專利名稱：用于無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及空閑TV頻帶信道的使用，特別地，涉及用于在空閑TV頻帶信道中運(yùn)行的無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
空閑TV頻帶信道，也稱為“TV空白空間”，理想地適合于未許可的無(wú)線通信業(yè)務(wù)。 接入空閑TV頻帶信道促進(jìn)了低成本、高容量、移動(dòng)無(wú)線寬度網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)，包括新興的在建網(wǎng)絡(luò)。使用TV空白空間，該無(wú)線寬度產(chǎn)業(yè)能夠?qū)o(wú)線通信業(yè)務(wù)以廉價(jià)速度傳遞到家庭和手持設(shè)備。然而，因?yàn)樵揟V頻譜“屬于”TV廣播方，任意次要用途必定必須是有條件的。因此，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)工程辦公室于2008年11月14日發(fā)布了報(bào)告和命令(FCC R&0)，其闡明了 TV頻帶裝置為使用該TV空白空間而必須滿足的條件。當(dāng)前所考慮的是用來(lái)幫助該TV頻帶裝置尋址能夠用于次要無(wú)線業(yè)務(wù)的TV空白空間的數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建。該主要要求不是去干擾在任意給定地理區(qū)域內(nèi)的主要無(wú)線業(yè)務(wù)活動(dòng)。因而，由在該TV空白空間內(nèi)正操作的任意TV頻帶裝置所廣播的信號(hào)必須按照該FCC R&0使得如數(shù)字電視(DTV)廣播、 無(wú)線麥克風(fēng)系統(tǒng)或其它已經(jīng)展開或?qū)⒄归_的其它新興的許可業(yè)務(wù)的主要無(wú)線業(yè)務(wù)的質(zhì)量不會(huì)由該TV頻帶裝置所傳送速度信號(hào)所削弱。該術(shù)語(yǔ)“空白空間規(guī)矩”用于在設(shè)計(jì)和使用適合運(yùn)行在該TV空白空間中時(shí)所必須考慮的規(guī)則。為了與這些要求一致，F(xiàn)CC R&0指出了數(shù)個(gè)要求，以下概括了其中的4個(gè)最相關(guān)的要求。性能為了與該要求一致，F(xiàn)CC命令固定的和移動(dòng)的空白空間裝置都包括幾何定位和傳感性能并使用此處稱作為“空白空間(WS)數(shù)據(jù)庫(kù)”的數(shù)據(jù)庫(kù)，其提供了與在每一個(gè) TV市場(chǎng)中主要業(yè)務(wù)活動(dòng)相關(guān)的信息。該WS數(shù)據(jù)庫(kù)包括TV信道分配和主要場(chǎng)所的位置，如體育場(chǎng)，電子新聞組(ENG)，劇院，教堂等，其操作無(wú)線麥克風(fēng)系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)庫(kù)訪問和傳感性能應(yīng)使得TV頻帶裝置能夠與其它次要業(yè)務(wù)共享TV空白空間而不干擾主要業(yè)務(wù)。個(gè)人/便攜TV頻帶裝置必須或在固定TV頻帶裝置的控制下，或必須使用幾何定位和/或數(shù)據(jù)庫(kù)訪問和頻譜傳感性能。當(dāng)在由TV頻帶裝置正使用的TV信道中檢測(cè)到被保護(hù)的信號(hào)時(shí)，該TV 頻帶裝置必須在2秒內(nèi)停止在該TV信道中的操作。功率輻射FCC R&0使用4瓦特天線增益的等效全向輻射功率(EIRP)為達(dá)到1瓦特固定TV頻帶裝置指定最大傳輸功率。允許個(gè)人/便攜TV頻帶裝置輻射達(dá)到100毫瓦 EIRP而沒有天線增益。當(dāng)操作鄰近于被保護(hù)TV信道的TV信道上時(shí)，應(yīng)將該功率輻射限制到40毫瓦EIRP。TV信道分配固定和便攜的TV頻帶裝置能夠運(yùn)行在任意空閑TV頻帶信道上，從 TV信道21到TV信道51，除了被保留用于遙感勘測(cè)的TV信道37。也允許在兩個(gè)固定TV頻帶裝置之間的通信在TV信道2和TV信道5到20上，除了那些由該專用地面移動(dòng)無(wú)線業(yè)務(wù)為公共安全所使用的信道。鄰近TV信道限制不允許固定TV頻帶裝置立即運(yùn)行在鄰近ATSC保護(hù)TV信道的 TV信道上。允許便攜TV頻帶裝置立即運(yùn)行在鄰近被保護(hù)TV信道的TV信道上，但是它們的在該鄰近TV信道一端的頻帶外發(fā)射應(yīng)被限制到它們運(yùn)行所在的功率等級(jí)之下的55dB。通過將用于技術(shù)創(chuàng)建的標(biāo)準(zhǔn)研究進(jìn)入方便的、易于使用并有吸引力價(jià)格的構(gòu)架中來(lái)使用該TV頻帶空白空間以計(jì)劃該無(wú)線產(chǎn)業(yè)。例如，該建立于2004年的IEEE 802. 22工作組，接收到研究用于無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WRAN)的標(biāo)準(zhǔn)的命令。該標(biāo)準(zhǔn)的目的是將鄉(xiāng)村區(qū)域?qū)挾葮I(yè)務(wù)提供給單個(gè)家庭居住的，多住處單元，小型辦公室/家庭辦公室，小型交易等。該標(biāo)準(zhǔn)將由運(yùn)行在該TV空白空間內(nèi)的免許可裝置來(lái)使用并遵從該FCC R&0。該802. 22的草案指出該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)行在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的配置中，其中基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)或接入點(diǎn)(AP)控制用于其服務(wù)的所有用戶假定設(shè)備的媒體訪問，而避免被該運(yùn)行區(qū)域中出現(xiàn)的廣播業(yè)務(wù)所干擾。 