JP5666706B2

JP5666706B2 - 無線周波数受信機における判定指向型アンテナダイバーシティ

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Publication number: JP5666706B2
Application number: JP2013526185A
Authority: JP
Inventors: サデク、アーメド・ケー．; バラムルティ・ラアムクマー
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: JP2013538524A; EP2609693A1; WO2012027720A1; KR20130064108A; CN103069726A; KR101434850B1; CN103069726B; US20120052827A1

Description

関連出願の相互参照

[0001] 本願は、本譲受人にその権利が譲渡され、ここにその全文が参照により明確に組み込まれる、「無線周波数受信機における判定指向型アンテナダイバーシティ（Decision Directed Antenna Diversity in Radio Frequency Receivers）」と題された、２０１０年８月２６日に出願された米国特許仮出願第６１／３７７，１９８号の優先権を主張する。

[0002] 本開示は、一般に、ワイヤレス通信システムに関し、より詳細には、無線周波数（ＲＦ）受信機におけるアンテナダイバーシティに関する。

[0003] 連邦通信委員会（ＦＣＣ：Federal Communications Commission）は、無線スペクトル（ラジオおよびＴＶ放送を含む）のすべての非連邦政府使用、およびすべての州際電気通信（ワイヤ、衛星およびケーブル）のみならず、アメリカ合衆国内で発信または着信するすべての国際通信の規制を担う米国政府の独立機関である。２０１０年、ＦＣＣは、未使用のＴＶチャネル（即ち、ホワイトスペース（white space））におけるライセンスされていない信号運用を承認する規定をまとめた。これら新しい規定は、ワイヤレス技術に、この技術およびそれに伴う任意の信号送信が既存の一次ユーザと干渉しない限り、ＴＶホワイトスペースを使用することを許可する。例えば、ホワイトスペースデバイスのようなコグニティブ（cognitive）デバイスは、それらがＴＶ受信機に有害な干渉を引き起こさない場合に、ＴＶ周波数帯を使用することを許可される。したがって、コグニティブ無線は、継続的に環境をセンシングし、動的に未使用のスペクトルセグメントを識別して、既存のユーザ（incumbent user）に有害な干渉を引き起こすことなく、これらのホワイトスペースにおいて動作しうる技術を必要とする。コグニティブ無線は、ネットワークまたはワイヤレスノードのいずれかが、その送信または受信のパラメータを変更して、ライセンスされたユーザまたはライセンスされていないユーザとの干渉を回避して効率的に通信するワイヤレス通信のパラダイムである。

[0004] ３つのタイプの一次信号が存在する：北米のＡＴＳＣ方式に従うデジタルＴＶ、ＮＴＳＣ方式に従うアナログＴＶ、および調整可能な（tunable）動作周波数を有し、かつ一般にアナログ周波数変調（ＦＭ）を使用する狭帯域（２００ｋＨｚ未満）信号であるワイヤレスマイク。他の適用可能な信号は、規定により、スペクトルの特定の部分を使用する権利を与えられた任意のアプリケーションを含む。本開示の目的のために、このＴＶホワイトスペースにアクセスするためにこのような技術を利用する様々なデバイスは、「ホワイトスペースデバイス」、「ライセンスされていないデバイス」、「ホワイトスペースセンシングデバイス（white space sensing device）」などと称されるであろう。

[0005] スペクトルセンシング能力を備えたホワイトスペースデバイスは、一般に、これらデバイスが、まずライセンスされた一次ユーザからのＴＶ帯域信号を検出するためにスキャンするコグニティブな方法で動作する。その後、ホワイトスペースデバイスは、ラインセンスされた信号との干渉を回避するために、未使用のチャネルを選択する。したがって、これらのホワイトスペースデバイスは、一般に、２つの共通の機能を共用する：（１）既存の信号をセンシングすること、および（２）干渉回避のために、適切なチャネルを選択すること。

[0006] しかしながら、狭帯域信号特徴のセンシングは、例えば、レイリーフェージング（Rayleigh fading）などの、フェージングによって影響される。レイリーフェージングは、狭帯域信号を２０ｄＢほど、あるいはそれ以上にフェージングさせ、それらをセンシングすることを困難にする。加えて、センシング性能が、増加するＳＮＲとともにより速く改善する非フェージングチャネルでの状況とは異なり、レイリーフェージングチャネルでは、センシング性能は、信号対雑音比（ＳＮＲ）が増加するとともに徐々に改善する。

[0007] いくつかの従来のセンシング技術は、単一のセンシングアンテナのみを利用してきた。これらの技術は、単一のセンシングアンテナを用いて、ＡＴＳＣまたはワイヤレスマイクをセンシングする。これらの既知のセンシング技術は、チャネル帯域幅の一部分にわたる電力スペクトルの推定を必要とし、ゆえに、フェージングの影響を受ける。したがって、センシング性能を向上させるためには、フェージングに対するより少ない感受性とともに、ワイヤレスチャネルにおける狭帯域特徴のスペクトルセンシングを実行することが望ましい。

