本發(fā)明涉及一種頻譜共享的方法，尤其涉及一種不同運營商間基于用戶公平性的頻譜共享方法，屬于無線通信
技術領域：
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背景技術：
：近年來，在蜂窩系統(tǒng)中隨著通信技術的全面發(fā)展和智能終端設備的普及，用戶終端的數(shù)據(jù)通信業(yè)務急劇上升，導致某一段時間內(nèi)或者某一塊地域范圍內(nèi)分配給指定用戶的授權(quán)頻譜資源特別緊張，甚至出現(xiàn)不夠用的情況，由此造成用戶需求不能得到很好的滿足，同時也降低數(shù)據(jù)業(yè)務的服務質(zhì)量，所以急需尋求一個額外的頻譜資源來滿足用戶日益增長的帶寬需求。然而，頻譜物理資源的總量是有限的，而且為了避免干擾，目前世界各國都是采用靜態(tài)的頻譜分配政策，將每段頻譜分配給某個固定的無線業(yè)務使用，剩下的未授權(quán)頻段由于很多無線通信技術都在其上進行數(shù)據(jù)傳輸，這段頻譜資源也相當擁擠。同時根據(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，特別是一些頻譜在絕大部分時間都沒有被占用的情況造成了資源的嚴重浪費。所以考慮在不同運營商間通過某種達成一致的協(xié)議或者算法各自拿出一部分自己的授權(quán)頻譜組成雙方共享的頻譜池，當運營商獨占的授權(quán)頻譜不夠用的時候，運營商可以借用這段頻譜池中的頻譜資源，可是怎么合理公平地給不同運營商分配這段共享頻譜池又是一個值得解決的問題。在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，用戶的體驗是很重要的，如何最大程度地滿足不同用戶需求也是考慮網(wǎng)絡性能的一個重要因素。在實際蜂窩通信系統(tǒng)中，用戶優(yōu)先級是不一樣的，他們占用資源的優(yōu)先級也不一樣，例如，一般認為中斷一個正在通話過程中的業(yè)務比阻塞一個新的呼叫業(yè)務更加令人難以接受，所以在通信處理過程中，已接入用戶的優(yōu)先級要比從同運營商的不同小區(qū)切換過來的用戶的優(yōu)先級高，同時由于處于切換狀態(tài)的用戶的傳輸特性比較脆弱，因此相對于新呼叫用戶來 說，其傳輸優(yōu)先級應高于新呼叫用戶。此外，在某一時間段內(nèi)用戶需要傳輸?shù)臉I(yè)務類型也是不一樣的，如實時類業(yè)務(語音、視頻等)由于受人本身感官的限制，對時延特性比較敏感，嚴重的時延會導致語音、視頻等業(yè)務無法正常進行下去，所以這類業(yè)務應作為高優(yōu)先級業(yè)務使用帶寬，而一些非實時類業(yè)務包括后臺E-mail接收、SMS或者一些文件和數(shù)據(jù)庫的下載等，這些業(yè)務的用戶對傳輸時間沒有特別的要求，他們可以作為低優(yōu)先級業(yè)務使用帶寬。因而，在考慮共享頻譜池公平劃分的時候，應將用戶的優(yōu)先級和用戶待傳輸業(yè)務類型的優(yōu)先級考慮在內(nèi)，實現(xiàn)在不同運營商之間公平的分配共享頻譜資源。雖然現(xiàn)有技術中也提出了一些在不同運營商之間共享頻譜的方法，但是在不同運營商間分配一段頻譜資源的方法中都是考慮業(yè)務處在緩沖區(qū)滿載(full-buffer)的狀態(tài)下怎么劃分資源的，而沒有考慮將不同用戶類型按優(yōu)先級高低區(qū)分對待。由于現(xiàn)有的方法中沒有考慮到在實際情況下，用戶的優(yōu)先級是不一樣的，用戶也不是一直都處在發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務的狀態(tài)下，某一段時間內(nèi)也是空閑的，而以full-buffer條件下劃分的頻譜資源必將導致部分資源的浪費，增加網(wǎng)絡能耗，同時在分配共享帶寬的時候也沒有考慮用戶待傳輸?shù)臉I(yè)務類型不同，相應的用戶體驗也不一樣，造成頻譜資源分配不公，利用率不高等問題。例如：A.Alsohaily和E.S.Sousa在2013IEEE78thVehicularTechnologyConference(VtcFall)第1～5頁的論文《PerformanceGainsofSpectrumSharinginMulti-OperatorLTE-AdvancedSystems》中研究了在LTE-Advanced系統(tǒng)下不同運營商基于不同業(yè)務負載場景下的性能增益。