CN103581920A - 基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法，包括：次级系统使用主系统空闲频谱资源时，确定所述次级系统满足共存要求的覆盖范围；根据所述覆盖范围确定或调整所述次级系统天线的发射参数。本发明同时公开了一种实现前述方法的基于共存的认知无线电系统天线参数调整装置。本发明提高了频谱利用率，解决了认知无线电系统中的主系统及次级系统共存时可能存在的频率干扰问题；通过对天线参数的调整，控制了相关基站的覆盖范围，避免了因额外的覆盖范围造成的系统间干扰。

Description

基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法及装置

技术领域

本发明涉及天线参数调整技术，尤其涉及一种基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法及装置。

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；而另一方面在传统的固定频谱分配模式下，频谱资源的利用率却不高。从某种意义上讲，是这种固定分配给授权系统的频谱分配制度造成了频谱资源极为紧张的局面。而认知无线电技术就打破了传统意义上的频谱固定分配制度，将频谱在系统间动态分配，提高了频谱的利用效率。典型的，如随着人们日常通信需求的不断提高，已经不满足于简单的语音数据通信，视频流媒体业务在人们通信生活中的比重不断增加，这就要求更大的带宽作为支撑，国际移动电话(IMT，International Mobile Telecom)系统显现出前所未有的频谱紧张局面，而对于广播电视系统来讲，频谱资源在很大程度上存在着可利用的空间，如某些广播电视系统频谱在某些地区并未被使用；某些广播电视系统频谱在某地区虽有覆盖，但某些时刻并没有被使用，这也是导致频谱利用率整体偏低的主要原因。而固定的频谱分配方式使得上述未被使用的频谱资源无法重新利用，例如无法为IMT系统所用。而认知无线电技术解决了这一问题，即通过认知无线电技术IMT系统对广播电视系统信息的获取，伺机占用广播电视系统在空间和时间上未使用的频谱资源(TVWS，TV White Space)，从而提高了广播电视系统频谱的利用率，改善了IMT系统频谱紧张的局面。伺机占用其他系统授权频谱的系统称作次级系统，所述频谱的授权系统称作主系统。在以上的场景中，广播电视系统为主系统，IMT系统为次级系统。

在次级系统伺机借用主系统频谱资源提高网络总体性能的同时，还必须保障主系统的服务质量。如利用可靠的功率控制机制、主用户发现等技术控制频谱借用的范围和时间，保证不对主系统造成干扰。当次级系统占用频谱所属的主用户重新出现时，也就是说主用户将重新使用原本借用给次级系统的频谱资源时，为了严格保证次级系统不对主用户造成有害的干扰，次级系统将退出该段频谱的使用，次级系统将会重新寻找可用的空闲频谱资源或返回次级系统的授权频率，以持续为终端提供业务服务。

另外，同一区域上可能存在多个次级系统同时使用TVWS资源的情况，这种情况下又涉及次级系统间的共存，按照IEEE802.22及IEEE802.19相关标准，多个次级系统需要通过频谱礼仪及频谱的帧竞争等方式来协调使用或共享使用所述的TVWS频谱资源，也就是说当有足够的TVWS资源供多个次级系统协调使用时，为所述次级系统分配独占的TVWS(协调使用)；当TVWS资源不足以供每个次级系统独占使用时，将通信机制相同的次级系统共享同一TVWS资源，实现上述的次级系统间的共存问题。

针对上述两种场景下的次级系统共存问题，究其原因是当两系统间(主次系统间/各次级系统间)覆盖存在交叠或相邻时，产生了使用相同频谱资源时的干扰。现有技术在处理这方面的问题时，主要集中于通过时间频率的错开来避免同覆盖下的系统间干扰，而这样的时分和频分的方式由于需要系统间的交互协调，提高了系统复杂度，并且对某一次级系统而言只使用了部分的TVWS频谱资源，故必然造成次级系统性能上的损失。并且，上述次级系统间的共存没有从地域的角度来考虑解决方法，对于有些获取到的TVWS频谱资源没有按照实际需求进行覆盖，而是以基站的原本覆盖范围作为TVWS的覆盖范围，这样使得额外覆盖的区域造成了干扰的问题。

典型的，在回程(Backhaul)链路频谱资源重配场景下，即利用TVWS资源建立基站与中继节点间的通信链路，在目前的方案中，基站向中继节点发射的信号覆盖整个扇区，而中继节点并不是满扇区存在的。这种场景下，当在TVWS资源上建立Backhaul链路时，如果基站向中继节点发射的信号仍覆盖整个扇区，则存在次级系统使用TVWS时的额外覆盖(即次级系统在TVWS上传递信息的覆盖范围大于其实际所需要的覆盖范围)，这种覆盖将影响到相关区域上其他系统的通信质量。

为了便于描述，图1为现有的基于认知技术的IMT系统的网络架构示意图，如图1所示，现有的基于认知技术的IMT系统的网络架构有两种结构，分别如图1(a)、图1(b)所示，这两种结构的区别仅在于重配决策模块是设置于可重配基站或是独立于可重配基站，图1所示的基于认知技术的IMT系统的网络架构包括：

