CN104205094A

CN104205094A - 实施动态云频谱数据库以作为用于编目和控制频谱可用性的机制

Info

Publication number: CN104205094A
Application number: CN201280071888.7A
Authority: CN
Inventors: C·科代罗; S·斯里坎特斯瓦拉; B·萨迪吉; R·阿雷菲; G·韦弗; D·M·霍恩
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2014-12-10
Also published as: CA2884176A1; CN104221415A; EP2837223A1; US20140220993A1; US8958813B2; CN104170430B; WO2013154595A1; US20150223072A1; EP2839692A1; CN104365129B; US8838123B2; KR101645524B1; EP2836926A1; CN104364780A; WO2013126085A1; US20150249926A1; US20150245217A1; US8972311B2; WO2013155139A1; US20140256284A1

Abstract

提供了系统和方法以用于实施动态云频谱数据库，以对关于频谱资源的信息进行编码和存储，并且追踪频谱资源的使用，该频谱资源是由主要频谱拥有者使得其可用的，以便促成对使用通过动态频谱接入方案而分配的频谱的网络的频谱管理，所述动态频谱接入方案允许主要频谱拥有者或被指派用于管理给定的频谱分配的代理来暂时地将对于它们所拥有的频谱的接入“租借”给其它实体。可以在由根据所定义的用于量化频谱的度量的一般单位测量系统来定义的数据库中列出频谱。时间频率单元或TFU是根据在指定时间内可用的频谱的单元(例如，在给定位置处在1秒内可用的1MHz频谱)来定义的。在所公开的交易中所协商的频谱资源被表示为多个TFU和/或以多个TFU的形式被转让。

Description

实施动态云频谱数据库以作为用于编目和控制频谱可用性的机制

优先权要求

本申请要求享有于2012年2月25日递交的、题为“针对高效频谱使用的基于用户行为模式的智能频谱分配”的美国临时专利申请No.61/603,261的优先权。本申请相关于与本申请同日提交的共同未决国际专利申请No.(律师案No.P43616PCT以及No.P43617PCT)，这两个专利申请的公开内容特此通过引用方式被整体并入本文。

技术领域

本公开涉及用于实施动态云频谱数据库(CSD)以对关于频谱资源的信息进行编码和存储、并且追踪对频谱资源的使用的系统和方法，该频谱资源是由主要频谱拥有者(PSH)使得其可用的。所公开的CSD促成针对使用通过动态频谱接入(DSA)方案被分配的频谱的网络的频谱管理，该DSA方案允许PSH或被指派用于管理给定的频谱分配的代理来暂时地将对于它们所拥有的频谱的接入“租借”给其它实体。

背景技术

过去的十几年见证了无线数据通信的使用以及需求的增长的爆发，特别是由个人用户通过例如授权移动蜂窝网络运营商而进行的无线数据通信。今天这种增长仍旧没有减缓，这是由于由个人用户所采用的用于经由各个通信路径来接入各种无线网络的无线设备的数量和类型在继续增加，这增加了对可用频谱的需求。随着对无线数据接入的需求继续增加，世界在走向全球频谱短缺。可被利用以支持无线数据通信的频谱数量是有限的。针对不断增长的移动设备的数量和类型的无线频谱的可用性是频谱的持续使用以用于交换数据以及经济增长的关键。

功能日益增长的无线数据通信的可用性也在个人客户中制造了对某种服务质量的期望。简而言之，个人无线数据通信客户期望高品质的无线数据通信成为随时随地可用的。如果没有找到解决方案，无线设备用户将会沮丧地体验到增加的通话中断和数据速率慢的情况，而同时要为接入将要成为稀缺资源的无线数据和语音通信频谱而支付更高的费用。

目前，无线设备用于为个人客户提供到电子邮件、社交媒体、应用程序以及串流视频的几乎即时且连续的接入。这些无线设备据估计使用了前一代蜂窝电话所使用的频谱数量的25到125倍。在可预见的未来，各个行业估计全球移动数据业务的预计增长每1-2年就会增加一倍。

专用移动频谱执照从它们的持有者手中挤占了用于无线数据和语音通信的部分可用频谱。任何地理区域中的执照持有者包括政府机构，政府机构有时为某些“必须的”无线语音和数据通信保留通信频谱。这些通信用户的非详尽列表包括广播无线电和电视通信、卫星通信、公共安全和紧急服务通信、军事通信以及某些其它商业通信要求(其包括例如与飞机的用于导航和空中交通管制的通信)。特定地理区域中的执照持有者还包括移动蜂窝网络运营商。对于针对任何特定地理区域的授权频谱的分类列表的粗略审视揭示了用于支持向任何特定执照持有者分配额外的专用执照的新频谱的可用性几乎耗尽了。

对移动蜂窝网络运营商所面临的挑战的详细审视从对他们的运营的概述开始。移动蜂窝网络运营商对频谱带进行授权以供他们在特定地理区域内专用。然后这些实体与个人客户签订合约以提供一定级别的服务，该服务具有关于连接性、以及以提高的输送速率的通信保真度的明示或暗示的保证。随着移动蜂窝网络通信业务持续急剧增长，如今在当前被授权给移动蜂窝网络运营商以支持无线语音和数据通信的频谱部分中发生了阻塞，并且预计阻塞问题在未来几年内将大幅上涨。

面对着关于在它们的授权频谱中的网络阻塞的当前和预计的问题，移动蜂窝网络运营商已经开始在二级市场中从其他专用执照持有者(频谱拥有者)来收购额外的专用频谱执照，这些其他专用执照持有者(频谱拥有者)的授权频谱是未充分利用的或因其它原因可用的。购买额外的频谱执照允许移动蜂窝网络运营商来建造或扩展它们的网络并处理更多的客户业务。实际上，在2011年年底，美国的一家大型移动蜂窝网络运营商达成了一项协议(以监管批准为准)以从一些广播有线电视公司购买针对少量无线通信频谱(20MHz左右)的执照，购买价格据报道将超过三十五亿美元。

