CN102625387A - 一种认知无线电***中的频谱切换方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种认知无线电***中的频谱切换方法和设备，通过应用本发明实施例所提出的技术方案，在认知无线电***中，基站通过频谱切换命令指定终端在频谱切换过程中所需要应用的目标工作频点上的专用随机接入资源，终端基于该专用随机接入资源在目标工作频点上执行非竞争随机接入过程，完成与目标工作频点的上行同步，并将频谱切换完成消息发送给CR***基站。由于不同的终端之间的专用随机接入资源是无冲突的，因此，在频谱切换过程中，终端在搜索到目标工作频点之后，在目标工作频点利用专用随机接入资源执行非竞争随机接入过程，可以减小目标工作频点上的随机接入失败概率及延迟，从而，降低频谱切换失败概率与UE业务中断时间，提高CR***的用户体验。

Description

一种认知无线电***中的频谱切换方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种认知无线电***中的频谱切换方法和设备。 

背景技术

无线电通信频谱是一种宝贵的自然资源，随着无线通信技术的飞快发展，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，相关的部门和机构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，而某些频段则出现了多***多用户同时竞争的情况，即频谱资源的使用存在不均衡的现象。

认知无线电（Cognitive Radio，CR）的概念正是在这种背景下产生的，其基本思想是：在不对授权***造成干扰的前提下，认知无线电***可以通过监测当前无线环境的变化来动态机会式地接入空白频段进行通信。

当认知无线电***机会式接入授权***的空白频谱时，前提是保护授权***业务不受到CR***的有害干扰。

对于这样的保护，需要满足以下要求。

（1）认知无线电***准确判断出授权***频段的空白频谱的能力。

（2）频谱切换，即CR***发现授权***在当前使用的空白频谱（源工作频点）上重新出现，CR***及时退出当前使用的空白频谱。

为了保证CR***的业务连续性，CR***在频谱切换时，应在退出源工作频点后，将整个CR***切换到其他的空白频谱（目标工作频点）上恢复业务。

目前，认知无线电***中频谱切换方法的流程示意图如图1所示。

在基站侧，基站在源工作频点向终端发送频谱切换命令，通知终端停止在源工作频点的收发，然后，在新频点（目标工作频点）恢复小区。在终端侧，终端收到频谱切换命令后，离开源工作频点，与目标工作频点进行下行同步，并向目标工作频点发送公共随机接入前导（Preamble），然后，终端接收目标工作频点返回的随机接入响应，其中包括下行资源分配和TAC（Timing Advanced Command，定时提前命令）。终端向目标工作频点发送频谱切换完成的确认，完成频谱切换处理。

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：

现有的频谱切换过程基于静态的授权频段设计，针对不同小区间的切换情景，切换用户数目一般较少。

然而，认知无线电***频谱切换过程中需要将整个小区内所有RRC（Radio Resource Control，无线资源控制）连接态的UE（User Equipment，用户设备，即终端）切换到目标工作频点上，一般小区内的RRC连接态的终端很多，例如5M以上的TD（Time Division，时分双工）-LTE（Long Term Evolution，长期演进）***可以支持的RRC连接态用户数目一般在1200个以上。

采用现有的频谱切换方法，将导致大量的终端集中在短时间在目标工作频点上执行竞争随机接入过程，会导致较高的随机接入失败概率与随机接入延迟，从而，导致较高的频谱切换失败概率，以及较高的CR***终端业务中断时间，影响CR***的用户体验。

发明内容

本发明实施例提供一种认知无线电***中的频谱切换方法和设备，以解决现有的CR***频谱切换过程可能导致随机接入冲突的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种认知无线电***中的频谱切换方法，包括：

当认知无线电***中的基站决策需要执行频谱切换过程时，所述基站通过频谱切换命令，将目标工作频点上的专用随机接入资源信息通知给所述认知无线电***中的终端；

所述基站在源工作频点释放当前小区，并在所述目标工作频点恢复小区；

所述基站与所述终端通过所述专用随机接入资源信息所对应的资源，在所述目标工作频点上执行非竞争随机接入过程；

当所述非竞争随机接入过程完成后，所述基站接收所述终端发送的频谱切换完成消息。 

另一方面，本发明实施例还提供了一种基站，应用于认知无线电***中，包括：

决策模块，用于根据当前情况，决策是否需要执行频谱切换过程；

发送模块，用于在所述决策模块决策需要执行频谱切换过程时，通过频谱切换命令，将目标工作频点上的专用随机接入资源信息通知给所述认知无线电***中的终端；

处理模块，用于在源工作频点释放当前小区，并在所述目标工作频点恢复小区，进而与所述终端通过所述专用随机接入资源信息所对应的资源，在所述目标工作频点上执行非竞争随机接入过程；

