一种多段式频谱资源分配方法

1.一种多段式频谱资源分配方法，其特征在于：包括如下：
步骤一，初始化并收集可用频谱，并将这些可用频谱进行存储；
步骤二，计算步骤一中存储的可用频谱的信道带宽，并根据每个可用频谱的信道带宽大小对可用频谱进行分组，分为大带宽组、中带宽组以及小带宽组，之后将分组好的可用频谱进行编号；
步骤三，分配时优先分配大带宽组内的可用频谱给认知用户，同时检测认知用户在一段时间内的占用带宽，若占用带宽等于被分配的大带宽组内的可用频谱的信道带宽，则分配完成，若占用带宽小于被分配的大带宽组内的可用频谱的信道带宽且小于被分配的大带宽组内的可用频谱的信道带宽的一半，则修改分配，分配中带宽组内的可用频谱给认知用户，并检测该认知用户在一段时间内的占用带宽，若占用带宽等于被分配的中带宽组内的可用频谱的信道带宽，则分配完成，若占用带宽小于被分配的中带宽组内的可用频谱的信道带宽且小于被分配的中带宽组内的可用频谱的信道带宽的一半，则修改分配，分配小带宽组内的可用频谱给认知用户，分配完成；
步骤四，每隔一段时间检测认知用户在通讯过程中的占用带宽，若检测到一段时间内认知用户占用被分配可用频谱的信道带宽的全部带宽，则修改分配，将原先分配的小带宽组内的可用频谱修改为新分配的中带宽组内的可用频谱，或原先分配的中带宽组内的可用频谱修改为新分配的大带宽组内的可用频谱，其中，在将小带宽组内的可用频谱修改为中带宽组内的可用频谱之后，继续检测同样长的时间段内的认知用户的占用带宽，若检测到该同样长的时间段内认知用户占用被分配可用频谱的信道带宽的全部带宽，则继续修改分配，将原先分配的中带宽组内的可用频谱修改为新分配的大带宽组内的可用频谱，同时，若检测到一段时间内认知用户仅占用被分配可用频谱的信道带宽的一半带宽或以下，则修改分配，将原先分配的大带宽组内的可用频谱修改为新分配的中带宽组内的可用频谱，或原先分配的中带宽组内的可用频谱修改为小带宽组内的可用频谱，其中，在大带宽组内的可用频谱修改为中带宽组内的可用频谱之后，继续检测同样长的时间段内的认知用户的占用带宽，若检测到该同样长的时间段内认知用户仅占用被分配可用频谱的信道带宽的一半带宽或以下，则修改分配，将原先分配的中带宽组内的可用频谱修改为新分配的小带宽组内的可用频谱。
2.根据权利要求1所述的多段式频谱资源分配方法，其特征在于：所述步骤三中的检测认知用户占用带宽的步骤包括如下：
步骤三一，设置一检测时间t，并检测认知用户在使用信道的时候，t时间内的认知用户所传输的数据量a；
步骤三二，根据以下公式计算出认知用户在使用信道时的占用带宽W；公式如下：
其中，W为认知用户的占用带宽，t为检测时间，a为t时间内的认知用户所传输的数据量；
步骤三三，将认知用户在使用信道时的占用带宽W除以被分配的可用频谱的信道带宽W1，获得认知用户在使用信道的时候所占用的信道带宽比b；
其中，步骤三中检测一段时间内认知用户的占用带宽是否等于被分配的可用频谱的信道带宽，即判断信道带宽比b的值是否等于1，或是检测一段时间内认知用户的占用带宽是否小于被分配的可用频谱的信道带宽且小于被分配的可用频谱的信道带宽的一半，即判断信道带宽比b的值是否小于0.5。
3.根据权利要求1或2所述的多段式频谱资源分配方法，其特征在于：所述步骤四中的检测带宽的时间间隔由以下公式计算得出：
其中，TD为检测带宽的时间间隔，W1为被分配的可用频谱的信道带宽，c为预先设置的常数。
4.根据权利要求1或2所述的多段式频谱资源分配方法，其特征在于：所述步骤三中优先分配步骤如下：
步骤三四，检测大带宽组内各个可用频谱的可使用级；
步骤三五，提取出大带宽组内可使用级最高的可用频谱的编号；
步骤三六，将步骤三五中提取的可用频谱的编号对应的可用频谱作为优先分配的可用频谱，在一个认知用户优先分配完成以后，返回步骤三四重新检测可用频谱的可使用级。
5.根据权利要求4所述的多段式频谱资源分配方法，其特征在于：所述步骤三四的可用频谱的可使用级由以下公式计算得出：
X＝0.7tx+0.3yx；
其中，X为可使用级的值，X的值越大，则可使用级越低，yx为在一段时间内主用户使用频谱的次数，tx为主用户每次使用该频谱的持续时间。
