专利名称：发送功率分配方法、通信装置以及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及发送功率分配方法、通信装置以及程序。
背景技术：
近来，关于用于根据频谱的使用状况、对被指定(assign)用于初级使用(primary usage)的频谱进行次级使用(secondary usage)以提供次级(secondary)通信服务，已发 生了讨论。例如，在IEEE802. 22工作组中已研究了用于使得美国数字TV广播的频谱中所 包含的未使用信道(TV白色频段(TV white spaces))能够对于无线电通信而言可用的标 准规范(参考〃 IEEE802.22 WG on WRANs“，[在线]，[2009年1月5日检索]，因特网 <URL :http://www. ieee802. org/22/>)。此外，根据2008年11月的来自FCC (联邦通信委员会)的报告，讨论是针对通过使 用满足某条件并且已收到授权的通信装置来准许对TV白色频段的次级使用的。FCC的报告 接受了在TV白色频段的次级使用的标准化方面作为先驱性工作的上述IEEE802. 22的标准 规范，并且还包括了 IEEE中新研究组的行动。例如，技术上来说，因为需要利用现有技术来 以-114 [dBm](例如，当 NF (噪声系数(Noise Figure))是 ll[dB]时，SNR 大约为-19 [dB]) 水平执行信号检测，所以诸如地理位置数据库访问之类的辅助功能被预期为必要的(参 考〃 SECOND REPORT AND 0RDERAND MEMORANDUM OPINION AND ORDER"，[在线]，[2009 年 7 月 10 日检索],因特网 <URL :http://hraunfoss. fee. gov/edocs public/attachmatch/ FCC-08-260A1. pdf>)。此外，FCC正在探索开放作为5GHz频带的一部分的250MHz频带，以 作为用于次级使用的新信道。此外，在EU中，根据长期的战略，如下行动正在进行计划通用地分配被称为 CPC(认知导频信道(Cognitive Pilot Channel))的专用控制信道，以用于进行DSA(动态 频谱接入)。CPC的分配被结合在2011年的ITU(国际电信联盟)-WPll的议程中。对于进 行DSA的次级使用系统的技术研究也正在在IEEE SCC (标准协调委员会)41中前进。在这样的背景中，关于在将广播系统、卫星通信系统、移动通信系统等假设为初 级系统的情况下对频谱的次级使用，近来已发布了几个研究报告。例如，Alan Bok等人 的"Cognitive Radio System using IEEE802. Ila overUHF TVffS" ,Motorola,Oct 2008 建议了在利用与UHF (超高频)的TV白色频段有关的IEEE802. 22标准来操作无线电系统的 情况下的系统体系结构。此夕卜，D. Gueny等人的〃 Geo-location database technique for incumbentprotection in the TV White space" ， DySPAN, Oct 2008TV Sfe 频段并且建议了如下的形式该形式使用初级系统的服务区的位置信息作为外部信息。在对频谱的次级使用的场合，执行没有降低初级系统的通信质量的操作对于次级 使用的部分上的系统(次级系统)而言一般是必要的。因此，当在次级系统中发送无线电 信号时，希望控制其发送功率(transmissionpower)，从而避免对初级系统的节点的干扰。关于这样的对发送功率的控制，在由Alan Bok等人或D. Gueny等人建议的对TV 白色频段的次级使用的情况下，可预先确认的是用于次级使用的信道根本不被使用，并且因此在很多情况下可以确定处于最大电平的发送功率可被使用。另一方面，H. Fujii和 H. Yoshino(NTT docomo)，“ Spectrum sharing by adaptive transmit power control for low priority systemand its achievable capacity"，CrownCom, May 2008 建议了 通过自适应地控制低优先级系统中的发送功率来保护高优先级系统的节点的技术。此夕卜，Inage等人的〃 Spectrum Sharing Based on Capacity ConservationRatio of Primary User"，IEICE Technical Report SR2009，May 2009建议了如下的技术当诸 如移动通信系统之类的系统(其中终端的接收环境由于衰落等而根据位置来变化)是初级 系统时，该技术采用初级系统中次级使用前后之间的容量比(容量保持比率)作为保护准 则，并且进行用于满足容量保持比率的发送功率控制。