接收模块，用于在所述处理模块完成所述非竞争随机接入过程后，接收所述终端发送的频谱切换完成消息。 

另一方面，本发明实施例还提供了一种认知无线电***中的频谱切换方法，包括：

所述认知无线电***中的终端接收基站发送的频谱切换命令，确定目标工作频点上的专用随机接入资源信息；

所述终端通过所述专用随机接入资源信息所对应的资源，在所述目标工作频点上向所述基站发起非竞争随机接入过程；

当所述非竞争随机接入过程完成后，所述终端向所述基站发送频谱切换完成消息。

另一方面，本发明实施例还提供了一种终端，应用于认知无线电***中，包括：

接收模块，用于接收基站发送的频谱切换命令，确定目标工作频点上的专用随机接入资源信息；

处理模块，用于通过所述接收模块所接收到的专用随机接入资源信息所对应的资源，在所述目标工作频点上向所述基站发起非竞争随机接入过程；

发送模块，用于在所述处理模块完成所述非竞争随机接入过程后，向所述基站发送频谱切换完成消息。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：

通过应用本发明实施例所提出的技术方案，在认知无线电***中，基站通过频谱切换命令指定终端在频谱切换过程中所需要应用的目标工作频点上的专用随机接入资源，终端基于该专用随机接入资源在目标工作频点上执行非竞争随机接入过程，完成与目标工作频点的上行同步，并将频谱切换完成消息发送给CR***基站。由于不同的终端之间的专用随机接入资源是无冲突的，因此，在频谱切换过程中，终端在搜索到目标工作频点之后，在目标工作频点利用专用随机接入资源执行非竞争随机接入过程，可以减小目标工作频点上的随机接入失败概率及延迟，从而，降低频谱切换失败概率与UE业务中断时间，提高CR***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为现有技术中的认知无线电***中频谱切换方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所提出的一种认知无线电***中的频谱切换方法在基站侧的流程示意图；

图3为本发明实施例所提出的一种认知无线电***中的频谱切换方法在终端侧的流程示意图；

图4为本发明实施例所提出的一种具体应用场景下的CR***中的频谱切换方法的流程示意图；

图5为本发明实施例所提出的另一种具体应用场景下的CR***中的频谱切换方法的流程示意图；

图6为本发明实施例所提出的一种基站的结构示意图；

图7为本发明实施例所提出的一种终端的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，采用现有的频谱切换方法，会导致大量的终端集中在短时间内在目标工作频点上执行竞争随机接入过程，从而，导致较高的随机接入失败概率与随机接入延迟，并进而导致较高的频谱切换失败概率与较高的CR***UE业务中断时间，影响CR***的用户体验。。

为了克服这样的缺陷，本发明实施例所提出的技术方案提出了一种基于非竞争随机接入过程的认知无线电***中的频谱切换方法，其主要技术思想在于：在认知无线电***中，基站通过频谱切换命令指定终端在频谱切换过程中所需要应用的目标工作频点上的专用随机接入资源，终端基于该专用随机接入资源在目标工作频点上执行非竞争随机接入过程，完成与目标工作频点的上行同步，并将频谱切换完成消息发送给CR***基站。

本发明实施例所提出的技术方案适用于采用CR技术的LTE***、TD-SCDMA***、HSPA***、WCDMA、CDMA-2000、GSM***等移动通信***。

如图2所示，为本发明实施例所提出的一种认知无线电***中的频谱切换方法在基站侧的流程示意图，该方法具体包括以下步骤：

步骤S201、当认知无线电***中的基站决策需要执行频谱切换过程时，所述基站通过频谱切换命令，将目标工作频点上的专用随机接入资源信息通知给所述认知无线电***中的终端。

在实际的应用场景中，本步骤的处理具体包括以下两个过程：

（1）频谱切换的决策过程。

其中，根据具体的决策依据的差异，此过程的处理具体为当所述基站发现当前工作频点上授权用户重新出现，或者当前工作频点信道质量下降时，所述基站决策需要执行频谱切换过程。

（2）频谱切换命令的生成和发送过程。

当基站决策需要执行频谱切换过程后，首先需要进行频谱切换命令的生成，相应的所述频谱切换命令中至少需要包含目标工作频点，以及专用随机接入资源信息。

其中，专用随机接入资源信息用于通知终端在频谱切换过程中所需要应用的目标工作频点上的专用随机接入资源，根据专用随机接入资源信息的通知方式的差异，专用随机接入资源信息的组成形式进一步分为以下两种情况：

