CN101179821B - 一种无线通信系统中实现终端接入的方法及装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线通信系统中实现终端接入的方法及装置及系统。本发明中，所述无线通信系统中的基站利用主信道及辅信道进行信息收发操作，所述的基站周期性在主信道与辅信道之间切换，且该方法包括：在待接入的终端确定无法通过基站的主信道完成接入操作后，则对该基站的主信道的干扰情况进行检测；所述终端通过基站的辅信道将所述的干扰情况检测结果上报给基站，并由基站根据干扰情况检测结果进行干扰消除操作；完成干扰消除操作后，基站通知终端重新通过其主信道执行接入操作。因此，本发明一方面可以提高基站系统中终端的接入成功率，另一方面还可以尽量减少通信系统中的盲区，从而改善无线网络的通信性能。

Description

一种无线通信系统中实现终端接入的方法及装置及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种信道干扰检测实现方案。

背景技术

在无线通信系统中，无线频谱分为授权频段和非授权频段。其中，授权频段是专为某一无线通信业务开辟的无线传输频段，其它无线设备在该频段不能进行信号传输；所述授权频段通常是分配给某一运营商应用，并由运营商对系统内各节点所采用的频段加以优化，以降低节点之间的相互干扰。而非授权频段则对于所有满足一定要求的无线通信业务均可自由使用，但是，由于各节点采用的频点不固定，且未基于该频段进行网络的优化，因此，为避免在非授权频段产生干扰影响系统的共存性，则相应的无线设备需要在非授权频段进行相应的干扰检测，以规避干扰。

目前，由于在无线通信系统中存在着授权频段频谱利用率较低，及使用不均衡的情况。为此，业界建议允许非授权用户在不干扰授权用户的情况下，使用授权频段，以提高授权频段的利用率。这样，就要求无线设备能够动态感知周围环境，并根据环境的变化自适应的动态调整，从而既可以实现有效利用空闲频谱，又可以避免对其他系统造成干扰。

目前，基站在接入系统之前，便需要采用一定的频谱感知手段，检测是否有其它用户占用该频段。如图1所示，假设BS1采用频率f1，BS2采用频率f2，则BS0可以检测到f1已经被BS1的所占用，但是，由于BS2未处于BS0覆盖范围内，故其无法检测到f2被使用，即BS0认为f2空闲。这样，BS0将可能采用f2进行信息的发送，此时，位于BS0和BS2共同覆盖区的终端必将要承受来自于BS0和BS2的同频干扰的问题。

因此，现有的频谱感知手段使得基站只能感知到覆盖范围包含自己的基站，而不能感知到覆盖范围不包含自己的基站。

为了解决上述问题，则可以采用终端辅助干扰检测的方法。如图2所示，假设在BS0和BS2的共同覆盖区域，存在终端SS0，且SS0接入到BS2。基于图2的应用场景，相应的干扰检测处理过程如图3所示，包括：

当BS0初始接入时，BS0会广播自己的信息，在BS0的覆盖范围内的SS0检测到有来自BS0的广播信号，并将检测到的BS0的广播信号传给自己的服务基站BS2，BS2根据终端SS0上报的信号，可以得知存在干扰邻居BS0，之后，BS2通过骨干网通知BS0，该频点已经被占用。因此，通过在BS0覆盖区域内的，已经存在的终端SS0，BS0可以发现频率f2已经被占用。

可以看出，上述终端辅助干扰检测方案的实现是有局限性的，即仅在新加入的BS与邻居BS的共同覆盖范围内存在激活的与邻居BS相关联的终端存在，才可以满足干扰检测的需要。

因此，所述终端辅助干扰检测方案中，若在IBS与邻居BS的共同覆盖区并没有其它终端存在，则新加入的BS仍有可能会选择一个与邻居BS相同的频率。如图4所示，由于BS0和BS2之间没有终端，因而BS0没有检测到BS2，这时，BS0将有可能选择与BS2相同的频率进行传输。之后，当两基站的共同覆盖区出现需要接入的终端后，将会由于两个BS0和BS2的相互干扰，导致其无法接入网络，形成覆盖盲区，降低了无线网络的通信性能。

