CN109905837B - 通信控制装置、发送功率分配方法和程序 - Google Patents

通信控制装置、发送功率分配方法和程序 Download PDF

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Abstract

提供了一种通信控制装置、发送功率分配方法和程序。提供了包括通信控制装置的做事(doing)设备，通信控制装置包括：功率分配单元，被配置为将发送功率分配给二次系统，以用于对被保护用于一次系统的频率信道的二次利用。功率分配单元在第一组二次系统和第二组二次系统之间切换功率分配方法，第一组二次系统距一次系统的距离小于预定阈值，而第二组二次系统距一次系统的距离超过预定阈值。

Description

通信控制装置、发送功率分配方法和程序
本发明申请是申请日期为2012年11月28日、申请号为“201280067358.5”、发明名称为“通信控制装置、发送功率分配方法和程序”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种通信控制装置、发送功率分配方法和程序。
背景技术
讨论频率的二次利用作为用于缓解未来的频率资源耗尽的措施。频率的二次利用意味着优先分配给一系统的所有或一部分频率信道被其他系统二次利用。典型地，优先地分配有频率信道的系统称作一次系统，二次利用该频率信道的系统被称作二次系统。
电视白色空间(white space)是其二次利用被讨论的示例性频率信道(参见非专利文献1)。电视白色空间是被分配给作为一次系统的电视广播系统的频率信道之中取决于区域而未被电视广播系统所使用的信道。电视白色空间被开放给二次系统，使得频率资源的有效利用被实现。用于使得能够二次利用电视白色空间的物理层(PHY)和MAC层的标准可以包括IEEE802.22、IEEE802.11af和ECMA(欧洲计算机制造商协会)-392(CogNea，参见稍后描述的非专利文献2)。
在频带的二次利用中，一般而言，需要将二次系统操作为不对一次系统造成不利干扰。为了这样做，重要技术之一是发送功率控制。例如，稍后描述的专利文献1提出了一种响应于二次系统的基站与一次系统的接收器装置之间的路径的路径损耗来确定二次系统的最大发送功率的方法。
引用列表
非专利文献
非专利文献1：欧洲邮政电信管理会议(CEPT)内的电子通信委员会(ECC)，“TECHNICAL AND OPERATIONAL REQUIREMENTS FOR THE POSSIBLE OPERATION OFCOGNITIVE RADIO SYSTEMS IN THE'WHITE SPACES'OF THE FREQUENCY BAND 470-790MHz”，ECC报告159，Cardiff，2011年1月
非专利文献2：“Standard ECMA-392MAC and PHY for Operation in TV WhiteSpace”，[在线]，[2011年12月15日检索]，因特网<URL:http://www.ecma-international.org/publications/standards/Ecma-392.htm>
专利文献
专利文献1：JP2009-100452A
发明内容
技术问题
在有可能存在多个二次系统的情况中，将每个二次系统的发送功率控制为使得来自多个二次系统的累积干扰落在一次系统的可接受范围内将是有益的。此外，当二次系统的发送功率不小时，信道之间的干扰的考虑可能变得必要。然而，为了准确地评估所有二次系统的这样的各种因素，用于分配发送功率的计算成本将增加，并且将在对二次利用进行控制的控制节点上强加额外的负荷。
因此，期望提供一种系统，该系统抑制计算二次系统的发送功率的负荷，并且该系统适当地防止了对一次系统的不利干扰。
问题的解决方案
根据本发明，提供了一种包括通信控制装置的做事(doing)设备，通信控制装置包括：功率分配单元，被配置为将发送功率分配给二次系统，以用于对被保护用于一次系统的频率信道的二次利用。功率分配单元在第一组二次系统和第二组二次系统之间切换功率分配方法，第一组二次系统距一次系统的距离小于预定阈值，而第二组二次系统距一次系统的距离超过预定阈值。
此外，根据本发明，提供了一种用于将发送功率分配给二次系统以用于对被保护用于一次系统的频率信道的二次利用的方法，该方法包括：获得从一次系统到二次系统的距离；当所获得的距离小于预定阈值时，利用第一功率分配方法将发送功率分配给二次系统；以及当所获得的距离超过预定阈值时，利用第二功率分配方法将发送功率分配给二次系统，第二功率分配方法需要的计算成本比第一功率分配方法的计算成本低。
此外，根据本发明，提供了一种用于使通信控制装置的计算机用作以下单元的程序：功率分配单元，用于将发送功率分配给二次系统，以用于对被保护用于一次系统保护的频率信道的二次利用。功率分配单元在第一组二次系统和第二组二次系统之间切换功率分配方法，第一组二次系统距一次系统的距离小于预定阈值，而第二组二次系统距一次系统的距离超过预定阈值。
发明的有益效果
根据关于本公开的技术，能够抑制计算二次系统的发送功率的负荷并且适当地防止对一次系统的不利干扰。
附图说明
[图1]图1是用于阐述在频率的二次利用时一次系统的节点受到的干扰的说明图。
[图2]图2是用于阐述信道中的干扰和信道之间的干扰的说明图。
[图3]图3是用于阐述根据一个实施例的通信控制系统的配置的说明图。
[图4]图4是示出在根据一个实施例的通信控制系统中执行的通信控制处理的示例性示意流程的序列图。
[图5]图5是说明根据一个实施例的通信控制装置的示例性配置的框图。
[图6]图6是示出根据一个实施例的功率分配处理的示例性流程的流程图。
