CN101394207B - 感知无线电终端装置和使用感知无线电通信的方法 - Google Patents

感知无线电终端装置和使用感知无线电通信的方法 Download PDF

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Abstract

一种感知无线电终端装置。该感知无线电终端装置包括：可用无线电资源确定单元，从分配给主要网络中的上行链路通信的上行链路无线电资源中确定可用无线电资源；ad hoc通信执行单元，通过使用可用无线电资源在次要网络中执行ad hoc通信。

Description

感知无线电终端装置和使用感知无线电通信的方法
本申请要求于2007年9月20日提交到韩国知识产权局的第2007-95968号韩国专利申请的优先权，该中请公开于此以资参考。
技术领域
本发明的各方面涉及一种感知无线电终端装置和使用感知无线电通信的方法，在该感知无线电中，使用部分或全部的有限无线电资源来执行通信。
背景技术
随着对高速和高质量的通信服务的需求的增长，能够被用于通信服务的无线电资源变得缺乏。例如，具有较高通信效率的频率资源有限，而期望使用该频率资源的通信服务继续增长。因此，正在积极研究更有效地使用无线电资源的感知无线电技术。
当前通信终端加强移动性。在用户移动的同时，需要用户的通信终端在没有任何限制的情况下与另一通信终端发送/接收数据。因此，已经快速地发展使用ad hoc网络结构的ad hoc通信技术，该ad hoc网络结构自动包括节点，并且不需要基础网络(例如，接入点)。使用感知无线电技术的感知无线电终端装置可通过与通信终端(例如，另一感知无线电终端装置或移动终端装置)形成网络来更有效地执行通信。
当前，需要感知无线电终端装置有效地选择无线电资源。感知无线电终端装置最好选择部分或全部的另一通信***的无线电资源，从而不会显著地影响另一通信***。因此，需要一种感知无线电终端装置和使用感知无线电通信的方法，其中，有效地选择分配给周围通信***的无线电资源，并且在不影响这些通信***的范围内使用这些无线电资源。
发明内容
本发明的各方面提供一种感知无线电终端装置和感知无线电通信方法，其中，通过使用部分或全部的主要网络的上行链路无线电资源，在没有对包括在主要网络中的节点施加影响的范围内执行ad hoc通信。
本发明的另外方面提供一种感知无线电终端装置和感知无线电通信方法，其中，基于在主要网络的基站中产生的干扰控制发送信号的功率，从而最小化对主要网络的上行链路通信施加的影响。
本发明的另外方面提供一种感知无线电终端装置和感知无线电通信方法，其中，使用消息交换***和消息非交换***，不管主要网络的双工类型，有效地控制发送信号的功率。
发明的另外方面提供一种感知无线电终端装置和使用感知无线电的方法，其中，基于由于包括在主要网络中的终端而产生的干扰，自适应地更新可用无线电资源，从而更有效地选择无线电资源。
发明的另外方面提供一种感知无线电终端装置和使用感知无线电的方法，其中，有效地分配并使用有限的无线电资源，从而增加无线电资源的效率。
根据本发明的一方面，提供一种感知无线电终端装置。该感知无线电终端装置包括：可用无线电资源确定单元，从分配给主要网络中的上行链路通信的上行链路无线电资源中确定可用无线电资源；ad hoc通信执行单元，通过使用可用无线电资源在次要网络中执行ad hoc通信。
根据本发明的另一方面，感知无线电终端装置还包括：功率控制单元，基于包括在主要网络中的基站中产生的干扰控制发送信号的功率，并且adhoc通信执行单元根据控制的功率执行ad hoc通信。
根据本发明的另一方面，功率控制单元将功率控制消息发送给基站，并且基于是否从基站接收到与功率控制消息相应的功率响应消息，来控制发送信号的功率。
根据本发明的另一方面，功率控制单元计算从基站发送的信标帧信号的衰减量，并且根据衰减量控制发送信号的功率。
根据本发明的另一方面，ad hoc通信执行单元基于包括在主要网络中的终端产生的干扰更新可用无线电资源，并且使用更新的可用无线电资源执行ad hoc通信。
根据本发明的另一方面，可用无线电资源确定单元使用主要网络的MAP信息，从上行链路无线电资源确定可用无线电资源。
根据本发明的另一方面，当从包括在主要网络中的终端发送的信号的功率低于预定级别时，可用无线电资源确定单元将分配给该终端的无线电资源确定为可用无线电资源。