发明内容

本发明提供了一种无线通信系统中实现终端接入的方法及装置及系统，从而可以有效检测通信系统中潜在的信道干扰，进而减少通信系统中的盲区，提高处于盲区中的终端的接入成功率。

本发明提供了一种无线通信系统中实现终端接入的方法，所述无线通信系统中的基站利用主信道及辅信道进行信息收发操作，所述的基站周期性在主信道与辅信道之间切换，且该方法包括：

在待接入的终端确定无法通过基站的主信道完成接入操作后，则对该基站的主信道的干扰情况进行检测；

所述终端通过基站的辅信道将所述的干扰情况检测结果上报给基站，并由基站根据干扰情况检测结果进行干扰消除操作；

完成干扰消除操作后，基站通知终端重新通过其主信道执行接入操作。

可选地，所述的方法还包括：基站在主信道的静默期间切换到其他信道，检测信道状态，并记录检测确定的各信道状态信息，所述的信道状态信息用于作为基站选择辅信道的依据。

可选地，所述的信道状态信息包括以下至少一项：

检测到其他共存性无线城域网用户、检测到未知传输特性的用户、检测到特定的授权用户、检测到特定的系统、信道未测量和信道空闲。

可选地，在对基站的主信道的干扰情况进行检测之前还包括：

基站在主信道的静默期间切换到辅信道，进行基站信息收发和终端初始接入；未接入网络的终端在辅信道进行接收基站下行信号；

基站通过辅信道将基站主信道的信息下发给待接入的终端，要求终端在基站主信道接入；

所述终端通过该主信道进行接入操作，并根据接入操作结果确定是否对主信道的干扰情况进行检测。

可选地，在所述的基站通知终端重新通过其主信道执行接入操作后，所述的方法还包括：

若终端重新通过基站的主信道执行接入操作再次接入失败，则重新进行

所述的干扰情况的检测，并在辅信道上接入基站，向基站上报干扰检测结果；直到所述终端通过主信道成功接入或者超过预定的执行次数或预定的时间，则过程结束。

可选地，若终端通过主信道成功接入，所述的方法还包括：

基站和终端释放终端在辅信道占用的资源，对于其中的基本链接标识CID和主要管理CID，可以继续采用或重新分配。

可选地，基站在辅信道通知终端在主信道接入时，所述的方法还包括：

对于未通过辅信道接入基站的终端，基站为其分配用于接入基站的非竞争的接入资源，或者，基站不为其分配所述资源，而是由终端自身采用竞争的方式接入基站。

本发明还提供了一种实现终端接入的系统，包括：

基站，其利用主信道及辅信道进行信息收发操作，且基站周期性在主信道与辅信道之间切换；基站还根据终端上报的干扰情况检测结果进行干扰消除操作，并在完成干扰消除操作后通知终端；

终端，用于在确定其无法通过基站的主信道完成接入操作后，对基站的主信道的干扰情况进行检测，之后，通过基站的辅信道将所述的干扰情况检测结果上报给基站；该终端还用于在确定基站完成干扰消除操作后，重新通过基站的主信道执行接入操作。

