CN101175312B - 一种信道检测和切换方法、基站及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种信道检测和切换方法，该方法包括：基站在系统静默期对待检测信道进行检测；确定所述待检测信道空闲时，所述基站切换到所述待检测信道工作。本发明实施例还公开了一种基站及信道检测和切换的系统，该系统的基站包括信道检测模块和信道切换模块，信道检测模块用于在系统静默期对待检测信道进行检测，并在确定待检测信道空闲时，向信道切换模块发送携带所述待检测信道标识信息的信道切换指令；信道切换模块用于在接收到信道切换指令时，根据该指令携带的信道标识信息，切换到空闲的所述待检测信道。利用本发明提供的信道检测和切换方法、基站及系统可以在基站进入网络后的工作过程中切换到空闲信道，以提高系统的资源利用率。

Description

一种信道检测和切换方法、基站及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种信道检测和切换方法、基站及系统。

背景技术

宽带无线接入技术目前蓬勃发展，利用无线资源开展宽带城域接入的技术具有很强的生命力和市场空间。与此同时，无线的频谱资源非常宝贵，特别是在没有很好规划区域或没有许可的频段，往往会在相同的信道有多个基站(BS，Base station)运行，导致所属系统的相互干扰。

为了解决这个问题，在新的基站初始进入网络时，首先要采用一定的频谱感知方法，检测是否有其它用户占用该频段，如果能够检测到空闲信道，则选择空闲信道作为自己的工作信道。如果检测不到空闲信道，则新的基站要与其它的基站一起分时共享某一个信道。与新的基站分时共享一个信道的基站称为新的基站的邻居基站。例如，在IEEE 802.16h中，采用了子帧结构，在不同的系统之间通过一个媒体接入控制(MAC，Media Access Control)帧共享资源，这里的系统包括基站和与该基站相关联的所有终端。这种MAC帧将一帧分为两部分，一部分用于传输没有干扰的数据，称为公共(common)子帧，另一部分用于传输存在干扰的数据，称为干扰子帧。为了避免干扰，将干扰子帧周期性地、唯一地分配给某一个系统，这个子帧称为该系统的主子帧，称为其它系统的辅子帧。系统在自己的辅子帧期间静默。

如图1所示为现有技术子帧结构的一种类型。

假设系统A、系统B、系统C之间存在干扰，则将一个MAC帧的发射(Tx)和接收(Rx)分割为4个子帧，一个用于非干扰业务，称为公共子帧，在公共子帧中，所有的系统并行传输。其余3个称为干扰子帧：子帧1、子帧2和子帧3。子帧1分配给系统A作为系统A的主子帧，在子帧1期间，只有系统A能够收发信号，系统B和系统C在这个期间不能发送信号，子帧1称为系统B和系统C的辅子帧。子帧2分配给系统B作为系统B主子帧，在子帧2期间，只有系统B能够收发信号，系统A和系统C在这个期间不能发送信号，子帧2称为系统A和系统C的辅子帧。子帧3分配给系统C作为系统C主子帧，在子帧3期间，只有系统C能够收发信号，系统A和系统B在这个期间不能发送信号，子帧3称为系统A和系统B的辅子帧。

为了更好的检测干扰，在IEEE 802.16h中，定义了一些固定的时隙检测干扰，这些时隙称为共存性控制信道。在干扰邻区中的基站相互协调，每个基站独占地利用共存性控制信道中的一个或多个时隙，以最大等效全向辐射功率(EIRP)广播自己的信息，而其它的基站保持静默，这些时隙称为下行共存性信道。或者某个系统的终端独占地利用共存性控制信道中一个或多个时隙，以最大EIRP广播自己的消息，其它系统的终端保持静默，这些时隙称为上行共存性时隙。

共存性控制信道包括两种：共存性信令间隔(CSI，Coexistence SignalingInterval)时隙和共存性消息间隔(CMI，Coexistence Massage Interval)时隙。其中，CSI又分为初始接入的共存性信令间隔(ICSI，Initialization CSI)和用于工作期间的共存性信令间隔(OCSI，Operating CSI)。ICSI用于初始进入网络的基站发送干扰消息，OCSI用于已经接入网络的基站发送干扰消息。若干个ICSI和OCSI构成一个CSI周期，在一个CSI周期中，处于初始化过程中的基站(IBS)利用ICSI广播自己的干扰消息，其它所有基站在此期间保持静默，每个工作基站在CSI周期内唯一选择一个OCSI广播自己的干扰消息，其它所有基站在此期间保持静默。若干个CMI构成CMI周期，在CMI周期中，每个工作基站独占的选择一个CMI时隙广播自己的干扰消息，IBS选择一个空闲的CMI时隙广播自己的干扰消息。

