TWI520551B - 動態空白頻譜管理系統及方法 - Google Patents
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Description
本相關申請案的交叉引用
本申請案主張於2010年5月6日提出的申請號為61/332,004的美國臨時申請案和於2010年7月8日提出的申請號為61/362,581的美國臨時申請案的權益,從而其內容藉由引用被合併於此。
在美國,從54MHz至806MHz頻譜中的408MHz被分配給電視(TV)。目前,正在重新開發該頻譜中的108MHz以經由拍賣用於商業操作或者用於公共安全應用。該無線頻譜的剩餘300MHz將予以保留,以專門用於空中TV的操作。這300MHz資源的一部分被保留未使用。未使用頻譜的數量和精確頻率隨著從一個位置到另一位置而改變。頻譜的這些未使用部分被稱為TV白空間(TV White Space,TVWS)。聯邦通信委員會(FCC)正在向各種不同的非許可用途開放這些未使用的TVWS頻率。因為很少有TV台坐落於頂級大都市區域之外,因此大部分的未佔用TVWS頻譜在人口密度低或者農村區域是可用的,這些區域因為使用了其他寬頻選項而易於導致服務水準低下,比如數位用戶線路(DSL)或者電纜。
聯邦通信委員會已經制訂了規定,允許未經許可的無線發射/接收單元(WTRU)(即,以下稱為白空間裝置(WSD))於在廣播電視訊譜未被使用的位置上的廣播電視訊譜中進行操作。為了阻止干擾到在TV頻帶上進行操作的已許可的WSD,FCC需要創建TV頻帶WSD資料庫,也稱為FCC TV白空間資料庫(FCC-WSDB),以向WSD通知未佔用的TV頻道、
註冊固定WSD的位置、以及保護未記錄在FCC資料庫中的負責的WSD的位置和頻道。
已經針對FCC制定了一些議案以使得在WSDB中使用的機制和訊息流執行3個基本功能:資料儲存庫、資料註冊處理以及查詢處理。然而,WSDB本身卻可能不會獲得好的性能。
在一個實施方式中,一種方法,該方法包括從一個白空間資料儲存庫伺服器接收白空間頻譜資料。在一個實施方式中,白空間頻譜資料包括可用頻率範圍資料。該方法更包括儲存補充(supplement)頻譜使用資料和接收頻道查詢訊息。該方法更包括傳送包含至少一個優選頻率範圍資料的頻道回覆訊息。部分地基於白空間頻譜資料和補充頻譜使用資料來確定該至少一個優選頻率範圍資料。
在一個實施方式中,動態頻譜管理(DSM)裝置包括白空間資料庫管理模組,該白空間資料庫管理模組被配置用於儲存來自白空間資料儲存庫伺服器的白空間頻譜資料。在一個實施方式中,白空間頻譜資料包括可用的頻率範圍資料。該DSM裝置還包括被配置用於儲存補充頻譜使用資料的補充資料儲存模組,以及被配置為至少部分地基於白空間裝置位置資訊來識別相關補充資料的相關模組。該DSM裝置還可以包括被配置用於識別至少一個優選頻率範圍資料的頻道列表產生模組。在一個實施方式中,部分地基於白空間頻譜資料和補充頻譜使用資料來確定至少一個優選頻率範圍資料。該DSM裝置還包括通信模組,該通信模組適於與對等DSM、白空間裝置、以及白空間資料儲存庫伺服器進行通信。
在一個實施方式中,一種電腦可讀儲存媒體,具有在其上儲存的指令,當由處理裝置執行該指令的時候,使得該裝置儲存白空間頻譜資料。在一個實施方式中,白空間頻譜資料包括可用頻率範圍資料。電腦可讀儲存媒體具有附加指令,當由處理器執行該附加指令的時候,電腦可讀儲存媒體儲存補充頻譜使用資料、處理頻道查詢訊息、並且產生包括至少一個
優選頻率範圍資料的頻道回覆訊息。在一個實施方式中,該至少一個優選頻率範圍資料部分地基於白空間頻譜資料和補充頻譜使用資料來確定。
在一個實施方式中,一種方法包括識別分段的頻譜使用、分析存取點相關資訊、以及藉由發送頻道重新配置訊息至白空間存取點裝置來配置具有可用頻譜的鄰接塊。
在一個實施方式中,一種方法包括從對等DSM裝置獲得WSD-AP的頻譜使用資料,該WSD-AP由對等DSM裝置管理。該方法還包括為本地管理的WSD-AP向該對等DSM裝置發送頻譜使用資料,以及傳送頻道重新配置訊息至該對等DSM裝置以改變由該對等DSM裝置管理的至少一個WSD-AP所使用的頻譜。
CDBS‧‧‧合併資料庫系統
ULS‧‧‧通用許可系統
FCC‧‧‧聯邦通信委員會
TV‧‧‧電視
WSDB‧‧‧白空間資料庫
DSM‧‧‧動態頻譜管理
WSD‧‧‧白空間裝置
WSD-AP‧‧‧白空間裝置存取點
ID‧‧‧識別
LA/LB‧‧‧列表
CDIS‧‧‧共存發現和資訊伺服器
CM‧‧‧共存管理器
CE‧‧‧共存賦能器
TVWS‧‧‧TV白空間
AP‧‧‧存取點
100‧‧‧通信系統
102/102a/102b/102c/102d/WTRU‧‧‧無線發射/接收單元
104/RAN‧‧‧無線電存取網
106‧‧‧核心網路
108/PSTN‧‧‧公共交換電話網
110‧‧‧網際網路
112‧‧‧其他網路
114a/114b/140a/140b/140c‧‧‧基地台
116‧‧‧空氣介面
118/432‧‧‧處理器
120‧‧‧收發器
122‧‧‧發射/接收元件
124‧‧‧揚聲器/麥克風
126‧‧‧鍵盤
128‧‧‧顯示器/觸控板
130‧‧‧不可移式記憶體
132‧‧‧可移式記憶體
134‧‧‧電源
136‧‧‧全球定位系統(GPS)碼片組
138‧‧‧週邊裝置
142a/142b/RNC‧‧‧無線電網路控制器
144‧‧‧行動IP本地代理(MIP-HA)
146‧‧‧認證、授權、計費(AAA)伺服器
148‧‧‧閘道
430‧‧‧DSM裝置
434‧‧‧電腦記憶體
436‧‧‧指令
440‧‧‧DSM伺服器
442‧‧‧白空間資料庫管理模組
444‧‧‧補充資料儲存模組
446‧‧‧相關模組
448‧‧‧頻道列表產生模組
450‧‧‧通信模組
結合附圖,從以示例方式給出的以下描述可得到更詳細地理解,其中:第1圖顯示了常規IEEE系統架構;第2A圖顯示了通信系統的示例,在該通信系統中可以執行一個或多個掲露的實施方式;第2B圖顯示了可在第2A圖中所示的通信系統中使用的無線發射/接收單元(WTRU)的示例;第2C圖顯示了可在第2A圖所示的通信系統中使用的無線電存取網路和核心網路的示例;第3A圖顯示了在動態頻譜管理(DSM)系統和TV白空間資料庫(WSDB)系統之間的邏輯通信;第3B圖顯示了為執行頻道查詢本地處理的訊息流,此處為清晰起見省略了WSDB系統和FCC資料庫的其他元件;第4圖顯示了根據一個非限制性實施方式處理來自白空間裝置(WSD)的頻道查詢訊息的DSM伺服器的流程圖;
第4A圖顯示了根據一個非限制性實施方式的DSM的流程圖;第4B圖顯示了根據一個非限制性實施方式的DSM裝置430;第4C圖顯示了根據一個非限制性實施方式的DSM伺服器的架構;第5圖顯示了根據一個非限制性實施方式的WSD處理頻道查詢的流程圖;第5A圖顯示了根據一個非限制性實施方式的WSD的流程圖;第5B圖顯示了切換聲明的示例性頻道切換聲明資訊欄位;第6圖顯示了一個示例性DSM間介面;第7圖顯示了一個示例性WSD間介面;第8圖示出了經由搜尋擴展的頻道查詢的改進處理;第9圖顯示了根據一個非限制性實施方式處理由WSDB發送的頻道查詢訊息的DSM伺服器的流程圖;第10圖顯示了根據一個非限制性實施方式的WSDB擴展其可用頻道搜尋至DSM伺服器的流程圖;第11圖顯示了根據一個非限制性實施方式的DSM伺服器搶先協助進行WSDB中的可用頻道計算的流程圖;第12圖顯示了根據一個非限制性實施方式的WSDB從DSM伺服器獲得反應協助以計算可用頻道的流程圖;第13圖顯示了根據一個非限制性實施方式,DSM伺服器反應地協助WSDB中的可用頻道計算的流程圖;第14圖顯示了一個常規的頻寬低效率問題;第15圖顯示了一個常規40MHz頻寬分配,其中在20MHz頻道上進行操作的WSD選擇20MHz頻寬的中心點作為中心頻率,並且頻譜的剩餘部分是每側上兩個10MHz頻道塊;第16圖顯示了4個可用常規頻道(例如,頻道38-41),其中WSD在10MHz頻道上進行操作,從而WSD選擇給定頻帶的中心點作為中心頻率,並且頻帶中剩餘可用空間是頻道38和頻道41(即每側上的6MHz);
第17圖和第18圖顯示了WSD可以選擇頻道38和頻道39的邊界作為中心頻率,或者頻道40和頻道41的邊界作為中心頻率,其均可選為10MHz頻道的中心頻率;第19圖顯示了三個不同網路在其中操作的一個頻譜。於20MHz頻道上進行操作的網路A佔用了頻譜的第一個20MHz,網路C在頻譜的最後10MHz上進行操作,而網路B佔用了鄰近網路C的10MHz;第20圖顯示了在TV廣播和AP之間的“浪費的片段”;第21圖顯示了當一個“高發射功率”AP選擇了初始操作頻道時出現的狀況,由此AP在留下兩個TV頻道的間隔的時候,就應該建立起它的網路;第22圖顯示了根據一個非限制性實施方式使用DSM間介面的動態頻寬管理;第22A圖顯示了根據一個非限制性實施方式阻止或至少減少頻譜片段的流程圖;第23圖顯示了根據一個非限制性實施方式使用WSD間介面的動態頻寬管理;以及第24-26圖顯示了DSM系統向IEEE 802.19.1系統架構的不同映射。
目前掲露的系統和方法主要增強了電視(TV)白空間資料庫(WSDB)的解決方案。一方面,掲露了頻道查詢的本地處理,其中如果DSM伺服器具有提供針對頻道查詢的回應所必需的所有資訊的話,則由本地動態頻譜管理(DSM)伺服器處理白空間裝置(WSD)的頻道查詢。另一方面,掲露了搜尋擴展,其中WSDB傳送可用頻道搜尋的一部分至本地DSM伺服器。又另一方面,掲露了可用頻道計算的協助,其中DSM伺服器提供頻譜感測資訊至WSDB,以改進WSDB中的可用頻道計算。又另一方面,掲露了可以協助共存需求的動態頻寬管理。另外,還描述了能夠實現上述加值功能以及與WSDB系統交互作用的示例性訊息和程序的內容。
雖然這裏描述的實施方式主要在電視白空間的環境下進行討論,但是本掲露並不限於此。相反,電視白空間的描述僅是出於方便的一個示例性應用。正如所理解的那樣,這裏描述的系統和方法可以適用於各種頻率範圍和應用。
電子電氣工程師協會(IEEE)標準為相異的或者獨立操作的WSD網路和WSD定義了無線電技術無關的方法。作為該標準中的一部分,如第1圖所示,IEEE 802.19.1已經定義了基本系統架構和介面定義。802.19.1系統架構被分為三(3)個主要邏輯實體:共存賦能器(Coexistence Enabler,CE)、共存管理器(CM)、以及共存發現和資訊伺服器(CDIS)。CM是負責做出共存決定的實體。它也支援CM間的通信。CE負責做出至TVBD網路或裝置的請求,以及從TVBD網路或裝置獲得資訊。
在一個實施方式中,可以藉由類似於IEEE 802.19.1中所概述的系統架構來使用目前掲露的動態頻譜管理(DSM)的系統和方法,以允許為不同的通信系統改進頻譜管理。這裏描述的DSM系統架構允許形成群集結構,其中群集頭(即,DSM伺服器)可以擔任WSDB的代理,由此允許頻道查詢的本地處理,以及由此改善目前WSDB系統的效率。如下所述,DSM架構還可以提供其他加值功能。雖然DSM系統和方法並不僅限於任何特定類型的技術或架構,但是在一些實施方式中,這裏描述的DSM系統和方法可以是分散式共用記憶體的類型。
