CN103974261A - 无线通信系统中的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了无线通信系统中的设备和方法。该设备用于包括主系统和多个次系统的无线通信场景，且包括：分布估计装置，被配置为估计所述多个次系统的地理分布密度；簇化装置，被配置为根据所述地理分布密度将所述多个次系统簇化成一个或更多个簇，其中每一簇中的次系统地理分布均匀；以及资源配置装置，被配置为以簇为单位来确定所述主系统的传输资源中能够为次系统使用的可用资源信息。

Description

无线通信系统中的设备和方法

技术领域

本公开涉及无线通信领域，具体而言，涉及主系统和次系统共存的无线通信系统中的方法和设备。

背景技术

随无线通信系统的进化，用户对高品质、高速度、新服务的服务需求越来越高。无线通信运营商与设备商要不断改进系统以达到用户的要求。这需要大量的传输资源（所述传输资源可以是诸如载波、子载波等频谱资源或者是诸如时隙等时频资源，并可以用时间、频率、带宽和/或可容许的最大发射功率等参数来量化）以支持新服务和满足高速通信需求。有限的传输资源通常已经分配给固定的运营商和服务。新的可用传输资源（如频谱资源）或是非常稀少或是价格非常昂贵。在这种情况下，提出了动态频谱利用的概念，即动态地利用那些已经分配给某些服务但是却没有被充分利用的频谱资源。这样的应用场景通常包括主系统（primary system，PS）和次系统（secondarysystem，SS）。这里所述的主系统可以是指那些有频谱使用权的系统，例如电视广播系统或被分配有频谱资源的移动通信系统等；而次系统则是没有频谱使用权、只能在主系统不使用其所拥有频谱时才能适当地使用该频谱的系统。另外，这里所述的主系统和次系统也可以都是具有频谱使用权的系统，但是在频谱使用上有不同的优先级别。例如运营商在部署新的基站以提供新服务的时候，已有基站以及提供的服务具有频谱使用优先权。主系统的基站称为主基站（primary basestation，PBS），主系统的用户称为主用户(primary user，PU)。次系统的基站称为次基站(secondary base station，SBS)。次系统中的用户称为次用户（secondary user，SU）。例如，在主系统为数字电视广播系统的情况下，次系统可以动态地利用数字电视广播频谱上某些没有播放节目的频道的频谱或者相邻频道的频谱，在不干扰电视信号接收的情况下，进行无线移动通信。

发明内容

本公开的一些实施例提供了无线通信系统中的设备和方法，所提供的设备和方法能够在主系统和次系统共存的无线通信应用场景下有效地为次系统配置传输资源。

在下文中给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图确定本公开的关键或重要部分，也不是意图限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据本公开的一个方面，提供了一种无线通信系统中的设备，用于包括主系统和次系统的无线通信场景。该设备包括：分布估计装置，被配置为估计所述多个次系统的地理分布密度；簇化装置，被配置为根据所述地理分布密度将所述多个次系统簇化成一个或更多个簇，其中每一簇中的次系统地理分布均匀；以及资源配置装置，被配置为以簇为单位来确定所述主系统的传输资源中能够为次系统使用的可用资源信息。

根据本公开的另一方面，提供了一种无线通信系统中的方法，用于包括主系统和次系统的无线通信场景。该方法包括：估计所述多个次系统的地理分布密度；根据所述地理分布密度将所述多个次系统簇化成一个或更多个簇，其中每一簇中的次系统地理分布均匀；以及以簇为单位来确定所述主系统的传输资源中能够为次系统使用的可用资源信息。

根据本公开的另一方面，提供了一种无线通信系统中的频谱管理器，用于包括主系统和次系统的无线通信场景。该频谱管理器包括：分布估计装置，被配置为估计所述多个次系统的地理分布密度；簇化装置，被配置为根据所述地理分布密度将所述多个次系统簇化成一个或更多个簇，其中每一簇中的次系统地理分布均匀；以及资源配置装置，被配置为以簇为单位来确定所述主系统的传输资源中能够为次系统使用的可用资源信息。

根据本公开的另一个方面，提供了一种无线通信系统中的频谱利用使能器，用于包括主系统和次系统的无线通信场景。该频谱利用使能器包括：发送装置；处理装置，被配置为收集该频谱利用使能器所控制的次系统的系统状态信息，并控制所述发送装置将系统状态信息发送到频谱管理器，以便该频谱管理器利用所述系统状态信息将多个次系统簇化为地理分布密度均匀的次系统簇从而以簇为单位为次系统配置可用资源；以及接收装置，被配置为接收频谱管理器配置的可用资源信息。所述处理装置控制所述发送装置将所述可用资源信息通知到所述次系统中的次用户。

在一个实施例中，所述处理装置还可被配置为控制所述发送装置将有关次系统对所述可用资源的使用情况的信息发送给频谱管理器，以便频谱管理器确定次系统簇中次系统分布是否均匀，频谱资源使用是否均匀。在另一实施例中，所述接收装置还被配置为接收频谱管理器对所述可用资源的更新信息，并且所述处理装置还被配置为根据所述更新信息来改变所述次系统的资源使用方式，例如增加或减少可选择频段的个数等。该频谱利用使能器可以设置在次系统中的接入点（AP）或基站处，作为该接入点或基站的一部分。或者，频谱利用使能器可以设置在次系统的频谱管理器处，作为次系统的频谱管理器的一部分。

根据本公开的另一方面，提供了包括上述设备的无线通信系统。

另外，本公开还提供用于实现上述方法的计算机程序。

此外，本公开也提供至少计算机可读介质形式的计算机程序产品，其上记录有用于实现上述方法的计算机程序代码。

附图说明

参照下面结合附图对本公开实施例的说明，会更加容易地理解本公开的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本公开的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1是示出了根据本公开的一个实施例的无线传输资源管理方法的示意性流程图；

图2是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理方法的示意性流程图；

图3是示出估计次系统簇对主系统的干扰的方法的一个示例的示意性流程图；

图4示是出次系统簇到主系统的干扰建模的示意图；

图5是示出了次系统使用不同发射功率时次系统簇对主系统的干扰的示意图；

图6是示出了计算次系统簇在容纳不同个数的激活次系统时的可用频谱的方法的一个示例的示意性流程图；

图7是示出可以应用本公开的实施例的一种包括主系统和多个次系统的无线电系统场景的示意图；

图8是示出了次系统簇的大小与个体次系统容量的关系的示意图；

图9是示出了为各次系统簇进行频率资源配置的示意图；

图10是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理方法的示意性流程图；

图11是示出了估计簇内各个次系统之间的相互干扰的方法的一个示例的示意性流程图；

图12是示出了估计簇内各个次系统之间的相互干扰的方法的另一示例的示意性流程图；

图13是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理方法的示意性流程图；

图14是示出了对次系统簇的传输资源进行优化的方法的一个示例的示意性流程图；

图15是示出了次系统使用不同可用频段时的个体信道容量的示例的示意图；

图16是示出根据一个实施例的对次系统的传输资源进行控制的方法的示意图；

图17是示出根据另一实施例的对次系统的传输资源进行控制的方法的示意图；

图18是示出根据另一实施例的对次系统的传输资源进行控制的方法的示意图；

图19是了根据本公开的一个实施例的无线传输资源管理设备的示意性框图；

图20是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理设备的示意性框图；

图21是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理设备的示意性框图；

图22是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理设备的示意性框图；

图23是示出能够实施根据本公开的实施例的计算机设备的结构的示意性框图；以及

图24是示出了根据本公开的一个实施例的频谱利用使能器的示意性框图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本公开的实施例。在本公开的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本公开无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

本公开的一些实施例提供了在主系统和次系统共存的无线通信应用场景下为次系统配置主系统的无线传输资源的设备和方法。在所述无线通信场景下，可以包括多个次系统。这多个次系统分享主系统的无线传输资源。

这里提及的无线传输资源可以是通信系统中用于信息传输的任何时频资源，如载波、子载波或时隙等。例如，在正交频分多址（OFDMA）系统中，所述传输资源可以是子载波。又如，在时分多址（TDMA）系统中，所述传输资源可以是时隙。此外，本公开中提及的通信系统并不局限于上述OFDMA或TDMA系统，还可以是其他类型的通信系统，这里不一一列举。在这里为次系统分配所述传输资源以及进行传输功率控制均可被视为为次系统配置无线传输资源。