[图7]图7是示出根据一个实施例的二次系统的主节点的示例性配置的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。要注意到，在该说明书和附图中，用相同的参考标记来标示基本具有相同功能和结构的元件，并省略重复阐述。
将按照下述顺序给出描述。
1.系统的概要
2.二次系统管理器的示例性配置
2-1.单元的阐述
2-2.处理流程
3.主节点的示例性配置
4.总结
<1.系统的概要>
首先，参照图1至图4，将给出对根据实施例的通信控制系统的概要的描述。
[1-1.与一个实施例有关的问题]
图1是用于阐述在频率的二次利用时一次系统的节点受到的干扰的说明图。参照图1，示出了用于提供一次系统的服务的一次发射站10、以及位于一次系统的服务区域的边界12内的一次接收站20。例如，一次发射站10可以是电视广播站、或者蜂窝通信系统中的无线基站或中继站。蜂窝通信系统可以包括GSM、UMTS、WCDMA、CDMA2000,LTE,LTE的演进、IEEE802.16以及WiMAX或WiMAX2等。当一次发射站10是电视广播站时，一次接收站20是具有用于接收电视广播的天线和调谐器的接收器。当一次发射站10是蜂窝通信系统中的无线基站时，一次接收站20是根据蜂窝通信系统来操作的无线终端。在图1的例子中，信道F1被分配给一次发射站10。一次发射站10能够通过在信道F1上发送无线信号来提供电视广播服务、无线通信服务或一些其他无线服务。要注意，本实施例不限于图1中的例子，而是可以给一次系统分配多个频率信道。
图1还示出了主节点200a、200b、200c和200d，每个均操作二次系统。主节点中的每个利用分配给一次系统的信道F1或者相邻信道F2或F3来分别操作二次系统。每个主节点均可以是符合或部分地利用诸如IEEE802.22、IEEE802.11或ECMA的无线通信系统的无线接入点，或者可以是符合蜂窝通信系统或部分地利用其标准的无线基站或中继站。如果根据蜂窝通信系统来操作二次系统，则蜂窝通信系统可以与一次系统的系统相同或不同。二次系统的一个或多个从节点(未示出)可以存在于每个主节点周围。从节点与它们连接至的主节点支持相同的无线通信系统。在图1的例子中，位于安全区(guard area)的边界14外的主节点200a利用信道F1。位于安全区内的主节点200b和200c分别利用与信道F1相邻的信道F2和F3。位于安全区的边界14外的主节点200d利用信道F2。
在如图1的环境下，一次接收站20可能受到由于从二次发射站(主节点和从节点这两者)发送的无线信号而导致的干扰的影响。图2是用于阐述信道中(带内)的干扰和信道之间的干扰的说明图。在图2的例子中，信道F1是由一次系统所使用的信道。如果图1中的主节点200a二次利用信道F1，则在同一信道中可能出现干扰。信道F2是与信道F1相邻的信道。信道F3是与信道F2相邻的信道。安全带(guard band)被设置在信道F1和信道F2之间、以及信道F2和信道F3之间。当这些信道F2和F3被其他系统利用时，一次系统理想地不受到干扰。然而，如图2所示，实际上，由于带外辐射而导致可能从相邻信道(诸如信道F2、F3和其他信道)出现相当大的干扰。
在图3中示例的系统中二次系统的发送功率能够受到控制以不对一次系统造成不利影响，应当保护一次系统不受由于来自二次系统的无线信号而导致的这种干扰。
图3是用于阐述根据一个实施例的通信控制系统1的说明图。参照图3，通信系统1包括一次发射站10、数据服务器30、通信控制装置100以及主节点200a和200b。此处，在图3的例子中，仅主节点200a和200b被示出作为操作二次系统的主节点，但是实际上可以存在更多的主节点。除非下面在该描述的阐述中需要彼此区分主节点200a和200b(以及其他主节点)，否则省略符号后缀的字母字符以将这些统称为主节点200。
数据服务器30是具有数据库的服务器装置，在数据库中存储关于二次利用的数据。数据服务器30接受来自主节点200的访问以将表示可二次利用的信道的数据以及一次系统的发射站10的位置数据提供给主节点200。此外，主节点200在二次利用开始时将关于二次系统的信息登记在数据服务器30中。可以经由如互联网的任意网络进行数据服务器30和主节点200之间的通信。关于像这样的数据服务器的示例性说明，参照描述对电视白色空间的二次利用的非专利文献1。
通信控制装置100具有作为二次系统管理器的功能，二次系统管理器将用于频率信道的二次利用的发送功率分配给二次系统，使得来自二次系统的累积干扰不对一次系统造成不利影响。例如，通信控制装置100能够经由如因特网的网络来访问数据服务器30，并从数据服务器30获取用于分配发送功率的数据。此外，通信控制装置100还与每个主节点200可通信地连接。然后，通信控制装置100响应于来自主节点200或一次系统的请求、或者周期性地，调节用于二次系统的发送功率。要注意到，不限于图3的例子，通信控制装置100可以被安装在与数据服务器30在物理上相同的装置上、或者任意主节点200上。
图4是示出在通信控制系统1中执行的通信控制处理的示例性示意流程的序列图。
