CN101154991B

CN101154991B - 频谱使用方法和装置

Info

Publication number: CN101154991B
Application number: CN2006101524419A
Authority: CN
Inventors: 刁心玺
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: CN101154991A

Abstract

本发明提供了一种频谱使用方法，用于无线双工通信系统的频谱使用，包括以下步骤：从无线双工通信系统的通信许可频段中选取部分频带作为支撑频带；从其它频段中动态地选取部分空闲的频带作为动态借用频带，其中，所述动态借用频带支持时分双工方式，既可用于上行传输，也可用于下行传输；以及将支撑频带与动态借用频带以频分或者半频分方式共同构成无线双工通信系统所需的频谱。本发明还提供了一种频谱使用装置。

Description

频谱使用方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体而言，涉及综合使用通信许可频带和动态借用频带的频谱使用方法和装置。

背景技术

频谱资源是有限的，随着无线通信业务需求的不断增长，对频谱的需求量越来越大，导致可用的频谱资源日益匮乏，对通信频谱的规划、分配越来越困难。

传统的频谱使用方法是，为了保障通信系统所需频谱并确保不同系统互不干扰地工作，给不同种类的系统分配固定的工作频段，分配给某类通信系统的频谱只允许该类系统使用，其他系统不可以使用。按照通信系统双工方式的不同，传统的频谱分配方法给频分双工(Frequency Division Duplex，缩写为FDD)系统的上下行信道分配不同的频带，给时分双工(Time Division Duplex，缩写为TDD)系统的上下行信道分配同一段频带。为了有利于全球漫游，在频谱分配时，需要为TDD系统规划出一个全球统一的频段，需要为FDD系统规划出两个全球统一的频段。通信系统在工作时，无论是FDD系统还是TDD系统，只能使用这种预先为其分配好的、固定的频谱区间内的某个频带。

近年来，为解决频谱共享、系统共存问题产生了一些新的频谱使用方法。其中，爱立信(ERICSSON)公司在这方面提供了相关的技术方案。例如，爱立信公司的雅格(

Huschke，EricssonResearch，Ericsson Eurolab Deutschland GmbH Neumeyerstrasse 50；90411 Nürnberg；Germany Joerg.Huschke@eed.ericsson.se爱立信德国研究所)等人给出了一种频谱使用方法，在文献“UMTS与多频组网、区域单频组网的DVB-T共存时的下行链路容量(DownlinkCapacity of UMTS Coexisting with DVB-T MFNs and RegionalSFNs)”中有比较全面的介绍和性能分析，下面将结合附图来分析其方法。

图1给出了蜂窝移动通信系统复用数字广播频谱时两个系统在空间布设上的关系。雅格等人给出的该方法利用的基本资源是：无论数字广播系统是采用多频组网(Multi Frequencies Net，缩写为MFN)还是采用单频组网(Single Frequency Net，缩写为SFN)，在一个广播发射机覆盖区域102内都会存在一部分属于广播系统使用的空闲频谱，这部分空闲频谱由于组网的需要被其他广播发射机使用，在这些空闲频谱存在的二维空间上，可以进一步由半径远小于102的蜂窝101来覆盖，这些小蜂窝101使用其所处位置的空闲广播频谱实现移动通信。这种由广播系统频率复用所产生的空闲频谱的特点是：同频数字广播小区连成的等边三角形中心位置是受该频点干扰最小的区域，例如，图1中标出的用于移动通信的7个C区处于7个用于电视广播的C区连线构成的三角形的重心区域，在这个区域内复用该广播频点可以得到较高的频谱效率。

雅格等人提出的利用这部分空闲广播频谱资源的方法是：把空闲的广播频段作为UMTS(Universal Mobile TelecommunicationSystem，通用移动电信系统)(FDD)系统的下行频段，把许可给UMTS(FDD)的频谱作为上行频段。在网络规划上，雅格等人的方法是按照图1所示的空间结构，在广播网下面布设蜂窝通信网，实施方法是根据广播空闲频率情况和该空闲频率受其他同频广播发射机的干扰情况来进行网络规划：确定基站位置、确定基站的下行工作频率等。雅格等人提出的这种频谱复用(共享)方法在专利(申请号：US 20040092256)“蜂窝无线网络的频率复用(Cellularradio network reusing frequencies)”中有更为全面的讨论。

雅格等人给出的空闲广播频谱利用方法的目的是使UMTS(FDD)系统更加灵活地使用频谱，其基本思路是：把空闲的广播频段作为UMTS(FDD)系统的下行频段，把许可给UMTS(FDD)的频谱作为上行频段。然而，其方法存在以下的主要缺点：

