JP2015502082A - 無線通信のための方法及び無線装置 - Google Patents

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Abstract

実施の形態は、ホワイト周波数バンドのような不連続で可変の物理ベースバンドにより送信する仮想ベースバンド信号を整形するためのプロセス、システム及び装置を含む。送信経路において、スペクトル仮想レイヤは、物理レイヤプロトコルにより形成される送信シンボルから導出される複数の周波数成分を、指定された物理周波数バンドのサブキャリアにマッピングする。そしてスペクトル仮想レイヤは、マッピングされた周波数成分から導出される時間領域信号を出力する。受信経路では、物理ベースバンドで受信された時間領域信号は、仮想ベースバンドにおける時間領域シンボルを取得するために、仮想スペクトルレイヤにより整形される。

Description

開示される実施の形態は無線通信のための方法及び無線装置等に関連する。
ホワイトスペース周波数バンドは、テレビジョン放送サービスや無線マイクロフォンサービスには割り当てられるがローカルな地理的領域では使用されない周波数バンドである。最近の連邦通信委員会(FCC)の規則は、アメリカ合衆国におけるホワイトスペース周波数バンドに対する無契約アクセス(unlicensed access)がTV及び無線マイクロフォン通信(すなわち、周波数バンドに対する「現在行われている」又は「プライマリユーザによる」アクセス)と干渉しない限り、そのような無契約アクセスを認めている。将来、合衆国の非司法機関(Non-U.S. jurisdictions)はテレビジョン周波数バンドに対するアクセスについても同様な仕組みを実現するかもしれない。利用可能なホワイトスペース周波数バンドは可変の帯域幅を有する可能性があり、不連続でありかつ場所に固有ではないかもしれない。これらの事情が、ホワイトスペース通信ネットワークを従来の無線通信ネットワークと相違させている。
従来の媒体アクセス制御及び物理レイヤのプロトコルは、ホワイトスペース周波数バンドにおける通信に通常必要とされるような可変で不連続な周波数の通信を許容していなくてもよい。利用可能なスペクトルに信号を適合させる従来の方法は、SWIFT(SampleWidth)やJello等を含む。SampleWidthは、ベースバンドクロックの動作速度を調整することにより(これは、信号のサンプリングレートを変えることと等価である)、信号の帯域幅を変更する。SWIFT及びJelloは直交周波数分割信号を不連続なスペクトルバンドに分割する。
米国特許出願公開第２００７−０２０２８１６号明細書
一観点による課題は、ホワイト周波数バンドのような不連続で可変の物理ベースバンドにより送信する仮想ベースバンド信号を整形するためのプロセス、システム及び装置等を提供することである。
一観点による方法は、
無線装置のスペクトル仮想モジュールが、仮想周波数バンドにおいて送信のために前記無線装置の無線プロトコルモジュールにより生成された送信シンボルから導出される複数の周波数成分を、１つ以上の指定された物理周波数バンドに関連するサブキャリアにマッピングするステップと、
前記スペクトル仮想モジュールが、マッピングされた前記複数の周波数成分から導出される時間領域サンプルを含む送信信号を出力するステップと
を有する方法である。
仮想ベースバンドから物理周波数バンドへの信号の整形及び送信に利用可能な環境例を概略的に示す図。 整形部とともにスペクトル仮想モジュールを有する無線装置の一例を示すブロック図。 仮想ベースバンドにおけるPHYレイヤ時間領域送信シンボルを物理ベースバンドの時間領域シンボルに整形する様子を示す図。 物理ベースバンドにおけるPHYレイヤ時間領域受信シンボルを仮想ベースバンドの時間領域シンボルに整形する様子を示す図。 実施の形態によるスペクトル仮想レイヤにおける送信及び受信経路を示す図。 送信時の整形プロセスの一例を示すフローチャート。 受信時の整形プロセスの一例を示すフローチャート。
＜実施の形態の概要＞
この「実施の形態の概要」の欄は、以下の「実施の形態の詳細な説明」の欄で更に説明される信号のマッピング及び整形に関する簡易な概念を紹介するために設けられている。この概要は、請求項に記載された事項の本質的特徴を特定するようには意図されておらず、請求項に記載された事項の範囲を決定することに使用されるようにも意図されていない。
実施の形態において、無線装置はスペクトル仮想レイヤ(spectral virtualization layer)を含み、スペクトル仮想レイヤは、仮想ベースバンドで送信するために生成された送信シンボルを、1つ以上の不連続及び/又は可変の指定された物理ベースバンド部分(例えば、ホワイトスペース周波数バンド)で送信するための時間領域信号に整形する。スペクトル仮想レイヤは、スペクトル仮想レイヤ部或いはスペクトル仮想処理部等と言及されてもよい。整形処理(reshaping process)は、送信シンボルの複数の周波数成分を生成するために信号を高速フーリエ変換する処理と、物理ベースバンドのうち指定された部分のサブキャリアにその周波数成分をマッピングする(対応付ける)処理と、物理周波数バンドにおける時間領域信号を生成するために、マッピングされた周波数成分を逆高速フーリエ変換する処理とを含む。スペクトル仮想レイヤは、整形された送信信号が、物理ベースバンドで無線フロントエンドから送信可能であるように、帯域幅の調整、サンプリングレートの調整及び周波数シフトの操作等を実行する。
受信機の側では、信号が物理ベースバンドで無線フロントエンドにより受信される。スペクトル仮想レイヤは、受信した信号について、周波数シフト、帯域幅の調整及びサンプリングレートの調整等を実行する。そして、スペクトル仮想レイヤは、送信機の側でPHYレイヤ(物理レイヤ)で生成された仮想ベースバンドにおけるシンボルを生成するように、受信した信号を整形する。整形(処理)は、複数の周波数成分を生成するために受信信号を高速フーリエ変換する処理と、周波数成分を仮想ベースバンドのサブキャリアにマッピングする処理と、時間領域の仮想ベースバンドPHYレイヤシンボルを生成するために、マッピングされた周波数成分を逆高速フーリエ変換する処理とを含む。実施の形態によるスペクトル仮想レイヤ及び整形部は、従来の物理レイヤプロトコルに修正を加えることなく、従来の(又は新規の)物理レイヤプロトコル(例えば、キャリア分割多重アクセス(CDMA)等についての処理部)がホワイトスペースネットワーキング処理を実行できるようにする。これはホワイトスペースのネットワーク利用を促す。この場合における「プロトコル」はプロトコルに関する処理を行う処理部を含む概念であり、必要に応じて、プロトコル部又はプロトコル処理部等と言及されてよい。
＜実施の形態の詳細な説明＞
実施の形態の詳細な説明は添付図面を参照しながら行われる。図中、参照番号のうちの最も左側の桁(又は複数の桁)は、その参照番号が最初に登場する図番号を示す。異なる図面において使用されている同じ参照番号は同一又は類似する要素を示す。
＜＜概要＞＞
