CN104094651B

CN104094651B - 认知无线电网络中最小化频谱碎裂的协调频谱分配和解除分配

Info

Publication number: CN104094651B
Application number: CN201180075267.1A
Authority: CN
Inventors: C·马克瓦特; R·哈尔夫曼
Original assignee: Nokia Siemens Networks Oy
Current assignee: Nokia Solutions and Networks Oy
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2018-07-24
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: EP2786625A1; WO2013079122A1; US20140307701A1; CN104094651A; US10070444B2; EP2786625B1

Abstract

描述了一种装置和一种方法，通过该装置和该方法，针对至少一个网络操作实体确定碎裂概率，该碎裂概率指示至少一个网络段中的频率资源的碎裂的概率。此外，描述了一种装置和一种方法，通过该装置和该方法，分配和/或解除分配至少一个段中的频率资源，针对至少一个网络操作实体分别定义频率资源的优先级，以及基于该优先级针对该至少一个网络操作实体执行频率资源的分配和/或解除分配。对于频率资源的分配和/或解除分配，还可以考虑该碎裂概率。

Description

认知无线电网络中最小化频谱碎裂的协调频谱分配和解除分配

技术领域

本发明涉及用于在认知无线电网络中最小化频谱碎裂的协调频谱分配和解除分配的装置、方法和计算机程序产品。

背景技术

在本说明书中使用的缩写的以下含义适用：

BS 基站

CRN 认知无线电网络

HO 切换

KPI 关键性能参数

MME 移动性管理实体

MORAN 多运营商无线电接入网

MOCN 多运营商核心网

OAM 操作和维护

RAN 无线电接入网

RAT 无线电接入技术

UE 用户设备

本发明的实施例涉及形成认知无线电网络(CRN)的基站(宏、微微和毫微微)。

在移动网络中，频谱利用和分配是基于移动网络运营商MNO的网络规划数据、通过静态配置而执行的。在引入了认知无线电方法的情况下，继续维持这些静态配置不再是可能的。而且，“我的频谱-我的使用”的原则将不再有效。换言之，动态频谱分配(DSA)将导致移动通信产业中的范式改变。频谱不再被专门指派到单个运营商，而是被有义务的若干个运营商联合使用以在公平条件下共同地使用它。

如今，预定义区域(例如，地区或国家)内的特定频谱块典型地由移动网络运营商拥有。当运营商将他们的频谱块与其他运营商共享以形成联合认知无线电网络时，有必要定义策略，该策略精确定义频谱如何被指派给每个运营商以及被每个运营商释放的规则。这种策略的基本原理在图2中示出。运营商A拥有频谱a，并且运营商B拥有频谱b。当在小区内不需要该频谱时，该频谱被释放(图2的左边部分)，而当其被需要(例如用户进入小区)时，该频谱被扩展(图2的右边部分)。甚至更复杂的策略也遵循该基本原理。

形成联合认知无线电网络的优势是：每个运营商不再仅仅被绑定于所拥有的频谱，即，运营商A使用频谱x，并且运营商B使用频谱y，但当其可用于在特定区域内使用时，这两个运营商都被允许使用频谱x以及频谱y。因此，所定义的区域中的频谱共享带来比传统的专用频谱指派更高的频谱效率。显然，不久后，频谱x和频谱y将在运营商网络A和B中混合。当运营商A和B针对共同使用而提供若干个频谱块或者在添加或不添加所拥有的频谱的情况下另外的运营商(例如运营商C、D……)加入时，情况将变得甚至更加糟糕。进一步地，频谱的碎裂随所定义的频谱块的更细粒度而增加。

运营商所使用的频谱的碎裂造成很多劣势。在图3中示出了示例。存在由3个基站BS(左边和右边属于运营商A，而中间的BS属于运营商B)构成的区域。来自运营商A的频谱a以及来自运营商B的频谱b被定义为共享频谱，且可以根据所商定的策略规则由这两个运营商使用。在运营期间，可能发生：频谱a和b被运营商A的左边和右边BS使用，而运营商B不需要频谱。在左边和右边BS之间没有协调的情况下，左边BS可能在某时间处决定释放频谱块a，而右边BS在同一时间或另一时间处决定释放频谱块b。当运营商B的中间BS请求附加频谱时，不存在频谱被留存用于该区域，这是因为对于该区域，频谱a和频谱b被阻止，即，在不干扰运营商A的左边或右边BS的情况下这两个频谱块不能都被使用。

通常，频谱共享提高区域内的频谱效率，而频谱碎裂降低区域内的频谱效率，即，在频谱共享场景中，有必要找出一种解决方案，其至少限制频谱碎裂以得到最佳的频谱效率。

另一缺点由移动无线电网络中的所请求的移动性产生，该移动性基于RAN的相邻小区之间的HO。小区的碎裂将导致基本参数(例如，同一运营商的相邻基站之间的载波频率和/或带宽)的改变。因此，碎裂将导致不同载波之间“昂贵的”切换或甚至应当避免的RAT。特别地，在附加频率载波上移动装置的所需的测量能够被避免。将相邻小区之间的频谱分配保持为几乎相同允许使认知网络中的HO基于“经典的”且高效的载波内RAT内HO。

3GPP中的当前定义允许在运营商(例如MORAN、MOCN、漫游)之间共享无线电网络，但是这些现有概念都未处理频谱共享。运营商拥有的频谱与其他运营商(漫游和MOCN)共享，或者，无线电基站支持针对每个运营商都具有专用频谱的多个运营商(MORAN)。