該文獻討論了在對稱負載和非對稱負載兩種情況下，固定頻譜分配、對稱頻譜共享和非對稱頻譜共享的性能差異。仿真結(jié)果證明頻譜共享在兩個運營商業(yè)務負載不匹配的情況下較固定頻譜分配有很好的性能增益，頻譜共享方式能滿足多變的帶寬需求。該文獻還證明頻譜共享的性能增益遠超于固定頻譜分配，特別是在兩個運營商的負載狀況相差特別大的情況下。但是這種方法只是對假設的幾種場景進行仿真研究，然后推出一般結(jié)論，沒有考慮運營商間如何劃分公共頻譜池資源的問題，沒有考慮運營商之間協(xié)商的問題。在PCT/CN2014/090830中，研究了不同運營商基于最小帶寬需求值進行共享頻譜池的劃分，其中通過分別計算不同運營商的最小帶寬需求值，然后相互交互協(xié)商，劃分同一段頻譜池資源，當頻譜池資源不夠用的情況下用降低功率的方法共同使用同一段頻譜資源，但該方案依舊沒有區(qū)分用戶的優(yōu)先權(quán)和業(yè)務類型的優(yōu)先權(quán)問題，帶寬分配的時候依舊存在不公平現(xiàn)象。F.Guidolin,M.Carpin,L.Badiaa和M.Zorzi在2014ISCC第1～6頁的論文《FairnessEvaluationofPracticalSpectrumSharingTechniquesinLTENetworks》中也考慮了基于用戶公平性來劃分共享頻譜資源，但該方案只是把用戶的公平性定義為用戶數(shù)的多少，用戶都是處于緩沖區(qū)滿載的狀態(tài)下，用戶數(shù)多的運營商分配到的帶寬較多，用戶數(shù)少的運營商分配到的帶寬就較少，沒有真正區(qū)別不同的用戶等級，在分配帶寬的時候要區(qū)分對待，而且有些用戶在某一段時間內(nèi)可能不需要發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務，不應在計算帶寬的時候?qū)⑦@些用戶統(tǒng)計在內(nèi)，從而造成帶寬分配不公平，不能按照優(yōu)先級依次滿足用戶需求，可能導致某些用戶或某些業(yè)務被餓死，用戶間的不公平現(xiàn)象嚴重。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種不同運營商間基于用戶公平性的頻譜共享方法。該方法可以實現(xiàn)不同運營商之間的公平分配，不同程度地滿足用戶需求，提高用戶體驗和帶寬利用率。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術方案：一種不同運營商間基于用戶公平性的頻譜共享方法，包括如下步驟：不同運營商協(xié)商確定共享頻譜池的帶寬值和重新分配頻譜池資源的更新時間；在當前更新時間內(nèi)，各運營商內(nèi)部根據(jù)用戶類型和業(yè)務類型確定各小區(qū)內(nèi)帶寬需求值，所述帶寬需求值包括：根據(jù)用戶需求帶寬資源所確定的帶寬需求預設值和滿足確定程度的用戶類型和業(yè)務類型帶寬資源的帶寬需求滿足值；按照各運營商的帶寬需求值對共享頻譜池中帶寬進行分配。其中較優(yōu)地，所述共享資源池是由不同的運營商分別從獨占的授權(quán)頻譜資源中分割出的一部分而組成的共享頻譜資源。其中較優(yōu)地，所述小區(qū)內(nèi)帶寬需求值包括：對當前業(yè)務所估計的帶寬需求值和對可能發(fā)生的業(yè)務所估計的帶寬需求值。其中較優(yōu)選地，所述帶寬需求預設值為根據(jù)用戶需求帶寬資源所確定的帶寬需求最大值。其中較優(yōu)地，所述帶寬需求預設值可以為當前更新時間內(nèi)的帶寬值的平均值；以及所述帶寬需求滿足值可以為當前更新時間內(nèi)的滿足值的平均值。其中較優(yōu)地，所述帶寬需求預設值是通過以下方法得到的：BWTot=f(BWUi)=f(BWij),i∈[1,N],j∈[1,M]]]>其中，BWTot是帶寬需求預設值，為N種不同用戶類型分別對應的用戶帶寬需求預設值，BWij，j∈[1，M]是在同一用戶類型下不同業(yè)務類型需要的帶寬需求預設值的累加值，i表示用戶種類，j表示業(yè)務類型。其中較優(yōu)地，所述滿足確定程度的用戶類型和業(yè)務類型帶寬資源的帶寬需求滿足值是通過以下方法得到：BWTot′=f(αi,BWUi′)=f(αi,βj,BWij),i∈[1,N],j∈[1,M]]]>其中，BWTot’是帶寬需求滿足值，αi是預先協(xié)商確定的不同優(yōu)先級用戶類型的用戶帶寬滿足率系數(shù)，βj是預先協(xié)商確定的不同優(yōu)先級業(yè)務類型的業(yè)務帶寬需求滿足率系數(shù)，BWij，j∈[1，M]是在同一用戶類型下不同業(yè)務類型需要的帶寬需求值的累加值，i表示用戶種類，j表示業(yè)務類型。