CN111787632A - 用于广播和双向、分组交换通信的共享频谱接入 - Google Patents

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Abstract

本发明公开涉及用于广播和双向、分组交换通信的共享频谱接入。公开了涉及不同无线电接入技术之间的频谱共享的技术。在一些实施例中，广播基站被配置为利用特定频带向多个广播接收器设备无线地广播音频和视频数据。在这些实施例中，广播基站被配置为在排定的时间间隔期间中断特定频带中的广播，以使得一个或多个蜂窝基站能够利用该特定频带执行双向分组交换无线数据通信。

Description

用于广播和双向、分组交换通信的共享频谱接入
本申请是申请日为2015年8月10日、申请号为201580045562.0、发明名称为“用于广播和双向、分组交换通信的共享频谱接入”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本申请涉及用于无线通信的动态频谱共享。
背景技术
无线通信系统的使用正在迅速增长。另外，无线通信技术已经从只有话音通信演变为还包括诸如互联网和多媒体内容之类的数据的传输。无线通信的激增可以导致频谱的稀缺。另外，频谱的不同部分的利用可以变化。例如，在一些间隔期间，在特定频带中的蜂窝电话使用可以高。与此同时，广播电视(TV)提供商可能没有利用他们所分配的频率资源的全部。
因此，在一些实施例中，可以期望用于不同无线电技术之间的动态频谱共享的技术。
发明内容
公开了涉及动态频谱共享的技术。在一些实施例中，广播基站被配置为利用特定频带向多个广播接收器设备无线地广播音频和视频数据。在这些实施例中，广播基站被配置为在排定的时间间隔期间中断特定频带中的广播，以使得一个或多个蜂窝基站能够利用该特定频带执行双向分组交换无线数据通信。
在一些实施例中，基站(例如，长期演进(LTE)基站)被配置为利用第一频带与一个或多个移动设备执行双向分组交换通信。在这些实施例中，基站还被配置为在排定的时间间隔期间利用第二频带与一个或多个移动设备执行双向分组交换通信，其中第二频带用于在除排定的时间间隔之外的一个或多个时间间隔期间向多个设备无线地广播音频和视频数据。
在一些实施例中，所公开的技术可以允许蜂窝和宽带通信之间的动态频谱共享。在一些实施例中，单个基站被配置为既是广播基站又是蜂窝基站。
在一些实施例中，移动设备被配置为在频带之间切换，以便利用共享的频谱。在各种实施例中，移动设备可以被配置为在用于对应无线电技术的消隐间隔期间(在此期间可能发生由另一种无线电技术在相同频谱中的通信)降低功率(power down)。在各种实施例中，由蜂窝基站和/或广播基站发送的控制信令可以使得无线接收器设备能够在动态频谱共享期间维持连接。
附图说明
图1是示出根据一些实施例的用户装备设备(UE)的图。
图2是示出根据一些实施例的包括广播基站和蜂窝基站的示例性无线通信环境的框图。
图3是示出根据一些实施例的示例性基站的框图。
图4是示出根据一些实施例的示例性UE的框图。
图5是示出根据一些实施例的示例性广播帧的图。
图6是示出根据一些实施例的示例性LTE无线电帧的图。
图7是示出根据一些实施例的用于LTE和宽带传输之间的频谱共享的示例性控制信令的图。
图8是示出根据一些实施例的用于频谱共享的LTE和广播传输的示例性消隐时段的图。
图9是示出根据一些实施例的用于操作广播基站的方法的流程图。
图10是示出根据一些实施例的用于操作蜂窝基站的方法的流程图。
图11是示出根据一些实施例的用于操作UE的方法的流程图。
虽然已经相当详细地描述了以上实施例，但是，一旦以上公开内容被完全理解，各种变体和修改就将对本领域技术人员变得显然。权利要求要被解释为涵盖所有这种变体和修改。
各种单元、电路或其它组件可以被描述或申明为“被配置为”执行一个或多个任务。在这种上下文中，使用“被配置为”是通过指示单元/电路/组件包括在操作过程中执行一个或多个任务的结构(例如，电路系统)来意指结构。因此，单元/电路/组件可以被称为被配置为执行任务，即使当指定的单元/电路/组件目前没有操作(例如，没有开启)时。与“被配置为”语言一起使用的单元/电路/组件包括硬件——例如，电路、存储可执行以实现操作的程序指令的存储器等。记载单元/电路/组件“被配置为”执行一个或多个任务明确地不是要对那个单元/电路/组件援引35U.S.C.§112(f)。
具体实施方式
缩写
在本公开内容中使用了以下缩写。
3GPP：第三代合作伙伴计划
ATSC：高级电视系统委员会
CDMA：码分多址
GSM：全球移动通信系统
LTE：长期演进
NGBP：下一代广播平台
RAT：无线电接入技术
RX：接收
SIM：订户身份模块
TX：发送
UE：用户装备
UMTS：通用移动通信系统
术语
以下是在本申请中使用的术语词汇表：
