一种认知无线电系统中的随机接入方法和设备
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随机接入方法和设备。
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系统具备准确判断出授权系统的空白频谱的能力。(2)CR系统具备频谱切换能力,即CR系统发现授权系统在当前使用的空白频谱(即源工作频点)上出现后,及时退出当前使用的空白频谱;为了保证CR系统的业务连续性,在进行频谱切换时,应在退出源工作频点后,将CR系统切换到其他空白频谱(目标工作频点)上恢复业务。
在CR系统中,如图1所示,为频谱切换实现的方法流程示意图,基站需要向UE(User Equipment,用户设备)发送频谱切换命令,停止在源工作频点上的数据收发,并在目标工作频点上恢复小区;UE在收到频谱切换命令后,离开源工作频点,执行与目标工作频点的下行同步,并在与目标工作频点的下行同步完成后,执行目标工作频点上的随机接入(Random Access)过程,以通过随机接入过程完成与基站的上行同步;具体的,由UE向基站发送随机接入前导,基站向UE发送随机接入响应,UE向基站发送频谱切换完成消息,基站向UE发送竞争解决消息;此外,在随机接入过程完成之后,频谱切换完成。
CR系统的频谱切换过程中,需要将小区内处于连接态的UE均切换到目标工作频点上,上述方法会导致所有连接态的UE集中在短时间内,在目标工作频点上发起随机接入过程,因此会引起严重的随机接入冲突。
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CR系统的频谱切换过程中,现有技术中并没有合理的随机接入冲突解决方案,从而导致较高的频谱切换失败概率以及较长的业务中断时间,且无法针对不同服务等级的用户进行区别处理,影响CR系统的用户体验。
发明内容
本发明实施例提供一种认知无线电系统中的随机接入方法和设备,以抑制随机接入冲突。
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随机接入方法,包括:
基站设备生成频谱切换命令,所述频谱切换命令中包含随机接入回退时间参数信息;
所述基站设备将所述频谱切换命令发送给小区内的用户设备,指示所述用户设备在频谱切换过程中,利用所述随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程。
本发明实施例提供一种认知无线电系统中的随机接入方法,包括:
用户设备接收来自基站设备的频谱切换命令,所述频谱切换命令中包含随机接入回退时间参数信息;
所述用户设备在频谱切换过程中,利用所述随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程。
本发明实施例提供一种基站设备,包括:
生成模块,用于生成频谱切换命令,所述频谱切换命令中包含随机接入回退时间参数信息;
发送模块,用于将所述频谱切换命令发送给小区内的用户设备,指示所述用户设备在频谱切换过程中,利用所述随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程。
本发明实施例提供一种用户设备,包括:
接收模块,用于接收来自基站设备的频谱切换命令,所述频谱切换命令中包含随机接入回退时间参数信息;
处理模块,用于在频谱切换过程中,利用所述随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程。
与现有技术相比,本发明实施例至少具有以下优点:通过在频谱切换命令中携带随机接入回退时间参数信息,从而在CR系统的频谱切换过程中抑制随机接入冲突,预先将目标工作频点上集中进行随机接入的大量UE在时间上分散,降低频谱切换过程中目标工作频点上的随机接入失败概率及延迟,继而降低频谱切换的失败概率与业务中断时间,提高CR系统的用户体验。此外,通过提供基于不同业务服务等级的随机回退方式,进一步降低频谱切换过程中高优先级用户的业务中断时间,提高CR系统中高优先级用户的用户体验。
附图说明
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是现有技术中频谱切换实现的方法流程示意图;
图2是本发明实施例一提供的一种认知无线电系统中的随机接入方法流程示意图;
图3是本发明实施例二提供的一种基站设备结构示意图;
图4是本发明实施例三提供的一种用户设备结构示意图。
具体实施方式
