CN104025637B - 用于在共存网络中选择主控cm的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及为了允许电视白空间(TVWS)装置共存在TVWS中通过管理装置经由服务器请求主控管理装置选择的方法。该方法包括步骤：确定用于选择主控管理装置的处理的触发条件是否满足；和通过服务器请求主控管理装置的选择，其中主控管理装置被配置为关于连接到主控管理装置和从管理装置的终端确定TVWS中的信道选择，并且触发条件能够基于管理装置的负载平衡参数或者地理的覆盖范围参数。

Description

用于在共存网络中选择主控CM的方法
技术领域
本发明涉及使用集中和分布式共存拓扑结构的共存拓扑结构的重新配置机构，尤其是，涉及为了重新配置选择主控设备的方法和装置。
背景技术
近来，由于诸如智能电话、应用商店等与无线互联网相关的回波系统的活跃而预期无线电数据业务的迅速增长，作为用于扩展频率供应的方法，对频率共享的兴趣相应地增加。但是，可能出现问题在于可能很难迅速地对这样的增长做出响应，并且在当前的频率管理系统之下，频率供应可能被限制。也就是说，恢复或者重新安排现有的频率，以及经由拍卖等分发频率给新的服务提供商的处理就时间而言可能是低效的，并且其基本上变得更加难以在频率分布表上确保新的频率。
作为能够解决上述问题的方案，频率共享方法已经受到关注。对于频率共享的主张考虑到当前频率的短缺是由常规分割类型频率管理方法所导致的，并且能够经由共享方法来解决，尽管在频率分布表上频率看起来是缺乏的。然而，频率共享不是新的概念，而是在技术方面用于通信系统的资源管理的方法，并且已经应用了各种频率共享方法。频率共享方法的示例也可以包括常规且广泛使用的蜂窝方法、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等等。
根据现有的共享方法，在相同的技术标准或者服务提供商的控制之下，能够有效地抑制干扰。但是，由于频率不加选择的使用，近来已经引入分布共享方法，例如，认知无线电(CR)，可能导致公共和有害干扰的悲剧。因此，该方法可能导致频率管理和现有用户的保护方面的问题，并且与作为频率管理系统的当前趋势的基于市场的频率策略的意图矛盾。
但是，对于频率共享的主张考虑在现有用户避免干扰的保护方面的问题，和由于不加选择的频率使用的问题能够通过诸如技术的调整、标准建立等等的策略和技术手段来克服或者控制。
频率共享方法的类型能够根据共享“方法”和“主体与客体”来分类。在这里，详细地，共存和协作方法被认为是共享方法。此外，共享主体与客体能够被分类为主体和客体具有等效位置的均等共享，和主用户和辅用户共享频率的主-辅共享。
首先，在协作方法中，存在单独的协议，并且因此，经由在所有用户之间的有机协作能够进行资源分配和干扰避免。资源分配和干扰避免能够经由基站(BS)等等集中执行，或者可以在用户之间分布地执行。前者的示例可以包括移动通信系统，诸如CDMA/TDMA方法，并且后者的示例可以包括ad-hoc系统。
另一方面，用户单独执行干扰避免而无需使用这种公共协议的资源分配的情形能够称为相互共存。作为当前商业化的技术，相互共存 (或者简单共存)方案的示例可以包括无线局域网(LAN)、无绳电话等等，并且也可以包括上层和底层技术。与协作方案相比较，根据共存方案，在技术方面消极干预资源分配和干扰控制，并且因此，出现干扰概率提高的问题。
此外，共存拓扑结构可以是集中式共存拓扑结构和分布式共存拓扑结构。集中式共存拓扑结构具有用于决策的全局信息，并且因此有效地管理干扰。但是，根据集中式共存拓扑结构，由于与要管理的设备的数目成比例的过多的计算开销，性能被恶化。另一方面，分布式共存拓扑结构需要低的计算和通信开销。但是，与集中方法相比较，根据分布式共存拓扑结构，使用局部优化，并且因此，可能导致高的干扰。
发明内容
技术问题
设计来解决该问题的本发明的一个目的在于：为了平衡干扰和开销，用于与前面提到的共存拓扑结构的重新配置相关联地重新配置共存拓扑结构的主控共存管理器(CM)的选择的条件。
应该明白，本发明的上文的概述和后面的详细说明两者是示范性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
技术方案
本发明的目的能够通过提供一种通过用于电视白空间(TVWS) 设备在电视白空间(TVWS)中的共存的管理装置请求服务器选择主控管理装置的方法来实现，该方法包括：确定主控管理装置的选择处理的触发条件是否满足，以及当触发条件满足的时候，请求服务器选择主控管理装置，其中主控管理装置被配置为针对连接到从管理装置和主控管理装置的TVWS设备执行与在TVWS中的信道选择相关联的确定，并且触发条件基于管理装置的负载平衡参数或者地理覆盖范围参数。
做为选择或者另外，该确定可以包括将负载平衡参数与参考值比较。
做为选择或者另外，该确定可以包括：确定基于地理覆盖范围参数的管理装置的地理覆盖范围是否包含在基于另一个管理装置的地理覆盖范围参数的另一个管理装置的地理覆盖范围中。
做为选择或者另外，负载平衡参数可以取决于连接到管理装置的网络或者TVWS设备的数目。
做为选择或者另外，负载平衡参数可以取决于对于管理装置可用的信道的数目。
做为选择或者另外，触发条件可以进一步基于管理装置的干扰参数，并且干扰参数可以包括第一干扰参数和第二干扰参数的至少一个。
做为选择或者另外，第一干扰参数可以是平均噪声功率指标 (ANPI)，并且ANPI可以指示相对于由管理装置使用的信道对于预先确定的时间段测量的平均噪声加上干扰功率值。
做为选择或者另外，第二干扰参数可以是注册到相邻的管理装置的网络或者TVWS设备的数目与注册到管理装置的TVWS设备或者网络的数目的比。