为了与其它系统共存，在IEEE 802.16h中，还定义了扩展静默期(EQP，Extended Quiet Period)。在系统的扩展静默期内，系统的上行和下行收发都停止。扩展静默期持续时间为1帧或多帧。

在现有技术中，基站只在初始进入网络时进行空闲信道选择，如果基站没有检测到可用的空闲信道，则与其它邻居基站分时共享信道资源。在基站进入网络后的工作过程中，即使出现可用的空闲信道，基站也无法获知，当然也不会进行信道切换，这必然导致基站一直与邻居基站分时共享信道。而分时共享信道的资源利用率要低于独占信道的资源利用率，同时，存在不被利用的空闲信道也必然会造成资源的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种信道检测和切换方法、系统及一种基站，在基站进入网络后的工作过程中进行信道检测，并在检测到空闲信道后，切换到空闲信道，以提高系统的资源利用率。

本发明实施例提供了一种信道检测和切换方法，该方法包括如下步骤：

A、基站在正常工作状态下，将待检测信道标识信息通知终端，并向所述终端发送信道检测请求；基站在系统静默期切换到待检测信道，检测所述待检测信道是否空闲；在系统正常工作期间接收终端上报的检测结果；

B、所述基站根据自身的检测结果和所述终端上报的检测结果，确定所述待检测信道空闲时，所述基站切换到所述空闲的待检测信道工作，

其中，所述系统静默期是指基站在当前工作信道不进行收发的时间。

本发明实施例还提供了一种基站，该基站包括信道检测模块和信道切换模块，

所述信道检测模块，用于在系统静默期对待检测信道进行检测，并将所述待检测信道标识信息通知终端，向所述终端发送信道检测请求，接收来自所述终端的所述待检测信道的检测结果，并根据接收到的所述终端发送的检测结果和自身的检测结果确定待检测信道空闲时，向所述信道切换模块发送携带所述空闲的待检测信道标识信息的信道切换指令；

所述信道切换模块，用于在接收到所述信道切换指令时，根据该指令携带的信道标识信息，切换到所述空闲的待检测信道，

其中，所述系统静默期是指基站在当前工作信道不进行收发的时间。

本发明实施例还提供了一种信道检测和切换系统，该系统包括基站和终端，

所述基站包括信道检测模块和信道切换模块，

所述信道检测模块，用于在系统静默期对待检测信道进行检测，将所述待检测信道标识信息通知所述终端，并向所述终端发送信道检测请求；

所述终端，用于在系统静默期切换到待检测信道，根据接收到的待检测信道标识信息和信道检测请求，检测所述待检测信道是否空闲，并在系统正常工作期间将检测结果上报给所述信道检测模块；

所述信道检测模块，进一步用于根据接收到的所述终端发送的检测结果和自身的检测结果确定待检测信道空闲时，向所述信道切换模块发送携带所述空闲的待检测信道标识信息的信道切换指令；

所述信道切换模块，用于在接收到所述信道切换指令时，根据该指令携带的信道标识信息，切换到所述空闲的待检测信道，

其中，所述系统静默期是指基站在当前工作信道不进行收发的时间。

由本发明的技术方案可知，本发明实施例提供的信道检测和切换方法、基站及系统，在系统静默期进行非工作信道检测，在不影响现有资源分配和系统运行的情况下，实现信道状态检测，并在检测到空闲信道后，系统切换到空闲信道，从而可以实时更新网络状态，重新进行资源优化组合，提高网络资源的利用率。

附图说明

图1为现有技术子帧结构的一种类型；

图2为本发明实施例的信道检测和切换方法的流程图；

图3为本发明实施例基站在共存性控制信道静默期进行非工作信道干扰邻居发现的流程图；

图4为本发明实施例基站在共存性消息间隔时隙静默期进行非工作信道干扰检测的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步地详细说明。

本发明实施例提供的信道检测和切换方法、基站及系统的工作方式为：基站在系统静默期进行信道检测，当检测到空闲信道时，执行信道切换。

本发明实施例提供的信道检测和切换方法至少包括如下步骤：

A、基站在系统静默期对待检测信道进行检测；

B、确定所述待检测信道空闲时，所述基站切换到所述待检测信道工作。

图2为本发明实施例的信道检测和切换方法的流程图，该流程包括如下步骤：

步骤201，基站在正常工作状态下，将待检测信道标识信息通知终端，并向终端发送信道检测请求。

步骤202，基站在系统静默期切换到待检测信道，检测所述待检测信道是否为空闲信道；终端根据接收到的待检测信道标识信息和信道检测请求，检测所述待检测信道是否为空闲信道。

