專利名稱：一種移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)技術(shù)，特別涉及一種移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)?！け尘凹夹g(shù)
在長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE-A)系統(tǒng)中，對(duì)移動(dòng)性提出了能夠支持350km/h高速移動(dòng)用戶 (甚至在某些頻段支持500km/h)的目標(biāo)。但是，由于高速移動(dòng)帶來(lái)的多普勒頻偏很大，導(dǎo)致在高速移動(dòng)環(huán)境下用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率較低。另外，由于高速移動(dòng)使得用戶需要頻繁進(jìn)行小區(qū)切換，從而影響用戶終端設(shè)備的節(jié)能。因此，需要在物理層和上層對(duì)高速移動(dòng)的LTE-A 系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。高速移動(dòng)場(chǎng)景已經(jīng)成為移動(dòng)通信重要的組網(wǎng)場(chǎng)景，受到越來(lái)越多的關(guān)注。
在高速鐵路中，用戶在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的切換、小區(qū)重選等行為都非常集中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源的使用呈突發(fā)性，表現(xiàn)為短時(shí)間內(nèi)頻繁的小區(qū)間切換、重選等。高速的移動(dòng)使得用戶經(jīng)過一個(gè)小區(qū)的時(shí)間往往很短，信令、業(yè)務(wù)時(shí)延對(duì)用戶在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性能影響很大。高速移動(dòng)場(chǎng)景下的車體通常具有較大的穿透損耗，這對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋、終端功耗都提出了較高的要求。高速移動(dòng)場(chǎng)景下，多普勒效應(yīng)明顯，產(chǎn)生的多普勒頻偏對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量影響較大。此外，高速移動(dòng)場(chǎng)景下，終端用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的潛在需求較大?？梢?，以現(xiàn)有的頻率資源， 很難滿足高速移動(dòng)場(chǎng)景下終端用戶的業(yè)務(wù)需求。
為了解決高速移動(dòng)場(chǎng)景下的需求，移動(dòng)中繼站是目前的主要解決途徑之一。在 3GPP Rel-1O規(guī)范中只支持固定中繼，并且中繼站限制在單載頻單天線模式下工作。在 Rel-1l規(guī)范中，為了支持高速移動(dòng)性，正在討論引入移動(dòng)中繼，并允許使用載波聚合和多天線技術(shù)來(lái)增強(qiáng)移動(dòng)中繼的容量和性能。目前，中繼系統(tǒng)的回傳鏈路和接入鏈路的容量已經(jīng)成為影響高速移動(dòng)場(chǎng)景用戶數(shù)據(jù)速率的瓶頸，通過多天線增強(qiáng)技術(shù)是一個(gè)途徑，但是多普勒頻偏影響著鏈路質(zhì)量，另一種途徑就是通過載波聚合來(lái)提高中繼系統(tǒng)的容量，但是傳統(tǒng)可用于移動(dòng)通信的頻段資源十分稀缺。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是在高速移動(dòng)的環(huán)境下，中繼系統(tǒng)的回傳鏈路和接入鏈路的容量瓶頸問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，以解決高速移動(dòng)環(huán)境下中繼系統(tǒng)的回傳鏈路和接入鏈路的容量瓶頸問題。
本發(fā)明提供的一種移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括
A、基站、移動(dòng)中繼站和用戶終端中的一個(gè)或多個(gè)具有頻譜感知功能的實(shí)體進(jìn)行無(wú)線電頻譜感知；
B、進(jìn)行無(wú)線電頻譜感知的實(shí)體將無(wú)線電頻譜感知的結(jié)果匯報(bào)給移動(dòng)通信系統(tǒng)中具有頻譜管理功能的實(shí)體；
C、所述具有頻譜管理功能的實(shí)體將所感知到的可用的空閑頻譜作為工作頻段分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路以及移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路。
