专利名称：用于动态频谱管理的静默期方法和装置的制作方法
技术领域：
本申请涉及无线通信。
背景技术：
本地无线网络系统，例如电子电气工程师协会(IEEE) 802.11，可以在预定的频谱中进行操作，例如连续的频谱信道。此外，用于蜂窝许可的设备的和用于在未许可的波段中，例如工业、科研和医学(ISM)的波段中进行操作的设备的允许的频谱不会随时间而变化。在美国，从54MHz至806MHz中有408MHz的频谱可分配用于电视(TV)。该频谱中一部分可以通过拍卖重新发展用于商业操作和用于公共安全应用。该频谱剩下的部分可以专用于通过空中的TV操作。然而，在全美国，该频谱资源中一部分可能仍未使用。该未使用的频谱的总量和确切频谱随着地域而不同。这些未使用的频谱部分可以称作TV白空间(TVWS)。由于在大都市区域以外的的TV站较少，因此，大部分未占用的TVWS频谱都位于低人口密度或边远地区，这样的地区通常使用其他宽带选择，例如数字用户线(DSL)或电缆。每一个可用的TV信道都可以提供6MHz的频谱容量，其可用于进行宽带连接。TVWS由于其在上述频率具有长范围的信号传播，因此具有大的覆盖面积。例如，在TVWS中操作的无线局域网(WLAN)接入点(AP)位置可以提供大约几平方英里的覆盖面积。相反，例如IEEE802.llb/g/n的无线设备则只具有150平方英尺的覆盖面积。在IEEE802.1ln和802.1lac中引入了聚合多个信道和使用主(primary)信道。802.1ln和802.1lac是用于处理连续的信道。当在TVWS中进行操作时，可能没有多个连续的信道，需要将非连续的信道进行聚合。在IEEE802.11中引入了静默测量期的概念，用于检测5GHz波段中的雷达。可以在TVWS中所操作的物理层/媒介接入控制层(PHY/MAC)设备中使用静默期。在这两种情况中，都是根据监听信标中的静默期信息。但是，其不能解决监听聚合信道中的静默信息的问题。静默期的sse会导致吞吐量减小，延迟/抖动增加。当一组站对测量静默时，该静默期中的输出吞吐量会被缓存，从而会增加对缓冲空间的要求。此外，吞吐量的减小以及所带来的延迟/抖动会有害地影响在网络中所运行的特定应用。
发明内容
此处描述用于动态频谱管理的静默期方法和装置。该方法包括在无线通信系统中的聚合信道上，配置和协调静默期。静默期管理实体(SPME)动态地根据系统和设备信息为信道确定静默期调度，并为每一个相应的静默期分配静默期持续时间和周期。SPME可以根据系统延迟、系统吞吐量、信道质量或信道管理事件中的至少一者来重新配置静默期调度。静默期解译实体(SPIE)接收和执行静默期调度。信道的静默期可以同步、独立或按组同步。描述了用于在SPME、SPIE、信道管理功能、媒介接入控制(MAC)服务质量(QoS)实体、监听/性能数据库、MAC层管理实体(MLME)和无线发射/接收单元(WTRU) MLME之间进行通信的接口。
图1A是可以在其中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；图1B是可在图1A中示出的通信系统中使用的示例性无线发射/接收单元(WTRU)的系统图；图1C是可在图1A中示出的通信系统中使用的示例性无线接入网络和示例性核心网的系统图；图2是四信道静默期调度示例的结构图；图3是另一四信道静默期调度示例的结构图；图4是静默期配置示例的结构图；图5A和5B是两个静默期配置示例的结构图；图6是静默期管理架构示例的结构图；图7A和7B是系统初始化和静默期初始化方法不例的流程图；图8是信道重配置方法示例的流程图；图9A和9B是异步静默期配置方法不例的流程图；图10是服务质量(QoS)要求改变方法示例的流程图；图11是用于在DSM客户端或站使用消息的方法示例的流程图；图12是默认的静默期长度和周期的示例的结构图；图13是静默期配置示例的结构图；图14是另一静默期配置示例的结构图；图15是另一静默期配置示例的结构图；图16是另一静默期配置示例的结构图；图17是用于主用户(PU)检测的探测方法示例的流程图；图18是用于次用户(SU)检测的探测方法示例的流程图；图19是消息格式示例的结构图；图20A、20B和20C是相对于信标间隔的静默期间隔示例；图21是具有通信量指示图(TIM)和传递通信量指示信息(DTIM)时间的静默期示例的结构图；图22是站传输方式示例的结构图；图23是信道独立静默期示例的结构图；图24是另一信道独立静默期示例的结构图；以及图25是异步静默期示例的调用流程图。
具体实施例方式此处描述通信系统示例，其可用于并与下文所述结合使用。还可使用其他通信系统。图1A是可以在其中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。通信系统100可以是向多个无线用户提供内容，例如语音、数据、视频、消息发送、广播等的多接入系统。通信系统100可以使多个无线用户能够通过共享系统资源，包括无线带宽来访问这些内容。例如，通信系统100可以使用一种或者多种信道接入方法，例如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交 FDMA( OFDMA)、单载波 FDMA( SC-FDMA)