1)把空闲频谱用于基站下行的思路决定了这种方法只适合于在大的空间上存在空闲频谱的情况，难以对局部空闲频谱加以利用；

2)由于UMTS通信网使用空闲的广播频谱作为下行频带，这就要导致网络规划过程很复杂，因为这种规划需要对广播频谱的空闲情况和干扰情况有全面的掌握，这就需要进行工程浩大的场测工作；此外，UMTS网络规划需要在广播频谱的使用情况变化时进行重新规划；

3)同一个网络中基站的下行频谱无法保持一致，这就导致终端在初始接入时的小区搜索过程复杂化；

4)大部分分配给UMTS使用的频谱高于电视广播频段，现有技术把电视广播频谱作为移动通信的下行使用，不利于节约移动台的发射功率；以及

5)不能自适应选择空闲频谱。

因此，人们需要一种新的频谱使用解决方案，能够解决上述相关技术中的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种频谱使用方法和频谱使用装置，用于改进频谱使用方式，以解决上述相关技术中存在的难以利用局部空闲频谱等问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种频谱使用方法，用于规划无线双工通信系统的频谱使用，包括以下步骤：从无线双工通信系统的通信许可频段中选取部分频带作为支撑频带；从其它频段中动态地选取部分空闲的频带作为动态借用频带，其中，所述动态借用频带支持时分双工方式，既可用于上行传输，也可用于下行传输；以及将支撑频带与动态借用频带以频分或者半频分方式共同构成无线双工通信系统所需的频谱。

根据本发明的另一方面，提供了一种频谱使用装置，用于规划无线双工通信系统的频谱使用，包括：支撑频带设置模块，用于从无线双工通信系统的通信许可频段中选取部分频带作为支撑频带；动态频带设置模块，用于从其它频段中动态地选取部分空闲的频带作为动态借用频带；以及下行频谱构建模块，用于将支撑频带与动态借用频带共同构成无线双工通信系统所需的下行频谱。

通过上述技术方案，本发明实现了如下技术效果：

1)除了适用于大空间外，还能够充分利用局部空闲频谱；

2)易于频谱规划、易于网络规划；

3)组网稳定，使终端在初始接入时的小区搜索过程变得简单；

4)可有效节约移动台的发射功率；以及

5)可自适应地灵活选择空闲频谱。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有UMTS(FDD)使用地面数字广播(DVB-T)空闲频谱的方法；

图2示出了根据本发明一个实施例的支撑频谱和动态借用频谱的选取方法；

图3示出了根据本发明一个实施例的频谱使用方法流程；

图4示出了根据本发明的一个实施例的基站的三种结构；

图5示出了根据本发明的频谱使用方法和装置的实施例；

图6示出了根据本发明的频谱使用方法的流程图；以及

图7示出了根据本发明的频谱使用装置的方框图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

本发明提供了一种频谱使用方法和一种频谱使用装置，以及一种具有改进的频谱使用方式的通信系统。

图6示出了根据本发明的频谱使用方法的流程图，其包括以下步骤：

步骤S602，从无线双工通信系统的通信许可频段中独占地选取部分频带作为支撑频带；

步骤S604，从其它频段中动态地选取部分空闲的频带作为动态借用频带，其中，所述动态借用频带支持时分双工方式，既可用于上行传输，也可用于下行传输；以及

步骤S606，将支撑频带与动态借用频带以频分或者半频分方式共同构成无线双工通信系统所需的频谱。

可选地，无线双工通信系统包括频分或者半频分双工系统、时分双工系统。

可选地，在支撑频带内发送基本控制信息；所述动态借用频带用来发送用户业务数据。

可选地，动态地选取部分空闲的频带作为动态借用频带包括重复地执行以下步骤：从其它频段中选取候选频谱范围当有多个无线通信系统从某个频段寻找可借用的空闲频谱时，其寻找范围由仲裁中心控制；各个基站独立地或者与移动装置共同地在候选频谱范围内周期性地测量自己所处位置的电磁频谱，以寻找空闲带宽；以及对各个基站检测到的电磁频谱及其所需的带宽进行分析，按照邻频干扰最小化原则，确定分配给各个基站的动态借用频带。

