專利名稱：頻譜租賃實現(xiàn)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及頻譜共享技術，特別是指一種頻譜租賃實現(xiàn)方法和系統(tǒng)。
背景技術：
基于動態(tài)頻譜共享的認知無線電被認為是未來提高無線通信系統(tǒng)頻譜利用率的關鍵技術之一。在認知無線電中，主系統(tǒng)(授權(quán)系統(tǒng))和從系統(tǒng)(非授權(quán)系統(tǒng))通過一定方式共享頻譜資源，從而使頻譜資源的利用率得到提升。通過動態(tài)頻譜共享，用戶能夠自適應地、智能地在動態(tài)的無線環(huán)境中選擇可用的頻譜資源進行通信。目前認知無線電網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)可以分為兩種集中式架構(gòu)和分布式架構(gòu)。在集中式架構(gòu)中，中央控制器負責收集信息，并進行頻譜接入、功率控制等決策。集中式架構(gòu)更容易實現(xiàn)系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化，但信令開銷較大。在分布式架構(gòu)中，認知節(jié)點獨立地收集信息并做出決策，信令開銷相對較小，但是很難實現(xiàn)系統(tǒng)整體性能最優(yōu)。目前認知無線電中的動態(tài)頻譜共享方案，一般采用機會頻譜接入的方法。該方法假設主系統(tǒng)是獲得某個特定頻段的頻譜使用權(quán)的系統(tǒng)，從系統(tǒng)能夠感知到頻譜空洞，并在不干擾主系統(tǒng)正常工作的前提下選擇合適的頻譜空洞接入。在該頻段上工作時，主系統(tǒng)可以不考慮從系統(tǒng)的存在，任意地使用該頻段上的頻率資源。由于在這種頻譜共享方式中，主系統(tǒng)享有絕對的優(yōu)先權(quán)，可以無條件的收回授權(quán)頻段的頻譜資源，迫使從系統(tǒng)重新尋找新的頻譜空洞接入，因此可能導致從系統(tǒng)頻繁地在進行切換，使得從系統(tǒng)無法保證實時業(yè)務的服務質(zhì)量，只能“盡力而為”地為用戶提供服務。頻譜租賃是認知無線電中實現(xiàn)動態(tài)頻譜共享的方式之一?，F(xiàn)有的頻譜租賃技術方案仍然采用機會頻譜接入的方法，允許主系統(tǒng)無條件地收回出租給從系統(tǒng)的頻譜，因此同樣會導致從系統(tǒng)因頻繁切換而無法保證業(yè)務的服務質(zhì)量。但是頻譜租賃與其他實現(xiàn)動態(tài)頻譜共享的方式相比，最顯著的差異之一就是從系統(tǒng)需要向主系統(tǒng)支付租用頻譜資源的費用，即從系統(tǒng)通過支付費用合法地獲得主系統(tǒng)授權(quán)頻段資源的使用權(quán)，因此允許主系統(tǒng)無條件的收回出租給從系統(tǒng)的頻譜實際上對從系統(tǒng)是不公平的。由于從系統(tǒng)通過向主系統(tǒng)支付費用獲得頻譜的使用權(quán)，故從系統(tǒng)有權(quán)要求在不受主系統(tǒng)妨礙的條件下，連續(xù)地使用自己租用的頻譜資源，直至自己釋放所租用的頻譜，從而保證自己的服務質(zhì)量。因此，在頻譜租賃中仍然采用機會頻譜接入的方法是不合理的?；谏鲜龇治隹芍?，目前的頻譜租賃方案沒有考慮主、從系統(tǒng)之間的公平性問題。 由于從系統(tǒng)對主系統(tǒng)頻譜的使用權(quán)是通過付費的方式獲得的，該方法實際上忽略了主系統(tǒng)保證從系統(tǒng)正常使用所租用的頻譜資源的義務，要通過頻譜租賃實現(xiàn)動態(tài)頻譜共享，必須保證技術方案對主系統(tǒng)和從系統(tǒng)都具有公平性和合理性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，針對現(xiàn)有頻譜租賃技術方案的不足，本發(fā)明提供了一種頻譜租賃實現(xiàn)方法和系統(tǒng)，保證頻譜租賃中主、從系統(tǒng)間的公平性，具有較高的可行性。