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随机接入方法,以针对频谱切换过程中发起的随机接入过程。该随机接入方法可以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(TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access,时分同步码分多址)、HSPA(High-Speed Packet Access,高速链路分组接入)、CDMA(Code DivisionMultiple Access,码分多址)-2000、WCDMA(Wideband Code Division MultipleAccess,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2所示,该认知无线电系统中的随机接入方法包括以下步骤:
步骤201,基站设备(该基站设备为基于CR系统的基站设备)生成频谱切换命令,该频谱切换命令中至少包含随机接入回退时间参数信息。此外,该频谱切换命令中还可以至少包含目标工作频点以及无线资源配置信息。
具体的,基站设备可以在当前工作频点(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时,确定需要执行频谱切换过程,生成频谱切换命令;或者,在发现当前工作频点的信道质量低于预设阈值时(当前工作频点信道质量下降),确定需要执行频谱切换过程,生成频谱切换命令。
步骤202,基站设备将频谱切换命令发送给小区内的UE(该UE为基于CR系统的UE),指示UE在频谱切换过程中,利用随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程;该频谱切换命令中至少包含目标工作频点、无线资源配置信息、以及随机接入回退时间参数信息。
本发明实施例中,基站设备在将频谱切换命令发送给UE之后,该基站设备需要停止在源工作频点上的数据收发;且停止在源工作频点上的数据收发后,利用目标工作频点恢复小区。
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发送频谱切换命令;例如,发送次数为3次时,基站设备需要发送3次频谱切换命令。
步骤203,UE接收来自基站设备的频谱切换命令,该频谱切换命令中至少包含目标工作频点、无线资源配置信息、以及随机接入回退时间参数信息。
步骤204,UE在频谱切换过程中,利用随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程。UE利用随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程,具体为:UE利用随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间,并在等待随机接入回退时间之后,发起随机接入过程。
进一步,UE利用随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间,并在等待随机接入回退时间之后,发起随机接入过程包括:在接收到来自基站设备的频谱切换命令后,UE执行与目标工作频点的下行同步,并在与目标工作频点的下行同步完成后,利用随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间,且在确定了随机接入回退时间后,等待随机接入回退时间之后发起随机接入过程;或者,在接收到来自基站设备的频谱切换命令后,UE利用随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间,且在确定了随机接入回退时间后,执行与目标工作频点的下行同步,并在与目标工作频点的下行同步完成后,等待随机接入回退时间之后发起随机接入过程。
本发明实施例中,以先执行与目标工作频点的下行同步的情况为例,则UE在频谱切换过程中,利用随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程,具体为:UE在接收到频谱切换命令后,离开源工作频点,并执行与目标工作频点的下行同步;且UE在接收到频谱切换命令后,利用频谱切换命令中包含的随机接入回退时间参数信息计算随机接入回退时间(TBI);UE在等待随机接入回退时间后,初始化目标工作频点的随机接入过程;之后,UE在目标工作频点向基站设备发送随机接入前导码;基站设备在接收到UE发送的随机接入前导码后,向UE发送随机接入响应;UE在接收到随机接入响应后,向基站设备发送频谱切换完成消息。
本发明实施例中,随机接入回退时间参数信息包括但不限于:针对小区内的所有UE所适用的随机接入最大延迟因子;或者,针对小区内的不同UE的业务服务等级的随机接入延迟因子序列;随机接入延迟因子序列为T1,T2,Ti-1,Ti...TM,M为业务服务等级总数,Ti为第i种业务服务等级的最大随机接入延迟因子,且Ti为第i+1种业务服务等级的最小随机接入延迟因子。
需要注意的是,随机接入延迟因子序列中并未携带T0,且基站设备和UE均默认T0为0。
情况一、当随机接入回退时间参数信息为针对小区内的所有UE所适用的随机接入最大延迟因子时,频谱切换命令的信息域可以如表1所示。
表1
