CN103491547A - 一种基于认知无线电系统的频谱切换方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于认知无线电系统的频谱切换方法和设备，该方法包括：在频谱切换之前，基站设备与终端设备在源工作频点上维持上行同步；当基站设备在目标工作频点恢复小区之后，基站设备在目标工作频点上接收来自终端设备的上行资源申请，上行资源申请用于申请上行资源，且上行资源用于使终端设备发送用于指示终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息；基站设备在目标工作频点上为终端设备分配上行资源，并在目标工作频点上将分配的上行资源发送给终端设备。本发明实施例中，降低了CR系统的频谱切换失败概率与业务中断时间，提高了CR系统的用户体验。

Description

一种基于认知无线电系统的频谱切换方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于认知无线电系统的频谱切换方法和设备。

背景技术

无线电通信频谱是一种宝贵的自然资源，随着无线通信技术的飞快发展，频谱资源贫乏的问题日益严重，为了缓解频谱资源紧张的现状，相关部门和机构对无线通信频谱进行了监测和研究，发现某些频段（如电视频段）在大多数时间内并未使用或者在大多数地域内并未使用，而某些频段则出现了多系统多用户同时竞争的情况，即频谱资源的使用存在不均衡现象。

CR（Cognitive Radio，认知无线电）的概念正是在这种背景下产生的，其基本思想是：在不对授权系统造成干扰的前提下，CR系统可通过监测当前无线环境的变化来动态机会式地接入空白频段进行通信；在CR系统机会式接入授权系统的空白频谱时，其前提是保护授权系统业务不受到CR系统的有害干扰，这就要求：（1）CR系统具有确定空白频谱的能力，即准确判断出授权系统频段的空白频谱；（2）CR系统具有频谱切换能力，即在发现授权系统在当前使用的空白频谱（源工作频点）上重新出现或当前使用的空白频谱质量不满足CR系统的业务质量要求时，CR系统能及时退出当前使用的空白频谱。

如图1所示，为CR系统中的频谱切换实现流程图，通过该实现流程，可保证CR系统业务的连续性；具体的，CR系统在频谱切换时，可在退出源工作频点之后，将整个CR系统切换到其他的空白频谱（目标工作频点）上恢复业务。

现有技术中，频谱切换过程是基于静态的授权频段设计，且针对不同小区间的切换场景，切换的终端设备数目一般较少，其基本过程是：基站设备向终端设备发送频谱切换命令，通知终端设备目标工作频点及其无线资源配置；终端设备在收到频谱切换命令后，离开源工作频点，搜索目标工作频点，并在搜索到目标频点后执行目标工作频点上的随机接入，通过随机接入过程完成与基站设备的上行同步，并向基站设备发送频谱切换完成消息。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

CR系统的频谱切换过程中，需要将整个小区内所有RRC（Radio Resource Control，无线资源控制）连接态的终端设备切换到目标工作频点上，其RRC连接态的终端设备很多（可以在1200个以上），因此采用现有的频谱切换方式，会导致大量的终端设备集中在短时间内在目标工作频点上执行竞争随机接入过程，导致较高的随机接入失败概率与随机接入延迟，从而导致较高的频谱切换失败概率与较高的业务中断时间，影响CR系统的用户体验。

 

 [0010] 本发明实施例提供一种基于认知无线电系统的频谱切换方法和设备，以降低频谱切换失败概率和业务中断时间，提高CR系统的用户体验。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种基于认知无线电系统的频谱切换方法，在频谱切换之前，基站设备与终端设备在源工作频点上维持上行同步；该方法包括：

当所述基站设备在目标工作频点恢复小区之后，所述基站设备在目标工作频点上接收来自所述终端设备的上行资源申请，所述上行资源申请用于申请上行资源，且所述上行资源用于使所述终端设备发送用于指示所述终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息；

所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配上行资源，并在目标工作频点上将分配的所述上行资源发送给所述终端设备。

本发明实施例提供一种基于认知无线电系统的频谱切换方法，在频谱切换之前，终端设备与基站设备在源工作频点上维持上行同步；该方法包括：

所述终端设备在搜索到目标工作频点之后，判断自身与所述基站设备之间是否维持上行同步；

如果是，则所述终端设备利用上行资源申请的发送方式和资源向所述基站设备发送上行资源申请，所述上行资源申请用于申请上行资源，且所述上行资源用于使所述终端设备发送频谱切换完成消息；

所述终端设备在目标工作频点上接收所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配的上行资源，并利用所述上行资源向所述基站设备发送用于指示所述终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息。

本发明实施例提供一种基站设备，包括：

管理模块，用于在频谱切换之前，维护基站设备与终端设备在源工作频点上维持上行同步；

接收模块，用于当所述基站设备在目标工作频点恢复小区之后，在目标工作频点上接收来自所述终端设备的上行资源申请，所述上行资源申请用于申请上行资源，且所述上行资源用于使所述终端设备发送用于指示所述终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息；