6.根据权利要求3所述的多段式频谱资源分配方法，其特征在于：所述步骤三中优先分配步骤如下：
步骤三四，检测大带宽组内各个可用频谱的可使用级；
步骤三五，提取出大带宽组内可使用级最高的可用频谱的编号；
步骤三六，将步骤三五中提取的可用频谱的编号对应的可用频谱作为优先分配的可用频谱，在一个认知用户优先分配完成以后，返回步骤三四重新检测可用频谱的可使用级。
7.根据权利要求6所述的多段式频谱资源分配方法，其特征在于：所述步骤三四的可用频谱的可使用级由以下公式计算得出：
X＝0.7tx+0.3yx；
其中，X为可使用级的值，X的值越大，则可使用级越低，yx为在一段时间内主用户使用频谱的次数，tx为主用户每次使用该频谱的持续时间。
8.根据权利要求1或2所述的多段式频谱资源分配方法，其特征在于：所述步骤二中每个可用频谱的编号方式是先分组再编号，每个可用频谱的编号的组成为“组别+数字”。

一种多段式频谱资源分配方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种分配方法，更具体的说是涉及一种多段式频谱资源分配方法。\n背景技术\n[0002] 无线通信中频谱资源是非常重要的基础，而由于现在的无线通信技术的普及，目前现有的频谱资源基本上分配殆尽，而接下来随着无线通信业务需求的快速增长，目前可分配频谱资源变得越来越稀缺，特别是随着无线局域网、无线个域网等技术的迅猛发展，各种数据及多媒体业务对带宽的需求也越来越迫切。\n[0003] 因而现有提出了一种认知无线电，通过利用每个分配的频谱空闲时候来满足人们对频谱资源的要求，而在认知无线电工作的过程中主要分为2种用户，一种为主用户，既是该频谱资源的授权用户，另一种是认知用户，就是频谱资源的未授权用户，通过频谱分配算法将认知用户分配到空闲的主用户的频谱上，在该频谱主用户需要使用的时候，再将该认知用户跳频到另外一个频谱上，然而现有的频谱分配算法就是在分配频谱的时候，是将空闲的频谱随机分配到的需要通讯的认知用户上，因而每个认知用户所分配到的频谱的带宽都是不一定的，因此很容易出现将小带宽的频谱分配到需要传输大数据的认知用户，导致认知用户数据传输慢的问题，将大带宽的频谱分配到不需要传输大量数据的认知用户，就会出现认知用户只使用到一部分的带宽，而导致频谱带宽浪费的问题。\n发明内容\n[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够很好的将对应带宽的频谱分配到对应的认知用户的多段式频谱资源分配方法。\n[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种多段式频谱资源分配方法，包括如下：\n[0006] 步骤一，初始化并收集可用频谱，并将这些可用频谱进行存储；\n[0007] 步骤二，计算步骤一中存储的可用频谱内信道的带宽，并根据每个可用频谱的信道带宽大小对可用频谱进行编号，同时将编号的频谱根据带宽进行分组，分为大带宽组、中带宽组以及小带宽组；\n[0008] 步骤三，分配时优先分配大带宽组内的大带宽频谱给认知用户，同时检测认知用户在一段时间内的占用带宽，若占用带宽等于信道带宽，则分配完成，若占用带宽小于信道的带宽且小于信道的带宽一半，则修改分配，分配中带宽组内的中带宽频谱给认知用户，并检测该认知用户在一端时间内的占用带宽，若占用带宽等于信道带宽，则分配完成，若占用带宽小于信道的带宽且小于信道的带宽一半，则修改分配，分配小带宽组内的带宽给认知用户，分配完成；\n[0009] 步骤四，每隔一段时间检测认知用户在通讯过程中的信道带宽，若检测到一段时间内认知用户完全占用频谱内信道的全部带宽，则修改分配，将小带宽修改为中带宽，中带宽修改为大带宽，其中，在将小带宽修改为中带宽之后，继续检测同样时间段内的认知用户所占用带宽，若检测到一段时间内认知用户完全占用频谱内信道的全部带宽，则继续修改分配，将中带宽修改为大带宽，同时，若检测到一段时间内认知用户仅占用信道带宽的一半带宽或以下，则修改分配，将大带宽修改为中带宽，中带宽修改为小带宽，其中，在大带宽修改为中带宽之后，继续检测同样时间段内的认知用户所占用带宽，若检测到一段时间内认知用户仅占用信道带宽的一半带宽或以下，则修改分配，将中带宽修改为小带宽。