根据本发明的另一方面，提供一种感知无线电通信方法。该方法包括：从分配给主要网络中的上行链路通信的上行链路无线电资源确定可用无线电资源；并使用可用无线电资源在次要网络中执行ad hoc通信。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是示出根据本发明实施例的主要网络执行下行链路通信的情况下的次要网络的示图；
图2是示出根据本发明实施例的主要网络执行上行链路通信的情况下的次要网络的示图；
图3是示出根据本发明实施例的感知无线电终端装置的框图；
图4是示出根据本发明实施例的消息交换***控制发送信号的功率的消息流的例子的示图；
图5是示出与根据图4的消息流控制发送信号的功率的每一消息相应的发送信号的功率的大小的示图；
图6是示出根据本发明实施例的感知无线电通信处理的流程图。
具体实施方式
现在，将详细参照本发明的当前实施例，其示例在附图中表示，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图描述实施例以解释本发明。
图1显示根据本发明实施例的执行主要网络110下行链路通信的情况下的次要网络。如图1所示，主要网络110包括基站111和终端112、113、114和115。当在主要网络110中执行下行链路通信时，基站111将信号发送给终端112、113、114和115。基站110可使用单播方案、多播方案和广播方案中的任意一个来将信号发送给终端112、113、114和115。
次要网络120包括终端121、122和123。终端121、122和123可使用感知无线电技术彼此执行ad hoc通信。次要网络120中的终端(例如终端121)可使用部分或全部的分配给主要网络110的无线电资源来与其他终端122和123执行ad hoc通信。
在一个示例中，在主要网络110中执行下行链路通信，并且终端114和115从基站111接收信号。当在次要网络120中执行ad hoc通信时，由于信号发送给次要网络120的终端121，因此，可能对终端114和115产生干扰。终端114和115接收从基站111发送的信号，并且也接收从终端121发送的信号。因此，从终端121发送的信号可能是在终端114和115中产生的干扰的原因。因此，当在主要网络110中执行下行链路通信时，当在次要网络120中终端121使用分配给主要网络110的无线电资源来执行ad hoc通信时，包括在主要网络110中的终端112、113、114和115中产生的干扰可能增加。
图2显示主要网络210执行上行链路通信的情况下的次要网络220。如图2所示，主要网络210包括基站211和终端212、213、214和215。次要网络220包括终端221、222和223。
在主要网络210中执行上行链路。终端212、213、214和215将信号发送给基站211，终端221、222和223在次要网络222中执行ad hoc通信。当在主要网络210中执行上行链路通信时，基站211从终端212、213、214和215接收信号。在次要网络220中执行ad hoc通信的终端221、222和223彼此发送和接收信号。终端214和215可接收到从终端221、222和223发送的信号。
如上所述，当在主要网络210中执行上行链路通信时，包括在主要网络中的终端212、213、214和215的每一个用作发送器，基站211用作服务器。因此，即使当终端214和215接收到从终端221、222和223发送的信号时，终端214和215可正常执行上行链路通信。其结果是，当在主要网络210中执行上行链路通信时，即使当包括在次要网络220中的终端221、222和223使用分配给主要网络210的无线电资源来执行ad hoc通信时，这种ad hoc通信也不会显著地影响终端212、213、214和215的正常操作。
因此，次要网络220的终端221、222和223的每一个使用分配给主要网络210中的上行链路通信的无线电资源的情况，比次要网络220的终端221、222和223的每一个使用分配给主要网络210中的下行链路通信的无线电资源的情况更有效。然而，当在主要网络210中执行上行链路通信时，基站211可具有由于从次要网络220的终端221、222和223发送的信号而产生的干扰。在这种情况下，次要网络220的终端221、222和223的每一个控制发送信号的功率，从而减小在基站211中产生的干扰。其结果是，基站211正常操作。