本发明还提供了一种基站，包括：

信道切换处理单元，用于周期性在主信道与辅信道之间切换；

信息收发操作单元，用于利用主信道或辅信道进行信息收发操作；

干扰消除操作处理单元，用于根据终端上报的干扰情况检测结果进行干扰消除操作，并在完成干扰消除操作后通知终端。

可选地，该基站还包括信道状态维护单元，用于记录基站检测确定的各信道的信道状态信息，并提供给信道切换处理单元，用于作为其选择辅信道的依据。

本发明还提供了一种终端，包括：

干扰检测单元，用于在确定其无法通过基站的主信道完成接入操作后，对基站的主信道的干扰情况进行检测，并提供给干扰情况上报单元；

干扰情况上报单元，用于通过基站的辅信道将所述的干扰情况检测结果上报给基站；

接入操作单元，用于通过基站的主信道或辅信道执行接入操作，包括在确定基站完成干扰消除操作后，重新通过基站的主信道执行接入操作。

可选地，所述的终端还包括：

第一判断处理单元，用于判断终端本次通过主信道接入网络的操作是否成功，若成功，则过程结束，否则，再次触发干扰检测单元。

可选地，所述的终端还包括：

第二判断处理单元，用于在第一判断处理单元判断确定本次通过主信道接入网络的操作未成功后，继续判断是否超过预定的时间或执行次数，若是，则过程结束，否则，继续触发干扰检测单元。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明具体提供了利用系统静默期进行信道干扰检测以提高接入成功率的实现方案。本发明的实现使得可以有效检测到系统中存在的信道干扰情况，保证基站系统之间能够及时消除存在的潜在干扰，这样，可以很好地提高盲区中的终端的接入成功率，以尽量减少通信系统中的盲区，改善无线网络的通信性能。

附图说明

图1为基站频谱感知范围示意图；

图2为辅助干扰检测示意图；

图3为辅助干扰检测处理过程示意图；

图4为同频干扰导致的盲区示意图；

图5为在辅子帧期间进行信道切换的过程示意图；

图6为采用本发明提供的信道切换技术后的基站工作过程示意图；

图7为本发明所述的方法的具体实现过程示意图；

图8为信道检测和信道切换分布示意图；

图9为本发明所述的装置及系统的具体实现结构示意图。

具体实施方式

本发明具体提出一种利用基站系统静默期(即基站不进行信息收发的时期)进行潜在的信道干扰检测，从而减少通信系统中的盲区，有效提高处于盲区中的终端的接入成功率。

下面将对本发明提供的具体实现方案进行描述。

本发明在具体实现过程中主要包括三个处理过程，具体包括：

(一)第一处理过程

在该处理过程中，需要检测基站的各个信道的状态，从而使得基站可以获知各个信道在各个时刻的状态，以便于根据该状态能够确定相应的信道可以占用或不可占用；

该过程具体是在基站系统的静默期实现，即在静默期将基站切换到工作信道之外的信道，系统进行非工作信道的检测，并维护信道状态；

具体可以通过相应的信道状态表记录维护相应的信道状态信息，所述的信道状态表中包括但不限于以下信息中的至少一项：

信道号和信道状态，每个信道号对应一个信道状态；所述的信道状态包括：检测到其它WirelessMAN-CX(共存性无线城域网)用户、检测到未知传输特性的用户、检测到特定的授权用户、检测到IEEE 802.11系统、未测量、空闲等；

其中，若检测到其它WirelessMAN-CX(即IEEE 802.16h)用户，则进一步的信道状态还包括邻居基站的个数、每个邻居基站的基站ID和IP地址。

(二)第二处理过程

在该处理过程中，基站需要根据其维护的信道状态信息(即从自己的信道状态表中)，选择一个在自己的辅子帧期间空闲的信道，并在辅子帧期间，切换到相应的信道上进行信息的收发操作。

如图5所示，假设基站A的工作信道(即主工作信道，或称为主信道)为f0，且基站A得知在自己的辅子帧期间信道f1空闲，则在基站A的工作信道的辅子帧期间，将会切换到信道f1上进行数据的收发操作，该信道f1可以称为基站A的辅信道。

基站A在下行辅子帧期间切换到f1上，发送自己的下行信号，包括DL-MAP(下行帧控制)、UL-MAP(上行帧控制)等，同时，为未接入网络的终端分配上行接入资源，基站在辅信道的分配上行接入资源的方式与基站在主工作信道的处理方式相同。其中，基站为终端分配的上行接入资源应当位于基站的上行辅子帧期间；在基站的下行消息中，还包括基站工作的主信道的信息，以便于未接入的终端可以获知基站的主信道。

