專利名稱：一種無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻譜管理方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更確切地說是一種無線網(wǎng)絡(luò)間釆用 干擾抑制技術(shù)的集中式動態(tài)頻鐠管理方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線接入技術(shù)的不斷涌現(xiàn)構(gòu)成了多種無線接入技術(shù)(Radio Access Technology, RAT)共存的無線通信網(wǎng)絡(luò)格局。與此同時(shí)，無線業(yè)務(wù)的 迅速增長及其高速化和寬帶化需求使得未來無線通信系統(tǒng)中頻語的缺乏 顯得十分嚴(yán)重。傳統(tǒng)的頻語分配方法是固定頻語管理方法(Fixed Spectrum Management, FSM),即將頻鐠分配給不同的無線接入技術(shù) 和相應(yīng)的運(yùn)營商。然而，隨著新無線接入^L術(shù)的涌現(xiàn)，幾乎所有適合于 無線通信傳輸?shù)念l語都已經(jīng)被分配出去，新的無線接入技術(shù)很難得到頻 譜分配，從而限制了新技術(shù)的發(fā)展。此外，固定頻鐠管理導(dǎo)致了頻鐠利 用效率低，很多頻段在幾乎所有的時(shí)間和地點(diǎn)幾乎是空閑的，形成了 很多"頻譜空洞"。因此，固定頻鐠分配無法滿足未來無線通信網(wǎng)絡(luò) 對頻鐠管理的需求。端到端重配置(End-to-end Reconfigurability， E2R)是無線通 信中的新概念，它是軟件無線電(Software Defined Radio, SDR) 的演進(jìn)技術(shù)。重配置技術(shù)的誕生使得終端設(shè)備以及基站設(shè)備可以靈活 動態(tài)地配置其工作頻率，并允許其工作在任意頻段。這種靈活配置頻 率的肯g力使得動態(tài)頻鐠管理(Dynamic Spectrum Management, DSM)在無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用變?yōu)榭赡?。隨著重配置技術(shù)的出現(xiàn)，動態(tài) 頻譜管理作為一種有效的頻鐠管理方法可以提高頻譜利用率的有效途 徑，進(jìn)而能夠利用有限的頻鐠資源給用戶提供盡可能多的無線業(yè)務(wù)。現(xiàn)有的動態(tài)頻鐠管理技術(shù)大多數(shù)是解決非授權(quán)用戶如何有效利用授權(quán)用戶的頻傳資源，通過頻譜檢測技術(shù)，發(fā)現(xiàn)頻i脊接入機(jī)會，并進(jìn)行接 入使用。針對于授權(quán)的無線網(wǎng)絡(luò)的頻譜分配問題則很少有相關(guān)的研究。 現(xiàn)有的研究成果均采用周期性進(jìn)行頻譜資源的分配方法。然而，在這些 頻鐠分配機(jī)制中，幾乎都忽略了干擾問題，或者簡單設(shè)置頻謙保護(hù)帶來 解決干擾，因此動態(tài)頻謙管理中干擾問題未能得到很好的解決。此外， 這些機(jī)制中并沒有考慮到網(wǎng)絡(luò)之間的竟?fàn)幣c合作關(guān)系對頻譜分配的影 響，同時(shí)也沒有考慮到網(wǎng)絡(luò)之間增益分配問題。尤其在考慮到多運(yùn)營商 的場景下，這種網(wǎng)絡(luò)間的相互竟?fàn)幣c合作顯得十分突出。發(fā)明內(nèi)容鑒于以上問題，本發(fā)明提出了 一種無線網(wǎng)絡(luò)間集中式的動態(tài)頻譜管 理方法和系統(tǒng)，解決了無線網(wǎng)絡(luò)之間動態(tài)頻諳分配和干擾抑制的問題， 從而能夠最大化頻譜的使用效率、提高運(yùn)營商的增益、保證無線通信系 統(tǒng)的干擾性能、并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。本發(fā)明提供一種無線網(wǎng)絡(luò)間集中式的動態(tài)頻譜管理方法，包括 由無線接入小區(qū)已經(jīng)發(fā)生的實(shí)際業(yè)務(wù)量計(jì)算出該無線接入小區(qū)的預(yù) 測業(yè)務(wù)量；根據(jù)所述預(yù)測業(yè)務(wù)量以及單位業(yè)務(wù)量的增益計(jì)算得到該無線接入小 區(qū)的預(yù)期增益；判斷分配方案中已分配頻鐠的各無線接入小區(qū)之間是否存在干擾， 包括從無線接入小區(qū)中選擇小區(qū)對，以及從所述小區(qū)對中各自選擇信 道組成信道對；計(jì)算出所述小區(qū)對中所有信道對彼此造成干擾的載干比，并與栽 干比門限進(jìn)行比較，若載干比高于栽干比門限則該信道對不存在干擾， 否則存在干擾；如果沒有相互干擾，則根據(jù)所述已分配頻譜的各無線接入小區(qū)的 所述預(yù)期增益計(jì)算得到所有無線接入小區(qū)的預(yù)期總增益；從多個(gè)所述分配方案中選擇獲取最大預(yù)期總增益的分配方案，并根據(jù)所述分配方案將頻鐠分配給各無線接入小區(qū)，從而獲取最大頻譜利用 率的頻譜分配方案。