CN102326423B - 用于操作包括毫微微小区的通信配置的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作包括毫微微小区的通信配置的方法，包括：毫微微小区对频谱的机会性使用。所述方法可以包括多运营商频谱重新使用和/或多服务频谱重新使用。当未被主要许可持有者使用时，所述毫微微小区可以使用部分频谱。毫微微基站12包括频谱决定单元20，用于使用于主要使用相关的信息来确定毫微微基站12的操作以实现机会性重新使用。

Description

用于操作包括毫微微小区的通信配置的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于操作包括毫微微小区的通信配置的方法。
背景技术
近些年来，无线服务已经在世界范围内出现了爆炸性增长。除了可靠的、无处不在的覆盖范围，无线终端用户现在越来越期待高吞吐量的数据服务。第三代(3G)宽带广域蜂窝服务，例如HSDPA/HSPA以及EV-DO版本A，代表满足这种期待的第一步。然而，随着这些服务获得广泛的采用，下一代无线服务必须演进到超宽带(多兆字节/秒/用户)速度。改进无线速度的两个核心的和补充的方法为：(a)以最有效的方式来积极重用频谱，以及(b)增加可用于使用的频谱的数量。
最近，大量的服务提供商已经还是考虑毫微微小区，其是具有较小占用空间、部署在例如家庭、公司建筑和公共位置处、作为积极地使用它们昂贵的得到许可的频谱到其最大范围的小区。毫微微小区因此代表上面提到的方法。
第一代毫微微小区部署将会通过静态分配或通过并行同信道重新使用来使用频谱。对于之前的选择，毫微微小区使用不在宏小区使用的频谱的静态保存部分。在并行同信道重新使用方法中，毫微微小区并行地重新使用于宏小区所使用的频谱相同的频谱。
在最近研究结果中已经处理了第一代毫微微小区的设计中的技术挑战，例如，参见H.Claussen在个人无线移动通信国际大会(PIMRC，2007)IEEE学术报告会会议的“分级小区结构中宏和同信道毫微微小区的性能”；以及L.Ho的个人无线移动通信国际大会(PIMRC，2007)IEEE学术报告会会议上的“关于住所环境中呼叫丢失概率的用户部署的同信道毫微微小区的效果”。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种用于操作包括毫微微小区的通信配置的方法，包括：毫微微小区对频谱的机会性使用。机会性使用是，次要(未通过许可的)用户使用部分未被主要用户(具体宽带的通过许可的用户)使用的频谱。重要的是，机会性使用并不降低主要用户的服务体验。通过使用根据本发明的方法，能够达到实现超宽带无线接入(10秒Mbps/用户)的毫微微小区部署。
在根据本发明的方法中，机会性使用包括以下内容中的至少一个：多运营商频谱重新使用；以及多服务频谱重新使用。在多运营商频谱重新使用中，毫微微小区使用区域中多个蜂窝服务提供商和/或运营商所拥有的频谱，例如，Verizon(威瑞森)、sprint(斯普林特)、T-mobile(T-移动)。在多服务频谱重新使用中，毫微微小区将通过许可的频谱用于其它服务，例如，电视、公共安全以及专用移动无线电/次要移动无线电或其它类型的服务。在本说明中，多运营商和多用户重新使用还被称为次要频谱重新使用。
在本发明的实施方式中，毫微微小区中多运营商和/或多服务频谱重新使用允许可以使用更宽带的频谱以允许利用宽带空中接口技术。涌现用于广域蜂窝技术的新的空中接口，例如，WiMAX(范围从1.75到20MHz)、EV/DO版本B(1.25MHz到20MHz)以及LTE(1.75MHz到20MHz)，要求用于更高的数据速率的更宽的频谱带宽。通过使用本发明的实施方式，这种更宽的带宽可以用于毫微微小区中的低功率使用。
