CN107408994B - 通信设备、控制设备及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及第一通信设备、第二通信设备以及控制设备。根据本发明，由第一通信设备(100)在无线通信系统中广播信标信号。广播的信标信号被第二通信设备(300)用于计算接收功率或路径损耗。计算的接收功率或路径损耗被控制设备(500)用于估计无线通信系统中的干扰。此外，本发明还涉及相应的方法、计算机程序以及计算机程序产品。

Description

通信设备、控制设备及其方法
技术领域
本发明涉及第一通信设备、第二通信设备、控制设备及其无线通信系统。此外，本发明还涉及相应的方法、计算机程序以及计算机程序产品。
背景技术
当在没有任何排他、专用且固定的频谱共享的情况下两个或更多个无线接入网共享无线通信系统中的同一频谱时，需要用于频谱分配的方法。频谱分配时段可以在长度方面不同，例如，跨度从毫秒(即动态分配)至数天乃至数月(即半永久分配)。频谱分配方法可以基于瞬时频谱需求、无线接入网的负荷、无线接入网的干扰容限、来自频谱拍卖的投标结果等。
另外，频谱分配必须考虑各种网络节点如接入节点的密度和位置以及网络节点的带外特性。
可以预期未来的5G无线接入网能够实现新的服务和商业机会，从而导致大量共位公用陆地移动网络(Public Land Mobile Network，PLMN)。因此，在未来的无线通信系统中需要用于频谱共享和动态频谱分配的解决方案。这样的需求在对额外频谱的需求被认为是最紧迫的人口密集地区中更加迫切。因此，频谱共享和动态频谱分配的关键技术问题是例如：
●如何避免共位无线接入网之间的干扰？
●如何以公平且动态的方式共享可用的频谱资源？
可以通过使用测量并且遵循涉及的所有各方如网络运营商、相邻频带的用户以及频谱管理机构之间议定的网络共享规则来推断频谱的可用性。可以不仅从时间维度而且从功率密度或空间维度如位置、极化和方向来测量当前频谱使用情况。可以利用测量结果或者通过使用适当的数值分析工具来估计频谱在空间维度的使用情况。
存在与频谱共享有关的各种常规技术。在公共无线资源管理器(Common RadioResource Manager，CRRM)中，参与的无线接入网具有以受控方式管理频谱使用的公共实体。在该方法中，无线接入网共享关于它们对无线资源使用的信息，如发送时间、功率、编码等。CRRM方法的缺点在于：参与频谱共享的无线网络失去了它们的独立性并且可能发送它们自己的无线网络的有价值的(甚至机密的)信息。使用CRRM，两个无线接入网在很多方面被合并为单个无线接入网。这可能导致难以管理无线接入网规划和运营的公共部分。
另一方法是利用地理位置数据库(Geo-Location Database，GLDB)向共享无线接入网通知有关特定位置中的空闲频谱。GLDB应该包括关于由本地频谱管理者确定的共享规则的信息。GLDB缺乏关于实际频谱使用情况和本地传播条件的信息。针对共存的规则通常非常笼统，从而造成不准确且低效率的频谱使用。
建议将无线设备中具有内建的频谱感知功能的认知无线(Cognitive Radio，CR)用来检测本地白频谱，即未使用的频谱。通常，根据所使用的无线技术利用功率检测器或相关器来实现频谱感知。用户设备一侧的频谱感知可能由于这样的任务所需的功率消耗而不具有吸引力。
发明内容
本发明的实施方式的目的是提供缓解或解决常规解决方案的缺点和问题的解决方案。
另一目的是提供用于改进无线通信系统中的干扰计算的解决方案。
再一目的是提供用于改进无线通信系统中的时间和频率资源分配和/或频谱共享的解决方案。
本说明书和相应权利要求书中的“或”应理解为是涵盖了“和”和“或”的数学上的或，并且不应理解为异或(互斥或)。
以上目的通过独立权利要求的主题来解决。可以在从属权利要求中找到本发明的另外的有利实现形式。
根据本发明的第一方面，以上所提及的目的和其他目的利用一种用于无线通信系统的第一通信设备来实现，第一通信设备包括收发器；
其中，收发器用于在测量时间周期广播至少一个信标信号Sb，其中，测量时间周期被专门分配用于广播信标信号，以及其中，至少一个信标信号Sb是在分配给第一通信设备的唯一的正交时间和频率资源上进行广播的。
根据可行的实现形式，信标信号Sb可以包括对于无线通信系统的发送器(第一通信设备)和接收器(第二通信设备)二者而言已知的参考信号。
如以上所提及的，测量时间周期被分配用于在无线通信系统中广播信标信号。因此，在测量时间周期不允许其他类型的重叠发送或干扰发送。另外，每个第一通信设备在测量时间周期内被分配有其自己的唯一的时间和频率资源。因此，利用唯一的时间和频率资源可以容易地识别到第一通信设备的信标信号。唯一的时间和频率资源是正交资源，这意味着多个第一通信设备可以执行互不干扰的信标发送。
利用根据本发明的实施方式的用于在测量时间周期以唯一的时间和频率资源来广播至少一个信标信号Sb的第一通信设备而提供了若干优点。
第一通信设备使得能够在无线通信系统中实现改进的干扰估计，这是因为接收器可以利用信标信号Sb来更加准确且精确地计算接收功率和/或路径损耗。因此，也可以在无线通信系统中通过使用计算的接收功率和/或路径损耗来更加准确地估计无线通信系统中的干扰。
此外，由于信标信号以唯一的时间和频率资源被发送，因此可以容易地计算每个单独的发送器(即第一通信设备)的路径损耗。因此，可以高效且精确地估计耦合在不同发送器之间的干扰。
利用改进的干扰估计，可以避免或缓解无线通信系统中的干扰。另外，利用改进的干扰估计，还可以在无线通信系统中改进时间和频率资源分配和/或频谱共享。
在根据第一方面的第一通信设备的第一种可行实现形式中，
收发器还用于从第二通信设备接收第一信号S1，第一信号S1指示分配给第一通信设备的唯一的正交时间和频率资源。
利用该第一种实现形式，唯一的时间和频率资源被发信号告知第一通信设备。因此，在测量时间周期对时间和频率资源的动态或半动态分配是可行的。另外，利用该实现形式，可以适应不同的无线传播条件。