另外，这里所述的主系统可以是已经分配有无线传输资源的任何无线通信系统，如电视广播系统或现有的无线运营商的无线通信系统等，这里不一一列举。

图1是示出了根据本公开的一个实施例的无线传输资源管理方法的示意性流程图。图1所示的无线传输资源管理方法可以由次系统中的无线传输资源管理设备来实施，所述无线传输资源管理设备例如可以是对各次系统的传输资源（如频谱）进行管理的频谱管理器。该频谱管理器可以设置在网络端服务器，或者设置在某一个负责管理其他接入点的接入点处。

如图1所示，所述无线传输资源管理方法包括步骤102、104和106。

具体地，在步骤102中，估计多个次系统的地理分布密度。具体地，估计处于激活状态的次系统的地理分布密度。

作为一个示例，可以采集各个次系统的位置信息，然后根据指定的区域、次系统业务模型等来计算出在不同时间段内各个次系统的分布密度。例如，假设在一定地理区域内存在一定数量的住户，并且假定每一个住户都有一个次系统（例如家庭使用的无线网络或者无线游戏机等）。频谱管理器中可以从次系统的运营商处获得各个区域内的次系统的位置和业务模型等信息，并存储这些信息（例如，存储在该频谱管理器的存储装置（图中未示出）中），并根据不同的时间段来估计处于激活状态的次系统的分布密度。例如，如果某个区域属于住宅区，那么，在白天，由于大部分住户外出，处于激活状态的次系统的个数会比较少，其地理分布密度会较低。而在晚上，大部分住户回到家中时，处于激活状态的次系统的个数会增多，其分布密度会变高。因此，无线传输资源管理设备可以根据各个次系统的位置信息、次系统业务模型等来计算出在不同时间段内各个区域的次系统的分布密度。

无线传输资源管理设备可以提供在不同区域中的次系统的密度分布。

作为一个具体示例，假设在一定地理区域内存在一定数量的住户，并且假定每一个住户都有一个次系统（例如家庭使用的无线网络或者无线游戏机等）。各用户开关各次系统是随机的，即在某一时间内有些用户使用无线网络（其所对应的次系统处于激活状态），而有些用户不使用无线网络（其所对应的次系统处于非激活状态）。可以假设处于激活状态的次系统随机分布在这个区域内。如果此区域内的住户分布是均匀的，那么，可以假设处于激活状态的次系统在该区域内的地理分布是均匀的。这样，可以通过下式来计算在某一时间内该区域内次系统的分布密度λ：

激活的次系统的个数可以根据用户业务的分布来计算。例如，可以假定用户业务的分布为一个平均值的泊松分布：

$p(x=K)=\frac{e^{-{\mathrm{\λ}}_0}{\mathrm{\λ}}^K}{K!}---\left(1A\right)$

即，在每天某一时刻存在K个激活次用户的概率为P(x=K)。假设这些天在此时刻平均有λ₀个激活次用户。因此，我们可以用λ₀、根据公式（1）计算某个区域任意时刻的次系统分布密度。其他类型的分布，如高斯分布也可以同理使用。或者，无线传输资源管理设备可以通过根据激活次系统发送的信号来统计激活次系统的个数。

以上给出了估计次系统的地理分布密度的示例。应理解，上述示例是说明性的，而非限制性的。还可以采用任何其他适当的算法来估计次系统的地理分布密度，这里不作限定。

然后，在步骤104中，根据所估计的地理分布密度将多个次系统簇化成一个或更多个簇，使得每一簇中的各次系统是地理分布均匀的。

各次系统簇可以采用例如簇中心、面积、区域、半径和/或角度范围等参数来描述，这里不作限定。

可以采用任何适当的方法进行簇化，只要使得各个次系统簇内的次系统的地理分布均匀即可。

在对各个次系统进行簇化之后，在步骤106中，可以用簇为单位来确定主系统的传输资源中能够为次系统使用的可用资源信息。也就是说，以次系统均匀分布的各个簇为单位为各次系统配置可用传输资源。

在图1所示的实施例中，使得每一次系统簇内的次系统的地理分布均匀，这样可以简化次系统到主系统的干扰计算。同时也可以使得簇内各个次系统在不同的地理位置均使用最大的传输功率，以便简化次系统频谱管理。然后，在以簇为单位进行次系统的传输资源的配置和管理时，可以进一步优化传输资源的利用。

作为一个优选实施例，还可以获得各次系统之间的信道模型（图中未示出该步骤，该步骤可以在簇化步骤104之前进行）。这样，可以根据各次系统之间的信道模型以及各个次系统的地理分布密度对次系统进行簇化，使得每一簇中不仅各个次系统的地理分布是均匀的，而且每一簇中各个次系统之间的信道模型也彼此基本一致。各个次系统之间的信道模型可以是根据这些次系统所处于的地理区域中的地形、房屋分布和结构等信息来估计的。无线传输资源管理设备可以从例如次系统运营商处事先获得这些信息并对所述信道模型进行估计。或者，无线传输资源管理设备可以从次系统运营商处获得有关各系统之间的信道模型的信息，并将该信息存储在其存储装置中。利用这样的方法，在以簇为单位进行次系统的传输资源的配置和管理时，可以进一步优化传输资源的利用。

作为另一优选实施例，还可以获得每一次系统与主系统之间的信道模型（图中未示出该步骤，该步骤可以在簇化步骤104之前进行）。这样，可以根据每一次系统与主系统之间的信道模型及各个次系统的地理分布密度将次系统簇化，使得每一簇中不仅各个次系统的地理分布是均匀的，而且每一簇中的各次系统与主系统之间的信道模型也彼此基本一致。次系统到主系统之间的信道模型是指次系统到主系统的覆盖区域之间的信道模型，可以根据次系统到主系统覆盖区域的地形、房屋分布和结构等来估计。例如，无线传输资源管理设备可以从次系统和主系统的运营商处事先获得这些信息并对所述信道模型进行估计。无线传输资源管理设备可以从次系统运营商处获得有关各系统到主系统之间的信道模型的信息，并将该信息存储在其存储装置中。利用这样的方法，在以簇为单位进行次系统的传输资源的配置和管理时，可以进一步优化传输资源的利用。

图7是示出本公开的实施例可以应用的一种包括主系统和多个次系统的应用场景的示意图。如图7所示，针对次系统，可以设置频谱管理器。另外，可以设置频谱利用使能器。在图7中，频谱利用使能器被示出为与频谱管理器和次系统进行交互的独立的装置。如上所述，该频谱利用使能器可以设置在次系统的AP或基站中，作为AP或基站的一部分，或者设置在频谱管理器中，作为频谱管理器的一部分。如图7所示，多个次系统可以被簇化成多个次系统簇。

每一次系统簇通过例如其中心，面积，区域，半径和/或角度范围等参数来描述。

可以采用各种簇化准则对次系统进行簇化。例如，根据一个实施例，可以根据次系统的密度估计来簇化次系统以形成次系统簇，使得每一簇中的次系统的分布均匀。又如，根据另一实施例，在簇化次系统时，可以使得每一簇中不同位置的次系统之间的信道模型尽量一致。根据另一实施例，在簇化次系统时，可以使得每一簇中不同位置的次系统到主系统的信道模型尽量一致。在另一实施例中，在簇化次系统时，还可以考虑配置每一簇的半径的大小。当簇的半径变大时，个体次系统以及网络容量也会随之增加。图8示出了簇的大小与个体次系统容量的关系。如图8所示，簇的半径R越大，个体次系统容量和网络容量也越大。但是过大的簇会导致一定区域内簇的个数减少，也相应地减小了频段复用的次数。图9是示出了为各次系统簇进行频率资源配置的示意图。如图9所示，频段f1和f3分别被复用两次。如果簇的面积减小（簇的半径减小），可以增加此区域簇的数量同时相应地增加频段的复用次数。因此，在对次系统进行簇化时，可以根据实际需求（如次系统的密度、可用频段个数等）来配置每一簇的半径。例如，如果次系统的密度较大，可以适当减小簇的半径，反之，则可以增加簇的半径。又如，在可用频段的个数一定的情况下，如果希望减小频段的复用次数，则可以适当增加簇的半径；反之，则可以适当减小簇的半径。本领域的普通技术人员应该理解，可以根据实际需要来设置簇的半径的具体数值，本公开并不限于某个具体半径数值。作为一个具体实施例，如果各次系统簇之间存在频段复用，则在次系统簇形成过程中，可以使得次系统簇与次系统簇之间的同频干扰尽可能小。以上给出了对次系统进行簇化的一些准则，应理解，可以采用上述准则中的一个，或采用其中多个的组合来进行簇化，这里不一一描述。

