CN104519494A - 无线电频谱管理设备、方法、系统以及次用户设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供无线电频谱管理设备、方法、系统以及次用户设备，用于包括主系统和次系统的认知无线电系统，无线电频谱管理设备包括：路径损耗信息获取装置，用于根据次系统中各个次用户群组的位置变化信息，分别获取各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息，其中，次用户群组包括一个或更多个次用户；以及频谱调整确定装置，用于基于各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，确定对次用户群组的频谱使用的调整。本公开至少能够提高频谱资源的调整效率。

Description

无线电频谱管理设备、方法、系统以及次用户设备

技术领域

本公开涉及无线通信中的频谱资源的管理，尤其涉及一种用于包括主系统和次系统的认知无线电系统的无线电频谱管理设备、方法、系统以及次用户设备。

背景技术

随着无线通信技术的发展，频谱资源越来越紧张。而在实际使用中，已分配的授权频谱的资源利用率普遍不高，为此，当前普遍利用认知无线电技术来提高频谱实际使用率。虽然认知无线电技术的引入可以改善频谱资源紧张的问题，但由于在相同频段下发射不同的调制信号，认知用户（次系统中的次用户，SU）发出的信号对于同频段主用户（PU）有可能产生干扰，因此需要建立认知系统算法核心服务器，使用先进的认知算法来确定各认知用户的可用频谱（例如，工作频率、发射功率等），以保证主用户的正常通信。例如，对于广播电视频段的频谱资源，电视用户是授权的主用户，利用该频段通信的例如WIFI用户是次用户，WIFI用户对于广播电视频段的频谱资源的使用需要保证不对电视用户造成有害影响。然而，在次用户的位置发生变化时，目前的认知算法通常需要对所有的认知用户的频谱使用进行重新配置以使其满足主用户的干扰容限，因此使得无线通信系统的配置效率较低。

发明内容

在下文中给出了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。它并不意图确定本公开的关键或重要部分，也不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。

鉴于现有技术的上述缺陷，本公开的目的之一是提供一种用于包括主系统和次系统的认知无线电系统的无线电频谱管理设备、方法、系统以及次用户设备，以至少克服现有技术中的问题。

根据本公开的一个实施例，提供一种无线电频谱管理设备，用于包括主系统和次系统的认知无线电系统，所述无线电频谱管理设备包括：路径损耗信息获取装置，用于根据所述次系统中各个次用户群组的位置变化信息，分别获取各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息，其中，所述次用户群组包括一个或更多个次用户；以及频谱调整确定装置，用于基于各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，确定对次用户群组的频谱使用的调整。

根据本公开的另一实施例，提供一种次用户设备，包括：通信装置，用于接收基于所述次用户设备的路径损耗信息而确定的频谱调整信息，其中，所述次用户设备基于所述频谱调整信息对其频谱使用进行调整，从而调整后的所述次用户设备的频谱使用满足主系统的干扰容限。

根据本公开的又一实施例，提供一种无线电频谱管理方法，用于包括主系统和次系统的认知无线电系统，所述无线电频谱管理方法包括：根据所述次系统中各个次用户群组的位置变化信息，分别获取各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息，其中，所述次用户群组包括一个或更多个次用户；以及基于各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，确定对次用户群组的频谱使用的调整。

根据本公开的另一实施例，提供一种次用户设备，包括：路径损耗信息获取装置，用于根据所述次用户设备的预定目的地获取该预定目的地的预定范围内的路径损耗信息；以及目标位置确定装置，用于基于所述路径损耗信息确定所述次用户设备的移动目标位置，以使所述次用户设备在移动到所述移动目标位置后的频谱使用满足主系统的干扰容限。

根据本公开的又一实施例，提供一种无线电频谱管理系统，用于包括主系统和次系统的认知无线电系统，所述无线电频谱管理系统包括无线电频谱管理设备和一个或更多个次用户群组，其中所述无线电频谱管理设备，包括：路径损耗信息获取装置，用于根据所述次系统中各个次用户群组的位置变化信息，分别获取各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息，其中，所述次用户群组包括一个或更多个次用户；以及频谱调整确定装置，用于基于各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，确定对次用户群组的频谱使用的调整，包括要对其频谱使用进行调整的次用户群组；所述无线电频谱管理设备还配置为发送与被确定为要对其频谱使用进行调整的次用户群组有关的可用频谱信息；所述次用户群组中的每一个次用户设备包括接收装置，用于接收所述可用频谱信息，并且所述次用户设备基于所述可用频谱信息对其频谱使用进行调整，从而调整后的所述次用户设备的频谱使用满足主系统的干扰容限。

另外，本公开的实施例还提供了用于实现上述无线电频谱管理方法的计算机程序。

此外，本公开的实施例还提供了相应的计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有用于实现所述上述无线电频谱管理方法的计算机程序代码。

上述根据本公开实施例的无线电频谱管理设备、方法、系统和次用户设备至少能够实现以下有益效果之一：能够提高频谱资源的调整效率，降低了系统开销。

通过以下结合附图对本公开的最佳实施例的详细说明，本公开的这些以及其他优点将更加明显。

附图说明

本公开可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本公开的优选实施例和解释本公开的原理和优点。其中：