該WRAN BTS/AP的一個(gè)關(guān)鍵特征是實(shí)施分布式頻譜傳感的性能，其中該用戶假定設(shè)備傳感該頻譜并將周期報(bào)告發(fā)送給該服務(wù)的BTS/AP，通知它已經(jīng)傳感的相關(guān)內(nèi)容?；谠撌占男畔?，該BTS/AP確定該當(dāng)前正操作的信道是否必須被改變。概念上，TV頻帶裝置應(yīng)能夠傳感其環(huán)境和位置并將其功率，頻率，調(diào)制和其它參數(shù)警示以動(dòng)態(tài)使用TV空白空間。TV頻帶裝置應(yīng)允許具于協(xié)商或機(jī)會(huì)來(lái)共享頻譜，將頻譜使用適合于該操作環(huán)境的實(shí)時(shí)情況，提供用于可獲得頻譜的更靈活，效率和易理解用處的可能， 并減少損害的干擾的風(fēng)險(xiǎn)。一般地，TV頻帶無(wú)線系統(tǒng)可能具有4個(gè)主要組件，即，傳感和數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(SDE)，物理層處理器(PHY)，MAC處理器和頻譜管理器50a (SM)。頻譜傳感和WS數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(SDE)運(yùn)行用來(lái)檢測(cè)由主要業(yè)務(wù)所生成的應(yīng)有信號(hào)，如 TV信號(hào)和無(wú)線麥克風(fēng)系統(tǒng)。顯著效果已經(jīng)被投入在起草該802. 22標(biāo)準(zhǔn)中，包括對(duì)ATSC信號(hào)傳感和無(wú)線麥克風(fēng)傳感的共享。研發(fā)和測(cè)試了數(shù)個(gè)關(guān)鍵算法，基于該信號(hào)的各個(gè)特性，如信號(hào)能量檢測(cè)，相關(guān)性，循環(huán)平穩(wěn)特征提取，本征值分解，高質(zhì)量FFT等。對(duì)于ATSC信號(hào)傳感，檢測(cè)時(shí)基于該ATSC信號(hào)格式，其包括已知嵌入的位序列，稱為該ATSC引導(dǎo)和偽噪聲(PN)序列。類似這樣，由802. 22貢獻(xiàn)者計(jì)劃各種解決方法。然而，因?yàn)榭沙惺艿摹⒌统杀厩岸私M件的缺乏，傳感器/檢測(cè)器的硬件實(shí)施方式仍舊展現(xiàn)了顯著的競(jìng)爭(zhēng)力。如今，大部分計(jì)劃的設(shè)計(jì)涉及修改該當(dāng)前TV調(diào)諧器設(shè)計(jì)以使得其能夠處理所需的-114dBM的靈敏度。然而，與ATSC信號(hào)傳感相關(guān)的當(dāng)前輿論時(shí)，該FCC規(guī)則和命令可能不滿足廣播方的真實(shí)要求。即，該廣播方將提供它們操作的TV信道的輪廓，而該FCC規(guī)則和命令要求TV頻帶裝置使用傳感以確保它們不受在它們區(qū)域內(nèi)正運(yùn)行的TV信道所干擾。然而，十分可能的時(shí)，TV頻帶裝置將無(wú)法傳感TV信號(hào)即使其位于在該區(qū)域中許可的TV 信道的輪廓內(nèi)。如果此時(shí)在該TV信道上未正在廣播該TV臺(tái)，這可能發(fā)生。廣播方不允許其它人使用它們的頻譜，甚至在其未被使用時(shí)?？商鎿Q地，如果該傳感引擎位于無(wú)法檢測(cè)到 TV信號(hào)的建筑物內(nèi)部(如，在建筑物的地下室中)，該TV頻帶裝置可能未檢測(cè)到該廣播。傳感/檢測(cè)無(wú)線麥克風(fēng)信號(hào)是更加復(fù)雜的操作。這部分是因?yàn)椴淮嬖谌我獾臒o(wú)線麥克風(fēng)系統(tǒng)的通用標(biāo)準(zhǔn)。例如，無(wú)線麥克風(fēng)可能使用UHF或VHF頻率，頻率調(diào)制(FM)。幅度調(diào)制(AM)，或各種數(shù)字調(diào)制方案。更先進(jìn)的模式操作在用戶可選擇頻率上以避免干擾，且允許數(shù)個(gè)麥克風(fēng)的同時(shí)使用。對(duì)于使用頻率調(diào)制的無(wú)線麥克風(fēng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，該FM波形具有大約 40kHz的能量集中，其可能漂移在200kHz帶寬內(nèi)。然而，該無(wú)線麥克風(fēng)信號(hào)不具有任意已知序列且具有該信號(hào)能量的檢測(cè)閾值已經(jīng)被設(shè)置的非常低(在-lHcffim處)。這使得該檢測(cè)極具有挑戰(zhàn)性，且不存在任意已獲得的已證明解決方案或可視的提議。由該802. 22TG-1中的IEEE 802. 22工作組所提出的一個(gè)解決方案是將無(wú)線電臺(tái)機(jī)制加到該無(wú)線麥克風(fēng)信號(hào)， 其應(yīng)促使無(wú)線麥克風(fēng)傳感。然而，該解決方案不是理想的，因?yàn)槭褂脽o(wú)線電臺(tái)機(jī)制來(lái)翻新現(xiàn)有無(wú)線麥克風(fēng)是不切實(shí)際的。該IEEE 802. 22工作組也提出了具有用來(lái)存儲(chǔ)所有有意義的系統(tǒng)信息和政策相關(guān)無(wú)線參數(shù)的WS數(shù)據(jù)庫(kù)的WS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的使用，幫助在給定區(qū)域中TV頻帶裝置的操作。該存儲(chǔ)在這些WS數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息將包括該已保護(hù)TV信道的數(shù)量，使用無(wú)線麥克風(fēng)系統(tǒng)的每一個(gè)TV塔和每一個(gè)體育場(chǎng)或其它位置的幾何定位和TV信道輪廓，和該業(yè)務(wù)區(qū)域的地形海拔，該許可TV信道的最大EIRP，天線高度和增益，傳播模式，干擾場(chǎng)景。在該WS數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息也將包括在該業(yè)務(wù)區(qū)域中的固定TV WS(空白空間)裝置的識(shí)別和幾何定位信息，它們的傳輸功率和運(yùn)行的TV信道等。