如上所述，次系统簇可以用簇的中心和半径来描述。簇的中心可以使用GPS（全球定位系统）坐标来表示，也可以用某一个地址来表示。表1示出了次系统簇的信息的一个示例。

表1次系统簇的信息

图2是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理方法的示意性流程图。与图1所示的实施例的不同之处在于，在图2所示的实施例中，在将次系统簇化之后，还估计每一次系统簇对主系统的干扰，并根据该干扰为每一次系统簇配置可用传输资源。

如图2所示，所述无线传输资源管理方法包括步骤202、204、208和206。

步骤202和204可以分别与上文所述的步骤102和104的处理相似，这里不再重复。

在步骤208中，可以估计每一次系统簇对主系统的干扰。

作为一个示例，可以通过估计次系统簇中每一次系统到主系统覆盖区域边缘的干扰来获得该次系统簇对主系统的干扰。具体地，可以估计每一次系统对主系统的干扰，然后，计算簇中各个次系统的干扰的加权和、平均值或中值，作为该次系统簇对主系统的干扰。

图3是示出估计次系统簇对主系统的干扰的方法的一个示例的示意性流程图。

如图3所示，在步骤308-1中，根据次系统簇的位置以及面积信息来提取该次系统簇的信道模型。作为一个示例，无线传输资源管理设备可以设置有信道模型数据库（图中未示出），该信道模型数据库中存储有与各地理区域中的次系统的信道模型。还可以获得主系统的传输资源（如频谱）的占用情况的信息和主系统能够容忍的最大干扰阈值的信息。具体地，可以通过通信装置访问主系统基站（如设置在主系统基站中的频谱数据库），来获得有关主系统频谱占用情况的信息（例如，主系统的覆盖范围，发射功率，频段使用情况，频段使用时间等）和有关主系统能够允许的最大干扰阈值的信息。

然后，在步骤308-2中，估计次系统簇中的次系统的地理分布密度。例如，可以采用下式来估计簇中次系统的地理分布密度λ：

然后，在步骤308-3中，计算次系统簇对主系统的干扰。

下面描述计算次系统簇对主系统的干扰的一些示例。

图4示是出次系统簇到主系统的干扰建模的示意图。如图4所示。簇的中心到主系统覆盖区域最近的距离为a（例如，根据次系统簇的中心和主系统覆盖区域边缘之间的距离计算）。簇的半径为R。所示示例中，簇被示意性示出为一个圆。当然，簇的区域的形状也可以是一个给定角度Φ的扇形，或者其他形状，这里不作限定。将簇中某一次系统编号为0。簇中其他次系统按照他们与次系统0的距离从小到大的顺序进行排序编号，即次系统1就是次系统0的第一个邻居。次系统0到次系统n的距离为d_n。d_n的分布密度函数可以表示为：

$f_{\mathrm{dn}}\left(x\right)=e^{-\mathrm{\λ\Φ}{x}^2}\frac{2{\left(\mathrm{\λ\Φ}{x}^2\right)}^n}{\mathrm{x\Γ}\left(n\right)}---\left(3\right)$

上式中，f_dn(x)表示d_n的分布密度函数，即次系统0的第n个邻居与次系统0的距离d_n为任意给定一数值x的概率为f_dn(x)，λ表示次系统的分布密度，Φ表示次系统簇的角度范围。如果簇是一个圆形，张角为2π，x表示任意给定一个数值，Γ(n)表示n的阶乘。

从次系统n(n=1,2，...,N)到主系统覆盖区域的距离c_n可以采用下式来计算：

$c_n=\sqrt{a^2+d_n^2-2a{d}_n\cos \mathrm{\θ}}---\left(4\right)$

其中，θ表示从次系统0到他的第n个相邻次系统方向与次系统0到主系统覆盖区域方向的夹角，在0～Φ的范围内均匀分布。可以假定次系统0到主系统覆盖区域的距离c₀=a。

假定次系统n的传输功率为P_n，从次系统簇到达主系统覆盖区域边缘的干扰I可以通过下式来计算：

$I={\mathrm{\Σ}}_0^N{c}_n^{-\mathrm{\α}}{P}_n---\left(5\right)$

式中，α表示路径衰落指数，该参数可以通过实际的信号传输环境，与典型传输环境比较，根据典型传输环境的路径衰落指数来获得。α=2表示自由空间传输模型。这里只考虑了传输路径衰落。其他的参数例如大尺度和小尺度衰落也可以添加在此模型中，这里不作详述。从式（5）中可以看出，由于次系统的位置是随机的，c_n是动态变化的，因此，次系统簇对主系统的干扰是动态变化的。另外，P_n也有可能因为次系统采用了动态功率控制而成为变化量。例如，图5是示出了次系统使用不同发射功率时次系统簇对主系统的干扰的示意图。在图5中，假设a=500，R=100,N=4，且公式（5）中α=4。可以看出，当P_n=16dBm的时候，次系统簇对主系统干扰超过-85dB的可能性为10%。

作为一个示例，当考虑到次系统有多个可用频段K时（即K＞1），每一次系统动态地在可用频段中选择一个频段以避免与其最近的邻居使用同样的频段，某一次系统取其前K－1个邻居使用K的不同的频段。那么，当簇中存在N个次系统的时候，同频的邻居次系统数量为所以，与某一个次系统同频的次系统则是其第lK个邻居（l=1,2，…,L；L表示同频的次系统的数量）。公式（5）可以改写为

$I_{\mathrm{SS}2\mathrm{PS}}={\mathrm{\Σ}}_{l=1}^L{c}_l^{-\mathrm{\α}}{P}_l---\left(6\right)$

I_SS2PS表示次系统簇对主系统的干扰。

以上示出了估计次系统簇对主系统的干扰的方法的示例。应理解，这些示例是示例性的，而非限制性的。可以采用任何其他适当的方法来估计次系统簇对主系统的干扰，本公开不应局限于上述示例。

在估计得到每一次系统簇对主系统的干扰之后，在步骤206中，根据所估计的每一次系统簇对主系统的干扰，以簇为单位来确定主系统的传输资源中能够为每一次系统簇使用的可用资源信息。

具体地，可以根据所估计的每一次系统簇对主系统的干扰并根据主系统能够允许的最大干扰阈值或要求（例如，要保证次系统簇对主系统的干扰超过一个给定阈值的概率不超过5%，或者主系统在有干扰的情况下信号强度超过干扰和噪声的概率不低于95%），调节各个次系统的传输功率使次系统簇对主系统的干扰符合要求，从而为每一簇配置可用资源信息。

在图2所示的实施例中，在为次系统配置可用传输资源时，以簇为单位考虑了各个次系统簇对主系统的干扰，从而使得每一次系统簇在配置得到传输资源时对主系统的干扰能够符合主系统的要求，进一步优化了上述资源配置。

作为一个优选实施例，还可以根据主系统的最大干扰阈值，获得在每一次系统簇包括不同个数的激活次系统的情况下能够为该次系统簇使用的可用资源的信息。具体地，可以计算出次系统簇在容纳不同个数的激活次系统时的可用资源。具体地，在每一次系统簇包括不同个数的激活次系统的情况下能够为该次系统簇使用的可用资源信息包括：该次系统簇中激活次系统的个数与该次系统簇中每一次系统的可用最大传输功率、可用传输资源和传输可用资源个数以及可用时段之间的对应关系的信息。通过获得在次系统簇包括不同个数的激活次系统的情况下能够为该次系统簇使用的可用资源的信息，当次系统簇中激活次系统的个数发生变化时，可以直接利用该信息来调整其可用资源，使得资源配置和更新更为便捷快速。

图6是示出了计算次系统簇在容纳不同个数的激活次系统时的可用频谱的方法的一个具体示例的示意性流程图。

如图6所示，在步骤612中，获取次系统簇的信息。

有关次系统簇的信息可以包括下列各项中的一项或更多项：（1）次系统簇区域信息，例如：簇的中心位置，面积，区域，半径和/或角度等；（2）簇中激活次系统的个数范围、簇中次系统发射功率范围以及期望频谱使用时间段；（3）个体次系统的系统参数，例如功率控制方式（固定功率，维持接收端稳定信噪比的动态功率控制等）；（4）个体次系统的频谱使用策略。例如次系统在感知到相邻次系统所使用的频段时可以自动的使用其他频段以避免同频干扰。假设次系统可用的备选频段的数量为K，可以描述当一个次系统感知到相邻次系统使用的频段时，该次系统可以使用其他K-1个频段以避免同频干扰。上述次系统簇区域信息可以通过例如上文所表述的次系统簇化而得到，这里不作详述。其他有关次系统簇的信息（2）-（4）可以从次系统运营商处获得，这里也不作详述。

