CN103067925B - 一种认知无线电系统前导码格式的重配方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种认知无线电系统前导码格式的重配方法及系统，所述方法包括：基站进行频谱资源重配时，判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配；当所述前导码格式需要重配时，所述基站发送前导码格式配置信息至所述终端。本发明在基站进行频谱资源重配后，当判断得到需要对前导码格式也进行重配时，进行前导码格式的重配，实现了根据频谱资源的变换灵活配置前导码格式的目的，尤其当重配频谱资源的频点为低频点时，能够将前导码格式配置为码长较短的前导码格式，节省了时频资源，提高了资源利用率。

Description

一种认知无线电系统前导码格式的重配方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种认知无线电系统前导码格式的重配方法及系统。
背景技术
随着无线电技术的不断进步，各种各样的无线电业务大量涌现，而无线电业务所依托的频谱资源是有限的，面对人们对带宽需求的不断增加，频谱资源表现出极为紧张的局面；另一方面在传统的固定频谱分配模式下，频谱资源的利用率并不高。随着系统需求的多样化，多种无线接入技术(Radio Access Technology，RAT)的并存已经成为现状，且对于不同运营商在不同地理区域范围，不同RAT间的业务分布并不相同，甚至相差很大。从目前网络运营的现状和发展趋势上来看，运营商希望能够统一管理短期或地理位置上共存的不同系统，以适应网络流量特征和资源利用的优化。典型的，如在已经安装了一个网络的地区或时间上，运营商想增加一个新一代的网络，如在已经部署的2G/3G(Second/ThirdGeneration)网络上添加长期演进(Long Term Evolution，LTE)网络，而且运营商希望能够根据驻留在特定区域的小区业务量变化，动态地管理现存系统和下一代系统的硬件资源和无线资源，此时利用到的这种新技术称为认知无线电(Cognitive Radio，CR)技术。
在现有LTE系统中，终端用户的上行接入需要在随机接入过程中实现，而首先需要发送前导码(Preamble)，前导码的格式配置选择跟小区的覆盖大小、整体的无线环境，如建筑物覆盖、高度等等都有关系，前导码是一个正交的序列，长度越长累计的能量就越大，从而可以离基站的距离就可以较远，现有设计的5种前导码格式具体格式分布如表1所示：
表1
其中有4种格式：格式0-格式3在频分双工(Frequency Division Duplex，FDD)和时分双工(Time Division Duplex，TDD)都可以使用的，而格式4只能TDD模式下使用。格式0占用1个子帧，序列时间长800微秒，循环前缀(Cyclic Prefix，CP)长103.13微秒，保护间隔96.88微秒，理论最大覆盖面积大约14km。格式1占用2个子帧，序列时间800微秒，CP长684.38微秒，保护间隔515.63微秒，理论最大覆盖面积大约77km。格式2占用2个子帧，序列时间1600微秒，CP长203.13微秒，保护间隔196.88微秒，理论最大覆盖面积大约29km。格式3占用3个子帧，序列时间1600微秒，CP长684.38微秒，保护间隔715.63微秒，理论最大覆盖面积大约110km。格式4是针对TDD制式的，使用TDD帧格式中特殊子帧UpPTS来传输的，主要用于小范围小区覆盖。
从前导码的格式看，序列时间跟覆盖性能有紧密的关系，现有的设计是针对1个子帧，即1ms序列长对应的覆盖范围大约是14km的基础上进行考虑的。而这个序列时间长度和覆盖性能的关系中，跟路径损耗又有关系，而终端所使用的频点又会影响到路径损耗。
现有的CR系统中频点变化范围比较大，在国际移动通信频带(IMT-Band)中频点可以从700MHz到2.6GHz变化，如果再引入电视空白(TV White Space，TVWS)频带，则可以低至500MHz左右。而频点影响到路径损耗，低频点的路径损耗小，对于一定覆盖范围的小区来说，如果使用低频点的资源，发射的功率能量可以明显降低，然而现有技术中，配置的前导码无法进行相应的重新调整，资源较为浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种认知无线电系统前导码格式的重配方法及系统，能够实现无线电系统前导码格的灵活配置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种认知无线电系统前导码格式的重配方法，所述方法包括：