可选地，候选频谱范围包括如下频谱之一种或多种：数字地面广播频段、非民用频段、ISM频段、应急与安全频段。

可选地，测量包括全向测量或定向测量。

可选地，测量包括以下步骤：在系统初始启动之后，各个基站即时完成一次测量，在随后的运营期间，各个基站继续周期性地进行测量。

可选地，测量包括以下步骤：各个基站将测量的结果上报给仲裁中心，仲裁中心对不同网络在借用同一个频段内的空闲频谱时的借用频带范围进行仲裁，以避免相互冲突。

可选地，分配动态借用频带包括以下步骤：根据仲裁情况、测量结果，以及各个基站的负载情况，采取按需分配的原则在不同网络间动态分配动态借用频带。

可选地，分配动态借用频带包括以下步骤：将动态借用频带分为工作动态借用频带和备用动态借用频带，其中，工作动态借用频带设置为工作常用状态，动态借用频带设置为工作动态借用频带无法使用时可以转入工作。

可选地，确定工作动态借用频带包括以下步骤：将各个基站中的一个基站测量得到的空闲带宽和其邻基站测出的空闲带宽进行“与”运算，将“与”运算得到的与值作为一个基站的工作动态借用频带的取值范围。

可选地，确定工作动态借用频带和备用动态借用频带包括以下步骤：将各个基站中的一个基站测量得到的空闲带宽和其邻基站测出的空闲带宽，以及一个基站覆盖范围内的移动装置测出的空闲带宽进行“与”运算，将“与”运算得到的与值作为一个基站的工作动态借用频带和备用动态借用频带的取值范围。

图7示出了根据本发明的频谱使用装置700的方框图，其包括：

支撑频带设置模块702，用于从无线双工通信系统的通信许可频段中独占地选取部分频带作为支撑频带；

动态频带设置模块704，用于从其它频段中动态地选取部分空闲的频带作为动态借用频带，其中，所述动态借用频带支持时分双工方式，既可用于上行传输，也可用于下行传输；以及

下行频谱构建模块706，用于将支撑频带与动态借用频带以频分或者半频分方式共同构成无线双工通信系统所需的频谱。

可选地，动态频带设置模块704包括：候选频谱范围选取模块(未示出)，用于从其它频段中选取候选频谱范围，当有多个无线通信系统从某个频段寻找可借用的空闲频谱时，其寻找范围由仲裁中心控制；空闲带宽检测模块(未示出)，用于使各个基站独立地或者与移动装置共同地在候选频谱范围内周期性地测量自己所处位置的电磁频谱，以寻找空闲带宽；以及动态借用频带分配模块(未示出)，用于对各个基站检测到的电磁频谱及其所需的带宽进行分析，按照邻频干扰最小化原则，确定分配给各个基站的动态借用频带。

可选地，测量包括全向测量或定向测量。

可选地，空闲带宽检测模块用于在系统初始启动之后，使各个基站即时完成一次测量，在随后的运营期间，使各个基站继续周期性地进行测量。

可选地，空闲带宽检测模块用于使各个基站将测量的结果上报给仲裁中心，仲裁中心对不同网络在借用同一个频段内的空闲频谱时的借用频带范围进行仲裁，以避免相互冲突。

可选地，动态借用频带分配模块用于根据仲裁情况、测量结果，以及各个基站的负载情况，采取按需分配的原则在不同网络间动态分配动态借用频带。

可选地，动态借用频带分配模块用于将动态借用频带分为工作动态借用频带和备用动态借用频带，其中，工作动态借用频带设置为工作常用状态，动态借用频带设置为工作动态借用频带无法使用时可以转入工作。

可选地，动态借用频带分配模块用于将各个基站中的一个基站测量得到的空闲带宽和其邻基站测出的空闲带宽进行“与”运算，将“与”运算得到的与值作为一个基站的工作动态借用频带的取值范围。

可选地，动态借用频带分配模块用于将将各个基站中的一个基站测量得到的空闲带宽和其邻基站测出的空闲带宽，以及一个基站覆盖范围内的移动装置测出的空闲带宽进行“与”运算，将“与”运算得到的与值作为一个基站的工作动态借用频带和备用动态借用频带的取值范围。

图2示出了根据本发明的一个实施例的支撑频谱和动态借用频谱的选取方法，根据本发明的频谱使用方法的基本思路如图2所示。

见图2(a)，从通信许可频段(LBC频段：Licensed Band forCommunications)203中选取部分频带作为通信系统所需频谱的一部分，再从某段空闲频谱区间202内选取部分频带作为通信系统所需频谱的另一部分，其中，空闲频谱区间202属于电磁频谱201中的任何部分。通信系统把从LBC频段203中选取的频带作为通信系统工作的支撑频带(SB：Supporting Band)，以支撑频带SB为依托，通信系统动态地从某段空闲频谱内选取DBB(DynamicallyBorrowed Band，动态借用频带)，将DBB作为通信系统所需频谱的补充。然后，依据支撑频带进行网络规划，在支撑频带内发送基本控制信息，如导频信号、接入控制信号、动态借用频带指示信号等。

