CN101415239A - 一种终端接入方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种终端接入方法，包括以下步骤：终端获取一组已获得超帧控制头SCH的信道；所述终端在所述已获得SCH的信道中，进行测距预处理操作，所述测距预处理操作包括对未被所述终端选择的信道和所述终端选择的信道进行区别处理。本发明实施例在终端获得了SCH之后，增加了测距预处理操作，通过该测距预处理操作，终端可以选择对授权用户产生干扰的信道上工作的系统接入，并可以跟随工作在有授权用户信号的信道上的认知系统切换到其他信道，提高了终端接入的成功率。

Description

一种终端接入方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种终端接入方法和装置。

背景技术

随着无线业务的增长，人们对无线带宽的需求急速增长。但按照ITU(International Telecommunication Union，国际电信联盟)无线电规则频率划分，目前各种无线业务可以使用的无线电频率的范围为9KHz到275GHz。由于无线频谱资源的有限性，无线频谱资源成为一种越来越稀缺的资源。

根据现在无线频谱固定划分的方式，拥挤的频谱资源几乎已经不能提供新的无线业务，然而频谱的使用情况极不均衡。美国FCC(FederalCommunications Commission，美国联邦通信委员会)在2002年的一项调查报告显示，在一定的时间和区域，频谱利用率最小为15％，而最大却可以达到85％。根据另一项在04年1月到05年8月进行的3GHZ以下频率测量报告，美国的频谱利用率实际平均只有约5.2％。

为了解决频谱资源匮乏的问题，尽量提高现有频谱的利用率，Mitola提出了CR(Cognitive Radio，认知无线电)的概念。认知无线电技术是在保证不干扰授权用户的前提下，实现高效，灵活的使用频谱空洞的技术。认知系统能够提高频谱利用率的前提条件提是存在频谱空洞，并能够认知频谱空洞。该频谱空洞是指在一定时间和空间下，未被占用的频段。

目前的认知系统为了实现对授权用户的保护，需要对信道进行检测。在认知系统检测到有授权用户占用信道之后，会在一定时间内退出该授权用户占用的信道。认知系统的信道检测是由系统内的基站和终端共同完成的。这种分布式认知的方法提高了整个系统的认知能力，可以有效地防止认知系统对授权用户产生干扰。

终端接入系统前，需要进行初始扫描和检测，这些检测信息可以辅助认知系统与授权用户和邻居认知系统达到更可靠的共存。终端接入系统后，可以自主进行检测，也可以在基站的调度下进行检测。对于系统内检测，系统不需要设置静默期，对于系统外检测，系统需要设置静默期。静默期是为了准确地认知工作信道内是否存在授权用户而设定的一个频率时间段。认知系统在该时间段内停止工作信道上的上、下行数据传输，只检测工作信道上可能存在的授权用户信号。

现有技术中，终端的一种接入方法包括以下步骤：

(1)终端扫描终端工作范围内的所有信道，逐个扫描信道的RSSI(Received Signal Strength Indication，接收信号强度指示)和检测SCH(Superframe Control Header，超帧控制头)，根据不同情况，进行第一轮检测，具体过程如下：

A.当未检测到SCH，且接收信号能量小于门限A时，采用低SNR(Signalto Noise Ratio，信噪比)适用的授权用户检测算法。并存储检测到的授权用户的信号类型和占用的信道编号。低SNR授权用户检测算法需要的检测时间较长，但检测的精度较高。

B.当未检测到SCH，且接收信号能量大于门限A时，采用高SNR适用的授权用户检测算法。并存储检测到的授权用户的信号类型和占用的信道编号。

C.检测到SCH，但接收信号能量小于门限B时，设定信道类型为WRAN(Wireless Regional Networks，无线区域网)。并存储授权用户占用信道的RSSI、授权用户的信号类型和占用的信道编号。

D.检测到SCH，且接收信号能量大于门限B时，则等待FCH(Frame ControlHeader，帧控制头)，接收广播消息CHO-UDP(Channel Occupancy Update，信道占用更新)，并存储授权用户占用的信道编号，以及授权用户占用信道的RSSI和CHO-UDP中所包含的授权用户占用信道的信息。