图1是示意性地示出根据本公开实施例的无线电频谱管理设备的示例性结构框图。

图2是示意性地示出如图1所示的频谱调整确定装置的一种具体实现方式的示意图。

图3是示意性地示出如图1所示的频谱调整确定装置的另一种具体实现方式的示意图。

图4是示意性地示出了根据本公开实施例的无线电频谱管理设备的另一示例性结构框图。

图5是示意性地示出根据本公开实施例的频谱资源管理方法的流程图。

图6a是示意性地示出根据本公开实施例的次用户设备的示例性结构框图。

图6b是示意性地示出根据本公开实施例的次用户设备的另一示例性结构框图。

图7是示意性地示出了根据本公开实施例的无线电频谱管理设备的另一示例性结构的框图。

图8是示意性地示出根据本公开另一实施例的次用户设备的示例性结构框图。

图9是示出根据本公开实施例的无线电频谱管理系统的示意性结构框图。

本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按配比绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本公开实施例的理解。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本公开的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开，在附图中仅仅示出了与根据本公开的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本公开关系不大的其他细节。

对于包括主系统和次系统的认知无线电系统，针对次系统中的次用户位置发生改变，本公开提出一种基于次用户在移动前后的路径损耗的变化，确定要对其频谱使用进行调整的无线电资源管理设备、方法、系统以及对应的次用户设备。根据本公开，主系统可以是拥有许可频谱使用权的系统，通常包括主基站和主用户；相应地，次系统可以是没有许可频谱使用权的系统，通常包括次基站和次用户；根据本公开的另一个实施例，主系统也可以与次系统同时具有频谱使用权、但频谱使用优先级高于次系统的系统。主系统、次系统的概念是本领域公知的，在此不再对其进行详细描述。

图1是示意性地示出根据本公开实施例的频谱资源管理设备的示例性结构框图。

如图1所示，根据本公开实施例的无线电频谱管理设备1用于包括主系统和次系统的认知无线电系统，该无线电频谱管理设备1包括：路径损耗信息获取装置11，用于根据次系统中各个次用户群组的位置变化信息，分别获取各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息，其中，次用户群组包括一个或更多个次用户；以及频谱调整确定装置12，用于基于各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，确定对次用户群组的频谱使用的调整。

根据本公开的优选实施例，根据各个次用户与预定参考点的距离和/或路径损耗来划分次用户群组。根据本公开的实施例，可以由无线电频谱管理设备1来进行次用户群组的划分。例如，各个次用户可以向无线电频谱管理设备1上报自己的位置和/或其发射功率，然后无线电频谱管理设备1根据次用户的位置信息和/或发射功率信息划分次用户群组群组并确定群组位置。

具体而言，可以在次用户群组中确定具有代表性的次用户作为参考点，根据其他次用户与该参考点的距离以及路径损耗的相似程度来划分次用户群组。代表性次用户可以从地理位置（空间域）或路径损耗（功率域）等角度来进行选取，例如，可以选取某个区域中心位置附近的次用户为代表性次用户或者选取某个路径损耗区间中值附近的次用户为代表性次用户。

例如，可以将与参考点的距离都小于在第一预定阈值并且到参考点的路径损耗均小于第二预定阈值内的次用户划分为一个次用户群组。本领域技术人员可以理解，第一预定阈值和第二预定阈值可以根据实际应用场景、次用户的性质等因素而预先设定，例如，第一预定阈值应当远小于参考点到主系统的距离，第二预定阈值应当远小于参考点到主系统的路径损耗。通过优选实施例，可以将彼此的实际物理位置（根据距离确定的）或虚拟位置（根据路径损耗确定的）接近的多个次用户聚集在一起而视为同一个次用户群组，这样，在次用户群组的位置发生变化而确定是否需要调整其频谱使用时，不必再分别计算所述多个次用户对主系统造成的影响，而仅需计算各个群组整体对主系统造成的影响是否变化，从而节省了系统开销。作为本发明的一个可选的实施例，也可以直接将每个次用户作为一个次用户群组。例如在次用户数量较少的情况下，这样可以节约用于划分次用户群组的计算资源。进一步的，随着次用户数量的增加，可以将多个次用户群组合并而得到更少的次用户群组。因此，在本公开的认知无线电系统中，次用户群组可以包括一个或更多个次用户。

根据本公开，在次用户群组包括一个次用户的情况下，次用户群组的位置指的是次用户所在的位置；在次用户群组包括两个以上次用户的情况下，次用户群组的位置指的是对应多个位置的多个次用户形成的群组的位置。例如，可以将一个次用户群组中所有次用户的几何中心的位置作为该次用户群组的位置。但是本发明不限于此，根据本发明的优选实施例，还可以针对每个次用户群组确定一个参考点（例如初始用于确定群组成员的参考点），根据各个次用户与该参考点之间的距离以及各个次用户在该次用户群组中的权重，来确定次用户群组的位置。次用户在次用户群组中的权重例如可以根据次用户的发射功率来确定。例如，为发射功率较大的次用户分配较高的权重，而为发射功率较低的次用户分配较低的权重。

次用户所在位置的路径损耗信息包括次用户在该位置时到主系统的路径损耗。根据本公开的一个实施例，第一位置的路径损耗信息可以由无线电频谱管理设备1的路径损耗信息获取装置11根据接收到的第一位置上的次用户群组的信号获取。

在一个优选的实施例中，路径损耗信息获取装置11根据次用户群组中的代表次用户发射的信号而获取该群组所在的第一位置的路径损耗信息。次用户群组的代表次用户可以例如是群组中距离第一位置最近的次用户，或者综合考虑与第一位置的距离和发射功率的大小而确定的最有代表性的次用户。