另外值得注意的是，这里的通信许可频段203可以是规划给FDD系统的频段，见图2(b)，也可以是规划给TDD系统的许可频段203A。空闲频段202A可以属于数字地面广播频段、某个非民用频段、ISM(Industrial，Scientific and Medical：工业、科研与医疗)频段、应急与安全频段等。从频谱使用灵活性的角度看，使用TDD系统的许可频段203A作为支撑频带SB可以达到更好的频谱使用效果。

根据上述的思路，本发明提供了一种频谱使用方法，其基本步骤如图3所示：

第一步S302：为通信系统在通信许可频段中确定一个工作频带。见图2(a)，这里的通信许可频段203，可以是规划给FDD系统的频段，见图2(b)，也可以是规划给TDD系统的许可频段203A。从频谱使用灵活性的角度，使用TDD系统的许可频段203A作为支撑频带SB可以达到更好的频谱使用效果。将这个频带用于通信系统的支撑频带，依据支撑频带进行网络规划，在支撑频带内发送基本控制信息，如导频信号、接入控制信号、动态借用频带指示信号等。

第二步S304：为通信系统确定动态借用频带(DBB)的候选频谱范围。动态借用频带(DBB)的候选频谱可以属于地面电视广播频段、某个非民用频段、ISM(Industrial，Scientific and Medical：工业、科研与医疗)频段、应急与安全频段等，为了简化通信系统在工作过程中的空闲频谱搜索工作量，需要预先根据当地的频谱使用情况和与频谱拥有方的协调情况，给通信系统确定一个大致的空闲频谱搜索范围，即确定通信系统在哪段频谱内搜索空闲频段，如，确定在地面电视广播频段内搜索DBB，或者确定在某个非民用频段内搜索DBB。

第三步S306～S308：通过进行频谱环境测量来确定具体的DBB，其通过重复执行下面的步骤S306和步骤S308来实现。

步骤S306：频谱环境测量。在系统初始启动之后，各个基站就要按照第二步预定的动态借用频带(DBB)的候选频谱范围，完成一次频谱测量，获取动态借用频带(DBB)数据。这种测量由基站中的DBB测量单元完成。在系统运营期间，各个基站周期性地进行频谱环境测量。

其中，频谱环境测量可以按照下面二种方法进行：

频谱环境测量方法1：各个基站使用自己配置的频谱测量单元(见图4中的406)独立测量自己所处位置的电磁频谱，并把测量结果上报给通道调整单元405。基站对频谱的测量可以是全向测量，也可以是定向测量，定向测量可以得到更为准确的DBB数据；

频谱环境测量方法2：各个基站和移动台共同参与自己所处位置的电磁频谱测量，并把测量结果上报给通道调整单元405和DBB仲裁中心511(见图5)。DBB仲裁中心511负责不同网络(这些网络属于同一个运营商或不通的运营商)在对同一个频段内的空闲频谱动态借用时的DBB范围进行仲裁，以避免相互冲突；

步骤S308：确定具体的DBB。通道调整单元405可以分布在各个基站内实现，也可以在基站控制器内实现，或者作为独立的网络附加单元实现。通道调整单元405对步骤S306获得的频谱测量数据，以及DBB仲裁中心511发来的仲裁信息、以及不同系统之间和不同信道之间的保护带宽的需求，进行综合，确定出各个基站使用的工作DBB和备用DBB，备用DBB是指在工作DBB无法使用时基站可以转入工作的DBB。

DBB仲裁中心511根据预先的不同网络间对动态借用频谱的协商方案、基站送来的实施频谱测量数据，各个基站的无线负载数据，采取按需分配的原则在不同网络间动态分配空闲频谱的使用区间、使用时间(或时隙)和使用量。对负载重的基站分配更多的空闲频谱。

DBB的确定方法是：为每个基站分别确定其工作DBB和备用DBB。具体实现步骤包括：

1)首先确定一个基站可用的空闲频带带宽。一种确定一个基站可用的空闲频带带宽的方法是：由这个基站测出的空闲带宽和其邻基站测出的空闲带宽进行“与”运算决定；另一种确定一个基站可用的空闲频带带宽的方法是：由这个基站测出的空闲带宽和其邻基站测出的空闲带宽，以及这个基站覆盖的区域内的终端测出的空闲带宽进行“与”运算，共同部分作为这个基站的工作DBB和备用DBB的取值范围。

2)确定每个基站的工作DBB和备用DBB，具体方法是：根据相邻基站的工作DBB和备用DBB的取值范围，以系统所需DBB的大小和与邻基站的DBB尽可能一致为原则，在各个基站的工作DBB和备用DBB的取值范围内确定每个基站的工作DBB，剩余部分作为备用DBB带宽。

