频谱共享方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本公开涉及无线通信领域，尤其涉及一种频谱共享方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.为了实现广域覆盖和泛在互联，空天地一体化网络技术逐渐普及。在空天地一体化网络应用的过程中，由于是多种网络的融合，所以会使得本就匮乏的频谱进一步短缺。因此，需要采用频谱共享技术，其中，认知无线电技术在空天地一体化网络的应用已经被广泛研究了。然而，一方面，在空天地网络中，部分网络的服务质量要求较高，传统的频谱共享技术无法满足这些要求。另一方面，需求已经满足的网络可能有多余的资源，而传统的频谱共享技术无法把这些资源分配给其它网络。


技术实现要素：

3.本公开提供一种频谱共享方法、装置、设备及存储介质，至少在一定程度上克服了由于频谱共享所导致的当前网络质量较低的问题。
4.本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
5.根据本公开的一个方面，提供一种频谱共享方法，包括：确定第一小区内目标用户的接收信号；基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比；基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率；基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量；基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形。
6.在本公开的一个实施例中，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，包括：通过半定松弛方法以及高斯随机化方法基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量。
7.在本公开的一个实施例中，通过半定松弛方法以及高斯随机化方法基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，包括：基于半定松弛方法将第一预设公式以及预设约束转换为预设形式，预设形式能够
被建模系统识别；基于建模系统对预设形式的预设约束以及第一预设公式进行迭代；在辅助变量收敛的情况下，得到目标波束成形矩阵；基于高斯化随机方法将目标波束成形矩阵转化为目标波束成形向量。
8.在本公开的一个实施例中，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，方法还包括：确定空基网络对应用户的接收信号；基于空基网络对应用户的接收信号确定空基网络对应用户的信干噪比；基于空基网络对应用户的信干噪比确定空基网络对应用户的速率数据；基于空基网络对应用户的速率数据确定预设约束条件。
9.在本公开的一个实施例中，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，方法还包括：基于卫星终端的干扰温度确定预设约束条件。
10.在本公开的一个实施例中，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，方法还包括：基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区对应基站的发射功率；基于第一小区对应基站的发射功率确定预设约束条件。
11.在本公开的一个实施例中，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，方法还包括：确定空基网络对应基站的发射功率；基于空基网络对应基站的发射功率确定预设约束条件。
12.根据本公开的另一个方面，提供一种频谱共享装置，包括：第一确定模块，用于确定第一小区内目标用户的接收信号；第二确定模块，用于基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比；第三确定模块，用于基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率；第四确定模块，用于基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量；赋形模块，用于基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形。
13.在本公开的一个实施例中，第四确定模块，包括：第一确定单元，用于通过半定松弛方法以及高斯随机化方法基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和
速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量。
14.在本公开的一个实施例中，第一确定单元，包括：转换子单元，用于基于半定松弛方法将第一预设公式以及预设约束转换为预设形式，预设形式能够被建模系统识别；迭代子单元，用于基于建模系统对预设形式的预设约束以及第一预设公式进行迭代；确定子单元，用于在辅助变量收敛的情况下，得到目标波束成形矩阵；转化子单元，用于基于高斯化随机方法将目标波束成形矩阵转化为目标波束成形向量。
15.在本公开的一个实施例中，装置还包括：第五确定模块，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，用于确定空基网络对应用户的接收信号；第六确定模块，用于基于空基网络对应用户的接收信号确定空基网络对应用户的信干噪比；第七确定模块，用于基于空基网络对应用户的信干噪比确定空基网络对应用户的速率数据；第八确定模块，用于基于空基网络对应用户的速率数据确定预设约束条件。
16.在本公开的一个实施例中，装置还包括：第九确定模块，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，用于基于卫星终端的干扰温度确定预设约束条件。
17.在本公开的一个实施例中，装置还包括：第十确定模块，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，用于基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区对应基站的发射功率；第十一确定模块，用于基于第一小区对应基站的发射功率确定预设约束条件；在本公开的一个实施例中，装置还包括：第十二确定模块，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，用于确定空基网络对应基站的发射功率；第十三确定模块，用于基于空基网络对应基站的发射功率确定预设约束条件。
18.根据本公开的再一个方面，提供一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储处理器的可执行指令；其中，处理器配置为经由执行可执行指令来执行上述的频谱共享方法。