如图6所示，在基站的上行辅子帧期间，基站切换到f1上，接收终端的上行信号。考虑到子帧结构的周期性，因此，基站在辅工作信道也可以如在主工作信道那样进行正常的信号的收发。

(三)第三处理过程

在该处理过程中，主要为基于上述两处理过程对未接入网络的终端(如处于盲区中的终端等)进行接入操作。

该处理过程的具体实现如图7所示，包括以下步骤：

步骤701：未接入网络的终端通过辅信道接入网络；

对于未接入网络的终端，由于基站已经切换到辅信道上，因此，其可以在辅信道接收基站的下行信号，并进行下行物理信道同步和下行MAC(媒体接入控制)层同步；

步骤702：所述终端通过基站的下行消息可以获得基站的主信道，并切换到主信道进行初始接入；

步骤703：判断初始接入是否成功，如果终端在主信道接入成功，则终端在主信道进行后继的初始网络进入过程，针对该终端的接入处理过程结束，否则，执行步骤704；

步骤704：终端对基站的主信道进行干扰情况的检测；

也就是说，若终端在主信道接入失败，则终端认为主信道可能存在未解决的干扰，此时终端需要在主信道进行干扰检测，具体包括但不限于利用干扰共存性控制信道CSI/CMI进行相应的干扰检测；

其中，接入失败的原因可能是在主信道无法同步，或者，无法正确接收信令，或者，无法进行上行接入，等等；

步骤705：所述终端在针对主信道经过一定的检测周期后，将返回辅信道，并在辅信道重新接入基站；

具体为：终端在辅信道扫描下行信道，建立同步，获得传输参数，向基站发送测距请求，进行能力协商、鉴权和密钥交换、注册，直到成功注册到基站；

步骤706：所述终端将检测到的主信道的干扰情况通过辅信道上报给基站，如上报检测到存在的干扰邻居基站信息等；

具体的，终端在辅信道向基站发送带宽请求；基站收到终端的带宽请求后，将会为终端在辅信道分配上行资源；终端在得到基站分配的上行资源后，利用该资源发送信道检测结果。

步骤707：基站收到终端的干扰情况检测结果后，进行干扰消除操作；

具体为：若发现新的干扰邻居基站，则与干扰邻居基站进行协调，解决干扰问题后；

步骤708：完成干扰消除操作后，基站重新要求终端切换到主工作信道进行接入，并在主工作信道为终端分配接入资源，终端在主信道进行上行接入，之后，继续执行步骤703；

也就是说，在待接入的终端在主信道未接入网络之前，将一直重复执行上述步骤703至708的处理过程，直到终端在主信道成功接入网络或超过预定的时间或执行次数。即若本次接入失败，便继续检测干扰，并在一定的检测周期或发现新的干扰邻居后，回退到辅信道，以上报新发现的干扰邻居，直到基站解决了干扰问题终端成功接入网络或者终端经过多次或多长时间尝试后接入失败。

对于最终未成功接入的终端，其可以切换到其它的信道进行初始接入，例如，切换到基站的辅信道进行初始接入等。

在上述处理过程中，若终端通过主信道成功接入，则基站和终端释放终端在辅信道占用的资源，其中，对于在原辅信道分配的基本CID(Connection Identity，连接标识)和主要管理CID，可以继续采用，或者，也可以重新分配新的CID(包括基本CID和主要管理CID)。

若基站在辅信道通知终端在主信道接入时，具体包括：对于未通过辅信道接入基站的终端，则可以由基站预先为终端分配非竞争的接入资源，也可以不进行相应的资源分配，在不进行分配的情况下终端需要采用竞争的方式进行初始接入，以通过辅信道接入基站。