当随机接入回退时间参数信息为针对小区内的所有UE所适用的随机接入最大延迟因子时,则UE利用随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间,包括:UE采用平均分布函数在0至随机接入最大延迟因子的区间内,随机选择一个时间作为随机接入回退时间。
情况二、当随机接入回退时间参数信息为针对小区内的不同UE的业务服务等级的随机接入延迟因子序列时,随机接入延迟因子序列为T1,T2,Ti-1,Ti...TM,M为业务服务等级总数,Ti为第i种业务服务等级的最大随机接入延迟因子,且Ti为第i+1种业务服务等级的最小随机接入延迟因子,相应的频谱切换命令的信息域可以如表2所示。
表2
信息域 |
信息比特数目 |
目标工作频点 |
n1比特 |
目标工作频点的无线资配置信息 |
n2比特 |
针对第一类UE的随机接入最大延迟因子T1 |
n3比特 |
针对第二类UE的随机接入最大延迟因子T2 |
n3比特 |
... |
... |
针对第M类UE的随机接入最大延迟因子TM |
n3比特 |
本发明实施例中,当随机接入回退时间参数信息为针对小区内的不同UE的业务服务等级的随机接入延迟因子序列时,则:基站设备还需要与UE约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格。
具体的,基站设备与UE可以通过协议静态规定的方式约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格;或者,基站设备与UE通过动态配置的方式约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格,即基站设备确定业务类型与业务服务等级之间的映射表格,并通过系统信息或者专用信令将业务类型与业务服务等级之间的映射表格发送给UE。
基于业务类型与业务服务等级之间的映射表格,当随机接入回退时间参数信息为针对小区内的不同UE的业务服务等级的随机接入延迟因子序列时,UE利用随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间包括:UE根据业务类型与业务服务等级之间的映射表格、自身当前的业务类型确定自身的业务服务等级i(假设UE的业务服务类型为第i种业务服务等级);UE采用平均分布函数在Ti-1至Ti的区间内,随机选择一个时间作为随机接入回退时间。
需要说明的是,对于业务服务等级为1的业务类型,UE采用平均分布函数在T0到T1的区间内,随机选择一个时间作为随机接入回退时间,且T0默认为0,即采用平均分布函数在0到T1(在频谱切换命令中携带)的区间内随机选择一个时间作为随机接入回退时间。
本发明实施例中,对于LTE系统来说,针对业务类型与业务服务等级之间的映射表格,可以将业务服务等级与QoS分类标识(QoS Class Identifier,QCI)建立映射关系,其映射的原则是:一个UE的业务服务等级可以对应多个QCI;而一个QCI仅与一个UE的业务服务等级相对应,业务服务等级取值越小,则UE的业务服务等级越高。
综上所述,本发明实施例与现有技术相比,至少存在以下优点:
在现有技术中,随机接入冲突的解决方法是:基站设备在检测到UE发生随机接入冲突之后,在随机接入响应消息中携带随机回退参数,将已经冲突的UE在时间上进行分散,避免后续的随机接入过程中UE继续发生随机接入冲突,以在基站设备检测到UE发生随机接入冲突之后进行冲突抑制。现有技术无法避免目标工作频点上的第一次随机接入冲突,且对基站设备检测随机接入冲突提出了较高的要求,增加了随机接入失败概率及延迟,从而导致较高的频谱切换失败概率与较长的业务中断时间,且无法针对不同服务等级的用户进行区别处理,影响CR系统的用户体验。
而本发明实施例中,提供了一种认知无线电系统中抑制随机接入冲突的频谱切换方法,通过在频谱切换命令中携带随机接入回退时间参数信息,从而在CR系统的频谱切换过程中抑制随机接入冲突,预先将目标工作频点上集中进行随机接入的大量UE在时间上分散,而不是基站设备在检测到随机接入冲突之后进行冲突抑制,降低频谱切换过程中目标工作频点上的随机接入失败概率及延迟,继而降低频谱切换的失败概率与业务中断时间,提高CR系统的用户体验。此外,通过提供基于不同业务服务等级的随机回退方式,进一步降低频谱切换过程中高优先级用户的业务中断时间,进一步提高了CR系统中高优先级用户的用户体验。
实施例二
基于与上述方法同样的发明构思,本发明实施例中还提供了一种基站设备,如图3所示,该设备包括:
生成模块11,用于生成频谱切换命令,所述频谱切换命令中包含随机接入回退时间参数信息;
发送模块12,用于将所述频谱切换命令发送给小区内的用户设备,指示所述用户设备在频谱切换过程中,利用所述随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程。
所述随机接入回退时间参数信息,包括:针对小区内的所有用户设备所适用的随机接入最大延迟因子;或者,
