空闲频谱检测方法、装置及系统.pdf

本发明提供一种空闲频谱检测方法、装置及系统。其中，空闲频谱检测方法包括：次设备接收主设备基站的下行信号；根据所述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对所述下行信号进行解码，获得主设备的空闲频谱资源信息。上述空闲频谱的检测方法、装置及系统，通过对主设备的下行信号进行解码，可以准确高效地获得主设备的空闲频谱资源信息，有效地提高了频谱的利用率；同时，通过保证次设备的发射功率不超过主设备的发射功率或设置保护带等方式，较好地避免了次设备对主设备的干扰。

1、  一种空闲频谱检测方法，其特征在于，包括：
接收主设备基站的下行信号；
根据所述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对所述下行信号进行解码，获得所述主设备的空闲频谱资源信息。

2、  根据权利要求1所述的空闲频谱检测方法，其特征在于，所述接收主设备基站的下行信号的步骤之前包括：
扫描自身支持的频段，判断是否存在大于等于待发送的无线业务所占用的频段的自身空闲资源，若是，则在所述自身空闲资源发送待发送的无线业务，否则，接收所述主设备基站的下行信号。

3、  根据权利要求1所述的空闲频谱检测方法，其特征在于，所述根据所述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对所述下行信号进行解码，获得主设备的空闲频谱资源信息的步骤之后还包括：
根据所述主设备的空闲频谱资源信息传输无线业务。

4、  根据权利要求3所述的空闲频谱检测方法，其特征在于，所述根据所述主设备的空闲频谱资源信息传输无线业务的步骤之前包括：
获得各信道的信号强度信息和各信道能否正确解码所述主设备的资源分配信息，并确定发送无线业务的信道扫描优先级列表；或，
将存储的上一次找到的主设备的空闲频谱资源的信道作为当前优先扫描的信道；或，
统计每个信道找到主设备的空闲资源的次数，并根据次数的多少，确定发送无线业务的信道扫描优先级列表。

5、  根据权利要求4所述的空闲频谱检测方法，其特征在于，所述空闲频谱资源信息包括空闲时隙或空闲子载波或空闲正交码，根据所述主设备的空闲频谱资源信息传输无线业务包括：
根据空闲时隙或空闲子载波或空闲正交码设置保护带，并在所述保护带规定的范围内，使用所述主设备的空闲频谱资源传输次设备的无线业务。

6、  根据权利要求3所述的空闲频谱检测方法，其特征在于，所述根据所述主设备的空闲频谱资源信息传输无线业务包括：
根据所述主设备的空闲频谱资源信息以不超过接收的所述主设备的下行功率传输所述次设备的无线业务。

7、  一种空闲频谱检测装置，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收主设备基站的下行信号；
解码单元，用于根据所述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对所述下行信号进行解码，获得所述主设备的空闲频谱资源信息。

8、  根据权利要求7所述的空闲频谱检测装置，其特征在于，还包括：
判断单元，用于扫描自身支持的频段，判断是否存在大于等于待发送的无线业务所占用的频段的自身空闲资源；
传输单元，用于当所述判断单元判断存在大于等于待发送的无线业务所占用的频段的自身空闲资源时，根据所述自身空闲资源发送待发送的无线业务。

9、  根据权利要求8所述的空闲频谱检测装置，其特征在于，所述接收单元还用于当所述判断单元判断不存在大于等于待发送的无线业务所占用的频段的自身空闲资源时，接收所述主设备基站的下行信号。

10、  根据权利要求8所述的空闲频谱检测装置，其特征在于，还包括：
确定单元，用于在所述判断单元扫描完自身支持的频段后获得各信道的信号强度信息和各信道能否正确解码主设备的资源分配信息，并确定发送无线业务的信道扫描优先级列表；或，将存储的上一次找到的主设备的空闲频谱资源的信道作为当前优先扫描的信道；或，统计每个信道找到主设备的空闲资源的次数，并根据次数的多少，确定发送无线业务的信道扫描优先级列表；并将确定的信道扫描优先级列表或本次优先扫描的信道发送至传输单元。