这里，系统的静默期指基站在当前工作信道不进行收发的时间，静默期可以是系统的辅子帧、或公共性控制信道的静默时隙、或为了与其它系统共存定义的扩展静默期。

如果终端未收到新的待检测信道标识信息，则终端将一直检测同一信道，直到基站下发新的待检测信道标识信息。

基站可以通过信令控制终端停止在系统静默期的信道检测。

步骤203，终端在系统正常工作期间将检测结果上报给基站。

终端可以主动向基站上报检测结果，也可以在接收到基站的请求后上报检测结果。

步骤204，基站根据自身的检测结果和终端上报的检测结果，确定待检测的信道空闲时，切换到所述信道。

当基站检测到空闲信道，并要切换到空闲信道时，图1所示信道检测和切换方法可以进一步包括如下步骤：

基站发送干扰取消信号给自身当前工作信道的干扰邻居基站，这个干扰取消信号包括基站将要进行信道切换的MAC帧；

邻居基站接收到基站的干扰取消信号后，重新协商子帧分配，并在基站信道切换MAC帧之后，开始采用新的子帧结构。

所述邻居基站接收到干扰取消信号后，可以进一步包括：向所述基站返回接收到干扰取消信号的确认信号。

所述基站发送干扰取消信号给邻居基站后，可以进一步包括：

如果所述基站在等待预设的时间长度后没有收到邻居基站发送的确认信号，则重发干扰取消信号给自身当前工作信道的干扰邻居基站，直到重发次数达到预设的数量或者基站切换到空闲信道为止。

所述基站发送干扰取消信号给邻居基站后，还可以进一步包括如下步骤：

基站在切换到空闲信道前，终止该信道切换，向所述干扰邻居基站发送终止干扰取消信号；所述干扰邻居基站接收到所述基站发送的终止干扰取消信号后，终止干扰取消过程，恢复为原子帧结构。

步骤202所述基站和终端在系统静默期切换到待检测信道后，除了检测待检测信道是否为空闲信道之外，还可以进一步检测待检测信道的其它状态信息，如待检测信道是否存在其它基于共存性协议的无线城域网(WirelessMAN-CX)，即IEEE 802.16h用户、未知传输特性的用户、特定的授权用户、IEEE 802.11系统以及待检测信道是否测量等。

基站可以将检测到的以及终端上报的待检测信道的信道状态信息保存到自身维护的信道状态表中，信道状态表中可以包括信道号和信道状态信息，每个信道号对应一个信道状态信息。

信道状态信息不仅可以包括信道是否空闲，还可以进一步包括：待检测信道是否存在其它WirelessMAN-CX用户、检测到未知传输特性的用户、检测到特定的授权用户、检测到IEEE 802.11系统，以及待检测信道是否未测量等。如果基站检测到待检测信道存在其它WirelessMAN-CX用户，则信道状态信息进一步包括：邻居基站的个数、每个邻居基站的基站标识(ID)和IP地址。

基站根据检测到的信道状态信息以及终端上报的信道状态信息实时更新自身的信道状态表中的信息。

基站进一步还可以在共存性控制信道的静默期，进行非工作信道的干扰邻居发现。具体实现流程如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤301，在用于初始接入的共存性信令间隔(ICSI)时隙，检测基站切换到待检测信道，并在待检测信道广播自己的干扰广播消息。

这里，所述的干扰广播消息至少包括检测基站的ID、IP地址、随机临时密钥(RTK)、射频天线扇区ID、EIRP中的一项。

步骤302，在待检测信道工作的、在检测基站覆盖范围内的终端检测到检测基站的广播消息后，将检测结果发给自己的在待检测信道工作的服务基站；终端的服务基站根据终端的检测结果，通过IP消息，通知检测基站自身对这个信道的占用情况；

检测到检测基站的干扰广播消息的、在待检测信道工作的基站，向检测基站发送IP消息，该IP消息中包含自身的基站ID、基站IP地址以及工作信道标识信息。

上述两种在待检测信道工作的基站可以统称为检测基站的邻居基站。

步骤303，检测基站可以根据接收到的邻居基站发送的IP消息，确定在待检测信道是否有邻居基站，以及有几个邻居基站。

基站进一步还可以利用在共存性消息间隔(CMI)时隙的静默期内，在待检测信道广播自己的干扰广播消息，以进行非工作信道干扰检测。具体实现流程如图4所示，该流程包括如下步骤：