19.根据本公开的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程
序，计算机程序被处理器执行时实现上述的频谱共享方法。
20.本公开的实施例所提供的频谱共享方法，通过确定第一小区内目标用户的接收信号，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比，然后基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，然后基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形，通过对地面网络以及空基网络进行赋形，在满足卫星终端能承受的干扰、空基网络的网络质量、地面网络以及空基网络的基站的发射功率的约束条件下，能够在频谱共享中最大化地面网络的和速率。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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。
23.图1示出本公开实施例中一种频谱共享架构示意图。
24.图2示出本公开实施例中一种频谱共享方法流程示意图。
25.图3示出本公开实施例中另一种频谱共享方法流程示意图。
26.图4示出本公开实施例中再一种频谱共享方法流程示意图。
27.图5示出本公开实施例中又一种频谱共享方法流程示意图。
28.图6示出本公开实施例中又一种频谱共享方法流程示意图。
29.图7示出本公开实施例中又一种频谱共享方法流程示意图。
30.图8示出本公开实施例中又一种频谱共享方法流程示意图。
31.图9示出本公开实施例中一种频谱共享装置示意图。
32.图10示出本公开实施例中一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
33.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
34.此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
35.应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
36.需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
37.需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
38.在星地融合系统中，认知频谱共享已经被广泛地研究了。其中，underlay模式下的频谱共享技术主要包括4种场景，即(a)卫星上行与地面上行共存；(b)卫星下行与地面下行共存；(c)卫星上行与地面下行共存；(d)卫星下行与地面上行共存。其中，将卫星到卫星站或卫星终端的链路称为卫星下行链路。
39.对于underlay模式的认知频谱共享，现有的干扰管理方案主要有功率控制，波束赋形，干扰对齐，地理保护区和波束跳跃。然而，现有在星地融合系统中的认知频谱共享工作都是基于2层系统的认知架构。
40.在空天地一体化网络的场景中，频谱共享也已经有了一些研究。然而，这些研究都采用了传统的认知频谱共享架构。
41.在空天地一体化网络中，来自不同网络的设备属于不同的运营实体，具有不同的需求。例如，由于地面网络的多个基站的干扰和信道质量差，空中用户，例如飞机往往有服务质量要求。然而，传统架构可能无法满足这一需求。同时，如果满足这一要求，则空基用户无意消耗更多的资源。当这种空基网络作为次要网络参与认知频谱共享时，多余的资源可以被其他次要网络使用以提高速率。因此，亟需研究具有分层次要网络的认知频谱共享技术，以应用于空天地网络，从而实现对频谱资源更加充分地利用。
42.为了解决上述问题，本公开实施例提供了一种频谱共享方法、装置、设备及存储介质。
43.为了便于理解，本公开实施例首先对频谱共享架构进行说明。
44.图1示出了本公开实施例中一种频谱共享架构示意图。
45.如图1所示，该架构分为3层具有不同优先级的网络，分别是卫星网络即天基网络，空基网络，地面蜂窝网络即地基网络。这3层网络的优先级依次降低。在本公开实施例中，3层网络都考虑下行链路。具体来说，在天基网络中，1个具有根天线的卫星发射信号给1个位于地面的单天线的卫星终端；在空基网络中，1个具有根天线的空基基站发射信号给1个单天线的飞机；在地基网络中，考虑n个小区；在第n（n=1
…
n）个小区中，1个具有根天线的地面蜂窝基站发射信号给个单天线的地面蜂窝终端。为了公式简洁起见，将空基网络视作第0个小区，因此=1。
46.从第个小区的基站到第n个小区中的第k个接收机、空基网络的用户、卫星终端的信道分别为，，，从空基网络的基站到第n个小区中的第k个接收机、空基网络的用户、卫星终端的信道分别为，，，从卫
星到第n个小区中的第k个接收机、空基网络的用户的信道分别为，。
47.图2示出了本公开实施例中一种频谱共享方法流程示意图。
48.如图2所示，频谱共享方法可以包括：s210，确定第一小区内目标用户的接收信号。
49.在一些实施例中，第一小区可以为地面网络的任意小区，目标用户可以为第一小区内的任意用户。
50.在一些实施例中，第一小区内目标用户的接收信号可以通过预期信号、小区内干扰、小区间干扰、空基网络的基站干扰、卫星干扰以及噪声来确定。
51.s220，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比。
52.在一些实施例中，在确定第一小区内目标用户的接收信号之后，可以基于接收信号的有效功率以及无效功率的比值确定第一小区内目标用户的信干噪比。示例性的，可以将预期信号的功率确定为有效功率，将各级干扰以及噪声的总功率确定为无效功率。
53.s230，基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率。
54.s240，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量。
55.在一些实施中，第一预设公式可以包括优化公式，其中优化公式中的变量为空基网络对应的波束成形向量以及地面网络对应的波束成形向量，则可以对优化公式中的变量进行迭代，在满足约束条件的情况下，得到优化公式最大值，此时对应的空基网络对应的波束成形向量以及地面网络对应的波束成形向量为地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量。
56.其中，第一预设公式将在以下实施例中进行详细说明，此处不再赘述。
57.s250，基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形。
58.在一些实施例中，在确定地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量后，可以分别将上述目标波束成形向量发送至地面网络以及空基网络以使地面网络以及空基网络对波束进行赋形。
