JP2010509874A - 無線チャネル内の伝送信号の存在を検知するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
無線スペクトル・チャネル内の伝送信号の存在を検知するための方法。信号の周波数は第1の周波数からさ異2の周波数に変換される。第2の周波数を有する信号は第2の周波数の帯域内にない信号を削除するためにフィルタされる。信号の平均ピリオドグラムが計算される。平均ピリオドグラムの値は閾値と比較される。平均ピリオドグラムの値が閾値を超える場合に、伝送信号の存在が検知される。
Description
本開示は、一般的に通信及び無線通信関連技術に関する。さらに具体的には、本開示は、無線チャネル内の伝送信号の存在を検知するためのシステム及び方法に関する。
無線通信ネットワークは、音声、パケット・データ、ブロードキャスト等のような種々のタイプのサービスを提供するために広く展開される。例えば、これらの無線ネットワークは、符号分割多元接続2000(CDMA2000)ネットワーク、グローバル移動体通信システム(GSM)ネットワーク、広帯域符号分割多元接続(W−CDMA)及びワールドワイド・インターオペラビリテイ・フォア・マイクロウエーブ・アクセス(Worldwide Interoperability for Microwave Access)(WiMAX)ネットワークを含む。
各無線ネットワークは、空中通信をサポートするための特定の無線インターフェースを利用し、そして、典型的にはローミング及び高度のサービスをサポートする特定のモバイル・ネットワークング・プロトコルをさらに実行する。例えば、W−CDMAネットワークは、符号分割多元接続(CDMA)無線インターフェース及びGSM EDG無線アクセス・ネットワーク(GERAN)ネットワーク・プロトコルを利用する。
上記に引用された電気通信基準は、音声及び/又はデータを送信するために実行されてもよい種々の通信システムのうちのいくつかのものの例である。これらのシステム内では、複数のチャネルが、複数のタイプの送信によって利用されるために利用可能でありうる。これらのシステム内のデバイスは、未使用のスペクトルを識別する目標でこれらのチャネルの周波数スペクトルをスキャンしてもよいが、周波数スペクトルを使用するあるタイプの送信は検知されないかも知れない。そのため、無線チャネル内の伝送信号の存在を検知するための改善されたシステム及び方法によって利益が実現されうる。
無線スペクトル・チャネル内の送信信号の存在を検知するための方法。信号の周波数は、第1の周波数から第2の周波数に変換される。第2の周波数を有する信号は、第2の周波数の帯域内にない信号を除去するためにフィルタされる。信号の平均ピリオドグラム(averaged periodogram)が計算される。平均ピリオドグラムの値が閾値と比較される。平均ピリオドグラムの値が閾値を越えると、伝送信号の存在が検知される。
無線スペクトル・チャネル内の伝送信号の存在を検知するための無線デバイスも記述される。無線デバイスは、プロセッサ及びそのプロセッサと電子的に連通したメモリを含む。そのメモリに命令が格納される。信号の周波数は、第1の周波数から第2の周波数に変換される。第2の周波数を有する信号は、第2の周波数の帯域内にない信号を除去するためにフィルタされる。信号の平均ピリオドグラムが計算される。平均ピリオドグラムの値が閾値と比較される。平均ピリオドグラムの値が閾値を超える場合に、伝送信号の存在が検知される。
無線スペクトル・チャネル内の伝送信号の存在を検知するように構成される装置も記述される。その装置は、信号の周波数を第1の周波数から第2の周波数に変換するための手段、及び第2の周波数の帯域内にない信号を除去するために、第2の周波数を有する信号をフィルタ(filtering)するための手段を含んでいる。その装置はさらに、信号の平均ピリオドグラムを計算するための手段を含んでいる。その装置は、平均ピリオドグラムの値を閾値と比較するための手段、及び平均ピリオドグラムの値が閾値を超える場合に、伝送信号の存在を検知するための手段をさらに含んでいる。
無線スペクトル・チャネル内の伝送信号の存在を検知するためのコンピュータ・プログラム製品も記述される。コンピュータ・プログラム製品は、命令を有するコンピュータ読取り可能媒体を含んでいる。その命令は、信号の周波数を第1の周波数から第2の周波数に変換するためのコード、及び第2の周波数の帯域内にない信号を除去するために、第2の周波数を有する信号をフィルタするためのコードを含んでいる。その命令はさらに、信号の平均ピリオドグラムを計算するためのコードを含んでいる。その命令は、平均ピリオドグラムの値を閾値と比較するためのコード、及び平均ピリオドグラムの値が閾値を超える場合に、伝送信号の存在の検知のためのコードをさらに含んでいる。