在一个具体的实现方式中，可以是代表次用户在向无线电频谱管理设备发送其位置信息后，根据接收到的无线电频谱管理设备1反馈的信号接收功率及该信号中包含的发射功率，计算得到路径损耗信息，并将此路径损耗信息发送给无线电频谱管理设备1（优选的，与下一次发送位置信息同时进行），从而无线电频谱管理设备1的路径损耗信息获取装置11可以根据接收到的次用户群组的信号而获取第一位置的路径损耗信息。在另一个具体的实现方式中，代表次用户发送的包含其位置信息的信号中还包含该次用户信号发射功率信息，无线电频谱管理设备1的路径损耗信息获取装置11根据接收到的次用户信号的接收功率以及发射功率，可以确定该次用户群组所在的第一位置的路径损耗信息。

本发明获取各个位置的路径损耗信息是为了便于对次系统在各个位置上对主系统的干扰进行快速估计，因此优选的上述路径损耗信息是各个位置到主系统的路径损耗。在此情况下，无线电频谱管理设备1优选位于主系统附近。在一个可选的实现方式中，无线电频谱管理设备1可以与主系统分离，但通常将测得的路径损耗换算为到主系统的路径损耗。

根据本公开的另一个实施例，无线电频谱管理设备1还可以通过无线电波传播模型对各个位置的路径损耗进行估算来预先得到各个位置到主系统的路径损耗。根据本公开，可以利用的无线电波传播模型包括：Okumura-Hata模型、COST-231Hata模型、COST231-Walfisch-Ikega mi模型等等。

为了在认知无线电（CR）场景下进行更准确的信道估计，本公开提出一种适于CR场景下的信道模型。本发明人通过分析路径损耗，发现路径损耗PL（dB）与接收设备和无线设备距离d（在本公开中，例如是无线电频谱管理设备1与各个次用户群组或者次用户之间的距离）以及频率f相关并且和它们的对数呈现正比关系。据此，根据本公开的优选实施例的信道模型可以以如下公式（1）表示：

PL=A*LOG₁₀(d)+B*LOG₁₀(f)+C      (1)

其中，A和B是系数，C是校正因子。

通过进行测量实验，对公式（1）中的系数A和B以及校正因子C进行确定。在测量实验中，使用信号发射器进行信号发射以及使用频谱分析仪进行接收，在包括室内和室外（例如高、低建筑、路边或者池塘边）的各个环境中测量路径损耗。

然后，对测量得到的数据进行线性回归分析，可以得到不同的测量环境下的信道模型，如表1所示。

表1

其中，距离“d”的单位是m，频率f的单位是MHz。

分别根据本公开的信道模型（CR模型）、现有的Okumura-Hata模型、COST-231Hata模型、COST231-Walfisch-Ikega mi模型对路径损耗进行预测，并将预测结果进行比较。表2列出了四种模型在f=530MHz条件下预测误差的均值和均方根结果。

表2

其中，“μ”为预测误差的均值，“σ”为预测误差的均方根。路径损耗的预测误差定义为实际测的路径损耗减去利用上述传播模型预测的路径损耗值。

由表2可以看出，与根据传统的Okumura-Hata模型、COST-231Hata模型、COST231-Walfisch-Ikega mi模型预测的路径损耗相比，本公开提出的CR信道模型的预测误差更小，即预测的路径损耗值更准确。

在一个优选的实施例中，无线电频谱管理设备1可以将实际测得的或者利用无线电传播模型（优选地，利用根据本公开的CR信道模型）预测得到的各个位置的路径损耗（包括每次单独获取的路径损耗信息）存储在路径损耗数据库中。在此情况下，无线电频谱管理设备1的路径损耗信息获取装置11被配置为根据各个次用户群组的位置变化信息，从预定的路径损耗数据库中分别获取各个次用户在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息。由于对获得的各个位置的路径损耗信息加以存储，在某一次用户上报的位置包含于路径损耗数据库存储的已有位置的情况下，无线电频谱管理设备1可以通过查找数据库直接获取相关的路径损耗信息，减少了计算路径损耗的步骤，从而提高了无线电频谱管理设备管理的效率。

如图1所示，在路径损耗信息获取装置11针对位置发生变化的次用户群组，获取了该次用户群组在移动前的位置和移动后的位置的路径损耗信息之后，频谱调整确定装置12基于该路径损耗信息的变化情况确定对次用户群组的频谱使用的调整。

确定对次用户群组的频谱使用的调整包括频谱调整确定装置12基于该路径损耗信息的变化情况，确定要对其频谱使用进行调整的次用户群组，也可以包括确定要对其频谱使用进行调整的次用户群组并且确定该次用户群组的具体调整方式，例如但不限于增大或者减小该次用户群组的发射功率等。

图2是示意性地示出如图1所示的频谱调整确定装置12的一种具体实现方式的示意图。

如图2所示，频谱调整确定装置12包括：频谱调整用户确定单元121，用于在次用户群组个数大于1时，基于各个次用户群组在移动前的位置和移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，在次用户群组在移动前的位置和移动后的位置对于主系统的聚合干扰之差大于第一阈值的情况下，将该次用户群组确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组。

根据本公开，频谱调整用户确定单元121基于各个次用户群组的路径损耗信息的变化情况，确定各个次用户群组在移动前和移动后的位置对于主系统的聚合干扰。在认知无线电系统中包括多个次用户群组的情况下，聚合干扰指的是一个次用户群组与该次用户群组之外的其他次用户群组一起对主系统形成的干扰。通常，可以通过计算次用户群组在移动前后的路径损耗的变化来确定次用户群组在移动前后对于主系统的聚合干扰的变化。在此，以认知无线电系统包括三个次用户群组G1、G2和G3为例对各个次用户群组对于主系统的聚合干扰进行描述。在此示例中，为了便于说明，假定次用户群组G1和G2的发射功率相同。

