CN102457863A - 一种基于cr实现小区切换的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种基于CR实现小区切换的方法、装置及系统，该方法为：认知基站确定当前小区的工作频点上接入授权用户时，通过RRC连接重配置消息，将基于频谱检测结果确定的目标工作频点发往驻留在当前小区的UE，令UE可以迅速准确地退出当前小区，并切换至使用目标工作频点的目标小区，从而有效避免了UE对授权用户的干扰，保证了系统的服务连续性，满足了移动通信系统采用CR技术时的性能指示要求，提高了系统的服务质量。本发明同时公开了相应的装置及系统。

Description

一种基于CR实现小区切换的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及认知无线电技术，特别涉及一种实现小区切换的方法、装置及系统。

背景技术

无线频谱资源作为一种宝贵的自然资源，是确定而有限的。随着无线通信技术的发展，日益增长的宽带无线通信需求与有限的频谱资源之间的矛盾日趋明显。目前，通过技术改进，虽然可以在一定程度上提高频谱资源的利用率，但依然无法满足系统对于频谱资源的需求。从信号传播特性来看，低频段的频谱资源具有高频段的频谱资源无法比拟的优势。在现有的频谱资源中，优质的频谱资源(如，低频段的无线通信频谱)已经被大量划分，剩余的频谱资源非常有限，而已被划分的频谱资源的使用率非常低，很多已经分配给现有无线系统的频谱资源在时间和空间上存在不同程度的闲置，这主要是由现有的频谱管理和分配政策决定的，即频谱资源分配方式相对固定，无法快速自适应的根据需求调整。

面对这一问题，CR(Cognitive Radio，认知无线电)技术逐渐受到人们的关注，所谓CR技术，即是在不对频谱资源的授权用户或其他非授权用户产生有害干扰的前提下，认知用户通过择机(opportunistic)的方式接入授权用户频段或非授权频段；或者采用公共资源池的方式，使多个系统可以共享频谱，以提高频谱利用效率。认知无线电技术的出现，为解决频谱资源不足、实现频谱动态管理及提高频谱利用率提供了强有力的技术支撑。

各种CR技术都具备以下两个基本特征：认知能力和重配置能力，认知能力使CR能够从其工作的无线环境中捕获或者感知相关频谱使用信息，从而可以标识特定时域，频域和空间域的频谱空洞，并选择最适当的工作频段和工作参数。其中包括三个主要的步骤：频谱感知、频谱分析和频谱判决。重配置能力使得认知设备可以根据无线环境动态编程，从而允许认知设备采用不同的无线传输技术传输数据。可重配置的参数包括：工作频率、调制方式、发射功率和底层、上层通信协议等。

以TV空白频段为例，非授权无线设备采用CR技术可以通过天线和接收机检测低于某个门限的授权系统信号，从而判决出TV频道是否正在被使用。一般的，对频谱感知的灵敏度要求要比授权业务的接收机灵敏度要求高。频谱感知功能要检查每个频带，并找到那些检测信号强度低于门限的可用频带(也就是频谱空洞)。与普通的接收机不同，频谱感知只需要判断出某个频带内是否有信号存在而不用对接收到的信号进行译码。

基于以上现有技术背景介绍，在移动通信系统中如果要利用CR技术与广播系统共享700MHz频段，使得广播频段在利用率低下的现状下能够将空闲频谱用于移动通信系统，从而提升移动通信系统的效率和覆盖，并且同时保证不影响广播系统的正常工作，就需要设计与现有系统兼容的且具备认知功能的技术，利用频谱感知和频谱避让技术来实现移动通信系统中的CR功能。

然而，现有的移动通信系统(例如，LTE系统)，是基于预先部署的稳定的授权频段设计的，没有考虑到系统的工作频段是认知的不稳定的非授权频段时的各种需求。因此，没有设计适合的方案来实现以下场景：当移动通信系统(如，LTE系统)部署在认知频段(非授权频段)时，根据要求需要尽量保证对授权用户的通信不产生影响，在检测到授权用户出现时，移动通信系统需要快速的退出认知频段，选择新的频段建立小区，在此过程中还要将用户快速切换到新建立的小区，保证用户的服务连续性。因此，如果在认知频段部署的移动通信系统和终端完全按照现有设计方案进行工作，将不能满足CR技术的性能指标要求。

