KR101183719B1 - Ｔｖ 화이트 스페이스 스펙트럼 및 롱 텀 에벌루션 시스템 아키텍쳐를 사용하는 무선랜 - Google Patents

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Abstract

무선랜(WLAN) 게이트웨이가 한 무선랜에서 데이터 통신하기 위해 수정된 LTE 무선 프레임 및 TV 화이트 스페이스 스펙트럼을 사용할 수 있다. 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임에서, 파일럿(기준) 심볼 부-반송파의 정해진 서브셋이 사용되어 상기 WLAN 내 데이터 싱크들로 정보를 운반하도록 한다.

Description

ＴＶ 화이트 스페이스 스펙트럼 및 롱 텀 에벌루션 시스템 아키텍쳐를 사용하는 무선랜{WIRELESS LOCAL AREA NETWORK USING TV WHITE SPACE SPECTRUM AND LONG TERM EVOLUTION SYSTEM ARCHITECTURE}
본 발명은 무선랜(WLAN)내 데이터 통신, 특히 이용가능한 TV 화이트 스페이스 스펙트럼 그리고 데이터 통신을 위한 롱 텀 에벌루션(LTE) 시스템 아키텍쳐를 사용하는 WLAN에 대한 것이다.
WLAN 내 데이터 통신은 IEEE 802.11 스탠다드 가운데 하나를 사용하여 실시된 WiFi를 이용하여 달성되는 것이 일반적이다. 802.11b와 802.11g 스탠다드는 디렉트 시퀀스 스프레드 스펙트럼(DSSS) 기술을 사용하여 2.4 GHz 대역에서 동작하도록 디자인 된다. 상기 802.11n 스탠다드는 2.4 GHz 또는 5 GHz 대역에서 동작하도록 디자인된다.
WiFi 가 잘 동작하지만, 고 주파수 신호는 장애물을 쉽게 통과하지 못하며, 따라서 높은 전송 파워가 사용되어야 한다. 이는 해결되지 않는 건강 문제를 야기 시킨다. 또한, 고 해상도 텔레비젼(HDTV)과같은 새로운 데이터-인텐시브 서비스 그리고 멀티미디어 통신 신호의 무선 분산은 WLAN 성능을 떨어뜨릴 수 있으며; 그리고 상기 HDTV 또는 멀티미디어 신호의 서비스 품질(QoS)은 상기 WLAN이 인터넷 접근과 같은 다른 데이터 인텐시브 서비스 전달을 위해 동시에 사용되면 나쁜 영향을 받을 수 있다.
롱 텀 에벌루션(LTE)이라 불리는 무선 스탠다드는 3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP)에 의해 개발되었다. LTE의 목적은 더욱 빠른 다운로드 및 업로드 속도 및 줄어든 잠복시간을 갖는 모든 인터넷 프로토콜(IP) 패킷 네트워크를 제공하는 것이다.
도 1은 LTE 특유의 다운링크 무선 프레임 구조(100)의 개략적 도면이다. 다운링크 무선 프레임(100)은 각각 0.5 ms의 주기를 갖는 0 - 19 번까지 번호를 매긴 20개으 타임 슬롯을 포함한다. 두 인접한 타임 슬롯은 1 ms의 주기를 갖는 서브 프레임(104)을 만든다. 다운링크 프레임(100) 각각은 10 ms의 주기를 갖는다.
도 2는 LTE 다운링크 타임 슬롯(102) 각각의 구조에 대한 개략적인 도면이다. 다운링크 전송을 위한 가장 작은 시간-주파수 유닛은 리소스 엘리먼트(106)라 불리며, 한 부-반송파에서 한 기호를 구성시킨다. 시간 슬롯(102) 내에서 주파수 연속인 한 그룹의 12개 부-반송파가 한 리소스 블록(108)을 형성시킨다. 상기 다운링크 프레임 구조(100)가 정상적인 주기적 전치표기법을 사용하는 때, 소스 블록(108)내 상기 12개의 연속된 부-반송파가 각각의 다운링크 시간 슬롯(102)에서 7개의 연속되는 기호를 갖는 15 kHz 의 부-반송파 스페이싱을 갖는다. 상기 주기적 전치표기법이 한 안내 간격(guard interval)으로서 각 기호에 덧붙여진다. 상기 기호와 주기적인 전치표기법이 상기 리소스 엘리먼트(106)를 형성시킨다. 결과적으로, 상기 리소스 블록(108)은 84개의 리소스 엘리먼트(12개 부-반송파 x 7개기호)를 가지며, 이는 상기 시간 영역에서 하나의 시간 슬롯(102)에 해당하며 주파수 영역에서 180 kHz(12 부-반송파 x 15 kMz 스페이싱)에 해당한다. 한 리소스 블록(108)의 크기는 모든 대역폭에서 같다. 상기 주파수 영역에서, 이용가능한 부-반송파의 수는 전송 대역폭이 1.25 MHz 인때 76에서, 전송 대역폭이 20 MHz 인때 1201개 부-반송파에 이른다.
LTE는 매우 신뢰할 수 있으며, 다운링크 시에 100+ Mbps 까지 그리고 업링크 시에 50 + Mps 까지 데이터 속도를 지원하다. 비록 사용자 장비 이동 속도가 0-15 km/h인때 최적의 상태이기는 하지만, 15-120 km/h의 이동 속도도 높은 효율을 갖도록 지원된다. 이 같은 성능을 달성하기 위해, "기준" 또는 "파일럿" 심볼이 전송된 리소스 블록(108) 각각 내 예정된 리소스 엘리먼트 위치에 삽입된다. 상기 파일럿 심볼은 수신기 채널 평가 알고리즘에 의해 사용되어 수신된 신호 분산을 교정하도록 한다.
도 3은 단일 안테나 경우, 상기 LTE 다운링크 프레임(100)에서 전송된 파일럿 심볼(120) 일부에 대한 개략적 도면이다. 상기 파일럿 심볼(120)은 시간 슬롯(102) 각각의 OFDM 기호 위치(0)과 (4)에서 전송된다.
