CN103634799B - 一种基于认知无线电系统的频谱分配方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于认知无线电系统的频谱分配方法和设备，该方法包括：频谱调度单元分别接收来自多个认知无线电系统的频谱资源申请消息，所述频谱资源申请消息中携带认知无线电系统对应的业务优先级；所述频谱调度单元利用各认知无线电系统对应的业务优先级以及可用空白频谱资源为各认知无线电系统分配频谱资源；所述频谱调度单元将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统。本发明实施例中，基于系统需求以及兼顾公平原则的为多个认知无线电系统分配空白频谱资源，从而可以最大化空白频谱的利用效率，提高频谱使用效率，以及可以保证具有较高优先权的系统的业务传输得到保证。

Description

一种基于认知无线电系统的频谱分配方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及了一种基于认知无线电系统的频谱分配方法和设备。

背景技术

无线通信频谱是宝贵的自然资源，且频谱资源贫乏问题日益严重，为缓解频谱资源紧张的现状，通过对无线通信频谱进行监测和研究，发现某些频段(如电视频段)在大多数时间内并未使用或在大多数地域内并未使用，而某些频段出现多系统多用户竞争的情况；CR(Cognitive Radio，认知无线电)正是在这种背景下产生，其基本思想是：在不对授权系统造成干扰的前提下，CR系统可以通过监测当前无线环境的变化来动态的选择空白频段进行通信。

当CR系统机会性使用授权系统的空白频段时，保护授权系统不受干扰是基本前提，这种保护包括：CR系统准确判断出哪些授权系统的频段是可用的空白频段(在这些频段上引入CR系统不会影响授权系统的正常工作)；当占用频段不再可用时，CR系统需要及时的将这些频段退让给授权系统。

当前确定空白频谱的方法有感知方法和数据库方法；在感知方法中，CR系统的基站设备通过感知算法检测某频段上授权系统信号强度，当信号强度大于某门限值时，认为基站设备距离使用该频段的授权系统距离过近，在此频段上引入CR系统会对授权系统的工作产生影响，该频段不可用；在数据库方法中，CR系统从本地数据库中读取针对某个具体位置，哪些频段可以使用。

当前发现会使用空白频谱的系统有：蜂窝通信的室外网络(如LTE(Long TermEvolution，长期演进)室外网络)，蜂窝通信的室内网络(如家庭基站小区)，W-iFi(Wireless-Fidelity，无线保真)网络，ad-hoc(点对点)网络，专用网络(如消防，医疗救护等)，智能仪表网络等。

进一步的，在多个系统需要使用空白频谱时可采用以下方式：(1)系统使用某频谱时通知周围其他系统，以避免系统间冲突；(2)系统在检测到某频谱没被使用时立刻占用该频谱，若检测到某频谱被使用时则不占用该频谱。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

任意CR系统都可使用空白频谱，但各CR系统本身特点并不相同，各CR系统在某频点上运行时带来的效果会存在差异；如有系统本身用户数不多，业务量较小，该系统使用空白频谱时频谱效率较低；有系统的传输信息具有较高优先性，该系统需要具有使用频谱的较高优先权。因此，上述多个系统使用空白频谱的方式不利于最大化频谱使用效率，而CR系统使用授权系统的空白频段的目的是提高频谱效率，并提高单位频谱单位时间内传输的数据量。

发明内容

本发明实施例提供一种基于认知无线电系统的频谱分配方法和设备，以提高频谱使用效率。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种基于认知无线电系统的频谱分配方法，包括：

频谱调度单元分别接收来自多个认知无线电系统的频谱资源申请消息，所述频谱资源申请消息中携带认知无线电系统对应的业务优先级；

所述频谱调度单元利用各认知无线电系统对应的业务优先级以及可用空白频谱资源为各认知无线电系统分配频谱资源；

所述频谱调度单元将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统。

本发明实施例提供一种基于认知无线电系统的频谱分配方法，包括：

认知无线电系统向频谱调度单元发送频谱资源申请消息，所述频谱资源申请消息中携带认知无线电系统对应的业务优先级；由所述频谱调度单元利用各认知无线电系统对应的业务优先级为各认知无线电系统分配频谱资源；

