CN102656912A - 用于操作在相同频带中实现的宽带通信系统和窄带通信系统的管理方法 - Google Patents
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Abstract
概括地，本发明提出了一种用于操作在第一频率范围上进行发射的宽带类型通信系统的第一通信系统(102)和至少一个在第二频率范围上进行发射的窄带类型通信系统的第二通信系统(101)的管理方法，该第一系统和第二系统使用相同频带的全部或一部分，这样的共用频带被称为用于两个系统的交叉频带，其特征在于，该方法包括下述不同的步骤：通过第一通信系统的扫描设备至少在两个系统的交叉频带中执行扫描操作(201；301)；在扫描操作之后，识别(202；302)由第二通信系统使用的频率信道；在被识别为由第二通信系统使用的频率信道内调整(203；303)第一通信系统的操作。
Description
技术领域
本发明的目的是一种用于操作宽带通信系统和窄带通信系统的管理方法，该窄带通信系统和宽带通信系统在相同的频带中实现。
一般来说，如果对于给定地理区域，两个通信系统中的一个在被包括在由另一通信系统使用的频带中的频带内进行操作，则这两个通信系统在相同的频带中被实现，或者仍然在给定地理区域内，即使第一系统和第二系统呈现由所考虑的两个系统使用的、被称为两个系统的交叉频带的频带，那么这两个通信系统也在相同的频带中被实现。
一般来说，本发明的领域在于通信系统或网络，特别是蜂窝型通信系统。在该领域中，在一方面，需要具有通常高于兆赫兹的宽频带的宽带通信系统是公知的(例如，WIMAX系统或UMTS LTE系统)。因此，对于使用WIMAX技术的宽带系统，信道宽度可以是，例如5MHz、10MHz、20MHz、1.25MHz。另一方面，使用通常仅有几千赫兹的相对低频谱宽度的一系列通信信道的窄带通信系统是公知的。因此，例如，对于TETRAPOL或TETRA系统，其为两个窄带系统，使用例如10kHz、12.5kHz和25kHz的信道宽度。
实现通信系统的复用直接影响频谱，该频谱在供应上，具体地在UHF带上，降低到千兆赫兹以下，这是用于以充分节省的方式实现具有地区或国家覆盖的网络的优选带；实际上，在所述频带中，即使在使用相对低水平的发射时，也观察到了良好的无线电发射的传播。因此，这些频率已经充分地使用了已经共享可用频率的窄带类型通信系统的通信的系统。当前非常难以找到免费的频带，即，任何其他通信系统都没有使用的频带。
背景技术
为了对缺少可用频带的问题作出响应，特别是在上述UHF带中，出现了对于要在相同频带内容纳宽带系统和窄带系统的关注。因此，考虑其操作优选地位于UHF带中的、具有5MHz信道宽度的宽带系统，如果在所述5MHz带内存在一个或若干窄带通信系统，则这将引人注意。例如，如果窄带通信系统的信道或通道宽度是12.5kHz，则这暗示了在5MHz的宽带信道中似乎要存在400个窄带信道，这使得情况变得对于管理来说特别复杂。然而，实际上，该情况是非常简单的，实际使用的窄带信号的数目小于可使用信道的数目。实际上，在网络覆盖的给定位置并且在给定时间，并不完全使用全部数量的窄带信道或者甚至至少特定数目的这些窄带信道中的所有信道，窄带信号水平相对低。
实际上，为了遵守大多数窄带系统的蜂窝组织，为了复用通信信道而定义了复用系数(re-use factor)，这考虑到了下述事实：即，在两个相邻小区中，特别是为了显著地减少干扰的风险，相同的通信信道没有用于所考虑的小区中的每一个。
因此，当考虑到使用复用系数N实现的窄带通信系统时，在所考虑的5MHz频带内获得在每个小区中使用的窄带信道的数目，等于(5MHz/N)/B窄带，其中，B窄带与所考虑的窄带信道的宽度相对应。