\n[0010] 作为本发明的进一步改进，所述步骤三中的检测用户占用信道带宽的步骤包括如下：\n[0011] 步骤三一，设置一检测时间t，并检测认知用户在使用信道的时候，t时间内的认知用户所传输的数据量a；\n[0012] 步骤三二，根据以下公式计算出认知用户在使用信道的时候所占用的信道带宽W；\n公式如下：\n[0013]\n[0014] 其中，W为认知用户占用的信道带宽，t为检测时间，a为t时间内的认知用户所传输的数据量；\n[0015] 步骤三三，将认知用户在使用信道的时候所占用的信道带宽W除于对应信道的带宽W1，获得认知用户在使用信道的时候所占用的信道带宽比b；\n[0016] 其中，步骤四中检测一段时间内认知用户占用的信道带宽是否占用信道的全部带宽，即是判断信道带宽比b的值是否等于1，或是检测一段时间内认知用户占用的信道带宽是否仅占用信道的一半带宽，即是判断信道带宽比b的值是否等于或小于0.5。\n[0017] 作为本发明的进一步改进，所述步骤四中的检测带宽时间间隔由以下公式计算得出：\n[0018]\n[0019] 其中，TD为检测带宽的时间间隔，WD为检测的信道所对应的带宽，c为预先设置的常数。\n[0020] 作为本发明的进一步改进，所述步骤三中优先分配步骤如下：\n[0021] 步骤三四，检测大带宽组内各个频谱的可使用级；\n[0022] 步骤三五，提取出大带宽组内可使用级最高的对应频谱编号；\n[0023] 步骤三六，将步骤三五中提取的频谱编号的对应频谱作为优先分配频谱，在一个认知用户优先分配完成以后，返回步骤三四重新检测频谱的使用频率。\n[0024] 作为本发明的进一步改进，所述步骤三四的频谱的可使用级有以下公式计算得出：\n[0025] X＝0.7tx+0.3yx；\n[0026] 其中，X为可使用级，X的值越大，则可使用级越低，yx为在一段时间内主用户使用频谱的次数，tx为主用户每次使用该频谱的持续时间。\n[0027] 作为本发明的进一步改进，所述步骤二中每个频谱的编号方式是先分组再编号，每个频谱的编号的组成为“组别+数字”。\n[0028] 本发明的有益效果，通过步骤一和步骤二的设置，就可以将现有的频谱按照其内的信道的带宽进行有效的分组，并且在分组之后进行编号，以为后期的分配做好铺垫，之后通过步骤三的设置就可以有效的实现先分配后检测认知用户所需带宽的效果，这样就能够很好的实现根据认知用户使用时所需的带宽分配相对应带宽的频谱，如此便可以有效的避免现有技术中的频谱分配方法所出现的将大带宽的频谱分配给带宽需求小的认知用户导致带宽资源浪费的问题，同时还可以避免出现将小带宽的频谱分配给需要大带宽的认知用户导致认知用户数据传输慢占用频谱时间长的问题，而通过步骤四的设置，便可以在认知用户使用频谱的过程中检测认知用户的带宽需求变化，并根据变化分配适当带宽频谱给认知用户，如此便能够进一步避免出现将大带宽的频谱分配给带宽需求小的认知用户导致带宽资源浪费的问题，以及避免出现将小带宽的频谱分配给需要大带宽的认知用户导致认知用户数据传输慢占用频谱时间长的问题。\n具体实施方式\n[0029] 下面将所给出的实施例对本发明做进一步的详述。\n[0030] 本实施例的一种多段式频谱资源分配方法，包括如下：\n[0031] 步骤一，初始化并收集可用频谱，并将这些可用频谱进行存储；\n[0032] 步骤二，计算步骤一中存储的可用频谱内信道的带宽，并根据每个可用频谱的信道带宽大小对可用频谱进行编号，同时将编号的频谱根据带宽进行分组，分为大带宽组、中带宽组以及小带宽组；\n[0033] 步骤三，分配时优先分配大带宽组内的大带宽频谱给认知用户，同时检测认知用户在一段时间内的占用带宽，若占用带宽等于信道带宽，则分配完成，若占用带宽小于信道的带宽且小于信道的带宽一半，则修改分配，分配中带宽组内的中带宽频谱给认知用户，并检测该认知用户在一端时间内的占用带宽，若占用带宽等于信道带宽，则分配完成，若占用带宽小于信道的带宽且小于信道的带宽一半，则修改分配，分配小带宽组内的带宽给认知用户，分配完成；\n[0034] 