期望的是，將對(duì)存儲(chǔ)在該WS數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息的類型和程度通過廣播方、監(jiān)管者和業(yè)務(wù)提供方進(jìn)行商定，并將定期更新。該WS數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)被該TV頻帶裝置取出并送往該TV頻帶裝置。同樣期望的是，這樣的WS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器將被提供用來(lái)服務(wù)每一個(gè)本地網(wǎng)絡(luò)且同樣可以訪問到這樣的地區(qū)性的WS數(shù)據(jù)庫(kù)。該術(shù)語(yǔ)“系統(tǒng)信息”用來(lái)指定存儲(chǔ)在該WS數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。圖1描述了在使用WS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器12來(lái)操作、使用和維護(hù)WS數(shù)據(jù)庫(kù)10的實(shí)體之間的關(guān)系和互動(dòng)。廣播方14和監(jiān)管者16(或它們的授權(quán)代表)是該WS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器12 和該WS數(shù)據(jù)庫(kù)10的擁有者；該WS數(shù)據(jù)庫(kù)10的用戶是TVWS業(yè)務(wù)提供方18和TV頻帶裝置用戶20。以客戶端-服務(wù)器架構(gòu)來(lái)組織該系統(tǒng)，其中該WS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器12是該中央注冊(cè)單元，以及該僅有的內(nèi)容和業(yè)務(wù)提供方。該剩余實(shí)體，TVffS業(yè)務(wù)提供方18和TV頻帶裝置 20能夠僅僅請(qǐng)求業(yè)務(wù)的內(nèi)容和供應(yīng)，而沒有共享它們自身資源的任意一個(gè)的可能性。廣播方14和監(jiān)管者16提供了該可獲得TV信道(即，通過TV信道號(hào))的識(shí)別和在它們業(yè)務(wù)區(qū)域中的已保護(hù)TV信道的識(shí)別，使用相應(yīng)的業(yè)務(wù)輪廓。該擁有者14，16必須使用對(duì)它們可獲得的任意新信息來(lái)定期更新該WS數(shù)據(jù)庫(kù)10。它們也實(shí)施任意授權(quán)，鑒定和管理(AAA)功能。為WS數(shù)據(jù)庫(kù)10用戶的TV WS業(yè)務(wù)提供方18和該TV頻帶裝置20應(yīng)將它們配置/ 傳輸參數(shù)提供給該WS數(shù)據(jù)庫(kù)，與它們?cè)谠搮^(qū)域中已經(jīng)識(shí)別(傳感，檢測(cè))到的主要業(yè)務(wù)的出現(xiàn)相關(guān)的任意傳感數(shù)據(jù)一起。作為該WS數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶，必須基于請(qǐng)求WS數(shù)據(jù)庫(kù)訪問來(lái)有效化(鑒定和授權(quán))這些實(shí)體14，16。將由這些用戶所下載的信息提交給有效化和保密的驗(yàn)證過程；該廣播方14和/或監(jiān)管者16應(yīng)在更新該WS數(shù)據(jù)庫(kù)10之前確認(rèn)數(shù)據(jù)。TV頻帶裝置20，特別是基站收發(fā)信臺(tái)(BTQ和接入點(diǎn)(AP)，應(yīng)訪問該WS數(shù)據(jù)庫(kù)10以獲得保護(hù)的TV信道信息，可獲得的TV信道信息，干擾狀態(tài)，功率限制數(shù)據(jù)等，其用來(lái)配置頻譜使用， 并在它們控制下將該信息傳遞給任意TV頻帶裝置20。每次AP或BTS接收來(lái)自該WS數(shù)據(jù)庫(kù)10的更新時(shí)，TV頻帶裝置20應(yīng)在30秒內(nèi)重新配置它們的頻譜信息。例如，當(dāng)廣播方?jīng)Q定使用TV信道時(shí)，必須在30秒期限內(nèi)騰出該TV信道。廣播方14和監(jiān)管者16或直接地或通過該TV WS業(yè)務(wù)提供方18可將更新給予在該業(yè)務(wù)區(qū)域內(nèi)的所有TV頻帶裝置20。優(yōu)選地，該TV WS業(yè)務(wù)提供方18在該WS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器12能夠推送數(shù)據(jù)的位置處提供定位點(diǎn)。廣播方14和監(jiān)管者16可推送/更新特定數(shù)據(jù)類型以清除在某些時(shí)間內(nèi)的TV信道或多個(gè)TV信道。許多控制網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)體和無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的用于管理TV空白空間頻譜使用已經(jīng)被描述。然而，這些控制網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)體基于客戶端-服務(wù)器架構(gòu)，其對(duì)于實(shí)施、要求廣泛的維護(hù)是昂貴的，并易受單點(diǎn)故障影響。因此存在對(duì)實(shí)施起來(lái)堅(jiān)固和廉價(jià)的、用于無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的控制網(wǎng)絡(luò)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方案提供了用于無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)(WRAN)的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)和方法，其中同等頻譜管理器用作基站控制器以管理WRAN中的空白空間頻譜使用。