发明内容

本发明实施例提供一种基于CR实现小区切换的方法、装置及系统，用以在移动通信系统部署在认知频段时，避免用户终端对认知频段上的授权用户造成干扰。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

一种基于CR实现小区切换的方法，包括：

认知基站进步频谱检测，获得频谱检测结果；

所述认知基站根据所述频谱检测结果确定当前小区使用的工作频点上存在接入的授权用户时，根据频谱检测结果确定目标工作频点；

所述认知基站采用RRC连接重配置消息，将所述目标工作频点发往驻留在当前小区的UE，指示UE由所述当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区。

一种基于CR实现小区切换的方法，包括：

UE通过认知频段接收网络侧发送的RRC连接重配置消息，该RRC连接重配置消息中至少携带目标工作频点；

所述UE根据所述RRC连接重配置消息，由当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区。

一种基于CR实现小区切换的装置，包括：

检测单元，用于进步频谱检测，获得频谱检测结果；

确定单元，用于根据所述频谱检测结果确定当前小区使用的工作频点上存在接入的授权用户时，根据频谱检测结果确定目标工作频点；

通信单元，用于采用RRC连接重配置消息，将所述目标工作频点发往驻留在当前小区的UE，指示UE由所述当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区。

一种基于CR实现小区切换的装置，包括：

通信单元，用于通过认知频段接收网络侧发送的RRC连接重配置消息，该RRC连接重配置消息中至少携带目标工作频点；

切换单元，用于根据所述RRC连接重配置消息，由当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区。

一种基于CR实现小区切换的系统，包括：

认知基站，用于进步频谱检测，获得频谱检测结果，并在根据所述频谱检测结果确定当前小区使用的工作频点上存在接入的授权用户时，根据频谱检测结果确定目标工作频点，以及采用无线资源控制RRC连接重配置消息，将所述目标工作频点发往驻留在当前小区的UE，指示UE由所述当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区；

UE，用于通过认知频段接收网络侧发送的RRC连接重配置消息，该RRC连接重配置消息中至少携带目标工作频点，并根据所述RRC连接重配置消息，由当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区。

本发明实施例中，认知基站确定当前小区的工作频点上接入授权用户时，通过RRC连接重配置消息，将基于频谱检测结果确定的目标工作频点发往驻留在当前小区的UE，令UE可以迅速准确地退出当前小区，并切换至使用目标工作频点的目标小区，从而有效避免了UE对授权用户的干扰，保证了系统的服务连续性，满足了移动通信系统采用CR技术时的性能指示要求，提高了系统的服务质量。

附图说明

图1为本发明实施例中部署在认知频段的移动通信系统体系架构图；

图2为本发明实施例中认知基站功能结构图；

图3为本发明实施例中UE功能结构图；

图4为本发明实施例中认知基站指示UE进行小区切换流程图；

图5为本发明实施例中UE根据认知基站的指示进行小区切换流程图。

具体实施方式

当移动通信系统部署在认知频段时，为了避免UE(用户终端)对认知频段上的授权用户造成干扰，本发明实施例中，当授权用户出现在UE当前使用的工作频点时，具有认知功能的基站(以下称为认知基站)需要令UE迅速退出当前使用的工作频点，并将UE切换至新的工作频点，具体为：

认知基站进步频谱检测，获得频谱检测结果，并在根据频谱检测结果确定当前小区使用的工作频点上存在接入的授权用户时，根据该频谱检测结果确定目标工作频点，以及采用RRC连接重配置消息，将目标工作频点发往驻留在当前小区的UE，指示UE由当前小区切换到使用上述目标工作频点的目标小区。

相应地，UE通过认知频段接收网络侧发送的RRC连接重配置消息，该RRC连接重配置消息中至少携带目标工作频点，以及根据该RRC连接重配置消息，由当前小区切换到使用上述目标工作频点的目标小区。

上述目标工作频点既可以是在认知频段上选取的频点，也可以是在非认知频段上选取的频点，在此并不对候选工作频点的工作频段加以限制，只要能协助UE迅速退出其在认知频段上当前使用的工作频点，避免对授权用户造成干扰即可。