首先，主节点200在开始操作二次系统之前将关于二次系统的信息登记在数据服务器30中(步骤S10)。此处登记的信息可以包括例如装置ID、主节点200的级别(class)和位置数据等。此外，响应于对关于二次系统的信息的登记，数据服务器30向主节点200通知用于配置二次系统的信息，诸如可二次利用的频率信道的信道号的列表、可接受的最大发送功率和频谱模板(spectrum mask)。此处，可以基于与频率利用规则有关的法律(law)的规定来决定从主节点200到数据服务器30的访问周期。例如，FCC(联邦通信委员会)正在考虑以下需要：如果主节点的位置变化，则应当至少每60秒更新位置数据。此外，已推荐应当至少每30秒由主节点检查可用信道号的列表。然而，对数据服务器30的访问的增加导致了开销增加。因此，对数据服务器30的访问周期可以被设置为更长的周期(例如，规定周期的整数倍等)。此外，可以取决于活动节点(active node)的数量来动态地设置访问周期(例如，如果节点数量小，则干扰的风险低，从而周期可以被设置得更长)。例如，数据服务器30可以在最初登记关于二次系统的信息时关于访问周期指示主节点200。
此外，例如，通信控制装置100周期性地从数据服务器30接收关于一次系统的信息，并且利用接收的信息来更新其自身中存储的信息(步骤S11)。此处接收的信息可以包括以下中的一个或多个：一次发射站10的位置数据、天线的高度、安全区的宽度、频率信道的信道号的列表、一次系统的可接受干扰量、用于稍后描述的干扰计算的参考点的位置数据、登记的主节点200的ID的列表、以及其他参数(例如ACLR(相邻信道泄漏率)、衰落余量、阴影余量、保护率和ACS(相邻信道选择)等)。此处，通信控制装置100可以从主节点200直接接收关于一次系统的信息(例如，信道号的列表等)的全部或一部分。
接下来，主节点200基于由数据服务器30通知的信息来配置二次系统(步骤S12)。例如，主节点200从可二次利用的频率信道中选择一个或多个信道作为用于二次系统的利用信道。然后，对功率分配的请求从主节点200(或数据服务器30)发送到通信控制装置100(步骤S13)。
当对于对功率分配的请求返回确认时，在通信控制装置100和主节点200之间执行相互认证和应用水平信息交换(步骤S14)。此外，关于二次系统的信息从主节点200发送到通信控制装置100(步骤S15)。此处发送的信息可以包括主节点200的装置ID、级别、位置数据、由主节点200选择的频率信道(利用信道)的信道号、关于通信质量要求(包括QoS(服务质量)要求)的信息、优先级信息和通信历史等。
接下来，通信控制装置100基于从数据服务器30和主节点200获取的信息来执行功率分配处理(步骤S16)。稍后将详细描述此处通信控制装置100的功率分配处理。然后，通信控制装置100将用于通知新分配的发送功率的功率通知消息发送给主节点200(步骤S17)。
主节点200在接收到功率通知消息时根据所通知的发送功率的值来设置其自身中的发送电路的输出水平(步骤S18)。此外，主节点200可以关于要利用的发送功率的值而指示与其自身连接的从节点。主节点200在完成对发送功率的设置时，向通信控制装置100报告二次系统配置(步骤S19)。然后，通信控制装置100响应于来自主节点200的报告而更新在其自身中存储的关于二次系统的信息(步骤S20)。
在上述序列中，在步骤S16中由通信控制装置100执行的功率分配处理中，存在要根据情况来考虑的一些方面。
第一方面是针对每个二次系统的路径损耗。一般而言，从二次系统到一次系统的路径损耗越大，则一次系统接收到的干扰水平变得越低。随后，通过将更大的发送功率分配给位于距一次系统更远的二次系统，能够提高二次系统的吞吐量。然而，因为对能够从二次系统的节点(主节点和从节点这两者)输出的发送功率有上限，当二次系统距一次系统的距离超过特定值时，考虑路径损耗不再是重要的。
第二方面是从多个二次系统到一次系统的累积干扰。一般而言，为了适当地保护一次系统，当存在多个二次系统时，期望发送功率被控制为使得来自这些多个二次系统的累积干扰不对一次系统造成不利影响。然而，具有比一次系统的可接受干扰水平充分小的干扰水平的二次系统的累积干扰的计算带来了计算负荷增加的缺点。
第三方面是信道之间的干扰。一般而言，为了适当地保护一次系统，期望发送功率被控制为使得在正确地评估信道之间的干扰之后来自二次系统的干扰不对一次系统造成不利影响。然而，当考虑仅对同一信道的干扰时，能够针对每个信道独立地进行发送功率的简单计算，而当考虑信道之间的干扰时，需要在二次利用信道相互不同的多个二次系统上以可理解的方式分发发送功率。因为当信道数量增加时，可能导致信道之间的干扰的信道的组合也增加，这样的计算负荷变得非常大。因此，对于具有小干扰水平的二次系统来说不考虑信道之间的干扰是有利的选择。
鉴于上述，通信控制装置100在向二次系统分配发送功率时，通过根据二次系统距一次系统的距离来切换功率分配方法，在减低计算负荷的同时防止对一次系统的不利影响。
<2.二次系统管理器的示例性配置>
图5是示出在图3中示出的通信控制装置100(即，二次系统管理器)的配置的例子的框图。参照图5，通信控制装置100设置有通信单元110、存储单元120和控制单元130。控制单元130包括功率分配单元140。
[2-1.对单元的阐述]
通信单元110是用于通信控制装置100与数据服务器30以及与主节点200的通信的通信接口。可以通过有线通信或无线通信、或者其组合中的任一种来实现通信控制装置100和数据服务器30之间的、以及通信控制装置100和主节点200之间的通信。
存储单元120利用诸如硬盘或半导体存储器的存储介质来存储用于通信控制装置100的操作的程序和数据。例如，存储单元120存储从数据服务器30接收到的关于一次系统的信息、以及从每个二次系统的主节点200接收到的关于二次系统的信息。
控制单元130对应于诸如CPU(中央处理单元)或DSP(数字信号处理器)的处理器。控制单元130通过执行在存储单元120或其他存储介质中存储的程序来实现通信控制装置100的各种功能。
