CN103634800B

CN103634800B - 一种基于公共信息解调的移动通信同频复用方法

Info

Publication number: CN103634800B
Application number: CN201310675021.9A
Authority: CN
Inventors: 黄标; 李景春; 王坦; 丁家昕; 谭海峰; 方箭; 李芃芃; 魏文康
Original assignee: NATIONAL RADIO MONITORING CENTER
Current assignee: NATIONAL RADIO MONITORING CENTER
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2033-12-11
Also published as: CN103634800A

Abstract

本发明是一种基于公共信息解调的移动通信同频复用方法，包括以下步骤：配置与组建多个运营商共存、每个运营商多种通信制式并存的移动通信网络环境；为网络中的每个基站指配初始可用频率资源集合；为每部移动台设置初始工作状态；移动台选择性地检测其它所支持的运营商和通信制式的公共信息；当移动台需要调整传输策略时，当且仅当检测到其它可用频率资源，且该频率资源属于本移动台支持的运营商、通信制式与频率范围时，移动台在新的频率资源上工作；当移动台没有工作需求时，返回初始工作状态。本发明方法可有效地实现移动台对网络环境在用状况的认知，进而通过调整工作策略实现了总体同频复用，提高了空闲频率资源的使用率。

Description

一种基于公共信息解调的移动通信同频复用方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种基于公共信息解调的移动通信同频复用方法。

背景技术

近年来，随着无线新技术的发展和人们对数据多媒体业务的渴望，未来移动通信业务量将呈现爆炸式增长。

为了应对庞大的业务需求，无线通信技术体系在加速演进。由国际电信联盟无线通信部门(ITU-R)定义的国际移动通信系统(IMT)已经发展到第四代(4G)，并逐步向第五代(5G)推进。相应地，我国也成立了IMT-2020推进组，力争在5G时代引领国际技术发展走向。在该范围内，以宽带认知为代表的多项关键技术以及新的网络架构相继涌现。

在IMT系统进行技术革新的同时，海量移动数据业务对频谱的需求力度也在不断增加。随着我国工业化和信息化的融合加深，频谱供需矛盾日益凸显。为了实现频谱资源的科学管理，一方面，要为新的频谱需求及时规划分配资源，以促进相关行业和产业的发展；另一方面，也要针对频谱资源的动态使用机制进行研究，实现更高效地利用。

综上所述，将动态频谱的使用和管理与IMT系统相结合，是技术发展趋势的主要内容，有助于充分挖掘网络的性能潜力，提高频谱资源的利用率。

发明内容

本发明针对我国多运营商、多技术制式以及多模移动台的发展现状，为了研究IMT系统与动态频谱使用和管理相结合的可能性，挖掘网络的性能潜力，将频谱资源的高效利用推向新的层面，提供了一种基于公共信息解调的移动通信同频复用方法。

本发明提供的一种基于公共信息解调的移动通信同频复用方法，包括以下步骤：

步骤1，配置与组建多个运营商共存、每个运营商多种通信制式(无线接入技术组)并存的移动通信网络环境，网络环境中的移动台具备检测多个运营商、多种通信制式公共信息的能力；

步骤2，为移动通信网络环境中的基站指配初始可用频率资源集合；

步骤3，为每部移动台设置初始工作状态，具体是：给每一部移动台选择所支持的运营商的某一种通信制式，并在相应的可用频率范围内工作，设任意两个移动台初始选择的工作频率不同；

步骤4，移动台在当前选定运营商、通信制式与可用频率范围内工作的同时，选择性地检测该移动台所支持的其它运营商和通信制式的公共信息；所述的公共信息包含两类：不需运营商授权的公共信息与需要运营商授权的公共信息；不需运营商授权的公共信息包括小区同步信号、小区物理标示和物理广播信道；需要运营商授权的公共信息包括系统控制信道，以及由控制信道指示的用于存放控制信息的数据信道，其中涉及小区载波、信道的占用情况以及小区选择信息；

步骤5，当移动台在当前通信制式的可用频率范围内无法进行工作时，或者移动台需要调整传输策略时，当且仅当移动台检测到其它可用频率资源，且该频率资源属于本移动台支持的运营商、通信制式与频率范围时，移动台在新的频率资源上工作；

步骤6，当移动台没有工作需求时，返回初始条件下工作。

所述步骤1中，通信制式(无线接入技术组)包括公众移动通信范围内的多项技术组，如第二代/第三代/第四代移动通信所使用的频分双工/时分双工系统，例如GSM、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、LTE-FDD、TD-LTE等。