此外，還包括根據(jù)獲取最大預(yù)期總增益的方案將增益分配給各無 線接入小區(qū)。此外，還包括由無線接入小區(qū)才艮據(jù)所述頻i瞽信息調(diào)整正在通信的 終端的資源分配情況；和/或?qū)⑾鄳?yīng)的無線接入小區(qū)的頻譜資源情況通 過基站告知所屬的終端，以使終端根據(jù)新的頻傳資源進(jìn)行接入。一種無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻譜管理系統(tǒng)，其中無線接入小區(qū)資源管理模塊包括業(yè)務(wù)預(yù)測單元，用于根據(jù)無線接入小區(qū)已經(jīng)發(fā)生的實(shí)際業(yè)務(wù)量計(jì)算 出該無線接入小區(qū)的預(yù)測業(yè)務(wù)量；以及根據(jù)所述預(yù)測業(yè)務(wù)量以及單位業(yè) 務(wù)量的增益計(jì)算得到該無線接入小區(qū)的預(yù)期增益，并將所述預(yù)期增益發(fā) 送給交易單元；交易單元，用于將所述預(yù)期增益發(fā)送給頻鐠與增益管理模塊，以及 接收所述頻譜與增益管理模塊返回的頻鐠分配； 頻譜與增益管理模塊包括頻諳分配單元，用于確定分配方案并將其發(fā)送給干擾評估單元，該 分配方案中包括各無線接入小區(qū)已分配的頻譜；用于接收所述交易單元 發(fā)送的所述預(yù)期增益并傳送給增益分配單元，以及將所述增益單元確定 的分配方案返回給所述交易單元；干擾評估單元，判斷分配方案中已分配頻譜的各無線接入小區(qū)之間 是否存在干擾，并將評估結(jié)果發(fā)送給增益分配單元；增益分配單元，當(dāng)所述評估結(jié)果表明沒有相互干擾時(shí)，根據(jù)所述分 配方案中包括的所有無線接入小區(qū)的所述預(yù)期增益計(jì)算預(yù)期總增益；以 及從多個(gè)所述分配方案中選擇獲取最大預(yù)期總增益的分配方案，并將所 述分配方案發(fā)送給所述頻語分配單元。此外，所述增益分配單元還根據(jù)所述獲取最大預(yù)期總增益的方案將 增益分配給各無線接入小區(qū)。此外，所述增益分配單元包括用于根據(jù)所述分配方案中包括的所有無線接入小區(qū)的所述預(yù)期增益計(jì)算預(yù)期總增益的第一計(jì)算單元；用于 將獲取最大預(yù)期總增益的分配方案確定為最佳分配方案的第一選擇單 元。此外，所述干擾評估單元包括用于從無線接入小區(qū)中選擇小區(qū) 對，以及從所述小區(qū)對中各自選擇信道組成信道對的第二選擇單元；計(jì) 算所述小區(qū)對中所有信道對彼此造成干擾的載干比的第二計(jì)算單元；以 及判斷栽干比與載干比門限高低的判斷單元，若載干比高于載干比門限 則該信道對不存在干擾，否則存在干擾。此外，所述無線接入小區(qū)資源管理模塊還包括資源重分配單元， 用于接收所述交易單元發(fā)送的頻鐠資源信息，并根據(jù)該頻語信息調(diào)整正 在通信的終端的資源分配情況。此外，所述無線接入小區(qū)資源管理模塊還包括資源信息發(fā)布單 元，用于接收所述交易單元發(fā)送的頻鐠資源信息，并將相應(yīng)的無線接入 小區(qū)的頻i普資源情況通過基站告知所屬的終端，以使終端根據(jù)新的頻讒 資源進(jìn)行接入。從上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明中首先根據(jù)各 RAT小區(qū)業(yè)務(wù)量、預(yù)期增益、以及干擾準(zhǔn)則等信息，將頻譜資源分配 給不同的RAT小區(qū)，并將動態(tài)頻i普分配過程中所獲得的增益以公平和 合理的方式分配給不同的RAT。本發(fā)明能夠使得無線網(wǎng)絡(luò)的頻鐠效率 以及運(yùn)營商的增益大幅度的提升；干擾性能得到保障；業(yè)務(wù)帶寬、呼叫 阻塞、業(yè)務(wù)時(shí)延等性能，也得到很大的改善。此外，本發(fā)明還能解決網(wǎng) 絡(luò)之間的竟?fàn)幣c合作關(guān)系，使得動態(tài)頻譜管理在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中得以實(shí)現(xiàn)。


