CN101808332A - 一种信道分配的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信道分配的方法和装置，属于通信技术领域。所述方法包括：确定所述主用户占用主用户簇内的各信道的概率，并根据所述概率生成信道序列；根据所述主用户簇内各次用户与所述主用户的距离，生成次用户序列；根据所述信道序列和次用户序列，为所述主用户簇内的次用户分配信道。所述装置包括：信道序列生成模块、次用户序列生成模块和分配模块。本发明实施例通过生成主用户簇内的信道序列和次用户序列，并根据信道序列和次用户序列进行信道分配，降低了信道分配过程中次用户之间的检测复杂度，提高了信道分配的时效性，同时也降低了信道分配的计算复杂度。

Description

一种信道分配的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种信道分配的方法和装置。

背景技术

在通信系统中，非授权次用户可以与授权主用户进行频谱共享，从而提高频谱效率，频谱共享是在频谱检测的基础上进行频谱分配，频谱共享的关键在于提高次用户频谱检测的可靠性以及建立有效的频谱分配方案。在动态频谱共享系统中，频谱共享体现为信道的共享，频谱检测即对信道占用情况的检测，频谱分配即信道的分配。

在动态频谱共享系统中进行信道检测时，由于链路衰落、阴影衰落、热噪声和随机噪声等因素的影响，使得次用户独立进行信道检测的可靠性难以得到保证，所以协作检测成为信道检测的一种重要方式，协作检测即将多个次用户的检测结果进行融合，以提高信道检测的可靠性。协作检测的一个重要方面是检测信息的融合，即如何对不同次用户的检测结果进行有效合并，在进行检测结果的融合时，通常次用户之间需要进行信息的交互，信道检测的关键在于融合准则的选取。

在信道检测的基础上进行信道分配是信道共享的另一个关键问题，在现有技术中，通常采用的信道分配的方法有两种：基于模拟退火算法(SA，Simulated Annealing)的信道分配方法、基于颜色敏感的图着色的信道分配方法。

在对现有技术进行研究后，发明人发现：

在现有技术的信道分配方案中，在次用户较多时，采用模拟退火算法需要进行大量的次用户间的干扰检测，时效性较差，而采用图着色算法需要准确性较高的图的拓扑结构，计算复杂度很大，因此现有技术无法实现快速有效的信道分配。

发明内容

本发明实施例提供的信道分配方法和装置，能够实现快速有效的信道分配。具体如下：

本发明实施例提供了一种信道分配的方法，所述方法包括：

确定所述主用户占用主用户簇内的各信道的概率，并根据所述概率生成信道序列；

根据所述主用户簇内各次用户与所述主用户的距离，生成次用户序列；

根据所述信道序列和次用户序列，为所述主用户簇内的次用户分配信道。

本发明实施例还提供一种信道分配的装置，所述装置包括：

信道序列生成模块，确定所述主用户占用主用户簇内的各信道的概率，并根据所述概率生成信道序列；

次用户序列生成模块，根据所述主用户簇内各次用户与所述主用户的距离，生成次用户序列；

分配模块，用于根据所述信道序列和次用户序列，为所述主用户簇内的次用户分配信道。

本发明实施例通过生成主用户簇内的信道序列和次用户序列，并根据信道序列和次用户序列进行信道分配，降低了信道分配过程中次用户之间的检测复杂度，提高了信道分配的时效性，同时也降低了信道分配的计算复杂度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的信道分配的方法流程图；

图2是本发明实施例2提供的主用户的簇的划分示意图；

图3是本发明实施例2提供的信道分配的方法流程图；

图4是本发明实施例3提供的信道分配的方法流程图；

图5是本发明实施例4提供的信道协作检测的方法流程图；

图6是本发明实施例5提供的信道分配的方法流程图；

图7是本发明实施例6提供的信道分配的方法流程图；

图8是本发明实施例7提供的信道分配的装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

本发明实施例1提供了一种信道分配方法，参见图1，该方法包括如下步骤：

101：确定该主用户占用主用户簇内的各信道的概率，并根据该概率生成信道序列；

102：根据该主用户簇内各次用户与该主用户的距离，生成次用户序列；

103：根据该信道序列和次用户序列，为该主用户簇内的次用户分配信道。

本发明实施例通过生成主用户簇内的信道序列和次用户序列，并根据信道序列和次用户序列进行信道分配，降低了信道分配过程中次用户之间的检测复杂度，提高了信道分配的时效性，同时也降低了信道分配的计算复杂度。

实施例2

本发明实施例2提供了一种信道分配的方法，在信道协作检测的基础上进行信道的分配。该实施例中，以服务区内的各个主用户为中心，按照次用户与主用户距离最小的原则，将每个主用户和若干个次用户划分在一起进行信道分配。优选的，可以先对每个主用户划分簇，使得该主用户的簇内没有其他的主用户，且簇内次用户到簇内主用户的距离小于到其他主用户的距离，然后确定主用户占用主用户簇内的各信道的概率。

