CN101047430B - 一种选择基站的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选择基站的方法，包括步骤：用户终端搜索基站发送的信息并解析，根据解析结果判断是否存在基站间的干扰；若不存在干扰，则用户终端根据预先设定的规则选择基站作为其服务基站；若存在干扰，则执行步骤：用户终端向各基站上报其自身信息和存在干扰的情况，并与各基站建立连接；各基站通过所述用户终端桥接，进行帧同步，消除干扰；用户终端根据预先设定的规则选择基站作为其服务基站。采用本发明方法，可实现处于同频重叠区域内的用户终端在不降低系统的频谱效率、增加带宽和影响其他用户终端的情况下选择服务基站。

Description

一种选择基站的方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种用户终端选择基站的方法及系统。

背景技术

无线区域网(Wireless Regional Area Network，WRAN)致力于在47MHz-910MHz带宽之间的VHF/UHF(甚高频/特高频)电视广播信道上采用未使用的电视广播信道，基于无干扰情况，在农村、偏远地区和低人口密度地区提供类似于非对称数字用户环路(Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL)和电缆调制解调技术的宽带接入能力。在1.25人/km²或以上类型区域内，系统的典型覆盖范围为33km(4瓦特CPE有效的等方向性发射功率)，如果允许更高站址基站的功率进入调整区域，其最大覆盖范围可达100km。

WRAN系统是一种免许可运营(license-exempt operation)的系统，目的是使用一种称为感知无线电的技术，将分配给电视广播的VHF/UHF频带(北美为54MHz～862MHz)的频率用作宽带访问线路，寻找许可用户(LU)的空闲频带进行通信，比如在无线数字电视(DTV)的VHF/UHF等许可频带中，寻找没有被占用的频段作为WRAN网络的承载频段。这是继2002年实现民用的“超带宽(Ultra Wideband，UWB)”之后又一新的无线频率应用技术。同时，WRAN系统之间也都是免许可的，可以被多个运营商使用。

WRAN系统没有在网络规划中预先对各基站的覆盖范围进行规定，因此，有可能存在不同基站的覆盖范围有重叠的现象，即存在基站同频重叠区域。重叠区域有可能存在同频干扰，会对CPE(Consumer Premise Equipment，用户设备或称用户终端)选择服务BS(Base Station，基站)造成影响。

CPE接入网络时首先要选择服务BS。在选择服务BS之前，CPE需要进入网络并且和BS进行协商，这个过程称之为网络接入和初始化。在这个过程中，CPE需要确保在它和BS通信前，它们之间的通信不会对已有用户造成干扰。因此，当CPE需要接入网络的时候，第一个任务就是扫描信道集合寻找可以使用的空闲信道，如果发现合适的信道，那么CPE就和该信道对应的BS建立连接，进行网络接入和初始化操作。网络接入和初始化操作可以按照以下步骤进行：

1、CPE扫描信道，搜索由BS发送的SCH(Supframe Control Header，超帧控制头)信息；

2、CPE获得SCH信息后确认信道允许使用(不会对已有用户造成干扰)；

3、CPE和BS建立同步；

4、CPE从UCD(UL Channel Descriptor，上行信道描述符)信息中获得发射参数；

5、CPE完成寻呼并且和BS协商自己的通信能力；

6、认证CPE完成密钥交换；

7、完成注册；

8、CPE和BS建立连接。

建立连接之后，CPE就选择该BS作为服务BS，进行数据传输和通信。

以上是BS之间没有重叠时，CPE如何接入网络和初始化，并且选择服务BS的过程。由于BS之间没有覆盖重叠，所以CPE就不存在选择哪个BS作为服务BS的问题。但是当多个BS同频覆盖，BS同频重叠区域存在多个CPE，BS之间并不互相覆盖时，如图1所示(可有多个BS重叠，图1中只画出两个BS重叠的情况)，在这种情况下，当重叠区域的CPE处于活动状态的时候，BS可以利用同频重叠区域内活动的CPE进行桥接，实现BS之间的同步、共存，从而消除重叠区域的干扰；但是如果同频重叠区域的CPE都处于休眠状态，也就是说BS之间无法通过重叠区域的CPE进行协商通信、实现共存，那么BS之间的重叠区域就存在干扰。此时，如果同频重叠区域的某个CPE开机，需要寻找服务BS的时候，由于重叠区域存在干扰，将会使得CPE无法使用正常的方法选择服务BS，并且与BS建立连接。

为了解决上述问题，现有技术提出了一种基站在其他空闲信道上周期广播控制信息，以使CPE选择BS并与其建立连接的方案。

该方案建议如果CPE由于干扰无法解码基站在当前业务信道上的信息，无法建立和BS的连接时，CPE就将感应其他的信道来获得BS的广播控制信息。如果CPE在带外获得BS的广播控制信息，那么CPE就可以从中知道自己的当前业务信道ID。如果当前的业务信道也被感应并且发现无法解码时，CPE就利用带外的上行链路向BS发送报告，BS在收到CPE的报告后，就改变当前的业务信道到其他的可用信道上，重新和CPE建立连接。

