CN101426273B - 使用重叠信号的认知无线电通信装置及其方法 - Google Patents

使用重叠信号的认知无线电通信装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用重叠信号的认知无线电通信装置及其方法。本发明披露了一种认知无线电通信装置。认知无线电通信装置包括：信号接收单元，其接收初级网络的第一信号和次级网络的第二信号，第二信号包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分；状态信息产生单元，其使用包括在重叠部分中的信号之间的同一性来产生关于第一信号是否存在的状态信息；以及操作模式确定单元，其基于状态信息来确定属于次级网络的通信装置的通信操作模式。

Description

使用重叠信号的认知无线电通信装置及其方法
技术领域
本发明涉及认知(congnitive)无线电技术，更具体地，涉及一种确定初级网络(primary network，主网络)的第一信号是否存在的认知无线电通信装置及其方法。
背景技术
近年来，已积极地对用于有效地使用有限的频率资源的技术进行各种研究。其中，认知无线电(CR)技术引起了关注。
认知无线电技术是重新使用有限频率资源以使频率资源的使用最大化的技术。即，根据认知无线电技术，属于次级网络(secondary network，副网络)的通信装置周期性地或非周期性地感知在初级网络中未使用的频率资源，以识别可利用的频率资源，并且使用识别出的可利用频率资源来发送/接收数据。
然而，由于初级网络对于可利用的频率资源具有优先权，所以当存在次级网络的信号与初级网络的信号冲突的可能性时，次级网络的通信装置必须停止通信操作或者必须改变利用状态下的频率资源。
因此，属于次级网络的通信装置必须检测初级网络的信号是否存在。此时，设置较长的感知持续时间以便属于次级网络的通信装置检测初级网络的信号是否存在可能是效率低的。
为此，需要一种消除感知持续时间或者在较短的感知持续时间内有效地确定初级网络的信号是否存在的技术。
发明内容
因此，本发明提供了一种认知无线电通信装置及其方法，该认知无线电通信装置使用第二信号中包括在同一信号被重复的重叠(overlapped)部分中的信号之间的同一性来确定第一信号是否存在，从而不需要其他的硬件资源和无线电资源。
此外，本发明还提供了一种认知无线电通信装置及其方法，该认知无线电通信装置使用在重叠时间周期期间接收到的信号之间的差异来确定第一信号是否存在，从而有效地使用认知无线电技术。
此外，本发明还提供了一种认知无线电通信装置及其方法，该认知无线电通信装置设置感知持续时间以精确地检测第一信号是否存在，并且使用在重叠时间周期期间接收到的信号之间的差异来确定第一信号是否存在，从而使通信系统的数据传输率最大化。
根据本发明实施例的认知无线电通信装置包括：信号接收单元，其接收初级网络的第一信号和次级网络的第二信号，第二信号包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分；状态信息产生单元，其使用包括在重叠部分中的信号之间的同一性来产生关于第一信号是否存在的状态信息；以及操作模式确定单元，其基于状态信息来确定属于次级网络的通信装置的通信操作模式。
根据本发明实施例的认知无线电通信装置包括：信号接收单元，其接收初级网络的第一信号和次级网络的第二信号，第二信号包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分；状态信息产生单元，其使用包括在重叠部分中的重叠信号和在第一信号被感知的感知持续时间期间接收到的感知信号，并且产生关于第一信号是否存在的状态信息；以及操作模式确定单元，其基于状态信息来确定属于次级网络的通信装置的通信操作模式。
根据本发明实施例的认知无线电通信方法包括：接收初级网络的第一信号和次级网络的第二信号的步骤，第二信号包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分；使用包括在重叠部分中的信号之间的同一性来产生关于第一信号是否存在的状态信息的步骤；以及基于状态信息来确定属于次级网络的通信装置的通信操作模式的步骤。