对主用户划分簇的方法可参见图2，在图中三角表示的是主用户，小圆圈表示的次用户。以其中的主用户a为例，可以采用如下方法划分主用户a的簇：以主用户a为中心，划分主用户a的次用户，如果一个次用户到主用户a的距离小于到其他主用户的距离，则将该次用户划分为主用户a的次用户；接下来划分范围，以主用户a为中心，以主用户a的所有次用户中与主用户a的距离的最大值为半径，得到一个圆，将该圆的范围作为主用户a的簇。

当然，如果已存在划分好的簇，且各簇都包含一个主用户和若干个次用户，本实施例可以不进行对每个主用户划分簇，而直接通过确定主用户占用主用户簇内的各信道的概率生成信道序列，根据信道序列和次用户序列来为主用户簇内的次用户分配信道。其中，确定主用户占用主用户簇内的各信道的概率可以采用现有技术提供的检测方法，也可以采用本发明实施例3提供的信道协作检测方法。

参见图3，上述为主用户簇内的次用户分配信道的具体步骤如下：

301：根据主用户占用簇内每个信道的概率，将簇内信道按照主用户占用的概率由小到大的顺序进行排序，生成信道序列。

具体的，仍以主用户a为例进行说明，根据主用户a占用的n个信道的概率，将n个信道按照占用概率由小到大的顺序依次排列，生成信道序列F＝{f₁，f₂……f_n}，即信道f₁被主用户占用的概率最小，信道f_n被主用户占用的概率最大。

302：根据每个次用户与主用户的距离，将每个次用户按照与主用户的距离由小到大的顺序进行排序，生成次用户序列。

具体的，仍以主用户a为例进行说明，将主用户簇内的k个次用户按照与主用户的距离由小到大的顺序进行排序，生成次用户序列U＝{u₁，u₂……u_k}，即次用户u₁距离主用户最近，次用户u_k距离主用户最远。

303：根据生成的信道序列和次用户序列，按照次用户序列的顺序为每个次用户分配信道。

在本实施例中，考虑到信道分配的着色理论和同信道干扰，在进行信道分配时，尽量复用每一个信道，在将同一信道分配给不同用户时，应满足信道中的次用户互不相邻，且信道中的次用户两两之间的距离都大于预设值Con。其中，预设值Con为同信道的干扰边界值Con，即当次用户u_i和次用户u_j的距离大于Con时，则次用户u_i和次用户u_j使用同一信道不会互相干扰。

例如，从301生成的信道序列中，获取已分配的信道序列和未分配的信道序列，即：将信道序列中已分配的信道划分为已分配的信道序列，未分配的信道划分为未分配的信道序列；在为主用户簇内的当前次用户分配信道时：

如果该已分配的信道序列为空，此时当前次用户为次用户序列中的第一个次用户，则将该信道序列中的第一个信道分配给当前次用户。

如果该已分配的信道序列不为空，此时当前次用户为次用户序列的第一个次用户以外的次用户，则根据预设的判断策略从该已分配的信道序列中依次判断已分配的信道能否被当前次用户复用；如果判断出该已分配的信道中存在能被当前次用户复用的信道，则分配该能被当前次用户复用的信道给当前次用户；如果判断出该已分配的信道中不存在能被当前次用户复用的信道，则将该未分配序列中的第一个信道分配给当前次用户；

其中，预设的判断策略为：获取每个已分配信道中的次用户；在该已分配信道序列中，依次判断每个信道中是否存在与该当前次用户相邻的次用户；如果其中的一个信道中存在与该当前用户相邻的次用户，则判定该信道不能被当前次用户复用；如果其中的一个信道中不存在与该当前用户相邻的次用户，则进一步判断该信道中是否存在与该当前次用户的距离小于预设值的次用户，如果存在，则判定该信道不能被该当前次用户复用，如果不存在，则判定该信道可以被当前次用户复用。

下面以主用户a为例说明信道分配的优选流程：根据信道序列F＝{f₁，f₂……f_n}和次用户序列U＝{u₁，u₂……u_k}，按照次用户u₁至u_k的顺序进行信道的分配。具体步骤如下：

1、分配信道f₁给用户u₁，即主用户占用概率最小的信道分配给距离主用户最近的用户。

2、按照分配顺序将信道f₂分配给与u₁相邻的用户u₂。

3、按照分配顺序为u₃分配信道。在分配信道时，首先判断已分配的信道能否进一步复用，步骤如下：

(1)判断能否复用信道f₁。判断u₁与u₃之间的距离是否大于等于Con，如果是，则将f₁分配给u₄；如果u₁与u₃之间的小于Con，则执行步骤(2)。

(2)判断能否复用信道f₂。由于u₂与u₃相邻，因此不能将f₂分配给u₃。

如果以上步骤得出已分配的信道不能复用，则直接分配信道f₃给u₃。

4、按照分配顺序为u₄分配信道。首先判断已分配的信道能否进一步复用，步骤如下：

(1)判断能否复用信道f₁。首先判断u₃是否占用，如果是，则不能分配f₁给u₄。执行步骤(2)；如果u₃未占用信道f₁，则进一步判断u₁与u₄之间的距离是否大于等于Con，如果是，则将f₁分配给u₄；如果u₁与u₄之间的小于Con，则执行步骤(2)。

