CN103188711A - 一种优化频谱资源使用的方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种优化频谱资源使用的方法，该方法包括：终端周期性监测自身可接受范围内的频谱段的性能；当自身的授权频谱均被占用时，终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的目标非授权频谱，并切换至确定的目标非授权频谱。本发明同时公开了一种优化频谱资源使用的终端，采用本发明的方法及终端，能有效地提高频谱资源的利用率。

Description

一种优化频谱资源使用的方法及终端

技术领域

本发明涉及无线通信领域的频谱资源利用技术，特别涉及一种优化频谱资源使用的方法及终端。

背景技术

无线网络的发展显现出高速化、宽带化、异构化、以及泛在化的趋势。与此同时，无线网络也面临着严峻的挑战，主要体现包括：频谱资源短缺与浪费。一方面，对无线服务需求的增加，比如：移动通信用户的激增、公共安全的方方面面的应用扩展、电视广播频道的不断增加，使得无线频谱资源成为现在社会中极为重要的资源。而频谱资源作为一种稀缺资源，非常有限，占用了就不能够再分配，分配完了就没有了，因此，就出现了频谱资源短缺的挑战；另一方面，有些频谱资源虽然已经被分配，但是，由于技术或业务的限制，这些已分配的频谱资源的拥有者并不能有效利用频谱。调查显示，在给定时刻，人们用到的频谱资源只占所有可用频谱资源的2％-6％，这样，大大浪费了有限的频谱资源。由于不具备频谱认知能力，在协同通信网络、异构网络、无线传感网络等中都无法解决频谱资源的稀缺与浪费问题。

综上所述，目前还没有解决频谱资源稀缺及浪费问题的技术方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种优化频谱资源使用的方法及终端，能有效地提高频谱资源的利用率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种优化频谱资源使用的方法，该方法包括：

终端周期性监测自身可接受范围内的频谱段的性能；

当自身的授权频谱均被占用时，终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的目标非授权频谱，并切换至确定的目标非授权频谱。

上述方案中，所述周期性监测自身可接受范围内的频谱段的性能，为：

终端通过与网络侧的信息交互，周期性地监测自身可接受范围内的频谱段的性能；或者，终端在时域、频域和空域多维空间上，周期性地监测自身可接受范围内的频谱段的性能。

上述方案中，所述终端通过与网络侧的信息交互，周期性地监测自身可接受范围内的频谱段的性能，为：

终端通过与网络侧周期性信息交互，获得自身可接受范围内的频谱段的性能。

上述方案中，所述终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的目标非授权频谱，包括：

终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，对被监测的所有频谱的可用性进行优先级排序；

选择优先级低且空闲的非授权频谱，作为切换的目标非授权频谱。

上述方案中，切换至确定的目标非授权频谱后，该方法进一步包括：

终端实时检测所述目标非授权频谱对应的授权终端，当确定所述目标非授权频谱对应的授权终端需要接入时，终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的新目标非授权频谱，并切换至确定的新目标非授权频谱。

上述方案中，所述确定所述目标非授权频谱对应的授权终端需要接入，为：

终端获得所述目标非授权频谱对应的授权终端发送给网络侧的接入请求。

上述方案中，所述终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的新目标非授权频谱，包括：

终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，对被监测的所有频谱的可用性进行优先级排序；

选择优先级低且空闲的除所述目标非授权频谱外的非授权频谱，作为切换的新目标非授权频谱。

上述方案中，所述目标非授权频谱为所述终端自身可接受范围内的频谱段中性能最好的空闲的非授权频谱；

相应的，所述新目标非授权频谱为所述终端自身可接受范围内的频谱段中性能次好的空闲的非授权频谱。

本发明还提供了一种优化频谱资源使用的终端，该终端包括：监测模块及切换模块；其中，

监测模块，用于周期性监测自身可接受范围内的频谱段的性能，并当终端的授权频谱均被占用时，触发切换模块；

切换模块，用于收到监测模块的触发信息后，根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的目标非授权频谱，并切换至确定的目标非授权频谱。

