CN101909302B

CN101909302B - 一种动态频谱分配方法和设备

Info

Publication number: CN101909302B
Application number: CN2009101078197A
Authority: CN
Inventors: 王海光; 冯淑兰; 刘劲楠
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-06-03
Also published as: US20120071188A1; CN101909302A; US8626220B2; WO2010139202A1

Abstract

本发明实施例公开了一种动态频谱分配方法和设备，所述方法包括：根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段；从所述非空闲频段中选择一频段作为协商频段，向使用所述协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求；获取所述干扰相关设备的使用许可，所述使用许可是对所述频谱使用请求的响应。上述技术方案可有效为通信设备分配动态频谱资源，且实现过程简单。

Description

一种动态频谱分配方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种动态频谱分配方法和设备。

背景技术

随着通信技术的发展，无线频谱资源正变得紧缺。另一方面，一些频谱资源并没有得到有效利用，如广播电视信道内可能存在一定数量的电视空闲频段(TV White Space)。为了使这些空闲资源得到充分利用，这些空闲资源可被分配给有通信需求设备使用。在分配所述空闲频谱的过程中，通常采用动态频谱分配的方式。动态频谱分配意味着待分配的动态频谱不会属于某一特定的设备，即该动态频谱的使用者可以不断变化。当一个通信设备不再使用所述动态频谱时，该频谱会被分配给其它设备。由于同一地理位置上的不同的设备可能会使用相同的频段从而产生干扰，导致通信质量降低，因此如何合理动态地分配这些频谱使用权并降低设备间的干扰就成为一个问题。

现有技术提出了一种动态频谱分配方法。该方法为参与频谱分配的每个设备创建一个公共控制信道，需要使用动态频谱资源的设备可通过协商解决相关资源的使用问题。一个设备可通过检测一个频段是否是空闲来获得该频段的使用权，在获得该频段的使用权后，该频段可被标记为非空闲频段。其它设备可检测到该设备及其正在使用的非空闲频段，并通过公共控制信道与该设备进行协商以申请获得该频段的使用权。

现有技术至少存在以下缺陷：一个通信设备在进行频谱分配协商前，需要检测其周边动态频谱资源的使用情况以及使用这些资源的设备状况，并掌握使用这些资源的设备对自身的干扰情况，这会提高通信设备的频谱协商复杂度。特别是随着参与频谱分配的用户的增多和干扰的增大，频谱协商和分配的难度会进一步增加。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种动态频谱分配方法和设备，使动态频谱分配的复杂度降低。

根据本发明的一实施例，提供一种动态频谱分配方法，包括：

管理设备根据数据库信息判断通信设备覆盖范围内是否存在空闲频段；

如果所述通信设备覆盖范围内存在空闲频段，从所述空闲频段中选择一频段分配给所述通信设备；

如果所述通信设备覆盖范围内不存在空闲频段，根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段；

从所述非空闲频段中选择一频段作为协商频段，向使用所述协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求；

获取所述干扰相关设备的使用许可，所述使用许可是对所述频谱使用请求的响应。

根据本发明的又一实施例，提供一种动态频谱分配方法，包括：

通信设备获取频谱使用请求，所述频谱使用请求中包括协商频段的信息；

根据通信设备当前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度决定是否接受所述频谱使用请求；

通信设备在接受所述频谱使用请求时，发送使用许可；

所述根据当前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度决定是否接受所述频谱使用请求包括：

判断当前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度之积是否大于一阈值；

当所述协商频段的使用时间和协商频段宽度之积大于所述阈值时，接受所述频谱使用请求。

根据本发明的又一实施例，提供一种动态频谱分配设备，其特征在于，包括：

查找模块，用于根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段；

选择模块，用于从所述非空闲频段中选择一频段作为协商频段，向使用所述协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求；

许可接收模块，用于获取所述干扰相关设备的使用许可，所述使用许可是对所述频谱使用请求的响应；

其中，所述动态频谱分配设备根据数据库信息判断通信设备覆盖范围内是否存在空闲频段；

如果所述通信设备覆盖范围内不存在空闲频段，则由所述查找模块执行根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段。

根据本发明的又一实施例，提供一种通信设备，包括：

请求接收模块，用于获取频谱使用请求，所述频谱使用请求中包括协商频段的信息；

决定模块，用于根据所述通信设备当前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度决定是否接受所述频谱使用请求；

发送模块，用于在接受所述频谱使用请求时，发送使用许可；

所述决定模块包括：

判断单元，用于判断当前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度之积是否大于一阈值；

决定单元，用于当所述协商频段的使用时间和协商频段宽度之积大于所述阈值时，接受所述频谱使用请求。

根据对上述技术方案的描述，本发明实施例有如下优点：根据数据库信息选择一已被使用的非空闲频段，并与使用该频段的干扰相关设备进行协商以获取该频段使用权，可有效降低动态频谱分配的复杂度，且实现过程简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例一提供的一种动态频谱分配方法的示意图；

