CN104813697B - 使用具有不同技术的多个无线接口的短距离基站进行无线通信的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于使用白空间信道和非白空间信道进行无线数据通信的方法和装置被提供。具有用于白空间信道的接口(10a)和用于非白空间信道的另一个接口(10b)的短距离基站(10)与装配有等效接口(12a/b)的用户设备(12c)进行通信。所述短距离基站优选地使用所述用于白空间信道的接口，其中所述白空间信道是当主要用户没有活动地使用白空间的时段期间可用的白空间频谱带。频谱服务器(2)对频谱占用数据库信息和白空间频谱感测测量进行分析，以确定供所述短距离基站使用的可用白空间频谱带的列表。

Description

使用具有不同技术的多个无线接口的短距离基站进行无线通 信的方法和装置

优先权声明

本申请要求2013年10月14日提交的第14/053,201号美国非临时申请以及2012年10月16日提交的第61/714,257号美国临时申请的优先权，其全部内容以引用方式被完全合并在此。

技术领域

本发明的示例性实施例总体上涉及无线通信，更具体来说涉及一种使用装配有操作在至少两种互补技术下的无线接口的小型、低功率短距离基站的方法和/或装置。所述两种技术可以包括基于被称作白空间频谱(whitespace spectrum)(比如电视白空间频谱块、RADAR(雷达)频谱块等等)的未被充分使用或者未被使用的频谱的技术，以及非白空间技术(比如蜂窝运营商自身的已授权频谱技术，或者完全未授权的并且对于所有用户可用的频谱带)。

背景技术

频谱是无线通信系统中的稀缺资源，并且在广域蜂窝数据通信网络中尤其被认为是这样。例如在美国，预期蜂窝数据通信量到2014年将会达到每个月几艾字节(exa-byte)(1艾字节＝1百万太字节)，这大致等于2006年的全部全球因特网需求的通信量，从而对有限的可用频谱构成压力。

除了改进用于无线通信的底层技术以便缓解频谱紧张之外，用以解决这一挑战的两种常见方法包括：1)通过部署许多低功率、短距离“迷你基站”(由于其短距离覆盖区域，因此有时被称作“小型蜂窝”)，比如室内毫微微蜂窝或者室外微蜂窝、微微蜂窝，以允许更高的空间重复使用；以及2)实施去到未授权频谱带(比如WiFi接入点)的蜂窝通信量卸载。但是对于已授权频谱带的“迷你基站”的使用可能导致与部署在室外的现有的全尺寸基站(其常常被称作“宏蜂窝”)经常干扰，并且对于传统的无执照频谱带(比如2.4GHz ISM和5.8GHz U-NII频带)的使用通常无法给出可靠的容量来源。

随着针对新频谱以增大无线容量以满足通信量的需求的增加，例如联邦通信委员会(FCC，Federal Communication Commission)之类的监管机构正在考虑被称作“白空间频谱”的新的频谱带。这样的频谱带的一个实例是近来通过FCC指南而可用于特定情形中的机会性使用的DTV白空间。在美国，电视白空间常常指的是电视广播频谱的未被使用的部分——具体来说是较低VHF信道2-6(54-88MHz)、较高VHF信道7-13(174-216MHz)和UHF信道14-51(470-698MHz)，其中的例外是被保留用于射电天文(radio astronomy)的信道37。白空间被分配给主要用户(比如数字DTV广播公司、公共安全机构、市政当局或政府、或者例如具有无线麦克风的组织或设施所有者)。虽然这一白空间频谱通常是由主要用户使用来广播电视信道或者广播声音(使用无线麦克风)，但是所述频谱的一部分或全部在不同的时间段可以保持未被使用或者未被充分使用。FCC指南现在允许次要用户在“无害”的基础上使用这一白空间，这是因为假设次要用户的使用不会与主要用户发生干扰，则次要用户可以使用白空间。因此，无线通信服务提供商可以作为次要用户使用白空间频谱。具体来说，无线通信服务提供商(次要用户)可以在三种情形下使用白空间频谱：1)白空间频带可以“不对次要用户授权”，这意味着任何次要用户都可以作为次要用户来使用所述频带；2)白空间频带可以“排他地对某次要用户授权”，这意味着只有一个特定标识的次要用户可以作为次要用户来使用所述频带；或者3)白空间频带可以被“轻度授权”，这意味着受限数目的未标识的次要用户或者少数特定标识的次要用户可以作为次要用户来使用所述频带。为此，FCC已经强制无授权设备能够或是通过低至-114dBm的接收信号强度检测电视台的存在以及通过低至-126dBm的接收信号强度检测无线麦克风的存在，或者具有联系电视频谱占用数据库的能力，从而使得如检测到主要用户，无授权用户可以知道腾出所述频带，以便保证主要用户对于所述频谱的使用。

