一种共享频谱分配方法和系统

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种共享频谱分配方法和系 统。

230MHz频段包括223.025～235.000共12MHz带宽。目前以25kHz 为一个频点进行分配，共480个频点，其中近100个频点已经由国家无 线电管理局分配给能源、军队、气象、地震、水利、地矿、轻工与建 设共8个部委使用，其余380个频点由地方无线电管理局根据行业需求 进行分配。230MHz频段主要采用窄带授权电台系统进行行业无线数 据的采集与传输。随着行业信息化的深入发展，行业无线专网的宽带 化需求日益增强，在230MHz频段引入了频谱共享技术，允许各感知 系统通过公平竞争合理占用授权窄带系统未使用的频谱，从而在保障 授权窄带系统的正常工作的同时，满足感知系统的频谱需求与业务需 求。感知系统向无线电管理机构申请获得授权频点，用于传输广播、 控制信息和保障业务；动态申请获得共享频谱用于传输其他的非保障 性业务，使用过程中避开在用窄带系统和其他感知系统的授权频点。

目前频谱共享方案主要包括两种，一种是基于授权频谱接入的频 谱共享方案，此方案中无线电系统分为主用户和次用户，主用户为某 频段的授权用户，当此频段空闲时，次用户可以在不影响主用户的情 况下接入此授权频谱；另一种是基于公平竞争的频谱共享方案，此方 案中无线电系统不区分主次，而是通过公平竞争来共享频谱资源。对 于230MHz频段来说，由于此频段被多个行业系统共用，因此适合采 用无线电系统公平竞争共享频谱的方案。

现有的系统间共享资源分配方法，一种是按需分配，根据无线电 系统的频率需求，为无线电系统分配授权系统的空闲频谱，但是该方 案没有考虑系统间公平性。另一个也是按需分配，但是对于长时间没 有被分配频谱的系统，优先级提高到第一位，这种方法考虑到了系统 间公平性，但是存在多个长时间没有被分配频谱的系统，仍然难以获 得资源。还有一种是按最小干扰原则分配，存在干扰时通过多层协调 进行递归频率协调后再进行频率分配，这种方法提出了协调需求，但 是没有给出如何保证最多系统得到用频保障。

本发明所要解决的技术问题是如何考虑到系统间公平性的同时 保障更多系统的用频需求。

为此目的，本发明提出了一种共享频谱分配方法，包括：

接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消息；

如果存在提出需求申请而未分配共享频谱资源的无线电系统，则 为所述未分配共享频谱资源的无线电系统分配第一预设带宽的可用 共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述 无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源；

如果存在分配所述第一预设带宽的可用共享频谱资源失败的无 线电系统，且满足协调条件，则为分配失败的所述无线电系统抢占第 二预设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱 资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资 源。

优选地，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系 统分配满足申请需求的可用共享频谱资源具体包括：

根据所述无线电系统的频谱资源需求，从所述可用共享频谱资源 中除去被抢占的所述第二预设带宽的可用共享频谱资源外，为所述无 线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源；其中，所述无线电 系统包括分配了第一预设带宽的可用共享频谱资源的无线电系统。

优选地，所述协调条件包括：

存在可协调共享频谱资源，所述可协调共享频谱资源为所述共享 频谱资源中减去所有所述分配第一预设带宽的可用共享频谱资源；

所述无线电系统连续获取所述第一预设带宽的可用共享频谱资 源的失败次数大于等于预设的次数。

优选地，所述为分配失败的所述无线电系统抢占第二预设带宽的 可用共享频谱资源具体包括：

从所述可用共享频谱资源中的所述可协调共享频谱资源中选择 第二预设带宽的可用共享频谱资源为分配失败的所述无线电系统执 行抢占。

优选地，在所述接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消 息之后还包括：

对提出所述频谱资源需求申请的无线电系统进行优先级排序。

优选地，在所述接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消 息之后还包括：

对提出所述频谱资源需求申请的无线电系统进行干扰分析，得到 提出申请的无线电系统的所述可用共享频谱资源。

另一方面，采用上述的共享频谱分配方法，本发明还提供了一种 共享频谱分配系统，包括：

接收单元，用于接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消 息；

协调单元，用于如果存在提出需求申请而未分配共享频谱资源的 无线电系统，则为所述未分配共享频谱资源的无线电系统分配第一预 设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源 需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源；

