CN106817704A - 频谱接入方法以及使用该方法的设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种频谱接入方法以及使用该方法的设备。一种频谱管理设备包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为：确定一个或多个次设备中的每个次设备的位置信息和天线角度信息；响应于次设备接入主设备的空闲频谱的请求，根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，确定允许接入所述空闲频谱的次设备；向允许接入的次设备中的每一个次设备的服务基站提供允许接入的所有次设备的位置信息和天线角度信息，以供所述服务基站进行干扰对齐预编码。

Description

频谱接入方法以及使用该方法的设备
技术领域
本发明涉及一种控制接入频谱的方法和设备，更具体地，涉及一种基于干扰对齐预编码技术的频谱接入方法以及使用该方法的设备。
背景技术
随着信息技术和多业务无线网络的飞速发展，人们对宽带无线业务的需求不断增加，频谱这种不可再生的资源正逐渐变得短缺。然而现有的固定频谱分配策略，导致许多已经分配给授权用户的频谱在某些时间段却处于空闲状态，频谱利用率较低，存在较大的频谱浪费现象。认知无线电(CR)技术的出现提高了频谱利用率，缓解了频谱资源不足的问题，因而成为目前无线通信领域的研究热点。
采用认知无线电技术的设备(本文中将称为“次设备”)在不对授权用户设备(本文中将称为“主设备”)的正常通信造成影响的前提下，伺机接入授权用户设备的空闲频段，实现动态频谱接入，从而提高了频谱利用率。
认知无线电技术的引入虽然可以改善频谱资源紧张的问题，但大量的次设备接入主设备的空闲频段，会导致显著的用户间干扰问题，以及频繁的网络状态变化问题。传统的认知多输入多输出(MIMO)系统中的信息交互往往需要认知系统中的基站和用户设备的联合信息交互，当用户设备数目增大时，信息交互的效率就会大大降低。
此外，也需要考虑次设备具有不同优先级(或服务质量QoS等级)的情况。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了基于干扰对齐预编码技术的控制接入主设备的空闲频段的方法以及使用该方法的设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种频谱管理设备，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：确定一个或多个次设备中的每个次设备的位置信息和天线角度信息；响应于次设备接入主设备的空闲频谱的请求，根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，确定允许接入所述空闲频谱的次设备；向允许接入的次设备中的每一个次设备的服务基站提供允许接入的所有次设备的位置信息和天线角度信息，以供所述服务基站进行干扰对齐预编码。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信系统中控制接入频谱的方法，包括：确定一个或多个次设备中的每一个次设备的位置信息和天线角度信息；响应于次设备接入主设备的空闲频谱的请求，根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，确定允许接入所述空闲频谱的次设备；以及向允许接入的次设备中的每一个次设备的服务基站提供允许接入的所有次设备的位置信息和天线角度信息，以供所述服务基站进行干扰对齐预编码。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信系统中接入频谱的方法，所述通信系统包括频谱管理设备、一个或多个主设备、以及一个或多个次设备，所述方法包括：响应于次设备接入主设备的空闲频谱的请求，所述频谱管理设备根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，确定允许接入所述空闲频谱的次设备；所述频谱管理设备向允许接入的每一个次设备的服务基站通知允许接入的所有次设备的位置信息和天线角度信息；以及所述服务基站使用通知的所述位置信息和所述天线角度信息对实际发送信号进行干扰对齐预编码，以发送至其所服务的允许接入的次设备。
附图说明
可以通过参考下文中结合附图所给出的描述来更好地理解本发明，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。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，而且用来进一步说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：
图1A和图1B示意地示出了根据本发明的次设备接入空闲频段的过程的流程图；
图2是根据第一实施例由频谱协调器确定可接入空闲频段的次设备的处理的流程图；
图3是根据第二实施例由频谱协调器确定可接入空闲频段的次设备的处理的流程图；
图4示出了根据本发明的频谱协调器的功能框图；以及
图5是示出了计算机硬件的示例配置的框图。
具体实施方式
图1A和1B示出了根据本发明的接入空闲频段的处理的流程图。如图1A所示，根据本发明的认知MIMO系统包括频谱协调器100，服务于主设备的基站PBS，以及服务于多个次设备的多个基站SBS 1，SBS 2，…SBS s。该多个基站SBS 1-s例如可以是微蜂窝小区(microcell)、微微蜂窝小区(picocell)中的基站端。
