CN101990290A - 发送功率确定方法、通信设备及程序 - Google Patents

Abstract

本发明提供了发送功率确定方法、通信设备及程序。提供了一种用于确定对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的可接受发送功率的方法，该方法包括以下步骤：基于第一通信服务所要求的无线电信号质量、第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与发送第二通信服务的无线电信号的一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定所述可接受发送功率。

Description

发送功率确定方法、通信设备及程序

技术领域

本发明涉及发送功率确定方法、通信设备及程序。

背景技术

近年来一直在进行有关如下方面的讨论：取决于指派给初级利用的频谱的使用状况而对该频谱进行二次利用以提供二次通信服务。例如，在IEEE802.22工作组(参见2009年1月5日从因特网<URL：http://www.ieee802.org/22/>在线检索到的“IEEE802.22 WG onWARNs”)中已研究了如下标准规范：该规范用于使得美国数字TV广播(TV空白频段)的频谱中包含的未使用信道可用于无线电通信。

此外，根据2008年11月来自FCC(联邦通信委员会)的报告，讨论涉及通过使用满足一定条件并已得到授权的通信设备来许可对TV空白频段进行二次利用。FCC的报告接受了IEEE802.22的上述标准规范，该规范是关于对TV空白频段二次利用的标准化的一项创举，并进一步转换了IEEE中的新研究小组的动向。在技术上，因为需要例如通过使用现有技术来执行在-114[dBm](例如，当NF(噪声指数)为11[dB]时，SNR约为-19[dB])的水平处的信号检测，所以诸如地理位置数据库访问之类的辅助功能被期望是必要的(参见2009年7月10日从因特网<URL：http://hraunfoss.fcc.gov/edocs_public/attachmatch/FCC-08-260A1.pdf>在线检索到的“SECOND REPORT AND ORDER AND MEMORANDUMOPINION AND ORDER”)。此外，FCC正在寻求开放作为5GHz频带的一部分的250MHz频带作为用于二次利用的新信道。

此外，在EU中，正在酝酿在长期策略下、在全世界分配称为CPC(感知导频信道)的专用控制信道用以实现DSA(动态频谱接入)。在2011年的ITU(国际电信联盟)-WP11的议程中包含对CPC的分配。IEEE SCC(标准协调委员会)41也正在推进对实现DSA的二次利用系统的技术研究。

在这样的背景下，近年来已针对在采用广播系统、卫星通信系统、移动通信系统等作为初级系统的情况下对频谱的二次利用发布了若干研究报告。例如，Alan Bok et al.，“Cognitive Radio System using IEEE 802.11a overUHF TVWS”，Motorola，Oct 2008提议了在通过在UHF(超高频)的TV空白频段上使用IEEE802.22标准来操作无线电系统的情况下的一种系统体系结构。此外，D.Gueny et al.，“Geo-location database technique forincumbent protection in the TV White space”，DySPAN，Oct 2008也打算使用TV空白频段并提议了一种利用初级系统的服务区域的位置信息作为外部信息的形式。

在频谱二次利用的情形下，通常有必要使二次利用一方的系统(二次系统)执行不会使初级系统的通信质量降级的操作。因此，当在二次系统中发送无线电信号时，希望控制其发送功率以便避免对初级系统的节点的干扰。

关于对发送功率的这种控制，在如Alan Bok等人或D.Gueny等人所提议的TV空白频段二次利用的情况下，可预先确认用于二次利用的信道根本未被使用，并因而在许多情况下可以确定能够使用处在最大水平的发送功率。另一方面，H.Fujii和H.Yoshino(NTT docomo)，“Spectrumsharing by adaptive transmit power control for low priority system and itsachievable capacity”，CrownCom，May 2008提议了如下一种技术：该技术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。

此外，Inage et al.，“Spectrum Sharing Based on Capacity ConservationRadio of Primary User”，IEICE Technical Report SR2009，May 2009提议了如下一种技术：当其中终端的接收环境由于衰落等而依据位置变化的诸如移动通信系统之类的系统是初级系统时，该技术采用初级系统中二次利用之前与之后之间的容量比(容量保存比)作为保护准则并进行发送功率控制以满足该容量保存比。

发明内容

为了充分有效地利用有限频谱，实现对上述空白频段的二次利用并不足够，其中，空白频段是在未提供对与初级利用相关的通信服务(下文中称为第一通信服务)的区域中的频谱。一个原因在于空白频段的二次利用是利用在特定地区中在中长期显然可用的频谱，并且实际的利用机会局限于仅有少量第一通信服务的用户的区域。此外，至于对例如美国的TV空白频段的二次利用，预测频谱的一部分要被拍卖并且留给二次利用的频谱较少。

在这种情形下，一种可能方案例如是在第一通信服务的协调器(例如，基站)的许可下对第一通信服务的服务区域内的频谱进行二次利用。另一种可能方案是对第一通信服务的服务区域的内部或周边部分的信号接收条件由于遮蔽(遮挡)、衰落等而相对不适合的区域中的不可用于第一通信服务的频谱进行二次利用。在这样的二次利用情况中，期望初级系统的节点(下文中称为初级利用节点)和二次系统的节点(下文中称为二次利用节点)彼此位置接近。因此，希望一种以增强的自适应性来抑制干扰的发送功率控制机制。例如，因为Inage等人所教导的技术以恒定比率来减小一个小区中初级系统的总容量并将经减小的量分配给二次系统，所以仍然有可能由于附近二次利用节点的干扰而使得难以接收在初级利用节点本地的无线电信号(初级信号)。

鉴于前述情况，希望提供一种能够提高在频谱二次利用时的发送功率控制的自适应性并抑制对初级系统的干扰的新颖且改进的发送功率控制方法、通信设备和程序。

根据本发明一实施例，提供了一种用于确定对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的可接受发送功率的方法，该方法包括以下步骤：基于所述第一通信服务所要求的无线电信号质量、所述第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与发送所述第二通信服务的无线电信号的一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定所述可接受发送功率。

在此配置中，对频谱进行二次利用的第二通信服务的可接受发送功率是基于第一通信服务所要求的无线电信号质量、第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与发送第二通信服务的无线电信号的一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗来自适应地确定的。

所述第一通信服务所要求的无线电信号质量可通过使用所述第一通信服务所要求的无线电信号的接收水平以及信号对干扰和噪声之比来表示。

所述方法还可包括以下步骤：从数据库获取位置数据，所述数据库存储着指示接收所述第一通信服务的无线电信号的初级利用节点的位置的位置数据；以及基于由所述位置数据指示的所述初级利用节点的位置以及所述一个或多个二次利用节点的位置，来计算与所述一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗。

所述方法可由有权访问所述数据库的初级利用节点来执行，并且所述方法还可包括将所确定的可接受发送功率从该初级利用节点通知给所述一个或多个二次利用节点中的任意节点的步骤。

所述方法可由所述一个或多个二次利用节点中用作所述第二通信服务的协调器的节点执行。

所述方法可由所述一个或多个二次利用节点中用作所述第二通信服务的协调器的节点执行，并且当用作所述协调器的节点在确定所述可接受发送功率的步骤中不能获取指示接收所述第一通信服务的无线电信号的初级利用节点的位置的位置数据时，所述可接受发送功率可通过将用于降低对该初级利用节点引起干扰的可能性的裕度计算在内来确定。