从以上的描述可以看出，根据本发明的频谱使用方法在频谱使用上，便于实现频谱规划和分配；在频谱使用效率上可以充分利用空闲频谱；以及在空闲频谱的选择上具有自适应能力。下面将结合附图详细描述根据本发明的频谱使用系统。

本发明提供了一种具有改进的频谱使用方式的通信系统，包括：基站，用于测量其他许可频段，以从中得到动态借用频带，其中，所述动态借用频带支持时分双工方式，既可用于上行传输，也可用于下行传输；以及移动装置，用于与基站通信，其接收动态借用频带，并利用动态借用频带和支撑频带以频分或者半频分方式共同构成其工作频带，其中，支撑频带是从无线双工通信系统的通信许可频段中选取的部分频带。

可选地，通信系统包括频分或者半频分双工系统、时分双工系统。

可选地，支撑频带用于进行网络规划以及用于发送基本控制信息，动态借用频带用来发送用户业务数据

可选地，基站包括：频谱测量单元，在候选频谱范围内周期性地测量自己所处位置的电磁频谱，以寻找空闲带宽，其中候选频谱范围从其他许可频段中选取。

可选地，候选频谱范围包括以下至少之一：数字地面广播频段、非民用频段、ISM频段、应急与安全频段。

可选地，测量包括全向测量或定向测量。

可选地，基站还包括：仲裁中心，用于对不同网络在借用同一个频段内的空闲频谱时的借用频带范围进行仲裁，以避免相互冲突。

可选地，基站还包括：通道调整单元，用于频谱测量单元获得的频谱测量数据，以及仲裁中心发来的仲裁信息、以及不同系统之间和不同信道之间的保护带宽的需求，进行综合，确定出各个基站使用的动态借用频带。

可选地，通道调整单元还用于将动态借用频带分成工作动态借用频带和备用动态借用频带，其中，工作动态借用频带设置为工作常用状态，动态借用频带设置为工作动态借用频带无法使用时可以转入工作。

可选地，通道调整单元用于将各个基站中的一个基站测量得到的空闲带宽和其邻基站测出的空闲带宽进行“与”运算，将“与”运算得到的与值作为一个基站的工作动态借用频带的取值范围。

可选地，通道调整单元用于将各个基站中的一个基站测量得到的空闲带宽和其邻基站测出的空闲带宽，以及一个基站覆盖范围内的移动装置测出的空闲带宽进行“与”运算，将“与”运算得到的与值作为一个基站的工作动态借用频带和备用动态借用频带的取值范围。

可选地，基站工作方法包括以下至少一种：TDD模式、TDD/FDD复合模式

可选地，移动装置包括以下至少一种：移动电话、数字电视接收机。

根据本发明的频谱使用系统包括可以进行DBB测量的基站以及可以接收DBB数据的移动台，其中，移动台(或终端)根据基站发送的DBB数据确定自己的工作频带。综合使用分配给通信系统的许可频段(LBC：Licensed Band for Communications)和动态借用频段(DBB：Dynamically Borrowed Band)进行无线通信的关键在于基站的结构，本发明给出的基站结构如图4所示。图4给出的3种基站结构都可以实现通信系统对许可频段和动态借用频段的综合使用。

图4(a)给出的基站包括基带处理和管理单元401、下行通道(通道1)402、上行通道(通道2)404、天馈单元403、通道调整单元405、频谱测量单元406。其中，基带处理和管理单元401、下行通道(通道1)402、天馈单元403和常规的FDD系统中的对应单元功能和结构相同或相近，其主要区别在于，下行通道(通道1)402不但发送常规的通信控制信息，还要向终端发送DBB信息；上行通道(通道2)404和常规的FDD系统中的对应单元相比较，增强了工作频带动态调整的能力，可以根据DBB的变化自适应地进行通道调整；通道调整单元405、频谱测量单元406的引入，是综合使用许可频段LBC和动态借用频段DBB的基站的一个特点，是与常规基站在组成上差别最大的地方。

频谱测量单元406测量自己所处位置的电磁频谱，把测量结果上报给通道调整单元405。频谱测量单元406可以采用全向测量方式，也可以采用定向测量方式。通道调整单元405可以分布在各个基站内实现，也可以在基站控制器内实现，或者作为独立的网络附加单元实现。通道调整单元405对相邻基站获得的频谱测量数据和DBB仲裁中心的仲裁信息进行综合，确定出基站使用的工作DBB并根据该DBB调整基站通道的工作参数，确定出各个基站使用的工作DBB和备用DBB。这种基站结构可以看作是在常规的FDD系统中加入了通道调整单元405、频谱测量单元406构成的。