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

参阅图1所示，本发明实施例中，部署在认知频段的移动通信系统内，包括若干认知基站和UE，其中，

认知基站，用于进步频谱检测，获得频谱检测结果，并在根据频谱检测结果确定当前小区使用的工作频点上存在接入的授权用户时，根据频谱检测结果确定目标工作频点，以及采用RRC连接重配置消息，将目标工作频点发往驻留在当前小区的UE，指示UE由当前小区切换到使用上述目标工作频点的目标小区；

UE，用于通过认知频段接收网络侧发送的RRC连接重配置消息，该RRC连接重配置消息中至少携带目标工作频点，并根据接收的RRC连接重配置消息，由当前小区切换到使用上述目标工作频点的目标小区。

参阅图2所示，本发明实施例中，认知基站包括检测单元20、确定单元21和通信单元22，其中

检测单元20，用于进步频谱检测，获得频谱检测结果；

确定单元21，用于根据获得的频谱检测结果确定当前小区使用的工作频点上存在接入的授权用户时，根据该频谱检测结果确定目标工作频点；

通信单元22，用于采用RRC连接重配置消息，将确定的目标工作频点发往驻留在当前小区的UE，指示UE由当前小区切换到使用上述目标工作频点的目标小区。

参阅图3所示，本发明实施例中，UE包括通信单元30和切换单元31，其中，

通信单元30，用于通过认知频段接收网络侧发送的RRC连接重配置消息，该RRC连接重配置消息中至少携带目标工作频点；

切换单元31，用于根据接收的RRC连接重配置消息，由当前小区切换到使用目标工作频点的目标小区。

参阅图4所示，本发明实施例中，认知基站指示UE进行小区切换的详细流程如下：

步骤400：认知基站进步频谱检测，获得频谱检测结果。

本实施例中，认知基站进步频谱检测时，可以采用周期式检测，也可以采用非周期式检测，具体的检测模式可以由管理人员根据应用环境自行设定，在此不再赘述。

在进步频谱检测时，认知基站通常检测UE当前使用的工作频点上是否有授权用户接入。例如，将移动通信系统部署在TV频段时，认知基站在UE当前使用的工作频点上测试到广播电视信号开始发送时，确认授权用户开始接入。

进一步地，在进步频谱检测时，认知基站还会检测除了UE当前使用的工作频点之外，在认知频段或/和非认知频段上存在的其他的可用频点，从而确定可用的工作频点以及可用的带宽。实际应用中，认知基站维护一个预设的可用频点列表，并按照指定的优先级顺序逐个检测上述列表中包含的可用频点是否可用，可用频点即可以位于认知频段，也可以位于非认知频段。

步骤410：认知基站根据获得的频谱检测结果确定当前小区使用的工作频点上存在接入的授权用户时，根据频谱检测结果确定目标工作频点。

例如，认知基站确定UE所在的当前小区使用的工作频点上出现授权用户时，根据频谱检测结果在可用频点列表中选取一个性能较佳的可用频点作为目标工作频点(如，按照预设的优先级顺序，选择优先级最高的频点作为目标工作频点)；并将该目标工作频点作为MobilityControlInfo(移动性控制信息)发往UE；这样，可以令UE在获得的目标工作频点上建立新的目标小区，并由当前小区切换至目标小区。

进一步地，上述移动性控制信息中还需要包含与目标工作频点对应的工作带宽、目标小区的ID等信息。

步骤420：认知基站采用RRC连接重配置消息，即RRCConnectionReconfiguration，将目标工作频点发往驻留在当前小区的UE，指示UE由当前小区切换到使用目标工作频点的目标小区。

本发明实施例中，由于UE使用的当前小区和切换后使用的目标小区归属于同一认知基站，那么，UE按照当前小区的上下行同步参数收发信号就可以自然地和目标小区保持同步，因此，认知基站在通知UE目标工作频点时，可以在携带目标工作频点的MobilityControlInfo中包含一些用于指示UE是否需要调整同步参数的信息；当然，也可以采用MobilityControlInfo将上行定时参数调整信息直接发送给UE。另一方面，UE新建立的目标小区和使用的当前小区，除了工作频点和工作带宽有所变化外，其他的配置可以均维持不变，因此，认知基站发送的RRC连接重配置消息中的MeasConfig，DedicatedInfoNAS，RadioResourceConfigDedicated，SecurityConfigHO等信息均可以省略，可以令UE在目标小区中沿用在当前小区中的相应配置。

