一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法和系統(tǒng)，其是在認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，利用認(rèn)知導(dǎo)頻信道來(lái)輔助認(rèn)知用戶終端的無(wú)線接入，所述方法包括：接入方法，是認(rèn)知用戶終端接入授權(quán)系統(tǒng)的空閑頻點(diǎn)的方法；頻譜切換方法，是主用戶出現(xiàn)或認(rèn)知用戶的服務(wù)質(zhì)量下降到一定閾值時(shí)所觸發(fā)的頻譜切換方法。本發(fā)明主要考慮認(rèn)知用戶的通信過(guò)程，包括認(rèn)知終端開機(jī)后的初始接入過(guò)程、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息獲取方式、主用戶出現(xiàn)時(shí)的退讓與切換以及通信質(zhì)量下降引起的頻譜切換等，在通信過(guò)程中，利用認(rèn)知導(dǎo)頻信道來(lái)獲取環(huán)境的頻譜信息、輔助終端快速發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和頻譜接入，避免了認(rèn)知終端對(duì)大范圍頻譜的掃描與感知的操作，從而實(shí)現(xiàn)認(rèn)知終端快速接入網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程。
【專利說(shuō)明】一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，特別涉及一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法和系統(tǒng)，尤其涉及一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中利用認(rèn)知導(dǎo)頻信道即認(rèn)知導(dǎo)頻信道輔助無(wú)線接入的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)得到了各界的關(guān)注。認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由授權(quán)系統(tǒng)和非授權(quán)系統(tǒng)組成，其中，授權(quán)系統(tǒng)是指由頻譜管理機(jī)構(gòu)授權(quán)使用某段頻譜的通信系統(tǒng)，且授權(quán)系統(tǒng)的通信不受其他系統(tǒng)的干擾，在通常情況下，授權(quán)系統(tǒng)所占頻段的利用率不是很高，往往存在空閑的頻段；非授權(quán)系統(tǒng)是指運(yùn)行在非授權(quán)頻譜上或認(rèn)知獲取的頻譜上的通信系統(tǒng)，在認(rèn)知無(wú)線系統(tǒng)中，認(rèn)知系統(tǒng)旨在再次利用授權(quán)系統(tǒng)中的空閑的頻段。授權(quán)系統(tǒng)的用戶稱為主用戶(primary user,PU),指歸屬于授權(quán)系統(tǒng)并運(yùn)行在其授權(quán)頻段的用戶；在非授權(quán)系統(tǒng)的用戶稱為認(rèn)知用戶或次用戶(secondary user/cognitive user, SU/CRU),指通過(guò)獲取非授權(quán)頻段內(nèi)的空閑頻譜并對(duì)這些空閑頻譜進(jìn)行頻譜借用的用戶。所謂空閑頻譜，是指某頻帶被分配給主用戶，但是在某些時(shí)域、頻域或空域沒(méi)有被主要戶利用的頻譜。所謂頻譜借用，是指認(rèn)知用戶通過(guò)頻譜感知和周圍環(huán)境的信息獲取，發(fā)現(xiàn)授權(quán)系統(tǒng)中的空閑頻譜，在不對(duì)授權(quán)用戶通信造成干擾的前提下，以借用的方式對(duì)空閑頻譜進(jìn)行見縫插針式的使用，當(dāng)主用戶出現(xiàn)時(shí)，認(rèn)知用戶及時(shí)退出頻譜，從而提高頻譜利用率。在接入頻譜的過(guò)程中，主用戶接入頻譜的優(yōu)先級(jí)比次用戶的優(yōu)先級(jí)高，需要通過(guò)各種技術(shù)保證次用戶的通信不能對(duì)主用戶造成干擾，如對(duì)次用戶進(jìn)行功率控制、改變次用戶的調(diào)制方式、次用戶進(jìn)行頻譜退讓與切換等。在認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，CRU對(duì)授權(quán)系統(tǒng)頻段內(nèi)的可用空閑頻譜進(jìn)行借用，前提是保證不對(duì)主用戶的通信造成干擾。而授權(quán)系統(tǒng)中的主用戶按照以前的方式進(jìn)行通信，假設(shè)它并不知道有認(rèn)知用戶的存在，只要有需要就按照現(xiàn)有協(xié)議規(guī)定接入網(wǎng)絡(luò)。
