动态频谱管理系统中的信道质量测量和发射功率分配的制作方法
【专利说明】动态频谱管理系统中的信道质量测量和发射功率分配
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年9月24日申请的美国临时申请No.61/704,766和2012年9 月28日申请的美国临时申请No.61/706,993的权益，两者在这里引入作为参考。
【背景技术】
[0003] 在动态频谱管理（DSM)系统中，一个或多个信道度量可用于估计各自信道的质 量。例如，可例如在物理层（PHY)测量与信道相关联的接收信号强度指示符（RSSI)。物理 层RSSI(PHYRSSI)测量可用于在DSM系统使用的信道归类（ranking)过程。
[0004] 与DSM系统相关联的DSM引擎可配置有主信道和一个或多个非主信道（例如，信 道聚合的主信道和多达三个非主信道）。
[0005] 典型地，仅当接收到分组时执行信道的PHY RSSI测量，例如数据分组和/或数据 帧中的应答（ACK)，等等。信道聚合的主信道可用于维持DSM引擎（例如，在接入点（AP)中 实现的）和DSM系统客户端（例如，站（STA))之间的认证和/或关联。例如，当为了维持 AP和STA之间的关联交换分组时，可根据常规间隔为主信道获得PHY RSSI测量。
[0006] 当非主信道成为信道聚合的一部分时，可能有这样的情形：没有上行链路（UL)数 据和/或从STA发送到AP的ACK，从而AP不能在一个或多个非主信道上执行PHY RSSI测 量。没有非主信道的足够的信道质量测量，DSM引擎执行的信道归类会导致质量差信道被 选择，这会导致较低的吞吐率。
[0007] 媒体接入控制（MAC)级载波聚合系统可用于在MAC层聚合多个物理层链。因为这 些PHY链在不同频谱片段（例如，信道）上运行，所以每个链路上的质量不同，并依赖于对 应于每个信道的共信道或邻信道干扰水平、传播损耗、发射功率、接收机噪声基底（floor)、 频谱平坦度等等。
【发明内容】
[0008] 这里公开了方法、系统和装置，用于执行信道质量测量，为载波聚合选择信道，和 为动态频谱管理（DSM)系统中的载波聚合分配发射功率。
[0009] DSM客户端可操作一组聚合的活动信道，所述信道组可包括主信道和一个或多个 非主信道。DSM客户端和/或与DSM客户端相关联的DSM引擎可基于与非主信道相关联的 先前活动确定是否触发非主信道上的信道质量测量。例如，在从上行链路（UL)中非主信道 上的最后活动开始经过了预定时间段的情况下，DSM引擎和/或DSM客户端可触发非主信 道上的信道质量测量。
[0010] 例如，在确定触发非主信道上的信道质量测量时，DSM引擎可触发非主信道上的 UL数据发送事件，即在非主信道上发送传输控制协议（TCP)下行链路数据给DSM客户端，在 非主信道上发送清除信道评估消息给DSM客户端，发送信道质量测量请求，和/或请求要在 非主信道上发送的数据帧。UL数据发送事件会导致DSM客户端在非主信道上发送数据帧， 例如空（NULL)数据帧，其可以允许关于非主信道的质量测量被执行。
[0011] 例如，在确定触发非主信道上的信道质量测量时，DSM客户端可触发非主信道上的 数据发送事件。例如，DSM客户端可在非信道上向关联的接入点发送数据帧（例如，NULL数 据帧）、管理数据帧和/或控制数据帧，可在非主信道上向关联的接入点发送管理帧，和/或 在非主信道上向关联的接入点发送控制帧。DSM引擎可经由非主信道接收数据帧，并基于接 收的数据帧确定非主信道的信道质量。
[0012] DSM引擎可基于根据一个或多个信道质量阈值的信道质量测量为载波聚合选择信 道。DSM引擎可比较可用信道的信道质量和低信道质量阈值，并基于所述比较确定是否将 信道加入到与DSM客户端相关联的候选列表中。例如，当信道质量低于所述低信道质量阈 值时，DSM引擎可以确定信道被排除在候选列表之外。DSM引擎可比较候选信道（例如，候 选列表上的信道）的信道质量和范围扩展阈值。例如，如果候选信道的信道质量低于范围 扩展阈值，DSM引擎可确定所述候选信道被排除在与DSM客户端相关联的活动集之外。例 如，如果候选信道的信道质量和主信道的信道质量之间的差值超出A (delta)阈值，则DSM 引擎可确定所述候选信道被排除在与DSM客户端相关联的活动集之外。DSM引擎可基于下 述确定选择一信道作为在与DSM客户端相关联的活动集中的活动信道：所述信道的信道质 量达到或超出低信道质量阈值，所述信道的信道质量和主信道的信道质量之间的差值小于 delta阈值，以及所述信道的信道质量达到或超出范围扩展阈值。