形式一、当基站需要以直接通知的方式通知终端相应的专用随机接入资源时，所述专用随机接入资源信息具体为专用随机前导码序号与专用随机接入时频资源序号。

如果终端接收到的是此种形式的专用随机接入资源信息，便可以直接确定相应的专用随机前导码和专用随机接入时频资源。

形式二、当基站需要以间接通知的方式通知终端相应的专用随机接入资源时，所述专用随机接入资源信息具体为专用随机接入资源配置信息和通用控制参数。

其中，所述通用控制参数具体为所述基站基于自身存储的所有RRC连接态的终端的UE ID，以及专用随机接入资源配置信息所计算得到的。

如果终端接收到的是此种形式的专用随机接入资源信息，则需要根据专用随机接入资源配置信息和通用控制参数，以及自身的UE ID进行计算处理，从而，确定相应的专用随机前导码和专用随机接入时频资源。

需要说明的是，为了实现上述的处理效果，在本步骤之前，所述基站与所述终端预先约定频谱切换过程中目标工作频点上基于UE ID的专用随机接入资源的通用计算规则。

基站根据需要通知给终端的专用随机接入资源来确定通用控制参数，以及终端根据相应的通用控制参数确定具体的专用随机接入资源的过程中，所使用的计算规则均是上述预先约定的通用计算规则。

在实际处理场景中，上述的通用计算规则的约定方式，具体可以包括通过协议静态约定，或通过动态配置的方式约定的两种约定方式。

需要说明的是，上述的通用计算规则的具体内容和约定方式可以根据实际的需要来确定，这样的变化并不影响本发明的保护范围。

进一步的，上述的UE ID的具体内容可以是该终端在目标工作频点上分配的UE ID，也可以是该终端在源工作频点上分配的UE ID。

步骤S202、所述基站在源工作频点释放当前小区，并在所述目标工作频点恢复小区。

通过这样的处理，基站完成了在网络侧的小区频谱切换，即完成了终端频谱切换的接入准备处理。

步骤S203、所述基站与所述终端通过所述专用随机接入资源信息所对应的资源，在所述目标工作频点上执行非竞争随机接入过程。

在实际的应用场景中，本步骤的处理过程包括：

首先，所述基站接收所述终端在专用随机接入时频资源上向所述基站发送专用随机接入前导码，其中，所述专用随机接入时频资源和所述专用随机接入前导码均为所述终端根据所述专用随机接入资源信息所确定的信息。

然后，所述基站向所述终端发送随机接入响应。

通过上述的处理，完成了目标工作频点的上行同步过程，该终端通过非竞争随机接入过程，接入了目标工作频点。

步骤S204、当所述非竞争随机接入过程完成后，所述基站接收所述终端发送的频谱切换完成消息。

相对应的，如图3所示，为本发明实施例所提出的一种认知无线电***中的频谱切换方法在终端侧的流程示意图，具体的处理过程与基站侧的处理相对应，终端通过基站所发送的频谱切换命令来确定自身在频谱切换过程中所需要应用的目标工作频点上的专用随机接入资源，终端基于该专用随机接入资源在目标工作频点上执行非竞争随机接入过程，完成与目标工作频点的上行同步，并将频谱切换完成消息发送给CR***基站，从而，完成频谱切换，由源工作频点切换到目标工作频点，具体的处理过程参见前述的步骤S201至步骤S204的说明，在此不再重复说明。

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

通过应用本发明实施例所提出的技术方案，在认知无线电***中，基站通过频谱切换命令指定终端在频谱切换过程中所需要应用的目标工作频点上的专用随机接入资源，终端基于该专用随机接入资源在目标工作频点上执行非竞争随机接入过程，完成与目标工作频点的上行同步，并将频谱切换完成消息发送给CR***基站。由于不同的终端之间的专用随机接入资源是无冲突的，因此，在频谱切换过程中，终端在搜索到目标工作频点之后，在目标工作频点利用专用随机接入资源执行非竞争随机接入过程，可以减小目标工作频点上的随机接入失败概率及延迟，从而，降低频谱切换失败概率与UE业务中断时间，提高CR***的用户体验。

