WO2013086874A1 - 一种认知无线电系统中的随机接入方法和设备 - Google Patents

一种认知无线电系统中的随机接入方法和设备 Download PDF

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WO2013086874A1
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base station
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白文岭
高卓
蒋成钢
李媛媛
杨宇
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电信科学技术研究院
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    • H04W74/085—Random access procedures, e.g. with 4-step access with collision treatment collision avoidance

Definitions

  • the present invention relates to the field of communications technologies, and in particular, to a random access method and apparatus in a cognitive radio system.
  • the prerequisite for the CR system to opportunistically access the blank spectrum of the authorization system is to protect the service of the authorization system from interference by the CR system. Based on this requirement: (1) The CR system needs to have the ability to accurately determine the blank spectrum of the authorization system. (2) The CR system needs to have the spectrum switching capability, that is, the CR system discovers that the authorization system exits the currently used white space spectrum after appearing on the currently used blank frequency (ie, the source working frequency point); Sexuality, when performing spectrum switching, the CR system should be switched to other white space spectrum (target working frequency point) to resume the service after exiting the source working frequency. In the CR system, as shown in FIG.
  • the base station needs to send a spectrum switching command to the UE (User Equipment, user equipment), and notify the UE to stop data transmission and reception at the source working frequency point, and Restoring the cell at the target working frequency point; after receiving the spectrum switching command, the UE performs the downlink synchronization with the target working frequency point after the open source working frequency point, and performs the target work after the downlink synchronization with the target working frequency point is completed.
  • the UE User Equipment, user equipment
  • a random access procedure on the frequency point to complete uplink synchronization with the base station by using a random access procedure specifically, the UE sends a random access preamble to the base station, and the base station sends a random access response to the UE, and the UE sends a random access response to the UE.
  • the base station sends a spectrum switching complete message, and the base station sends a contention resolution message to the UE.
  • the spectrum switching is completed.
  • the UEs in the connected state in the cell need to be switched to the target working frequency.
  • the above method will cause all connected UEs to be concentrated in a short time and initiate random connection at the target working frequency. Into the process, it will cause serious random access conflicts.
  • Embodiments of the present invention provide a random access method and device in a cognitive radio system to suppress random access conflicts.
  • an embodiment of the present invention provides a random access method in a cognitive radio system, including: The base station device generates a spectrum switching command, where the spectrum switching command includes random access back time parameter information;
  • the base station device sends the spectrum switching command to the user equipment in the cell, and indicates that the user equipment initiates a random access procedure by using the random access backoff time parameter information in the spectrum switching process.
  • Embodiments of the present invention provide a random access method in a cognitive radio system, including:
  • the user equipment receives a spectrum switching command from the base station device, where the spectrum switching command includes random access back time parameter information;
  • the user equipment initiates a random access procedure by using the random access backoff time parameter information.
  • An embodiment of the present invention provides a base station device, including:
  • a generating module configured to generate a spectrum switching command, where the spectrum switching command includes random access time parameter information
  • a sending module configured to send the spectrum switching command to the user equipment in the cell, and instruct the user equipment to initiate a random access procedure by using the random access back time parameter information in the spectrum switching process.
  • An embodiment of the present invention provides a user equipment, including:
  • a receiving module configured to receive a spectrum switching command from the base station device, where the spectrum switching command includes random access back time parameter information;
  • a processing module configured to initiate a random access process by using the random access fallback time parameter information in a spectrum switching process.
  • the embodiment of the present invention has at least the following advantages: By carrying the random access backoff time parameter information in the spectrum switching command, the random access conflict is suppressed in the spectrum switching process of the CR system, and the target is pre-targeted. Focus on randomization at the working frequency A large number of UEs are dispersed in time, which reduces the random access failure probability and delay at the target working frequency in the spectrum switching process, and then reduces the probability of spectrum switching failure and service interruption time, and improves the user experience of the CR system. In addition, by providing a random backoff mode based on different service service levels, the service interruption time of high-priority users in the spectrum switching process is further reduced, and the user experience of high-priority users in the CR system is improved.
  • FIG. 2 is a schematic flow chart of a random access method in a cognitive radio system according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a base station device according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a user equipment according to Embodiment 3 of the present invention.
  • Embodiment 1 of the present invention provides a random access method in a cognitive radio system to address a random access procedure initiated during a spectrum switching process.
  • the random access method can be applied to at least LTE (Long Term Evolution) using cognitive radio technology, TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access), HSPA (High-Speed Packet Access), CDMA (Code Division Multiple Access) - 2000, WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), GSM (global system for mobile communications), and other mobile communication systems.
  • LTE Long Term Evolution
  • TD-SCDMA Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access
  • HSPA High-Speed Packet Access
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • WCDMA Wideband Code Division Multiple Access
  • GSM global system for mobile communications
  • the random access method in the cognitive radio system includes the following steps:
  • Step 201 The base station device (the base station device is a base station device based on the CR system) generates a spectrum switching command, where the spectrum switching command includes at least random access back time parameter information.
  • the spectrum switching command may further include at least a target working frequency point and radio resource configuration information.
  • the base station device may determine that the spectrum switching process needs to be performed to generate a spectrum switching command when the user of the authorized system appears on the current working frequency point (ie, the source working frequency point is the currently used white space spectrum); or, When the channel quality of the current working frequency is lower than the preset threshold (the channel quality of the current working frequency is degraded), it is determined that the spectrum switching process needs to be performed to generate a spectrum switching command.
  • Step 202 The base station device sends a spectrum switching command to the UE in the cell (the UE is a CR system-based UE), and instructs the UE to initiate a random access process by using the random access backoff time parameter information in the spectrum switching process;
  • the spectrum switching command includes at least a target working frequency point, radio resource configuration information, and random access back time parameter information.