所述裕度可具有取决于所述二次利用节点的预期数目的值。

根据本发明另一实施例，提供了一种通信设备，该通信设备包括：通信单元，该通信单元能够发送对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的无线电信号；以及控制单元，该控制单元确定所述第二通信服务的可接受发送功率，其中所述控制单元基于所述第一通信服务所要求的无线电信号质量、所述第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与发送所述第二通信服务的无线电信号的一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定所述可接受发送功率。

根据本发明另一实施例，提供了一种致使计算机用作控制单元的程序，所述计算机对包括通信单元的通信设备进行控制，所述通信单元能够发送对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的无线电信号，其中：所述控制单元基于所述第一通信服务所要求的无线电信号质量、所述第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与发送所述第二通信服务的无线电信号的一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定所述可接受发送功率。

根据本发明另一实施例，提供了一种通信设备，该通信设备包括：通信单元，该通信单元能够与二次利用节点进行通信，该二次利用节点发送对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的无线电信号；以及控制单元，该控制单元确定所述第二通信服务的可接受发送功率，其中所述控制单元基于所述第一通信服务所要求的无线电信号质量、所述第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定所述可接受发送功率。

根据本发明另一实施例，提供了一种致使计算机用作控制单元的程序，所述计算机对包括通信单元的通信设备进行控制，所述通信单元能够与二次利用节点进行通信，所述二次利用节点发送对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的无线电信号，其中：所述控制单元基于所述第一通信服务所要求的无线电信号质量、所述第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定所述可接受发送功率。

根据上述本发明的实施例，可以提供能够提高在频谱二次利用时的发送功率控制的自适应性并抑制对初级系统的干扰的发送功率控制方法、通信设备和程序。

附图说明

图1A是示出初级利用节点受频谱二次利用的干扰的第一示例的示图。

图1B是示出初级利用节点受频谱二次利用的干扰的第二示例的示图。

图2A是用于描述取决于通信方案和信道方向的干扰效果的第一示图。

图2B是用于描述取决于通信方案和信道方向的干扰效果的第二示图。

图2C是用于描述取决于通信方案和信道方向的干扰效果的第三示图。

图2D是用于描述取决于通信方案和信道方向的干扰效果的第四示图。

图3A是用于描述第二通信服务之间的干扰的第一示图。

图3B是用于描述第二通信服务之间的干扰的第二示图。

图4是用于描述根据第一实施例的通信系统的概要的示意图。

图5是示出根据第一实施例的管理节点的逻辑配置示例的框图。

图6是示出根据第一实施例的发送功率确定处理的流程示例的流程图。

图7是示出根据第一实施例的发送功率配给处理的流程示例的流程图。

图8是示出根据第一实施例的终端设备的逻辑配置示例的框图。

图9是示出根据第一实施例的在终端设备中的发送功率控制处理的流程示例的流程图。

图10是用于描述根据第二实施例的通信系统的概要的示意图。

图11是示出根据第二实施例的管理节点的逻辑配置示例的框图。

图12是示出根据第二实施例的终端设备的逻辑配置示例的框图。

图13是示出根据第二实施例的发送功率确定处理的流程示例的流程图。

图14是用于描述对于TV频带的应用的示意图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，用相同标号表示具有基本相同的功能和结构的结构元件，并省略对这些结构元件的重复说明。

下文中将按如下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.由频谱的二次利用引起的干扰的示例

1-2.干扰控制模型的描述

1-3.对用于二次利用的信道的比较

1-4.对第二通信服务之间的干扰的研究

1-5.发送功率在第二通信服务之间的配给

1-6.术语“二次利用”的范围

2.第一实施例

2-1.通信系统的概要

2-2.管理节点的示例性配置

2-3.终端设备的示例性配置

2-4.第一实施例的总结

2-5.替代示例

3.第二实施例

3-1.通信系统的概要

3-2.管理节点的示例性配置

3-3.终端设备的示例性配置

3-4.第二实施例的总结

4.对于TV频带的应用

<1.根据第一实施例的干扰控制模型>

[1-1.由频谱的二次利用引起的干扰的示例]

首先，参考图1A和1B简要描述初级利用节点由于频谱的二次利用而受到干扰的情况。图1A和1B是分别示出初级系统中包括的任一个初级利用节点都受频谱的二次利用干扰的示例的示图。

参考图1A，初级利用节点Pn₁和Pn₂位于第一通信服务的小区10的内部。初级利用节点Pn₁是向位于小区10内部的终端设备(也称为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，初级利用节点Pn₂是被提供以第一通信服务的终端设备(PUE：初级用户设备)。初级利用节点Pn₁、初级利用节点Pn₂和图1A中的其它初级利用节点通过使用指派给第一通信服务的频谱来发送和接收无线电信号，并从而建立初级系统。

图1A还示出了位于小区10内部的多个二次利用节点Sn₁、Sn₂、Sn₃和Sn₄。那些二次利用节点根据预定频谱策略、通过使用指派给第一通信服务的频谱的一部分或全部(即，通过对频谱进行二次利用)来操作第二通信服务，并从而建立二次系统。第二通信服务例如可以是遵照诸如IEEE802.11a/b/g/n/s、Zigbee或WiMedia之类的任意无线电通信协议来实现的无线电通信服务。在单个小区中可以建立多个二次系统，并且在图1A的示例中，在小区10内部的区域12a、区域12b和区域12c中建立了不同的二次系统。注意，虽然为了说明清楚起见而分开来描述初级利用节点和二次利用节点，但是初级利用节点的一部分可以作为二次利用节点操作。

当在如图1A所示的第一通信服务的小区10内部操作第二通信服务时，有可能针对第二通信服务发送的无线电信号干扰第一通信服务。图1A的示例示出了从二次利用节点Sn₁、Sn₂和Sn₃发送的无线电信号干扰从初级利用节点Pn₂发送给初级利用节点Pn₁的上行链路信号的可能性。在此情况中，有可能初级利用节点Pn₁无法正常接收上行链路信号，或者即使接收到上行链路信号，它也不能获得希望的服务质量。

在图1B中，就像图1A一样，初级利用节点Pn₁和Pn₂位于第一通信服务的小区10内部，并且用作基站的初级利用节点Pn₁向用作终端设备的初级利用节点Pn₂提供第一通信服务。此外，在第一通信服务的小区10内部示出了二次利用节点Sn₁、Sn₂、Sn₃和Sn₄。图1B的示例示出了从二次利用节点Sn₁、Sn₂、Sn₃和Sn₄发送的无线电信号干扰从初级利用节点Pn₁发送给初级利用节点Pn₂的下行链路信号的可能性。在此情况中，有可能初级利用节点Pn₂无法正常接收下行链路信号，或者即使接收到下行链路信号，它也不能获得希望的服务质量。

用于防止由频谱的二次利用引起的这种干扰并避免对第一通信服务的诸如通信质量降级之类的不利影响的一种解决方案是降低用于从二次利用节点发送无线电信号的发送功率。另一方面，发送功率的降低导致了第二通信服务的容量减小以及通信质量的降级。因此，有效的是在不导致对第一通信服务的干扰的范围内尽可能地增大用于第二通信服务的发送功率。因此，在下文中描述由频谱的二次利用对第一通信服务引起的干扰与在二次利用节点中使用的发送功率之间的关系。

[1-2.干扰控制模型的描述]

关注由于二次利用而给出干扰一方的二次利用节点与受到干扰一方的初级利用节点(下文中称为被干扰节点)之间的一一对应关系，为了使在被干扰节点中接受干扰，必需满足以下关系表达式(1)。注意，被干扰节点例如可对应于图1A中的初级利用节点Pn₁或者图1B中的初级利用节点Pn₂。