图2为本发明的实施例二提供的一种动态频谱分配方法的示意图；

图3为本发明的实施例三提供的一种优选的动态频谱分配方法的流程示意图；

图4是本发明实施例三的一种通信管理系统的结构示意图；

图5是本发明实施例三的一种通信设备的覆盖范围与干扰范围示意图；

图6是本发明实施例三的一种通信设备的干扰相关设备的示意图；

图7为本发明的实施例四提供的另一种优选的动态频谱分配方法的流程示意图；

图8为本发明的实施例五提供的一种优选的动态频谱分配系统的示意图；

图9是本发明实施例六的一种动态频谱分配设备的结构示意图；

图10是本发明实施例六的一种管理设备的结构示意图；

图11是本发明实施例六的一种通信设备的结构示意图；

图12是本发明实施例七的一种通信设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明的实施例一提供的一种动态频谱分配方法的示意图，该方法可包括：

S11：根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段；

S12：从所述非空闲频段中选择一频段作为协商频段，向使用所述协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求；

S13：获取所述干扰相关设备的使用许可，所述使用许可是对所述频谱使用请求的响应。

本实施例可根据数据库信息选择一已被使用的非空闲频段，并与使用该频段的干扰相关设备进行协商以获取该频段使用权，可有效降低动态频谱分配的复杂度，且实现过程简单。

进一步地，所述方法还可包括：在获得所述干扰相关设备的拒绝消息后，从所述非空闲频段中重新选择一频段作为协商频段，并向使用该重选的协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求。在与干扰相关设备协商不成功时，可重新选择协商频段进行协商，直到所有的协商均失败时，可停止此次动态频谱分配的过程。

所述频谱分配方法既可由一管理设备执行，也可由一通信设备执行。所述管理设备可通过网络与通信设备相连，与通信设备进行频谱的协商与管理。管理设备可包括一数据库，数据库中存储通信设备的相关信息，如通信设备的标识、地理位置、覆盖范围及所述覆盖范围内的信道使用情况、通信设备正在使用的频谱范围、通信设备发射功率、通信设备天线类型、通信设备接收灵敏度、通信设备干扰范围等各种相关信息，此处不做详细描述。所述通信设备可以是集中式或分布式通信设备。在一种常见的应用中，所述通信设备可以为基站。

在一种实现方式中，管理设备在执行步骤S11之前，可以获取所述通信设备的频谱分配请求。所述频谱分配请求可由一通信设备提供，用于向该管理设备请求获得频谱资源。管理设备在得到频谱分配请求后，可继续进行频谱分配协商，在获得所述干扰相关设备的使用许可后，可将频谱分配成功消息提供给通信设备，并将所述协商频段分配给所述通信设备。进一步地，管理设备还可更新其数据库内协商频段的相关信息。

在另一种实现方式中，通信设备在执行步骤S11之前，可获取所述数据库信息。该通信设备获得数据库信息后，可继续进行频谱分配协商，在获得所述干扰相关设备的使用许可后，该通信设备将频谱分配成功消息提供给所述管理设备。所述管理设备获得频谱分配成功消息后，可将所述协商频段分配给通信设备，由通信设备接受所述管理设备分配的协商频段。进一步地，所述通信设备还可向所述管理设备发送锁定请求，对所述协商频段进行锁定，以防止其它通信设备参与协商此频段，可提高通信设备频谱分配的成功率。

实施例二

图2为本发明的实施例二提供的一种动态频谱分配方法的示意图，该方法可包括：

S21：获取频谱使用请求，所述频谱使用请求中包括协商频段的信息；

S22：根据当前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度决定是否接受所述频谱使用请求；

S23：在接受所述频谱使用请求时，发送使用许可。

本实施例中通信设备可根据其前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度决定是否接受所述频谱使用请求，当通信设备使用协商频段的时间超过一定时限后，需要允许其它设备使用此频段，可避免一个通信设备长期占用一段频谱资源，使频谱分配公平合理，并能满足其它通信设备的频谱使用需求。

在本实施例中，通信设备获其它设备的频谱使用请求后，根据自身对在一段时间内对频谱资源的使用时间和频段宽度决定是否接受所述频谱使用请求，并可通过发送使用许可以允许其它设备使用其正在使用的协商频段。通信设备在决定是否接受其它设备的频谱使用请求时，需要综合考虑其对频段资源的使用时间和频段宽度。例如，设通信设备当前使用的协商频段宽度为f₁，已使用此协商频段的时间长度为ΔT，可计算公式(f₁)^x·(ΔT)^y的值，其中的x和y是大于0的数。当(f₁)^x·(ΔT)_y的值大于某一阈值Th时，则此通信设备接受其它设备的频谱使用请求。