步骤401，在检测基站的CMI静默期，检测基站侦听待检测信道的CMI占用状况，从中选择一个空闲的CMI，并在所选择的空闲CMI发送自身的干扰广播消息。

这里，所述的干扰广播消息至少包括检测基站的ID、IP地址、随机临时密钥(RTK)、射频天线扇区ID、EIRP中的一项。

步骤402，待检测信道的终端接收到检测基站的干扰广播消息后，将检测结果发给自己的服务基站。

步骤403，在待检测信道工作的终端的服务基站根据接收到的终端的检测结果，通过IP消息，通知检测基站自身对这个信道的占用；

检测到检测基站广播的干扰广播消息的、在待检测信道工作的基站，向检测基站发送IP消息，该IP消息包含自身的基站ID、基站IP地址以及工作信道标识信息。

步骤404，检测基站可以根据接收到的邻居基站的IP消息，确定在待检测信道是否有邻居基站，以及有几个邻居基站。

图3和图4所示的流程中，在上述共存性信道间隔ICSI或CMI，不论系统是否处于静默期，终端都始终在当前工作信道进行检测，不会切换到其它信道。

本发明同时公开了一种信道检测和切换的系统，该系统至少包括基站，所述基站包括信道检测模块和信道切换模块，

所述信道检测模块，用于在系统静默期对待检测信道进行检测，并在确定待检测信道空闲时，向所述信道切换模块发送携带所述待检测信道标识信息的信道切换指令；

所述信道切换模块，用于在接收到所述信道切换指令时，根据该指令携带的信道标识信息，切换到空闲的所述待检测信道。

所述信道检测模块，还可以进一步用于检测待检测信道中是否存在其它基于共存性协议的无线城域网WirelessMAN-CX用户、未知传输特性的用户、特定的授权用户、IEEE 802.11系统，以及待检测信道是否未测量，

在检测到其它WirelessMAN-CX用户时，所述信道检测模块进一步用于检测待检测信道中邻居基站的个数、每个邻居基站的基站标识ID和IP地址。

该信道检测和切换的系统还包括终端，

所述信道检测模块，进一步用于将待检测信道标识信息通知终端，并向终端发送信道检测请求；

所述终端，进一步用于根据接收到的信道检测请求，在系统静默期切换到待检测信道，检测所述待检测信道是否空闲，并在系统正常工作期间将检测结果上报给所述信道检测模块；

所述信道检测模块，进一步用于根据接收到的所述终端发送的检测结果和自身的检测结果确定待检测信道空闲时，向所述信道切换模块发送携带所述待检测信道标识信息的信道切换指令。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种信道检测和切换方法，应用于在基站进入网络后的工作过程中，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、基站在正常工作状态下，将待检测信道标识信息通知终端，并向所述终端发送信道检测请求；基站在系统静默期切换到待检测信道，检测所述待检测信道是否空闲；在系统正常工作期间接收终端上报的检测结果；

B、所述基站根据自身的检测结果和所述终端上报的检测结果，确定所述待检测信道空闲时，所述基站切换到所述空闲的待检测信道工作，

其中，所述系统静默期是指基站在当前工作信道不进行收发的时间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端将检测结果上报给所述基站前，进一步包括步骤：所述基站请求所述终端发送检测结果。

3.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述系统静默期为系统的辅子帧、或公共性控制信道的静默时隙、或系统的扩展静默期。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中所述检测所述待检测信道还包括：在用于初始接入的共存性信令间隔ICSI时隙，所述基站切换到所述待检测信道；

所述基站切换到所述待检测信道后，进一步包括：

B1、所述基站在所述待检测信道广播自身的干扰广播消息；

B2、在所述待检测信道工作的、在所述基站覆盖范围内的终端检测到所述基站广播的消息后，将检测结果发给自身的在所述待检测信道工作的邻居基站；所述邻居基站根据所述终端的检测结果，将自身对所述待检测信道的占用情况通过IP消息发送给所述基站；

检测到所述基站广播的干扰广播消息的、在所述待检测信道工作的邻居基站，将自身的ID、IP地址以及工作信道标识信息通过IP消息发送给所述基站；

B3、所述基站根据接收到的IP消息，确定在所述待检测信道是否有邻居基站，以及有几个邻居基站。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述基站在系统静默期对待检测信道进行检测还包括：在所述基站的CMI静默期，所述基站对待检测信道进行检测；