11、  根据权利要求10所述的空闲频谱检测装置，其特征在于，所述传输单元还用于根据所述主设备的空闲频谱资源信息以不超过接收的主设备的下行功率传输无线业务。

12、  根据权利要求11所述的空闲频谱检测装置，其特征在于，所述主设备的空闲频谱资源信息包括空闲时隙或空闲子载波或空闲正交码，所述传输单元还用于根据空闲时隙或空闲子载波或空闲正交码设置保护带，并在所述保护带规定的范围内，使用主设备的空闲频谱资源传输无线业务。

13、  一种空闲频谱检测系统，其特征在于，包括：
基站，用于向主设备发送下行信号；
空闲频谱检测装置，用于接收所述基站向所述主设备发送的所述下行信号，并根据所述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对所述下行信号进行解码，获得所述主设备的空闲频谱资源信息。

14、  根据权利要求13所述的空闲频谱检测系统，其特征在于，所述空闲频谱检测装置包括：
接收单元，用于接收所述基站向所述主设备发送的所述下行信号；
解码单元，用于根据所述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对所述下行信号进行解码，获得所述主设备的空闲频谱资源信息。

空闲频谱检测方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种空闲频谱检测方法、装置及系统。
背景技术
随着通信技术的不断发展，无线通信技术也得到了快速的发展，但维持无线通信的可用频谱资源是有限的，随着无线应用的增多，无线频谱资源日益紧缺。因此，提高无线频谱利用率成为目前无线通信急需解决的重要问题之一。
目前，各国的无线频谱都是按照固定的分配方式，将频谱分割为一段段互不重叠的频段，并分配给特定的运营商以开展特定的无线应用，这些获得了无线频谱的设备称之为授权设备。频谱测量结果显示，按照这种分配方式，无线频段并没有被100％利用，在特定的时间，特定的地点，只有少量的频谱被利用。因此，近几年来，人们提出了机会频谱接入的机制，或者称为认知无线电，在这种机制中，将获得了授权频段使用权的设备称为主设备，没有获得授权频段的设备称为次设备，当次设备检测没有被主设备所占用的空闲频率资源时，利用所检测到的空闲频谱资源实现次设备之间的无线通信。
现有的获知空闲频谱的方法主要是采用检测的方法，例如能量检测，匹配滤波器检测等，但发明人在实施上述技术方案中发现：上述检测方法存在一些缺陷，例如由于上述检测方法受限于设备的能力，检测的精度有限。为了提高检测精度，一般会增加检测时间，而检测时间的增加会使次设备在可用频谱变化频率比较快的情况下，无法检测到频谱的实时变化，从而丧失检测到空闲频谱的机会。另外，上述检测方法很难估计空闲频谱的空闲时间，因而，有可能在空闲频谱被主设备占用之前，次设备就释放了空闲频谱，从而降低了频谱利用率，或者在空闲频谱被主设备占用后，而次设备还没有退出，从而对主设备造成干扰。采用上述检测方法，很难利用如时分多址接入(TDMA)系统的空闲时隙、频分多址接入(FDMA)系统的空闲频谱或者码分多址接入(CDMA)系统的空闲码等资源；另一方面，在蜂窝无线通信系统中，无线资源的分配由基站决策，并通知主设备，告知主设备基站会在占用哪些时间段的哪一部分频谱资源发送下行信号，也会告知主设备，主设备将采用哪一部分频谱资源发送上行信号，而上述信息在现有方案中，没有被次设备有效地利用。
发明内容
本发明目的在于提供一种空闲频谱检测方法、装置及系统，以通过对主设备的下行信号进行解码，获得主设备的空闲频谱资源信息，从而有效地提高频谱的利用率。
根据本发明的一方面，提供一种空闲频谱检测方法，该方法包括：
接收主设备基站的下行信号；
根据所述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对所述下行信号进行解码，获得所述主设备的空闲频谱资源信息。
