计时间段内各可选频谱单元的授权用户的平均占用度和平均使用次数

等，当然还可以包括其它信息，详细分析如前所述，这里不再重复描述。

S804、根据可选频谱单元可靠性，优先选择可靠性高的频谱单元分配给认知系统小区。

具体包括：根据可选频谱单元可靠性从高到低的顺序，依次选择可选频谱单元分配给认知系统小区，直到选择出的所有可选频谱单元的组合满足认知系统小区带宽需求；并当所有可选频谱单元的总和仍不满足认知系统小区带宽需求时，将所有可选频谱单元全部分配给认知系统小区。

图8所示的流程在图2所示的频谱分配模块中完成，因此本发明实施例还提供一种频谱分配装置，包括如下功能单元：

用于获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合的单元；

用于根据所述可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性的单元；

用于根据可选频谱单元可靠性，优先选择可靠性高的频谱单元分配给认知系统小区的单元。

实施例二

如图9所示，为本发明实施例提供的第二种认知系统分配方法的流程示意图，包括如下步骤：

S901、获得认知系统小区检测并上报的空闲频谱单元集合；

S902、和请求频谱的所有认知系统小区进行频谱协商，删除所述空闲频谱单元集合中对其它已分配频谱资源的认知系统小区造成干扰的空闲频谱单元，并将剩余的空闲频谱单元组成为可选频谱单元集合。

根据步骤S901和S902，可以获得分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合。

S903、根据所述可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性；

S904、根据各个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，确定由其中连续可选频谱单元组成的各频谱资源块在认知系统中的可靠性；

S905、根据各频谱资源块的可靠性和带宽，在满足认知系统小区带宽需求并且综合可靠性大于设定可靠性门限值的各种频谱资源块组合中，优先选择频谱资源块数目最少的组合分配给认知系统小区。

当所有可选频谱单元的总带宽小于认知系统小区带宽需求时，降低系统小区带宽需求并根据降低后的带宽需求进行分配，并通知认知系统小区降低的带宽需求。

其中频谱资源块组合的综合可靠性可以根据公式5或6计算得到，这里不再重复描述。

如图10所示，根据第二种频谱分配方法，本发明实施例提供一种频谱分配装置的较佳结构包括：

频谱特征数据库2032，用于存储各频谱单元在授权系统中的使用特征信息，以频谱单元为单位，记录各频谱单元的占用和空闲情况，并不断更新；

特征提取子模块2031的功能是从频谱特征数据库2032中提取统计的空闲频谱使用特征信息，并计算各频谱单元的可靠性，将可用的各频谱资源块按带宽做降序排列。

频谱选择子模块2033中可以包含：

频谱协商单元，用于根据认知系统小区检测并上报的可用频谱资源进行频谱协商；

可用频谱更新单元，用于根据所述频谱协商单元的协商结果，删除所述空闲频谱单元集合中对其它已分配频谱资源的认知系统小区造成干扰的空闲频谱单元，并将剩余的空闲频谱单元组成为可选频谱单元集合；

可靠性计算单元：用于根据所述特征提取子模块从所述频谱特征数据库中提取的各空闲频谱使用特征信息，计算各频谱资源块的可靠性；

频谱资源选择单元，根据带宽需求，选择满足带宽需求的空闲频谱资源块；

系统可靠性判决单元，用于根据各频谱资源块的可靠性和带宽，在满足认知系统小区带宽需求并且综合可靠性大于设定可靠性门限值的各种频谱资源块组合中，优先选择频谱资源块数目最少的组合分配给认知系统小区。

进一步还包括：频谱需求分裂控制单元，由判决单元触发，即当认知系统小区的可靠性不满足门限条件时，触发分裂控制单元，认知系统小区的带宽需求分裂。

频谱协商单元的功能是确定需要更新可选频谱资源的小区，并发送更新消息到频谱选择子单元中的可用频谱更新单元；通过限制某些小区的可选频谱资源，达到抑制小区间干扰的目的。

频谱需求分裂控制单元需要根据不同认知系统小区支持的单位带宽对认知系统小区的带宽需求进行分裂，以保证分配的频谱资源块可以得到系统小区的支持。

当存在总带宽刚好等于认知系统小区带宽需求的频谱资源块组合时，则将其中任意一个组合分配给认知系统小区，如果没有总带宽刚好等于认知系统小区带宽需求的频谱资源块组合，则可以选择总带宽大于认知系统小区带宽需求的各种频谱资源块组合中，总带宽最小的频谱资源块组合。

