基于回程带宽选择信道的制作方法

本专利申请要求于2015年9月3日递交的序列No.14/844,856的美国实用专利申请的优先权。序列No.14/844,856的申请通过引用全部并入本文中。

背景技术：

在无线运营商(carrier)提供网络服务的国家中，无线运营商可以使用该国政府许可的频谱进行运营。然而，随着来自移动设备(例如，手机、平板电脑、笔记本电脑等)的数据流量增加，一些政府已经使得未许可频谱对运营商可用。未许可频谱可以包括运营商可以免费使用的频谱，例如，无需向政府(或任何其他实体)支付费用。

例如，在美国(U.S.A)，联邦通信委员会(FCC)已经使得未许可的国家信息基础设施(UNII)频谱在5千兆赫(GHz)范围内，例如频带范围在约5.15GHz至约5.825GHz之间，其对无线运营商可用。然而，更多可用频谱可以导致网络接入设备(例如小区，诸如微小区、微微小区、毫微微小区等)除了扫描许可频谱(例如，蜂窝频率)之外，还扫描未许可频谱(例如UNII频率)。扫描附加频谱以找到操作信道可能导致发起语音或数据通信的延迟，从而导致客户不满。

附图说明

参考附图阐述具体实施方式。在这些图中，附图标记的最左边的(更多)数字表示该附图标记首次出现的附图。在不同的图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项。

图1是根据一些实现方式的示出包括许可频谱和未许可频谱上的通信流量的系统的框图。

图2是根据一些实现方式的示出包括操作信道的频谱的框图。

图3是根据一些实现方式的包括确定回程的带宽的示例过程的流程图。

图4是根据一些实现方式的包括基于信道宽度来选择操作信道的示例过程的流程图。

图5是根据一些实现方式的示例计算设备和环境的框图。

具体实施方式

本文描述的系统和技术可以确定回程的带宽、选择要扫描哪个(哪些)频带、扫描所选择的(更多)频带以确定具有信道宽度以支持回程的带宽的可用信道、以及选择可用信道。通过这样做，可以减少扫描的频谱量，从而减少选择用于通信的信道所花费的时间量。通过这种方式，可以相对较快地选择通信信道。例如，服务提供商的网络可以使用许可频谱(例如，蜂窝频谱)和未许可频谱两者。服务提供商的网络可以包括使用IEEE 802.11x的节点。另外，服务提供商可以部署使用UNII-1和UNII-3频谱的节点，用于长期演进-未许可(LTE-U)接入，其也称为许可协助接入(LAA)。使用LTE-U/LAA的服务提供商的节点可以基于该节点可用的回程的带宽来选择信道。通过这样做，节点能够快速选择操作信道，而不必扫描大量信道。

图1是根据一些实现方式的示出包括许可频谱和未许可频谱(例如，美国的LTE-U/LAA)上的通信流量的系统100的框图。系统100包括一个或更多个计算设备，诸如代表性计算设备102。

计算设备102可以包括无线电话、平板电脑、膝上型电脑、手表、游戏设备或其他类型的计算设备。计算设备102可以包括一个或更多个处理器和计算机可读介质，诸如存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、固态驱动器(SSD)等)、磁盘驱动器(例如基于盘片的硬盘驱动器)、另一种类型的计算机可读介质、或其任意组合。

计算设备102可以生成语音流量(voice traffic)104、数据流量(data traffic)106或两者。流量104、106可以在许可频谱108、未许可频谱110或两者(例如，经由信道聚合)上来承载。例如，在美国，未许可频谱110可以包括未许可的国家信息基础设施(UNII)频谱。许可频谱108可以包括已经从政府机构(例如，联邦通信委员会(FCC))获得许可收费的频谱。未许可频谱110可以为针对特定类型的使用(例如，工业、医疗、科学等)免费可用的频谱。在某些情况下，政府机构(例如FCC)可以使未许可频谱对蜂窝运营商可用。