根据本发明的一个实施例，次用户群组在移动前后的路径损耗的值可以是经过对数运算的、以dB为单位的路径损耗值。

例如，当次用户群组G1和G2发生位置变化时，例如根据路径损耗数据库提供的次用户群组G1在移动前的路径损耗值为80dB，移动后的路径损耗值为77dB（变化前后的路径损耗之差为D1=77dB-80dB=-3dB），而次用户群组G2在移动前的路径损耗值为77dB，移动后的路径损耗值为80dB（变化前后的路径损耗之差为D2=80dB-77dB=3dB）。这可以是次用户群组G1和G2相互交换位置的情况，也可以是次用户群组G1、G2的移动不相关的情况。由此可见，针对次用户群组G1和G2构成的集合，在次用户群组G1和G2移动前后路径损耗没有发生变化（D1+D2=-3dB+3dB=0dB），从而频谱调整确定装置12可以确定次用户群组G1和G2在移动前后的位置对于主系统的聚合干扰之差为0dB（小于第一阈值），因此，可以将次用户群组G1、G2确定为不需要对其频谱使用进行调整的次用户群组。

而对于次用户群组的发射功率不同的情况，可以通过计算出次用户群组对主用户的累计干扰的变化，来确定该次用户群组的频谱使用是否要被调整。每个次用户群组的“等效发射功率”可以通过该次用户群组中所有次用户对主用户的累积干扰以及该次用户群组路径损耗（中值）计算出来。

更具体地，针对位置发生变化的次用户群组，如果其中一部分或者所有次用户群组的路径损耗满足如下公式（2）时，可以认为次用户群组在移动前的位置和移动后的位置对于主系统的聚合干扰之差小于等于第一阈值，从而频谱调整用户确定单元121可以将该一部分次用户群组或者所有次用户群组确定为不需要对其频谱使用进行调整的次用户群组，而将不满足以下公式（2）的次用户群组确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组。

$|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{-\frac{L_{1i}}{10}}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{-\frac{L_{2i}}{10}}|\≤T---\left(2\right)$

其中，其中L_1i表示第i个次用户群组在移动前位置的路径损耗，L_2i表示第i个次用户群组在移动后位置的路径损耗，n为次用户群组的数目，T为预定路径损耗差。

本领域技术人员可以理解，可以根据主系统对于次系统的容忍限制，任意地设置预定路径损耗差T。

以上针对次系统包括多个次用户群组的情况进行了描述，然而本发明不限于此。根据本公开的实施例，在次系统仅包括一个次用户群组的情况下，频谱调整用户确定单元121在次用户群组在移动前的位置和移动后的位置的路径损耗之差大于预定损耗差时，将该次用户群组确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组。

因此，在只有一个次用户群组接入的情况下，如果该用户群组移动到其路径损耗的等效位置（即其路径损耗与用户群组移动前的路径损耗之差小于等于预定路径损耗差的情况），频谱调整用户确定单元121将该用户群组确定为不必对其频谱使用进行调整的次用户群组。否则，如果次用户群组在移动前的位置和移动后的位置的路径损耗之差大于预定损耗差，则将该用户群组确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组。

图3是示意性地示出如图1所示的频谱调整确定装置12的另一种具体实现方式的示意图。

除了与图2的频谱调整确定装置类似地包括频谱调整用户确定单元121之外，图3所示的频谱调整确定装置12还包括计算单元122，用于针对确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组中的至少一个次用户，根据每个次用户的路径损耗信息，计算所述主系统对其可容忍的最大发射功率，以根据所述计算单元计算的最大发射功率，确定对该次用户的发射功率的调整。

本领域技术人员可以理解，可以采用任何已知的认知方法，例如参考文献（ECC Report186,Technical and operational requirements for WSDunder geo-location approach.2013.1）中记载的方法，基于路径损耗信息，计算此用户的、主系统对其可容忍的最大发射功率，在此不再赘述。

根据本公开，在次用户群组被确定为是需要对其频谱使用进行调整的次用户群组的情况下，计算单元122可以根据次用户群组中每个次用户的路径损耗信息，计算主系统对其的可容忍的最大发射功率。此外，优选地，计算单元122可以仅仅针对次用户群组中位置发生变化的次用户的最大发射功率进行计算，并且仅当对位置发生变化的次用户的发射功率进行调整后，该次用户群组对主系统的干扰超过主系统的容忍范围时，对该用户群组中的所有次用户的最大发射功率都进行计算。

根据本公开的优选实施例，计算单元122还可以基于根据各个次用户与主系统之间的位置关系而确定的优先级，计算被确定为需要对其可用频谱进行调整的次用户群组中的次用户的最大发射功率。例如，可以考虑优先降低距离主系统（例如主系统中的主用户）位置较近的次用户的发射功率，从而通过对较少次用户的发射功率进行调整，使得次系统中次用户的频谱使用对主系统造成的干扰在主系统的容许范围之内。也就是说，在计算次用户群组中位置发生变化的次用户或者所有次用户的最大发射功率时，可以将与例如主用户距离较近的次用户设置为高优先级，而将与主用户距离较远的次用户设置为低优先级。

次用户群组中的各个次用户可以根据计算单元122计算的最大发射功率，对其使用的发射功率进行调整，以使调整后的次用户群组对主系统产生的聚合干扰在主系统的容忍范围之内。

