一种网络频谱共享方法
【专利摘要】本发明公开了一种网络频谱共享方法，用于在本运营商和异运营商之间实现共享频谱分配。在某个区域内，本运营商的用户终端进行异运营商网络信号强度测量，并向所属基站发送异运营商网络信号强度测量报告；本运营商的运营管理节点，根据基站转发的异运营商网络信号强度测量报告，计算异运营商网络重叠程度指示，并且根据网络重叠程度指示获得异运营商的基于网络覆盖拓扑的信息，本运营商网络与异运营商网络交互异运营商的基于网络覆盖拓扑的信息，计算出本运营商和异运营商之间分配共享频谱资源的策略。本发明可以使不同的运营商在一定范围内公平合理地共享频谱资源，从而提高整个通信网络的频谱利用率，保证了用户终端的通信质量。
【专利说明】一种网络频谱共享方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种网络频谱共享方法，尤其涉及一种在具有相同优先级的不同网络之间的频谱共享方法，属于无线通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近年来，异构组网(Heterogeneous Network, HetNet)受到了广泛关注。其灵活的组网方式可以满足多种不同的需求。参见图1，宏小区(Macro cell)的部署可以提供广域覆盖，而大量的诸如微小区(Micro cell )、微微小区(Pico cell )、家庭基站小区(Femtocell)等小小区部署不仅可以增强室内覆盖，还可以提供高速接入。与宏基站相比，小小区的基站发射功率要低的多。对于一些室内部署的小小区基站来说，其无线信号在穿过建筑物后会有较大的穿墙损耗。那么在一定的地理位置隔离条件下，异构组网的运营商之间是可以频谱共享且不会造成很强的干扰的。
[0003]同优先级频谱共享(Co-primary Spectrum Sharing)是一种新的频谱接入模式，不同运营商间可以实现同优先级的动态灵活的频谱共享。它需要两个或多个无线频段执照持有者通过协商，就如何共同使用各自的部分授权频段达成一致。整个频谱共享模式受国家频段管理机构支配。因此人们在假设一种新的模式:频段管理机构不再将一段频谱资源以独占的方式分配给某个运营商，而是同时分配给多个潜在的运营商(用户)。这些潜在的运营商(用户)需要根据某些特定的规则公平地共同使用这部分频谱资源。针对这种新的频谱使用模式，世界上已有组织和机构开始讨论。例如德国联邦网络管理机构在2004年5月关于固定宽带无线接入系统(Fixed BWA)中3.5GHz频段的分配讨论中就曾涉及。此外，美国联邦通信委员会在关于3650?3700MHz的light licensing方案中也提出了类似的概念。
[0004]图1为现阶段不同运营商部署的混合网络覆盖重叠场景。运营商A和运营商B在一个区域内都部署了网络。Al?A5为运营商A部署的5个小小区基站，BI?B4表示运营商B部署的4个小小区基站。图中两个运营商的网络之间覆盖重叠大致有三种情况:覆盖重叠度高；覆盖重叠度中等；覆盖重叠度低或者无覆盖重叠。不同运营商各自部署网络的策略可能有较大差异，且相互之间很难交互关于网络部署的细节信息，只能根据一些有限的非敏感信息对网络拓扑进行估测然后确定频谱分配方法。因此若能了解不同运营商部署的网络覆盖拓扑，对运营商间协商频谱分配策略具有重要意义，可以提高频谱利用率。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种网络频谱共享方法。
[0006]为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案:
[0007]一种网络频谱共享方法，用于第一网络(A)和第二网络(B)之间实现共享频谱分配，包括如下步骤:[0008]测量第二网络(B)的网络信号；
[0009]根据所述第二网络(B)的网络信号，计算所述第一网络(A)和所述第二网络(B)之间的网络重叠程度指示，并且根据所述网络重叠程度指示(V)获得所述第二网络(B)的基于网络覆盖拓扑的信息；
[0010]所述第一网络(A)与所述第二网络(B)交互所述第二网络(B)的基于网络覆盖拓扑的信息，并从所述第二网络(B)获得所述第一网络(A)的基于网络覆盖拓扑的信息；
[0011]计算出所述第一网络(A)与所述第二网络(B)之间的共用频谱。
[0012]与现有技术相比较，本发明具有如下的技术特点:
[0013]1.适用于一定范围内不同的运营商/网络/用户之间共享频谱资源。通过根据异运营商间的网络覆盖重叠程度，为不同的运营商合理分配共享频谱资源，实现了同优先级频谱共享，提高了整个通信网络的频谱利用率。