图3显示根据本发明实施例的感知无线电终端装置300。感知无线电终端300包括可用无线电资源确定单元310、ad hoc通信执行单元320和功率控制单元330。根据本发明的其他方面，感知无线电终端可包括另外和/或不同单元。相似地，两个或多个以上单元的功能可被组合为单一组件。感知无线电终端装置300可以是无线发送或接收数据的装置，例如移动电话、个人数字助理或个人娱乐装置。
可用无线电资源确定单元310从分配给主要网络中的上行链路通信的上行链路无线电资源中确定可用无线电资源。无线电资源可包括频率资源、时间资源、码资源或空间资源。在主要网络中执行上行链路通信的同时，可用无线电资源确定单元310将部分或全部的分配给主要网络的无线电资源确定为可用无线电资源，从而最小化对在主要网络中执行通信的终端施加的影响。
可用无线电资源确定单元310可检验主要网络的数据帧结构，并且使用包括在数据帧中的MAP(移动应用部分)信息来确定可用无线电资源。当包括在主要网络中的终端的每一个执行上行链路通信时，MAP信息可包括对于分配给主要网络的终端的无线电资源的调度信息。可用无线电资源确定单元310可使用调度信息将主要网络的上行链路资源中的未使用的无线电资源确定为可用无线电资源。当从包括在主要网络中的终端发送的信号功率低于预定级别时，可用无线电资源确定单元310可将分配给该包括在主要网络中的终端的无线电资源确定为可用无线电资源。
在一个示例中，终端A和B出现在主要网络中，终端A和B的每一个执行上行链路通信，无线电资源X和Y被分别分配给终端A和B。当从终端A发送的信号的功率低于预定级别时，可用无线电资源确定单元310可确定感知无线电终端装置300和终端A之间的距离相对大。在这种情况下，尽管感知无线电终端装置300使用分配给终端A的无线电资源X，但是终端A的通信性能不会受到很大影响。因此，可用无线电资源确定单元310可将分配给终端A的无线电资源X确定为感知无线电终端装置300的可用无线电资源。因此，可用无线电资源确定单元310可将主要网络的上行链路通信资源中的、没有分配给包括在主要网络中的终端的无线电资源和/或分配给包括在主要网络中的远离感知无线电终端装置300的终端的无线电资源确定为可用无线电资源。
Ad hoc通信执行单元320使用由可用无线电资源确定单元310确定为可用无线电资源的无线电资源，在次要网络中执行ad hoc通信。因此，不会影响在主要网络中执行的通信操作，并且感知无线电通信装置300可使用部分或全部的分配给主要网络的无线电资源在次要网络中与另一感知无线电终端装置或另一通信终端执行ad hoc通信。
Ad hoc通信执行单元320基于由于包括在主要网络中的终端而产生的干扰更新由可用无线电资源确定单元310确定的可用无线电资源，并且可使用更新的可用无线电资源执行ad hoc通信。当由于包括在主要网络中的终端产生的干扰高于预定级别时，ad hoc通信执行单元320更新可用无线电资源，从而排除分配给该包括在主要网络中的终端的无线电资源，并且执行ad hoc通信。
例如，当感知无线电终端装置300使用无线电资源X执行ad hoc通信时，包括在主要网络中的终端A可执行上行链路通信。在这种情况下，感知无线电终端装置300可计算由于从终端A发送的信号而产生的干扰级别。当干扰级别大于预定级别时，感知无线电终端装置300可将终端A确定为是干扰的潜在原因的终端。
如果无线电资源X稍后被分配给终端A，则终端A在主要网络中执行通信的同时，由于感知无线电终端装置300可能发生问题。因此，当无线电资源X稍后被分配给终端A时，ad hoc通信执行单元320可更新可用无线电资源，从而从无线电资源X改变为无线电资源Y，并且可使用无线电资源Y执行ad hoc通信。
功率控制单元330基于包括在主要网络中的基站中产生的干扰，控制感知无线电终端装置300的发送信号的功率。功率控制单元330可使用消息交换***和/或消息非交换***来控制发送信号的功率。
在主要网络中所包括的基站和感知无线电终端装置300之间进行消息交换的情况下可使用消息交换***。功率控制单元330可将功率控制消息发送给基站。随着功率控制消息的后续传输，功率控制消息的功率递增。功率控制单元330可根据是否从基站接收到与功率控制消息相应的功率响应消息来控制发送信号的功率。
在图4所示的示例中，存在功率控制消息1、2和3。每一功率控制消息1、2和3的功率大于先前消息的功率。在这种情况下，功率控制单元330将功率控制消息1、2和3发送给基站，直到从基站接收到功率响应消息。基站计算由于功率控制消息1、2和3而在基站中产生的干扰级别，并且预测感知无线电终端装置的发送信号能够获得的最大阈值功率。
