CN101909303B - 无线蜂窝网络的调度方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种无线蜂窝网络的调度方法、装置及系统，涉及通信领域，能够在认知无线电蜂窝系统中实现高性能的调度。通过中继站根据获取的频谱感知信息和信道质量信息，确定资源分配目标信息，向基站发送所述资源分配目标信息。所述基站根据获取的频谱感知信息和信道质量信息，以及所述中继站发送的资源分配目标信息，为所述中继站分配网络资源并将分配结果通知给所述中继站，并根据所述分配结果，向所述中继站发送数据。所述中继站根据所述基站发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为接入的移动终端分配资源并将分配结果通知给所述移动终端，根据所述分配结果，向所述移动终端发送数据。

Description

无线蜂窝网络的调度方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种无线蜂窝网络的调度方法、装置及系统。

背景技术

为了提高频谱利用率，提出了认知无线电(Cognitive Radio，CR)的思想。该思想将无线系统分为主系统(Primary System)和次系统(Secondary System)。

其中，主系统通常为现有的无线通信系统，由主用户(Primary User，PU)和主基站(Primary Base Station)构成，它们拥有合法的频谱授权，因此，它们的传输不能被非授权的次系统干扰。

次系统可以仅由次用户(Secondary User，SU)构成，也可以由次用户和次基站构成。次系统没有合法的频谱授权，只能利用空闲的主系统频段进行通信，并在检测到主用户开始使用这些频段时主动退出，通常将该空闲的主系统频段称为频谱空洞。因此，次系统必须具备频谱感知(spectrum sensing)能力和可重配置(reconfiguration)能力，所述频谱感知是指次系统能够获得小区内频谱的时空使用情况，利用暂时未被主用户使用的频谱空洞传输数据，同时避免对主用户的干扰。可重配置是指次系统的发射和接收频带是可重新被配置改变的，即根据频谱感知的结果动态改变发射和接收的频带。

无线资源调度(Radio Resource Management，RRM)通常包括子载波分配，功率分配和速率分配。它在未来的无线通信系统中扮演重要角色，因为合理的调度将会大大提高系统的效率和公平性。目前，现有的一些调度方法由于未考虑到如何避免对主用户的干扰，因此不能够应用在认知无线电系统。

而针对认知无线电系统，目前提出了一种在认知无线电系统中实现稳定吞吐量的调度算法，该方案考虑两个点对点通信的系统的共存，其中一个是主系统，另一个是次系统。另外，还提出了一种基于博弈论的频谱共享的算法，该方案考虑多个点对点的次系统和一个主系统共存的问题，在多个点对点认知无线系统之间实现分布式功率分配。

但由于上述两种算法只适用于点对点通信，无法将其应用到蜂窝系统，目前无法在认知无线电蜂窝系统中实现高性能的调度。

发明内容

本发明的实施例提供一种无线蜂窝网络的调度方法、装置及系统，能够在认知无线电蜂窝系统中实现高性能的调度。

一种无线蜂窝网络的调度方法，包括：

获取频谱感知信息和信道质量信息；

根据所述频谱感知信息和信道质量信息，确定所在簇的资源分配目标信息；

向基站发送所述资源分配目标信息；

根据所述基站通知的网络资源分配信息，接收所述基站发送的数据；

根据所述基站发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端；

根据所述分配结果，向所述移动终端发送数据。

一种无线蜂窝网络的调度方法，包括：

获取频谱感知信息和信道质量信息；

接收中继站发送的资源分配目标信息；

根据所述频谱感知信息和信道质量信息，以及所述中继站发送的资源分配目标信息，为所述中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站；

根据所述网络资源分配结果，向所述中继站发送数据。

一种无线蜂窝网络的调度装置，包括：

感知信息获取单元，用于获取频谱感知信息；

质量信息获取单元，用于获取信道质量信息；

目标信息确定单元，用于根据所述感知信息获取单元获取的频谱感知信息和所述质量信息获取单元获取的信道质量信息，确定所在簇的资源分配目标信息；

目标信息发送单元，用于向基站发送所述目标信息确定单元确定的资源分配目标信息；

数据接收单元，用于根据所述基站通知的网络资源分配信息，接收所述基站发送的数据；

资源分配通知单元，用于根据所述数据接收单元接收的数据以及所述感知信息获取单元获取的频谱感知信息和所述质量信息获取单元获取的信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端；

数据发送单元，用于根据所述资源分配通知单元的分配结果，向所述移动终端发送数据。

一种无线蜂窝网络的调度装置，包括：

感知信息获取单元，用于获取频谱感知信息；

质量信息获取单元，用于获取信道质量信息；

目标信息接收单元，用于接收中继站发送的资源分配目标信息；

资源分配通知单元，用于根据所述感知信息获取单元获取的频谱感知信息和所述质量信息获取单元获取的信道质量信息，以及所述目标信息接收单元接收的资源分配目标信息，为中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站；

数据发送单元，用于根据所述资源分配通知单元分配的网络资源分配结果，向所述中继站发送数据。

一种无线蜂窝网络的调度系统，包括基站和中继站；

其中，所述基站，用于获取频谱感知信息和信道质量信息，接收所述中继站发送的资源分配目标信息；并根据所述频谱感知信息和信道质量信息，以及所述中继站发送的资源分配目标信息，为所述中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站；并根据所述网络资源分配结果，向所述中继站发送数据；

所述中继站，用于获取频谱感知信息和信道质量信息；并根据所述频谱感知信息和信道质量信息，确定所在簇的资源分配目标信息，向所述基站发送所述资源分配目标信息；并根据所述基站通知的网络资源分配信息，接收所述基站发送的数据；根据所述基站发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端；并根据所述分配结果，向所述移动终端发送数据。

本发明实施例提供的无线蜂窝网络的调度方法、装置及系统，通过中继站根据获取的频谱感知信息和信道质量信息，确定资源分配目标信息，向基站发送所述资源分配目标信息。所述基站接收所述中继站发送的资源分配目标信息后，根据获取的频谱感知信息和信道质量信息，以及所述中继站发送的资源分配目标信息，为所述中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站，并根据所述网络资源分配结果，向所述中继站发送数据。所述中继站接收所述基站发送的数据后，根据所述基站发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为接入所诉中继站的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端，根据通知的所述分配结果，向所述移动终端发送数据。因此，解决了无法在认知无线电蜂窝系统中实现高性能的调度的问题。从而，基站和中继站可以交互资源状况信息，并根据交互的资源状况信息分别进行资源调度，实现认知无线电蜂窝系统全局的优化，提高系统性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例无线蜂窝网络的调度方法的流程示意图；

图2为本发明实施例簇划分示意图；

图3为本发明实施例另一种无线蜂窝网络的调度方法的流程示意图；

图4为本发明实施例无线蜂窝网络的调度装置的结构示意图；

图5为本发明实施例另一种无线蜂窝网络的调度装置的结构示意图；

图6为本发明实施例无线蜂窝网络的调度系统的结构示意图；

图7为本发明实施例的技术方案与现有技术的普通方案获得的系统性能和主用户激活程度的对应关系示意图；

图8为本发明实施例的技术方案与现有技术的普通方案获得的小区边缘用户流量与用户和接入点之间的距离的对应关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了在认知无线电蜂窝系统中实现高性能的调度，本发明实施例提供了一种无线蜂窝网络的调度方法，如图1所示，本发明实施例无线蜂窝网络的调度方法，包括：