圖1示出本發(fā)明一種無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻鐠管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖2示出本發(fā)明所述動態(tài)頻鐠管理系統(tǒng)的終端的結(jié)構(gòu)圖。 圖3示出本發(fā)明所述動態(tài)頻譜管理系統(tǒng)的RAT小區(qū)資源管理模塊 的結(jié)構(gòu)圖。圖4示出本發(fā)明所述動態(tài)頻語管理系統(tǒng)的頻譜與增益管理模塊的結(jié)構(gòu)圖。圖5示出本發(fā)明中無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻i瞽管理方法流程圖。圖6示出本發(fā)明中無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻鐠管理方法中的最佳頻 譜分配方案搜索流程圖。圖7示出本發(fā)明中無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻鐠管理方法中的干擾評 估方法流程圖。圖8示出本發(fā)明中針對終端的無線資源重分配方法流程圖。圖9示出本發(fā)明中頻鐠資源認(rèn)知方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述，其中說明本發(fā)明的示例 性實(shí)施例。圖1示出本發(fā)明一種無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻謙管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 所述系統(tǒng)包括終端ll、基站12、 RAT小區(qū)資源管理模塊13、以及頻譜 與增益管理模塊14。圖2示出本發(fā)明所述動態(tài)頻鐠管理系統(tǒng)的終端11的結(jié)構(gòu)圖。終端 ll用于無線通信，可以是手機(jī)、筆記本電腦、臺式機(jī)電腦、或任何通信 終端。所述終端11進(jìn)一步包括環(huán)境感知單元111、以及終端重配置功能 管理單元112。環(huán)境感知單元111用于接收來自基站12廣播關(guān)于頻譜情況的信 息，如所屬基站的信道數(shù)量、信道的編號、信道的中心頻率等，幫助終 端11獲得頻語環(huán)境信息以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的接入。終端重配置功能管理單元 112負(fù)責(zé)接收來自基站12發(fā)送的關(guān)于資源分配的信息，并根據(jù)該信息進(jìn) 行終端11的重配置過程，配置其工作參數(shù)。所述基站12負(fù)責(zé)與終端11和其他網(wǎng)絡(luò)單元的通信，基站12可以 是GSM、 WCDMA或者任何無線通信系統(tǒng)的基站?；?2用于根據(jù) RAT小區(qū)資源管理模塊13發(fā)送的控制信息進(jìn)行基站12的重配置過 程，實(shí)現(xiàn)基站的動態(tài)頻譜配置。圖3示出本發(fā)明所述動態(tài)頻語管理系統(tǒng)的RAT小區(qū)資源管理模塊13的結(jié)構(gòu)圖。所述RAT小區(qū)資源管理才莫塊13用于管理相應(yīng)RAT小區(qū) 的無線資源，進(jìn)一步包括交易單元131、業(yè)務(wù)預(yù)測單元132、資源重分 配單元133、以及資源信息發(fā)布單元134。交易單元131是直接實(shí)現(xiàn)頻i普交易功能的單元，用于與各網(wǎng)絡(luò)單 元，如業(yè)務(wù)預(yù)測單元132、頻i普與增益管理模塊14進(jìn)行協(xié)商和決策。交 易單元131用于將所述預(yù)期增益發(fā)送給頻鐠與增益管理^^莫塊，以及接收 所述頻鐠與增益管理模塊返回的頻譜分配。業(yè)務(wù)預(yù)測單元132負(fù)責(zé)預(yù)測相應(yīng)RAT小區(qū)未來的負(fù)栽以及頻譜的 需求量，并將該信息發(fā)送給交易單元131，如需要交易的頻譜量、該 RAT小區(qū)預(yù)期的最大增益等。業(yè)務(wù)預(yù)測單元132用于根據(jù)無線接入小 區(qū)已經(jīng)發(fā)生的實(shí)際業(yè)務(wù)量計(jì)算出該無線接入小區(qū)的預(yù)測業(yè)務(wù)量；以及根 據(jù)所述預(yù)測業(yè)務(wù)量以及單位業(yè)務(wù)量的增益計(jì)算得到該無線接入小區(qū)的預(yù) 期增益，并將所述預(yù)期增益發(fā)送給交易單元131。