一方面，用于無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)包括對(duì)等TV頻帶傳感引擎，其收集 TV頻帶頻譜占用信息；對(duì)等幾何定位引擎，其從該無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)中的基站和TV頻帶裝置收集幾何定位信息；和具有到空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的通信鏈路和處理器的同等頻譜管理器和基站控制器，該處理器處理從該同等TV頻帶傳感引擎、該同等幾何定位引擎和該空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)接收的頻譜占用信息，并將空白空間頻譜分配給至少一個(gè)基站和與該至少一個(gè)基站相關(guān)的TV頻帶裝置。另一方面，通過遠(yuǎn)程無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的基站來(lái)控制TV頻帶空白空間頻譜使用的方法包括使用對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)提供給該遠(yuǎn)程無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，該對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)包括分別具有到空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的通信鏈路和處理器的對(duì)等頻譜管理器和基站控制器，該處理器處理從同等TV頻帶傳感引擎、同等幾何定位引擎和該空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)接收的TV頻帶頻譜占用信息，并基于該TV頻帶頻譜占用信息將該TV頻帶空白空間頻譜分配給該基站和與該基站相關(guān)的TV頻帶裝置。又一方面，用于TV頻帶空白空間無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)中的頻譜管理器和基站控制器，包括τν頻帶空白空間分配策略；到空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的通信鏈路； 和處理器，其處理從同等TV頻帶傳感引擎、同等幾何定位引擎和該空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)接收的頻譜占用信息，并將空白空間頻譜分配給該基站和與該基站相關(guān)的TV頻帶裝置。基于下列說(shuō)明和附圖的回顧，可進(jìn)一步理解本發(fā)明的這些和其它方面和優(yōu)點(diǎn)。


現(xiàn)在將僅僅通過示例的方式和參照該下列附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中圖1描述了在使用空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器操作，使用和維護(hù)空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)有實(shí)體直接的關(guān)系和互動(dòng)；圖2是用圖描述了依照本發(fā)明的具有頻譜管理器的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)的方框圖；圖3是用圖描述了位于基站收發(fā)信臺(tái)上的圖2中的頻譜管理器的實(shí)施方案的方框圖；圖4用圖描述了服務(wù)多個(gè)基站收發(fā)信臺(tái)/接入點(diǎn)的頻譜管理器的實(shí)施方案；和圖5是描述了依照本發(fā)明的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)中的頻譜管理器的原理性動(dòng)作的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了用于無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)(WRAN)的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)，其中同等頻譜管理器用作基站控制器以管理在該WRAN中的空白空間頻譜使用。在該頻譜管理器之間的對(duì)等關(guān)系基于其中配置對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)類型。在802. Il(WiFi)類型網(wǎng)絡(luò)的情況中，構(gòu)建了該對(duì)等關(guān)系。對(duì)于802. Il(WiFi)類型網(wǎng)絡(luò)，該P(yáng)2P關(guān)系基于該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。?duì)于由企業(yè)使用的擴(kuò)展業(yè)務(wù)集(ESS)，它是構(gòu)建的。對(duì)于用在小型辦公室/家庭辦公室(SOHO)或家庭環(huán)境中的基本業(yè)務(wù)集(BSS)和獨(dú)立BSS拓?fù)涠?，它是未?gòu)建的。在閱讀本發(fā)明之后，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)如何將本發(fā)明實(shí)施在各個(gè)替換實(shí)施方案和替換應(yīng)有中將變得顯而易見。盡管在此處說(shuō)明了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案，應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方案是僅僅通過示例而不是限制的方式進(jìn)行展現(xiàn)。這樣，應(yīng)解釋該各個(gè)替換實(shí)施方案的具體說(shuō)明以限制本發(fā)明的范圍和寬度。此處所公開的系統(tǒng)和方法能夠加速初學(xué)者的理解并有助于比常規(guī)學(xué)習(xí)技巧更快地從初學(xué)者到專家級(jí)的轉(zhuǎn)變。