首先，由基站SBS 1-s分别采集其所服务的各个次设备的位置信息以及天线方向角信息，并在步骤S110将获取的每个次设备的位置信息和天线方向角信息发送至频谱协调器100。可选地，基站SBS 1-s在步骤S110还将各个次设备是否具有支持干扰对齐预编码的能力报告给频谱协调器100。
基站PBS在步骤S115将主设备的通信性能指标(例如干扰噪声比，INR)和天线信息(例如，天线数目、天线角度等)报告给频谱协调器100。可选地，基站PBS在步骤S115还可将主设备的位置信息和天线方向角信息报告给频谱协调器100。然后，基站PBS在步骤S120向频谱协调器100报告可供次设备接入使用的空闲频谱的指示信息。
假设多个基站SBS 1-s中的基站SBS 1，SBS 2和SBS s所服务的次设备具有接入主设备的空闲频谱以进行通信的需求，因此基站SBS 1，SBS 2和SBS s在步骤S130分别向频谱协调器100发送了请求接入空闲频谱的请求消息。需要说明的是，上述步骤S110-S130只是示意性地说明处理的流程，本发明并不限于以上描述的执行顺序。事实上，可以以不同于图1A所示的顺序来执行上述步骤S110-S130。
接着，频谱协调器100在步骤S140根据接收到的有关次设备和主设备的信息，来确定是否允许发送请求消息的基站SBS 1，SBS 2和SBS s的次设备接入该空闲频谱。将在下文参照图2和图3来详细描述步骤S140的处理。
在确定了允许接入空闲频谱的次设备之后，请继续参见图1B所示的流程图。图1B中假设频谱协调器100仅允许基站SBS 1和SBS 2的次设备接入频谱，因此频谱协调器100在步骤S150分别向基站SBS 1和SBS 2通知允许接入的所有次设备的位置信息和天线角度信息，以及受到该基站所服务的允许接入次设备干扰的其它设备的位置信息和天线角度信息。
基站SBS 1和SBS 2在接收到频谱协调器100所通知的相关信息之后，利用该相关信息针对其所服务的允许接入次设备来计算传输信道矩阵和干扰信道矩阵，如步骤S160所示。然后在步骤S170，基站SBS 1和SBS 2分别对用于各自的允许接入次设备的发送信号进行干扰对齐预编码，并将预编码的信号发送至各自的允许接入次设备。
以下将结合图2来详细描述根据第一实施例由频谱协调器100确定允许接入空闲频段的次设备的处理(图1A的步骤S140)。在图2中，作为初始状态，如步骤S211所示，频谱协调器100根据由基站PBS在步骤S115中报告的主设备的干扰噪声比(INR)以及天线数目信息，来设置允许接入空闲频谱的次设备的最大数目Nth，此外频谱协调器100将用于表示当前接入主设备空闲频谱的次设备数目的计数器的值Nsu设置为0。
特别地，基站PBS在步骤S115中的报告可以周期性地执行。因此，在主设备的天线数目或INR发生变化的情况下，频谱协调器100能够得知这一变化，并据此重新设置允许接入的最大数目Nth。这样，参数Nth能够根据主设备的通信特性的改变而动态地设置。例如，当主设备的INR＝0dB时，表示主设备允许受到的干扰与噪声相等。相比于此，当主设备的INR降低时，意味着允许受到的干扰减小，在这种情况下，频谱协调器100可以将参数Nth重新设置为较小的值，也就是说，减少允许接入主设备空闲频谱的次设备的数目，从而减小次设备对主设备的干扰。反之，当主设备的INR增大时，频谱协调器100可以增大Nth的值。
此外，如上所述，基站SBS 1-s在步骤S110还可将各个次设备是否具有支持干扰对齐预编码的能力报告给频谱协调器100。在此情况下，频谱协调器100可以根据各个次设备是否具有该能力，来设置允许接入的次设备的最大数目Nth。例如，由于干扰对齐预编码能够较好地抑制次设备之间、以及次设备与主设备之间的干扰，因此当系统中支持干扰对齐预编码的次设备数目较多时，频谱协调器100可以将允许接入的最大数目Nth设置得较大。反之，则将Nth设置得较小。
在设置了Nth和Nsu之后，频谱协调器100进入等待状态，等待接收来自次设备的接入请求，如步骤S212所示。当频谱协调器100在步骤S213接收到特定次设备请求接入空闲频谱的请求消息时，其在步骤S214将计数器的值Nsu增加1。然后在步骤S215，频谱协调器100将增加后的计数器的值Nsu与先前设置的最大数目Nth进行比较。如果在步骤S215中确定Nsu大于Nth，意味着将会超出该空闲频段所允许接入的最大数目，因此该次设备的请求将不被批准，处理结束。反之，如果在步骤S215中Nsu小于或等于Nth，意味着即使接入该特定次设备也不会超出所允许的最大数目，因此处理进行至步骤S216。
频谱协调器100在步骤S216根据(例如在图1A的步骤S110中)所获取的各个次设备的位置信息和天线方向角信息，针对请求接入的次设备(以下称为第j个次设备)计算传输信道矩阵Hjj以及干扰信道矩阵Hij，其中i,j＝0,1,…,s，且i≠j。传输信道矩阵Hjj描述第j个次设备与其对应的通信方次设备之间的通信信道，干扰信道矩阵Hij描述第j个次设备与其它次设备之间的干扰信道。特别地，在基站PBS在步骤S115中向频谱协调器100附加地报告主设备的位置信息和天线方向角信息的情况下，此处所计算的干扰信道矩阵Hij也可描述第j个次设备与主设备之间的干扰信道。
从步骤S216开始，频谱协调器100将对请求接入的第j个次设备的接收性能进行评估，从而根据评估结果来决定是否允许其接入空闲频段。总体来说，频谱协调器100生成用于评估目的的发送信号，通过对该发送信号(评估信号)进行干扰对齐预编码并发送，计算第j个次设备对于该发送信号的接收性能，并且根据该接收性能来确定是否允许第j个次设备接入空闲频谱。以下将详细进行描述。
在步骤S217，频谱协调器100利用在步骤S216计算的关于第j个次设备的传输信道矩阵Hjj来计算第j个次设备的传输信噪比SNR，如下式所示：
其中Hjj表示第j个次设备的信道传输矩阵，Wj表示第j个次设备的发送波束成形矩阵，Zj是高斯噪声。
