[发明专利]基于已有蜂窝通信信令传输实现频谱空洞有效利用的方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及无线蜂窝通信和认知无线电技术，特别涉及基于已有蜂窝通信信令传输实现频谱空洞有效利用的方法。 

背景技术

无线通信技术的飞速发展使有限的频谱资源变得越来越紧张。《电子与电器工程师协会个人通信杂志》(IEEE Personal Communications)于1999年提出的认知无线电(Cognitive Radio)概念，其核心思想就是使无线通信设备具有发现并合理利用“频谱空洞”的能力，使具有认知功能的无线通信设备能按照某种“伺机”方式工作在已授权的频段内。在空域、时域和频域中出现的可以被利用的频谱资源被称为“频谱空洞”。当前认知无线技术的研究集中在频谱感知技术及认知无线电在无线局域网中的应用。频谱感知技术包括对频谱噪声温度的检测，以尽可能大的概率确定对应的频谱是否被授权用户所占用。无线蜂窝系统不同于一般的无线局域网或小型接入网络，它需要考虑小区间的切换，以及在不同地区间甚至不同国家间的漫游。由于每个地区或国家的频谱分配和使用有较大差异，因此频谱空洞的分布可能完全不同。采用通常的认知无线电技术，基站的工作频率需要随时根据频谱感知的结果变动，这就需要驻留在该小区的所有用户随之改变频率，从而大大增加了系统复杂性，而且那些处于空闲或者睡眠模式的用户难以随时改变频率，不得不重新扫描频率并重新接入。这些缺点使得无线局域网等的通常认知无线电技术难以实际应用在蜂窝网络中。随着无线通信技术的快速发展，无线蜂窝网络迅速更新换代，从第二代移动通信系统(2G)发展到了第三代(3G)，但是新一代的系统的网络需要较长的投资建设过程，因此新系统的网络覆盖不得不依靠已有的蜂窝系统来补充，从而导致了双模，甚至三模终端的出现。这种无线蜂窝网络的简单更新换代必然导致大量的新投资和已有网络设备的闲置和淘汰。因此蜂窝无线网络中采用的技术应该考虑到能充分利用现有网络和频率等资源。 

发明内容

本发明的目的是提出一种基于已有蜂窝通信信令传输实现频谱空洞有效利用的方法，以克服将现有认知无线电技术应用到无线蜂窝通信系统中存在的上述缺陷。 

本发明基于已有蜂窝通信信令传输实现频谱空洞有效利用的方法，包括：基站和用户终端都采用已有蜂窝通信方式和认知通信方式；所述已有蜂窝通信方式是指在已经注册或获取到的频段上采用全球移动通讯系统(GSM)、个人无线接入系统(PHS)、窄带码分多址(IS95 CDMA)、宽带码分多址(WCDMA)或时分双工同步码分多址(TD-SCDMA)的蜂窝通信方式；该已有蜂窝通信方式中的系统接入、驻留和小区切换的原有信令保持不变，语音及低速的业务需求也在已有蜂窝通信方式上完成；所述认知通信方式是指采用认知无线电技术的频谱感知、预测和决策方法，并且采用子载波数随着可用带宽变化的正交频分复用(OFDM)技术和某些子载波由于窄带的授权用户占用而不使用的多带正交频分复用(OFDM)技术；其特征在于： 

将已有蜂窝通信方式和认知通信方式采用相同的时钟源，用户终端通过锁定在已有蜂窝通信方式的载波频率及帧定时上，实现并保持认知通信方式的载波频率及帧定时的同步； 

在基站和用户终端的已有蜂窝通信方式的原有信令中增加用以配置认知通信方式的频率、带宽及感知到的频谱空洞的信令消息，称为已有蜂窝通信方式增加的信令；基站根据感知结果决定认知通信方式包括频率、带宽及频谱空洞信息的通信工作参数，并通过已有蜂窝通信方式增加的信令及时通知用户终端；用户终端得到信令信息后根据生效时间配置其认知通信方式； 

基站间交互频谱感知的结果，且用户终端将频谱感知信息通过已有蜂窝通信方式增加的信令传输汇报给基站。 

本发明充分利用了已有蜂窝通信方式的可靠信令连接、载波及帧定时关系，引入了认知无线电技术充分利用频谱空洞及可变带宽和多带OFDM技术作为高效的数据传输手段，并且采取基站间甚至包括用户的频谱感知的协作，使得本发明能够在无线蜂窝通信系统中有效地采用认知无线电技术，从而能充分利用频谱空洞资源，并减小对授权用户的可能冲突，同时充分利用了已有的蜂窝网络及频率资源，保护了已有网络建设的投资。 

附图说明

图1为本发明方法中的基站原理示意框图； 

图2为本发明方法中的终端原理示意框图。 

图3为N＝100，M＝20时采用可变带宽和多带OFDM技术平均可用空闲子信道数比较图。 

图4为本发明方法中单基站的频谱感知盲区示意图。 

图5为单小区和两个小区联合的频谱感知的冲突概率图。 

实施例1：