[0008] 本開示のさらなる特徴および利点が以下に説明される。この開示が、本開示と同じ目的を実行するための他の構造を改良または設計するための基礎として容易に利用されうることは、当業者によって理解されるべきである。また、このような等価な構成が、添付された特許請求の範囲に記載の本開示の教示から逸脱しないことも、当業者によって理解されるべきである。さらなる目的および利点とともに、本開示の構成および動作の方法の両方について、本開示の特徴であると考えられる新規な特徴は、添付図面と関連して考慮されるとき、以下の説明からより良く理解されるであろう。しかしながら、各々の図は、例示および説明のみの目的で提供され、本開示の限定の定義として意図されるものではないことが、明確に理解されるべきである。

[0009] 本開示のある態様によると、ホワイトスペースセンシングの方法が、複数のアンテナの各々で交互に信号を受信することを含む。この方法はまた、すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号（incumbent signal）に関する特徴メトリック（feature metrics）を計算することを含みうる。さらに、この方法は、ホワイトスペースセンシングのために、計算された特徴メトリックに基づいて、これらアンテナのうちの最強のものを選択することを含みうる。

[0010] 本開示のいくつかの態様では、ホワイトスペースにおけるワイヤレス通信のための装置が、複数のアンテナの各々で交互に信号を受信するための手段と、すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算するための手段とを含む。この装置はまた、ホワイトスペースセンシングのために、計算された特徴メトリックに基づいて、これらアンテナのうちの最強のものを選択するための手段を含む。

[0011] 本開示のいくつかの態様によると、ホワイトスペースにおけるワイヤレス通信のためのコンピュータプログラム製品が、その上にプログラムコードを記録されたコンピュータ読取可能媒体を含む。このプログラムコードは、複数のアンテナの各々で交互に信号を受信するためと、すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算するためとのプログラムコードを含む。このプログラムコードはまた、ホワイトスペースセンシングのために、計算された特徴メトリックに基づいて、これらアンテナのうちの最強のものを選択するためのプログラムコードを含む。

[0012] 本開示のいくつかの態様では、ホワイトスペースにおけるワイヤレス通信のための装置が、メモリと、このメモリに結合された少なくとも１つのプロセッサとを含む。少なくとも１つのプロセッサは、複数のアンテナの各々で交互に信号を受信し、すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算するように構成される。この（複数の）プロセッサはまた、ホワイトスペースセンシングのために、計算された特徴メトリックに基づいて、これらアンテナのうちの最強のものを選択するように構成される。

[0013] 本教示のより完全な理解のために、添付図面と共に考慮される以下の説明をここで参照する。

[0014]
図１は、本開示の実施形態が有利に用いられうる典型的なホワイトスペースネットワークを例示するブロック図である。

[0015]
図２は、図１のシステムで使用されうる典型的なワイヤレスデバイスを例示する。

[0016]
図３Ａは、シングルアンテナセンシング処理に基づくアンテナセンシングシステムのブロック図を例示する。

[0017]
図３Ｂは、デュアルアンテナ切替センシング処理に基づくアンテナセンシングシステムのブロック図を例示する。

[0018]
図４は、判定指向型アンテナ選択処理に基づくマルチプルアンテナセンシングシステムのブロック図を例示する。

[0019]
図５は、本開示の実施形態による、ホワイトスペースにおけるワイヤレス通信の方法を例示する。

[0020] 添付図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成の説明として意図され、ここに説明される概念が実施されうる唯一の構成を表すようには意図されない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供することを目的とした特定の詳細を含む。しかしながら、これらの概念が、これらの特定の詳細なしで実施されうることは、当業者にとって明らかであろう。いくつかの事例では、周知の構造およびコンポーネントが、このような概念を不明確にすることを避けるために、ブロック図形式で示されている。

[0021] 図１を参照すると、本教示の一実施形態にしたがって構成されたホワイトスペースネットワーク１０を概念的に例示するブロック図が示される。ホワイトスペースネットワーク１０は、ある特定のワイヤレスマイクシステムによる使用のために、ある特定のテレビジョンチャネル周波数を含む、テレビジョンホワイトスペースネットワークでありうる。ホワイトスペースネットワークは、ＴＶブロードキャスタおよびそれに類するものなどの一次ユーザから生じるライセンスされたＡＴＳＣ信号１０１およびライセンスされたＮＴＳＣ信号１０５を含みうる。ＴＶホワイトスペースネットワークはまた、例えば、ワイヤレスマイク１０４によって生成されるワイヤレスマイク信号１０３を含みうる。ＡＴＳＣ信号１０１およびＮＴＳＣ信号１０５は、それぞれＡＴＳＣ送信機１００およびＮＴＳＣ送信機１０２から生成されうる。ＴＶチューナ、コンピュータ、およびそれに類するものなどの、多くの異なるデバイス１０６および１０８は、このようなライセンスされたＡＴＳＣ信号１０１およびＮＴＳＣ信号１０５を使用しうる。ＡＴＳＣ信号１０１、ＮＴＳＣ信号１０５およびワイヤレスマイク信号１０３の各々は、様々なホワイトスペースデバイス１０７または１０９のＦＣＣ規定によって干渉から保護されているラインセンスされた信号である。ライセンスされたＡＴＳＣ信号１０１、ＮＴＳＣ信号１０５およびワイヤレスマイク信号１０３の存在下で、このようなホワイトスペースデバイス１０７または１０９を動作させるためには、本開示の実施形態は、ホワイトスペースデバイス１０７または１０９が、ライセンスされたＡＴＳＣ信号１０１、ＮＴＳＣ信号１０５、ワイヤレスマイク信号１０３などの一次信号と、二次ホワイトスペース信号を区別できるように、ホワイトスペースデバイス１０７または１０９にホワイトスペース信号をモニターすることを提供する。