  • the base station device after the base station device sends the spectrum switching command to the UE, the base station device needs to stop data transmission and reception at the source working frequency point; and stops the data transmission and reception at the source working frequency point, and uses the target working frequency. Click to restore the cell.
  • the base station device in the process of generating a spectrum switching command, may also The base station device sends a spectrum switching command according to the number of transmissions. For example, when the number of transmissions is three, the base station device needs to send three frequency spectrum switching commands.
  • Step 203 The UE receives a spectrum switching command from the base station device, where the spectrum switching command includes at least a target working frequency point, radio resource configuration information, and random access back time parameter information.
  • Step 204 The UE initiates a random access procedure by using a random access backoff time parameter information in the spectrum switching process.
  • the UE initiates a random access procedure by using the random access fallback time parameter information, specifically: the UE determines the random access backoff time by using the random access fallback time parameter information, and initiates a random after waiting for the random access backoff time. Access process.
  • the UE determines the random access backoff time by using the random access backoff time parameter information, and after waiting for the random access backoff time, the process of initiating the random access includes: after receiving the spectrum switching command from the base station device, The UE performs downlink synchronization with the target working frequency point, and after the downlink synchronization with the target working frequency point is completed, determines the random access backoff time by using the random access fallback time parameter information, and determines the random access fallback.
  • the random access procedure is initiated after waiting for the random access backoff time; or, after receiving the spectrum switching command from the base station device, the UE determines the random access backoff time by using the random access backoff time parameter information, and After the random access backoff time is determined, the downlink synchronization with the target working frequency is performed, and after the downlink synchronization with the target working frequency is completed, the random access procedure is initiated after waiting for the random access backoff time.
  • the downlink synchronization process with the target working frequency is performed as an example.
  • the UE initiates a random access process by using the random access backoff time parameter information, specifically: After receiving the spectrum switching command, the UE is separated from the open source working frequency point and performs downlink synchronization with the target working frequency point; and after receiving the spectrum switching command, the UE calculates the random access back time parameter information included in the spectrum switching command.
  • Random access back time (T BI ) after waiting for the random access back time, the UE initializes a random access procedure of the target working frequency point; after that, the UE sends a random access preamble to the base station device at the target working frequency point.
  • the base station device After receiving the random access preamble sent by the UE, the base station device sends a random access response to the UE; after receiving the random access response, the UE sends a spectrum switching complete message to the base station device.
  • the random access fallback time parameter information includes, but is not limited to: a random access maximum delay factor applicable to all UEs in the cell; or, a random access to a service service level of different UEs in the cell.
  • the random access delay factor sequence is ⁇ 2 , ⁇ ⁇ , ⁇ , , . ⁇ , ⁇ is the total number of service classes, 1 is the maximum random access delay factor of the i-th service class, and 1 is The minimum random access delay factor for the i+1th service class of service.
  • the random access delay factor sequence does not carry T.
  • the base station device and the UE both have a default T Q of 0.
  • the UE determines the random access backoff time by using the random access fallback time parameter information, including: Average distribution function from 0 to random access Within the interval of the maximum delay factor, one time is randomly selected as the random access backoff time.
  • the random access backoff time parameter information is a random access delay factor sequence for different service levels of different UEs in the cell, the random access delay factor sequence is ⁇ 2 , ⁇ ⁇ , ⁇ , , .
  • ⁇ is the total number of service levels
  • 1 is the maximum random access delay factor of the i-th service service level
  • 1 is the minimum random access delay factor of the i+1th service class
  • the base station device when the random access fallback time parameter information is a random access delay factor sequence for service service levels of different UEs in the cell, the base station device also needs to agree with the UE on the service type and the service service level.
  • the base station device and the UE can agree on a mapping table between the service type and the service service level in a statically specified manner by the protocol; or, the base station device and the UE agree on a mapping table between the service type and the service service level by dynamically configuring the manner. , that is, the base station device determines a mapping table between the service type and the service service level, and passes the system information. Or dedicated signaling to send a mapping table between the service type and the service service level to
  • the UE uses the random access backoff time.
  • the parameter information determines the random access fallback time includes: the UE determines its own service service level i according to the mapping table between the service type and the service service level, and the current service type of the UE (assuming that the service type of the UE is the i-th service service) Level); The UE uses the average distribution function to randomly select a time as the random access backoff time in the interval from D to ⁇ .
  • the UE adopts an average distribution function at T. Within the interval of 1 ⁇ , randomly select a time as the random access backoff time, and T. The default is 0, that is, the average distribution function randomly selects a time as the random access backoff time in the interval of 0 to 1 ⁇ (carried in the spectrum switching command).
  • the service service level and the QoS Class Identifier may be mapped, and the mapping principle is
  • the service service level of one UE may correspond to multiple QCIs; and one QCI only corresponds to the service service level of one UE. The smaller the service service level is, the higher the service service level of the UE is.
  • the present invention has at least the following advantages compared with the prior art:
  • the solution to the random access conflict is: after detecting that the UE has a random access conflict, the base station device
  • the random access response message carries a random backoff parameter, and the conflicting UEs are dispersed in time to avoid the random access conflict of the UE in the subsequent random access process, so that the base station device detects that the UE has random access.
  • Conflict suppression after the conflict The prior art cannot avoid the first random access collision on the target working frequency point, and proposes a higher requirement for the base station device to detect the random access conflict. Therefore, the random access failure probability and delay are increased, resulting in a higher probability of spectrum switching failure and a longer service interruption time, and cannot be differentiated for users of different service levels, affecting the user experience of the CR system.