例如，对于复用系数20以及12.5kHz的窄带信道宽度B窄带，每个小区包括理论上可在5MHz模式中使用的总共400个窄带信道中的(5MHz/20)/12.5kHz＝20个窄带信道在该小区内使用。图1图示了这样的情况，其中，窄带信道101在宽带系统使用的5MHz频带102内被实现。即使没有使用所有的窄带信道，在宽带系统信号和窄带系统信号的特定频率范围内的共存也引起了在这些信号之间的相互干扰。根据窄带信道的密度，宽带系统信号或多或少地彼此干扰。
因此，当考虑图1中的示例时，在该示例中，在宽带信道102的5MHz带内存在20个窄带信道101，宽带系统的接收器除了20个窄带信号之外还接收宽带信号。然而，这些窄带信号的功率可能高，例如，每一个的功率可以具有与宽带信号相同或类似的类型。不论带宽如何，特别是出于自主的原因，实际上限制了移动终端的发射水平。在图1的示例中，当考虑到下述假设时，根据该假设，对窄带信道中的每一个的接收功率等于或近似于对宽带信号的接收功率，则对于宽带信号来说，信号干扰比是-10*log10(20)＝-13dB。这样的信号干扰比是非常不利的，并且宽带信号几乎不能在这样的状况下被正确地处理。例如，在相同的位置并且因此在相同的覆盖范围上使用宽带系统和窄带系统或者甚至使用宽带系统和若干窄带系统的情况下，通常可能遭遇这些状况并且甚至更困难的状况。
发明内容
本发明的目的在于提出一种对上述问题的解决方案。一般来说，本发明本质上提出了一种当在相同的频带内存在若干窄带通信时对于宽带信号的信号干扰比的改进。在本发明中，提出了在由于窄带信号而导致存在干扰时满意地进行工作的宽带网络。实际上，本发明对称地提出在由于宽带信号而导致存在干扰时对窄带网络(或多个窄带网络)的保护。为了实现这样的目标，在本发明中特别提出了经由宽带系统对可能要在该带内存在的一个或多个窄带系统使用的信道的扫描操作，以便于确定窄带系统是否有效地使用所述窄带信道。
因此，本发明本质上涉及一种用于操作第一通信系统和至少一个第二通信系统的管理方法，其中，第一通信系统是在第一频率范围上进行发射的宽带类型通信系统，第二通信系统是在第二频率范围上进行发射的窄带类型通信系统，该第一系统和一个或多个第二系统使用相同频带的全部或一部分，这样的共用频带被称为用于两个系统的交叉(crossover)频带，其特征在于，该方法包括下述不同的步骤，包括：
-通过第一通信系统的扫描设备至少在两个系统的交叉频带中执行扫描操作；
-在扫描操作之后，识别由第二通信系统使用的频率信道；
-在被识别为由第二通信系统使用的频率信道内调整第一通信系统的操作。
除了仅在前面的段落中提及的主要特征之外，根据本发明的方法可以表示下文中描述的特征中的一个或若干附加特征。
该方法在扫描操作之前可以包括下述步骤，该步骤包括从第二通信系统向第一通信系统传送与第二通信系统所使用的频率信道相关的数据。与第二通信系统所使用的频率信道相关的数据可以包括与第二通信系统所使用的第一频率信道的中心频率相关的初始数据、和/或与第二通信系统所使用的频率信道的宽度相关的第二数据。
在特定实施例中，针对由用于与第二通信系统所使用的频率信道相关的数据的初始数据和/或第二数据所限定的频率信道中的每一个连续地执行扫描操作。
第二通信系统所使用的频率信道的识别步骤可以包括不同的操作，包括：
-对被认为可能要由第二通信系统使用的通信信道内的接收功率进行测量；
-将所考虑的通信信道内的测量的接收功率与在第一频率范围内的接收平均功率值进行比较；
-如果测量的接收功率超过已经对其执行了扫描的整个带内的接收平均功率值，则将所考虑的通信信道识别为由第二通信系统使用的频率信道，所述平均功率值通过调节因数被加权。
第二通信系统使用的频率信道的识别步骤可以包括不同的操作，包括：
-对被认为可能要由第二通信系统使用的通信信道内的接收功率进行测量；
