CN109089320B - 基于lte的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，对DME系统即航空测距系统的空闲频段资源进行频谱感知，得到当前可被使用的碎片化频谱资源；对当前可被使用的碎片化频谱资源，按照频段分布配置成不同数值的带宽，利用载波聚合将带宽配置为地空宽带通信的带宽。解决了基于LTE的宽带ATG通信系统,频率资源稀缺的问题，最终实现了碎片化频谱资源配置。

Description

基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法
技术领域
本发明属于航空电子系统领域，具体地涉及一种基于LTE的地空宽带通信系统的碎片化频谱资源管理方法。
背景技术
民用航空移动通信系统已有近70余年历史。VHF频段第一个窄带通信系统，采用模拟双边带调制(DSB-AM)，是最早的地-空数据链，提供基本的模拟语音业务，主要用于空中交通管理(ATM)。20世纪70年代末，飞机通信寻址与报告系统(ACARS)开始出现。80年代末到90年代初，ACARS系统(飞机通信寻址与报告系统)增加了与飞行管理系统(FMS)、飞行数据采集与管理(FDAMS)和飞机状态监控系统(ACMS)之间的接口，形成了航空甚高频数据链VDL0事实上的标准。1991年9月，国际民航组织第10次航行大会，通过了由未来航行系统特别委员会制定的方案。方案主旨是应用新技术在全球建立一个新的通信、导航、监视和空中交通管理系统(CNS/ATM)，即VHF频段第二个窄带通信系统--甚高频数据链(VDL)，解决传统模拟地空通信中语音、数据、监视、导航的数据传输速率低下和错误率高，不能满足业务增长需求等问题。随后，先后提出了VDL1、VDL2、VDL3和VDL4不同的甚高频数据链方案。为提升ACARS服务质量而提出的VDL1还没有部署应用，已被VDL2标准代替；由美国提出的替代VHF模拟语音通信的数据链方案VDL3，由于各种原因放弃了部署。VDL4因速率较低和VHF频谱受限，目前仅在欧洲部分地区部署。到2013年，VDL2已在欧洲、美国和日本等国家和地区大面积部署使用。虽然VDL2很大程度上减缓了VDL0/ACARS系统的拥塞，但据美国联邦航空局(FAA)与欧洲航空安全组织(EURO-CONTROL)分析报告，仅空中交通服务(ATS)和航空运行控制(AOC)两项业务到2020年将是现在的5-10倍，甚高频数据链VDL的引入仅能将航空通信容量饱和的时限推迟到2020年，难以满足未来航空通信的发展需求。完全采用甚高频数据链VDL解决大量数据的地-空传输已不现实。
因此2009年-2013年，FAA与EUROCONTROL联合提出未来航空通信(FCS)的陆地空域数据通信系统将向航空L波段发展，即L波段数字航空通信系统(L-DACS)，以获得更多的带宽和数据传输率。寻求一个适用于未来航空通信发展需求的全球一体化、地空一体化的下一代航空通信网络已经迫在眉睫。中国作为国际民用航空组织(ICAO)空中航行委员会成员国，十分重视全球一体化、地空一体化的下一代航空通信网络的研究。2012年，在世界无线电通信大会(WRC-12)上，我国成功地对航空L频段(960-1164MHz)作为航空通信频段进行了保护，并对我国2010年颁布实施的《频率划分规定》进行重新修订，这对我国开展L-DACS的研究与应用提供了法律基础。
国内多家单位开展了地空链路的研究。2009年，完成了“民航客机移动通信宏蜂窝网络中继链路技术研究”项目；2010年在中国完成单机通信适航飞行，工作频率为400MHz(UHF频段)，实现了在连续10MHz带宽下26Mbps的单机双向峰值速率，而该系统在L-DACS的环境下仍然存在干扰难以消除的问题。
Aircell-GoGo-WiFi是空中移动宽带系统。在飞行途中，用户的WiFi流量经机载调制解调器传输至CDMA EV-DO版本A网络设备，其下行速度可达3.6Mbps，上行速度可达1.8Mbps。乘客通过使用笔记本电脑、智能手机和个人掌上电脑等Wi-Fi终端，即可上网冲浪、查收邮件、发送即时消息、访问企业VPN等。该技术针对以高速度、高海拔飞行的飞机与基站间的连接而设计，极大改善了以往缓慢、昂贵和复杂的空中无线服务。