  • a spectrum switching method for suppressing random access conflicts in a cognitive radio system is provided, and the spectrum switching process of the CR system is performed by carrying the random access back time parameter information in the spectrum switching command.
  • the suppression of random access collisions a large number of UEs that are randomly selected for random access at the target operating frequency are dispersed in time, instead of the base station equipment performing collision suppression after detecting the random access collision, and reducing the target work in the spectrum switching process.
  • the random access failure probability and delay at the frequency point which in turn reduces the failure probability of spectrum switching and service interruption time, and improves the user experience of the CR system.
  • the service interruption time of high-priority users in the spectrum switching process is further reduced, and the user experience of high-priority users in the CR system is further improved.
  • the embodiment of the present invention further provides a base station device.
  • the device includes:
  • the generating module 11 is configured to generate a spectrum switching command, where the spectrum switching command includes random access back time parameter information;
  • the sending module 12 is configured to send the spectrum switching command to the user equipment in the cell, and instruct the user equipment to initiate a random access procedure by using the random access fallback time parameter information in the spectrum switching process.
  • the random access fallback time parameter information includes: a random access maximum delay factor applicable to all user equipments in the cell; or
  • the random access delay factor sequence is T 2 , T l , T ..TM,
  • the total number of service classes ⁇ is the maximum random access delay factor of the i-th service class, and 1 is the minimum random access delay factor of the i+1th service class.
  • the base station device further includes: a management module 13 configured to use the user equipment A mapping table between the agreed business type and the business service level.
  • the management module 13 is specifically configured to: in a manner statically specified by the user equipment, a mapping table between the service type and the service service level; or, determine a mapping table between the service type and the service service level, and A mapping table between the service type and the service service level is sent to the user equipment by system information or dedicated signaling.
  • modules of the device of the present invention may be integrated or integrated.
  • the above modules can be combined into one module, or can be further split into multiple sub-modules.
  • the embodiment of the present invention further provides a user equipment.
  • the device includes:
  • the receiving module 21 is configured to receive a spectrum switching command from the base station device, where the spectrum switching command includes random access back time parameter information;
  • the processing module 22 is configured to initiate a random access procedure by using the random access fallback time parameter information in the spectrum switching process.
  • the processing module 22 is specifically configured to determine a random access backoff time by using the random access backoff time parameter information, and initiate a random access procedure after waiting for the random access backoff time.
  • the processing module 22 is further configured to perform downlink synchronization with the target working frequency point after receiving the spectrum switching command from the base station device, and at the target working frequency point After the downlink synchronization is completed, the random access fallback time parameter information is used to determine a random access fallback time, and after determining the random access fallback time, waiting for the random access fallback time to initiate random access Process; or,
  • the random access procedure After receiving the spectrum switching command from the base station device, determining the random access backoff time by using the random access backoff time parameter information, and performing the target working frequency point after determining the random access back time Downlink synchronization, and after the downlink synchronization with the target working frequency is completed, the random access procedure is initiated after waiting for the random access backoff time.
  • the random access fallback time parameter information includes: a random access maximum delay factor applicable to all user equipments in the cell; or
  • the sequence of random access delay factors is T 2 , T l , T ..TM, where ⁇ is the total number of service levels, and 1 is the i The maximum random access delay factor of the service class of service, and 1 is the minimum random access delay factor of the i+1th service class.
  • the processing module 22 is further configured to use an average distribution function from 0 to a random access maximum. Within the interval of the delay factor, one time is randomly selected as the random access backoff time.
  • the user equipment further includes: a management module 23, configured to be used with the base station device A mapping table between the agreed business type and the business service level.
  • the management module 23 is specifically configured to: in a manner statically specified by the base station device, a mapping table between the service type and the service service level; or, between the service type and the service service level, the base station device determines After the mapping table, the service type that the base station device sends through system information or dedicated signaling is received.
  • the processing module 22 is further configured to determine a service service level i according to a mapping table between the service type and the service service level, and a current service type of the service class;
  • the average distribution function is used to randomly select a time as the random access backoff time.
  • modules of the device of the present invention may be integrated or integrated.
  • the above modules can be combined into one module, or can be further split into multiple sub-modules.
  • the present invention can be implemented by means of software plus a necessary general hardware platform, and of course, can also be through hardware, but in many cases, the former is a better implementation. the way.
  • the technical solution of the present invention which is essential or contributes to the prior art, may be embodied in the form of a software product stored in a storage medium, including a plurality of instructions for making a A computer device (which may be a personal computer, server, or network device, etc.) performs the methods described in various embodiments of the present invention.
  • modules in the apparatus in the embodiments may be distributed in the apparatus of the embodiment according to the description of the embodiments, or may be correspondingly changed in one or more apparatuses different from the embodiment.
  • the modules of the above embodiments may be combined into one module, or may be further split into a plurality of sub-modules.