此外，資源重分配單元133根據(jù)所述交易單元發(fā)送的頻語交易的結(jié) 果(即交易后能夠使用的頻鐠)，調(diào)整正在通信的終端11資源分配情 況，進(jìn)而保證在新頻語資源的情況下用戶通信的質(zhì)量(業(yè)務(wù)帶寬、系統(tǒng) 容量、掉話率等)。資源信息發(fā)布單元134根據(jù)頻鐠交易的結(jié)果，將相 應(yīng)的RAT小區(qū)的頻*資源情況通過基站12告知所屬的終端11，幫助終 端ll知道該基站新的頻語資源，進(jìn)而能夠進(jìn)行接入。圖4示出本發(fā)明所述動態(tài)頻鐠管理系統(tǒng)的頻鐠與增益管理模塊14 的結(jié)構(gòu)圖。所述頻鐠與增益管理模塊14用于將頻i普交易過程中的頻傳 資源及其所獲得的增益分配給不同的RAT小區(qū)無線資源管理單元13。 進(jìn)一步包括頻i普分配單元141、增益分配單元142、干擾評估單元143。頻譜分配單元141根據(jù)各交易單元131的需求，將頻語資源分配到 不同的RAT小區(qū)。頻i普分薛乙單元141用于確定分-酉己方案并將其發(fā)送給 干擾評估單元，該分配方案中包括各無線接入小區(qū)已分配的頻譜；用于 接收所述交易單元發(fā)送的所述預(yù)期增益并傳送給增益分配單元，以及將 所述增益單元確定的分配方案返回給所述交易單元。增益分配單元142負(fù)責(zé)將頻鐠交易過程中所獲得的增益公平合理地分配給不同的RAT。以上三個(gè)單元相互交互配合，完成頻i普的分配和 增益分配過程。增益分配單元在所述評估結(jié)果表明沒有相互干擾時(shí)，根 據(jù)所述分配方案中包括的所有無線接入小區(qū)的所述預(yù)期增益計(jì)算預(yù)期總 增益；以及從多個(gè)所述分配方案中選擇獲取最大預(yù)期總增益的分配方 案，并將所述分配方案發(fā)送給所述頻鐠分配單元。此外，所述增益分配單元142還根據(jù)所述獲取最大預(yù)期總增益的方 案將增益分配給各無線接入小區(qū)。所述增益分配單元進(jìn)一步包括用于根據(jù)所述分配方案中包括的所 有無線接入小區(qū)的所述預(yù)期增益計(jì)算預(yù)期總增益的第一計(jì)算單元；用于 將獲取最大預(yù)期總增益的分配方案確定為最佳分配方案的第一選擇單 元；用于根據(jù)所述最佳分配方案將頻語分配給無線接入小區(qū)資源管理模 塊的下發(fā)單元。干擾評估單元143負(fù)責(zé)與頻鐠分配單元配合，保證頻譜交易的干擾 性能。干擾評估單元143判斷分配方案中已分配頻鐠的各無線接入小區(qū) 之間是否存在干擾，并將評估結(jié)果發(fā)送給增益分配單元。所述干擾評估單元進(jìn)一步包括用于從無線接入小區(qū)中選擇小區(qū) 對，以及從所述小區(qū)對中各自選擇信道組成信道對的第二選擇單元；計(jì) 算所述小區(qū)對中所有信道對彼此造成干擾的載干比的第二計(jì)算單元；以 及判斷載干比與載干比門限高低的判斷單元，若載干比高于載干比門限 則該信道對不存在干擾，否則存在干擾。圖5示出本發(fā)明中無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻鐠管理方法流程圖。具 體的方法是將頻鐠資源和增益由集中實(shí)體來進(jìn)行周期性的分配。每一個(gè) 周期的詳細(xì)工作流程具體步驟如下步驟21動態(tài)頻鐠分配周期開始開始頻i普交易周期，動態(tài)頻語管 理是周期進(jìn)行的，周期時(shí)間長度可變。由于各RAT小區(qū)對頻鐠的需求隨著時(shí)間發(fā)生變化，因此頻i普的供 求關(guān)系也將隨之發(fā)生變化。為了降低經(jīng)濟(jì)上的風(fēng)險(xiǎn)以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量上 的風(fēng)險(xiǎn)，頻鐠交易應(yīng)該是周期性進(jìn)行，并且周期長度也應(yīng)該可以隨著網(wǎng) 絡(luò)實(shí)際狀況進(jìn)行變化。步驟22業(yè)務(wù)量預(yù)測業(yè)務(wù)預(yù)測單元132進(jìn)行業(yè)務(wù)量的預(yù)測，根據(jù) 業(yè)務(wù)量預(yù)測結(jié)果計(jì)算頻鐠需求量，并且將其結(jié)果通知交易單元131。預(yù)測方法可以采用歷史值預(yù)測、現(xiàn)在值預(yù)測、線性回歸預(yù)測、指數(shù) 回歸預(yù)測等。