而且，IEEE和ITU-T中的当前定义不提供关于运营商之间的频谱共享的详细机制。特别地，没有定义或支持在频谱释放和扩展过程期间避免频谱碎裂的方案。

发明内容

本发明的实施例旨在允许更高效地使用共享无线电接入网络中的频谱块。

根据本发明的实施例的第一个方面，这由一种装置实现，该装置包括：

处理器，被配置成针对至少一个网络操作实体确定碎裂概率，该碎裂概率指示至少一个网络段中的频率资源的碎裂的概率。

根据本发明的实施例的第二个方面，提供了一种方法，包括：

针对至少一个网络操作实体确定碎裂概率，该碎裂概率指示至少一个网络段中的至少两个运营商的频率资源的碎裂的概率。

根据本发明的实施例的第三方面，提供了一种装置，包括：

处理器，被配置成：

在至少一个网络段中分配和/或解除分配频率资源，

针对网络操作实体分别定义频率资源的优先级，以及

基于该优先级针对该至少一个网络操作实体分配和/或解除分配频率资源。

根据本发明的实施例的第四方面，提供了一种方法，包括：

在至少一个网络段中分配和/或解除分配频率资源，

针对至少一个网络操作实体分别定义频率资源的优先级，以及

基于该优先级针对该至少一个网络操作实体执行频率资源的分配和/或解除分配。

因此，通过确定碎裂概率以及通过定义频率资源的优先级，有可能更高效地使用诸如共享无线电接入网络之类的网络中的频谱块。

有利的进展在从属权利要求中定义。

此外，根据本发明的实施例的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括用于在处理装置或模块上运行时执行根据以上描述的第二和第四方面及其变形中的任一个的方法的代码装置。该计算机程序产品可以体现在计算机可读介质上。

附图说明

这些和其他对象、特征、细节和优点将从要结合附图作出的本发明实施例的以下详细描述中变得更全面地显而易见，在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的装置的简化框图；

图2和3图示了共享网络的示例；

图4示出了根据本发明的实施例的用于确定基本场景的碎裂概率的示例；

图5示出了根据本发明的实施例的用于基于图4中所示的基本场景的碎裂概率确定复杂场景的碎裂概率的示例；

图6示出了根据本发明的实施例的分配/解除分配过程；

图7A和7B分别示出了根据本发明的实施例的针对三个和四个运营商的分配/解除分配过程。

图8示出了根据本发明的实施例的用于动态分配和解除分配的反馈控制系统；

图9图示了根据本发明的实施例的简化优先级方案；

图10示出了根据本发明的实施例的频谱共享场景；以及

图11示出了根据本发明的实施例的频谱分配和解除分配的详细过程。

具体实施方式

在下文中，将对本发明的实施例作出描述。然而，应当理解，该描述仅是以示例的方式给出的，并且所描述的实施例决不应被理解为将本发明限制于此。

在下文中，通过参考如图1中所示的根据本发明的实施例的装置的示例，给出本发明的实施例的原理的一些一般描述。例如，该装置可以被包括在网络的频谱配置设备中。图1图示了该装置的简化框图。

该装置包括处理器11，处理器11被配置成针对至少一个网络操作实体确定碎裂概率，该碎裂概率指示至少一个网络段中的频率资源的碎裂的概率。

可选地，该装置可以包括可连接到网络的接口12，通过该接口12，实现了与其他元件的信号传递。此外，该装置包括存储器13，在该存储器13中，存储用于执行根据实施例的功能的程序。处理器11和存储器13可以通过合适的连接14(例如总线等)而互连。

根据本发明的实施例的一种方法，包括针对至少一个网络操作实体确定碎裂概率，该碎裂概率指示至少一个网络段中的频率资源的碎裂的概率。

因此，根据本发明的实施例，确定了针对至少一个网络操作实体的网络中的碎裂概率。基于该碎裂概率，例如，可以执行频率资源至运营商的分配。

可替换地，图1中所示的装置的处理器11可以被配置成：在至少一个网络段中分配和/或解除分配频率资源，分别针对网络操作实体定义频率资源的优先级，以及基于该优先级来分配和/或解除分配频率资源。

本发明的实施例的一种备选方法可以包括：在至少一个网络段中分配和/或解除分配频率资源，分别针对网络操作实体定义频率资源的优先级，以及基于该优先级来执行频率资源的分配和/或解除分配。

因此，根据本发明的某些实施例，基于针对每个运营商的每个网络资源定义的优先级，将频率资源分配或解除分配到运营商。

碎裂概率可以取决于不同网络部分之间的交叠，且因此可以是这些网络部分之间的相互干扰的程度。当不存在交叠时，可能没有碎裂概率(例如，碎裂概率可以为0)，而在高数量的交叠网络部分的情况下，在最差情况下碎裂概率可以接近1。

在以下描述的更具体示例中，碎裂概率通过参考基本场景而确定，在这些基本场景中，定义了交叠小区的典型情况的碎裂概率，并且基于这些基本场景，更复杂的布置的碎裂概率可以通过组合这些基本场景而确定。

