一种认知无线电系统子帧调整方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种认知无线电系统子帧调整方法和设备。该方法包括：CR系统设备获取授权系统的信号发射参数；所述CR系统设备根据授权系统的信号发射参数，判断所述授权系统的信号周期长度是否是CR系统子帧长度的整数倍，且CR系统是否存在时间宽度不小于所述授权系统信号周期内信号发射持续时间长度的非有用信号；若是，则所述CR系统设备调整子帧的起始时间，使CR系统子帧内受到所述授权系统干扰的部分承载所述非有用信号；其中，非有用信号是指CR系统接收端不进行检测的非数据部分。采用本发明可减少认知无线电系统所受到的授权系统的信号干扰。
【专利说明】一种认知无线电系统子巾贞调整方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种认知无线电系统子帧调整方法和设备。【背景技术】
[0002]无线电通信频谱是一种宝贵的自然资源，随着无线通信技术的飞快发展，频谱资源贫乏的问题日益严重，为了缓解频谱资源紧张的现状，相关的部门和机构对无线通信频谱进行了监测和研究，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，而某些频段则出现了多系统多用户同时竞争的情况，即频谱资源的使用存在不均衡的现象。认知无线电(CR, Cognitive Radio)的概念正是在这种背景下产生的，CR技术可以提高无线通信系统的频谱使用效率及灵活性，其基本思想是:获取授权系统的频谱使用情况，并据此调整CR系统的发射参数，保证授权系统不受到有害干扰，同时保证CR系统自身的性能。
[0003]目前CR系统的传统工作方式针对授权系统时域持续发射的场景(如广播电视系统)设计，工作方式为:确定空白频谱(授权系统未使用的频谱)，接入空白频谱工作；当CR系统发现授权系统在当前使用的空白频谱(源工作频点)上重新出现时，CR系统退出当前使用的空白频谱，并将整个CR系统切换到其他的空白频谱(目标工作频点)上恢复业务的过程，当不存在空白频谱时，CR系统停止工作。
[0004]实际应用中，一方面,某些授权系统的信号发射功率很大(如雷达发射功率可达到几百千瓦)，针对此类授权系统，在授权系统发射机的邻近地理区域，不仅授权系统发射机当前发射频带被干扰，其邻频或次邻频乃至整个频带都会受到授权系统发射机信号的强干扰；另一方面，这些授权系统的发射信号在时域是不连续的，周期性发射(如雷达系统信号为时域脉冲信号)，CR系统在每个授权系统信号周期内的授权系统信号发射持续期间内，会与授权系统之间存在相互干扰。
[0005]传统的CR工作方式是针对授权系统时域持续发射的场景设计的，没有考虑授权系统在时域周期性发射的特征，因此当授权系统发射功率很大时，CR系统在授权系统发射机的邻近地理区域无法找到空白频谱工作，只能停止运营，影响了 CR系统的用户体验。
【发明内容】
[0006]本发明实施例提供了一种认知无线电系统子帧调整方法和设备，用以减少认知无线电系统所受到的授权系统的信号干扰。
[0007]本发明实施例提供的认知无线电系统CR子帧调整方法，包括:
[0008]CR系统设备获取授权系统的信号发射参数；
[0009]所述CR系统设备根据授权系统的信号发射参数，判断所述授权系统的信号周期长度是否是CR系统子帧长度的整数倍，且CR系统是否存在时间宽度不小于所述授权系统信号周期内信号发射持续时间长度的非有用信号；若是，则所述CR系统设备调整子帧的起始时间，使CR系统子帧内受到所述授权系统干扰的部分承载所述非有用信号；其中，非有用信号是指CR系统接收端不进行检测的非数据部分。
[0010]本发明实施例提供的CR系统设备，包括:
[0011]获取模块，用于获取授权系统的信号发射参数；
[0012]判断模块，用于根据授权系统的信号发射参数，判断所述授权系统的信号周期长度是否是CR系统子帧长度的整数倍，且CR系统是否存在时间宽度不小于所述授权系统信号周期内信号发射持续时间长度的非有用信号；其中，非有用信号是指CR系统接收端不进行检测的非数据部分；
[0013]调整模块，用于在所述判断模块判断为是时，调整子帧的起始时间，使CR系统子帧内受到所述授权系统干扰的部分承载所述非有用信号。
