CN101990289A - 发送功率分配方法、通信装置以及程序 - Google Patents

Abstract

本发明公开了发送功率分配方法、通信装置以及程序。提供了一种用于在能够与次级使用节点通信的节点中向第二通信服务分配发送功率的方法，该第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用，所述方法包括以下步骤：当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于两个或更多个第二通信服务而言可接受的干扰功率；根据第一规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率的发送功率；根据第二规则类似地分布发送功率；基于根据第一规则来分布的发送功率以及根据第二规则来分布的发送功率，来选择第一规则和第二规则中的一个；以及将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给两个或更多个第二通信服务。

Description

发送功率分配方法、通信装置以及程序

技术领域

本发明涉及发送功率分配方法、通信装置以及程序。

背景技术

近来，关于用于根据频谱的使用状况、对被指定(assign)用于初级使用(primary usage)的频谱进行次级使用(secondary usage)以提供次级(secondary)通信服务，已发生了讨论。例如，在IEEE802.22工作组中已研究了用于使得美国数字TV广播的频谱中所包含的未使用信道(TV白色频段(TV white spaces))能够对于无线电通信而言可用的标准规范(参考″IEEE802.22 WG on WRANs″，[在线]，[2009年1月5日检索]，因特网<URL：http://www.ieee802.org/22/>)。

此外，根据2008年11月的来自FCC(联邦通信委员会)的报告，讨论是针对通过使用满足某条件并且已收到授权的通信装置来准许对TV白色频段的次级使用的。FCC的报告接受了在TV白色频段的次级使用的标准化方面作为先驱性工作的上述IEEE802.22的标准规范，并且还包括了IEEE中新研究组的行动。例如，技术上来说，因为需要利用现有技术来以-114[dBm](例如，当NF(噪声系数(Noise Figure))是11[dB]时，SNR大约为-19[dB])水平执行信号检测，所以诸如地理位置数据库访问之类的辅助功能被预期为必要的(参考″SECOND REPORT AND ORDERAND MEMORANDUM OPINION AND ORDER″，[在线]，[2009年7月10日检索]，因特网<URL：http://hraunfoss.fcc.gov/edocs public/attachmatch/FCC-08-260A1.pdf>)。此外，FCC正在探索开放作为5GHz频带的一部分的250MHz频带，以作为用于次级使用的新信道。

此外，在EU中，根据长期的战略，如下行动正在进行：计划通用地分配被称为CPC(认知导频信道(Cognitive Pilot Channel))的专用控制信道，以用于进行DSA(动态频谱接入)。CPC的分配被结合在2011年的ITU(国际电信联盟)-WP11的议程中。对于进行DSA的次级使用系统的技术研究也正在在IEEE SCC(标准协调委员会)41中前进。

在这样的背景中，关于在将广播系统、卫星通信系统、移动通信系统等假设为初级系统的情况下对频谱的次级使用，近来已发布了几个研究报告。例如，Alan Bok等人的″Cognitive Radio System using IEEE802.11a overUHF TVWS″，Motorola，Oct 2008建议了在利用与UHF(超高频)的TV白色频段有关的IEEE802.22标准来操作无线电系统的情况下的系统体系结构。此外，D.Gueny等人的″Geo-location database technique for incumbentprotection in the TV White space″，DySPAN，Oct 2008也希望使用TV白色频段并且建议了如下的形式：该形式使用初级系统的服务区的位置信息作为外部信息。

在对频谱的次级使用的场合，执行没有降低初级系统的通信质量的操作对于次级使用的部分上的系统(次级系统)而言一般是必要的。因此，当在次级系统中发送无线电信号时，希望控制其发送功率(transmissionpower)，从而避免对初级系统的节点的干扰。

关于这样的对发送功率的控制，在由Alan Bok等人或D.Gueny等人建议的对TV白色频段的次级使用的情况下，可预先确认的是用于次级使用的信道根本不被使用，并且因此在很多情况下可以确定处于最大电平的发送功率可被使用。另一方面，H.Fujii和H.Yoshino(NTT docomo)，″Spectrum sharing by adaptive transmit power control for low priority systemand its achievable capacity″，CrownCom，May 2008建议了通过自适应地控制低优先级系统中的发送功率来保护高优先级系统的节点的技术。

此外，Inage等人的″Spectrum Sharing Based on Capacity ConservationRatio of Primary User″，IEICE Technical Report SR2009，May 2009建议了如下的技术：当诸如移动通信系统之类的系统(其中终端的接收环境由于衰落等而根据位置来变化)是初级系统时，该技术采用初级系统中次级使用前后之间的容量比(容量保持比率)作为保护准则，并且进行用于满足容量保持比率的发送功率控制。

发明内容

为了充分有效地使用有限的频谱，实现对其中未提供与初级使用有关的通信服务(在下文中被称为第一通信服务)的区域中的白色频段的次级使用是不够的。一个原因是对白色频段的次级使用是对于特定区域中的中长期内明显可用的频谱的使用，并且使用的实际机会限于其中仅有第一通信服务的小数目用户的区域。此外，例如，至于对美国TV白色频段的次级使用，被预测的是部分频谱被拍卖并且剩余给次级使用的频谱是小的。

给定这样的情形后，例如，一个可能的途径是在第一通信服务的协调者(coordinator)(例如基站)的许可之下，进行对第一通信服务的服务区内的频谱的次级使用。另一个可能的途径是在信号接收状况由于遮蔽(屏蔽)、衰落等而相对不合适的、第一通信服务的服务区的内部或外围部分中，进行对于不适用于第一通信服务的频谱的次级使用。在这样的次级使用的情况下，预期初级系统的节点(在下文中被称为初级使用节点)和次级系统的节点(在下文中被称为次级使用节点)位于距彼此更靠近的位置。因此，以增强的适应性来抑制干扰的发送功率控制机制是所希望的。例如，因为Inage等人所教导的技术以恒定的速率在一个小区中减小初级系统的全部容量、并且将减小的量分配给次级系统，所以仍有如下的可能性：由于附近的次级使用节点的干扰，在一个初级使用节点中局部地接收无线电信号(初级信号)变得困难。

鉴于以上所述的，希望提供能够将对初级系统的干扰降低到落在可接受范围内、同时通过对频谱的次级使用来保持通信的机会的新颖且改进的发送功率分配方法、通信装置和程序。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于在能够与次级使用节点通信的节点中的、向第二通信服务分配发送功率的方法，该第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用，该次级使用节点发送第二通信服务的无线电信号，所述方法包括以下步骤：当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于两个或更多个第二通信服务而言可接受的干扰功率；根据第一规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率的发送功率；根据第二规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率的发送功率；基于根据第一规则来分布的发送功率以及根据第二规则来分布的发送功率，来选择第一规则和第二规则中的一个；以及将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给两个或更多个第二通信服务。

在此配置中，当两个或更多个第二通信服务被操作时，对于第二通信服务而言可接受的干扰功率被确定，并且然后适当的规则从用于分布取决于干扰功率的发送功率的第一和第二规则中被自适应地选择。然后，通过根据所选择的规则来分布可接受的干扰功率而获得的发送功率被分别分配给两个或更多个第二通信服务。

第一规则可以是用于在第二通信服务之中均等地分布发送功率的规则，并且第二规则可以是用于根据与每个第二通信服务相对应的每个次级使用节点和被第二通信服务干扰的节点之间的距离、而在第二通信服务之中分布发送功率的规则。

选择第一规则和第二规则中的一个的步骤可包括将基于根据第一规则来分布的发送功率而计算的总容量与基于根据第二规则来分布的发送功率而计算的总容量作比较，并且选择具有更大总容量的规则。

在根据第一规则或第二规则来分布的发送功率当中，可以仅基于与具有高优先级的第二通信服务相对应的发送功率来计算总容量。

选择第一规则和第二规则中的一个的步骤可包括将基于根据第一规则来分布的发送功率能够建立的第二通信服务的链路的数目与基于根据第二规则来分布的发送功率能够建立的第二通信服务的链路的数目作比较，并且选择具有更大的链路数目的规则。

可基于第一通信服务中要求的无线电信号的质量、第一通信服务中的干扰电平或噪声电平、以及和与每个第二通信服务相对应的每个次级使用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定取决于干扰功率的发送功率。

根据本发明的另一实施例，提供了一种通信装置，该通信装置包括：通信单元，该通信单元能够与次级使用节点通信，该次级使用节点发送第二通信服务的无线电信号，该第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用；以及控制单元，该控制单元向每个第二通信服务分配发送功率，其中控制单元当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于两个或更多个第二通信服务而言可接受的干扰功率，根据第一规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率的发送功率，根据第二规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率的发送功率，基于根据第一规则来分布的发送功率以及根据第二规则来分布的发送功率，来选择第一规则和第二规则中的一个，并且将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给两个或更多个第二通信服务。