所述认知无线电系统接收所述频谱调度单元通知的频谱资源的信息。

本发明实施例提供一种基于认知无线电系统的频谱分配设备，包括：

接收模块，用于分别接收来自多个认知无线电系统的频谱资源申请消息，所述频谱资源申请消息中携带认知无线电系统对应的业务优先级；

分配模块，用于利用各认知无线电系统对应的业务优先级以及可用空白频谱资源为各认知无线电系统分配频谱资源；

发送模块，用于将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统。

本发明实施例提供一种基于认知无线电系统的频谱分配设备，包括：

发送模块，用于向频谱调度单元发送频谱资源申请消息，所述频谱资源申请消息中携带认知无线电系统对应的业务优先级；由所述频谱调度单元利用各认知无线电系统对应的业务优先级为各认知无线电系统分配频谱资源；

接收模块，用于接收所述频谱调度单元通知的频谱资源的信息。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：本发明实施例中，基于系统需求以及兼顾公平原则的为多个认知无线电系统分配空白频谱资源，从而可以最大化空白频谱的利用效率，提高频谱使用效率，以及可以保证具有较高优先权的系统的业务传输得到保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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是本发明实施例一提供的一种基于认知无线电系统的频谱分配方法流程示意图；

图2是本发明实施例三提供的一种基于认知无线电系统的频谱分配设备结构示意图；

图3是本发明实施例四提供的一种基于认知无线电系统的频谱分配设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明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的一部分实施例，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做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。

实施例一

针对现有技术中的问题，在考虑到以下情况后，本发明实施例一提供一种基于认知无线电系统的频谱分配方法。

(1)各使用空白频谱的系统的业务特性以及业务要求并不相同；例如：LTE室外网络需要同时满足多个用户通信，需要覆盖较大地理位置，基站等设备难以改变位置；Wi-Fi网络的接入点位置变化会更加灵活；专用网络的业务具有紧急且重要的特性，但一般数据量不会太大。进一步的，对于同一类型的网络，由于用户数的差异或者业务类型的差异，即使使用相同的频率资源，系统的吞吐量也会存在较大的不同。

(2)不同系统在布置网络时有一些参数需求，在一定的发射功率下，能够满足的覆盖范围是相对固定的，但是考虑到与授权系统的共存，发射功率大的认知无线电系统需要的共存隔离需求较高，且可以使用某些空白的地理空间会相对减小；反之，发射功率小的认知无线电系统需要的共存隔离需求较低，且可以使用某些空白的地理空间就会相对增大。

(3)为了对频谱资源进行合理调度，可以将单系统进行资源调度的思路引入到多种不同系统的动态频谱分配中，通过实时统计不同系统的业务情况，在满足不同系统需求的情况下，最大化频谱使用效率。其中，同一系统内的多用户调度时以最大化系统吞吐量为目标，并确保不同业务流的QoS(Quality of Service，服务质量)要求；且调度算法包括：轮询算法(即循环调用每个用户，从调度概率上说，每个用户以同样的概率占用服务资源)、最大载干比算法(即只选择最大载干比的用户，使得信道条件最好的用户占用资源传输数据)、正比公平算法(在维持用户长期传输数据吞吐量大致公平的基础上，同时考虑利用短期信道变化情况增大传输效率)等。

本发明实施例一所提供的频谱分配方法中，如图1所示，包括以下步骤：

步骤101，认知无线电系统向频谱调度单元发送频谱资源申请消息(用于申请频谱资源)，该频谱资源申请消息中至少携带该认知无线电系统对应的业务优先级。其中，对于多个认知无线电系统来说，各认知无线电系统均需要向频谱调度单元发送频谱资源申请消息。

本发明实施例中，认知无线电系统对应的业务优先级可按照认知无线电系统的业务特点进行划分，且允许多种认知无线电系统对应同一业务优先级；例如，业务优先级的划分方式如下：对于消防和医疗救护等专用网络，考虑到业务紧迫性，相应认知无线电系统的业务优先级为最高级；对于蜂窝通信的室外网络，考虑到基站设备的大量投入，相应认知无线电系统的业务优先级为次优先级；对于投入不高的网络，相应认知无线电系统的业务优先级更次之。又例如，还可根据政策或其他商业信息规定不同系统的业务优先级。