坐坐寸寸ο如图1A所示，通信系统100可以包括无线发射/接收单元(WTRU) 102a、102b、102c、102d，无线接入网(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。WTRU102a、102b、102c、102d中的每一个可以是配置为在无线环境中进行操作和/或通信的任何设备类型。作为示例，可以将WTRU102a、102b、102c、102d配置为传送和/或接收无线信号，可以包括用户设备(UE)、移动站、固定或者移动用户单元、寻呼器、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、膝上型电脑、上网本、个人计算机、无线传感器、消费电子产品等等。通彳目系统100还可以包括基站114a和基站114b。基站114a、114b的每 Iv都可以是配置为与WTRU102a、102b、102c、102d中的至少一个无线接口以便于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的任何设备类型。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 (eNB)、家庭节点B (HNB)、家庭e节点B (HeNB)、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。基站114a可以是RAN104的一部分，RAN104也可以包括其他基站和/或网元(未示出)，例如基站控制器(BSC)、无线网络控制器(RNC)、中继节点等。可以将基站114a和/或基站114b配置为在特定地理区域之内传送和/或接收无线信号，该区域可以被称为小区(未示出)。小区还可以被划分为小区扇区。例如，与基站114a关联的小区可以划分为三个扇区。因此，在一个实施方式中，基站114a可以包括三个收发信机，即每一个用于小区的一个扇区。在另一个实施方式中，基站114a可以使用多输入多输出(MIMO)技术，因此,可以将多个收发信机用于小区的每一个扇区。基站114a、114b 可以通过空中接口 116 与 WTRU102a、102b、102c、102d 中的一个
或多个通信，该空中接口可以是任何合适的无线通信链路(例如，无线射频(RF)、微波、红外(IR)、紫外线(UV)、可见光等)。可以使用任何合适的无线接入技术(RAT)来建立空中接口116。更具体地，如上所述，通信系统100可以是多接入系统，可以使用一种或者多种信道接入方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、0FDMA、SC-FDMA等等。例如，RAN104中的基站114a和WTRU102a、102b、102c可以使用例如通用移动通信系统(UMTS)陆地无线接入(UTRA)的无线技术，其可以使用宽带CDMA (WCDMA)来建立空中接口 116。WCDMA可以包括例如高速分组接入(HSPA)和/或演进的HSPA (HSPA+)的通信协议。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)。在另一个实施方式中，基站114a和WTRU102a、102b、102c可以使用例如演进UMTS陆地无线接入(E-UTRA)的无线技术，其可以使用长期演进(LTE)和/或高级LTE (LTE-A)来建立空中接口 116。在另一个实施方式中，基站114a和WTRU102a、102b、102c可以使用无线技术，例如IEEE802.16 (即全球微波接入互操作性(WiMAX))、CDMA2000、CDMA20001X、CDMA2000EV-D0、暂行标准2000 (IS-2000)、暂行标准95 (IS-95)、暂行标准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。图1A中的基站114b可以是，例如，无线路由器、家庭节点B、家庭e节点B或接入点，并且可以使用任何适当的RAT来便于局部区域中的无线连接，例如商业场所、住宅、车辆、校园等等。在一个实施方式中，基站114b和WTRU102c、102d可以实现例如IEEE802.11的无线电技术来建立无线局域网(WLAN)。在另一个实施方式中，基站114b和WTRU102C、102d可以实现例如IEEE802.15的无线电技术来实现无线个域网(WPAN)。仍然在另一个实施方式中，基站114b和WTRU102c、102d可以使用基于蜂窝的RAT (例如，WCDMA，CDMA2000，GSM,LTE,LTE-A等)来建立微微小区或毫微微小区。如图1A所示，基站114b可以具有到因特网110的直接连接。因此，基站114b可以不必经由核心网106而接入到因特网110。RAN104可以与核心网106通信，所述核心网106可以是被配置为向WTRU102a、102b、102c、102d中的一个或多个提供语音、数据、应用和/或通过网际协议的语音(VoIP)服务的任何类型的网络。例如，核心网106可以提供呼叫控制、计费服务、基于移动位置的服务、预付费呼叫、因特网连接、视频分布等，和/或执行高级安全功能，例如用户认证。虽然图1A中未示出，应该理解的是RAN104和/或核心网106可以与使用和RAN104相同的RAT或不同RAT的其他RAN进行直接或间接的通信。例如，除了连接到正在使用E-UTRA无线电技术的RAN104之外，核心网106还可以与使用GSM无线电技术的另一个RAN(未示出)通信。核心网106还可以充当WTRU102a、102b、102c、102d接入到PSTN108、因特网110和/或其他网络112的网关。PSTN108可以包括提供普通老式电话服务(POTS)的电路交换电话网络。