根据本发明实施例的认知无线电通信方法包括：接收初级网络的第一信号和次级网络的第二信号的步骤，第二信号包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分；使用状态信息产生单元来产生关于第一信号是否存在的状态信息的步骤，该状态信息产生单元使用包括在重叠部分中的重叠信号和在第一信号被感知的感知持续时间期间接收到的感知信号；以及基于状态信息来确定属于次级网络的通信装置的通信操作模式的步骤。
发明的技术效果
本发明能够提供一种认知无线电通信装置及其方法，其使用第二信号中包括在同一信号被重复的重叠部分中的信号的同一性来确定第一信号是否存在，从而不需要其他的硬件资源和无线电资源。
另外，本发明还能够提供一种认知无线电通信装置及其方法，其使用在重叠时间周期期间接收到的信号之间的差异来确定第一信号是否存在，从而有效地使用认知无线电技术。
此外，本发明还能够提供一种认知无线电通信装置及其方法，其设置感知持续时间以精确地检测第一信号是否存在，并且使用在重叠时间周期期间接收到的信号之间的差异来确定第一信号是否存在，从而使通信系统的数据传输率最大化。
附图说明
图1是示出了根据本发明的初级网络和次级网络的实例的示图。
图2是示出了根据本发明实施例的感知持续时间和关于时间的第二信号的示图。
图3是示出了根据本发明实施例的认知无线电通信装置的框图。
图4是示出了根据本发明实施例的认知无线电通信方法的操作的流程图。
具体实施方式
下文中，将参考附图更详细地描述本发明的优选实施例。
图1是示出了根据本发明的初级网络和次级网络的实例的示图。
参考图1，初级网络包括第一基站和第一终端，以及次级网络包括第二基站和第二终端。此时，第二基站和第二终端能够基于正交频分复用(OFDM)方案发送/接收信号。
此时，根据本发明的认知无线电通信装置可以被安装在第二终端或第二基站中并且在其中运行。
此时，第二终端或第二基站可以使用认知无线电技术(cognitiveradio technology)来识别分配给初级网络的频率资源的一部分或所有频率资源作为可利用的频率资源。第二终端或第二基站可以使用所识别的可利用频率资源来发送/接收第二信号。
即，第二终端可以使用可利用的频率资源在上行链路时间将第二信号发送至第二基站，并且第二基站可以使用可利用的频率资源在下行链路时间将第二信号发送至第二终端。然而，第一终端或第一基站可以使用之前分配的频率资源，而不取决于第二终端或第二基站是否发送/接收信号。
此时，由第二基站或第二终端发送的第二信号可以由第一终端或第一基站接收到。因此，在第一终端或第一基站中可能由于第二信号而发生干扰。
然而，即使当第二终端或第二基站使用可利用的频率资源时，第一基站或第一终端也可以具有对于可利用的频率资源的优先权。此时，第二基站或第二终端必须改变正在使用的可利用频率资源或者停止通信操作。因而，第二终端或第二基站必须确定从第一终端或第一基站发送的第一信号是否存在。
图2是示出了根据本发明实施例的感知持续时间和关于时间的第二信号。
参考图2，认知无线电通信装置在感知持续时间ND期间接收初级网络的第一信号。关于图2，假设根据本发明的认知无线电通信装置被安装在第二终端或第二基站中。
第二终端或第二基站在感知持续时间ND期间停止用于发送/接收数据的通信操作，并接收第一信号。此时，如果延长感知持续时间ND，则可以精确地确定第一信号是否存在。然而，在感知持续时间ND期间，第二终端或第二基站停止用于发送/接收数据的通信操作，因而，可能降低整个通信系统的数据传输率。
因此，必须适当地调整感知持续时间ND以精确地确定第一信号是否存在，从而达到整个通信系统的较高的数据传输率。
此外，第二终端或第二基站紧接在感知持续时间ND之后接收第二信号。虽然图2中未示出，但是如果此时存在第一信号，则即使在感知持续时间结束之后，第二终端或第二基站也可以接收第一信号。
第二信号可以是基于正交频分复用方案编码的信号。此时，第二信号可以包括循环前缀(CP)和前导信号。
