CN102640432A - Tv空白区中的站点操作方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及TV空白区中的站点（在下文中，称为“STA”）操作方法和装置。在TVWS频带中，当作为具有在未被已授权装置使用的可用信道中操作的许可的未授权装置的STA需要通过获取与可用信道有关的信息而在TVWS频带中操作时，该STA向具有数据库信息的装置发送可用信道信息请求消息；从具有数据库信息的装置接收针对可用信道信息的ACK消息，该ACK消息包括（a）与可用信道有关的标识信息、（b）与可用信道中的最大允许功率级有关的信息和（c）与可用信道的有效时间有关的信息；以及使用（a）、（b）和（c）的信息，即，在可用信道的有效时间内，使用最大允许功率级来发送/接收信号。

Description

TV空白区中的站点操作方法和装置
技术领域
本发明涉及TV空白区中的站点（在下文中，称为“STA”）操作方法和装置。
背景技术
WLAN（无线局域网）技术的标准形成为IEEE 802.11标准。在IEEE 802.11标准的修订中，IEEE 802.11a/b使用2.4GHz或者5GHz处的非授权频带提供11Mbps（IEEE802.11b）和54Mbps（IEEE 802.11a）的传输速率。IEEE 802.11g在2.4GHz处使用OFDM提供54Mbps的传输速率。IEEE 802.11n使用MIMO-OFDM（多输入多输出-正交频分复用）为4个空间流提供300Mbps的传输速率。IEEE 802.11n支持多达40MHz的信道带宽，并且在这种情况下，提供600Mbps的传输速率。
IEEE 802.11af标准规定了未授权的装置在TV空白区域中的WLAN操作。
TV空白区（在下文中称为“TVWS”）是被分配用于广播TV的频率，并且可以包括UHF和VHF频带。虽然TVWS可以包括54MHz至698MHz（美国和韩国），但是在某些国家，这些频带中的一部分不可以用于无授权的装置。
在一频带中，作为未授权装置而操作的STA可以使用未被已授权装置使用的可用信道。因此，对于需要使用TVWS的STA来说，获取与未被已授权装置使用的可用信道有关的信息是很重要的。为此，STA可以在其位置处执行频谱感测，以便获得与可用信道有关的信息。
使用TVWS的未授权装置需要为已授权装置（可以称为“现任用户”或者“主用户”）的操作提供保护功能。也就是说，当如麦克风的现任用户使用被STA使用的特定频带时，该STA需要停止使用与该频带相对应的信道，以便保护现任用户。
为此，STA可能需要频率感测机制。可以使用能量检测方案、签名检测方案等作为频率感测机制。如果接收的信号的强度超过了预定值，或者当检测到DTV前导码（preamble）时，STA可以确定频带正在被现任用户使用。
另外，可能需要诸如公共信标帧、频率感测机制等的信令协议，以解决使用TVWS的未授权装置共存的问题。
发明内容
如上所述，当作为未授权装置而操作在TVWS中的STA仅仅依靠频率感测来获取与可用信道有关的信息时，由于对TVWS操作的感测而带来的STA的负担加重，并且TWVS操作过程可能会延迟。另外，STA感测到的信息可能包括诸如假告警、误检测等的可能错误，由此根据位置信息需要更多的精确信息。
因此，本发明提供了一种方法，其中在TVWS中作为未授权装置而操作的STA通过基于位置信息从数据库有效地获取与可用信道有关的信息而执行WLAN操作。
根据本发明的一个方面，一种在TVWS（TV空白区）频带中的站点操作方法，其中作为具有在未被已授权装置使用的可用信道中操作的未授权装置而操作的站点通过获取与所述可用信道有关的信息而在所述TVWS频带中操作，所述站点操作方法包括：向具有数据库信息的装置发送可用信道信息请求消息；从所述具有数据库信息的装置接收可用信道信息响应消息，该可用信道信息响应消息包括（a）与可用信道有关的标识信息、（b）与所述可用信道的有效时间有关的信息以及（c）与所述可用信道中的最大允许功率级有关的信息；以及在所述可用信道的所述有效时间内使用所述最大允许功率级，使用（a）、（b）和（c）的信息，发送/接收信号。
所述可用信道信息请求消息和所述可用信道信息响应消息中的一方或二者可以包括与多个可用信道有关的信息。
所述可用信道信息响应消息还可以包括：（d）与所述可用信道信息响应消息可以应用的装置类型有关的信息。
所述站点可以是接入点（AP），并且所述具有数据库信息的装置可以是数据库。在这种情况下，所述可用信道信息请求消息和所述可用信道信息响应消息可以分别是信道调度请求消息和信道调度响应消息。
所述可用信道信息请求消息可以包括：分类字段，其表明所述可用信道信息请求消息的分类；动作值字段，其表明将通过所述分类中的所述可用信道信息请求消息执行的动作；源地址字段，其表明发送所述可用信道信息请求消息的装置的地址；目的地地址字段，其表明接收所述可用信道信息请求消息的装置的地址；以及表明与多个可用信道有关的标识信息的字段。
所述可用信道信息响应消息可以包括：分类字段，其表明所述可用信道信息响应消息的分类；动作值字段，其表明将通过所述分类中的所述可用信道信息响应消息执行的动作；源地址字段，其表明发送所述可用信道信息响应消息的装置的地址；目的地地址字段，其表明接收所述可用信道信息响应消息的装置的地址；以及表明多个可用信道中的每一个的（a）、（b）和（c）的信息的字段。
所述与有效时间有关的信息可以包括与从接收到所述可用信道信息响应消息时开始的所述可用信道的可用持续时间有关的信息，或者可以包括与根据所述可用信道信息响应消息的所述可用信道的可用开始时间有关的信息，以及与从所述可用开始时间开始的所述可用信道的可用持续时间有关的信息。
所述可用信道信息响应消息还可以包括：标识符，其表明所述与有效时间有关的信息是表示所述与从接收到所述可用信道信息响应消息时开始的所述可用信道的可用持续时间有关的信息，还者所述与可用开始时间有关的信息以及所述与从所述可用开始时间开始的所述可用信道的可用持续时间有关的信息。