因特网110可以包括使用公共通信协议的全球互联计算机网络和设备的系统，所述协议例如有TCP/IP网际协议组中的传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)和网际协议(IP)。网络112可以包括被其他服务提供商拥有和/或操作的有线或无线的通信网络。例如，网络112可以包括连接到一个或多个RAN中的另一个核心网，该RAN可以使用和RAN104相同的RAT或不同的RAT。通信系统100中的WTRU102a、102b、102c、102d的某些或全部可以包括多模式能力，即WTRU102a、102b、102c、102d可以包括用于在不同无线链路上与不同无线网络进行通信的多个收发信机。例如，图1A中示出的WTRU102C可被配置为与基站114a通信，所述基站114a可以使用基于蜂窝的无线电技术，以及与基站114b通信，所述基站114b可以使用IEEE802无线电技术。图1B是示例性的WTRU102的系统图。如图1B所示，WTRU102可以包括处理器118、收发信机120、发射/接收元件122、扬声器/麦克风124、键盘126、显示器/触摸板128、不可移动存储器130、可移动存储器132、电源134、全球定位系统(GPS)芯片组136和其他外围设备138。应该理解的是WTRU102可以在保持与实施方式一致时，包括前述元件的任何子组合。处理器118可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)电路、任何其他类型的集成电路(1C)、状态机等等。处理器118可执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理和/或使WTRU102能够在无线环境中进行操作的任何其他功能。处理器118可以耦合到收发信机120，所述收发信机120可耦合到发射/接收元件122。虽然图1B示出了处理器118和收发信机120是单独的部件，但是应该理解的是处理器118和收发信机120可以一起集成在电子封装或芯片中。发射/接收元件122可以被配置为通过空中接口 116将信号传送到基站(例如，基站114a)，或从基站(例如，基站114a)接收信号。例如，在一个实施方式中，发射/接收元件122可以是被配置为传送和/或接收RF信号的天线。在另一个实施方式中，发射/接收元件122可以是被配置为传送和/或接收例如IR、UV或可见光信号的发射器/检测器。仍然在另一个实施方式中，发射/接收元件122可以被配置为传送和接收RF和光信号两者。应该理解的是发射/接收元件122可以被配置为传送和/或接收无线信号的任何组合。此外，虽然发射/接收元件122在图1B中示出为单独的元件，但是WTRU102可以包括任意数量的发射/接收元件122。更具体地，WTRU102可以使用MMO技术。因此，在一个实施方式中，WTRU102可以包括用于通过空中接口 116传送和接收无线信号的两个或更多个发射/接收元件122 (例如，多个天线)。收发信机120可以被配置为调制要由发射/接收元件122传送的信号，和解调由发射/接收元件122接收的信号。如上所述，WTRU102可以具有多模式能力。因此，收发信机120可以包括使WTRU102能够经由多个RAT通信的多个收发信机，所述多个RAT例如有UTRA 和 IEEE802.11。WTRU102的处理器118可以耦合到下述设备，并且可以从下述设备中接收用户输入数据:扬声器/麦克风124、键盘126和/或显示器/触摸板128(例如，液晶显示器(LCD)显示单元或有机发光二极管(OLED)显示单元)。处理器118还可以输出用户数据到扬声器/麦克风124、键盘126和/或显示/触摸板128。此外，处理器118可以从任何类型的适当的存储器访问信息，并且可以存储数据到所述存储器中，例如不可移动存储器130和/或可移动存储器132。不可移动存储器106可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘或任何其他类型的存储器设备。可移动存储器132可以包括用户标识模块(SIM)卡、记忆棒、安全数字(SD)存储卡等等。在其他的实施方式中，处理器118可以从在物理位置上没有位于WTRU102上(例如服务器或家用计算机(未示出)上)的存储器访问信息，并且可以将数据存储在该存储器。处理器118可以从电源134接收电能，并且可以被配置为分配和/或控制到WTRU102中的其他部件的电能。电源134可以是给WTRU102供电的任何适当的设备。例如，电源134可以包括一个或多个干电池(例如，镍镉(NiCd)、镍锌(NiZn)、镍氢(NiMH)、锂离子(L1-1on)，等等)，太阳能电池，燃料电池等等。处理器118还可以耦合到GPS芯片组136，所述GPS芯片组136可以被配置为提供关于WTRU102当前位置的位置信息(例如，经度和纬度)。除来自GPS芯片组136的信息或作为其替代，WTRU102可以通过空中接口 116从基站(例如，基站114a、114b)接收位置信息，和/或基于从两个或更多个邻近基站接收的信号的定时来确定其位置。应该理解的是WTRU102在保持实施方式的一致性时，可以通过任何适当的位置确定方法获得位置信息。处理器118可以进一步耦合到其他外围设备138，所述外围设备138可以包括一个或多个提供附加特性、功能和/或有线或无线连接的软件和/或硬件模块。