[发明专利]频谱捷变无线电（SARA）进行机会频谱共享的系统和方法

说明书

本发明涉及具有主要装置、次要装置和其它SARA装置的频谱捷变无线电(SARA)用于机会频谱共享的系统和方法。

近些年来，无线电通信网络、可佩带、手持式计算和通信装置以及消费电子越来越普及，这些都表明，对提供大容量通信的无线电通信网络将会有持续增长的需求。考虑到这种需求的增长，很清楚，由于无线电资源有限，现有无线电频谱将无法满足未来的需求。今天，消费电子的无线电通信系统主要工作于未经许可的频带。通常认为在未经许可频带中的无线电资源得到了有效利用，这是因为未经许可的无线电装置的高穿透性。但是，大部分无线电频谱都被分配给传统的经许可的无线电业务，经常是根本不使用。根据我们现有无线电频谱的传统规则，通常无法有效地利用这些资源。频谱捷变无线电(SARA)考虑了这个问题。

SARA的一个目的是有效地利用频谱而又不影响频谱的现有用户。主要装置(primary)是经许可的无线电系统，在获得许可的频带上工作。次要装置(secondary)是未经许可的无线电系统，工作在ISM或U-NII频带。共存系统的可能类型包括主要装置、另一SARA以及次要装置；依赖于用户的类型，SARA装置需要具有不同的功能并相互作用。例如，对于与主要装置共存，如果SARA装置产生的干扰电平对于主要装置而言无法容忍，SARA装置就必须立即远离占用的频谱。

因此，需要一种方法来使用未使用频谱，这种方法应该有效，并且使用这种方法导致主要装置无法容忍时，它能够漂亮地空出频谱。

本发明的系统和方法以机会方式检测和占用未被其它装置使用的无线电频谱，让SARA装置有效地使用无线电频谱。

为了提高无线电频谱的使用效率，按照本发明改进的SARA装置能够以机会方式利用经许可的无线电频谱。SARA在通信之前寻找机会，也就是未使用的无线电资源。SARA装置利用这些机会进行通信，而干扰经许可的无线电系统的工作。寻找频谱机会的方式由SARA策略来规定。在SARA策略的帮助下，如果无线电规则能够定义框架来产生SARA策略，这种无线电调节器就能够控制SARA装置的工作过程。对于这一框架，SARA策略必须确定怎样以及何时使用无线电资源。SARA策略可以随时间而不断改进。

现有的IEEE 802.11无线电LAN能够支持有限的频谱捷变。在当前信道有噪声的情况下，无线电LAN在被称为动态频率选择的帮助下可以切换到未经许可的无线电频谱中的其它信道。IEEE 802.11无线LAN和SARA网络的主要区别在于，SARA装置在通常由其它无线电系统独占使用的频谱的一部分中工作。这些其它无线电系统通常通过无线电规则得到许可，并且对分配频谱具有独占使用权。只有在SARA装置认为这一无线电频谱的一些部分没有被经许可的无线电系统使用时(它意味着只有在检测到所谓的频谱机会时)，它才使用相应的无线电资源。SARA网络一定不能对这些经许可的无线电系统产生有害干扰。

图1说明在已经被主要装置占用的频谱的一部分上通信的两个SARA装置；

图2说明本发明的频谱机会图(SOM)；

图3说明与主要和次要装置共享频谱的SARA装置的系统；

图4说明本发明改进的SARA装置。

本领域技术人员应该明白，下面提供的描述用于说明目的而不是用于进行限制。本领域技术人员明白在本发明的精神和后面的权利要求范围内存在多种改进。为了清楚和简明的目的，在本说明书中省略了公知功能和操作的不必要细节，以免喧宾夺主。

本发明的系统和方法提供一种方式，用于频谱捷变无线电跟踪频谱使用情况，以机会方式使用频谱，从而能够使用更多的频谱，包括经过许可的和未经许可的。将进行通信的SARA装置称为“SARA台”，将这种SARA台中的补偿实体称为“SARA补偿实体”。将进行通信的一组SARA台称为“SARA网络”。

SARA是常规无线局域网(LAN)技术的延伸。SARA的目的是有效地利用频谱而不干扰现有系统。根据共存系统类型的不同，例如主要装置、另一SARA网络或者SARA装置或次要装置，要求SARA具有不同的功能，并且能够相应地进行交互。对于与主要装置共存，如果SARA装置产生的干扰电平对于主要装置来说不可容忍，那么SARA装置必须立即离开所占用的频谱。这样做会带来如下问题：

(1)SARA装置怎样检测主要装置的存在；

(2)由于频谱被占用，SARA装置怎样估计主要装置感受的干扰电平；

(3)如果干扰太强，在检测到主要装置的存在后，SARA装置应该多快空出。