較佳地，所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為& ;
所述具有頻譜感知功能的實(shí)體和具有頻譜管理功能的實(shí)體均為移動(dòng)中繼站；
在所述C之后進(jìn)一步包括移動(dòng)中繼站通過&將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給基站，并通過fo將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
較佳地，所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為& ；
所述具有頻譜感知功能的實(shí)體為移動(dòng)中繼站，所述具有頻譜管理功能的實(shí)體為基站；
在所述C之后進(jìn)一步包括基站通過&將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段、以及分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給移動(dòng)中繼站， 移動(dòng)中繼站通過A將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
較佳地，所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為& ；
所述具有頻譜感知功能的實(shí)體和具有頻譜管理功能的實(shí)體均為基站；
在所述C之后進(jìn)一步包括基站通過&將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段、以及分配給移動(dòng)中繼站 與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給移動(dòng)中繼站， 移動(dòng)中繼站通過A將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
較佳地，所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為& ;
所述具有頻譜感知功能的實(shí)體為基站，所述具有頻譜管理功能的實(shí)體為移動(dòng)中繼站；
在所述C之后進(jìn)一步包括移動(dòng)中繼站通過&將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給基站，并通過fo將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
較佳地，所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為& ;
所述具有頻譜感知功能的實(shí)體為用戶終端，所述具有頻譜管理功能的實(shí)體為移動(dòng)中繼站；
在所述C之后進(jìn)一步包括移動(dòng)中繼站通過&將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給基站，并通過fo將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
較佳地，所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為& ;
所述具有頻譜感知功能的實(shí)體為用戶終端和/或移動(dòng)中繼站，所述具有頻譜管理功能的實(shí)體為單獨(dú)設(shè)立的頻譜管理實(shí)體；
在所述C之后進(jìn)一步包括所述頻譜管理實(shí)體通過&將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給基站和移動(dòng)工作站，將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給移動(dòng)中繼站和用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
較佳地，具有頻譜感知功能的實(shí)體根據(jù)基站的配置采用周期性的方式執(zhí)行所述A 或者事件觸發(fā)式的方式執(zhí)行所述A。
較佳地，所述具有頻譜感知功能的實(shí)體進(jìn)行無(wú)線電頻譜感知的方式包括單節(jié)點(diǎn)頻譜感知方式、協(xié)作式頻譜感知方式和地理位置頻譜數(shù)據(jù)庫(kù)方式。
較佳地，所述C中分配的方式包括具有頻譜管理功能的實(shí)體根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求、 空閑頻段的分布和干擾情況對(duì)可用的空閑頻段進(jìn)行分配和管理。
較佳地，該方法進(jìn)一步包括在移動(dòng)中繼站切換之后，重新進(jìn)行頻譜感知和頻譜管理，相鄰基站之間通過X2接口交互空閑頻段信息。
較佳地，該方法進(jìn)一步包括基站與移動(dòng)中繼站之間，移動(dòng)中繼站與用戶終端之間使用頻譜聚合技術(shù)在所分配的多個(gè)工作頻段同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