存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如CD-ROM、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM，兰巴斯(Rambus)RAM等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机系统。在后面的例子中，第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
承载介质——如上所描述的存储介质，以及物理传输介质，诸如总线、网络和/或传送诸如电信号、电磁信号或数字信号之类的信号的其它物理传输介质。
计算机系统——各种类型的计算或处理系统中的任何类型，这些计算或处理系统包括个人计算机系统(PC)、大型计算机系统、工作站、网络家电(network appliance)、互联网家电(internet appliance)、个人数字助理(PDA)、个人通信设备、智能电话、电视系统、网格计算系统或其它设备或者设备的组合。一般来说，术语“计算机系统”可以广义地定义为包括具有至少一个执行来自存储介质的指令的处理器的任何设备(或设备组合)。
用户装备(UE)(或“UE设备”)——移动或便携式的、执行无线通信的各种类型的计算机系统装置中的任何类型。UE设备的例子包括移动电话或智能手机(例如基于iPhoneTM、AndroidTM的手机)、便携式游戏设备(例如Nintendo DSTM、PlayStation PortableTM、Gameboy AdvanceTM、iPhoneTM)、笔记本电脑、PDA、便携式因特网设备、音乐播放器、数据存储设备、其它手持式设备、以及可穿戴设备(诸如手表、头戴式耳机、吊坠、耳机等)。一般来说，术语“UE”或“UE设备”可以广义地定义为包括由用户容易地运送并且能够进行无线通信的任何电子、计算和/或电信设备(或设备的组合)。
基站——术语“基站”具有其普通含义的全部范围，并且至少包括安装在固定位置处并用于作为无线蜂窝电话系统或无线电系统的一部分进行通信的无线通信基站。
处理元件——指的是各种元件或元件的组合。处理元件包括例如电路(诸如ASIC(专用集成电路))、单独处理器核心的部分或电路、整个处理器核心、单独处理器、可编程硬件设备(诸如现场可编程门阵列(FPGA))、和/或包括多个处理器的系统的更大的部分。
自动——指的是动作或操作由计算机系统(例如由计算机系统执行的软件)或设备(例如电路系统、可编程硬件元件、ASIC等)执行，而不需要直接指定或执行该动作或操作的用户输入。因此术语“自动”与由用户手动执行或指定的操作(其中用户提供直接执行该操作的输入)形成对照。自动的过程可以由用户所提供的输入启动，但随后“自动”执行的动作不由用户指定，即不是“手动”执行(“手动”执行中用户指定每个要执行的操作)。例如，用户通过选择每个字段并提供指定信息的输入(例如通过键入信息、选择复选框、单选等)来填写电子表格是手动填写所述电子表格，即便计算机系统必须响应于用户动作来更新所述表格。所述表格可以由计算机系统自动填写，其中计算机系统(例如在计算机系统上执行的软件)分析表格的字段并填写表格而不需要指定字段的答案的任何用户输入。如上面所指示的，用户可以调用表格的自动填写，但并不参与表格的实际填写(例如用户不手动指定字段的答案，相反字段的答案自动完成)。本说明书提供响应于用户已经采取的动作而自动被执行的操作的各种例子。
图1–用户装备
图1示出了根据一些实施例的示例用户装备(UE)106。术语UE 106可以是如上定义的各种设备中的任何设备。UE设备106可以包括外壳12，外壳12可由各种材料中的任何材料构成。UE 106可具有显示器14，显示器14可以是包含电容性触摸电极的触摸屏幕。显示器14可基于各种显示技术中的任何技术。UE 106的外壳12可包含或包括用于各种元件中的任何元件的开口，各种元件诸如是按钮16、扬声器端口18以及其它元件(未示出)，诸如麦克风、数据端口以及可能各种类型的按钮，例如音量按钮、振铃按钮，等等。
UE 106可以支持多种无线电接入技术(RAT)。例如，UE 106可以被配置为利用诸如以下各项中的两种或更多种的各种RAT中的任何RAT来通信：全球移动通信系统(GSM)、通用移动通信系统(UMTS)、码分多址(CDMA)(例如，CDMA2000 1XRTT或者其它CDMA无线电接入技术)、长期演进(LTE)、先进LTE(LTE-A)和/或其它RAT。例如，UE 106可以支持至少两种无线电接入技术，诸如LTE和GSM。根据需要可以支持各种不同的或其它的RAT。
在一些实施例中，UE 106还被配置为接收可以传送音频和/或视频内容的广播无线电传输。在还有的其它实施例中，UE 106可以被配置为接收广播无线电传输，并且可能不被配置为执行与基站的双向通信(例如，UE 106可以是电视)。
图2–通信系统和频谱共享概述
图2示出了包括多个通信系统的示例性(和简化的)无线环境。在所示实施例中，不同的UE和广播接收器被配置为经由广播网络和/或分组交换蜂窝网络进行通信。要指出，图2的系统仅仅是可能系统的一个示例，并且根据期望，实施例可以在各种系统中的任何系统中实现。
如图所示，示例性无线通信系统包括基站102A和102B，它们经传输介质与被表示为UE 106A-106C的一个或多个用户装备(UE)设备进行通信。
