CN103460773B - 辅助的基于位置的无线频谱分配 - Google Patents

Abstract

具有对应的计算机可读介质的装置(204)包括：第一收发器，其中第一收发器包括配置为从第一设备(202)接收第一消息(510)的接收器，其中第一消息(510)包括第一设备的位置，以及配置为发射第二消息(516)的发射器，其中第二消息包括第一设备的位置，以及针对基于第一设备位置的频率分配的请求；其中接收器进一步配置为接收第三消息(500)，其中第三消息包括频率分配；以及第二收发器，配置为在由频率分配所指示的频带上无线地通信。

Description

辅助的基于位置的无线频谱分配

相关申请的交叉引用

本公开内容要求2012年3月13日提交的、美国实用新型专利申请序列No.13/418,934的优先权，以及2011年3月14日提交的、标题为“Wireless Location Assignment”的美国临时专利申请序列No.61/452,475的权益，它们的公开内容以它们的整体通过引用并入本文。

本公开内容涉及以下美国专利申请：

2011年2月18日提交的、标题为“Dynamic Channel Allocation”的美国临时专利申请No.61/444,590；

2011年3月10日提交的、标题为“Dynamic Channel Allocation”的美国临时专利申请No.61/451,310；

2011年2月8日提交的、标题为“IEEE802.11af”的美国临时专利申请序列No.61/440,814；

2011年2月15日提交的、标题为“IEEE802.11af”的美国临时专利申请序列No.61/443,185；以及

2011年2月8日提交的、标题为“WLAN CHANNEL ALLOCATION”的美国非临时专利申请序列No.13/369,102。

所有以上引用的专利申请的公开内容由此以它们的整体通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容总体上涉及无线通信领域。更特别地，本公开内容涉及用于无线通信的基于位置的频谱的分配。

背景技术

无线频谱过去以固定的方式来分配。例如，政府机构可以将特定频带分配到特定城市的特定TV频道，而禁止其他人在该城市使用该频带。这种固定的分配典型地持续到做出另一个分配。

现在正在使一些无线频谱可用于使用临时基于位置的分配的无线通信。也就是说，该频谱将基于请求的无线设备的位置通过请求来分配。这种类型的频谱经常被称为“空白空间(white space)”。例如，随着从模拟到数字的TV广播的切换而变得可用的广播TV频道经常被称为“TV空白空间”。TV空白空间提供了比Wi-Fi高得多的带宽，并且期望用于支持“智能家电”以及通过空白空间信道通信的其他智能设备。例如，用户可以采用空白空间信道来远程监测和控制家电，比如电视机、热水加热器等。

图1图示了常规的空白空间分配过程。参考图1，无线设备102使用GPS信号104确定其位置，并且然后例如通过广域网(WAN)110，比如因特网，将用于空白空间分配的请求106发送到频谱分配服务器108。请求106包括无线设备102的位置。在112，服务器108基于无线设备102的位置，查阅频谱分配数据库114，以获取可用频带(本文也称为“信道”)。在116，服务器108将空白空间信道分配给无线设备102。无线设备102然后在118能够通过所分配的空白空间信道无线地通信。

在图1的常规基于位置的无线频谱分配中，无线设备102必须确定其位置。用于电视空白空间的FCC规章指令模式II设备具有地理定位(geolocation)能力，比如用于该目的的GPS接收器。然而，不是所有能够利用空白空间的设备都将具有这样的地理定位能力。将GPS接收器放置在非移动的、成本敏感的消费者设备中可能是过于昂贵的。例如，电视机是固定的，并且通常不会设有GPS设施。将GPS接收器添加到电视机来仅仅使能空白空间的使用是过于昂贵的。另外，室内设备，比如电视机，可能对GPS卫星被屏蔽，并且因而电视机将不能获取其位置。

可替换地，FCC规章要求固定的设备是“专业安装的”，其中许可的安装者将位置配置在无线设备102中。然而，该方法是非常昂贵的，并且不允许无线设备的任何移动，甚至是从一个房间移动到另一个房间。