(2)判断能否复用信道f₂。由于u₂与u₃相邻，因此未将f₂分配给u₃，判断u₂与u₄之间的距离是否大于等于Con，如果是，则将f₂分配给u₄否则执行步骤(3)。

(3)判断能否复用信道f₃。由于u₂与u₃相邻，因此不能将f₂分配给u₃。

如果以上步骤得出已分配的信道不能复用，则直接分配信道f₄给u₄。

5、按照分配顺序为u₅分配信道，分配的方法与为u₄分配信道的方法相同，不再赘述。

从上述信道分配的方法可以看出，在为次用户分配信道时，由于是按照信道序列和次用户序列进行分配的，因此在分配信道时的干扰检测也比较简单，如只需要检测次用户是否相邻及次用户间的距离是否大于干扰边界值即可，因此避免了SA算法中次用户需要进行大量信道干扰检测的缺点。同时，按照上述的信道序列和次用户序列进行信道分配，与图着色算法相比，不需要构造复杂准确的拓扑结构，而计算复杂度也大大降低。

需要说明的是，在需要考虑次用户对主用户的干扰的应用场景中，在303中为次用户分配信道后，都进行对主用户干扰的检测，如果分配某一次用户u_j时使次用户整体对主用户的干扰超过预设的阈值，则停止为该层内u_j以后的次用户分配信道。其中，该阈值可以根据主用户的抗干扰能力进行预先设定。

本发明实施例在信道检测的基础上进行信道分配，根据主用户占用信道的概率和次用户与主用户的距离，生成信道序列和次用户序列，并根据信道序列和次用户序列进行信道分配，提高了信道分配的时效性，降低了信道分配的计算复杂度。并且在信道分配时选择尽量复用信道的策略，最大化信道的利用率，提高通信系统的整体性能。

实施例3

本发明实施例3提供了一种信道分配的方法，与实施例2的区别在于，可以主用户的将簇进一步划分为若干层，然后逐层为次用户分配信道，从而降低对簇内信道进行分配时的复杂度。参见图4，分配信道的方法具体如下：

401：根据簇内次用户到主用户的距离，按照预设的划分策略对主用户的簇进行层的划分。

将簇内的次用户按层划分处理可以降低系统的计算复杂度。优选的，预设的划分策略可以为：以固定的距离依次划分主用户的层，比如将距离主用户10米以内的范围作为第一层，将距离主用户10米至20米内的范围作为第二层。或者，预设的划分策略也可以为：以递增的距离依次划分主用户的层，比如将距离主用户8米以内的范围作为第一层，将距离主用户8米至17米以内的范围作为第二层，将距离主用户17米至27米以内的范围作为第三层。

预设的划分策略可以根据具体的应用场景进行设定。在系统的处理能力较强或次用户较少的应用场景中，可以将层的范围划分的较大或者将整个簇划分为一个层进行处理，在系统的处理能力较弱或次用户较多的应用场景中，可以将层的范围划分的较小以限制每个层内的次用户数量。

402：根据主用户占用簇内每个信道的概率，将簇内信道按照主用户占用的概率由小到大的顺序进行排序，生成信道序列。具体方法与301相同，不再赘述。

403：根据每个次用户与主用户的距离，将每个次用户按照与主用户的距离由小到大的顺序进行排序，生成次用户序列。具体方法与302相同，不再赘述。

404：按照与主用户的距离为层中的次用户分配信道。

在逐层进行信道的分配时，首先为距离主用户最近的第一层中的次用户分配信道，然后按照距离主用户的远近为其他层的次用户分配信道。在本实施例中，在进行信道分配时，尽量复用每一个信道，在将同一信道分配给不同用户时，应满足信道中的次用户互不相邻，且信道中的次用户两两之间的距离都大于预设值Con。其中，预设值Con为同信道的干扰边界值Con，即当用户u_i和u_j的距离大于Con时，u_i和u_j使用同一信道不会互相干扰。

具体的，为主用户簇内当前层的次用户分配信道的方法如下：

404a：从403生成的次用户序列中，获取当前层内的次用户序列；获取的当前层的次用户序列仍然是按照距离主用户由远及近的顺序进行排列的。

404b：获取当前层的信道序列。

优选的，在获取当前层的信道序列时，可以有以下两种方案：

第一种方案：将全部信道的序列如F＝{f₁，f₂……f_n}作为当前层的信道序列，这种信道序列选取的方法主要出于信道利用率方面的考虑，即能复用的信道尽量全部复用，可以应用于系统处理能力较强，或通信系统较为简单的场景。