许可频谱108的频率可以位于超高频(UHF)频带中，并且可以基于以下几者而变化：(i)通信正在进行的国家；和(ii)运营商在该国的运行频率。例如，在美国，许可频谱108可以包括800兆赫(MHz)、850MHz、1700MHz、1900MHz、2100MHz、其他UHF频率、或其任意组合。未许可频谱110可以包括UNII-1(例如5.15-5.25千兆赫(GHz))、UNII-2(例如5.25-5.35GHz)、UNII-2e(例如5.47-5.725GHz)和UNII-3(例如5.725至5.825GHz)。未许可频谱110的部分可以用于无线局域网(WLAN)流量，例如符合电气和电子工程师协会(IEEE)802.11x规范的WLAN流量(例如，其中x＝a,b,g,n等)。

流量104、106可以在计算设备102和网络112之间传送(例如，发送和接收)。多个小区(诸如代表性小区114)可以用于发送和接收网络112和计算设备102之间的流量104、106。例如，网络服务提供商可以通过将小区(诸如代表性小区114)设置在一定地理区域中，以使得该区域被划分成大致几何形状(例如，六边形、正方形、圆形或其他几何形状)的覆盖区域，从而在该区域内提供网络服务。每个小区(诸如代表性小区114)可以包括基站收发台(BTS)116和基站控制器(BSC)118，以在区域的特定部分内提供网络覆盖。

网络112中的每个小区(诸如代表性小区114)可以使用回程120将流量承载到交换网络122或者承载来自交换网络122的流量。回程120可具有相关联的带宽124。在电信网络(诸如网络112)中，回程120可用于将交换网络122(例如，网络112的骨干部分)与位于网络112的边缘的小区(诸如小区114)链接起来，其中计算设备102访问网络112。回程120用于将小区(诸如小区114)连接到交换网络122(例如，语音网络、互联网等等)。当小区114是小小区(例如，诸如毫微微小区、微微小区、微小区等)时，小区114可以位于相对难以访问的位置，诸如嵌入在建筑物的基础设施中(例如，在墙上、天花板上、建筑物侧面等)。相反，大的小区(例如，宏小区)可以位于更容易访问的位置处，诸如屋顶或小区塔顶上。当小区114包括小小区时，由于各种约束，诸如小小区的位置和大小之类，故与小区114包括大的小区时相比，回程120的带宽124可以更小。例如，微小区可以提供相对小的覆盖区域，并且可以使用具有相对小的带宽量的回程，而宏小区可以提供相对大的覆盖区域，并且可以使用具有相对大的带宽量的回程。

交换网络122可以是公共交换电话网络(PSTN)或其他类型的交换网络。交换网络122可以包括电路交换网络124、数据包交换网络126和核心网络126。对于每个通信会话，电路交换网络124可以在两个(或更多)设备之间临时建立专用的点对点连接(例如，电路)。数据包交换网络126可以将通信分成小部分(例如数据包)，并基于每个数据包的目的地地址发送数据包。每个数据包可不必采用到目的地的相同路由。当在目的地被接收到时，数据包按照适当顺序重新组合以重新创建原始通信。核心网络126可以提供用于在网络的不同部分之间交换信息的通信路径，诸如在网络112的小区114与其他小区之间、在小区114与其他网络之间等等。

小区114可以包括在许可频谱(例如，许可频谱108)和未许可频谱(例如，未许可频谱110)中操作的低功率无线电接入节点。取决于配置，小区114可以具有10米至2千米或更多的范围。取决于物理尺寸、覆盖区域和配置，小区114可以是小小区，诸如毫微微小区、微微小区、微小区等。