2004년 5월, 연방 통신 위원회(FCC)는 사용되고 있지 않은 텔레비젼 주파수(TV 화이트 스페이스)를 라이센스 없이 사용하도록, 무선 장치의 새로운 세대를 허용하는 규정 제안 통지(Notice of Proposed Rulemaking)를 승인하였다. 이들 TV 화이트 스페이스는 2009년 2월 17일 이후 일정 지역에서 사용되지 않을 텔레비젼 방송에 할당된 주파수 채널들이다. 특히, 상기 FCC는 TV 채널 5 및 6 (76-88 MHz); 7 내지 13 (174-213 MHz); 14 내지 36 (470-608 MHz); 그리고, 38 내지 51 (614-698 MHz)에 의해 사용된 스펙트럼에서 라이센스되지 않은 동작을 허용한다.
많은 제안이 라이센스 되지 않은 TV 화이트 스페이스 스펙트럼을 사용하는 것에 대하여 존재한다. 가령, 무선랜(WRAN)은 단일 가족 주거지역, 다수 주거 유닛 및 작은 사업장에 고속 인터넷 접근을 제공하도록 만들어진다. 상기 WRAN은 고정 배치와 큰 커버리지(25-30km 레인지)에서 상기 TV 화이트 스페이스 스펙트럼을 통해 IEEE 802.22 아키텍쳐를 사용하여 동작할 수 있다.
종래 기술이 장점을 갖고 있으나, 홈 환경에서 HDTV 신호를 무선으로 분산하기 위한 요구로 인한 혼잡에 대한 효과적인 솔루션을 제공하지 못한다. 또한 이들은 정보처리 상호운용에 LTE 시스템 아키텍쳐를 사용하는 다른 시스템 또는 장치를 제공하지 못한다.
본 발명의 실시 예는 TV 화이트 스페이스 스펙트럼과 LTE 시스템 아키텍쳐를 사용하여 무선랜 내에서 데이터 통신하는 방법 및 무선랜을 제공한다.
본 발명의 한 특징에 따라, 본 발명은 롱 텀 에벌루션(LTE) 다운링크 프레임을 전송하도록 구성된 근거리 통신망(무선랜) 게이트웨이로서, 상기 LTE 다운링크 프레임에서 사용된 파일럿 심볼 위치의 정해된 서브셋이 채널 평가를 위해 파일럿 심볼들을 전송하도록 하여, 제어 데이터 기호들로 채워지는 근거리 통신망 게이트웨이; 그리고 상기 수정된 LTE 기호를 수신하도록 하고, 파일럿 심볼 위치의 정해된 서브셋으로부터 제어 데이터 기호를 추출하도록 구성된 데이터 싱크를 포함하는 무선랜을 제공한다.
본 발명은 무선 LAN 세팅에서, 파일럿 위치가 상기 무선 LAN내 서비스 품질에 악 영향을 미치지 않고 제어 데이터를 운반하도록 사용될 수 있는 리던던시(redunancy)을 소유하는 실시에 바탕을 두고 있다.
본 발명은 또한 수정된 롱 텀 에벌루션(LTE) 다운링크 프레임을 전송하는 트랜시버를 포함하는 근거리 통신망 게이크웨이를 제공하며, 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임에서 채널 평가를 위해 사용된 파일럿 심볼들의 정해진 서브셋이 제어 데이터 기호들로 대체될 수 있게된다.
본 발명은 또한 근거리 통신망 내 데이터 싱크를 더욱 제공하며, 근거리 통신망 게이트웨이에 의해 전송된 수정된 LTE 다운링크 프레임을 처리하고, 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임 내 제어 데이터를 운반하도록 사용된 파일럿 심볼 위치들 서브셋으로부터 제어 데이터를 추출하는 롱 텀 에벌루션(LTE) 프레임 처리기을 포함한다.
본 발명은 또한 무선랜(WLAN)에서 데이터 통신하는 방법으로서,
상기 무선랜(WLAN)내에서 수정된 롱 텀 에벌루션(LTE) 다운링크 프레임을 전송하며, 채널 평가를 위해 파일럿 심볼들을 전송하기 위해 LTE 다운링크 프레임에서 사용된 파일럿 심볼 위치의 정해진 서브셋이, 제어 데이터 기호들로 채워지고; 그리고 수정된 LTE 다운링크 프레임 가운데 한 프레임을 무선랜 내 데이터 싱크에서 수신하게되면, 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임을 복조하고, 그리고 상기 제어 데이터 기호들을 파일럿 심볼 위치의 정해진 서브셋으로부터 추출하는 방법을 제공한다.
하기에서는 첨부도면을 참조하여 본원 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 타입-1의 종래 기술 LTE 다운링크 프레임 구조에 대한 개략적 도면;
도 2는 도 1에서 도시된 다운링크 프레임에 대한 종래 기술 다운링크 슬롯 구조에 대한 개략적 도면;
도 3은 도2에서 도시된 종래 기술 다운링크 슬롯 2개로 전송된 파일럿(기준) 심볼 일부에 대한 개략적 도면;
도 4는 본 발명에 따른 WLAN에 대한 한 실시 예의 개략적 도면;
도 5는 도4에서 도시된 WLAN 게이트웨이에 의한 시작 및 다운링크 프레임 처리동안 수행된 작용 일부에 대한 하이-레벨 오버뷰를 도시한 흐름도;
도 6은 도 4에서 도시된 WLAN 수신기에 의한 시작 및 다운링크 프레임 처리동안 수행된 작용 일부에 대한 하이-레벨 오버뷰를 도시한 흐름도;
도 7은 본 발명에 따라 LTE 다운링크 프레임 구조 내 전송된 파일럿 심볼의 일부에 대한 개략적 도면으로서, 본 발명에 따라 WLAN 내 제어 데이터 전송을 위해 사용된 릴리스된 파일럿 심볼을 도시한 도면;
도 8은 본 발명에 따라 LTE 다운링크 프레임 구조를 사용하여 채널 평가를 보간하는 한 방법에서, 첫 번째 단계를 설명하는 개략적 도면;
도 9는 도 8에서 도시된 채널 평가를 보간하는 방법에서 두 번째 단계의 결과를 설명하는 개략적 도면;
도 10은 도 8에 도시된 채널 평가를 보간하는 방법에서 세 번째 단게를 설명하는 개략적 도면;
도 11은 도 10에서 도시된 채널 평가를 보간하는 방밥에 대한 두 번째 단계 결과를 도시하는 개략적 도면;
도 12는 계산된 채널 평가 사이 선형 보간법을 사용하여, 시간 영역에서 채널 평가들을 보간하는 방법을 설명하는 개략적 도면;
도 13은 계산된 채널 평가 사이 큐빅 스플라인 보간법을 사용하여 시간 영역에서 채널 평가를 보간 하는 방법을 설명하는 개략적 도면.