表达式(1)

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

在以上表达式中，SINR_required指示被干扰节点所要求的最小SINR(信号对干扰和噪声之比)。SINR_required例如可以是被干扰节点的最小接收灵敏度、根据QoS(服务质量)给出的最小SINR等等。此外，P_{rx_primary，primary}指示第一通信服务所要求的无线电信号接收水平，并且P_{rx_primary，secondary}指示在被干扰节点中对从二次利用节点发送的无线电信号的接收水平。此外，N_primary指示能够应用于被干扰节点的干扰或噪声水平(包括干扰水平和噪声水平之一或二者)。

此外，无线电信号的接收水平由无线电信号的发送功率和路径损耗来表示，如以下关系表达式(2)和(3)所示。

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}

在以上表达式中，P_{tx_secondary}指示二次利用节点中的无线电信号发送功率，并且L_{path_tx_secondary}指示在从二次利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的无线电信号发送功率，并且L_{path_tx_primary}指示第一通信服务中的无线电信号的通信路径上的路径损耗。因此，上面的关系表达式(1)变形为如下表达式。

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，表达式(1)和表达式(4)中包括的干扰或噪声水平N_primary可例如通过利用玻尔兹曼常数(Boltzmann constant)k＝1.38×10^-23[J/K]、绝对温度T[K]、噪声指数NF和带宽BW[Hz]的如下表达式来计算出。

表达式(5)

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

在以上表达式中，I_primary可以包括第一通信服务中的小区间干扰，毫微微小区、小小区或中继节点被宏小区覆盖的异构环境中的小区内干扰，由带外辐射引起的干扰，等等。此外，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，并且该路径损耗例如可通过如下表达式来计算出。

表达式(6)

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

在以上表达式中，d₀指示基准距离，λ指示载波频率的波长，n指示传播常数。

关系表达式(4)进一步变形为如下表达式。

表达式(7)

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

如果二次利用节点的发送功率被控制为满足关系表达式(7)，则至少就二次利用节点与被干扰节点之间的一一对应关系而言，在被干扰节点中可接受此干扰。此外，当存在多个二次利用节点时，如果充当干扰源的二次利用节点的总数为n，则需要满足如下关系表达式。

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，假设在第二通信服务中也获得了最大可能容量或最高可能通信质量，则对于第二通信服务而言总体上可接受的干扰功率水平I_acceptable由如下表达式给出。

表达式(9)

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

这里，由于表达式(9)右边项中的参数和路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的值是已知的，所以仅仅取决于干扰功率水平I_acceptable的发送功率P_{tx_secondary，i}成为待确定参数。可以了解，表达式(9)是用于估计初级系统上由二次系统引起的可接受干扰功率的总和的估计公式。

具体而言，对于对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的某一二次利用节点，希望以使得发送功率总体上满足表达式(9)的方式来控制二次利用节点的发送功率。

[1-3.对用于二次利用的信道的比较]

图2A至2D是用于描述取决于第一通信服务中使用的通信方案和信道方向、在二次利用时的干扰影响的示图。

图2A至2D示出了用作基站的初级利用节点Pn₁和用作PUE的三个初级利用节点Pn₂、Pn₃和Pn₄。在图2A和2B的示例中，初级利用节点Pn₁、Pn₂、Pn₃和Pn₄通过使用OFDMA(正交频分多址接入)来建立初级系统。在此情况中的初级系统例如可以是WiMAX(注册商标)系统、LTE(长期演进)系统、LTE-A(高级LTE)系统等等。此外，在图2C和2D的示例中，初级利用节点Pn₁、Pn₂、Pn₃和Pn₄通过使用CDMA(码分多址接入)来建立初级系统。在此情况中的初级系统例如可以是UMTS(通用移动电信系统)、W-CDMA(宽带CDMA)等等。

图2A至2D还示出了二次利用节点Sn₁。二次利用节点Sn₁向位于区域12a中的另一二次利用节点发送用于第二通信服务的无线电信号(二次信号)以及从所述另一二次利用节点接收无线电信号(二次信号)，这会对初级利用节点Pn₁、Pn₂、Pn₃和Pn₄产生干扰。干扰的影响范围取决于作为二次利用目标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二次利用时，干扰仅可出现在初级系统中从任一个PUE到基站的上行链路信号上。在图2A的示例中，来自二次利用节点Sn₁的二次信号干扰从初级利用节点Pn₂到初级利用节点(基站)Pn₁的上行链路信号。在此情况中，来自另一PUE的上行链路信号不受该二次信号的影响，这是因为它们被预先分配了不同资源块(或者不同频隙或时隙)。

接下来参考图2B，当在OFDMA系统的下行链路信道上进行二次利用时，干扰可出现在初级系统中从基站到各个PUE的下行链路信号上。在图2B的示例中，来自二次利用节点Sn₁的二次信号干扰从初级利用节点(基站)Pn₁到初级利用节点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)可通过使用公共资源块等来发送到多个PUE。

然后参考图2C，当在CDMA系统的上行链路信道上进行二次利用时，干扰可出现在初级系统中从各个PUE到基站的上行链路信号上。在图2C的示例中，来自二次利用节点Sn₁的二次信号干扰从初级利用节点Pn₂、Pn₃和Pn₄到初级利用节点(基站)Pn₁的上行链路信号。因为在CDMA系统中初级信号通常被通过使用指派给各个PUE的扩展码而扩展到整个频带并被同时发送，所以二次信号可干扰来自多个PUE的初级信号。

另外参考图2D，当在CDMA系统的下行链路信道上进行二次利用时，干扰可出现在初级系统中从基站到各个PUE的下行链路信号上。在图2D的示例中，来自二次利用节点Sn₁的二次信号干扰从初级利用节点(基站)Pn₁到初级利用节点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)可被多个PUE共同接收，并因为如同在CDMA系统的上行链路信道中一样，初级信号被扩展到整个频带并被同时发送。

下表1总结了在将上述四种类型的信道用于二次利用的情况下干扰的影响范围和技术要求。

表1

参见表1，干扰的影响范围在OFDMA系统的上行链路信道中最小，如上所述。具体而言，当对OFDMA系统的上行链路信道进行二次利用时，干扰仅可出现在从一个UE(“UE”)到基站的链路上，而当对另一信道进行二次利用时，干扰可出现在与多个UE相关的链路上。就功能要求而言，感测CDMA系统中的初级信号需要检测扩展码，而在OFDMA系统中仅需要进行UL(上行链路)或DL(下行链路)同步，因此OFDMA系统可更容易实现。此外，最小接收灵敏度在CDMA系统中为-120dBm(在UMTS的情况下)，而在OFDMA系统中例如是-90dBm(在WiMAX的情况下)，从而在OFDMA系统不太会受干扰。因此，在对频谱进行二次利用时，希望对上行链路信道的频谱，尤其是在采用OFDMA方案的第一通信服务的频谱中的上行链路信道频谱进行二次利用。鉴于此，在本说明书中稍后描述的一实施例基于如下假设：对OFDMA系统的上行链路信道进行二次利用。但是，注意，本发明可应用于OFDMA系统的下行链路信道或者使用除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]

上面描述了频谱的二次利用对第一通信服务引起的干扰。下文中，描述在如下情况中的第二通信服务之间的干扰：存在多个对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务。