功率分配单元140向二次系统分配发送功率，该发送功率用于对被保护用于一次系统的频率信道的二次利用。被保护用于一次系统的频率信道可以包括分配给一次系统的一个或多个频率信道以及其相邻的频率信道。在本实施例中，功率分配单元140在第一组二次系统和第二组二次系统之间切换功率分配方法，其中第一组二次系统距一次系统的距离小于预定的距离阈值，而第二组二次系统距一次系统的距离大于该距离阈值。二次系统距一次系统的距离可以是例如距一次系统的服务区域的中心的距离，或者可以是距服务区域或安全区的外边缘的距离。
(功率分配方法的例子)
在该描述中，主要阐述以下四种方法作为由功率分配单元140执行的功率分配方法。然而，这些仅是例子，而可以使用其他功率分配方法。
(1)第一方法：固定功率分配
(2)第二方法：考虑路径损耗
(3)第三方法：考虑累积干扰
(4)第四方法：考虑信道之间的干扰
(1)第一方法
在第一方法中，针对每个二次系统，分配固定的发送功率值或从二次系统请求的发送功率值。固定的发送功率值可以是在所有二次系统之中共同限定的，或者可以是针对装置的每个属性(诸如类型和级别)而限定的。在该情况下，计算发送功率所需的计算成本基本接近零。
(2)第二方法
在第二方法中，随着从二次系统到一次系统的路径损耗更大，更大的发送功率值被分配给每个二次系统。分配给每个二次系统的发送功率的计算公式可以是例如在上述专利文献1中描述的计算公式。稍后还提供了计算公式的其他例子。在该情况下，计算发送功率所需的计算成本不为零，但相对小。
(3)第三方法
在第三方法中，发送功率被分发给每个二次系统使得在同一信道上的从多个二次系统到一次系统的累积干扰量不超过该一次系统的可接受干扰量。
第三方法可以是例如基于以下阐述的干扰控制模型的方法。要注意到，在此处通过利用真值(true value)表达来编写干扰控制模型的公式，但是通过转变该公式，该干扰控制模型可以处理分贝值表达。
首先，给定：用于干扰计算的参考点为i，分配给一次系统的频率信道为fj，一次系统的可接受干扰量为Iacceptable(i,fj)。此外，假设二次利用信道fj的单个二次系统k位于安全区的外围。因此，在二次系统的最大发送功率Pmax(fj,k)、用于最小分离距离(安全区的宽度)的路径损耗L(i,fj,k)以及可接受干扰量Iacceptable(i,fj)之间下面的关系表达式成立。
Iacceptable(i，fj)＝Pmax(fj，k)·L(i，fj，k) (1)
此处，基于在图4的步骤S11处通信控制装置100从数据服务器30接收的信息来决定参考点的位置。在预先限定参考点的情况下，可以从数据服务器30接收表示相关参考点的位置的位置数据(例如，纬度和经度等)。此外，通信控制装置100可以利用从数据服务器30接收的一次系统的节点的位置数据、服务区域或安全区、以及从每个主节点200接收的位置数据，来动态地决定参考点的位置。
当存在利用同一频率信道的同一组的多个二次系统时，在针对每个二次系统的发送功率分配中，对于每个频率信道都需要满足通过扩展公式(1)所获得的以下关系表达式(累积干扰量的评估公式)。
Figure BDA0001945910740000101
此处，公式(2)的右手侧表示由二次利用与分配给一次系统的信道fj相同的信道的二次系统所引起的干扰量之和。Mj是二次利用同一信道的二次系统的数量，P(fj,k)是分配给第k个二次系统的功率，L(i,fj,k)是第k个二次系统与一次系统的参考点i之间的路径损耗，以及G(fj,k)是增益分量。要注意到，上面的Mj可以是活动的二次系统(或主节点)的数量。
在第三功率分配方法中，针对每个频率信道，功率分配单元140在向二次利用频率信道的二次系统试探性地分发发送功率之后，对分发的发送功率进行校正以满足上面的累积干扰量的评估公式。
可以根据例如下面说明的包括固定余量法(fixed margin method)、均匀法(evenmethod)和非均匀法(uneven method)在内的三类方法来执行发送功率的试探性分发。要注意到，这些方法中的功率分配公式可以用作第二功率分配方法的发送功率的计算公式。
(固定余量方法)
第一方法是固定余量方法。在固定余量方法的情况下，预先固定地设置的分发余量MI(以及安全余量SM)被用于计算分配给每个二次系统的发送功率。从以下公式推导被分配给第k个二次系统以利用频率信道fj的发送功率P(fj，k)。
P(fj，k)＝Iacceptable(i，fj)/L(i，fj，k)·G(fj，k)·MI·SM (3)
(均匀法)
第二方法是均匀法。在均匀法的情况下，分配给各个二次系统的发送功率彼此相等。换言之，向多个二次系统均匀地分发发送功率。从以下公式推导被分配给第k个二次系统以利用频率信道fj的发送功率P(fj，k)。
Figure BDA0001945910740000111
(非均匀法)
第三方法是非均匀法。在非均匀法的情况下，二次系统具有到一次系统的更大距离。二次系统被分配有更多的发送功率。因此，可以增加整体的二次利用的机会。从以下公式推导被分配给第k个二次系统以利用频率信道fj的发送功率P(fj，k)。
P(fj，k)＝Iacceptable(i，fj)/{L(i，fj，k)·G(fj，k)·Mj} (5)
此外，均匀法和非均匀法可以与下述的引起干扰的余量减小方法相结合。
(引起干扰的余量减小方法)
引起干扰的余量减小方法是其中考虑了用于减小干扰风险的安全余量SM的方法，并且可以与上述的均匀法或非均匀法相结合地使用。在与均匀法相结合的情况下根据以下公式(6)、以及在与非均匀法相结合的情况下根据以下公式(7)来推导发送功率P(fj，k)。此处，SM表示预先设置的、或者从主节点200通知的安全余量。
Figure BDA0001945910740000121
P(fj，k)＝Iacceptable(i，fj)/{L(i，fj，k)·G(fj，k)·Mj·SM} (7)
