CN111769894B - 一种交错式频谱分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交错式频谱分配方法，该方法包括以下步骤：根据人工禁用频点、环境约束条件和通信约束条件，确定各个设备的可用频点；对频点冲突进行数字化表征，构造设备之间的干扰矩阵和对应的频点干扰对；根据设备优先级顺序对待分配频点的设备进行排序；交错式频点分配，综合考虑设备的优先级、设备的可用频点、设备间频点级的干扰情况，根据设备的优先级排列轮流分配频点并排除不可用频点，在分配频点的同时，不断更新干扰矩阵，直至所有设备的频点分配或排除完毕。本发明提出了一种交错式频谱分配方法，在保证电子设备用频互不干扰的情况下，最大程度保障各电子设备获得可使用的频点，并且在电子设备工作频段内频点分布均衡。

Description

一种交错式频谱分配方法

技术领域

本发明涉及电磁兼容分析与频谱技术，尤其涉及一种交错式频谱分配方法。

背景技术

电磁频谱资源日益短缺，对于分布有大量电子设备的区域，电子设备之间的频谱资源分配是关键问题。电子设备电磁频谱通常占有一定的频谱宽度，大功率电子设备种类和数量愈多、频谱占用愈宽，则区域内电磁频谱冲突愈严重，对频谱资源分配要求愈高。因此当众多大功率电子设备分布在一定区域并且相对位置实时变化时，需要重点关注如何快速进行电子设备电磁频谱资源分配，以避免频谱冲突。频谱分配是通过确定的一些规定、规则和程序以确保频谱这种稀缺资源被用户合理的分享，保证有限的频谱资源能够被合理的利用，确保各种无线电业务能够无冲突的展开。目前的频谱分配在很多情况下依旧采用人工分配的方法，依据经验分配当前存在干扰最小的频点。这种方法不仅效率较低，且随着电磁环境的不断复杂化、用频设备的不断增多，工作量呈指数级增加，容易出错，而且由于频点错开间隔无法准确估计，导致电磁频谱资源不能被充分利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种交错式频谱分配方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种交错式频谱分配方法，包括以下步骤：

1)根据人工禁用频点、环境约束条件和通信约束条件，确定各个设备的可用频点；

对频点冲突进行数字化表征，构造设备之间的干扰矩阵和对应的频点干扰对；

2)根据设备优先级顺序对待分配频点的设备进行排序；

3)获取第一个设备的所有可用频点；

4)依次检查当前设备的所有可用频点，若某频点已被分配或排除，则检查下一个频点，直至检查到一个未被分配且未被排除的频点，则将该频点分配给当前设备，进入步骤5；

若已查完当前设备的所有频点则进入步骤6；

5)根据干扰矩阵和对应的频点干扰对检查当前设备的该频点是否会与其他设备产生干扰，若与其他设备有干扰，则从有干扰的其他设备中的可用频点中排除与该频点互相干扰的干扰频点；

然后更新干扰矩阵，并在对应的频点干扰对中去掉所有与当前设备的该频点所对应的干扰对；

6)获取下一设备的所有可用频点；

7)重复步骤4)至6)，直到处理完所有设备；

8)依次检查每个设备已分配的频点数量加上已排除的频点数量是否等于该设备所有可用频点的数量，若全部为是，则分配结束，否则进入步骤3)，进行下一轮分配。

本发明产生的有益效果是：

本发明提出了一种交错式频谱分配方法，在保证电子设备用频互不干扰的情况下，对各个设备进行均等机会的频点分配，最大程度保障各电子设备获得可使用的频点，并且在电子设备工作频段内频点分布均衡。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

