CN106301628A - 基于能量检测和信道质量探测的频谱感知方法及基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于能量检测和信道质量探测的频谱感知方法及基站，所述方法包括：基站接收感知资源管理中心发送的感知资源配置消息；对感知资源配置消息中的待感知频段进行能量检测，得到待感知频段中的探测资源；对多个探测终端进行探测资源的分配；向每个探测终端发送寻呼消息，所述寻呼消息携带有与该寻呼消息对应的探测终端所分配的探测资源在待感知频段中的位置信息以及至少一个探测信号发送时间信息；在至少一个探测信号发送时间时，向多个探测终端发送探测信号；接收多个探测终端上报的至少一个探测信号的接收质量信息；基站根据接收到的至少一个探测信号的接收质量信息，进行探测资源可用性决策，得到探测资源可用性决策结果。

Description

基于能量检测和信道质量探测的频谱感知方法及基站

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及基于能量检测和信道质量探测的频谱感知方法及基站。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，频谱资源变得越来越紧张。尤其是随着无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)技术、无线个人域网络(Wireless Personal Area Networks，WPAN)技术的发展，越来越多的人通过这些技术以无线的方式接入互联网。这些网络技术大多使用非授权的频段工作。由于WLAN、WRAN无线通信业务的迅猛发展，这些网络所工作的非授权频段已经渐趋饱和。而另外一些通信业务(如电视广播业务等)需要通信网络提供一定的保护，使他们免受其他通信业务的干扰。为了提供良好的保护，频率管理部门专门分配了特定的授权频段以供特定通信业务使用。与授权频段相比，非授权频段的频谱资源要少很多(大部分的频谱资源均被用来做授权频段使用)。而相当数量的授权频谱资源的利用率却非常低。于是就出现了这样的事实：某些部分的频谱资源相对较少但其上承载的业务量很大，而另外一些已授权的频谱资源利用率却很低。因此，可以得出这样的结论：基于目前的频谱资源分配方法，有相当一部分频谱资源的利用率是很低的。

认知无线电技术是为解决无线数据业务增长而导致的频谱资源紧张的无线通信新技术。通过频谱感知获取授权频谱状态，如果处于空闲状态，则认知系统可以重新利用该频段，从而提高频谱使用效率，满足宽带业务传输需求。

蜂窝网络采用频谱感知时蜂窝网络的基站与终端在频点上受到的上下行干扰水平有所不同，单纯的基站频谱感知结果或者终端上报的频谱感知结果无法正确反映频点的使用情况。目前的认知无线电技术采用的是单向感知技术，无法正确反映频点的使用情况。另外由于蜂窝组网的特点，基站和终端各自的无线信号收发的覆盖范围有交集但又不是完全重合，所以基站和终端，以及各终端之间所感知到的干扰情况并不完全一样。所以对于蜂窝组网下的频谱共享，存在大量的隐藏节点问题(即发送端感知不到干扰的存在，但是其通信的接收端会受到干扰的影响)，基站和终端之间的通信交互的可靠，需要收发双方各自的收发范围内都不存在干扰才能达成。从共享频谱的感知方来说，单靠基站或终端各自的感知无法解决隐藏节点问题，而从共享频谱的使用方来说，感知仅仅是第一步，如何在存在大量隐藏节点的环境下，有效的占用共享频谱，宣告自身对该频谱的使用权，也是需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是单纯的基站频谱感知结果或者终端上报的频谱感知结果无法正确反映频点的使用情况的问题。

为此目的，第一方面，本发明提出基于能量检测和信道质量探测的频谱感知方法，包括：

基站接收感知资源管理中心发送的感知资源配置消息，所述感知资源配置消息中携带有待感知频段信息以及该频段中在用窄带授权频点信息；

基站对接收到的感知资源配置消息中的待感知频段进行能量检测，得到所述待感知频段中的探测资源；所述探测资源为所述待感知频段中的频段；

基站对多个探测终端进行所述探测资源的分配；所述多个探测终端为所述基站根据第一预设规则确定的多个终端；

基站在完成所述探测资源的分配之后，向每个探测终端发送寻呼消息，所述寻呼消息携带有与该寻呼消息对应的探测终端所分配的探测资源在所述待感知频段中的位置信息以及至少一个探测信号发送时间信息，以使探测终端在接收到该寻呼消息后，在探测终端所分配的探测资源上依次等待接收所述基站发送的至少一个探测信号；所述探测信号中携带有所述在用窄带授权频点信息；