蜂窝基站102B可以是基站收发信台(BTS)或小区站点，并且可以包括使得能够进行与UE 106B和UE 106C的无线通信的硬件。在所示实施例中，基站102B还被配置为与核心网络100B通信。核心网络100B还可以耦合到一个或多个外部网络(诸如外部网络108)，其可以包括互联网、公共交换电话网络(PSTN)和/或任何其它网络。因此，基站102B可以便利UE设备106B与106C之间的通信和/或UE设备106B和/或106C与网络100B和/或108之间的通信。
基站102B和根据相同或不同RAT或蜂窝通信标准操作的其它基站可以作为小区的网络提供，该网络可以经由一种或多种无线电接入技术(RAT)在广泛的地理区域上向UE106B和/或UE 106C以及类似的设备提供连续或几乎连续的重叠(overlapping)服务。
广播基站102A可以被配置为向多个接收器(诸如UE 106A和106B)广播多媒体内容(例如，用于TV传输的视频和音频内容)。在所示实施例中，广播基站102A被配置为与外部网络108通信。在各种实施例中，广播基站102A还被配置为与一个或多个内部网络通信。
术语“广播”是指为广播区域中的接收设备发送而不是被寻址到特定设备的一对多传输。另外，广播传输通常是单向的(从发送器到接收器)。在一些情况下，控制信令(例如，评级信息)可以从接收器传递回广播发送器，但是内容数据仅在一个方向上被发送。与此相比，蜂窝通信通常是双向的。“蜂窝”通信还可以涉及小区之间的切换。例如，当UE 106C(和/或UE 106B)移动出由蜂窝基站102B服务的小区时，其可以被切换到另一个蜂窝基站(并且切换可以由网络处理，包括由基站102B和另一个蜂窝基站执行的操作)。与此相比，当用户从由第一广播基站覆盖的范围移动到由第二广播基站覆盖的范围时，其可以切换到从第二广播基站接收内容，但是基站不需要便利该切换(例如，它们仅仅是继续广播而不关心特定UE正在使用哪个基站)。
传统上，利用与蜂窝传输不同的频率资源执行广播传输。但是，在一些实施例中，频率资源在这些不同类型的传输之间共享。例如，在一些实施例中，广播基站102A被配置为在排定的时间间隔期间让与一个或多个频带，以供蜂窝基站102B用于分组交换通信。
动态频谱共享引起网络之间明确协调的可能性，以确保无缝的最终用户连接。动态频谱共享可以提供使广播运营商通过暂时部分或整体地将其频谱持有的使用让与无线运营商来获得额外收入的手段，例如依据相应网络运营商之间表达的书面协议。精通(versed in)底层信令协议的补充的可配置基站可以便于在给定时间点来自寻求广播或宽带服务接入(或这两者)的最终用户设备的不间断的连接。
在一些实施例中，由广播或蜂窝基站发送的控制信令可以允许最终用户设备维持完全信令连接(其可以消除网络扰动)、延长电池寿命(例如，通过确定当基站不发送时何时保持在低功率模式)，和/或主动管理覆盖检测(例如，而不是将频谱共享时段感知为时好时坏的(spotty)覆盖或暂时网络中断)。
在各种实施例中可以利用不同级别的协调。在一些实施例中，广播运营商可以在没有到广播接收器的中间信令的情况下对于排定的时间段将其频谱让与蜂窝运营商。在这些实施例中，广播网络在推迟时段的持续时间内不可访问，使得其接收者在广播服务恢复之前不知道网络状态。这可以被称为单边推迟。在一些实施例中，蜂窝运营商可以周期性地将其传输消隐，以使得广播运营商能够发送向广播接收器通知其休眠时段的控制信令。这可以向广播接收器通知消隐时段，但是可能不允许它们继续接收广播数据。这可以被称为联合推迟。在一些实施例中，广播提供商和蜂窝提供商可以完全协调并允许UE和广播接收器维持到其相应网络的不间断连接。例如，用于广播传输的控制信令可以包括足够的同步信息，以允许广播接收器在活动间隔(例如，在其间发送蜂窝数据的广播消隐间隔之间的间隔)中接收广播内容。在一些实施例中，这可以涉及将蜂窝同步和小区配置参数与广播帧参数叠加。
基站102A和102B以及UE 106A、106B和106C可以被配置为利用各种RAT(也称为无线通信技术或电信标准)中的任何RAT经传输介质进行通信，其中RAT除其它可能的(诸如UMTS、LTE-A、CDMA2000(例如，1xRTT、1xEV-DO、HRPD、eHRPD)、高级电视系统委员会(ATSC)标准、数字视频广播(DVB)等)之外还有诸如LTE、下一代广播平台(NGBP)、W-CDMA、TDS-CDMA和GSM。
在本文讨论了广播和蜂窝网络以便于说明，但是这些技术并不意在限制本公开内容的范围，并且在其它实施例中，所公开的频谱共享技术可以在各种类型的无线网络中的任何无线网络之间使用。
图3–基站
图3示出了基站102的示例性框图。在一些实施例中，基站102可以是广播基站(诸如图2的基站102A)和/或蜂窝基站(诸如图2的基站102B)。要指出，图3的基站仅仅是可能的基站的一个示例。如图所示，基站102可以包括可以执行用于基站102的程序指令的(一个或多个)处理器304。(一个或多个)处理器304还可以耦合到存储器管理单元(MMU)340，存储器管理单元(MMU)340可以被配置为从(一个或多个)处理器304接收地址并将那些地址转换为存储器(例如，存储器360和只读存储器(ROM)350)中的位置或转换到其它电路或设备。
