一種頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置及其分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種頻譜資源分配技術(shù)，特別是一種頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置及其分配 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 開展無線電業(yè)務(wù)，離不開無線電頻譜資源。無線電頻譜資源和±地資源、水流資 源、礦藏資源等一樣，是寶貴的國家自然資源?！吨腥A人民共和國物權(quán)法》第五十條規(guī)定；"無 線電頻譜資源屬于國家所有"。該一條款從法律的角度明確了無線電頻譜作為國家資源的 屬性。雖然無線電頻譜資源看不見、摸不著，但就像建造高樓大廈需要±地資源，發(fā)展工業(yè) 需要礦物資源，人類生存需要水資源一樣，各種無線電業(yè)務(wù)的開展必須有頻譜資源的支撐， 對(duì)此人們應(yīng)該加倍珍惜和科學(xué)利用有限的無線電頻譜資源。
[0003] 如果不依法設(shè)置無線電臺(tái)站和使用無線電頻率，就會(huì)擾亂空中電波秩序，造成相 互干擾、引發(fā)事故。如同車輛在馬路上行駛、飛機(jī)在航路上飛行一樣，各種無線電業(yè)務(wù)在不 同的頻率上"各行其道"。無線電管理機(jī)構(gòu)通過對(duì)該些"道路"進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和管理，確保無 線電波安全暢通。只有保持電磁環(huán)境的和諧、有序，各種無線電業(yè)務(wù)才能順利開展，合法電 臺(tái)和用戶的權(quán)益才能得到保障。而要保證各種無線電業(yè)務(wù)的順暢運(yùn)行，也離不開良好的空 中電磁環(huán)境。因此，頻譜資源管理中屯、需要合理地分配該些頻譜資源給各電信運(yùn)營商，W避 免造成混亂。同時(shí)現(xiàn)有的頻譜共享方案中，各運(yùn)營商向頻譜管理中屯、上報(bào)頻譜需求，但由于 頻譜資源比較緊張，頻譜資源管理中屯、不可能同時(shí)滿足所有運(yùn)營商的需求，因此需要按照 一定的準(zhǔn)則對(duì)頻譜資源進(jìn)行分配。
[0004] 電信運(yùn)營商爭取更大的帶寬，獲得更大的吞吐量是新技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力之一，但是 隨著各種無線技術(shù)逐步向前演進(jìn)，頻譜的缺乏成為了無線技術(shù)發(fā)展的瓶頸。與此同時(shí)，隨著 新技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，新系統(tǒng)與老系統(tǒng)的共存，逐步替換也成為常態(tài)。
[0005] 因此，如何在保證通信性能的前提下，為大眾提供較高的通信速率成為通信技術(shù) 追求的目標(biāo)。其中方法之一就是通過使用較大的帶寬為用戶提供滿意的服務(wù)，但頻譜資源 作為一種稀缺資源，如何更加有效的利用頻譜資源就是我們函待解決的問題。目前在各運(yùn) 營商間大都使用的是傳統(tǒng)的固定頻譜資源分配方法，但該種頻譜分配方法缺乏靈活性，資 源利用率比較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，有必要提供一種頻譜資源分配方法靈活，資源利用率高的頻譜資源動(dòng) 態(tài)分配裝置及其分配方法，W克服上述不足。
[0007] -種頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置，用于為n個(gè)用戶分配頻譜資源，其中n大于或等于2。 所述頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置包括：
[0008] -個(gè)頻譜資源劃分模塊，該頻譜資源劃分模塊用于將頻譜資源劃分為n段，其中n 大于或等于2 ;
[0009] -個(gè)第n次頻譜資源預(yù)分配模塊，該第n次頻譜資源預(yù)分配模塊用于將所述n段 頻譜資源中的未分配的第i頻譜資源分別分配給所述n個(gè)用戶，其中i小于或等于n;