发明内容
为了充分有效地使用有限的频谱，实现对其中未提供与初级使用有关的通信服务 (在下文中被称为第一通信服务)的区域中的白色频段的次级使用是不够的。一个原因是 对白色频段的次级使用是对于特定区域中的中长期内明显可用的频谱的使用，并且使用的 实际机会限于其中仅有第一通信服务的小数目用户的区域。此外，例如，至于对美国TV白 色频段的次级使用，被预测的是部分频谱被拍卖并且剩余给次级使用的频谱是小的。给定这样的情形后，例如，一个可能的途径是在第一通信服务的协调者 (coordinator)(例如基站)的许可之下，进行对第一通信服务的服务区内的频谱的次级使 用。另一个可能的途径是在信号接收状况由于遮蔽(屏蔽)、衰落等而相对不合适的、第一 通信服务的服务区的内部或外围部分中，进行对于不适用于第一通信服务的频谱的次级使 用。在这样的次级使用的情况下，预期初级系统的节点(在下文中被称为初级使用节点) 和次级系统的节点(在下文中被称为次级使用节点)位于距彼此更靠近的位置。因此，以 增强的适应性来抑制干扰的发送功率控制机制是所希望的。例如，因为Inage等人所教导 的技术以恒定的速率在一个小区中减小初级系统的全部容量、并且将减小的量分配给次级 系统，所以仍有如下的可能性由于附近的次级使用节点的干扰，在一个初级使用节点中局 部地接收无线电信号(初级信号)变得困难。鉴于以上所述的，希望提供能够将对初级系统的干扰降低到落在可接受范围内、 同时通过对频谱的次级使用来保持通信的机会的新颖且改进的发送功率分配方法、通信装 置和程序。根据本发明的一个实施例，提供了一种用于在能够与次级使用节点通信的节点中 的、向第二通信服务分配发送功率的方法，该第二通信服务进行对指定给第一通信服务的 频谱的次级使用，该次级使用节点发送第二通信服务的无线电信号，所述方法包括以下步 骤当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于两个或更多个第二通信服务而言可 接受的干扰功率；根据第一规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率 的发送功率；根据第二规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率的发 送功率；基于根据第一规则来分布的发送功率以及根据第二规则来分布的发送功率，来选 择第一规则和第二规则中的一个；以及将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给 两个或更多个第二通信服务。在此配置中，当两个或更多个第二通信服务被操作时，对于第二通信服务而言可接受的干扰功率被确定，并且然后适当的规则从用于分布取决于干扰功率的发送功率的第 一和第二规则中被自适应地选择。然后，通过根据所选择的规则来分布可接受的干扰功率 而获得的发送功率被分别分配给两个或更多个第二通信服务。第一规则可以是用于在第二通信服务之中均等地分布发送功率的规则，并且第二 规则可以是用于根据与每个第二通信服务相对应的每个次级使用节点和被第二通信服务 干扰的节点之间的距离、而在第二通信服务之中分布发送功率的规则。选择第一规则和第二规则中的一个的步骤可包括将基于根据第一规则来分布的 发送功率而计算的总容量与基于根据第二规则来分布的发送功率而计算的总容量作比较， 并且选择具有更大总容量的规则。在根据第一规则或第二规则来分布的发送功率当中，可以仅基于与具有高优先级 的第二通信服务相对应的发送功率来计算总容量。选择第一规则和第二规则中的一个的步骤可包括将基于根据第一规则来分布的 发送功率能够建立的第二通信服务的链路的数目与基于根据第二规则来分布的发送功率 能够建立的第二通信服务的链路的数目作比较，并且选择具有更大的链路数目的规则。可基于第一通信服务中要求的无线电信号的质量、第一通信服务中的干扰电平或 噪声电平、以及和与每个第二通信服务相对应的每个次级使用节点有关的通信路径上的路 径损耗，来确定取决于干扰功率的发送功率。根据本发明的另一实施例，提供了一种通信装置，该通信装置包括通信单元，该 通信单元能够与次级使用节点通信，该次级使用节点发送第二通信服务的无线电信号，该 第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用；以及控制单元，该控制单元 向每个第二通信服务分配发送功率，其中控制单元当两个或更多个第二通信服务被操作 时，确定对于两个或更多个第二通信服务而言可接受的干扰功率，根据第一规则而在两个 或更多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率的发送功率，根据第二规则而在两个或更 多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率的发送功率，基于根据第一规则来分布的发送 功率以及根据第二规则来分布的发送功率，来选择第一规则和第二规则中的一个，并且将 根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给两个或更多个第二通信服务。