数据库，其可以是标准中的地理位置信息数据库(DB，Geo-location DataBase)。其中包含主系统空闲频谱资源(TVWS)的相关信息。

重配决策模块，其可以是中心控制节点(CCP，Central Control Point)或者重配模块(RE，Reconfiguration Entity)等具有频谱资源分配决策能力的物理或逻辑模块，其可以位于可重配基站(RBS，Reconfigurable Base Station)上层的网元内，也可以位于RBS内。其具有以下功能(当所述重配决策模块位于基站内时，下面所述的交互过程即为基站内部原语实现)：1.汇聚来自各RBS的空闲(WS，White Space)频谱资源申请，访问地理位置信息数据库获取WS频谱信息；2.包含下属各基站(BS，Base Station)频谱使用情况信息，将获取到的WS资源协调分配给下属BS；3.进行资源重配决策，生成频谱资源重配命令，发送给相关BS，并控制其执行相应重配。

可重配基站RBS，其功能包括但不限于：1.将得到的WS频谱资源分配到与其相连的各无线链路；2.改变或调整无线通信技术的参数，例如，调制类型，天线发射参数；3.管理和维护工作频谱，例如，工作频点和频段；4.频谱感知功能；5.感知数据处理能力；6、下发重配命令给下属相关UE或AP，并控制其执行重配。

接入点(AP，Access Point)可以是如Relay节点这样的网络节点，其与BS以回程链路(Backhaul link)相连。其功能包括但不限于：1、改变或调整无线通信技术参数，如，调制类型，发射功率；2、管理和维护工作频谱，例如，工作频点和频段；3、频谱感知功能。

用户设备(UE，User Equipment)，认知无线电系统下的UE具有改变工作参数的能力，如，改变工作频点，调制类型等。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法及装置，能在保证主系统及次级系统共存的前提下自适应地调整认知无线电系统的基站天线发射参数。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法，所述方法包括：

次级系统使用主系统空闲频谱资源时，确定所述次级系统满足共存要求的覆盖范围；

根据所述覆盖范围确定或调整所述次级系统天线的发射参数。

优选地，所述次级系统满足共存要求为：

所述次级系统满足自身覆盖需求、和/或所述次级系统及所述主系统满足共存需求、和/或所述次级系统间满足共存需求、和/或满足节能要求。

优选地，所述次级系统满足自身覆盖需求为：所述次级系统满足对所述次级系统所服务用户所在的区域完全覆盖的需求；

所述次级系统及所述主系统满足共存需求为：所述次级系统的发射信号不对所述主系统的用户造成干扰；

所述次级系统间满足共存需求为：所述次级系统之间的发射信号不对彼此用户造成干扰；

所述满足节能要求为：以最低发射功率满足所述次级系统覆盖的要求。

优选地，所述方法还包括：

获取所述主系统对所述空闲频谱资源的使用情况信息、和/或与所述次级系统覆盖重叠或相邻的次级系统对所述空闲频谱资源的使用情况信息。

优选地，所述对所述空闲频谱资源的使用情况信息包括以下信息的至少一种：

所述空闲频谱的覆盖范围、保护带信息、干扰容忍门限。

优选地，所述确定所述次级系统满足共存要求的覆盖范围，包括：

根据所述主系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带信息，确定除所述主系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带外的其他区域为所述次级系统的满足共存要求的覆盖范围；

或者，根据相邻次级系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带信息，确定除所述相邻次级系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带外的其他区域为所述次级系统的满足共存要求的覆盖范围；

或者，根据所述次级系统自身覆盖范围需求，确定所述次级系统覆盖的范围；

或者，根据节能要求，确定所述次级系统覆盖的范围。

优选地，所述天线的发射参数包括以下信息的至少一项：

天线发射功率、天线方位角、天线俯仰角、天线高度、天线的主瓣方向、天线的水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度、极化方式。

优选地，根据所述覆盖范围确定或调整所述次级系统天线的发射参数，包括：

在所述次级系统天线的发射信号覆盖范围与所述主系统天线的发射信号覆盖范围交叠时，确定或调整所述次级系统中相关天线的发射参数，使所述次级系统天线的发射信号覆盖范围不再与所述主系统天线的发射信号覆盖范围交叠；

或者，在次级系统天线的发射信号覆盖范围与另一次级系统天线的发射信号覆盖范围交叠时，确定或调整所述次级系统中相关天线的发射参数，使所述次级系统天线的发射信号覆盖范围不再与所述另一次级系统天线的发射信号覆盖范围交叠；

