专利名称：构建共存协议消息的方法
技术领域：
本发明涉及生成在独立于无线电技术的方法中使用的共存协议消息，以用于在相异的或独立操作的TV频带设备(TVBD)网络和相异的TV频带设备之中共存。
背景技术：
近来，已经考虑了允许未被许可的无线设备能够在未被使用的TV信道中操作的无线电技术，该未被使用的TV信道被称为“TV白色空间(TV white space)”。未被使用的TV白色空间信道是在给定的地理位置中未被TV广播、CATV头端、或其它被许可的设备所利用的那些信道。未被使用的TV信道可以适用于W1-Fi或其它未被许可的无线因特网服务。对未被使用的TV信道的访问将促进低成本、高容量、移动无线宽带网络的市场。
发明内容
技术问题在过去几年中，已经考虑用于使用TV白色空间的无线电技术方法。然而，通过在相异的或独立操作的TV频带设备网络和相异的TV频带设备之中提供标准共存方法来最有效地使用TV白色空间的标准方法尚未被提出。问题的解决方案因此，本发明的目的是通过提供在相异的或独立操作的TV频带设备(TVBD)网络和相异的TV频带设备之中的标准共存方法中所使用的共存协议消息，来有效地使用TV白色空间(TVWS)。为了实现依照一个实施例的本发明的目的，提供了构建在无线通信系统中使用的共存协议消息的方法，所述方法包括:生成带有格式的共存协议消息，所述格式具有共存头部字段、信息类型字段、以及净负荷字段，其中，所述信息类型字段区分所述共存协议消息的类型。
图1是本发明适用的示例性IEEE802.19.1网络架构；图2是本发明适用的示例性IEEE802.19.1参考模型；图3是本发明适用的用于TVBD发现的示例性过程；图4是本发明适用的用于共存管理器(CM)发现的示例性过程；图5是本发明适用的用于共存管理器(CM)发现的另一示例性过程；图6是本发明适用的用于通过共存发现和信息服务器(⑶IS)的资源分配的第一示例性过程；图7是本发明适用的用于通过共存发现和信息服务器(⑶IS)的资源分配的第二示例性过程；
图8是本发明适用的用于通过共存发现和信息服务器(⑶IS)的资源分配的第三示例性过程；图9是本发明适用的用于通过共存发现和信息服务器(⑶IS)的资源分配的第四示例性过程；图10是本发明适用的用于通过共存发现和信息服务器(⑶IS)的资源分配的第五示例性过程；图11是本发明适用的用于通过共存发现和信息服务器(⑶IS)的资源分配的第六示例性过程；图12是本发明适用的用于通过具有单个共存启用器(CE)的共存发现和信息服务器(⑶IS)的资源分配的第一示例性过程；图13是本发明适用的用于通过具有单个共存启用器(CE)的共存发现和信息服务器(⑶IS)的资源分配的第二示例性过程；图14是本发明适用的用于通过具有单个共存启用器(CE)的共存发现和信息服务器(⑶IS)的资源分配的第三示例性过程；图15是本发明适用的用于通过具有单个共存启用器(CE)的共存发现和信息服务器(⑶IS)的资源分配的第四示例性过程；图16是本发明适用的用于通过具有多个共存启用器(CE)的共存发现和信息服务器(⑶IS)的资源分配的示例性过程；图17是本发明适用的用于通过具有单个共存启用器(CE)的主共存管理器(CM)的资源分配的第一示例性过程；图18是本发明适用的用于通过具有单个共存启用器(CE)的主共存管理器(CM)的资源分配的第二示例性过程；图19是本发明适用的用于通过具有单个共存启用器(CE)的主共存管理器(CM)的资源分配的第三示例性过程；图20是本发明适用的用于通过具有多个共存启用器(CE)的主共存管理器(CM)的资源分配的示例性过程；图21是本发明适用的用于通过TVWS数据库(DB)的资源分配的示例性过程；图22是本发明适用的用于分布式拓扑的第一示例性过程；图23是本发明适用的用于分布式拓扑的第二示例性过程；图24是本发明适用的用于分布式拓扑的第三示例性过程；图25是本发明适用的用于分布式拓扑的第四示例性过程；图26是本发明适用的用于混合拓扑的示例性过程；图27是本发明适用的用于主CM选择的第一示例性过程；图28是本发明适用的用于主CM选择的第二示例性过程；图29是本发明适用的用于在集中式拓扑中通过注册信息分配的资源的示例性过程;图30是本发明适用的用于在集中式拓扑中通过可用信道集分配的资源的示例性过程；图31是本发明适用的用于在分布式拓扑中通过注册信息分配的资源的示例性过程;图32是本发明适用的用于在分布式拓扑中通过可用信道集分配的资源的示例性过程。