当计算的信噪比SNRj小于预定阈值SNRth时，意味着第j个次设备的通信质量较差，因此频谱协调器100将拒绝该次设备的接入请求，如步骤S218所示。之后，处理返回至等待状态S212。需要说明的是，该预定阈值SNRth可以由本领域技术人员根据实际设计需求来设置，故在此不再赘述。
当在步骤S217中计算的信噪比SNRj大于或等于预定阈值SNRth时，处理将进行至步骤S219。在步骤S219，频谱协调器100针对要发送至第j个次设备的评估信号进行干扰对齐预编码。下式示出了所采用的干扰对齐预编码矩阵：
U0j＝null{H0j}
U1j＝null{H1jU0j} …(2)
Usj＝null{HsjU(s-1)j...U0j}
其中，H0j表示第j个次设备至第0个次设备的干扰信道矩阵，以此类推，Hsj表示第j个次设备至第s个次设备的干扰信道矩阵。U0j表示第j个次设备对第0个次设备的干扰对齐预编码矩阵，该项在干扰对齐预编码时放在最左边，以此类推，Usj表示第j个次设备对第s个次设备的干扰对齐预编码矩阵，该项在干扰对齐预编码时在最右边。通过利用上述干扰对齐预编码矩阵U对用于第j个次设备的发送信号(即，由频谱协调器100生成的评估信号)进行干扰对齐预编码并且进行发送，可以得到由第j个次设备接收到的信号，表示如下：
其中，βj表示发射功率控制因子，xj表示发送信号。由于进行了干扰对齐预编码，所以式(3)中的一项将为0，该项表示第j个次设备与其它次设备之间的互相干扰。也就是说，干扰对齐预编码消除了次设备之间的互相干扰。
然后，频谱协调器100通过迫零均衡或最小均方误差(MMSE)准则从上述接收信号来恢复原始信号，所恢复的信号表示如下：
由于如上所述由频谱协调器100生成用于评估的发送信号，所以此时频谱协调器100可以根据发送信号和数学式(4)所示的恢复信号来确定第j个次设备的接收性能，如误码率BER。该接收性能体现了在假设对用于该第j个次设备的发送信号进行干扰对齐预编码的情况下，该第j个次设备的接收信号质量。
然后，频谱协调器100将所确定的误码率BERj与预定阈值BERth进行比较，如步骤S220所示。该阈值BERth可以由本领域技术人员根据实际设计需求来设置，故在此不再赘述。当BERj小于阈值BERth时，意味着即使进行干扰对齐预编码，第j个次设备也不能获得可接受的接收信号质量，因此频谱协调器100将不允许其使用空闲频谱，从而处理进行至步骤S218。反之，如果BERj大于或等于阈值BERth，意味着进行干扰对齐预编码能够有益地抑制次设备之间的干扰，第j个次设备能够获得较好的接收性能，因此频谱协调器100将允许该次设备接入空闲频谱，如步骤S221所示。之后，处理将再次返回等待状态S212。
需要说明的是，在图2所示的流程中步骤S217是可选的。也就是说，判断信噪比SNR的步骤可以省去，在此情况下，频谱协调器100在步骤S216计算传输信道矩阵和干扰信道矩阵之后将直接执行步骤S219的干扰对齐预编码处理。
以下将结合图3来详细描述根据第二实施例由频谱协调100确定允许接入空闲频段的次设备的处理(图1A的步骤S140)。该处理与图2所示的第一实施例的主要区别在于考虑了次设备具有不同优先级的情况。
在图3中，与图2的步骤S211类似地，频谱协调器100在步骤S311设置允许接入空闲频谱的次设备的最大数目Nth，并且将表示接入空闲频谱的次设备数目的计数器的值Nsu设置为0。此外，频谱协调器100在步骤S311还确定系统中初始的次设备最低优先级αs。
然后，频谱协调器100在步骤S312等待接收来自次设备的接入请求。在步骤S313，频谱协调器100接收到优先级为αj的第j个次设备请求接入空闲频谱的请求消息。随后，频谱协调器100在步骤S314将计数器的值Nsu增加1，并且在步骤S315对第j个次设备的优先级αj与最低优先级αs进行比较。
当第j个次设备的优先级αj高于系统中的最低优先级αs时，意味着请求接入的次设备具有较高的优先级，因此频谱协调器100将允许其接入空闲频谱，如步骤S316所示。当允许第j个次设备接入之后，频谱协调器100在步骤S317比较当前计数器的值Nsu与允许接入的最大数目Nth。如果Nsu小于Nth，意味着尚未接入最大允许数目的次设备，也就是说还可允许继续接入，因此处理返回至等待步骤S312。如果Nsu大于Nth，意味着在步骤S316中允许接入第j个次设备之后导致接入空闲频谱的次设备数目超过最大允许的数目，在此情况下，频谱协调器100将在步骤S318终止优先级为最低优先级αs的次设备继续使用该空闲频谱，并且在终止操作后在步骤S319更新系统中的最低优先级αs。此外，如果当前计数器的值Nsu等于Nth，则与Nsu小于Nth的情况相同，处理也返回至等待步骤S312，等待接收来自下一个次设备的请求消息。
返回参考步骤S315，如果第j个次设备的优先级αj等于或低于系统中的最低优先级αs，则需要进一步判断此时计数器的值Nsu是否大于允许接入的最大数目Nth，如步骤S320所示。
如果在步骤S320中确定Nsu大于Nth，则不允许第j个次设备接入空闲频谱，如步骤S321所示。
如果在步骤S320中确定Nsu小于或等于Nth，则处理进行至步骤S322，即，频谱协调器100利用所获取的各个次设备的位置信息，针对第j个次设备计算传输信道矩阵Hjj以及干扰信道矩阵Hij。此后频谱协调器100执行步骤S323-S326，步骤S323-S326分别与图2中所示的步骤S217,S219,S220和S221相同，故不再赘述。需要说明的是，与图2中的步骤S217类似地，此处的步骤S323中比较信噪比SNR的处理也是可选的。
特别地，当在步骤S326中允许第j个次设备接入空闲频谱之后，频谱协调器100需要重新确定系统中的次设备最低优先级αs，因此处理进行至步骤S319。在此之后，频谱协调器100返回至等待状态S312，等待来自下一个次设备的接入请求。