[0014]2.可以在同优先级的前提下实现公平的频谱共享，保证处于网络覆盖重叠区域的不同终端，能够公平地使用频谱资源，维护不同运营商的利益。
[0015]3.能够在同优先级的前提下根据网络覆盖重叠程度的不同，自动调整频谱分配，让合适的运营商占用合理的共用频谱，适用范围广，算法简单，效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为现阶段不同运营商部署的混合网络覆盖重叠场景示意图；
[0017]图2为实现不同网络频谱共享的流程框图；
[0018]图3为本发明中实现不同网络频谱共享的详细流程图；
[0019]图4为不同网络重叠覆盖场景中的频谱分配示意图；
[0020]图5为第一网络使用的频谱中的独占频谱与共用频谱的分配示例图；
[0021]图6为不同网络之间频谱共享分配示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0023]本发明所提供的网络频谱共享方法，可以应用于2G/3G/4G或未来其他无线通信网络中的任何一种，只是2G/3G等已有网络中目前还没有多运营商频谱同优先级共享的应用，但不排除本方法可以应用于2G/3G/的可能性。下文仅以4G-LTE网络为例说明不同运营商或者不同网络之间的频谱共享方案。以下主要讨论不同运营商的具有相同优先级的网络情况，同一运营商的具有相同优先级的不同网络的情况与之类似，在此不予赘述。
[0024]本网络频谱共享方法主要适用于具有相同优先级的网络。根据异运营商的网络间覆盖重叠程度，为运营商/网络之间进行频谱共享提供了一种合理的频谱划分方案，适用于一定范围内不同的运营商/网络之间在同优先级条件下公平地共享频谱资源。在某个网络间覆盖重叠区域内，运营商通过指导其部署的该区域内的用户终端(User Equipment,UE)进行异运营商测量，然后根据异运营商测量的结果，估计其他运营商在该区域内部署的网络与自己网络覆盖重叠的程度，并根据网络重叠覆盖拓扑信息得出了异运营商间共享频谱的分配方案。参见图2和图3，下面以运营商A和运营商B频谱共享的过程为例对本发明进行详细介绍。[0025]运营商根据地理位置和覆盖范围将小小区划分为不同的组。运营商在进行分组时，需为每组分配相应的分组标识。分组完成后，小小区需将所属分组的分组标识告知小小区基站。本方法可以适用于小小区或宏小区，可以根据业务需要选择使用。
[0026]步骤1，不同网络分别进行异运营商测量和汇报。
[0027]运营商/网络的小小区基站需要指导各自的用户终端对不同的运营商进行网络信号测量。待用户终端对不同运营商的信息测量完成，需要根据事先定义好的格式向其所服务的基站将发送异运营商测量报告。基站接收到来自用户终端的异运营商测量报告后，将其连同分组标识转发至对应的运营商的运营管理节点(Operations andMaintenance, 0&M)o运营管理节点根据异运营商测量报告以及分组标识判断，评估出在该分组标识代表的分组范围内的异运营商小小区的重叠程度指示(Overlap DegreeIndicator),从而可以确定异运营商的网络覆盖拓扑。 [0028]在本发明的一个实施例中,包括第一运营网/第一网络(以下称为:本运营商)A和第二运营网/第二网络(以下称为:异运营商)B。可以理解，所谓“本运营商”与“异运营商”是相对的，可以互换。本运营商A的某个小小区基站为SeNBA，运营管理节点为0&Ma，SeNBA所服务的用户终端为UEa。异运营商B的某个小小区基站为SeNBB，运营管理节点为0&MB，SeNBe所服务的用户终端为UEb。下面以SeNBA进行异运营商测量和汇报进行介绍。
[0029]SeNBA所有的用户终端UEa进行异运营商测量。用户终端UEa发起异运营商测量可以有多种方式:一种是周期性测量，测量周期由运营商之间协商后基站预先配置好?’另一种可以是事件触发，触发的事件可以是基站或者UE受到强干扰。发起条件可以根据业务需求进行设置，在此不赘述。
[0030]同时，SeNBBK有的用户终端UEB也进行异运营商测量。为简明表示，在图3中没有表示异运营商B (包括用户终端UEB及SeNBB等)的工作内容，其工作方式和内容与本运营商A相同。