所述具有数据库信息的装置可以是AP，并且所述站点可以由所述AP提供服务。
所述与有效时间有关的信息可以根据所述装置类型信息来限定。具体地，当所述装置类型信息对应于没有直接访问所述数据库信息的权限的第一模式装置时，所述可用信道信息响应消息可以不包括所述有效时间信息，并且当所述装置类型信息对应于具有直接访问所述数据库信息的权限的固定装置或者第二模式装置时，所述可用信道信息响应消息可以包括所述有效时间信息。
所述有效时间信息可以包括公共地应用于多个可用信道的有效时间信息。
根据本发明的另一方面，一种作为具有在TVWS频带中未被已授权装置使用的可用信道的许可的未授权装置而操作的站点包括：收发机，其被配置用于向具有数据库信息的装置发送可用信道信息请求消息，并且从所述具有数据库信息的装置接收可用信道信息响应消息，所述可用信道信息响应消息包括（a）与可用信道有关的标识信息、（b）与所述可用信道的有效时间有关的信息以及（c）与所述可用信道中的最大允许功率级有关的信息；以及处理器，其被配置用于控制所述收发机在所述可用信道的所述有效时间内的使用所述最大允许功率级，使用（a）、（b）和（c）的信息，发送/接收信号。
有益效果
根据本发明的上述实施方式，通过基于位置信息而有效地从数据库中获取与可用信道有关的信息，作为未授权装置而在TVWS频带中操作的STA可以执行WLAN操作。
附图说明
图1示出了本发明可以应用的系统结构；
图2是示出根据本发明的实施方式的STA通过从具有数据库信息的装置获取可用信道信息来操作的方案的流程图；
图3是用于描述用于在本发明中使用的在WLAN系统中操作的装置的类型的示图；
图4是用于描述取决于装置类型的可用信道变化的示图；
图5示出了根据本发明的示例性实施方式的WSM结构；
图6示出了根据本发明的示例性实施方式的示例性信道调度请求帧格式；
图7示出了根据本发明的示例性实施方式的示例性信道调度响应帧格式；
图8示出了示例性WSM格式；
图9和图10示出了示例性信道映射字段；
图11示出了示例性信道映射字段；
图12和图13示出了示例性信道映射字段；
图14和图15示出了示例性信道映射字段；
图16和图17是用于描述根据本发明的示例性实施方式的在图4中的情景下分别向装置发送与可用信道有关的不同信息的方法的示图；
图18和图19是用于描述根据本发明的示例性实施方式的在图4中的情景下向每个装置通知与公共可用信道有关的信息以及向个人/移动装置通知另外的可用信道的方法的示图；
图20示出了用于描述本发明的实施方式的两个示例性频率遮罩类别；
图21是用于描述当使用不同的频率遮罩时在相同的TV信道中具有不同的最大功率值的两个个人/移动装置的示图；
图22示出了根据本发明的示例性实施方式的、支持不同频谱遮罩类别的个人/移动装置传输不同的信道映射的装置类型的应用；以及
图23示出了根据本发明的示例性实施方式的AP和STA的构造。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本发明的优选实施方式。以下将参照附图给出的详细描述旨在说明本发明的示例性实施方式，而不是为了示出可以根据本发明实现的仅有的实施方式。以下详细描述包括具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明可以在没有此类具体细节的情况下实践。
在某些情况下，省略了已知结构和装置，或者以框图形式将其示出，从而集中于这些结构和装置的重要特征，以免混淆本发明的构思。相同的附图标记将在说明书中始终表示相同或者相似的部分。
图1是用于描述本发明可以应用的系统结构的示图。
IEEE 802.11TVWS STA是在TVWS频带中使用IEEE 802.11MAC层和PHY层而操作的未授权装置。在TVWS频带中操作的STA可以根据其角色而分类为作为AP（接入点）操作的STA 1230和被特定AP 1230提供服务的STA 1240。
将基于以下假设来描述本发明的以下实施方式：在TVWS中作为未授权装置而操作的STA 1230和1240使用具有与其区域位置相对应的可用信道数据的数据库信息，以获取与可用信道有关的信息。
数据库1210（例如，TV频带数据库）可以具有与TV频带中的可用信道有关的信息。该数据库信息包括一般为大约50m的非常精确的位置信息。RLS（注册位置服务器）1220可以是包括与在TVWS中操作的所有AP的注册位置有关的信息的服务器。虽然图1将TV频带数据库1210和RLS 1220示出为独立的装置，但是它们可以实现为一个TV频带数据库装置。
如果在TVWS中作为未授权装置STA需要充当AP，则该STA应当在RLS 1220中注册其位置。AP 1230可以根据注册来获取数据库的可用信道信息。继而，AP 1230可以向属于它的STA 1240提供数据库信息。
图2示出了根据本发明的一个实施方式的STA通过从具有数据库信息的装置获取可用信道信息而操作的方法。
在TVWS中作为未授权装置的STA可以向具有数据库信息的装置发送可用信道信息请求消息（S210）。发送可用信道信息请求消息的STA可以是AP或者是由特定AP提供服务的STA。具体地，AP可以向充当具有数据库信息的装置的RLS或数据库发送可用信道信息请求消息。否则，根据该方法而获取了数据库信息的AP可以充当具有数据库信息的装置，并且属于该AP的STA可以向该AP传输可用信道信息请求消息。
可用信道信息请求消息可以具有如表1所示的格式。
[表1]
  顺序   信息
  1   分类
  2   动作
  3   目的地MAC地址
  4   源MAC地址
  5   支持的信道
如表1所示，根据本发明的当前实施方式的可用信道信息请求消息可以包括分类字段、动作值字段、源地址字段、目的地地址字段以及针对一个或更多个可用信道表明支持的信道的字段。