其中較優(yōu)地，按照各運營商不同的帶寬需求值對共享頻譜池中帶寬進行分配進一步地包括：當所述共享頻譜池的帶寬大于各運營商的總帶寬需求預設值時，按照各運營商的預設帶寬需求值分配所述共享頻譜池中的帶寬；當所述共享頻譜池的帶寬小于各運營商的總帶寬需求預設值但大于各運營商的總帶寬需求滿足值時，按照各運營商的帶寬需求滿足值分配 所述共享頻譜池中的帶寬，并且復用所述共享頻譜池中未分配帶寬；當所述共享頻譜池的帶寬小于各運營商的總帶寬需求滿足值時，按照各運營商的帶寬需求預設值重疊分配所述共享頻譜池中的帶寬，并且復用所述重疊部分帶寬。更優(yōu)地，在復用帶寬時，各個運營商發(fā)射不同的功率或者采用波束賦型的方式。其中較優(yōu)地，所述重新分配頻譜池資源的更新時間按照固定周期觸發(fā)；或者在某一運營商頻譜需求超過預定閾值時觸發(fā)。本發(fā)明所提供的不同運營商間基于用戶公平性的頻譜共享方法充分，考慮了不同用戶類型的優(yōu)先級和不同業(yè)務類型的優(yōu)先級，基于滿足確定程度的用戶類型和業(yè)務類型帶寬資源的帶寬需求來分配共享頻譜資源，提高了分配資源的公平性，在不同程度上依次滿足了用戶業(yè)務的QoS保證，同時在分配帶寬的時候結(jié)合了正交頻譜共享和非正交頻譜共享方式，提高了頻譜利用效率和網(wǎng)絡整體吞吐量及魯棒性。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例的不同運營商間基于用戶公平性的頻譜共享方法流程圖；圖2為本發(fā)明實施例中某一用戶在更新時間段內(nèi)對帶寬需求的估計值；圖3為本發(fā)明實施例中某一用戶在更新時間段內(nèi)所需帶寬總估計值；圖4為本發(fā)明實施例的兩個運營商頻譜共享的簡易整體結(jié)構(gòu)框架示意圖；圖5為本發(fā)明實施例的共享頻譜池分配方法示意圖。具體實施方式本發(fā)明針對現(xiàn)有方法的不足，提出了一種在不同運營商之間基于用戶的公平性共享頻譜的方法，所述的不同運營商是指在同一地理位置范圍內(nèi)可以進行頻譜共享的不同運營商，不同運營商之間用戶的優(yōu)先級不同，用戶待傳輸業(yè)務的優(yōu)先級也不同，從而各自需求的帶寬大小也不相同，在劃分共享頻譜池的時候?qū)⑦@一觀點考慮在內(nèi)，來實現(xiàn)不同運營商之間的公平分配，由此可以不同程度地滿足用戶需求，提 高用戶體驗和帶寬利用率?；谝陨纤枷?，以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步地說明。為使不同的運營商之間能夠基于用戶公平性實現(xiàn)頻譜共享，首先，各運營商之間需要通過協(xié)商確定以下內(nèi)容：(1)參與頻譜共享的運營商共同協(xié)議確定共享頻譜池的帶寬大小和重新分配頻譜池資源的更新時間；所述共同協(xié)議可以包括，但不限于利用一些激勵或者補償機制，將各個運營商獨占的授權(quán)頻譜資源分割出一部分組成各運營商共享使用的頻譜資源；所述更新時間可以包括，但不限于周期性的更新或者經(jīng)過一段時間后觸發(fā)頻譜更新，即運營商根據(jù)變化的帶寬需求值重新交互一次信息，然后按照交互的信息重新分配共享帶寬，直至共享時間段的結(jié)束；或者也可以以事件觸發(fā)的方式更新，重新進行頻譜池的劃分，即，當參與頻譜共享的運營商的帶寬需求值大于某個固定的閾值時，觸發(fā)重新劃分頻譜的機制，各個運營商必須重新交互帶寬需求值，重新劃分頻譜池資源，其中，所述固定的閾值可以包括，但不限于根據(jù)運營商各自的監(jiān)測帶寬需求值或第三方頻譜資源管理機構(gòu)對運營商頻譜資源使用情況的監(jiān)測值，與不同運營商之間協(xié)商確定之后的結(jié)果。(2)確定用戶類型和用戶類型優(yōu)先級以及按照優(yōu)先級所確定的用戶帶寬需求滿足率系數(shù)。在運營商內(nèi)部，由于用戶類型的不同，對于用戶類型的優(yōu)先級是有區(qū)別的，它們的需求響應速度也會有所區(qū)分，對于用戶類型，可以選擇，但不限于按照用戶呼叫類型劃分為已接入用戶、切換用戶和新呼叫用戶，各用戶類型的優(yōu)先級從高到低依次為：已接入用戶＞切換用戶＞新呼叫用戶。