上述方案中，所述监测模块，还用于切换至确定的目标非授权频谱后，实时检测所述目标非授权频谱对应的授权终端，当确定所述目标非授权频谱对应的授权终端需要接入时，触发切换模块；

所述切换模块，还用于收到监测模块的触发信息后，根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的新目标非授权频谱，并切换至确定的新目标非授权频谱。

本发明提供的优化频谱资源使用的方法及终端，终端周期性监测自身可接受范围内的频谱段的性能；当自身的授权频谱均被占用时，终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的目标非授权频谱，并切换至确定的目标非授权频谱，如此，能有效地提高频谱资源的利用率。

另外，切换至确定的目标非授权频谱后，终端实时检测所述目标非授权频谱对应的授权终端，当确定所述目标非授权频谱对应的授权终端需要接入时，终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的新目标非授权频谱，并切换至确定的新目标非授权频谱，如此，终端能快速地归还所占用的非授权频谱，从而进一步提高频谱资源的利用率。

附图说明

图1为本发明优化频谱资源使用的方法流程示意图；

图2为实施例一实现优化频谱资源使用的方法流程示意图；

图3为本发明优化频谱资源使用的终端结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

近年提出了认知无线电(CR，Cognitive Radio)的概念。其中，所述CR是指：无线终端具备足够的智能或认知能力，通过对周围无线环境的历史和当前状况进行监测、分析、学习、推理、以及规划，利用相应结果调整自身的传输参数，使用最适合的无线资源完成无线传输。换句话说，通过感知周围的频率、时间、以及空间等频谱环境特征，采用理解的方法对环境、位置、信道、网络、协议、用户、以及设备本身的内部结构进行推理，使无线终端从预先定义协议的盲目执行者转变为无线电领域的智能代理，从而能实时调整传输参数，使系统的无线规则与输入的无线电激励变化相适应，从而使通信系统达到对无线环境的高适应性和频谱共享的高效性。这里，所述系统的无线规则包括：设置的一系列适合无线频谱合理使用的射频带宽、空中接口、相关协议、以及空间、时间模式等。

认知无线网络的出现为频谱资源的高效利用提供了一种新的思路、方法与途径。基于上述CR的一系列设想，本发明优化频谱资源使用的方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤100：终端周期性监测自身可接受范围内的频谱段的性能，之后执行步骤101；

这里，所述自身可接受范围内的频谱段是指：终端的射频器件可接受的范围内的频谱段；其中，所述射频器件具体可以是滤波器。为实现本发明优化频谱资源使用的方法，需要终端可以在不同的频谱间进行切换，即：频谱的跨度较大，因此，需要通信器件特别是滤波器有比较宽的频谱处理范围，因此，需要使用宽带滤波器。在实际应用时，所述宽带滤波器是指频带宽度大于20M的滤波器。

具体地，终端通过与网络侧的信息交互，周期性地监测自身可接受范围内的频谱段的性能；或者，终端在时域、频域和空域多维空间上，周期性地监测自身可接受范围内的频谱段的性能。其中，所述终端通过与网络侧的信息交互，周期性地监测自身可接受范围内的频谱段的性能，具体可以是：终端通过与网络侧周期性信息交互，获得自身可接受范围内的频谱段的性能。所述终端在时域、频域和空域多维空间上，周期性地监测自身可接受范围内的频谱段的性能的具体实现，包括：

在频域上，终端可以得知发射信噪比和接收信噪比，通过比较各个频谱上的接收信噪比大小，可以得知自身可接受范围内的频谱段的性能，在空域上，终端根据通过多个天线试探给除自身的授权频谱外的其它频谱段的发送信号和接收信号，来得到除自身的授权频谱外的其它频谱段的性能。这里，通过进行相应的软件、和/或硬件改进，现有的终端即可实现上述功能。其中，对终端进行软件和/或硬件改进的具体处理过程为本领域技术人员惯用技术手段，这里不再赘述。

