数据传输方法及其装置的制作方法

专利名称：数据传输方法及其装置的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种数据传输方法及其装置。更具体的，涉及一种在移动端到移动端 (ad-hoc)应用中的数据传输方法及其装置，其中利用了感应无线电技术在移动端中自发地 切换频段使用模式。
背景技术：
本发明涉及了感应无线电技术。以下，将简单介绍感应无线电技术。感应无线技 术是一种无线电通信的技术，利用该技术，网络或无线节点可以通过感测无线电环境来改 变其发送或接收参数。图l示例性地示出了感应无线电技术中的一个基本的感测过程。对 当前的无线电环境进行感测，其涉及检测频段空洞(即，空闲的频段)、干扰温度/信道状态 信息的估计、通信统计数据以及其他协议/系统参数等。如图l所示，在频段感测之后，将 根据其感测结果进行频段分析，例如，根据所检测的频段空洞的特性、信道的容量等进行分 析。之后将根据频段感测和频段分析的结果进行频段访问决策，在这个步骤中，例如将决定 是否进行发送，选择合适的发送频带、调适发送参数(例如发送功率、数据速率、调制水平 等)。 在无线电领域中，有限的无线电频段资源使得人们对无线电通信中的时间和空间 复用技术投注了极大的兴趣。随着技术的发展，如何更高效地利用有限的频段资源变得日 趋重要。而感应无线电技术可以用在上述频段复用中，由此可以更高效地利用频段资源并 且避免授权用户和非授权用户(将在下文详细描述)之间的干扰。 在许多国家，对于频段的使用具有相似的制度。例如，一些频段已经被授权用户通 过付费或取得授权的方式获得了使用权，可以根据其需要自主地使用该频段。此外，由于无 线电频段的资源紧张，并且授权用户出于其自身的需要和收益的考虑，可以通过有偿或无 偿的方式允许其他未经授权的用户使用该授权频段，也可以禁止未授权用户使用该授权频 段。例如，可以与某些用户达成协议，在授权用户没有使用该授权频段的情况下，可以允许 该用户使用。由此获得收益并且最大化频段的使用率。 对于未授权用户来说，在授权用户许可的情况下，主要存在两种复用频段的模式。
首先，如图2A所示，未授权用户可以在授权用户不使用该频段的时候直接占用该 频段进行通信。在本文中，这种模式被称为占用模式，在实际应用中，最常见的占用模式是 例如通常被称为overlay模式的频段使用模式。 然而，在最坏的情况下，授权用户将一直使用其频段。由此，需要另一种复用模式 以使得在这种情况下仍然能够使频段的利用率最大化。在图2B中示出了这样的复用方式。 如图所示，未授权用户以不会影响授权用户的正常使用的方式与授权用户一起共用频段， 换言之，未授权用户与授权用户共同使用该段频段，并且尽量减小对于授权用户使用的影 响。例如，未授权用户采用适当的功率、频段和编码方式或通过其他任何适当的手段，使得 这样的共用不会影响授权用户的正常使用。在本文中，这种模式被称为共用模式。在实际 应用中，最常见的共用模式例如是通常被称为underlay模式的频段使用模式。例如，如图2B所示，在所述underlay模式下，未授权用户占用很宽的频带进行发射，由此获得了极低 的发射功率。进而，在授权用户看来，由于发射功率很低，因此未授权用户的通信信号会被 认为是授权用户通信中的噪声而被忽略。 通过上述介绍可以看出，对于共用模式来说，由于需要尽量减小对授权用户正常 使用的影响，因此，在发射功率、通信距离等方面存在的一定的限制。因此，未授权用户更希 望采用占用模式来利用频段。然而，未授权用户在占用模式下进行通信时，当授权用户需要 使用该频段时，即使未授权用户正在进行通信，其也需要尽快归还所占用的频段以供授权 用户使用。此时，未授权用户为了确保其通信需要寻找其他可用的频段，例如，由另一授权 用户提供的、当前可以使用的频段以继续通信。因此，对于希望复用频段的未授权用户来 说，存在着频段切换(handoff)的需要。 目前，并没有一种标准的规范定义了切换机制，因此需要一种频段切换的方法。

发明内容