例如，外围设备138可以包括加速计、电子罗盘、卫星收发信机、数字相机(用于照片或视频)、通用串行总线(USB)端口、振动设备、电视收发信机、免提耳机、蓝牙 模块、调频(FM)无线电单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏机模块、因特网浏览器等等。图1C是根据实施例的RAN104和核心网106的系统结构图。如上所述，RAN104可使用E-UTRA无线技术通过空中接口 116来与WTRU102a、102b、102c进行通信。该RAN104还可与核心网106进行通信。RAN104可包括e节点B140a、140b、140c，但是应当理解，在保持实施方式的一致性时，RAN104可以包括任何数量的e节点B。该e节点B140a、140b、140c中的每一个都可包含一个或多个收发信机，用于通过空中接口 116与訂冊102&、10213、102(3进行通信。在一个实施例中，该e节点B140a、140b、140 c可使用MIMO技术。因此，例如e节点B140a可使用多个天线，用于向WTRU102a发送和接收无线信号。该e节点B140a、140b、140c中的每一个可与特定小区(未示出)相连接，并可配置为处理无线资源管理判决、切换判决、上行链路和/或下行链路的用户调度等。如图1C所示，e节点B140a、140b、140c可以通过X2接口相互通信。图1C中所示的核心网106可包括移动性管理网关(MME) 142、服务网关144和分组数据网络(PDN)网关146。虽然将上述各个元素表示为核心网106的一部分，但是应当理解，任何一个元素都可由核心网运营商以外的实体所有和/或操作。MME142可以通过SI接口连接至RAN104中的e节点B140a、140b、140c中的每一个，并可用作控制节点。例如，MME142可以用于对WTRU102a、102b、102c的用户认证、承载激活/去激活、在WTRU102a、102b、102c的初始连接期间选择特定服务网关等。MME142还可提供控制面功能，用于在RAN104和使用其他无线技术，例如GSM或WCDMA的RAN (未示出)之间进行切换。服务网关144可以通过SI接口连接至RAN104中的e节点B140a、140b、140c中的每一个。服务网关144通常可以向/从WTRU102a、102b、102c路由和转发用户数据分组。服务网关144还可执行其他功能，例如在e节点B之间的切换期间锚定用户面、当下行链路数据可用于WTRU102a、102b、102c时触发寻呼、管理和存储WTRU102a、102b、102c上下文等。服务网关144还可连接至PDN网关146，该PDN网关可向WTRU102a、102b、102c提供对分组交换网络的连接，例如因特网110，从而促进WTRU102a、102b、102c与基于IP的设备之间的通信。无线局域网(WLAN) 155的接入路由(AR) 150可以与因特网110进行通信。AR150 可以促进 AP160a、160b 和 160c 之间的通信。AP160a、160b 和 160c 可以与 STA170a、170b和170c进行通信。核心网106可以促进与其他网络的通信。例如，核心网106可以对WTRU102a、102b、102c提供对电路交换网络的连接，例如PSTN108，以促进WTRU102a、102b、102c与传统陆地线路通信设备之间的通信。例如，核心网106可以包括，或可以与IP网关(例如，IP多媒体子系统(MS)服务器)进行通信，该IP网关用作核心网106与PSTN108之间的接口。此外，核心网106可以向WTRU102a、102b、102c提供对网络112的接入，该网络112可以包括由其他服务运营商所有/操作的有线或无线网络。下面的描述将使用以下术语，其具有除本领域中所使用的以外的定义，或可对其补充。DSM系统可以涉及包括一个(或多个)DSM引擎的系统，该DSM引擎用于控制和协助多个局域网和直接链路。DSM客户端可以涉及具有到DSM引擎的通信链路的设备，其可以是局域网或直接链路的一部分。DSM引擎可以是用于进行频谱管理以及协调和管理局域网和直接链路的实体。DSM链路可以涉及DSM引擎和DSM客户端之间的通信链路，其提供控制面和用户面功能。直接链路可以涉及两个动态频谱管理(DSM)客户端之间的链路。操作信道可以是选作进行DSM通信链路的信道。附件(attachment)可以涉及DSM客户端发现DSM操作信道、向该信道同步、与AP连接和向DSM引擎通知其存在和其性能的过程。发现过程可以涉及DSM客户端找到DSM引擎的操作信道，(扫描以找到控制信道并向DSM同步)的过程。下面的描述可以涉及电视白空间(TVWS)，其用作机会性带宽或机会性频率波段的例子。可对任何机会性频率波段中的操作使用相同的描述，在该频率波段中，设备可以当特定优先级的用户(主用户)没有操作时，寻找机会进行操作。此外，可以在数据库中为机会性波段维护优先级用户或主用户的数据库。对于TVWS中的操作，该数据库可以称为TVWS数据库。但是，在任何机会性带宽中，可以对类似的数据库进行操作。其他机会性波段、机会性带宽或机会性频率波段的非限制性例子可以包括未许可波段、租借波段或从许可波段。使能站可以涉及具有权限，能够控制何时和怎样操作从属站的站。使能站通过空中向其从属端发送使能信号。使能站可以对应于美国联邦通信委员会(FCC)命名的主(或模式II)的设备。在上述内容中，“登记”可以表示站已经向TVWS数据库提供了必要的信息，(例如FCC Id、位置、制造商信息等)。