專利名稱：一種認知lte系統(tǒng)中crb資源的動態(tài)組合和分配方法
技術領域：
本發(fā)明屬于通信技術領域，更進一步涉及一種認知長期演進(Long-Term Evolution,LTE)系統(tǒng)中認知資源塊(Cognitive Resource Block,CRB)資源的動態(tài)組合和分配方法。本發(fā)明針對認知長期演進LTE系統(tǒng)中的面向不同業(yè)務類型，提出靈活的認知資源塊CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，滿足不同業(yè)務類型時頻資源的需求。本發(fā)明可充分挖掘認知長期演進LTE系統(tǒng)中可用的頻譜空洞資源，從時間和頻率兩個維度動態(tài)按需組合為CRB資源，為高效利用認知長期演進LTE系統(tǒng)中的時頻資源提供技術支持。
背景技術：
長期演進LTE系統(tǒng)中主要采用了正交頻分復用技術(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)。在頻域內將給定的信道分成多個正交子載波，在每個子載波上分別調至信號，并且個子載波并行傳輸。在長期演進LTE系統(tǒng)中，由于資源是以時間和頻率二維出現(xiàn)的，因此，資源管理和分配方法變得十分復雜，尤其是可用頻譜帶寬較大的時候，既要考慮資源分配的靈活性，又要考慮相干帶寬的大小等要求。長期演進LTE系統(tǒng)規(guī)定，一個子幀在時間上的長度為1ms，由兩個相等時隙組成，每個時隙的時間長度為0. 5ms。 一個資源單元含有一個OFDM符號，其資源表示方法是定義一個基本的資源塊(Resource Block，RB)，然后以資源塊RB為單位進行資源分配。正交頻分多址技術(OFDM Access, 0FDMA)，是在OFDM技術的基礎上發(fā)展而來，是一種利用OFDM技術對信道進行子載波化后， 在各個子載波上加載傳輸數(shù)據(jù)的多址接入技術，每個用戶選擇信道條件較好的子載波進行傳輸，可以獲得頻率上的分集增益。在當前長期演進LTE系統(tǒng)中采用OFDMA的資源分配機制十分靈活，可以根據(jù)用戶的實際情況采取合適的方式動態(tài)分配子載波數(shù)量。近年來由于認知無線電技術可以感知無線環(huán)境獲取當前授權頻譜在時間或者頻率上暫時不用的頻譜空洞，通過擇機的方式實現(xiàn)動態(tài)頻譜接入，因此，可以有效改善當前頻譜利用效率和高效保證用戶服務質量。長期研究 LTE系統(tǒng)的目的是滿足未來無線通信市場的更好的需求和更多的應用。移動通信網(wǎng)絡實時動態(tài)變化，且隨著微基站、微微基站中繼站和家庭基站等設備的引入導致對于長期研究LTE 系統(tǒng)管理帶來嚴峻挑戰(zhàn)。系統(tǒng)內部小區(qū)間符合分布、頻率資源、功率資源和系統(tǒng)間的干擾等都處于不斷的變化中，因此運營商對于基站的控制和管理能難度日益加大，因此希望通過引入認知無線電技術，構成認知長期演進LTE系統(tǒng)。在認知長期演進LTE系統(tǒng)中，根據(jù)網(wǎng)絡實際運行情況，可以自適應的調整網(wǎng)絡參數(shù)、優(yōu)化資源配置和降低運營成本和人工干預。因此，具有自配置、自優(yōu)化功能認知技術寫入LTE標準中，賦予網(wǎng)絡本身更多的認知性、自主性和智能型。在認知無線網(wǎng)絡中可以利用的頻譜在時間和頻率上都是不連續(xù)的，即通常所說多個認知終端感知所得的可以再利用的頻譜存在異構性，因此，按照傳統(tǒng)長期演進LTE系統(tǒng)中對于資源塊RB的組合和分配思路，可以在認知長期演進LTE系統(tǒng)實現(xiàn)頻譜資源在時間和頻率上的最佳組合，形成認知資源塊CRB資源，對于解決面向不同業(yè)務類型的資源請求和保證高效認知終端的服務質量具有絕對的吸引力。然而，當前在對于認知長期演進LTE系統(tǒng)的研究過程中，尤其是考察認知資源塊CRB資源的動態(tài)自適應管理和分配過程中，尚缺乏對于認知資源塊CRB資源的動態(tài)組合和分配方法的研究。