如图11所示，为频谱分配模块203的一种具体分配流程，包括如下步骤：

S111、启动频谱分配流程，执行步骤S112；

S112、认知系统中的小区把检测到的空闲频谱及评估出的自身带宽需求通知频谱分配模块203，执行步骤S113；

S113、频谱分配模块203中的频谱选择子模块2033根据频谱协商模块输入的信息，获得该小区的可选频谱资源，执行步骤S114；

S114、频谱分配模块203中的特征提取子模块2031从频谱特征数据库2032中提取各可选频谱单元的使用特征信息，从而得到各频谱单元的可靠性，执行步骤S115；

S115、可选的频谱资源块按带宽做降序排列，执行步骤S116；

S116、频谱选择子模块2033为该小区选择可靠性高且尽量连续的频谱资源，具体选择方法如前所述。执行步骤S116；

S117、输出频谱分配结果，频谱分配过程结束。

其中，步骤S113实现对小区可选频谱资源的更新，即将认知系统检测到的可用空闲频谱单元集合中，对其它认知系统小区造成干扰的频谱单元删除，并将剩余的可用空闲频谱单元组合成可选频谱单元集合，这一过程由可选频谱更新单元根据频谱协商单元的输入信息完成。具体流程如图12所示，包括如下步骤：

[1]频谱协商单元查找已被分配的频谱资源，确定各频谱资源块的中心频率f_i，i＝1，2，N；执行步骤[2]；

[2]频谱协商单元判断认知系统的频率复用比能否允许为1，如果认知系统允许频率复用比为1，则d₀(f_i)为常数，即为小区半径的大小；如果认知系统的频率复用比不允许为1，则d₀(f_i)是中心频率f_i的函数，频谱协商单元根据不同频率的路径损耗，发射功率以及目标小区的信噪比要求确定d₀(f_i)的值；执行步骤[3]；

[3]频谱协商单元确定D＜d₀(f_i)的请求分配频谱资源的其它认知系统相关小区；执行步骤[4]；

[4]频谱协商单元发送频谱更新信息给请求分配频谱资源的其它认知系统相关小区；这行步骤[5]；

[5]请求分配频谱资源的其它认知系统相关小区根据接收到的来自频谱协商单元的信息，更新其可选频谱资源集合，进入图11所示流程中的步骤S114。

图11所示流程中的步骤S116是本发明实施例的核心内容，由频谱选择子模块2033完成，具体流程如图13所示：

[1]确定满足认知系统小区带宽需求的频谱资源块的数目i，i的初始值为1；执行步骤[2]；

[2]确定满足认知系统小区带宽需求的各频谱资源块的带宽大小及所有可能组合；执行步骤[3]；

[3]从步骤[2]中确定的所有可能组合中选出一种组合，即确定了所需要的频谱资源块数目，及各需求资源块的带宽大小；执行步骤[4]；

[4]确定组合中第j个频谱资源块的带宽需求，j的初始值为1；执行步骤[5]；

[5]从认知系统小区的空闲频谱资源中选出能够满足带宽需求的各空闲频谱资源块；执行步骤[6]；

[6]判断是否存在满足带宽需求的频谱资源块，是，执行步骤[7]；否，执行步骤[10]；

[7]遍历所选出的各空闲频谱资源块，找到可靠性最大的一块频谱，并选定此频谱；执行步骤[8]；

[8]判断是否有j＝i，是，执行步骤[9]；否，执行步骤[14]；

[9]判断系统小区可靠性是否满足可靠性最低门限，是，进入总流程中的步骤7；否，执行步骤[10]；

[10]更新带宽需求的组合数目，去掉不满足条件的组合形式；执行步骤[11]；

[11]判断是否存在其他带宽需求的组合形式，是，更新所有可能的组合形式，执行步骤[3]；否，执行步骤[12]；

[12]判断是否能够更新频谱资源块数目i，即判断带宽需求是否能继续分裂，是，分裂带宽需求，更新所使用的频谱资源块数目，执行步骤[1]；否，执行步骤[13]；

[13]以认知系统所支持的信道带宽大小为步长，降低系统的带宽需求，如果认知系统支持多种信道带宽标准，如LTE系统，则以所支持的最小的信道带宽为步长；执行步骤[1]；

[14]更新j＝j+1；执行步骤[4]。

当系统启动带宽需求分裂时，分裂的频谱需求的带宽必须属于认知系统所支持的信道带宽标准，例如：认知系统LTE的需求为10M，当启动带宽需求分配时，则由两块频谱资源来满足系统需求，两块频谱的带宽均为5M；这样可以得到两块频谱资源不同带宽大小的有限次组合；