但是，这种方案中，由于需要BS周期性的在其他所有空闲信道上广播控制信息，造成系统的利用率显著下降，并且会影响其他CPE业务的QoS(Qualityof Service，业务质量)。

发明内容

本发明提供一种选择服务基站的方法，用以解决现有技术中由基站周期性在所有空闲信道上广播控制信息，以使用户终端选择服务基站所造成的系统利用率下降、影响其他用户设备业务质量的问题。

本发明另提供一种无线通信系统。

本发明方法包括：

A、用户终端搜索基站发送的信息并解析，根据解析结果判断是否存在基站间的干扰；

若不存在干扰，则执行步骤D；

若存在干扰，则执行步骤B-D；

B、如果所述用户终端能够解析出各基站发送的上行MAP信息，则通过解析出的上行MAP信息所指配的上行资源，分别向各基站上报其自身信息和存在干扰的情况，并与各基站建立连接；否则，通过解析出的各基站发送的前导信息确定超帧控制头的位置，在各基站的超帧控制头之后的固定时隙向各基站上报其自身信息和存在干扰的情况，并在带外与各基站建立连接；

C、各基站通过所述用户终端桥接，进行帧同步，消除干扰；

D、用户终端根据预先设定的规则选择基站作为其服务基站。

根据本发明的上述方法，所述步骤A中，所述用户终端搜索基站发送的信息并解析，根据解析结果判断是否存在基站同频重叠区内基站间的干扰。

所述步骤A中，用户终端搜索基站发送的超帧控制头信息；

若用户终端解析出多个基站发送的超帧控制头信息，则判断不存在基站同频重叠区内基站间的干扰；否则判断存在基站同频重叠区内基站间的干扰。

上述方法中，上行MAP信息所指配的上行资源包括紧急共存环境窗，用户终端通过紧急共存环境窗，携带报告的信息。

上述方法中，通过前导信息确定超帧控制头的位置，具体为：通过解析各基站的伪随机序列码确定各基站发送的前导信号，根据确定出的前导信号确定超帧的帧头起始时间，并根据帧头起始时间确定超帧控制头的位置。

上述方法中，所述步骤B包括：

B21、用户终端在各基站的超帧控制头后的固定时隙向基站上报其自身的信息和存在干扰的情况；

B22、各基站在无线通信系统的带外信道上向用户终端反馈确认消息；

B23、用户终端收到确认消息后，在对应信道上与各基站建立连接。

所述超帧控制头后的固定时隙为超帧控制头后的第一帧的最后一个时隙。

根据本发明的上述方法，所述步骤C中，所述各基站通过用户终端桥接，进行帧同步，包括步骤：

C1、用户终端获取各小区发送的信息，记录帧偏移，并上报给其他基站；

C2、接收到所述帧偏移的基站根据帧偏移分别与相应基站进行帧同步。

所述步骤C1中，所述用户终端获取各小区发送的信息，包括：

用户终端在其空闲时检测各小区基站或用户终端发送的信标信息或超帧控制头信息；或

用户终端在自共存静默期检测各小区基站或用户终端发送的自共存信息；或

用户终端接收各小区基站或用户终端发送的携带自共存信息的自共存窗。

所述步骤C1中，上报给基站的帧偏移为接收帧偏移。

所述步骤C1中，基站收到所述帧偏移后，根据预先定义的收敛法则判断是否启动帧同步。

所述步骤C2中，基站分配一个新的超帧，实现帧同步。

基站根据计算出的帧滑动值、符号滑动值和滑动方向，分配所述新的超帧。

所述新分配的超帧携带或不携带数据。

根据本发明的上述方法，所述步骤C中，基站完成帧同步后，通过所述用户终端进行桥接通信，调整各自的频点。

根据本发明的上述方法，所述步骤D中，所述预先设定的规则为根据基站的功率大小选择服务基站。

选择功率最大的基站作为服务基站。

若所述功率最大的基站有多个，则用户终端按照默认设置从该多个基站中选择一个基站作为其服务基站。

本发明提供的系统，包括：

用户终端、基站、接入服务网和连接服务网；所述基站包括同步模块；

所述用户终端还包括信号接收/解析模块、干扰判断模块、报告生成/发送模块和服务基站选择模块；所述基站还包括报告处理模块；

所述信号接收/解析模块与所述干扰判断模块连接，接收基站发送的信息并解析，将解析结果发送到所述干扰判断模块；

所述干扰判断模块分别与所述服务基站选择模块和所述报告生成/发送模块连接，根据解析结果判断是否存在基站之间的干扰，若不存在，则启动所述服务基站选择模块选择服务基站；否则，启动所述报告生成/发送模块发送报告；

