JP2014519731A - 基地局に対するスペクトラム割当て - Google Patents
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Abstract
Description
上述のように、ホワイトスペース周波数帯の利用可能性は場所により特定的である。従って、本発明開示は、少なくともホワイトスペース基地局の場所、規則ポリシー、及び/又は、ホワイトスペース基地局の送信リクエストに基づいて、ホワイトスペース基地局に対してホワイトスペース周波数帯を割り当てるためのプロセス、システム、および、デバイスを含んでいる。同様に、上述のように、ホワイトスペース周波数の範囲は非連続的で可変である。従って、実施例では、よりフレキシブルなホワイトスペース送信のために、ソフトウェア定義の無線を使用している。いくつかの実施例は、ソフトウェア定義の無線を実行するためにマイクロソフト(登録商標)のリサーチソフトウェアラジオ(SORA)を使用してもよい。
図1は、ホワイトスペース基地局といった、基地局による送信のための、ホワイトスペーススペクトラムといった、スペクトラムを割り当てるために使用することができる環境100の実施例に係る模式図である。環境100は、ホワイトスペース基地局102およびホワイトスペース発見サービス104を含んでいる。ホワイトスペース基地局102は、ホワイトスペース基地局を実施することができる種々の好適なタイプのコンピューターデバイス上で実施されてよい。好適なコンピューターデバイスは、以下のものを含み、または、その一部であってよい。それらは、一つまたはそれ以上のパーソナルコンピューター、サーバー、サーバーファーム、データセンター、これらの組合せ、または、ホワイトスペース基地局サービスの全て又は一部を保管して実行することができるあらゆる他のコンピューターデバイス、である。
図2は、ホワイトスペース基地局200の実施例に係るブロックダイヤグラムである。ホワイトスペース基地局200は、基地局サービスを実施することができるあらゆる好適なコンピューターデバイスとして構成されてよい。種々の限定的でない実施例に従えば、好適なコンピューターデバイスは、パーソナルコンピューター(PC)、サーバー、サーバーファーム、データセンター、これらの組合せ、もしくは、ホワイトスペース基地局サービスの全て又は一部を保管して実行することができるあらゆる他のコンピューターデバイス、を含んでよい。
図3は、ホワイトスペース発見サービス300の実施例に係るブロックダイヤグラムである。ホワイトスペース発見サービス300は、ホワイトスペース発見サービスを実施することができるあらゆる好適なコンピューターデバイスとして構成されてよい。種々の限定的でない実施例に従えば、好適なコンピューターデバイスは、パーソナルコンピューター(PC)、サーバー、サーバーファーム、データセンター、これらの組合せ、もしくは、ホワイトスペース発見サービスの全て又は一部を保管して実行することができるあらゆる他のコンピューターデバイス、を含んでよい。
上述のように、図1で示されたホワイトスペース基地局102又は図2で示されたホワイトスペース基地局200といった、ホワイトスペース基地局の場所情報は、ホワイトスペース送信のための一つまたはそれ以上の周波数帯を決定するために使用される。プライベート情報を保持することが重要である。従って、いくつかの実施例は、彼又は彼女の場所情報から個人を特定することができないことを保証する適切なステップをとっている。例えば、名前、ユーザーネーム、パスワード、社会保険番号、アカウント番号、等といった個人を識別するあらゆる情報は、ホワイトスペース基地局によって送付される利用可能なホワイトスペースに対する要求から除外される。さらに、図1で示されたホワイトスペース発見サービス104又は図2で示されたホワイトスペース発見サービス300といった、ホワイトスペース発見サービスは、安全な場所に保持され、暗号化及びネットワークアクセスコントロールといった適切な手段を使用して承認されていないアクセスに対して保護されている。場所情報は、また、規定どおりに消去されてもよい。さらに、ユーザーには、どのように情報が使用されるかについての情報と一緒に、彼らの場所情報が送信されていることの通知が提供されてもよい。さらに、ユーザーは、オプトイン(opt−in)又はオプトアウト(opt−out)のいずれかの同意を提供することができる。オプトイン同意の際、ユーザーは、彼又は彼女の場所情報が使用又は送信される前に肯定的なアクションをとる。オプトアウト同意の際、ユーザーは、データが、収集、送信、または、使用される前に、彼又は彼女の場所データの使用又は送信を妨げるための肯定的なアクションをとる。
図4は、ホワイトスペース基地局による周波数選択プロセスの実施例を示すフローチャートである。図4のプロセスは、図1の環境100において、及び/又は、図2のホワイトスペース基地局を使用して、実施されてもよいし、されなくてもよい。図4におけるいくつかの部分は、コンピューターで実行可能なインストラクションによって実施される。一般的に、コンピューターで実行可能なインストラクションは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、プロセジャー、モジュール、ファンクション、所定の機能を実行又は所定の抽象データ型(abstract data type)を実施する類似のもの、を含んでいる。プロセスは、また、機能がコミュニケーションネットワークを通じてリンクされているリモートの処理装置によって実行される分散コンピューティング環境において実施されてもよい。分散コンピューティング環境において、コンピューターで実行可能なインストラクションは、メモリーストレージデバイスを含む、ローカル及び/又はリモートのコンピューターストレージ媒体の中に置かれてよい。