[0022] いくつかの実施形態では、ホワイトスペースデバイス１０７または１０９は、ホワイトスペースセンシングのために構成された、デバイス１０６および１０８などのデバイスでありうる。例えば、ホワイトスペースデバイスは、ＡＴＳＣまたはＮＴＳＣ信号検出器および内部ワイヤレスアンテナを装備したラップトップコンピュータでありえ、これらは、ホワイトスペース信号をワイヤレスに送受信するようにラップトップコンピュータを構成する。ラップトップコンピュータなどのホワイトスペースデバイス１０７のユーザは、彼または彼女がデバイス１０９などのその他のホワイトスペースデバイス、ＡＴＳＣまたはＮＴＳＣデバイスとＴＶホワイトスペースネットワーク１０上で共有しようと意図するコンテンツを開発した場合がありうる。ホワイトスペースデバイス１０７は、例えば、その近接における利用可能なスペクトルをセンシングすることによって開始する。それは、ＡＴＳＣ、ワイヤレスマイクまたはＮＴＳＣの信号１０１、１０３または１０５を検出して、任意のラインセンスされていない送信について、これらのチャネルをオフリミットであると識別する。その後、ホワイトスペースデバイス１０７は、任意のラインセンスされた送信によって現在未使用であるホワイトスペースチャネルを使用して、デバイス１０９などの、他のホワイトスペースデバイス、ＡＴＳＣまたはＮＴＳＣデバイスのための二次ホワイトスペース信号１１０を生成する。

[0023] 任意の様々な情報が、個別に、あるいはホワイトスペースネットワーク１０に参加して、ホワイトスペースデバイス１０７および１０９の間で通信されうることに留意されたい。このような情報の例は、チャネルの可用性（channel availability）、位置情報、信号強度情報、ホワイトスペースパイロット周波数情報、オフセット情報、およびこれに類するものなどの、センシング情報を含む。加えて、ホワイトスペースネットワーク１０内の異なるホワイトスペースデバイス１０７および１０９の間でのリソースの共用を通じて、協調センシング（cooperative sensing）が可能になりうる。例えば、図１を参照すると、ホワイトスペースデバイス１０９は、位置を決定する能力を有していないことがある。ホワイトスペースネットワーク１０を活用することによって、ホワイトスペースデバイス１０９は、このような位置情報について、他のホワイトスペースデバイス１０７に問い合わせることができる。これに応答して、ホワイトスペースデバイス１０７は、このような位置情報をホワイトスペースデバイス１０９に送信しうる。したがって、ホワイトスペースデバイス１０９は、追加の能力を有するデバイスから取得される情報から利益を得ることができる。

[0024] 図２は、図１のシステムで使用されうる典型的なワイヤレスデバイスを例示する。デバイス２００は、ワイヤレスデバイスの受信機部分であることができ、それは、図１のユーザデバイス１０６、１０８または１０９、送信機または基地局１００および１０２の受信機部分、あるいは単に試験デバイス（ここに図示せず）でありうることに留意されたい。デバイス２００は、空間ダイバーシティを使用する狭帯域特徴（例えば、ＡＴＳＣ、ＮＴＳＣ、ワイヤレスマイク、またはその他のライセンスされたワイヤレス送信）のスペクトルセンシング用の多くの様々な機能モジュールを含む。様々なモジュールは、中央データバス２０２と、あるいはいくつかのモジュールを共に通信可能に連結するための同様のデバイスと、通信可能に結合されて示される。

[0025] ユーザデバイス２００は、それぞれのアンテナ２０４によって受信される信号のサンプルを提供するための対応するＲＦ受信機回路およびデジタルサンプリング回路２０６_１−２０６_Ｍを備えた複数のアンテナ２０４_１−２０４_Ｍを含む。デジタルサンプルは、バス２０２を介してＰＳＤジェネレータまたは推定器２０８に通信され、それは各アンテナについてのＰＳＤを生成するように構成されている。

[0026] デバイス２００はまた、先に開示された方法にしたがって、ジェネレータ２０８によって決定されるＰＳＤを組み合わせるように構成された平均化またはポイントワイズ最大値コンバイナ（averaging or point-wise maximum combiner）２１０を含む。コンバイナ２１０から生じる組み合わされたＰＳＤは、その後、検定統計量（test static）ジェネレータ２１２によって使用されて、最大ＰＳＤまたは正規化された最強のＰＳＤ成分のいずれかにしたがって、検定統計量を計算する。

[0027] ジェネレータ２１２はまた、生成された検定統計量を所定の閾値と比較し、それによって、狭帯域信号特徴（例えば、パイロット信号）が存在するか否かの決定を行う。あるいは、デバイス２００は、任意のブロック２０８、２１０、および２１２によってもたらされる任意の計算または比較を実行するための少なくとも１つのプロセッサ２１４（例えば、ＤＳＰ）を含みうる。メモリ２１５またはその他の記憶媒体が、プロセッサによって実行可能な命令またはコードを記憶するために、プロセッサ２１４と関連づけられうる。加えて、オプションの周波数誤差チェックユニット２１６が、追加の周波数チェックを実行するために用いられうる。