所述频谱段的性能包括：频谱段的信噪比、频谱对应信道的数据流量等。

周期的长短可以根据需要进行设置。

步骤101：当自身的授权频谱均被占用时，终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的目标非授权频谱，并切换至确定的目标非授权频谱。

这里，由于终端会周期性地监测包含授权频谱的自身可接受范围内的频谱段的性能，据此，可以获知自身的授权频谱是否均被占用。

所述终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的目标非授权频谱，包括：

终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，对被监测的所有频谱的可用性进行优先级排序；

选择优先级低且空闲的非授权频谱，作为切换的目标非授权频谱。

其中，在实际应用时，可以根据监测到的频谱段的性能，比如：信噪比、或频谱对应信道的数据流量等，将频谱的可用性分为三个等级，即：高、中、低；其中，高等级的含义是指：频谱一直或大多数时候在使用中，即：监测得到的频谱的使用概率为50％以上，中等级的含义是指：频谱偶尔使用，即：监测得到的频谱的使用概率低于50％，低等级的含义是指：频谱为基本不用的频段，比如：监测得到的频谱的使用概率低于10％，即可认为频谱的可用性等级为低等级。这里，根据信噪比或频谱对应信道的数据流量确定监测的频谱是否在使用的具体处理过程为现有技术，这里不再赘述。非授权频谱的可用性在中低等级且当前空闲时，终端可以根据业务需要确定是否切换。具体地，如果终端需要对非授权频谱长期占用，那么只能在低等级的时候进行切换，如果终端只对非授权频谱暂时短时间占用，则可以在中和低等级的时候进行切换。当确定可以切换至非授权频谱时，切换至非授权频谱。具体的切换流程为：终端可以根据监测到的频谱段的性能，获取空闲信道信息，随机选择一个空闲信道接入。这里，终端根据监测到的频谱段的性能，可以直接确定哪些信道为空闲信道。切换至确定的目标非授权频谱的更具体处理过程可采用现有技术。

选择优先级低且空闲的非授权频谱的目的为：防止由于非授权频谱所对应的授权终端突然出现时，终端需要切换到备用的信道重新进行通信连接，从而影响通信质量。

切换至确定的目标非授权频谱后，该方法还可以进一步包括：

终端实时检测所述目标非授权频谱对应的授权终端，当确定所述目标非授权频谱对应的授权终端需要接入时，终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的新目标非授权频谱，并切换至确定的新目标非授权频谱。

其中，所述确定所述目标非授权频谱对应的授权终端需要接入，具体为：

终端获得所述目标非授权频谱对应的授权终端发送给网络侧的接入请求。这里，当切换至所述目标非授权频谱后，终端在所述目标非授权频谱上与网络侧进行通信。当网络侧收到所述目标非授权频谱对应的授权终端的接入请求时，网络侧会根据自身保存的优先级信息，立即向终端下发切换请求信息，终端从而获得所述目标非授权频谱对应的授权终端发送给网络侧的接入请求。

所述终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的新目标非授权频谱，包括：

终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，对被监测的所有频谱的可用性进行优先级排序；

选择优先级低且空闲的除所述目标非授权频谱外的非授权频谱，作为切换的新目标非授权频谱。

这里，在实际应用时，当终端第一次切换的非授权频谱为从频谱段中选择的优先级最低的非授权频谱时，即：选择的非授权频谱为最优频谱时，在第二次切换时，选择次优频谱最为新目标授权频谱，以此类推。