-将所考虑的通信信道内的测量的接收功率与先前确定的功率阈值进行比较；
-如果测量的接收功率超过先前确定的功率阈值，则将所考虑的通信信道识别为由第二通信系统使用的频率信道。
由调整第一通信系统的操作构成的步骤可以包括下述操作，该操作包括最小化在被识别为由第二通信系统使用的频率信道上接收到的信号。表达“最小化接收到的信号”指示下述事实：不考虑所考虑的信号的最大部分，或者甚至减少在所考虑的接收信号内所消耗的能量的一部分。因此，最小化这些信号的影响。在第一选择中，特别是在承载同步数据的信号的一部分上可以执行该操作。在第二选择中，特别是在承载信令数据的信号的一部分上可以执行该操作。
在特定实施例中，对从第一通信系统接收到的信号执行的该操作包括对在被识别为在第二通信系统中使用的频率信道内接收到的信号执行抑制器或衰减器滤波。在该情况下，如果对接收到的信号执行同步操作，则可以通过将接收到的滤波的信号与出于抑制与被识别为在第二通信系统中使用的频率信道相对应的窄带信道的目的而被滤波的期望同步序列进行比较，来执行所述同步操作。
由调整第一通信系统的操作构成的步骤可以包括下述操作，该操作包括在被识别为由第二通信系统使用的频率信道相对应的频带内减少由第一通信系统发射的信号的功率。在特定实施例中，该操作包括在被识别为在第二通信系统中使用的频率信道内通过抑制器或衰减器滤波器来对要发射的宽带信号进行滤波，然后发射所述滤波的宽带信号。
本发明还涉及一种能够实现根据本发明的用于操作第一通信系统和至少一个第二通信系统的管理方法的通信设备，其中，第一通信系统是在第一频率范围上进行发射的宽带类型通信系统，第二通信系统是在第二频率范围上进行发射的窄带类型通信系统，该第一系统和第二系统使用相同频带的全部或一部分，其特征在于，所述设备包括：
-用于至少在两个系统的交叉频带中执行扫描操作的第一装置；
-用于识别由第二通信系统使用的频率信道的部件；
-用于在被识别为由第二通信系统使用的频率信道内调整第一通信系统的操作的第二装置。
根据本发明的设备包括第一装置和第二装置，该第一装置和第二装置是基站或移动终端类型的单个装置；替代地，根据本发明的设备包括第一装置和第二装置，该第一装置和第二装置是基站或移动终端类型的分立装置，第一装置包括用于向第二装置传送与被识别为由第二通信系统使用的频率信道相关的数据的传输部件。
在阅读了下面的描述时并且在研究了其附图之后，将更好地理解本发明及其不同的应用。
在下文中，假设宽带系统占据了5MHz的频带。
附图说明
附图仅作为示例被示出并且不应当对于本发明被解释为是完全的。附图示出了：
在图1中已经描述了示出如何在相同频带中实现宽带系统和窄带系统的概略图；
在图2中是示出根据本发明的方法的第一实现示例的流程图；
在图3中是示出根据本发明的方法的第二实现示例的流程图。
具体实施方式
图2和图3的背景是在相同的频带内实现在第一频带内进行操作的宽带类型通信系统的通信的第一系统以及在第二频带内进行操作的窄带类型通信系统的通信的第二系统。
图2通过流程图示出了根据本发明的方法的第一实现示例。
在第一步骤201中，通过第一通信系统的扫描设备来执行第一频率范围的扫描操作；扫描操作包括：针对给定的频率范围，通过已知传感器来确定在所考虑的频率范围内的可能的信号的存在。
由于窄带信道而导致的干扰根据被宽带网络所覆盖的终端的位置而变化。实际上，由于很多实现的窄带系统是蜂窝类型的通信系统，所以在窄带系统的小区中使用的窄带信道与在另一小区中使用的那些不同。因此，对于所考虑的第二通信系统的通信网络的每个小区，扫描操作使得能够选择可能被使用的窄带信道。