図5は、ホワイトスペース発見サービスによる場所特定的で、非干渉のホワイトスペース周波数帯を決定するプロセスの実施例を示すフローチャートである。図5のプロセスは、図1の環境100において、及び/又は、図3のホワイトスペース発見サービスを使用して、実施されてもよいし、されなくてもよい。図5におけるいくつかの部分は、コンピューターで実行可能なインストラクションによって実施される。一般的に、コンピューターで実行可能なインストラクションは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、プロセジャー、モジュール、ファンクション、所定の機能を実行又は所定の抽象データ型を実施する類似のもの、を含んでいる。プロセスは、また、機能がコミュニケーションネットワークを通じてリンクされているリモートの処理装置によって実行される分散コンピューティング環境において実施されてもよい。分散コンピューティング環境において、コンピューターで実行可能なインストラクションは、メモリーストレージデバイスを含む、ローカル及び/又はリモートのコンピューターストレージ媒体の中に置かれてよい。
図6は、ホワイトスペース基地局のローカルな地理的地域を示しており、送信信号のモデル化されたプロパゲーション地位を可視的に示している。上述のように、ホワイトスペース発見サービスは、ホワイトスペース基地局のローカルな地域の中の一つまたはそれ以上の主要なユーザーの送信に係るプロパゲーション地域をモデル化する。これは、ホワイトスペース基地局の送信が、主要なユーザーの送信と干渉する可能性があるかどうかを判断するために行われるものである。こうしたモデルは、ホワイトスペース発見サービスのメモリーの中にデジタル表現として存在する。そうであるから、ホワイトスペース発見サービスは、図6に示されるような、モデル化されたプロパゲーション地域の可視的な描写を生成して表示する必要はないし、してもよい。ここにおいて表される図6は、主として説明目的のものである。
図7は、スペクトラム仮想化を使用するように構成された基地局と無線クライアントを含む送信環境を示している。送信環境700は、基地局702、無線クライアント704、および、無線クライアント706を含んでいる。基地局702は、図1におけるホワイトスペース基地局102、及び/又は、図2におけるホワイトスペース基地局200と同一であっても、異なっていてもよい。基地局702は、基地局を実施する能力のある種々の好適なコンピューターデバイスタイプ上で実施されてよい。好適なコンピューターデバイス又はデバイスは、一つまたはそれ以上のパーソナルコンピューター、サーバー、サーバーファーム、データセンター、これらの組合せ、または、ホワイトスペース基地局サービスの全て又は一部を保管して実行することができるあらゆる他のコンピューターデバイス、である。基地局702の種々の部分は、特定用途向け集積回路(ASIC)、または、フィールドでプログラム可能なゲートアレイ(FPGA)といった種々のプログラム可能又はプログラム不能なプロセッサタイプの一つといった、ハードウェアロジックとして実施されてもよい。
本発明開示の種々の実施例は、ダイナミックスペクトラムアクセス(DSA)ネットワークにおける動的に変化している物理的スペクトラム割当ての中から不変の(non−variant)スペクトラム帯域を「仮想化」する。(ホワイトスペースネットワークは、DSAネットワークの実施例である。)本発明開示の実施例は、無線PHYプロトコルのデザイン変更を要することなく種々の無線PHYプロトコルをサポートする。実施例は、PHY層によって出力される基底帯域信号上で基底帯域処理を実行するために、無線PHY層の下に論理的に置かれているスペクトラム仮想化層を使用することによって、これを達成している。スペクトラム仮想化層は、PHY層によって表される基底帯域とラジオ周波数(RF)フロントエンドハードウェアとの間をパスするデジタル信号を、送信及び受信の両方向において、インターセプト(intercept)し、再書込みする。DSAネットワークの動的に変化しているスペクトラム割当てを隠して、PHYプロトコルの観点から固定スペクトラムの効果を創出するためである。
図9は、スペクトラム仮想化層アーキテクチャー900のブロックダイヤグラムである。アーキテクチャー900の部分は、この詳細な説明の中のあらゆる場所で説明されているように、一つまたはそれ以上のプロセッサ上で実行されるように構成されてソフトウェアモジュールとして実施されてよい。代替的な実施例において、アーキテクチャー900は、特定アプリケーション用集積回路(ASIC)上、または、フィールドでプログラム可能なゲートアレイ(FPGS)又は他のタイプといった、種々のプログラム可能又は再プログラム可能なプロセッサタイプのうちの一つで実施されてもよい。アーキテクチャー900は、図1のホワイトスペース基地局102、図2のホワイトスペース基地局200、及び/又は、図7の基地局702といった、無線基地局によって実施されてよい。アーキテクチャー900は、また、図7の無線クライアント704と706といった、無線クライアント上で実施されてもよい。
