无线通信方法、终端、基站、系统、电子设备及介质与流程

1.本公开实施例涉及通信技术领域，特别涉及一种共享频谱资源的无线通信方法、终端、基站、无线通信系统、电子设备及计算机可读介质。


背景技术：

2.在无线通信技术高速发展的今天，频谱资源变的越发宝贵，各国政府对频谱资源的授权使用管理越来越严格，频谱资源的授权费用日益高昂，加大了无线通信系统，尤其是一些专用网络(例如面对海洋、高速铁路以及地对空无线通信网络)建设的难度，网络容量也因此受到限制。
3.传统运营商拥有的频谱资源主要用于地面网络的覆盖，而且部分频点资源仅用于城市等人口覆盖密集区域，以进行热点补盲、室内覆盖等。对于地对空覆盖、海洋覆盖为代表的专用网络，本身对小区的覆盖距离有较高要求，而且为了节省建站成本，通常单小区覆盖距离在100km以上。
4.为了将宝贵的频谱资源有效利用，设计一种与地面无线通信系统使用相同频谱，支持超远覆盖半径的无线通信系统，是完全必要和可行的。然而，无线通信系统的发射功率需要低于固定门限，以满足不同系统之间的相互干扰问题。在发射功率受限的基础上，如何满足单小区覆盖距离的要求，是业界亟待解决的难点问题，也是频率共享无线通信系统得以实现的主要障碍。
5.公开内容
6.本公开实施例提供一种共享频谱资源的无线通信方法、终端、基站、无线通信系统、电子设备及计算机可读介质，用以解决共享频谱资源的基础上，降低系统间的频率干扰，并实现超远覆盖半径。
7.第一方面，本公开实施例提供一种共享频谱资源的无线通信方法，其包括：
8.基于服务小区基站的物理位置和终端的当前物理位置确定所述终端相对于所述服务小区基站的相对位置；
9.基于干扰信号确定所述干扰信号的方向；其中，所述干扰信号是来自于与当前通信系统频率共享的第三方通信系统；
10.基于所述终端的相对位置和所述干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略。
11.第二方面，本公开实施例提供一种共享频谱资源的无线通信方法，其包括：
12.基于终端上报的当前物理位置和服务小区基站的物理位置确定所述终端相对于所述服务小区基站的相对位置；
13.基于干扰信号确定所述干扰信号的方向；其中，所述干扰信号来自于与当前通信系统频率共享的第三方通信系统；
14.基于所述终端的相对位置和所述干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略。
15.第三方面，本公开实施例提供一种共享频谱资源的终端，其包括：
16.相对位置确定模块，用于基于服务小区基站的物理位置和终端的当前物理位置确
定所述终端的相对位置；
17.干扰信号方向确定模块，用于基于干扰信号确定所述干扰信号的方向；其中，所述干扰信号是来自于与当前通信系统频率共享的第三方通信系统；
18.策略制定模块，用于基于所述终端的相对位置和所述干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略；
19.发射模块，用于基于所述收发射策略接收和/或向外发射所述通信波束。
20.第四方面，本公开实施例提供一种共享频谱资源的基站，其中，包括：
21.相对位置确定模块，用于基于终端上报的当前物理位置和服务小区基站的物理位置确定所述终端的相对位置；
22.干扰信号方向确定模块，用于基于干扰信号确定所述干扰信号的方向；其中，所述干扰信号来自于与当前通信系统频率共享的第三方通信系统；
23.策略制定模块，用于基于所述终端的相对位置和所述干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略；
24.阵列天线，用于基于所述收发射策略接收和/或向外发射所述通信波束。
25.第五方面，本公开实施例提供一种共享频谱资源的无线通信系统，其包括超远覆盖基站和第三方通信基站，所述超远覆盖基站采用本公开实施例提供的所述共享频谱资源的基站，所述超远覆盖基站和所述第三方通信基站之间的距离超过预先设定的物理隔离距离。
26.第六方面，本公开实施例提供一种电子设备，其包括：
27.一个或多个处理器；
28.存储器，其上存储有一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器上述任意一种共享频谱资源的无线通信方法；
29.一个或多个i/o接口，连接在所述处理器与存储器之间，配置为实现所述处理器与存储器的信息交互。
30.第七方面，本公开实施例提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述任意一种共享频谱资源的无线通信方法。
31.本公开实施例提供的共享频谱资源的无线通信方法，基于服务小区基站的物理位置和终端的当前物理位置确定所述终端的相对位置；基于干扰信号确定干扰信号的方向，基于所述终端的相对位置和所述干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略，即通信波束的指向和方向图是基于终端与服务小区基站的相对位置和干扰信号的方向确定，从而在频谱资源共享和遵守较小发射功率的基础上，实现超远距离(大于100km)传输，同时可以降低与地面通信系统之间的干扰。
附图说明
32.附图用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。通过参考附图对详细示例实施例进行描述，以上和其它特征和优点对本领域技术人员将变得更加显而易见，在附图中：
33.图1为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图；
34.图2为本公开实施例提供的超远覆盖通信系统和地面通信系统的示意图；
35.图3为本公开实施例提供的另一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图；