需要指出的是，預(yù)測方法可以采用不同的預(yù)測技術(shù)，但不 同的業(yè)務(wù)量預(yù)測方法的共同之處在于根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的實(shí)際的業(yè)務(wù)量值 來預(yù)測未來的沒有發(fā)生的業(yè)務(wù)量。最簡單的方法是現(xiàn)在值預(yù)測方法，即 將本周期的實(shí)際業(yè)務(wù)量視為下一個(gè)頻鐠交易周期的業(yè)務(wù)量。步驟23預(yù)期增益預(yù)測業(yè)務(wù)預(yù)測單元132才艮據(jù)業(yè)務(wù)量的預(yù)測結(jié)果 計(jì)算預(yù)期的增益，并將其計(jì)算結(jié)果發(fā)送給交易單元131。雖然不同網(wǎng)絡(luò)的收費(fèi)不同，但是增益與業(yè)務(wù)量直接相關(guān)，其可以用 P=la來計(jì)算，其中P是該RAT小區(qū)的預(yù)期增益、L是所預(yù)測的業(yè)務(wù) 量、"是單位業(yè)務(wù)量的增益。步驟24交易信息的交互和收集交易單元131將交易信息如RAT 小區(qū)的信道帶寬、預(yù)期的增益、天線位置、天線高度、預(yù)期基站最大的 發(fā)射功率、信道的功率譜密度特征等信息，通過請求消息發(fā)送給頻譜和 增益管理模塊14，由其收集所有交易單元131發(fā)送來的交易信息。步驟25頻i普資源的單位化和編碼頻語和增益管理^^莫塊14將頻譜 資源進(jìn)行單位化，分成若干個(gè)相等的頻鐠單位， 一個(gè)頻i普單位的帶寬可 以變化，并對每一頻謙單位進(jìn)行編碼以區(qū)分不同的頻傳單位。所述的編碼可以采用不同的方法，比較典型的是二進(jìn)制編碼方法，即每一個(gè)頻鐠單位可以用 一個(gè)二進(jìn)制碼來代表。步驟26最佳頻譜分配方案搜索頻語和增益管理模塊14對所有的 RAT組合進(jìn)行頻鐠分配策略搜索，即搜索到使總增益最大的分配策 略，具體方法在圖6以及后續(xù)部分中描述。頻傳和增益管理模塊14對每一種RAT組合都進(jìn)行搜索。定義爿是 所有參與動態(tài)頻鐠交易的RAT集合，即J={RAT1，RAT2，...RAT })， x 是爿的一個(gè)成員(即某一個(gè)RAT或者某一些RAT的組合)，對每一個(gè) x集合都進(jìn)行搜索，搜索的結(jié)果是jc集合中所有RAT共同創(chuàng)造的總價(jià) 值v(x)以及分配給各RAT小區(qū)的頻語分配方案。需要說明的是對于A集合的搜索結(jié)果是此次頻譜交易所創(chuàng)造的總價(jià)值，而相應(yīng)的頻i普分配方案則是此次頻i普交易中最佳的頻鐠分配方案。 步驟27頻譜的分配頻譜分配單元141根據(jù)所述搜索結(jié)果，按照相應(yīng)的頻譜分配方案將頻鐠分配給不同的rat小區(qū)。歩驟28增益的分配增益分配單元142按照一定的準(zhǔn)則評估上一個(gè)頻鐠交易周期各RAT的貢獻(xiàn)，并根據(jù)評估的結(jié)果將增益分配給各相應(yīng)的rat。評估可以基于多種方法進(jìn)行，但最基本的思想是要分析得出每一個(gè) rat對總的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生了多大的貢獻(xiàn)，進(jìn)而能夠保證其增益分配的 公平性和合理性。一個(gè)可用的方法是根據(jù)夏普利(Shapley)的方法進(jìn)行評估各RAT的貢獻(xiàn)。仍然以步驟25中桐故的定義，則RAT,對此次動態(tài)頻譜交易中的貢獻(xiàn)為 <formula>formula see original document page 13</formula>！ 。該a(A,v)也是RATi,在此次頻譜交易中所應(yīng)該得到的增益。增益分配單元141將伊,04，v)的增益分配給RATi.。步驟29等待下一個(gè)頻語分配周期本交易周期結(jié)束，等待下一次 交易周期的開始。圖6示出本發(fā)明中無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻譜管理方法中的最佳頻 語分配方案搜索流程圖。該搜索方法對所有的RAT集合進(jìn)行搜索，直 到搜索到RAT集合的最佳的頻鐠分配方案。步驟31最佳頻語分配方案搜索開始開始于步驟26。 步驟32頻鐠向量集合生成頻鐠分配單元141為RAT組合中的每 一個(gè)RAT小區(qū)創(chuàng)建一個(gè)頻語向量，并形成一個(gè)向量集合；每一個(gè)頻語 向量代表分配給相應(yīng)RAT小區(qū)的頻語，每一個(gè)頻譜向量集合代表一種 頻i普分配方案。