(2)根据第一轮检测的检测结果产生一个待接入信道列表，在待接入信道中逐个扫描：

A.对于待接入信道列表中的每个信道，根据EIRP(Effective IsotropicRadiated Power，有效全向辐射功率)配置文件产生一个危险信道列表。如果待接入信道会影响到在第一轮检测中检测到的授权用户所在的信道，则放弃该信道，扫描下个信道。如果待接入信道满足EIRP，且不影响在第一轮检测中检测到的授权用户所在的信道，则进行第二轮检测。

B.在待接入信道列表中的信道上进行第二轮检测，具体过程如下：

I.如果所选信道上的信号类型为WRAN，则调整接入方向角，并根据SCH得到QP(Quiet Period，静默期)信息，在静默期内采用低SNR适用的授权用户检测算法对授权用户进行信号检测，并存储检测到的授权用户类型，以及授权用户占用的信道编号。

II.如果所选信道上信号类型不是WRAN，则在调整接入方向角后，进行第二轮授权用户信号检测，并存储检测到的授权用户类型，以及授权用户占用的信道编号。

(3)根据第二轮检测的检测结果选择一个信道，进行接入的其他后续工作，如测距，定位等。

(4)发送终端在步骤(1)和(2)中存储的信息，包括第一轮检测和第二轮检测的信息。

(5)鉴权。

(6)注册。

(7)建立连接。

在上述终端接入的方法中，步骤(2)A和步骤(3)都放弃了对授权用户有干扰的信道上的系统作为待接入系统，直到进行到步骤(4)，筛选出的信道才可能接收到终端在步骤(1)和(2)中存储的信息。因此，可能造成工作在该信道上认知系统收不到已检测到授权用户的报告，从而继续对授权用户造成干扰。

现有技术中，终端的另一种接入方法为：终端先根据能量检测，在接收信号能量大于预定检测门限的信道上，寻找SCH。如果寻找到SCH，则根据获得的QP，分别在该信道和相邻信道上进行信号类型检测，确认是否存在授权用户信号。如果没有授权用户信号，则进行接入。并在接入认知系统后，向认知系统上传初始检测报告，该初始检测报告包括终端检测到的授权用户占用的信道编号等。

终端在寻找到SCH，并获得QP之后的具体操作如下：终端分别在N，N+1，N-1信道上，进行授权用户的信号类型检测。如果存在授权用户信号，则根据预先设置的处理方式确定是否需要通知在该信道上工作的认知系统，并要求该认知系统迅速退出。然后，继续在其他满足能量检测大于预定门限的信道上寻找SCH，如果不存在授权用户，则处理后续的接入过程。

通过以上步骤，终端分别获得待接入的认知系统的工作信道，以及邻居认知系统中的工作信道，并将检测到的接收信号能量大于预定值的信道中去除待接入信道后获得的一个或多个信道作为危险信道组，并在接入后，向认知系统上传初始检测报告，该初始检测报告包括终端检测到的授权用户占用的信道编号等。

通过上述两种终端接入的方法，终端选择接入的系统一定工作在没有检测到授权用户的信道上，因此有可能造成终端没有认知系统可以接入。

现有技术中认知系统的终端接入方法的共同点是：终端在没有检测到授权用户的信道上进行接入。

因此，现有技术的缺点是：现有技术无法处理在接入过程中，终端获得SCH后，在所有选择接入的信道上都检测到有授权用户的信号，但又找不到其他信道可以接入的情况。

发明内容

本发明实施例提供了一种终端接入方法和装置，以实现在接入过程中，获得SCH之后，终端即使在所有选择接入的信道上都检测到了授权用户信号，也能找到信道进行接入操作。

为达到上述目的，本发明实施例一方面提供一种终端接入方法，包括以下步骤：终端获取一组已获得超帧控制头SCH的信道；所述终端在所述已获得SCH的信道中，进行测距预处理操作，所述测距预处理操作包括对未被所述终端选择的信道和所述终端选择的信道进行区别处理。

