CN103813345B - 上行频谱资源共享方法、终端及其*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了上行频谱资源共享方法、设备以及***。所述方法包括如下步骤:将授权用户的授权频谱中的部分或全部划分为至少一个子带,每个子带的大小相等;在调度周期前,将本端的数据调制成数据包,每个数据包的大小不超过最小共享单元的可承载数据量;在调度周期中的频谱检测时间,检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,并且每个空闲子带大于或者等于一个最小共享单元所占用的频率资源;如果存在至少一个空闲子带,则确定空闲子带和数据包的映射关系,并在调度周期中的频谱共享时间,将数据包按照所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,以通过空闲子带向对端发送数据包。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信领域,特别是涉及一种上行频谱资源共享方法、终端及其***。
背景技术
近年来,无线通信技术获得了巨大的发展,然而,随着使用无线通信网络的人数激增,以及对无线通信网络性能的要求日益提高,频谱资源日趋紧张。
现有技术提供了一种以不干扰授权用户的方式共享授权用户频谱的无线电频谱共享方法,所述方法通过检测授权用户如电视信号的空闲频谱,并使用授权用户的空闲频谱用于无线宽带接入。这种以不干扰授权用户的方式共享授权用户的频谱进行的通信的设备称为第二用户。由于电视信号发射功率恒定,而且通常在较长的时间内(几个小时)频谱不变,因此,可在较长时间内提供空闲频谱以供第二用户通信。
然而,本申请发明人在长期研发中发现,如果要共享授权的蜂窝通信的空闲频谱,则具有较大的难度。一方面蜂窝通信的下行频谱利用率较高,蜂窝下行频谱中的空闲频谱较少,故不适合用于第二用户通信。蜂窝通信上行频谱利用率一般较下行频谱利用率低,且能够更好的控制干扰,因此,第二用户通信可以使用蜂窝上行频谱进行通信。但由于蜂窝用户的调度周期很短,比如在第三代合作伙伴计划长期演进技术(3GPP LTE,3rd GenerationPartnership Project Long Term Evolution)标准中,上行调度的周期为1ms,而一个蜂窝基站下属的服务终端有几百个,每1ms调度几十个终端,前1ms检测到的空闲频谱在下一个1ms有很大的可能性被占用,所以,共享蜂窝通信的空闲频谱需要在1ms内完成数据的检测和传输。在现有技术中,数据的传输需要首先确定传输数据的无线资源,然后再根据传输数据的无线资源大小和数据的调制编码方式,确定每次传输的数据包大小,并从高层获得相应大小的数据包后,对数据包进行编码和调制,然后再映射到所确定的无线资源传输出去,这个过程需要的时间一般大于1ms,比如3GPP LTE中,为数据处理预留的时间为2ms~3ms,因此,按照传统的方式,在1ms时间内既要完成资源的检测,又要完成根据资源的检测结果进行数据包的处理和传输,是不可行的。因此,按照现有技术,共享蜂窝通信以极短时间(1ms)变化的频谱,是不可行的。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种上行频谱资源共享方法、终端及其***,能够使得第二用户发送终端可以共享以极短时间变化的授权用户的上行频谱资源。
为解决上述技术问题,本申请一方面提供一种上行频谱资源共享方法,包括如下步骤:将授权用户的授权频谱中的部分或全部划分为至少一个子带,每个子带的大小相等;在调度周期前,将本端的数据调制成数据包,每个数据包的大小不超过最小共享单元的可承载数据量,其中,调度周期为进行一次数据包传输的最小时间单位;在调度周期中的频谱检测时间,检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,其中,所述空闲子带为授权用户信号低于阈值的子带,并且每个空闲子带大于或者等于一个最小共享单元所占用的频率资源;如果存在至少一个空闲子带,则确定所述空闲子带和所述数据包的映射关系,并在所述调度周期中的频谱共享时间,将所述数据包按照所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,以通过所述空闲子带向对端发送所述数据包。
其中,所述将本端的数据调制成数据包的步骤之前包括:计算所述最小共享单元的可承载数据量,其中,所述最小共享单元的可承载数据量=最小共享单元的可用资源数×调制阶数÷编码速率。
其中,所述计算最小共享单元的可承载数据量的步骤之前包括如下步骤:获取所述频谱共享时间所包含的符号数;获取所述子带所包含的子载波数;计算所述最小共享单元所包含的可用资源数,所述最小共享单元所包含的可用资源数等于所述最小共享单元所包含的资源数减去用于传输参考信号的资源数,若所述最小共享单元为第一类最小共享单元,则所述第一类最小共享单元所包含的资源数等于所述子带所包含的子载波数与所述频谱共享时间所包含的符号数的乘积;若所述最小共享单元为第二类最小共享单元,则所述第二类最小共享单元所包含的资源数等于所述子带所包含的子载波数与传输控制信息的子载波数之差与所述频谱共享时间所包含的符号数的乘积。
其中,所述检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带的步骤包括:在所述调度周期中的频谱检测时间对所述授权用户的每个子带的占用情况进行检测,以确定是否存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带;如果所有的所述子带都被占用,则不存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带;如果有子带没有被占用,则存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带。
其中,所述在所述调度周期中的频谱检测时间对所述授权用户的每个子带的占用情况进行检测步骤包括:在所述调度周期中的频谱检测时间对所述授权用户的每个子带的信号能量进行检测,以确定所述子带是否被占用;如果所述子带的信号能量大于或等于阈值,则所述子带被占用;如果所述子带的信号能量小于阈值,则所述子带没有被占用。
其中,所述确定空闲子带与数据包的映射关系包括:选择其中一个空闲子带作为传输控制信息的空闲子带,并将其余空闲子带作为用于传输数据包的空闲子带;确定数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系。
其中,所述确定数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系包括:判断用于传输用户数据包的空闲子带的数量是否小于所述用户数据包的数量;如果用于传输用户数据包的空闲子带数量小于所述用户数据包的数量,则从所有用户数据包中选择小于或等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包,每一个数据包映射到一个用于传输数据包的空闲子带;如果用于传输用户数据包的空闲子带数量大于或者等于用户数据包的数量,则从所有用于传输数据包的空闲子带中选择等于用于数据包数量的空闲子带,每一个数据包映射到一个所选出的空闲子带。
其中,所述确定数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系步骤之后包括如下步骤:根据数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系,生成控制信息,其中,所述控制信息用于指示哪些子带用于传输数据包。
其中,所述生成控制信息步骤之后包括如下步骤:将所述控制信息按照预定义的格式进行调制编码为控制信息物理层数据包,并在所述调度周期的频谱共享时间,映射到用于传输控制信息的子带,以向所述对端发送。
其中,所述在调度周期中的频谱共享时间,将所述数据包按照所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,以通过所述空闲子带向对端发送所述数据包的步骤包括:在以子帧内跳频方式通讯的情况下,在一个所述调度周期中的频谱共享时间的第一时隙内按照所确定的映射关系将所述控制信息和数据包映射到对应的空闲子带并向所述对端发送,在第二时隙将所述数据包映射到所述第一时隙所确定的空闲子带所对应的跳频后的对应的空闲子带并向所述对端发送。
为解决上述技术问题,本申请一方面提供另一种上行频谱资源共享方法,包括如下步骤:接收第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的数据包,其中,所述数据包包括控制信息数据包以及用户数据包。
其中,所述接收第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的数据包步骤包括如下步骤:依次在所述授权用户的授权频谱中的子带中进行搜索,以获得用于传输控制信息数据包的空闲子带;对所述用于传输控制信息数据包的空闲子带内的控制信息数据包进行解调解码,以获得控制信息;根据所述控制信息获得传输用户数据包的子带,并从所述传输用户数据包的子带获得所述用户数据包。
其中,所述对空闲子带内的控制信息进行解调解码,以获得控制信息步骤之前包括如下步骤:根据预定义的传输控制信息的空闲子带的大小和参考信号传输规则,本地参考信号与接收到的子带对应的参考信号位置进行相关;判断相关的峰值是否大于阈值,如果相关的峰值大于阈值,则对所述子带内的数据包进行解调解码,以获得所述子带内的数据;判断所述子带内的数据是否有效,如果所述子带内的数据确认有效,则将所述子带内的数据作为控制信息。
为解决上述技术问题,本申请另一方面提供一种第二用户发送终端,包括:划分模块、数据处理模块、检测模块、映射关系确定模块以及发送模块,所述划分模块用于将授权用户的授权频谱中的部分或全部划分为至少一个子带,每个子带的大小相等,所述划分模块将划分结果向检测模块发送;所述数据处理模块用于接收所述划分结果,在调度周期前,将本端的数据调制成数据包,每个数据包的大小不超过最小共享单元的可承载数据量,其中,调度周期为进行一次数据包传输的最小时间单位,所述数据处理模块将所述数据包向发送模块发送;所述检测模块用于在调度周期中的频谱检测时间,检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,其中,所述空闲子带为授权用户信号低于阈值的子带,并且每个空闲子带大于或者等于一个最小共享单元所占用的频率资源,所述检测模块将检测结果向所述映射关系确定模块发送;所述映射关系确定模块用于在存在至少一个空闲子带时,确定所述空闲子带和所述数据包的映射关系,并将所述映射关系向所述发送模块发送;所述发送模块用于接收所述数据包以及所述映射关系,并在所述调度周期的频谱共享时间,将所述数据包按照所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,以通过所述空闲子带向对端发送所述数据包。
其中,所述终端包括计算模块,所述计算模块用于计算所述最小共享单元的可承载数据量,其中,所述最小共享单元的可承载数据量=最小共享单元的可用资源数×调制阶数÷编码速率。
其中,所述计算模块包括:符号获取单元、子载波获取单元以及计算单元;所述符号获取单元用于获取所述频谱共享时间所包含的符号数,所述符号获取单元将所述频谱共享时间所包含的符号数向所述计算单元发送;所述子载波获取单元用于获取所述子带所包含的子载波数;所述计算单元用于接收所述频谱共享时间所包含的符号数以及所述子带所包含的子载波数,并计算所述最小共享单元所包含的可用资源数,所述最小共享单元所包含的可用资源数等于所述最小共享单元所包含的资源数减去用于传输参考信号的资源数,若所述最小共享单元为第一类最小共享单元,则所述第一类最小共享单元所包含的资源数等于所述子带所包含的子载波数与所述频谱共享时间所包含的符号数的乘积;若所述最小共享单元为第二类最小共享单元,则所述第二类最小共享单元所包含的资源数等于所述子带所包含的子载波数与传输控制信息的子载波数之差与所述频谱共享时间所包含的符号数的乘积。
其中,所述检测模块还用于在所述调度周期中的频谱检测时间对所述授权用户的每个子带的占用情况进行检测,以确定是否存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带;并在所有的所述子带都被占用时,确定不存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带;以及在有子带没有被占用时,确定存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带。
其中,所述检测模块还用于在所述调度周期中的频谱检测时间对所述授权用户的每个子带的信号能量进行检测,以确定所述子带是否被占用;并在所述子带的信号能量大于或等于阈值,确定所述子带被占用;以及在所述子带的信号能量小于阈值时,确定所述子带没有被占用。
其中,所述映射关系确定模块还用于选择其中一个空闲子带作为传输控制信息的空闲子带,并将其余空闲子带作为用于传输数据包的空闲子带,以及确定数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系。
其中,所述映射关系确定模块包括:判断单元以及映射关系确定单元;所述判断单元用于判断用于传输用户数据包的空闲子带的数量是否小于所述用户数据包的数量,所述判断单元将判断结果向所述映射关系确定单元发送;
所述映射关系确定单元用于接收所述判断结果,并在用于传输用户数据包的空闲子带数量小于所述用户数据包的数量时,从所有用户数据包中选择小于等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包,每一个数据包映射到一个用于传输数据包的空闲子带;以及,在用于传输用户数据包的空闲子带数量大于或者等于用户数据包的数量时,从所有用于传输数据包的空闲子带中选择等于用于数据包数量的空闲子带,每一个数据包映射到一个所选出的空闲子带。
其中,所述映射关系确定模块还用于根据数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系,生成控制信息,其中,所述控制信息用于指示哪些子带用于传输数据包。
其中,所述映射关系确定模块还用于将所述控制信息按照预定义的格式进行调制编码为控制信息物理层数据包,并在所述调度周期的频谱共享时间,映射到用于传输控制信息的子带,以向所述对端发送。
其中,所述发送模块包括跳频单元,所述跳频单元用于在以子帧内跳频方式通讯的情况下,在一个所述调度周期中的频谱共享时间的第一时隙内按照所确定的映射关系将所述控制信息和数据包映射到对应的空闲子带并向所述对端发送,在第二时隙将所述数据包映射到所述第一时隙所确定的空闲子带所对应的跳频后的对应的空闲子带并向所述对端发送。
为解决上述技术问题,本申请再一方面提供一种第二用户接收终端,包括:接收模块,用于接收第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的数据包,其中,所述数据包包括控制信息数据包以及用户数据包。
其中,所述接收模块包括:控制信息接收模块和用户数据接收模块;所述控制信息接收模块用于接收第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的控制信息数据包;所述用户数据接收模块用于接收第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的用户数据包。
其中,所述控制信息接收模块包括:搜索单元以及控制信息解调解码单元,所述用户数据接收模块包括:控制信息获取单元和用户数据解调解码单元;所述搜索单元用于依次在所述授权用户的授权频谱中的子带中进行搜索,以获得用于传输控制信息的空闲子带,所述搜索单元将所述搜索结果向所述控制信息解调解码单元发送;所述控制信息解调解码单元用于接收所述搜索结果,并对所述用于传输控制信息的空闲子带内的控制信息数据包进行解调解码,以获得控制信息,根据所述控制信息获得传输用户数据包的子带,并将所述传输用户数据包的子带信息向所述用户数据接收模块发送;所述控制信息获取单元用于接收控制信息接收模块所发送的传输用户数据包的子带信息,并发给用户数据解调解码单元;所述用户数据解调解码单元根据传输用户数据包的子带信息依次解调解码每个传输用户数据包的子带内的用户数据包以获得的用户数据。
其中,所述控制信息解调解码单元包括:相关单元,第一判断单元以及第二判断单元;所述相关单元用于根据预定义的传输控制信息的空闲子带的大小和参考信号传输规则,将本地参考信号与接收到的子带对应的参考信号位置进行相关,所述相关单元将相关的峰值向所述第一判断单元发送;所述第一判断单元接收所述相关的峰值,并判断相关的峰值是否大于阈值,并在相关的峰值大于阈值时,对所述子带内的数据进行解调解码,以获得所述子带内的数据,所述第一判断单元将所述子带内的数据向所述第二判断单元发送;所述第二判断单元接收所述子带内的数据,判断所述子带内的数据是否有效,并在所述子带内的数据确认有效时,将所述子带内的数据作为控制信息。