地理位置性能可以涉及TVWS设备以一定级别的精确度确定其地理坐标的能力，例如非限制性的，为50米。工业、科研和医学(ISM)波段可以涉及由美国FCC规范15章B部分所述的开放用于未许可操作的频率波段。例如，902-928MHZ仅用于区域2，2.400-2.500GHz，5.725-5.875GHz ο模式I的设备可以是不使用内部地理位置性能的个人/便携式TVWS设备，其接入TV波段数据库，以获得可用信道列表。模式I的设备可以获得可用信道的列表，其可在该信道上从固定TVWS设备或模式II的设备进行操作。模式I的设备可以不发起对固定和/或个人/便携式TVWS设备的网络，并且也不向其他模式I的设备提供用于由该设备进行操作的可用信道列表。模式II的设备可以是个人/便携式TVWS设备，其使用内部的地理位置性能，并且通过与因特网的直接连接或通过经由固定TffffS设备或另一模式II的TVWS设备而对因特网的间接连接来接入TVWS数据库，以获得可用信道列表。模式II的设备可以自己选择信道，并发起和作为TVWS设备网络的一部分进行操作，从而向和从一个或多个固定TVWS设备或个人/便携式TVWS设备进行发送和接收。模式II的设备可以向模式I的设备提供其可用信道列表，以供该模式I的设备进行操作。仅监听设备涉及使用频谱监听来确定可用信道列表的个人/便携式TVWS设备。仅监听设备可以在例如频率波段512-608MHZ(TV信道21-36)和614-698MHZ (TV信道38-51)中的任何可用信道上进行发送。TVWS 波段可以涉及 TV 信道，(VHF (54 72，76 88，174 216MHz)和 UHF (470 698Mhz)中),管理机构允许未许可的设备在该信道上进行操作。包括模式1、模式II和仅监听设备的个人/便携式设备可以在512-608MHz (TV信道21-36)和614_698MHz (TV信道38-51)的频率波段中的可用信道上进行发送。主用户(PU)可以涉及TVWS信道的现有用户。可以使用方法和装置来在所管理的WLAN系统中的聚合信道之间配置静默期。对于进行监听以使用TVWS波段中的未许可的频谱而不会有害地影响该波段的主用户的设备来说，需要使用静默期。还可以使用静默期来确定由其他使用相同信道的位于受管理系统之外的次用户对TVWS波段所产生的干扰总量。但是，静默期会使整个信道的吞吐量减小。并且，静默期会产生吞吐量延迟，其会影响一些时间敏感的应用，例如通过因特网协议的语音(VoIP)。在多信道的情况下配置静默期会存在的另一个问题是怎样确保带外干扰不会影响硬件(HW)所进行的监听，该硬件位于AP或涉及受管理系统传输的站的同处或与之相近。在使用信道聚合的系统中，在每一个静默期中同时使所有信道都静默可以减小干扰。但是，这种方式会产生相当大的吞吐量损耗，并且也不需要根据所需要监听的信道类型、监听HW的位置射频(RF)属性和受管理的通信设备。需要在使用聚合信道的系统中有效地来配置这些静默期，以维持通过聚合所获得的吞吐量增益。可以在每一个可能会被媒介接入控制(MAC)聚合机制所使用的单独的物理(PHY)信道上配置静默期。配置这些静默期可以取决于多种因素，例如监听要求、对每一个信道是为哪一个主用户所预留的了解和监听无线电服的位置和类型。一旦有效地配置了静默期，则可能需要对中央实体所控制的所有节点进行协调，该中央实体用于对监听和静默期配置进行协调。该协调需要静默期的robust通信，以避免使站错过了静默期，从而造成监听结果变差。由于载波监听多路访问(CSMA)系统可能会产生一些消息损耗，因此需要方法和装置来确保错过了静默期指示的站不会有害地影响监听性能。此处描述用于静默期配置和协调的方法和装置。此处描述的实施例可以同时使用周期和异步静默期。为了对聚合信道组的周期静默期进行调度，同时在即使是有静默期的存在下也维持信道吞吐量，可以在可能的情况下以非同步的方式来调度静默期。这可以确保至少有一个信道能够维持聚合信道链路上的信道吞吐量。此处的描述可能仅使用特定数量的信道来进行表示。示例和实施例并不限于例如4个信道，其可用于N个信道。虽然示例中出于说明目的可以使用TVWS，但是该方法可以进一步用于任何形式的需要在静默期进行监听的寻机频谱。静默期可以用于监听检测主用户和监听测量其他共存的第二(secondary)系统。图2示出四个信道以及一个信道用作主信道的示例情况。与信道2、3和4的质量相比较，信道I可以在大部分时间内是主信道205。信道2在分配给信道I的静默期215中可以是主信道210。图3示出了另一示例，其中对主信道305的选择可以独立于这四个信道的质量。主信道的角色可以以轮询的方式根据静默期调度310发生变化，并且会产生一种机制，使主信道变化的数量最少。