如果检测的频谱资源块的带宽大于小区的需求带宽，则小区占用频谱资源块的不同频谱会有不同的可靠性。这是因为小区实际占用的授权系统的频谱单元不同。分别取频谱资源块的起始和终止频率处带宽，计算认知系统小区使用此频谱资源块的可靠性，依次判段是否满足系统的可靠性最低门限，以避免零碎频谱的产生；

优先考虑与小区需求带宽最接近的频谱资源块，即所得集合中最小整数对应的频谱资源块，目的是充分利用频谱资源，并减少零碎频谱的产生。

应用本发明实施例提出的频谱分配方法，根据检测的频谱资源块集合及小区的带宽需求信息，结合各频谱单元的可靠性，同时考察各空闲频谱单元的复用距离，得到多认知系统小区的频谱分配结果。这个分配结果，抑制了各认知系统小区之间的干扰，实现了小区的可靠性增加，降低了频谱切换率，同时尽量使用连续的频谱，避免了系统开销的增加。

本发明实施例提供的频谱分配技术充分考虑了频谱的可靠性，提高了认知系统的稳定性，并进一步在频谱分配时同时考虑可靠性和连续性两个因素，即保证了系统使用频谱的可靠性，有效降低了认知系统的频率切换次数；同时尽量保证所分配频谱的连续性，避免了系统开销的增加，提高了频谱利用率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种认知系统小区频谱分配方法，其特征在于，包括：

获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合；

根据所述可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，所述每一个频谱单元在认知系统中的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比；

根据各个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，确定由其中连续可选频谱单元组成的各频谱资源块在认知系统中的可靠性；

根据各频谱资源块的可靠性和带宽，在满足认知系统小区带宽需求并且综合可靠性大于设定可靠性门限值的各种频谱资源块组合中，优先选择频谱资源块数目最少的组合分配给认知系统小区；

所述综合可靠性是指：一组频谱资源块中，所述频谱资源块组合的综合可靠性为各频谱资源块可靠性的加权之和，或者，用各频谱资源块不可靠性的加权之积来表征频谱资源块组合的综合不可靠性，其中，每一个频谱资源块可靠性的权值为该频谱资源块的带宽与频谱资源块组合的总带宽的比值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当存在频谱资源块组合的总带宽等于认知系统小区带宽需求的频谱资源块组合时，则将其中任意一个组合分配给认知系统小区；

当存在至少两个频谱资源块组合的总带宽大于认知系统小区带宽需求的频谱资源块组合时，选择总带宽大于认知系统小区带宽需求的各种频谱资源块组合中，总带宽最小的频谱资源块组合分配给认知系统小区。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所有可选频谱单元的总带宽小于认知系统小区带宽需求时，降低系统小区带宽需求并根据降低后的带宽需求进行分配。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可选频谱单元在认知系统中的可靠性的确定方法具体包括：

确定设定的考察周期中，和认知系统小区请求频谱资源时刻相关的统计时间段；

根据可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，获得多个考察周期中，每一个统计时间段内各可选频谱单元的平均占用度

和平均被占用次数

确定可选频谱单元的可靠性R_i ^license为：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频谱资源块在认知系统中的可靠性的确定方法具体包括：

确定频谱资源块所包含的连续可选频谱单元可靠性的最低值；

将所述最低值、最低值减去一个设定值获得的差或最低值乘上一个小于1的系数获得的积，确定为频谱资源块的可靠性。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合，具体包括：

获得认知系统小区检测并上报的空闲频谱单元集合；

和请求频谱的所有认知系统小区进行频谱协商，删除所述空闲频谱单元集合中对其它已分配频谱资源的认知系统小区造成干扰的空闲频谱单元，并将剩余的空闲频谱单元组成为可选频谱单元集合。

7.一种认知系统小区频谱分配装置，其特征在于，包括：

频谱特征数据库，用于存储各频谱单元在授权系统中的使用特征信息；

特征提取子模块，用于从所述频谱特征数据库中提取的各空闲频谱使用特征信息，并计算各频谱单元的可靠性，所述各频谱单元的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比；

频谱选择子模块，用于获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合，并触发所述特征提取子模块确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，根据各个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，确定由其中连续可选频谱单元组成的各频谱资源块在认知系统中的可靠性，并根据各频谱资源块的可靠性和带宽，在满足认知系统小区带宽需求并且综合可靠性大于设定可靠性门限值的各种频谱资源块组合中，优先选择频谱资源块数目最少的组合分配给认知系统小区；