在一种优选实施例中，通信设备可判断当前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度之积是否大于一阈值；当所述协商频段的使用时间和协商频段宽度之积大于所述阈值时，接受所述频谱使用请求。设定设通信设备当前使用的频段仍为f₁，已使用此频段的时间长度仍为ΔT，如果f₁·ΔT≥Th，则此通信设备接受其它设备的频谱使用请求。也就是说，通信设备此时需要允许其它设备使用自己的正在使用的协商频段。所述阈值Th可由FCC(FederalCommunication Commission，美国联邦通信委员会)等通信行业相关机构设定，也可以由用户根据实际情况设定。

可以理解，通信设备根据当前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度决定是否接受所述频谱使用请求还可以有其它实现方式。例如当使用时间ΔT≥T1，且协商频段宽度f₁≥F1，则通信设备接受所述频谱使用请求；当ΔT和f₁至少有一个少于预定的门限值T1或F1，则通信设备可不接受所述频谱使用请求。对于具体的实现方法，本实施例不做限定。

通信设备在接受所述频谱使用请求并发送使用许可后，可停止使用协商频段，可防止对其它设备形成干扰。所述通信设备可以是固定或移动类型设备。

实施例三

图3为本发明的实施例三提供的一种优选的动态频谱分配方法的流程示意图，该方法可包括：

S31：通信设备向管理设备发送频谱分配请求。

通信设备在需要使用频谱资源时，向管理设备发送频谱分配请求，并可在发送的频谱分配请求的同时将需要分配的带宽告知给所述管理设备。图4是本发明实施例三的一种通信管理系统的结构示意图。管理设备41可与至少一个通信设备42相连，所述管理设备41可连接一数据库设备43。所述管理设备41可查询数据库设备43获得其需要的信息，通信设备42间可通过网络相连。

S32：管理设备根据数据库信息判断所述通信设备覆盖范围内是否存在空闲频段，如果是，则执行S33；如果否，则执行S34。

管理设备通过查找数据库信息查找发起请求的通信设备覆盖范围内是否存在空闲频段。在一种具体实现方式中，管理设备可根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的信道频段集合以及通信设备的干扰相关设备。如果存在至少一个干扰相关设备正在使用通信设备覆盖范围内的某个频段，则对所述通信设备来说，此频段为非空闲频段；如果通信设备覆盖范围内的某个频段没有被通信设备的干扰相关设备使用，则对所述通信设备来说，该频段为空闲频段。需要说明的是，空闲频段是根据对通信设备的干扰情况定义的，即便一个频段已被其它设备所使用，如果所述其它设备对该通信设备干扰小于一定门限值，则该频段仍是所述通信设备的空闲频段。如果使用该频段所述其它设备对该通信设备干扰大于所述一定门限值，则该频段是所述通信设备的非空闲频段。不同通信设备对频谱资源是否为空闲资源可以有不同的定义，此处不作为限定。

通信设备的干扰相关设备是与该通信设备的通信构成干扰的设备。干扰相关设备可根据对通信设备的干扰程度来定义。当另一设备对通信设备的干扰大于一定门限值时，所述另一设备就是通信设备的干扰相关设备。干扰相关设备如何定义可根据具体的应用情况来决定，关键是判断一个设备的干扰信号是否会影响另一设备的工作。

为了更清楚地对干扰相关设备的定义进行解释，下面以蜂窝式通信系统为例进行说明。可以理解，相关方法经过改进后也可应用于分布式通信系统等其它种类通信系统，此处不作为限定。图5是本发明实施例三的一种通信设备的覆盖范围与干扰范围示意图。所述通信设备51可以是一基站，其周围一定范围为其通信覆盖范围52，该范围内的服务设备可通过通信设备51接入到通信网络，而在覆盖范围52外的服务设备不能通过通信设备51接入到通信网络。也就是说，在覆盖范围52内，通信设备51的信号功率必须大于一定门限值P1，以便其服务设备能清楚接收其信号。所述服务设备可以是终端或用户设备。图5内同样显示了通信设备51的干扰范围53，在干扰范围53之外，通信设备51的信号功率小于一门限值P2，以避免对其它设备形成干扰。通常情况下，门限值P1大于门限值P2；而干扰范围53通常要大于覆盖范围52。优选地，可进行如下定义，当一个通信设备A的覆盖范围与另一通信设备B的干扰范围存在重叠时，或者当一个通信设备A的干扰范围与另一通信设备B的覆盖范围存在重叠时，则通信设备A与通信设备B互为对方的干扰相关设备。图6是本发明实施例三的一种通信设备的干扰相关设备的示意图。在图6内，通信设备61拥有覆盖范围62和干扰范围63；通信设备64拥有覆盖范围65和干扰范围66；通信设备67拥有覆盖范围68和干扰范围69。可以看到通信设备61的覆盖范围62与通信设备64的干扰范围66存在重叠，则通信设备61与通信设备64互为对方的干扰相关设备。通信设备61的覆盖范围62与通信设备67的干扰范围69不存在重叠，且通信设备61的干扰范围63与通信设备67的覆盖范围68也不存在重叠，则通信设备61与通信设备67不是对方的干扰相关设备。

