WO2013127355A1 - 一种无线环境地图信息搜集的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线环境地图信息搜集的方法和系统，方法包括：无线环境地图（REM）系统通知固定点测量设备和/或移动点测量设备进行REM测量；REM系统根据固定点测量设备和/或移动点测量设备上报的测量数据进行环境评估，得到REM信息。本发明通过固定点测量设备和移动点测量设备相结合的方法，可以充分获取到各个区域的信号状况，从而使网络侧能全面获知环境状况，提高了资源重配的可靠性和准确度，进而也提高了资源利用率。

Description

一种无线环境地图信息搜集的方法和系统 技术领域

本发明涉及无线通信领域， 尤其涉及一种无线环境地图信息搜集的方 法和系统。 背景技术

在认知无线电系统（ CRS , Cognitive Radio System )中涉及到多种应用 场景， 在国 际移动通信频段 ( IMT-Bands , International Mobile Telecommunication Bands ) 系统中的主要应用场景有：

1 )传统无线接入技术（RAT, Radio Access Technology )的频谱重整或 替换，在传统技术的频段上布局新技术，如在现有全球移动通信系统（ GSM, Global System for Mobile communication )技术所使用的频带上布局长期演 进 ( LTE, Long Term Evolution )技术；

2 )无线系统资源的优化， 不同无线接入技术资源的借用， 如通用移动 通信系统 ( UMTS, Universal Mobile Telecommunication System ) 当前业务 过多、 资源紧张， 可以向同一基站上或者区域上相邻的业务较少、 资源有 空闲的 GSM技术进行资源借用，使用 GSM的空闲频谱资源为 UMTS服务；

3 )在现有的区域上布局新的 RAT或者进行系统升级， 如将 UMTS升 级到高速分组接入（HSPA, High Speed Packet Access )技术；

4 ) 多种制式间资源的协商使用， 如时分双工 （TDD , Time Division Duplex )和频分双工 （FDD, Frequency Division Duplex ) 间资源的十办商使 用等等。

除了在 IMT-Band系统， 现有 TV系统中由于模拟电视向数字电视的转 变， 许多模拟电视的频段现在已经不使用或者使用率降低（如在某段时间 内广播频段上都没有电视信号占用）， 进而部分频谱资源可以被无线通信使 用， 这些 TV空闲频谱资源 （TVWS, TV White Space )既可以应用在大范 围的无线通信（如基站和移动终端的通信），也可以应用在短距离的通信（如 室内通信）等。 无论是 IMT-Band系统内还是 TVWS的资源利用， 都要确 保原系统或者主用户系统不被干扰， 且要使频谱资源的利用率高。 对此就 要清楚无线环境状况， 对无线环境进行评估， 无线环境地图 （REM, Radio Environment Map )就是针对无线环境进行的测量评估， 得到地理环境的位 置和传输信息。 网络侧在进行资源重配时， 借助 REM就可以对资源分配的 范围、 发射功率、 天线的角度等参数进行配置， 从而可以优化网络性能。

无线环境地图主要是 REM 系统利用具有测量能力的设备搜集的测量 数据信息对无线环境进行评估， 从而获得整个区域的干扰等级和传输模型 等环境状况。 REM 系统的框图如图 1 所示， 包括 REM管理模块（REM Manager )和 REM存储和获耳 4莫块（ REM SA, REM Storage and Acquisition ), REM系统负责搜集和评估测量数据，不同 RAT的终端和基站进行测量数据 的上报。 重配实体或中心控制节点在网络需要资源重配时， 如业务负荷过 高， 从 REM系统获取无线环境信息进行重配。 所述重配实体或中心控制节 点是认知无线电系统中执行资源决策重配的逻辑实体。 但由于具有测量能 力设备的移动性以及其测量能力的差异性， 在不同区域测量能力设备的密 度就会有较大差别， 进而上报的 REM数据信息量也会不同， 如： 在市中心 区域具有的测量能力设备就比较多， 可以上报的数据信息也会很多， 信息 量相对充足， 但对 REM的环境评估来说可能会有信息冗余； 而在郊区或者 农村区域， 测量能力设备就相对较少， 进而所测量上报的数据就会减少， 对环境评估可能就会有较大误差， 并不能真实反映无线环境， 从而影响到 最终的资源重配， 对相邻区域造成干扰等。 发明内容