36.图4为本公开实施例提供的共享频谱资源的无线通信方法中采用的时分多址无线帧的结构示意图；
37.图5为本公开实施例提供的共享频谱资源的无线通信方法中超远覆盖通信系统与同频的地面通信系统的干扰协调策略中时域子帧配置图；
38.图6为本公开实施例中终端进行邻区测量时不同窄波束的指向示意图；
39.图7为本公开实施例提供的再一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图；
40.图8为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图；
41.图9为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图；
42.图10为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图；
43.图11为本公开实施例提供的超远覆盖通信系统和地面通信系统的地理位置分布图；
44.图12为本公开实施例提供的频分多址超远覆盖通信系统的无线帧结构的示意图；
45.图13为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的终端的原理框图；
46.图14为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的终端的原理框图；
47.图15为本公开实施例提供的一种电子设备的组成框图。
具体实施方式
48.为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图对本公开提供的共享频谱资源的无线通信方法、终端、基站、无线通信系统、电子设备和介质进行详细描述。
49.在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。
50.在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
51.如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。
52.本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由
……
制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
53.除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。
54.本公开实施例是针对地面通信系统和超远覆盖通信系统共用频谱资源提出的技术方案。其中，地面通信系统可以是目前使用的3g、4g、5g等通信系统，超远覆盖通信系统是覆盖半径可以达到300km的通信系统，面对海洋、高速铁路和航空等专用通信系统。地面通信系统和超远覆盖通信系统均是指无线通信系统。
55.例如，超远覆盖通信系统为对空覆盖无线通信系统，终端为安装在飞机上的记载终端，超远覆盖通信系统使用的频段与地面商用5g通信系统存在干扰，本公开实施例提供的共享频谱资源的无线通信方法及装置能够解决这两个通信系统的相互干扰，同时在较小发射功率的前提下满足超远的覆盖半径。
56.第一方面，本公开实施例提供一种共享频谱资源的无线通信方法，该无线通信方法应用于终端。图1为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图。参照图1，共享频谱资源的无线通信方法包括：
57.步骤101，基于服务小区基站的物理位置和终端的当前物理位置确定终端的相对位置。
58.其中，服务小区基站是指超远覆盖通信系统的基站，不同于地面通信系统的基站，其覆盖半径在100km以上。服务小区基站的物理位置基本是固定的，可以通过gps等卫星定位系统获得，也可以预先存储在终端内。如服务小区基站建站后，将其物理位置存储在终端的只读存储器rom内，终端根据接入服务小区的物理小区标识(physical cell identifier，简称pci)及gnb基站的标识号码通过查表方式可获取服务小区基站的物理位置。
59.在一些实施例中，当服务小区基站的物理位置发生变化时，如服务小区添加了新基站或者迁移基站，发生变化的服务小区或服务小区基站通过空口广播或专用信道通知终端，终端将变更后的服务小区基站存储在终端的rom内。
60.在一些实施例中，服务小区基站的物理位置包括服务小区基站的经度、纬度、海拔高度、所处服务小区的有源天线单元(active antenna unit,简称aau)朝向信息等。
61.其中，终端的当前物理位置可以通过gps等定位系统获得，终端的当前物理位置包括经度、纬度、高度等信息。
62.在一些实施例中，终端通过空口以周期性或基于时间触发方式向服务小区基站上报终端的物理信息，其中，终端的物理信息包括经度、纬度、高度、终端的朝向和终端的移动速度。
63.为了保证超远覆盖通信系统的稳定性，终端收发射的通信波束的赋形精度，终端上报其位置的周期可以设定为1秒。
64.步骤102，基于干扰信号确定干扰信号的方向。
65.其中，干扰信号是来自于与当前通信系统频率共享的第三方通信系统；如地面的5g通信系统。根据干扰信号确定干扰信号的方向，以降低对地面通信系统的干扰。
66.步骤103，基于终端的相对位置和所述干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略。
67.在一些实施例中，终端的收发射策略包括终端对服务小区基站的通信波束的指向和方向图。终端根据终端与服务小区基站的相对位置以及干扰信号的方向指定朝向服务小区基站的通信波束的指向及方向图。
68.其中，通信波束包括发射通信波束和接收通信波束；其中，发射通信波束用于向服务小区基站发送通信信号。接收通信波束包括业务波束和测量波束，业务波束用于接收来自服务小区基站的通信信号，测量波束用于接收来自于与服务小区相邻的相邻小区的测量信号。另外，服务小区基站和终端之间的发射和接收的通信波束可以采用射频模拟波束或
