TWI542177B - A method and apparatus for spectrum switching in a perceptual radio system - Google Patents

Description

一種感知無線電系統中的頻譜切換方法和設備

本發明係關於通信技術領域，特別關於一種感知無線電系統中的頻譜切換方法和設備。

無線電通信頻譜是一種寶貴的自然資源，隨著無線通信技術的飛快發展，頻譜資源貧乏的問題日益嚴重，為了緩解頻譜資源緊張的現狀，相關的部門和機構對無線通信頻譜進行了監測和研究，發現某些頻段(如電視頻段)在大多數時間內並未使用或者在大多數地域內並未使用，而某些頻段則出現了多系統多用戶同時競爭的情況，即頻譜資源的使用存在不均衡的現象。

感知無線電(Cognitive Radio，CR)的概念正是在這種背景下產生的，其基本思想是：在不對授權系統造成干擾的前提下，感知無線電系統可以通過監測當前無線環境的變化來動態機會式地接入空白頻段進行通信。

當感知無線電系統機會式接入授權系統的空白頻譜時，前提是保護授權系統業務不受到CR系統的有害干擾。

對於這樣的保護，需要滿足以下要求。

(1)感知無線電系統準確判斷出授權系統頻段的空白頻譜的能力。

(2)頻譜切換，即CR系統發現授權系統在當前使用的空白頻譜(源工作頻點)上重新出現，CR系統及時退出當前使用的空白頻譜。

為了保證CR系統的業務連續性，CR系統在頻譜切換時，應在退出源工作頻點後，將整個CR系統切換到其他的空白頻譜(目標工作頻點)上恢復業務。

目前，感知無線電系統中頻譜切換方法的流程示意圖如圖1所示。

在基地台側，基地台在源工作頻點向終端發送頻譜切換命 令，通知終端停止在源工作頻點的收發，然後，在新頻點(目標工作頻點)恢復小區。在終端側，終端收到頻譜切換命令後，離開源工作頻點，與目標工作頻點進行下行同步，並向目標工作頻點發送公共隨機接入前導(Preamble)，然後，終端接收目標工作頻點返回的隨機接入回應，其中包括下行資源分配和TAC(Timing Advanced Command，定時提前命令)。終端向目標工作頻點發送頻譜切換完成的確認，完成頻譜切換處理。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在以下問題：現有的頻譜切換過程基於靜態的授權頻段設計，針對不同小區間的切換情景，切換用戶數目一般較少。

然而，感知無線電系統頻譜切換過程中需要將整個小區內所有RRC(Radio Resource Control，無線資源控制)連接態的UE(User Equipment，用戶設備，即終端)切換到目標工作頻點上，一般小區內的RRC連接態的終端很多，例如5M以上的TD(Time Division，時分雙工)-LTE(Long Term Evolution，長期演進)系統可以支援的RRC連接態用戶數目一般在1200個以上。

採用現有的頻譜切換方法，將導致大量的終端集中在短時間在目標工作頻點上執行競爭隨機接入過程，會導致較高的隨機接入失敗概率與隨機接入延遲，從而，導致較高的頻譜切換失敗概率，以及較高的CR系統終端業務中斷時間，影響CR系統的用戶體驗。

本發明提供一種感知無線電系統中的頻譜切換方法和設備，以解決現有的CR系統頻譜切換過程可能導致隨機接入衝突的問題。

為了達到上述目的，本發明提供一種感知無線電系統中的頻譜切換方法，包括：當感知無線電系統中的基地台決策需要執行頻譜切換過程時，所述基地台通過頻譜切換命令，將目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息通知給所述感知無線電系統中的終端；所述基地台在源工作頻點釋放當前小區，並在所述目標工作頻點恢復小區；所述基地台與所述終端通過所述專用隨機接入資源信息所對應的資 源，在所述目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程；當所述非競爭隨機接入過程完成後，所述基地台接收所述終端發送的頻譜切換完成消息。

另一方面，本發明還提供了一種基地台，應用於感知無線電系統中，包括：決策模組，用於根據當前情況，決策是否需要執行頻譜切換過程；發送模組，用於在所述決策模組決策需要執行頻譜切換過程時，通過頻譜切換命令，將目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息通知給所述感知無線電系統中的終端；處理模組，用於在源工作頻點釋放當前小區，並在所述目標工作頻點恢復小區，進而與所述終端通過所述專用隨機接入資源信息所對應的資源，在所述目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程；接收模組，用於在所述處理模組完成所述非競爭隨機接入過程後，接收所述終端發送的頻譜切換完成消息。

另一方面，本發明還提供一種感知無線電系統中的頻譜切換方法，包括：所述感知無線電系統中的終端接收基地台發送的頻譜切換命令，確定目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息；所述終端通過所述專用隨機接入資源信息所對應的資源，在所述目標工作頻點上向所述基地台發起非競爭隨機接入過程；當所述非競爭隨機接入過程完成後，所述終端向所述基地台發送頻譜切換完成消息。