一個(gè)頻譜向量定義為/L— = (" 。指的是分配給第/個(gè) RAT中的第jc個(gè)小區(qū)的頻傳，其中*是單位頻鐠的編碼、6是二進(jìn)制 的，其值取零代表相應(yīng)的頻鐠單位不分配給該RAT小區(qū)，取一則代表 該頻鐠單位分配給該RAT小區(qū)。所有的/^構(gòu)成一個(gè)頻譜向量集，其代表一種分配頻語給各RAT小區(qū)的分配方案。步驟33確定RAT小區(qū)所分配到的向量和相應(yīng)的中心頻率頻鐠分 配單元141計(jì)算該頻語分配方案中各RAT小區(qū)^皮分配到的信道數(shù)量以 及各信道的中心頻率。信道數(shù)量的計(jì)算和中心頻率的計(jì)算有不同的計(jì)算方法，可以采用如下的計(jì)算方法。信道數(shù)量c為c =S/^式來計(jì)算，其中B是該RAT5的信道帶寬、A"是該頻謙分配方案中分配給該RAT小區(qū)的連續(xù)頻i普塊的數(shù)量，而y是第/t個(gè)連續(xù)頻譜塊的帶寬，n是向下取整函數(shù)；信道的中心頻率根據(jù)頻鐠塊中信道的數(shù) 頻譜塊進(jìn)行5等分，并取中心點(diǎn)為信道的中心頻率,來設(shè)定，其方法可以是根據(jù)將該步驟34判斷干擾條件是否滿足干擾評估單元143評估各小區(qū)的 干擾是否滿足干擾條件，若所有的RAT小區(qū)均滿足干擾條件則執(zhí)行步 驟35，否則直接執(zhí)行步驟36。具體的評估方法及步驟在圖7以及后續(xù) 部分中所描述。步驟35計(jì)算該頻鐠向量集合的總增益增益分配單元142計(jì)算該 頻譜向量集合的預(yù)期總增益，即在使用該頻譜分配方案的前提下，所有 RAT小區(qū)所能夠獲得的增益之和。其中，RAT小區(qū)能夠獲得的增益是跟業(yè)務(wù)量的預(yù)測結(jié)果以及頻傳分配的方案所決定的。其計(jì)算方法可以有不同的方法，才艮據(jù)不同的無線網(wǎng)絡(luò)的特性而設(shè)定的。下面列舉一種方法作為代表的例子。如果所分配 到的信道數(shù)量c超過所需要的信道數(shù)量「y](即c^^])則所獲得的增益尸,等于預(yù)期的增益戶(即尸產(chǎn)戶)，否則/^p工，其中丄是該RAT'[，門小區(qū)流量預(yù)測值、/則是該RAT的一個(gè)信道所能支持的最大業(yè)務(wù)量，「1 是向上取整函數(shù)。該頻謙向量集合的總增益則是所有RAT小區(qū)的增益 的總和。步驟36是否有未生成的向量集合頻譜分配單元141判斷是否還 有未生成的頻語向量集合，若有則執(zhí)行步驟32，若沒有則執(zhí)行步驟37。步驟37計(jì)算最大的增益增益分配單元142根據(jù)每個(gè)頻傳向量集 合對應(yīng)的總增益進(jìn)行比較，得到最大的總增益，并將其對應(yīng)的頻語向量 集合作為最佳的頻i普分配方案。步驟38最佳頻鐠分配方案搜索結(jié)束頻鐠分配方案搜索結(jié)束，繼 續(xù)執(zhí)行步驟27。圖7示出本發(fā)明中無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻:^普管理方法中的干擾評 估方法流程圖。步驟41干擾評估開始開始于步驟34。步驟42逐一選擇RAT小區(qū)對干擾評估單元143逐一選擇兩個(gè) RAT小區(qū)，即選擇RAT小區(qū)對。步驟43逐一選擇信道對干擾評估單元143基于步驟33所分配給 各RAT小區(qū)的信道，在所選的兩個(gè)RAT小區(qū)中的信道，逐一選擇任意 兩個(gè)信道，即選擇信道對。步驟44判決載干比門限干擾評估單元143判斷該信道對是否存 在干擾；判斷方法是是根據(jù)信道的中心頻率、RAT信道的功率語密度 特征、基站預(yù)期最大發(fā)射功率、基站的地理位置信息、天線的高度、路 徑損耗模型、小區(qū)半徑等相關(guān)信息，計(jì)算出彼此造成干擾的載干比，并 與載干比門限進(jìn)行比較；若載干比高于載干比門限則判斷該信道對不存 在干擾，繼續(xù)執(zhí)行步驟45以驗(yàn)證其他信道對的干擾性能；否則判斷該 信道對之間存在干擾，該頻鐠向量集合不適用，直接執(zhí)行步驟47選擇 其他的頻譜向量集合。以GSM小區(qū)的一個(gè)信道和WCDMA小區(qū)的一個(gè)信道為例子，可 以根據(jù)以下一種干擾判斷方法進(jìn)行。假設(shè)GSM信道的中心頻率是/,， 其預(yù)期最大的發(fā)射功率是iV WCDMA信道的中心頻率是/2，其預(yù)期 最大的發(fā)射功率是戶2，基于天線的位置信息和小區(qū)的半徑可以計(jì)算出彼 此干擾最強(qiáng)的位置，結(jié)合路徑損耗模型計(jì)算出WCDMA和GSM彼此 之間造成的干擾功率和相應(yīng)的載干比。