101、中继站获取频谱感知信息和信道质量信息；

在本发明实施例中，认知无线电蜂窝系统存在主系统和次系统两个系统。其中，次系统包括基站(Base Station，BS)和中继站(Relay Station，RS)和移动终端(Mobile Station，MS)。本发明实施例中提到的“基站”、“中继站”以及“移动终端”均是指次系统的基站、中继站以及移动终端。

预先将次系统划分为至少两个簇(Cluster)，可以其中一个簇由基站和接入所述基站的移动终端、中继站构成，其余簇由中继站和接入所述中继站的移动终端构成。例如，如图2所示，次系统被划分为M+1个簇，第0簇由基站以及直接接入基站的移动终端、中继站构成，第1簇～第M簇由中继站以及接入中继站的移动终端构成。另外，还可以其中一个簇由基站和接入所述基站的中继站构成，其余簇由中继站和接入所述中继站的移动终端构成。另外，这些簇可以包含一个中继站，也可以包含多个中继站。因此，本发明实施例也可以应用在单纯的多跳系统中。

中继站获取频谱感知信息的方式有很多种，例如，可以由移动终端感知频谱使用情况，通过向接入该移动终端的中继站发送频谱感知信息，将频谱使用情况的感知结果通知该中继站。在该频谱感知信息中，移动终端对每个子频带用一个比特表示是否有主用户。另外，中继站可以通过接收移动终端发送的信道质量信息报告，获取信道质量信息，得到中继站到所在簇的移动终端的信道增益。

102、中继站根据所述频谱感知信息和信道质量信息，确定所在簇的资源分配目标信息；

所述资源分配目标信息包括向所在簇的每个服务级别的移动终端传输数据时的最大传输速率，和所述服务级别的移动终端对应的权重。获取预先存储的所在簇的每个服务级别的移动终端对应的权重。以服务级别为l为例，向服务级别l的移动终端传输数据时的最大传输速率具体是指中继站只将数据传输给服务级别l的移动终端时，该中继站所能够传输的最大速率。权重的值可以根据业务的服务质量(Quality of Service，QoS)或者用户的优先级来确定。

中继站确定所在簇的每个服务级别的移动终端传输数据时的最大传输速率时，需要根据获取的频谱感知信息，计算每个子频带的可用概率。并且，中继站需要根据获取的信道质量信息，在同一子频带上从同一服务级别的移动终端中确定一个信道最好的移动终端，并获取所述移动终端在所述子频带上的速率分配因子，所述速率分配因子是一个比例因子，用于控制丢包率不超过预设的允许丢包率。

例如，第m簇的中继站根据获取的频谱感知信息计算子频带n的可用概率β_m，n，即计算在获取的频谱感知信息的条件下子频带n没有主用户的概率，可用公式表示为：

β_m，n＝Pr(子频带n没有主用户|频谱感知信息)。

该中继站在子频带n上从服务级别l的所有移动终端中选择到该中继站的信道最好的移动终端k_n ^l。该中继站可以根据所述信道质量信息，得到移动终端k_n ^l在子频带n上的测量信道增益

但由于信道增益的测量存在误差，该中继站不能得到移动终端k_n ^l在子频带n上的真正信道增益

为了保证丢包率不超过允许的丢包率ε，该中继站用以下公式计算移动终端k_n ^l在子频带n上的速率分配因子

其中，

为给定

下

的概率分布函数，

为

的反函数。

中继站得到了某一子频带的可用概率，以及在该子频带上某一服务级别的移动终端中信道最好的移动终端在该子频带上的速率分配因子后，根据得到的可用概率和速率分配因子，获取向该服务级别的移动终端传输数据时最大传输速率。

例如，第m簇的中继站根据移动终端k_n ^l在子频带n上的速率分配因子

和子频带n的可用概率β_m，n，采用以下公式计算向服务级别l的移动终端传输数据时的最大传输速率r_l，即该中继站只将数据传输给服务级别l的移动终端时，该中继站所能够传输的最大速率r_l：

其中P为中继站的总功率，N为总的子频带的数目。

中继站根据上述方法得到向每个服务级别的移动终端传输数据时的最大传输速率后，将这些最大传输速率与对应的权重反馈给基站。例如，假定移动终端分为L个服务级别，每个级别的移动终端对应的权重为w_l(l＝1，...，L)，且w₁＞w₂＞...＞w_L。根据上述方法得到最大传输速率r₁，...，r_L，那么资源分配目标信息可以由以下点的连线构成：

{[0，0]，[r₁，(1-ε)w₁r₁]，...，[r_L，(1-ε)w_Lr_L]}，ε为允许的丢包率。

另外，资源分配目标信息还可以为{[0，0]，[r₁，w₁]，...，[r_L，w_L]}，也可以为{[0，0]，[r₁，w₁r₁]，...，[r_L，w_Lr_L]}。

103、中继站向基站发送所述资源分配目标信息；

基站在接收到中继站发送的资源分配目标信息后，根据所述资源分配目标信息进行资源分配。基站根据接收的资源分配目标信息进行资源分配的方法会在后文中作详细描述，在此不再赘述。为了使中继站能够通过正确子频带接收在该子信道上传输的数据，基站需要将该网络资源分配结果，即网络资源分配信息通知给中继站。

104、中继站根据所述基站通知的网络资源分配信息，接收所述基站发送的数据；

中继站根据所述基站通知的网络资源分配信息，确定所述基站发送数据所用的子频带，在该子频带上接收所述基站发送的数据。

105、中继站根据所述基站发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端；

中继站只负责为所在簇内的移动终端分配子频带、功率和速率，并且速率的分配受到基站的数据分配的限制。

中继站可以根据获取的频谱感知信息，获取各子频带的可用概率。并且，中继站可以根据获取的信道质量信息，获取所在簇内各移动终端在每个子频带上的速率分配因子。具体参看步骤102，在此不再赘述。

在进行子频带、功率和速率分配的计算时，除了需要用到可用概率和速率分配因子外，还需要用到一些内部参数。这些内部参数包括控制每个子频带划分的参数，和控制中继站总传输功率的参数，和控制在每个子频带上对主用户的干扰功率的参数，和控制对所在簇内每个移动终端的分配速率的参数。例如，假设子频带的总数目为N，接入第m簇的中继站的移动终端总数为K_m，可以将控制子频带划分的参数，记为{λ₁，λ₂，...，λ_N}，将控制中继站总传输功率的参数，记为v，将控制在每个子频带上对主用户的干扰功率的参数，记为{η₁，η₂，...，η_N}，将控制对接入中继站的移动终端的分配速率的参数，记为{μ₁，...，μ_Km}。

在进行子频带、功率和速率分配的计算之前，需要初始化内部参数，对控制子频带划分的参数，和控制中继站的总传输功率的参数，和控制在每个子频带上对主用户的干扰功率的参数，和控制对接入中继站的移动终端的分配速率的参数赋任意非负初值。例如，给内部参数{{λ₁，...，λ_N}，v，{η₁，...，η_N}，{μ₁，...，μ_Km}}赋任意非负初值，记为{{λ₁(0)，...，λ_N(0)}，v(0)，{η₁(0)，...，η_N(0)}，{μ₁(0)，...，μ_Km(0)}}。