系统进一步可以在BS系统扩展静默期切换到其它在此期间空闲的信道，进行上述终端接入和潜在干扰邻居发现。

如图8所示，在系统的静默期，系统还可以根据需要预留出一定的时间间隔进行空闲信道的检测，在图8中的信道检测时间段即为预留的用于进行空闲信道检测的预留时间间隔。

本发明还提供了一种实现终端接入的系统，其具体实现结构如图9所示，主要包括基站和终端，其中：

(一)基站，利用主信道及辅信道进行信息收发操作，且基站周期性在主信道与辅信道之间切换；而且，基站还根据终端上报的干扰情况检测结果进行干扰消除操作，并在完成干扰消除操作后通知终端；

本发明中，所述的基站具体可以包括：

信道切换处理单元，用于周期性在主信道与辅信道之间切换；

信息收发操作单元，用于利用主信道或辅信道进行信息收发操作，该单元还用于将基站的主信道信息通过辅信道下发给终端，以便于终端可以获知基站的主信道信息，并可以利用该信息进行基于主信道的接入操作；

干扰消除操作处理单元，用于根据终端上报的干扰情况检测结果进行干扰消除操作，并在完成干扰消除操作后通知终端，具体可以为，当根据上报的信息确定存在相邻的干扰基站时，则该基站需要与所述与其之间存在干扰的基站之间进行协商调整，以避免二基站之间的干扰，具体的协商调整机制目前业界已经有提供，故本发明中不对其进行详细描述。

该基站还可以包括信道状态维护单元，用于记录基站检测确定的各信道的信道状态信息，并提供给信道切换处理单元，以便于可以用于作为基站选择辅信道的依据，即根据各信道的信道状态信息选择相应的符合预定条件的信道作为基站的辅信道。

(二)终端，用于在辅信道或主信道进行接入，并在确定其无法通过基站的主信道完成接入操作后，对基站的主信道的干扰情况进行检测，之后，通过基站的辅信道将所述的干扰情况检测结果上报给基站；该终端还用于在确定基站完成干扰消除操作后，重新通过基站的主信道执行接入操作。

本发明中，所述的终端具体包括以下单元：

干扰检测单元，用于在确定其无法通过基站的主信道完成接入操作后，对基站的主信道的干扰情况进行检测，并提供给干扰情况上报单元，具体的干扰检测手段目前业界已经有提供，故本发明中不对其进行说明；

干扰情况上报单元，用于通过基站的辅信道将所述的干扰情况检测结果上报给基站，如将发现的干扰邻居基站的信息上报给基站；

接入操作单元，用于执行接入操作，包括主信道和辅信道的接入；接入原则为：首先在主信道进行接入，若无法在主信道接入，则在辅信道接入；其中包括：在确定基站完成干扰消除操作后，重新通过基站的主信道执行接入操作，此时，由于基站已经进行了相应的干扰消除处理，因此，终端通过主信道接入网络的可能性大大提高。

在所述的终端中，还可以包括第一判断处理单元，用于判断终端本次通过主信道接入网络的操作是否成功，若成功，则过程结束，否则，再次触发干扰检测单元，以便于继续进行后续的干扰消除操作，从而便于终端的接入。

基于第一判断处理单元，所述的终端还可以包括第二判断处理单元，用于在第一判断处理单元判断确定本次通过主信道接入网络的操作未成功后，继续判断是否超过预定的时间或执行次数，若是，则过程结束，否则，继续触发干扰检测单元。

综上所述，本发明提出利用系统的静默期，包括辅子帧期间和扩展静默期，切换到其它空闲信道进行终端接入，从而可以发现BS系统中潜在的干扰，进而可以进一步减少无线通信网络中的盲区。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种无线通信系统中实现终端接入的方法，其特征在于，所述无线通信系统中的基站利用主信道及辅信道进行信息收发操作，所述的基站周期性在主信道与辅信道之间切换，且该方法包括：

在待接入的终端确定无法通过基站的主信道完成接入操作后，则对该基站的主信道的干扰情况进行检测；

所述终端通过基站的辅信道将所述的干扰情况检测结果上报给基站，并由基站根据干扰情况检测结果进行干扰消除操作；

完成干扰消除操作后，基站通知终端重新通过其主信道执行接入操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

