СПОСОБ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СПЕКТРОМ
METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING SPECTRUM

Область техники, к которой, относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к области техники связи и, в частности, к системе управления спектром и к способу управления спектром в технике связи.
Уровень техники
По мере развития систем беспроводной связи все больше и больше растут требования пользователей к получению услуг связи с высоким качеством, высокой скоростью и большим разнообразием служб. Операторы беспроводной связи и производители оборудования должны постоянно совершенствоваться, чтобы удовлетворять требования пользователей. Это требует большого объема спектральных ресурсов для поддержки новых служб и удовлетворения требований к высокоскоростной связи. Однако ограниченные спектральные ресурсы уже распределены между фиксированными операторами и службами. Новые доступные области спектра довольно редки и/или дорогостоящи. В такой ситуации была выдвинута идея динамического использования спектра, иными словами идея динамического использования спектральных ресурсов, которые были выделены некоторым службам, но не эксплуатируются. Например, спектральные участки каналов в спектре цифрового телевизионного вещания, по которым не передают телевизионных программ, динамически используются для осуществления мобильной беспроводной связи, не создавая помех обычному приему телевизионных сигналов.
В таком случае, поскольку спектр телевизионного вещания сам по себе используется для системы телевизионного вещания, эта система телевизионного вещания считается первичной системой, а телевидение считается первичным пользователем, система мобильной связи считается вторичной системой, а приемник в системе мобильной связи считается вторичным пользователем. Другими словами, применяемый здесь термин «первичная система» может обозначать систему, имеющую преимущественное право использовать спектр, такую как система телевизионного вещания, термин «вторичная система» может обозначать систему, не имеющую преимущественного права использовать рассматриваемый спектр, а получающую возможность использовать спектр первичной системы или прилегающие к нему спектральные области только тогда, когда этот спектр не используется первичной системой.
Такой способ связи при сосуществовании первичной и вторичной систем требует, чтобы приложение, работающее во вторичной системе, не оказывало нежелательного воздействия на приложение, работающее во вторичной системе, или чтобы влияние вторичной системы на первичную систему можно было контролировать, чтобы удерживать его в диапазоне, допустимом для первичной системы. Если сохранять влияние на первичную систему в некотором диапазоне, можно выделить спектральные ресурсы первичной системы множества вторичных систем.
В частности, первичная и вторичная системы могут работать в одном и том же частотном диапазоне или в разных частотных диапазонах. Если частотные диапазоны, используемые первичной и вторичной системами, расположены один рядом с другим, то вследствие конечной (ненулевой) величины коэффициента просачивания сигнала в соседний канал в передатчике и конечной (не бесконечной) избирательности приемника по соседнему каналу, вторичная система все равно может мешать работе первичной системы.
Существующие документы, такие как проект отчета Европейской комиссии по связи (ЕСС) на Конференции европейских почтовых и телеграфных служб (Conference of European Posts and Telecommunications (CEPT)), «Технические и эксплуатационные требования для работы устройств в свободных участках спектра на основе их географического положения» ("Draft of ЕСС report: Technical and operational requirements for the operation of white space devices under geo-location approach", ECC186, Январь 2013), указывают, как рассчитывать доступный спектр первичной системы в некоторой позиции, но не содержат указаний, как, в ситуации, когда множеству вторичных систем нужно использовать спектральные ресурсы первичной системы, избирательно выделять такие спектральные ресурсы вторичным системам таким образом, чтобы улучшить некоторые характеристики или сделать использование всего спектра более эффективным.
Кроме того, когда слишком много вторичных систем распределяют между собой доступный спектр первичной системы, может оказаться так, что каждая вторичная система получит лишь небольшой доступный спектральный ресурс, вследствие чего по меньшей мере часть вторичных систем не смогут удовлетворить требованиям работающих в этих системах приложений. Согласно решению, предлагаемому в Заявке CN 101990289 A, например, могут быть подсчитаны потребности всех вторичных систем в использовании спектра, после чего вторичные системы, выделение участков спектра первичной системы которым окажется менее предпочтительным, могут быть исключены в соответствии с приоритетом или другим подобным способом. Однако когда число вторичных систем велико, системные издержки также велики.
Раскрытие изобретения
Для решения по меньшей мере описанных здесь проблем пример первого аспекта настоящего изобретения содержит систему управления спектром, имеющую схему для идентификации информации об опорной точке для вторичной системы связи, и определения спектральных ресурсов для вторичной системы связи на основе того, является ли информация об опорной точке положительной или отрицательной.
В примере второго аспекта способ управления спектром содержит идентификацию, с использованием схемы системы управления спектром, спектральных ресурсов для вторичной системы связи на основе того, является ли информация об опорной точке положительной или отрицательной.
В примере третьего аспекта энергонезависимый компьютерный носитель записи содержит читаемые компьютером команды, при выполнении которых компьютер осуществляет способ управления спектром, содержащий этапы, на которых: осуществляют идентификацию информации об опорной точке для вторичной системы связи и определяют спектральные ресурсы для вторичной системы связи на основе того, является ли информация об опорной точке положительной или отрицательной.
Краткое описание чертежей
Перечисленные выше и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения могут быть очевидны с учетом предмета изобретения и описания вариантов в сочетании с чертежами. На этих чертежах:
Фиг. 1 представляет логическую схему, иллюстрирующую всю процедуру способа управления спектром согласно одному из вариантов настоящего изобретения;
Фиг. 2 представляет схему, иллюстрирующую множество устройств управления спектром, осуществляющих управление множеством вторичных систем;
Фиг. 3 представляет схему, иллюстрирующую одно устройство управления спектром, осуществляющее управление множеством вторичных систем;
Фиг. 4 представляет схему, иллюстрирующую пример процедуры объявления информации об опорной точке и рекомендации второй системы-кандидата;
Фиг. 5 представляет схему, иллюстрирующую другой пример процедуры объявления информации об опорной точке и рекомендации второй системы-кандидата;
Фиг. 6 представляет схему, иллюстрирующую вторую систему, выбранную для участия в распределении спектральных ресурсов;
Фиг. 7 представляет логическую схему, иллюстрирующую конкретный способ принятия решения для распределения спектральных ресурсов;
Фиг. 8 представляет блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления спектром согласно одному из вариантов настоящего изобретения; и
Фиг. 9 представляет блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию аппаратуры согласно одному из вариантов настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Варианты настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылками на чертежи. Описание будет дано в следующем порядке.
1. Полная процедура способа управления спектром
2. Этап определения опорной точки
3. Этап определения второй системы
4. Этап выбора решения для распределения ресурсов
5. Конфигурация устройства управления спектром
6. Конкретный сценарий применения варианта настоящего изобретения
7. Пример конфигурации аппаратуры
1. Полная процедура способа управления спектром
Далее полная процедура способа управления спектром согласно варианту настоящего изобретения будет описана со ссылками на Фиг. 1.
На Фиг. 1, осуществление способа управления спектром начинается с этапа S101 и переходит к этапу S103.
На этапе S103 определяют опорную точку. Эта опорная точка содержит по меньшей мере один параметр, указывающий соответствующее использование спектра второй системой. Затем процедура переходит к этапу S105.
На этапе S105 определяют по меньшей мере одну вторую систему, которая сможет занимать спектральные ресурсы первой системы, на основе опорной точки. Затем, процедура переходит к этапу S107.
На этапе S107 выбирают решение для распределения спектральных ресурсов первой системы по меньшей мере для одной второй системы. Затем, процедура переходит к этапу S109 и завершается.
В дальнейшем соответствующие этапы способа управления спектром будут описаны подробно.
Следует отметить, что в качестве примера, в дальнейшем система телевизионного вещания будет рассматриваться как первая система, а система мобильной связи или система локальной сети беспроводной связи (LAN) будет считаться второй системой.
В другом примере, базовая станция макроячейки и ее пользователь могут считаться первой системой, а базовая станция микроячейки (пикоячейки), зона обслуживания которой накладывается на зону обслуживания базовой станции макроячейки и которая использует спектральный ресурс совместно с базовой станцией макроячейки, и пользователь этой базовой станции микроячейки могут рассматриваться в качестве второй системы.
Однако специалисты в рассматриваемой области должны понимать, что сценарии, к которым может быть применен вариант настоящего изобретения, этими примерами не ограничиваются. Например, когда оператор развертывает новую базовую станцию для предоставления новой службы, существующая базовая станция и предоставляемая ею служба имеют приоритет в использовании спектра. В этот момент существующая базовая станция и ее пользователи (абоненты) могут считаться первой системой, а новую базовую станцию и ее пользователей (абонентов) можно рассматривать в качестве второй системы. Безусловно, вторая система может не иметь в составе базовой станции, а может содержать только множество пользователей (абонентов), которые осуществляют связь один с другим с использованием новой службы.