分类字段可以表示可用信道信息请求消息的分类，并且动作值字段可以表明将通过该分类中的可用信道信息请求消息执行的动作。源地址字段可以表示传输可用信道信息请求消息的AP的地址。如果属于特定AP的STA发送了可用信道信息请求消息，则源地址字段可以表明该STA的地址。当RLS（DB）接收可用信道信息请求消息时，目的地地址字段可以表明该RLS（DB）的地址，而当AP接收可用信道信息请求消息时，的地地址字段可以表明该AP的地址。另外，可用信道信息请求消息可以包括与发送该可用信道信息请求消息的STA所支持的信道有关的信息。当该信息指示了多个信道时，可以按照多个信道的列表的形式来发送可用信道信息请求消息。
接收到可用信道信息请求消息的RLS（DB）或AP可以响应于该可用信道信息请求消息而向AP或STA发送可用信道信息响应消息（S220）。在当前实施方式中，可用信道信息响应消息包括以下消息。
（a）与可用信道有关的标识信息
（b）与可用信道中的最大允许功率级有关的信息
（c）与可用信道的有效时间有关的信息
在本发明的另一示例性实施方式中，根据可用信道信息响应消息的使用，在没有与可用信道中的最大允许功率级有关的信息的情况下，可以发送可用信道信息响应消息。当可用信道信息响应消息不包括与可用信道中的最大允许功率级有关的信息时，可以考虑仅省略与（b）的信息相关联的动作。因此，为了便于说明，基于可用信道信息响应消息包括所有（a）、（b）和（c）的信息的假设而做出以下描述。然而，需要注意，可以省略与（b）的信息相关联的动作。
针对TVWS中的可由未授权装置使用的可用信道，可以允许不同的最大功率级。例如，当指出CH1、CH2和CH3是可用信道时，考虑到对相邻信道的影响，针对各个信道可以允许不同的最大传输功率级。例如，对于CH1、CH2和CH3，可以分别允许40mW、100mW和40mW的最大传输功率值。与可用信道中的最大允许功率级有关的信息可以表明该可用信道的最大允许功率。该最大允许功率可以是符合FCC规定的最大允许功率。
与可用信道的有效时间有关的信息可以表明与已接收到可用信道信息响应消息的装置被允许使用该可用信道的时间有关的信息。如上所述，在TVWS中操作的未授权装置需要执行保护现任用户的功能。当指示了与可用信道有关的信息时，通过向装置告知与可用信道的有效时间有关的信息，可以有效地控制保护现任用户的功能。例如，当可用信道的有效时间是10分钟时，接收到该信息的AP/STA可以从接收到该信息时起使用该可用信道10分钟。在有效时间期满之后，AP/STA可以向具有数据库信息的装置（RLS（DB）/AP）发送可用信道信息响应消息，以获取可用信道信息。
（a）、（b）和（c）的信息元素中的每一个的编号数量可以与可用信道的数量相对应。表2示出了可用信道信息响应消息的示例。
[表2]
  顺序   信息
  1   分类
  2   动作
  3   目的地MAC地址
  4   源MAC地址
  5   目标信道
  6   空白区可用时间
  7   功率约束
表2中的分类字段、动作值字段、目的地地址字段和源地址字段与表1中示出的字段相对应。在表2中，“目标信道”可以包括（a）与将由接收可用信道信息响应消息的STA用于WLAN操作的可用信道有关的标识信息，并且“空白区可用时间”可以包括（b）与可用信道的有效时间有关的信息。另外，“功率约束”可以表示每个可用信道的最大允许传输功率。
在接收到可用信道信息之后，装置使用接收的信息执行WLAN操作（S230）。具体地，通过根据所接收的信息，接收到可用信道信息的装置可以在可用信道中在指定的有效时间中使用指定的最大可允许功率内的功率来发送/接收WLAN信号。如果特定AP从RLS（DB）接收到可用信道信息响应消息，则该AP可以向属于它的STA发送接收到的某些或者全部信息。如果属于特定AP的STA从该AP接收到可用信道信息响应消息，则该STA可以按照STA仅对指定的可用信道执行针对网络连接的扫描操作的方式，将WLAN操作限制于由接收的可用信道信息响应消息指示的可用信道，以由此减轻扫描/感测操作量。在以下描述中，上述可用信道信息被简称为WSM（空白区MAP）。
在本发明的一个实施方式中，上述WSM还包括与WSM所应用的装置类型有关的信息。
图3是用于描述用于在本发明中使用的在WLAN系统中操作的装置的类型的示图。
在本发明所应用的WLAN系统中，装置主要可以分为固定装置和个人/便携式装置。固定装置可以通过根据规定向一个或多个固定装置和个人/便携式装置发送使能信号而进入网络。图3示出了固定装置充当另一固定装置和个人/便携式装置的使能STA，以通过使用信标的使能信号以信号方式发送信道映射图。
如上所述，在当前实施方式中，由于装置类型可以具有不同的可用信道和最大允许功率值，因此可以向WSM添加与WSM所应用的装置类型有关的信息。固定装置无法使用与正在被现任用户使用的TV信道相邻的信道。但是，个人/便携式装置可以使用与正在被现任用户使用的TV信道相邻的信道，条件是该信道的最大允许功率值从100mW降低至40mW。
因此，除了可用TV信道数量以及与各个可用TV信道相对应的最大传输功率字段以外，WSM优选地包括装置类型信息。图3示出了充当主装置的固定装置向充当客户端装置的另一固定装置和个人/便携式装置发送信道映射图（例如，WSM）。具体地，充当主装置的固定装置分别将与充当客户端装置的另一固定装置相对应的装置类型和与个人/便携式装置相对应的装置类型添加至WSM，将针对该另一个固定装置的WSM（具有表明该固定装置的装置类型字段的WSM）发送到该另一个固定装置，并且将针对个人/便携式装置的WSM（具有表明个人/便携式装置的装置类型字段的WSM）发送到个人/便携式装置。
在当前实施方式中，装置类型并不发送包括装置类型的WSM的装置的类型，但是发送能够使用该WSM的装置（被发送该WSM的装置提供服务）的类型。除了与固定装置和个人/便携式装置有关的信息以外，装置类型信息可以发送能够使用该WSM的STA的谱遮罩值。
在本发明的本实施方式中，假设固定装置无法使用包括与个人/便携式装置相对应的装置类型的WSM。这是因为当WSM包括与个人/便携式装置相对应的装置类型字段时，固定装置无法使用的信道可能被作为可用信道而包括在WSM中。