基站102可以包括至少一个网络端口370。网络端口370可以被配置为耦合到电话网络并提供多个设备(诸如UE设备106)对如上所描述的电话网络的接入。在一些实施例中，网络端口370(或附加的网络端口)可以耦合到电视网络并且被配置为接收用于广播的内容。网络端口370(或附加的网络端口)还可以或可选地被配置为耦合到蜂窝网络，例如蜂窝服务提供商的核心网络。核心网络可以向多个设备(诸如UE设备106)提供移动性相关的服务和/或其它服务。在一些情况下，网络端口370可以经由核心网络耦合到电话网络，和/或核心网络可以提供电话网络(例如，在由蜂窝服务提供商服务的其它UE设备106之间)。
基站102可以包括至少一个天线334。该至少一个天线334可以被配置为作为无线收发器进行操作，并且还可以被配置为经由无线电装置330与UE设备106通信。在所示实施例中，天线334经由通信链332与无线电装置330通信。通信链332可以是接收链、发送链或者这两者。无线电装置330可以被配置为经由各种RAT进行通信。
基站102的(一个或多个)处理器304可以被配置为实现本文所描述的方法的部分或全部，例如通过执行存储在存储介质(例如，非临时性计算机可读存储介质)上的程序指令。可替代地，处理器304可以被配置作为可编程硬件元件，诸如FPGA(现场可编程门阵列)，或作为ASIC(专用集成电路)或它们的组合。
在一些实施例中，基站102被配置为执行广播和双向分组交换通信这两者。在这些实施例中，基站102可以包括例如多个无线电装置330、通信链332和/或天线334。在其它实施例中，所公开的频谱共享技术可以由被配置为仅执行广播传输或仅执行分组交换通信的不同的基站执行。
图4–用户装备(UE)
图4示出了UE 106的示例简化框图。如图所示，UE 106可以包括片上系统(SOC)400，其可以包括用于各种目的的部分。SOC 400可以耦合到UE 106的各种其它电路。例如，UE 106可以包括各种类型的存储器(例如，包括NAND闪存410)、连接器接口420(例如，用于耦合到计算机系统、驻坞站、充电站等)、显示器460、无线通信电路系统430(诸如用于LTE、GSM、蓝牙、WLAN和/或广播)，等等。UE 106还可以包括实现SIM(订户身份模块)功能的一个或多个智能卡。无线通信电路系统430可以耦合到一个或多个天线，诸如天线435。
如图所示，SOC 400可以包括可以执行用于UE 106的程序指令的(一个或多个)处理器402和可以执行图形处理并向显示器460提供显示信号的显示电路系统404。(一个或多个)处理器402还可以耦合到存储器管理单元(MMU)440，存储器管理单元(MMU)440可被配置为从(一个或多个)处理器402接收地址并将那些地址转换为存储器(例如，存储器406、只读存储器(ROM)450、NAND闪存410)中的位置和/或转换到其它电路或设备，诸如显示电路系统404、无线通信电路系统430、连接器I/F 420和/或显示器460。MMU 440可以被配置为执行存储器保护和页表转换或设置。在一些实施例中，MMU 440可以作为(一个或多个)处理器402的一部分被包括。
在一些实施例(未示出)中，UE 106被配置为例如从图2的广播基站102A接收无线广播。在这些实施例中，UE 106可以包括广播无线电接收器。在一些实施例中，UE 106被配置为同时利用不同的频带和/或在不同的时间片期间利用相同的频率资源接收广播数据和执行分组交换蜂窝通信(例如，LTE)。这可以允许用户在执行诸如浏览互联网(例如，以分屏模式)、使用web应用或收听流式音频的其它任务的同时观看电视广播。在其它实施例中，所公开的技术可以在具有被配置作为广播接收器或用于蜂窝通信但不是这两者的设备的系统中使用。
UE 106的处理器402可以被配置为实现本文描述的特征的部分或全部，例如通过执行存储在存储介质(例如，非临时性计算机可读存储介质)上的程序指令。可替代地(或者附加地)，处理器402可被配置作为可编程硬件元件，诸如FPGA(现场可编程门阵列)，或者配置作为ASIC(专用集成电路)。可替代地(或者附加地)，UE设备106的处理器402结合其它组件400、404、406、410、420、430、435、440、450、460中的一个或多个可被配置为实现本文描述的特征的部分或全部。
图5–示例性广播帧
图5示出了根据一些实施例的一般化广播超帧结构502。在所示实施例中，超帧占据与底层帧配置无关的1秒持续时间。在一些实施例中，这个固定的持续时间可以便于与蜂窝网络传输层的协调。所示的超帧502包括携带实际有效载荷数据的有效载荷区域504以及可以携带控制或其它信令信息的零个或更多个非有效载荷区域506和508。在所示示例中，分开的非有效载荷区域506和508由位于帧502的开始和结束处的阴影区域指示。在这个示例图中，用于每个区域的时间(水平轴)的相对长度和符号的数量不一定按比例示出。