基于上述目的，本發(fā)明提供的一種頻譜租賃實現(xiàn)方法，包括A.從系統(tǒng)實體向主系統(tǒng)實體發(fā)送租用頻譜資源的請求，在請求中包括從系統(tǒng)信息；B.主系統(tǒng)實體收到所述請求后，根據(jù)所述從系統(tǒng)信息和該主系統(tǒng)實體自身信息預測出租頻譜資源的潛在風險代價值，上報給上層中央控制器；C.上層中央控制器在收到所述代價值預測結(jié)果后，將該代價值預測結(jié)果與預先設定的代價門限進行比較，上層中央控制器選擇所述代價值預測結(jié)果在所述代價門限以下的主系統(tǒng)實體，并向該主系統(tǒng)實體下達指令允許其接受從系統(tǒng)實體發(fā)出的租用頻譜資源的請求；D.所述主系統(tǒng)實體收到允許接受從系統(tǒng)實體發(fā)出的租用頻譜資源請求的指令后， 選擇出租的頻譜資源并將該頻譜資源標記為已使用，并將同意出租的該頻譜資源通知請求的從系統(tǒng)實體，所述主系統(tǒng)實體對標記為已使用的頻譜資源不再隨意占用；E.當所述從系統(tǒng)實體需要歸還頻譜資源時，向出租頻譜資源的主系統(tǒng)實體發(fā)送歸還該頻譜資源的請求，所述主系統(tǒng)實體將該頻譜資源標記為可用?？蛇x的，該方法步驟B所述主系統(tǒng)預測出租頻譜資源的潛在風險代價值包括如下步驟步驟1 通過如下公式(9) (10)，計算當前主系統(tǒng)實體c在收到所述租用頻譜資源請求的、時刻下，該主系統(tǒng)實體c狀態(tài)的出生率λ。’ (t0)和死亡率i μ?！?(t0)；
權(quán)利要求
1.一種頻譜租賃實現(xiàn)方法，其特征在于，包括A.從系統(tǒng)實體向主系統(tǒng)實體發(fā)送租用頻譜資源的請求，在請求中包括從系統(tǒng)信息；B.主系統(tǒng)實體收到所述請求后，根據(jù)所述從系統(tǒng)信息和該主系統(tǒng)實體自身信息預測出租頻譜資源的潛在風險代價值，上報給上層中央控制器；C.上層中央控制器在收到所述代價值預測結(jié)果后，將該代價值預測結(jié)果與預先設定的代價門限進行比較，上層中央控制器選擇所述代價值預測結(jié)果在所述代價門限以下的主系統(tǒng)實體，并向該主系統(tǒng)實體下達指令允許其接受從系統(tǒng)實體發(fā)出的租用頻譜資源的請求；D.所述主系統(tǒng)實體收到允許接受從系統(tǒng)實體發(fā)出的租用頻譜資源請求的指令后，選擇出租的頻譜資源并將該頻譜資源標記為已使用，并將同意出租的該頻譜資源通知請求的從系統(tǒng)實體，所述主系統(tǒng)實體對標記為已使用的頻譜資源不再隨意占用；E.當所述從系統(tǒng)實體需要歸還頻譜資源時，向出租頻譜資源的主系統(tǒng)實體發(fā)送歸還該頻譜資源的請求，所述主系統(tǒng)實體將該頻譜資源標記為可用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B所述主系統(tǒng)預測出租頻譜資源的潛在風險代價值包括如下步驟步驟1 通過如下公式(9) (10)，計算當前主系統(tǒng)實體c在收到所述租用頻譜資源請求的、時刻下，該主系統(tǒng)實體c狀態(tài)的出生率λ?！?(t0)和死亡率i μ?！?(t0)；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述在t時刻當前主系統(tǒng)實體c的第η類業(yè)務的到達率λη,。α)為通過預定時間段內(nèi)對業(yè)務到達率的統(tǒng)計獲得的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的方法，其特征在于，步驟A中所述從系統(tǒng)向周圍所有可能出租頻譜資源的主系統(tǒng)實體發(fā)出租用頻譜資源的請求；步驟C中如果代價值預測結(jié)果在所述代價門限以下的主系統(tǒng)實體的個數(shù)大于一個，則所述上層中央控制器選擇代價值最小的主系統(tǒng)實體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟C中如果不存在代價值預測結(jié)果在所述代價門限以下的主系統(tǒng)實體，則所述從系統(tǒng)采用機會頻譜接入的方式接入主系統(tǒng)頻譜資源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述從系統(tǒng)信息包括頻譜租賃的時間長度、從系統(tǒng)基站標識號、從系統(tǒng)業(yè)務帶寬。