[0028] 図３Ａは、シングルアンテナセンシング処理に基づくアンテナセンシングシステムのブロック図を例示する。具体的には、図３Ａは、アンテナダイバーシティを利用しない従来のセンシング処理を組み込んだシステム３００Ａを例示する。アンテナダイバーシティまたは空間ダイバーシティは、例えば、ワイヤレス通信の品質および信頼性を改善するために、２つ以上のアンテナ３０４および３０６を使用するいくつかのダイバーシティスキームのうちの１つでありうる。

[0029] 非常に低いＳＮＲにおいて、既存の信号を確実に検出するために、ホワイトスペースセンシングのために構成されたワイヤレスデバイス２００は、受信された信号を捕捉および分析するために、比較的長い時間の間、媒体に対して傾聴（listen）する。長い滞留時間（dwelling time）は、信号のＳＮＲを増加させる処理利得を達成する。ワイヤレスデバイス２００は、送信信号から収集信号へのいずれの漏洩を回避するために、この信号収集段階の間は、クワイエット（quiet）である（即ち、送信を停止する）。信号を収集するためにワイヤレスデバイス２００によって使用される時間は、クワイエット時間（quiet time）として表される。システム待ち時間に対するクワイエット時間の影響を低減させるために、合計クワイエット時間は、離れた（disjoint）より小さなクワイエット時間またはクワイエット時間信号に分割される。

[0030] 図３Ａでは、クワイエット時間の間にセンシングされたすべての信号は、シングルアンテナセンシング処理にしたがって、同一のアンテナ３０４から収集される。したがって、アンテナまたは空間ダイバーシティは達成されず、システムは、フェージング環境における信頼性のない性能を被ることとなる。具体的には、アンテナ３０４がディープフェード（deep fade）を経験した場合には、たとえ既存の信号が−１１４ｄＢｍのＦＣＣセンシング閾値を超えていたとしても、誤検出が生じうる。このセンシング処理は、単一のアンテナ３０４を用いて、クワイエット時間の間にセンシングされた信号を受信し、一方で、クワイエット時間の間のその他の信号は、使用も収集もされない。スイッチ３１０は、第２のアンテナ３０６をバイパスするために、アンテナ３０４を受信機３１２に結合するように構成されうる。

[0031] 図３Ｂは、デュアルアンテナ切替センシング処理に基づく先行技術のアンテナセンシングシステム３００Ｂのブロック図を例示する。システム３００Ｂに組み込まれたアンテナ切替処理は、クワイエット時間の間にセンシングされた信号が２つのアンテナ３１４および３１６の間で交互に収集されるので、空間またはアンテナのダイバーシティを達成する。したがって、両方のアンテナ３１４および３１６が同時にフェージングされる確率は低い。例えば、ワイヤレスデバイス２００と関連づけられるセンサにおいて位相または同期情報が利用可能でないので、異なるクワイエット時間に収集された信号の非コヒーレント（non-coherent）結合が実行される。判定メトリックは、クワイエット時間の間にセンシングされたすべての信号を併せて（jointly）考慮することに基づく。

[0032] ２つのアンテナ３１４および３１６のうちの１つがフェージングを経験しうる見込みがあるので、クワイエット時間の間にセンシングされる信号のうちの半分は、フェージングされたアンテナから収集されうる。このインプリメンテーションは、クワイエット時間の間にセンシングされたすべての信号が、フェージングされていないアンテナから収集される理想的なケースと比較して、信号対雑音比（ＳＮＲ）損失をもたらしうる。

[0033] いくつかの実施形態では、各アンテナ３１４および３１６は、別々の受信機に結合されうる。しかしながら、単一の受信機３２０がまた、複数のアンテナ３１４および３１６のためにインプリメント（implemented）されうる。単一の受信機３２０が使用される場合、ここにその開示がその全体を参照により明確に組み込まれている、２００９年１１月１３日に出願された米国特許出願第１２／６１８，５３３号Shellhammerに説明されるように、この処理は、２つ以上のアンテナ間で切り替えるために、切替デバイス３２２に依存しうる。

[0034] 図４は、判定指向型アンテナ選択処理に基づくマルチプルアンテナセンシングシステム４００を例示する。マルチプルアンテナシステム４００は、複数のアンテナ４０２および４０４で、クワイエット時間の間にセンシングされた信号を受信する。マルチプルアンテナシステム４００は、複数の受信機または単一の受信機４１４でインプリメントされうる。システム４００は、クワイエット時間の間にセンシングされた信号が２つのアンテナ４０２および４０４の間で交互に収集されるので、空間またはアンテナダイバーシティを達成する。いくつかの実施形態では、クワイエット時間の間にセンシングされた信号は、交互しないインプリメンテーションに基づいて収集されうる。

[0035] 各アンテナでのフェージングの実現についての情報は、例えば、アプリオリに知られていないので、最初に学習（learning）段階が実行される。この学習段階では、クワイエット時間の間にセンシングされた第１のいくつかの信号は、２つのアンテナ４０２および４０４の間で交互に収集される。これらのいくつかのセンシングされた信号から、既存の信号特徴の強度が、両方のアンテナ４０２および４０４について計算されうる。この情報に基づいて、より強い特徴を有するアンテナが識別されうる。クワイエット時間の間にセンシングされた残りの信号は、より強いアンテナから収集されうる。このインプリメンテーションは、より弱いアンテナから信号を収集することにより生じるＳＮＲ損失を回避する。一実施形態では、この学習段階は、ある所定のレートで周期的に繰り返され、それは、チャネルコヒーレント時間または処理要件によって指定されうる。