或者，在次级系统中宿主基站的工作中继节点的数量有变化时，确定或调整所述宿主基站天线的发射参数，使所述宿主基站的发射信号覆盖所有工作的中继节点。

优选地，确定或调整所述次级系统天线的发射参数为：

所述次级系统中发射天线处于非工作状态时，确定所述次级系统中相关天线的发射参数并通知相关天线所属网元；

所述次级系统中发射天线处于工作状态时，对所述次级系统中相关天线的发射参数进行直接调整。

一种基于共存的认知无线电系统天线参数调整装置，所述装置包括确定单元和处理单元，其中：

确定单元，用于在次级系统使用主系统空闲频谱资源时，确定所述次级系统满足共存要求的覆盖范围；

处理单元，用于根据所述覆盖范围确定或调整所述次级系统天线的发射参数。

优选地，所述次级系统满足共存要求为：

所述次级系统满足自身覆盖需求、和/或所述次级系统及所述主系统满足共存需求、和/或所述次级系统间满足共存需求、和/或满足节能要求。

优选地，所述次级系统满足自身覆盖需求为：所述次级系统满足对所述次级系统所服务用户所在的区域完全覆盖的需求；

所述次级系统及所述主系统满足共存需求为：所述次级系统的发射信号不对所述主系统的用户造成干扰；

所述次级系统间满足共存需求为：所述次级系统之间的发射信号不对彼此用户造成干扰；

所述满足节能要求为：以最低发射功率满足所述次级系统覆盖的要求。

优选地，所述装置还包括：

获取单元，用于获取所述主系统对所述空闲频谱资源的使用情况信息、和/或与所述次级系统覆盖重叠或相邻的次级系统对所述空闲频谱资源的使用情况信息。

优选地，所述对所述空闲频谱资源的使用情况信息包括以下信息的至少一种：

所述空闲频谱的覆盖范围、保护带信息、干扰容忍门限。

优选地，所述确定单元还用于，根据所述主系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带信息，确定除所述主系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带外的其他区域为所述次级系统的满足共存要求的覆盖范围；

或者，根据相邻次级系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带信息，确定除所述相邻次级系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带外的其他区域为所述次级系统的满足共存要求的覆盖范围；

或者，根据所述次级系统自身覆盖范围需求，确定所述次级系统覆盖的范围；

或者，根据节能要求，确定所述次级系统覆盖的范围。

优选地，所述天线的发射参数包括以下信息的至少一项：

天线发射功率、天线方位角、天线俯仰角、天线高度、天线的主瓣方向、天线的水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度、极化方式。

优选地，所述处理单元还用于，在所述次级系统天线的发射信号覆盖范围与所述主系统天线的发射信号覆盖范围交叠时，确定或调整所述次级系统中相关天线的发射参数，使所述次级系统天线的发射信号覆盖范围不再与所述主系统天线的发射信号覆盖范围交叠；

或者，在次级系统天线的发射信号覆盖范围与另一次级系统天线的发射信号覆盖范围交叠时，确定或调整所述次级系统中相关天线的发射参数，使所述次级系统天线的发射信号覆盖范围不再与所述另一次级系统天线的发射信号覆盖范围交叠；

或者，在次级系统中宿主基站的工作中继节点的数量有变化时，确定或调整所述宿主基站天线的发射参数，使所述宿主基站的发射信号覆盖所有工作的中继节点。

优选地，所述处理单元还用于，在所述次级系统中发射天线处于非工作状态时，确定所述次级系统中相关天线的发射参数并通知相关天线所属网元；

在所述次级系统中发射天线处于工作状态时，对所述次级系统中相关天线的发射参数进行直接调整。

本发明中，次级系统使用主系统空闲频谱资源时，确定次级系统满足共存要求的覆盖范围；根据所述覆盖范围确定或调整次级系统天线的发射参数并进行调整。其中，当次级系统中发射天线处于非工作状态时，确定次级系统中相关天线的发射参数并通知相关天线所属网元；当次级系统中发射天线处于工作状态时，对次级系统中相关天线的发射参数进行直接调整。本发明通过确定主系统及次级系统的覆盖需求，自适应地确定认知无线电系统的基站天线发射参数，并进行相应调整。本发明提高了频谱利用率，解决了认知无线电系统中的主系统及次级系统共存时可能存在的频率干扰问题；通过对天线参数的调整，控制了相关基站的覆盖范围，避免了因额外的覆盖范围造成的系统间干扰。

附图说明

图1(a)、(b)为现有的基于认知技术的IMT系统的网络架构示意图；

图2为基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图；

图3为本发明实施例一的主系统及次级系统共存的结构示意图；

图4为本发明实施例一的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图；

图5为本发明实施例二的次级系统间共存的结构示意图；

图6为本发明实施例二的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图；

图7为本发明实施例三的次级系统自身覆盖需求变化的结构示意图；

图8为本发明实施例三的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图；

图9为本发明实施例四的次级系统自身覆盖需求变化的结构示意图；

图10为本发明实施例四的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图；

图11为本发明实施例五的进行用户集中区域覆盖的结构示意图；

图12为本发明实施例五的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图；

图13为本发明实施例的基于共存的认知无线电系统天线参数调整装置的组成结构示意图。

具体实施方式

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。

本发明利用现有标准中次级系统的重配决策模块来完成天线发射参数确定及调整，并下发可重配基站执行指定的重配置，如图1中的(a)、(b)所示，重配决策模块可能位于可重配基站内、或位于可重配基站上层的节点中。本发明中，以重配决策模块位于基站上层节点为例进行描述，对于重配决策模块位于可重配基站内的情况，可理解为下属流程中重配决策模块与基站的交互通过基站内部原语实现。重配决策模块位于何处并不影响本发明技术方案的实现方式及实现效果。图2为基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图，如图2所示，本发明基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法包括以下步骤：

步骤201，信息获取；

次级系统在进行频谱资源重配置决策之前，需要根据系统要求获取相关用于评估基于共存的覆盖需求的信息，可以是以下信息中的一项或多项：

相关次级系统对重配目标频谱的使用信息：包括但不限于覆盖范围、保护带信息、容忍的干扰门限等。这里的相关次级系统指与所述次级系统覆盖有交叠或相邻的次级系统。重配目标频谱指所述次级系统预计要重配到的频谱资源。