现有技术中存在的技术问题:
传统的VHF频段数据链VDL通信技术受限于频谱带宽，是一种视距低速通信技术，不能满足日益增长的航空通信需求。其后续发展版本VDL2、VDL3和VDL4也因通信速率较低、部署范围有限等原因，没能得到航空公司支持和使用，最终也放弃了部署。
L-DACS系统虽然采用了新的数字通信技术，但依然面临两个问题：首先，L-DACS通信系统扩展了通信带宽，但不足以支持接入互联网的航空通信需求；其次，L-DACS通信系统的工作频率在L波段，但并没有具体的标准和规定，这增加的L-DACS技术大规模推广和应用的难度。基于上述两个原因，L-DACS通信技术并没有被大规模应用。
以Aircell-GoGo-WiFi为代表的宽带地空通信技术虽然克服了VDL和L-DACS技术的缺点，但是需要利用现有的地面移动通信网络的基站，同时通信所用频率与现有移动通信的频率相同，因而二者之间会产生相互的干扰。其次，Aircell-GoGo-WiFi在地面段接入的是基于3G通信技术的CDMA基站，相比于4G LTE技术，CDMA基站的带宽远不如4G基站。因此，基于4G LTE基站需要更宽的频谱资源，在我国，国内对频率资源的监管较为严格，申请新的频段资源也比较困难，频谱资源是宽带ATG通信技术急需解决的问题。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，利用航空器上DME的空闲频谱资源作为地空宽带通信频率，结合频谱感知、载波聚合等技术，实现碎片化频谱资源配置和动态频谱资源调度的功能，解决的是基于LTE的宽带ATG(air to ground，地面基站方式)通信系统,频率资源稀缺的问题，最终实现了碎片化频谱资源配置和动态频谱资源调度的功能。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，包括如下步骤：
对DME系统的空闲频段资源进行频谱感知，得到当前可使用的碎片化频谱资源；
对所述当前可使用的碎片化频谱资源，按照频段分布配置成不同数值的带宽；
利用载波聚合将所述带宽配置为地空宽带通信的带宽。
进一步，所述利用载波聚合将带宽配置为地空宽带通信的带宽之后，还包括：基于所述地空宽带通信的带宽实现动态资源调度。
进一步，所述动态资源调度包括：
根据终端设备在不同的物理资源块上信号质量的不同，对不同终端设备在各个物理资源块的信道质量进行排序；
优先选择信道质量好的物理资源块分给终端设备；
所述动态资源调度还包括根据终端设备的信道质量，选择不同大小的控制信道元。
进一步，对DME系统的空闲频段资源进行频谱感知，得到当前可使用的碎片化频谱资源，包括由基站测量并识别出DME系统的空闲频段资源中频谱资源是否在被使用，如果没有被使用，则将没有被使用的频谱资源作为可使用的碎片化频谱资源。
进一步，DME系统的空闲频段资源包括未使用的52个信道资源。
进一步，所述52个信道资源包括4个频段，根据4个频段上未被使用的频段或频点配置成不同数值的带宽。
进一步，还包括根据不同数值的带宽对信道进行修改。
进一步，根据不同数值的带宽对信道进行修改包括对广播信道的修改、对物理控制格式指示信道的修改、对物理下行共享信道的修改、对物理下行控制信道的修改和对物理上行共享信道的修改，所述对物理层下行共享信道的修改包括：根据不同数值的带宽为终端设备分配对应的PRB；所述对物理下行控制信道的修改包括：控制信道元按照资源元组REG进行交织，交织后分布在不同数值的带宽上；所述对物理层上行共享信道的修改包括：根据不同数值的带宽为终端设备分配对应的PRB。