根据本发明的另一方面，提供一种空闲频谱检测装置，该装置包括：
接收单元，用于接收主设备基站的下行信号；
解码单元，用于根据所述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对所述下行信号进行解码，获得所述主设备的空闲频谱资源信息。
根据本发明的再一方面，提供一种空闲频谱检测系统，该系统包括：
基站，用于向主设备发送下行信号；
空闲频谱检测装置，用于接收所述基站向所述主设备发送的所述下行信号，并根据所述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对所述下行信号进行解码，获得所述主设备的空闲频谱资源信息。
上述空闲频谱检测方法、装置及系统，通过对主设备的下行信号进行解码，可以准确高效地获得主设备的空闲频谱资源信息，因而可以有效地提高频谱的利用率。
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明实施例的技术方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明空闲频谱检测方法实施例一的流程图；
图2为本发明协作传输过程实施例的示意图；
图3为本发明空闲频谱检测方法实施例二的流程图；
图4为本发明空闲频谱检测装置实施例的结构示意图；
图5为本发明空闲频谱检测系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明空闲频谱检测方法实施例一的流程图，该方法包括：
步骤101、次设备扫描自身支持的频段；
该步骤为可选步骤，当次设备有无线业务需求时，首先要搜索自身物理可支持的频段；
步骤102、判断是否存在大于等于待发送的无线业务所占用的频段的自身空闲资源，若是，执行步骤103，否则，执行步骤104；
假设此实施例中所用的频段为最小频段；当然除最小频段外的其他可支持无线业务的频段均可；
步骤103、在该自身空闲资源发送待发送的无线业务；
上述步骤102和步骤103均为可选步骤，次设备在搜索完自身可支持的频段后，判断是否存在大于等于待发送的无线业务所占用的最小频段的空闲资源，若存在，则在空闲频道发送无线业务，否则接收主设备基站的下行信号；
步骤104、次设备接收主设备基站的下行信号；
此处的主设备包括非空闲频段主设备和空闲频段主设备；
步骤105、根据上述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对上述下行信号进行解码，获得主设备的空闲频谱资源信息；
上述空闲频谱资源信息包括时隙空闲的信息、时频资源空闲的信息、空闲多长时间的信息等等；上述次设备可以利用存储在内部的或者来自主设备基站的下行信号，确定无线资源分配的最小单位，例如在802.16系统中，最小分配单位为1帧；
步骤106、次设备根据上述主设备的空闲频谱资源信息传输无线业务。
该步骤为可选步骤，在执行该步骤之前，次设备可以确定优先扫描的信道列表，确定方法包括：获得各信道的信号强度信息和各信道能否正确解码主设备的资源分配信息，并据此确定发送无线业务的信道扫描优先级列表；或，将存储的上一次找到的主设备的空闲频谱资源的信道作为本次优先扫描的信道；或，统计每个信道找到主设备的空闲资源的次数，并根据次数的多少，确定发送无线业务的信道扫描优先级列表；按照上述确定的信道扫描优先级列表或优先扫描的信道顺序可以较好地降低业务的发送时延；
为了避免次设备对同信道的其他主设备产生干扰，可以进一步限制次设备的最大发射功率；次设备的最大发射功率可以设置为固定值，也可以动态设置。下面给出一种次设备最大发射功率的动态设置方法，该方法的基本思想是次设备的最大发射信号不能超过主设备的覆盖范围。假设次设备接收到的主设备下行功率为x dBm，则可以设置次设备的最大发射功率为(x-y)dBm，其中，y为冗余量，缺省值为0，即设置次设备的最大发射功率等于次设备接收到的主设备的下行功率；另外一种次设备最大发射功率的设置方法是次设备的最大发射功率固定比主设备的最大发射功率低若干dB；