另一方面，本发明实施例还提供一种终端，包括：信道获取模块，用于通过检测算法得到一组已获得SCH的信道；测距预处理操作模块，用于在所述信道获取模块获得的信道中进行测距预处理操作，所述测距预处理操作包括对未被所述终端选择的信道和所述终端选择的信道进行区别处理。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：在终端获得SCH后，通过测距预处理操作，当终端在所有选择接入的信道上都检测到授权用户的信号时，仍能找到信道进行接入操作。

附图说明

图1为本发明实施例终端接入方法的流程图；

图2为本发明实施例一种终端的结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种终端接入的方法，通过本发明实施例，在获得SCH之后，增加了测距预处理操作，因此，终端即使在所有选择接入的信道上都检测到了授权用户的信号，也能通过测距预处理操作找到系统进行接入操作。

如图1所示，为本发明实施例终端接入方法的流程图，具体包括以下步骤：

步骤S101，终端通过检测算法得到一组已获得SCH的信道。该检测算法可以是在检测范围内先进行能量检测得到RSSI，然后在RSSI大于门限的信道上获得SCH。也可以是在检测范围内的信道上同时进行能量检测和获取SCH的操作。

步骤S102，终端根据SCH获得QP信息，并在QP内在已获得SCH的信道上进行信号类型检测。终端在获得SCH之后，根据该SCH可获取QP信息，等待QP，并在QP内在已获得SCH的信道上进行信号类型检测。终端在等待QP的同时可以在该信道上等待和接收上下行广播消息，如FCH，DCD(Downstream Channel Descriptor，下行信道描述)，UCD(Upstream ChannelDescriptor，上行信道描述)，DS-MAP(Downstream Map，下行映射)，US-MAP(Upstream Map，上行映射)，CHO-UDP等。然后，终端存储在QP内在已获得SCH的信道上进行信号类型检测的过程中，发现的授权用户占用的信道编号和授权用户的信号类型，待测距操作后将其上传给认知系统。

采用的信号类型检测的具体算法，根据获得的QP时间长度和终端支持的检测精度确定。例如，如果获得的QP时间足够进行精度高的检测，则终端进行低SNR的信号类型检测；如果获得的QP时间较短，则终端进高SNR的信号类型检测。

步骤S103，终端在已获得SCH的信道中，进行测距预处理操作。

终端在测距预处理过程中，首先，选择一个能正确获得FCH的信道，设定该信道上系统为待接入认知系统。

然后，终端处理未被终端选择的信道。如果通过步骤S102中的信号类型检测，在未被终端选择接入的信道上检测到了授权用户信号，则终端解析上行同步消息。如果终端能够正确解得未被终端选择接入的信道的上行同步消息，则通过系统为紧急事件预留的上行资源通知在该信道上工作的认知系统。例如：利用UCS(Urgent Coexistence Situation，紧急共存状态)资源，发送突发包，以通知工作在该信道上的认知系统，在该突发包中携带检测到的授权用户信号的检测信息；对于OFDMA(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess，正交频分多址接入)系统，可以发送特定的CDMA(Code DivisionMultiple Access，码分多址接入)码c1，以通知工作在该信道上的认知系统。如果通过步骤S102中的信号类型检测，在未被终端选择接入的信道上检测到了授权用户信号，但终端不能正确解得该信道的上行同步消息，则终端不直接通知工作在该信道上的认知系统，该通知过程留待系统间通讯时处理。

最后，终端在测距预处理过程中处理被选择的信道。

如果终端选择的信道在步骤S102中没有发现授权用户信号，则终端确定该信道为接入信道，直接执行步骤S104。

S102中没有发现授权用户信号，则终端确定该信道为接入信道。也可以在执行步骤S104前，根据DCD中候选信道信息，检测候选信道上是否存在授权用户信号。

如果在候选信道上检测到了授权用户信号，则终端通过系统为紧急事件预留的上行资源通知工作在该信道上的待接入认知系统。例如：利用UCS资源，发送突发包，以通知工作在该信道上的待接入认知系统，在该突发包中携带检测到的授权用户信号的检测信息；对于OFDMA系统，可以发送特定的CDMA码c1，以通知工作在该信道上的待接入认知系统。