コグニテイブ無線(cognitive radio)は、無線周波数スペクトルにおける未使用周波数帯を識別する目的で、無線周波数(RF)スペクトルをスキャンする。未使用周波数帯は、無免許無線オペレーションに使用されてもよい。未使用の周波数帯を識別するためにRFスペクトルをスキャンするプロセスは、下記のように「スペクトル検知」("spectrum sensing")と呼ばれてもよい。いくつかの例では、ある地理的な領域における未使用テレビ(TV)チャネルは無免許のコグニテイブ無線オペレーションのために利用される。これらの未使用のTVチャネルは、下記のように「空白」("whitespace")と呼ばれることが多い。
米国電気電子学会(IEEE)は、これらの地理的に未使用のTVチャネルで稼動する無線地域エリアネットワークに対する標準を作成するためにワーキング・グループ(すなわち、IEEE 802.22)を結成した。IEEE標準は、これらの未使用のTVチャネルの識別のためのコグニテイブ無線技術を含んでいる。あるTVチャネルを占有しうるいくつかの可能な許可された送信が存在する。これらの送信のいくつかの例は、アナログTV、高画質テレビシステム委員会(ATSC)デジタルTV、プロ用ワイヤレスマイクロホン、等を含む。1つの例では、TVチャネルは、許可された送信がある電力閾値より上であれば、占有されていると判断され、そうでなければ、そのTVチャネルは、占有されていないと判断され、従って、無許可の無線使用に対して利用可能である。本システム及び方法は、ATSCテレビ放送によって占有されていないTVチャネルを識別する方法について記述する。
コグニテイブ無線(cognitive radio)は、スペクトルをスキャンし、かつ許可された送信からの信号の存在を感知する能力を有する。コグニテイブ無線は、低いSN比(SNR)の信号の存在を検知する。その理由は、コグニテイブ無線はフェージング位置(faded location)にあっても、許可された送信を検知できることである。IEEE802.22WRANは、約−21デシベル(dB)SNRに対応する−116dBmでATSC送信(以下、「ATSC信号」)からの信号を検知させる検知条件を含む。従って、ATSC信号は、雑音レベルより21dBだけ弱い。
ATSC信号は、弱いATSC信号を検知するためにコグニテイブ無線が使用してもよいいくつかの特徴を含んでいる。これらの特徴のうちの1つは、正弦波パイロット信号を含む。このパイロット信号は、ATSC信号のデータ部分より11.3dBだけ弱い。従前のシステム及び方法は、10キロヘルツ(kHz)フィルタでパイロット信号の周波数をフィルタリングし、そして、ATSC信号の存在を検知するために、得られた信号の電力を使用することを示唆しているが、このような手法は、上述したIEEE802.22の検知条件を満たさない。本システム及び方法は、SNRがIEEE802.22ワーキング・グループによって条件付けられた−21dBのSNRよりさらに低い、ATSC送信のような許可された送信によってどのTVチャネルが占有されるかを決定する方法について記述する。
図1は、本システム及び方法の1つの例によるネットワーク・コンフィギュレーション100を示す。コンフィギュレーション100は、複数の基地局110、112、114、116、118及び複数のユーザ・デバイス108A〜108Kを含んでいる。ユーザ・デバイス108A〜108Kは、コグニテイブ無線デバイス、無線デバイス、移動局、等であってもよい。コンフィギュレーション100はさらに、複数のサービス・エリア150、152、154、156、158を含んでいる。第1のサービス・エリア150は、第1の基地局110及び複数のユーザ・デバイス108A〜108Kを含んでいる.第1のサービス・エリア150は、第2のサービス・エリア152、第3のサービス・エリア154、第4のサービス・エリア156及び第5のサービス・エリア158とオーバーラップしてもよい。図示のように、いくつかのユーザ・デバイスは、異なるサービス・エリアとオーバーラップするサービス・エリアに位置してもよい。
複数の基地局110、112、114、116、118は、それらの各サービス・エリアに位置したユーザ・デバイスにサービスを提供してもよい。例えば、第1の基地局110は、第1のサービス・エリア150内に位置するユーザ・デバイスにサービスを提供しかつそれらのユーザ・デバイスとの通信を行なってもよい。複数のユーザ・デバイス108A〜108Kのそれぞれは、1つ又は複数の基地局110、112、114によって利用される周波数の帯域、ならびに他のユーザ・デバイスによって使用される周波数をスキャンしてもよい。2つのサービス・エリア間のオーバーラップ・エリアに位置するユーザ・デバイスは、オーバーラップ・エリアにおいてサービスを提供する各基地局によって利用される周波数帯域をスキャンしてもよい。ユーザ・デバイスのそれぞれはまた、チャネルが許可された送信によって占有されているか否かを検知してもよい。例えば、各ユーザ・デバイスは、TVチャネルが許可されたATSC送信によって現在占有されているか否かを検知してもよい。占有されていないチャネルは、ユーザ・デバイス108A〜108Kによる無許可の無線オペレーションに使用されてもよい.