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Abstract

本发明公开了一种认知无线电（CR）系统中的随机接入方法和设备，该方法包括：基站设备生成频谱切换命令，所述频谱切换命令中包含随机接入回退时间参数信息；所述基站设备将所述频谱切换命令发送给小区内的用户设备（UE），指示所述UE在频谱切换过程中，利用所述随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程。本发明实施例中，通过在频谱切换命令中携带随机接入回退时间参数信息，从而在CR系统的频谱切换过程中抑制随机接入冲突，预先将目标工作频点上集中进行随机接入的大量UE在时间上分散，降低频谱切换过程中目标工作频点上的随机接入失败概率及延迟，继而降低频谱切换的失败概率与业务中断时间，提高CR系统的用户体验。

Description

一种认知无线电系统中的随机接入方法和设备 本申请要求于 2011 年 12 月 14 日提交中国专利局， 申请号为 201110418518.3 , 发明名称为 "一种认知无线电系统中的随机接入 方法和设备" 的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合 在本申请中。 技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种认知无线电系统中的随 机接入方法和设备。
背景技术
随着无线通信技术的快速发展， 频谱资源贫乏的问题日益严重， 通过对无线通信频谱进行的监测和研究，发现某些频段（如电视频段 ) 在大多数时间内并未使用或者在大多数地域内并未使用，而某些频段 出现了多系统多用户同时竟争的情况，即频谱资源的使用存在不均衡 现象。 CR ( Cognitive Radio, 认知无线电）技术在这种背景下产生， 其基本思想是： 在不对授权系统造成干扰的前提下， 通过监测当前无 线通信环境的变化来动态机会式地接入授权系统的空白频谱，以进行 通信。
CR系统进行机会式地接入授权系统的空白频谱的前提是保护授 权系统的业务不受到 CR系统的干扰， 基于此要求： （ 1 ) CR系统需 要具备准确判断出授权系统的空白频谱的能力。 （2 ) CR系统需要具 备频谱切换能力，即 CR系统发现授权系统在当前使用的空白频语（即 源工作频点）上出现后， 及时退出当前使用的空白频谱； 为了保证 CR系统的业务连续性，在进行频谱切换时，应在退出源工作频点后， 将 CR系统切换到其他空白频谱（目标工作频点）上恢复业务。 在 CR系统中，如图 1所示，为频谱切换实现的方法流程示意图， 基站需要向 UE ( User Equipment, 用户设备）发送频谱切换命令， 通 知 UE停止在源工作频点上的数据收发， 并在目标工作频点上恢复小 区； UE在收到频谱切换命令后， 离开源工作频点， 执行与目标工作 频点的下行同步， 并在与目标工作频点的下行同步完成后， 执行目标 工作频点上的随机接入 ( Random Access )过程， 以通过随机接入过 程完成与基站的上行同步；具体的，由 UE向基站发送随机接入前导， 基站向 UE发送随机接入响应， UE向基站发送频谱切换完成消息， 基站向 UE发送竟争解决消息； 此外， 在随机接入过程完成之后， 频 谱切换完成。
CR系统的频谱切换过程中， 需要将小区内处于连接态的 UE均 切换到目标工作频点上， 上述方法会导致所有连接态的 UE集中在短 时间内， 在目标工作频点上发起随机接入过程， 因此会引起严重的随 机接入冲突。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问 题：
在 CR系统的频谱切换过程中， 现有技术中并没有合理的随机接 入冲突解决方案，从而导致较高的频谱切换失败概率以及较长的业务 中断时间， 且无法针对不同服务等级的用户进行区别处理， 影响 CR 系统的用户体验。
发明内容
本发明实施例提供一种认知无线电系统中的随机接入方法和设 备， 以抑制随机接入冲突。
为了达到上述目的，本发明实施例提供一种认知无线电系统中的 随机接入方法， 包括： 基站设备生成频谱切换命令，所述频谱切换命令中包含随机接入 回退时间参数信息；
所述基站设备将所述频谱切换命令发送给小区内的用户设备，指 示所述用户设备在频谱切换过程中，利用所述随机接入回退时间参数 信息发起随机接入过程。
本发明实施例提供一种认知无线电系统中的随机接入方法， 包 括：
用户设备接收来自基站设备的频谱切换命令，所述频谱切换命令 中包含随机接入回退时间参数信息；
所述用户设备在频谱切换过程中，利用所述随机接入回退时间参 数信息发起随机接入过程。
本发明实施例提供一种基站设备， 包括：
生成模块， 用于生成频谱切换命令， 所述频谱切换命令中包含随 机接入回退时间参数信息；
发送模块， 用于将所述频谱切换命令发送给小区内的用户设备， 指示所述用户设备在频谱切换过程中，利用所述随机接入回退时间参 数信息发起随机接入过程。
本发明实施例提供一种用户设备， 包括：
接收模块， 用于接收来自基站设备的频谱切换命令， 所述频谱切 换命令中包含随机接入回退时间参数信息；
处理模块， 用于在频谱切换过程中， 利用所述随机接入回退时间 参数信息发起随机接入过程。
与现有技术相比， 本发明实施例至少具有以下优点： 通过在频谱 切换命令中携带随机接入回退时间参数信息， 从而在 CR系统的频谱 切换过程中抑制随机接入冲突，预先将目标工作频点上集中进行随机 接入的大量 UE在时间上分散， 降低频谱切换过程中目标工作频点上 的随机接入失败概率及延迟，继而降低频谱切换的失败概率与业务中 断时间， 提高 CR系统的用户体验。 此外， 通过提供基于不同业务服 务等级的随机回退方式，进一步降低频谱切换过程中高优先级用户的 业务中断时间， 提高 CR系统中高优先级用户的用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作筒单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创 造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图 1是现有技术中频谱切换实现的方法流程示意图；
图 2 是本发明实施例一提供的一种认知无线电系统中的随机接 入方法流程示意图；
图 3是本发明实施例二提供的一种基站设备结构示意图； 图 4是本发明实施例三提供的一种用户设备结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图， 对本发明中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 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。