图4是用于描述取决于装置类型的可用信道变化的示图。
在图4中，假设第一信道是TV信道#21，并且最后一个信道是TV信道#25，当TV信道#21和#25被现任用户占用时，固定装置可以在TV信道#23中以100mW的最大功率操作，而不是在被现任用户占用的TV信道#21和#25的相邻信道#22和#24中操作。个人/便携式装置可以在相邻信道#22和#24中以40mW的最大功率操作，并且在TV信道#23中以最大功率或100mW操作。
也就是说，信道映射信息取决于装置类型。接收WSM信息的固定装置和个人/便携式装置需要识别分配给它们的的信道映射。因此，当处于主装置模式的固定装置发送信道映射时，其通过装置类型来表明信道映射是针对固定装置还是针对个人/便携式装置。
图5示出了根据本发明的示例性实施方式的WSM的结构。
WSM可以包括装置类型字段、映射ID字段、信道编号字段、最大功率级字段和有效时间字段。装置类型可以用于表明该WSM是用于固定装置还是用于个人/便携式装置，如上所述。映射ID字段可以用于将WSM与其他WSM进行区分，并且信道编号字段可以表明TVWS中的可用的TV信道的编号。需要注意，本发明可以使用信道编号以外的方法（例如，稍后将描述的可用频率）来指示可用信道。如上所述，最大功率级字段可以表明根据FCC规定针对各个可用信道允许的最大功率级。
WSM可以包括表明与各个可用信道有关的有效时间信息的字段。有效时间字段可以表明与各个可用信道有关的有效时间信息，或者可以表明整个WSM的有效时间信息。如果WSM是用于固定装置的，则有效时间字段可以包括与各个可用信道有关的有效时间信息。然而，诸如属于特定AP的STA的装置（下文中称为“第一模式装置”）可能不需要与各个可用信道有关的有效时间信息。第一模式装置可以通过按预定间隔（例如，每60秒钟）接收确认信号来检查接收到的WAM是否有效。根据装置类型，可以确定或者省略有效时间信息。
将对应用本发明的上述实施方式的具体示例进行描述。
应用于能够发送WSM的装置获取与各个可用信道有关的调度信息的数据库的 情况的示例
假设能够发送WSM的装置（例如，对其他未授权装置的使能进行管理的使能STA或者由不同装置支持的附属AP）通过关于构成WSM的可用信道的列表的数据库查询来配置WSM的有效时间字段。
为此，使能STA或者附属AP可以向数据库发送信道调度请求帧。
图6示出了根据本发明的示例性实施方式的信道调度请求帧的格式。
信道调度请求帧可以包括信道调度信息，即，用于获得特定TV信道的可用开始时间和可用持续时间的信道列表。在图6中，“可用信道编号”字段可以指示该信道列表。例如，如果可用信道是CH1、CH2、CH3和CH4，则可以发送包括信道编号1、2、3和4的信道调度请求帧。在该示例中，假设请求信道调度信息的使能STA或者附属AP先前通过WSM知道了可用信道。
在图6中，“请求方STA地址”表明了发送信道调度请求帧的装置的地址。“响应方STA地址”表示接收信道调度请求帧的装置的地址。“长度”的值可以取决于与信道调度信息相关的可用信道的数量。“可用信道编号”可以指示与信道调度信息相对应的可用信道编号。
在该示例中，在接收到信道调度请求帧时，数据库可以响应于使能STA或者附属AP的请求，通过信道调度响应帧来发送与请求的信道编号（例如，信道调度请求帧的可用信道编号）指定的信道的可用开始时间和可用持续时间有关的信息。
图7示出了根据本发明的示例性实施方式的信道调度响应帧的格式。
在图7中，“请求方STA地址”表明了发送信道调度请求帧的装置的地址。“响应方STA地址”表示接收信道调度请求帧的装置的地址。“长度”表明了信道调度信息的总长度。“可用信道编号”指示与信道调度信息相对应的可用信道。“可用开始时间”可以表示可用信道的可用持续时间的开始时间，并且“可用持续时间”可以指示可用信道的可用持续时间。
如果可用持续时间开始时间总是被设置为当前时间（帧接收时间），则可以省略与可用持续时间的开始时间有关的信息。在这种情况下，信道调度响应帧可以包括信道调度类型值，其表明信道调度响应帧是否包括可用持续时间的开始时间。
如果信道调度类型是0，则可用持续时间的开始时间总是当前时间（帧接收时间），并且信道调度响应帧可以不包括可用持续时间的开始时间。相反，如果信道调度类型是1，则可用持续时间的开始时间可以是将来的时间，并且信道调度响应帧可以包括可用持续时间的开始时间。
应用于信道切换机制的示例
上述实施方式被应用于针对在TVWS频带中操作的STA的信道切换机制。
STA可以在链路传输期间直接执行信道切换。IEEE 802.11z隧道直接链路建立中的信道外（off-channel）机制是信道切换机制的一个示例。信道外机制表示STA移动到未被AP使用的信道以执行STA之间的直接链路传输。为此，STA可以通过信道切换请求帧和信道切换响应帧来协商目标信道，并且继而移动至目标信道。
另外，当STA充当其他STA的AP时，该STA可以执行信道切换。由Wi-Fi联盟点对点（P2P）组提出的Wi-Fi Direct是一种示例性的信道切换机制。在Wi-Fi Direct中，STA可以作为AP的客户端而被链接并且同时充当其他STA的AP。这里，在STA作为AP的客户端而被链接的信道以外的信道中，该STA可以充当相当于其客户端的STA的AP。
在TVWS频带中操作的STA优选地选择用于信道切换的目标信道。另外，在选择目标信道时，STA优选地考虑对现任用户的保护。也就是说，STA可能被要求通过频率感测来确认是否存在现任用户。
如果STA无法确保基于其区域位置信息的数据库信息，则该STA对应于感测专用装置，并且目标信道中的传输功率被限制为50mW。相反，如果STA可以确保数据库信息，则该STA即使在目标信道中也可以使用最高100mW的传输功率。