59.本公开的实施例所提供的频谱共享方法，通过确定第一小区内目标用户的接收信号，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比，然后基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，然后基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形，通过对地面网络以及空基网络进行赋形，在满足卫星终端能承受的干扰、空基网络的网络质量、地面网络以及空基网络的基站的发射功率的约束条件下，能够在频谱共享中最大化地面网络的和速率。
60.图3示出了本公开实施例中另一种频谱共享方法流程示意图。
61.如图3所示，频谱共享方法可以包括：s310，确定第一小区内目标用户的接收信号；s320，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比；s330，基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率；s340，通过半定松弛方法以及高斯随机化方法基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量。
62.在一些实施例中，可以基于半定松弛方法以及高斯随机化方法在满足预设约束条件的情况下，是第一预设公式达到最大值，然后确定此时的变量为地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量。
63.s350，基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形。
64.本公开的实施例所提供的频谱共享方法，通过确定第一小区内目标用户的接收信号，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比，然后基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，然后基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形，通过对地面网络以及空基网络进行赋形，在满足卫星终端能承受的干扰、空基网络的网络质量、地面网络以及空基网络的基站的发射功率的约束条件下，能够在频谱共享中最大化地面网络的和速率。
65.图4示出了本公开实施例中再一种频谱共享方法流程示意图。
66.如图4所示，频谱共享方法可以包括：s410，基于半定松弛方法将第一预设公式以及预设约束转换为预设形式，预设形式能够被建模系统识别。
67.在一写实施例中，第一预设公式可以为：
68.其中，为第n个小区中第k个接收机的实际信干噪比，为第n个小区中第k个接收机的速率。
69.在一些实施例中，预设约束可以包括：
70.其中，卫星终端的干扰温度可以表示为，表示卫星终端能容忍的最大干扰温度；表示第n个小区的基站的最大发射功率；表示第n个小区中第k个接收机的最小信干噪比要求，为第n个小区的基站的实际发射功率，为第n个小区中第k个接收机的实际信干噪比。
71.在一些实施例中，经过半定松弛方法可以将上述预设约束转化为：
72.将第一预设公式转化为：
73.需要说明的是，转化前的第一预设公式以及预设约束已经进行了详细说明，此处的可以按照本公开转化方法进行转后，转化后的公式不再详细说明。
74.需要说明的是，通过引入新变量及与其相关的约束，将原问题的目标函数的下界作为新问题的目标函数。通过对某些项进行一阶泰勒展开，将约束转化为cvx可以处理的形式。使用半定松弛方法会引入非凸的秩1约束。
75.s420，基于建模系统对预设形式的预设约束以及第一预设公式进行迭代。
76.在一些实施例中，建模系统可以包括cvx系统，在使用cvx求上述问题时会暂时丢
弃秩1约束。
77.s430，在辅助变量收敛的情况下，得到目标波束成形矩阵。
78.在一些实施例中，使用cvx求解上述转化后的预设约束以及第一预设公式后，需要更新辅助变量：
79.通过迭代求解通过半定松弛方法转化后的预设约束，并更新辅助变量，直到辅助变量收敛，可以得到最优波束成形矩阵。
80.s440，基于高斯化随机方法将目标波束成形矩阵转化为目标波束成形向量。
81.在一些实施例中，利用高斯随机化技术可以从最优波束成形矩阵中恢复得到原问题的波束向量，。
82.示例性的，本公开实施例中的频谱共享方法可以包括：步骤1.设置精度迭代次数t=0。步骤2.获得可行的初始点。步骤3.重复以下步骤：t=t+1；给定，利用cvx对上述步骤2初始点求解，得到解：；基于步骤3更新直到。
83.在上述步骤2中，需要获得可行的初始点。为此，通过引入变量，将转化后的预设约束的所有不等式约束从形如的形式转换为形如的形式，并且第一预设公式变为最大化。
84.再次转化后的预设约束以及第一预设公式可以为：
85.利用cvx迭代求解上述转化完成的预设约束以及第一预设公式，直到足够大，就能找到的可行的初始辅助变量。初始点搜索算法如下：步骤1：设置精度，迭代次数t=0，步骤2，随机给定初始点。步骤3.重复以下步骤：t=t+1；给定，利用cvx对上述步骤2初始点求解，得到解：；基于步骤3更新直到，输出可行的。
86.本公开的实施例所提供的频谱共享方法，通过确定第一小区内目标用户的接收信号，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比，然后基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，然后基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形，通过对地面网络以及空基网络进行赋形，在满足卫星终端能承受的干扰、空基网络的网络质量、地面网络以及空基网络的基站的发射功率的约束条件下，能够在频谱共享中最大化地面网络的和速率。
87.图5示出了本公开实施例中又一种频谱共享方法流程示意图。
88.如图5所示，频谱共享方法可以包括：s510，确定第一小区内目标用户的接收信号；s520，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比；s530，基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率。
89.s540，确定空基网络对应用户的接收信号。
90.在一些实施例中，空基网络对应用户的接收信号可以是空基网络对应的预期信号、地面网络的干扰、卫星干扰和噪声的总和。
91.示例性的，空基网络对应用户的接收信号可以为：
92.其中，预期信号为，地基网络的基站的干扰为，卫星的干扰为，表示加性高斯白噪声，其实部和虚部的方差为。
93.s550，基于空基网络对应用户的接收信号确定空基网络对应用户的信干噪比。
94.在一些实施例中，空基网络对应用户的信干噪比为：
95.其中，。
96.在一些实施例中，基于空基网络对应用户的接收信号确定空基网络对应用户的信干噪比的方法与基于第一小区的目标用户的接收信号确定第一小区目标用户的信干噪比的方法相同，此处不不再赘述。
97.s560，基于空基网络对应用户的信干噪比确定空基网络对应用户的速率数据。
