频谱信道共享系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及通信系统，更具体地，涉及共享频谱信道。
【背景技术】
[0002]在通信系统中，频谱分配通常是静态的，仅单个用户、技术、系统或服务被授权在特定的地理区域中排他地使用频谱信道。例如，电视频道可以被分配给广播公司以专门用于其广播服务，而其他服务在广播公司的指定区域中不可以使用该信道。当存在比期望信道分配的不同用户更多的可用信道时，这样的静态模型是足够的。然而，由于频谱用户数量随着年份而增长，现在用户通常比可用唯一频谱分配更多，因此造成了频谱短缺。
[0003]在一些场景中，被分配到一频谱信道的用户可能不会在每个位置中都利用该信道，或者可能不会在每时每刻都利用该信道。在空闲时间期间，或者在超出用户的应用服务范围的情况下，分配的频谱信道将成为未利用的。因此，对这些静态信道分配的使用可能导致至少一部分可用频谱在各时间或各区域中成为空闲的。这些空闲频谱情形降低了频谱利用的整体水平。
【附图说明】
[0004]参照以下附图和描述可以更好地理解系统。附图中的组件不必须成比例，在示出本公开的原理时可能会着重标出。此外，在附图中，贯穿不同示图，相似附图标记指定相应的部件。
[0005]图1示出用于在多个通信系统之间共享频谱信道的系统。
[0006]图2示出具有非重叠操作区域的多个通信系统。
[0007]图3示出具有重叠操作区域的多个通信系统。
[0008]图4示出用于在协同系统和备用网络之间通信的网络的一个实施方式。
[0009]图5示出用于在协同系统和备用网络之间通信的网络的另一个实施方式。
[0010]图6示出第一通信系统的信道管理系统。
[0011]图7示出第二通信系统的信道管理系统。
[0012]图8示出被编程有信道共享应用的移动设备。
[0013]图9示出通信系统之间的第一信道共享消息交换。
[0014]图10示出通信系统之间的第二信道共享消息交换。
[0015]图11示出通信系统之间的第三信道共享消息交换。
【具体实施方式】
[0016]频谱信道共享系统可以协调一个或多个频谱信道在多个系统之间的共享使用。通过在多个不同用户之间共享频谱信道，系统可以减轻频谱短缺问题并提高空闲频谱的利用。在这种系统中，利用相似或不相似技术的多个用户或服务能够在公共位置或重叠区域中使用相同频带或信道。为了管理共享使用，系统在多个频谱用户之间提供通信，以动态地安排频谱信道在他们的不同服务之间的共享。
[0017]频谱信道共享系统提供了一种用于两个或更多个频谱用户、系统或不同无线电接入技术以动态地协调他们对频谱信道的公共集的使用的方法。在一个实施方式中，频谱信道共享系统管理一个或多个频谱信道(在此也称为“信道集”)在“协同系统”和“备用”网络之间的使用。协同系统可被视为频谱信道的所有者或持牌人、以及允许其他服务或其他方利用协同系统分配的频谱信道的一方。协同系统可以操作一个或多个通信系统、传感器系统、无线电探空仪、低地球轨道卫星、监视系统、天气雷达系统、或在任何情况下都不需要排他地使用分配的频谱信道的其他射频系统。备用网络可以被视为当协同系统分配的频谱信道没有被协同系统排他地使用时被允许使用该信道的次级服务。备用网络可以是在附加频谱信道可用时利用该信道的移动电话网络或其它通信系统。备用网络可以是动态地改变其对频谱信道的使用以适应协同系统对频谱信道的使用的系统。在一个实施方式中，移动网络是备用网络，诸如3GPP网络。在其他实施方式中，备用网络可以是与该协同系统共享频谱的任何其他系统。例如，在这些实施方式中，备用网络可以是气象服务、雷达站、公共安全移动服务或卫星服务。
[0018]在一些实施方式中，信道共享系统可以使现有设备被利用，而不需要例如协同系统利用备用网络系统的技术或通信协议来成为共享或协调的频谱操作的一部分，这样可以减少实现系统之间的信道共享操作的成本。在一些实施方式中，共享信道的两个系统用户使用不能在相同时间兼容地操作在相同信道上的不同网络访问技术。
[0019]在一个实施方式中，协同系统可以是使用分配给无线电探空仪(例如，气象气球)的气象使用的一个或多个射频信道的系统。在无线电探空仪系统中，信道(在美国和加拿大是1675-1683MHZ频段)被专门分配给气象服务，即使通常每天只进行两次(在06:00和18:00UTC)不到一个小时的测量。无线电探空仪发射的位置通常远离主要城市中心，并且无线电探空仪的轨迹通常使他们远离人口稠密地区。无线电探空仪飞行的持续时间通常为15-20分钟，尽管在某些情况下，持续时间可以长达一小时。在无线电探空仪部署失败的情况下，可以启动下一次发射。在无线电探空仪应用没有使用分配的信道的时间期间、在无线电探空仪应用没有使用分配的信道的位置处、和/或按照不干扰计划的无线电探空仪操作的另一种方式，与其它服务共享分配给无线电探空仪的射频信道(即，一个或多个频谱信道)将会是有益的。
[0020]在另一实施方式中，协同系统可以是使用低地球轨道中的以短时间间隔周期地将卫星置于地面站或地面的特定区域之上的卫星平台的系统。卫星对地面的操作的位置和时间以由卫星的轨道和天线配置确定的间隔为间隔。在某些情况下，卫星不会在每一次通过地面位置时都利用其分配的无线电系统信道。这种卫星系统的示例包括返回天气传感器信息的气象卫星、对地面进行成像的雷达卫星、基于请求发送下行链路信息的通信或观察卫星、或者其它卫星(诸如仅与指定地面站通信的空间站)。在卫星应用没有使用分配的信道的时间期间、在卫星应用没有使用分配的信道的位置处、和/或按照不干扰计划的卫星操作的另一种方式，与其它服务和/或方共享分配给卫星系统的信道将会是有益的。