도 14는 본 발명에 따라 그리고 첫 번째 단계의 결과에 따라, LTE 다운링크 프레임 구조를 사용하여 채널 평가를 보간하는 또 다른 방법에서 첫 번째 단계를 설명하는 계략적 도면; 그리고
도 15는 도 14에 도시된 채널 평가를 보간하는 방법에 대한 첫 번째 단계결과 그리고 시간 영역에서 채널 평가를 보간하는 방법 내 두번째 단계 결과를 설명하는 개략적 도면.
본 발명은 수정된 LTE 다운링크 프레임과 TV 화이트 스페이스 스펙트럼이 데이터 통신을 위해 사용되는 무선랜(WLAN)을 제공한다. WLAN 게이트웨이는 하나 이상의 데이터 소스에 연결된다. WLAN 게이트웨이는 소스 데이터 및/또는 제어 데이터를 WLAN 내 데이터 싱크 각각에 연결된 LTE 트랜시버 또는 수신기로 무선 분산시킨다. 수정된 LTE 다운링크 프레임에서, 파일럿 (기준) 심볼 위치들의 서브셋이 사용되어 제어 데이터를 데이터 싱크로 운반하도록 한다. 수정된 LTE 무선 프레임의 소스 데이터(페이로드) 용량은 상기 제어 데이터의 전송에 의해 영향을 받지 않으며, 따라서 제어 데이터는 네트워크 작업량에 영향을 미치지 않고 분산될 수 있다. 이에 따라 데이터 용량 그리고 WLAN의 효율이 개선된다. 상기 WLAN 게이트웨이는 현재 사용중인 대부분의 802.11 접근 포인트(AP) 전송 파워 일부에서 30 미터까지 유효 전송 레인지를 갖는다. WLAN 게이트웨이는 또한 동작 주파수의 상당한 차이로 인해 간섭없이 802.11 AP 에서와 같은 환경에서 동작할 수 있다. WLAN은 고화질 텔레비젼(HDTV) 신호의 가정내 무선 분산, 그리고 다른 LTE 시스템 및 장치들과의 호환성을 포함하는 많은 이익과 용도를 갖는다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 WLAN(400)의 개략적 도면이다. WLAN 게이트웨이(402)는 하나 이상의 데이터 소스(404)에 연결된 입력 포트(403)를 갖는다. 상기 데이터 소스(들)(404)는 "소스 데이터"를 상기 WLAN(400)으로 전달시킨다.
상기 용어 "소스 데이터"라 함은 어떠한 데이터 소스(404)로부터도 유도된 모든 포맷 형태의 모든 정보를 의미하며, 전화선, 동축 케이블, 광섬유, 마이크로 전파, 무선 전파, 텔레비젼 신호 또는 인공위성 신호를 통해 전달된 모든 프로토콜 형태의, 전화기, 무선 장치, 텔레비젼, 멀티미디어 데이터 또는 인터넷 콘텐츠 가운데 하나 이상을 수신하는 고객 댁내 장치를 포함한다.
WLAN 게이트웨이(402)는 스펙트럼 감지 안테나(408)가 있는 그펙트럼 감지 유닛(406)을 포함한다. 상기 스펙트럼 감지 안테나(408)는 상기 스펙트럼 감지 유닛(406)에 의해 사용되어 TV 화이트 스페이스 스펙트럼 내 공중 TV 대역 신호를 검파하도록 한다. 상기 스펙트럼 매니저(410)는 검파된 신호 정보를 사용하여, 도 5와 관련하여 하기에서 상세히 설명될, 상기 WLAN(400)에 의한 라이센스되지 않은 사용을 위해 이용될 수 있는 TV 화이트 스페이스 스펙트럼을 선택하도록 한다.
상기 스펙트럼 매니저(410)에 의해 선택된 상기 TV 화이트 스페이스 스펙트럼은 한 화이트 스페이스 LTE 트랜시버(412)로 보내지며, 이 트랜시버는 화이트 스페이스 Tx/Rx 안테나(414)를 통해 LTE 업링크 프레임(도시되지 않음)내 데이터 싱크(416, 418)로부터 보내진 소스 데이터 요청을 수신한다. 상기 LTE 트랜시버(412)는 프레임 처리기(413)에 의해 준비된 LTE 다운링크 프레임 내 소스 데이터를 분산시킨다. 상기 LTE 다운링크 프레임은 상기 TV 화이트 스페이스 LTE Tx/Rx 안테나(414)를 사용하여 상기 데이터 싱크(416, 418)로 전송된다.
상기 용어 "데이터 싱크"는 TV 화이트 스페이스 LTE 트랜시버/수신기가 있는 WLAN(400)내 사용자 장치 한 구성을 의미한다. 데이터 싱크는 모든 컴퓨터; HDTV를 포함하는 모든 엔터테인먼트 또는 홈 씨어터 컴포넌트 또는 장치; 모든 상업 또는 가정용 전기 제품; 모든 환경 제어 시스템, 장치 또는 센서; 모든 보안 제어 시스템, 장치 또는 센서; 모든 출입 제어 시스템, 장치 또는 센서; 또는 모든 접근 제어 시스템, 장치 또는 센서를 포함한다.
