多信道無(wú)線通信系統(tǒng)、基站、信道利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及構(gòu)成小區(qū)的多信道無(wú)線通信系統(tǒng)，在該小區(qū)中一個(gè)基站利用多條信道 來(lái)容納無(wú)線通信終端。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，國(guó)家對(duì)頻率實(shí)行許可管理，只有被分配了許可才能夠在特定的場(chǎng)所及時(shí)間、 而且在嚴(yán)格的管理下利用該頻率。作為有限資源的無(wú)線頻率的需求在日趨增加，可分配頻 率的枯竭正在成為世界各個(gè)國(guó)家的問(wèn)題。
[0003] 因此，近年來(lái)作為用于解決頻率的枯竭問(wèn)題的新的頻率利用方法，正在研宄利用 盡管已經(jīng)被分配、但在空間上、時(shí)間上并未使用的頻帶（白色空間，white space)的方法。 為了充分避免已接受許可的利用者（以下稱為"一次利用者"）的已有系統(tǒng)對(duì)頻率使用的影 響，并使尚未接受許可的利用者（以下稱為"二次利用者"）能靈活利用白色空間，采用認(rèn)知 無(wú)線（cognitive wireless)的技術(shù)。
[0004] 在用于正確識(shí)別哪個(gè)頻率信道是白色空間的一種方法中，在因特網(wǎng)上設(shè)置成使各 無(wú)線站能夠直接或者通過(guò)代理服務(wù)器等訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)（DB:Database)服務(wù)器，該數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù) 器管理白色空間的信道（WSCH :White Space Channel)列表，并提供位置信息、天線高度、天 線的指向性、增益等。各無(wú)線站從DB服務(wù)器取得本站的WSCH列表（可利用的頻率信道列 表）和對(duì)應(yīng)各WSCH的最大可發(fā)送功率、可用期限等。
[0005] 在另一種方法中，各無(wú)線站通過(guò)頻譜感知（spectral sensing)進(jìn)行一次系統(tǒng)利用 的電波的檢測(cè)，在確認(rèn)到不存在時(shí)能夠?qū)⒁淮蜗到y(tǒng)的頻率信道用作白色空間，在檢測(cè)到存 在時(shí)將該信道從本站的WSCH列表中刪除。
[0006] 另外，IEEE 802. 22被公知為是利用白色空間的無(wú)線通信系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 中的一個(gè)（參照非專利文獻(xiàn)2)。圖1示出了 IEEE 802. 22-2011 (以下簡(jiǎn)稱為802. 22)的系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)由一個(gè)基站（BS :Base Station)和一個(gè)以上的終端（CPE :Customer Premises Equipment)構(gòu)成小區(qū)，并且通過(guò)經(jīng)由因特網(wǎng)5對(duì)DB服務(wù)器6進(jìn)行的訪問(wèn)等，避免對(duì)一次系 統(tǒng)的干擾，實(shí)現(xiàn)二次利用。
[0007] 802. 22系統(tǒng)運(yùn)行的信道的管理和設(shè)定由基站內(nèi)的頻譜管理器（SM : Spectrum Manager)控制，SM 根據(jù)管理信息庫(kù)（MIB:Management Information Base)取得的 DB 訪問(wèn) 結(jié)果（該BS用的WSCH列表）和頻譜感知的結(jié)果和位置信息，進(jìn)行WSCH的優(yōu)先度賦值，并 選擇一條運(yùn)行信道來(lái)使用。
[0008] 下面，使用圖2示出802. 22系統(tǒng)的動(dòng)作例。
[0009] BS若通過(guò)電源接通而起動(dòng)，則通過(guò)對(duì)DB服務(wù)器6的訪問(wèn)和頻譜感知來(lái)取得WSCH 列表，從WSCH列表中選擇一條信道作為運(yùn)行信道并開(kāi)始運(yùn)行。即，以該運(yùn)行信道的頻率進(jìn) 行無(wú)線信號(hào)的收發(fā)。
[0010] BS若開(kāi)始運(yùn)行，則向服務(wù)區(qū)（小區(qū)）廣播通信控制信息。802. 22采用如圖3所示將 16幀作為1個(gè)超幀的結(jié)構(gòu)，BS周期地發(fā)送作為超幀的控制信息的SCH (Superframe Control Header :超幀控制頭）和作為幀的控制信息的FCH(Frame Control Header :幀控制頭）和 DS-MAP(Downstream Map :下游圖）和US-MAP(Upstream Map :上游圖）等，并進(jìn)行小區(qū)的管 理和控制。
[0011] CPE若接通電源，則在通過(guò)感知而確認(rèn)到不存在一次系統(tǒng)的信道后，通過(guò)BS搜索 處理來(lái)一邊切換頻率一邊嘗試BS的信號(hào)（SCH)的接收。（另外，感知也可以包含在BS搜索 處理中，還可以在檢測(cè)出BS信號(hào)（SCH)后對(duì)該信道進(jìn)行感知）。
[0012] CPE在來(lái)自BS的SCH的接收成功、而且FCH、DS-MAP、US-MAP等幀控制信息的接收 成功時(shí)，能夠正確識(shí)別出幀內(nèi)的結(jié)構(gòu)，因此進(jìn)行BS和CPE之間的信號(hào)收發(fā)的定時(shí)及發(fā)送功 率的調(diào)整等同步處理、CPE的終端信息（ID、位置信息、最大發(fā)送功率）的登記、驗(yàn)證、服務(wù)分 配等步驟。此時(shí)，也可以是，CPE通過(guò)提示自身的位置信息，向BS進(jìn)行詢問(wèn)是否能夠?qū)?dāng)前 的運(yùn)行CH用作自身的WSCH。
