本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)間頻譜優(yōu)化系統(tǒng)，尤其涉及一種基于CSG(Closed Subscriber Group，閉合用戶組)基站占比動態(tài)分配共享頻譜的網(wǎng)絡(luò)間共享頻譜優(yōu)化系統(tǒng)及方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，隨著無線通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展以及智能終端的大量普及，用戶對于數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)方面的要求也越來越高，與之相對應(yīng)的傳輸頻譜需求也越來越大。但是，適合于無線傳輸?shù)念l譜資源是有限的。為了避免相互之間的干擾，目前世界各國都是采用靜態(tài)的頻譜分配政策，將一些授權(quán)頻段分配給某個(gè)固定的無線業(yè)務(wù)使用，剩下的未授權(quán)頻段由于很多無線通信技術(shù)都在這些未授權(quán)頻段上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使得這段頻譜資源也相當(dāng)擁擠。另一方面，根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，目前大部分授權(quán)頻段的頻譜利用率很低，大約在15％～85％之間，特別是有一些頻譜在絕大部分時(shí)間都沒有被占用，這樣的情況造成了頻譜資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

為了提高頻譜利用效率，人們越來越關(guān)注對動態(tài)頻譜資源共享技術(shù)的研究，而跨運(yùn)營商間(跨網(wǎng)絡(luò))的動態(tài)頻譜資源共享技術(shù)的研究更是其中的一個(gè)熱點(diǎn)議題。

目前，跨運(yùn)營商間的動態(tài)頻譜資源共享主要通過共享頻譜池技術(shù)實(shí)現(xiàn)，不同運(yùn)營商將所擁有的部分或全部的頻譜資源組成共享頻譜池，通過相關(guān)優(yōu)化機(jī)制動態(tài)地對共享頻譜池資源進(jìn)行合理分配。相比于運(yùn)營商內(nèi)部動態(tài)頻譜資源共享，跨運(yùn)營商間的動態(tài)頻譜資源共享技術(shù)可以有效緩解不同運(yùn)營商在特定區(qū)域業(yè)務(wù)的不平衡，提高了頻譜資源共享的靈活性與公平性，同時(shí)也能進(jìn)一步提高頻譜資源的利用率，緩解頻譜資源短缺的問題。

在現(xiàn)有技術(shù)中，R.H.Kamal等提出了一種基于博弈算法的集中式動態(tài)跨運(yùn)營商頻譜共享方案(參見PIMRC’09，pp.425–429)。它通過建立一種非零和博弈(non-zero sum game)算法模型來分析不同運(yùn)營商間的競爭 過程。不同運(yùn)營商小區(qū)基站由共同的一個(gè)頻譜管理實(shí)體進(jìn)行集中式管理，該實(shí)體通過分析各小區(qū)基站上報(bào)的相關(guān)信息進(jìn)行全局最優(yōu)化頻譜資源分配。然而，如何保證其頻譜分配的公平性與交互信息的隱私性是至關(guān)重要的。考慮到不同運(yùn)營商間交互信息的敏感性，不同運(yùn)營商共用同一頻譜管理實(shí)體仍很難實(shí)現(xiàn)。V.L.Anchora等提出了一種根據(jù)下行信道選擇的優(yōu)化共享頻譜分配方法(參見Proc.IEEE ISWCS，pp.286–290，Aug.2012)。通過不同基站終端用戶對不同信道測量的結(jié)果，各基站在共享頻譜池中選擇最優(yōu)信道資源進(jìn)行傳輸，從而提高頻譜資源效率。但是，由于各基站在共享頻譜池中所選最優(yōu)信道可能發(fā)生重疊，在進(jìn)行協(xié)商退讓時(shí)將會帶來大量的信令開銷，影響無線傳輸系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。S.Hailu等進(jìn)一步提出了一種在不同運(yùn)營商之間自適應(yīng)的頻譜共享算法(參見Proc.Int.Conf.Cognitive Radio Oriented Wireless Netw.，Jun.2014，pp.131–135)，將帶寬分為獨(dú)占和共享兩部分使用，用戶在接入信道的時(shí)候考慮網(wǎng)絡(luò)間的干擾強(qiáng)度擇優(yōu)選擇獨(dú)占或者共享信道。

然而，上述這些方法都只考慮同一區(qū)域內(nèi)單一工作模式基站的跨運(yùn)營商頻譜共享情況。在實(shí)際部署場景中，通常是根據(jù)實(shí)際需要在一個(gè)區(qū)域內(nèi)混合部署不同工作模式的基站。因此一個(gè)區(qū)域內(nèi)的不同小區(qū)簇內(nèi)可能分布的基站中，CSG模式基站數(shù)量與OPEN模式基站數(shù)量不同。如果對各小區(qū)簇設(shè)定相同的共享頻譜大小，用戶平均帶寬就受到影響，從而影響QoS。另一方面，基站可以根據(jù)需要調(diào)整工作模式，例如從CSG模式調(diào)整為OPEN模式或者從OPEN模式調(diào)整為CSG模式。但基站工作模式改變，用戶平均帶寬就受到影響，從而影響QoS。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于CSG基站占比進(jìn)行輔助判斷，可以動態(tài)分配共享頻譜的網(wǎng)絡(luò)間共享頻譜優(yōu)化系統(tǒng)及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：

一種網(wǎng)絡(luò)間共享頻譜優(yōu)化系統(tǒng)，包括至少第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)，所述第一網(wǎng)絡(luò)包括第一小區(qū)簇，所述第二網(wǎng)絡(luò)包括第二小區(qū)簇，所述兩個(gè)小區(qū)簇共享頻譜池，所述小區(qū)簇各有多個(gè)工作于CSG模式或OPEN模式的基站，其中，所述共享頻譜池中分配給所述第一網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源，包括所述第一小區(qū)簇的OPEN模式基站占用的頻譜資源，所述共享頻譜池 中分配給所述第二網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源，包括所述第二小區(qū)簇的OPEN模式基站占用的頻譜資源，所述第一小區(qū)簇中的每個(gè)所述OPEN模式基站占用的頻譜資源與所述第二小區(qū)簇中的每個(gè)所述OPEN模式基站占用的頻譜資源大小相同；或者，所述第一小區(qū)簇中的每個(gè)所述OPEN模式基站服務(wù)的終端占用的頻譜資源與所述第二小區(qū)簇中的每個(gè)所述OPEN模式基站服務(wù)的終端占用的頻譜資源大小相同。

一種網(wǎng)絡(luò)間共享頻譜優(yōu)化方法，包括至少第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)，所述第一網(wǎng)絡(luò)包括第一小區(qū)簇，所述第二網(wǎng)絡(luò)包括第二小區(qū)簇，所述小區(qū)簇共享頻譜池，所述小區(qū)簇各有多個(gè)工作于CSG模式或OPEN模式的基站，其中：

所述第一網(wǎng)絡(luò)和所述第二網(wǎng)絡(luò)之間建立所述共享頻譜池，然后所述第一網(wǎng)絡(luò)根據(jù)自身頻譜需求觸發(fā)共享頻譜池初始化，與第二網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行共享頻譜池初始化，

完成所述共享頻譜池初始化后，所述第一小區(qū)簇中的每個(gè)所述OPEN模式基站占用的頻譜資源與所述第二小區(qū)簇中的每個(gè)所述OPEN模式基站占用的頻譜資源大小相同；或者，所述第一小區(qū)簇中的每個(gè)所述OPEN模式基站服務(wù)的終端占用的頻譜資源與所述第二小區(qū)簇中的每個(gè)所述OPEN模式基站服務(wù)的終端占用的頻譜資源大小相同。

本發(fā)明通過提供一種基于CSG基站占比的跨運(yùn)營商動態(tài)頻譜共享機(jī)制，優(yōu)化了共享頻譜池分配策略，有利于改善小區(qū)簇中各運(yùn)營商基站的平均服務(wù)質(zhì)量。相比于現(xiàn)有方法，本發(fā)明所提出的方法綜合考慮了基站工作模式、業(yè)務(wù)負(fù)載變化、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化等因素對頻譜的差異化需求，并結(jié)合基站工作模式的動態(tài)變化能夠更加合理地對共享頻譜池進(jìn)行初始化分配和再分配，從而提高頻譜效率與基站的服務(wù)質(zhì)量。