实施例一
本发明实施例一提供一种认知无线电系统中的随机接入方法，以 针对频谱切换过程中发起的随机接入过程。该随机接入方法可以至少 适用于采用认知无线电技术的 LTE( Long Term Evolution，长期演进）、 TD-SCDMA ( Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access, 时分同步码分多址）、 HSPA ( High-Speed Packet Access , 高 速链路分组接入）、 CDMA ( Code Division Multiple Access ,码分多址 ) -2000、 WCDMA ( Wideband Code Division Multiple Access , 宽带码分 多址)、 GSM ( global system for mobile communications , 全球移动通 信系统）等移动通信系统。
如图 2 所示， 该认知无线电系统中的随机接入方法包括以下步 骤：
步骤 201 , 基站设备 (该基站设备为基于 CR系统的基站设备） 生成频谱切换命令，该频谱切换命令中至少包含随机接入回退时间参 数信息。 此外， 该频谱切换命令中还可以至少包含目标工作频点以及 无线资源配置信息。
具体的， 基站设备可以在当前工作频点（即源工作频点， 为当前 使用的空白频谱）上发现授权系统的用户出现时， 确定需要执行频谱 切换过程， 生成频谱切换命令； 或者， 在发现当前工作频点的信道质 量低于预设阈值时 （当前工作频点信道质量下降）， 确定需要执行频 谱切换过程， 生成频谱切换命令。
步骤 202, 基站设备将频谱切换命令发送给小区内的 UE (该 UE 为基于 CR系统的 UE ), 指示 UE在频谱切换过程中， 利用随机接入 回退时间参数信息发起随机接入过程；该频谱切换命令中至少包含目 标工作频点、 无线资源配置信息、 以及随机接入回退时间参数信息。
本发明实施例中， 基站设备在将频谱切换命令发送给 UE之后， 该基站设备需要停止在源工作频点上的数据收发；且停止在源工作频 点上的数据收发后， 利用目标工作频点恢复小区。
本发明实施例中， 在生成频谱切换命令的过程中，基站设备还可 以确定频谱切换命令的发送次数； 在发送频谱切换命令的过程中，基 站设备按照该发送次数发送频谱切换命令；例如，发送次数为 3次时， 基站设备需要发送 3次频谱切换命令。
步骤 203 , UE接收来自基站设备的频谱切换命令， 该频谱切换 命令中至少包含目标工作频点、 无线资源配置信息、 以及随机接入回 退时间参数信息。
步骤 204, UE在频谱切换过程中， 利用随机接入回退时间参数 信息发起随机接入过程。 UE利用随机接入回退时间参数信息发起随 机接入过程， 具体为： UE利用随机接入回退时间参数信息确定随机 接入回退时间，并在等待随机接入回退时间之后，发起随机接入过程。
进一步， UE利用随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退 时间， 并在等待随机接入回退时间之后， 发起随机接入过程包括： 在 接收到来自基站设备的频谱切换命令后， UE执行与目标工作频点的 下行同步， 并在与目标工作频点的下行同步完成后， 利用随机接入回 退时间参数信息确定随机接入回退时间，且在确定了随机接入回退时 间后， 等待随机接入回退时间之后发起随机接入过程； 或者， 在接收 到来自基站设备的频谱切换命令后， UE利用随机接入回退时间参数 信息确定随机接入回退时间， 且在确定了随机接入回退时间后， 执行 与目标工作频点的下行同步， 并在与目标工作频点的下行同步完成 后， 等待随机接入回退时间之后发起随机接入过程。
本发明实施例中，以先执行与目标工作频点的下行同步的情况为 例， 则 UE在频谱切换过程中， 利用随机接入回退时间参数信息发起 随机接入过程， 具体为： UE在接收到频谱切换命令后， 离开源工作 频点， 并执行与目标工作频点的下行同步； 且 UE在接收到频谱切换 命令后，利用频谱切换命令中包含的随机接入回退时间参数信息计算 随机接入回退时间 （TBI ); UE在等待随机接入回退时间后， 初始化 目标工作频点的随机接入过程； 之后， UE在目标工作频点向基站设 备发送随机接入前导码； 基站设备在接收到 UE发送的随机接入前导 码后， 向 UE发送随机接入响应； UE在接收到随机接入响应后， 向 基站设备发送频谱切换完成消息。
本发明实施例中， 随机接入回退时间参数信息包括但不限于： 针 对小区内的所有 UE所适用的随机接入最大延迟因子； 或者， 针对小 区内的不同 UE的业务服务等级的随机接入延迟因子序列； 随机接入 延迟因子序列为 Τ2, ΤΙ , Τ,,.ΤΜ, Μ 为业务服务等级总数， 1 为第 i种业务服务等级的最大随机接入延迟因子， 且1为第 i+1种业 务服务等级的最小随机接入延迟因子。
需要注意的是， 随机接入延迟因子序列中并未携带 T。，且基站设 备和 UE均默认 TQ为 0。
情况一、 当随机接入回退时间参数信息为针对小区内的所有 UE 所适用的随机接入最大延迟因子时，频谱切换命令的信息域可以如表 1所示。
表 1
Figure imgf000009_0001
当随机接入回退时间参数信息为针对小区内的所有 UE所适用的 随机接入最大延迟因子时， 则 UE利用随机接入回退时间参数信息确 定随机接入回退时间， 包括： UE采用平均分布函数在 0至随机接入 最大延迟因子的区间内， 随机选择一个时间作为随机接入回退时间。 情况二、 当随机接入回退时间参数信息为针对小区内的不同 UE 的业务服务等级的随机接入延迟因子序列时，随机接入延迟因子序列 为 Τ2, ΤΙ , Τ,,.ΤΜ, Μ为业务服务等级总数， 1为第 i种业务服 务等级的最大随机接入延迟因子，且 1为第 i+1种业务服务等级的最 小随机接入延迟因子， 相应的频谱切换命令的信息域可以如表 2 所 示。
表 2
Figure imgf000010_0001
本发明实施例中， 当随机接入回退时间参数信息为针对小区内的 不同 UE的业务服务等级的随机接入延迟因子序列时， 则： 基站设备 还需要与 UE约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格。
具体的， 基站设备与 UE可以通过协议静态规定的方式约定业务 类型与业务服务等级之间的映射表格； 或者， 基站设备与 UE通过动 态配置的方式约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格，即基站 设备确定业务类型与业务服务等级之间的映射表格，并通过系统信息 或者专用信令将业务类型与业务服务等级之间的映射表格发送给
UE。