種々の実施例に従ったスペクトラム仮想化層は、インターフェイスを定義する。図11は、スペクトラム仮想化層に対するインターフェイスコールのための実施例であるプロセス1100のフローチャートを示している。図11のプロセスは、図1のコミュニケーションモジュール128、図2のコミュニケーションモジュール240、図8の送信800、図7の環境700、及び/又は、図10のSVL1002及びPHY層において、または、これらと併せて実施されてよいし、また、実施されなくてもよい。
上述のように、物理的周波数帯と仮想周波数帯との間のマッピングを決定するためにスペクトラムマップが使用される。それぞれのPHYに対して、テーブルは、仮想周波数帯BV(f,w)と関連(マップ)物理的周波数帯BP(f,w)を定義している。ここで、fは中心周波数であり、wはバンド幅である。仮想周波数帯は、実施例において複数の帯域BP 1(f1,w1)、BP 2(f2,w2)、・・・、BP 1n(fn,wn)と関連して(マップされて)よく、仮想周波数帯は、複数の物理的周波数帯に対してマップされている。スペクトラムマップのマップテーブルは、PHY層に関する処理情報を含んでいる。情報処理の限定的でない実施例は、再形成識別子、フィルター識別子(スプリッターを特定する)、ラジオ識別子(例えば、デバイス内に一つ以上の無線を使用しているといった実施例において、無線を特定する)、および、時間変換係数(以降に説明するようにタイミング仮想化での使用のためのもの)を含んでいる。スペクトラムマップは、スペクトラムマネージャーによって、確立され、維持されてよい。登録要求がスペクトラムマネージャーによって受容れられた際に(この詳細な説明の中のあらゆるところで説明されているように)、スペクトラムマネージャーは、登録されたPHYに対してPHY識別子を割当て、マップテーブルに新たなエントリーを追加する。この詳細な説明の中のあらゆるところで説明されているように、スペクトラム仮想化層は、マップテーブルを促進する。
SVLが、仮想基底帯域をより狭いバンド幅を有する物理的周波数帯にマップする場合、PHYプロトコルが予測するよりも、基底帯域信号を転送するのにより多くの時間がかかる。例えば、20MHz仮想基底帯域を有する802.11aが、10MHzの物理的基底帯域にマップされている場合、SVLは、PHYによる予測としての4μsに代わり、シンボルを送付するのに8μsかかる。こうしたタイミングにおける変化は、無線プロトコルが絶対的時間情報に依存している場合に、無線プロトコルのオペレーションに影響を与える。例えば、ネットワーク割当てベクトル(NAV)およびACKタイムアウトは、PHY信号の転送時間が延長される場合には、時期尚早に時間切れとなってしまうだろう。実施例は、従って、タイミング仮想化を使用する。
種々の実施例に従ったスペクトラム仮想化は、単一の広域RFフロントエンド上のマルチPHYの多重送信をサポートし得る。SVLは、広域RFフロントエンドのバンド幅が複数のPHYに対して割り当てられた物理的周波数帯のバンド幅を提供することを保証することができる。SVLは、マルチPHYの多重送信をサポートするためのミキサー及びスプリッターを含んでいる。
使用されるコンピューターデバイスの構成及びタイプに依存して、図2におけるホワイトスペース基地局200のメモリー204、図3におけるホワイトスペース発見サービス300のメモリー304、図7における基地局702のメモリー708、及び/又は、図7における無線クライアント704と706のメモリー718と726は、揮発性メモリー(ランダムアクセスメモリー(RAM)といったもの)及び/又は不揮発性メモリー(読出し専用メモリー(ROM)、フラッシュメモリー、等といったもの)を含んでよい。メモリー204、304、708、718、及び/又は、726は、また、追加的な取外し可能ストレージ及び/又は取外し不能ストレージを含んでよい。これらに限定されるわけではないが、フラッシュメモリー、磁気ストレージ、光ストレージ、及び/又は、コンピューターで読取り可能なインストラクション、データ構造、プログラムモジュール、および、ホワイトスペース基地局200、ホワイトスペース発見サービス300、基地局702、及び/又は、無線クライアント704と706のための他のデータの不揮発性なストレージを提供するテープストレージ、を含んでいる。
本発明開示では、構造的特徴及び/又は方法論的アクトに特有の言葉が使用されているが、本発明は、説明された所定の特徴又はアクトに限定されるものではない。むしろ、所定の特徴及びアクトは、本発明の実施例について説明的な形式として開示されたものである。
Claims (20)
- ラジオトランシーバーと;
物理的基底帯域信号を前記ラジオトランシーバーと取り交わすように構成されているスペクトラム仮想化モジュールであり、該スペクトラム仮想化モジュールは、さらに、前記物理的基底帯域信号を、前記スペクトラム仮想化モジュールに係る無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上の仮想周波数帯に従って生成された仮想基底帯域信号へと変換、または、該仮想基底帯域信号から変換するために、基底帯域信号形成を実行するように構成されている、前記スペクトラム仮想化モジュールと;および