附圖說明

圖1為具有不同CSG基站占比的各小區(qū)簇頻譜資源分配差異性示意圖；

圖2為跨運(yùn)營商共享頻譜池分配過程示意圖；

圖3為共享頻譜池的初始化過程示意圖；

圖4為共享頻譜池的初始化過程流程圖；

圖5為共享頻譜池的再分配過程示意圖；

圖6為共享頻譜池的再分配過程流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，重點(diǎn)考慮LTE(包括但不限于TD-LTE和FDD-LTE)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中跨運(yùn)營商頻譜共享的問題。但不言而喻的是，本發(fā)明所提供的技術(shù)思想也能夠應(yīng)用在其它混合組網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)，例如TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA混合組網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)中，甚至是在4G/5G網(wǎng)絡(luò)中使用。

在LTE異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，宏基站覆蓋范圍內(nèi)重疊部署了一些家庭基站，這些家庭基站的工作模式包括CSG(閉合用戶組)模式和OPEN模式。工作于CSG模式的家庭基站只服務(wù)本運(yùn)營商的注冊用戶，而工作于OPEN模式的家庭基站則可以服務(wù)本運(yùn)營商下的所有用戶。通常情況下，CSG模式基站能服務(wù)的用戶數(shù)量相對較少，而OPEN模式基站能服務(wù)的用戶數(shù)量相對較多。當(dāng)屬于不同運(yùn)營商的家庭基站所組成的小區(qū)簇進(jìn)行頻譜共享時(shí)，如何對共享頻譜池資源進(jìn)行合理的分配將直接關(guān)系到頻譜資源的利用效率。由于不同運(yùn)營商小區(qū)簇的CSG基站與OPEN基站部署數(shù)量可能不同，各小區(qū)簇的CSG基站占比也可能不同。為了更加合理公平的對共享頻譜池資源進(jìn)行分配，可以考慮將各小區(qū)簇的CSG基站占比作為資源分配的關(guān)鍵參數(shù)。

雖然本發(fā)明以兩個(gè)或多個(gè)不同運(yùn)營商運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)(下文將“運(yùn)營商運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)”簡稱為“運(yùn)營商”)的小區(qū)簇為例進(jìn)行說明，但是本發(fā)明不限于不同運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)，也可以是同一運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)。而且，雖然本發(fā)明是以兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行說明，但本發(fā)明不限于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可以是多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

下面假設(shè)一種具體場景進(jìn)行詳細(xì)討論分析。如圖1所示，假設(shè)小區(qū)簇A和小區(qū)簇B分別屬于第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)。小區(qū)簇A和小區(qū)簇B各有10個(gè)家庭基站，每一個(gè)基站至少分配有一個(gè)分量載波(Component Carrier，CC)，而每一個(gè)分量載波可以服務(wù)多個(gè)用戶。假設(shè)小區(qū)簇A有三個(gè)CSG模式的基站、七個(gè)OPEN模式的基站、二十個(gè)用戶(3個(gè)CSG注冊用戶和17個(gè)非CSG注冊用戶)以及10個(gè)分量載波。假設(shè)為了滿足注冊用戶的QoS要求，每個(gè)CSG模式的基站只使用自身擁有的分量載波服 務(wù)一個(gè)注冊用戶，所以三個(gè)CSG模式基站至少需要三個(gè)分量載波。而余下的七個(gè)OPEN模式基站需要使用剩余的七個(gè)分量載波服務(wù)十七個(gè)用戶，每個(gè)用戶的平均帶寬為7/17。對于小區(qū)簇B作同樣的分析，有七個(gè)CSG模式基站和三個(gè)OPEN模式基站、二十個(gè)用戶(7個(gè)CSG注冊用戶和13個(gè)非CSG注冊用戶)和10個(gè)分量載波。七個(gè)CSG模式基站至少需要七個(gè)子載波來服務(wù)七個(gè)注冊用戶。那么余下的三個(gè)OPEN模式基站需要用剩余的三個(gè)子載波服務(wù)十三個(gè)用戶，每一個(gè)用戶的平均帶寬為3/13。根據(jù)以上分析，我們可以發(fā)現(xiàn)小區(qū)簇B中OPEN模式基站需要更多的分量載波才能達(dá)到和小區(qū)簇A中OPEN模式基站相同的服務(wù)質(zhì)量。其問題的關(guān)鍵就在于小區(qū)簇中CSG基站的數(shù)量與占比問題。相比于低CSG基站占比的小區(qū)簇(例如小區(qū)簇A)中OPEN模式基站，具有較高CSG基站占比的小區(qū)簇(例如小區(qū)簇B)則需要更多的頻譜資源以實(shí)現(xiàn)其OPEN模式基站具有相似的服務(wù)質(zhì)量。

在上述分析的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出一種基于小區(qū)簇CSG基站占比的跨運(yùn)營商頻譜共享機(jī)制，通過在不同運(yùn)營商之間基于各小區(qū)簇的CSG基站占比及其動態(tài)變化，對共享頻譜池資源進(jìn)行分配/重分配。該機(jī)制可以分為兩個(gè)階段實(shí)施：共享頻譜池初始化分配階段與共享頻譜池再分配階段。在初始化分配階段，屬于不同運(yùn)營商的小區(qū)簇根據(jù)各自CSG基站的占比情況對共享頻譜池中的頻譜資源進(jìn)行分配。由于CSG基站只能為其注冊用戶服務(wù)，CSG基站占比高的小區(qū)簇占有共享頻譜池中較多的頻譜資源，而CSG基站占比低的小區(qū)簇占有共享頻譜池中較少的頻譜資源，以此保證高CSG基站占比小區(qū)簇中OPEN基站的服務(wù)質(zhì)量。

本發(fā)明保證不同網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)共享頻譜的小區(qū)簇中的OPEN模式基站具有同樣的服務(wù)帶寬(OPEN模式的基站服務(wù)終端數(shù)量相同的情況下)，以確保QoS相對公平性。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，以第一運(yùn)營商運(yùn)營的第一網(wǎng)絡(luò)和第二運(yùn)營商運(yùn)營的第二網(wǎng)絡(luò)，這兩個(gè)不同運(yùn)營商(網(wǎng)絡(luò))為例，說明在不同運(yùn)營商之間基于各運(yùn)營商小區(qū)簇的CSG基站占比，對不同運(yùn)營商之間的共享頻譜池實(shí)現(xiàn)動態(tài)優(yōu)化分配。需要說明的是，如果同一運(yùn)營商在不同小區(qū)簇的CSG基站占比不同，也可以適用本發(fā)明。

具體而言，在進(jìn)行跨運(yùn)營商(跨網(wǎng)絡(luò))頻譜共享時(shí)，不同運(yùn)營商小 區(qū)簇需要根據(jù)各自CSG基站占比對共享頻譜池進(jìn)行分配，使具有較高CSG基站占比的小區(qū)簇占有共享頻譜池中較多的頻譜資源，從而保證具有不同CSG基站占比的多個(gè)小區(qū)簇，可以實(shí)現(xiàn)這些小區(qū)簇的多個(gè)OPEN模式基站的服務(wù)質(zhì)量的相對公平性。相對公平性是指同一小區(qū)簇中如OPEN模式基站占用的頻譜資源相同，或者OPEN模式基站服務(wù)的終端占用的頻譜資源相同，從而使不同小區(qū)簇OPEN模式基站具有相似的服務(wù)質(zhì)量。

原則上，共享頻譜池中分配給第一網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源Band_A等于第一網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)簇A(第一小區(qū)簇)中CSG模式基站占用的頻譜資源，與小區(qū)簇A中OPEN模式基站占用的頻譜資源之和。小區(qū)簇A中OPEN模式基站占用的頻譜資源通過以下方法計(jì)算：第一網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)簇A中OPEN模式基站數(shù)量，乘以共享頻譜池資源中用于小區(qū)簇A或小區(qū)簇B的所有OPEN模式基站的頻譜資源，除以小區(qū)簇A和小區(qū)簇B的OPEN模式基站總量。

類似的，共享頻譜池中分配給第二網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源Band_B等于第二網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)簇B(第二小區(qū)簇)中CSG模式基站占用的頻譜資源，與小區(qū)簇B中OPEN模式基站占用的頻譜資源之和。小區(qū)簇B中OPEN模式基站占用的頻譜資源通過以下方法計(jì)算：第二網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)簇B中OPEN模式基站數(shù)量，乘以共享頻譜池資源中用于小區(qū)簇A或小區(qū)簇B的所有OPEN模式基站的頻譜資源，除以小區(qū)簇A和小區(qū)簇B的OPEN模式基站總量。