主系统对目标频谱的使用信息：包括但不限于主系统在目标频谱上的覆盖范围、保护带信息、容忍的干扰门限等。所述主系统指授权在所述频段上工作的系统，如针对TVWS频谱资源，其主系统为电视系统或无线麦克风的授权低功率系统。

自身覆盖需求：指次级系统希望用所述获取到的重配目标频谱资源的覆盖范围。

步骤202，根据上述获取到的信息，进行基于共存的覆盖需求评估；

根据上述所获取的信息可以得到所述次级系统所获取的TVWS可覆盖的范围，该覆盖范围可以作为最终的覆盖范围，或者进一步将该范围与节能的需求相结合确定最终的覆盖范围。

上述基于共存的覆盖需求可以单独作为条件进行考虑，或者联合成综合条件进行考虑。

例如，根据系统要求，所获取的TVWS只需考虑对主用户无干扰即可，此时获取了主系统对目标频谱的使用信息后，即得出了与主用户无干扰时，次级系统可用的TVWS覆盖范围。又如，当系统要求需要综合考虑主系统共存需求及次级系统间共存需求时，要分别评估两种条件下的可用覆盖范围，再取交集得到最终的覆盖范围。

步骤203，确定或调整天线发射参数；

得到次级系统基站所需的覆盖范围后，重配决策模块根据无线环境、传输模型、以及此前获取到的干扰容忍门限等信息，确定或调整天线发射参数。

本发明中，当次级系统中发射天线处于非工作状态时，由于此时无法对次级系统中的相关天线进行发射参数的调整，因此，仅确定次级系统中相关天线的发射参数并通知相关天线所属网元即可，待相关天线工作时，由其所属的网元对发射天线的相关参数进行调整；当次级系统中发射天线处于工作状态时，对次级系统中相关天线的发射参数进行直接调整。

所述天线发射参数包括但不限于发射功率、天线方位角、天线俯仰角、天线的垂直/水平波瓣方向、极化方式等。通过对这些参数的调整，以达到所需要的覆盖效果，从而满足基于共存的覆盖需求。

步骤204，重配决策模块下发重配命令指可重配基站；

所述重配命令指重配决策模块进行重配置决策后生成的控制命令，用于指导可重配基站执行指定的重配操作。其中参数包含但不限于：重配的目标频谱，重配时间、以及以上所述的天线发射参数。

关于重配的目标频谱是指重配决策模块通过访问数据库等手段获取空闲频谱资源，用于伺机借用完成本系统的通信，获取空闲频谱资源的方式属于现有技术，这里不再赘述其细节。

步骤205，可重配基站执行指定的重配。

根据以上重配命令的规定，可重配基站完成配置更新，其中包括频谱资源的改变，以及天线发射参数的改变。

步骤206，完成指定的重配后，向重配决策模块反馈配置完成。

该步骤为可选步骤。

实施例一

图3为本发明实施例一的主系统及次级系统共存的结构示意图，如图3所示，Backhaul链路频谱资源重配场景下，考虑主次系统(主系统及次级系统)共存时，次级系统基站天线发射参数确定过程如下所述：基站RBS下属存在一中继节点Relay，RBS与Relay间Backhaul链路建立在TVWS频谱资源上，现有标准中，基站对Relay的发射天线应覆盖整个扇区，而此时主系统与该扇区交叠覆盖，故无法实现次级系统对所述TVWS资源f1的使用。

图4为本发明实施例一的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图，如图4所示，本示例的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法包括以下步骤：

步骤401，获取主系统对重配目标频谱f1的使用信息；

获取的方式可以是重配决策模块(以中心控制节点CCP为例)访问地理位置信息数据库(Geo-location DB)而获得。

主系统对重配目标频谱f1的使用信息中包含主系统对频谱f1的覆盖范围，保护带信息，干扰容忍门限信息等。如图3所示，阴影圆圈内为主系统使用f1的范围，向外一层是其为严格控制避免干扰而设立的保护带，干扰容忍门限是在主系统覆盖内能接受的最大干扰值。前两者可以通过地理位置坐标表示。

步骤402，根据上述获取到的信息，进行基于主次系统共存的覆盖需求评估；

由上述所获取的主系统对重配目标频谱f1的使用信息可以得到所述次级系统的TVWS可覆盖的范围，即不能与主系统f1的覆盖相重叠。结合RBS下属Relay的分布，确定次级系统的TVWS可覆盖的范围为如图3中斜杠阴影部分所示的覆盖范围。

步骤403，根据评估得出的覆盖需求，确定RBS天线参数调整方案；

由原RBS天线覆盖范围与当前覆盖范围需求相对比得出，应调整天线方位角，具体的，由原120度定向天线，缩小天线方位角至半功率波瓣宽度为2θ_3dB＝30°，从而使其既能满足对下属Relay的覆盖，又不与主系统f1覆盖范围重叠。且根据无线环境、传输模型，通过对发射功率的限制，使次级系统发射机在主系统f1覆盖边缘处的最大干扰不大于干扰容忍门限。确定发射功率的过程为现有技术，这里不再赘述其实现细节。

步骤404，CCP将上述天线参数调整方案形成重配命令下发给RBS；

步骤405，RBS与下属Relay执行指定重配，完成在f1频谱资源上的配置；

该配置过程包含频谱资源的变化，即由授权频谱重配置到TVWS频谱资源f1上，并且RBS的天线发射参数需要进行上述重配命令中指定的修改。

步骤406，完成指定的重配后，向CCP反馈配置完成。

本实施例也适用于基于次级系统间共存需求确定天线发射参数的场景，即图3所示的阴影覆盖区域不是主系统对该目标频谱f1的覆盖，而是另一次级系统对f1的覆盖范围，此时需要考虑次级系统间共存的覆盖需求，这种场景下实施例中所述流程同样适用。