以上提及的网络段可以包括至少一个网络操作实体的整个无线电接入网或仅仅其一部分，例如仅仅单个小区。该网络段可以是被至少两个网络操作实体所共享的共享网络。

该上下文中使用的网络操作实体可以被定义为：

-在网络段中操作无线电接入网的一部分的单个运营商。

-运营商的组织单元，其操作无线电接入网的所定义的部分，该部分由网络段中的特定类别的无线电接入网(例如宏、微、微微、毫微微……)或者特定无线电接入网技术构成。

例如，运营商的第一组织单元可以操作一个或多个宏小区，而该运营商的第二组织单元可以操作该网络段中的一个或多个毫微微小区。

此外，以上描述的原理还可以适用于例如网络在共享网络段的同一运营商的两个不同网络操作实体(例如，同一运营商的两个组织单元)之间被共享的情况。

频率资源可以是频率块，其可以被定义为具有起始频率和结束频率的某一频率范围。下文中，该频率块还被称作频谱块或频谱子块。

在下文中，更详细地描述根据本发明的实施例的原理。

在以下实施例中，假设了下述情况：网络操作实体是分离的运营商。然而，同样的原理也适用于如以上结合网络操作实体定义的情况。

如上所述，有必要理解的是，需要避免频谱碎裂以提高可用频谱使用的效率并避免不必要的频率间和/或RAT间切换。以更一般的方式，碎裂本身受以下参数的影响：

1、在指定区域内共享频谱块的运营商(或网络操作实体，如以上定义的)的数量。国家主管权威机构或至少一个运营商必须提供该频谱，来自更多或所有运营商的频谱也可以被提供以用于共享。

2、用于共享的频谱块的量和粒度。频谱块可以处于不同的频带中，且也可以处于一频带内的不同频率块中。频谱块由运营商提供或直接由国家主管权威机构提供。每个频谱块也可以以更细的粒度被划分为子块。

3、特定频谱块可以在指定时间段处用于共享的区域的数量和粒度。该区域包括参与频谱共享过程的所有运营商的基站。区域的粒度级别应当还包括更细的级别，像如单个运营商的单个基站位置那样小的区、子区。

基于由这些参数给出的许多选项，引入了术语“场景”。场景指定了针对特定区域共享的频谱块的量和粒度以及在该区域内共享该频谱的运营商的数量。场景可以针对每个单个小区或者针对具有若干个小区的更大区域或包括形成“共享网络”(即，共享该频谱块的网络)的所有小区的全国范围而存在。

频谱块可以处于同一频带内或者来自不同频带。当频谱块处于同一频带内时，它们可以被看作相等的，而处于不同频带内的频谱块可以对于运营商来说具有不同的价。每个频谱块可以被优选在其他共享块之前使用自身的块的运营商拥有，或可以不具有拥有权，等同地共享所有块。此外，频谱块可以被拆分在若干个子块中，其中每个子块可以再次被拆分在进一步的子块中，但是需要至少一个频谱块以用于共享。

在进一步的步骤中，在所定义的场景中定义每个基站之间对所有其他基站的依赖性以及每个运营商对所有其他运营商的依赖性。这通过引入一组新参数“碎裂概率”而完成，其针对下述各项定义了频谱碎裂的概率：

-所定义的场景或形成该场景的子场景；

-与基站等同或更精确地与基站的扇区等同的小区(典型地，基站可以被分成扇区，并且每个扇区构建独立小区)；

-运营商。

碎裂概率在0和1之间变化，对于特定场景有最佳和最差可达到值，其中最佳值等于最低碎裂，相应地，最高频谱使用效率。使用场景的这些定义和碎裂概率，将可以定义通用方法和规则以避免频谱分配和解除分配期间的碎裂。另一方面是：这些规则应当优选地遵循动态频谱分配DSA的基本认知无线电原理。因此，需要启动解决方案和学习/优化功能。用于覆盖这些附加方面的主要概念是：引入用于针对启动的静态确定的频谱分配和解除分配规则的机制；以及将该解决方案与CRN方法一起组合到动态确定的频谱分配和解除分配过程。

1、用于频谱共享的场景定义

最容易的方式是对于覆盖所有参与的运营商的所有小区的区域定义场景。进一步的选项是将该场景拆分成具有更小区域的若干个子场景。该拆分可以下降到单个小区定义子场景的区域的级别。更细的粒度允许进一步的频谱使用优化，但反过来也对于每个运营商来说增加了更昂贵的HO。因此，子场景的数量应当被限制到合理数量的子场景，以在频谱使用优化和昂贵的HO之间平衡。主要的思想是以总体场景开始(覆盖所有运营商的所有小区)并使用网络测量将该场景划分成子场景以在可接受数量的昂贵HO处找到最佳频谱使用。

以下子章节描述了这些规则、方法和原理以用于频谱分配和解除分配的优化。

2、静态确定的频谱分配和解除分配规则

定义了一组基本场景，其描述了单个小区“x”对所定义的数量的相邻小区的依赖性。每个基本场景是唯一的，但可以被用于将每个复杂场景拆分成基本场景的组合。图4描述了基本场景和相关的碎裂概率。

基本场景的碎裂概率F_BSn与更高值代表更高复杂度和更高碎裂概率的基本场景的复杂度直接相关。复杂场景的碎裂概率F_scenario被定义为属于该复杂场景的每个小区的所识别的基本场景碎裂概率之和。该原理在图5中示出，其中，描述了4个小区的所有可能场景情况。

例如，在Fs2的情况下，可以看出，对于小区1和3，在图3的第2行中所示的基本场景适用(FBS＝1/2)，并且对于小区2和3，图3的第1行中所示的基本场景适用(FBS＝0)。考虑到小区对彼此的所有依赖性，这导致(1/2+0+1/2+0)/4＝1/8+0+1/8+0＝1/8。

