CN102595419B - 一种认知无线电网络中的频谱分配方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种认知无线电网络中的频谱分配方法和系统。该方法包括：根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征，确定授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度；根据所述匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值；根据各个认知系统使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源。应用本发明能够改善认知无线电网络的整体频谱利用效果。

Description

一种认知无线电网络中的频谱分配方法和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种认知无线电网络中的频谱分配方法和系统。

背景技术

认知无线电又被称为智能无线电，是一种动态感知空闲频谱并加以分配利用的技术，其核心目标是改变现有固定频谱分配方式对频谱利用不够充分的缺点，更有效地利用频谱资源，从一定程度上缓解频谱资源匮乏的现状。认知无线电的核心思想就是通过频谱感知和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配和频谱共享。

在认知无线电网络中，主要分成两类系统：授权系统和认知系统。授权系统是指拥有授权频谱的一些系统，比如广播系统等；认知系统是指采用感知技术充分利用空闲的频谱进行通信的系统。为了使认知系统能够灵活地使用空闲频段，且同时又能与授权系统共存，因此需要一种动态的频谱分配方案来实现。

动态频谱分配需要解决三个问题，一是认知系统对授权系统的干扰规避或共存问题，二是认知系统之间的共存问题，三是认知系统充分利用频谱的效益和各认知系统竞争的公平性问题，即认知无线电系统能够在感知当前环境之后，对当前的频谱进行动态的分配，解决上述三个问题同时满足当前对频谱的需求。它将改变目前的“命令和控制”的频谱分配方式，让频谱做到“按需分配”。这样做实际上是对频谱资源进行优化管理，让频谱资源可以得到高效的利用。

在当前的研究中，已经存在一些关于动态频谱分配的分配模型及策略，比如图着色模型，博弈论模型以及定价拍卖模型等等。这些方案主要以感知为基础，以系统内小区或小区内用户为主要分配对象，通过感知得到小区或用户相应的可用频谱，然后进行动态分配。然而，但这些方案多以提高系统吞吐量或规避干扰为主要目的，认知无线电网络的整体频谱利用效果不甚理想。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种认知无线电网络中的频谱分配方法和系统，以改善认知无线电网络的整体频谱利用效果。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种认知无线电网络中的频谱分配方法，该方法包括：

根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征，确定授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度；

根据所述匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值；

根据各个认知系统使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源。

一种认知无线电网络中的频谱分配系统，该系统包括信息管理模块、资源匹配模块和分配模块；

所述信息管理模块，用于存储授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征信息；

所述资源匹配模块，用于根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征，确定授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度；

所述分配模块，用于根据所述匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值，根据各个认知系统使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源。

由上述技术方案可见，本发明通过确定授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度，根据所述匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值，根据各个认知系统使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源。由于在频谱分配时考虑了授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的资源的匹配度，并且还考虑了各个认知系统的频谱利用效率，因此能够尽量将匹配较好的资源分配给认知系统，且为频谱利用效率较高的认知系统分配频谱资源，从而改善认知无线电网络的整体频谱利用效果。

