用于使用动态频谱接入的通信的信道控制制造技术

本公开配置基站和客户端设备，以使用频谱内的动态频谱接入进行通信，包括从可用信道列表中选择信道集合作为活动信道。活动信道包括上行链路信道和下行链路信道，并且活动信道被分配在基站的多个基站无线电之间。不同的信道被指派给不同的基站无线电。基于客户端设备的位置，至少一个上行链路信道和至少一个下行链路信道被指派给多个客户端设备，其中至少一些客户端设备具有共同的活动信道。具有共同的活动信道的客户端设备也在共享信道上进行分组并且时隙指派给该组中的客户端设备，从而允许客户端设备通过信道进行窄带通信。客户端设备通过信道进行窄带通信。客户端设备通过信道进行窄带通信。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用动态频谱接入的通信的信道控制

技术介绍

[0001]电视(TV)空白(TVWS)是电视频谱中未使用或不活动的部分。TVWS覆盖超高频(UHF)频带和甚高频(VHF)频带的频率的宽频谱。特别是，TVWS对应于UHF频谱和VHF频谱中活动信道之间未使用的电视信道。
[0002]电视信道的可用性可能因空间和时间而异。因此，使用TVWS频谱进行通信的收发器可能必须在不同频率之间跳变。此外，TVWS频谱不是连续的，使用TVWS的单信道容量可能不足以在某些类型的设备(诸如，物联网(IoT)设备)之间实现令人满意的通信。此外，当信号较低时，TVWS对干扰很敏感，导致目前TVWS主要用于宽带通信。