图3A和3B是用于描述第二通信服务之间的干扰的示图。图3A示出了第二通信服务分别在不同相邻小区中操作的示例。另一方面，图3B示出了两个第二通信服务在同一小区中操作的示例。

图3A示出了作为位于小区10d内部的基站的初级利用节点Pn_1d和作为位于小区10e内部的基站的初级利用节点Pn_1e。此外，在小区10d内部包括二次利用节点Sn_1d和Sn_2d以及二次利用节点Sn_2e。在小区10e内部包括二次利用节点Sn_1e和Sn_2e以及二次利用节点Sn_2d。二次利用节点Sn_1d和Sn_2d在区域12d内部操作第二通信服务。此外，二次利用节点Sn_1e和Sn_2e在区域12e内部操作第二通信服务。

当第一通信服务例如采用OFDMA方案时，通常通过相邻小区之间的干扰避免算法来将不同频率指派作为在相邻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二次利用的目标时，用于二次利用节点Sn_1d和Sn_2d之间的通信的频率是F1，而用于二次利用节点Sn_1e与Sn_2e之间的通信的频率是F2。其结果是，虽然在图3A的示例中区域12d和区域12e彼此交叠，但是由位于交叠部分中的二次利用节点Sn_2d和Sn_2e发送和接收的二次信号不会彼此干扰(或冲突)。

另一方面，图3B示出了作为位于小区10d内部的基站的初级利用节点Pn_1d。此外，在小区10d内部还包括二次利用节点Sn_1d和Sn_2d以及二次利用节点Sn_1f和Sn_2f。二次利用节点Sn_1d和Sn_2d在小区12d内部操作第二通信服务。此外，二次利用节点Sn_1f和Sn_2f在小区12f内部操作第二通信服务。在此情况中，用于二次利用节点Sn_1d和Sn_2d之间的通信的频率以及用于二次利用节点Sn_1f和Sn_2f之间的通信的频率都为F1。结果，由位于区域12d和区域12f彼此交叠的部分中的二次利用节点Sn_2d和二次利用节点Sn_2f发送和接收的二次信号很可能彼此干扰。

因此可了解，当通过对指派给第一通信服务的频谱中的例如OFDMA系统的上行链路信道进行二次利用来操作第二通信服务时，希望至少考虑同一小区中的另一第二通信服务的存在。

[1-5.发送功率在第二通信服务之间的配给]

当根据上述干扰控制模型来确定第二通信服务的可接受干扰功率时，如果在同一小区中存在两个或更多个第二通信服务，则需要在那些第二通信服务之间依据可接受干扰功率来进一步配给发送功率。例如，在多个二次利用节点充当协调器并开始频谱的二次利用的情况下，需要控制它们的发送功率以使得从各个协调器发送的信标的发送功率总体上满足可接受干扰功率。此外，可在订制第二通信服务的二次利用节点之间进一步配给发送功率。作为配给发送功率的向导，提议了三种规则，即，均等类型、不等类型和干扰裕度(margin)降低类型。

(均等类型)

均等类型是依据根据上述干扰控制模型确定的可接受干扰功率将发送功率均等地分配给两个或更多个第二通信服务的配给规则。在均等类型配给规则中，根据如下表达式来导出分配给n个第二通信服务中的第i(i＝1，...，n)个第二通信服务的发送功率的值P_{tx_secondary，i}。

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}的系数K。这种发送功率配给规则均等地向各个第二通信服务的协调器提供通信机会，并且从用户角度看，这种规则就服务而言是公平且清楚的。但是，由各个二次利用节点对初级利用节点引起的干扰水平是不均匀的。注意，在订制了第二通信服务的二次利用节点之间配给发送功率的情况中，用于确定系数K的n的值可以是订制了第二通信服务的二次利用节点的总数，而不是第二通信服务的总数。

(非均等类型)

非均等类型是依据根据上述干扰控制模型确定的可接受干扰功率将发送功率非均等地分配给两个或更多个第二通信服务的配给规则。在非均等类型配给规则中，发送功率的值P_{tx_secondary，i}取决于二次利用节点与被干扰节点之间的距离，并且根据如下表达式来导出。

表达式(11)

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

表达式(11)的右侧向通过将表达式(9)的右侧除以第二通信服务的总数n而获得的值赋予以各二次利用节点的路径损耗相对于路径损耗总和之比的权重。在这种发送功率配给规则的情况下，越远离被干扰节点的二次利用节点可获得越大的通信机会或通信距离。从而可最大化整个通信范围。

(干扰裕度降低类型)

干扰裕度降低类型是这样的配给规则，其估计用作干扰源的二次利用节点的数目以便包括额外数目，并从而进一步降低对初级利用节点引起干扰的可能性(即，提供“干扰裕度”)。在干扰裕度降低类型配给规则中，根据如下表达式来导出发送功率的值P_{tx_secondary，i}。

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指示用作干扰源的二次利用节点的估计总数，该估计总数是将额外数目包括在内来估计出的。例如，N_estimation的值可被设定为使得如果用作干扰源的二次利用节点的总数为10则将发送功率减小10[dB]，并且如果总数为100，则将发送功率减小20[dB]。

下表2中总结了这三种发送功率配给规则的特征。

表2

应当注意，配给发送功率的节点可以根据上述三种发送功率配给规则中预先选择的一个规则来配给发送功率。或者，配给发送功率的节点可以通过自适应地选择随之使诸如给与所有二次利用节点(或者具有高优先级的二次利用节点)的容量的和或者所建立的二次链路的总数之类的估计值最大化的规则来配给发送功率。

[1-6.术语“二次利用”的范围]

在本说明书中，术语“二次利用”通常意指使用指派给第一通信服务的频谱的一部分或全部来利用附加的或可替代的通信服务(第二通信服务)，如上所述。在关于术语“二次利用”的含义的此上下文中，第一通信服务和第二通信服务可以是不同类型的服务或相同类型的服务。不同类型的服务可以选自诸如数字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(点对点)连接服务等的服务。另一方面，相同类型的服务例如可以包含由通信载波提供的宏小区服务和由用户或MVNO(移动虚拟网络运营商)操作的毫微微小区服务之间的关系。另外，相同类型的服务例如可以包含由根据WiMAX、LTE(长期演进)、LTE-A(高级LTE)等的通信服务的基站提供的服务与由中继站(中继节点)提供以覆盖频谱空穴(spectrum hole)的服务之间的关系。此外，第二通信服务可以是利用通过使用频谱聚合技术而聚合的多个片段频带的服务。此外，第二通信服务可以是在常规尺寸的基站的服务区域内由毫微微小区、中继站或针对比常规尺寸基站小的服务区域的小型或中型基站提供的补充通信服务。本说明书中描述的各实施例的主题可应用于这种二次利用的每一种模式。

前面描述了所提议的干扰控制模型，并依次描述了相关技术关注的要点。基于此，下文中描述用于提高频谱二次利用时的发送功率控制能力并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.通信系统的概要]

图4是用于描述根据本发明第一实施例的通信系统的概要的示意图。

图4示出了操作第一通信服务的初级系统102和分别操作第二通信服务的二次系统202a和202b。初级系统102包括管理节点100和多个初级利用节点104。

管理节点100是具有对指派给第一通信服务的频谱的二次利用进行管理的职能的初级利用节点。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。具体而言，管理节点100可以是不同于基站的初级利用节点，或者可以是通过有线或无线方式连接到基站的另一节点(例如，数据服务器等)。在此实施例中，管理节点100有权访问存储着指示初级系统102中包括的初级利用节点的位置的位置数据的数据库106。