較佳地，該方法進(jìn)一步包括具有頻譜感知功能的實(shí)體在所感知的頻段上對(duì)周圍環(huán)境中的接入技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)；具有頻譜管理功能的實(shí)體在所分配的工作頻段上選擇合適的接入技術(shù)。
本發(fā)明提供的一種頻譜感知和頻譜管理系統(tǒng)，包括具有頻譜感知功能的實(shí)體和具有頻譜管理功能的實(shí)體，所述具有頻譜感知功能的實(shí)體為基站、移動(dòng)中繼站和用戶終端中的一個(gè)或多個(gè)；
具有頻譜感知功能的實(shí)體進(jìn)行無(wú)線電頻譜感知，并將無(wú)線電感知的結(jié)果匯報(bào)給所述具有頻譜管理功能的實(shí)體；
具有頻譜管理功能的實(shí)體將所感知到的可用的空閑頻譜作為工作頻段分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路以及移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路。
由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明提出的一種適合于移動(dòng)通信系統(tǒng)的移動(dòng)中繼實(shí)現(xiàn)方法與系統(tǒng)，首先通過系 統(tǒng)中具有頻譜感知功能的實(shí)體進(jìn)行無(wú)線電頻譜感知并將無(wú)線電頻譜感知的結(jié)果匯報(bào)給系統(tǒng)中具有頻譜管理功能的實(shí)體，然后由系統(tǒng)中具有頻譜管理功能的實(shí)體將所感知到的可用的空閑頻譜作為工作頻段分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路以及移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路，如此，移動(dòng)中繼站與基站可以在所分配的工作頻段上建立回傳鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端也可以在所分配的工作頻段上建立接入鏈路，從而解決了基站與移動(dòng)中繼站之間的回傳鏈路、以及移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的接入鏈路的容量瓶頸問題。
圖1為本發(fā)明一種高速列車無(wú)線通信系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明一較佳具有認(rèn)知無(wú)線電功能的裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本發(fā)明一較佳移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖4為本發(fā)明一較佳移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖5為本發(fā)明一較佳移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖6為本發(fā)明一較佳移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖7為本發(fā)明一較佳移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖8為本發(fā)明一較佳移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
認(rèn)知無(wú)線電(Cognitive Radio)技術(shù)是為了解決未來(lái)無(wú)線通信中可用頻譜資源緊缺，傳統(tǒng)固定頻譜分配機(jī)制利用率不高而提出的一種頻譜共享技術(shù)。認(rèn)知無(wú)線電通過對(duì)周圍無(wú)線環(huán)境進(jìn)行頻譜感知，并基于頻譜感知的結(jié)果選擇合適的空閑工作頻段，調(diào)整無(wú)線傳輸參數(shù)，既避免了對(duì)該頻段上有使用許可用戶系統(tǒng)的干擾，又保證了認(rèn)知設(shè)備的傳輸。
本發(fā)明基于認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)提出一種移動(dòng)中繼的方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括移動(dòng)中繼站、基站和用戶終端。其中，用戶終端與基站通過移動(dòng)中繼站傳輸數(shù)據(jù)；用戶與移動(dòng)中繼站之間，移動(dòng)中繼站與基站之間通過認(rèn)知無(wú)線電的頻譜感知和頻譜管理工作在不同的頻段。
移動(dòng)中繼系統(tǒng)的下行通信方式為從基站發(fā)往用戶終端的數(shù)據(jù)先通過中繼站，然后再到達(dá)用戶終端。上行通信方式為從用戶終端發(fā)往基站的數(shù)據(jù)先通過中繼站，然后再到 達(dá)基站O