상기 WLAN 게이트웨이(402)는 또한 필요에 따라 상기 화이트 스페이스 LTE Tx/Rx 안테나(414)를 사용하여, 상기 데이터 싱크(416, 418)로 제어 데이터를 분산시킨다.
상기 용어 "제어 데이터"는 수정된 LTE 다운링크 프레임 내 파일럿 위치의 정해진 서브셋 내 전송된 모든 포맷의 모든 정보를 의미한다. 상기 제어 데이터는 모든 종류 정보를 상기 데이터 싱크로 통신시킬 수 있으며, 상기 데이터 싱크의 구성, 동작 또는 행동을 제어할 수 있다. 가령, 상기 제어 데이터는 근접하여 동작하는 두개 또는 그 이상의 WLAN(400)의 공존에 대한 식별 신호를 가능하게 하도록 사용되며; 고객 전자 제어(CEC) 불만 상호 작용 채널(compliant interaction channel)을 홈 엔터테인먼트 네트워크에 제공하고; 고-대역폭 디지털 콘텐트 보호(HDCP) 또는 디지털 전송 콘텐트 보호(DCTP) 타입 콘텐트 보호 방법에 보호가능 미디어를 위한 카피 보호(CPRM) 지원을 제공하며; 또는 가정용 전자 장치 또는 시스템 출력 또는 상태에 대한 원격 모니터링을 허용한다.
상기 WLAN(400)의 이 같은 예시적 실시예에서, 데이터 싱크(416)는 고 화질 텔레비젼(HDTV)이다. HDTV(416)에 연결된 화이트 스페이스 LTE 트랜시버(420)는 독립형 장치, 또는 텔레비젼 셋톱 박스, DVD 또는 블루-레이 플레이어, 또는 모든 다른 HDTV 부속물 또는 제어기에 연결되거나 이들 장치에 일체로 만들어진다. 예를들면, 화이트 스페이스 LTE 트랜시버(420), 또는 이 같은 트랜시버가 연결되는 컴포넌트가 고-정밀 멀티미디어 인터페이스(HDMI)에 의해 HDTV에 연결된다. 모든 다른 적절한 타입의 인터페이스가 사용될 수 있기도 하다. 상기 LTE 트랜시버(420) 그리고 HDTV 사이의 인터페이스 타입은 본 발명 동작에 어떠한 영향도 미치지 않는다. 상기 화이트 스페이스 LTE 트랜시버(420)에는 프레임 처리기(421)가 제공된다. 상기 프레임 처리기(421)는 HDTV(416)으로 어드레스된 제어 데이터 그리고 소스 데이터를 위한 수신된 LTE 무선 프레임들을 조사한다. 이들에 대하여는 도 5 및 6과 관련하여 하기에서 상세히 설명한다. 또한 상기 화이트 스페이스 LTE 트랜시버(420)는 채널 평가를 수행하는, 한 채널 평가기(423)를 가지며, 이들에 대하여는 도 8-15관련하여 하기에서 상세히 설명된다. 또한 상기 화이트 스페이스 LTE 트랜시버(420)에는 무선 링크(433)를 상기 WLAN 게이트웨이(400)에 제공하는 화이트 스페이스 LTE Tx/Rx 안테나(422)가 장치된다. 상기 화이트 스페이스 LTE Tx/Rx 안테나(422)는 무선 링크(433)를 통해 WLAN 게이트(402)에 의해 전송된 LTE 무선 프레임을 수신한다. 상기 화이트 스페이스 LTE 트랜시버(420)는 LTE 업링크 프레임(도시되지 않음)을 사용하여 무선 링크(433)를 통해 상기 WLAN 게이트웨이(402)로 소스 데이터 요청을 전송한다. 이에 대한 설명은 본 발명의 보호범위에 속하지 않는다.
상기 HDTV(416)는 당업계에서 잘 알려진 원격 장치(424)에 의해 직접 제어될 수 있다. 상기 HDTV(416)는 또한 적절한 LTE-가능 장치(426)(핸드폰, PDA 등)에 의해 제어될 수 있으며, 상기 가능 장치는 LTE 업링크 프레임(440)을 사용하여 상기 WLAN 게이트웨이(402)의 화이트 스페이스 LTE Tx/Rx 안테나(414)를 통하여 상기 화이트 스페이스 LTE 트랜시버(420)로 제어 데이터(채널 선택, 볼륨 제어, 입력 선택, 온/오프 명령, 등)를 전송하도록 프로그램된다. 이 같은 설명이 본 발명의 범위에 속하는 것은 아니다.
상기 데이터 싱크(418)는 상기에서 설명된 바와 같은 오든 컴퓨터, HDTV, 가정용 전기 장치 또는 센서등이다. 한 화이트 스페이스 LTE 트랜시버 또는 수신기(428)는 데이터 싱크(418)로 연결되거나 그와 같은 데이터 싱크에 일체로 된다. 상기 LTE 트랜시버/수신기(428)에는 프레임 처리기(429)가 장치된다. 상기 프레임 처리기(429)는 상기 데이터 싱크(418)로 어드레스된 소스 데이터 및/또는 제어 데이터를 위해 수신된 LTE 프레임을 검사하며, 이에 대해서는 도 5 및 6과 관련하여 더욱 상세히 하기에서 설명된다.
상기 LTE 트랜시버/수신기(428)에는 채널 평가기(431)가 제공되며, 이는 채널 평가를 수행하는데, 이에 대해서는 도 8-15와 관련하여 상세히 설명될 것이다. 화이트 스페이스 LTE Tx/Rx 또는 Rx 만의 안테나(430)는 WLAN 게이트웨이(402)로 무선 링크(432)를 제공한다. 상기 화이트 스페이스 LTE 트랜시버/수신기(428)가 소스 데이터를 처리할 수 있다면, 이는 LTE 업링크 프레임을 사용하여 상기 무선 링크(432)를 통해 WLAN 게이트웨이(402)로 소스 데이터 요청들을 전송한다. 이에 대한 설명이 본 발명의 보호범위에 속하는 것은 아니다.