还可以有其他在静默期中选择主信道的示例，例如随机选择。虽然图2和3表示了在四个信道上的相同的静默期间隔或周期，但是系统可以管理具有不同监听要求的信道，从而每一个信道都具有不同的静默时间量。在这种情况下，可以以信道独立的方式来调度静默期。可以通过逻辑实体，例如静默期管理实体，来进行调度判决，包括选择所用的替代主信道和使用信道独立静默期。信道独立静默期可以允许在不同信道上的非对称的静默期，这样，在任何给定时间，DSM系统所使用的聚合信道组中都具有至少一个信道，而不是所有信道在同一时间都不可用。这可有利于应用对延迟敏感的传输情况，还可以避免DSM引擎不能在特定时间中发送控制消息的情况。信道独立静默期可以允许根据信道类型，对每一个信道上的静默期长度进行适应(tailoring)。例如，如果一个信道具有长于所有其他的信道的静默期工作周期，则其他信道不会受此影响，因为其可维持其自身的信道任务周期(duty cycle)要求。对所有信道或信道子组以信道独立的方式调度静默期的可能性取决于当对受管理的系统所使用的信道进行静默期调度时，其带外干扰是否会造成信道监听性能降低。由于这可取决于多种因素，例如监听HW的类型、受管系统的设备的信道外和带外性能、所要进行的监听类型和使用受管系统中的信道的站的最大发送功率，该信息可用于静默期管理实体，以确定调度。与使用固定调度以减小带外干扰不同，静默期管理实体可以动态地改变调度，以在最大数量的信道上建立一个或多个信道独立静默期。除了使用非同步和信道独立静默期，还可以通过根据对信道质量的实时监控，来修改周期性静默期的静默时间调度来实现吞吐量和延迟优化。该方法可以用于单信道的例子以及聚合信道中。在聚合信道系统的环境下描述该方法，但是，该相同的方法也可以用于使用单信道(非聚合)机制的系统中。可以通过对进行精确监听所需的时间量的要求来获得对静默期持续时间和周期的选择。该监听可以提供对主用户的检测，或者，其可以获得一些信道质量指标，其可用于动态地从TVWS选择可用的最佳信道。通常，所需的静默期任务周期可以与每一个信道相关，该任务周期可以从每一个信道的静默期要求所获得。可以通过给定每任务周期间隔y中的静默时间量X来规定任务周期要求，并且可将其称作χ/y要求规定。对于指定的任务周期要求，可以由多种方法来满足该要求，其可以改变特定信道上的静默期持续时间和周期。图4表示特定信道上的任务周期要求400的示例2ms/100ms。可以在IOOms的任务周期间隔410中将2ms的静默时间405分配在静默期中。在任务周期要求示例450中，可以在任务周期间隔460中分配4个500 μ s的静默期455，从而静默期具有50ms的周期。根据所选择的两种调度之一，可以期望在吞吐量和所产生的吞吐量的延迟/抖动之间进行平衡。站可以在特定时间中断传输。该操作会降低吞吐量，不仅是因为在静默期本身中会停止传输，而且在站准备静默期时也会停止传输。可以在固定时间调度CSMA系统中的静默期。在静默期之前或之后都可能会产生一些带宽损失。该带宽损失可以是因为在静默期开始前，如果没有接收到确认(ACK)则会停止传输，或是因为在静默期之后，使用CSMA重新接入媒介。对于固定的任务周期要求，当选择了具有更长时间和更长周期的静默期时，(例如图4中的任务周期要求400)，由于在固定间隔中会减少静默期的数量，因此可能会牺牲通信量延迟/抖动，以获得更好的吞吐量。当选择了较短的静默期，并位于相同间隔上时，可以减少静默期所造成的通信量延迟/抖动。但是，与图4的任务周期要求400相比，吞吐量会减少，因为在切换至和切换出静默期时所减少的信道时用会增加。因此，根据特定时间的特定服务质量(QoS)要求，可能需要不同的静默期配置。可以使用方法和装置来动态地调整(tailor)特定任务周期要求的静默期配置，以确保所使用的信道上的QoS可以得到最好的满足。因此，对于通信量所要求的低延迟/抖动，可以使用根据任务周期要求450的静默期。在QoS要求指示需要最大吞吐量的情况下，可以使用根据示例I的静默期。因此，静默期配置可以根据使用每一个信道的通信量的QoS要求的一个或多个改变而随时间动态改变。QoS还可以涉及在异步静默期中通过指出异步静默期的最大静默期持续时间来调度静默期持续时间。可以使用方法和装置来通过在信标中传输静默期信息来与其他站协调静默期。由于可以使用聚合信标，因此，可以在聚合信标中发送静默期信息，以提高健壮性，并且避免由于瞬间的衰落，而使站错过静默期通知。此外，由于一个或多个站由于多径原因、冲突和隐藏节点问题会丢失信标，因此可以系统实施根据信标的传输。这就要求所有在特定信标间隔中没有正确接收到信标的站停止传输，直到接收到下一个信标。由于静默期开始时间可以与信标时间相关，因此静默期开始时间的确切定时的通知可以根据在其之前的信标的接收时间。可以使没有接收到信标的站在信标间隔中静默，直到接收到下一个信标。这可以确保所有的站都能在中心实体所调度的静默期中静默。还可以使用方法和装置来提供用于DSM系统的聚合信道系统上的有效的静默期配置。但是，该方法和装置可以通过将此处所述的逻辑实体分配在不同的位置而用于具有任何架构的系统。可以进行多种假设，以说明此处所述的方法和装置所涉及的算法和消息。该假设并不限制在不使用相同假设的系统中使用该方法和装置。该假设可以包括:1)在聚合机制中使用多至4个信道，(以说明调度示例)；2)限制为两个可能的主用户一无线麦克风和数字电视(DTV)和3)发射无线电，用于DSM系统中所有设备，其覆盖了使用了两个独立宽带数字无线电段的TVWS，其中一个段覆盖TVWS的较低波段，另一个段覆盖TVWS的上波段。每一个段都具有很强的抗带外干扰能力，但是，该抗信道外干扰的能力仅能满足TVWS发射机的要求。可将静默期调度与QoS相关联。如上所述，在延迟和吞吐量之间需要进行平衡，这就将静默期调度与QoS关联起来。周期频谱监听可便于实际操作。在周期频谱监听中，在每一个定义为监听周期的时间间隔Tp中，可以完成频谱监听算法，以判断是否存在主频谱用户。监听任务周期是频谱监听所花费的总时间与时间间隔Tp之间的比值。对于根据能量检测的频谱监听算法来说，性能目标所需的样本可以具有最小值。由于每一个样本都对应于采样间隔，因此，所产生的总监听时间是固定的。可以由频谱接入规则和DSM系统设计来确定Tp的值，并可在实际实施中将其固定下来。