在兩個rat之間進行動態(tài)頻譜資源分配的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的方法及系統(tǒng)，方法為：將頻譜資源分為固定頻段DB和靈活頻段FB，將固定頻段DB以靜態(tài)方式分配給兩個RAT，將靈活頻段FB以動態(tài)方式分配給兩個RAT，動態(tài)分配方式包括主動切換和被動切換兩種模式，每間隔Δt1的時間進行一次動態(tài)頻譜資源分配，當Δt2＞Δt1時，采用主動切換模式，當Δt2＝Δt1時，采用被動切換模式，系統(tǒng)包括動態(tài)頻譜分配單元DFDU、網絡監(jiān)控和上報單元、頻譜配置單元。本發(fā)明應用于在兩個RAT共存的情況下，根據各網絡內的負載狀況，自動的進行頻譜再分配，然后平衡系統(tǒng)負載，能夠提高系統(tǒng)整體容量和頻譜利用率。
【專利說明】在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的方法及系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信【技術領域】，涉及動態(tài)頻譜資源分配，具體涉及一種在兩個RAT 之間進行動態(tài)頻譜資源分配的方法及系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 無線頻譜是具有經濟和社會價值的有限資源，目前主要由國家統(tǒng)一管理和授權使 用。研究表明，當前無線頻譜利用中最突出問題是整體頻譜利用效率低。通過實測，一些 頻段、一些地方和一些時候頻譜嚴重不足，如2G左右的頻段；而另一些頻段、另一些地方和 另一些時候頻譜大量富余，如3?4GHz頻段利用率僅為0. 5%，4?5GHz頻段利用率不到 0· 3%。
[0003] 導致上述無線電頻譜問題的主要原因在于現(xiàn)有無線頻譜政策的局限性，以及當前 所采用的無線頻譜利用技術手段的落后。因此，頻譜政策必須根據無線電業(yè)務需求和市場 需求重新調整，但要從根本上解決無線電頻譜資源緊缺的問題，必須采用高效的頻譜利用 技術，如多個無線電系統(tǒng)動態(tài)頻譜分配與頻譜共享技術等，實現(xiàn)多個無線電系統(tǒng)共享同一 頻譜，相互不產生干擾，從而極大地提高頻譜利用率。同時，高效頻譜利用技術也是無線電 業(yè)務發(fā)展的引擎，必然影響到頻譜政策的優(yōu)化。
[0004] 目前采用的固定頻譜分配方法是指為每個無線電系統(tǒng)固定分配頻段，無論業(yè)務量 大小，都只能使用自己的頻段。這種方法管理容易，但存在不少弊端：當業(yè)務量大時，自身頻 段可能不夠用，造成用戶的業(yè)務請求被拒絕；當業(yè)務量小時，自身頻段又可能得不到充分利 用，導致頻譜資源浪費。
[0005] 動態(tài)頻譜分配策略需改變現(xiàn)有頻譜分配總體結構，涉及頻譜管理者，雖然它是實 現(xiàn)多系統(tǒng)頻譜共享、提高頻譜利用率的根本手段，但目前實現(xiàn)上還存在一定難度。因此，在 不改變現(xiàn)有頻譜分配總體結構前提下的頻譜共享技術，成為目前最有可能得到廣泛應用的 頻譜共享方法。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種在兩個RAT共存的情況下，根 據各網絡內的負載狀況，自動的進行頻譜再分配，然后平衡系統(tǒng)負載，能夠提高系統(tǒng)整體容 量和頻譜利用率的在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的方法及系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源 分配的方法，將頻譜資源分為固定頻段DB和靈活頻段FB，將固定頻段DB以靜態(tài)方式分配給 兩個RAT，將靈活頻段FB以動態(tài)方式分配給兩個RAT，動態(tài)分配方式包括主動切換和被動切 換兩種模式，每間隔^&的時間進行一次動態(tài)頻譜資源分配，用戶預先設定的一個 初始時間間隔，Λ t2隨著系統(tǒng)運行而逐漸減小至Λ tl或者恢復初始值，當Λ t2> Λ tl時， 采用主動切換模式，當Λ t2= Λ &時，采用被動切換模式。