实施例二

图5为本发明实施例二的次级系统间共存的结构示意图，如图5所示，在Backhaul链路频谱资源重配场景下考虑次级系统间共存时，所述次级系统基站天线发射参数调整过程如下：假设基站RBS下属存在三个中继节点Relay，RBS与Relay间Backhaul链路建立在TVWS频谱资源f1上，根据现有标准，基站对Relay的发射天线应覆盖整个扇区(即图5中左图整个扇区)，而此时重叠覆盖次级系统(RBS2所在系统)与该扇区交叠覆盖，且使用f1进行覆盖，故无法实现次级系统对所述TVWS资源f1的使用。

图6为本发明实施例二的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图，如图6所示，本示例的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法包括以下步骤：

步骤601，获取次级系统对重配目标频谱f1的使用信息；

与相邻及覆盖交叠的CCP进行交互，获取这些CCP对重配目标频谱f1的使用信息。

次级系统对重配目标频谱f1的使用信息中包含次级系统对频谱f1的覆盖范围，保护带信息，干扰容忍门限信息。如图5所示，阴影扇区为次级系统RBS2使用f1的范围，干扰容忍门限是在主系统覆盖内能接受的最大干扰值。

步骤602，根据上述获取到的信息，进行基于次级系统间共存的覆盖需求评估；

由上述所获取的次级系统对重配目标频谱f1的使用信息可以得到所述次级系统RBS1的TVWS可覆盖的范围，即不能与次级系统RBS2对f1的覆盖相重叠。结合RBS1下属Relay的分布，确定RBS1的TVWS可覆盖的范围为如图5中圆弧部分所示的覆盖范围。

步骤603，CCP根据评估得出的覆盖需求，确定RBS1天线参数调整方案；

由原RBS1天线覆盖范围与当前覆盖范围需求对比得出，应调整天线发射功率，具体的，缩小RBS1发射机发射功率至刚好覆盖所述圆弧以内的区域，既可满足RBS1对下属Relay的覆盖需求，又不与RBS2产生干扰。且所述发射功率的确定过程可根据无线环境、传输模型进行确定，如RBS1发射功率由原来的40w下降到20w。

步骤604，CCP将上述天线参数调整方案形成重配命令下发给RBS1；

步骤605，RBS1与其下属Relay执行指定重配，完成在f1频谱资源上的配置；

该配置过程包含频谱资源的变化，即由授权频谱重配置到TVWS频谱资源f1上，并且RBS1的天线发射参数需要进行上述重配命令中指定的修改。

步骤606，完成指定的重配后，向CCP反馈配置完成。

以上场景也适用于同CCP下两个基站间的天线参数调整方案，此时，实施例中不需要CCP间的交互，由CCP内部的判决来实现，由于其实现方式与上述的流程基本相同，这里不再赘述。

实施例三

图7为本发明实施例三的次级系统自身覆盖需求变化的结构示意图，如图7所示，Backhaul链路频谱资源重配场景下，考虑自身覆盖需求变化时，所述次级系统基站天线发射参数调整过程如下：基站RBS下属原有一个中继节点Relay 1，RBS与Relay间Backhaul链路建立在TVWS频谱资源f1上，因此RBS的主瓣方向指向Relay 1，且主瓣宽度较小，仅满足对Relay 1的覆盖；现有另一中继节点Relay 2开机接入RBS，原有的天线发射参数所确定的f1覆盖范围不能满足覆盖需求，因此需调整天线发射参数。

图8为本发明实施例三的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图，如图8所示，本示例的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法包括以下步骤：

步骤801，RBS与CCP上报自身覆盖需求变化；

RBS通知CCP下属Relay节点增加，原本资源覆盖无法满足覆盖需求，并将新增Relay 2的地理位置告知CCP；

步骤802，获取次级系统对重配目标频谱f1的使用信息；

与相邻及覆盖交叠的CCP进行交互，获取这些CCP对重配目标频谱f1的使用信息。以确定是否可以扩大所述RBS对f1的覆盖范围。

次级系统对重配目标频谱f1的使用信息中包含次级系统对频谱f1的覆盖范围，保护带信息，干扰容忍门限信息。

步骤803，根据上述获取到的信息，进行基于次级系统间共存的覆盖需求评估；

由上述所获取的次级系统对重配目标频谱f1的使用信息可以得到所述次级系统RBS所获取的TVWS可覆盖的范围，即不能与相邻次级系统对f1的覆盖相重叠。通过以上获取到的信息可知，RBS扩大覆盖范围不影响相关次级系统的频谱使用，即可以根据所述次级系统RBS自身覆盖需求来调整发射参数。

如果由于RBS扩大覆盖范围后与相关次级系统产生了冲突，即若按照次级系统间共存需求所得到的覆盖范围并不满足其自身覆盖需求，则所述TVWS频谱资源f1无法为所述次级系统所用。需通过现有频谱协商等方式进行次级系统间的资源共享。