如果存在分配所述第一预设带宽的可用共享频谱资源失败的无 线电系统，且满足协调条件，则为分配失败的所述无线电系统抢占第 二预设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱 资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资 源。

优选地，所述协调单元进一步用于根据所述无线电系统的频谱资 源需求，从所述可用共享频谱资源中除去被抢占的所述第二预设带宽 的可用共享频谱资源外，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用 共享频谱资源，其中，所述无线电系统包括分配了第一预设带宽的可 用共享频谱资源的无线电系统。

优选地，所述协调单元进一步用于从所述可用共享频谱资源中的 所述可协调共享频谱资源中选择第二预设带宽的可用共享频谱资源 为分配失败的所述无线电系统执行抢占。

优选地，所述协调条件包括：

存在可协调共享频谱资源，所述可协调共享频谱资源为所述共享 频谱资源中减去所有所述分配第一预设带宽的可用共享频谱资源；

所述无线电系统连续获取所述第一预设带宽的可用共享频谱资 源的失败次数大于等于预设的次数。

通过采用本发明所提供的一种共享频谱分配方法和系统，首先， 考虑到各个无线电系统间的公平性，为未使用资源的系统优先分配一 定带宽的可用共享频谱资源，为长期申请资源失败的系统从其他系统 已有资源中协调一定带宽的可用共享频谱资源，保障更多系统的用频 需求；其次，按需分配，最大可能保障每个系统的用频需求。

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示 意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明共享频谱分配方法的流程示意图；

图2示出了本发明共享频谱分配方法一种实施方式的流程示意 图；

图3示出了本发明共享频谱分配方法一种实施方式的共享频谱协 调流程示意图。

图4示出了本发明共享频谱分配系统的框架示意图；

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种共享频谱分配方法，包括：接收 来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消息；

如果存在提出需求申请而未分配共享频谱资源的无线电系统，则 为所述未分配共享频谱资源的无线电系统分配第一预设带宽的可用 共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述 无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源；

如果存在分配所述第一预设带宽的可用共享频谱资源失败的无 线电系统，且满足协调条件，则为分配失败的所述无线电系统抢占第 二预设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱 资源需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资 源。

其中较优的，如图2所示，接收来自多个无线电系统的频谱资源 需求申请消息；对提出所述频谱资源需求申请的无线电系统进行优先 级排序。优先级排序原则可以按照无线电系统提出需求申请的先后顺 序进行排序，或者根据无线电系统的业务类型进行排序。之后，对提 出所述频谱资源需求申请的无线电系统进行干扰分析，得到提出申请 的无线电系统的所述可用共享频谱资源。具体的，可以通过认知数据 库计算各无线电系统之间能够共存的隔离度，根据各无线电系统之间 的空间隔离，分析无线电系统之间的频率隔离，再结合正在使用共享 频谱资源的无线电系统，得到提出频谱资源需求申请的无线电系统的 可用共享频谱资源。判断提出需求申请的所有无线电系统中是否存在 未使用共享频谱的无线电系统，如果存在，则进行基于公平性的共享 频谱协调；否则，直接根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述 无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源。

其中较优的，如图3所示，如果存在提出所述需求申请而未分配 共享频谱资源的无线电系统，则为所述未分配共享频谱资源的无线电 系统分配第一预设带宽的可用共享频谱资源。其中较优的，第一预设 带宽可以是最小带宽的可用共享频谱资源，这里的最小带宽是基于公 平性考虑的最小带宽，可以是共享频谱的最小粒度，也可以是其他原 则。