如果终端选择的信道在步骤S102中发现了授权用户信号，则根据DCD中的候选信道信息，检测候选信道上是否存在授权用户信号。该候选信道是为工作信道在选择的信道上，发现了授权用户后的快速切换操作所备份空闲信道。如果在候选信道上检测到了授权用户信号，则终端通过系统为紧急事件预留的上行资源通知工作在该信道上的待接入认知系统。例如：利用UCS资源，发送突发包，以通知工作在该信道上的待接入认知系统，在该突发包中携带检测到的授权用户信号的检测信息；对于OFDMA系统，可以发送特定的CDMA码c2，以通知工作在该信道上的待接入认知系统。同时终端在该信道上继续等待切换信道消息，在接收到切换信道消息之后，终端确定切换信道消息中包含的切换信道为接入信道，执行切换操作，在待切换信道上等待SCH，并获取上下行广播消息以获得同步。

如果在候选信道上没有检测到授权用户信号，则终端通过系统为紧急事件预留的上行资源通知工作在该信道上的待接入认知系统。例如：利用UCS资源，发送突发包，以通知工作在该信道上的待接入认知系统，在该突发包中携带检测到的授权用户信号的检测信息；对于OFDMA系统，可以发送特定的CDMA码c3，以通知工作在该信道上的待接入认知系统。同时终端在该信道上继续等待切换信道消息。在接收到切换信道消息之后，终端确定切换信道消息中包含的切换信道为接入信道，执行切换操作，在待切换信道上等待SCH，获取上下行广播消息以获得同步。或者终端不等待切换信道消息，确定候选信道为接入信道，自主切换到候选信道，并在该候选信道上等待SCH，获取上下行广播消息以获得同步。

其中，在步骤S103中提到的CDMA码c1，c2和c3是互为正交，或自相关和互相关特性较优的三组序列集合。该序列集合也可以用来表示不同类型的授权用户，例如每个子序列包含U个序列，分别表示U类不同的授权用户。这里的UCS所用的CDMA码和测距操作，带宽请求所用的CDMA码可能同属于一个m-序列集合中的子集。

步骤S104，终端在通过测距预处理操作选择的接入信道上执行测距操作。在执行测距操作后，终端利用合适的上行资源上传步骤S102中通过信号类型检测得到的初始检测报告。该上行资源包括利用带宽请求，得到的基站分配的上行带宽或基站预留的上行带宽。该初始检测报告包括通过信号类型检测检测到的授权用户占用的信道编号和该信道的RSSI值，该初始检测报告也可以是对这些信息进行压缩和加工得到的。

终端在执行完测距操作之后，继续执行其他操作以完成接入过程，例如：定位，邻居发现和鉴权等操作。在终端接入后，认知系统根据终端上传的初始检测报告，检测相邻认知系统是否仍然工作在该初始检测报告上报的存在授权用户信号的信道上，如果相邻认知系统仍然工作在存在授权用户信号的信道上，仍在对授权用户进行干扰，则该认知系统利用基站间通讯，通知邻居认知系统退出该信道，以消除对授权用户的干扰。

上述终端接入方法，在终端获得了SCH之后，增加了测距预处理操作，通过测距预处理操作，终端可以接入在可能对授权用户产生干扰的信道上工作的认知系统，并可以跟随该认知系统切换到其他信道，提高了终端接入的成功率。

如图2所示，为本发明实施例一种终端的结构图，包括信道获取模块1和测距预处理操作模块2。信道获取模块1，用于通过检测算法得到一组已获得SCH的信道；测距预处理操作模块2，用于在信道获取模块1获得的信道中进行测距预处理操作。