도 5는 도 4에서 도시된 WLAN 게이트웨이(402)에 의해 시작 및 다운링크 처리에서 수행된 몇 가지 기능에 대한 하이-레벨 오버뷰를 나타내는 흐름도이다. 시작시, 상기 설명된 바와 같이, 스펙트럼 감지 유닛(406)이 상기 TV 대역 스펙트럼(500)을 스캔하고, 정해진 TV 화이트 스페이스 내 사용되지 않은 스펙트럼을 검사하도록 한다. 상기 스캔은 상기 WLAN(400)이 위치한 지역 내에서 동작하는 다른 TV 화이트 스페이스 서비스로 할당된 채널 리스트를 제공하는 테이블 또는 데이터베이스(도시되지 않음)를 참고로 하여 한계가 명확해질 수 있다. 상기 TV 대역 스펙트럼이 완성된 뒤에, 스펙트럼 감지 유닛(406)이 상기 스캔에 대한 정보를 스펙트럼 매니저로 보낸다(도 1 참조). 본 발명의 한 실시 예에 따라, 상기 스펙트럼 감지 매니저는 최소 5 MHz의 사용되지 않은 TV 화이트 스페이스 스펙트럼에 대한 스캔 정보를 조사하며, 그러나 다른 사용되지 않는 화이트 스페이스 스펙트럼 조각들이 사용될 수 있기도 하다. 바람직한 대역폭의 사용되지 않는 화이트 스페이스 스펙트럼 조각이 탐지되면(502), 그 같은 화이트 스페이스 스펙트럼 조각에 대한 정보가 상기 스펙트럼 매니저(410)에 의해 도 4와 관련하여 상기 설명된 바와 같이 상기 LTE 화이트 스페이스 트랜시버(412)로 보내진다. 이용가능한 화이트 스페이스 스펙트럼에 대한 정보가 상기 화이트 스페이스 LTE 트랜시버(412)로 보내진 뒤에, 상기 WLAN 게이트웨이(402)가 엔드리스 동작 루프의 실행을 시작하며, 이때의 루프는 상기 WLAN 게이트웨이(402)가 꺼지는 때에만 종료된다.
엔드리스 동작 루프의 제1 단계에서, 상기 WLAN 게이트웨이(402)는 WLAN(400) 내 데이터 싱크(416, 418) 어느 하나로부터 수신된 현재 진행중인 또는 이행되지 않은 소스 데이터 요청(506)이 있는가를 결정한다. 만약 현재 진행중인 또는 이행되지 않은 소스 데이터 요청이 존재한다면, 요청된 소스 데이터가 적절한 데이터 소스(404)로부터 캡쳐된다(508). 다음에 상기 소스 데이터가 필요에 따라 프레임 처리기(413)에 의해 처리되며(510)(복조되고, 재포맷되며, 등), 본 발명에 따라 프레임 처리기(413)에 의해 LTE 다운링크 프레임 내로 삽입된다(512). 다음에 상기 WLAN 게이트웨이(402)는 전송할 제어 데이터를 갖고 있는가를 결정한다. 만약 갖고 있다면, 프레임 처리기(413)가 수정된 LTE 프레임 내 파일럿 위치 정해진 서브셋 내로 제어 데이터를 삽입시킨다(516). 이에 대해서는 도 7과 관련하여 하기에서 설명된다. 다음에 상기 WLAN 게이트웨이(402)가 상기 LTE 프레임을 전송한다(518). (506)에서 이행되지 않은 또는 현재 진행중인 소스 데이터 요청이 존재한다고 결정되면, 상기 WLAN 게이트웨이(402)는 전송할 제어 데이터(514)가 있는 가를 결정한다. 만약 전송할 제어 데이터가 있다면, 단계(516, 518)는 상기에서 설명한 바와 같이 수행된다. 만약 전송할 제어 데이터가 없다면, (518)에서 아이들 셀(idle cell)들을 갖고 있는 LTE 프레임이 전송된다.
도 6은 시작 및 프레임 처리 동안 도 4에서 도시된 화이트 스페이스 LTE 트랜시버/수신기(420, 428)에 의해 수행된 몇 가지 작용에 대한 하이-레벨 오버뷰를 도시한 흐름도이다. 시작하게 되면, 상기 LTE 트랜시버/수신기가 TV 대역 스펙트럼을 스캔하여(600), 당업계에서 잘 알려진 방법을 사용하여, 상기 WLAN 게이트웨이(402)에 의해 현재 사용되는 TV 화이트 스페이스 전송 채널(들)을 식별하도록 한다. 일단 상기 TV 화이트 스페이스 채널(들)이 식별되면, 상기 LTE 트랜시버/수신기가 스케듈 작업이 완성되는 때 종료되는, 엔드리스 동작 루프를 시작한다. 상기 엔드리스 동작 루프의 첫 번째 단계에서, LTE 트랜시버/수신기는 다음에 전송된 LTE 프레임을 수신하고 복조한다(602). 다음에 상기 프레임 처리기(421, 429)는 상기 LTE 프레임 내 파일럿 위치들의 정해진 서브셋을 조사하여(604), 상기 LTE 프레임이 제어 데이터를 지니는가를 결정하도록 한다. 제어 데이터가 존재한다면 제어 데이터 내에 몇몇 식별자 (주소)가 있을 것이며, 의도된 수신기를 나타내도록 할 것이다. 결과적으로, 상기 LTE 트랜시버/수신기는 주소 매치(address mach)에 대하여 시험한다(606). 주소의 실현 그리고 주소 매치 시험은 회로 디자인 선택의 문제이다. 만약 주소 매치가 있다면, 상기 제어 데이터는 제어 데이터 처리기로 보내진다(608). 주소 매치가 없다면, 상기 처리는 선택 처리(610)로 진행되거나, (602)로 다시 돌아간다.