在根据第一方面的第一种可行实现形式或者根据第一通信设备本身的第一通信设备的第二种可行实现形式中，第一信号S1还指示测量时间周期的起始点和结束点。
测量时间周期限定了第一通信设备被允许发送信标信号并且第二通信设备通过扫描来测量信标信号的时间段。测量时间周期对于无线通信系统中的所有通信设备而言应当是已知的，因此具有测量时间周期的起始点和结束点信息的信令可以用于测量时间周期的时间同步。
在根据第一方面的第一种或第二种可行实现形式或者根据第一通信设备本身的第一通信设备的第三种可行实现形式中，第一通信设备是无线通信系统的接入节点设备或用户设备。
根据本发明的第二方面，以上所提及的目的和其他目的利用一种用于无线通信系统的第二通信设备来实现，第二通信设备包括：
处理器，以及
收发器；
其中，收发器用于在测量时间周期扫描无线通信系统的时间和频率资源，其中，测量时间周期被专门分配用于广播信标信号，以及其中，每个信标信号由第一通信设备在分配给第一通信设备的唯一的正交时间和频率资源上进行广播；
其中，处理器用于针对信标信号来计算接收功率或路径损耗；以及
其中，收发器还用于向无线通信系统的控制设备转送第二信号S2，其中，第二信号S2指示所计算的接收功率或所计算的路径损耗。
利用根据本发明的实施方式的用于扫描时间和频率资源并且针对信标信号来计算接收功率和/或路径损耗的第二通信设备而提供了若干优点。
第二通信设备提供了对接收功率和/或路径损耗的(改进的)计算。因此，可以在无线通信系统中估计无线通信系统中的干扰，尤其是相互干扰。
此外，由于信标信号是以唯一的时间和频率资源进行发送的，因此可以计算每个单独的发送器-接收器对(即第一通信设备与第二通信设备之间)的路径损耗。因此，还可以高效地估计耦合在不同发送器之间的干扰。在多个独立的无线接入网的情况下，相互干扰可以是多个无线接入网之间的干扰。此外，本解决方案还使得属于相同或不同无线接入网的发送器-接收器对之间的干扰估计成为可能。
利用当前的干扰估计，可以避免或缓解无线通信系统中的干扰。另外，利用改进的干扰估计，还可以改进时间和频率资源分配和/或频谱共享。
在根据第二方面的第二通信设备的第一种可行实现形式中，当第二通信设备是接入节点设备时，
收发器还用于从控制设备接收第三信号S3，第三信号S3指示分配的用于广播信标信号的时间和频率资源；
处理器还用于为至少一个信标信号Sb分配唯一的正交时间和频率资源，其中，唯一的正交时间和频率资源是分配的用于广播信标信号的时间和频率资源的子集；
收发器还用于向第一通信设备发送第一信号S1，第一信号S1指示所分配的唯一的正交时间和频率资源。
利用使用第三信号S3和第一信号S1的该第一种实现形式，可以将分配的信标信号与单个第一通信设备相关联。通过将唯一的正交时间和频率资源限定为分配的时间和频率资源的子集，可以确保从(可以由不同PLMN控制的)各个第一通信设备发送的信标信号是正交的并且将不会对彼此造成任何干扰。
在根据第二方面的第一种可行实现形式的第二通信设备的第二种可行实现形式中，在主信息块(master information block，MIB)中或在系统信息块(systeminformation block，SIB)中指示所分配的唯一的正交时间和频率资源。
MIB/SIB限定了向由第二通信设备控制的所有第一通信设备通知无线网络资源的众所周知的方法。这是当第一通信设备充当用户设备并且第二通信设备充当接入节点时的情况。因此，所有第一通信设备将读取MIB/SIB以查找资源信息，如用于信标信号的正交时间和频率资源。因此，提供了意味着易于实现并且与当前无线通信系统向后兼容的用于信令的方便且很好地建立的方法。
在根据第二方面的第一种或第二种可行实现形式或者根据第二通信设备本身的第二通信设备的第三种可行实现形式中，第一信号S1还指示测量时间周期的起始点和结束点。
测量时间周期限定了第一通信设备发送信标信号并且第二通信设备通过扫描来测量信标信号的时间段。测量时间周期对于无线通信系统中的所有通信设备而言应当是已知的，因此，具有测量时间周期的起始点和结束点信息的信令是至关重要的。
在根据第二方面的前述可行实现形式中的任何可行实现形式或者根据第二通信设备本身的第二通信设备的第四种可行实现形式中，第二通信设备是无线通信系统的接入节点设备或用户设备。
在根据第二方面的前述可行实现形式中的任何可行实现形式或者根据第二通信设备本身的第二通信设备的第五种可行实现形式中，第二信号S2还指示对应于计算的接收功率或计算的路径损耗的唯一的正交时间和频率资源。
第二通信设备需要向控制设备通知确切使用的正交时间和频率资源。该信息将来自属于一个PLMN的第一通信设备的信标信号发送与来自该特定正交时间和频率资源的由无线通信系统的所有其他PLMN(更确切地说，其他PLMN的第二通信设备)测量/获得的测量结果唯一地关联。
根据本发明的第三方面，以上所提及的目的和其他目的利用一种用于无线通信系统的控制设备来实现，控制设备包括：
处理器，以及
收发器；
其中，收发器用于从第二通信设备接收第二信号S2，第二信号S2指示在第二通信设备处针对在测量时间周期广播的信标信号计算的接收功率或计算的路径损耗，其中，测量时间周期被专门分配用于在无线通信系统中广播信标信号；
其中，处理器用于基于计算的接收功率或计算的路径损耗来估计无线通信系统中的干扰。
利用根据本发明的实施方式的用于接收计算的接收功率或计算的路径损耗并且基于计算的接收功率或计算的路径损耗来估计干扰的控制设备而提供了若干优点。
控制设备提供了改进的干扰估计。利用改进的干扰估计可以避免或缓解无线通信系统中的干扰。
另外，利用改进的干扰估计，还可以利用该控制设备来改进时间和频率资源分配和/或频谱共享。因此，在无线通信系统中可以改进性能并且更高效地使用时间和频率资源和/或频谱。
在根据第三方面的控制设备的第一种可行实现形式中，
处理器还用于基于所估计的干扰来向在无线通信系统中共享时间或频率资源的多个公用陆地移动网络PLMN分配时间或频率资源(或频谱)。