98.在一些实施例中，空基网络对应用户的速率数据为。
99.s570，基于空基网络对应用户的速率数据确定预设约束条件。
100.s580，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量；s590，基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形。
101.本公开的实施例所提供的频谱共享方法，通过确定第一小区内目标用户的接收信号，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比，然后基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，然后基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形，通过对地面网络以及空基网络进行赋形，在满足卫星终端能承受的干扰、空基网络的网络质量、地面网络以及空基网络的基站的发射功率的约束条件下，能够在频谱共享中最大化地面网络的和速率。
102.图6示出了本公开实施例中又一种频谱共享方法流程示意图。
103.如图6所示，频谱共享方法可以包括：s610，确定第一小区内目标用户的接收信号；s620，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比；s630，基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率。
104.s640，基于卫星终端的干扰温度确定预设约束条件。
105.在一些实施例中，卫星终端的干扰温度可以表示为：
106.其中，各个字母已在其他实施例中进行了详细解释，此处不再赘述。
107.s650，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及
空基网络的目标波束成形向量。
108.s660，基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形。
109.本公开的实施例所提供的频谱共享方法，通过确定第一小区内目标用户的接收信号，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比，然后基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，然后基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形，通过对地面网络以及空基网络进行赋形，在满足卫星终端能承受的干扰、空基网络的网络质量、地面网络以及空基网络的基站的发射功率的约束条件下，能够在频谱共享中最大化地面网络的和速率。
110.图7示出了本公开实施例中又一种频谱共享方法流程示意图。
111.如图7所示，频谱共享方法可以包括：s710，确定第一小区内目标用户的接收信号；s720，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比；s730，基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率。
112.s740，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区对应基站的发射功率。
113.s750，基于第一小区对应基站的发射功率确定预设约束条件。
114.在一些实施例中，第一小区对应基站的发射功率可以为：
115.其中，各个字母已在其他实施例中进行了详细解释，此处不再赘述。
116.s760，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量。
117.s770，基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形。
118.本公开的实施例所提供的频谱共享方法，通过确定第一小区内目标用户的接收信号，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比，然后基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，然后基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形，通过对地面网络以及空基网络进行赋形，在满足卫星终端能承受的干扰、空基网络的网络质量、地面网络以及空基网络的基站的发射功率的约束条件下，能够在频谱共享中最大化地面网络的和速率。
119.图8示出了本公开实施例中又一种频谱共享方法流程示意图。
120.如图8所示，频谱共享方法可以包括：s810，确定第一小区内目标用户的接收信号；s820，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比；s830，基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率。
121.s840，确定空基网络对应基站的发射功率。
122.s850，基于空基网络对应基站的发射功率确定所述预设约束条件。
123.在一些实施例中，空基网络对应基站的发射功率可以为：
124.其中，各个字母已在其他实施例中进行了详细解释，此处不再赘述。
125.s860，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量。
126.s870，基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形。
127.本公开的实施例所提供的频谱共享方法，通过确定第一小区内目标用户的接收信号，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比，然后基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，然后基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形，通过对地面网络以及空基网络进行赋形，在满足卫星终端能承受的干扰、空基网络的网络质量、地面网络以及空基网络的基站的发射功率的约束条件下，能够在频谱共享中最大化地面网络的和速率。
128.基于同一发明构思，本公开实施例中还提供了一种频谱共享装置，如下面的实施例。由于该装置实施例解决问题的原理与上述方法实施例相似，因此该装置实施例的实施可以参见上述方法实施例的实施，重复之处不再赘述。
129.图9示出了本公开实施例中一种频谱共享装置示意图。
130.如图9所示，频谱共享装置900可以包括：第一确定模块910，用于确定第一小区内目标用户的接收信号；第二确定模块920，用于基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比；第三确定模块930，用于基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率；第四确定模块940，用于基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量；赋形模块950，用于基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对