WLAN(400) 내 정해진 트랜시버/수신기는 소스 데이터를 처리하도록 구성되거나 그렇지 않을 수 있다. 가정용 전기용품과 같은 트랜시버/수신기는 제어 데이터를 처리하도록 구성될 수 있을 뿐이다. 상기 트랜시버/수신기가 소스 데이터를 처리하도록 구성된다면, 상기 프레임 처리기(421, 429)는 소스 데이터에 대한 상기 LTE 프레임을 조사한다(610). 소스 데이터가 존재한다면, 상기 프레임 처리기(421, 429)는 상기 LTE 프레임으로부터 소스 데이터를 추출한다. 다음에 상기 프레임 처리기가 소스 데이터 주소 매치 시험을 수행한다. 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 소스 데이터는 인터넷 프로토콜(IP) 패킷으로 전달되며, 그 어드레싱은 당업계에서 잘알려져 있다. 소스 데이터 주소 매치가 존재한다고 결정되면, 소스 데이터는 소스 데이터 처리기(614)로 보내지며 상기 처리는 (602)로 다시 돌아간다. 마찬가지로, (610)에서 상기 프레임이 소스 데이터 패킷을 포함하지 않는 것으로 결정되면, 또는 (612)에서 소스 데이터 주소가 상기 데이터 싱크(420, 428)의 주소와 매치하지 않는다면, 상기 처리는 (602)로 되돌아간다.
도 7은 본 발명에 따라 수정된 LTE 다운링크 프레임으로 전송된 파일럿 심볼 일부의 개략적 도면이며, WLAN(400)에서 제어 데이터 전송을 위해 사용된 릴리이스된 파일럿 심볼 위치(700)들을 도시한다. 도 3과 관련하여 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 LTE 시스템 아키텍쳐는 높은 이동성 사용자 장치들로 우수한 QoS를 제공하도록 디자인된 매우 신뢰성 있는 다운링크 구조를 제공한다. 상기 WLAN(400) 환경에서, 상기 무선 채널은 느린 시변(time-varing) 채널을 특징으로 한다. 본 발명 실험에 따라, 스탠다드 LTE 파일럿 (기준) 심볼 구조내 채널 평가의 주파수 및 스페이싱이 WLAN(400) 내 성능을 향상시키도록 사용될 수 있는 리던던시(redundancy)를 디스플레이하였다. 상기 파일럿 위치(120) 적어도 절반의 정해진 서브셋(700)이 사용되어 상기 WLAN(400) 내 QoS에 나쁜 영향을 미치지 않고 제어 데이터를 운반할 수 있다. 상기 WLAN(400) 에서 하이 레벨의 GoS를 보장하기 위해, 채널 평가 보간이 주파수 영역과 시간 영역에서 수행되어, 수정된 LTE 다운링크 프레임 내 수신된 심볼 위치 각각에서 한 채널 평가를 제공하도록 하며, 상기 파일럿 위치(700)의 정해진 서브셋이 제어 데어터를 운반할 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명에 따라 LTE 다운링크 프레임 구조를 사용하여 채널 평가를 보간하는 한 방법에서 첫 번째 단게를 설명하는 개략적 도면이다. 이 같은 방법의 첫 번째 단계에서, 채널 평가(801, 804)는 본 발명에 따라 LTE 트랜시버/수신기에 의해 수신된 LTE 다운링크 프레임내 기존 파일럿 심볼 각각에 대해 계산된다. 다음에 4번 째 심볼 위치 내 채널 평가(804)는 도 8에서 도시된 바와 같이, 첫 번째 심볼 위치에서 채널 평가(801)와 인터리브(interleaved)된다.
도 9는 도 8에서 도시된 채널 평가를 보간하는 방법에서 제 2 단계의 결과를 도시하는 개략적 도면이다. 두 번째 단게에서, 보간은 인터리브된 채널 평가들 사이 주파수 영역에서 수행된다. 이 같은 주파수 영역 내 보간법은 가령: 채널 평가 사이의 선형 보간법; 채널 평가 사이 2차 보간법(quadratic interpolation); 또는 종래기술에서 알려진, 채널 평가 사이 스플라인 보간법을 사용하여 수행된다.
도 10은 도 8에서 도시된 채널 평가를 보간하는 방법 내 3 번째 단계를 설명하는 개략적 도면이다. 채널 평가(801)가 채널 평가(804)와 인터리브된 후 그리고 상기 주파수 영역에서 보간이 완성된 뒤, 시간 영역에서 보간이 채널 평가 계산을 완성하도록 수행된다. 상기 시간 영역에서 보간법은 가령: 당업자에게 알려진 채널 평가 사이 큐빅 스플라인 보간법(cubic spline interpolation)과 같은 다항식 보간법을 사용하여 수행된다.
도 11은 이 같은 방법의 제 2 단계에서 수행된 주파수 영역 보간법 사이 선형, 다항식 또는 큐빅 스플라인 보간법을 사용하여, 도 10에서 도시된 시간 영역에서 채널 평가를 보간하는 방법의 세번째 단계 두 결과(810, 812)를 설명하는 개략적 도면이다. 비록 시간 영역 보간법이 모든 부-반송파에 대해, 그리고 전체 프레임 시간 내 주기에 대해 수행되나, 설명을 간소하게하기 위해, 두 시간 슬롯에서 한 부-반송파에 대한 시간 영역 보간법만이 도시된다.
도 12는 계산된 (E) 또는 주파수 영역 보간된 (I) 채널 평가들 사이 선형 보간법을 사용하여, 시간 영역에서 채널 평가들에 대한 보간법을 설명하는 개략적 도면이다.
상기 선형 보간법은 다음의 알려진 식을 사용하여 수행된다;
Figure 112011047708787-pct00001
여기서:
Figure 112011047708787-pct00002
는 도 9에서 도시된 바와 같은, 계산된 (E) 또는 주파수 영역 보간된 (I) 채널 평가들을 나타낸다.