中继站根据当前的内部参数、获取的可用概率和获取的速率分配因子，为移动终端分配子频带、功率、速率。具体可以为：第m簇的中继站根据控制子频带n划分的参数λ_n、控制中继站总传输功率的参数v，和控制在子频带n上对主用户的干扰功率的参数η_n，和控制对移动终端k的分配速率的参数μ_k，和子频带n的可用概率β_m，n，和移动终端k在子频带n上的速率分配因子

按照以下公式计算中间参数Y_m，n，k和X_m，n，k：

$X_{m,n,k}=\frac{1}{4}[(1-\mathrm{\ϵ}){\mathrm{\β}}_{m,n}{w}_{m,k}-{\mathrm{\μ}}_k][{\log }_2(1+Y_{m,n,k})-\frac{1}{(\frac{1}{Y_{m,n,k}}+1)\ln 2}]$

其中，ε是允许的丢包率，w_m，k是移动终端k的权重，σ_m，n ²是从中继站到最近主用户的路损。

中继站计算出上述中间参数后，确定每个子频带的分配。中继站在子频带n上选择一个对应的X_m，n，k最大的移动终端，选中的移动终端的序号为k^*，移动终端k占用子频带n的百分比按照以下公式计算：

${\mathrm{\α}}_{m,n,k}=\left\{\begin{array}{cc}1& k=k^{*}\\ 0& k\≠k^{*}\end{array}\right.$

因此，若在子频带n上移动终端k对应的X_m，n，k最大时，则移动终端k占用子频带n的百分比α_m，n，k为1。若在子频带n上移动终端k对应的X_m，n，k不是最大时，则移动终端k占用子频带n的百分比α_m，n，k为0。

中继站根据中间参数Y_m，n，k和速率分配因子

按照以下公式计算移动终端k在子频带n上的传输功率p_m，n，k，以及移动终端k在子频带n上的传输速率r_m，n，k。

计算出α_m，n，k、p_m，n，k和r_m，n，k后，还需要判断是否需要再进行迭代。判断中止迭代的条件可以有很多选择。例如，以下两个条件满足一个就不需要进行迭代。

1、迭代次数达到预定的最大允许的迭代次数时，中止迭代。

2、本次迭代时子频带和功率和速率的分配结果与上次迭代时子频带和功率和速率的分配结果相差小于预定的门限值时，确定中止迭代。

中继站确定迭代时，根据基站发送的数据更新内部参数。中继站接收基站发送的数据后，需要确定分配给所在簇内的每个移动终端的数据。中继站先确定分配给各服务级别的移动终端的数据，然后根据服务级别、速率分配因子等确定分配给每个移动终端的数据。中继站根据分配给每个移动终端的数据，以及本次迭代计算的分配结果，更新内部参数。

例如，第m簇的中继站接收到基站发送的数据后，根据基站通知给中继站的网络资源分配信息，确定分配给服务级别l的移动终端的数据为R_l个比特。当服务级别l的移动终端k为在子频带n上服务级别l的移动终端中信道最好的移动终端k_n ^l时，按照以下公式确定分配给移动终端k的数据R_m，k：

根据分配给移动终端k的数据R_m，k，以及本次迭代时计算出的移动终端k占用子频带n的百分比α_m，n，k、移动终端k在子频带n上的传输功率p_m，n，k、移动终端k在子频带n上的传输速率r_m，n，k，按照以下公式得到更新后的内部参数，即控制子频带n划分的参数λ_n、控制中继站总传输功率的参数v、控制在子频带n上对主用户的干扰功率的参数η_n、控制对所在簇内的移动终端k的分配速率的参数μ_k：

${\mathrm{\λ}}_n(i+1)=[{\mathrm{\λ}}_n\left(i\right)-\mathrm{\δ}\left(i\right)(1-\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{m,n,k})]$

$v(i+1)=[v\left(i\right)-\mathrm{\δ}\left(i\right)(P-\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{p}_{m,n,k})]$

${\mathrm{\η}}_n(i+1)=[{\mathrm{\η}}_n\left(i\right)-\mathrm{\δ}\left(i\right)(I_{m,n}-\underset{k}{\mathrm{\Σ}}(1-{\mathrm{\β}}_{m,n}){\mathrm{\σ}}_{m,n}^2{p}_{m,n,k})]$

${\mathrm{\μ}}_k(i+1)=[{\mathrm{\μ}}_k\left(i\right)-\mathrm{\δ}\left(i\right)(R_{m,k}-\underset{n}{\mathrm{\Σ}}\frac{r_{m,n,k}}{4})]$

其中，P是中继站的总传输功率限制，δ(i)是该次迭代的步长，β_m，n是子频带n的可用概率，σ_m，n ²是从中继站到最近主用户的路损，I_m，n是对主用户的干扰功率限制。

中继站根据更新后的内部参数、每个子频带的可用概率、移动终端在每个子频带上的速率分配因子，为移动终端重新进行子频带、功率、速率的分配计算，并判断是否迭代。中继站在判断中止迭代之前，循环进行更新内部参数的步骤，和根据更新后的内部参数进行子频带、功率、速率的分配计算的步骤。

中继站在确定中止迭代时，将当前迭代时子频带和功率和速率的分配结果通知给对应的移动终端。

106、中继站根据所述分配结果，向所述移动终端发送数据。

中继站根据对所在簇内移动终端的子频带、功率、速率的分配结果，向该移动终端发送数据。

本发明实施例提供的无线蜂窝网络的调度方法，通过中继站根据获取的频谱感知信息和信道质量信息，确定资源分配目标信息，向基站发送所述资源分配目标信息。中继站在接收所述基站发送的数据后，根据所述基站发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为接入的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端，根据所述分配结果，向所述移动终端发送数据。因此，中继站可以和基站交互资源状况信息，并根据交互的资源状况信息对所在簇内的移动终端进行资源调度，实现认知无线电蜂窝系统全局的优化，提高系统性能。并且，中继站只与基站和所在簇的移动终端交互信息，不需要与其他簇的设备交互信息，降低了系统内信令的系统开销(overhead)。并且，解决了现有蜂窝系统中，由于覆盖区内主用户的激活，导致小区边缘的用户无法接入，或很少获得资源的问题，提高了认知无线电蜂窝系统中小区边缘的用户的调度公平性。并且，中继站利用非完备的信道质量信息和频谱感知信息，进行资源分配调度，可以在实际系统中运行，适于商用。

另外，本发明实施例还提供了一种无线蜂窝网络的调度方法，如图3所示，本发明实施例无线蜂窝网络的调度方法，包括：

201、基站获取频谱感知信息和信道质量信息；

预先将次系统划分为至少两个簇，分簇的方法在上文中已作详细描述，在此不再赘述。

基站获取频谱感知信息的方式有很多种，例如，可以由所在簇内的移动终端感知频谱使用情况，通过向基站发送频谱感知信息，将频谱使用情况的感知结果通知基站。在该频谱感知信息中，移动终端对每个子频带用一个比特表示是否有主用户。另外，基站可以通过接收所在簇内的移动终端发送的信道质量信息报告，以及各簇的中继站发送的信道质量信息报告，获取信道质量信息，得到基站到所在簇的移动终端的信道增益，以及到各簇的中继站的信道增益。

202、基站接收中继站发送的资源分配目标信息。

所述资源分配目标信息包括中继站向所在簇内每个服务级别的移动终端传输数据时的最大传输速率，和所述服务级别的移动终端对应的权重。以服务级别为l为例，中继站向所在簇内服务级别l的移动终端传输数据时的最大传输速率，具体是指中继站只将数据传输给所在簇内服务级别l的移动终端时，该中继站所能够传输的最大速率。权重的值可以根据业务的服务质量(Quality ofService，QoS)或者用户的优先级来确定。