为解决上述技术问题,本申请又一方面提供一种频谱共享***,包括至少一个第二用户发送终端以及至少一个第二用户接收终端,其中,所述第二用户发送终端可共享授权用户的授权频谱以和所述第二用户接收终端通讯,所述第二用户发送终端为上述的第二用户发送终端。
其中,所述第二用户接收终端为上述的第二用户接收终端。
上述方案通过预先将第二用户发送终端的数据调制成大小不超过最小共享单元的可承载数据量的数据包,然后在调度周期的频谱检测时间检测出在该调度周期内授权用户中的空闲子带,并在该调度周期的频谱共享时间将数据包映射到授权用户在调度周期中的频谱共享时间的空闲子带中传输出去,能够使得第二用户发送终端可以共享授权用户的上行频谱资源,有效提高频谱的利用率。可以理解,通过提前将数据包按照最小共享单元可承载数据量进行调制和编码,节省了在检测到频谱共享时间后再进行数据分割调制编码等的数据处理时间,从而可以在检测到空闲子带后直接对数据包进行映射,无需等待冗长的数据处理时间,因此,实现了在一个较短的调度周期内完成频谱检测和频谱共享的过程,能够使得第二用户发送终端可以实现在一个调度周期内检测并使用频谱快速变化的授权用户的上行频谱资源,有效提高频谱的利用率。另一方面,本发明数据包是按照最小共享单元可承载数据量进行调制和编码,并将最小共享单元在频域上设置为不超过一个空闲子带大小,使得提前准备好的数据包能够适应检测出的空闲子带,不会存在数据包大于空闲子带而造成的数据无法传输的问题。
附图说明
图1是本申请上行频谱资源共享方法一实施方式的流程图;
图2是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式的流程图;
图3是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中授权用户调度周期的示意图;
图4是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中调度周期的授权频谱的子带划分的示意图;
图5是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中资源块的结构示意图;
图6是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中调度周期中传输参考信号的示意图;
图7是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中资源块中参考信号的分布示意图;
图8是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中FFT时间的示意图;
图9是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中数据包映射到授权频谱后,授权频谱的结构示意图;
图10是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中参考信号一种承载方法的示意图;
图11是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中参考信号另一种承载方法的示意图;
图12是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中参考信号再一种承载方法的示意图;
图13是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中OFDM中将数据包映射到空闲子带的示意图;
图14是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中SC-FDMA将数据包映射到空闲子带的示意图;
图15是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式中跳频时数据包映射到授权频谱后,授权频谱的示意图;
图16是本申请上行频谱资源共享方法再一实施方式的流程图;
图17是本申请第二用户发送终端一实施方式的结构示意图;
图18是本申请第二用户发送终端另一实施方式的结构示意图;
图19是本申请第二用户接收终端一实施方式的结构示意图;
图20是本申请第二用户发送终端再一实施方式的结构示意图;
图21是本申请第二用户接收终端另一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
在本申请所提供的几个实施方式中,应该理解到,所揭露的***,装置和方法,可以通过其它的方式实现。比如,以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的,比如,所述模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,比如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
下面结合附图和具体的实施方式进行说明。其中,文中的第二用户发送终端特指以授权用户方式共享授权用户频谱资源的用户终端,第二用户是针对授权用户是第一用户而言。相应地,第二用户接收终端为接收第二用户发送终端所发送的数据包的用户终端。
参阅图1,图1是本申请上行频谱资源共享方法一实施方式的流程图。上行频谱资源共享方法包括:
S101:第二用户发送终端将授权用户的授权频谱中的部分或全部划分为至少一个子带,每个子带的大小相等。
S102:在第二用户发送终端在调度周期前,将本端的数据调制成数据包,每个数据包的大小不超过最小共享单元的可承载数据量。
在调度周期前,第二用户发送终端预先将本端的MAC(Media Access Control)层数据分割或级联为大小不超过一个最小共享单元可承载数据量的数据包,并将这个数据包按照预先确定的编码方式和调制进行编码和调制,编码和调制后的每个数据包的大小不超过一个最小共享单元的可承载数据量。最小共享单元是指一个调度周期中可以承载一个数据包的最小共享时频资源,调度周期为授权用户进行一次数据包传输的最小时间单位。一个最小共享单元的可承载数据量为一个最小共享单元中可承载的最大比特数。一个最小共享单元所占用的频率资源大小不超过一个子带所占的频率资源的大小。
S103:第二用户发送终端在调度周期中的频谱检测时间,检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带。
通常,频谱检测时间为一个调度周期中起始的一段时间,第二用户发送终端在调度周期中的频谱检测时间,检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,其中,空闲子带为第二用户发送终端检测到授权用户信号低于阈值的子带,所有空闲子带大小均相同,并且每个空闲子带大于或者等于一个最小共享单元所占用的频率资源。如果存在可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,进入S104。
S104:第二用户发送终端确定空闲子带和数据包的映射关系。
第二用户发送终端确定哪个空闲子带用于传输哪个数据包。一个空闲子带传输一个数据包。
S105:第二用户发送终端在调度周期中的频谱共享时间,将数据包按照所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,以通过空闲子带向对端发送数据包。
第二用户发送终端在一个调度周期内的频谱共享时间,将数据包映射调度周期中的频谱共享时间的空闲子带并向对端发送,其中,通常在一个调度周期内,频谱检测时间后有一段数据处理时间,用于对频谱检测结果进行处理,确定映射关系以及生成控制信息信令等,然后是频谱共享时间,频谱共享时间为同一个调度周期中数据处理时间后的一段时间,用于传送数据包。具体地,第二用户发送终端将一个数据包映射到授权用户的一个空闲子带。
上述方案通过预先将授权用户频谱划分为大小相等的子带,并在第二用户发送终端共享授权用户频谱传输数据之前,将待发送的数据包调制成大小不超过最小共享单元的可承载数据量的数据包,然后在调度周期的频谱检测时间检测出在该调度周期内授权用户中的空闲子带,并在该调度周期的频谱共享时间将数据包映射到授权用户在调度周期中的频谱共享时间的空闲子带中传输出去,能够使得第二用户发送终端可以共享授权用户的上行频谱资源,有效提高频谱的利用率。可以理解,通过提前将数据包按照最小共享单元可承载数据量进行调制和编码,节省了在检测到频谱共享时间后再进行数据分割调制编码等的数据处理时间,从而可以在检测到空闲子带后直接对数据包进行映射,无需等待冗长的数据处理时间,因此,实现了在一个较短的调度周期内完成频谱检测和频谱共享的过程,能够使得第二用户发送终端可以实现在一个调度周期内检测并使用频谱快速变化的授权用户的上行频谱资源,有效提高频谱的利用率。另一方面,本发明数据包是按照最小共享单元可承载数据量进行调制和编码,并将最小共享单元在频域上设置为不超过一个空闲子带大小,使得提前准备好的数据包能够适应检测出的空闲子带,不会存在数据包大于空闲子带而造成的数据无法传输的问题。
参阅图2,图2是本申请上行频谱资源共享方法另一实施方式的流程图。上行频谱资源共享方法包括:
S201:第二用户发送终端获取频谱共享时间所包含的符号数。
授权用户的调度周期为授权用户***事先设定的,进行一次数据包传输的最小时间单位,即一个完整数据包传输的最小时间。比如,在3GPP LTE***和全球微波互联接入(WiMAX,Worldwide Interoperability for Microwave Access)***中,调度周期为1子帧,3GPP LTE一子帧长度为1毫秒,3GPP LTE的调度周期为1毫秒。第二用户发送终端在确定共享3GPP LTE***的授权频谱后,根据3GPP LTE协议设定获得授权用户的调度周期。而全球微波互联接入(WiMAX,Worldwide Interoperability for Microwave Access)***的子帧长度可以是2毫秒,2.5毫秒,4毫秒,5毫秒,8毫秒,10毫秒,12.5毫秒,20毫秒等等。WiMAX***的子帧长度由WiMAX***中的基站通过下行信令广播出去,第二用户发送终端在确定共享WiMAX***的授权频谱后,从WiMAX***中的基站的下行信令中获得授权用户的子帧长度,从而获得WiMAX***的调度周期。
第二用户发送终端将一个调度周期的时间分为频谱检测时间、数据处理时间、频谱共享时间以及其它时间。其中,频谱检测时间为第二用户发送终端对授权用户的子带占用情况进行检测的时间段。数据处理时间主要包括频谱检测结果处理,以及生成控制信息和数据包映射关系等。频谱共享时间为可供第二用户发送终端共享授权用户资源,以传输数据包的时间。其它时间第二用户发送终端确定不使用的时间,例如探测(Sounding)信号时间,探测信号时间用于授权用户终端发送探测信号。
如图3所示,在3GPP LTE***中,授权用户的调度周期为1毫秒,当采用普通循环前缀(CP,Cyclic Prefix)时,每个调度周期包括符号#0~#13共14个符号。其中,每个符号对应一段时间。第二用户发送终端确定符号#0所对应的时间为频谱检测时间,符号#1所对应的时间为数据处理时间,而符号#13所对应的时间是授权用户用于发送探测信号的时间,符号#13对应的时间占用的频谱与符号#0~符号#12所对应的时间占用的频谱不同,因而第二用户发送终端确定符号#2~#12共11个符号所对应的时间作为一个LTE调度周期中可供第二用户发送终端使用的频谱共享时间。或者,如果频谱检测时间所占用的时间较短时,第二用户发送终端确定符号#0所对应的时间为数据处理的时间和频谱检测时间,而符号#1~#12共12个符号所对应的时间作为调度周期中可供第二用户发送终端使用的频谱共享时间,即,第二用户发送终端获取得到的频谱共享时间所包含的符号数为12。可以理解的是,若数据处理时间需要比较长的时间时,也可以多占用几个符号,则可供第二用户发送终端使用的频谱共享时间相应减少。在另一种实施方式中,若采用扩展CP,则每个调度周期包括12个符号,则可以将符号#0所对应的时间用于频谱检测,将符号#1所对应的时间用于数据处理,符号#2~#10所对应的时间为第二用户发送终端使用的频谱共享时间,即,第二用户发送终端获取得到的频谱共享时间所包含的符号数为9。
S202:第二用户发送终端获取子带所包含的子载波数。第二用户发送终端将授权用户的授权频谱中的部分或全部划分为至少一个子带,每个子带的大小相等,并且每个子带包含至少一个子载波。请一并参阅图4及图5,第二用户发送终端将授权用户的授权频谱的部分频谱划分为多个大小相等的子带,这些子带为第二用户发送终端以授权用户方式共享的频谱资源。在本实施方式中,子带的带宽为4个资源块(RB,Resource Block)所包含的子载波数,每个资源块包含12个子载波。因此,子带所包含的子载波数=12×4=48个。在其它的实施方式中,子带所包含的资源块数量以及每个资源块所包含的子载波的数量均可按实际需要自行设置,此处不一一列举。
所述第二用户发送终端将部分或全部授权用户授权频谱划分为一个或多个大小相等的子带的子带划分方法,即授权用户频谱中包括几个子带,每个子带在授权用户频谱中的起始和结束位置,为第二用户发送终端及对端所共知。
优选的,第二用户发送终端将授权用户频谱中除用于传输上行控制信令外的其余部分频谱作为可供用第二用户终端以第二用户方式共享的授权用户频谱资源。
其中,S201和S202没有先后关系,在其它的实施方式中,也可以先执行S202,再执行S201。
S203:第二用户发送终端计算最小共享单元所包含的可用资源数。
获取频谱共享时间所包含的符号数及子带所包含的子载波数后,可计算最小共享单元的可用资源数。其中,最小共享单元是指在一个调度周期及一个子带内可提供给第二用户发送终端共享的时频资源数。
根据子带是否同时用于传输用户数据和传输控制信息,最小共享单元分为第一类最小共享单元以及第二类最小共享单元。其中,控制信息至少包括第二用户发送终端共享了哪些授权用户子带的信息。
第一类最小共享单元所对应的子带只用于传输用户数据,不用于传输控制信息。因而,第一类最小共享单元频域上等于子带的带宽,即第一类最小共享单元所包含的子载波数等于子带所包含的子载波数。
第二类最小共享单元所对应的子带除了用户数据外,还用于传输控制信息,所以,第二类最小共享单元除了将一部分频率资源传输控制信息,还需有频率资源可用于用户数据,因此,第二类最小共享单元频域上等于子带所包含的子载波数减去传输控制信息的子载波数。传输控制信息的子载波数由第二用户发送终端事先确定,比如,当子带的带宽为4RB所包含的频率资源时,可以事先确定传输控制信息的子载波数为1RB所包含的子载波数,此时,用于传输用户数据的子载波数为3RB所包含的子载波数。
如果传输控制信息的子载波数等于子带所包含的子载波数,则该子带的全部子载波都用于传输控制信息,不能用于传输用户数据,因此,此时不存在第二类最小共享单元。或者,即使传输控制信息的子载波数小于子带所包含的子载波数,也可以通过***事先约定,不设定第二类最小共享单元,即在传输控制信息的子带中只承载控制信息,不承载用户数据。
对最小共享单元的资源数进行计算时,第二用户发送终端首先根据传输控制信息的子载波数和子带所包含的子载波数,确定是否存在第二类最小共享单元。如果传输控制信息的子载波数等于子带所包含的子载波数,则不存在第二类最小共享单元,仅计算第一类最小共享单元的资源数;如果传输控制信息的子载波数小于子带所包含的子载波数,则存在第二类最小共享单元,需要分别计算第一类最小共享单元和第二类最小共享单元的资源数。
对于第一类最小共享单元,第一类最小共享单元所包含的资源数=子带所包含的子载波数×频谱共享时间所包含的符号数。以图5及图6所示的实施方式为例,则第一类最小共享单元所包含的资源数=12子载波×4RB×11符号=528。
对于第二类最小共享单元,子带中的部分子载波需用于传输控制信息,因而,第二类最小共享单元所包含的资源数=(子带所包含的子载波数-传输控制信息的子载波数)×频谱共享时间所包含的符号数。同样以图5及图6所示的实施方式为例,假设子带的四个资源块中的一个资源块用于传输控制信息,则第二类最小共享单元所包含的资源数=12子载波×(4-1)RB×11符号=396。
通过设计第二类最小共享单元,可以在子带大小大于传输控制信息所需资源时,充分利用子带中传输控制信息后的剩余资源,提高资源的利用率。
其中,最小共享单元的可用资源数等于最小共享单元的资源数减去最小共享单元中用于传输参考信号的资源数。其中,参考信号用于对端的同步和解调,参考信号占用一个最小共享单内的部分时频资源,如使用频谱共享时间内的若干符号来传输参考信号,或者在频谱共享时间内均匀地选择若干时频资源来传输参考信号。
请一并参阅图6,一个授权用户调度周期内符号#2~符号#12对应的时间为频谱共享时间,一个最小共享单元610在频谱共享时间中的符号#4和符号#9用于传输参考信号,以包括四个资源块的第一类最小共享单元的实施方式为例,则最小共享单元的可用资源数=528-12子载波×4RB×2符号=432。对于第二类最小共享单元,子带中的部分子载波需用于传输控制信息,第二类最小共享单元仅包括子带中去掉传输控制信息的子载波后剩余的子载波,以上述子带带宽为4RB所包括的频率资源、控制信息占用一个1RB所包括的频率资源的第二类最小共享单元的实施方式为例,第二类最小共享单元频域为3RB所包括的频率资源,则最小共享单元的可用资源数=396-12子载波×(4-1)RB×2符号=324。