第2A圖是可以在其中可實現一個或多個掲露實施方式的示例通信系統100的圖。通信系統100可以是用於提供諸如語音、資料、視訊、訊息、廣播等內容給多個無線用戶的多重存取系統。通信系統100能夠使得多個無線用戶經由共用系統資源,包括無線頻寬來存取這些內容。例如,通信系統100可以使用一種或多種頻道存取方法,例如分碼多重存取(CDMA)、分時多重存取(TDMA)、分頻多重存取(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、單載波FDMA(SC-FDMA)等。
如第2A圖所示,通信系統100可以包括個人無線發射/接收單元(WTRU)102a、102b、102c、102d和無線電存取網(RAN)104、核心網
路106、公共交換電話網(PSTN)108、網際網路110和其他網路112,但是應當理解,所掲露的實施方式預期了任意數量的WTRU、基地台、網路及/或網路元件。WTRU 102a、102b、102c、102d中的每一個可以是被配置為在無線環境中操作及/或通信的任何類型的裝置,例如WSD。舉例來說,WTRU 102a、102b、102c、102d可被配置為發送及/或接收無線信號,並且可包括使用者設備(UE)、行動站、固定或行動用戶單元、呼叫器、蜂巢電話、個人數位助理(PDA)、智慧型電話、膝上型電腦、迷你筆記型電腦、個人電腦、無線感測器、消費類電子產品等。
通信系統100還可以包括基地台114a和基地台114b。基地台114a、114b中的每一個可以是被配置為與WTRU 102a、102b、102c、102d中的至少一個進行無線介面連接以便於存取例如核心網路106、網際網路110及/或網路112之類的一個或多個通信網路的任何類型的裝置。作為例子,基地台114a、114b可以是基地台收發器(BTS)、節點B、演進型節點-B(e節點B)、家用節點B、ReNB、站點控制器、存取點(AP)、無線路由器等等。雖然基地台114a、114b分別被畫為單一元件,但是可以理解基地台114a、114b可以包括任意數量的互連的基地台及/或網路元件。
基地台114a可以是RAN 104的一部分,該RAN 104還可以包括其他基地台及/或網路元件(未示出),例如基地台控制器(BSC)、無線電網路控制器(RNC)、中繼節點等。基地台114a及/或基地台114b可以被配置為在特定地理區域內發射及/或接收無線信號,該特定地理區域被稱作胞元(未示出)。該胞元還被分割成胞元扇區。例如,與基地台114a相關聯的胞元被分割成三個扇區。如此,在一個實施方式中,基地台114a包括三個收發器,即,針對胞元的每個使用一個收發器。在另一實施方式中,基地台114a可以使用多輸入多輸出(MIMO)技術,因此,可以針對胞元的每個扇區使用多個收發器。
基地台114a、114b可以經由空氣介面116與WTRU 102a、102b、102c、102d中的一個或多個通信,該空氣介面116可以是任何適當的無線通信鏈路(例如射頻(RF)、微波、紅外線(IR)、紫外線(UV)、可見光
等等)。可以使用任何適當的無線電存取技術(RAT)來建立空氣介面116。
更具體而言,如上所述,通信系統100可以是多重存取系統且可以採用一種或多種頻道存取方案,諸如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA等等。例如,RAN 104中的基地台114a和WTRU 102a、102b、102c可以執行諸如通用行動電信系統(UMTS)陸地無線電存取(UTRA)之類的無線電技術,其中該無線電技術可以使用寬頻CDMA(WCDMA)來建立空氣介面116。WCDMA可以包括諸如高速封包存取(HSPA)及/或演進型HSPA(HSPA+)之類的通信協定。HSPA可以包括高速下行鏈路(DL)封包存取(HSDPA)及/或高速上行鏈路(UL)封包存取(HSUPA)。
在另一實施方式中,基地台114a和WTRU 102a、102b、102c可以實現諸如演進型UMTS陸地無線電存取(E-UTRA)之類的無線電技術,其中該無線電技術可以使用LTE及/或高級LTE(LTE-A)來建立空氣介面116。
在其他實施方式中,基地台114a和WTRU 102a、102b、102c可以實現諸如IEEE 802.16(即全球微波互通存取(WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV-DO、臨時標準2000(IS-2000)、臨時標準95(IS-95)、臨時標準856(IS-856)、GSM、EDGE、GSM EDGE(GERAN)等無線電電技術。
第2A圖中的基地台114b可以是諸如無線路由器、家用節點B、HeNB、或AP,並且可以利用任何適當的RAT來促進諸如營業場所、家庭、車輛、校園等局部區域中的無線連接。在一個實施方式中,基地台114b和WTRU 102c、102d可以實施諸如IEEE 802.11之類的無線電技術以建立無線區域網路(WLAN)。在另一實施方式中,基地台114b和WTRU 102c、102d可以實施諸如IEEE 802.15之類的無線電技術以建立無線個人區域網路(WPAN)。在另一實施方式中,基地台114b和WTRU 102c、102d可以利用基於蜂巢的RAT(例如WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A等)以建立微微胞元或毫微微胞元。如第2A圖所示,基地台114b可以具有到網際網路110的直接連接。因此,基地台114b可以不需要經由核心網
路106存取網際網路110。
RAN 104可以與核心網路106通信,核心網路106可以是被配置為向WTRU 102a、102b、102c、102d中的一個或多個提供語音、資料、應用、及/或網際協定語音(VoIP)服務的任何類型的網路。例如,核心網路106可以提供呼叫控制、計費服務、基於移動位置的服務、預付費呼叫、網際網路連接、視訊分發等,及/或執行諸如用戶認證等高階安全功能。雖然第2A圖未示出,但應認識到RAN 104及/或核心網路106可以與跟RAN 104採用相同的RAT或不同的RAT的其他RAN進行直接或間接通信。例如,除連接到可以利用E-UTRA無線電技術的RAN 104之外,核心網路106還可以與採用GSM無線電技術的另一RAN(未示出)通信。
核心網路106還可以充當用於WTRU 102a、102b、102c、102d存取PSTN 108、網際網路110、及/或其他網路112的閘道。PSTN 108可以包括提供普通老式電話服務(POTS)的電路交換電話網。網際網路110可以包括使用公共通信協定的互連電腦網路和裝置的全局系統,該公共通信協定例如為傳輸控制協定(TCP)/網際協定(IP)網際網路協定族中的TCP、用戶資料報協定(UDP)和IP。網路112可以包括由其他服務提供者所擁有及/或操作的有線或無線通信網路。例如,網路112可以包括連接到可以與RAN 104採用相同的RAT或不同的RAT的一個或多個RAN的另一核心網路。
通信系統100中的某些或全部WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括多模式能力,即WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括用於經由不同的無線鏈路與不同的無線網路通信的多個收發器。例如,第2A圖所示的WTRU 102c可以被配置為與可以採用蜂巢式無線電技術的基地台114a通信,且與可以採用IEEE 802無線電技術的基地台114b通信。
第2B圖是示例WTRU 102的系統圖。如第2B圖所示,WTRU102可以包括處理器118、收發器120、發射/接收元件122、揚聲器/麥克風124、鍵盤126、顯示器/觸控板128、不可移式記憶體130及/或可移式記憶體132形式的電腦可讀媒體、電源134、全球定位系統(GPS)碼片組136、以及
其他週邊裝置138。應認識到WTRU 102可以在保持與實施方式一致的同時,包括前述元件的任何子組合。
處理器118可以是通用處理器、專用處理器、常規處理器、數位信號處理器(DSP)、多個微處理器、與DSP核相關聯的一或多個微處理器、控制器、微控制器、專用積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)電路、任何其他類型的積體電路(IC)、狀態機等等。處理器118可以執行信號編碼、資料處理、功率控制、輸入/輸出處理、及/或使得WTRU 102能夠在無線環境中操作的任何其他功能。處理器118可以與收發器120耦合,收發器120可以與發射/接收元件122耦合。雖然第2B圖將處理器118和收發器120畫為單獨的元件,但應認識到處理器118和收發器120可以被一起集成在電子元件或晶片中。
發射/接收元件122可以被配置為經由空氣介面116向基地台(例如基地台114a)發射信號或從基地台(例如基地台114a)接收信號。例如,在一個實施方式中,發射/接收元件122可以是被配置為發射及/或接收RF信號的天線。在另一實施方式中,發射/接收元件122可以是被配置為發射及/或接收例如IR、UV、或可見光信號的發光體/檢測器。在另一實施方式中,發射/接收元件122可以被配置為發射和接收RF和光信號兩者。應認識到發射/接收元件122可以被配置為發射及/或接收無線信號的任何組合。
另外,雖然發射/接收元件122在第2B圖中被畫為單一元件,但個WTRU 102可以包括任何數目的發射/接收元件122。更具體而言,WTRU 102可以採用MIMO技術。因此,在一個實施方式中,WTRU 102可以包括用於經由空氣介面116來發射和接收無線信號的兩個或更多個發射/接收元件122(例如多個天線)。
收發器120可以被配置為調變將由發射/接收元件122發射的信號並對由發射/接收元件122接收到的信號進行解調。如上所述,WTRU 102可以具有多模式能力。因此,例如,收發器120可以包括用於使得WTRU 102能夠經由諸如UTRA和IEEE 802.11之類的多種RAT進行通信的多個收發器。
WTRU 102的處理器118可以耦合到揚聲器/麥克風124、鍵盤126、及/或顯示器/觸控板128(例如液晶顯示器(LCD)顯示單元或有機發光二極體(OLED)顯示單元),並且可以從這些元件接收用戶輸入資料。處理器118還可以向揚聲器/擴音器124、鍵盤126、及/或顯示器/觸控板128輸出用戶資料。另外,處理器118可以存取來自任意類型的合適的記憶體(例如不可移式記憶體130和可移式記憶體132)的資訊,或者存取儲存在該記憶體中的資料。不可移式記憶體130可以包括隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、硬碟、或任何其他類型的記憶體儲存裝置。可移式記憶體132可以包括用戶身份模組(SIM)卡、記憶條、安全數位(SD)記憶卡等。在其他實施方式中,處理器118可以存取來自在實體上不位於WTRU 102上(諸如在伺服器或家用電腦(未示出))的記憶體的資訊並將資料儲存在該記憶體中。