在本发明的另一个方面中，在此处所提供的是一种用于电视白空间(TVWS)设备在电视白空间(TVWS)中的共存的管理装置，该管理装置包括：配置为执行与共存相关联的确定的控制器，其中控制器被配置为确定主控管理装置的选择处理的触发条件是否满足，并且当触发条件满足时请求服务器选择主控管理装置，主控管理装置被配置为针对连接到从管理装置和主控管理装置的TVWS设备执行与在 TVWS中的信道选择相关联的确定，并且基于管理装置的地理覆盖范围参数或者负载平衡参数触发该处理。
做为选择或者另外，控制器可以被配置为将负载平衡参数与参考值比较以便确定触发条件是否满足。
做为选择或者另外，控制器可以被配置为确定基于地理覆盖范围参数的管理装置的地理覆盖范围是否包括在基于另一个管理装置的地理覆盖范围参数的另一个管理装置的地理覆盖范围中或与之重叠，以便确定触发条件是否满足。
做为选择或者另外，负载平衡参数可以取决于连接到管理装置的网络或者TVWS设备的数目。
应该明白，本发明的上文的概述和后面的详细说明两者是示范性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
有益效果
根据本发明的实施例，用于共存拓扑结构的重新配置的主控共存管理器(CM)选择触发能够有效地执行，并且因此，多个CM的负载可以被另外平衡和管理，从而降低在CM之间的通信开销。
附图说明
附图被包括以提供对本发明进一步的理解，其图示本发明的实施例，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。
在附图中：
图1是图示根据本发明的一个实施例的共存系统的方框图；
图2是图示根据本发明的一个实施例的用于在具有集中式拓扑结构的共存系统中选择主控共存管理器(CM)的方法概念的示意图；
图3是图示根据本发明的一个实施例用于在具有分布式拓扑结构的共存系统中选择主控CM的方法概念的示意图；
图4是图示根据本发明的一个实施例在具有集中式拓扑结构和分布式拓扑结构的共存系统的操作之间的比较概念的示意图；
图5是图示根据本发明的一个实施例用于在具有集中式拓扑结构的共存系统中由主控CM分配资源方法的信号流程图；
图6是图示根据本发明的一个实施例用于在具有分布式拓扑结构的共存系统中由主控CM分配资源方法的信号流程图；
图7是图示根据本发明的一个实施例用于在具有集中式拓扑结构的共存系统中选择主控CM的方法的信号流程图；
图8是图示根据本发明的一个实施例用于在具有分布式拓扑结构的共存系统中选择主控CM的方法的信号流程图；
图9是图示根据本发明的一个实施例在共存系统中能够经由在异构CM之间使能(enable)/禁止(disable)而自适应地支持各种结构的示例的示意图；
图10是图示根据本发明的一个实施例在共存系统中经由在异构 CM之间使能/禁止而形成和操作分层结构的示例的示意图；
图11图示根据在CM之间的信道选择在网络中的干扰；
图12图示根据本发明的一个实施例在选择CM之后根据在CM之间的信道选择在网络中的干扰；以及
图13图示通过CDIS的主控/从CM选择的示例。
具体实施方式
由于本发明允许各种变化和许多的实施例，所以特定的实施例将在附图中图示，并且在撰写的说明书中详细描述。但是，意图不是将本发明限制为特定的实践模式，并且应该理解，不脱离本发明的精神和技术范围的所有变化、等效和替换包含在本发明中。
在本文使用的诸如“第一”和“第二”的术语仅仅用于描述各种组成元件，但是，组成元件不受该术语限制。该术语仅仅用于区别一个组成元件与另一个组成元件的目的。例如，不脱离本发明的教导，第一元件可以称作第二元件，并且第二元件可以称作第一元件。如在此处使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的列表项的任何和所有组合。
应该理解，当一个元件，诸如，层、区域或者衬底被称为“在…上”、“连接到”或者“耦合到”另一个元件的时候，其可以直接在其上、连接或者耦合到另一个元件，或者可以存在介入的元件。相比之下，当一个元件被称为“直接在…上”、“直接连接到”或者“直接耦合到”另一个元件或者层的时候，不存在介入的元件或者层。
在本说明书中的术语用于解释特定的示例性实施例，不限制本发明的概念。因此，在本说明书中单数的表示包括复数的表示，除非在上下文中另外清楚地指定。此外，诸如“包括”或者“包含”的术语可以解释为表示某个特征、数字、步骤、操作、组成元件，或者其组合，但是，不能解释为排除添加一个或多个别的特征、数字、步骤、操作、组成元件，或者其组合的存在或者可能性。
除非另外定义的，否则包括在此处使用的技术和科学术语的所有术语具有与由本发明属于的本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。进一步应该理解，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语将解释为具有符合在相关技术的上下文中其含义的含义，并且将不以理想化或者过分形式化的意义来解释，除非在此处特意地如此定义。
在下文中，将通过参考附加的附图解释本发明的示例性实施例详细描述本发明。在附图中相同的附图标记表示相同的单元件，并且其重复的解释将不会给出。
在本发明的说明书中，当认为可能不必要地使本发明的本质难以理解的时候，相关技术的某些详细解释被省略。本发明的特点将从附图中更加清楚地理解，并且将不受附图的限制。应该理解，除了附图之外，本发明的精神和技术范围还能够包含所有变化、等效和替换。
图1是图示根据本发明的一个实施例的共存系统的方框图。