基站在所述至少一个探测信号发送时间时，向所述多个探测终端发送探测信号，以使所述多个探测终端接收到该探测信号后，根据第二预设规则对该探测信号进行质量检测，得到所述至少一个探测信号的接收质量信息；

基站接收所述多个探测终端上报的所述至少一个探测信号的接收质量信息；

基站根据接收到的所述至少一个探测信号的接收质量信息，进行探测资源可用性决策，得到探测资源可用性决策结果。

可选的，所述方法还包括：

基站将所述探测资源可用性决策结果上报所述感知资源管理中心。

可选的，所述基站根据第一预设规则确定的多个终端，包括：

基站根据第一预设规则确定的多个处于非连续接收DRX状态的终端。

可选的，所述基站对多个探测终端进行所述探测资源的分配，包括：

基站将探测资源划分M段，M为正整数，且M由基站自身的处理能力预先确定；

基站将每一段探测资源分配给至少一个满足预设条件的驻留频点上的所有处于DRX状态的终端，且每个所述满足预设条件的驻留频点只分配一段探测资源；

其中，所述驻留频点为基站预先确定的频点，所述预设条件为驻留用户的个数不少于N，N为正整数，且N为预设值。

可选的，所述基站根据接收到的所述至少一个探测信号的接收质量信息，进行探测资源可用性决策，得到探测资源可用性决策结果，包括：

将所述至少一个探测信号的接收质量信息与预设的可用性门限比较，如果探测信号的接收质量高于预设的可用性门限，则判定对应探测终端所探测的探测资源可用；如果一段探测资源对应的所有探测终端中K％的探测终端所探测的探测资源可用，则判定该段探测资源可用，其中K为预设正整数。

第二方面，本发明还提出一种基站，包括：

接收单元，用于接收感知资源管理中心发送的感知资源配置消息，所述感知资源配置消息中携带有待感知频段信息以及该频段中在用窄带授权频点信息；

能量检测单元，用于对所述接收单元接收到的感知资源配置消息中的待感知频段进行能量检测，得到所述待感知频段中的探测资源；所述探测资源为所述待感知频段中的频段；

分配单元，用于对多个探测终端进行所述探测资源的分配；所述多个探测终端为所述基站根据第一预设规则确定的多个终端；

发送单元，用于在所述分配单元完成所述探测资源的分配之后，向每个探测终端发送寻呼消息，所述寻呼消息携带有与该寻呼消息对应的探测终端所分配的探测资源在所述待感知频段中的位置信息以及至少一个探测信号发送时间信息，以使探测终端在接收到该寻呼消息后，在探测终端所分配的探测资源上依次等待接收所述基站发送的至少一个探测信号；所述探测信号中携带有所述在用窄带授权频点信息；

所述发送单元，还用于在所述至少一个探测信号发送时间时，向所述多个探测终端发送探测信号，以使所述多个探测终端接收到该探测信号后，根据第二预设规则对该探测信号进行质量检测，得到所述至少一个探测信号的接收质量信息；

所述接收单元，还用于接收所述多个探测终端上报的所述至少一个探测信号的接收质量信息；

决策单元，用于根据所述接收单元接收到的所述至少一个探测信号的接收质量信息，进行探测资源可用性决策，得到探测资源可用性决策结果。

可选的，所述发送单元，还用于将所述探测资源可用性决策结果上报所述感知资源管理中心。

可选的，所述基站根据第一预设规则确定的多个终端，包括：

基站根据第一预设规则确定的多个处于非连续接收DRX状态的终端。

可选的，所述分配单元，用于：

将探测资源划分M段，M为正整数，且M由基站自身的处理能力预先确定；

将每一段探测资源分配给至少一个满足预设条件的驻留频点上的所有处于DRX状态的终端，且每个所述满足预设条件的驻留频点只分配一段探测资源；

其中，所述驻留频点为基站预先确定的频点，所述预设条件为驻留用户的个数不少于N，N为正整数，且N为预设值。

可选的，所述决策单元，用于：

将所述至少一个探测信号的接收质量信息与预设的可用性门限比较，如果探测信号的接收质量高于预设的可用性门限，则判定对应探测终端所探测的探测资源可用；如果一段探测资源对应的所有探测终端中K％的探测终端所探测的探测资源可用，则判定该段探测资源可用，其中K为预设正整数。