在本發(fā)明實施例中為了區(qū)分不同用戶類型的優(yōu)先級，在計算帶寬需求值的時候給不同優(yōu)先級的用戶類型分別附加一個用戶帶寬需求滿足率系數(shù)，該用戶帶寬需求滿足率系數(shù)代表不同優(yōu)先級的用戶類型具有不同程度的帶寬需求滿足度。例如，滿足率系數(shù)為100％，表示此類用戶的帶寬需求全部滿足；滿足率系數(shù)為80％，表示此類用戶的帶寬 需求滿足度為80％，即此類用戶中的80％可以滿足它們各自的帶寬需求。示例性地，表1示出了：不同的用戶類型及對應的用戶帶寬需求滿足率系數(shù)，其也可作為用戶類型優(yōu)先級的區(qū)分，顯然，優(yōu)先級越高的用戶類型，其用戶帶寬需求滿足率系數(shù)越大。用戶類型用戶帶寬需求滿足率系數(shù)用戶類型1α1用戶類型2α2用戶類型3α3┇┇用戶類型NαN表1不同用戶類型及對應的用戶帶寬需求滿足率系數(shù)在表1中，α1，α2，α3，…，αN分別表示不同用戶類型對應的用戶帶寬需求滿足率系數(shù)，用百分比表示，例如：表示用戶類型1類的用戶帶寬需求滿足度為α1，其中α1＞α2＞α3＞…＞αN，但其具體值αi,i∈[1,N]的取值由參與頻譜共享的各個運營商協(xié)商決定，可以選擇但不限于α1＝100％,α2＜α1,α3＜α2,…，αN＜αN-1。(3)確定業(yè)務類型和業(yè)務類型優(yōu)先級以及按照優(yōu)先級所確定的業(yè)務帶寬需求滿足率系數(shù)。在通信網(wǎng)絡中，某一特定時間段內(nèi)用戶待發(fā)送的業(yè)務是不相同的，但參與頻譜共享的運營商通過協(xié)商可以確定不同的業(yè)務類型及具體包含哪些業(yè)務，達到統(tǒng)一的標準。對于業(yè)務類型，按照統(tǒng)一的標準可以選擇，但不限于按照業(yè)務的基本QoS參數(shù)：時延、時延抖動、丟包率和吞吐量等因素來劃分，如按對時延的敏感性要求分類，語音業(yè)務由于是多個終端用戶，特別是人與人之間的會話交流，對時延非常敏感，所以必須作為最高優(yōu)先級的業(yè)務進行響應；而一些非實時的背景類業(yè)務，用戶對傳輸?shù)臅r間沒有特別要求，當帶寬資源緊張的情況下可以允許延時，甚至可以丟棄，所以優(yōu)先級較低。在本發(fā)明實施例中為了區(qū)分不同業(yè)務類型的優(yōu)先級，在計算帶寬需求值時給不同優(yōu)先級的業(yè)務類型分別附加一個業(yè)務帶寬需求滿足率系數(shù)，該業(yè)務帶寬需求滿足率系數(shù)代表不同優(yōu)先級的業(yè)務類型具有不 同程度的帶寬需求滿足率。示例性地，表2示出了對于不同業(yè)務類型的業(yè)務帶寬需求滿足率系數(shù)，其也可作為業(yè)務類型優(yōu)先級的區(qū)分，顯然，優(yōu)先級越高的業(yè)務類型，其業(yè)務帶寬需求滿足率系數(shù)越大。業(yè)務類型用戶帶寬需求滿足率系數(shù)業(yè)務類型1β1業(yè)務類型2β2業(yè)務類型3β3┇┇業(yè)務類型MβM表2不同業(yè)務類型及對應的業(yè)務帶寬需求滿足率系數(shù)在表2中，β1，β2，β3，…，βM分別表示不同業(yè)務類型對應的業(yè)務帶寬需求滿足率系數(shù)，用百分比表示，其中β1＞β2＞β3＞…＞βM，但其具體值βj,j∈[1,M]也是由參與頻譜共享的各個運營商協(xié)商確定，可以選擇但不限于β1＝100％，β2＜β1，β3＜β2，…，βM＜βM-1?；谝陨系膮f(xié)商內(nèi)容，不同運營商間基于用戶公平性的頻譜共享方法參照圖1所示，包括：步驟101，各個運營商的頻譜控制器監(jiān)測自己所管轄的小區(qū)用戶，收集用戶的帶寬需求值。具體地說，在運營商之間交互信息之前，各運營商先收集自己所管轄的小區(qū)用戶在更新頻譜劃分之前的帶寬需求值；此處，用戶的帶寬需求值是一個統(tǒng)計值，指在一定范圍和一段時間內(nèi)對用戶當前業(yè)務所估計的帶寬需求值和在這段時間內(nèi)將可能發(fā)生的業(yè)務所估計的帶寬需求值的累加，這個將要發(fā)生的業(yè)務包括，但不限于按照往常情況下會出現(xiàn)的業(yè)務，或者是對未出現(xiàn)業(yè)務的預測，具體過程參見圖2和圖3所示。步驟102，各運營商內(nèi)部計算各運營商的帶寬需求值，所述的帶寬需求值包括：根據(jù)用戶需求帶寬資源所確定的帶寬需求最大值和滿足確定程度的用戶類型和業(yè)務類型帶寬資源的帶寬需求滿足值。(1)計算帶寬需求最大值。