有鉴于此， 本发明实施例的主要目的在于提供一种无线环境地图信息 搜集的方法和系统， 以解决现有技术对环境评估误差大的问题。

为达到上述目的， 本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例公开了一种无线环境地图信息搜集的方法， 该方法包括： 无线环境地图 REM 系统通知固定点测量设备和 /或移动点测量设备进 行 REM测量；

所述 REM 系统根据固定点测量设备和 /或移动点测量设备上报的测量 数据进行环境评估， 得到 REM信息。

所述固定点测量设备和 /或移动点测量设备的选择基于以下特征： 布局 区域， 地表特征， 物理分布。

所述测量数据包括以下信息中的一项或多项： 频谱信息、 位置信息、 时间信息、 信号功率信息；

其中， 所述频谱信息包括频点和带宽。

所述环境评估包括： 干扰等级和 /或传输模型的评估。

所述 REM信息为： 位置、 频谱、 时间、 传输功率、 干扰之间的对应关 系。

所述固定点测量设备包括以下至少之一： 基站、 中继节点、 微基站、 无线局域网 WLAN系统中的接入点 AP和基站 STA、 为 REM测量而设置 的专用固定点测量设备；

所述移动点测量设备包括以下至少之一： 用户终端 UE、 为 REM测量 而设置的专用移动点测量设备。

本发明实施例还公开了一种无线环境地图信息搜集的系统， 该系统包 括：

控制模块， 用于通知固定点测量设备和 /或移动点测量设备进行无线环 境地图 REM测量； 还用于根据固定点测量设备和 /或移动点测量设备上报 的测量数据进行环境评估， 得到 REM信息；

REM存储和获取模块， 用于对存储所述 REM信息。

所述测量数据包括以下信息中的一项或多项： 频谱信息、 位置信息、 时间信息、 信号功率信息；

其中， 所述频谱信息包括频点和带宽。

所述环境评估包括： 干扰等级和 /或传输模型的评估。

所述 REM信息为： 位置、 频谱、 时间、 传输功率、 干扰之间的对应关 系。

所述固定点测量设备包括以下至少之一： 基站、 中继节点、 微基站、 无线局域网 WLAN系统中的接入点 AP和基站 STA、 为 REM测量而设置 的专用固定点测量设备；

所述移动点测量设备包括以下至少之一： 用户终端 UE、 为 REM测量 而设置的专用移动点测量设备。

本发明实施例所提供的一种无线环境地图信息搜集的方法和系统， 通 过固定点测量设备和移动点测量设备相结合的方法， 可以充分获取到各个 区域的信号状况， 从而使网络侧能全面获知环境状况， 提高了资源重配的 可靠性和准确度， 进而也提高了资源利用率。 附图说明

图 1为现有技术中 REM系统的框架示意图；

图 2为本发明实施例的一种无线环境地图信息搜集的方法流程图； 图 3 为本发明实施例中只配置固定点测量设备进行 REM测量的示意 图；

图 4为本发明实施例中只配置移动点测量设备进行 REM测量的示意 图； 图 5为本发明实施例中直接配置固定点测量设备进行 REM测量的示意 图；

图 6为本发明实施例中间接配置固定点测量设备进行 REM测量的示意 图。 具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。 为了搜集无线环境信息， REM系统根据固定点测量设备和 /或移动点测 量设备上报的测量数据进行环境评估， 得到无线环境地图信息， 网络侧利 用无线环境地图信息进行无线资源重配和系统优化。 通过这种方法， REM 系统可以充分获取到各个区域的信号状况， 从而使网络侧能全面获知环境 状况， 以增加资源重配的可靠性和准确度， 进而提高资源利用率。

本发明实施例的一种无线环境地图信息搜集的方法， 如图 2所示， 主 要包括：

步驟 201 , REM系统直接或间接通知固定点测量设备和 /或移动点测量 设备进行 REM测量。

其中， 所述直接通知是指， REM系统通过下发消息直接通知固定点测 量设备和 /或移动点测量设备进行 REM测量； 所述间接通知是指， REM系 统下发消息给中间节点 （或中间设备）， 再由中间节点 （或中间设备）下发 消息通知固定点测量设备和 /或移动点测量设备进行 REM测量。