基于业务类型与业务服务等级之间的映射表格， 当随机接入回退 时间参数信息为针对小区内的不同 UE的业务服务等级的随机接入延 迟因子序列时， UE利用随机接入回退时间参数信息确定随机接入回 退时间包括： UE根据业务类型与业务服务等级之间的映射表格、 自 身当前的业务类型确定自身的业务服务等级 i (假设 UE的业务服务 类型为第 i种业务服务等级）； UE采用平均分布函数在丁^至^的区 间内， 随机选择一个时间作为随机接入回退时间。
需要说明的是， 对于业务服务等级为 1的业务类型， UE采用平 均分布函数在 T。到 1\的区间内， 随机选择一个时间作为随机接入回 退时间， 且 T。默认为 0, 即采用平均分布函数在 0到 1\ (在频谱切 换命令中携带 ) 的区间内随机选择一个时间作为随机接入回退时间。
本发明实施例中， 对于 LTE 系统来说， 针对业务类型与业务服 务等级之间的映射表格， 可以将业务服务等级与 QoS分类标识（QoS Class Identifier , QCI )建立映射关系， 其映射的原则是： 一个 UE的 业务服务等级可以对应多个 QCI;而一个 QCI仅与一个 UE的业务服 务等级相对应，业务服务等级取值越小，则 UE的业务服务等级越高。
综上所述， 本发明实施例与现有技术相比， 至少存在以下优点： 在现有技术中， 随机接入冲突的解决方法是： 基站设备在检测到 UE发生随机接入冲突之后， 在随机接入响应消息中携带随机回退参 数， 将已经冲突的 UE在时间上进行分散， 避免后续的随机接入过程 中 UE继续发生随机接入冲突， 以在基站设备检测到 UE发生随机接 入冲突之后进行冲突抑制。现有技术无法避免目标工作频点上的第一 次随机接入冲突， 且对基站设备检测随机接入冲突提出了较高的要 求， 增加了随机接入失败概率及延迟， 从而导致较高的频谱切换失败 概率与较长的业务中断时间，且无法针对不同服务等级的用户进行区 别处理， 影响 CR系统的用户体验。
而本发明实施例中，提供了一种认知无线电系统中抑制随机接入 冲突的频谱切换方法，通过在频谱切换命令中携带随机接入回退时间 参数信息， 从而在 CR系统的频谱切换过程中抑制随机接入冲突， 预 先将目标工作频点上集中进行随机接入的大量 UE在时间上分散， 而 不是基站设备在检测到随机接入冲突之后进行冲突抑制，降低频谱切 换过程中目标工作频点上的随机接入失败概率及延迟，继而降低频谱 切换的失败概率与业务中断时间， 提高 CR系统的用户体验。 此外， 通过提供基于不同业务服务等级的随机回退方式，进一步降低频谱切 换过程中高优先级用户的业务中断时间， 进一步提高了 CR系统中高 优先级用户的用户体验。
实施例二
基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种 基站设备， 如图 3所示， 该设备包括：
生成模块 11 , 用于生成频谱切换命令， 所述频谱切换命令中包 含随机接入回退时间参数信息；
发送模块 12, 用于将所述频谱切换命令发送给小区内的用户设 备， 指示所述用户设备在频谱切换过程中， 利用所述随机接入回退时 间参数信息发起随机接入过程。
所述随机接入回退时间参数信息， 包括： 针对小区内的所有用户 设备所适用的随机接入最大延迟因子； 或者，
针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随机接入延迟因 子序列； 所述随机接入延迟因子序列为 T2, Tl , T ..TM, Μ为 业务服务等级总数， τ为第 i种业务服务等级的最大随机接入延迟因 子， 且1为第 i+1种业务服务等级的最小随机接入延迟因子。
当所述随机接入回退时间参数信息为针对小区内的不同用户设 备的业务服务等级的随机接入延迟因子序列时， 所述基站设备还包 括： 管理模块 13 , 用于与所述用户设备约定业务类型与业务服务等 级之间的映射表格。
所述管理模块 13 , 具体用于与所述用户设备通过协议静态规定 的方式， 约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格； 或者， 确定 业务类型与业务服务等级之间的映射表格，并通过系统信息或者专用 信令将所述业务类型与业务服务等级之间的映射表格发送给所述用 户设备。
其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。 上述模块可以合并为一个模块， 也可以进一步拆分成多个子模块。
实施例三
基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种 用户设备， 如图 4所示， 该设备包括：
接收模块 21 , 用于接收来自基站设备的频谱切换命令， 所述频 谱切换命令中包含随机接入回退时间参数信息；
处理模块 22, 用于在频谱切换过程中， 利用所述随机接入回退 时间参数信息发起随机接入过程。
所述处理模块 22, 具体用于利用所述随机接入回退时间参数信 息确定随机接入回退时间， 并在等待所述随机接入回退时间之后， 发 起随机接入过程。
所述处理模块 22, 进一步用于在接收到来自基站设备的频谱切 换命令后， 执行与目标工作频点的下行同步， 并在与目标工作频点的 下行同步完成后，利用所述随机接入回退时间参数信息确定随机接入 回退时间， 且在确定了随机接入回退时间后， 等待所述随机接入回退 时间之后发起随机接入过程； 或者，
在接收到来自基站设备的频谱切换命令后，利用所述随机接入回 退时间参数信息确定随机接入回退时间，且在确定了随机接入回退时 间后， 执行与目标工作频点的下行同步， 并在与目标工作频点的下行 同步完成后， 等待所述随机接入回退时间之后发起随机接入过程。
所述随机接入回退时间参数信息， 包括： 针对小区内的所有用户 设备所适用的随机接入最大延迟因子； 或者，
针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随机接入延迟因 子序列； 所述随机接入延迟因子序列为 T2, Tl , T ..TM, Μ为 业务服务等级总数， 1为第 i种业务服务等级的最大随机接入延迟因 子， 且1为第 i+1种业务服务等级的最小随机接入延迟因子。
当所述随机接入回退时间参数信息为针对小区内的所有用户设 备所适用的随机接入最大延迟因子时， 所述处理模块 22, 进一步用 于采用平均分布函数在 0至随机接入最大延迟因子的区间内，随机选 择一个时间作为所述随机接入回退时间。
当所述随机接入回退时间参数信息为针对小区内的不同用户设 备的业务服务等级的随机接入延迟因子序列时， 所述用户设备还包 括： 管理模块 23 , 用于与所述基站设备约定业务类型与业务服务等 级之间的映射表格。
所述管理模块 23 , 具体用于与所述基站设备通过协议静态规定 的方式， 约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格； 或者， 在所述基站设备确定业务类型与业务服务等级之间的映射表格 之后，接收所述基站设备通过系统信息或者专用信令发送的业务类型 与业务服务等级之间的映射表格。