根据本发明的另一实施例，提供了一种使计算机作为控制单元的程序，该计算机 控制通信装置，该通信装置包括通信单元，该通信单元能够与次级使用节点通信，该次级使 用节点发送第二通信服务的无线电信号，该第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频 谱的次级使用，其中控制单元向每个第二通信服务分配发送功率，并且控制单元执行包括 以下各项的处理当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于两个或更多个第二通 信服务而言可接受的干扰功率；根据第一规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取 决于干扰功率的发送功率；根据第二规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取决于 干扰功率的发送功率；基于根据第一规则来分布的发送功率以及根据第二规则来分布的发 送功率，来选择第一规则和第二规则中的一个；以及将根据所选择的规则来分布的发送功 率分别分配给两个或更多个第二通信服务。根据上述的本发明的实施例，可以提供能够将对初级系统的干扰减小到落在可接 受的范围内、同时保持对频谱的次级使用的通信机会的发送功率分配方法、通信装置以及 程序。
图IA是示出初级使用节点接收因对频谱的次级使用而引起的干扰的第一示例的 示图。图IB是示出初级使用节点接收因对频谱的次级使用而引起的干扰的第二示例的 示图。图2A是描述取决于通信方案和信道方向的干扰的作用的第一示图。图2B是描述取决于通信方案和信道方向的干扰的作用的第二示图。图2C是描述取决于通信方案和信道方向的干扰的作用的第三示图。图2D是描述取决于通信方案和信道方向的干扰的作用的第四示图。图3A是描述第二通信服务之间的干扰的第一示图。图3B是描述第二通信服务之间的干扰的第二示图。图4是描述根据第一实施例的通信系统的概述的说明性视图。图5是示出根据第一实施例的管理节点的逻辑配置的示例的框图。图6是示出根据第一实施例的发送功率确定处理的流程的示例的流程图。图7是示出根据第一实施例的发送功率分布处理的流程的示例的流程图。图8是示出根据第一实施例的终端装置的逻辑配置的示例的框图。图9是示出根据第一实施例的终端装置中的发送功率控制处理的流程的示例的 流程图。图10是描述根据第二实施例的通信系统的概述的说明性视图。图11是示出根据第二实施例的管理节点的逻辑配置的示例的框图。图12是示出根据第二实施例的终端装置的逻辑配置的示例的框图。图13是示出根据第二实施例的发送功率确定处理的流程的示例的流程图。图14是描述对TV频带的应用的说明性视图。
具体实施例方式在下文中，将参考附图详细地描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图 中，具有实质相同的功能和结构的结构元素被标示以相同的标号，并且对这些结构元素的 重复说明被省略。在下文中将以下面的顺序来描述本发明的优选实施例。1.根据第一实施例的干扰控制模型
1--1.因对频谱的次级使用而引起的干扰的示例
1--2.对干扰控制模型的描述
1--3.用于次级使用的信道的比较
1--4.对第二通信服务之间的干扰的研究
1--5.第二通信服务之中的发送功率的分布
1--6.术语“次级使用”的范围
2.第一实施例
2--1.对通信系统的概述
2-2.管理节点的示例性配置2-3.终端装置的示例性配置2-4.对第一实施例的总结2-5.可替代的示例3.第二实施例3-1.对通信系统的概述3-2.管理节点的示例性配置3-3.终端装置的示例性配置3-4.对第二实施例的总结4.对TV频带的应用<1.根据第一实施例的干扰控制模型〉[1-1.因对频谱的次级使用而引起的干扰的示例]首先，参考图IA和图IB简要地描述初级使用节点接收因为对频谱的次级使用而 引起的干扰的情况。图IA和图IB是分别示出如下示例的示图在该示例中，初级系统中包 括的任何初级使用节点都接收因对频谱的次级使用而引起的干扰。参考图1A，初级使用节点Pn1和Pn2位于第一通信服务的小区10内。初级使用节 点Pn1是向位于小区10内的终端装置(也被称作UE 用户设备)提供第一通信服务的基站 (PBS 初级基站)。