中興通訊股份有限公司的專利申請文件“用于長期演進系統(tǒng)的將資源單元映射到資源塊的方法”(公開號CN 101399761A,申請?zhí)?0071016^04. 6，申請日2007. 09. 27)公開一種基于固定的子載波分配的，用于長期演進系統(tǒng)的將資源單元映射到資源塊的方法。該方法可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)到物理子載波的映射。該方法存在的不足是，長期演進系統(tǒng)中的所有子載波是固定分配的，缺乏靈活性，不適合于認知LTE系統(tǒng)中動態(tài)資源分配。北京星河亮點通信軟件有限責任公司的專利申請文件“利用認知技術降低LTE無線通信系統(tǒng)小區(qū)干擾的方法”(公開號CN 102098679A,申請?zhí)?01110030375. 9，申請日 2011. 01. 27)公開一種基于新加入用戶采用認知技術自主選擇可用頻譜資源降低LTE無線通信系統(tǒng)小區(qū)干擾的方法。該方法可以提高小區(qū)邊緣用戶的服務質量的同時有效改善系統(tǒng)的頻譜利用率。該方法存在的不足是，只在頻譜范疇實現(xiàn)基于認知技術的降低LTE無線通信系統(tǒng)小區(qū)干擾，不能從時間維度進一步優(yōu)化資源利用率。另外上述兩個方法均不能靈活的根據(jù)業(yè)務類型提供認知資源塊CRB資源的動態(tài)組合方法，也不能根據(jù)業(yè)務類型為認知終端動態(tài)分配具有滿足其性能要求的認知資源塊CRB資源。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術不足，提出一種認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法。本發(fā)明針對認知LTE系統(tǒng)中面向多種業(yè)務類型，提出靈活的認知資源塊CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，滿足不同業(yè)務類型時頻資源的需求。本發(fā)明可充分挖掘認知長期演進LTE系統(tǒng)中可用的頻譜空洞資源，從時間和頻率兩個維度動態(tài)按需組合為CRB資源，為高效利用認知長期演進LTE系統(tǒng)中的時頻資源提供技術支持。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的具體思路是，首先，分布在基站控制的小區(qū)內的所有認知終端檢測當前無線環(huán)境中的寬帶頻譜，經(jīng)過基站信息處理模塊分析獲得當前可檢測到的頻譜利用狀態(tài)信息，形成頻譜測量報告；然后，基站搜集所有認知終端上報的頻譜測量報告完成可用頻譜進行子載波化處理，實現(xiàn)可用頻譜載波化為多個可用子載波；隨后，基站對子載波信息進行編號、排序和動態(tài)選取多個子載波組合形成認知資源塊CRB資源；最后，基站依據(jù)多個認知終端向基站發(fā)出的業(yè)務請求，動態(tài)地為每個認知終端分配認知資源塊CRB資源。本發(fā)明方法的具體步驟包括如下一種認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，其步驟包括如下(1)認知終端頻譜測量分布在基站控制的小區(qū)內的所有認知終端檢測當前無線環(huán)境中的寬帶頻譜，經(jīng)過基站信息處理模塊分析獲得當前可檢測到的頻譜利用狀態(tài)信息，形成頻譜測量報告，認知終端給基站上報頻譜測量報告；(2)可用頻譜載波化處理2a)基站搜集所有認知終端上報的頻譜測量報告，獲取相應的感知所得可用頻譜信息的數(shù)據(jù)報文，采用載波化規(guī)則對可用頻譜進行子載波化處理，實現(xiàn)可用頻譜載波化為多個可用子載波；2b)基站采用時頻二維數(shù)組依次存儲可用子載波信息；(3) CRB資源動態(tài)組合3a)基站提取認知資源塊CRB資源動態(tài)聚合的子載波信息，按照子載波編號方法， 對時頻二維數(shù)組按照行向量頻率和按照列向量時間進行子載波編號；3b)基站對于當前小區(qū)內的業(yè)務請求進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，將小區(qū)請求業(yè)務劃分為時延敏感業(yè)務或帶寬敏感業(yè)務類型，按照小區(qū)請求業(yè)務類型完成時頻二維數(shù)組排序，更新排序后的時頻二維數(shù)組；3c)基站依據(jù)當前小區(qū)實際業(yè)務類型，從更新后的時頻二維數(shù)組動態(tài)選取滿足業(yè)務量請求的多個子載波，多個子載波組合形成認知資源塊CRB資源；G) CRB資源動態(tài)分配基站依據(jù)多個認知終端向基站發(fā)出的業(yè)務請求，動態(tài)地為每個認知終端分配認知資源塊CRB資源。