[0014]本发明的上述实施例，通过CR系统获取授权系统的信号发射参数，并根据该参数调整CR系统子帧的起始时间，使CR系统子帧内受到授权系统干扰的部分将承载非有用信号，从而尽量避免CR系统在授权系统发射时间内接收有用的信号，使得CR系统的有用信号可以避开授权系统的有害干扰。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例提供的CR系统的干扰处理流程示意图；
[0016]图2为本发明实施例中的授权系统的信号及信号参数示意图；
[0017]图3为本发明实施例提供的CR系统设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]CR系统(如LTE (Long Term Evolution,长期演进)-CR系统)一般会插入前缀、后缀与保护间隔等非有用信号，当授权系统信号发射时间处在CR系统前缀、后缀与保护间隔等非有用信号发射持续时间时，由于CR系统接收端一般不检测非有用信号，因此不会影响CR系统对有用信号的接收与检测。
[0019]例如，授权系统为雷达系统，CR系统为TD (Time Division，时域)-LTE-CR系统；其中，TD-LTE的子帧长度为1ms，一个子帧内包含2个时隙，一个子帧内包含12或14个 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)或 SC-FDMA(Single-carrier Frequency-Division Multiple Access,单载波频分多址)符号。雷达发射功率可达到几百千瓦，导致雷达发射机周围相当大的地理区域内当前频带或邻频或次邻频乃至整个频带被干扰；而雷达信号为时域脉冲信号，时域不连续，时域周期一般为0.05^20ms,典型取值在0.5ms^2ms左右，脉冲宽度分为长脉冲与短脉冲，长脉冲一般不超过几十μ s，短脉冲则接近1μ s左右，因此可以看出:雷达信号的周期接近TD-LTE的子帧长度，长脉冲可能干扰一个OFDM或SC-FDMA符号左右，而短脉冲则干扰一个OFDM或SC-FDMA符号的几十分之一，远小于OFDM或SC-FDMA符号的CP(Cyclic Prefix，循环前缀)部分。并且当授权系 统的信号周期是CR系统子帧长度的整数倍时，CR系统每个子帧可能不受到授权系统干扰，如果CR系统某子帧内存在授权系统干扰信号，则子帧内受到干扰的部分(包括干扰的起始位置及持续时间)对于所有受到干扰的子帧而言是相同的。
[0020]基于以上授权系统在时域周期性发射的特征，以及CR系统的信号特征，本发明实施例提出了一种认知无线电系统子帧调整方案，使CR系统内受到授权系统干扰的部分将承载非有用信号，从而尽量避免CR系统在授权系统发射时间内接收有用的信号，使得CR系统的有用信号可以避开授权系统的有害干扰，保证CR系统的用户体验。
[0021]本发明技术方案适用于采用CR技术的LTE系统、TD-SCDMA (TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access,时分同步码分多址)系统、GSM(Global System of Mobile communication,全球移动通讯系统)、WCDMA (Wideband CodeDivision Multiple Access,宽带码分多址)、CDMA_2000 与 WRAN(Wireless Regional AreaNetwork，无线区域网络)等无线通信系统，以及以上系统未来的演进系统。
[0022]下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0023]参见图1，为本发明实施例提供的CR系统的干扰处理流程示意图。该流程中以CR系统中的基站设备作为该流程的执行主体为例描述，该流程的执行主体还可以是其它能够实现子巾贞起始时间调整功能的网络设备，比如RNC (Radio Network Controller,无线网络控制器)。如图所示，该流程可包括以下步骤IOf 104:
[0024]步骤101:CR系统的基站获取授权系统的信号发射参数。