在另一实施方式中,参考信号也可以均匀地分布在一个最小共享单元内。以图7为例,参考信号R0均匀地分布在频率上为1RB所包含的频率资源、时间上为频谱共享时间所组成的时频块内。以上述包括4RB的第一类最小共享单元的实施方式为例,则最小共享单元的可用资源数=528-4RB×8符号=496。对于上述子带带宽为4RB所包含的频率资源,控制信息占用1RB所包含的频率资源的第二类最小共享单元,则最小共享单元的可用资源数=396-3RB×8符号=372。
S204:计算最小共享单元的可承载数据量。
最小共享单元的可承载数据量=最小共享单元的可用资源数×调制阶数÷编码速率。因而,需分别获得最小共享单元的可用资源数、调制阶数以及编码速率。
首先,最小共享单元的可用资源数可通过上一步骤得到。
其次,根据数据的调制方式获得调制阶数。第二用户发送终端在获得调制方式后即可知道其相应的调制阶数。比如:表1示出了常用调制方式所对应的调制阶数。
表1常用调制方式及其对应的调制阶数
然后,根据编码方式获得相应的编码速率。
调制方式和/或编码方式可以是第二用户发送终端***事先确定,且固定不变,比如可以预设第二用户发送终端始终采用QPSK调制,1/3速率卷积码,也可以根据信道条件自适应的调整,如信道条件较好时采用高阶调制,低速率编码,信道条件较差时,采用低阶调制,高速率编码。不管是哪种方式,调制方式和/或编码方式都是在数据包分割或级联之前为第二用户发送终端以及对端所预知的。
最后,根据一个最小共享单元的可用资源数、调制方式以及编码方式计算得到一个最小共享单元的可承载数据量。
具体地,以图6所示的实施方式为例,一个第一类最小共享单元的可用资源数为432。则当采用QPSK调制方式时,调制阶数为2,而编码速率为1/3,则此最小共享单元的可承载量=432×2×1÷3=288比特。一个第二类最小共享单元可用资源数为342,则当采用QPSK调制方式时,调制阶数为2,而编码速率为1/3,则此最小共享单元的可承载量=342×2×1÷3=228比特。
S205:在调度周期前,第二用户发送终端将本端的用户数据调制成数据包,每个数据包的大小不超过最小共享单元的可承载数据量。
在调度周期前,第二用户发送终端预先将本端的包含用户数据的MAC(MediaAccess Control)层数据包分割或级联为大小不超过一个最小共享单元可承载数据量的数据包,并将这个数据包按照预先确定的编码方式和调制进行编码和调制,编码和调制后的每个数据包的大小不超过一个最小共享单元的可承载数据量。而且,使用第一类最小共享单元的数据包的大小不超过第一类最小共享单元可承载数据量;相应地,使用第二类最小共享单元的数据包的大小不超过第二类最小共享单元可承载数据量。每一个调度周期,至多有一个使用第二类最小共享单元的数据包。
值得注意的是,S201~S205都必须在调度周期前完成,才能实现在第二用户发送终端以授权用户方式共享授权用户上行频谱资源传输第二用户发送终端数据的功能。
S206:第二用户发送终端在调度周期中的频谱检测时间对授权用户的每个子带的信号能量进行检测,以确定是否存在空闲子带。所述空闲子带用于传输控制信息或用户数据中的至少一种。
要确定调度周期中的频谱检测时间,首先要获取第二用户发送终端的子帧定时。其中一种子帧定时获取方法为,第二用户发送终端接收所述基站的下行信号,从而获得接收基站的下行子帧定时,并且,第二用户发送终端以授权用户的方式接入到所述基站,第二用户发送终端从基站获得第二用户发送终端的上行定时提前量。则第二用户发送终端的子帧定时等于第二用户发送终端接收基站的下行子帧定时减去第二用户发送终端的上行定时提前量。或者,第二用户接收所述基站的下行信号,从而获得接收基站的下行子帧定时,第二用户发送终端采用基站下行子帧定时作为第二用户的子帧定时。
第二用户发送终端在获得子帧定时后,根据预先定义的方式(以LTE为例,即LTE标准所定义的时间划分方法),即可获得第二用户发送终端每个符号的起始时间。第二用户发送终端在第一个符号所对应的时间段对授权用户的每个子带的信号能量进行检测,以确定所述子带是否被占用。
以图8为例,第二用户发送终端将第一符号的起始时间减去CP/2(CP的一半)作为起始时刻,对授权用户的***带宽内的信号进行快速傅氏变换,从快速傅氏变换后的结果中抽取每个子带的信号能量。其中,可只对一个符号作快速傅氏变换以获得子带的信号能量情况。若子带的能量大于设定的阈值,则子带已被授权用户终端所占用,反之,则子带没有被占用,可以用于传输第二用户发送终端的控制信息或用户数据。
可以理解地,也可以对多个符号作快速傅氏变换,并将每个子带的多个符号的能量平均后作为所述子带的信号能量,采用多个符号进行检测可以获得更准确的感知结果,但减少了频谱共享时间。对多个符号作快速傅氏变换获取子带的能量情况时,可在每个符号的起始时间减去CP/2,分别对每个符号做快速傅氏变换,或者从第一个符号开始连续进行若干个快速傅氏变换。符号的起始时间减去CP/2,能够消除传输时延在CP/2内的周围的用户所带来的干扰。
如果所有的子带都被占用,则在该调度周期不存在可供给第二用户发送终端使用的子带,即不存在空闲子带,进入S207;如果存在可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,进入S208。
S207:第二用户发送终端判断连续的调度周期没有检测到可供给第二用户发送终端使用的空闲子带的次数是否大于设定的阈值次数。
第二用户发送终端在每个调度周期的频谱检测时间都对授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带进行一次检测,如果没检测到可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,则将次数加一,如果检测到可供给第二用户发送终端使用的空闲子带则将次数清零。因此,如果多个连续的调度周期都没有检测到可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,则会对次数进行累加。
判断连续的调度周期没有检测到可供给第二用户发送终端使用的空闲子带的次数是否大于设定的阈值次数,如果没有大于设定的阈值次数,则等待下一个调度周期的频谱检测时间,返回执行S206;如果大于设定的阈值次数,表明授权用户的授权频谱在被繁忙地使用,则结束流程。
S208:第二用户发送终端判断是否存在第二类最小共享单元。
第二用户发送终端判断是否存在第二类最小共享单元,如果存在第二类最小共享单元,则只要检测到一个空闲子带,就可以利用这个空闲子带传输控制信息和用户数据;如果不存在第二类最小共享单元,则至少有两个空闲子带才能进行数据传输,其中至少一个空闲子带用于传输控制信息,其余空闲子带用于传输用户数据。
因而,如果存在第二类资源共享单元,则执行S209,如果不存在,则判断空闲子带的数量是否大于或者等于2,如果大于或者等于2,则执行S209,否则,等待下一个调度周期,返回执行S206。
S209:第二用户发送终端从所有用户数据包中选择小于或等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包。
第二用户发送终端判断用于传输用户数据包的空闲子带的数量是否小于用户数据包的数量;如果用于传输用户数据包的空闲子带数量小于用户数据包的数量,则从所有用户数据包中选择小于或等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包,每一个数据包映射到一个用于传输数据包的空闲子带;如果用于传输用户数据包的空闲子带数量大于或者等于用户数据包的数量,则不做任何处理。
具体地,如果存在第二类最小共享单元,用于传输数据包的空闲子带的数量等于检测到的空闲子带的数量;如果不存在第二类最小共享单元,用于传输数据包的空闲子带的数量等于检测到的空闲子带数减一。第二用户终端选择小于等于用于传输数据包的空闲子带数的数据包用于本调度周期的传输。
比如,如果存在第二类最小共享单元,而且,第二类最小共享单元的数量为1,空闲子带的数量为4,用户数据包数量为8,则第二用户发送终端选择4个用户数据包在本调度周期传输,其中,如果使用第二类最小共享单元的,必须选择一个不超过第二类最小共享单元可承载量的用户数据包,并且该用户数据包与控制信息共用一个空闲子带。
如果不存在第二类最小共享单元,空闲子带的数量为4,用户数据包数量为8,则第二用户发送终端选择3个用户数据包在本调度周期传输,剩下的一个空闲子带用于传输控制信息。
第二用户发送终端从所有用户数据包中选择小于或等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包的选择方法为,如果存在第二类最小共享单元,则选择一个小于或者等于第二类最小共享单元所承载数据量的用户数据包用于在第二类共享单元传输;然后从剩余用户数据包选择等于(空闲子带数量-1)个用户数据包,这些用户数据包的选择方法可以是按照传输优先级选择,例如选择传输优先级最高的(空闲子带数量-1)用户数据包,或者按照用户数据包的到达物理层时间,选择最早达到的(空闲子带数量-1)个用户数据包;如果不存在第二类最小共享单元,则从所有数据包中选择(空闲子带数量-1)个用户数据包,这些用户数据包的选择方法可以是按照传输优先级选择,例如选择传输优先级最高的(空闲子带数量-1)用户数据包,或者按照用户数据包的到达物理层时间,选择最早达到的(空闲子带数量-1)个用户数据包。
S210:第二用户发送终端确定数据包和空闲子带的映射关系。
具体地,第二用户终端首先选择一个空闲子带作为传输控制信息的子带。其余子带用于传输用户数据包。所述选择一个空闲子带作为传输控制信息的子带的方法,具体为,选择第一个空闲子带作为传输控制信息的子带,或者选择能量最小的空闲子带作为传输控制信息的子带,或者选择最后一个空闲子带作为传输控制信息的子带,或者选择最靠近中心频率的一个空闲子带作为传输控制信息的子带。
由于当用于传输用户数据包的空闲子带数量小于用户数据包的数量时,会经步骤S209对数据包进行选择,所以,在本步骤中用户数据包的数量只能小于或等于用于传输用户数据包空闲子带的数量。
如果存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量等于空闲子带数量。第二用户发送终端首先选择其中一个不大于第二类最小共享单元所承载地数据量地数据包映射到传输控制信息的空闲子带的剩余部分,其余每个用户数据包映射到一个空闲子带。如果存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量小于空闲子带数量。第二用户发送终端首先选择其中一个不大于第二类最小共享单元所承载地数据量地数据包映射到传输控制信息的空闲子带的剩余部分,再选择等于其余的用户数据包数量的空闲子带,其余每个用户数据包依次映射到所选择的空闲子带。
如果不存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量等于空闲子带数量减去用于传输控制信息的空闲子带数量,即用户数据包的数量等于空闲子带数量减一。第二用户发送终端在选择了用于传输控制信息的子带后,其余每个用户数据包映射到一个空闲子带。
如果不存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量小于空闲子带数量减去用于传输控制信息的空闲子带数量,即用户数据包的数量小于空闲子带数量减一。第二用户发送终端在选择了用于传输控制信息的子带后,在其余空闲子带中选择等于用户数据包数量的空闲子带,并将每个用户数据包依次映射到所选择的空闲子带。
所述选择空闲子带的方法可以是,依照空闲子带的顺序进行选择,或者是,按照空闲子带信号能量的大小从小到大的顺序进行选择。
请一并参阅图9,图中示出了将数据包映射到空闲子带后的情况。如图9所示,在一个调度周期中,授权用户的授权频谱包括11个子带,其中包括:5个不可用子带以及6个空闲子带。第二用户发送终端首先选择6个空闲子带中的第一个空闲子带用于传输控制信息,剩余的5个空闲子带用于传输用户数据包。设用户数据包数量为3,则从5个空闲子带中选择能量最小的3个空闲子带用于传输用户数据包。其中,不可用子带为授权用户频谱内除空闲子带外的其他子带,包括在步骤S206检测到的非空闲子带,以及授权用户频谱内不可能用于第二用户共享的子带,如部分或者全部用于传输物理上行控制信道(PUCCH)的频率资源。
其中,步骤S209中的数据包选择过程和步骤S210中的空闲子带选择过程没有明确的先后顺序,如果用于传输用户数据包的空闲子带数量小于所述用户数据包的数量,则从所有用户数据包中选择小于或等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包;如果用于传输用户数据包的空闲子带数量大于或者等于用户数据包的数量,则从所有用于传输数据包的空闲子带中选择等于用于数据包数量的空闲子带,每一个数据包映射到一个所选出的空闲子带。
S211:根据所确定的数据包和空闲子带的映射关系,生成控制信息,并对控制信息进行调制和编码成控制信息数据包。
在确定了用户数据包和空闲子带的映射关系后,第二用户发送终端根据用户数据包和空闲子带的映射关系,生成控制信息,控制信息包含用于表示哪些子带承载了用户数据包的信息,其中一种表示方法为,分别用1比特来指示某个子带是否有映射用户数据包,如果为“0”表示没有映射用户数据包,则“1”表示映射了用户数据包。以图9为例,共11个子带,用11比特数据来表示映射关系,则根据图9的映射关系生成的控制信息为:00101001000。
控制信息进一步还可以包括空闲子带所承载的数据包的调制方式、编码方式、以及在多天线模式下的预编码序列号等信息。是否包含空闲子带所承载的数据包的调制方式、编码方式等信息取决于是否需要***设置。如果***设置数据包的调制方式编码方式固定,则无需包含数据包的调制编码方式,如果数据包的调制编码方式可变,则需要包括数据包的调制编码方式。
进一步的,第二用户发送终端在生成控制信息后,将控制信息按照预先定义的格式方式进行调制和编码。调制和编码后的控制信息数据包的大小不超过传输控制信息的空闲子带所能够承载的数据量。
其中一种控制信息的传输方式为,将控制信息如其他数据包一样,调制编码后映射到用于传输控制信息的空闲子带中的承载数据信息的资源单元(RE,ResourceElement)。如数据包一样,在这种方式下,用于传输控制信息的空闲子带分为承载数据信息的RE和承载参考信号的RE。调制后的控制信息映射到用于传输控制信息的空闲子带中承载数据信息的RE,参考信号映射到承载参考信号的RE。用于传输控制信息的空闲子带内承载数据的RE和承载参考信号的RE事先约定,假设用于传输控制信息的空闲子带包括2RB,第一个RB用来承载参考信号,第二个RB用来承载控制信息数据,参见图10,或者,用前若干个符号承载参考信号,后若干个符号承载控制信息数据,参加图11,或者,均匀分配若干个符号用来承载参考信号,其余符号承载控制信息数据,参见图12。
控制信息的调制编码方式为***事先约定的,比如调制方式为QPSK调制,编码方式为1/3咬尾卷积码。第二用户发送终端首先根据用于传输控制信息的空闲子带内的承载控制信息的RE和承载参考信号的RE的约定,计算用于传输控制信息的空闲子带的承载控制信息的RE的大小,将编码后的控制信息数据通过速率匹配后使得控制信息数据填满用于传输控制信息的空闲子带内的承载控制信息的RE。
假设将授权用户频谱划分为25个子带,每个子带用1比特来表示是否被第二用户发送终端可用,则共有25比特,并假设控制信息包含数据包的调制编码方式,调制编码方式用5比特来表示,则控制信息共有30比特,再加上16比特循环冗余校验(CRC),共有46比特。46比特信息按照用于传输控制信息的空闲子带的设计方式,转化为对应的控制信息数据包。假定频谱共享时间为11个符号,用于传输控制信息的空闲子带大小为2RB,其中,有3个符号用来传输参考信息,则用于传输控制信息的空闲子带中用来承载控制信息数据的RE为24×11-23×3=192个。控制信息采用QPSK调制,则共可以承载384比特。46比特的控制信息经过1/3咬尾卷积编码后通过速率匹配为384比特,然后经QPSK调制后变为192个调制数据,调制后的数据分别映射到控制信息的192个RE上传输出去。
其中另一种控制信息数据包的生成方式为,将不同的控制信息对应到不同的序列上,序列的长度正好等于控制信息子带的RE数。比如,控制信息对应的序列为m序列,m序列的长度等于控制信息子带承载的RE数,用不同的控制信息作为m序列不同的初值,从而生成用于表示不同控制信息的长度正好等于控制信息子带承载的RE数的序列,这个序列作为控制信息数据包,映射到控制信息子带;或者,控制信息对应的序列为FZC序列,FZC序列的长度等于控制信息子带承载的RE数,用不同的控制信息分别对应不同的FZC序列,例如FZC序列的根或者移位,从而生成用于表示不同控制信息的长度正好等于控制信息子带承载的RE数的序列,这个序列作为控制信息数据包,映射到控制信息子带。