在一些实施例中，初始的非有效载荷区域506充当向接收器设备提供初始同步和帧配置的前导码。在一些实施例中，特定前导码的检测可以设置要通过其检测其余前导码符号的上下文。例如，如果基站102A将其频谱的一部分让与LTE，则其可以将在广播前导码中用信号通知的单独上下文指示为“私有”。在一些实施例中，其它字段可以向接收设备指示各种信息，例如，传输将被占据多长时间以及信号的带宽。例如，广播接收器设备可以使用这个信息来确定何时开始再次监视广播数据。蜂窝设备可以使用这个信息来确定其可以在借用的频带中发送数据多长时间。在一些实施例中，广播接收器被配置为忽略属于除广播设备被配备为接收的服务上下文之外的其它服务上下文的超帧。
图6–示例性蜂窝帧
图6示出了示例性蜂窝无线电帧(在所示示例中是LTE帧)。在所示实施例中，蜂窝无线电帧602包括多个子帧604。在所示实施例中，每个子帧的长度为1ms并且由两个0.5ms的时隙606组成。在各种实施例中，所示的帧可以用于双向、分组交换蜂窝通信。
在所示实施例中，主同步信号和辅同步信号，PSS和SSS，插在时隙0和10中的子帧0和5中。PSS可以在这两个子帧中完全相同地被发送。SSS内容可以在每帧的第二实例中被修改，这可以使得UE能够唯一地确定10ms无线电帧的开始。在一些实施例中，PSS和SSS仅在无线电帧的第一子帧中后面紧跟着物理广播信道(BCH)610。BCH可以向宽带接收器传送帧配置。要指出，在BCH的上下文中，术语“广播”是指同等地分发到LTE小区内的接收器的控制信令，并且因此不同于广播基站所分发的广播数据内容。
图7–用于频谱共享的协调的示例性信令结构
图7示出了将通用信令结合到LTE帧结构中。在各种实施例中，控制信令可以被用来指示其间频带将可用的时间间隔。这可以向广播和宽带接收器发送信号，类似于在任何给定帧周期中频谱资源的预期使用。
在所示实施例中，在对应于广播超帧持续时间706的开始的第一LTE子帧704中发送前导码702。在一些实施例中，这可能需要将广播超帧与LTE帧同步(例如，在一些实施例中，超帧应当与LTE帧同时开始)。在广播和蜂窝控制信令都在前导码间隔期间由相应网络发送的意义上，前导码702可以是“混合”前导码。在一些实施例中，这个信令可以利用不同的时间和/或频率资源来发送，以避免干扰。
在一些实施例中，前导码702的广播部分包含初始同步信息加上宽带提供商希望在广播小区中广告的任何附加配置参数。在一些实施例中，第一广播符号如其将在正常广播模式下的那样被发送，这可以确保健壮的信号检测。在所示实施例中，根据需要修改从宽带基站发送的其余符号(例如，通过在这些间隔期间消隐频谱的至少一部分)，以适应发往蜂窝接收器的信令字段，例如PSS、SSS和BCH，使得尽管存在周围的广播信令，但仍然能够有继续的网络连接。
因此，在一些实施例中，与宽带信令字段708重叠的广播符号被陷波(notched)，以容纳PSS、SSS和BCH。在一些实施例中，这些蜂窝字段名义上占据以15kHz子载波间距(1.080MHz)围绕中心载波的72个子载波。在这些实施例中，广播基站102A可以清零等效的信号带宽，以避免损害蜂窝信令字段的完整性。
另外，蜂窝基站102B可以在子帧零中挂起(suspend)用户数据的调度，因为它与广播前导码702重叠。可用于用户数据调度的子帧中的数据丢失(在所示实施例中为1/1000)相对于与广播基站102A共享频谱的能力可以是不昂贵的。正常蜂窝数据调度可以在子帧零之后对于超帧持续时间的其余部分恢复。
在一些实施例中，单个基站(例如，被配置既用于广播又用于蜂窝传输的基站)可以被配置为发送整个前导码702。另外，在一些实施例中，蜂窝基站可以被配置为发送广播控制信令的一部分和/或反之亦然，以便于调度。
LTE和NGBP之间的示例性频谱共享
在一些实施例中，可配置eNB被配置为通过时间交织两个信号在相同频谱中利用相似的带宽发送NGBP(广播)和EUTRA(演进的通用陆地无线电接入)(LTE，长期演进)(蜂窝)信号。如果同一基站(eNB，演进型Node B)正在发送NGBP和EUTRA信号，则维持这两个信号之间的正确时间对齐可以相对简单。在这些实施例中，eNB可以发送单个信号，该信号的部分对应于NGBP波形，而该信号的其它部分对应于EUTRA波形。在其它实施例中，(例如，其中不同基站被配置作为仅广播或仅蜂窝的实施例)，对于时间对齐可能需要不同网络之间的协调。
下面讨论的实施例出于说明的目的利用NGBP和LTE，但是类似的技术可以在其它实施例中用于其它广播和/或蜂窝协议(诸如NGBP、GSM等)或者可以用于本质上不是广播或蜂窝的协议。
在一些实施例中，MBSFN(多播/广播单频网络)子帧可以由蜂窝网络用于消隐，以留下频谱用于广播传输。在这些实施例中，EUTRA下行链路信号可以被配置为具有MBSFN子帧。在FDD(频分双工)EUTRA系统中，每个10ms EUTRA无线电帧的子帧1、2、3和6、7、8可以被配置作为MBSFN子帧。MBSFN子帧可以具有EUTRA信号仅需要在1ms子帧的前1个或2个OFDM(正交频分复用)符号中发送的性质，而其余的13个或12个OFDM符号可以分别留空，没有信号被发送。特别地，EUTRA参考符号不需要在属于MBSFN子帧的MBSFN区域的OFDM符号中发送。这意味着在每个MBSFN子帧中可以存在时间长度为0.857ms(12个OFDM符号)或0.929ms(13个OFDM符号)的空白区域。