本发明实施例中，该频谱资源申请消息中还可携带以下内容之一或任意组合：系统ID，为申请频谱资源的认知无线电系统的标识，可由接入系统标识，核心网ID，小区ID组成，且系统ID及业务优先级与编号的对应关系可由协议规定；位置信息，为申请频谱资源的认知无线电系统的小区位置及覆盖范围需求；单位频谱资源能够达到的吞吐量，为申请频谱资源的认知无线电系统进行统计的，统计方式与当前统计方式类似；需求频谱资源的特征，包括需求频谱资源的信道带宽、信道个数、是否连续、推荐频道(即认知无线电系统根据自身属性推荐本系统优先支持的频道)等；最大发射功率。

本发明实施例的一种优选实施方式中，频谱资源申请消息中携带的内容可以如表1所示。

表1

步骤102，频谱调度单元分别接收来自多个认知无线电系统的频谱资源申请消息，该频谱资源申请消息中至少携带认知无线电系统对应的业务优先级。

步骤103，频谱调度单元利用各认知无线电系统对应的业务优先级以及可用空白频谱资源为各认知无线电系统分配频谱资源。

本发明实施例中，频谱调度单元利用各认知无线电系统对应的业务优先级以及可用空白频谱资源为各认知无线电系统分配频谱资源，具体包括但不限于：频谱调度单元利用各认知无线电系统对应的业务优先级为各认知无线电系统进行排序，并根据业务优先级从高到低的排序结果将各认知无线电系统放入调度序列，以及利用可用空白频谱资源(频谱调度单元通过读取存有空白频谱信息的数据库或者通过自身的感知学习等方式，获得可用空白频谱资源，且在此过程中还可以获取各可用空白频谱资源上允许的干扰功率值)依次为调度序列中的各认知无线电系统分配频谱资源。

本发明实施例的一种优选实施方式中，上述频谱资源申请消息中还可以至少携带认知无线电系统所对应的单位频谱资源能够达到的吞吐量、需求频谱资源的信道带宽、覆盖范围、以及最大发射功率等信息；基于此信息，在将各认知无线电系统放入调度序列的过程中，还可以包括以下步骤：

当有不同认知无线电系统对应有相同的业务优先级时，频谱调度单元利用不同认知无线电系统对应的单位频谱资源能够达到的吞吐量为不同认知无线电系统进行排序，并根据单位频谱资源能够达到的吞吐量从大到小的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列；当有不同认知无线电系统对应有相同的单位频谱资源能够达到的吞吐量时，执行后续步骤，否则结束此过程；

频谱调度单元利用不同认知无线电系统对应的需求频谱资源的信道带宽为不同认知无线电系统进行排序，并根据需求频谱资源的信道带宽从小到大的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列；当有不同认知无线电系统对应有相同的需求频谱资源的信道带宽时，执行后续步骤，否则结束此过程；

频谱调度单元利用不同认知无线电系统对应的(覆盖范围/最大发射功率)为不同认知无线电系统进行排序，并根据(覆盖范围/最大发射功率)从大到小的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列。

本发明实施例的一种优选实施方式中，在将各认知无线电系统放入调度序列的过程中还可包括以下过程：当有认知无线电系统已经超过N次(根据实际经验设置)没有被分配频谱资源时，频谱调度单元将该认知无线电系统放入调度序列的第一位；或，在收到认知无线电系统的频谱资源申请消息后，如果频谱调度单元在时间T(根据实际经验设置)内没有为认知无线电系统分配频谱资源，则频谱调度单元将该认知无线电系统放入调度序列的第一位。

本发明实施例中，基于调度序列的排序结果，频谱调度单元可以为各认知无线电系统选取合适的频谱资源，直至将频谱资源划分完毕；在频谱调度单元利用可用空白频谱资源依次为调度序列中的各认知无线电系统分配频谱资源的过程中，对于调度序列中当前待分配频谱资源的认知无线电系统(以认知无线电系统CRSx为例进行后续说明)，其频谱分配方式包括：