另一方面，本發明還提供一種終端，應用於感知無線電系統中，包括：接收模組，用於接收基地台發送的頻譜切換命令，確定目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息；處理模組，用於通過所述接收模組所接收到的專用隨機接入資源信息所對應的資源，在所述目標工作頻點上向所述基地台發起非競爭隨機接入過程；發送模組，用於在所述處理模組完成所述非競爭隨機接入過程後，向 所述基地台發送頻譜切換完成消息。

與現有技術相比，本發明至少具有以下優點：通過應用本發明實施例所提出的技術方案，在感知無線電系統中，基地台通過頻譜切換命令指定終端在頻譜切換過程中所需要應用的目標工作頻點上的專用隨機接入資源，終端基於該專用隨機接入資源在目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程，完成與目標工作頻點的上行同步，並將頻譜切換完成消息發送給CR系統基地台。由於不同的終端之間的專用隨機接入資源是無衝突的，因此，在頻譜切換過程中，終端在搜索到目標工作頻點之後，在目標工作頻點利用專用隨機接入資源執行非競爭隨機接入過程，可以減小目標工作頻點上的隨機接入失敗概率及延遲，從而，降低頻譜切換失敗概率與UE業務中斷時間，提高CR系統的用戶體驗。

61‧‧‧決策模組

62‧‧‧發送模組

63‧‧‧處理模組

64‧‧‧接收模組

65‧‧‧約定模組

71‧‧‧接收模組

72‧‧‧處理模組

73‧‧‧發送模組

74‧‧‧約定模組

圖1為現有技術中的感知無線電系統中頻譜切換方法的流程示意圖。

圖2為本發明之感知無線電系統中的頻譜切換方法在基地台側的流程示意圖。

圖3為本發明之感知無線電系統中的頻譜切換方法在終端側的流程示意圖。

圖4為本發明之具體應用場景下的CR系統中的頻譜切換方法的流程示意圖。

圖5為本發明之另一種具體應用場景下的CR系統中的頻譜切換方法的流程示意圖。

圖6為本發明之基地台的結構示意圖。

圖7為本發明之終端的結構示意圖。

如背景技術所述，採用現有的頻譜切換方法，會導致大量的終端集中在短時間內在目標工作頻點上執行競爭隨機接入過程，從而，導致較高的隨機接入失敗概率與隨機接入延遲，並進而導致較高的頻譜切換失敗概率與較高的CR系統UE業務中斷時間，影響CR系統的用戶體驗。

為了克服這樣的缺陷，本發明實施例所提出的技術方案提出 了一種基於非競爭隨機接入過程的感知無線電系統中的頻譜切換方法，其主要技術思想在於：在感知無線電系統中，基地台通過頻譜切換命令指定終端在頻譜切換過程中所需要應用的目標工作頻點上的專用隨機接入資源，終端基於該專用隨機接入資源在目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程，完成與目標工作頻點的上行同步，並將頻譜切換完成消息發送給CR系統基地台。

本發明實施例所提出的技術方案適用於採用CR技術的LTE系統、TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，時分同步碼分多址)系統、HSPA(高速上行鏈路分組接入，High Speed Uplink Packet Access)系統、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，寬頻碼分多址)、CDMA-2000(Code Division Multiple Access-2000，碼分多址-2000)、GSM(Global System of Mobile communication，全述移動通訊系統)系統等移動通信系統。

如圖2所示，為本發明之感知無線電系統中的頻譜切換方法在基地台側的流程示意圖，該方法具體包括以下步驟：步驟S201、當感知無線電系統中的基地台決策需要執行頻譜切換過程時，所述基地台通過頻譜切換命令，將目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息通知給所述感知無線電系統中的終端。

在實際的應用場景中，本步驟的處理具體包括以下兩個過程：

(1)頻譜切換的決策過程。

其中，根據具體的決策依據的差異，此過程的處理具體為當所述基地台發現當前工作頻點上授權用戶重新出現，或者當前工作頻點通道品質下降時，所述基地台決策需要執行頻譜切換過程。

(2)頻譜切換命令的生成和發送過程。

當基地台決策需要執行頻譜切換過程後，首先需要進行頻譜切換命令的生成，相應的所述頻譜切換命令中至少需要包含目標工作頻點，以及專用隨機接入資源信息。

其中，專用隨機接入資源信息用於通知終端在頻譜切換過程中所需要應用的目標工作頻點上的專用隨機接入資源，根據專用隨機接入 資源信息的通知方式的差異，專用隨機接入資源信息的組成形式進一步分為以下兩種情況：形式一、當基地台需要以直接通知的方式通知終端相應的專用隨機接入資源時，所述專用隨機接入資源信息具體為專用隨機前導碼序號與專用隨機接入時頻資源序號。