下面，结合具体的应用场景，对本发明实施例所提出的技术方案进行说明。

如图4所示，为本发明实施例所提出的一种具体应用场景下的CR***中的频谱切换方法的流程示意图。

在该应用场景中，基站采用直接方式向终端指示专用随机接入资源信息，该方法具体包括以下步骤：

步骤S401、当基站发现当前工作频点上授权用户重新出现，或者当前工作频点信道质量下降时，基站决策需要执行频谱切换过程，生成频谱切换命令。

在实际应用中，频谱切换命令中至少包含目标工作频点，以及专用随机接入资源信息。

其中，专用随机接入资源信息可用于终端生成其频谱切换过程中目标工作频点上的专用随机接入前导码与专用随机接入时频资源。

在本实施例中，基站采用直接方式向终端指示专用随机接入资源信息，即通过频谱切换命令直接通知终端专用随机前导码序号与专用随机接入时频资源序号。

因此，本步骤中所生成的频谱切换命令中包含的专用随机接入资源信息，具体为专用随机前导码序号与专用随机接入时频资源序号。

步骤S402、基站将该频谱切换命令发送给终端。

基站将频谱切换命令发送给终端后，执行步骤S403。

步骤S403、基站停止在源工作频点的信号收发。

在此步骤之前，基站已经通过步骤S402在源工作频点向终端发送频谱切换命令，通知终端停止在源工作频点的信号收发，因此，在本步骤中，基站直接在源工作频点上释放该终端所对应的小区。

步骤S404、基站利用目标工作频点恢复小区。

本步骤的处理中，基站通过目标工作频点恢复小区，从而完成小区的频谱切换，为终端在目标工作频点的接入做好准备。

步骤S405、终端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。

即终端根据所接收到的频谱切换命令中所包含的目标工作频点的信息进行目标工作频点的搜索。

步骤S406、终端收到频谱切换命令后，生成专用随机接入资源。

根据前述的步骤S401中所生成的频谱切换命令中所携带的信息类型，本步骤的具体处理过程为：

终端根据所接收到的频谱切换命令中所包含的专用随机前导码序号和专用随机接入时频资源序号，分别确定专用随机接入前导码和专用随机接入时频资源，从而，生成专用随机接入资源。

需要说明的是，步骤S405和步骤S406的顺序可以调换，两个步骤均是在步骤S402之后所进行的步骤，并且，步骤S405和步骤S406与步骤S403和步骤S404没有必然的先后顺序，相应步骤序号的添加只是为了方便说明，并不会限定本发明实施例的保护范围。

步骤S407、终端在专用随机接入时频资源上向基站发送专用随机接入前导码。

即终端在目标工作频点执行非竞争随机接入过程。

步骤S408、基站收到终端发送的随机接入前导码之后，向终端发送随机接入响应。

步骤S409、终端收到基站的随机接入响应之后，向基站发送频谱切换完成消息。

如图5所示，为本发明实施例所提出的另一种具体应用场景下的CR***中的频谱切换方法的流程示意图。

在该应用场景中，基站采用间接方式向终端指示专用随机接入资源信息，该方法具体包括以下步骤：

步骤S501、基站与终端预先约定频谱切换过程中目标工作频点上基于UE ID的专用随机接入资源的通用计算规则。

在具体的处理场景中，本步骤中约定通用计算规则的方式包括但不限于：

（1）基站与终端通过协议静态规定终端专用随机接入资源的通用计算规则。

（2）基站与终端通过动态配置的方式约定终端专用随机接入资源的计算规则。

首先，基站与终端预先存储若干种终端专用随机接入资源的计算规则及其编号，然后，基站选择其中的一条计算规则，并将所选计算规则的编号通过***信息或者终端专用信令通知给小区内的终端。

具体采用上述的哪种方式进行通用计算规则的约定可以根据实际需要进行确定，这样的变化并不影响本发明的保护范围。

步骤S502、当基站发现当前工作频点上授权用户重新出现，或者当前工作频点信道质量下降时，基站决策需要执行频谱切换过程，则计算终端频谱切换过程中的专用随机接入资源计算规则的通用控制参数，并根据计算得到的通用控制参数，生成频谱切换命令。

在实际应用中，频谱切换命令中至少包含目标工作频点、专用随机接入资源配置信息，以及通用控制参数。

其中，上述的通用控制参数是基站基于其存储的所有RRC连接态的终端的UE ID，以及专用随机接入资源配置信息计算得到的。

步骤S503、基站将该频谱切换命令发送给终端。

基站将频谱切换命令发送给终端后，执行步骤S504。

步骤S504、基站停止在源工作频点的信号收发。

在此步骤之前，基站已经通过步骤S503在源工作频点向终端发送频谱切换命令，通知终端停止在源工作频点的信号收发，因此，在本步骤中，基站直接在源工作频点上释放该终端所对应的小区。

步骤S505、基站利用目标工作频点恢复小区。

本步骤的处理中，基站通过目标工作频点恢复小区，从而完成小区的频谱切换，为终端在目标工作频点的接入做好准备。

步骤S506、终端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。

即终端根据所接收到的频谱切换命令中所包含的目标工作频点的信息进行目标工作频点的搜索。

步骤S507、终端收到频谱切换命令后，利用步骤S501中所定义的通用计算规则，根据频谱切换命令中所包含的专用随机接入资源配置信息和通用控制参数，结合终端自身的UE ID，选择相应的专用随机接入资源。