终端还包括：类型检测模块3，用于根据SCH获得QP信息，并在QP内在所述信道获取模块获得的信道上进行信号类型检测。

终端还包括：测距操作模块4，用于在测距预处理操作模块2选择接入的信道上执行测距操作。

终端还包括：报告上传模块5，用于在测距操作模块4执行完测距操作之后，通过上行资源向认知系统上传类型检测模块3得到的初始检测报告。

测距预处理操作模块2包括选择设定子模块21、未选择信道处理子模块22和选择信道处理子模块23。选择设定子模块21，用于在信道获取模块1获取的信道中选择一个能正确获得帧控制头FCH的信道，并设定工作在该信道上的认知系统为待接入认知系统；未选择信道处理子模块22，用于在类型检测模块3在未被选择的信道上检测到了授权用户信号时，解析该信道的上行同步消息，如果能够正确解得该信道的上行同步消息，则通过为紧急事件预留的上行资源通知工作在该信道上的认知系统。选择信道处理子模块23，用于在类型检测模块3在选择的信道上没有检测到授权用户信号时，通知测距操作模块4执行测距操作；在类型检测模块3在选择接入的信道上检测到了授权用户信号时，根据DCD中的候选信道信息，检测该候选信道上的授权用户信号，并将检测结果通过为紧急事件预留的上行资源通知待接入认知系统，接收切换信道消息，确定所述切换信道消息中包含的切换信道为接入信道，执行切换操作，并在待切换信道上获取SCH，并获取上下行广播消息以获得同步；或者当没有在所述候选信道上检测到授权用户信号时，选择信道处理子模块23也可以不等待切换信道消息，直接确定该候选信道为接入信道，并自主切换到该候选信道，在该候选信道上获取SCH，并获取上下行广播消息以获得同步。

上述终端，在通过信道获取模块1获取了SCH之后，先通过测距预处理操作模块2在信道获取模块1获取的已获得SCH的信道上进行测距预处理操作，从而使该终端可以接入可能对授权用户产生干扰的信道上工作的认知系统，提高了终端接入的成功率，并可以在未选择接入的信道上将该信道是否存在授权用户信号的情况直接通知认知系统。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (20)

1、一种终端接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

终端获取一组已获得超帧控制头SCH的信道；

所述终端在所述已获得SCH的信道中，进行测距预处理操作，所述测距预处理操作包括对未被所述终端选择的信道和所述终端选择的信道进行区别处理。

2、如权利要求1所述终端接入方法，其特征在于，所述终端在已获得SCH的信道中，进行测距预处理操作之前，还包括：所述终端根据所述SCH获得静默期QP信息，并在所述QP内在所述已获得SCH的信道上进行信号类型检测，并存储为初始检测报告。

3、如权利要求1所述终端接入方法，其特征在于，所述终端在已获得SCH的信道中，进行测距预处理操作之后，还包括以下步骤：所述终端在所述终端通过测距预处理操作选择的接入信道上执行测距操作。

4、如权利要求1所述终端接入方法，其特征在于，在对未被所述终端选择的信道和所述终端选择的信道进行区别处理之前，还包括：

所述终端在所述已获得SCH的信道中选择一个能正确获得帧控制头FCH的信道，并设定工作在所述信道上的认知系统为待接入认知系统。

5、如权利要求1所述终端接入方法，其特征在于，所述终端处理未被所述终端选择的信道包括：

如果通过所述信号类型检测，在未被所述终端选择的信道上检测到了授权用户信号，并且正确解得所述信道的上行同步消息，则所述终端通过为紧急事件预留的上行资源通知所述信道上的认知系统。

6、如权利要求5所述终端接入方法，其特征在于，所述终端通过为紧急事件预留的上行资源通知所述信道上的认知系统，至少包括：所述终端将所述授权用户占用信道的类别通知所述信道上的认知系统。

7、如权利要求6所述终端接入方法，其特征在于，所述授权用户占用信道的类别包括：授权用户只占用工作信道，或者授权用户只占用候选信道，或者授权用户既占用工作信道且占用候选信道。

8、如权利要求7所述终端接入方法，其特征在于，在正交频分复用接入OFDMA系统中，所述授权用户占用信道的类别是用三个码集来分别表示的，所述三个码集各包含U个子码表示所述OFDMA系统中的授权用户类型。