[0036] いくつかの実施形態では、マルチプルアンテナセンシングシステム４００は、以下の処理にしたがってインプリメントされうる。判定指向型アンテナ選択処理は、クワイエット時間の間にセンシングされた最初のＮ個の信号について、クワイエット時間の間にセンシングされた信号の収集が、２つのアンテナ４０２および４０４の間で交互されるようにインプリメントされうる。Ｎは、より良い既存の信号特徴を有するアンテナを決定するために、クワイエット時間の間にセンシングされた適切な数の信号が受信されるように選択される所定の数でありうる。収集された、クワイエット時間の間にセンシングされた信号からの既存の信号特徴は、両方のアンテナ４０２および４０４について計算されうる。第１および第２のアンテナ４０２および４０４に関するメトリックは、それぞれメトリック１およびメトリック２として示されうる。アンテナ４０２および４０４において、１つ以上の既存の信号タイプ（例えば、ＡＴＳＣ、ＮＴＳＣ）が受信される場合には、すべての既存の信号タイプについての特徴が計算されることができ、各アンテナ４０２および４０４についての最強の特徴が、例えば、メモリ４１２に、保存される。最高のメトリックを有するアンテナが選択されることができ、クワイエット時間の間にセンシングされる次のＭ個の信号は、この選択されたアンテナから収集される。Ｍは、例えば、クワイエット時間の間にセンシングされた適切な数の信号がシステム要件にしたがって受信されるように選択される所定の数でありうる。以下のインプリメンテーションは、クワイエット時間の間にセンシングされたより多くの信号が受信されるにつれて、繰り返されうる。この処理は、システム要件、および／または、チャネルコヒーレント時間およびフェージング特性に基づいて、学習段階を繰り返す。

[0037] アンテナ選択は、既存の信号特徴に基づく。いくつかの実施形態では、これらメトリックは、強いアンテナを選択するための多数の異なる特徴タイプに基づいて計算されうる。これら特徴のうちのいくつかは、次のうちの１つまたは複数を含む：パイロット強度、ルミナンス（luminance）搬送波の強度、信号エネルギー、および搬送波の強度の検出、エネルギー検出、周期定常性特徴検出、疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスの相関、信号帯域幅、信号の高さ、信号の曲線下面積、信号のＬｐノルム（norm）、および信号強度の一般化平均。特徴メトリックはまた、次の特徴のうちの１つまたは複数の変動（variation）を含みうる：パイロット強度、ルミナンス搬送波の強度、信号エネルギー、周期定常性特徴、疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスの相関、信号帯域幅、信号の高さ、信号の曲線下面積、信号のＬｐノルム、および信号強度の一般化平均。Ｘ＝［ｘ１，ｘ２，ｘ３，．．．，ｘＮ］として定義されるベクトルＸの長さＮを考慮する。このベクトルＸについてのＬｐノルムは、

として定義され、ここで、ｐおよびｖは実数である。これら特徴はまた、マッチドフィルタ（matched filter）によるＡＴＳＣ信号における疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスの相関に基づきうる。いくつかの態様では、事実上、ＴＶホワイトスペースセンシングの任意の特徴が、本開示の例示的な実施形態によるアンテナを選択するための基準として使用されうる。所与の特徴についての最強の計算されたメトリックを有するアンテナが選択されうる。この特徴は、各アンテナで継続的または周期的にモニターされ、これら特徴が継時的に変化するにつれて、選択されたアンテナ間で切り替えることを可能にしうる。

[0038] 例えば、スイッチ４０６は、アンテナ４０４または４０２を、１つまたは複数の受信機４１４に結合するように構成されうる。いくつかの実施では、判定指向型アンテナ選択処理は、アンテナ４０２および／または４０４、受信機４１４、ワイヤレスデバイス２００と関連づけられるコントローラ（図示せず）、またはこれらの組み合わせでインプリメントされうる。

[0039] 本開示の実施形態は、例えば、ワイヤレスマイクのアプリケーションにおいて使用されるＦＭ狭帯域信号などの他の特徴に基づいて最強のアンテナを選択しうる。最強のアンテナを選択するためのメトリックとして考慮されうるＦＭ狭帯域信号の特徴は、狭帯域信号の帯域幅、狭帯域信号の高さ、狭帯域信号の曲線下面積、狭帯域信号のＬｐノルムまたは狭帯域信号強度の一般化平均を含む。

[0040] 最強のアンテナを選択するための本開示において説明された特徴は、スペクトル特徴として、より一般的に説明されうる。これらの特徴は、時間的な変動にさらされる。スペクトル特徴の時間的な変動もまた、本開示の実例的な実施形態にしたがって、最強のアンテナを選択するための基準として使用されうる。例えば、ＦＭ狭帯域信号における帯域幅の時間的な変動が、多くのアンテナに関して計算されうる。周期的な切り替えは、最強の帯域幅の変動を有するアンテナを選択するために実行されうる。