第二种方案：将全部信道的序列如F＝{f₁，f₂……f_n}中除去在其它层中已分配的信道，得到新的信道序列，将新的信道序列作为当前层的信道序列，由此可以减少参与分配的信道的数量，这种信道序列选取的方法主要出于降低系统计算复杂度方面的考虑，可以应用于系统处理能力较弱，或通信系统较为复杂的场景中。

404c：按照当前层的次用户序列的顺序为当前层的每一个次用户分配信道。为其中的当前次用户分配信道的方法如下：

从该当前层的信道序列中，获取该当前层的已分配的信道序列和未分配的信道序列；

在为当前层的当前次用户分配信道时：如果该已分配的信道序列为空，此时当前次用户为当前层内次用户序列中的第一个次用户，则将该未分配的信道序列中的第一个信道分配给当前次用户。如果该已分配的信道序列不为空，此时当前次用户为当前层次用户序列中第一个次用户以外的次用户，则根据预设的判断策略从该已分配的信道序列中依次判断已分配的信道能否被当前次用户复用；如果判断出该已分配的信道中存在能被当前次用户复用的信道，则分配该能被当前次用户复用的信道给当前次用户；如果判断出该已分配的信道中不存在能被当前次用户复用的信道，则将该未分配序列中的第一个信道分配给当前次用户。

其中，在404c中，预设的判断策略为：获取每个已分配信道中的次用户；在该已分配信道序列中，依次判断每个信道中是否存在与该当前次用户相邻的次用户；如果其中的一个信道中存在与该当前用户相邻的次用户，则判定该信道不能被当前次用户复用；如果其中的一个信道中不存在与该当前用户相邻的次用户，则进一步判断该信道中是否存在与该当前次用户的距离小于预设值的次用户，如果存在，则判定该信道不能被该当前次用户复用，如果不存在，则判定该信道可以被当前次用户复用。

需要说明的是，在需要考虑次用户对主用户的干扰的应用场景中，在为次用户分配信道后，都进行对主用户干扰的检测，如果分配某一次用户u_j时使次用户整体对主用户的干扰超过预设的阈值，则停止为该层内u_j以后的次用户分配信道。其中，该阈值可以根据主用户的抗干扰能力进行预先设定。

本发明实施例在信道检测的基础上进行信道分配，根据主用户占用信道的概率和次用户与主用户的距离，生成信道序列和次用户序列，并根据信道序列和次用户序列进行信道分配，提高了信道分配的时效性，降低了信道分配的计算复杂度。并且在信道分配时选择尽量复用信道的策略，最大化信道的利用率，提高通信系统的整体性能。

实施例4

本发明实施例4提供了一种信道协作检测的方法，在划分的主用户的簇内，利用最小均方误差准则进行信道协作检测，可以有效融合各次用户对主用户进行的信道检测的结果，确定主用户占用簇内各个信道的概率，以便于更好的进行信道的分配。

参见图5，以下详细说明某一主用户占用主用户簇内信道的概率的具体步骤，服务区内其他主用户可以按照相同方法确定自身占用簇内信道的概率。具体步骤如下：

501：由主用户簇内的次用户检测该主用户占用簇内每个信道的概率，并获取每个次用户的检测结果。

以主用户a为例进行说明，假设在主用户a划分的簇内，有n个信道，k个次用户。优选的，次用户对主用户a占用n个信道的概率进行检测的方法可以为：在预设时间内，次用户检测主用户a占用某一信道的时间，根据占用该信道的时间和该预设时间的比值确定占用该信道的概率，次用户按照相同的方法分别对n个信道进行检测后得到n个检测结果。

502：根据主用户簇内各次用户的检测结果，确定主用户占用每个信道的概率。

在本发明实施例中，可以根据各次用户的检测结果，结合最小均方误差准则，确定主用户占用每个信道的概率。

具体的，以主用户a簇内的信道f_a为例进行说明，假设第i个用户u_i检测主用户a占用信道f_a的概率为检测概率的方差为

且

其中d_i表示第i个次用户与主用户a之间的距离；假设主用户a占用该信道的概率期望为：

根据各次用户的检测结果，结合最小均方误差准则，求得的主用户占用信道f_a的概率为

则求解

的具体步骤如下：

假设

其中ω＝(ω₁，ω₂，...，ω_n)^T为权重矢量且满足无偏性，即进一步计算满足最小均方误差准则的ω，计算步骤如下：

$\mathrm{Var}=\left(\hat{p}\right)=E\left[{\left(\hat{p}-p\right)}^T(\hat{p}-p)\right]$

$=\mathrm{Tr}\left(\mathrm{cov}\left(\hat{p}\right)\right)$

$=\mathrm{Tr}\left(\mathrm{cov}\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^k{\mathrm{\ω}}_i{\hat{p}}_i\right)\right)$