圖2是用圖描述了依照本發(fā)明的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)20的方框圖。該對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)20 包括對(duì)等管理和控制實(shí)體，在下文中稱作為頻譜管理器。該頻譜管理器的實(shí)例，頻譜管理器 50a,能夠位于BTS/AP之上，作為服務(wù)兩個(gè)或更多BTS/AP和/或兩個(gè)或更多TVWS業(yè)務(wù)提供方16的獨(dú)立的實(shí)體來(lái)運(yùn)行，或被分布在兩個(gè)或多個(gè)TVWS業(yè)務(wù)提供方服務(wù)器之間，如以下更具體地說(shuō)明一樣。該頻譜管理器50a的主要功能是通過所有BTS/AP 70和其服務(wù)和控制的相關(guān)TV頻帶裝置20，控制和管理到空白空間頻譜的訪問和空白空間頻譜的使用。該頻譜管理器50a是在該對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)20中的網(wǎng)絡(luò)階段，并能夠用作客戶端或服務(wù)器，具有或不具有集中化控制，和具有或不具有連續(xù)的連接線。該頻譜管理器50a的處理器51a執(zhí)行編程指令以實(shí)施可一般如下被分類的功能(a)與本地或區(qū)域性WS數(shù)據(jù)庫(kù)10通信該頻譜管理器50a從/通過下列方式取出和/或推入信息對(duì)等TV頻帶傳感引擎60 ；對(duì)等幾何定位引擎62 ；同等頻譜管理器50b ； 和/或，WS數(shù)據(jù)庫(kù)10。該被取出/推入的信息包括TV信道信息(可獲得性和使用)；與 TVffS業(yè)務(wù)提供方18和TV頻帶裝置20相關(guān)的信息，如幾何定位，天線增益和性能度量；干擾場(chǎng)景(在不同TVWS業(yè)務(wù)提供方之間的自干擾和干擾二者)；載波干擾比(C/I)；信噪比 (SNR)測(cè)量值；等。(b)頻譜分配該頻譜管理器50a負(fù)責(zé)在其控制下將空白空間頻譜分配給該TV頻帶裝置20。分配策略5 遵守該FCC R&0,且該頻譜管理器50a具有切斷TV頻帶裝置20 (圖 1)并在其控制下報(bào)告給較高權(quán)限任意有問題的TV頻帶裝置20的權(quán)限。一般地，該頻譜管理器50a操作以使用內(nèi)建的業(yè)務(wù)公平來(lái)控制空白空間頻譜分配。(c)與該BTS/AP，該同等傳感引擎60，同等幾何定位引擎62，同等頻譜管理器50b 和該WS數(shù)據(jù)庫(kù)10的通信該頻譜管理器50a具有在其控制下的與每一個(gè)BTS/AP 70的直接通信鏈路。該頻譜管理器50a也具有與該傳感引擎60，幾何定位引擎62和頻譜管理器 50b的直接通信鏈路，以及在該對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)中的所有其它頻譜管理器(未圖示)。而且， 該頻譜管理器50a，50b具有與該WS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器12的客戶端-服務(wù)器接口，因此使得該廣播方14和該監(jiān)管者16能夠間接地管理TV頻帶裝置20。(d)空白空間頻譜使用最優(yōu)化該頻譜管理器50a實(shí)施空白空間頻譜的分配，同時(shí)試圖優(yōu)化空白空間頻譜使用。為此，該頻譜管理器50a的處理器51a處理從該本地/區(qū)域性WS數(shù)據(jù)庫(kù)10可獲得的所有信息、以及從其服務(wù)的TV頻帶裝置20收集的信息，并基于該空白空間頻譜分配策略50a和從所有其它源收集的信息來(lái)進(jìn)行頻譜分配決定。可為單個(gè)BTS/AP 70或?yàn)橐唤MBTS/AP 70作出該頻譜分配決定以優(yōu)化硬件效率，吞吐量，業(yè)務(wù)等待時(shí)間，可靠性，覆蓋范圍和連接性，與其它無(wú)線系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的共存等。圖3是該頻譜管理器50a的一實(shí)施方案的方框圖。在該實(shí)施方案中，該頻譜管理器50a位于BTS/AP 70上或與BTS/AP 70共存。該頻譜管理器50a的處理器51a通過IEEE 802. Id兼容會(huì)聚子層(未圖示)接口于該BTS/AP 70的PHY和MAC層管理試題74，76和 78，以及上層72，如互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)和異步傳輸模式(ATM)。該頻譜管理器50a控制空白空間頻譜的使用和到空白空間頻譜的訪問以用于該BTS/AP 70所服務(wù)的整個(gè)單元和由該 BTS/AP 70所服務(wù)的所有相關(guān)TV頻帶裝置20。同樣可能的是，將該TV頻帶裝置20裝備有另一實(shí)例，和可選地該頻譜管理器(SM 22)的較簡(jiǎn)單版本。該對(duì)等架構(gòu)提供了為了在任意情況中確保該TV頻帶裝置20的無(wú)干擾操作所必需的全自主行為。在該頻譜管理器50a的PHY層處存在三種主要功能數(shù)據(jù)通信(MAC層Ma) ；TV頻帶傳感功能56a ；和該幾何定位功能58a。該TV頻帶傳感功能56和該幾何定位功能58a分別處理和分析從該TV頻帶傳感引擎60和該幾何定位引擎62處所接收到的信息以支持該頻譜管理器50a的認(rèn)知能力。當(dāng)提供該TV頻帶中現(xiàn)有業(yè)務(wù)的可靠保護(hù)和與其它TV頻帶裝置20的共存(即，使得多個(gè)TV頻帶裝置20能夠運(yùn)行在相同區(qū)域，通過應(yīng)用被設(shè)計(jì)用來(lái)處理在這些裝置之間的潛在干擾的該空白空間頻譜分配策略52a)時(shí)，該MAC層5 為靈活和有效數(shù)據(jù)通信提供機(jī)制。當(dāng)該頻譜管理器50a位于BTS/AP上或與BTS/AP共存時(shí)，如圖4 所示，其可能優(yōu)化鏈路等級(jí)性能并最大化由該BTS/AP 70所支持的單元的數(shù)據(jù)吞吐量。