具体实施例方式本公开的一个方面涉及本发明人关于如上所述并且以下进一步解释的相关技术的问题的认识。基于该认识，已经开发本公开的特征。本发明适用于IEEE802.19.1通信技术。然而，本发明可以不限于该通信类型，而是适用于遵照本发明的范围的任何有线/无线通信。本公开的目的是通过在相异的或独立操作的TVBD网络和相异的TVBD之中提供标准共存方法，来最有效地使用TV白色空间。在下文中，将参考附图给出根据本发明的优选实施例的配置和操作的描述。首先，将描述共存的含义。共存可以被定义为两个或两个以上设备或网络同时一起存在于相同的位置和相同的频谱中。在这里，共存能够具有质量的程度，而且能够具有用于好共存和差共存的度量。例如，当无线电用户或网络在不引起彼此有害干扰的情况下在相同的频谱下有效地操作时，这可以被定义为好共存。同时，当无线电用户或网络操作以对其它用户或网络引起干扰(具有所产生的无效率、错误以及重传)时，这可以被定义为差共存。存在对用于在相异的或独立操作的TV频带设备(TVBD)网络和相异的TV频带设备之中共存的独立于无线电技术的方法进行规定的特定标准(即，IEEE802无线标准)。该标准的目的是通过在相异的或独立操作的TVBD网络和相异的TVBD之中提供标准共存方法，来使得IEEE802无线标准族能够最有效地使用TV白色空间。该标准解决了 IEEE802网络和设备的共存，并且对于非IEEE802网络和TVBD来说将是有用的。图1是本发明适用的示例性IEEE802.19.1网络架构。如图1中所图示的，802.19.1系统架构可以具有三个逻辑实体和六个逻辑接口。在这里，802.19.1逻辑实体可以由其功能角色定义，并且与其它802.19.1逻辑实体对接以及与外部元件对接。所述三个逻辑实体可以是共存管理器(CM)、共存启用器(coexistenceenabler) (CE)、以及共存发现和信息服务器(⑶IS)。所述六个逻辑接口可以是接口 A、接口 B1、接口 B2、接口 B3、接口 C以及接口 D。此外，802.19.1系统可以与三个外部元件交互，所述三个外部元件是TVWS数据库、TVBD网络或设备、以及运营商管理实体(0ΜΕ)。详细地，与802.19.1系统进行通信的实体可以包括TV频带设备(或TV频带网络)、TVWS数据库、以及运营商管理实体。在这里，TV频带设备(或TV频带网络)可以在其被允许的位置处在广播电视频谱中免执照(license-exempt)操作。TVWS数据库可以提供被主用户占用的信道的列表，而运营商管理实体可以提供诸如策略或限制之类的运营商相关信肩、O属于802.19.1系统的实体可以包括共存管理器、共存启用器、以及共存发现和信息服务器。在这里，共存管理器(CM)可以操作I)共存决策，其包括生成并且提供对应的共存请求/命令和控制信息给共存启用器，2)其它共存管理器的发现和与其它共存管理器的通信，3)在与TVWS共存相关的管理方面协助网络运营商。共存启用器(CE)可以操作I)共存管理器与TVBD网络或设备之间的通信，2)从TVBD网络或设备获得共存所需要的信息，3)将从共存管理器接收到的重新配置请求/命令和控制信息翻译成TVBD特定的重新配置请求/命令。共存发现和信息服务器(CDIS)可以操作I)将共存相关信息提供给共存管理器，2)支持共存管理器的发现并且打开共存管理器之间的接口，3)收集、聚集与TVWS共存相关的信息，4)连接到TVWS数据库以获得主用户信息。可以如下部署前述实体:共存启用器(CE)可以被部署在TV频带设备或网络内部。共存管理器(CM)可以被部署在TV频带设备或网络内部。此外，CM可以被部署在TV频带网络外部。共存发现和信息服务器(CDIS)可以被部署在TV频带网络外部。将描述用于未被许可的频带异构网络的无线共存的频率选择。未被许可的频带异构网络共存的问题由于不同的标准遵循不同的协议，所以这不是轻而易举的。例如，诸如蜂窝、WLAN、WPAN、WiMAx, Wi_F1、蓝牙等的不同标准中的每个依照每个不同的协议。另外，对于最大化利用未被许可的频谱而言需要公平且有效的频谱共享。对于采用协作技术的无线共存，系统可能需要用以彼此通信的装置。