步驟 202, REM系统根据固定点测量设备和 /或移动点测量设备上报的 测量数据进行环境评估， 得到 REM信息。

测量数据包括以下信息中的一项或多项： 频谱信息、 位置信息、 时间 信息、 信号功率信息； 其中， 频谱信息包括频点和带宽。

环境评估包括： 干扰等级和 /或传输模型的评估。

REM信息为： 位置、 频谱、 时间、 传输功率、 干扰之间的对应关系。 所述的固定点测量设备指具有为无线环境地图服务的测量能力设备， 可以是传统的固定点设备， 如基站（BS, Base Station ), 中继节点 （Relay Node ), 微基站（ Femto BS ); 也可以是专为无线环境地图测量服务而设置 的设备， 这些设备可以由无线环境地图系统直接配置或者通过基站或接入 点 ( Access Point, AP ) 间接配置。 所述固定点测量设备的位置点是固定不 变的， 具有下列功能： 测量无线信号功率， 测量无线频谱及其使用状态（空 闲、 占用）， 记录地理位置和时间信息。

所述的移动点测量设备指具有为无线环境地图服务的测量能力的移动 设备， 如用户终端 （UE, User Equipment ), 也可以是专为无线环境地图测 量服务而设置的移动设备。 其位置点是随机的、 不规则的， 或者是相对固 定的、位置点变化的时间频度较大（如以小时或天为单位）， 具有如下功能： 测量无线信号功率， 记录地理位置和时间信息， 也可以测量当前区域的无 线频谱及其使用状态 （空闲、 占用）。

本发明的实施例一描述 REM 系统只配置固定点测量设备搜集测量数 据， 其场景示意图如图 3所示， 具体流程包括：

步驟 301 , 运营商根据路测结果、 现有的基站布局点等信息， 部署一些 为 REM测量服务专用的固定点测量设备，这些固定点测量设备的部署要考 虑到具体的地表区域特征， 以及针对同一地表区域的分布的均勾性。 如对 于密集区域（如市区）， 地表复杂的区域（如山地）， 部署的固定点测量设 备密集些（如每隔几米或数十米就部署一个固定点测量设备）， 可以搜集实 时变化的环境信息； 而对于郊区或农村区域， 部署的固定点测量设备可以 相对稀疏些（如每隔数百米或千米部署一个固定点测量设备）， 定期地搜集 变化相对緩慢的环境信息。 固定点测量设备可以位于现有的公共设备中（如 电话亭、 饮料机、 电线杆）。

步驟 302 , 运营商根据需求通知 REM系统搜集无线环境地图信息， 或 者 REM 系统本身需要进行无线环境地图信息更新时进行无线环境地图测 量。 所述的 REM系统是 3GPP系统中网管的增强功能模块， 或者是独立的 物理实体， 可以与运营商和基站进行交互。

步驟 303 , REM系统通过广播方式或者专用信令， 下发配置信息通知 固定点测量设备进行无线环境地图测量。 所述的配置信息中包括： 无线环 境地图测量数据内容、 测量时间段、 测量周期。

所述的无线环境地图测量数据内容包括以下一项或多项：频谱信息（频 点、 带宽）、 位置标识、 时间、 信号传输功率。

所述固定点测量设备是指， 具有为无线环境地图服务的测量能力的设 备， 其位置点是固定不变的。 所述固定点测量设备可以是基站（如 LTE系 统的 eNodeB, UMTS系统的 RNC和 NodeB, GSM系统的 BSC和 BSS ), 微基站（Femto BS ), 接入点设备如中继节点 （Relay Node ), 无线局域网 ( WLAN ) 系统中的接入点 AP ( Access Point )、 基站 STA ( Station ); 也可 以是专用的无线环境地图测量设备。 所述的专用的无线环境地图测量设备 由 REM系统直接配置或者通过基站间接配置，这些设备是运营商专门为无 线环境信息搜集而布置的， 硬件上有发射单元和接收单元， 测量单元以及 存储单元。