假设用于NGBP信号的12.288Msps(兆样本/秒)的示例采样速率，具有该空白区域的MBSFN子帧对于12或13个OFDM符号长度的空白区域分别对应于可用于在MBSFN子帧的空白区域中的NGBP使用的大约10500或11400个样本。(要指出，这是示例采样速率，并且也已经提出了用于NGBP的更高采样速率，这些速率可以以动态方式来选择)。例如，这个样本集合对于利用4096 FFT(快速傅里叶变换)的两个NGBP OFDM符号或者利用8192 FFT的一个NGBP OFDM符号加上适当大小的循环前缀是足够的。
NGBP帧可以被配置为具有多个分区，其可以被称为物理分区数据信道(PPDCH)。用于形成具有多个PPDCH的广播帧有效载荷的示例性技术在于2015年7月21日提交的美国专利申请No.14/805,004“Multi-Partition Radio Frames”中讨论，其全部内容通过引用全部被结合于此。对于时间交织NGBP和EUTRA信号，一个或多个PPDCH可以被配置为在EUTRAMBSFN子帧的空白区域期间携带NGBP数据，而一个或多个消隐PPDCH可以被配置为对应于EUTRA信号的活动部分。这些后面的NGBP PPDCH可以被配置为使得在这些PPDCH期间不发送NGBP信号(包括抑制任何NGBP参考符号)，以便不干扰EUTRA信号。在一些实施例中，广播基站102A被配置为通知NGBP接收器在空白分区期间将不发送NGBP参考符号，并且NGBP接收器可以在执行信道估计时考虑这个信息。
在各种实施例或情况下，可以利用LTE时分双工(TDD)无线电帧、LTE频分双工(FDD)无线电帧和/或其它类型的无线电帧来实现所公开的技术。依赖于所使用的蜂窝无线电帧的配置，可以在蜂窝帧的不同时间和/或频率部分期间发送信令信息。
图8是示出根据一些实施例的广播和蜂窝传输之间的示例性时间交织的信号图。本示例对NGBP使用12.288 Msps的采样速率，但是可以适当地使用各种采样速率。要指出，虽然图8示出了特定频带，但是在所示频带的让与期间，广播传输在其它频带上可以继续或者可以不继续。
在所示示例中，PPDCH 0、1和2携带NGBP广播数据。在这个示例中，这些PPDCH中的每一个被配置为使用4096的FFT大小，具有512个样本的循环前缀长度。在所示实施例中，这导致对于两个连续OFDM符号总共有9216个样本，其适合EUTRA MBSFN子帧的空白区域。(可替代地，具有8192的FFT大小和1024个样本的循环前缀长度的一个OFDM符号可以被用于9216个样本的相同总长度)。在这个示例中，PPDCH 0具有5ms的周期性，以覆盖MBSFN子帧1和6，PPDCH 1具有5ms的周期性，以覆盖MBSFN子帧2和7，并且PPDCH 2具有5ms的周期性，以覆盖MBSFN子帧3和8。
在所示示例中，PPDCH 3是对应于每个MBSFN子帧的初始部分(其携带活动的EUTRA信号)的空白分区。1ms的EUTRA子帧对应于在相同时间段期间的12288个NGBP样本。在这些样本中，依赖于所讨论的实际子帧索引，9216个被指派给PPDCH 0、1或2。这留下3072个样本用于PPDCH 3，因此其可以被配置为使用例如具有2048的FFT大小和1024个样本的循环前缀长度的OFDM符号。PPDCH 3可以具有1ms的周期性，以覆盖每个子帧的初始部分(以及在这个示例中前一子帧的最后部分的一小部分)。
在所示示例中，PPDCH 4和5是对应于非MBSFN子帧0、4、5和9的活动EUTRA部分的空白分区。这两个分区可以使用与数据携带分区0、1、2相同的配置(即，FFT大小为4096且循环前缀长度为512个样本的两个OFDM符号或者FFT大小为8192且循环前缀长度为1024个样本的一个OFDM符号，且周期为5ms)。
在所示实施例中，阴影区域表示对应波形的活动传输，而无阴影区域表示对应波形无活动传输。如从图中可以看到的，NGBP信号的活动部分(PPDCH 0、1和2)落入EUTRA信号的非活动部分(EUTRA子帧1、2、3和6、7、8的MBSFN部分)内(反之亦然)，使得两个波形之间没有冲突。
下表总结了对应于图8的示例性NGBP PPDCH配置。
Figure BDA0002599152990000171
在一些实施例中，在NGBP帧中(例如，在其起始处的前导码中)发送的控制信令可以对应于多个LTE子帧。例如，在'004专利申请中讨论的PFCCH(物理格式控制信道)和PCCCH(物理内容控制信道)的长度一起有可能干扰若干EUTRA子帧。但是，这可以每个NGBP帧仅发生一次，例如每秒一次。另外，在一些实施例中，PFCCH和PCCCH位置与MBSFN子帧时间对齐，以最小化对EUTRA用户设备的影响。在一些实施例中，蜂窝基站102B被配置为避免在与NGBPPFCCH和PCCCH的任何重叠时段期间调度到EUTRA设备的传输，以便减少潜在的信号冲突。最后，在一些实施例中，用于PFCCH的特定前导码值可以被用来向NGBP接收器用信号通知PCCCH格式是特殊格式(例如，具有一些时间间隙，以避免干扰非MBSFN子帧)而不是正常NGBP信号。
