CN101681472A - 无线客户机上的频谱拍卖和共享 - Google Patents

Abstract

公开了启用频谱拍卖从而允许用户获得对在其它情况下不可用的频谱的接入的方法和系统。频谱提供者可以具有对该频谱的独占权限，但这些提供者可以在某些情况下允许其他用户接入该频谱，例如不受限制的有限时间使用、或基于干扰约束的使用。当无线网络在其它情况下对无线用户不可用时，可以使用软件定义无线电(SDR)来允许他们对频谱使用进行投标。

Description

无线客户机上的频谱拍卖和共享

背景

许多移动计算设备支持无线通信，使得用户可以将这些设备连接到网络而不受有线连接对移动性所施加的约束。然而，无线通信需要接入频谱，但有时这一接入并不容易获得。对更高效地利用由独家所有者和/或被许可者所控制的无线频谱以允许用户接入频谱来进行无线通信存在着日益增长的商业需求。

概述

本发明涉及用于使用软件定义无线电技术来启用频谱拍卖，从而允许用户得到对在其它情况下不可用的频谱的接入的方法。该频谱的所有者和/或被许可者可以具有对该频谱的独占权限，但这些所有者和/或被许可者可以在某些情况下允许其他用户接入该频谱，例如不受限制的有限时间使用、或基于干扰约束的使用。为提高无线通信的效率并且因此增加无线地通信的移动设备的实用性，当无线网络在其它情况下对用户组(例如一个或多个网络)不可用时，他们可以在他们的移动设备上使用软件定义无线电(SDR)来对频谱使用进行投标。

在一个实施例中，提供了一种用于接入频谱的方法。该方法包括发送接入频谱的请求和接收接入频谱的提议。该接入是基于一个或多个约束的。该方法还包括接受或拒绝该提议。

在另一实施例中，公开了一种用于提供对频谱的接入的方法。该方法包括从用户接收接入频谱的请求，确定要提议的合适频谱，并向频谱提供者发送拍卖投标。该方法还包括从频谱提供者接收接入频谱的提议。该接入是基于一个或多个约束的。该方法还包括向用户发送提议，并从该用户接收对提议的接受或拒绝。

在又一实施例中，提供了一种用于操作无线计算设备的装置。该装置包括可被配置成发送接入频谱的请求的第一电路和可配置成接收接入频谱的提议的第二电路。该接入是基于一个或多个约束的。该装置还包括可被配置成处理接受、拒绝或还价的处理器。

以上概述是对由所附权利要求定义的本发明的非限定性的概述。

附图简述

附图不旨在按比例绘制。在附图中，各个附图中示出的每一完全相同或近乎完全相同的组件由同样的标号来表示。出于简明的目的，不是每个组件在每张附图中均被标号。在附图中：

图1a是根据本发明的一实施例的一个说明性过程的流程图；

图1b是根据本发明的一实施例的另一个说明性过程的流程图；

图2是根据本发明的一实施例的又一个说明性过程的流程图；

图3是其中可以实现本发明的各实施例的说明性计算机系统环境的示图；以及

图4是可以根据本发明的各实施例使用的示例性计算设备。

详细描述

本发明的各方面涉及用于频谱拍卖，从而允许用户或用户组(例如一个或多个网络)视需要对频谱使用进行投标的处理和装置。根据本发明的各方面，本方法至少可部分地由软件定义无线电(SDR)来实现。如将在以下讨论的，对于用户或用户组而言，存在着需要获得频谱的各种原因。现在完全可以说，本发明的各方面针对允许用户通过频谱拍卖技术获得对无线频谱的接入的过程。

虽然此处描述的过程可以用诸如软件定义无线电等软件来实现，但本发明不限于此，因为可以使用用于拍卖频谱的其它安排。同样，除了在使用报酬改变时，拍卖过程对用户而言可以是透明的。

对通过从独占(集中式)频谱所有权模型转向更灵活的频谱使用来更高效地利用无线频谱存在着日益增长的商业需求。就此，频谱的所有者和/或被许可者可以具有对该频谱的独占权限，但发明人发现这些提供者可以在以下两种情况中之一中允许其他用户接入该频谱：1)不受限制的有限时间使用，和/或2)基于干扰约束的使用。