如图4所示，如果功率控制消息3的功率C大于最大阈值功率，并且功率控制消息2的功率B小于最大阈值功率，则基站将与功率控制消息3相应的功率响应消息发送给感知无线电终端装置300。功率控制单元330使用大于功率B而小于功率C的功率控制发送信号的功率。
下面，将参照图4和5详细描述根据本发明实施例的消息交换***。在感知无线电终端装置300不能与包括在主要网络中的基站或终端交换数据的情况下，可使用消息非交换***。例如，基站将包括发送信号的功率信息的信标帧信号发送给感知无线电终端装置300。感知无线电终端装置300可计算在从基站到感知无线电终端装置300的路径中产生的信标帧信号的衰减量。功率控制单元330可基于信标帧的衰减量预测在基站中能够产生的干扰，并且相应地控制发送信号的功率。在上行链路信道状态和下行链路信道状态几乎相等的情况下，可在时分双工(TDD)信道中更有效地使用消息非交换***。
图4显示根据本发明实施例的消息交换***控制发送信号的功率的情况下的消息流的例子。图5显示在根据图4的消息流控制发送信号的功率的情况下的与每一消息相应的发送信号的功率的大小。
如图4所示，感知无线电终端装置300将功率控制消息1、2和3顺序发送给主要网络的基站。在这种情况下，功率控制消息1、2和3的功率分别是A、B和C。基站预测能够被感知无线电终端装置的发送信号获得的功率阈值。由于功率控制消息1和2的功率A和B小于阈值，因此，响应于功率控制消息1和2，基站不发送功率响应消息。
然而，当感知无线电终端装置300发送功率控制消息3时，基站确定功率控制消息3的功率C大于阈值，并且将功率响应消息发送给感知无线电终端装置。感知无线电终端装置300确定提供预定余量的感知无线电终端装置的发送信号的功率。
图6是根据本发明实施例的感知无线电通信处理的流程图。在操作S610，感知无线电终端装置300从分配给在主要网络中的上行链路通信的上行链路无线电资源中确定可用无线电资源。
感知无线电终端装置300可使用主要网络的MAP信息从上行链路资源中确定可用无线电资源。感知无线电终端装置300也可使用主要网络的MAP信息，将上行链路无线电资源中的未使用的无线电资源确定为可用无线电。当从包括在主要网络中的终端发送的信号的功率低于预定级别时，分配给包括在主要网络中的终端的无线电资源可被确定为可用无线电资源。描述的技术不是进行限制；感知无线电终端装置300可使用这些技术或其他技术来确定可用无线电资源。
在操作S620，感知无线电终端装置300基于在包括在主要网络中的基站中产生的干扰，控制发送信号的功率。
功率控制消息可被发送给基站。根据是否从基站接收到与功率控制消息相应的功率响应消息来控制发送信号的功率。或者，计算从基站发送的信标帧的衰减量，并且根据衰减量控制发送信号的功率。
也可使用如上所述的消息交换***或消息非交换***来控制发送信号的功率，消息交换***通过与基站交换消息来控制发送信号的功率，消息非交换***根据从基站发送的信标帧信号的衰减量来控制发送信号的功率。
在操作S630，感知无线电终端装置300使用可用无线电资源在次要网络中执行ad hoc通信。感知无线电终端装置可根据控制的发送信号的功率执行ad hoc通信。感知无线电终端装置300也可基于由于包括在主要网络中的终端而产生的干扰更新可用无线电资源，并且使用更新的可用无线电资源执行ad hoc通信。
根据本发明各方面的感知无线电通信方法可被记录在包括执行由计算机实现的各种操作的程序指令的计算机可读介质中。介质也可以只包括程序指令或者包括与程序指令相结合的数据文件、数据结构等。介质和程序指令可以是为了本发明的目的特别设置和构造的，或者可以是计算机软件领域的技术人员公知和可获得的。计算机可读介质的例子包括磁介质(例如硬盘、软盘和磁带)；光学介质(例如CD-ROM盘和DVD)；以及特别配制用于存储并执行程序指令的硬件装置(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。程序指令的例子包括例如由编译器产生的机器码和包含可使用解释器由计算机执行的高级代码的文件。描述的硬件装置可被配制为用作一个或多个软件模块以执行本发明上述示例性实施例的操作。
根据本发明的各方面，通过使用部分或全部的主要网络的上行链路无线电资源，在没有对包括在主要网络中的节点施加影响的范围内执行ad hoc通信。
根据本发明的另外方面，可基于在主要网络的基站中产生的干扰控制发送信号的功率，从而最小化对主要网络的上行链路通信施加的影响。
根据本发明的另外方面，可使用消息交换***和消息非交换***，不管主要网络的双工类型，有效地控制发送信号的功率。