處理器118可以從電源134接收電力,並且可以被配置為分配及/或控制到WTRU 102中的其他元件的電力。電源134可以是用於為WTRU 102供電的任何適當裝置。例如,電源134可以包括一個或多個乾電池(例如鎳鎘(NiCd)、鎳鋅鐵氧體(NiZn)、鎳金屬氫化物(NiMH)、鋰離子(Li)等等)、太陽能電池、燃料電池等等。
處理器118還可以耦合到GPS碼片組136,GPS碼片組136可以被配置為提供關於WTRU 102目前位置的位置資訊(例如,經度和緯度)。除來自GPS碼片組136的資訊之外或作為其替代,WTRU 102可以經由空氣介面116從基地台(例如基地台114a、114b)接收位置資訊及/或基於從兩個或更多個附近的基地台接收到信號的時序來確定其位置。應認識到WTRU 102可以在保持與實施方式一致的同時,用任何適當的位置確定方法來獲得位置資訊。
處理器118還可以耦合到其他週邊裝置138,週邊裝置138可以包括提供附加特徵、功能及/或有線或無線連接的一個或多個軟體及/或硬體模組。例如,週邊裝置138可以包括加速計、電子指南針、衛星收發器、數位相機(用於拍照或視訊)、通用串列匯流排(USB)埠、振動裝置、電視
收發器、免持耳機、藍芽®模組、調頻(FM)無線電單元、數位音樂播放器、媒體播放器、視訊遊戲機模組、網際網路瀏覽器等等。
第2C圖是根據一個實施方式的RAN 104和核心網路106的系統示圖。RAN 104可以是採用IEEE 802.16無線電技術以經由空氣介面116與WTRU 102a、102b、102c進行通信的存取服務網路(ASN)。正如下面將進一步討論的那樣,在WTRU 102a、102b、102c、RAN 104與核心網路106不同功能實體之間的通信鏈路可以被定義為參考點。
如第2C圖所示,RAN 104包括基地台140a、140b、140c和ASN閘道142,但是應當理解到,在與實施方式保持一致的同時,RAN 104可以包括任意數量的基地台和ASN閘道。基地台140a、140b、140c中的每一個與RAN 104中的特定胞元(沒有顯示)相關聯,並且每一個可以包括用於經由空氣介面116與WTRU 102a、102b、102c進行通信的一個或多個收發器。在一個實施方式中,基地台140a、140b、140c可以實現MIMO技術。因此,基地台140a,例如可以使用多天線來發射無線信號給WTRU 102a,並從該WTRU 102a接收無線信號。基地台140a、140b、140c也可以提供移動管理功能,例如切換觸發、隧道建立、無線電資源管理、訊務分類、服務品質(QoS)策略實施等。ASN閘道142可以充當訊務聚合點,並可以負責傳呼、快速緩衝用戶特性檔、路由到核心網路106等等。
WTRU 102a、102b、102c與RAN 104之間的空氣介面116可以被定義為R1參考點,該R1參考點實現IEEE 802.16規範。此外,WTRU 102a、102b、102c中的每一個可以與核心網路106建立邏輯介面(沒有示出)。WTRU 102a、102b、102c與核心網路106之間的邏輯介面可以被定義為R2參考點,其可以用於認證、授權、IP主機配置管理及/或移動性管理。
在基地台140a、140b、140c中的每一個之間的通信鏈路可以被定義為R8參考點,其包括用於促進WTRU切換和在基地台之間的資料轉移的協定。在基地台140a、140b、140c和ASN閘道215之間的通信鏈路可以被定義為R6參考點。R6參考點可以包括用於基於與WTRU 102a、102b、102c中的每一個相關聯的移動事件促進移動性管理的協定。
如第2C圖所示,RAN 104可以連接到核心網路106。在RAN 104與核心網106之間的通信鏈路可以被定義為R3參考點,其包括用於例如促進資料轉移和移動性管理能力的協定。核心網路106可以包括行動IP本地代理(MIP-HA)144,認證、授權、計費(AAA)伺服器146,和閘道148。雖然前述元件中的每一個被描述為核心網路106的一部分,但是應當理解,這些元件中的任何一個可以由非核心網路操作者的其他實體擁有及/或操作。
MIP-HA可以負責IP位址管理,並能夠使得WTRU 102a、102b、102c在不同ASN及/或不同核心網路之間漫遊。MIP-HA144可以為WTRU 102a、102b、102c提供對封包交換網路(例如網際網路110)的存取,以便在WTRU 102a、102b、102c與IP賦能的裝置之間進行通信。AAA伺服器146可以負責用戶認證並支援用戶服務。閘道148可以促進與其他網路互連。例如,閘道148可以為WTRU 102a、102b、102c提供對電路交換網路(例如PSTN 108的)存取,以促進在WTRU 102a、102b、102c與傳統陸線通信裝置之間的通信。此外,閘道148可以為WTRU 102a、102b、102c提供對網路112的存取,該網路112可以包括由其他服務提供者所擁有及/或操作的其他有線或無線網路。
雖然第2C圖沒有示出,但是應當理解,RAN 104可以連接到其他ASN,並且核心網路106可以連接到其他核心網路。在RAN 104與其他ASN之間的通信鏈路可以被定義為R4參考點,其可以包括用於協調WTRU 102a、102b、102c在RAN 104與其他ASN之間的移動性的協定。在核心網路106與其他核心網路之間的通信鏈路可以被定義為R5參考點,其可以包括用於促進在家用核心網路與被訪問核心網路之間互聯的協定。
根據目前掲露的系統和方法,藉由TVWS資料庫(WSDB)可以使用下面的功能:1)頻道查詢的本地處理,其中如果DSM伺服器具有用於提供對頻道查詢進行回應所必需的所有資訊的話,則由本地DSM伺服器處理由WSD進行的頻道查詢;
2)搜尋擴展,其中WSDB傳送可用頻道搜尋的一部分至本地DSM伺服器;3)可用頻道計算的協助,其中DSM伺服器提供本地頻譜感測資訊至WSDB,以改進WSDB中的可用頻道計算;以及4)動態頻寬管理,以幫助處理共存需求和問題,比如分段的頻譜。另外,還掲露了實現上述加值功能以及與WSDB系統交互作用的訊息和程序。
首先,將描述根據不同的實施方式的DSM系統與WSDB之間的邏輯通信,然後將要描述用於WSDB的功能,接著是實現上述功能以及與WSDB系統交互作用的程序和訊息流。
第3A圖示出了根據一個非限制性實施方式在DSM系統與WSDB之間的邏輯通信。FCC合併資料庫系統(CDBS)和FCC通用許可系統(ULS)記錄了被保護的位置和已許可WSD頻道(例如TV台、無線麥克風),並且被FCC週期性地更新。塊FCC用於FCC與WSDB系統之間的其他通信。如下文所詳述,WSDB可以直接或者間接地與WSD通信。
在一些這裏描述的WSDB系統或者方法中,WSD可以與WSDB邏輯上直接通信。舉個例子,獨立(standalone)WSD(比如WSD6)發送直接定址至WSDB 2的頻道查詢訊息。該訊息可以經由例如網際網路來中繼。WSDB 2產生空閒頻道的列表,然後返回包含該列表的頻道回覆訊息至WSD 6。下文會詳細討論在WSD與WSDB之間的不同訊息的內容。
第3A圖示出了根據一些實施方式的混合DSM架構。通常,WSD可以作為DSM用戶端,並且可以建立與DSM伺服器的連接,該DSM伺服器可以是WSD、存取點、或者其他合適類型的通信裝置。如第3A圖所示,DSM伺服器實際上可以作為WSD群集的群集頭。
在這裏描述的系統和方法中,WSD可以與WSDB直接通信。例如,在第3B圖中,WSD 6與WSDB直接通信以獲得在WSD 6所處的地理區域中空閒的頻道列表。在一個實施方式中,WSD 6和WSDB 2可以交換下列訊息:
訊息1:WSD6發送頻道查詢訊息至WSDB 2。實體傳送可以不必是單跳的
(1-hop),但是,在任何情況下,邏輯上WSD 6與WSDB 2直接通信,即,訊息被定址至WSDB2。
訊息2:WSDB 2搜尋它的資料庫、計算可用的頻道、為WSD 6找到空閒頻道的列表,並且將頻道回覆訊息返回發送至WSD 6,該WSD 6將利用該訊息以及,可選地,利用它的本地感測資訊來確定它可以存取哪個頻道。
如下詳述,DSM架構可以提供更豐富的方法來進行頻道查詢。另外,它允許頻道查詢和頻譜分配兩個進程可以同時完成。例如,WSD發送頻道查詢訊息至它的DSM伺服器。如果DSM伺服器具有為該WSD找到空閒頻道的列表所需的所有資訊,則DSM伺服器將利用此列表和它擁有的感測資訊來執行頻譜分配,並且發送頻道回覆訊息至WSD。否則,DSM伺服器將代表WSD發送頻道查詢訊息至WSDB。WSDB發送頻道回覆訊息至DSM伺服器,該DSM伺服器將利用頻道回覆訊息和它擁有的感測資訊來執行頻譜分配,並發送頻道回覆訊息至WSD。第3B圖示出了根據一個非限制性實施方式的這些相互作用過程。如果DSM伺服器1並不具有處理來自WSD 1的頻道查詢訊息所需的所有資訊,則訊息流可以如下:
訊息3:WSD 1發送頻道查詢訊息至DSM伺服器1。
訊息4:DSM伺服器1發送頻道查詢訊息至WSDB 1,聲明ID、位置、以及裝置類型和WSD 1的其他相關資訊。
訊息5:WSDB 1發送頻道回覆訊息至DSM伺服器1,為WSD 1指定空閒頻道。
訊息6:DSM伺服器1利用由WSDB 1發送的頻道回覆訊息中所包含用於WSD 1的空閒頻道的列表,連同對於DSM伺服器1可用的感測資訊或者其他補充頻譜使用資料,來產生頻譜分配,並且發送頻道回覆訊息至WSD 1。
現在,在DSM伺服器1具有處理來自WSD 2的頻道查詢訊息所需的所有資訊的情況下,則訊息流可以如下:
訊息7:WSD2發送頻道查詢訊息至DSM伺服器1。
訊息8:DSM伺服器1為WSD 2找到空閒頻道、利用諸如對於DSM伺服器1可用的感測資訊之類的補充頻譜使用資料,來產生頻譜分配,並且發
送頻道回覆訊息至WSD 2。
在一個實施方式中,該頻道回覆訊息比在獨立WSD(WSD沒有連接到任何DSM伺服器)的情形下的頻道回覆訊息提供更多的資訊。在一個獨立WSD情形下,該頻道回覆為該WSD指定了空閒頻道。然而,WSD仍然可以在確定能存取空閒頻道中的哪個空閒頻道之前必須執行頻譜感測。在WSD連接到DSM伺服器的情況下,頻道回覆訊息可以使用在選擇單一空閒頻道的時候就已經考慮的頻譜感測資訊,來為準備存取WSD而指定該單一頻道(該頻道在頻譜上可以是鄰接的或者非鄰接的)或者不指定頻道。
根據一個非限制性實施方式,用於DSM伺服器的流程圖如第4圖所示。在402,來自WSD的頻道訊息被接收。在404,確定WSD是否具有足夠的資訊來處理頻道查詢。如果具有足夠資訊,則在406,產生頻道回覆訊息。頻道回覆訊息可以指定諸如用於WSD的已分配的頻道。然後在416,可以發送頻道回覆訊息。在408,DSM伺服器如果沒有足夠的資訊來處理頻道查詢訊息,則頻道查詢訊息可以代表WSD而被發送至WSDB。在410,確定是否已經在逾時週期內從WSDB接收到頻道回覆訊息。如果還沒有接收到,則在412可以產生頻道回覆訊息來禁止WSD使用任何頻道。在414,如果DSM伺服器從WSDB接收到頻道回覆訊息,則可以產生頻道回覆訊息。該頻道回覆訊息可以指定例如用於WSD的已分配的頻道。在416,頻道回覆訊息可以被發送至起初發送頻道查詢訊息的WSD。