当计算设备102在网络112提供覆盖的区域中通电时，计算设备102可以搜索频谱108、110中具有最强信号的最近的BTS(例如，BTS 116)。计算设备102可以通过控制信道向网络112标识其本身。一旦计算设备102已经成功向网络112标识其本身，则计算设备102可以被称为“附接”到网络112。小区114可以扫描频谱以识别计算设备使用的操作信道。如果小区114在许可频谱108和未许可频谱110两者中操作，则扫描大量频谱以识别操作信道可能是耗时的。为了减少扫描许可频谱108和未许可频谱110的时间，小区114可以确定回程120的带宽124并扫描许可频谱108或未许可频谱110中的频带以识别能够支持带宽124的信道。换句话说，可以基于回程120的带宽124来选择信道。因此，小区114可以扫描以识别可以支持回程120的可用带宽124的频带，而不是扫描以识别具有最大可用带宽的频带。因此，对于具有相对小带宽的回程的小小区来说，可以快速执行扫描，而不必扫描大量信道。

以此方式，通过确定带宽124并扫描以识别可支持带宽124的信道，可减少小区114扫描大量频谱所花费的时间量，从而使小区114能够更快并且更高效地为计算设备102建立通信信道，从而改善了用户(例如，订户)的体验。

图2是根据一些实现方式的示出包括操作信道的系统200的框图。频谱202可以包括未许可频谱(例如，图1的未许可频谱110)、许可频谱(例如，许可频谱108)或两者中的一个或更多个。小区114可以为请求经由网络112通信的每个设备(例如，计算设备102)来选择频谱202中的操作信道204。操作信道204可以承载语音流量104(例如，互联网协议上语音(VoIP)流量)、数据流量106或两者。可以主要在许可频谱108上承载指定特定的服务等级(例如，低延迟)的某些类型的流量(诸如语音流量104)，而可以主要在未许可频谱108上承载没有指定特定的服务等级(或者未许可频谱满足指定的服务等级)的其他类型的流量(例如，数据流量110)。

操作信道204可以具有一个或更多个特性206。例如，特性206可以包括信道宽度208、信噪比(SNR)210、干扰量212和其他特性214。信道宽度208可以识别可以在每个传送操作中传送的流量的量(例如，比特)。因此，可以通过将信道宽度208(例如，比特/传送)乘以传送速率(例如，传送/秒)以确定每秒传送的比特数，来确定操作信道204的数据传送速率。SNR210是操作信道204中的信号量(例如，相关数据)相对于噪声量(例如，不相关数据)的比率。干扰212表示由到操作信道204的其他信道中的信号引起的中断量(诸如串扰)，其中来自邻近或靠近操作信道204的信道的信号撞击(例如泄漏)到操作信道204中。其他特性214可包括与操作信道204相关联的特性，诸如操作信道204的数据传送速率等。

可以基于特性206中的一个或更多个从频谱202中的多个信道中选择操作信道204。例如，可以基于信道宽度208、SNR 210、干扰212、其他特性214或其任意组合来选择操作信道204。

频谱202可以包括多个频带，诸如第一频带216到第M频带218(其中M>1)。频带216至218中的每一个可以包括一组信道。例如，第一频带216可以包括第一组信道220，以及第M频带218可以包括第M组信道222。该组信道220、222中的每一个可以包括一个或更多个信道。例如，第一组信道220可以包括第一信道224到第N信道226(其中N>1，N不一定等于M)。第M组信道222可以包括第一信道228到第N信道230。

信道224至226和228至230中的每一个可以具有对应的信道宽度。举例来说，在第一频带216中，第一信道224可具有对应的第一信道宽度232，以及第N信道226可具有对应的第N信道宽度234。在第M频带218中，第一信道228可具有对应的第一信道宽度236，以及第N信道230可具有对应的第N信道宽度238。

小区114可以从计算设备102接收对操作信道的请求240。小区114可以扫描频谱202的至少一部分(例如，未许可频谱、许可频谱或两者)中的频带，确定每个信道的特性206，并且基于特性206中的一个或更多个来选择操作信道204。例如，小区114可以扫描第一组信道220，以确定特性(例如，信道宽度232到234)，并扫描第P组信道220，以确定特性(例如，信道宽度232到234)。小区114可以基于特性206之一(诸如信道宽度208)来选择操作信道204。小区114可以向计算设备102提供操作信道信息242，以使计算设备102能够使用操作信道204。