在根据本发明的方法中，从多个运营商收集与他们的频谱使用有关的信息；以及将频谱使用信息用于确定毫微微小区的用于机会性使用的可用频谱。例如，可以从多个运营商收集信号强度测量信息，并且将信号强度测量信息用于确定毫微微小区机会性使用的可用频谱。
在根据本发明的方法中，通过主要许可保持器，采用频谱测量报告并使用频谱测量报告来获得与短期频谱使用相关的信息，以确定毫微微小区机会性使用的可用频谱。
根据本发明的第二方面，一种用于支持毫微微小区的毫微微基站，毫微微小区被配置为提供毫微微小区的频谱的机会性使用。毫微微基站可以包括频谱决定处理器，使用来自多个运营商的与他们的频谱使用相关的信息来确定毫微微小区的机会性使用的可用频谱。毫微微基站可以包括终端用户和毫微微小区之间的空中接口，所述空中接口使用非连续正交频分复用(NC-OFDM)。毫微微小区可以被配置为机会地重新使用重叠毫微微小区的宏蜂窝2GTDMA网络的非连续频率块。
根据本发明的第三方面，与用于支持毫微微小区的毫微微基站一起使用的以及被配置为提供毫微微小区频谱的机会性使用的多个运营商频谱服务器，包括：收集器，被配置为收集关于多个运营商的频谱的使用的信息；以及处理器，使用收集的信息来确定可用于毫微微小区机会性重新使用的集合频谱；以及通信器，用于将确定传送给毫微微基站。服务器可以包括频谱评估器，使用来自多个毫微微基站的信息来获取与频谱使用和可用性相关的动态推论。
根据本发明的第四方面，一种用于协调运营商的多个毫微微基站的操作的毫微微控制器，包括协调器，用于协调多个毫微微基站所支持的毫微微小区的机会性频谱使用；以及服务器，用于为毫微微基站提供信息，所述信息包括以下内容中的至少一个：相邻毫微微小区的频谱使用；相邻毫微微小区的功率等级；宏小区基站的位置；以及主要用户的发射器。
根据本发明的第五方面，一种频谱使用决定处理器，适用于用于支持毫微微小区毫微微基站，包括在确定中使用的关于以下内容中的至少一个的信息：主要用户的类型、主要用户信号的类型、主要用户发射器的位置、检测主要传输的存在或不存在和/或其它次要毫微微小区的存在的局部频谱感知、来自其它传感器或相邻毫微微基站的关于频带中存在的关于它们的实时光谱能量测量信息、信号专用特性以及已知签名的检测。频谱使用决定处理器可以是包括在毫微微基站中的单元。处理器可以包括提供频谱带空映射的映射器。
附图说明
下面将仅通过实例的方式，并且参考附图来介绍本发明的一些实施方式，其中
图1示例性地示出了多运营商共享；
图2示例性地示出了多服务频谱的重新使用；
图3示例性地示出了根据本发明的布置；以及
图4是说明频谱使用检测单元的操作的示意性实例图。
具体实施方式
参考图1，使用实例来说明毫微微小区中的多运营商频谱重新使用，其示出了三个供应商Verizon、T-mobile和Cingular的宏蜂窝网络1、2和3，具有西泽西州莫雷山周围10公里区域的相应蜂窝/PCS频谱许可分配，Verizon拥有蜂窝频段中频谱块B。(注意：美国的蜂窝频段：825-849MHz(上行链路)，870-894MHz(下行链路)，均分成块A和B)并且拥有PCS频带块C和F。(注意，美国的PCS频段：(1850-1910MHz(上行链路)1930-1990MHz(下行链路)，均分成六个块A到F)。Cingular(辛格乐)/AT&T拥有蜂窝块A和PCS块A；以及T-Mobile拥有PCS块D。