本發(fā)明所涉及的跨運(yùn)營商共享頻譜池初始化分配與再分配的機(jī)制的實(shí)施過程可以分為兩個(gè)階段共享頻譜池初始化階段和再分配階段，如圖2所示。首先是不同運(yùn)營商運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)之間建立共享頻譜池，然后第一網(wǎng)絡(luò)根據(jù)自身頻譜需求觸發(fā)共享頻譜池初始化，與第二網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行共享頻譜池初始化。完成共享頻譜池初始化后，第一網(wǎng)絡(luò)或第二網(wǎng)絡(luò)判斷自身頻譜需求是否有變化，如果變化達(dá)到預(yù)設(shè)門限值，則觸發(fā)共享頻譜池再分配。需要說明的是，根據(jù)實(shí)際情況，可以設(shè)置為不同運(yùn)營商運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)之間建立共享頻譜池，之后直接進(jìn)行共享頻譜池初始化。

共享頻譜池初始化階段，具體包括以下步驟：第一網(wǎng)絡(luò)(例如小區(qū)簇A所在網(wǎng)絡(luò))根據(jù)資源需求觸發(fā)共享頻譜池初始化，向第二網(wǎng)絡(luò)(例 如小區(qū)簇B所在網(wǎng)絡(luò))發(fā)出共享頻譜池初始化指示信令。第二網(wǎng)絡(luò)接收到該信令后，根據(jù)信令參數(shù)計(jì)算共享頻譜池初始化分配比例，然后向第一網(wǎng)絡(luò)發(fā)出共享頻譜池初始化分配比例指示信令。第一網(wǎng)絡(luò)接收到共享頻譜池初始化分配比例指示信令，與第一網(wǎng)絡(luò)自行計(jì)算的共享頻譜池初始化分配比例進(jìn)行比較，如果一致，則向第二網(wǎng)絡(luò)發(fā)出判斷一致的指示(或者向第二網(wǎng)絡(luò)發(fā)出分配頻譜資源的指示)；如果比較結(jié)果不一致，則向第二網(wǎng)絡(luò)發(fā)出不一致的指示(或者向第二網(wǎng)絡(luò)發(fā)出重新計(jì)算的指示)，返回到第二網(wǎng)絡(luò)計(jì)算共享頻譜池初始化分配比例的步驟。

<第一實(shí)施例>

階段一：共享頻譜池初始化階段

本發(fā)明所提到的共享頻譜池的建立方法可采用各種方式，可以是不同運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)專門負(fù)責(zé)頻譜資源分配的頻譜控制器(spectrum controller)間進(jìn)行通信協(xié)商，從而建立起一個(gè)共享頻譜池。也可以是各小區(qū)簇的簇頭(cluster header)通過收集本小區(qū)簇成員基站的相關(guān)頻譜資源信息，再通過各簇頭間的通信協(xié)商機(jī)制建立一個(gè)共享頻譜池。可以參考本申請人在2014年1月23日申請的《一種網(wǎng)絡(luò)頻譜共享方法》(專利申請?zhí)枺?01410032758.3)中公開的共享頻譜池建立方法，在此不予贅述。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將小區(qū)簇CSG基站占比作為共享頻譜池分配的關(guān)鍵性因素，同時(shí)也可以考慮其他一些相關(guān)參數(shù)(如業(yè)務(wù)負(fù)載、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、終端用戶數(shù)量等)。例如考慮到不同的小區(qū)簇在實(shí)際中可能存在的差異性(如各小區(qū)簇的實(shí)際業(yè)務(wù)負(fù)載情況、服務(wù)用戶的數(shù)量等)，在本發(fā)明如對它們進(jìn)行無差異的看待，并不利于最大限度地提高頻譜資源利用率。所以，可以考慮將各小區(qū)簇CSG占比作為共享頻譜池頻譜資源分配的絕對影響因素，設(shè)置較大的權(quán)重值(如α＝0.9)，而其它影響因子的則設(shè)置較小的權(quán)重值(如β＝0.1)，從而既考慮到了不同小區(qū)簇在進(jìn)行共享頻譜池頻譜分配中存在的一定的差異，同時(shí)又考慮到了一般性，將小區(qū)簇CSG占比作為決定頻譜分配的主要因素。

為了保證基本的通信服務(wù)質(zhì)量，具有較高CSG基站占比的小區(qū)簇應(yīng)在共享頻譜池中占有更多的頻譜資源量。第一網(wǎng)絡(luò)與第二網(wǎng)絡(luò)通過以下新的交互信令來保證初始化過程的實(shí)施。

1.共享頻譜池初始化分配指示信令

當(dāng)共享頻譜池建立后，除各運(yùn)營商獨(dú)占的一部分頻譜資源，需要對頻譜池中另外的共享頻譜資源進(jìn)行初始化分配過程。各小區(qū)簇中成員基站對頻譜資源的需求觸發(fā)不同網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器進(jìn)行共享頻譜池頻譜資源初始化的過程。

當(dāng)共享頻譜池建立后不同網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器將相互發(fā)送一個(gè)共享頻譜池初始化分配指示信令給對方，觸發(fā)共享頻譜池初始化分配過程。該共享頻譜池初始化分配指示信令包括以下參數(shù)：

-初始化標(biāo)志位；

-頻譜控制器所屬網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)簇CSG基站占比；

-運(yùn)營商小區(qū)簇頻譜控制器位置信息；

共享頻譜池初始化分配指示信令還可以包括其他相關(guān)參數(shù)，如業(yè)務(wù)負(fù)載、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、終端用戶數(shù)量等。

圖3和圖4展示了不同運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)情況下共享頻譜池初始化分配方法。在圖3中，“共享頻譜池”中的實(shí)線表示共享頻譜池未初始化時(shí)頻譜資源分配狀態(tài)，實(shí)線兩邊的頻譜資源分屬于不同運(yùn)營商小區(qū)簇。

為方便理解，在這一場景中，假設(shè)小區(qū)簇A與小區(qū)簇B具有相同數(shù)量的基站數(shù)，因此，在共享頻譜池初始化之前小區(qū)簇A與小區(qū)簇B占有相同的頻譜資源，換言之，圖3中“共享頻譜池”中的實(shí)線處于圖3所示整個(gè)頻譜資源的正中間位置。實(shí)際上，小區(qū)簇A與小區(qū)簇B可以具有不同數(shù)量的基站。

小區(qū)簇A與小區(qū)簇B也可以處于這樣的情況：小區(qū)簇A與小區(qū)簇B有相同數(shù)量的基站，但是初始化時(shí)小區(qū)簇A中處于CSG模式的基站數(shù)量，比小區(qū)簇B中處于CSG模式的基站數(shù)量更多。

因此，小區(qū)簇A和小區(qū)簇B的成員基站中，處于CSG模式的基站數(shù)量不同，可以根據(jù)各小區(qū)簇CSG基站占比以及成員基站的數(shù)量對共享頻譜池頻譜資源進(jìn)行劃分。

例如小區(qū)簇A的成員基站數(shù)量為TA，其CSG基站占比為A_CSG，小區(qū)簇B的成員基站數(shù)量為TB，其CSG基站占比為B_CSG，共享頻譜池的 大小為Band(MHz)，這里需要為CSG基站設(shè)置一個(gè)工作帶寬Band_CSG(MHz)，考慮到CSG基站的服務(wù)終端相對較少，所以Band_CSG應(yīng)設(shè)置為小于Band/(TA+TB)的某個(gè)值，即Band_CSG<Band/(TA+TB)。根據(jù)以上相關(guān)參數(shù)，共享頻譜池中小區(qū)簇A所占頻譜資源Band_A應(yīng)表示為：

${\mathrm{Band}}_A=\mathrm{TA}\&times;A_{\mathrm{CSG}}\&times;{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}+\mathrm{TA}\&times;(1-A_{\mathrm{CSG}})\&times;\frac{\mathrm{Band}-{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}\&times;(\mathrm{TA}\&times;A_{\mathrm{CSG}}+\mathrm{TB}\&times;B_{\mathrm{CSG}})}{\mathrm{TA}\&times;(1-A_{\mathrm{CSG}})+\mathrm{TB}\&times;(1-B_{\mathrm{CSG}})}---\left(1\right)$

