CN104335661B - 用于认知lte系统中的带外感应的方法、设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

用于认知lte系统中的带外感应的方法、设备和计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

提供用于在未授权频带上执行带外感应的方法、相应的设备和计算机程序产品。一种方法包括：发送配置消息，该配置消息用于配置在主系统的频带中的至少一个信道上的测量；接收基于配置消息形成的测量报告；以及基于测量报告确定至少一个信道的可用性，其中配置消息包括关于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值的信息，并且当在至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或测量的主系统特征检测值小于相应预定阈值时，接收测量报告。利用所保护的发明，频谱效率可以得到改进并且可以减缓辅系统和LTE系统之间的干扰。

Description

用于认知LTE系统中的带外感应的方法、设备和计算机可读存 储介质
技术领域
本发明的实施例一般地涉及包括3GPP(第三代合作伙伴计划) LTE(长期演进)技术的无线通信技术。更具体地，本发明的实施例涉及用于认知LTE系统中的带外感应的方法、设备和计算机程序产品。
背景技术
出现在说明书和/或附图中的各种缩写定义如下。
ATSC 先进电视制式委员会
BS 基站
BPSK 二进制相移键控
CA 载波聚合
CP 循环前缀
CR 认知无线电
CDMA 码分多址
DTV 数字电视
DFT 离散傅立叶变换
eNB 演进的节点B
FFT 快速傅立叶变换
ISDB 综合业务数字广播
OFDM 正交频分复用
PSD 功率频谱密度
QP 静默期
QPSK 正交相移键控
RSRP 参考信号接收功率
RSRQ 参考信号接收质量
SQPSK 交错四相相移键控
TVWS 电视空白频段
UE 用户设备
VSB 残留边带
WLAN 无线局域网
WiFi 无线保真
WiMax 全球微波互联接入
LTE系统已经被接受为用于无线通信的全球范围内的标准并且其具有1Gbps的峰值下载数据率、宽传输带宽、低C平面延迟、增加的用户吞吐量和频谱灵活性或类似等。然而，LTE系统也遭受了带宽稀缺问题，该问题在无线通信中很常见。为了减轻该问题并且提升频谱频率，CR技术最近已经引起相当大的研究兴趣，因为其能够有效地在未授权的频带上使用未用的“频谱空洞”而不会对主用户造成严重的干扰。同时，CA技术正在3GPP中作为LTE版本10 的一部分而被标准化，其允许跨多个载波来聚合非连续频谱分段。因此，将CR功能并入进具有CA技术的LTE系统已经成为用于解决上述频谱稀缺问题的有效解决方案。
许多关于CR技术的研究已经关注于TVWS。用于TVWS接入的数据库方案被认为是找到可用频带的一种工具，相比较于维护关于在TV频带中使用的频率的数据的现有数据库来说需要更少的投资。与数据库方案相比较，就关于检测在主系统下工作的辅系统的更多接入机会而言，频谱感应具有其自己的优势。此外，数据库方案总是基于粗粒度分配技术并且因此在确定给定的信道是否实际可用方面要次于频谱感应。进一步，视情况而定，频谱感应可以用于更新和改进数据库。
在支持CR的网络中，对于辅系统机会主义地接入到未授权的频带来说，通过频谱感应(独立地工作或辅助数据库)来可靠地获得可用的频谱空洞是重要的。如在IEEE802.22标准“IEEE P802.22TM/D0.1”所规定的，“Draft Standard for Wireless RegionalArea Networks Part 22:Cognitive Wireless RAN Medium Access Control(MAC)andPhysical Layer(PHY)specifications:Policies and procedures for operation inthe TV Bands”(通过引用将其整体并入在此)，带外频谱感应涉及这样的一种情形，在当前的感应活动在除工作信道以外的那些信道执行时，目的在于获得可用的频谱资源时。这并不需要网络级的QP，并且类似于LTE系统中的频间测量的过程。
正如3GPP TS 36.331V10.3.0(2011-09)演进的通用陆地无线电接入(E-UTRA)；无线电资源控制(RRC)(版本10)中所规定的 (其也通过引用将其整体并入在此)，可以请求UE来执行频率内、频率间或RAT间测量，并且测量配置包括下面的参数：测量对象、报告配置、测量身份、数量配置和测量间隔。根据不同的测量目的，用于触发UE来发送测量报告的规则是不同的。例如，如果触发类型被设置为事件，则事件A1/2是用于服务小区测量、事件A3/4/5/6是用于频率内/间测量和CA，并且事件B1/2用于RAT间测量。然而，在认知LTE网络中，常规的频率间测量不能支持带外频谱感应。这是因为常规的频率间测量的测量量是相邻小区中的RSRP/RSRQ，并且判决条件总是取决于相邻小区的质量是否好于预确定的阈值。然而，对于带外频谱感应，感应目标是在未授权频带上的接收信号的能量或特征，其中可能没有像那些在LTE系统中传送的任何参考信号。因此，带外频谱感应并不能简单地通过重用LTE系统中的当前测量配置来实施，并且应该开发新的测量配置来用于基于认知无线电的LTE系统。
鉴于上文，将期望的是在认知LTE网络中配置带外感应而对现有的LTE架构没有显著改变，并且通过这样的带外感应来改进频谱效率。进一步，带外感应将对主或辅系统不带来干扰。
发明内容
因此，现有技术中需要提供一种有效方式来执行认知LTE网络中的带外感应，使得授权到主系统的通信信道也可以由LTE网络使用而在二者之间没有干扰。
在本发明的一个示例性实施例中，提供一种方法，其包括发送配置消息，该配置消息用于配置在主系统的频带中的至少一个信道上的测量。该方法也包括接收基于配置消息形成的测量报告。此外，该方法包括基于测量报告确定至少一个信道的可用性，其中配置消息包括关于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值的信息，并且当在至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或测量的主系统特征检测值小于相应预定阈值时，接收测量报告。
在一个实施例中，配置消息包括关于能量检测的相应预定阈值的信息并且该方法包括接收当测量的能量检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告，并且基于测量报告确定至少一个信道可用于蜂窝通信。