若WCDMA對GSM的干擾的 載干比不超過GSM載干比門限，且GSM信il^f WCDMA信道的干擾的載干比不低于WCDMA載干比門限，則判斷為相互不造成干擾，否 則判斷相互之間造成干擾。步驟45是否存在未選擇的信道對干擾評估單元143判斷是否存 在未選擇的信道對，若有則執(zhí)行步驟43，否則執(zhí)行步驟46。步驟46是否存在未選擇的RAT小區(qū)對干擾評估單元143判斷是 否存在未選擇的RAT小區(qū)對，若有則執(zhí)行步驟42，否則執(zhí)行步驟47。步驟47干擾評估結(jié)束如果評估結(jié)果是沒有干擾則選擇繼續(xù)執(zhí)行 步驟35,否則直接執(zhí)行步驟36。為了正在通信的終端在所屬RAT小區(qū)進(jìn)行頻語切換時(shí)能夠正常通 信，本發(fā)明還提供針對終端的無線資源重分配方法如圖8所示。首先，頻傳分配結(jié)束之后，交易單元131將該RAT小區(qū)新的資源 情況通過消息通知資源重分配單元133。資源重分配單元133在知道頻 諳資源狀況后，根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)量、網(wǎng)絡(luò)資源狀況、用戶數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)性 能、業(yè)務(wù)的帶寬、業(yè)務(wù)時(shí)延、阻塞率等信息，為用戶重新分配資源。所 分配的資源具體包括信道、時(shí)隙、碼子、功率等信息。最后資源重分配 單元133將信息按照一定的格式組織，并通過基站廣播給終端11，通知 通信終端在頻鐠切換時(shí)資源分配的情況，進(jìn)而幫助終端進(jìn)行保持通信。為了終端能夠認(rèn)知RAT小區(qū)的動態(tài)頻i普資源，本發(fā)明還提供頻i普 資源i人知方法如圖9所示。首先，在動態(tài)頻鐠管理結(jié)束之后，交易單元131將RAT小區(qū)新的 頻鐠資源情況通過消息通知資源信息發(fā)布單元134。具體信息包括各信 道的中心頻率、頻i普切換時(shí)間、廣播信道中心頻率等。資源信息發(fā)布單 元134在得知頻鐠資源情況后，將信息按照一定的格式組織，并廣播給 終端11中的環(huán)境感知單元111,告知終端新頻鐠資源情況，幫助終端進(jìn) 行接入。
權(quán)利要求
1. 一種無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻譜管理方法，包括由無線接入小區(qū)已經(jīng)發(fā)生的實(shí)際業(yè)務(wù)量計(jì)算出該無線接入小區(qū)的預(yù)測業(yè)務(wù)量；根據(jù)所述預(yù)測業(yè)務(wù)量以及單位業(yè)務(wù)量的增益計(jì)算得到該無線接入小區(qū)的預(yù)期增益；判斷分配方案中已分配頻譜的各無線接入小區(qū)之間是否存在干擾，包括從無線接入小區(qū)中選擇小區(qū)對，以及從所述小區(qū)對中各自選擇信道組成信道對；計(jì)算出所述小區(qū)對中所有信道對彼此造成干擾的載干比，并與載干比門限進(jìn)行比較，若載干比高于載干比門限則該信道對不存在干擾，否則存在干擾；如果沒有相互干擾，則根據(jù)所述已分配頻譜的各無線接入小區(qū)的所述預(yù)期增益計(jì)算得到所有無線接入小區(qū)的預(yù)期總增益；從多個(gè)所述分配方案中選擇獲取最大預(yù)期總增益的分配方案，并根據(jù)所述分配方案將頻譜分配給各無線接入小區(qū)，從而獲取最大頻譜利用率的頻譜分配方案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻鐠管理方法，還 包括根據(jù)獲取最大預(yù)期總增益的方案將增益分配給各無線接入小區(qū)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻鐠管理方法，還 包括由無線接入小區(qū)才艮據(jù)所述頻i普信息調(diào)整正在通信的終端的資源分 配情況；和/或?qū)⑾鄳?yīng)的無線接入小區(qū)的頻語資源情況通過基站告知所 屬的終端，以使終端根據(jù)新的頻語資源進(jìn)行接入。