适当地-因此，参考经由带的扫描(scan via bands)-在开始扫描操作之前，执行初始操作201’，包括：向宽带系统提供与可能要在第二通信系统中使用的窄带信道的宽度和位置相关的数据。例如，所提供的信息可以包括远离宽带信道的最低频率的第一窄带信道的中心频率，和/或在窄带系统中使用的信道的带宽。通过利用适用于第二通信系统的窄带信道的特征的经由带扫描来进行操作，扫描操作更快速并且更易于实现。一旦执行了初始步骤201’，然后就执行操作201”，在该操作201”期间，实际上实现了对第一频带的扫描操作。
在第二步骤202中，通过使用扫描操作的结果来执行对第二通信系统实际使用的频率信道的识别；在本发明的特定实施例中，宽带系统通过测量在所述信道中的接收功率并且通过实现与可能通过调节因数加权的、在由B宽带/B窄带比划分的整个宽带内的平均接收功率的比较202’，来辨别在给定频带内窄带信号的存在，其中B宽带是第一频带的宽度，并且其中B窄带是可能要在第二通信系统中使用的频率信道的宽度。在另一实施例变体中，实现与先前确定的固定功率阈值的比较202’。
步骤202使得能够确定在所考虑的小区内，对于在第一频带内通过第二通信系统进行的信号传输，实际上使用了哪些窄带信道。
在后续的步骤203中，在被识别为由第二通信系统使用的频率信道内针对第一通信系统的操作执行调整操作。在所描述的第一实施例示例中，调整操作包括最小化在先前步骤中识别的信道内接收到的信号。所执行的调整操作在本质上旨在优化第一通信系统的特定操作，并且在本质上这些操作使得有效地占据整个带的宽带信号的分量进行动作；在这样的操作中，特别地找到对接收到的宽带信号的同步操作或用于接收信令数据的操作。实际上，在宽带信号的分量中，例如WIMAX类型的信号的分量，同步序列和信令数据特别重要，这样的通信系统的接收器必须被同步，如果所述接收器没有被同步则不可能进行对接收到的数据的解调操作。通常，在整个5MHz的带上并且在有限的时段(几个OFDM符号)中传送这样的数据。其他数据，特别是业务信息，可以仅在带的一部分上或者通过排除特定部分来传送。
因此，在该示例中，可以预见用于实现第一通信系统的同步的不同方法：
-根据第一方法，抑制器或衰减器滤波被应用于在相应的窄带信道内接收到的信号。然后，对该滤波的接收信号执行同步。然后，该相同的滤波的接收信号可以用于处理、并且特别是例如用于解调在使用宽带信号的整个带时传送的信令数据。
-根据第二方法，出于抑制或衰减相应的窄带信道的目的，通过经由与期望的先前滤波的同步序列的相关来实现对(在整个带上)接收到的宽带信号的同步，从而执行对检测到的存在的窄带信道的抑制。因此，在该情况下，相关本身发起对由宽带信号加扰的信道的抑制。
图3通过流程图图示了根据本发明的方法的第二实现示例。
在第一步骤301中，与第一示例的步骤201相同，通过第一通信系统的扫描设备来执行对第一频率范围的扫描操作；扫描操作包括：针对给定的频率范围，通过已知的传感器来确定在所考虑的频率范围内的可能的信号的存在。
在该示例中，适当地，执行初始操作301’，包括：向宽带系统提供与可能要在第二通信系统中使用的窄带信道的宽度和位置相关的数据。例如，所提供的数据可以包括远离宽带信道的最低频率的第一窄带信道的中心频率和/或在窄带系统中使用的信道的带宽。一旦执行了初始步骤301’，然后就执行操作301”，在该操作301”期间，实际上实现了对第一频带的扫描操作。
在第二步骤302中，与第一示例的步骤202相同，通过使用扫描操作的结果来执行对第二通信系统实际使用的频率信道的识别；再一次，在本发明的特定实施例中，宽带系统通过测量在所述信道中的接收功率并且通过实现与可能通过调节因数加权的、在由B宽带/B窄带比划分的整个宽带内的平均接收功率的比较302’，来辨别在给定频带内窄带信号的存在，其中B宽带是第一频带的宽度，并且其中B窄带是可能要在第二通信系统中使用的频率信道的宽度。在另一实施例变体中，实现与先前确定的固定功率阈值的比较；
步骤302使得能够确定在所考虑的小区内，对于在第一频带内通过第二通信系统进行的信号传输，实际上使用了哪些窄带信道。