基于上述实施例，由于UE当前使用的工作频点上接入的授权用户，可能会对UE的信号接收和信号发送造成强烈干扰，那么，如果UE的上行信号受到干扰而无法正常发送，认知基站发送的RRC连接重配置消息后，可能无法正确接收UE发送的确认消息，从而造成RRC连接重配置消息不能正确的完成传输，因此，较佳的，可以将网络侧和终端侧的RRC连接重配置消息的RLC(Radio Link Control，无线链路控制)服务接入点设置为TM或者UM，即不需要UE的确认。

在上述实施例中，认知基站向UE发送RRC连接重配置消息后，可以立即停止在当前小区使用的工作频点上的信号收发，切换至新建的目标小区使用目标工作频点上进行信号收发；或者，在授权用户对UE造成强干扰的情况下，为了保证UE正确接收认知基站发送的MobilityControlInfo，认知基站也可以在设定时间段内重复发送RRC连接重配置消息，并在发送完毕后，停止在当前小区使用的工作频点上的信号收发，切换至新建的目标小区使用的目标工作频点上进行信号收发，较佳的，采用后一种方式时，应选取较低的调制编码速率发重复发送RRC连接重配置消息，以避免对授权用户造成干扰。

进一步地，采用上述后一种方式向UE重复发送RRC连接重配置消息的过程中，认知基站也可以在当前小区使用的工作频点上(例如，上行子帧或/和上行频段内)对UE的特征信号进行检测，确定不存在UE的特征信号时，认为UE已经正确接收到了MobilityControlInfo，从而无需等到设定时间段结束，而直接停止在当前小区使用的工作频点上的信号收发，切换至新建的目标小区使用的目标工作频点上进行信号收发过程，这样，有效加快了切换效率。

例如，若UE没有正确接收MobilityControlInfo，则先前配置的SRS(探参考信号)信号仍然会在当前小区使用的工作频点上正常发送，如果UE的上行信号仍然可以正常的收发，则基站可以根据UE发送的确认消息确定是否所有的UE都已经正确接收了RRC连接重配置消息；

认知基站切换至目标工作频点后，在目标工作频点上建立的目标小区内为UE分配上行资源，并将该上行资源通过下行控制信令通知UE，以及在该上行资源上接收到UE发送的RRC重配置完成消息时，确认小区切换流程结束，可以恢复与UE之间的业务传输。

与上述实施例相对应地，参阅图5所示，本发明实施例中，UE根据认知基站的指示进行小区切换的详细流程如下：

步骤500：部署在认识频段的UE接收认知基站发送的RRC连接重配置消息，该RRC连接重配置消息中至少携带目标工作频点。

实际应用中，UE接收的RRC连接重配置消息中还可以进一步携带与目标工作频点对应的工作带宽、目标小区的ID等信息，用于配合UE完成到目标小区的切换过程。

步骤510：UE根据接收的RRC连接重配置消息，由当前小区切换到使用上述目标工作频点的目标小区。

实际应用中，UE接收到至少携带目标工作频点的目标小区时，即获知本UE当前使用的工作频点上存在接入的授权用户，那么，便根据RRC连接重配置消息，由当前小区切换到所述目标小区。

接着，UE在目标工作频点上新建的目标小区内接收认知基站分配的上行资源，如，时间资源和频率资源，(此时认知基站也切换至目标工作频点)，并通过分配到的上行资源向认知基站发送RRC重配置完成消息，以通知认知基站小区切换流程完毕，可以恢复业务传输。

较佳的，本发明实施例提供的技术方案适用于LTE系统、而其他其他使用认知频段工作的移动通信系统和终端也可以沿用，如，TD-SCDMA系统，WiMAX系统，CDMA2000系统和WCDMA系统等等，只需根据实际应用环境在流程上作出适当调整即可，在此不再赘述。