需要说明的是，虽然以上主要描述了基于次设备的优先级来控制接入的处理，但也可以基于次设备所要求的QoS级别来进行处理。QoS级别的高低与优先级的高低相对应。
以下将结合图4来描述根据本发明的频谱协调器100的功能模块。如图4所示，频谱协调器100包括信息确定单元410，干扰对齐预编码矩阵计算单元420，评估信号生成单元430，评估单元440，许可单元450以及最大接入数目设置单元460。以下将逐一进行描述。
信息确定单元410根据由基站SBS 1-SBS s以及PBS报告的信息来确定有关各个次设备和主设备的信息，例如天线数目、天线角度、位置信息、通信性能信息、是否支持干扰对齐预编码等，并将确定的信息提供给干扰对齐预编码矩阵计算单元420和最大接入数目设置单元460。
干扰对齐预编码矩阵计算单元420使用由信息确定单元410提供的次设备和主设备相关信息来计算特定次设备与其它次设备和/或主设备之间的干扰信道矩阵，并利用所计算的干扰信道矩阵生成针对该特定次设备的干扰对齐预编码矩阵，如数学式(2)所示。
评估信号生成单元430生成评估信号，该评估信号被假定为发送至该特定次设备，目的是为了评估该特定次设备对该评估信号的接收性能。
评估单元440分别从干扰对齐预编码矩阵计算单元420和评估信号生成单元430接收所生成的干扰对齐预编码矩阵和评估信号，并使用该干扰对齐预编码矩阵对该评估信号进行预编码，进而得到该特定次设备可能接收到的信号，如数学式(3)所示。评估单元440从所得到的接收信号来恢复评估信号，并通过比较恢复信号和原始评估信号来确定评估信号的接收质量(如BER)。然后，评估单元440将确定的接收质量作为评估结果提供给许可单元450。
许可单元450根据该评估结果来确定是否允许特定次设备接入主设备的空闲频谱。此外，除了上述接收质量之外，许可单元450还可以基于特定次设备的优先级(或QoS级别)以及次设备的最大允许接入数目等来确定是否允许该特定次设备接入空闲频谱。
最大接入数目设置单元460根据由信息确定单元410提供的主设备的天线信息和通信性能信息，以及/或者次设备支持干扰对齐预编码的能力，来设置允许接入空闲频谱的次设备的最大数目，并将该最大数目提供给许可单元450，以供许可单元450据此做出许可。
以上已经结合附图对本发明的各个实施例进行了详细描述。根据本发明，由频谱协调器对次设备的接入进行控制，从而选择出接入主设备频谱的最优次设备组合，这相比于无限制(不加控制的)的频谱接入来说可以保障接入频谱的认知设备的通信性能相对较优，从而提高频谱利用率以及系统容量。
此外，对于请求接入频谱的次设备来说，本发明通过频谱协调器的控制有效地协调了各个次设备有序接入到频谱，从而可以及时、高效地应对频繁的网络状态变化。此外，由于仅需要在基站侧交互信息(如位置信息，天线角度信息)，因此可以减少导频的使用，从而降低了系统能耗，并减少导频污染。此外，本发明提供了针对次设备具有不同优先级或QoS等级的情况的处理，从而能够保障次设备的不同QoS要求。
本文中所述的基站可以被实现为任何类型的演进型节点B(eNB)，诸如宏eNB和小eNB。小eNB可以是覆盖比宏小区小的小区的eNB，诸如微微eNB、微eNB和家庭(毫微微)eNB。代替地，基站还可以被实现为任何其他类型的基站，诸如NodeB和基站收发台(BTS)。甚至各种类型的终端也可以通过暂时地或半持久性地执行基站的功能而作为基站来工作。基站可以包括：被配置为控制无线通信的主体(也称为基站设备)；以及与主体分离地设置的一个或多个远程无线头端。
本文中所描述的步骤的顺序仅是示意性的，并不限定必须按照所描述的顺序来执行处理或流程。在不影响本发明的实现的情况下，可以对步骤的顺序做出改变，或者某些步骤可以与其它步骤并行执行。
此外需要说明的是，本文中所描述的各个设备或组件仅是逻辑意义上的，并不严格对应于物理设备或组件。例如，本文所描述的每个组件的功能可能由多个物理实体来实现，或者，本文所描述的多个组件的功能可能由单个物理实体来实现。
在上述实施例中由每个设备或组件执行的一系列处理可以由软件、硬件或者软件和硬件的组合来实现。包括在软件中的程序可以事先存储在例如每个设备或组件的内部或外部所设置的存储介质中。作为一个示例，在执行期间，这些程序被写入随机存取存储器(RAM)并且由处理器(例如CPU)来执行。
图5是示出了根据程序执行上述系列处理的计算机硬件的示例配置框图。
在计算机500中，中央处理单元(CPU)501、只读存储器(ROM)502以及随机存取存储器(RAM)503通过总线504彼此连接。
输入/输出接口505进一步与总线504连接。输入/输出接口505连接有以下组件：以键盘、鼠标、麦克风等形成的输入单元506；以显示器、扬声器等形成的输出单元507；以硬盘、非易失性存储器等形成的存储单元508；以网络接口卡(诸如局域网(LAN)卡、调制解调器等)形成的通信单元509；以及驱动移动介质511的驱动器510，该移动介质511诸如是磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器。
在具有上述结构的计算机中，CPU 501将存储在存储单元508中的程序经由输入/输出接口505和总线504加载到RAM 503中，并且执行该程序，以便执行上述系列处理。
要由计算机(CPU 501)执行的程序可以被记录在作为封装介质的移动介质511上，该封装介质以例如磁盘(包括软盘)、光盘(包括压缩光盘-只读存储器(CD-ROM))、数字多功能光盘(DVD)等)、磁光盘、或半导体存储器来形成。此外，要由计算机(CPU 501)执行的程序也可以经由诸如局域网、因特网、或数字卫星广播的有线或无线传输介质来提供。