分配模块，用于在目标工作频点上为所述终端设备分配上行资源；

发送模块，用于在目标工作频点上将分配的所述上行资源发送给所述终端设备。

本发明实施例提供一种终端设备，包括：

管理模块，用于在频谱切换之前，维护终端设备与基站设备在源工作频点上维持上行同步；

判断模块，用于在搜索到目标工作频点之后，判断所述终端设备与所述基站设备之间是否维持上行同步；

第一发送模块，用于当判断结果为是时，则利用上行资源申请的发送方式和资源向所述基站设备发送上行资源申请，所述上行资源申请用于申请上行资源，且所述上行资源用于使所述终端设备发送频谱切换完成消息；

接收模块，用于在目标工作频点上接收所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配的上行资源；

第二发送模块，用于利用所述上行资源向所述基站设备发送用于指示所述终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：本发明实施例中，在频谱切换过程中，基站设备可以在接收到终端设备的上行资源申请之后，在目标工作频点上为终端设备分配上行资源，触发该终端设备发送频谱切换完成消息，从而在频谱切换过程中省略了随机接入过程，避免CR系统频谱切换过程中的随机接入冲突，继而降低了CR系统的频谱切换失败概率与业务中断时间，提高了CR系统的用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中CR系统中的频谱切换实现流程图；

图2是本发明实施例一提供的一种基于认知无线电系统的频谱切换方法流程示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种基于认知无线电系统的频谱切换方法流程示意图；

图4是本发明实施例三提供的一种基于认知无线电系统的频谱切换方法流程示意图；

图5是本发明实施例四提供的一种基于认知无线电系统的频谱切换方法流程示意图；

图6是本发明实施例五提供的一种基站设备的结构示意图；

图7是本发明实施例六提供的一种终端设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例一提供一种基于认知无线电系统的频谱切换方法，该方法的应用场景包括但不限于：采用CR技术的LTE（Long Term Evolution，长期演进）、TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址）、WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址）、CDMA（Code Division Multiple Access，又称码分多址）-2000等无线通信系统；如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤201，在频谱切换之前，基站设备（CR系统内的基站设备）与终端设备（CR系统内的终端设备）在源工作频点上维持上行同步。

本发明实施例的一种优选实施方式中，为了实现基站设备与终端设备在源工作频点上维持上行同步，则：基站设备通过检测终端设备发送的上行信号，确定终端设备是否与基站设备在源工作频点上维持上行同步；如果存在同步偏差，则基站设备向终端设备发送定时调整命令，以通过定时调整命令指示终端设备需要进行上行定时同步点的调整；且：终端设备在接收到来自基站设备的定时调整命令时，进行上行定时同步点的调整，即调整其上行传输中的上行信道/信号的定时同步；基站设备和终端设备在进行上述处理之后，可以使得基站设备与终端设备在源工作频点上维持上行同步。

步骤202，在频谱切换之前，基站设备与终端设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源；其中，该上行资源申请用于申请上行资源（如时频码等资源），且该上行资源用于使终端设备发送频谱切换完成消息；需要注意的是，上行资源申请在小区内的各终端设备之间是正交、无冲突的。

基站设备与终端设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源，包括但不限于：基站设备与终端设备通过协议静态规定上行资源申请的发送方式和资源；或者，基站设备与终端设备通过动态配置的方式约定上行资源申请的发送方式和资源，即基站设备为终端设备配置上行资源申请的发送方式和资源，并将上行资源申请的发送方式和资源通知给终端设备；例如，基站设备通过专用信令或者系统广播消息等空口消息将上行资源申请的发送方式和资源通知给终端设备。

需要注意的是，步骤201与步骤202之间并没有先后顺序关系，步骤202也可以在步骤201之前执行，且步骤202为可选的步骤。

步骤203，当基站设备发现源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，基站设备决策需要执行频谱切换过程，生成频谱切换命令，并将该频谱切换命令发送给终端设备；其中，该频谱切换命令中至少包含目标工作频点和/或无线资源配置信息。

本发明实施例的一种优选实施方式中，该频谱切换命令中还可以携带基站设备与终端设备之间是否维持上行同步的指示信息；且基站设备与终端设备之间是否维持上行同步的确定方式，包括：基站设备判断终端设备发送上行资源申请的时刻距离最近一次发送定时调整命令的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限（可根据实际经验设置），且目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限（可根据实际经验设置）；如果是，则基站设备确定自身与终端设备之间维持上行同步；如果否，则基站设备确定自身与终端设备之间未维持上行同步。

本发明实施例的一种优选实施方式中，该频谱切换命令中还可以携带上行资源申请的发送方式和资源，其获得方式可以为基站设备为终端设备配置。

需要注意的是，由于步骤202为可选步骤，如果在实际应用中，执行了步骤202，则该频谱切换命令中可以携带上行资源申请的发送方式和资源，也可以不携带上行资源申请的发送方式和资源；如果在实际应用中，并未执行步骤202，则该频谱切换命令中需要携带上行资源申请的发送方式和资源。