步骤四，每隔一段时间检测认知用户在通讯过程中的信道带宽，若检测到一段时间内认知用户完全占用频谱内信道的全部带宽，则修改分配，将小带宽修改为中带宽，中带宽修改为大带宽，其中，在将小带宽修改为中带宽之后，继续检测同样时间段内的认知用户所占用带宽，若检测到一段时间内认知用户完全占用频谱内信道的全部带宽，则继续修改分配，将中带宽修改为大带宽，同时，若检测到一段时间内认知用户仅占用信道带宽的一半带宽或以下，则修改分配，将大带宽修改为中带宽，中带宽修改为小带宽，其中，在大带宽修改为中带宽之后，继续检测同样时间段内的认知用户所占用带宽，若检测到一段时间内认知用户仅占用信道带宽的一半带宽或以下，则修改分配，将中带宽修改为小带宽，在使用本实施例的资源分配方法的时候，首先通过步骤一采集现有的一些可用频谱，然后将这些频谱进行存放，然后通过步骤二的设置就可以将步骤一中所收集到的频谱按照大带宽组、中带宽组以及小带宽组进行分组，其中本实施例中的大带宽组适用于认知用户看电影、下载等需要大量数据传输的频谱，而中带宽组则适用于认知用户网页浏览等数据传输不多的频谱，而小带宽组则是适用于用户在使用一些聊天软件所需要产生的数据传输，这样通过三组带宽频谱的设置，可以基本涵盖一个认知用户的使用网络全部需求，为后面根据认知用户的使用方式按需分配带宽打好了铺垫，之后在通过步骤三的设置，采用优先分配大带宽频谱的方式，可以保证不会影响到认知用户的使用，之后通过检测在一段时间内的占用带宽，便可以分辨出来认知用户在使用无线网络方式，之后便根据这个方式进行调整，例如，假设某一个认知用此时需要使用网络进行聊天，那么本实施例的方法就会从大带宽组内选出一个大带宽的频谱给这个认知用户，然后由于认知用户只将网络用于聊天，因此其所产生的数据量不可能占用全部带宽，所以就表示该认知用户使用这个频谱会导致资源浪费，因而对其重新分配，将其从大带宽频谱中跳出，分配中带宽组内的中带宽频谱给该认知用户，原来的大带宽频谱以备给需要进行大数据传输的认知用户使用，而后面又检测到该认知用户所占用的带宽比信道的带宽小，就表示此时的认知用户使用中带宽频谱也会导致资源浪费，因此小带宽的频谱更加适用于这个认知用户，之后将该认知用户从中带宽频谱跳到小带宽频谱，如此便能够很好的避免现有技术中出现的频谱带宽资源浪费的问题；而之后通过步骤四的设置，就可以隔一段时间去检测认知用户所占用的带宽，然后根据这个占用带宽继续调整，分配当前认知用户所需要的带宽对应的频谱给认知用户，避免认知用户占用过小的带宽导致带宽资源浪费，或是带宽不够用导致认知用户数据传输过慢的问题，例如上述的聊天的认知用户，后其需要下载数据，这时候，小带宽的频谱就会被完全占满，同时还持续很长一段时间，因而就表示此时的小带宽频谱的带宽已经不够认知用户使用，因此转换成中带宽，然而由于认知用户正在使用下载，因此中带宽也会被完全占满，同时持续很长一段时间，因而就表示此时的中带宽频谱的带宽也不能够满足该认知用户，最后跳到大带宽频谱，如此便能够很好的实现根据认知用户的带宽使用情况对频谱的分配进行调整的效果，进一步避免现有技术中出现的频谱资源浪费和带宽不够认知用户使用导致认知用户数据传输慢的问题。\n[0035] 作为改进的一种具体实施方式，所述步骤三中的检测用户占用信道带宽的步骤包括如下：\n[0036] 步骤三一，设置一检测时间t，并检测认知用户在使用信道的时候，t时间内的认知用户所传输的数据量a；\n[0037] 步骤三二，根据以下公式计算出认知用户在使用信道的时候所占用的信道带宽W；\n公式如下：\n[0038]\n[0039] 其中，W为认知用户占用的信道带宽，t为检测时间，a为t时间内的认知用户所传输的数据量；\n[0040] 步骤三三，将认知用户在使用信道的时候所占用的信道带宽W除于对应信道的带宽W1，获得认知用户在使用信道的时候所占用的信道带宽比b；\n[0041] 