移動(dòng)中繼站、移動(dòng)用戶終端或基站具有認(rèn)知無(wú)線電中的頻譜感知和頻譜管理功能模塊，其中，頻譜感知模塊通過頻譜感知周期性或事件觸發(fā)性地尋找足夠多的空閑頻段，頻譜管理模塊在頻譜感知模塊找到的空閑頻段中選擇合適的工作頻段，并將所選擇的用戶與移動(dòng)中繼站之間，移動(dòng)中繼站與基站之間的工作頻段分別報(bào)告給用戶終端、移動(dòng)中繼站和基站。頻譜管理模塊根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求、空閑頻段的分布和干擾情況進(jìn)行頻段的分配和管理。
在找到空閑工作頻段之后，基站與中繼站之間，中繼站與用戶終端之間可以使用頻譜聚合或多種無(wú)線接入技術(shù)同時(shí)傳輸?shù)确椒▊鬏敂?shù)據(jù)。
下面以高速鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)為例進(jìn)行說明，如圖1所示，系統(tǒng)由基站、移動(dòng)中繼站和用戶終端設(shè)備組成。其中
移動(dòng)中繼站安裝在高速列車的頂部，由車廂外部單元和車廂內(nèi)部單元組成。車廂外部單元中的射頻單元與基站之間建立連接，避免了由于車廂穿透損耗對(duì)無(wú)線鏈路的影響，而車廂內(nèi)部單元中的射頻單元與車廂內(nèi)的用戶終端直接建立連接，進(jìn)而避免了由于列車高速移動(dòng)帶來(lái)的多普勒偏移對(duì)無(wú)線鏈路的影響。一輛列車上安裝一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)中繼站，該移動(dòng)中繼站通過光纖連接到各節(jié)車廂內(nèi)的射頻單元，從而覆蓋整個(gè)列車車廂。本發(fā)明不局限于高速鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)，還適用于其他移動(dòng)通信系統(tǒng)中的移動(dòng)中繼應(yīng)用場(chǎng)景，如用于小區(qū)動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，增強(qiáng)固定中繼站的系統(tǒng)可靠性。
圖1所示系統(tǒng)中存在基站-移動(dòng)中繼站和移動(dòng)中繼站-用戶終端兩條信號(hào)傳輸鏈路，分別稱為回傳鏈路和接入鏈路。
回傳鏈路和接入鏈路可以工作在不同的頻段或者不同的時(shí)間段。這里假設(shè)回傳鏈路和接入鏈路工作在不同的頻段。以LTE-A系統(tǒng)為例，假設(shè)LTE-A系統(tǒng)的工作頻率在fQ。
具有認(rèn)知無(wú)線電功能模塊的裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示，該裝置中包括射頻天線101、頻譜感知模塊102和頻譜管理模塊103，這些功能模塊可以集中在一個(gè)裝置或是分散在系統(tǒng)的不同裝置上。其中
射頻天線主要用于接收周圍環(huán)境的無(wú)線信號(hào)；
頻譜感知模塊執(zhí)行的主要功能是進(jìn)行頻譜檢測(cè)，檢測(cè)出空閑的頻譜空洞和各個(gè)頻段之間的干擾情況，其實(shí)現(xiàn)方法包括但不限于能量檢測(cè)器、匹配濾波器、循環(huán)平穩(wěn)特性檢測(cè)、協(xié)作式頻譜感知和地理位置頻譜數(shù)據(jù)庫(kù)等；
頻譜管理模塊主要用于根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求、空閑頻段的分布和干擾情況將空閑頻段劃分給回傳鏈路和接入鏈路。
方法1:認(rèn)知無(wú)線電功能模塊(包括頻譜感知和頻譜管理)位于移動(dòng)中繼站上，如圖3所示。
步驟201 :當(dāng)LTE-A系統(tǒng)本身的帶寬不足以滿足列車內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)需求時(shí)，由移動(dòng)中繼站的頻譜感知模塊執(zhí)行頻譜感知過程，搜尋列車內(nèi)和列車外可用的頻譜空洞，記為f1; f2，· · · fN(假設(shè)找到了 N段空閑頻譜)。
步驟202 :頻譜管理模塊根據(jù)這些頻譜空洞的干擾情況、頻寬、頻率間隔和用戶的帶寬需求等情況對(duì)這些 頻譜空洞進(jìn)行分類和劃分，分為三類回傳頻段、接入頻段和未利用頻段。
步驟203 :移動(dòng)中繼站通過&向基站匯報(bào)其選擇的回傳頻段fn(f1; f2，. . . fN中的一段或多段)。
步驟204 :移動(dòng)中繼站通過&向用戶匯報(bào)其選擇的接入頻段fu(f1; f2，. . . fN中的一段或多段)。
步驟205和步驟206 :分別在回傳頻段和接入頻段上建立起基站到移動(dòng)中繼站和移動(dòng)中繼站到用戶終端的鏈路，通過載波聚合等技術(shù)在多個(gè)頻段上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
方法2 :認(rèn)知無(wú)線電的頻譜感知模塊位于移動(dòng)中繼站，認(rèn)知無(wú)線電的頻譜管理模塊位于基站，如圖4所示。