进一步地，判断是否存在分配第一预设带宽的可用共享频谱资源 失败的无线电系统，如果存在分配失败的无线电系统，则继续判断是 否满足协调条件，如果满足协调条件，则为分配失败的所述无线电系 统抢占第二预设带宽的可用共享频谱资源。其中较优的，从所述可用 共享频谱资源中的所述可协调共享频谱资源中选择第二预设带宽的 可用共享频谱资源为分配失败的所述无线电系统执行抢占。具体的， 第二预设带宽也可以选择最小带宽，在满足协调条件的无线电系统 中，在可协调共享频谱资源的集合和无线电系统的可用共享频谱资源 的集合的交集中选择最小带宽的可用共享频谱资源执行抢占，选择第 二预设带宽的可用共享频谱资源的原则是使使用所述第二预设带宽 的可用共享频谱资源的无线电系统的数目最少，或者，进一步要求各 无线电系统以第二预设带宽共享频谱为单位上报频谱使用效率，使使 用所述最小带宽共享频谱的频谱效率最低。

进一步的，如果不存在分配失败的无线电系统或者不满足协调条 件，则直接根据所述无线电系统的频谱资源需求，为所述无线电系统 分配满足申请需求的可用共享频谱资源。其中较优地，根据所述无线 电系统的频谱资源需求，从所述可用共享频谱资源中除去被抢占的所 述第二预设带宽的可用共享频谱资源外，为所述无线电系统分配满足 申请需求的可用共享频谱资源，其中，所述无线电系统包括分配了第 一预设带宽的可用共享频谱资源的无线电系统。所述无线电系统不包 括分配了第一预设带宽失败的无线电系统和抢占了第二预设带宽共 享频谱资源的无线电系统。其中，协调条件包括：存在可协调共享频 谱资源，所述可协调共享频谱资源为所述共享频谱资源中减去所有所 述分配第一预设带宽的可用共享频谱资源；所述无线电系统连续获取 所述第一预设带宽的可用共享频谱资源的失败次数大于等于预设的 次数。具体的，可协调共享频谱资源的集合等于共享频谱资源的全集 减去所有无线电系统中只使用最小带宽共享频谱资源的无线电系统 的共享频谱的并集。

另一方面，采用上述的共享频谱分配方法，如图4，本发明还提 供了一种共享频谱分配系统，包括：

接收单元，用于接收来自多个无线电系统的频谱资源需求申请消 息；协调单元，用于如果存在提出需求申请而未分配共享频谱资源的 无线电系统，则为所述未分配共享频谱资源的无线电系统分配第一预 设带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源 需求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源；如 果存在分配所述第一预设带宽的可用共享频谱资源失败的无线电系 统，且满足协调条件，则为分配失败的所述无线电系统抢占第二预设 带宽的可用共享频谱资源；否则，根据所述无线电系统的频谱资源需 求，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共享频谱资源。

其中，所述协调单元进一步用于根据所述无线电系统的频谱资源 需求，从所述可用共享频谱资源中除去被抢占的所述第二预设带宽的 可用共享频谱资源外，为所述无线电系统分配满足申请需求的可用共 享频谱资源，其中，所述无线电系统包括分配了第一预设带宽的可用 共享频谱资源的无线电系统。所述协调单元还进一步用于从所述可用 共享频谱资源中的所述可协调共享频谱资源中选择第二预设带宽的 可用共享频谱资源为分配失败的所述无线电系统执行抢占。其中较优 的，所述协调条件包括：存在可协调共享频谱资源，所述可协调共享 频谱资源为所述共享频谱资源中减去所有所述分配第一预设带宽的 可用共享频谱资源；所述无线电系统连续获取所述第一预设带宽的可 用共享频谱资源的失败次数大于等于预设的次数。

通过采用本发明所提供的一种共享频谱分配方法和系统，首先， 考虑到各个无线电系统间的公平性，为未使用资源的系统优先分配第 一预设带宽(最小带宽)，为长期申请资源失败的系统从其他系统已 有资源中协调第二预设带宽(最小带宽)，保障更多系统的用频需求； 其次，按需分配，最大可能保障每个系统的用频需求。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可 以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样 的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。