[0041] システム４００に組み込まれた処理は、スペクトルセンシングシステムの性能を向上する。いくつかの実施形態では、システム４００は、より高いＳＮＲ利得を達成するとともに、アンテナ切替スキームと同じ空間ダイバーシティ利得を達成する。具体的には、判定指向型アンテナ選択に基づくホワイトスペースセンシング処理は、既知の処理と比較して、より高いＳＮＲ利得を達成し、これは既存の信号のより高い検出可確率を意味する。

[0042] 図５は、本開示の実施形態による、ホワイトスペースにおけるワイヤレス通信の方法を例示する。ブロック５０２では、この方法は、複数のアンテナの各々で交互に信号を受信することを含む。ブロック５０４では、この方法は、すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算することを含む。ブロック５０６では、この方法は、ホワイトスペースセンシングのために、計算された特徴メトリックに基づいて、これらアンテナのうちの最強のものを選択することを含む。

[0043] ここに説明された方法（methodologies）は、アプリケーションに依存して、様々な手段によってインプリメントされうる。例えば、これらの方法は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの任意の組み合わせでインプリメントされうる。ハードウェアインプリメンテーションの場合、処理ユニットは、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、ここに説明された機能を実行するために設計されたその他の電子ユニット、またはこれらの組み合わせでインプリメントされうる。

[0044] ファームウェアおよび／ソフトウェアのインプリメンテーションの場合、この方法は、ここに説明された機能を実行するモジュール（例えば、プロシージャ、機能等）でインプリメントされうる。命令を有形に具体化する（tangibly embodying）任意の機械またはコンピュータ読取可能媒体が、ここに説明された方法をインプリメントするために使用されうる。例えば、ソフトウェアコードは、メモリ内に記憶されて、プロセッサによって実行されうる。プロセッサによって実行される場合、ソフトウェアコードの実行は、ここに示された教示の異なる態様の様々な方法および機能をインプリメントする動作環境を生成する。メモリは、プロセッサ内部またはプロセッサ外部にインプリメントされうる。ここで使用される場合、「メモリ」という用語は、任意のタイプの長期、短期、揮発性、不揮発性、またはその他のメモリを称し、任意の特定のタイプのメモリまたはメモリの数、あるいはメモリが記憶される媒体のタイプに限定されるべきでない。

[0045] ここに説明された方法および機能を定義するソフトウェアコードを記憶する機械またはコンピュータ読取可能媒体は、物理的コンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされうる任意の利用可能な媒体でありうる。限定ではなく例として、このようなコンピュータ読取可能媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置またはその他の磁気記憶デバイス、あるいは、データ構造または命令の形式で所望のプログラムコードを記憶するために使用可能であり、かつコンピュータによってアクセスされうるその他任意の媒体を備えうる。ここで使用される場合、ディスク（disk）および／またはディスク（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、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクおよびブルーレイ（登録商標）ディスクを含み、ここでディスク（disks）は、通常磁気的にデータを再生し、一方ディスク（discs）は、レーザーを用いて光学的にデータを再生する。上記の組み合わせもまた、コンピュータ読取可能媒体の範囲内に含まれるべきである。

[0046] コンピュータ読取可能媒体上の記憶に加えて、命令および／またはデータは、通信装置に含まれる送信媒体上の信号として提供されうる。例えば、通信装置は、命令およびデータを示す信号を有するトランシーバを含みうる。これら命令およびデータは、１つまたは複数のプロセッサに、特許請求の範囲において概説される機能をインプリメントさせるように構成される。