附图说明

图1是本发明提供的认知无线电网络中的频谱分配方法流程图。

图2是本发明提供的两轮分配方法的总体流程图。

图3是本发明提供的两轮分配方法中的第一轮分配的流程图。

图4是本发明提供的两轮分配方法中的第二轮分配的流程图。

图5是本发明提供的认知无线电网络中的频谱分配系统第一结构图。

图6是本发明提供的认知无线电网络中的频谱分配系统第二结构图。

图7是本发明提供的认知无线电网络中的频谱分配系统第三结构图。

图8是本发明提供的认知无线电网络中的频谱分配系统第四结构图。

具体实施方式

图1是本发明提供的认知无线电网络中的频谱分配方法流程图。

如图1所示，该方法包括：

步骤101，获取授权系统能够提供的频谱资源的特征信息和认知系统需求的频谱资源的特征信息。

为了全面地描述频谱资源的特征，所述特征信息可以包括频率特征、时间特征和空间特征。

其中，频率特征可以包括中心频率、带宽等频率域的信息；时间特征可以包括频谱的可用时长、可用起止时间等信息；空间特征可以包括频谱在哪些地理范围内可用等信息。

步骤102，根据所述特征信息确定授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度。

步骤103，根据所述匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值。

其中，可以采用多种方式定义频谱资源利用效率，例如可以定义为系统单位带宽单位面积上的平均吞吐量、或系统最大吞吐量、系统平均吞吐量、系统单位面积最大吞吐量、系统单位面积平均吞吐量、系统单位面积频谱效率、系统能容纳的最大用户数、平均用户数、系统单位面积的最大用户数、系统单位面积的平均用户数、系统单位带宽的最大用户数、系统单位带宽的平均用户数、单位带宽单位面积的最大用户数、单位带宽单位面积的平均用户数，等等。本发明实施例以上述定义为例考虑频谱利用效率，但是并不限定本发明方案的实现方式。

步骤104，根据各个认知系统使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源。

在步骤102之前，还可以包括如下步骤：

根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征、以及授权系统和/或认知系统的干扰限制条件，从授权系统能够提供的频谱资源的集合中确定出认知系统能够使用的频谱资源集合。也可以仅根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征确定出认知系统能够使用的频谱资源集合。

例如，如果授权系统提供的频谱资源能够满足认知系统的基本工作需求，且在该认知系统占用该授权系统提供的频谱资源后，对该授权系统产生的干扰不超过该授权系统的干扰阈值，则将该频谱资源确定为认知系统能够使用的频谱资源。再例如，如果授权系统提供的频谱资源能够满足认知系统的基本工作需求，且在该认知系统占用该授权系统提供的频谱资源后，对该授权系统产生的干扰不超过该授权系统的干扰阈值，所有授权系统对该认知系统产生的干扰也不超过该认知系统的干扰阈值，则将该频谱资源确定为认知系统能够使用的频谱资源。再例如，如果授权系统提供的频谱资源能够满足认知系统的基本工作需求，且在该认知系统占用该授权系统提供的频谱资源后，对该授权系统产生的干扰不超过该授权系统的干扰阈值，对所有认知系统产生的干扰不超过该认知系统的干扰阈值，所有授权系统对该认知系统产生的干扰也不超过该认知系统的干扰阈值，则将该频谱资源确定为认知系统能够使用的频谱资源。

相应地，所述步骤102为：

根据所述特征信息确定认知系统能够使用的各频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度。

通过增加确定认知系统能够使用的频谱资源集合的步骤，一方面可以降低步骤102的计算量，另一方面，由于考虑了授权系统和/或认知系统的干扰限制条件，因此能够使得为认知系统分配频谱后不会影响授权系统和/或认知系统的正常工作。

在本发明上述方法的基础上，还可以包括：确定各个认知系统的优先级信息，相应地，所述为认知系统分配频谱资源包括：根据各个认知系统的优先级信息和使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源。例如，按照优先级将各个认知系统排队，按照优先级由高到低的顺序为认知系统分配频谱资源，当有多个频谱资源能够分配给同一个认知系统时，根据该多个频谱资源各自的效用函数值，从中选择效用函数值最大的分配给该认知系统。本发明并不限定根据优先级信息和效用函数值分配频谱资源的具体方式，例如还可以综合考虑优先级信息和效用函数值进行频谱资源分配，当优先级较高的认知系统需求的频谱资源对应的效用函数值低于预定阈值时，而下一个优先级的认知系统需求的频谱资源对应的效用函数值很高，可以考虑为下一个优先级的认知系统分配频谱资源。

通过为各个认知系统确定优先级，然后根据各个认知系统的优先级信息和使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源，可以实现频谱资源分配的高效性和公平性。