9、如权利要求1所述终端接入方法，其特征在于，所述终端处理所述终端选择的信道，包括：如果通过所述信号类型检测，在所述终端选择的信道上没有检测到授权用户信号，则所述终端确定所述信道为接入信道，并在所述信道上执行测距操作。

10、如权利要求9所述终端接入方法，其特征在于，所述终端处理所述终端选择的信道，还包括：

如果通过所述信号类型检测，在所述终端选择的信道上检测到了授权用户信号，则所述终端根据下行信道描述DCD中的候选信道信息，检测所述候选信道上的授权用户信号。

11、如权利要求10所述终端接入方法，其特征在于，在检测所述候选信道上的授权用户信号之后，还包括：

所述终端将所述授权用户信号的检测结果通过为紧急事件预留的上行资源通知待接入认知系统；

所述终端接收切换信道消息；

所述终端确定所述切换信道消息中包含的切换信道为接入信道，执行切换操作，在待切换信道上获取SCH，并获取上下行广播消息以获得同步。

12、如权利要求10所述终端接入方法，其特征在于，在检测所述候选信道上的授权用户信号之后，还包括：

如果没有在所述候选信道上检测到授权用户信号，则所述终端确定所述候选信道为接入信道，自主切换到所述候选信道，在所述候选信道上获取SCH，并获取上下行广播消息以获得同步。

13、如权利要求3所述终端接入方法，其特征在于，所述终端在通过测距预处理操作选择的接入信道上执行测距操作之后，还包括以下步骤：所述终端通过上行资源向认知系统上传所述信号类型检测的初始检测报告。

14、如权利要求13所述终端接入方法，其特征在于，所述上行资源具体包括：通过带宽申请得到的基站分配的上行带宽或所述基站预留的上行带宽。

15、如权利要求13所述终端接入方法，其特征在于，所述初始检测报告具体包括：通过信号类型检测检测到的授权用户占用的信道编号和所述信道的接收信号强度指示RSSI。

16、一种终端，其特征在于，包括：

信道获取模块，用于通过检测算法得到一组已获得SCH的信道；

测距预处理操作模块，用于在所述信道获取模块获得的信道中进行测距预处理操作，所述测距预处理操作包括对未被所述终端选择的信道和所述终端选择的信道进行区别处理。

17、如权利要求16所述终端，其特征在于，还包括：类型检测模块，用于根据所述SCH获得QP信息，并在所述QP内在所述信道获取模块获得的信道上进行信号类型检测。

18、如权利要求16所述终端，其特征在于，还包括：测距操作模块，用于在所述测距预处理操作模块选择接入的信道上执行测距操作。

19、如权利要求16所述终端，其特征在于，还包括：报告上传模块，用于在所述测距操作模块执行完测距操作之后，通过上行资源向认知系统上传所述类型检测模块得到的初始检测报告。

20、如权利要求16所述终端，其特征在于，所述测距预处理操作模块包括：

选择设定子模块，用于在所述信道获取模块获取的信道中选择一个能正确获得帧控制头FCH的信道，并设定工作在所述信道上的认知系统为待接入认知系统；

未选择信道处理子模块，用于在所述类型检测模块在所述未被选择的信道上检测到了授权用户信号时，解析所述信道的上行同步消息，如果能够正确解得所述信道的上行同步消息，则通过为紧急事件预留的上行资源通知工作在所述信道上的认知系统。

选择信道处理子模块，用于在所述类型检测模块在所述选择的信道上没有检测到授权用户信号时，通知所述测距操作模块执行测距操作；在所述类型检测模块在所述选择接入的信道上检测到了授权用户信号时，根据DCD中的候选信道信息，检测所述候选信道上的授权用户信号，并将检测结果通过为紧急事件预留的上行资源通知待接入认知系统，接收切换信道消息，确定所述切换信道消息中包含的切换信道为接入信道，执行切换操作，并在待切换信道上获取SCH，并获取上下行广播消息以获得同步；或者，当没有在所述候选信道上检测到授权用户信号时，确定所述候选信道为接入信道，自主切换到所述候选信道，在所述候选信道上获取SCH，并获取上下行广播消息以获得同步。

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