[0010] 一個(gè)頻譜效率統(tǒng)計(jì)模塊，該頻譜效率統(tǒng)計(jì)模塊用于檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)計(jì)算各用戶的平均 頻譜使用效率；
[0011] 一個(gè)分配因子計(jì)算模塊，該分配因子計(jì)算模塊根據(jù)所述平均頻譜使用效率的值計(jì) 算第i個(gè)用戶的帶寬分配因子化，其中所述帶寬分配因子A的計(jì)算公式為：
[0012]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置，該頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置用于為n個(gè)用戶分配頻譜資 源，其中n大于或等于2,其特征在于，所述頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置包括： 一個(gè)頻譜資源劃分模塊，該頻譜資源劃分模塊用于將頻譜資源劃分為n段，其中n大于 或等于2 ; 一個(gè)第n次頻譜資源預(yù)分配模塊，該第n次頻譜資源預(yù)分配模塊用于將所述n段頻譜 資源中的未分配的第i頻譜資源分別分配給所述n個(gè)用戶，其中i小于或等于n; 一個(gè)頻譜效率統(tǒng)計(jì)模塊，該頻譜效率統(tǒng)計(jì)模塊用于檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)計(jì)算各用戶的平均頻譜 使用效率； 一個(gè)分配因子計(jì)算模塊，該分配因子計(jì)算模塊根據(jù)所述平均頻譜使用效率的值計(jì)算第i個(gè)用戶的帶寬分配因子Qi,其中所述帶寬分配因子Qi的計(jì)算公式為：
其中：Pricei為第i個(gè)用戶對(duì)預(yù)分配的任意一段頻譜資源提供的報(bào)價(jià)； ^為n個(gè)用戶對(duì)所分配的帶寬的平均報(bào)價(jià)：
SpeiS各用戶的平均頻譜使用效率的值； Bandi為預(yù)分配的第i段頻譜資源； 為第i個(gè)用戶在某一使用場(chǎng)合中的頻譜平均傳輸速率，其中：
其中RateiU-T)為當(dāng)前平均速率更 新前滑動(dòng)時(shí)間窗內(nèi)的小區(qū)平均速率； T為滑動(dòng)時(shí)間窗口； 一個(gè)帶寬分配因子比較模塊，該帶寬分配因子比較模塊用于將所述分配因子計(jì)算模塊 所計(jì)算得到各個(gè)帶寬分配因子進(jìn)行比較，以得出值最大的帶寬分配因子； 一個(gè)頻譜資源配給模塊，所述頻譜資源配合模塊用于根據(jù)將該第i段頻譜資源分配給 值最大的帶寬分配因子％所對(duì)應(yīng)的用戶。
2. 如權(quán)利要求1所述的頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置，其特征在于：所述該頻譜資源劃分模 塊將頻譜資源劃分的段數(shù)與用戶數(shù)量相等。
3. 如權(quán)利要求1所述的頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置，其特征在于：所述頻譜資源動(dòng)態(tài)分配 裝置還包括一個(gè)頻譜資源調(diào)整周期判斷模塊，該頻譜資源調(diào)整周期判斷模塊用于判斷頻譜 資源是否到達(dá)調(diào)整周期的期限。
4. 如權(quán)利要求3所述的頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置，其特征在于：根據(jù)所述頻譜資源調(diào)整 周期判斷模塊的判斷，當(dāng)所述頻譜資源需要重新調(diào)整時(shí)，則由所述頻譜資源劃分模塊將所 述頻譜資源劃分為n段。
5. 如權(quán)利要求1所述的頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置，其特征在于：所述頻譜資源動(dòng)態(tài)分配 裝置還包括一個(gè)頻譜資源存量判斷模塊，該頻譜資源存量判斷模塊用于每一次將某一段頻 譜資源分配給某一個(gè)用戶后判斷是否還有未分配的頻譜資源需要分配。