203、基站根据所述频谱感知信息和信道质量信息，以及所述中继站发送的资源分配目标信息，为所述中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站；

基站负责为接入的中继站分配子频带、功率、速率以及为接入中继站的移动终端分配数据。

基站可以根据获取的频谱感知信息，获取各子频带的可用概率。例如，第0簇由基站以及接入基站的移动终端和中继站构成。基站根据获取的频谱感知信息计算子频带n的可用概率β_0，n，即计算在获取的频谱感知信息的条件下子频带n没有主用户的概率，可用公式表示为：

β_0，n＝Pr(子频带n没有主用户|频谱感知信息)。

并且，基站可以根据获取的信道质量信息，获取所在簇内各中继站在每个子频带上的速率分配因子。例如，基站根据获取的信道质量信息，得到中继站k在子频带n上的测量信道增益但由于信道增益的测量存在误差，基站不能得到中继站k在子频带n上的真正信道增益H_0，n，k。为了保证丢包率不超过允许的丢包率ε，基站用以下公式计算中继站k在子频带n上的速率分配因子

其中，

为给定下H_0，n，k的概率分布函数，为的反函数。

在进行对中继站的子频带、功率和速率分配的计算时，除了需要用到可用概率和速率分配因子外，还需要用到一些内部参数。这些内部参数包括控制每个子频带划分的参数，和控制基站总传输功率的参数，和控制在每个子频带上对主用户的干扰功率的参数。例如，假设子频带的总数目为N，可以将控制每个子频带划分的参数，记为{λ₁，λ₂，...，λ_N}，将控制基站总传输功率的参数，记为v，将控制在每个子频带上对主用户的干扰功率的参数，记为{η₁，η₂，...，η_N}。

在进行对中继站的子频带、功率和速率分配的计算之前，需要初始化内部参数，对控制每个子频带划分的参数，和控制基站的总传输功率的参数，和控制在每个子频带上对主用户的干扰功率的参数赋任意非负初值。例如，给内部参数{{λ₁，...，λ_N}，v，{η₁，...，η_N}}赋任意非负初值，记为{λ₁(0)，...，λ_N(0)}，v(0)，{η₁(0)，...，η_N(0)}}。

基站根据当前的内部参数和获取的可用概率和获取的速率分配因子，为中继站分配子频带、功率、速率。具体可以为：基站根据控制子频带n划分的参数λ_n，和控制基站总传输功率的参数v，和控制在子频带n上对主用户的干扰功率的参数η_n，和子频带n的可用概率β_0，n，和中继站k在子频带n上的速率分配因子按照以下公式计算中间参数Y_0，n，k和X_0，n，k：

$X_{0,n,k}=\frac{1}{2}(1-\mathrm{\ϵ}){\mathrm{\β}}_{0,n}{w}_{0,k}[{\log }_2(1+Y_{0,n,k})-\frac{1}{(\frac{1}{Y_{0,n,k}}+1)\ln 2}]$

其中，ε是允许的丢包率，w_0，k是中继站k的权重，σ_0，n ²是从基站到最近主用户的路损。

基站计算出上述中间参数后，确定每个子频带的分配。基站在子频带n上选择一个对应的X_0，n，k为最大的中继站或移动终端，选中的中继站或移动终端的序号为k^*，中继站k占用子频带n的百分比按照以下公式计算：

${\mathrm{\α}}_{0,n,k}=\left\{\begin{array}{cc}1& k=k^{*}\\ 0& k\≠k^{*}\end{array}\right.$

因此，若在子频带n上中继站k对应的X_0，n，k最大时，则中继站k占用子频带n的百分比α_0，n，k为1。若在子频带n上中继站k对应的X_0，n，k不是最大时，则中继站k占用子频带n的百分比α_0，n，k为0。

基站根据中间参数Y_0，n，k和速率分配因子

按照以下公式计算中继站k在子频带n上的传输功率p_0，n，k，以及中继站k在子频带n上的传输速率r_0，n，k。

计算出α_0，n，k、p_0，n，k和r_0，n，k后，还需要判断是否需要再进行迭代。判断中止迭代的条件可以有很多选择。例如，以下两个条件满足一个就不需要进行迭代。

1、迭代次数达到预定的最大允许的迭代次数时，中止迭代。

2、本次迭代时子频带和功率和速率的分配结果与上次迭代时子频带和功率和速率的分配结果相差小于预定的门限值时，确定中止迭代。

基站确定迭代时，更新内部参数。基站根据本次迭代计算的分配结果，更新内部参数。例如，基站根据本次迭代时计算出的中继站k占用子频带n的百分比α_0，n，k、中继站k在子频带n上的传输功率p_0，n，k、中继站k在子频带n上的传输速率r_0，n，k，按照以下公式得到更新后的内部参数，即控制子频带n划分的参数λ_n、控制基站总传输功率的参数v、控制在子频带n上对主用户的干扰功率的参数η_n：

${\mathrm{\λ}}_n(i+1)=[{\mathrm{\λ}}_n\left(i\right)-\mathrm{\δ}\left(i\right)(1-\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{0,n,k})]$

$v(i+1)=[v\left(i\right)-\mathrm{\δ}\left(i\right)(P-\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{p}_{0,n,k})]$

${\mathrm{\η}}_n(i+1)=[{\mathrm{\η}}_n\left(i\right)-\mathrm{\δ}\left(i\right)(I_{m,n}-\underset{k}{\mathrm{\Σ}}(1-{\mathrm{\β}}_{0,n}){\mathrm{\σ}}_{0,n}^2{p}_{0,n,k})]$

其中，P是基站的总传输功率限制，δ(i)是该次迭代的步长，β_0，n是子频带n的可用概率，σ_0，n ²是从基站到最近主用户的路损。

基站根据更新后的内部参数、每个子频带的可用概率、中继站在每个子频带上的速率分配因子，对中继站重新进行子频带、功率、速率的分配计算，并判断是否迭代。基站在判断中止迭代之前，循环进行更新内部参数的步骤，和根据更新后的内部参数，进行对中继站的子频带、功率、速率的分配计算的步骤。

基站在确定中止迭代时，需要根据中继站发送的资源分配目标信息，为接入所述中继站的移动终端分配数据。

具体可以为：基站可以根据中继站发送的资源分配目标信息，得到该中继站向每个服务级别的移动终端传输数据时的最大传输速率r₁，r_l，......，r_L。

当基站向中继站m传输的数据为R个比特时，如果R≤r₁，则将所述R个比特数据分配给接入中继站m、服务级别1的移动终端。如果R≥r_L，则将所述R个比特数据分配给接入中继站m、服务级别L的移动终端。如果r_l≤R≤r_l+1，则将

个比特数据分配给接入中继站m、服务级别l的移动终端，将

个比特数据分配给接入中继站m、服务级别l+1的移动终端。因此，根据上述方法为接入中继站m的移动终端分配数据，可以使该中继站整体有效流量最大，即w₁r₁+...+w_Lr_L最大。