技术实现思路

[0003]本
技术实现思路
以简化的形式介绍了一些概念，这些概念将在下文的详细说明中进一步描述。本
技术实现思路
并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在帮助确定所要求保护的主题的范围。
[0004]一种用于使用动态频谱接入的通信的计算机化方法，包括从可用动态频谱接入信道列表中选择信道集合作为活动信道，活动信道包括上行链路信道和下行链路信道，并在基站的多个基站无线电之间分配活动信道。不同信道被指派给多个基站无线电的不同基站无线电。计算机化方法还包括基于多个客户端设备的位置将至少一个上行链路信道和至少一个下行链路信道指派给多个客户端设备，其中多个客户端的至少一些客户端设备具有共同的活动信道。计算机化方法还包括将共享信道上具有共用活动信道的客户端设备中的至少一些客户端设备进行分组在，共享信道包括活动信道和至少一个备用信道，并且为组中的客户端设备指派时隙，以通过以下方式允许客户端设备直接的通信：通过使用共享信道调度通信以允许活动信道和至少一个备用信道之间的信道跳变。
[0005]通过参考以下与附图相关的详细描述，可以更好地理解许多附带特征。
附图说明
[0006]从以下结合附图的详细描述中可以更好地理解本描述，其中。
[0007]图1是根据示例图示基站和客户端之间的通信的框图；
[0008]图2是根据示例的基站的框图；
[0009]图3是根据示例的部署区域的框图；
[0010]图4是根据示例的时序图；
[0011]图5是根据另一示例的时序图；
[0012]图6是根据另一示例的时序图；
[0013]图7是根据另一示例的时序图；
[0014]图8是根据另一示例的时序图；
[0015]图9是根据示例图示计算设备的操作以配置通过TVWS网络的设备的通信的流程图；
[0016]图10是根据示例图示计算设备的操作以调度通过TVWS网络的设备的通信的流程图；以及
[0017]图11图示了根据作为功能框图的示例的计算装置。
[0018]相应的参考字符表示整个附图中的相应部分。在图中，各系统被作为示意图说明。该图可能不符合比例。
具体实施方式
[0019]本文描述的计算设备和方法被配置为使用动态频谱接入进行通信，在各种示例中，动态频谱接入包括使用电视(TV)空白(TVWS)频谱。根据本公开，端点设备(例如，客户端)和用于边缘IoT(IoT)环境的相应基站之间的通信使用动态频谱，诸如TVWS频谱，在各种示例中，不具有使用TVWS通信时通常引入的限制。然而，本公开不仅限于TVWS的使用，而且可以在其他动态频谱接入应用中实现，例如公民宽带无线电服务(CBRS)等。此外，本公开还可用于其他频谱以及不同类型的网络，例如“网状”网络(例如，网络可以自我形成和自我修复，节点直接连接到其他节点)。
[0020]IoT设备上使用的各种技术旨在利用TVWS频谱执行计算活动，并处理空间变化和时间变化。例如，TVWS频谱可能表现出空间变化，因为一个节点处可用的信道可能被另一个节点的主要用户(例如，电视、无线麦克风等)占用。TVWS频谱也不连续。一些信道可能被主要用户占用，从而导致频谱分裂。此外，时间变化是可能的，因为可用频谱可能稍后被主用户占用，反之亦然。另一方面，TVWS频谱中的可用信道的数目明显高于工业、科学和医疗(ISM)频带。因此，TVWS频谱允许相对较高的带宽用于数据传输。
[0021]在一些示例中，为了在TVWS上启用IoT网络，并考虑到空间变化，本公开使用每个客户端设备的已知位置(例如，每个客户端IoT设备包括全球定位系统(GPS)模块或处理器，并向网关发送地理位置信息)，并访问TVWS数据库(对网关可用)以基于位置查询可用信道。在另一个示例中，基站将整个通信地区划分为网格，并基站将每个网格中可用的信道包括在信标信号中。因此，客户端知道客户端所在的网格，并选择相应的操作信道。而且，就时间变化而言，在可用信道上使用智能跳频。例如，基站跨可用信道跳变，如果客户端设备失去连接，则客户端设备将尝试在下一个信道中传输。因此，无法令人满意地用于此类环境的设备(例如IoT设备)被配置为将TVWS频谱用于更长距离、更高容量、更低功耗的通信(例如远程位置的通信)。例如，在本公开中，IoT网络的远程通信被实现。
[0022]例如，在本公开中，IoT设备能够在TVWS的低频率(超高频(UHF)和甚高频(VHF)频带内)和更远距离通信(例如几十英里)下运行，同时提供大量带宽，在某些配置中，每个电视信道的带宽可达6兆赫(MHz)。因此，当根据本公开进行配置时，单个TVWS基站可以支持远程大规模IoT。
[0023]图1示出了根据一个示例的系统100。系统100允许多个客户端设备102(诸如，例如IoT设备)通过网关106与基于云的设备104进行通信。例如，客户端设备102可以位于共址(co
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located)(至少部分时间)，并被配置为使用TVWS在一个或多个本地网络上进行本地地通信，最终可以通过网关106经由一个或多个外部网络与外部设备通信(诸如，基于云的设备104)。在所示示例中，系统100被配置为TVWS网络，其允许例如IoT设备之间的通信。
[0024]在所示示例中，网关106包括基站108和边缘设备110。在一些示例中，客户端设备
102和基站108被配置为具有一个或多个多窄带收发器。应当理解，客户端设备102和基站108可以不同地配置为根据本文描述的通信技术进行操作。