1つの例では、ATSC信号は、6メガヘルツ(MHz)のTVチャネルを占有する。TVチャネルは、低い超短波(VHF)帯域における54MHzから極超短波(UHF)帯域における698MHzまでの範囲であってもよい。正弦波パイロット信号は、信号の無線周波数(RF)信号への変換及びその信号の送信に先立って、ATSCベースバンド信号に挿入されてもよい。パイロット信号の周波数は、使用されているTVチャネルの下側の帯域エッジに関して特定されてもよい。使用されてもよい複数の異なるパイロット周波数が存在してもよい。1つの例では、正確なパイロット周波数は外部条件によって決定される。例えば、正確なパイロット周波数は、同じ地理的エリアに存在するテレビ信号に基づいて決定されてもよい。2つの可能なパイロット周波数は下記であってもよい:
1つの例では、ATSC信号は、6メガヘルツ(MHz)のTVチャネルを占有する。TVチャネルは、低い超短波(VHF)帯域における54MHzから極超短波(UHF)帯域における698MHzまでの範囲であってもよい。正弦波パイロット信号は、信号の無線周波数(RF)信号への変換及びその信号の送信に先立って、ATSCベースバンド信号に挿入されてもよい。パイロット信号の周波数は、使用されているTVチャネルの下側の帯域エッジに関して特定されてもよい。使用されてもよい複数の異なるパイロット周波数が存在してもよい。1つの例では、正確なパイロット周波数は外部条件によって決定される。例えば、正確なパイロット周波数は、同じ地理的エリアに存在するテレビ信号に基づいて決定されてもよい。2つの可能なパイロット周波数は下記であってもよい:
図2は、ユーザ・デバイス208の他の例を示すブロック図である。ユーザ・デバイス208は、コグニテイブ無線、無線局、ユーザ装置(UE)、等であってもよい。周波数変換器202は、受信高周波信号を正弦波局部発振器で混合することにより、受信高周波信号を中間周波数(IF)信号に変換してもよい。6MHzのIF帯域の下側の帯域エッジに関して、IFへの変換の後の受信信号のパイロット周波数は、送信で使用される同じ値であるが、受信機局部発振器(LO)周波数におけるどんな誤差でもパイロット周波数の未知のシフトを生ずるおそれがある。LOが±δパーツ・パー・ミオリオン(ppm)内まで正確である場合には、LO周波数誤差は下記によって与えられうる。
LO周波数f0はRF周波数とIF周波数の間の差であってもよい。
ATSC信号に挿入されたパイロット信号の周波数は、式5によって与えられるパイロット周波数不確定性より大きい帯域幅を含む周波数であるべきである。
信号フィルタ204は、変換された周波数信号からどんな帯域外信号もフィルタするために使用されてもよい。1つの例では、信号変換器206はIF信号を複素信号に変換する。その結果生じた複素信号は、ATSCパイロット信号を捕らえるために信号フィルタ204によってフィルタされてもよい。平均ピリオドグラムを生成するためにピリオドグラム生成器208が利用されてもよい。電力スペクトル推定器210は、平均ピリオドグラムを使用して複素信号の電力スペクトルを推定してもよい。検定統計量比較器(test statistic comparator)212は、平均ピリオドグラムの値を所定の閾値と比較してもよい。平均ピリオドグラムの値が閾値を超える場合には、ATSC信号が特定のTVチャネルに存在すると決定されてもよい。言いかえれば、その特定のTVチャネルは許可された送信によって既に占有されていると決定されてもよい。
図3は、チャネルが許可された送信によって占有されるかどうか判断するための方法300の1つの例を示す流れ図である。1つの例では、チャネルはTVチャネルであり、そして、許可された送信はATSC送信である。信号の周波数は、第1の周波数から第2の周波数に変換されてもよい302。例えば、高周波信号はIF信号に変換されてもよい。その信号は、局部発振器(LO)及びRFミキサを使用して、変換されてもよい302。第2の周波数を有する信号は、フィルタされてもよい30。1つの例では、IF信号は帯域外信号を除去するためにフィルタされる304。第2の周波数を有する信号は、複素ベースバンド信号に変換されてもよい306。その複素ベースバンド信号もフィルタされてもよい。1つの例では、複素ベースバンド信号の平均ピリオドグラムが計算される308。さらに、複素ベースバンド信号の電力スペクトルの評価も平均ピリオドグラムに基づいて計算される。平均ピリオドグラムは閾値と比較されてもよい310。比較310の結果は、チャネルが許可された送信によって占有されているか占有されていないかを決定する。
上述された図3の方法は、図3Aに示されたミーンズプラスのファンクション・ブロックに対応する種々のハードウェア及び/又はソフトウェア・コンポーネント及び/又はモジュールによって行なわれてもよい。言いかえれば、ブロック、図3Aに示されたブロック310Aによる302Aは、図3に示されたミーンズ・プラス・ファンクション・ブロック302〜310に対応する。