频谱调度单元获得满足CRSx所需信道带宽(频谱资源申请消息中携带)要求的频段，并按带宽由窄到宽的顺序排列；之后从获得的频段中选取对应有最小带宽的频段，并判断当CRSx在选取的频段上工作时，CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存；如果CRSx与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存，则频谱调度单元将选取的频段分配给CRSx；如果CRSx与当前工作在其他频段上的授权系统和/或认知无线电系统不共存，则频谱调度单元从获得的频段中选取对应有次小带宽的频段进行判断，一直到为CRSx分配频段或者没有频段分配给CRSx。

频谱调度单元判断CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存包括：频谱调度单元利用同频共存准则和/或邻频共存准则判断CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存。

进一步的，频谱资源申请消息中还携带认知无线电系统对应的位置信息；频谱调度单元利用同频共存准则和/或邻频共存准则判断CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存，包括：频谱调度单元利用CRSx对应的位置信息以及授权系统对应的位置信息获得CRSx和授权系统之间的距离，并通过判断CRSx和授权系统之间的距离是否满足同频隔离距离和/或邻频隔离距离来确定CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统共存；以及，频谱调度单元利用CRSx对应的位置信息以及其他认知无线电系统对应的位置信息获得CRSx和其他认知无线电系统之间的距离，并通过判断CRSx和其他认知无线电系统之间的距离是否满足同频隔离距离和/或邻频隔离距离来确定CRSx是否与当前工作在其他频段上的认知无线电系统共存。

步骤104，频谱调度单元将分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统；具体的通知消息可以为频谱资源分配消息，且该频谱资源的信息包括但不限于：频谱资源的带宽、中心频点、使用时间等。

本发明实施例的一种优选实施方式中，频谱资源分配消息中携带的内容可以如表2所示，该频谱资源分配消息中可以携带系统ID、位置区间、频谱资源的信息等，且该频谱资源的信息包括但不限于频道个数、频谱资源的带宽、中心频点、是否连续、使用时间等。

表2

本发明实施例中，频谱调度单元将分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统，包括但不限于：频谱调度单元通过公共控制信道将分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统；或者，频谱调度单元通过有线电缆等方式将分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统。

步骤105，认知无线电系统接收频谱调度单元通知的频谱资源的信息。

在频谱调度单元通过公共控制信道通知频谱资源的信息时，认知无线电系统接收频谱调度单元通知的频谱资源的信息，包括：认知无线电系统通过盲检公共控制信道得到自身对应的频谱资源的信息；如认知无线电系统通过系统ID盲检公共控制信道，以得到自身对应的频谱资源的信息。

实施例二

本发明实施例二提供一种基于认知无线电系统的频谱分配方法，假设存在3个认知无线电系统，其分别为CRS1，CRS2和CRS3，CRS1为感知TD-LTE宏蜂窝系统，CRS2为感知TD-LTE网络，CRS3为感知消防网络；基于该应用场景，则频谱分配的过程具体包括：

步骤A、CRS1，CRS2和CRS3分别向频谱调度单元发送频谱资源申请消息；其中，CRS1发送的频谱资源申请消息中携带的信息如表3所示，CRS2发送的频谱资源申请消息中携带的信息如表4所示，CRS3发送的频谱资源申请消息中携带的信息如表5所示。

表3

表4

表5

步骤B、频谱调度单元分配频谱资源。

(1)进行调度序列排序：频谱调度单元收到来自CRS1，CRS2和CRS3的频谱资源申请消息，按照CRS1，CRS2和CRS3的业务优先级，可以得出CRS3>CRS1＝CRS2，CRS3进入调度序列的第一位；由于CRS1和CRS2的业务优先级相同，比较CRS1和CRS2的单位频谱资源能够达到的吞吐量；CRS1和CRS2的单位频谱资源能够达到的吞吐量相同，比较CRS1和CRS2的需求频谱资源的信道带宽；CRS1和CRS2的需求频谱资源的信道带宽相同，比较CRS1和CRS2的(覆盖范围/最大发射功率)；由于CRS1的(覆盖范围/最大发射功率)大于CRS2的(覆盖范围/最大发射功率)，因此CRS1进入调度序列的第二位，CRS2进入调度序列的第三位。

