[发明专利]频谱租赁实现方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及频谱共享技术，特别是指一种频谱租赁实现方法和系统。

背景技术

基于动态频谱共享的认知无线电被认为是未来提高无线通信系统频谱利用率的关键技术之一。在认知无线电中，主系统(授权系统)和从系统(非授权系统)通过一定方式共享频谱资源，从而使频谱资源的利用率得到提升。通过动态频谱共享，用户能够自适应地、智能地在动态的无线环境中选择可用的频谱资源进行通信。

目前认知无线电网络的拓扑结构可以分为两种：集中式架构和分布式架构。在集中式架构中，中央控制器负责收集信息，并进行频谱接入、功率控制等决策。集中式架构更容易实现系统整体性能的优化，但信令开销较大。在分布式架构中，认知节点独立地收集信息并做出决策，信令开销相对较小，但是很难实现系统整体性能最优。

目前认知无线电中的动态频谱共享方案，一般采用机会频谱接入的方法。该方法假设主系统是获得某个特定频段的频谱使用权的系统，从系统能够感知到频谱空洞，并在不干扰主系统正常工作的前提下选择合适的频谱空洞接入。在该频段上工作时，主系统可以不考虑从系统的存在，任意地使用该频段上的频率资源。由于在这种频谱共享方式中，主系统享有绝对的优先权，可以无条件的收回授权频段的频谱资源，迫使从系统重新寻找新的频谱空洞接入，因此可能导致从系统频繁地在进行切换，使得从系统无法保证实时业务的服务质量，只能“尽力而为”地为用户提供服务。

频谱租赁是认知无线电中实现动态频谱共享的方式之一。现有的频谱租赁技术方案仍然采用机会频谱接入的方法，允许主系统无条件地收回出租给从系统的频谱，因此同样会导致从系统因频繁切换而无法保证业务的服务质量。但是频谱租赁与其他实现动态频谱共享的方式相比，最显著的差异之一就是从系统需要向主系统支付租用频谱资源的费用，即从系统通过支付费用合法地获得主系统授权频段资源的使用权，因此允许主系统无条件的收回出租给从系统的频谱实际上对从系统是不公平的。由于从系统通过向主系统支付费用获得频谱的使用权，故从系统有权要求在不受主系统妨碍的条件下，连续地使用自己租用的频谱资源，直至自己释放所租用的频谱，从而保证自己的服务质量。因此，在频谱租赁中仍然采用机会频谱接入的方法是不合理的。

基于上述分析可知，目前的频谱租赁方案没有考虑主、从系统之间的公平性问题。由于从系统对主系统频谱的使用权是通过付费的方式获得的，该方法实际上忽略了主系统保证从系统正常使用所租用的频谱资源的义务，要通过频谱租赁实现动态频谱共享，必须保证技术方案对主系统和从系统都具有公平性和合理性。

发明内容

有鉴于此，针对现有频谱租赁技术方案的不足，本发明提供了一种频谱租赁实现方法和系统，保证频谱租赁中主、从系统间的公平性，具有较高的可行性。

基于上述目的，本发明提供的一种频谱租赁实现方法，包括：

A.从系统实体向主系统实体发送租用频谱资源的请求，在请求中包括从系统信息；

B.主系统实体收到所述请求后，根据所述从系统信息和该主系统实体自身信息预测出租频谱资源的潜在风险代价值，上报给上层中央控制器；

C.上层中央控制器在收到所述代价值预测结果后，将该代价值预测结果与预先设定的代价门限进行比较，上层中央控制器选择所述代价值预测结果在所述代价门限以下的主系统实体，并向该主系统实体下达指令允许其接受从系统实体发出的租用频谱资源的请求；

D.所述主系统实体收到允许接受从系统实体发出的租用频谱资源请求的指令后，选择出租的频谱资源并将该频谱资源标记为已使用，并将同意出租的该频谱资源通知请求的从系统实体，所述主系统实体对标记为已使用的频谱资源不再随意占用；

E.当所述从系统实体需要归还频谱资源时，向出租频谱资源的主系统实体发送归还该频谱资源的请求，所述主系统实体将该频谱资源标记为可用。

可选的，该方法步骤B所述主系统预测出租频谱资源的潜在风险代价值包括如下步骤：

步骤1：通过如下公式(9)(10)，计算当前主系统实体c在收到所述租用频谱资源请求的t₀时刻下，该主系统实体c状态的出生率λ_c’(t₀)和死亡率iμ_c’(t₀)；