白空间频谱的其他实例包括由美国联邦政府系统使用的频谱带(例如由海军雷达使用的3550-3700MHz)。

发明内容

本发明的示例性实施例提供一种使用能够在至少两个运行于不同的技术和频谱待的无线接口之间进行切换的低功率、短距离基站的方法和/或装置。具体来说，所述基站可以包括一个提供白空间频谱(比如电视白空间频谱)的接口，以及使用非白空间频谱的另一个接口。所述基站可以主要使用白空间频谱来进行数据通信，同时依赖于非白空间频谱用于控制信令和“临时替代(stop-gap)”数据通信(当白空间频谱被扰乱、恶化或者不是立即可用)。

至少一个示例性实施例涉及一种使用白空间信道的无线通信的方法，其包括：在短距离基站处在第一白空间信道上与用户设备交换数据通信；在所述短距离基站处确定第一白空间信道是否将丢失；以及如果所述确定步骤指示第一白空间信道将丢失，则在所述短距离基站处将数据通信切换到第二白空间信道，其中第一白空间信道和第二白空间信道是对授权于主要用户并且由无线通信服务提供商作为次要用户来使用的信道。

至少另一个示例性实施例涉及一种短距离基站，其包括：被配置来载送非白空间信道的第一无线接口；被配置来载送第一白空间信道的第二无线接口；以及处理器，其被配置来控制所述基站实施以下步骤：在第一白空间信道上与用户设备交换数据通信；确定第一白空间信道是否将丢失；以及如果确定第一白空间信道将丢失，则将数据通信切换到第二白空间信道，其中第一白空间信道和第二白空间信道是授权于主要用户并且由无线通信服务提供商作为次要用户来使用的信道，其中所述非白空间信道被排他性地授权于无线通信服务提供商并且不对所有用户授权的信道。

至少另一个示例性实施例涉及一种使用白空间和非白空间信道进行无线通信的方法，其包括：在用户设备处通过用户设备上的第一接口在非白空间信道上向短距离基站发送连接请求；在所述用户设备处通过用户设备上的第二接口在第一白空间信道上与短距离基站交换数据通信；在所述用户设备处在非白空间信道上接收来自短距离基站的切换信道请求；以及在所述用户设备处基于所述切换信道请求，将数据通信切换到第二白空间信道，其中第一白空间信道和第二白空间信道是授权于主要用户并且由无线通信服务提供商作为次要用户来使用的信道，其中所述非白空间信道是被排他地授权于无线通信服务提供商并且不对所有用户授权的信道。

至少另一个示例性实施例涉及一种分析白空间频谱的方法，其包括：在频谱服务器处检查频谱占用数据库以获得白空间频谱内的可用白空间频谱带信息；在频谱服务器处基于所述可用白空间频谱带信息，生成可用白空间频谱带的列表；以及在频谱服务器处向至少一个短距离基站传送所述可用白空间频谱带的列表。

附图说明

通过参照附图详细描述示例性实施例，示例性实施例的前述和其他特征和优点将会变得更加显而易见。附图意图描绘示例性实施例，并且不应当被解释成限制权利要求书的意定范围。除非明确地提到，否则附图不应被认为是按比例绘制的。

图1是根据一个示例性实施例的使用具有不同技术的多个无线接口的短距离基站用于无线通信的系统的架构；以及

图2是根据一个示例性实施例的图1的系统的简化描绘，其中所述短距离基站感测白空间频谱以供频谱服务器处的进一步处理；以及

图3是根据一个示例性实施例的与用户设备接口的图1的短距离基站的逻辑组织；以及

图4是根据一个示例性实施例的使用不同技术的多个无线接口用于终端用户的无线通信的方法的简化通信流程图。

具体实施方式

虽然示例性实施例可以有多种修改和替换形式，但是在附图中以举例的方式示出了其中的一些实施例，并且将在这里对其进行详细描述。但是应当理解的是，并不意图将示例性实施例限制到所公开的具体形式，相反，示例性实施例应当涵盖落在权利要求书的范围内的所有修改、等效方案和替换方案。相同的附图标记在各幅图的描述中始终指代相同的单元。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成以流程图来示出的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是许多操作可以被并行地、并发地或同时实施。此外，可以重新安排各项操作的顺序。当其操作完成时，所述处理可以被终止，但是也可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、过程、子例程、子程序等等。