其中，该专用随机接入资源中包括专用随机接入前导码与专用随机接入时频资源。

具体的，上述的生成专用随机接入资源的详细过程参见本发明的后续实施例，在此不再赘述。

需要说明的是，步骤S506和步骤S507的顺序可以调换，两个步骤均是在步骤S503之后所进行的步骤，并且，步骤S506和步骤S507与步骤S504和步骤S505没有必然的先后顺序，相应步骤序号的添加只是为了方便说明，并不会限定本发明实施例的保护范围。

步骤S508、终端在专用随机接入时频资源上向基站发送专用随机接入前导码。

即终端在目标工作频点执行非竞争随机接入过程。

步骤S509、基站收到终端发送的随机接入前导码之后，向终端发送随机接入响应。

步骤S510、终端收到基站的随机接入响应之后，向基站发送频谱切换完成消息。

需要说明的是，上述的步骤S501、步骤S502以及步骤S507中所提及的UE ID的具体形式，包括但不限于以下形式：

形式一、终端在目标工作频点上分配的UE ID，如C-RNTI（Cell Radio Network Temporary Identifier，小区无线网络临时标识）。

形式二、终端在源工作频点上分配的UE ID，如C-RNTI。

需要进一步指出的是，上述步骤S501、步骤S502、步骤S203以及步骤S507中，专用随机接入资源的通用计算规则及其通用控制参数需要满足使具有不同UE ID的终端选择的专用随机接入资源不同的要求。

需要说明的是，在CR***中，对于采用基站间接指定终端频谱切换专用随机接入资源的方法的情况，由于小区内的各终端的专用随机接入资源计算规则、配置及控制参数是通用的，可采用一条小区公共的频谱切换命令触发小区内的所有终端完成频谱切换过程，从而，进一步降低频谱切换命令传输延迟，降低CR***的频谱退还时间以及终端业务中断时间，同时满足授权用户干扰保护与CR***的业务连续性要求。 

下面，本发明通过以下实施例来说明CR***专用随机接入资源的通用计算规则及相关的控制参数信息的实现方式。

具体的，本实施例通过LTE***中具体的处理过程说明LTE***中基于UE ID的频谱切换过程中专用随机接入资源的通用计算规则及通用控制参数的实现形式。

在LTE***中，所采用的UE ID可以为C-RNTI，其随机接入前导码可为preamble码，其随机接入时频资源可为PRACH资源。

首先，CR***对第0号至第SFN _max号***帧的PRACH信道进行排序，并依次编号。

其中，SFN _max为最大的***帧编号（System Frame Number，SFN）。

排序的原则包括以下几个方面：

（1）将PRACH信道按照***帧编号升序排列。

（2）当存在相同***帧编号的PRACH信道时，按照起始子帧号升序排列。

（3）当相同***帧编号的PRACH信道同样具有相同起始子帧号时，按照频域映射位置升序排列。

其中，一个PRACH信道为CR***终端执行一次随机接入过程所需的最小时频资源单位，假设PRACH信道编号为n _PRACH，第0号至第SFN _max号***帧的PRACH信道总数为N _PRACH，则n _PRACH∈（0，1，…，N _PRACH）。

在完成上述的排序和编号操作后，CR***对专用随机接入前导码（Dedicated Preamble）进行编号。

假设专用随机接入前导码编号为n _{Dedicated Preamble}，专用随机接入前导码总数为N _{Dedicated Preamble}，则n _{Dedicated Preamble}∈（0，1，…，N _{Dedicated Preamble}）。

对专用随机接入前导码进行编号的原则是：

专用随机接入前导码编号连续，且与专用随机接入前导码一一对应。

在实际应用中，一种简单的实现方式是根据频谱切换命令中专用随机接入前导码集合中专用随机接入前导码的顺序依次编号。

基于上述的处理结果，结合前述的步骤进行具体处理流程的说明。

在前述的步骤S501中，基站与终端通过协议静态规定频谱切换过程中目标工作频点上基于C-RNTI的专用随机接入资源的通用计算规则如下：

小区内的终端首先根据专用随机接入导频码总数N _{Dedicated Preamble}及专用随机接入资源控制参数（例如RA 周期，即RA_Cycle），结合自身的C-RNTI，计算该终端的专用随机接入资源，包括专用PRACH信道编号n _PRACH与专用随机接入前导码编号n _{Dedicated Preamble}约束条件，相应的计算公式如下：