上述したように、ホワイトスペース周波数バンドは可変の帯域幅を有する可能性があり、不連続で場所に固有でないかもしれない。本願で開示される実施形態による無線装置は既存の媒体アクセス制御(MAC)及び物理レイヤ(PHY)プロトコルを利用してホワイトスペース周波数バンドを介した通信を行い、MAC及びPHYプロトコルは、例えば、Wi-Fi(登録商標)、802.11に関する一群のプロトコルに属するプロトコル、符号分割多重アクセス(CDMA)方式のプロトコル、キャリアセンス多重アクセス(CSMA)方式のプロトコル、時間分割多重アクセス(TDMA)方式のプロトコル、その他のプロトコル及びそれらの組み合わせを含む。既存おMAC及びPHYプロトコルを利用できる能力(又は機能又は特徴)は、ホワイトスペース周波数のネットワーク利用を促し、特に、従来のプロトコルが長期間にわたる規格の確定手順により変更されなくてよい場合は特にそのようなネットワーク利用が促進される。しかしながら、既存のMAC及びPHYプロトコルはホワイトスペースネットワーク利用形態で必要とされるような可変又は不連続の周波数の送信を行わないかもしれないし、既存のMAC及びPHYプロトコルは、ホワイトスペース周波数バンドとは異なりかつ期せずして特定の地理的領域で利用可能な特定の周波数バンドにおける送信の条件を規定しているかもしれない。本願により開示される実施の形態は、既存のMAC及びPHYレイヤプロトコルが、不連続で可変の周波数バンドを利用できるようにする装置及び方法等を含む。
本願の開示による実施の形態は、スペクトル仮想レイヤ内に信号整形部(signal reshaper)を含む。概念的には、スペクトル仮想レイヤはPHYレイヤの直下又は直近にある(PHYレイヤは、例えば、7階層のオープンスタンダードインタフェース(OSI)モデルにおける物理(PHY)レイヤである)。スペクトル仮想レイヤは、特に、既存の又は新規のMAC及びPHYプロトコルに従って生成されたベースバンド信号(すなわち、これらのプロトコルにより指定されている不変の又は連続的なベースバンド又は周波数バンド内にある信号)を、可変の及び/又は不連続の利用可能な物理周波数バンドにおける無線送信用の信号(すなわち、1つ以上のホワイトスペース周波数バンド内にある信号)に整形するように形成されている。「整形する」は、作り直す、再形成する、整える等と表現されてもよい。既存の又は新規のMAC及びPHYプロトコルにより指定される周波数バンドは、以後、「仮想ベースバンド(virtual baseband)」又は「仮想周波数バンド(virtual frequency band)」と言及される場合がある。スペクトル仮想レイヤにより実行される整形処理はMAC及びPHYプロトコルにとって透明又はトランスペアレントである。トランスペアレントな整形処理は、MAC及びPHYプロトコルにより生成された信号が、MAC及びPHYプロトコルを変更せずに、可変の周波数バンドで送信可能であるようにし、これによりホワイトスペースのネットワーク利用の可能性を増加させる。整形処理により混入する歪は、MAC及びPHYプロトコルにおける既存の手段により対処される。
実施の形態によるスペクトル仮想モジュールは整形モジュールを含む。整形モジュールは、利用可能なホワイトスペース周波数バンドを利用するために、信号の分離/再構築、帯域幅の調整、サンプリングレートの調整、送受信される信号についての周波数シフト等の処理を実行する。送信信号の分離は、送信シンボルの周波数成分を生成するために、PHYプロトコルにより生成された送信シンボルを変換する処理と、指定された又は割り当てられた物理周波数バンド内のサブキャリアに(例えば、ホワイトスペース周波数バンドに)、送信シンボルの周波数成分をマッピングする処理と、マッピングされた周波数成分を送信用の時間領域の送信信号に逆変換する処理とを含む。送信信号は、送信用に無線フロントエンドに与えられる。
受信信号の再構築は、受信信号の周波数成分を生成するために受信信号を変換する処理と、周波数成分を仮想ベースバンドのサブキャリアにマッピングする処理と、マッピングされた成分を、仮想ベースバンド内の時間領域シンボルに逆変換する処理とを含む。再構築された信号は上位のPHY及びMACプロトコルに与えられ、これらのプロトコルによる更なる処理に委ねられる。
仮想ベースバンド帯域幅が、指定されたホワイトスペース周波数バンドの合計帯域幅に等しくなかった場合、スペクトル仮想レイヤは帯域幅の調整を行う。そのような場合、スペクトル仮想レイヤは、合計帯域幅が仮想ベースバンドの帯域幅に等しくなるように、スケーリング因子を用いて物理周波数バンドのサイズを意図的に増やす。帯域幅を調整する子の方式は、分離/再構築のプロセスに関連して実行され、マッピングのプロセスは、意図的にスケーリング(又は調整)された物理周波数バンドのサブキャリアに、周波数成分をマッピングする。分離/再構築のプロセスにより時間領域信号が生成された後、物理周波数バンドのサイズを意図的に増やした際に使用されたのと同じ因子により、信号の帯域幅が減らされる。減らし方は補間、低域フィルタリング及びデシメーション等を含む。受信機の側において、スペクトル仮想レイヤは、帯域幅スケーリング及び調整処理の逆の処理を実行する。
スペクトル仮想レイヤによるサンプリングレートの調整は、無線装置により使用される無線フロントエンドのサンプリングレートに合うように、送信信号のサンプリングレートを調整することを含む。帯域幅の調整の処理と同様に、スペクトル仮想レイヤは、サンプリングレートを調整するために補間やデシメーション等を使用してもよい。受信機の側では、スペクトル仮想レイヤは、仮想ベースバンドのサンプリングレートに合うように、受信信号のサンプリングレートを調整する処理と逆の処理を実行する。
周波数シフトの処理は、分離/再構築プロセスのマッピングのプロセスで生じた意図的な周波数シフトに関する補償を含む。周波数シフトの処理において、スペクトル仮想レイヤは、送信信号が物理ベースバンドで送信できるように、信号周波数を、指定されたホワイトスペース周波数範囲に合わせるシフト処理を行う。受信機の側では、スペクトル仮想レイヤは、受信信号が整形部で再構築される前に、信号周波数を意図的に戻すシフト処理を実行する。
本願において様々な実施の形態は「ホワイトスペース」通信(送信又は受信)、「ホワイトスペース」ネットワーク、「ホワイトスペース」基地局及び「ホワイトスペース」クライアント等に関連するように説明されているが、開示される実施の形態はホワイトスペースの例に限定されない。むしろ実施の形態は、ホワイトスペースネットワークを含む様々な任意のダイナミックスペクトルアクセス(Dynamic Spectrum Access：DSA)ネットワークに利用可能な及び/又は対応している通信、ネットワーク、基地局、環境及びクライアント等に広く適用可能である。説明の便宜上、実施の形態は「ホワイトスペース」のネットワーク利用に言及しているが、本願はそのような例に限定されない。
本願で説明されるプロセス、システム及び装置等は様々な方法で実施されてよい。以下、図面を参照しながら具体例を説明する。
＜＜周波数割当の環境例＞＞
図1は仮想ベースバンドから物理周波数バンドへの信号の整形に利用可能な環境例を概略的に示す。環境例100は無線基地局102及び無線クライアント104を含む。無線基地局102は、無線基地局を実現することが可能な適切な様々なタイプのコンピュータ装置で実現されてよい。適切なコンピュータ装置又は装置は、1つ以上のパーソナルコンピュータ、サーバ、サーバファーム、データセンタ、専用コンピュータ、それらの組み合わせのうちの全部又は一部であってもよいし、或いは無線基地局の全部又は一部の機能を実行するソフトウェアを保存及び実行することが可能な他の任意のコンピュータ装置であってもよい。
更に、無線クライアント104は、無線クライアントを実現することが可能な適切な様々なタイプのコンピュータ装置で実現されてもよい。適切なコンピュータ装置又は装置は、1つ以上のパーソナルコンピュータ、サーバ、サーバファーム、データセンタ、専用コンピュータ、それらの組み合わせのうちの全部又は一部であってもよいし、或いは無線クライアントの全部又は一部の機能を実行するソフトウェアを保存及び実行することが可能な他の任意のコンピュータ装置であってもよい。