在另一个实施例中，配置消息包括关于能量检测的相应预定阈值的信息，并且该方法包括接收当测量的能量检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告；发送另一配置消息，该配置消息包括关于主系统特征检测的相应预定阈值的信息；接收当测量的主系统特征检测值小于相应预定阈值时发送的另一测量报告；以及基于另一测量报告确定主系统不存在。
在另外的实施例中，配置消息包括关于能量检测的相应预定阈值的信息并且该方法包括接收当测量的能量检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告；发送另一配置消息以用于周期性接收关于测量的主系统特征检测值的测量报告；周期性地接收关于测量的主系统特征检测值的测量报告；以及基于周期性接收的测量报告来确定主系统是否存在。
在另外的实施例中，主系统的信号强度低于用户设备的噪声强度。
在一个实施例中，配置消息包括关于主系统特征检测的相应预定阈值的信息并且该方法包括接收当主系统特征检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告；基于测量报告确定至少一个信道具有被潜在的辅系统使用的可能性；发送另一配置消息以用于周期性的接收关于测量的辅系统特征检测值的测量报告；周期性地接收关于测量的辅系统特征检测值的测量报告；以及基于周期性接收的测量报告来确定是否与潜在的辅系统共享至少一个信道。
在另外的实施例中，配置消息包括关于能量检测的相应预定阈值的信息并且该方法包括如果没有接收当能量检测值小区相应预定阈值发送的测量报告时，发送包括关于主系统特征检测的相应预定阈值的信息的另一配置消息；接收当主系统特征检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告；以及基于接收的测量报告确定主系统不存在。
还在另一个实施例中，配置消息包括关于能量检测的相应预定阈值的信息，并且该方法包括如果没有接收当能量检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告，则发送用于周期性的接收关于测量的主系统特征检测值的测量报告的另一配置消息；周期性地接收关于测量的主系统特征检测值的测量报告；以及基于周期性接收的测量报告来确定主系统是否存在。
在进一步的实施例中，没有测量报告用于接收并且该方法进一步包括发送另一配置消息，以用于周期性的接收关于测量的主系统特征检测值或测量的辅系统特征检测值的测量报告；周期性地接收关于测量的主系统特征检测值或测量的辅系统特征检测值的测量报告；基于周期性接收的测量报告来确定是主系统存在还是辅系统存在；以及如果主系统不存在而辅系统存在，则确定是否与辅系统共享至少一个信道。
在一个实施例中，测量报告包括指示至少一个信道的信息。
在本发明的另一个示例性实施例中，提供一种方法，该方法包括测量主系统的频带中的至少一个信道上的接收信号的能量检测值或主系统特征检测值。该方法也包括当在至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或主系统特征检测值小于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值时发送测量报告。
在另一个实施例中，测量基于从基站接收的配置消息并且配置消息包括能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值。
在另外的实施例中，发送测量报告包括当测量的能量检测值小于相应预定阈值时发送测量报告，并且该方法进一步包括测量在至少一个信道上的接收信号的主系统特征检测值；以及当主系统特征检测值小于相应预定阈值时发送测量报告。
在另外的实施例中，发送测量报告包括当测量的能量检测值小于相应预定阈值时发送测量报告并且该方法进一步包括测量在至少一个信道上的接收信号的主系统特征检测值；以及周期性地发送关于主系统特征检测值的测量报告。
还在另一个实施例中，主系统的信号强度低于用户设备的噪声强度。
在另外的实施例中，测量的能量检测值和主系统特征检测值不小于相应预定阈值并且该方法进一步包括测量在至少一个信道上接收信号的主系统特征检测值；以及周期性地发送关于主系统特征检测值的测量报告。
在一个实施例中，主系统特征检测值小区相应预定阈值，并且该方法进一步包括：测量在至少一个信道上的接收信号的辅系统特征检测值；以及周期性地发送关于辅系统特征检测值的测量报告。
在另一个实施例中，周期性地发送是基于从基站接收的另一配置消息，并且该另一配置消息用于配置测量报告的周期性发送。
在另外的实施例中，测量报告包括指示至少一个信道的信息。
在本发明的另外示例性实施例中，提供一种设备，其包括用于发送配置消息的装置，该配置消息用于配置在主系统的频带中的至少一个信道上的测量。该设备也包括用于接收基于配置消息形成的测量报告的装置。此外，该设备包括用于基于测量报告确定至少一个信道的可用性的装置，其中配置消息包括关于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值的信息，并且当在至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或测量的主系统特征检测值小于相应预定阈值时，接收测量报告。
在本发明的另外示例性实施例中，提供一种设备，该设备包括用于测量主系统的频带中的至少一个信道上的接收信号的能量检测值或主系统特征检测值的装置。该设备也包括用于当在至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或主系统特征检测值小于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值时发送测量报告的装置。
在本发明的一个示例性实施例中，提供一种设备，其包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器。存储器和计算机程序代码被配置成使得设备发送配置消息，该配置消息用于配置在主系统的频带中的至少一个信道上的测量。存储器和计算机程序代码也配置成使得设备接收基于配置消息形成的测量报告。此外，存储器和计算机程序代码配置成使得设备基于测量报告确定至少一个信道的可用性，其中配置消息包括关于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值的信息，并且当在至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或测量的主系统特征检测值小于相应预定阈值时，接收测量报告。