—种由第二用户使用分配给第一用户的频段发送数据的方法，所述方法包括第 二用户使用占用模式或共用模式来发送数据，其中占用模式为第二用户占用分配给第一用 户并且当前未被第一用户使用的频段来发送数据，共用模式为第二用户以不影响第一用户 正常使用的方式与所述第一用户共同使用为该第一用户分配的频段来发送数据；感测无线 电环境；响应于感测的结果，第二用户自发地进行模式切换来发送数据，其中在占用模式 下，当感测的结果为第二用户所占用的频段将要被第一用户使用时，第二用户自发地从所 述占用模式切换到共用模式来发送数据；在共用模式下，当感测的结果为第二用户找到分 配给第一用户并且当前未被第一用户使用的频段时，第二用户自发地从所述共用模式切换 到占用模式。 —种由第二用户使用分配给第一用户的频段来发送数据的装置，所述数据发送装 置使用占用模式或共用模式来发送数据，其中占用模式为第二用户占用分配给第一用户并 且当前未被第一用户使用的频段来发送数据，共用模式为第二用户以不影响第一用户正常 使用的方式与所述第一用户共同使用为该第一用户分配的频段来发送数据；所述数据发送 装置包括无线电感测单元，用于感测无线电环境，并将感测结果提供给切换单元；切换单 元，用于响应于感测的结果自发地进行模式切换来发送数据，其中在占用模式下，当感测的 结果为第二用户所占用的频段将要被第一用户使用时，第二用户自发地从所述占用模式切 换到共用模式来发送数据；在共用模式下，当感测的结果为第二用户找到分配给第一用户 并且当前未被第一用户使用的频段时，第二用户自发地从所述共用模式切换到占用模式。
通过本发明的方法和装置，在频段切换期间减少了中断未授权用户的通信业务的 可能性，并且允许授权用户无缓冲、无干扰地利用其授权频段。此外，本申请的技术方案提 高了未授权用户的频段成功切换的概率并且减小了切换延迟。由此，提高了授权用户和未 授权用户二者的通信质量。与先前描述的现有的切换机制相比，不需要频繁的频率感测，由 此减小了功耗。


图1示出了示例性的感应无线电的感测、分析和决策过程；
图2A和2B示出了占用模式和共用模式的典型的例子； 图3示出了根据本发明一个实施例的方法的流程图； 图4示出了根据本发明可选实施例的方法的流程图；以及 图5示出了根据本发明的一个实施例的装置的框图。
具体实施例方式
在此将描述本发明的优选具体实施例，请参考随附的图示。于本发明所附的图示 中，相同的参考标号表示相同或相似的组成部分。 首先将参照图3讲述根据本发明的数据发送方法。可以看出，图3中的数据发送 步骤具有两个分支，分别示出了最初在占用模式下进行通信并进行切换和最初在共用模式 下进行通信并进行切换的情形。在步骤310处，由于授权用户没有使用为其分配的频段，由 未授权用户占用该频段进行通信。即，在步骤310处，未授权用户处于占用模式下。在步骤 320，未授权用户持续地感测无线电环境。具体来说，此时，感测授权用户是否将要开始使用 为其分配的频段。基于感测的结果，在授权用户没有使用该频段的情况下(步骤320中的 "否")，继续以占用模式进行通信。另一方面，当授权用户即将使用该频段时，未授权用户需 要释放当前使用的频段以供授权用户使用(即，该频段即将不再可用，步骤320中的"是") 时，此时需要切换发送数据的模式，即，方法前进到步骤330。在步骤330处，根据无线电环 境的感测结果，即当未授权用户占用的频段将要被授权用户使用时，由未授权用户自发地 将发送模式从占用模式切换到共用模式。 类似地，将讲述图3中的另一分支，即从在共用模式下通信开始的情形。在步骤 340，未授权用户通过与授权用户共同使用该频段来发送数据，更具体的，例如图2B所示的 以不影响授权用户正常使用的方式与其共同使用频段。在步骤350，未授权用户持续地对无 线电环境进行感测。具体来说，在共用模式下，感测是否存在分配给授权用户并且当前未被 授权用户使用的频段。基于感测的结果，当感测到没有授权用户的频段可供使用时(步骤 350中的"否")，继续以共用模式进行通信。