物理ベースバンド106は、無線クライアント104及び無線基地局102が互いに通信するのに使用してよい無線周波数の範囲の1つ以上を示す。これらの周波数範囲は例えばホワイトスペース周波数範囲を含んでもよい。無線基地局102及び無線クライアント104は、様々な通信コネクション及びプロトコルを用いて、物理ベースバンド106を介して互いに結合されてよい。
図1に示す例において、無線基地局102はスペクトルマネジャ108を含む。スペクトルマネジャ108はスペクトル管理部108等と言及されてもよい。スペクトルマネジャ108は、無線基地局102及び無線クライアント104のローカルな地理的領域で使用可能な物理ベースバンド106のホワイトスペース又はその他の物理周波数範囲の割り当てを決定する。スペクトルマネジャ108は、例えば、ホワイトスペースファインダサービス部(図示せず)と通信し、物理ベースバンド106のうちローカルな地理的領域で使用する物理周波数範囲の割当内容をホワイトスペースファインダ部から受信するように形成されていてもよい。ホワイトスペースファインダ部は、ホワイトスペース検出部又はホワイトスペース探知部等と言及されてもよい。スペクトルマネジャ108は、規制ポリシ又は送信条件等のような1つ以上のポリシを有し、スペクトルマネジャ108は、これらのポリシに基づいて、指定された物理周波数範囲の中で選択を行ってもよい。規制ポリシの非限定的な具体例は、ガードバンドの条件、電力マスクの条件、ホワイトスペースが利用可能である時間、許容可能な送信電力レベルの範囲等を含む。別の例において、スペクトルマネジャ108は、ローカルに利用可能なホワイトスペース周波数を決定し、様々なポリシに従って1つ以上の送信を決定するように形成されていてもよい。スペクトルマネジャ及びホワイトスペースファインダサービス部については、例えば、2011年5月4日付けで出願されている国際出願PCT/CN2011/073647に記載されている。スペクトルマネジャ108は、ローカルな地理的領域における物理周波数バンドの利用可能性に基づいて、スペクトルマップ110を構築及び維持する。スペクトルマップ110は、仮想周波数バンドと物理周波数バンドとの間のマッピング(対応関係)を示す。
無線基地局102は通信モジュール112を含む。通信モジュール112は、プロトコルモジュール114、116のような幾つものプロトコルモジュールを含む。プロトコルモジュール114、116は、媒体アクセス制御プロトコルMAC-114、MAC-116及び物理レイヤプロトコルPHY-114、PHY-116を実行する。MAC-114はMAC-116と相違していてもよいし或いは同一であってもよく、PHY-114はPHY-116と相違していてもよいし或いは同一であってもよい。プロトコルモジュール114、116は既存の無線プロトコルの処理を実行し、無線プロトコルは、例えば、Wi-Fi、802.11に関するプロトコル群に属するプロトコル、符号分割多重接続(CDMA)方式のプロトコル、キャリアセンス多重アクセス(CSMA)方式のプロトコル、時間分割多重アクセス(TDMA)方式のプロトコル、その他のプロトコル及びそれらの組み合わせを含む。これらの既存の無線プロトコルは、それらのプロトコルで規定されている特定の周波数範囲で送信及び受信を行うように決定されている。これら特定の周波数範囲は、本願において、仮想周波数範囲又は仮想ベースバンドと言及される場合がある。実施の形態による無線装置は、無線基地局102において示されているものより多い又は少ないプロトコルモジュールを含んでいてもよい。
通信モジュール112はスペクトル仮想モジュール118を含む。スペクトル仮想モジュール118は、整形部120、ミキサ122及びスプリッタ124を含む。整形部120は分離/再構築モジュール126を含み、分離/再構築モジュール126は、特に、スペクトルマップ110に従って仮想ベースバンドと物理ベースバンド106との間で送受信される時間領域信号をマッピングするように形成されている。分離/再構築モジュール126は、プロトコルモジュール114、116により生成される時間領域送信シンボルの周波数成分を生成するように形成されている。分離/再構築モジュール126は、プロトコルモジュール114又はプロトコルモジュール116のうちの何れかから送信シンボルを受け入れるように形成されている。そのような送信シンボルは、上位レイヤプロトコルに従って、仮想ベースバンドにおいて送信用の上位レイヤプロトコルにより生成される。分離/再構築モジュール126は、送信シンボルについてM点又はMポイントの高速フーリエ変換(FFT)を行う処理と、その結果の周波数成分を、物理ベースバンド106のうち指定された物理周波数バンドのサブキャリアに対応付ける又は指定し直す処理と、送信する時間領域信号を生成するために、マッピングされた周波数成分についてN点又はNポイントの逆高速フーリエ変換(iFFT)を行う処理とを実行するように形成されている。これらのプロセスは、時間領域のシンボルをM個の周波数領域成分に分割し、M個の周波数領域成分を、物理ベースバンド106の指定された部分のサブキャリアにマッピングし、そうマッピングされたM個の成分からN個の時間領域サンプルを生成し、送信する時間領域信号を生成する。
(例えば、物理ベースバンド106を介して無線クライアント104から)信号を受信した場合に、分離/再構築モジュール126は、受信した時間領域信号についてNポイントのFFTを実行し、N個の周波数成分を生成する処理と、物理ベースバンド106の指定された物理周波数バンドに対応する(FFEの)結果のN個の周波数成分を、仮想ベースバンドのサブキャリアにマッピングする処理と、マッピングされたM個の成分についてMポイントのiFFTを実行し、仮想ベースバンドにおける時間領域シンボルを生成する処理とを実行するように形成されている。これらのプロセスは、(例えば、無線クライアント104における)プロトコルモジュールにより生成された元のシンボルを再構築する。分離/再構築モジュール126は、結果の時間領域シンボルを、例えばプロトコルモジュール114、116におけるもののような適切なPHYレイヤに与えるように形成されている。分離/再構築モジュール126の要素の動作に関する更なる詳細が本明細書において説明されている。
帯域幅(BW)スケーリングモジュール128は、仮想ベースバンドの帯域幅が、物理ベースバンド106のうち指定された(又は割り当てられた)物理周波数バンドの合計帯域幅と相違しているか否かを判断するように形成されている。帯域幅に相違が確認された場合、帯域幅スケーリングモジュール128は、合計帯域幅が仮想ベースバンドの帯域幅に等しくなるように、指定された物理周波数バンドを意図的にスケーリング又は調整する。これらの状況において、分離/再構築モジュール126は、M個の周波数成分を、指定された又は割り当てられたスケーリングされた物理周波数バンドのサブキャリアにマッピングする。物理ベースバンドの1つ以上の指定された部分の合計帯域幅との比率が1:1であった場合、スケーリングは必要とされず、分離/再構築モジュール126は、M個の周波数成分を、スケーリングされていない周波数バンドのサブキャリアにマッピングする。受信信号を受信する際に、帯域幅スケーリングモジュール128は、指定された物理周波数バンドの合計帯域幅が仮想ベースバンドの帯域幅に等しくないことが確認された場合になされるスケーリング処理と逆の処理を実行する。帯域幅スケーリングモジュール128の動作に関する更なる詳細が本明細書において説明されている。