在本发明的另外示例性实施例中，提供一种设备，该设备包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器。该存储器和计算机程序代码被配置成使得设备测量主系统的频带中的至少一个信道上的接收信号的能量检测值或主系统特征检测值。存储器和计算机程序代码也被配置成使得该设备当在至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或主系统特征检测值小于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值时发送测量报告。
在本发明的另一示例性实施例中，提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括具有存储在其上的计算机可读程序代码的至少一个计算机可读存储介质。计算机可读程序代码部分包括用于发送配置消息的计算机代码指令，该配置消息用于配置在主系统的频带中的至少一个信道上的测量。该计算机可读程序代码部分也包括用于接收基于配置消息形成的测量报告的计算机代码指令。此外，该计算机可读程序代码部分包括用于基于测量报告确定至少一个信道的可用性的计算机代码指令，其中配置消息包括关于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值的信息，并且当在至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或测量的主系统特征检测值小于相应预定阈值时，接收测量报告。
在本发明的另一示例性实施例中，提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括具有存储在其上的计算机可读程序代码的至少一个计算机可读存储介质。计算机可读程序代码部分包括用于测量主系统的频带中的至少一个信道上的接收信号的能量检测值或主系统特征检测值的计算机代码指令。计算机可读程序代码部分也包括用于当在至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或主系统特征检测值小于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值时发送测量报告的计算机代码指令。
根据本发明的某些实施例，通过设置用于基于认知无线电的 LTE系统的新的测量配置，LTE系统可以检测在未授权频带上的其他干扰，其中其他系统(例如，辅系统)可以操作并且因此建议的新的测量使得更好的使用未授权的或TVWS频带。例如，LTE系统能够相对精确地确定网络的状态并且可以通过新的测量配置来机会主义地接入到未授权的频带。进一步，可以容易指定建议的测量机制而不会显著地影响现有的LTE测量方法。另外，将改善频谱资源使用的灵活性和有效性。
当结合附图来阅读时，将从具体实施例的下面描述理解本发明的实施例的其他特征和优势，而这些附图通过例子描述了本发明的实施例的原理。
附图说明
在示例性的意义下示出本发明的实施例并且它们的优势将参考附图来更为详细地解释，其中：
图1是示意性示出根据本发明的实施例的、从基站角度的用于在未授权频带上执行带外感应的方法的流程图；
图2是示意性示出根据本发明的实施例的、从用户设备角度的用于在未授权频带上执行带外感应的方法的流程图；
图3示意性地示出根据本发明的一个实施例的认知LTE系统中的带外感应的信令过程；
图4是示出在认知LTE系统中可能出现的一些事件；
图5是详细示出根据本发明的另一个实施例的用于在未授权频带上执行带外感应的方法的流程图；以及
图6适于在实践本发明的实施例中使用的BS和UE的示意性框图。
具体实施方式
尽管在下面详细地讨论本发明的各种实施例的做出和使用，应该理解的是本发明提供了可以在各种特定上下文中体现的许多可应用发明概念。这里所讨论的具体实施例是仅仅做出和使用本发明的特定方式的说明并且不界定本发明的范围。
为了促进本发明的理解，在下面定义多个术语。这里定义的术语具有正如与本发明相关领域内的技术人员的通常理解。例如“一个(a)”、“一种(an)”和“该(the)”的术语并不旨在指代仅单数的实体，而是包括总的类别，其具体的例子可以用于说明。这里的术语用于描述本发明的具体例子，但它们的使用并不界定本发明。例如，本发明的基站(“BS”)可以指代NB、eNB、基站收发台、无线电BS和类似等，并且因此贯穿整个说明书和权利要求书，视情况而定，它们可以互换地使用。
本发明的实施例建议在认知LTE系统中的带外感应的有效机制，其通常涉及感应配置、带外感应和感应结果报告过程。具体地，本发明的各种实施例通过能量或特征检测，实现用于在认知LTE系统中的未授权频带上的带外感应的认知测量过程。在开始处，BS(例如eNB)可以获得未授权频带上的一列可能空闲信道，例如C频带或TVWS频带，以及关于它们的使用的信息。这可以通过例如访问例如TVWS中的一个的数据库，或基于历史或经验数据来实现。接着，eNB可以经由一个或多个配置消息(即，信令消息)配置一个或多个UE来实施认知测量过程，以进行未授权频带上的信道的带外感应。
基于认知测量过程的结果，eNB可以确定测量的信道是否可以用于蜂窝通信。用于带外感应的认知测量过程具有两个主要阶段：首先，eNB配置UE来选择性执行两类事件触发的测量过程，为了简化被称为C1和C2事件，从而检测信道是否是空闲的或可能已经被潜在的辅系统占用；其次，如果感应的信道已经被辅系统占用，则 eNB可以进一步通过配置UE来执行另外的周期性测量报告过程来区分辅系统。此后，eNB可以收集或接收来自于UE的测量报告并且关于感应的信道的状态和可用性做出最终的判决。可选地，eNB可以向数据库报告最终的判决以进行更新。
下面将更为详细地描述本发明的实施例。
图1是示意性示出根据本发明的实施例的、从基站角度的用于在未授权频带上执行带外感应的方法100的流程图。如图1中所示，方法100开始于步骤S101并且前进到步骤S102，在该步骤处，方法100发送配置消息，该配置消息用于配置在主系统的频带中的至少一个信道上的测量。该配置消息包括关于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值的信息，并且当在至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或测量的主系统特征检测值小于相应预定阈值时，接收测量报告。