在步骤614中，根据次系统簇的位置以及面积信息来提取该次系统簇的信道模型。作为一个示例，无线传输资源管理设备可以设置有信道模型数据库（图中未示出），该信道模型数据库中存储有与各地理区域中的次系统的信道模型。还可以获得主系统的传输资源（如频谱）的占用情况的信息和主系统能够容忍的最大干扰阈值的信息。具体地，可以通过通信装置访问主系统基站（如设置在主系统基站中的频谱数据库），来获得有关主系统频谱占用情况的信息（例如，主系统的覆盖范围，发射功率，频段使用情况，频段使用时间等）和有关主系统能够允许的最大干扰阈值的信息。

在步骤616中，根据次系统簇中激活次系统的个数范围，设定次系统簇中激活次系统的个数的初始值。例如，可以将个数范围的下限设定为该初始值。

在步骤618中，判断簇中激活次系统的个数是否等于或大于次系统簇中激活次系统的个数范围的上限。如果是，则结束处理。如果否，则进行到步骤620。

在步骤620中，计算次系统簇中的次系统的地理分布密度。该步骤与上文描述的步骤308-2相似，这里不再重复。

在步骤622中，假定次系统簇的可用频段为K，分别计算在次系统簇使用不同的可用频段个数k（k=1,2，...，K）下次系统簇对主系统的干扰，并在步骤624中，根据所估计的干扰，确定主系统的传输资源中能够为每一次系统簇使用的可用资源信息。步骤622和步骤624分别可以与上文描述的步骤308-3和步骤206相似，这里不再重复。

在步骤626中将次系统簇中激活次系统的个数加一，并返回到步骤618。

下面的表2示出了根据图6的方法计算得到的在次系统簇中包含的激活次系统的个数不同的情况下个体次系统在不同时间使用不同带宽的时候次系统的最大传输功率的表格。

表2次系统簇对应某一备选频段的可用频谱资源表

在表1中，用最大传输功率来表示对次系统的功率控制的参数。应理解，这只是一个示例，可以采用任何其他参数来表示对次系统的功率公开。例如，如果次系统使用了动态功率控制，可以用其他的参数（如期望输出恒定信噪比）来描述对次系统功率控制的限制。

图10是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理方法的示意性流程图。与图1所示的实施例的不同之处在于，在图10所示的实施例中，在将次系统簇化之后，还估计每一次系统簇内次系统间的干扰，并根据该干扰为每一次系统簇配置可用传输资源。

如图10所示，所述无线传输资源管理方法包括步骤1002、1004、1010和1006。

步骤1002和1004可以分别与上文所述的步骤102和104的处理相似，这里不再重复。

在步骤1010中，估计每一次系统簇的簇内干扰，即估计簇内各次系统之间的相互干扰。

可以采用任何适当的方法来估计簇内各个次系统之间的相互干扰。

图11示出了估计簇内各个次系统之间的相互干扰的方法的一个示例。如图11所示，首先在步骤1110-1中，估计簇内任一次系统到其他第n个次系统的距离d_n。可以利用上述公式（3）来产生任一次系统到其他第n个次系统的距离d_n.然后，在步骤1110-2中，利用所估计的距离值来计算各个次系统之间的干扰。例如，假定次系统到其他次系统间的路径衰落指数为β，该参数可以通过实际的信号传输环境，与典型传输环境比较，根据典型传输环境的路径衰落指数来获得。当与该次系统同频的邻居次系统数量为时，可以采用下式来计算次系统间的干扰I_SS2SS：

$I_{\mathrm{SS}2\mathrm{SS}}={\mathrm{\Σ}}_{l=1}^L{d}_l^{-\mathrm{\β}}{P}_l---\left(7\right)$

上式中，d_l表示次系统到该次系统的第l个同频邻居次系统的距离，P_l表示l个同频邻居次系统的发射功率。此处可以用通过蒙特卡罗方法产生服从公式（2）分布的次系统与次系统间的距离，然后用公式（7）计算I_SS2SS。然后，可以对I_SS2SS求平均值。

图12示出了估计簇内各个次系统之间的相互干扰的方法的另一示例。如图12所示，首先，在步骤1210-1中，可以计算簇内各次系统间距离的平均值。例如，可以利用上述公式（2）求得各个次系统之间的距离，再求得这些距离的平均值。又如，可以直接利用公式（8）来计算次系统之间的距离的平均值E(d_n)：

$E\left(d_n\right)={\left(\frac{1}{\mathrm{\λ\Φ}}\right)}^{\frac{1}{2}}\frac{\mathrm{\Γ}(n+\frac{1}{2})}{\mathrm{\Γ}\left(n\right)}---\left(8\right)$

上式中，λ表示次系统的分布密度，Φ表示次系统簇的角度范围，Γ(n)表示n的阶乘。

然后，在步骤1210-2中，利用所述距离的平均值来估计簇内各个次系统间的干扰。例如，可以利用公式（9）求得次系统间的干扰：

$I_{\mathrm{SS}2\mathrm{SS}}={\mathrm{\Σ}}_{l=1}^L{\left\{E\left(d_l\right)\right\}}^{-\mathrm{\β}}{P}_l---\left(9\right)$

以上描述了估计簇内各次系统之间的干扰的方法的一些示例。应理解，这些示例是说明性的，而不是限制性的。可以采用其他适当的方法来估计簇内各个次系统之间的干扰，这里不作限定。

在估计得到次系统簇内各个次系统之间的干扰之后，在步骤1006中，根据所估计的每一次系统簇内各次系统之间的相互干扰，以簇为单位来优化能够为次系统使用的可用资源。

在图10所示的实施例中，在为次系统配置可用传输资源时，以簇为单位考虑了各个次系统簇内各个次系统之间的干扰，从而进一步优化了上述资源配置。

图13是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理方法的示意性流程图。与图1所示的实施例的不同之处在于，在图13所示的实施例中，在将次系统簇化之后，还估计各个次系统簇之间干扰，并根据该干扰为每一次系统簇配置可用传输资源。

如图13所示，所述无线传输资源管理方法包括步骤1302、1304、1312和1306。

步骤1302和1304可以分别与上文所述的步骤102和104的处理相似，这里不再重复。

在步骤1312中，估计各次系统簇之间的相互干扰。可以采用任何适当的方法来估计各次系统簇之间的相互干扰。次系统簇与次系统簇之间的干扰可以描述成一个次系统簇到另外一个次系统簇边缘的干扰I_CLUSTER，与次系统簇到主系统的干扰模型一样。也就是说，可以采用上文描述的估计次系统簇到主系统的干扰的方法来估计次系统簇到次系统簇之间的干扰，这里不再重复。

然后，在步骤1306中，根据所估计的各次系统簇之间的相互干扰，以簇为单位优化能够为次系统使用的可用资源。

在图13所示的实施例中，在为次系统配置可用传输资源时，以簇为单位考虑了各个次系统簇内各个次系统之间的干扰，从而进一步优化了上述资源配置。

作为一个优选实施例，步骤1306或1006可以包括：根据所估计的每一次系统簇内各次系统之间的相互干扰和/或各次系统簇之间的相互干扰来获得每一次系统簇的可用资源及其个数固定的情况下该次系统簇内的激活次系统个数的最大值。

图14示出了对次系统簇的传输资源进行优化的方法的一个示例。

如图14所示，首先在步骤1422中，获得次系统簇在不同次系统个数以及可用频段个数时次系统的可用频谱信息（例如，如表2所示的信息，可以采用上文所述方法获得，这里不再重复）以及簇内各个次系统间的干扰信息（可以采用上文描述的方法来获得，这里也不再重复）。

然后，在步骤1424中，确定次系统的频谱复用策略。例如，如果次系统有三个可用频段，分别用f₁、f₂和f₃表示。那么，可以为次系统设置这些频段的使用优先权，例如f₂>f₁>f₃，即次系统优先使用频段f₂，当频段不足时再使用频段f₁和f₃。以此类推，逐渐增加使用的频段个数。不同频段的优先级可以根据各个频段的传输效果、信道容量、运营成本和/或频段使用费用等根据具体情况来制定，这里不作详述。

接下来，评估在不同可用频段个数的情况下，次系统频谱利用的最佳策略。

具体地，在步骤1426中，设置可用频段个数的初始值，即K＝1。在步骤1428中，判断可用频段个数K是否超过最大可复用频段的个数。若是，则结束处理。若否，则步骤进行到步骤1430。

在步骤1430中，估计不同次系统个数时次系统的通信质量，并根据个体次系统的通信质量需求来设定簇内激活次系统个数的上限N₁。

可以使用很多种参数对次系统的通信质量进行评估，例如误码率，信道容量等。此处，以信道容量为例。如果在一个频段上只有一个次系统，那么次系统的信道容量可以写为：

$C={\log }_2(1+\frac{g^{-\mathrm{\β}}{P}_{\mathrm{SS}}}{I_{\mathrm{PS}}+I_{\mathrm{Cluster}}+{\∂}_n^2})---\left(10\right)$