[0008] 所述的 RAT 為 GSM、UMTS 或 LTE。
[0009] 所述的RAT包括以下四種運行狀態(tài)：
[0010] 狀態(tài)1 :只使用固定頻段DB ;
[0011] 狀態(tài)2 :同時使用固定頻段DB和靈活頻段FB ;
[0012] 狀態(tài)3 :配置靈活頻段FB ;
[0013] 狀態(tài)4 :釋放靈活頻段FB。
[0014] 進一步地，所述的主動切換模式開始時已經將靈活頻段FB分配給RAT 2,所以RAT 2處于狀態(tài)2,而RAT 1只使用固定頻段DB，所以RAT 1處于狀態(tài)1;主動切換模式包括以下 步驟：
[0015] S11:檢測RAT 1的狀態(tài)：首先檢測RAT 1的可用資源數量KPI是否比門限值Γ 大，門限值Γ的計算方法為：
[0016]

【權利要求】
1. 在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的方法，其特征在于：將頻譜資源分為固定 頻段DB和靈活頻段FB，將固定頻段DB以靜態(tài)方式分配給兩個RAT，將靈活頻段FB以動態(tài)方 式分配給兩個RAT，動態(tài)分配方式包括主動切換和被動切換兩種模式，每間隔△ &的時間進 行一次動態(tài)頻譜資源分配，Λ t2為用戶預先設定的一個初始時間間隔，Λ t2隨著系統(tǒng)運行 而逐漸減小至Δ 或者恢復初始值，當Δ t2 > Δ 時，采用主動切換模式，當Δ t2 = Δ心 時，采用被動切換模式。
2. 根據權利要求1所述的在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的方法，其特征在于： 所述的RAT為GSM、UMTS或LTE。
3. 根據權利要求2所述的在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的方法，其特征在于： 所述的RAT包括以下四種運行狀態(tài)： 狀態(tài)1 :只使用固定頻段DB ; 狀態(tài)2 :同時使用固定頻段DB和靈活頻段FB ; 狀態(tài)3:配置靈活頻段FB; 狀態(tài)4 :釋放靈活頻段FB。
4. 根據權利要求3所述的在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的方法，其特征在于： 所述的主動切換模式開始時已經將靈活頻段FB分配給RAT2,所以RAT2處于狀態(tài)2,而RAT1 只使用固定頻段DB，所以RAT1處于狀態(tài)1 ;主動切換模式包括以下步驟： 511 :檢測RAT1的狀態(tài)：首先檢測RAT1的可用資源數量KPI是否比門限值Γ大，門限 值Γ的計算方法為：
其中，R/Vg表示在RAT N中一個用戶所需的最低資源數量，λ Neff表示RAT N的有效到 達率，有效到達率=到達率一離去率，門限值Γ表示在時間間隔At2里RAT N所需的最低 資源數量； 如果KPI彡Γ，則返回等到下一次檢測開始，如果KPI < Γ，則判斷系統(tǒng)內的計時器是 否全為零，如果不全為零，則返回直到下一次檢測開始，如果計時器已經全部歸零，則進行 下一步； 512 :計算負載判斷函數U，負載判斷函數U的作用是判斷重新分配靈活頻段FB以后， 對改善整體負載是否有作用：