小區(qū)簇B所占頻譜資源Band_B應(yīng)表示為：

${\mathrm{Band}}_B=\mathrm{TB}\&times;B_{\mathrm{CSG}}\&times;{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}+\mathrm{TB}\&times;(1-B_{\mathrm{CSG}})\&times;\frac{\mathrm{Band}-{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}\&times;(\mathrm{TA}\&times;A_{\mathrm{CSG}}+\mathrm{TB}\&times;B_{\mathrm{CSG}})}{\mathrm{TA}\&times;(1-A_{\mathrm{CSG}})+\mathrm{TB}\&times;(1-B_{\mathrm{CSG}})}---\left(2\right).$

根據(jù)公式(1)和(2)可知，共享頻譜池中小區(qū)簇A所占頻譜資源Band_A是小區(qū)簇A中CSG模式基站占用的頻譜資源與小區(qū)簇A中OPEN模式基站占用的頻譜資源之和，其中OPEN模式基站占用的頻譜資源是，通過將共享頻譜池中各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中CSG模式基站占用的頻譜資源之外的頻譜資源平均分配給各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的OPEN模式基站得到的。

根據(jù)公式(2)可知，小區(qū)簇B所占頻譜資源資源Band_B是小區(qū)簇B中CSG模式基站占用的頻譜資源與小區(qū)簇B中OPEN模式基站占用的頻譜資源之和，其中OPEN模式基站占用的頻譜資源是，通過將共享頻譜池中各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中CSG模式基站占用的頻譜資源之外的頻譜資源平均分配給各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的OPEN模式基站得到的。

隨著某一小區(qū)簇CSG占比的升高，其對應(yīng)占有的共享頻譜池中頻譜資源數(shù)量也在不斷升高，這樣保證了在小區(qū)簇成員基站數(shù)量不等的情況下各基站所擁有頻譜資源的公平性問題。當(dāng)然，以上公式具有一般性，同樣適用于小區(qū)簇A與小區(qū)簇B成員基站數(shù)量相同的情況，此時(shí)在公式中，A＝B。

公式(1)和(2)表示，共享頻譜池的頻譜帶寬，等于共享此共享頻譜池的兩個(gè)小區(qū)簇(A和B)的CSG基站使用的頻譜資源與OPEN基站使用的頻譜資源之和。兩個(gè)小區(qū)簇(A和B)的CSG基站使用的頻譜資源分別為TA*A_CSG*Band_CSG以及TB*B_CSG*Band_CSG。兩個(gè)小區(qū)簇(A和B)的OPEN基站使用的頻譜資源之和是Band-TA*A_CSG*Band_CSG-TB*B_CSG*Band_CSG＝Band-Band_CSG(TA*A_CSG+TB*B_CSG)。兩個(gè)小區(qū)簇(A和B)的各個(gè)OPEN模式的基站使用的頻譜資源為，前述 兩個(gè)小區(qū)簇(A和B)的OPEN基站使用的頻譜資源之和除以兩個(gè)小區(qū)簇(A和B)的OPEN模式的基站總數(shù)得到的平均值。

2.共享頻譜池初始化頻譜分配比例指示信令

根據(jù)接收到的共享頻譜池初始化分配指示信令中CSG基站占比以及其他相關(guān)參數(shù)，各運(yùn)營商頻譜控制器分別計(jì)算對應(yīng)其在共享頻譜池中所占頻譜資源比例與數(shù)量。小區(qū)簇A所在網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器計(jì)算出該網(wǎng)絡(luò)在共享頻譜池中所占頻譜資源比例為Band_A/(Band_A+Band_B)，小區(qū)簇B所在網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器計(jì)算出該網(wǎng)絡(luò)在共享頻譜池中所占頻譜資源比例為Band_B/(Band_A+Band_B)。

各網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器分別向?qū)Ψ桨l(fā)送共享頻譜池初始化頻譜分配比例指示信令，指示共享頻譜池中各小區(qū)簇所占頻譜資源的比例。以兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)為例，小區(qū)簇A所在網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器只是發(fā)出小區(qū)簇A所占頻譜資源的比例Band_A/(Band_A+Band_B)以及小區(qū)簇B所占頻譜資源的比例Band_B/(Band_A+Band_B)。小區(qū)簇B所在網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器只是發(fā)出小區(qū)簇B所占頻譜資源的比例Band_B/(Band_A+Band_B)以及小區(qū)簇A所占頻譜資源的比例Band_A/(Band_A+Band_B)。

需要特別指出的是，在計(jì)算中它們需要使用相同的計(jì)算法則與標(biāo)準(zhǔn)，其應(yīng)對的計(jì)算結(jié)果也應(yīng)該是一致的。

作為可選方案，共享頻譜池初始化頻譜分配比例指示信令可以只是共享頻譜池中本小區(qū)簇所占頻譜資源的分配值，即，小區(qū)簇A所在網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器SCA只是發(fā)出小區(qū)簇A所占頻譜資源Band_A，小區(qū)簇B所在網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器只是發(fā)出小區(qū)簇B所占頻譜資源的分配值Band_B。

3.共享頻譜池初始化分配應(yīng)答信令

根據(jù)接收到的共享頻譜池初始化頻譜分配比例指示信令，各運(yùn)營商頻譜控制器需要協(xié)商并確定共享頻譜池初始化分配比例，即初始化線，分別按比例占用共享頻譜資源。

各運(yùn)營商頻譜控制器(各網(wǎng)絡(luò)頻譜控制器)向?qū)Ψ桨l(fā)出共享頻譜池初始化分配應(yīng)答信令，指示各運(yùn)營商頻譜控制器是否同意上述初始化過程共享頻譜池頻譜分配比例劃分結(jié)果。共享頻譜池初始化頻譜分配比例 指示信令包括各小區(qū)簇計(jì)算所得到的共享頻譜池候中各小區(qū)簇所占頻譜資源的比例參數(shù)以及對應(yīng)的頻譜資源數(shù)量參數(shù)等。

具體而言，以兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)為例，小區(qū)簇B所在網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器SCB接收到頻譜控制器SCA發(fā)出的共享頻譜池初始化頻譜分配比例指示信令，獲取該信令中的小區(qū)簇A所占頻譜資源的比例Band_A/(Band_A+Band_B)以及小區(qū)簇B所占頻譜資源的比例Band_B/(Band_A+Band_B)。類似的，小區(qū)簇A所在網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器SCA也能從頻譜控制器SCB發(fā)出的共享頻譜池初始化分配應(yīng)答信令中，獲知小區(qū)簇B所占頻譜資源的比例Band_B/(Band_A+Band_B)以及小區(qū)簇A所占頻譜資源的比例Band_A/(Band_A+Band_B)。

各運(yùn)營商頻譜控制器分別將接收到的共享頻譜池初始化頻譜分配比例指示信令中的各個(gè)小區(qū)簇頻譜資源比例，與各運(yùn)營商頻譜控制器各自計(jì)算得到的各個(gè)小區(qū)簇頻譜資源比例進(jìn)行比對，如果一致則向?qū)Ψ桨l(fā)出共享頻譜池初始化分配應(yīng)答信令，完成協(xié)商。具體而言，小區(qū)簇A所在網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器SCA從接收到的共享頻譜池初始化分配應(yīng)答信令中，獲知小區(qū)簇B所占頻譜資源的比例Band_B/(Band_A+Band_B)以及小區(qū)簇A所占頻譜資源的比例Band_A/(Band_A+Band_B)，與頻譜控制器SCA計(jì)算得到的小區(qū)簇A和小區(qū)簇B各自所占頻譜資源的比例一致，則頻譜控制器SCA發(fā)出共享頻譜池初始化分配應(yīng)答信令，指示同意共享頻譜池頻譜分配比例劃分結(jié)果：小區(qū)簇A占用Band_A/(Band_A+Band_B)，小區(qū)簇B占用Band_B/(Band_A+Band_B)。