本发明基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，对DME系统即航空测距系统的空闲频段资源进行频谱感知，得到当前可被使用的碎片化频谱资源；对当前可被使用的碎片化频谱资源，按照频段分布配置成不同数值的带宽，利用载波聚合将带宽配置为地空宽带通信的带宽。具有如下有益的技术效果：利用DME测距仪所在频段的空白频谱资源，结合频谱感知、载波聚合等技术解决的是基于LTE的宽带ATG(air to ground地面基站方式)通信系统,频率资源稀缺的问题，最终实现了碎片化频谱资源管理。
附图说明
图1示意性示出本发明一实施例的基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法流程图；
图2示意性地示出基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法中频谱感知系统的原理图。
图3示意性地示出基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法中全部频段被使用频谱分布的示意图；
图4a示意性地示出根据业务信道的频率选择性调度实现动态资源调度原理图；
图4b示意性地示出根据控制信道元实现动态资源调度原理图。
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了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
以下将参照附图更详细地描述本发明。
LTE(Long Term Evolution,长期演进)是由3GPP(第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(通用移动通信系统)技术标准的长期演进；
DME(Distance measuring equipment)系统即测距系统包括测距机和地面信标台由测距机上的机载询问器发射询问信号并接收处理应答信号，由地面信标台的地面应答器接收处理询问信号并发射应答信号。
DME系统工作在962-1213MHz频段内。机载询问器的询问频率在1025-1150MHz频段，地面信标台的回答频率在962～1213MHz频段。DME系统信道安排为X和Y两种信道。X信道编排为：1X,2X,……,126X；Y信道编排为：1Y,2Y,……，126Y。这样，DME系统共有252个信道。无论询问还是回答信道，相邻两个信道频率间隔为1MHz.任何一个信道的发送和接受频率差均为63MHz，即
fR＝fI±63MHz
式中fI——询问器的询问频率；fR——信标台的回答频率。DME系统的1X-3X信道内，回答频率比机载询问频率低63MHz；在64X-126X信道，回答频率高于机载询问频率63MHz。在1Y-63Y信道内，回答频率比机载询问频率高63MHz；在64Y-126Y信道内，回答频率比询问频率低63MHz。
载波聚合技术是在地面4G移动通信技术LTE-A中引入的用于提升系统传输带宽和上下行峰值速率的重要技术，通过将多个相对窄带的成员载波聚合起来形成更大的带宽，提供更高的数据传输速率，并且有效地利用频谱资源。载波聚合是以LTE R8载波为基本单位，每个LTE R8载波构成一个成员载波，每个成员载波的最大带宽为20MHz，UE聚合的载波数最多为5个。为了实现灵活的传输带宽扩展方式，有效利用频谱资源，LTE-Advanced载波聚合支持：单频段连续载波聚合、单频段非连续载波聚合以及多频段非连续载波聚合三种场景。
本发明将该技术引入到宽带地空通信系统中，用于灵活配置DME系统空余的频谱资源，满足宽带地空通信系统的需求。在地空通信中，当连续可用带宽大于20M时，或者存在不能连续配置带宽情况时，可以考虑使用载波聚合，提高上下行峰值吞吐量。
图1是一实施例的基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法流程图。
如图1所示，基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，包括如下步骤：
S1，对DME系统空闲频段资源进行频谱感知，得到当前可被使用的碎片化频谱资源步骤；
S2，对当前可被使用的碎片化频谱资源，按照频段分布配置成不同数值的带宽；