S212:第二用户发送终端在调度周期的频谱共享时间内,按照所确定的映射关系,将控制信息数据包和数据包映射到空闲子带,并传输出去。
以OFDM***为例,每个数据包(包括控制信息数据包)将在频谱共享时间内的第一个符号的数据各自映射到对应的子带,不可用子带的数据用“0”填充,然后经过IFFT模块1302变换到时域,然后通过增加CP模块1303增加CP,在送到并-串转换模块1304中,转变为串联信号,再通过发送到发射前端1305中传输出去,如图13所示。接下来按照同样的方式处理频谱映射共享时间内的第二个符号的数据,依此类推,直到将频谱共享时间内的最后一个符号的数据也传输出去。
对于SC-FDMA***,还可以将数据包首先经过DFT后再映射到各个子带,请一并参阅图14,以不包含第二类最小共享单元为例,将调制好的(L-1)个承载第二用户数据信息的数据包通过M点DFT模块1401分别进行M点的离散傅里叶变换运算(DFT,Discrete FourierTransform),每个数据包得到相应的M个离散信号,其中,M为空闲子带所包含的子载波数,L为空闲子带数,在不包含第二类最小共享单元时,L为大于1的自然数,N为快速傅里叶逆变换(IFFT)的点数,N>M。控制信息对应的离散信号x(1,1,N)~x(1,M,N)可以通过M点DFT变换,也可以不通过M点DFT变换。映射时,将非空闲子带所对应的子载波用0填充,而将频域的控制信息及数据信息对应的数据包按照上述步骤所确定的映射关系映射到对应的空闲子带上,然后通过IFFT模块1402变换到时域。然后通过增加CP模块1403增加CP,在送到并-串转换模块1404中,转变为串联信号,再通过发送到发射前端1405中传输出去。
进一步的,第二用户发送终端以授权方式接入到授权用户网络,从服务小区的***广播消息中,获得该小区是否采用了子帧内跳频,以及跳频的参数。具体的,对于LTE而言,第二用户发送终端以授权用户方式接入到蜂窝网络,从服务小区的***信息块消息中,解物理上行共享信道公共配置参数(PUSCH-ConfigCommon),获得蜂窝基站的用户是否采用子帧内跳频的参数(intra-subframe hopping)。进一步的,还可以获得物理上行共享信道跳频偏移量(pusch-HoppingOffset)。在以子帧内跳频方式通讯的情况下,在一个调度周期中的频谱共享时间的第一时隙内按照所确定的映射关系将控制信息和数据包映射到对应的空闲子带并向对端发送,在第二时隙将数据包映射到第一时隙所确定的空闲子带所对应的跳频后的对应的空闲子带并向对端发送。具体地,如果第二用户发送终端所共享的授权用户采用了子帧内跳频,则在授权用户调度周期的前1个时隙(前0.5ms),第二用户发送终端数据包按照上述步骤所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,在授权用户调度周期的第二个时隙,在第一个时隙的空闲子带,分别按照子帧内跳频的样式,对应到对应的子帧内跳频子带,第二用户发送终端数据在授权用户调度周期的第二个时隙,分别映射到在第一时隙的空闲子带按照跳频样式跳频后的空闲子带上。由于授权用户采用了子帧内跳频,授权用户在第一时隙所占用的频谱会按照固定的跳频样式在第二时隙跳频到新的频率。因此,相应的,空闲子带也会按照跳频样式进行跳频。以图15为例,第二用户发送终端在调度周期的第一个时隙检测到6个空闲子带,分别为子带3、4、6、9、10、11,其中第一个空闲子带即子带3用来传输控制信息,剩余5个空闲子带分别承载数据包1~数据包5。在子帧内跳频时,假设跳频模式为循环下移6个子带,则子带3、4、6、9、10、11对应跳频后的子带为9、10、12、3、4、5。则在调度周期的第一个时隙,用于传输控制信息的空闲子带映射到子带6,数据包1~数据包5分别映射到子带4、6、9、10、11,在调度周期的第二个时隙,用于传输控制信息的空闲子带映射到子带9,数据包1~数据包5分别映射到子带10、12、3、4、5。或者,如果授权用户采用了子帧内跳频,还可以进一步的,将调度周期改为1时隙(0.5ms),每个时隙的开始时间为频谱感知和数据处理时间,对于第一个时隙,从数据处理时间到第一时隙结束的时间为频谱共享时间,对于第二时隙,从数据处理时间到Sounding符号开始时间为频谱共享时间。第二用户终端按照新的时间划分执行步骤S201~S212。
S213:第二用户发送终端判断是否所有的数据包传输完毕。如果数据包没有传输完毕,返回步骤S206,在下一个调度周期重复执行步骤S206~S213,直到所有的数据包传输完毕。如果所有的数据包传输完毕,结束流程。
参阅图16,图16是本申请上行频谱资源共享方法再一实施方式的流程图。上行频谱资源共享方法包括:
S1601:第二用户接收终端在调度周期的频谱共享时间,按照与第二用户发送终端相同的子带划分方式,依次在授权用户的授权频谱中的子带内搜索传输控制信息的子带。如果第二用户接收终端搜索到传输控制信息的子带,则执行步骤S1602;否则,等待下一个调度周期,执行步骤S1601,或者结束流程。
所述依次在各个子带搜索传输控制信息的子带,具体为,第二用户接收终端,按照与第二用户发送终端事先约定的子带编号规则(如可将子带按照频率从高到低编号,或者从低到高编号,或者从中心频率到两边等等对子带进行编号),依次从最可能传输控制信息的子带,按照子带编号规则,依次搜索传输控制信息的子带。如果约定第二用户发送终端从低频率开始,将控制信息映射到第一个空闲子带以向第二用户接收终端发送。则第二用户接收终端相应从低频率到高频率对子带进行编号,然后按照编号的顺序对子带进行搜索。
所述第二用户接收终端依次在授权用户的授权频谱中的子带内搜索传输控制信息的子带,进一步为,第二用户按照子带编号规则,首先判断第一个子带是否有控制信息传输,如果有,则这个子带为传输控制信息的子带,如果没有,则判断第二个子带是否有控制信息传输,依此类推,直到找到传输控制信息的子带,或者搜索完所有的子带。
所述第二用户接收终端判断某个子带是否有控制信息传输,具体为,如果控制信息按照步骤S211第一种方式传输,即控制信息传输子带包括控制信息数据包和控制信息参考信号,控制信息承载在控制信息数据包中,则第二用户接收终端根据控制信息传输子带大小和控制信息参考信号传输规则,用本地参考信号与检测子带的接收信号相关,如果相关峰值大于阈值,则根据控制信息数据包映射规则,解调该子带内的数据,如果经过解调解码后的数据确认为有效的控制信息,则认为搜索到了控制信息,该子带为控制信息子带。所述确认数据有效的方法,具体为,解码结果正确,如CRC校验通过,或者进一步的,解码结果正确且解出的控制信息在有效值范围内,则认为数据有效;如果控制信息按照步骤S211第二种方式传输,即不同的控制信息对应到不同的序列,则第二用户接收终端依次用所有可能的序列与子带内的接收信号进行相关,相关后的峰值最大的序列如果大于阈值,则认为该子带为传输控制信息的子带,所述相关峰值对应的序列所对应的控制信息,即为要接收的第二用户发送终端发送的控制信息。
S1602:根据获得的控制信息确定传输了用户数据包的空闲子带。第二用户接收终端接收到控制信息后,从控制信息中得到传输数据包的子带,比如:如果控制信息是“00101001000”,其中,“0”表示该子带不用于传输用户数据包,“1”表示该子带用于传输用户数据包,则该控制信息表示第三子带、第五子带以及第八子带用于传输用户数据包。
S1603:第二用户接收终端解调在频谱共享时间内传输了用户数据包的子带的数据,并对每个子带解调后的数据进行解码,获得第二用户发送终端传输的用户数据包。
如控制信息显示第三子带、第五子带以及第八子带用于传输数据包,则第二用户接收终端解调第二用户接收终端第三子带、第五子带以及第八子带的数据,并分别对第三子带、第五子带以及第八子带解调后的数据解码,获得三个数据包的解码结果,并退出流程。
参加图17,图17是本申请第二用户发送终端一实施方式的结构示意图。本实施方式中第二用户发送终端包括:划分模块1701、数据处理模块1702、检测模块1703、映射关系确定模块1704以及发送模块1705。数据处理模块1702耦接发送模块1705的一端。划分模块1701耦接检测模块1703的一端,检测模块1703的另一端耦接映射关系确定模块1704的一端,映射关系确定模块1704的另一端耦接发送模块1705的另一端。
划分模块1701用于将授权用户的授权频谱中的部分或全部划分为至少一个子带,每个子带的大小相等,划分模块1701将划分结果向检测模块1703发送。
数据处理模块1702用于在调度周期前,数据处理模块1702将本端的数据调制成数据包,每个数据包的大小不超过最小共享单元的可承载数据量,数据处理模块1702将数据包向发送模块1705发送。比如,在调度周期前,第二用户发送终端预先将本端的MAC层数据分割或级联为大小不超过一个最小共享单元可承载数据量的数据包,并将这个数据包按照预先确定的编码方式和调制进行编码和调制,编码和调制后的每个数据包的大小不超过一个最小共享单元的可承载数据量。最小共享单元是指一个调度周期中可以承载一个数据包的最小共享时频资源,调度周期为授权用户进行一次数据包传输的最小时间单位。一个最小共享单元的可承载数据量为一个最小共享单元中可承载的最大比特数。一个最小共享单元所占用的频率资源大小不超过一个子带所占的频率资源的大小。
检测模块1703用于在调度周期中的频谱检测时间,检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,其中,空闲子带为第二用户发送终端检测到授权用户信号低于阈值的子带,并且每个空闲子带大于或者等于一个最小共享单元所占用的频率资源,检测模块1703将检测结果向映射关系确定模块1704发送。
映射关系确定模块1704用于在存在至少一个空闲子带时,确定空闲子带和数据包的映射关系,并将映射关系向发送模块1705发送。
发送模块1705用于接收数据包以及映射关系,并在调度周期的频谱共享时间,将数据包按照所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,以通过空闲子带向对端发送所述数据包。比如,第二用户发送终端在一个调度周期内的频谱共享时间,将数据包映射调度周期中的频谱共享时间的空闲子带并向对端发送,其中,通常在一个调度周期内,频谱检测时间后有一段数据处理时间,用于对频谱检测结果进行处理,确定映射关系以及生成控制信息信令等,然后是频谱共享时间,频谱共享时间为同一个调度周期中数据处理时间后的一段时间,用于传送数据包。具体地,第二用户发送终端将一个数据包映射到授权用户的一个空闲子带。如果存在多个数据包和多个空闲子带,则每个数据包映射到一个空闲子带。
参阅图18,图18是本申请第二用户发送终端另一实施方式的结构示意图。本实施方式中第二用户发送终端包括:划分模块1810、计算模块1820、数据处理模块1830、检测模块1840、映射关系确定模块1850以及发送模块1860。其中,计算模块1820包括顺序连接的符号获取单元1821、子载波获取单元1823以及计算单元1825。映射关系确定模块1850包括顺序连接的判断单元1851以及映射关系确定单元1853。划分模块1810的一端连接计算模块1820的子载波获取单元1823、计算模块1820的计算单元1825耦接数据处理模块1830的一端,数据处理模块1830的另一端耦接发送模块1860一端。划分模块1810的另一端耦接检测模块1840的一端,检测模块1840的另一端耦接映射关系确定模块1850的判断单元1851的一端,判断单元1851的另一端耦接映射关系确定单元1853的一端,映射关系确定单元1853的另一端耦接发送模块1860的另一端。
划分模块1810用于将授权用户的授权频谱中的部分或全部划分为至少一个子带,每个子带的大小相等。
计算模块1820用于计算最小共享单元的可承载数据量,其中,最小共享单元的可承载数据量=最小共享单元的可用资源数×调制阶数÷编码速率。比如,通过符号获取单元1821、子载波获取单元1823以及计算单元1825计算得到最小共享单元的可用资源数。
符号获取单元1821用于获取频谱共享时间所包含的符号数,符号获取单元1821将频谱共享时间所包含的符号数向计算单元1825发送。比如,授权用户的调度周期为授权用户***事先设定的,进行一次数据包传输的最小时间单位,即一个完整数据包传输的最小时间。比如,在3GPP LTE***和全球微波互联接入***中,调度周期为1子帧,3GPP LTE一子帧长度为1毫秒,3GPP LTE的调度周期为1毫秒。第二用户发送终端在确定共享3GPP LTE***的授权频谱后,根据3GPP LTE协议设定获得授权用户的调度周期。而全球微波互联接入***的子帧长度可以是2毫秒,2.5毫秒,4毫秒,5毫秒,8毫秒,10毫秒,12.5毫秒,20毫秒等等。WiMAX***的子帧长度由WiMAX***中的基站通过下行信令广播出去,第二用户发送终端在确定共享WiMAX***的授权频谱后,从WiMAX***中的基站的下行信令中获得授权用户的子帧长度,从而获得WiMAX***的调度周期。
第二用户发送终端将一个调度周期的时间分为频谱检测时间、数据处理时间、频谱共享时间以及其它时间。其中,频谱检测时间为第二用户发送终端对授权用户的子带占用情况进行检测的时间段。数据处理时间主要包括频谱检测结果处理,以及生成控制信息和数据包映射关系等。频谱共享时间为可供第二用户发送终端共享授权用户资源,以传输数据包的时间。其它时间第二用户发送终端确定不使用的时间,例如探测信号时间,探测信号时间用于授权用户终端发送探测信号。
如图3所示,在3GPP LTE***中,授权用户的调度周期为1毫秒,当采用普通循环前缀时,每个调度周期包括符号#0~#13共14个符号。其中,每个符号对应一段时间。第二用户发送终端确定符号#0所对应的时间为频谱检测时间,符号#1所对应的时间为数据处理时间,而符号#13所对应的时间是授权用户用于发送探测信号的时间,符号#13对应的时间占用的频谱与符号#0~符号#12所对应的时间占用的频谱不同,因而第二用户发送终端确定符号#2~#12共11个符号所对应的时间作为一个LTE调度周期中可供第二用户发送终端使用的频谱共享时间。或者,如果频谱检测时间所占用的时间较短时,第二用户发送终端确定符号#0所对应的时间为数据处理的时间和频谱检测时间,而符号#1~#12共12个符号所对应的时间作为调度周期中可供第二用户发送终端使用的频谱共享时间,即,第二用户发送终端获取得到的频谱共享时间所包含的符号数为12。可以理解的是,若数据处理时间需要比较长的时间时,也可以多占用几个符号,则可供第二用户发送终端使用的频谱共享时间相应减少。在另一种实施方式中,若采用扩展CP,则每个调度周期包括12个符号,则可以将符号#0所对应的时间用于频谱检测,将符号#1所对应的时间用于数据处理,符号#2~#10所对应的时间为第二用户发送终端使用的频谱共享时间,即,第二用户发送终端获取得到的频谱共享时间所包含的符号数为9。
子载波获取单元1823用于获取子带所包含的子载波数,子载波获取单元1823将子带所包含的子载波数向计算单元1825发送。比如,参阅图4及图5,第二用户发送终端将授权用户的授权频谱的部分或全部频谱划分为多个大小相等的子带。其中,子带包含至少一个子载波。在本实施方式中,子带的带宽为4个资源块所包含的子载波数,每个资源块包含12个子载波。因此,子带所包含的子载波数=12×4=48个。在其它的实施方式中,子带所包含的资源块数量以及每个资源块所包含的子载波的数量均可按实际需要自行设置,此处不一一列举。
所述第二用户发送终端将部分或全部授权用户授权频谱划分为一个或多个大小相等的子带的子带划分方法,即授权用户频谱中包括几个子带,每个子带在授权用户频谱中的起始和结束位置,为第二用户发送终端及对端所共知。
优选的,第二用户发送终端将授权用户频谱中除用于传输上行控制信令外的其余部分频谱作为可供用第二用户终端以第二用户方式共享的授权用户频谱资源。
计算单元1825用于接收频谱共享时间所包含的符号数以及子带所包含的子载波数,并计算最小共享单元所包含的可用资源数,最小共享单元所包含的可用资源数等于最小共享单元所包含的资源数减去用于传输参考信号的资源数,若最小共享单元为第一类最小共享单元,则第一类最小共享单元所包含的资源数等于子带所包含的子载波数与频谱共享时间所包含的符号数的乘积;若最小共享单元为第二类最小共享单元,则第二类最小共享单元所包含的资源数等于子带所包含的子载波数与传输控制信息的子载波数之差与频谱共享时间所包含的符号数的乘积。比如,获取频谱共享时间所包含的符号数及子带所包含的子载波数后,可计算最小共享单元的可用资源数。其中,最小共享单元是指在一个调度周期及一个子带内可提供给第二用户发送终端共享的时频资源数。
根据子带是否同时用于传输用户数据和传输控制信息,最小共享单元分为第一类最小共享单元以及第二类最小共享单元。其中,控制信息至少包括第二用户发送终端共享了哪些授权用户子带的信息。
第一类最小共享单元所对应的子带只用于传输用户数据,不用于传输控制信息。因而,第一类最小共享单元频域上等于子带的带宽,即第一类最小共享单元所包含的子载波数等于子带所包含的子载波数。
第二类最小共享单元所对应的子带除了用户数据外,还用于传输控制信息,所以,第二类最小共享单元除了将一部分频率资源传输控制信息,还需有频率资源可用于用户数据,因此,第二类最小共享单元频域上等于子带所包含的子载波数减去传输控制信息的子载波数。传输控制信息的子载波数由第二用户发送终端事先确定,比如,当子带的带宽为4RB所包含的频率资源时,可以事先确定传输控制信息的子载波数为1RB所包含的子载波数,此时,用于传输用户数据的子载波数为3RB所包含的子载波数。