在之前存在的认证体制内，部署在每个供应商的网络中的毫微微小区4、5和6被允许仅使用所述供应商的具体的通过认证的频谱。例如，Verizon毫微微小区4仅可以使用蜂窝块B和PCS块C和F。在根据本发明的实施方式中，通过多运营商共享，每个供应商的每个毫微微小区4、5和6接入全部PCS和蜂窝频带。在我们的实例中，除了Verizon自己的蜂窝块B，Verizon毫微微小区4可以使用来自Cingular的蜂窝块A、PCS块A以及来自T-mobile的PCS块D。
图2示出了多服务频谱重新使用的概念。在本发明的这个实施方式中，毫微微小区7尝试机会性地使用多个服务、特定公共安全8、广播TV9、SMR10和LMR11频段的频谱。在美国，这些服务在700至900MHz频段进行频谱分配。因此，扩展至多个服务引人注目地增加毫微微使用的超过300MHz的可用频谱工具。
通过参考图3，根据本发明的安排包括支持毫微微小区的毫微微基站12。网络家庭服务器，被称为多运营商频谱服务器(MOSS)，从多个运营商14、15和16收集频谱使用信息，以及可选的信号强度测量信息，并且确定在特定空间区域中的毫微微小区(例如，毫微微小区12)中可以使用何种频谱。毫微微协调或控制服务器(FCS)17至19是部署在每个运营商14到16的操作支持系统(OSS)中的网络家庭服务器，以及提供运营商毫微微基站的协调和控制。FCS可以充当注册、认证和自动配置服务器。其通过为毫微微基站提供信息的范围来协调机会性频谱使用，基于从MOSS13接收的集体性信息，例如，相邻毫微微小区的频谱使用和功率等级，宏小区基站的位置或主要用户的发射器。
MOSS13协调跨越多个运营商的频谱使用并且通知每个运营商的毫微微控制器/毫微微小区每个区域中可用于毫微微小区的集合频谱。MOSS13可以从每个运营商收集用于毫微微使用的关于频谱可用性的信息，并且例如，可选地将其与从一个或多个运行的毫微微小区接收的附加频谱测量信息将结合。MOSS13还可以，在一些实施方式中，通过处理来自各种毫微微基站的频谱感知信息来执行协作频谱感知，以绘制与频谱使用和可用性相关的动态推理。由MOSS13所确定的频谱可用性可以是除了基于位置的之外还是随时间变化的。
频谱使用决定单元(SUDU)位于毫微微基站12。其处理关于主要频谱使用的信息并且关于称为“频谱空白空间”的频谱部分做出决定，其未被主要许可保持者所使用，并且因此可以由毫微微小区用于基于所有可用信息的传输。所述决定可以基于主要用户将从MOSS13和FCS17至19获得的长期和中期频谱相结合，在这个实施方式中，短期频谱使用是通过本地和/或远程频谱测量所获得的。仅考虑长期、中期和短期频谱使用中的一个，但是使用两个或多个是有益的。
毫微微基站12包括空中接口21，其在非连续频带中操作以使终端用户和毫微微基站12之间能够进行通信。其还使用协议22，其通知终端用户关于传输数据所在的频谱以及还可以提供其它协调功能，例如，功率控制。
通过频谱共享，可能的是，可使用的频谱是载波的非连续集合，并且甚至可能在不同的频段中。为了实现较高的数据速率，可以使用为所述频带的所述载波所指定的空中接口技术在多个载波上传输数据。例如，如果CDMA系统中的多个1.25MHz载波可用，为每个载波单独地生成在所述频带信号中的多载波CDMA信令，并且调制为合适的载波并且必须使用这种组合。
在近些年，经典的正交频分复用(OFDM)，使用在频率空间中连续的子载波的频率域调整技术已经呈现为用于多个现有技术的优选空中接口，例如，WiMAX、3GPPLTE和3GPP2UMB。这种空中接口可以被修改为被称为非连续OFDM(NC-OFDM)的变型，其允许在频率空间中分隔子载波。在机会性使用的情况下，NC-OFDM可以选择性地关闭部分频谱中的子载波，其中主要信号或干扰是强烈的。选择性打开/关闭特征还可以被应用于控制集合干扰为某种类型的主要信号，例如CDMA。