小區(qū)簇A具有較高CSG占比。所以相比于小區(qū)簇B，小區(qū)簇A應(yīng)在共享頻譜池中占有更多的頻譜資源保證其OPEN模式基站的QoS。而圖3中位于“共享頻譜池”中的虛線指示出共享頻譜池初始化過程后小區(qū)簇A與小區(qū)簇B各自所占用的共享頻譜中的共享池資源量?！肮蚕眍l譜池”中的虛線為初始化線。共享頻譜池初始化線表示小區(qū)簇A和B經(jīng)過協(xié)商后，確定各自所占共享頻譜池的比例，初始化線則按照這一協(xié)商比例將共享頻譜池分割，各小區(qū)簇分別占有使用初始化線兩邊的頻譜資源。

據(jù)此，小區(qū)簇A所在網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器SCA按照協(xié)商好的比例計(jì)算出共享頻譜池中小區(qū)簇A占用的頻譜資源，分配給小區(qū)簇A的各個(gè)基站。小區(qū)簇B所在網(wǎng)絡(luò)的頻譜控制器SCB按照協(xié)商好的比例計(jì)算出共享頻譜 池中小區(qū)簇B占用的頻譜資源，分配給小區(qū)簇B的各個(gè)基站。

階段二：共享頻譜池再分配過程

階段一所述的初始化過程保證了共享頻譜池頻譜分配的相對公平性與穩(wěn)定性，這可以減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在跨運(yùn)營商頻譜共享協(xié)商過程中所需要的信令開銷。然而，當(dāng)小區(qū)簇的CSG基站占比或者其他相關(guān)參數(shù)(如業(yè)務(wù)負(fù)載增加、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變等)發(fā)生改變時(shí)，對應(yīng)該小區(qū)簇的頻譜需求也在增加。當(dāng)頻譜需求增量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的門限值時(shí)，將會觸發(fā)共享頻譜池再分配的過程(在下面的描述中，我們以小區(qū)簇A(運(yùn)營商A)和小區(qū)簇B(運(yùn)營商B)為例，假設(shè)小區(qū)簇A的CSG基站占比或其他相關(guān)參數(shù)發(fā)生變換)。

1.共享頻譜池再分配請求指示信令

當(dāng)小區(qū)簇A的CSG基站占比或者其他相關(guān)參數(shù)發(fā)生改變，頻譜控制器SCA(第一網(wǎng)絡(luò))將評估其當(dāng)前狀態(tài)決定是否進(jìn)行共享頻譜池再分配過程。

如果第一網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前頻譜需求變化超過了預(yù)先設(shè)定的門限值，那么頻譜控制器SCA將發(fā)送一個(gè)共享頻譜池再分配請求指示信令給頻譜控制器SCB(第二網(wǎng)絡(luò))。

這里，門限值可以被定義為相應(yīng)的比例，例如，可以將門限值定義為10％，當(dāng)頻譜控制器SCA的頻譜需求增量(Δ)超過其當(dāng)前擁有頻譜資源量的百分之十時(shí)，觸發(fā)頻譜再分配過程。

共享頻譜池再分配請求指示信令中包括以下3個(gè)參數(shù)：

-運(yùn)營商小區(qū)簇頻譜控制器位置信息

-再分配標(biāo)志位：指示觸發(fā)共享頻譜池再分配的原因。這里，我們設(shè)置不同的再分配標(biāo)志位表示不同的觸發(fā)原因。當(dāng)再分配標(biāo)志位為0時(shí)，表示頻譜需求增量是由于業(yè)務(wù)負(fù)載增加引起的；再分配標(biāo)志位為1時(shí)，表示頻譜需求增量是由于CSG基站占比提高引起的；再分配標(biāo)志位為3，時(shí)，表示頻譜需求增量是由于小區(qū)簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變引起的等等。

-頻譜需求增量(Δ)：指示小區(qū)簇A所需要的頻譜增量。

根據(jù)不同的原因，設(shè)定以下兩種不同的頻譜需求增量(Δ)的計(jì)算方 法：

a.如果由于CSG基站占比提高觸發(fā)再分配過程，我們定義頻譜需求增量(Δ)為變化的CSG模式基站和OPEN模式基站數(shù)量乘以它們對應(yīng)的頻譜資源需求量。如果頻譜需求增量(Δ)大于預(yù)設(shè)門限值時(shí)，將觸發(fā)再分配過程。例如，小區(qū)簇A中的CSG模式基站增加M，OPEN模式基站減少N，則頻譜資源需求增量(Δ)為：

${\mathrm{\&Delta;Band}}_A=M\&times;{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}-N\&times;\frac{\mathrm{Band}-{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}\&times;(\mathrm{TA}\&times;A_{\mathrm{CSG}}+\mathrm{TB}\&times;B_{\mathrm{CSG}})}{\mathrm{TA}\&times;(1-A_{\mathrm{CSG}})+\mathrm{TB}\&times;(1-B_{\mathrm{CSG}})}---\left(3\right)$

其中，小區(qū)簇A的成員基站數(shù)量為TA，其CSG基站占比為A_CSG，小區(qū)簇B的成員基站數(shù)量為TB，其CSG基站占比為B_CSG，共享頻譜池的大小為Band(MHz)，CSG基站工作帶寬Band_CSG(MHz)。

頻譜需求增量(Δ)大于預(yù)設(shè)門限值時(shí)，ΔBand_A/(Band_A+Band_B)>10％，這種情況下觸發(fā)再分配。

b.如果再分配過程是由于業(yè)務(wù)負(fù)載增加或小區(qū)簇拓?fù)涓淖儠r(shí)，頻譜需求增量為滿足小區(qū)簇A當(dāng)前負(fù)載業(yè)務(wù)所需的頻譜資源量減去其現(xiàn)在自身所擁有的頻譜資源量。小區(qū)簇A中各成員基站統(tǒng)計(jì)滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)負(fù)載的頻譜帶寬的總和，可表示為Bandcur。而小區(qū)簇A當(dāng)前擁有的頻譜帶寬為BandA。如果Bandcur-BandA>10％，則觸發(fā)再分配過程。

2.頻譜再分配應(yīng)答指示信令

頻譜控制器SCB接收到從頻譜控制器SCA發(fā)來的再分配請求指示信令后，它將評估其當(dāng)前頻譜使用狀態(tài)并決定是否同意再分配請求。如果頻譜控制器SCB同意再分配請求，它將根據(jù)引起小區(qū)簇A頻譜需求增量的不同原因選擇不同的頻譜退讓方式。頻譜再分配應(yīng)答指示信令包括以下參數(shù)：

-拒絕標(biāo)志位：如果拒絕標(biāo)志位為1，表明頻譜控制器SCB沒有空閑的頻譜可以提供給小區(qū)簇A，它將拒絕小區(qū)簇A的共享頻譜池再分配請求；如果拒絕標(biāo)志位為0，表明頻譜控制器SCB有空閑頻譜資源可以提供給小區(qū)簇A。

-退讓頻譜資源量f：表明在共享頻譜池再分配過程中，一個(gè)運(yùn)營商 小區(qū)簇在共享頻譜池中可以退讓給另一個(gè)運(yùn)營商小區(qū)簇的頻譜資源量。

圖5和圖6展示了跨運(yùn)營商場景下共享頻譜再分配方法。正如之前所述，許多原因?qū)?dǎo)致共享頻譜池初始化分配完成的分配結(jié)果的變化。一種原因是小區(qū)簇CSG占比的改變引起頻譜需求的增加，如果頻譜需求增量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的門限值時(shí)，將會觸發(fā)共享頻譜池的再分配過程(例如：小區(qū)簇A的CSG占比提高，它將需要更多的頻譜資源來保證OPEN模式基站的QoS)。另一個(gè)原因是小區(qū)簇的業(yè)務(wù)負(fù)載增加或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變(小區(qū)基站加入/退出)，該小區(qū)簇需要更多的頻譜資源滿足其業(yè)務(wù)負(fù)載需求(例如：小區(qū)簇A的業(yè)務(wù)負(fù)載升高，它需要占用部分小區(qū)簇B的頻譜資源保證其QoS)。根據(jù)這些不同原因?qū)е碌念l譜需求的增加，本發(fā)明采取不同的方法實(shí)施再分配過程。

根據(jù)上面所提方法，具體的實(shí)施方案如下所述(以小區(qū)簇A頻譜需求增加為例)：

步驟1：在小區(qū)簇A中，CSG占比的提高或其它相關(guān)參數(shù)的改變可能會觸發(fā)共享頻譜池頻譜再分配過程。

步驟2：當(dāng)小區(qū)簇A的CSG占比或其它相關(guān)參數(shù)的改變所引起的頻譜需求增量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的門限值時(shí)，頻譜控制器SCA將發(fā)送一個(gè)共享頻譜池再分配請求指示信令給頻譜控制器SCB。這一信令中包括再分配標(biāo)志位(flag 0：業(yè)務(wù)負(fù)載增加；flag 1：CSG占比提高；flag 3：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變等)，相對應(yīng)的頻譜需求量。