步骤204，基站设备在将频谱切换命令发送给终端设备之后，停止在源工作频点的信号收发。

步骤205，基站设备停止在源工作频点的信号收发之后，利用目标工作频点恢复小区。

步骤206，终端设备在接收到频谱切换命令之后，如果频谱切换命令中携带了上行资源申请的发送方式和资源，则终端设备需要存储或者更新上行资源申请的发送方式和资源（即如果当前没有上行资源申请的发送方式和资源，则直接存储上行资源申请的发送方式和资源；如果当前有上行资源申请的发送方式和资源，则更新当前存在的上行资源申请的发送方式和资源）。

步骤207，终端设备在接收到频谱切换命令之后，离开源工作频点，并执行与目标工作频点上基站设备的下行同步，即搜索目标工作频点。

需要注意的是，步骤206与步骤207之间并没有先后顺序关系，步骤207也可以在步骤206之前执行；且步骤206和步骤207与步骤204和步骤205之间并没有先后顺序关系，如步骤207可以位于步骤204之前，也可以位于步骤205之前，步骤206可以位于步骤204之前，也可以位于步骤205之前。

步骤208，终端设备在搜索到目标工作频点之后，判断自身与基站设备之间是否维持上行同步；如果是，则执行步骤209；如果否，则上行同步失效，此时需要采用现有的频谱切换方式，该方式不再赘述。

本发明实施例中，终端设备判断自身与基站设备之间在目标工作频点上是否维持上行同步，包括但不限于如下方式：

方式一、终端设备判断当前时刻或者自身发送上行资源申请的时刻距离最近一次进行上行定时同步点调整的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限（根据实际经验设置，可以与基站设备所采用的指定时间门限值相同），且目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限（根据实际经验设置，可以与基站设备所采用的指定频率门限值相同）；如果是，则终端设备确定自身与基站设备之间维持上行同步；如果否，则终端设备确定自身与基站设备之间未维持上行同步。

方式二、在频谱切换命令中携带基站设备与终端设备之间是否维持上行同步的指示信息时，则终端设备从来自基站设备的频谱切换命令中获得基站设备与终端设备之间是否维持上行同步的指示信息，并利用该指示信息确定终端设备与基站设备之间维持上行同步或者未维持上行同步。

步骤209，终端设备利用上行资源申请的发送方式和资源向基站设备发送上行资源申请，该上行资源申请用于申请上行资源，且该上行资源用于使终端设备发送用于指示所述终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息。

本发明实施例中，上行资源申请的发送方式和资源为之前存储的，且终端设备获得上行资源申请的发送方式和资源的方式包括但不限于：终端设备与基站设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源；或者，终端设备从频谱切换命令中获得上行资源申请的发送方式和资源；在约定过程中，终端设备与基站设备通过协议静态规定上行资源申请的发送方式和资源；或者，终端设备通过专用信令或系统广播消息等空口消息接收来自基站设备的上行资源申请的发送方式和资源。

本发明实施例中，在基站设备与终端设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源的过程中，终端设备还可以与基站设备预先约定上行资源申请的最大发送次数；且终端设备向基站设备发送上行资源申请包括：终端设备利用上行资源申请的发送方式和资源多次向基站设备发送上行资源申请，一直到终端设备收到基站设备在目标工作频点上为终端设备分配的上行资源或者达到最大发送次数；如果上行资源申请发送次数到达最大发送次数后，仍未收到基站设备在目标工作频点上为终端设备分配的上行资源，则采用现有频谱切换方式。

步骤210，基站设备在目标工作频点恢复小区之后，在目标工作频点上接收来自终端设备的上行资源申请，在目标工作频点上为终端设备分配上行资源，并在目标工作频点上将分配的上行资源发送给终端设备。

本发明实施例的一种优选实施方式中，该基站设备还可以在目标工作频点上为终端设备分配上行发送方式，并在目标工作频点上将分配的上行发送方式发送给终端设备。其中，该上行发送方式包括但不限于：调制编码方式、HARQ（Hybrid Auto Repeat request，混合自动重传请求）信息、功控信息等。

步骤211，终端设备在目标工作频点上接收基站设备在目标工作频点上为终端设备分配的上行资源，并利用上行资源向基站设备发送用于指示终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息。

本发明实施例的一种优选实施方式中，该基站设备还可以在目标工作频点上为终端设备分配上行发送方式，并在目标工作频点上将分配的上行发送方式发送给终端设备；基于此，终端设备在目标工作频点上接收基站设备在目标工作频点上为终端设备分配的上行发送方式，并利用上行资源和上行发送方式向基站设备发送频谱切换完成消息。

综上所述，本发明实施例中，在频谱切换过程中，基站设备可以在接收到终端设备的上行资源申请之后，在目标工作频点上为终端设备分配上行资源（小区内终端设备间无冲突的上行资源），即采用预先约定的小区内各终端设备间无冲突的资源申请方式及资源为终端设备分配上行资源，触发终端设备发送频谱切换完成消息，从而在频谱切换过程中省略了随机接入过程，避免CR系统频谱切换过程中的随机接入冲突，继而降低了CR系统的频谱切换失败概率与业务中断时间，提高了CR系统的用户体验。

实施例二

本发明实施例二提供一种基于认知无线电系统的频谱切换方法，以对基站设备的处理进行详细说明；如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤301，在频谱切换之前，基站设备（CR系统内的基站设备）在源工作频点上维持与终端设备（CR系统内的终端设备）的上行同步。