所述报告生成/发送模块与所述报告处理模块连接，根据所述干扰判断模块的判断结果生成包含用户终端信息和存在干扰情况的报告，并发送到所述报告处理模块；

所述报告处理模块与所述同步模块连接，对接收到的报告进行处理，建立基站和用户终端间的连接，并启动所述同步模块进行基站间的同步操作；

所述同步模块与所述服务基站选择模块连接，同步操作处理完成后，启动所述服务基站选择模块选择服务基站；

所述服务基站选择模块中预先设定服务基站的选择规则，根据该规则选择服务基站；

其中，所述信号接收/解析模块包括超帧控制头解析子模块、上行MAP解析子模块和前导信息解析子模块，分别与所述干扰判断模块连接；

当所述超帧控制头解析子模块解析出各基站发送的超帧控制头信息时，将解析结果发送到所述干扰判断模块；

所述干扰判断模块接收到所述超帧控制头解析子模块的解析结果后，判断基站间不存在干扰；

当所述超帧控制头解析子模块不能解析出各基站发送的超帧控制头信息，而所述上行MAP解析子模块解析出各基站发送的上行MAP信息时，所述上行MAP解析子模块将解析结果发送到所述干扰判断模块；

所述干扰判断模块接收到所述上行MAP解析子模块的解析结果后，判断基站间存在干扰，并将解析结果发送到所述报告生成/发送模块；

当所述超帧控制头解析子模块不能解析出各基站发送的超帧控制头信息，且所述上行MAP解析子模块不能解析出各基站发送的上行MAP信息时，所述前导信息解析子模块解析各基站发送的前导信息，并将解析结果发送到所述干扰判断模块；

所述干扰判断模块接收到所述前导信息解析子模块的解析结果后，判断基站间存在干扰，并将解析结果发送到所述报告生成/发送模块。

根据本发明的上述系统，所述干扰判断模块根据解析结果判断是否存在基站之间的干扰，具体为根据解析结果判断是否存在用户终端所在的同频重叠区内各基站间的干扰。

上述系统中，所述报告处理模块包括第一资源分配子模块和第二资源分配子模块；

所述报告生成/发送模块根据上行MAP解析结果生成报告并发送到所述报告处理模块；所述第一资源分配子模块分配基站与用户终端间的资源，与用户终端建立连接；

所述报告生成/发送模块根据前导信息解析结果生成报告并发送到所述报告处理模块；所述第二资源分配子模块分配无线通信系统带外的资源作为基站与用户终端间的资源，在无线通信系统带外与用户终端建立连接。

根据本发明的上述系统，所述服务基站选择模块中预先设定根据基站功率大小选择服务基站的规则。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明通过位于基站同频重叠区内的用户终端开机或从非激活状态到激活状态时，以该用户终端作为桥接，进行各基站的同步，然后通过功率选择服务基站，从而解决了同频重叠区域没有活动用户终端时，处于其中的用户终端选择服务基站的问题。

(2)本发明中，用户终端根据接收到的各基站的信号，判断基站同频重叠区是否存在干扰以及干扰的程度，分别进行不同的处理，实现了各种场景下都可以进行服务基站的选择。

(3)由于伪随机序列易于检测，即使基站间同频重叠区域存在严重干扰，本发明依然可通过检测伪随机序列来推导出超帧前导信号，以此确定超帧控制头，并利用超帧控制头后的帧通知基站，使基站为用户终端分配带外资源，建立连接，实现通过用户终端进行桥接通信，进行基站间的同步，从而最终实现服务基站的选择。

(4)本发明中，基站不需要在空闲信道上周期性的发送广播控制信息，从而比现有技术提高了系统的频谱效率，节省了带宽，并且不会影响其他用户业务的业务质量。

附图说明

图1为现有技术中同频重叠区域内存在CPE的示意图；

图2为本发明BS同频重叠区域内的CPE重新选择服务BS的流程图；

图3为通过相关运算辨识前导信号的检测性能图；

图4为BS前导信号不重合，PN序列一样时的检测图；

图5为BS前导信号不重合，PN序列不一样时的检测图；

图6为BS前导信号重合，PN序列不一样时的检测图；

图7为BS前导信号重合，PN序列一样时的检测图；

图8为本发明以CPE作为桥接进行BS间帧同步的过程示意图；

图9为本发明的通信系统结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种用户终端开机或从非激活状态到激活状态时，尤其是基站同频重叠区内的用户终端选择基站的方法。

基站同频重叠区域存在几种场景，本发明针对每种场景提供了不同的解决方案，下面以WRAN系统为例进行详细介绍。

当WRAN系统BS同频重叠区域没有处于激活状态的CPE时，位于其中的CPE开机时，首先扫描信道，搜索各BS发送的信号，CPE根据接收和解码BS发送的信号的情况，可判断该重叠区域是否存在干扰以及干扰的严重程度，并根据不同的场景进行不同的处理，消除干扰，选择服务BS。