后面所讨论的方法，其中一些通过流程图说明，可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或者其任意组合来实施。在通过软件、固件、中间件或微代码实施时，用以实施必要任务的程序代码或代码段可以被存储在例如存储介质之类的机器或计算机可读介质中，比如非瞬时性存储介质。(多个)处理器可以实施必要的任务。

这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，其目的是描述示例性实施例。但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅限制到这里所阐述的实施例。

应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个元素，但是这些元素不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个元素与另一个元素进行区分。举例来说，第一元素可以被称为第二元素，并且类似地第二元素可以被称为第一元素而不背离示例性实施例的范围。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。

应当理解的是，当一个元素被称为“连接”或“耦合”到另一元素时，其可以直接连接或耦合到所述另一元素，或者可以存在中间元素。与此相对，当一个元素被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元素时，则不存在中间元素。应当按照类似的方式来解释被用于描述元素之间的关系的其他词语(例如“处于...之间”相比于“直接处于...之间”，“与...邻近”相比于“与...直接邻近”等等)。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图对示例性实施例进行限制。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一”(a、an、和the)还意图也包括复数形式。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”(comprise、comprising、include和/或including)指明所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组合。

还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。

除非另行定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)都具有与示例性实施例所属领域内的技术人员通常所理解的相同的含义。还应当理解的是，除非在这里被明确定义，否则例如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释成具有与其在相关领域的情境中的含义一致的含义，而不应按照理想化或者过于正式的意义来解释。

示例性实施例的一些部分和相应的详细描述是通过计算机存储器内的软件或算法以及对于数据比特的操作的符号表示而给出的。这些描述和表示是本领域技术人员用以向本领域其他技术人员有效地传达其工作实质的描述和表示。正如其通常被使用的那样，这里所使用的术语“算法”被设想成获得所期望的结果的自相一致的步骤序列。所述步骤是需要对物理量进行物理操纵的那些步骤。通常而非必要的是，这些量采取能够被存储、传输、组合、比较以及按照其他方式被操纵的光学、电气或磁性信号的形式。主要出于通常使用的原因，已经证明有时把这些信号称作比特、值、元素、符号、字符、项、数字等等是便利的。

在后面的描述中将参照可以被实施为程序模块或功能处理的动作以及操作的符号表示(例如以流程图的形式)来描述说明性实施例，所述程序模块或功能处理包括实施特定任务或者实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等，并且可以使用现有网元处的现有硬件来实施。这样的现有硬件可以包括一个或更多中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)计算机等等。

但是应当认识到，所有这些术语以及类似的术语应当与适当的物理量相关联，并且仅仅是被应用于这些量的便利标签。除非明确地另行声明或者从讨论中可以明显看出，否则例如“处理”、“计算”(computing或calculating)、“确定”或“显示”等术语指的是计算机系统或类似的电子计算设备的动作和处理，其对被表示为所述计算机系统的寄存器和存储器内的物理、电子量的数据进行操纵，并且将其变换成被类似地表示为所述计算机系统存储器或寄存器或者其他此类信息存储、传送或显示设备内的物理量的其他数据。

还应当注意到的是，示例性实施例的软件实施的方面通常被编码在某种形式的程序存储介质上，或者被实施在某种类型的传送介质上。所述程序存储介质可以是例如磁性的(例如软盘或硬盘驱动器)或光学的(例如紧致盘只读存储器或“CD ROM”)的任何非瞬时性存储介质，并且可以是只读的或者是随机存取的。类似地，所述传送介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤或者本领域已知的某种其他适当的传送介质。示例性实施例不受限于任何给定实现方式的这些方面。

图1是使用具有不同技术的多个无线接口的短距离基站10用于无线通信的系统的架构。所述系统可以包括小型、低功率短距离基站10，其为包含在蜂窝提供商的无线覆盖区域6内的用户设备设备12c提供局部化无线覆盖14。这些短距离基站10可以是例如具有用于室内或室外使用的短距离范围的毫微微蜂窝、城域蜂窝、微微蜂窝或微蜂窝基站。正如这里所描述的那样，短距离基站10提供两项主要功能：1)基站10充当对覆盖白空间频谱带的宽频谱带进行测量的传感器；2)基站10为其覆盖区域12(比如包括用户家庭的室内区域或者尺寸有限的室外区域)内的用户设备(UE)12c提供操作在不同频谱带中的不同技术的多个无线接口。