如上所述，SUDU20确定使用何种频谱来传输。其可以使用来自多个源的信息从而做出上述决定。其可以使用来自FCS17至19和MOSS13的信息。毫微微基站12使用与FCS17至19和MOSS13的连接来获得关于，例如在各种频带中现有的主要用户类型、他们的信号类型以及他们发射器位置的信息。作为实例，仅使用蜂窝运营商频谱的毫微微基站将扫描整个800MHz蜂窝和1.9GHzPCS频段，并且使用FCS17至19和MOSS13来潜在地获得宏小区基站的精确位置。还可以使用局部的频谱感知。SUDU20可以执行局部的测量以检测主要传输的存在或不存在，以及同样地，检测其它次要毫微微小区的存在。还可以从其它传感器或毫微微基站接收关于它们的实时测量的信息。检测可以基于技术的组合，例如，GSM帧结构、CDMA导频等。来自邻近次要毫微微基站的信号的检测还可以基于已知签名，例如，OFDM签名，如果在毫微微小区中使用OFDM空中接口。来自SUDU20的测量还可以被提供给MOSS13。MOSS12可以通过纠正从多个毫微微小区接收的测量来执行更好了解的决定。频谱空白空间或可用性、信息于是可以被从MOSS13在有线回程连接上传送回SUDU20。
通过参考图4，SUDU20充当在其布置处使用信息的映射器以周期性地提供频带空映射，其包括频段专定数字，其可以是被称为强度数字的0、1或(范围限制(＜100))正数。在NC-OFDM空中接口的情况中，这个映射被称为子载波空映射，其中映射的分辨率等于子载波的分离。映射中的数字0表示主要用户没有使用频段/子载波并且可以由毫微微来使用。数字1表示毫微微不应当试图使用专有频段。非单元正数表示主要用户的活动的扩展，表达为小于1乘以100的小部分，其可以用于基于阈值的用于决定毫微微是否应当使用频带的方案。NC-OFDM层所使用的子载波空映射决定激活哪个子载波以及那些为空。
在终端用户设备和毫微微基站12之间使用信令协议来协调可用带宽。协议支持合适的控制信道以在网络中传送多个载波系统指定参数。其还可以包括其它标准信息，例如功率控制、导频、分页、报文发送、同步以及任意其它辅助信息。其还可以支持基站和终端用户设备之间的双向信道以实现双向信令。
在本发明的一个实施方式中，毫微微小区的NC-OFDMA的使用于2G窄带TDMA(例如，GSM、IS-136)宏小区网络相结合。2G频谱全球的拥有者会希望逐渐移植到基于4GOFDMA空中接口，例如3GPP的LTE以及3GPP2的UMB。目前频谱调整者所考虑的计划，特别是在欧洲，是通过为这些新的空中接口分配逐渐增加的频谱块来重制GSM频谱，空出目前2G发射器的相同频谱。在本发明的实施方式中，NC-OFDMA毫微微小区基站以及它们的相关的移动终端使用现有的、通常非连续的频率块，由于TDMA频率重用模式具有大于1的重用因数，所以频率块在任意给定小区中位置自由。为了阻止过度的干扰，给定2G宏小区中的窄带载波仅是那些在邻近小区中未使用的载波。这样在任意给定小区中留下了许多未使用的载波。然而，由于它们较低的传输功率、在毫微微小区中临时移动的较低的路径损耗，毫微微小区基站可以安全地重新使用这些频率，并且由于墙壁衰减，与外面的宏小区具有较高程度的隔离。因此，4G毫微微蜂窝式基站操作可以在没有特定频率块的全局空出(vacating)的情况下开始。非连续的操作是有益的，其允许机会性的局部空闲频谱块的最大使用，而不考虑在本地宏小区中使用的是频谱载波的何种组合。