本发明实施例的一种优选实施方式中，基站设备通过检测终端设备发送的上行信号，确定终端设备是否与基站设备在源工作频点上维持上行同步；如果存在同步偏差，则基站设备向终端设备发送定时调整命令，以通过定时调整命令指示终端设备需要进行上行定时同步点的调整，以保证基站设备在源工作频点上维持与终端设备的上行同步。

步骤302，在频谱切换之前，基站设备与终端设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源；其中，该上行资源申请用于申请上行资源，且该上行资源用于使终端设备发送频谱切换完成消息；需要注意的是，上行资源申请在小区内的各终端设备之间是正交、无冲突的。

基站设备与终端设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源，包括但不限于：基站设备与终端设备通过协议静态规定上行资源申请的发送方式和资源；或者，基站设备与终端设备通过动态配置的方式约定上行资源申请的发送方式和资源，即基站设备为终端设备配置上行资源申请的发送方式和资源，并将上行资源申请的发送方式和资源通知给终端设备；例如，基站设备通过专用信令或者系统广播消息等空口消息将上行资源申请的发送方式和资源通知给终端设备。

此外，在基站设备与终端设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源的过程中，终端设备还可以与基站设备预先约定上行资源申请的最大发送次数。

步骤303，当基站设备发现源工作频点（当前工作频点）上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，基站设备决策需要执行频谱切换过程，生成频谱切换命令，并将频谱切换命令发送给终端设备；其中，该频谱切换命令中至少包含目标工作频点和/或无线资源配置信息。

本发明实施例的一种优选实施方式中，该频谱切换命令中还可以携带基站设备与终端设备之间是否维持上行同步的指示信息；且基站设备与终端设备之间是否维持上行同步的确定方式，包括但不限于：基站设备判断终端设备发送上行资源申请的时刻距离最近一次发送定时调整命令的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限（可根据实际经验设置），且目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限（可根据实际经验设置）；如果是，则基站设备确定自身与终端设备之间维持上行同步；如果否，则基站设备确定自身与终端设备之间未维持上行同步。

本发明实施例的一种优选实施方式中，该频谱切换命令中还可以携带上行资源申请的发送方式和资源，其获得方式可以为基站设备为终端设备配置。

步骤304，基站设备在将频谱切换命令发送给终端设备之后，停止在源工作频点的信号收发。

步骤305，基站设备停止在源工作频点的信号收发之后，利用目标工作频点恢复小区。

步骤306，基站设备接收来自终端设备的上行资源申请。

步骤307，基站设备收到上行资源申请后，在目标工作频点上为终端设备分配上行资源和上行发送方式（以同时分配上行资源和上行发送方式为例进行说明），并将分配的上行资源和上行发送方式发送给终端设备。

步骤308，基站设备接收终端设备发送的频谱切换完成消息，确认终端设备已经完成频谱切换过程。

实施例三

本发明实施例三提供一种基于认知无线电系统的频谱切换方法，以对终端设备的处理进行详细说明；如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤401，在频谱切换之前，终端设备（CR系统内的终端设备）在源工作频点上与基站设备（CR系统内的基站设备）维持上行同步。

本发明实施例的一种优选实施方式中，终端设备检测基站设备下发的定时调整命令，并根据定时调整命令进行上行定时同步点的调整，即调整终端设备的上行传输中的上行信道/信号的定时同步，以保证终端设备在源工作频点上维持与基站设备的上行同步。

步骤402，在频谱切换之前，终端设备与基站设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源；其中，该上行资源申请用于申请上行资源，且该上行资源用于使终端设备发送频谱切换完成消息；需要注意的是，上行资源申请在小区内的各终端设备之间是正交、无冲突的。

本发明实施例中，终端设备与基站设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源，包括但不限于：终端设备与基站设备通过协议静态规定上行资源申请的发送方式和资源；或者，终端设备通过专用信令或系统广播消息等空口消息接收来自基站设备的上行资源申请的发送方式和资源。

此外，在终端设备与基站设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源的过程中，终端设备还可以与基站设备预先约定上行资源申请的最大发送次数。

步骤403，终端设备接收来自基站设备的频谱切换命令；其中，该频谱切换命令中至少包含目标工作频点和/或无线资源配置信息；本发明实施例的一种可选实施方式中，该频谱切换命令中还可以携带基站设备与终端设备之间是否维持上行同步的指示信息；本发明实施例的一种可选实施方式中，该频谱切换命令中还可以携带上行资源申请的发送方式和资源。

步骤404，终端设备在接收到频谱切换命令之后，如果频谱切换命令中携带了上行资源申请的发送方式和资源，则终端设备需要存储或者更新上行资源申请的发送方式和资源，并执行步骤405；否则，直接执行步骤405。

步骤405，终端设备在收到频谱切换命令之后，离开源工作频点，并执行与目标工作频点上基站设备的下行同步，即搜索目标工作频点。

步骤406，终端设备将上行资源申请发送次数置0。

步骤407，终端设备在搜索到目标工作频点之后，判断自身与基站设备之间是否维持上行同步；如果是，则执行步骤408；如果否，则上行同步失效，此时需要采用现有的频谱切换方式，该方式不再赘述。