所述步骤2中，为不同运营商及通信制式的基站指定的初始可用频率集合满足：任何两个集合的交集为空集，且所有集合的并集组成一个移动通信频率资源总集合。

所述步骤5中，如果移动台在同频调整传输策略时，必须满足以下条件：在移动台释放原先驻留的频率资源后，该频率资源为空闲状态。

本发明的基于公共信息解调的移动通信同频复用方法，在多个运营商共存、每个运营商多种通信制式并存的环境下实现了总体的同频复用，一方面能够提高空闲频率资源的使用率，另一方面有助于频率资源的使用向着更先进的技术手段转变，将对公众移动通信频谱资源短缺的现状起到有效的缓解作用，在多模移动台发展日趋完善的今天，该方案具有较强的实用性。

附图说明

图1为基于公共信息解调后复用同频信息示意图；

图2为本发明的基于公共信息解调的移动通信同频复用方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图2所示，本发明的基于公共信息解调的移动通信同频复用方法包括S1～S6步骤。

S1，配置与组建多个运营商共存、每个运营商多种通信制式(即无线接入技术组)并存的移动通信网络环境。

如表1所示，为一个多运营商多通信制式并存的网络环境。各运营商支持的通信制式可以不同，每个运营商最少支持两个通信制式，每个运营商在相应通信制式的工作频段可以交叠。

表1运营商对不同制式支持情况的示例

	制式1	制式2	制式3	制式4	制式5
						运营商A	○		○	○
运营商B		○			○
						运营商C		○		○
运营商D	○				○

通信制式，即无线接入技术组，包括公众移动通信范围内的多项技术组，如第二代/第三代/第四代移动通信所使用的频分双工/时分双工系统，例如GSM、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、LTE-FDD、TD-LTE等。

所组建的移动通信网络环境中的移动台应当同时具备检测多个运营商、多种制式公共信息的能力，对于那些需要运营商授权后才能检测接收的公共信息，移动台需要具备相应的身份认证能力，例如，以配备不同运营商SIM卡等方式。

如图1所示，其中的多模终端设为移动台i，移动台i的当前工作状态由变量S_i表示：

S_i＝{OP_i,RAT_i,F_i}

其中，OP_i表示移动台i的运营商；RAT_i表示移动台i的无线接入技术制式，包括但不限于GSM、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、LTE-FDD、TD-LTE等；F_i表示移动台i当前工作频率或信道。

S2，设定基站初始状态。为网络环境中的每个运营商每一种通信制式的基站指配相应的初始可用频率资源集合，并假设为不同运营商、通信制式的基站指定的初始可用频率资源集合满足：任何两个集合的交集为空集，且所有集合的并集组成一个移动通信频率资源总集合。例如，在表1中，任何两个“○”所对应的初始可用频率资源集合的交集为空集。

S3，设定移动台初始状态。每一部移动台选择其支持的运营商的可用通信制式集合中的某一种，在相应的可用频率范围集合内工作，且假设任意两个移动台选择的频率或信道不同。

本发明中还为网络环境中的各移动台设置初始可用频率资源集合。为移动台设置初始可用频率资源集合的目的是为后续动态的资源复用找到一个初始状态。若不设置初始状态，也不影响本发明方法的使用，但起始状态下的随机性可能导致混乱。

各运营商、不同通信制式的基站与移动台必须工作在移动通信频率资源总集合内，但不限于工作在所指配的初始可用频率资源集合内。初始条件下的工作制式与运营商选择可以由移动台用户自行设定或依据网络选择算法完成。

为每一部移动台选择其支持的运营商的可用通信制式集合中的某一种，在相应的可用频率范围内工作。假设移动台i多模特征如下：

OP_i∈{A,B},RAT_i∈{GSM,TD-LTE}

也就是，移动台i支持运营商A和B，支持的通信制式包括GSM和TD-LTE。

如图1所示，移动台i的初始状态S_i,init为：

S_i,init＝{A,GSM,F_i}，其中，F_i初始为F₁。

S4，移动台在当前选定运营商、制式与频率集合内工作的同时，可选择性地检测自身所支持的其它运营商和通信制式的公共信息。

移动台可检测到的其它运营商和通信制式的公共信息分为两类：不需运营商授权的公共信息与需要运营商授权的公共信息。不需运营商授权的公共信息包括：小区同步信号、小区物理标示和物理广播信道等信息。需要运营商授权的公共信息包括：系统控制信道，以及由控制信道指示的用于存放控制信息的数据信道，其中涉及小区载波、信道的占用情况以及小区选择等信息。