当移动介质511安装在驱动器510中时，可以将程序经由输入/输出接口505安装在存储单元508中。另外，可以经由有线或无线传输介质由通信单元509来接收程序，并且将程序安装在存储单元508中。可替选地，可以将程序预先安装在ROM 502或存储单元508中。
要由计算机执行的程序可以是根据本说明书中描述的顺序来执行处理的程序，或者可以是并行地执行处理或当需要时(诸如，当调用时)执行处理的程序。
以上已经结合附图详细描述了本发明的实施例以及技术效果，但是本发明的范围不限于此。本领域普通技术人员应该理解的是，取决于设计要求和其他因素，在不偏离本发明的原理和精神的情况下，可以对本文中所讨论的实施方式进行各种修改或变化。本发明的范围由所附权利要求或其等同方案来限定。
此外，本发明也可以被配置如下。
一种频谱管理设备，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：确定一个或多个次设备中的每个次设备的位置信息和天线角度信息；响应于次设备接入主设备的空闲频谱的请求，根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，确定允许接入所述空闲频谱的次设备；以及向允许接入的次设备中的每一个次设备的服务基站提供允许接入的所有次设备的位置信息和天线角度信息，以供所述服务基站进行干扰对齐预编码。
所述一个或多个处理器还被配置为：确定主设备的天线信息和通信性能信息，并根据确定的所述天线信息和所述通信性能信息来设置允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目，根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，针对请求接入所述空闲频谱的次设备确定传输信道矩阵和干扰信道矩阵；根据所述传输信道矩阵和所述干扰信道矩阵确定所述请求接入的次设备的接收性能；以及根据所述接收性能以及允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目，确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：确定所述主设备的位置信息和天线角度信息，并且基于所述主设备的位置信息和天线角度信息来确定针对所述请求接入的次设备的所述干扰信道矩阵。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：生成评估信号；使用确定的所述干扰信道矩阵来确定针对所述请求接入的次设备的干扰对齐预编码矩阵；以及在使用所述干扰对齐预编码矩阵对所述评估信号进行干扰对齐预编码的情况下，确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收性能。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收信号，并从所述接收信号来恢复所述评估信号；以及根据恢复的信号和所述评估信号来评估所述接收性能。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：确定所述恢复的信号的错误率，并且在所述错误率小于第一阈值的情况下，允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：针对所述请求接入的次设备，使用确定的所述传输信道矩阵来确定信噪比；以及在所述信噪比大于第二阈值的情况下，确定所述请求接入的次设备的接收性能。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：根据所述主设备的所述天线信息和所述通信性能信息的变化，动态地设置允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目。
所述次设备具有相互不同的优先级，并且所述一个或多个处理器进一步被配置为：对所述请求接入的次设备的优先级和已经接入所述空闲频谱的次设备的优先级中的最低优先级进行比较；以及根据比较结果来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：当所述请求接入的次设备的优先级大于所述最低优先级时，允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：当允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱时，如果当前允许接入所述空闲频谱的次设备的数目大于所述最大数目，则禁止具有所述最低优先级的次设备使用所述空闲频谱。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：当所述请求接入的次设备的优先级小于或等于所述最低优先级时，根据已经接入所述空闲频谱的次设备的数目来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：当已经接入所述空闲频谱的次设备的数目达到所述最大数目时，禁止所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱；以及当已经接入所述空闲频谱的次设备的数目未达到所述最大数目时，确定所述请求接入的次设备的接收性能。
一种通信系统中控制接入频谱的方法，包括：确定一个或多个次设备中的每一个次设备的位置信息和天线角度信息；响应于次设备接入主设备的空闲频谱的请求，根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，确定允许接入所述空闲频谱的次设备；以及向允许接入的次设备中的每一个次设备的服务基站提供允许接入的所有次设备的位置信息和天线角度信息，以供所述服务基站进行干扰对齐预编码。