因此，小区可以从计算设备接收请求以选择操作信道。小区可以扫描未许可频谱、许可频谱或两者中的信道。在扫描期间，小区可以确定每个信道的一个或更多个特性(例如，信道宽度、信噪比、干扰量等)。小区可以基于一个或更多个特性中的至少一个来选择操作信道。在选择操作信道后，小区可以继续监视操作信道的特性。如果满足一个或更多个条件，则小区可以重新扫描并选择新的(例如，不同的)操作频率。例如，在预定的时间段过去之后，该小区可以重新扫描。作为另一示例，如果信噪比下降到预定阈值以下，则小区可以重新扫描。作为又一示例，如果干扰增加到预定阈值以上，则小区可以重新扫描。

在图3和图4的流程图中，每个框表示一个或更多个操作，该操作可以用硬件、软件或其组合来实现。在软件的上下文中，框表示计算机可执行指令，其当由一个或更多个处理器执行时，使得处理器执行所述操作。通常，计算机可执行指令包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、模块、组件、数据结构等。所描述的框的顺序不旨在被解释为限制，并且可以以任何顺序和/或并行地组合任何数量的所描述的操作来实现这些过程。为了讨论的目的，如上所述，参考图1和图2描述过程300和400，尽管其他模型、框架、系统和环境可以实现这些过程。

图3是根据一些实现方式的包括确定可用回程的带宽的示例性过程300的流程图。过程300可以由图1的小区114执行。

在302处，可以确定与小区的回程相关联的可用带宽。例如，在图1中，小区114可以确定回程120的带宽124。在小小区的情况下，带宽124可以相对较小。小区114可以扫描信道来识别可以支持带宽124的信道。

在304处，确定带宽是否大于未许可频谱的最高支持速率。如果在304做出确定(“是”)，回程的带宽大于未许可频谱的最高支持速率，则可以扫描许可频谱(例如，蜂窝频谱)和未许可频谱(例如，美国的UNII-1和UNII-3)，并且在308处基于扫描的频谱选择最清晰的频带。如果在304做出确定(“否”)，回程的带宽不大于(例如，小于或等于)未许可频谱的最高支持速率，则可以扫描未许可频谱(例如，UNII-1或UNII-3频谱中的一个或更多个)，并且在310处基于扫描的频谱选择最清晰的频带。例如，在图1中，如果未许可频谱110中的频带支持的速率足以支持回程120的带宽124，则可以扫描未许可频谱110以识别最清晰的频带。如果未许可频谱110中的频带所支持的速率足以支持回程120的带宽124，则可以确定关于未许可频谱的特定部分是否是最清楚的，例如，可以进行确定关于UNII-1比UNII-3更清楚还是UNII-3比UNII-1更清楚。如果未许可频谱110中的频带支持的速率不足以支持回程120的带宽124，则可以扫描许可频谱108的至少一部分和未许可频谱110的至少一部分，以识别最清楚的频带。下表(表1)说明了未许可频谱的带宽、许可频谱的带宽(10MHz、15MHz和20Mhz处)与峰值吞吐量(以每秒兆比特数(Mbps)为单位)之间的关系：

表1

在312处，可以扫描选择的频带，以确定包括在选择的频带中的信道的信道宽度。在314处，可以选择具有支持回程的带宽的信道宽度的信道。例如，在图1中，小区114可扫描许可频谱108中或未许可频谱110中的信道，并选择具有能够支持回程120的带宽124的信道宽度的信道。

在316处，确定预定时间段是否已经过去。如果在316处做出确定(“是”)，则发生触发条件，然后过程300返回到312，其中选择的频带被重新扫描，并且选择能够支持带宽的信道。因此，小区可以周期性地重新扫描选择的频带，以识别能够支持回程的可用带宽的信道。在316处，确定预定时间段是否已经过去。如果在316处做出确定(“否”)，则不发生触发条件，然后过程300返回到318。