另外，如果主次系统共存条件与次级系统自身覆盖需求相冲突，即按照主次系统共存需求所确定的覆盖范围并不满足其自身覆盖需求时，所述TVWS频谱资源无法为次级系统所用。

步骤804，CCP根据评估得出的覆盖需求，确定RBS天线参数调整方案；

由原RBS天线覆盖范围与当前覆盖范围需求相对比可知，应调整天线方位角及主瓣方向，具体的，扩大天线方位角，由原来的2θ_3dB＝30°增加到2θ_3dB＝60°，并且调整主瓣方向(如图中虚线所示)，顺时针调整5°。

步骤805，CCP将上述天线参数调整方案形成重配命令下发给RBS；

步骤806，RBS执行指定重配，完成在f1频谱资源上的配置。

该配置过程中RBS的天线发射参数需要进行上述重配命令中指定的修改。

实施例四

图9为本发明实施例四的次级系统自身覆盖需求变化的结构示意图，如图9所示，在Backhaul链路频谱资源重配场景下，考虑次级系统自身覆盖需求变化及节能时，次级系统基站天线发射参数调整过程如下：基站RBS下属原有两个中继节点Relay 1、Relay2，RBS与Relay间Backhaul链路建立在TVWS频谱资源f1上，因此RBS的主瓣方向指向两Relay中心，且主瓣宽度较大以满足两Relay的覆盖；现有一中继节点Relay 1退出RBS，原有的天线发射参数所确定的f1覆盖范围虽能满足覆盖需求，但由于有额外的覆盖范围，不利于共存，且不满足节能需求，因此需调整天线发射参数。

图10为本发明实施例四的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图，如图10所示，本示例的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法包括以下步骤：

步骤1001，RBS与CCP上报自身覆盖需求变化；

即RBS通知CCP下属Relay 1节点退出；

步骤1002，根据上述获取到的信息，进行基于节能的覆盖需求评估；

由上述所获取的次级系统对重配目标频谱f1的使用信息可以得到所述次级系统RBS所获取的TVWS实际所需的覆盖范围，即在节能的要求下，满足次级系统的覆盖需求，且尽量最小化覆盖，以降低发射功率。因此得出如图9右侧阴影部分的覆盖需求。

步骤1003，CCP根据评估得出的覆盖需求，确定RBS天线参数调整方案；

由原RBS天线覆盖范围与当前覆盖范围需求相对比得出，应调整天线方位角及主瓣方向，具体的，缩小天线方位角，由原来的2θ_3dB＝60°缩小到2θ_3dB＝30°，并且调整主瓣方向，由原指向两Relay节点中点调整到指向Relay 2，顺时针调整5°。由于天线方位角的缩小，以及主瓣方向的变化，使得RBS的发射更集中向Relay 2，因此所需的功率相应的降低，如由原来的40w降低到20w。

针对上述对功率的调整过程，也可以通过下调俯仰角来改变覆盖范围来实现。

步骤1004，CCP将上述天线参数调整方案形成重配命令下发给RBS；

步骤1005，RBS执行指定重配，完成在f1频谱资源上的配置。

该配置过程中RBS的天线发射参数需要进行上述重配命令中指定的修改。

实施例五

图11为本发明实施例五的进行用户集中区域覆盖的结构示意图，如图11所示，利用TVWS资源进行用户集中区域覆盖场景下，考虑次级系统自身覆盖需求变化时，次级系统的基站天线发射参数调整过程如下：基站RBS下属原有一个用户集中区域1，RBS利用TVWS资源f1对所述用户集中区域进行覆盖，并以一定的天线参数(主瓣方向及宽度、方位角、俯仰角、发射功率等)来实现覆盖。由于用户的规律性移动，用户集中区域发生变化用户集中区域1消失，用户集中区域2出现(如商业区与住宅区之间白天与夜晚的用户集中区域变化)，造成所述的TVWS频谱资源f1所需覆盖的范围发生变化。因此需调整天线发射参数。

图12为本发明实施例四的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的流程图，如图12所示，本示例的基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法包括以下步骤：

步骤1201，RBS与CCP上报自身覆盖需求变化；

即RBS通知CCP下属用户集中区域地理位置的变化；

步骤1202，获取次级系统对重配目标频谱f1的使用信息；

与相邻及覆盖交叠的CCP进行交互，获取这些CCP对重配目标频谱f1的使用信息。

次级系统对重配目标频谱f1的使用信息中包含次级系统对频谱f1的覆盖范围，保护带信息，干扰容忍门限信息。如图11所示，阴影扇区为次级系统RBS2使用f1的范围，干扰容忍门限是在主系统覆盖内能接受的最大干扰值。

步骤1203，根据上述获取到的信息，进行基于次级系统间共存及自身覆盖需求变化的覆盖评估；

由上述所获取的次级系统对重配目标频谱f1的使用信息可以得到所述次级系统RBS1所获取的TVWS可覆盖的范围，即不能与相邻次级系统对f1的覆盖相重叠。通过信息获取得出，RBS下用户集中区域的变化造成RBS1对f1覆盖的变化不影响相关次级系统RBS2对f1的使用。即可以根据所述次级系统RBS1自身覆盖需求来调整发射参数。