所述方法进一步包括：确定主设备的天线信息和通信性能信息，并根据确定的所述天线信息和所述通信性能信息来设置允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目；根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，针对请求接入所述空闲频谱的次设备确定传输信道矩阵和干扰信道矩阵；根据所述传输信道矩阵和所述干扰信道矩阵确定所述请求接入的次设备的接收性能；以及根据所述接收性能以及允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目，确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
所述方法进一步包括：生成评估信号；使用确定的所述干扰信道矩阵来确定针对所述请求接入的次设备的干扰对齐预编码矩阵；以及在使用所述干扰对齐预编码矩阵对评估信号进行干扰对齐预编码的情况下，确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收性能。
所述方法进一步包括：确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收信号，并从所述接收信号来恢复所述评估信号；以及根据恢复的信号和所述评估信号来评估所述接收性能。
所述次设备具有相互不同的优先级，所述方法进一步包括：对所述请求接入的次设备的优先级和已经接入所述空闲频谱的次设备的优先级中的最低优先级进行比较；以及根据比较结果来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
所述方法进一步包括：当所述请求接入的次设备的优先级大于所述最低优先级时，允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
所述方法进一步包括：当所述请求接入的次设备的优先级小于或等于所述最低优先级时，根据已经接入所述空闲频谱的次设备的数目来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
一种通信系统中接入频谱的方法，所述通信系统包括频谱管理设备、一个或多个主设备、以及一个或多个次设备，所述方法包括：响应于次设备接入主设备的空闲频谱的请求，所述频谱管理设备根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，确定允许接入所述空闲频谱的次设备；所述频谱管理设备向允许接入的每一个次设备的服务基站通知允许接入的所有次设备的位置信息和天线角度信息；以及所述服务基站使用通知的所述位置信息和所述天线角度信息对实际发送信号进行干扰对齐预编码，以发送至其所服务的允许接入的次设备。
确定允许接入所述空闲频谱的次设备的步骤进一步包括：确定主设备的天线信息和通信性能信息，并根据确定的所述天线信息和所述通信性能信息设置允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目，根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，针对请求接入所述空闲频谱的次设备确定传输信道矩阵和干扰信道矩阵；根据所述传输信道矩阵和所述干扰信道矩阵确定所述请求接入的次设备的接收性能；以及根据所述接收性能以及允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目，确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
确定所述请求接入的次设备的接收性能的步骤进一步包括：生成评估信号；使用确定的所述干扰信道矩阵来确定针对所述请求接入的次设备的干扰对齐预编码矩阵；以及在使用所述干扰对齐预编码矩阵对所述评估信号进行干扰对齐预编码的情况下，确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收性能。
确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收性能的步骤进一步包括：确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收信号，并从所述接收信号来恢复所述评估信号；以及根据恢复的信号和所述评估信号来评估所述接收性能。
所述次设备具有相互不同的优先级，所述方法进一步包括：所述频谱管理设备对所述请求接入的次设备的优先级和已经接入所述空闲频谱的次设备的优先级中的最低优先级进行比较，并且根据比较结果来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
所述方法进一步包括：当所述请求接入的次设备的优先级大于所述最低优先级时，所述频谱管理设备允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱；以及当所述请求接入的次设备的优先级小于或等于所述最低优先级时，所述频谱管理设备根据已经接入所述空闲频谱的次设备的数目来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。

Claims (26)

1.一种频谱管理设备，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：
确定一个或多个次设备中的每个次设备的位置信息和天线角度信息；
