[发明专利]用于使用带静默期的先听后讲来进行频谱共享的装置和方法

说明书

优先权要求

本专利申请要求于2009年12月2日提交且被转让给本申请受让人并由此通过援引明确纳入于此的题为“APPARATUS AND METHOD FOR SPECTRUM SHARING USING LISTEN-BEFORE TALK(LBT)WITH QUIET PERIODS(用于使用带静默期的先听后讲(LBT)来进行频谱共享的装置和方法)”的临时申请No.61/266,146的优先权。

背景

领域

本公开一般涉及用于使用先听后讲(LBT)和静默期来进行频谱共享的装置和方法，且尤其涉及计及传输时间地来使用LBT和静默期以在异构系统之间进行的频谱共享。

背景

无线设备和应用的激增已产生了对带宽的巨大需求，预期该需求的增长将持续到未来相当长的时间。遗憾的是，带宽非常稀缺且因此对该资源的高效利用是至关紧要的。联邦通信委员会(FCC)建立的频率分配显示出严重拥挤且支离破碎的频谱，其绝大部分频带已被指派给不同的有执照(主)用户用于特定服务。然而，由FCC并且在该行业中进行的研究表明，在任何给定时间和位置，平均只有约15％的频谱被使用。

因此，已开发出用于在不同的用户间共享频谱的若干技术，诸如能由术语“认知无线电”涵盖的那些技术，其寻求通过使次级(无执照)无线设备能在不干扰频带的主(有执照)用户的情况下通信来克服频谱短缺问题。认知无线电通信面临着频谱接入、共存和共享上的诸多挑战。在单个次级用户环境中，频谱接入问题简化成主用户感测问题。基于感测度量和主用户能容忍的干扰，次级用户决定是传送(在没有检测到主用户时)还是转到空闲状态(在检测到主用户时)。

然而，在相同系统中有多个次级用户的情况下，需要更复杂的共存协议来确保对频谱的高效共享。在相同无线网络内，次级用户之间的共享简化为可由基站(BS)控制的常规多址问题。因此，已为同构次级用户间的频谱共享提出的许多接入协议是从如ALOHA和载波侦听多址(CSMA)之类的常规媒体接入控制(MAC)协议派生而来的。

在有多个非可互操作的网络共享频谱时，这被称为异构无线网络之间的频谱共享。在异构网络的主系统参数(例如，无线电覆盖、发射功率、数据率、信道化、或媒体接入协议)有所不同的情形中，频谱共享变得尤其复杂。对在此类多样化环境中的机会式通信而言主要挑战在于要在某些公平性条件(诸如LBT)下在使次级用户间的干扰最小化且同时使每个系统能达成的性能最大化这两个冲突的目标之间达到平衡。

然而，为了使两个异构的诸如OFDMA系统之类的基于帧的系统能共存，LBT是不够的。这是由于例如若有次级系统已在用满缓冲器进行传送，则任何其他次级用户将被阻止，因为介质将总是被感测为繁忙。因此，对于基于帧的系统，调度静默期(QP)来给予其他系统捕获介质的机会。作为一个已知示例，在IEEE 802.16h草案中为IEEE 802.16h与其他次级用户的共存提议了将LBT连同扩展静默期(EQP)协议一起使用(即，“用于免执照操作的改善共存机制”，IEEE P802.16h/D2c，2007年7月)。在扩展静默期(EQP)协议中，系统确定性地在活跃期和静默期之间交替以满足为该系统定义的特定占空比。例如，若系统具有50％的占空比，则该系统可每隔一帧进行传送；一帧开一帧关。

LBT也曾被提议例如作为扩展静默期的独立协议，且设想基站(BS)和移动站(MS)两者都应用LBT。在IEEE 802.16h草案的后来版本(即，“用于免执照操作的改善共存机制”，IEEE P802.16h/D3c，2007年10月)中，LBT协议被改为具体与IEEE 802.11无线局域网共存。具体而言，提议仅在BS处执行LBT且BS装备有能够发送和接收IEEE 802.11CTS/RTS信号的IEEE802.11收发机。正因为此，该后来草案声明了LBT和静默期的使用是可任选的。在以上讨论的802.16h的两个草案中，若LBT和扩展静默期两者被同时使用且若活跃期期间的帧由于LBT协议而不传送，则该空闲帧将导致向着满足扩展静默期占空比的方向计数，这会导致对频谱的低效利用。此外，常规技术没有指明应当如何组合LBT和静默期算法或应当如何满足占空比目标。因此，需要改善使用LBT和扩展静默期在基于帧的网络间进行频谱共享的效率。

概述