初级利用节点104是在初级系统102中发送和接收用于第一通信服务的无线电信号的节点。如果初级利用节点104加入初级系统102，则指示其位置的位置数据被登记到数据库106中。

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输出关于各初级利用节点的位置数据。注意，数据库106可以与管理节点100集成，或者可以是与管理节点分立的单独单元。

另一方面，二次系统202a包括终端设备200a和多个二次利用节点204a。同样地，二次系统202b包括终端设备200b和多个二次利用节点204b。

终端设备200a和200b是具有进行操作以开始对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的协调器(SSC：二次频谱协调器)的职能的二次利用节点。具体而言，终端设备200a和200b根据预定频谱策略来确定二次利用的可行性，接收来自管理节点100的发送功率分配，并开始与二次利用节点204a或204b的第二通信服务。终端设备200a和200b例如可以作为用于感知无线电的引擎(CE：感知引擎)进行操作。

二次利用节点204a和204b是分别在二次系统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。

在如下描述中，当没有特别需要区分终端设备200a和200b时，通过取消附缀于标号的字母来将它们统称为终端设备200。这同样适用二次系统202a和202b(二次系统202)以及二次利用节点204a和204b(二次利用节点204)。

[2-2.管理节点的示例性配置]

(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通过使用通信接口来向初级利用节点104发送无线电信号以及从初级利用节点104接收无线电信号，其中，通信接口可包括天线、RF电路、基带电路等。此外，通信单元110从终端设备200接收终端设备200的位置数据，并将所接收的位置数据输出到控制单元140，如后面将更详细描述的。

数据库输入/输出单元120居中调停(mediate)从控制单元140到数据库106的访问。具体而言，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获取指示初级利用节点104的位置的位置数据，并将所获取的位置数据输出到控制单元140。此外，如果数据库输入/输出单元120通过通信单元110接收到来自新加入初级系统102的初级利用节点104的位置数据，则数据库输入/输出单元120将该位置数据登记到数据库106中。此外，数据库输入/输出单元120可以响应于来自外部设备的询问而获取数据库106中存储的位置数据并输出所获取的位置数据。

存储单元130例如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的各单元的操作的程序和数据。此外，在此实施例中，存储单元130存储根据上述干扰控制模型计算发送功率所必要的各种参数。存储单元130中存储的参数可以包括：与第一通信服务所要求的无线电信号质量相关的参数(例如，所要求的无线电信号接收水平和信号对干扰和噪声之比)，以及与第一通信服务中的干扰或噪声水平相关的参数。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利用节点的应用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，可通过经由通信单元110进行感测来动态地更新干扰或噪声水平的值。

控制单元140例如通过使用诸如CPU(中央处理单元)之类的控制设备来控制管理节点100的总体功能。此外，在此实施例中，当终端设备200对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用时，控制单元140根据上述干扰控制模型来确定第二通信服务的可接受发送功率。后面将更详细描述由控制单元140执行的发送功率确定处理。此外，当存在两种或更多种第二通信服务时，控制单元140将所确定的发送功率配给给该两种或更多种第二通信服务。后面将更详细描述由控制单元140执行的发送功率配给处理。控制单元140随后通过通信单元110将所确定的或所配给的发送功率值通知给各个终端设备200。

(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确定第二通信服务的可接受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从终端设备200接收终端设备200的位置数据(步骤S102)。在此说明书中，位置数据例如可包括通过使用GPS功能测得的纬度和经度值，或者通过应用到达方向估计算法等来测得的以给定控制点为原点的坐标值。此外，控制单元140从终端设备200不仅可接收终端设备200的位置数据，而且可接收各二次利用节点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获取初级利用节点的位置数据。此外，控制单元140从存储单元130获取必要参数(步骤S104)。注意，在如同图2A所示的示例中那样在OFDMA系统的上行链路信道上进行二次利用的情况下，被干扰节点仅仅是基站。在这种情况下，控制单元140仅获取作为基站的管理节点100的位置数据作为初级利用节点的位置数据。此外，步骤S104中的必要参数例如对应于第一通信服务所要求的无线电信号质量、第一通信服务中的干扰或噪声水平(或者用于计算那些水平的参数)等等。

然后，控制单元140分别基于在步骤S102接收的和在步骤S104获取的位置数据和参数，确定第二通信服务的可接受干扰功率(步骤S106)。具体而言，控制单元140例如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干扰功率。例如，第一通信服务所要求的无线电信号质量对应于表达式(9)中的项P_{rx_primary，primary}/SINR_required。此外，干扰或噪声水平对应于表达式(9)中的项N_Primary。此外，表达式(9)中的路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的值可使用根据初级利用节点的位置数据和各终端设备200的位置数据导出的距离d根据表达式(6)来计算出。注意，例如，控制单元140可在步骤S102中从各个终端设备200接收各路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的值，而不是根据位置数据来计算出各路径损耗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各终端设备200中的下行链路信号的接收水平之差。

然后，控制单元140判断是否有必要配给发送功率的值(步骤S108)。例如，在如图4所示由两个或更多个终端设备200进行二次利用的情况下，控制单元140判定有必要在两个或更多个终端设备200之间配给发送功率的值。在此情况中，处理前进到步骤S110，并且控制单元140执行发送功率配给处理(步骤S110)。另一方面，在仅存在一个进行二次利用的终端设备200并且没有必要配给发送功率的值的情况下，可跳过步骤S110。

之后，控制单元140通过通信单元110将所确定或所配给的发送功率的值通知给各终端设备200(步骤S112)。注意，除了发送功率的值之外，控制单元140还可将诸如二次利用节点在进行频谱二次利用时要遵守的策略(例如，发送频谱掩模(mask)、调制方法等)之类的附加信息通知给各终端设备200。之后，可在终端设备200与各二次利用节点204之间开始第二通信服务。

(发送功率配给处理的流程)

图7是示出在存在两个或更多个终端设备200的情况下，亦即，在同一个小区中操作两种或更多种第二通信服务的情况下，由管理节点100的控制单元140执行的发送功率配给处理的流程示例的流程图。

参考图7，控制单元140首先根据第一规则、依据在图6的步骤S106确定的可接受干扰功率来配给发送功率(步骤S202)。接下来，控制单元140根据第二规则、依据与步骤S202中相同的可接受干扰功率来配给发送功率(步骤S204)。例如，第一规则和第二规则可以分别是上述均等类型发送功率配给规则和非均等类型发送功率配给规则。

然后，控制单元140通过预定评估准则来评估根据第一规则配给的发送功率和根据第二规则配给的发送功率(步骤S206)。该预定评估准则例如可以是最后提供给所有终端设备200的总容量。在此情况中，可根据如下表达式来评估总容量C。

表达式(13)

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

在以上表达式中，P_{tx_secondary，i}指示配给给第i个终端设备200的发送功率，N_i指示第i个终端设备200的噪声水平。

此外，在表达式(13)中，控制单元140可以仅将n个终端设备200中具有高优先级的终端设备200计数在内来计算总容量。例如，可依据第二通信服务的类型、内容等来指派优先级。例如，可向要求小延迟的服务(例如，运动影像递送或网络游戏)指派高优先级。此外，可向设定了高服务收费以便确保一定服务质量的服务指派高优先级。于是，例如，可在图6的步骤S102中与终端设备200的位置数据一起接收优先级。