根据本发明的另外方面，可基于由于包括在主要网络中的终端而产生的干扰，自适应地更新可用无线电资源，从而更有效地选择无线电资源。
根据本发明的另外方面，可有效地分配并使用有限的无线电资源，从而增加无线电资源的效率。
尽管已经显示和描述了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的原理和精神的情况下，可以对实施例进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种感知无线电终端装置，包括：
可用无线电资源确定单元，从分配给主要网络中的上行链路通信的上行链路无线电资源中确定可用无线电资源；
功率控制单元，基于包括在主要网络中的基站中产生的干扰控制发送信号的功率；
ad hoc通信执行单元，使用可用无线电资源根据控制的功率在次要网络中执行ad hoc通信，
其中，可用无线电资源确定单元使用主要网络的移动应用部分信息，从上行链路无线电资源中确定可用无线电资源，其中，可用无线电资源确定单元使用移动应用部分信息中的调度信息将主要网络的上行链路资源中的未使用的无线电资源确定为可用无线电资源；当从包括在主要网络中的终端发送的信号的功率低于预定级别时，可用无线电资源确定单元将分配给该包括在主要网络中的终端的无线电资源确定为可用无线电资源，
其中，功率控制单元使用消息交换***或消息非交换***来控制发送信号的功率，消息交换***通过与基站交换消息来控制发送信号的功率，消息非交换***根据从基站发送的信标帧信号的衰减量来控制发送信号的功率。
2.如权利要求1所述的装置，其中，功率控制单元将功率控制消息发送给基站，并且基于是否从基站接收到与功率控制消息相应的功率响应消息，来使用消息交换***控制发送信号的功率。
3.如权利要求1所述的装置，其中，功率控制单元计算从基站发送的信标帧信号的衰减量，并且根据衰减量来使用消息非交换***控制发送信号的功率。
4.如权利要求1所述的装置，其中，ad hoc通信执行单元基于包括在主要网络中的终端产生的干扰更新可用无线电资源，并且使用更新的可用无线电资源执行ad hoc通信。
5.如权利要求4所述的装置，其中，当包括在主要网络中的终端产生的干扰大于预定级别时，ad hoc通信执行单元更新可用无线电资源，从而排除分配给该包括在主要网络中的终端的无线电资源，并且使用更新的可用无线电资源执行ad hoc通信。
6.如权利要求1所述的装置，其中，可用无线电资源包括频率资源、时间资源、码资源和空间资源中的至少一个。
7.一种在感知无线电终端装置中执行的感知无线电通信方法，包括：
从分配给主要网络中的上行链路通信的上行链路无线电资源确定可用无线电资源；
基于包括在主要网络中的基站中产生的干扰控制发送信号的功率；
使用可用无线电资源根据控制的功率在次要网络中执行ad hoc通信，
其中，确定可用无线电资源的步骤包括：使用主要网络的移动应用部分信息，从上行链路无线电资源中确定可用无线电资源，其中，使用主要网络的移动应用部分信息中的调度信息将主要网络的上行链路无线电资源中的未使用的无线电资源确定为可用无线电资源；当从包括在主要网络中的终端发送的信号的功率低于预定级别时，将分配给该终端的无线电资源确定为可用无线电资源，
其中，控制功率的步骤包括：使用消息交换***或消息非交换***来控制发送信号的功率，消息交换***通过与基站交换消息来控制发送信号的功率，消息非交换***根据从基站发送的信标帧信号的衰减量来控制发送信号的功率。
8.如权利要求7所述的方法，其中，使用消息交换***来控制发送信号的功率的步骤包括：
将功率控制消息发送给基站；
基于是否从基站接收到与功率控制消息相应的功率响应消息，来控制发送信号的功率。
9.如权利要求7所述的方法，其中，使用消息非交换***来控制发送信号的功率的步骤包括：
计算从基站发送的信标帧信号的衰减量；
根据衰减量控制发送信号的功率。
10.如权利要求7所述的方法，其中，执行ad hoc通信的步骤包括：
基于包括在主要网络中的终端产生的干扰更新可用无线电资源；
使用更新的可用无线电资源执行ad hoc通信。
11.如权利要求8所述的方法，其中，发送功率控制消息的步骤包括：将功率控制消息序列发送给基站，直到从基站接收到响应，第一功率控制消息具有预定功率，并且每一接下来的功率控制消息具有高于先前功率控制消息的功率。
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