专利名称：一种认知无线电系统中的频谱切换方法和设备的制作方法
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频谱切换方法和设备。
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，为了缓解频谱资源紧张的现状，当前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，且发现某些频段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系统在机会式地接入授权系统的空白频谱时，其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系统有准确判断出授权系统的空白频谱的能力； (2) CR系统可进行频谱切换，即CR系统发现授权系统在当前使用的空白频谱上重新出现后，需要及时退出当前使用的空白频谱。具体的，频谱切换过程需要尽量保证对授权系统的通信不产生影响，在检测到授权用户出现时，需要快速退出当前使用的空白频谱(源工作频点)，并选择新的频谱(目标工作频点)建立小区，在此过程中还需要将CR用户快速切换到新建立的小区，保证CR用户的服务连续性。目前频谱切换方式包括
方式一、如图1所示的频谱切换实现流程图，CR系统的基站在当前工作频点(源工作频点)上发现授权用户出现后，向小区内需要执行切换的每个UE(User Equipment，用户设备) 发送UE-Specific频谱切换命令，由UE接收频谱切换命令，并触发执行频谱切换过程；之后，基站停止在源工作频点的收发，并在目标工作频点恢复小区。方式二、如图2所示的频谱切换实现流程图，CR系统的基站在当前工作频点(源工作频点)上发现授权用户出现后，通过寻呼等方式通知小区内的UE系统信息更新，由UE读取寻呼信息，获取系统信息更新通知；之后，CR系统的基站广播更新的系统信息(即包含小区公共(Cell-Common)频谱切换命令的系统广播信息)，由UE接收频谱切换命令，并触发执行频谱切换过程；之后，基站停止在源工作频点的收发，并在目标工作频点恢复小区。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
在采用方式一处理时，频谱切换过程中需要将整个小区内所有RRC (Radio Resource Control，无线资源控制)连接态的UE切换到目标工作频点上，小区内RRC连接态的UE很多 (如1200个以上)，因此在向小区内需要执行切换的每个UE逐一发送一条UE-Specific频谱切换命令时，需要向大量的UE发送频谱切换命令，导致较长的频谱切换命令传输延迟， 并导致较长的频谱切换时间。在采用方式二处理时，基站首先需要通过寻呼等方式通知小区内的UE系统信息更新，然后再广播包含小区公共频谱切换命令的系统广播信息，导致较长的频谱切换命令传输延迟，并导致较长的频谱切换时间。因此，上述方式一和方式二的频谱切换方式，均会导致较长的频谱切换时间，从而无法满足CR系统对授权系统用户的干扰保护、且无法保证CR系统用户的业务连续性的要求。
发明内容
本发明实施例提供一种认知无线电系统中的频谱切换方法和设备，以快速进行频谱切换。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频谱切换方法， 包括
基站设备在当前工作频点上发现授权系统的用户出现后，生成频谱切换命令； 所述基站设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送所述频谱切换命令，触发小区内的用户设备利用所述频谱切换命令执行频谱切换。本发明实施例提供一种认知无线电系统中的频谱切换方法，包括
用户设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道接收来自基站设备的频谱切换命令；
所述用户设备利用所述频谱切换命令执行频谱切换。本发明实施例提供一种基站设备，包括
确定模块，用于在当前工作频点上发现授权系统的用户出现后，生成频谱切换命令； 发送模块，用于通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送所述频谱切换命令，触发小区内的用户设备利用所述频谱切换命令执行频谱切换。本发明实施例提供一种用户设备，包括
接收模块，用于通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道接收来自基站设备的频谱切换命令；
切换模块，用于利用所述频谱切换命令执行频谱切换。与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点可以迅速准确地实现频谱切换，降低频谱切换命令的传输延迟，可有效地避免对授权系统用户的干扰，从而保证授权系统的服务性能，且可以保证CR系统用户的业务连续性的要求。
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简单地介绍，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和图2是现有技术中频谱切换实现流程示意图3是本发明实施例一提供的一种认知无线电系统中的频谱切换方法流程示意图； 图4是本发明实施例二提供的基站设备的功能单元示意图； 图5是本发明实施例二提供的一种认知无线电系统中的频谱切换方法流程示意图； 图6是本发明实施例三提供的UE的功能单元示意图7是本发明实施例三提供的一种认知无线电系统中的频谱切换方法流程示意图；图8是本发明实施例四提供的一种基站设备结构示意图； 图9是本发明实施例五提供的一种用户设备结构示意图。
具体实施例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频谱切换方法，该方法可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,时分同步石马分多址)、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3所示，该认知无线电系统中的频谱切换方法包括以下步骤