正在付出努力来优化无线数据通信以更加有效地利用可用频谱。把可用频谱看作具有有限最大直径的管道。正在进行的努力尝试优化通过该管道的数据流，从而减少所使用频谱的数量。这些努力包括压缩技术、视频优化以及突发传输的使用，从而梳理并优化了通过管道的总体数据传输，即，实施了技术以将更大的数据量以看起来更小体积的流的形式通过管道进行传送。额外的努力注重于诸如Wi-Fi分担流量负载或小型小区发展这样的概念，以减轻专门授权给移动蜂窝网络运营商的频谱的饱和部分的负担。在使得数据流更高效从而提高频谱效率方面的所有努力都将获益。然而，不管这些努力怎样，由于执照所覆盖的固定的、有限的频谱，管道将永远不会变大。上述努力可能延缓这必然发生的事。然而，支持商业移动语音和数据通信的当前授权频谱部分终将变得不堪重负。当这样的超负载发生时，移动蜂窝网络运营商具有一些处置方法，其中的一些方法今天正在使用，通过这些方法来在其专门授权频谱上为其所有个人客户维持服务。通常这些方法降低了个人客户所体验到的服务质量。常用技术包括例如移动蜂窝网络运营商“限制”个人客户可以接收数据的速率。当然，正如任何供求方案一样，移动蜂窝网络运营商根据供其使用的当前授权频谱，能够从一定比例的个人客户中收取额外费用，以针对哪些个人客户会最晚被进行“限制”来划分优先级。

发明内容

除了授权给移动蜂窝网络运营商的频谱，对某些上述所讨论的授权频谱的利用的审视揭示出，尽管这些频谱被分配给特定实体以供在特定的预定时间或在需要时使用，但是某些执照持有者的频谱的总体利用率实际上可能非常低。除了被分配给商业移动无线语音和数据通信以及Wi-Fi服务的频谱之外，被分配给某些服务的频谱可能会经历低达1％的实际总体平均利用率。例如，一些政府实体仅在紧急时刻要求高的频谱使用。理论上，在所有的无线频谱中，最多估计有4GHz的频谱是未被充分利用的。

已经建议了一种行业解决方案，该解决方案将允许个人无线设备实行自主频谱感知以检测未使用的频谱并临时接入该频谱以供个人无线设备使用。这种“开放市场”或“机会主义”方法允许个人客户找出并使用最有效的且最经济的服务而不论该服务是如何被递送到个人客户的无线设备的，但该方法并不是根据当前范例的。根据当前技术，该方法似乎会造成一定程度的混乱，这种混乱将不能解决所述问题。另外，其频谱可能被接入的频谱拥有者有时要求对他们的频谱的完全控制而没有来自随机侵占的无线设备的干扰。频谱感知解决方案将扰乱这种控制并引入干扰。这种开放市场方法可被可行地实施的日子可能会到来。到那时，在该开放市场方法中将下文所讨论的中介方案包括在内将会是适合的。

一些人提出频谱的分配应当实施基于公平、内容类型以及不同提供者的使用模型。所提出的该解决方案很不被重视，这是由于假设创建了碎片并导致只会加剧当前预计的困难的低效率。其他人提出了使用认知导频信道(无线频谱)来告知可用的未使用或未充分利用频谱。然而，该“解决方案”会要求使用额外的频谱来实施所述告知并且在很大程度上不受控制从而导致更大的混乱。还提出了使用静态数据库来定位未使用的频谱，但是这被认为不足够动态以更长期地管理该问题。个人用户在任意地点任意时段所需求的频谱是动态变化的，特别是当用户是移动用户时。这就要求一种同等动态自动化解决方案，通过这种方案来控制频谱分配。以满足所有的各个执照持有者的要求的方式通过执行严格的方案来接入频谱的未充分利用部分，可以缓解频谱的某些部分中的过度拥挤问题。

与上文所述的开放市场方法相反的是受控市场方法。受控市场方法基于如今所使用的移动蜂窝网络运营商/个人客户模型。除了由向个人客户提供服务和设备的移动蜂窝网络运营商所控制的授权频谱，个人客户通常并不接入任何其他频谱。在该模型中，移动蜂窝网络运营商提供所签约的级别的服务，该服务具有某些保证和免责声明，同时进行少量控制。例如，基于该关系，移动蜂窝网络运营商能够通过降低向个人客户的无线设备提供的通信的速率来限制个人客户到无线通信的接入。移动蜂窝网络运营商还可以阻止数据传输到达个人客户的无线设备。移动蜂窝网络运营商还能够控制个人客户可以访问什么应用程序，以及个人客户的无线设备可以支持什么应用程序。因为受控市场方法是今天常用的方法，所以本公开的平衡将涉及受控市场方法中所公开的系统以及方法的实施方式。然而应当意识到，如果开放市场方法成为了用于支持个人客户的无线通信需求的范例，则根据本公开的系统和方法同样可以在开放市场方法中启用。另外，术语移动蜂窝网络运营商通常用于指代专门地授权频谱以在付费基础上支持为许多个人客户/用户提供无线数据和语音通信的任何商业提供者。

基于以上不足，正在产生针对受控环境中的全局频谱优化的新范例。对无线行业来说一个新的情况是，对于与经由拍卖或二级市场交易的频谱执照销售相反的临时频谱执照出租/租赁的讨论。未使用或未充分利用的频谱的专用执照持有者可以在特定时间在特定位置向市场提供相当数量的频谱，在该市场中，要求额外频谱的执照持有者可以以费用或适当报酬来获得对所提供的频谱的临时接入。允许授权频谱拥有者将对他们未使用或未充分利用的频谱的接入临时转让(例如，出租或租赁)给其它需要频谱的实体(例如，移动蜂窝网络运营商)，对上述这样的规定的迫切需求是全世界性的。这产生了双赢局面，其中其它执照持有者获取到对额外频谱资源的接入(否则这些额外频谱资源将是不可用的)，同时拥有未使用频谱的频谱拥有者得到了财务奖励或其它报酬。这对绝大多数以下这样的授权频谱拥有者可能是特别有吸引力的：这些频谱拥有者的利用率远小于100％，但是基于他们需要保有该频谱以供他们自己在某些区域在某些时候使用，他们不能通过出售或其它交易来完全地出让该频谱。

根据所提出的方案，未充分利用频谱的多个主要频谱拥有者(PSH)可以作为频谱供应者。诸如例如移动蜂窝网络运营商这样的多个替代频谱拥有者(ASH)，可以通过向作为频谱出租者的频谱供应者租借频谱以试图增加他们自己的专门授权频谱。移动蜂窝网络运营商需要支持其个人客户操作其连接到移动蜂窝网络的个人无线设备。该移动蜂窝网络运营商处于最好的位置来根据时间和位置来监测其个人客户对其网络的使用。当移动蜂窝网络运营商确定其授权频谱在特定位置特定时间(例如，一天中的最繁忙时段)将不能满足客户的需求时，作为ASH的移动蜂窝网络运营商可以执行一个交易，例如对频谱实时出价，以在特定位置特定时间临时地获得额外频谱，已由PSH在受控市场中使得该额外频谱可用。