在后续的步骤303中，在被识别为由第二通信系统使用的频率信道内针对第一通信系统的操作执行调整操作。在所描述的第二实施例示例中，所执行的调整旨在保护窄带系统的信号不受宽带信号产生的干扰的影响。这特别适用于但并不专用于，在下行路由(基站到移动站)上的发射。因此，在步骤303中，计划由宽带系统在发射之前执行对要发射的宽带信号的处理，包括：减少在其通信信道以及例如与在先前的步骤期间被识别为在第二通信系统中使用的窄带信道相对应的其发射信道(下行路由)内发射的功率，以便于减少在所考虑的区域中使用的窄带信道上产生的干扰。
在第一通信系统的接收器装备有若干天线的情况下，通过针对每个窄带信道，对在每个天线上接收到的功率进行测量来执行窄带信道的扫描。然后，对于每个窄带信道，对在不同天线上接收到的功率进行相加，并且正是该总功率用于决定窄带系统是否占据了窄带信道。然后，可以通过合并不同天线的信号，通过时间和空间滤波来执行对相应的窄带信道的抑制。
在本发明的有利实施例中，扫描操作201和301受益于下述事实，即，在多数窄带系统中信道都具有两种类型：在这样的系统中，信道被链接，一个上行而另一个下行。在多数情况下，在这两个信道(上行和下行)之间的频率间隙是固定的(被称为“双工间隙”)。因此，在这样的配置中，扫描201和301的操作可以包括：
-扫描两个关联信道(上行和下行)；或者甚至，
-仅扫描两个信道中的一个，上行信道或下行信道。
在扫描操作之后，如果上行信道、相应的下行信道，被识别为由窄带系统占据，则假设对应的下行信道、相应的上行信道(距上行信道、相应的下行信道，双工间隙的距离)，也被占据，并且这甚至不用执行对该下行信道、相应的上行信道的扫描。然后，以在参考图2和图3时描述的方式来实现系统的操作的调整过程，其中，例如，实现宽带系统的同步操作的调整步骤或者在所识别的信道内对宽带信号的功率的调整步骤。
上述根据本发明的方法的不同的实现示例通过通信设备来实现，所述设备由一起实现所有描述的操作的基站或移动终端类型的单个装置的任何一个构成，即第一装置和第二装置，该装置中的一个是基站而另一个是移动终端，每一个都经历根据本发明的方法的不同步骤。
Claims (13)
1.一种用于操作第一通信系统(102)和至少一个第二通信系统(101)的管理方法，其中所述第一通信系统是在第一频率范围上进行发射的宽带类型通信系统，所述第二通信系统是在第二频率范围上进行发射的窄带类型通信系统，第一系统和第二系统使用相同频带的全部或一部分，这样的共用频带被称为用于两个系统的交叉频带，其特征在于，所述方法包括下述不同的步骤：
-通过所述第一通信系统的扫描设备，至少在所述两个系统的交叉频带中执行扫描操作(201；301)；
-在所述扫描操作之后，识别(202；302)由所述第二通信系统使用的频率信道；
-在被识别为由所述第二通信系统使用的频率信道内，调整(203；303)所述第一通信系统的操作。
2.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，由调整所述第一通信系统的操作构成的步骤(203)包括下述操作，所述操作包括：最小化在被识别为由所述第二通信系统使用的所述频率信道上接收到的信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由调整所述第一通信系统的操作构成的步骤(303)包括下述操作，所述操作包括：在与被识别为由所述第二通信系统使用的所述频率信道相对应的频带内，减少所述第一通信系统的信号的传输功率。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述方法在所述扫描操作之前包括下述步骤(201’；301’)，所述步骤包括：从所述第二通信系统向所述第一通信系统传送与所述第二通信系统所使用的频率信道相关的数据。