此处，g表示一个次系统内部发射机与接收机之间的距离。P_SS为次系统在该频段的最大发射功率（例如表2）。另外，I_PS为主系统对次系统的干扰。通过访问主系统频谱数据库，可以获得主系统发射功率，发射机地理位置。然后根据主系统到次系统的信道传输模型，可以计算出主系统到次系统的干扰。表示次系统接收机的高斯白噪声能量。当该频段存在K个次系统的时候，由于簇内次系统间的干扰，第l个次系统的个体通信质量可以采用下式来计算：

$C={\log }_2(1+\frac{g^{-\mathrm{\β}}{p}_l}{I_{\mathrm{PS}}+I_{\mathrm{Clister}}+I_{\mathrm{SS}2\mathrm{SS}}+{\∂}_n^2})---\left(11\right)$

其中，p_l表示第l个次系统的最大传输功率。图15中给出了次系统使用不同可用频段时的个体信道容量（比特/秒/赫兹）的例子。从图15中可以观察到，次系统的信道质量随着簇内次系统个数增多而降低，并且随着次系统可用频段数量增加而提升。实际应用中，要尽量减少占用频谱的个数同时保证次系统的通讯质量达到最低要求。假定次系统信道容量最低要求为5比特/秒/赫兹，从图15可知，一个频段可以容纳25个次系统。当次系统个数超过25，次系统信道容量将低于最低要求。因此系统可以增加可用频段，即同时使用两个频段同时容许次系统动态选择可用频段以保证与相邻次系统频段不同。那么，次系统簇可以容纳40个次系统。以此类推，当次系统个数超过60的时候，次系统应该使用3个频段以保证次系统的最低要求。因此次系统对应不同可用频段个数K=1,2,3的最大次系统个数为N₁=25,40,60。

在步骤1432中，计算次系统簇的网络通信质量，并据此设定簇中激活次系统个数的上限N₂。可以利用信道容量参数采用下式来评估次系统的网络通讯质量C_NET：

$C_{\mathrm{NET}}=K{\mathrm{\Σ}}_{l=1}^L{\log }_2(1+\frac{{g_l}^{-\mathrm{\β}}{p}_l}{I_{\mathrm{PS}}+I_{\mathrm{Cluster}}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{L-1}\mathrm{\ϵ}\left\{d_l^{-\mathrm{\α}}\right\}{p}_j+{\∂}_n^2})---\left(12\right)$

上式中，g_l表示第l个次系统内部发射机与接收机之间的距离。

图15给出了次系统网络容量的曲线。从图15中可以观察到，系统网络容量随着次系统个数增加现增加后减小。这是因为当次系统个数不断增加的同时，次系统间的干扰越来越大（簇中次系统的密度越来越大）。因此，可以根据曲线得出一个从次系统网络容量角度考虑的次系统个数最大值。另外，增加次系统可用频谱个数次系统网络容量随之增加。例如，当只有一个可用频段的时候K＝1，如果次系统个数超过30，次系统网络容量下降。次系统簇应该增加可用频段个数，容许次系统动态使用可用频段以保证与相邻次系统频段不同。因此，从网络容量角度，在不同可用频段个数K=1,2,3时，可容纳次系统最大个数为N₂=30,50,70。

然后，在步骤1434中，选择N₁和N₂中值较大的一个，作为次系统簇中激活次系统的个数。在步骤1436中，将次系统可用频段个数K加一，回到步骤1428，重复上式处理。这样，对于不同的次系统可用频段个数，可以得到相应的激活次系统的个数。例如，次系统可用频段个数K=1,2,3时，激活次系统的个数分别为N_o=25,40,60。

在上述处理中，如果使用的参数数值不同，个体网络容量曲线以及簇的网络容量曲线形状会发生变化。在这种情况下，本公开的实施例同样适用。利用这种优化方式，在保证对主系统干扰不超过主系统容忍的最大干扰的前提下以及在满足次系统的个体通讯质量要求的同时，根据簇内次系统的个数，尽量减少次系统的频段使用个数，从而节省了频段资源。

上文描述了对次系统的无线传输资源进行管理和优化的一些实施例和示例。在后续的处理中，还可以进一步对次系统的资源使用进行进一步的控制和更新。

图16是示出根据一个实施例的对次系统的传输资源进行控制的方法的示意图。如图16所示，在步骤1640中，判断在每一次系统簇内各可用资源上的次系统的个数是否均匀。若否，则在1642中，重新调整相关可用资源上的次系统，使得各可用资源上的次系统的个数基本均匀，即使得各个传输资源（如各频段）上的次系统个数基本相同。例如，可以建议次系统进行频率调整，并设置各个频段优先级。若是，则不进行所述调整。

图17是示出根据另一实施例的对次系统的传输资源进行控制的方法的示意图。如图17所示，在步骤1750中，判断每一可用资源上的次系统的地理分布是否均匀，若否，则在步骤1752中，重新调整相关可用资源上的次系统，使得各个可用资源上的次系统地理分布基本均匀。例如，将某些区域中对随机选取的次系统使用的频段进行强制改变，使得各个可用传输资源上的次系统地理分布基本均匀。若是，则不进行所述调整。

图18是示出根据另一实施例的对次系统的传输资源进行控制的方法的示意图。如图18所示，在步骤1860中，根据次系统簇对主系统的干扰，确定在每一次系统簇内能够使用每一可用资源的次系统的最大个数。并且，当每一可用资源上的次系统的个数和地理分布均匀时，在步骤1862中，根据所述最大个数来重新调整次系统簇中可用资源的个数。如果次系统簇中的次系统个数超过某一给定频段个数K的情况下次系统个数的最大值，则可指示簇中次系统可以增加一个新的可用频段，并且进行动态频段选择。如果频段个数达到最大值，则意味着增加簇内次系统个数将导致性能下降。当次系统簇中的次系统个数小于比现有K值小的次系统个数最大值，则减少频段个数。例如上述求得次系统可用频段个数K=1,2,3时，激活次系统的个数分别为N_o=25,40,60。当K＝1并且有30个系统时，则增加频段个数至K＝2。当有30个次系统且K＝3时，则减少频段个数至K＝2。

在一个实施例中，次系统在次系统簇内可以动态地选择可用频段，但是该频段的使用要受到次系统的频谱管理器的管理和控制。例如，次系统可以向频谱管理器发出资源使用请求，例如利用次系统的频谱利用使能器来发送其位置信息。频谱管理器在接收到该请求时，通知次系统其可用的传输资源（频谱）。然后，次系统可以根据可用的传输资源，动态地选择传输资源。次系统对资源使用进行动态选择以保证与相邻次系统所使用的传输资源不一样。并且，次系统向频谱管理器汇报其选择的传输资源以便频谱管理器确定次系统簇中次系统分布是否均匀，频谱资源使用是否均匀。当接收到次系统的频谱管理器发送来的控制信息（例如，改变频段，增加频段，功率控制等）时，次系统进行系统调节。例如，次系统可以判断可用资源的个数是否发生变化，若是，则需要更新可用资源信息并动态地进行可用资源的选择，例如增加或加少可选频段个数以及改变次系统传输功率，若否，则根据所述控制信息来改变资源使用情况。

下面描述根据本公开的一些实施例的无线传输资源管理设备。

图19是了根据本公开的一个实施例的无线传输资源管理设备的示意性框图。该无线传输资源管理设备例如可以是对次系统的传输资源（如频谱）进行管理的频谱管理器。该频谱管理器可以设置在网络端服务器，或者设置在某一个负责管理其他接入点的接入点。

如图19所示，所述无线传输资源管理设备1900包括分布估计装置1901、簇化装置1903和资源配置装置1905。

分布估计装置1901用于估计多个次系统的地理分布密度。具体地，估计处于激活状态的次系统的地理分布密度。分布估计装置1901可以采用上文各个实施例或示例中描述的方法来估计所述地理分布密度，这里不再重复。

簇化装置1903用于根据所估计的地理分布密度将多个次系统簇化成一个或更多个簇，使得每一簇中的各次系统是地理分布均匀的。

各次系统簇可以采用例如簇中心、面积、区域、半径和/或角度范围等参数来描述，这里不作限定。

簇化装置1903可以采用任何适当的方法进行簇化，只要使得各个次系统簇内的次系统的地理分布均匀即可。例如，可以采用上文描述的各个实施例或示例中的方法进行簇化，这里也不再重复。