[0003]由于授權(quán)用戶對(duì)頻譜的使用情況是不確定的，時(shí)刻變化的，從而導(dǎo)致系統(tǒng)中的可用空閑頻譜集合也在不斷變化。認(rèn)知用戶在初始接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境十分陌生，而且終端內(nèi)存儲(chǔ)的上次使用的頻點(diǎn)信息很可能處于忙狀態(tài)，因此基于存儲(chǔ)信息的小區(qū)選擇意義不大，在很大概率上需要進(jìn)行初始小區(qū)選擇。在這種情況下，就需要終端對(duì)各個(gè)授權(quán)系統(tǒng)中的授權(quán)頻段的使用情況進(jìn)行感知，通過(guò)對(duì)各可用空閑頻譜的評(píng)估，才能決定如何選擇其工作頻譜。但是這個(gè)頻譜感知以及數(shù)據(jù)融合的過(guò)程需要很長(zhǎng)時(shí)間而且耗能大，會(huì)減少便攜終端使用時(shí)間，降低用戶使用的滿意度。
[0004]所以，本專利提出利用認(rèn)知導(dǎo)頻信道(Cognitive Pilot Channel, CPC)來(lái)輔助終端的初始無(wú)線接入。認(rèn)知用戶通過(guò)對(duì)認(rèn)知導(dǎo)頻信道消息的獲取，得到認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的各種必要信息(如:接入網(wǎng)絡(luò)信息、可用頻譜信息、網(wǎng)絡(luò)所能提供的業(yè)務(wù)信息、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況信息、網(wǎng)絡(luò)策略信息等)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的初始感知、網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)和自主的網(wǎng)絡(luò)接納選擇等操作，避免終端直接進(jìn)行頻譜感知和數(shù)據(jù)融合，降低接入的復(fù)雜度和終端耗能。
[0005]關(guān)于該認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中利用認(rèn)知導(dǎo)頻信道即認(rèn)知導(dǎo)頻信道輔助無(wú)線接入的方法和系統(tǒng)，存在如下技術(shù):
[0006]專利文獻(xiàn)I (專利號(hào)CN201010150099.5):感知導(dǎo)頻信道支持的認(rèn)知系統(tǒng)初始化方法、裝置和系統(tǒng)，該專利提供一種認(rèn)知導(dǎo)頻支持的認(rèn)知系統(tǒng)中終端與工作頻點(diǎn)建立鏈接的方法。通過(guò)終端向認(rèn)知導(dǎo)頻AP發(fā)送頻點(diǎn)初始化請(qǐng)求(即初始接入網(wǎng)絡(luò))，認(rèn)知導(dǎo)頻AP發(fā)送頻點(diǎn)初始化響應(yīng)消息包含認(rèn)知導(dǎo)頻專用資源描述信息。根據(jù)認(rèn)知導(dǎo)頻專用資源指示的上行接入信道，終端在該上行接入信道上發(fā)送終端的感知信息，基站通過(guò)廣播向終端發(fā)送感知信息。由終端的感知信息和基站的感知信息的交集非空來(lái)決策終端的工作頻點(diǎn)，并在決策的工作頻點(diǎn)上建立鏈接。多個(gè)用戶進(jìn)行初始化請(qǐng)求時(shí)，給每個(gè)用戶分配不同的認(rèn)知導(dǎo)頻專用資源以及不同的上行接入信道。
[0007]專利文獻(xiàn)2 (專利號(hào)為CN201110075531.3):認(rèn)知導(dǎo)頻傳輸方法及基于認(rèn)知導(dǎo)頻的無(wú)線接入方法和系統(tǒng)，該專利提供一種認(rèn)知導(dǎo)頻的傳輸方法以及給出了一種認(rèn)知導(dǎo)頻輔助終端進(jìn)行無(wú)線接入的方式。通過(guò)將認(rèn)知導(dǎo)頻分為主級(jí)認(rèn)知導(dǎo)頻和次級(jí)認(rèn)知導(dǎo)頻，根據(jù)無(wú)線接入類型的覆蓋情況來(lái)考慮主級(jí)認(rèn)知導(dǎo)頻和次級(jí)認(rèn)知導(dǎo)頻的加載在無(wú)線接入類型的固定物理資源和可變物理資源的方式，將認(rèn)知導(dǎo)頻信息發(fā)送至終端，以實(shí)現(xiàn)用戶網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線資源的優(yōu)化。首先需要通過(guò)掃描確定主級(jí)認(rèn)知導(dǎo)頻的加載位置，根據(jù)無(wú)線接入類型的覆蓋情況來(lái)決定如何加載認(rèn)知導(dǎo)頻信息。由主級(jí)認(rèn)知導(dǎo)頻輔助終端的初始接入，由次級(jí)認(rèn)知導(dǎo)頻輔助終端的持續(xù)性通信。