5.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，与所述第二通信系统所使用的频率信道相关的数据包括：与所述第二通信系统所使用的第一频率信道的中心频率相关的初始数据、和/或与所述第二通信系统所使用的所述频率信道的宽度相关的第二数据。
6.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，针对由用于与所述第二通信系统所使用的所述频率信道相关的信息的所述初始数据和/或第二数据所限定的频率信道中的每一个，连续地执行所述扫描操作。
7.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述第二通信系统所使用的所述频率信道的识别步骤包括下述不同的操作：
-对被认为可能要由所述第二通信系统使用的通信信道内的接收功率进行测量；
-将在所考虑的通信信道内的测量的接收功率与在第一频率范围内的接收平均功率值进行比较；
-如果测量的接收功率超过在对其执行了扫描的整个范围内的接收平均功率值，则将所考虑的通信信道识别为由所述第二通信系统使用的频率信道，所述平均功率值通过调节因数被加权。
8.根据权利要求1-6中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述第二通信系统所使用的所述频率信道的识别步骤包括下述不同的操作：
-对被认为可能要由所述第二通信系统使用的通信信道内的接收功率进行测量；
-将在所考虑的通信信道内的测量的接收功率与先前确定的功率阈值进行比较；
-如果测量的接收功率超过先前确定的功率阈值，则将所考虑的通信信道识别为由所述第二通信系统使用的频率信道。
9.根据前述权利要求中的至少一项并且根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过对被识别为已在所述第二通信系统中使用的频率信道内接收到的同步信号进行抑制器或衰减器滤波，执行由调整所述第一通信系统的操作构成的步骤(203)。
10.根据前述权利要求中的至少一项并且根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在被识别为已在所述第二通信系统中使用的频率信道内通过抑制器或衰减器滤波器来对要发射的宽带信号进行滤波，然后发射所述滤波的宽带信号。
11.一种能够实现根据前述权利要求中的任何一项所述的用于操作第一通信系统(102)和至少一个第二通信系统(101)的管理方法的通信设备，其中所述第一通信系统是在第一频率范围上进行发射的宽带类型通信系统，所述第二通信系统是在第二频率范围上进行发射的窄带类型通信系统，第一系统和第二系统使用相同频带的全部或一部分，这样的共用频带被称为用于两个系统的交叉频带，其特征在于，所述设备包括下述不同的步骤：
-用于至少在所述两个系统的交叉频带中执行扫描操作(201；301)的第一装置；
-用于识别(202；302)由所述第二通信系统使用的频率信道的部件；
-用于在被识别为由所述第二通信系统使用的所述频率信道内，调整(203；303)所述第一通信系统的操作的第二装置。
12.根据权利要求11所述的通信设备，其特征在于，所述第一装置和所述第二装置是移动终端或基站类型的单个装置。
13.根据权利要求11所述的通信设备，其特征在于，所述第一装置和所述第二装置是移动终端或基站类型的分立装置，所述第一装置包括用于向所述第二装置传送与被识别为由所述第二通信系统使用的所述频率信道相关的数据的传输部件。
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