其中，各个认知系统的优先级信息可以根据认知系统的频谱使用效率、频谱需求量和频谱认知能力中的任意一项或多项确定。一般地，认知系统的频谱使用效率越高，则其优先级越高；在保证系统基本需求的前提下，认知系统通过本方法已获得的资源与所需资源差距越大，则其优先级越高；认知系统的频谱认知能力越强，则说明该认知系统检测频谱的正确性和精确度越高，对授权系统的保护能力也越高，例如不会将某一授权系统已使用的频谱资源误检为空闲，从而避免认知系统占用授权系统正在使用的频段，因此认知系统的频谱认知能力越强则其优先级越高。可通过对频谱使用效率、频谱需求量和频谱认知能力中的各项加权来确定认知系统的优先级，以便全面考虑各方因素。

在为认知系统分配频谱资源时，还可以在保证基本通信需求的前提下，优先保证高效性，然后再考虑公平性，即优先保证尽量多的认知系统能够工作，然后再为频谱利用效用较好或频谱需求较多的认知系统继续分配频谱资源，以使其取得更好的工作性能。

例如，将认知系统需求的频谱资源分为满足认知系统基本工作需求的频谱资源以及除所述基本工作需求以外的频谱资源，即认知系统期望的频谱资源。通过满足认知系统基本工作需求的频谱资源，可以使认知系统能够工作，例如使通信系统能够通信；通过该期望的频谱资源，认知系统能够取得更好的工作性能。

下面分别举例进行说明，具体请参见图2～图4，所举例子并不用于限制本发明。

图2是本发明提供的两轮分配方法的总体流程图。

如图2所示，该方法包括：

步骤201，初始化授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征信息。

步骤202，进行第一轮分配：根据认知系统的优先级和效用函数值为各认知系统分配能够满足其基本工作需求的频谱资源。

步骤203，更新授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源。

步骤204，进行第二轮分配：根据更新的频谱资源重新确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值，根据认知系统的优先级和重新确定的效用函数值为认知系统分配除所述基本工作需求以外的频谱资源。

其中，根据更新的频谱资源重新确定所述匹配度，根据重新确定的匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值。

图3是本发明提供的两轮分配方法中的第一轮分配的流程图。

如图3所示，该方法包括：

步骤301，从授权系统能够提供的频谱资源的集合中确定出认知系统能够使用的频谱资源集合。

步骤302，确定认知系统能够使用的频谱资源的特征信息与认知系统需求的频谱资源的特征信息之间的匹配度。

步骤303，根据所述匹配度、每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值。

步骤304，根据各个认知系统使用频谱资源的效用函数值及优先级为认知系统分配频谱资源。

图4是本发明提供的两轮分配方法中的第二轮分配的流程图。

如图4所示，该方法包括：

步骤401，根据更新的频谱资源信息，从授权系统能够提供的频谱资源的集合中确定出认知系统能够使用的频谱资源集合。

步骤402，确定认知系统能够使用的频谱资源的特征信息与认知系统需求的频谱资源的特征信息之间的匹配度。

步骤403，根据所述匹配度、每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值。

步骤404，根据各个认知系统使用频谱资源的效用函数值和优先级为认知系统分配频谱资源。例如，在分配时在保证优先级的前提下考虑效用函数最大化。

图3所示方法以目标效用函数最大化的原则，给认知系统选出“第一数目”的效益值大的频点。这里的“第一数目”是各认知系统提供的最低工作要求(即基本工作要求)所需的频点数。

图4所示方法根据公平和效益兼顾的原则，为认知系统选出满足公平性且效益值大的“第二数目”的频点。以下是“第二数目”的具体描述实例，这里的“第二数目”是考虑了公平性指标后计算的频点数。以下是两个基本概念：

①认知系统分配满足度：分配结束后认知系统实际分配的频点数除以需求的频点数。

②系统资源配置比：在第二轮分配中各认知系统满足度的比例。通过该分配比例设定各认知系统实际分配的频点数，使得第二轮分配后各系统的满足度等于此比例。

通过“系统资源配置比”来确定第二轮分配给各认知系统的频点数的计算方法如下：N个认知系统的资源配置比例为a₁∶a₂∶...∶a_N，认知系统i期望频点数为k_i，频谱资源第一轮分配后总剩余带宽为W，那么在第二轮中为认知系统i分配的频点数为即所述“第二数目”是其中表示对X的值向下取整。各认知系统根据资源配置计算得出第二轮分配的频点数。