响应于次设备接入主设备的空闲频谱的请求，根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，确定允许接入所述空闲频谱的次设备；以及
向允许接入的次设备中的每一个次设备的服务基站提供允许接入的所有次设备的位置信息和天线角度信息，以供所述服务基站进行干扰对齐预编码。
2.根据权利要求1所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器还被配置为：
确定主设备的天线信息和通信性能信息，并根据确定的所述天线信息和所述通信性能信息来设置允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目；
根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，针对请求接入所述空闲频谱的次设备确定传输信道矩阵和干扰信道矩阵；
根据所述传输信道矩阵和所述干扰信道矩阵确定所述请求接入的次设备的接收性能；以及
根据所述接收性能以及允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目，确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
3.根据权利要求2所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：确定所述主设备的位置信息和天线角度信息，并且基于所述主设备的位置信息和天线角度信息来确定针对所述请求接入的次设备的所述干扰信道矩阵。
4.根据权利要求2所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：
生成评估信号；
使用确定的所述干扰信道矩阵来确定针对所述请求接入的次设备的干扰对齐预编码矩阵；以及
在使用所述干扰对齐预编码矩阵对所述评估信号进行干扰对齐预编码的情况下，确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收性能。
5.根据权利要求4所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：
确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收信号，并从所述接收信号来恢复所述评估信号；以及
根据恢复的信号和所述评估信号来评估所述接收性能。
6.根据权利要求5所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：确定所述恢复的信号的错误率，并且在所述错误率小于第一阈值的情况下，允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
7.根据权利要求2所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：
针对所述请求接入的次设备，使用确定的所述传输信道矩阵来确定信噪比；以及
在所述信噪比大于第二阈值的情况下，确定所述请求接入的次设备的接收性能。
8.根据权利要求2所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：根据所述主设备的所述天线信息和所述通信性能信息的变化，动态地设置允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目。
9.根据权利要求2所述的频谱管理设备，其中，所述次设备具有相互不同的优先级，以及
所述一个或多个处理器进一步被配置为：
对所述请求接入的次设备的优先级和已经接入所述空闲频谱的次设备的优先级中的最低优先级进行比较；以及
根据比较结果来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
10.根据权利要求9所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：当所述请求接入的次设备的优先级大于所述最低优先级时，允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
11.根据权利要求10所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：当允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱时，如果当前允许接入所述空闲频谱的次设备的数目大于所述最大数目，则禁止具有所述最低优先级的次设备使用所述空闲频谱。
12.根据权利要求9所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：当所述请求接入的次设备的优先级小于或等于所述最低优先级时，根据已经接入所述空闲频谱的次设备的数目来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
13.根据权利要求12所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：
当已经接入所述空闲频谱的次设备的数目达到所述最大数目时，禁止所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱；以及
当已经接入所述空闲频谱的次设备的数目未达到所述最大数目时，确定所述请求接入的次设备的接收性能。
14.一种通信系统中控制接入频谱的方法，包括：
确定一个或多个次设备中的每一个次设备的位置信息和天线角度信息；