物理ベースバンド106のうち指定されスケーリングされた部分は、物理ベースバンド106のうち実際に指定された部分に一致しないので、帯域幅調整モジュール130は、分離/再構築モジュール126により生成された送信信号の帯域幅を、物理ベースバンド106のうち実際の物理周波数範囲に合うように調整することで、帯域幅スケーリングモジュール128により行われた帯域幅調整の影響を補償するように形成されている。物理ベースバンド106のうち指定された物理周波数バンドの合計帯域幅が仮想ベースバンドの帯域幅に等しくない限り、帯域幅調整モジュール130は帯域幅を調整する処理を実行しない。
本明細書において詳細に説明されるように、帯域幅調整モジュール130は、補間、ローパスフィルタリング(低域選別処理)及びデシメーション等を利用して帯域幅の調整を実行してもよい。信号を受信した場合に、帯域幅調整モジュール130は、逆の処理を実行し、(例えば、本明細書で説明されるように、無線クライアント104における)送信機の分離/再構築モジュールにより生成された送信信号を再構築する。
サンプリングレート調整モジュール132は、整形部120により生成された送信信号のサンプリングレートを、無線ハードウェア134のサンプリングレートに合うように調整する。本明細書において説明されるように、サンプリングレート調整モジュール132は、補間やデシメーション等を利用して、帯域幅が調整された時間領域送信信号をサンプリングし直す。信号を受信した場合には、サンプリングレート調整モジュール132は逆の処理を実行し、受信信号のサンプリングレートを、仮想ベースバンドのサンプリングレートに合うように調整する。
周波数シフトモジュール136は、分離/再構築モジュール126におけるマッピング処理の際に生じた周波数シフトの影響を補償するように形成される。本明細書において説明されるように、周波数シフトモジュール136は、指定された物理バンドが占める周波数範囲の中心周波数に等しい分だけ、送信信号の周波数をシフトさせる。他の無線装置から信号を受信した場合、周波数シフトモジュール136は、信号が占めているスペクトルの中心周波数に等しい分だけ受信信号の周波数をシフトさせる。周波数シフトモジュール136の動作についての更なる詳細が本明細書において説明されている。
通信モジュール112は複数の整形部を含んでいてもよい。それら複数の整形部は、プロトコルモジュール114、116のうちの何れかからの送信信号を受け入れ、スペクトルマップ110に従って、それらのプロトコルモジュールに割り当てられた物理周波数範囲に送信信号をマッピングするように形成されていてもよい。複数の整形部が使用される場合、ミキサ122は、それら複数の整形部からの様々な整形された信号を、無線ハードウェア134に提供する前に混合又はミキシングする。また、スプリッタ124は、信号を受信する際に、到来する信号ストリーム中の複数の受信信号を分離し、信号の再構築に相応しい整形部に提供する。
無線クライアント104はスペクトルマップ138を含み、スペクトルマップ138は無線基地局102におけるスペクトルマップ110の少なくとも一部分を反映している。無線基地局102は物理ベースバンド106の様々な部分で複数の無線クライアントと通信を行ってもよく、スペクトルマップ138は、無線クライアント104との間の通信に割り当てられた物理周波数バンドについてのマッピング(対応関係)を規定するだけであってもよい。
無線クライアント104は、プロトコルモジュール142を含む通信モジュール140を含む。プロトコルモジュール142はMAC-142及びPHY-142プロトコルを含む。プロトコルモジュール142は、仮想ベースバンドで通信するように形成された既存の又は新規のプロとコルスアックを含んでいてもよい。スペクトル仮想モジュール144は、整形部146、ミキサ148及びスプリッタ150を含む。整形部146は、分離/再構築モジュール152と、帯域幅スケーリング部154と、帯域幅調整モジュール156と、サンプリングレート調整モジュール158と、周波数シフトモジュール160とを含む。スペクトル仮想モジュール144のこれらの要素は無線基地局102のスペクトル仮想モジュール118における様々な要素と同一である又は類似している。無線ハードウェア162は、ミキサ148及びスプリッタ150に動作可能に結合され、物理ベースバンド106を介して信号を送受信するように形成されている。
スペクトル仮想モジュール118及び144はともに動作し、既存の無線プロトコルに対して修正を加えることなしに、物理ベースバンド106の中で指定された物理バンドを通じて既存の無線プロトコルが通信できるようにする。無線信号のトランスペアレントな整形処理は、既存の(又は新規の)プロトコルに対して変更を加える必要なしに、或いは不連続的な可変の周波数バンドを利用できる新たな無線プロトコルを採用する必要なしに、既存の(又は新規の)プロトコルがホワイトスペースネットワークを利用できるようにすることで、ホワイトスペースの周波数を用いた通信を促進する。
＜＜無線装置の具体例＞＞
図2は、整形部とともにスペクトル仮想モジュールを有する無線装置の一例をブロック図で示す。無線装置200は、無線装置を実現することが可能な適切な如何なるコンピュータ装置として形成されてもよい。非限定的な具体例として、そのような適切なコンピュータ装置は、パーソナルコンピュータ(PC)、サーバ、サーバファーム、データセンタ、専用コンピュータ等を含でもよいし、或いは無線装置のサービスの全部又は一部を保存及び実行することが可能な他の任意のコンピュータ装置を含んでもよい。
一実施形態において、無線装置200は1つ以上のプロセッサ202及びメモリ204を有する。無線装置200は、例えばホワイトスペースファインダサービス部のような様々な装置と通信できるようにする所定の通信接続部206を含んでいてもよい。無線装置200は、1つ以上の入力装置208(例えば、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、タッチ入力装置等)と、1つ以上の出力装置210(例えば、ディスプレイ、表示装置、スピーカ、プリンタ等)とを含んでもよく、それらはプロセッサ202及びメモリ204に通信可能に結合されている。
無線装置200は無線ハードウェア212を含む。無線ハードウェア212は、ホワイトスペース無線フロントエンドボード又はその他の無線ハードウェアとして実現されてもよい。無線ハードウェア212は、無線周波数(RF)フロントエンド216及びアンテナ218を含む1つ以上の無線トランシーバ214を含む。無線ハードウェア212は、プロセッサ202及びメモリ204に通信可能に結合されていてもよい。
メモリ204は、プロセッサ202にロード可能でありかつ実行可能なソフトウェア命令のようなプログラム命令だけでなく、それらのプログラムの実行中に生成された及び/又はプログラムに関して利用可能なデータをも保存する。図示の例では、メモリ204は、オペレーティングシステム220、通信モジュール222及びスペクトルマネジャ224を保存する。オペレーティングシステム220は、無線装置200の基本的なシステム機能を提供し、特に、無線装置200の他のプログラム及びモジュールによる機能を提供する。