步驟3：根據(jù)接收到的共享頻譜池再分配請求指示信令，頻譜控制器SCB將評估其頻譜使用情況并確定是否有空閑頻譜資源可以提供給小區(qū)簇A。如果頻譜控制器SCB沒有空閑的頻譜資源，那么在頻譜再分配應(yīng)答指示信令中拒絕標(biāo)志位將設(shè)置為1，頻譜控制器SCA在接收到該應(yīng)答信息后將進(jìn)行頻譜資源內(nèi)部優(yōu)化分配與調(diào)整；如果頻譜控制器SCB有空閑頻段，那么在頻譜再分配應(yīng)答指示信令中拒絕標(biāo)志位將設(shè)置為0。針對這種情況，有以下兩種方法進(jìn)行頻譜再分配方法：a.第一種是根據(jù)小區(qū)簇A的頻譜需求增量，頻譜控制器SCB盡力滿足其頻譜需求；b.第二種是根據(jù)小區(qū)簇A的頻譜需求增量，頻譜控制器SCB將逐步滿足小區(qū)簇A的頻譜需求量。根據(jù)引起小區(qū)簇A頻譜需求增加的不同觸發(fā)原因，將采用不同的頻譜再分配方法(具體見步驟4)。

步驟4：如果頻譜控制器SCB接收到的共享頻譜池再分配請求指示信令中再分配標(biāo)志位為1(由CSG占比提高引起頻譜需求增加)，那么頻譜控制器SCB將采用第一種再分配方法，盡力滿足小區(qū)簇A的頻譜需求(詳見步驟5)；如果譜控制器B接收到的共享頻譜池再分配請求指示信令中再分配標(biāo)志位不為1(由其它原因?qū)е骂l譜需求增加，如業(yè)務(wù)負(fù)載增加、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變等)，那么頻譜控制器SCB將采用第二種再分配方法，逐步滿足小區(qū)簇A的頻譜需求(詳見步驟6)。頻譜控制器SCB將發(fā)送一個(gè)頻譜再分配應(yīng)答指示信令給頻譜控制器SCA。

步驟5：如果頻譜控制器SCB選擇第一種方法，那么它將盡力滿足小區(qū)簇A的頻譜需求。這里，頻譜控制器SCB最大可供的頻譜資源量為f_max，定義為小區(qū)簇B當(dāng)前所擁有的最大空閑頻譜資源量，即共享頻譜池初始化過程后小區(qū)簇B所擁有的全部頻譜資源量減去當(dāng)前小區(qū)簇B已使用的頻譜資源量。

如果頻譜控制器SCB可提供的最大頻譜資源量f_max大于小區(qū)簇A的頻譜需求增量(Δ)：f_max>Δ，那么頻譜控制器SCB提供給小區(qū)簇A的頻譜資源量就為(Δ)；如果頻譜控制器SCB可提供的最大頻譜資源量f_max小于等于小區(qū)簇A的頻譜需求增量(Δ)：f_max<＝Δ，那么頻譜控制器SCB提供給小區(qū)簇A的頻譜資源量則為f_max。

如果頻譜控制器SCB選擇了第二種方法，那么頻譜控制器SCB將不會一次性滿足頻譜控制器SCA的全部頻譜需求，它將分步驟滿足小區(qū)簇A的頻譜需求。假設(shè)小區(qū)簇A的頻譜需求增量為(Δ)。在第一次再分配過程中，頻譜控制器SCB將提供部分頻譜資源f給小區(qū)簇A，其中f小于小區(qū)簇A的頻譜需求增量(Δ)。在接收到從頻譜控制器SCB退讓的頻譜資源f后，頻譜控制器SCA將評估其當(dāng)前頻譜使用狀態(tài)并決定是否再次進(jìn)行頻譜再分配過程。如果頻譜控制器SCA再次發(fā)送共享頻譜池再分配請求指示信令，頻譜控制器SCB將評估其當(dāng)前頻譜使用狀態(tài)并回復(fù)頻譜再分配應(yīng)答指示信令。如果頻譜控制器SCB沒有空閑頻譜，那么在新的頻譜再分配應(yīng)答指示信令中，拒絕標(biāo)志位將設(shè)置為A，否則拒絕標(biāo)志位將設(shè)置為0。

換言之，如果是由于第一小區(qū)簇A的CSG模式基站占比或數(shù)量提高觸發(fā)共享頻譜池再分配，那么第二網(wǎng)絡(luò)根據(jù)第一網(wǎng)絡(luò)的頻譜需求增量， 將相應(yīng)頻譜資源一次性提供給第一小區(qū)簇A；如果是由于第一小區(qū)簇A的業(yè)務(wù)負(fù)載增加或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變觸發(fā)共享頻譜池再分配，那么第二網(wǎng)絡(luò)根據(jù)第一網(wǎng)絡(luò)的頻譜需求增量，將相應(yīng)頻譜資源逐次提供給第一小區(qū)簇A。

在將相應(yīng)頻譜資源一次性提供給第一網(wǎng)絡(luò)時(shí)，如果第二網(wǎng)絡(luò)可提供的最大頻譜資源量f_max大于第一小區(qū)簇A的頻譜需求增量，那么第二網(wǎng)絡(luò)向第一小區(qū)簇A一次性提供的頻譜資源等于第一小區(qū)簇A的頻譜需求增量；如果第二網(wǎng)絡(luò)可提供的最大頻譜資源量f_max小于等于第一小區(qū)簇A的頻譜需求增量，那么第二網(wǎng)絡(luò)向第一小區(qū)簇A一次性提供的頻譜資源等于最大頻譜資源量，其中，f_max為共享頻譜池初始化過程之后的第二小區(qū)簇B所擁有的全部頻譜資源量減去第二小區(qū)簇B當(dāng)前已使用的頻譜資源量。

在將相應(yīng)頻譜資源逐次提供給第一網(wǎng)絡(luò)時(shí)，第二網(wǎng)絡(luò)接收到第一網(wǎng)絡(luò)的頻譜需求增量，判斷是否有空閑頻譜，如果有空閑頻譜，則第二網(wǎng)絡(luò)提供頻譜資源，且第二網(wǎng)絡(luò)給第一小區(qū)簇A的頻譜資源小于第一小區(qū)簇A的頻譜需求增量；如果沒有空閑頻譜則拒絕。在接收到從第二網(wǎng)絡(luò)退讓的頻譜資源后，第一網(wǎng)絡(luò)判斷是否再次發(fā)起頻譜再分配過程，如果需要則所述第一網(wǎng)絡(luò)再次發(fā)起頻譜再分配，返回前述第二網(wǎng)絡(luò)接收到第一網(wǎng)絡(luò)的頻譜需求增量，判斷是否有空閑頻譜可提供的步驟；如果不需要就結(jié)束。

綜上所述，本發(fā)明通過設(shè)計(jì)一種基于CSG基站占比的跨運(yùn)營商頻譜動態(tài)共享機(jī)制，優(yōu)化了共享頻譜池分配策略，有利于改善小區(qū)簇中各運(yùn)營商基站的平均服務(wù)質(zhì)量。

在本發(fā)明中，我們提出了一種基于各運(yùn)營商小區(qū)簇CSG基站占比的跨運(yùn)營商共享頻譜池初始化分配與再分配的機(jī)制過程。通過這一機(jī)制，可以保證小區(qū)簇OPEN模式基站的QoS與公平性，同時(shí)也提高了頻譜效率。在跨運(yùn)營商頻譜共享中，各小區(qū)基站從屬于不同的運(yùn)營商。此外，它們的工作模式也可以分為CSG模式與OPEN模式。工作于CSG模式的小區(qū)基站只服務(wù)于注冊于本運(yùn)營商的終端用戶，通常情況下，其服務(wù)的終端用戶數(shù)量較少，負(fù)載較輕；而工作于OPEN模式的小區(qū)基站則服務(wù)于所有的終端用戶，通常情況下，其服務(wù)的終端用戶數(shù)量較多，負(fù)載較重。所以，當(dāng)屬于不同運(yùn)營商的兩個(gè)小區(qū)簇具有相同數(shù)量的基站時(shí)，假 設(shè)CSG模式基站需要固定占有相對數(shù)量的頻譜資源，那么具有較高CSG基站占比的小區(qū)簇需要更多的頻譜資源，保證該小區(qū)簇OPEN模式基站的頻譜資源量以及其下各終端用戶的QoS。