$=\mathrm{Tr}\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^k{\mathrm{\ω}}_i^2\mathrm{cov}\left({\hat{p}}_i\right)\right)$

$={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^k\left({\mathrm{\ω}}_i^2\mathrm{Tr}\left(\mathrm{cov}\left({\hat{p}}_i\right)\right)\right)$

$={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^k{\mathrm{\ω}}_i^2{\mathrm{\σ}}_i^2$

根据

求解

其中，该

满足

求解步骤如下：

假设 $L\left(\mathrm{\ω}\right)={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^k\left({\mathrm{\ω}}_i^2{\mathrm{\σ}}_i^2\right)+\mathrm{\λ}({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^k{\mathrm{\ω}}_i-1)$

则有 $\left\{\begin{array}{c}\frac{\∂L}{\∂{\mathrm{\ω}}_i}=0\\ \frac{\∂L}{\∂\mathrm{\λ}}=0\\ \frac{{\∂}^{2}L}{\∂{\mathrm{\ω}}_i^2}=2{\mathrm{\σ}}_i^2>0,i=1,...,n\end{array}\right.$

根据上述方程求解得到

另外，由

有

(k为一常量)，将

代入上式，得到

${\widehat{\mathrm{\ω}}}_i=\frac{1}{{\mathrm{kd}}_i}/{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^k\frac{1}{{\mathrm{kd}}_i}=\frac{1}{d_i}/{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^k\frac{1}{d_i};$

在求出

根据

得到主用户占用信道f_a的概率为：

$\hat{p}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^k{\mathrm{\ω}}_i{\hat{p}}_i={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^k\left((\frac{1}{d_i}/{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^k\frac{1}{d_i}){\hat{p}}_i\right).$

由上述求解过程可知，求得的主用户占用信道f_a的概率是融合了各次用户的检测结果而得到的，且满足最小均方误差准则，因此更接近主用户占用信道的实际概率。

按照上述方法即可分别确定主用户占用簇内的各个信道的概率。需要说明的是，进行信道协作检测能够实现更好的信道分配，例如，与主用户距离越近的用户对主用户的干扰也越大，因此可以优先将空闲概率大的信道分配给与主用户距离近的次用户，空闲概率越低的用户分配给与主用户距离远的用户。

本实施例中通过对各个次用户的检测结果进行整体运算，即可利用最小均方误差准则确定主用户占用簇内信道的概率，而不需要各次用户之间进行交互，从而节约了通信的开销。

本发明实施例通过利用最小均方误差准进行信道协作检测，可以节省在信道协作检测时的信令开销，提高信道协作检测的效率和准确性，以便于更好的进行信道的分配。

实施例5

本发明实施例5提供了一种信道分配的方法，在信道协作检测的基础上进行信道的分配与实施例2的区别在于，分配信道时以提高对次用户的服务质量为侧重点，因此在为次用户分配信道时，尽量保证占用全部信道，并且使每个信道分配的次用户尽量少，以此提高每个次用户的服务质量。参见图6，具体方法如下：

601：根据主用户占用簇内每个信道的概率，将簇内信道按照主用户占用的概率由小到大的顺序进行排序，生成信道序列。方法与301相同，此处不再赘述。

602：根据每个次用户与主用户的距离，将每个次用户按照与主用户的距离由小到大的顺序进行排序，生成次用户序列。方法与302相同，此处不再赘述。

603：根据生成的信道序列和次用户序列，按照次用户序列的顺序为每个次用户分配信道。

具体的，为了使每个信道分配的次用户尽量少，为主用户簇内的当前次用户分配信道的方法如下：

从601生成的信道序列中，获取该已分配的信道序列和未分配的信道序列；

在为主用户簇内的当前次用户分配信道时：

如果该已分配的信道序列为空，此时当前次用户为次用户序列中的第一个次用户。则将该信道序列中的第一个信道分配给当前次用户。

如果该已分配的信道序列和未分配的信道序列都不为空，此时当前次用户为次用户序列的第一个次用户以外的次用户，则将该未分配的信道序列中的第一个信道分配给当前次用户；

如果该未分配的信道序列为空，此时所有信道已分配完，在为当前次用户分配信道时，需要复用已分配的信道，则根据预设的判断策略从该已分配的信道序列中依次判断已分配的信道能否被当前次用户复用；当判断出已分配的信道中存在能被当前次用户复用的信道时，则分配该能被当前次用户复用的信道给当前次用户。

其中，在603中，预设的判断策略为：获取每个已分配信道中的次用户；在该已分配信道序列中，依次判断每个信道中是否存在与该当前次用户相邻的次用户；

如果其中的一个信道中存在与该当前用户相邻的次用户，则判定该信道不能被当前次用户复用；

如果其中的一个信道中不存在与该当前用户相邻的次用户，则进一步判断该信道中是否存在与该当前次用户的距离小于预设值的次用户，如果存在，则判定该信道不能被该当前次用户复用，如果不存在，则判定该信道可以被当前次用户复用。