如果传输控制信息的子载波数等于子带所包含的子载波数,则该子带的全部子载波都用于传输控制信息,不能用于传输用户数据,因此,此时不存在第二类最小共享单元。或者,即使传输控制信息的子载波数小于子带所包含的子载波数,也可以通过***事先约定,不设定第二类最小共享单元,即在传输控制信息的子带中只承载控制信息,不承载用户数据。
对最小共享单元的资源数进行计算时,第二用户发送终端首先根据传输控制信息的子载波数和子带所包含的子载波数,确定是否存在第二类最小共享单元。如果传输控制信息的子载波数等于子带所包含的子载波数,则不存在第二类最小共享单元,仅计算第一类最小共享单元的资源数;如果传输控制信息的子载波数小于子带所包含的子载波数,则存在第二类最小共享单元,需要分别计算第一类最小共享单元和第二类最小共享单元的资源数。
对于第一类最小共享单元,第一类最小共享单元所包含的资源数=子带所包含的子载波数×频谱共享时间所包含的符号数。以图5及图6所示的实施方式为例,则第一类最小共享单元所包含的资源数=12子载波×4RB×11符号=528。
对于第二类最小共享单元,子带中的部分子载波需用于传输控制信息,因而,第二类最小共享单元所包含的资源数=(子带所包含的子载波数-传输控制信息的子载波数)×频谱共享时间所包含的符号数。同样以图5及图6所示的实施方式为例,假设子带的四个资源块中的一个资源块用于传输控制信息,则第二类最小共享单元所包含的资源数=12子载波×(4-1)RB×11符号=396。
通过设计第二类最小共享单元,可以在子带大小大于传输控制信息所需资源时,充分利用子带中传输控制信息后的剩余资源,提高资源的利用率。
其中,最小共享单元的可用资源数等于最小共享单元的资源数减去最小共享单元中用于传输参考信号的资源数。其中,参考信号用于对端的同步和解调,参考信号占用一个最小共享单内的部分时频资源,如使用频谱共享时间内的若干符号来传输参考信号,或者在频谱共享时间内均匀地选择若干时频资源来传输参考信号。
请一并参阅图6,一个授权用户调度周期内符号#2~符号#12对应的时间为频谱共享时间,一个最小共享单元610在频谱共享时间中的符号#4和符号#9用于传输参考信号,以包括四个资源块的第一类最小共享单元的实施方式为例,则最小共享单元的可用资源数=528-12子载波×4RB×2符号=432。对于第二类最小共享单元,子带中的部分子载波需用于传输控制信息,第二类最小共享单元仅包括子带中去掉传输控制信息的子载波后剩余的子载波,以上述子带带宽为4RB所包括的频率资源、控制信息占用一个1RB所包括的频率资源的第二类最小共享单元的实施方式为例,第二类最小共享单元频域为3RB所包括的频率资源,则最小共享单元的可用资源数=396-12子载波×(4-1)RB×2符号=324。
在另一实施方式中,参考信号也可以均匀地分布在一个最小共享单元内。以图7为例,参考信号R0分均匀地分布在频率上为1RB所包含的频率资源、时间上为频谱共享时间所组成的时频块内。以上述包括4RB的第一类最小共享单元的实施方式为例,则最小共享单元的可用资源数=528-4RB×8符号=496。对于上述子带带宽为4RB所包含的频率资源,控制信息占用1RB所包含的频率资源的第二类最小共享单元,则最小共享单元的可用资源数=396-3RB×8符号=372。
此后,计算模块1820获取根据数据的调制方式获得调制阶数。在获得调制方式后即可知道其相应的调制阶数。具体请参阅表1,此处不重复赘述。
计算模块1820根据编码方式获得相应的编码速率。调制方式和/或编码方式可以是第二用户发送终端***事先确定,且固定不变,比如,可以预设第二用户发送终端始终采用QPSK调制,1/3速率卷积码,也可以根据信道条件自适应的调整,如信道条件较好时采用高阶调制,低速率编码,信道条件较差时,采用低阶调制,高速率编码。不管是哪种方式,调制方式和/或编码方式都是在数据包分割或级联之前为第二用户发送终端以及对端所预知的。
在获得最小共享单元的可用资源数、调制方式以及编码方式后,计算模块1820计算得到一个最小共享单元的可承载数据量。比如,以图6所示的实施方式为例,一个第一类最小共享单元的可用资源数为432。则当采用QPSK调制方式时,调制阶数为2,而编码速率为1/3,则此最小共享单元的可承载量=432×2×1÷3=288比特。一个第二类最小共享单元可用资源数为342,则当采用QPSK调制方式时,调制阶数为2,而编码速率为1/3,则此最小共享单元的可承载量=342×2×1÷3=228比特。
数据处理模块1830用于在调度周期前,第二用户发送终端将本端的数据调制成数据包,每个数据包的大小不超过最小共享单元的可承载数据量,数据处理模块1830将数据包向发送模块1860发送。比如,在调度周期前,第二用户发送终端预先将本端的MAC层数据分割或级联为大小不超过一个最小共享单元可承载数据量的数据包,并将这个数据包按照预先确定的编码方式和调制进行编码和调制,编码和调制后的每个数据包的大小不超过一个最小共享单元的可承载数据量。最小共享单元是指一个调度周期中可以承载一个数据包的最小共享时频资源,调度周期为授权用户进行一次数据包传输的最小时间单位。一个最小共享单元的可承载数据量为一个最小共享单元中可承载的最大比特数。
检测模块1840用于在调度周期中的频谱检测时间,检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,其中,空闲子带为第二用户发送终端检测到授权用户信号低于阈值的子带,所有空闲子带大小均相同,并且每个空闲子带大于或者等于一个最小共享单元所占用的频率资源,检测模块1850将检测结果向映射关系确定模块1850发送。具体地,检测模块1840用于在调度周期中的频谱检测时间对授权用户的每个子带的信号能量进行检测,以确定子带是否被占用;并在子带的信号能量大于或等于阈值,确定子带被占用;以及在子带的信号能量小于阈值时,确定子带没有被占用,并在所有的子带都被占用时,确定不存在可供给第二用户发送终端使用的空闲子带;以及在有子带没有被占用时,确定存在可供给第二用户发送终端使用的空闲子带。比如,要确定调度周期中的频谱检测时间,首先要获取第二用户发送终端的子帧定时。其中一种子帧定时获取方法为,第二用户发送终端接收所述基站的下行信号,从而获得接收基站的下行子帧定时,并且,第二用户发送终端以授权用户的方式接入到所述基站,第二用户发送终端从基站获得第二用户发送终端的上行定时提前量。则第二用户发送终端的子帧定时等于第二用户发送终端接收基站的下行子帧定时减去第二用户发送终端的上行定时提前量。或者,第二用户接收所述基站的下行信号,从而获得接收基站的下行子帧定时,第二用户发送终端采用基站下行子帧定时作为第二用户的子帧定时。
第二用户发送终端在获得子帧定时后,根据预先定义的方式(以LTE为例,即LTE标准所定义的时间划分方法),即可获得第二用户发送终端每个符号的起始时间。第二用户发送终端在第一个符号所对应的时间段对授权用户的每个子带的信号能量进行检测,以确定所述子带是否被占用。
以图8为例,第二用户发送终端将第一符号的起始时间减去CP/2(CP的一半)作为起始时刻,对授权用户的***带宽内的信号进行快速傅氏变换,从快速傅氏变换后的结果中抽取每个子带的信号能量。其中,可只对一个符号作快速傅氏变换以获得子带的信号能量情况。若子带的能量大于设定的阈值,则子带已被授权用户终端所占用,反之,则子带没有被占用,可以用于传输第二用户发送终端的控制信息或用户数据。
可以理解地,也可以对多个符号作快速傅氏变换,并将每个子带的多个符号的能量平均后作为所述子带的信号能量,采用多个符号进行检测可以获得更准确的感知结果,但减少了频谱共享时间。对多个符号作快速傅氏变换获取子带的能量情况时,可在每个符号的起始时间减去CP/2,分别对每个符号做快速傅氏变换,或者从第一个符号开始连续进行若干个快速傅氏变换。符号的起始时间减去CP/2,能够消除传输时延在CP/2内的周围的用户所带来的干扰。
映射关系确定模块1850用于在存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带时,确定空闲子带和数据包的映射关系,并将映射关系向发送模块1860发送。
具体地,映射关系确定模块1850还用于选择其中一个空闲子带作为传输控制信息的子带,并将其余空闲子带作为用于传输数据包的子带,以及确定数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系。
判断单元1851用于判断用于传输用户数据包的空闲子带的数量是否小于用户数据包的数量,判断单元1851将判断结果向映射关系确定单元1853发送。映射单元1853用于接收判断结果,并在用于传输用户数据包的空闲子带数量小于所述用户数据包的数量时,从所有用户数据包中选择小于等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包,每一个数据包映射到一个用于传输数据包的空闲子带;以及,在用于传输用户数据包的空闲子带数量大于或者等于用户数据包的数量时,从所有用于传输数据包的空闲子带中选择等于用于数据包数量的空闲子带,每一个数据包映射到一个所选出的空闲子带。
比如,如果存在第二类最小共享单元,用于传输数据包的空闲子带的数量等于检测到的空闲子带的数量;如果不存在第二类最小共享单元,用于传输数据包的空闲子带的数量等于检测到的空闲子带数减一。第二用户终端选择小于等于用于传输数据包的空闲子带数的数据包用于本调度周期的传输。
比如,如果存在第二类最小共享单元,而且,第二类最小共享单元的数量为1,空闲子带的数量为4,用户数据包数量为8,则第二用户发送终端选择4个用户数据包在本调度周期传输,其中,如果使用第二类最小共享单元的,必须选择一个不超过第二类最小共享单元可承载量的用户数据包,并且该用户数据包与控制信息共用一个空闲子带。
如果不存在第二类最小共享单元,空闲子带的数量为4,用户数据包数量为8,则第二用户发送终端选择3个用户数据包在本调度周期传输,剩下的一个空闲子带用于传输控制信息。
从所有用户数据包中选择小于或等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包的选择方法为,如果存在第二类最小共享单元,则选择一个小于或者等于第二类最小共享单元所承载数据量的用户数据包用于在第二类共享单元传输;然后从剩余用户数据包选择等于(空闲子带数量-1)个用户数据包,这些用户数据包的选择方法可以是按照传输优先级选择,例如选择传输优先级最高的(空闲子带数量-1)用户数据包,或者按照用户数据包的到达物理层时间,选择最早达到的(空闲子带数量-1)个用户数据包;如果不存在第二类最小共享单元,则从所有数据包中选择(空闲子带数量-1)个用户数据包,这些用户数据包的选择方法可以是按照传输优先级选择,例如选择传输优先级最高的(空闲子带数量-1)用户数据包,或者按照用户数据包的到达物理层时间,选择最早达到的(空闲子带数量-1)个用户数据包。
第二用户终端首先选择一个空闲子带作为传输控制信息的子带。其余子带用于传输用户数据包。所述选择一个空闲子带作为传输控制信息的子带的方法,具体为,选择第一个空闲子带作为传输控制信息的子带,或者选择能量最小的空闲子带作为传输控制信息的子带,或者选择最后一个空闲子带作为传输控制信息的子带,或者选择最靠近中心频率的一个空闲子带作为传输控制信息的子带。
映射时,如果存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量等于空闲子带数量。第二用户发送终端首先选择其中一个不大于第二类最小共享单元所承载地数据量地数据包映射到传输控制信息的空闲子带的剩余部分,其余每个用户数据包映射到一个空闲子带。如果存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量小于空闲子带数量。第二用户发送终端首先选择其中一个不大于第二类最小共享单元所承载地数据量地数据包映射到传输控制信息的空闲子带的剩余部分,再选择等于其余的用户数据包数量的空闲子带,其余每个用户数据包依次映射到所选择的空闲子带。
如果不存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量等于空闲子带数量减去用于传输控制信息的空闲子带数量,即用户数据包的数量等于空闲子带数量减一。第二用户发送终端在选择了用于传输控制信息的子带后,其余每个用户数据包映射到一个空闲子带。
如果不存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量小于空闲子带数量减去用于传输控制信息的空闲子带数量,即用户数据包的数量小于空闲子带数量减一。第二用户发送终端在选择了用于传输控制信息的子带后,在其余空闲子带中选择等于用户数据包数量的空闲子带,并将每个用户数据包依次映射到所选择的空闲子带。
所述选择空闲子带的方法可以是,依照空闲子带的顺序进行选择,或者是,按照空闲子带信号能量的大小从小到大的顺序进行选择。
请一并参阅图9,图中示出了将数据包映射到空闲子带后的情况。如图9所示,在一个调度周期中,授权用户的授权频谱包括11个子带,其中包括:5个不可用子带以及6个空闲子带。第二用户发送终端首先选择6个空闲子带中的第一个空闲子带用于传输控制信息,剩余的5个空闲子带用于传输用户数据包。设用户数据包数量为3,则从5个空闲子带中选择能量最小的3个空闲子带用于传输用户数据包。其中,不可用子带为授权用户频谱内除空闲子带外的其他子带,包括在步骤S207检测到的非空闲子带,以及授权用户频谱内不可能用于第二用户共享的子带,如部分或者全部用于传输PUCCH的频率资源。
映射关系确定模块1850还用于根据数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系,生成控制信息,其中,控制信息用于指示哪些子带用于传输数据包。比如,在确定了用户数据包和空闲子带的映射关系后,第二用户发送终端根据用户数据包和空闲子带的映射关系,生成控制信息,控制信息包含用于表示哪些子带承载了用户数据包的信息,其中一种表示方法为,分别用1比特来指示某个子带是否有映射用户数据包,如果为“0”表示没有映射用户数据包,则“1”表示映射了用户数据包。以图9为例,共11个子带,用11比特数据来表示映射关系,则根据图9的映射关系生成的控制信息为:00101001000。
控制信息进一步还可以包括空闲子带所承载的数据包的调制方式、编码方式、以及在多天线模式下的预编码序列号等信息。是否包含空闲子带所承载的数据包的调制方式、编码方式等信息取决于是否需要***设置。如果***设置数据包的调制方式编码方式固定,则无需包含数据包的调制编码方式,如果数据包的调制编码方式可变,则需要包括数据包的调制编码方式。
映射关系确定模块1850还用于将控制信息按照预定义的格式进行调制编码为控制信息物理层数据包,并在调度周期的频谱共享时间,映射到用于传输控制信息的子带以向对端发送。比如,第二用户发送终端在生成控制信息后,将控制信息按照预先定义的格式方式进行调制和编码。调制和编码后的控制信息数据包的大小不超过传输控制信息的空闲子带所能够承载的数据量。
其中一种控制信息的传输方式为,将控制信息如其他数据包一样,调制编码后映射到用于传输控制信息的空闲子带中的承载数据信息的RE。如数据包一样,在这种方式下,用于传输控制信息的空闲子带分为承载数据信息的RE和承载参考信号的RE。调制后的控制信息映射到用于传输控制信息的空闲子带中承载数据信息的RE,参考信号映射到承载参考信号的RE。用于传输控制信息的空闲子带内承载数据的RE和承载参考信号的RE事先约定,假设用于传输控制信息的空闲子带包括2RB,第一个RB用来承载参考信号,第二个RB用来承载控制信息数据,参见图10,或者,用前若干个符号承载参考信号,后若干个符号承载控制信息数据,参加图11,或者,均匀分配若干个符号用来承载参考信号,其余符号承载控制信息数据,参见图12。
控制信息的调制编码方式为***事先约定的,比如调制方式为QPSK调制,编码方式为1/3咬尾卷积码。第二用户发送终端首先根据用于传输控制信息的空闲子带内的承载控制信息的RE和承载参考信号的RE的约定,计算用于传输控制信息的空闲子带的承载控制信息的RE的大小,将编码后的控制信息数据通过速率匹配后使得控制信息数据填满用于传输控制信息的空闲子带内的承载控制信息的RE。
假设将授权用户频谱划分为25个子带,每个子带用1比特来表示是否被第二用户发送终端可用,则共有25比特,并假设控制信息包含数据包的调制编码方式,调制编码方式用5比特来表示,则控制信息共有30比特,再加上16比特循环冗余校验CRC,共有46比特。46比特信息按照用于传输控制信息的空闲子带的设计方式,转化为对应的控制信息数据包。假定频谱共享时间为11个符号,用于传输控制信息的空闲子带大小为2RB,其中,有3个符号用来传输参考信息,则用于传输控制信息的空闲子带中用来承载控制信息数据的RE为24×11-23×3=192个。控制信息采用QPSK调制,则共可以承载384比特。46比特的控制信息经过1/3咬尾卷积编码后通过速率匹配为384比特,然后经QPSK调制后变为192个调制数据,调制后的数据分别映射到控制信息的192个RE上传输出去。