地面网络以及空基网络进行波束赋形。
131.在本公开的一个实施例中，第四确定模块，包括：第一确定单元，用于通过半定松弛方法以及高斯随机化方法基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量。
132.在本公开的一个实施例中，第一确定单元，包括：转换子单元，用于基于半定松弛方法将第一预设公式以及预设约束转换为预设形式，预设形式能够被建模系统识别；迭代子单元，用于基于建模系统对预设形式的预设约束以及第一预设公式进行迭代；确定子单元，用于在辅助变量收敛的情况下，得到目标波束成形矩阵；转化子单元，用于基于高斯化随机方法将目标波束成形矩阵转化为目标波束成形向量。
133.在本公开的一个实施例中，装置还包括：第五确定模块，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，用于确定空基网络对应用户的接收信号；第六确定模块，用于基于空基网络对应用户的接收信号确定空基网络对应用户的信干噪比；第七确定模块，用于基于空基网络对应用户的信干噪比确定空基网络对应用户的速率数据；第八确定模块，用于基于空基网络对应用户的速率数据确定预设约束条件。
134.在本公开的一个实施例中，装置还包括：第九确定模块，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，用于基于卫星终端的干扰温度确定预设约束条件。
135.在本公开的一个实施例中，装置还包括：第十确定模块，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，用于基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区对应基站的发射功率；第十一确定模块，用于基于第一小区对应基站的发射功率确定预设约束条件；在本公开的一个实施例中，装置还包括：第十二确定模块，在基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，用于确定空基网络对应基站的发射功率；第十三确定模块，用于基于空基网络对应基站的发射功率确定预设约束条件；
所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式（包括固件、微代码等），或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
136.下面参照图10来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备1000。图10显示的电子设备1000仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
137.如图10所示，电子设备1000以通用计算设备的形式表现。电子设备1000的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元1010、上述至少一个存储单元1020、连接不同系统组件（包括存储单元1020和处理单元1010）的总线1030。
138.其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元1010执行，使得处理单元1010执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。例如，处理单元1010可以执行上述方法实施例的如下步骤：确定第一小区内目标用户的接收信号；基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比；基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率；基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量；基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形。
139.存储单元1020可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元（ram）10201和/或高速缓存存储单元10202，还可以进一步包括只读存储单元（rom）10203。
140.存储单元1020还可以包括具有一组（至少一个）程序模块10205的程序/实用工具10204，这样的程序模块10205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
141.总线1030可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
142.电子设备1000也可以与一个或多个外部设备1040（例如键盘、指向设备、蓝牙设备等）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备1000交互的设备通信，和/或与使得该电子设备1000能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如路由器、调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（i/o）接口1050进行。并且，电子设备1000还可以通过网络适配器1060与一个或者多个网络（例如局域网（lan），广域网（wan）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器1060通过总线1030与电子设备1000的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备1000使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
143.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开
实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、远端执行单元装置、或者网络设备等）执行根据本公开实施方式的方法。
144.在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。其上存储有能够实现本公开上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在远端执行单元设备上运行时，程序代码用于使远端执行单元设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。