步驟 304,固定点测量设备根据 REM系统的配置信息进行测量并记录， 对附近区域的频谱信息进行测量。

基站或接入点设备根据配置信息进行测量时， 如果有正常的业务通信， 可以运行测量模式（如在无线帧中定义一个静默时间， 不进行业务通信而 只进行无线环境地图测量）或者等业务通信完成后， 再进行无线环境地图 测量， 或者配置独立的测量资源。 基站或接入点设备周期性地测量无线信 号功率（包括基站的发射传输功率， 以及接收到的邻区的传输功率）， 测量 当前区域的频谱信息（无线频谱及其使用状态）， 记录自身的位置信息和测 量的时间信息。

专用的无线环境地图测量设备收到 REM系统或基站的配置信息时，就 开始周期性地进行无线环境地图测量并实时上报， 测量内容包括以下内容 的一项或多项： 无线信号功率， 当前区域的无线频谱及其使用状态（空闲、 占用）， 固定测量点设备标识（或地理位置信息）， 测量的时间信息。

步驟 305, REM系统收到固定点测量设备的测量数据后， 采用插值算 法（如： 线性插值， 二次插值）或者传输模型 （如： 路径损耗奥村-哈塔模 型）对无线环境进行评估， 最终获得区域范围内各个位置点、 功率、 频率、 时间、 干 ·ί尤的对应关系。

步驟 306, 网络侧 （如重配实体）在无线资源重配时， 向 REM系统获 取无线环境地图信息， 并依此做出重配决策。

本发明的实施例二描述 REM 系统只配置移动点测量设备搜集测量数 据， 其场景示意图如图 4所示， 具体流程包括：

步驟 401 , REM系统为了搜集无线环境地图信息，通过专用的 REM消 息（如： REMConfiguration )下发配置信息给所属区域下的基站， 所述的配 置信息包括： 无线环境地图测量指示、 区域范围、 测量频谱（频点、 带宽）、 测量时间段。 所述的 REM系统是 3GPP系统中网管的增强功能模块， 或者 是独立的物理实体， 可以与运营商和基站进行交互。

步驟 402, 基站根据 REM 系统的配置信息， 通过广播消息 （如 SIB2 或者独立的 SIB消息）或专用配置消息， 通知所属区域内的具有 REM测量 能力的终端进行 REM测量。 所述基站包括 LTE系统的 eNodeB, UMTS系 统的 RNC和 NodeB, GSM系统的 BSC和 BSS, 以及 WLAN系统的 AP和 STA。 所述广播消息或专用配置消息中包括的内容有： 无线环境地图测量数 据内容（频谱信息 （频点、 带宽）、 位置、 时间、 信号传输功率）， 区域范 围 （跟踪区 （TA, Tracking Area )、 小区、 或者用固定位置点和半径组成的 位置区域）， 测量周期。

步驟 403 , 空闲态的终端收到广播消息或配置消息时， 测量区域范围内 的信号和频谱信息， 并记录在内存中。 记录的信息包括以下的一项或多项 内容： 无线信号功率、 位置信息、 测量时间信息、 无线频谱（频点、 带宽）。 待进入到连接态时， 终端将无线环境地图测量数据上报。

处于连接态的终端在收到配置消息时， 立即进行测量并上报。

步驟 404 ,基站收到终端的测量数据进行汇总并上报给 REM系统， REM 系统根据终端的测量数据， 利用插值算法 （如： 线性插值， 二次插值）或 者传输模型 （如： 路径损耗奥村 -哈塔模型）对无线环境进行评估， 最终获 得区域范围内各个位置点、 功率、 频率、 时间、 干扰的对应关系。

步驟 405 , 中心控制节点向 REM系统获取无线环境地图信息， 进行系 统网络优化， 分配资源提高热点区域的容量。

本发明的实施例三描述 REM 系统通过移动点测量设备以及直接配置 固定点测量设备进行搜集测量数据， 其场景示意图如图 5 所示， 具体流程 包括：

步驟 501 , 固定点测量设备的部署， 同实施例一中的步驟 301。

步驟 502,运营商根据无线环境状况或客户投诉， 进行无线环境地图信 息测量搜集， 发送 REM测量指示消息给 REM系统， 所述 REM测量指示 消息主要包括测量区域、 测量起止时间、 所需的数据信息量 （如位置信息 的数量，测量数据信息的总大小，如 lOOMbytes )。所述的 REM系统是 3GPP 系统中网管的增强功能模块， 或者是独立的物理实体， 可以与运营商和基 站进行交互。