频谱块的使用效率的重要方面是：与分散的子块相比，邻接频谱子块具有许多优点，即，分配和解除分配过程应当保证子块对于每个运营商来说被链接得尽可能长。

对于频谱共享场景，根据图5来计算每个运营商的碎裂概率F_Operator。基于运营商所拥有的小区来确定每个运营商的碎裂概率F_Operator。

然后使用该碎裂概率F_Operator来优化频谱使用，其中该使用由频谱的分配和解除分配来定义。对于2个运营商(A和B)，解决方案可以是：运营商A(具有较高F_Operator值的运营商)自一端(＝具有最低频率块的子块)开始分配，另一运营商(具有较低F_Operator值的运营商)自另一端(具有最高频率块的子块)开始分配，或者反之亦然。每个随后的分配请求将选择相邻的子块直到所有子块都被指派到运营商并且没有频谱被剩下。频谱解除分配遵循同样的规则但是按相反的次序，即，最后分配的子块将始终在其他子块之前被释放(后进先出原理)。图6示出了用于连续频谱块和用于断开频谱块(即，具有频谱间隙的块的可能的分配/解除分配过程。

在图6中，示出了与连续频谱块(第二列)和断开频谱块(第三列)有关的不同示例。在图中，空白块指示没有拥有权的频谱块，阴影块指示运营商A所拥有的块，并且虚线块指示运营商B所拥有的块。

图6中的第一行指示频谱块拥有权情况。情况I指示f1到f7所指示的不同频谱子块。情况II指示下述示例：其中1至4所指示的块由运营商A拥有，而1’至3’所指示的块由运营商B拥有。情况III指示下述示例：其中1和2以及1”和2”所指示的块由运营商A拥有，而1’和2’所指示的块由运营商B拥有。情况IV至VI涉及断开频谱块。特别地，情况IV指示在没有拥有权的情况下第一频谱块X中的由f1至f3指示的不同频谱子块以及第一频谱块Y中的由f1’至f3’指示的不同频谱子块。情况V指示频谱块X中的频谱子块f1至f3由运营商A拥有，以及频谱块Y中的频谱子块f1’至f3’由运营商B拥有。情况VI指示在频谱块X中的块f1和f2以及频谱块Z中的块f1”和f2”由运营商A拥有，并且频谱块Y中的块f1’和f2’由运营商B拥有。

在第二行中，示出了运营商A和B的分配优先级，其是对于所有情况I至VI针对运营商A指示在相应块以上以及针对运营商B指示在对应块以下的。运营商A的分配/解除分配优先级方向由实线的箭头指示，，并且运营商B的分配/解除分配优先级方向由虚线的箭头指示。例如，在情况1到VI中，频谱子块f1对于运营商A具有最高优先级(1)，且对于运营商B具有最低优先级(7或6)。

存在下述可能性：不同运营商(图6中的A和B)所拥有的频谱块的组合构建连续的频谱块，并且运营商达成下述通用规则：自身的频谱必须在分配其他运营商频谱前被首选(图6中的情况IIIb)。在这种情况下，频谱子块链不如图6情况IIIa中那样好，但是所描述的发明甚至也有效并避免了共享频谱的碎裂。

基于频谱块可以处于不同或相同频带上这一在前陈述，可能发生的是(情况III)：联合频谱形成单个频谱块或(情况VI)不同的频谱块，即，f1”和f2”形成另一块Z。

还可能存在另一种未提及的情况，这是因为它是连续频谱块情况和断开频谱块情况的组合。让我们将该情况称为新情况VII。在情况VII中，运营商A的f1+f2以及来自运营商B的f1’+f2’形成连续频谱块，而运营商A的f1”+f2”仍是断开的。

对于具有多于2个频谱块的场景，针对频谱分配和解除分配的优先级排序使用同样的规则，即，频谱块的分配的优先级和解除分配的反转优先级用以支持每个运营商小区的最优频谱块链。

对于大于2个运营商的场景，针对根据图5的场景计算每个运营商的碎裂概率F_Operator。该碎裂概率F_Operator然后再次被用于优化频谱使用(参见图7)。图7A示出具有三个运营商的示例，而图7B示出具有四个或更多运营商的示例。

在图7中，以下附图标记指示：

A：具有最高碎裂因子F_OpA(＝场景中的最高碎裂概率)的运营商；

B：具有第二高碎裂因子F_OpB(＝场景中的第二高碎裂概率)的运营商；

C：具有最小碎裂因子F_OpC(＝场景中的第三高碎裂概率)的运营商；

D：具有第二小碎裂因子F_OpD(＝场景中的第四高碎裂概率)的运营商；

Y：具有第X小碎裂因子F_OpY(＝场景中的最小碎裂概率)的运营商；

Z：具有最小碎裂因子F_OpZ(＝场景中的最小碎裂概率)的运营商。

原理是：提供邻接链接的频谱子块而不引入针对参与的运营商的劣势。具有最高F_Operator值的两个运营商(运营商A和B)分别从最小频谱子块、最高频谱子块开始分配，并始终给予比其他子块更高优先级的相邻子块。其他运营商从所计算出的频谱子块xo_Operator(例如，运营商C的XoC或运营商D的XoD)开始分配，并再次给予比其他子块更高优先级的相邻子块。典型地，这些其他运营商具有2个方向上的相邻子块，但是它们必须也构建分配优先级。分配优先级可以基于以下规则：

·相邻频谱子块具有比其他子块更高的优先级；

·具有更长的未分配子块链长度的相邻频谱子块具有比其他子块更高的优先级；

·具有相同的未分配子块链长度的相邻频谱子块将使用F_Operator值来选择优先级(例如，处于运营商A或运营商B的方向上的频谱子块)；

·在改变分配方向之前，方向是固定的，直到没有更多空闲子块可用或者可选地在相邻频谱子块的每次分配之后使用以上描述的规则新计算出分配方向。

如果在组中发现多于2个运营商具有两个最高F_Operator值，运营商的随机选择或附加信息(例如，具有最高单个F_OpCell值、长期测量和统计数据的运营商)被用于针对该组选择运营商。同样机制可以被用于选择最小F_Operator值的组中的运营商的序列。