Кроме того, описываемый здесь способ управления спектром применяется для управления использованием спектрального ресурса первой системы во второй системе. Другими словами, целью управления являются, например, определение, использует ли вторая система спектральный ресурс первой системы, и насколько большой объем спектральных ресурсов использует эта вторая система. Более конкретно, например, процедура управления может содержать не только выделение спектрального ресурса первой системы второй системе, которая к этому моменту не использует этот спектральный ресурс, но также не выделение спектрального ресурса первой системы второй системе, которая уже использует этот спектральный ресурс, и регулирование объема спектральных ресурсов первой системы, используемых второй системой, которая уже использует эти спектральные ресурсы.
2. Этап определения опорной точки
Сначала будет дано пояснение концепции опорной точки. Как описано выше, опорная точка может содержать по меньшей мере один параметр, указывающий соответствующее использование спектра второй системой. Другими словами, опорная точка может представлять собой множество по меньшей мере из одного параметра. Более конкретно, информацию об опорной точке можно рассматривать как информацию, содержащую по меньшей мере одну характеристику другой вторичной системы связи. Эта другая вторичная система связи может представлять собой физическую вторичную систему связи или вторичную систему связи, имитируемую на основе исторических записей и т.п.
Характеристика использования спектра может содержать по меньшей мере один параметр из совокупности - географическое положение, информация о радио интерфейсе (таком как LTE (долговременная эволюция), CDMA (многостанционный доступ с кодовым уплотнением), WiFi (беспроводная достоверность), OFDM (ортогональное частотное уплотнение) или GSM (глобальная система мобильной связи)), высота антенны, шаблон передач и частотный диапазон второй системы. Другими словами, характеристика использования спектра может содержать один или более параметров из совокупности -географическое положение, информация о радио интерфейсе, высота антенны, шаблон передач и частотный диапазон второй системы.
Таким образом, характеристика использования спектра может быть различной для разных типов вторых систем (например, если такая характеристика использования спектра содержит указание типов радио интерфейсов для второй системы, тогда эта характеристика использования спектра является разной для радио интерфейсов различных типов) или может быть общей для разнообразных вторых систем (например, если характеристика использования спектра содержит указание географического положения второй системы, тогда характеристики использования спектра для разнообразных вторых систем, находящихся в одном и том же географическом месте, будут одинаковыми).
Следует отметить, что здесь характеристика использования спектра содержит неотъемлемый собственный атрибут второй системы, использующей спектр. Более того, упомянутое выше «использование спектральных ресурсов первой системы второй системой» обозначает, использует ли вторая система спектральные ресурсы первой системы, и какой объем этих спектральных ресурсов вторая система использует.
Опорная точка содержит индикацию квантования характеристики использования спектра второй системой. Другими словами, опорная точка может содержать один или более параметров, указывающих характеристику использования спектра. Например, географическое положение может быть параметризовано посредством координат, высота антенны может быть параметризована указанием длины, шаблон передач может быть параметризован указанием числа или затухания частотных диапазонов, соответствующих различным высокочастотным интервалам сдвига (см., например, стандарт IEЕЕ 802.11 p, «Сети радиосвязи для транспортных средств» ("Wireless access in vehicular environment"), 2010), а информация о радио интерфейсе может быть параметризована с использованием различных цифровых индексов. Поэтому опорная точка содержит параметры, которые могут представлять соответствующие характеристики использования спектра второй системой. Кроме того, опорная точка может содержать специальную спектральную информацию, соответствующую указанной выше характеристике использования спектра, такую как конкретный частотный диапазон, используемый в некотором географическом месте.
Как будет описано позднее, одна или более опорных точек, другими словами, использование одного или более спектров второй системой, может быть выбрано в качестве опоры, вследствие чего вторая система в соответствии с такой характеристикой использования спектра может быть определена как вторая система, использующая спектральные ресурсы первой системы.
Например, опорная точка может представлять собой по меньшей мере одно -положительную опорную точку или отрицательную опорную точку.
В случае положительной опорной точки, если характеристика использования спектра соответствует этой опорной точке, желательно, чтобы было достигнуто наилучшее использование спектральных ресурсов первой системы, например, объем спектральных ресурсов первой системы, которые могут быть использованы рассматриваемой второй системой, был бы наибольшим с точки зрения по меньшей мере одного из параметров, входящего в состав положительной опорной точки. Другими словами, положительная опорная точка соответствует характеристике использования спектра, предпочтительной с точки зрения использования спектральных ресурсов первой системы второй системой. Поэтому, чем больше имеется подобия между характеристикой использования спектра и положительной опорной точкой, тем более вероятно, что второй системе будут выделены спектральные ресурсы первой системы.
Напротив, в случае отрицательной опорной точки, если характеристика использования спектра соответствует этой опорной точке, наилучшего использования спектральных ресурсов первой системы добиться невозможно, например, спектральные ресурсы первой системы, которые могла бы использовать вторая система, самое малое по меньшей мере для одного из параметров в составе отрицательной опорной точки, являются нежелательными. Есть еще одна возможность, когда в случае соответствия характеристики использования спектра этой опорной точке спектральные ресурсы первой системы, используемые второй системой, недостаточны для удовлетворения потребностей сервисов второй системы, вследствие чего второй системе нужно больше спектральных ресурсов первой системы, как это будет описано подробно позднее. Другими словами, отрицательная опорная точка соответствует характеристике использования спектра, неблагоприятной для использования спектральных ресурсов первой системы второй системой. Поэтому, чем больше сходства между характеристикой использования спектра и отрицательной опорной точкой, тем больше вероятность, что второй системе не будут выделены спектральные ресурсы первой системы.
Безусловно, опорная точка может быть только положительной опорной точкой или только отрицательной опорной точкой или сочетать в себе и отрицательную опорную точку, и положительную опорную точку. Специалист в рассматриваемой области должен понимать, что способ управления спектром может содержать этапы для определения, является ли опорная точка положительной или отрицательной.
Специалисты в рассматриваемой области должны понимать, что хотя в последующем описании опорная точка, соответствующая характеристике использования спектра, содержит только географическое положение второй системы, (для второй системы, представляющей собой систему мобильной связи, географическим положением системы является географическое положение ее базовой станции) опорная точка может быть также расширена до характеристики использования спектра, содержащей больше информации.
Опорная точка может быть определена по меньшей мере одним из следующих способов: 1) оценка по меньшей мере части характеристик использования спектра и совокупности характеристик использования спектра для каждой из вторых систем; 2) на основе исторических записей характеристик использования спектра; 3) на основе степени соответствия спектральных ресурсов первой системы, используемых второй системой, требованиям сервисов второй системы; и 4) на основе поступившей от второй системы информации о том, что соответствующая вторая система освободила занимаемый ею спектральный ресурс первой системы.
Сначала будет описан способ оценки по меньшей мере части характеристик использования спектра и совокупности характеристик использования спектра для каждой из вторых систем. В этом примере целью оценки является вторая система, находящаяся в различных географических местах.
Хотя можно оценить все географические места, где могла бы находиться вторая система, число таких географических мест, которые необходимо оценить, можно уменьшить. Например, можно произвести оценку только заданных географических мест или только географических мест, удовлетворяющих заданному условию. В качестве примера, можно оценивать географические места, где присутствует множество вторых систем, или места, где изменчивость вторых систем велика (иными словами, географические места, где вторая система часто освобождает спектр или подает заявки на выделение ей спектра).
Есть ситуация, когда множество устройств управления спектром осуществляют управление множеством вторых систем соответственно. Как показано на Фиг. 2, устройство 10-1 управления спектром осуществляет управление вторыми системами 200-1, 200-2, устройство 10-2 управления спектром осуществляет управление второй системой 200-3 и устройство 10-3 управления спектром осуществляет управление второй системой 200-4. В этот момент одно из устройств управления спектром может отвечать за вычисление всех опорных точек. В качестве альтернативы, каждое устройство управления спектром может вычислять опорную точку в зоне охвата второй системы, которой управляет это устройство, а повторных вычислений опорных точек можно избежать путем осуществления связи между этими устройствами управления спектром.
При расчете спектра вторичной системы необходимо учитывать помехи, создаваемые для другой первичной системы. Одно устройство управления спектром может обращаться к другому устройству управления спектром для получения необходимой информации с целью вычисления доступного спектра вторичной системы, а результат вычислений может быть передан устройству управления спектром, которое осуществляет управление другой вторичной системой.
На Фиг. 3 показана ситуация, когда одно устройство управления спектром осуществляет управление всеми вторыми системами. Как показано на Фиг. 3, устройство 10-4 управления спектром осуществляет управление вторыми системами 200-5, 200-6, 200-7 и 200-8.
При оценке географического положения то географическое положение, в котором помехи, создаваемые второй системой для первой системы, ниже первого порога помех, и в котором объем спектральных ресурсов, выделенных второй системе, является наибольшим, может быть определено как положительная опорная точка, и/или то географическое положение, в котором помехи, создаваемые второй системой для первой системы не меньше первого порога помех, и в котором спектральный ресурс, выделенный второй системе, является наименьшим, может быть определено как отрицательная опорная точка. Следует отметить, что здесь первый порог помех может представлять собой порог, заданный рядовым специалистом в рассматриваемой области в соответствии с проектными требованиями и реальной ситуацией.
