[发明专利]一种CPC发送、接收方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种CPC发送、接收方法及其设备。

背景技术

随着移动通信事业的快速发展，日益增长的宽带无线通信需求与有限的频谱资源之间的矛盾日趋明显，虽然在LTE（Long Term Evolution，长期演进）系统已采用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出）等技术来提高频谱利用率，但是这些并不能从根本上解决频谱资源短缺的问题。随着移动业务的飞速发展，电信运营商将面临更严峻的频谱资源短缺的问题。另一方面，一些无线通信系统的频谱使用在时间和地域上几乎空闲，如对于广播电视频段，由于数字传输能极大的提高传输容量，因此随着广播电视系统从模拟传输向数字传输的发展，使得很多广播电视频段长期处于空闲状态，浪费了宝贵的无线资源。而其它很多无线通信系统也被证明其频谱并未被得到充分利用。

为解决频谱资源短缺的问题，认知无线电（Cognitive Radio，CR）技术已经被广泛的关注。认知无线电是智能无线通信系统，通过频谱感知获得当前位置可使用的空闲频段资源，并能机会性的使用空闲频段，从而提高频谱使用效率，缓解频谱资源紧张的局面。认知无线电能感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，通过实时改变某些操作参数（比如传输功率、载波频率和调制技术等），使其内部状态适应接收到的无线信号统计特性变化，以达到以下目的：（1）任何时间、任何地点的高度可靠通信；（2）对频谱资源的有效利用。

为了达到以上目的，认知无线电通过认知环来完成整个认知过程，如图1所示，包括如下三个步骤：（1）频谱感知；（2）频谱分析；（3）频谱决策。其中，频谱感知是通过对输入的RF（Radio Frequency，射频）激励信号的分析，完成对空闲频谱的检测；而频谱分析则是根据频谱感知的结果和对其它无线输入信号的分析，完成信道状态信息的估计和信道容量的预计；频谱决策是根据频谱感知得到的空闲频谱资源和频谱分析的结果，获得最后频谱使用的决策，这种决策包括频点、带宽、发射功率、调制方式等的决策。

在现有认知无线电技术中，除了通过频谱感知来获得空闲频谱信息，还可以通过访问数据库的方法获取可用频谱资源。数据库中存储有各个区域空闲的频谱资源等信息，认知无线电系统通过上报自身地理位置信息，可以访问查询所处区域可用的频谱信息。

现有的无线规则是为不同的业务固定划分频段，比如广播业务的频率分布于中频（MF），高频（HF），甚高频（VHF），或者低的特高频（UHF），而移动业务的频率分布于高的特高频（UHF），超高频（SHF）。在某频段上授权工作的系统称之为授权系统，但授权系统可能并不会完全使用整个分配的频段，从而使很多频段处于空闲。认知无线电系统机会性的使用空闲频谱资源，其示意图可以如图2所示。

认知导频信道（Cognitive Pilot Channel，CPC）在标准化组织ETSI（European Telecommunication Standards Institute，欧洲电信标准协会）中有所研究。该信道通过携带认知导频信道内容（CPC Content），为该信道覆盖区域的认知无线电系统/设备提供认知相关信息，其示意图可以如图3所示，包括可用的空闲频点信息、可用频点上的频谱相关政策、该区域存在的运营商、存在的接入技术、每个接入技术工作的频点等。认知导频信道接收端通过监听认知导频信道，根据接收到的认知导频信道内容来获取该区域的认知相关信息，比如可用的空闲频点信息、可用频点上的频谱相关政策等信息。

认知导频信道的提出的主要作用包括：

1）在启动阶段为终端提供支持

在动态频谱使用异构网络环境中，终端在接入网络之前要寻找一个无线电接入技术网络，由于异构网络动态的频谱使用方式，终端需要耗费很多的功率和时间开销来搜索网络。通过带外认知导频信道（Out-of-band CPC）提供当前区域可用的无线接入技术相关参数，从而能辅助终端快速找到接入网络。

2）支持第二频谱的使用

认知无线电系统在建立通信链路前需要检测当前区域的空闲频谱，当需要检测的频带比较宽时，这也需要消耗很多的功率和时间。通过带外认知导频信道可以为认知无线电系统提供当前区域可用的空闲频谱资源，也可以辅助频谱感知以降低频谱感知的开销。

3）支持无线资源的优化