相比于现有技术，本发明的基于能量检测和信道质量探测的频谱感知方法及基站解决了单纯的基站频谱感知结果或者终端上报的频谱感知结果无法正确反映频点的使用情况的问题，提高了频谱感知的准确性，有利于提升频谱共享的效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于能量检测和信道质量探测的频谱感知方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种基站结构图；

图3为本发明实施例提供的一种基于能量检测和信道质量探测的频谱感知信令图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

如图1所示，本实施例公开一种基于能量检测和信道质量探测的频谱感知方法，该方面可包括以下步骤101至109：

101、基站接收感知资源管理中心发送的感知资源配置消息，所述感知资源配置消息中携带有待感知频段信息以及该频段中在用窄带授权频点信息。

102、基站对接收到的感知资源配置消息中的待感知频段进行能量检测，得到所述待感知频段中的探测资源；所述探测资源为所述待感知频段中的频段。

本实施例中，能量检测可采用现有能量检测方法。

103、基站对多个探测终端进行所述探测资源的分配；所述多个探测终端为所述基站根据第一预设规则确定的多个终端。

在本实施例中，第一预设规则为现有规则，基站根据第一预设规则确定的多个终端为多个处于非连续接收(DiscontinuousReception，DRX)状态的终端。

104、基站在完成所述探测资源的分配之后，向每个探测终端发送寻呼消息，所述寻呼消息携带有与该寻呼消息对应的探测终端所分配的探测资源在所述待感知频段中的位置信息以及至少一个探测信号发送时间信息，以使探测终端在接收到该寻呼消息后，在探测终端所分配的探测资源上依次等待接收所述基站发送的至少一个探测信号；所述探测信号中携带有所述在用窄带授权频点信息。

本实施例中，探测信号中携带有在用窄带授权频点信息的作用是使探测终端在探测资源时避开在用窄带授权频点。本实施例中的寻呼消息在寻呼帧位置发送。

105、基站在所述至少一个探测信号发送时间时，向所述多个探测终端发送探测信号，以使所述多个探测终端接收到该探测信号后，根据第二预设规则对该探测信号进行质量检测，得到所述至少一个探测信号的接收质量信息。

本实施例中，基站在探测资源上发送探测信号。

本实施例中，探测信号的接收质量信息包括：SNR、RSRP和/或RSRQ信息，本实施例仅举例说明，并不限定探测信号的接收质量信息的内容，且探测终端采用现有方法对探测信号进行质量检测，实现了信道质量探测。

106、基站接收所述多个探测终端上报的所述至少一个探测信号的接收质量信息。

107、基站根据接收到的所述至少一个探测信号的接收质量信息，进行探测资源可用性决策，得到探测资源可用性决策结果。

在一个具体的例子中，所述方法还包括图1中未示出的步骤108：

108、基站将所述探测资源可用性决策结果上报所述感知资源管理中心。

在一个具体的例子中，步骤103，包括：

基站将探测资源划分M段，M为正整数，且M由基站自身的处理能力预先确定；

基站将每一段探测资源分配给至少一个满足预设条件的驻留频点上的所有处于DRX状态的终端，且每个所述满足预设条件的驻留频点只分配一段探测资源；

其中，所述驻留频点为基站预先确定的频点，所述预设条件为驻留用户的个数不少于N，N为正整数，且N为预设值。

在一个具体的例子中，步骤107，包括：

将所述至少一个探测信号的接收质量信息与预设的可用性门限比较，如果探测信号的接收质量高于预设的可用性门限，则判定对应探测终端所探测的探测资源可用；如果一段探测资源对应的所有探测终端中K％的探测终端所探测的探测资源可用，则判定该段探测资源可用，其中K为预设正整数。本实施例中K＝80。

上述基于能量检测和信道质量探测的频谱感知方法解决了单纯的基站频谱感知结果或者终端上报的频谱感知结果无法正确反映频点的使用情况的问题，提高了频谱感知的准确性，有利于提升频谱共享的效率。