步骤1204，CCP根据评估得出的覆盖需求，确定RBS1天线参数调整方案；

由原RBS天线覆盖范围与当前覆盖范围需求相对比得出，应调整天线主瓣方向，具体的，主瓣方向逆时针调整50°。

步骤1205，CCP将上述天线参数调整方案形成重配命令下发给RBS1；

步骤1206，RBS1执行指定重配，完成在f1频谱资源上的配置。

该配置过程中RBS1的天线发射参数需要进行上述重配命令中指定的修改。

图13为本发明实施例的基于共存的认知无线电系统天线参数调整装置的组成结构示意图，如图13所示，本示例的基于共存的认知无线电系统天线参数调整装置包括确定单元1301和处理单元1302，其中：

确定单元1301，用于在次级系统使用主系统空闲频谱资源时，确定所述次级系统满足共存要求的覆盖范围；

处理单元1302，用于根据所述覆盖范围确定或调整所述次级系统天线的发射参数。

本发明中，所述次级系统满足共存要求为：

所述次级系统满足自身覆盖需求、和/或所述次级系统及所述主系统满足共存需求、和/或所述次级系统间满足共存需求、和/或满足节能要求。

所述次级系统满足自身覆盖需求为：所述次级系统满足对所述次级系统所服务用户所在的区域完全覆盖的需求；

所述次级系统及所述主系统满足共存需求为：所述次级系统的发射信号不对所述主系统的用户造成干扰；

所述次级系统间满足共存需求为：所述次级系统之间的发射信号不对彼此用户造成干扰；

所述满足节能要求为：以最低发射功率满足所述次级系统覆盖的要求。

在图13所示的基于共存的认知无线电系统天线参数调整装置的基础上，还包括：

获取单元(图13中未示出)，用于获取所述主系统对所述空闲频谱资源的使用情况信息、和/或与所述次级系统覆盖重叠或相邻的次级系统对所述空闲频谱资源的使用情况信息。

上述对所述空闲频谱资源的使用情况信息包括以下信息的至少一种：

所述空闲频谱的覆盖范围、保护带信息、干扰容忍门限。

上述确定单元还用于，根据所述主系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带信息，确定除所述主系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带外的其他区域为所述次级系统的满足共存要求的覆盖范围；

或者，根据相邻次级系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带信息，确定除所述相邻次级系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带外的其他区域为所述次级系统的满足共存要求的覆盖范围；

或者，根据所述次级系统自身覆盖范围需求，确定所述次级系统覆盖的范围；

或者，根据节能要求，确定所述次级系统覆盖的范围。

其中，所述天线的发射参数包括以下信息的至少一项：

天线发射功率、天线方位角、天线俯仰角、天线高度、天线的主瓣方向、天线的水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度、极化方式。

上述处理单元1302还用于，在所述次级系统天线的发射信号覆盖范围与所述主系统天线的发射信号覆盖范围交叠时，确定或调整所述次级系统中相关天线的发射参数，使所述次级系统天线的发射信号覆盖范围不再与所述主系统天线的发射信号覆盖范围交叠；

或者，在次级系统天线的发射信号覆盖范围与另一次级系统天线的发射信号覆盖范围交叠时，确定或调整所述次级系统中相关天线的发射参数，使所述次级系统天线的发射信号覆盖范围不再与所述另一次级系统天线的发射信号覆盖范围交叠；

或者，在次级系统中宿主基站的工作中继节点的数量有变化时，确定或调整所述宿主基站天线的发射参数，使所述宿主基站的发射信号覆盖所有工作的中继节点。

上述处理单元1302还用于，在所述次级系统中发射天线处于非工作状态时，确定所述次级系统中相关天线的发射参数并通知相关天线所属网元；

在所述次级系统中发射天线处于工作状态时，对所述次级系统中相关天线的发射参数进行直接调整。

本发明中，当次级系统中发射天线处于非工作状态时，由于此时无法对次级系统中的相关天线进行发射参数的调整，因此，仅由处理单元1302确定次级系统中相关天线的发射参数并通知相关天线所属网元即可，待相关天线工作时，由其所属的网元通过处理单元1302对发射天线的相关参数进行调整；当次级系统中发射天线处于工作状态时，由处理单元1302对次级系统中相关天线的发射参数进行直接调整。

本领域技术人员应当理解，本发明的基于共存的认知无线电系统天线参数调整装置是为实现前述基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法而设置的，本发明的基于共存的认知无线电系统天线参数调整装置中各处理单元的功能可参照前述基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法的相关描述而理解，如可参照前述的实施例一至实施例五的相关描述而理解。本领域技术人员应当理解，本发明的基于共存的认知无线电系统天线参数调整装置中各处理单元的功能，可通过相应的功能电路而实现，也可以通过相应功能软件在处理器中执行而实现。

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 (18)

1.一种基于共存的认知无线电系统天线参数调整方法，其特征在于，所述方法包括：

次级系统使用主系统空闲频谱资源时，确定所述次级系统满足共存要求的覆盖范围；

根据所述覆盖范围确定或调整所述次级系统天线的发射参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述次级系统满足共存要求为：

所述次级系统满足自身覆盖需求、和/或所述次级系统及所述主系统满足共存需求、和/或所述次级系统间满足共存需求、和/或满足节能要求。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述次级系统满足自身覆盖需求为：所述次级系统满足对所述次级系统所服务用户所在的区域完全覆盖的需求；