図4は、第1の周波数信号402の第2の周波数信号410への変換を示すプロセスの1つの例である。第1の周波数信号402は、RF信号であってもよく、ミキサ406(RFミキサのような)に提供される。第1の周波数信号402は、局部発振器408によって提供される正弦波信号と混合されてもよい。正弦波信号は、cos(2πfLO1t)であってもよい。ただし、局部発振器408の周波数、fLO1、は第1の周波数と第2の周波数(すなわち、RFとIF)の差である。第2の周波数信号410を生成するために、フィルタされていない第2の周波数信号が信号フィルタ404によってフィルタされてもよい。信号フィルタ404は、いかなる帯域外信号もフィルタする6MHzのIF帯域通過フィルタであってもよい。
図5は、第2の周波数信号510の複素ベースバンド信号514及び516への変換を示すプロセス500の1つの例である。プロセス500は、低速アナログ・デジタル変換(ADC)及びアナログ・フィルタリングを実行してもよい。第2の周波数信号510は、第1の局部発振器508Aからの正弦波信号と混合されるために第1のミキサ506Aに送られてもよい。第1の局部発振器からの正弦波信号はcos(2πfLO2t)であってもよい。第2の周波数信号510はまた、第2の局部発振器508Bからの正弦波信号と混合されるために第2のミキサ506Bに送られてもよい。第2の局部発振器508Bからの正弦波信号は、sin(2πfLO2t)であってもよい。
下記は、周波数、fLO2を決定するためのプロセスの1つの例を提供する。1つの例では、2つの可能なATSCパイロット周波数(上記テーブル1に示された)の中間の周波数が直流(DC)信号の周波数に変換される。DC信号は周波数f=0である。2つのATSCパイロット周波数の中間の周波数は、下記によって与えられる。
fIFのIF周波数が特定されうる。IF周波数の1つの例は5.38MHzであってもよいが、他のIF周波数が特定されてもよい。前述のように、ATSCパイロットは、6MHzのTVチャネルの下側の帯域エッジから参照される。式6から計算された中間の周波数及びIF周波数、fIF、に基づいて、IF信号から複素ベースバンド信号への変換のための局部発信器508A、508Bの周波数は下記のとおりである。
フィルタされていない混合信号は、ATSCパイロット信号を捕らえるのに十分に広い帯域幅を有する低域フィルタを備えた信号アナログ・フィルタ504A、504Bによってフィルタされる。低域通過アナログ・フィルタの帯域幅は、下記では「BW」と呼ばれてもよい。1つの例では、実際のBWは、式5における上記のパイロット周波数不確定性より広くなるように選択される。フィルタされた複素信号は、少なくともBW Hzのサンプル・レートでアナログ・デジタル変換器(ADC)512A、512Bによってサンプリングされてもよい。いくつかの例では、サンプル・レートはBWより大きい。複素信号514の同相成分及び複素信号516の直交成分は、プロセス500の出力であってもよい。
図6は、第2の周波数信号610の複素ベースバンド信号620及び622への変換を示すプロセス600の他の例である。図5で記述されたプロセス500とは対照的に、図6に示されているプロセス600は、高速ADC及びデジタル・フィルタリングを実行してもよい。許可された送信(例えばATSC送信)を検知するために同じ回路が使用されてもよいので、他の主信号(primary signals)を検知するために高速アナログ・デジタル変換が実行される場合に、プロセス600は使用されてもよい。
第2の周波数信号610は、発振器608Aからの正弦波信号と混合されるために第1のミキサ606Aに提供されてもよい。第1の局部発振器608Aからの正弦波信号はcos(2πfLO3t)を含んでいてもよい。第2の周波数信号610はまた、第2の局部発振器608Bからの正弦波信号と混合されるために第2のミキサ606Bに送られてもよい。第2の局部発振器608Bからの正弦波信号はsin(2πfLO3t)であってもよい。第2の周波数信号610は、DCを中心とした6MHz ATSC信号と共に、複素アナログ・ベースバンド信号に変換されてもよい。従って、第1及び第2の局部発振器608Aの周波数、fLO3、は、下記によって与えられるように、IF周波数であってもよい。
混合された、フィルタされていない信号は、低域通過フィルタでフィルタされかつ少なくとも6MHzのサンプリング・レート、fs、でADC612A、612Bによってサンプリングされるために信号アナログ・フィルタ604Aに送られてもよい。複素信号614及び616は、可能なATSCパイロット周波数の中間の周波数をDCに持ち来たすためにデジタル的に周波数変換されてもよい。 複素信号614の同相成分は、第3の局部発振器からの正弦波信号と混合されるために第1のミキサ606Cに送られる。第3の局部発振器608Cからの正弦波信号は、cos(2πfLO4t)であってもよい。複素信号616の直交成分は、第4の局部発振器608Dからの正弦波信号と混合されるために、第2のミキサ606Dに送られる。第3の局部発振器608Cからの正弦波信号は、sin(2πfLO4t)であってもよい。可能なATSCパイロット周波数の中間の周波数を変換するデジタル的な周波数変換のための第3の局部発振器608C及び第4の局部発振器608Dの周波数、fLO4、は下記によって与えられてもよい。