基带数字波束。
69.在步骤103中，通信波束的指向和方向图随着终端的相对位置进行动态调整，即终端采用可调整波束指向的阵列天线，通信波束的指向和方向图根据终端和服务小区基站的相对位置计算得到，以使通信波束在相同传播距离的条件下，减少发射功率，以及降低信号的干扰。
70.在一些实施例中，终端和服务小区基站均采用可调整波束指向的阵列天线，即赋形天线，赋形天线基于终端的相对位置动态调整朝向服务小区基站的通信波束的指向及方向图，即基于终端的相对位置通过波束扫描算法doa计算波达角，得到赋形权值，基于赋形权值获得通信波束的指向及方向图。在一些实施例中，终端还可以通过超远覆盖通信系统的上行接收数据确定下行赋形权值。
71.在一些实施例中，干扰信号来自于5g通信系统，如5g基站或5g终端，终端的通信波束采用最大信噪比准则设计，在干扰位置形成零陷，以在获取接收增益的同时降低干扰水平。
72.图2为本公开实施例提供的超远覆盖通信系统和地面通信系统的示意图。其中，线段状虚线表示地面通信系统的干扰信号，实线表示终端发射/接收的通信波束，点状虚线表示服务小区发射/接收的通信波束。
73.为了便于描述，下面仅介绍5g基站对超远覆盖通信系统造成的干扰信号进行说明。如图2所示，终端在移动过程中，不断地接收5g基站的干扰信号，基于干扰信号调整通信波束的方向图，并在干扰位置形成零陷。同时，终端基于其与服务小区的相对位置，调整通信波束的指向，使终端指向服务小区的通信波束的最强。
74.在一些实施例中，终端基于与服务小区的相对位置获得通信波束的预期指向，然后基于干扰信号和预期指向，采用最大信噪比准则计算最优发射权值，以在干扰位置形成零陷，从而获得接收增益的同时，降低干扰水平。
75.在本实施例中，通信波束采用时分双工tdd无线帧时隙结构，以支持覆盖半径超过300km的通信系统。通信波束上下行保护时隙gp的长度可以根据如下公式(1)获得，
[0076][0077]
其中，l为超远覆盖通信系统中的单个小区的最大覆盖距离，c为光速，具体大小为3
×
108m/s，而step表示该超远覆盖通信系统的最小时域间隔。当超远覆盖通信系统为lte系统时，step取值为1ms，当超远覆盖通信系统为5g nr系统时，若子载波间隔为30khz，则step取值为0.5ms，step函数quz表示向上取整。
[0078]
在一些实施例中，由于超远覆盖通信系统的小区覆盖距离较大，远远超过正常新无线(new radio，简称nr)协议定义的最大覆盖距离，因此，通信波束存在时偏和频偏，这增加了无线通信系统的设计难度和实现的复杂度。
[0079]
图3为本公开实施例提供的另一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图。参照图3，共享频谱资源的无线通信方法包括：
[0080]
步骤301，基于服务小区基站的物理位置和终端的当前物理位置确定终端的相对位置。
[0081]
在步骤301中，基于服务小区基站的物理位置和终端的当前物理位置确定终端的
相对位置的具体方式与前述实施例中步骤101相同，在此不再赘述。
[0082]
步骤302，基于终端和服务小区基站之间的距离以及终端相对于服务小区基站的角度获得上行信号的时偏补偿和频偏补偿。
[0083]
在一些实施例中，基于终端的物理位置和服务小区基站的物理位置计算终端和服务小区基站之间的距离和终端相对于服务小区基站的角度。基于终端和服务小区基站之间的距离以及终端相对于服务小区基站的角度获得上行信号的时偏补偿和频偏补偿；基于上行信号的时偏补偿对终端的上行信号进行补偿，以降低无线通信系统的设计难度和实现的复杂度。
[0084]
在一些实施例中，时偏补偿通过公式(2)和公式(3)获得。
[0085][0086][0087]
其中，为终端与超远覆盖通信系统的时偏值，为根据距离计算获得的粗时偏，为精时偏。为5g等地面通信系统根据物理随机接入信道(physical random access channel，简称prach)计算得到的时偏值。d为目标基站与终端的距离差，v表示光速，取值3
×
108m/s，z为精度调整因子。具体根据本系统选择的pramble格式及性能计算得到。round()函数表示取邻近的量化数值，当量化精度为整数时，相当于四舍五入。
[0088]
在另一些实施例中，基于终端和服务小区基站之间的距离以及终端相对于服务小区基站的角度获得上行信号的时偏补偿和频偏补偿，然后基于上行信号的时偏补偿和频偏补偿对终端的上行信号进行补偿，即，对上行信号进行时偏和频偏的预补偿。
[0089]
步骤303，基于干扰信号确定干扰信号的方向。
[0090]
其中，干扰信号来自于与超远覆盖通信系统共享频率的地面通信系统。终端接收到的干扰信号后，根据干扰信号确定干扰信号的方向，以降低对地面通信系统的干扰。
[0091]
步骤304，基于终端的相对位置和干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略。
[0092]
在步骤304中，终端的通信波束采用最大信噪比准则设计，在干扰位置形成零陷，以在获取接收增益的同时降低干扰水平。
[0093]
例如，地面通信系统中的5g基站和5g终端均可能对超远覆盖通信系统的通信波束造成干扰，换言之，干扰信号可能来自5g基站和5g终端。当超远覆盖通信系统接收到地面通信系统的干扰信号后，基于干扰信号的方向调整通信波束的方向图。
[0094]
在本实施例中，终端利用获取的服务小区基站(天线)的位置，计算终端与服务小区基站之间的距离，在初始接入阶段或切换阶段，根据距离传播公式，计算初始的粗时偏，对上行发射的通信波束主动进行补偿调整。时偏补偿具体计算方式与上述实施例步骤102相同，在此不再赘述。
[0095]