根据本公开的实施例，无线电频谱管理设备1可以向各个次用户发送所计算的最大输出功率，从而各个次用户根据接收到的最大输出功率确定是否对其发射功率进行调整。例如当最大发射功率小于当前使用的发射功率时，次用户需要将其发射功率调整到小于等于最大发射功率；而如果次用户当前使用的发射功率小于接收到的最大发射功率，则次用户可以不对其发射功率进行调整。

图4是示意性地示出了根据本公开实施例的无线电频谱管理设备的另一示例性结构的框图。

除了与图1的无线电频谱管理设备1类似地包括路径损耗信息获取装置11和频谱调整确定装置12之外，图4所示的无线电频谱管理设备2还包括接收装置13，用于从次用户接收包含位置信息以及发射功率信息的信号；以及路径损耗更新装置14，用于根据接收装置13接收信号的功率与该信号中包含的发射功率信息，计算次用户所在位置的路径损耗，并根据所计算的路径损耗对路径损耗数据库进行更新。

此外，根据本公开的实施例，无线电管理设备2的发送装置13可以发送测试信号，并基于所发送的测试信号的功率与移动后的次用户接收到的测试信号的功率，确定次用户在移动后的位置的路径损耗，从而更新路径损耗数据库中该位置的路径损耗信息。这尤其适用于无线通信环境容易发生变化的情况。

通常，在一定范围内，无线通信环境是类似的，因此，还可以利用更新后的路径损耗信息对该位置附近的其他位置的路径损耗进行估算和更新。

因此，根据本公开的优选实施例，路径损耗更新装置14还配置为基于更新后的路径损耗，估计具有更新后的路径损耗的位置附近的其他位置的路径损耗，并利用所估计的路径损耗对所述路径损耗数据库进行更新。

根据本公开的一个实施例，路径损耗更新装置14配置为将其路径损耗信息更新了的位置作为更新参考点，利用更新参考点的路径损耗并且基于其他位置与所述更新参考点之间的距离，估计其他位置的路径损耗。

更具体地，例如可以利用线性插值法对其他位置的路径损耗进行估计，即对路径损耗更新了的两个位置点按距离设置权重估算其他位置点的路径损耗，从而仅需要进行较少的实际测量就能得到丰富的路径损耗信息。

例如，当已知位置P1和P2具有更新的路径损耗，分别为x和y。如果P1和P2两点间距为例如3m，在P1和P2两点所成的直线上每1m设置一个点，从而设置了未知点P3和P4，则这两个未知点P3和P4的路径损耗值分别被估计为2x/3+y/3,x/3+2y/3。

上述基于更新后的路径损耗，利用空间插值法估算其他位置的路径损耗的方法仅仅是示例，本发明不限于此。本领域技术人员可以理解，也可以根据本领域公知的其他估值方法对路径损耗进行估算。

由于能够在次用户群组的位置发生变化时，对不同位置的次用户设备的路径损耗进行实时测试、估算和更新，因此能够以更高的精度获取次用户设备的可用频谱信息，例如但不限于最大发射功率。

此外，本领域技术人员可以理解，如图4所示的发送装置13还可以用于向次用户设备发送计算单元12所计算的最大发射功率。

对应于根据本公开实施例的无线电频谱管理设备，本公开还提供一种无线电频谱管理方法，用于包括主系统和次系统的认知无线电系统。

图5是示出了根据本公开实施例的无线电频谱管理方法的示例性流程图。

如图5所示，根据本公开实施例的无线电频谱管理方法的处理流程500开始于S510，然后执行S520的处理。

在S520，根据次系统中各个次用户群组的位置变化信息，分别获取各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息，其中，次用户群组包括一个或更多个次用户。例如，可以通过执行例如参照图1描述的路径损耗信息获取装置11的处理来实现S520，在此省略其详细描述。然后执行S530。

在S530，基于各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，确定对次用户群组的频谱使用的调整。例如可以通过执行例如参照图2-3描述的频谱调整确定装置12的处理来实现S530，在此省略其详细描述。

处理流程500结束于S540。

优选地，在步骤S520，可以根据各个次用户群组的位置变化信息，从预定的路径损耗数据库中分别获取各个次用户在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息。

根据本公开的优选实施例，在步骤S530，可以基于各个次用户群组在移动前的位置和移动后的位置的路径损耗信息，在次用户群组在移动前的位置和移动后的位置对于主系统的聚合干扰之差大于第一阈值的情况下，将该次用户群组确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组。例如，可以通过执行例如参照图2描述的频谱调整用户确定单元121的处理来实现对需要对其频谱使用进行调整的次用户群组的确定，在此省略其详细描述。

此外，在次系统仅包括一个次用户群组的情况下，在步骤530，可以针对该次用户群组，在次用户群组在移动前的位置和移动后的位置的路径损耗之差大于预定损耗差的情况下，将该次用户群组确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组。

根据本公开的另一实施例，在步骤530，还可以包括：针对确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组中的至少一个次用户，根据每个次用户的路径损耗信息，计算主系统对其可容忍的最大发射功率，以根据计算单元计算的最大发射功率，确定对该次用户的发射功率的调整。

根据本公开的优选实施例，在步骤530，还可以基于根据各个次用户与主系统之间的位置关系而确定的优先级，计算被确定为需要对其可用频谱进行调整的次用户群组中的次用户的最大发射功率。例如，可以通过执行例如参照图3描述的计算单元122的处理来实现对次用户群组中的至少一个次用户的最大发射功率的计算，在此省略其详细描述。