根据该实现形式，控制设备能够向在同一区域中操作的不同PLMN分配时间和频率资源(或频谱)。该分配可以基于对时间和频率资源(或频谱)的实际使用情况。例如，如果PLMN1正在使用区域内各处的时间和频率资源(或频谱)而PLMN2正在使用热点区域中的时间和频率资源(或频谱)，则控制设备可以向每个第二通信设备分配时间和频率资源(或频谱)，使得PLMN之间的干扰低于预定义阈值。
在根据第三方面的第一种可行实现形式或者根据控制设备本身的控制设备的第二种可行实现形式中，
处理器还用于分配用于在无线通信系统中广播信标信号的时间和频率资源；
收发器还用于向第二通信设备发送第三信号S3，第三信号S3指示分配的用于广播信标信号的时间和频率资源。
利用该实现形式，控制设备能够向每个PLMN分配时间和频率资源并且将该分配信息发送至第二通信设备。控制设备是唯一有能力在不同PLMN之间分配时间和频率资源的实体，这是因为控制设备知道共享PLMN、资源共享规则以及与时间和频率资源共享有关的所有公共参数。因此，可以在无线通信系统中改进时间和频率资源共享。
在根据第三方面的第一种或第二种可行实现形式或者根据控制设备本身的控制设备的第三种可行实现形式中，第二信号S2还指示对应于计算的接收功率或计算的路径损耗的唯一的正交时间和频率资源。
第二通信设备需要向控制设备通知确切使用的正交时间和频率资源。该信息将来自属于一个PLMN的第一通信设备的信标信号发送与来自该特定正交时间和频率资源的由无线通信系统的所有其他PLMN(更确切地说，其他PLMN的第二通信设备)测量/获得的测量结果唯一地关联。
根据本发明的第四方面，以上所提及的目的和其他目的利用一种用于多个共位公用陆地移动网络PLMN的无线通信系统来实现，其中多个共位PLMN共享无线通信系统的时间或频率资源，无线通信系统包括：
多个根据第一方面的任何可行实现形式或者根据第一通信设备本身的第一通信设备；
多个根据第二方面的任何可行实现形式或者根据第二通信设备本身的第二通信设备；
至少一个根据第三方面的任何可行实现形式或者根据控制设备本身的控制设备。
根据本发明的第五方面，以上所提及的目的和其他目的利用一种用于无线通信系统的第一通信设备的方法来实现，方法包括：
在测量时间周期广播至少一个信标信号Sb，其中，测量时间周期被专门分配用于广播信标信号，以及其中，至少一个信标信号Sb是在分配给第一通信设备的唯一的正交时间和频率资源上进行广播的。
在根据第五方面的方法的第一种可行实现形式中，方法还包括：
从第二通信设备接收第一信号S1，第一信号S1指示分配给第一通信设备的唯一的正交时间和频率资源。
在根据第五方面的第一种可行实现形式或者根据方法本身的方法的第二种可行实现形式中，第一信号S1还指示测量时间周期的起始点和结束点。
在根据第五方面的第一种或第二种可行实现形式或者根据方法本身的方法的第三种可行实现形式中，第一通信设备是无线通信系统的接入节点设备或用户设备。
根据本发明的第六方面，以上所提及的目的和其他目的利用一种用于无线通信系统的第二通信设备的方法来实现，方法包括：
在测量时间周期扫描无线通信系统的时间和频率资源，其中，测量时间周期被专门分配用于广播信标信号，以及其中，每个信标信号由第一通信设备在分配给第一通信设备的唯一的正交时间和频率资源上进行广播；
针对信标信号来计算接收功率或路径损耗；以及
向无线通信系统的控制设备转送第二信号S2，其中，第二信号S2指示所计算的接收功率或所计算的路径损耗。
在根据第六方面的方法的第一种可行实现形式中，当第二通信设备是接入节点设备时，方法还包括：
从控制设备接收第三信号S3，第三信号S3指示分配的用于广播信标信号的时间和频率资源；
为至少一个信标信号Sb分配唯一的正交时间和频率资源，其中，唯一的正交时间和频率资源是分配的用于广播信标信号的时间和频率资源的子集；
向第一通信设备发送第一信号S1，第一信号S1指示所分配的唯一的正交时间和频率资源。
在根据第六方面的第一种可行实现形式的方法的第二种可行实现形式中，在主信息块MIB中或在系统信息块SIB中指示所分配的唯一的正交时间和频率资源。
在根据第六方面的第一种或第二种可行实现形式或者根据方法本身的方法的第三种可行实现形式中，第一信号S1还指示测量时间周期的起始点和结束点。
在根据第六方面的前述可行实现形式中的任何可行实现形式或者根据方法本身的方法的第四种可行实现形式中，第二通信设备是无线通信系统的接入节点设备或用户设备。
在根据第六方面的前述可行实现形式中的任何可行实现形式或者根据方法本身的方法的第五种可行实现形式中，第二信号S2还指示对应于计算的接收功率或计算的路径损耗的唯一的正交时间和频率资源。
根据本发明的第七方面，以上所提及的目的和其他目的利用一种用于无线通信系统的控制设备的方法来实现，方法包括：
从第二通信设备接收第二信号S2，第二信号S2指示在第二通信设备处针对在测量时间周期广播的信标信号计算的接收功率或计算的路径损耗，其中，测量时间周期被专门分配用于在无线通信系统中广播信标信号；
基于计算的接收功率或计算的路径损耗来估计无线通信系统中的干扰。
在根据第七方面的方法的第一种可行实现形式中，方法还包括：
基于所估计的干扰来向在无线通信系统中共享时间或频率资源的多个公用陆地移动网络PLMN分配时间或频率资源。
在根据第七方面的第一种可行实现形式或者根据方法本身的方法的第二种可行实现形式中，方法还包括：
分配用于在无线通信系统中广播信标信号的时间和频率资源；
向第二通信设备发送第三信号S3，第三信号S3指示所分配的用于广播信标信号的时间和频率资源。
在根据第七方面的第一种或第二种可行实现形式或者根据方法本身的方法的第三种可行实现形式中，第二信号S2还指示对应于计算的接收功率或计算的路径损耗的唯一的正交时间和频率资源。
根据第五方面、第六方面以及第七方面的方法的优点与根据第一方面、第二方面以及第三方面的相应设备权利要求的优点相同。
本发明还涉及一种计算机程序，其特征在于代码装置，代码装置在由处理装置运行时使得所述处理装置执行根据本发明的任何方法。另外，本发明还涉及一种计算机程序产品，其包括计算机可读介质和所述提及的计算机程序，其中，所述计算机程序包括在计算机可读介质中，并且计算机可读介质包括选自以下中的一个或更多个：ROM(只读存储器)、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪速存储器、EEPROM(电EPROM)以及硬盘驱动器。