(2)频谱调度单元通过访问数据库获知，CRS1，CRS2和CRS3所处的地理位置存在差异，CRS3所处的地理区域当前可用的空白频段为f2，f3，f4；其他正在被使用的频段有f1，f1上承载TV授权系统；其中f2提供8M带宽，当前无其他系统，f3提供8M带宽，当前无其他系统，f4提供4M带宽，当前无其他系统；CRS1及CRS2所处的地理区域当前可用的空白频段为f2，f3，其他正在被使用的频段有f1，f1上承载TV授权系统；其中f2提供8M带宽，当前无其他系统，f3提供8M带宽，当前无其他系统。

(3)根据调度序列的顺序，频谱调度单元为各CRS分配资源。

a、根据提供的带宽大小，得到频段为f4，f2，f3。

b、当应用f4中的4M带宽承载CRS3时，判断CRS3与f1上的授权系统是否满足邻频共存准则，若满足，则可以将f4频段上的4M分配给CRS3；若不满足，则需要判断其他频段是否符合。

c、假设为CRS3分配的资源为f4上的4M，此时为CRS1分配资源；CRS1可用的频段为f2，f3，当应用f2上的5M带宽承载CRS1时，判断CRS1与f1上的授权系统是否满足邻频共存准则，若满足，判断CRS1与f4上的CRS3是否满足邻频共存准则，若满足，则将f1上的5M带宽分配给CRS1；若上述两步判断中任一不满足，判断f3承载CRS1时是否满足与授权系统以及CRS3的邻频共存，若满足，则进行分配，若不满足，则无法为CRS1分配资源。

在判断邻频共存时，以f2上承载CRS1，判断与f4上承载CRS3是否满足邻频共存为例，其具体实现方式如下：频谱调度单元根据CRS1及CRS3上报的地理位置信息，计算两个基站设备之间的距离Dcr；判断当CRS1使用f2，CRS3使用f4，距离Dcr是否满足邻频共存准则；进一步，异系统间邻频共存时最严重的干扰位于两个基站设备之间，假设CRS1的基站设备干扰CRS3的基站设备时，CRS3正常工作所需的距离隔离度为D1，CRS3的基站设备干扰CRS1的基站设备时，CRS1正常工作所需的距离隔离度为D2，邻频共存准则为Dcr>MAX(D1，D2)，邻频共存准则涉及的距离隔离可由互干扰仿真得到。

d、假设为CRS1分配的资源为f2上的5M带宽，CRS2可用的频段为f3，在为CRS2进行频谱分配时，当应用f3上的5M带宽承载CRS2时，需要判断CRS2与f1上授权系统是否满足邻频共存准则，若满足，判断CRS2与f4上的CRS3是否满足邻频共存准则，若满足，判断CRS2与f2上的CRS1是否满足邻频共存准则，若满足，将f3上的5M带宽分配给CRS2；若上述两步判断任一不满足，则无法为CRS2分配资源。

步骤C、频谱调度单元将分配的频谱资源的信息通知给认知无线电系统。

实施例三

基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种基于认知无线电系统的频谱分配设备，如图2所示，该设备包括：

接收模块11，用于分别接收来自多个认知无线电系统的频谱资源申请消息，所述频谱资源申请消息中携带认知无线电系统对应的业务优先级；

分配模块12，用于利用各认知无线电系统对应的业务优先级以及可用空白频谱资源为各认知无线电系统分配频谱资源；

发送模块13，用于将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统。

所述分配模块12，具体用于利用各认知无线电系统对应的业务优先级为各认知无线电系统进行排序，并根据业务优先级从高到低的排序结果将各认知无线电系统放入调度序列，以及利用可用空白频谱资源依次为所述调度序列中的各认知无线电系统分配频谱资源。