另一方面，对于采用非协作技术的无线共存，每个系统都可以自主地操作。因为相异的无线网络具有不同的带宽，所以如果不同的无线电系统碰巧在相同的位置和相同的时间下操作，则将出现干扰。因此，如上面解释的那样，本公开的目标是通过适配有效的频率选择或重选方法来实现更佳的资源利用。而且，解决方案是将优先级分配给具有宽带宽的系统，使得能够首先选择它们将在其上操作的频率。其后，具有相对较窄带宽的其它系统可以填满空闲带宽。为了实现本公开的目标，解决方案中的一个将利用中央控制器，诸如共存管理器(CM)。也就是说，如果集中式控制器存在，则集中式控制器(例如，CM)可以为相异的频带系统(或设备)选择或者重新选择操作频率。或者，如果公共控制信道存在，则相异的频带系统可以执行操作频率协商。或者，以完全分布式方式，每个系统可以贪婪地选择操作频率。更具体地，在确定操作频率(或频谱)之前，每个系统都可以通过特征感测(feature sensing)来确定当前的频率使用(此外，系统可以确定它是否有权迫使其它系统迁移(immigrate))，然后如果不存在空闲带宽，则系统可以通过将诸如传输的训练序列之类的拥塞信号发送到具有窄带宽的另一系统来请求频率改变。此外，以可替换的方式，可以提供频带安排方法。也就是说，频带可以被划分成专用于每个系统的分开的区，并且对于区所有者以优先顺序排序该分开的区中的每个。如上面解释的那样，在IEEE802.19.1SDD中定义了三个逻辑实体。它们是共存启用器(CE)、共存管理器(CM)、以及共存发现和信息服务器(⑶IS)。这些逻辑实体由其功能角色定义，并且与其它实体或外部元件对接。对于共存管理器(CM)的部署来说，两种类型的部署是可能的。它们是对等决策和分级决策。共存管理器设计的架构可以基于共存管理器(CM)/共存启用器(CE)的存在和启用。例如，共存管理器/共存启用器可以存在于所有设备中。可替换地，共存管理器/共存启用器可以存在并且可以在主设备中启用，并且每个系统可以具有一个或多个主设备。或者，共存管理器/共存启用器可以存在于主设备中，而仅一些共存管理器被启用。为了适应性地支持各种架构，本公开提出将共存管理权限委派给主共存管理器(CM)，并且对不是主CM的其它CM禁用共存管理器(CM)功能，同时让共存启用器开启。也就是说，在不需要共存的网络(即，具有类似系统的网络)中，可以选择主设备(例如，BS、e节点B、MS等)，且所有其它设备可以禁用其共存管理器(CM)或共存启用器(CE)。在需要共存的网络(即，具有不同系统的网络)中，可以使用主CM启用/禁用来实现各种架构。将描述无线共存所需要的数据库(DB)功能。诸如共存数据库(⑶B)之类的超级(或主)共存管理器(CM)可以使用到互联网的回程连接作为不同系统之间的物理连接，来协调不同TVWS网络或设备之间的无线共存。在这里，共存数据库的功能之一是从数据库(DB)获得信息，以便在特定地质点处设置可用的TVWS信道。另外,共存数据库的另一功能是计算共存轮廓线(coexistence contour)。具体地，可以计算愿意在TVWS上操作的不同系统之间的邻居发现。共存数据库的另一功能是作为集中式资源(例如，频谱)管理器来操作。此外，共存数据库可以为了不同系统之间的有效频率资源共享而执行制作共存白色空间图(CWM)。最后，共存数据库可以为不同系统之间的时间同步提供公共时钟。以下将给出共存轮廓线的描述。邻居发现表示每个设备的无线电和干扰范围的参数。共存轮廓线可以由标识邻居网络设备的类似共存数据库(CDB)的实体来计算，以用于在不同的二级(secondary)系统之间共存。对于共存轮廓线和分隔距离可以同时地考虑每个网络的传输功率、天线高度以及其它物理参数。对于某些系统，共存轮廓线可以由其自己的系统参数和对应的路径损耗模式来决定，而分隔距离可以从其它系统决定。以下将给出共存白色空间图的描述。通过共存数据库(⑶B)的信道分配的两个不同方法是可能的。第一方法是代表网络/设备的每个被连接到使每个的信息对公众开放的共存数据库(CDB)，以使得来自共存数据库(CDB)的共存白色空间图(CWM)可以被提供给每个共存管理器(CM)。第二方法是每个共存管理器(CM)仅被连接到TVWS数据库(DB)，并且它仅从TVWS数据库(DB)接收可用的信道列表(或白色空间图)。以下将给出时间共享的描述。