在向市场提供其未充分利用频谱部分以供由可能的ASH接入之前，通常需要能保证当需要时，PSH能够重新获得对其频谱的控制。在本公开中所讨论的示例性实施例中提供了一种明确的机制来支持这样的保证。如在本公开中所讨论的，DSA通常是指这样一种方案，其允许PSH临时将他们的频谱租赁给ASH，条件是所租借的频谱能够根据需要被重新出让给PSH。据估计，通过对到6GHz的所有频谱实施该方案，未充分利用的4GHz频谱中多达75％的部分可以被恢复以供由多个ASH使用。该完全恢复将需要所公开的中介方案的完全实施以及来自所有PSH的完全合作。实际的实施可以首先实现小于2GHz的频谱恢复，这是因为预料到某些PSH可能选择不参与、而其他PSH至少在一开始可能减少他们的参与。然而，正确看待上述数字，应当意识到500MHz的恢复就会将移动蜂窝网络通信当前可用的频谱量有效地翻倍。

在实现成为经济上可行的高效且可扩展的DSA方案的过程中的挑战在于有效的频谱管理。也就是说，考虑到在不同位置、不同时段将频谱临时租赁给不同运营商或用户，挑战在于确定如何最好地协调频谱的租赁从而使得中介方案最大化：(1)对ASH的奖励；(2)对PSH的奖励；(3)为该频谱支付费用(理想情况下，最低费用)的用户/运营商的体验，同时避免干扰并为PSH保证其频谱是可根据需要恢复的。这是适用于计算分析的优化问题。当前，不存在已知的具有跨网络计算分析的采用了DSA的全局频谱管理方案。尽管移动蜂窝网络运营商在他们自己的网络内确实利用了频谱管理，但是没有在可能的ASH之间的跨网络或跨运营商的频谱管理。今天，随着频谱被专门地授权，并没有对于大规模频谱管理的迫切需求。然而，随着运营商所预期的他们的专门授权频谱的未来频谱耗尽，更大的租赁频谱池提供了更大的频谱资源池以供优化利用率，即，优化将不再仅被限于每个个体运营商的本地频谱资源。

美国临时专利申请No.61/603,261中提出了一种综合的云频谱服务(CSS)方法来实现一种形式的DSA，其集中在云上。具体地，云被视为一种机制，其支持实时或接近实时地对频谱的动态分配、收回、解除分配、核查以及优化使用进行管理，该频谱已成为PSH与作为ASH的运营商/用户/内容提供者之间的交易的主题。

美国专利申请No.[律师案No.064-0060]提出了两级的频谱管理分析优化，其有效地将区域全局频谱中介与在该区域全局频谱中介的范围下运转的一系列本地频谱中介之间的频谱优化要求与职责分开。在申请[0060]中所描述的方法提出，通过有效地管理全局频谱中介与本地频谱中介之间的个体优化要求，避免使区域全局频谱中介以及本地频谱中介的计算能力负担过重。该申请具体讨论了根据特定中介方案针对频谱管理的本地以及全局优化的概念。

作为对申请[0060]中所描述的优化的辅助，美国专利申请No.[律师案No.064-0061]描述了用于在申请[0060]中所描述的全局以及本地频谱中介级别中的一个或两个处解决频谱优化的算法的输入、输出以及指导。可以采用申请[0061]中所讨论的每个输入来针对多模式设备(MMD)或无线设备生成适合的输出简档以支持DSA。申请[0061]具体地描述了实施频谱管理分析(SMA)算法，该算法涉及多个枚举输入以生成输出参数集合，以供MMD用于优化针对该MMD可用的频谱资源的频谱使用。SMA算法被描述为作为云频谱中介(CSB)分析的一部分。CSB分析支持：(1)对涉及从参与的主要频谱拥有者(PSH)到一个或多个替代频谱拥有者(ASH)的频谱资源转移的CSS交易进行管理；(2)根据要求将频谱资源从ASH收回到对应的PSH；(3)基于来自MMD的或通过其它ASH的请求来启动向PSH的查询；以及(4)随着MMD在多个区域之间移动，进行可以优化频谱使用的一系列预测性资源分配。

申请[0061]中总体描述的各种各样的信息源提供关于以下的信息：无线电接口115、MMD能力120、基站能力125、来自地理数据库130的信息、来自频谱可用性数据库135(例如，CSD)的信息、来自MMD简档数据库140的信息、以及关于未完成的请求145的信息，该请求可以表示对应用程序特性150、MMD移动模型155以及在可见网络160上的信息的汇编。

为了实现临时申请261中所描述的CSS方法，提出了云频谱数据库以作为针对申请[0061]中所讨论的与动态地改变频谱可用性列表相关联的几种类别的信息的动态且交互式的仓库。

示例性实施例可以提供用于实施动态且交互式CSD的系统和方法，通过该系统和方法，根据个体数据元素定义并编目了频谱可用性，并且根据一般单位测量系统提供了频谱可用性以用于与ASH和MMD的交易。

示例性实施例可以根据所定义的用于量化频谱的度量来定义一般单位测量系统。在本公开中，所定义的度量的示例将被称为时间频率单元或TFU。例如，一个TFU可以根据在指定时间内可用的频谱的单元(例如，在给定位置处在1秒内可用的1MHz频谱)来定义。CSS交易中所协商的每个频谱资源可以以多个TFU的形式被表示(被转让)，每个TFU表示相连的时间频率块。

示例性实施例可以提供一种CSD，其存储TFU以及相关联的可用性窗口、以及关于由PSH所提供的频谱可用性的其它信息。CSD可以代表来自各个PSH的频谱可用性的数据库，该来自各个PSH的频谱可用性能够由ASH或MMD通过交易来获得，该交易包括在频谱可用性市场中的金钱或其他报酬的交换。