为了避免次设备在使用主设备的空闲时隙或者空闲子载波或者空闲正交码时对主设备造成干扰，要求次设备要留有足够的保护带，保护带根据所使用的无线资源，可以是保护时间、保护频带或者保护码，保护带的大小与次设备和主设备之间同步的精度、主设备的最大传输时延、次设备无线信号频谱模版等有关。假设主设备采用了OFDM调制方式，而次设备也采用了相同参数的OFDM调制方式，则在保证次设备和主设备的定时和频率校准精度达到一定值时，次设备可以使用主设备空闲的子载波，且理想情况下，可以没有保护带。
另外，上述主设备和次设备可以为同一终端所实施的不同业务，也可以均为多模设备。对于同一终端所实施的不同业务，例如，一个微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMax)/无线保真(Wireless Fidelity，WiFi)的双模终端，终端接收WiMax的下行信号，根据WiMax的下行广播MAP消息，获得WiMax系统在一帧内的资源占用情况，然后利用一帧中WiMax系统的空闲时频资源，传输WiFi的信号；对于主设备和次设备均为多模设备的情况，例如包括一个主设备的收发信机和一个次设备的收发信机；本实施例所采用的次设备可以是一个采用了软件定义无线电(Soffware Defined Radio，SDR)或者认知无线电(Cognitive radio，CR)的无线设备，该设备可以根据实际的需要，调整收发信机到对应的模式接收和发送。
上述空闲频谱检测方法可以应用到很多场景，例如一个GSM的终端，可以在GSM系统的空闲时隙，向与临近的其他终端传输文本或者图片；另外一种典型应用为协作传输，例如在系统的空闲时隙，第一终端向第二终端传输无线信号，如图2所示，图中Tx表示发送，Rx表示接收，Tx之后连接的是发送信息的客体，Rx之后连接的是接收信息的主体，例如TxMS2表示发送给第二终端的数据，RxMS2表示第二终端接收数据，基站(BS)通过信道分别发送给第二终端和第一终端的数据，第二终端和第一终端分别接收各自的数据，但在存在第一终端可以发射给第二终端信息的空闲(idle)信道时，第一终端发送信息给第二终端，第二终端则利用第一终端的空闲频谱资源接收该信息。
上述空闲频谱的检测方法，通过对主设备的下行信号进行解码，可以准确高效地获得主设备的空闲频谱资源信息，有效地提高了频谱的利用率；同时，通过保证次设备的发射功率不超过主设备的发射功率或设置保护带等方式，较好地避免了次设备对主设备的干扰。
如图3所示，为本发明空闲频谱检测方法实施例二的流程图，该方法包括：
步骤201、接收非空闲频段主设备的下行信号；
当次设备业务有无线业务需求时，首先搜索自身支持的频段，如果存在大于等于所要发送的无线业务所占用的频段的自身空闲频段，则在所确定的自身空闲频段，进行无线业务的传输；如果没有，则接收非空闲频段主设备的下行信号，从中获得该信道的主设备的无线资源分配情况；
步骤202、寻找空闲资源，判断是否找到可用空闲资源，若是，则执行步骤203，否则执行步骤204；
次设备可以按照检测到的非空闲频段的信道的信号的强度，依次从最高信号强度的信道到最低信号强度的信道，接收对应信道的下行信号，如果能够正确接收对应信道主设备的无线资源频谱分配的消息，则从中寻找空闲资源，直到找到可用空闲资源，该步骤和本发明空闲频谱检测方法实施例一中的步骤105寻找空闲资源的方法相同，在此不赘述；或，
次设备可以按照检测到的非空闲频段的信道的信号的强度，依次从最低信号强度的信道到最高信号强度的信道，如果能够正确接收对应信道主设备的无线资源频谱分配的消息，接收对应信道的下行信号，寻找空闲资源，直到找到可用空闲资源；或，
次设备按照随机的顺序，选择非空闲信道，接收对应信道的主设备下行信号，寻找空闲资源，直到找到可用空闲资源；