[0031]SeNBB SUEA测量到的异运营商小小区基站。用户终端UEa根据SeNBB周期发送的参考信号来测量运营商B的SeNBB相应小小区的信号强度信息一参考信号接收功率(Reference Signal Received Power, RSRP)。测量完成后,UEa向其所属的小小区基站SeNBA发送异运营商网络信号测量报告。异运营商测量报告需按照定义好的格式进行发送，报告中包括用户终端UEa在被测小小区接收到的SeNBB的参考信号接收功率RSRP、所属运营商/网络标识(operator ID)及分组标识(group ID)、小区全网唯一标识(E-UTRAN Cellglobal Identifier, ECGI )。此外,如果被测小区属于某些封闭用户群,还应包含所属封闭用户群标识(CSG ID);如果被测小区不属于某些封闭用户群，则无需报告封闭用户群标识。
[0032]步骤2，根据异运营商网络测量报告，评估本运营商小小区与异运营商小小区的网络重叠程度指示。
[0033]在步骤I中，本运营商的小小区基站向其所属的运营管理节点汇报异运营商网络测量报告。根据不同的小小区基站的网络测量报告，运营管理节点可以确定异运营商B的某个小小区与本运营商A的网络覆盖重叠情况。在本实施例中，通过网络覆盖的重叠程度指示来表示异运营商部署的小小区与本运营商网络的覆盖重叠程度。重叠程度指示有多种获得方式。由于一个异运营商部署的小小区可能被多个本运营商部署小区检测到，在本发明的一个实施例中重叠程度指示通过带RSRP权重的邻居关系值之和得到。重叠程度指示的计算过程如下:
[0034]如果本运营商A的一个小小区能测量到异运营商部署的某一小小区，则将异运营商B的该小小区的基准邻居关系值设为I ;测量不到的即为O。然后计算每个测量到的异运营商该小小区的参考信号接收功率的权重值。最后将所有测量到该异运营商小小区的带权重的邻居关系值相加即为该小小区的重叠程度指示。由于基准邻居关系值为1，因此只需将每个小小区基站SeNBA测量到的异运营商B的该小小区的参考信号接收功率的权重值相加，即可得到异运营商B的该小小区的重叠程度指示。
[0035]在本发明的一个实施例中，小小区基站SeNBA将用户终端UEa的异运营商测量结果转发至其所对应的0&ma。0&Ma根据异运营商网络信号测量结果计算每一个被测量到的异运营商B小小区与本运营商A网络的重叠程度指示。因此被测量到的运营商B的小小区与本运营商A网络的重叠程度指示V的公式如下:
[0036]
【权利要求】
1.一种网络频谱共享方法，用于第一网络(A)和第二网络(B)之间实现共享频谱分配，其特征在于包括如下步骤: 测量第二网络(B)的网络信号； 根据所述第二网络(B)的网络信号，计算所述第一网络(A)和所述第二网络(B)之间的网络重叠程度指示，并且根据所述网络重叠程度指示(V)获得所述第二网络(B)的基于网络覆盖拓扑的信息； 所述第一网络(A)与所述第二网络(B)交互所述第二网络(B)的基于网络覆盖拓扑的信息，并从所述第二网络(B)获得所述第一网络(A)的基于网络覆盖拓扑的信息； 计算出所述第一网络(A)与所述第二网络(B)之间的共用频谱。
2.如权利要求1所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第二网络(B)的网络信号强度，是由所述第一网络(A)的用户终端测量得到的，对所述第一网络(A)的小小区有干扰的所述第二网络(B)的基站的参考信号接收功率值。
3.如权利要求1所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第二网络(B)网络重叠程度指示为，根据被所述第一网络(A)的各个用户终端检测到的所述第二网络(B)的基站的参考信号接收功率值，计算出的所述第二网络(B)对所述第一网络(A)的干扰程度 。
4.如权利要求3所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第二网络(B)对所述第一网络(A)的干扰程度，是根据被所述第一网络(A)的各个用户终端检测到的所述第二网络(B)的基站的参考信号接收功率值，计算出的权重值Wi的和。
5.如权利要求1所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第二网络(B)的基于网络覆盖拓扑的信息，包括根据所述第二网络(B)的网络重叠程度指示，由所述第一网络(A)计算得到的所述第二网络(B)独占频谱与共用频谱之间的比例。
6.如权利要求1或3所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第一网络(A)的基于网络覆盖拓扑的信息包括，根据所述第一网络(A)网络重叠程度指示得到的，网络重叠程度指示属于不同程度的所述第一网络(A)的小小区的数量， 所述第二网络(B)的基于网络覆盖拓扑的信息包括，根据所述第二网络(B)网络重叠程度指示得到的，网络重叠程度指示属于不同程度的所述第二网络(B)的小小区的数量。