图4(b)给出的基站包括基带处理和管理单元401B、通道1(双向通道)402B、通道2(双向通道)404B、天馈单元403B、通道调整单元405、频谱测量单元406。其中，基带处理和管理单元401B、通道1(双向通道)402B、通道2(双向通道)404B、天馈单元403B和常规的TDD系统种的对应单元功能和结构相同或相近，其主要区别在于，通道1(双向通道)402B是工作在支撑频带上，不但发送常规的通信控制信息，还要向终端发送DBB信息；通道2(双向通道)404B和常规的TDD系统中的对应单元相比较，增强了工作频带动态调整的能力，可以根据DBB的变化自适应地进行通道调整；通道调整单元405、频谱测量单元406的结构和作用与图4(a)相同。这种基站结构可以看作是由两套常规的TDD系统中加入了通道调整单元405、频谱测量单元406演进而来。

图4(c)给出的基站包括基带处理和管理单元401C、通道1(双向通道)402C、通道2(双向通道)404C、天馈单元403C、通道调整单元405、频谱测量单元406、双工模式控制单元407。其中，基带处理和管理单元401C、通道1(双向通道)402C、通道2(双向通道)404C、天馈单元403C的结构与图4(b)对应单元相似，其主要区别在于，基带处理和管理单元401C增加了多双工模式工作需要的信息处理，如上下行负载测量管理、同步测量管理等；通道1(双向通道)402C工作在支撑频带上，除了负责发送常规的通信控制信息、DBB信息之外，还要发送多双工模式下的工作模式信息，如发送混合模式下TDD子模式和FDD子模式的时隙安排信息；通道2(双向通道)404C的结构与通道2(双向通道)404B相同；通道调整单元405、频谱测量单元406的结构和作用与图4(a)相同；双工模式控制单元407根据基带处理和管理单元401C送来的测量信息，如上下行负载情况，终端的类型、终端的位置、终端的移动速度等，向小区内广播双工模式信息，如发送TDD/FDD混合模式下TDD子模式和FDD子模式的时隙安排信息。图4(c)这种基站结构可以看作是由两套常规的TDD系统中加入了通道调整单元405、频谱测量单元406、双工模式控制单元407演进而来。

从以上的描述可以看出，根据本发明的基站系统可以达到如下效果：1)可以实现多种双工模式的有机结合，既可以充分利用现有TDD频谱资源，又具有TDD、FDD二者的优点，如易于大规模稳定组网、易于上下行资源调度、较好地支持高速移动业务，支持非对称业务在在系统组网上可以方便地实现大范围稳定组网；2)易于实现，实用性强，例如，只要在现有TDD系统(如使用两套TD-SCDMA基站)中加入空闲频谱检测和管理单元，就可以实现系统的基本功能；3)对终端的改动量小。

图5是采用本发明所述频谱使用方法的系统的一个实施方案。图中，501～504是地面电视广播的发射机，f1～f4分别是发射机501～504使用的频率，501～504分别覆盖图中的圆形区域。

本发明所述基本系统由图5中的若干个基站(505、506等)、若干个终端509等、一个DBB仲裁中心511组成。DBB仲裁中心511对移动通信系统候选频段的控制可以通过两种方式实现。一种方式是向移动通信系统的RNC(无线基站控制器)发送候选频段信息，包括候选频段的中心频点和频段宽度；一种方式是直接通过移动通信网基站的回程(backhaul)通道对基站内的基带处理和管理单元401a，或者401b，401c，发送候选频段控制信息。基站的基带处理和管理单元401a，或者401b，401c再根据DBB仲裁中心511发来的候选频段范围信息来控制频谱测量单元406的频谱范围。为了实现广播与通信的系统融合，本发明所述系统还可以包括若干个利用其上行链路构成反向信道的电视接收机510。为了简化问题说明，假定只有一个系统在借用电视广播的空闲频道，此时DBB仲裁中心把所有可用的空闲频谱都分配给一个移动通信系统使用。

为了突出对频谱使用方法的说明，本实施例中的基站(505等)采用图4(a)给出的结构。在UMTS TDD许可频段内，如在1885～1920MHz范围内，选取一段所需要的频带作为其支撑频带SB，系统的网络规划、主接入控制、主导频信号、DBB信息广播等均在这段SB内进行。

在本实施例中，DBB的候选频段为处于VHF(Very highfrequency甚高频)频段和UHF(Ultra high frequency超高频)频段内的数字电视广播频段。