如上所述，該頻譜管理器50a也能夠與業(yè)務(wù)提供方服務(wù)器位于一處，或與兩個(gè)或更多業(yè)務(wù)提供方服務(wù)器相關(guān)，如服務(wù)器1和服務(wù)器N，如圖4所示?？商鎿Q地，能將該頻譜管理器50a的功能對(duì)等分布在一個(gè)或多個(gè)BTS/AP和一個(gè)或多個(gè)TVWS業(yè)務(wù)提供方服務(wù)器之間。圖4用圖描述了其中該頻譜管理器50a服務(wù)多個(gè)BTS/AP的本發(fā)明的實(shí)施方案，包括屬于TVWS業(yè)務(wù)提供方80 (TVffS業(yè)務(wù)提供方服務(wù)器1)和TVWS業(yè)務(wù)提供方84 (TVffS業(yè)務(wù)提供方服務(wù)器N)的BTS/AP。在該實(shí)施方案中，該頻譜管理器50a用作BTS/AP控制器，TVWS 業(yè)務(wù)提供方80通過BTS/AP 82a, 82b和82c將業(yè)務(wù)提供給TV頻帶裝置20 (未圖示)。TVffS 業(yè)務(wù)提供方84通過BTS/AP 86a, 86b, 86c和86d將業(yè)務(wù)提供給其它TV頻帶裝置20(未圖示)。該頻譜管理器50a直接控制BTS/AP 8h-82c和86a_86d的每一個(gè)。該頻譜管理器50a的不同實(shí)施方式可能要求不同系統(tǒng)構(gòu)架，并因此要求不同的性能度量和商業(yè)模式。當(dāng)頻譜管理器50a與業(yè)務(wù)提供方服務(wù)器80，84共處一處時(shí)，該頻譜管理器50a能夠優(yōu)化該整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使用該空白空間分配測(cè)量52a，干擾緩和，無(wú)線資源協(xié)調(diào)和管理，功率優(yōu)化和多樣性數(shù)據(jù)路由等。圖5是提供了由接合該頻譜管理器50a的其它軟件和硬件組件的處理器51a所實(shí)施的操作的高級(jí)概覽的流程圖。為了簡(jiǎn)化，僅僅使用對(duì)該頻譜管理器50a的標(biāo)記來(lái)解釋這些操作。該頻譜管理器50a獲得(100)與來(lái)自該WS數(shù)據(jù)庫(kù)10的保護(hù)TV信道相關(guān)的信息。 如上所解釋的一樣，可通過該頻譜管理器50a從該WS數(shù)據(jù)庫(kù)10取出該信息，或通過該WS數(shù)據(jù)庫(kù)10將該信息推入該頻譜管理器50a。該頻譜管理器50a也接收(10 來(lái)自其同等TV 頻帶傳感引擎60的TV信道占用信息，其收集，分析和提取來(lái)自包括該TV頻帶裝置20的TV 信道傳感源的TV信道傳感信息。該頻譜管理器50a也接收(104)來(lái)自其對(duì)等幾何定位引擎62的幾何定位信息，其收集，分析和提取來(lái)自幾何定位傳感源的裝置位置信息，包括來(lái)自在基站82a-82c和86a_86d和TV頻帶裝置20上的全球定位系統(tǒng)(GPQ。該頻譜管理器50a 也可接收(104)其它數(shù)據(jù)，如在其控制下的TV頻帶裝置20和屬于其它業(yè)務(wù)提供方的那些裝置二者的無(wú)線配置，和如基于位置的誤碼率/誤幀率(BER/FER)的性能度量，接收到的信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)，載波干擾率(C/I)等，來(lái)自該基站82a-82c和86a-86d和/或該TV頻帶裝置20。隨后考慮到空白空間再使用方式，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜推渌蛩?，以?yōu)化網(wǎng)絡(luò)吞吐量，該頻譜管理器50a基于該空白空間頻譜分配策略5 計(jì)算空白空間頻譜分配(106)。如上所指， 該頻譜管理器50a用作廣播方14和監(jiān)管者16的定位點(diǎn)，使得這些實(shí)體能夠在該頻譜管理器50a的控制下干涉到該TV頻帶裝置20的管理。當(dāng)最小化提供給在該服務(wù)區(qū)域內(nèi)激活的TV頻帶裝置20處的業(yè)務(wù)的任意干擾時(shí)，如果該WS數(shù)據(jù)庫(kù)10推進(jìn)(108) TV信道使用數(shù)據(jù)到該頻譜管理器50a，該頻譜管理器50a反應(yīng)(主動(dòng)地和能動(dòng)地)為保證該現(xiàn)有系統(tǒng)廣播被保護(hù)。如果該對(duì)等頻譜管理器50b通知(110)該對(duì)等頻譜管理器50a其基站的一個(gè)或多個(gè)已經(jīng)改變其空白空間頻譜使用，如其正用于業(yè)務(wù)供應(yīng)的TV信道，該頻譜管理器50a確定(106)是否需要其空白空間頻譜分配的重新計(jì)算。作為實(shí)施例，如果該TV信道或其一部分是由該頻譜管理器50a所分配的頻譜的一部分，該頻譜管理器50a重新計(jì)算其空白空間頻譜分配(106)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的一樣，在空白空間頻譜分配中的任意改變可能生成在該干擾環(huán)境中的變化，因此通過重新配置該頻率計(jì)劃和頻譜共享計(jì)劃并引導(dǎo)該TV 頻帶裝置20重新關(guān)聯(lián)于它們各個(gè)BTS/AP 70,該頻譜管理器50a通過優(yōu)化在其服務(wù)的該TV 頻帶裝置20所有上的干擾環(huán)境參數(shù)來(lái)反應(yīng)(114)，或作為在該頻譜使用規(guī)矩下的恩惠和/ 或用力再優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量。即使僅服務(wù)一個(gè)業(yè)務(wù)提供方服務(wù)器的頻譜管理器50a不能改變?nèi)我馄渌鼧I(yè)務(wù)提供方的空白空間頻譜使用，該頻譜管理器50a可通過另外業(yè)務(wù)提供方來(lái)考慮該空白空間頻譜使用，當(dāng)將空白空間頻譜分配給在其控制下的BTS/AP 70時(shí)，且可能在需要空白空間頻譜共享時(shí)與由另外業(yè)務(wù)提供方所操作的另一個(gè)對(duì)等頻譜管理器協(xié)商。該頻譜管理器50a具有適應(yīng)不同WS數(shù)據(jù)庫(kù)10構(gòu)架的靈活性。