本发明实施例中，终端设备判断自身与基站设备之间在目标工作频点上是否维持上行同步，包括但不限于如下方式：

方式一、终端设备判断当前时刻或者自身发送上行资源申请的时刻距离最近一次进行上行定时同步点调整的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限（根据实际经验设置），目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限（根据实际经验设置）；如果是，终端设备确定自身与基站设备之间维持上行同步；如果否，终端设备确定自身与基站设备之间未维持上行同步。

方式二、在频谱切换命令中携带基站设备与终端设备之间是否维持上行同步的指示信息时，则终端设备从来自基站设备的频谱切换命令中获得基站设备与终端设备之间是否维持上行同步的指示信息，并利用该指示信息确定终端设备与基站设备之间维持上行同步或者未维持上行同步。

步骤408，终端设备利用自身存储的上行资源申请的发送方式和资源向基站设备发送上行资源申请，并将上行资源申请发送次数加1。

步骤409，终端设备检测是否接收到基站设备为终端设备分配的上行资源和上行发送方式（以同时检测上行资源和上行发送方式为例进行说明）；如果是，执行步骤410；否则，执行步骤411。

步骤410，终端设备利用分配的上行资源和上行发送方式向基站设备发送用于指示终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息。

步骤411，终端设备判断上行资源申请发送次数是否达到上行资源申请的最大发送次数；如果否，则执行步骤407，如果是，采用现有的频谱切换方式。

实施例四

本发明实施例四提供一种基于认知无线电系统的频谱切换方法，以LTE系统为例，其实现一种LTE-CR系统中基站设备触发终端设备发送频谱切换完成消息的频谱切换过程，在该应用场景下，基站设备为eNode B，终端设备为UE（User Equipment，用户设备）；需要说明的是，对于该频谱切换方法所适用的其他应用场景，如TD-SCDMA、WCDMA等无线通信系统，相应的处理与LTE系统的处理类似，后续不再详加说明；如图5所示，该LTE系统中的频谱切换方法包括以下步骤：

步骤501，在频谱切换之前，eNode B（LTE-CR系统中的eNode B）与UE（LTE-CR系统中的UE）在源工作频点上维持上行同步。

本发明实施例的优选实施方式中，为了实现eNode B与UE在源工作频点上维持上行同步，则：eNode B通过检测UE发送的上行信号，确定UE是否与eNode B在源工作频点上维持上行同步；如果存在同步偏差，则eNode B向UE发送TAC（Timing Advanced Command，定时提前量更新命令），以通过TAC指示UE需要进行上行定时同步点的调整；

且：UE在接收到来自eNode B的TAC时，进行上行定时同步点的调整，即调整其上行传输中的上行信道/信号的定时同步，如调整其上行传输中的PUSCH（Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信道）、PUCCH（Physical Uplink Control Channel，物理上行控制信道）、SRS（Sounding Reference Signal，探测参考信号）等的定时同步；

基于此，eNode B和UE在进行上述处理后，可以使得eNode B与UE在源工作频点上维持上行同步。

步骤502，eNode B与UE通过协议静态规定：采用SR（Schedule Request，调度请求）进行上行资源申请，即上行资源申请的发送方式，具体为：通过调度请求SR发送上行资源申请。。

本步骤中，在eNode B与UE约定上行资源申请的过程中，还可以包括：约定SR的最大发送次数。

步骤503，当eNode B发现源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，eNode B决策需要执行频谱切换过程，并生成频谱切换命令，以及将该频谱切换命令发送给UE；其中，该频谱切换命令中至少包含目标工作频点和/或无线资源配置信息。

本发明实施例的一种优选实施方式中，该频谱切换命令中还可以携带eNode B与UE之间是否维持上行同步的指示信息；且eNode B与UE之间是否维持上行同步的确定方式，包括：eNode B判断UE发送上行资源申请的时刻距离最近一次发送定时调整命令的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限，且目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限；如果是，则eNode B确定自身与UE之间维持上行同步；如果否，则eNode B确定自身与UE之间未维持上行同步。

本发明实施例的一种优选实施方式中，该频谱切换命令中还可以携带更新的SR配置。

步骤504，eNode B在将频谱切换命令发送给UE之后，停止在源工作频点的信号收发。

步骤505，eNode B停止在源工作频点的信号收发之后，利用目标工作频点恢复小区。

步骤506，UE在接收到频谱切换命令之后，如果频谱切换命令中包含更新的SR配置，则UE更新其SR配置。

步骤507，UE在接收到频谱切换命令后，离开源工作频点，并执行与目标工作频点上eNode B的下行同步，即搜索目标工作频点。

步骤508，UE在搜索到目标工作频点之后，判断自身与eNode B之间是否维持上行同步；如果是，则执行步骤209；如果否，则上行同步失效，此时需要采用现有的频谱切换方式，该方式不再赘述。