この周波数変換はデジタル領域で行なわれるので、アナログ周波数、fLO4、はサンプリング・レートfsでfLO4を割ることによりデジタル領域に変換される。
アナログ・フィルタされた信号は、第1のデシメーション・フェーズ620A及び第2のデシメーション・フェーズ620Bに送られる。デシメーション・フェーズ620A、620Bは、アナログ・フィルタされた信号を帯域幅がBWに等しい低域通過フィルタでフィルタするデジタル信号フィルタ604C、604Dを含む。デジタル信号フィルタの帯域幅はDBWと呼ばれてもよい。BWは、式5で与えられるパイロット周波数不確定性をもってさえATSCパイロットを捕らえるのに十分なだけ大きくてもよい。デジタル信号フィルタ604C、604DのDBWは、サンプリング・レートfsで割られたBWであってもよい。
いくつかの例では、サンプリング・レートは6MHzであり、そして、デジタル・フィルタ604C、604DのDBWは約25kHzである。従って、ダウン・サンプリング・レート、M、は約240の係数である。前述のように、デジタル・フィルタ604Cフ、604Dによる低域通過フィィルタリング及び信号のサウン・サンプリングは、デシメーションと呼ばれてもよい。第1及び第2のデシメーション・フェーズ620A、602Bの出力620及び622はデジタル複素ベースバンド信号620及び622であってもよい。
図7は、平均ピリオドグラム712を計算する1つの例を示すプロセス700である。デジタル複素ベースバンド信号724は、直並列変換器702に提供されてもよい。1つの例では、デジタル複素ベースバンド信号724のピリオドグラムは下記によって与えられる。
このサンメーション(summation)の引数(argument)は、高速フーリエ変換(FFT)を利用する高速フーリエ変換コンポーネント704によって実行されうる離散フーリエ変換(DFT)であってもよい。絶対値コンポーネント706は、FFTの絶対値を提供を提供し、そして、FFTの各出力は2乗される。加算コンポーネントは、信号724から得られたサンプルを加算する。繰り返しコンポーネント710は、所定の数のサンプルが得られるまで、信号724から付加的なサンプルを得る。例えば、ベースバンド信号724は、複数の時間セグメントに対して観察される。各時間セグメントでは、N個のサンプルは得られる。1つの例では、M個の時間セグメントが使用される。これらのM個の時間セグメントは時間的に隣接する必要はない。例えば、これらの時間セグメント、M、は周期的に生じてもよい。
いくつかの例では、検知時間の間にスペクトルを最も良く観察するために、ネットワーク送信は、検知時間の間、停止される。ネットワーク送信が停止される検知時間は、下記では「静かな時間」("quiet time")と呼ばれてもよい。検知期間は時間的に連続している必要はないので、全静かな時間が一連の短い静かな時間に細分されるように、それらの検知期間を離間させることが可能である。静かな時間の間はネットワーク送信が停止されるので、各検知期間の持続時間を最小にすることが有益でありうる。これは、ネットワーク・レイテンシーに対するより小さな影響を生ずる。例えば、ネットワークが規則的なフレーム構造を使用している場合には、検知時間はM個の検知期間に細分されてもよい。各検知期間は、シングルフレームの長さであってもよく、また、各見地期間は、複数のフレームによって分離されてもよい。1つの例では、ネットワーク・レイテンシーに対する静かな時間の影響は単一のフレームの間である。
ピリオドグラムは、各見地間隔に対して計算されてもよい。従って、上記の例によれば、各検知期間から1つずつ、M個のピリオドグラムがある。本システム及び方法は、平均ピリオドグラム712を使用してもよい。平均ピリオドグラム712は、各検知期間からの個々のピリオドグラムのそれぞれの合計を検知期間の数で割ったものであってもよい。その合計は、加算コンポーネント708によって実行されてもよい。平均ピリオドグラム712の一例は下記によって与えられる。
式12において、Pm(ω)は、角周波数ωにおけりM番目の感知期間からのピリオドグラムであってもよい。Mが固定である場合には、Mによって分割する必要はない。平均ピリオドグラム712が比較される閾値はMによって基準化(scaled)されてもよい。Mによる分割を排除することは、本システム及び方法の複雑性を単純化する。
検定統計量、T、が閾値、c1、を超える場合には、ATSC信号がTVチャネル内にあることを示す決定D1が選択されてもよい。他方、検定統計量が閾値を超えない場合には、ATSC信号がTVチャネル内にないことを示す決定D0が選択されてもよい。
他の例では、他の無線システムからの干渉により検定統計量が閾値を超えないようにするために最終チェックがなされてもよい。検定統計量、T)、を所定の閾値、c1、と比較することに加えて、データの関数である第2の閾値が計算されてもよい。検定統計量が第2の閾値を超えない場合には、閾値、c1、を使用する決定が誤った検知によったかどうかに関して決定がなされてもよい。