本发明实施例以资源配置比为例计算考虑一定公平性的分配频点数，并不限定本发明所述方案的实现方式。

下面举例说明本发明上述方法中匹配度的确定方法和效用函数值的计算方法，所举例子并不用于限制本发明：

授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源之间的频率特征匹配度为其中，是授权系统提供的频段j的可用带宽，B_i是认知系统i的工作带宽。

授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源之间的时间特征匹配度为：其中，T^j是授权系统提供的频段j的可用时长，t_i是认知系统需要占用频段j的时长。

授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源之间的空间特征匹配度为其中，S^j是授权系统提供的频段j的可用面积，s_i是认知系统需要占用频段j的面积。

其中，时间匹配度、空间匹配度和频率匹配度均无量纲，为(0，1)之间的实数。

每个认知系统使用频谱资源的效用函数值U为：

其中，P_i、t_i、B_i、s_i分别是认知系统i的频谱资源利用效率、需求频谱的占用时长、需求频谱的带宽、需求频谱的覆盖面积，分别是授权系统提供的频段j和认知系统i需求的频谱资源之间的时间特征匹配度、空间特征匹配度和频率特征匹配度。

也可以采用其他算法确定所述匹配度或者效用函数值，例如， $U=P_i\×(t_i+B_i+s_i)\×g_i^j\×h_i^j\×l_i^j.$

根据上述方法，本发明还提供了一种认知无线电网络中的频谱分配系统，具体请参见图5～图8。

图5是本发明提供的认知无线电网络中的频谱分配系统第一结构图。

如图5所示，该系统包括信息管理模块501、资源匹配模块502和分配模块503。

信息管理模块501，用于存储授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征信息。

资源匹配模块502，用于根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征，确定授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度。

分配模块503，用于根据所述匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值，根据各个认知系统使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源。

图6是本发明提供的认知无线电网络中的频谱分配系统第二结构图。

如图6所示，该系统包括信息管理模块601、资源匹配模块602、分配模块603和基本限制模块604。

信息管理模块601，用于存储授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征信息，还可以包括存储授权系统和/或认知系统的干扰限制条件的模块。

基本限制模块604，用于根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征、以及授权系统和/或认知系统的干扰限制条件，从授权系统能够提供的频谱资源的集合中确定出认知系统能够使用的频谱资源集合。

基本限制模块604，也可以用于仅根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征从授权系统能够提供的频谱资源的集合中确定出认知系统能够使用的频谱资源集合。

资源匹配模块602，用于确定认知系统能够使用的各频谱资源与认知系统需求的频谱资源的特征匹配度。

分配模块603，用于根据所述匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值，根据各个认知系统使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源。

图7是本发明提供的认知无线电网络中的频谱分配系统第三结构图。

如图7所示，该系统包括信息管理模块701、资源匹配模块702、分配模块703和优先级设定模块704。

信息管理模块701，用于存储授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征信息。

资源匹配模块702，用于根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征，确定授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度。

优先级设定模块704，用于确定各个认知系统的优先级信息。

分配模块703，用于根据所述匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值，根据各个认知系统的优先级信息和使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源。

图8是本发明提供的认知无线电网络中的频谱分配系统第四结构图。

如图8所示，该系统包括信息管理模块801、资源匹配模块802、分配模块803、基本限制模块804和优先级设定模块805。

信息管理模块801，可以与信息管理模块601的结构相同，还可以在信息管理模块601的基础上进一步存储有设置认知系统优先级所需要的信息，例如存储有认知系统的频谱资源利用效率、频谱认知能力、频谱需求量等。

基本限制模块804，可以与基本限制模块604的结构相同。

资源匹配模块802，可以与资源匹配模块602的结构相同。

优先级设定模块805，可以与优先级设定模块704的结构相同，可以根据信息管理模块801中的信息设定认知系统的优先级。

分配模块803，可以与分配模块703的结构相同。

图8所示系统中，信息管理模块801中存储的频谱资源供给信息以及频谱资源需求信息可以分别由授权系统和认知系统提供，也可以采用其他方法获取，例如信息管理模块801自行检测授权系统当前能够提供哪些频谱资源。