如果終端接收到的是此種形式的專用隨機接入資源信息，便可以直接確定相應的專用隨機前導碼和專用隨機接入時頻資源。

形式二、當基地台需要以間接通知的方式通知終端相應的專用隨機接入資源時，所述專用隨機接入資源信息具體為專用隨機接入資源配置信息和通用控制參數。

其中，所述通用控制參數具體為所述基地台基於自身存儲的所有RRC連接態的終端的UE ID，以及專用隨機接入資源配置信息所計算得到的。

如果終端接收到的是此種形式的專用隨機接入資源信息，則需要根據專用隨機接入資源配置信息和通用控制參數，以及自身的UE ID進行計算處理，從而，確定相應的專用隨機前導碼和專用隨機接入時頻資源。

需要說明的是，為了實現上述的處理效果，在本步驟之前，所述基地台與所述終端預先約定頻譜切換過程中目標工作頻點上基於UE ID的專用隨機接入資源的通用計算規則。

基地台根據需要通知給終端的專用隨機接入資源來確定通用控制參數，以及終端根據相應的通用控制參數確定具體的專用隨機接入資源的過程中，所使用的計算規則均是上述預先約定的通用計算規則。

在實際處理場景中，上述的通用計算規則的約定方式，具體可以包括通過協定靜態約定，或通過動態配置的方式約定的兩種約定方式。

需要說明的是，上述的通用計算規則的具體內容和約定方式可以根據實際的需要來確定，這樣的變化並不影響本發明的保護範圍。

進一步的，上述的UE ID的具體內容可以是該終端在目標工作頻點上分配的UE ID，也可以是該終端在源工作頻點上分配的UE ID。

步驟S202、所述基地台在源工作頻點釋放當前小區，並在 所述目標工作頻點恢復小區。

通過這樣的處理，基地台完成了在網路側的小區頻譜切換，即完成了終端頻譜切換的接入準備處理。

步驟S203、所述基地台與所述終端通過所述專用隨機接入資源信息所對應的資源，在所述目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程。

在實際的應用場景中，本步驟的處理過程包括：首先，所述基地台接收所述終端在專用隨機接入時頻資源上向所述基地台發送專用隨機接入前導碼，其中，所述專用隨機接入時頻資源和所述專用隨機接入前導碼均為所述終端根據所述專用隨機接入資源信息所確定的資訊。

然後，所述基地台向所述終端發送隨機接入回應。

通過上述的處理，完成了目標工作頻點的上行同步過程，該終端通過非競爭隨機接入過程，接入了目標工作頻點。

步驟S204、當所述非競爭隨機接入過程完成後，所述基地台接收所述終端發送的頻譜切換完成消息。

相對應的，如圖3所示，為本發明之感知無線電系統中的頻譜切換方法在終端側的流程示意圖，具體的處理過程與基地台側的處理相對應，終端通過基地台所發送的頻譜切換命令來確定自身在頻譜切換過程中所需要應用的目標工作頻點上的專用隨機接入資源，終端基於該專用隨機接入資源在目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程，完成與目標工作頻點的上行同步，並將頻譜切換完成消息發送給CR系統基地台，從而，完成頻譜切換，由源工作頻點切換到目標工作頻點，具體的處理過程參見前述的步驟S201至步驟S204的說明，在此不再重複說明。

與現有技術相比，本發明之技術方案具有以下優點：通過應用本發明之技術方案，在感知無線電系統中，基地台通過頻譜切換命令指定終端在頻譜切換過程中所需要應用的目標工作頻點上的專用隨機接入資源，終端基於該專用隨機接入資源在目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程，完成與目標工作頻點的上行同步，並將頻譜切換完成消息發送給CR系統基地台。由於不同的終端之間的專用隨機接入資源是無衝突的，因此，在頻譜切換過程中，終端在搜索到目標工作頻點之後，在目 標工作頻點利用專用隨機接入資源執行非競爭隨機接入過程，可以減小目標工作頻點上的隨機接入失敗概率及延遲，從而，降低頻譜切換失敗概率與UE業務中斷時間，提高CR系統的用戶體驗。

下面，結合具體的應用場景，對本發明實施例所提出的技術方案進行說明。

如圖4所示，為本發明之具體應用場景下的CR系統中的頻譜切換方法的流程示意圖。

在該應用場景中，基地台採用直接方式向終端指示專用隨機接入資源信息，該方法具體包括以下步驟：步驟S401、當基地台發現當前工作頻點上授權用戶重新出現，或者當前工作頻點通道品質下降時，基地台決策需要執行頻譜切換過程，生成頻譜切換命令。

在實際應用中，頻譜切換命令中至少包含目標工作頻點，以及專用隨機接入資源信息。

其中，專用隨機接入資源信息可用于終端生成其頻譜切換過程中目標工作頻點上的專用隨機接入前導碼與專用隨機接入時頻資源。

在本實施例中，基地台採用直接方式向終端指示專用隨機接入資源信息，即通過頻譜切換命令直接通知終端專用隨機前導碼序號與專用隨機接入時頻資源序號。

因此，本步驟中所生成的頻譜切換命令中包含的專用隨機接入資源信息，具體為專用隨機前導碼序號與專用隨機接入時頻資源序號。

步驟S402、基地台將該頻譜切換命令發送給終端。

基地台將頻譜切換命令發送給終端後，執行步驟S403。

步驟S403、基地台停止在源工作頻點的信號收發。

在此步驟之前，基地台已經通過步驟S402在源工作頻點向終端發送頻譜切換命令，通知終端停止在源工作頻點的信號收發，因此，在本步驟中，基地台直接在源工作頻點上釋放該終端所對應的小區。