因此，当在TVWS频带中操作的STA选择目标信道以执行信道切换时，目标信道将关于其传输功率的限制告知STA。为此，STA将功率限制信息元素包括在信道切换请求动作管理帧中，并且将具有功率限制信息元素的信道切换请求动作管理帧发送给对方STA。另外，对方STA响应于该信道切换请求动作管理帧，发送包括功率限制信息元素的信道切换响应动作管理帧。
如果STA发送了不同的功率限制值，则可以将目标信道中的最大传输功率确定为不同功率限制值中的较低的功率限制值。例如，固定装置可以具有与个人/便携式装置不同的功率限制值。在这种情况下，在功率限制值协商期间确定两个功率限制值中的较低的值。
当STA无法确保数据库信息时，STA可以请求AP分配目标信道。为此，STA可以向AP发送空白区信道请求动作管理帧。继而，AP可以通过传输空白区信道响应动作管理帧来响应STA的请求。在该示例中，空白区信道响应动作管理帧可以包括由AP分配的目标信道的编号、与分配的时间有关的信息（其表明了可用时间）和功率限制信息。
与分配的时间有关的信息对应于可以使用目标信道的最大时间。在分配的时间期满之后，STA应当返回至基本信道或者向AP询问目标信道。这是使AP考虑到在所分配的目标信道中存在现任用户而按照预定间隔控制目标信道的使用。
当AP分配目标信道时，可以通过功率限制信息元素来确定目标信道中的最大传输功率。
当AP所分配的目标信道中存在现任用户时，AP优选地通过非请求的空白区信道响应动作管理帧将现任用户的存在告知给STA。接收到该非请求的空白区信道响应动作管理帧的STA可以停止切换到先前设置的目标信道。
换言之，空白区信道请求动作管理帧可以被视作参照图2描述的可用信道信息请求消息的一个示例，并且空白区信道响应动作管理帧可以被视为参照图2描述的可用信道信息响应消息的一个示例。因此，空白区信道请求动作管理帧可以具有表1的格式，并且空白区信道响应动作管理帧可以具有表2的格式。
AP可以将任意信道保留为新的目标信道，并且继而向STA发送与该新的目标信道有关的信息，而不是被STA请求来分配新的目标信道。备用信道代表任意信道。在当前正在使用的主信道中存在现任用户时，AP可以移动至备用信道。AP可以将与备用信道有关的信息包括在信标帧和探测响应帧中，并且向STA发送包括与备用信道有关的信息的信标帧和探测响应帧。
在备用信道实际上没有被AP使用时，可以在备用信道中执行STA之间的通信。如果备用信道改变，则AP可以通过信道切换通告帧将备用信道的改变告知给STA。否则，AP可以将与备用信道有关的信息包括在信标帧和探测响应帧中，并且向STA发送该信标帧和探测响应帧。
表3示出了当切换WS频带中正由AP使用的信道时使用的示例性信道切换通告动作管理帧格式。
[表3]
  顺序   信息
  1   分类
  2   动作
  3   信道切换通告元素
  4   辅信道偏置元素
  5   备用信道元素
与IEEE 802.11h/n中使用的切换通告动作管理帧相比，向信道切换通告动作管理帧添加了备用信道信息。示例性备用信道信息在表4中示出。
[表4]
Figure BDA00001703206000131
在表4中，备用信道信息可以指示备用信道编号。当AP因为备用信道中存在现任用户而改变备用信道时，AP可以发送包括备用信道信息的信道切换通告动作管理帧。否则，AP可以将备用信道信息包括在信标帧和探测响应帧中，并且发送包括备用信道信息的信标帧和探测响应帧。
WSM的其他示例
WSM包括与TV信号是否占用信道有关的信息。WSM可以按照列表的形式指出在特定时间可用于未授权装置的可用的信道编号、信道中的允许的最大功率级以及与各个可用信道的有效持续时间有关的信息。
使能STA可以向附属STA发送WSM。被使能STA使能的附属AP可以向附属STA发送WSM。如上所述，这是出于有效地支持在TVWS中操作的附属STA的扫描过程的目的。下面将描述WSM的可用格式。
图8示出了WSM的其中一种可用格式。
在图8中示出的WSM格式中，“国家代码”字段提供了与跟随在该字段之后的信道映射的位置有关的信息。也就是说，国家可以具有不同的TV频带和TV信道带宽，并且向国家分配了不同的调节域。因此，国家代码字段与信道映射字段一起有助于识别对于接收WSM的STA可用的TV信道的物理位置。国家代码字段可以发送3个八比特组的国家字符串值。也就是说，前2个八比特组指出在ISO/IEC 3166-1中限定的国家代码，并且最后一个八比特组表示环境。在扩展方式中，国家代码字段可以包括比国家信息更详细的信息。例如，国家代码字段可以包括特定国家的区域代码值。
尽管以信号方式告知信道是否可用的信道映射的基本单位不限于TV信道带宽，但是其可以是由相应的调节域的数据库所提供的最小基本单位的信道信息。当构成由TVWS频带的数据库提供的可用信道列表的最小基本单位是TV信道带宽时，信道映射的基本单位变为TV信道带宽。美国和韩国的TV信道带宽是6MHz，而某些国家具有7MHz和8MHz的TV信道带宽。
根据FCC规定，信道映射字段包括可用TV信道的编号以及与各个可用TV信道相对应的最大传输功率级。
图9和图10示出了示例性信道映射字段。
在图9中，WSM包括装置类型信息、可用信道编号（N,M，...,K）、各可用信道中的最大允许功率以及与应用于整个WSM的有效时间有关的信息。如上所述，更加期望的是，将针对由第一模式装置接收到的整个WSM的有效时间通知给第一模式装置，而不是通知与针对各个可用信道的有效时间有关的信息。在这种情况下，可以使用图9中所示的WSM格式。
图10示出了包括装置类型信息、可用信道编号（N,…,K）、各可用信道中的最大允许功率以及与用于各可用信道的有效时间有关的信息的WSM。如上所述，期望的是，将与各可用信道的有效时间有关的信息通知给固定装置或者第二模式装置。在这种情况下，可以使用图10中示出的WSM格式。
在图9和图10中，K、M、N、L、S表示TV信道编号。
图11示出了一个示例性信道映射字段。
虽然可以按照信道编号和最大传输功率级的元组的方式发送信道映射字段，但是考虑到开销，可以按照如图11所示的位图形式发送信道映射字段。