所述频谱资源申请消息中还携带认知无线电系统对应的单位频谱资源能够达到的吞吐量、需求频谱资源的信道带宽、覆盖范围、以及最大发射功率；所述分配模块12，进一步用于当有不同认知无线电系统对应有相同的业务优先级时，利用不同认知无线电系统对应的单位频谱资源能够达到的吞吐量为不同认知无线电系统进行排序，并根据单位频谱资源能够达到的吞吐量从大到小的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列；以及，当有不同认知无线电系统对应有相同的单位频谱资源能够达到的吞吐量时，利用不同认知无线电系统对应的需求频谱资源的信道带宽为不同认知无线电系统进行排序，并根据需求频谱资源的信道带宽从小到大的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列；以及，当有不同认知无线电系统对应有相同的需求频谱资源的信道带宽时，利用不同认知无线电系统对应的(覆盖范围/最大发射功率)为不同认知无线电系统进行排序，并根据(覆盖范围/最大发射功率)从大到小的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列。

所述分配模块12，进一步用于当有认知无线电系统已经超过N次没有被分配频谱资源时，将所述认知无线电系统放入所述调度序列的第一位；或者，在收到认知无线电系统的频谱资源申请消息后，如果在时间T内没有为所述认知无线电系统分配频谱资源，则将所述认知无线电系统放入所述调度序列的第一位。

所述频谱资源申请消息中还携带认知无线电系统对应的需求频谱资源的信道带宽；所述分配模块12，进一步用于对于所述调度序列中当前待分配频谱资源的认知无线电系统CRSx，获得满足所述CRSx所需信道带宽要求的频段；从所述获得的频段中选取对应有最小带宽的频段，并判断当所述CRSx在所述选取的频段上工作时，所述CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存；如果所述CRSx与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存，则将所述选取的频段分配给所述CRSx；如果所述CRSx与当前工作在其他频段上的授权系统和/或认知无线电系统不共存，则从所述获得的频段中选取对应有次小带宽的频段进行判断，一直到为所述CRSx分配频段或者没有频段分配给所述CRSx。

所述分配模块12，进一步用于利用同频共存准则和/或邻频共存准则判断所述CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存。

所述频谱资源申请消息中还携带认知无线电系统对应的位置信息；所述分配模块12，进一步用于利用CRSx对应的位置信息以及授权系统对应的位置信息获得CRSx和授权系统之间的距离，并通过判断所述CRSx和授权系统之间的距离是否满足同频隔离距离和/或邻频隔离距离来确定所述CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统共存；以及，利用CRSx对应的位置信息以及其他认知无线电系统对应的位置信息获得CRSx和其他认知无线电系统之间的距离，并通过判断CRSx和其他认知无线电系统之间的距离是否满足同频隔离距离和/或邻频隔离距离来确定CRSx是否与当前工作在其他频段上的认知无线电系统共存。

所述发送模块13，具体用于通过公共控制信道将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统；或者，通过有线电缆将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统。

本发明实施例中，所述频谱资源的信息包括：所述频谱资源的带宽、中心频点、使用时间。

其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

实施例四

基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种基于认知无线电系统的频谱分配设备，如图3所示，该设备包括：

发送模块21，用于向频谱调度单元发送频谱资源申请消息，所述频谱资源申请消息中携带认知无线电系统对应的业务优先级；所述频谱调度单元利用各认知无线电系统对应的业务优先级为各认知无线电系统分配频谱资源；

接收模块22，用于接收所述频谱调度单元通知的频谱资源的信息。

所述接收模块21，具体用于在所述频谱调度单元通过公共控制信道通知频谱资源的信息时，通过盲检公共控制信道得到自身对应的频谱资源的信息。

本发明实施例中，所述频谱资源的信息包括：所述频谱资源的带宽、中心频点、使用时间。

其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种基于认知无线电系统的频谱分配方法，其特征在于，包括：

频谱调度单元分别接收来自多个认知无线电系统的频谱资源申请消息，所述频谱资源申请消息中携带认知无线电系统对应的业务优先级和认知无线电系统对应的单位频谱资源能够达到的吞吐量；