步驟 503 , REM系统通过广播方式或者专用信令， 下发配置信息通知 固定点测量设备进行无线环境地图测量。 所述的固定点测量设备及其配置 信息如实施例一中步驟 303 所述。 固定点测量设备为无线环境地图的主要 测量， 可以粗略反映当前区域无线环境的频谱和信号功率。 固定点测量设 备将测量数据上报给 REM系统后， REM系统根据上报的测量数据的信息 量、 位置个数、 位置的离散情况， 通过专用消息通知基站配置区域范围内 的移动终端 （即移动点测量设备）进行无线环境地图测量。 所述的专用消 息中的配置信息内容包括： 测量区域、 测量频谱（频点、 带宽）， 测量起止 时间、 测量内容（无线信号功率、 地理位置、 时间）。

步驟 504, 基站根据 REM系统的配置信息， 选择区域范围内的移动终 端下发配置信息。 所属的区域范围可以是 TA、 小区、 固定位置点和半径组 成的位置区域。 移动点测量的配置信息如实施例二中的步驟 402所述。 移 动终端移动点测量为无线环境地图的辅助测量， 使无线环境的信号分布情 况更加准确。 移动终端根据配置信息进行测量并将测量数据结果上报给基 站 , 由基站反馈给 REM系统。

进一步地， REM系统可以同时下发配置信息， 通知固定点测量设备以 及指示移动点测量设备进行测量。

步驟 505, REM系统汇总固定点测量设备测量数据和移动点测量设备 的测量数据， 利用插值算法（如： 线性插值， 二次插值）或者传输模型（如： 路径损耗奥村 -哈塔模型）对无线环境进行评估， 最终获得区域范围内各个 位置点、 功率、 频率、 时间、 干扰的对应关系。

本发明的实施例四描述 REM 系统通过移动点测量设备和间接配置固 定点测量设备进行搜集测量数据， 其场景示意图如图 6所示， 具体流程包 括：

步驟 601 , 固定点测量设备的部署， 同实施例一中的步驟 301。

步驟 602, 运营商根据需求或者 REM系统需要更新无线环境地图存储 的数据内容， 进行无线环境地图测量。

步驟 603 , REM系统通过专用消息通知接入点的测量设备， 如基站、 微基站、 中继节点， 进行无线环境地图测量和上报。 所述专用消息中包括： 无线环境地图测量数据内容、 测量区域范围、 所需的数据信息量（如位置 信息的数量， 测量数据信息的总大小， 如 100Mbytes )。 基站根据 REM系 统的配置信息进行无线环境测量， 以及专用固定点测量设备的位置， 以及 地表环境情况（如平原， 山地， 市区， 郊区）， 并下发测量配置信息给专用 的固定点测量设备和移动终端。 所述的配置信息包括了测量区域范围 （跟 踪区列表、小区、 固定位置点和测量半径的位置区域），测量的频谱信息（当 前位置存在的频点、 带宽， 使用状态）， 无线信号功率， 位置信息和时间信 进一步地， 基站配置专用的固定点测量设备和移动终端的配置信息可 以是相同的， 也可以是不同的。

所述的专用的固定点测量设备是专用的无线环境地图测量设备， 这些 设备是运营商专门为无线环境信息搜集而布置的， 硬件上有发射单元和接 收单元， 测量单元以及存储单元。

步驟 604, 专用的固定点测量设备和移动终端根据配置信息进行测量， 将测量数据都上报给基站， 基站再结合自身的测量数据（接收到的其它基 站发射功率， 可利用的频谱资源 （频点、 带宽）， 发射功率） 统一上报给 REM系统。

步驟 605, REM系统汇总固定点测量设备测量数据和移动点测量设备 的测量数据， 利用插值算法（如： 线性插值， 二次插值 )或者传输模型（如： 路径损耗奥村 -哈塔模型）对无线环境进行评估， 最终获得区域范围内各个 位置点、 功率、 频率、 时间、 干扰的对应关系。