在为接入中继站的移动终端分配完数据后，基站将对中继站的子频带和功率和速率的分配结果，以及对接入中继站的移动终端的数据的分配结果通知给对应的中继站。

204、基站根据所述网络资源分配结果，向所述中继站发送数据。

基站根据对所在簇内中继站的子频带、功率、速率的分配结果，以及对接入该中继站的移动终端的数据的分配结果，向该中继站发送数据。

此外，基站还可以同时给接入基站的移动终端和中继站分配网络资源，即在有移动终端接入基站时，基站不仅负责为中继站分配网络资源，还负责为接入的移动终端分配子频带、功率和速率。基站根据获取的频谱感知信息和信道质量信息报告，为接入的移动终端分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述移动终端。基站根据所述网络资源分配结果，向所述移动终端发送数据。具体可以参看步骤203，在此不再赘述。

本发明实施例提供的无线蜂窝网络的调度方法，通过基站根据获取的频谱感知信息和信道质量信息，以及接收的中继站发送的资源分配目标信息，为中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站，并根据所述网络资源分配结果，向所述中继站发送数据。因此，基站可以和中继站交互资源状况信息，并根据交互的资源状况信息对所在簇内的中继站进行资源调度，实现认知无线电蜂窝系统全局的优化，提高系统性能。并且，基站只与所在簇内的移动终端、中继站交互信息，不需要与其他簇的设备交互信息，降低了系统内信令的系统开销。并且，解决了现有蜂窝系统中，由于覆盖区内主用户的激活，导致小区边缘的用户无法接入，或很少获得资源的问题，提高了认知无线电蜂窝系统中小区边缘的用户的调度公平性。并且，基站利用非完备的信道质量信息和频谱感知信息，进行资源分配调度，可以在实际系统中运行，适于商用。

另外，本发明实施例还提供了一种无线蜂窝网络的调度装置，如图4所示，本发明实施例无线蜂窝网络的调度装置，包括：

感知信息获取单元301，用于获取频谱感知信息；

质量信息获取单元302，用于获取信道质量信息；

目标信息确定单元303，用于根据所述感知信息获取单元301获取的频谱感知信息和所述质量信息获取单元302获取的信道质量信息，确定所在簇的资源分配目标信息；

目标信息发送单元304，用于向基站发送所述目标信息确定单元303确定的资源分配目标信息；

数据接收单元305，用于根据所述基站通知的网络资源分配信息，接收所述基站发送的数据；

资源分配通知单元306，用于根据所述数据接收单元305接收的数据以及所述感知信息获取单元301获取的频谱感知信息和所述质量信息获取单元302获取的信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端；

数据发送单元307，用于根据所述资源分配通知单元306的分配结果，向所述移动终端发送数据。

另外，所述目标信息确定单元303进一步具体包括概率获取子单元、终端确定子单元、因子获取子单元、速率获取子单元和权重获取子单元。

其中，所述概率获取子单元，用于根据所述频谱感知信息，获取所在簇的子频带的可用概率。

所述终端确定子单元，用于根据所述信道质量信息，在所述子频带上从所在簇的同一服务级别的移动终端中确定一个信道最好的移动终端。

所述因子获取子单元，用于根据所述信道质量信息，获取所述终端确定子单元确定的移动终端在所述子频带上的速率分配因子。

所述速率获取子单元，用于根据所述概率获取子单元获取的可用概率和所述因子获取子单元获取的速率分配因子，获取向所述服务级别的移动终端传输数据时最大传输速率。

所述权重获取子单元，用于获取所述服务级别的移动终端对应的权重。

另外，所述资源分配通知单元306进一步具体包括概率获取子单元，因子获取子单元，参数初始化子单元，资源分配子单元，迭代判断子单元，参数更新子单元和分配通知子单元。

其中，所述概率获取子单元，用于根据所述频谱感知信息，获取所在簇的子频带的可用概率。

所述因子获取子单元，用于根据所述信道质量信息，获取所在簇的移动终端在所述子频带上的速率分配因子。

所述参数初始化子单元，用于初始化内部参数，所述内部参数包括控制子频带划分的参数，和控制总传输功率的参数，和控制在子频带上对主用户的干扰功率的参数，和控制对移动终端的分配速率的参数。

所述资源分配子单元，用于根据所述参数初始化子单元初始化的内部参数或所述参数更新子单元更新的内部参数，以及所述概率获取子单元获取的可用概率和所述因子获取子单元获取的速率分配因子，为所述移动终端分配子频带、功率、速率。

所述迭代判断子单元，用于根据所述资源分配子单元的分配结果或迭代次数，判断是否迭代。另外，所述迭代判断子单元进一步具体包括门限值判断模块和迭代次数判断模块。其中，所述门限值判断模块，用于判断所述资源分配子单元对子频带和功率和速率的分配结果与上次迭代时子频带和功率和速率的分配结果相差是否小于预定的门限值。所述迭代次数判断模块，用于判断迭代次数是否达到预定的最大允许的迭代次数。

所述参数更新子单元，用于在所述迭代判断子单元确定迭代时，根据所述基站发送的数据更新内部参数。

所述分配通知子单元，用于在所述迭代判断子单元确定中止迭代时，将所述资源分配子单元的分配结果通知给所述移动终端。

本发明实施例提供的无线蜂窝网络的调度装置，通过根据获取的频谱感知信息和信道质量信息，确定资源分配目标信息，向基站发送所述资源分配目标信息。在接收所述基站发送的数据后，根据所述基站发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为接入的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端，根据所述分配结果，向所述移动终端发送数据。因此，所述调度装置可以和基站交互资源状况信息，并根据交互的资源状况信息对所在簇内的移动终端进行资源调度，实现认知无线电蜂窝系统全局的优化，提高系统性能。并且，所述调度装置只与基站和所在簇内的移动终端交互信息，不需要与其他簇的设备交互信息，降低了系统内信令的系统开销。并且，解决了现有蜂窝系统中，由于覆盖区内主用户的激活，导致小区边缘的用户无法接入，或很少获得资源的问题，提高了认知无线电蜂窝系统中小区边缘的用户的调度公平性。并且，所述调度装置利用非完备的信道质量信息和频谱感知信息，进行资源分配调度，可以在实际系统中运行，适于商用。

另外，本发明实施例还提供了一种无线蜂窝网络的调度装置，如图5所示，本发明实施例无线蜂窝网络的调度装置，包括：

感知信息获取单元401，用于获取频谱感知信息；

质量信息获取单元402，用于获取信道质量信息；

目标信息接收单元403，用于接收中继站发送的资源分配目标信息；

资源分配通知单元404，用于根据所述感知信息获取单元401获取的频谱感知信息和所述质量信息获取单元402获取的信道质量信息，以及所述目标信息接收单元403接收的资源分配目标信息，为中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站；

数据发送单元405，用于根据所述资源分配通知单元404分配的网络资源分配结果，向所述中继站发送数据。

另外，所述资源分配通知单元404进一步具体包括：概率获取子单元，因子获取子单元，参数初始化子单元，资源分配子单元，迭代判断子单元，参数更新子单元，数据分配子单元和分配通知子单元。

其中，所述概率获取子单元，用于根据所述频谱感知信息，获取所在簇的子频带的可用概率。

所述因子获取子单元，用于根据所述信道质量信息，获取所述中继站在所述子频带上的速率分配因子。

所述参数初始化子单元，用于初始化内部参数，所述内部参数包括控制子频带划分的参数，和控制总传输功率的参数，和控制在子频带上对主用户的干扰功率的参数。

所述资源分配子单元，用于根据所述参数初始化子单元初始化的内部参数或所述参数更新子单元更新的内部参数，以及所述概率获取子单元获取的可用概率和所述因子获取子单元获取的速率分配因子，为所述中继站分配子频带、功率、速率。