在一些实施例中，为了进一步降低超远覆盖通信系统和地面通信系统之间的干扰，通信波束采用时分壮工无线帧时隙结构。
[0096]
图4为本公开实施例提供的共享频谱资源的无线通信方法中采用的时分多址无线帧的结构示意图。如图4所示，无线帧的时长为固定的20ms，包括40个时隙，每个时隙占用0.5ms。其中，保护时隙gp为2ms，占用四个时隙，可以支持最大300km的小区覆盖半径，上行
时隙u的数目为6个，下行时隙d的数目为30个，其中每个时隙内部的资源块rb、正交频分复用ofdm符号的定义与3gpp 5g协议保持一致。
[0097]
在一些实施例中，在步骤302之前或之后，还包括：获取受干扰的第三方通信系统的下行时隙位置；基于受干扰的第三方通信系统的下行时隙位置停止调用通信波束中与之对应的上行时隙位置。
[0098]
在一些实施例中，受干扰的第三方通信系统可以是3g、4g或5g等地面通信系统。下文仅以5g地面通信系统为例进行介绍。
[0099]
图5为本公开实施例提供的共享频谱资源的无线通信方法中超远覆盖通信系统与同频的地面通信系统的干扰协调策略中时域子帧配置图。其中，地面通信系统可以采用5g地面通信系统。超远覆盖通信系统仍然采用20ms的无线帧结构，地面通信系统采用5ms的无线帧结构，通过gps等常规手段使超远覆盖通信系统和5g地面通信系统的时间同步，但因为所采用帧结构不同，会导致系统间的上下行时隙互扰。
[0100]
当地面通信系统的下行时隙受到超远覆盖通信系统的上行干扰时，会导致其下行性能恶化。超远覆盖通信系统与地面通信系统间可以交互信息，地面通信系统将受到干扰的时隙位置通知超远覆盖通信系统，超远覆盖通信系统中的终端在对应的时隙d停止下行调度，将该时隙配置为n子帧，从而降低对地面通信系统的上行时隙干扰。
[0101]
如图5中(a)所示，在地面通信系统的无线帧结构中，第十五至第十六时隙、第三十五至第三十六时隙、第三十五至第三十六时隙为上行时隙u，对应的超远覆盖通信系统的无线帧结构中，第十五至第十六时隙、第三十五至第三十六时隙、第三十五至第三十六时隙为n，从而避免了超远覆盖通信系统对地面通信系统的干扰。
[0102]
在一些实施例中，终端同时支持三个基带数字通信波束(为方便描述，下文称为窄波束)，这三个通信波束均是窄波束，窄波束被分为两类。其一，始终指向终端所在服务小区基站位置，如发射通信波束和业务接收通信波束，包括但不限于enb/gnb等，主要用于终端的数据传输等业务。其二，终端指向所在服务小区的相邻站点位置，如测量接收通信波束，主要用于该终端的测量等行为，以保证终端在超远覆盖通信系统中的小区切换等功能。
[0103]
图6为本公开实施例中终端进行邻区测量时不同窄波束的指向示意图。如图6所示，终端设置有一个发射通信波束和一个业务接收通信波束指向所在服务小区基站，使得超远覆盖通信系统的上行、下行支持最大两流的单用户多入多出su-mimo，采用的上下行发射模式根据超远覆盖通信系统及信道的条件进行，其原理及判断方法与常规5g系统一致，本实施例对此不作限定。终端设置有一个测量接收通信波束，以保证终端在超远覆盖通信系统中的小区切换等功能。
[0104]
终端的三个窄波束的具体工作方式如下：当终端接收到的服务小区的下行接收功率水平，即参考信号接收功率(reference signal receiving power，简称rsrp)或者参考信号接收质量(reference signal receiving quality简称rsrq)小于下行接收功率水平门限值时，认为该终端已经离开服务小区的内部区域，可能会发生小区切换。此时终端依旧使用窄波束1和窄波束2指向服务小区，以进行上行发射及下行接收。与此同时，终端通过窄波束3接收邻区的下行接收功率水平。
[0105]
在一些实施例中，当终端所在服务小区包括多个邻区时，则依次对多个邻区的下行接收功率水平进行测量，即，窄波束3依次指向本服务小区的邻区，以获得不同邻区的下
行接收功率水平。
[0106]
在一些实施例中，终端所在服务小区不仅包括多个邻区，而且多个邻区归属于不同的gnb/enb站点。终端可以采用时分方式轮流对准不同的gnb/enb站点，以对不同的gnb/enb站点进行测量。
[0107]
在本实施例中，通信波束的无线帧的时长为20ms，在一个无线帧内至少有一次(具体数目取决于单边带ssb的数目)下行的小区参考信号crs的发射。因此，测量邻区的最小周期可设定为20ms，测量周期的数目t为n
×
20，n为自然数，其可以根据超远覆盖通信系统的具体情况配置。在第t 1个测量周期内，窄波束3指向第1个邻区站点进行测量。在t m测量周期时，窄波束3指向第m个邻区站点进行测量.在所有测量周期内，窄波束1和窄波束2始终指向服务小区。
[0108]
需要说明的是，虽然本公开实施例是以无线帧的时长20ms为例进行介绍，但本发明并不局限于此，无线帧也可以根据情况设置其它时长。
[0109]
基于终端同时支持三个窄波束，本公开实施例提供的共享频谱资源的无线通信方法可以根据服务小区基站的物理位置、干扰信号的方向、以及飞机的朝向确定通信波束的指向和方向图。
[0110]
图7为本公开实施例提供的再一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图。参照图7，共享频谱资源的无线通信方法包括：
[0111]
步骤701，基于服务小区基站的物理位置和终端的当前物理位置确定终端的相对位置。
[0112]
在步骤701中，服务小区基站的物理位置和终端的当前物理位置的确定方式，以及基于服务小区基站的物理位置和终端的当前物理位置确定终端的相对位置的方式与上述实施例中步骤101相同，在此不再赘述。
[0113]
在一些实施例中，终端通过空口周期性向服务小区基站上报终端的物理信息。例如，终端上报物理信息的周期可以是1秒、5秒、10秒或1分钟，终端上报物理信息的周期可以根据实际情况具体设定，本实施例对此不作限定。为了提高赋形精度，终端上报物理信息的周期优选采用1秒。