假设有三个设备A、B、C，所有可用频点有5个，为F1至F5；

其中，A设备的可用频点有5个，为F1至F5；B设备的可用频点有5个，为F1至F5；C设备的可用频点有4个，为F1至F4。

则如图1所示，交错式频谱分配方法，流程如下：

1)根据人工禁用频点、环境约束条件和通信约束条件，排除各个设备的部分频点，假设设备A的F5频点、设备B的F5频点被排除；

对频点冲突进行数字化表征，构造设备之间的干扰矩阵和对应的频点干扰对，表征设备间使用不同频点产生的干扰关系；

用干扰矩阵表征设备之间的干扰情况，表1为设备级干扰矩阵。

表1

	A	B	C
				A	0	2	1
B	2	0	1
				C	1	1	0

电子设备间的干扰存在对称性，假设A设备对B设备在某频点会产生干扰，那么B设备对A设备在该频点也会产生干扰。由于干扰对称性的存在，设备级干扰矩阵是对称矩阵。对于表1中的干扰矩阵，数字代表干扰对数量，干扰对共有2+1+1＝4对，假设这4对干扰对为：

①A_F1:B_F1

②A_F3:B_F5

③A_F1:C_F2

④B_F2:C_F2

2)根据优先级对待分配频点的设备进行排序，设备优先级顺序为C、B、A；

3)获取第一个设备的所有可用频点，设备C的所有可用频点为F1至F4；

4)检查设备C的F1频点，满足可分配条件，将F1频点分配给设备C，检查干扰矩阵可发现，设备C的F1频点不会对设备A和设备B产生干扰；

5)获取设备B的可用频点为F1至F5，检查设备B的F1频点，满足可分配条件，将F1频点分配给设备B，检查干扰矩阵可发现，设备B的F1频点对设备A的F1频点会产生干扰，将设备A的F1频点进行排除，并将干扰矩阵进行更新，干扰对数量减1变为3；

6)获取设备A的可用频点为F1至F5，检查设备A的F1频点发现已被排除，检查设备A的F2频点发现满足可分配条件，将F2频点分配给设备A，检查干扰矩阵可发现，设备A的F2频点不会对设备B和设备C产生干扰；

7)此时第一轮分配结束，三个设备都分配到了一个频点，检查设备C已分配的频点数量为1，已排除的频点数量为0，设备C已分配的频点数量加上已排除的频点数量不等于设备C所有可用频点的数量4，进入第二轮分配；

8)获取设备C的可用频点为F1至F4，检查频点发现设备C的F1频点已被分配，频点F2满足满足可分配条件，将频点F2分配给设备C，检查干扰矩阵可发现，设备C的F2频点对设备A的F1频点和设备B的F2频点会产生干扰，设备A的F1频点已被排除，将设备B的F2频点进行排除，并将干扰矩阵进行更新，干扰对数量减2变为1；

9)获取设备B的可用频点为F1至F5，检查设备B的F1频点已被分配，F2频点已被排除，F3频点满足可分配条件，将F3频点分配给设备B，检查干扰矩阵可发现，设备B的F3频点不会对设备A和设备C产生干扰；

10)获取设备A的可用频点为F1至F5，检查设备A的F1频点发现已被排除，F2频点已被分配，F3频点满足可分配条件，将F3频点分配给设备A，检查干扰矩阵可发现，设备A的F3频点对设备B的F5频点会产生干扰、对设备C不会产生干扰，设备B的F5频点已被排除，干扰对数量减1变为0；

11)此时第二轮分配结束，三个设备又都分配到了一个频点，检查设备C已分配的频点数量为2，已排除的频点数量为0，设备C已分配的频点数量加上已排除的频点数量不等于设备C所有可用频点的数量4，进入第三轮分配；

12)获取设备C的可用频点为F1至F4，检查频点发现设备C的F1和F2频点已被分配，频点F3满足满足可分配条件，将频点F3分配给设备C，检查干扰矩阵可发现，设备C的F3频点对设备A和设备B不会产生干扰；

13)获取设备B的可用频点为F1至F5，检查设备B的F1频点已被分配，F2频点已被排除，F3频点已被分配，F4频点满足可分配条件，将F4频点分配给设备B，检查干扰矩阵可发现，设备B的F4频点不会对设备A和设备C产生干扰；

14)获取设备A的可用频点为F1至F5，检查设备A的F1频点发现已被排除，F2频点已被分配，F3频点已被分配，F4频点满足可分配条件，将频点F4分配给设备A，检查干扰矩阵可发现，设备A的F4频点对设备B和设备C不会产生干扰，；