[0047] 本教示およびその利点が詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲によって定義される本教示の技術から逸脱することなく、種々の変更、置換、および代替が、本明細書で行われうることが理解されるべきである。さらに、本出願の範囲は、本明細書で説明されたプロセス、機械、製造物、組成物、手段、方法およびステップの特定の態様に限定されるようには意図されない。当業者は、ここに説明された対応する態様と実質的に同じ結果を得る、または実質的に同じ機能を実行する、既存の、または後に開発されるプロセス、機械、製造物、組成物、手段、方法、またはステップが、本教示に従って利用されうることを、本開示から容易に理解するだろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなプロセス、機械、製造物、組成物、手段、方法、またはステップを、その範囲内に含むことを意図される。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
ホワイトスペースセンシングの方法であって、
複数のアンテナの各々で交互に信号を受信することと、
すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算することと、
ホワイトスペースセンシングのために、前記計算された特徴メトリックに基づいて、前記アンテナのうちの最強のものを選択することと、
を備える方法。
［Ｃ２］
異なる既存の信号に関する特徴メトリックを比較することと、
所定の期間の間、前記最強の特徴メトリックを有する信号を追跡することと、
前記最強の特徴メトリックが受信されたアンテナを識別することと、
をさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ３］
所定の期間が経過した後、前記受信すること、計算すること、および選択すること、を繰り返すことをさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ４］
前記所定の期間は、システム要件およびチャネル状態のうちの１つに基づき、前記システム要件は、遅延要件およびスループット要件のうちの１つを備え、前記チャネル状態は、フェージング特性を備える、Ｃ３に記載の方法。
［Ｃ５］
前記特徴メトリックは、パイロット信号強度、ルミナンス搬送波の強度、信号エネルギー、周期定常性特徴、疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスの相関、信号帯域幅、信号の高さ、信号の曲線下面積、信号のＬｐノルム、および信号強度の一般化平均のうちの少なくとも１つを備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ６］
前記特徴メトリックは、パイロット信号強度、ルミナンス搬送波の強度、信号エネルギー、周期定常性特徴、疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスの相関、信号帯域幅、信号の高さ、信号の曲線下面積、信号のＬｐノルム、および信号強度の一般化平均のうちの少なくとも１つにおける変動を備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ７］
ホワイトスペースにおけるワイヤレス通信のための装置であって、
複数のアンテナの各々で交互に信号を受信するための手段と、
すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算するための手段と、
ホワイトスペースセンシングのために、前記計算された特徴メトリックに基づいて、前記アンテナのうちの最強のものを選択するための手段と、
を備える装置。
［Ｃ８］
異なる既存の信号に関する特徴メトリックを比較するための手段と、
所定の期間の間、前記最強の特徴メトリックを有する信号を追跡するための手段と、
前記最強の特徴メトリックが受信されたアンテナを識別するための手段と、
をさらに備える、Ｃ７に記載の装置。
［Ｃ９］
所定の期間が経過した後、前記受信すること、計算すること、および選択すること、を繰り返すための手段をさらに備える、Ｃ７に記載の装置。
［Ｃ１０］
前記所定の期間は、システム要件およびチャネル状態のうちの少なくとも１つに基づき、前記システム要件は、遅延要件およびスループット要件のうちの１つを備え、前記チャネル状態は、フェージング特性を備える、Ｃ９に記載の装置。
［Ｃ１１］
ホワイトスペースにおけるワイヤレス通信のためのコンピュータプログラム製品であって、
その上に記録された非一時的なプログラムコードを有するコンピュータ読取可能媒体を備え、前記プログラムコードは、
複数のアンテナの各々で交互に信号を受信するためのプログラムコードと、
すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算するためのプログラムコードと、
ホワイトスペースセンシングのために、前記計算された特徴メトリックに基づいて、前記アンテナのうちの最強のものを選択するためのプログラムコードと、
を備える、コンピュータプログラム製品。
［Ｃ１２］
異なる既存の信号に関する特徴メトリックを比較するためのプログラムコードと、
所定の期間の間、前記最強の特徴メトリックを有する信号を追跡するためのプログラムコードと、
前記最強の特徴メトリックが受信されたアンテナを識別するためのプログラムコードと、
をさらに備える、Ｃ１１に記載のコンピュータプログラム製品。
［Ｃ１３］
所定の期間が経過した後、前記受信すること、計算すること、および選択すること、を繰り返すためのプログラムコードをさらに備える、Ｃ１１に記載のコンピュータプログラム製品。
［Ｃ１４］
前記所定の期間は、システム要件およびチャネル状態のうちの少なくとも１つに基づき、前記システム要件は、遅延要件およびスループット要件のうちの１つを備え、前記チャネル状態は、フェージング特性を備える、Ｃ１３に記載のコンピュータプログラム製品。
［Ｃ１５］
ホワイトスペースにおけるワイヤレス通信のための装置であって、
メモリと、
前記メモリに結合された少なくとも１つのプロセッサと、
を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
複数のアンテナの各々で交互に信号を受信し、
すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算し、
ホワイトスペースセンシングのために、前記計算された特徴メトリックに基づいて、前記アンテナのうちの最強のものを選択する、
ように構成されている、装置。
［Ｃ１６］
前記プロセッサは、
異なる既存の信号に関する特徴メトリックを比較し、
所定の期間の間、前記最強の特徴メトリックを有する信号を追跡し、
前記最強の特徴メトリックが受信されたアンテナを識別する、
ようにさらに構成される、Ｃ１５に記載の装置
［Ｃ１７］
前記プロセッサは、所定の期間が経過した後、前記受信すること、計算すること、および選択すること、を繰り返すようにさらに構成される、Ｃ１５に記載の装置。
［Ｃ１８］
前記所定の期間は、システム要件およびチャネル状態のうちの少なくとも１つに基づき、前記システム要件は、遅延要件およびスループット要件のうちの１つを備え、前記チャネル状態は、フェージング特性を備える、Ｃ１７に記載の装置。
［Ｃ１９］
前記特徴メトリックは、パイロット信号強度、ルミナンス搬送波の強度、信号エネルギー、周期定常性特徴、疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスの相関、信号帯域幅、信号の高さ、信号の曲線下面積、信号のＬｐノルム、および信号強度の一般化平均のうちの少なくとも１つを備える、Ｃ１５に記載の装置。
［Ｃ２０］
前記特徴メトリックは、パイロット信号強度、ルミナンス搬送波の強度、信号エネルギー、周期定常性特徴、疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスの相関、信号帯域幅、信号の高さ、信号の曲線下面積、信号のＬｐノルム、および信号強度の一般化平均のうちの少なくとも１つにおける変動を備える、Ｃ１５に記載の装置。