如图2所示，本实施例公开一种基站，该基站可包括以下单元：接收单元21、能量检测单元22、分配单元23、发送单元24以及决策单元25。

接收单元21，用于接收感知资源管理中心发送的感知资源配置消息，所述感知资源配置消息中携带有待感知频段信息以及该频段中在用窄带授权频点信息。

能量检测单元22，用于对所述接收单元21接收到的感知资源配置消息中的待感知频段进行能量检测，得到所述待感知频段中的探测资源；所述探测资源为所述待感知频段中的频段。

分配单元23，用于对多个探测终端进行所述探测资源的分配；所述多个探测终端为所述基站根据第一预设规则确定的多个终端。

发送单元24，用于在所述分配单元23完成所述探测资源的分配之后，向每个探测终端发送寻呼消息，所述寻呼消息携带有与该寻呼消息对应的探测终端所分配的探测资源在所述待感知频段中的位置信息以及至少一个探测信号发送时间信息，以使探测终端在接收到该寻呼消息后，在探测终端所分配的探测资源上依次等待接收所述基站发送的至少一个探测信号；所述探测信号中携带有所述在用窄带授权频点信息。

所述发送单元24，还用于在所述至少一个探测信号发送时间时，向所述多个探测终端发送探测信号，以使所述多个探测终端接收到该探测信号后，根据第二预设规则对该探测信号进行质量检测，得到所述至少一个探测信号的接收质量信息。

所述接收单元21，还用于接收所述多个探测终端上报的所述至少一个探测信号的接收质量信息。

决策单元25，用于根据所述接收单元21接收到的所述至少一个探测信号的接收质量信息，进行探测资源可用性决策，得到探测资源可用性决策结果。

在一个具体的例子中，所述发送单元24，还用于将所述探测资源可用性决策结果上报所述感知资源管理中心。

在一个具体的例子中，所述分配单元23，用于：

将探测资源划分M段，M为正整数，且M由基站自身的处理能力预先确定；

将每一段探测资源分配给至少一个满足预设条件的驻留频点上的所有处于DRX状态的终端，且每个所述满足预设条件的驻留频点只分配一段探测资源；

其中，所述驻留频点为基站预先确定的频点，所述预设条件为驻留用户的个数不少于N，N为正整数，且N为预设值。

在一个具体的例子中，所述决策单元25，用于：

将所述至少一个探测信号的接收质量信息与预设的可用性门限比较，如果探测信号的接收质量高于预设的可用性门限，则判定对应探测终端所探测的探测资源可用；如果一段探测资源对应的所有探测终端中K％的探测终端所探测的探测资源可用，则判定该段探测资源可用，其中K为预设正整数。本实施例中K＝80。

图3示出了上述实施例中的基站与探测终端、感知资源管理中心的信令交互图。

上述实施例中的基站，当基站收到感知某段授权频谱的消息后，基站首先进行能量检测，对于低于能量检测门限的频段，通过基站在感知频点上发送探测信号，在授权频点上驻留的处于DRX状态的终端切换到感知频点，判断探测信号质量并反馈给基站，基站进行频段可用性判断。

上述实施例中的基站基于能量检测和信道质量探测进行频谱感知，解决了单纯的基站频谱感知结果或者终端上报的频谱感知结果无法正确反映频点的使用情况的问题，提高了频谱感知的准确性，有利于提升频谱共享的效率。

需要说明的是，在本文中，所述第一预设规则和第二预设规则仅仅用来区分不同预设规则，而不是暗示这两个预设规则之间的关系或者顺序。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是互相排斥之处，可以采用任何组合对本说明书中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一种浏览器终端的设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.基于能量检测和信道质量探测的频谱感知方法，其特征在于，包括：

基站接收感知资源管理中心发送的感知资源配置消息，所述感知资源配置消息中携带有待感知频段信息以及该频段中在用窄带授权频点信息；

基站对接收到的感知资源配置消息中的待感知频段进行能量检测，得到所述待感知频段中的探测资源；所述探测资源为所述待感知频段中的频段；

基站对多个探测终端进行所述探测资源的分配；所述多个探测终端为所述基站根据第一预设规则确定的多个终端；

基站在完成所述探测资源的分配之后，向每个探测终端发送寻呼消息，所述寻呼消息携带有与该寻呼消息对应的探测终端所分配的探测资源在所述待感知频段中的位置信息以及至少一个探测信号发送时间信息，以使探测终端在接收到该寻呼消息后，在探测终端所分配的探测资源上依次等待接收所述基站发送的至少一个探测信号；所述探测信号中携带有所述在用窄带授权频点信息；