[0008]專利文獻(xiàn)3 (專利號(hào)為CN201110405827.7): —種認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中的頻譜切換方法和設(shè)備，該專利提供一種認(rèn)知系統(tǒng)頻譜切換的方法。通過(guò)基站與用戶約定一個(gè)用戶傳輸頻譜切換命令的認(rèn)知無(wú)線電專用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備標(biāo)識(shí)，在當(dāng)前用戶的工作頻點(diǎn)上發(fā)現(xiàn)授權(quán)用戶時(shí)，生成頻譜切換命令，觸發(fā)一系列頻譜切換和頻譜退讓的操作過(guò)程。
[0009]專利文獻(xiàn)4 (專利號(hào)為CN201210069827.9): —種認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中的頻譜切換方法和設(shè)備，該專利考慮基站通過(guò)頻譜切換命令指令終端在頻譜切換的目標(biāo)頻點(diǎn)的專用隨機(jī)接入資源，從而實(shí)現(xiàn)終端在目標(biāo)頻點(diǎn)上的隨機(jī)接入，減小切換失敗率。
[0010]然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，存在以下技術(shù)缺陷:
[0011]1、認(rèn)知用戶與認(rèn)知網(wǎng)中授權(quán)系統(tǒng)的空閑頻點(diǎn)的通信，應(yīng)包括如開始的網(wǎng)絡(luò)初始接入過(guò)程，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息獲取方式，主用戶出現(xiàn)時(shí)的退讓及通信質(zhì)量下降的頻點(diǎn)切換等完整的通信過(guò)程，在專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2中，只能考慮了終端與網(wǎng)絡(luò)的初始接入，在專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4中，只考慮了終端與網(wǎng)絡(luò)的頻譜切換，并沒(méi)有對(duì)完整的認(rèn)知用戶的通信過(guò)程進(jìn)行描述。
[0012]2、如專利文獻(xiàn)I中所描述的，當(dāng)多個(gè)用戶進(jìn)行初始化請(qǐng)求時(shí)，給每個(gè)用戶分配不同的認(rèn)知導(dǎo)頻專用資源以及不同的上行接入信道，該方法不易保證認(rèn)知用戶的順利接入網(wǎng)絡(luò)，在接入過(guò)程中容易出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)。
[0013]3、如專利文獻(xiàn)3中所描述的，“所述基站設(shè)備在當(dāng)前工作頻點(diǎn)上發(fā)現(xiàn)授權(quán)系統(tǒng)的用戶出現(xiàn)后，生成頻譜切換命令”只考慮了主用戶出現(xiàn)時(shí)的頻譜切換，并沒(méi)有考慮到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量下降時(shí)也需要進(jìn)行頻譜切換，專利文獻(xiàn)3只涉及頻譜切換的方法，而沒(méi)有對(duì)切換的網(wǎng)絡(luò)類型進(jìn)行考慮。
[0014]4、如專利文獻(xiàn)4中所描述的，“基站通過(guò)頻譜切換命令指定終端在頻譜切換過(guò)程中所需要應(yīng)用的目標(biāo)工作頻點(diǎn)上的專用隨機(jī)接入資源”，由此來(lái)避免終端之間的接入競(jìng)爭(zhēng)，但是并沒(méi)有涉及完整頻譜切換流程，也沒(méi)有對(duì)切換的網(wǎng)絡(luò)類型進(jìn)行考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于公開一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法和系統(tǒng)，在通信過(guò)程中，考慮認(rèn)知用戶的完整的通信過(guò)程，包括認(rèn)知終端開機(jī)后的初始接入過(guò)程、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息獲取方式、主用戶出現(xiàn)時(shí)的退讓與切換以及通信質(zhì)量下降引起的頻譜切換決策等，并利用認(rèn)知導(dǎo)頻信道來(lái)獲取環(huán)境的頻譜信息、輔助終端快速發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和頻譜接入的方法，從而避免認(rèn)知終端對(duì)大范圍頻譜的掃描與感知的操作，加快認(rèn)知終端的快速接入網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程。