基站10的至少其中一个无线接口可以提供非白空间信道(其或者是被排他地被授予某一蜂窝运营商的信道，或者是不对所有用户授权并且可由任何用户使用的信道)的通信信道。该接口可以被视为“稳定接口”。还可以由传统的宏蜂窝8使用授权的频谱技术的信道，所述宏蜂窝8为宽广覆盖区域6提供蜂窝运营商的网络4。基站10的至少其中另一个无线接口可以提供白空间频谱技术的通信信道(正如后文中更加详细地描述的那样)。该接口可以被视为“白空间接口”。

用户设备(UE)12c可以使用跨越频谱块和技术二者的“结合”无线链路连接到短距离基站10，以能够与短距离基站10进行通信。基站10通过传统上可用的常见宽带服务(比如DSL、有线电视、调制解调器、光纤等等)保持去到蜂窝运营商的网络4的回传4a数据连接性，其中基站10可以例如通过家用路由器4b连接到网络4。

正如这里更加详细地描述的那样，频谱服务器2可以编制并且分析从基站10所取得的白空间频谱感测测量。频谱服务器2还可以具有访问电视频谱占用数据库30的能力，以获得关于可用白空间信道的粗略时间尺度信息(同样在这里做了描述)。

图2是图1的系统的简化描绘，其中短距离基站10对白空间频谱1进行感测以用于频谱服务器2处的进一步处理。具体来说，基站10可以每一个均被配置来充当白空间传感器，其测量并且映射似乎可用的白空间频谱以用于频谱服务器2处的进一步处理(其中频谱服务器2可以使用各种标准最终将最佳可用白空间频谱带指派给基站10)。这一感测从下面的角度来看可以是“协作性”的：某一地理区域内的多个基站10可以协作来识别主要用户和可用白空间的存在，正如这里所描述的那样。

从基站10的白空间感测导出的信息在不同时刻(T₁、T₂等等)处可以采取局部化测量无线环境(LMRE，localized measurement radio environment)的形式，其包括某一时间段内(并且以定期时间增量)的快照(snap-shot)，其中该信息随后通过网络回程4被发送到频谱服务器2以用于实际白空间指派。频谱服务器可以使用LMRE信息构造特定地理区段上的白空间频谱的空间映射。

图3是与UE 12c接口的图1的其中一个短距离基站10的逻辑组织。所述基站可以包括用于控制该基站10的处理器36。软件路由器38对接口10a/b(下文描述)与连接32之间的通信进行路由，所述连接32与网络4通信。频谱传感器32能够感测白空间频谱(正如这里所描述的那样)。

基站10可以与用户设备12c接口。用户设备12c可以包括控制该用户设备12c的处理器42。虚拟接口控制路由接口12a/b(下文描述)与TCP/IP层44之间的通信流，其中TCP/IP层44与应用层46通信。

基站10配置的目标是最大化使用“白空间接口”(其使用白空间频谱技术的信道)10a。这是因为使用该接口可以提供更大容量的数据通信需求(与被排他地被授权于无线通信服务提供商的传统授权的频谱信道相比)，同时还确保所述基站不会与传统宏蜂窝8(如图1和2中所示)直接干扰。但是使用白空间接口10a的缺点包括，白空间频谱可能在任何时间被主要用户夺取(overtaken)，并且过多的次要用户对于可用白空间信道(即未被主要用户使用的信道)的共享使用可能导致所述信道恶化。因此，为了对抗白空间频谱的这些不可靠的方面，当白空间接口10a由于缺少可行的/可用的白空间频谱而不可操作时，可以使用“稳定接口”(其使用非白空间信道，即不是“白空间”信道的信道)10b以作为“临时替代”通信链路，并且搜索适当的替换白空间信道。“稳定接口”10b还可以被用作向/从服务提供商网络4和频谱服务器2发送和接收控制信号的可靠手段(数据有效载荷则可以主要通过“白空间接口”10a来传输)。