步驟S404、基地台利用目標工作頻點恢復小區。

本步驟的處理中，基地台通過目標工作頻點恢復小區，從而完成小區的頻譜切換，為終端在目標工作頻點的接入做好準備。

步驟S405、終端收到頻譜切換命令後，離開源工作頻點，並執行與目標工作頻點的下行同步。

即終端根據所接收到的頻譜切換命令中所包含的目標工作頻點的資訊進行目標工作頻點的搜索。

步驟S406、終端收到頻譜切換命令後，生成專用隨機接入資源。

根據前述的步驟S401中所生成的頻譜切換命令中所攜帶的資訊類型，本步驟的具體處理過程為：終端根據所接收到的頻譜切換命令中所包含的專用隨機前導碼序號和專用隨機接入時頻資源序號，分別確定專用隨機接入前導碼和專用隨機接入時頻資源，從而，生成專用隨機接入資源。需要說明的是，步驟S405和步驟S406的順序可以調換，兩個步驟均是在步驟S402之後所進行的步驟，並且，步驟S405和步驟S406與步驟S403和步驟S404沒有必然的先後順序，相應步驟序號的添加只是為了方便說明，並不會限定本發明實施例的保護範圍。

步驟S407、終端在專用隨機接入時頻資源上向基地台發送專用隨機接入前導碼。

即終端在目標工作頻點執行非競爭隨機接入過程。

步驟S408、基地台收到終端發送的隨機接入前導碼之後，向終端發送隨機接入回應。

步驟S409、終端收到基地台的隨機接入回應之後，向基地台發送頻譜切換完成消息。

如圖5所示，為本發明之另一種具體應用場景下的CR系統中的頻譜切換方法的流程示意圖。

在該應用場景中，基地台採用間接方式向終端指示專用隨機接入資源信息，該方法具體包括以下步驟：步驟S501、基地台與終端預先約定頻譜切換過程中目標工作頻點上基於UE ID的專用隨機接入資源的通用計算規則。

在具體的處理場景中，本步驟中約定通用計算規則的方式包括但不限於：

(1)基地台與終端通過協定靜態規定終端專用隨機接入資源的通用計算規則。

(2)基地台與終端通過動態配置的方式約定終端專用隨機接入資源的計算規則。

首先，基地台與終端預先存儲若干種終端專用隨機接入資源的計算規則及其編號，然後，基地台選擇其中的一條計算規則，並將所選計算規則的編號通過系統資訊或者終端專用信令通知給小區內的終端。

具體採用上述的哪種方式進行通用計算規則的約定可以根據實際需要進行確定，這樣的變化並不影響本發明的保護範圍。

步驟S502、當基地台發現當前工作頻點上授權用戶重新出現，或者當前工作頻點通道品質下降時，基地台決策需要執行頻譜切換過程，則計算終端頻譜切換過程中的專用隨機接入資源計算規則的通用控制參數，並根據計算得到的通用控制參數，生成頻譜切換命令。

在實際應用中，頻譜切換命令中至少包含目標工作頻點、專用隨機接入資源配置信息，以及通用控制參數。

其中，上述的通用控制參數是基地台基於其存儲的所有RRC連接態的終端的UE ID，以及專用隨機接入資源配置信息計算得到的。

步驟S503、基地台將該頻譜切換命令發送給終端。

基地台將頻譜切換命令發送給終端後，執行步驟S504。

步驟S504、基地台停止在源工作頻點的信號收發。

在此步驟之前，基地台已經通過步驟S503在源工作頻點向終端發送頻譜切換命令，通知終端停止在源工作頻點的信號收發，因此，在本步驟中，基地台直接在源工作頻點上釋放該終端所對應的小區。

步驟S505、基地台利用目標工作頻點恢復小區。

本步驟的處理中，基地台通過目標工作頻點恢復小區，從而完成小區的頻譜切換，為終端在目標工作頻點的接入做好準備。

步驟S506、終端收到頻譜切換命令後，離開源工作頻點，並執行與目標工作頻點的下行同步。

即終端根據所接收到的頻譜切換命令中所包含的目標工作頻點的資訊進行目標工作頻點的搜索。

步驟S507、終端收到頻譜切換命令後，利用步驟S501中所定義的通用計算規則，根據頻譜切換命令中所包含的專用隨機接入資源配置信息和通用控制參數，結合終端自身的UE ID，選擇相應的專用隨機接入資源。

其中，該專用隨機接入資源中包括專用隨機接入前導碼與專用隨機接入時頻資源。

具體的，上述的生成專用隨機接入資源的詳細過程參見本發明的後續實施例，在此不再贅述。

需要說明的是，步驟S506和步驟S507的順序可以調換，兩個步驟均是在步驟S503之後所進行的步驟，並且，步驟S506和步驟S507與步驟S504和步驟S505沒有必然的先後順序，相應步驟序號的添加只是為了方便說明，並不會限定本發明實施例的保護範圍。