此外，上述方法可以与下述的加权分发方法相结合。
(加权分发方法)
加权分发方法是其中取决于针对每个二次系统的优先级来对发送功率的分发进行加权的方法。在与均匀法相结合的情况下根据以下公式(8)、以及在与非均匀法相结合的情况下根据以下公式(9)来推导发送功率P(fj,k)。此外，在与均匀法和引起干扰的余量减小方法相结合的情况下根据以下公式(8’)、以及在与非均匀法和引起干扰的余量减小方法相结合的情况下根据以下公式(9’)来推导发送功率P(fj,k)。此处，wk表示取决于优先级的加权。要注意到，用于每个频率信道的权重wj可以用于代替用于每个二次系统的权重wk。
Figure BDA0001945910740000122
Figure BDA0001945910740000123
Figure BDA0001945910740000124
Figure BDA0001945910740000125
此处，在一次系统中，可能有以下的一些情况：仅限定频率信道fjj的可接受干扰量Iacceptable(i,fjj)，而不限定相邻频率信道fj的可接受干扰量。例如，当频率信道fjj是被分配给一次系统的信道而其相邻信道fj是未被一次系统所使用但受保护的信道时，可能出现这种情况。在该情况下，通过在上述的分发公式中用Iacceptable(i,fjj)替代可接受干扰量Iacceptable(i,fj)并用考虑损耗分量的项L(i,fj,k)G(fj,k)/H(fjj,fj,k)替代路径损耗和增益分量的项L(i，fj，k)·G(fj，k)，来推导用于向二次利用该相邻信道fj的二次系统分发发送功率的分发公式。作为例子，固定余量方法中的分发公式可以被修改如下。
P(fj，k)＝Iacceptable(i，fjj)·H(fjj，fj，k)/L(i，fj，k)·G(fj，k)·MI·SM (3′)
接下来，功率分配单元140在一次系统的服务区域中搜索以下点，在该点处，基于分发的发送功率的干扰量的评估最恶劣。例如，如在以下公式(10)或公式(10’)中那样搜索干扰量最恶劣的点i’。
Figure BDA0001945910740000131
Figure BDA0001945910740000132
接下来，功率分配单元140基于点i’处的可接受干扰量Iacceptable(i，fj)和总干扰量如以下公式中那样计算功率分发的校正系数Δ。
Figure BDA0001945910740000133
Figure BDA0001945910740000134
要注意到，当引起干扰的余量减小方法被应用在功率分发中时，能够使用上面的公式(11’)
然后，功率分配单元140通过利用计算出的校正系数Δ根据以下公式来校正发送功率，并推导二次系统k的可接受发送功率P′(fj，k)。
P′(fj，k)＝P(fj，k)·Δ (12)
(4)第四方法
在第四方法中，向每个二次系统分发发送功率使得从多个二次系统到一次系统的在信道之间的累积干扰量和在同一信道上的累积干扰量之和不超过一次系统的可接受干扰量。第四方法中的累积干扰量的评估公式可以是以下公式，以下公式将信道之间的干扰的项引入到第三方法中的上面公式(2)的右手侧中。
Figure BDA0001945910740000141
公式(13)的右手侧上的第二项表示源自二次利用与信道fj不同但相邻的信道的二次系统的干扰量之和。Oj是相邻信道的数量，jj是相邻信道的索引，Njj是二次利用相邻信道的二次系统的数量，kk是二次利用相邻信道的二次系统的索引，H(fj,fjj,kk)是从相邻信道fjj到信道fj的二次系统kk的损耗分量。要注意到，Njj是活动的二次系统(或主节点)的数量。
可以主要基于以下表格1中示出的原因来确定公式(13)中的增益分量G。
Figure BDA0001945910740000142
Figure BDA0001945910740000151
例如，关于表格1中的保护率PR，可以应用以下思想。换言之，从二次利用信道fCR的二次系统到利用信道fBS的一次系统的可接受干扰量为Iacceptable。此外，一次系统的所需接收功率为Preq(fBS)。在这些参数之间建立以下公式。
Iacceptable＝Preq(fBS)/PR(fCR-fBS) (14)
要注意到，当以分贝值表达来表示保护率时，可以使用以下公式来代替上面的公式(14)。
Figure BDA0001945910740000152
公式(13)中的损耗分量H依赖于例如相邻信道的选择性和泄漏率。要注意到，针对这些增益分量和损耗分量的更多细节，应当参考上面提供的非专利文档1。
在第四功率分配方法中，针对每个频率信道，功率分配单元140在向二次利用频率信道的二次系统试探性地分发发送功率之后，考虑信道之间的干扰的影响而重新分发该试探性地分发的发送功率。然后，功率分配单元140对重新分发的发送功率进行校正以满足上面的评估公式。
更具体地，功率分配单元140首先根据结合第三功率分配方法所阐述的任意方法(例如，公式(3)至(9’))来向二次系统所使用的每个频率信道试探性地分发发送功率。而且，功率分配单元140考虑信道之间的干扰并在二次系统之间重新分发发送功率。例如，可以根据以下公式(16)(在与引起干扰的余量减小方法相结合的情况下，为公式(16’))来执行利用均匀法的发送功率的重新分发。
Figure BDA0001945910740000161
Figure BDA0001945910740000162
公式(16)表示：在从一次系统的可接受干扰量中减去源自相邻信道的使用的干扰量之后，在剩余的二次系统之间重新分发剩余的可接受干扰量。类似地，可以根据以下公式(17)(在与引起干扰的余量减小方法相结合的情况下，为公式(17’))来执行利用非均匀法的发送功率的重新分发。