根据以下详细描述，本发明的另外的应用和优点将是明显的。
附图说明
附图意在阐明和解释本发明的不同实施方式，在附图中：
－图1示出了根据本发明的实施方式的第一通信设备；
－图2示出了根据本发明的实施方式的方法；
－图3示出了根据本发明的实施方式的第二通信设备；
－图4示出了根据本发明的又一实施方式的又一方法；
－图5示出了根据本发明的实施方式的控制设备；
－图6示出了根据本发明的又一实施方式的又一方法；
－图7示出了根据本发明的实施方式的无线通信系统；
－图8示出了根据本发明的实施方式的另一无线通信系统；
－图9示出了根据本发明的实施方式的用于资源分配的流程图；
－图10示出了根据本发明的实施方式的时间和频率资源的分配；
－图11示出了根据本发明的实施方式的时间和频率资源的另一分配；
－图12示出了根据本发明的实施方式的时间和频率资源的再一分配；以及
－图13示出了根据本发明的实施方式的时间和频率资源的再一分配。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施方式的第一通信设备100。第一通信设备100包括用于接收和发送通信信号的收发器102。在该特定示例中，第一通信设备100还包括可选处理器104(虚线)，所述可选处理器104利用以虚线箭头示出的合适的通信手段可通信地耦接至收发器102。在该特定示例中，收发器102还耦接至用于在无线通信系统700中无线通信的天线单元106(虚线)。第一通信设备100的收发器102用于在无线通信系统700的测量时间周期使用天线单元106来广播信标信号Sb。测量时间周期被专门分配用于在无线通信系统700中广播信标信号。这意味着在测量时间周期无线通信系统700中的其他类型的发送被暂停或停止或者必须是不重叠的(互不干扰的)。另外，信标信号Sb由收发器在分配给第一通信设备100的唯一的正交时间和频率资源(Orthogonal Time and Frequency Resource，OTFR)上进行广播。注意，如本说明书中稍后陈述的，第一通信设备100还可以包括合适的装置、单元、部件、元件以及设备。
在本发明的实施方式中，第一通信设备100的收发器102还用于从无线通信系统的第二通信设备300接收第一信号S1。第一信号S1指示分配给第一通信设备100的OTFR。第一通信设备100使用分配的OTFR来发送信标信号Sb。在该特定实施方式中，第一信号S1是借助于天线单元106来接收的。
在本发明的又一实施方式中，第一信号S1还指示测量时间周期的起始点和结束点。该信令在以下情况下可能是需要的：第一通信设备100预先不知道测量时间周期的时间分配，例如在静态资源分配中。因此，该实施方式使得能够向第一通信设备动态或半动态地分配测量时间周期。然而要注意的是，关于测量时间周期的起始点和结束点的信息可以包括在除第一信号S1之外的其他信号中。另外，可以将测量时间周期的起始点和结束点理解为针对信标信号Sb的时间和频率资源分配的一部分——暗含测量时间周期的起始点和结束点的隐式信令。
图2示出了在该特定实施方式中在第一通信设备100如图1所示的第一通信设备中执行的相应方法200。方法200包括在测量时间周期广播至少一个信标信号Sb的步骤202。如所提及的，测量时间周期被专门分配用于广播信标信号。另外，信标信号Sb是在分配给特定第一通信设备100的唯一OTFR上进行广播的。
图3示出了根据本发明的实施方式的第二通信设备300。第二通信设备300包括处理器302和收发器304。处理器302和收发器304利用合适的通信手段(以虚线箭头示出)可通信地耦接至彼此。在该特定示例中，收发器304还耦接至用于在无线通信系统700中无线通信的天线单元106(虚线)。收发器304还可以耦接至用于有线通信的有线连接308例如无线通信系统700的回程(backhaul)。
第二通信设备300的收发器304用于在测量时间周期扫描已知的无线通信系统700的时间和频率资源。收发器304将扫描结果转送至第二通信设备300的处理器302。处理器302用于基于扫描结果针对所接收的信标信号来计算接收功率和/或路径损耗。处理器302可以应用用于功率和/或路径损耗计算的已知方法和算法。例如，可以将路径损耗(L)定义为L＝Pt/Pr，其中，Pt是发送功率，而Pr是测量的接收功率。发送功率和接收功率二者在发送器和接收器的天线端口处被测量。收发器304还用于向无线通信系统700的控制设备500转送第二信号S2。第二信号S2指示从处理器302接收到的所计算的接收功率或所计算的路径损耗。
因此，第二通信设备300扫描所有时间和频率资源并且估计从例如所有资源块或资源元素或无线通信系统700的其他资源单元接收的功率的水平。第二通信设备300可以采集一个测量时间周期的数据并且将测量数据发送/转送至控制设备500。
在替选方案中，第二通信设备300对测量结果在若干测量时间周期上求平均，并且将平均数据转送至控制设备500。发送的数据可以例如是每个资源元素的估计功率或每个资源元素的路径损耗(或耦合损耗)。在估计功率的情况下，第二通信设备300通过获知进行发送的第一通信设备100的发送功率来计算路径损耗。在路径损耗的情况下，第二通信设备300可以计算每个资源元素的路径损耗。
在本发明的实施方式中，如上所提及的，第一信号S1还指示测量时间周期的起始点和结束点。因此，第二通信设备300指示或通知第一通信设备有关测量时间周期的时间间隔。然而在这方面，需要使无线通信系统700中的测量时间周期的持续时间在作为无线通信系统700的一部分的所有无线接入网之间同步。测量时间周期的持续时间可以由在下面的描述中将更多地描述的控制设备500来集中控制。
图4示出了在该特定实施方式中在第二通信设备300如图3所示的第二通信设备中执行的相应方法400。方法400包括步骤402在测量时间周期扫描无线通信系统700的时间和频率资源。方法400还包括步骤404针对信标信号来计算接收功率或路径损耗。方法400还包括步骤406向无线通信系统700的控制设备500转送第二信号S2。第二信号S2指示计算的接收功率或计算的路径损耗。