如果没有更多频谱子块可用，可以使用其他可用共享频谱块的其他子块。再一次，该分配遵循分配和解除分配优先级的规则。

运营商xo_Operator的频谱子块(具有最高分配优先级的频谱子块)的计算可以依赖于以下准则：

·静态计算，用以针对每个运营商小区支持最大数量的频谱块链(依赖于运营商的数量和共享频谱子块的数量)；

·最小化或优化或最大化在xo频谱块之间可用的频谱块(参见图7A，右边部分，xoC和XoD之间的频谱块)。该优化可以被看作运营商C和运营商D之间的预留块，其不能被运营商A或B或Y或Z使用，并且该优化依赖于长期认知无线电测量。

如果过多运营商必须共享频谱块，这些运营商应当被分发到不同频谱块，即，仅所选择的数量的运营商使用频谱块a，而其他运营商使用频谱块b。这些频谱块使用组的最合适的运营商选择准则同样是一场景的碎裂概率F_Scenario或改变的场景的F_Operator。这是必要的，因为通过改变运营商的数量，场景也被改变。一般说来，频谱块应当对所涉及的运营商来说具有相似的价。如果这不是可能的，则可以提供附加准则(例如，更多频谱子块在更低价值的频谱块或商业补偿中)。

根据本发明的实施例的可替换方面，图7中所描述的机制可以被反转，即，具有最小碎裂概率的2个运营商分别从最小频谱子块、最高频谱子块开始分配，并始终给予比其他子块更高优先级的相邻子块，等等。

甚至在非常复杂的场景中，以初始启动设置开始也是有道理的。这通过如上所述针对运营商A定义起始频谱子块xoA以及针对运营商B定义xoB(最高F_Operator值)而完成。另外2个运营商被放置在这些频谱块xoC和xoD的数学中心处(子块的总数除以2)。另外的运营商再次在2运营商频谱块(参见图7)的数学中心处定义起始频谱子块。每个运营商的分配优先级将是最高的，其以xo_Operator子块开始，并且该分配优先级遵循如图6中所示的原理。基于该初始启动设置，认知无线电机制或动态确定的频谱分配和解除分配规则可以被用于进一步优化静态确定的频谱使用过程。

如果频谱分配和解除分配比在运营商级上组织得更好，对频谱使用效率的进一步优化将是可能的。例如，具有碎裂概率F_Cell＝0的小区并不影响其他小区，且可以使用全部频谱，即使该频谱也被相同运营商或其他运营商的其他小区所使用。一般说来，所涉及的运营商的网络需要被分析以识别出最合适的场景定义，即，由若干个运营商网络构成的大网络被拆分成一组场景。最合适的场景意味着具有带有相似条件(尤其是相似的F_Scenario值(根据图5中的定义的计算))且带有相似F_Operator值的场景，这是由于这允许对于所有场景(即，完整共享频谱网络)重新使用静态确定的频谱分配和解除分配规则。

3.动态确定的频谱分配和解除分配规则

基于静态确定的分配和解除分配规则，来自所涉及的RAN的测量和性能评估被用于微调这些规则。尤其是当涉及3个或更多运营商时，来自RAN的反馈被用于在频谱块内适配xo_Operator频谱子块。此外，该反馈可以用于指定反转的频谱子块(这些是在具有多于4个运营商的场景中两个xo_Operator值之间的块，参见图7的右边示例中的xoC和xoD)。反馈系统的优点是：自动执行了微调，而在没有该功能的情况下，微调必须通过手动配置适配的手段而执行。

此外，来自所涉及的RAN的测量和性能评估被用于识别和引入可能的场景拆分选项。

图8示出了具有频谱策略控制功能和频谱策略规则功能作为扩展的反馈控制系统，其能够支持静态和动态确定的频谱分配和解除分配规则。

特别地，可由若干个独立运营商网络构成的共享网络81由该系统管理。来自共享网络81的测量和性能指示符被发送到频谱监督和评估功能84，频谱监督和评估功能84进而向频谱配置管理功能85指示频谱分配和解除分配，频谱配置管理功能85将频谱配置信息发送到共享网络81。而且，频谱策略控制功能82从频谱监督和评估功能84接收评估反馈，并基于该评估反馈和场景定义执行策略适配，该场景定义可以如上描述地改变。此外，频谱策略规则功能接收策略适配并与频谱配置管理功能85一起执行频谱管理。频谱策略规则功能83还可以针对存储而查阅频谱数据库86。

因此，根据如图8中所示的本实施例，利用新功能扩展该系统，该新功能使用频谱策略控制功能和频谱策略规则功能来协调频谱分配和解除分配。这些功能本身可以在一个或多个运营商的基站、管理该基站的OAM系统、像MME之类的核心网节点或者位于管理域、核心网域或接入网域中的任何其他设备中实现。这样的系统可以在一个或多个运营商网络域内集中化或分散化。

因此，举例来说，图1中所示的装置1可以例如在频谱策略控制功能82和/或频谱策略规则功能83中实现。

对CRN系统的扩展被设计为覆盖影响频谱使用效率的所有可能事件。该场景自身可以被定义在细粒度级别处(例如，存在对所涉及的运营商的每个单个基站的场景定义)或被定义为非常粗的指示符(例如，对于地区或国家)。

另一方面是：频谱分配和解除分配可以基于使用碎裂概率计算出的优先级方案或者基于简化的优先级方案。第一种方法典型地在具有多于两个运营商的频谱共享场景中使用，而第二种方法更好地适合于简单的场景(例如，仅没有子块可用或者只有少量子块可用的少数频谱块)中或具有仅两个所涉及的运营商的场景中。