第一通信服务可以是给定的通信服务，包括数字TV广播服务、卫星通信 服务、移动通信服务等。另一方面，初级使用节点Pn2是被提供以第一通信服务的终端装置 (PUE 初级用户设备)。图IA中的初级使用节点Pn1、初级使用节点Pn2和其他初级使用节 点通过使用被指定给第一通信服务的频谱来发送和接收无线电信号，从而建立初级系统。图IA还示出了位于小区10内的多个次级使用节点Sni、Sn2、Sndn Sn4。这些次级 使用节点通过根据预定频谱策略使用被指定给第一通信服务的频谱的一部分或全部(即 通过进行对频谱的次级使用)、来操作第二通信服务，从而建立次级系统。例如，第二通信 服务可以是与诸如IEEE802. lla/b/g/n/s、Zigbee或WiMedia之类的任意无线电通信协议 相符合地实现的无线电通信服务。在单个小区中可建立多个次级系统，并且在图IA的示例 中，在小区10内的区域12a、区域12b和区域12c中建立了不同的次级系统。注意，虽然为 了说明的清晰而分开描述了初级使用节点和次级使用节点，但是初级使用节点的一部分可 作为次级使用节点而操作。当在如图IA所示的第一通信服务的小区10内操作第二通信服务时，存在如下的 可能性针对第二通信服务而发送的无线电信号干扰了第一通信服务。图IA的示例示出 了如下的可能性从次级使用节点Sni、Sn2* Sn3发送的无线电信号干扰了从初级使用节点 Pn2向初级使用节点Pn1发送的上行链路信号。在此情况下，存在如下的可能性初级使用 节点Pn1未能正常接收到上行链路信号，或者即使它接收到该信号，也未能获得所希望的服 务质量。在图IB中，正像图IA那样，初级使用节点Pn1和Pn2位于第一通信服务的小区10 内，并且充当基站的初级使用节点Pn1向充当终端装置的初级使用节点Pn2提供第一通信服 务。此外，在第一通信服务的小区10内示出了次级使用节点5111、5112、5113和5114。图IB的 示例示出了如下的可能性从次级使用节点Sni、Sn2、Sn3和Sn4发送的无线电信号干扰了从初级使用节点Pn1向初级使用节点Pn2S送的下行链路信号。在此情况下，存在如下的可能 性初级使用节点Pn2未能正常接收到下行链路信号，或者即使它接收到该信号，也未能获 得所希望的服务质量。用于防止对频谱的次级使用所引起的这种干扰并且避免诸如第一通信服务上的 通信质量的降低之类的不利作用的一个解决办法是减小用于从次级使用节点发送无线电 信号的发送功率。另一方面，发送功率的减小导致了第二通信服务的容量的减少以及通信 质量的降低。因此，在不引起对第一通信服务的干扰的范围内，尽可能多地增大用于第二通 信服务的发送功率是有效的。因此，在下文中描述由于对频谱的次级使用而引起的对第一 通信服务的干扰与次级使用节点中使用的发送功率之间的关系。[1-2.对干扰控制模型的描述]把注意力集中在由于次级使用而给出干扰的部分上的次级使用节点与接收干扰 的部分上的初级使用节点(在下文中被称为被干扰节点)之间的一对一关系上，为了使干 扰在被干扰节点中被接受，满足下面的关系表达式(1)是必要的。注意，例如，被干扰节点 可与图IA中的初级使用节点Pn1或图IB中的初级使用节点Pn2相对应。表达式(1)
权利要求
一种用于在能够与次级使用节点通信的节点中的、向第二通信服务分配发送功率的方法，所述第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用，所述次级使用节点发送所述第二通信服务的无线电信号，所述方法包括以下步骤当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于所述两个或更多个第二通信服务而言可接受的干扰功率；根据第一规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的发送功率；根据第二规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的发送功率；基于根据所述第一规则来分布的发送功率以及根据所述第二规则来分布的发送功率，来选择所述第一规则和所述第二规则中的一个；以及将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给所述两个或更多个第二通信服务。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一规则是用于在第二通信服务之中均等地分布发送功率的规则，并且所述第二规则是用于根据与每个第二通信服务相对应的每个次级使用节点和被第二 通信服务干扰的节点之间的距离、而在第二通信服务之中分布发送功率的规则。