步骤203、利用所获得的无线资源，进行无线业务的传输；
如果存在能够支持待发送无线业务的空闲的无线资源，包括空闲的时隙、空闲的子载波、空闲的正交码等无线资源，则利用所获得的无线资源，进行无线业务的传输；
步骤204、放弃本次无线业务传输请求。
如果不能正确接收对应信道的主设备的无线资源分配消息，或者找完所有的信道也没有找到空闲资源，则放弃本次无线业务传输请求。
上述空闲频谱的检测方法，通过对主设备的下行信号进行解码，可以获得包括空闲的时隙、空闲的子载波或空闲的正交码等无线资源进行无线业务的传输，从而有效地提高了频谱的利用率。
图4所示，为本发明空闲频谱检测装置实施例的结构示意图，该装置包括：接收单元11，用于接收主设备基站的下行信号；解码单元12，用于根据上述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对上述下行信号进行解码，获得上述主设备的空闲频谱资源信息。
其中，上述空闲频谱检测装置可以为次设备，该装置还可以包括：判断单元13，用于扫描自身支持的频段，判断是否存在大于等于待发送的无线业务所占用的频段的自身空闲资源；传输单元15，用于当上述判断单元13判断存在大于等于待发送的无线业务所占用的频段的自身空闲资源时，根据上述自身空闲资源发送待发送的无线业务。另外，当不存在大于等于待发送的无线业务所占用的频段的自身空闲资源时，由上述接收单元11接收上述主设备基站的下行信号。
为了降低业务发送时延，上述装置还可以包括：确定单元14，用于在所述判断单元13扫描完自身支持的频段后获得各信道的信号强度信息和各信道能否正确解码主设备的资源分配信息，并确定发送无线业务的信道扫描优先级列表；或，将存储的上一次找到的主设备的空闲频谱资源的信道作为当前优先扫描的信道；或，统计每个信道找到主设备的空闲资源的次数，并根据次数的多少，确定发送无线业务的信道扫描优先级列表；并将确定的信道扫描优先级列表或本次优先扫描的信道发送至传输单元15。
进一步地，上述传输单元15还可以用于根据上述主设备的空闲频谱资源信息以不超过接收的主设备的下行功率传输无线业务。当上述空闲频谱资源信息包括空闲时隙或空闲子载波或空闲正交码时，上述传输单元15还可以用于根据空闲时隙或空闲子载波或空闲正交码设置保护带，并在上述保护带规定的范围内，使用主设备的空闲频谱资源传输无线业务。
上述空闲频谱的检测装置，利用判断单元对次设备可支持的频段进行扫描，当未找到可利用的空闲频谱资源时，通过接收单元接收主设备基站的下行信号，并利用解码单元对主设备的下行信号进行解码，从而可以获得主设备的空闲频谱资源信息，因而有效地提高了频谱的利用率；同时，在利用传输单元传输无线业务之前，次设备还利用确定单元确定信道扫描优先级列表或本次优先扫描的信道，较好地降低了业务发送时延；另外，传输单元还可以用于对次设备的发射功率或保护带进行相关设置，较好地降低了次设备对主设备的干扰。
如图5所示，为本发明空闲频谱检测系统实施例的结构示意图，该系统包括：基站2，用于向主设备发送下行信号；空闲频谱检测装置1，用于接收上述基站向上述主设备发送的上述下行信号，并根据上述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对上述下行信号进行解码，获得上述主设备的空闲频谱资源信息。
其中，上述空闲频谱检测装置1可以包括接收单元11和解码单元12，上述接收单元11用于接收上述基站向主设备发送的下行信号；解码单元12用于根据上述下行信号中用于标识主设备资源分配信息的标识信息对上述下行信号进行解码，获得上述主设备的空闲频谱资源信息。
上述空闲频谱检测系统，通过对次设备对主设备的下行信号进行解码，可以准确高效地获得主设备的空闲频谱资源信息，因而可以有效地提高频谱的利用率。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。