以下示例示出了根据本发明的实施例可以如何使用简化优先级方案。用于在参与的运营商网络中最小化共享频谱的碎裂的简单但有效的方法由用于“释放频谱”(＝解除分配频谱)和“扩展频谱”(分配频谱)过程的针对每个所涉及的运营商的优先级排序方案构成。该优先级排序方案通过操作和维护过程的手段而被预先配置，或者作为用于扩展或释放频谱的协议(例如，请求和接受消息)的一部分而动态地提供。

基站将根据以下规则来分配现有的频谱：“自身”频谱具有比外来频谱更高的优先级(参见图9)。这意味着：来自运营商A的基站在频谱“b、c、d、……z”被使用之前首先分配完整频谱“a”，而运营商B在频谱“a、c、d、……z”之前首先分配频谱“b”。如果若干个“所拥有的”频谱块可用，则完整的所拥有的组将具有比其他运营商的优先级更高的优先级。此外，应当可能向每个所拥有的和/或外来的频谱块发布子优先级，这允许更细的粒度来覆盖更复杂的频谱操纵机制。此外，应当可能定义特定的子优先级针对特定的运营商或运营商组而预留。子优先级及其行为可以通过静态配置的手段而配置或者可以是由多个运营商形成的联合认知无线电网络内的认知过程的一部分。

注意：

-优先级的指派可以在全局或局部的基础上完成。

-优先级的指派可以由频谱拥有者(例如，运营商)或者由国家主管权威机构来组织。

-可以向频谱块指派专有的使用，这允许在所提出的方案中嵌入“传统”策略。

基于来自可由若干个独立运营商网络形成的共享网络的测量和性能指示符评估，通过频谱监督和评估功能、根据所定义的阈值方案(例如，所检测到的业务过载-分配频谱或者低业务负载-解除分配频谱)来监督和分配或解除分配频谱使用。

频谱分配和解除分配由频谱管理功能执行，频谱管理功能将频谱策略规则功能用于针对每个“扩展频谱”和“释放频谱”过程优化碎裂概率。

-扩展频谱-

应当根据同样的规则完成扩展：“自身”频谱具有比外来频谱更高的优先级，即，只要“自身”频谱可用，其就将在外来频谱之前被分配以用于扩展。如果在子优先级排序的情况下若干个频谱块可用，该分配遵循同样的机制，较高子优先级在较低子优先级之前被分配。该机制应当对自身和外来频谱来说有效(即使自身频谱不可用)。

-释放频谱-

频谱释放应当适于扩展机制而完成，即，所有外来频谱应当在“自身”频谱释放之前被释放。如果支持子优先级排序，具有较低子优先级的频谱在具有较高子优先级的频谱之前被释放。该机制应当对自身和外来频谱来说有效。

图8中使用的功能块可以被拆分或以任何组合而组合，以在新的或现有的网络节点中允许最灵活的实现。这还包括功能块或功能块的部分的灵活分配，以针对碎裂概率优化而支持任意类型的集中化、分散化或混合架构。

频谱监督和评估功能向频谱策略控制功能提供评估反馈。频谱策略控制功能使用该反馈来检验和校准场景的碎裂规则(动态确定的频谱分配和解除分配规则)。该校准可以基于根据实际和历史数据或根据更精密的预报功能进行的统计计算(例如，通过反馈数据而确定的趋势分析)。

该动态确定的频谱分配和解除分配规则将静态确定的规则扩展如下：

·可变频谱子块尺寸。在这种情况中，有必要在频谱管理接口和频谱策略规则功能处引入附加的扩展。只要子块未被使用，频谱子块链就允许重新组织频谱子块。存在可能具有所描述的协调分配和解除分配方法的若干个选项来容易地添加这些扩展(例如，在分配之前重新组织子块，在解除分配之后重新组织子块，等等)；

·支持动态场景，即，改变区域大小(场景拆分)、频谱块的数量和粒度、区域中的运营商数目；

·单个场景的组合，用以覆盖具有相邻区域的干扰和频谱使用优化；

·层级场景的引入，用以优化国家、地区和基站专用级别上的频谱使用；

·最小化昂贵的HO。

在“传统”认知网络中，移动台被强制持久地监视巨大的频带来识别能够被分配的可选频谱。所需要的测量在所需要的RF支持和计算能力方面出格地昂贵，而这两者都导致UE电池寿命缩短。所提出的优先级方案提供了显著减小所监视的频谱的带宽的可能性，这是由于其定义了“下一个采用的”频谱块。由此，从N个潜在频谱块候选到单一“下一”频谱块减少了监视努力。此外，由于寻址的频谱块的隐式知识，根据测量和频谱分配/解除分配的信令可以被显著减少。

以下，通过参考图10和11来描述实现所描述的原理的更详细实施例。

图10示出了根据本发明的实施例的频谱共享场景。该共享场景可以描述具有操作LTE毫微微网络的组织单元A以及操作LTE宏网络的组织单元B的单个移动网络运营商，或者形成网络段的两个独立移动网络。每个移动网络由运营商操作，即，第一网络由运营商A操作，并且第二网络由运营商B操作。对这两种情况来说公共的是无线电频谱的共享。