频谱接入规则可以对DSM系统的响应时间提出要求，该要求可以指示以怎样的频率进行频谱监听。例如，可以要求DSM在小于2秒的时间内对无线麦克风进行响应。该响应时间可以包含用于进行频谱监听和DSM系统从无线麦克风所用的信道中退出所花费的时间。在DSM系统的设计中，如果为系统推出分配了固定量的时间，则用于进行频谱监听的时间余量，即Tp也就固定了。可将监听时间划分至多个时间间隔中，同时保证相同的监听任务周期。可以将每一个用于监听的连续时间间隔称作监听周期，并用Td表示。将监听时间进行上述划分可以是一种配置监听周期的方式。图5A和5B表示了 Tp500和Td505之间的关系示例以及监听周期配置，其中Tp=T’p(510)且Td=2*T，d(515)。在图5A中，监听任务周期=Td/Tp，在图5B中，监听任务周期=2*T’ d/T’ p=Td/Tp。可以根据监听任务周期和固定的Tp值来配置Td。可以按类似的方式来配置Tp内的Td的数量。这种配置可以增加延迟与吞吐量之间的平衡。假设分组均匀到达，并且不考虑分组长度，可平均分组延迟与Td成比例。因此，随着Td减小，平均分组延迟也会减小。另一方面，随着Td减小，当考虑分组长度的影响时，可用于进行数据传输的时间部分也会减少。该减少是由于用于数据传输的连续时间间隔，如图5A中没有阴影的时间间隔所示，该时间间隔不能适合多个帧或传输机会(ΤΧ0Ρ)，且这样浪费的时间随着Td的减少所占的比例会增加。此外，随着Td减小，Tp中Td的数量会增加。由于在每一次监听操作时间Td之后，都会产生新一轮的竞争，因此，可能会产生更大的竞争，这会进一步减小吞吐量。Td可能的值可以具有较小跳动(bound)，将其表示为Td_min。该较小跳动会出现在当监听算法需要最少的连续采样来完成监听任务时，例如在监听算法所使用的导频序列期间。通常，静默期管理实体(SPME)可以是DSM系统所用的静默期的主要控制器。该实体可以是加入到基于IEEE802.11的系统中，用于管理静默期调度的媒介接入控制(MAC)层管理实体，而不论该系统是否使用了信道聚合。图6示出了 DSM系统架构示例600，其包括接入点(AP)架构605和站(STA)架构610。特别地，图6示出了架构示例和在AP605和STA610中的SPME和MAC层元素之间的基本接口。对于包含多个AP的DSM系统来说，每一个AP的SPME都可以包含额外的接口，用于在多个AP之间的静默期协调。AP605可以包括SPME615，其与监听/性能数据库620、监听工具箱625、信道管理功能(CMF) 630、MAC QoS实体635和静默期解译实体(SPIE) 640相连接。SPIE640可以与MAC缓冲和控制实体645相连接，该MAC缓冲和控制实体与MAC层/子层管理实体(MLME)650相连接。STA610可以包括SPIE655，其与MAC缓冲和控制实体660和MLME665相连接。MAC缓冲和控制实体660可以与MLME665相连接。AP605和STA610可以通过MLME650和MLME665相连接。此处描述DSM系统600中的主要元素。除了监听工具箱/处理器625和CMF630以外的每一个实体都可以是MAC层管理功能。因此，可将其集成至更完整的包含静默期管理功能的MLME中。在图6所示的架构中，这些实体与MLME650是分开的，以表示怎样将静默期管理加入现有的基于IEEE802.11的MLME中。SPME615可以是AP305中的主要实体，用于动态地确定每一个信道的静默期的长度和调度。其同时处理周期和异步静默期。该实体的任务可以是:1)根据来自性能数据库620的干扰信息和每一个站所发射的最大功率，在信道独立和信道同步静默期之间进行选择；2)根据QoS信息和任务周期要求，为每一个信道上的静默期分配静默期持续时间和周期；3)以智能方式，联合管理四个聚合信道上的静默期调度；以及4)向SPIE640通知静默期调度中的变化。SPIE640可以确保STA610按照根据静默期消息所要求的规则和定时，该消息在STA610接收，并由STA610MLME665进行解译。SPIE640可以在AP605接收由SPME615所生成的静默期调度，并在MAC层635执行该调度。SPIE640的任务可以包括向MAC缓冲和控制实体645通知怎样缓存、重排序和分组，以为调度中所定义的即将到来的静默期做好准备。在STA610，SPIE655可以从MLME665所解译的信标中接收信息。SPIE655可以按照相同的方式指示MAC缓冲和控制实体660，从而从站的角度完成静默期。监听工具箱/处理器625可以协调所用信道的监听，以确定是否存在干扰或主用户(如所用)。其可以控制任何专用监听板(board)的监听服，或位于DSM客户端的监听服。MAC QoS635可以在MAC层向系统600提供服务。其与静默期相关的任务是提供有关最大可用静默期持续时间的输入(用于异步静默期)，和动态地维护静默期在更高层所指示的通信量类型和QoS方面的最佳效率。MAC缓冲和控制实体645和660可以提供发射缓冲服务，例如根据信道属性等为聚合信道MAC进行重排序、帧尺寸调整。MLME650和665可以是标准的基于IEEE802.11的系统中的MAC层管理实体，其可以包括此处描述的静默期支持的增强。该增强可以涉及与MAC层解译实体(未示出)和MAC缓冲和控制实体，例如645和660进行交互的能力。CMF630可以是DSM引擎中主要的信道选择和信道管理的实体。监听/性能数据库620可以是设备性能的主要存储器。对于静默期来说，数据库620中相关的信息可以是无线电频率监听板(RFSB)的监听性能和DSM系统中的AP和设备的带外和信道外的干扰属性。该信息可以在附着过程中输入到监听/性能数据库620中。之后，SPME615使用该信息用于在可能的时候调度信道独立静默期。现在描述可以在图6的架构中的每一个接口之间所交换的不同消息，以及这些消息的内容。SI接口可以用于指示DSM系统600中的AP605当前用于聚合的信道，以及SPME615所需要的用于确定静默期调度的有关这些信道的任何属性。其还可用于向SPME615通信(communicate)静默期任务周期要求。表I表示了 SI接口消息的一些例子。表I