該頻譜管理器50a 可能具有與可位于該相同BTS/AP 70上的無(wú)線資源管理(RRM)實(shí)體的一些功能重疊。例如， 在一些實(shí)施方案中，該RRM運(yùn)行用來(lái)管理在該TV頻譜某部分上的無(wú)線資源；在哪一種情況中，該頻譜管理器50a從該RRM處獲取信息，并隨后確定使用哪一個(gè)頻譜片段。已經(jīng)說(shuō)明了本發(fā)明的各個(gè)描述性實(shí)施方式。然而，本領(lǐng)域一個(gè)普通技術(shù)人員將見到附加實(shí)施方式也是可能的并在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到，結(jié)合該上述圖和此處公開的實(shí)施方案所描述的各個(gè)描述性模塊和方法步驟能夠經(jīng)常被實(shí)施為電子硬件，軟件，固件或前述的組合。為了清楚地描述該硬件和軟件的可互換性，已經(jīng)一般地根據(jù)它們的功能在上面說(shuō)明了各個(gè)描述性模塊和方法步驟。將這樣的功能實(shí)施為硬件還是軟件基于加于該整個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束。技術(shù)人員能夠?yàn)槊恳粋€(gè)特點(diǎn)應(yīng)用以變化方式實(shí)施該所述的功能，但是不應(yīng)將這樣的實(shí)施方式的決定解釋為導(dǎo)致對(duì)本發(fā)明范圍的背離。另外，在模塊或步驟內(nèi)的功能組用來(lái)便于說(shuō)明。能夠?qū)⒅付üδ軓囊粋€(gè)模塊或步驟移到另一個(gè)而不背離本發(fā)明。而且，能夠?qū)嵤┗驁?zhí)行結(jié)合此處公開的實(shí)施方案所描述的各個(gè)描述性模塊和方法步驟，使用硬件如通用處理器，數(shù)字信號(hào)處理器(“DSP”)，特定用途集成電路(“ASIC”)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(“FPGA”)或其它可編程邏輯裝置，離散門或晶體管邏輯，離散硬件組件，或其被設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行此處所述功能的任意組合。通用處理器是硬件并可能是微處理器， 但是在替換方式中，該處理器可能是任意硬件處理器或控制器，微控制器。處理器也可能被實(shí)施為計(jì)算裝置的組合，例如，DSP和微處理器的組合，多個(gè)微處理器，結(jié)合DSP核的一個(gè)或多個(gè)微處理器，或任意其它這樣的配置。另外，結(jié)合此處公開的實(shí)施方案所述的方法或算法的步驟可被直接體現(xiàn)為硬件， 在由處理器所執(zhí)行的軟件模塊，或該兩種的組合中。軟件模塊可能位于在包括RAM存儲(chǔ)器， 閃存，ROM存儲(chǔ)器，EPROM存儲(chǔ)器，EEPROM存儲(chǔ)器，寄存器，硬盤，可移動(dòng)盤，CD-ROM或包括網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)介質(zhì)的任意其它形式存儲(chǔ)介質(zhì)的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體上可訪問的計(jì)算機(jī)或控制器中?？蓪⑹纠源鎯?chǔ)介質(zhì)耦合到該處理器使得該處理器能夠?qū)⑿畔⒆x出和寫入該存儲(chǔ)介質(zhì)。在替換方案中，該存儲(chǔ)介質(zhì)可能對(duì)于該處理器是整體。該處理器和該存儲(chǔ)介質(zhì)也能位于ASIC中。提供該公開實(shí)施方案的上述說(shuō)明以使得本領(lǐng)域任意技術(shù)人員能夠做出或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施方案的各種修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是容易理解的，且可將此處所述的一般原理用于其它實(shí)施方案而不背離本發(fā)明的精神或范圍。因而，將被理解的是，此處展現(xiàn)的該說(shuō)明和附圖表示出本發(fā)明的示例實(shí)施方案且因而是由本發(fā)明所廣泛考慮到的主題的表示。進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的范圍充分包括了其它實(shí)施方案且不通過其它而通過該附屬權(quán)利要求相應(yīng)地限定了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)，包括 收集TV頻帶頻譜占用信息的同等TV頻帶傳感引擎；從該無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的基站和TV頻帶裝置收集幾何定位信息的同等幾何定位引擎；禾口具有到空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的通信鏈路和處理器的同等頻譜管理器和基站控制器， 該處理器處理從該同等TV頻帶傳感引擎、該同等幾何定位引擎和該空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)接收的頻譜占用信息，并將空白空間頻譜分配給至少一個(gè)基站和與該至少一個(gè)基站相關(guān)的TV 頻帶裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)，其中該基站是接入點(diǎn)(AP)。
3.如權(quán)利要求1所述的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)，其中該頻譜管理器位于該AP上。
4.如權(quán)利要求3所述的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)，其中該頻譜管理器是服務(wù)多個(gè)AP和與該各個(gè) AP相關(guān)的所有TV頻帶裝置的獨(dú)立的裝置。
5.如權(quán)利要求3所述的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)，其中該頻譜管理器在多個(gè)AP之間功能性分布。