运营商A和运营商B决定形成联合认知无线电网络CRN。每个运营商提供基站(运营商A基站BS1和BS2，以及运营商B BS3)和3个频谱块，a0、a1、a2由运营商A拥有，并且b0、b1、b2由运营商B拥有。频谱块应当在这两个运营商之间被共享。运营商A针对专门使用而预留a0，并且运营商B针对专门使用而预留b0。由BS3形成的小区与BS1和BS2的小区重叠，即，需要以避免BS1/BS2与BS3之间的干扰的方式管理共享频谱。基于对干扰的避免，存在频谱碎裂出现的高风险。频谱是经由CRN管理系统来管理的，CRN管理系统实现如图8中定义的功能块“频谱监督和评估功能”、“频谱配置管理功能”、“频谱策略控制功能”、“频谱策略规则功能”和“频谱数据库”。共享网络由来自运营商A和运营商B的2个运营商网络构建。测量和性能数据由相应的基站BS1、BS2和BS3发送到CRN管理系统。

CRN管理系统存储包含用于操纵共享频谱的以下信息的表(图6)，如下表1中所示：

表1

频谱	拥有者	运营商A的优先级	运营商B的优先级	预留	运营商使用
						a0	A	-	-	A	A
a1	A	11	22	-	A
						a2	A	12	21	-	空闲
b0	B	-	-	B	B

b1	B	21	12	-	空闲
						b2	B	22	11	-	B

优先级方案由2个类别构成且是静态配置的。第一类别定义“自身”和外来频谱，另一类别对自身和外来类别的频谱块进行优先级排序。频谱a0和b0不被共享，而被运营商专门使用。每个运营商具有4个优先级11、12、21和22，其中较低的数字代表较高的优先级，即，11定义了最高优先级，并且22定义了最低优先级。由A或B预留(专门使用)意味着：该频谱不能被另一运营商使用(频谱a0对于运营商B来说不可用，且b0对于运营商A来说不可用)，即，两者不是都未包括在优先级方案中。最后一列用于标记该频谱块是否当前可用(空闲)或者被运营商A或B使用。附加信息也可以被存储在表中(例如，哪个基站使用该频谱)。

运营商A和运营商B的基站(图10中的BS1至BS3)将关键性能指示符KPI数据发送到CRN管理系统(如M1至M3中所示)。CRN管理系统接收该KPI数据并检验KPI(M4)。此外，CRN管理系统根据由优先级排序方案表示的所定义的策略规则，使用这些KPI数据来确定所使用的频谱是否需要被释放或空闲频谱是否需要被扩展(M5)。如M6和M7所指示，将对应的扩展命令或释放命令发送到基站BS1至BS3，其中这些命令可以包括参数。

可替换地，基站执行KPI分析并将产生的频谱请求(请给我更多或更少)发送到CRN管理系统。

根据本发明的实施例的频谱分配和解除分配的详细过程在图11中示出。对于优先级方案配置，使用了频谱策略控制功能。该功能未被示出，这是因为该方案基于允许使用静态表配置的简化的优先级方案方法。这样的功能可以被实现为内部CRN管理系统的子部分。

当从运营商(此处由X标注)接收到KPI时，该过程开始。在步骤S1在，对KPI进行评估。在步骤S2中，检验是否检测到过载，即，接收到的KPI是否指示这样的过载。如果是这样的情况，则新的频谱块(或频谱子块)将被分配给运营商X。对此，该过程前进至步骤S4，其中，确定空闲且未被预留的具有最高优先级的频谱块。在步骤S5中，将“扩展频谱”命令发送到运营商X的对应基站。在步骤S6中，检验频谱扩展是否成功。如果否，则该过程返回到步骤S5，其中，再次发送该命令。如果是，则该过程前进到步骤S7，其中，将该频谱块标记为被运营商X使用。然后，结束当前过程，即，等待接下来的KPI。

如果在步骤S2中没有检测到过载，则该过程前进到步骤S3，其中，检验是否检测到低负载。如果是这种情况，则该过程前进到步骤S8，其中，确定被运营商X使用的具有最低优先级的频谱块(或频谱子块)。在步骤S9中，将“释放频谱”命令发送到运营商X的对应基站。在步骤S10中，检验频谱释放是否成功。如果否，则该过程返回到步骤S9，其中，再次发送该命令。如果是，则该过程前进到步骤S10，其中，将该频谱块被标记为空闲。然后，结束当前过程，即，等待接下来的KPI。

如果过载和低负载都没有被检测到(步骤S2和S3中的否)，则也结束该过程。

因此，根据以上描述的实施例，可能减少频谱碎裂，这通过针对频谱块引入优先级排序策略和/或考虑碎裂概率而实现。因此，可以提高频谱效率。

此外，由于频谱碎裂减少，切换能够被更高效地执行，这是因为在连续频谱块中，减少了对同样运营商的相邻基站之间的基本参数(例如载波频率和/或带宽)的较大改变的请求。

本发明并不限于以上描述的特定示例。

例如，碎裂概率的确定不限于如结合图4和5描述的过程。例如，结合不同小区之间的依赖性的统计评估或计算也可以被用于确定碎裂概率，替代将基本场景应用于复杂场景。

此外，如针对不同频谱块(或频谱子块)定义的优先级不限于以上描述的特定示例。

被分配给运营商的频率资源不限于如上描述的频谱块和/或频谱子块或频率块。

根据本发明的实施例的另一方面，提供了一种装置，包括：

用于针对至少一个网络操作实体确定碎裂概率的装置，该碎裂概率指示至少一个网络段中的至少两个运营商的频率资源的碎裂的概率。

根据本发明的实施例的另一方面，提供了一种装置，包括：

用于在至少一个网络段中分配和/或解除分配频谱资源的装置；

用于针对至少一个网络操作实体分别定义频率资源的优先级的装置；以及

用于基于该优先级针对该至少一个网络操作实体执行频率资源的分配和/或解除分配的装置。

应当理解，以上任一修改可以被单独或组合应用到它们所涉及的相应方面和/或实施例，除非它们被显式地声明为排除替换方案。

出于如以上描述的本发明的目的，应当注意：

-可能被实现为软件代码部分且使用处理器而运行在网络元件或终端(作为其设备、装置和/或模块的示例，或因此作为包括装置和/或模块的实体的示例)处的方法步骤是与软件代码无关的，并可以是使用任何已知的或未来开发的编程语言来指定的，只要该方法步骤所定义的功能被保持；