在簇化装置1903对各个次系统进行簇化之后，资源配置装置1905可以用簇为单位来确定主系统的传输资源中能够为次系统使用的可用资源信息。也就是说，以均匀分布的各个簇为单位为各次系统配置可用传输资源。

在图19所示的实施例中，使得每一次系统簇内的次系统的地理分布均匀，这样，在以簇为单位进行次系统的传输资源的配置和管理时，可以进一步优化传输资源的利用。

作为一个优选实施例，无线传输资源管理设备1900还可以包括信道模型获得装置（图19中未示出），用于获得各次系统之间的信道模型。这样，簇化装置1903可以根据各次系统之间的信道模型以及各个次系统的地理分布密度对次系统进行簇化，使得每一簇中不仅各个次系统的地理分布是均匀的，而且每一簇中各个次系统之间的信道模型也彼此基本一致。各个次系统之间的信道模型可以是根据这些次系统所处于的地理区域中的地形、房屋分布和结构等信息来估计的。无线传输资源管理设备可以从例如次系统运营商处事先获得这些信息并对所述信道模型进行估计。或者，无线传输资源管理设备可以从次系统运营商处获得有关各系统之间的信道模型的信息，并将该信息存储在其存储装置中。利用这样的实施例，在以簇为单位进行次系统的传输资源的配置和管理时，可以进一步优化传输资源的利用。

作为另一优选实施例，信道模型获得装置可以用于获得每一次系统与主系统之间的信道模型。这样，簇化装置1903可以根据每一次系统与主系统之间的信道模型及各个次系统的地理分布密度将次系统簇化，使得每一簇中不仅各个次系统的地理分布是均匀的，而且每一簇中的各次系统与主系统之间的信道模型也彼此基本一致。次系统到主系统之间的信道模型是指次系统到主系统的覆盖区域之间的信道模型，可以根据次系统到主系统覆盖区域的地形、房屋分布和结构等来估计。例如，无线传输资源管理设备可以从次系统和主系统的运营商处事先获得这些信息并对所述信道模型进行估计。无线传输资源管理设备可以从次系统运营商处获得有关各系统到主系统之间的信道模型的信息，并将该信息存储在其存储装置中。利用这样的实施例，在以簇为单位进行次系统的传输资源的配置和管理时，可以进一步优化传输资源的利用。

根据一个实施例，簇化装置1903可以采用各种簇化准则对次系统进行簇化。例如，根据一个实施例，可以根据次系统的密度估计来簇化次系统以形成次系统簇，使得每一簇中的次系统的分布均匀。又如，根据另一实施例，在簇化次系统时，可以使得每一簇中不同位置的次系统之间的信道模型尽量一致。根据另一实施例，在簇化次系统时，可以使得每一簇中不同位置的次系统到主系统的信道模型尽量一致。在另一实施例中，在簇化次系统时，还可以考虑配置每一簇的半径的大小。当簇的半径变大时，个体次系统以及网络容量也会随之增加。图8示出了簇的大小与个体次系统容量的关系。如图8所示，簇的半径R越大，个体次系统容量和网络容量也越大。但是过大的簇会导致一定区域内簇的个数减少，也相应地减小了频度复用的次数。图9示出了为各次系统簇进行频率资源配置的示意图。如图9所示，频段f1和f3分别被复用两次。如果簇的面积减小（簇的半径减小），可以增加此区域簇的数量同时相应地增加频段的复用次数。因此，在对次系统进行簇化时，可以根据实际需求（如次系统的密度、可用频段个数等）来配置每一簇的半径。例如，如果次系统的密度较大，可以适当减小簇的半径，反之，则可以增加簇的半径。又如，在可用频段的个数一定的情况下，如果希望减小频段的复用次数，则可以适当增加簇的半径；反之，则可以适当减小簇的半径。本领域的普通技术人员应该理解，可以根据实际需要来设置簇的半径的具体数值，本公开并不限于某个具体半径数值。作为一个具体实施例，如果各次系统簇之间存在频段复用，则在次系统簇形成过程中，可以使得次系统簇与次系统簇之间的同频干扰尽可能小。以上给出了对次系统进行簇化的一些准则，应理解，簇化装置1903可以采用上述准则中的一个，或采用其中多个的组合来进行簇化，这里不一一描述。。

图20是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理设备的示意性框图。与图19所示的实施例的不同之处在于，在图20所示的实施例中，除了分布估计装置2001、簇化装置2003和资源配置装置2005之外，无线传输资源管理设备2000还包括干扰估计装置2007。

分布估计装置2001、簇化装置2003和资源配置装置2005分别具有与上述分布估计装置1901、簇化装置1903和资源配置装置1905相似的功能，这里不再重复。

干扰估计装置2007可以估计每一次系统簇对主系统的干扰。干扰估计装置2007可以采用上文中描述的各个实施例或示例的方法来估计每一次系统簇对主系统的干扰，例如，干扰估计装置2007可以通过估计簇中每一次系统到主系统覆盖区域边缘的干扰来获得该簇对主系统的干扰，这里不再重复。

在估计得到每一次系统簇对主系统的干扰之后，资源配置装置2005可以根据所估计的每一次系统簇对主系统的干扰，以簇为单位来确定主系统的传输资源中能够为每一次系统簇使用的可用资源信息。

具体地，资源配置装置2005可以根据所估计的每一次系统簇对主系统的干扰并根据主系统能够允许的最大干扰阈值或要求（例如，要保证次系统簇对主系统的干扰超过一个给定阈值的概率不超过5%，或者主系统在有干扰的情况下信号强度超过干扰和噪声的概率不低于95%），调节各个次系统的传输功率使次系统簇对主系统的干扰符合要求，从而为每一簇配置可用资源信息。

在图20所示的实施例中，在为次系统配置可用传输资源时，以簇为单位考虑了各个次系统簇对主系统的干扰，从而使得每一次系统簇在配置得到传输资源时对主系统的干扰能够主系统的要求，进一步优化了上述资源配置。

作为一个优选实施例，资源配置装置2005或1905还可以根据主系统的最大干扰阈值，获得在每一次系统簇包括不同个数的激活次系统的情况下能够为该次系统簇使用的可用资源的信息。具体地，资源配置装置2005或1905可以计算出次系统簇在容纳不同个数的激活次系统时的可用资源。具体地，在每一次系统簇包括不同个数的激活次系统的情况下能够为该次系统簇使用的可用资源信息包括：该次系统簇中激活次系统的个数与该次系统簇中每一次系统的可用最大传输功率、可用传输资源和传输可用资源个数以及可用时段之间的对应关系的信息。通过获得在次系统簇包括不同个数的激活次系统的情况下能够为该次系统簇使用的可用资源的信息，当次系统簇中激活次系统的个数发生变化时，可以直接利用该信息来调整其可用资源，使得资源配置和更新更为便捷快速。

图21是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理设备的示意性框图。与图19所示的实施例的不同之处在于，在图21所示的实施例中，除了分布估计装置2101、簇化装置2103和资源配置装置2105之外，无线传输资源管理设备2100还包括簇内干扰估计装置2009。

分布估计装置2101、簇化装置2103和资源配置装置2105分别具有与上述分布估计装置1901、簇化装置1903和资源配置装置1905相似的功能，这里不再重复。

簇内干扰估计装置2009用于估计每一次系统簇的簇内干扰，即估计簇内各次系统之间的相互干扰。簇内干扰估计装置2009可以采用任何适当的方法来估计簇内各个次系统之间的相互干扰，例如采用上文描述的各个实施例或示例中的方法来估计簇内干扰，这里不再重复。

在估计得到次系统簇内各个次系统之间的干扰之后，资源配置装置2005可以根据所估计的每一次系统簇内各次系统之间的相互干扰，以簇为单位来优化能够为次系统使用的可用资源。

在图21所示的实施例中，在为次系统配置可用传输资源时，以簇为单位考虑了各个次系统簇内各个次系统之间的干扰，从而进一步优化了上述资源配置。

在另一实施例中，无线传输资源管理设备2100还可以包括簇间干扰估计装置2011。簇间干扰估计装置2011用于估计各次系统簇之间的相互干扰。簇间干扰估计装置2011可以采用任何适当的方法来估计簇内各个次系统之间的相互干扰。次系统簇与次系统簇之间的干扰可以描述成一个次系统簇到另外一个次系统簇边缘的干扰I_CLUSTER，与次系统簇到主系统的干扰模型一样。也就是说，簇间干扰估计装置2011可以采用上文描述的估计次系统簇到主系统的干扰的方法来估计次系统簇到次系统簇之间的干扰，这里不再重复。这样，资源配置装置2105可以根据所估计的各次系统簇之间的相互干扰，以簇为单位优化能够为次系统使用的可用资源。在该实施例中，在为次系统配置可用传输资源时，以簇为单位考虑了各个次系统簇内各个次系统之间的干扰，从而进一步优化了上述资源配置。