在切换至确定的新目标授权频谱时，该方法还可以进一步包括：

网络侧恢复所述目标非授权频谱的原有相关参数，并与所述目标非授权频谱对应的授权终端建立连接。

其中，所述原有相关参数是指：与所述目标非授权频谱对应的授权终端相关的参数，所述原有相关参数包括：效用函数等。

下面结合实施例对本发明再作进一步详细的描述。

实施例一：

本实施例的应用场景为：终端基于从上层无线管理层提供的无线环境地图信息，对自身可接受范围内的频谱段的性能进行周期性监测。

本实施例终端实现优化频谱资源使用的方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤200：当收到用户的特定服务请求后，终端周期性向上层无线管理层提出请求，获取环境感知信息；

这里，本实施例中，所述特定服务请求是指：视频电视会议请求。

所述环境感知信息包括：无线环境地图信息、频谱环境信息、以及终端可接受范围内的频谱段的信噪比等；其中，所述频谱环境信息包括：周围的频率、时间、以及空间等信息。

步骤201：终端通过提取获取的环境感知信息，周期性监测自身可接受范围内的频谱段的信噪比；

步骤202：当自身的授权频谱均被占用时，终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的信噪比，对监测的频谱的可用性进行优先级排序；

步骤203：终端根据排定的优先级顺序，确定能够使用的最佳的非授权频谱及视频网络，并切换至所述最佳的非授权频谱。

具体地，假设上层无线管理层当前发送的无线环境地图信息表明：终端正处于一个无线区域网络的覆盖范围内，且电视频道9可用。终端对电视频道9及相邻频道进行检测，从而对来自上层无线管理层的无线环境地图信息进行验证。如果证实电视频道9的确适用，则终端向网络侧发出切换请求，网络侧收到切换请求后，为终端确定合适的效用函数，从而满足终端的服务类型和服务质量的要求，例如：数据传输速率、延迟、误码率、以及功率消耗等。之后，终端切换至电视频道9。这里，所述终端对电视频道9及相邻频道进行检测，从而对来自上层无线管理层的无线环境地图信息进行验证的过程就是指：确定能够使用的最佳的非授权频谱及视频网络的过程。为终端确定合适的效用函数的过程可采用现有技术。

实施例二：

本实施例的应用场景为：终端的授权频谱均被占用，且已切换至非授权频谱。终端进行二次切换的流程包括：终端接入空闲信道且开始通信后，检测非授权频谱对应的授权终端，且持续检测非授权频谱对应的授权终端。当检测到非授权频谱对应的授权终端需要接入时，比如：收到非授权频谱对应的授权终端的接入请求时，终端启动紧急切换。这里，紧急切换的过程包括：首先，终端保存当前的环境参数，并根据排定的被监测的所有频谱的可用性的优先级顺序，选定合适的新目标非授权频谱，并向网络侧提出切换请求，网络侧收到切换请求后，确定新目标非授权频谱可以切换后，终端切换至选定的新目标非授权频谱，重新建立通信连接。同时，网络侧恢复与所述授权终端匹配的效用函数，满足授权终端的服务类型和服务质量的要求，例如：数据传输速率、延迟、误码率、功率消耗等，并通过连接建立过程建立与所述授权终端的通信连接。这里，所述环境参数包括：周围的频率、时间和空间等频谱环境参数。所述新目标非授权频谱与第一次切换的目标非授权频谱的性能相比，为次优的非授权频谱。其中，网络侧事先会保存与所述授权终端匹配的效用函数，从而当所述授权终端需要接入时，能快速恢复与所述授权终端匹配的效用函数。

从以上的描述中可以看出，本发明提供的优化频谱资源使用的方法，首先，无线终端实现了精确的无线频谱检测能力，能在自身可接收范围内进行多维度频谱监测，从而发现可使用的频谱。其次，由于终端是免许可使用未授权的频谱资源，因此，终端实现了具备迅速发现主终端的能力，在工作过程中时刻检测主终端的活动状态，从而确保不对主终端产生干扰。这里，所述主终端是指：被终端所占用的非授权频谱对应的授权终端。第三，当终端占用的非授权频谱对应的授权终端需要接入时，终端实现了立即归还授所述权终端的频谱资源的能力。