另一方面，基于感测步骤的结果，当未授权用户 在共用模式下找到分配给授权用户并且当前未被该授权用户使用的频段时，优选地可以进 行模式切换，即，方法前进到步骤360。在步骤360处，根据无线电环境的感测结果，当未授 权用户找到分配给授权用户并且当前未被该授权用户使用的频段时，由未授权用户自发地 将发送模式从共用模式切换到占用模式。 本领域技术人员应当理解，尽管未在上述附图中示出，在进行模式切换时需要对 通信参数(发射功率、使用的频段等)进行重新配置。在感知无线电领域中，上述参数的重 新配置是公知的。 此外，尽管在附图3中以两个分支示出了初始情况不同的切换过程，但是，本领域 技术人员应当理解，上述两个分支可以彼此首尾连接成为一个持续循环的过程。更具体的， 如上述附图3中的虚线所示，步骤340和350可以连接在一起，以及步骤360和步骤310可 以连接在一起。由此，未授权用户根据无线电感测的结果可以以占用模式_ >共用模式_ > 占用模式的方式切换。由此未授权用户在变化的无线电环境下可以保持通信的连续性。很 显然，从共用模式->占用模式_ >共用模式的切换也是可以的。 附图4示例性地通过未授权用户401和402之间的通信示出了占用模式_ >共用模式_ >占用模式的切换，此外，附图4还进一步示出了在模式切换时相应地改变发送和接 收数据方式的可选实施例。 如图所示，基于感测的结果，当从占用模式切换到共用模式后，未授权用户401可 以响应于上述模式切换将编码方式改变为与授权用户的编码方式正交的编码方式，例如这 样的编码方式可以是Walsh编码(WC1)。在改变编码方式的情况下，当未授权用户401改变 编码方式后可以通知与之通信的未授权用户402。此外，未授权用户402也可以自己检测 到该编码方式的改变。例如，当未授权用户402发现无法以通常的编码方式解码信号时，该 未授权用户402可以按照例如预定的协议切换到相应的编码/解码方式，以便对未授权用 户401发送的数据进行解码。另一方面，如图4所示，基于无线电环境的感测结果，当未授 权用户401从共用模式切换到占用模式后，用户401的编码方式改回到原来的编码方式，相 应地，用户402也将编码方式改回到原来的编码方式。此时，用户402的编码方式的改变可 以是由用户401的消息通知触发的，也可以是未授权用户402根据双方预定的协议执行的 (例如，当发现无法以通常的编码方式解码信号时)。 本领域技术人员应当理解，当处于共用模式下时，由于采用了正交的编码方式，未 授权用户的通信信号对授权用户的影响减小了 ，优选地，未授权用户的通信信号会被授权 用户认为是通信中的噪声而被忽略。然而，此处所给出的正交编码方式仅仅是说明性的，只 要改变后的编码方式有助于降低对授权用户正常使用的影响并且可以提高未授权用户的 通信质量，那么那些编码方式都是可用的。 更进一步，除了根据协议改变编码方式之外，还可以响应于模式切换，改变发送数 据所使用的发射功率、频带和编码方式等中的至少一种(例如，在切换到共用模式时，降低 发射功率和/或在更宽的频带上发送数据和/或使用正交编码方式)，以便例如能够在模式 切换之后不影响授权用户的正常通信以及获得更优的通信质量。 以下将参考图5讲述根据本发明的数据发送装置。如图所示，根据本发明的数据 发送装置500可以包括无线电感测单元510、切换单元530、和信号改变单元550 。更具体的， 无线电感测单元510对周围的无线电环境进行感测，并将感测结果提供给切换单元530。具 体来说，当数据发送装置处于占用模式下时(在时间tl时使用授权用户1的频段l)，无线 电感测单元510感测授权用户l是否将要开始使用频段l。基于所述感测结果，在当前所占 用的频段将要被授权用户1使用时，切换单元530将该数据发送装置500的数据发送模式 从占用模式切换到共用模式。具体来说，如图5所示，将数据发送装置500的配置从占用模 式配置515改变为共用模式配置525。 另一方面，当数据发送装置500处于共用模式下时，无线电感测单元510感测分配 给授权用户并且当前未被授权用户使用的频段。