步骤301，基站设备(该基站设备为基于CR系统的基站设备)与小区内的UE (该UE为基于CR系统的UE)约定传输频谱切换命令的认知无线电专用无线网络设备标识。本发明实施例中，基站设备与小区内的UE约定认知无线电专用无线网络设备标识的方式，包括但不限于以下方式之一
方式一、通过协议静态规定认知无线电专用无线网络设备标识；具体的，在基站设备侧和UE侧，可以通过协议静态规定将认知无线电系统预留但未定义的某个无线网络设备标识指定为小区内的UE所对应的认知无线电专用无线网络设备标识。方式二、通过系统信息动态配置认知无线电专用无线网络设备标识；具体的，在基站设备侧，基站设备从非预留且未分配给UE的无线网络设备标识中选择一个作为小区内的UE所对应的认知无线电专用无线网络设备标识，并通过系统信息将认知无线电专用无线网络设备标识广播给小区内的UE ；在UE侧，UE可以接收基站设备通过系统信息向小区内的UE广播的认知无线电专用无线网络设备标识。方式三、通过用户专用信令动态配置认知无线电专用无线网络设备标识；具体的， 在基站设备侧，基站设备从非预留且未分配给UE的无线网络设备标识中选择一个作为小区内的UE所对应的认知无线电专用无线网络设备标识，并通过用户专用信令将认知无线电专用无线网络设备标识发送给小区内的相关UE;在UE侧，UE可以接收基站设备通过用户专用信令所发送的认知无线电专用无线网络设备标识。步骤302，基站设备在当前工作频点(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后，确定需要执行频谱切换过程，并生成频谱切换命令，该频谱切换命令中至少包含目标工作频点以及无线资源配置信息。步骤303，基站设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送频谱切换命令，以触发小区内的UE利用频谱切换命令执行频谱切换。
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通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送频谱切换命令；例如，发送次数为3次时，基站设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送3次频谱切换命令。步骤304，UE通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道接收来自基站设备的频谱切换命令。具体的，UE需要在每个下行子帧检测信道是否被认知无线电专用无线网络设备标识寻址，如果是，则该UE接收来自基站设备的频谱切换命令(即UE在检测到认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道之后，按照信息读取频谱切换命令，触发执行频谱切换命令规定的频谱切换过程，后续步骤305)；否则继续执行该检测过程。需要注意的是，该UE为小区内配置了相关认知无线电专用无线网络设备标识的 UE。步骤305，UE利用频谱切换命令执行频谱切换。其中，UE可以利用频谱切换命令中携带的目标工作频点以及无线资源配置等信息执行频谱切换。本发明实施例中，基站设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送频谱切换命令之后，基站设备还需要停止在源工作频点的数据收发，并利用目标工作频点恢复小区，该过程可以在步骤303之后执行，在此不再赘述。本发明实施例中，该基站设备在通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送频谱切换命令时，该认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道可以为现有的信道或者新定义的信道，且该认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道包括但不限于 物理层控制信道；或者，物理层控制信道调度的物理层业务信道。为了更加清楚的阐述上述实施例，以LTE系统为例进行进一步的说明。在LTE系统中，PDCCH (Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道)用于承载DCI (Downlink Control Information,下行控制信息)，包括对下行和上行数据传输的调度信息和上行功率控制等信息。进一步的，PDCCH采用多用户共享资源的方式，且UE通过一定的规则在整个控制区域内以一定规则搜索控制信令；PDCCH的DCI信息通过RNTI (Radio Network Temporary Identifier，小区无线网络临时标识)加扰到16比特CRC (Cyclical Redundancy Check，循环冗余码校验)方式，以隐式方式标识该DCI的目标UE。目前在 LTE 系统中定义了 DCI 0、DCI UDCI 1A、DCI IB,DCI 1C、DCI ID,DCI 2、 DCI 2A、DCI 2B、DCI 3、DCI 3A 等 11 种 DCI 格式；且 RNTI 包括公共 RNTI 与专用 RNTI ；如表1所示，SI-RNTI、P-RNTI、M-RNTI与RA-RNTI为小区公共RNTI，用于调度传输系统与公共信息，可寻址的DCI格式包括DCI IA与DCI 1C，搜索空间位于公共搜索空间；另外LTE系统还预留了 FFF4-FFFC的RNTI，用于以后扩展其它应用。表 权利要求