-通常，在不就所实现的功能而言改变本发明的思想的情况下，任何方法步骤都适合被实现为软件或由硬件实现；

-可能在以上定义的装置或其任何模块处被实现为硬件部件的方法步骤和/或设备、单元或装置(例如，根据如上描述的实施例执行装置的功能的设备、eNode-B等等，如上所述)是与硬件无关的，并可以是使用任何已知的或未来开发的硬件技术或其任意混合来实现的，该硬件技术诸如是MOS(金属氧化物半导体)、CMOS(互补MOS)、BiMOS(双极型MOS)、BiCMOS(双极型CMOS)、ECL(发射极耦合逻辑)、TTL(晶体管-晶体管逻辑)等，使用例如ASIC(专用IC(集成电路))部件、FPGA(现场可编程门阵列)部件、CPLD(复杂可编程逻辑器件)部件或DSP(数字信号处理器)部件；

-设备、单元或装置(例如，以上定义的装置或其相应装置中的任一个)可以被实现为个体设备、单元或装置，但这并不排除它们以分布式方式遍及系统而实现，只要设备、单元或装置的功能被保持；

-装置可以由半导体芯片、芯片集或包括这样的芯片或芯片集的(硬件)模块来表示；然而，这并不排除下述可能性：装置或模块的功能不是硬件实现的而是被实现为(软件)模块中的软件，诸如，包括用于在处理器上执行或运行的可执行软件代码部分的计算机程序或计算机程序产品；

-设备可以被看作装置或多于一个装置的组件，例如，不论在功能上彼此协作还是在功能上彼此独立但处于同一设备外壳中。

应当注意，以上描述的实施例和示例仅仅出于说明性目的而提供，而决不意图将本发明限制于此。相反，意图是，包括了落入所附权利要求的精神和范围内的所有变形和修改。

Claims

1.一种用于分配和/或解除分配频率资源的装置，包括：

处理器，被配置成：

在至少一个网络段中分配和/或解除分配频率资源，

分别针对网络操作实体定义频率资源的优先级，其中使用碎裂概率信息来定义所述优先级，以及

基于该优先级针对至少一个网络操作实体分配和/或解除分配频率资源。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述碎裂概率取决于网络部分之间的交叠。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中该处理器被配置成：基于该网络段中的小区之间的依赖性来确定该碎裂概率。

4.根据权利要求3所述的装置，其中定义了小区对其他小区的依赖性的多个基本场景，并且该处理器被配置成：通过参考该基本场景来确定碎裂概率。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中该处理器被配置成：分别针对每个网络操作实体确定碎裂概率。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其中该处理器被配置成：基于所确定的碎裂概率，对网络操作实体分配和/或解除分配频率资源。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其中该处理器被配置成：针对网络操作实体分别定义频率资源的优先级，并基于该优先级和碎裂概率，分配和/或解除分配频率资源。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，

该处理器被配置成：针对该至少一个网络操作实体定义起始频率资源，以及针对该至少一个网络操作实体定义该起始频率资源的最高优先级。

9.根据权利要求8所述的装置，其中该处理器被配置成：针对与起始频率资源相邻的后续频率资源按优先级递减的次序定义优先级。

10.根据权利要求7所述的装置，其中该处理器被配置成：基于以下一个或多个规则针对频率资源定义优先级：

相邻频率资源被给予比其他频率资源更高的优先级，和/或

后续频率资源组中未被分配的相邻频率资源被给予更高的优先级，和/或

对于具有同样长度的后续频率资源的相邻频率资源组，碎裂概率被用于定义优先级，和/或

对频率资源给予优先级的方向是固定的，直到没有更多空闲频率块可用，或者，该方向是基于所述规则来确定的。

11.根据权利要求7所述的装置，其中，该处理器被配置成：当向网络操作实体分配频率块时，对该网络操作实体所拥有的频率资源给予优先级。

12.一种用于分配和/或解除分配频率资源的方法，包括：

在至少一个网络段中分配和/或解除分配频率资源，

分别针对至少一个网络操作实体定义频率资源的优先级，其中使用碎裂概率信息来定义所述优先级，以及

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述碎裂概率取决于网络部分之间的交叠。

14.根据权利要求12 或13所述的方法，进一步包括：基于网络段中的小区之间的依赖性来确定碎裂概率。

15.根据权利要求14所述的方法，其中定义了小区对其他小区的依赖性的多个基本场景，并且通过参考该基本场景来确定碎裂概率。

16.根据权利要求12或13所述的方法，进一步包括：针对该至少一个网络操作实体定义起始频率资源，以及针对该至少一个网络操作实体定义起始频率资源的最高优先级。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：针对与起始频率资源相邻的后续频率资源按优先级递减的次序定义优先级。

18.根据权利要求16所述的方法，其中基于以下一个或多个规则来定义频率资源的优先级：

相邻频率资源被给予比其他频率资源更高的优先级，和/或

后续频率资源组中未被分配的相邻频谱资源被给予更高的优先级，和/或

19.一种非暂时性计算机可读存储介质，其中存储有计算机程序代码以供与计算机一起使用，所述计算机程序代码包括用于执行根据权利要求12或13所述的方法的代码。