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點第一，本發(fā)明針對當前LTE系統(tǒng)中的子載波是固定分配的，缺乏靈活性問題，提出認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，滿足不同業(yè)務類型的需求。第二，本發(fā)明充分挖掘LTE系統(tǒng)中可用的頻譜空洞資源，從時間和頻率兩個維度動態(tài)按需組合為CRB資源，為高效利用認知LTE系統(tǒng)中的時頻資源提供技術支持。第三，本發(fā)明提出的認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法具有高度的靈活性，可以根據(jù)基站獲得具體業(yè)務類型，實現(xiàn)按需認知資源塊CRB資源動態(tài)分配。


圖1為本發(fā)明的流程圖；圖2為本發(fā)明的時頻二維數(shù)組示意圖；圖3為本發(fā)明的認知資源塊CRB資源動態(tài)組合流程圖；圖4為本發(fā)明的認知資源塊CRB資源動態(tài)分配流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做詳細描述。參照附圖1對本發(fā)明做進一步的描述。步驟1，認知終端頻譜測量分布在基站控制的小區(qū)內的所有認知終端檢測當前無線環(huán)境中的寬帶頻譜，經(jīng)過基站信息處理模塊分析獲得當前可檢測到的頻譜利用狀態(tài)信息，形成能夠表征認知終端檢測到的寬帶頻譜的有效參數(shù)，可以反映可用頻譜信息的數(shù)據(jù)報文的頻譜測量報告，認知終端上報頻譜測量報告給基站。步驟2，可用頻譜載波化處理基站搜集所有認知終端上報的頻譜測量報告，獲取相應的感知所得可用頻譜信息的數(shù)據(jù)報文，采用載波化規(guī)則對可用頻譜進行子載波化處理，實現(xiàn)可用頻譜載波化為多個可用子載波。載波化規(guī)則具體是指在長期演進LTE標準的時頻范圍內，動態(tài)隨機地把大塊可用頻譜資源劃分為多個子載波或動態(tài)隨機地把小塊頻譜載波聚合為多個子載波，實現(xiàn)可用頻譜載波化為多個可用子載波的操作；多個子載波數(shù)量是由可用頻譜資源大小與按照長期演進LTE標準的時頻范圍規(guī)定的每個子載波大小比值取整數(shù)得到的?？捎妙l譜載波化為多條可用子載波后，基站采用時頻二維數(shù)組標識和存儲多條可用子載波信息，如附圖2為本發(fā)明的時頻二維數(shù)組示意圖，其橫坐標為行向量頻率和縱坐標為列向量時間。在可用頻譜載波化處理過程中，在長期演進LTE標準的時頻范圍內的動態(tài)隨機子載波聚合規(guī)則，包括大塊頻譜載波化或小塊頻譜載波聚合的處理。長期演進LTE標準的時頻范圍可以定義為時間范圍為最小Tmin和最大為Tmax ；頻率范圍為最小Fmin和最大Fmax的時頻范圍。然后，基站采用由認知長期演進LTE系統(tǒng)中頻譜資源分布在小區(qū)中不同地理位置的認知終端感知所得可用頻譜信息，在時間和頻率維度上的記錄信息構成的時頻二維數(shù)組依次存儲可用子載波信息。步驟3，CRB資源動態(tài)組合基站提取認知資源塊CRB資源動態(tài)聚合的子載波信息，按照子載波編號方法， 對時頻二維數(shù)組按照行向量頻率和按照列向量時間進行子載波編號。子載波編號方法， 如附圖2，是按照頻率從低到高順序，為所述的可用子載波從1開始依次增加編號為k = 1，. . . .，K或者按照時間從小到大順序，為所述的可用子載波從1開始依次增加編號為s = 1，. . . .