6. -種頻譜資源動(dòng)態(tài)分配方法，該頻譜資源動(dòng)態(tài)分配方法為n個(gè)用戶分配頻譜資源， 其中n大于或等于2,其特征在于，所述頻譜資源動(dòng)態(tài)分配方法包括如下步驟： 提供一個(gè)頻譜資源劃分模塊，以將頻譜資源劃分為n段，其中n大于或等于2 ; 提供一個(gè)第n次頻譜資源預(yù)分配模塊，以將所述n段頻譜資源中的未分配的第i頻譜 資源分別分配給所述n個(gè)用戶，其中i小于或等于n; 提供一個(gè)頻譜效率統(tǒng)計(jì)模塊，以檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)計(jì)算各用戶的平均頻譜使用效率； 提供一個(gè)分配因子計(jì)算模塊，以根據(jù)所述平均頻譜使用效率的值計(jì)算第i個(gè)用戶的帶 寬分配因子Qi,其中所述帶寬分配因子Qi的計(jì)算公式為：
其中：Pricei為第i個(gè)用戶對(duì)預(yù)分配的任意一段頻譜資源提供的報(bào)價(jià)；
i-為n個(gè)用戶對(duì)所分配的帶寬的平均報(bào)價(jià)， Price SpeiS各用戶的平均頻譜使用效率的值； Bandi為預(yù)分配的第i段頻譜資源； ^為第i個(gè)用戶在某一使用場(chǎng)合中的頻譜平均傳輸速率，其中：
其中RateiU-T)為當(dāng)前平均速率更 新前滑動(dòng)時(shí)間窗內(nèi)的小區(qū)平均速率； T為滑動(dòng)時(shí)間窗口； 提供一個(gè)帶寬分配因子比較模塊，以將所述分配因子計(jì)算模塊所計(jì)算得到各個(gè)帶寬分 配因子進(jìn)行比較，以得出值最大的帶寬分配因子； 提供一個(gè)頻譜資源配給模塊，以根據(jù)將該第i段頻譜資源分配給值最大的帶寬分配因 子％所對(duì)應(yīng)的用戶。
7. 如權(quán)利要求6所述的頻譜資源動(dòng)態(tài)分配方法，其特征在于：在步驟提供一個(gè)頻譜資 源劃分模塊中，其將頻譜資源劃分的段數(shù)與用戶數(shù)量相等。
8. 如權(quán)利要求6所述的頻譜資源動(dòng)態(tài)分配方法，其特征在于：在步驟提供一個(gè)頻譜資 源劃分模塊之前，所述頻譜資源動(dòng)態(tài)分配方法還包括步驟提供一個(gè)頻譜資源調(diào)整周期判斷 模塊，以判斷頻譜資源是否到達(dá)調(diào)整周期的期限。
9. 如權(quán)利要求8所述的頻譜資源動(dòng)態(tài)分配方法，其特征在于：在步驟提供一個(gè)頻譜資 源調(diào)整周期判斷模塊中，當(dāng)所述頻譜資源需要重新調(diào)整時(shí)，所述頻譜資源劃分模塊將所述 頻譜資源劃分為n段。
10. 如權(quán)利要求6所述的頻譜資源動(dòng)態(tài)分配方法，其特征在于：在步驟提供一個(gè)頻譜 資源配給模塊之后，所述頻譜資源動(dòng)態(tài)分配方法還包括步驟提供一個(gè)頻譜資源存量判斷模 塊，以用于每一次將某一段頻譜資源分配給某一個(gè)用戶后判斷是否還有未分配的頻譜資源 需要分配。
【專利摘要】一種頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置及其分配方法，其包括一個(gè)頻譜資源劃分模塊，一個(gè)第n次頻譜資源預(yù)分配模塊，一個(gè)頻譜效率統(tǒng)計(jì)模塊，一個(gè)分配因子計(jì)算模塊，其中所述帶寬分配因子Qi的計(jì)算公式為：一個(gè)帶寬分配因子比較模塊，以及一個(gè)頻譜資源配給模塊。該頻譜資源動(dòng)態(tài)分配裝置的帶寬分配因子的計(jì)算綜合考慮了經(jīng)濟(jì)因素，性能增益以及公平性，即如果該運(yùn)營商出價(jià)高，則該運(yùn)營商被分配帶寬的幾率就大；如果該運(yùn)營商性能增益大，即分配該段帶寬的吞吐量高，則也會(huì)優(yōu)先分配；如果該運(yùn)營商長期沒有分配帶寬，則小區(qū)平均傳輸速率值會(huì)比較低，也會(huì)被優(yōu)先分配，從而提高了頻譜資源的靈活性與資源利用率。本發(fā)明還涉及一種頻譜資源動(dòng)態(tài)分配方法。
【IPC分類】H04W16-10
【公開號(hào)】CN104822148
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510200688
【發(fā)明人】何宏, 樊凌雁, 唐侃毅
【申請(qǐng)人】杭州電子科技大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日