3.根据权利要求2所述的方法，其中选择所述第一规则和所述第二规则中的一个的步骤包括将基于根据所述第一规则来 分布的发送功率而计算的总容量与基于根据所述第二规则来分布的发送功率而计算的总 容量作比较，并且选择具有更大总容量的规则。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在根据所述第一规则或所述第二规则来分布的发送功率当中，仅基于与具有高优先级 的第二通信服务相对应的发送功率来计算总容量。
5.根据权利要求2所述的方法，其中选择所述第一规则和所述第二规则中的一个的步骤包括将基于根据所述第一规则来 分布的发送功率能够建立的第二通信服务的链路的数目与基于根据所述第二规则来分布 的发送功率能够建立的第二通信服务的链路的数目作比较，并且选择具有更大的链路数目 的规则。
6.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述第一通信服务中要求的无线电信号的质量、所述第一通信服务中的干扰电平 或噪声电平、以及和与每个第二通信服务相对应的每个次级使用节点有关的通信路径上的 路径损耗，来确定取决于所述干扰功率的发送功率。
7.一种通信装置，包括通信单元，所述通信单元能够与次级使用节点通信，所述次级使用节点发送第二通信 服务的无线电信号，所述第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用；以 及控制单元，所述控制单元向每个第二通信服务分配发送功率，其中所述控制单元当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于所述两个或更多个第二通信服务而 言可接受的干扰功率，根据第一规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的 发送功率，根据第二规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的 发送功率，基于根据所述第一规则来分布的发送功率以及根据所述第二规则来分布的发送功率， 来选择所述第一规则和所述第二规则中的一个，并且将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给所述两个或更多个第二通信服务。
8. 一种使计算机作为控制单元的程序，所述计算机控制通信装置，所述通信装置包括 通信单元，所述通信单元能够与次级使用节点通信，所述次级使用节点发送第二通信服务 的无线电信号，所述第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用，其中所 述控制单元向每个第二通信服务分配发送功率，并且所述控制单元执行包括以下各项的处 理当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于所述两个或更多个第二通信服务而 言可接受的干扰功率；根据第一规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的 发送功率；根据第二规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的 发送功率；基于根据所述第一规则来分布的发送功率以及根据所述第二规则来分布的发送功率， 来选择所述第一规则和所述第二规则中的一个；以及将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给所述两个或更多个第二通信服务。
全文摘要
本发明公开了发送功率分配方法、通信装置以及程序。提供了一种用于在能够与次级使用节点通信的节点中向第二通信服务分配发送功率的方法，该第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用，所述方法包括以下步骤当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于两个或更多个第二通信服务而言可接受的干扰功率；根据第一规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率的发送功率；根据第二规则类似地分布发送功率；基于根据第一规则来分布的发送功率以及根据第二规则来分布的发送功率，来选择第一规则和第二规则中的一个；以及将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给两个或更多个第二通信服务。
文档编号H04W52/24GK101990289SQ20101023822
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月26日 优先权日2009年7月31日
发明者泽井亮 申请人:索尼公司