S3，利用载波聚合将带宽配置为地空宽带通信的带宽步骤。
频谱感知技术是一种认知无线电系统，它能够自动地检测周围的环境情况，智能地调整系统的参数以适应环境的变化，在不对授权用户造成干扰的条件下从空间、频率、时间等维度，多维地利用空闲频谱资源进行通信。
对于频谱感知技术，从系统消息配置的角度，可以分为静态、半静态、动态等几种情况。其中，静态配置是完全通过数据库和控制器对频谱进行合理分配，该分配操作对数据库的准确性要求较高；半静态配置是在初期配置的基础上，以一定的周期进行频谱资源的重配置，该重配置依赖于频谱检测的结果和频谱规划的变更，通过更新数据库来变更频谱配置，这里的周期可以是月、周等。动态配置是指在基站使用所配置频谱进行通信期间，控制器可以实时通过授权、变更、释放等消息，实现频谱分配的灵活重配置。
作为对DME系统空闲频段资源进行频谱感知，得到当前可被使用的碎片化频谱资源步骤实施例的一个示例，由基站测量并识别出DME系统的空闲频段资源中频谱资源是否在被(其他航空通信设备)使用，如果没有被使用，则将没有被使用的频谱资源作为可使用的碎片化频谱资源。此处的频谱资源包括未被使用的频段和频段全部被使用后空闲的频点。其他航空设备指其他飞机上的DME设备。DME频段是一个很宽的频段，该频段被分成很多子频带，每架飞机DME系统选用的子频带是不同的。以一个基站范围内存在2架飞机为例，基站首先检测第一架飞机的DME频段，从而得出空闲频段1，再检测第二架飞机的DME频段，得出空闲频段2，最后计算得出的空闲频段是空闲1和空闲2的交集。即两架飞机均没有使用的DME频段。
作为实现频谱感知的一个示例，如图2示意性地示出实现频谱感知系统的原理图，频谱感知系统SSA(Spectrum Sensing and Authority)系统是由多个逻辑实体组成，包括：频谱授权平台、SSA数据库、SSA控制器、感知无线系统等。
其中SSA数据库和SSA控制器和称为频谱资源管理平台；感知无线系统包括感知模块，基站和操作维护平台(OAM)。
基站测量并识别出频段上是否有其它系统(如其它航空通信设备)在使用，根据测量结果，将地空通信FDD-LTE使用的频点调整到没有使用的频段上，以确保对其它航空通信设备没有干扰。
作为DME系统空闲频段资源一个示例，DME系统的空闲频段资源为未使用的52个信道资源。
民用DME系统设计为具有252个信道的工作能力，但其中有52个信道往往是不用的。这52个信道分别是：1X-16X和1Y-16Y；60X-69X和60Y-69Y。根据以上DME频率规划，在宽带地空通信系统可用频段如表1
Figure BDA0001807965980000091
表1 DME系统可用频谱资源(单位：MHz)
可以理解的是，本方法也可以用于除该52个信道资源之外频段资源进行频谱感知。
作为对当前可被使用的碎片化频谱资源，按照频段分布配置成不同数值的带宽，利用载波聚合将带宽配置为地空宽带通信的带宽实施例的一个示例。
DME系统的空闲频段资源为未使用的52个信道资源；
52个信道资源包括4个频段，根据4个频段上未被使用的频段或频点配置成不同数值的带宽。
此处的频段分布是根据频谱感知系统测量频谱被干扰变化时，频谱资源被占用的情况决定的，频段分布可以包括频段资源未被占用、频段资源两端频段被占用、频段资源中间频段被占用以及全部频段都被占用等情形。
当出现频段资源未被占用以及频段资源两端频段被占用时，此时的4个频段上未被使用的资源是以未被使用的频段形式体现；当出现全部频段都被占用的情形，此时4个频段上的未被使用的资源是以未被使用的频点形式出现(即无法构成频段)。
作为本实施例的一个示例，以DME系统的空闲频段资源为未使用的52个信道资源为例：
结合表1，其中频段1和频段3各占16M带宽，频段2和频段4各占10M带宽，1030MHz和1090MHz用于ATC(空中交通管制)应答器工作频率，在使用时需要避开。按照以上频段分布，宽带地空通信的频谱按照如下方式进行配置：
以配置两个10M的宽带为例，配置两个10M带宽，对两个10M带宽采用载波聚合；频段1和3进行上下行配对，频段2和4进行上下行配对。具体情况如表2所示：
