专利名称：一种认知lte系统中crb资源的动态组合和分配方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种认知长期演进(Long-Term Evolution,LTE)系统中认知资源块(Cognitive Resource Block,CRB)资源的动态组合和分配方法。本发明针对认知长期演进LTE系统中的面向不同业务类型，提出灵活的认知资源块CRB资源的动态组合和分配方法，满足不同业务类型时频资源的需求。本发明可充分挖掘认知长期演进LTE系统中可用的频谱空洞资源，从时间和频率两个维度动态按需组合为CRB资源，为高效利用认知长期演进LTE系统中的时频资源提供技术支持。
背景技术：
长期演进LTE系统中主要采用了正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)。在频域内将给定的信道分成多个正交子载波，在每个子载波上分别调至信号，并且个子载波并行传输。在长期演进LTE系统中，由于资源是以时间和频率二维出现的，因此，资源管理和分配方法变得十分复杂，尤其是可用频谱带宽较大的时候，既要考虑资源分配的灵活性，又要考虑相干带宽的大小等要求。长期演进LTE系统规定，一个子帧在时间上的长度为1ms，由两个相等时隙组成，每个时隙的时间长度为0. 5ms。 一个资源单元含有一个OFDM符号，其资源表示方法是定义一个基本的资源块(Resource Block，RB)，然后以资源块RB为单位进行资源分配。正交频分多址技术(OFDM Access, 0FDMA)，是在OFDM技术的基础上发展而来，是一种利用OFDM技术对信道进行子载波化后， 在各个子载波上加载传输数据的多址接入技术，每个用户选择信道条件较好的子载波进行传输，可以获得频率上的分集增益。在当前长期演进LTE系统中采用OFDMA的资源分配机制十分灵活，可以根据用户的实际情况采取合适的方式动态分配子载波数量。近年来由于认知无线电技术可以感知无线环境获取当前授权频谱在时间或者频率上暂时不用的频谱空洞，通过择机的方式实现动态频谱接入，因此，可以有效改善当前频谱利用效率和高效保证用户服务质量。长期研究 LTE系统的目的是满足未来无线通信市场的更好的需求和更多的应用。移动通信网络实时动态变化，且随着微基站、微微基站中继站和家庭基站等设备的引入导致对于长期研究LTE 系统管理带来严峻挑战。系统内部小区间符合分布、频率资源、功率资源和系统间的干扰等都处于不断的变化中，因此运营商对于基站的控制和管理能难度日益加大，因此希望通过引入认知无线电技术，构成认知长期演进LTE系统。在认知长期演进LTE系统中，根据网络实际运行情况，可以自适应的调整网络参数、优化资源配置和降低运营成本和人工干预。因此，具有自配置、自优化功能认知技术写入LTE标准中，赋予网络本身更多的认知性、自主性和智能型。在认知无线网络中可以利用的频谱在时间和频率上都是不连续的，即通常所说多个认知终端感知所得的可以再利用的频谱存在异构性，因此，按照传统长期演进LTE系统中对于资源块RB的组合和分配思路，可以在认知长期演进LTE系统实现频谱资源在时间和频率上的最佳组合，形成认知资源块CRB资源，对于解决面向不同业务类型的资源请求和保证高效认知终端的服务质量具有绝对的吸引力。然而，当前在对于认知长期演进LTE系统的研究过程中，尤其是考察认知资源块CRB资源的动态自适应管理和分配过程中，尚缺乏对于认知资源块CRB资源的动态组合和分配方法的研究。中兴通讯股份有限公司的专利申请文件“用于长期演进系统的将资源单元映射到资源块的方法”(公开号CN 101399761A,申请号20071016^04. 6，申请日2007. 09. 27)公开一种基于固定的子载波分配的，用于长期演进系统的将资源单元映射到资源块的方法。该方法可以实现数据到物理子载波的映射。该方法存在的不足是，长期演进系统中的所有子载波是固定分配的，缺乏灵活性，不适合于认知LTE系统中动态资源分配。北京星河亮点通信软件有限责任公司的专利申请文件“利用认知技术降低LTE无线通信系统小区干扰的方法”(公开号CN 102098679A,申请号201110030375. 9，申请日 2011. 01. 27)公开一种基于新加入用户采用认知技术自主选择可用频谱资源降低LTE无线通信系统小区干扰的方法。该方法可以提高小区边缘用户的服务质量的同时有效改善系统的频谱利用率。