此外，控制单元140可在步骤S206中评估能够通过使用所配给的发送功率来建立的第二通信服务的链路总数，而不是如同表达式(13)中那样评估容量。在此情况中，控制单元140首先判断期望进行通信的各对二次利用节点是否能够根据配给给各个终端设备200的发送功率来建立通信。然后，将被判定为能够建立通信的链路的数目计数为第二通信服务的链路总数。

然后，控制单元140通过比较在步骤S206评估出的容量或链路总数来判断第一规则和第二规则中的哪个更适当(步骤S208)。例如，当根据第一规则配给的发送功率能够实现比根据第二规则配给的发送功率更大的容量时，控制单元140可判定第一规则更适当。此外，当根据第二规则配给的发送功率能够实现比根据第一规则配给的发送功率更大的容量时，控制单元140可判定第二规则更适当。当判定第一规则更适当时，处理前进到步骤S210。另一方面，当判定第二规则更适当时，处理前进到步骤S212。

在步骤S210，将根据被判定为更适当的第一规则配给的发送功率分配给各个终端设备200(步骤S210)。另一方面，在步骤S212，将根据被判定为更适当的第二规则配给的发送功率分配给各个终端设备200(步骤S212)。之后，图7所示的发送功率配给处理结束。

注意，上面具体地描述了如下情况：在容量或者可建立的链路数目方面对可分别对应于均等类型和非均等类型的第一规则和第二规则进行评估。但是，并不限于此，并且可采用除均等类型和非均等类型之外的发送功率配给规则。此外，可对三种或更多种发送功率配给规则进行评估。

[2-3.终端设备的示例性配置]

(功能块的描述)

图8是示出图4所示的终端设备200的逻辑配置示例的框图。参考图8，终端设备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，终端设备200可通过第一通信单元210来与管理节点100通信，并还可通过第二通信单元220来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根据给定通信方案来与管理节点100通信。用于第一通信单元210与管理节点100之间的通信的信道例如可以是作为控制信道的感知导频信道(CPC)。CPC例如可以包括入站(inbound)CPC或出站(outbound)CPC，在入站CPC中，CPC信息是在现有通信系统(例如，初级系统102)中外推得出的，而在作为专用信道的出站CPC中，CPC信息是内插得出的。

例如，第一通信单元210响应于用于开始频谱二次利用的指令(用户进行的指令操作或者来自另一节点的请求)等，而将指示其自身设备的位置的位置数据发送给管理节点100。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发送功率的值，并将其输出到控制单元240。

第二通信单元220根据给定通信方案来向二次利用节点204发送无线电信号和从二次利用节点204接收无线电信号。例如，当终端设备200用作第二通信服务的协调器时，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实现上行链路信道的同步。然后，第二通信单元220通过使用经同步的上行链路信道来定期地向附近的二次利用节点204发送信标。第二通信单元220所使用的发送功率局限于在控制单元240的控制之下不会对初级利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与第二通信单元220可以共享物理上相同的通信接口，该通信接口可包括天线、RF电路、基带电路等。在某些情况下，第一通信单元210与管理节点100之间的通信链路称为回程链路。

存储单元230例如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设备200的各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。存储单元230中存储的参数例如可以包括自身设备(和按需订制了第二通信服务的其它二次利用节点)的位置数据、从管理节点100通知来的可接受发送功率、频谱掩模、调制方法等。

控制单元240例如通过使用诸如CPU之类的控制设备来控制终端设备200的总体功能。例如，在此实施例中，控制单元240将用于第二通信单元220的无线电信号发送的发送功率的值控制在从管理节点100通知来的可接受发送功率的范围之内。

(发送功率控制处理的流程)

图9是示出由终端设备200进行的发送功率控制处理的流程示例的流程图。

参考图9，例如在检测到用于开始二次利用的指令时，第一通信单元210将终端设备200的位置数据发送到管理节点100(步骤S302)。在此步骤中，不仅可以向管理节点100发送终端设备200的位置数据，而且可以发送其它二次利用节点204的位置数据。

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确定的可接受发送功率的值(步骤S304)。在此步骤中，除了可接受发送功率之外，例如还可接收诸如发送频谱掩模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所使用的发送功率控制在在步骤S304接收的可接受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可以使从终端设备200发送到附近的二次利用节点的信标包括分配给第二通信服务的可接受发送功率的值。订制了第二通信服务的其它二次利用节点从而也能够调整其发送功率以便不会对初级利用节点引起实质干扰。

[2-4.第一实施例的总结]

以上参考图4至9描述了本发明的第一实施例。在此实施例中，由作为能够访问数据库106的初级利用节点的管理节点100依据根据上述干扰控制模型确定的可接受干扰功率来确定分配给对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的发送功率。然后，所确定的发送功率从管理节点100被通知给终端设备200，终端设备200是用作第二通信服务的协调器的二次利用节点。终端设备200从而能够对要用于第二通信服务的发送功率进行自适应控制，以使得对初级系统102的干扰处于可接受水平之内。

此外，根据上述干扰控制模型，基于第一通信服务所要求的无线电信号质量、第一通信服务中的干扰或噪声水平以及关于一个或多个二次利用节点的通信路径上的路径损耗来确定发送功率，以使得对被干扰节点的干扰处于可接受水平之内。从而可以消除(或者至少降低)变得难以在某一初级利用节点本地接收初级信号的可能性。

此外，以上提及的通信路径上的路径损耗可基于初级利用节点的位置和二次利用节点的位置来动态计算出。因此，即使在终端设备200的位置改变时，也可以以自适应方式确定发送功率以使得对被干扰节点的干扰处于可接受水平之内。

此外，根据此实施例，在操作两种或更多种通信服务的情况下，根据第一规则和第二规则之中更适当的那个规则来在各第二通信服务之间配给取决于根据上述干扰控制模型确定的可接受干扰功率的发送功率。例如，第一规则和第二规则可以是上述均等类型配给规则和非均等类型配给规则。从用户的角度看，均等类型配给规则能够以公平且清楚的方式来配给通信机会(容量、通信链路数目等)。此外，非均等类型配给规则能够配给发送功率以便使通信范围在总体上最大化，这是因为越高的发送功率被分配给越远离被干扰节点的二次利用节点。

此外，第一规则和第二规则中更适当的那个规则例如可以是如下规则：利用该规则，通过使用所分配的发送功率最终实现的总容量较大。在此情况中，可以最大化频谱二次利用所有效利用的容量。

此外，第一规则和第二规则中更适当的那个规则例如可以是如下规则：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最终实现的容量方面较大。在此情况中，可以选择性地增大频谱二次利用的容量，以便特别地满足各应用的要求、用户商定的QoS要求等等。

此外，第一规则和第二规则中更适当的那个规则例如可以是如下规则：利用该规则，通过使用所分配的发送功率最终能够建立的链路的数目较大。在此情况中，可以使通过频谱二次利用能够得到通信机会的用户的数目最大化。

注意，在此实施例中，描述了如下情况：在开始第二通信服务时控制第二通信服务中使用的发送功率。但是，图6、7和9所示的处理例如可在开始第二通信服务之后执行，例如，当二次利用节点被移动时，或者当二次利用节点的数目改变时。

此外，在此实施例中描述了如下情况：在第一通信服务的上行链路信道上进行二次利用，即，仅第一通信服务的基站被考虑作为被干扰节点。但是，本发明当然可应用于存在多个被干扰节点的情况。

[2-5.替代示例]

在上述干扰控制模型中，第二通信服务的可接受干扰功率被确定为使得对初级利用节点中的被干扰节点的干扰抑制在可接受水平之内。另一方面，用于第二通信服务的发送功率也可在考虑到二次利用节点中的通信质量的情况下确定。