所述处理模块 22, 进一步用于根据业务类型与业务服务等级之 间的映射表格、以及自身当前的业务类型确定自身的业务服务等级 i;
采用平均分布函数在 1 4至 1 的区间内， 随机选择一个时间作为 所述随机接入回退时间。
其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。 上述模块可以合并为一个模块， 也可以进一步拆分成多个子模块。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解 到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现， 当然也可 以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解， 本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以 软件产品的形式体现出来， 该计算机软件产品存储在一个存储介质 中， 包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机， 服 务器， 或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附 图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实 施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同 于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个 模块， 也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述， 不代表实施例的优劣。 以上公开的仅为本发明的几个具体实施例， 但是， 本发明并非局 限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护 范围。

Claims

权利要求
1、 一种认知无线电系统中的随机接入方法， 其特征在于， 包括： 基站设备生成频谱切换命令，所述频谱切换命令中包含随机接入 回退时间参数信息；
所述基站设备将所述频谱切换命令发送给小区内的用户设备，指 示所述用户设备在频谱切换过程中，利用所述随机接入回退时间参数 信息发起随机接入过程。
2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述随机接入回退 时间参数信息， 包括：
针对小区内的所有用户设备所适用的随机接入最大延迟因子；或 者，
针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随机接入延迟因 子序列； 所述随机接入延迟因子序列为 T2, Tl , T ..TM, Μ为 业务服务等级总数， 1为第 i种业务服务等级的最大随机接入延迟因 子， 且1为第 i+1种业务服务等级的最小随机接入延迟因子。
3、 如权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 当所述随机接入回 退时间参数信息为针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随 机接入延迟因子序列时，所述基站设备将所述频谱切换命令发送给小 区内的用户设备， 之前还包括：
所述基站设备与所述用户设备约定业务类型与业务服务等级之 间的映射表格。
4、 如权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 所述基站设备与所 述用户设备约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格， 包括： 所述基站设备与所述用户设备通过协议静态规定的方式，约定业 务类型与业务服务等级之间的映射表格； 或者，
所述基站设备确定业务类型与业务服务等级之间的映射表格，并 通过系统信息或者专用信令将所述业务类型与业务服务等级之间的 映射表格发送给所述用户设备。
5、 一种认知无线电系统中的随机接入方法， 其特征在于， 包括： 用户设备接收来自基站设备的频谱切换命令，所述频谱切换命令 中包含随机接入回退时间参数信息；
所述用户设备在频谱切换过程中，利用所述随机接入回退时间参 数信息发起随机接入过程。
6、 如权利要求 5所述的方法， 其特征在于， 所述用户设备利用 所述随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程， 包括：
所述用户设备利用所述随机接入回退时间参数信息确定随机接 入回退时间， 并在等待所述随机接入回退时间之后， 发起随机接入过 程。
7、 如权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 所述用户设备利用 所述随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间，并在等待所 述随机接入回退时间之后， 发起随机接入过程， 包括：
在接收到来自基站设备的频谱切换命令后，所述用户设备执行与 目标工作频点的下行同步， 并在与目标工作频点的下行同步完成后， 利用所述随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间，且在确 定了随机接入回退时间后，等待所述随机接入回退时间之后发起随机 接入过程； 或者，
在接收到来自基站设备的频谱切换命令后，所述用户设备利用所 述随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间，且在确定了随 机接入回退时间后， 执行与目标工作频点的下行同步， 并在与目标工 作频点的下行同步完成后，等待所述随机接入回退时间之后发起随机 接入过程。
8、 如权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 所述随机接入回退 时间参数信息， 包括：
针对小区内的所有用户设备所适用的随机接入最大延迟因子；或 者，
针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随机接入延迟因 子序列； 所述随机接入延迟因子序列为 T2, Tl , T ..TM, Μ为 业务服务等级总数， 1为第 i种业务服务等级的最大随机接入延迟因 子， 且1为第 i+1种业务服务等级的最小随机接入延迟因子。