在本说明书中，共存指的是两个或更多个频率(频谱)依赖设备或者网络在没有有害干扰下操作的能力。此外，共存服务指的是由共存系统提供给不同的或者独立地操作的白空间对象(WSO)的服务，和由共存系统的实体提供给共存系统的别的实体的服务。WSO是指示电视白空间(TVWS)设备、电视带设备(TVBD)、TVWS设备的网络、或者TVBD网络的实体，并且连接到能够用于共存服务消耗的共存使能器。
在本说明书中，TVWS设备和TVBD或者TVBD设备可互换地称谓，TVWS网络和TVBD网络也是可互换的术语，并且这些术语可以对应于称为WSO的实体。
如图1图示的，共存系统，即802.19系统的结构包括三个逻辑实体和六个逻辑接口。在这里，逻辑实体可以安置或者安装在相应的物理设备上。因此，逻辑实体可以使用逻辑实体安置或者安装在其上的设备作为硬件来实施。为了阐明本发明的权利要求，在包括权利要求书的本说明书中，逻辑实体可以称为装置或者设备。例如，共存管理器(CM)20可以称为“管理装置”，并且共存发现和信息服务器(CDIS) 10可以简单地称为“服务器”。
三个逻辑实体每个根据功能被定义为CM20、共存使能器(CE) 30，和共存数据库(CD)或者共存发现和信息服务器(CDIS)10。六个逻辑接口每个根据该逻辑接口是否与802.19.1的另一个逻辑实体对接被定义为接口A、接口B1、接口B2、接口B3、接口C和接口D。
另外，802.19系统连接到外部元件，诸如TVWS数据库200、TVBD 网络或者设备100，或者运营商管理实体(OME)300。
在这里，TV白空间指的是在分发用于TV广播的VHF和UHF频带中不由广播电台使用的空闲的频带，并且指的是当他或者她满足政府的无线电波规章条件的时候，能够由任何用户使用的未经许可的带。详细地，TV白空间指的是用于防止在广播电台之间的频率干扰的空闲带，和对于每个区域不使用的频带，或者从空间视点来看是对于每个区域而言用于广播的无线电波没有达到的范围，并且指的是从时间视点来看当广播电台在黎明不广播的时候，在时区中的空闲的广播频率。
TV白空间包括VHF带54至60、76至88，和174至216MHz，以及分配给广播TV系统的UHF带470至698MHz。在512至608MHz 和614至698MHz中，除了在某些特定的情形之外，允许所有未经许可的设备操作，但是，带54至60MHz、76至88MHz、174至216MHz，和470至512MHz，仅仅允许在固定的设备之间的通信。固定设备是从固定位置执行传输的设备。
TV白空间设备应当不会与作为广播电台的用户的TV观众干扰，应当不会中断接收，并且应当不会影响使用该带的一部分以低功率通信的无线麦克风设备。为了满足这个条件，TV白空间设备需要以下的技术。
TV白空间设备可以需要技术，诸如用于识别为了保护广播信道而正在使用的TV信道的频谱感测技术，用于具有基于位置的TV信道信息的数据库的访问协议技术，在使用TVWS带的异构设备之间的共存技术，用于可变无线电信道的智能和自主无线接入元件技术，用于无线电信道保护以及DB和用户保护的订户验证的安全技术等等。本发明将关于在这些技术之中在同构或者异构装置(或者设备)之间的共存技术进行描述。
CM20和CE30是限定用于在TVWS中以未经许可的状态操作的不同的无线服务提供商或者无线系统之间共存的逻辑实体。CM20是用于资源分配的实体，为的是克服与在连接到CM20的CE30之间的接口相关联的问题，同时为了在以TVWS操作的不同的服务提供商和系统之间的共存提供与共存相关联的指南和策略。
CE30可以向TVBD网络或者设备100请求并从TVBD网络或者设备100获取共存所需的信息，将从CM20接收的结构变化请求/命令和控制信息转换为TVBD特定的结构变化请求/命令，并且将TVBD特定的结构变化请求/命令发送给TVBD网络或者设备100。TVBD网络或者设备100指的是在联邦通信委员会(FCC)中允许使用TV白空间的用户设备。
为了克服在TVBD网络之间的共存问题，CM20可以具有搜索别的CM的功能，产生和提供对应于CE30的控制信息和共存请求/命令的共存决策功能，和支持在CM之间共存所需的信息交换(当安排CM 的时候，其可以包括分层的或者对等决策)的功能。
CM20可以具有通过在各种CM之间共享信息来选择主控CM的功能，产生具有分布式拓扑结构的共存白空间映射，以便有效地在不同的网络和系统之间共享频率资源的功能，以及在与TVWS共存相关联的管理期间调整网络的功能。
CM20可以嵌入在诸如接入点(AP)的设备中，或者可以安装在设备外部。固定设备，诸如接入点(AP)，可以具有CM20的功能，并且可以选择和管理主控CM，主控CM用于主控包括空间上分开的设备、服务提供商或者特定的系统的集合。
在这种情况下，为了允许在空间上分开的用户之间的空间重复使用，可以通过CD或者CDIS10选择主控CM。在这种情况下，在用于资源分配的CM之间的接口映射可以作为地理位置信息被获取，或者通过进一步使用和处理从CM获取的邻居信息来获取。在同构网络的情况下，主控CM可以经由在网络之间通信来选择，并且在异构网络的情况下，主控CM可以经由CD或者CDIS10协商来选择。
CM20可以根据覆盖范围或者特定的分类标准具有分层的CM结构。参考从CD或者CDIS10获取的白空间映射(WM)，其中最上层CM考虑到最上层CM的下层选择资源，并且下层CM考虑到下层CM 的下层在剩余的资源之中选择资源的过程。
在具有低的覆盖范围/功率的小型网络的情况下，检测到主用户的概率是比较低的，并且因此，存在更多可用的TVWS信道。因此，小型网络经由CM20比较邻近的异构网络的白空间映射(WM)和小型网络的白空间映射(WM)，并且优先地选择和使用不能由邻近的网络使用的信道，其能够由CDIS10调整，但是，能够以与小型网络相反的顺序分布地执行。