基站进行频谱资源重配时，判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配；
当所述前导码格式需要重配时，所述基站发送前导码格式配置信息至所述终端。
其中，所述基站判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配为：
当基站获得的重配的频谱资源的频点与原有频谱资源的频点的间隔大于预先配置的频率间隔阈值时，则需要重配。
其中，所述基站判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配为：
当基站获得的重配的频谱资源的使用时间超过预先配置的使用时间阈值时，则需要重配。
其中，所述基站发送前导码格式配置信息至所述终端为：
基站根据重配的频谱资源的频点和/或当前小区的覆盖大小，进行前导码格式的选择，并发送前导码格式配置信息至所述终端；
其中，所述前导码格式配置信息中的前导码格式是现有系统中的前导码格式或新设计的前导码格式。
进一步地，所述方法还包括：
终端获取前导码格式配置信息，得到新的前导码格式，并在进行业务请求时，根据所述新的前导码格式发起随机接入过程。
一种认知无线电系统前导码格式的重配系统，包括终端，所述系统还包括：基站；其中，
所述基站，用于进行频谱资源重配时，判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配；当所述前导码格式需要重配时，发送前导码格式配置信息至所述终端。
其中，所述基站，具体用于当自身获得的重配的频谱资源的频点与原有频谱资源的频点的间隔大于预先配置的频率间隔阈值时，重配所述前导码格式。
其中，所述基站，具体用于当自身获得的重配的频谱资源的使用时间超过预先配置的使用时间阈值时，重配所述前导码格式。
其中，所述基站，具体用于根据重配的频谱资源的频点和/或当前小区的覆盖大小，进行前导码格式的选择，并发送前导码格式配置信息至所述终端；其中，所述前导码格式配置信息中的前导码格式是现有系统中的前导码格式或新设计的前导码格式。
其中，所述终端，用于获取前导码格式配置信息，得到新的前导码格式，并在进行业务请求时，根据所述新的前导码格式发起随机接入过程。
本发明在基站进行频谱资源重配后，当判断得到需要对前导码格式也进行重配时，进行前导码格式的重配，实现了根据频谱资源的变换灵活配置前导码格式的目的，尤其当重配频谱资源的频点为低频点时，能够将前导码格式配置为码长较短的前导码格式，节省了时频资源，提高了资源利用率。
附图说明
图1为本发明认知无线电系统前导码格式的重配方法的实现流程示意图；
图2为本发明认知无线电系统前导码格式的重配方法的实施例一的实现流程示意图；
图3为本发明认知无线电系统前导频格式的重配方法的实施例二的实现流程示意图；
图4为本发明认知无线电系统前导频格式的重配方法的实施例三的实现流程示意图；
图5为本发明认知无线电系统前导频格式的重配系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想为：基站进行频谱资源重配时，判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配；当所述前导码格式需要重配时，所述基站发送前导码格式配置信息至所述终端。
CR系统中频点变化范围比较大，在IMT-Band中频点可以从700MHz到2.6GHz变化，尤其再引入TVWS频带后，则可以低至500MHz左右。对于一定覆盖范围的小区来说，如果使用低频点的资源，发射的功率能量可以明显降低，继而前导序列码字可以减短，用短的前导码码长就可以实现较大的覆盖范围，进而可以节约时频资源。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1示出了本发明认知无线电系统前导码格式的重配方法的实现流程，如图1所示，所述方法包括下述步骤：
步骤101，基站进行频谱资源重配时，判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配；
本步骤中，基站进行资源频谱重配为：基站侧无线资源负荷高，认知无线电系统的重配模块给基站分配了新的可利用的频谱资源。可利用的频谱资源可以是蜂窝网内的其它频带资源，也可是空闲的TV频带资源。