首先，按照不同用戶類型下不同業(yè)務類型分別計算出的每個用戶類型下的用戶帶寬需求最大值，其具體計算公式如下：BWUi=Σj=1MBWij,i∈[1,N]---(1)]]>上式中，表示N種不同用戶類型分別對應的用戶帶寬需求最大值，BWij,j∈[1,M]表示在同一用戶類型下不同的業(yè)務類型分別需要的帶寬需求值的累加值，M表示所有屬于同一用戶類型的用戶待發(fā)送的業(yè)務共有M種不同類型，例如BW11是指用戶類型為第1類的屬于業(yè)務類型1的業(yè)務需要的帶寬需求值的累加值。然后，根據(jù)以下公式(2)得到用戶的帶寬需求最大值：BWTot=Σi=1NBWUi=Σi=1NΣj=iMBWij---(2)]]>在上式(2)中,代表的含義同公式(1)，表示N種不同用戶類型分別對應的用戶帶寬需求最大值，BWij表示的含義同公式(1)，表示在同一用戶類型下某一業(yè)務類型需要的帶寬需求最大值，i,i∈[1,N]表示用戶類型有N種，j,j∈[1,M]表示業(yè)務類型有M種，BWTot表示用戶的帶寬需求最大值，為一個統(tǒng)計值。(2)計算帶寬需求滿足值為了增加運營商之間共享頻譜的公平性，更公平地滿足用戶的服務質(zhì)量，利用用戶帶寬滿足率系數(shù)和業(yè)務帶寬滿足率系數(shù)來確定滿足確定程度的用戶類型和業(yè)務類型帶寬資源的帶寬需求滿足值。首先，計算出的每個用戶類型下的用戶帶寬需求滿足值，具體計算過程如下：BWUi′=Σj=1MβjBWij,i∈[1,N]---(3)]]>式中βj,j∈[1,M]分別表示各個不同業(yè)務類別對應的不同業(yè)務帶寬需求滿足率系數(shù)，BWij，j∈[1，M]表示的含義同公式(1)，是在同一用戶 類型下不同業(yè)務類型需要的帶寬需求最大值的累加值，分別表示不同用戶類型的用戶所需的帶寬需求滿足值總和。由于代表不同的用戶類型，所以在計算系統(tǒng)帶寬需求滿足值的時候也要考慮分配的公平性問題，具體計算公式如下：BWTot′=Σi=1NαiBWUi′=Σi=1NΣj=1MαiβjBWij---(4)]]>上式中αi為預先協(xié)商確定的不同優(yōu)先級用戶的用戶帶寬滿足率系數(shù)，βj為不同優(yōu)先級業(yè)務的業(yè)務帶寬需求滿足率系數(shù)，αi×βj表示某一類用戶等級下某一種業(yè)務等級帶寬需求滿足程度，以滿足程度的不一樣體現(xiàn)用戶帶寬資源分配的優(yōu)先級不同。例如α和β相乘的結(jié)果為100％，表示此類用戶的此類業(yè)務的帶寬需求滿足度為100％，即需要多少帶寬全部滿足，若α和β相乘的結(jié)果為80％，則表示此類用戶的此類業(yè)務只能滿足80％的帶寬需求，即只有80％的此類用戶在頻譜劃分的時候劃分到帶寬，需求得到滿足。步驟103：參與頻譜共享的運營商之間進行帶寬需求值的信息交互，所述的帶寬需求值包括：帶寬需求最大值和滿足確定程度的用戶類型和業(yè)務類型帶寬資源的帶寬需求滿足值?？紤]到不論是BWTot還是BWTot’在重新分配頻譜池資源的更新時間內(nèi)都是一個隨時間t不斷變化的值，為了降低不同運營商之間交互信令的開銷和保護各自的敏感信息，可以選擇，但不限于交互更新時間內(nèi)的帶寬需求的平均值，包括帶寬需求最大值的平均值和乘了滿足率系數(shù)之后的滿足確定程度的用戶類型和業(yè)務類型帶寬資源的帶寬需求滿足值的平均值。在本步驟中,所述運營商之間信息的交互方式，可以選擇，但不限于以下形式：(1)不同運營商同時將自己小區(qū)的帶寬需求值發(fā)送給中央頻譜控制器，通過和一個更高層的第三方頻譜控制與管理實體進行信息交互；(2)不同運營商內(nèi)部的頻譜控制器直接與對方的頻譜控制器進行對等交流，不需要通過第三方，互相交互各自需要的帶寬需求值信息。圖4示出了兩個運營商頻譜共享的簡易整體結(jié)構(gòu)框架示意圖，圖中運營商之間的信息交互和共享資源分配都是通過各自的頻譜控制器 實現(xiàn)的。步驟104：對共享頻譜池按照交互的信息進行合理有效地進行頻譜分配。所述的頻譜分配的實體可以選擇，但不限于步驟103中所提及的實體：第三方中央頻譜管理與控制中心和運營商內(nèi)的頻譜控制器。所述的頻譜分配可采用如下原則：(1)當所述共享頻譜池的帶寬大于各運營商的總帶寬需求最大值時，頻譜正交共享，頻譜劃分實體按照各運營商的帶寬需求最大值分配所述共享頻譜池中的帶寬，使各運營商的帶寬需求完全滿足，為減少干擾，可以分別從頻譜池的兩端開始依次分配給不同運營商。