该方法存在的不足是，只在频谱范畴实现基于认知技术的降低LTE无线通信系统小区干扰，不能从时间维度进一步优化资源利用率。另外上述两个方法均不能灵活的根据业务类型提供认知资源块CRB资源的动态组合方法，也不能根据业务类型为认知终端动态分配具有满足其性能要求的认知资源块CRB资源。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术不足，提出一种认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法。本发明针对认知LTE系统中面向多种业务类型，提出灵活的认知资源块CRB资源的动态组合和分配方法，满足不同业务类型时频资源的需求。本发明可充分挖掘认知长期演进LTE系统中可用的频谱空洞资源，从时间和频率两个维度动态按需组合为CRB资源，为高效利用认知长期演进LTE系统中的时频资源提供技术支持。本发明实现上述目的的具体思路是，首先，分布在基站控制的小区内的所有认知终端检测当前无线环境中的宽带频谱，经过基站信息处理模块分析获得当前可检测到的频谱利用状态信息，形成频谱测量报告；然后，基站搜集所有认知终端上报的频谱测量报告完成可用频谱进行子载波化处理，实现可用频谱载波化为多个可用子载波；随后，基站对子载波信息进行编号、排序和动态选取多个子载波组合形成认知资源块CRB资源；最后，基站依据多个认知终端向基站发出的业务请求，动态地为每个认知终端分配认知资源块CRB资源。本发明方法的具体步骤包括如下一种认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法，其步骤包括如下(1)认知终端频谱测量分布在基站控制的小区内的所有认知终端检测当前无线环境中的宽带频谱，经过基站信息处理模块分析获得当前可检测到的频谱利用状态信息，形成频谱测量报告，认知终端给基站上报频谱测量报告；(2)可用频谱载波化处理2a)基站搜集所有认知终端上报的频谱测量报告，获取相应的感知所得可用频谱信息的数据报文，采用载波化规则对可用频谱进行子载波化处理，实现可用频谱载波化为多个可用子载波；2b)基站采用时频二维数组依次存储可用子载波信息；(3) CRB资源动态组合3a)基站提取认知资源块CRB资源动态聚合的子载波信息，按照子载波编号方法， 对时频二维数组按照行向量频率和按照列向量时间进行子载波编号；3b)基站对于当前小区内的业务请求进行数据统计，将小区请求业务划分为时延敏感业务或带宽敏感业务类型，按照小区请求业务类型完成时频二维数组排序，更新排序后的时频二维数组；3c)基站依据当前小区实际业务类型，从更新后的时频二维数组动态选取满足业务量请求的多个子载波，多个子载波组合形成认知资源块CRB资源；G) CRB资源动态分配基站依据多个认知终端向基站发出的业务请求，动态地为每个认知终端分配认知资源块CRB资源。本发明与现有技术相比具有以下优点第一，本发明针对当前LTE系统中的子载波是固定分配的，缺乏灵活性问题，提出认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法，满足不同业务类型的需求。第二，本发明充分挖掘LTE系统中可用的频谱空洞资源，从时间和频率两个维度动态按需组合为CRB资源，为高效利用认知LTE系统中的时频资源提供技术支持。第三，本发明提出的认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法具有高度的灵活性，可以根据基站获得具体业务类型，实现按需认知资源块CRB资源动态分配。
图1为本发明的流程图；图2为本发明的时频二维数组示意图；图3为本发明的认知资源块CRB资源动态组合流程图；图4为本发明的认知资源块CRB资源动态分配流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做详细描述。参照附图1对本发明做进一步的描述。步骤1，认知终端频谱测量分布在基站控制的小区内的所有认知终端检测当前无线环境中的宽带频谱，经过基站信息处理模块分析获得当前可检测到的频谱利用状态信息，形成能够表征认知终端检测到的宽带频谱的有效参数，可以反映可用频谱信息的数据报文的频谱测量报告，认知终端上报频谱测量报告给基站。步骤2，可用频谱载波化处理基站搜集所有认知终端上报的频谱测量报告，获取相应的感知所得可用频谱信息的数据报文，采用载波化规则对可用频谱进行子载波化处理，实现可用频谱载波化为多个可用子载波。