根据重叠区域是否存在干扰以及干扰的严重程度，可分为三种场景：

场景一：BS之间频点重合，但不互相干扰；

场景二：BS之间频点重合且互相干扰，但干扰不严重；

场景三：BS之间频点重合且互相干扰，且干扰严重。

本发明除可以用于WRAN系统BS同频重叠区域内的CPE开机时选择服务BS的过程，也可以用于非激活状态的用户到激活状态的过程中重新选择BS的过程。但是前提条件是重叠区域没有其他的激活CPE，也就是说BS之间没有通过其他的CPE进行桥接通信，在这种情况下，如果CPE离开服务BS，处于非激活状态，当该CPE要激活的时候，原来的BS已经跳频到其他频点，这个时候CPE就需要重新选择BS。

参见图2，为本发明BS同频重叠区域内的CPE重新选择服务BS的流程图，当CPE开机或从非激活状态到激活状态时，执行步骤：

S1、CPE扫描信道，检测各BS之间是否互相干扰。

CPE扫描信道，搜索各BS发送的信号，若CPE能够正确解码搜索到各BS发送的SCH信息，则表明重叠区域不存在基站之间的干扰，即为场景一的情况，此时执行步骤S100；若CPE不能正确解码各BS发送的SCH信息，则表明重叠区存在干扰，此时还需要判断干扰的严重程度，执行步骤S2。

S2、CPE检测BS之间的干扰是否严重。

若CPE不能正确解码各BS发送的SCH信息，但能够解码各BS发送的US-MAP(上行MAP)信息，则表明重叠区存在干扰但干扰不严重，即为场景二的情况，此时执行步骤S20-S23。

若CPE不能正确解码各BS发送的SCH信息，同时也不能正确解码US-MAP信息，则表明重叠区存在干扰且干扰严重，即为场景三的情况，此时执行步骤S30-S34。

下面分别对三种场景下CPE选择服务BS的过程进行描述。

场景一：BS之间频点重合，但不互相干扰，执行步骤S100：

BS之间频点虽然重合，但是互相之间不干扰，比如在双方使用不同的子载波的时候。在这种情况下，由于BS之间不存在干扰，CPE选择服务BS可以按照如下所述的方式：

CPE根据预先设定的规则来选择服务BS。在CPE本地预先设定服务BS的选择规则，可以为：选择各BS中功率最大的一个BS作为该CPE的服务BS；若功率最大的BS不止一个，则采用CPE的默认机制选择服务BS，该默认机制为CPE预先设定。

场景二：BS之间频点重合且互相干扰，但干扰不严重，执行步骤S20-S23：

S20、CPE解析出各BS发送的US-MAP信息。

US-MAP信息是BS为CPE分配的上行信道及数据传输信息，CPE可通过各BS的US-MAP信息所指配的信道，并采用US-MAP指定的数据格式向各BS发送数据。

S21、CPE通过各BS的紧急共存环境(Urgent Coexistence Situation，UCS)窗分别向各BS发送报告。

由于CPE已解析出US-MAP信息，因此，CPE在各BS的US-MAP所指配的UCS窗分别向各BS发送报告。

CPE向各BS发送的报告中包含CPE自身的信息，以及异常情况信息，如重叠区存在干扰，但干扰情况不严重，以便BS与CPE建立连接。

S22、各BS与CPE之间分别建立连接。

BS获得CPE发送的报告后，根据该报告中的干扰程度信息，为上报该报告的CPE分配上/下行资源，使CPE与BS建立连接。

S23、以CPE作为桥接实现BS之间的同步，消除重叠区域干扰，并转到步骤S100，进行服务BS的选择。

CPE与各BS分别建立连接后，就可以以该CPE作为桥接，进行各BS间的帧同步，调整各自的频点，消除重叠区域的干扰。以CPE桥接进行同步的过程见以下对图8的描述。

BS之间完成上述同步后，利用重叠区域的CPE进行桥接通信，调整各自的频点，消除重叠区域的干扰。当干扰消除后，CPE按照步骤S100所述的方式选择服务BS。

场景三：BS之间频点重合且互相干扰，且干扰严重，执行步骤S30-S34：

S30、CPE解析出各BS发送的前导信号，并确定每个BS的帧头起始时间和帧尾结束时间。

同频重叠区域内多个BS的信号相互干扰严重，CPE无法解出BS发送的US-MAP。在这种情况下，如果来自各个BS的信号相对环境噪声足够强，相互接收强度差异不是太大，CPE可以正确辨别他们的前导信号。BS的前导信号由足够长的伪随机PN序列码构成，接收机可以在非常低的信干噪比(Signalto Interference Noise Ratio，SINR)水平下，通过将接收信号与期望序列相关运算辨别接收信号中前导信号，并由此确定超帧的帧头起始时间和帧尾结束之间。