本发明实施例中，UE判断自身与eNode B之间在目标工作频点上是否维持上行同步，包括但不限于如下方式：

方式一、UE当前时刻或者判断自身发送上行资源申请的时刻距离最近一次进行上行定时同步点调整的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限，且目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限；如果是，则UE确定自身与eNode B之间维持上行同步；如果否，则UE确定自身与eNode B之间未维持上行同步。

方式二、在频谱切换命令中携带eNode B与UE之间是否维持上行同步的指示信息时，则UE从来自eNode B的频谱切换命令中获得eNode B与UE之间是否维持上行同步的指示信息，并利用该指示信息确定UE与eNode B之间维持上行同步或者未维持上行同步。

步骤509，UE利用存储的SR配置发送SR。

需要注意的是，基于约定的SR的最大发送次数，UE还可以多次发送SR直到成功申请到用于发送频谱切换完成消息的上行资源或者达到SR的最大发送次数，如果UE达到SR的最大发送次数后，仍未接收到上行资源，则采用现有的频谱切换方式。

步骤510，eNode B接收来自UE的SR，为该UE分配上行资源和上行发送方式（以同时分配上行资源和上行发送方式为例进行说明），并将分配的上行资源和上行发送方式发送给UE。

本发明实施例中，eNode B可以在目标工作频点上通过物理下行控制信道PDCCH将分配的上行资源发送给UE。

步骤511，UE利用分配的上行资源和上行发送方式向eNode B发送频谱切换完成消息，通知eNode B其成功完成频谱切换过程。

实施例五

基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种基站设备，如图6所示，该基站设备包括：

管理模块11，用于在频谱切换之前，维护基站设备与终端设备在源工作频点上维持上行同步；

接收模块12，用于当所述基站设备在目标工作频点恢复小区之后，在目标工作频点上接收来自所述终端设备的上行资源申请，所述上行资源申请用于申请上行资源，且所述上行资源用于使所述终端设备发送用于指示所述终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息；

分配模块13，用于在目标工作频点上为所述终端设备分配上行资源；

发送模块14，用于在目标工作频点上将分配的所述上行资源发送给所述终端设备。

所述管理模块11，还用于在频谱切换之前，与所述终端设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源。

所述分配模块13，还用于在目标工作频点上为所述终端设备分配上行发送方式；

所述发送模块14，还用于在目标工作频点上将分配的所述上行发送方式发送给所述终端设备。

所述管理模块11，进一步用于与所述终端设备通过协议静态规定所述上行资源申请的发送方式和资源；或者，为所述终端设备配置所述上行资源申请的发送方式和资源，并将所述上行资源申请的发送方式和资源通知给所述终端设备。

所述管理模块11，还用于当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，生成频谱切换命令，并将所述频谱切换命令发送给所述终端设备；其中，所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及所述上行资源申请的发送方式和资源。

在长期演进LTE系统中，所述上行资源申请的发送方式，具体为：通过调度请求SR发送所述上行资源申请。

所述管理模块11，还用于当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，生成频谱切换命令，将所述频谱切换命令发送给所述终端设备；所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及所述基站设备与所述终端设备之间是否维持上行同步的指示信息。

所述管理模块11，进一步用于通过如下方式确定所述基站设备与所述终端设备之间是否维持上行同步：判断所述终端设备发送上行资源申请的时刻距离最近一次发送定时调整命令的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限，且目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限；如果是，则确定所述基站设备与所述终端设备之间维持上行同步；如果否，则确定所述基站设备与所述终端设备之间未维持上行同步。

其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

实施例六

基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种终端设备，如图7所示，该终端设备包括：

管理模块21，用于在频谱切换之前，维护终端设备与基站设备在源工作频点上维持上行同步；

判断模块22，用于在搜索到目标工作频点之后，判断所述终端设备与所述基站设备之间是否维持上行同步；

第一发送模块23，用于当判断结果为是时，则利用上行资源申请的发送方式和资源向所述基站设备发送上行资源申请，所述上行资源申请用于申请上行资源，且所述上行资源用于使所述终端设备发送频谱切换完成消息；

接收模块24，用于在目标工作频点上接收所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配的上行资源；

第二发送模块25，用于利用所述上行资源向所述基站设备发送用于指示所述终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息。

所述接收模块24，还用于在目标工作频点上接收所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配的上行发送方式；

所述第二发送模块25，还用于利用所述上行资源和上行发送方式向所述基站设备发送频谱切换完成消息。

所述判断模块22，具体用于判断当前时刻或者所述终端设备发送上行资源申请的时刻距离最近一次进行上行定时同步点调整的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限，且目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限；如果是，则确定所述终端设备与所述基站设备之间维持上行同步；如果否，则确定所述终端设备与所述基站设备之间未维持上行同步；或者，

当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，接收来自所述基站设备的频谱切换命令，所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及所述基站设备与所述终端设备之间是否维持上行同步的指示信息；以及，利用所述频谱切换命令中携带的指示信息确定所述终端设备与所述基站设备之间维持上行同步或者未维持上行同步。

所述管理模块21，还用于通过如下方式获得所述上行资源申请的发送方式和资源：在频谱切换之前，与所述基站设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源；或者，当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，接收来自所述基站设备的频谱切换命令，所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及上行资源申请的发送方式和资源。