毫微微蜂窝式基站12可以确定哪个频率是通过多个方法中的一个本地可用的。在毫微微小区中重新使用单个运营商的频谱的简单实例中，毫微微小区基站12可以将其位置报告给FCS17至19，并且FCS17至19于是可以通过宏小区频率映射来确定在毫微微小区的位置中没有使用那个频率。在更为高级的技术中，FCS17至19所提供的信息与毫微微基站12中SUDU单元20所执行的测量相关联，以增强关于本地可用频谱块的决定。MOSS13帮助，如上所述，在多个运营商之间共享GMS频谱。
在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以体现在其它具体形式中。所介绍的实施方式在所有方面仅被认为示意性的并且不是限制性的。因此，本发明的范围由附加的权利要求来指示而不是由前述所述来指示。来自权利要求的等价含义和范围内的所有改变都包含在权利要求的范围之内。

Claims (24)

1.一种用于操作包括毫微微小区(4，5，6)的通信配置(1，2，3)的方法，且所述方法包括毫微微小区(4，5，6)对频谱的机会性使用，其中机会性使用包括多运营商频谱重新使用和/或多服务频谱重新使用，所述方法进一步包括：在不具有来自感知设备的任何信号测量结果的情况下，从多个运营商(14，15，16)收集与他们的频谱使用有关的信息并且将所述频谱使用信息用于确定毫微微小区(4，5，6)的用于机会性使用的可用频谱。
2.如权利要求1所述的方法，并且包括：从多个运营商(14，15，16)收集信号强度测量信息；以及将信号强度测量信息用于确定毫微微小区(4，5，6)的用于机会性使用的可用频谱。
3.如任意先前权利要求所述的方法，并且包括：进行频谱测量，以及使用所述频谱测量以获得与主要许可证持有者的短期频谱使用相关的信息，以确定毫微微小区(4，5，6)的用于机会性使用的可用频谱。
4.如权利要求1至2中任意一项所述的方法，并且包括：在终端用户和毫微微小区(4，5，6)之间提供多载波和/或多频段空中接口。
5.如权利要求1至2中任意一项所述的方法，并且包括：在终端用户和毫微微小区(4，5，6)之间提供空中接口，所述空中接口使用非连续正交频分复用，还被称为NC-OFDM。
6.如权利要求5所述的方法，并且其中控制子载波，使得：
在主要信号和/或干扰强烈的频谱的部分中，选择地关闭子载波；和/或
选择地控制子载波，以控制毫微微小区(4，5，6)的机会性使用对主要信号的集合干扰。
7.如权利要求5所述的方法，并且其中重叠了毫微微小区(4，5，6)的宏蜂窝网络是2GTDMA网络。
8.如权利要求7所述的方法，并且其中所述毫微微小区(4，5，6)机会性地重新使用宏蜂窝网络的非连续频率块。
9.如权利要求1，2，6，7和8中任意一项所述的方法，并且包括：在毫微微小区(4，5，6)和终端用户之间使用信令协议，以提供以下内容中的至少一个：传送多载波系统专用参数的控制信道；功率控制信息；导频信息；寻呼信息；消息传送信息；以及同步信息。
10.如权利要求3所述的方法，并且包括：在终端用户和毫微微小区(4，5，6)之间提供多载波和/或多频段空中接口。
11.如权利要求3所述的方法，并且包括：在终端用户和毫微微小区(4，5，6)之间提供空中接口，所述空中接口使用非连续正交频分复用，还被称为NC-OFDM。
12.如权利要求3所述的方法，并且包括：在毫微微小区(4，5，6)和终端用户之间使用信令协议，以提供以下内容中的至少一个：传送多载波系统专用参数的控制信道；功率控制信息；导频信息；寻呼信息；消息传送信息；以及同步信息。