[0114]
在一些实施例中，终端还可以基于时间触发方式向服务小区基站上报终端的物理信息。例如，在终端设定固定的触发时间，当时间到达设定的触发时间时，向服务小区基站上报物理位置。
[0115]
在一些实施例中，终端的物理信息包括终端的经纬度、高度、朝向和速度等信息。
[0116]
步骤702，基于干扰信号确定干扰信号的方向。
[0117]
其中，干扰信号来自于与本通信系统频率共享的地面通信系统。终端根据接收到的干扰信号确定干扰信号的方向，以降低对地面通信系统的干扰。
[0118]
步骤703，基于终端的相对位置和干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略。
[0119]
在步骤703中，终端向服务小区基站发出的通信波束的指向和方向图与上述步骤303相同，在此不再赘述。
[0120]
步骤704，获取服务小区基站的下行接收功率水平。
[0121]
步骤705，基于服务小区基站的下行接收功率水平和设定的下行接收功率水平门限值确定终端是否离开服务小区的内部区域。
[0122]
在步骤705中，行接收功率水平门限值为设定值，可以根据具体情况设定。当终端接收到的服务小区的下行接收功率水平小于下行接收功率水平门限值时，认为该终端已经离开服务小区的内部区域，可能会发生小区切换。
[0123]
步骤706，利用测量波束依次测量相邻小区的下行接收功率水平。
[0124]
其中，相邻小区是指与终端所在服务小区相邻的小区。测量波束是指终端指向相邻小区的窄波束。通过测量波束依次获得相邻小区的下行接收功率水平。
[0125]
步骤707，在相邻小区的下行接收功率水平超过服务小区的下行接收功率水平，且服务小区基站的下行接收功率水平小于预先设定的下行接收功率水平门限值时，终端进行小区切换。
[0126]
当相邻小区的下行接收功率水平超过服务小区的下行接收功率水平时，说明相邻小区优于当前服务小区，此时服务小区基站的下行接收功率水平小于预先设定的下行接收功率水平门限值，终端可选择时机进行小区切换。
[0127]
在一些实施例中，在步骤701之后，还包括：基于终端的物理位置和服务小区基站的物理位置计算终端和服务小区基站之间的距离和终端相对于服务小区基站的角度；基于终端和服务小区基站之间的距离以及终端相对于服务小区基站的角度获得上行信号的时偏补偿；基于上行信号的时偏补偿对终端的上行信号进行补偿。
[0128]
其中，时偏补偿的计算方式如上述实施例中公式(2)和公式(3)，在此不再赘述。
[0129]
在另一些实施例中，在超远覆盖通信系统和地面通信系统的其它干扰组合子帧上，根据超远覆盖通信系统和地面通信系统的负载或干扰情况，其调度协调方案也可以在频域进行，即调度超远覆盖通信系统和地面通信系统对应的子帧，使其分布在不同的频域位置，从而降低相互之间的干扰。
[0130]
在一些实施例中，基于终端和服务小区基站之间的距离以及终端相对于服务小区基站的角度获得上行信号的时偏补偿和频偏补偿，然后基于上行信号的时偏补偿和频偏补偿对终端的上行信号进行补偿，即，对上行信号进行时偏和频偏的预补偿。
[0131]
在一些实施例中，为了降低超远覆盖通信系统与地面通信系统的干扰，超远覆盖通信系统的基站和天线尽量远离地面通信系统的基站和天线，即通过物理隔离方式降低超远覆盖通信系统与地面通信系统的干扰。
[0132]
为了进一步降低超远覆盖通信系统与地面通信系统的干扰，本实施例的通信波束采用无线帧时隙结构的波束，而且，超远覆盖通信系统和地面通信系统进行信息交互，如频域位置调节干扰电平的高低、调度信息等。
[0133]
在一些实施例中，获取地面通信系统受干扰的下行时隙位置；基于地面通信系统受干扰的下行时隙位置停止调用通信波束中与之对应的上行时隙位置。其中，地面通信系统与终端所在的超远覆盖通信系统为同频异系统。
[0134]
例如，地面通信系统将受到干扰的时隙位置通知超远覆盖通信系统，使用超远覆盖通信系统的终端在对应的时隙d停止下行调度，并将该时隙配置为n子帧，从而降低对地面通信系统的上行时隙干扰。
[0135]
本公开实施例提供的共享频谱资源的无线通信方法，基于服务小区基站的物理位置和终端的当前物理位置确定终端的相对位置；基于干扰信号确定干扰信号的方向，基于终端的相对位置和干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略，即通信波束的指向和方向
图是基于终端与服务小区基站的相对位置和干扰信号的方向确定，从而在频谱资源共享和遵守较小发射功率的基础上，实现超远距离(大于100km)传输，同时可以降低与地面通信系统之间的干扰。
[0136]
第二方面，本公开实施例提供一种共享频谱资源的无线通信方法。该方法应用于超远覆盖通信系统的基站。图8为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图。参照图8，共享频谱资源的无线通信方法包括：
[0137]
步骤801，基于终端上报的当前物理位置和服务小区基站的物理位置确定终端相对于服务小区基站的相对位置。
[0138]
终端通过gps等卫星定位系统获得当前物理位置，并将当前物理位置发送给服务小区基站。其中，终端的物理位置包括但不限于终端的经度、纬度和高度等信息。
[0139]
为了保证终端收发射的通信波束的赋形精度，终端上报其位置的周期可以设定为1秒，即终端每隔1s向服务小区上报物理位置。
[0140]
在一些实施例中，基于终端的经度、纬度、高度和服务小区基站的经度、纬度和高度，确定终端相对于服务小区基站的相对位置。
[0141]
步骤802，基于干扰信号确定干扰信号的方向。
[0142]
其中，干扰信号来自于与当前通信系统频率共享的第三方通信系统，如5g地面通信系统。
[0143]
步骤803，基于终端的相对位置和干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略。