7.一種頻譜租賃實現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括從系統(tǒng)實體，用于向主系統(tǒng)發(fā)送租用頻譜資源的請求，在請求中包括從系統(tǒng)信息；當所述從系統(tǒng)實體需要歸還頻譜資源時，向出租頻譜資源的主系統(tǒng)實體發(fā)送歸還該頻譜資源的請求，所述主系統(tǒng)實體將該頻譜資源標記為可用；主系統(tǒng)實體，用于在收到所述請求后，根據(jù)從系統(tǒng)信息和該主系統(tǒng)實體自身信息預測出租頻譜資源的潛在風險代價值，上報給上層中央控制器；并且在收到上層中央控制器發(fā)來的允許接受從系統(tǒng)發(fā)出的租用頻譜資源請求的指令后，選擇出租的頻譜資源并將該頻譜資源標記為已使用，并將同意出租的該頻譜資源通知請求的從系統(tǒng)實體，所述主系統(tǒng)實體對標記為已使用的頻譜資源不再隨意占用；上層中央控制器，用于在收到所述代價值預測結(jié)果后，將該代價值預測結(jié)果與預先設定的代價門限進行比較，選擇所述代價值預測結(jié)果在所述代價門限以下的主系統(tǒng)實體，并向該主系統(tǒng)實體下達指令允許其接受從系統(tǒng)發(fā)出的租用頻譜資源的請求。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主系統(tǒng)實體預測出租頻譜資源的潛在風險代價值包括步驟1 通過如下公式(9) (10)，計算當前主系統(tǒng)實體c在收到所述租用頻譜資源請求的、時刻下，該主系統(tǒng)實體c狀態(tài)的出生率λ。’ (t0)和死亡率i μ。’ (t0)；
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述在t時刻當前主系統(tǒng)實體C的第η類業(yè)務的到達率λη,。α)為通過預定時間段內(nèi)對業(yè)務到達率的統(tǒng)計獲得的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述從系統(tǒng)向周圍所有可能出租頻譜資源的主系統(tǒng)實體發(fā)出租用頻譜資源的請求；如果代價值預測結(jié)果在所述代價門限以下的主系統(tǒng)的個數(shù)大于一個，則所述上層中央控制器選擇代價值最小的主系統(tǒng)實體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，如果不存在代價值預測結(jié)果在所述代價門限以下的主系統(tǒng)實體，則所述從系統(tǒng)采用機會頻譜接入的方式接入主系統(tǒng)頻譜資源。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)為認知無線電網(wǎng)絡；所述主系統(tǒng)為主系統(tǒng)實體，所述從系統(tǒng)為從系統(tǒng)實體。
全文摘要
本發(fā)明公開一種頻譜租賃實現(xiàn)方法和系統(tǒng)，包括從系統(tǒng)實體向主系統(tǒng)實體發(fā)送租用頻譜資源的請求；主系統(tǒng)實體預測出租頻譜資源的潛在風險代價值，上報給上層中央控制器；上層中央控制器選擇所述代價值預測結(jié)果在所述代價門限以下的主系統(tǒng)，并向該主系統(tǒng)實體下達指令允許其接受從系統(tǒng)實體發(fā)出的租用頻譜資源的請求；主系統(tǒng)實體選擇出租的頻譜資源并將該頻譜資源標記為已使用，通知請求的從系統(tǒng)實體，所述主系統(tǒng)實體對標記為已使用的頻譜資源不再隨意占用；當所述從系統(tǒng)實體需要歸還頻譜資源時，向主系統(tǒng)實體發(fā)送歸還該頻譜資源的請求，主系統(tǒng)實體將該頻譜資源標記為可用。本發(fā)明方案使得從系統(tǒng)能夠連續(xù)的使用租用的頻譜資源，保證從系統(tǒng)的服務質(zhì)量。
文檔編號H04W16/14GK102202314SQ20101013658
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者張英海, 李帆, 王衛(wèi)東, 王犇, 趙新蕾 申請人:北京郵電大學