CD或者CDIS10可以具有产生具有集中式拓扑结构的共存白空间映射以便有效地在不同的网络和系统之间共享频率资源的功能，在与TVWS共存相关联的管理期间控制多个运营商的功能，以及选择主控CM以便降低在CM之间的通信开销和克服共存问题的功能。
此外，CD或者CDIS10可以执行计算共存轮廓(coexistence contour)以便搜索相邻的网络/系统的功能，为了共存问题根据TVDB 重新引导资源C-MAP的功能，提升在CM之间接口的开放以支持CM 搜索的功能，以及为了提升共存采集、合成和提供信息的功能。
CD10可以全能地分发资源用于资源分配，可以建议在CM之间的优先级准则并且作为中介控制每个CM的资源选择，或者可以作为 DB用作在CM之间在外部和异构网络之间共享信息的介质。
接口可以分类为如在图1中图示的三个组。接口可以分类为作为在802.19.1实体之间的接口的接口B1、接口B2和接口B3，作为在 802.19.1实体和TVBD网络/设备之间的接口的接口A，以及作为在 802.19.1实体和TVWS数据库或者OME之间的接口的接口C和接口D。在每个组中的不同的接口可以根据其使用方法、交换信息的类型和底层协议来分类。
接口A可以是在CE30和TVBD网络或者设备100之间的接口，并且可用于从TVBD网络或者设备100接收共存所需的信息，对于共存的配置/信息请求，对于共存的配置/测量/信息响应，和根据需要的其它的信息。由TVBD网络或者设备100执行的、重新配置请求/命令和控制信息(对应于从CM接收的控制信息和共存请求/命令)、与测量值的控制相关联的请求/命令，指示可用资源的信息，和根据需要的其它的信息从CE30提供到TVBD网络或者设备100。
接口B1可以是在CE30和CM20之间的接口，并且可用于从CE 30到CM20提供共存所需的信息(从TVBD网络或者设备100获取的信息)，和根据需要的其它的信息。共存请求/命令和控制信息以及根据需要的其它信息可以从CM20提供给CE30。
接口B2可以是在CM20和CD或者CDIS10之间的接口，并且可用于从CM20到CD或者CDIS10提供共存映射所需的信息、邻居集合所需的信息、注册/退出(unenrollment)所需的信息、搜索所需的信息(其是通过当前使用的CM获取的)、共存所需的信息，和根据需要的信息。
指示共存映射的信息、指示邻居集合的信息、指示主控CM的信息、搜索所需的信息(其是由另一个CM获取的)，共存所需的信息 (其是由另一个CM获取的)，和根据需要的其它的信息从CD或者 CDIS10提供给CM20。
接口B3可以是在CM20和CM21之间的接口，并且可用于从CM 20到CM21提供用于搜索和共存的信息和消息，指示注册/注销的信息 (从CM到主控CM，或者从设备CM到服务器CM)、指示共存的信息(从CM到主控CM，或者从服务器CM到设备CM)，和其它的信息。
接口C可以是在TVBD设备100和TVWS数据库200之间的接口，并且可用于从TVWSDB200到TVBD设备100提供指示可用信道的信息。
接口D可以是在CM20和OME300之间的接口，并且可用于从 OME300提供与CM20的信息相关联的网络操作信息(例如，与频谱策略/网络的管理相关联的限制因素)，和根据需要的其它的信息。
参考图1描述的共存系统可以具有各种拓扑结构，并且可以大致分类为集中式拓扑结构、分布式拓扑结构、自主拓扑结构。本发明将关于具有集中和分布式拓扑结构的共存系统进行描述。
图2是图示根据本发明的一个实施例用于在具有集中式拓扑结构的共存系统中选择主控CM的方法概念的示意图。如在图2中图示的，在具有集中式拓扑结构的共存中，CDIS11主要存储和处理数据，并且 CM20可以起决策者的作用。尤其是，主控CM20可以控制所有网络或者其它的UE。在这种情况下，与网络对接的TVBD的一个可以被选择为主控CM20。
图3是图示根据本发明的一个实施例用于在具有分布式拓扑结构的共存系统中选择主控CM的方法概念的示意图。如在图3中图示的，在具有分布式拓扑结构的共存中，CDIS11或者共存数据库(CDB)12 可以提升在CM之间接口的开放，并且CM20可以交换共存所需的信息，以及执行分层的或者对等决策。
图3的共存系统可以通过接口(接口B3)经由在CM之间的协商执行决策，以确定主控CM，如在图3(a)中图示，或者CM20可以通过接口(接口B2)向CDIS11或者CDB12请求仲裁以执行决策，或者确定主控CM，如在图3(b)中图示。
图4是图示根据本发明的一个实施例在具有集中式拓扑结构和分布式拓扑结构的共存系统的操作之间的比较概念的示意图。如在图4 (a)中图示的，在具有集中式拓扑结构的共存系统中，主控(主控或者超级)CM40可以分别地分配独立的信道给不同的CM(或者CE)。在这种情况下，必须使用共存白空间映射(CWM)指示要使用的信道。
如在图4(b)中图示的，在具有分布式拓扑结构的共存系统中，可以根据基于预先确定的基准或者标准通过优先级分类和给出CM(例如，CM1和CM2)。CM20可以将有关可用信道的优先级信息报告/ 发送给CDB/CDIS或者其它的CM。在这种情况下，CWM可以用作要由CM选择的信道。
现在将描述在图4中图示的关于决策的系统需求。802.19.1系统需要分析获取的信息，执行共存确定，和支持各种拓扑结构。在这里，不管拓扑结构的类型，信息可以包含每个TVWS网络或者设备的带宽、每个TVWS信道的功率限制和从每个TVWS网络/设备中获得的可用信道列表，以及规章、系统参数或者预先分析的环境信息。
图5和6是在参考图2至4描述的具有集中式拓扑结构和分布式拓扑结构的共存系统中用于由主控CM或者主控设备分配资源方法的信号流程图。