发送单元1860用于接收数据包以及所述映射关系,并在调度周期的频谱共享时间,将数据包按照所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,向对端发送,其中,一个数据包映射到一个空闲子带。
而且,发送模块1860还包括跳频单元,跳频单元用于在以子帧内跳频方式通讯的情况下,在一个所述调度周期中的频谱共享时间的第一时隙内按照所确定的映射关系将所述控制信息和数据包映射到对应的空闲子带并向所述对端发送,在第二时隙将所述数据包映射到所述第一时隙所确定的空闲子带所对应的跳频后的对应的空闲子带并向所述对端发送。
比如,第二用户发送终端以授权方式接入到授权用户网络,从服务小区的***广播消息中,获得该小区是否采用了子帧内跳频,以及跳频的参数。具体的,对于LTE而言,第二用户发送终端以授权用户方式接入到蜂窝网络,从服务小区的***信息块消息中,解物理上行共享信道公共配置参数(PUSCH-ConfigCommon),获得蜂窝基站的用户是否采用子帧内跳频的参数(intra-subframe hopping)。进一步的,还可以获得物理上行共享信道跳频偏移量(pusch-HoppingOffset)。如果第二用户发送终端所共享的授权用户采用了子帧内跳频,则在授权用户调度周期的前1个时隙(前0.5ms),第二用户发送终端数据包按照上述步骤所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,在授权用户调度周期的第二个时隙,在第一个时隙的空闲子带,分别按照子帧内跳频的样式,对应到对应的子帧内跳频子带,第二用户发送终端数据在授权用户调度周期的第二个时隙,分别映射到在第一时隙的空闲子带按照跳频样式跳频后的空闲子带上。由于授权用户采用了子帧内跳频,授权用户在第一时隙所占用的频谱会按照固定的跳频样式在第二时隙跳频到新的频率。因此,相应的,空闲子带也会按照跳频样式进行跳频。以图15为例,第二用户发送终端在调度周期的第一个时隙检测到6个空闲子带,分别为子带3、4、6、9、10、11,其中第一个空闲子带即子带3用来传输控制信息,剩余5个空闲子带分别承载数据包1~数据包5。在子帧内跳频时,假设跳频模式为循环下移6个子带,则子带3、4、6、9、10、11对应跳频后的子带为9、10、12、3、4、5。则在调度周期的第一个时隙,用于传输控制信息的空闲子带映射到子带6,数据包1~数据包5分别映射到子带4、6、9、10、11,在调度周期的第二个时隙,用于传输控制信息的空闲子带映射到子带9,数据包1~数据包5分别映射到子带10、12、3、4、5。或者,如果授权用户采用了子帧内跳频,还可以进一步的,将调度周期改为1时隙(0.5ms),每个时隙的开始时间为频谱感知和数据处理时间,对于第一个时隙,从数据处理时间到第一时隙结束的时间为频谱共享时间,对于第二时隙,从数据处理时间到Sounding符号开始时间为频谱共享时间。
参阅图19,图19是本申请第二用户接收终端一实施方式的结构示意图。第二用户接收终端包括:接收模块,接收模块用于接收第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的数据包,其中,所述数据包包括控制信息数据包以及用户数据包。
具体地,接收模块包括:控制信息接收模块1910和用户数据接收模块1920。控制信息接收模块1910用于接收第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的控制信息数据包;用户数据接收模块1920用于接收第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的用户数据包。
搜索单元1911用于依次在授权用户的授权频谱中的子带中进行搜索,以获得用于传输控制信息的空闲子带,搜索单元1911将搜索结果向控制信息解调解码单元1913发送。比如,第二用户接收终端,按照与第二用户发送终端事先约定的子带编号规则(如可将子带按照频率从高到低编号,或者从低到高编号,或者从中心频率到两边等等对子带进行编号),依次从最可能传输控制信息的子带,按照子带编号规则,依次搜索传输控制信息的子带。如果约定第二用户发送终端从低频率开始,将控制信息映射到第一个空闲子带以向第二用户接收终端发送。则第二用户接收终端相应从低频率到高频率对子带进行编号,然后按照编号的顺序对子带进行搜索。
所述第二用户接收终端依次在授权用户的授权频谱中的子带内搜索传输控制信息的子带,进一步为,第二用户按照子带编号规则,首先判断第一个子带是否有控制信息传输,如果有,则这个子带为传输控制信息的子带,如果没有,则判断第二个子带是否有控制信息传输,依此类推,直到找到传输控制信息的子带,或者搜索完所有的子带。
控制信息解调解码单元1913用于接收所述搜索结果,并对用于传输控制信息的空闲子带内的控制信息数据包进行解调解码,以获得控制信息,根据控制信息获得传输用户数据包的子带,并将传输用户数据包的子带信息向用户数据接收模块1920的控制信息获取单元1921发送。具体地,控制信息解调解码单元1913包括:相关单元,第一判断单元以及第二判断单元;相关单元用于根据预定义的传输控制信息的空闲子带的大小和参考信号传输规则,将本地参考信号与接收到的子带对应的参考信号位置进行相关,所述相关单元将相关的峰值向所述第一判断单元发送;第一判断单元接收所述相关的峰值,并判断相关的峰值是否大于阈值,并在相关的峰值大于阈值时,对子带内的数据进行解调解码,以获得子带内的数据,所述第一判断单元将所述子带内的数据向所述第二判断单元发送;第二判断单元接收子带内的数据,判断子带内的数据是否有效,并在子带内的数据确认有效时,将子带内的数据作为控制信息。比如,根据控制信息传输子带大小和控制信息参考信号传输规则,用本地参考信号与检测子带的接收信号相关,如果相关峰大于阈值,则根据控制信息数据包映射规则,解调该子带内的数据,如果经过解调解码后的数据确认为有效的控制信息,则认为搜索到了控制信息,该子带为控制信息子带。所述确认数据有效的方法,具体为,解码结果正确,如CRC校验通过,或者进一步的,解码结果正确且解出的控制信息在有效值范围内,则认为数据有效。
控制信息获取单元1921用于接收控制信息接收模块1910所发送的传输用户数据包的子带信息,并发给用户数据解调解码单元1923。比如,如果控制信息是“00101001000”,其中,“0”表示该子带不用于传输用户数据包,“1”表示该子带用于传输用户数据包,则该控制信息表示第三子带、第五子带以及第八子带用于传输用户数据包。
用户数据解调解码单元1923根据传输用户数据包的子带信息依次解调解码每个传输用户数据包的子带内的用户数据包以获得的用户数据。比如,如控制信息显示第三子带、第五子带以及第八子带用于传输数据包,则第二用户接收终端解调第二用户接收终端第三子带、第五子带以及第八子带的数据,并分别对第三子带、第五子带以及第八子带解调后的数据解码,获得三个数据包的解码结果。
参阅图20,图20是本申请第二用户发送终端再一实施方式的结构示意图。本实施方式中第二用户发送终端包括:处理器2010、发射机2020以及存储器2030。其中,处理器2010分别连接发射机2020以及存储器2030。
处理器2010用于将授权用户的授权频谱中的部分或全部划分为至少一个子带,每个子带的大小相等,在调度周期前,将本端的数据调制成数据包,每个数据包的大小不超过最小共享单元的可承载数据量,其中,调度周期为进行一次数据包传输的最小时间单位;在调度周期中的频谱检测时间,检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,其中,所述空闲子带为授权用户信号低于阈值的子带,并且每个空闲子带大于或者等于一个最小共享单元所占用的频率资源;如果存在至少一个空闲子带,则确定所述空闲子带和所述数据包的映射关系。
所述发射机2020用于在所述调度周期中的频谱共享时间,将所述数据包按照所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,以通过所述空闲子带向对端发送所述数据包。
所述存储器2030用于存储例程以及相关数据。
具体地,授权用户的调度周期为授权用户***事先设定的,进行一次数据包传输的最小时间单位,即一个完整数据包传输的最小时间。比如,在3GPP LTE***和全球微波互联接入(WiMAX,Worldwide Interoperability for Microwave Access)***中,调度周期为1子帧,3GPP LTE一子帧长度为1毫秒,3GPP LTE的调度周期为1毫秒。第二用户发送终端在确定共享3GPP LTE***的授权频谱后,根据3GPP LTE协议设定获得授权用户的调度周期。而全球微波互联接入(WiMAX,Worldwide Interoperability for Microwave Access)***的子帧长度可以是2毫秒,2.5毫秒,4毫秒,5毫秒,8毫秒,10毫秒,12.5毫秒,20毫秒等等。WiMAX***的子帧长度由WiMAX***中的基站通过下行信令广播出去,第二用户发送终端在确定共享WiMAX***的授权频谱后,从WiMAX***中的基站的下行信令中获得授权用户的子帧长度,从而获得WiMAX***的调度周期。
处理器2010将一个调度周期的时间分为频谱检测时间、数据处理时间、频谱共享时间以及其它时间。其中,频谱检测时间为第二用户发送终端对授权用户的子带占用情况进行检测的时间段。数据处理时间主要包括频谱检测结果处理,以及生成控制信息和数据包映射关系等。频谱共享时间为可供第二用户发送终端共享授权用户资源,以传输数据包的时间。其它时间第二用户发送终端确定不使用的时间,例如探测(Sounding)信号时间,探测信号时间用于授权用户终端发送探测信号。
请再参阅图3,在3GPP LTE***中,授权用户的调度周期为1毫秒,当采用普通循环前缀(CP,Cyclic Prefix)时,每个调度周期包括符号#0~#13共14个符号。其中,每个符号对应一段时间。第二用户发送终端确定符号#0所对应的时间为频谱检测时间,符号#1所对应的时间为数据处理时间,而符号#13所对应的时间是授权用户用于发送探测信号的时间,符号#13对应的时间占用的频谱与符号#0~符号#12所对应的时间占用的频谱不同,因而处理器2010确定符号#2~#12共11个符号所对应的时间作为一个LTE调度周期中可供第二用户发送终端使用的频谱共享时间。或者,如果频谱检测时间所占用的时间较短时,处理器2010确定符号#0所对应的时间为数据处理的时间和频谱检测时间,而符号#1~#12共12个符号所对应的时间作为调度周期中可供第二用户发送终端使用的频谱共享时间,即,处理器2010获取得到的频谱共享时间所包含的符号数为12。可以理解的是,若数据处理时间需要比较长的时间时,也可以多占用几个符号,则可供第二用户发送终端使用的频谱共享时间相应减少。在另一种实施方式中,若采用扩展CP,则每个调度周期包括12个符号,则可以将符号#0所对应的时间用于频谱检测,将符号#1所对应的时间用于数据处理,符号#2~#10所对应的时间为第二用户发送终端使用的频谱共享时间,即,处理器2010获取得到的频谱共享时间所包含的符号数为9。
处理器2010将授权用户的授权频谱中的部分或全部划分为至少一个子带,每个子带的大小相等,并且每个子带包含至少一个子载波。请一并参阅图4及图5,处理器2010将授权用户的授权频谱的部分频谱划分为多个大小相等的子带,这些子带为第二用户发送终端以授权用户方式共享的频谱资源。在本实施方式中,子带的带宽为4个资源块(RB,ResourceBlock)所包含的子载波数,每个资源块包含12个子载波。因此,子带所包含的子载波数=12×4=48个。在其它的实施方式中,子带所包含的资源块数量以及每个资源块所包含的子载波的数量均可按实际需要自行设置,此处不一一列举。
所述处理器2010将部分或全部授权用户授权频谱划分为一个或多个大小相等的子带的子带划分方法,即授权用户频谱中包括几个子带,每个子带在授权用户频谱中的起始和结束位置,为第二用户发送终端及对端所共知。
优选的,处理器2010将授权用户频谱中除用于传输上行控制信令外的其余部分频谱作为可供用第二用户终端以第二用户方式共享的授权用户频谱资源。
处理器2010获取频谱共享时间所包含的符号数及子带所包含的子载波数后,可计算最小共享单元的可用资源数。其中,最小共享单元是指在一个调度周期及一个子带内可提供给第二用户发送终端共享的时频资源数。
根据子带是否同时用于传输用户数据和传输控制信息,最小共享单元分为第一类最小共享单元以及第二类最小共享单元。其中,控制信息至少包括第二用户发送终端共享了哪些授权用户子带的信息。
第一类最小共享单元所对应的子带只用于传输用户数据,不用于传输控制信息。因而,第一类最小共享单元频域上等于子带的带宽,即第一类最小共享单元所包含的子载波数等于子带所包含的子载波数。
第二类最小共享单元所对应的子带除了用户数据外,还用于传输控制信息,所以,第二类最小共享单元除了将一部分频率资源传输控制信息,还需有频率资源可用于用户数据,因此,第二类最小共享单元频域上等于子带所包含的子载波数减去传输控制信息的子载波数。传输控制信息的子载波数由第二用户发送终端事先确定,比如,当子带的带宽为4RB所包含的频率资源时,可以事先确定传输控制信息的子载波数为1RB所包含的子载波数,此时,用于传输用户数据的子载波数为3RB所包含的子载波数。
如果传输控制信息的子载波数等于子带所包含的子载波数,则该子带的全部子载波都用于传输控制信息,不能用于传输用户数据,因此,此时不存在第二类最小共享单元。或者,即使传输控制信息的子载波数小于子带所包含的子载波数,也可以通过***事先约定,不设定第二类最小共享单元,即在传输控制信息的子带中只承载控制信息,不承载用户数据。
对最小共享单元的资源数进行计算时,第二用户发送终端首先根据传输控制信息的子载波数和子带所包含的子载波数,确定是否存在第二类最小共享单元。如果传输控制信息的子载波数等于子带所包含的子载波数,则不存在第二类最小共享单元,仅计算第一类最小共享单元的资源数;如果传输控制信息的子载波数小于子带所包含的子载波数,则存在第二类最小共享单元,需要分别计算第一类最小共享单元和第二类最小共享单元的资源数。
对于第一类最小共享单元,第一类最小共享单元所包含的资源数=子带所包含的子载波数×频谱共享时间所包含的符号数。以图5及图6所示的实施方式为例,则第一类最小共享单元所包含的资源数=12子载波×4RB×11符号=528。
对于第二类最小共享单元,子带中的部分子载波需用于传输控制信息,因而,第二类最小共享单元所包含的资源数=(子带所包含的子载波数-传输控制信息的子载波数)×频谱共享时间所包含的符号数。同样以图5及图6所示的实施方式为例,假设子带的四个资源块中的一个资源块用于传输控制信息,则第二类最小共享单元所包含的资源数=12子载波×(4-1)RB×11符号=396。
通过设计第二类最小共享单元,可以在子带大小大于传输控制信息所需资源时,充分利用子带中传输控制信息后的剩余资源,提高资源的利用率。
其中,最小共享单元的可用资源数等于最小共享单元的资源数减去最小共享单元中用于传输参考信号的资源数。其中,参考信号用于对端的同步和解调,参考信号占用一个最小共享单内的部分时频资源,如使用频谱共享时间内的若干符号来传输参考信号,或者在频谱共享时间内均匀地选择若干时频资源来传输参考信号。
请一并参阅图6,一个授权用户调度周期内符号#2~符号#12对应的时间为频谱共享时间,一个最小共享单元610在频谱共享时间中的符号#4和符号#9用于传输参考信号,以包括四个资源块的第一类最小共享单元的实施方式为例,则最小共享单元的可用资源数=528-12子载波×4RB×2符号=432。对于第二类最小共享单元,子带中的部分子载波需用于传输控制信息,第二类最小共享单元仅包括子带中去掉传输控制信息的子载波后剩余的子载波,以上述子带带宽为4RB所包括的频率资源、控制信息占用一个1RB所包括的频率资源的第二类最小共享单元的实施方式为例,第二类最小共享单元频域为3RB所包括的频率资源,则最小共享单元的可用资源数=396-12子载波×(4-1)RB×2符号=324。
在另一实施方式中,参考信号也可以均匀地分布在一个最小共享单元内。以图7为例,参考信号R0均匀地分布在频率上为1RB所包含的频率资源、时间上为频谱共享时间所组成的时频块内。以上述包括4RB的第一类最小共享单元的实施方式为例,则最小共享单元的可用资源数=528-4RB×8符号=496。对于上述子带带宽为4RB所包含的频率资源,控制信息占用1RB所包含的频率资源的第二类最小共享单元,则最小共享单元的可用资源数=396-3RB×8符号=372。
最小共享单元的可承载数据量=最小共享单元的可用资源数×调制阶数÷编码速率。因而,处理器2010需分别获得最小共享单元的可用资源数、调制阶数以及编码速率。
首先,处理器2010已经得到了最小共享单元的可用资源数。
其次,处理器2010根据数据的调制方式获得调制阶数。第二用户发送终端在获得调制方式后即可知道其相应的调制阶数。比如:表1示出了常用调制方式所对应的调制阶数。具体请参阅表1,此处不重复赘述。
然后,处理器2010根据编码方式获得相应的编码速率。