发明内容

一般而言，在一个方面中，实施例的特征在于一种装置，包括：第一收发器，其中第一收发器包括配置为从第一设备接收第一消息的接收器，其中第一消息包括第一设备的位置，以及配置为发射第二消息的发射器，其中第二消息包括第一设备的位置，以及针对基于第一设备位置的频率分配的请求；其中，接收器进一步配置为接收第三消息，其中第三消息包括频率分配；以及第二收发器，配置为在由频率分配所指示的频带上无线地通信。

一般而言，在一个方面中，实施例的特征在于计算机可读介质，其包含由计算机可执行的指令以进行功能，该功能包括：从由设备的第一收发器所接收的第一消息获取设备的位置；使第一收发器发射第二消息，其中第二消息包括设备的位置的指示，以及针对基于设备位置的频率分配的请求；从由第一收发器所接收的第三消息获取频率分配；以及配置第二收发器在由频率分配所指示的频带上无线地通信。

一般而言，在一个方面中，实施例的特征在于计算机可读介质，其包含由计算机可执行的指令以进行功能，该功能包括：确定计算机的位置；使收发器无线地发射第一消息，其中第一消息包括计算机的位置的指示，其中使收发器无线地发射第一消息包括，响应于由收发器所接收的第二消息而使收发器无线地发射第一消息，其中第二消息包括针对计算机的位置的请求。

一个或多个实施方式的细节在下面的附图和描述中被阐明。其他特征由于该描述和附图以及由于权利要求书，将会是明显的。

附图说明

本说明书中所使用的每个参考标号的第一位数字指示了参考标号在其中首次出现的附图的编号。

具体实施方式

本公开内容的实施例提供了辅助的基于位置的无线频谱分配，其用于不具有地理定位能力的无线设备。为了清楚，该频谱在本文中称为“空白空间”，并且在空白空间中获取信道分配并通过所分配的空白空间信道通信的无线设备被称为“空白空间设备”。然而，所公开的实施例可以应用到任何基于无线设备位置而分配的无线频谱。

如本文所使用的，术语“服务器”一般指代电子设备或机制，并且术语“消息”、“请求”、“响应”等一般指代表示数字消息的电子信号。如本文所使用的，术语“机制”指代硬件、软件或它们的任意组合。这些术语用于简化随后的描述。本文所描述的服务器和机制能够在任何标准的通用计算机上实施，或者能够实施为专用设备。此外，尽管一些实施例是参考客户端服务器范例来描述的，但是其他实施例可以采用其他范例，比如对等(peer-to-peer)范例等。

在所公开的实施例中，一个或多个具有地理定位能力的“辅助”设备将位置信息提供给空白空间设备。空白空间设备然后使用该位置信息来获取空白空间信道分配。一旦空白空间设备被分配了空白空间信道，空白空间设备能够通过该信道无线地通信。

图2示出了一个实施例，其中空白空间设备是数字电视机，并且辅助设备是智能电话。尽管在所描述的实施例中，图2的元件以一种布置来呈现，但是其他实施例可以以其他布置为特征。例如，图2的元件能够实施在硬件、软件、或它们的组合中。

参考图2，数字电视机(DTV)204不具有地理定位能力，但是具有通过空白空间信道与附近的其他空白空间设备270无线地通信的能力。智能电话202具有例如使用GPS信号104的地理定位能力。

智能电话202能够，例如使用无线局域网(WLAN)206，将它的位置通信给DTV204。在获取位置之后，DTV204能够作为FCC模式II设备而工作。也就是说，DTV204能够根据常规技术，比如上面参考图1所描述的那些技术，通过广域网(WAN)110，从频谱分配服务器108和频谱分配数据库114获取空白空间信道分配。

图3示出了根据一个实施例的DTV204的细节。尽管在所描述的实施例中，图3的元件以一种布置来呈现，但是其他实施例可以以其他布置为特征。例如，图3的元件能够实施在硬件、软件、或它们的组合中。

DTV204包括收发器306、运动检测器308、鉴定电路310、密码电路312和信号强度电路316。鉴定电路310和密码电路312能够实施为分离的电路，或者实施为一个或多个处理器。信号强度电路316能够实施为收发器306的一部分。DTV204还包括其他电路和模块318，比如数字电视接收器、显示器、扬声器、遥控接口、处理器等。