；

n _{Dedicated Preamble}= C-RNTI mod N _{Dedicated Preamble}。

其中，终端的专用随机接入导频码总数N _{Dedicated Preamble}及控制参数（例如RA 周期，即RA_Cycle）分别通过频谱切换命令中包含的专用随机接入资源配置参数及控制参数信息获取。

然后，终端需要根据上一步中计算的专用随机接入资源约束条件选择随机接入资源：

其中，专用PRACH信道（即前述的专用随机接入时频资源）为编号满足约束条件的最早可用的PRACH信道，而专用随机接入前导码为编号满足约束条件的随机接入前导码。

上述内容即在步骤S501中基站与终端通过协议静态规定终端专用随机接入资源的通用计算规则。

在步骤S502中，CR***的专用随机接入资源配置信息为专用随机接入导频码集合，专用随机接入资源的通用控制参数为RA 周期（RA_Cycle）。

特定终端在一个RA周期内仅进行一次基于专用随机接入资源的随机接入。

而在步骤S502中所提及的基站基于其存储的终端的UE ID（C-RNTI信息），以及专用随机接入资源配置信息（专用随机接入导频码集合）计算专用随机接入资源的通用控制参数（RA周期RA_Cycle）的方式如下：

，

其中，N _{Dedicated Preamble}为专用随机接入导频码总数。

通过上述处理，基站计算得到专用随机接入资源的通用控制参数（RA周期RA_Cycle），并生成包含目标工作频点、专用随机接入资源配置信息（专用随机接入导频码集合），以及通用控制参数（RA周期RA_Cycle）的频谱切换命令。 

在步骤S503中，基站将步骤S502中所生成的频谱切换命令发送给CR***终端，相应的频谱切换命令的结构如表1所述。

表 频谱切换命令信息域的示例

在实际的应用场景中，上述的频谱切换命令中还可以包括目标工作频点的无线资源配置信息，当然，这样的信息并不是必须的，如果频谱切换命令中没有包含无线资源配置消息，则终端可以利用源频点上的无线资源配置作为其目标频点上的无线资源配置。 

在步骤S507中，CR***终端收到频谱切换命令后，利用频谱切换命令中包含的专用随机接入资源配置信息（专用随机接入导频码集合）和通用控制参数（RA周期RA_Cycle），并结合终端自身的UE ID（C-RNTI），选择相应的专用随机接入资源，其具体的实现步骤包括：

（1）终端接收频谱切换命令，存储专用随机接入资源配置信息（专用随机接入导频码集合）和通用控制参数（RA周期RA_Cycle）。

（2）终端计算专用随机接入导频码集合中的专用随机接入导频码总数N _{Dedicated Preamble}。

（3）终端利用步骤S501中预先约定的计算规则，根据专用随机接入导频码总数N _{Dedicated Preamble}及专用随机接入资源控制信息（RA周期RA_Cycle），结合其C-RNTI，计算专用随机接入资源，包括其专用随机接入前导码及专用随机接入的PRACH时频资源。

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

通过应用本发明实施例所提出的技术方案，在认知无线电***中，基站通过频谱切换命令指定终端在频谱切换过程中所需要应用的目标工作频点上的专用随机接入资源，终端基于该专用随机接入资源在目标工作频点上执行非竞争随机接入过程，完成与目标工作频点的上行同步，并将频谱切换完成消息发送给CR***基站。由于不同的终端之间的专用随机接入资源是无冲突的，因此，在频谱切换过程中，终端在搜索到目标工作频点之后，在目标工作频点利用专用随机接入资源执行非竞争随机接入过程，可以减小目标工作频点上的随机接入失败概率及延迟，从而，降低频谱切换失败概率与UE业务中断时间，提高CR***的用户体验。