图3给出了仿真得到的通过相关运算辨识前导信号的检测性能。图3显示出PN序列检测概率随信噪比的变化情况，在虚警概率很低的情况下，即使信噪比很低，PN序列的检测概率也是非常高的。如图3中所示，一般情况下，信噪比在20dB以下，此时PN序列的检测概率达到90％以上。

在BS的重叠区域，BS的前导信号可以分为以下四种情况：

a)BS的前导信号不重合，PN序列不一样。

b)BS的前导信号不重合，PN序列一样。

c)BS的前导信号重合，PN序列不一样。

d)BS的前导信号重合，PN序列一样。

同频重叠区域虽然干扰严重，但是CPE仍然可以解出上面四种情况下的前导信号，下面将给出仿真证明。

参见图4，为BS的前导信号不重合，PN序列一样时的检测图，从图4中可以看出，即使两个PN序列距离非常接近，仍然可以相关解出两个BS的PN序列。

参见图5，为BS的前导信号不重合，PN序列不一样时的检测图。由于两个PN序列不同，所以在使用某个PN序列相关时，就可以解出其中一个对应的PN序列，所以只要用对应的PN序列相关，CPE就可以依次解出两个BS的PN序列。

参见图6，为BS的前导信号重合，PN序列不一样时的检测图。检测原理类似于图5所示的情况。虽然前导符号位置重合，但是CPE仍然可以根据不同的PN序列解出两个BS的PN序列。

参见图7，为BS的前导信号重合，PN序列一样时的检测图。这种情况下，虽然CPE无法分离出两个PN序列，但由于两个BS的前导符合是重合在一起的，因此，CPE只要这个时候解出了PN序列，就相当于获知了两个BS的帧头起始时间和帧尾结束时间。

一旦CPE解出BS的前导信号，就相当于确定了帧头的起始时间，由于帧的长度是已知的，因此可以通过帧头起始时间和帧的长度确定帧尾的结束时间。

S31、根据帧头和帧尾时间找到超帧控制头SCH。

由于SCH在超帧中的位置是已知的，因此，通过超帧的帧头时间和帧尾时间可以确定SCH的位置。实际上，由于超帧的前导信息的后面即是SCH，因此，可只通过超帧的帧头时间确定SCH的位置。

S32、在每个BS的SCH之后的第一帧的最后一个时隙发送消息给BS。

CPE在每个BS的SCH之后的第一帧frame0的最后一个时隙发送一个干扰存在请求(Interference Existence-Request，IE-REQ)消息给BS，通知各个BS所在频点上存在干扰，以便各BS为CPE分配上/下行资源进行连接。

S33、CPE扫描所有信道，接收来自各BS的带外ACK确认消息，并在带外分别与BS建立连接。

CPE通知BS后就开始扫描所有频带。BS在SCH后的frame0的最后一个时隙收到CPE的通知消息之后，在带外其他信道上反馈一个ACK消息给CPE，通知CPE将要在该信道和BS建立连接。CPE接收到各个BS反馈回来的ACK消息之后，就在对应的信道完成和各个BS的连接。

S34、以CPE作为桥接实现BS之间的同步，消除重叠区域干扰，并转到步骤S100，进行服务BS的选择。

CPE与各BS分别建立连接后，就可以以该CPE作为桥接，进行各BS间的帧同步，调整各自的频点，消除重叠区域的干扰。以CPE桥接进行同步的过程见以下对图8的描述。

之后，CPE采用步骤S100所述的方式选择服务BS。

在上述场景二和场景三中，以CPE作为桥接进行各BS间帧同步的过程是相同的，详细描述如下。

参见图8，为本发明以CPE作为桥接进行BS间帧同步的过程示意图。图8所示的BS间帧同步的过程为现有技术，在此只作简单描述。BS间帧同步的过程具体步骤包括：

S800、CPE获取到各小区发送的信息，共存信标协议(Co-existence BeaconProtocol，CBP)信标或SCH包，并记录各小区的帧偏移，并将帧偏移发送到其他BS。

CPE通过与各BS建立的连接，在该CPE空闲时间扫描接收各小区的BS或CPE发出的CBP信标或SCH包。除了通过上述方法获得各小区的CBP信标或SCH包外，还可以通过自共存静默期或自共存窗口机制实现。WRAN系统的帧结构中，分配了一段时间作为静默期，CPE在静默期检测其他小区的CPE发送的信息。在WRAN帧结构中，分配了上/下行的自共存窗口，用于携带自共存参数；在自共存窗口机制中，CPE通过其下行自共存窗口被动接收各小区的CPE通过其上行自共存窗口发送的自共存参数。