[0025]在一个示例中，基站108被配置为具有从150MHz至960MHz的工作频率，覆盖大多数VHF和UHFTV信道、433MHz、800/900MHz ISM频带和/或其他许可频带。应注意，在本公开中，基站108和客户端设备102被配置用于具有时空变化的TVWS网络通信。在一个示例中，提供了通信和控制端口，并且包括以下端口中的一个或多个：通用异步接收器/发送器(UART)、通用同步/异步接收器/发送器(USART)、通用串行总线(USB)、串行外围接口(SPI)和/或多个通用输入/输出(GPIO)。
[0026]在IoT环境中，边缘设备110在网络的“边缘”处执行处理(例如，在网关106内)。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用动态频谱接入的通信的系统，所述系统包括：至少一个处理器；和至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起，使所述至少一个处理器：从可用动态频谱接入信道的列表中选择信道集合作为活动信道，所述活动信道包括上行链路信道和下行链路信道；在基站的多个基站无线电之间分配所述活动信道，其中不同信道被指派给所述多个基站无线电中的不同基站无线电；基于多个客户端设备的位置，将至少一个上行链路信道和至少一个下行链路信道指派给所述多个客户端设备，其中所述多个客户端设备的至少一些客户端设备具有共同的活动信道；对共享信道上具有所述共同的活动信道的所述客户端设备中的至少一些客户端设备进行分组，所述共享信道包括所述活动信道和至少一个备用信道；将时隙指派给所述组中的所述客户端设备；以及利用在所述活动信道和所述至少一个备用信道之间的信道跳变，在指派的所述时隙期间实现使用所述共享信道的所述客户端设备之间的通信。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算机程序代码还被配置为与所述至少一个处理器一起，使所述至少一个处理器：对所述共享信道中的相同信道上具有所述共同的活动信道的所有客户端设备分组，并且为所述共享信道中的所述相同信道上的每个所述客户端设备指派不同的时隙用于通信，其中所述组中的每个客户端设备依次跨所述共同的活动信道进行跳变，并且在所述活动信道中的每个活动信道上、在为所述客户端设备指派的所述时隙处传输数据，从而每个客户端设备改变以下活动信道，所述客户端设备正在该活动信道上、在为所述客户端设备指派的所述时隙中的每个时隙进行传输。3.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的系统，其中所述计算机程序代码还被配置为与所述至少一个处理器一起，使所述至少一个处理器：对具有至少两个共同的活动信道的客户端设备分组，以共享所述活动信道中的一个或多个活动信道，并且为剩余的客户端设备仅指派一个活动信道，其中驻留时间对于所有活动信道相同，所述基站无线电在上行链路信道上的所述驻留时间限定所述基站无线电在上行链路信道上停留以服务经分组的所述客户端设备的时间，并且驻留时间重叠的数目不大于可用基站无线电的数目。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的系统，其中所述计算机程序代码还配置为与所述至少一个处理器一起，使所述至少一个处理器：对来自相同活动信道上的所述多个客户端设备的确认分组，所述确认包含特定于所述客户端设备的介质接入控制(MAC)命令，其中在所述上行链路信道上的多个消息中的每个消息之后是下行链路确认。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的系统，其中所述多个客户端设备位于多个区域内，并且所述计算机程序代码还被配置为与所述至少一个处理器一起，使所述至少一个处理器：选择一个活动信道作为信标信道以在发信标期间通过以下方式通信：跨以下下行链路信道跳变，所述基站在所述下行链路信道上能够通信并且能够在所述下行链路信道中的每个下行链路信道上传输信标信号，所述信标周期发生在正常传输周期之外，其中所述信标信号具有嵌入信息，所述嵌入信息包括所述多个区域中的一个区域的坐标、针对该区域的
可用信道以及所述信道中的缓冲时隙。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的系统，其中所述计算机程序代码为，并且还使所述至少一个处理器：使用所述信标周期来配置新客户端设备，所述新客户端设备跨被存储在所述新客户端设备内的多个信道跳变，所述新客户端设备在所述发信标期间(i)基于所述新客户端设备的GPS位置标识所述多个区域中的、所述新客户端设备位于的区域，以及(ii)标识被存储在所述新客户端设备内的所述多个信道中的可用信道。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的系统，其中所述基站和所述多个客户端设备各自具有本地递增计数器和本地递减计数器，所述基站的所述本地递增计数器和所述本地递减计数器与所述多个客户端设备共享并且反之亦然，作为上行链路数据包和下行链路数据包内的共享计数器，并且其中所述计算机程序代码还被配置为与所述至少一个处理器一起，使所述至少一个处理器：基于(i)所述共享计数器和(ii)所述本地递增计数器与本地递减计数器之间的不匹配来标识丢失的数据包的数目，所述不匹配限定质量等级，以及在所述不匹配超过预定数目时切换信道。8.一种用于使用动态频谱接入...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：