根据本发明的另一实施例，提供了一种使计算机作为控制单元的程序，该计算机控制通信装置，该通信装置包括通信单元，该通信单元能够与次级使用节点通信，该次级使用节点发送第二通信服务的无线电信号，该第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用，其中控制单元向每个第二通信服务分配发送功率，并且控制单元执行包括以下各项的处理：当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于两个或更多个第二通信服务而言可接受的干扰功率；根据第一规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率的发送功率；根据第二规则而在两个或更多个第二通信服务之中分布取决于干扰功率的发送功率；基于根据第一规则来分布的发送功率以及根据第二规则来分布的发送功率，来选择第一规则和第二规则中的一个；以及将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给两个或更多个第二通信服务。

根据上述的本发明的实施例，可以提供能够将对初级系统的干扰减小到落在可接受的范围内、同时保持对频谱的次级使用的通信机会的发送功率分配方法、通信装置以及程序。

附图说明

图1A是示出初级使用节点接收因对频谱的次级使用而引起的干扰的第一示例的示图。

图1B是示出初级使用节点接收因对频谱的次级使用而引起的干扰的第二示例的示图。

图2A是描述取决于通信方案和信道方向的干扰的作用的第一示图。

图2B是描述取决于通信方案和信道方向的干扰的作用的第二示图。

图2C是描述取决于通信方案和信道方向的干扰的作用的第三示图。

图2D是描述取决于通信方案和信道方向的干扰的作用的第四示图。

图3A是描述第二通信服务之间的干扰的第一示图。

图3B是描述第二通信服务之间的干扰的第二示图。

图4是描述根据第一实施例的通信系统的概述的说明性视图。

图5是示出根据第一实施例的管理节点的逻辑配置的示例的框图。

图6是示出根据第一实施例的发送功率确定处理的流程的示例的流程图。

图7是示出根据第一实施例的发送功率分布处理的流程的示例的流程图。

图8是示出根据第一实施例的终端装置的逻辑配置的示例的框图。

图9是示出根据第一实施例的终端装置中的发送功率控制处理的流程的示例的流程图。

图10是描述根据第二实施例的通信系统的概述的说明性视图。

图11是示出根据第二实施例的管理节点的逻辑配置的示例的框图。

图12是示出根据第二实施例的终端装置的逻辑配置的示例的框图。

图13是示出根据第二实施例的发送功率确定处理的流程的示例的流程图。

图14是描述对TV频带的应用的说明性视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有实质相同的功能和结构的结构元素被标示以相同的标号，并且对这些结构元素的重复说明被省略。

在下文中将以下面的顺序来描述本发明的优选实施例。

1.根据第一实施例的干扰控制模型

1-1.因对频谱的次级使用而引起的干扰的示例

1-2.对干扰控制模型的描述

1-3.用于次级使用的信道的比较

1-4.对第二通信服务之间的干扰的研究

1-5.第二通信服务之中的发送功率的分布

1-6.术语“次级使用”的范围

2.第一实施例

2-1.对通信系统的概述

2-2.管理节点的示例性配置

2-3.终端装置的示例性配置

2-4.对第一实施例的总结

2-5.可替代的示例

3.第二实施例

3-1.对通信系统的概述

3-2.管理节点的示例性配置

3-3.终端装置的示例性配置

3-4.对第二实施例的总结

4.对TV频带的应用

<1.根据第一实施例的干扰控制模型>

[1-1.因对频谱的次级使用而引起的干扰的示例]

首先，参考图1A和图1B简要地描述初级使用节点接收因为对频谱的次级使用而引起的干扰的情况。图1A和图1B是分别示出如下示例的示图：在该示例中，初级系统中包括的任何初级使用节点都接收因对频谱的次级使用而引起的干扰。

参考图1A，初级使用节点Pn₁和Pn₂位于第一通信服务的小区10内。初级使用节点Pn₁是向位于小区10内的终端装置(也被称作UE：用户设备)提供第一通信服务的基站(PBS：初级基站)。第一通信服务可以是给定的通信服务，包括数字TV广播服务、卫星通信服务、移动通信服务等。另一方面，初级使用节点Pn₂是被提供以第一通信服务的终端装置(PUE：初级用户设备)。图1A中的初级使用节点Pn₁、初级使用节点Pn₂和其他初级使用节点通过使用被指定给第一通信服务的频谱来发送和接收无线电信号，从而建立初级系统。

图1A还示出了位于小区10内的多个次级使用节点Sn₁、Sn₂、Sn₃和Sn₄。这些次级使用节点通过根据预定频谱策略使用被指定给第一通信服务的频谱的一部分或全部(即通过进行对频谱的次级使用)、来操作第二通信服务，从而建立次级系统。例如，第二通信服务可以是与诸如IEEE802.11a/b/g/n/s、Zigbee或WiMedia之类的任意无线电通信协议相符合地实现的无线电通信服务。在单个小区中可建立多个次级系统，并且在图1A的示例中，在小区10内的区域12a、区域12b和区域12c中建立了不同的次级系统。注意，虽然为了说明的清晰而分开描述了初级使用节点和次级使用节点，但是初级使用节点的一部分可作为次级使用节点而操作。

当在如图1A所示的第一通信服务的小区10内操作第二通信服务时，存在如下的可能性：针对第二通信服务而发送的无线电信号干扰了第一通信服务。图1A的示例示出了如下的可能性：从次级使用节点Sn₁、Sn₂和Sn₃发送的无线电信号干扰了从初级使用节点Pn₂向初级使用节点Pn₁发送的上行链路信号。在此情况下，存在如下的可能性：初级使用节点Pn₁未能正常接收到上行链路信号，或者即使它接收到该信号，也未能获得所希望的服务质量。

在图1B中，正像图1A那样，初级使用节点Pn₁和Pn₂位于第一通信服务的小区10内，并且充当基站的初级使用节点Pn₁向充当终端装置的初级使用节点Pn₂提供第一通信服务。此外，在第一通信服务的小区10内示出了次级使用节点Sn₁、Sn₂、Sn₃和Sn₄。图1B的示例示出了如下的可能性：从次级使用节点Sn₁、Sn₂、Sn₃和Sn₄发送的无线电信号干扰了从初级使用节点Pn₁向初级使用节点Pn₂发送的下行链路信号。在此情况下，存在如下的可能性：初级使用节点Pn₂未能正常接收到下行链路信号，或者即使它接收到该信号，也未能获得所希望的服务质量。

用于防止对频谱的次级使用所引起的这种干扰并且避免诸如第一通信服务上的通信质量的降低之类的不利作用的一个解决办法是减小用于从次级使用节点发送无线电信号的发送功率。另一方面，发送功率的减小导致了第二通信服务的容量的减少以及通信质量的降低。因此，在不引起对第一通信服务的干扰的范围内，尽可能多地增大用于第二通信服务的发送功率是有效的。因此，在下文中描述由于对频谱的次级使用而引起的对第一通信服务的干扰与次级使用节点中使用的发送功率之间的关系。

[1-2.对干扰控制模型的描述]

把注意力集中在由于次级使用而给出干扰的部分上的次级使用节点与接收干扰的部分上的初级使用节点(在下文中被称为被干扰节点)之间的一对一关系上，为了使干扰在被干扰节点中被接受，满足下面的关系表达式(1)是必要的。注意，例如，被干扰节点可与图1A中的初级使用节点Pn₁或图1B中的初级使用节点Pn₂相对应。

表达式(1)

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{required}}\&le;\frac{P_{\mathrm{rx}\_\mathrm{primary},\mathrm{primary}}}{P_{\mathrm{rx}\_\mathrm{primary},\sec \mathrm{ondary}}+N_{\mathrm{primary}}}$

在以上的表达式中，SINR_required指示被干扰节点中要求的最小SINR(信干噪比)。例如，SINR_required可以是被干扰节点的最小接收灵敏度、根据QoS(服务质量)而给出的最小SINR等。此外，P_{rx_primary，primary}指示第一通信服务中要求的无线电信号的接收电平，并且P_{rx_primary，secondary}指示被干扰节点中的从次级使用节点发送的无线电信号的接收电平。此外，N_primary指示可应用于被干扰节点的干扰或噪声电平(包括干扰电平和噪声电平中的一个或两个)。

此外，如下面的关系表达式(2)和(3)中所示出的，通过无线电信号的发送功率以及路径损耗来表示无线电信号的接收电平。

表达式(2)

P_{rx_primary，secondary}＝P_{tx_secondary}/L_{path_tx_secondary}

表达式(3)

P_{rx_primary，primary}＝P_{tx_primary}/L_{path_tx_primary}

在以上的表达式中，P_{tx_secondary}指示次级使用节点中无线电信号的发送功率，并且L_{path_tx_secondary}指示从次级使用节点到被干扰节点的通信路径上的路径损耗。此外，P_{tx_primary}指示第一通信服务中无线电信号的发送功率，并且L_{path_tx_primary}指示第一通信服务中无线电信号的通信路径上的路径损耗。因此，以上的关系表达式(1)变形成下面的表达式。