基于所述感测结果，当该数据发送装置500 找到分配给授权用户并且当前未被授权用户使用的频段时(例如，在时间t2处，授权用户 2的频段2)，切换单元530将该数据发送装置500的数据发送模式从占用模式切换到共用 模式。具体来说，如图5所示，将数据发送装置的配置从共用模式配置525改变为占用模式 配置515。如本领域技术人员所公知的，在所述改变配置包括例如改变发射功率、频带、编码 方式等。 由上述实施例可以看出，在授权用户的频段对于未授权用户可用时，使用授权用 户的频段进行通信，并且在当前对于未授权用户来说没有授权用户的频段可以占用时，自
7发地切换到共用模式从而与其中一个授权用户共同使用频段，由此保证了该未授权用户的 通信的连续性。 在可选实施例中，数据发送装置还可以包括信号改变单元550，其用于在数据发送 模式切换时改变数据的编码方式。在模式切换时，信号改变单元550可以根据预定的协议 改变发送数据的编码模式，例如，在本实施例中，当从占用模式切换到共用模式时，将该数 据发送装置的编码方式改变为与授权用户2正交的编码方式(例如，Walsh编码)；以及当 从共用模式切换到占用模式时，将编码方式改变回原先的编码方式。 更进一步，除了根据协议改变编码方式之外，在切换到共用模式时，还可以改变发 送数据所使用的发射功率、频带和编码方式等中的至少一种(例如，降低发射功率和/或在 更宽的频带上发送数据和/或使用正交编码方式)，以便例如能够在模式切换之后不影响 授权用户的正常通信以及获得更优的通信质量。 附图5中还示出了另一用户的接收装置600，当其与数据发送装置500通信时，通 过与附图4中所示的方法(数据发送装置500通知接收装置600或者接收装置600自行检 测到发送方编码方式的改变)，接收装置600中包含的信号改变单元550能够相应地改变信 号编码模式，由此能够实现与数据发送装置500的通信。 本领域技术人员应当理解，在附图5中所示的数据发送装置500、接收装置600、授 权用户1、2分别包括用于完成通信的例如物理层、媒体访问控制层等(未示出)部件。上 述部件及其他部件在本领域中都是公知的。 用户装置600可以是另一个未授权用户，也可以是普通用户，例如授权用户。
在一个可选实施例中，占用模式可以是overlay模式，而共用模式可以是 underlay模式。 如上所述，通过本发明的上述数据发送装置和方法，可以完成与不同用户之间的 无缝数据通信。 尽管在本发明中分别以发送方和接收方的例子来描述了本发明，然而，本领域技 术人员应当理解，本发明中的发送和接收方法和装置仅仅是示例性的。本领域技术人员能 够理解，上述发送和接收的功能可以被集成在一个通信装置中，例如作为收发信机。例如， 将附图5中的发送装置500和接收装置600组合在一起。 应当理解，上述各实施方式、优点、效果是说明性的而并非限制性的。上述各实施 例可以以适当的方式相互组合形成各种实施方式，尽管并未在说明书中详细阐述这些可能 的组合，但是它们都应当被视为在说明书中已经被详细地公开了。 尽管已经参考特定的实施例对本发明进行了具体地阐述，但本领域技术人员应该 理解的是，在不背离由以下权力要求书所阐明的本发明的精神和保护范围的情况下，可以 作出各种改变和使用等价物对各部件进行替换。此外，本领域技术人员可以意识到，此处详 细说明的本发明的各种组件与操作不是排他性的，而仅仅是被提供用于帮助理解和评估本 发明的创造性原理和优点，而并非用于以任何方式限制本发明。因此，说明书和附图都应该 被认为是说明性的而非限制性的，且上述变化和替换都应当被视为被包含在本发明的保护 范围之内。
权利要求
一种由第二用户使用分配给第一用户的频段发送数据的方法，所述方法包括第二用户使用占用模式或共用模式来发送数据，其中占用模式为第二用户占用分配给第一用户并且当前未被第一用户使用的频段来发送数据，共用模式为第二用户以不影响第一用户正常使用的方式与所述第一用户共同使用为该第一用户分配的频段来发送数据；感测无线电环境；响应于感测的结果，第二用户自发地进行模式切换来发送数据，其中在占用模式下，当感测的结果为第二用户所占用的频段将要被第一用户使用时，第二用户自发地从所述占用模式切换到共用模式来发送数据；在共用模式下，当感测的结果为第二用户找到分配给第一用户并且当前未被第一用户使用的频段时，第二用户自发地从所述共用模式切换到占用模式。