基站判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配为：判断基站获得的重配的新的可利用的频谱资源的频点与基站原有频谱资源的频点的间隔是否大于预先配置的频率间隔阈值，当基站获得的重配的频谱资源的频点与原有频谱资源的频点的间隔大于预先配置的频率间隔阈值时，则终端随机接入过程的前导码格式需要重配，否则，终端仍可以沿用原有的前导码格式；
另外，基站判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配还可以为：判断基站获得的重配的新的可利用的频谱资源的使用时间是否超过预先配置的使用时间阈值，当基站获得的重配的频谱资源的使用时间超过预先配置的使用时间阈值时，则终端随机接入过程的前导码格式需要重配；否则，终端仍可以沿用原有的前导码格式；
这里，所述频率间隔阈值和/或使用时间阈值可以由基站或重配模块预先进行配置。
步骤102，当前导码格式需要重配时，所述基站发送前导码格式配置信息至所述终端。
具体地，基站根据重配的频谱资源的频点和/或当前小区的覆盖大小，进行前导码格式的选择，根据选择得到的前导码格式生成前导码格式配置信息并发送至终端；这里，所述前导码格式可以为如表1所示的现有系统中的前导码格式，也可以为新设计的其它前导码格式。
图2为本发明认知无线电系统前导码格式的重配方法的实施例一的实现流程示意图，实施例一是基站进行资源重配，新分配的频谱资源的频点与之前的频谱资源的频点间隔较大的重配情况，如图2所示，所述实施例一包括下述步骤：
步骤201，基站发送资源分配请求给重配模块；
具体地，基站接收的终端业务过多，可供分配调度的无线资源减少时，如可供分配调度的无线资源不足总资源的5％，基站发送资源分配请求给重配模块。资源分配请求中包括基站当前的资源利用率、当前工作频带等。
步骤202，重配模块根据接收到的资源分配请求，回复资源分配请求确认消息；
这里，重配模块回复的资源分配请求确认消息中可以包括：可利用的频谱信息，如频点，带宽、发射功率等。其中，当重配模块存储的可利用资源不足，还可以向异系统的重配模块，如：LTE系统的重配模块向通用移动通信系统(Universal MobileTelecommunications System，UMTS)系统的重配模块请求协商新的频谱资源。
步骤203，基站得到新的可利用频谱资源后，判断前导码格式是否需要重配，若是，则进行前导码格式的选择；
这里，当基站重配的新的可利用的频谱资源的频点和基站原有频谱资源的频点的间隔大于预先配置的频率间隔阈值时，则基站需要对终端随机接入过程的前导码格式进行重配，否则，不需要；和/或
当基站重配的新的可利用的频谱资源的使用时间超过预先配置的使用时间阈值时，则需要对终端随机接入过程的前导码格式进行重配，否则，不需要。
当需要对终端随机接入过程的前导码格式进行重配时，基站根据新重配的频谱资源的频点和/或当前小区的覆盖大小，进行前导码格式的选择。
具体地，如果新配置的频点与之前使用的频点相隔较大，如大于预先配置的阈值500Mhz，则使用的新的前导码格式，这里，对于FDD制式的，比较上行/下行的频点间隔；对于TDD制式的，直接比较频点间隔。如新配置的频带是Band 12(上行：699Mhz-716Mhz；下行：729Mhz-746Mhz)，之前的频带是Band 4(上行1710Mhz-1755Mhz；下行：2110Mhz-2155Mhz)，则不沿用之前的前导码格式(如格式0：前导码长占用1个子帧，序列长度800微秒，循环前缀(CP)103.13微秒，保护间隔96.88微秒)，而配置新的前导码格式(如：采用新设计的前导码格式：前导码长占用1个时隙，序列长度200微秒，CP长153.13微秒，保护间隔146.88微秒)。当新配置的频点与之前使用的频点相差不大，如新配置的频带是Band 3(上行：1710-1785MHz；下行：1805-1880Mhz)，之前的频带是Band 1(上行：1920Mhz-1980Mhz；下行：2110Mhz-2170Mhz)，则可以沿用之前的前导码格式配置。
具体地，前导码格式的选择主要根据重配资源的频点对应的路损情况和/或每种前导码格式的覆盖大小来进行的。例如，对于原先配置频谱资源的频点是2GHz，路损相对较大，而对于新重配频谱资源的频点是900Mhz，则路损较少，覆盖的面积就可以更大，或者在仍然满足现有的覆盖面积情况下，可以选择码长较短的前导码格式，进而达到节省资源的目的。
步骤204，基站发送配置信息至终端，给终端配置新的小区频谱信息；
其中，所述配置信息中还包括前导码格式配置信息。所述终端获取所述配置信息，并在根据所述前导码格式配置信息得到新的前导码格式时，在有业务请求时，根据所述新的前导码格式发起随机接入过程接入网络。