循环前缀通常被插入到第二信号的数据帧的开始部分。此时，在第二信号的数据帧的最后部分的信号被复制之后，将循环前缀插入其开始部分，因而，第二信号的数据开始部分的信号与其最后部分的信号相同。即，当第二信号包括循环前缀时，第二信号包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分。
此外，前导信号可以包括与分组同步有关的符号、与信道估计有关的符号、和用于帧同步的符号。此时，类似于循环前缀，前导信号可以包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分。
结果，在图2中，在重叠时间周期NG1和NG2期间，重复地存在同一信号。此时，重叠时间周期NG1和NG2可以具有相同的长度。
因此，第二信号包括同一信号被重复的重叠部分，如循环前缀和前导信号部分一样。在图2中，仅示出了两个重叠部分，但本发明并不限于此。根据本发明的实施例，可以存在两个以上的重叠部分。
第二终端或第二基站在时间周期NE+NG2期间接收有效信号部分。
此时，当存在第一信号时，在重叠时间周期NG1和NG2期间，第二终端或第二基站可以接收第一信号以及包括在第二信号的重叠部分中的信号。
例如，当假设第二终端或第二基站在重叠时间周期NG1期间接收的信号是R1，包括在重叠部分中的信号是X，以及对应于重叠时间周期NG1的第一信号是Y1时，R1可以由以下等式1表示。
[等式1]
R1＝X+Y1
此外，当假设第二终端或第二基站在重叠时间周期NG2期间接收的信号是R2，包括在重叠部分中的信号是X，以及对应于重叠时间周期NG2的第一信号是Y2时，R2可以由以下等式2表示。
[等式2]
R2＝X+Y2
参考等式1和等式2，信号X共同地被包括在信号R1和R2中。此时，等式2和等式1之差可以由以下等式3表示。
[等式3]
R2-R1＝Y2-Y1
参考等式3，信号R2和信号R1之差不包括与第二信号的重叠部分有关的成分，而仅包括第一信号的成分。此时，由于信号Y2和信号Y1相同的概率非常低，所以可以通过使用信号R2和信号R1之间的差异来确定第一信号是否存在。
即，可以基于信号R2和信号R1之间的差值是否大于预定的阈值来确定第一信号是否存在。
图3是示出了根据本发明实施例的认知无线电通信装置的框图。
参考图3，认知无线电通信装置包括信号接收单元310、状态信息产生单元320、和操作模式确定单元330。
信号接收单元310接收初级网络的第一信号和次级网络的第二信号。此时，第二信号包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分。特别地，第二信号是基于正交频分复用方案的信号，并且可以包括循环前缀或前导信号。
此时，状态信息产生单元320使用包括在重叠部分中的信号之间的同一性来产生状态信息，其与第一信号是否存在有关。此时，状态信息产生单元320可以基于在对应于重叠部分的重叠时间周期期间接收到的信号之间的差异来产生状态信息。
此时，状态信息产生单元320可以由于感知信号而产生状态信息，该感知信号是在感知到第一信号的感知持续时间期间接收到的。
即，即使没有设置感知持续时间，根据本发明实施例的认知无线电通信装置也能够产生状态信息。然而，如果设置了感知持续时间，则认知无线电通信装置能够精确地产生状态信息。
例如，参考等式3，假设在感知持续时间期间接收到的感知信号是Z，在重叠时间周期NG1期间接收到的信号是R1，以及在重叠时间周期NG2接收到的信号是R2。此时，由于在感知持续时间期间未产生第二信号，所以感知信号Z是第一信号的一部分的概率较高。如果信号R2和信号R1之间差异被添加到感知信号中，则得到了以下等式4。
[等式4]
T＝Z+R2-R1＝Z+Y2-Y1
在等式4中，在不存在第一信号和噪声的理想状态的情况下，T可以变为“0”。然而，如果存在第一信号，可以计算T作为特定级别以上的值。因此，当假设T是状态信息时，可以根据状态信息T的值是否大于预定的阈值来确定第一信号是否存在。
操作模式确定单元330基于状态信息来确定属于次级网络的通信装置的通信操作模式。此时，操作模式确定单元330可以将状态信息与预定阈值进行比较，并且使用比较结果来确定通信操作模式。