基站10的每一个接口10a/b被配置来分别与UE 12c的“白空间接口”(其使用白空间频谱)12a和“稳定接口”(其使用被排他地授权于无线通信服务提供商的传统信道，或者完全未授权的并且对于所有用户可用的信道)12b进行通信。后面在关于图4的讨论中更加详细地描述了基站10与UE 12c之间的交互。

图4是使用不同技术的多个无线接口用于终端用户的无线通信的方法的简化通信流程图。对于这种方法的描述提供了连接到基站的UE 12c的一个简明实例，其使用由频谱服务器2指派的白空间，并且随后搜索并且被重新指派附加的白空间，但是应当理解的是，这些步骤的实际顺序可以互换(并且根据关于这里所描述的这些步骤当中的每一个步骤的目标的详细讨论和一般理解，可以改动这些步骤当中的每一个步骤的实际实现方式的各种变型)。

在步骤S20中，UE 12c可以向基站10发送连接请求(其采取信标或者一连串信标的形式)。在步骤S22中，基站10可以通过向UE 12c发送请求许可S22做出响应。请求许可S22可以包括可以由UE 12c和基站10使用的一个或多个当前可用的白空间信道(其宽度可以有所不同，通常处于5MHz到20MHz之间的频带中)的标识。(包括在请求许可S22中的)所述一个或多个当前可用的白空间信道的标识可能在之前已由基站10从频谱服务器2获得，正如在后面的详细实例中所描述的那样。在步骤S24中，随后可以在基站10与UE 12c之间自由交换有效载荷数据通信，直到检测到主要用户为止，正如后面所描述的那样。应当提到的是，连接请求S20和请求许可S22(连同所有其他控制信令)可以优选地通过稳定接口10b/12b(图3)发生。连接请求S20和请求许可S22还可以包括对UE 12c进行认证以与基站10一起使用的认证信息。

在步骤S27中，基站10察觉到主要用户即将接入其正在使用的白空间信道，或者所述信道由于过多的次要设备而恶化。这一察觉可以通过周期性地从频谱服务器2向基站10发送的可用信道列表信息而发生，其指示主要用户即将返回或者由于次要用户活动的增加而导致频谱信道的评级(ranking)发生改变。在这些情况下，基站10可以主动从UE12c断开白空间信道，并且与频谱服务器2一同工作来找到另一个白空间信道。由于找到高效的替换白空间信道可能会潜在地花费大约几十秒(有时是60-120秒，这取决于干扰参数和白空间频带的可用性，特别在其中白空间难得的人口稠密的区域中尤其是这样)，因此基站10在针对新的白空间频带的这一搜索期间切换到稳定接口10b，正如这里所描述的那样。通过切换到稳定接口10b还给予基站10和/或频谱服务器2更多时间来全面地搜索和识别新的白空间频带。

在步骤S27之后，基站10可以向UE 12c发送切换信道消息S26以指示UE 12c切换到稳定接口12b，以依赖于非白空间信道进行未来的数据通信，直到可以获得另一个白空间信道为止(这在高干扰时段期间例如可能花费多达60-120秒)。因此，在步骤S29中，基站10和UE 12c继续未被中断的有效载荷数据通信，但是步骤S29中的这一通信现在通过非白空间信道发生(在基站10搜索新的白空间频带的时段期间，这可以被视为“临时替代”通信链路)。如果UE 12c没有接收到切换信道消息S26，则基站10断开UE 12c，在这种情况下，UE12c自动求助于使用稳定接口12b来重新连接到基站。

在步骤S27之后，基站10还向频谱服务器2发送可用白空间信道列表请求S28(其可以与切换信道消息S26在近似相同的时间发送)。可用白空间信道列表请求S28由频谱服务器2接收，随后基于频谱服务器2在当时所拥有的信息，频谱服务器2向基站10传送可用白空间信道列表S30。这一可用白空间信道列表S30可以采取实际白空间信道指派的形式(为基站10提供可以由UE 12c使用的白空间信道的标识)。或者，可用白空间信道列表S30可以采取可由基站10进一步探测的可能白空间信道的实际列表的形式。

如果频谱服务器2提供可用白空间信道的列表S30(而不是供UE12c使用的一个单独的白空间信道的标识)，则基站10可以进行白空间感测(在步骤S32中)。这一白空间感测S32可以涉及基于白空间信道的受限列表(其可以通过可用白空间信道列表S30来提供)来感测一个或多个白空间信道频带。可选而非优选的是，基站10可以在白空间感测S32期间(独立于来自频谱服务器2的任何输入)简单地搜索所有已知的白空间频谱(在这种情况下，不需要在基站10与频谱服务器2之间交换可用白空间信道列表请求S28和可用白空间信道列表S30)。