图5是图示根据本发明的一个实施例用于在具有集中式拓扑结构的共存系统中由主控CM分配资源方法的信号流程图。
如在图5中图示的，用于在一个集中式拓扑结构中由主控CM40 分配资源的方法可以包括：由AP50请求资源的步骤S15至S17，由 CDIS11从TVBD100获取可用信道列表以将可用信道列表指示给主控 CM40的步骤S18至S21，和由主控CM40将资源分配给CM20的步骤S22至S24。
在下文中，将参考图5详细描述通过集中式拓扑结构由主控CM 分配资源的过程。
当AP50被注册到TVDB100和CM20(S11至S12)的时候， CM20被注册到主控CM40(S13)，并且主控CM40被注册到CDIS 11(S14)。当AP50经由资源请求(资源(C-MAP)REQ)来向CM 20请求资源的时候(S15)，CM20向主控CM40请求邻居列表和有关C-MAP的信息(S16)，并且主控CM40向CDIS11请求邻居列表和有关C-MAP的信息(S17)。
CDIS11向TVDB100请求可用的TVWS信道列表REQ(S18)，从TVDB100接收对该请求的响应(S19)，并且计算CM20的邻居或者邻居集合以及C-MAP(S20)。作为经由步骤S20获得的结果，CDIS 11可以将C-MAP和CM20的邻居列表通知给主控CM40(S21)。主控CM40基于该通知分配资源(C-MAP)给CM20(S22至S23)，并且CM20将C-MAP通知给AP50(S24)。
图6是图示根据本发明的一个实施例用于在具有分布式拓扑结构的共存系统中由主控CM分配资源方法的信号流程图。
如在图6中图示的，用于在一个分布式拓扑结构中由主控CM20 分配资源的方法可以包括：由AP50请求资源的步骤S35至S37，由 CDIS11从TVBD100获取可用信道列表以将可用信道列表指示给CM 20的步骤S37至S40，和由CM20与其它的CM(例如，CM21和CM 22)协商资源的步骤S41和S42。
在下文中，将参考图6详细描述通过分布式拓扑结构由主控CM20 分配资源的过程。
当AP50被注册到TVDB100和CM20(S31至S33)的时候， CM20被注册到CDIS11(S34)。当AP50经由资源请求(资源REQ) 向CM20请求资源的时候(S35)，CM20向CIDS10请求邻居列表信息和C-MAP(S36)。
CDIS11向TVDB100请求可用的TVWS信道列表REQ(S37)，从TVDB100接收对该请求的响应(S38)，并且计算CM20的邻居集合和C-MAP(S39)。作为经由步骤S39获得的结果，CDIS11可以向 CM20通知C-MAP和CM的邻居列表(S40)，并且CM20基于该通知与其它的CM(例如，CM21和CM22)协商资源(S41至S42)，并且重新分配资源C-MAP给AP50(S43至S44)。
图7和8是图示在参考图2至4描述的具有集中式拓扑结构和分布式拓扑结构的共存系统中用于选择主控CM(或者主控设备)的方法的信号流程图。
图7是图示根据本发明的一个实施例用于在具有集中式拓扑结构的共存系统中选择主控CM的方法的信号流程图。
如在图7中图示的，用于由集中式拓扑结构选择主控CM的方法包括：由CDIS11从TVDB100接收TV信道列表的步骤S55，由CDIS 11计算C-MAP和CM的邻居以选择CM的主控CM的步骤S56和S57，和由CDIS11向其它CM(CM20和CM22)通知主控CM的选择的步骤S58至S60。
在下文中，将参考图7详细描述在集中式拓扑结构中选择主控CM 的过程。
当AP50被注册到TVDB100和CM20(S51至S53)的时候，CM20被注册到CDIS11(S54)。CDIS11从TVDB100获取可用TV 信道列表的信息(S55)。在这里，TVDB100以规则的间隔更新可用 TV信道列表。CDIS11计算C-MAP和CM(例如，CM20和CM22) 的邻居或者邻居集合(S56)以选择CM21作为主控CM(S57)，然后，向CM通知主控CM的选择(S58至S60)。最后选择的主控CM 21是AP的主控机(S61)。
图8是图示根据本发明的一个实施例用于在具有分布式拓扑结构的共存系统中选择主控CM的方法的信号流程图。
如在图8中图示的，用于由分布式拓扑结构选择主控CM的方法包括：由CDIS11从TVDB100接收信道列表的步骤S75，由CDIS11 计算C-MAP和CM的邻居并且向CM通知该计算结果的步骤S76至 S79，以及在CM之间执行协商以便由CM的每个选择主控CM或者主控设备的步骤S80至S82。
在下文中，将参考图8详细描述在分布式拓扑结构中选择主控CM 的过程。
当AP50被注册到TVDB100和CM20(S71至S73)的时候， CM20被注册到CDIS11(S74)。CDIS11从TVDB100获取可用TV 信道列表的信息(S75)。在这里，TVDB100以规则的间隔更新可用 TV信道列表。CDIS11计算C-MAP和CM的邻居或者邻居集合(S76)，并且向CM通知CM的邻居列表(S77至S79)。CM在CM之间协商资源以选择主控CM(S80至S82)，并且选择的主控CM21是AP 的主控机(S83)。选择的主控CM21向CM通知这个事实(S84和 S85)。
如从图9和10中看到的，在同构系统能够无需协作共存的网络中，选择主控CM或者主控设备(BS、e节点B、MS等等)，并且不是主控CM或者主控设备的网络或者设备(或者设备的CM/CE)被控制为开/关或者禁止，以便自适应地支持各种类型的结构。
图9是图示根据本发明的一个实施例在共存系统中可以经由在异构CM之间使能/禁止而自适应地支持各种结构的示例的示意图。