此外，根据本公开的无线电频谱管理方法还包括：发送测试信号；以及根据发送的所述测试信号的功率与所述次用户群组中的次用户接收到的所述测试信号的功率，计算所述次用户在移动后的位置的路径损耗，并根据所计算的路径损耗对所述路径损耗数据库进行更新。例如，可以通过执行例如参照图4描述的发送装置13和路径损耗更新装置14的处理来实现发送测试信号的步骤以及路径损耗更新的步骤，在此省略其详细描述。

根据本公开的一个实施例，还提供一种与根据本公开实施例的无线电频谱管理设备对应的次用户设备。

图6示出了根据本公开实施例的次用户设备的示例性结构框图。

如图6a所示，根据本公开实施例的次用户设备6包括通信装置61，用于接收基于次用户设备的路径损耗信息而确定的频谱调整信息，其中，次用户设备基于频谱调整信息对其频谱使用进行调整，从而调整后的所述次用户设备的频谱使用满足主系统的干扰容限。

次用户设备例如可以从上述参照图1-4描述的无线电频谱管理设备接收该频谱调整信息（包括但不限于例如参照图3描述的最大发射功率的信息），并且根据该频谱调整信息对各个次用户的频谱使用进行调整。例如，根据本公开实施例的次用户设备可以是参照图1-4描述的无线电频谱管理设备所用于确定是否对其频谱使用进行调整的次用户群组中的各个次用户。

根据本公开的一个实施例，通信装置61还被配置为在向无线电频谱管理设备发送包含次用户设备的位置信息以及发射功率信息的信号，以便无线电频谱管理设备接收并计算所述位置的路径损耗信息。关于无线电频谱管理设备接收以及计算路径损耗信息的描述例如可以参照图4所描述的无线电频谱管理设备1的接收装置13以及路径损耗更新装置14的操作，在此不再赘述。

根据本公开的另一实施例，也可以由次用户设备来计算其所在位置的路径损耗。

图6b示出了根据本公开实施例的次用户设备的另一示例性结构框图。

如图6b所示，次用户设备6’包括通信装置61用于接收基于次用户设备的路径损耗信息而确定的频谱调整信息并接收无线电频谱管理设备发送的包含发射功率信息的信号;以及路径损耗计算装置62，用于根据接收的信号的接收功率与发射功率信息计算次用户设备当前位置的路径损耗信息，并且通信装置61将所述当前位置的路径损耗信息发送至无线电频谱管理设备。

根据本公开的一个实施例，无线电频谱管理设备还配置为根据例如路径损耗数据库中存储的路径损耗信息来规划次用户的移动的目标位置。

图7是示意性地示出了根据本公开实施例的无线电频谱管理设备的另一示例性结构的框图。

除了与图1的无线电频谱管理设备1类似地包括路径损耗信息获取装置11和频谱调整确定装置12之外，图7所示的无线电频谱管理设备3还包括：目标位置确定装置15，用于基于路径损耗信息确定所述次用户设备的移动目标位置，以使次用户设备在移动到所述移动目标位置后的频谱使用满足主系统的干扰容限。

根据本公开的一个实施例，路径损耗信息获取装置11还配置为根据所述次用户设备的移动目的地获取该移动目的地的预定范围内的路径损耗信息；目标位置确定装置15可以被配置为基于次用户的移动目标位置和路径损耗信息，确定在该预定范围内、其路径损耗与次用户设备当前位置的路径损耗之差小于第二阈值的位置作为次用户设备的移动目标位置。

具体地，例如，位于第一位置的次用户群组在移动之前可以将其计划移动到的第二位置发送给无线电频谱管理设备，无线电频谱管理设备根据该第二位置通过查询路径损耗数据库，发现该第二位置的路径损耗与第一位置的路径损耗差异较大而需要重配置资源，则在路径损耗数据库中查找第二位置附近的路径损耗与第一位置的路径损耗接近的第三位置，并向次用户群组发送第三位置的信息，以建议次用户群组移动到第三位置。

根据本发明的另一实施例，也可以针对次用户群组移动到第二位置后不满足主系统干扰容限而需要重新配置的情况，在此情况下，无线电频谱管理设备被配置为查询路径损耗数据库以获得第二位置附近的与第一位置路径损耗相似的第三位置，并将重新配置信息与第三位置一并发给次用户以便其选择移动或重新配置。

此外，本领域技术人员可以理解，也可以如图4所示的无线电频谱管理设备2一样，在图7所示的无线电频谱设备3中配置接收装置和路径损耗更新装置。

相应地，根据例如路径损耗数据库中存储的路径损耗信息来规划移动路径也可以由次用户设备来实现。

图8示出了根据本公开实施例的次用户设备的另一种示例性结构框图。

如图8所示，根据本公开实施例的次用户设备8包括：路径损耗信息获取装置81，用于根据次用户设备的移动目的地获取该移动目的地的预定范围内的路径损耗信息；以及目标位置确定装置82，用于基于路径损耗信息确定次用户设备的移动目标位置，以使次用户设备在移动到该移动目标位置后的频谱使用满足主系统的干扰容限。

根据本公开的优选实施例，目标位置确定装置82被配置为基于次用户的移动目的地的预定范围内的所述路径损耗信息，确定在所述预定范围内、其路径损耗与次用户设备当前位置的路径损耗之差在预定阈值范围内的位置作为次用户设备的移动目标位置。