基站在所述至少一个探测信号发送时间时，向所述多个探测终端发送探测信号，以使所述多个探测终端接收到该探测信号后，根据第二预设规则对该探测信号进行质量检测，得到所述至少一个探测信号的接收质量信息；

基站接收所述多个探测终端上报的所述至少一个探测信号的接收质量信息；

基站根据接收到的所述至少一个探测信号的接收质量信息，进行探测资源可用性决策，得到探测资源可用性决策结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基站将所述探测资源可用性决策结果上报所述感知资源管理中心。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据第一预设规则确定的多个终端，包括：

基站根据第一预设规则确定的多个处于非连续接收DRX状态的终端。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基站对多个探测终端进行所述探测资源的分配，包括：

基站将探测资源划分M段，M为正整数，且M由基站自身的处理能力预先确定；

基站将每一段探测资源分配给至少一个满足预设条件的驻留频点上的所有处于DRX状态的终端，且每个所述满足预设条件的驻留频点只分配一段探测资源；

其中，所述驻留频点为基站预先确定的频点，所述预设条件为驻留用户的个数不少于N，N为正整数，且N为预设值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基站根据接收到的所述至少一个探测信号的接收质量信息，进行探测资源可用性决策，得到探测资源可用性决策结果，包括：

将所述至少一个探测信号的接收质量信息与预设的可用性门限比较，如果探测信号的接收质量高于预设的可用性门限，则判定对应探测终端所探测的探测资源可用；如果一段探测资源对应的所有探测终端中K％的探测终端所探测的探测资源可用，则判定该段探测资源可用，其中K为预设正整数。

6.一种基站，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收感知资源管理中心发送的感知资源配置消息，所述感知资源配置消息中携带有待感知频段信息以及该频段中在用窄带授权频点信息；

能量检测单元，用于对所述接收单元接收到的感知资源配置消息中的待感知频段进行能量检测，得到所述待感知频段中的探测资源；所述探测资源为所述待感知频段中的频段；

分配单元，用于对多个探测终端进行所述探测资源的分配；所述多个探测终端为所述基站根据第一预设规则确定的多个终端；

发送单元，用于在所述分配单元完成所述探测资源的分配之后，向每个探测终端发送寻呼消息，所述寻呼消息携带有与该寻呼消息对应的探测终端所分配的探测资源在所述待感知频段中的位置信息以及至少一个探测信号发送时间信息，以使探测终端在接收到该寻呼消息后，在探测终端所分配的探测资源上依次等待接收所述基站发送的至少一个探测信号；所述探测信号中携带有所述在用窄带授权频点信息；

所述发送单元，还用于在所述至少一个探测信号发送时间时，向所述多个探测终端发送探测信号，以使所述多个探测终端接收到该探测信号后，根据第二预设规则对该探测信号进行质量检测，得到所述至少一个探测信号的接收质量信息；

所述接收单元，还用于接收所述多个探测终端上报的所述至少一个探测信号的接收质量信息；

决策单元，用于根据所述接收单元接收到的所述至少一个探测信号的接收质量信息，进行探测资源可用性决策，得到探测资源可用性决策结果。

7.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述发送单元，还用于将所述探测资源可用性决策结果上报所述感知资源管理中心。

8.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述基站根据第一预设规则确定的多个终端，包括：

基站根据第一预设规则确定的多个处于非连续接收DRX状态的终端。

9.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述分配单元，用于：

将探测资源划分M段，M为正整数，且M由基站自身的处理能力预先确定；

将每一段探测资源分配给至少一个满足预设条件的驻留频点上的所有处于DRX状态的终端，且每个所述满足预设条件的驻留频点只分配一段探测资源；

其中，所述驻留频点为基站预先确定的频点，所述预设条件为驻留用户的个数不少于N，N为正整数，且N为预设值。

10.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述决策单元，用于：

将所述至少一个探测信号的接收质量信息与预设的可用性门限比较，如果探测信号的接收质量高于预设的可用性门限，则判定对应探测终端所探测的探测资源可用；如果一段探测资源对应的所有探测终端中K％的探测终端所探测的探测资源可用，则判定该段探测资源可用，其中K为预设正整数。