另外，可以将信道映射作为位图发送，其中在信道列表中的所有信道中，可用信道的编号是1，并且不可用信道的编号是0。此处，由于可用信道列表取决于装置类型，所以可以根据装置类型来确定整个信道列表的长度以及各个信道的最大允许传输功率级。
可用于TVWS 802.11AP与STA之间的传输的TV信道在美国具有6MHz的带宽，并且对应于信道编号21至51。也就是说，有必要指出在30个TV信道中是否存在主用户。可以按照以下的方式以升序或者降序来配置TV信道#21至#51的位图：存在主用户的信道由0指示（不可用），而不存在主用户的信道由1指示（可用），或者存在主用户的信道由1指示（不可用），而不存在主用户的信道由0指示（可用）。
装置类型指示相应的信道映射是对应于分配给个人/便携式装置的TV信道还是对应于分配给固定装置的TV信道。如果装置类型是0，则信道位图（比特1至30）可以是与TV信道#21至#51有关的位图信息。当接收信道映射的STA是固定装置或者有必要时，可能有必要指出为了固定装置之间的通信而分配的54至60MHz、76至88MHz、174至216MHz以及470至512MHz中是否存在主用户。为此，当装置类型是1时，比特1至18可以被识别为位图信息。
在图11中，“起始信道编号（S）”表示从位图开始的TV信道的编号。“信道的数量（L）”表示信道映射中指示的位图中从起始信道编号开始的信道的数量。“信道的数量”字段之后的信道位图的长度取决于“信道的数量”字段的值。
图12和图13示出了示例性信道映射。
图12示出了数据库传送没有被使用一频率的授权用户使用的信道，而不是传送针对每个TV信道的可用信道的情况。具体地，指出了能够使用的起始频率和相应的可用频率块结束的停止频率，并且以信号方式发送了相应频率块中可用的最大传输功率。图13示出了附加地发送与各个可用频带的有效时间有关的信息的情况。在图12中，存在着由于根据已授权用户的所使用的频率的特性而使得未授权装置的可用频带是不连续的而并非连续的较高的可能性，所以可以在信道映射字段中重复起始频率、停止频率和最大允许传输功率的元组，以发送多个元组。在图13中，可以在信道映射字段中重复起始频率、停止频率、最大允许传输功率和有效时间的四元组，以发送多个四元组。
图14和图15示出了其他的示例性信道映射。
图14和图15中所示的信道映射用于在发送可以在特定位置和特定时间可以使用的频带时使用信道带宽来发送中心频率和可用频带。例如，如果在690MHz的两侧中的每一侧上10MHz的频率可用，则使用690MHz的中心频率和20MHz的信道带宽来传送该频带。此处，该频带的最大允许传输功率可以与该频带一起传送。以这种方式传送各个可用信道块的可用频带。
在本发明的示例性实施方式中，针对每个元组传送有效时间信息。由于信道以不同模式使用频率，所以信道具有不同的可用持续时间。因此，期望传送各个信道的有效时间信息。然而，在传送与多个频率块有关的有效时间信息时，传送各个可用信道的有效时间可能会增加开销。因此，根据系统传送当时可用信道的列表以及与当前传送的信道映射有关的有效时间信息可能更加有益，并且因此在本发明的实施方式中，信道映射包括与整个信道映射有关的有效时间信息。在这种情况下，传送由信道映射传送的可用信道的有效时间之中最短的有效时间。
特定信道是否可用取决于时间。指示包括在信道映射中的信道可用性信息对于当前发送与信道映射相对应的WSM的装置多长时间有效的值是有效时间信息。当有效时间字段的时间信息表明信道可用性信息在特定时间之前一直有效时，可以将该时间信息指示为绝对时间或者相对时间。
当把时间信息指示为相对时间时，时间信息可以表示成指示从发送时间开始信道可用性信息有效的时间段的信息。当把时间信息表示为绝对时间时，信道映射可以通过UTC来指示有效时间。也就是说，信道映射以信号通知信道可用性信息从特定时间开始有效，而不考虑发送时间。
接收到WSM的装置根据有效时间字段来确定该WSM是否有效。该装置将与由该WSM指示的信道映射相对应的信道识别为可用信道，并且如果该WSM有效，就使用该信道，否则需要请求新的WSM。也就是说，如果附属AP从使能STA接收到无效的WSM，则该附属AP应当请求使能STA发送有效的WSM。在接收到该请求之后，使能STA需要发送有效的WSM。如果不存在有效的WSM，则使能STA优选地通过数据库查询来获取有效信道信息，并且向附属AP发送有效信道信息。
以上提及的实施方式中的信道映射信息可以在数据库与处于数据库的控制下操作的所有调节域中的未授权装置之间进行交换，并且甚至可以在未授权装置之间进行交换。特别地，信道映射信息优选地在AP与STA之间进行交换。
访问数据库以获取可用信道信息的装置可以称为AP或者使能STA，而不直接访问数据库但是作为AP或者使能STA的客户端而操作的装置可以称为STA或者附属AP。
WSM的装置类型的应用
可以针对固定装置和个人/便携式装置分别配置WSM或信道映射。另外，可以发送对于固定装置和个人/便携式装置的装置类型通用的信息，并且接着附加地发送仅针对特定装置类型的可用信息。也就是说，可以将装置类型设置为个人/便携式装置，仅收集与额外地对个人/便携式装置可用的信道（诸如与现任用户使用的信道接近的信道）有关的信息，并且附加地向个人/便携式装置发送收集到的信息。期望以这种方式发送WSM的MAPID。
图16和图17是用于描述根据本发明的一个实施方式的、在图4的情形下向装置发送与可用信道有关的不同信息的方法的图。
例如，在图4的情形下，可以向固定装置发送指示信道#3在100mW的最大传输功率可用的WSM或信道映射，并且可以向个人/便携式装置发送指示信道#3在100mW的最大传输功率可用并且信道#2和#4在40mW的最大传输功率可用的WSM或信道映射。
图18和图19是用于描述根据本发明的另一实施方式的、在图4的情形下向各个装置发送与公共可用信道有关的信息并接着向个人/便携式装置传送附加可用信道的方法的图。