步驟301 :當(dāng)LTE-A系統(tǒng)本身的帶寬不足以滿足列車內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)需求時(shí)，由移動(dòng)中繼站的頻譜感知模塊執(zhí)行頻譜感知過程，搜尋列車內(nèi)和列車外可用的頻譜空洞，記為f1; f2，· · · fN(假設(shè)找到了 N段空閑頻譜)。
步驟302 :移動(dòng)中繼站將檢測(cè)到的頻譜空洞和干擾情況通過&匯報(bào)給位于基站的頻譜管理模塊。
步驟303 :頻譜管理模塊根據(jù)這些頻譜空洞的干擾情況、頻寬、頻率間隔和用戶的帶寬需求等情況對(duì)這些頻譜空洞進(jìn)行分類和劃分，分為三類回傳頻段，接入頻段和未利用頻段。
步驟304 :基站通過&向移動(dòng)中繼站匯報(bào)其選擇的回傳頻段4(4，f2 · · · fN中的一段或多段)和接入頻段fu(f1; f2，· · · fN中的一段或多段)。
步驟305 :移動(dòng)中繼站再向用戶終端匯報(bào)接入頻段fu。
步驟306和步驟307 :分別在回傳頻段和接入頻段上建立起基站到移動(dòng)中繼站的鏈路和移動(dòng)中繼站到用戶終端的鏈路，通過載波聚合等技術(shù)在多個(gè)頻段上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
方法3 :認(rèn)知無(wú)線電功能模塊(包括頻譜感知和頻譜管理)位于基站側(cè)，如圖5所/Jn ο
在步驟401 :當(dāng)LTE-A系統(tǒng)本身的帶寬不足以滿足列車內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)需求時(shí)，由移動(dòng)中繼站觸發(fā)基站，執(zhí)行步驟402。
步驟402 :基站的頻譜感知模塊進(jìn)行頻譜感知過程，搜尋可用的頻譜空洞，記為f1; f2，· · · fN(假設(shè)找到了 N段空閑頻譜)。
步驟403 :基站的頻譜管理模塊根據(jù)這些頻譜空洞的干擾情況、頻寬、頻率間隔和用戶的帶寬需求等情況對(duì)這些頻譜空洞進(jìn)行分類和劃分，分為三類回傳頻段，接入頻段和未利用頻段。
步驟404 :基站通過&向移動(dòng)中繼站匯報(bào)其選擇的回傳頻段4況，f2r ■ ■ ■ fN中的一段或多段)404和接入頻段fu(f1; f2，. . . fN中的一段或多段)。
步驟405 :移動(dòng)中繼站再向用戶終端匯報(bào)接入頻段fu。
步驟406和步驟407 :分別在回傳頻段和接入頻段上建立起基站到移動(dòng)中繼站的鏈路和移動(dòng)中繼站到用戶終端的鏈路，通過載波聚合等技術(shù)在多個(gè)頻段上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
方法4:認(rèn)知無(wú)線電的頻譜感知模塊位于基站，認(rèn)知無(wú)線電的頻譜管理模塊位于移動(dòng)中繼站，如圖6所示。
步驟501 :當(dāng)LTE-A系統(tǒng)本身的帶寬不足以滿足列車內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)需求時(shí)，由移動(dòng)中繼站觸發(fā)基站，執(zhí)行步驟502。
步驟502 :基站的頻譜感知模塊執(zhí)行頻譜感知過程，搜尋可用的頻譜空洞，記為f1; f2，· · · fN(假設(shè)找到了 N段空閑頻譜)。
步驟503 :基站將檢測(cè)到的頻譜空洞和干擾情況通過匯報(bào)給位于中繼站的頻譜管理模塊。
步驟504 :移動(dòng)中繼站中的頻譜管理模塊根據(jù)這些頻譜空洞的干擾情況、頻寬、頻率間隔和用戶的帶寬需求等情況對(duì)這些頻譜空洞進(jìn)行分類和劃分，分為三類回傳頻段，接入頻段和未利用頻段。
步驟505 :移動(dòng)中繼站通過&向基站匯報(bào)其選擇的回傳頻段4況，f2r ■ ■ ■ fN中的一段或多段)。
步驟506:移動(dòng)中繼站向用戶終端匯報(bào)接入頻段匕況，f2，...fN中的一段或多段)。
步驟507和步驟508 :分別在回傳頻段和接入頻段上建立起基站到移動(dòng)中繼站的鏈路和移動(dòng)中繼站到用戶終端的鏈路，通過載波聚合等技術(shù)在多個(gè)頻段上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
方法5 :認(rèn)知無(wú)線電的頻譜感知位于用戶終端側(cè)，認(rèn)知無(wú)線電的頻譜管理模塊位于移動(dòng)中繼站，如圖7所示。
步驟601 :當(dāng)LTE-A系統(tǒng)本身的帶寬不足以滿足列車內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)需求時(shí)，由移動(dòng)中繼站觸發(fā)用戶終端執(zhí)行步驟602。
步驟602 :用戶終端內(nèi)的頻譜感知模塊執(zhí)行頻譜感知過程，搜尋可用的頻譜空洞， 記為f\，f2，…fN(假設(shè)找到了 N段空閑頻譜)。
步驟603 :用戶終端將檢測(cè)到的頻譜空洞 和干擾情況通過&匯報(bào)給位于移動(dòng)中繼站的頻譜管理模塊。