所述基站对待检测信道进行检测的步骤进一步包括：

b1、所述基站侦听所述待检测信道的CMI占用状况，从中选择一个空闲的CMI，并在所选择的空闲CMI发送自身的干扰广播消息；

b2、所述待检测信道的终端接收到所述基站的干扰广播消息后，将检测结果发给自身的在待检测信道工作的邻居基站；所述邻居基站根据接收到的所述终端的检测结果，将自身对所述待检测信道的占用情况通知所述基站；

检测到所述基站广播的干扰广播消息的、在所述待检测信道工作的邻居基站，用IP消息向所述基站发送自身的ID、IP地址以及工作信道标识信息；

b3、所述基站根据接收到的IP消息，确定在所述待检测信道是否有邻居基站，以及有几个邻居基站。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述基站的干扰广播消息至少包括所述基站的ID、IP地址、随机临时密钥RTK、射频天线扇区ID、等效全向辐射功率EIRP中的一项。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B所述基站确定待检测信道空闲后，切换到所述空闲的待检测信道前，进一步包括：

C1、所述基站发送干扰取消信号给自身当前工作信道的邻居基站，该干扰取消信号包括所述基站将要进行信道切换的MAC帧；

C2、所述邻居基站接收到所述基站发送的干扰取消信号后，重新协商子帧分配，在所述基站信道切换MAC帧之后，开始采用新的子帧结构。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

步骤C2所述邻居基站接收到干扰取消信号后，进一步包括：向所述基站返回接收到干扰取消信号的确认信号。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤C1所述基站发送干扰取消信号给所述邻居基站后，进一步包括：

如果所述基站在等待预设的时间后，没有收到所述邻居基站发送的确认信号，则所述基站重发干扰取消信号给所述邻居基站，直到重发次数超过预设的数量或者所述基站切换到空闲的待检测信道为止。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤C1所述基站发送干扰取消信号给所述邻居基站后，进一步包括：

所述基站在切换到空闲信道前，终止该信道切换，向所述邻居基站发送终止干扰取消信号；

所述邻居基站接收到所述基站发送的终止干扰取消信号后，终止干扰取消过程，将子帧结构恢复为原子帧结构。

11.一种基站，其特征在于，该基站包括信道检测模块和信道切换模块，

所述信道检测模块，用于在系统静默期对待检测信道进行检测，并将所述待检测信道标识信息通知终端，向所述终端发送信道检测请求，接收来自所述终端的所述待检测信道的检测结果，并根据接收到的所述终端发送的检测结果和自身的检测结果确定待检测信道空闲时，向所述信道切换模块发送携带所述空闲的待检测信道标识信息的信道切换指令；

所述信道切换模块，用于在接收到所述信道切换指令时，根据该指令携带的信道标识信息，切换到所述空闲的待检测信道，

其中，所述系统静默期是指基站在当前工作信道不进行收发的时间。

12.如权利要求11所述的基站，其特征在于，

所述信道检测模块，进一步用于检测所述待检测信道是否存在其它基于共存性协议的无线城域网WirelessMAN-CX用户、未知传输特性的用户、特定的授权用户、IEEE 802.11系统以及所述待检测信道是否测量，

在检测到存在其它WirelessMAN-CX用户时，所述信道检测模块进一步用于检测所述待检测信道存在的邻居基站的个数、每个邻居基站的基站标识ID和IP地址。

13.一种信道检测和切换的系统，该系统包括基站和终端，其特征在于，所述基站包括信道检测模块和信道切换模块，

所述信道检测模块，用于在系统静默期对待检测信道进行检测，将所述待检测信道标识信息通知所述终端，并向所述终端发送信道检测请求；

所述终端，用于在系统静默期切换到待检测信道，根据接收到的待检测信道标识信息和信道检测请求，检测所述待检测信道是否空闲，并在系统正常工作期间将检测结果上报给所述信道检测模块；

所述信道检测模块，进一步用于根据接收到的所述终端发送的检测结果和自身的检测结果确定待检测信道空闲时，向所述信道切换模块发送携带所述空闲的待检测信道标识信息的信道切换指令；

所述信道切换模块，用于在接收到所述信道切换指令时，根据该指令携带的信道标识信息，切换到所述空闲的待检测信道，

其中，所述系统静默期是指基站在当前工作信道不进行收发的时间。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述信道检测模块，进一步用于检测所述待检测信道是否存在其它基于共存性协议的无线城域网WirelessMAN-CX用户、未知传输特性的用户、特定的授权用户、IEEE 802.11系统以及所述待检测信道是否测量，

在检测到存在其它WirelessMAN-CX用户时，所述信道检测模块进一步用于检测所述待检测信道存在的邻居基站的个数、每个邻居基站的基站标识ID和IP地址。

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