[0144]
在一些实施例中，服务小区基站的收发射策略包括服务小区基站对终端的通信波束的指向和方向图。服务小区基站根据服务小区基站与终端的相对位置以及干扰信号的方向指定朝向终端的通信波束的指向及方向图。
[0145]
其中，通信波束包括发射通信波束和接收通信波束；其中，发射通信波束用于向终端发送通信信号；接收通信波束用于接收来自终端的通信信号。
[0146]
在本实施例中，服务小区基站和终端之间的发射和接收的通信波束可以采用射频模拟波束或基带数字波束。
[0147]
在一些实施例中，服务小区基站采用赋形天线，并基于终端的相对位置通过波束扫描算法doa计算波达角，得到赋形权值，基于赋形权值获得朝向终端的通信波束的指向及方向图。
[0148]
在一些实施例中，为了支持覆盖半径超过300km的通信系统，通信波束采用无线帧时隙结构的波束。
[0149]
由于超远覆盖通信系统的小区覆盖距离较大，远远超过正常新无线(new radio，简称nr)协议定义的最大覆盖距离，因此，通信波束存在时偏和频偏，这增加了无线通信系统的设计难度和实现的复杂度。
[0150]
图9为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图。参照图9，共享频谱资源的无线通信方法包括：
[0151]
步骤901，基于终端上报的当前物理位置和服务小区基站的物理位置确定终端相对于服务小区基站的相对位置。
[0152]
为了降低无线通信系统的设计难度和实现的复杂度，在步骤801之后，还包括：
[0153]
步骤902，基于终端的物理位置和服务小区基站的物理位置计算终端和服务小区
基站之间的距离和终端相对于服务小区基站的角度。
[0154]
基于终端和服务小区基站之间的距离以及终端相对于服务小区基站的角度获得下行信号的时偏补偿和频偏补偿；基于下行信号的时偏补偿对终端的下行信号进行补偿。
[0155]
在本实施例中，服务小区利用获取的终端的当前物理位置，计算终端与服务小区基站之间的距离，在初始接入阶段或切换阶段，根据距离传播公式，计算初始的粗时偏，对上行发射的通信波束主动进行补偿调整。时偏补偿可以通过公式(2)和公式(3)计算获得，具体计算方式与上述实施例步骤102相同，在此不再赘述。
[0156]
步骤903，基于干扰信号确定干扰信号的方向。
[0157]
其中，干扰信号来自于与超远覆盖通信系统共享频率的地面通信系统。服务小区接收到的干扰信号后，根据干扰信号确定干扰信号的方向，以降低对地面通信系统的干扰。
[0158]
步骤904，基于终端的相对位置和干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略。
[0159]
在一些实施例中，服务小区基站的收发射策略包括服务小区基站对终端的通信波束的指向和方向图。服务小区基站根据服务小区基站与终端的相对位置以及干扰信号的方向指定朝向终端的通信波束的指向及方向图。
[0160]
其中，通信波束包括发射通信波束和接收通信波束；其中，发射通信波束用于向终端发送通信信号；接收通信波束用于接收来自终端的通信信号。
[0161]
如图3所示，服务小区基站接收5g基站的干扰信号后，基于干扰信号调整通信波束的方向图，并在干扰位置形成零陷。同时，服务小区基于与终端的相对位置，调整通信波束的指向，使服务小区基站指向终端的通信波束的最强。
[0162]
在一些实施例中，服务小区基于终端的相对位置获得通信波束的预期指向，然后基于(地面通信系统)干扰信号和预期指向，采用最大信噪比准则计算最优发射权值，以在干扰位置形成零陷，从而获得接收增益的同时，降低干扰水平。
[0163]
图10为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的无线通信方法的流程图。参照图10，共享频谱资源的无线通信方法包括：
[0164]
步骤1001，基于终端上报的当前物理位置和服务小区基站的物理位置确定终端相对于服务小区基站的相对位置。
[0165]
步骤1002，基于干扰信号确定干扰信号的方向。
[0166]
步骤1003，确定发射通信波束中受干扰的时隙位置。
[0167]
在一些实施例中，通信波束采用无线帧时隙结构的波束。无线帧的结构可参阅图4，无线帧的时长为固定的20ms，包括40个时隙，每个时隙占用0.5ms。其中，保护时隙gp为2ms，占用四个时隙，可以支持最大300km的小区覆盖半径，上行时隙u的数目为6个，下行时隙d的数目为30个，其中每个时隙内部的资源块rb、正交频分复用ofdm符号的定义与3gpp 5g协议保持一致。
[0168]
在本实施例中，地面通信系统与终端所在的超远覆盖通信系统为同频异系统，地面通信系统的下行时隙会对服务小区基站的上行造成干扰。当服务小区基站受地面通信系统的干扰时，将受干扰的时隙发送给地面通信系统，以供地面通信系统调节下行时隙。
[0169]
步骤1004，将受干扰的时隙位置发送给第三方通信系统。
[0170]
其中，第三方通信系统可以是3g、4g或5g等地面通信系统。
[0171]
在一些实施例中，超远覆盖通信系统与地面通信系统间可以交互信息，当超远覆
盖通信系统受地面通信系统干扰时，超远覆盖通信系统可以将受干扰的时隙位置发送给地面通信系统。具体地，服务小区基站将受地面通信系统干扰的时隙位置发送给地面通信系统，地面通信系统停止调用与该受干扰的时隙位置相对应的上行时隙位置，从而降低对超远覆盖通信系统的干扰。例如，超远覆盖通信系统受干扰的时隙位置u，地面通信系统将与该受干扰的时隙配置为n子帧，从而降低对地面通信系统的上行时隙干扰。
[0172]
如图5中的(b)所示，在超远覆盖通信系统的帧结构中，受地面通信系统干扰的上行时隙u为第七时隙至第十二时隙，地面通信系统基于超远覆盖通信系统中受干扰的上行时隙u，将第七时隙至第十二时隙设置为n子帧，即停止调用第七时隙至第十二时隙，从而降低对地面通信系统的上行时隙干扰。