干扰相关设备的定义也可考虑通信设备类型的不同，通常情况下，同类设备间由于在设计时会考虑同类设备间的干扰避免问题，因此相互间的干扰较小。而不同类型的设备间通常不会考虑相互干扰避免的问题，因此干扰较大。如果一个通信设备覆盖范围与另一通信设备的干扰范围甚至覆盖范围出现重叠，但两个通信设备是同类设备，彼此干扰较小，并不影响对方工作，则两个通信设备互不构成对方的干扰相关设备。通常情况下，通信干扰过程发生在不同类型设备间，但同类设备间的干扰也可能存在，此处不做为限定。

S33：管理设备从所述空闲频段中选择一频段分配给所述通信设备。

管理设备在选择空闲频段时，可根据通信设备提供的需要分配的带宽为该通信设备选择空闲频段。管理设备可从数据库中找到多个空闲频段，并选则一带宽大于需要分配的带宽的频段并分配给所述通信设备。可以理解，当仅存在唯一一个空闲频段时，通信设备可将该唯一的空闲频段确定为待分配频段。所述选择的频段内可包含多个信道C1，每个信道C1可包括至少一个最小子信道C2。如果一个信道C1内存在多个最小子信道C2，则多个最小子信道C2间可以为连续的，也可以不连续。上述最小子信道可以是动态频谱分配的最小单位。

如前面实施例所述，所选空闲频段可能已被多个不干扰所述通信设备正常工作的其它设备所使用。特别地，当多个通信设备的同类设备也在使用该频段时，彼此干扰可能很小，所述通信设备可与所述其同类设备通过时分复用的方式共同使用此空闲频段。当然，通过时分复用方式使用同一频段的互不干扰设备的数量可做出限定。例如，最多3个互不干扰的通信设备可通过时分复用使用一个频段，如果使用该频段的设备数量大于3个，管理设备可不将此频段分配给继续申请使用该频段的设备。优选地，所述管理设备在选择空闲频段时可将使用频率最低或使用设备数量最少的空闲频段分配给所述通信设备。例如，如果某一空闲频段未被任何设备使用，管理设备可优选将此频段分配给所述通信设备。

所述管理设备将所选空闲频段分配给所述通信设备后，可更新数据库内该通信设备或其相应覆盖范围内空闲频段的使用记录。所述管理设备可通知所述通信设备频谱分配成功并将为其分配的空闲频段的频率范围和使用情况等信息提供给所述通信设备。

S34：管理设备根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段。

当通信设备覆盖范围内不存在空闲频段，则管理设备可找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段。如前面实施例所述，通信设备覆盖范围内的非空闲频段已被至少一个通信设备的干扰相关设备所使用。可以理解，满足条件的非空闲频段通常可以有多个。

S35：管理设备从所述非空闲频段中选择一频段作为协商频段，向使用所述协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求。

当所述非空闲频段有一个时，管理设备可直接将此非空闲频段确定为协商频段；当所述非空闲频段有多个，管理设备可从中选择一个频段作为协商频段，并向使用所述协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求。优选地，管理设备可根据数据库信息获取使用非空闲频段的干扰相关设备的数量或非空闲频段被干扰相关设备使用的频率，并选择参与使用的干扰相关设备最少或被干扰相关设备使用频率最低的非空闲频段作为协商频段。这样选出的协商频段被使用的频率较低，可提高协商成功概率并缩短协商时间。

管理设备选定协商频段后，向使用所述选定协商频段的所有干扰相关设备发送频谱使用请求，请求对方允许将此频谱分配给有使用需求的通信设备。

S36：干扰相关设备决定是否接受管理设备的频谱使用请求，并向管理设备回复信息。

在一种具体实现方式中，干扰相关设备获得频谱使用请求后，根据自身对协商频段的使用时间和频段宽度决定是否接受所述频谱使用请求。在一种优选实施例中，干扰相关设备可判断当前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度之积是否大于一阈值；当所述协商频段的使用时间和协商频段宽度之积大于所述阈值时，接受所述频谱使用请求。所述阈值可根据具体应用设定。

干扰相关设备在做出决定后向管理设备回复信息。如果干扰相关设备接受所述频谱使用请求，发送一个使用许可信息，允许通信设备使用所述协商频段；如果干扰相关设备拒绝频谱使用请求，回复一个拒绝消息，拒绝通信设备使用其协商频段。进一步地，当干扰相关设备允许通信设备使用其协商频段后，将停止使用所述协商频段，可防止与通信设备产生干扰。