Безусловно, опорная точка может быть определена каким-либо другим подходящим способом. Например, применительно к каждому географическому положению-кандидату, географическое положение, в котором уровень помех, создаваемых второй системой для первой системы, имеет отрицательный вес, а объем спектральных ресурсов, выделенных первой системой второй системе, имеет положительный вес, сумма весов помех для соответствующей первой системы и назначенных спектральных ресурсов может быть задана в соответствии с положительной опорной точкой.
Далее будет описан способ определения опорной точки на основе исторических записей.
Один из способов состоит в выполнении оценки непосредственно по историческим записям. Поскольку устройство управления спектром, осуществляющее управление второй системой, может вести исторические записи объема спектральных ресурсов, выделенных второй системе первой системой, географическое положение второй системы, являющееся благоприятным/неблагоприятным с точки зрения использования спектральных ресурсов первой системы, может быть определено в качестве опорной точки.
Второй способ состоит в прогнозировании географического положения, в котором вторая система будет освобождать используемые в настоящий момент спектральные ресурсы первой системы, на основе исторических записей. Использование спектральных ресурсов первой системы некоторыми вторыми системами является регулярным, например, каждый раз, когда использование спектральных ресурсов первой системы происходило в течение заданного промежутка времени, эти спектральные ресурсы должны быть освобождены. Поэтому такие правила могут быть выведены на основе исторических записей, и, соответственно, можно прогнозировать географическое положение, в котором вторая система освободит используемые ею спектральные ресурсы первой системы.
Такое географическое положение может быть определено в качестве положительной опорной точки. Это обусловлено тем, что освобождение спектральных ресурсов первой системы приводит к тому, что такое географическое положение оказывается «обогащено» спектральными ресурсами, вследствие чего желательно, в общем случае, выделить спектральные ресурсы первой системы второй системе в таком географическом месте.
Далее будет описан способ определения опорной точки на основе того, в какой степени спектральные ресурсы первой системы, используемые второй системой, удовлетворяют сервисным требованиям второй системы.
В некоторых географических положениях, когда вторая система использует спектральные ресурсы первой системы, но все равно не может удовлетворить ожидаемые требования к качеству связи, ей должны быть выделены дополнительные спектральные ресурсы первой системы, иными словами возвращаемые спектральные ресурсы. В этот момент соответствующее географическое положение может быть определено в качестве отрицательной опорной точки.
Это обусловлено тем, что когда у второй системы недостаточно доступных ресурсов первой системы, следует освободить или уменьшить объем используемых спектральных ресурсов первой системы рядом с таким географическим положением, чтобы вторая система могла получить дополнительные доступные спектральные ресурсы первой системы. Безусловно, в этот момент нежелательно выделять спектральные ресурсы первой системы другим вторым системам. Более того, спектральные ресурсы первой системы, используемые другими системами поблизости от такого географического места, необходимо освободить для использования второй системой, для которой не удовлетворяются требования к спектральным ресурсам.
Наконец, будет описан способ определения опорной точки на основе информации от второй системы, что соответствующая вторая система освобождает спектральные ресурсы первой системы, занимаемые такой второй системой.
Когда принята информация, непосредственно от второй системы или не прямо от второй системы через устройство, такое как устройство управления спектром, о том, что эта вторая система освобождает используемый ею спектральный ресурс первой системы, географическое положение второй системы может быть определено как положительная опорная точка. Как описано выше, это обусловлено тем, что вследствие освобождения спектральных ресурсов такое географическое место становится «обогащенным» спектральными ресурсами, и поэтому, в общем случае, желательно выделить спектральные ресурсы первой системы второй системе в таком географическом месте.
Вне зависимости от того, каким образом была определена опорная точка, найденную опорную точку можно обновлять периодически или можно обновлять, когда изменяется характер использования спектральных ресурсов первой системы и/или второй системы, или даже можно вообще не обновлять. Основанием для обновления опорной точки является тот факт, что использование спектральных ресурсов второй системой по меньшей мере частично зависит от использования спектральных ресурсов первой системой. Другими словами, поскольку характер использования спектральных ресурсов первой системой изменяется, также может изменяться способность первой системы выдерживать помехи, создаваемые второй системой, использующей спектральные ресурсы первой системы.
3. Этап определения второй системы
После того, как будет определена опорная точка, эта найденная опорная точка может быть объявлена, иными словами может быть объявлена информация относительно этой найденной опорной точки. Информация о найденной опорной точке может быть объявлена устройству управления спектром, определяющему опорную точку, или другим устройствам управления спектром, либо второй системе, управляемой посредством этого устройства управления спектром, определившего опорную точку.
Здесь устройство управления спектром, объявляющее информацию об опорной точке, может быть названо отправителем информации об опорной точке, а устройство управления спектром или вторая система, может быть названа получателем информации об опорной точке. Следует отметить, что отправитель информации об опорной точке может быть также получателем информации об опорной точке.
В качестве примера определения, что некая вторая система использует спектральный ресурс первой системы, получатель информации об опорной точке может рекомендовать какую-либо вторую систему отправителю информации об опорной точке в качестве второй системы, использующей спектральные ресурсы первой системы (в дальнейшем также именуемой второй системой, участвующей в распределении спектральных ресурсов). В дальнейшем приведены два способа такой рекомендации.
Способ рекомендации 1: информацию обо всех вторых системах, которые хотели бы принять участие в распределении спектральных ресурсов первой системы, передают отправителю информации об опорной точке. Переданная информация может содержать параметры второй системы, соответствующей параметрам опорной точки, и всю информацию, которую предписывают соответствующие документы (такие как упомянутый выше проект отчета СЕРТ, "Draft of ЕСС report: Technical and operational requirements for the operation of white space devices under geo-location approach", ECC186, January, 2013) и которая должна быть предоставлена второй системой для получения спектральных ресурсов первой системы. Помимо предписываемой указанными документами необходимой информации, которая должна быть предоставлена, информация, соответствующая параметрам опорной точки, может содержать также другую информацию. Эту процедуру иллюстрирует Фиг. 4.
Способ рекомендации 2: процедура в получателе информации об опорной точке может иметь два этапа. Сначала передают базовые параметры второй системы, которую хотят рекомендовать, в соответствии с информацией об опорной точке. Затем ожидают информацию обратной связи от отправителя информации об опорной точке. Если эта информация обратной связи указывает, что рекомендуемая вторая система выбрана для участия в распределении спектральных ресурсов, получатель информации об опорной точке передает предписанную документами информацию о выбранной второй системе, которая должна быть предоставлена, отправителю информации об опорной точке. Эту процедуру иллюстрирует Фиг. 5. Такая процедура уменьшает объем передаваемой информации о второй системе и тем самым снижает системные издержки.
В качестве альтернативы, если в процессе рекомендации второй системы получателем информации об опорной точке является устройство управления спектром, вторую систему можно рекомендовать в зависимости от степени от степени близости характеристики использования спектра для каждой из вторых систем к опорной точке, от степени потребности каждой из вторых систем в спектральных ресурсах или от предварительного знания (такого, как вероятность того, что управляемая вторая система будет успешно выбрана второй системой, принимающей участие в распределении спектральных ресурсов, после того как эта вторая система была рекомендована) и других подобных факторов, вместо того, чтобы рекомендовать все вторые системы отправителю информации об опорной точке. Таким образом, можно еще больше уменьшить число предлагаемых вторых систем и объем информации взаимодействия, и тем самым снизить нагрузку на систему.
Кроме того, когда получатель информации об опорной точке сам является второй системой, эта вторая система может определить, рекомендовать ли себя отправителю информации об опорной точке, в зависимости от собственной ситуации. Например, такое определение может быть основано на степени близости между характеристикой использования спектра во второй системе и опорной точкой.
Устройство управления спектром в качестве отправителя информации об опорной точке может выбрать вторую систему, принимающую участие в распределении спектральных ресурсов, из совокупности рекомендованных вторых систем на основе найденной опорной точки.
Аналогично, в примере определения, что некая вторая система вторая система не является второй системой, использующей спектральные ресурсы первой системы, получатель информации об опорной точке может рекомендовать какую-то вторую систему в качестве второй системы, не использующей спектральные ресурсы первой системы, (в дальнейшем называемой также второй системой, не участвующей в распределении спектральных ресурсов) отправителю информации об опорной точке. Другими словами, в этот момент рекомендуемая вторая система представляет собой вторую систему, не желающую участвовать в распределении спектральных ресурсов, например, потому, что характеристика использования спектра такой второй системы в большей степени подобна отрицательной опорной точке. Следует отметить, что определение того факта, что некая вторая система не использует спектральные ресурсы первой системы, означает определение второй системы, использующей спектральные ресурсы первой системы.
С другой точки зрения определение второй системы в качестве второй системы, не использующей спектральные ресурсы первой системы, может быть сделано путем определения, что вторая система, использующая спектральные ресурсы первой системы, будет освобождать спектральные ресурсы, которые она использует. При определении, какие именно из спектральных ресурсов, используемых второй системой, следует освободить, вторая система, которая будет освобождать спектральные ресурсы, может быть определена в соответствии по меньшей мере с одним из критериев - степенью близости между характеристикой использования спектра второй системой и отрицательной опорной точкой, ситуацией со спектральными ресурсами, которые вторая система могла бы освободить, приоритетом сервисов второй системы.