移动台进行公共信道测量的目的是，在当前工作状态之外，掌握其它可支持通信制式的在用情况。测量不是基于能量或者信号强度，而是通过解调公共信息与控制信息，真实地了解资源的分配与占用情况。

如图1所示，移动台i初始工作在GSM网络，以其测量TD-LTE系统的频率使用情况为例来说明进行公共信道测量的过程。移动台i依托TD-LTE相关功能模块，执行以下内容：

1)小区同步。

移动台i通过小区搜索实现时、频同步，同时获得小区物理标示(PCI)。然后读物理广播信道(PBCH)，得到系统帧号和带宽信息，以及物理混合重传指示信道(PHICH)的配置等系统消息，具体步骤如下：

1a)一般来说，移动台先对可能存在小区的频率范围内测量小区信号强度(RSSI)，据此找到一个可能存在小区的中心频点；

1b)在该中心频点周围尝试接收主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)，这两个信号和系统带宽没有限制，配置是固定的，而且信号本身以5ms为周期重复，并且是ZC(Zadoff-Chu)序列，具有很强的相关性，因此可以直接检测并接收到，据此可以得到PCI，同时得到小区定时的5ms边界；

1c)5ms边界得到后，根据PBCH的时频位置进行盲检测，经过校验得到10ms的帧边界，并根据PBCH的内容得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置；

1d)至此，移动台实现了和TD-LTE基站的定时同步。

2)获取系统控制信道，以及由控制信道指示的用于存放控制信息的数据信道，获取控制信息。本发明实施例中本步骤用于获得足够的系统信息块。

当获取了PBCH信息后，要获得更多的无线信道参数等还要接受其余的系统信息块(SIB)信息，这些信息在物理下行数据信道(PDSCH)上发送，具体执行如下内容：

2a)接收物理控制信道指示信道(PCFICH)，此时该信道的时频资源固定已知，可以接收并解析得到物理下行控制信道(PDCCH)占用的符号数目；

2b)接收PHICH，根据PBCH中指示的配置信息接收PHICH；

2c)在控制区域内，除去PCFICH和PHICH的其他控制信道单元(CCE)上，搜索PDCCH并做译码；

2d)检测PDCCH的循环校验(CRC)中的无线网络标示(RNTI)，判断接收PDSCH的SIB内容；进而接收PDSCH，译码后将SIB上报给高层协议栈；

2e)不断接收SIB，判断接收的系统消息是否足够，如果足够则停止接收SIB。

3)解读控制信息，获取小区载波、信道的占用情况以及小区选择信息等。本发明实施例对接收的SIB的内容进行解读。

SIB作为LTE系统信息的载体单元，具备多种格式和内容，主要如下：

3a)SIB1包括了是否允许移动台驻留在该小区，还包括TDD下上下行时隙配比以及特殊帧的配置等信息，还包括其它SIB(SIB2和后续)的时域调度信息等。

3b)SIB2包括移动台需要接入该小区的必要信息，如小区上行带宽、随机接入参数、上行功率控制信息等。

3c)SIB3主要包括小区重选的相关信息。

3d)SIB4-SIB8包括该小区的邻小区的信息，当邻小区分别为LTE、WCDMA/HSPA、GSM和CDMA2000时的当前在用载波以及其它载波的信息等，该信息对移动台决策尤为重要。

至此，测量过程基本完成。

通过以上步骤的测量与数据处理，移动台i基本掌握了同区域内同频以及邻频的TD-LTE系统的工作状态。类似地，通过兼容其他无线接入技术模式的协议，该移动台i可以获取多种模式的网络现状，为移动台调整传输策略提供依据。

S5，当移动台在当前通信制式的可用频率范围内无法进行工作时，或者由于改善服务质量等其它原因导致移动台需要调整传输策略时，当且仅当移动台检测到其它频率资源可用，且该频率资源属于本移动台支持的运营商、通信制式与频率范围时，移动台在新的频率资源上工作。移动台的工作包括(但不限于)移动通信中的小区搜索、接入、切换、传输数据与控制信息等各个环节。调整传输策略的准则由移动台自身网络算法决定。