根據另一個非限制性實施方式,用於DSM伺服器的流程圖如第4A圖所示。在420,從白空間資料儲存庫伺服器接收白空間頻譜資料。白空間頻譜資料可以包括可用的頻率範圍資料。通常,白空間頻譜是可以被許可的頻譜,在其中允許非許可裝置的特定類型的操作。例如,不同的白空間裝置可以被允許在預定位置和頻道上(例如頻率範圍)操作,該頻道在該位置上既沒有由被許可者所使用,也沒有被許可。白空間頻譜的一個例子是TV白空間頻譜,被許可給在特定區域內的廣播者,但是目前卻尚未被使用。白空間頻譜資料可以包括關於白空間頻譜的資訊,該白空間頻譜
包括未被許可的頻譜。它也可以包括如下所述的可用的頻率範圍資料。它還可以包括其他資訊,諸如位置識別資料,或者未被許可頻譜的其他描述或特徵,諸如頻道特定功率限制、保護頻帶模板(template)需求、時間限制/限定。白空間資料儲存庫伺服器(例如WSDB)可以是為了可用頻譜範圍的、位置特定頻譜資訊的靜態或者動態資料庫。在一些實施方式中,白空間資料儲存庫伺服器可以追蹤專門的和永久不可用的頻譜。可用頻譜範圍資料可以是用於在白空間頻譜中識別可用頻譜的資訊。例如,它可以是類比TV頻道指定符或者頻道ID。替代地,它可以具有中心頻率和相關聯頻寬(已明確或者隱含的)的形式、或者例如頻率的成對列表。關於電視白空間(TVWS),TVWS頻道可以固定為每個頻道6MHz(例如頻道23總是表示524-530MHz)。可用頻率範圍資料可以根據頻道號碼來表示。另外,如果兩個或者多個連續的頻道可用,則白空間頻道選擇可以聚集可用的頻道,並且可以將頻寬增加至10MHz、15MHz、20MHz等。也就是說,不同的無線電存取技術可以利用多個連續的頻道頻寬。比如,LTE和WIFI可以部署在使用5MHz OFDM頻寬的單一TVWS頻道(6MHz)上、或者在使用10MHz OFDM頻寬的兩個連續TVWS頻道上、或者在使用20MHz OFDM頻寬的四個TVWS頻道上。
在422,儲存補充頻譜使用資料。補充頻譜使用資料可以包括,例如如下所述的對於DSM獲得優選頻率範圍資料可用的其他資訊。因此,補充頻譜使用資料可以包括反映目前頻譜使用狀態的資訊,並且該資訊可以包括來自WSD的頻譜測量資料、來自DSM或者對等DSM的目前已分配/已使用頻譜的使用映射等等。目前頻譜使用狀態可以包括正在使用的特定的無線電存取技術,以及定義如何使用該技術以利於共存的關鍵參數,例如正在使用的擾碼(比如PHY胞元ID)或者時間參考。在一些實施方式中,補充頻譜使用資料可以包括白空間存取點相關的資訊。例如,白空間存取點相互關聯資訊可以識別重疊的AP覆蓋範圍。使用相關資訊,DSM伺服器可以藉由為給定AP識別哪些其他AP在TVWS中具有重疊的覆蓋範圍,來為它控制的每個AP建立邏輯上相關的映射。DSM可以使用這個資訊以
確定在它直接控制下的或者藉由其他DSM伺服器控制的AP之間潛在的干擾。例如,這個相關性可以由每個AP的地理位置推出,也可以藉由AP本身收集的或者藉由來自其他來源的頻譜感測資訊來補充。來自其他DSM伺服器(對等DSM裝置)的資訊可以由DSM伺服器獲得以形成相關的映射。例如,WIFI AP可以將導致干擾的鄰近AP的SSID以及鄰近AP的相關信號強度報告至該DSM伺服器。在LTE中,HeNB可以將鄰近AP的資訊和它的相關聯SSID、以及鄰近HeNB和其相關實體胞元ID、可能還有PLMN網路識別等報告至DSM伺服器。相同資訊可以中繼至受到影響的其他DSM伺服器。補充頻譜使用資料還可以包括頻譜測量資料。頻譜測量資料可以從一個或多個白空間裝置存取點(WSD-AP)獲得。頻譜測量資料可以從一個或多個WSD或者其他頻譜測量技術獲得。頻譜測量資料可以包括其他WSD-AP的SSID資訊,或者LTE胞元ID,並且可以包括相應的功率位準。可以包括指示802.11技術、LTE或者其他技術是否正在被使用的無線電存取技術識別碼。頻譜測量資料可以以頻道使用測量報告的形式在諸如對等WSD-AP之間、對等DSM之間、或者WSD-AP和DSM之間傳送。
在424,頻道查詢訊息被接收。例如頻道查詢訊息可以由DSM從WSD(WSD/AP)接收。
在426,頻道回覆訊息被傳送。頻道回覆訊息可以包括例如至少一個優選的頻率範圍資料。該至少一個優選的頻率範圍資料可以部分地基於白空間頻譜資料和補充頻譜使用資料來確定。該至少一個優選的頻率範圍資料可以基於識別與目前已使用頻譜鄰近的可用頻率範圍來確定。在一些實施方式中,該至少一個優選的頻率範圍資料基於鄰接頻譜準則來確定。該至少一個優選的頻率範圍資料可以包括發送至WSD/AP的資訊,藉由該資訊可以選擇頻道。該資料還可以包括其他頻道資料,諸如但不局限於,頻道特定功率限制、保護頻帶模板需求、時間限制/限定、及/或頻道特定控制訊息傳遞需求。也就是說,一些頻道可以具有特定需求(比如使用心跳機制來指示連續的使用)。該優選的頻率範圍資料可以用任何合適的格式來傳送,例如類似於“可用頻率範圍”的格式(即,使用TV頻道指示符/ID、
中心頻率和頻寬、頻率的成對列表等)。在一個實施方式中,該優選頻率包括頻道列表。該頻道列表可以包括頻道優選資訊。
當識別優選的頻率範圍的時候,DSM或者WSD-AP可以使用保留了沒有使用的頻譜中較大鄰接塊的方式來選擇頻率範圍或者頻道,從而可以為請求較大塊頻譜的其他頻道查詢提供服務。即,如果一個頻道的選擇有助於保留鄰接頻譜的塊,則雖然另一頻道的選擇有助於分割剩餘的可用頻譜,但是第一個頻道是優選的。替代地,鄰接頻譜的保留可以基於地理區域來執行。即,在第一地理區域中鄰接頻譜塊的保留可以優先於其他區域,從而因為被認為具有優先權的、在鄰近或者重疊區域內鄰接塊的保留,使得導致在一個區域中出現頻譜片段的頻道選擇仍然可以是優選的。鄰接頻譜優先化還可以基於使用的統計,從而更頻繁地請求高頻寬的區域優先於其他區域。當識別一個或多個優選頻率範圍或者為可用頻率範圍排序的時候,在此描述的鄰接頻譜管理及/或優先化的不同實施方式可以被認為使用鄰接頻譜準則。在一些實施方式中,將可用頻道的頻道列表提供給WSD-AP,並且然後當識別要使用的頻率範圍的時候,WSD-AP可以採用該鄰接頻譜準則。在其他實施方式中,WSD-AP可以與白空間資料儲存庫伺服器通信,並且然後根據鄰接頻譜準則來選擇頻道以減少片段。在一些實施方式中,DSM伺服器還可以從WSD/AP接收頻道回覆訊息以指出頻道選擇。DSM伺服器還可以接收頻道確認訊息以指出頻道的使用。例如,頻道確認訊息可以是頻道正在使用的指示(例如經由ACK訊息),它可以識別列表中的哪個頻道被選擇來使用,或者它可以包括其他頻道確認資料。根據一個非限制性實施方式,第4B圖顯示了DSM裝置430。DSM裝置430可以包含處理器432和電腦記憶體434,或者與處理器432通信的其他電腦可讀媒體。具有被處理器432執行的指令436的軟體可以儲存在電腦記憶體434中。處理器可以執行該軟體以執行不同的功能,比如在此描述的動態頻譜管理。DSM裝置430可以包括一個或多個處理器432和一個或多個電腦記憶體434。為方便起見,只有一個處理器432和只有一個記憶體434被顯示在第4B圖中。處理器432可以被實施為具有單核或多核的積體電路
(IC)。電腦可讀媒體或者記憶體可以包括揮發性及/或非揮發性記憶體單元。例如,揮發性記憶體單元可以包括隨機存取記憶體(RAM)。非揮發性記憶體單元可以包括例如唯讀記憶體(ROM),以及機械式非揮發記憶體系統,比如硬碟驅動器、光碟驅動器等等。RAM及/或ROM記憶體單元可以被實施為例如分離的記憶體IC。
根據一個非限制性實施方式,第4C圖顯示了DSM伺服器440的架構。可以考慮由執行軟體指令的一個或多個處理器來實現裝置的不同模組。DSM伺服器440可以包括白空間資料庫管理模組442。白空間資料庫管理模組442可以被配置用於儲存來自白空間資料儲存庫伺服器的白空間頻譜資料。白空間頻譜資料可以包括可用的頻率範圍資料。DSM伺服器440還可以包括被配置用於儲存補充頻譜使用資料的補充資料儲存模組444。DSM伺服器440還可以包括被配置為至少部分地基於白空間裝置位置資訊來識別相關補充資料的相關模組446。DSM伺服器440還可以包括被配置用於識別至少一個優選的頻率範圍資料的頻道列表產生模組448。該至少一個優選的頻率範圍資料部分地基於白空間頻譜資料和補充頻譜使用資料來確定。DSM伺服器440還可以包括適用於與對等DSM、白空間裝置、以及白空間資料儲存庫伺服器來進行通信的通信模組450。
當WSD需要發送頻道查詢訊息的時候,它測試目前條件是否是它連接到DSM伺服器。如果是,則它將會發送頻道查詢訊息至DSM伺服器,並且存取包含在頻道回覆訊息中的頻道。另一方面,如果WSD沒有連接至DSM伺服器,但是卻知道存在WSDB,則它將會發送頻道查詢至WSDB。當頻道回覆訊息從WSDB返回的時候,WSD將使用頻道回覆訊息中的空閒頻道的列表、以及它的本地頻譜感測資訊來確定可以存取該列表中的哪一個頻道。
根據一個非限制性實施方式,第5圖顯示了用於WSD的流程圖。在502,確定是否需要發送頻道查詢訊息。在504,確定WSD是否與DSM伺服器連接。如果沒有,則在506,確定WSD是否知道任何的WSDB。如果不知道,則在508報告失敗。如果WSD知道WSDB,則在510發送頻道
查詢訊息至WSDB。在512,確定在逾時週期內是否接收到頻道回覆訊息。如果接收到了頻道回覆訊息,則在514,該頻道回覆訊息和感測資訊可以被用於確定要存取的頻道。在516,WSD準備存取頻道。如果在504確定WSD連接到DSM伺服器,則可以在518發送頻道查詢訊息至DSM伺服器。在520,確定在逾時週期內是否接收到頻道回覆訊息。如果沒有接收到,則在508報告失敗。如果接收到頻道回覆訊息,則在516,WSD準備存取該頻道。
在一些實施方式中,補充頻譜使用資料可以在一個白空間裝置存取點(WSD-AP)處獲得。根據一個非限制性實施方式,第5A圖顯示了用於WSD的流程圖,在530,補充頻譜使用資料可以在白空間裝置存取點(WSD-AP)處獲得。在532,頻道查詢訊息被傳送。在534,頻道回覆訊息被接收。頻道回覆訊息可以包括至少一個優選的頻率範圍資料。在536,部分地基於頻道回覆訊息和補充頻譜使用資料來選擇頻道。在一些實施方式中,可以傳送頻道確認訊息來指出已選擇的頻道。該頻道確認可以是任何合適類型的訊息,諸如ACK訊息,或者替代地在頻道回覆訊息包括了頻道的列表的情況下,識別列表中哪個頻道已經被選擇來使用。在一些實施方式中,在WSD-AP處可以接收來自動態頻譜管理(DSM)裝置的頻道重新配置訊息,並且可以傳送頻道改變訊息至用戶端白空間裝置。
在Wifi(IEEE 802.11)場景下,AP可以使用頻道切換聲明來廣播一個頻道的改變,該頻道切換聲明既可以在信標中經由CSA(頻道切換聲明)或者ECSA資訊元素來發送,還可以作為單獨的MAC動作訊框來發送。CSA包含有關新頻道的資訊,並且指出切換至新頻道的時間。第5B圖示出了切換聲明的示例CSA資訊欄位。
在LTE中,HeNb可以使用在主胞元中發送的RRC傳訊來發送頻道改變至UE。主胞元可以使用諸如已許可頻譜之類的不同頻帶。在一些實施方式中,頻道改變可以經由兩個連續的訊息來執行。第一,第一RRC訊息使用RRC重新配置訊息來中止在目前TVWS頻道上操作的次(secondary)胞元。第二,另一RRC訊息經由RRC重新配置訊息以啟動次胞元以在新
的TVWS頻道上進行操作。
現在參考第6圖,在一些實施方式中,在一個或多個DSM伺服器之間還可以有介面。這個介面可以幫助DSM伺服器共用TVWS頻道資訊,並且可以協助他們實現TVWS頻譜的更完整的圖示。