1.一种认知无线电系统中的频谱切换方法，其特征在于，包括基站设备在当前工作频点上发现授权系统的用户出现后，生成频谱切换命令；所述基站设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送所述频谱切换命令，触发小区内的用户设备利用所述频谱切换命令执行频谱切换。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送所述频谱切换命令，包括所述基站设备确定频谱切换命令的发送次数，并按照该发送次数通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送所述频谱切换命令。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送所述频谱切换命令，之前还包括所述基站设备与小区内的用户设备约定传输频谱切换命令的认知无线电专用无线网络设备标识。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基站设备与小区内的用户设备约定传输频谱切换命令的认知无线电专用无线网络设备标识的方式，包括以下方式之一通过协议静态规定认知无线电系统预留但未定义的某个无线网络设备标识为小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识；所述基站设备从非预留且未分配给用户设备的无线网络设备标识中选择小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识，并通过系统信息将认知无线电专用无线网络设备标识广播给小区内的用户设备；所述基站设备从非预留且未分配给用户设备的无线网络设备标识中选择小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识，并通过用户专用信令将认知无线电专用无线网络设备标识发送给小区内的用户设备。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在长期演进LTE系统中，所述认知无线电专用无线网络设备标识包括认知无线电CR-小区无线网络临时标识RNTI。
6.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道包括物理层控制信道；或者，物理层控制信道调度的物理层业务信道。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在LTE系统中，所述认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道包括物理下行控制信道PDCCH ；所述基站设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送所述频谱切换命令包括所述基站设备采用CR-RNTI寻址的PDCCH下行控制信息DCI发送或调度所述频谱切换命令，且CR-RNTI寻址的PDCCH DCI位于公共搜索空间。
8.一种认知无线电系统中的频谱切换方法，其特征在于，包括用户设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道接收来自基站设备的频谱切换命令；所述用户设备利用所述频谱切换命令执行频谱切换。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述用户设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道接收来自基站设备的频谱切换命令，进一步包括所述用户设备在每个下行子帧检测信道是否被认知无线电专用无线网络设备标识寻址，如果是，则所述用户设备接收来自基站设备的频谱切换命令。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述用户设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道接收来自基站设备的频谱切换命令，之前还包括所述用户设备与所述基站设备约定传输频谱切换命令的认知无线电专用无线网络设备标识。
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传输频谱切换命令的认知无线电专用无线网络设备标识的方式，包括以下方式之一通过协议静态规定认知无线电系统预留但未定义的某个无线网络设备标识为小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识；在所述基站设备从非预留且未分配给用户设备的无线网络设备标识中选择小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识后，所述用户设备接收所述基站设备通过系统信息向小区内的用户设备广播的认知无线电专用无线网络设备标识；在所述基站设备从非预留且未分配给用户设备的无线网络设备标识中选择小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识后，所述用户设备接收所述基站设备通过用户专用信令所发送的认知无线电专用无线网络设备标识。
12.如权利要求8-11任一项所述的方法，其特征在于，在长期演进LTE系统中，所述认知无线电专用无线网络设备标识包括认知无线电CR-小区无线网络临时标识RNTI。
13.如权利要求8-11任一项所述的方法，其特征在于，所述认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道包括物理层控制信道；或者，物理层控制信道调度的物理层业务信道。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在LTE系统中，所述认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道包括物理下行控制信道PDCCH ；所述用户设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道接收来自基站设备的频谱切换命令，包括所述用户设备接收所述基站设备采用CR-RNTI寻址的PDCCH下行控制信息DCI发送或调度的所述频谱切换命令，且CR-RNTI寻址的PDCCH DCI位于公共搜索空间。