载波化规则具体是指在长期演进LTE标准的时频范围内，动态随机地把大块可用频谱资源划分为多个子载波或动态随机地把小块频谱载波聚合为多个子载波，实现可用频谱载波化为多个可用子载波的操作；多个子载波数量是由可用频谱资源大小与按照长期演进LTE标准的时频范围规定的每个子载波大小比值取整数得到的。可用频谱载波化为多条可用子载波后，基站采用时频二维数组标识和存储多条可用子载波信息，如附图2为本发明的时频二维数组示意图，其横坐标为行向量频率和纵坐标为列向量时间。在可用频谱载波化处理过程中，在长期演进LTE标准的时频范围内的动态随机子载波聚合规则，包括大块频谱载波化或小块频谱载波聚合的处理。长期演进LTE标准的时频范围可以定义为时间范围为最小Tmin和最大为Tmax ；频率范围为最小Fmin和最大Fmax的时频范围。然后，基站采用由认知长期演进LTE系统中频谱资源分布在小区中不同地理位置的认知终端感知所得可用频谱信息，在时间和频率维度上的记录信息构成的时频二维数组依次存储可用子载波信息。步骤3，CRB资源动态组合基站提取认知资源块CRB资源动态聚合的子载波信息，按照子载波编号方法， 对时频二维数组按照行向量频率和按照列向量时间进行子载波编号。子载波编号方法， 如附图2，是按照频率从低到高顺序，为所述的可用子载波从1开始依次增加编号为k = 1，. . . .，K或者按照时间从小到大顺序，为所述的可用子载波从1开始依次增加编号为s = 1，. . . .，S。附图3所示认知资源块CRB资源动态组合流程，基站对于当前小区内的业务请求进行数据统计，将小区请求业务划分为时延敏感业务或带宽敏感业务类型，按照小区请求业务类型完成时频二维数组排序，更新排序后的时频二维数组。具体排序方法是依据当前小区实际业务类型不同分别按照子载波编号后的时频二维数组的列向量时间或者行向量频率进行排序，具体是如果当前小区实际业务类型为时延敏感业务，基站对子载波编号后的时频二维数组，按照列向量时间由小到大进行子载波编号的排序。如果当前小区实际业务类型为带宽敏感业务，基站对子载波编号后的时频二维数组，按照行向量频率由低到高进行子载波编号的排序。最后，基站依据当前小区实际业务类型，从更新后的时频二维数组动态选取满足业务量请求的多个子载波，多个子载波组合形成认知资源块CRB资源。此处子载波选取方法是如果当前小区实际业务类型为时延敏感业务，基站从按照列向量时间由小到大进行子载波编号排序后的时频二维数组中，选取子载波编号构成具有时延特性的认知资源块CRB资源。如果当前小区实际业务类型为带宽敏感业务，基站从按照行向量频率由低到高进行子载波编号排序后的时频二维数组中，选取子载波编号构成具有带宽特性的认知资源块CRB资源。步骤4，CRB资源动态分配附图4描述认知资源块CRB资源动态分配流程，基站依据多个认知终端向基站发出的业务请求，动态地为每个认知终端分配认知资源块CRB资源。资源块CRB资源分配方法是如果认知终端向基站发出的业务请求为时延敏感业务，基站为其分配具有时延特性的认知资源块CRB资源。如果认知终端向基站发出的业务请求为带宽敏感业务，基站为其分配具有带宽特性的认知资源块CRB资源。
权利要求
1.一种认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法，其步骤包括如下(1)认知终端频谱测量分布在基站控制的小区内的所有认知终端检测当前无线环境中的宽带频谱，经过基站信息处理模块分析获得当前可检测到的频谱利用状态信息，形成频谱测量报告，认知终端给基站上报频谱测量报告；(2)可用频谱载波化处理2a)基站搜集所有认知终端上报的频谱测量报告，获取相应的感知所得可用频谱信息的数据报文，采用载波化规则对可用频谱进行子载波化处理，实现可用频谱载波化为多个可用子载波；2b)基站采用时频二维数组依次存储可用子载波信息；(3)CRB资源动态组合3a)基站提取认知资源块CRB资源动态聚合的子载波信息，按照子载波编号方法，对时频二维数组按照行向量频率和按照列向量时间进行子载波编号；3b)基站对于当前小区内的业务请求进行数据统计，将小区请求业务划分为时延敏感业务或带宽敏感业务类型，按照小区请求业务类型完成时频二维数组排序，更新排序后的时频二维数组；3c)基站依据当前小区实际业务类型，从更新后的时频二维数组动态选取满足业务量请求的多个子载波，多个子载波组合形成认知资源块CRB资源；G) CRB资源动态分配基站依据多个认知终端向基站发出的业务请求，动态地为每个认知终端分配认知资源块CRB资源。