通信モジュール222は、無線ハードウェア212との間のインタフェース機能を果たし、物理ベースバンドを介して1つ以上の他の無線装置に無線信号を送信するように形成されたスペクトル仮想モジュール226を含む。スペクトル仮想モジュール226は、図1のスペクトル仮想モジュール118やスペクトル仮想モジュール144のうちの1つ以上と同じであってもよい。スペクトル仮想モジュール226は、無線通信プロトコルモジュール228とのインタフェースの機能を発揮するように形成される。プロトコルモジュール228は図1の1つ以上のプロトコルモジュール114、116、142のうちの1つ以上と同じであってもよい。スペクトル仮想モジュール226は、仮想ベースバンドをプロトコルモジュール228に提供し、処理対象の仮想ベースバンド信号を、無線ハードウェア212による通信のための物理ベースバンド信号に整形し、かつ到来する物理ベースバンド信号を整形するように形成されている。これは、既存の(新規の)PHYプロトコルを、修正なしにホワイトスペース通信に使用できるようにする。
スペクトル仮想モジュール226は整形モジュール230を含み、整形モジュール230は図1の整形部120及び整形部146のうちの1つ以上と同じであってもよい。スペクトル仮想モジュール226はミキサ232及びスプリッタ234を含んでいてもよい。
スペクトルマネジャ224は、利用可能なホワイトスペース物理通信周波数バンドに関する情報を要求及び受信するように形成されている。スペクトルマネジャ224は図1のスペクトルマネジャ108と同じであってもよい。
図3Aは、仮想ベースバンド(すなわち、仮想送信バンド)におけるPHYレイヤ時間領域送信シンボルを、物理ベースバンドの時間領域シンボルに整形する様子を示す。送信経路Txは、仮想ベースバンドの時間領域シンボル300を生成するPHYレイヤから始まり、時間領域シンボル300はスペクトル仮想レイヤにより受信される。スペクトル仮想例の整形部において、個々の時間領域シンボル300についてMポイントのFFT302が実行され、時間領域シンボル300についてのM個の周波数成分を生成している。Mの値は周波数分離の分解能を決定する。PHYレイヤが、仮想ベースバンドのC個のサブキャリアを利用するマルチキャリア変調PHYであった場合、MはC以上の値に設定される。仮にMがCより小さかったとすると、整形処理は、キャリア間干渉を混入させてしまうおそれがある。一方、Mが過剰に大きかった場合、整形部のFFT302及びiFFTの処理は、FFT演算処理の複雑さが増えるにつれて、不要なオーバーヘッドを作成することになる。従って、実施の形態では、Mは以下の数式に従って選択されてもよい：
M=max(C, Mmin)
Mminは最小分解能を示す。例えば、Mminは様々な実施形態において64に等しくてもよい。
マッピングモジュール306は、M個の周波数成分304を、物理周波数バンド308のスケーリングされた又はスケーリングされていない指定された部分のサブキャリアにマッピングする(図3Aでは、指定された部分に影が付されている)。物理周波数バンドで送信するために組み合わされたサブキャリアの時間領域信号312を生成するために、マッピングされたM個の周波数成分について、NポイントiFFT310が実行される。N個のサブキャリアが物理周波数バンドの全体をカバー又は包含する程度に充分大きい数であるように、Nは選択される。bvが仮想バンドの帯域幅であり、bsが物理周波数バンド308のうち指定された部分の合計帯域幅であり、bspanが物理周波数バンド308が占める帯域幅であり、bs=bvであったとすると、Nは次式を満たす。
N≧M・bspan／bv
様々な実施の形態において、Nはこの数式を満たす2の冪乗のうち最小のものに選択される。そのようにNを選択することは演算の簡易化の観点から好ましい。
N個のサブキャリアを、物理周波数バンド308のうち指定された部分にマッピングするために、指定された部分の各々は-fspanだけシフトされ、-fspanは物理周波数バンド308が占める範囲Bspanの中心周波数である。従って、
(便宜上、Bp,i(fi,bi)∈(-)と略記する場合がある)という物理周波数バンドの各々は、(-fspan)の分だけシフトされ、B^p,i(fi-fspan,bi)となる。サブキャリアは、何らかのB^p,iによりカバー(又は包含)されているならば、利用可能である。利用可能なサブキャリアは、ベースバンド信号の周波数成分にマッピング可能である。物理周波数バンド308の指定された部分には少なくともM個の利用可能なサブキャリアがある。
様々な実施の形態において、PHYシンボルのサンプル数KはMと相違するかもしれない。シングルキャリアPHYの場合、通常、KはMより小さい。マルチキャリアPHYの場合、PHYレイヤにおいてサイクリックプレフィックスを利用することに起因して、通常、KはMより大きい。時間領域シンボルの分離(MポイントのFFT及びNポイントのiFFTを含む)の処理は、信号の帯域幅を、β=N/Mの因子の分だけ拡大する。その一方、分離の処理は、シンボルのK個のサンプルをβK個のサンプルに変換する。
KがM以下である場合、整形部は、MポイントのFFTを実行する前にK個のサンプルにゼロを加える。ディジタル信号処理の理論によれば、時間領域でゼロを埋め込む処理(ゼロパディング)は、信号の周波数応答を変えない。ゼロを埋め込む処理は、ゼロパディング処理、ゼロを加える処理、ゼロを埋め込む処理、ゼロに設定する処理等と言及されてもよい。マッピング及びNポイントのiFFTの処理の後、先ずβK個のサンプルが出力され(先頭から順にβK個のサンプルが出力され)、整形部は残りのサンプルを打ち切る。残りのサンプルは重要ではないので打ち切られる。
KがMより大きい場合、整形部はMサンプル毎にMポイントFFTを実行する。残りのサンプル数はL=K-Mである。(K-M)番目のサンプルからK番目のサンプルまでについて、更なるMポイントFFT(図示せず)が実行される。FFTウィンドウを(M-L)サンプルの分だけ意図的にシフトさせることは、周波数領域における位相回転をもたらす。この影響を整形部はNポイントiFFT310を実行する前に補償する。補償は、対応するサブキャリアにおける位相値の回転により実行される。例えば、周波数成分iがサブキャリアjに対して指定されていた場合、サブキャリアjにおけるサンプルに、exp[j2π(j-i)(M-L)/M]という因子が乗算される。NポイントのiFFT310を実行した後、最後のグループのサンプルは、先行するグループとβ(M-L)サンプルの分だけ重なることになる。β(M-L)サンプルについての平均が出力として取得される。
図3Bは、物理ベースバンドにおけるPHYレイヤ時間領域受信シンボルを、仮想ベースバンド(すなわち、仮想受信バンド)の時間領域シンボルに整形する様子を示す。受信の経路Rxは、混合サブキャリアストリームにおける受信信号の時間領域信号312をスペクトル仮想レイヤが受信することにより始まる。時間領域信号312についてNポイントのFFT314が実行され、受信信号のN個の周波数成分316を生成する。マッピングモジュール318は、物理周波数バンド308の指定された部分のサブキャリアに属するN個の周波数成分のうちM個を、仮想スペクトルバンド320のサブキャリアにマッピングする。すなわち、N個の周波数成分のうちのいくつかは(例えば、図3Bにおいて影が付された周波数成分)、仮想スペクトルバンド320にマッピングされないかもしれない；これらのマッピングされない周波数成分は、物理周波数バンド308のうち指定されていない部分(割り当てられていない部分)に属する信号に対応する。仮想ベースバンドにマッピングされたM個の周波数成分についてMポイントのiFFT322が実行され、仮想ベースバンドにおける時間領域シンボル300を再構築し、これはスペクトル仮想レイヤによりPHYレイヤプロトコルに提供される。
仮想ベースバンドの時間領域シンボルにおけるサンプル数KがMより大きい場合、整形部は信号帯域幅をβの因子の分だけ減らす。従って、受信経路Rxにおいて、整形部は、物理バンドからK個のサンプルを取得し、K/β個の仮想ベースバンドサンプルを生成する。