6.如權(quán)利要求1所述的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)，其中該基站是基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)。
7.如權(quán)利要求6所述的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)，其中該頻譜管理器位于該BTS上。
8.如權(quán)利要求5所述的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)，其中該頻譜管理器是服務(wù)多個(gè)BTS和與該各個(gè) BTS相關(guān)的所有TV頻帶裝置的獨(dú)立的裝置。
9.如權(quán)利要求5所述的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)，其中該頻譜管理器在多個(gè)BTS之間功能性分布。
10.一種通過遠(yuǎn)程無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的基站來(lái)控制TV頻帶空白空間頻譜使用的方法，包括使用對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)提供給該遠(yuǎn)程無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，該對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)包括分別具有到空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的通信鏈路和處理器的對(duì)等頻譜管理器和基站控制器，該處理器處理從同等TV頻帶傳感引擎、同等幾何定位引擎和該空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)接收的TV頻帶頻譜占用信息，并基于該TV頻帶頻譜占用信息將該TV頻帶空白空間頻譜分配給該基站和與該基站相關(guān)的TV頻帶裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中通過該空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)將該同等頻譜管理器推入 TV頻帶頻譜占用信息，并通過它們的同等頻譜管理器推入TV頻帶頻譜使用的變化。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該同等頻譜管理器分別確定，如果它們被推入TV 頻帶頻譜占用信息或TV頻帶頻譜使用變化，TV頻帶空白空間頻譜分配至一個(gè)或多個(gè)基站是否必須重新計(jì)算。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該同等頻譜管理器分別優(yōu)化與為其重新計(jì)算該TV 頻帶空白空間頻譜分配的任意基站相關(guān)的干擾環(huán)境。
14.一種用于TV頻帶空白空間無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)中的頻譜管理器和基站控制器，包括TV頻帶空白空間分配策略； 到空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的通信鏈路；和處理器，其處理從同等TV頻帶傳感引擎、同等幾何定位引擎和該空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)接收的頻譜占用信息，并將空白空間頻譜分配給該基站和與該基站相關(guān)的TV頻帶裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的頻譜管理器和基站控制器，其中該頻譜管理器和基站控制器位于其控制的基站上。
16.如權(quán)利要求14所述的頻譜管理器和基站控制器，其中該頻譜管理器和基站控制器是服務(wù)多個(gè)基站和與該各個(gè)基站相關(guān)的所有TV頻帶裝置的獨(dú)立的裝置。
17.如權(quán)利要求14所述的頻譜管理器和基站控制器，其中該頻譜管理器和基站控制器，其中該頻譜管理器在該無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)基站之間功能性分布。
18.如權(quán)利要求14所述的頻譜管理器和基站控制器，其中分配策略遵守關(guān)于TV頻帶空白空間使用的聯(lián)邦通信委員會(huì)規(guī)則和命令，且該頻譜管理器具有切斷TV頻帶裝置并在其控制下報(bào)告給較高權(quán)限任意有問題的TV頻帶裝置的權(quán)限。
19.如權(quán)利要求14所述的頻譜管理器和基站控制器，其中該頻譜管理器和基站控制器具有與該TV頻帶傳感引擎、該TV頻帶幾何定位引擎和在該無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)中的所有其它頻譜管理器和基站控制器的直接通信鏈路。
20.如權(quán)利要求14所述的頻譜管理器和基站控制器，其中在將TV頻帶空白空間頻譜分配給其控制的基站時(shí)，該頻譜管理器和基站控制器優(yōu)化TV頻帶空白空間頻譜使用。
全文摘要
用于無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的頻譜管理器和基站控制器將TV頻帶空白空間在其控制下使用下列方式分配到所有TV頻帶裝置分配策略；從空白空間數(shù)據(jù)庫(kù)取自/推入的信息，由頻譜傳感引擎所供應(yīng)的頻譜使用數(shù)據(jù)，和從用于該無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)其它同等頻譜管理器和基站控制器接收的信息。
文檔編號(hào)H04W72/04GK102450069SQ201080022675
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
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