[发明专利]基于业务时延需求的频谱聚合方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于业务时延需求的频谱聚合方法。

背景技术

随着各种无线通信新技术的快速发展，无线网络对频谱资源的需求也越来越多，因此频谱资源的短缺成为了限制无线通信发展的瓶颈之一。另一方面，某些授权频谱的利用率十分低下，很多频谱资源在一段时间内并未被充分利用。近年来，认知无线电技术逐渐成为新的研究热点。认知无线电技术能够感知并利用空间存在的频谱空穴，从而被认为是解决频谱资源短缺，提高频谱利用率的有效方法。

与传统的无线网络不同，认知无线电网络中的频谱是动态的，其可用性随时间不断变化，这就需要设计新的频谱分配算法。现有的频谱分配算法大多基于连续频谱分配，这会生成许多小于用户需求的频谱碎片，这些频谱碎片不能被充分利用，从而降低了频谱利用率，造成了频谱的浪费。而频谱聚合正是解决这一问题的有效方法。

非连续正交频分复用（DOFDM）技术的发展使非连续频谱的接入成为可能，它可以使单个用户同时接入几段频谱，从而将很小的频谱片段聚合为一段较大的频谱带宽，达到提高频谱利用率的目的。但是，由于发射机的硬件限制，可聚合频段的跨度S（单位：MHz）并不是无限的，这就意味着，聚合设备只能在聚合范围的最大跨度S内对可用的离散频谱资源进行聚合，而超过该范围的离散频谱资源则无法被聚合设备聚合。同时，不同的用户有不同的带宽需求和信道特点。如何合理地进行频谱聚合和分配，提高无线通信系统的频谱效率是一个重要的问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何合理地进行频谱聚合和分配以提高无线通信系统的频谱效率。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于业务时延需求的频谱聚合方法，包括以下步骤：

S1：将待分配频谱的用户按时延要求排队，选择丢包紧急度最大的用户，所述丢包紧急度最大的用户指最大时延门限与当前经历时延之差最小的用户；

S2：以聚合范围的最大跨度S为搜索窗口，从离散可用频段的最低频开始搜索；

S3：找出当前搜索窗口内的最优聚合频段；

S4：将搜索窗口起点移至下一个可用频段的最低频，重复步骤S3；

S5：重复步骤S4直到所有的可用频段均已搜索完毕；

S6：将最终选出的聚合频段分配给步骤S1选出的用户，并在可用频段集合中去除已分配的频段，在剩余用户中重复步骤S1~S5直至所有的用户分配完毕；

S7：将剩余的频谱碎片进行再分配。

其中，所述步骤S3具体包括：

S3.1：搜索窗口内离散的频段，找出所有满足用户带宽需求的聚合频段，若没有满足的聚合频段，则选择搜索窗口内的所有可用频段作为本次搜索的最优聚合频段，跳至S4；

S3.2：计算各聚合频段的频谱生存时间和用户在各聚合频段上的传输数据所需时间，选择频谱生存时间大于用户传输数据所需时间且二者差值最小的频段作为本次搜索的最优聚合频段，若所有聚合频段的频谱生存时间均小于用户传输数据所需时间，则选择使用户传输数据量最大的聚合频段作为本次搜索的最优聚合频段；

S3.3：将本次搜索选择的最优聚合频段与当前记录的最优聚合频段进行比较，选出最佳并记录。

其中，所述频谱的生存时间为聚合频段中各子频段的生存时间的最小值。

其中，所述步骤S3.3具体包括：

比较本次选出最优聚合频段的频谱生存时间和用户传输时间之差Δt_k，n与当前记录最优聚合频段的频谱生存时间和用户传输时间之差Δt_k，若Δt_k，n和Δt_k均为正值，则选择差值较小的聚合频段作为最优聚合频段；若Δt_k，n和Δt_k一正一负，则选择差值为正的聚合频段作为最优聚合频段；若Δt_k，n和Δt_k均为负值，则比较用户在两个聚合频段上的可传输数据量的大小，选择可传输数据量较大的聚合频段作为最优聚合频段。

其中，所述步骤S7将剩余的频谱碎片进行再分配的方式为：选择一段频谱碎片，查找聚合跨度S包含该碎片的所有已分配用户，将频谱碎片分配给在该碎片上传输速度最快的用户，重复执行该过程直至所有的碎片分配完毕。

（三）有益效果