這種DSM之間的介面可以用於共存的目的。開始當DSM接收來自WSDB的頻道的列表的時候,DSM伺服器可以知道哪個頻道已經被在其他DSM伺服器下操作的WSD所使用,因此該DSM伺服器將用“DSM間”介面來獲得其他正在操作的頻道的資訊。然後,它將從初始可用頻道列表中選擇空閒頻道,即在該地理區域內不是正被其他DSM伺服器/用戶端所使用的頻道。如下文中詳述的,該通信將經由頻道使用訊息來實現。
在一些實施方式中,DSM間介面可以在WSD等級上實施。比如,它的介面可以具有相同的功能,但是卻不是在DSM等級上實施,它共用WSD級別上的頻譜資訊。這種類型的介面對於獨立的WSD可以更加有用,如第7圖所示,該WSD可以直接連接到WSDB。
這個“WSD間”介面還可以用於TVWS中的共存。該WSD可以共用關於TVWS中正在操作的頻道的資訊,以及可以使用“WSD間”介面來互相協助進行頻道選擇。這將會消除或者至少減少在相同地理區域中的兩個WSD選擇TVWS中的相同頻道的可能性。在一些實施方式中,可以用“DSM間”和“WSD間”介面來使用混合系統。
另外,點對點(Ad hoc)模式可以用於本地的頻道查詢的處理。在這個模式下,WSD都是對等裝置。如果WSD已經與WSDB相連接,已經獲得和保留了空閒頻道的列表,則空閒頻道上的資訊同樣可能用於其鄰域的WSD,這是因為鄰近的WSD可能會落入由該WSDB設定的地理區域中。
在一些實施方式中,頻道可用性資訊與一個或者多個計時器相關聯。例如,在空閒頻道列表中的每個頻道都可以具有單獨的計時器。空閒頻道可以被標記為過時的,或者當其計時器過期的時候從列表中被刪除。
在一些實施方式中,當獨立的WSD發送頻道查詢訊息至WSDB
的時候,該WSDB返回為該WSD指定空閒頻道列表的頻道回覆訊息。獨立的WSD典型地會具有被限制的頻譜感測能力,這是因為它僅能存取對一個位置進行的頻譜測量。在一些實施方式中,靠近獨立WSD的至少一個DSM伺服器幫助該獨立WSD。例如,獨立WSD發送頻道查詢訊息至WSDB,該WSDB可以和靠近該獨立WSD的一個或多個DSM伺服器一起工作,並且共同為該獨立WSD產生頻譜分配。因此,WSDB可以將針對WSD的可用頻道的搜尋擴展至DSM伺服器。
在一些實施方式中,搜尋擴展還可以應用於具有有限感測能力的DSM伺服器下的WSD。對於那些DSM伺服器,當它們從WSD接收到頻道查詢訊息的時候,它們可以將WSD訊息轉發至WSDB,並且該WSDB嘗試與其他DSM伺服器一起工作,以處理這個頻道查詢。在一個實施方式中,這個過程由WSD直接地或經由具有有限感測能力的DSM伺服器發送頻道查詢至WSDB來開始。然後該WSDB可以為該獨立WSD查找空閒頻道的列表。該WSDB還可以查找是否有DSM伺服器覆蓋了該WSD的位置。如果沒有,則該WSDB將發送頻道回覆訊息至WSD,指定空閒頻道的列表。另一方面,如果有一個DSM伺服器,則該WSDB將代表該WSD發送頻道查詢訊息至該DSM伺服器。接著,當來自WSDB的頻道查詢到達DSM伺服器的時候,該DSM伺服器可以找到對於該WSD來說空閒的頻道的列表,並且發送頻道回覆訊息。當來自DSM伺服器的頻道回覆訊息到達該WSDB的時候,該WSDB可以將該列表結合它已經產生的列表(例如,以“與(AND)”的方式),來確定WSD可以存取哪個頻道,並且然後發送頻道回覆訊息至WSD。
作為一個例子,考慮如第8圖所示的WSD 6。在一個實施方式中,訊息流如下:
訊息1:WSD 6發送頻道查詢訊息至WSDB 2。
訊息2:WSDB 2找到了對於WSD6來說空閒的頻道的列表,並且查找覆蓋WSD 6的位置的DSM伺服器,並找到DSM伺服器2。WSDB 2代表WSD 6發送頻道查詢訊息至DSM伺服器2。
訊息3:DSM伺服器2找到在WSD 6的位置上未被佔用頻道的列表,並且發送頻道回覆訊息至WSDB 2。
訊息4:WSDB 2選擇兩個列表中都存在的頻道、產生頻道回覆訊息、並且將其發送至WSD 6。
根據不同的非限制性實施方式,第9圖顯示了DSM伺服器處理來自WSDB的頻道查詢訊息的流程圖,並且根據不同的非限制性實施方式,第10圖顯示了WSDB將可用頻道搜尋擴展至DSM伺服器的流程圖。
現在參考第9圖,在902,從WSDB接收頻道查詢訊息。在904,獲得訊息中獨立WSD的位置。在906,查找該位置上的未佔用頻道,並且將其放入頻道回覆訊息中。在908,發送頻道回覆訊息至WSDB。
現在參考第10圖,在1002,接收來自WSD的頻道查詢訊息。在1004,為WSD獲得空閒頻道的列表(LA)。在1006,確定是否有DSM伺服器覆蓋(比如管理)了該WSD。如果沒有,則在1008,產生包含空閒頻道的列表(LA)的頻道回覆訊息。如果有DSM伺服器覆蓋了該WSD,則在1010,代表WSD發送頻道查詢訊息至DSM伺服器,在1012,確定在逾時週期內是否從該DSM伺服器接收到頻道回覆訊息。如果沒有接收到,在1008,產生包含該空閒頻道的列表(LA)的頻道回覆訊息。如果接收到頻道回覆訊息,則在1014,從該頻道回覆訊息獲得未佔用頻道的列表(LB)。在1016,可以選擇處於LA和LB二者中的頻道。在1018,發送頻道回覆訊息至WSD。
另外,在一些實施方式中,DSM系統可以協助可用頻道計算,該計算由WSDB藉由傳送頻譜感測結果至WSDB來執行。可以有各種方式來提供該協助,比如使用搶先方式或者反應方式。
在使用搶先方式的情況下,DSM系統可以搶先發送頻譜感測結果至WSDB,然後當在它觀察的頻譜使用中出現明顯變化的時候,更新頻譜感測結果。
在使用反應方式的情況下,WSDB可以在需要的基礎上向DSM伺服器查詢特定位置處的頻譜感測結果。
在兩種方式中,WSDB可以從靠近感興趣位置的一個或者多個DSM伺服器獲得頻譜感測結果。它可以結合頻譜感測結果來改善可用頻道的計算。
通常,搶先方式當頻譜使用變化緩慢的時候可以有更高效率,而當頻譜使用變化快的時候卻可能變成低效率的,這是因為更新次數會增加。反應方式則相反。它在頻譜使用變化緩慢的時候可能是低效率的,這是因為可用頻道的每次計算都可能引起對頻譜感測結果的查詢,而該查詢卻帶來了相似的頻譜感測結果。當頻譜使用變化更快的時候,反應方法可能變得更有效率,這是因為WSDB僅僅在需要的時候才詢問頻譜感測結果,消除了可能為數眾多的所有感測更新訊息的傳送。
第11圖顯示了根據一個非限制性實施方式,搶先方式的DSM伺服器的流程圖。如圖所示,在1102,搶先方式的過程可以包括DSM伺服器建立與WSDB的連接。在1104,可以發送包含所有頻道頻譜感測結果的初始感測報告訊息至WSDB。在1106,如果頻譜感測結果中出現明顯變化,則在1108,DSM伺服器可以發送感測更新訊息至WSDB,該訊息僅列出了在最近更新之後經歷變化的那些頻道。然後WSDB可以使用從所有DSM伺服器接收到的頻譜感測結果,來為特定的頻道查詢進行它的可用頻道的計算。
根據不同的非限制性實施方式,第12圖和第13圖分別顯示了根據反應方式用於WSDB和DSM伺服器的流程圖。比如,反應方式的過程可以包括,一旦WSDB接收到頻道查詢訊息,則它從訊息中擷取位置資訊、查找覆蓋該位置的DSM伺服器、並且發送感測查詢訊息至那些DSM伺服器中的每一個。一旦接收到感測查詢訊息,每個DSM伺服器返回發送感測回覆訊息至WSDB。此時WSDB可以結合感測回覆訊息中的頻譜感測結果、計算可用頻道、形成頻道回覆訊息、並將其返回發送至該頻道查詢訊息的發送方。
現在參考第12圖,在1202,WSDB接收頻道查詢。在1204,可以擷取頻道查詢訊息中的位置(X)。在1206,靠近位置(X)的DSM伺服
器被識別後以形成列表(L)。在1208,確定該列表(L)是否為空。如果該列表為空,則在1210,計算可用頻道,並且在1218,發送頻道回覆訊息。如果該列表(L)不為空,則在1212,發送感測查詢訊息至列表(L)中的每一個DSM伺服器。在1214,確定WSDB是否在逾時週期內接收到一個或者多個感測回覆訊息。如果沒有接收到,則在1210,計算可用頻道,並且在1218,發送頻道回覆訊息。如果接收到一個或多個感測回覆訊息,則在1216,可以結合該感測結果以計算可用的頻道。在1218,發送頻道回覆訊息。
現在參考第13圖,在1302,DSM伺服器從WSDB接收感測查詢訊息。在1304,可以從該訊息中擷取位置(X)。在1306,找到該位置(X)的頻譜感測結果。在1308,建立感測回覆訊息以及將其發送至WSDB。
動態頻寬管理
通常,在北美,TVWS中的每個可用的TV頻道提供可用於寬頻連接的6MHz頻譜容量。TVWS頻道可以基於地理位置來改變。例如在歐洲,TVWS頻道通常為8MHz。由於在這些頻率處信號的長距離傳播,TVWS具有相對較大的覆蓋區域。
在頻帶可以在一個位置上使用的情況下,就存在大的區域,在該區域中這個頻率不被使用並且可用於無線連接。WSDB可以追蹤在不同位置正在使用的所有(或者至少一些)頻率。因此,WLAN AP必須將自己向TVWS資料庫註冊。AP發送它的位置資訊至資料庫,因而它可以接收AP可操作的頻譜資訊。在TVWS中不允許操作未註冊的WSD。
中央集線器或者AP(這裏指的是WSD-AP)向TVWS資料庫註冊。已註冊的WSD發送它的位置資訊至資料庫,然後從TVWS資料庫接收可用頻道的列表。WSD-AP可以使用TCP/IP網際網路堆疊經由有線基礎設施來與TVWS資料庫或者DSM伺服器通信。替代地,WSD-AP可以在被許可的頻譜中使用無線通信進行通信。即,這裏關於第2A-2C圖所描述的無線基礎設施可以用於WSD-AP間的通信、WSD-AP與WSDB以及DSM裝置的通信。AP基於它的能力和它正在管理的WSD的能力,來選擇可用
的頻道。然後在已選擇的頻道上建立網路。
選擇頻道的方式可能導致頻寬的浪費。當從給定頻寬中選擇頻道的方式使得選擇後剩餘頻寬變得不可用、或者以其他方式由於片段而限制它的使用的時候,就會出現一個問題。而且,在相同區域操作的WSD將接收可用/空閒頻道的幾乎相同的列表。這可能引起WSD使用相同頻道,然後將導致衝突和性能降級。
在不同實施方式中,DSM系統連同WSDB可以在白空間頻譜中動態地管理不同頻帶的使用。例如,這裏描述的系統和方法可以設法降低或者有時候消除在白空間頻譜中不可使用的片段。在一些實施方式中,一旦確定了頻譜正在被浪費(即,檢測到頻寬的低效率使用),就會指示不同的裝置適當地切換頻道以糾正該問題。
例如,藉由觀察第14圖中顯示的頻譜映射,可以看出當WSD2離開網路的時候,產生了兩個10MHz的片段。如果例如存取點(AP)之類的其他裝置想要在20MHz頻寬上建立它的網路,那就不能夠實現,這是因為沒有連續/鄰接的20MHz的可用頻譜。如下詳述,根據這裏描述的系統和方法,WSD3可以移至緊接在WSD1的右側,從而產生20MHz的連續頻譜。而且,WSD3可以被移至頻譜的其他部分,從而產生更多連續的頻譜。
第15圖示出了針對WSD的有問題的頻寬分配的例子。假設WSD被分配了40MHz的頻寬,並且在20MHz的頻道上進行操作,則給定頻寬的中心點被選定作為中心頻率。如第15圖所示,頻譜的剩餘部分是每側有10MHz的頻道塊。因此,如果在相同位置中在20MHz頻道上操作的另一WSD被給予了相同的可用頻譜,那麼就不能夠選擇一個20MHz的頻道、而與已建立的通信不發生衝突。雖然希望兩個WSD可以經由載波感測多重存取(CSMA)或者其他媒體共用技術來共用相同的頻道,但是這種功能卻可能降低了流通量。