本願において説明されているように、bs(物理周波数バンドの合計帯域幅)がbv(仮想帯域幅)より小さい場合は常に、整形部は物理周波数バンドをスケーリングする。送信側の整形部は、物理周波数帯域幅を、α=bv/bsの因子の分だけスケーリングする。従って、スケーリングされた物理周波数バンドの合計帯域幅b^sはbvに等しい。スケーリングが実行される場合は常に、上記の分離/再構築の処理は、スケーリングされた帯域幅を用いて実行される。本明細書で説明されるように、帯域幅の調整は送信前のスケーリングの影響を補償する。
図4は、実施の形態によるスペクトル仮想レイヤにおける送信及び受信経路を示す。送信経路Txにおいて、PHYレイヤ400は送信シンボルを分離/再構築モジュール402に与える。M個の周波数成分を生成するために、送信シンボルについてMポイントFFT404が実行される。物理周波数バンドのうちスケーリングされた又はスケーリングされていない指定された部分のサブキャリアに、M個の周波数成分をマッピングするために、サブキャリアマッピング406が実行される。例えばbs(物理周波数バンドの合計帯域幅)がbv(仮想帯域幅)より小さいような所定の場合に、帯域幅スケーリング部408は、物理周波数バンドのうち指定された部分、α=bv/bsの因子の分だけスケーリングする。周波数成分がマッピングされると、(スケーリングされた又はスケーリングされていない)物理周波数バンドにおける時間領域送信信号を生成するために、マッピングされた周波数成分についてNポイントiFFT410が実行される。
帯域幅調整モジュール412は、分離/再構築モジュール402から送信信号を受信し、帯域幅スケーリング部408により実行された帯域幅スケーリングの影響を補償するために、帯域幅調整414を実行する。帯域幅スケーリング部408が物理周波数バンドを因子αの分だけスケーリングした場合、帯域幅調整414は信号の帯域幅をαの分だけ調整する(減らす)。信号の帯域幅を減らすため、ゼロパッドサンプルが信号に加えられる。ゼロパッドサンプルは、パディングにより、ゼロが埋め込まれたサンプル、ゼロが挿入されたサンプル等と言及されてもよい。特に、αの因子の分だけ帯域幅を削減するために、α倍多いサンプルが信号に追加される。これは補間及びデシメーションにより実行される。特に、α=k/lである場合(k及びl(エル)は整数)、以下の手順が実行される：
1. ゼロ挿入パディング処理が実行される。サンプル各々について、k-1個のゼロが加えられる。
2. ローパスフィルタリングが実行される。高周波信号成分(イメージ)を除去するために、ゼロパディングサンプルについてローパスフィルタが適用される。
3. デシメーションが実行される。l(エル)個にサンプルが取り出され、最終的な信号が得られる。
サンプリングレート調整モジュール416は、帯域幅が調整された送信信号を受信し、サンプリングレート調整418を実行することにより、帯域幅が調整された時間領域送信シンボルのサンプリングレートを、RFフロントエンド420のサンプリングレートに合うように調整する。サンプリングレート調整418は、RFフロントエンド420の実際のサンプリングレートを利用して送信シンボルをサンプリングし直す。サンプリングレート調整418は、補間及びデシメーションの処理を含む。例えば、fsが帯域幅調整414の後のサンプリングレートであり、frがRFフロントエンド420の実際のサンプリングレートであり、fLCMがfs及びfrの最小公倍数であった場合、m=(fLCM/fs-1)個のゼロサンプルで信号をパディング処理し(ゼロサンプルを挿入し)、その信号をローパスフィルタに通してイメージを除去することにより、補間が実行される。その後、パディングされた信号は、η=fLCM/frによりデシメートされ、所望のサンプリングレートfrを有する最終的な信号が得られる。帯域幅調整414及びサンプリングレート調整418は、補間及びデシメーションについて同じディジタル信号処理を利用しているので、実施の形態では一緒に行うことで演算負担を軽減している。
周波数シフトモジュール422は、帯域幅が調整されかつサンプリングレートが調整された時間領域送信信号を受信し、サブキャリアマッピング406に起因する周波数シフトの影響を補償するための周波数シフト424を実行する。NポイントiFFT410により生成された信号はゼロを中心としている。従って、サブキャリアマッピング部は物理バンドを意図的に-fspanの分だけシフトさせ、fspanは指定された物理バンドが占める周波数範囲Bspanの中心周波数である。周波数シフト424はそれを補償し、物理ベースバンドのうち実際に指定された部分で信号が送信されることを可能にする。周波数シフトは、ディジタルサンプル{xi}にexp(j2πfhi)を乗算することを含み、jは虚数単位であり、fhはシフトされる周波数量(Hz)であり、iはサンプルのインデックスである。
帯域幅が調整され、サンプリングレートが調整され、周波数がシフトされた時間領域の送信信号は、必要に応じて、スペクトル仮想レイヤの他の整形部(図示せず)からの他の送信信号とミキサ426により混合される(例えば、他の整形部は、PHYレイヤ400と共に使用される他のPHYレイヤからの送信シンボルを整形するために使用される)。RFフロントエンド420は、ミキシングされた送信信号を受信し、それらを物理ベースバンドでアンテナ428を介して送信する。
受信経路Rxでは、受信信号が、物理ベースバンドでアンテナ430(アンテナ428と同じアンテナであってもよい)により取得され、RFフロントエンド432(RFフロントエンド420と同じRFフロントエンドであってもよい)に与えられる。受信信号はスプリッタ434に与えられ、スプリッタ434は、複数の受信信号に分離し、それらを様々な整形部に与える。分離された信号のうちの1つは、周波数シフト436を実行する周波数シフトモジュール422に与えられる。周波数シフト436は、周波数シフト424によりなされたシフト処理と逆の処理である。信号は-fspanだけシフトされる。
サンプリングレート調整モジュール416は、周波数シフト信号を受信し、サンプリングレート調整438を実行することにより、信号のサンプリングレートを、仮想ベースバンドのサンプリングレートに等しくなるように調整する。ここでは、サンプリングレート調整418によりなされた処理と逆の処理が実行される。サンプリングレートが調整された信号は、帯域幅調整440を実行する帯域幅調整モジュール412に与えられ、分離プロセスの際に帯域幅スケーリング408により物理周波数バンドを意図的にスケーリングしたことによる影響を補償するために、帯域幅を調整する。ここでは、サンプリングレート調整414により実行された処理と逆の処理が実行される。帯域幅調整440は、bs(物理周波数バンドの合計帯域幅)がbv(仮想帯域幅)より小さい場合に限って実行される。
分離/再構築モジュール402は、周波数がシフトされ、サンプリングレートが調整され、帯域幅が調整された信号を受信し、N個の周波数領域成分を得るためにNポイントのFFT442を実行する。サブキャリアマッピング444は、物理ベースバンドのうち(スケーリングされた又はスケーリングされていない)指定された部分に対応するN個の周波数成分の内のM個を、仮想ベースバンドのサブキャリアにマッピングする。マッピングされたM個の周波数成分は、仮想ベースバンドでの時間領域シンボルを生成するためにMポイントiFFT446に与えられる。そして、仮想ベースバンドの時間領域シンボルは、PHYレイヤ400と同じであってもよいPHY448に与えられる。