通过测量，移动台i获取了其可支持其它制式的频率使用信息。如果此时移动台的服务质量(QoS)在当前网络难以完成，如接收信号强度过低、传输误码率过高、时延过长或接入拒绝次数超标等，则进行以下处理：

更换为更好的同频可用的运营商和通信制式；

移动台i依据测量信息如信号强度、频率占用情况等，结合其它技术制式本身的使用效率，做出更换运营商和通信制式的决策。

当移动台在同频调整传输策略，则必须满足以下条件：移动台释放原先驻留的频率资源后，该频率资源为空闲状态。以图1为例：

S_i,init→S_i,new,S_i,new＝{B,TD-LTE,F_i}

此时，需首先释放原驻留运营商A的信道，并确认该信道处于空闲状态，使得其在运营商B接入时该信道可用。

更换为更好的异频可用的运营商和通信制式；

此时，移动台i做出在异频更换制式/运营商的决策：

S_i,init→S_i,new,S_i,new＝{OP_i,RAT_i,F_i,new}

步骤6，当移动台没有工作需求时，返回初始条件下工作。

例如，图1中，当移动台没有工作需求时，回到初始状态S_i,init下工作。

由以上实施方式可以看出，本发明的方案，在多个运营商共存、每个运营商多种通信制式并存的环境下，在少量增加移动台成本和测量工作的代价下，通过依靠现有技术制式协议中的公共信息和部分系统内用户信息，有效地实现了移动台对网络环境在用状况的认知，进而通过调整工作策略实现了总体同频复用，一方面能够提高空闲频率资源的使用率，另一方面有助于频率资源的使用向着更先进的技术手段转变，将对公众移动通信频谱资源短缺的现状起到有效的缓解作用，在多模移动台日益发展的今天，该方案具有较强的实用性。

以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于公共信息解调的移动通信同频复用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，配置与组建多个运营商共存、每个运营商多种通信制式并存的移动通信网络环境，每个运营商在相应通信制式的工作频段可以交叠；网络环境中的移动台具备检测多个运营商、多种通信制式公共信息的能力；

步骤2，为网络环境中的基站指配初始可用频率资源集合；

步骤3，为每部移动台设置初始工作状态，具体是：给每一部移动台选择所支持的运营商的某一种通信制式，并在相应的可用频率范围内的工作，设任意两个移动台初始选择的工作频率不同；

步骤4，移动台在当前选定运营商、通信制式与可用频率范围内工作的同时，选择性地检测该移动台所支持的其它运营商和通信制式的公共信息；移动台进行公共信道测量的目的是，在当前工作状态之外，掌握同区域内同频以及邻频的其它可支持通信制式的在用情况；测量不是基于能量或者信号强度，而是通过解调公共信息与控制信息实现；

所述的公共信息包含两类：不需运营商授权的公共信息与需要运营商授权的公共信息；不需运营商授权的公共信息包括小区同步信号、小区物理标示和物理广播信道；需要运营商授权的公共信息包括系统控制信道，以及由控制信道指示的用于存放控制信息的数据信道，其中涉及小区载波、信道的占用情况以及小区选择信息；

移动台检测某运营商的某种通信机制的公共信息的方法为：首先，移动台通过小区搜索，接收小区同步信号，获得小区物理标示，读取物理广播信道，得到系统帧号和带宽信息，以及物理混合重传指示信道的配置；然后，获取系统控制信道，以及由控制信道指示的用于存放控制信息的数据信道，并从数据信道上搜索系统信息；最后，对系统信息块的内容进行解读，获取小区载波、信道的占用情况以及小区选择信息；

步骤5，当移动台在当前通信制式的可用频率范围内无法进行工作时，或者移动台需要调整传输策略时，当且仅当移动台检测到其它可用频率资源，且该频率资源属于本移动台支持的运营商、通信制式与频率范围时，移动台在新的频率资源上工作；如果移动台在同频调整传输策略时，必须满足以下条件：在移动台释放原先驻留的频率资源后，该频率资源为空闲状态；

步骤6，当移动台没有工作需求时，返回初始工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于公共信息解调的移动通信同频复用方法，其特征在于，所述的步骤2中，网络环境中的基站的初始可用频率资源集合满足条件：任何两个集合的交集为空集，且所有集合的并集组成一个移动通信频率资源总集合。

3.根据权利要求1所述的一种基于公共信息解调的移动通信同频复用方法，其特征在于，所述的步骤3中，还为网络环境中的各移动台设置初始可用频率资源集合。