为实现上述方法，本发明还提供了一种优化频谱资源使用的终端，如图3所示，该终端包括：监测模块31及切换模块32；其中，

监测模块31，用于周期性监测自身可接受范围内的频谱段的性能，并当终端的授权频谱均被占用时，触发切换模块32；

切换模块32，用于收到监测模块31的触发信息后，根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的目标非授权频谱，并切换至确定的目标非授权频谱。

其中，需要说明的是：所述监测模块31具体可以是射频模块、或是能够实现监测功能的基带模块、或由软件形成的逻辑模块等。

所述监测模块31，还用于切换至确定的目标非授权频谱后，实时检测所述目标非授权频谱对应的授权终端，当确定所述目标非授权频谱对应的授权终端需要接入时，触发切换模块32；

所述切换模块32，还用于收到监测模块31的触发信息后，根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的新目标非授权频谱，并切换至确定的新目标非授权频谱。

这里，需要说明的是：本发明所述终端中的监测模块及切换模块的具体处理过程已在上文中详述，不再赘述。

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)

1.一种优化频谱资源使用的方法，其特征在于，该方法包括：

终端周期性监测自身可接受范围内的频谱段的性能；

当自身的授权频谱均被占用时，终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的目标非授权频谱，并切换至确定的目标非授权频谱。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期性监测自身可接受范围内的频谱段的性能，为：

终端通过与网络侧的信息交互，周期性地监测自身可接受范围内的频谱段的性能；或者，终端在时域、频域和空域多维空间上，周期性地监测自身可接受范围内的频谱段的性能。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述终端通过与网络侧的信息交互，周期性地监测自身可接受范围内的频谱段的性能，为：

终端通过与网络侧周期性信息交互，获得自身可接受范围内的频谱段的性能。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的目标非授权频谱，包括：

终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，对被监测的所有频谱的可用性进行优先级排序；

选择优先级低且空闲的非授权频谱，作为切换的目标非授权频谱。

5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，切换至确定的目标非授权频谱后，该方法进一步包括：

终端实时检测所述目标非授权频谱对应的授权终端，当确定所述目标非授权频谱对应的授权终端需要接入时，终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的新目标非授权频谱，并切换至确定的新目标非授权频谱。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标非授权频谱对应的授权终端需要接入，为：

终端获得所述目标非授权频谱对应的授权终端发送给网络侧的接入请求。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的新目标非授权频谱，包括：

终端根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，对被监测的所有频谱的可用性进行优先级排序；

选择优先级低且空闲的除所述目标非授权频谱外的非授权频谱，作为切换的新目标非授权频谱。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述目标非授权频谱为所述终端自身可接受范围内的频谱段中性能最好的空闲的非授权频谱；

相应的，所述新目标非授权频谱为所述终端自身可接受范围内的频谱段中性能次好的空闲的非授权频谱。

9.一种优化频谱资源使用的终端，其特征在于，该终端包括：监测模块及切换模块；其中，

监测模块，用于周期性监测自身可接受范围内的频谱段的性能，并当终端的授权频谱均被占用时，触发切换模块；

切换模块，用于收到监测模块的触发信息后，根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的目标非授权频谱，并切换至确定的目标非授权频谱。

10.根据权利要求9所述的终端，其特征在于，所述监测模块，还用于切换至确定的目标非授权频谱后，实时检测所述目标非授权频谱对应的授权终端，当确定所述目标非授权频谱对应的授权终端需要接入时，触发切换模块；

所述切换模块，还用于收到监测模块的触发信息后，根据当前监测到的自身可接受范围内的频谱段的性能，从自身可接受范围内的频谱段中的非授权频谱中，确定切换的新目标非授权频谱，并切换至确定的新目标非授权频谱。

Images