步驟S508、終端在專用隨機接入時頻資源上向基地台發送專用隨機接入前導碼。

即終端在目標工作頻點執行非競爭隨機接入過程。

步驟S509、基地台收到終端發送的隨機接入前導碼之後，向終端發送隨機接入回應。

步驟S510、終端收到基地台的隨機接入回應之後，向基地台發送頻譜切換完成消息。

需要說明的是，上述的步驟S501、步驟S502以及步驟S507中所提及的UE ID的具體形式，包括但不限於以下形式：

形式一、終端在目標工作頻點上分配的UE ID，如C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier，小區無線網路臨時標識)。

形式二、終端在源工作頻點上分配的UE ID，如C-RNTI。

需要進一步指出的是，上述步驟S501、步驟S502、步驟S203以及步驟S507中，專用隨機接入資源的通用計算規則及其通用控制參數需要滿足使具有不同UE ID的終端選擇的專用隨機接入資源不同的要求。

需要說明的是，在CR系統中，對於採用基地台間接指定終端頻譜切換專用隨機接入資源的方法的情況，由於小區內的各終端的專用隨機接入資源計算規則、配置及控制參數是通用的，可採用一條小區公共 的頻譜切換命令觸發小區內的所有終端完成頻譜切換過程，從而，進一步降低頻譜切換命令傳輸延遲，降低CR系統的頻譜退還時間以及終端業務中斷時間，同時滿足授權用戶干擾保護與CR系統的業務連續性要求。

下面，本發明通過以下實施例來說明CR系統專用隨機接入資源的通用計算規則及相關的控制參數資訊的實現方式。

具體的，本實施例通過LTE系統中具體的處理過程說明LTE系統中基於UE ID的頻譜切換過程中專用隨機接入資源的通用計算規則及通用控制參數的實現形式。

在LTE系統中，所採用的UE ID可以為C-RNTI，其隨機接入前導碼可為preamble碼，其隨機接入時頻資源可為PRACH(PhysicalRandom Access Channel，物理隨機接入通道)資源。

首先，CR系統對第0號至第SFN _max號系統幀的PRACH通道進行排序，並依次編號。

其中，SFN _max為最大的系統幀編號(System Frame Number，SFN)。

排序的原則包括以下幾個方面：

(1)將PRACH通道按照系統幀編號昇冪排列。

(2)當存在相同系統幀編號的PRACH通道時，按照起始子幀號昇冪排列。

(3)當相同系統幀編號的PRACH通道同樣具有相同起始子幀號時，按照頻域映射位置昇冪排列。

其中，一個PRACH通道為CR系統終端執行一次隨機接入過程所需的最小時頻資源單位，假設PRACH通道編號為n _PRACH，第0號至第SFN _max號系統幀的PRACH通道總數為N _PRACH，則n _PRACH (0，1，…，N _PRACH)。

在完成上述的排序和編號操作後，CR系統對專用隨機接入前導碼(Dedicated Preamble)進行編號。

假設專用隨機接入前導碼編號為n _{Dedicated Preamble}，專用隨機接入前導碼總數為N _{Dedicated Preamble}，則n _{Dedicated Preamble} (0，1，…，N _{Dedicated Preamble})。

對專用隨機接入前導碼進行編號的原則是：專用隨機接入前導碼編號連續，且與專用隨機接入前導碼一一對應。

在實際應用中，一種簡單的實現方式是根據頻譜切換命令中專用隨機接入前導碼集合中專用隨機接入前導碼的順序依次編號。

基於上述的處理結果，結合前述的步驟進行具體處理流程的說明。

在前述的步驟S501中，基地台與終端通過協定靜態規定頻譜切換過程中目標工作頻點上基於C-RNTI的專用隨機接入資源的通用計算規則如下：小區內的終端首先根據專用隨機接入導頻碼總數N _{Dedicated Preamble}及專用隨機接入資源控制參數(例如RA週期，即RA_Cycle)，結合自身的C-RNTI，計算該終端的專用隨機接入資源，包括專用PRACH通道編號n _PRACH與專用隨機接入前導碼編號n _{Dedicated Preamble}約束條件，相應的計算公式如下： n _{Dedicated Preamble}=C-RNTI mod N _{Dedicated Preamble}。

其中，終端的專用隨機接入導頻碼總數N _{Dedicated Preamble}及控制參數(例如RA週期，即RA_Cycle)分別通過頻譜切換命令中包含的專用隨機接入資源配置參數及控制參數資訊獲取。

然後，終端需要根據上一步中計算的專用隨機接入資源約束條件選擇隨機接入資源：其中，專用PRACH通道(即前述的專用隨機接入時頻資源)為編號滿足約束條件的最早可用的PRACH通道，而專用隨機接入前導碼為編號滿足約束條件的隨機接入前導碼。