＜＜送信中における整形処理の具体例＞＞
図5は送信時の整形プロセスの一例500を示すフローチャートである。ブロック502において、PHYレイヤは仮想ベースバンドにおいて送信シンボルを生成する。一実施形態において、PHYレイヤは既存の無線プロトコルの一部であり、仮想周波数バンドは連続的で一定であってもよい。
ブロック504において、スペクトル仮想レイヤは、送信シンボルを受信し、複数の周波数成分を導出するためにシンボルの変換を実行する。変換は、M個の周波数成分を生成するMポイントのFFTであってもよい。Mは、FFT処理の分解能を示し、所定の値(例えば、64)、或いは仮想周波数バンドのサブキャリア数のうち何れか大きい方であってよい。
ブロック506において、bs(物理周波数バンドの合計帯域幅)がbv(仮想帯域幅)より小さかった場合、ブロック508において、スペクトル仮想レイヤは、指定された物理周波数バンドの帯域幅を意図的にスケーリングする。スペクトル仮想レイヤは1つ以上の割り当てられた物理周波数バンドを因子αによりスケーリングし、因子αは、1つ以上の指定された物理周波数バンドの合計帯域幅と仮想周波数バンドの仮想帯域幅との比率により少なくとも部分的に決定される。
ブロック510において、スペクトル仮想レイヤは、送信シンボルの周波数成分を、1つ以上の指定された物理周波数バンドのうちスケーリングされた又はスケーリングされていないもののサブキャリアにマッピングする。マッピングの処理は、1つ以上の指定された物理周波数バンドを、-fspanに等しい量だけ周波数をシフトさせることを含み、fspanは指定された物理バンドが占める周波数範囲Bspanの中心周波数である。
ブロック512において、スペクトル仮想レイヤは、送信する時間領域信号を生成するために、複数の周波数成分について逆変換を実行する。一実施形態において、スペクトル仮想レイヤは、マッピングされたM個の周波数成分についてNポイントのiFFTを実行する。本明細書で説明されているように、Nは、仮想帯域幅と関連する合計の物理帯域幅との関数である比率をMに乗算したものと少なくとも同程である。
ブロック514において、bs(物理周波数バンドの合計帯域幅)がbv(仮想帯域幅)より小さいことに対処するために物理周波数バンドが因子αによりスケーリングされている場合、ブロック516において、スペクトル仮想レイヤは、同じ因子αにより時間領域信号の帯域幅を調整する。この調整は、補間(信号サンプルのゼロパディング)、ローパスフィルタリング及びデシメーションを含む。
ブロック518において、スペクトル仮想レイヤは、フロントエンドのサンプリングレートに合うように、送信信号のサンプリングレートを調整する。サンプリングレートの調整は補間及びデシメーションを含む。帯域幅の調整及びサンプリングレートの調整は類似するディジタル信号処理なので、実施の形態では、これら2つの処理をまとめることにより、計算のオーバーヘッドを減らしている。
ブロック520において、スペクトル仮想レイヤは、マッピング処理の際に生じた周波数シフトの影響を補償するために、サンプリングレートが調整された信号の周波数をシフトさせる。周波数をシフトさせる処理は、信号のディジタルサンプル{xi}にej2πfhiを乗算することを含む。
ブロック522において、無線フロントエンドは、物理ベースバンドで送信信号を送信する。従って、連続的で一定の仮想ベースバンドで生成されたPHYレイヤ送信信号は、物理ベースバンドのうち不連続的で可変である指定された部分で送信される。
＜＜受信中における整形処理の具体例＞＞
図6は受信時の整形プロセスの一例600を示すフローチャートである。ブロック602において、無線フロントエンドは物理ベースバンドで信号を受信する。物理ベースバンドは、1つ以上の無線装置による送信のために指定された1つ以上の不連続な部分を含んでいてもよい。無線装置は、一定の連続的な仮想周波数バンドでシンボルを受信することを予定している既存のPHYレイヤプロトコルを利用してもよく、そのような仮想周波数バンドは物理ベースバンドとは異なる。無線装置は、スペクトル仮想レイヤを利用して、物理スペクトルにおいて受信した信号を仮想周波数バンドにマッピングする。
ブロック604において、スペクトル仮想レイヤの周波数シフトモジュールは、指定された物理周波数バンドの周波数をシフトさせる。この周波数シフトは、受信経路における後の処理のリマッピング処理(マッピングし直す処理)において生じる周波数シフトの影響を補償することになる。周波数は、周波数シフトモジュールにより、1つ以上の指定された物理周波数バンドが占める周波数範囲の中心周波数に等しい分だけ(マイナス方向に)シフトされる。
ブロック606において、サンプリングレート調整モジュールは、仮想ベースバンドのサンプリングレートに合うように、受信信号のサンプリングレートを調整する。ここでの処理は図5のブロック518に関して実行された処理と逆の処理である。
ブロック608において、bs(物理周波数バンドの合計帯域幅)がbv(仮想帯域幅)より小さい場合、ブロック610において、帯域幅調整モジュールは、因子αによりbsをbvに等しくするように信号の周波数を調整する。ここでの処理は図5のブロック516に関して実行された処理と逆の処理である。
ブロック612において、整形部は、周波数がシフトされ、サンプリングレートが調整され、帯域幅が調整された信号を取得し、その信号の時間領域サンプルについて変換処理を実行することにより、信号の複数の周波数成分を生成する。整形部は、N個の周波数成分を生成するために信号についてNポイントのFFTを実行してもよい。
ブロック614において、信号の帯域幅が帯域幅調整モジュールにより因子αにより調整されていた場合、ブロック616において、整形部は物理周波数バンドの帯域幅を同じ因子αにより意図的にスケーリングする。帯域幅のスケーリングは、受信信号の周波数成分を、仮想周波数バンドのサブキャリアマッピングできるようにする。
ブロック618において、スペクトル仮想レイヤは、周波数成分を仮想ベースバンドのサブキャリアにマッピングする。物理ベースバンドの指定された部分に対応するNポイントFFTにより生成されたN個の周波数成分のうちのM個が、仮想周波数バンドのサブキャリアにマッピングされる。マッピングの処理は、1つ以上の指定された物理周波数バンドを-fspanに等しい分だけ周波数をシフトさせることを含み、fspanは指定された物理バンドが占める周波数範囲Bspanの中心周波数である。
ブロック620において、スペクトル仮想レイヤは、マッピングされた周波数成分について逆変換を実行することにより、仮想周波数バンドにおける時間領域シンボルを生成する。スペクトル仮想レイヤは、M個のマッピングされた周波数成分についてMポイントのiFFTを実行することにより、時間領域シンボルを生成する。Mは送信機及び受信機の双方で同一であるので、受信機における整形部は、送信されたPHYシンボルのフレームサイズを維持することが可能であり、従って、送信機のPHYレイヤで生成されたシンボルを復元することが可能である。
ブロック622において、スペクトル仮想レイヤは、仮想周波数バンドにおいて、再構築された時間領域シンボルを物理レイヤに与える。整形処理に起因する如何なる歪も、既存のPHYプロトコルで利用可能な手段を用いて対処できる。
＜＜コンピュータ可読媒体＞＞