所述管理模块21，进一步用于与所述基站设备通过协议静态规定所述上行资源申请的发送方式和资源；或者，

接收来自所述基站设备的上行资源申请的发送方式和资源，且所述上行资源申请的发送方式和资源为所述基站设备为所述终端设备配置的。

所述管理模块21，还用于与所述基站设备预先约定上行资源申请的最大发送次数；

所述第一发送模块23，具体用于利用上行资源申请的发送方式和资源多次向所述基站设备发送上行资源申请，一直到所述终端设备接收到所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配的上行资源或者达到所述最大发送次数。

其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

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。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

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 (28)

1.一种基于认知无线电系统的频谱切换方法，其特征在于，在频谱切换之前，基站设备与终端设备在源工作频点上维持上行同步；该方法包括：

当所述基站设备在目标工作频点恢复小区之后，所述基站设备在目标工作频点上接收来自所述终端设备的上行资源申请，所述上行资源申请用于申请上行资源，且所述上行资源用于使所述终端设备发送用于指示所述终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息；

所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配上行资源，并在目标工作频点上将分配的所述上行资源发送给所述终端设备。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配上行发送方式，并在目标工作频点上将分配的所述上行发送方式发送给所述终端设备。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在频谱切换之前，所述基站设备与所述终端设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基站设备与所述终端设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源，包括：

所述基站设备与所述终端设备通过协议静态规定所述上行资源申请的发送方式和资源；或者，

所述基站设备为所述终端设备配置所述上行资源申请的发送方式和资源，并将所述上行资源申请的发送方式和资源通知给所述终端设备。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，所述基站设备生成频谱切换命令，并将所述频谱切换命令发送给所述终端设备；其中，所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及所述上行资源申请的发送方式和资源。

6.如权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，在长期演进LTE系统中，所述上行资源申请的发送方式，具体为：所述基站设备通过调度请求SR发送所述上行资源申请。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，所述基站设备生成频谱切换命令，并将所述频谱切换命令发送给所述终端设备；其中，所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及所述基站设备与所述终端设备之间是否维持上行同步的指示信息。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基站设备与所述终端设备之间是否维持上行同步的确定方式包括：

所述基站设备判断所述终端设备发送上行资源申请的时刻距离最近一次发送定时调整命令的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限，且目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限；如果是，则所述基站设备确定自身与所述终端设备之间维持上行同步；如果否，则所述基站设备确定自身与所述终端设备之间未维持上行同步。

9.一种基于认知无线电系统的频谱切换方法，其特征在于，在频谱切换之前，终端设备与基站设备在源工作频点上维持上行同步；该方法包括：

所述终端设备在搜索到目标工作频点之后，判断自身与所述基站设备之间是否维持上行同步；

如果是，则所述终端设备利用上行资源申请的发送方式和资源向所述基站设备发送上行资源申请，所述上行资源申请用于申请上行资源，且所述上行资源用于使所述终端设备发送频谱切换完成消息；

所述终端设备在目标工作频点上接收所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配的上行资源，并利用所述上行资源向所述基站设备发送用于指示所述终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

所述终端设备在目标工作频点上接收所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配的上行发送方式，并利用所述上行资源和上行发送方式向所述基站设备发送频谱切换完成消息。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述终端设备判断自身与所述基站设备之间是否维持上行同步，包括：

所述终端设备判断当前时刻或者自身发送上行资源申请的时刻距离最近一次进行上行定时同步点调整的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限，且目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限；如果是，则所述终端设备确定自身与所述基站设备之间维持上行同步；如果否，则所述终端设备确定自身与所述基站设备之间未维持上行同步；或者，

当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，所述终端设备接收来自所述基站设备的频谱切换命令，所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及所述基站设备与所述终端设备之间是否维持上行同步的指示信息；以及，所述终端设备利用所述频谱切换命令中携带的指示信息确定所述终端设备与所述基站设备之间维持上行同步或者未维持上行同步。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述上行资源申请的发送方式和资源的获得方式，包括：

在频谱切换之前，所述终端设备与所述基站设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源；或者，

当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，所述终端设备接收来自所述基站设备的频谱切换命令，所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及上行资源申请的发送方式和资源。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述终端设备与所述基站设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源，包括：

所述终端设备与所述基站设备通过协议静态规定所述上行资源申请的发送方式和资源；或者，

所述终端设备接收来自所述基站设备的上行资源申请的发送方式和资源，且所述上行资源申请的发送方式和资源为所述基站设备为所述终端设备配置的。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述终端设备与所述基站设备预先约定上行资源申请的最大发送次数；

所述终端设备利用上行资源申请的发送方式和资源向所述基站设备发送上行资源申请，包括：所述终端设备利用上行资源申请的发送方式和资源多次向所述基站设备发送上行资源申请，一直到所述终端设备接收到所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配的上行资源或者达到所述最大发送次数。

15.一种基站设备，其特征在于，包括：

管理模块，用于在频谱切换之前，维护基站设备与终端设备在源工作频点上维持上行同步；

接收模块，用于当所述基站设备在目标工作频点恢复小区之后，在目标工作频点上接收来自所述终端设备的上行资源申请，所述上行资源申请用于申请上行资源，且所述上行资源用于使所述终端设备发送用于指示所述终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息；