共存发现信息服务器(CDIS)可以提供要被时间调度的网络所共享的公共时钟。在这里，可以使用每个类似蜂窝的系统(cellular likesystem)的帧持续时间的最小公倍数(LCM)。可以利用与超帧结构一致的间隔、静默持续时间。如果最后的帧不符合超帧结构，则类似WiFi的系统可以保持静默。以下将给出异构网络中的频谱管理的描述。当通过共存数据库(⑶B)分配信道(或资源)时，⑶B可以全能地将信道(或资源)分配给共存管理器(CM)。或者，像媒介那样，⑶B可以提供CM之间的优先级标准，并且可以为每个CM简单地控制信道(或资源)的选择。或者，CDB可以只是充当数据库的角色。在频谱管理的第一情况中，共存管理器(CM)可以作为嵌入式格式在类似接入点(AP)的设备中实现，并且可以在该设备的外部实现。在这里，类似AP的设备(例如，模式2、固定设备)可以具有CM的功能，并且可以选择和管理主CM，该主CM表示特定系统、产品、或在空间上被划分的设备的集合。此外，WPAN的主设备可以具有CM功能。共存数据库(⑶B)可以将独立资源(或信道、频率、频谱等)分配给每个CM。在这里，根据网络拓扑动态地执行资源的分配，并且可以通过使用共存白色空间图(CWM)将所分配的信道组通知给CM。在频谱管理的第二情况中，共存数据库(⑶B)可以指定主共存管理器(CM)以允许在空间上划分的用户(或设备)之间的空间重用。在这里，对于资源分配，主CM可以使用从CM获得的邻近信息或地理位置信息来获得必要的CM之间的干扰图。在类似网络(或设备)的情况下，可以通过类似网络(或设备)之间的通信来选择主CM。在相异的网络(或设备)的情况下，可以通过共存数据库(CDB)由相异的网络(或设备)之间的协商来选择主CM。在频谱管理的第三情况中，可以根据覆盖范围(或任何其它特定的参考)来定义分级的层CM结构。也就是说，在看到从CDB获得的丽时之后，最上层CM可以考虑用于下层CM的资源分配来选择资源，而下层CM可以从未被上层选择的可用资源中选择资源。对于下层中的所有CM可以持续地重复这种资源分配。以下将给出共存决策拓扑的描述。在本公开中，将提供可能的共存技术及其可能的系统架构。共存白色空间图(CWM)可以适于实现任何拓扑中的决策。可以存在两种不同类型的逻辑实体，并且它们是共存管理器(CM)和共存发现信息服务器(⑶IS)。⑶IS可以执行收集、聚集以及证明(prove)有助于共存的信息。而且，CM可以执行决策。三种不同类型的拓扑是可能的，并且它们是集中式拓扑、分布式拓扑、以及自主式拓扑。在集中式拓扑中，利用了超级CM (B卩，主CM)。也就是说，⑶IS被执行主要用于数据存储和数据处理，超级CM可以服务所有邻近网络，并且在干扰网络内的TVBD中的一个可以是超级CM。在分布式拓扑中，CDIS被执行以有助于开放CM之间的接口，CM可以交换共存所需要的信息，并且CM可以执行分级决策和/或对等决策。更具体地，在集中式拓扑中，超级CM (B卩，主CM)可以将独立信道分配给不同的CM，并且共存白色空间图(CWM)可以被用来指示待使用的信道。在分布式拓扑中，以特定策略按优先级排序和分类CM，CM可以在其操作信道上将其偏好报告或者发送给CDB或其它CM，并且共存白色空间图(CWM)可以被用作CM从其中选择操作信道的可用信道集。为了生成决策算法，系统(B卩，802.19.1系统)应该分析获得的信息，应该能够做出共存决定，以及应该支持不同的拓扑。无论拓扑如何，在决策算法中利用的信息可以包括每个TV白色空间(TVWS)网络/设备的带宽或从每个TVWS网络/设备看到的可用信道列表以及关于每个TVWS信道的其对应的功率约束。信息可以进一步包括其它信息，诸如提前分析的邻域信息、系统参数、监管等级(regulatory classes)等。除共存发现和信息服务器(⑶IS)的上述功能之外，⑶IS可以将TVWS信道号(可用信道集或共存图)转换为系统自己的信道号。(例如，802.11、802.16、802.22等)。另外，除共存管理器(CM)或主CM的上述功能之外，CM (或主CM)还可以将TVWS信道号(可用信道集或共存图)转换为系统自己的信道号。(例如，802.1U802.16、802.22等)。本公开提供共存发现和信息服务器(CDIS)的附加功能角色，并且提供用于IEEE802.19的参考模型。