使用されるコンピュータ装置の形態及び種類等に依存して、図2に示す無線装置200のメモリ204は、揮発性メモリ(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM))及び/又は不揮発性メモリ(例えば、読み取り専用メモリ(ROM)、フラッシュメモリ等)を含んでいてもよい。メモリ204は、更なる取り外し可能なストレージ及び/又は取り外し可能でないストレージを含んでいてもよく、例えば、フラッシュメモリ、磁気ストレージ、光ストレージ及び/又はテープストレージ(無線装置200に関する、コンピュータで読み取ることが可能な命令、データ構造、プログラムモジュール及びその他のデータの不揮発性ストレージをもたらすもの)等を含んでいてもよいがこれらに限定されない。
メモリ204はコンピュータで読み取ることが可能な媒体の一例である。コンピュータで読み取ることが可能な媒体(コンピュータ可読媒体)は、コンピュータ記憶媒体及び通信媒体という少なくとも2種類のコンピュータ可読媒体を含む。
コンピュータ記憶媒体は揮発性、不揮発性、取り外し可能及び取り外し可能でない媒体を含み、これらの媒体は、コンピュータ可読命令、ソフトウェア、データ構造、プログラムモジュール又は他のデータ等のような情報を記憶するための任意のプロセス又は手段で実施されてよい。コンピュータ記憶媒体は、例えば、相変化メモリ(PRAM)、スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)、その他のタイプのランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、電気的に消去可能でプログラム可能なリードオンリメモリ(EEPROM)、フラッシュメモリ又はその他のメモリ技術、コンパクトディスクリードオンリメモリ(CD-ROM)、ディジタル多用途ディスク(DVD)又はその他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージ装置等であってもよいし、或いはコンピュータ装置によりアクセスする情報を保存するために使用可能な他の任意の媒体(伝送媒体ではない媒体)等であってもよいが、これらに限定されない。
これに対して、通信媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール又はその他のデータを、搬送波又は他の伝送手段のような変調されたデータ信号により具現化する。従ってこの定義によれば、コンピュータ記憶媒体は通信媒体を含まない。
＜＜まとめ＞＞
以上、本願による開示は構造的特徴及び/又は方法的動作に特化した言葉を使用しているが、本発明は説明された特定の特徴や動作に限定されない。むしろそのような特定の特徴や動作は本発明を実施する際の一実施形態として示されているに過ぎない。

Claims (10)

  1. 無線装置のスペクトル仮想モジュールが、仮想周波数バンドにおいて送信のために前記無線装置の無線プロトコルモジュールにより生成された送信シンボルから導出される複数の周波数成分を、１つ以上の指定された物理周波数バンドに関連するサブキャリアにマッピングするステップと、
    前記スペクトル仮想モジュールが、マッピングされた前記複数の周波数成分から導出される時間領域サンプルを含む送信信号を出力するステップと
    を有する方法。
  2. 前記スペクトル仮想モジュールが、前記複数の周波数成分を導出するために、前記送信シンボルについてＭポイントの高速フーリエ変換を実行するステップと、
    前記スペクトル仮想モジュールが、前記送信信号の前記時間領域サンプルを導出するために、マッピングされた前記複数の周波数成分についてＮポイントの逆高速フーリエ変換を実行するステップと
    を有する請求項１に記載の方法。
  3. 前記仮想周波数バンドが仮想帯域幅を有し、前記１つ以上の指定された物理周波数バンドが物理ベースバンドの一部分であり、当該方法は、前記仮想帯域幅と前記物理ベースバンドが占める範囲との関数である比率をＭに乗じた値以上であるようにＮを選択するステップを有する、請求項２に記載の方法。
  4. 前記仮想周波数バンドの仮想サブキャリアの数以上であるようにＭを選択するステップを有する請求項２に記載の方法。
  5. プロセッサと、
    物理ベースバンドで無線により送信及び受信を行うように形成された無線フロントエンドと、
    前記プロセッサにより実行可能であり、仮想送信バンドにおいて送信のための送信シンボルを生成するように形成されたプロトコルモジュールと、
    前記プロセッサにより実行可能な分離及び再構築モジュールであって、Ｍ個の送信周波数領域成分を生成するために、前記送信シンボルについてＭポイントの高速フーリエ変換を実行し、前記Ｍ個の送信周波数領域成分を、送信のために指定された前記物理ベースバンドのうちの１つ以上の部分に関連する送信サブキャリアにマッピングし、前記物理ベースバンドにおける送信信号の時間領域サンプルを生成するために、マッピングされた前記Ｍ個の送信周波数領域成分についてＮポイントの逆高速フーリエ変換を実行するように形成された分離及び再構築モジュールと
    を有する無線装置。
  6. 送信のために指定された前記物理ベースバンドのうちの１つ以上の部分が、合計送信帯域幅を含み、前記分離及び再構築モジュールは、前記仮想送信バンドの仮想帯域幅と前記物理ベースバンドが占める範囲との関数である比率をＭに乗じた値以上であるようにＮを選択するように形成されている、請求項５に記載の無線装置。
  7. 送信のために指定された前記物理ベースバンドのうちの１つ以上の部分の合計物理帯域幅と前記仮想送信バンドの仮想帯域幅との比率により少なくとも部分的に決定される因子により、送信のために指定された前記物理ベースバンドのうちの１つ以上の部分をスケーリングする帯域幅スケーリングモジュールであって、前記分離及び再構築モジュールは、前記物理ベースバンドのうちの１つ以上の部分のスケーリングされた部分に基づいて、前記Ｍ個の送信周波数領域成分を、前記送信サブキャリアにマッピングするように形成されている、帯域幅スケーリングモジュールと、
    前記送信信号の送信帯域幅を前記因子により削減するように形成された帯域幅調整モジュールと
    を有する請求項５に記載の無線装置。
  8. 前記帯域幅調整モジュールが、
    前記送信信号に対する時間領域サンプルに、ゼロに設定されたサンプルを加えることにより、前記送信帯域幅を削減し、
    前記ゼロに設定されたサンプルをローパルフィルタにより処理し、及び
    前記送信信号をデシメートする
    ように形成されている、請求項７に記載の無線装置。
  9. ゼロに設定されたサンプルを前記送信信号に加え、前記送信信号をローパスフィルタに通し、前記送信信号の送信帯域幅の最小公倍数と前記無線フロントエンドのサンプリングレートとの比率の関数である因子により、前記送信信号をデシメートするように形成されたサンプリングレート調整モジュールを有する請求項５に記載の無線装置。
  10. 前記分離及び再構築モジュールが、Ｎ個の受信周波数成分を生成するために、受信信号についてＮポイントの高速フーリエ変換を実行し、受信のために指定された前記物理ベースバンドの１つ以上の部分の指定された部分に対応する前記Ｎ個の受信周波数成分のうちＭ個をマッピングし、仮想受信バンドにおける受信信号の時間領域サンプルを生成するために、Ｍ個の受信周波数成分についてＭポイントの逆高速フーリエ変換を実行するように形成されている、請求項５に記載の無線装置。
JP2014541278A 2011-11-10 2012-11-09 無線通信のための方法及び無線装置 Pending JP2015502082A (ja)

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