データに依存する第2の閾値を選択するために、N個の値のうちの1つ又はそれより多くが、そのN個の値の最大値の周波数の近くでゼロとなされてもよい。N個の値の最大値を与えるベクトルPのインデックスはmであってもよい。このインデックスはまた、下記のように検定統計量であってもよい。
言いかえれば、ピリオドグラムの最大値が位置しているところを中心にしたピリオドグラムの2k+1個の値がゼロとなされる。データに依存する第2の閾値は、ゼロにされなかったピリオドグラム値の最大値の基準化バージョンであってもよい。第2の閾値は下記のように与えられてもよい。
1つの例では、αの値は、誤警報率と検出の確率の間の調節を行うために選定される。これらの2つの閾値を実行して、検定統計量が2つの閾値の最大値を超える場合には、ATSC信号がTVチャネル内にあるという決定が生じる、
図8は、無線デバイス802に利用されてもよい種々のコンポーネントを示す。無線デバイス802は、ここに記述された種々の方法を実行するように構成されうるデバイスの一例である。無線デバイス802は、基地局110、112、114、116、118又はユーザ・デバイス108A−108Kであってもよい。
図8は、無線デバイス802に利用されてもよい種々のコンポーネントを示す。無線デバイス802は、ここに記述された種々の方法を実行するように構成されうるデバイスの一例である。無線デバイス802は、基地局110、112、114、116、118又はユーザ・デバイス108A−108Kであってもよい。
無線デバイス802は、無線デバイス802の動作を制御するプロセッサ804を含んでいてもよい。プロセッサ804はまた、中央処理装置(CPU)と呼ばれてもよい。読み出し専用メモリ(ROM)及びランダムアクセスメモリ(RAM)の両方を含んでいてもよいメモリ806は、プロセッサ804に命令とデータを提供する。メモリ806の一部はまた、不揮発性のランダムアクセスメモリ(NVRAM)を含んでいてもよい。プロセッサ804は、通常、メモリ806内に格納されたプログラム命令に基づいて論理的及び算術演算を行なう。メモリ806内の命令は、ここに記述された方法を実施するために実行可能でありうる。
無線デバイス802はまた、無線デバイス802と遠隔位置の間のデータの送信及び受信を可能にするために、送信機810及び受信機812を含んでいてもよいハウジング808を含んでいてもよい。送信機810及び受信機812は組み合わせられてトランシーバ814となされてもよい。アンテナ816は、ハウジング808に装着され、そして、トランシーバ814に電気的に結合されてもよい。無線デバイス802はまた、複数の送信機、複数の受信機、複数のトランシーバ及び/又は複数のアンテナを含んてもよい(図示なし)。
無線デバイス802はまた、トランシーバ814によって受信された信号のレベルを検知しかつ定量化するために使用されてもよい信号検知器818を含んでいてもよい。信号検知器818は、トータル・エネルギー、擬似ノイズ(PN)チップについてパイロット・エネルギー、電力スペクトル密度及び他の信号のような信号を検知してもよい。無線デバイス802はまた、信号の処理で使用するためのデジタル信号プロセサ(DSP)820を含んでいてもよい。
無線デバイス802の種々のコンポーネントは、データ・バスに加えてパワー・バス、制御信号バス及びステータス信号バスを含んでいてもよいバス・システム822によって互いに結合されてもよい。しかし、明瞭にするために、それらの種々のバスは、図8ではバス・システム822として示されている。
ここで使用されるように、用語「決定すること」("determining")(及びそれの文法上の変形)は非常に広い意味で使用される。用語「決定すること」("determining")は種々のアクションを包含しており、従って、「決定すること」は、演算すること、計算すること、処理することこと、派生する、調査すること、検索すること(例えば、テーブル、データベース又は他のデータ構造で)、確認すること、等を含んでもよい。また、「決定すること」は、受け取ること(例えば、情報を受け取ること)、アクセスすること(例えば、メモリ内のデータにアクセスすること)、等を含んでもよい。また、「決定すること」は、解決すること、選択すること、選定すること、確立すること、等を含んでもよい。
情報及び信号は、種々の異なる技術及び技法のうちの任意のものを使用して表わされてもよい。例えば、上記説明の全体にわたって参照されうるデータ、命令、コマンド、情報、信号、等は、電圧、電流、電磁波、磁界又は粒、光場又は粒、又はそれらの任意の組合せによって表わされてもよい。