在每次分配资源时，分配模块803向基本限制模块804发送基本限制计算请求，通过基本限制模块804获取认知系统可能使用的资源集，其中基本限制模块804接收信息管理模块801发来的授权系统的干扰限制条件等保护要求、认知系统的认知能力的保护能力信息、供给资源的特征信息和需求资源的特征信息，根据接收自信息管理模块801发来的信息，根据需求资源对供给资源的频率限制、空间限制和时间限制以及授权系统和认知系统之间的干扰限制，确定出认知系统可用的资源集，将该资源集发给分配模块803。

分配模块803，根据基本限制模块804提供的可用资源集，向资源匹配模块802发送匹配计算需求，资源匹配模块802对认知系统的可用资源集中的频谱资源特征和认知系统需求的频谱资源特征进行频率匹配、时间匹配和空间匹配，将匹配结果(包括频率匹配度、时间匹配度和空间匹配度)发给分配模块803。

分配模块803向优先级设定模块805发送优先级计算需求，优先级设定模块805从信息管理模块801获取认知系统的认知能力、资源利用能力、该认知系统的重要程度、该认知系统当前的资源分配情况等，根据从信息管理模块801获取的信息设定认知系统的优先级，将为认知系统分配的优先级发给分配模块803。

分配模块803，根据资源匹配模块802发来的匹配结果、以及从信息管理模块801获取的认知系统的频谱资源利用效率(即利用能力)，计算各认知系统的效用函数值，根据计算的效用函数值和优先级设定模块805发来的认知系统优先级信息为认知系统分配频谱资源。

由上述方案可见，本发明基于系统级的场景进行频谱资源的分配，引入了一个系统层面的即频谱分配系统，各认知系统根据自身频谱的需求情况向该分配系统申请频谱资源，该频谱分配系统实现各认知系统之间的频谱分配，本发明本着效益和公平的原则进行频谱资源分配。

另外，在资源描述方面，本发明完善了频谱资源的描述，从空间、时间以及频率三维角度描述资源，比已有方案更加全面；除了考虑空间、时间和频率三维角度资源的限制外，本发明还考虑了干扰情况，解决了认知系统和授权系统共存、以及认知系统之间共存的问题；在分配过程中，本发明考虑了时间、空间、频率三个方面的资源匹配问题，解决了只考虑频率维频谱资源的局限性问题，一定程度上解决了授权系统提供资源的使用效率的问题，实现了为认知系统选出“最适合”的频段；同时本发明通过在频谱分配方案中为各认知系统分配优先级参数，为各认知系统进行排序，在满足认知系统公平性要求的同时实现频谱资源的分配，解决了认知系统效益和公平兼顾的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种认知无线电网络中的频谱分配方法，其特征在于，该方法包括：

根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征，确定授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度；

根据所述匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值；

根据各个认知系统使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源；

所述特征包括频率特征、时间特征和空间特征；

授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源之间的频率特征匹配度为其中，是授权系统提供的频段j的可用带宽，B_i是认知系统i的工作带宽；

授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源之间的时间特征匹配度为： $g_i^j=\left\{\begin{array}{c}{e}^{-(T^j-t_i)},T^j\&GreaterEqual;t_i\\ e^{-(t_i-T^j)},T^j<t_i\end{array}\right.,$ 其中，T^j是授权系统提供的频段j的可用时长，t_i是认知系统需要占用频段j的时长；

授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源之间的空间特征匹配度为其中，S^j是授权系统提供的频段j的可用面积，s_i是认知系统需要占用频段j的面积；

每个认知系统使用频谱资源的效用函数值U为：

其中，P_i、t_i、B_i、s_i分别是认知系统i的频谱资源利用效率、需求频谱的占用时长、工作带宽、需求频谱的覆盖面积，分别是授权系统提供的频段j和认知系统i需求的频谱资源之间的时间特征匹配度、空间特征匹配度和频率特征匹配度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述匹配度之前，该方法还包括：