S37：管理设备获取干扰相关设备的回复信息，判断回复信息是否为使用许可信息，如果是，则执行S38；如果否，则管理设备重新执行S35。

S38：管理设备将所述协商频段分配给所述通信设备，并输出频谱分配成功消息。

管理设备在获得所述干扰相关设备的使用许可后，将所述协商频段分配给所述通信设备，并更新数据库内容。通常情况下，管理设备需要与使用协商频段的多个干扰相关设备进行协商，当收到所述多个干扰相关设备发送的使用许可后，将所述协商频段分配给所述通信设备。管理设备更新数据库的内容可包括：协商频段的相关信息和所述通信设备使用此协商频段的情况等。管理设备可输出频谱分配成功消息，通知所述通信设备频谱分配已经成功，管理设备也可将频谱分配成功消息发送给干扰相关设备。

在一种实现方式中，管理设备收到的多个干扰相关设备的回复信息中存在拒绝消息，则说明存在至少一个干扰相关设备不同意通信设备使用其正在使用的频段，则协商过程失败。管理设备可从通信设备覆盖范围内的非空闲频段中重新选择一频段作为协商频段并进行协商。

管理设备可依次协商多个非空闲频段，如果前一次协商不成功，可不断继续重新发起协商。在一种实现方式中，管理设备可记录通信设备覆盖范围内的多个非空闲频段的集合S₀，从集合S₀内找到参与使用的干扰设备最少的或被干扰设备使用率最低的频段进行协商，协商成功则为通信设备分配协商成功的频段，协商失败则为将此频段从集合S₀内删除，继续从集合S₀中找到参与使用的干扰设备最少的或被干扰设备使用率最低的频段进行协商，直到集合S₀的所有频段都协商失败，则管理设备可输出频谱分配失败信息给通信设备。

本实施例中管理设备根据通信设备的频谱分配请求，找到通信设备覆盖范围内的空闲频段并分配给通信设备，如果所述覆盖范围内不存在空闲频段，可找到一非空闲频段并与使用非空闲频段的其它设备进行协商，当得到所述其它设备的使用许可后，将协商成功的频段分配给通信设备，无需通信设备检测周围信道使用情况，实现方案简单，降低动态频谱分配的复杂度。

实施例四

图7为本发明的实施例四提供的另一种优选的动态频谱分配方法的流程示意图，该方法可包括：

S71：通信设备向管理设备发送频谱分配请求。

通信设备在需要使用频谱资源时，向管理设备发送频谱分配请求，并可在发送的频谱分配请求的同时将需要分配的带宽告知给所述管理设备。

S72：管理设备将其数据库信息提供给所述通信设备。

管理设备可在其数据库内找到通信设备的相关信息，并将通信设备覆盖范围内的信道使用情况及干扰相关设备情况等信息提供给所述通信设备。

S73：通信设备根据获得的数据库信息判断所述通信设备覆盖范围内是否存在空闲频段，如果是，则执行S74；如果否，则执行S76。

在一种具体实现方式中，通信设备可根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的信道频段集合以及通信设备的干扰相关设备。如果存在至少一个干扰相关设备正在使用通信设备覆盖范围内的某个频段，则对所述通信设备来说，此频段为非空闲频段；如果通信设备覆盖范围内的某个频段没有被通信设备的干扰相关设备使用，则对所述通信设备来说，该频段为空闲频段。所述干扰相关设备的定义可参照之前的实施例，此处不再赘述。

S74：通信设备从所述空闲频段中选择一频段作为待分配频段，并向管理设备发出频谱锁定请求。

通信设备在选择空闲频段时，可根据自身需要的带宽选择空闲频段，具体选择过程可与参照前面实施例，此处不再赘述。通信设备选择的频段内可包含多个信道C1，每个信道C1可包括至少一个最小子信道C2。最小子信道C2间可以为连续的，也可以不连续。可以理解，当仅存在唯一一个空闲频段时，通信设备可将该唯一的空闲频段确定为待分配频段。

通信设备选定待分配频段后，可向管理设备发出频谱锁定请求，请求对方锁定待分配频段，防止此待分配频段再被分配给其它设备使用。

S75：管理设备同意将待分配频段分配给通信设备，锁定此待分配频段。

管理设备如果同意将待分配频段分配给通信设备，可锁定此频段，被锁定后的频段不会被分配给其它通信设备。当管理设备收到其它设备的频谱分配请求后，其它设备可从管理设备出获知此待分配频段已被锁定，使其它设备不会参与该频段的协商或分配，提高通信设备频谱分配的成功率。管理设备锁定频谱成功后，可更新其数据库信息，例如可更新数据库内该通信设备或其相应覆盖范围内空闲频段的使用记录。管理设备可在数据更新后解除对该频段的锁定，以便其它设备可继续参与该频段的协商和分配。