本開示に関連して記述された種々の実例となる論理的なブロック、モジュール及び回路は、ここに記述された機能を実行するように設計された汎用プロセッサ、デジタル信号プロセサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラム可能ゲートアレー信号(FPGA)又は他のプログラム可能論理デバイス、個別ゲート、個別ハードウエア部品、又はそれらの任意の組合せによって実行又は実施されてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代案では、そのプロセッサは、任意の市販のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ又はステート・マシンであってもよい。プロセッサはまた、コンピューティング・デバイスの組合せ、例えば、DSPとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコア又は任意の他のこのような構成と関連する1つ又は複数のマイクロプロセッサの組合せとして実装されてもよい。
本開示に関連して記述された方法又はアルゴリズムのステップは、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェア・モジュール又はそれら2つの組合せで直接具体化されてもよい。ソフトウェア・モジュールは、技術的に公知の記憶媒体の任意の形式で存在してもよい。使用可能な記憶媒体のいくつかの例は、RAMメモリ、フラッシュ・メモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブル・ディスク、CD−ROM、等を含む。ソフトウェア・モジュールは、単一の命令、又は多くの命令を備えてもよく、そして、異なるプログラムの間で及び複数の記憶媒体を横切っていくつかの異なるコード・セグメント上に分配されてもよい。記憶媒体は、プロセッサがその記憶媒体から情報を読取りそしてその記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合されてもよい。代案では、記憶媒体はプロセッサと一体であってもよい。
ここに開示された方法は、上記方法を達成するための1つ又は複数のステップあるいはアクションを含む。方法ステップ及び/又はアクションは、請求項の範囲から逸脱することなしに、互いに交換されてもよい。言いかえれば、ステップ又はアクションの特定の順序が特定されなければ、特定のステップ及び/又はアクションの順序及び/又は使用は請求項の範囲から逸脱することなしに修正されてもよい。
記述された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアあるいはそれらの任意の組合せで実行されてもよい。ソフトウェアで実行される場合には、機能は、コンピュータ読取り可能媒体における1つ又は複数の命令として格納されてもよい。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスすることができる任意の利用可能な媒体であってもよい。限定ではなく例示として、そのようなコンピュータ読取り可能媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD−ROM又は他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、又は所望のプログラム・コードを命令又はデータ構造の形で搬送又は格納するために使用できかつコンピュータによってアクセスできる任意の他の媒体を含んでもよい。ここで使用されるディスク(disk及びdisc)は、コンパクト・ディスク(CD)、レーザーディスク(登録商標)、光ディスク、デジタル・バーサタイル・ディスク(DVD)、フロッピー(登録商標)ディスク及びブルーレイ(登録商標)ディスクを含み、ここで、ディスク(disks)は通常、データを磁気的に再生し、他方、ディスク(discs)はデータをレーザで光学的に再生する。
ソフトウェア又は命令も送信媒体を通して送信されてもよい。例えば、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り対線、デジタル加入者線(DSL)又は赤外線、ラジオ及びマイクロ波のような無線技術を使用して、ソフトウェアがウェブサイト、サーバ又は他の遠隔ソースから送信される場合には、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り対線、DSL又は赤外線、ラジオ及びマイクロ波のような無線技術は、送信媒体の定義に含まれている。
請求項は上記で例示された正確な構成及びコンポーネントに限定されないことが理解されるべきである。
特許請求の範囲から逸脱することなしに、上記方法及び装置の構成、動作及び詳細には、種々の修正、変更及び変形がなされてもよい。
関連出願
本出願は、参照によりここに組み込まれる、発明者ジェイ・シェルハンマーによる無線通信のためのスペクトルを検知する方法及び装置(METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRUM SENSING FOR WIRELESS COMMUNICATION)に対して2006年11月10日に提出された米国仮特許出願第60/865,348号に関連しかつその出願から優先権を主張する。