上述內容即在步驟S501中基地台與終端通過協定靜態規定終端專用隨機接入資源的通用計算規則。

在步驟S502中，CR系統的專用隨機接入資源配置信息為專用隨機接入導頻碼集合，專用隨機接入資源的通用控制參數為RA週期(RA_Cycle)。

特定終端在一個RA週期內僅進行一次基於專用隨機接入資源的隨機接入。

而在步驟S502中所提及的基地台基於其存儲的終端的UE ID(C-RNTI資訊)，以及專用隨機接入資源配置信息(專用隨機接入導頻碼集合)計算專用隨機接入資源的通用控制參數(RA週期RA_Cycle)的方式如下： 其中，N _{Dedicated Preamble}為專用隨機接入導頻碼總數。

通過上述處理，基地台計算得到專用隨機接入資源的通用控制參數(RA週期RA_Cycle)，並生成包含目標工作頻點、專用隨機接入資源配置信息(專用隨機接入導頻碼集合)，以及通用控制參數(RA週期RA_Cycle)的頻譜切換命令。

在步驟S503中，基地台將步驟S502中所生成的頻譜切換命令發送給CR系統終端，相應的頻譜切換命令的結構如表1所述。

在實際的應用場景中，上述的頻譜切換命令中還可以包括目標工作頻點的無線資源配置信息，當然，這樣的資訊並不是必須的，如果頻譜切換命令中沒有包含無線資源配置消息，則終端可以利用源頻點上的無線資源配置作為其目標頻點上的無線資源配置。

在步驟S507中，CR系統終端收到頻譜切換命令後，利用頻譜切換命令中包含的專用隨機接入資源配置信息(專用隨機接入導頻碼集合)和通用控制參數(RA週期RA_Cycle)，並結合終端自身的UE ID(C-RNTI)，選擇相應的專用隨機接入資源，其具體的實現步驟包括：

(1)終端接收頻譜切換命令，存儲專用隨機接入資源配置信息(專用 隨機接入導頻碼集合)和通用控制參數(RA週期RA_Cycle)。

(2)終端計算專用隨機接入導頻碼集合中的專用隨機接入導頻碼總數N _{Dedicated Preamble}。

(3)終端利用步驟S501中預先約定的計算規則，根據專用隨機接入導頻碼總數N _{Dedicated Preamble}及專用隨機接入資源控制資訊(RA週期RA_Cycle)，結合其C-RNTI，計算專用隨機接入資源，包括其專用隨機接入前導碼及專用隨機接入的PRACH時頻資源。

與現有技術相比，本發明實施例所提出的技術方案具有以下優點：通過應用本發明實施例所提出的技術方案，在感知無線電系統中，基地台通過頻譜切換命令指定終端在頻譜切換過程中所需要應用的目標工作頻點上的專用隨機接入資源，終端基於該專用隨機接入資源在目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程，完成與目標工作頻點的上行同步，並將頻譜切換完成消息發送給CR系統基地台。由於不同的終端之間的專用隨機接入資源是無衝突的，因此，在頻譜切換過程中，終端在搜索到目標工作頻點之後，在目標工作頻點利用專用隨機接入資源執行非競爭隨機接入過程，可以減小目標工作頻點上的隨機接入失敗概率及延遲，從而，降低頻譜切換失敗概率與UE業務中斷時間，提高CR系統的用戶體驗。

為了實現本發明實施例的技術方案，本發明實施例還提供了一種基地台，應用於感知無線電系統中，其結構示意圖如圖6所示，至少包括：決策模組61，用於根據當前情況，決策是否需要執行頻譜切換過程；發送模組62，用於在所述決策模組61決策需要執行頻譜切換過程時，通過頻譜切換命令，將目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息通知給所述感知無線電系統中的終端；處理模組63，用於與所述終端通過所述專用隨機接入資源信息所對應的資源，在所述目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程；接收模組64，用於在所述處理模組63完成所述非競爭隨機接入過程後，接收所述終端發送的頻譜切換完成消息。

在具體的處理場景中，所述決策模組61，具體用於在當前工作頻點上授權用戶重新出現，或者當前工作頻點通道品質下降時，決策需要執行頻譜切換過程；所述發送模組62，具體用於生成頻譜切換命令併發送給所述終端，所述頻譜切換命令中至少包含目標工作頻點，以及專用隨機接入資源信息。

在另一種具體的應用場景中，所述處理模組63，具體用於：接收所述終端在專用隨機接入時頻資源上向所述基地台發送專用隨機接入前導碼，並向所述終端發送隨機接入回應；其中，所述專用隨機接入時頻資源和所述專用隨機接入前導碼均為所述終端根據所述專用隨機接入資源信息所確定的資訊。

需要說明的是，對應前述的通過間接方式通知終端專用隨機接入資源的應用場景，上述的基地台，還包括約定模組65，用於在所述決策模組61決策需要執行頻譜切換過程之前，與所述終端預先約定頻譜切換過程中目標工作頻點上基於UE ID的專用隨機接入資源的通用計算規則。