表达式(4)

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{required}}\&le;\frac{P_{\mathrm{rx}\_\mathrm{primary},\mathrm{primary}}}{P_{\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary}}/L_{\mathrm{path}\_\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary}}+N_{\mathrm{primary}}}$

注意，例如，利用Boltzmann常数k＝1.38×10^-23[J/K]、绝对温度T[K]、噪声系数NF以及带宽BW[Hz]，可通过下面的表达式来计算表达式(1)和表达式(4)中所包括的干扰或噪声电平N_primary。

表达式(5)

$N_{\mathrm{primary}}=I_{\mathrm{primary}}+{10}^{{10\log }_{10}\left(\mathrm{kT}\right)+\mathrm{NF}+10{\log }_{10}\left(\mathrm{BW}\right)}$

在以上的表达式中，I_primary可包括第一通信服务中的小区间的干扰，在毫微微蜂窝基站(femtocell)、小小区(small cell)或中继节点被宏小区(macrocell)覆盖的异构环境(heterogeneous environment)中的小区内的干扰，带外辐射所引起的干扰，等等。此外，例如，无线电信号的通信路径上的路径损耗通常取决于两个节点之间的距离d，并且它可通过下面的表达式来计算。

表达式(6)

$L_{\mathrm{path}}\left(d\right)={10}^{\frac{-10-{\log }_{10}{\left(\frac{\mathrm{\&lambda;}}{{4\mathrm{\&pi;d}}_o}\right)}^2+10n{\log }_{10}\left(\frac{d}{d_0}\right)}{10}}$

在以上的表达式中，d₀指示参考距离，λ指示载波频率的波长，并且n指示传播常数。

关系表达式(4)进一步变形成下面的表达式。

表达式(7)

$P_{\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary}}\&le;(\frac{P_{\mathrm{rx}\_\mathrm{primary},\mathrm{primary}}}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{required}}}-N_{\mathrm{primary}})\&CenterDot;L_{\mathrm{path}\_\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary}}$

如果次级使用节点的发送功率被控制从而满足关系表达式(7)，则至少就次级使用节点与被干扰节点之间的一对一关系而言，在被干扰节点中可接受干扰。此外，当存在多个次级使用节点时，如果充当干扰源的次级使用节点的总数为n，则需要满足下面的关系表达式。

表达式(8)

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}(P_{\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary},i}/L_{\mathrm{path}\_\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary},i})\&le;\frac{P_{\mathrm{rx}\_\mathrm{primary},\mathrm{primary}}}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{required}}}-N_{\mathrm{primary}}$

因此，在第二通信服务中也应当获得最大的可能的容量或最高的可能的通信质量的假设之下，总体上对于第二通信服务而言可接受的干扰功率电平I_acceptable由下面的表达式给出。

表达式(9)

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}(P_{\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary},i}/L_{\mathrm{path}\_\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary},i})=\frac{P_{\mathrm{rx}\_\mathrm{primary},\mathrm{primary}}}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{required}}}-N_{\mathrm{primary}}(=I_{\mathrm{arcceptable}})$

这里，因为表达式(9)的右手边部分中的参数以及路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的值是已知的，所以仅仅取决于干扰功率电平I_acceptable的发送功率P_{tx_secondary，i}变为要确定的参数。可以理解，表达式(9)是估计由次级系统引起的对初级系统的可接受的干扰功率的总和的估计公式。

具体地，对于进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用的某次级使用节点，希望以这样的方式来控制次级使用节点的发送功率：即发送功率总体上满足表达式(9)的方式。

[1-3.用于次级使用的信道的比较]

图2A到图2D是根据第一通信服务中所使用的通信方案和信道方向，来描述在次级使用的时候干扰的作用的示图。

图2A到图2D示出充当基站的初级使用节点Pn₁以及充当PUE的三个初级使用节点Pn₂、Pn₃和Pn₄。初级使用节点Pn₁、Pn₂、Pn₃和Pn₄在图2A和图2B的示例中通过使用OFDMA(正交频分多址)来建立初级系统。例如，在此情况下的初级系统可以是WiMAX(注册商标)系统、LTE(长期演进)系统、LTE-A(高级LTE)系统等。此外，初级使用节点Pn₁、Pn₂、Pn₃和Pn₄在图2C和图2D的示例中通过使用CDMA(码分多址)来建立初级系统。例如，在此情况下的初级系统可以是UMTS(通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System))、W-CDMA(宽带CDMA)等。

图2A到图2D还示出了次级使用节点Sn₁。次级使用节点Sn₁向位于区域12a中的另一次级使用节点发送用于第二通信服务的无线电信号(次级信号)并且从位于区域12a中的另一次级使用节点接收用于第二通信服务的无线电信号(次级信号)，这可能导致对初级使用节点Pn₁、Pn₂、Pn₃和Pn₄的干扰。干扰的影响范围取决于作为次级使用的对象的第一通信服务的通信方案和信道方向。

首先参考图2A，当在OFDMA系统的上行链路信道上进行次级使用时，仅在初级系统中从任何一个PUE到基站的上行链路信号上可能发生干扰。在图2A的示例中，来自次级使用节点Sn₁的次级信号干扰了从初级使用节点Pn₂到初级使用节点(基站)Pn₁的上行链路信号。在此情况下，来自其他PUE的上行链路信号不被次级信号影响，因为它们预先被分配给了不同的资源块(resource block)(或者不同的频隙或时隙)。

接下来参考图2B，当在OFDMA系统的下行链路信道上进行次级使用时，初级系统中从基站到各个PUE的下行链路信号上可能发生干扰。在图2B的示例中，来自次级使用节点Sn₁的次级信号干扰了从初级使用节点(基站)Pn₁到初级使用节点Pn₂、Pn₃和Pn₄的下行链路信号。这是因为下行链路信号(例如控制信道的信号)可通过使用共同的资源块等而被发送至多个PUE。

然后参考图2C，当在CDMA系统的上行链路信道上进行次级使用时，初级系统中从各个PUE到基站的上行链路信号上可能发生干扰。在图2C的示例中，来自次级使用节点Sn₁的次级信号干扰了从初级使用节点Pn₂、Pn₃和Pn₄到初级使用节点(基站)Pn₁的上行链路信号。因为初级信号通常通过使用被指定给各个PUE的扩频码(spread code)而被扩展到整个频带，并且在CDMA系统中被同时发送，所以次级信号可干扰来自多个PUE的初级信号。

此外参考图2D，当在CDMA系统的下行链路信道上进行次级使用时，初级系统中从基站到各个PUE的下行链路信号上可能发生干扰。在图2D的示例中，来自次级使用节点Sn₁的次级信号干扰了从初级使用节点(基站)Pn₁到初级使用节点Pn₂、Pn₃和Pn₄的下行链路信号。这是因为下行链路信号(例如控制信道的信号)可由多个PUE共同地接收，并且因为如在CDMA系统的上行链路信道中那样，初级信号被扩展到整个频带并被同时发送。

在使用用于次级使用的上述四种类型的信道的情况下的干扰的影响范围以及技术需求被总结于下面的表1中。

表1

参考表1，干扰的影响范围在如上所述的OFDMA系统的上行链路信道中是最小的。具体地，当进行对OFDMA系统的上行链路信道的次级使用时，仅在从一个UE(“a UE”)到基站的链路上可能发生干扰，而当进行对另一信道的次级使用时，与多个UE相关的链路上可能发生干扰。就功能需求而言，扩频码的检测对于CDMA系统中初级信号的感测来说是必要的，而仅仅UL(上行链路)或DL(下行链路)同步在OFDMA系统中是必要的，从而OFDMA系统可更加容易地被实现。此外，例如，在CDMA系统中最小接收灵敏度是-120dBm(在UMTS的情况下)，而在OFDMA系统中最小接收灵敏度是-90dBm(在WiMAX的情况下)，并且最小接收灵敏度较不易遭受OFDMA系统中的干扰。因此，在对频谱的次级使用的时候，希望进行对上行链路信道的频谱的次级使用，特别是在采用OFDMA方案的第一通信服务的频谱中。鉴于此，在本说明书中稍后描述的实施例是基于在OFDMA系统的上行链路信道上进行次级使用的假设的。然而，注意，本发明适用于OFDMA系统的下行链路信道或者使用了除OFDMA系统以外的通信系统的信道。

[1-4.对第二通信服务之间的干扰的研究]

以上描述了在第一通信服务上对频谱的次级使用所导致的干扰。在下文中，描述在存在多个第二通信服务的情况下的第二通信服务之间的干扰，其中上述多个第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用。

图3A和图3B是描述第二通信服务之间的干扰的示图。图3A示出在不同的邻近小区中分别操作第二通信服务的示例。另一方面，图3B示出在同一小区中操作两个第二通信服务的示例。