本出願は、参照によりここに組み込まれる、発明者ジェイ・シェルハンマーによる無線通信のためのスペクトルを検知する方法及び装置(METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRUM SENSING FOR WIRELESS COMMUNICATION)に対して2006年11月10日に提出された米国仮特許出願第60/865,348号に関連しかつその出願から優先権を主張する。
Claims (22)
- 無線スペクトル・チャネル内の送信信号の存在を検知するための方法であって、
信号の周波数を第1の周波数から第2の周波数に変換すること、
前記第2の周波数の帯域内にない信号を除去するために前記第2の周波数で前記信号をフィルタすること、
前記信号の平均ピリオドグラムを計算すること、
前記平均ピリオドグラムの値を閾値と比較すること、
及び、前記平均ピリオドグラムの値が前記閾値を超える場合に、前記送信信号の存在を検知すること、
を含む方法。 - 前記平均ピリオドグラムの最も高い値を決定することをさらに含む請求項1の方法。
- 前記平均ピリオドグラムの最も高い値を前記閾値と比較することをさらに含む請求項2の方法。
- 前記信号の周波数は無線周波数である請求項1の方法。
- 前記信号を複素デジタル信号に変換することをさらに含む請求項1の方法。
- 前記平均ピリドグラムを使用して前記複素デジタル信号の電力スペクトルを評価することをさらに含む請求項5の方法。
- 前記平均ピリオドグラムの値をデータ依存閾値と比較することをさらに含む請求項1の方法。
- 前記平均ピリオドグラムの値が前記データ依存閾値を超える場合に、前記送信信号の存在を検知することをさらに含む請求項7の方法。
- 前記無線スペクトル・チャネルはテレビジョン(TV)チャネルである請求項1の方法。
- 前記送信信号の存在を検知することがコグニテイブ無線デバイスによって実行される請求項1の方法。
- 前記送信信号は高画質テレビシステム委員会(ATSC)信号である請求項1の方法。
- 無線スペクトル・チャネル内の送信信号の存在を検知するための無線デバイスであって、
プロセッサと、
前記プロセッサと電子的に連通したメモリと、
前記メモリに格納された命令と、を具備しており、前記命令は、
信号の周波数を第1の周波数から第2の周波数に切替える、
前記第2の周波数の帯域内にない信号を除去するために前記第2の周波数で前記信号をフィルタする、
前記信号の平均ピリオドグラムを計算する、
前記平均ピリオドグラムを閾値と比較する、
そして、前記平均ピリオドグラムの値が前記閾値を超える場合に、前記送信信号の存在を検知するように実行可能である、無線デバイス。 - 前記無線デバイスはハンドセットである請求項12の無線デバイス。
- 前記無線デバイスは基地局である請求項12の無線デバイス。
- 前記命令は前記平均ピリオドグラムの最も高い値を決定するようにさらに実行可能である請求項12の無線デバイス
- 前記命令は前記平均ピリオドグラムの最も高い値を前記閾値を比較するようにさらに実行可能である請求項15の無線デバイス。
- 前記信号の周波数は無線周波数である請求項12の無線デバイス。
- 前記命令は前記信号を複素デジタル信号に変換するようにさらに実行可能である請求項12の無線デバイス。
- 前記命令は前記平均ピリオドグラムを使用して前記複素デジタル信号の電力スペクトルを評価するようにさらに実行可能である請求項18の無線デバイス。
- 前記送信信号は高画質テレビシステム委員会(ATSC)信号である請求項12の無線デバイス。
- 無線スペクトル・チャネル内の送信信号の存在を検知するように構成された装置であって、
信号の周波数を第1の周波数から第2の周波数に変換するための手段と、
前記第2の周波数の帯域内にない信号を除去するために前記第2の周波数で前記信号をフィルタするための手段と、
前記信号の平均ピリオドグラムを計算するための手段と、
前記平均ピリオドグラムの値を閾値と比較するための手段と、
前記平均ピリオドグラムの値が前記閾値を超える場合に、前記送信信号の存在を検知するための手段と、を具備する装置。 - 無線スペクトル・チャネル内の送信信号の存在を検知するためのコンピュータ・プログラム製品であって、命令を有するコンピュータ読取り可能媒体を具備しており、前記命令は、
信号の周波数を第1の周波数から第2の周波数に変換するためのコードと、
前記第2の周波数の帯域内にない信号を除去するために前記第2の周波数で前記信号をフィルタするためのコードと、
前記信号の平均ピリオドグラムを計算するためのコードと、
前記平均ピリオドグラムの値を閾値と比較するためのコードと、
前記平均ピリオドグラムの値が前記閾値を超える場合に、前記送信信号の存在を検知するためのコードと、を具備するコンピュータ・プログラム製品。
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