在该实施方式中，在图4的情况下，如图18所示，可以向固定装置和个人/便携式装置公共地发送指示信道#3在100mW的最大传输功率可用的WSM或信道映射，并且如图19所示，接着可以附加地传送将装置类型设置为个人/便携式装置并且指出信道#2和#4在40mW的最大传输功率可用的WSM或信道映射。此处，期望使用与公共传送的WSM相同的MAP ID来发送附加传送的WSM，使得接收WSM的装置可以容易地合并具有相同MAP ID的WSM。
针对具有相同装置类型（固定或个人/便携式装置类型）的装置，可以支持不同的频谱遮罩。在这种情况下，根据在频谱遮罩中设置的偏置频率，使用特定频谱遮罩的装置需要满足功率谱密度的最小缩减值。如果支持不同的频谱遮罩类别，则可以为装置分配不同的可用信道和最大允许功率级。
图20示出了用于描述本发明的实施方式的两个不同的示例性频谱遮罩类别。
如图20所示，可以根据规定来限定两个不同的谱遮罩类别。在图20的示例中，频谱遮罩类别B比频谱遮罩类别A具有更加严格的限制。
在使用具有较陡边缘的频谱遮罩时，可以在被现任用户使用的信道旁边的信道中使用较高的功率，同时满足由规定指定的现任用户的干扰条件。例如，如果两个个人/便携式装置使用的不同的频谱遮罩，如图21所示，则可以配置在同一TV信道中具有不同最大功率级的不同信道映射。
也就是说，在本发明的一个实施方式中，除了指示固定装置和个人/便携式装置的装置类型之外，针对各个装置设置频谱遮罩类别。表5中示出了根据当前实施方式的示例性装置类型。
[表5]
在表5中，装置类型1表示相应的信道映射等同地应用于固定装置和个人/便携式装置。装置类型2表示信道映射是关于仅对固定装置可用的信道的信息。装置类型3表示信道映射可以由个人/便携式装置使用。装置类型4和5表示对由个人/便携式装置支持的不同频谱遮罩类别可用的信道信息，并且表示根据频谱遮罩类别来配置不同的信道映射。取决于频谱遮罩类别的不同的可用信道信息也可以提供给固定装置。
图22示出了使用装置类型字段以便向支持不同的频谱遮罩类别的个人/便携式装置发送不同的信道映射的示例。
例如，可以向具有频谱遮罩类别A的个人/便携式装置发送具有表5中的装置类型4的WSM或信道映射，并且可以向具有频谱遮罩类别B的个人/便携式装置发送具有表5中的装置类型5的WSM或信道映射。
在可用于未授权装置的信道被已授权装置在时间和空间上改变的频带（诸如TVWS）中，当特定BSS中的AP使用的频谱遮罩不同于STA使用的频谱遮罩时，未授权装置的操作可能干扰已授权装置。也就是说，当AP访问数据库以获取可用信道列表时，假设未授权装置符合相邻信道的带外发射要求，数据库传送该特定信道作为可用信道，这是在已授权装置在相应的时间不使用该特定信道的情况下进行的。根据当前FCC规定，针对相邻信道的带外发射的频谱遮罩是-55dBr。例如，当DTV使用信道#13和#15而不使用信道#14时，数据库可以传送信道#14作为可用信道。然而，需要满足信道#13和#15的带外发射要求以便于使用信道#14。因此，如果属于AP的特定STA的频谱遮罩与该AP的频谱遮罩相比较不严格并因此不满足规定，那么即使AP的频谱遮罩完全满足带外发射要求，相应的系统也被视为违反规定。因此，与频谱遮罩有关的信息的交换需要在AP根据以上条件接收了可用信道列表之后在关联的过程中执行。
AP优选地将与其频谱遮罩有关的信息包括在信标、（再）关联响应和探测响应帧中，并且发送该信息。接收到该信息的STA优选地使用比由AP传送的频谱遮罩更加严格的频谱遮罩来发送信号。
STA优选地将与其频谱遮罩有关的信息包括在探测请求帧和（再）关联请求中，并且发送该信息。如果STA的频谱遮罩不如AP使用的谱遮罩严格，则AP可以为各频谱遮罩指定可以由STA使用的传输功率级。
具体地，STA可以向探测响应帧或者关联请求帧传送STA支持的频谱遮罩类型。频谱遮罩类型可以具有如图20中示出的格式。可以限定两个或者更多个频谱遮罩类型。在这种情况下，如果AP支持谱遮罩类别A，并且包括在探测响应帧中并且由STA发送的频谱遮罩对应于频谱遮罩类别B，则AP优选地计算适当的功率级以满足带外发射要求，以设置支持频谱遮罩类别B的STA的传输功率。这里，AP可以在探测响应帧中设置可由STA使用的功率级。
装置的配置
图23是示出了根据本发明的示例性实施方式的AP 700和STA 750的配置的框图。
参照图23，AP 700和STA750分别包括收发机730和780、处理器710和760，并且可选地包括存储器720和770。在图1中示出的WLAN系统中，数据库和/或RLS可以具有与图23中示出的配置相似的配置。
AP 700的收发机730可以向数据库（RLS）或者STA发送可用信道信息请求消息/从数据库（RLS）或者STA接收可用信道信息响应消息。如上所述，可用信道信息响应消息可以包括：（a）与可用信道有关的标识信息；（b）与可用信道中的最大允许功率级有关的信息；以及（c）与可用信道的有效时间有关的信息。AP 700的处理器710可以控制AP 700基于所接收的信息，在可用信道的有效时间内，在可用信道的允许功率级内执行WLAN操作。AP 700可以在有效时间内，将WSM信息存储在存储器720中。
已经对本发明的优选实施方式做出了详细描述，以便使得本领域技术人员能够实现和实践本发明。虽然已经参照优选实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离在所附权利要求中描述的本发明的精神或者范围的情况下，可以在本发明中做出各种变型和修改。例如，可以通过将本发明的上述实施方式的组件或者配置进行组合来构造本发明的实施方式。因此，本发明不应当限于在此描述的特定实施方式，而是应当符合与在此公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。
工业实用性
虽然已经基于IEEE 802.11系统描述了本发明的上述实施方式，但是这些实施方式可以同样地应用于其中未授权装置可以通过获取与可用信道有关的信息而操作的各种移动通信系统。