权利要求
1.一种基站，该基站包括: 静默期管理实体(SPME)，被配置成根据系统和设备信息动态地确定多个信道上的静默期的长度和调度；以及 静默期解译实体(SPIE)，被配置成接收和执行静默期调度。
2.根据权利要求1所述的基站，其中所述多个信道中的每一个信道的静默期是同步的。
3.根据权利要求1所述的基站，其中所述多个信道中的每一个信道的静默期是独立的。
4.根据权利要求1所述的基站，其中所述多个信道中的部分信道被分组为至少一个组，该至少一个组中的信道的静默期是同步的并且与其他信道的静默期独立。
5.根据权利要求1所述的基站，其中所述SPME被配置成分配对应于每一个静默期的静默期持续时间和周期。
6.根据权利要求1所述的基站，其中所述SPIE被配置成对于所述静默期调度中的静默期提供缓冲、重排序和分组帧信息。
7.根据权利要求1所述的基站，该基站还包括用于与以下中的至少一者通信的接口:信道管理功能、媒介接入控制(MAC)服务质量(QoS)实体、监听/性能数据库、MAC层管理实体(MLME)以及无线发射/接收单元(WTRU) MLME。
8.根据权利要求1所述的基站，该基站还包括:` 所述SPME被配置成根据系统延迟、系统吞吐量、信道质量或信道管理事件中的至少一者来重新配置所述静默期调度。
9.根据权利要求1所述的基站，该基站还包括: 所述SPME被配置成根据干扰类型、预计主用户使用、预计次用户使用或信道质量中的至少一者来修改静默期任务周期。
10.根据权利要求1所述的基站，该基站还包括: MAC层管理实体(MLME)，被配置成将所述静默期调度包含至信标中，以协调所述多个信道的静默期调度。
11.根据权利要求1所述的基站，该基站还包括: 发射机，被配置成在至少一个信道上传送信标，该信标包括基于所述静默期调度的沉默元素，以协调针对所述多个信道的静默期调度。
12.根据权利要求1所述的基站，该基站还包括: MAC层管理实体(MLME)，被配置成确定所述静默期的开始时间； 所述MLME被配置成禁用受到所述静默期影响的信道；以及 所述MLME被配置成向所述SPIE和监听处理器通知所述静默期已经开始。
13.根据权利要求1所述的基站，该基站还包括: 所述SPME被配置成响应于来自媒介接入控制(MAC)服务质量(QoS)实体的请求，修改静默期任务周期中的延迟。
14.根据权利要求1所述的基站，其中所述静默期至少基于信道任务周期。
15.根据权利要求1所述的基站，其中所述静默期使低波段信道、高波段信道或全波段信道中的一者静默。
16.根据权利要求1所述的基站，该基站还包括: 沉默元素，该沉默元素包括:长度，用于指示所述静默期的长度；沉默计数，用于指示所述静默期将会出现在当前的信标间隔中；沉默期，用于指示静默期之间的信标间隔的数量；以及沉默偏移，用于指示在单一信标间隔中所出现的静默期之间的间隔。
17.根据权利要求1所述的基站，该基站还包括: 媒介接入(MAC)层管理实体(MLME)，被配置成提供异步静默期控制消息，以发起非周期性的静默期；以及 SPIE，被配置成基于没有查找到干扰而通知监听处理器开始监听操作。
18.一种在接入点(AP)中所使用的方法，该方法包括: 根据延迟或吞吐量阈值来确定静默期的可配置性； 在所述静默期可被重新配置的情况下，创建新的调度； 确定实施新的静默期的时间；以及 根据所述新的调度修改信标中的信息。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个信道中的每一个信道的静默期是下列中的一者:同步的、独立的或按组同步的。
20.根据权利要求18所述的方法，该方法还包括: 根据下列中的至少一者来重新配置所述静默期调度:系统延迟、系统吞吐量、信道质量、信道管理事件、或者该信道上`的预计主用户类型或预计次用户类型的改变。
全文摘要
本发明公开了用于动态频谱管理的静默期方法和装置。该方法包括在无线通信系统中对聚合信道上的静默期进行配置和协调。静默期管理实体(SPME)根据系统和设备信息动态地为信道确定静默期调度，并为每一个静默期分配静默期持续时间和周期。SPME可根据系统延迟、系统吞吐量、信道质量或信道管理事件来重新配置静默期调度。静默期解译实体(SPIE)接收并执行静默期调度。信道的静默期可以是同步的、独立的或按组同步的。公开了接口，用于在SPME、SPIE、信道管理功能、媒介接入控制(MAC)服务质量(QoS)实体、监听/性能数据库、MAC层管理实体(MLME)和无线发射/接收单元(WTRU)MLME之间进行通信。
文档编号H04W72/12GK103202084SQ201180053454
公开日2013年7月10日 申请日期2011年11月2日 优先权日2010年11月5日
发明者M·M·弗雷达, 马良平, S·艾哈迈德, J-L·格鲁, A·德米尔, 叶春璇 申请人:交互数字专利控股公司