根据实施方式，第一通信设备100和第二通信设备300可以是无线通信系统700的接入节点(Access Node，AN)或用户设备(User Device，UD)。接入节点的示例是基站、远程无线头端、中继节点、接入点等。用户设备的示例是用户终端、移动站、移动用户、用户装备、机器对机器设备等。
图5示出了根据本发明的实施方式的控制设备500。控制设备500包括处理器502和收发器504。处理器502和收发器504利用合适的通信手段(以虚线箭头示出)可通信地耦接至彼此。在该特定示例中，收发器504进一步耦接至用于有线通信的有线连接508例如无线通信系统700的有线回程。回程可以将控制设备500的收发器504与第二通信设备300的收发器304相连。收发器504还可以连接至用于无线通信的天线单元506。
控制设备500的收发器504用于接收如上所述从第二通信设备300转送的第二信号S2。第二信号S2指示在第二通信设备300处针对在测量时间周期广播的信标信号计算的接收功率和/或计算的路径损耗。收发器504将计算的接收功率和/或计算的路径损耗经由通信手段转送至控制设备500的处理器502。处理器502用于基于计算的接收功率和/或计算的路径损耗来估计无线通信系统700中的干扰。在第二信号S2中可以包括计算的接收功率或计算的路径损耗中的二者或其中之一。另外，控制设备500可以使用计算的接收功率或计算的路径损耗中的二者或其中之一来估计无线通信系统700中的干扰。
可以通过在一定时间周期内采集测量数据来估计干扰，在所述一定时间周期之后所采集的测量数据被用于计算路径损耗值并且用于估计干扰。用于测量的时间周期必须足够长以具有对干扰的可靠估计。因此，可以在干扰估计中使用一个以上的测量时间周期的测量数据。
图6示出了在该特定实施方式中在控制设备500如图5示出的控制设备中执行的相应方法600。方法600包括步骤602从第二通信设备300接收第二信号S2。第二信号S2指示在第二通信设备300处针对在测量时间周期广播的信标信号计算的接收功率或计算的路径损耗。方法600还包括步骤604基于计算的接收功率和/或计算的路径损耗来估计无线通信系统700中的干扰。当前控制设备500可以是频谱管理器或任何其他合适的网络控制节点。
由控制设备500估计的干扰可以以若干不同方式用在无线通信系统700中。
在本发明的实施方式中，控制设备500的处理器502还用于分配时间或频率资源。分配的时间和/或频率资源基于估计的干扰被确定并且被分配给在无线通信系统700中共享时间和频率资源(或频谱)的多个PLMN(或所谓的运营商)。因此，在该实施方式中，控制设备500充当无线通信系统700的频谱管理器。
在本发明的另一实施方式中，控制设备500的处理器502还用于分配用于在无线通信系统700中广播信标信号的时间和频率资源。因此，收发器504还用于向第二通信设备300发送第三信号S3。第三信号S3指示所分配的由第一通信设备100专用于广播信标信号的时间和频率资源。
图7示出了根据本发明的实施方式的无线通信系统700。在该特定示例中，无线通信系统700包括共享无线通信系统700的时间和频率资源(以及频谱)的两个共位的PLMN即PLMN1和PLMN2。无线通信系统700还包括与第一PLMN1相关联并且充当第二通信设备300a的接入节点(例如，基站或接入点)。无线通信系统700还包括与第一PLMN1相关联并且充当第一通信设备100a的用户设备(例如，移动终端)。无线通信系统700还包括与第二PLMN2相关联并且充当第二通信设备300b的接入节点。无线通信系统700还包括与第二PLMN2相关联并且充当第一通信设备100b的用户设备。根据本发明的实施方式，用户设备100a和100b在测量时间周期广播信标信号(以箭头示出)。信标信号被其相应的接入节点300a和300b接收(以实线示出)并且被其他PLMN的接入节点接收(以虚线示出)。接入节点300a和300b针对用户设备100a和100b二者来分别计算接收功率和/或路径损耗。可以将测量时间周期视为提前分配的在发送中的暂停。无线通信系统700中的所有PLMN获知测量时间周期的确切时间瞬间或时间间隔。
图7还示出了两个PLMN即PLMN1和PLMN2共享无线通信系统700的同一时间和频率资源的时间和频率资源共享情景。时间和频率资源的共享通过频谱管理器来分配，在该特定示例中频谱管理器充当控制设备500。计算的功率和/或路径损耗从接入节点300a和300b以第二信号S2被发送至频谱管理器500。因此，接入节点300a和300b以及频谱管理器500用于借助于本领域已知的合适的通信手段和协议来彼此通信。
频谱管理器500基于由每个PLMN的接入节点300a和300b计算的功率和/或路径损耗来估计无线通信系统700中的干扰。因此，用户设备100a和100b与接入节点300a和300b之间的干扰由频谱管理器500基于所接收到的计算的功率和/或路径损耗来估计。可以将路径损耗(例如，以dB为单位给出)定义为接入节点和用户设备的天线连接器之间的发送功率与接收功率之间的比率，或者用户设备和接入节点的天线连接器之间的发送功率与接收功率之间的比率。频谱管理器500还用于基于估计的干扰来分配无线通信系统700的时间和频率资源。
所分配的时间和频率资源以第三信号S3从频谱管理器500被发送至接入节点300a和300b和/或无线通信系统700的一些其他控制节点。在第一种情况下，所分配的时间和频率资源可以专用于在测量时间周期发送广播信标信号。然而，在第二种情况下，所分配的时间和频率资源或频谱可以专用于其他业务，即对无线通信系统700中的资源向不同类型的发送如数据业务、控制信令等的一般分配。
图8示出了图7中的无线通信系统700。然而，在该示例中，接入节点改为充当第一通信设备100a和100b。另外，用户设备改为充当第二通信设备300a和300b。因此，接入节点100a和100b在测量时间周期广播信标信号，而用户设备300a和300b接收信标信号并且计算接收功率和/或路径损耗。之后，用户设备300a和300b将计算的接收功率和/或路径损耗例如经由接入节点100a和100b发送至频谱管理器500以进行上文所述的进一步处理。