图3示出了本发明认知无线电系统前导频格式的重配方法的实施例二的实现流程，实施例二中基站进行资源重配后，配置了TV频带的资源，如图3所示，所述实施例二包括下述步骤：
步骤301，基站可利用的资源减少，当资源利用率超过预设的阈值时，发送资源分配请求；
这里，本步骤的具体过程与实施例一中步骤201的处理过程类似，不再赘述。
步骤302，重配模块根据基站的资源分配请求为基站分配资源，获取到新的频谱资源后给基站回复资源分配请求确认消息；
具体地，当重配模块没有可供分配的蜂窝网频谱资源，可以向数据库请求可利用的TV频带资源。这里，所述数据库可以是由主系统运营商或第三方提供，数据库包含本地或包含本地的若干个地区的主系统频谱，如TV频带的状态信息、各次级系统对主系统空闲频谱的使用信息以及各次级系统的负载信息等。
重配模块获取到新的频谱资源后给基站回复资源分配请求确认消息，所述确认消息中包括可以使用的TV频谱资源、使用的有效时间、发射功率、有效的区域范围等。其中，所述可以使用的TV频谱资源对于FDD来说，上行：514Mhz-538Mhz，下行：602Mhz-626Mhz；对于TDD来说，则只使用单一的频带，如：514Mhz-538Mhz
步骤303，基站获得新的可利用的TV频谱资源后，判断前导码格式是否需要重配，若是，则进行前导码格式的选择；
具体地，基站对下属的终端进行配置中包括前导码格式的重配。当新的频谱资源的使用的有效时间超过了使用时间阈值，则配置新的前导码格式。如重配模块下发的新的频谱的使用时间为2小时，而基站自身设置的使用时间阈值为1小时，则需要为终端用户的随机接入配置新的前导码格式，如之前使用的是格式1(前导码占用2个子帧，序列时间长800微秒)，配置成新的格式0(前导码占用1个子帧，序列时间长800微秒)。
步骤304，基站发送配置信息至终端，其中，所述配置信息中还包括了前导码格式配置信息，终端用户根据前导码格式配置信息得到新的前导码格式，在有业务请求时，根据所述新的前导码格式发起随机接入过程接入网络。
图4示出了本发明认知无线电系统前导频格式的重配方法的实施例三的实现流程，实施例三为基站资源重配时，对基站覆盖需求有改变时的前导码重配过程，如图4所示，所述实施例三包括下述步骤：
步骤401，基站可利用的资源减少，当资源利用率超过预设的阈值时，发送资源分配请求；
这里，本步骤的具体过程与实施例一中步骤201的处理过程类似，不再赘述。
步骤402，重配模块根据基站的资源分配请求为基站分配资源，获取到新的频谱资源后给基站回复资源分配请求确认消息；
这里，重配模块根据基站的资源分配请求，分析当前预留的空闲的频谱资源，并根据基站当前使用的频带信息，如：Band 2(上行：1850Mhz-1910Mhz；下行：1930Mhz-1990Mhz)，为基站分配新的可使用的频谱资源，给基站回复资源分配确认消息，所述确认消息中包括可使用的频谱资源、发射功率、使用时间、区域范围等，其中所述可使用的频谱资源为Band 8(上行：880Mhz-915Mhz；下行：925Mhz-960Mhz)。
步骤403，基站接收到资源分配确认消息后，获得新的可利用的频谱资源，并根据自身覆盖需要，对前导码格式进行配置；
具体地，基站根据本身需求，如存在覆盖黑洞，需要增大覆盖面积，和/或新的频谱资源的特点，如频点低路径损耗小，可以具有较大的覆盖面积，来满足较大的小区覆盖。如之前的前导码格式0(前导码长占用1个子帧，序列时间800微秒，理论最大覆盖面积约14km)，配置新的前导码格式(前导码长占用1个子帧，序列时间600微秒，理论最大覆盖面积约29km)。
步骤404，基站发送配置信息至终端，其中，所述配置信息中还包括了前导码格式配置信息，终端用户根据前导码格式配置信息得到新的前导码格式，在有业务请求时，根据所述新的前导码格式发起随机接入过程接入网络。
图5示出了本发明认知无线电系统前导频格式的重配系统的结构，如图5所示，所述重配系统包括终端和基站；其中，
所述基站，用于进行频谱资源重配时，判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配；当所述前导码格式需要重配时，发送前导码格式配置信息至所述终端，这里，基站进行资源频谱重配为：基站侧无线资源负荷高，认知无线电系统的重配模块给基站分配了新的可利用的频谱资源。可利用的频谱资源可以是蜂窝网内的其它频带资源，也可是空闲的TV频带资源。