针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随机接入延迟因子序列;所述随机接入延迟因子序列为T1,T2,Ti-1,Ti...TM,M为业务服务等级总数,Ti为第i种业务服务等级的最大随机接入延迟因子,且Ti为第i+1种业务服务等级的最小随机接入延迟因子。
当所述随机接入回退时间参数信息为针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随机接入延迟因子序列时,所述基站设备还包括:管理模块13,用于与所述用户设备约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格。
所述管理模块13,具体用于与所述用户设备通过协议静态规定的方式,约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格;或者,确定业务类型与业务服务等级之间的映射表格,并通过系统信息或者专用信令将所述业务类型与业务服务等级之间的映射表格发送给所述用户设备。
其中,本发明装置的各个模块可以集成于一体,也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
实施例三
基于与上述方法同样的发明构思,本发明实施例中还提供了一种用户设备,如图4所示,该设备包括:
接收模块21,用于接收来自基站设备的频谱切换命令,所述频谱切换命令中包含随机接入回退时间参数信息;
处理模块22,用于在频谱切换过程中,利用所述随机接入回退时间参数信息发起随机接入过程。
所述处理模块22,具体用于利用所述随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间,并在等待所述随机接入回退时间之后,发起随机接入过程。
所述处理模块22,进一步用于在接收到来自基站设备的频谱切换命令后,执行与目标工作频点的下行同步,并在与目标工作频点的下行同步完成后,利用所述随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间,且在确定了随机接入回退时间后,等待所述随机接入回退时间之后发起随机接入过程;或者,
在接收到来自基站设备的频谱切换命令后,利用所述随机接入回退时间参数信息确定随机接入回退时间,且在确定了随机接入回退时间后,执行与目标工作频点的下行同步,并在与目标工作频点的下行同步完成后,等待所述随机接入回退时间之后发起随机接入过程。
所述随机接入回退时间参数信息,包括:针对小区内的所有用户设备所适用的随机接入最大延迟因子;或者,
针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随机接入延迟因子序列;所述随机接入延迟因子序列为T1,T2,Ti-1,Ti...TM,M为业务服务等级总数,Ti为第i种业务服务等级的最大随机接入延迟因子,且Ti为第i+1种业务服务等级的最小随机接入延迟因子。
当所述随机接入回退时间参数信息为针对小区内的所有用户设备所适用的随机接入最大延迟因子时,所述处理模块22,进一步用于采用平均分布函数在0至随机接入最大延迟因子的区间内,随机选择一个时间作为所述随机接入回退时间。
当所述随机接入回退时间参数信息为针对小区内的不同用户设备的业务服务等级的随机接入延迟因子序列时,所述用户设备还包括:管理模块23,用于与所述基站设备约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格。
所述管理模块23,具体用于与所述基站设备通过协议静态规定的方式,约定业务类型与业务服务等级之间的映射表格;或者,
在所述基站设备确定业务类型与业务服务等级之间的映射表格之后,接收所述基站设备通过系统信息或者专用信令发送的业务类型与业务服务等级之间的映射表格。
所述处理模块22,进一步用于根据业务类型与业务服务等级之间的映射表格、以及自身当前的业务类型确定自身的业务服务等级i;
采用平均分布函数在Ti-1至Ti的区间内,随机选择一个时间作为所述随机接入回退时间。
其中,本发明装置的各个模块可以集成于一体,也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
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计算机设备(可以是个人计算机,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。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图,附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例,但是,本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。