2.根据权利要求1所述的一种认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法，其特征在于，步骤(1)所述的频谱测量报告，包括能够表征认知终端检测到的宽带频谱的有效参数，可以反映可用频谱信息的数据报文。
3.根据权利要求1所述的一种认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法，其特征在于，步骤2a)所述的载波化规则是指在长期演进LTE标准的时频范围内，动态随机地把大块可用频谱资源划分为多个子载波或动态随机地把小块频谱载波聚合为多个子载波，实现可用频谱载波化为多个可用子载波的操作；多个子载波数量是由可用频谱资源大小与按照长期演进LTE标准的时频范围规定的每个子载波大小比值取整数得到的。
4.根据权利要求1所述的一种认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法，其特征在于，步骤Ob)所述的时频二维数组，是由认知长期演进LTE系统中频谱资源分布在小区中不同地理位置的认知终端感知所得可用频谱信息，在时间和频率维度上的记录信息构成。
5.根据权利要求1所述的一种认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法，其特征在于，步骤3a)所述子载波编号方法是按照频率从低到高顺序，为所述的可用子载波从1开始依次增加编号；按照时间从小到大顺序，为所述的可用子载波从1开始依次增加编号。
6.根据权利要求1所述的一种认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法，其特征在于，步骤3b)所述排序方法是如果当前小区实际业务类型为时延敏感业务，基站对子载波编号后的时频二维数组， 按照列向量时间由小到大进行子载波编号的排序；如果当前小区实际业务类型为带宽敏感业务，基站对子载波编号后的时频二维数组， 按照行向量频率由低到高进行子载波编号的排序。
7.根据权利要求1所述的一种认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法，其特征在于，步骤3c)所述子载波选取方法是如果当前小区实际业务类型为时延敏感业务，基站从按照列向量时间由小到大进行子载波编号排序后的时频二维数组中，选取子载波编号构成具有时延特性的认知资源块CRB 资源；如果当前小区实际业务类型为带宽敏感业务，基站从按照行向量频率由低到高进行子载波编号排序后的时频二维数组中，选取子载波编号构成具有带宽特性的认知资源块CRB 资源；
8.根据权利要求1所述的一种认知LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法，其特征在于，步骤(4)所述资源块CRB资源分配方法是，如果认知终端向基站发出的业务请求为时延敏感业务，基站为其分配具有时延特性的认知资源块CRB资源；如果认知终端向基站发出的业务请求为带宽敏感业务，基站为其分配具有带宽特性的认知资源块CRB资源。
全文摘要
本发明公开一种认知长期演进LTE系统中CRB资源的动态组合和分配方法，其具体操作过程是，首先，分布在基站控制的小区内的所有认知终端检测当前无线环境中的宽带频谱，形成频谱测量报告；然后，基站搜集所有认知终端上报的频谱测量报告实现可用频谱载波化为多个可用子载波；随后，基站对子载波信息进行编号、排序和动态选取多个子载波组合形成认知资源块CRB资源；最后，基站依据多个认知终端向基站发出的业务请求，动态地为每个认知终端分配认知资源块CRB资源。本发明可充分挖掘认知长期演进LTE系统中可用的频谱空洞资源，从时间和频率两个维度动态按需组合为CRB资源，为高效利用认知长期演进LTE系统中的时频资源提供技术支持。
文档编号H04W72/04GK102413476SQ20121000164
公开日2012年4月11日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者刘伟, 刘勤, 张文柱, 张炎, 李建东, 李红艳, 李钊, 杨春刚, 盛敏, 马英红 申请人:西安电子科技大学