步驟604 :移動(dòng)中繼站中的頻譜管理模塊根據(jù)這些頻譜空洞的干擾情況、頻寬、頻率間隔和用戶的帶寬需求等情況對(duì)這些頻譜空洞進(jìn)行分類和劃分，分為三類回傳頻段，接入頻段和未利用頻段。
步驟605 :移動(dòng)中繼站通過&向基站匯報(bào)其選擇的回傳頻段4況，f2r ■ ■ ■ fN中的一段或多段)。
步驟606:移動(dòng)中繼站向用戶終端匯報(bào)接入頻段fjA，f2，...fN中的一段或多段)。
步驟607和步驟608 :分別在回傳頻段和接入頻段上建立起基站到移動(dòng)中繼站的鏈路和移動(dòng)中繼站到用戶終端的鏈路，通過載波聚合等技術(shù)在多個(gè)頻段上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
方法6 :認(rèn)知無(wú)線電的頻譜管理模塊位于單獨(dú)的物理實(shí)體，稱為頻譜管理實(shí)體，頻譜感知模塊位于用戶終端側(cè)和/或移動(dòng)中繼站，如圖8所示。
步驟701 :當(dāng)LTE-A系統(tǒng)本身的帶寬不足以滿足列車內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)需求時(shí)，由移動(dòng)中繼站觸發(fā)頻譜感知。本步驟中，移動(dòng)中繼站可以觸發(fā)自身進(jìn)行頻譜感知過程，也可以觸發(fā)用戶終端進(jìn)行頻譜感知過程，還可以觸發(fā)自身和用戶終端都進(jìn)行頻譜感知過程。
步驟702 :用戶終端和/或移動(dòng)中繼站內(nèi)的頻譜感知模塊執(zhí)行頻譜感知過程，搜尋可用的頻譜空洞，記為f1; f2，. . . fN(假設(shè)找到了 N段空閑頻譜)。
步驟703 :移動(dòng)中繼站將檢測(cè)到的頻譜空洞和干擾情況通過L匯報(bào)給頻譜管理實(shí)體。步驟704 :頻譜管理實(shí)體根據(jù)這些頻譜空洞的干擾情況、頻寬、頻率間隔和用戶的帶寬需求等情況對(duì)這些頻譜空洞進(jìn)行分類和劃分，分為三類回傳頻段，接入頻段和未利用頻段。
步驟705 :頻譜管理實(shí)體通過&向基站和移動(dòng)中繼站匯報(bào)其選擇的回傳頻段 fn(f1； f2，· · · fN中的一段或多段)。
步驟706 :頻譜管理實(shí)體向移動(dòng)中繼站和用戶終端匯報(bào)接入頻段. . &中的一段或多段)。
步驟707和步驟708 :基站和移動(dòng)中繼站在回傳頻段上建立起基站到移動(dòng)中繼站的鏈路，并在接入頻段上建立起移動(dòng)中繼站到用戶終端的鏈路，通過載波聚合等技術(shù)在多個(gè)頻段上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
頻譜感知模塊可以通過基站配置成周期性感知或者事件觸發(fā)式感知。對(duì)周期性感知，如果頻譜感知模塊位于移動(dòng)中繼站或用戶終端，基站可以通過RRC信令半靜態(tài)配置頻譜感知模塊的感知周期長(zhǎng)度。對(duì)于事件觸發(fā)式感知，則由裝置有頻譜感知模塊的基站或移動(dòng)中繼站在頻譜資源不足以滿足用戶終端需求的情況下開始執(zhí)行頻譜感知。
頻譜感知模塊執(zhí)行的頻譜感知可以分為單節(jié)點(diǎn)頻譜感知、協(xié)作式頻譜感知方式、 地理位置頻譜數(shù)據(jù)庫(kù)方式。其中對(duì)于單節(jié)點(diǎn)頻譜感知方法，具有頻譜感知模塊的單元獨(dú)立進(jìn)行頻譜檢測(cè)，找到空閑的可用頻譜。
對(duì)于協(xié)作式頻譜感知方式，多個(gè)具有頻譜感知模塊的節(jié)點(diǎn)得到的感知結(jié)果可以通過物理上行共享信道(PUSCH)非周期性地上報(bào)或通過物理上行控制信道(PUCCH)周期性地上報(bào)，這些上報(bào)匯總到移動(dòng)中繼站或基站，移動(dòng)中繼站或基站通過數(shù)據(jù)融合(如邏輯與/或操作)來(lái)處理多個(gè)具有頻譜感知模塊的節(jié)點(diǎn)的感知結(jié)果。
對(duì)于地理位置頻譜數(shù)據(jù)庫(kù)方式，移動(dòng)中繼站或者用戶終端通過GPS裝置或其他無(wú)線定位方法獲得其所在地的地理位置信息，然后通過回傳鏈路接入統(tǒng)一部署的頻譜數(shù)據(jù)庫(kù)查詢所在地理位置可使用的空閑頻譜和無(wú)線接入技術(shù)。
頻譜管理模塊根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求、空閑頻段的分布和干擾情況進(jìn)行頻段的分配和管理。頻譜分配的一種具體方法包括
I)根據(jù)用戶終端的上下行業(yè)務(wù)需求量分配回傳鏈路和接入鏈路的頻譜資源比例以及回傳鏈路和接入鏈路采用的雙工方式(FDD/TDD)。
2)根據(jù)檢測(cè)到的頻譜空洞或數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢到的空閑頻段的分布情況，為了減少回傳鏈路和接入鏈路之間的干擾，把空閑頻段按照頻率從低到高排序。