[0173]
需要说明的是，为了降低超远覆盖通信系统和地面通信系统之间的相互干扰，不仅可以调度协调子帧的时域，还可以调度协调子帧的频域，即将超远覆盖通信系统和地面通信系统对应的子帧分布在不同的频域位置，频域位置的调度与时域位置的调度原理相同，在此不再赘述。
[0174]
步骤1005，基于终端的相对位置和干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略。
[0175]
在步骤1005中，服务小区基站基于终端的相对位置和干扰信号的方向动态调整朝向终端的通信波束的指向及方向图。
[0176]
在本实施例中，服务小区基站采用可调整波束指向的阵列天线，即赋形天线，赋形天线基于终端的相对位置动态调整朝向终端的通信波束的指向及方向图，即基于终端的相对位置通过波束扫描算法doa计算波达角，得到赋形权值，基于赋形权值获得通信波束的指向及方向图。
[0177]
当服务小区基站受到地面通信系统的干扰时，调整通信波束的方向图，即根据干扰信号的方向调整通信波束，在干扰信号较强的位置形成零陷，同时提高指向终端位置的通信波束的强度，如图3中点状虚线所示。
[0178]
在一些实施例中，服务小区基站基于与服务小区的相对位置获得通信波束的预期指向，然后基于干扰信号和预期指向，采用最大信噪比准则计算最优发射权值，以在干扰位置形成零陷，从而获得接收增益的同时，降低干扰水平。
[0179]
为了降低超远覆盖通信系统与地面通信系统的干扰，超远覆盖通信系统的基站和天线尽量远离地面通信系统的基站和天线，即通过物理隔离方式降低超远覆盖通信系统与地面通信系统的干扰。
[0180]
图11为本公开实施例提供的超远覆盖通信系统和地面通信系统的地理位置分布图。如图11所示，超远覆盖通信系统的覆盖半径通常可以达到300km，超远覆盖通信系统的基站1101与第三方通信基站1102之间形成一个隔离区，隔离距离r可以为10km，隔离区域占超远覆盖通信系统的覆盖区域1％。
[0181]
由于超远覆盖通信系统覆盖的距离较大，远超正常基站协议定义的最大覆盖距离，可应用粗时偏对通信波束进行预补偿，可以降低通信系统的设计难度和实现的复杂度。
[0182]
在本实施例中，服务小区基站利用获取的终端的位置，计算终端与服务小区基站之间的距离，在初始接入阶段或切换阶段，根据距离传播公式，计算初始的粗时偏，对下行发射的通信波束主动进行补偿调整。
[0183]
为了保证该超远覆盖通信系统中下行小区级信道和用户级信道的通信波束的选
择及赋形精度，终端需要给其所在服务小区基站上报自己的物理位置信息。终端可以通过空口周期性地上报物理位置信息，也可以基于时间触发上报其物理位置信息。
[0184]
在一些实施例中，服务小区基站采用空域广播赋形波束方式发射下行小区级信道，或者，采用基于时域轮流发射的方式支持多个空域广播赋形波束。
[0185]
在一些实施例中，服务小区基站发射的下行用户级信道，采用基带频域波束赋形；或者，根据服务小区基站的物理位置和终端上报的物理位置计算波达角，从而计算得到赋形权值；或者，服务小区基站也可以根据上行接收数据获取下行赋形权值，从而确保超远覆盖通信系统的下行小区级信道及用户级信道波束的选择及赋形精度。
[0186]
在本实施例中，对于下行的小区级信道，在波束赋形同时，可以适当增加发射功率，以提高下行信号的稳定性。对于下行的用户级信道，可以采用窄波束赋形的方式，增大覆盖距离并降低对地面干扰。
[0187]
需要说明的是，在本实施例中，超远覆盖通信系统采用频分多址fdd制式，地面通信系统同样也采用fdd制式，因此，超远覆盖通信系统的上下行子帧配比与地面通信系统保持一致，而且时间同步，如图12所示，超远覆盖通信系统和地面通信系统之间的干扰只会发生在相同的子帧类型之间，即上行干扰子帧u或下行子帧d互相干扰，在不同子帧类型之间不会发生干扰，相比时分多址tdd系统，相互干扰情况会有明显改善。
[0188]
本公开实施例提供的共享频谱资源的无线通信方法，基于终端上报的当前物理位置和服务小区基站的物理位置确定终端相对于服务小区基站的相对位置；基于终端的相对位置和干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略，即动态调整通信波束的指向和方向图，从而在频谱资源共享和遵守较小发射功率的基础上，实现超远距离传输，同时可以降低与地面通信系统之间的干扰。
[0189]
第三方面，本公开实施例提供一种共享频谱资源的终端。图13为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的终端的原理框图。参照图13，共享频谱资源的终端包括：
[0190]
第一相对位置确定模块1301，用于基于服务小区基站的物理位置和终端的当前物理位置确定终端的相对位置。
[0191]
其中，服务小区基站是指超远覆盖通信系统的基站，不同于地面通信系统的基站，其覆盖半径在100km以上。服务小区基站的物理位置基本是固定的，可以通过gps等卫星定位系统获得，也可以预先存储在终端内。终端的当前物理位置可以通过gps等定位模块获得，终端的当前物理位置包括经度、纬度、高度等信息。
[0192]
干扰信号方向确定模块1302，用于基于干扰信号确定干扰信号的方向；其中，干扰信号是来自于与当前通信系统频率共享的第三方通信系统；
[0193]
策略制定模块1303，用于基于终端的相对位置和干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略。
[0194]
在本实施例中，策略制定模块1303基于终端的相对位置通过波束扫描算法doa计算波达角，得到赋形权值，基于赋形权值获得通信波束的指向及方向图。
[0195]
发射模块1304，用于发射策略接收和/或向外发射通信波束。
[0196]