如果在318处做出确定(“是”)，则发生触发条件，然后过程300进行到306，其中可以执行(i)未许可频谱或(ii)许可频谱和未许可频谱两者的扫描，以选择最清晰的频带。触发条件可以包括：信噪比是否降低到阈值比以下，所选频带中的干扰量是否超过阈值量，另一类型的触发条件或其任意组合。如果在316处做出确定(“否”)，则不发生触发条件，然后过程300进行到316。

因此，小区可以确定可用回程带宽B。如果B<U(其中U是未许可频谱支持的最快速率)，则未许可频谱中的频带之一(例如，UNII-1或UNII-3)可以被选择并且被扫描，以识别具有足以支持回程的带宽的宽度的信道。如果B>＝U，则可以扫描许可频谱和未许可频谱(例如，UNII-1和UNII-3)，以识别具有足以支持回程带宽的宽度的信道。可以周期性重新扫描频谱，以识别具有足以支持回程带宽的宽度的信道。如果触发条件(诸如低信噪比或高干扰量)发生，则可以重新扫描频谱，以识别具有足以支持回程的带宽的宽度的信道。

图4是根据一些实现方式的包括基于信道宽度来选择操作信道的示例过程400的流程图。例如，过程400可以由图1的小区114的一个或更多个组件执行。

在402处，接收选择操作信道的请求。例如，在图2中，小区114可以从计算设备102接收请求240。

在404处，确定与回程相关联的带宽。例如，在图1中，小区114可以确定回程120的带宽124。

在406处，执行对未许可频谱的至少一部分的扫描。在408处，选择未许可频谱中的频带。在410处，确定频带中的信道的一个或更多个特性。在412处，基于特性来选择操作信道。例如，在图2中，小区114可以扫描频谱202的至少一部分，并且选择第M频带218(其中M>0)。小区114可以扫描第M频带218中的第M组信道222，并且分别确定与信道228至230中的每一个相对应的一个或更多个特性，诸如信道宽度236至238。可以基于特性206中的一个或更多个来选择操作信道204。例如，可以选择操作信道204，因为信道宽度208能够支持图1的带宽124。

在414处，确定一个或更多个条件(例如，触发条件)已经发生。在416处，执行对至少未许可频谱的附加扫描。在418处，确定扫描的频谱中的信道的特性。在420处，选择新的操作信道。例如，在图2中，在经过预定时间段之后或者如果触发条件发生(例如，SNR 210满足预定阈值或干扰212满足预定阈值)，则小区114可以重新扫描频谱202。小区114可以确定对应于第M组信道222的特性(例如，信道宽度236至238)，并且基于该特性选择新的操作信道。

因此，小区114可以扫描频谱202(例如，图1的未许可频谱110或许可频谱108中的一个或更多个)并且选择频带，诸如第M频带218。小区114可以扫描第M频带218中的信道228至330，并且确定与信道228至230中的每一个相对应的至少一个特性(例如，信道宽度236至238)。小区114可以基于至少一个特性来选择操作信道204。例如，小区114可以选择操作信道204，因为信道宽度208能够支持回程120的带宽124。以这种方式，对于具有相对小带宽回程的小小区，可以快速选择支持小区的回程的信道，例如，而不用扫描频谱202的大部分。

示例性计算设备和环境

图5示出了可以用于实现本文描述的模块和功能的计算设备500和环境的示例配置。例如，计算设备500可以用于实现小区114的组件(例如，BTS116或BSC 118)。计算设备500可以包括至少一个处理器502、存储器504、通信接口506、显示设备508、其他输入/输出(I/O)设备510以及一个或更多个大容量存储设备512，其能够诸如经由系统总线514或其他合适的连接而彼此通信。

处理器502可以是单个处理单元或若干个处理单元，其全部可以包括单个或多个计算单元或多个核心。处理器502可以被实现为一个或更多个微处理器、微计算机、微控制器、数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或基于操作指令操纵信号的任何设备。除其他能力之外，处理器502可被配置为获取并执行存储在存储器504、大容量存储设备512或其他计算机可读介质中的计算机可读指令。