所述频谱调度单元利用各认知无线电系统对应的业务优先级以及可用空白频谱资源为各认知无线电系统分配频谱资源；

所述频谱调度单元将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统；

其中，所述频谱调度单元利用各认知无线电系统对应的业务优先级以及可用空白频谱资源为各认知无线电系统分配频谱资源，包括：

所述频谱调度单元利用各认知无线电系统对应的业务优先级为各认知无线电系统进行排序，并根据业务优先级从高到低的排序结果将各认知无线电系统放入调度序列；当有不同认知无线电系统对应有相同的业务优先级时，所述频谱调度单元利用不同认知无线电系统对应的单位频谱资源能够达到的吞吐量为不同认知无线电系统进行排序，并根据单位频谱资源能够达到的吞吐量从大到小的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列；

所述频谱调度单元利用可用空白频谱资源依次为所述调度序列中的各认知无线电系统分配频谱资源。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频谱资源申请消息中还携带认知无线电系统需求频谱资源的信道带宽、覆盖范围、以及最大发射功率；

在将各认知无线电系统放入调度序列的过程中，所述方法进一步包括：

当有不同认知无线电系统对应有相同的单位频谱资源能够达到的吞吐量时，所述频谱调度单元利用不同认知无线电系统对应的需求频谱资源的信道带宽为不同认知无线电系统进行排序，并根据需求频谱资源的信道带宽从小到大的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列；以及，

当有不同认知无线电系统对应有相同的需求频谱资源的信道带宽时，所述频谱调度单元利用不同认知无线电系统对应的覆盖范围/最大发射功率为不同认知无线电系统进行排序，并根据覆盖范围/最大发射功率从大到小的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在将各认知无线电系统放入调度序列的过程中，所述方法进一步包括：

当有认知无线电系统已经超过N次没有被分配频谱资源时，所述频谱调度单元将所述认知无线电系统放入所述调度序列的第一位；或者，

在收到认知无线电系统的频谱资源申请消息后，如果所述频谱调度单元在时间T内没有为所述认知无线电系统分配频谱资源，则所述频谱调度单元将所述认知无线电系统放入所述调度序列的第一位。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频谱资源申请消息中还携带认知无线电系统对应的需求频谱资源的信道带宽；

所述频谱调度单元利用可用空白频谱资源依次为所述调度序列中的各认知无线电系统分配频谱资源，包括：

对于所述调度序列中当前待分配频谱资源的认知无线电系统CRSx，所述频谱调度单元获得满足所述CRSx所需信道带宽要求的频段；

所述频谱调度单元从所述获得的频段中选取对应有最小带宽的频段，并判断当所述CRSx在所述选取的频段上工作时，所述CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存；

如果所述CRSx与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存，则所述频谱调度单元将所述选取的频段分配给所述CRSx；

如果所述CRSx与当前工作在其他频段上的授权系统和/或认知无线电系统不共存，则所述频谱调度单元从所述获得的频段中选取对应有次小带宽的频段进行判断，一直到为所述CRSx分配频段或者没有频段分配给所述CRSx。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述频谱调度单元判断所述CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存包括：

所述频谱调度单元利用同频共存准则和/或邻频共存准则判断所述CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述频谱资源申请消息中还携带认知无线电系统对应的位置信息；

所述频谱调度单元利用同频共存准则和/或邻频共存准则判断所述CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存，包括：

所述频谱调度单元利用CRSx对应的位置信息以及授权系统对应的位置信息获得CRSx和授权系统之间的距离，并通过判断所述CRSx和授权系统之间的距离是否满足同频隔离距离和/或邻频隔离距离来确定所述CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统共存；以及，

所述频谱调度单元利用CRSx对应的位置信息以及其他认知无线电系统对应的位置信息获得CRSx和其他认知无线电系统之间的距离，并通过判断CRSx和其他认知无线电系统之间的距离是否满足同频隔离距离和/或邻频隔离距离来确定CRSx是否与当前工作在其他频段上的认知无线电系统共存。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频谱调度单元将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统，包括：

所述频谱调度单元通过公共控制信道将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统；或者，

所述频谱调度单元通过有线电缆将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统。

8.如权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述频谱资源的信息包括：所述频谱资源的带宽、中心频点、使用时间。