在本实施例中，发射模块1304采用动态可调整波束指向的阵列天线，其发射的通信波束可以是射频模拟波束或基带数字波束。
[0197]
本公开实施例提供一种共享频谱资源的终端，第一相对位置确定模块基于服务小
区基站的物理位置和终端的当前物理位置确定终端的相对位置，干扰信号方向确定模块，用于基于干扰信号确定干扰信号的方向，策略制定模块，用于基于终端的相对位置和干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略，发射模块，用于收发射策略接收和/或向外发射发送通信波束，从而在频谱资源共享和遵守较小发射功率的基础上，实现超远距离传输，同时可以降低与地面通信系统之间的干扰。
[0198]
第四方面，本公开实施例提供一种共享频谱资源的基站。图14为本公开实施例提供的一种共享频谱资源的终端的原理框图。参照图14，共享频谱资源的基站包括：
[0199]
第二相对位置确定模块1401，用于基于终端上报的当前物理位置和服务小区基站的物理位置确定终端的相对位置。
[0200]
其中，服务小区基站的物理位置可以在基站建设完成后通过gps等卫星定位系统获得，或者通过其它测量手段获得服务小区基站的物理位置。
[0201]
相对位置确定模块1401是基于终端的经度、纬度、高度和服务小区基站的经度、纬度和高度，确定终端相对于服务小区基站的相对位置。
[0202]
干扰信号方向确定模块1402，用于基于干扰信号确定干扰信号的方向。
[0203]
其中，干扰信号来自于与当前通信系统频率共享的第三方通信系统；
[0204]
策略制定模块1403，用于基于终端的相对位置和干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略；
[0205]
阵列天线1404，用于基于收发射策略接收和/或向外发射。
[0206]
其中，阵列天线1404为可调整波束指向的赋形天性。阵列天线1404可根据终端的相对位置通过波束扫描算法doa计算波达角，得到赋形权值，基于赋形权值获得朝向终端的通信波束的指向及方向图，或者，用于基于终端的相对位置和干扰信号的方向动态调整朝向服务小区基站的通信波束的指向及方向图。
[0207]
本公开实施例提供一种共享频谱资源的基站，第二相对位置确定模块基于终端上报的当前物理位置和服务小区基站的物理位置确定终端的相对位置，干扰信号方向确定模块，用于基于干扰信号确定干扰信号的方向；策略制定模块，用于基于终端的相对位置和干扰信号的方向制定通信波束的收发射策略，阵列天线基于收发射策略接收和/或向外发射通信波束，从而在频谱资源共享和遵守较小发射功率的基础上，实现超远距离传输，同时可以降低与地面通信系统之间的干扰。
[0208]
第五方面，本公开实施例提供一种共享频谱资源的无线通信系统，包括超远覆盖基站和第三方通信基站。其中，超远覆盖基站采用上述实施例提供的共享频谱资源的基站，超远覆盖基站和第三方通信基站之间的距离超过预先设定的物理隔离距离。
[0209]
在一些实施例中，第三方通信基站是指3g、4g、5g等通信系统中的基站，超远覆盖基站是指覆盖范围在300公里以上的基站。
[0210]
在一些实施例中，为了降低超远覆盖基站和第三方通信基站之间的相互干扰，超远覆盖基站和第三方通信基站采用物理隔离方式，如图11所示，预先设定的物理隔离距离是100公里，那么，将超远覆盖基站和第三方通信基站之间最短的距离设置在100公里以上。
[0211]
需要说明的是，预先设定的物理隔离距离可以根据实际情况设定，如150公里或200公里等。
[0212]
第六方面，参照图15，本公开实施例提供一种电子设备，其包括：
[0213]
一个或多个处理器1501；
[0214]
存储器1502，其上存储有一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现上述任意一项的共享频谱资源的无线通信方法；
[0215]
一个或多个i/o接口1503，连接在处理器与存储器之间，配置为实现处理器与存储器的信息交互。
[0216]
其中，处理器1501为具有数据处理能力的器件，其包括但不限于中央处理器(cpu)等；存储器1502为具有数据存储能力的器件，其包括但不限于随机存取存储器(ram，更具体如sdram、ddr等)、只读存储器(rom)、带电可擦可编程只读存储器(eeprom)、闪存(flash)；i/o接口(读写接口)1503连接在处理器1501与存储器1502间，能实现处理器1501与存储器1502的信息交互，其包括但不限于数据总线(bus)等。
[0217]
在一些实施例中，处理器1501、存储器1502和i/o接口1503通过总线相互连接，进而与计算设备的其它组件连接。
[0218]
第七方面，本公开实施例提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现上述任意一种共享频谱资源的无线通信方法。
[0219]
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其它存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其它光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其它的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其它传输机制之类的调制数据信号中的其它数据，并且可包括任何信息递送介质。
[0220]
本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其它实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本公开的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。