如在图9中图示的，需要协作的异构系统的CM可以自适应地支持在CM之间的各种类型的结构开/关、激活/去激活、使能/禁止等等。如在图9(a)中图示的，当在每个异构系统(例如，系统A、系统B 和系统C)的CM之间的结构被形成为对等结构的时候，可以看出使能的CM20起到禁止CM21和CM22的控制器的作用，以经由在CM 之间的使能/禁止等等形成树形结构，如在图9(b)中图示的。
图10是图示根据本发明的一个实施例在共存系统中经由在异构 CM之间的使能/禁止来被形成和操作分层结构的示例的示意图。如从图10(a)中看到的，主控CM可以经由在异构CM之间的开/关、激活/去激活、使能/禁止等等来被选择以形成垂直关系，并且每个CM可以在CM的水平层和下层的网络上执行决策。
例如，如在图10(b)中图示的，蜂窝系统可以将蜂窝系统和WLAN 的资源区域确定为蜂窝系统的下层，并且WLAN可以相对于从蜂窝系统分配的资源将WLAN和WPAN的资源区域确定为WLAN的下层。
图11图示根据在CM之间的信道选择在网络中的干扰。在图11 中，假设在TVWS带中在信道#1至#6之中，可用信道是信道#3、#4 和#5。此外，在图11中，围绕每个CE指示的圆形或者椭圆表示每个 CE的覆盖范围。图11对应于没有选择主控CM的情形。因此，CM， CM1、CM2、CM3和CM4，可以随机地选择可用信道。例如，CM1 可以选择信道#3和#4，CM2可以选择信道#5，CM3可以选择信道#4，并且CM4可以选择信道#5。然后，每个CM可以随机地将可用信道分配给连接或者注册到该CM的CE。
在图11中指示的每个CE的覆盖范围在从上部分到下部分的方向上占据与另一个CE的覆盖范围相同的空间。例如，CE1的覆盖范围地理上与在CE1下面的CE4和CE5的覆盖范围重叠，CE2的覆盖范围地理上与在CE2下面的CE6的覆盖范围重叠，并且CE3的覆盖范围地理上与在CE3下面的CE7的覆盖范围重叠。因此，类似图11的示例，当CM在可用信道之中随机地选择信道的时候，在由CE使用的TVWS 带之间可能出现干扰。因此，在TVWS带中的信道可以相对于每个CM 适当地选择以防止这种干扰。因此，为此本发明提出用于选择主控CM 以执行对于CM的决策(包括信道选择)的方法。
图12图示根据本发明的一个实施例在选择CM之后根据在CM之间的信道选择在网络中的干扰。在与图12相关联的实施例中，假设在 TVWS带中的信道#1至#6之中可用信道是信道#3、#4和#5。CM1和 CM2被选择为在图11的CM1至CM4之中的主控CM。此外，主控 CM1和主控CM2分别选择信道#3和#4，以及信道#4和#5。
此外，在图12的情况下，当属于选择相同信道的不同主控CM的两个或更多个CE的覆盖范围互相重叠(例如，CE3和CE7)的时候，可能仍然相互干扰。但是，在图12的情况下，所期待的是由一个主控 CM对于连接或者注册到相同主控CM的CE适当地执行信道分配。因此，可以降低在连接到相同主控CM的CE之间的干扰概率。
因此，为了共存，在TVBD网络中，在多个CM之中，一个CM 可以被选择为主控CM用于共存管理。对于剩余的CM(即，从CM) 以及主控CM，主控CM可以执行用于注册或者连接的WSO的信道选择的决策。决策方案或者用于共存的拓扑结构可以是自主类型、分布式类型和集中式类型。在自主方案或者拓扑结构中，CM相对于其它 CM独立地执行用于共存的决策。在分布式方案或者拓扑结构中，CM 与服务相邻的WSO的其它CM协商决策。在集中式方案或者拓扑结构中，一个CM，即主控CM，控制用于其它CM，即从CM的决策。CM 可以在任何时候改变决策拓扑结构。
因此，如上所述，基于分布式和集中式拓扑结构的优点和缺点，决策拓扑结构可以被改变或者切换。例如，当分布式拓扑结构被切换到集中式拓扑结构，或者当在保持集中式拓扑结构时预先选择的主控 CM无法再起主控CM的作用的时候，需要选择主控CM。在本发明的以下的实施例中，现在将描述主控CM选择处理的触发条件。
请求主控CM的选择可以根据特定条件被启动。假设特定条件没有限定，并且属于相同网络的所有CM或者CDIS能够任意地请求主控 CM的选择，对于共存服务的管理来说主控CM选择请求的效率可能降低。
本发明的一个实施例提出用于主控CM选择请求的三个触发机制 (即，触发条件)。当满足触发条件的时候，CM可以请求CDIS启动主控CM选择过程或处理，即，共存拓扑结构的重新配置。做为选择，当满足触发条件的时候，一个CM可以请求另一个CM启动主控CM 选择过程或处理，即，共存拓扑结构的重新配置。也就是说，当满足触发条件时，主控CM选择过程可以被触发。
第一触发条件可以使用干扰电平。更详细地，第一触发条件可以使用(1)影响连接或者注册到每个CM的TVBD网络或者设备的干扰电平，或者(2)连接或者注册到每个CM的设备或者TVBD网络的数目的比例。更详细地，在情形(2)下，CM与相邻的CM交换有关连接或者注册到相应的CM的设备或者网络的数目的信息，并且当连接或者注册到对应CM的设备的数目小于相邻的CM的时候，对应的CM 可以不触发主控CM处理。另一方面，当连接或者注册到对应的CM 的设备的数目大于相邻的CM的时候，对应的CM可以触发主控CM 处理，以便确定对应的CM为主控CM。
在情形(1)下，可以使用指示干扰电平的平均噪声功率指标 (ANPI)。ANPI对应于当信道是空闲的时候对于预先确定的测量时段测量的平均噪声加上干扰功率值。因此，在情形(1)下，干扰参数可以根据以下的公式1表示。
公式1
A_ANPI＝平均{ANPI(注册的TVBD网络或者设备)}
在这里，术语“注册的TVBD网络或者设备”指的是连接或者注册到一个CM的网络或者设备。