根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征、以及授权系统和/或认知系统的干扰限制条件，从授权系统能够提供的频谱资源的集合中确定出认知系统能够使用的频谱资源集合；

确定所述匹配度包括：确定认知系统能够使用的各频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

确定各个认知系统的优先级信息；

所述为认知系统分配频谱资源包括：

根据各个认知系统的优先级信息和使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述为认知系统分配频谱资源包括：

根据各个认知系统的优先级信息和所述效用函数值为各认知系统分配能够满足其基本工作需求的频谱资源；

更新授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源；

根据更新的频谱资源重新确定所述匹配度，根据重新确定的匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值，根据各个认知系统的优先级信息和重新确定的效用函数值为认知系统分配除所述基本工作需求以外的频谱资源。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，各个认知系统的优先级信息根据认知系统的频谱使用效率、频谱需求量和/或频谱认知能力确定。

6.一种认知无线电网络中的频谱分配系统，其特征在于，该系统包括信息管理模块、资源匹配模块和分配模块；

所述信息管理模块，用于存储授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征信息；

所述资源匹配模块，用于根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征，确定授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度；

所述分配模块，用于根据所述匹配度以及每个认知系统的频谱资源利用效率，确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值，根据各个认知系统使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源；

所述信息管理模块，用于存储授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的频率特征、时间特征和空间特征；

授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源之间的频率特征匹配度为其中，是授权系统提供的频段j的可用带宽，B_i是认知系统i的工作带宽；

授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源之间的时间特征匹配度为： $g_i^j=\left\{\begin{array}{c}{e}^{-(T^j-t_i)},T^j\&GreaterEqual;t_i\\ e^{-(t_i-T^j)},T^j<t_i\end{array}\right.,$ 其中，T^j是授权系统提供的频段j的可用时长，t_i是认知系统需要占用频段j的时长；

授权系统能够提供的频谱资源与认知系统需求的频谱资源之间的空间特征匹配度为其中，S^j是授权系统提供的频段j的可用面积，s_i是认知系统需要占用频段j的面积；

每个认知系统使用频谱资源的效用函数值U为：

其中，P_i、t_i、B_i、s_i分别是认知系统i的频谱资源利用效率、需求频谱的占用时长、工作带宽、需求频谱的覆盖面积，分别是授权系统提供的频段j和认知系统i需求的频谱资源之间的时间特征匹配度、空间特征匹配度和频率特征匹配度。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统还包括基本限制模块；

所述信息管理模块，包括用于存储授权系统和/或认知系统的干扰限制条件的模块；

所述基本限制模块，用于根据授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征、以及授权系统和/或认知系统的干扰限制条件，从授权系统能够提供的频谱资源的集合中确定出认知系统能够使用的频谱资源集合；

所述资源匹配模块，用于确定认知系统能够使用的各频谱资源与认知系统需求的频谱资源的匹配度。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统还包括优先级设定模块；

所述优先级设定模块，用于确定各个认知系统的优先级信息；

所述分配模块，用于根据各个认知系统的优先级信息和使用频谱资源的效用函数值为认知系统分配频谱资源。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述分配模块包括第一分配模块、更新模块和第二分配模块；

所述第一分配模块，用于根据各个认知系统的优先级信息和使用频谱资源的效用函数值为各认知系统分配能够满足其基本工作需求的频谱资源；

所述更新模块，用于根据分配结果更新所述信息管理模块中授权系统能够提供的频谱资源和认知系统需求的频谱资源各自的特征信息；

所述第二分配模块，用于根据更新的频谱资源重新确定所述匹配度，根据重新确定的匹配度和每个认知系统的频谱资源利用效率重新确定每个认知系统使用频谱资源的效用函数值，根据各个认知系统的优先级信息和重新确定的效用函数值为认知系统分配除所述基本工作需求以外的频谱资源。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述优先级设定模块，用于根据认知系统的频谱使用效率、频谱需求量以及频谱认知能力设定各个认知系统的优先级信息。