在步骤S34中，基站10向UE 12c发送切换到白空间消息，连同在未来的数据通信中将要使用的可用白空间频带的标识。因此，在步骤S36中，基站10和UE 12c继续未被中断的有效载荷数据通信，但是步骤S36中的这一通信现在通过新的白空间信道发生。

频谱感测

应当理解的是，(在图4的步骤S32中实施的)频谱感测不是图4的实施例的必需的步骤。由于频谱服务器2可以访问公共可用的电视频谱占用数据库(由FCC强制)，因此频谱服务器2可以在不依赖于频谱感测的情况下获得关于可用白空间频谱的信息。但是电视频谱占用数据库是基于(1)使用传播模型的计算以及(2)关于主要用户(即电视和麦克风传送器)的在粗略时间尺度上(其中使用每几个小时更新或者频率低到每48小时更新的信息来收集和报告频谱可用性)可用的信息。因此，在测量可用白空间时，电视频谱占用数据库并不完全准确。此外，电视频谱占用数据库没有考虑到任何次要用户对白空间频带的使用。因此，即使电视频谱占用数据库指示可用的白空间频带，这些频带也有可能在基站10访问这些可用频带的时间之前或期间已经被过多的次要用户使用。出于这些原因，(由基站10实施并且在前面的步骤S32中描述的)频谱感测提供了关于可用白空间频带的有价值的实时数据，并且其还考虑到次要用户对于所述频带的使用。还应当理解的是，图4的实施例可以仅仅依赖于频谱感测(如在步骤S32中描述)，而无需频谱服务器2从电视频谱占用数据库获得任何信息。此外，频谱服务器2既可以使用电视频谱占用数据库信息(这是因为频谱服务器2可以获得这一信息，以基于包括在所述数据库中的粗略时间尺度信息来收窄潜在白空间信道频带的列表)又可以使用频谱感测(从而基站10可以获得还考虑到次要用户对于白空间频带的使用的更加准确的实时数据)。

由基站收集的频谱感测信息可以包括多项测量，比如(a)能量谱图、(b)周期平稳谱图特征、(c)关于信道可用性的局部估计(例如通过0(可用)、1(被占用)、分数“f”(占用概率)的形式来编码)。

虽然实施例可以依赖于电视频谱占用数据库信息和频谱感测二者，但是实施例还可以令频谱服务器2和基站10在定期的时间间隔下获取这一信息(在基站10使用白空间接口10a之前和期间两种情况下)。实施例还可以定期地在频谱服务器2与基站10之间交换该信息。这是为了确保基站10在任何时间段都拥有关于可用白空间的最准确的信息。执行这些定期信息交换的一项好处包括基站10在任何时间都对于新的UE 12c的连接请求S20(参见图4)做好准备，从而确保基站10可以通过发送请求许可S22连同可用白空间信道的标识而立即对连接请求S20做出响应(针对发送对于某一白空间信道的请求许可S22的替换方案将是发送仅在稳定接口10b上开始数据通信的许可，这并不是优选的)。实施这些定期信息交换的另一项好处包括缩短了其中基站10和频谱服务器2可能对初始白空间频带的丢失(在主要用户返回所述频带的情况下)做出反应的时间段，从而缩短了否则对于实施步骤S28、S30和S32(图4)所需的时间。当然可以把频谱服务器2定期地访问电视频谱占用数据库和基站10定期地实施频谱感测(其中频谱服务器2和基站10定期地共享这一信息)的这些好处针对与获得这一信息相关联的电力使用要求进行权衡，以在电力使用与掌握关于白空间可用性的准确、实时信息的好处之间取得平衡。