例如，当在对应于重叠部分的重叠时间周期期间接收到的信号之间的差值大于阈值时，操作模式确定单元330可以确定第一信号存在并确定属于次级网络的通信装置的操作模式。
此时，操作模式确定单元330可以将通信操作模式确定为第一通信操作模式、第二通信操作模式、和第三通信操作模式中的任一个。在第一通信操作模式下，由属于次级网络的装置使用的频率资源被改变。在第二通信操作模式下，通信装置停止通信操作。在第三通信操作模式下，连续执行由通信装置执行的通信操作。
图4是示出了根据本发明实施例的认知无线电通信方法的操作的流程图。
参考图4，根据本发明实施例的认知无线电通信方法接收第一信号和第二信号(S410)。
根据本发明实施例的认知无线电通信方法检测感知信号，其是使用在其间感知到第一信号的感知持续时间接收到的(S420)。
根据本发明实施例的认知无线电通信方法检测对应于重叠部分的重叠时间周期期间接收到的信号(S430)。
根据本发明实施例的认知无线电通信方法使用包括在重叠部分中的重叠信号和在感知持续时间期间接收到的感知信号来产生关于第一信号是否存在的状态信息(S440)。
此时，产生状态信息的步骤S440可以基于在重叠时间周期期间接收到的信号之间的差异和感知信号来产生状态信息。
根据本发明实施例的认知无线电通信方法确定所产生的状态信息的值是否大于预定阈值(S450)。
此时，当状态信息的值大于阈值时，根据本发明实施例的认知无线电通信方法将通信操作模式确定为第一通信操作模式或第二通信操作模式(S460)，在第一通信操作模式下由属于次级网络的通信装置使用的频率资源被改变，在第二通信操作模式下通信装置停止通信操作。
相反，当状态信息的值小于或等于阈值时，根据本发明实施例的认知无线电通信装置将通信操作模式确定为第三通信操作模式，在第三通信操作模式下通信装置连续执行通信操作，并且步骤S410重新开始。
参考图1至图3描述的操作原理可以应用于根据本发明的认知无线电通信方法，因此，将省略对其的详细描述。
根据本发明的认知无线电通信方法可以按照能够由各种计算单元执行并记录在计算机可读取介质中的程序指令的形式实现。计算机可读取记录介质可以单独地包括程序指令、数据文件、和数据结构，或者其结合。记录在记录介质中的程序指令可以被设计并配置为实现本发明或者容易被本领域的技术人员使用。计算机可读取记录介质的实例包括诸如硬盘、软盘、和磁带的磁记录介质、诸如CD ROM和DVD的光学记录介质、诸如光磁软盘的磁光介质、以及诸如ROM、RAM、和闪存的硬件装置，其被配置为存储和执行程序指令。程序指令的实例包括由编译器生成的机器语言代码和能够由计算机使用编译器执行的高级语言代码。硬件装置可以被配置为作为一个以上的软件模块操作以便执行本发明的操作。
虽然已结合示例性实施例和附图来描述本发明，但是本发明并不限于上述实施例，并且对于本领域的技术人员显而易见的是，可以在不背离本发明的范围和精神的情况下对其进行各种修改和改变。
因此，应理解，以上实施例并不是限制性的，而在所有方面是说明性的。本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由在它们之前的说明书限制，因此，落入权利要求的边界和范围内的所有改变和修改、或者这些边界和范围的等同物旨在由权利要求概括。

Claims (16)

1.一种认知无线电通信装置，包括：
信号接收单元，其接收初级网络的第一信号和次级网络的第二信号，所述第二信号包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分；
状态信息产生单元，其使用包括在所述重叠部分中的信号之间的同一性来产生关于所述第一信号是否存在的状态信息；以及
操作模式确定单元，其基于所述状态信息来确定属于所述次级网络的通信装置的通信操作模式。
2.根据权利要求1所述的认知无线电通信装置，
其中，所述状态信息产生单元基于在对应于所述重叠部分的重叠时间周期期间接收到的信号之间的差异来产生所述状态信息。
3.根据权利要求1所述的认知无线电通信装置，