具体地，BS可以经由配置消息来向UE配置关于带外感应的不同参数，该不同参数可以包括但不限于：a)在授权给主系统的频带中将被感应的未授权频带或信道(例如，TV频带、雷达频带和卫星 C频带)；b)将被测量的量(例如，在将被感应的频带或信道上的接收信号的能量或特征检测值)；c)报告规则或类型，例如事件触发(例如，如稍后讨论的C1或C2)或周期性报告。接着，相当直截了当地设置合适的时间来触发、测量间隙等。在一些实现中，如果有的话，可以从数据库(例如由TVWS所使用的)接收关于目标主系统或可以工作地目标主系统下的潜在的辅系统的信号特征的信息，以及关于在未授权频带上的可能可用信道列表的信息。
如前所指出的，为了实现有效的报告机制，建议两个事件触发报告过程，其中在信道上的接收信号的能量检测值小于预定阈值的条件下触发一个过程，而在所讨论的接收信号的特征检测值小于预定阈值时，触发另一个过程。为了简化，这两个条件在下面称为事件“C1”和“C2”，下面将详细讨论。
事件C1(能量检测值低于预定阈值)
当具有称为认知无线电能力的UE已经由eNB配置成在事件C1 的触发时报告针对于带外感应的测量报告时，当下面的不等式C1-1 满足时，UE将发送关于能量检测值的测量报告：
Med+Hys<Ted, (C1-1)
其中Med项表示通过能量检测获得的感应的或测量的信道的测量结果；Hys项表示用于C1事件的滞后参数；以及Ted项表示事件 C1的感应算法的阈值参数。
基于测量报告，BS将确定感应的信道可以是空闲的并且因此合适于蜂窝通信，例如CA或机会主义的辅接入。不像现有的相邻小区RSRP/RSRQ测量，其得到的测量报告在如果测量值大于预定阈值时触发，而本发明的实施例建议如果测量的值小于预定阈值，则触发报告，从而有效地确定主系统的存在。
替代地或附加地，如果不等式C1-1被认为是事件C1的进入条件，即，感应的信道作为BS可用的未授权信道被接受，则事件C1 的离开条件可以被定义为下面的不等式C1-2:
Med-Hys>Ted, (C1-2)
在一些实现在，一旦已经满足了不等式C1-1的能量检测值现在正在满足不等式C1-2，则UE也可以向BS发送测量报告。基于接收到的测量报告，BS将知道信道的能量检测值已经比之前变得更大并且这可以意味着主系统可能存在并且感应的信道不能再由其他系统使用，以免造成干扰。换句话说，该是该感应的信道“离开”先前记录的可用非授权信道的列表(即，被移除)。
实际上，阈值Ted不被设置为UE用于检测主系统的信号的目标灵敏度，而是比该灵敏度更为宽松些或更高些。这是因为主系统检测灵敏度可以比UE中的本地噪声低很多。例如，在IEEE 802.22中规定的用于设备来检测TV信号的目标灵敏度涉及-116dBm的信号强度，并且LTE系统的UE中的本地噪声的级别是-90dBm。这也就是说，当主TV发射机远离某个UE时，其信号可以淹没于UE的本地噪声下。然而，TV接收机可以接近于UE。如果是这样，则UE不能检测到主TV系统的存在并且其传输将对相邻的主TV用户造成严重的干扰。鉴于此，优选的是首先设置更为宽松的能量阈值并且接着使用特征检测(即基于C2事件)作为消除虚警的补充，并且也将主系统和其他辅系统进行区分。
事件C2(信号特征检测值小于预定阈值)
将下面的不等式C2-1和C2-2引入到事件C2-1中，以辅助UE 确定是否向BS发送测量报告。
Mfd+Hys<Tfd, (C2-1)
其中Mfd项表示感应的信道的特征检测的测量结果；Hys项表示用于事件C2的滞后参数；以及Tfd项表示用于事件C2的感应算法的阈值参数。
一旦满足不等式C2-1，即测量的特征检测值Mfd小于预定阈值 Tfd，UE可以向BS发送测量报告。基于该测量报告，BS可以确定主系统可能不存在并且潜在的辅系统可能存在。因此，BS可以进行进一步的动作，例如配置UE来执行辅系统的特征检测值的测量，并且在不考虑事件C2的情况下周期性地报告测量结果。类似于事件 C1，如果不等式C2-1被认为是进入条件并且接着下面的不等式C2-2 可以被认为是离开条件：
Mfd-Hys>Tfd, (C2-2)
返回图1，在完成步骤S102后，方法100前进到步骤S103，在该步骤处，方法100接收基于配置消息形成的测量报告。一旦接收到测量报告，方法100前进到步骤S104，在该步骤S104处，方法 100基于测量确定至少一个信道的可用性。最终，方法100在步骤 S105处结束。
在一些实施例中，配置消息包括关于能量检测的相应预定阈值的信息(例如，不等式C1-1中的Ted项)并且该方法100接收当测量的能量检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告，并且基于测量报告确定至少一个信道可用于蜂窝通信。换句话说，BS接收基于事件C1发送的测量报告。
在一些实施例中，对于其信号强度低于UE的噪声强度的那些主系统，例如TV系统，配置消息包括关于能量检测的相应预定阈值的信息，并且该方法100接收当测量的能量检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告(即，由C1事件触发)。接着，该方法100发送另一配置消息，该配置消息包括关于主系统特征检测的相应预定阈值的信息(例如，不等式C2-1中的Tfd项)。一旦接收当测量的主系统特征检测值小于相应预定阈值时发送的另一测量报告(即，由 C2事件触发)，该方法100基于另一测量报告确定主系统不存在。
替代地，一旦接收当测量的能量检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告时，方法100发送另一配置消息以用于周期性接收关于测量的主系统特征检测值的测量报告。此后，在周期性地接收关于测量的主系统特征检测值的测量报告时，方法100基于周期性接收的测量报告来确定主系统是否存在。
通过如上所讨论的两种方式，可以检测到具有比UE的本地噪声更弱的信号强度的主系统。
在一些实施例中，配置消息包括关于主系统特征检测的相应预定阈值的信息并且该方法100接收当主系统特征检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告(即，基于C2事件)，并且接着基于测量报告确定至少一个信道具有被潜在的辅系统使用的可能性。此后，方法100发送另一配置消息以用于周期性的接收关于测量的辅系统特征检测值的测量报告。一旦周期性地接收关于测量的辅系统特征检测值的测量报告，方法100基于周期性接收的测量报告来确定是否与潜在的辅系统共享至少一个信道。例如，方法100可以确定LTE 系统是否可以通过干扰协调与辅系统共存。例如，如果辅系统是WiFi 系统，则可以确定该LTE系统和WiFi系统二者可以共享该感应的信道。然而，如果辅系统是无线麦克风系统，则可以确定LTE系统不太可能与麦克风系统共享信道。