Однако процедура объявления опорной точки может быть опущена, как, например, в случае, когда одно устройство управления спектром осуществляет управление множеством вторых систем. В этот момент устройство управления спектром, определившее опорную точку, может определить вторую систему, участвующую в распределении спектральных ресурсов, из совокупности вторых систем, которыми управляет это устройство.
Один из примеров способа определения систем представляет собой определение второй системы, для которой степень подобия между характеристикой использования спектра такой второй системы и положительной опорной точкой выше первого положительного порога, и/или степень подобия между характеристикой использования спектра такой второй системы и отрицательной опорной точкой ниже первого отрицательного порога, в качестве второй системы, участвующей в распределении спектральных ресурсов. Другими словами, когда опорная точка соответствует географическому положению, чем ближе вторая система к положительной опорной точке, тем с большей вероятностью эта вторая система будет выбрана для участия в распределении спектральных ресурсов, и чем дальше вторая система от отрицательной опорной точки, тем с большей вероятностью эта вторая система будет выбрана для участия в распределении спектральных ресурсов. Соответственно, вторая система, для которой степень подобия между характеристикой использования спектра этой второй системы и положительной опорной точкой ниже второго положительного порога, и/или степень подобия между характеристикой использования спектра этой второй системы и отрицательной опорной точкой выше второго отрицательного порога, может не быть выбрана в качестве второй системы, участвующей в распределении спектральных ресурсов. Кроме того, часть спектральных ресурсов первой системы, занятых второй системой, для которой степень подобия между характеристикой использования спектра этой второй системы и отрицательной опорной точкой выше второго отрицательного порога, может быть освобождена. Другими словами, если опорная точка соответствует географическому положению, то чем дальше вторая система от положительной опорной точки, тем больше вероятность того, что эта вторая система не будет выбрана для участия в распределении спектральных ресурсов, и чем ближе вторая система к отрицательной опорной точке, тем больше вероятность того, что эта вторая система не будет выбрана для участия в распределении спектральных ресурсов, причем в этом случае возможно даже, что часть спектральных ресурсов первой системы, занимаемых второй системой, может быть освобождена. Первый положительный порог и второй положительный порог могут быть должным образом заданы даже рядовым специалистом в рассматриваемой области и могут быть или не быть равны один другому. Аналогично, первый отрицательный порог и второй отрицательный порог могут быть должным образом заданы даже рядовым специалистом в рассматриваемой области и могут быть или не быть равны один другому.
На основе приведенного выше описания следует понимать, что на деле устройство управления спектром может осуществлять управление спектральными ресурсами вторых систем путем сначала идентификации второй системы, статусом характеристики использования спектра которой нужно управлять (например, второй системы, которая запрашивает выделение ей ресурсов); затем определения, имеется ли какая-нибудь опорная точка для идентифицированной второй системы (например, на основе близости точки к идентифицированной системе); и после этого выделения этой второй системе или изменения объема выделенных этой системе спектральных ресурсов на основе информации об опорной точке. При таком подходе последовательность этапа определения опорной точки и этапа выбора второй системы, показанная на Фиг. 1, может быть изменена.
Фиг. 6 представляет схему, иллюстрирующую выбор второй системы для участия в распределении спектральных ресурсов. На этом Фиг. 6 опорная точка соответствует географическому положению, обозначенная треугольником опорная точка R является положительной опорной точкой. Буквы А, В, С обозначают географические положения, где находятся вторые системы А, В, С, соответственно. Кроме того, показаны устройство управления спектром, осуществляющее управление вторыми системами А, В, С и три первых системы 100-1, 100-2, 100-3, предоставляющие спектральные ресурсы вторым системам.
Предположим, что нужно выбрать только две вторые системы, которые примут участие в распределении спектральных ресурсов. Тогда вторые системы А и В, находящиеся ближе всего к опорной точке R могут быть определены в качестве вторых систем, участвующих в распределении спектральных ресурсов.
Следует отметить, что до выполнения описанного выше определения все системы А, В, С могли в той или иной степени использовать спектральные ресурсы первой системы. Например, возможен случай, когда ни одна из вторых систем А, В, С не получает спектральные ресурсы от первой системы, либо когда все вторые системы А, В, С получают спектральные ресурсы от первой системы, либо только вторым системам А, С выделены спектральные ресурсы от первой системы.
После описанного выше определения спектральные ресурсы от первой системы выделены только вторым системам А, В.
m
m
1
1
Приведенный выше пример показывает только одну опорную точку. Если имеется множество опорных точек, предположим, что координаты m-ой опорной точки выражены (x, y), m=1, 2,…М, и что имеются всего М опорных точек (предположим, что все эти точки являются положительными опорными точками). Предположим, что выбраны L сегментов информации о местонахождении вторых систем (x, y), 1=1, 2,…, L.
l
Коэффициенты p пространственной корреляции между географическим положением каждой из вторых систем-кандидатов и географическими положениями всех опорных точек вычисляют согласно уравнению (1), например:
Полученные коэффициенты пространственной корреляции для вторых систем располагают в порядке убывания, после чего можно выбрать N вторых систем с наибольшими коэффициентами пространственной корреляции для осуществления выделения спектра. Это может позволить таким вторым системам использовать освободившиеся или доступные спектральные ресурсы.
Кроме того, различные опорные точки могут иметь разные весовые коэффициенты. Например, опорная точка с более высокой эффективностью использования спектра более важна для определения второй системы, участвующей в распределении спектральных ресурсов, и потому может иметь более высокий весовой коэффициент.
Кроме того, определение второй системы, участвующей в распределении спектральных ресурсов, может быть основано на других, отличных от опорной точки факторах, таких как приоритет. Вторая система с более высоким приоритетом, например, вторая система, реализующая сервис, требующий более высокого качества связи, такой как видеотелефон, может находиться далеко от опорной точки, но все равно может быть определена как вторая система, участвующая в распределении спектральных ресурсов.
Один из конкретных способов реализации состоит в том, чтобы присвоить вторым системам с различными приоритетами разные весовые коэффициенты.
Ниже рассмотрена конкретная ситуация определения второй системы. В такой ситуации объем спектральных ресурсов, полученных второй системой Р, недостаточен для удовлетворения требований к сервису этой второй системы Р, вследствие чего другая вторая система Р с более низким приоритетом, расположенная рядом с высокоприоритетной второй системой Р, должна освободить используемые ею спектральные ресурсы первой системы, чтобы высокоприоритетная вторая система Р могла получить больше спектральных ресурсов первой системы.
Сначала, поскольку спектральные ресурсы первой системы, используемые второй системой Р, не отвечают требованиям сервиса этой системы, географическое положение, где находится эта вторая система Р, определяют в качестве отрицательной опорной точки.
Затем, поскольку географическое положение второй системы Р находится близко к отрицательной опорной точке и приоритет второй системы Q ниже приоритета этой системы Р, вторую систему Q выбирают в качестве второй системы, освобождающей спектральные ресурсы первой системы. Другими словами, вторую систему Q не определяют в качестве второй системы, использующей спектральные ресурсы первой системы.
Затем вторая система Q освобождает использовавшиеся ею спектральные ресурсы первой системы. Информация относительно такого освобождения может быть передана устройству управления спектром, ответственному за управление спектром, напрямую или не напрямую через вторую систему Q. Поскольку вторая система Q освобождает спектральные ресурсы, ее географическое положение определяют как положительную опорную точку.
В этот момент, поскольку вторая система Р имеет более высокий приоритет и находится близко к положительной опорной точке, хотя она также расположена в отрицательной опорной точке, эта вторая система Р может быть определена как вторая система, использующая спектральные ресурсы первой системы, путем задания соответствующего весового коэффициента.
Предполагается, что только вторая система Р определена в качестве второй системы, использующей спектральные ресурсы первой системы, эта вторая система Р может получить спектральные ресурсы первой системы, освобожденные второй системой Q.
4. Этап выбора управляющего решения для распределения ресурсов
Далее будет рассмотрен этап выбора управляющего решения.
На практике управляющее решение согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере одно из решений - решение о выделении ресурсов и/или решение об освобождении ресурсов. Здесь управляющее решение может быть определено каким-либо из известных способов. Поскольку число вторых систем, которыми нужно управлять, ограничено на основе опорной точки, как описано выше, даже решение о выделении ресурсов определяют с использованием известных решений, можно уменьшить системные издержки и/или можно улучшить характеристики системы, поскольку число вторых систем, участвующих в расчетах, сокращено.