另一方面，本發明實施例還提供了一種終端，應用於感知無線電系統中，其結構示意圖如圖7所示，具體包括：接收模組71，用於接收基地台發送的頻譜切換命令，確定目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息；處理模組72，用於通過所述接收模組71所接收到的專用隨機接入資源信息所對應的資源，在所述目標工作頻點上向所述基地台發起非競爭隨機接入過程；發送模組73，用於在所述處理模組72完成所述非競爭隨機接入過程後，向所述基地台發送頻譜切換完成消息。

在具體的處理場景中，所述接收模組71，具體用於：接收所述基地台發送的頻譜切換命令，所述頻譜切換命令中至少包含目標工作頻點，以及專用隨機接入資源信息；根據所述頻譜切換命令中所攜帶的資訊，確定目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息。

在實際的應用場景中，所述處理模組72，具體用於： 根據所述專用隨機接入資源信息確定專用隨機接入時頻資源和專用隨機接入前導碼；在專用隨機接入時頻資源上向所述基地台發送專用隨機接入前導碼；接收所述基地台發送的隨機接入回應。

需要說明的是，對應前述的通過間接方式通知終端專用隨機接入資源的應用場景，上述的終端還包括約定模組74，用於：在所述接收模組71接收所述基地台發送的頻譜切換命令之前，與所述基地台預先約定頻譜切換過程中目標工作頻點上基於UE ID的專用隨機接入資源的通用計算規則。

與現有技術相比，本發明實施例所提出的技術方案具有以下優點：通過應用本發明實施例所提出的技術方案，在感知無線電系統中，基地台通過頻譜切換命令指定終端在頻譜切換過程中所需要應用的目標工作頻點上的專用隨機接入資源，終端基於該專用隨機接入資源在目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程，完成與目標工作頻點的上行同步，並將頻譜切換完成消息發送給CR系統基地台。由於不同的終端之間的專用隨機接入資源是無衝突的，因此，在頻譜切換過程中，終端在搜索到目標工作頻點之後，在目標工作頻點利用專用隨機接入資源執行非競爭隨機接入過程，可以減小目標工作頻點上的隨機接入失敗概率及延遲，從而，降低頻譜切換失敗概率與UE業務中斷時間，提高CR系統的用戶體驗。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地瞭解到本發明實施例可以通過硬體實現，也可以借助軟體加必要的通用硬體平臺的方式來實現。基於這樣的理解，本發明實施例的技術方案可以以軟體產品的形式體現出來，該軟體產品可以存儲在一個非易失性存儲介質(可以是CD-ROM，U盤，移動硬碟等)中，包括若干指令用以使得一台電腦設備(可以是個人電腦，伺服器，或網路側設備等)執行本發明實施例各個實施場景所述的方法。

本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施場景的示意圖，附圖中的模組或流程並不一定是實施本發明實施例所必須的。

本領域技術人員可以理解實施場景中的裝置中的模組可以按照實施場景描述進行分佈於實施場景的裝置中，也可以進行相應變化位於不同於本實施場景的一個或多個裝置中。上述實施場景的模組可以合併為一個模組，也可以進一步拆分成多個子模組。

上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施場景的優劣。

以上公開的僅為本發明實施例的幾個具體實施場景，但是，本發明實施例並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明實施例的業務限制範圍。

Claims (22)