图3A示出作为位于小区10d内的基站的初级使用节点Pn_1d、以及作为位于小区10e内的基站的初级使用节点Pn_1e。此外，在小区10d内包括次级使用节点Sn_1a和Sn_2d以及次级使用节点Sn_2e。在小区10e内包括次级使用节点Sn_1e和Sn_2e以及次级使用节点Sn_2d。次级使用节点Sn_1d和Sn_2d操作区域12d内的第二通信服务。此外，次级使用节点Sn_1e和Sn_2e操作区域12e内的第二通信服务。

例如，当第一通信服务使用OFDMA方案时，通过邻近小区之间的干扰避免算法，不同的频率通常被指定为邻近小区之间使用的信道频率。在图3A的示例中，小区10d的上行链路信道频率是F1，并且小区10e的上行链路信道频率是F2。因此，当OFDMA方案的上行链路信道是次级使用的对象时，用于次级使用节点Sn_1d和Sn_2d之间的通信的频率是F1，并且用于次级使用节点Sn_1e和Sn_2e之间的通信的频率是F2。结果，虽然在图3A的示例中区域12d和区域12e彼此重叠，但是位于重叠部分的次级使用节点Sn_2d和Sn_2e所发送和接收的次级信号互相不干扰(或冲突)。

另一方面，图3B示出作为位于小区10d内的基站的初级使用节点Pn_1d。此外，在小区10d内包括次级使用节点Sn_1d和Sn_2d以及次级使用节点Sn_1f和Sn_2f。次级使用节点Sn_1d和Sn_2d操作区域12d内的第二通信服务。此外，次级使用节点Sn_1f和Sn_2f操作区域12f内的第二通信服务。在此情况下，用于次级使用节点Sn_1a和Sn_2d之间的通信的频率、以及用于次级使用节点Sn_1f和Sn_2f之间的通信的频率都是F1。结果，位于区域12d和区域12f彼此重叠的部分的次级使用节点Sn_2d和次级使用节点Sn_2f所发送和接收的次级信号可能互相干扰。

因此，被理解的是，例如，当通过进行对OFDMA系统的上行链路信道的次级使用来操作第二通信服务时，在指定给第一通信服务的频谱中，希望对至少在同一小区中的另一第二通信服务的存在给予考虑。

[1-5.第二通信服务之中的发送功率的分布]

当根据上述干扰控制模型确定了第二通信服务的可接受的干扰功率时，如果在同一小区中存在两个或更多个第二通信服务，则有必要根据这些第二通信服务之中的可接受的干扰功率来进一步分布发送功率。例如，在多个次级使用节点充当协调者并且开始对频谱的次级使用的情况下，控制它们的发送功率从而从各个协调者发送的信标(beacon)的发送功率总体上满足可接受的干扰功率是必要的。此外，还可在预订(subscribe)了第二通信服务的次级使用节点之中进一步分布发送功率。作为用于分布发送功率的方针(guideline)，三个规则、即均等型、非均等型和干扰裕量(interfering margin)减少型被建议。

(均等型)

均等型是将取决于可接受的干扰功率的发送功率均等地分配给两个或更多个第二通信服务的分布规则，其中可接受的干扰功率是根据上述干扰控制模型来确定的。在均等型分布规则中，在n个数目的第二通信服务之中分配给第i个(i＝1，...，n)第二通信服务的发送功率的值P_{tx_secondary，i}是从下面的表达式导出的。

表达式(10)

$P_{\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary},i}=1/K\&CenterDot;(\frac{P_{\mathrm{rx}\_\mathrm{primary},\mathrm{primary}}}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{required}}}-N_{\mathrm{primary}}),$

$K=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{1}{L_{\mathrm{path}\_\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary},i}}$

表达式(10)的右侧是将表达式(9)的右侧除以基于路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的因数K。这样的发送功率分布规则向各个第二通信服务的协调者均等地提供了通信的机会，并且从用户的角度来看，它作为服务是公平且明白的。然而，各个次级使用节点对初级使用节点的干扰电平是不均匀的。注意，在预订了第二通信服务的次级使用节点之中分布发送功率的情况下，用来确定因数K的n的值可以是预订了第二通信服务的次级使用节点的总数，而不是第二通信服务的总数。

(非均等型)

非均等型是将取决于可接受的干扰功率的发送功率非均等地分配给两个或更多个第二通信服务的分布规则，其中可接受的干扰功率是根据上述干扰控制模型来确定的。在非均等型分布规则中，发送功率的值P_{tx_secondary，i}取决于次级使用节点与被干扰节点之间的距离，并且是从下面的表达式来导出的。

表达式(11)

$P_{\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary},i}=1/n\&CenterDot;(\frac{P_{\mathrm{rx}\_\mathrm{primary},\mathrm{primary}}}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{required}}}-N_{\mathrm{primary}})\&CenterDot;L_{\mathrm{path}\_\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary},i}$

表达式(11)的右侧以每个次级使用节点的路径损耗相对于路径损耗的总和的比例，来将权重指派给通过将表达式(9)的右侧除以第二通信服务的总数n而获得的值。利用这样的发送功率分布规则，离被干扰节点更远的次级使用节点可得到更大的通信机会或通信距离。整个通信范围从而可被最大化。

(干扰裕量减少型)

干扰裕量减少型是如下的分布规则：该分布规则估计充当干扰源的次级使用节点的数目以便包括额外数(extra number)，从而进一步减少了对初级使用节点引起干扰的可能性(即提供了“干扰裕量”)。在干扰裕量减少型分布规则中，发送功率的值P_{tx_secondary，i}是从下面的表达式导出的。

表达式(12)

$P_{\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary},i}=(\frac{P_{\mathrm{rx}\_\mathrm{primary},\mathrm{primary}}}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{required}}}-N_{\mathrm{primary}})\&CenterDot;L_{\mathrm{path}\_\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary},i}/N_{\mathrm{estimation}}$

在表达式(12)中，N_estimation指示充当干扰源的次级使用节点的估计总数，该估计总数是包括额外数在内而被估计的。例如，可设置N_estimation的值，从而如果充当干扰源的次级使用节点的总数为10，则发送功率减少10[dB]，并且如果它为100，则发送功率减少20[dB]。

三个发送功率分布规则的特征被总结于下面的表2中。

表2

应当注意，分布发送功率的节点可根据先前在上述三个发送功率分布规则之中选择的一个规则，来分布发送功率。可替代地，分布发送功率的节点可通过自适应地选择因此使评价值最大化的规则，来分布发送功率，其中评价值例如对所有次级使用节点(或具有高优先级的次级使用节点)给出的容量的和、或者所建立的次级链路的总数。

[1-6.术语“次级使用”的范围]

在本说明书中，术语“次级使用”通常地意思是，如上所述地利用被指定给第一通信服务的频谱的一部分或全部、来对附加的或替代的通信服务(第二通信服务)进行使用。在与术语“次级使用”的意思有关的此语境中，第一通信服务和第二通信服务可以是不同类型的或相同类型的服务。不同类型的服务可从诸如数字TV广播服务、卫星通信服务、移动通信服务、无线LAN接入服务、P2P(对等点到对等点)连接服务等之类的服务中来选择。另一方面，例如，相同类型的服务可包含由通信运营商(carrier)提供的宏小区的服务与由用户或MVNO(移动虚拟网络运营商(Mobile Virtual Network Operator))运营的毫微微蜂窝基站的服务之间的关系。此外，例如，相同类型的服务可包含由根据WiMAX、LTE(长期演进)、LTE-A(高级LTE)等的通信服务的基站所提供的服务与由中继站(中继节点)提供用来覆盖频谱空洞(spectrum hole)的服务之间的关系。此外，第二通信服务可以是利用多个片段的频带的服务，上述多个片段的频带是利用频谱聚合技术来聚合的。此外，第二通信服务可以是由正常大小的基站的服务区内的、用于比正常大小的基站更小的服务区的小的或中等大小的基站、中继站或者毫微微蜂窝基站提供的辅助通信服务。本说明书中描述的每个实施例的主题适用于这样的次级使用的每一类型的模式。

在以上的叙述中，描述了所建议的干扰控制模型，并且顺序地描述了相关的技术考虑的要点。基于此，在下文中描述用于改进在对频谱的次级使用的场合的发送功率控制的能力并且抑制对初级系统的干扰的发送功率控制方法的两个实施例。

<2.第一实施例>

[2-1.对通信系统的概述]

图4是描述根据本发明的第一实施例的通信系统的概述的说明性视图。

图4示出操作第一通信服务的初级系统102、以及分别操作第二通信服务的次级系统202a和202b。初级系统102包括管理节点100和多个初级使用节点104。

管理节点100是具有如下作用的初级使用节点：管理对指定给第一通信服务的频谱的次级使用。虽然管理节点100在图4的示例中是基站，但是管理节点100不限于此。具体地，管理节点100可以是不同于基站的初级使用节点，或者它可以是通过有线或无线手段与基站连接的另一节点(例如数据服务器等)。在此实施例中，管理节点100可得到到数据库106的访问权，数据库106存储指示了初级系统102中包括的初级使用节点的位置的位置数据。