(2)當所述共享頻譜池的帶寬小于各運營商的總帶寬需求最大值但大于各運營商的總帶寬需求滿足值時，使用非正交的頻譜共享原則，頻譜劃分實體按照各運營商的帶寬需求滿足值分配所述共享頻譜池中的帶寬，并且復用所述共享頻譜池中未分配帶寬；為了保證網(wǎng)絡間干擾的最小化，復用的帶寬可以采用，但不限于功率控制、波束賦形等方法。本發(fā)明中采用現(xiàn)有技術中所提到的降低功率的方法使用復用帶寬。(3)當所述共享頻譜池的帶寬小于各運營商的總帶寬需求滿足值時，頻譜劃分實體按照非正交頻譜共享原則，由于按照各運營商的帶寬需求滿足值分配帶寬時已經(jīng)存在重疊現(xiàn)象，為了滿足用戶需求，按照各運營商的帶寬需求最大值重疊分配所述共享頻譜池中的帶寬，并且為了提高帶寬利用率和用戶體驗，復用所述重疊部分帶寬。在此需要說明的是，在復用帶寬時，為了保證網(wǎng)絡間干擾的最小化，可以對各運營商的發(fā)射進行低功率控制，并且各個運營商發(fā)射不同的功率。步驟105：交互分配后的共享頻譜池中帶寬大小，指明復用的帶寬資源。在本步驟中，交互分配后的共享頻譜池中帶寬大小是指頻譜劃分實體將分配后的各個運營商可以利用的頻譜帶寬信息傳輸給運營商的頻譜控制器，以便運營商內(nèi)部根據(jù)自己用戶的實際需求和所處干擾環(huán)境調(diào)度用戶接入相應的帶寬進行數(shù)據(jù)發(fā)送。并且需要特別指出的是，在有帶寬復用的情況下需指明復用帶寬的具體大小，以便不同運營商通過功率控制或者波束賦形等方式使用這段復用資源，在提高頻譜利用率和網(wǎng)絡吞吐量的同時，不對網(wǎng)絡間干擾造成影響。步驟106：運營商內(nèi)部按照用戶需求對頻譜資源進行分配調(diào)度。所述的運營商內(nèi)部對頻譜資源的分配調(diào)度是指若按照以上方式分配后，若運營商分配到的資源富足，則按照各自用戶的實際帶寬需求一一調(diào)度資源全部滿足；若劃分到的資源緊缺，而過一段時間后帶寬富裕，則按照不同優(yōu)先等級分別給滿足率沒達到100％的用戶分配多余的帶寬資源進行數(shù)據(jù)傳輸；若過一段時間后運營商的頻譜資源還是不夠用，則運營商依次增加一些優(yōu)先級較低的業(yè)務或用戶接入信道的等待時間，因為有些優(yōu)先級較低的業(yè)務或用戶較優(yōu)先級高的業(yè)務或用戶可以容忍一定的延時，當又有空閑信道資源的時候再給他們分配頻譜資源，甚至如果系統(tǒng)一直處于繁忙的時候這些業(yè)務或用戶可以被丟棄，關于運營商內(nèi)部的帶寬資源調(diào)度分配的問題完全由運營商自己決定。由此，步驟101～106完成了一個更新時間內(nèi)不同運營商間基于用戶公平性的頻譜共享方法，重新分配頻譜池資源的更新時間可以按照固定周期觸發(fā)，也可以在某一運營商頻譜需求超過預定閾值觸發(fā)。在上述的頻譜共享方法中充分考慮了不同用戶類型的優(yōu)先級和不同業(yè)務類型的優(yōu)先級，基于滿足確定程度的用戶類型和業(yè)務類型帶寬資源的帶寬需求來分配共享頻譜資源，提高了分配資源的公平性，在不同程度上依次滿足了用戶業(yè)務的QoS保證，同時在分配帶寬的時候結(jié)合了正交頻譜共享和非正交頻譜共享方式，提高了頻譜利用效率和網(wǎng)絡整體吞吐量及魯棒性。以下以更具體的應用例來對上述的頻譜共享方法作出更清楚地闡述。假設在半徑為100m的圓形區(qū)域內(nèi)存在兩個不同的運營商A，B，它們各自的小區(qū)隨機部署，如果兩個運營商A、B各自都僅僅使用自己的專用授權(quán)頻段，那么在某些時候會存在頻譜資源不夠用，有些時候又會出現(xiàn)頻譜資源富余的情況，為解決這個問題，可以在不同運營商之間進行頻譜共享。具體實現(xiàn)過程如下：為了使兩個運營商之間能夠?qū)崿F(xiàn)頻譜共享，兩個運營商首先通過協(xié)商確定以下內(nèi)容：(1)兩個運營商A、B通過某種協(xié)議分別拿出一部分自己的授權(quán)頻譜資源組成共享頻譜池，共同確定頻譜池的大小、地理范圍及重新分配頻譜池資源的更新時間等；(2)確定用戶類型和用戶優(yōu)先級以及按照優(yōu)先級所確定的用戶帶寬需求滿足率系數(shù)；例如，將用戶類型劃分為已接入用戶、切換用戶和新呼叫用戶，優(yōu)先級依次是已接入用戶>切換用戶>新呼叫用戶，各用戶類型對應的用戶帶寬需求滿足率系數(shù)分別為α1、α2和α3，具體α數(shù)值示例性地由兩運營商協(xié)商確定為α1＝100％、α2＝80％和α3＝50％。