收发器306包括网络收发器320来支持无线和／或有线网络通信，比如互联网协议通信，以及空白空间收发器322来支持通过空白空间信道的无线通信。网络收发器320包括网络发射器324和网络接收器326。空白空间收发器322包括空白空间发射器330和空白空间接收器332。收发器320和322能够一起实施、分离地实施、或者具有一个或多个共有电路而实施。

图4示出了根据一个实施例的智能电话202的细节。尽管在所描述的实施例中，图4的元件以一种布置来呈现，但是其他实施例可以以其他布置为特征。例如，图4的元件能够实施在硬件、软件、或它们的组合中。

智能电话202包括GPS接收器440，GPS接收器440基于所接收的GPS信号438而提供地理定位能力。智能电话202还包括用于无线网络通信的Wi-Fi收发器442。Wi-Fi收发器442包括Wi-Fi发射器444和Wi-Fi接收器446。智能电话202还包括加速度计448、证明电路450和密码电路452。证明电路450和密码电路452能够实施为分离的电路，或者实施为一个或多个处理器。智能电话202还包括其他电路和模块454，比如用于通过无线电话网络的通信的无线电话收发器、显示器、扬声器、控制接口、处理器等。

图5示出了根据一个实施例的用于图2-4的实施例的过程500。尽管在所描述的实施例中，过程500的元素以一种布置来呈现，但是其他实施例可以以其他布置为特征。例如，在各种实施例中，过程500的一些或所有元素能够以不同的顺序执行、并发地执行等。而且过程500的一些元素可以不进行，并且可以在彼此之后不立即执行。

过程500在502一般以智能电话202获取它的位置开始。在图2的实施例中，智能电话202包括GPS接收器440，来基于由智能电话202所接收的GPS信号104确定智能电话202的位置。为了使用GPS定位，信号104必须不被阻挡或过度衰减。一般而言，这意味着该位置必须在DTV204所位于的任何建筑物之外确定。对于小型建筑物，智能电话202和DTV204的位置之间的差异，对于获取空白空间信道分配的目的可能是不显著的。然而，在其他情况中，例如当DTV204位于大型建筑物内部深处时，可能不得不说明位置差异。在这样的情形中，智能电话202能够包括加速计448等，来测量智能电话202预先确定的位置和DTV204的位置之间的距离和方向。从该信息，智能电话202能够提供DTV204位置的良好估计。

智能电话202然后将位置信息提供给DTV204。在图5的实施例中，该过程由来自DTV204的请求发起。然而，能够使用其他方法。在一些实施例中，智能电话202执行一个将位置信息提供给DTV204的应用。例如，该应用能够由DTV204的制造商提供。

再次参考图5，在504，智能电话202从DTV204接收请求DTV204的位置的消息。在图2的实施例中，该请求通过Wi-Fi从DTV204的网络发射器324发送到智能电话202的Wi-Fi接收器446。然而，能够使用其他通信方法。

响应于该请求，在510，智能电话202将包括位置信息的消息发送给DTV204。在所描述的实施例中，位置信息包括智能电话202的纬度和经度。然而，位置信息能够采用其他形式，并且能够包括比如高度等其他参数。

为了防止在获取空白空间信道分配中的欺诈，消息能够被加密地绑定。因此在506，智能电话202的证明电路450在发射之前证明该消息。也就是说，证明电路450提供了智能电话202身份的证据，或者智能电话202用户的证据。例如，证明电路450对消息数字签名。然而，能够替代地使用其他证明方法。作为进一步的安全措施，在508，智能电话202的密码电路452在发射之前对消息加密。各种实施例能够采用对称密钥加密、非对称密钥加密等。

在510，包含位置信息的消息通过Wi-Fi从智能电话202的Wi-Fi发射器444发送到DTV204的网络接收器326。然而，能够使用其他通信方法。在512，DTV204的密码电路312解密该消息。在514，DTV204的鉴定电路310鉴定该消息。例如，鉴定电路310验证用于对该消息签名的数字签名。此时，DTV204具有针对智能电话202的位置信息。