初级使用节点104是初级系统102中发送和接收用于第一通信服务的无线电信号的节点。如果初级使用节点104加入初级系统102，则指示其位置的位置数据被注册进数据库106。

数据库106通常被实现为地理位置数据库。在此实施例中，响应于来自管理节点100的请求，数据库106向管理节点100输出关于每个初级使用节点的位置数据。注意，数据库106可以是与管理节点100一体的，或者它可以是离开管理节点100的分离单元。

另一方面，次级系统202a包括终端装置200a和多个次级使用节点204a。类似地，次级系统202b包括终端装置200b和多个次级使用节点204b。

终端装置200a和200b是具有协调者(SSC：次级频谱协调者)的作用的次级使用节点，该协调者操作以开始对指定给第一通信服务的频谱的次级使用。具体地，终端装置200a和200b根据预定的频谱策略来确定次级使用的可用性，从管理节点100接收发送功率的分配，并且开始与次级使用节点204a或204b的第二通信服务。例如，终端装置200a和200b可作为用于认知无线电的引擎(CE：认知引擎)而操作。

次级使用节点204a和204b分别是次级系统202a和202b中分别发送和接收用于第二通信服务的无线电信号的节点。

在下面的描述中，当没有在终端装置200a和200b之间进行区别的特定需要时，它们通过消除附于标号上的字母而被统称为终端装置200。这同样应用于次级系统202a和202b(次级系统202)以及次级使用节点204a和204b(次级使用节点204)。

[2-2.管理节点的示例性配置]

(对功能块的描述)

图5是示出图4所示的管理节点100的逻辑配置的示例的框图。参考图5，管理节点100包括通信单元110、数据库输入/输出单元120、存储单元130和控制单元140。

通信单元110根据第一通信服务的给定通信方案，而通过使用通信接口来向初级使用节点104发送无线电信号并且从初级使用节点104接收无线电信号，通信接口可包括天线、RF电路、基带电路等。此外，通信单元110从终端装置200接收终端装置200的位置数据，并且将接收的位置数据输出至控制单元140，这在稍后进一步详细地描述。

数据库输入/输出单元120对从控制单元140到数据库106的访问进行居中调停(mediae)。具体地，响应于来自控制单元140的请求，数据库输入/输出单元120从数据库106获取指示初级使用节点104的位置的位置数据，并且向控制单元140输出获取的位置数据。此外，如果数据库输入/输出单元120通过通信单元110从新加入初级系统102的初级使用节点104接收了位置数据，则它将位置数据注册进数据库106。此外，数据库输入/输出单元120可响应于来自外部装置的查询而获取数据库106中存储的位置数据，并且输出获取的位置数据。

例如，存储单元130通过使用诸如硬盘或半导体存储器之类的记录介质，来存储要用于管理节点100的每个单元的操作的程序和数据。此外，在此实施例中，存储单元130根据上述干扰控制模型来存储对于发送功率的计算而言必要的各种参数。存储单元130中存储的参数可包括与第一通信服务中要求的无线电信号的质量有关的参数(例如，要求的无线电信号接收电平以及信干噪比)、以及与第一通信服务中的干扰或噪声电平有关的参数。注意，这些参数的值可被动态地更新。例如，可根据要提供给初级使用节点的应用的类型来动态地更新所要求的无线电信号质量的值。此外，例如，可借助通过通信单元110的感测，来动态地更新干扰或噪声电平的值。

例如，控制单元140通过使用诸如CPU(中央处理单元)之类的控制装置，来控制管理节点100的总体功能。此外，在此实施例中，当终端装置200进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用时，控制单元140根据上述干扰控制模型来确定用于第二通信服务的可接受的发送功率。稍后进一步详细地描述由控制单元140执行的发送功率确定处理。此外，当存在两个或更多个第二通信服务时，控制单元140向这两个或更多个第二通信服务分布所确定的发送功率。稍后进一步详细地描述由控制单元140执行的发送功率分布处理。控制单元140然后通过通信单元110向每个终端装置200通知确定的或分布的发送功率值。

(发送功率确定处理的流程)

图6是示出通过管理节点100的控制单元140来确定用于第二通信服务的可接受的发送功率的发送功率确定处理的流程的示例的流程图。

参考图6，控制单元140首先通过通信单元110从终端装置200接收终端装置200的位置数据(步骤S102)。在本说明书中，例如，位置数据可包括通过使用GPS功能来测量的纬度和经度的值，或者通过应用到达方向估计算法来测量的原点在给定控制点处的坐标值，等等。此外，从终端装置200，控制单元140可不仅接收终端装置200的位置数据，而且接收每个次级使用节点204的位置数据。

接下来，控制单元140通过数据库输入/输出单元120从数据库106获取初级使用节点的位置数据。此外，控制单元140从存储单元130获取必要的参数(步骤S 104)。注意，如在图2A所示的示例中那样、在OFDMA系统的上行链路信道上进行次级使用的情况下，被干扰节点仅是基站。在这样的情况下，控制单元140仅获取作为基站的管理节点100的位置数据，来作为初级使用节点的位置数据。此外，例如，步骤S 104中的必要参数与第一通信服务中要求的无线电信号的质量、第一通信服务中的干扰或噪声电平(或用于计算这些电平的参数)等相对应。

然后，控制单元140基于分别在步骤S102中接收的和在步骤S104中获取的位置数据和参数，来确定第二通信服务的可接受的干扰功率(步骤S106)。具体地，例如，控制单元140可根据上述干扰控制模型中的表达式(9)来确定第二通信服务的可接受的干扰功率。例如，第一通信服务中所要求的无线电信号的质量与表达式(9)中的项P_{rx-primary，primary}/SINR_required相对应。此外，干扰或噪声电平与表达式(9)中的项N_Primary相对应。此外，可通过使用从初级使用节点的位置数据和每个终端装置200的位置数据导出的距离d、而根据表达式(6)来计算表达式(9)中的路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的值。注意，例如，控制单元140可在步骤S102中从各个终端装置200接收每个路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的值，而不是通过位置数据来计算每个路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的值。路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的值可被计算为来自基站的下行链路信号的发送功率值与每个终端装置200中下行链路信号的接收电平之间的差。

然后，控制单元140确定是否有必要分布发送功率的值(步骤S108)。例如，在如图4所示由两个或更多个终端装置200进行次级使用的情况下，控制单元140确定有必要在这两个或更多个终端装置200之中分布发送功率的值。在此情况下，处理前进至步骤S110并且控制单元140执行发送功率分布处理(步骤S110)。另一方面，在仅有一个进行次级使用的终端装置200并且不必要分布发送功率的值的情况下，可跳过步骤S110。

在此之后，控制单元140通过通信单元110向每个终端装置200通知确定的或分布的发送功率的值(步骤S112)。注意，除了发送功率的值以外，控制单元140还可向每个终端装置200通知附加信息，例如当进行对频谱的次级使用时要由次级使用节点遵守的策略(例如，发送谱图(spectrum mask)、调制方法等)。在此之后，可在终端装置200与每个次级使用节点204之间开始第二通信服务。

(发送功率分布处理的流程)

图7是示出在存在两个或更多个终端装置200、即在同一小区中操作两个或更多个第二通信服务的情况下，由管理节点100的控制单元140进行的发送功率分布处理的流程的示例的流程图。

参考图7，控制单元140首先根据第一规则来分布取决于图6的步骤S106中所确定的可接受的干扰功率的发送功率(步骤S202)。接下来，控制单元140根据第二规则来分布与步骤S202中相同的取决于可接受的干扰功率的发送功率(步骤S204)。例如，第一规则和第二规则可分别是上述的均等型发送功率分布规则和非均等型发送功率分布规则。

然后，控制单元140通过预定的评价准则来评价根据第一规则来分布的发送功率以及根据第二规则来分布的发送功率(步骤S206)。例如，预定的评价准则可以是最后对所有终端装置200提供的总容量。在此情况下，可根据下面的表达式来评价总容量C。

表达式(13)

$C=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left({\log }_2(1+\frac{P_{\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary},i}}{N_i})\right)$

在以上的表达式中，P_{tx_secondary，i}指示分布给第i个终端装置200的发送功率，并且N_i指示第i个终端装置200的噪声电平。

此外，在表达式(13)中，从n个数目的终端装置200当中，控制单元140可仅仅对具有高优先级的终端装置200进行计数，以用于计算总容量。例如，可根据第二通信服务的类型、内容等来指定优先级。例如，高优先级可被指定给需要小的延迟的服务，如运动图片传送或网络游戏。此外，高优先级可被指定给设置了高的服务费的服务，从而确保一定的服务质量。然后，例如，优先级可与图6的步骤S102中的终端装置200的位置数据一起被接收。