在其中单个基站被配置为发送EUTRA和NGBP信号两者的实施例中，这些信号可以占据具有相同载波频率的相同(或相似)带宽，这可以避免RF问题，诸如当在两个信号之间切换时需要将无线电装置重调到不同频率。在其它实施例中，信号可以占据不同的重叠带宽和/或使用不同的载波频率。
用于本地/区域性广播的示例性频谱共享实施例
在一些实施例中，频谱共享技术可以被用来在本地内容的广播和区域性内容的广播(其中区域性内容是指意在针对比本地内容大的区域的内容)之间共享频谱。在一些实施例中，单个基站被配置为发送这两种类型的内容，并且被配置为在广播帧的一些分区中发送本地内容，在广播帧的其它分区中发送区域性内容。在这些实施例中，本地/区域性内容也可以针对特定类型的设备，例如移动设备、固定设备等。
在其它实施例中，区域性广播基站和一个或多个本地广播基站可以被配置为共享频谱。例如，区域性广播基站可以被配置为消隐与由一个或多个本地基站进行的传输相对应的分区。在这些实施例中，基站可以进行通信，以协调广播帧的同步和/或配置哪些基站在哪些间隔期间发送或消隐。
在一些实施例中，相同频带内频谱使用的时间片可以被分配给：本地广播内容、区域性广播内容和双向分组交换通信。
用于频谱共享的示例性协调方案
在一些实施例中，可以利用交换来分配频谱，其中广播提供商可以列出他们愿意让与的频谱，并且蜂窝提供商可以购买所列出的频谱的使用。广播提供商可以列出他们愿意让与频谱的时间的特定百分比(例如，基于他们愿意消隐的广播帧中的分区的大小)、他们愿意让与频谱的特定间隔等。在一些实施例中，交换也可以允许提供商协调帧同步以及哪些基站被配置为在什么时间间隔期间消隐的配置。
在一些实施例中，集中式系统被配置为确定和指示频谱共享配置，但是并不被配置为经由交换来这样做。在一些实施例中，可以以分布式方式做出关于如何共享频谱的决定。例如，广播基站可以基于当前节目确定其频谱使用并且传达其将频谱让与附近的蜂窝基站的能力。附近的基站(例如，具有重叠的覆盖区域的站)则可以以非集中方式在它们之间协调频谱共享参数。广播和/或蜂窝基站之间的这些通信可以无线地执行或者可以不无线地执行。在一些实施例中，用于这种通信的字段可以被填加到蜂窝和/或广播帧结构。
图9至11–示例性方法
现在转到图9，示出了图示用于操作广播基站的方法的一个示例性实施例的流程图。除其它设备之外，图9中所示的方法可以与本文公开的任何的计算机电路系统、系统、设备、元件或组件一起使用。在各种实施例中，所示出的方法元素中的一些可以并发执行、以与所示次序不同的次序执行，或者可以被省略。也可以根据期望执行附加的方法元素。
在910，广播基站102A利用特定频带向多个广播接收器无线地广播音频和视频数据。在一些实施例中，这可以是UHF频带的一部分，其范围从470MHz到884MHz。在其它实施例中，可以使用各种频带中的任何频带。
在920，广播基站102A在排定的时间间隔期间中断特定频带上的广播，以使得一个或多个蜂窝基站(例如，蜂窝基站10B)能够利用该特定频带执行双向分组交换无线数据通信。在一些情况下，特定频带可以是广播基站被配置为发送的频谱的仅一部分，而在其它情况下，广播基站可以让与其整个频谱。如图8中所示，在一些实施例中，排定的时间间隔可以对应于1ms LTE子帧的一部分。
在一些实施例中，基站被配置为在其它排定的时间间隔期间在特定频带上发送，例如在特定LTE帧的其它子帧期间。在一些实施例中，基站被配置为向接收用户设备发送控制信令，并且该控制信令指示期间广播基站将消隐传输的时间间隔。
现在转到图10，示出了图示用于操作蜂窝基站的方法的一个示例性实施例的流程图。除其它设备之外，图10中所示的方法可以与本文公开的任何的计算机电路系统、系统、设备、元件或组件一起使用。在各种实施例中，所示出的方法元素中的一些可以并发执行、以与所示次序不同的次序执行，或者可以被省略。也可以根据期望执行附加的方法元素。
在1010，蜂窝基站102B利用第一频带与一个或多个移动设备执行双向分组交换通信。第一频带可以是被指派给与基站102B相关联的蜂窝提供商的、用于蜂窝通信的频带。
在1020，蜂窝基站102B在排定的时间间隔期间利用第二频带与一个或多个移动设备执行通信。在所示实施例中，第二频带被用于在除所排定的时间间隔之外的一个或多个时间间隔期间向多个设备无线地广播音频和视频数据。例如，第二频带可以被指派给与广播基站102A相关联的广播提供商。但是，宽带提供商可以同意在排定的时间间隔期间不使用其频谱的至少一部分。在一些实施例中，蜂窝基站102B可以包括被配置为利用不同的第一和第二频带进行通信的多个无线电装置。蜂窝基站102B可以通知UE在排定的时间间隔期间经由第二频带进行通信。
现在转到图11，示出了图示用于操作UE的方法的一个示例性实施例的流程图。除其它设备之外，图11中所示的方法可以与本文公开的任何的计算机电路系统、系统、设备、元件或组件一起使用。在各种实施例中，所示出的方法元素中的一些可以并发执行、以与所示次序不同的次序执行，或者可以被省略。也可以根据期望执行附加的方法元素。