在一些实施例中，该配置消息包括关于能量检测的相应预定阈值的信息并且如果没有接收当能量检测值小区相应预定阈值发送的测量报告时(例如，由于更大的测量值或测量报告失败)，该方法 100发送包括关于主系统特征检测的相应预定阈值的信息的另一配置消息。一旦接收当主系统特征检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告(即，由C2事件触发)，则方法100基于接收的测量报告确定主系统不存在。
将理解没有接收到由C1事件触发的测量报告意味着主系统存在的可能性并且应用特征检测到主系统将是一种直截了当的方式来确定主系统的存在性。
在一些实施例中，该配置消息包括关于能量检测的相应预定阈值的信息，并且如果没有接收当能量检测值小于相应预定阈值时发送的测量报告，则该方法100发送用于周期性的接收关于测量的主系统特征检测值的测量报告的另一配置消息。一旦周期性地接收关于测量的主系统特征检测值的测量报告，该方法100基于周期性接收的测量报告来确定主系统是否存在。
在一些实施例中，没有测量报告用于接收并且该方法100发送另一配置消息，以用于周期性的接收关于测量的主系统特征检测值或测量的辅系统特征检测值的测量报告。一旦接收关于测量的主系统特征检测值或测量的辅系统特征检测值的测量报告，则方法100基于周期性接收的测量报告来确定是主系统存在还是辅系统存在；此后，如果主系统不存在而辅系统存在，则方法100确定是否与辅系统共享至少一个信道。
在一些实施例中，测量报告包括指示至少一个信道的信息。
从上面的讨论可以清楚，不像现有技术测量报告，其通常报告关于相邻小区的信息，本发明的测量报告包括指示至少一个感应的或测量的信道的信息。换句话说，以直截了当的方式向BS报告特定的频点。
从上面关于本发明的各种实施例的讨论，将理解(粗糙)能量或(精细)特征检测可以结合C1或C2事件的报告触发来应用并且在一些实例中，可以周期性地发送得到的测量报告。通过这种方式，主系统可以被精确地标识并且可以最小化主系统和LTE系统之间的潜在干扰。同时，将以高度有效的方式来使用有价值的频谱资源。
图2是示意性示出根据本发明的另一实施例的、从用户设备角度的用于在未授权频带上执行带外感应的方法200的流程图。如图2 中所示，方法200开始在步骤S201处，并且前进到步骤S202，在该步骤处，方法200测量主系统的频带中的至少一个信道上的接收信号的能量检测值或主系统特征检测值。在测量接收信号的能量检测值或主系统特征检测值后，该方法200前进到步骤S203，在该步骤处，当在至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或主系统特征检测值小于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值时 (即，基于C1或C2事件)，发送测量报告。最后，方法200在步骤S204处结束。
在一些实施例中，测量基于从基站接收配置消息并且配置消息包括能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值。
在一些实施例中，对于其信号强度低于UE的噪声强度的主系统来说，如步骤S203中所示的向BS发送测量报告包括当测量的能量检测值小于相应预定阈值时发送测量报告，并且该方法200进一步测量在至少一个信道上的接收信号的主系统特征检测值。在测量后，当主系统特征检测值小于相应预定阈值时，方法200发送测量报告。替代地，在测量后，方法200周期性地发送关于主系统特征检测值的测量报告。
在一些实施例中，测量的能量检测值和主系统特征检测值不小于相应预定阈值时(即，不满足C1和C2事件)，并且方法200进一步测量在至少一个信道上的接收信号的主系统特征检测值以及周期性地发送关于主系统特征检测值的测量报告。
在一些实施例中，主系统特征检测值小区相应预定阈值，并且该方法200进一步包括测量在至少一个信道上的接收信号的辅系统特征检测值以及周期性地发送关于辅系统特征检测值的测量报告。
在上述一些实施例中，周期性地发送测量报告是基于从基站接收的另一配置消息，并且该另一配置消息用于配置测量报告的周期性发送。此外，由UE向BS发送的测量报告可以包括指示至少一个信道的信息。
上述已经从UE的角度讨论了本发明的一些示例性实施例并且内容(例如C1或C2事件的细节)与先前结合图1所讨论的相同部分被省略以为了简化。为了更好的理解本发明，下面是主和辅系统的信号特征检测或测量的例子。
例子1：主系统的信号特征检测
如果感应的未授权频带是TV频带，主信号可以是ATSC(北美)、 DTV-B(欧洲)或ISDB(日本)信号。这里将在下面示例性地讨论UE如何执行对于ATSC信号的特征检测。
ATSC信号具有多个特征，例如PN序列、导频、分段同步特性和循环平稳性特性等等。如802.22标准中规定，导频检测方法被建议用于TV信号检测。
ATSC信号使用具有信号等级(-7、-5、-3、-1、1、3、5、7) 的8-VSB调制。1.25的DC偏移在基带处被添加以有效地生成小的导频信号以实现在接收机处的载波恢复。一旦完成数字转换，将仅有两种可能的导频：309440.6Hz和328843.6Hz。这两个导频之间的差别大致是19.4kHz。
对于执行特征检测以检查导频信号是否存在的UE端来说，其应该：1)估计非授权频带上的导频的PSD。两个导频之间的中点被下变频到DC并且以窄带低通滤波器来对信号进行滤波。滤波器双边带带宽需要大于19.4kHz，以确保导频信号位于滤波器的带宽内。例如，可以使用基于DFT的周期图来估计PSD并且可以使用FFT来有效实施PSD；2)找到应该是ATSC导频的PSD估计的最大化的频率。接着，比较该估计的导频和实际导频，并且计算它们之间的相似度。
在该情形中，主信号的特征检测值是估计的ATSC导频和实际导频之间的相似度，并且如果该特征检测值小于预定阈值，则UE 通过C2事件报告该结果，意味着主信号或系统并不存在。
例子2：辅系统的信号特征检测
在未授权频带上的辅系统共存场景中，可能存在多个潜在的辅系统，例如WLAN、蓝牙或其他蜂窝系统。一组可能的系统和它们的传输参数可以作为在先知识获得以辅助认知装置来执行特征检测。这些参数包括带宽、调制类型、双工和多址接入方法等。例如， CDMA系统具有专用的用于导频和同步信道的扩频码而OFDM分组具有用于分组获得的前导。具有相同的PSD函数的不同类型的调制信号(例如BPSK、QPSK以及SQPSK)可以具有高度不同的相关函数。进一步，稳态噪声和干扰并不表现频谱相关。这些签名可以用于在感应的未授权频带上检测辅系统。