具体的，以主用户a为例说明信道分配的优选流程：根据信道序列F＝{f₁，f₂……f_n}和次用户序列U＝{u₁，u₂……u_k}，按照次用户u₁至u_k的顺序进行信道的分配。具体步骤如下：

1、分配信道f₁给用户u₁，即主用户占用概率最小的信道分配给距离主用户最近的用户。

2、按照分配顺序将信道f₂分配给与u₁相邻的用户u₂。

3、按照分配顺序为u₃分配信道。在分配信道时，首先判断已分配的信道能否进一步复用，步骤如下：

(1)判断能否复用信道f₁。判断u₁与u₃之间的距离是否大于等于Con，如果是，则将f₁分配给u₄；如果u₁与u₃之间的小于Con，则执行步骤(2)。

(2)判断能否复用信道f₂。由于u₂与u₃相邻，因此不能将f₂分配给u₃。

如果以上步骤得出已分配的信道不能复用，则直接分配信道f₃给u₃。

4、按照分配顺序为u₄分配信道。首先判断已分配的信道能否进一步复用，步骤如下：

(1)判断能否复用信道f₁。首先判断u₃是否占用，如果是，则不能分配f₁给u₄。执行步骤(2)；如果u₃未占用信道f₁，则进一步判断u₁与u₄之间的距离是否大于等于Con，如果是，则将f₁分配给u₄；如果u₁与u₄之间的小于Con，则执行步骤(2)。

(2)判断能否复用信道f₂。由于u₂与u₃相邻，因此未将f₂分配给u₃，判断u₂与u₄之间的距离是否大于等于Con，如果是，则将f₂分配给u₄否则执行步骤(3)。

(3)判断能否复用信道f₃。由于u₂与u₃相邻，因此不能将f₂分配给u₃。

如果以上步骤得出已分配的信道不能复用，则直接分配信道f₄给u₄。

5、按照分配顺序为u₅分配信道，分配的方法与为u₄分配信道的方法相同，不再赘述。

需要说明的是，在需要考虑次用户对主用户的干扰的应用场景中，在603中为次用户分配信道后，都进行对主用户干扰的检测，如果分配某一次用户u_j时使次用户整体对主用户的干扰超过预设的阈值，则停止为该层内u_j以后的次用户分配信道。其中，该阈值可以根据主用户的抗干扰能力进行预先设定。

本发明实施例在信道检测的基础上进行信道分配，根据主用户占用信道的概率和次用户与主用户的距离，生成信道序列和次用户序列，并根据信道序列和次用户序列进行信道分配，提高了信道分配的时效性，降低了信道分配的计算复杂度。并且在信道分配时选择尽量提高次用户服务质量的策略，使次用户能充分的利用信道，提高系统整体的服务质量。

实施例6

本发明实施例6提供了一种信道分配的方法，在信道协作检测的基础上进行信道的分配。

与实施例3类似，本发明实施例也需要划分主用户的簇，利用信道协作检测的方法获取主用户占用簇内信道的概率。在为次用户分配信道时，对簇进行层的划分以降低计算复杂度。

本发明实施例与实施例3的区别在于，分配信道时以提高对次用户的服务质量为侧重点，因此在为次用户分配信道时，尽量保证占用全部信道，并且使每个信道分配的次用户尽量少，以此提高每个次用户的服务质量。参见图7，具体方法如下：

701-703与401-403的方法相同，此处不再赘述。

704：按照与主用户的距离为层中的次用户分配信道。

在逐层进行信道的分配时，首先为距离主用户最近的第一层中的次用户分配信道，然后按照距离主用户的远近为其他层的次用户分配信道。在本实施例中，在进行信道分配时，使每个信道分配的次用户尽量少，在将同一信道分配给不同用户时，应满足信道中的次用户互不相邻，且信道中的次用户两两之间的距离都大于预设值Con。其中，预设值Con为同信道的干扰边界值Con，即当用户u_i和u_j的距离大于Con时，u_i和u_j使用同一信道不会互相干扰。

具体的，为主用户簇内当前层的次用户分配信道的方法如下：

704a：从703生成的次用户序列中，获取当前层内的次用户序列；获取的当前层的次用户序列仍然是按照距离主用户由远及近的顺序进行排列的。

704b：获取当前层的信道序列。具体方法与404b相同，不再赘述。

704c：按照当前层次用户序列的顺序为当前层的每一个次用户分配信道。为其中的当前次用户分配信道的方法如下：

从该当前层的信道序列中，获取该当前层的已分配的信道序列和未分配的信道序列；

在为当前层的当前次用户分配信道时：

如果该已分配的信道序列为空，此时当前次用户为次用户序列中的第一个次用户。则将该第一层信道序列中的第一个信道分配给当前次用户。

如果该已分配的信道序列和未分配的信道序列都不为空，此时当前次用户为次用户序列的第一个次用户以外的次用户。则将该未分配的信道序列中的第一个信道分配给当前次用户；

如果该未分配的信道序列为空，此时所有信道已分配完，在为当前次用户分配信道时，需要复用已分配的信道。则根据预设的判断策略从该已分配的信道序列中依次判断已分配的信道能否被当前次用户复用；当判断出该已分配的信道中存在能被当前次用户复用的信道时，则分配该能被当前次用户复用的信道给当前次用户。