1. 一種感知無線電系統中的頻譜切換方法，包括：當感知無線電系統中的基地台決策需要執行頻譜切換過程時，所述基地台通過頻譜切換命令，將目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息通知給所述感知無線電系統中的終端；所述基地台在源工作頻點釋放當前小區，並在所述目標工作頻點恢復小區；所述基地台與所述終端通過所述專用隨機接入資源信息所對應的資源，在所述目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程；當所述非競爭隨機接入過程完成後，所述基地台接收所述終端發送的頻譜切換完成消息。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，當感知無線電系統中的基地台決策需要執行頻譜切換過程時，所述基地台通過頻譜切換命令，將目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息通知給所述感知無線電系統中的終端，具體包括：當感知無線電系統中的基地台決策需要執行頻譜切換過程時，所述基地台生成頻譜切換命令併發送給所述終端，所述頻譜切換命令中至少包含目標工作頻點，以及專用隨機接入資源信息。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，所述專用隨機接入資源信息，具體為：專用隨機前導碼序號與專用隨機接入時頻資源序號；或，專用隨機接入資源配置信息和通用控制參數。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，所述通用控制參數，具體為： 所述基地台基於自身存儲的所有無線資源控制RRC連接態的終端的小區標識UE ID，以及專用隨機接入資源配置信息所計算得到的。
5. 根據申請專利範圍第3項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，當所述專用隨機接入資源信息，具體為專用隨機接入資源配置信息和通用控制參數時，所述基地台決策需要執行頻譜切換過程之前，還包括：所述基地台與所述終端預先約定頻譜切換過程中目標工作頻點上基於UE ID的專用隨機接入資源的通用計算規則。
6. 根據申請專利範圍第5項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，所述基地台與所述終端預先約定頻譜切換過程中目標工作頻點上基於UE ID的專用隨機接入資源的通用計算規則的方式，具體為通過協定靜態約定，或通過動態配置的方式約定。
7. 根據申請專利範圍第1至6項中任一項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，所述UE ID，具體包括：所述終端在目標工作頻點上分配的UE ID；或，所述終端在源工作頻點上分配的UE ID。
8. 一種基地台，應用於感知無線電系統中，包括：決策模組，用於根據當前情況，決策是否需要執行頻譜切換過程；發送模組，用於在所述決策模組決策需要執行頻譜切換過程時，通過頻譜切換命令，將目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息通知給所述感知無線電系統中的終端；處理模組，用於在源工作頻點釋放當前小區，並在所述目標工作頻點恢復小區，進而與所述終端通過所述專用隨機接入資源信息所對應的資源，在所述目標工作頻點上執行非競爭隨機接入過程；接收模組，用於在所述處理模組完成所述非競爭隨機接入過程後，接收所 述終端發送的頻譜切換完成消息。
9. 根據申請專利範圍第8項所述之基地台，其中，所述發送模組，具體用於：在所述決策模組決策需要執行頻譜切換過程時，生成頻譜切換命令併發送給所述終端，所述頻譜切換命令中至少包含目標工作頻點，以及專用隨機接入資源信息。
10. 根據申請專利範圍第8項所述之基地台，其中，還包括約定模組，用於：在所述決策模組決策需要執行頻譜切換過程之前，與所述終端預先約定頻譜切換過程中目標工作頻點上基於UE ID的專用隨機接入資源的通用計算規則。
11. 一種感知無線電系統中的頻譜切換方法，包括：所述感知無線電系統中的終端接收基地台發送的頻譜切換命令，確定目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息；所述終端通過所述專用隨機接入資源信息所對應的資源，在所述目標工作頻點上向所述基地台發起非競爭隨機接入過程；當所述非競爭隨機接入過程完成後，所述終端向所述基地台發送頻譜切換完成消息。
12. 根據申請專利範圍第11項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，所述感知無線電系統中的終端接收基地台發送的頻譜切換命令，確定目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息，具體包括：所述終端接收所述基地台發送的頻譜切換命令，所述頻譜切換命令中至少包含目標工作頻點，以及專用隨機接入資源信息；所述終端根據所述頻譜切換命令中所攜帶的資訊，確定目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息。
13. 根據申請專利範圍第11或12項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方 法，其中，所述專用隨機接入資源信息，具體為：專用隨機前導碼序號與專用隨機接入時頻資源序號；或，專用隨機接入資源配置信息和通用控制參數。
14. 根據申請專利範圍第13項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，所述通用控制參數，具體為：所述基地台基於自身存儲的所有RRC連接態的終端的UE ID，以及專用隨機接入資源配置信息所計算得到的。
15. 根據申請專利範圍第13項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，當所述專用隨機接入資源信息，具體為專用隨機接入資源配置信息和通用控制參數時，所述終端接收所述基地台發送的頻譜切換命令之前，還包括：所述終端與所述基地台預先約定頻譜切換過程中目標工作頻點上基於UE ID的專用隨機接入資源的通用計算規則。
16. 根據申請專利範圍第15項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，所述終端與所述基地台預先約定頻譜切換過程中目標工作頻點上基於UE ID的專用隨機接入資源的通用計算規則的方式，具體為通過協定靜態約定，或通過動態配置的方式約定。
17. 根據申請專利範圍第14項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，所述UE ID，具體包括：所述終端在目標工作頻點上分配的UE ID；或，所述終端在源工作頻點上分配的UE ID。
18. 根據申請專利範圍第15項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，所述UE ID，具體包括：所述終端在目標工作頻點上分配的UE ID；或， 所述終端在源工作頻點上分配的UE ID。
19. 根據申請專利範圍第16項所述之感知無線電系統中的頻譜切換方法，其中，所述UE ID，具體包括：所述終端在目標工作頻點上分配的UE ID；或，所述終端在源工作頻點上分配的UE ID。
20. 一種終端，應用於感知無線電系統中，包括：接收模組，用於接收基地台發送的頻譜切換命令，確定目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息；處理模組，用於通過所述接收模組所接收到的專用隨機接入資源信息所對應的資源，在所述目標工作頻點上向所述基地台發起非競爭隨機接入過程；發送模組，用於在所述處理模組完成所述非競爭隨機接入過程後，向所述基地台發送頻譜切換完成消息。
21. 根據申請專利範圍第20項所述之終端，其中，所述接收模組，具體用於：接收所述基地台發送的頻譜切換命令，所述頻譜切換命令中至少包含目標工作頻點，以及專用隨機接入資源信息；根據所述頻譜切換命令中所攜帶的資訊，確定目標工作頻點上的專用隨機接入資源信息。
22. 根據申請專利範圍第20項所述之終端，其中，還包括約定模組，用於：在所述接收模組接收所述基地台發送的頻譜切換命令之前，與所述基地台預先約定頻譜切換過程中目標工作頻點上基於UE ID的專用隨機接入資源的通用計算規則。