[0013] DSM引擎可在多个信道上执行各自的质量测量，并在数据库中存储各自的质量值。 可基于存储的质量值来计算信道的时间平均信道质量，以用于计算信道间的发射功率分 布。例如，DSM引擎可包括信道管理功能（CMF)和至少一个接入点（AP)。CMF可为DSM客 户端分配用于载波聚合的发射功率。CMF可接收链路质量报告，所述报告可包括与DSM客户 端相关联的所述信道的信道质量信息。CMF可为每个信道计算时间平均信道质量，并基于所 述信道的时间平均信道质量计算信道间的发射功率分布。CMF可向DSM客户端发送具有信 道间的发射功率分布的发射功率分配消息。
[0014] 发射功率可基于每个信道的链路质量进行分配。链路质量数据库（LQD)可包括信 道质量信息，例如基于来自AP的周期性MCS/SINR更新的每个DSM客户端的、每个QoS和/ 或每个活动信道的平均MCS或SINR估计，和/或每个信道的MCS和SINR测量可由CMF信 道选择来考虑。SINR可基于RSSI和干扰RSSI测量进行计算。LQD可驻留在CMF中。
[0015] 活动信道Tx功率分配向量可由CMF生成，并为各自的DSM客户端和各自的QoS报 告给AP。Tx功率分配向量配置可用信号通知给AP。可选择活动信道，从而可最大化数据吞 吐量和范围，和/或最小化聚合信道之间的MCS/SINR间隔。
[0016] AP处的活动信道间的发射功率分布可依赖于覆盖和吞吐量之间的权衡。为了拥有 扩展的覆盖范围，并因而包括尽可能多的DSM客户端，可最大化Tx功率，而这意味着较少的 信道共享总功率。为了提供增强的吞吐量，可聚合更多信道，因而在很多信道上扩展功率， 而这可以导致减少单独信道的覆盖区域。
【附图说明】
[0017] 图1A示出了执行一个或多个公开的实施方式的示例性通信系统的系统图；
[0018] 图1B示出了用于图1A中示出的通信系统的示例性无线发射/接收单元（WTRU) 的系统图；
[0019] 图1C示出了用于图1A中示出的通信系统的示例性无线接入网和示例性核心网的 系统图；
[0020] 图1D示出了用于图1A中示出的通信系统的示例性无线电接入网和示例性核心网 的系统图；
[0021] 图1E示出了用于图1A中示出的通信系统的示例性无线电接入网和示例性核心网 的系统图；
[0022] 图1F是通信系统100的实施方式的系统图；
[0023] 图2示出了示例性的动态频谱管理（DSM)系统；
[0024] 图3示出了示例性的信道测量查找表；
[0025] 图4示出了电视空白空间（TVWS)信道上的示例性操作；
[0026] 图5示出了比较距离上的邻近和非邻近信道信干噪比（SINR)变化的图表；
[0027] 图6示出了信道质量数据库中的示例表格，所述表格可追踪系统中信道的调制和 编码方案（MCS)值；
[0028]图7示出了信道质量数据库中的示例表格，所述表格可追踪系统中信道的MCS 值；
[0029] 图8示出了信道管理功能（CMF)和接入点（AP)之间的示例性信令；
[0030] 图9示出了 MAC-CMF接口上的示例性消息；
[0031] 图10示出了功率放大器（PA)线性补偿；
[0032] 图11示出了 CMF信道选择过程的示例性流程图；
[0033] 图12示出了信道选择如何受信道质量参数的影响；
[0034] 图13示出了用于执行信道质量测量的示例性过程；
[0035] 图14示出了用于执行信道质量测量的示例性过程。
【具体实施方式】
[0036]图1A是执行一个或多个公开的实施方式的示例性通信系统100的示意图。例如， 无线网络（例如，无线网络包括通信系统100的一个或多个部件）可如此配置从而扩展到 无线网络之外（例如，与无线网络相关联的有墙壁的花园之外）的承载可被分配有QoS特 性。
[0037] 通信系统100可以是多接入系统，向多个无线用户提供内容，例如语音、数据、 视频、消息、广播等等。通信系统100可以使多无线用户通过系统资源的共享访问所述 内容，所述系统资源包括无线带宽。例如，通信系统100可使用一个或多个信道接入方 法，例如码分多址（CDMA)、时分多址（TDMA)、频分多址（FDMA)、正交FDMA (0FDMA)、单载波 FDMA(SC-FDMA)等等。