示例性实施例可以提供一种CSD，其促成由ASH“租借”可用频谱，所述ASH包括内容提供者(例如，移动蜂窝网络运营商)或终端用户(例如，个人MMD)。CSD中的每个频谱可用性条目将通常与提供方PSH相关联，当新的TFU(作为可用频谱的增量)变得可用时或者当与该PSH相关联的现有条目改变时，该PSH负责更新CSD信息。

示例性实施例可以将某些信息与CSD中的每个频谱可用性条目相关联。所提出的用于CSD的结构可以根据多个信息条目来描述频谱可用性，该多个信息条目至少包括频带(频带ID)、起始频率和终止频率。

示例性实施例可以为频率可用性的每个频率标识的组合提供一系列个体参数，这些个体参数可以用于进一步描述频谱可用性以便于ASH或MMD可以根据所提供的信息来进行出价以获取一些频谱可用性单元。这些个体参数可以包括：(1)关于可用频谱是授权频谱的指示；(2)关于可用频谱服从于被使得该频谱对CSD可用的PSH收回(即，服从于被PSH优先占有)的指示，带有关于例如召回的紧迫性的适当细节；(3)频谱可用性的起始时间；(4)频谱可用性的终止时间；(5)PSH所授权的在该可用频谱上使用的最大功率电平；(6)关于该可用频谱的地理位置；(7)用于使用可用频谱的每TFU费用(金钱或其它报酬)、或其它适当的单价；以及(8)对基于交易而使用可用频谱的特定部分的ASH或MMD的身份的指示，从而使得在PSH想要收回该PSH使得其可用的频谱、但是该频谱在使用中的情况下，CSD将促成与实体的联络以确保该实体终止在该频谱中的操作。

通过定义针对频谱可用性的起始时间和终止时间，示例性实施例可以提供“可用性窗口”，该可用性窗口允许PSH指定频谱资源何时可供使用/租借。在所指定的可用性窗口外，或者另外当例如从对应的PSH(即，使得该频谱可用的PSH)接收到“停止<时间>”消息时，可用的TFU条目可以自动变为不可用。该“停止<时间>”消息可以是当在特定可用性窗口内发生需要时，由PSH所使用的用于收回之前在CSD内使其可用的频谱的机制。在要求PSH收回对其频谱的使用的情况发生的情况下，CSD可以是向在频谱可用性交易中所涉及的相关联的ASH(如果有的话)进行告知的工具，以使该ASH不晚于停止消息的<时间>参数所表明的值来中断该ASH对被收回的频谱的使用。从而，CSD可以使得向控制ASH传输信息，或直接向使用中的MMD传输信息，以终止对于由PSH使得可用的额外频谱的使用。

在示例性实施例中，存储在CSD中的频谱可用性条目通常可以是静态的、可以缓慢随时间改变的或者可以是以例如小于100ms的增量而非常动态地变化的。存储在CSD中的信息的变化速率可以是高度依赖于频带以及对该频带的使用的。

示例性实施例可以提供一种CSD，其可以促成以下功能中的一个或多个功能：(1)对涉及从至少一个参与的PSH到一个或多个ASH(或者另外的MMD、或个人无线设备)的频谱资源转让的CSS交易进行管理；(2)应PSH的立刻释放其频谱以供其自己使用的要求，将频谱资源从ASH收回到对应的PSH；(3)基于直接从MMD接收到的请求或通过其它ASH接收到的请求而启动向PSH的查询；以及(4)评估MMD的移动模型并且基于所评估的MMD的移动模型，随着MMD在多个区域之间移动，来执行可以优化频谱使用的一系列预测性资源分配。

示例性实施例可以提供机制，通过该机制，控制CSD的实体可以(1)向CSD告知已经分配了频谱可用性的一部分，标识出已经被分配了该频谱可用性的该部分的ASH，以及(2)向CSD告知应PSH的要求或根据与PSH预先协商的条件，之前被分配的频谱可用性的部分已经被解除分配并被还给PSH。临时资源的分配将是高度本地化的，并且要求上述所讨论的许诺：被分配的临时资源能够根据PSH对该资源的个体需求而被归还给该PSH进行控制。

所公开的系统和方法中的这些和其它特征以及优点是在下文的对各个示例性实施例的具体说明中描述的，或是从下文的对各个示例性实施例的具体说明中显而易见的。

附图说明

通过参考以下附图而具体描述了所公开的系统和方法的各个示例性实施例，该系统和方法用于实现一种动态CSD，其对关于频谱资源的信息进行编码和存储，并且追踪对频谱资源的使用，该频谱资源是由PSH使得其可用的，CSD促成对使用通过动态频谱接入(DSA)方案而分配的频谱的网络的频谱管理，该DSA方案允许PSH或被指派用于管理给定的频谱分配的代理来暂时地将对于它们所拥有的频谱的接入“租借”给其它实体，在附图中：

图1示出了根据本公开的可以用来在CSD中定义频谱可用性的个体信息和参数的概述；

图2示出了根据本公开的支持并采用CSD以用于频谱管理的示例性计算引擎的框图；以及

图3示出了根据本公开的用于支持并采用CSD以实施频谱管理的示例性方法的流程图。

具体实施方式

用于实施动态且交互式的CSD的系统和方法通常是指那些系统和方法的特定用法，其中，所述CSD用于对关于频谱资源的信息进行编码和存储，并且追踪对频谱资源的使用，该频谱资源是由PSH使得其可用的，CSD促成对使用通过一种类型的DSA方案而分配的频谱的网络的频谱管理，该DSA方案允许PSH或被指派用于管理给定的频谱分配的代理来暂时地将对于它们所拥有的频谱的访问“租借”给其它实体。本公开中所描述以及描绘的示例性实施例不应当被解释为被具体地限于以任何特定数据库格式的任何特定信息及参数输入，限于利用用于使用数据库来实施频谱分配的任何特定程序，或限于用于与PSH、ASH或MMD交换信息的、特别是用于填充数据库的任何具体系统设施。

尽管贯穿本公开，参考看起来是指向将所公开的系统和方法应用于通常所理解的用于提供无线通信服务的“受控市场”方法，但是应当理解，根据本公开的系统和方法并不限于通常所理解的“受控市场”方法。根据本公开的系统和方法同样可以适用于用于通过与个人MMD进行直接交互而提供无线通信服务的任何方法。本讨论涉及应用于“受控市场”，这仅用于熟悉和便于理解所提出的实施方式。