[0016]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，用于在認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的認(rèn)知用戶利用認(rèn)知導(dǎo)頻信道輔助終端接入授權(quán)系統(tǒng)的空閑頻點(diǎn)，所述無(wú)線方法還包括:頻譜切換步驟，用于主用戶出現(xiàn)或認(rèn)知用戶的服務(wù)質(zhì)量下降到一定閾值時(shí)從當(dāng)前頻點(diǎn)切換到其他空閑頻點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，包含以下接入步驟:
[0018]1、認(rèn)知用戶與所述認(rèn)知導(dǎo)頻信道進(jìn)行同步，并使用自身攜帶的技術(shù)進(jìn)行定位；
[0019]2、認(rèn)知用戶在所述認(rèn)知導(dǎo)頻信道的上行信道上，向認(rèn)知基站發(fā)送認(rèn)知導(dǎo)頻請(qǐng)求消息，并攜帶自己的位置信息和用戶識(shí)別碼；
[0020]3、認(rèn)知基站在所述認(rèn)知導(dǎo)頻信道的下行信道上，向終端發(fā)送相應(yīng)mesh的認(rèn)知導(dǎo)頻接入輔助消息；
[0021]4、認(rèn)知用戶對(duì)所述接入輔助消息中的可用空閑頻點(diǎn)按照終端攜帶的無(wú)線接入類型優(yōu)先列表進(jìn)行評(píng)估，并完成公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)選擇、小區(qū)選擇操作；
[0022]5、認(rèn)知用戶駐留在某個(gè)小區(qū)后，保持周期性判斷是否進(jìn)行小區(qū)重選操作，保證駐留在服務(wù)質(zhì)量最好的小區(qū)；
[0023]6、認(rèn)知用戶在駐留的頻點(diǎn)上向認(rèn)知基站發(fā)起隨機(jī)接入過(guò)程，認(rèn)知基站向認(rèn)知用戶發(fā)出隨機(jī)接入響應(yīng)，從而使認(rèn)知用戶與認(rèn)知基站建立鏈接；
[0024]7、認(rèn)知基站為認(rèn)知用戶分配上行資源；
[0025]8、認(rèn)知基站為認(rèn)知用戶分配下行資源。
[0026]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，還包含以下頻譜切換步驟:
[0027]9、認(rèn)知基站檢測(cè)主用戶活動(dòng)情況與認(rèn)知用戶通信質(zhì)量，判決是否需要頻譜切換；
[0028]10、認(rèn)知基站觸發(fā)頻譜切換，告知認(rèn)知用戶停止業(yè)務(wù)，認(rèn)知用戶等待切換決策；
[0029]11、認(rèn)知基站根據(jù)認(rèn)知用戶攜帶的終端的無(wú)線接入類型選擇目標(biāo)切換頻點(diǎn)；
[0030]12、認(rèn)知基站將選擇的目標(biāo)切換頻點(diǎn)告知終端，終端根據(jù)目標(biāo)切換頻點(diǎn)信息重新建立與基站的鏈接。
[0031]13、認(rèn)知基站為認(rèn)知用戶分配上行資源和下行資源，繼續(xù)完成切換前未完成的傳輸任務(wù)。
[0032]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，所述終端配置有無(wú)線接入類型偏好優(yōu)先級(jí)列表。
[0033]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，將所述認(rèn)知導(dǎo)頻信道劃分為兩個(gè)專用的信道作為認(rèn)知導(dǎo)頻上行信道和認(rèn)知導(dǎo)頻下行信道。[0034]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，通過(guò)認(rèn)知用戶終端和認(rèn)知基站來(lái)協(xié)作完成對(duì)無(wú)線認(rèn)知網(wǎng)中授權(quán)系統(tǒng)的頻譜感知過(guò)程，由認(rèn)知基站根據(jù)感知結(jié)果決定認(rèn)知終端的可用空閑頻點(diǎn)。