技术正在进化以允许更灵活地使用频谱。SDR允许频谱、功率、带宽、调制等的变化。使用拍卖的SDR可用于重用操作系统(OS)模块来在不同的频带中进行发射和接收。在美国使用的3650MHz频带是其中可以使用SDR的示例，由此可以使用SDR在这些频带中以更高功率发射10MHz802.11a/g。

发明人发现，可用的最高效和成本有效的频谱通常需要对该频谱的使用施加某些约束。作为示例，租用的频谱可能限于需要特定量的干扰和/或可能限于特定时间段。拍卖的频谱可能需要关于使用的其它约束，或对使用没有约束，因为本发明在这一方面不作限制。因此，在一个实施例中，可以基于允许提供者放弃频谱来换取金钱、其它频谱或某一其它形式的报酬的激励来协商频谱。在另一实施例中，频谱接入可以基于干扰来协商。在一个实施例中，使用是基于频谱的提供者所允许的最大干扰的。

现在将参考图1a和1b来描述基于激励的有限时间拍卖。在这些实施例中，拍卖可由客户机用户或拍卖者发起，因为本发明在这一方面不作限制。对于在图1a的流程图中示出的客户机发起的拍卖，请求20可包括某些参数，如所需带宽、优选频带组、所需模板属性、该请求基于激励模型、和/或时间和使用持续时间中的一个或多个。可以指定其它参数，因为本发明在这一方面不作限制。在一个实施例中，请求是经由客户机用户的无线设备通过公共无许可频带(例如通常在2.4GHz，但可以使用其它频率，因为本发明在这一方面不作限制)上的低数据率请求发送的。当然，本发明在这一方面不作限制，因为该请求可以使用不同的设备来做出和/或可以通过非无线网络来发送以供无线设备稍后使用。

此时，在一个实施例中，在接收到该请求后，在22处，拍卖者如在24处所示发送具有参数的第一轮投标，这些参数包括例如：所提供的带宽、所提供的频带、可用模板属性、以及该请求基于激励模型和/或、服从时间和/或使用持续时间约束。所有频谱提供者接收该相同的信息。在一个实施例中，拍卖者可以发送第二轮并且如有必要可以发送后续n轮投标，如在26处所示。应当理解，拍卖者可以是所有者或被许可者，或可以是独立的拍卖者，本发明在这一方面不作限制。

所提出的投标随后可以发送回客户机用户，如在28处所示，并且客户机随后可以作出接受哪一投标的选择，如在30处所示。在一个实施例中，客户机随后将发送指示拍卖结束的数据。客户机随后开始与所选拍卖者的使用协定。

对于如在图1b的流程图中所示的拍卖者发起的拍卖，在40处，在一个实施例中，拍卖者广播具有以下参数的投标提议：可用带宽、可用频带、所提议的模板属性、以及该投标基于激励模型协定、和/或服从时间和/或使用持续时间约束。

在一个实施例中，如在42处所示，客户机可以接受投标或客户机可以还价，如在44处所示。例如，客户机可以接受所提议的带宽或建议接受更低的带宽。同样，客户机可以选择所需频带组。客户机随后可以接受所提议的模板属性或建议较不严格的选项。客户机还可以接受激励模型以及时间和使用持续时间约束。其它客户机接收所有信息并出价高于具有类似信息的最后客户机投标，如在46处所示。本发明不限于单个拍卖者发起投标，并且可能向客户机用户拍卖超过一个频谱。

在一个实施例中，可以提供联合拍卖。在该实施例中，在需要超过一个实体能够提供的更多频谱时，多个拍卖者可以进入投标过程，以使拍卖者和/或客户机可以打包多个提议来获得所需频谱。