在情形(2)下，指示干扰电平的干扰参数INF_RATIO可以根据以下的公式2表示。
公式2
当A_ANPI超过第一阈值，或者INF_RATIO等于或者小于第二阈值的时候，CM可以请求CDIS或者相邻CM选择主控CM，并且在本发明的某些实施例中，第一和第二阈值可以变化。详细地，当A_ANPI 等于或者小于第三阈值，或者INF_RATIO超过第四阈值的时候，对应的CM可以考虑对应的干扰是低的，或者除对应的CM之外相邻CM 的负载是高的，并且向CDIS或者相邻CM指示该CM是主控CM。做为选择，CM可以触发主控CM选择处理。
第二触发条件可以基于负载平衡，以便平衡对于每个CM的计算开销，并且将对于每个CM的计算开销限制在阈值内。
对于负载平衡，可以定义关于每个CM的负载平衡参数。例如，负载平衡参数可以基于连接或者注册到每个CM的设备或者网络的数目。此外，例如，负载平衡参数可以基于每个CM可用的信道的数目。
更详细地，可以定义Load(CMi)，Load(CMi)指示CMi的负载，对应于连接或者注册到CMi的设备或者TVBD网络的数目。此外，可以定义NumAvailChannel(CMi)，NumAvailChannel(CMi)对应于相对于CMi可用的信道数目。
例如，当满足公式3的时候，CMi可以请求CDIS启动主控CM选择过程或者处理。
公式3
Load(CMi)≥Trigger_Threshold*NumAvailChannel(CMi)
在这里，在本发明的某些实施例中，Trigger_Threshold是可变值。也就是说，当连接或者注册到CMi的TVBD网络或者设备的数目等于或者大于阈值的时候，对应的CMi可以请求主控CM选择来减轻施加于对应的CMi上的负载。详细地，当负载(CMi)小于第五阈值的时候，对应的CMi可以启动过程以便选择对应的CMi作为主控CM。
例如，现在将描述用于由接收请求的CM或者CDIS触发主控CM 选择请求处理来选择主控CM的方法。
步骤1：计算Frac(CMi)，Frac(CMi)对应于相对于每个CM 的负载平衡。Frac(CMi)可以对应于Load(CMi)/NumAvailChannel (CMi)。但是，在CM之中请求主控CM选择的CM可以被除去，并且可以除去预先拒绝CDIS_MasterCM_Request的候选主控CM， CDIS_MasterCM_Request对应于用于由CDIS请求主控CM接受的消息。详细地，在当前CM的Load(CMi)小于第五阈值，并且因此，当前CM意欲是主控CM的时候，在主控CM选择过程中做出请求的 CM被包括。更详细地，在这种情况下，可以无需单独的选择过程而将当前CM确定为主控CM。然后，CDIS可以获取Frac(CMi)的最小值Min{Frac(CMi)}。
步骤2：确定Min{Frac(CMi)}是否小于阈值(Trigger_Threshold)。
当Min{Frac(CMi)}不小于该阈值的时候，具有Min{Frac(CMi)} 的CMi被设置为候选主控CM，并且CDIS_MasterCM_Request可以被发送给候选主控CM。
当Min{Frac(CMi)}小于该阈值的时候，该方法进行到以下的步骤3。
步骤3：具有Min{Frac(CMi)}的CMk被设置为候选主控CM。然后，设置Load(CMk)＝Load(CMk)+Load(CMr)，并且CMr对应于请求主控CM选择的CM。此外，定义新的CM集合S(CM)。S(CM)是通过排列在步骤1计算的CM形成的列表，并且是通过以降序排列对应于相对于每个CM的负载平衡比的Frac(CMi)形成的列表。
相对于在S(CM)中的所有CMj，计算用于CMk的新的负载平衡比Frac(CMk)。Frac(CMk)可以根据以下的公式4确定。
公式4
Frac(CMk)＝{Load(CMk)+Load(CMj)}/NumberAvailChannel(CMk+CMj)
然后，当Frac(CMk)与阈值Trigger_Threshold进行比较，并且相对于所有的CMj，Frac(CMk)小于阈值Trigger_Threshold的时候，所有CMj被设置为CMk的从CM，并且CDIS将CDIS_MasterCM_Request发送给CMk。当CMk接受CDIS_MasterCM_Request的时候，MasterSlaveCMConfiguration_Announcement，包含有关 CDIS_MasterCM_Request的信息，可以被发送到从CM。
第三触发条件可以基于CM的地理覆盖范围。CDIS可以周期地计算相对于每个CM的地理覆盖范围，并且可以确定一个CM的地理覆盖范围是否重叠或者覆盖另一个CM的地理覆盖范围。也就是说，当 CMi的地理覆盖范围被CMj的地理覆盖范围重叠或者覆盖的时候，CMj可以被设置为主控CM，并且CMi可以被设置为从CM。
图13图示根据第三触发条件的主控CM选择的示例。图13的左侧部分图示在设置主控CM之前，每个CM的地理覆盖范围。可以看出，根据第三触发条件的主控CM选择方法，具有最宽的地理覆盖范围的CM1被选择为主控CM，并且剩余的CM2和CM3被设置为从CM。如从图13看到的，即使CM1的地理覆盖范围不完全覆盖其它的CM的地理覆盖范围，也就是说，即使CM1的地理覆盖范围部分地重叠其它的CM的地理覆盖范围，CM1也可以被选择为主控CM。图 13仅仅是示例性的，并且因此，不限制本发明的范围。使用连接或者注册到每个CM的TVBD网络或者设备的位置信息和每个网络或者设备的覆盖范围，每个网络或者设备的覆盖范围的单元可以被确定为CM 的地理覆盖范围。也就是说，对于所有注册的TVBD网络或者设备，该单元可以被确定为GeoCoverage(CMi)＝U{x，y，r}。在这里，x、 y和r指的是每个位置和覆盖范围r。