9、 如权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 当所述随机接入回 退时间参数信息为针对小区内的所有用户设备所适用的随机接入最 大延迟因子时，所述用户设备利用所述随机接入回退时间参数信息确 定随机接入回退时间， 包括：
所述用户设备采用平均分布函数在 0 至随机接入最大延迟因子 的区间内， 随机选择一个时间作为所述随机接入回退时间。
10、 如权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 当所述随机接入回 退时间参数信息为针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随 机接入延迟因子序列时，所述用户设备利用所述随机接入回退时间参 数信息确定随机接入回退时间之前还包括：
所述用户设备与所述基站设备约定业务类型与业务服务等级之 间的映射表格。
11、 如权利要求 10所述的方法， 其特征在于， 所述用户设备与 所述基站设备约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格， 包括： 所述用户设备与所述基站设备通过协议静态规定的方式，约定业 务类型与业务服务等级之间的映射表格； 或者，
在所述基站设备确定业务类型与业务服务等级之间的映射表格 之后，所述用户设备接收所述基站设备通过系统信息或者专用信令发 送的业务类型与业务服务等级之间的映射表格。
12、 如权利要求 10或 11所述的方法， 其特征在于， 所述用户设 备利用所述随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间， 包 括：
所述用户设备根据业务类型与业务服务等级之间的映射表格、以 及自身当前的业务类型确定自身的业务服务等级 i;
所述用户设备采用平均分布函数在 Tl4至 τ 的区间内， 随机选择 一个时间作为所述随机接入回退时间。
13、 一种基站设备， 其特征在于， 包括：
生成模块， 用于生成频谱切换命令， 所述频谱切换命令中包含随 发送模块， 用于将所述频谱切换命令发送给小区内的用户设备， 指示所述用户设备在频谱切换过程中，利用所述随机接入回退时间参 数信息发起随机接入过程。
14、 如权利要求 13所述的基站设备， 其特征在于， 所述随机接 入回退时间参数信息， 包括：
针对小区内的所有用户设备所适用的随机接入最大延迟因子；或 者，
针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随机接入延迟因 子序列； 所述随机接入延迟因子序列为 T2, Tl , T ..TM, Μ为 业务服务等级总数， 1为第 i种业务服务等级的最大随机接入延迟因 子， 且1为第 i+1种业务服务等级的最小随机接入延迟因子。
15、 如权利要求 14所述的基站设备， 其特征在于， 当所述随机 接入回退时间参数信息为针对小区内的不同用户设备的业务服务等 级的随机接入延迟因子序列时， 所述基站设备还包括：
管理模块，用于与所述用户设备约定业务类型与业务服务等级之 间的映射表格。
16、 如权利要求 15所述的基站设备， 其特征在于，
所述管理模块，具体用于与所述用户设备通过协议静态规定的方 式， 约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格； 或者， 确定业务 类型与业务服务等级之间的映射表格，并通过系统信息或者专用信令 将所述业务类型与业务服务等级之间的映射表格发送给所述用户设 备。
17、 一种用户设备， 其特征在于， 包括：
接收模块， 用于接收来自基站设备的频谱切换命令， 所述频谱切 换命令中包含随机接入回退时间参数信息；
处理模块， 用于在频谱切换过程中， 利用所述随机接入回退时间 参数信息发起随机接入过程。
18、 如权利要求 17所述的用户设备， 其特征在于，
所述处理模块，具体用于利用所述随机接入回退时间参数信息确 定随机接入回退时间， 并在等待所述随机接入回退时间之后， 发起随 机接入过程。
19、 如权利要求 18所述的用户设备， 其特征在于，
所述处理模块，进一步用于在接收到来自基站设备的频谱切换命 令后， 执行与目标工作频点的下行同步， 并在与目标工作频点的下行 同步完成后，利用所述随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退 时间， 且在确定了随机接入回退时间后， 等待所述随机接入回退时间 之后发起随机接入过程； 或者，
在接收到来自基站设备的频谱切换命令后，利用所述随机接入回 退时间参数信息确定随机接入回退时间，且在确定了随机接入回退时 间后， 执行与目标工作频点的下行同步， 并在与目标工作频点的下行 同步完成后， 等待所述随机接入回退时间之后发起随机接入过程。
20、 如权利要求 18所述的用户设备， 其特征在于， 所述随机接 入回退时间参数信息， 包括：
针对小区内的所有用户设备所适用的随机接入最大延迟因子；或 者，
针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随机接入延迟因 子序列； 所述随机接入延迟因子序列为 T2, Tl , T ..TM, Μ为 业务服务等级总数， 1为第 i种业务服务等级的最大随机接入延迟因 子， 且1为第 i+1种业务服务等级的最小随机接入延迟因子。
21、 如权利要求 20所述的用户设备， 其特征在于， 当所述随机 接入回退时间参数信息为针对小区内的所有用户设备所适用的随机 接入最大延迟因子时， 所述处理模块， 进一步用于采用平均分布函数 在 0至随机接入最大延迟因子的区间内，随机选择一个时间作为所述 随机接入回退时间。
22、 如权利要求 20所述的用户设备， 其特征在于， 当所述随机 接入回退时间参数信息为针对小区内的不同用户设备的业务服务等 级的随机接入延迟因子序列时， 所述用户设备还包括：
管理模块，用于与所述基站设备约定业务类型与业务服务等级之 间的映射表格。
23、 如权利要求 22所述的用户设备， 其特征在于，
所述管理模块，具体用于与所述基站设备通过协议静态规定的方 式， 约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格； 或者，
在所述基站设备确定业务类型与业务服务等级之间的映射表格 之后，接收所述基站设备通过系统信息或者专用信令发送的业务类型 与业务服务等级之间的映射表格。
24、 如权利要求 22或 23所述的用户设备， 其特征在于， 所述处理模块，进一步用于根据业务类型与业务服务等级之间的 映射表格、 以及自身当前的业务类型确定自身的业务服务等级 i;
采用平均分布函数在 τι4至 τ 的区间内，随机选择一个时间作为 所述随机接入回退时间。
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