2. 根据权利要求l的方法，其中感测步骤包括在占用模式下，感测第一用户是否将要 开始使用为其分配的频段。
3. 根据权利要求l的方法，其中感测步骤包括在共用模式下，感测分配给第一用户并 且当前未被第一用户使用的频段。
4. 根据权利要求2或3的方法，其中响应于所述模式切换改变发送数据的方式。
5. 根据权利要求4的方法，其中响应于所述模式切换改变发送数据时所使用的发射功 率、频带、编码方式中的至少一种。
6. 根据权利要求5的方法，其中当从占用模式切换到共用模式时，将发送数据的编码 方式改变为与第一用户的编码方式正交的编码方式。
7. 根据权利要求4的方法，响应于所述模式切换通知接收方相应地改变接收数据的方式。
8. —种由第二用户使用分配给第一用户的频段来发送数据的装置，所述数据发送装置 使用占用模式或共用模式来发送数据，其中占用模式为第二用户占用分配给第一用户并且 当前未被第一用户使用的频段来发送数据，共用模式为第二用户以不影响第一用户正常使 用的方式与所述第一用户共同使用为该第一用户分配的频段来发送数据；所述数据发送装置包括无线电感测单元，用于感测无线电环境，并将感测结果提供给切换单元； 切换单元，用于响应于感测的结果自发地进行模式切换来发送数据，其中在占用模式 下，当感测的结果为第二用户所占用的频段将要被第一用户使用时，第二用户自发地从所 述占用模式切换到共用模式来发送数据；在共用模式下，当感测的结果为第二用户找到分 配给第一用户并且当前未被第一用户使用的频段时，第二用户自发地从所述共用模式切换 到占用模式。
9. 根据权利要求8的数据发送装置，其中所述无线电感测单元在占用模式下感测第一 用户是否将要开始使用为其分配的频段。
10. 根据权利要求9的数据发送装置，其中所述无线电感测单元在共用模式下感测分 配给第一用户并且当前未被第一用户使用的频段。
11. 根据权利要求9或10的数据发送装置，其中所述数据发送装置进一步包括信号改 变单元，所述信号改变单元用于响应于所述模式切换改变发送数据的方式。
12. 根据权利要求ll的数据发送装置，其中所述数据发送装置响应于所述模式切换改变发送数据所使用的发射功率、频带和编码方式中的至少一种。
13. 根据权利要求12的数据发送装置，其中当所述模式切换为从占用模式切换到共用 模式时，所述信号改变单元将发送数据的编码方式改变为与第一用户的编< >码方式正交的编 码方式。
14. 根据权利要求11的数据发送装置，其中响应于所述模式切换，所述数据发送装置 通知接收方相应地改变接收数据的方式。
全文摘要
本发明涉及一种数据发送和接收方法及其装置。其中根据本发明，提供了一种由第二用户使用分配给第一用户的频段发送数据的方法，所述方法包括第二用户使用占用模式或共用模式来发送数据，其中占用模式为第二用户占用分配给第一用户并且当前未被第一用户使用的频段来发送数据，共用模式为第二用户以不影响第一用户正常使用的方式与所述第一用户共同使用为该第一用户分配的频段来发送数据；感测无线电环境；响应于感测的结果，第二用户自发地进行模式切换来发送数据，其中在占用模式下，当感测的结果为第二用户所占用的频段将要被第一用户使用时，第二用户自发地从所述占用模式切换到共用模式来发送数据；在共用模式下，当感测的结果为第二用户找到分配给第一用户并且当前未被第一用户使用的频段时，第二用户自发地从所述共用模式切换到占用模式。
文档编号H04B17/00GK101771475SQ200910001348
公开日2010年7月7日 申请日期2009年1月7日 优先权日2009年1月7日
发明者朱振博, 林咏华, 王青, 陈建文, 陈琳 申请人:国际商业机器公司