4. 一種無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻傳管理系統(tǒng)，其中 無線接入小區(qū)資源管理模塊包括業(yè)務(wù)預(yù)測單元，用于根據(jù)無線接入小區(qū)已經(jīng)發(fā)生的實(shí)際業(yè)務(wù)量計(jì) 算出該無線接入小區(qū)的預(yù)測業(yè)務(wù)量；以及# 據(jù)所述預(yù)測業(yè)務(wù)量以及單位業(yè)務(wù)量的增益計(jì)算得到該無線接入小區(qū)的預(yù)期增益，并將所述預(yù)期增益發(fā)送給交易單元；交易單元，用于將所述預(yù)期增益發(fā)送給頻譜與增益管理模塊，以 及接收所述頻鐠與增益管理模塊返回的頻譜分配； 頻譜與增益管理模塊包括頻譜分配單元，用于確定頻i普分配方案并將其發(fā)送給干擾評估單 元，該頻譜分配方案中包括各無線接入小區(qū)已分配的頻鐠；用于接收所 述交易單元發(fā)送的所述預(yù)期增益并傳送給增益分配單元，以及將所述增 益單元確定的頻鐠分配方案返回給所述交易單元；干擾評估單元，判斷分配方案中已分配頻i普的各無線接入小區(qū)之 間是否存在干擾，并將評估結(jié)果發(fā)送給增益分配單元；增益分配單元，當(dāng)所述評估結(jié)果表明沒有相互干擾時(shí)，根據(jù)所述 頻譜分配方案中包括的所有無線接入小區(qū)的所述預(yù)期增益計(jì)算預(yù)期總增 益；以及從多個(gè)所述分配方案中選擇獲取最大預(yù)期總增益的分配方案， 并將所述分配方案發(fā)送給所述頻譜分配單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻譜管理系統(tǒng)，其 中所述增益分配單元還根據(jù)所述獲取最大預(yù)期總增益的方案將增益分 配給各無線接入小區(qū)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻語管理系 統(tǒng)，所述增益分配單元包括用于根據(jù)所述分配方案中包括的所有無線接入小區(qū)的所述預(yù)期增益 計(jì)算預(yù)期總增益的第一計(jì)算單元；用于將獲取最大預(yù)期總增益的分配方案確定為最佳分配方案的第一選擇單元o
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻鐠管理系統(tǒng)，所 述干擾評估單元包括用于從無線接入小區(qū)中選擇小區(qū)對，以及從所述小區(qū)對中各自選擇 信道組成信道對的第二選擇單元；計(jì)算所述小區(qū)對中所有信道對彼此造成干擾的栽干比的第二計(jì)算單元；以及判斷載干比與栽干比門限高低的判斷單元，若載干比高于載干比門 限則該信道對不存在干擾，否則存在干擾。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻傳管理系統(tǒng)，所 述無線接入小區(qū)資源管理模塊還包括資源重分配單元，用于接收所述 交易單元發(fā)送的頻鐠資源信息，并4艮據(jù)該頻譜信息調(diào)整正在通信的終端 的資源分配情況。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻譜管理系統(tǒng)，所 述無線接入小區(qū)資源管理模塊還包括資源信息發(fā)布單元，用于接收所 述交易單元發(fā)送的頻鐠資源信息，并將相應(yīng)的無線接入小區(qū)的頻譜資源 情況通過基站告知所屬的終端，以使終端根據(jù)新的頻傳資源進(jìn)行接入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線網(wǎng)絡(luò)間集中式動態(tài)頻譜管理方法和系統(tǒng)。根據(jù)RAT小區(qū)的頻譜需求、網(wǎng)絡(luò)增益、基站的位置信息、基站預(yù)期最大發(fā)射功率以及相關(guān)參數(shù)，動態(tài)地將頻譜資源分配給RAT小區(qū)，并以公平和合理的方式將動態(tài)頻譜管理中所獲得的增益分配給各RAT。本發(fā)明能夠充分利用不同無線系統(tǒng)在時(shí)間和空間維度上對頻譜需求的差異，從而提高了頻譜效率和運(yùn)營商的增益，通過引入干擾抑制技術(shù)保證系統(tǒng)間干擾性，并通過引入基于市場的合作與競爭規(guī)則解決不同網(wǎng)絡(luò)之間的利益競爭關(guān)系，從而使得動態(tài)頻譜管理在實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò)中能夠?qū)崿F(xiàn)。
文檔編號H04B7/005GK101277542SQ200810102969
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者馮志勇, 平 張, 丹 苗, 圓 薛, 黎文邊 申請人:北京郵電大學(xué)