其中，步骤三和四中检测一段时间内认知用户占用的信道带宽是否占用信道的全部带宽，即是判断信道带宽比b的值是否等于1，或是检测一段时间内认知用户占用的信道带宽是否仅占用信道的一半带宽，即是判断信道带宽比b的值是否等于或小于0.5，通过上述步骤的设置就可以将认知用户通信的过程中所占用的带宽与频谱带宽的关系通过数字的方式体现出来，如此便能够更好的便于计算机对于占用带宽和频谱带宽之间进行判断，而通过公式 的设置，可以实现通过检测一段时间的通过的数据量的方式来实现检测占用带宽的效果，其内的数据量a可以通过计算机内部检测的方式获得，而时间t则可以利用计算机内部的计时器来实现检测，如此就能够简单有效的完成带宽的检测。\n[0042] 作为改进的一种具体实施方式，：所述步骤四中的检测带宽时间间隔由以下公式计算得出：\n[0043]\n[0044] 其中，TD为检测带宽的时间间隔，WD为检测的信道所对应的带宽，c为预先设置的常数，通过上述公式可以将检测带宽时间间隔与频谱的带宽关联起来，并且两者之间成反比的关系，主要是频谱带宽越大越容易分配出去，因此在通信的过程中需要尽可能多的保留大带宽的频谱未被分配出去，所以在这里采用将带宽进行倒数的方式，这样在带宽越大的时候，检测的时间间隔就越短，这样就能够很好的实现及时的将大带宽频谱内的小流量的认知用户及时的进行二次分配，如此便能够很好的实现保留尽可能多的大带宽的频谱的效果。\n[0045] 作为改进的一种具体实施方式，所述步骤三中优先分配步骤如下：\n[0046] 步骤三四，检测大带宽组内各个频谱的可使用级；\n[0047] 步骤三五，提取出大带宽组内可使用级最高的对应频谱编号；\n[0048] 步骤三六，将步骤三五中提取的频谱编号的对应频谱作为优先分配频谱，在一个认知用户优先分配完成以后，返回步骤三四重新检测频谱的使用频率，通过上述步骤就可以从大带宽组内的频谱选出一个作为临时分配频谱，而采用可使用级的设置，就可以避免选择了不怎么方便使用的频谱作为临时频谱导致的频谱分配过程出现紊乱的问题，同时还会影响到用户对于频谱的使用体验。\n[0049] 作为改进的一种具体实施方式，所述步骤三四的频谱的可使用级有以下公式计算得出：\n[0050] X＝0.7tx+0.3yx；\n[0051] 其中，X为可使用级，X的值越大，则可使用级越低，yx为在一段时间内主用户使用频谱的次数，tx为主用户每次使用该频谱的持续时间，频谱的可使用与否，主要体现在这个频谱在一段时间内被占用的次数以及每次的时间长短，次数越多，时间越长就表示这个可使用级越低，而在作为临时分配频谱的过程中，单次使用时间越长对于作为临时频谱的分配的影响也就越大，因而在上述公式中采用单次时间与使用次数7比3的方式，能够更好的计算出符合作为临时分配频谱的可使用级。\n[0052] 作为改进的一种具体实施方式，所述步骤二中每个频谱的编号方式是先分组再编号，每个频谱的编号的组成为“组别+数字”，采用上述编号方式可以实现计算机一次性找到的效果，增加了本实施例的方法的运行效率，例如本实施例中可以将大带宽组、中带宽组以及小带宽组分别编为A、B、C三组，每组内的频谱又按阿拉伯数字进行编号，即频谱的编号为A1、A2、A3或是B1、B2、B3或是C1、C2、C3等，这样在计算机需要分配A3号频谱的时候，计算机就可以根据A3编号直接找到这个频谱，而不需要先找到A组然后再找到第三个频谱了，如此便可以增加运行效率。\n[0053] 综上所述，通过步骤一和步骤二的设置，就可以有效的采集到现有技术中的可用频谱，并根据现有的可用频谱根据带宽进行分组和编号，然后通过步骤三的设置，便可以有效的检测认知用户使用频谱的时候所需要的带宽，并按照带宽进行分配，而通过步骤四的设置，就可以有效的根据认知用户在使用的过程中的需求带宽的变化，重新分配新的带宽的频谱给认知用户，如此能够更好的避免现有技术中出现信道带宽资源浪费和认知用户需要使用大数据传输慢的问题。\n[0054] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。