由于次用户设备能够根据路径损耗信息查找等效位置来规划移动路径，从而减少了由次用户设备移动导致的对频谱使用进行重新配置的次数。

根据本公开的实施例，还提供一种无线电频谱管理系统，用于包括主系统和次系统的认知无线电系统。

图9是示出根据本公开实施例的无线电频谱管理系统的示意性结构框图。

如图9所示，无线电频谱管理系统9包括无线电频谱管理设备91和一个或更多个次用户群组92。

无线电频谱管理设备91包括：路径损耗信息获取装置，用于根据所述次系统中各个次用户群组的位置变化信息，分别获取各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息，其中，所述次用户群组包括一个或更多个次用户；以及频谱调整确定装置，用于基于在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，确定对次用户群组的频谱使用的调整，包括确定要对其频谱使用进行调整的次用户群组。根据本公开的实施例，无线电频谱管理设备91例如对应于参照图1-4描述的无线电频谱管理设备1。根据本公开的实施例，无线电频谱管理设备91还被配置为发送与被确定为要对其频谱使用进行调整的次用户群组相关的可用频谱信息。

次用户群组92中的每一个次用户设备包括通信装置，用于接收无线电频谱管理设备91发送的可用频谱信息，并且次用户设备基于可用频谱信息对其频谱使用进行调整，从而调整后的次用户设备的频谱使用满足主系统的干扰容限。

虽然以上将无线电频谱管理设备描述为独立于次用户设备设置，例如设置在次系统的次基站中或者独立于次系统设置，但是本公开不限于此，还可以将无线电频谱管理设备设置在次用户设备中，在此情况下，多个次系统中设置的无线电频谱管理装置可以通过分布控制实现对次系统资源的管理。

与现有技术相比，根据本公开实施例的无线电频谱管理设备、方法、系统和次用户设备至少具有以下有益效果之一：由于在频谱资源调整时，由于不必对所有的次用户设备的频谱使用进行调整，因此能够提高频谱资源的调整效率，降低了系统开销；可以生成并实时的更新路径损耗数据库，从而可以提高了调整次用户设备的频谱使用的精确度。

应用示例

根据本公开实施例的无线电频谱管理设备、方法、系统以及次用户设备尤其适用于车辆通信为次用户的情况。由于道路上的车辆属于往复运动且移动轨迹较为确定，在大量次用户群组接入时，部分次用户群组会进行位置互换，根据本公开的无线电频谱管理设备、、方法、系统以及次用户设备可以减少重新配置次数。在不同的运动模型下（如高速公路移动模型、曼哈顿移动模型等），会有不同程度的减少，如在轨道交通或道路交通环境下，大量用户在固定线路上有规律地往复移动，可以显著减少重新配置次数。

根据本公开实施例的无线电频谱管理设备、方法、系统以及次用户设备还适用于住宅环境和小区环境。在大量认知用户接入，且单个用户运动范围比较小，即做小区内运动的情况下，可以将每个小区视为一个认知用户群组，便于识别群组和进行计算。

上述装置中各个组成模块、单元可通过软件、固件、硬件或其组合的方式进行配置。配置可使用的具体手段或方式为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。在通过软件或固件实现的情况下，从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机安装构成该软件的程序，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安装构成软件的程序。

本领域的技术人员应当理解，上述存储介质不局限于其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质。可拆卸介质的例子包含磁盘(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ROM、存储部分中包含的硬盘等等，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。

在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以用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。

在上述实施例和示例中，采用了数字组成的附图标记来表示各个步骤和/或单元。本领域的普通技术人员应理解，这些附图标记只是为了便于叙述和绘图，而并非表示其顺序或任何其他限定。

此外，在本公开中，诸如左和右、第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后需要说明的是，本发明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发明的技术范围构成限制。

尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。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发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。

Claims (21)

1.一种无线电频谱管理设备，用于包括主系统和次系统的认知无线电系统，所述无线电频谱管理设备包括：

路径损耗信息获取装置，用于根据所述次系统中各个次用户群组的位置变化信息，分别获取各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息，其中，所述次用户群组包括一个或更多个次用户；以及

频谱调整确定装置，用于基于各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，确定对次用户群组的频谱使用的调整。

2.根据权利要求1所述的无线电频谱管理设备，其中，所述路径损耗信息获取装置被配置为根据各个次用户群组的位置变化信息，从预定的路径损耗数据库中分别获取各个次用户在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息。

3.根据权利要求1或2所述的无线电频谱管理设备，其中所述频谱调整确定装置包括：

频谱调整用户确定单元，用于基于各个次用户群组在移动前的位置和移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，在次用户群组在移动前的位置和移动后的位置对于主系统的聚合干扰之差大于第一阈值的情况下，将该次用户群组确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的无线电频谱管理设备，其中所述次用户群组根据各个次用户与预定参考点的距离和/或路径损耗相似度来划分。

5.根据权利要求4所述的无线电频谱管理设备，其中所述频谱调整确定装置还包括：

计算单元，用于针对确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组中的至少一个次用户，根据每个次用户的路径损耗信息，计算所述主系统对其可容忍的最大发射功率，以根据所述最大发射功率，确定对该次用户的发射功率的调整。

6.根据权利要求5所述的无线电频谱管理设备，其中所述计算单元被配置为：还基于根据各个次用户与所述主系统之间的位置关系而确定的优先级，计算被确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组中的次用户的最大发射功率。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的无线电频谱管理设备，其中所述频谱调整用户确定单元还被配置为：在所述次系统仅包括一个次用户群组的情况下，当所述次用户群组在移动前的位置和移动后的位置的路径损耗之差大于预定损耗差时，将该次用户群组确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组。