应当注意的是，根据本发明的再一实施方式，接入节点和用户设备充当第一通信设备100和第二通信设备300二者。典型地，在蜂窝系统中可以利用该实施方式来估计上行链路干扰和下行链路干扰二者。然而，应当注意的是，如果假设上行链路和下行链路的路径损耗相同，则仅需要执行针对上行链路或下行链路的路径损耗计算。
此外，根据本发明的实施方式，时间和频率共享过程主要包括如图9中的流程图所示的四个步骤。在图9的示例中，第一通信设备100充当用户设备并且第二通信设备300充当接入节点。
在步骤1中，第一通信设备在无线通信系统700中广播信标信号。所述信标信号在测量时间周期是以正交时间和频率资源进行广播的。正交时间和频率资源意味着它们对于每个第一通信设备100是专用的。另外，对于编码方面和空间方面可以考虑本领域已知的非干扰发送。
在步骤2中，共享频谱的所有PLMN的第二通信设备在测量时间周期扫描时间和频率资源。在步骤2中，第二通信设备还针对所有接收的信标信号来计算接收功率和/或路径损耗。因此，假设在该情景中在不同PLMN之间存在时间同步。因此，如果存在100个第一通信设备100和20个第二通信设备300，则计算2000个路径损耗值。
在该第二步骤2之后的步骤3中，控制设备500从第二通信设备接收计算的接收功率和/或路径损耗并且基于计算的接收功率和/或路径损耗来估计干扰。在步骤3中，控制设备500还基于估计的干扰来向PLMN分配无线通信系统700的时间和频率资源。
最后，在步骤4中，通过在第三信号S3中向不同PLMN的第二通信设备指示分配的时间和频率资源来将分配的时间和频率资源授予第二通信设备。
在该实施方式中，可以认为频谱分配过程是半静态的。测量的功率水平和/或相应路径损耗在干扰估计之后被用于频谱分配。在已经产生了足够的干扰估计之后，可以实际使用新的时间和频率分配。产生足够的干扰估计的过程可能花费从若干分钟到数小时，有时是数天。
此外，在本发明的实施方式中，控制设备500可以利用所谓的遗忘因子，使得在时间和频率分配算法中最近计算的接收功率和/或路径损耗的权重高于较早计算的接收功率和/或路径损耗。选择合适的遗忘因子取决于例如无线通信系统700中重新共享的时间和频率间隔。此外，第二通信设备可以向控制设备500报告它们的相应负荷状态，使得可以在PLMN之间实现某种程度的公平。因此，根据该实施方式，可以更高效地优化对可用的时间和频率资源以及空间资源的使用。
根据所述实施方式使用遗忘因子意味着控制设备500考虑接收功率和/或路径损耗计算的老化方面。因此，控制设备500通过使最近计算的接收功率和/或路径损耗权重高于较早计算的接收功率和/或路径损耗来执行时间和频率分配。这意味着认为最近计算的接收功率和/或路径损耗更加重要。因此，根据该实施方式，控制设备500的处理器502还用于在估计干扰和/或分配时间和频率资源时使用遗忘因子。
在本发明的实施方式中，空中接口成帧(air interface framing)包括图10和图12所示的上行链路(Uplink，UL)测量时间周期和下行链路(Downlink，DL)测量时间周期。
图10示出了测量时间周期的空中接口时间和频率资源的分段。在每N个无线帧之后使用上行链路测量时间周期(Measurement Time Period，MTP)，其中，N是整数变量并且由无线接入网来限定。上行链路测量时间周期在参与时间和频率共享的PLMN——在该示例中为PLMN1和PLMN2——之间被分配。UL测量时间周期被分配给PLMN1或PLMN2，即时分复用。当测量时间周期被分配给PLMN1时，属于PLMN1的用户设备(UD)UD1广播信标信号。属于PLMN2的UD即UD2静默(silent)。UD1发送的广播信标信号被无线通信系统700的所有PLMN接收。当UD2广播信标信号时UD1静默，这是因为测量时间周期被分配给PLMN2。UD2发送的广播信标信号同样被无线通信系统700的所有PLMN接收。图10还示出，可以向测量时间周期和/或分配给非测量时间周期的无线帧分配DL SIB。这在图10中的虚线箭头示出。
控制设备500(图10中未示出)向每个PLMN分配唯一的信标信号资源，即时间和频率资源。每个PLMN负责在连接的UD之间共享唯一的信标信号资源。后面对信标信号资源的分配可以取决于地理位置、UD的数目、无线传播环境等。
可替选地，控制设备500可以在指定的UD之间分配信标信号时间和频率资源。在这种情况下，控制设备500可以在指定的UD之间共享信标信号时间和频率资源。然而，这需要来自不同PLMN的关于连接的UD的信息。
由于这些分配的信标信号时间和频率资源是UD的唯一标识符，因此频谱管理器可以在指定的UD之间共享信标信号资源。分配给AN/UD的用于信标发送的信标信号资源还用于识别所提及的AN/UD。例如，当一定资源被分配给UD时，无线通信系统(所有PLMN和接入节点)识别所述UD。
可以以不同方式来实现将时间和频率资源分配给信标信号。可以在一个测量时间周期内向一个UD分配由不同子载波载携的一个或更多个信标信号以获得频率分集。还可以在随后的测量时间周期中分配信标信号以获得时间分集。
此外，还可以向一个UD分配仅一个时间和频率资源以使信标容量最大化。可以将若干PLMN的UD分配给一个测量时间周期或者测量时间周期仅用于对一个PLMN的分配，该PLMN在图11中示出，在图11中，示出了不同PLMN之间的上行链路信标分配。
在图11中，两个不同PLMN正在测量时间周期内发送信标信号。在方法1中，上行链路测量时间周期是时分复用的，而在方法2中，信标信号根据不相交的跳频图案被同时发送。在两种方法中均描绘了两个测量时间周期。在方法1中，在第一测量时间周期内PLMN1正停止其发送而PLMN2的UD正在发送信标信号，并且两个PLMN的AN均在进行接收。在方法1中，在第二测量时间周期内PLMN2正停止其发送而PLMN1的UD正在发送信标信号。因此，不同PLMN在不同测量时间周期中进行发送。在方法2中，两个PLMN在同一测量时间周期中进行发送，但是如所示出的在时域和频域中完成对PLMN的分隔。方法1或方法2哪个更好取决于无线信道、移动速度以及其他无线传播方面。