此外，控制单元140可通过使用步骤S206中的被分布的发送功率，而不是通过如在表达式(13)中那样评价容量，来评价可建立的第二通信服务的链路的总数。在此情况下，控制单元140首先根据分布给各个终端装置200的发送功率来确定希望通信的每对次级使用节点是否可建立通信。然后，确定了通信可被建立的链路的数目被算作第二通信服务的链路的总数。

然后，控制单元140通过比较步骤S206中评价的容量或链路的总数，来确定第一规则和第二规则中的哪个是更适当的(步骤S208)。例如，当根据第一规则来分布的发送功率与根据第二规则来分布的发送功率相比可实现更大的容量时，控制单元140可确定第一规则是更适当的。此外，当根据第二规则来分布的发送功率与根据第一规则来分布的发送功率相比可实现更大的容量时，控制单元140可确定第二规则是更适当的。当确定第一规则更适当时，处理前进至步骤S210。另一方面，当确定第二规则更适当时，处理前进至步骤S212。

在步骤S210中，被确定为更适当的根据第一规则来分布的发送功率被分配给各个终端装置200(步骤S210)。另一方面，在步骤S212中，被确定为更适当的根据第二规则来分布的发送功率被分配给各个终端装置200(步骤S212)。在此之后，图7所示的发送功率分布处理结束。

注意，以上具体描述了如下的情况：在可建立的链路的数目或容量方面，评价可分别与均等型和非均等型相对应的第一规则和第二规则。然而，它不限于此，并且除均等型和非均等型之外的发送功率分布规则可被采用。此外，可评价三个或更多个发送功率分布规则。

[2-3.终端装置的示例性配置]

(对功能块的描述)

图8是示出图4所示的终端装置200的逻辑配置的示例的框图。参考图8，终端装置200包括第一通信单元210、第二通信单元220、存储单元230和控制单元240。在此实施例中，终端装置200可通过第一通信单元210与管理节点100通信，并且还可通过第二通信单元220发送和接收用于第二通信服务的无线电信号。

第一通信单元210根据给定的通信方案与管理节点100通信。例如，用于第一通信单元210与管理节点100之间的通信的信道可以是作为控制信道的认知导频信道(CPC)。例如，CPC可包括向内的(inbound)CPC或向外的(outbound)CPC，其中，在向内的CPC中，CPC信息被外插在现有通信系统(例如初级系统102)，向外的CPC是CPC信息被内插于其中的专用信道。

例如，第一通信单元210响应于用于开始对频谱的次级使用等的指令(用户的指令操作或来自另一节点的请求)，而向管理节点100发送指示它自己装置的位置的位置数据。在此之后，第一通信单元210从管理节点100接收根据上述技术确定的可接受的发送功率的值，并且输出该值至控制单元240。

第二通信单元220根据给定的通信方案来向次级使用节点204发送无线电信号并且从次级使用节点204接收无线电信号。例如，当终端装置200作为第二通信服务的协调者而操作时，第二通信单元220首先执行对第一通信服务的无线电信号的感测，并且实现上行链路信道的同步。然后，第二通信单元220通过使用被同步的上行链路信道，而以定期的方式向附近的次级使用节点204发送信标。在控制单元240的控制之下，由第二通信单元220使用的发送功率被限制在不对初级使用节点引起实质干扰的范围。

注意，当第一通信单元210与管理节点100之间的通信链路是无线电链路时，第一通信单元210和第二通信单元220可共享物理上同一的通信接口，该接口可包括天线、RF电路、基带电路等。第一通信单元210与管理节点100之间的通信链路在一些情况下被称作回程(backhaul)链路。

例如，存储单元230通过使用诸如硬盘或半导体存储器之类的记录介质，来存储要用于终端装置200的每个单元的操作的程序和数据。此外，在此实施例中，存储单元230存储用于第二通信服务的操作和发送功率的控制的各种参数。例如，存储单元230中存储的参数可包括它自己装置(以及根据需要预订了第二通信服务的其他次级使用节点)的位置数据、从管理节点100通知的可接受的发送功率、谱图、调制方法等。

例如，控制单元240通过使用诸如CPU之类的控制装置，来控制终端装置200的总体功能。例如，在此实施例中，控制单元240在从管理节点100通知的可接受的发送功率的范围内，控制用于第二通信单元220对无线电信号的发送的发送功率的值。

(发送功率控制处理的流程)

图9是示出终端装置200进行的发送功率控制处理的流程的示例的流程图。

参考图9，例如，检测到用于开始次级使用的指令后，第一通信单元210向管理节点100发送终端装置200的位置数据(步骤S302)。在此步骤中，不仅终端装置200的位置数据而且其他次级使用节点204的位置数据可被发送至管理节点100。

接下来，第一通信单元210从管理节点100接收根据上述干扰控制模型而确定的可接受的发送功率的值(步骤S304)。在此步骤中，例如，除可接受的发送功率以外，还可接收诸如发送谱图或调制方法之类的附加信息。

然后，控制单元240通过将第二通信单元220使用的发送功率控制在步骤S304中所接收的可接受的发送功率的范围之内，来开始第二通信服务(步骤S306)。注意，当开始第二通信服务时，控制单元240可使得从终端装置200发送到附近的次级使用节点的信标包括分配给第二通信服务的可接受的发送功率的值。预订了第二通信服务的其他次级使用节点从而也可调整它们的发送功率，以便不引起对初级使用节点的实质干扰。

[2-4.对第一实施例的总结]

以上参考图4到图9描述了本发明的第一实施例。在此实施例中，取决于根据上述干扰控制模型而确定的可接受的干扰功率，由作为可访问数据库106的初级使用节点的管理节点100来确定分配给第二通信服务的发送功率，其中第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用。然后，确定的发送功率被从管理节点100通知到终端装置200，终端装置200是充当第二通信服务的协调者的次级使用节点。终端装置200因此可进行对于要用于第二通信服务的发送功率的自适应控制，从而对初级系统102的干扰在可接受的电平内。

此外，根据上述干扰控制模型，发送功率被确定，从而对干扰节点的干扰处在这样的可接受的电平内，所述可接受的电平是基于第一通信服务中要求的无线电信号的质量、第一通信服务中的干扰或噪声电平、以及与一个或多个次级使用节点有关的通信路径上的路径损耗的。因而可以消除(或至少减小)如下的可能性：在某初级使用节点中局部地接收初级信号变得困难。

此外，可基于初级使用节点的位置和次级使用节点的位置来动态地计算上面提到的通信路径上的路径损耗。因此，即使当终端装置200的位置改变时，也可以以自适应的方式来确定发送功率，从而对干扰节点的干扰在可接受的电平内。

此外，根据实施例，在两个或更多个第二通信服务被操作的情况下，取决于可接受的干扰功率的发送功率根据第一规则与第二规则之间更适当的规则，而被分布在各个第二通信服务之中，其中所述可接受的干扰功率是根据上述干扰控制模型而确定的。例如，第一规则和第二规则可以是上述的均等型分布规则和非均等型分布规则。均等型分布规则可以以从用户的角度来看公平且明白的方式来分布通信的机会(容量、通信链路的数目等)。此外，因为更高的发送功率被分配给了离被干扰节点更远的次级使用节点，所以非均等型分布规则可分布发送功率以总体上使通信范围最大化。

此外，例如，第一规则与第二规则之间更适当的规则可以是如下的规则：利用该规则，通过使用所分配的发送功率而最后实现的总容量更大。在此情况下，可以最大化通过对频谱的次级使用而有效利用的容量。

此外，例如，第一规则与第二规则之间更适当的规则可以是如下的规则：利用该规则，与具有高优先级的第二通信服务相关的总容量在通过使用所分配的发送功率而最后实现的容量方面更大。在此情况下，可以选择性地通过对频谱的次级使用来增加容量，从而特定地满足每个应用的需求、由用户商定的QoS需求等。

此外，例如，第一规则与第二规则之间更适当的规则可以是如下的规则：利用该规则，可通过使用所分配的发送功率而最后建立的链路的数目是更大的。在此情况下，可以最大化可通过对频谱的次级使用而得到通信的机会的用户的数目。

注意，在此实施例中，描述了在第二通信服务开始的时候控制第二通信服务中所使用的发送功率的情况。然而，例如，图6、7和9所示的处理可在第二通信服务开始之后被执行，例如当次级使用节点被移动的时候或者当次级使用节点的数目被改变的时候。

此外，在此实施例中描述了如下的情况：在第一通信服务的上行链路信道上，即仅当第一通信服务的基站被考虑作为被干扰节点时，进行次级使用。然而，本发明适用于自然地存在多个被干扰节点的情况。

[2-5.可替代的示例]

