[發明專利]異構網絡融合場景下的聯合式動態頻譜分配方法

有效

• 申請號: 201310731540.2
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103648168B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 朱思峰;柴爭義;沈連豐;陳國強;王朝君
• 申請（專利權）人: 周口師范學院;東南大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種異構網絡融合場景下的聯合式動態頻譜分配方法，通過對異構通信網絡融合場景下的頻譜資源進行聯合優化分配，解決移動通信網絡頻譜資源緊缺問題。

背景技術

目前，隨著無線通信業務的持續增長，無線頻譜資源變得很緊缺，導致新業務開展困難。現有的頻譜管理體制是將頻譜分配給注冊的授權用戶，無論授權用戶使用與否，非授權用戶均不能使用已經分配的頻段。這種頻譜分配機制的弊端是：在頻譜資源緊缺的狀態下，非授權用戶不能利用授權用戶的空閑頻譜資源，造成頻譜資源白白浪費。

今后，在無線通信網絡系統中，將既有技術完全成熟的第二代（2G）移動通信網絡，又有以WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA為代表的第三代（3G）移動通信網絡、4G網絡，還有以IEEE802.11a/b/g、HiperLan/2、WiMAX為代表的寬帶無線局域網/城域網（WLAN/WMAN），由于各個通信網絡所采用的無線接入技術（radio?access?technology，RAT）不同導致了網絡的管理架構和業務支撐均有所不同，從而構成了異構網絡環境。在異構網絡融合場景下，通信網絡的寬帶化、業務的多樣化，將使無線頻譜資源更加緊缺。

動態頻譜分配是解決頻譜資源匱乏問題的有效途徑，國內外學者對認知無線網絡的動態頻譜分配問題進行了較系統的研究，提出的方案有：基于圖論的頻譜分配方案、基于博弈論的頻譜分配方案、基于拍賣競價的頻譜分配方案和基于強化學習理論的頻譜分配方案。這些方案考慮的都是單一運營商同構網絡環境中的動態頻譜分配問題，沒有涉及多運營商異構網絡融合場景下的動態頻譜分配問題。從單個無線網絡的角度最大程度地優化了頻譜資源，但沒有考慮其他無線網絡的頻譜分配情況，從整體上看，頻譜資源的利用率并不高。

現有的頻譜分配體制是將頻譜分配給注冊的授權用戶，無論授權用戶使用與否，非授權用戶均不能使用已經分配的頻段。這種頻譜分配機制的弊端是：在頻譜資源緊缺的狀態下，非授權用戶不能利用授權用戶手中的空閑頻譜資源，造成頻譜資源白白浪費。今后，通信網絡的寬帶化、業務的多樣化的發展趨勢，將使無線頻譜資源更加緊缺。

現有技術的缺點：1、大多數情況下，采用的是靜態頻譜分配方案，在頻譜資源緊缺的狀態下，非授權用戶不能利用授權用戶手中的空閑頻譜資源，造成頻譜資源白白浪費；2、在某些熱點區域，某些運營商采用了動態頻譜分配方案，從單個無線網絡的角度最大程度地優化了其擁有的頻譜資源，但沒有考慮其他無線網絡的頻譜分配情況，從整體上看，頻譜資源的利用率并不高；3、基于手工計算或基于工程人員的經驗知識，僅僅給出一種可行的頻譜分配方案，其頻譜分配成本較高、且反應速度慢，難以適應解決大規模的動態頻譜分配問題。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種異構網絡融合場景下的聯合式動態頻譜分配方法，從“先優化網間頻譜分配，再優化網間頻譜分配后，對網內頻譜進行二次優化，從而提高整個異構網絡系統的頻譜資源利用效能”和從“智能式頻譜分配優化，降低頻譜分配成本，提高頻譜分配效率”兩個方面來，解決異構網絡融合場景下的頻譜分配問題。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

異構網絡融合場景下的聯合式動態頻譜分配方法，包括如下步驟：

（1）使用統一的異構網絡頻譜資源特征描述和表達方法，將各個無線通信網絡的頻譜資源匯集為一個矢量頻譜資源庫；可以采用認知無線電技術，通過對各個無線通信網絡的頻譜資源使用狀況進行實時感知，將感知的信息進行描述和表達；

（2）對矢量頻譜資源庫，按照“先優化網間頻譜分配，在優化網間頻譜分配后，再對網內頻譜進行二次優化”的頻譜分配優化策略，建立聯合式動態頻譜分配通用模型；

（3）使用人工智能方法（比如免疫優化算法、模擬退火算法等）求解聯合式動態頻譜分配通用模型，獲得最優的聯合式動態頻譜分配方案；

（4）在仿真環境下，對求出的聯合式動態頻譜分配方案進行驗證、評估，獲取評估數據，修正聯合式動態頻譜分配通用模型的相關參數，獲得聯合式動態頻譜分配優選模型；

（5）求解聯合式動態頻譜分配優選模型，獲得最終的聯合式動態頻譜分配方案。