15.一种基站设备，其特征在于，包括确定模块，用于在当前工作频点上发现授权系统的用户出现后，生成频谱切换命令； 发送模块，用于通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送所述频谱切换命令，触发小区内的用户设备利用所述频谱切换命令执行频谱切换。
16.如权利要求15所述的基站设备，其特征在于， 所述确定模块，还用于确定频谱切换命令的发送次数；所述发送模块，具体用于按照该发送次数通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送所述频谱切换命令。
17.如权利要求15所述的基站设备，其特征在于，还包括管理模块，用于与小区内的用户设备约定传输频谱切换命令的认知无线电专用无线网络设备标识。
18.如权利要求17所述的基站设备，其特征在于，所述管理模块，具体用于通过以下方式之一与小区内的用户设备约定传输频谱切换命令的认知无线电专用无线网络设备标识通过协议静态规定认知无线电系统预留但未定义的某个无线网络设备标识为小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识；从非预留且未分配给用户设备的无线网络设备标识中选择小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识，并通过系统信息将认知无线电专用无线网络设备标识广播给小区内的用户设备；从非预留且未分配给用户设备的无线网络设备标识中选择小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识，并通过用户专用信令将认知无线电专用无线网络设备标识发送给小区内的用户设备。
19.如权利要求15-18任一项所述的基站设备，其特征在于，在长期演进LTE系统中，所述认知无线电专用无线网络设备标识包括认知无线电CR-小区无线网络临时标识RNTI。
20.如权利要求15-18任一项所述的基站设备，其特征在于，所述认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道包括物理层控制信道；或者，物理层控制信道调度的物理层业务信道。
21.如权利要求20所述的基站设备，其特征在于，在LTE系统中，所述认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道包括物理下行控制信道PDCCH ；所述发送模块，具体用于采用CR-RNTI寻址的PDCCH下行控制信息DCI发送或调度所述频谱切换命令，且CR-RNTI寻址的PDCCH DCI位于公共搜索空间。
22.—种用户设备，其特征在于，包括接收模块，用于通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道接收来自基站设备的频谱切换命令；切换模块，用于利用所述频谱切换命令执行频谱切换。
23.如权利要求22所述的用户设备，其特征在于，所述接收模块，具体用于在每个下行子帧检测信道是否被认知无线电专用无线网络设备标识寻址，如果是，则接收来自基站设备的频谱切换命令。
24.如权利要求22所述的用户设备，其特征在于，还包括管理模块，用于与所述基站设备约定传输频谱切换命令的认知无线电专用无线网络设备标识。
25.如权利要求M所述的用户设备，其特征在于，所述管理模块，具体用于通过以下方式之一与所述基站设备约定传输频谱切换命令的认知无线电专用无线网络设备标识通过协议静态规定认知无线电系统预留但未定义的某个无线网络设备标识为小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识；在所述基站设备从非预留且未分配给用户设备的无线网络设备标识中选择小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识后，接收所述基站设备通过系统信息向小区内的用户设备广播的认知无线电专用无线网络设备标识；在所述基站设备从非预留且未分配给用户设备的无线网络设备标识中选择小区内的用户设备所对应的认知无线电专用无线网络设备标识后，接收所述基站设备通过用户专用信令所发送的认知无线电专用无线网络设备标识。
26.如权利要求22-25任一项所述的用户设备，其特征在于，在长期演进LTE系统中，所述认知无线电专用无线网络设备标识包括认知无线电CR-小区无线网络临时标识RNTI。
27.如权利要求22-25任一项所述的用户设备，其特征在于，所述认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道包括物理层控制信道；或者，物理层控制信道调度的物理层业务信道。
28.如权利要求27所述的用户设备，其特征在于，在LTE系统中，所述认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道包括物理下行控制信道PDCCH ；所述接收模块，具体用于接收所述基站设备采用CR-RNTI寻址的PDCCH下行控制信息 DCI发送或调度的所述频谱切换命令，且CR-RNTI寻址的PDCCH DCI位于公共搜索空间。
全文摘要
本发明公开了一种认知无线电系统中的频谱切换方法和设备，该方法包括基站设备与小区内的用户设备约定传输频谱切换命令的认知无线电专用无线网络设备标识；所述基站设备在当前工作频点上发现授权系统的用户出现后，生成频谱切换命令；所述基站设备通过认知无线电专用无线网络设备标识寻址的信道发送所述频谱切换命令，触发小区内的用户设备利用所述频谱切换命令执行频谱切换。本发明实施例中，可以迅速准确地实现频谱切换，降低频谱切换命令的传输延迟，可有效地避免对授权系统用户的干扰，从而保证授权系统的服务性能，且可以保证CR系统用户的业务连续性的要求。
文档编号H04W36/20GK102523612SQ20111040582
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者李媛媛, 杨宇, 白文岭, 蒋成钢, 高卓 申请人:电信科学技术研究院