表2 DME系统空白频谱资源分配(单位：MHz)
Figure BDA0001807965980000101
当频谱感知系统测量到频段1的966-975MHz和频段3的1091-1100MHz没有被其它系统干扰，即频段资源未被占用，则将这一对10MHz带宽配置为地空宽带通信的带宽。
实际中，均未被占用的情况很少，由于频段2实际只有9M带宽，对于载波2虽然配置了10M带宽，但1030MHz实际上是不可以使用的，因此在此需要针对碎片化资源管理配置的方法，通过对频谱资源的调度将1030MHz避开。即当频谱感知系统测量干扰变化时，则对相应的上下行频点进行修改。
如果10M或20M带宽中两端的频段被其它系统占用，不能被LTE系统使用，则可以通过对碎片化频段资源的管理(确定碎片化的资源如何使用)，在实际调度中将两端资源避开，同时还需要根据不同数值的带宽对信道进行修改。根据不同数值的带宽对信道进行修改包括对广播信道的修改、对物理控制格式指示信道的修改、对物理下行共享信道的修改、对物理下行控制信道的修改和对物理上行共享信道的修改，所述对物理层下行共享信道的修改包括根据不同数值的带宽为终端设备分配对应的PRB；所述对物理下行控制信道的修改包括控制信道元CCE(control channel elements)按照资源元组REG进行交织，交织后分布在不同数值的带宽上；所述对物理层上行共享信道的修改包括根据不同数值的带宽为终端设备分配对应的PRB。
作为一个示例，以10M带宽为例，假设两头各1M带宽不能用，和标准的3Gpp协议相比，根据该数值的带宽对信道进行修改：
物理广播信道(PBCH，physical broadcast channel)、主同步信号(PSS，Primarysynchronization signal)、次同步信号(SSS，Secondary synchronization signal)为用户接入小区的基本信道和信号，其仅占用中心6个物理资源块(PRB，physical resourceblocks)，因此不涉及修改。
物理控制格式指示信道(PCFICH，physical control format indicatorchannel)和物理混合ARQ指示信道(PHICH，Physical hybrid ARQ indicator channel)的位置物理层控制相关，对于这两个信道，可以通过限制某些物理层控制指示的使用，以保证PCFICH和PHICH限制在中间8M带宽内。
物理层下行共享信道(PDSCH，Physical downlink shared channel)为终端分配中间8M带宽对应的PRB。物理下行控制信道(PDCCH，Physical downlink control channel)会将所有的控制信道元(CCE，control channel elements)按在资源元组(REG,Resourceelement group)进行交织，交织后分布在整个10M带宽上，如果限制了两端的2M带宽不发，则PDCCH(物理下行控制信道)的部分bit位会被屏蔽，因此对于PDCCH，需要增加聚合等级，以保证屏蔽部分比特位后的性能。
物理层上行共享信道(PUSCH，Physical uplink shared channel)调度时，仅为终端分配中间8M带宽对应的PRB，此实现对终端透明，不需要特殊终端。物理上行控制信道(PUCCH，Physical uplink control channel)按照协议规定，必须在两侧的PRB，因为最边缘的PRB为Format2/2a/2b，因此可以为信道质量指示(CQI，channel quality indicator)配置多一些PRB资源，大于10个PRB，并且在为UE配置CQI资源时，不考虑前后5个PRB。
作为频段资源中间频段被占用一个示例，如果频谱感知系统测量的干扰在整个带宽的中间，则可以考虑配置为两个5M带宽或者5M+3M带宽进行载波聚合。对上述频段范围进行灵活配置，以使用不同带宽，不同干扰环境下的应用实现碎片化的管理。如果碎片太多，只能有多个5M或3M带宽，则可以考虑5M+5M带宽或者5M+3M带宽的载波聚合信道的修改如上述方法所示。