在1110，UE利用第一频带与基站执行双向分组交换无线数据通信。在一些实施例中，这可以在蜂窝频带内执行，蜂窝频带可以在不同国家之间有所变化，但常常被指定在700MHz和3600MHz之间的10到100MHz的频带中。
在1120，响应于从基站接收到控制信令，UE在排定的时间间隔期间利用第二频带执行双向分组交换无线数据通信。在所示实施例中，在除排定的时间间隔之外的一个或多个时间间隔期间，第二频带被用于向多个设备无线地广播音频和视频数据。这可以允许UE利用通常为广播传输保留的频带进行通信，相对于在拥塞频带中进行通信，这可以提高数据速率、降低功率消耗、增加电池寿命等。
本公开内容中描述的实施例可以以任何的各种形式来实现。例如，一些实施例可以被实现为计算机实现的方法、计算机可读存储介质或者计算机系统。其它的实施例可以利用一个或多个诸如ASIC的定制设计的硬件设备来实现。其它的实施例可以利用诸如FPGA的一个或多个可编程硬件元件来实现。
在一些实施例中，非临时性计算机可读存储介质可以被配置为使得它存储程序指令和/或数据，其中，如果程序指令被计算机系统执行，则使得计算机系统执行方法，例如本文所描述的任何方法实施例，或者本文所描述的方法实施例的任意组合，或者本文所描述的任何方法实施例的任何子集，或者这些子集的任意组合。
在一些实施例中，设备(例如，UE、广播接收器或基站)可以被配置为包括处理器(或一组处理器)以及存储介质，其中存储介质存储程序指令，其中处理器配置为从存储介质读取并执行程序指令，其中程序指令可执行以实现本文所描述的任意的各种方法实施例(或者本文所描述的方法实施例的任意组合，或者本文所描述的任何方法实施例的任何子集，或者这些子集的任意组合)。例如，处理器可以是中央处理单元(CPU)或数字信号处理器(DSP)。设备可以以任何的各种方式实现。
虽然以上已经相当详细地描述了实施例，但是，一旦以上公开内容被完全理解，各种变体和修改就将对本领域技术人员变得显然。权利要求要被解释为涵盖所有这种变体和修改。

Claims (13)

1.一种广播基站，包括：
至少一个无线电发送器；
一个或多个处理器，耦合到所述至少一个无线电发送器；
其中所述广播基站被配置为：
利用特定频带向多个广播接收器设备无线地广播音频和视频数据；
在排定的时间间隔期间中断所述特定频带中的广播，以使得一个或多个蜂窝基站能够利用所述特定频带执行双向分组交换无线数据通信；以及
将广播帧边界与由所述一个或多个蜂窝基站发送的帧的边界对齐，
其中，所述对齐所述帧使得所述一个或多个蜂窝基站能够在所述广播帧的前导码间隔期间发送蜂窝控制信令。
2.如权利要求1所述的广播基站，其中所述广播基站被配置为基于指示一个或多个蜂窝基站将在所述排定的时间间隔期间利用所述特定频带的信息来中断所述特定频带中的广播。
3.如权利要求1所述的广播基站，其中所述排定的时间间隔对应于由所述一个或多个蜂窝基站发送的双向分组交换无线数据通信数据的帧的一部分。
4.如权利要求3所述的广播基站，其中所述广播基站被配置为在所述帧的另一部分期间无线地广播音频和视频数据。
5.如权利要求4所述的广播基站，其中所述帧的所述另一部分对应于多播/广播单频网络MBSFN子帧。
6.如权利要求1所述的广播基站，其中所述排定的时间间隔对应于由所述一个或多个蜂窝基站发送的蜂窝数据的一毫秒子帧的一部分。
7.如权利要求1所述的广播基站，其中所述广播基站被配置为向广播音频和视频数据的接收设备发送指示所述排定的时间间隔的消隐信息。
8.如权利要求1所述的广播基站，其中所述广播基站被配置为在所述广播基站未被配置为利用所述特定频带无线地广播音频和视频数据的一个或多个时间间隔期间利用所述特定频带执行双向分组交换无线数据通信。
9.一种方法，包括：
由广播基站利用特定频带向多个广播接收器设备无线地广播音频和视频数据；
由所述广播基站在排定的时间间隔期间中断所述特定频带中的广播，以使得一个或多个蜂窝基站能够利用所述特定频带执行双向分组交换无线数据通信；以及
将广播帧边界与由所述一个或多个蜂窝基站发送的帧的边界对齐，
其中，所述对齐所述帧使得所述一个或多个蜂窝基站能够在所述广播帧的前导码间隔期间发送蜂窝控制信令。
10.如权利要求9所述的方法，其中分组交换无线数据通信是长期演进LTE通信。
11.如权利要求9所述的方法，还包括：
所述广播基站将广播数据的帧与由所述一个或多个蜂窝基站发送的帧的边界对齐；以及
所述广播基站接收指示所述排定的时间间隔的调度信息；
其中所述排定的时间间隔对应于由所述一个或多个蜂窝基站发送的双向分组交换无线数据通信数据的帧的一部分。
12.一种方法，包括：
由一个或多个蜂窝基站执行与多个蜂窝设备的无线通信；
使用由广播基站让与的特定频带开始蜂窝通信；
将蜂窝帧边界与由所述广播基站发送的广播帧的边界对齐；以及
在所述广播帧的前导码间隔期间发送蜂窝控制信令。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述蜂窝通信在排定的间隔期间利用所述特定频带进行。
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