(3)確定業(yè)務類型和業(yè)務優(yōu)先級以及按照優(yōu)先級所確定的業(yè)務帶寬需求滿足率系數(shù)；例如，將業(yè)務類型按照對時延因素是否敏感分為4類：會話類、流類、交互類和背景類；其中，會話類主要是語音業(yè)務，由于語音類業(yè)務通常是人與人之間的會話交流，對時延抖動非常敏感，所以標識為最高優(yōu)先級業(yè)務；流類業(yè)務包括欣賞音頻和視頻節(jié)目等，由于此類業(yè)務是單向傳輸?shù)?，不需要進行交互，且多數(shù)接收設備支持排隊和緩存，所以實時性沒有會話類業(yè)務要求這么嚴格，優(yōu)先級次于會話類業(yè)務；交互類業(yè)務主要是請求響應模式，包括但不限于Web瀏覽、數(shù)據(jù)庫檢索和網(wǎng)絡游戲等，此類業(yè)務取決于終端設備對遠程設備的等待容忍度，優(yōu)先級次于以上兩類業(yè)務；背景類業(yè)務包括一些自動的后臺E-mail接收，SMS或者接收一些文件和數(shù)據(jù)庫下載，這類業(yè)務的用戶對傳輸時間沒有特別要求，所以優(yōu)先級最低；因此，各業(yè)務的優(yōu)先級依次是：會話類＞流類＞交互類＞背景類，各業(yè)務對應的業(yè)務需求滿足率系數(shù)分別為β1、β2、β3和β4，具體β數(shù)值示例性地由兩運營商協(xié)商確定為：β1＝100％、β2＝80％、β3＝60％和β4＝40％。兩個運營商A、B基于以上協(xié)商內(nèi)容共享頻譜的過程如下：步驟201：兩個運營商A、B分別通過其頻譜控制器監(jiān)測自己所管轄范圍內(nèi)的小區(qū)用戶，收集在更新時間內(nèi)需要額外帶寬(需要使用共享頻譜池中帶寬)的用戶，及對應這段時間內(nèi)需求的額外帶寬大小，此處的 帶寬的大小包括：對當前業(yè)務帶寬需求所估計的帶寬大小和對未來可能會發(fā)生的帶寬需求所估計的帶寬大?。焕?，重新分配頻譜池資源的更新時間內(nèi)運營商A或B帶寬需求的統(tǒng)計情況如表3所示，其中：BWij，i∈[1，3]，可以為0。表3運營商A或B帶寬需求值的統(tǒng)計情況步驟202：運營商A、B分別計算各自的帶寬需求值，此處的帶寬需求值包括：帶寬需求最大值和帶寬需求滿足值，每個運營商所對應的具體計算過程如下：(一)計算運營商的帶寬需求最大值已接入用戶的帶寬需求最大值：BWU1＝BW11+BW12+BW13+BW14；切換用戶的帶寬需求最大值：BWU2＝BW21+BW22+BW23+BW24；新呼叫用戶的帶寬需求最大值：BWU3＝BW31+BW32+BW33+BW34；因此，該運營商的帶寬需求最大值為：BWTot＝BWU1+BWU2+BWU3。(二)計算運營商的帶寬需求滿足值：為了提高不同運營商之間頻譜共享的公平性及用戶體驗，利用協(xié)商確定的用戶帶寬需求滿足率系數(shù)以及帶寬業(yè)務滿足率系數(shù)對帶寬需求最大值進行處理，具體過程如下：已接入用戶的帶寬需求滿足值：BWU1’＝100％BW11+80％BW12+60％BW13+40％BW14；切換用戶的帶寬需求滿足值：BWU2’＝100％BW21+80％BW22+60％BW23+40％BW24；新呼叫用戶的帶寬需求滿足值：BWU3’＝100％BW31+80％BW32+60％BW33+40％BW34；因此，該運營商的帶寬需求滿足值為：BWTot’＝100％BWU1’+80％BWU2’+50％BWU3’＝100％(100％BW11+80％BW12+60％BW13+40％BW14)+80％(100％BW21+80％BW22+60％BW23+40％BW24)+50％(100％BW31+80％BW32+60％BW33+40％BW34)＝100％BW11+80％BW12+60％BW13+40％BW14+80％BW21+64％BW22+48％BW23+32％BW24+50％BW31+40％BW32+30％BW33+20％BW34上式中，BWTot’為該運營商的帶寬需求滿足值。步驟203：運營商A、B之間示例性地通過頻譜控制器進行信息交互，交互的信息包括運營商的帶寬需求最大值和帶寬需求滿足值，較優(yōu)選地，帶寬需求最大值可以選取本段更新時間內(nèi)的帶寬需求最大值的平均值，以及帶寬需求滿足值可以選取本段更新時間內(nèi)的帶寬需求滿足值的平均值。步驟204：運營商A、B的不同頻譜控制器按照交互的信息對共享頻譜池進行合理地頻譜分配。