如果可能的辅系统是WiFi或WiMax，它们都是OFDM系统，但帧结构和CP的长度是不同的。因此，基于CP的自相关检测可以识别它们。
对于UE端，对于感应的频带上的接收信号应该执行自相关处理，接着获得相关峰的间隔和幅度值。将相关峰间隔作为辅信号特征时，并且接着计算其与在先知识之间的类似度值。如果该特征检测值小于预定阈值，则UE通过例如事件C2来报告结果，意味着辅信号并不存在。
尽管这里讨论了关于如何测量特征检测值的例子，但本领域技术人员可以从本发明的实施例的教导和公开理解现有的能量检测、频谱感应和判决算法通过必要的修改可以被应用于本发明。例如，对于能量检测，本领域技术人员可以应用任意合适的方式来直接在将要感应的信道上测量接收信号的能量并且接着将测量的能量值与预定阈值进行比较。
图3示意性地示出根据本发明的一个实施例的在认知LTE系统中的带外感应的信令过程300。如图3中所示，过程300开始于步骤 S304，其中eNB 302向数据库301(例如TVWS中使用的一个数据库)发送或发起准入请求。接着，过程300前进到步骤S305，在此处，数据库301向eNB 302发送准入响应，其中所述准入响应可以包括但不限于可能的可用或目标信道列表以及关于目标主系统和其他辅系统的信息。一旦接收到准入响应，过程300前进到步骤S306，在此处eNB 302基于准入响应来经由配置消息配置UE 303的周期性或事件触发的测量过程。
一旦接收到配置信息，UE 303可以在步骤S307测量将被感应的信道上的接收信号的能量、主系统特征或辅系统特征检测值。在测量值之后，过程300前进到步骤S308，在该步骤处，UE 303向eNB 302事件触发或周期性地发送相应的测量报告。在步骤S309处，eNB 302从包括UE 303的多个UE收集测量报告并且就感应的信道的当前状态做出最终判决，即感应的信道是否是空闲的，还是其已经被其他的辅系统占用，在该情形中，eNB 302可以进一步配置周期性的特征检测，其目的在于区分或识别辅系统并且接着调度辅系统之间的共存策略，例如撤退、协调或竞争。过程300接着前进到步骤S310，在该步骤处，eNB 302向数据库301报告感应的结果，并且接着在步骤S311，刷新或更新记录。
前述简要地讨论了本发明的一些实施例的带外感应的信令流。然而，其仅仅用于示例性的目的并且一些步骤可以被忽略。例如，当数据库不可用时或甚至不存在时，则步骤S304、S305、S310和 S311应该被省略。在这种情况下，特征相关信息可以通过eNB的历史信息或经验值来获得。另外，尽管未讨论，应该注意到的是多个测量实例可以视情况而定出现在步骤S306-S309间，如关于图1和图2的实施例中所详细描述的。
图4是示出在认知LTE系统中可能出现的一些事件。如图4中的时间频率坐标中所示出的，在LTE系统的频带中，现有的A4事件触发测量报告从相邻小区发送到中间服务小区。现有的A2事件触发服务小区内的测量。对于频谱空洞，如箭头所示出的，可以向工作在LTE系统的频带下的服务小区发送由本发明所建议的关于未授权频谱频带的、由C1事件触发的测量报告。如两个箭头所示出的，对于由现任的或辅系统所占用的频谱频带，可以向LTE系统的频带下的服务小区发送由本发明所建议的、由C2事件触发的测量报告。
图5是详细示出根据本发明的另一个实施例的用于在未授权频带上执行带外感应的方法500的流程图。如图5中所示，方法500 开始于步骤S501并且前进到步骤S502，在该步骤处，方法500经由配置消息来配置UE以执行能量检测并且如果测量的能量检测值小于预定阈值，则向BS发送由C1事件触发的测量报告。在步骤S503 处，方法500确定是否接收到由C1事件触发的报告。如果所讨论的测量报告由BS接收，则在步骤S504处，方法500确定感应的信道是空闲的，并且在步骤S505处，方法500引导BS通过CA或机会主义的辅接入来使用该感应的信道。在这种情形下，方法500在步骤S512处结束。
如果由于大的能量测量值或测量报告失败，BS并没有接收到由 C1事件触发的测量，则方法500前进到步骤S506，在该步骤处，方法500经由配置消息来配置UE以执行基于C2事件的感应或测量，即测量主系统特征检测值。如前所讨论的，如果测量的检测值小于预定阈值(在步骤S507处是“是”)，则方法500接着向BS发送测量报告。否则，方法500前进到步骤S508，在该步骤处，方法500 确定主系统是存在的并且因此感应的信道并不适于LTE操作。在这种情况下，方法500在步骤S512处结束。
一切顺利的话，一旦接收到由C2事件触发的测量报告，则方法 500前进到步骤S509，在该步骤处，BS配置UE以执行感应(即，辅系统特征检测)。如前所讨论的，为了区分辅系统，UE可以在将被感应的信道上测量接收信号的辅系统特征检测值并且在步骤S510 处，一旦确定则周期性地向BS发送测量报告。接着，在步骤S511 处，方法通过BS来判断或通过例如干扰协调确定与其他辅系统的共存问题。
从上面结合方法500的讨论可以注意到可以灵活地采取多个方式来确定主系统的存在和感应的信道的可用性。换句话说，根据本发明的实施例，可以分开使用周期性报告和C1和C2事件触发的报告机制，或以任意合适的组合方式，从而在未授权频带中搜出可用的信道。
另外，该方法500可以涉及另外的实施细节。然而，本发明不限于此。进一步，这里应该注意到的是在图5中示出的步骤和执行顺序仅仅是例子并且不限制本发明。在阅读了本说明书后，本领域技术人员可以例如通过省略、组合、或添加某些步骤、改变某些步骤的执行顺序来改变这些步骤，从而适配于不同的应用需要。例如，如果BS确定首先执行主特征检测更好，则方法500中的步骤 S502-S505可以被省略。另外，根据不同的测量配置，本发明的实施例可以有利地应用于感应任意合适的频谱。
图6示出适于在实践本发明的实施例中使用的BS 601和UE 602 的示意性框图。在图6中，无线网络适于与UE 602通信，而该UE 602 可以被配置成经由BS(或eNB)601来配置成具有带外感应的能力(例如，通过粗糙和精细感应，以及通过相应的C1或C2事件来报告)。UE 602包括数据处理器(DP)603、耦合到DP 603的存储器 (MEM)604、以及耦合到DP 603的合适RF发射机TX和接收机 RX 605(其不需要实施在相同的组件中)。MEM 604存储程序(PROG)606。TX/RX 605用于与BS 601的双向无线通信。注意 TX/RX 605具有至少一个天线以辅助通信；可以使用多个天线以用于多输入多输出MIMO通信，在该情形下，UE 602可以具有多个 TX和/或RX。