[0025]具体的，授权系统的信号发射参数包括但不限于:授权系统的信号周期长度InterferPeriod、每个信号周期内信号发射持续时间长度InterferDurationPerPeriod,以及相对于CR系统的发射开始时间偏移InterferStartTimeOffset,还可进一步包括:发射持续时间长度InterferTotalDuration。图2给出了授权系统的信号及信号参数的示意图。其中，发射开始时间偏移InterferStartTimeOffset是指以CR系统的子巾贞为基准,授权系统的发射信号的起始时间点与CR系统子帧起始时间点的偏移量。
[0026]CR系统的基站可通过多种方式获取授权系统的信号发射参数，其中包括但不限于以下几种方式:
[0027]方式一:频谱感知方式。比如，CR系统的基站根据频谱感知所接收到的授权系统频点上的信号，通过一段时间的学习统计过程，统计得到授权系统的上述信号发射参数。
[0028]方式二:接入数据库方式。比如，CR系统的基站从记录有授权系统信号发射参数的数据库查询授权干扰系统的信号发射参数，或者记录有授权系统信号发射参数的数据库将授权干扰系统的信号发射参数推送给CR系统的基站。
[0029]方式三:授权系统协助方式。比如，CR系统的基站向授权系统请求获取该授权系统的信号发射参数。
[0030]步骤102:CR系统的基站判断授权系统的信号周期是否是CR系统子帧长度的整数倍，如果是，则执行步骤103 ;否则，CR系统按照常规方式运行。
[0031]例如，在LTE系统中，子帧长度为1ms，假设授权系统的信号周期长度InterferPeriod为2ms，则LTE系统判断授权系统的信号周期是CR系统子帧长度的整数倍。
[0032]进一步的，CR系统的基站可在发现授权系统在当前工作频点上重新出现或者即将重新出现，或者授权系统干扰超过一定门限时，决定开启调整子帧的处理操作，并在决定开启调整子帧的处理操作后，再执行后续的判断操作(即判断授权系统的信号周期是否是CR系统子帧长度的整数倍)。其中，CR系统的基站可通过频谱感知、数据库通知或授权系统协助等方式，确定授权系统在当前工作频点上是否重新出现或者即将重新出现，或者确定授权系统干扰是否超过一定门限。[0033]步骤103:CR系统的基站判断CR系统的子帧内是否存在以下非有用信号部分:其时间宽度大于或等于授权系统每个信号周期内信号发射持续时间长度InterferDurationPerPeriod,如果有,则执行步骤104 ;否则，CR系统按照常规方式运行。
[0034]其中，所述非有用信号是指:接收端不检测的非数据部分，例如CR系统为了某种目的而插入的前缀或后缀或保护间隔等。具体的，在LTE系统中，非有用信号可为SC-FDMA或 OFDM 符号的 CP (Cyclic Prefix,循环前缀)部分、PRACH (Physical random accesschannel，物理随机接入信道)的CP部分，或者PRACH的GP (Guard Period,保护间隔)部分。
[0035]步骤104:CR系统的基站调整子帧的起始时间，使子帧内受到授权系统干扰的部分承载非有用信号，该非有用信号是指步骤103中的其时间宽度大于或等于授权系统每个信号周期内信号发射持续时间长度InterferDurationPerPeriod参数的非有用信号。
[0036]具体的，CR系统的基站调整子帧的起始位置的方式可以是:调整子帧的起始位置，将步骤103中所确定出的非有用信号部分(其时间宽度大于或等于授权系统的每个信号周期内信号发射持续时间长度InterferDurationPerPeriod)的起始位置移到该子巾贞内潜在会受到授权系统干扰的部分的起始位置，其中，子帧内潜在会受到授权系统干扰部分的起始位置可根据授权系统信号发射开始时间偏移InterferStartTimeOffset来确定。比如，子中贞X内潜在会受到授权系统干扰的部分的起始时间位置为InterferStartTimeOffset,该子帧内时间宽度等于授权系统的每个信号周期内信号发射持续时间长度InterferDurationPerPeriod 的非有用信号起始时间位置为 InterferStartTimeOffset之后的tx,这种情况下,将CR系统子巾贞的起始位置前移(tx-1nterferStartTimeOffset)时间长度。