其中，Lk表示RAT k現(xiàn)在的相對負載，即現(xiàn)在使用的頻譜資源與整體頻譜資源的比值， Lkfut表示RAT k在進行靈活頻段FB重分配后的相對負載，k表示當前操作的RAT, j表示現(xiàn) 在正在使用靈活頻段FB的RAT，U > 0表示交換靈活頻段FB后有助于減輕整體的負載，則 進行下一步，U〈0表示交換靈活頻段FB后會加重整體的負載，采用減小At 2的方式來更新 KPI的門限值Γ，然后等待下一次檢測開始； 513 :判斷RAT2的固定頻段DB的資源數量是否足夠提供目前處于RAT2靈活頻段FB的 用戶使用，如果不能提供則直接返回，如果能夠提供則進行下一步操作； 514 :判斷靈活頻段FB是否已經對新用戶關閉，如果沒有關閉，則關閉靈活頻段FB，使 其不再對新用戶開放，同時啟動計時器來確保靈活頻段FB關閉，然后返回直到下一次檢測 開始；如果靈活頻段FB已經關閉，則重置門限值Γ，使其變?yōu)槌跏贾?，將RAT2的狀態(tài)置為 狀態(tài)4,再將RAT2的用戶轉移到固定頻段DB中去，然后將RAT2的狀態(tài)置為狀態(tài)1，RAT2轉 移完所有用戶以后釋放靈活頻段FB，同時將RAT1的狀態(tài)置為狀態(tài)3,配置靈活頻段FB相關 參數，并應用到各個RAT基站中，確保靈活頻段FB被正確配置，配置完靈活頻段FB以后立 刻啟動一個計時器，該計時器的作用是為了防止乒乓效應，即防止靈活頻段FB在兩個RAT 之間來回切換，啟動完計時器之后，將該RATI的狀態(tài)置為狀態(tài)2,主動切換完成。
5.根據權利要求3所述的在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的方法，其特征在于： 所述的被動切換模式啟動的時候，表示RAT1已經超載，被動切換模式包括以下步驟： S21:首先檢測RAT1的可用資源數量KPI是否比門限值Γ大，如果KPI彡Γ，則返回 等到下一次檢測開始，如果KPI < Γ，則判斷系統(tǒng)內的計時器是否全為零，如果不全為零， 則返回直到下一次檢測開始，如果計時器已經全部歸零，則進行下一步； 522 :判斷RAT2的固定頻段DB中的空閑資源是否足夠容納靈活頻段FB中的用戶和未 來即將到來的新用戶，如果不夠則返回直到下一次檢測開始；如果足夠則判斷靈活頻段FB 是否已經關閉，如果沒有關閉則對新用戶關閉靈活頻段FB，同時啟動計時器來保證靈活頻 段FB的順利關閉，然后返回直到下一次檢測開始，如果靈活頻段FB已經關閉，則進行下一 [K 少； 523 :判斷RAT1的阻塞率是否大于臨界值，如果阻塞率小于臨界值，則返回直到下一次 檢測開始，如果阻塞率大于臨界值，則采集計算負載判斷函數U的相關數據并計算U值：
其中，9k指在RAT k中的超載，超載是指代當前RAT負載為100%時，仍然有用戶接入， 這些用戶所需求的資源即為當前RAT超載的量，0kfut指在交換靈活頻段FB后RAT k中的 超載， 其中Θ ft可以用以下方程表示：
ictal表示當前RAT 1所有的頻譜資源總量，Λ tfut表示時間間隔，表示當前RAT 1的空閑頻譜資源，表示經過Λ tfut時間后RAT 1的頻譜資源總量，λ i表示RAT 1 的有效用戶到達率，Rrg表示RAT 1的單用戶需求的最低頻譜資源量。 e2fut可以用以下方程表示：