Figure 112011047708787-pct00003
는 도 11에서 설명된 위치들에서 상기 선형 보간법 식을 사용하여 계산된 시간 영역 보간된 채널 평가들(810)을 나타낸다.
j = 1 , . . ., L, 및 L 은 LTE 프레임 내 부-반송파의 수이다.
도 13은 계산되고 보간된 주파수 영역 채널 평가 사이 큐빅 스플라인 보간법을 사용하여 시간 영역 내 채널 평가를 보간 하는 방법을 설명하는 개략적 도면이다.
상기 큐빅 스플라인 보간법은 알고있는 식을 사용하여 수행된다.
Figure 112011047708787-pct00004
그리고
Figure 112011047708787-pct00005
여기서:
j = 1, . . . . L, 그리고 L LTE 프레임 내 부-반송파의 수이다.
도 14는 본 발명에 따라 수정된 LTE 다운링크 프레임 구조를 사용하여 채널 평가를 보간하는 다른 방법의 첫 번째 단계, 그리고 이 같은 방법의 첫 번째 단계 결과들을 설명하는 개략적 도면이다. 이 같은 방법에 따라, 주파수 영역에서 보간법이 네번째 특징 위치 내 채널 평가들로 첫 번째 특징 위치 내 채널 평가들을 인터리빙하지 않고 수행된다. 결과적으로, 상기 채널 평가들이 이들의 전송된 파일럿 심볼 위치에서 계산된다. 상기에서 설명된 바와 같이, 주파수 영역에서 보간법은 알려져 있는 방법, 예를들면 채널 평가들 사이 큐빅 스플라인 보간법과 같은 다항식 보간법을 사용하여 수행된다.
도 15는 도 14에서 도시된 방법의 두 번째 단계 결과를 설명하는 개략적 도면이며, 채널 평가가 시간 영역에서 보간된다. 비록 시간 영역 보간법이 모든 부-반송파에 대하여 수행되고, 전체 프레임의 시간 내 주기에 대하여 수행되는 것이나, 설명을 간소하게 하기 위해, 두 시간 슬롯 내 한 부-반송파에 대한 시간 영역 보간법만이 도시된다. 제 1 시간 슬롯에서, 보간법(816, 818)이 계산된다. 두 번째 타임 슬롯에서, 보간법(820, 822)이 계산된다. 상기 설명된 바와 같이, 시간 영역 내 보간법이 다음 중 어느 하나를 사용하여 수행될 수 있다: 채널 평가들 사이 선형 보간법; 채널 평가들 사이 다항식 보간법; 또는 채널 평가들 사이 큐빅 스플라인 보간법.
상기 설명된 본 발명 실시예들은 WLAN(400), WLAN 게이트웨이(402), 데이터 싱크(416, 418) 그리고 본 발명에 따른 수정된 LTE 다운링크 프레임 구조의 예이며, 이들 모든 것들에 대한 모든 가능한 구성을 완전하게 설명하는 것은 아닌 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구항 범위에 의해서만 제한 될 것이다.

Claims (23)

  1. 수정된 롱 텀 에벌루션(LTE) 다운링크 프레임을 전송하는 근거리 통신망 게이트웨이로서, 채널 평가에 대한 파일럿 심볼들을 송신하기 위해 상기 LTE 다운링크 프레임에서 사용된 파일럿 심볼 위치의 정해진 서브셋이 제어 데이터 기호를 운반(carry)하도록 되어, 상기 LTE 다운 링크 프레임 각각의 데이터 용량을 증가시키도록 하는 근거리 통신망 게이트웨이; 그리고
    상기 수정된 LTE 다운링크 프레임을 수신하도록 하고, 파일럿 심볼 위치의 정해된 서브셋으로부터 제어 데이터 기호를 추출하도록 구성된 데이터 싱크를 포함함을 특징으로 하는 무선랜.
  2. 제1항에 있어서,상기 근거리 통신망 게이트웨이가 TV 화이트 스페이스 송수신기를 더욱 포함하여, 이용가능한 TV 화이트 스페이스 스펙트럼을 통하여 수정된 LTE 프레임을 전송하도록 함을 특징으로 하는 무선랜.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 근거리 통신망 게이트웨이가 TV 대역 공중파 신호를 감지하기 위해 안테나가 장치된 스펙트럼 감지 유닛을 더욱 포함함을 특징으로 하는 무선랜.
  4. 제 3항에 있어서, 근거리 통신망 게이트웨이가 스펙트럼 매니저를 더욱 포함하며, 이 같은 스펙트럼 매니저가 상기 스펙트럼 감지 유닛으로부터 상기 감지된 TV 대역 공중파 신호에 대한 정보를 수신하고, 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임을 송신하기 위해 이용할 수 있는 TV 화이트 스페이스 스펙트럼을 선택함을 특징으로 하는 무선랜.
  5. 제 2항에 있어서, 데이터 싱크가 TV 화이트 스페이스 수신기에 연결되어, 상기 근거리 통신망 게이트웨이에 의해 전송된 수정된 LTE 다운링크 프레임을 수신하도록 함을 특징으로 하는 무선랜.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 데이터 싱크가 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임을 복조하고 정해진 파일럿 위치 서브셋으로부터 제어 데이터 기호들을 추출하는 프레임 처리기를 더욱 포함함을 특징으로 하는 무선랜.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 데이터 싱크가 채널 평가기를 더욱 포함하여, 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임내 파일럿 심볼들을 사용하여 채널 평가들을 계산하고, 상기 계산된 채널 평가들을 주파수 영역 그리고 시간 영역에서 보간하는 보간법 알고리즘(interpolation algorithms)을 사용하여, 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임 내 수신된 기호 위치 각각에서 한 채널 평가를 제공하도록 함을 특징으로 하는 무선랜.