例如，具体提及任何特定MMD、无线设备或移动蜂窝网络配置应当被理解为仅作为示例性的，而非以任何方式限于在无线网络的任何特定配置中所使用的任何特定类别的MMD或其它(固定或移动)无线设备、或者能够针对可用频谱与诸如所描述的CSD这样的数据库进行直接交易的自主单元。

所公开的系统和方法的个体特征和优点将在随后的描述中进行阐述，或者从该描述中在某种程度上将是显而易见的，或是可以通过实践本公开中所描述的特征而认识到的。如附属权利要求中所特别指出的，根据本公开的系统和方法的特征和优点可以通过个体元件以及这些个体元件的组合来实现和获取。尽管讨论了具体实施方式，但是应当理解，这样的讨论仅作说明目的。相关领域技术人员将认识到可以使用其它部件和配置而不背离本公开的主题的精神和范围。

申请[0060]和[0061]说明了对频谱使用的审视表明了在优化频谱使用的过程中有大量的输入可以被考虑。这些输入包括基于时间、基于位置以及基于频率的细节。根据本公开在CSD中所收集和存储的信息是要捕获在单个位置中的这些方面中的每个方面以作为基于云的频谱市场的一部分。其频谱未被充分利用的或另外能够使得该频谱可用的PSH可以采用该市场以通过列举许多相关的基于时间、基于位置和基于频率的关于交易的参数以及所提出的单价，动态地交易或拍卖它们的频谱可用性。借助于实施这种市场，知道多频繁、多少以及大体在什么时间使用被专门授权给他们的频谱的PSH可以使用适合于编目这些PSH所提出的频谱可用性的信息来填充CSD。PSH可以表明他们的频谱可用的时段，以便使作为可能在特定时间特定位置请求或需求额外频谱服务的实体的可能的ASH可以基于经由CSD被提供到市场的所列举的频谱可用性时段来进入交易。

给CSD的频谱的可用性有时将服从于PSH按需求而收回该频谱的能力，该能力从而优先占有ASH或MMD对该频谱的使用。本公开将可交换地涉及诸如收回或优先占有频谱使用这样的事件。该能力是实施基于CSD的市场方案的系统的一部分。该要求以及不确定性的级别也可以驱动ASH可能愿意为频谱可用性所支付的费用或其它报酬的数额。例如，如果在例如ASH的操作高峰期间频谱需要立即被收回的不可能性大于可能性，则该频谱相比于可以立即被召回并且很可能经常性的被召回的频谱，前者可以获得更高的每TFU价格。

CSD可以提供这样的基础，通过该基础，市场可以根据CSD的现有机制来监督关于可用频谱的交易，该机制还能够以可以将以下内容告知至少PSH的方式来记录：哪个或哪些实体在任何特定的时间点正在“租借”PSH的可用频谱。这可以是适当的，从而使得PSH可以基于CSD中的信息和/或经由CSD的信息来向租借的ASH指示将频谱收回给PSH使用的要求。

图1示出了根据本公开的可以用来在CSD中定义频谱可用性的个体信息和参数的概述100。如图1中所示，例如，在CSD中的关于频谱可用性的任何特定条目可以与许多定义参数相关联。这些定义参数可以包括例如，频带的标识110，和/或起始频率115和终止频率120各自的表示，所述起始频率和终止频率可以用于合作地或独立地定义频谱可用性的频率。

定义参数可以包括关于PSH对使得可用的频谱的控制的信息。该信息可以包括例如，频谱是否被授权125，以及关于PSH的可能的被PSH优先占有的任何状况130。

定义参数可以包括有关指定的起始时间135与指定的终止时间140的信息，这些信息共同指定了针对该特定频谱可用性的“可用性窗口”。可用性窗口的定义将辅助ASH或MMD来确定特定的所提供的频谱可用性是否满足ASH或MMD的需要。当结合了关于可能的优先占有的细节的定义来考虑时，可用性窗口提供了由PSH进行的关于该PSH提供不间断频谱可用的能力的最佳猜想。如果PSH发现有必要收回之前使得可用的且在使用中的频谱，则该PSH可以例如发送停止<时间>消息，该消息有效地将终止时间参数140重新设定为当前时间或即将到期的时间，从而有效地重新定义了可用性窗口。

定义参数可以包括有关PSH设定的用于在频谱可用性中所使用的最大功率电平145的信息。

定义参数可以包括有关针对频谱可用性的参考位置150的信息。如上文所表明的，频谱可用性包括至少三个组成部分。它们是：(1)基于频率的组成部分，其是由上述讨论的单元110-120处理的，(2)基于时间的组成部分，其是由上述讨论的单元130-134处理的，以及(3)基于位置的组成部分，其是通过根据已知的地理定位方法指明参考位置来处理的。尽管图1中所表明的可能包括纬度、经度、高度和半径这些已知的地理参考点参数，但是应当理解，CSD中针对频谱可用性的参考位置150的定义并不限于对这些已知地理参考点参数的详细说明，而是可以根据其它已知方式来指明。

定义参数可以包括有关任何其它覆盖参数155的信息，PSH选择该覆盖参数155来指定以用于通知“客户”实体可以有助于确定获取对所指定的频谱可用性的临时接入的任何额外细节。

定义参数可以包括有关特定的每频谱单元价格的信息，如在图1中被指定为“每时间频率单元价格”160。如上文所表明的，本公开使用对TFU的参考来提供共同框架以用于讨论。应当理解，可以使用其它度量来代替TFU，并且根据金钱或其它报酬可以满足“价格”。应当进一步理解，以TFU来计量的频谱可用性的个体价格可以依据任意数量的因素来预测，其中通过这些因素PSH可以追求其利益的最大化。例如，PSH可以学习特定地理位置中的使用模式并针对不同时间段、不同位置、和/或不同频率而建立不同的每TFU价格。此外，如上文所表明的，对于具有以下特性的被使得可用的频谱，PSH可以收取更高的额外费用：能够保证不会在特定可用性窗口内被优先占有，或者另外能够保证在特定可用性窗口内在优先占有的通知与实际的优先占有之间可以向ASH或MMD提供所指定的合理时延。

定义参数可以包括关于根据特定交易的条款而获得了频谱以进行使用的频谱用户的地址和/或标识165的信息，一旦可用频谱根据该特定交易被分配则更新该信息。使用关于什么实体可以利用可用频谱的信息来更新CSD可以适合于辅助CSD以在特定PSH表明其需要收回该频谱从而优先占有通过交易而获得该频谱的实体所进行的使用时，促成将该频谱归还给该特定PSH。