现在将描述基于干扰的拍卖。在这些实施例中，拍卖可由客户机用户或拍卖者发起，因为本发明在这一方面不作限制。对于在图2的流程图中示出的客户机发起的拍卖，请求60可包括某些参数，如所需带宽、优选频带组、所需模板属性、物理位置(如果可用)、该请求基于基于干扰的拍卖、以及特定量的干扰是可接受的中的一个或多个。可以指定其它参数，因为本发明在这一方面不作限制。在一个实施例中，请求是经由客户机用户的无线设备通过公共无许可频带(例如通常在2.4GHz，但可以使用其它频率，因为本发明在这一方面不作限制)上的低数据率请求发送的。当然，本发明在这一方面不作限制，因为该请求可以使用不同的设备来做出和/或可以通过非无线网络来发送以供无线设备稍后使用。

在一个实施例中，在做出请求之后，拍卖者请求客户机用户在所请求的频带上发射短分组，如在62处所示。拍卖者随后测量该拍卖者的接收机输出处的增量干扰，如在64处所示。在66处，拍卖者随后可以发送具有以下各信息中的一个或多个的第一轮投标：所提议的带宽、所提议的频带、和/或所允许的功率。在68处，全部所有者和/或被许可者接收该相同的信息。在一个实施例中，拍卖者可以发送第二轮并且如有必要可以发送后续n轮投标，如在70处所示。拍卖继续同其他拍卖者进行功率/带宽折衷，并且客户机用户随后可以对来自所有拍卖者的所提议的参数作出决定，如在72处所示。

受控干扰的一种方法是保持干扰水平在某一阈值之下。如果已知主用户接收机的位置，如在固定无线服务的情况下，则这(一般)可以实现。

在一个实施例中，拍卖者是可信拍卖者，意味着拍卖者被授权控制该频带和/或该交易，和/或客户机用户和拍卖者之间的通信通过合适的授权技术来进行。

应当理解，施加到对频谱的接入的约束可包括准许的频谱使用时间的长度、可接受的干扰量、或两者，因为本发明在这一方面不作限制。

现在将描述可以使用频谱拍卖的情况的说明性示例。

在一个说明性示例中，用户可能需要他或她家庭网络外面的网络，如可能是用户出国旅行的情况。就此，用户带着他/她的具有SDR的膝上型计算机并想要接入局部无线网络，而不论该网络是WiFi还是某一其它网络协议。因为该网络不是该用户一般情况下需要接入的网络，所以用户通常将不能够接入该网络，但仍然必须以某种方式获得接入。在一个实施例中，膝上型计算机上的软件允许用户访问微软或第三方的程序，这将使得通信链路接入局部网络。给定该用户想要和/或需要的通信类型(例如基于安装在用户的计算机上的硬件和软件)，该通信的接收端处的拍卖者为该用户确定最佳可用选项(例如基于干扰和/或相关联的成本)。

在另一说明性实施例中，用户组可能需要建立临时网络，例如以提供用于多个用户临时办公室的网络。在一个示例中，用户组需要使用其独占无线网络，这可能不是基于WiFi的，并且需要查看在该区域中是否有该组可以从中利用频谱的任何网络。在该示例中，频谱可能只有在用户组同意处于特定干扰限度和/或时间约束内的情况下才可用。

在另一说明性示例中，无线客户机A从无线客户机B临时购买频谱使用。在该示例中，如果安装了对应的软件包，则具有基本卡的无线客户机A可以一个接一个或同时地处理多个无线电。这使得临时使用无线电频带成为可能。例如，如果商务顾客(无线客户机A)旅行到一个国家并且需要在几天内使用WWAN服务，则无线客户机A可以从例如Windows Live购买支持无线客户机A所需的WWAN服务的SDR包，并从无线客户机B购买频谱以在所需时间跨度内使用。在该示例中，电信公司可以针对该临时数据服务使用来向用户收费。

在另一示例中，无线客户机A可以从无线客户机B获得频谱，以使无线客户机A可以接入更宽频带。对于这种情况，因为无线客户机通常需要与其它客户机共享带宽，所以对于无线客户机A和B而言，检测干扰和划分带宽可能很重要。频谱协商可以是免费的，可以交换频谱，或可以用金钱做报酬。可以使用其它报酬，因为本发明在这一方面不作限制。