7.如权利要求6所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 网络重叠程度指示属于不同程度的所述第二网络(B)的小小区的数量，按照下述步骤获得: 定义划分所述第二网络(B)网络重叠程度的门限值； 基于所述门限值，根据所述第二网络(B)网络重叠程度指示的大小，对属于同一所述第二网络(B)基站的小小区全部进行分类； 统计每一类的所述第二网络(B)的小小区的数量，得到网络重叠程度指示属于不同程度的所述第二网络(B)的小小区的数量。
8.如权利要求6或7所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第二网络(B)的小小区的数量至少包括属于所述网络重叠指示高的小小区的数量， 所述第二网络(B)独占频谱与全部频谱的比例为，所述网络重叠指示高的小小区的数量，与所述第一网络(A)用户终端检测到的全部所述第二网络(B)的小小区数量以及所述第一网络(A)部署的小小区数量之和的比例；或者 所述第二网络(B)独占频谱与全部频谱的比例为，所述网络重叠指示高的小小区的数量，与所述第二网络(B)部署的小小区数量以及所述第一网络(A)部署的小小区数量之和的比例。
9.如权利要求6或7所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第一网络(A)的小小区的数量至少包括属于所述网络重叠指示高的小小区的数量Ha，所述第二网络(B)的小小区的数量至少包括属于所述网络重叠指示高的小小区的数量Hb, 所述第二网络(B)独占频谱与全部频谱的比例为
10.如权利要求6或7所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第一网络(A)的小小区的数量至少包括属于所述网络重叠指示高的小小区的数量Ha，所述第二网络(B)的小小区的数量至少包括属于所述网络重叠指示高的小小区的数量Hb, 所述第一网络(A)与所述第二网络(B)的共用频谱，与全部频谱的比例为:
11.如权利要求6或7所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第二网络(B)的小小区的数量至少包括属于所述网络重叠指示高的小小区的数量Hb, 所述第二网络(B)独占频谱与所述共用频谱之间的比例为
12.如权利要求7所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述门限值包括第一门限值和第二门限值， 所述第二网络(B)的小小区的数量，包括网络重叠指示大于等于所述第一门限值的小小区Hb，以及网络重叠指示大于所述第二门限值且小于所述第一门限值的小小区Mb， 所述第二网络(B)独占频谱与全部频谱的比例为
13.如权利要求7所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述门限值包括第一门限值和第二门限值， 所述第二网络(B)的小小区的数量，包括网络重叠指示大于等于所述第一门限值的小小区Hb，以及网络重叠指示大于所述第二门限值且小于所述第一门限值的小小区Mb，
所述第二网络(B)独占频谱与所述共用频谱之间的比例为:
14.如权利要求7所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第一网络(A)的小小区的数量至少包括所述网络重叠指示高的小小区的数量Ha以及所述网络重叠指示中的小小区的数量Ma，所述第二网络(B)的小小区的数量至少包括所述网络重叠指示高的小小区的数 量Hb以及所述网络重叠指示中的小小区的数量Mb， 所述第一网络(A)与所述第二网络(B)的共用频谱，与全部频谱的比例为:
15.如权利要求7所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述门限值包括第一门限值和第二门限值， 所述第一网络(A)的小小区的数量至少包括所述网络重叠指示大于等于所述第一门限值的小小区的数量Ha，所述网络重叠指示小于所述第一门限值且大于等于所述第二门限值的小小区的数量Ma，所述网络重叠指示小于所述第二门限值的小小区的数量La，以及所述第二网络(B)未检测到的所述第一网络(A)的小小区的数量ZA， 所述第二网络(B)的小小区的数量至少包括所述网络重叠指示大于等于所述第一门限值的小小区的数量Hb，所述网络重叠指示小于所述第一门限值且大于等于所述第二门限值的小小区的数量Mb，所述网络重叠指示小于所述第二门限值的小小区的数量Lb，以及所述第一网络(A)未检测到的所述第二网络(B)的小小区的数量ZB， 所述第一网络(A)与所述第二网络(B)的共用频谱，与全部频谱的比例为:
16.如权利要求5所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第一网络(A)的小小区的数量至少包括属于所述网络重叠指示高的小小区的数量Ha，所述第二网络(B)的小小区的数量至少包括属于所述网络重叠指示高的小小区的数量Hb,所述第一网络(A)与所述第二网络(B)之间的共用频谱与全部频谱的比例为:
17.如权利要求3所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述权重值Wi与测量到的第X个所述第二网络(B )基站的参考信号接收功率值RSRPi，满足以下关系=Wi = RSRPi/R，其中R是测量到的所述异运营商各基站的参考信号接收功率值RSRP中的最大值。
18.如权利要求3所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述权重值Wi与测量到的第X个所述第二网络(B)基站的参考信号接收功率值RSRPi之间的映射关系是，根据RSRPi与预设的多个门限值的相对大小，赋予RSRPi相应的权重值Wi，参考信号接收功率值越高，则所述权重值Wi越大。
19.如权利要求1所述的网络频谱共享方法，其特征在于确定共享频谱分配的方法为: 所述第一网络(A)独占频谱与全部频谱的比例为
20.如权利要求6所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第一网络(A)独占频谱、所述第二网络(B)独占频谱以及所述第一网络(A)与所述第二网络(B)的共用频谱，这三者之比为: 所述第二网络(B)测量到的所述第一网络(A)的所述网络重叠程度高的小小区的数量:所述第一网络(A)测量到的所述第二网络(B)的所述网络重叠程度高的小小区的数量:两个网络的全部小小区中其余小小区数量，或者 所述第二网络(B)测量到的所述第一网络(A)的所述网络重叠程度高与中的小小区的数量之和:所述第一网络(A)测量到的所述第二网络(B)的所述网络重叠程度高与中的小小区的数量之和:两个网络的全部小小区中其余小小区数量， 所述全部频谱是指所述本运营商与所述异运营商之间的共用频谱以及各自独占频谱的总和。
21.如权利要求6所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第一网络(A)独占频谱、所述第二网络(B)独占频谱以及所述第一网络(A)与所述第二网络(B)的共用频谱，这三者之比为: 所述第二网络(B)测量到的所述第一网络(A)的所述网络重叠程度高的小小区的数量:所述第一网络(A)测量到的所述第二网络(B)的所述网络重叠程度高的小小区的数量:所述第一网络(A)与所述第二网络(B)采用的共用频段小小区数量的最大值，或者 所述第二网络(B)测量到的所述第一网络(A)的所述网络重叠程度高与中的小小区的数量之和:所述第一网络(A)测量到的所述第二网络(B)的所述网络重叠程度高与中的小小区的数量之和:所述第一网络(A)与所述第二网络(B)采用的共用频段小小区数量的最大值。
22.如权利要求1所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第二网络(B)检测所述第一网络(A)的网络信号； 根据所述第一网络(A)的网络信号，计算所述第一网络(A)和所述第二网络(B)之间的网络重叠程度指示，并且根据所述网络重叠程度指示(V)获得所述第一网络(A)的基于网络覆盖拓扑的信息； 所述第二网络(B)与所述第二网络(B)交互所述第一网络(A)的基于网络覆盖拓扑的信息。
23.如权利要求1 所述的网络频谱共享方法，其特征在于: 所述第一网络(A)通过运营管理节点或频谱控制中心，交互所述第二网络(B)的基于网络覆盖拓扑的信息。
【文档编号】H04W16/14GK103763708SQ201410032758
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】朱元萍, 王江, 于巧玲, 滕勇, 卡里·霍内曼 申请人:上海无线通信研究中心