BS 601包括数据处理器(DP)607、耦合到DP 607的存储器 (MEM)608、以及耦合到DP 607的合适RF发射机TX和接收机 RX 609。MEM 608存储程序(PROG)610。TX/RX 609用于与UE 602 的双向无线通信。注意TX/RX 609具有至少一个天线以辅助通信，尽管在实际中，BS将通常具有若干个。BS 601可以经由数据链路耦合到一个或多个外部网络或系统，例如因特网。
PROG 606和610的至少一个假定包括程序指令，当由相关联的 DP 603和607执行时，使得UE 602和BS 601来根据本发明的示例性实施例操作，如这里关于方法100、200、300和500所讨论的。
通常，UE 602的各种实施例可以包括但不限于蜂窝电话、具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的便携式计算机、例如具有无线通信能力的数字照相机的图形捕获装置、具有无线通信能力的游戏装置、具有无线通信能力的音乐存储和回放电气用具、允许无线因特网接入和浏览的因特网电气用具，以及并入此类功能的组合的便携式单元或终端。
本发明的实施例可以通过由UE 602的DP 603和BS 601的DP 607的一个或多个来执行的计算机软件来实现，或通过硬件，或通过软件和硬件的组合。
MEM 604和608可以是适用于本地技术环境的任意类型并且可以使用任意合适的数据存储技术实现，作为非限制性的例子，例如基于半导体的存储设备、闪存、磁性存储装置和系统、光学存储器设备和系统、固定存储和可移动存储器。尽管在BS 601或UE 602 中示出仅一个MEM，在BS 601或UE 602中可以存在若干个物理上不同的存储器单元。DP 603和607可以是适合于本地技术环境的任意类型，并且可以包括一个或多个通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于处理器的多核处理器架构，作为非限制性的例子。UE 602和BS 601的任意之一或二者可以具有多个处理器，例如专用集成电路，其在时间上隶属于同步主处理器的时钟。
已经在上面参考方法、设备(即系统)的框图和流程图描述了本发明的示例性实施例。将理解的是框图和流程图的每个块以及框图和流程图中的块的组合分别可以由包括计算机程序指令的各种装置来实现。这些计算机程序指令可以被加载在通用计算机、专用计算机、或其他可编程数据处理设备上以产生机器，使得在计算机或其他可编程数据处理设备上执行的指令创建了用于实现在流程块或多个块中规定的功能的装置。
上述计算机程序指令可以例如是子例程和/或函数。在本发明的一个实施例中的计算机程序产品包括至少一个计算机可读存储介质，在其上存储有前述的计算机程序指令。计算机可读存储介质可以例如是光致密盘或电子存储器装置像RAM(随机存取存储器)或 ROM(只读存储器)。
本发明的实施例所涉及的领域的、在具有在前述描述和相关附图的教导下受益的本领域技术人员将想到这里所陈述的本发明的许多修改和其他实施例。因此，将理解的是本发明的实施例并不限于这里所公开的具体实施例，并且其他的实施例将旨在包括在该所附权利要求的范围内。尽管这里使用了具体的术语，但它们仅仅在通常和描述性意义下使用，并且不是为了限制的目的。

Claims (24)

1.一种用于带外感应的方法，包括：
发送配置消息，所述配置消息用于配置在主系统的带外频带中的至少一个信道上的测量；
接收基于所述配置消息形成的测量报告；以及
基于所述测量报告确定所述至少一个信道的可用性，
其中所述配置消息包括关于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值的信息，并且当在所述至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或测量的主系统特征检测值小于相应的预定阈值时，接收测量报告。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述配置消息包括关于所述能量检测的所述相应预定阈值的信息，并且所述方法包括：
接收当所述测量的能量检测值小于所述相应预定阈值时发送的所述测量报告；以及
基于所述测量报告确定所述至少一个信道可用于蜂窝通信。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述配置消息包括关于所述能量检测的所述相应预定阈值的信息，并且所述方法包括：
接收当所述测量的能量检测值小于所述相应预定阈值时发送的所述测量报告；
发送另一配置消息，所述另一配置消息包括关于所述主系统特征检测的所述相应预定阈值的信息；
接收当所述测量的主系统特征检测值小于所述相应预定阈值时发送的另外测量报告；以及
基于所述另一测量报告确定所述主系统不存在。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述配置消息包括关于所述能量检测的所述相应预定阈值的信息，并且所述方法包括：
接收当测量的能量检测值小于所述相应预定阈值时发送的所述测量报告；
发送另一配置消息以用于周期性接收关于测量的主系统特征检测值的测量报告；
周期性地接收关于所述测量的主系统特征检测值的测量报告；以及
基于周期性接收的所述测量报告来确定所述主系统是否存在。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述主系统的信号强度低于用户设备的噪声强度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述配置消息包括关于所述主系统特征检测的所述相应预定阈值的信息，并且所述方法包括：
接收当所述主系统特征检测值小于所述相应预定阈值时发送的所述测量报告；
基于所述测量报告确定所述至少一个信道具有被潜在的辅系统使用的可能性；
发送另一配置消息以用于周期性地接收关于测量的辅系统特征检测值的测量报告；
周期性地接收关于所述测量的辅系统特征检测值的所述测量报告；以及
基于周期性接收的所述测量报告来确定是否与所述潜在的辅系统共享所述至少一个信道。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述配置消息包括关于所述能量检测的所述相应预定阈值的信息，并且所述方法包括：
如果没有接收当所述能量检测值小于所述相应预定阈值时发送的测量报告，发送包括关于所述主系统特征检测的所述相应预定阈值的信息的另一配置消息；
接收当所述主系统特征检测值小于所述相应预定阈值时发送的测量报告；以及