Здесь будет подробно описан предпочтительный способ выбора решения о выделении ресурсов. Другими словами, решение о выделении спектральных ресурсов первой системы второй системе может быть выбрано следующим образом:
когда число по меньшей мере вторых систем больше 1, осуществляют разбиение всего объема спектральных ресурсов первой системы, которые могут быть выделены вторым системам, на множество единичных сегментов спектральных ресурсов, и выделяют, по заданной схеме, единичные сегменты спектральных ресурсов вторым системам, так что каждый из этих единичных сегментов еще не достигает верхнего предела характеристик использования спектра, и в каждом из которых помехи, создаваемые вторыми системами для первой системы, не достигают второго порогового уровня помех, в случае, когда такой единичный сегмент спектральных ресурсов уже выделен такой второй системе, до тех пор, пока все единичные сегменты спектральных ресурсов не будут выделены, или пока больше не останется вторых систем, каждая из которых еще не достигла верхнего предела характеристики использования спектра, и в каждом из которых (единичных сегментов) помехи со стороны такой второй системы для первой системы не достигли второго порога помеха в ситуации, когда такой единичный сегмент спектральных ресурсов уже назначен такой второй системе. Следует отметить, что применяемый здесь второй порог помех может представлять собой порог, задаваемый рядовыми специалистами в рассматриваемой области в соответствии с проектными требованиями и реальной ситуацией, и может быть или не быть равен первому порогу помех, описанному выше.
Следует отметить, что выполненное здесь выделение ресурсов может содержать не только выделение спектральных ресурсов первой системы второй системе, которая еще не использовала спектральные ресурсы первой системы, но в том числе отказ от выделения спектральных ресурсов первой системы второй системе, которая уже использует спектральные ресурсы первой системы, а также регулирование объема спектральных ресурсов первой системы, используемых второй системой, которая уже использует эти спектральные ресурсы. Другими словами, все спектральные ресурсы первой системы, которые могут быть выделены, заново выделяют второй системе, выбранной для использования спектральных ресурсов первой системы.
Рядовые специалисты в рассматриваемой области должны понимать, что процедура определения выделяемых единичных сегментов ресурсов может быть выполнена и другими подходящими способами. Например, регулирование объема используемых ресурсов осуществляется на основе вторых систем, которым уже были выделены спектральные ресурсы первой системы, либо из совокупности вторых систем, которым уже были выделены спектральные ресурсы первой системы, выбирают часть или все такие системы для освобождения используемых ими спектральных ресурсов, либо как-то сочетают эти две процедуры.
Фраза «по заданной схеме» здесь означает, что за один раз одной второй системе, отвечающей приведенным выше требованиям, выделяют один единичный сегмент спектральных ресурсов, и также означает, что за один раз одной второй системе, отвечающей приведенным выше требованиям, выделяют множество единичных сегментов спектральных ресурсов. Кроме того, эта фраза «по заданной схеме» может означать выделение единичных сегментов спектральных ресурсов каждой из вторых систем в заданном порядке или в случайном порядке.
Один из предпочтительных способов состоит в том, что выделение единичного сегмента спектральных ресурсов второй системе осуществляется в порядке убывания выигрыша от использования такого единичного сегмента, либо в порядке убывания уровня требований вторых систем к спектру. Выигрыш от использования единичного сегмента спектральных ресурсов может быть определен, как по меньшей мере один из параметров - расширение обеспечиваемого сервиса и/или экономический выигрыш, привносимый каждый раз, когда вторая система получает единичный сегмент спектральных ресурсов. Уровень требований вторых систем к спектру может быть определен как обязательный уровень требований вторых систем к использованию спектральных ресурсов первой системы. Например, уровень требований второй системы (потребность в спектральных ресурсах), предоставляющей услуги видеотелефонного сервиса в реальном времени, выше, в общем случае, чем уровень требований второй системы, предоставляющей услуги передачи данных не в реальном времени, вследствие чего вторая система, предоставляющая услуги видеотелефонной связи в реальном времени, может иметь более высокий приоритет с точки зрения выделения единичных сегментов спектральных ресурсов.
Выигрыш от получения единичного сегмента спектральных ресурсов с точки зрения удовлетворения требований второй системы может быть пересчитан после каждого выделения единичного сегмента спектральных ресурсов или после каждого раунда выделения единичных сегментов спектральных ресурсов (иными словами, после того как всем вторым системам, отвечающим требованиям, были выделены единичные сегменты спектральных ресурсов). Еще в одном варианте выигрыш от получения единичного сегмента спектральных ресурсов может быть вычислен один раз перед началом выделения таких единичных сегментов спектральных ресурсов, после чего полученные данные больше никогда не обновляют.
В дальнейшем этот способ будет описан более конкретно.
n
Предположим, что выигрыш от выделения единичного сегмента спектральных ресурсов равен b,n=l, 2,…N, что соответствует N выбранных вторых систем. Тогда полный выигрыш, создаваемый вторыми системами, использующими спектральные ресурсы, может быть представлен как:
n
n
здесь с указывает объем доступных спектральных ресурсов, выделенных каждой из вторых систем, что может быть выражено в виде мощности передач, ширины полосы пропускания или скорости передачи данных. Здесь предполагается, что ширина полосы пропускания каждой системы равна w, а мощность передач определяется решением о выделении спектральных ресурсов. Поэтому объем доступных ресурсов обозначен мощностью передач Р. Тогда суммарный выигрыш будет представлен как:
Что касается каждой из первых систем, эти вторые системы могут создавать агрегированные помехи для первой системы, причем есть некая позиция, где эти помехи наиболее сильны. Уровень потерь при передаче сигнала от n-ой второй системы к k-ой первой системе в позиции, где помехи наиболее сильны, обозначен g_(n, k). Поэтому в соответствии с К первых систем выделение ресурсов для этих вторых систем должно удовлетворять соотношении:
k
здесь U - верхний предел приемлемого максимума помех для k-ой первичной системы в области, где эти помехи самые сильные.
Если не предъявляются требования к верхнему пределу помех для первичной системы, а имеет место только требование, чтобы эти помехи были насколько возможно малы, уравнение (4) можно переписать следующим образом:
Поэтому проблема выделения мощности передач может быть описана как:
n
1
2
N
n
1
2
N
n
здесь f (P, P,…P) обозначает выигрыш от единичного сегмента спектральных ресурсов для n-ой второй системы в случае, когда спектр могут использовать N вторых систем. Иными словами, в пределах допустимого предела помех для первой системы максимизируется выигрыш второй системы от использования спектра. Уравнение (7) может быть заменено уравнением (5). В этот момент проблема оптимизации переходит к максимальному увеличению выигрыша второй системы от использования спектра и при этом к уменьшению помех для первой системы, насколько это возможно. Если характеристики использования спектра соответствующих вторых систем независимы одна от другой, функция f (P, P,…P) может измениться и превратиться в функцию Р одной переменной.
n
1
2
N
n
Если использование спектра соответствующими вторыми системами коррелированно одной с другой, функция f (P, P,…P) может показывать выигрыш n-ой второй системы от использования единичного сегмента спектральных ресурсов, где имеются всего N-1 вторых систем и объемы использования спектральных ресурсов обозначены Р1,…,Р(n-1), Р (n+1),…,PN, где объем используемых n-ой второй системой спектральных ресурсов равен Р. В этот момент использование спектра в одной из вторых систем может повлиять на использование спектра в другой из вторых систем.
i,j
n
1
2
N
Предположим, что потери передачи сигнала в пути от n-ой второй системы до (n-1)-ой второй системы равны q; i=1, 2,…N; j=1, 2,…N; i≠j, и что мерой выигрыша от использования спектра является отношение сигнала к сумме шумов и помех. Тогда функция f (Р, Р,…P) может быть выражена:
2
где σ - шумы приемника в системе. Приведенное выше уравнение можно решать различными способами, так что можно получить объем доступных спектральных ресурсов для каждой из вторых систем.
В настоящем описании предложен упрощенный алгоритм. Для упрощения вычислений процедура решения уравнения может быть разделена на несколько этапов, а именно, решение уравнения для приемлемого максимального уровня помех для каждой из первой систем и затем поиск минимума среди всех этих решений. Применительно к приемлемому максимальному уровню помех для k-ой первой системы проблема выделения мощности может быть упрощена до:
<mover accent="true"><mi>P</mi><mo>^</mo></mover>
<mover accent="true"><mi>P</mi><mo>^</mo></mover>
<mrow><mover accent="true"><mi>P</mi><mo>^</mo></mover><mo>/</mo><mi>L</mi></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mover accent="true"><mi>P</mi><mo>^</mo></mover><mi>L</mi></mfrac><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>l</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>L</mi></munderover><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>l</mi></mrow></msub></mrow></mstyle></mrow>
n
n,l
Предположим, что мощность во второй системе имеет верхний предел
(устройство связи в системе связи не может использовать бесконечную мощность), эту мощность
разбивают на L интервалов от 0, так что протяженность каждого интервала равна
. Предположим, что все вторые системы имеют одинаковую максимальную мощность передач и что все уровни мощности Р в приведенном выше уравнении могут быть выражены как
, где x∈{0,1}. Целью способа решения приведенного выше уравнения является выделение спектральных ресурсов предпочтительно той вторичной системе, которая использует только один единичный сегмент спектральных ресурсов для получения большого спектрального выигрыша и при этом вносит незначительный вклад в агрегированные помехи. Этапы этого способа представлены на логической схеме, показанной на Фиг. 7.