另外，本公开提供用于与其它实体进行对接的服务接入点(SAP)和原语共存(COEX)功能。共存发现和信息服务器(⑶IS)可以计算共存轮廓线以便发现邻居网络/系统。此夕卜，CDIS可以为了在不同网络/系统之间共享有效频率资源而制作共存白色空间图(CWM)。另外，⑶IS可以在与TVWS共存相关的管理方面控制多个运营商。最后，⑶IS可以选择主共存管理器(CM)，以便解决共存问题并且减少CM之间的通信开销。共存启用器(CE)与TVBD网络或设备之间的接口可以被称为接口 A。在这里，为可用资源而通知的信息可以通过接口 A从CE传送到TVBD网络或设备。共存管理器(CM)与共存发现和信息服务器(⑶IS)之间的接口可以被称为接口 B2。在这里，共存图所需要的信息(和/或邻居集所需要的信息、和/或为注册/注销而通知的信息等)可以通过接口 B2从CM传送到⑶IS。此外，为共存图而通知的信息(和/或为邻居集而通知的信息、和/或为主CM而通知的信息等)可以通过接口 B2从⑶IS传送到CM。共存管理器(CM)之间的接口可以被称为接口 B3。在这里，为注册/注销而通知的信息(从CM到主CM、从CM (设备)到CM(服务器))可以通过接口 B3从CM传送到其它CM。此外，为共存图而通知的信息(从主CM到CM、从CM (服务器)到CM (设备))和策略交换/协商所需要的信息可以通过接口 B3在CM之间传送。CM/⑶IS与TVWS数据库之间的接口可以被称为接口 C。在这里，为共存图而通知的信息(或可用信道所需要的信息)可以通过接口 C从⑶IS传送到TVWS DB。此外，为注册/注销而通知的信息(或可用信道所需要的信息)可以通过接口 C从CM传送到TVWS DB。最后，为可用信道而通知的信息可以通过接口 C从TVWS DB传送到CM/⑶IS。图2是本发明适用的示例性IEEE802.19.1参考模型。如图2中所图示的那样，IEEE802.19.1参考模型可以包括与系统的其它元素进行对接的协议栈中的19.1实体。19.1实体与其它功能实体之间的所有交换可以通过在服务接入点(SAP)中分组的服务原语发生。19.1实体可以被定义为负责相异的系统或独立操作的网络/设备的共存的一组功能。在这里，服务接入点(SAP)可以被定义为一组原语，而原语可以定义服务。在每个原语的定义内，存在可允许参数的表，并且使用抽象数据类型来定义每个参数。远程19.1实体知晓(wit)的支持COEX信息和消息的C0EX_NET_SAP可以如表I定义。这些参数可以支持接口 B1、B2、B3、C、D。
权利要求
1.一种构建在无线通信系统中使用的共存协议消息的方法，所述方法包括: 生成带有格式的共存协议消息，所述格式具有共存头部字段、信息类型字段、以及净负荷字段，其中，所述信息类型字段区分所述共存协议消息的类型。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，共存头部具有8个八位字节，所述信息类型字段具有I个八位字节。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信息类型字段被定位在紧接所述共存头部字段之后。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述共存协议消息的类型是资源请求、资源响应、资源通告、主共存管理器(CM)、注册、可用信道集请求、以及可用信道集响应中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，生成的共存协议消息被用在IEEE802.19.1中。
全文摘要
公开的是一种用于在相异的或独立操作的TV频带设备(TVBD)网络和相异的TV频带设备之中共存的独立于无线电技术的方法。公开了一种共存协议消息构建方法，该方法包括步骤生成带有格式的共存协议消息，该格式具有共存头部字段、信息类型字段、以及净负荷字段，其中，该信息类型字段区分该共存协议消息的类型。
文档编号H04L29/06GK103081438SQ201180042580
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年9月3日
发明者赵俊皓, 李智贤 申请人:Lg电子株式会社