在上述干扰控制模型中，用于第二通信服务的可接受的发送功率被确定，从而对初级使用节点之中的被干扰节点的干扰被抑制在可接受的电平内。另一方面，用于第二通信服务的发送功率也可在考虑次级使用节点中的通信质量的情况下被确定。

当一个次级使用节点被视作被干扰节点时，有必要满足下面的关系表达式(14)以便干扰被接受。

表达式(14)

${\mathrm{SINR}}_{i\_\mathrm{required}\_\sec \mathrm{ondary}}\&le;\frac{P_{i\_\mathrm{rx}\_\sec \mathrm{ondary},j\_\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary}}}{(I_{i,\mathrm{primary}}+I_{i,k(k\&NotEqual;i,k\&NotEqual;j)\_\mathrm{tx}\_\sec \mathrm{ondary}})+N_i}$

在以上的表达式中，SINR_{i_required_secondary}指示作为被干扰节点的第i个次级使用节点中所要求的最小SINR。例如，SINR_{i_required_secondary}可以是被干扰节点的最小接收灵敏度、根据QoS给出的最小SINR等。此外，P_{i_rx_secondary，j_tx_secondary}指示对于从第j个次级使用节点发送到第i个次级使用节点的、第二通信服务的无线电信号(次级信号)所要求的接收电平。此外，I_i，primary指示第一通信服务的无线电信号所引起的干扰电平，并且I_{i，k(k≠i，k≠j)_tx_secondary}指示来自不是第i个或第j个次级使用节点的其他次级使用节点(即它们与所希望的通信链路不相关)的次级信号所引起的干扰电平。此外，N_i指示适用于第i个次级使用节点的噪声电平。注意，可通过从与所希望的通信链路不相关的次级使用节点的发送功率的总和中减去关于次级使用节点的路径损耗的总和，来计算来自其他次级使用节点的次级信号所引起的干扰电平I_{i，k(k≠i，k≠j)_tx_secondary}。

因此，例如，根据上述第一实施例的管理节点100可以以这样的方式来分布发送功率：分配给每个终端装置200的发送功率在图6所示的步骤S110中的发送功率确定处理中满足以上表达式(14)。

<3.第二实施例>

在本发明的第一实施例中，分配给第二通信服务的发送功率是由可访问数据库的初级使用节点(管理节点)确定的，该数据库存储初级使用节点的位置数据。从进行次级使用的终端装置(UE)的角度来看，这是一种被动技术。另一方面，进行次级使用的终端装置可获取必要的参数，并且以主动的方式来确定用于第二通信服务的可接受的发送功率。在此节中，进行次级使用的终端装置主动地确定可接受的发送功率的情况被描述为本发明的第二实施例。

[3-1.对通信系统的概述]

图10是描述根据本发明的第二实施例的通信系统的概述的说明性视图。

图10示出操作第一通信服务的初级系统302、以及分别操作第二通信服务的次级系统402a和402b。初级系统302包括管理节点300和多个初级使用节点104。

管理节点300是具有如下作用的初级使用节点：管理对指定给第一通信服务的频谱的次级使用。虽然管理节点300在图10的示例中是基站，但是管理节点300不限于此。在此实施例中，管理节点300可得到对数据库106的访问权，数据库106存储指示了初级系统302中包括的初级使用节点的位置的位置数据。

另一方面，次级系统402a包括终端装置400a和多个次级使用节点204a。类似地，次级系统402b包括终端装置400b和多个次级使用节点204b。

终端装置400(400a和400b)是具有协调者(SSC)的作用的次级使用节点，该协调者操作以开始对指定给第一通信服务的频谱的次级使用。具体地，终端装置400根据预定的频谱策略来确定次级使用的可用性，通过从管理节点300获取必要的参数来确定可接受的发送功率，并且然后开始与次级使用节点204的第二通信服务。例如，终端装置400可作为用于认知无线电的引擎(CE)而操作。

[3-2.管理节点的示例性配置]

图11是示出图10所示的管理节点300的逻辑配置的示例的框图。参考图11，管理节点300包括通信单元310、数据库输入/输出单元120、存储单元130和控制单元340。

通信单元310根据第一通信服务的给定通信方案，而通过使用通信接口来向初级使用节点104发送无线电信号并且从初级使用节点104接收无线电信号，通信接口可包括天线、RF电路、基带电路等。此外，通信单元310向终端装置400发送数据库106中存储的初级使用节点104的位置数据、以及数据库106或存储单元130中存储的要用于发送功率的确定的参数。

例如，控制单元340通过使用诸如CPU之类的控制装置，来控制管理节点300的总体功能。此外，在此实施例中，控制单元340通过通信单元310(或另一回程链路)向终端装置400发送当终端装置400根据上述干扰控制模型来确定可接受的发送功率时要使用的上述位置数据和参数。例如，可通过使用诸如CPC之类的预定信道来以定期的方式发送位置数据和参数。可替代地，例如，可响应于来自终端装置400的发送请求而发送位置数据和参数。

[3-3.终端装置的示例性配置]

(对功能块的描述)

图12是示出图10所示的终端装置400的逻辑配置的示例的框图。参考图12，终端装置400包括第一通信单元410、第二通信单元220、存储单元430和控制单元440。

第一通信单元410根据给定的通信方案接收从管理节点300发送的、包含数据和参数的无线电信号。例如，用于第一通信单元410与管理节点300之间的通信的信道可以是作为控制信道的上述CPC。

具体地，例如，第一通信单元410响应于用于开始对频谱的次级使用的指令等，而试图从管理节点300接收要用于发送功率的确定的数据和参数。例如，要用于发送功率的确定的数据和参数包括被干扰节点的位置数据、第一通信服务中要求的无线电信号的质量、第一通信服务中的干扰或噪声电平等。此外，要用于发送功率的确定的数据可包括指示其他次级使用节点的位置的位置数据。如果第一通信单元410从管理节点300接收到数据和参数，则它将所接收的数据和参数输出至控制单元440。另一方面，如果出于诸如不合适的信号接收环境之类的一些原因，第一通信单元410未能接收到必要的数据和参数，则它提供通知给控制单元440。

例如，存储单元430通过使用诸如硬盘或半导体存储器之类的记录介质，来存储要用于终端装置400的每个单元的操作的程序和数据。此外，在此实施例中，存储单元430存储用于对发送功率的控制以及对发送功率的确定的各种参数，所述发送功率是用于第二通信服务的。例如，存储单元430中存储的参数可包括它自己装置(以及根据需要预订了第二通信服务的其他次级使用节点)的位置数据、通过第一通信单元410从管理节点300接收的参数等。

例如，控制单元440通过使用诸如CPU之类的控制装置，来控制终端装置400的总体功能。例如，在此实施例中，当进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用时，控制单元440依据可接受的干扰功率来确定用于第二通信服务的可接受的发送功率，所述可接受的干扰功率是根据上述干扰控制模型而确定的。如果控制单元440未能从管理节点300接收无线电信号并且因此不能获取初级使用节点的最新位置数据和必要的参数，则它通过将用于减少对初级使用节点导致干扰的可能性的裕量(margin)计算在内，来确定可接受的发送功率。稍后详细地描述发送功率确定处理。然后，控制单元440把要用于第二通信单元220对无线电信号的发送的发送功率的值控制为落在所确定的可接受的发送功率的范围内。

(发送功率确定处理的流程)

图13是示出控制单元440确定用于第二通信服务的可接受的发送功率的发送功率确定处理的流程的示例的流程图。

参考图13，控制单元440首先确定无线电信号是否通过第一通信单元410从管理节点300可接收(步骤S402)。如果来自管理节点300的无线电信号是可接收的，则处理前进至步骤S404。另一方面，如果来自管理节点300的无线电信号不是可接收的，则处理前进至步骤S408。

在步骤S404中，控制单元440获取通过第一通信单元410从管理节点300接收的、充当被干扰节点的初级使用节点的位置数据。此外，控制单元440以相同的方式获取从管理节点300接收的参数(步骤S404)。注意，如在图2A所示的示例中那样、在OFDMA系统的上行链路信道上进行次级使用的情况下，被干扰节点仅是基站。在这样的情况下，控制单元440仅获取作为基站的管理节点300的位置数据，来作为初级使用节点的位置数据。此外，例如，步骤S404中的必要参数与第一通信服务中要求的无线电信号的质量、第一通信服务中的干扰或噪声电平(或用于计算这些电平的参数)等相对应。

然后，控制单元440基于步骤S404中接收的位置数据和参数、根据第二通信服务的可接受的干扰功率来确定发送功率(步骤S406)。具体地，例如，控制单元440可依据第二通信服务的可接受的干扰功率来确定发送功率，所述可接受的干扰功率是根据上述干扰控制模型中的表达式(9)的。例如，第一通信服务中要求的无线电信号的质量与表达式(9)中的项P_{rx_primary，primary}/SINR_required相对应。此外，干扰或噪声电平与表达式(9)中的项N_Primary相对应。此外，可通过使用从初级使用节点的位置数据和终端装置400的位置数据导出的距离d、而根据表达式(6)来计算表达式(9)中的路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的值。注意，控制单元440可将路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的值计算为来自基站的下行链路信号的发送功率值与下行链路信号的接收电平之间的差，而不是通过位置数据来计算它。此外，当另一第二通信服务存在时，控制单元440可根据均等型的表达式(10)或非均等型的表达式(11)来分布发送功率。