所述迭代判断子单元，用于根据所述资源分配子单元的分配结果，或迭代次数，判断是否迭代。其中，所述门限值判断模块，用于判断所述资源分配子单元对子频带和功率和速率的分配结果与上次迭代时子频带和功率和速率的分配结果相差是否小于预定的门限值。所述迭代次数判断模块，用于判断迭代次数是否达到预定的最大允许的迭代次数。

所述参数更新子单元，用于在所述迭代判断子单元确定迭代时，更新内部参数。

所述数据分配子单元，用于在所述迭代判断子单元确定中止迭代时，根据所述中继站发送的资源分配目标信息，为接入所述中继站的移动终端分配数据。

所述分配通知子单元，用于将所述资源分配子单元对所述中继站的分配结果，以及所述数据分配子单元对接入所述中继站的移动终端的分配结果通知给所述中继站。

另外，所述资源分配通知单元404，还用于根据所述感知信息获取单元401获取的频谱感知信息和所述质量信息获取单元402获取的信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述移动终端。

进一步地，所述因子获取子单元，还用于根据所述信道质量信息，获取所在簇的移动终端在所述子频带上的速率分配因子。

所述资源分配子单元，还用于根据所述参数初始化子单元初始化的内部参数或所述参数更新子单元更新的内部参数，以及所述概率获取子单元获取的可用概率和所述因子获取子单元获取的速率分配因子，为所述移动终端分配子频带、功率、速率。

所述分配通知子单元，还用于在所述迭代判断子单元确定中止迭代时，将所述资源分配子单元对所述移动终端的分配结果通知给所述移动终端。

本发明实施例提供的无线蜂窝网络的调度装置，通过根据获取的频谱感知信息和信道质量信息，以及接收的中继站发送的资源分配目标信息，为中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站，并根据所述网络资源分配结果，向所述中继站发送数据。因此，所述调度装置可以和中继站交互资源状况信息，并根据交互的资源状况信息对所在簇内的中继站进行资源调度，实现认知无线电蜂窝系统全局的优化，提高系统性能。并且，所述调度装置只与所在簇内的移动终端、中继站交互信息，不需要与其他簇的设备交互信息，降低了系统内信令的系统开销。并且，解决了现有蜂窝系统中，由于覆盖区内主用户的激活，导致小区边缘的用户无法接入，或很少获得资源的问题，提高了认知无线电蜂窝系统中小区边缘的用户的调度公平性。并且，所述调度装置利用非完备的信道质量信息和频谱感知信息，进行资源分配调度，可以在实际系统中运行，适于商用。

本发明实施例还提供了一种无线蜂窝网络的调度系统，如图6所示，本发明实施例无线蜂窝网络的调度系统，包括基站501和中继站502；

其中，所述基站501，用于获取频谱感知信息和信道质量信息，接收所述中继站502发送的资源分配目标信息；并根据所述频谱感知信息和信道质量信息，以及所述中继站502发送的资源分配目标信息，为所述中继站502分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站502；并根据所述网络资源分配结果，向所述中继站502发送数据；

所述中继站502，用于获取频谱感知信息和信道质量信息；根据所述频谱感知信息和信道质量信息，确定所在簇的资源分配目标信息，向所述基站501发送所述资源分配目标信息；并根据所述基站501通知的网络资源分配信息，接收所述基站501发送的数据；根据所述基站501发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端；并根据所述分配结果，向所述移动终端发送数据。

另外，所述基站501，还用于根据所述频谱感知信息和信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述移动终端；并根据所述网络资源分配结果，向所述移动终端发送数据。

本发明实施例提供的无线蜂窝网络的调度系统，通过中继站根据获取的频谱感知信息和信道质量信息，确定资源分配目标信息，向基站发送所述资源分配目标信息。所述基站接收所述中继站发送的资源分配目标信息后，根据获取的频谱感知信息和信道质量信息，以及所述中继站发送的资源分配目标信息，为所述中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站，并根据所述网络资源分配结果，向所述中继站发送数据。所述中继站接收所述基站发送的数据后，根据所述基站发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为接入的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端，根据所述分配结果，向所述移动终端发送数据。因此，基站和中继站可以交互资源状况信息，并根据交互的资源状况信息分别进行资源调度，实现认知无线电蜂窝系统全局的优化，提高系统性能。并且，中继站只与基站和所在簇内的移动终端交互信息，基站也只与所在簇内的中继站、移动终端交互信息，中继站和基站均不需要与其他簇的设备交互信息，降低了系统内信令的系统开销。并且，解决了现有蜂窝系统中，由于覆盖区内主用户的激活，导致小区边缘的用户无法接入，或很少获得资源的问题，提高了认知无线电蜂窝系统中小区边缘的用户的调度公平性。并且，中继站和基站利用非完备的信道质量信息和频谱感知信息，进行资源分配调度，可以在实际系统中运行，适于商用。

为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例提供的无线蜂窝网络的调度方法、装置和系统带来的有益效果，如图7给出了本发明实施例的技术方案与现有技术的普通方案获得的系统性能和主用户激活程度的对应关系，如图8给出了本发明实施例的技术方案与现有技术的普通方案获得的小区边缘用户流量与用户和接入点之间的距离的对应关系。

在图7中，横轴表示第0簇的主用户的激活概率q_p0，纵轴表示第m簇的有效加权吞吐量/第m簇的移动终端的平均接入概率。图7所示的本发明提供的技术方案中假定第m簇(m≠0)的主用户激活概率q_pm等于第0簇的主用户激活概率q_p0。图7所示的现有技术方案1中没有使用中继站，假定第m簇(m≠0)的主用户激活概率q_pm等于第0簇的主用户激活概率q_p0。图7所示的现有技术2中没有使用中继站，假定第m簇(m≠0)的主用户激活概率和第0簇的主用户激活概率满足q_pm＝1-(1-q_p0)^1/6关系。在图7中标识的平均接入概率，即接入中继站的移动终端的平均接入概率。

通过如图7可知，在主用户的激活概率从低到高的情况下，移动终端的接入概率随着主用户的激活概率的提高而降低。整体流量的增益随着主用户的激活概率的提高而增加。而本发明实施例的技术方案与现有技术的普通方案相比，其获得的整体流量高出100％以上，并且小区边缘用户的接入概率也高出很多。

在图8中，横轴表示移动终端到基站的距离，纵轴表示系统平均有效吞吐量，以比特每秒每赫兹为单位。图8所示的本发明提出的技术方案中，假定第m簇(m≠0)的主用户激活概率q_pm等于第0簇的主用户激活概率q_p0，该方案的系统有效吞吐量为2.7890b/s/Hz。图8所示的现有技术方案1中，没有使用中继站，并假定第m簇(m≠0)的主用户激活概率q_pm等于第0簇的主用户激活概率q_p0，该方案的系统有效吞吐量为2.7347b/s/Hz。图8所示的现有技术方案2中，没有使用中继站，并假定第m簇(m≠0)的主用户激活概率和第0簇的主用户激活概率满足q_pm＝1-(1-q_p0)^1/6关系，该方案的系统有效吞吐量为1.8261b/s/Hz。