Claims

ホワイトスペースセンシングの方法であって、
ワイヤレス通信装置が、複数のアンテナの各々で交互に信号を受信することと、
前記ワイヤレス通信装置が、すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算することと、
前記ワイヤレス通信装置が、ホワイトスペースセンシングのために、前記計算された特徴メトリックに基づいて、前記アンテナのうちの最強のものを選択することと、
を備え、
前記ワイヤレス通信装置が、異なる既存の信号に関する特徴メトリックを比較することと、
前記ワイヤレス通信装置が、所定の期間の間、前記最強の特徴メトリックを有する信号を追跡することと、
前記ワイヤレス通信装置が、前記最強の特徴メトリックが受信されたアンテナを識別することと、
をさらに備える、方法。
前記ワイヤレス通信装置が、所定の期間が経過した後、前記受信すること、計算すること、および選択すること、を繰り返すことをさらに備える、請求項１に記載の方法。
前記所定の期間は、システム要件およびチャネル状態のうちの１つに基づき、前記システム要件は、遅延要件およびスループット要件のうちの１つを備え、前記チャネル状態は、フェージング特性を備える、請求項２に記載の方法。
前記特徴メトリックは、パイロット信号強度、ルミナンス搬送波の強度、信号エネルギー、周期定常性特徴、疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスの相関、信号帯域幅、信号の高さ、信号の曲線下面積、信号のＬｐノルム、および信号強度の一般化平均のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の方法。
前記特徴メトリックは、パイロット信号強度、ルミナンス搬送波の強度、信号エネルギー、周期定常性特徴、疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスの相関、信号帯域幅、信号の高さ、信号の曲線下面積、信号のＬｐノルム、および信号強度の一般化平均のうちの少なくとも１つにおける変動を備える、請求項１に記載の方法。
ホワイトスペースにおけるワイヤレス通信のための装置であって、
複数のアンテナの各々で交互に信号を受信するための手段と、
すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算するための手段と、
ホワイトスペースセンシングのために、前記計算された特徴メトリックに基づいて、前記アンテナのうちの最強のものを選択するための手段と、
を備え、
異なる既存の信号に関する特徴メトリックを比較するための手段と、
所定の期間の間、前記最強の特徴メトリックを有する信号を追跡するための手段と、
前記最強の特徴メトリックが受信されたアンテナを識別するための手段と、
をさらに備える、装置。
所定の期間が経過した後、前記受信すること、計算すること、および選択すること、を繰り返すための手段をさらに備える、請求項６に記載の装置。
前記所定の期間は、システム要件およびチャネル状態のうちの少なくとも１つに基づき、前記システム要件は、遅延要件およびスループット要件のうちの１つを備え、前記チャネル状態は、フェージング特性を備える、請求項７に記載の装置。
ホワイトスペースにおけるワイヤレス通信のためのコンピュータプログラムであって、
複数のアンテナの各々で交互に信号を受信するためのプログラムコードと、
すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算するためのプログラムコードと、
ホワイトスペースセンシングのために、前記計算された特徴メトリックに基づいて、前記アンテナのうちの最強のものを選択するためのプログラムコードと、
を備え、
異なる既存の信号に関する特徴メトリックを比較するためのプログラムコードと、
所定の期間の間、前記最強の特徴メトリックを有する信号を追跡するためのプログラムコードと、
前記最強の特徴メトリックが受信されたアンテナを識別するためのプログラムコードと、
をさらに備える、コンピュータプログラム。
所定の期間が経過した後、前記受信すること、計算すること、および選択すること、を繰り返すためのプログラムコードをさらに備える、請求項９に記載のコンピュータプログラム。
前記所定の期間は、システム要件およびチャネル状態のうちの少なくとも１つに基づき、前記システム要件は、遅延要件およびスループット要件のうちの１つを備え、前記チャネル状態は、フェージング特性を備える、請求項１０に記載のコンピュータプログラム。
ホワイトスペースにおけるワイヤレス通信のための装置であって、
メモリと、
前記メモリに結合された少なくとも１つのプロセッサと、
を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
複数のアンテナの各々で交互に信号を受信し、
すべてのアンテナについての所与の周波数チャネル上の既存の信号に関する特徴メトリックを計算し、
ホワイトスペースセンシングのために、前記計算された特徴メトリックに基づいて、前記アンテナのうちの最強のものを選択する、
ように構成され、
前記プロセッサは、
異なる既存の信号に関する特徴メトリックを比較し、
所定の期間の間、前記最強の特徴メトリックを有する信号を追跡し、
前記最強の特徴メトリックが受信されたアンテナを識別する、
ようにさらに構成される、装置。
前記プロセッサは、所定の期間が経過した後、前記受信すること、計算すること、および選択すること、を繰り返すようにさらに構成される、請求項１２に記載の装置。
前記所定の期間は、システム要件およびチャネル状態のうちの少なくとも１つに基づき、前記システム要件は、遅延要件およびスループット要件のうちの１つを備え、前記チャネル状態は、フェージング特性を備える、請求項１３に記載の装置。
前記特徴メトリックは、パイロット信号強度、ルミナンス搬送波の強度、信号エネルギー、周期定常性特徴、疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスの相関、信号帯域幅、信号の高さ、信号の曲線下面積、信号のＬｐノルム、および信号強度の一般化平均のうちの少なくとも１つを備える、請求項１２に記載の装置。
前記特徴メトリックは、パイロット信号強度、ルミナンス搬送波の強度、信号エネルギー、周期定常性特徴、疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスの相関、信号帯域幅、信号の高さ、信号の曲線下面積、信号のＬｐノルム、および信号強度の一般化平均のうちの少なくとも１つにおける変動を備える、請求項１２に記載の装置。