在管理设备同意此次频谱分配后，通信设备可使用所述分配的频段。管理设备如果不同意将待分配频段分配给通信设备，也可反馈一消息给通信设备表明此次频谱分配不成功，则此频段不能被分配给通信设备。

S76：通信设备根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段。

当通信设备覆盖范围内不存在满足通信设备带宽需求的空闲频段时，则其可根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段。如前面实施例所述，通信设备覆盖范围内的非空闲频段已被至少一个通信设备的干扰相关设备所使用。可以理解，满足条件的非空闲频段可以有多个。

S77：通信设备从所述非空闲频段中选择一频段作为协商频段，并向管理设备发送频段锁定请求，请求向管理设备锁定该协商频段。

当所述非空闲频段有一个时，通信设备可直接将此非空闲频段确定为协商频段；当所述非空闲频段有多个，通信设备可从中选择一个频段作为协商频段，并向使用所述协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求。优选地，管理设备可根据数据库信息获取使用非空闲频段的干扰相关设备的数量或非空闲频段被干扰相关设备使用的频率，并选择参与使用的干扰相关设备最少或被干扰相关设备使用频率最低的非空闲频段作为协商频段。这样选出的协商频段被使用的频率较低，可提高协商成功概率并缩短协商时间。

在一种实现方式中，通信设备可请求锁定所述协商频段，被锁定的频段不会被分配给其它设备，其它设备也不会参与该锁定频段的协商或分配，可提高通信设备协商此频段的成功率。在另一种实现方式中，通信设备向管理设备发送的频段锁定请求可指定本次锁定所针对的设备，锁定成功后，其它设备将不能锁定已被通信设备锁定的设备。例如，设备A希望使用某一频段，可向正在使用该频段的设备B和C发起协商，并锁定这两个设备B和C。如果设备D也希望使用该频段，同样需要向设备B和C进行协商，并锁定设备B和C。由于设备B和C已被设备A锁定，设备D的锁定行为将会失败，这意味着设备D协商此频段使用权的努力将会失败。以上实现方式可有效避免其它设备对正在进行频段协商的设备造成干扰，提高频段协商的效率与成功率。

S78：通信设备向使用所述协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求。

通信设备可在管理设备锁定协商频段成功后向所述干扰相关设备发送频谱使用请求，如果管理设备锁定协商频段失败，通信设备可重新选择一协商频段并发起协商过程。

在一种具体实现中，还可能出现频段锁定不成功，此时可能有其它设备正在协商该频段的使用权，则通信设备暂时不能协商该频段使用权，此时通信设备可重新选择一非空闲频段并发起协商过程。

S79：干扰相关设备决定是否接受通信设备的频谱使用请求，并向通信设备回复信息。

在一种具体实现方式中，干扰相关设备获得频谱使用请求后，根据自身对协商频段的使用时间和频段宽度决定是否接受所述频谱使用请求。干扰相关设备决定是否接受所述频谱使用请求的过程在前述实施例中已经描述，此处不再赘述。干扰相关设备可允许或不允许通信设备使用其协商频段。当干扰相关设备允许通信设备使用其协商频段时，干扰相关设备可停止使用所述协商频段，可防止与通信设备产生干扰。

S710：通信设备获取干扰相关设备的回复信息，判断回复信息是否为使用许可信息，如果是，则执行S711；如果否，则重复执行S77。

S711：通信设备向管理设备输出频谱分配成功消息。

通常情况下，通信设备需要与使用协商频段的多个干扰相关设备进行协商，当收到所述多个干扰相关设备发送的使用许可后，表明参与协商的干扰相关设备都同意此次频谱分配，通信设备可输出频谱分配成功消息。

S712：管理设备解除对所述协商频段的锁定，输出分配成功回复消息。

管理设备收到通信设备的分配成功消息，解除对所述协商频段的锁定，以便其它设备能参与该频段的协商与分配。管理设备还可更新其数据库信息，其更新数据库的内容可包括：协商频段的相关信息和所述通信设备使用此协商频段的情况等。

S713：通信设备接受所述管理设备分配的所述协商频段。

通信设备可收到所述输出分配成功回复消息，从而得知管理设备同意通信设备使用所述协商频段，通信设备可接受此分配结果并开始使用此分配成功的所述协商频段或将所述协商频段提供给其它设备使用。

在一种具体实现中，当通信设备收到的多个干扰相关设备的回复信息中存在拒绝消息，则说明存在至少一个干扰相关设备不同意通信设备使用其正在使用的协商频段，则可判定此次协商过程失败，通信设备不能使用协商频段。此时通信设备可重新选择一非空闲频段并发起协商过程。