CPE根据接收到的CBP信标或SCH包，或者通过自共存静默期/自共存窗口接收到的自共存信息后，记录其帧偏移，帧偏移包括发送偏移Transmission_Offset和接收偏移Reception_Offset。CPE将Reception_Offset上报给同频重叠区的其他各BS。

S801、各BS根据预设的收敛法则判断是否启动帧同步，若启动帧同步，则继续执行步骤S802。

BS之间的同步过程是分别进行的，为使分布的同步过程能够在可接受的时间内完成，在BS进行同步之前应根据其预先设定的收敛法则，判断是否启动同步过程。只有在满足收敛法则的条件下，才启动同步过程。收敛法则可以表示如下：对于小区i的基站BSi只有在和其相邻小区j的基站BSj满足下式时才会启动同步过程：

$\left|\begin{array}{c}(({\mathrm{FS}}_i-\mathrm{Frame}\_\mathrm{Numbe}{r}_i-1)\×{\mathrm{FDC}}_i+({\mathrm{FDC}}_i-\mathrm{Reception}\_\mathrm{Offset}))-\\ (({\mathrm{FS}}_j-\mathrm{Frame}\_\mathrm{Numbe}{r}_j-1)\×{\mathrm{FDC}}_j+({\mathrm{FDC}}_j-\mathrm{Transmission}\_\mathrm{Offset}))\end{array}\right|\≤\frac{{\mathrm{FS}}_i*\mathrm{FDC}}{2}$

式中，

FS_i和FS_j分别为小区i和小区j帧中所含的帧数目；

FDC为帧周期码，它的作用是用来指示帧的周期长度；

Frame_Number_i和Frame_Number_i分别表示接收到相邻小区CBP信标的帧序号；

Reception_Offset为BSj的CBP消息携带的CBP在超帧中的位置，以WRAN时隙为单位，Reception_Offset是从CPE接收到的；Transmission_Offset为接收到BSj的CBP消息后，BSi当前接收时隙在其超帧的位置，以WRAN时隙为单位。

另外，当收敛法则表达式左侧的差值等于0，或等于FS(FS_i和FS_j相等，均为FS)时，表明小区i和小区j已经同步，不需要再进行同步。

S802、各BS间分别进行帧同步。

BS与重叠BS的同步是分别进行的。当进行同步时，BS立即建立帧滑动需求请求(Frame Slide Request)消息，并向本小区的所有CPE广播发送该消息，通知将进行小区同步校准，在本次校准完成之前不能分配任何主动自共存间隙，并且在该消息中携带同步参数，包括帧滑动值(Slide Count)、符号滑动值(Slide Amount)以及滑动方向。其中，Slide Count通过下式计算得到：

Slide Count＝Frame_Number_i-Frame_Number_j

Slide Amount通过下式计算得到：

滑动方向通过下式确定：

$\mathrm{Direction}=\left\{\begin{array}{cc}0\left(\mathrm{Right}\right),& \mathrm{if}\left(\mathrm{Case}1\right)\\ 1\left(\mathrm{Left}\right),& \mathrm{otherwise}\left(\mathrm{Case}2\right)\end{array}\right.$

之后，BS根据上述计算得到的帧滑动值、符号滑动值和滑动方向，分配一个新的超帧，与相应的基站实现帧同步。

在同步过程中，BS可以用新分配的超帧携带数据，如果新分配的超帧仅仅是几个符号，BS也可在新分配的超帧中不携带数据。

当BS之间完成上述同步后，利用重叠区域的CPE进行桥接通信，调整各自的频点，消除重叠区域的干扰。当干扰消除后，CPE按照步骤S100所述的方式选择服务BS。

基于上述方法，本发明提供一种实现基站同频重叠区内的用户终端选择服务基站的无线通信系统。

参见图9，为本发明的通信系统结构示意图，本发明的通信系统包括用户终端、基站、接入服务网和连接服务网。其中，基站和用户终端可为多个，图中只画出一个用户终端和一个基站。用户终端和基站的具体结构为：

用户终端除包括常规模块外，还包括信号接收/解析模块、干扰判断模块、报告生成/发送模块和服务基站选择模块；基站除包括同步模块以及其他常规模块外，还包括报告处理模块。

信号接收/解析模块与干扰判断模块连接，接收基站发送的信息并解析，将解析结果发送到干扰判断模块。

其中，信号接收/解析模块包括SCH解析子模块、US-MAP解析子模块和前导信息解析子模块，分别与干扰判断模块连接。当SCH解析子模块解析出各基站发送的SCH信息时，SCH解析子模块将解析结果发送到干扰判断模块；干扰判断模块判断重叠区不存在干扰；当SCH解析子模块不能解析出各基站发送的SCH信息，而US-MAP解析子模块能够解析出各基站发送的US-MAP信息时，US-MAP解析子模块将解析结果发送到干扰判断模块；当SCH解析子模块不能解析出各基站发送的SCH信息，且US-MAP解析子模块不能解析出各基站发送的US-MAP信息时，前导信息解析子模块解析各基站发送的前导信息，并将解析结果发送到干扰判断模块。