作为一个优选实施例，资源配置装置2105还可以根据所估计的每一次系统簇内各次系统之间的相互干扰和/或各次系统簇之间的相互干扰来获得每一次系统簇的可用资源及其个数固定的情况下该次系统簇内的激活次系统个数的最大值。例如，可以采用图14所示的方法来进行该估计，这里不再重复。

图22是示出了根据本公开的另一实施例的无线传输资源管理设备的示意性框图。与图19所示的实施例的不同之处在于，在图22所示的实施例中，除了分布估计装置2201、簇化装置2203和资源配置装置2205之外，无线传输资源管理设备2200还包括优化装置2213。

分布估计装置2201、簇化装置2203和资源配置装置2205分别具有与上述分布估计装置1901、簇化装置1903和资源配置装置1905相似的功能，这里不再重复。

优化装置2213可以判断在每一次系统簇内各可用资源上的次系统的个数是否均匀。若否，则重新调整相关可用资源上的次系统，使得各可用资源上的次系统的个数基本均匀，即使得各个传输资源（如各频段）上的次系统个数基本相同。例如，可以建议次系统进行频率调整，并设置各个频段优先级。若是，则不进行所述调整。

在另一实施例中，优化装置2213还可以判断每一可用资源上的次系统的地理分布是否均匀，若否，则重新调整相关可用资源上的次系统，使得各个可用资源上的次系统地理分布基本均匀。例如，将某些区域中对随机选取的次系统使用的频段进行强制改变，使得各个可用传输资源上的次系统地理分布基本均匀。若是，则不进行所述调整。

在另一实施例中，优化装置2213还可以根据次系统簇对主系统的干扰，确定在每一次系统簇内能够使用每一可用资源的次系统的最大个数。并且，当每一可用资源上的次系统的个数和地理分布均匀时，根据所述最大个数来重新调整次系统簇中可用资源的个数。如果次系统簇中的次系统个数超过某一给定频段个数K的情况下次系统个数的最大值，则可指示簇中次系统可以增加一个新的可用频段，并且进行动态频段选择。如果频段个数达到最大值，则意味着增加簇内次系统个数将导致性能下降。当次系统簇中的次系统个数小于比现有K值小的次系统个数最大值，则减少频段个数。

根据本公开的一些实施例，还提供了用于次系统的频谱管理的频谱利用使能器。频谱利用使能器通过访问频谱管理器来为其所控制的次系统获取可用频谱资源信息。频谱利用使能器根据来自频谱管理器的控制对次系统作出相应的操作，例如报告次系统频谱使用情况，改变频谱使用，调节次系统可用频谱个数等。该频谱利用使能器可以设置在次系统中的接入点（AP）或基站处，作为该接入点或基站的一部分。或者，频谱利用使能器可以设置在次系统的频谱管理器处，作为次系统的频谱管理器的一部分。

图24是示出了根据一个实施例的频谱利用使能器的示意性框图。如图24所示，频谱利用使能器2400包括发送装置2411、处理装置2413和接收装置2415。发送装置2411用于与频谱管理器和该频谱利用使能器所控制的次系统中的次用户通信连接。处理装置2413收集次系统的系统状态信息，并控制所述发送装置将系统状态信息发送到频谱管理器，以便频谱管理器利用所述系统状态信息将多个次系统簇化为地理分布密度均匀的次系统簇从而以簇为单位为次系统配置可用资源。所述系统状态信息包括有关该次系统是否处于激活状态的信息。作为示例，所述系统状态信息还可以包括其他有关次系统运行状态的信息，如该次系统的位置或资源利用情况等，这里不一一列举。接收装置2415也与频谱管理器和各次用户通信连接。其可以接收频谱管理器为次系统配置的可用资源信息。处理装置2413可以控制发送装置2411将可用资源信息通知到次系统中的次用户。

在一个具体实施例中，处理装置2413还可控制发送装置2411将有关次系统对所述可用资源的使用情况的信息发送给频谱管理器，以便频谱管理器确定次系统簇中次系统分布是否均匀，频谱资源使用是否均匀。

在另一具体实施例中，接收装置2415还可以接收频谱管理器对所述可用资源的更新信息，并且处理装置2413还可以根据所述更新信息来改变所述次系统的资源使用方式，例如增加或减少可选择频段的个数等。

根据本公开的一些实施例，还提供了一种无线通信系统，包括主系统和多个次系统，并且包括根据上述实施例或示例的无线传输资源管理器。

本公开的上述实施例可以应用于多种应用场景。例如，可以用于动态接入控制。在这种情况下，次系统频谱管理器根据通讯系统业务需求，例如根据在某一时间段某一个地区的无线用户数量和业务需求，来建立其所管理的次系统簇。簇内可以容许一定数量的次系统，包括局域网，端对端通讯等。次系统频谱管理器计算出当使用不同数量的频段时簇内次系统的最大数量。然后动态地检测簇中次系统数量，并通过次系统频谱利用使能器对次系统频谱使用进行管理，以便达到频谱利用最大化，从而实现次系统频谱的接入管理。又如，本公开的上述以及下述实施例还可以用于频谱划分应用。在这种情况下，当有多个次系统需要利用主系统频谱时，次系统频谱管理器根据次系统的个数以及他们的区域分布直接计算出该数量的次系统应该使用的频段个数，从而达到频谱利用最大化。利用上述或下述实施例，还可以根据时间来预测次系统的数量。例如，在不同时间段、不同地区，无线业务流量会发生很大变化。例如在白天，城市金融中心的业务流量增大，而在晚上居民区业务流量增大。因此，可以根据业务统计模型，计算出不同时间段、不同地区的次系统密度以及激活次系统个数。可以对不同时间段不同地区的频段使用事先进行优化。当次系统询问可用频谱资源的时候，次系统频谱管理器可以依据当时的时间、次系统的位置直接将频段控制信息发送给次系统。这种根据业务模型进行的事前长期规划，降低了实时频谱管理，减轻了所需的系统负担。

另外，应理解，上述实施例或示例中的资源管理方法和设备都是示例性的。在实际应用中，这些资源管理方法和设备还可以包括上文中省略的步骤、元素或部件。

根据本公开的一些实施例，还提供了包括上述资源管理设备的无线电通信系统。所述资源管理设备可以设置在频谱管理器或次基站处，并可以被设置作为次基站或频谱管理器的一部分。

应理解，上述实施例和示例是示例性的，而不是穷举性的，本公开不应被视为局限于任何具体的实施例或示例。另外，在上述实施例和示例中，采用数字标记来表示方法的步骤或设备的模块。本领域的普通技术人员应理解，这些数字标记只是为了对这些步骤或模块作文字上的区分，而并非表示其顺序或任何其他限定。

作为一个示例，上述方法的各个步骤以及上述设备的各个组成模块和/或单元可以实施为软件、固件、硬件或其组合。作为一个示例，在通过软件或固件实现的情况下，可以从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机（例如图23所示的通用计算机2300）安装构成用于实施上述方法的软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等。

在图23中，中央处理单元(CPU)2301根据只读存储器(ROM)2302中存储的程序或从存储部分2308加载到随机存取存储器(RAM)2303的程序执行各种处理。在RAM2303中，也根据需要存储当CPU2301执行各种处理等等时所需的数据。CPU2301、ROM2302和RAM2303经由总线2304彼此连接。输入/输出接口2305也连接到总线2304。

下述部件连接到输入/输出接口2305：输入部分2306（包括键盘、鼠标等等）、输出部分2307（包括显示器，比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等，和扬声器等）、存储部分2308（包括硬盘等）、通信部分2309（包括网络接口卡比如LAN卡、调制解调器等）。通信部分2309经由网络比如因特网执行通信处理。根据需要，驱动器2310也可连接到输入/输出接口2305。可拆卸介质2311比如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等根据需要被安装在驱动器2310上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分2308中。

在通过软件实现上述系列处理的情况下，从网络比如因特网或存储介质比如可拆卸介质2311安装构成软件的程序。

本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图23所示的其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质2311。可拆卸介质2311的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘（包含迷你盘(MD)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是ROM2302、存储部分2308中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的设备一起被分发给用户。

本公开还提出一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品。所述指令代码由机器读取并执行时，可执行上述根据本公开实施例的方法。

相应地，用于承载上述存储有机器可读取的指令代码的程序产品的存储介质也包括在本公开的公开中。所述存储介质包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。