  8. 수정된 롱 텀 에벌루션(LTE) 다운링크 프레임을 전송하는 트랜시버(412)를 포함하며, 상기 LTE 다운링크 프레임 내 채널 평가를 위해 사용된 파일럿 심볼의 정해진 서브셋이 근거리 통신망 내 데이터 싱크로 제어 정보를 전달하는 제어 데이터 기호로 대체되도록 함을 특징으로 하는 근거리 통신망 게이트웨이.
  9. 제8항에 있어서,상기 트랜시버가 수정된 LTE 다운링크 프레임을 전송하기 위한 TV 화이트 스페이스 스펙트럼을 사용하는 TV 화이트 트랜시버임을 특징으로 하는 근거리 통신망 게이트웨이.
  10. 제 9항에 있어서, TV 대역 공중파 신호를 감지하기 위한 안테나가 장치된 스펙트럼 감지 유닛을 더욱 포함함을 특징으로 하는 근거리 통신망 게이트웨이.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 스펙트럼 감지 유닛으로부터 감지된 TV 대역 공중파 신호에 대한 정보를 수신하고 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임을 송신하기 위해 이용할 수 있는 TV 화이트 스페이스 스펙트럼을 선택하는 스펙트럼 매니저를 더욱 포함함을 특징으로 하는 근거리 통신망 게이트웨이.
  12. 근거리 통신망 게이트웨이에 의해 전송된, 수정된 롱 텀 에벌루션(LTE) 다운링크 프레임을 처리하고, 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임 내 제어 데이터를 운반하도록 사용된 정해진 파일럿 심볼 위치 서브셋으로부터 제어 데이터 기호를 추출하도록된 롱 텀 에벌루션(LTE) 프레임 처리기를 포함하는, 근거리 통신망 내 데이터 싱크.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임을 수신하는 TV 화이트 스페이스 수신기에 연결된 안테나를 더욱 포함함을 특징으로 하는 근거리 통신망 내 데이터 싱크.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 정해진 서브셋 내에 포함되지 않은 수정된 다운링크 프레임 내 파일럿 위치에서 전송된 파일럿 심볼들을 사용하여 채널 평가들을 계산하는 채널 평가기를 더욱 포함함을 특징으로 하는 근거리 통신망 내 데이터 싱크.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 채널 평가기가 채널 평가 보간 알고리즘을 더욱 포함하여, 주파수 영역과 시간 영역에서 상기 계산된 채널 평가를 보간하도록 하며, 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임 내 수신된 기호 위치 각각에서 한 채널 평가를 제공하도록 함을 특징으로 하는 근거리 통신망 내 데이터 싱크.
  16. 무선랜(WLAN)에서 데이터 통신하는 방법에 있어서,
    수정된 롱 텀 에벌루션(LTE) 다운링크 프레임을 상기 무선랜(WLAN)내에서 전송하며, 상기 프레임에서 채널 평가를 위해 파일럿 심볼들을 전송하기 위해 LTE 다운링크 프레임에서 사용되었을 파일럿 심볼 위치의 정해진 서브셋이, 제어 데이터 기호들을 운반하여 LTE 다운링크 프레임 각각의 데이터 용량을 증가시키도록 하고, 그리고
    상기 수정된 LTE 다운링크 프레임 가운데 한 프레임을 무선 근거리 통신망 내 한 데이터 싱크에서 수신하고나서, 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임을 복조하고, 상기 제어 데이터 기호들을 파일럿 심볼 위치의 정해진 서브셋으로부터 추출함을 특징으로 하는 무선랜(WLAN)에서 데이터 통신하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 이용가능한 TV 화이트 스페이스 스펙트럼을 사용하여 상기 수정된 LTE 다운링크 프레임을 전송함을 특징으로 하는 무선랜(WLAN)에서 데이터 통신하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 수정된 LTE 다운링크 프레임을 전송하기 위해, TV 대역 공중파 신호가 감지되고, 그리고 사용되지 않은 TV 화이트 스페이스 스펙트럼이 선택됨을 특징으로 하는 무선랜(WLAN)에서 데이터 통신하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    하나 이상의 소스 데이터 패킷을 수정된 LTE 다운링크 프레임 내로 삽입시키는 것을 더욱 포함함을 특징으로 하는 무선랜(WLAN)에서 데이터 통신하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 파일럿 심볼 위치의 정해진 서브셋으로부터 제어 데이터 기호를 추출한 뒤에, 상기 데이터 싱크가 한 소스 데이터 패킷에 대한 수정된 LTE 다운링크 프레임을 조사함을 특징으로 하는 특징으로 하는 무선랜(WLAN)에서 데이터 통신하는 방법.
  21. 근거리 통신망(LAN) 내 데이터 싱크를 위한 롱 텀 에벌루션(LTE) 트랜시버로서,
    무선 채널을 통해 LAN 게이트웨이로부터 소스 데이터를 수신하고, 상기 소스 데이터 내 수정된 LTE 프레임을 처리하여 파일럿 위치의 정해진 서브셋 에서 운반된 제어 데이터 기호들을 식별하도록 하는 프레임 처리기; 그리고
    상기 정해진 서브셋 내에 존재하지 않는 파이럿 위치에 제공된 파일럿 신호들을 통하여 수정된 LTE 프레임 내 수신된 파일럿 기호들을 사용하여 무선 채널의 품질을 평가하기 위한 채널 평가기를 포함하는 LTE 트랜시버.
  22. 제 21항에 있어서,
    제어 데이터 그리고 소스 데이터를 데이터 싱크(data sink)로 송신하기 위한 인터페이스를 더욱 포함함을 특징으로 하는 LTE 트랜시버.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 채널 평가기가 채널 평가 보간 알고리즘을 더욱 포함하여, 주파수 영역과 시간 영역에서 상기 계산된 채널 평가를 보간하도록 하며, 상기 수정된 LTE 프레임 내 수신된 기호 위치 각각에서 한 채널 평가를 제공하도록 함을 특징으로 하는 LTE 트랜시버.
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