通过如图8可知，当用户和接入点之间的距离较小时，本发明实施例的技术方案相较于现有技术的普通方案，其获得的流量性能较差，但随着用户和接入点之间的距离的增加，本发明实施例的技术方案的流量性能增加非常显著。尤其当用户和接入点之间的距离超过3km之后，本发明实施例的技术方案还能够保持较高的用户流量，而现有技术的普通方案获得的用户流量却几乎为0。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Acces s Memory，RAM)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种无线蜂窝网络的调度方法，其特征在于，包括：

获取频谱感知信息和信道质量信息；

根据所述频谱感知信息和信道质量信息，确定所在簇的资源分配目标信息，其中，所述获取频谱感知信息和信道质量信息的步骤之前包括：将次系统划分为至少两个簇，所述簇包括基站和接入所述基站的移动终端、中继站，或者中继站和接入所述中继站的移动终端；所述所在簇的资源分配目标信息包括：向所在簇的每个服务级别的移动终端传输数据时的最大传输速率和所述服务级别的移动终端对应的权重；

向基站发送所述资源分配目标信息，以便所述基站在接收到中继站发送的资源分配目标信息后，根据所述资源分配目标信息进行资源分配，并向所述中继站发送网络资源分配信息；

根据所述基站通知的所述网络资源分配信息，接收所述基站发送的数据；

根据所述基站发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端；

根据所述分配结果，向所述移动终端发送数据。

2.根据权利要求1所述的无线蜂窝网络的调度方法，其特征在于，所述根据所述频谱感知信息和信道质量信息，确定所在簇的资源分配目标信息包括：

根据所述频谱感知信息，获取所在簇的子频带的可用概率；

根据所述信道质量信息，在所述子频带上从所在簇的同一服务级别的移动终端中确定一个信道最好的移动终端；

根据所述信道质量信息，获取所述信道最好的移动终端在所述子频带上的速率分配因子；

根据所述速率分配因子和所述可用概率，获取向所述服务级别的移动终端传输数据时最大传输速率；

获取所述服务级别的移动终端对应的权重。

3.根据权利要求1所述的无线蜂窝网络的调度方法，其特征在于，所述根据所述基站发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端包括：

根据所述频谱感知信息，获取所在簇的子频带的可用概率；

根据所述信道质量信息，获取所述移动终端在所述子频带上的速率分配因子；

初始化内部参数，所述内部参数包括控制子频带划分的参数、控制总传输功率的参数、控制在子频带上对主用户的干扰功率的参数和控制对移动终端的分配速率的参数；

根据所述内部参数、所述可用概率和所述速率分配因子，为所述移动终端分配子频带、功率、速率；

在根据所述子频带、功率和速率的分配结果或迭代次数确定迭代时，根据所述基站发送的数据更新内部参数；根据所述更新后的内部参数、所述可用概率和所述速率分配因子，为所述移动终端再次分配子频带、功率、速率；

在根据所述子频带、功率和速率的分配结果或迭代次数确定中止迭代时，将所述子频带、功率和速率的分配结果通知给所述移动终端。

4.根据权利要求3所述的无线蜂窝网络的调度方法，其特征在于，所述初始化内部参数包括：

对控制子频带划分的参数、控制总传输功率的参数、控制在子频带上对主用户的干扰功率的参数和控制对移动终端的分配速率的参数赋任意非负初值。

5.根据权利要求3所述的无线蜂窝网络的调度方法，其特征在于，所述根据所述子频带、功率和速率的分配结果或迭代次数确定中止迭代包括：

当所述子频带、功率和速率的分配结果与上次迭代时子频带、功率和速率的分配结果相差小于预定的门限值时，确定中止迭代；或者，

当迭代次数达到预定的最大允许的迭代次数时，确定中止迭代。

6.一种无线蜂窝网络的调度方法，其特征在于，包括：

获取频谱感知信息和信道质量信息；

接收中继站发送的资源分配目标信息，其中，所述资源分配目标信息包括中继站向所在簇内每个服务级别的移动终端传输数据时的最大传输速率，和所述服务级别的移动终端对应的权重，所述获取频谱感知信息和信道质量信息的步骤之前包括：将次系统划分为至少两个簇，所述簇包括基站和接入所述基站的移动终端、中继站，或者中继站和接入所述中继站的移动终端；

根据所述频谱感知信息和信道质量信息，以及所述中继站发送的资源分配目标信息，为所述中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站；

根据所述网络资源分配结果，向所述中继站发送数据。

7.根据权利要求6所述的无线蜂窝网络的调度方法，其特征在于，所述根据所述频谱感知信息和信道质量信息，以及所述中继站发送的资源分配目标信息，为所述中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站包括：

根据所述频谱感知信息，获取所在簇的子频带的可用概率；

根据所述信道质量信息，获取所述中继站在所述子频带上的速率分配因子；

初始化内部参数，所述内部参数包括控制子频带划分的参数、控制总传输功率的参数和控制在子频带上对主用户的干扰功率的参数；

根据所述内部参数、所述可用概率和所述速率分配因子，为所述中继站分配子频带、功率、速率；

在根据所述子频带、功率和速率的分配结果或迭代次数确定迭代时，更新内部参数；根据所述更新后的内部参数、所述可用概率和所述速率分配因子，为所述中继站再次分配子频带、功率、速率；

在根据所述子频带、功率和速率的分配结果或迭代次数确定中止迭代时，根据所述中继站发送的资源分配目标信息，为接入所述中继站的移动终端分配数据；将对所述中继站的子频带、功率和速率的分配结果，以及对接入所述中继站的移动终端的数据的分配结果通知给所述中继站。

8.根据权利要求7所述的无线蜂窝网络的调度方法，其特征在于，所述初始化内部参数包括：

对控制子频带划分的参数、控制总传输功率的参数和控制在子频带上对主用户的干扰功率的参数赋任意非负初值。

9.根据权利要求7所述的无线蜂窝网络的调度方法，其特征在于，所述根据所述中继站发送的资源分配目标信息，为接入所述中继站的移动终端分配数据包括：

根据所述中继站发送的资源分配目标信息，确定所述中继站向每个服务级别的移动终端传输数据时的最大传输速率r₁，r_l，……，r_L；

当基站向中继站m传输的数据为R个比特时，如果R≤r₁，则将所述R个比特数据分配给接入中继站m的服务级别1的移动终端；如果R≥r_L，则将所述R个比特数据分配给接入中继站m的服务级别L的移动终端；如果r_l≤R≤r_l+1，则将

个比特数据分配给接入中继站m的服务级别l的移动终端，将

个比特数据分配给接入中继站m的服务级别l+1的移动终端。

10.根据权利要求7所述的无线蜂窝网络的调度方法，其特征在于，所述根据所述子频带、功率和速率的分配结果或迭代次数确定中止迭代包括：

当所述子频带、功率和速率的分配结果与上次迭代时子频带、功率和速率的分配结果相差小于预定的门限值时，确定中止迭代；或者，

当迭代次数达到预定的最大允许的迭代次数时，确定中止迭代。

11.根据权利要求6-10任一所述的无线蜂窝网络的调度方法，其特征在于，所述接收中继站发送的资源分配目标信息的步骤之后还包括：

根据所述频谱感知信息和信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述移动终端；

根据所述网络资源分配结果，向所述移动终端发送数据。

12.一种无线蜂窝网络的调度装置，其特征在于，包括：

感知信息获取单元，用于获取频谱感知信息；

质量信息获取单元，用于获取信道质量信息；

目标信息确定单元，用于根据所述感知信息获取单元获取的频谱感知信息和所述质量信息获取单元获取的信道质量信息，确定所在簇的资源分配目标信息，其中，次系统划分为至少两个簇，所述簇包括基站和接入所述基站的移动终端，中继站，或者中继站和接入所述中继站的移动终端；所述所在簇的资源分配目标信息包括：向所在簇的每个服务级别的移动终端传输数据时的最大传输速率和所述服务级别的移动终端对应的权重；