由于小小區(qū)的開關(guān)隨機(jī)性，某一小區(qū)簇的CSG基站占比提高或其它相關(guān)因素，引起該小區(qū)簇頻譜需求的增加，將觸發(fā)共享頻譜池再分配過程。在共享頻譜池再分配階段，由于CSG基站占比升高等原因(小區(qū)簇中基站工作模式的改變引起該小區(qū)簇CSG基站占比升高或小區(qū)簇業(yè)務(wù)負(fù)載的增加)，小區(qū)簇頻譜需求的增加將會觸發(fā)再分配過程。通過再分配過程，使共享頻譜池頻譜資源分配更加靈活合理，進(jìn)一步提高了頻譜效率，保障了運(yùn)營商間頻譜分配的公平性。而現(xiàn)有的跨運(yùn)營商頻譜共享方案中，大多只考慮宏基站間的跨運(yùn)營商頻譜共享或基于同一種工作模式的家庭基站間跨運(yùn)營商頻譜共享，而在實(shí)際部署中，不同工作模式的家庭基站通常被混合部署于同一區(qū)域內(nèi)。相比于現(xiàn)有方法，本發(fā)明所提出的方法綜合考慮了基站工作模式對頻譜的差異化需求，并結(jié)合基站工作模式的動態(tài)變化能夠更加合理的對共享頻譜池進(jìn)行初始化分配和再分配，從而提高頻譜效率與基站的服務(wù)質(zhì)量。

<第二實(shí)施例>

為方便理解，在此僅僅介紹第二實(shí)施例與第一實(shí)施例不同的內(nèi)容。

第一實(shí)施例中，在共享頻譜池初始化階段，第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)根據(jù)各小區(qū)簇CSG基站占比以及成員基站的數(shù)量對共享頻譜池頻譜資源進(jìn)行劃分。用CSG基站占比是考慮到CSG基站的服務(wù)用戶數(shù)量相對較少，在初始化過程中可以為其分配一個(gè)低于均值的頻譜資源量，而將共享頻譜池中剩余的頻譜資源分配給工作于OPEN模式的基站，保證其服務(wù)質(zhì)量。而如果用OPEN基站占比計(jì)算，具有相同的性能表現(xiàn)。

相應(yīng)的共享頻譜池中小區(qū)簇A所占頻譜資源Band_A應(yīng)調(diào)整為：

${\mathrm{Band}}_A=\mathrm{TA}\&times;(1-A_{\mathrm{OPEN}})\&times;{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}+\mathrm{TA}\&times;A_{\mathrm{OPEN}}\&times;\frac{\mathrm{Band}-{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}\&times;(\mathrm{TA}\&times;(1-A_{\mathrm{OPEN}})+\mathrm{TB}\&times;(1-B_{\mathrm{OPEN}}))}{\mathrm{TA}\&times;A_{\mathrm{OPEN}}+\mathrm{TB}\&times;B_{\mathrm{OPEN}}}---\left(4\right)$

相應(yīng)的共享頻譜池中小區(qū)簇B所占頻譜資源Band_B應(yīng)調(diào)整為：

${\mathrm{Band}}_B=\mathrm{TB}\&times;(1-B_{\mathrm{OPEN}})\&times;{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}+\mathrm{TB}\&times;B_{\mathrm{OPEN}}\&times;\frac{\mathrm{Band}-{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}\&times;(\mathrm{TA}\&times;(1-A_{\mathrm{OPEN}})+\mathrm{TB}\&times;(1-B_{\mathrm{OPEN}}))}{\mathrm{TA}\&times;A_{\mathrm{OPEN}}+\mathrm{TB}\&times;B_{\mathrm{OPEN}}}---\left(5\right)$

其中，小區(qū)簇A的成員基站數(shù)量為TA，OPEN模式基站占比為A_OPEN，小區(qū)簇B的成員基站數(shù)量為TB，其OPEN模式基站占比為B_OPEN，共享 頻譜池的大小為Band(MHz)，CSG基站工作帶寬Band_CSG(MHz)。

<第三實(shí)施例>

為方便理解，在此僅僅介紹第三實(shí)施例與第一實(shí)施例不同的內(nèi)容。

在第三實(shí)施例中，第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)根據(jù)CSG基站數(shù)量和成員基站的數(shù)量對共享頻譜池頻譜資源進(jìn)行劃分，相應(yīng)的共享頻譜池中小區(qū)簇A所占頻譜資源Band_A應(yīng)調(diào)整為：

${\mathrm{Band}}_A={\mathrm{NA}}_{\mathrm{CSG}}\&times;{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}+(\mathrm{TA}-{\mathrm{NA}}_{\mathrm{CSG}})\&times;\frac{\mathrm{Band}-{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}\&times;({\mathrm{NA}}_{\mathrm{CSG}}+{\mathrm{NB}}_{\mathrm{CSG}})}{\mathrm{TA}-{\mathrm{NA}}_{\mathrm{CSG}}+\mathrm{TB}-{\mathrm{NB}}_{\mathrm{CSG}}}---\left(6\right)$

共享頻譜池中小區(qū)簇B所占頻譜資源Band_B應(yīng)調(diào)整為：

${\mathrm{Band}}_B={\mathrm{NB}}_{\mathrm{CSG}}\&times;{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}+(\mathrm{TB}-{\mathrm{NB}}_{\mathrm{CSG}})\&times;\frac{\mathrm{Band}-{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}\&times;({\mathrm{NA}}_{\mathrm{CSG}}+{\mathrm{NB}}_{\mathrm{CSG}})}{\mathrm{TA}-{\mathrm{NA}}_{\mathrm{CSG}}+\mathrm{TB}-{\mathrm{NB}}_{\mathrm{CSG}}}---\left(7\right)$

其中，小區(qū)簇A的成員基站數(shù)量為TA，其CSG基站數(shù)量為NA_CSG，小區(qū)簇B的成員基站數(shù)量為TB，其CSG基站數(shù)量為NB_CSG，共享頻譜池的大小為Band(MHz)，CSG基站工作帶寬Band_CSG(MHz)。

<第四實(shí)施例>

為方便理解，在此僅僅介紹第四實(shí)施例與第一實(shí)施例不同的內(nèi)容。

在第四實(shí)施例中，第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)根據(jù)OPEN基站數(shù)量和第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)成員基站總量對共享頻譜池頻譜資源進(jìn)行劃分。

相應(yīng)的，共享頻譜池中小區(qū)簇A所占頻譜資源Band_A應(yīng)調(diào)整為：

${\mathrm{Band}}_A=(\mathrm{TA}-{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}})\&times;{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}+{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}}\&times;\frac{\mathrm{Band}-{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}\&times;(\mathrm{TA}-{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}}+\mathrm{TB}-{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}})}{{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}}+{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}}}---\left(8\right)$

共享頻譜池中小區(qū)簇B所占頻譜資源Band_B應(yīng)調(diào)整為：

${\mathrm{Band}}_B=(\mathrm{TB}-{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}})\&times;{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}+{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}}\&times;\frac{\mathrm{Band}-{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}\&times;(\mathrm{TA}-{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}}+\mathrm{TB}-{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}})}{{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}}+{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}}}---\left(9\right)$

其中，小區(qū)簇A的成員基站數(shù)量為TA，其OPEN模式基站數(shù)量為MA_OPEN，小區(qū)簇B的成員基站數(shù)量為TB，其OPEN模式基站數(shù)量為MB_OPEN，共享頻譜池的大小為Band(MHz)，CSG模式基站工作帶寬Band_CSG(MHz)。

<第五實(shí)施例>

為方便理解，在此僅僅介紹第五實(shí)施例與第一實(shí)施例不同的內(nèi)容。

第一實(shí)施例中，在共享頻譜池初始化階段，第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)根據(jù)各小區(qū)簇CSG基站占比以及成員基站的數(shù)量對共享頻譜池頻譜資源進(jìn)行劃分。在第五實(shí)施例中，第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)根據(jù)初始化階段OPEN 基站服務(wù)的終端數(shù)量和成員基站的數(shù)量對共享頻譜池頻譜資源進(jìn)行劃分。因?yàn)榧彝セ痉?wù)的終端數(shù)量在較長時(shí)間內(nèi)保持不變，變化不頻繁。