需要说明的是，在需要考虑次用户对主用户的干扰的应用场景中，在604中为次用户分配信道后，都进行对主用户干扰的检测，如果分配某一次用户u_j时使次用户整体对主用户的干扰超过预设的阈值，则停止为该层内u_j以后的次用户分配信道。其中，该阈值可以根据主用户的抗干扰能力进行预先设定。

本发明实施例在信道检测的基础上进行信道分配，根据主用户占用信道的概率和次用户与主用户的距离，生成信道序列和次用户序列，并根据信道序列和次用户序列进行信道分配，提高了信道分配的时效性，降低了信道分配的计算复杂度。并且在信道分配时选择尽量提高次用户服务质量的策略，使次用户能充分的利用信道，提高系统整体的服务质量。

实施例7

本发明实施例7提供了一种信道分配的装置，该装置根据主用户占用簇内信道的概率，以及次用户与主用户的距离，生成信道序列和次用户序列，并根据生成的信道序列和次用户序列为簇内的次用户分配信道。参见图8，该装置包括：

信道序列生成模块801，确定该主用户占用主用户簇内的各信道的概率，并根据该概率生成信道序列；

次用户序列生成模块802，根据该主用户簇内各次用户与该主用户的距离，生成次用户序列；

分配模块803，用于根据该信道序列生成模块801生成的该信道序列和该次用户序列生成模块802生成的次用户序列，为该主用户簇内的次用户分配信道。

进一步的，在生成信道序列时，该信道序列生成模块801，具体用于按照该主用户占用各信道的概率由小到大的顺序，将该各信道排序生成信道序列；

在生成次用户序列时，该次用户序列生成模块802，具体用于按照该各次用户与该主用户的距离由小到大的顺序，将该各次用户排序生成次用户序列。

在本发明实施例中，由簇内的次用户对主用户占用簇内信道的概率进行检测，并融合各次用户的检测结果得到主用户占用簇内各信道的概率。

进一步的，该信道序列生成模块801还包括：

获取子单元，用于获取该次用户检测该主用户占用该主用户簇内的各信道的检测结果；

确定子单元，用于根据该获取单元获取的检测结果确定该主用户占用该主用户簇内的各信道的概率。

具体的，可以选择最小均方误差准则对各次用户的检测结果进行融合，该确定单元，具体用于根据该检测结果，按照最小均方误差准则，计算该主用户占用该主用户簇内的各信道的概率。

在簇内进行信道的分配时，该分配模块803，用于按照各次用户在该次用户序列的顺序，依次为各次用户分配信道，其中，将该信道序列中已分配的信道和未分配的信道分别划分为已分配信道序列和未分配信道序列。

在本发明实施例中，为了降低对簇内用户分配信道时的计算复杂度，可以对主用户的簇进行层的划分，然后逐层进行对次用户进行信道分配。此时，该装置还包括：

划分模块804，用于将该主用户簇进行层划分，并确定该当前层的次用户序列，该当前层的次用户序列包括该次用户序列中属于当前层的次用户；

则该分配模块803，还用于按照各次用户在该当前层的次用户序列的顺序，为各次用户分配信道，其中，将该当前层的信道序列中已分配的信道序列和未分配的信道序列分别划分为已分配信道序列和未分配信道序列。

其中，各次用户在该已分配信道序列和未分配信道序列的顺序与各次用户在该次用户序列的顺序相同。

在簇内进行信道的分配时，如果以信道利用率为侧重点，则在分配信道时，尽量复用每一个信道。

此时在进行信道分配时，该分配模块803，具体用于当该已分配信道序列为空时，将该未分配信道序列中的第一个信道分配给当前次用户；当该已分配信道序列不为空，且该已分配信道序列包括能被当前次用户复用的已分配信道时，将该信道分配给当前次用户，否则将该未分配信道序列中的第一个信道分配给当前次用户。

在簇内进行信道的分配时，如果以提高对次用户的服务质量为侧重点，则在为次用户分配信道时，尽量保证占用全部信道，并且使每个信道分配的次用户尽量少。

此时在进行信道分配时，该分配模块803，具体用于当该已分配信道序列为空时，将该未分配信道序列中的第一个信道分配给当前次用户；当该已分配信道序列和该未分配信道序列都不为空时，将该未分配信道序列中的第一个信道分配给当前次用户；当该未分配信道序列为空，且该已分配信道序列包括能被当前次用户复用的已分配信道时，分配该信道给当前次用户。