响应于次设备接入主设备的空闲频谱的请求，根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，确定允许接入所述空闲频谱的次设备；以及
向允许接入的次设备中的每一个次设备的服务基站提供允许接入的所有次设备的位置信息和天线角度信息，以供所述服务基站进行干扰对齐预编码。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
确定主设备的天线信息和通信性能信息，并根据确定的所述天线信息和所述通信性能信息来设置允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目；
根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，针对请求接入所述空闲频谱的次设备确定传输信道矩阵和干扰信道矩阵；
根据所述传输信道矩阵和所述干扰信道矩阵确定所述请求接入的次设备的接收性能；以及
根据所述接收性能以及允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目，确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：
生成评估信号；
使用确定的所述干扰信道矩阵来确定针对所述请求接入的次设备的干扰对齐预编码矩阵；以及
在使用所述干扰对齐预编码矩阵对评估信号进行干扰对齐预编码的情况下，确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收性能。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收信号，并从所述接收信号来恢复所述评估信号；以及
根据恢复的信号和所述评估信号来评估所述接收性能。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述次设备具有相互不同的优先级，所述方法进一步包括：
对所述请求接入的次设备的优先级和已经接入所述空闲频谱的次设备的优先级中的最低优先级进行比较；以及
根据比较结果来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
当所述请求接入的次设备的优先级大于所述最低优先级时，允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
当所述请求接入的次设备的优先级小于或等于所述最低优先级时，根据已经接入所述空闲频谱的次设备的数目来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
21.一种通信系统中接入频谱的方法，所述通信系统包括频谱管理设备、一个或多个主设备、以及一个或多个次设备，所述方法包括：
响应于次设备接入主设备的空闲频谱的请求，所述频谱管理设备根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，确定允许接入所述空闲频谱的次设备；
所述频谱管理设备向允许接入的每一个次设备的服务基站通知允许接入的所有次设备的位置信息和天线角度信息；以及
所述服务基站使用通知的所述位置信息和所述天线角度信息对实际发送信号进行干扰对齐预编码，以发送至其所服务的允许接入的次设备。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，确定允许接入所述空闲频谱的次设备的步骤进一步包括：
确定主设备的天线信息和通信性能信息，并根据确定的所述天线信息和所述通信性能信息设置允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目；
根据每个次设备的位置信息和天线角度信息，针对请求接入所述空闲频谱的次设备确定传输信道矩阵和干扰信道矩阵；
根据所述传输信道矩阵和所述干扰信道矩阵确定所述请求接入的次设备的接收性能；以及
根据所述接收性能以及允许接入所述空闲频谱的次设备的最大数目，确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，确定所述请求接入的次设备的接收性能的步骤进一步包括：
生成评估信号；
使用确定的所述干扰信道矩阵来确定针对所述请求接入的次设备的干扰对齐预编码矩阵；以及
在使用所述干扰对齐预编码矩阵对所述评估信号进行干扰对齐预编码的情况下，确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收性能。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收性能的步骤进一步包括：
确定所述请求接入的次设备对所述评估信号的接收信号，并从所述接收信号来恢复所述评估信号；以及
根据恢复的信号和所述评估信号来评估所述接收性能。
25.根据权利要求22所述的方法，其中，所述次设备具有相互不同的优先级，所述方法进一步包括：
所述频谱管理设备对所述请求接入的次设备的优先级和已经接入所述空闲频谱的次设备的优先级中的最低优先级进行比较，并且根据比较结果来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括：
当所述请求接入的次设备的优先级大于所述最低优先级时，所述频谱管理设备允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱；以及
当所述请求接入的次设备的优先级小于或等于所述最低优先级时，所述频谱管理设备根据已经接入所述空闲频谱的次设备的数目来确定是否允许所述请求接入的次设备接入所述空闲频谱。
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