本发明实施例中，认知基站确定当前小区的工作频点上接入授权用户时，通过RRC连接重配置消息，将基于频谱检测结果确定的目标工作频点发往驻留在当前小区的UE，令UE可以迅速准确地退出当前小区，并切换至使用目标工作频点的目标小区，从而有效避免了UE对授权用户的干扰，保证了系统的服务连续性，满足了移动通信系统采用CR技术时的性能指示要求，提高了系统的服务质量。

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 (11)

1.一种基于认知无线电CR实现小区切换的方法，其特征在于，包括：

认知基站进步频谱检测，获得频谱检测结果；

所述认知基站根据所述频谱检测结果确定当前小区使用的工作频点上存在接入的授权用户时，根据频谱检测结果确定目标工作频点；

所述认知基站采用无线资源控制RRC连接重配置消息，将所述目标工作频点发往驻留在当前小区的用户终端UE，指示UE由所述当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述认知基站向UE发送RRC连接重配置消息后，立即停止在当前小区使用的工作频点上的信号收发，切换至所述目标小区使用的目标工作频点进行信号收发；或者

所述认知基站在设定时间段内重复发送RRC连接重配置消息，并在发送完毕或者确定当前小区使用的工作频点上不存在UE的特征信号时，停止在当前小区使用的工作频点上的信号收发，切换至所述目标小区使用的目标工作频点进行信号收发。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述认知基站切换至所述目标小区使用的目标工作频点进行信号收发，包括：

在所述目标工作频点上为所述UE分配上行资源，并在接收到UE发送的RRC重配置完成消息时，确认小区切换完毕。

4.一种基于认知无线电CR实现小区切换的方法，其特征在于，包括：用户终端UE通过认知频段接收网络侧发送的无线资源控制RRC连接重配置消息，该RRC连接重配置消息中至少携带目标工作频点信息；

所述UE根据所述RRC连接重配置消息，由当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述UE在所述目标小区使用的目标工作频点上接收网络侧发送的上行资源分配，并向网络侧发送RRC重配置完成消息，以通知网络侧小区切换流程完毕。

6.一种基于认知无线电CR实现小区切换的装置，其特征在于，包括：

检测单元，用于进步频谱检测，获得频谱检测结果；

确定单元，用于根据所述频谱检测结果确定当前小区使用的工作频点上存在接入的授权用户时，根据频谱检测结果确定目标工作频点；

通信单元，用于采用无线资源控制RRC连接重配置消息，将所述目标工作频点发往驻留在当前小区的用户终端UE，指示UE由所述当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述通信单元向UE发送RRC连接重配置消息后，立即停止在当前小区使用的工作频点上的信号收发，切换至所述目标小区使用的目标工作频点进行信号收发；或者

所述通信单元在设定时间段内重复发送RRC连接重配置消息，并在发送完毕或者确定当前小区使用的工作频点上不存在UE的特征信号时，停止在当前小区使用的工作频点上的信号收发，切换至所述目标小区使用的目标工作频点进行信号收发。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述通信单元切换至所述目标小区使用的目标工作频点进行信号收发，包括：

在所述目标工作频点上为所述UE分配上行资源，并在接收到UE发送的RRC重配置完成消息时，确认小区切换完毕。

9.一种基于认知无线电CR实现小区切换的装置，其特征在于，包括：

通信单元，用于通过认知频段接收网络侧发送的无线资源控制RRC连接重配置消息，该RRC连接重配置消息中至少携带目标工作频点；

切换单元，用于根据所述RRC连接重配置消息，由当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述通信单元在所述目标小区使用的目标工作频点上接收网络侧分配的上行资源，并向网络侧发送RRC重配置完成消息，以通知网络侧小区切换流程完毕。

11.一种基于认知无线电CR实现小区切换的系统，其特征在于，包括：

认知基站，用于进步频谱检测，获得频谱检测结果，并在根据所述频谱检测结果确定当前小区使用的工作频点上存在接入的授权用户时，根据频谱检测结果确定目标工作频点，以及采用无线资源控制RRC连接重配置消息，将所述目标工作频点发往驻留在当前小区的用户终端UE，指示UE由所述当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区；

UE，用于通过认知频段接收网络侧发送的RRC连接重配置消息，该RRC连接重配置消息中至少携带目标工作频点，并根据所述RRC连接重配置消息，由当前小区切换到使用所述目标工作频点的目标小区。

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