本实施例中的通信设备可依次协商多个非空闲频段，如果前一次协商不成功，可不断继续重新发起协商。具体地，通信设备可记录通信设备覆盖范围内的多个非空闲频段的集合S₀，从集合S₀内找到参与使用的干扰设备最少的或被干扰设备使用率最低的频段进行协商，协商成功则为通信设备分配协商成功的频段，协商失败则为将此频段从集合S₀内删除，继续从集合S₀中找到参与使用的干扰设备最少的或被干扰设备使用率最低的频段进行协商，直到集合S₀的所有频段都协商失败，则管理设备可输出频谱分配失败信息给通信设备。可以理解，上述实施例提到的频段可包括多个信道，每个信道可包括至少一个最小子信道，所述最小子信道可以是动态频谱分配的最小单位。

本实施例中通信设备根据数据库信息找到其覆盖范围内的空闲频段并请求管理设备为其分配空闲频段以便进行通信，如果所述覆盖范围内不存在空闲频段，可找到一非空闲频段并与使用非空闲频段的其它设备进行协商，当得到所述其它设备的使用许可后，请求管理设备为其分配协商成功的频段，无需通信设备检测周围信道使用情况，实现方案简单，降低动态频谱分配的复杂度。

实施例五

本发明的实施例五还提供一种优选的动态频谱分配系统的示意图，该系统可包括：至少一个通信设备和管理设备。所述至少一个通信设备可通过网络与管理设备相连，上述每个通信设备间可通过网络相连。具体地，通信设备间或通信设备与管理设备间可通过TCP/IP(Transmission Control Protocol/IntemetProtocol，传输控制/网际)协议进行彼此的信息交互。所述管理设备可与一数据库设备相连，所述数据库设备内可存储有每个通信设备81的相关信息，如每个通信设备81覆盖范围内的信道使用情况等信息。管理设备82可通过查询数据库设备83获得数据库中的信息。所述通信设备81通常可以是固定设备或移动设备，所述通信系统可利用前面实施例所述的方法进行频谱资源的分配。

在一种优选实现方式中，与管理设备相连的进行频段协商的通信设备可以是频谱协商管理实体(SNME，Spectrum Negotiation and Management Entity)。图8是本发明实施例五的一种动态频谱分配系统的示意图。所述频谱协商管理实体81与管理设备82进行频谱的协商与分配，频谱协商管理实体81在频谱分配成功后，可通知与其相连的通信收发设备84。频谱协商管理实体81的功能是实现频谱的协商与分配，在分配频谱成功后，所述通信收发设备84可利用所分配的频段进行通信，所述通信收发设备84可以是基站，其功能是利用频谱协商管理实体81分配成功的频段收发信息。可以理解，与每个频谱协商管理实体81相连的通信收发设备84可以有多个。所述频谱协商管理实体81可以是一个单独的通信设备，只承担频谱协商与分配任务，也可与通信收发设备84集成在一个通信设备85中。当频谱协商管理实体81与通信收发设备84集成在所述通信设备85中时，所述通信设备85可同时拥有分配频谱和利用分配成功的频段实现通信的功能。所述通信设备85可利用前面实施例所述的方法实现频谱的协商与分配并利用分配成功的频段与其它通信设备85通信。通信设备85可以是固定或移动通信设备，如基站、中继基站等。

实施例六

图9是本发明实施例六的一种动态频谱分配设备90的结构示意图。所述动态频谱分配设备90可包括：

查找模块91，用于根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段；

选择模块92，用于从所述非空闲频段中选择一频段作为协商频段，向使用所述协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求；

许可接收模块93，用于获取所述干扰相关设备的使用许可，所述使用许可是对所述频谱使用请求的响应。

本实施例的动态频谱分配设备90根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段，向使用非空闲频段的干扰相关设备发起协商，以便获得非空闲频段使用权，可方便地实现动态频谱分配，可满足通信设备的频谱使用需求。

进一步地，所述选择模块92还可用于：在获得所述干扰相关设备的拒绝消息后，从所述非空闲频段中重新选择一频段作为协商频段，并向使用该重选的协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求。选择模块92可在频谱协商不成功时重新选择频段进行协商，直到所述动态频谱分配设备获得其所需要的频谱资源。

在一种优选的实现方式中，所述动态频谱分配设备可以是管理设备。图10是本发明实施例六的一种管理设备100的结构示意图。与图9类似，所述管理设备100可包括：查找模块101、选择模块102和许可接收模块103，还可进一步包括：

请求获取模块104，用于获取所述通信设备的频谱分配请求；

分配模块105，用于在获得所述干扰相关设备的使用许可后，将所述协商频段分配给所述通信设备。

进一步地，所述管理设备100还可进一步包括：更新模块，用于在获得所述干扰相关设备的使用许可后，更新所述数据库内协商频段的相关信息。管理设备跟新数据库信息，保证数据库信息的准确性。

在另一种优选的实现方式中，所述动态频谱分配设备可以是通信设备，图11是本发明实施例六的一种通信设备110的结构示意图。与图9类似，所述通信设备110可包括：查找模块111、选择模块112和许可接收模块113，还可进一步包括：