可以在基站10空闲时或者没有在白空间接口10a上进行传送的时段期间实现对于白空间频谱的感测。如果感测是(在其他基站10的帮助下)通过协作方式实现的，为了估计信道质量，所述感测可以由两个或更多基站10实施，所述两个或更多基站10同时在相同的白空间信道上进行传送并且测量由于特定用户而导致的错误率的小幅提高。使用这样的成对错误，频谱服务器2可以递增地建立冲突图，以从一个特定基站10的角度确定来自各个基站10的干扰程度。这就允许频谱服务器2对于特定基站10建议具有预期质量的多个候选信道(同时考虑到特定基站自身的地理区域以及对应于给定时刻的传输功率)，从而使得特定基站10随后可以集中在这些候选信道上以实施更深入的白空间感测。如果感测是单独实现的(也即通过独立于其他基站10操作的单一基站10的调查)，则还可以通过在特定白空间信道上进行传输以测量该特定白空间信道上的例如分组错误率之类的参数来实现所述感测。

还可以基于主要用户的属性来定制收集测量的频率(其中频谱服务器2收集电视频谱占用数据库信息并且分析来自基站10的频谱感测信息)。举例来说，出于所有实际目的可以假设电视台广播总是存在。与此同时，无线麦克风(白空间频谱的另一个来源)通常可以预期是瞬态的。因此，机器学习技术(其例如可以被合并到频谱服务器2或基站10中)可以学习主要用户的操作模式，以调整运行白空间频谱检测的频率。

信道选择

针对供使用的白空间信道的实际选择(这可以通过由频谱服务器2做出选择或者由基站10做出选择来实现)可以依赖于任何适当的方法。下面描述三种示例性方法。

随机选择

基站10和/或频谱服务器2可以挑选白空间信道的一个随机集合，实施测量，并且从所述随机集合当中选择最佳信道。

基于历史的选择

基站10和/或频谱服务器2可以挑选最近观测到的良好信道的一个集合，并且实施新的测量以从该列表当中挑选最佳信道。

协调选择

频谱服务器2可以指定候选信道的初始集合，并且基站10随后可以进行测量以从这些选项当中选择可以给出最小干扰的最佳信道。

替换实施例

作为针对基站10察觉到主要用户即将接入当前正由UE 12c所使用的白空间频带(图4的步骤S27)的替换方案，基站10可以简单地察觉到正由基站10所使用的白空间频带已失效或者正在失效(由于干扰、信道质量突降到阈值质量水平以下或者出于其他未知原因)。响应于这样的事件，图4的方法可以仍然继续，这是通过由基站10向UE 12c发送切换信道消息S26并且向频谱服务器2发送可用白空间信道列表请求S28，从而提示UE 12c切换到稳定接口12b，并且提示频谱服务器2和基站10寻找新的白空间频带。

还应当理解的是，由基站10所进行的白空间感测(在图4的步骤S32中实施)可以包括由基站10定期地寻求来自UE 12c的信道错误输入信息(在UE 12c正在活动地使用感兴趣的白空间信道的情况下)，以及例如能量谱图之类的其他感测测量。或者，基站10可以与其他基站10(其可能也正与其他UE 12c接口)协作来获得关于感兴趣信道的白空间信道信息。同样地，频谱服务器2可以与其他频谱服务器2或其他基站10协作来获得关于白空间信道的准确的实时信息，该信息随后可以被用来在向基站10发送可用白空间信道列表(图4的步骤S30)之前缩减可行白空间信道的列表以供进一步审视和分析。频谱服务器2和基站10都还可以依赖于过去的信道信息数据以保持和/或更新可行白空间信道的未来列表。

(前面)还通过涉及单一频谱服务器2、单一基站10和单一UE 12c的一个工作实例描述了图4的实施例。但是示例性实施例不限于这种配置，这是因为一个系统可以涉及这三种单元当中的每一种的多个单元。在其中多个UE 12c由一个基站10服务的实施例中，白空间信道的丢失(由于主要用户返回或者出于其他信道质量原因)可以通过由所述基站10仅把单一UE 12c(其正在使用丢失的白空间信道)切换到稳定接口12b来处理(如步骤S27中所示)。或者，替换的是，所述基站10可以替换地将一些或所有UE 12c都切换到稳定接口12b(甚至当前没有经历白空间信道问题的那些UE 12c)。还应当理解的是，UE 12c(而不是基站10)可以首先检测到白空间信道质量的下降，在这种情况下，所述UE 12c可以向基站发送白空间信道质量错误消息。这于是将提示基站10察觉到该基站10应当切换到稳定接口10b(也即所述白空间信道质量错误消息将处于图4的步骤S27之前)。

WiFi

在不存在使用授权信道的宏蜂窝基站8(图1和2)的情况下，或者作为使用宏蜂窝的补充(从而可以使用至少三个无线接口)，可以使用WiFi无线信道以作为稳定接口(或者作为用于稳定接口的第二选项)。