15)此时第三轮分配结束，三个设备又都分配到了一个频点，检查设备C已分配的频点数量为3，已排除的频点数量为0，设备C已分配的频点数量加上已排除的频点数量不等于设备C所有可用频点的数量4，进入第四轮分配；

16)获取设备C的可用频点为F1至F4，检查频点发现设备C的F1、F2和F3频点已被分配，频点F4满足满足可分配条件，将频点F4分配给设备C，检查干扰矩阵可发现，设备C的F3频点对设备A和设备B不会产生干扰；

17)获取设备B的可用频点为F1至F5，检查设备B发现所有频点已被分配或排除；

18)获取设备A的可用频点为F1至F5，检查设备A发现所有频点已被分配或排除；

19)此时第四轮分配结束，设备C又分配到了一个频点，检查设备C已分配的频点数量为4，已排除的频点数量为0，设备C已分配的频点数量加上已排除的频点数量等于设备C所有可用频点的数量4，检查设备B发现已分配的频点数量加上已排除的频点数量等于设备B所有可用频点的数量5，检查设备A发现已分配的频点数量加上已排除的频点数量等于设备A所有可用频点的数量5；

20)分配结束。

分配结束后得到用频全集：

设备A：F2，F3，F4；

设备B：F1，F3，F4；

设备C：F1，F2，F3，F4。

从分配结果可以看出，在保证电子设备用频互不干扰的情况下，优先级最低的设备A也分配到了3个频点，不同设备分配到的频点数量较为均衡，保证了每个设备的可用性。

本发明交错式频谱分配方法综合考虑设备的优先级、设备的可用频点、设备间频点级的干扰情况，根据设备的优先级排列轮流分配频点并排除不可用频点，在分配频点的同时，不断更新干扰矩阵，直至所有设备的频点分配或排除完毕。通过交错式、多轮分配的方法，每轮最多只给同一设备分配一个频点，弱化了设备优先级的影响，实现了使各个设备可以分配到的频点数量更为均衡、尽量保证各个设备的可用性的目的。当电子设备数量逐渐增多，依据人工经验已无法有序进行频谱分配工作时，本专利提出的方法能有效的解决大规模电子设备无干扰条件下用频方案全集生成的问题，且生成的用频全集具有设备均衡性、设备可用性高的特点。本专利提出的方法适用场景较广，能够对大量同时工作且可能存在电磁干扰的电子设备进行自动频点分配，可应用于电子设备用频全集生成，并为电子设备频谱动态管控提供技术手段。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种交错式频谱分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据人工禁用频点、环境约束条件和通信约束条件，确定各个设备的可用频点；

对频点冲突进行数字化表征，构造设备之间的干扰矩阵和对应的频点干扰对；

2)根据设备优先级顺序对待分配频点的设备进行排序；

3)获取第一个设备的所有可用频点；

4)依次检查当前设备的所有可用频点，若某频点已被分配或排除，则检查下一个频点，直至检查到一个未被分配且未被排除的频点，则将该频点分配给当前设备，进入步骤5)；

若已查完当前设备的所有频点则进入步骤6)；

5)根据干扰矩阵和对应的频点干扰对检查当前设备的该频点是否会与其他设备产生干扰，若与其他设备有干扰，则从有干扰的其他设备中的可用频点中排除与该频点互相干扰的干扰频点；

然后更新干扰矩阵，并在对应的频点干扰对中去掉所有与当前设备的该频点所对应的干扰对；

6)获取下一设备的所有可用频点；

7)重复步骤4)至6)，直到处理完所有设备；

8)依次检查每个设备已分配的频点数量加上已排除的频点数量是否等于该设备所有可用频点的数量，若全部为是，则分配结束，否则进入步骤3)，进行下一轮分配。

2.根据权利要求1所述的交错式频谱分配方法，其特征在于，所述步骤1)中干扰矩阵和对应的频点干扰对用于表征设备间使用不同频点产生的干扰关系。

3.根据权利要求1所述的交错式频谱分配方法，其特征在于，所述步骤1)中干扰矩阵为对称矩阵。

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