作为全部频段都被占用的一个示例，即只剩下可用的频点，DME系统全部频段都使用的情况下，每个1M带宽的DME单元有500KHz可以使用，参见图3，这种情况，宽带子系统硬件选择窄带滤波器，带宽小于500KHz，再由多个窄带系统通过载波聚合或联合处理等方案整合为宽带系统。假设每个子载波500KHz中360KHz可用，即每个子载波建立2个PRB资源，20M系统(实际18M有保护带)就有36个PRB资源可用，双天线MIMO模式下系统最大峰值速率大约为150Mbps*(36PRB/100PRB)＝54Mbps,单天线就为27Mbps。同时，基站根据测量动态调整，调整子载波带宽或小区带宽，使得小区总速率得到提升。具体设计方案如下：
每个小区假设20MHz分为18个有用频点，每个频点采用OFDM技术传输，带宽500KHz，需要18个窄带滤波器，并且严格限制各个频点上的窄带滤波器的杂散发射，对相邻500K的邻道选择性，带内阻塞，接收机互调,严格限制频点对其他频点的干扰功率，否则会导致频点阻塞，使得相邻频点不可用；信道估计时隙结构、时频结构、导频位置、终端速度静止等特性，导致信道估计算法需要重新设计；编解码流程和算法无太大差异，实现时根据需要重新设计调整；小区同步、小区初搜、随机接入等需要修改，同时需要增加频谱感知，以实现动态选择频点和小区带宽；资源分配算法、功率控制、调度算法等都需要根据系统的特点，重新做设计。
在通信网络LTE系统中采用共享信道传输，时频资源在UE之间是动态共享的。eNodeB(Evolved Node B，演进型Node B，LTE中基站的名称，相比现有3G中的Node B，集成了部分RNC的功能，减少了通信时协议的层次)为上下行链路分配时频资源通过调度来实现。调度是根据UE的业务类型，数据量和信道质量最终确定时频资源的过程。
调度的基本目标是在满足QoS(是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术)的前提下，利用不同UE之间的信道质量的不同，尽可能在质量较好的信道上传输数据以及最大化系统容量。
当带宽确定后需要针对UE实现动态资源的调度，动态资源调度包括根据终端设备UE在不同的PRB上信号质量不同，对不同终端设备UE在各个PRB信道质量进行排序，优先选择各种信道质量好的PRB分给UE；还包括根据UE的信道质量，实现控制信道元CCE的自适应。在现有的技术理论中，通常用信噪比、信号接收功率、信道衰落量描述信道质量，信道质量较好的信道衰落量小，经该信道传输的无线信号功率衰小，在接收机端接收信号的功率较大，信噪比较高。
作为动态调度一个示例，动态资源调度可包括：业务信道的频率选择性调度，即基站在调度时，选择用户信道条件好的PRB进行调度，提高频谱效率。如图4a所示，UE1和UE2和UE3在不同的PRB上信号质量不用，在调度时，调度器对不同终端在各个PRB信道质量进行排序，优先选择各种信道质量好的PRB分给用户，例如：UE1使用1-8，UE2使用9-16，UE3使用17-24,从而是小区吞吐量最大化。
还可包括制信道CCE自适应(为了更有效地配置PDCCH和其他下行控制信道的时频资源，LTE定义了两个专用的控制信道资源单位：RE组(RE Group，REG)和控制信道单元(Control Channel Element，CCE)，通过判断用户的信道质量，选在不同的CCE大小，在好点采用较小的CCE，在差点采用较大CCE，在性能和资源占用上平衡。如图4b所示，通过对用户的上报CQI(channel quality indication的简写，也就是信道质量指示)判断，对于信道质量好的UE，如UE1采用2CCE，信道一般的UE2采用4CCE，信道质量差的UE采用8CCE(CCE的大小不限于上述大小，可根据需要选择)。