此外，信标信号时间和频率资源的分配还可以取决于UD的数目和共享带宽。某些无线帧还可以包括下行链路系统信息块。当前在长期演进(Long Term Evolution，LTE)中，已经连接至无线通信系统700的UD(或LTE术语中的用户装备(User Equipment))可以通过接收主信息块(master information blocks，MIB)和/或系统信息块(system informationblocks，SIB)来获得下行链路带宽。因此，根据该实施方式，在主信息块中或在系统信息块中指示分配的正交时间和频率资源。
可以利用类似的机制向UD通知关于不同PLMN之间的广播信号资源分配的变化。UD可以被指令以已定义的时间间隔来接收MIB/SIB消息。在替选方案中，可以例如使用寻呼规程或类似规程来到达UD以从无线接入网接收更新的系统信息。通过读取下行链路MIB/SIB，UD能够接收关于分配给它们的各自PLMN的当前运行频带的信息。
在时域双工(Time Domain Duplex，TDD)模式下，频谱相邻的PLMN由于冲突的发送方向可能引起严重的接入AN间的彼此干扰或UD间的彼此干扰。这种情况发生在给定PLMN的AN或UD在频谱上且地理上相邻的AN或UD进行发送的同一时间期限期间进行接收时。这是当两个PLMN的发送不同步时或者当不同PLMN的无线接入网中的上行链路/下行链路比率不同时的情况。
可以通过测量AN或UD之间的耦合损耗来检测潜在地易受相邻PLMN干扰影响的AN和UD。UL/DL测量时间周期(即，TDD网络上的UL发送与DL发送之间的时间周期)还可以用于检测相邻信道干扰。AN/UD采集数据并将数据发送至分析信息并且在时间和频率分配过程中考虑所述信息的控制设备500。控制设备500可以例如识别未对齐的上行链路/下行链路资源分配将引起无线通信系统700中的干扰增加的情况。
在图12和图13中分别描绘了功能上沿DL方向和UL方向的该PLMN之间的测量。出于时间和频率资源分配的目的，不需要UD测量，这是因为UD间的干扰的可能性显著小于AN间的干扰的可能性。
在图12中，将使用测量时间周期的构思应用于其中两个PLMN的AN正在测量彼此而UD是静默的情况。在第一测量时间周期内，PLMN1 AN正在利用唯一的信标分配进行发送而PLMN2 AN正在进行接收；以及，在下一测量时间周期内，情况是PLMN2 AN正在利用唯一的信标分配进行发送而PLMN1 AN正在进行接收。测量可以用于检测可能的AN间的干扰。
在图13中，将使用测量时间周期的构思应用于其中两个PLMN的UD正在测量彼此而AN是静默的情况。除了AN是静默的而UD正在发送/接收彼此的信标发送之外，图13示出了与图12示出的情况相同的情况。这些类型的测量可以例如用于UD之间的设备间(Device-to-Device，D2D)的通信中的频谱共享。
运营商之间的测量还可以另外用于PLMN之间的同步。这在两个PLMN在频谱上彼此相邻地工作时是尤其重要的。较高的同步减小了PLMN之间的带外干扰。此外，运营商之间的测量可以用于对AN处的天线阵列的校准。
本发明的实施方式可以在时分双工(Time Division Duplex，TDD)系统以及在频分双工(Frequency Division Duplex，FDD)系统中进行实现。
还可以假设：共享无线接入网具有类似的空中接口，以及出于频谱共享的目的而设计了这样的无线接入网。
如果使得测量时间周期在不同无线接入技术之间同步，则也可以在不同无线接入技术之间利用所描述的本发明。
此外，根据本发明的任何方法可以以具有代码装置的计算机程序来实现，代码装置在由处理装置运行时使得所述处理装置执行方法的步骤。计算机程序包括在计算机程序产品的计算机可读介质中。计算机可读介质可以基本上包括任何存储器，如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪速存储器、EEPROM(电可擦除PROM)或硬盘驱动器。
此外，技术人员意识到，当前第一通信设备100、第二通信设备300以及控制设备500包括采用例如功能、装置、单元、元件等的形式的必要通信能力以执行当前解决方案。其他这样的装置、单元、元件和功能的示例是：被适当配置在一起以实现和/或执行当前解决方案的处理器、存储器、缓冲器、控制逻辑、编码器、解码器、速率匹配器、解速率匹配器、映射单元、乘法器、决策单元、选择单元、开关、交织器、解交织器、调制器、解调器、输入、输出、天线、放大器、接收单元、发送单元、DSP、MSD、TCM编码器、TCM解码器、电力供应单元、电力馈线、通信接口、通信协议等。
特别地，本设备的处理器可以包括例如以下中的一个或更多个实例：中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、微处理器或可以解译并且执行指令的其他处理逻辑。因此，表述“处理器”可以表示包括多个处理电路如以上所提及的那些电路中的任何电路、一些电路或所有电路的处理电路系统。处理电路系统还可以执行用于输入、输出和处理数据的包括数据缓冲的数据处理功能以及设备控制功能如呼叫处理控制、用户接口控制等。
最后，应当理解的是，本发明不限于上述实施方式，而是本发明还涉及并且包括在所附独立权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (11)

1.一种用于无线通信系统(700)的第二通信设备(300)，所述第二通信设备包括：
处理器(302)，以及
收发器(304)；
其中，
所述收发器(304)用于：
在测量时间周期扫描所述无线通信系统(700)的时间和频率资源，其中，所述测量时间周期被专门分配用于广播信标信号Sb，以及其中，每个信标信号Sb由第一通信设备(100)在分配给所述第一通信设备(100)的唯一的正交时间和频率资源(OTFR)上进行广播；