存储器504和大容量存储设备512是非暂时性计算机存储介质的示例，用于存储指令，该指令由处理器502执行以执行上述各种功能。例如，存储器504通常可以包括易失性存储器和非易失性存储器(例如，RAM、ROM等)两者。此外，大容量存储设备512通常可以包括硬盘驱动器、固态驱动器、包括外部和可移除驱动器的可移除介质、存储卡、闪存、软盘、光盘(例如CD、DVD)、存储阵列、网络附接存储、存储区域网络等。存储器504和大容量存储设备512两者在本文中可以统称为存储器或计算机存储介质，并且可以是能够将计算机可读、处理器可执行程序指令存储为计算机程序代码的非暂时性介质，该计算机程序代码可以由处理器502执行，处理器502作为特定机器而被配置用于执行本文的实现方式中描述的操作和功能。

如上所讨论的，计算设备500还可以包括用于与其他设备交换数据的一个或更多个通信接口506(例如，空中接口)，诸如经由网络、直接连接等。通信接口506可以促进各种网络和协议类型内的通信，包括有线网络(例如LAN、电缆等)和无线网络(例如WLAN、蜂窝、卫星等)、因特网、LAA/LTE-U等。通信接口506还可以提供与外部存储(未示出)的通信，诸如在存储阵列、网络附接存储、存储区域网络等中。

显示设备508(诸如监视器)可以包括在用于向用户显示信息和图像的一些实现方式中。其他I/O设备910可以是接收来自用户的各种输入并向用户提供各种输出的设备，并且可以包括键盘、远程控制器、鼠标、打印机、音频输入/输出设备等等。

存储器504可以包括用于根据本文的实现方式来选择操作信道的模块和组件。在所说明的示例中，存储器504包括指令516和触发条件518。指令516可由一个或更多个处理器502执行，以执行本文中所描述的各种技术。例如，扫描模块518可以扫描频谱以识别频带，以及然后扫描频带中的信道以确定频带中的每个信道的特性。选择模块520可以从多个频带中识别最清晰的频带，并且基于一个或更多个特性从多个信道中选择信道。带宽确定模块522可以确定回程的带宽。当然，指令516可以包括其他类型的软件，诸如操作系统、设备驱动器和执行其他类型的功能的其他模块。

触发条件518可以包括条件，当满足该条件时，使小区(例如，图1的小区114)重新扫描频谱以选择新的操作信道。例如，在预定时间段526已经过去之后可以重新扫描频谱并且选择新的操作信道。当操作信道的信噪比满足(例如，下降到以下)信噪比阈值528时，可以重新扫描频谱并选择新的操作信道。当操作信道中的干扰量满足(例如，大于)干扰阈值530时，可以重新扫描频谱并且选择新的操作信道。当满足一个或更多个附加条件532时，可以重新扫描频谱并选择新的操作信道。

在给定示例中假定上述各种技术将在计算机可执行指令或软件(诸如程序模块)的一般背景下实现，所述计算机可执行指令或软件存储在计算机可读存储器中并且由一个或更多个计算机或诸如附图中所示的其他设备的(更多)处理器执行。通常，程序模块包括例程、程序、对象、组件、数据结构等，并定义用于执行特定任务或实现特定抽象数据类型的操作逻辑。

其他体系架构可以用于实现所描述的功能，并且意图在本公开的范围内。此外，尽管上面为了讨论的目的定义了特定的责任分配，但是根据具体情况，各种功能和责任可以以不同方式分配和划分。

类似地，软件可以以各种方式和使用不同手段来存储和分发，并且上述的特定软件存储和执行配置可以以许多不同方式变化。因此，实现上述技术的软件可以分布在各种类型的计算机可读介质上，而不限于具体描述的存储器的形式。

此外，虽然已经用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，在所附权利要求中限定的主题不一定限于所描述的特定特征或动作。而是，将特定特征和动作公开为实现权利要求的示例性形式。