在上面对本公开具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

此外，本公开的方法不限于按照说明书中描述的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序地、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本公开的技术范围构成限制。

尽管上面已经通过对本公开的具体实施例的描述对本公开进行了披露，但是，应该理解，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本公开的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同也应当被认为包括在本公开的保护范围内。

Claims (31)

1.一种无线通信系统中的设备，用于包括主系统和多个次系统的无线通信场景，且包括：

分布估计装置，被配置为估计所述多个次系统的地理分布密度；

簇化装置，被配置为根据所述地理分布密度将所述多个次系统簇化成一个或更多个簇，其中每一簇中的次系统地理分布均匀；以及

资源配置装置，被配置为以簇为单位来确定所述主系统的传输资源中能够为次系统使用的可用资源信息。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括：

信道模型获得装置，被配置为获得各次系统之间的信道模型，

其中，所述簇化装置被进一步配置为：根据各次系统之间的信道模型以及所述地理分布密度将所述多个次系统簇化，每一簇中的次系统之间的信道模型彼此基本一致。

3.根据权利要求1所述的设备，还包括：

信道模型获得装置，被配置为获得每一次系统与主系统之间的信道模型，

其中，所述簇化装置被进一步配置为：根据每一次系统与主系统之间的信道模型以及所述地理分布密度将所述多个次系统簇化，其中，每一簇中的各次系统与主系统之间的信道模型彼此基本一致。

4.根据权利要求1所述的设备，还包括：

干扰估计装置，被配置为估计每一次系统簇对主系统的干扰，其中

所述资源配置装置被进一步配置为根据所估计的每一次系统簇对主系统的干扰，以簇为单位来确定主系统的传输资源中能够为每一次系统簇使用的可用资源信息。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述资源配置装置进一步被配置为：

根据主系统的最大干扰阈值，获得在每一次系统簇包括不同个数的激活次系统的情况下能够为该次系统簇使用的可用资源的信息。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，在每一次系统簇包括不同个数的激活次系统的情况下能够为该次系统簇使用的可用资源信息包括：该次系统簇中激活次系统的个数与该次系统簇中每一次系统的可用最大传输功率、可用传输资源和可用传输资源个数以及可用时段之间的对应关系的信息。

7.根据权利要求4所述的设备，其中，所述干扰估计装置被配置为：

通过估计簇中每一次系统到主系统覆盖区域边缘的干扰来获得该簇对主系统的干扰。

8.根据权利要求1所述的设备，还包括：

簇内干扰估计装置，被配置为估计每一次系统簇内各次系统之间的相互干扰；并且

所述资源配置装置还被配置为根据所估计的每一次系统簇内各次系统之间的相互干扰来优化能够为次系统使用的可用资源。

9.根据权利要求8所述的设备，还包括：

簇间干扰估计装置，被配置为估计各次系统簇之间的相互干扰；并且

所述资源配置装置还被配置为根据所估计的各次系统簇之间的相互干扰来优化能够为次系统使用的可用资源。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述资源配置装置还被配置为通过以下来优化能够为次系统使用的可用资源：

根据所估计的每一次系统簇内各次系统之间的相互干扰和/或各次系统簇之间的相互干扰来获得每一次系统簇的可用资源及其个数固定的情况下该次系统簇内的激活次系统个数的最大值。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的设备，还包括：

优化装置，被配置为判断在每一次系统簇内各可用资源上的次系统的个数是否均匀，若否，则重新调整相关可用资源上的次系统。

12.根据权利要求11所述的设备，其中：

所述优化装置还被配置为：判断每一可用资源上的次系统的地理分布是否均匀，若否，则重新调整相关可用资源上的次系统。

13.根据权利要求12所述的设备，其中：

所述优化装置还被配置为：根据次系统簇对主系统的干扰，确定在每一次系统簇内能够使用每一可用资源的次系统的最大个数；以及当每一可用资源上的次系统的个数和地理分布均匀时，根据所述最大个数来重新调整次系统簇中可用资源的个数。

14.根据权利要求1-10中任一项所述的设备，其中，所述分布估计装置被配置为：估计区域内单位面积中处于激活状态的次系统的个数，作为该区域内次系统的地理分布密度。

15.一种无线通信系统中的方法，用于包括主系统和多个次系统的无线通信场景，且包括：

估计所述多个次系统的地理分布密度；

根据所述地理分布密度将所述多个次系统簇化成一个或更多个簇，其中每一簇中的次系统地理分布均匀；以及

以簇为单位来确定所述主系统的传输资源中能够为次系统使用的可用资源信息。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

获得各次系统之间的信道模型，

其中，将所述多个次系统簇化成一个或更多个簇包括：根据各次系统之间的信道模型以及所述地理分布密度将所述多个次系统簇化，每一簇中的次系统之间的信道模型彼此基本一致。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括：

获得每一次系统与主系统之间的信道模型，

其中，将所述多个次系统簇化成一个或更多个簇包括：根据每一次系统与主系统之间的信道模型以及所述地理分布密度将所述多个次系统簇化，其中，每一簇中的各次系统与主系统之间的信道模型彼此基本一致。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，以簇为单位来确定所述主系统的传输资源中能够为次系统使用的可用资源信息包括：

估计每一次系统簇对主系统的干扰；及

根据所估计的每一次系统簇对主系统的干扰，以簇为单位来确定主系统的传输资源中能够为每一次系统簇使用的可用资源信息。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，确定能够为每一次系统簇使用的可用资源信息包括：

根据主系统的最大干扰阈值，获得在每一次系统簇包括不同个数的激活次系统的情况下能够为该次系统簇使用的可用资源的信息。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，在每一次系统簇包括不同个数的激活次系统的情况下能够为该次系统簇使用的可用资源信息包括：该次系统簇中激活次系统的个数与该次系统簇中每一次系统的可用最大传输功率、可用传输资源和可用传输资源个数以及可用时段之间的对应关系的信息。

21.根据权利要求18所述的方法，其中，估计每一次系统簇对主系统的干扰包括：

通过估计簇中每一次系统到主系统覆盖区域边缘的干扰来获得该簇对主系统的干扰。

22.根据权利要求15所述的方法，还包括：

估计每一次系统簇内各次系统之间的相互干扰；以及

根据所估计的每一次系统簇内各次系统之间的相互干扰来优化能够为次系统使用的可用资源。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括：

估计各次系统簇之间的相互干扰；以及

根据所估计的各次系统簇之间的相互干扰来优化能够为次系统使用的可用资源。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，优化能够为次系统使用的可用资源包括：

根据所估计的每一次系统簇内各次系统之间的相互干扰和/或各次系统簇之间的相互干扰来获得每一次系统簇的可用资源及其个数固定的情况下该次系统簇内的激活次系统个数的最大值。

25.根据权利要求15-24中任一项所述的方法，还包括：

判断在每一次系统簇内各可用资源上的次系统的个数是否均匀，若否，则重新调整相关可用资源上的次系统。

26.根据权利要求25所述的方法，还包括：

判断每一可用资源上的次系统的地理分布是否均匀，若否，则重新调整相关可用资源上的次系统。

27.根据权利要求26所述的方法，还包括：

根据次系统簇对主系统的干扰，确定在每一次系统簇内能够使用每一可用资源的次系统的最大个数；以及

当每一可用资源上的次系统的个数和地理分布均匀时，根据所述最大个数来重新调整次系统簇中可用资源的个数。

28.根据权利要求15-24中任一项所述的方法，其中，估计所述多个次系统的地理分布密度包括：

估计区域内单位面积中处于激活状态的次系统的个数，作为该区域内次系统的地理分布密度。

29.一种频谱利用使能器，用于包括主系统和多个次系统的无线通信场景，包括：

发送装置；

处理装置，被配置为收集该频谱利用使能器所控制的次系统的系统状态信息，并控制所述发送装置将系统状态信息发送到频谱管理器，以便该频谱管理器利用所述系统状态信息将多个次系统簇化为地理分布密度均匀的次系统簇从而以簇为单位为次系统配置可用资源；及

接收装置，被配置为接收该频谱管理器配置的相应可用资源信息，

并且其中，所述处理装置控制所述发送装置将所述可用资源信息通知到所述次系统中的次用户。

30.根据权利要求29所述的频谱利用使能器，其中，所述处理装置还被配置为控制所述发送装置将有关次系统对所述可用资源的使用情况的信息发送给所述频谱管理器。

31.根据权利要求29或30所述的频谱利用使能器，其中，所述接收装置还被配置为接收所述频谱管理器对所述可用资源的更新信息，并且所述处理装置还被配置为根据所述更新信息来改变所述次系统的资源使用方式。