应当理解的是，一般来说关于频谱可用性以及图1中所示的一些定义参数，所提供的信息可以在特定时间段内合理地保持静态，可以在该特定时间段内缓慢变化，或可以非常动态地变化。由于定义参数中的某些元素可能非常动态地变化，CSD每次都要响应于所提供的信息中的这些动态变化。与市场的快速变化的景象保持同步的能力可以定义对完全自动化的计算引擎的需求，其以下述方式适当地支持并采用CSD：实时地或接近实时地说明关于任何指定的参数的动态地改变的状况。

图2示出了根据本公开的支持并采用CSD260以用于频谱管理的示例性计算引擎200的框图。示例性计算引擎200可用于促成与CSD260的交互，以便例如确定在指定位置指定时间段以及特定频带中什么频谱是可用的，以及定义特定的用户实体可能要提供什么作为补偿以便获得对该频谱的接入。CSD260是一个实体，其管理提供自各个参与的PSH的信息并且作为到所述各个参与的PSH的接口。CSD260提供了一种工具，通过该工具来一般地表示频谱可用性。CSD260不仅仅表示频谱可用性的目录。相反，CSD260提供了一种交互式的工具，通过该交互式工具，示例性计算引擎200可以高效地管理关于由个体PSH所提供的可用频谱的交易，以包括用于根据来自PSH的收回频谱的要求而将该频谱归还给PSH来使用的机制。

示例性计算引擎200可以包括用户接口210，通过用户接口210，负责监测和/或监督与CSD260的交互以及CSD260的准确度的个人或实体可以对示例性计算引擎200进行手动输入，并可以另外经由示例性计算引擎200向一个或多个PSH、ASH或MMD传送信息。用户接口210可以被配置为允许个人或实体向示例性计算引擎200输入信息的一个或多个传统机制。用户接口210可以包括例如诸如键盘和/或鼠标、或具有“软”按键的触摸屏这样的机制，以用于向示例性计算引擎200传送命令和信息。用户接口210可以另外包括麦克风，通过该麦克风，个人或实体可以向示例性计算引擎200提供要被语音识别程序或以其它方式“翻译”的口头命令。用户接口210另外可以仅包括数据端口，通过该数据端口，要输入到示例性计算引擎200的数据的汇编可以从便携式数字媒介中读取。在这种情况下，用于示例性计算引擎200的操作的数据可以在例如单独的用户工作站处被汇编，并被物理地提供给示例性计算引擎200，或者另外将数字数据媒介从记录了信息的工作站传送到示例性计算引擎200，以被作为示例性计算引擎200中的用户接口210的兼容的数字数据媒介读取器所读取。

要在CSD260中进行编目的大量动态信息可能会不经由手动用户接口210来输入。相反，来自一个或多个PSH、ASH或MMD的信息将通过例如外部的授权通信接口250或一些其它自动化渠道来由示例性计算引擎200自动地接收，以在CSD260中存储并由CSD260管理这些信息。这样级别的自动化和数据交换程度适合于确保示例性计算引擎200实时地或接近实时地管理CSD260，以便于跟上由一个或多个PSH、ASH或MMD所提供的动态地发生变化的要求。

示例性计算引擎200可以包括一个或多个局部处理器220以用于个别地进行处理和控制功能以用于在CSD260中存储信息并与CSD260进行交互。处理器220可以包括用于解释和执行指令并处理传入到CSD260的以及从CSD260传出的数据的至少一个传统处理器或微处理器。

示例性计算引擎200可以包括一个或多个数据存储设备230。所述数据存储设备230可以包括硬盘存储设备以及固态设备，并可以用于存储数据以及要由示例性计算引擎200(更具体地说由处理器220)所使用的操作程序或应用。数据存储设备230可以包括用于存储信息和由处理器220执行的指令的随机存取存储器(RAM)或另一类型的动态存储设备。数据存储设备230还可以包括只读存储器(ROM)，该ROM可以包括用于存储静态信息和由处理器220执行的指令的传统ROM设备或另一类型的静态存储设备。数据存储设备230可以是示例性计算引擎200的组成部分，或另外可以是远离示例性计算引擎200的并可由示例性计算引擎200访问的。

示例性计算引擎200可以包括至少一个数据显示设备240，通过该数据显示设备240，可以由负责确保CSD260的准确度的个人用户或用户实体来监测关于CSD260的状态的信息、提供给CSD260或输出自CSD260的信息、或者由CSD260进行的交易的操作。该数据显示设备240可以被配置为一个或多个传统机制，该一个或多个传统机制用于向与示例性计算引擎200进行交互的个人或实体显示信息以用于示例性计算引擎200的运行，或另外用于与CSD260进行交互。

示例性计算引擎200可以包括外部授权通信接口250。外部授权通信接口250可以包含多个个体信息交换接口，通过该多个个体信息交换接口，示例性计算引擎200可以与一个或多个PSH、ASH或MMD进行通信以填充CSD260。该通信可以包括例如从PSH获取可用频谱的指示，通过该指示来填充CSD260，并且从ASH或MMD获取用于购买可用频谱的报价。示例性外部授权通信接口250，如其名称所暗示的，可以包括确定尝试与CSD260进行交互的实体(例如，PSH、ASH或MMD)的身份的能力。通过这种方式，示例性外部授权通信接口250作为看门人以根据已知方法来验证特定实体接入CSD260以向CSD260提供信息或与CSD260进行交易的许可。关于接入CSD260的信息(包含有特定用户的许可)可以受一些外部实体的管制，这些外部实体受命所进行的工作是监督并监测CSD260所要促成的频谱优化。

如图2中所描绘的示例性计算引擎200的所有的各个部件可以通过一个或多个数据/控制总线270来连接。数据/控制总线270可以提供示例性计算引擎200的各个部件之间的内部有线或无线通信。在优选的实施例中，数据/控制总线270将为至少包括CSD260在内的云部件提供无线通信。根据支持CSD260的系统架构的基于云的本质，应当理解示例性计算引擎200的所有或一些部件可以互相远距离地设置，以作为系统的实际或虚拟的逻辑部件。

可以预料的是，示例性计算引擎200的各个公开的元件可以结合子系统被配置为个体部件或部件的组合、单个单元的组成部分或远距离分布为构成示例性计算引擎200的多个元件或子单元。