进一步地，所述基站，具体用于判断自身获得的重配的频谱资源的频点与原有频谱资源的频点的间隔是否大于预先配置的频率间隔阈值，当自身获得的重配的频谱资源的频点与原有频谱资源的频点的间隔大于预先配置的频率间隔阈值时，需要重配；否则，终端仍可以沿用原有的前导码格式。
其中，所述基站，具体用于判断自身获得的重配的频谱资源的使用时间是否超过预先配置的使用时间阈值，当自身获得的重配的频谱资源的使用时间超过预先配置的使用时间阈值时，则需要重配；否则，终端仍可以沿用原有的前导码格式。
这里，所述频率间隔阈值和/或使用时间阈值可以由基站或重配模块预先进行配置。
其中，所述基站，具体用于根据重配的频谱资源的频点和/或当前小区的覆盖大小，进行前导码格式的选择，并发送前导码格式配置信息至所述终端；这里，基站发送配置信息至终端，给终端配置新的小区频谱信息；所述配置信息中包含有前导码格式配置信息；其中，所述前导码格式配置信息中的前导码格式是现有系统中的前导码格式或新设计的前导码格式。
其中，所述终端，用于获取前导码格式配置信息，得到新的前导码格式，并在进行业务请求时，根据所述新的前导码格式发起随机接入过程。
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。

Claims (10)

1.一种认知无线电系统前导码格式的重配方法，其特征在于，所述方法包括：
基站进行频谱资源重配时，根据重配的频谱资源的频点与原有频谱资源的频点的间隔，或者，重配的频谱资源的使用时间判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配；
当所述前导码格式需要重配时，所述基站发送前导码格式配置信息至所述终端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据重配的频谱资源的频点与原有频谱资源的频点的间隔判断是否需要重配为：
当基站获得的重配的频谱资源的频点与原有频谱资源的频点的间隔大于预先配置的频率间隔阈值时，则需要重配。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据重配的频谱资源的使用时间判断是否需要重配为：
当基站获得的重配的频谱资源的使用时间超过预先配置的使用时间阈值时，则需要重配。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站发送前导码格式配置信息至所述终端为：
基站根据重配的频谱资源的频点和/或当前小区的覆盖大小，进行前导码格式的选择，并发送前导码格式配置信息至所述终端；
其中，所述前导码格式配置信息中的前导码格式是现有系统中的前导码格式或新设计的前导码格式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
终端获取前导码格式配置信息，得到新的前导码格式，并在进行业务请求时，根据所述新的前导码格式发起随机接入过程。
6.一种认知无线电系统前导码格式的重配系统，包括终端，其特征在于，所述系统还包括：基站；其中，
所述基站，用于进行频谱资源重配时，根据重配的频谱资源的频点与原有频谱资源的频点的间隔，或者，重配的频谱资源的使用时间判断终端随机接入过程的前导码格式是否需要重配；当所述前导码格式需要重配时，发送前导码格式配置信息至所述终端。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述基站，具体用于当自身获得的重配的频谱资源的频点与原有频谱资源的频点的间隔大于预先配置的频率间隔阈值时，重配所述前导码格式。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述基站，具体用于当自身获得的重配的频谱资源的使用时间超过预先配置的使用时间阈值时，重配所述前导码格式。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述基站，具体用于根据重配的频谱资源的频点和/或当前小区的覆盖大小，进行前导码格式的选择，并发送前导码格式配置信息至所述终端；其中，所述前导码格式配置信息中的前导码格式是现有系统中的前导码格式或新设计的前导码格式。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述终端，用于获取前导码格式配置信息，得到新的前导码格式，并在进行业务请求时，根据所述新的前导码格式发起随机接入过程。
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