[0013] 當(dāng)在BS和CPE之間建立連接時(shí)，在BS控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在802. 22中，作為 多元連接方式米用 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access :正交頻分 多址），復(fù)用方式采用TDD (Time Division Duplex:時(shí)分雙工）。
[0014] BS進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，另一方面，定期或者根據(jù)需要通過(guò)DB訪問(wèn)或感知進(jìn)行WSCH列 表的更新，此時(shí)在判定為不能利用運(yùn)行信道的情況下進(jìn)行信道的切換處理，在小區(qū)整體中 進(jìn)行信道的切換。但是，在諸如只是特定的CPE不能利用當(dāng)前的運(yùn)行信道的情況下，僅對(duì)該 CPE切斷連接、并以原樣的信道繼續(xù)運(yùn)行的判定也可能通過(guò)BS的運(yùn)行策略來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0015] CPE進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，另一方面，定期或者按照來(lái)自BS的指示進(jìn)行感知，當(dāng)在運(yùn)行信 道中檢測(cè)出一次系統(tǒng)的情況下，向BS通知信息。以此為觸發(fā)，BS進(jìn)行信道切換。并且，在 由于來(lái)自BS的信道切換請(qǐng)求等控制消息的接收失敗等，導(dǎo)致CPE不能接收BS的信號(hào)達(dá)一 定時(shí)間以上的情況下，CPE通過(guò)BS搜索處理來(lái)實(shí)現(xiàn)信道的切換。
[0016] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0017] 專利文獻(xiàn)
[0018] 專利文獻(xiàn)1 :美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2011/0039593號(hào)說(shuō)明書(shū)
[0019] 非專利文獻(xiàn)
[0020] 非專利文獻(xiàn)1 :藤井宏治、" 3夕二亍< 7''無(wú)線：電波利用? A久〈玄、氺7彳卜 只'一只活用?3 7技術(shù)'[online]、y 7クテレ3厶、[平成23年（2011年）6月9日検 索]、因特網(wǎng) < URL: http://businessnetwork. jp/tabid/65/artid/llO/page/l/Default. aspx >
[0021] 非專利文獻(xiàn)2 :美國(guó)電氣電子學(xué)會(huì)（IEEE)Computer Society部門(mén)、"IEEE Std 802.22-201IPart 22:Cognitive Wireless RAN Medium Access Control (MAC)and Physical Layer (PHY)Specifications:Policies and Procedures for Operation in the TV Bands"（美國(guó)）、IEEE標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)、2011年7月27日 發(fā)明概要
[0022] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0023] 上述的非專利文獻(xiàn)2 (IEEE802. 22-2011)是以對(duì)CPE提供無(wú)線寬帶通信服務(wù)為 目的而制定的。但是，在連接多個(gè)CPE等情況下，有可能不能以充分的質(zhì)量提供通信服 務(wù)。預(yù)測(cè)到這種未來(lái)的對(duì)更寬頻帶的通信服務(wù)的需求，目前正在研宄以比特速率的集約 (aggregate)為目的之一的802. 22的修訂。
[0024] 但是，非專利文獻(xiàn)2的運(yùn)行信道確定單元將多條信道用作運(yùn)行信道這一點(diǎn)尚未被 設(shè)想。因此，如果單純地?cái)U(kuò)展非專利文獻(xiàn)2,將引發(fā)各種不合理情況，有可能在白色空間的有 效利用、對(duì)用戶的高速通信的提供、構(gòu)建低成本系統(tǒng)等方面都成為問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]
[0026] 本發(fā)明正是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的在于，在具有分別利用多條信道 構(gòu)成小區(qū)的多個(gè)基站（BS)的多信道無(wú)線通信系統(tǒng)中，能夠動(dòng)態(tài)地利用WSCH，有效地利用白 色空間實(shí)現(xiàn)高速通信，在所述小區(qū)中容納無(wú)線通信終端（CPE)。
[0027] 用于解決問(wèn)題的手段
[0028] 本發(fā)明的一個(gè)方面的多信道通信系統(tǒng)由基站和一個(gè)或者多個(gè)終端構(gòu)成，所述基站 由多個(gè)無(wú)線通信部及它們的集中控制部構(gòu)成，所述終端由多個(gè)無(wú)線通信部及它們的集中控 制部構(gòu)成，其特征在于，基站按照白色空間信道的狀況運(yùn)行多條或者一條信道，當(dāng)在分配給 終端的基礎(chǔ)上運(yùn)行多條信道的情況下，按照將該終端的數(shù)據(jù)復(fù)制到該多條信道中并分配數(shù) 據(jù)的魯棒模式、或者將數(shù)據(jù)分割后進(jìn)行數(shù)據(jù)分