两个接口可以被同时使用

作为针对通过图4描述的方法的替换方案，两个接口(稳定接口10b和白空间接口10a)均可以被同时使用来向UE 12c载送有效载荷数据通信，其与由所述接口各自权衡这一任务正相反。同样地，两个接口均可以被同时使用来载送控制信令消息。

显然至此所描述的示例性实施例可以通过许多方式做出改变。这样的变型不应当被视为背离示例性实施例的意定精神和范围，并且对于本领域技术人员来说显然所有这样的修改都意在被包括在所附权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种使用白空间信道的无线通信的方法，其包括：

在基站(10)处在第一白空间信道上与用户设备(12c)交换数据通信；

在所述基站处确定第一白空间信道是否将丢失；以及

如果所述确定步骤指示第一白空间信道将丢失，则在所述基站处在非白空间信道上向所述用户设备(12c)发送切换信道请求，并将数据通信切换到第二白空间信道，

第一白空间信道和第二白空间信道是授权于主要用户并且由操作所述基站的无线通信服务提供商作为次要用户来使用的信道，所述非白空间信道是被排他地授权于所述无线通信服务提供商并且不对所有用户授权的信道。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述切换到第二白空间信道包括：

确定新的白空间信道是否可用；

如果新的白空间信道可用，则将所述新的白空间信道分配为第二白空间信道；

如果新的白空间信道不可用，则切换到所述非白空间信道并且搜索可用的新的白空间信道。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述搜索新的白空间信道包括：

从频谱服务器(2)获取关于一个或多个可用白空间频谱带的列表，

对所述可用白空间频谱带进行感测以获取所述可用白空间频谱带的特性，以及

基于所获取的可用白空间频谱带的特性，选择其中一个可用白空间频谱带以作为第二白空间信道。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述搜索新的白空间信道包括：

对白空间频谱进行感测以获取可用白空间频谱带的局部化测量无线环境LMRE，

向频谱服务器传送所述LMRE，以及

从频谱服务器接收第二白空间信道的分配。

5.一种基站(10)，其包括：

第一无线接口(10b)，其被配置来载送非白空间信道；

第二无线接口(10a)，其被配置来载送第一白空间信道；以及

处理器(36)，其被配置来控制所述基站实施以下步骤：

在第一白空间信道上与用户设备(12c)交换数据通信；

确定第一白空间信道是否将丢失；以及

如果确定第一白空间信道将丢失，则在非白空间信道上向所述用户设备(12c)发送切换信道请求，并将数据通信切换到第二白空间信道，

其中第一白空间信道和第二白空间信道是授权于主要用户并且由操作所述基站的无线通信服务提供商作为次要用户来使用的信道，

其中所述非白空间信道是被排他地授权于无线通信服务提供商并且不对所有用户授权的信道。

6.根据权利要求5所述的基站，其中，如果确定第一白空间信道将丢失，则所述处理器还被配置来：

确定新的白空间信道是否可用；

如果新的白空间信道可用，则将所述新的白空间信道分配为第二白空间信道；

如果新的白空间信道不可用，则切换到非白空间信道并且搜索新的白空间信道。

7.根据权利要求6所述的基站，其中，所述处理器还被配置来：

从频谱服务器(2)获取关于一个或多个可用白空间频谱带的列表，

对所述可用白空间频谱带进行感测以获取所述可用白空间频谱带的特性，

基于所获取的可用白空间频谱带的特性，选择其中一个可用白空间频谱带以作为第二白空间信道，

在第二白空间信道上与所述用户设备交换数据通信。

8.一种使用白空间信道和非白空间信道的无线通信的方法，其包括：

在用户设备(12c)处，通过所述用户设备上的第一接口(12b)在非白空间信道上向基站(10)发送连接请求；

在所述用户设备处，通过所述用户设备上的第二接口(12a)在第一白空间信道上与所述基站交换数据通信；

在所述用户设备处，在所述非白空间信道上接收来自所述基站的切换信道请求；以及

在所述用户设备处，基于所述切换信道请求，将数据通信切换到第二白空间信道，

其中第一白空间信道和第二白空间信道是授权于主要用户并且由操作所述基站的无线通信服务提供商作为次要用户来使用的信道，

其中所述非白空间信道是被排他地授权于无线通信服务提供商并且不对所有用户授权的信道。