決定モジュールを含むスペクトラムマネージャーであり、該決定モジュールは、一つまたはそれ以上の送信ポリシーに基づいて、スペクトラム割当てを決定するように構成されている、前記スペクトラムマネージャーと、を含み
スペクトラム割当ては、基地局の地理的地域において利用可能な一つまたはそれ以上の物理的周波数帯を、前記スペクトラム仮想化モジュールによる基底帯域信号形成のための前記無線送信プロトコルに従って前記一つまたはそれ以上の仮想周波数帯にマップする、
ことを特徴とする基地局。 - 前記基地局は、さらに:
一つまたはそれ以上のプロセッサ;
メモリー;および
前記メモリー上に保管されている複数のインストラクション、
を含み、
該インストラクションは、前記一つまたはそれ以上のプロセッサによって実行されると、ホワイトスペース基地局に、前記スペクトラムマネージャーまたは前記スペクトラム仮想化モジュールのうち一つ又は両方を実施させる、
請求項1に記載の基地局。 - 前記スペクトラムマネージャーは、さらに、
前記基地局の前記地理的地域に少なくとも部分的に基づいて、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯に対するホワイトスペース発見サービスを検索するように、かつ、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯を表わすデータを受取るように構成された利用可能性モジュールと、を含む、
請求項1に記載の基地局。 - 前記利用可能性モジュールは、前記ホワイトスペース発見サービスから、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯のうちのいくつか又は全ての取消しを受取るように構成されており、かつ、
前記決定モジュールは、さらに、前記取消しに基づいて、前記スペクトラム割当てを変更するように構成されている、
請求項3に記載の基地局。 - 前記ラジオトランシーバーは、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯を決定するように構成された検知ハードウェアを含み、かつ、
前記スペクトラムマネージャーは、さらに、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯に対する前記検知ハードウェアを検索するように構成されている利用可能性モジュールを含む、
請求項1に記載の基地局。 - 前記スペクトラムマネージャーは、さらに、
前記一つまたはそれ以上の送信ポリシーを含んでいるプロセッサモジュールを含む、
請求項1に記載の基地局。 - 前記送信ポリシーは、
前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯に対する一つまたはそれ以上のガードバンド要求を含む、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯、
無線送信のために前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯が利用可能な時間、または、
前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯の送信電力レベル、
に関する規則ポリシーを含む、
請求項1に記載の基地局。 - 前記送信ポリシーは、前記無線送信プロトコルによって定義されたポリシーを含み、
該ポリシーは、前記無線送信プロトコルに係る一つまたはそれ以上のバンド幅要求、単一又はマルチキャリア変調要求、ガードバンド要求、双方向又は単方向送信要求、または、アップロード及びダウンロード可変バンド幅要求を含む、
請求項1に記載の基地局。 - 前記スペクトラム割当ては、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯のうち複数を、前記一つまたはそれ以上の仮想周波数帯のうち一つの仮想周波数帯にマップする、
請求項1に記載の基地局。 - 前記スペクトラム割当ては、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯のうち一つを、複数の仮想周波数帯にマップする、
請求項1に記載の基地局。 - 前記スペクトラム仮想化モジュールは、さらに、
他の物理的基底帯域信号を、前記スペクトラム仮想化モジュールに係る別の無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上の他の仮想周波数帯に従って生成された他の仮想基底帯域信号へと変換、または、該仮想基底帯域信号から変換するために、基底帯域信号形成を実行するように構成されており、かつ、
前記決定モジュールは、さらに、
一つまたはそれ以上の他の送信ポリシーに基づいて、別のスペクトラム割当てを決定するように構成されており、
別のスペクトラム割当ては、前記地理的地域において利用可能な一つまたはそれ以上の他の物理的周波数帯を、前記スペクトラム仮想化モジュールによる基底帯域信号形成のための前記他の無線送信プロトコルに従って前記一つまたはそれ以上の他の仮想周波数帯にマップする、
請求項1に記載の基地局。 - 一つまたはそれ以上のプロセッサ;
メモリー;および
前記メモリー上に保管されている複数のプログラムインストラクション、
を含み、
該プログラムインストラクションは、前記一つまたはそれ以上のプロセッサによって実行されると、前記一つまたはそれ以上のプロセッサに、ホワイトスペース発見を実施させ、