其中，该分配模块803在进行信道分配时，按照以下条件判断已分配的信道能否被当前次用户复用：该信道不存在与该当前用户相邻的次用户，且不存在与该当前次用户的距离小于预设值的次用户。

在需要考虑主用户对次用户的干扰的应用场景中，该装置还包括：

检测模块805，用于用于检测已分配信道的该次用户对该主用户的干扰，若该干扰大于预设值，则向该分配模块803发送停止分配信道的请求，该分配模块803收到该请求后，则不为该信道序列中的该当前次用户以及该当前次用户以后的次用户分配信道。

本发明实施例根据主用户占用信道的概率和次用户与主用户的距离，生成信道序列和次用户序列，并根据信道序列和次用户序列进行信道分配，提高了信道分配的时效性，降低了信道分配的计算复杂度。并且在信道分配时选择尽量提高次用户服务质量的策略，使次用户能充分的利用信道，提高系统整体的服务质量。

Claims (11)

1.一种信道分配的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定所述主用户占用主用户簇内的各信道的概率，并根据所述概率生成信道序列；

根据所述主用户簇内各次用户与所述主用户的距离，生成次用户序列；

根据所述信道序列和次用户序列，为所述主用户簇内的次用户分配信道。

2.根据权利要求1所述的信道分配的方法，其特征在于，所述确定所述主用户占用主用户簇内的各信道的概率，包括：

获取所述次用户检测所述主用户占用所述主用户簇内的各信道的检测结果；

根据所述检测结果确定所述主用户占用所述主用户簇内的各信道的概率。

3.根据权利要求2所述的信道分配的方法，其特征在于，根据所述检测结果确定所述主用户占用所述主用户簇内的各信道的概率，包括：

根据所述检测结果，按照最小均方误差准则，计算所述主用户占用所述主用户簇内的各信道的概率。

4.根据权利要求1所述的信道分配的方法，其特征在于，

所述根据所述概率生成信道序列包括：

按照所述主用户占用各信道的概率由小到大的顺序，将所述各信道排序生成信道序列；

所述生成次用户序列包括：

按照所述各次用户与所述主用户的距离由小到大的顺序，将所述各次用户排序生成次用户序列。

5.根据权利要求1所述的信道分配的方法，其特征在于，所述根据所述信道序列和次用户序列，为所述主用户簇内的次用户分配信道包括：

按照各次用户在所述次用户序列的顺序，依次为各次用户分配信道，其中，将所述信道序列中已分配的信道和未分配的信道分别划分为已分配信道序列和未分配信道序列。

6.根据权利要求1所述的信道分配的方法，其特征在于，

所述根据所述信道序列和次用户序列，为所述主用户簇内的次用户分配信道之前，还包括：

将所述主用户簇进行层划分，并确定所述当前层的次用户序列，所述当前层的次用户序列包括所述次用户序列中属于当前层的次用户；

所述根据所述信道序列和次用户序列，为所述主用户簇内的次用户分配信道包括：按照各次用户在所述当前层的次用户序列的顺序，为各次用户分配信道，其中，将所述当前层的信道序列中已分配的信道序列和未分配的信道序列分别划分为已分配信道序列和未分配信道序列。

7.根据权利要求5或6所述的信道分配的方法，其特征在于，所述根据所述信道序列和次用户序列，为所述主用户簇内的次用户分配信道包括：

若所述已分配信道序列为空，将所述未分配信道序列中的第一个信道分配给当前次用户；

若所述已分配信道序列不为空，且所述已分配信道序列包括能被当前次用户复用的已分配信道，将所述信道分配给当前次用户；

若所述已分配信道序列和所述未分配信道序列都不为空，将所述未分配信道序列中的第一个信道分配给当前次用户。

8.根据权利要求7所述的信道分配的方法，其特征在于，所述能被当前次用户复用的已分配信道为满足如下条件的信道：

所述信道不存在与所述当前用户相邻的次用户，且不存在与所述当前次用户的距离小于预设值的次用户。

9.根据权利要求5或6所述的信道分配的方法，其特征在于，所述各次用户在所述已分配信道序列和未分配信道序列的顺序与所述各次用户在所述次用户序列的顺序相同。

10.根据权利要求1所述的信道分配的方法，其特征在于，所述为主用户簇内的次用户分配信道之后，还包括：

检测已分配信道的所述次用户对所述主用户的干扰，若所述干扰大于预设值，则不为所述信道序列中的所述当前次用户以及所述当前次用户以后的次用户分配信道。

11.一种信道分配的装置，其特征在于，所述装置包括：

信道序列生成模块，确定所述主用户占用主用户簇内的各信道的概率，并根据所述概率生成信道序列；

次用户序列生成模块，根据所述主用户簇内各次用户与所述主用户的距离，生成次用户序列；

分配模块，用于根据所述信道序列生成模块生成的所述信道序列和所述次用户序列生成模块生成的次用户序列，为所述主用户簇内的次用户分配信道。

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