第16圖顯示了與TVWS應用相關聯的類似問題。如第16圖所示,在美國,雖然可能會基於管轄範圍來改變,但是在鄰近的TV頻道之間存在
著6MHz的間距。在已示出的例子中,WSD被給予了四個可用頻道(例如頻道38-41)的列表。假設WSD在10MHz的頻道上操作,則其會選擇給定頻帶的中心作為中心頻率。如第16圖所示,在頻帶中剩餘的可用空間是頻道38和頻道41(即每側各6MHz)。如果在相同位置中操作在10MHz頻道上的另一WSD被給予了相同的頻道列表,則該WSD將遇到與第15圖所示的類似問題。這個問題可以被稱為“頻道合併(pack)”。
根據這裏描述的系統和方法,如果選擇的WSD的中心頻率可以離給定頻帶的中心儘量遠的話,上述問題就可以解決。正如這裏所掲露的,該頻道可以由任何合適的裝置所選擇,例如AP、DSM、或者WSD。然而,本領域中具有通常知識者都瞭解,可以有其他網路管理者(例如,蜂巢基地台、節點B、以及IEEE 802.16基地台等),它們可以實施這裏描述的系統和方法以在TVWS中選擇頻道。
如果這個解決方法應用於第16圖所述的問題,那麼如第17和18圖所示,WSD既可以選擇頻道38和頻道39的邊界作為中心頻率,也可以選擇頻道40和頻道41的邊界作為中心頻率。
第17和18圖示出了一個場景,其中離給定頻帶的中心點盡可能遠地選擇了中心頻率。這樣的頻譜安排為該區域中具有頻道相同列表的其他AP提供了可以選擇另一10MHz頻道而不會發生衝突的機會。
這裏描述的頻道選擇規則並不必然是選擇頻道的唯一準則。也可以考慮諸如減輕干擾、頻寬聚集和網路管理等其他因素。而且,如上所述,當識別優選頻率範圍的時候,DSM或者WSD-AP可以利用保留沒有使用的頻譜中較大鄰接塊的方式來選擇頻率範圍或者頻道,從而可以使用請求頻譜中較大塊的其他頻道查詢。即,如果一個頻道的選擇有助於保留鄰接頻譜的塊的話,雖然其他頻道的選擇趨於分割剩餘的可用頻譜,但是此時第一個頻道是優選的。替代地,鄰接頻譜的保留可以基於地理區域來執行。即,在第一地理區域中鄰接頻譜塊的保留可以優先於其他區域,從而因為被認為具有優先權的、在鄰近或者重疊區域內鄰接塊的保留,使得導致在一個區域中出現頻譜片段的頻道選擇仍然可以是優選的。鄰接頻譜優先化
還可以基於使用的統計,從而更頻繁地請求高頻寬的區域優先於其他區域。因此,如下文中詳述的,可能會有不同的因素或場景來幫助WSD選擇第17圖中所示的中心頻率、或者第18圖中所示的中心頻率。
在一個實施方式中,TVWS資料庫是被動資料庫,該資料庫在發送頻道的列表至WSD之後不接收任何來自WSD的回饋。因此,TVWS資料庫不知道WSD正在使用的頻道。在這個實施中,WSD必須感測所有的可能性,並且選擇空閒的頻道。參考第18圖,如果WSD感測到WSD在頻道38和頻道39上進行操作,則頻道40和頻道41的邊界可以被選擇作為10MHz頻道的中心頻率。另一方面,如果所有頻道都可用,則WSD可以隨機選擇所述頻道中的任一個頻道。
在一個實施方式中,TVWS資料庫是主動資料庫,該資料庫接收關於已選擇頻道的回饋。例如,該回饋可以由WSD發送至TVWS資料庫。在這個實施中,第16圖所示的問題並沒有出現,這是因為另一WSD詢問了頻道的列表,TVWS資料庫將不會發送其他WSD使用的頻道(即是第16圖所示的WSD)。然而,如果兩個WSD在同一時刻請求頻道列表,或者在從任何WSD接收回饋之前發送相同的頻道列表至兩個或者多個WSD,則可能發生頻道選擇的問題。為了避免這個問題,WSD可以在開始在來自TVWS列表的頻道中的一個頻道上傳送之前,進入隨機回退(backoff)模式。在回退模式期滿之後,WSD可以在某個時間感測頻道。如果頻道是空閒的,則WSD可以保留來自該列表的那個頻道。然後,其他接著進行相同步驟的WSD可以使用在已分配頻譜的另一側的其他頻道(如果可用)。當兩個或者多個WSD偏向可用頻譜的一側的時候,就會發生這種問題。這種偏向可能有多種原因,包括但不限於:發射功率限制、傳送遮罩、為安全目的而保留的鄰近頻道、範圍等等。
術語“主動資料庫”也可以指任何系統,例如,IEEE 802.19.1共存系統,其嘗試管理一個或者多個在TVWS中進行操作的網路,並且可以依賴由TVWS資料庫提供的資訊。
如第15圖所示,當AP操作下的一個WSD或者一組WSD已經佔
用了頻道的時候,可以採用強制的頻道切換程序(以下被稱為負責的WSD)。在此情況下,每側上的兩個10MHz的未佔用缺口浪費了20MHz的有用頻譜。在一些實施方式中,當另一WSD被TVWS資料庫分配在相同頻譜中的時候,該WSD將嘗試在離該頻譜盡可能遠的頻道上建立網路。如第15圖所示,在這個情形中,當其嘗試在頻譜兩端建立網路的時候,將被使用中間頻譜的負責WSD所阻塞。因此新的WSD將能夠估計中間的20MHz頻寬正在被使用,儘管在末端還有兩個10MHz的可用塊。在一些實施方式中,該估計可以導致新WSD發起強制的頻道切換。已經建立的網路(例如負責WSD)可以使用下面方法被強制切換它的操作頻道。
在主動資料庫的情形下,新WSD可以尋求資料庫的幫助來將負責WSD移至新的頻道。新的WSD可以將其關於頻譜使用的發現發送回饋至該資料庫。參考第15圖,資料庫接著可以使用它的邏輯來向負責WSD分配頻譜的前20MHz或者頻譜的最後20MHz。此時,剩餘頻寬將能夠被分配給新的WSD。
在一些實施方式中,新的WSD經由高優先順序傳訊直接與負責WSD通信。新的WSD可以傳送請求訊息,以通知負責WSD應該移至的新的中心頻率,或者它可以發送可能的中心頻率的列表至負責WSD。可選地,一旦完成至新頻率的頻道切換,就可以請求負責WSD發送確認訊息。在一些實施方式中,負責WSD必須在計時器確定的預定時間週期內切換頻道。在新WSD接收確認訊息或者計時器期滿之後,它可以在新的可用頻譜中開始操作(例如第15圖中的20MHz)。為了避免衝突,新的WSD可以在操作在新的可用頻譜中之前,監視或者感測目前被假定為空閒頻道的使用。在不同的實施方式中,可以經由共存系統來在不同AP之間直接通信。
根據這裏描述的系統和方法而進行操作的AP,可以有規律地掃描鄰近頻率,以檢查是否有鄰近頻道已經空閒。如果緊接在AP右側的頻道空閒,則AP可以操作在頻譜中央,從而導致低效率的頻寬管理。在此情況下,一旦AP藉由搶先鄰近頻道掃描知曉了這個情況,則該AP可以嘗試將其網路移至離新的可用頻譜的中心盡可能遠的新的頻道。這可以藉由如下過程
實現,例如,向主動資料庫發送切換請求以及在切換至新頻道之前接收確認,或者切換網路至新頻道以及接著發送資訊訊息至被動資料庫。
第19圖示出了在給定頻譜中進行操作的三個網路。網路A在20MHz的頻道上進行操作,並且佔用了頻譜的前20MHz。網路C在頻譜的最後10MHz上進行操作,並且網路B佔用了鄰近網路C的10MHz。如果網路C佔用的頻道因為某些原因變成空閒的話,則網路B將處於新頻譜的中間。經由搶先的頻道掃描,網路B中的AP將知曉它處於30MHz頻譜的中間。此時,AP可以發起頻道切換過程以切換到頻譜的任一側。藉由切換網路B的頻道,20MHz的連續頻譜將為某個其他網路的使用而開放。
在一些情況下,網路可能不能移至頻譜的邊緣。這個限制是因為各種管理的原因及/或發射功率限制(例如,根據FCC需求的指定,以高發射功率操作的網路不能鄰近TV廣播信號而操作)。高發射功率網路通常在TV廣播頻道和其操作頻道之間留下一些間隔,以滿足管理的需求。頻譜中這種空閒空間可以導致如前所述的“頻道合併”問題。
第20圖示出了在TV廣播和“高發射功率”AP之間的“浪費的片段”。如果滿足鄰近TV廣播而操作的發射功率需求的另一AP需要10MHz頻寬,那麼它不能夠在如第20圖所示的頻譜上進行操作,除非它使得“高發射功率”AP移動它的中心頻率,從而為新的“低發射功率AP”創造出足夠的頻譜。如前所述,可以依據AP所連接的TVWS資料庫的類型(例如,被動或者主動),來執行該負責AP的頻道改變。在一些實施方式中,高優先順序傳訊(或者某個共存系統)可以用於向其他AP通知目前有低功率網路存在且該網路正在請求頻譜。然後,該傳訊頻道(或者共存系統)可以協調“高發射功率”AP的頻道改變,來為“低發射功率AP”釋放頻寬。
依據用於為“高發射功率”AP選擇初始操作頻道的方法,這種情形就可以避免。例如,如第21圖所示,根據本掲示,“高發射功率”AP應當已經建立它的網路,從而留下充足的間隙(例如,兩個TV頻道的間隔)。因此,根據這裏描述的系統和方法,不能鄰近TV廣播而進行操作的
AP應當在留下足夠空間之後(例如,2、3或4個TV頻道)嘗試建立它的網路,從而一個或多個低發射功率AP能夠在該空閒空間中建立它們的網路。類似地,當DSM系統被用於將AP分配至特定頻道的時候,該DSM系統應當將該AP分配至可以減少片段的頻寬部分。
在一些情況下,所有可用的TV頻道可以被不同的網路所佔用。在被動資料庫的情況下,可用的TVWS頻道(例如沒有被TV廣播使用的頻道)的列表可以由被動資料庫提供給AP。因為沒有回饋至被動伺服器,因此資料庫將不知道該頻道已經被不同網路所佔用。當AP確定所有頻道被佔用的時候(例如,經由感測或者一些其他共存技術),該AP可以請求一個或多個AP來減少它們的操作頻寬。新AP可以經由AP對AP的直接通信,或者如果適用的話經由一些共存系統,來發送頻寬減少請求訊息至不同的AP。這個請求訊息可包含例如,請求AP的識別(ID)、頻道號碼、請求的頻寬、請求頻寬所需的時間、位置等等。那麼請求AP將等待來自被請求AP的頻寬減少回覆。回覆訊息可以包含例如,回應(接受、拒絕)、AP的ID、頻道號碼、分配的頻寬、分配的頻寬的時間、頻寬可用之前的時間週期、位置等等。
當請求AP從其他AP接收“已接受”回應訊息的時候,請求AP根據回應訊息中提供的資訊來建立其網路,並且然後可以發送確認至被請求AP。
在一些實施方式中,可以為AP分配少於請求頻寬的頻寬。在這種情況下,AP可以查詢其他AP或者選擇接受給定的頻寬。而且,可以為該請求AP在指定時間量內分配頻寬。
在主動資料庫的情形下,AP可以發送頻道查詢訊息至資料庫。然後資料庫可以發送頻寬減少請求至一個或者多個不同的AP,並接收回應。一旦資料庫接收到來自AP的回應,它就發送已分配頻道資訊至該請求AP。如果資料庫接收到了一個以上的“已接受”回應,則可以選擇AP中的一個(或多個)AP,並且依據不同的因素請求減少其操作頻寬,這些因素諸如管理需求、已提供的頻寬、時間可用性、及/或流量的類型等等。在
一些實施方式中,如第22圖所示,“DSM間”和“WSD間”介面可以用於向其他DSM伺服器通知是否存在片段的頻譜。然後可以解決該問題的DSM伺服器採取正確的行動,解決該問題。
現在參考第22圖,當WSD 2離開網路的時候,它產生了10MHz的片段(如第19圖所示)。DSM伺服器1可以被配置為注意這個片段,並經由訊息1(即,一個片段/浪費指示)來通知其他的DSM伺服器。當DSM伺服器2接收到這個指示後,它可以被配置用於藉由將WSD 3移至新頻率上來解決這種狀況。DSM伺服器將發送頻道釋放請求(訊息2)至WSD 3,並且如果該請求被接受,WSD 3將發送頻道改變回應(訊息3)。在一些實施方式中,DSM伺服器2經由訊息4向WSDB指出這個變化。