基站在主信道的静默期间切换到其他信道，检测信道状态，并记录检测确定的各信道状态信息，所述的信道状态信息用于作为基站选择辅信道的依据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的信道状态信息包括以下至少一项：

检测到其他共存性无线城域网用户、检测到未知传输特性的用户、检测到特定的授权用户、检测到特定的系统、信道未测量和信道空闲。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对基站的主信道的干扰情况进行检测之前还包括：

基站在主信道的静默期间切换到辅信道，进行基站信息收发和终端初始接入；未接入网络的终端在辅信道进行接收基站下行信号；

基站通过辅信道将基站主信道的信息下发给待接入的终端，通知终端在基站主信道接入；

所述终端通过该主信道进行接入操作，并根据接入操作结果确定是否对主信道的干扰情况进行检测。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，在所述的基站通知终端重新通过其主信道执行接入操作后，所述的方法还包括：

若终端重新通过基站的主信道执行接入操作失败，则重新进行所述的干扰情况的检测，并在辅信道上接入基站，向基站上报干扰检测结果；直到所述终端通过主信道成功接入或者超过预定的执行次数或预定的时间，则过程结束。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，若终端通过主信道成功接入，所述的方法还包括：

基站和终端释放终端在辅信道占用的资源，对于其中的基本链接标识CID和主要管理CID，可以继续采用或重新分配。

7.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，基站在辅信道通知终端在主信道接入时，所述的方法还包括：

对于未通过辅信道接入基站的终端，基站为其分配用于接入基站的非竞争的接入资源，或者，基站不为其分配所述资源，而是由终端自身采用竞争的方式接入基站。

8.一种实现终端接入的系统，其特征在于，包括：

基站，其利用主信道及辅信道进行信息收发操作，且基站周期性在主信道与辅信道之间切换；基站还根据终端上报的干扰情况检测结果进行干扰消除操作，并在完成干扰消除操作后通知终端；

终端，用于在确定其无法通过基站的主信道完成接入操作后，对基站的主信道的干扰情况进行检测，之后，通过基站的辅信道将所述的干扰情况检测结果上报给基站；该终端还用于在确定基站完成干扰消除操作后，重新通过基站的主信道执行接入操作。

9.一种基站，其特征在于，包括：

信道切换处理单元，用于周期性在主信道与辅信道之间切换；

信息收发操作单元，用于利用主信道或辅信道进行信息收发操作；

干扰消除操作处理单元，用于根据终端上报的干扰情况检测结果进行干扰消除操作，并在完成干扰消除操作后通知终端。

10.根据权利要求9所述的基站，其特征在于，该基站还包括信道状态维护单元，用于记录基站检测确定的各信道的信道状态信息，并提供给信道切换处理单元，用于作为其选择辅信道的依据。

11.根据权利要求9或10所述的基站，其特征在于，所述的信息收发操作单元还用于将基站的主信道信息通过辅信道下发给终端。

12.一种终端，其特征在于，包括：

干扰检测单元，用于在确定其无法通过基站的主信道完成接入操作后，对基站的主信道的干扰情况进行检测，并提供给干扰情况上报单元；

干扰情况上报单元，用于通过基站的辅信道将所述的干扰情况检测结果上报给基站；

接入操作单元，用于通过基站的主信道或辅信道执行接入操作，包括在确定基站完成干扰消除操作后，重新通过基站的主信道执行接入操作。

13.根据权利要求12所述的终端，其特征在于，所述的终端还包括：

第一判断处理单元，用于判断终端本次通过主信道接入网络的操作是否成功，若成功，则过程结束，否则，再次触发干扰检测单元。

14.根据权利要求13所述的终端，其特征在于，所述的终端还包括：

第二判断处理单元，用于在第一判断处理单元判断确定本次通过主信道接入网络的操作未成功后，继续判断是否超过预定的时间或执行次数，若是，则过程结束，否则，继续触发干扰检测单元。

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