[0035]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，所述認(rèn)知導(dǎo)頻消息中攜帶可用空閑頻譜信息，并將認(rèn)知導(dǎo)頻消息分為認(rèn)知導(dǎo)頻接入輔助消息和認(rèn)知導(dǎo)頻切換輔助消息兩種；所述認(rèn)知導(dǎo)頻接入輔助消息和所述認(rèn)知導(dǎo)頻切換輔助消息同步進(jìn)行更新，且這兩個(gè)集合沒(méi)有清楚的界限，靈活可變，但所述認(rèn)知導(dǎo)頻切換輔助消息的集合不能為空。
[0036]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，在步驟3中，認(rèn)知基站將頻譜信息按認(rèn)知導(dǎo)頻響應(yīng)消息的格式進(jìn)行組織，所述認(rèn)知導(dǎo)頻響應(yīng)消息的格式為不同“meSh#ID:0perator#i, RAT#j, frequency#!^..”的組合,其中頻點(diǎn)可以是只羅列可用的空閑頻點(diǎn)，也可以是每個(gè)頻點(diǎn)被主用戶使用的狀態(tài)，所述認(rèn)知導(dǎo)頻響應(yīng)消息中還可以包含每個(gè)頻點(diǎn)上的其他信息，且所述認(rèn)知導(dǎo)頻響應(yīng)消息根據(jù)最新的頻譜感知融合結(jié)果進(jìn)行不斷地更新。
[0037]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，在步驟4中，如果在該無(wú)線接入類型下小區(qū)選擇不成功，則按照無(wú)線接入類型優(yōu)先級(jí)列表，選下一個(gè)無(wú)線接入類型，在下一個(gè)無(wú)線接入類型的可用空閑頻點(diǎn)進(jìn)行嘗試。
[0038]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，在步驟4中，如果選擇的不是最高優(yōu)先級(jí)的無(wú)線接入類型，那么在進(jìn)行小區(qū)搜索前要先進(jìn)行重配置。在認(rèn)知導(dǎo)頻信道上申請(qǐng)重配置資源，下載對(duì)應(yīng)協(xié)議進(jìn)行終端重配置。
[0039]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，在步驟6的隨機(jī)接入過(guò)程中，認(rèn)知基站對(duì)每個(gè)認(rèn)知用戶約定一個(gè)隨機(jī)接入校驗(yàn)碼，并對(duì)所有用戶約定相同的隨機(jī)接入響應(yīng)的內(nèi)容，只有通過(guò)所述隨機(jī)接入校驗(yàn)碼進(jìn)行解碼得到正確的隨機(jī)接入響應(yīng)，用戶與基站的鏈接建立才成功。
[0040]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，在步驟6的隨機(jī)接入過(guò)程中，對(duì)于多個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行隨機(jī)接 入的情況，只有最早請(qǐng)求的那一個(gè)認(rèn)知用戶能夠得解碼成功，沒(méi)有得到正確解碼的其他認(rèn)知用戶則隨機(jī)接入失敗。
[0041]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，在步驟11中，如果當(dāng)前無(wú)線接入類型下的可用空閑頻譜集合為空，則根據(jù)當(dāng)前終端業(yè)務(wù)傳輸類型，選擇其他的無(wú)線接入類型中的可用空閑頻譜。
[0042]本發(fā)明的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，在步驟12中，如果認(rèn)知用戶接入或切換到與終端現(xiàn)有配置不一樣的無(wú)線接入類型上時(shí)，需要先對(duì)終端進(jìn)行重配置。
[0043]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0044]本發(fā)明申請(qǐng)能更好的與現(xiàn)有的無(wú)線接入系統(tǒng)融合，進(jìn)一步說(shuō)，將該方案應(yīng)用于現(xiàn)有無(wú)線通信技術(shù)，通過(guò)認(rèn)知導(dǎo)頻信道輔助無(wú)線接入的方法，通過(guò)對(duì)認(rèn)知導(dǎo)頻信道消息來(lái)獲取頻譜環(huán)境信息，避免認(rèn)知終端直接進(jìn)行頻譜感知和數(shù)據(jù)融合，降低接入的復(fù)雜度和終端耗能。此外，采用認(rèn)知終端重配置方案，支持多種接入技術(shù)，有效利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，提高頻譜利用率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1為本發(fā)明認(rèn)知用戶與認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的授權(quán)系統(tǒng)中的空閑頻點(diǎn)接入流程圖。[0046]圖2為本發(fā)明認(rèn)知用戶與認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的授權(quán)系統(tǒng)中的空閑頻點(diǎn)的頻譜切換流程?！揪唧w實(shí)施方式】