为了实现本发明实施例的技术方案，本发明实施例还提供了一种基站，应用于认知无线电***中，其结构示意图如图6所示，至少包括：

决策模块61，用于根据当前情况，决策是否需要执行频谱切换过程；

发送模块62，用于在所述决策模块61决策需要执行频谱切换过程时，通过频谱切换命令，将目标工作频点上的专用随机接入资源信息通知给所述认知无线电***中的终端；

处理模块63，用于与所述终端通过所述专用随机接入资源信息所对应的资源，在所述目标工作频点上执行非竞争随机接入过程；

接收模块64，用于在所述处理模块63完成所述非竞争随机接入过程后，接收所述终端发送的频谱切换完成消息。

在具体的处理场景中，

所述决策模块61，具体用于在当前工作频点上授权用户重新出现，或者当前工作频点信道质量下降时，决策需要执行频谱切换过程；

所述发送模块62，具体用于生成频谱切换命令并发送给所述终端，所述频谱切换命令中至少包含目标工作频点，以及专用随机接入资源信息。

在另一种具体的应用场景中，所述处理模块63，具体用于：

接收所述终端在专用随机接入时频资源上向所述基站发送专用随机接入前导码，并向所述终端发送随机接入响应；

其中，所述专用随机接入时频资源和所述专用随机接入前导码均为所述终端根据所述专用随机接入资源信息所确定的信息。

需要说明的是，对应前述的通过间接方式通知终端专用随机接入资源的应用场景，上述的基站，还包括约定模块65，用于在所述决策模块61决策需要执行频谱切换过程之前，与所述终端预先约定频谱切换过程中目标工作频点上基于UE ID的专用随机接入资源的通用计算规则。 

另一方面，本发明实施例还提供了一种终端，应用于认知无线电***中，其结构示意图如图7所示，具体包括：

接收模块71，用于接收基站发送的频谱切换命令，确定目标工作频点上的专用随机接入资源信息；

处理模块72，用于通过所述接收模块71所接收到的专用随机接入资源信息所对应的资源，在所述目标工作频点上向所述基站发起非竞争随机接入过程；

发送模块73，用于在所述处理模块72完成所述非竞争随机接入过程后，向所述基站发送频谱切换完成消息。

在具体的处理场景中，所述接收模块71，具体用于：

接收所述基站发送的频谱切换命令，所述频谱切换命令中至少包含目标工作频点，以及专用随机接入资源信息；

根据所述频谱切换命令中所携带的信息，确定目标工作频点上的专用随机接入资源信息。

在实际的应用场景中，所述处理模块72，具体用于：

根据所述专用随机接入资源信息确定专用随机接入时频资源和专用随机接入前导码；

在专用随机接入时频资源上向所述基站发送专用随机接入前导码；

接收所述基站发送的随机接入响应。

需要说明的是，对应前述的通过间接方式通知终端专用随机接入资源的应用场景，上述的终端还包括约定模块74，用于：

在所述接收模块71接收所述基站发送的频谱切换命令之前，与所述基站预先约定频谱切换过程中目标工作频点上基于UE ID的专用随机接入资源的通用计算规则。

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

通过应用本发明实施例所提出的技术方案，在认知无线电***中，基站通过频谱切换命令指定终端在频谱切换过程中所需要应用的目标工作频点上的专用随机接入资源，终端基于该专用随机接入资源在目标工作频点上执行非竞争随机接入过程，完成与目标工作频点的上行同步，并将频谱切换完成消息发送给CR***基站。由于不同的终端之间的专用随机接入资源是无冲突的，因此，在频谱切换过程中，终端在搜索到目标工作频点之后，在目标工作频点利用专用随机接入资源执行非竞争随机接入过程，可以减小目标工作频点上的随机接入失败概率及延迟，从而，降低频谱切换失败概率与UE业务中断时间，提高CR***的用户体验。

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实施例可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）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，或网络侧设备等）执行本发明实施例各个实施场景所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明实施例所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景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，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明实施例的几个具体实施场景，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明实施例的业务限制范围。

Claims (20)

1.一种认知无线电***中的频谱切换方法，其特征在于，包括：

当认知无线电***中的基站决策需要执行频谱切换过程时，所述基站通过频谱切换命令，将目标工作频点上的专用随机接入资源信息通知给所述认知无线电***中的终端；

所述基站在源工作频点释放当前小区，并在所述目标工作频点恢复小区；

所述基站与所述终端通过所述专用随机接入资源信息所对应的资源，在所述目标工作频点上执行非竞争随机接入过程；

当所述非竞争随机接入过程完成后，所述基站接收所述终端发送的频谱切换完成消息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当认知无线电***中的基站决策需要执行频谱切换过程时，所述基站通过频谱切换命令，将目标工作频点上的专用随机接入资源信息通知给所述认知无线电***中的终端，具体包括：

当认知无线电***中的基站决策需要执行频谱切换过程时，所述基站生成频谱切换命令并发送给所述终端，所述频谱切换命令中至少包含目标工作频点，以及专用随机接入资源信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述专用随机接入资源信息，具体为：

专用随机前导码序号与专用随机接入时频资源序号；或，

专用随机接入资源配置信息和通用控制参数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通用控制参数，具体为：

所述基站基于自身存储的所有RRC连接态的终端的UE ID，以及专用随机接入资源配置信息所计算得到的。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述专用随机接入资源信息，具体为专用随机接入资源配置信息和通用控制参数时，所述基站决策需要执行频谱切换过程之前，还包括：