在一些情况中，在510，DTV204从多个设备接收响应。例如，如果多个智能电话202在DTV204的Wi-Fi范围内，那么两个或更多个智能电话202可能响应。在一些实施方式中，DTV204选择智能电话202之一来获取最准确的位置估计。在一个这样的实施例中，DTV204采用信号强度电路316来选择最强的信号，该信号应当源自最近的智能电话202。DTV204然后取出所选择的信号中所提供的位置信息。在其他实施例中，DTV204组合来自两个或更多个智能电话202的位置信息来获取针对DTV204的位置估计。

在516，DTV204然后将用于频率分配的请求发送到频谱分配服务器108。该请求包括智能电话202的位置。特别地，DTV204的网络发射器324通过网络110将该请求发送到频谱分配服务器108。

在518，频谱分配服务器108通过使用智能电话202的位置，为频谱分配数据库114编索引，来选择空白空间信道。例如，频谱分配数据库114能够列出在智能电话202位置处的当前频率分配，并且频谱分配服务器108选择当前未分配给该位置的信道。

在520，频谱分配服务器108将一个消息发送到DTV204。DTV204的网络接收器326接收该消息。该消息指示了由频谱分配服务器108分配给DTV204的空白空间信道。在一些实施例中，为了进一步的安全性，DTV204和频谱分配服务器108之间的通信被证明／鉴定和／或加密。

在522，DTV204配置空白空间收发器322来使用由频谱分配服务器108分配给DTV204的空白空间信道。在524，空白空间收发器322通过由频谱分配服务器108分配给DTV204的空白空间信道，使用无线空白空间信号118，与其他空白空间设备270无线地通信。

空白空间信道分配仅针对频谱分配请求中的由DTV204所提供的位置有效。因而，如果从该位置移动，DTV204不再被允许通过该空白空间信道通信。为了实施该约束，在图4的实施例中，DTV204包括运动检测器308。在526，运动检测器308指示DTV204已经移动。在528，响应于该动作检测，包括空白空间接收器332和空白空间发射器330的空白空间收发器322停止在所分配的空白空间信道上无线地通信。当运动检测器308指示DTV204再次固定时，过程500能够再次开始为DTV204获取新的空白空间信道分配。DTV204还能够考虑在检测运动期间的时间长度。例如，如果有人撞到DTV204或者将DTV204从一个房间移动到另一个房间，运动将不会持续很久，并且因而不应当再次触发空白空间信道分配过程500。

在图2的实施例中，辅助设备是智能电话202。在其他实施例中，其他种类的设备充当辅助设备来将位置信息提供给空白空间设备。图6示出了一个实施例，其中辅助设备是无线局域网(WLAN)606中的接入点602。尽管在所描述的实施例中，图6的元件以一种布置来呈现，但是其他实施例可以以其他布置为特征。例如，图6的元件能够实施在硬件、软件、或它们的组合中。

接入点602能够从接入点数据库614获知其位置，接入点数据库614列出了接入点的位置。这样的接入点数据库614，例如通过因特网服务提供商，已经被编译并且当前正在使用中。接入点602能够然后将位置信息提供给附近的空白空间设备，比如DTV204。计算机612能够替代地进行该功能，或者协同接入点602进行该功能。

在图2的实施例中，空白空间设备是DTV204。然而，将意识到，该空白空间设备可以是能够进行空白空间通信的任何种类的设备。这种设备能够包括其他电子设备、家电、恒温器、汽车等等。

在图2的实施例中，智能电话202采用GPS信号来确定它的位置。然而，辅助设备能够使用任何方法来确定它们的位置。例如，规划了其他的卫星定位系统。地面发射器能够替代地被使用，或者协同这样的卫星系统而被使用。