Figure BDA0001945910740000163
Figure BDA0001945910740000164
要注意到，通常，加权分发方法中的权重还可以应用于上面提供的用于重新分发的公式中的每个公式。
接下来，功率分配单元140搜索以下点，在该点处，基于重新分发的发送功率的干扰量的评估在一次系统的服务区域中是最恶劣的。例如，如在以下公式(18)或公式(18’)中那样搜索干扰量最恶劣的点i’。
Figure BDA0001945910740000165
Figure BDA0001945910740000166
接下来，功率分配单元140基于点i’处的可接受干扰量Iacceptable(i,fj)和总干扰量如以下公式中那样计算功率分发的校正系数Δ。
Figure BDA0001945910740000171
Figure BDA0001945910740000172
要注意到，当引起干扰的余量减小方法被应用在功率分发中时，可以使用上面的公式(19’)。
然后，功率分配单元140通过利用计算出的校正系数Δ根据以下公式来校正发送功率，并推导二次系统k的可接受发送功率P”(fj,k)。
P″(fj，k)＝P′(fj，k)·Δ (20)
(功率分配方法的结合)
功率分配单元140可以例如将上面的第二至第四功率分配方法中的任一种方法应用于一组二次系统，并且可以将上面的第一方法应用于其他二次系统，其中，该组二次系统距一次系统的距离小于距离阈值。此外，功率分配单元140可以将上面的第三或第四方法应用于一组二次系统，并可以将上面的第一或第二方法应用于其他二次系统，其中，该组二次系统距一次系统的距离小于距离阈值。此外，功率分配单元140可以将上面的第四方法应用于一组二次系统，并且可以将上面第一至第三功率分配方法中的一种方法应用于其他二次系统，其中，该组二次系统距一次系统的距离小于距离阈值。以下表格示出了可以应用于这两组二次系统中的每一组的功率分配方法的组合的例子。该表格中用圈标记的组合可以被功率分配单元140所选择。
表格2.可应用的功率分配方法的组合的例子
Figure BDA0001945910740000181
如在第三和第四功率分配方法中那样，当基于可接受干扰量的功率分配方法被应用于每组时，可以根据每组的代表系统和参考点之间的路径损耗或距离来向每一组分发可接受干扰量。用于在组之间分发可接受干扰量的参考点可以是预先限定的，或者可以是根据二次系统的位置来动态确定的。
要注意到，在上述的第三功率分配方法中，可以省略公式(10)至公式(12)中的对可接受发送功率的校正。类似地，在上述第四功率分配方法中，可以省略公式(18)至公式(20)中的对可接受发送功率的校正。作为与第三和第四功率分配方法分离的功率分配方法，可以采用其中省略了对可接受发送功率的校正的方法，并且可以将这种方法应用于距一次系统更近的组、或距一次系统更远的组。
此外，功率分配单元140可以通过利用多个距离阈值将二次系统划分为三个或更多个组，并且针对这三个或更多个组中的每组，可以选择不同的功率分配方法。可以以固定的方式限定由功率分配单元140使用的距离阈值。可替换地，可以根据诸如一次系统的条件(例如，服务区域的尺寸、一次接收站的位置、或一次接收站的数量)或二次系统的数量的参数来动态地设置距离阈值。
功率分配单元140利用根据距一次系统的距离而选择的方法以该方式计算分配给每个二次系统的发送功率的值，并经由通信单元110将计算出的发送功率值通知给每个二次系统。
[2-2.处理的流程]
接下来，通过利用图6，阐述由根据本实施例的通信控制装置100所执行的处理的流程。图6是示出由通信控制装置100所执行的功率分配处理的流程的例子的流程图。此处，作为例子，通过利用一个距离阈值将二次系统分为两组。
参照图6，功率分配单元140首先获得从数据服务器30提供的关于一次系统的信息(步骤S110)。功率分配单元140还获得从主节点200采集的关于二次系统的信息(步骤S120)。接下来，针对被分配功率的每个目标二次系统，功率分配单元140重复步骤S132至S138中的处理(步骤S130)。
在针对每个二次系统重复处理时，功率分配单元140计算从一次系统到目标二次系统的距离(步骤S132)。接下来，功率分配单元140对计算出的距离与预定距离阈值进行比较(步骤S134)。此处，当从一次系统到目标二次系统的距离小于距离阈值时，功率分配单元140将目标二次系统分类到第一组(步骤S136)。然而，当从一次系统到目标二次系统的距离未超过距离阈值时，功率分配单元140将目标二次系统分类到第二组(S138)。
当完成对二次系统的分类时，功率分配单元140利用具有更大的计算成本的方法计算为属于第一组的二次系统分配的发送功率(步骤S140)。此处选择的功率分配方法可以是上述第二至第四方法中的任一种方法。
此外，功率分配单元140利用以下方法来计算(或确定)为属于第二组的二次系统分配的发送功率，该方法具有比步骤S140中选择的方法的计算成本低的计算成本(步骤S150)。此处选择的功率分配方法可以是上述第一至第三方法中的任一种方法。
然后，功率分配单元140经由通信单元110将在步骤S140和S150中计算的发送功率值通知给二次系统的主节点200(步骤S160)。要注意到，图6中的步骤S160的通知能够等同于步骤S17中的功率通知消息的发送。对于未根据已经通知的值来更新所分配的发送功率的二次系统来说，可以省略发送功率值的通知。
<3.主节点的示例性配置>
图7是示出主节点200的配置的例子的框图，主节点200是通过利用由上述的通信控制装置100分配的发送功率来操作二次系统的通信装置。参照图7，主节点200设置有通信单元210、控制单元220、存储单元230和无线通信单元240。