本发明基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，对DME系统即航空测距系统的空闲频段资源进行频谱感知，得到当前可被使用的碎片化频谱资源；对当前可被使用的碎片化频谱资源，按照频段分布配置成不同数值的带宽，利用载波聚合将带宽配置为地空宽带通信的带宽。具有如下有益的技术效果：利用DME测距仪所在频段的空白频谱资源，结合频谱感知、载波聚合等技术解决的是基于LTE的宽带ATG(air to ground地面基站方式)通信系统,频率资源稀缺的问题，最终实现了碎片化频谱资源管理。
与现有的空地宽带通信技术是基于3G CDMA技术的，其通信带宽远不及本提案中基于4G技术的宽带地空通信系统。此外，目前的地空宽带通信采用的是与现有地面移动通信网络相同的频率，空地通信链路和现有地面通信网络之间会产生相互的干扰。为了满足地空链路宽带通信的需求，同时不与现有地面通信网络发生冲突与干扰，本发明利用航空器上DME测距仪的空闲频谱资源作为地空宽带通信频率，结合频谱感知、载波聚合等技术，实现碎片化频谱资源配置和动态频谱资源调度的功能。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
对DME系统的空闲频段资源进行频谱感知，得到当前可使用的碎片化频谱资源；
对所述当前可使用的碎片化频谱资源，按照频段分布配置成不同数值的带宽；
利用载波聚合将所述带宽配置为地空宽带通信的带宽；
其中，所述利用载波聚合将带宽配置为地空宽带通信的带宽之后，还包括：
基于所述地空宽带通信的带宽实现动态资源调度；动态资源调度包括根据终端设备UE在不同的PRB上信号质量不同，对不同终端设备UE在各个PRB信道质量进行排序，优先选择各种信道质量好的PRB分给UE。
2.根据权利要求1所述的基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，其特征在于，所述动态资源调度包括：
根据终端设备在不同的物理资源块上信号质量的不同，对不同终端设备在各个物理资源块的信道质量进行排序；
优先选择信道质量好的物理资源块分给终端设备；
所述动态资源调度还包括根据终端设备的信道质量，选择不同大小的控制信道元。
3.根据权利要求1或2所述的基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，其特征在于，对DME系统的空闲频段资源进行频谱感知，得到当前可使用的碎片化频谱资源，包括由基站测量并识别出DME系统的空闲频段资源中频谱资源是否在被使用，如果没有被使用，则将没有被使用的频谱资源作为可使用的碎片化频谱资源。
4.根据权利要求3所述的基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，其特征在于，DME系统的空闲频段资源包括：未使用的52个信道资源。
5.根据权利要求4所述的基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，其特征在于，所述52个信道资源包括4个频段，根据4个频段上未被使用的频段或频点配置成不同数值的带宽。
6.根据权利要求5所述的基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，其特征在于，还包括根据不同数值的带宽对信道进行修改。
7.根据权利要求6所述的基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，其特征在于，根据不同数值的带宽对信道进行修改包括：对广播信道的修改、对物理控制格式指示信道的修改、对物理下行共享信道的修改、对物理下行控制信道的修改和对物理上行共享信道的修改；
所述对物理下行共享信道的修改包括：根据不同数值的带宽为终端设备分配对应的PRB；
所述对物理下行控制信道的修改包括：控制信道元按照资源元组REG进行交织，交织后分布在不同数值的带宽上；
所述对物理上行共享信道的修改包括：根据不同数值的带宽为终端设备分配对应的PRB。
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