所述基站与所述终端预先约定频谱切换过程中目标工作频点上基于UE ID的专用随机接入资源的通用计算规则。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站与所述终端预先约定频谱切换过程中目标工作频点上基于UE ID的专用随机接入资源的通用计算规则的方式，具体为通过协议静态约定，或通过动态配置的方式约定。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述UE ID，具体包括：

所述终端在目标工作频点上分配的UE ID；或，

所述终端在源工作频点上分配的UE ID。

 

8.一种基站，应用于认知无线电***中，其特征在于，包括：

决策模块，用于根据当前情况，决策是否需要执行频谱切换过程；

发送模块，用于在所述决策模块决策需要执行频谱切换过程时，通过频谱切换命令，将目标工作频点上的专用随机接入资源信息通知给所述认知无线电***中的终端；

处理模块，用于在源工作频点释放当前小区，并在所述目标工作频点恢复小区，进而与所述终端通过所述专用随机接入资源信息所对应的资源，在所述目标工作频点上执行非竞争随机接入过程；

接收模块，用于在所述处理模块完成所述非竞争随机接入过程后，接收所述终端发送的频谱切换完成消息。

9.如权利要求8所述的基站，其特征在于，所述发送模块，具体用于：

在所述决策模块决策需要执行频谱切换过程时，生成频谱切换命令并发送给所述终端，所述频谱切换命令中至少包含目标工作频点，以及专用随机接入资源信息。

10.如权利要求8所述的基站，其特征在于，还包括约定模块，用于：

在所述决策模块决策需要执行频谱切换过程之前，与所述终端预先约定频谱切换过程中目标工作频点上基于UE ID的专用随机接入资源的通用计算规则。

 

11.一种认知无线电***中的频谱切换方法，其特征在于，包括：

所述认知无线电***中的终端接收基站发送的频谱切换命令，确定目标工作频点上的专用随机接入资源信息；

所述终端通过所述专用随机接入资源信息所对应的资源，在所述目标工作频点上向所述基站发起非竞争随机接入过程；

当所述非竞争随机接入过程完成后，所述终端向所述基站发送频谱切换完成消息。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述认知无线电***中的终端接收基站发送的频谱切换命令，确定目标工作频点上的专用随机接入资源信息，具体包括：

所述终端接收所述基站发送的频谱切换命令，所述频谱切换命令中至少包含目标工作频点，以及专用随机接入资源信息；

所述终端根据所述频谱切换命令中所携带的信息，确定目标工作频点上的专用随机接入资源信息。

13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述专用随机接入资源信息，具体为：

专用随机前导码序号与专用随机接入时频资源序号；或，

专用随机接入资源配置信息和通用控制参数。

14.如权利要求13所述的方法，所述通用控制参数，具体为：

所述基站基于自身存储的所有RRC连接态的终端的UE ID，以及专用随机接入资源配置信息所计算得到的。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，当所述专用随机接入资源信息，具体为专用随机接入资源配置信息和通用控制参数时，所述终端接收所述基站发送的频谱切换命令之前，还包括：

所述终端与所述基站预先约定频谱切换过程中目标工作频点上基于UE ID的专用随机接入资源的通用计算规则。

16.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述终端与所述基站预先约定频谱切换过程中目标工作频点上基于UE ID的专用随机接入资源的通用计算规则的方式，具体为通过协议静态约定，或通过动态配置的方式约定。

17.如权利要求14至16中任意一项所述的方法，其特征在于，所述UE ID，具体包括：

所述终端在目标工作频点上分配的UE ID；或，

所述终端在源工作频点上分配的UE ID。

 

18.一种终端，应用于认知无线电***中，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收基站发送的频谱切换命令，确定目标工作频点上的专用随机接入资源信息；

处理模块，用于通过所述接收模块所接收到的专用随机接入资源信息所对应的资源，在所述目标工作频点上向所述基站发起非竞争随机接入过程；

发送模块，用于在所述处理模块完成所述非竞争随机接入过程后，向所述基站发送频谱切换完成消息。

19.如权利要求18所述的终端，其特征在于，所述接收模块，具体用于：

接收所述基站发送的频谱切换命令，所述频谱切换命令中至少包含目标工作频点，以及专用随机接入资源信息；

根据所述频谱切换命令中所携带的信息，确定目标工作频点上的专用随机接入资源信息。

20.如权利要求18所述的终端，其特征在于，还包括约定模块，用于：

在所述接收模块接收所述基站发送的频谱切换命令之前，与所述基站预先约定频谱切换过程中目标工作频点上基于UE ID的专用随机接入资源的通用计算规则。

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