其中，R2t(rtal表示當前RAT 2所有的頻譜資源總量，Atfut表示時間間隔，R2ftee表示當 前RAT2的空閑頻譜資源，R2t<)tal-fut表示經過Λ tfut時間后RAT 2的頻譜資源總量，λ 2表示 RAT 2的有效用戶到達率，R2avg表示RAT 2的單用戶需求的最低頻譜資源量，Nflex表示靈活 頻段的用戶數量；如果U > 0,則進行下一步，否則立即返回直到下一次檢測開始； 524 :重置門限值Γ，使其變?yōu)槌跏贾?，將RAT2的狀態(tài)置為狀態(tài)4,再將RAT2的用戶轉 移到固定頻段DB中去，將RAT2的狀態(tài)置為狀態(tài)1，RAT2轉移完所有用戶以后，釋放靈活頻 段FB，由之前的RAT1來接受靈活頻段FB的資源，同時將該RAT1的狀態(tài)置為狀態(tài)3,同時配 置靈活頻段FB相關參數并應用到各個RAT基站中，確保靈活頻段FB被正確配置，配置完FB 以后，就立刻啟動一個計時器，該計時器的作用是為了防止乒乓效應，即防止FB在兩個RAT 之間來回切換，啟動完計時器之后，將該RAT的狀態(tài)置為狀態(tài)2,被動切換完成。
6. 根據權利要求4或5所述的在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的方法，其特征 在于：所述的動態(tài)頻譜資源分配過程中一共采用兩類計數器，一類計數器用于確保靈活頻 譜段FB已經對新用戶關閉，另一類計時器用于防止產生乒乓效應。
7. 在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的系統(tǒng)，其特征在于：包括動態(tài)頻譜分配單 元DFDU、網絡監(jiān)控和上報單元、頻譜配置單元，其中： 動態(tài)頻譜分配單元DFDU用于完成頻譜配置的初始化工作，并接收來自不同RAT的網絡 監(jiān)控和上報單元的上報信息，并通過接收到的上報信息來判斷是否需要進行頻譜再分配以 及決定各個RAT的頻率分配方案，然后將頻譜分配方案下達給各個RAT內部的頻譜配置單 元； 網絡監(jiān)控和上報單元用于實時監(jiān)控RAT內部的狀態(tài)信息，并將收集到的信息上報給動 態(tài)頻譜分配單元DFDU ; 頻譜配置單元用于接收來自動態(tài)頻譜分配單元DFDU的頻譜分配方案并按該方案進行 頻譜再分配。
8. 根據權利要求7所述的在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的系統(tǒng)，其特征在于： 所述的頻譜配置的初始化信息包括當前網絡的配置方式，包括每個RAT各自的固有頻段DB 和公共的靈活頻段FB。
9. 根據權利要求7所述的在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的系統(tǒng)，其特征在 于：所述的RAT內部的狀態(tài)信息但不局限于：網絡負載信息、網絡用戶數量、網絡可用資源 數量、當前網絡所受的干擾狀況、當前網絡的歷史用戶到達率與離去率，以及每個用戶平均 消耗的頻譜資源。
10. 根據權利要求8所述的在兩個RAT之間進行動態(tài)頻譜資源分配的系統(tǒng)，其特征在 于：所述的動態(tài)頻譜分配單元DFDU包括初始化模塊、策略運行模塊、上報信息接收模塊和 頻譜配置發(fā)布模塊，其中： 初始化模塊用于接收事先配置好的初始頻譜配置信息，包括固有頻段DB和靈活頻段 FB的分配信息，固有頻段DB包括各個RAT的基礎部署頻段大小，靈活頻段FB包括三者可以 共同使用的頻段大小以及初始靈活頻段FB分配給哪個RAT ; 上報信息接收模塊用于接收來自各個RAT上報的狀態(tài)信息，并將這些上報的狀態(tài)信息 交給策略運行模塊； 策略運行模塊用于根據收到的狀態(tài)信息來決定頻率分配方案并將具體頻譜配置信息 傳輸給頻譜配置發(fā)布模塊； 頻譜配置發(fā)布模塊用于將具體頻譜配置信息發(fā)布給各個RAT。
【文檔編號】H04W16/14GK104159234SQ201410382357
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權日:2014年8月6日
【發(fā)明者】蔣體鋼, 呂浩 申請人:電子科技大學, 華為技術有限公司