9.一种基于认知无线电系统的频谱分配设备，其特征在于，包括：

接收模块，用于分别接收来自多个认知无线电系统的频谱资源申请消息，所述频谱资源申请消息中携带认知无线电系统对应的业务优先级和认知无线电系统对应的单位频谱资源能够达到的吞吐量；

分配模块，用于利用各认知无线电系统对应的业务优先级以及可用空白频谱资源为各认知无线电系统分配频谱资源；

发送模块，用于将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统；其中，

所述分配模块，具体用于利用各认知无线电系统对应的业务优先级为各认知无线电系统进行排序，并根据业务优先级从高到低的排序结果将各认知无线电系统放入调度序列，当有不同认知无线电系统对应有相同的业务优先级时，利用不同认知无线电系统对应的单位频谱资源能够达到的吞吐量为不同认知无线电系统进行排序，并根据单位频谱资源能够达到的吞吐量从大到小的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列；

所述分配模块进一步用于利用可用空白频谱资源依次为所述调度序列中的各认知无线电系统分配频谱资源。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述频谱资源申请消息中还携带认知无线电系统、需求频谱资源的信道带宽、覆盖范围、以及最大发射功率；

当有不同认知无线电系统对应有相同的单位频谱资源能够达到的吞吐量时，利用不同认知无线电系统对应的需求频谱资源的信道带宽为不同认知无线电系统进行排序，并根据需求频谱资源的信道带宽从小到大的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列；以及，

当有不同认知无线电系统对应有相同的需求频谱资源的信道带宽时，利用不同认知无线电系统对应的覆盖范围/最大发射功率为不同认知无线电系统进行排序，并根据覆盖范围/最大发射功率从大到小的排序结果将不同认知无线电系统放入调度序列。

11.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，

所述分配模块，进一步用于当有认知无线电系统已经超过N次没有被分配频谱资源时，将所述认知无线电系统放入所述调度序列的第一位；或者，

在收到认知无线电系统的频谱资源申请消息后，如果在时间T内没有为所述认知无线电系统分配频谱资源，则将所述认知无线电系统放入所述调度序列的第一位。

12.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述频谱资源申请消息中还携带认知无线电系统对应的需求频谱资源的信道带宽；

所述分配模块，进一步用于对于所述调度序列中当前待分配频谱资源的认知无线电系统CRSx，获得满足所述CRSx所需信道带宽要求的频段；从所述获得的频段中选取对应有最小带宽的频段，并判断当所述CRSx在所述选取的频段上工作时，所述CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存；如果所述CRSx与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存，则将所述选取的频段分配给所述CRSx；如果所述CRSx与当前工作在其他频段上的授权系统和/或认知无线电系统不共存，则从所述获得的频段中选取对应有次小带宽的频段进行判断，一直到为所述CRSx分配频段或者没有频段分配给所述CRSx。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，

所述分配模块，进一步用于利用同频共存准则和/或邻频共存准则判断所述CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统和认知无线电系统共存。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述频谱资源申请消息中还携带认知无线电系统对应的位置信息；

所述分配模块，进一步用于利用CRSx对应的位置信息以及授权系统对应的位置信息获得CRSx和授权系统之间的距离，并通过判断所述CRSx和授权系统之间的距离是否满足同频隔离距离和/或邻频隔离距离来确定所述CRSx是否与当前工作在其他频段上的授权系统共存；以及，

利用CRSx对应的位置信息以及其他认知无线电系统对应的位置信息获得CRSx和其他认知无线电系统之间的距离，并通过判断CRSx和其他认知无线电系统之间的距离是否满足同频隔离距离和/或邻频隔离距离来确定CRSx是否与当前工作在其他频段上的认知无线电系统共存。

15.如权利要求9所述的设备，其特征在于，

所述发送模块，具体用于通过公共控制信道将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统；或者，通过有线电缆将所述分配的频谱资源的信息通知给对应的认知无线电系统。

16.如权利要求9或15所述的设备，其特征在于，所述频谱资源的信息包括：所述频谱资源的带宽、中心频点、使用时间。