干扰判断模块分别与所述服务基站选择模块和所述报告生成/发送模块连接。干扰判断模块接收到SCH解析子模块的解析结果后，判断同频重叠区不存在基站间干扰(即上述场景一的情况)，此时，启动服务基站选择模块选择服务基站。干扰判断模块接收到US-MAP解析子模块的解析结果后，判断同频重叠区存在干扰但不严重(即上述场景二的情况)，并将解析结果发送到报告生成/发送模块，启动报告生成/发送模块发送报告。干扰判断模块接收到前导信息解析子模块的解析结果后，判断同频重叠区存在基站间干扰且干扰严重(即上述场景三的情况)，并将解析结果发送到报告生成/发送模块，启动报告生成/发送模块发送报告。

报告生成/发送模块与报告处理模块连接，根据干扰判断模块的判断结果生成包含用户终端信息和存在干扰情况的报告，并发送到报告处理模块。

报告处理模块与同步模块连接，对接收到的报告进行处理，建立基站和用户终端间的连接，并启动同步模块进行基站间的同步操作。

其中，报告处理模块包括第一资源分配子模块和第二资源分配子模块。报告生成/发送模块根据上行MAP解析结果生成报告并发送到报告处理模块，报告中携带用户终端的信息和存在干扰但不严重的信息；第一资源分配子模块分配基站与用户终端间的资源，与用户终端建立连接。报告生成/发送模块根据前导信息解析结果生成报告并发送到报告处理模块；第二资源分配子模块分配无线通信系统带外的资源作为基站与用户终端间的资源，并通过在分配的WRAN系统带外信道上发送ACK消息发送给用户终端，用户终端收到该ACK消息后，在该ACK消息对应的WRAN系统带外信道上与用户终端建立连接。

同步模块与服务基站选择模块连接，同步操作处理完成后，启动服务基站选择模块选择服务基站；

服务基站选择模块中预先设定服务基站的选择规则，根据该规则选择服务基站。预先设定的选择规则通常为根据BS的功率大小选择服务BS，即选择功率最大的BS作为服务BS。服务基站选择模块中还预先设定默认设置，当最大功率的基站不止一个时，根据该默认设置选择其中的一个作为服务基站。

综上所述，本发明中，用户终端从接收的各基站的信号判断是否存在干扰以及干扰的程度，根据基站重叠区域不同的场景，分别进行不同的处理。对于不存在干扰的情况，根据基站功率选择服务基站；对于存在干扰的情况，用户终端与各基站建立连接，以该用户终端作为桥接，进行各基站的同步，然后通过功率选择服务基站，从而实现了同频重叠区域没有活动用户终端时，处于其中的用户终端选择服务基站。另外，本发明中，基站不需要在空闲信道上周期性的发送广播控制信息，从而比现有技术提高了系统的频谱效率，节省了带宽，并且不会影响其他用户业务的业务质量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (22)

1.一种选择基站的方法，执行步骤：

A、用户终端搜索基站发送的信息并解析，根据解析结果判断是否存在基站间的干扰；

若不存在干扰，则执行步骤D；

若存在干扰，则执行步骤B-D；

B、如果所述用户终端能够解析出各基站发送的上行MAP信息，则通过解析出的上行MAP信息所指配的上行资源，分别向各基站上报其自身信息和存在干扰的情况，并与各基站建立连接；否则，通过解析出的各基站发送的前导信息确定超帧控制头的位置，在各基站的超帧控制头之后的固定时隙向各基站上报其自身信息和存在干扰的情况，并在带外与各基站建立连接；

C、各基站通过所述用户终端桥接，进行帧同步，消除干扰；

D、用户终端根据预先设定的规则选择基站作为其服务基站。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述用户终端搜索基站发送的信息并解析，根据解析结果判断是否存在基站同频重叠区内基站间的干扰。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，用户终端搜索基站发送的超帧控制头信息；

若用户终端解析出多个基站发送的超帧控制头信息，则判断不存在基站同频重叠区内基站间的干扰；否则判断存在基站同频重叠区内基站间的干扰。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，上行MAP信息所指配的上行资源包括紧急共存环境窗，用户终端通过紧急共存环境窗，携带报告的信息。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过前导信息确定超帧控制头的位置，具体为：通过解析各基站的伪随机序列码确定各基站发送的前导信号，根据确定出的前导信号确定超帧的帧头起始时间，并根据帧头起始时间确定超帧控制头的位置。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B21、用户终端在各基站的超帧控制头后的固定时隙向基站上报其自身的信息和存在干扰的情况；