另一方面，如果来自管理节点300的无线电信号不是可接收的，则在步骤S408中，控制单元440从存储单元430获取用于确定发送功率的位置数据和参数(步骤S408)。例如，控制单元440可在与管理节点300的通信变为可用时通过第一通信单元410接收被干扰节点的位置数据和必要的参数，并且将它们存储进存储单元430中以用于以后的使用。此外，例如，当作为次级使用的对象的第一通信服务的类型被预先限制于几个候选者(candidate)时，指示第一通信服务中要求的无线电信号的质量的参数可被存储为存储单元430中的默认值。

然后，控制单元440基于步骤S408中获取的位置数据和参数、依据第二通信服务的可接受的干扰功率来确定发送功率(步骤S410)。然而，在此情况下，存在如下的可能性：用于发送功率的确定的参数不是最新的。因此，控制单元440向发送功率的值增加给定的裕量，以减少对初级使用节点引起干扰的可能性。具体地，例如，控制单元440可根据上述的干扰裕量减少型的表达式(12)来确定发送功率。例如，根据可能预订了第二通信服务的次级使用节点204的数目，表达式(12)中的N_estimation的值被确定为包括额外数在内。

在此之后，控制单元440的发送功率确定处理结束。然后，通过使用所确定的可接受的发送功率的范围内的功率电平，而在终端装置400与各个次级使用节点204之间开始第二通信服务。

[3-4.对第二实施例的总结]

以上参考图10到图13描述了本发明的第二实施例。在此实施例中，用于第二通信服务的可接受的发送功率是由终端装置400根据上述干扰控制模型来确定的，其中第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用，终端装置400充当第二通信服务的协调者。终端装置400因此可以以主动的方式来确定要用于第二通信服务的发送功率，并且控制发送功率从而抑制对初级系统302的干扰。

此外，如果控制单元440未能从管理节点300接收无线电信号并且因此不能获取初级使用节点的最新位置数据，则发送功率的范围通过将用于减少对初级使用节点引起干扰的可能性的裕量计算在内来确定。因而即使当终端装置400位于信号接收状况由于遮蔽(屏蔽)、衰落等而相对不合适的区域中时，终端装置400也可自主且安全地开始对频谱的次级使用。

此外，利用上述干扰裕量减少型的技术，裕量不是根据次级使用节点的实际数目、而是根据包括额外数在内而估计的假设值来确定的。因而即使当预订了第二通信服务的次级使用节点的数目在预期范围内增加时，也可以防止第一通信服务的质量的降低。

<4.对TV频带的应用>

图14是描述上述第一或第二实施例对TV频带的应用的说明性视图。在图14的示例中，初级使用节点900是TV广播的广播站(TV广播者(broadcaster))。初级使用节点910a到910c是TV广播的接收站。初级使用节点900向位于边界902或904内的初级使用节点910a到910c提供频带F1上的数字TV广播服务。边界902的内部区域是数字TV广播服务的服务区。边界902与边界904之间的阴影区域是对频谱的次级使用被限制的防护区。同时，边界904与边界906之间的区域是TV白色频段。例如，次级使用节点920a到920c位于此TV白色频段中，并且在与频带F1不同的频率信道F3上操作第二通信服务。然而，例如，即使防护频带被设置在用于第一通信服务的频带F1与用于第二通信服务的频带F3之间，也存在着如下的风险：在位置P0处，不仅在次级系统上而且在初级系统上发生了致命干扰。这样的风险可通过扩展防护区的宽度来减少。然而，扩展防护区的宽度导致了对频谱的次级使用的机会的减少。从这个角度来看，根据上述第一或第二实施例来控制第二通信服务的发送功率允许将对初级系统的干扰减小到落在可接受的范围内，而没有过度地扩展防护区的宽度。

应当注意，根据本说明书中描述的第一和第二实施例的一系列处理可以硬件或软件方式实现。在以软件方式执行一系列处理或部分处理的情况下，构成软件的程序被预先存储在诸如ROM(只读存储器)之类的记录介质中，被读进RAM(随机存取存储器)，并且然后通过使用CPU等而被执行。

本说明书中描述的每个实施例的主题适用于次级使用的各种类型的模式。例如，如上所述，可以说用来覆盖第一通信服务的频谱空洞的毫微微蜂窝基站或中继节点的操作是对频谱的次级使用的一种模式。此外，宏小区、RRH(远程无线射频头(Remote Radio Head))、热区(Hotzone)、中继节点、毫微微蜂窝基站等中的任何一个或多个之间的关系可形成对频谱的次级使用的一种模式(例如异构网络)。

虽然以上参考附图来详细地描述了本发明的优选实施例，但是本发明不限于此。本领域的技术人员应当理解，各种修改、组合、子组合和变更可根据设计需求和其他的因素而发生，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

本申请包含与2009年7月31日递交日本专利局的日本优先专利申请JP 2009-179366以及2010年5月12日递交日本专利局的日本优先专利申请JP 2010-110011中所公开的主题相关的主题，上述日本优先专利申请的全部内容由此通过引用而被结合。

Claims (8)

1.一种用于在能够与次级使用节点通信的节点中的、向第二通信服务分配发送功率的方法，所述第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用，所述次级使用节点发送所述第二通信服务的无线电信号，所述方法包括以下步骤：

当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于所述两个或更多个第二通信服务而言可接受的干扰功率；

根据第一规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的发送功率；

根据第二规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的发送功率；

基于根据所述第一规则来分布的发送功率以及根据所述第二规则来分布的发送功率，来选择所述第一规则和所述第二规则中的一个；以及

将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给所述两个或更多个第二通信服务。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

所述第一规则是用于在第二通信服务之中均等地分布发送功率的规则，并且

所述第二规则是用于根据与每个第二通信服务相对应的每个次级使用节点和被第二通信服务干扰的节点之间的距离、而在第二通信服务之中分布发送功率的规则。

3.根据权利要求2所述的方法，其中

选择所述第一规则和所述第二规则中的一个的步骤包括将基于根据所述第一规则来分布的发送功率而计算的总容量与基于根据所述第二规则来分布的发送功率而计算的总容量作比较，并且选择具有更大总容量的规则。

4.根据权利要求3所述的方法，其中

在根据所述第一规则或所述第二规则来分布的发送功率当中，仅基于与具有高优先级的第二通信服务相对应的发送功率来计算总容量。

5.根据权利要求2所述的方法，其中

选择所述第一规则和所述第二规则中的一个的步骤包括将基于根据所述第一规则来分布的发送功率能够建立的第二通信服务的链路的数目与基于根据所述第二规则来分布的发送功率能够建立的第二通信服务的链路的数目作比较，并且选择具有更大的链路数目的规则。

6.根据权利要求1所述的方法，其中

基于所述第一通信服务中要求的无线电信号的质量、所述第一通信服务中的干扰电平或噪声电平、以及和与每个第二通信服务相对应的每个次级使用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定取决于所述干扰功率的发送功率。

7.一种通信装置，包括：

通信单元，所述通信单元能够与次级使用节点通信，所述次级使用节点发送第二通信服务的无线电信号，所述第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用；以及

控制单元，所述控制单元向每个第二通信服务分配发送功率，其中所述控制单元

当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于所述两个或更多个第二通信服务而言可接受的干扰功率，

根据第一规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的发送功率，

根据第二规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的发送功率，

基于根据所述第一规则来分布的发送功率以及根据所述第二规则来分布的发送功率，来选择所述第一规则和所述第二规则中的一个，并且

将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给所述两个或更多个第二通信服务。

8.一种使计算机作为控制单元的程序，所述计算机控制通信装置，所述通信装置包括通信单元，所述通信单元能够与次级使用节点通信，所述次级使用节点发送第二通信服务的无线电信号，所述第二通信服务进行对指定给第一通信服务的频谱的次级使用，其中所述控制单元向每个第二通信服务分配发送功率，并且所述控制单元执行包括以下各项的处理：

当两个或更多个第二通信服务被操作时，确定对于所述两个或更多个第二通信服务而言可接受的干扰功率；

根据第一规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的发送功率；

根据第二规则而在所述两个或更多个第二通信服务之中分布取决于所述干扰功率的发送功率；

基于根据所述第一规则来分布的发送功率以及根据所述第二规则来分布的发送功率，来选择所述第一规则和所述第二规则中的一个；以及

将根据所选择的规则来分布的发送功率分别分配给所述两个或更多个第二通信服务。

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