原則上，共享頻譜池中分配給第一網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源Band_A等于第一網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)簇A中CSG模式基站占用的頻譜資源，與小區(qū)簇A中OPEN模式基站占用的頻譜資源之和。小區(qū)簇A中OPEN模式基站占用的頻譜資源通過以下方法計(jì)算：第一網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)簇A中OPEN模式基站在觸發(fā)共享頻譜池初始化時(shí)服務(wù)的終端數(shù)量，乘以共享頻譜池資源中用于小區(qū)簇A或小區(qū)簇B的所有OPEN模式基站的頻譜資源，除以小區(qū)簇A和小區(qū)簇B的OPEN模式基站在觸發(fā)共享頻譜池初始化時(shí)服務(wù)的終端總量。

類似的，共享頻譜池中分配給第二網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源Band_B等于第二網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)簇B中CSG模式基站占用的頻譜資源，與小區(qū)簇B中OPEN模式基站占用的頻譜資源之和。小區(qū)簇B中OPEN模式基站占用的頻譜資源通過以下方法計(jì)算：第二網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)簇B中OPEN模式基站在觸發(fā)共享頻譜池初始化時(shí)服務(wù)的終端數(shù)量，乘以共享頻譜池資源中用于小區(qū)簇A或小區(qū)簇B的所有OPEN模式基站的頻譜資源，除以小區(qū)簇A和小區(qū)簇B的OPEN模式基站在觸發(fā)共享頻譜池初始化時(shí)服務(wù)的終端總量。

相應(yīng)的，共享頻譜池中小區(qū)簇A所占頻譜資源Band_A應(yīng)調(diào)整為：

${\mathrm{Band}}_A=(\mathrm{TA}-{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}})\&times;{\mathrm{Band}}_{\mathrm{OPEN}}+{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}}\&times;\frac{\mathrm{Band}-{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}\&times;(\mathrm{TA}-{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}}+\mathrm{TB}-{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}})}{{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}}+{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}}}---\left(10\right)$

共享頻譜池中小區(qū)簇B所占頻譜資源Band_B應(yīng)調(diào)整為：

${\mathrm{Band}}_B=(\mathrm{TB}-{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}})\&times;{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}+{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}}\&times;\frac{\mathrm{Band}-{\mathrm{Band}}_{\mathrm{CSG}}\&times;(\mathrm{TA}-{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}}+\mathrm{TB}-{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}})}{{\mathrm{MA}}_{\mathrm{OPEN}}+{\mathrm{MB}}_{\mathrm{OPEN}}}---\left(11\right)$

其中，小區(qū)簇A的成員基站數(shù)量為TA，其OPEN模式基站數(shù)量為MA_OPEN，小區(qū)簇B的成員基站數(shù)量為TB，其OPEN模式基站數(shù)量為MB_OPEN，共享頻譜池的大小為Band(MHz)，CSG模式基站工作帶寬Band_CSG(MHz)。

需要說明時(shí)，前述在觸發(fā)共享頻譜池初始化時(shí)服務(wù)的終端數(shù)量，可以是第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)在共享頻譜池頻譜資源初始化階段通過信令交互的終端數(shù)量。

<第六實(shí)施例>

為方便理解，在此僅僅介紹第六實(shí)施例與第一實(shí)施例不同的內(nèi)容。

利用預(yù)設(shè)Qos初始值，在初始化階段就以該Qos初始值計(jì)算OPEN 模式基站所需資源，如果余下的資源可以滿足CSG模式基站的需求則就這樣分配共享池；如果余下的資源不能滿足CSG模式基站的需求，則降低Qos值，重新計(jì)算OPEN模式基站所需資源直至余下資源滿足CSG模式基站的Qos需求。

相應(yīng)的，共享頻譜池中小區(qū)簇A所占頻譜資源Band_A應(yīng)調(diào)整為：

Band_A＝(TA-MA_OPEN)×Band_CSG+MA_OPEN×Band_OPEN(12)

共享頻譜池中小區(qū)簇B所占頻譜資源Band_B應(yīng)調(diào)整為：

Band_B＝(TB-MB_OPEN)×Band_CSG+MB_OPEN×Band_OPEN(13)

其中，小區(qū)簇A的成員基站數(shù)量為TA，其OPEN模式基站數(shù)量為MA_OPEN，小區(qū)簇B的成員基站數(shù)量為TB，其OPEN模式基站數(shù)量為MB_OPEN，共享頻譜池的大小為Band(MHz)，CSG模式基站工作帶寬Band_CSG(MHz)，OPEN模式基站工作帶寬預(yù)設(shè)初始值Band_OPEN(MHz)。

參考圖4，在第二網(wǎng)絡(luò)計(jì)算共享頻譜池初始化分配比例或初始化分配值時(shí)，首先將OPEN模式基站工作帶寬預(yù)設(shè)初始值Band_OPEN(MHz)取低值，作為前述Qos初始值，根據(jù)公式11和公式12計(jì)算出第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)分別占用的共享頻譜資源。第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)交互第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)分別占用的共享頻譜資源之后，第一網(wǎng)絡(luò)判斷是否可以接受，即判斷共享頻譜池是否有足夠資源滿足第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)占用的共享頻譜資源之和。

如果第一網(wǎng)絡(luò)判斷，共享頻譜池有足夠資源滿足第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)占用的共享頻譜資源之和，則向第二網(wǎng)絡(luò)發(fā)出提高OPEN模式基站工作帶寬預(yù)設(shè)初始值Band_OPEN(MHz)的指示。第一網(wǎng)絡(luò)也可以計(jì)算出將OPEN模式基站工作帶寬預(yù)設(shè)初始值Band_OPEN(MHz)提高到中值，并向第二網(wǎng)絡(luò)發(fā)出將OPEN模式基站工作帶寬預(yù)設(shè)初始值Band_OPEN(MHz)調(diào)整為中值的指示。第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)按照中值給各自的OPEN模式基站分配頻譜資源。

如果第一網(wǎng)絡(luò)判斷，共享頻譜池沒有足夠資源滿足第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)占用的共享頻譜資源之和，則向第二網(wǎng)絡(luò)發(fā)出降低OPEN模式基站工作帶寬預(yù)設(shè)初始值Band_OPEN(MHz)的為最低值指示。第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)按照最低值給各自的OPEN模式基站分配頻譜資源。

需要說明的是，共享頻譜池可以預(yù)留部分資源，在初始化階段不 分配。因此，在前述六個(gè)實(shí)施例中，共享頻譜池中分配給第一網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源Band_A等于第一網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)簇A中CSG模式基站占用的頻譜資源，與小區(qū)簇A中OPEN模式基站占用的頻譜資源之和；第二網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源Band_B等于第二網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)簇B中CSG模式基站占用的頻譜資源，與小區(qū)簇B中OPEN模式基站占用的頻譜資源之和；共享頻譜池的頻譜資源等于Band_A與Band_B之和加上預(yù)留頻譜資源。

本發(fā)明的關(guān)鍵是針對家庭基站工作模式不同，在實(shí)際場景中服務(wù)用戶數(shù)量有差異這一特點(diǎn)，基于各小區(qū)簇CSG基站占比對共享頻譜池頻譜資源進(jìn)行初始化分配過程，這一過程可以看做是在靜態(tài)條件下對共享頻譜池的一次優(yōu)化分配；而隨后的再分配過程則可以看做是動態(tài)條件下對初始化分配結(jié)果進(jìn)行再次優(yōu)化的過程，針對某小區(qū)簇頻譜需求的增加(觸發(fā)原因包括：小區(qū)簇CSG基站占比變化、業(yè)務(wù)負(fù)載增加、拓?fù)涓淖兊?，采用不同的共享退讓機(jī)制，從而提高空閑頻譜的利用率，提升整體網(wǎng)絡(luò)的性能。

上面對本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)間共享頻譜優(yōu)化系統(tǒng)及方法進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但顯然本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)形式并不局限于此。對于本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明的精神和權(quán)利要求范圍的情況下對它進(jìn)行的各種顯而易見的改變都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。