目标信息发送单元，用于向基站发送所述目标信息确定单元确定的资源分配目标信息，以便所述基站在接收到中继站发送的资源分配目标信息后，根据所述资源分配目标信息进行资源分配，并向所述中继站发送网络资源分配信息；

数据接收单元，用于根据所述基站通知的所述网络资源分配信息，接收所述基站发送的数据；

资源分配通知单元，用于根据所述数据接收单元接收的数据以及所述感知信息获取单元获取的频谱感知信息和所述质量信息获取单元获取的信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端；

数据发送单元，用于根据所述资源分配通知单元的分配结果，向所述移动终端发送数据。

13.根据权利要求12所述的无线蜂窝网络的调度装置，其特征在于，所述目标信息确定单元包括：

概率获取子单元，用于根据所述频谱感知信息，获取所在簇的子频带的可用概率；

终端确定子单元，用于根据所述信道质量信息，在所述子频带上从所在簇的同一服务级别的移动终端中确定一个信道最好的移动终端；

因子获取子单元，用于根据所述信道质量信息，获取所述终端确定子单元确定的移动终端在所述子频带上的速率分配因子；

速率获取子单元，用于根据所述概率获取子单元获取的可用概率和所述因子获取子单元获取的速率分配因子，获取向所述服务级别的移动终端传输数据时最大传输速率；

权重获取子单元，用于获取所述服务级别的移动终端对应的权重。

14.根据权利要求12所述的无线蜂窝网络的调度装置，其特征在于，所述资源分配通知单元包括：

概率获取子单元，用于根据所述频谱感知信息，获取所在簇的子频带的可用概率；

因子获取子单元，用于根据所述信道质量信息，获取所在簇的移动终端在所述子频带上的速率分配因子；

参数初始化子单元，用于初始化内部参数，所述内部参数包括控制子频带划分的参数、控制总传输功率的参数、控制在子频带上对主用户的干扰功率的参数和控制对移动终端的分配速率的参数；

资源分配子单元，用于根据所述参数初始化子单元初始化的内部参数或参数更新子单元更新的内部参数，以及所述概率获取子单元获取的可用概率和所述因子获取子单元获取的速率分配因子，为所述移动终端分配子频带、功率、速率；

迭代判断子单元，用于根据所述资源分配子单元的分配结果或迭代次数，判断是否迭代；

参数更新子单元，用于在所述迭代判断子单元确定迭代时，根据所述基站发送的数据更新内部参数；

分配通知子单元，用于在所述迭代判断子单元确定中止迭代时，将所述资源分配子单元的分配结果通知给所述移动终端。

15.根据权利要求14所述的无线蜂窝网络的调度装置，其特征在于，所述迭代判断子单元包括：

门限值判断模块，用于判断所述资源分配子单元对子频带、功率和速率的分配结果与上次迭代时子频带、功率和速率的分配结果相差是否小于预定的门限值；

迭代次数判断模块，用于判断迭代次数是否达到预定的最大允许的迭代次数。

16.一种无线蜂窝网络的调度装置，其特征在于，包括：

感知信息获取单元，用于获取频谱感知信息；

质量信息获取单元，用于获取信道质量信息；

目标信息接收单元，用于接收中继站发送的资源分配目标信息，其中，所述资源分配目标信息包括中继站向所在簇内每个服务级别的移动终端传输数据时的最大传输速率，和所述服务级别的移动终端对应的权重，次系统划分为至少两个簇，所述簇包括基站和接入所述基站的移动终端、中继站，或者中继站和接入所述中继站的移动终端；

资源分配通知单元，用于根据所述感知信息获取单元获取的频谱感知信息和所述质量信息获取单元获取的信道质量信息，以及所述目标信息接收单元接收的资源分配目标信息，为中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站；

数据发送单元，用于根据所述资源分配通知单元分配的网络资源分配结果，向所述中继站发送数据。

17.根据权利要求16所述的无线蜂窝网络的调度装置，其特征在于，所述资源分配通知单元包括：

概率获取子单元，用于根据所述频谱感知信息，获取所在簇的子频带的可用概率；

因子获取子单元，用于根据所述信道质量信息，获取所述中继站在所述子频带上的速率分配因子；

参数初始化子单元，用于初始化内部参数，所述内部参数包括控制子频带划分的参数、控制总传输功率的参数和控制在子频带上对主用户的干扰功率的参数；

资源分配子单元，用于根据所述参数初始化子单元初始化的内部参数或参数更新子单元更新的内部参数，以及所述概率获取子单元获取的可用概率和所述因子获取子单元获取的速率分配因子，为所述中继站分配子频带、功率、速率；

迭代判断子单元，用于根据所述资源分配子单元的分配结果，或迭代次数，判断是否迭代；

参数更新子单元，用于在所述迭代判断子单元确定迭代时，更新内部参数；

数据分配子单元，用于在所述迭代判断子单元确定中止迭代时，根据所述中继站发送的资源分配目标信息，为接入所述中继站的移动终端分配数据；

分配通知子单元，用于将所述资源分配子单元对所述中继站的分配结果，以及所述数据分配子单元对接入所述中继站的移动终端的分配结果通知给所述中继站。

18.根据权利要求17所述的无线蜂窝网络的调度装置，其特征在于，所述迭代判断子单元包括：

门限值判断模块，用于判断所述资源分配子单元对子频带、功率和速率的分配结果与上次迭代时子频带、功率和速率的分配结果相差是否小于预定的门限值；

迭代次数判断模块，用于判断迭代次数是否达到预定的最大允许的迭代次数。

19.根据权利要求16-18任一所述的无线蜂窝网络的调度装置，其特征在于，所述资源分配通知单元，还用于根据所述感知信息获取单元获取的频谱感知信息和所述质量信息获取单元获取的信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述移动终端。

20.一种无线蜂窝网络的调度系统，其特征在于，包括基站和中继站；

其中，所述基站，用于获取频谱感知信息和信道质量信息，接收所述中继站发送的资源分配目标信息，其中，所述资源分配目标信息包括中继站向所在簇内每个服务级别的移动终端传输数据时的最大传输速率，和所述服务级别的移动终端对应的权重，所述获取频谱感知信息和信道质量信息的步骤之前包括：将次系统划分为至少两个簇，所述簇包括基站和接入所述基站的移动终端、中继站，或者中继站和接入所述中继站的移动终端；并根据所述频谱感知信息和信道质量信息，以及所述中继站发送的资源分配目标信息，为所述中继站分配网络资源并将网络资源分配结果通知给所述中继站；并根据所述网络资源分配结果，向所述中继站发送数据；

所述中继站，用于获取频谱感知信息和信道质量信息；并根据所述频谱感知信息和信道质量信息，确定所在簇的资源分配目标信息，向所述基站发送所述资源分配目标信息；并根据所述基站通知的网络资源分配信息，接收所述基站发送的数据；根据所述基站发送的数据以及所述频谱感知信息和信道质量信息，为所在簇的移动终端分配网络资源并将分配结果通知给所述移动终端；并根据所述分配结果，向所述移动终端发送数据。

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