在又一示例中，虚拟电信公司可以从真实电信公司购买频谱并随后转租给无线客户机以供临时使用。在该示例中，不同于上述示例，各个无线客户机之间的交换可能是不可靠或不够的。如此，虚拟电信公司可以查看向无线客户机提供临时频谱使用或提供频谱和数据服务使用两者的价值。如果无线客户机已经订购了数据服务计划，或如果客户机只需要额外的频谱来进行点对点数据传输，则可能只需要来自虚拟电信公司的频谱。如果无线客户机没有数据服务，则频谱和数据服务两者都需要并可以从虚拟电信公司获得。

可能遇到需要无线用户获得对频谱的接入的其它情况或情况组合，因为本发明在这一方面不作限制。

对于所有情况，客户机和拍卖者之间的拍卖和共享可以由任一实体发起。

此处描述的本发明的各方面可以在多个计算机系统配置中的任一个上实现且不限于任何特定类型的配置。图3示出可在其上实现本发明的各方面的计算机系统的一个示例，但其它系统也是可能的。

图3的计算机系统包括通信网络100、无线接入点102、被配置成与无线接入点102发送和接收信号的多个无线计算设备106、以及有线计算设备114和116。通信网络100可以是用于在两个或更多计算机(例如服务器和客户机)之间交换数据的任何合适的通信介质或媒体，包括因特网。无线客户机设备可以是具有无线通信能力的任何合适的计算设备。可以使用若干示例性无线计算设备，包括膝上型计算机、个人数字助理、智能电话、台式计算机、服务器、以及其它设备，但本发明在此不受限制。尽管图3包括具有有线设备114和116的通信网络100，但本发明的各实施例可以在不包括有线网络的系统中使用。

图4示意性地示出可以根据本发明的一个或多个实施例使用的说明性计算设备200。图4既不旨在是与本发明的各实施例一起操作的计算设备的必要组件的描绘，也不旨在是全面描绘。计算设备200包括例如与无线接入点102或与其它设备108无线地进行通信的前端无线电硬件202。设备200还包括使用其它(可能非无线)方法通过计算机网络来通信的网络适配器204、向设备的用户显示信息的显示适配器206、和接收来自用户的命令的输入适配器208。设备200还包括用于存储要由处理器210处理的数据和/或由其执行的指令的计算机可读介质212。处理器210启用数据的处理和指令的执行。这些数据和指令可被存储在计算机可读介质212上，并且例如可以启用计算设备200的各组件之间的通信。这些数据和指令可包括操作系统214和软件定义无线电驱动程序216。SDR驱动程序216可包括执行通常在硬件实现的无线电中完成的许多功能的数据和指令。驱动程序216所执行的功能可补充前端无线电硬件202的功能，以使所有所需功能可以由硬件和软件的组合来执行。

前端无线电硬件202可以是执行任何功能组合的任何合适的无线电硬件。这些功能可包括调制(即，将数字信号混合到高频发射信号中)、滤波(即，从接收到的信号中解析出数据)、模数或数模转换、信号生成(即，发射数据)等。前端202可被实现成执行必须在硬件级执行的最小所需功能，其余功能由SDR驱动程序216实现。本功能不限于与以任何特定方式来决定硬件和软件的责任的系统一起使用。前端202可包括天线、跨宽无线电频谱的可编程射频波形发生器/解码器、快速模数转换器阵列、和/或将模拟数据转换成计算机可处理字节和进行反向转换的串行化器/解串行化器。还可以采用一组可调节模拟滤波器以符合强制频谱模板。这些硬件组件仅仅是说明性的，因为本发明不限于在具有任何特定硬件的系统上使用。

SDR驱动程序216除执行无线电功能之外，可以向前端202的可调节电路发送控制指令以根据特定无线协议来定制前端202的硬件。

应当理解，本发明的一个实施例针对与具有可由控制指令根据无线协议来编程以生成和/或接收信号的可编程电路(例如，前端202和SDR驱动程序216)的计算设备一起使用。同样，该可编程电路可以采取任何合适的形式，并且包括直接可编程电路(例如，可编程处理器)和与直接可编程电路进行交互以根据无线协议来启用通信的电路的任何集合。