[0021]在另一实施方式中，协同系统可以是使用位于地面的雷达发射器的系统。这些系统可以在有限区域中以及在有限时间内利用它们的信道。例如，沿海的海上监视雷达一般只能在水上区域而非周围陆地上利用它们的信道，但也有一些内河监视雷达确实覆盖了河岸附近的陆地区域。许多天气监视雷还具有非常慢的扫描速率，有时需要长达一个半小时才能完成全部扫描。对于这些和其他雷达系统，在雷达系统的扫描操作的范围或波束方向图之外的位置和时间，分配的信道未被利用。在雷达应用没有使用分配的信道的时间期间、在雷达应用没有使用分配的信道的位置处、和/或按照不干扰计划的雷达操作的另一种方式，与其它服务共享分配给雷达的信道将会是有益的。
[0022]在另一实施方式中，协同系统可以是使用固定站位置的点对点系统，该系统仅利用沿着两个固定站之间的路径设置的分配的频谱信道集。这样的点对点通信系统通常利用将信道集的使用限制在站之间的波束路径的窄波束天线。在波束路径范围之外，信道集未被利用。在点对点系统没有使用分配的信道的时间期间、在点对点系统没有使用分配的信道的位置处、和/或按照不干扰计划的点对点系统操作的另一种方式，与其它服务和/或方共享分配给通信链路的射频信道(例如，信道集)将会是有益的。
[0023]图1示出用于通过网络连接104在第一通信系统102和第二通信系统106之间共享通信信道的系统。该系统使第一通信系统102和第二通信系统106能够协调通信信道在通信系统102和106之间的共享使用。第一通信系统102包括信道管理子系统108和信道使用子系统110。类似地，第二通信系统106包括信道管理子系统112和信道使用子系统114。
[0024]在操作期间，第一通信系统102的信道管理子系统108可以通知(或告知)第二通信系统106的信道管理子系统112:第一通信系统102的信道使用子系统110正在计划可能使用正在系统之间共享的一个或多个信道的操作。换句话说，分配给通信系统102(即，本示例中的协同系统)的信道集正被第二通信系统106 (即，备用网络)使用。响应于该通知，第二通信系统106的信道管理子系统112可以发起用于清除在受影响的频谱信道(即，通信系统102需要用于计划的操作且通信系统106当前正在使用的分配的通信信道的一个或多个)上的通信业务(即，移除通信业务或者调整一个或多个信道方案以减少或消除冲突)的处理。例如，信道管理子系统112可以将在受影响通道上传输的活动业务切换到其它射频信道。信道管理子系统112还可以阻止(或缓冲)第二通信系统106在受影响区域(即，通信系统102需要使用受影响信道以进行计划的操作的区域)中对受影响信道的进一步使用。
[0025]信道管理子系统108和112中的一个或多个可以通过将第一通信系统102的设备的位置与第二通信系统106的设备的位置进行比较，来确定信道集的哪些射频信道可能受通信系统102或106的计划操作的影响。此外，可以通过将第一通信系统102的设备的操作时间与第二通信系统106的操作时间进行比较，来确定受影响的时间段(即，通信系统102需要使用受影响信道以进行计划操作的时间段)。该系统还可以确定第二通信系统106的设备是否在利用将不会对第一通信系统102的设备造成干扰的一组信道属性的模式下操作。例如，第二通信系统106可以以不会干扰第一通信系统102的计划操作的功率电平在分配的信道集上操作。作为另一示例，第二通信系统106可以使用与在分配给第一通信系统102的信道上使用的信令正交的信号(例如，通过使用不同的扩频码、时隙或子载波分配)来操作。备选地，除了自身的信号之外，第二通信系统106可以在分配的信道集上重传第一通信系统102的信号，以在第一通信系统102的附近接收器处保持从第一通信系统102接收信号。
[0026]—旦受影响信道都充分地准备被第一通信系统102的信道使用子系统110使用，第二通信系统106就可以向第一通信系统102确认受影响射频信道当前没有业务。然后，第一通信系统102可以启动其操作，并发起在共享信道上的通信会话，而没有来自第二通信系统106的业务的干扰。在第一通信系统102的通信会话完成之后，接着第一通信系统102的信道管理子系统108可以通知第二通信系统106的信道管理子系统112通信会话完成。然后，第二通信系统106可以去除对受影响射频信道的阻止，并恢复到使用受影响信道来进行第二通信系统106的通信业务(例如，无线移动电话或数据服务)。
[0027]通过使用经由网络104的通信路径来交换关于通信系统102和104之间的信道使用的信息，多个不同的系统可以共享相同频谱和射频信道分配，而不会对任何服务产生无线电干扰。该信道共享系统可以在不需要改变各个通信系统的主要设备的情况下用在一些实现中。作为一个示例，在一些实施方式中，可以在不需要第一通信系统102为了符合第二通信系统106的通信会话技术而修改其通信会话技术(例如，第一通信系统102不需要使用符合第二通信系统106的协议的移动无线电)的情况下共享频谱信道。作为另一示例，在一些实施方式中，