Claims (22)

1.一种使站点在TV空白区（TVWS）频带中操作的方法，其中所述站点通过获取与未被已授权装置使用的可用信道有关的信息而操作为具有在所述可用信道中操作的许可的未授权装置，该方法包括：
向具有数据库信息的装置发送可用信道信息请求消息；
从所述具有数据库信息的装置接收可用信道信息响应消息，其中所述可用信道信息响应消息包括（a）与可用信道有关的标识信息和（b）与所述可用信道的有效时间有关的信息；以及
使用所述信息（a）和所述信息（b），在所述有效时间内在所述可用信道上传送信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述可用信道信息响应消息还包括（c）与所述可用信道中的最大允许功率级有关的信息，并且
其中所述站点使用所述信息（a）、所述信息（b）和所述信息（c），以所述最大允许功率级内的功率级，在所述有效时间内在所述可用信道上传送所述信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述可用信道信息请求消息和所述可用信道信息响应消息中的一个或更多个包括与多个可用信道有关的信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述可用信道信息响应消息还包括（d）与能够应用所述可用信道信息响应消息的装置类型有关的信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述站点是接入点（AP），并且所述具有数据库信息的装置是数据库。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述可用信道信息请求消息和所述可用信道信息响应消息分别是信道调度请求消息和信道调度响应消息。
7.根据权利要求1所述的站点操作方法，其中所述可用信道信息请求消息包括：
分类字段，其指示所述可用信道信息请求消息的分类，
动作值字段，其指示将通过所述分类中的所述可用信道信息请求消息执行的动作，
源地址字段，其指示发送所述可用信道信息请求消息的装置的地址，
目的地地址字段，其指示接收所述可用信道信息请求消息的装置的地址，以及
指示与多个可用信道有关的标识信息的字段。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述可用信道信息响应消息包括：
分类字段，其指示所述可用信道信息响应消息的分类，
动作值字段，其指示将通过所述分类中的所述可用信道信息响应消息执行的动作，
源地址字段，其指示发送所述可用信道信息响应消息的装置的地址，
目的地地址字段，其指示接收所述可用信道信息响应消息的装置的地址，以及
指示多个可用信道中的每一个的所述信息（a）和所述信息（b）的字段。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述与有效时间有关的信息包括：与从接收所述可用信道信息响应消息的接收时间开始的所述可用信道的可用持续时间有关的信息。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述与有效时间有关的信息包括：与根据所述可用信道信息响应消息的所述可用信道的可用开始时间有关的信息，以及与从所述可用开始时间开始的所述可用信道的可用持续时间有关的信息。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述具有数据库信息的装置是接入点（AP），并且所述AP为所述站点提供服务。
12.根据权利要求4所述的方法，其中所述与有效时间有关的信息是根据所述装置类型信息而不同地限定的。
13.一种在TVWS频带中操作为未授权装置的站点，其具有在未被已授权装置使用的可用信道中操作的许可，该站点包括：
收发机，其配置为向具有数据库信息的装置发送可用信道信息请求消息，并且从所述具有数据库信息的装置接收可用信道信息响应消息，所述可用信道信息响应消息包括（a）与可用信道有关的标识信息和（b）与所述可用信道的有效时间有关的信息；以及
处理器，其配置为使用所述信息（a）和所述信息（b），在所述有效时间内在所述可用信道上传送信号。
14.根据权利要求13所述的站点，其中所述可用信道信息响应消息还包括（c）与所述可用信道中的最大允许功率级有关的信息，并且
其中所述处理器控制所述收发机使用所述信息（a）、所述信息（b）和所述信息（c），在所述有效时间内，以所述最大允许功率级内的功率级在所述可用信道上传送信号。
15.根据权利要求13所述的站点，其中所述可用信道信息请求消息和所述可用信道信息响应消息中的一个或更多个包括与多个可用信道有关的信息。
16.根据权利要求13所述的站点，其中所述可用信道信息响应消息还包括（d）与能够应用所述可用信道信息响应消息的装置类型有关的信息。
17.根据权利要求13所述的站点，其中所述站点是接入点（AP），并且所述具有数据库信息的装置是数据库。
18.根据权利要求17所述的站点，其中所述可用信道信息请求消息和所述可用信道信息响应消息分别是信道调度请求消息和信道调度响应消息。
19.根据权利要求13所述的站点，其中所述与有效时间有关的信息包括：与从接收所述可用信道信息响应消息的接收时间开始的所述可用信道的可用持续时间有关的信息。
20.根据权利要求13所述的站点，其中所述与有效时间有关的信息包括：与根据所述可用信道信息响应消息的所述可用信道的可用开始时间有关的信息，以及与从所述可用开始时间开始的所述可用信道的可用持续时间有关的信息。
21.根据权利要求13所述的站点，其中所述具有数据库信息的装置是接入点（AP），并且所述AP为所述站点提供服务。
22.根据权利要求16所述的站点，其中所述与有效时间有关的信息是根据所述装置类型信息而不同地限定的。
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