应当理解，此处描述的本发明的各实施例不限于用图4所示类型的计算设备来实施，并且本发明的各实施例可用任何合适的计算设备来实施。前端202和适配器204-208可被实现为任何合适的硬件、软件或其组合，并且可被实现为单个单元或多个单元。类似地，计算机可读介质212可被实现为用于存储供处理设备访问的数据和指令的任何介质或介质组合。

至此描述了本发明的至少一个实施例的若干方面，可以理解，本领域的技术人员可容易地想到各种更改、修改和改进。

这样的更改、修改和改进旨在是本发明的一部分，且旨在处于本发明的精神和范围内。从而，上述描述和附图仅用作示例。

可以用多种方式中的任一种来实现本发明的上述实施例。例如，可使用硬件、软件或其组合来实现各实施例。当使用软件实现时，该软件代码可在无论是在单个计算机中提供的还是在多个计算机之间分布的任何合适的处理器或处理器的集合上执行。

此外，应当理解，计算机可以用多种形式中的任一种来具体化，如机架式计算机、台式计算机、膝上型计算机、或图形输入板计算机。另外，计算机可以具体化在通常不被认为是计算机但具有合适的处理能力的设备中，包括个人数字助理(PDA)、智能电话、或任何其它合适的便携式或固定电子设备。

同样，计算机可以具有一个或多个输入和输出设备。这些设备主要可被用来呈现用户界面。可被用来提供用户界面的输出设备的示例包括用于可视地呈现输出的打印机或显示屏和用于可听地呈现输出的扬声器或其它声音生成设备。可被用于用户界面的输入设备的示例包括键盘和诸如鼠标、触摸板和数字化输入板等定点设备。作为另一示例，计算机可以通过语音识别或以其它可听格式来接收输入信息。

这些计算机可以通过任何合适形式的一个或多个网络来互连，包括作为局域网或广域网，如企业网络或因特网。这些网络可以基于任何合适的技术并可以根据任何合适的协议来操作，并且可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。

而且，此处略述的各种方法或过程可被编码为可在采用各种操作系统或平台中任何一种的一个或多个处理器上执行的软件。此外，这样的软件可使用多种合适的程序设计语言和/或常规程序设计或脚本工具中的任何一种来编写，而且它们还可被编译为可执行机器语言代码或在框架或虚拟机上执行的中间代码。

就此，本发明可被具体化为用一个或多个程序编码的一个或多个计算机可读介质(例如，计算机存储器、一个或多个软盘、紧致盘、光盘、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其它半导体器件中的电路配置等)，当这些程序在一个或多个计算机或其它处理器上执行时，它们执行实现本发明的上述各个实施例的方法。这一个或多个计算机可读介质可以是便携的，使得其上存储的一个或多个程序可被加载到一个或多个不同的计算机或其它处理器上以便实现本发明上述的各个方面。

此处以一般的意义使用术语“程序”或“软件”来指可被用来对计算机或其它处理器编程以实现本发明上述的各个方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集。另外，应当理解，根据本实施例的一个方面，当被执行时实现本发明的方法的一个或多个计算机程序不必驻留在单个计算机或处理器上，而是可以按模块化的方式分布在多个不同的计算机或处理器之间以实现本发明的各方面。

计算机可执行指令可以具有可由一个或多个计算机或其它设备执行的各种形式，诸如程序模块。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，程序模块的功能可以按需在各个实施例中进行组合或分布。

而且，数据结构能以任何合适的形式存储在计算机可读介质上。为简化说明，数据结构可被示为具有通过该数据结构中的位置而相关的字段。这些关系同样可以通过对具有传达各字段之间的关系的、计算机可读介质中的位置的各字段分配存储来得到。然而，可以使用任何合适的机制来在数据结构的各字段中的信息之间建立关系，包括通过使用指针、标签、或在数据元素之间建立关系的其它机制。