调制方式和/或编码方式可以是第二用户发送终端***事先确定,且固定不变,比如可以预设第二用户发送终端始终采用QPSK调制,1/3速率卷积码,也可以根据信道条件自适应的调整,如信道条件较好时采用高阶调制,低速率编码,信道条件较差时,采用低阶调制,高速率编码。不管是哪种方式,调制方式和/或编码方式都是在数据包分割或级联之前为第二用户发送终端以及对端所预知的。
最后,处理器2010根据一个最小共享单元的可用资源数、调制方式以及编码方式计算得到一个最小共享单元的可承载数据量。
具体地,以图6所示的实施方式为例,一个第一类最小共享单元的可用资源数为432。则当采用QPSK调制方式时,调制阶数为2,而编码速率为1/3,则此最小共享单元的可承载量=432×2×1÷3=288比特。一个第二类最小共享单元可用资源数为342,则当采用QPSK调制方式时,调制阶数为2,而编码速率为1/3,则此最小共享单元的可承载量=342×2×1÷3=228比特。
在调度周期前,处理器2010预先将本端的包含用户数据的MAC(Media AccessControl)层数据包分割或级联为大小不超过一个最小共享单元可承载数据量的数据包,并将这个数据包按照预先确定的编码方式和调制进行编码和调制,编码和调制后的每个数据包的大小不超过一个最小共享单元的可承载数据量。而且,使用第一类最小共享单元的数据包的大小不超过第一类最小共享单元可承载数据量;相应地,使用第二类最小共享单元的数据包的大小不超过第二类最小共享单元可承载数据量。每一个调度周期,至多有一个使用第二类最小共享单元的数据包。
要确定调度周期中的频谱检测时间,首先要获取第二用户发送终端的子帧定时。其中一种子帧定时获取方法为,第二用户发送终端接收所述基站的下行信号,从而获得接收基站的下行子帧定时,并且,第二用户发送终端以授权用户的方式接入到所述基站,第二用户发送终端从基站获得第二用户发送终端的上行定时提前量。则第二用户发送终端的子帧定时等于第二用户发送终端接收基站的下行子帧定时减去第二用户发送终端的上行定时提前量。或者,第二用户接收所述基站的下行信号,从而获得接收基站的下行子帧定时,第二用户发送终端采用基站下行子帧定时作为第二用户的子帧定时。
第二用户发送终端在获得子帧定时后,根据预先定义的方式(以LTE为例,即LTE标准所定义的时间划分方法),即可获得第二用户发送终端每个符号的起始时间。处理器2010在第一个符号所对应的时间段对授权用户的每个子带的信号能量进行检测,以确定所述子带是否被占用。
以图8为例,处理器2010将第一符号的起始时间减去CP/2(CP的一半)作为起始时刻,对授权用户的***带宽内的信号进行快速傅氏变换,从快速傅氏变换后的结果中抽取每个子带的信号能量。其中,可只对一个符号作快速傅氏变换以获得子带的信号能量情况。若子带的能量大于设定的阈值,则子带已被授权用户终端所占用,反之,则子带没有被占用,可以用于传输第二用户发送终端的控制信息或用户数据。
可以理解地,也可以对多个符号作快速傅氏变换,并将每个子带的多个符号的能量平均后作为所述子带的信号能量,采用多个符号进行检测可以获得更准确的感知结果,但减少了频谱共享时间。对多个符号作快速傅氏变换获取子带的能量情况时,可在每个符号的起始时间减去CP/2,分别对每个符号做快速傅氏变换,或者从第一个符号开始连续进行若干个快速傅氏变换。符号的起始时间减去CP/2,能够消除传输时延在CP/2内的周围的用户所带来的干扰。
处理器2010判断是否存在第二类最小共享单元,如果存在第二类最小共享单元,则只要检测到一个空闲子带,就可以利用这个空闲子带传输控制信息和用户数据;如果不存在第二类最小共享单元,则至少有两个空闲子带才能进行数据传输,其中至少一个空闲子带用于传输控制信息,其余空闲子带用于传输用户数据。
处理器2010判断用于传输用户数据包的空闲子带的数量是否小于用户数据包的数量;如果用于传输用户数据包的空闲子带数量小于用户数据包的数量,处理器2010则从所有用户数据包中选择小于或等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包,每一个数据包映射到一个用于传输数据包的空闲子带;如果用于传输用户数据包的空闲子带数量大于或者等于用户数据包的数量,则不做任何处理。
具体地,如果存在第二类最小共享单元,用于传输数据包的空闲子带的数量等于检测到的空闲子带的数量;如果不存在第二类最小共享单元,用于传输数据包的空闲子带的数量等于检测到的空闲子带数减一。处理器2010选择小于等于用于传输数据包的空闲子带数的数据包用于本调度周期的传输。
比如,如果存在第二类最小共享单元,而且,第二类最小共享单元的数量为1,空闲子带的数量为4,用户数据包数量为8,则处理器2010选择4个用户数据包在本调度周期传输,其中,如果使用第二类最小共享单元的,必须选择一个不超过第二类最小共享单元可承载量的用户数据包,并且该用户数据包与控制信息共用一个空闲子带。
如果不存在第二类最小共享单元,空闲子带的数量为4,用户数据包数量为8,则处理器2010选择3个用户数据包在本调度周期传输,剩下的一个空闲子带用于传输控制信息。
处理器2010从所有用户数据包中选择小于或等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包的选择方法为,如果存在第二类最小共享单元,则选择一个小于或者等于第二类最小共享单元所承载数据量的用户数据包用于在第二类共享单元传输;然后从剩余用户数据包选择等于(空闲子带数量-1)个用户数据包,这些用户数据包的选择方法可以是按照传输优先级选择,例如选择传输优先级最高的(空闲子带数量-1)用户数据包,或者按照用户数据包的到达物理层时间,选择最早达到的(空闲子带数量-1)个用户数据包;如果不存在第二类最小共享单元,则从所有数据包中选择(空闲子带数量-1)个用户数据包,这些用户数据包的选择方法可以是按照传输优先级选择,例如选择传输优先级最高的(空闲子带数量-1)用户数据包,或者按照用户数据包的到达物理层时间,选择最早达到的(空闲子带数量-1)个用户数据包。
处理器2010首先选择一个空闲子带作为传输控制信息的子带。其余子带用于传输用户数据包。所述选择一个空闲子带作为传输控制信息的子带的方法,具体为,选择第一个空闲子带作为传输控制信息的子带,或者选择能量最小的空闲子带作为传输控制信息的子带,或者选择最后一个空闲子带作为传输控制信息的子带,或者选择最靠近中心频率的一个空闲子带作为传输控制信息的子带。
如果存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量等于空闲子带数量。处理器2010首先选择其中一个不大于第二类最小共享单元所承载地数据量地数据包映射到传输控制信息的空闲子带的剩余部分,其余每个用户数据包映射到一个空闲子带。如果存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量小于空闲子带数量。处理器2010首先选择其中一个不大于第二类最小共享单元所承载地数据量地数据包映射到传输控制信息的空闲子带的剩余部分,再选择等于其余的用户数据包数量的空闲子带,其余每个用户数据包依次映射到所选择的空闲子带。
如果不存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量等于空闲子带数量减去用于传输控制信息的空闲子带数量,即用户数据包的数量等于空闲子带数量减一。处理器2010在选择了用于传输控制信息的子带后,其余每个用户数据包映射到一个空闲子带。
如果不存在第二类最小共享单元,且用户数据包的数量小于空闲子带数量减去用于传输控制信息的空闲子带数量,即用户数据包的数量小于空闲子带数量减一。处理器2010在选择了用于传输控制信息的子带后,在其余空闲子带中选择等于用户数据包数量的空闲子带,并将每个用户数据包依次映射到所选择的空闲子带。
所述选择空闲子带的方法可以是,依照空闲子带的顺序进行选择,或者是,按照空闲子带信号能量的大小从小到大的顺序进行选择。
请一并参阅图9,图中示出了将数据包映射到空闲子带后的情况。如图9所示,在一个调度周期中,授权用户的授权频谱包括11个子带,其中包括:5个不可用子带以及6个空闲子带。处理器2010首先选择6个空闲子带中的第一个空闲子带用于传输控制信息,剩余的5个空闲子带用于传输用户数据包。设用户数据包数量为3,则从5个空闲子带中选择能量最小的3个空闲子带用于传输用户数据包。其中,不可用子带为授权用户频谱内除空闲子带外的其他子带,包括检测到的非空闲子带,以及授权用户频谱内不可能用于第二用户共享的子带,如部分或者全部用于传输物理上行控制信道(PUCCH)的频率资源。
在确定了用户数据包和空闲子带的映射关系后,处理器2010根据用户数据包和空闲子带的映射关系,生成控制信息,控制信息包含用于表示哪些子带承载了用户数据包的信息,其中一种表示方法为,分别用1比特来指示某个子带是否有映射用户数据包,如果为“0”表示没有映射用户数据包,则“1”表示映射了用户数据包。以图9为例,共11个子带,用11比特数据来表示映射关系,则根据图9的映射关系生成的控制信息为:00101001000。
控制信息进一步还可以包括空闲子带所承载的数据包的调制方式、编码方式、以及在多天线模式下的预编码序列号等信息。是否包含空闲子带所承载的数据包的调制方式、编码方式等信息取决于是否需要***设置。如果***设置数据包的调制方式编码方式固定,则无需包含数据包的调制编码方式,如果数据包的调制编码方式可变,则需要包括数据包的调制编码方式。
进一步的,处理器2010在生成控制信息后,将控制信息按照预先定义的格式方式进行调制和编码。调制和编码后的控制信息数据包的大小不超过传输控制信息的空闲子带所能够承载的数据量。
其中一种控制信息的传输方式为,将控制信息如其他数据包一样,调制编码后映射到用于传输控制信息的空闲子带中的承载数据信息的资源单元(RE,ResourceElement)。如数据包一样,在这种方式下,用于传输控制信息的空闲子带分为承载数据信息的RE和承载参考信号的RE。调制后的控制信息映射到用于传输控制信息的空闲子带中承载数据信息的RE,参考信号映射到承载参考信号的RE。用于传输控制信息的空闲子带内承载数据的RE和承载参考信号的RE事先约定,假设用于传输控制信息的空闲子带包括2RB,第一个RB用来承载参考信号,第二个RB用来承载控制信息数据,参见图10,或者,用前若干个符号承载参考信号,后若干个符号承载控制信息数据,参加图11,或者,均匀分配若干个符号用来承载参考信号,其余符号承载控制信息数据,参见图12。
控制信息的调制编码方式为***事先约定的,比如调制方式为QPSK调制,编码方式为1/3咬尾卷积码。处理器2010首先根据用于传输控制信息的空闲子带内的承载控制信息的RE和承载参考信号的RE的约定,计算用于传输控制信息的空闲子带的承载控制信息的RE的大小,将编码后的控制信息数据通过速率匹配后使得控制信息数据填满用于传输控制信息的空闲子带内的承载控制信息的RE。
假设将授权用户频谱划分为25个子带,每个子带用1比特来表示是否被第二用户发送终端可用,则共有25比特,并假设控制信息包含数据包的调制编码方式,调制编码方式用5比特来表示,则控制信息共有30比特,再加上16比特循环冗余校验(CRC),共有46比特。46比特信息按照用于传输控制信息的空闲子带的设计方式,转化为对应的控制信息数据包。假定频谱共享时间为11个符号,用于传输控制信息的空闲子带大小为2RB,其中,有3个符号用来传输参考信息,则用于传输控制信息的空闲子带中用来承载控制信息数据的RE为24×11-23×3=192个。控制信息采用QPSK调制,则共可以承载384比特。46比特的控制信息经过1/3咬尾卷积编码后通过速率匹配为384比特,然后经QPSK调制后变为192个调制数据,调制后的数据分别映射到控制信息的192个RE上传输出去。
其中另一种控制信息数据包的生成方式为,将不同的控制信息对应到不同的序列上,序列的长度正好等于控制信息子带的RE数。比如,控制信息对应的序列为m序列,m序列的长度等于控制信息子带承载的RE数,用不同的控制信息作为m序列不同的初值,从而生成用于表示不同控制信息的长度正好等于控制信息子带承载的RE数的序列,这个序列作为控制信息数据包,映射到控制信息子带;或者,控制信息对应的序列为FZC序列,FZC序列的长度等于控制信息子带承载的RE数,用不同的控制信息分别对应不同的FZC序列,例如FZC序列的根或者移位,从而生成用于表示不同控制信息的长度正好等于控制信息子带承载的RE数的序列,这个序列作为控制信息数据包,映射到控制信息子带。
进一步的,处理器2010以授权方式接入到授权用户网络,从服务小区的***广播消息中,获得该小区是否采用了子帧内跳频,以及跳频的参数。具体的,对于LTE而言,处理器2010以授权用户方式接入到蜂窝网络,从服务小区的***信息块消息中,解物理上行共享信道公共配置参数(PUSCH-ConfigCommon),获得蜂窝基站的用户是否采用子帧内跳频的参数(intra-subframe hopping)。进一步的,还可以获得物理上行共享信道跳频偏移量(pusch-HoppingOffset)。在以子帧内跳频方式通讯的情况下,在一个调度周期中的频谱共享时间的第一时隙内按照所确定的映射关系将控制信息和数据包映射到对应的空闲子带并向对端发送,在第二时隙将数据包映射到第一时隙所确定的空闲子带所对应的跳频后的对应的空闲子带并向对端发送。具体地,如果处理器2010所共享的授权用户采用了子帧内跳频,则在授权用户调度周期的前1个时隙(前0.5ms),处理器2010将数据包按确定的映射关系映射到对应的空闲子带,在授权用户调度周期的第二个时隙,在第一个时隙的空闲子带,分别按照子帧内跳频的样式,对应到对应的子帧内跳频子带,处理器2010将数据包在授权用户调度周期的第二个时隙,分别映射到在第一时隙的空闲子带按照跳频样式跳频后的空闲子带上。由于授权用户采用了子帧内跳频,授权用户在第一时隙所占用的频谱会按照固定的跳频样式在第二时隙跳频到新的频率。因此,相应的,空闲子带也会按照跳频样式进行跳频。以图15为例,第二用户发送终端在调度周期的第一个时隙检测到6个空闲子带,分别为子带3、4、6、9、10、11,其中第一个空闲子带即子带3用来传输控制信息,剩余5个空闲子带分别承载数据包1~数据包5。在子帧内跳频时,假设跳频模式为循环下移6个子带,则子带3、4、6、9、10、11对应跳频后的子带为9、10、12、3、4、5。则在调度周期的第一个时隙,用于传输控制信息的空闲子带映射到子带6,数据包1~数据包5分别映射到子带4、6、9、10、11,在调度周期的第二个时隙,用于传输控制信息的空闲子带映射到子带9,数据包1~数据包5分别映射到子带10、12、3、4、5。或者,如果授权用户采用了子帧内跳频,还可以进一步的,将调度周期改为1时隙(0.5ms),每个时隙的开始时间为频谱感知和数据处理时间,对于第一个时隙,从数据处理时间到第一时隙结束的时间为频谱共享时间,对于第二时隙,从数据处理时间到Sounding符号开始时间为频谱共享时间。
参阅图21,图21是本申请第二用户接收终端另一实施方式的结构示意图。本实施方式的第二用户接收终端包括:接收机2110、处理器2120以及存储器2130。其中,处理器2120分别连接接收机2110以及存储器2130。
接收机2110用于接收第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的数据包,其中,数据包包括控制信息数据包以及用户数据包。具体地,接收机2110用于依次在授权用户的授权频谱中的子带中进行搜索,以获得用于传输控制信息的空闲子带,接收机2110将搜索结果向处理器2120发送。比如,接收机2110按照与第二用户发送终端事先约定的子带编号规则(如可将子带按照频率从高到低编号,或者从低到高编号,或者从中心频率到两边等等对子带进行编号),依次从最可能传输控制信息的子带,按照子带编号规则,依次搜索传输控制信息的子带。如果约定第二用户发送终端从低频率开始,将控制信息映射到第一个空闲子带以向第二用户接收终端发送。则第二用户接收终端相应从低频率到高频率对子带进行编号,然后按照编号的顺序对子带进行搜索。
所述接收机2110依次在授权用户的授权频谱中的子带内搜索传输控制信息的子带,进一步为,第二用户按照子带编号规则,首先判断第一个子带是否有控制信息传输,如果有,则这个子带为传输控制信息的子带,如果没有,则判断第二个子带是否有控制信息传输,依此类推,直到找到传输控制信息的子带,或者搜索完所有的子带。
处理器2120用于接收所述搜索结果,并对用于传输控制信息的空闲子带内的控制信息数据包进行解调解码,以获得控制信息,根据控制信息获得传输用户数据包的子带。
具体地,处理器2120用于根据预定义的传输控制信息的空闲子带的大小和参考信号传输规则,将本地参考信号与接收到的子带对应的参考信号位置进行相关,并判断相关的峰值是否大于阈值,并在相关的峰值大于阈值时,对子带内的数据进行解调解码,以获得子带内的数据,然后,处理器2120判断子带内的数据是否有效,并在子带内的数据确认有效时,将子带内的数据作为控制信息。比如,根据控制信息传输子带大小和控制信息参考信号传输规则,用本地参考信号与检测子带的接收信号相关,如果相关峰大于阈值,则根据控制信息数据包映射规则,解调该子带内的数据,如果经过解调解码后的数据确认为有效的控制信息,则认为搜索到了控制信息,该子带为控制信息子带。所述确认数据有效的方法,具体为,解码结果正确,如CRC校验通过,或者进一步的,解码结果正确且解出的控制信息在有效值范围内,则认为数据有效。