所述次级系统及所述主系统满足共存需求为：所述次级系统的发射信号不对所述主系统的用户造成干扰；

所述次级系统间满足共存需求为：所述次级系统之间的发射信号不对彼此用户造成干扰；

所述满足节能要求为：以最低发射功率满足所述次级系统覆盖的要求。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述主系统对所述空闲频谱资源的使用情况信息、和/或与所述次级系统覆盖重叠或相邻的次级系统对所述空闲频谱资源的使用情况信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述空闲频谱资源的使用情况信息包括以下信息的至少一种：

所述空闲频谱的覆盖范围、保护带信息、干扰容忍门限。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述次级系统满足共存要求的覆盖范围，包括：

根据所述主系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带信息，确定除所述主系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带外的其他区域为所述次级系统的满足共存要求的覆盖范围；

或者，根据相邻次级系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带信息，确定除所述相邻次级系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带外的其他区域为所述次级系统的满足共存要求的覆盖范围；

或者，根据所述次级系统自身覆盖范围需求，确定所述次级系统覆盖的范围；

或者，根据节能要求，确定所述次级系统覆盖的范围。

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述天线的发射参数包括以下信息的至少一项：

天线发射功率、天线方位角、天线俯仰角、天线高度、天线的主瓣方向、天线的水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度、极化方式。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述覆盖范围确定或调整所述次级系统天线的发射参数，包括：

在所述次级系统天线的发射信号覆盖范围与所述主系统天线的发射信号覆盖范围交叠时，确定或调整所述次级系统中相关天线的发射参数，使所述次级系统天线的发射信号覆盖范围不再与所述主系统天线的发射信号覆盖范围交叠；

或者，在次级系统天线的发射信号覆盖范围与另一次级系统天线的发射信号覆盖范围交叠时，确定或调整所述次级系统中相关天线的发射参数，使所述次级系统天线的发射信号覆盖范围不再与所述另一次级系统天线的发射信号覆盖范围交叠；

或者，在次级系统中宿主基站的工作中继节点的数量有变化时，确定或调整所述宿主基站天线的发射参数，使所述宿主基站的发射信号覆盖所有工作的中继节点。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定或调整所述次级系统天线的发射参数为：

所述次级系统中发射天线处于非工作状态时，确定所述次级系统中相关天线的发射参数并通知相关天线所属网元；

所述次级系统中发射天线处于工作状态时，对所述次级系统中相关天线的发射参数进行直接调整。

10.一种基于共存的认知无线电系统天线参数调整装置，其特征在于，所述装置包括确定单元和处理单元，其中：

确定单元，用于在次级系统使用主系统空闲频谱资源时，确定所述次级系统满足共存要求的覆盖范围；

处理单元，用于根据所述覆盖范围确定或调整所述次级系统天线的发射参数。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述次级系统满足共存要求为：

所述次级系统满足自身覆盖需求、和/或所述次级系统及所述主系统满足共存需求、和/或所述次级系统间满足共存需求、和/或满足节能要求。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述次级系统满足自身覆盖需求为：所述次级系统满足对所述次级系统所服务用户所在的区域完全覆盖的需求；

所述次级系统及所述主系统满足共存需求为：所述次级系统的发射信号不对所述主系统的用户造成干扰；

所述次级系统间满足共存需求为：所述次级系统之间的发射信号不对彼此用户造成干扰；

所述满足节能要求为：以最低发射功率满足所述次级系统覆盖的要求。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

获取单元，用于获取所述主系统对所述空闲频谱资源的使用情况信息、和/或与所述次级系统覆盖重叠或相邻的次级系统对所述空闲频谱资源的使用情况信息。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述对所述空闲频谱资源的使用情况信息包括以下信息的至少一种：

所述空闲频谱的覆盖范围、保护带信息、干扰容忍门限。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述确定单元还用于，根据所述主系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带信息，确定除所述主系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带外的其他区域为所述次级系统的满足共存要求的覆盖范围；

或者，根据相邻次级系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带信息，确定除所述相邻次级系统的所述空闲频谱的覆盖范围及保护带外的其他区域为所述次级系统的满足共存要求的覆盖范围；

或者，根据所述次级系统自身覆盖范围需求，确定所述次级系统覆盖的范围；

或者，根据节能要求，确定所述次级系统覆盖的范围。

16.根据权利要求10至15任一项所述的装置，其特征在于，所述天线的发射参数包括以下信息的至少一项：

天线发射功率、天线方位角、天线俯仰角、天线高度、天线的主瓣方向、天线的水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度、极化方式。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述处理单元还用于，在所述次级系统天线的发射信号覆盖范围与所述主系统天线的发射信号覆盖范围交叠时，确定或调整所述次级系统中相关天线的发射参数，使所述次级系统天线的发射信号覆盖范围不再与所述主系统天线的发射信号覆盖范围交叠；

或者，在次级系统天线的发射信号覆盖范围与另一次级系统天线的发射信号覆盖范围交叠时，确定或调整所述次级系统中相关天线的发射参数，使所述次级系统天线的发射信号覆盖范围不再与所述另一次级系统天线的发射信号覆盖范围交叠；

或者，在次级系统中宿主基站的工作中继节点的数量有变化时，确定或调整所述宿主基站天线的发射参数，使所述宿主基站的发射信号覆盖所有工作的中继节点。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述处理单元还用于，在所述次级系统中发射天线处于非工作状态时，确定所述次级系统中相关天线的发射参数并通知相关天线所属网元；

在所述次级系统中发射天线处于工作状态时，对所述次级系统中相关天线的发射参数进行直接调整。

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