Процедура выделения спектральных ресурсов, показанная на Фиг. 7, начинается с этапа S701 и переходит к этапу S703.
На этапе S703, из совокупности N вторых систем выбирают все вторые системы, которые не достигли верхнего предела в использовании спектра и не вызовут превышения верхнего предела агрегированных помех, если будет добавлен один единичный сегмент спектральных ресурсов, так что выбранные вторые системы образуют подмножество из М вторых систем. Затем процедура переходит к этапу S705.
На этапе S705 определяют, равно ли число М нулю. Другими словами, определяют, имеется ли хотя бы одна вторая система, соответствующая приведенному выше описанию.
Если ответ «да», процедура переходит к этапу S723 и процесс завершается.
Если ответ «нет», процедура переходит к этапу S707.
На этапе S707 предполагается, что m равно 1, и процедура переходит к этапу S709.
На этапе S709 предполагается, что m-ой второй системе выделен один единичный сегмент спектральных ресурсов, и процедура переходит к этапу S711.
На этапе S711 проверяют использование спектральных ресурсов другими N-1 вторыми системами, и процедура переходит к этапу S713.
На этапе S713 вычисляют общий спектральный выигрыш в соответствии с соотношением между m-ой второй системой и другими вторыми системами, и процедура переходит к этапу S715.
На этапе S715 вычисляют отношение общего спектрального выигрыша к уровню помех, создаваемых m-ой второй системой для первичной системы, после чего процедура переходит к этапу S717.
На этапе S717 определяют, справедливо ли равенство m=М.
Если результат «нет», процедура переходит к этапу S719.
На этапе S719 величину m увеличивают на 1, после чего процедура возвращается к этапу S705.
Если результат «да», процедура переходит к этапу S721.
На этапе S721 на основе вычисленных отношений выбирают вторую систему, которой соответствует максимальное отношение. Другими словами, выбирают вторую систему с максимальным выигрышем от единичного сегмента спектральных ресурсов и выделяют ей этот ресурсный сегмент. Затем процедура переходит к этапу S703.
Когда выделение спектральных ресурсов вторым системам от каждой из первых систем завершено, минимальный объем спектральных ресурсов, доступный для каждой из вторых систем, принимают в качестве конечного результата выделения.
Выше был пояснен способ управления спектром согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения. В соответствии с таким способом управления спектром можно добиться лучшего распределения спектральных ресурсов первой системы. Следует отметить, что решение о выделении спектральных ресурсов в рассматриваемом варианте может быть независимым от процесса определения вторых систем, которыми нужно управлять. Другими словами, после того, как был определен какими-либо другими существующими способами объект, которому должны быть выделены ресурсы, можно использовать решение о выделении спектральных ресурсов согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения.
5. Конфигурация устройства управления спектром
Устройство управления спектром согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения будет описано ниже со ссылками на Фиг. 8.
Устройство 10 управления спектром, показанное на Фиг. 8, содержит модуль 11 определения опорной точки, модуль 12 определения второй системы и модуль 13 принятия решения о выделении спектральных ресурсов.
Модуль 11 определения опорной точки может определить опорную точку, содержащую по меньшей мере один параметр, указывающий соответствующую характеристику использования спектра второй системой. Более конкретно, модуль И определения опорной точки может выполнить этап определения опорной точки, как это было описано выше.
Модуль 12 определения второй системы может определить на основе опорной точки по меньшей мере одну вторую систему в качестве второй системы, которая будет занимать спектральный ресурс первой системы. Более конкретно, модуль 12 определения второй системы может осуществить этап определения второй системы, как это было описано выше.
Модуль 13 принятия решения о выделении спектральных ресурсов может принять решение о выделении спектральных ресурсов с целью выделить спектральные ресурсы первой системы второй системе. Более конкретно, модуль 13 принятия решения о выделении спектральных ресурсов может выполнить этап принятия решения о выделении спектральных ресурсов, как это было описано выше.
Рядовые специалисты в рассматриваемой области должны понимать, что каждый из функциональных модулей устройства 10 управления спектром может быть выполнен в общем корпусе устройства, либо эти модули могут находиться в разных местах и быть только соединены один с другими функционально.
Кроме того, устройство 10 управления спектром может содержать только модуль 11 определения опорной точки, а операции, соответствующие операциям модуля 12 определения второй системы и модуля 13 принятия решения о выделении спектральных ресурсов, могут выполнять другие устройства.
Устройство 10 управления спектром может также содержать только модуль 12 определения второй системы, а операции, соответствующие операциям модуля 11 определения опорной точки и модуля 13 принятия решения о выделении спектральных ресурсов, могут выполнять другие устройства.
Устройство 10 управления спектром 10 может также содержать только модуль 13 принятия решения о выделении спектральных ресурсов, а операции, соответствующие операциям модуля 11 определения опорной точки и модуля 12 определения второй системы, могут выполнять другие устройства.
Применение описанного выше устройства управления спектром позволяет реализовать лучшее распределение спектральных ресурсов первой системы.
6. Конкретный сценарий применения варианта настоящего изобретения
Многие страны в Европе совершили или совершают переход от аналогового телевидения к цифровому телевидению. Многие страны сейчас изучают вопрос, как использовать частотный диапазон телевизионного вещания в системах связи таким образом, чтобы не создавать помех телевизионному вещанию. Наиболее популярным является способ управления с использованием базы данных. Каждая страна может сохранять характеристики использования спектра цифрового телевидения в своей базе данных управления. Когда система связи хочет использовать телевизионный спектр в некоторой области, устройство управления спектром, ответственное за характеристики использования спектра в этой области, может рассчитать доступный спектральный ресурс для новой системы связи (например, этот ресурс может быть охарактеризован временем, шириной полосы, частотным диапазоном, мощностью передач и другими подобными параметрами) в соответствии с характеристиками использования спектра телевизионного вещания, хранящимися в базе данных управления, и практической ситуацией в системе связи, использующей телевизионный спектр. Многие страны в Европе граничат одна с другой, так что использование спектра в одной стране может создавать помехи использованию спектра систем телевизионного вещания в других странах. Поэтому есть необходимость координации, когда соседние страны используют спектр.
n
1
2
N
Когда владельцы спектра в нескольких странах приходят к соглашению, что использование спектра первичной системы во вторичной системе должно повлечь за собой выплаты соответствующих сборов, эти страны могут рассчитать опорную точку использования спектра в области границы. В этот момент объект, которому выделяют спектр, должен максимизировать общий экономический выигрыш. Функция f (P, P,…P) в уравнении (6) соответственно изменяется для учета сборов, которые должны быть уплачены при использовании единичного сегмента спектрального ресурса. Тем самым владелец спектра первой системы (системы телевизионного вещания) в каждой стране может максимизировать свои доходы от использования спектра и распределять эти доходы в соответствии с соглашением между странами.
Как показано на Фиг. 2, географические базы X и Y данных управляют информацией об использовании спектра первой системы в двух странах и позволяют рассчитать доступный спектральный ресурс для вторых систем согласно соответствующим нормативным документам. Устройства 10-1, 10-2 и 10-3 управления спектром вторых систем осуществляют управление характеристиками использования спектра разных вторых систем (таких как сеть WiFi и ячейка системы LTE). Эти устройства управления спектром принимают заявки на использование спектра от соответствующих вторых систем. Здесь отправитель информации об опорной точке является устройством управления спектром, например, устройством 10-2 управления спектром 10-2. Получателями информации об опорной точке являются устройства 10-1 и 10-3 управления спектром. Когда устройство 10-2 управления спектром передает информацию об опорной точке устройствам 10-1 и 10-3 управления спектром, каждое из устройств 10-2 и 10-3 управления спектром предоставляет информацию относительно второй системы, которой это устройство управляет, (информация содержит указание новой второй системы и второй системы, уже использующей спектральные ресурсы первой системы, но нуждающейся в дополнительных спектральных ресурсах, и т.п.) и параметры системы (шаблон передачи, высоту антенны, стандарт радио интерфейса и т.п.) устройству управления спектром 10-2, а это устройство 10-2 управления спектром 10-2 определяет вторую систему, участвующую в распределении спектра, и принимает решение о выделении спектральных ресурсов. Кроме того, устройства 10-1 и 10-3 управления спектром могут избирательно рекомендовать вторую систему устройству 10-2 управления спектром согласно априорному знанию и принятой информации об опорной точке с целью увеличения вероятности того, что рекомендованная вторая система успешно определена в качестве второй системы, участвующей в распределении спектральных ресурсов.
Фиг. 3 иллюстрирует другой сценарий приложения. Одно устройство 10-4 управления спектром отвечает за выделение спектра множеству вторых систем (таким как сеть WiFi и ячейка LTE). Когда устройство 10-4 управления спектром определит опорную точку, оно передает информацию об этой опорной точке каждой из вторых систем. В этот момент каждая из вторых систем (базовая станция второй системы) является получателем информации об опорной точке. После приема информации об опорной точке вторая система может определить свое географическое положение и параметры системы в соответствии с информацией GPS и передать такую информацию устройству 10-4 управления спектром. Это устройство 10-4 управления спектром может определить вторую систему, участвующую в распределении спектральных ресурсов, в соответствии с информацией, предоставленной вторыми системами, и принять решение о выделении спектральных ресурсов.