信息获取模块114，用于获取所述数据库信息；

分配接受模块115，用于在获得所述干扰相关设备的使用许可后，接受管理设备分配的所述协商频段。

进一步地，所述通信设备110可包括：锁定模块，用于向所述管理设备发送锁定请求，以请求对所述协商频段进行锁定。协商频段被锁定后，其它设备将不会参与此协商频段的协商与分配，可提高通信设备110频谱分配成功率。所述通信设备110可以是基站、中级基站等各类固定或移动通信设备。

实施例七

图12是本发明实施例七的一种通信设备120的结构示意图。所述通信设备120包括：

请求接收模块121，用于获取频谱使用请求，所述频谱使用请求中包括协商频段的信息；

决定模块122，用于根据当前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度决定是否接受所述频谱使用请求；

发送模块123，用于在接受所述频谱使用请求时，发送使用许可。

本实施例的通信设备120可获取其它通信设备或管理设备的频谱使用请求，根据自身对协商频段使用时间和频段宽度决定是否允许请求方使用此频段，使该通信设备长期占用大量频段的可能性降低，提高频谱分配的公平性，以满足其它通信设备的频谱使用需求。

进一步地，所述决定模块122还包括：

决定模块122判断当前使用的所述协商频段的使用时间和协商频段宽度之积是否大于一阈值来决定是否允许请求方使用其正在使用的频谱，使当前通信设备长期占用大量频段的可能性降低。本实施例中，通信设备120在允许对方使用协商频段后，可退出对所述协商频段的使用，以防止对其它设备形成干扰。所述通信设备120可以是基站、中级基站等各类固定或移动式通信设备。

本实施例的动态频谱分配方法系统及相关设备可适用于各种类型的动态频谱分配过程。在一种典型的动态频谱分配应用中，所述系统内各设备间可通过协商分配电视空闲频段(TV White Space)获得电视空闲频段中某一段频谱资源的使用权。获得动态频谱资源使用权的设备可将其获得使用权转让给其它设备或与其它设备共享。现有测量表明，在大部分区域，已有的广播电视频段没有被完全使用，总是能够找到多个空闲电视频段。本实施例提供的动态频谱分配方案可为通信设备合理分配这些空白信道，使空闲的电视频段资源得到有效利用。

综上所述，本发明实施例可根据数据库信息选择一已被使用的非空闲频段，并与使用该频段的干扰相关设备进行协商以获取该频段使用权，可满足通信设备的频谱使用需求，且实现过程简单。

本领域普通技术人员可以理解上述方法实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件完成的，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种动态频谱分配方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

在根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段之前，还包括：获取所述通信设备的频谱分配请求；

在获得所述干扰相关设备的使用许可后，还包括：将所述协商频段分配给所述通信设备。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在获得所述干扰相关设备的使用许可后，还包括：

更新所述数据库内协商频段的相关信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

在根据数据库信息找到通信设备覆盖范围内的非空闲频段之前，还包括：获取所述数据库信息；

在获得所述干扰相关设备的使用许可后，还包括：接受管理设备分配的所述协商频段。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

向所述管理设备发送锁定请求，以请求对所述协商频段进行锁定。

6.如权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

在获得所述干扰相关设备的拒绝消息后，从所述非空闲频段中重新选择一频段作为协商频段，并向使用该重选的协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求。

7.一种动态频谱分配方法，其特征在于，包括：

通信设备在接受所述频谱使用请求时，发送使用许可；

8.一种动态频谱分配设备，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的动态频谱分配设备，其特征在于，所述动态频谱分配设备是管理设备，还包括：

请求获取模块，用于获取所述通信设备的频谱分配请求；

分配模块，用于在获得所述干扰相关设备的使用许可后，将所述协商频段分配给所述通信设备。

10.如权利要求9所述的动态频谱分配设备，其特征在于，还包括：

更新模块，用于在获得所述干扰相关设备的使用许可后，更新所述数据库内协商频段的相关信息。

11.如权利要求8所述的动态频谱分配设备，其特征在于，所述动态频谱分配设备是通信设备，还包括：

信息获取模块，用于获取所述数据库信息；

分配接受模块，用于在获得所述干扰相关设备的使用许可后，接受管理设备分配的所述协商频段。

12.如权利要求11所述的动态频谱分配设备，其特征在于，还包括：

锁定模块，用于向所述管理设备发送锁定请求，以请求对所述协商频段进行锁定。

13.如权利要求8至12中任一项所述的动态频谱分配设备，其特征在于，所述选择模块还用于：在获得所述干扰相关设备的拒绝消息后，从所述非空闲频段中重新选择一频段作为协商频段，并向使用该重选的协商频段的干扰相关设备发送频谱使用请求。

14.一种通信设备，其特征在于，包括：

所述决定模块包括：