系统的基本工作过程如下：

1)在系统开始工作后，首先完成DBB的确定，然后，各个基站在支撑频带内广播导频信号、工作DBB数据，并建立移动台接入所需要使用的各种信道，并在确定的DBB频带内做好接收准备。在本实施例中，基站505及其相邻基站的测量结果都是频点f2附近的干扰最小；基站506及其相邻基站的测量结果都是频点f1附近的干扰最小，因此，在基站505覆盖的小区509内使用f2作为工作DBB，基站506覆盖的小区508内使用f1作为工作DBB。

2)当有移动台需要建立连接时，移动台首先利用支撑频带SB内的导频信号建立起同步关系，然后接收DBB信息广播，按照广播的DBB数据，在具体的DBB频带内发起接入请求。

3)连接建立起来之后，移动台(或终端)509即按照基站下发的工作模式(FDD)和信道参数(时隙位置)实施通信。

4)当基站需要进一步掌握移动台附近的频谱环境时，基站505向终端509下发频谱测量指示，终端在完成测量后上报给基站。

5)当电视接收机510具有电视接收和与无线通信基站链接的能力。需要建立反向通道时，如，点播节目或需要参加互动活动，就利用本发明所述的系统建立相应的通信链接。也可以使用电视接收机510中的接收机实现空闲信道测量，并通过其通信接口把测量结果发送给网络。

当采用图4(b)给出的基站结构后，本系统可以实现两路独立的TDD通道：一路工作在SB频带内，一路工作在DBB频带内；也可以把这两路独立的TDD通道组合起来，形成一条FDD通道，一路工作在SB频带内，一路工作在DBB频带内；

当采用图4(b)给出的基站结构后，本系统可以实现复合双工的通道，更加有效灵活地使用频谱。

从以上的描述中，可以看出，本发明提供了一种综合使用分配给通信系统的许可频段和动态借用频段进行无线通信的方法和装置。本发明从LBC频段中选取频带作为一个通信系统所需下行频谱的一部分，另外再从某段空闲频谱区间内选取频带作为通信系统所需频谱的另一部分。通信系统把从LBC频段中选取的频带作为支撑频带，以支撑频带SB为依托，通信系统动态地从某段空闲频谱内选取动态借用频带DBB，DBB作为通信系统所需频谱的补充。本发明提供的基站系统具有DBB的候选频段测量功能，通过综合某个基站的若干相邻基站的候选频段测量结果，确定出该基站其服务的终端之间使用的动态借用频带DBB。

这样，本发明可以降低频谱规划的难度，显著提高频谱使用效率和增强系统能力。特别地，本发明既为充分使用规划出的TDD频谱资源提供了使用方法，也为扩展TDD系统工作模式(从单一TDD模式扩展为TDD/FDD复合模式)提供了频谱保障。可见，本发明提供了易于频谱规划、易于网络规划、组网稳定、可自适应地灵活选择空闲频谱(动态借用频带DBB)的频谱使用，并且可以根据业务情况，在TDD模式、FDD模式、TDD/FDD模式之间，自适应地调整其最佳工作模式。具体来说，本发明实现了如下的技术效果：

1)除了适用于大空间外，还能够充分利用局部空闲频谱；

2)易于频谱规划、易于网络规划；

4)可有效节约移动台的发射功率；以及

5)可自适应地灵活选择空闲频谱。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。应该明白，这些具体实施中的变化对于本领域的技术人员来说是显而易见的，不脱离本发明的精神保护范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种频谱使用方法，用于无线双工通信系统的频谱使用，其特征在于，包括以下步骤：