，S。附圖3所示認知資源塊CRB資源動態(tài)組合流程，基站對于當前小區(qū)內的業(yè)務請求進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，將小區(qū)請求業(yè)務劃分為時延敏感業(yè)務或帶寬敏感業(yè)務類型，按照小區(qū)請求業(yè)務類型完成時頻二維數(shù)組排序，更新排序后的時頻二維數(shù)組。具體排序方法是依據(jù)當前小區(qū)實際業(yè)務類型不同分別按照子載波編號后的時頻二維數(shù)組的列向量時間或者行向量頻率進行排序，具體是如果當前小區(qū)實際業(yè)務類型為時延敏感業(yè)務，基站對子載波編號后的時頻二維數(shù)組，按照列向量時間由小到大進行子載波編號的排序。如果當前小區(qū)實際業(yè)務類型為帶寬敏感業(yè)務，基站對子載波編號后的時頻二維數(shù)組，按照行向量頻率由低到高進行子載波編號的排序。最后，基站依據(jù)當前小區(qū)實際業(yè)務類型，從更新后的時頻二維數(shù)組動態(tài)選取滿足業(yè)務量請求的多個子載波，多個子載波組合形成認知資源塊CRB資源。此處子載波選取方法是如果當前小區(qū)實際業(yè)務類型為時延敏感業(yè)務，基站從按照列向量時間由小到大進行子載波編號排序后的時頻二維數(shù)組中，選取子載波編號構成具有時延特性的認知資源塊CRB資源。如果當前小區(qū)實際業(yè)務類型為帶寬敏感業(yè)務，基站從按照行向量頻率由低到高進行子載波編號排序后的時頻二維數(shù)組中，選取子載波編號構成具有帶寬特性的認知資源塊CRB資源。步驟4，CRB資源動態(tài)分配附圖4描述認知資源塊CRB資源動態(tài)分配流程，基站依據(jù)多個認知終端向基站發(fā)出的業(yè)務請求，動態(tài)地為每個認知終端分配認知資源塊CRB資源。資源塊CRB資源分配方法是如果認知終端向基站發(fā)出的業(yè)務請求為時延敏感業(yè)務，基站為其分配具有時延特性的認知資源塊CRB資源。如果認知終端向基站發(fā)出的業(yè)務請求為帶寬敏感業(yè)務，基站為其分配具有帶寬特性的認知資源塊CRB資源。
權利要求
1.一種認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，其步驟包括如下(1)認知終端頻譜測量分布在基站控制的小區(qū)內的所有認知終端檢測當前無線環(huán)境中的寬帶頻譜，經(jīng)過基站信息處理模塊分析獲得當前可檢測到的頻譜利用狀態(tài)信息，形成頻譜測量報告，認知終端給基站上報頻譜測量報告；(2)可用頻譜載波化處理2a)基站搜集所有認知終端上報的頻譜測量報告，獲取相應的感知所得可用頻譜信息的數(shù)據(jù)報文，采用載波化規(guī)則對可用頻譜進行子載波化處理，實現(xiàn)可用頻譜載波化為多個可用子載波；2b)基站采用時頻二維數(shù)組依次存儲可用子載波信息；(3)CRB資源動態(tài)組合3a)基站提取認知資源塊CRB資源動態(tài)聚合的子載波信息，按照子載波編號方法，對時頻二維數(shù)組按照行向量頻率和按照列向量時間進行子載波編號；3b)基站對于當前小區(qū)內的業(yè)務請求進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，將小區(qū)請求業(yè)務劃分為時延敏感業(yè)務或帶寬敏感業(yè)務類型，按照小區(qū)請求業(yè)務類型完成時頻二維數(shù)組排序，更新排序后的時頻二維數(shù)組；3c)基站依據(jù)當前小區(qū)實際業(yè)務類型，從更新后的時頻二維數(shù)組動態(tài)選取滿足業(yè)務量請求的多個子載波，多個子載波組合形成認知資源塊CRB資源；G) CRB資源動態(tài)分配基站依據(jù)多個認知終端向基站發(fā)出的業(yè)務請求，動態(tài)地為每個認知終端分配認知資源塊CRB資源。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，其特征在于，步驟(1)所述的頻譜測量報告，包括能夠表征認知終端檢測到的寬帶頻譜的有效參數(shù)，可以反映可用頻譜信息的數(shù)據(jù)報文。