步驟 606, 重配实体如果发现覆盖漏洞时， 向 REM系统获取无线环境 地图信息， 部署新的基站进行覆盖的优化。

对应上述无线环境地图信息搜集的方法， 本发明的实施例还提供了一 种无线环境地图信息搜集的系统， 包括： 控制模块（即 REM Manager ), 以 及 REM存储和获取模块（即 REM SA )。

控制模块， 用于直接或间接通知固定点测量设备和 /或移动点测量设备 进行无线环境地图 REM测量； 还用于根据固定点测量设备和 /或移动点测 量设备上报的测量数据进行环境评估， 得到 REM信息；

REM存储和获取模块， 用于对存储 REM信息。

固定点测量设备包括以下至少之一： 基站（如 LTE 系统的 eNodeB, UMTS系统的 RNC和 NodeB, GSM系统的 BSC和 BSS )、 中继节点、 微 基站、 WLAN系统中的接入点 AP ( Access Point )和基站 STA ( Station )、 为 REM测量而设置的专用固定点测量设备；

移动点测量设备包括： UE、 为 REM测量而设置的专用移动点测量设 备。

以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保 护范围。

Claims

权利要求书

1、 一种无线环境地图信息搜集的方法， 该方法包括：

无线环境地图 REM 系统通知固定点测量设备和 /或移动点测量设备 进行 REM测量；

所述 REM 系统根据固定点测量设备和 /或移动点测量设备上报的测 量数据进行环境评估， 得到 REM信息。

2、 根据权利要求 1所述无线环境地图信息搜集的方法， 其中， 所述 固定点测量设备和 /或移动点测量设备的选择基于以下特征： 布局区域， 地表特征， 物理分布。

3、根据权利要求 1所述无线环境地图信息搜集的方法，其特征在于， 所述测量数据包括以下信息中的一项或多项： 频谱信息、 位置信息、 时 间信息、 信号功率信息；

其中， 所述频谱信息包括频点和带宽。

4、根据权利要求 1所述无线环境地图信息搜集的方法，其特征在于， 所述环境评估包括： 干扰等级和 /或传输模型的评估。

5、根据权利要求 1所述无线环境地图信息搜集的方法，其特征在于， 所述 REM信息为： 位置、 频谱、 时间、传输功率、 干扰之间的对应关系。

6、 根据权利要求 1至 5任一项所述无线环境地图信息搜集的方法， 其特征在于， 所述固定点测量设备包括以下至少之一： 基站、 中继节点、 微基站 Femto BS、 无线局域网 WLAN系统中的接入点 AP和基站 STA、 为 REM测量而设置的专用固定点测量设备；

所述移动点测量设备包括以下至少之一： 用户终端 UE、 为 REM测 量而设置的专用移动点测量设备。

7、 一种无线环境地图信息搜集的系统， 其特征在于， 该系统包括： 控制模块， 用于通知固定点测量设备和 /或移动点测量设备进行无线 环境地图 REM测量； 还用于根据固定点测量设备和 /或移动点测量设备 上报的测量数据进行环境评估， 得到 REM信息；

REM存储和获取模块， 用于对存储所述 REM信息。

8、根据权利要求 7所述无线环境地图信息搜集的系统，其特征在于， 所述测量数据包括以下信息中的一项或多项： 频谱信息、 位置信息、 时 间信息、 信号功率信息；

其中， 所述频谱信息包括频点和带宽。

9、根据权利要求 7所述无线环境地图信息搜集的系统，其特征在于， 所述环境评估包括： 干扰等级和 /或传输模型的评估。

10、 根据权利要求 7 所述无线环境地图信息搜集的系统， 其特征在 于， 所述 REM信息为： 位置、 频谱、 时间、 传输功率、 干扰之间的对应 关系。

11、根据权利要求 7至 10任一项所述无线环境地图信息搜集的系统， 其特征在于， 所述固定点测量设备包括以下至少之一： 基站、 中继节点、 微基站 Femto BS、 无线局域网 WLAN系统中的接入点 AP和基站 STA、 为 REM测量而设置的专用固定点测量设备；

所述移动点测量设备包括以下至少之一： 用户终端 UE、 为 REM测 量而设置的专用移动点测量设备。