基于接收的所述测量报告确定所述主系统不存在。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述配置消息包括关于所述能量检测的所述相应预定阈值的信息，并且所述方法包括：
如果没有接收当所述能量检测值小于所述相应预定阈值时发送的测量报告，则发送用于周期性地接收关于测量的主系统特征检测值的测量报告的另一配置消息；
周期性地接收关于所述测量的主系统特征检测值的所述测量报告；以及
基于周期性接收的所述测量报告来确定所述主系统是否存在。
9.根据权利要求1所述的方法，其中没有测量报告用于接收，并且所述方法进一步包括：
发送另一配置消息，以用于周期性的接收关于测量的主系统特征检测值或测量的辅系统特征检测值的测量报告；
周期性地接收关于所述测量的主系统特征检测值或所述测量的辅系统特征检测值的所述测量报告；
基于周期性接收的所述测量报告来确定是所述主系统存在还是所述辅系统存在；以及
如果所述主系统不存在而所述辅系统存在，则确定是否与所述辅系统共享所述至少一个信道。
10.根据权利要求1-4和6-9的任意一项所述的方法，其中所述测量报告包括指示所述至少一个信道的信息。
11.一种用于带外感应的方法，包括：
测量主系统的带外频带中的至少一个信道上的接收信号的能量检测值或主系统特征检测值；以及
当在所述至少一个信道上的所述接收信号的测量的所述能量检测值或主系统特征检测值小于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值时，发送测量报告，
其中所述测量基于从基站接收的配置消息，并且所述配置消息包括所述能量检测或主系统特征检测的所述相应预定阈值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中发送所述测量报告包括当测量的能量检测值小于所述相应预定阈值时发送所述测量报告，并且所述方法进一步包括：
测量在所述至少一个信道上的所述接收信号的所述主系统特征检测值；以及
当所述主系统特征检测值小于所述相应预定阈值时，发送测量报告。
13.根据权利要求11所述的方法，其中发送所述测量报告包括当测量的能量检测值小于所述相应预定阈值时发送所述测量报告，并且所述方法进一步包括：
测量在所述至少一个信道上的所述接收信号的所述主系统特征检测值；以及
周期性地发送关于所述主系统特征检测值的测量报告。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述主系统的信号强度低于用户设备的噪声强度。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述测量的能量检测值和主系统特征检测值不小于所述相应预定阈值，并且所述方法进一步包括：
测量在所述至少一个信道上的所述接收信号的所述主系统特征检测值；以及
周期性地发送关于所述主系统特征检测值的测量报告。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述主系统特征检测值小于所述相应预定阈值，并且所述方法进一步包括：
测量在所述至少一个信道上的所述接收信号的辅系统特征检测值；以及
周期性地发送关于所述辅系统特征检测值的测量报告。
17.根据权利要求13、15和16的任意一项所述的方法，其中所述周期性地发送是基于从基站接收的另一配置消息，并且所述另一配置消息用于配置测量报告的周期性发送。
18.根据权利要求11-13、15和16的任意一项所述的方法，其中所述测量报告包括指示所述至少一个信道的信息。
19.一种用于带外感应的设备，包括：
用于发送配置消息的装置，所述配置消息用于配置在主系统的带外频带中的至少一个信道上的测量；
用于接收基于所述配置消息形成的测量报告的装置；以及
用于基于所述测量报告确定所述至少一个信道的可用性的装置，
其中所述配置消息包括关于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值的信息，并且当在所述至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或测量的主系统特征检测值小于相应的预定阈值时，接收测量报告。
20.一种用于带外感应的设备，包括：
用于测量主系统的带外频带中的至少一个信道上的接收信号的能量检测值或主系统特征检测值的装置；以及
用于当在所述至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或主系统特征检测值小于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值时，发送测量报告的装置，
其中所述测量基于从基站接收的配置消息，并且所述配置消息包括所述能量检测或主系统特征检测的所述相应预定阈值。
21.一种用于带外感应的设备，包括：
至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器；
所述存储器和计算机程序代码被配置成使得所述设备：
发送配置消息，所述配置消息用于配置在主系统的带外频带中的至少一个信道上的测量；
接收基于所述配置消息形成的测量报告；
基于所述测量报告确定所述至少一个信道的可用性，
其中所述配置消息包括关于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值的信息，并且当在所述至少一个信道上的接收信号的测量的能量检测值或测量的主系统特征检测值小于相应的预定阈值时，接收测量报告。
22.一种用于带外感应的设备，包括：
至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器，所述存储器和计算机程序代码被配置成使得所述设备：
测量主系统的带外频带中的至少一个信道上的接收信号的能量检测值或主系统特征检测值；以及
当在所述至少一个信道上的所述接收信号的测量的能量检测值或主系统特征检测值小于能量检测或主系统特征检测的相应预定阈值时，发送测量报告，
其中所述测量基于从基站接收的配置消息，并且所述配置消息包括所述能量检测或主系统特征检测的所述相应预定阈值。
23.一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在由处理器执行时使根据权利要求1-10中任一项所述的方法被实现。
24.一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在由处理器执行时使根据权利要求11-18中任一项所述的方法被实现。
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