第22A圖示出了根據一個非限制性實施方式用於DSM阻止或者至少減少頻譜片段的技術的流程圖。在2202,為WSD-AP而從對等DSM裝置上獲得頻譜使用資料,該WSD-AP由該對等DSM裝置(比如第22圖中的WSD 3)來管理。在2204,為本地管理的WSD-AP傳送頻譜使用資料至對等DSM裝置。在2206,傳送頻道重新配置訊息至對等DSM裝置,以改變被該對等DSM裝置管理的至少一個WSD-AP所使用的頻譜。在一些實施方式中,頻譜使用資料可以包括WSD-AP位置資訊、功率位準資訊、無線電存取技術資訊、及/或WSD-AP識別資訊等。
在一些實施方式中,還能經由“WSD間”介面來執行動態頻寬管理。第23圖示出了“WSD間”介面,以解決第21圖所示的問題。當WSD 2離開網路的時候,WSD 1和WSD 3經由“WSD間”介面來接收指示(訊息1)。在一些實施方式中,WSD 2可以搶先發送這個指示至WSD 1和WSD 3(在該WSD 2離開網路之前)。在一些實施方式中,WSD 1和WSD 3為獲得WSD 2的“心跳(heartbeat)”而監測“WSD間”介面。這個心跳信號可以例如被週期性頻道使用訊息所攜帶。缺少這個心跳(例如,基於一些逾時的值)將表明WSD 2已經離開了網路。該心跳可以被實施為某種形式的廣播信號(例如AP信標)。一旦WSD 1和WSD 3接收了指示,它們可以檢查是否它們能夠解決所述問題。在這種情況下,WSD 3將能夠藉由
切換它的操作頻率來解決該所述問題。此時,WSD 3將改變其中心頻率,並且可選地發送指示至WSDB(訊息2)。注意在一些實施方式中,WSD 1和WSD 3可以使用“WSD間”介面來協商互相同意的解決方案(例如,在一些情況中,改變WSD 1的操作頻率或者為WSD 1和WSD 3二者改變操作頻率都將是有利的)。
在一些實施方式中,可以藉由給予WSD和DSM伺服器預訂廣播頻道使用資訊的能力來擴展這種機制(比如,使用頻道使用預訂請求訊息)。
第23A圖是根據一個非限制性實施方式用於阻止或者至少減少頻譜片段的技術的流程圖。在W1,分段的頻譜使用被識別。在W2,分析存取點相關資訊。在W3,配置具有可用頻譜的鄰接塊。例如,可以藉由傳送頻道重新配置訊息至白空間存取點裝置來配置該鄰接塊。
在一些實施方式中,分段的頻譜使用被DSM伺服器所識別。DSM伺服器可以藉由一種或多種技術來確定存在分段的頻譜使用,例如對頻譜測量進行回應,或者替代地根據WSD-AP的止動,比如藉由包括來自WSD-AP撤銷註冊訊息的、與WSD-AP之間的訊息傳送,或者接收一個或多個WSD-AP心跳訊息的失敗。在一些情況下,對等DSM可以向DSM伺服器通知該對等DSM正在管理的WSD-AP已經被止動或者已經被撤銷註冊。
在一些實施方式中,WSD-AP識別了分段的頻譜使用。例如,WSD-AP可以回應於頻譜測量來確定存在分段的頻譜使用。WSD-AP可以掃描相關頻譜來識別其他對等WSD-AP,並且獲得WSD-AP識別資訊,例如SSID、胞元ID、或者其對等端的其他識別參數。WSD-AP可以將這個資訊傳達至DSM裝置,或者可以與對等WSD-AP直接通信。在對等WSD相互通信的實施方式中,WSD-AP可以使用識別資訊來查詢WSD註冊資料庫,以獲得諸如IP位址之類的的對等WSD-AP的位址。替代地,WSD-AP可以使用對等發現技術以建立通信。此時,WSD-AP可以與對等WSD-AP通信以協商頻道重新配置。
在一些實施方式中,分析存取點相關資訊可以包含從一區域中的
WSD-AP獲得WSD-AP的頻率使用資料,並且識別與其他目前使用頻道不鄰近的可移動頻道。可移動頻道可以是可移動至新頻道的頻道,該新頻道與目前使用的頻道相鄰近,並且該頻道是不與該區域內的其他WSD-AP衝突的頻道。
在一些實施方式中,可以由WSD-AP藉由傳送頻道重新配置訊息至白空間存取點裝置來執行配置具有可用頻譜的鄰接塊。在其他實施方式中,由DSM裝置藉由傳送頻道重新配置訊息至白空間存取點裝置來執行配置具有可用頻譜的鄰接塊。頻道重新配置訊息可以包括指出WSD-AP應當移動至的期望頻道或者頻率範圍的參數。該訊息還可以包括期望功率位準和其他參數,比如使用的特定的無線電存取技術。
根據不同實施方式、能夠實現上述功能的訊息內容如下文所述。
註冊訊息和註冊成功確認訊息
在一些實施方式中,固定的WSD必須向WSDB註冊,並且註冊訊息可以包括下面的資訊:1)WSD FCCID:WSD的FCCID:2)WSD序號:WSD的製造者序號;3)WSD位置:WSD的位置,使用經緯度格式來表示;4)WSD擁有者:擁有WSD的個人或者商業名稱;5)WSD聯繫人:負責WSD的聯繫人姓名;6)WSD聯繫人地址:聯繫人的地址;7)WSD電話號碼:聯繫人的電話號碼;以及8)WSD聯繫人電子郵件地址:聯繫人的電子郵件地址。
當WSDB接收到註冊訊息的時候,WSDB可以返回發送“註冊成功確認”訊息,該訊息可以包含WSD的ID資訊。
重新註冊訊息和重新註冊成功確認訊息
WSD的註冊在特定時間週期內是有效的,比如三個月。當註冊期滿的時候,可以要求WSD重新註冊。重新註冊訊息的內容可以與註冊訊息相同。另外,如果WSD已經移動至新位置,則WSD需要向WSDB重新註
冊。當WSDB接收重新註冊訊息的時候,WSDB可以返回發送“重新註冊成功確認”訊息,該訊息包括例如WSD的ID資訊。
撤銷註冊訊息和撤銷註冊成功確認訊息
在一些實施方式中,如果WSD將被關閉,則該WSD需要撤銷註冊,從而相關的WSDB可以移除註冊資訊。如果WSD已經移動至新位置,該WSD可能還需要向WSDB撤銷註冊以移除過時的資訊。撤銷註冊訊息可以包括註冊訊息中的所有資訊,還可以加上該訊息是用於撤銷註冊的資訊。
當WSDB接收到撤銷註冊訊息的時候,該WSDB可以返回發送“撤銷註冊成功確認”訊息,該訊息可以包含WSD的ID資訊。
頻道查詢訊息
頻道查詢訊息可以具有一個或多個下面的資訊欄位:1)WSD FCCID:WSD的FCC ID;2)WSD序號:WSD的製造者序號;3)WSD位置:WSD的位置,以經緯度格式表示;4)WSD模式:WSD的模式,可以是模型I模型II以及固定的;5)天線高度:地平面以上的天線高度;6)時間戳:記錄訊息被發送的時間;7)WSD擁有者:擁有WSD的個人或者商業名稱;8)WSD聯繫人:負責WSD的聯繫人姓名;人;以及9)WSD聯繫人地址:聯繫人的地址;10)WSD電話號碼:聯繫人的電話號碼;11)WSD聯繫人電子郵件地址(可選):聯繫人的電子郵件地址。
另外,為了支援頻道查詢的本地處理和搜尋擴展,頻道查詢訊息可以包括下面的資訊:
1)這個訊息的目的地(例如:DSM伺服器或者WSDB)。
2)DSM伺服器的位址(有條件的):如果這個訊息被DSM伺服器發送,則可以將DSM伺服器位址放入訊息中,從而WSDB知道把頻道回覆訊息發送到哪裡。否則,將不包括這個資訊。DSM伺服器的位址可以被解釋為
“共存ID”。
3)WSDB的位址(有條件的):如果這個訊息將被WSDB發送以執行搜尋擴展,則可以將WSDB的位址放入訊息中,從而WSDB知道把頻道回覆訊息發送到哪裡。否則,將不包括這個資訊。
4)該資訊所請求的頻道列表。即,該查詢可以請求僅僅是特定頻道列表的資訊。
頻道回覆訊息
頻道回覆訊息可以包括下面的資訊:
1)可用頻道列表:用於請求WSD的可用頻道列表;
2)期滿時間:規定了上述可用頻道列表中頻道的可用性的期滿時間;
3)發射功率:在可用頻道列表中的每個頻道的最大發射功率;以及
4)WSD位址:頻道回覆訊息針對的WSD位址。
5)DSM伺服器位址(有條件的):如果由DSM伺服器發送相應的頻道查詢訊息,則WSDB可以指定DSM伺服器位址,從而頻道回覆訊息可以到達該DSM伺服器。否則,就不包括這個資訊。
6)WSDB位址(有條件的):如果由WSDB發送相應的頻道查詢訊息(為了進行搜尋擴展),則DSM伺服器可以指定WSDB位址,從而頻道回覆訊息可以到達該WSDB。否則,就不包括這個資訊。
頻道使用測量報告
這個訊息的目的是為了廣播頻道的使用(例如向一系列用戶)。這個訊息還可以用於對頻道查詢訊息進行回應,提供比頻道回覆訊息更多的資訊。在一些實施方式中,這個訊息是用於在“DSM間”或“WSD間”的鏈路上傳送的訊息。它提供了WSD目前正在使用、或正在釋放頻道的指示。該訊息可以是週期性/有規律的、或者是事件觸發的。這個訊息可以包含下面的資訊:1)提供資訊所針對的位置;2)提供資訊所針對的頻道的列表;3)時間戳;以及
4)網路正在使用的功率(最大40mW,最大50mW,最大100mW,最大4W等);5)頻道狀態;藉由下列為每個頻道指出是否已知/被認為屬於:A)經由管理的資料庫的主頻道(primary);B)基於測量報告的主頻道;C)已知的未許可用戶,包括操作等級(最大功率或者未知);D)未知來源的高度干擾;以及E)釋放。
頻道狀態可以藉由下面任一方式獲得:1)感測測量;2)來自其他CM的報告;以及3)網路/裝置本身實際使用的頻道
頻道使用預訂請求
這個訊息可以允許DSM伺服器預訂週期性的或者有規律的頻道使用資訊。這可用於“WSD間”的介面。這個訊息可以包含下面的資訊:1)DSM伺服器的位址,該位址可以是該DSM伺服器的“共存ID”;2)時間戳;以及3)可選的預訂持續時間。
頻道釋放訊息
頻道釋放(或者頻道重新配置)訊息可以用於請求釋放特定頻道。發佈實體應當儘量使得請求合理化,並且不必認為請求會被兌現。使用這個訊息是藉由傳送頻道重新配置訊息至白空間存取點裝置來配置具有可用頻譜的鄰接塊的一個實施方式。該訊息所攜帶的資訊可以包括:1)發佈DSM伺服器的位址,該位址可以是該DSM伺服器的“共存ID”;2)請求所應用於的頻道的列表;3)請求的原因(尋求鄰接BW;因為最大功率的關係而將使用這些頻道;其他);4)位置;以及
5)時間戳。
頻寬浪費指示
頻寬浪費指示訊息可以向WSD通知頻譜中的片段。藉由這種方法裝置可以識別分段的頻譜使用。它可以包含下面的資訊:1)產生片段所在的頻率;2)分段的原因;3)時間戳;以及4)糾正措施以及可以執行糾正的WSD ID(可選的)。
感測報告訊息
感測報告訊息可以支援搶先協助計算WSDB中的可用頻道的功能。它是提供補充頻譜使用資料的一個實施方式。它可以包括下面的資訊:1)發送方的ID,該發送方識別哪一個WSD發送了這個訊息;2)WSDB的位址,指定將接收這個訊息的WSDB的位址;以及3)頻譜感測表,描述由頻道號碼和位置來索引的頻譜感測結果。主動被分配的頻道可以被指示為不可用的。
感測更新訊息
感測更新訊息可以支援搶先地協助計算WSDB中的可用頻道的功能。它不同於為所有頻道報告感測結果的感測報告訊息,而感測更新訊息可以僅為在那些最近更新之後已經歷變化的頻道發送感測結果。這是提供補充頻譜使用資料的另一種實施方式。感測更新訊息可以包括下面的資訊:1)發送方的ID,識別哪個WSD發送這個訊息;2)WSDB的位址,指定將接收這個訊息的WSDB的位址;以及3)頻譜感測更新表,描述由頻道號碼和位置來索引的、需要被更新的頻譜感測結果。
感測查詢訊息
感測查詢訊息可以支援反應地協助計算WSDB中的可用頻道的功能。它是提供或者獲得補充頻譜使用資料的另一個實施方式。它可以包括下面的資訊:
1)發送方的ID,識別哪一個WSDB發送這個訊息;2)DSM伺服器的位址,指定將接收這個訊息的DSM伺服器的位址;3)感興趣的頻譜列表,列出了WSDB有興趣瞭解的頻譜和相關位置;以及;4)等待時間,指定感測結果必須在哪個時間以內產生。這有助於這個訊息的接收者確定應當使用的感測演算法,這是因為不同的感測演算法需要不同量的處理時間。