具體過程如下：若BW為共享頻譜池的帶寬大小，BWA、BWB分別代表A、B兩個不同運營商的帶寬需求最大值，BWA’、BWB’分別代表A、B兩個不同運營商的帶寬需求滿足值：(1)若BW≥BWA+BWB時，可以采用正交頻譜共享方式，頻譜控制器按照各運營商的最大帶寬需求全部滿足，為減少干擾，較優(yōu)選地分別從頻譜池的兩端開始依次將帶寬資源分配給不同的運營商；(2)若BWA’+BWB’≤BW≤BWA+BWB時，可以采用非正交頻譜共享方式，頻譜控制器從頻譜池的兩端按照BWA’、BWB’的大小分別給不同運營商劃分頻譜池中帶寬資源進行獨占使用，然后中間剩下的部分給參與頻譜共享的兩個運營商降低功率復用；(3)若BW≤BWA’+BWB’時，可以采用非正交頻譜共享方式，從頻譜池的兩端按照BWA、BWB的大小劃分，而中間部分重疊的帶寬參照圖5中所示的三種情況進行說明：(i)若BWA、BWB都小于BW，則頻譜控制器從頻譜池的兩邊按照各個運營商的帶寬需求最大值劃分頻譜，中間重疊的帶寬兩運營商都低功率復用。(ii)若BWA≥BW、BWB＜1/2·BW，則頻譜控制器從頻譜池的兩邊按照 各個運營商帶寬需求最大值劃分頻譜池，BWB為重疊帶寬，為保證B運營商的通信質(zhì)量，在這段復用頻譜資源上B運營商使用高功率發(fā)射數(shù)據(jù)，A運營商降低功率復用這段帶寬，反之亦然。(iii)若BWA≥BW、BWB≥1/2·BW，則頻譜控制器從頻譜池的兩邊按照各個運營商帶寬需求最大值劃分頻譜池，為保證兩運營商的各自利益，規(guī)定A、B兩運營商在(1/2·BW)的頻帶范圍內(nèi)使用高功率，超過(1/2·BW)帶寬的頻譜資源使用低功率發(fā)射數(shù)據(jù)信息。步驟205：頻譜控制器分配完頻譜池資源之后將分配后的結(jié)果發(fā)送給不同運營商并指明復用的帶寬資源，以使運營商明確復用帶寬的大小，采用降低功率等方式盡量不造成網(wǎng)絡間干擾。步驟206：運營商內(nèi)部按照用戶需求及用戶所處干擾環(huán)境對劃分到的頻譜資源進行調(diào)度接入，自適應地選擇使用獨占帶寬還是復用帶寬。需要說明的是，在上述實施例的實現(xiàn)過程中，所述帶寬需求值選用：根據(jù)用戶需求所確定的帶寬需求最大值和滿足確定程度的用戶類型和業(yè)務類型帶寬資源的帶寬需求滿足值，實際上，在其它的實施例中，所述的帶寬需求值也可以不包括根據(jù)用戶需求所確定的帶寬需求最大值，而是包括根據(jù)用戶需求所確定的帶寬需求預設值和滿足確定程度的用戶類型和業(yè)務類型帶寬資源的帶寬需求滿足值；此處的帶寬需求預設值可以為運營商根據(jù)小區(qū)內(nèi)用戶的實際需求和帶寬可分配現(xiàn)狀而確定的一個預期分配值，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中該預設值選取最大值，是為了盡可能保證帶寬足夠分配。另外，當所述的帶寬需求值包括根據(jù)用戶需求所確定的帶寬需求預設值和滿足確定程度的用戶類型和業(yè)務類型帶寬資源的帶寬需求滿足值時，本發(fā)明所提出的基于用戶公平性的共享頻譜的方法可以依然參照上述實施例所列步驟進行，只是各步驟中以對應的帶寬需求預設值來代替帶寬需求最大值，計算方式也類似，在此不再贅述。由上述具體的應用例可以更清楚地看出：本發(fā)明實施例提出的共享頻譜方法具有如下優(yōu)點：(1)按照不同運營商各自的實際帶寬需求來分配共享帶寬資源，將每個用戶和業(yè)務按照優(yōu)先級區(qū)分對待，使頻譜資源劃分更公平，頻譜利用也能更加充分，一方頻譜空閑，一方資源緊張的惡性劃分情況得到緩 解；(2)頻譜分配過程中將用戶類型和業(yè)務類型統(tǒng)一確定優(yōu)先級，使得在分配頻帶的時候按照優(yōu)先級高低依次不同程度地滿足用戶帶寬的需求，保證不同運營商之間公平性分配；(3)運營商之間通過交互用戶帶寬需求預設值和用于帶寬需求滿足值可以實現(xiàn)共享頻譜資源的公平性分配，降低了運營商之間交互的信令開銷，同時保護了不同運營商內(nèi)部的信息；(4)將正交頻譜共享和非正交頻譜共享結(jié)合，在共享頻譜池帶寬大于不同運營商的總用戶帶寬預設值時，采用正交頻譜共享，在共享頻譜池帶寬小于不同運營商的總用戶帶寬預設值時，采用非正交頻譜共享，允許不同運營商復用同一段頻譜帶寬，以增加頻譜利用效率，滿足更多的用戶需求。上面對本發(fā)明所提供的不同運營商間基于用戶公平性共享頻譜的方法進行了詳細說明。對本領域的一般技術人員而言，在不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對他所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔相應的法律責任。當前第1頁1 2 3