示例性实施例可以包括用于支持并采用CSD以实施频谱管理的方法。图3示出了这种示例性方法的流程图。如图3中所示，该方法的操作开始于步骤S3000并进行到步骤S3100。

在步骤S3100中，可以使用关于可用频谱的信息来填充CSD，所述信息列出了与可用频谱相关联的参数，包括针对该可用频谱的位置、时间和频率参数。该方法的操作进行到步骤S3200。

在步骤S3200中，可以建立单位价格度量，通过该单位价格度量来通用地表示频谱的可量化的基于时间、位置和频率的量的个体单元。为了本公开的目的，这些单元被称为上述所详细讨论的TFU。一旦建立了单位价格度量，对价格度量的表示可以与指定的频谱可用性相关联地被包含在CSD中，而不管该度量所采用的形式，该对价格度量的表示包括针对可用频谱对PSH的补偿的要求是否可以通过金钱薪酬和/或另外通过一些其它报酬来满足。该方法的操作进行到步骤S3300。

在步骤S3300中，可以采用存储在CSD中的信息以促成与用户的针对使用一定数量的可用频谱的交易的协商。可以预料的是，特定用户(ASH或MMD)可能要求的用于确定特定数量的可用频谱是否满足该特定用户需求的所有信息将提供在CSD中。源于交易的最终结果的对可用频谱的表示将被传递到ASH或MMD以供其使用。该方法的操作进行到步骤S3400。

在步骤S3400中，可以自动更新CSD以将用户的表示或标识与关于已经根据交易被分配的可用频谱的条目进行关联。将该信息包括在内的目的之一是要当PSH有计划外的归还其频谱的要求时，促成将被分配的可用频谱的使用归还给PSH。该方法的操作进行到步骤S3500。

在步骤S3500中，可以从PSH接收到关于收回其频谱以供其自己使用的信息。该方法的操作进行到步骤S3600。

在步骤S3600中，CSD可以确定所要求的要被PSH收回的频谱可用性实际上是否是作为交易的结果而正在被ASH或MMD使用。该方法的操作进行到步骤S3700。

在步骤S3700中，在确定了所要求的要被PSH收回的频谱可用性是作为交易的结果而正在被ASH或MMD使用的情况下，CSD将向ASH或MMD传送要求以终止在所要求的要被PSH收回的频谱可用性中的操作。在这样的情况下，CSD可以自动更新以表明所讨论的频谱的特性的变化。该方法的操作进行到步骤S3900，在此该方法的操作终止。

所公开的实施例可以包括存储有指令的非瞬时性计算机可读介质，当所述指令由处理器或多个处理器执行时，可以使得处理器或多个处理器执行如上文所概述的方法的所有或一些步骤。

可以为了熟悉和便于理解，上述示例性系统和方法涉及某些常规的术语和部件，以提供对合适的通信和处理环境的简要的、总体的说明，在该合适的通信和处理环境中，本公开的主题、特别是所公开的动态且交互式的CSD被实施。尽管不作要求，但是可以将根据本公开的系统和方法的实施例至少部分地以硬件电路、固件或用以执行所描述的特定功能的软件计算机可执行指令的形式来提供，所述指令包括由处理器或多个处理器执行的程序模块。还应当理解，上文所述的某些功能可以由可能基于云的虚拟逻辑元件来实现。一般来说，程序模块包括执行特定任务或实现特定数据类型的例程、对象、组件、数据结构等。

本领域技术人员将意识到，可以使用许多类型的通信设备和计算系统配置来实践所公开的主题的其它实施例。

可以在分布式网络和/或基于云的通信环境中来实践实施例，在分布式网络和/或基于云的通信环境中，通过本地的和远程的处理设备来执行任务，所述本地的和远程的处理设备是由硬连线链路、无线链路或两者的组合通过通信网络来互相链接的。在分布式网络环境中，程序模块可以位于本地、远程以及虚拟逻辑的基于云的数据存储设备中。

本公开范围内的实施例还可以包括存储有计算机可执行指令或数据结构的非瞬时性计算机可读介质，该计算机可执行指令或数据结构可以由处理器使用兼容的物理数据读取器或执行适当的数据读取方案来访问、读取以及执行。这样的计算机可读介质可以是能够由处理器或多个处理器访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这样的计算机可读介质可以包括能用于以可访问的计算机可执行指令或数据结构的形式来携带或存储期望的程序单元或步骤的RAM、ROM、EPROM、CD-ROM、DVD-ROM、闪存驱动器、拇指驱动器、数据存储卡或其它模拟或数字数据存储设备。为了本公开的目的，上述的组合也应当被包括在所述计算机可读介质的范围内。

可执行指令或用于执行这些指令的相关联的数据结构的示例性的示出顺序表示用于实施本方法中所描述的功能的对应的行动序列的一个示例。如所描绘和描述的，本方法的步骤，除了当所描述步骤之一是完成另一所描述步骤的必要的先决条件时可以必然推测出的之外，并不是要暗示所描述步骤的任何特定顺序。许多所描述的操作和功能可以并行发生。

尽管上述说明可能包含具体细节，但是这些具体细节不应被理解为以任何方式限制权利要求。所公开的系统和方法的所描述实施例的其它配置是本公开的范围的一部分。这使得每个用户都能利用本公开的益处，即使大量可能的应用中的任意一个(例如，任意特定MMD)并不需要在本公开中所描述和描绘的功能的特定方面。也就是说，可能有部件(特别是个体MMD)的多个实例，每个实例以各种可能的方式来处理内容。这并不必要成为由所有终端用户所使用的一个系统。由此，附属权利要求以及它们的合法等同物应当仅定义本公开，而非任何给定的具体示例。

Claims

1.一种用于实施动态频谱接入的方法，包括：

利用处理器，使用基于从主要频谱拥有者接收到的输入的关于频谱可用性的信息来填充数据库，所述信息至少包括针对所述频谱可用性的频率信息、时间信息、位置信息以及价格信息；

利用所述处理器，采用关于所述频谱可用性的信息以达成交易，该交易向用户提供所述频谱可用性的一部分，代价是对特定主要频谱拥有者进行补偿；

向所述用户输出关于作为所述交易的结果而提供给所述用户的所述频谱可用性的至少所述部分的信息；并且

利用所述处理器来更新所述数据库以包括：(1)如所分配的被提供给所述用户的所述频谱可用性的至少所述部分的状态，以及(2)被分配了所述频谱可用性的所述部分的所述用户的标识。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