7. Пример конфигурации аппаратуры
Способ управления спектром и устройство управления спектром согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения могут быть конфигурированы посредством загружаемого программного обеспечения, встроенного программного обеспечения (программно-аппаратных средств), аппаратуры или с использованием сочетания этих трех вариантов. В случае реализации посредством загружаемого или встроенного программного обеспечения программа, составляющая это программное обеспечение, может быть инсталлирована в устройстве, имеющем специализированную аппаратную конфигурацию, с носителя записи или из сети (например, в универсальном компьютере 900, показанном на Фиг. 9), когда в компьютере инсталлированы различные программы, этот компьютер может выполнять разнообразные функции компонентов и модулей, как описано выше.
На Фиг. 9 центральный процессор (CPU) 901 выполняет различные процедуры в соответствии с программой, записанной в постоянном запоминающем устройстве (ROM) 902, или программой, загруженной из запоминающего устройства 908 в запоминающее устройство с произвольной выборкой (RAM) 903. В этом RAM 903 хранятся все данные, необходимые процессору CPU 901 для выполнения различных процедур. Процессор CPU 901, ROM 902 и RAM 903 соединены один с другими посредством шины 904 данных. С этой шиной 904 соединен также интерфейс 905 ввода/вывода.
С интерфейсом 905 ввода/вывода соединены следующие компоненты: модуль 906 ввода (содержит клавиатуру, мышь и т.п.); модуль 907 вывода (содержит устройство отображения, такое как электроннолучевой дисплей (CRT), жидкокристаллический дисплей (LCD) и т.п. и громкоговорители и т.д.); запоминающее устройство 908 (содержит накопитель на жестком диске и т.п.); и модуль 909 связи (содержит платы сетевых интерфейсов, таких как плата локальной сети LAN, модемы и т.д.). Модуль 909 связи осуществляет связь через сеть связи, такую как Интернет. В соответствии с требованиями системы с интерфейсом 905 ввода/вывода соединен привод 910 носителя записи. В приводе 910 устанавливают сменный носитель 911 записи, такой как диск, компакт-диск (CD), магнитооптический диск, полупроводниковое запоминающее устройство и т.д. в зависимости от конкретных требований, так что программа, считываемая со сменного носителя, инсталлируется в запоминающем устройстве 908.
В случае реализации описанных выше процедур с использованием загружаемого программного обеспечения программы, составляющие это программное обеспечение, инсталлируют из сети связи, такой как Интернет, или с носителя записи, такого как сменный носитель 911 записи.
Специалисты в рассматриваемой области должны понимать, что такой носитель записи не ограничивается сменным носителем 911 записи, на котором записаны программы, и может распространяться отдельно от способа для предоставления пользователю нужной программы, как показано на Фиг. 9. Например, сменный носитель 911 записи представляет собой диск (дискету или флоппи-диск (зарегистрированные торговые марки)), компакт-диск CD (сюда входят ROM на основе CD (CD-ROM) и цифровые универсальные диски (DVD)), магнитооптический диск (сюда входит мини-диск (MD) (зарегистрированные торговые марки)) или полупроводниковое запоминающее устройство. В качестве альтернативы носитель записи может представлять собой ROM 902 или жесткий диск, входящий в состав запоминающего устройства 908, с записанной на этом носителе программой, так что пользователю предоставляют программу, реализующую предлагаемый способ.
Настоящее изобретение предлагает также машиночитаемый командный код, содержащий программный продукт. При считывании и выполнении компьютером этот командный код позволяет реализовать способы связи согласно вариантам настоящего изобретения. Соответственно, в состав настоящего изобретения входят также разнообразные носители записи для хранения и передачи этого программного продукта, такие как магнитный диск, оптический диск, магнитооптический диск, полупроводниковое запоминающее устройство и т.п.
Кроме того, очевидно, соответствующие операции для осуществления способов связи согласно вариантам настоящего изобретения могут быть также реализованы посредством выполняемых компьютером программ, хранящихся на разнообразных машиночитаемых носителях записи.
Более того, предлагаемые усовершенствования могут иметь конфигурации в соответствии со следующими примерами.
(1) Система управления спектром, содержащая: схему для идентификации информации об опорной точке для вторичной системы связи, определения спектральных ресурсов для указанной вторичной системы связи в зависимости от того, положительной или отрицательной является информация об опорной точке.
(2) Система управления спектром по (1), в которой когда информация об опорной точке является положительной, выполнена с возможностью определения, что рассматриваемая вторичная система связи является кандидатом на получение спектральных ресурсов.
(3) Система управления спектром по любому из (1)-(2), в которой когда информация об опорной точке является отрицательной, схема выполнена с возможностью определения, что рассматриваемая вторичная система связи не является кандидатом на получение спектральных ресурсов.
(4) Система управления спектром по любому из (1)-(3), в которой, при определении схемой определит, рассматриваемая вторичная система связи не является кандидатом на получение спектральных ресурсов, указанная схема выполнена с возможностью реконфигурации вторичной системы связи для освобождения по меньшей мере подмножества спектральных ресурсов, используемых указанной вторичной системой связи в настоящий момент.
(5) Система управления спектром по любому из (1)-(4), в которой схема, дополнительно, выполнена с возможностью предоставления, другой системе управления спектром, информации относительно вторичной системы связи, управляемой рассматриваемой системой управления спектром.
(6) Система управления спектром по любому из (1)-(5), в которой информация относительно вторичной системы связи, управляемой посредством рассматриваемой системы управления спектром, содержит информацию, указывающую, что по меньшей мере подмножество спектральных ресурсов, использовавшихся указанной вторичной системой связи, управляемой посредством рассматриваемой системы управления спектром, освобождено.
(7) Система управления спектром по любому из (1)-(6), в которой схема, дополнительно, выполнена с возможностью приема, от другой системы управления спектром, информации относительно по меньшей мере одной вторичной системы связи, управляемой посредством указанной другой системы управления спектром.
(8) Система управления спектром по (1), в которой схема выполнена с возможностью идентификации информации об опорной точке для вторичной системы связи на основе близости указанной вторичной системы связи к опорной точке.
(9) Система управления спектром по (1), в которой информация об опорной точке содержит по меньшей мере одну характеристику другой вторичной системы связи, при этом указанная другая вторичная система связи является физической вторичной системой связи или вторичной системой связи, моделируемой на основе исторических записей и т.п.
(10) Система управления спектром согласно по любому из (1)-(9), в которой информация об опорной точке является положительной, когда другая вторичная система связи имеет доступные спектральные ресурсы для рассматриваемой вторичной системы связи.
(11) Система управления спектром по любому из (1)-(10), в которой информация об опорной точке содержит по меньшей мере одну информацию из информации о местонахождении и/или информации о частотном диапазоне, относительно другой вторичной системы связи.
(12) Система управления спектром по любому из (1)-(11), в которой информация об опорной точке является отрицательной, когда другой вторичной системе связи требуются спектральные ресурсы.
(13) Система управления спектром по любому из (1)-(12), в которой информация об опорной точке является отрицательной, если другая вторичная система связи имеет приоритет, относительно рассматриваемой вторичной системы связи, в выделении спектральных ресурсов.
(14) Система управления спектром по любому из (1)-(13), в которой при определении схемой, что множество вторичных систем связи являются кандидатами на выделение спектральных ресурсов, схема, дополнительно, выполнена с возможностью определения спектральных ресурсов для каждой из указанного множества вторичных систем связи на основе помех, создаваемых для других систем связи.
(15) Система управления спектром по любому из (1)-(14), в которой схема, дополнительно, выполнена с возможностью определения спектральных ресурсов для каждой из указанного множества вторичных систем связи на основе помех, создаваемых для других систем связи и степени потребности в спектральных ресурсах.
(16) Система управления спектром по (1), в которой рассматриваемые спектральные ресурсы являются спектральными ресурсами телевизионного (TV) диапазона, а рассматриваемая вторичная система связи не авторизована для использования спектральных ресурсов TV диапазона.
(17) Система управления спектром по (1), характеризующаяся тем, что выполнена с возможностью управления вторичной системой связи.
(18) Система управления спектром согласно (1), характеризующаяся тем, что выполнена с возможностью приема информации об опорной точке от другой системы управления спектром.
(19) Способ управления спектром, содержащий этапы, на которых: идентифицируют с помощью схемы системы управления спектром, информацию об опорной точке для вторичной системы связи; и определяют с помощью указанной схемы системы управления спектром, спектральный ресурс для указанной вторичной системы связи в зависимости от того, положительной или отрицательной является информация об опорной точке.
(20) Энергонезависимый компьютерный носитель записи, хранящий машиночитаемые команды, вызывающие при их выполнении компьютером, выполнение компьютером способа, содержащего этапы, на которых: идентифицируют информацию об опорной точке для вторичной системы связи; и определяют спектральный ресурс для указанной вторичной системы связи в зависимости от того, положительной или отрицательной является информация об опорной точке.