本公开内容的各种实施例能够实施在数字电子电路中，或者实施在计算机硬件、固件、软件或它们的组合中。本公开内容的实施例能够实施在计算机程序产品中，该计算机程序产品有形地体现在计算机可读存储设备中，用于由可编程处理器执行。所描述的过程能够由执行指令程序的可编程处理器来进行，以通过对输入数据进行操作并且生成输出而进行功能。本公开内容的实施例能够实施在一个或多个计算机程序中，该一个或多个计算机程序在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上可执行，该至少一个可编程处理器被耦合以从数据存储器系统、至少一个输入设备以及至少一个输出设备接收数据和指令，并且将数据和指令传输到数据存储器系统、至少一个输入设备以及至少一个输出设备。每个计算机程序能够以高级过程语言或面向对象的编程语言实施，或者如果期望的话以汇编或机器语言实施；并且在任何情况中，语言能够是已编译或已解释的语言。合适的处理器包括，通过示例的方式，通用和专用微处理器两者。一般而言，处理器从只读存储器和／或随机存取存储器接收指令和数据。一般而言，计算机包括一个或多个用于存储数据文件的大容量存储设备。这样的设备包括磁盘，比如内部硬盘和可移动盘、磁光盘；光盘，以及固态盘。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，通过示例的方式，包括半导体存储器设备，比如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，比如内部硬盘和可移动盘；磁光盘；以及CD-ROM盘。前述的任何一种能够由ASIC(专用集成电路)来补充，或者并入ASIC中。

已经描述了许多实施方式。然而，各种修改可以不偏离本公开内容的范围而作出。因此，其他实施方式也在下述权利要求书的范围内。

Claims (13)

1.一种用于无线通信的装置，包括：

第一收发器，其中所述第一收发器包括

接收器，被配置为从第一设备接收第一消息，其中所述第一消息包括所述第一设备的位置，以及

发射器，被配置为通过广域网向频谱分配服务器发射第二消息，其中所述第二消息包括

所述第一设备的位置，以及

针对基于所述第一设备的位置针对所述装置的频率分配的请求；

其中所述接收器进一步被配置为从所述频谱分配服务器接收第三消息，其中所述第三消息包括针对所述装置的所述频率分配；以及

第二收发器，被配置为在由所述频率分配所指示的频带上无线地通信。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述发射器进一步被配置为无线地发射第四消息，其中所述第四消息包括针对所述第一设备的位置的请求。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一设备选自包括以下各项的组：

智能电话；

接入点；以及

计算机。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一消息被证明，并且其中所述装置进一步包括：

鉴定电路，被配置为基于被证明的所述第一消息，鉴定所述第一消息。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一消息被加密，并且其中所述装置进一步包括：

密码电路，被配置为解密所述第一消息。

6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

运动检测器，

其中所述第二收发器进一步被配置为，响应于所述运动检测器指示所述设备已经移动，停止在由所述频率分配所指示的所述频带上无线地通信。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述接收器进一步被配置为从多个设备接收无线信号，并且其中所述装置进一步包括：

信号强度电路，被配置为测量所述无线信号的接收信号强度；

其中所述接收器进一步被配置为，根据所述无线信号的所述接收信号强度选择所述第一设备。

8.一种用于无线通信的装置，包括：

用于在第一设备处从由所述第一设备的第一收发器所接收的第一消息获取第二设备的位置的部件；

用于使所述第一收发器通过广域网向频谱分配服务器发射第二消息的部件，其中所述第二消息包括

所述第二设备的位置的指示，以及

针对基于所述第二设备的位置的针对所述第一设备的频率分配的请求；

用于从由所述第一收发器从所述频谱分配服务器所接收的第三消息获取针对所述第一设备的所述频率分配的部件；以及

用于配置所述第一设备的第二收发器在由所述频率分配所指示的频带上与另一设备无线地进行通信的部件。

9.根据权利要求8所述的装置，进一步包括：

用于使所述第一设备的所述第一收发器发射第四消息的部件，其中所述第四消息包括针对所述第一设备的位置的请求。

10.根据权利要求8所述的装置，其中：

所述第一消息被证明；以及

所述装置进一步包括基于正在被证明的所述第一消息来鉴定所述第一消息的部件。

11.根据权利要求8所述的装置，其中：

所述第一消息被加密；以及

所述装置进一步包括解密所述第一消息的部件。

12.根据权利要求8所述的装置，进一步包括：

响应于运动检测器指示所述设备已经移动，使所述第二收发器停止在由所述频率分配所指示的所述频带上无线地通信。

13.根据权利要求8所述的装置，进一步包括：

用于根据由所述设备发射的无线信号的接收信号强度而从多个所述设备之中选择所述设备的部件。