通信单元210作为用于通过主节点200在数据服务器30和通信控制装置100之间的通信的通信接口来进行操作。例如，在开始二次利用时，通信单元210在控制单元220的控制下，将关于二次系统的信息发送给数据服务器30。此外，通信单元210接收从数据服务器30通知的信息。而且，通信单元210将对功率分配的请求发送给通信控制装置100，并从通信控制装置100接收确认。此外，通信单元210从通信控制装置100接收功率通知消息以将接收到的消息输出给控制单元220。
控制单元220对应于诸如CPU或DSP的处理器。控制单元220通过执行存储在存储单元230或其他存储介质中的程序来操作主节点200的各种功能。例如，控制单元220根据图4中示例的序列通过与通信控制装置100协作在二次系统操作时抑制对一次系统的干扰。更具体地，控制单元220在分配给主节点200(或者由主节点200所操作的二次系统)的发送功率的范围内设置发送功率，该发送功率从通信控制装置100通知给无线通信单元240。控制单元220可以例如在参与二次系统的节点之间分发所分配的发送功率。
存储单元230利用诸如硬盘或半导体存储器的存储介质来存储用于与通信控制装置100的协作以及二次系统的操作的程序和数据。
无线通信单元240作为用于主节点200与从节点之间的无线通信的无线通信接口来进行操作，从节点与相关的主节点200相连接。例如，无线通信单元240根据IEEE802.22、IEEE802.11af或ECMA-392将无线信号发送到一个或多个从节点，以及从一个或多个从节点接收无线信号。无线通信单元240所发送的无线信号的发送功率可以被控制单元220控制在上述可分配的发送功率的范围内。
<4.总结>
至此，通过利用图1至图7详细阐述了根据本公开的技术的实施例。根据上述实施例，当发送功率被分配给二次利用被保护用于一次系统的频率信道的二次系统时，在第一组二次系统和第二组二次系统之间切换功率分配方法，其中第一组二次系统距一次系统的距离小于预定阈值，而第二组二次系统距一次系统的距离超过阈值。因此，对于被定位为距一次系统更远的二次系统，通过采用具有低计算成本的简单功率分配方法能够抑制功率分配的计算负荷。此外，即使针对距离上定位远且仅引起低水平干扰的二次系统而利用简单方法来分配发送功率，仍能够防止对一次系统的不利影响。
根据上述实施例，简单的功率分配方法可以是例如不取决于从二次系统到一次系统的路径上的路径损耗的方法。在该情况下，对于被定位为更远的二次系统，能够在没有实质计算负荷的情况下确定要分配给该二次系统的发送功率。而且，简单的功率分配方法可以是不将对一次系统的累积干扰考虑在内的方法。在该情况下，对于被定位为更远的二次系统，能够独立于针对每个二次系统的计算而容易地分配发送功率。此外，简单的功率分配方法可以是不将信道之间从二次系统到一次系统的干扰考虑在内的方法。在该情况下，对于被定位为更远的二次系统，能够针对每个频率信道独立地分发发送功率。
要注意到，在该描述中阐述的各个装置的一系列控制处理可以由软件、硬件以及软件和硬件的组合中的任意来实现。例如，构成该软件的程序被存储在预先设置在每个装置内或外的存储介质中。然后，每个程序在被执行时被例如读取到RAM(随机存储存储器)中，以被诸如CPU(中央处理单元)的处理器所执行。
在上面的描述中，参照附图详细地描述了本公开的优选实施例，但是本公开的技术范围不限于这些例子。对于本公开的技术领域中的具有普通知识的那些技术人员来说，明显的是在权利要求中描述的技术思想的范围内达到各种修改例子或修正例子的思想，并且这样的修改例子和修正例子也被解释为属于本公开的技术范围。
此外，本技术也可以被配置如下。
(1)一种通信控制装置，包括：
功率分配单元，被配置为将发送功率分配给二次系统，以用于对被保护用于一次系统的频率信道的二次利用，
其中，所述功率分配单元在第一组二次系统和第二组二次系统之间切换功率分配方法，所述第一组二次系统距所述一次系统的距离小于预定阈值，而所述第二组二次系统距所述一次系统的距离超过所述预定阈值。
(2)根据(1)所述的通信控制装置，
其中，为所述第一组选择的功率分配方法是取决于与每个二次系统有关的路径损耗的方法，以及
其中，为所述第二组选择的功率分配方法是不取决于与每个二次系统有关的路径损耗的方法。
(3)根据(1)所述的通信控制装置，
其中，为所述第一组选择的功率分配方法是考虑从多个二次系统到所述一次系统的累积干扰的方法，以及
其中，为所述第二组选择的功率分配方法是不考虑从多个二次系统到所述一次系统的累积干扰的方法。
(4)根据(1)所述的通信控制装置，
其中，为所述第一组选择的功率分配方法是既考虑在同一信道上从二次系统到所述一次系统的干扰又考虑信道之间的干扰的方法，以及
其中，为所述第二组选择的功率分配方法是不考虑信道之间从二次系统到所述一次系统的干扰的方法。
(5)根据(2)至(4)中任一项所述的通信控制装置，
其中，为所述第二组选择的功率分配方法是用于将固定值或者从每个二次系统请求的值作为发送功率值分配给每个二次系统的方法。
(6)根据(3)或(4)所述的通信控制装置，
其中，为所述第二组选择的功率分配方法是用于将随着从每个二次系统到所述一次系统的路径损耗变得更大而更大的发送功率值分配给所述二次系统的方法。
(7)根据(4)所述的通信控制装置，
其中，为所述第二组选择的功率分配方法是以下方法，该方法用于将发送功率分发到每个二次系统中使得从多个二次系统到所述一次系统在同一信道上的累积干扰量不超过所述一次系统的可接受干扰量。
(8)根据(2)至(4)中任一项所述的通信控制装置，