[0037]当然，如果非有用信号部分的时间宽度大于授权系统的每个信号周期内信号发射持续时间长度InterferDurationPerPeriod,则在进行CR系统子巾贞起始时间位置调整时，不限于上述调整方式，只要使子帧内受到授权系统干扰的时域部分完全在CR系统子帧内非有用信号的时域部分内即可。
[0038]由于CR系统的基站进行子帧调整的条件之一是:授权系统的信号周期是CR系统子帧长度的整数倍，根据授权系统信号周期性的特点，在CR系统的每个子帧内，其潜在受到授权系统干扰的相对位置是相同的，因此调整子帧的起始时间后，每个子帧内潜在受到授权系统干扰的部分都承载非有用信号，从而减少所受到的授权系统的信号干扰。
[0039]进一步的，当从CR系统的基站开启干扰处理操作开始或者从CR系统执行调整子中贞起始时间的操作开始，在经过InterferTotalDuration时间长度后，CR系统的基站结束干扰处理操作，即，系统正常运行，无须进行本发明实施例所描述的判断以及根据判断结果调整子帧起始时间。
[0040]CR系统的基站在调整子帧的起始时间后，可通过向小区内的终端发送命令的方式，将子帧调整信息发送给终端，以使终端与基站间进行子帧同步。
[0041]CR系统的终端也可以在与基站的常规同步过程中，将子帧位置与基站进行同步。
[0042]CR系统的终端还可以按照上述图1所示的流程，调整子帧的起始时间。其中，CR系统的终端调整子帧的起始时间所依据的授权系统的信号发射参数，可以是基站在获取到授权系统的信号发射参数后通知给终端的，也可以是终端通过频谱感知方式、接入数据库或授权系统协助等方式获取到的。
[0043]需要说明的是，本发明的上述实施例虽然适用于TDD系统，但TDD系统要求全网同步，一个小区调整子帧时间，需要整个大区都跟着调整，可能会比较复杂，因此本发明实施例更加适用于不需要全网同步的无线通信系统，或者是应急通信、点到点通信等这种不是大范围覆盖(即没有很多相邻小区需要跟着调整参数)的无线通信系统。
[0044]通过以上描述可以看出，本发明实施例中，CR系统根据授权系统的信号发射参数调整CR系统子帧，使CR系统子帧内受到授权系统干扰的部分将承载前缀或后缀或保护间隔等非有用信号，从而尽量避免CR系统在授权系统发射时间内接收有用的信号，使得CR系统的有用信号可以避开授权系统的有害干扰，保证CR系统的用户体验。
[0045]基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种可应用于上述实施例的CR系统设备。
[0046]参见图3，为本发明实施例提供的CR系统设备的结构示意图。该CR系统设备可以是网络设备，如基站或RNC等，也可以是终端设备。如图3所示，该设备可包括:获取模块31、判断模块32、调整模块33，其中:
[0047]获取模块31，用于获取授权系统的信号发射参数；其中，所述信号发射参数可包括:授权系统的信号周期长度、授权系统的每个信号周期内信号发射持续时间长度、授权系统相对于CR系统的发射开始时间偏移，还可包括授权系统的信号发射持续时间长度；
[0048]判断模块32，用于根据授权系统的信号发射参数，判断所述授权系统的信号周期长度是否是CR系统子帧长度的整数倍，且CR系统是否存在时间宽度不小于所述授权系统信号周期内信号发射持续时间长度的非有用信号；其中，非有用信号是指CR系统接收端不进行检测的非数据部分，对于LTE系统，所述非有用信号可以是SC-FDMA或OFDM符号的CP部分、PRACH的CP部分，或者PRACH的GP部分；
[0049]调整模块33，用于在判断模块32判断为是时，调整子帧的起始时间，使CR系统子帧内受到所述授权系统干扰的部分承载所述非有用信号。
[0050]具体的，判断模块32可在确定所述授权系统在当前工作频点上重新出现或即将重新出现，或者所述授权系统的信号干扰超过设定门限时，执行所述判断操作。
[0051]具体的，调整模块33可通过调整子帧的起始时间，将CR系统子帧内所述非有用信号的起始位置移到该子帧内受到所述授权系统干扰的部分的起始位置。
[0052]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终端设备(可以是手机，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。