当将一个二次利用节点视为被干扰节点时，为了使干扰被接受，必须满足如下关系表达式(14)。

表达式(14)

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

在以上表达式中，SINR_{i_required_secondary}指示作为被干扰节点的第i个二次利用节点中所要求的最小SINR。SINR_{i_required_secondary}例如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等等。此外，P_{i_rx_secondary，j_tx_secondary}指示从第j个二次利用节点发送给第i个二次利用节点的第二通信服务的无线电信号(二次信号)所要求的接收水平。此外，I_i，primary指示由第一通信服务的无线电信号引起的干扰水平，I_{i，k(k≠i，k≠j)_tx_secondary}指示由来自不是第i或第j个二次利用节点(即，与所期望的通信链路无关)的其它二次利用节点的二次信号引起的干扰水平。此外，N_i指示可应用于第i个二次利用节点的噪声水平。注意，由来自其它二次利用节点的二次信号引起的干扰水平I_{i，k(k≠i，k≠j)_tx_secondary}可通过从与所期望的通信链路无关的二次利用节点的发送功率的总和减去关于二次利用节点的路径损耗的总和来计算出。

因此，例如，根据上述第一实施例的管理节点100可以在图6所示的步骤S110中的发送功率配给处理中使得分配给各终端设备200的发送功率满足上述表达式(14)的方式来配给发送功率。

<3.第二实施例>

在本发明第一实施例中，分配给第二通信服务的发送功率是由可访问存储着初级利用节点的位置数据的数据库的初级利用节点(管理节点)确定的。这从进行二次利用的终端设备(UE)的角度看是一种被动技术。另一方面，进行二次利用的终端设备可以主动方式获取必要参数并确定第二通信服务的可接受发送功率。在此部分中，进行二次利用的终端设备主动确定可接受发送功率的情况作为本发明第二实施例被描述。

[3-1.通信系统的概要]

图10是用于描述根据本发明第二实施例的通信系统的概要的示意图。

图10示出了操作第一通信服务的初级系统302和分别操作第二通信服务的二次系统402a和402b。初级系统302包括管理节点300和多个初级利用节点104。

管理节点300是具有对指派给第一通信服务的频谱的二次利用进行管理的职能的初级利用节点。虽然在图10的示例中，管理节点300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有权访问存储着指示初级系统302中包括的初级利用节点的位置的位置数据的数据库106。

另一方面，二次系统402a包括终端设备400a和多个二次利用节点204a。同样地，二次系统402b包括终端设备400b和多个二次利用节点204b。

终端设备400(400a和400b)是具有进行操作以开始对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的协调器(SSC)的职能的二次利用节点。具体而言，终端设备400根据预定频谱策略来确定二次利用的可行性，通过从管理节点300获取必要参数来确定可接受发送功率，然后开始与二次利用节点204的第二通信服务。终端设备400例如可用作感知无线电的引擎(CE)。

[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通过使用通信接口来向初级利用节点104发送无线电信号以及从初级利用节点104接收无线电信号，其中，通信接口可包括天线、RF电路、基带电路等。此外，通信单元310还向终端设备400发送数据库106中存储的初级利用节点104的位置以及数据库106或存储单元130中存储的要用于确定发送功率的参数。

控制单元340例如通过使用诸如CPU之类的控制设备来控制管理节点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(或者另一回程链路)向终端设备400发送在根据上述干扰控制模型确定可接受发送功率时要使用的上述位置数据和参数。位置数据和参数例如可通过使用诸如CPC之类的预定信道来定期发送。可替代地，位置数据和参数例如可响应于来自终端设备400的发送请求而被发送。

[3-3.终端设备的示例性配置]

(功能块的描述)

图12是示出图10所示的终端设备400的逻辑配置示例的框图。参考图12，终端设备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根据给定通信方案接收包含从管理节点300发送的数据和参数的无线电信号。用于第一通信单元410与管理节点300之间的通信的信道例如可以是作为控制信道的上述CPC。

具体而言，第一通信单元410例如响应于用于开始频谱二次利用等的指令而尝试从管理节点300接收要用于确定发送功率的数据和参数。要用于确定发送功率的数据和参数例如包括被干扰节点的位置数据、第一通信服务所要求的无线电信号质量、第一通信服务中的干扰或噪声水平等。此外，要用于确定发送功率的数据可包括指示其它二次利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，则其将所接收的数据和参数输出到控制单元440。另一方面，如果第一通信单元410由于某些原因(例如，不合适的信号接收环境)而未能接收必要的数据和参数，则其向控制单元440提供通知。

存储单元430例如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设备400的各单元的操作的程序和数据。此外，在此实施例中，存储单元430存储用于第二通信服务的发送功率的确定和发送功率的控制的各种参数。存储单元430中存储的参数例如可以包括自身设备(根据需要，以及订制了第二通信服务的其它二次利用节点)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，等等。

控制单元440例如通过使用诸如CPU之类的控制设备来控制终端设备400的总体功能。例如，在此实施例中，当对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用时，控制单元440依据根据上述干扰控制模型所确定的可接受干扰功率来确定第二通信服务的可接受发送功率。如果控制单元440未能从管理节点300接收到无线电信号并因而不能获取初级利用节点的最新位置数据和必要参数，则其通过将用于降低对初级利用节点引起干扰的可能性的裕度计算在内来确定可接受发送功率。后面将详细描述发送功率确定处理。然后，控制单元440将要用于第二通信单元220的无线电信号发送的发送功率的值控制为落在所确定的可接受发送功率的范围之内。

(发送功率确定处理的流程)

图13是示出用于控制单元440确定第二通信服务的可接受发送功率的发送功率确定处理的流程示例的流程图。

参考图13，控制单元440首先判断是否可通过第一通信单元410从管理节点300接收无线电信号(步骤S402)。如果来自管理节点300的无线电信号是可接收的，则处理前进到步骤S404。另一方面，如果来自管理节点300的无线电信号不可接收，则处理前进到步骤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利用节点的位置数据。此外，控制单元440以相同方式获取从管理节点300接收的参数(步骤S404)。注意，在如同图2A所示的示例中那样在OFDMA系统的上行链路信道上进行二次利用的情况下，被干扰节点仅仅是基站。在这种情况下，控制单元440仅获取作为基站的管理节点300的位置数据，作为初级利用节点的位置数据。此外，步骤S404中的必要参数例如对应于第一通信服务所要求的无线电信号质量、第一通信服务中的干扰或噪声水平(或者用于计算这些水平的参数)等。

然后，控制单元440基于在步骤S404中接收的位置数据和参数、依据第二通信服务的可接受干扰功率来确定发送功率(步骤S406)。具体而言，控制单元440例如可根据上述干扰控制模型中的表达式(9)、依据第二通信服务的可接受干扰功率来确定发送功率。例如，第一通信服务所要求的无线电信号质量对应于表达式(9)中的项P_{rx_primary，primary}/SINR_required。此外，干扰或噪声水平对应于表达式(9)中的项N_Primary。此外，表达式(9)中的路径损耗L_{path_tx_secondary，i}的值可通过使用根据初级利用节点的位置数据和终端设备400的位置数据导出的距离d、根据表达式(6)来计算出。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水平之差，而不是根据位置数据来计算该路径损耗。此外，当存在另一第二通信服务时，控制单元440可根据均等类型的表达式(10)或者非均等类型的表达式(11)来配给发送功率。