[0047]在本發(fā)明中，主要對(duì)認(rèn)知用戶的通信過(guò)程進(jìn)行考慮，包括認(rèn)知終端開機(jī)后的初始接入過(guò)程、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息獲取方式、主用戶出現(xiàn)時(shí)的退讓與切換以及通信質(zhì)量下降引起的頻譜切換，盡量保證次用戶通信的連續(xù)性。
[0048]下面對(duì)本發(fā)明涉及的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0049]假設(shè)認(rèn)知用戶都是可以進(jìn)行重配置的，并且需要按照所選無(wú)線接入類型進(jìn)行重配置之后才能使用該無(wú)線接入類型系統(tǒng)的頻譜。此外，要求終端自身攜帶GPS、支持認(rèn)知導(dǎo)頻并能理解認(rèn)知導(dǎo)頻消息。每個(gè)終端都會(huì)自身攜帶無(wú)線接入類型偏好優(yōu)先級(jí)列表，并按照最高優(yōu)先級(jí)的無(wú)線接入類型進(jìn)行配置好。
[0050]從感知過(guò)程耗時(shí)耗能的特點(diǎn)來(lái)看，考慮頻譜感知過(guò)程由認(rèn)知終端和認(rèn)知基站協(xié)作完成，由認(rèn)知基站對(duì)感知結(jié)果進(jìn)行融合，并將融合得到的頻譜信息按認(rèn)知導(dǎo)頻消息的格式進(jìn)行組織。認(rèn)知導(dǎo)頻響應(yīng)消息的格式為不同{mesh#ID:運(yùn)營(yíng)商operator#i,無(wú)線接入類型RAT# j,頻點(diǎn)frequency#k...}的組合,其中頻點(diǎn)可以是只羅列可用的空閑頻點(diǎn)，也可以是每個(gè)頻點(diǎn)被主用戶使用的狀態(tài)，另外，認(rèn)知導(dǎo)頻響應(yīng)消息中還可以包含每個(gè)頻點(diǎn)上的其他信息，如可用帶寬、負(fù)載情況、功率水平等。認(rèn)知導(dǎo)頻消息是根據(jù)最新的頻譜感知融合結(jié)果進(jìn)行不斷地更新的。
[0051]認(rèn)知導(dǎo)頻信道分為上行專用請(qǐng)求信道和下行認(rèn)知導(dǎo)頻消息傳輸信道。認(rèn)知系統(tǒng)協(xié)調(diào)一個(gè)公共頻點(diǎn)和特定的帶寬作為認(rèn)知導(dǎo)頻信道設(shè)計(jì)，劃分兩個(gè)專用的信道作為認(rèn)知導(dǎo)頻上行信道和認(rèn)知導(dǎo)頻下行信道。
[0052]考慮將認(rèn)知導(dǎo)頻消息中的可用空閑頻譜分為兩部分，認(rèn)知導(dǎo)頻接入輔助消息，認(rèn)知導(dǎo)頻切換輔助消息。(相當(dāng)于在可用空閑頻譜集合中，預(yù)留一部分可用頻譜作切換用。)認(rèn)知導(dǎo)頻接入輔助消息和認(rèn)知導(dǎo)頻切換輔助消息是同步進(jìn)行更新的，而且這兩個(gè)集合沒(méi)有清楚的界限，靈活可變，但是認(rèn)知導(dǎo)頻切換輔助消息集合不能為空，用以保證正在通信的認(rèn)知用戶有備用退讓頻譜，減小通信中斷率。
[0053]在通信過(guò)程中，主用戶對(duì)頻譜的使用(接入、切換)、次用戶的切換以及次用戶的初始接入三者間的優(yōu)先級(jí)別為:主用戶對(duì)頻譜的使用(接入、切換)> 次用戶的切換 > 次用戶的初始接入。
[0054]假設(shè)某認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中包括多個(gè)無(wú)線接入類型技術(shù):無(wú)線接入類型1、無(wú)線接入類型2、無(wú)線接入類型3、無(wú)線接入類型4...(如GSM、LTE、WIF1、WIMAX...)。
[0055]以下，對(duì)發(fā)明涉及的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法的認(rèn)知用戶與認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的授權(quán)系統(tǒng)中的空閑頻點(diǎn)的接入方法進(jìn)行說(shuō)明，其接入流程圖如圖1所示。