本发明的各个方面可单独、组合或以未在前述实施例中特别讨论的各种安排来使用，从而并不将其应用限于前述描述中所述或附图中所示的组件的细节和安排。例如，可使用任何方式将一个实施例中描述的各方面与其它实施例中描述的各方面组合。

同样，本发明可被具体化为已经提供了其示例的方法。作为该方法的一部分所执行的动作可以用任何合适的方式来排序。因此，可以构建各个实施例，其中各动作以与所示的次序所不同的次序执行，并且其中可包括同时执行某些动作，即使这些动作在各说明性实施例中被示为顺序动作。

在权利要求书中使用诸如“第一”、“第二“、“第三”等序数词来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素较之另一个权利要求元素的优先级、先后次序或顺序、或者方法的各动作执行的时间顺序，而仅用作将具有某一名字的一个权利要求元素与(若不是使用序数词则)具有同一名字的另一元素区分开的标签以区分各权利要求元素。

同样，此处所使用的短语和术语是出于描述的目的而不应被认为是限制。此处对“包括”、“包含”、或“具有”、“含有”、“涉及”及其变型的使用旨在包括其后所列的项目及其等效物以及其它项目。

Claims (20)

1.一种用于接入频谱的方法，所述方法包括：

a)发送接入频谱的请求；

b)接收接入频谱的提议，所述接入是基于一个或多个约束的；以及

c)接受、拒绝所述提议或对所述提议进行还价。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法至少部分地用软件定义无线电执行。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个约束包括准许的频谱使用时间的长度和可接受的频谱干扰量中的至少一个。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于准许的频谱使用时间的长度来接入所述频谱需要交换报酬。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发送接入频谱的请求包括发送至少一个参数。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个参数包括以下各项中的至少一个：所需带宽；优选频带组；以及所需模板属性。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一个参数包括以下各项中的至少一个：对基于激励的拍卖的请求，其中附加参数包括使用时间和使用持续时间中的至少一个；以及对基于干扰的拍卖的请求，其中附加参数包括位置和可接受的频谱干扰量中的至少一个。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发送接入频谱的请求和接收接入频谱的提议包括首先接收接入频谱的投标提议的广播。

9.一种具有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令在被执行时适用于执行如权利要求1所述的方法。

10.一种用于提供对频谱的接入的方法，所述方法包括：

a)从用户接收接入频谱的请求；

b)确定要提议的合适频谱；

c)向频谱提供者发送拍卖投标；

d)从所述频谱提供者接收接入频谱的提议，所述接入是基于一个或多个约束的；

e)向所述用户发送所述提议；以及

f)从所述用户接收接受、拒绝、或还价。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，向频谱提供者发送拍卖投标包括发送后续拍卖投标。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，向频谱提供者发送拍卖投标包括向多个频谱提供者发送所述拍卖投标。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述一个或多个约束包括准许的频谱使用时间的长度和可接受的频谱干扰量中的至少一个。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，基于准许的频谱使用时间的长度来接入所述频谱需要交换报酬。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括在所请求的频带上接收分组并确定干扰量。

16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个参数包括以下各项中的至少一个：所需带宽；优选频带组；以及所需模板属性。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述至少一个参数包括以下各项中的至少一个：对基于激励的拍卖的请求，其中附加参数包括使用时间和使用持续时间中的至少一个；以及对基于干扰的拍卖的请求，其中附加参数包括位置和可接受的频谱干扰量中的至少一个。

18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，从用户接收接入频谱的请求包括首先发送接入频谱的投标提议的广播。

19.一种用于操作无线计算设备的装置，所述装置包括：

可被配置成发送接入频谱的请求的第一电路；

可被配置成接收接入频谱的提议的第二电路，所述接入是基于一个或多个约束的；以及

可被配置成处理接受、拒绝或还价的处理器。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括可用于在所述频谱内发射和接收信号的软件定义无线电，并且其中所述处理器被配置成在所述一个或多个约束内操作。

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