3)按照回傳鏈路和接入鏈路的頻譜資源需求，把空閑頻段的低頻部分和高頻部分分別分配給回傳鏈路和接入鏈路，同時(shí)根據(jù)各頻段的干擾功率和估計(jì)路徑損耗計(jì)算每個(gè)空閑頻段的潛在容量，分配頻譜時(shí)要考慮分配足夠多的空閑頻段以滿足回傳鏈路和接入鏈路各自的業(yè)務(wù)需求。
4)對(duì)每個(gè)空閑頻段，計(jì)算其長(zhǎng)期可用性，可用性可以按照統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)，該頻段被授權(quán)系統(tǒng)占用的概率，被占用越高，可用性越低。
5)在滿足以上條件的各種空閑頻段組合中，優(yōu)先選擇頻譜資源塊數(shù)量最少，可靠性越高的組合，從而減少設(shè)備實(shí)現(xiàn)難度和減少頻譜切換次數(shù)。
6)當(dāng)所有空閑頻段的容量不足以滿足用戶終端的業(yè)務(wù)需求時(shí)，通知用戶終端降低業(yè)務(wù)需求，并按照降低的業(yè)務(wù)需求重新進(jìn)行頻譜分配。
移動(dòng)中繼站在進(jìn)彳丁切換時(shí)，切換如后相鄰的基站可以通過X2接口來(lái)交互移動(dòng)中繼站占據(jù)的空閑頻段信息，如切換前的基站把移動(dòng)中繼站正在使用的空閑頻段信息共享到將要切換的基站，將要切換到的基站提前進(jìn)行頻譜感知或查詢頻譜數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)確認(rèn)這些空閑頻段是否可用，從而達(dá)到減少切換時(shí)延和頻譜切換次數(shù)的目的。
除分配空閑頻譜資源之外，頻譜感知模塊還可以檢測(cè)周圍環(huán)境中已有的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，如WCDMA網(wǎng)絡(luò)，LTE網(wǎng)絡(luò)，WLAN網(wǎng)絡(luò)等，頻譜管理模塊根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求、信道和干擾情況等因素選擇一種或多種合適的接入技術(shù)用于基站和移動(dòng)中繼站之間的回傳鏈路，而移動(dòng)中繼站到用戶終端之間的接入鏈路也可以采用一種或多種接入技術(shù)。如分配WCDMA網(wǎng)絡(luò)工作在空閑頻段，而LTE網(wǎng)絡(luò)工作在空閑頻段f2，從而有效地提高頻譜的利 用效率，并且滿足不同制式的用戶終端的需求。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，該方法包括A、基站、移動(dòng)中繼站和用戶終端中的一個(gè)或多個(gè)具有頻譜感知功能的實(shí)體進(jìn)行無(wú)線電頻譜感知；B、進(jìn)行無(wú)線電頻譜感知的實(shí)體將無(wú)線電頻譜感知的結(jié)果匯報(bào)給移動(dòng)通信系統(tǒng)中具有頻譜管理功能的實(shí)體；C、所述具有頻譜管理功能的實(shí)體將所感知到的可用的空閑頻譜作為工作頻段分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路以及移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為fo ;所述具有頻譜感知功能的實(shí)體和具有頻譜管理功能的實(shí)體均為移動(dòng)中繼站；在所述C之后進(jìn)一步包括移動(dòng)中繼站通過&將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給基站，并通過fo將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為fo ;所述具有頻譜感知功能的實(shí)體為移動(dòng)中繼站，所述具有頻譜管理功能的實(shí)體為基站； 在所述C之后進(jìn)一步包括基站通過&將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段、以及分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給移動(dòng)中繼站，移動(dòng)中繼站通過4將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為fo ;所述具有頻譜感知功能的實(shí)體和具有頻譜管理功能的實(shí)體均為基站；在所述C之后進(jìn)一步包括基站通過&將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段、以及分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給移動(dòng)中繼站，移動(dòng)中繼站通過4將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為fo ;所述具有頻譜感知功能的實(shí)體為基站，所述具有頻譜管理功能的實(shí)體為移動(dòng)中繼站； 在所述C之后進(jìn)一步包括移動(dòng)中繼站通過&將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給基站，并通過fo將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為fo ;所述具有頻譜感知功能的實(shí)體為用戶終端，所述具有頻譜管理功能的實(shí)體為移動(dòng)中繼站；在所述C之后進(jìn)一步包括移動(dòng)中繼站通過A將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給基站，并通過fo將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率為fo ;所述具有頻譜感知功能的實(shí)體為用戶終端和/或移動(dòng)中繼站，所述具有頻譜管理功能的實(shí)體為單獨(dú)設(shè)立的頻譜管理實(shí)體；在所述C之后進(jìn)一步包括所述頻譜管理實(shí)體通過&將分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給基站和移動(dòng)工作站，將分配給移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路的工作頻段發(fā)送給移動(dòng)中繼站和用戶終端；移動(dòng)中繼站與基站在所分配的工作頻段上建立鏈路，移動(dòng)中繼站與用戶終端在所分配的工作頻段上建立鏈路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于具有頻譜感知功能的實(shí)體根據(jù)基站的配置采用周期性的方式執(zhí)行所述A或者事件觸發(fā)式的方式執(zhí)行所述A。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述具有頻譜感知功能的實(shí)體進(jìn)行無(wú)線電頻譜感知的方式包括單節(jié)點(diǎn)頻譜感知方式、協(xié)作式頻譜感知方式和地理位置頻譜數(shù)據(jù)庫(kù)方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述C中分配的方式包括具有頻譜管理功能的實(shí)體根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求、空閑頻段的分布和干擾情況對(duì)可用的空閑頻段進(jìn)行分配和管理。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包括在移動(dòng)中繼站切換之后，重新進(jìn)行頻譜感知和頻譜管理，相鄰基站之間通過X2接口交互空閑頻段信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包括基站與移動(dòng)中繼站之間，移動(dòng)中繼站與用戶終端之間使用頻譜聚合技術(shù)在所分配的多個(gè)工作頻段同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包括具有頻譜感知功能的實(shí)體在所感知的頻段上對(duì)周圍環(huán)境中的接入技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)；具有頻譜管理功能的實(shí)體在所分配的工作頻段上選擇合適的接入技術(shù)。
14.一種頻譜感知和頻譜管理系統(tǒng)，其特征在于，包括具有頻譜感知功能的實(shí)體和具有頻譜管理功能的實(shí)體，所述具有頻譜感知功能的實(shí)體為基站、移動(dòng)中繼站和用戶終端中的一個(gè)或多個(gè)；具有頻譜感知功能的實(shí)體進(jìn)行無(wú)線電頻譜感知，并將無(wú)線電感知的結(jié)果匯報(bào)給所述具有頻譜管理功能的實(shí)體；具有頻譜管理功能的實(shí)體將所感知到的可用的空閑頻譜作為工作頻段分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路以及移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種移動(dòng)中繼的實(shí)現(xiàn)方法，包括A.基站、移動(dòng)中繼站和用戶終端中的一個(gè)或多個(gè)具有頻譜感知功能的實(shí)體進(jìn)行無(wú)線電頻譜感知；B.進(jìn)行無(wú)線電頻譜感知的實(shí)體將無(wú)線電頻譜感知的結(jié)果匯報(bào)給移動(dòng)通信系統(tǒng)中具有頻譜管理功能的實(shí)體；C.所述具有頻譜管理功能的實(shí)體將所感知到的可用的空閑頻譜作為工作頻段分配給移動(dòng)中繼站與基站之間的鏈路以及移動(dòng)中繼站與用戶終端之間的鏈路。本發(fā)明還提供了一種移動(dòng)中繼系統(tǒng)。應(yīng)用本發(fā)明能夠解決高速移動(dòng)環(huán)境下中繼系統(tǒng)的回傳鏈路和接入鏈路的容量瓶頸問題。
文檔編號(hào)H04W76/02GK103002501SQ20111028845
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者許方敏, 李迎陽(yáng), 孫程君 申請(qǐng)人:北京三星通信技術(shù)研究有限公司, 三星電子株式會(huì)社