[0038]如图1A所示，通信系统100包括至少一个无线发射/接收单元（WTRU)，譬如说多 个WTRU，例如WTRU 102a、102b、102c和102d，无线电接入网（RAN) 104,核心网106,公共交 换电话网（PSTN) 108,因特网110和其他网络112,不过应该理解的是公开的实施方式考虑 到了任何数量的WTRU、基站、网络和/或网络元件。WTRU 102a、102b、102c、102d中每一个 可以是配置为在无线环境中进行操作和/或通信的任何类型设备。作为示例，WTRU 102a、 102b、102c、102d可以配置为发送和/或接收无线信号，并且可以包括用户设备（UE)、移动 台、固定或移动用户单元、寻呼器、蜂窝电话、个人数字助理（PDA)、智能手机、笔记本、上网 本、个人计算机、无线传感器、消费性电子产品等等。
[0039] 通信系统100还可以包括基站114a和基站114b。基站114a、114b中每一个可以 是配置为无线接入WTRU 102a、102b、102c、102d中至少一个的任何类型设备，以促进接入 一个或多个通信网络，例如核心网106、因特网110和/或网络112。作为示例，基站114a、 114b可以是基站收发信台（BTS)、节点B、e节点B、家庭节点B、家庭e节点B、站点控制器、 接入点（AP)、无线路由器等等。虽然基站114a、114b每个被描述为单独的元件，但是应该理 解的是基站114a、114b可以包括任何数量互连的基站和/或网络元件。
[0040] 基站114a可以是RAN 104的一部分，所述RAN还可包括其他基站和/或网络元件 (未示出），例如基站控制器（BSC)、无线电网络控制器（RNC)、中继节点等等。基站114a和 /或基站114b可配置用于在特定地理区域内发送和/或接收无线信号，所述特定地理区域 可被称作小区（未示出）。所述小区可进一步划分为小区扇区。例如，与基站114a相关联 的小区可划分为三个扇区。因而，在一个实施方式中，基站114a可包括三个收发信机，即小 区的每个扇区使用一个收发信机。在另一个实施方式中，基站114a可使用多输入多输出 (MMO)技术，并且因此可使用用于小区的每个扇区的多个收发信机。
[0041]基站 114a、114b 可在空中接口 116 上与 WTRU 102a、102b、102c、102d 中一个或 多个进行通信，所述空中接口可以是任何适当的无线通信链路（例如，射频（RF)，微波，红 外线（IR)，紫外线（UV)，可见光等等）。空中接口 116可使用任何适当的无线电接入技术 (RAT)来建立。
[0042] 更具体地说，如上所述，通信系统100可以是多接入系统，并且可以使用一个或多 个信道接入方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA等等。例如，RAN 104中的基站 114a和WTRU 102a、102b、102c可以实现无线电技术，例如通用移动电信系统（UMTS)陆地无 线电接入（UTRA)，其可以使用宽带CDMA(WCDMA)建立空中接口 116。WCDMA可以包括通信协 议，例如高速分组接入（HSPA)和/或演进的HSPA(HSPA+)。HSPA可以包括高速下行链路分 组接入（HSDPA)和/或高速上行链路分组接入（HSUPA)。
[0043] 在另一个实施方式中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可实现无线电技术，例 如演进UMTS陆地无线电接入（E-UTRA)，其可以使用长期演进（LTE)和/或高级LTE (LTE-A) 建立空中接口 116。
[0044] 在其他实施方式中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可实现无线电技术，例如 IEEE 802. 16(即，全球互通微波存取（WiMAX))，CDMA2000, CDMA2000 IX，CDMA2000EV-D0， 临时标准2000 (IS-2000)，临时标准95 (IS-95)，临时标准856 (IS-856)，全球移动通信系统 (GSM)，GSM演进的增强型数据速率（EDGE)，GSM EDGE(GERAN)等等。
[0045] 图1A中的基站114b可以是