其中，所述操作模式确定单元将所述通信操作模式确定为第一通信操作模式、第二通信操作模式、和第三通信操作模式中的任意一种，在所述第一通信操作模式下由所述次级网络的通信装置使用的频率资源被改变，在所述第二通信操作模式下所述次级网络的通信装置停止通信操作，以及在所述第三通信操作模式下所述次级网络的通信装置维持所述通信操作。
4.根据权利要求1所述的认知无线电通信装置，
其中，所述操作模式确定单元将所述状态信息与预定阈值进行比较，并使用比较结果来确定所述通信操作模式。
5.根据权利要求1所述的认知无线电通信装置，
其中，所述第二信号是使用正交频分复用(OFDM)方案在次级网络中产生的。
6.根据权利要求1所述的认知无线电通信装置，
其中，所述第一信号包括所述初级网络的下行链路信号或上行链路信号，以及所述第二信号包括所述次级网络的下行链路信号或上行链路信号。
7.一种认知无线电通信装置，包括：
信号接收单元，其接收初级网络的第一信号和次级网络的第二信号，所述第二信号包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分；
状态信息产生单元，其使用包括在所述重叠部分中的重叠信号之间的同一性和在所述第一信号被感知的感知持续时间期间接收到的感知信号，产生关于所述第一信号是否存在的状态信息；以及
操作模式确定单元，其基于所述状态信息来确定属于所述次级网络的通信装置的通信操作模式。
8.根据权利要求7所述的认知无线电通信装置，
所述状态信息产生单元基于在对应于所述重叠部分的重叠时间周期期间接收到的信号之间的差异和所述感知信号来产生所述状态信息。
9.根据权利要求7所述的认知无线电通信装置，
其中，所述操作模式确定单元将所述通信操作模式确定为第一通信操作模式、第二通信操作模式、和第三通信操作模式中的任意一种，在所述第一通信操作模式下由所述次级网络的通信装置使用的频率资源被改变，在所述第二通信操作模式下所述次级网络的通信装置停止通信操作，以及在所述第三通信操作模式下所述次级网络的通信装置维持所述通信操作。
10.根据权利要求7所述的认知无线电通信装置，
其中，所述操作模式确定单元将所述状态信息与预定阈值进行比较，并使用比较结果来确定所述通信操作模式。
11.一种认知无线电通信方法，包括：
接收初级网络的第一信号和次级网络的第二信号的步骤，所述第二信号包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分；
使用包括在所述重叠部分中的信号之间的同一性来产生关于所述第一信号是否存在的状态信息的步骤；以及
基于所述状态信息来确定属于所述次级网络的通信装置的通信操作模式的步骤。
12.根据权利要求11所述的认知无线电通信方法，
其中，产生所述状态信息的步骤是基于在对应于所述重叠部分的重叠时间周期期间接收到的信号之间的差异来产生所述状态信息。
13.根据权利要求11所述的认知无线电通信方法，
其中，确定所述通信操作模式的步骤是将所述通信操作模式确定为第一通信操作模式、第二通信操作模式、和第三通信操作模式中的任意一种，在所述第一通信操作模式下由所述通信装置使用的频率资源被改变，在所述第二通信操作模式下所述通信装置停止通信操作，以及在所述第三通信操作模式下所述通信装置维持所述通信操作。
14.一种认知无线电通信方法，包括：
接收初级网络的第一信号和次级网络的第二信号的步骤，所述第二信号包括同一信号被重复的两个以上的重叠部分；
使用状态信息产生单元来产生关于所述第一信号是否存在的状态信息的步骤，所述状态信息产生单元使用包括在所述重叠部分中的重叠信号之间的同一性和在所述第一信号被感知的感知持续时间期间接收到的感知信号；以及
基于所述状态信息来确定属于所述次级网络的通信装置的通信操作模式的步骤。
15.根据权利要求14所述的认知无线电通信方法，
其中，产生所述状态信息的步骤是基于在对应于所述重叠部分的重叠时间周期期间接收到的信号之间的差异和所述感知信号来产生所述状态信息。
16.根据权利要求14所述的认知无线电通信方法，
其中，确定所述通信操作模式的步骤是将所述状态信息与预定阈值进行比较并使用比较结果来确定所述通信操作模式的步骤。
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