8.根据权利要求2所述的无线电频谱管理设备，其中所述无线电频谱管理设备还包括：

接收装置，用于从次用户接收包含位置信息以及发射功率信息的信号；以及

路径损耗更新装置，用于根据所述接收装置接收所述信号的接收功率与该信号中包含的发射功率信息，计算所述次用户所在的位置的路径损耗，并根据所计算的路径损耗对所述路径损耗数据库进行更新。

9.根据权利要求8所述的无线电频谱管理设备，其中所述路径损耗更新装置还配置为基于更新后的路径损耗，估计具有更新后的路径损耗的位置附近的其他位置的路径损耗，并利用所估计的路径损耗对所述路径损耗数据库进行更新。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的无线电频谱管理设备，其中所述路径损耗信息获取装置还配置为根据所述次用户设备的移动目的地获取该移动目的地的预定范围内的路径损耗信息，所述无线电频谱管理设备还包括目标位置确定装置，用于基于该移动目的地的预定范围内的路径损耗信息，确定所述次用户设备的移动目标位置，以使次用户设备在移动到所述移动目标位置后的频谱使用满足主系统的干扰容限。

11.一种次用户设备，包括：

通信装置，用于接收基于所述次用户设备的路径损耗信息而确定的频谱调整信息，

其中，所述次用户设备基于所述频谱调整信息对其频谱使用进行调整，从而调整后的所述次用户设备的频谱使用满足主系统的干扰容限。

12.根据权利要求11所述的次用户设备，其中，所述通信装置还被配置为接收无线电频谱管理设备发送的包含发射功率信息的信号，所述次用户设备还包括路径损耗计算装置，被配置为根据接收的所述信号的接收功率与所述发射功率信息，计算所述次用户设备所在位置的路径损耗信息，以及所述通信装置将该所在位置的路径损耗信息发送至无线电频谱管理设备。

13.根据权利要求11所述的次用户设备，其中，所述通信装置还被配置为向无线电频谱管理设备发送包含所述次用户设备的位置信息以及发射功率信息的信号，以便该无线电频谱管理设备接收并计算所述次用户设备所在位置的路径损耗信息。

14.一种无线电频谱管理方法，用于包括主系统和次系统的认知无线电系统，所述无线电频谱管理方法包括：

根据所述次系统中各个次用户群组的位置变化信息，分别获取各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息，其中，所述次用户群组包括一个或更多个次用户；以及

基于各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，确定对次用户群组的频谱使用的调整。

15.根据权利要求14所述的无线电频谱管理方法，其中，获取路径损耗信息的步骤包括：根据各个次用户群组的位置变化信息，从预定的路径损耗数据库中分别获取各个次用户在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息。

16.根据权利要求14或15所述的无线电频谱管理方法，其中确定要对其频谱使用进行调整的次用户群组的步骤包括：基于各个次用户群组在移动前的位置和移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，在次用户群组在移动前的位置和移动后的位置对于主系统的聚合干扰之差大于第一阈值的情况下，将该次用户群组确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组。

17.根据权利要求16所述的无线电频谱管理方法，其中确定要对其频谱使用进行调整的次用户群组的步骤还包括：针对确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组中的至少一个次用户，根据每个次用户的路径损耗信息，计算所述主系统对其可容忍的最大发射功率，以根据所述最大发射功率，确定对该次用户的发射功率的调整。

18.根据权利要求16或17所述的无线电频谱管理方法，其中确定要对其可用频谱进行调整的次用户群组的步骤包括：在所述次系统仅包括一个次用户群组的情况下，当所述次用户群组在移动前的位置和移动后的位置的路径损耗之差大于预定损耗差时，将该次用户群组确定为需要对其频谱使用进行调整的次用户群组。

19.一种次用户设备，包括：

路径损耗信息获取装置，用于根据所述次用户设备的预定目的地获取该预定目的地的预定范围内的路径损耗信息；以及

目标位置确定装置，用于基于所述路径损耗信息确定所述次用户设备的移动目标位置，以使所述次用户设备在移动到所述移动目标位置后的频谱使用满足主系统的干扰容限。

20.根据权利要求19所述的次用户设备，其中，所述目标位置确定装置被配置为基于所述路径损耗信息，确定在所述预定范围内、其路径损耗与所述次用户设备当前位置的路径损耗之差小于第二阈值的位置作为所述次用户设备的移动目标位置。

21.一种无线电频谱管理系统，用于包括主系统和次系统的认知无线电系统，所述无线电频谱管理系统包括无线电频谱管理设备和一个或更多个次用户群组，其中

所述无线电频谱管理设备包括：

路径损耗信息获取装置，用于根据所述次系统中各个次用户群组的位置变化信息，分别获取各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息，其中，所述次用户群组包括一个或更多个次用户；以及

频谱调整确定装置，用于基于各个次用户群组在移动前的位置和在移动后的位置的路径损耗信息的变化情况，确定对次用户群组的频谱使用的调整，包括确定要对其频谱使用进行调整的次用户群组；

所述无线电频谱管理设备还配置为发送与被确定为要对其频谱使用进行调整的次用户群组有关的可用频谱信息；

所述次用户群组中的每一个次用户设备包括通信装置，用于接收所述可用频谱信息，并且所述次用户设备基于所述可用频谱信息对其频谱使用进行调整，从而调整后的所述次用户设备的频谱使用满足主系统的干扰容限。