B22、各基站在无线通信系统的带外信道上向用户终端反馈确认消息；

B23、用户终端收到确认消息后，在对应信道上与各基站建立连接。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述超帧控制头后的固定时隙为超帧控制头后的第一帧的最后一个时隙。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，所述各基站通过用户终端桥接，进行帧同步，包括步骤：

C1、用户终端获取各小区发送的信息，记录帧偏移，并上报给其他基站；

C2、接收到所述帧偏移的基站根据帧偏移分别与相应基站进行帧同步。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C1中，所述用户终端获取各小区发送的信息，包括：

用户终端在其空闲时检测各小区基站或用户终端发送的信标信息或超帧控制头信息；或

用户终端在自共存静默期检测各小区基站或用户终端发送的自共存信息；或

用户终端接收各小区基站或用户终端发送的携带自共存信息的自共存窗。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C1中，上报给基站的帧偏移为接收帧偏移。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C1中，基站收到所述帧偏移后，根据预先定义的收敛法则判断是否启动帧同步。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C2中，基站分配一个新的超帧，实现帧同步。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，基站根据计算出的帧滑动值、符号滑动值和滑动方向，分配所述新的超帧。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述新分配的超帧携带或不携带数据。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，基站完成帧同步后，通过所述用户终端进行桥接通信，调整各自的频点。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D中，所述预先设定的规则为根据基站的功率大小选择服务基站。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，选择功率最大的基站作为服务基站。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，若所述功率最大的基站有多个，则用户终端按照默认设置从该多个基站中选择一个基站作为其服务基站。

19.一种无线通信系统，包括用户终端、基站、接入服务网和连接服务网；

所述基站包括同步模块，其特征在于，

所述用户终端还包括信号接收/解析模块、干扰判断模块、报告生成/发送模块和服务基站选择模块；所述基站还包括报告处理模块；

所述信号接收/解析模块与所述干扰判断模块连接，接收基站发送的信息并解析，将解析结果发送到所述干扰判断模块；

所述干扰判断模块分别与所述服务基站选择模块和所述报告生成/发送模块连接，根据解析结果判断是否存在基站之间的干扰，若不存在，则启动所述服务基站选择模块选择服务基站；否则，启动所述报告生成/发送模块发送报告；

所述报告生成/发送模块与所述报告处理模块连接，根据所述干扰判断模块的判断结果生成包含用户终端信息和存在干扰情况的报告，并发送到所述报告处理模块；

所述报告处理模块与所述同步模块连接，对接收到的报告进行处理，建立基站和用户终端间的连接，并启动所述同步模块进行基站间的同步操作；

所述同步模块与所述服务基站选择模块连接，同步操作处理完成后，启动所述服务基站选择模块选择服务基站；

所述服务基站选择模块中预先设定服务基站的选择规则，根据该规则选择服务基站；

其中，所述信号接收/解析模块包括超帧控制头解析子模块、上行MAP解析子模块和前导信息解析子模块，分别与所述干扰判断模块连接；

当所述超帧控制头解析子模块解析出各基站发送的超帧控制头信息时，将解析结果发送到所述干扰判断模块；所述干扰判断模块接收到所述超帧控制头解析子模块的解析结果后，判断基站间不存在干扰；

当所述超帧控制头解析子模块不能解析出各基站发送的超帧控制头信息，而所述上行MAP解析子模块解析出各基站发送的上行MAP信息时，所述上行MAP解析子模块将解析结果发送到所述干扰判断模块；所述干扰判断模块接收到所述上行MAP解析子模块的解析结果后，判断基站间存在干扰，并将解析结果发送到所述报告生成/发送模块；

当所述超帧控制头解析子模块不能解析出各基站发送的超帧控制头信息，且所述上行MAP解析子模块不能解析出各基站发送的上行MAP信息时，所述前导信息解析子模块解析各基站发送的前导信息，并将解析结果发送到所述干扰判断模块；所述干扰判断模块接收到所述前导信息解析子模块的解析结果后，判断基站间存在干扰，并将解析结果发送到所述报告生成/发送模块。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述干扰判断模块根据解析结果判断是否存在基站之间的干扰，具体为根据解析结果判断是否存在用户终端所在的同频重叠区内各基站间的干扰。

21.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述报告处理模块包括第一资源分配子模块和第二资源分配子模块；

所述报告生成/发送模块根据上行MAP解析结果生成报告并发送到所述报告处理模块；所述第一资源分配子模块分配基站与用户终端间的资源，与用户终端建立连接；

所述报告生成/发送模块根据前导信息解析结果生成报告并发送到所述报告处理模块；所述第二资源分配子模块分配无线通信系统带外的资源作为基站与用户终端间的资源，在无线通信系统带外与用户终端建立连接。

22.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述服务基站选择模块中预先设定根据基站功率大小选择服务基站的规则。

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