[0056]步驟1:認(rèn)知用戶與認(rèn)知導(dǎo)頻信道進(jìn)行同步，并使用自身攜帶的技術(shù)(如GPSJMF限于GPS)進(jìn)行定位，表示成(經(jīng)度，緯度)。
[0057]步驟2:認(rèn)知用戶在認(rèn)知導(dǎo)頻信道上行信道上向認(rèn)知基站發(fā)送認(rèn)知導(dǎo)頻消息請(qǐng)求，并攜帶自己的位置信息和用戶識(shí)別碼(可以是注冊(cè)過(guò)的用戶ID，或用戶隨機(jī)生成的請(qǐng)求碼等)，格式示例如表I所示，但不限于以下格式。
[0058]表I認(rèn)知導(dǎo)頻請(qǐng)求消息格式
【權(quán)利要求】
1.一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，用于在認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的認(rèn)知用戶利用認(rèn)知導(dǎo)頻信道輔助終端接入授權(quán)系統(tǒng)的空閑頻點(diǎn)，其特征在于，所述無(wú)線方法還包括:頻譜切換步驟，用于主用戶出現(xiàn)或認(rèn)知用戶的服務(wù)質(zhì)量下降到一定閾值時(shí)從當(dāng)前頻點(diǎn)切換到其他空閑頻點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，所述接入授權(quán)系統(tǒng)的空閑頻點(diǎn)具體包括以下步驟: 步驟1、認(rèn)知用戶與所述認(rèn)知導(dǎo)頻信道同步，并使用自身攜帶的技術(shù)進(jìn)行定位； 步驟2、認(rèn)知用戶在所述認(rèn)知導(dǎo)頻信道的上行信道上，向認(rèn)知基站發(fā)送認(rèn)知導(dǎo)頻請(qǐng)求消息，并攜帶自己的位置信息和用戶識(shí)別碼； 步驟3、認(rèn)知基站在所述認(rèn)知導(dǎo)頻信道的下行信道上，向終端發(fā)送相應(yīng)mesh的認(rèn)知導(dǎo)頻接入輔助消息； 步驟4、認(rèn)知 用戶對(duì)所述接入輔助消息中的可用空閑頻點(diǎn)按照終端攜帶的無(wú)線接入類型優(yōu)先列表進(jìn)行評(píng)估，并完成公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)選擇、小區(qū)選擇操作； 步驟5、認(rèn)知用戶駐留某個(gè)小區(qū)后，保持周期性判斷是否進(jìn)行小區(qū)重選操作，保證駐留在服務(wù)質(zhì)量最好的小區(qū)； 步驟6、認(rèn)知用戶在駐留的頻點(diǎn)上向認(rèn)知基站發(fā)起隨機(jī)接入過(guò)程,認(rèn)知基站向認(rèn)知用戶發(fā)出隨機(jī)接入響應(yīng)，從而使認(rèn)知用戶與認(rèn)知基站建立鏈接； 步驟7、認(rèn)知基站為認(rèn)知用戶分配上行資源； 步驟8、認(rèn)知基站為認(rèn)知用戶分配下行資源。
3.如權(quán)利要求1所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，所述頻譜切換步驟具體包括以下步驟: 步驟9、認(rèn)知基站檢測(cè)主用戶活動(dòng)情況與認(rèn)知用戶通信質(zhì)量，判決是否需要頻譜切換； 步驟10、認(rèn)知基站觸發(fā)頻譜切換，告知認(rèn)知用戶停止業(yè)務(wù)，認(rèn)知用戶等待切換決策； 步驟11、認(rèn)知基站根據(jù)認(rèn)知用戶攜帶的終端的無(wú)線接入類型選擇目標(biāo)切換頻點(diǎn)； 步驟12、認(rèn)知基站將選擇的目標(biāo)切換頻點(diǎn)告知終端,終端在目標(biāo)切換頻點(diǎn)上重新建立與基站的鏈接。 步驟13、認(rèn)知基站為認(rèn)知用戶分配上行資源和下行資源，繼續(xù)完成切換前未完成的傳輸任務(wù)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，所述終端配置有無(wú)線接入類型偏好優(yōu)先級(jí)列表。