145.本公开中的计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦式可编程只读存储器（eprom或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（cd-rom）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
146.在本公开中，计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
147.可选地，计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
148.在具体实施时，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网（lan）或广域网（wan），连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
149.应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
150.此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
151.通过以上实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实
施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、移动远端执行单元、或者网络设备等）执行根据本公开实施方式的方法。
152.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

技术特征：
1.一种频谱共享方法，其特征在于，包括：确定第一小区内目标用户的接收信号；基于所述第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比；基于所述第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率；基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量；基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对所述地面网络以及空基网络进行波束赋形。2.根据权利要求1所述的频谱共享方法，其特征在于，所述基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，包括：通过半定松弛方法以及高斯随机化方法基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量。3.根据权利要求2所述的频谱共享方法，其特征在于，所述通过半定松弛方法以及高斯随机化方法基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，包括：基于半定松弛方法将所述第一预设公式以及预设约束转换为预设形式，所述预设形式能够被建模系统识别；基于所述建模系统对所述预设形式的预设约束以及第一预设公式进行迭代；在辅助变量收敛的情况下，得到目标波束成形矩阵；基于高斯化随机方法将所述目标波束成形矩阵转化为目标波束成形向量。4.根据权利要求1所述的频谱共享方法，其特征在于，在所述基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，所述方法还包括：确定所述空基网络对应用户的接收信号；基于所述空基网络对应用户的接收信号确定所述空基网络对应用户的信干噪比；基于所述空基网络对应用户的信干噪比确定所述空基网络对应用户的速率数据；基于所述空基网络对应用户的速率数据确定所述预设约束条件。5.根据权利要求1所述的频谱共享方法，其特征在于，在所述基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，所述方法还包括：基于卫星终端的干扰温度确定所述预设约束条件。6.根据权利要求1所述的频谱共享方法，其特征在于，在所述基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率
最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，所述方法还包括：基于所述第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区对应基站的发射功率；基于所述第一小区对应基站的发射功率确定所述预设约束条件。7.根据权利要求1所述的频谱共享方法，其特征在于，在所述基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量之前，所述方法还包括：确定所述空基网络对应基站的发射功率；基于所述空基网络对应基站的发射功率确定所述预设约束条件。8.一种频谱共享装置，其特征在于，包括：第一确定模块，用于确定第一小区内目标用户的接收信号；第二确定模块，用于基于所述第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比；第三确定模块，用于基于所述第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率；第四确定模块，用于基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量；赋形模块，用于基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对所述地面网络以及空基网络进行波束赋形。9. 一种电子设备，其特征在于，包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求 1~7中任意一项所述频谱共享方法。10. 一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求 1~7中任意一项所述频谱共享方法。

技术总结
本公开提供了一种频谱共享方法、装置、设备及存储介质，涉及通信领域。通过确定第一小区内目标用户的接收信号，基于第一小区内目标用户的接收信号确定第一小区内目标用户的信干噪比，基于第一小区内目标用户的信干噪比确定第一小区内目标用户的速率，基于预设约束条件、第一预设公式以及第一小区内目标用户的速率确定在包含第一小区在内的地面网络的和速率最大的情况下，地面网络的目标波束成形向量以及空基网络的目标波束成形向量，基于地面网络以及空基网络分别对应的目标波束成形向量对地面网络以及空基网络进行波束赋形，提高了地面网络以及空基网络的网络质量。地面网络以及空基网络的网络质量。地面网络以及空基网络的网络质量。


技术研发人员：蔡博文 周子桢 张倩倩
受保护的技术使用者：中国电信股份有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/8/9