分配模块，用于在目标工作频点上为所述终端设备分配上行资源；

发送模块，用于在目标工作频点上将分配的所述上行资源发送给所述终端设备。

16.如权利要求15所述的基站设备，其特征在于，

所述分配模块，还用于在目标工作频点上为所述终端设备分配上行发送方式；

所述发送模块，还用于在目标工作频点上将分配的所述上行发送方式发送给所述终端设备。

17.如权利要求15所述的基站设备，其特征在于，

所述管理模块，还用于在频谱切换之前，与所述终端设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源。

18.如权利要求17所述的基站设备，其特征在于，

所述管理模块，进一步用于与所述终端设备通过协议静态规定所述上行资源申请的发送方式和资源；或者，为所述终端设备配置所述上行资源申请的发送方式和资源，并将所述上行资源申请的发送方式和资源通知给所述终端设备。

19.如权利要求15所述的基站设备，其特征在于，

所述管理模块，还用于当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，生成频谱切换命令，并将所述频谱切换命令发送给所述终端设备；其中，所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及所述上行资源申请的发送方式和资源。

20.如权利要求17-19任一项所述的基站设备，其特征在于，在长期演进LTE系统中，所述上行资源申请的发送方式，具体为：通过调度请求SR发送所述上行资源申请。

21.如权利要求15所述的基站设备，其特征在于，

所述管理模块，还用于当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，生成频谱切换命令，将所述频谱切换命令发送给所述终端设备；其中，所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及所述基站设备与所述终端设备之间是否维持上行同步的指示信息。

22.如权利要求21所述的基站设备，其特征在于，

所述管理模块，进一步用于通过如下方式确定所述基站设备与所述终端设备之间是否维持上行同步：判断所述终端设备发送上行资源申请的时刻距离最近一次发送定时调整命令的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限，且目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限；如果是，则确定所述基站设备与所述终端设备之间维持上行同步；如果否，则确定所述基站设备与所述终端设备之间未维持上行同步。

23.一种终端设备，其特征在于，包括：

管理模块，用于在频谱切换之前，维护终端设备与基站设备在源工作频点上维持上行同步；

判断模块，用于在搜索到目标工作频点之后，判断所述终端设备与所述基站设备之间是否维持上行同步；

第一发送模块，用于当判断结果为是时，则利用上行资源申请的发送方式和资源向所述基站设备发送上行资源申请，所述上行资源申请用于申请上行资源，且所述上行资源用于使所述终端设备发送频谱切换完成消息；

接收模块，用于在目标工作频点上接收所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配的上行资源；

第二发送模块，用于利用所述上行资源向所述基站设备发送用于指示所述终端设备已经成功完成频谱切换过程的频谱切换完成消息。

24.如权利要求23所述的终端设备，其特征在于，

所述接收模块，还用于在目标工作频点上接收所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配的上行发送方式；

所述第二发送模块，还用于利用所述上行资源和上行发送方式向所述基站设备发送频谱切换完成消息。

25.如权利要求23所述的终端设备，其特征在于，

所述判断模块，具体用于判断当前时刻或者所述终端设备发送上行资源申请的时刻距离最近一次进行上行定时同步点调整的时刻之间的时间长度是否未超过指定时间门限，且目标工作频点与源工作频点的中心频率间隔是否未超过指定频率门限；如果是，则确定所述终端设备与所述基站设备之间维持上行同步；如果否，则确定所述终端设备与所述基站设备之间未维持上行同步；或者，

当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，接收来自所述基站设备的频谱切换命令，所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及所述基站设备与所述终端设备之间是否维持上行同步的指示信息；以及，利用所述频谱切换命令中携带的指示信息确定所述终端设备与所述基站设备之间维持上行同步或者未维持上行同步。

26.如权利要求23所述的终端设备，其特征在于，

所述管理模块，还用于通过如下方式获得所述上行资源申请的发送方式和资源：在频谱切换之前，与所述基站设备预先约定上行资源申请的发送方式和资源；或者，当源工作频点上授权用户重新出现或者源工作频点的信道质量下降时，接收来自所述基站设备的频谱切换命令，所述频谱切换命令中包含目标工作频点和/或无线资源配置信息、以及上行资源申请的发送方式和资源。

27.如权利要求26所述的终端设备，其特征在于，

所述管理模块，进一步用于与所述基站设备通过协议静态规定所述上行资源申请的发送方式和资源；或者，

接收来自所述基站设备的上行资源申请的发送方式和资源，且所述上行资源申请的发送方式和资源为所述基站设备为所述终端设备配置的。

28.如权利要求26所述的终端设备，其特征在于，

所述管理模块，还用于与所述基站设备预先约定上行资源申请的最大发送次数；

所述第一发送模块，具体用于利用上行资源申请的发送方式和资源多次向所述基站设备发送上行资源申请，一直到所述终端设备接收到所述基站设备在目标工作频点上为所述终端设备分配的上行资源或者达到所述最大发送次数。

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