该触发条件可以由CM或者CDIS分析或者确定。如上所述，该触发条件可以由CM或者CDIS的一个分析或者确定。但是，CM或者 CDIS的至少一个可以分析或者确定该触发条件。
迄今已经描述的根据本发明的方法可以以软件、硬件或者其组合的形式实施。例如，根据本发明的方法可以存储在存储介质(例如，移动终端内部存储器、闪存、硬盘等等)中，并且可以以能够由处理器(例如，移动终端内部微处理器)执行的软件程序中的代码或者命令的形式实施。
作为硬件的示例，根据本发明的实施例的UE或者装置可以解释为包括通过其实施前面提到的实施例的移动终端(例如，UE(用户设备)、ME(移动设备)、MS(移动站)、UT(用户终端)、SS(订户站)、MSS(移动订户站)、无线设备、手持设备和AT(接入终端))、数字电视(TV)、全球定位系统(GPS)导航播放器、便携式游戏机、 MP3播放器、其它家用器具等等。
迄今地，根据公开的本发明的实施例的至少一个的装置和方法已经参考示例的附图进行了描述。但是，对本领域技术人员来说显而易见，本发明不受公开的本发明的实施例限制，并且在本发明的技术精神范围内，附图和各种修改可以由本领域技术人员形成。
根据前面提到的实施例的配置和方法不局限于用于在共存系统中选择主控设备的前面提到的方法。前面提到的实施例可以被整个地或者部分地组合和配置以形成各种修改。
在此处使用的术语或者措词将不限于具有常用或者字典含义，并且具有对应于本发明的实施例的技术方面的含义，以便最适宜地表达本发明的实施例。
对于本领域技术人员来说显而易见，不脱离本发明的精神或者范围，能够在本发明中进行各种改进或者变化。因此，意图是本发明覆盖本发明的改进和变化，只要它们落在所附权利要求及其等效范围内。
工业实用性
本发明的实施例适用于在无线通信系统中的各种装置或者终端。

Claims (14)

1.一种通过用于电视白空间TVWS设备在TVWS中的共存的管理装置请求选择主控管理装置的方法，该方法包括：
确定所述主控管理装置的选择处理的触发条件是否满足；和
当所述触发条件满足的时候，请求另一个管理装置选择所述主控管理装置，
其中，所述主控管理装置被配置为针对连接到从管理装置和所述主控管理装置的TVWS设备执行与在TVWS中的信道选择相关联的确定并且控制从管理装置的决策；以及
所述触发条件基于所述管理装置的负载均衡参数，
其中，所述确定包括将所述负载平衡参数与参考值比较。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述确定包括：基于管理装置的地理覆盖范围参数确定所述管理装置的地理覆盖范围是否包括在基于另一个管理装置的地理覆盖范围参数的另一个管理装置的地理覆盖范围中或与之重叠。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述负载平衡参数取决于连接到所述管理装置的网络或者TVWS设备的数目。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述负载平衡参数取决于对于所述管理装置可用的信道的数目。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述触发条件进一步基于所述管理装置的干扰参数；并且
所述干扰参数包括第一干扰参数和第二干扰参数的至少一个。
6.根据权利要求5的方法，其中：
所述第一干扰参数是平均噪声功率指标(ANPI)；并且
所述ANPI指示相对于由所述管理装置使用的信道对于预先确定的时间段测量的平均噪声加上干扰功率值。
7.根据权利要求5的方法，其中，所述第二干扰参数是注册到相邻的管理装置的网络或者TVWS设备的数目与注册到所述管理装置的TVWS设备或者网络的数目的比。
8.一种用于电视白空间TVWS设备在TVWS中的共存的管理装置，该管理装置包括：
被配置为执行与所述共存相关联的确定的控制器，
其中：
所述控制器被配置为确定主控管理装置的选择处理的触发条件是否满足，并且当所述触发条件满足时请求另一个管理装置选择所述主控管理装置；
所述主控管理装置被配置为针对连接到从管理装置和所述主控管理装置的TVWS设备执行与在TVWS中的信道选择相关联的确定并且控制用于从管理装置的决策；以及
所述处理基于所述管理装置的负载均衡参数被触发，
其中，所述控制器被配置为将所述负载平衡参数与参考值比较，以便确定所述触发条件是否满足。
9.根据权利要求8的管理装置，其中，所述控制器被配置为基于管理装置的地理覆盖范围参数确定所述管理装置的地理覆盖范围是否被包括在基于另一个管理装置的地理覆盖范围参数的另一个管理装置的地理覆盖范围中或者与之重叠，以便确定所述触发条件是否满足。
10.根据权利要求8的管理装置，其中，所述负载平衡参数取决于连接到所述管理装置的网络或者TVWS设备的数目。
11.根据权利要求8的管理装置，其中，所述负载平衡参数取决于对于所述管理装置可用的信道的数目。
12.根据权利要求8的管理装置，其中，所述触发条件进一步基于所述管理装置的干扰参数；并且
所述干扰参数包括第一干扰参数和第二干扰参数的至少一个。
13.根据权利要求12的管理装置，其中：
所述第一干扰参数是平均噪声功率指标ANPI；并且
所述ANPI指示相对于由所述管理装置使用的信道对于预先确定的时间段测量的平均噪声加上干扰功率值。
14.根据权利要求12的管理装置，其中，所述第二干扰参数是注册到相邻的管理装置的网络或者TVWS设备的数目与注册到所述管理装置的TVWS设备或者网络的数目的比。
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