[0053]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种认知无线电系统子帧调整方法，其特征在于，所述方法包括: 认知无线电CR系统设备获取授权系统的信号发射参数； 所述CR系统设备根据授权系统的信号发射参数，判断所述授权系统的信号周期长度是否是CR系统子帧长度的整数倍，且CR系统是否存在时间宽度不小于所述授权系统信号周期内信号发射持续时间长度的非有用信号；若是，则所述CR系统设备调整子帧的起始时间，使CR系统子帧内受到所述授权系统干扰的部分承载所述非有用信号；其中，非有用信号是指CR系统接收端不进行检测的非数据部分。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号发射参数至少包括: 授权系统的信号周期长度； 授权系统的每个信号周期内，信号发射持续时间长度； 授权系统相对于CR系统的发射开始时间偏移。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述信号发射参数还包括:授权系统的信号发射持续时间长度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CR系统设备在确定所述授权系统在当前工作频点上重新出现或即将重新出现，或者所述授权系统的信号干扰超过设定门限时，执行所述判断操作。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CR系统设备调整子帧的起始时间，使CR系统子帧内受到所述授权系统干扰的部分承载所述非有用信号，具体为: 所述CR系统设备通过调整子帧的起始时间，将CR系统子帧内所述非有用信号的起始位置移到该子帧内受到所述授权系统干扰的部分的起始位置。
6.如权利要求1-5任意项所述的方法，其特征在于，在长期演进LTE系统中，所述非有用信号为单载波频分多址SC-FDMA或正交频分复用OFDM符号的循环前缀CP部分、物理随机接入信道PRACH的CP部分，或者PRACH的保护间隔GP部分。
7.一种认知无线电CR系统设备，其特征在于，包括: 获取模块，用于获取授权系统的信号发射参数； 判断模块，用于根据授权系统的信号发射参数，判断所述授权系统的信号周期长度是否是CR系统子帧长度的整数倍，且CR系统是否存在时间宽度不小于所述授权系统信号周期内信号发射持续时间长度的非有用信号；其中，非有用信号是指CR系统接收端不进行检测的非数据部分； 调整模块，用于在所述判断模块判断为是时，调整子帧的起始时间，使CR系统子帧内受到所述授权系统干扰的部分承载所述非有用信号。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述获取模块获取到的信号发射参数至少包括: 授权系统的信号周期长度； 授权系统的每个信号周期内，信号发射持续时间长度； 授权系统相对于CR系统的发射开始时间偏移。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述获取模块获取到的信号发射参数还包括:授权系统的信号发射持续时间长度。
10.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述判断模块具体用于，在确定所述授权系统在当前工作频点上重新出现或即将重新出现，或者所述授权系统的信号干扰超过设定门限时，执行所述判断操作。
11.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述调整模块具体用于，通过调整子帧的起始时间，将CR系统子帧内所述非有用信号的起始位置移到该子帧内受到所述授权系统干扰的部分的起始位置。
12.如权利要求7-11任意项所述的设备，其特征在于，在长期演进LTE系统中，所述非有用信号为单载波频分多址SC-FDMA或正交频分复用OFDM符号的循环前缀CP部分、物理随机接入信道PRACH 的CP部分，或者PRACH的保护间隔GP部分。
【文档编号】H04B17/00GK104009809SQ201310061307
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2013年2月27日
【发明者】白文岭, 蒋成钢, 李媛媛, 杨宇, 胡金玲 申请人:电信科学技术研究院