处理器2120用于根据传输用户数据包的子带信息依次解调解码每个传输用户数据包的子带内的用户数据包以获得的用户数据。比如,如果控制信息是“00101001000”,其中,“0”表示该子带不用于传输用户数据包,“1”表示该子带用于传输用户数据包,则该控制信息表示第三子带、第五子带以及第八子带用于传输用户数据包。处理器2120解调第二用户接收终端第三子带、第五子带以及第八子带的数据,并分别对第三子带、第五子带以及第八子带解调后的数据解码,获得三个数据包的解码结果。
存储器2130用于存储例程及相关数据。
基于上述第二用户终端和接收终端本申请一实施方式的还提供一种频谱共享***,频谱共享***包括:包括至少一个第二用户发送终端以及至少一个第二用户接收终端,其中,第二用户发送终端可共享所述授权用户的授权频谱以和第二用户接收终端通讯。
以上可以理解,通过提前将数据包按照最小共享单元可承载数据量进行调制和编码,节省了在检测到频谱共享时间后再进行数据分割调制编码等的数据处理时间,从而可以在检测到空闲子带后直接对数据包进行映射,无需等待冗长的数据处理时间,因此,实现了在一个较短的调度周期内完成频谱检测和频谱共享的过程,能够使得第二用户终端可以实现在一个调度周期内检测并使用频谱快速变化的授权用户的上行频谱资源,有效提高频谱的利用率。另一方面,本发明数据包是按照最小共享单元可承载数据量进行调制和编码,并将最小共享单元在频域上设置为不超过一个空闲子带大小,使得提前准备好的数据包能够适应检测出的空闲子带,不会存在数据包大于空闲子带而造成的数据无法传输的问题,当最小共享单元在频域上设置为等于一个空闲子带大小时,数据包等于空闲子带的大小,则不会存在数据包小于空闲子带所造成的空闲带浪费问题。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
另外,在本申请各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的实施方式,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (26)
1.一种上行频谱资源共享方法,其特征在于,包括如下步骤:
将授权用户的授权频谱中的部分或全部划分为至少一个子带,每个子带的大小相等;
在调度周期前,将本端的数据调制成数据包,每个数据包的大小不超过最小共享单元的可承载数据量,其中,调度周期为进行一次数据包传输的最小时间单位;
在调度周期中的频谱检测时间,检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,其中,所述空闲子带为授权用户信号低于阈值的子带,并且每个空闲子带大于或者等于一个最小共享单元所占用的频率资源;
如果存在至少一个空闲子带,则确定所述空闲子带和所述数据包的映射关系,并在所述调度周期中的频谱共享时间,将所述数据包按照所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,以通过所述空闲子带向对端发送所述数据包。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将本端的数据调制成数据包的步骤之前包括:
计算所述最小共享单元的可承载数据量,其中,所述最小共享单元的可承载数据量=最小共享单元的可用资源数×调制阶数÷编码速率。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述计算最小共享单元的可承载数据量的步骤之前包括如下步骤:
获取所述频谱共享时间所包含的符号数;
获取所述子带所包含的子载波数;
计算所述最小共享单元所包含的可用资源数,所述最小共享单元所包含的可用资源数等于所述最小共享单元所包含的资源数减去用于传输参考信号的资源数,若所述最小共享单元为第一类最小共享单元,则所述第一类最小共享单元所包含的资源数等于所述子带所包含的子载波数与所述频谱共享时间所包含的符号数的乘积;若所述最小共享单元为第二类最小共享单元,则所述第二类最小共享单元所包含的资源数等于所述子带所包含的子载波数与传输控制信息的子载波数之差与所述频谱共享时间所包含的符号数的乘积。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带的步骤包括:
在所述调度周期中的频谱检测时间对所述授权用户的每个子带的占用情况进行检测,以确定是否存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带;
如果所有的所述子带都被占用,则不存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带;如果有子带没有被占用,则存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述在所述调度周期中的频谱检测时间对所述授权用户的每个子带的占用情况进行检测步骤包括:
在所述调度周期中的频谱检测时间对所述授权用户的每个子带的信号能量进行检测,以确定所述子带是否被占用;
如果所述子带的信号能量大于或等于阈值,则所述子带被占用;如果所述子带的信号能量小于阈值,则所述子带没有被占用。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定空闲子带与数据包的映射关系包括:
选择其中一个空闲子带作为传输控制信息的空闲子带,并将其余空闲子带作为用于传输数据包的空闲子带;
确定数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述确定数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系包括:
判断用于传输用户数据包的空闲子带的数量是否小于所述用户数据包的数量;
如果用于传输用户数据包的空闲子带数量小于所述用户数据包的数量,则从所有用户数据包中选择小于或等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包,每一个数据包映射到一个用于传输数据包的空闲子带;如果用于传输用户数据包的空闲子带数量大于或者等于用户数据包的数量,则从所有用于传输数据包的空闲子带中选择等于用于数据包数量的空闲子带,每一个数据包映射到一个所选出的空闲子带。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述确定数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系步骤之后包括如下步骤:
根据数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系,生成控制信息,其中,所述控制信息用于指示哪些子带用于传输数据包。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述生成控制信息步骤之后包括如下步骤:
将所述控制信息按照预定义的格式进行调制编码为控制信息物理层数据包,并在所述调度周期的频谱共享时间,映射到用于传输控制信息的子带,以向所述对端发送。
10.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述在调度周期中的频谱共享时间,将所述数据包按照所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,以通过所述空闲子带向对端发送所述数据包的步骤包括:
在以子帧内跳频方式通讯的情况下,在一个所述调度周期中的频谱共享时间的第一时隙内按照所确定的映射关系将所述控制信息和数据包映射到对应的空闲子带并向所述对端发送,在第二时隙将所述数据包映射到所述第一时隙所确定的空闲子带所对应的跳频后的对应的空闲子带并向所述对端发送。
11.一种上行频谱资源共享方法,其特征在于,包括如下步骤:
接收第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的数据包,其中,所述数据包包括控制信息数据包以及用户数据包,本步骤具体包括:
依次在授权用户的授权频谱中的子带中进行搜索,以获得用于传输控制信息数据包的空闲子带;
对所述用于传输控制信息数据包的空闲子带内的控制信息数据包进行解调解码,以获得控制信息;
根据所述控制信息获得传输用户数据包的子带,并从所述传输用户数据包的子带获得所述用户数据包。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述对所述用于传输控制信息数据包的空闲子带内的控制信息数据包进行解调解码,以获得控制信息步骤之前包括如下步骤:
根据预定义的传输控制信息的空闲子带的大小和参考信号传输规则,本地参考信号与接收到的子带对应的参考信号位置进行相关;
判断相关的峰值是否大于阈值,如果相关的峰值大于阈值,则对所述子带内的数据包进行解调解码,以获得所述子带内的数据;
判断所述子带内的数据是否有效,如果所述子带内的数据确认有效,则将所述子带内的数据作为控制信息。
13.一种第二用户发送终端,其特征在于,包括:划分模块、数据处理模块、检测模块、映射关系确定模块以及发送模块,
所述划分模块用于将授权用户的授权频谱中的部分或全部划分为至少一个子带,每个子带的大小相等,所述划分模块将划分结果向检测模块发送;
所述数据处理模块用于接收所述划分结果,在调度周期前,将本端的数据调制成数据包,每个数据包的大小不超过最小共享单元的可承载数据量,其中,调度周期为进行一次数据包传输的最小时间单位,所述数据处理模块将所述数据包向发送模块发送;
所述检测模块用于在调度周期中的频谱检测时间,检测授权用户的授权频谱中是否存在至少一个可供给第二用户发送终端使用的空闲子带,其中,所述空闲子带为授权用户信号低于阈值的子带,并且每个空闲子带大于或者等于一个最小共享单元所占用的频率资源,所述检测模块将检测结果向所述映射关系确定模块发送;
所述映射关系确定模块用于在存在至少一个空闲子带时,确定所述空闲子带和所述数据包的映射关系,并将所述映射关系向所述发送模块发送;
所述发送模块用于接收所述数据包以及所述映射关系,并在所述调度周期的频谱共享时间,将所述数据包按照所确定的映射关系映射到对应的空闲子带,以通过所述空闲子带向对端发送所述数据包。
14.根据权利要求13所述的第二用户发送终端,其特征在于,所述终端包括计算模块,所述计算模块用于计算所述最小共享单元的可承载数据量,其中,所述最小共享单元的可承载数据量=最小共享单元的可用资源数×调制阶数÷编码速率。
15.根据权利要求14所述的第二用户发送终端,其特征在于,所述计算模块包括:符号获取单元、子载波获取单元以及计算单元;
所述符号获取单元用于获取所述频谱共享时间所包含的符号数,所述符号获取单元将所述频谱共享时间所包含的符号数向所述计算单元发送;
所述子载波获取单元用于获取所述子带所包含的子载波数;
所述计算单元用于接收所述频谱共享时间所包含的符号数以及所述子带所包含的子载波数,并计算所述最小共享单元所包含的可用资源数,所述最小共享单元所包含的可用资源数等于所述最小共享单元所包含的资源数减去用于传输参考信号的资源数,若所述最小共享单元为第一类最小共享单元,则所述第一类最小共享单元所包含的资源数等于所述子带所包含的子载波数与所述频谱共享时间所包含的符号数的乘积;若所述最小共享单元为第二类最小共享单元,则所述第二类最小共享单元所包含的资源数等于所述子带所包含的子载波数与传输控制信息的子载波数之差与所述频谱共享时间所包含的符号数的乘积。
16.根据权利要求13所述的第二用户发送终端,其特征在于,所述检测模块还用于在所述调度周期中的频谱检测时间对所述授权用户的每个子带的占用情况进行检测,以确定是否存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带;并在所有的所述子带都被占用时,确定不存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带;以及在有子带没有被占用时,确定存在可供给所述第二用户发送终端使用的空闲子带。
17.根据权利要求16所述的第二用户发送终端,其特征在于,所述检测模块还用于在所述调度周期中的频谱检测时间对所述授权用户的每个子带的信号能量进行检测,以确定所述子带是否被占用;并在所述子带的信号能量大于或等于阈值,确定所述子带被占用;以及在所述子带的信号能量小于阈值时,确定所述子带没有被占用。
18.根据权利要求13所述的第二用户发送终端,其特征在于,所述映射关系确定模块还用于选择其中一个空闲子带作为传输控制信息的空闲子带,并将其余空闲子带作为用于传输数据包的空闲子带,以及确定数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系。
19.根据权利要求18所述的第二用户发送终端,其特征在于,所述映射关系确定模块包括:判断单元以及映射关系确定单元;
所述判断单元用于判断用于传输用户数据包的空闲子带的数量是否小于所述用户数据包的数量,所述判断单元将判断结果向所述映射关系确定单元发送;
所述映射关系确定单元用于接收所述判断结果,并在用于传输用户数据包的空闲子带数量小于所述用户数据包的数量时,从所有用户数据包中选择小于等于用于传输用户数据包的空闲子带数量的用户数据包,每一个数据包映射到一个用于传输数据包的空闲子带;以及,在用于传输用户数据包的空闲子带数量大于或者等于用户数据包的数量时,从所有用于传输数据包的空闲子带中选择等于用于数据包数量的空闲子带,每一个数据包映射到一个所选出的空闲子带。
20.根据权利要求18所述的第二用户发送终端,其特征在于,所述映射关系确定模块还用于根据数据包与用于传输数据包的空闲子带的映射关系,生成控制信息,其中,所述控制信息用于指示哪些子带用于传输数据包。
21.根据权利要求20所述的第二用户发送终端,其特征在于,所述映射关系确定模块还用于将所述控制信息按照预定义的格式进行调制编码为控制信息物理层数据包,并在所述调度周期的频谱共享时间,映射到用于传输控制信息的子带,以向所述对端发送。
22.根据权利要求18所述的第二用户发送终端,其特征在于,所述发送模块包括跳频单元,所述跳频单元用于在以子帧内跳频方式通讯的情况下,在一个所述调度周期中的频谱共享时间的第一时隙内按照所确定的映射关系将所述控制信息和数据包映射到对应的空闲子带并向所述对端发送,在第二时隙将所述数据包映射到所述第一时隙所确定的空闲子带所对应的跳频后的对应的空闲子带并向所述对端发送。
23.一种第二用户接收终端,其特征在于,包括:
控制信息接收模块,用于接收第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的控制信息数据包;
用户数据接收模块,用于接收所述第二用户发送终端在频谱共享时间,利用授权频谱的空闲子带所发送的用户数据包;
所述控制信息接收模块包括:搜索单元以及控制信息解调解码单元,所述用户数据接收模块包括:控制信息获取单元和用户数据解调解码单元;
所述搜索单元用于依次在授权用户的授权频谱中的子带中进行搜索,以获得用于传输控制信息的空闲子带,所述搜索单元将搜索结果向所述控制信息解调解码单元发送;
所述控制信息解调解码单元用于接收所述搜索结果,并对所述用于传输控制信息的空闲子带内的控制信息数据包进行解调解码,以获得控制信息,根据所述控制信息获得传输用户数据包的子带,并将所述传输用户数据包的子带信息向所述用户数据接收模块发送;
所述控制信息获取单元用于接收控制信息接收模块所发送的传输用户数据包的子带信息,并发给用户数据解调解码单元;
所述用户数据解调解码单元根据传输用户数据包的子带信息依次解调解码每个传输用户数据包的子带内的用户数据包以获得的用户数据。
24.根据权利要求23所述的第二用户接收终端,其特征在于,所述控制信息解调解码单元包括:相关单元,第一判断单元以及第二判断单元;
所述相关单元用于根据预定义的传输控制信息的空闲子带的大小和参考信号传输规则,将本地参考信号与接收到的子带对应的参考信号位置进行相关,所述相关单元将相关的峰值向所述第一判断单元发送;
所述第一判断单元接收所述相关的峰值,并判断相关的峰值是否大于阈值,并在相关的峰值大于阈值时,对所述子带内的数据进行解调解码,以获得所述子带内的数据,所述第一判断单元将所述子带内的数据向所述第二判断单元发送;
所述第二判断单元接收所述子带内的数据,判断所述子带内的数据是否有效,并在所述子带内的数据确认有效时,将所述子带内的数据作为控制信息。
25.一种频谱共享***,其特征在于,包括至少一个第二用户发送终端以及至少一个第二用户接收终端,其中,所述第二用户发送终端可共享授权用户的授权频谱以和所述第二用户接收终端通讯,所述第二用户发送终端为如权利要求13-22所述的第二用户发送终端。
26.根据权利要求25所述的***,其特征在于,所述第二用户接收终端为如权利要求23-24所述的第二用户接收终端。
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