5.如權(quán)利要求1或2所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，將所述認(rèn)知導(dǎo)頻信道劃分為兩個(gè)專用的信道作為認(rèn)知導(dǎo)頻上行信道和認(rèn)知導(dǎo)頻下行信道。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，通過(guò)認(rèn)知用戶攜帶的終端和認(rèn)知基站來(lái)協(xié)作完成對(duì)無(wú)線認(rèn)知網(wǎng)中授權(quán)系統(tǒng)的空閑頻點(diǎn)的頻譜感知過(guò)程，由認(rèn)知基站根據(jù)感知結(jié)果決定終端的工作頻點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，所述認(rèn)知導(dǎo)頻消息中存在可用空閑頻譜，并將認(rèn)知導(dǎo)頻消息中的可用空閑頻譜分為認(rèn)知導(dǎo)頻接入輔助消息和認(rèn)知導(dǎo)頻切換輔助消息；所述認(rèn)知導(dǎo)頻接入輔助消息和所述認(rèn)知導(dǎo)頻切換輔助消息同步進(jìn)行更新，且這兩個(gè)集合沒(méi)有清楚的界限，靈活可變，但所述認(rèn)知導(dǎo)頻切換輔助消息的集合不能為空。
8.如權(quán)利要求1或2所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，在步驟3中，認(rèn)知基站將頻譜信息按認(rèn)知導(dǎo)頻響應(yīng)消息的格式進(jìn)行組織，所述認(rèn)知導(dǎo)頻響應(yīng)消息的格式為不同“mesh#ID:Operator#i, RAT#j, frequency#k…”的組合，其中頻點(diǎn)為只羅列可用的空閑頻點(diǎn)，或?yàn)槊總€(gè)頻點(diǎn)被主用戶使用的狀態(tài)，所述認(rèn)知導(dǎo)頻響應(yīng)消息中還可以包含每個(gè)頻點(diǎn)上的其他信息，且所述認(rèn)知導(dǎo)頻響應(yīng)消息根據(jù)最新的頻譜感知融合結(jié)果進(jìn)行不斷地更新。
9.如權(quán)利要求1或2所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，在步驟4中，如果在該無(wú)線接入類型下小區(qū)選擇不成功，則按照無(wú)線接入類型優(yōu)先級(jí)列表，選下一個(gè)無(wú)線接入類型，在下一個(gè)無(wú)線接入類型的可用空閑頻點(diǎn)進(jìn)行嘗試。
10.如權(quán)利要求1或2所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，在步驟4中，如果選擇的不是最高優(yōu)先級(jí)的無(wú)線接入類型，那么在進(jìn)行小區(qū)搜索前要先進(jìn)行重配置，在認(rèn)知導(dǎo)頻信道上申請(qǐng)重配置資源，下載對(duì)應(yīng)協(xié)議進(jìn)行終端重配置。
11.如權(quán)利要求1或2所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，在步驟6的隨機(jī)接入過(guò)程中，認(rèn)知基站對(duì)每個(gè)認(rèn)知用戶約定一個(gè)隨機(jī)接入校驗(yàn)碼，并對(duì)所有用戶約定相同的隨機(jī)接入響應(yīng)的內(nèi)容，只有通過(guò)所述隨機(jī)接入校驗(yàn)碼進(jìn)行解碼得到正確的隨機(jī)接入響應(yīng)，用戶與基站的鏈接建立才成功。
12.如權(quán)利要求1或6所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，在步驟6的隨機(jī)接入過(guò)程中，對(duì)于多個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行隨機(jī)接入的情況，只有最早請(qǐng)求的那一個(gè)認(rèn)知用戶能夠得解碼成功，沒(méi)有得到正確解碼的其他認(rèn)知用戶則隨機(jī)接入失敗。
13.如權(quán)利要求1或3所述的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，在步驟11中，如果當(dāng)前無(wú)線接入類型下的可用空閑頻譜集合為空，則根據(jù)當(dāng)前終端業(yè)務(wù)傳輸類型，選擇其他的無(wú)線接入類型中的可用空閑頻譜。
14.如權(quán)利要求1或3所述的 認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入方法，其特征在于，在步驟12中，如果認(rèn)知用戶接入或切換到與終端現(xiàn)有配置不一樣的無(wú)線接入類型上時(shí)，需要先對(duì)終端進(jìn)行重配置。
【文檔編號(hào)】H04W36/06GK103428708SQ201310344221
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】周一青, 劉玲, 田霖, 石晶林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所