另一方面，如果来自管理节点300的无线电信号不可接收，则在步骤S408，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的通信变为可行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参数，并将它们存储到存储单元430中以供以后使用。此外，例如当作为二次利用的目标的第一通信服务的类型被预先限制于若干候选时，指示第一通信服务所要求的无线电信号质量的参数可被存储在存储单元430中作为默认值。

然后，控制单元440基于在步骤S408中获取的位置数据和参数、依据第二通信服务的可接受干扰功率来确定发送功率(步骤S410)。但是，在此情况中，有可能用于确定发送功率的参数不是最新的。因此，控制单元440向发送功率的值添加给定裕度以便降低对初级利用节点引起干扰的可能性。具体而言，控制单元440例如可根据上述干扰裕度降低类型的表达式(12)来确定发送功率。表达式(12)中的N_estimaion的值例如根据可能订制第二通信服务的二次利用节点204的数目而被确定为包括额外数目(extra number)。

之后，由控制单元440进行的发送功率确定处理结束。然后，通过使用在所确定的可接受干扰功率的范围内的功率水平，在终端设备400与各个二次利用节点204之间开始第二通信服务。

[3-4.第二实施例的总结]

以上参考图10至13描述了本发明的第二实施例。在此实施例中，由用作第二通信服务的协调器的终端设备400根据上述干扰控制模型来确定对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的可接受发送功率。终端设备400从而能够以主动方式确定要用于第二通信服务的发送功率，并控制发送功率以便抑制对初级系统302的干扰。

此外，如果控制单元440未能从管理节点300接收无线电信号并因而不能获取初级利用节点的最新位置数据，则通过将用于降低对初级利用节点引起干扰的可能性的裕度计算在内来确定发送功率的范围。终端设备400从而能够自治且安全地开始频谱的二次利用，即使在终端设备400位于信号接收条件由于遮蔽(遮挡)、衰落等而相对不合适的区域中时也能如此。

此外，利用上述干扰裕度降低类型的技术，不是根据二次利用节点的实际数目而是根据将额外数目包括在内所估计出的假定值来确定裕度。从而可以防止第一通信服务质量的降低，即使在订制第二通信服务的二次利用节点的数目在预期范围内增大时也能如此。

<4.对于TV频带的应用>

图14是用于描述上述第一或第二实施例对于TV频带的应用的示意图。在图14的示例中，初级利用节点900是TV广播的广播台(TV广播器)。初级利用节点910a至910c是TV广播的接收台。初级利用节点900在频带F1上向位于边界902或904内部的初级利用节点910a至910c提供数字TV广播服务。边界902的内部区域是数字TV广播服务的服务区域。边界902与边界904之间的阴影区域是限制频谱的二次利用的保护区域。同时，边界904与边界906之间的区域是TV空白频段。二次利用节点920a至920c位于该TV空白频段中，并例如在与频带F1不同的频带F3上操作第二通信服务。但是，即使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之间设定了保护带，仍然存在如下风险：例如在位置P0处不仅在二次系统上而且在初级系统上发生致命干扰。这种风险可通过扩展保护区域的宽度来降低。但是，扩展保护区域的宽度导致频谱二次利用的机会减少。从这个角度看，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使得可将对初级系统的干扰降低到落在可接受范围之内，而无需过度地扩展保护区域的宽度。

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在硬件或软件上实现。在软件上执行一系列处理或处理的一部分的情况下，构成软件的程序被预存储在诸如ROM(只读存储器)之类的记录介质中，被读入RAM(随机访问存储器)，然后通过使用CPU等而被执行。

本说明书中描述的各实施例的主题可应用于各种类型的二次利用模式。例如，如上所述，可以说中继节点或毫微微小区覆盖第一通信服务的频谱空穴的操作是频谱二次利用的一种模式。此外，宏小区、RRH(远程无线电头)、Hotzone(热区)、中继节点、毫微微小区等中的任一个或多个之间的关系可形成频谱二次利用的一种模式(例如，异质网络)。

虽然以上参考附图详细描述了本发明的优选实施例，但是本发明不限于此。本领域技术人员应当了解，可依据设计要求和其它因素来进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

本申请包含与在2009年7月31日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2009-179367、2010年1月13日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-005230以及2010年5月12日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-110012所公开的主题相关的主题，这些申请的全部内容通过引用而结合于此。

Claims (11)

1.一种用于确定对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的可接受发送功率的方法，包括以下步骤：

基于所述第一通信服务所要求的无线电信号质量、所述第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与发送所述第二通信服务的无线电信号的一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定所述可接受发送功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

所述第一通信服务所要求的无线电信号质量是通过使用所述第一通信服务所要求的无线电信号的接收水平以及信号对干扰和噪声之比来表示的。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

从数据库获取位置数据，所述数据库存储着指示接收所述第一通信服务的无线电信号的初级利用节点的位置的位置数据；以及

基于由所述位置数据指示的所述初级利用节点的位置以及所述一个或多个二次利用节点的位置，来计算与所述一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗。

4.根据权利要求3所述的方法，其中

所述方法是由有权访问所述数据库的初级利用节点来执行的，并且

所述方法还包括将所确定的可接受发送功率从该初级利用节点通知给所述一个或多个二次利用节点中的任一节点的步骤。

5.根据权利要求3所述的方法，其中

所述方法是由所述一个或多个二次利用节点中用作所述第二通信服务的协调器的节点执行的。

6.根据权利要求1所述的方法，其中

所述方法是由所述一个或多个二次利用节点中用作所述第二通信服务的协调器的节点执行的，并且

当用作所述协调器的节点在确定所述可接受发送功率的步骤中不能获取指示接收所述第一通信服务的无线电信号的初级利用节点的位置的位置数据时，所述可接受发送功率通过将用于降低对所述初级利用节点引起干扰的可能性的裕度计算在内来确定的。

7.根据权利要求6所述的方法，其中

所述裕度具有取决于所述二次利用节点的预期数目的值。

8.一种通信设备，包括：

通信单元，该通信单元能够发送对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的无线电信号；以及

控制单元，该控制单元确定所述第二通信服务的可接受发送功率，其中

所述控制单元基于所述第一通信服务所要求的无线电信号质量、所述第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与发送所述第二通信服务的无线电信号的一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定所述可接受发送功率。

9.一种致使计算机用作控制单元的程序，所述计算机对包括通信单元的通信设备进行控制，所述通信单元能够发送对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的无线电信号，其中：

所述控制单元基于所述第一通信服务所要求的无线电信号质量、所述第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与发送所述第二通信服务的无线电信号的一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定所述可接受发送功率。

10.一种通信设备，包括：

通信单元，该通信单元能够与二次利用节点进行通信，该二次利用节点发送对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的无线电信号；以及

控制单元，该控制单元确定所述第二通信服务的可接受发送功率，其中

所述控制单元基于所述第一通信服务所要求的无线电信号质量、所述第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定所述可接受发送功率。

11.一种致使计算机用作控制单元的程序，所述计算机对包括通信单元的通信设备进行控制，所述通信单元能够与二次利用节点进行通信，所述二次利用节点发送对指派给第一通信服务的频谱进行二次利用的第二通信服务的无线电信号，其中：

所述控制单元基于所述第一通信服务所要求的无线电信号质量、所述第一通信服务中的干扰水平或噪声水平以及与一个或多个二次利用节点有关的通信路径上的路径损耗，来确定所述可接受发送功率。

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