从所述特定主要频谱拥有者获取用于收回由所述特定主要频谱拥有者使其可用的频谱可用性的要求；

利用所述处理器查询所述数据库，以确定所要求的频谱可用性是否被表示为被分配给用户，并且获取被分配了所要求的频谱可用性的所述用户的所述标识；并且

向所述用户输出信息以停止使用所要求的频谱可用性。

3.根据权利要求2所述的方法，来自所述特定主要频谱拥有者的所述要求包括时间参数，所述特定主要频谱拥有者想要所述用户在所述时间参数之前终止对所要求的频谱可用性的使用，并且向所述用户输出的信息包括所述时间参数。

4.根据权利要求1所述的方法，所述频率信息包括以下中的至少一个：(1)频带的标识，以及(2)针对所述频谱可用性的起始频率和终止频率。

5.根据权利要求1所述的方法，所述时间信息包括针对所述频谱可用性的起始时间和终止时间，所述起始时间和所述终止时间定义了针对所述频谱可用性的可用性窗口。

6.根据权利要求1所述的方法，所述位置信息包括纬度、经度、高度以及以所述纬度和所述经度为中心的覆盖范围的半径。

7.根据权利要求1所述的方法，所述价格信息被表示为适用于所述频谱可用性的每时间频率单元价格，所述时间频率单元包括一般数量的频谱以及针对所述频谱可用性的一般时间参照。

8.根据权利要求7所述的方法，所述一般数量的频谱为1MHz并且所述一般时间参照为1秒，使得所述每时间频率单元价格基于以1MHz-秒为费率的频谱可用性。

9.根据权利要求1所述的方法，用于填充所述数据库的关于所述频谱可用性的信息进一步包括所述主要频谱拥有者所定义的针对频谱的使用的额外特性。

10.根据权利要求9所述的方法，所述针对频谱的使用的额外特性至少包括要被使用所述频谱可用性的参与的设备所使用的最大功率电平。

11.根据权利要求1所述的方法，所述用户是无线多模式设备。

12.根据权利要求1所述的方法，所述用户是替代频谱拥有者，其分配频谱以供多个无线多模式设备使用。

13.根据权利要求1所述的方法，所述补偿采用以下形式中的至少一种形式：金钱补偿，以及所述用户所支付的用以获得对所述频谱可用性的所述部分的接入的其它报酬。

14.一种用于实施动态频谱接入的系统，包括：

外部通信接口，其用于从主要频谱拥有者接收关于频谱可用性的信息，所述信息至少包括针对所述频谱可用性的频率信息、时间信息、位置信息以及价格信息；

动态且交互式的数据库，其中存储有接收到的关于频谱可用性的信息；以及

处理器，其被编程为：

采用存储在所述数据库中的关于所述频谱可用性的信息来达成交易，该交易向用户提供所述频谱可用性的一部分，代价是对特定主要频谱拥有者进行补偿；

经由所述外部通信接口向所述用户输出关于作为所述交易的结果而提供给所述用户的所述频谱可用性的所述部分的信息；并且

更新所述数据库以包括：(1)如所分配的被提供给所述用户的所述频谱可用性的所述部分的状态，以及(2)被分配了所述频谱可用性的所述部分的所述用户的标识。

15.根据权利要求14所述的系统，所述处理器进一步被编程为：

查询所述数据库，以确定所要求的频谱可用性是否被表示为被分配给用户，并且获取被分配了所要求的频谱可用性的所述用户的所述标识；并且

经由所述外部通信接口向所述用户输出信息以停止使用所要求的频谱可用性。

16.根据权利要求15所述的系统，来自所述特定主要频谱拥有者的所述要求包括时间参数，所述特定主要频谱拥有者想要所述用户在所述时间参数之前终止对所要求的频谱可用性的使用，并且向所述用户输出的信息包括所述时间参数。

17.根据权利要求14所述的系统，所述频率信息包括以下中的至少一个：(1)频带的标识，以及(2)针对所述频谱可用性的起始频率和终止频率。

18.根据权利要求14所述的系统，所述时间信息包括针对所述频谱可用性的起始时间和终止时间，所述起始时间和所述终止时间定义了针对所述频谱可用性的可用性窗口。

19.根据权利要求14所述的系统，所述位置信息包括纬度、经度、高度以及以所述纬度和所述经度为中心的覆盖范围的半径。

20.根据权利要求14所述的系统，所述价格信息被表示为适用于所述频谱可用性的每时间频率单元价格，所述时间频率单元包括一般数量的频谱以及针对所述频谱可用性的一般时间参照。

21.根据权利要求20所述的系统，所述一般数量的频谱为1MHz并且所述一般时间参照为1秒，使得所述每时间频率单元价格基于以1MHz-秒为费率的频谱可用性。

22.根据权利要求14所述的系统，用于填充所述数据库的关于所述频谱可用性的信息进一步包括所述主要频谱拥有者所定义的针对频谱的使用的额外特性。

23.根据权利要求22所述的系统，所述针对频谱的使用的额外特性至少包括要被使用所述频谱可用性的参与的设备所使用的最大功率电平。

24.根据权利要求14所述的系统，所述用户是无线多模式设备。

25.根据权利要求14所述的系统，所述用户是替代频谱拥有者，其分配频谱以供多个无线多模式设备使用。

26.根据权利要求14所述的系统，所述补偿采用以下形式中的至少一种形式：金钱补偿，以及所述用户所支付的用以获得对所述频谱可用性的至少所述部分的接入的其它报酬。

27.一种存储有计算机可读指令的非瞬时性计算机可读介质，当所述计算机可读指令被处理器执行时，使得所述处理器执行用于实施动态频谱接入的方法，所述方法包括：

使用基于从主要频谱拥有者接收到的输入的关于频谱可用性的信息来填充数据库，所述信息至少包括针对所述频谱可用性的频率信息、时间信息、位置信息以及价格信息；

采用关于所述频谱可用性的信息以达成交易，该交易向用户提供所述频谱可用性的一部分，代价是对特定主要频谱拥有者进行补偿；

向所述用户输出关于作为所述交易的结果而提供给所述用户的所述频谱可用性的所述部分的信息；并且