感測回覆訊息
感測回覆訊息可以支援反應地協助計算WSDB中的可用頻道的功能。它是提供補充頻譜使用資料的另一個實施方式。它可以包括下面的資訊:1)發送方的ID,識別哪一個DSM伺服器發送這個訊息;2)WSDB的位址,指定將接收這個訊息的WSDB的位址;以及3)頻譜感測表,描述由感興趣的頻道號碼和位置來索引的頻譜感測結果。主動被分配的頻道將被指示為不可用的。
下文描述在DSM系統和802.19.1系統架構之間的一些可能的映射。根據不同的實施方式,第24-26圖顯示了DSM系統向IEEE 802.19.1系統架構的不同的映射。正如所理解的那樣,在DSM系統和802.19.1系統架構之間存在著很多其他可能的映射。例如,在第24圖,CDIS可以處在DSM伺服器上,將資訊傳送至其他的DSM伺服器。
實施例
在一個實施例中,一種方法包括從白空間資料儲存庫伺服器接收白空間頻譜資料。在一個實施例中,白空間頻譜資料包括可用頻率範圍資料。該方法還包括儲存補充頻譜使用資料以及接收頻道查詢訊息。該方法還包括傳送頻道回覆訊息,該頻道回覆訊息包含至少一個優選的頻率範圍資料。部分地基於白空間頻譜資料和補充頻譜使用資料來確定至少一個優選頻率範圍資料。
在一些實施例中,該方法還包括接收指出頻道選擇的頻道回覆訊息。
在一些實施例中,至少一個優選的頻率範圍資料包括頻道列表。
在一些實施例中,頻道列表包括頻道優選資訊。
在一些實施例中,該方法還包括接收指出頻道使用的頻道確認訊息。
在一些實施例中,補充頻譜使用資料包括白空間存取點相關資訊。
在一些實施例中,補充頻譜使用資料包括頻譜測量資料。
在一些實施例中,從白空間裝置存取點(WSD-AP)獲得頻譜測量資料。
在一些實施例中,該至少一個優選頻率範圍資料可以基於識別與目前已使用頻譜鄰近的可用頻率範圍來確定。
在一些實施例中,該至少一個優選頻率範圍資料基於鄰接頻譜準則來確定。
在一個實施例中,動態頻譜管理裝置包括白空間資料庫管理模組,該白空間資料庫管理模組被配置用於儲存來自白空間資料儲存庫伺服器的白空間頻譜資料。在一個實施方式中,白空間頻譜資料包括可用頻率範圍資料。DSM裝置還包括被配置用於儲存補充頻譜使用資料的補充資料儲存模組,以及被配置為至少部分地基於白空間裝置位置資訊來識別相關補充資料的相關模組。該DSM裝置還包括頻道列表產生模組,該頻道列表產生模組被配置用於識別至少一個優選的頻率範圍列表。在一個實施例中,該至少一個優選頻率範圍資料部分地基於白空間頻譜資料和補充頻譜使用資料來確定。該DSM裝置還包括通信模組,該通信模組適於與對等DSM、白空間裝置、以及白空間資料儲存庫伺服器通信。
在一些實施例中,該DSM裝置還包括WSD-AP,該WSD-AP包括被配置用於與WSD用戶端通信的收發器。
在一個實施例中,一種電腦可讀儲存媒體,具有在其上儲存的指令,當由處理裝置執行該指令的時候,使得該裝置儲存白空間頻譜資料。在一個實施例中,白空間頻譜資料包括可用頻率範圍資料。電腦可讀儲存媒體具有附加指令,當由處理器執行該附加指令的時候,電腦可讀儲存媒
體儲存補充頻譜使用資料、處理頻道查詢訊息、並且產生包括至少一個優選頻率範圍資料的頻道回覆訊息。在一個實施例中,該至少一個優選頻率範圍資料部分地基於白空間頻譜資料和補充頻譜使用資料來確定。
在一個實施例中,一種方法包括識別分段的頻譜使用、分析存取點相關資訊、以及藉由發送頻道重新配置訊息至白空間存取點裝置來配置具有可用頻譜的鄰接塊。
在一些實施例中,由動態頻譜管理伺服器來識別分段的頻譜使用。
在一些實施例中,由WSD-AP來識別分段的頻譜使用。
在一些實施例中,分析存取點相關資訊包括:從一區域內的WSD-AP獲得WSD-AP頻率使用資料、以及識別與其他目前使用頻道不鄰近的可移動頻道。
在一些實施例中,由WSD-AP執行藉由傳送頻道重新配置訊息至白空間存取點裝置來配置具有可用頻譜的鄰接塊。
在一些實施例中,由DSM裝置執行傳送頻道重新配置訊息至白空間存取點裝置來配置具有可用頻譜的鄰接塊。
在一個實施例中,一種方法包括從對等DSM裝置獲得WSD-AP的頻譜使用資料,該WSD-AP由該對等DSM裝置管理。該方法還包括向該對等DSM裝置發送本地管理的WSD-AP的頻譜使用資料,以及傳送頻道重新配置訊息至該對等DSM裝置以改變由該對等DSM裝置管理的至少一個WSD-AP所使用的頻譜。
在一些實施例中,頻譜使用資料包括WSD-AP位置資訊。
在一個實施例中,一種方法包括:在白空間裝置存取點(WSD-AP)處獲得補充頻譜使用資料、發送頻道查詢訊息、接收包括至少一個優選頻率範圍資料的頻道回覆訊息、以及部分地基於頻道回覆訊息和補充頻譜使用資料來選擇頻道。
在一些實施例中,該方法還包括傳送指出所選擇的頻道的頻道確認訊息。
在一些實施例中,該方法還包括在WSD-AP處從動態頻譜管理
(DSM)裝置接收頻道重新配置訊息,以及發送頻道改變訊息至用戶端白空間裝置。
雖然上文以特定的組合描述了本發明的特徵和元件,但本領域中具有通常知識者應認識到每個特徵或元件都可以被單獨地使用或與其他特徵和元件以任何方式組合使用。另外,可以在結合在電腦可讀媒體中的電腦程式、軟體、或韌體中實施本發明所述的方法,以便由電腦或處理器執行。電腦可讀儲存媒體的實例包括但不限於唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、暫存器、快取記憶體、半導體記憶體裝置、磁性媒體(諸如內部硬碟和可移式磁片)、磁光媒體、以及光學媒體,諸如CD-ROM磁片和數位多功能磁片(DVD)。與軟體相關聯的處理器可以用於實現射頻收發器,以在WTRU、UE、終端、基地台、RNC或任意主機中使用。
CDBS‧‧‧合併資料庫系統
ULS‧‧‧通用許可系統
FCC‧‧‧聯邦通信委員會
TV‧‧‧電視
WSDB‧‧‧白空間資料庫
DSM‧‧‧動態頻譜管理
WSD‧‧‧白空間裝置
Claims (29)
- 一種用於動態頻譜管理的方法,該方法包括:接收來自一白空間資料儲存庫伺服器的一白空間頻譜使用資料,該白空間頻譜使用資料包括一可用的頻率範圍資料;儲存一補充頻譜使用資料,其中除了關於來自該白空間資料儲存庫伺服器的該白空間頻譜使用資料的資訊,該補充頻譜使用資料還包括關於一白空間頻譜中的一頻譜使用的資訊;接收來自一白空間裝置的一頻道查詢訊息;以及傳送包括至少一個優選頻率範圍資料的一頻道回覆訊息至該白空間裝置,該至少一個優選頻率範圍資料部分地基於該白空間頻譜使用資料和該補充頻譜使用資料來確定。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該至少一個優選頻率範圍資料包括一頻道列表。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該補充頻譜使用資料包括一白空間存取點相關資訊。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該補充頻譜使用資料包括一頻譜測量資料。
- 如申請專利範圍第4項所述的方法,其中該頻譜測量資料從一白空間裝置存取點(WSD-AP)獲得。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該頻道查詢訊息包括該白空間裝置的一位置。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該頻道查詢訊息包括該白空間裝置的一天線特徵。
- 如申請專利範圍第7項所述的方法,其中該天線特徵包括一天線高度。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該頻道查詢訊息包括一頻道列表,一資訊被請求用於該頻道列表。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該頻道回覆訊息包括一頻道功率限制。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該頻道回覆訊息包括一保護頻帶模板需求。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該頻道回覆訊息包括一時間限制。
- 如申請專利範圍第12項所述的方法,其中該時間限制包括該優選頻率範圍資料的一期滿時間。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,更包括:接收來自該白空間裝置的一頻道確認訊息。
- 如申請專利範圍第14項所述的方法,其中該頻道確認訊息包括基於該頻道回覆訊息而被選出以由該白空間裝置使用的一頻道的一指示。
- 如申請專利範圍第14項所述的方法,其中該頻道確認訊息包括一頻道特定控制訊息傳遞需求。
- 如申請專利範圍第16項所述的方法,其中該頻道特定控制訊息傳遞需求包括使用一心跳機制的一指示以表明連續的使用。
- 一種動態頻譜管理(DSM)裝置,包括:一收發器;一白空間資料庫管理模組,被配置用於儲存接收自一白空間資料儲存庫伺服器的一白空間頻譜使用資料,該白空間頻譜使用資料包括一可用頻率範圍資料;一補充資料儲存模組,被配置用於儲存一補充頻譜使用資料,其中除了關於來自該白空間資料儲存庫伺服器的該白空間頻譜使用資料的資訊,該補充頻譜使用資料還包括關於一白空間頻譜中的一頻譜使用的資訊;以及一處理器,被配置用於: 接收來自一白空間裝置的一頻道查詢訊息;以及傳送包括至少一個優選頻率範圍資料的一頻道回覆訊息至該白空間裝置,該至少一個優選頻率範圍資料部分地基於該白空間頻譜使用資料和該補充頻譜使用資料來確定。
- 一種於一白空間裝置中實施的方法,包括:傳送一頻道查詢訊息,該頻道查詢訊息包括一頻譜範圍,針對該頻譜範圍一可用的頻率範圍資料被請求;接收回應該頻道查詢訊息的一頻道回覆訊息,該頻道可用性回覆訊息包括至少一個優選頻率範圍資料,該優選頻率範圍資料包括該白空間裝置自其選擇一頻道來使用的一資料;以及部分地基於該優選頻率範圍資料來選擇一頻道。
- 如申請專利範圍第19項所述的方法,更包括傳送指出所選擇的頻道的一頻道確認訊息。
- 如申請專利範圍第19項所述的方法,其中該頻道查詢訊息包括該白空間裝置的一天線特徵。
- 如申請專利範圍第21項所述的方法,其中該天線特徵包括一天線高度。
- 如申請專利範圍第19項所述的方法,其中該頻道查詢訊息包括一頻道列表,一資訊被請求用於該頻道列表。
- 如申請專利範圍第19項所述的方法,其中該頻道回覆訊息包括一頻道功率限制。
- 如申請專利範圍第19項所述的方法,其中該頻道回覆訊息包括一保護頻帶模板需求。
- 如申請專利範圍第19項所述的方法,其中該頻道回覆訊息包括一時間限制。
- 如申請專利範圍第26項所述的方法,其中該時間限制包括該優選頻率範圍資料的一期滿時間。
- 如申請專利範圍第20項所述的方法,其中該頻道確認訊息包括一頻道特定控制訊息傳遞需求。
- 如申請專利範圍第28項所述的方法,其中該頻道特定控制訊息傳遞需求包括使用一心跳機制的一指示以表明連續的使用。
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