向所述第一通信设备(100)发送第一信号S1；
向所述无线通信系统(700)的控制设备(500)转送第二信号S2；及
从所述控制设备(500)接收第三信号S3；
所述处理器(302)用于：
为至少一个信标信号Sb分配唯一的正交时间和频率资源(OTFR)，其中，所述唯一的正交时间和频率资源(OTFR)是所述分配的用于广播信标信号Sb的时间和频率资源(TFR)的子集；及
针对所述信标信号Sb来计算接收功率或路径损耗；
其中，所述第一信号S1指示所分配的唯一的正交时间和频率资源(OTFR)，所述第二信号S2指示所计算的接收功率或所计算的路径损耗，所述第三信号S3指示分配的用于广播信标信号Sb的时间和频率资源(TFR)。
2.根据权利要求1所述的第二通信设备(300)，其中，在主信息块MIB中或在系统信息块SIB中指示所分配的唯一的正交时间和频率资源(OTFR)。
3.根据权利要求1所述的第二通信设备(300)，其中，所述第一信号S1还指示所述测量时间周期的起始点和结束点。
4.根据权利要求1-3中任一所述的第二通信设备(300)，其中，所述第二信号S2还指示对应于所述计算的接收功率或计算的路径损耗的唯一的正交时间和频率资源(OTFR)。
5.一种用于无线通信系统(700)的控制设备(500)，所述控制设备包括：
处理器(502)，以及
收发器(504)；
其中，
所述收发器(504)用于：
从第二通信设备(300)接收第二信号S2，其中，所述第二通信设备在测量时间周期扫描所述无线通信系统(700)的时间和频率资源，并向第一通信设备(100)发送第一信号S1，并为至少一个信标信号Sb分配唯一的正交时间和频率资源(OTFR)，并针对所述信标信号Sb来计算接收功率或路径损耗，其中，所述测量时间周期被专门分配用于广播信标信号Sb，以及其中，每个信标信号Sb由第一通信设备(100)在分配给所述第一通信设备(100)的唯一的正交时间和频率资源(OTFR)上进行广播，所述唯一的正交时间和频率资源(OTFR)是所述分配的用于广播信标信号Sb的时间和频率资源(TFR)的子集；及
向所述第二通信设备(300)发送第三信号S3；
所述处理器(502)用于：
基于所述计算的接收功率或计算的路径损耗来估计所述无线通信系统(700)中的干扰；及
在所述无线通信系统(700)中广播信标信号Sb的时间和频率资源(TFR)；
其中，所述第一信号S1指示所分配的唯一的正交时间和频率资源(OTFR)，所述第二信号S2指示所计算的接收功率或所计算的路径损耗，所述第三信号S3指示所分配的用于广播信标信号Sb的时间和频率资源(TFR)。
6.根据权利要求5所述的控制设备(500)，
其中，所述处理器(502)还用于基于所估计的干扰来向在所述无线通信系统(700)中共享时间或频率资源的多个公用陆地移动网络PLMN分配时间或频率资源。
7.根据权利要求5或6所述的控制设备(500)，其中，所述第二信号S2还指示对应于所述计算的接收功率或计算的路径损耗的唯一的正交时间和频率资源(OTFR)。
8.一种用于多个共位公用陆地移动网络PLMN的无线通信系统(700)，所述多个共位PLMN共享所述无线通信系统(700)的时间或频率资源，所述无线通信系统(700)包括：
根据权利要求1-4中任一项所述的第二通信设备(300)，以及
根据权利要求5-7中任一项所述的控制设备(500)。
9.一种用于无线通信系统(700)的第二通信设备的方法(400)，所述方法包括：
在测量时间周期扫描(402)所述无线通信系统(700)的时间和频率资源，其中，所述测量时间周期被专门分配用于广播信标信号Sb，以及其中，每个信标信号Sb由第一通信设备(100)在分配给所述第一通信设备(100)的唯一的正交时间和频率资源(OTFR)上进行广播；
针对所述信标信号Sb来计算(404)接收功率或路径损耗；
向所述无线通信系统(700)的控制设备(500)转送(406)第二信号S2，其中，所述第二信号S2指示所计算的接收功率或所计算的路径损耗；
从所述控制设备(500)接收第三信号S3，所述第三信号S3指示分配的用于广播信标信号Sb的时间和频率资源(TFR)；
为至少一个信标信号Sb分配唯一的正交时间和频率资源(OTFR)，其中，所述唯一的正交时间和频率资源(OTFR)是所述分配的用于广播信标信号Sb的时间和频率资源(TFR)的子集；
向所述第一通信设备(100)发送第一信号S1，所述第一信号S1指示所分配的唯一的正交时间和频率资源(OTFR)。
10.一种用于无线通信系统(700)的控制设备的方法(600)，所述方法包括：
从第二通信设备(300)接收(602)第二信号S2，其中，所述第二通信设备在测量时间周期扫描所述无线通信系统(700)的时间和频率资源，并向第一通信设备(100)发送第一信号S1，并为至少一个信标信号Sb分配唯一的正交时间和频率资源(OTFR)，并针对所述信标信号Sb来计算接收功率或路径损耗，其中，所述测量时间周期被专门分配用于广播信标信号Sb，以及其中，每个信标信号Sb由第一通信设备(100)在分配给所述第一通信设备(100)的唯一的正交时间和频率资源(OTFR)上进行广播，所述唯一的正交时间和频率资源(OTFR)是所述分配的用于广播信标信号Sb的时间和频率资源(TFR)的子集，其中，所述第一信号S1指示所分配的唯一的正交时间和频率资源(OTFR)，所述第二信号S2指示所计算的接收功率或所计算的路径损耗；
基于所述计算的接收功率或计算的路径损耗来估计(604)所述无线通信系统(700)中的干扰；
分配用于在所述无线通信系统(700)中广播信标信号Sb的时间和频率资源(TFR)；
向所述第二通信设备(300)发送第三信号S3，所述第三信号S3指示所分配的用于广播信标信号Sb的时间和频率资源(TFR)。
11.一种具有程序代码的计算机程序，所述程序代码用于当所述计算机程序在计算机上运行时执行根据权利要求9或10所述的方法。
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