13.如权利要求4所述的方法，并且包括：在毫微微小区(4，5，6)和终端用户之间使用信令协议，以提供以下内容中的至少一个：传送多载波系统专用参数的控制信道；功率控制信息；导频信息；寻呼信息；消息传送信息；以及同步信息。
14.如权利要求4所述的方法，并且包括：在终端用户和毫微微小区(4，5，6)之间提供空中接口，所述空中接口使用非连续正交频分复用，还被称为NC-OFDM。
15.如权利要求5所述的方法，并且包括：在毫微微小区(4，5，6)和终端用户之间使用信令协议，以提供以下内容中的至少一个：传送多载波系统专用参数的控制信道；功率控制信息；导频信息；寻呼信息；消息传送信息；以及同步信息。
16.如权利要求6所述的方法，并且其中重叠了毫微微小区(4，5，6)的宏蜂窝网络是2GTDMA网络。
17.一种用于支持毫微微小区的毫微微基站(12)，并且被配置为提供毫微微小区(4，5，6)对频谱的机会性使用，其中机会性使用包括多运营商频谱重新使用和/或多服务频谱重新使用，所述基站(12)包括：频谱决定处理器(20)，在不具有来自感知设备的任何信号测量结果的情况下，使用来自多个运营商(14，15，16)的与他们的频谱使用有关的信息，确定毫微微小区(4，5，6)的用于机会性使用的可用频谱；以及
空中接口，用于进行通信。
18.如权利要求17所述的毫微微基站(12)，并且包括：在终端用户和毫微微小区(4，5，6)之间的空中接口(21)，所述空中接口(12)使用非连续正交频分复用，还被称为NC-OFDM。
19.如权利要求18所述的毫微微基站(12)，并且其中毫微微小区(4，5，6)被配置为机会性地重新使用重叠了毫微微小区(4，5，6)的宏蜂窝2GTDMA网络的非连续频率块。
20.一种多运营商频谱服务器(13)，与用于支持毫微微小区(4，5，6)并且被配置为提供毫微微小区(4，5，6)对频谱的机会性使用的毫微微基站(12)一起使用，所述服务器(13)包括：收集器，被配置为在不具有来自感知设备的任何信号测量结果的情况下，收集与多个运营商(14，15，16)的频谱使用相关的信息；以及处理器，使用收集的信息来确定可用于毫微微小区(4，5，6)的机会性重新使用的集合频谱；以及通信器，用于将所述确定传送给毫微微基站(12)。
21.如权利要求20所述的服务器(13)，并且包括：频谱评估器，使用来自多个毫微微基站(12)的信息，导出与频谱使用和可用性相关的动态推理。
22.一种用于协调运营商(14，15，16)的多个毫微微基站(12)的操作的毫微微控制器，所述毫微微控制器包括：
协调器(17，18，19)，用于协调多个毫微微基站(12)所支持的毫微微小区的机会性频谱使用；以及
服务器(13)，用于为毫微微基站(12)提供信息，所述信息包括以下内容中的至少一个：相邻毫微微小区的频谱使用；相邻毫微微小区的功率等级；宏小区基站的位置；以及主要用户的发射器。
23.一种频谱使用决定装置(20)，适用于支持毫微微小区(3，5，6)的毫微微基站(12)，包括：
用于确定毫微微小区(3，5，6)的用于机会性使用的可用频谱的部件，
用于在所述确定中使用关于以下信息中的至少一个：主要用户的类型、主要用户信号的类型、主要用户发射器的位置、检测主要传输的存在或不存在和/或其它次要毫微微小区的存在的局部频谱感知、来自其它传感器或相邻毫微微基站(12)的关于频段中存在的它们的实时测量光谱能量的信息、信号专用特性以及已知签名的检测的部件。
24.如权利要求23所述的装置(20)，并且包括提供频谱带空映射的映射器。
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