該ホワイトスペース発見は:
少なくとも主要な無線デバイスの場所に基づいて、前記主要な無線デバイスにより無線送信がおそらくプロパゲーションされるであろう地理的地域を決定するように構成されたプロパゲーションモジュールと;
少なくとも第2の無線デバイスに関する場所情報に基づいて、前記第2の無線デバイスの無線送信が前記主要な無線デバイスと干渉しない一つまたはそれ以上の送信周波数帯を表すデータを決定するように構成された干渉決定モジュールと、
を含む、
システム。 - 前記ホワイトスペース発見は、さらに、
前記第2の無線デバイスから、前記第2の無線デバイスの場所情報、および、無線送信のために利用可能な物理的周波数帯に対する要求を受取るように構成された受信モジュールを含む、
請求項12に記載のシステム。 - 前記プロパゲーションモジュールは、さらに、
前記主要な無線デバイスの前記場所に関する地形データに基づいて、前記地理的地域を決定するように構成されている、
請求項12に記載のシステム。 - 前記ホワイトスペース発見は、さらに、
前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯の取消しを前記第2の無線デバイスに対して送信するように構成された取消モジュールを含み、
前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯の前記取消しは:
前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯の自発的な提供者からの前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯を取消すメッセージの受取り、または
前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯が利用可能な時間の期限切れ、
に基づくものである、
請求項12に記載のシステム。 - 前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯は、テレビ放送チャネルのためにリザーブされた周波数帯スペクトラムの中にあり、かつ、
前記主要な無線デバイスは、テレビ信号送信器を含む、
請求項12に記載のシステム。 - ホワイトスペースデバイスによって、前記ホワイトスペースデバイスの場所において一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯を表すデータを受取るステップであり、前記、一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯は、ホワイトスペース発見サービスによって決定されるステップと;
前記ホワイトスペースデバイスによって、前記ホワイトスペースデバイス上に保管された一つまたはそれ以上のポリシーと一致する、前記一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯のうちのいくつか又は全てを選択するステップと;
前記ホワイトスペースデバイスによって、前記いくつか又は全ての前記一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯を、無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上の仮想送信周波数帯に対してマップするステップと;
前記ホワイトスペースデバイスによって、前記マップされた一つまたはそれ以上の物理的送信周波数帯上で前記無線送信プロトコルに従って送信ビットを送信するステップと、を含む
ことを特徴とする方法。 - 前記方法は、さらに、
前記ホワイトスペース発見サービスに対して、前記ホワイトスペースデバイスの場所において一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯を問い合せるステップ、を含み、
前記一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯は、少なくとも前記ホワイトスペースデバイスの場所及び主要な無線デバイスの地理的地域に関する地形データを使用するプロパゲーションモデルに基づいて決定される、
請求項17に記載の方法。 - 前記方法は、さらに、
前記ホワイトスペースデバイスによって、前記ホワイトスペース発見サービスから、前記一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯のうちいくつかの取消しを受取るステップと;
前記取消しに応じて、前記一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯のうち異なるものを、前記無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上の仮想送信周波数帯に対して再びマップするステップと、を含む
請求項17に記載の方法。 - 前記ポリシーは、ガードバンド要求、一つまたはそれ以上の前記無線送信プロトコルに係るバンド幅要求、単一又はマルチキャリア変調要求、電力送信範囲要求、双方向又は単方向送信要求、または、可変アップロード及びダウンロードバンド幅要求、を含む
請求項17に記載の方法。
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