所述综合可靠性是指：一组频谱资源块中，所述频谱资源块组合的综合可靠性为各频谱资源块可靠性的加权之和，或者，用各频谱资源块不可靠性的加权之积来表征频谱资源块组合的综合不可靠性，其中，每一个频谱资源块可靠性的权值为该频谱资源块的带宽与频谱资源块组合的总带宽的比值。

8.如权利要求7所述的认知系统小区频谱分配装置，其特征在于，所述频谱选择子模块包括：

频谱协商单元，用于根据认知系统小区检测并上报的可用频谱资源在各认知系统小区间进行频谱协商；

可用频谱更新单元，用于根据所述频谱协商单元的协商结果，删除所述空闲频谱单元集合中对其它已分配频谱资源的认知系统小区造成干扰的空闲频谱单元，并将剩余的空闲频谱单元组成为可选频谱单元集合；

可靠性计算单元：用于根据所述特征提取子模块从所述频谱特征数据库中提取的各空闲频谱使用特征信息，计算各频谱资源块的可靠性；

频谱资源选择单元，根据带宽需求，选择满足带宽需求的空闲频谱资源块；

可靠性判决单元，用于根据各频谱资源块的可靠性和带宽，在满足认知系统小区带宽需求时，优先选择频谱资源块数目最少的组合分配给认知系统小区并且判断综合可靠性是否大于设定可靠性门限值。

9.如权利要求8所述的认知系统小区频谱分配装置，其特征在于，所述频谱选择子模块还包括：

频谱需求分裂控制单元，用于根据所述可靠性判决单元的触发，对认知系统小区的带宽需求进行分裂。

10.一种认知系统小区频谱分配方法，其特征在于，包括：

获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合；

根据所述可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，所述每一个频谱单元在认知系统中的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比；

根据可选频谱单元可靠性，优先选择可靠性高的频谱单元分配给认知系统小区。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据可选频谱单元可靠性，优先选择可靠性高的频谱单元分配给认知系统小区，具体包括：

根据可选频谱单元可靠性从高到低的顺序，依次选择可选频谱单元分配给认知系统小区，直到选择出的所有可选频谱单元的组合满足认知系统小区带宽需求；并

当所有可选频谱单元的总和仍不满足认知系统小区带宽需求时，降低系统小区带宽需求并根据降低后的带宽需求进行分配。

12.一种认知系统小区频谱分配装置，其特征在于，包括：

用于获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合的单元；

用于根据所述可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性的单元，所述每一个频谱单元在认知系统中的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比；

用于根据可选频谱单元可靠性，优先选择可靠性高的频谱单元分配给认知系统小区的单元。

13.一种认知系统小区频谱分配系统，其特征在于，包括：

统计模块，用于统计各频谱单元在授权系统中的使用特征信息；

评估模块，用于评估预测认知系统小区的带宽需求；

频谱分配模块，用于获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合，从所述统计模块中获得可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，根据各个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，确定由其中连续可选频谱单元组成的各频谱资源块在认知系统中的可靠性，根据各频谱资源块的可靠性和带宽，在满足认知系统小区带宽需求并且综合可靠性大于设定可靠性门限值的各种频谱资源块组合中，优先选择频谱资源块数目最少的组合分配给认知系统小区；

所述每一个频谱单元在认知系统中的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比；

所述综合可靠性是指：一组频谱资源块中，所述频谱资源块组合的综合可靠性为各频谱资源块可靠性的加权之和，或者，用各频谱资源块不可靠性的加权之积来表征频谱资源块组合的综合不可靠性，其中，每一个频谱资源块可靠性的权值为该频谱资源块的带宽与频谱资源块组合的总带宽的比值。

14.一种认知系统小区频谱分配系统，其特征在于，包括：

统计模块，用于统计各频谱单元在授权系统中的使用特征信息；

评估模块，用于评估预测认知系统小区的带宽需求；

频谱分配模块，用于获得可以分配给请求频谱资源的认知系统小区的可选频谱单元集合，从所述统计模块中获得可选频谱单元集合中每一个可选频谱单元在授权系统中的使用特征信息，分别确定每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性，优先选择可靠性高的频谱单元分配给认知系统小区；

所述每一个可选频谱单元在认知系统中的可靠性与该频谱单元在授权系统中的占用度平均值成反比，且与授权用户出现的次数平均值成反比。

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