从所述无线双工通信系统的通信许可频段中选取部分频带作为支撑频带；

从其它频段中动态地选取部分空闲的频带作为动态借用频带，其中，所述动态借用频带支持时分双工方式，既可用于上行传输，也可用于下行传输；以及

将所述支撑频带与所述动态借用频带以频分或者半频分方式共同构成所述无线双工通信系统所需的频谱。

2.根据权利要求1所述的频谱使用方法，其特征在于，所述无线双工通信系统包括频分或者半频分双工系统、时分双工系统。

3.根据权利要求1所述的频谱使用方法，其特征在于，在所述支撑频带内发送基本控制信息；所述动态借用频带用来发送用户业务数据。

4.根据权利要求1所述的频谱使用方法，其特征在于，动态地选取部分空闲的频带作为动态借用频带包括重复地执行以下步骤：

从所述其它频段中选取候选频谱范围，当有多个无线通信系统从某个频段寻找可借用的空闲频谱时，其寻找范围由仲裁中心控制；

各个基站独立地或者与移动装置共同地在所述候选频谱范围内周期性地测量自己所处位置的电磁频谱，以寻找空闲带宽；以及

对所述各个基站检测到的电磁频谱及其所需的带宽按照邻频干扰最小化原则，确定分配给所述各个基站的所述动态借用频带。

5.根据权利要求4所述的频谱使用方法，其特征在于，所述候选频谱范围包括如下频谱之一种或多种：数字地面广播频段、非民用频段、工业科研与医疗频段、应急与安全频段。

6.根据权利要求4所述的频谱使用方法，其特征在于，所述测量包括全向测量或定向测量。

7.根据权利要求4所述的频谱使用方法，其特征在于，所述测量包括以下步骤：

在系统初始启动之后，所述各个基站即时完成一次所述测量，在随后的运营期间，所述各个基站继续周期性地进行所述测量。

8.根据权利要求4所述的频谱使用方法，其特征在于，所述测量包括以下步骤：

所述各个基站将所述测量的结果上报给仲裁中心，所述仲裁中心对不同网络在借用同一个频段内的空闲频谱时的借用频带范围进行仲裁，以避免相互冲突。

9.根据权利要求8所述的频谱使用方法，其特征在于，分配所述动态借用频带包括以下步骤：

根据所述仲裁的情况、所述测量的结果，以及所述各个基站的负载情况，采取按需分配的原则在不同网络间动态分配所述动态借用频带。

10.根据权利要求4所述的频谱使用方法，其特征在于，分配所述动态借用频带包括以下步骤：

将所述动态借用频带分为工作动态借用频带和备用动态借用频带，其中，所述工作动态借用频带设置为工作常用状态，所述动态借用频带设置为所述工作动态借用频带无法使用时可以转入工作。

11.根据权利要求10所述的频谱使用方法，其特征在于，确定所述工作动态借用频带包括以下步骤：

将所述各个基站中的一个基站测量得到的空闲带宽和其邻基站测出的空闲带宽进行“与”运算，将所述“与”运算得到的与值作为所述一个基站的所述工作动态借用频带的取值范围。

12.根据权利要求10所述的频谱使用方法，其特征在于，确定所述工作动态借用频带和所述备用动态借用频带包括以下步骤：

将所述各个基站中的一个基站测量得到的空闲带宽和其邻基站测出的空闲带宽，以及所述一个基站覆盖范围内的移动装置测出的空闲带宽进行“与”运算，将所述“与”运算得到的与值作为所述一个基站的所述工作动态借用频带和所述备用动态借用频带的总的取值范围。

13.一种频谱使用装置，用于无线双工通信系统的频谱使用，其特征在于，包括：

支撑频带设置模块，用于从所述无线双工通信系统的通信许可频段中选取部分频带作为支撑频带；

动态频带设置模块，用于从其它频段中动态地选取部分空闲的频带作为动态借用频带，其中，所述动态借用频带支持时分双工方式，既可用于上行传输，也可用于下行传输；以及

下行频谱构建模块，用于将所述支撑频带与所述动态借用频带以频分或者半频分方式共同构成所述无线双工通信系统所需的频谱。

14.根据权利要求13所述的频谱使用装置，其特征在于，所述动态频带设置模块包括：

候选频谱范围选取模块，用于从所述其它频段中选取候选频谱范围，当有多个无线通信系统从某个频段寻找可借用的空闲频谱时，其寻找范围由仲裁中心控制；

空闲带宽检测模块，用于使各个基站独立地或者与移动装置共同地在所述候选频谱范围内周期性地测量自己所处位置的电磁频谱，以寻找空闲带宽；以及

动态借用频带分配模块，用于对所述各个基站检测到的电磁频谱及其所需的带宽按照邻频干扰最小化原则，确定分配给所述各个基站的所述动态借用频带。

15.根据权利要求14所述的频谱使用装置，其特征在于，所述空闲带宽检测模块用于在系统初始启动之后，使所述各个基站即时完成一次所述测量，在随后的运营期间，使所述各个基站继续周期性地进行所述测量。

16.根据权利要求14所述的频谱使用装置，其特征在于，所述空闲带宽检测模块用于使所述各个基站将所述测量的结果上报给仲裁中心，所述仲裁中心对不同网络在借用对同一个频段内的空闲频谱时的借用频带范围进行仲裁，以避免相互冲突。

17.根据权利要求16所述的频谱使用装置，其特征在于，所述动态借用频带分配模块用于根据所述仲裁情况、所述测量结果，以及所述各个基站的负载情况，采取按需分配的原则在不同网络间动态分配所述动态借用频带。

18.根据权利要求14所述的频谱使用装置，其特征在于，所述候选频谱范围在甚高频或超高频频段范围内。