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，其特征在于，步驟2a)所述的載波化規(guī)則是指在長期演進LTE標準的時頻范圍內，動態(tài)隨機地把大塊可用頻譜資源劃分為多個子載波或動態(tài)隨機地把小塊頻譜載波聚合為多個子載波，實現(xiàn)可用頻譜載波化為多個可用子載波的操作；多個子載波數(shù)量是由可用頻譜資源大小與按照長期演進LTE標準的時頻范圍規(guī)定的每個子載波大小比值取整數(shù)得到的。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，其特征在于，步驟Ob)所述的時頻二維數(shù)組，是由認知長期演進LTE系統(tǒng)中頻譜資源分布在小區(qū)中不同地理位置的認知終端感知所得可用頻譜信息，在時間和頻率維度上的記錄信息構成。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，其特征在于，步驟3a)所述子載波編號方法是按照頻率從低到高順序，為所述的可用子載波從1開始依次增加編號；按照時間從小到大順序，為所述的可用子載波從1開始依次增加編號。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，其特征在于，步驟3b)所述排序方法是如果當前小區(qū)實際業(yè)務類型為時延敏感業(yè)務，基站對子載波編號后的時頻二維數(shù)組， 按照列向量時間由小到大進行子載波編號的排序；如果當前小區(qū)實際業(yè)務類型為帶寬敏感業(yè)務，基站對子載波編號后的時頻二維數(shù)組， 按照行向量頻率由低到高進行子載波編號的排序。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，其特征在于，步驟3c)所述子載波選取方法是如果當前小區(qū)實際業(yè)務類型為時延敏感業(yè)務，基站從按照列向量時間由小到大進行子載波編號排序后的時頻二維數(shù)組中，選取子載波編號構成具有時延特性的認知資源塊CRB 資源；如果當前小區(qū)實際業(yè)務類型為帶寬敏感業(yè)務，基站從按照行向量頻率由低到高進行子載波編號排序后的時頻二維數(shù)組中，選取子載波編號構成具有帶寬特性的認知資源塊CRB 資源；
8.根據(jù)權利要求1所述的一種認知LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，其特征在于，步驟(4)所述資源塊CRB資源分配方法是，如果認知終端向基站發(fā)出的業(yè)務請求為時延敏感業(yè)務，基站為其分配具有時延特性的認知資源塊CRB資源；如果認知終端向基站發(fā)出的業(yè)務請求為帶寬敏感業(yè)務，基站為其分配具有帶寬特性的認知資源塊CRB資源。
全文摘要
本發(fā)明公開一種認知長期演進LTE系統(tǒng)中CRB資源的動態(tài)組合和分配方法，其具體操作過程是，首先，分布在基站控制的小區(qū)內的所有認知終端檢測當前無線環(huán)境中的寬帶頻譜，形成頻譜測量報告；然后，基站搜集所有認知終端上報的頻譜測量報告實現(xiàn)可用頻譜載波化為多個可用子載波；隨后，基站對子載波信息進行編號、排序和動態(tài)選取多個子載波組合形成認知資源塊CRB資源；最后，基站依據(jù)多個認知終端向基站發(fā)出的業(yè)務請求，動態(tài)地為每個認知終端分配認知資源塊CRB資源。本發(fā)明可充分挖掘認知長期演進LTE系統(tǒng)中可用的頻譜空洞資源，從時間和頻率兩個維度動態(tài)按需組合為CRB資源，為高效利用認知長期演進LTE系統(tǒng)中的時頻資源提供技術支持。
文檔編號H04W72/04GK102413476SQ20121000164
公開日2012年4月11日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權日2012年1月4日
發(fā)明者劉偉, 劉勤, 張文柱, 張炎, 李建東, 李紅艷, 李釗, 楊春剛, 盛敏, 馬英紅 申請人:西安電子科技大學