其中，为所述第一组选择的功率分配方法是以下方法，该方法用于将发送功率分发到每个二次系统使得从多个二次系统到所述一次系统在同一信道上的累积干扰量与信道之间的累积干扰量之和不超过所述一次系统的可接受干扰量。
(9)根据(2)或(3)所述的通信控制装置，
其中，为所述第一组选择的功率分配方法是以下方法，该方法用于将发送功率分发到每个二次系统中使得从多个二次系统到所述一次系统在同一信道上的累积干扰量不超过所述一次系统的能接收干扰量。
(10)根据(2)所述的通信控制装置，
其中，为所述第一组选择的功率分配方法是用于将随着从每个二次系统到所述一次系统的路径损耗变得更大而更大的发送功率值分配给所述二次系统的方法。
(11)一种用于将发送功率分配给二次系统以用于对被保护用于一次系统的频率信道的二次利用的方法，所述方法包括：
获得从所述一次系统到所述二次系统的距离；
当所获得的距离小于预定阈值时，利用第一功率分配方法将发送功率分配给所述二次系统；以及
当所获得的距离超过所述预定阈值时，利用第二功率分配方法将发送功率分配给所述二次系统，所述第二功率分配方法需要的计算成本比所述第一功率分配方法的计算成本低。
(12)一种用于使通信控制装置的计算机用作以下单元的程序：
功率分配单元，用于将发送功率分配给二次系统，以用于对被保护用于一次系统保护的频率信道的二次利用，
其中，所述功率分配单元在第一组二次系统和第二组二次系统之间切换功率分配方法，所述第一组二次系统距所述一次系统的距离小于预定阈值，而所述第二组二次系统距所述一次系统的距离超过所述预定阈值。
参考标记列表
1 通信控制系统
10 一次发射站
20 一次接收站
100 通信控制装置
140 功率分配单元
200 二次系统的主节点

Claims (10)

1.一种用于控制在网络内分配的功率的节点，所述节点是所述网络中的主节点，并且所述网络具有由一次系统使用的多个信道用于通信，所述节点包括：
第一通信接口，包括所述节点和服务器之间的接口；
第二通信接口，包括所述节点和一个或更多个其他节点中的各个节点之间的一个或更多个无线接口，所述一个或更多个其他节点是所述节点的从节点；
存储器，其中存储程序；以及
处理器，根据所述存储器中存储的所述程序操作以：
从所述服务器接收指示被选择用作二次系统的一部分的所述多个信道中的一个或更多个信道的发送功率分配的信息，所述发送功率分配取决于所述一次系统的参考点和所述二次系统之间的路径损耗，所述路径损耗取决于所述一次系统的参考点和所述二次系统之间的距离以及被分别分配给被选择用作所述二次系统的一部分的所述多个信道中的一个或更多个信道的一个或更多个频率，以及所述参考点是根据所述一次系统的服务区域的位置数据确定的并且是其处由于所述二次系统引起的所述一次系统中的干扰最高的点，以及
在由接收到的指示发送功率分配的信息指示的发送功率范围内设定所述节点的发送功率。
2.根据权利要求1所述的节点，
其中，所述节点使用所述第一通信接口向所述服务器发送对功率分配的请求。
3.根据权利要求1所述的节点，
其中，所述一个或更多个其他节点形成所述二次系统并且所述处理器设定所述节点的发送功率，使得被分配用在所述二次系统上的发送功率由所述一个或更多个其他节点共享。
4.根据权利要求1所述的节点，
其中，所述服务器在所述二次系统到所述一次系统的距离小于阈值的情况下使用第一方法确定指示发送功率分配的所述信息，以及在所述二次系统到所述一次系统的距离超过阈值的情况下使用第二方法确定指示发送功率分配的所述信息。
5.根据权利要求1所述的节点，
其中，所述处理器能够操作用于设定所述节点的发送功率以考虑从所述二次系统到所述一次系统的累积干扰。
6.根据权利要求1所述的节点，
其中，所述处理器能够操作用于设定所述节点的发送功率而不考虑从所述二次系统到所述一次系统的累积干扰。
7.一种用于控制在网络内分配的功率的节点，所述节点是所述网络中的主节点，并且所述网络具有由一次系统使用的多个信道用于通信，所述节点包括：
第一通信接口，包括所述节点和服务器之间的接口；
第二通信接口，包括所述节点和一个或更多个其他节点中的各个节点之间的一个或更多个无线接口，所述一个或更多个其他节点是所述节点的从节点；
存储器，其中存储程序和数据；以及
处理器，根据所述存储器中存储的所述程序操作以：
从所述服务器接收指示被选择用作多个二次系统的一部分的所述多个信道中的一个或更多个信道的发送功率分配的信息，所述发送功率分配取决于所述一次系统的参考点和所述多个二次系统中的每个之间的路径损耗，所述路径损耗取决于所述一次系统的参考点和所述二次系统之间的距离以及被分别分配给被选择用作所述多个二次系统的一部分的所述多个信道中的一个或更多个信道的一个或更多个频率，以及所述参考点是根据所述一次系统的服务区域的位置数据确定的并且是其处由于所述多个二次系统引起的所述一次系统中的干扰最高的点，以及
在由接收到的信息指示的发送功率的范围内设定所述节点所属的二次系统的发送功率。
8.根据权利要求7所述的节点，
其中，所述处理器能够操作用于在所述节点所属的二次系统上的额外的节点之间分发被分配用在所述节点所属的二次系统上的发送功率。
9.根据权利要求7所述的节点，
其中，所述节点使用所述第一通信接口向所述服务器发送对功率分配的请求。
10.根据权利要求7所述的节点，
其中，所述服务器在所述多个二次系统中的一个二次系统到所述一次系统的距离小于阈值的情况下使用第一方法确定指示发送功率分配的所述信息，以及在所述多个二次系统中的所述一个二次系统到所述一次系统的距离超过阈值的情况下使用第二方法确定指示发送功率分配的所述信息。
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