(21) Способ управления спектром для осуществления управления использованием второй системой спектральных ресурсов первой системы, в котором приоритет второй системы относительно использования спектра ниже приоритета первой системы, содержащий этапы, на которых: определяют опорную точку, содержащую по меньшей мере один параметр, указывающий соответствующие характеристики использования спектра второй системы; определяют, на основе опорной точки, по меньшей мере одну вторую систему в качестве второй системы, занимающей спектральные ресурсы первой системы; и принимают решение о выделении спектральных ресурсов первой системы по меньшей мере одной второй системе.
(22) Способ управления спектром по (21), в котором: характеристики использования спектра содержат по меньшей мере один из параметров из географического положения, информации о радио интерфейсе, высоты антенны, шаблона передачи и/или частотного диапазон второй системы.
(23) Способ управления спектром по любому из пунктов (21)-(22), в котором: опорная точка представляет собой по меньшей мере одно из положительной опорной точки, отрицательной опорной точки, так что положительная опорная точка соответствует характеристикам использования спектра, благоприятным для использования спектральных ресурсов первой системы с точки зрения по меньшей мере одного из параметров в составе указанной положительной опорной точки, а отрицательная опорная точка соответствует характеристикам использования спектра, неблагоприятным для использования спектральных ресурсов первой системы с точки зрения по меньшей мере одного из параметров указанной отрицательной опорной точки.
(24) Способ управления спектром по любому из (21)-(23), в котором: определяют опорную точку по меньшей мере одним из следующих способов: на основе исторических записей характеристик использования спектра, оценки по меньшей мере части характеристик использования спектра из совокупности характеристик использования спектра каждой из вторых систем, на основе степени, в какой объем спектральных ресурсов первой системы, используемых второй системой, отвечает требованиям службы, функционирующей в указанной второй системе, и на основе информации, от второй системы, что соответствующая вторая система выполнена с возможностью высвобождения спектральных ресурсов первой системы, занимаемых указанной второй системой.
(25) Способ управления спектром по (24), в котором, при определении опорной точки на основе оценки по меньшей мере части характеристик использования спектра, такие характеристики использования спектра, при которых уровень помех для первой системы ниже первого порога помех, а объем спектральных ресурсов, которые могут быть выделены второй системе, является наибольшим, определяют в качестве опорной точки.
(26) Способ управления спектром по любому из (23)-(24), в котором: характеристики использования спектра, при которых объем спектральных ресурсов первой системы, используемых второй системой, не отвечает требованиям службы, функционирующей в указанной второй системе, определяют в качестве отрицательной опорной точки.
(27) Способ управления спектром по любому из пунктов (23)-(26), в котором: характеристики использования спектра, при которых вторая система высвобождает спектральные ресурсы первой системы, занятые такой второй системой, определяют в качестве положительной опорной точки.
(28) Способ управления спектром по любому из (21)-(27), в которой: по меньшей мере одну вторую систему определяют на основе степени подобия между характеристиками использования спектра второй системы и опорной точкой или на основе такой степени подобия и приоритетов второй системы.
(29) Способ управления спектром по (23), в котором: вторую систему, для которой степень подобия между характеристиками использования спектра такой второй системы и положительной опорной точкой выше первого положительного порога, и/или степень подобия между характеристиками использования спектра такой второй системы и отрицательной опорной точкой ниже первого отрицательного порога, определяют в качестве указанной по меньшей мере одной второй системы.
(30) Способ управления спектром по любому из (23) или (29), в котором: вторую систему, для которой степень подобия между характеристиками использования спектра такой второй системы и положительной опорной точкой ниже второго положительного порога, и/или степень подобия между характеристиками использования спектра такой второй системы и отрицательной опорной точкой выше второго отрицательного порога, не определяют в качестве указанной по меньшей мере одной второй системы.
(31) Способ управления спектром по (30), в котором: высвобождают спектральные ресурсы первой системы, занятые второй системой, для которой степень подобия между характеристиками использования спектра указанной второй системой и отрицательной опорной точкой выше второго отрицательного порога.
(32) Способ управления спектром по любому из (21)-(31), дополнительно содержащий этап, на котором: объявляют найденную опорную точку, при этом определяют указанную по меньшей мере одну вторую систему на основе указанной опорной точки и в соответствии со второй системой, рекомендованной в ответ на объявление опорной точки.
(33) Способ управления спектром по любому из (21)-(32), в котором: решение о выделении спектральных ресурсов первой системы по меньшей мере одной второй системе принимают следующим образом: когда число вторых систем в совокупности выбранных по меньшей мере одной второй системы больше 1, разбивают весь объем спектральных ресурсов первой системы, подлежащие выделению для указанной по меньшей мере одной второй системы, на множество единичных сегментов спектральных ресурсов и выделяют, по заданной схеме, указанные единичные сегменты спектральных ресурсов вторым системам, каждая из которых еще не достигла верхнего предела характеристики использования спектра для каждой из которых уровень помех, создаваемых второй системой для первой системы, не достиг второго порога помех, в случае, когда указанный единичный сегмент спектральных ресурсов уже выделен указанной второй системе, до тех пор, пока все единичные сегменты спектральных ресурсов будут выделены, или пока больше не останется вторых систем, каждая из которых еще не достигла верхнего предела характеристики использования спектра, и в каждой из которых уровень помех, создаваемых указанной второй системой для первой системы, не достиг второго порога помех, при выделении указанного единичного сегмента спектральных ресурсов указанной второй системе.
(34) Способ управления спектром по (33), в котором: при выделении единичных сегментов спектральных ресурсов вторым системам, указанное выделение осуществляют в порядке убывания выигрыша от предоставления единичного сегмента спектральных ресурсов или в порядке убывания степени потребности вторых систем в спектральных ресурсах.
(35) Способ управления спектром по (34), в котором: выигрыш от предоставления единичного сегмента спектральных ресурсов представляет собой по меньшей мере один параметр из расширения службы или экономический выигрыш, получаемый каждый раз, когда вторая система получает единичный сегмент спектральных ресурсов.
(36) Способ управления спектром по любому из (21)-(35), в котором: первая система представляет собой систему телевизионного вещания, а вторая система является системой локальной сети радиосвязи.
(37) Устройство управления спектром для осуществления управления использованием второй системой спектральных ресурсов первой системы, когда приоритет второй системы с точки зрения использования спектральных ресурсов ниже приоритета первой системы, содержащее: модуль определения опорной точки для определения опорной точки, содержащей по меньшей мере один параметр, указывающий соответствующие характеристики использования спектра второй системы; модуль определения второй системы для определения, на основе опорной точки, по меньшей мере одной второй системы в качестве второй системы, для захвата спектральных ресурсов первой системы; и модуль принятия решения о выделении спектральных ресурсов для принятия решения о выделении спектральных ресурсов первой системы указанной по меньшей мере одной второй системе.
(38) Устройство управления спектром для осуществления управления использованием второй системой спектральных ресурсов первой системы, когда приоритет второй системы, в использовании спектральных ресурсов, ниже приоритета первой системы, содержащее: модуль определения опорной точки для определения опорной точки, содержащей по меньшей мере один параметр, указывающий соответствующие характеристики использования спектра второй системы, причем: указанная по меньшей мере одна вторая система определена, в качестве второй системы, занимающей спектральные ресурсы первой системы, на основе опорной точки, а решение о выделении спектральных ресурсов первой системы для указанной по меньшей мере одной второй системы принимают на основе указанной по меньшей мере одной второй системы.
(39) Устройство управления спектром для выделения спектральных ресурсов первой системы второй системе, содержащее: модуль определения второй системы для определения, на основе обнаруженной опорной точки, по меньшей мере одной второй системы в качестве второй системы, занимающей спектральные ресурсы первой системы, при этом опорная точка содержит по меньшей мере один из параметров, указывающих соответствующие характеристики использования спектра второй системой, а решение о выделении спектральных ресурсов первой системы указанной по меньшей мере одной второй системе принято на основе указанной по меньшей мере одной второй системы.
(40) Устройство управления спектром для выделения спектральных ресурсов первой системы второй системе, содержащее: модуль принятия решения о выделении спектральных ресурсов для принятия решения о выделении спектральных ресурсов первой системы указанной по меньшей мере одной второй системе в качестве второй системы, занимающей спектральные ресурсы первой системы, причем указанная по меньшей мере одна вторая система определена на основе обнаруженной опорной точки, а указанная опорная точка содержит по меньшей мере один из параметров, указывающих соответствующие характеристики использования спектра второй системой.
Хотя выше были описаны предпочтительные варианты настоящего изобретения, это описание служит только для иллюстрации изобретения, но не в качестве ограничения. Специалисты в рассматриваемой области могут изменить, заменить, объединять полностью или частично различные признаки вариантов настоящего изобретения, не отклоняясь от объема изобретения. Поэтому объем настоящего изобретения определен только прилагаемой Формулой изобретения.