KR101823188B1 - 기지국을 위한 스펙트럼 할당 기법 - Google Patents

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Abstract

실시예는 화이트 스페이스 기지국이 로컬 영역에서의 화이트 스페이스 전송을 위한 가용 주파수 범위를 요청할 수 있게 하는 프로세서, 시스템, 및 장치를 포함한다. 화이트 스페이스 파인더 서비스는 1차 사용자 장치의 로컬 영역과 연관된 지형 데이터를 이용해 1차 사용자 장치의 전송 신호 전파 영역을 모델링한다. 상기 화이트 스페이스 파인더 서비스는, 화이트 스페이스 기지국의 위치, 및 모델링된 전파 영역에 기초해서, 상기 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 물리 전송 주파수 범위를 결정하고, 이를 화이트 스페이스 기지국으로 제공한다. 상기 화이트 스페이스 기지국은 제공된 주파수 범위를 정책에 비교하고, 가용 주파수 중 정책에 부합하는 하나 이상을 선택한다. 상기 화이트 스페이스 기지국은 또한 전송 주파수 범위를 스펙트럼 가상화를 이용하는 소프트웨어-정의 라디오에 의한 전송을 위한 가상 주파수 범위로 매핑한다.

Description

기지국을 위한 스펙트럼 할당 기법{SPECTRUM ALLOCATION FOR BASE STATION}
화이트 스페이스 주파수 대역(white space frequency band)은 텔레비전(TV) 방송 서비스 및 무선 마이크 서비스에 할당된 주파수 대역이지만, 로컬 지리적 영역에서는 사용되지 않는다. 최근, 연방 통신 위원회(FCC: Federal Communication Commission) 규칙에서는, 비인가 액세스(unlicensed access)라도, TV 및 무선 마이크 전송(즉, 그 주파수 대역에 대한 "기존(incumbent)" 즉, "1차 사용자(primary user)"의 액세스)과 간섭을 일으키지 않는 한, 미국 내에서 화이트 스페이스 주파수 대역으로의 액세스를 허용하고 있다. 미국 이외의 영역에서도 향후에 텔레비전 주파수 대역으로의 액세스에 대해 유사한 정책을 실시할 수 있다. 가용의(available) 화이트 스페이스 주파수 대역은 가변 대역폭(variable bandwidths)을 가질 수 있고, 이 주파수 대역은 연속적이지 않을 수도 있고(non-contiguous), 위치에 따라 다를 수 있다. 이러한 점이 화이트 스페이스 전송 네트워크가 종래의 무선 전송 네트워크와 다른 점이다. 종래의 무선 솔루션에서는 데이터 전송을 위해서 하드웨어 칩을 이용하고 있다. 이러한 하드웨어 칩은, 특정한 물리 층(physical layer) 및 매체 액세스 제어 프로토콜, 그리고 특정한 전송 주파수 대역으로 한정되어 있다. 하드-코딩된 프로토콜은 연속적이지 않은 주파수 대역들을 이용할 수 없다. 덧붙여, 장거리 화이트 스페이스 전송 및 단거리 화이트 스페이스 전송을 모두 지원하기 위해서는, 다중-프로토콜 칩 또는 복수의 하드-코딩된 칩이 필요하다.
개요
이 개요는 리소스 다운로드 정책(policy)을 생성하는 개념을 간략하게 소개하기 위해 제공되는 것으로, 이에 대해서는 이하 상세한 설명에 더 기재한다. 이 개요는 발명의 청구 대상의 필수 특성을 나타내는 것이 아니며, 본 발명의 범위를 한정하기 위해 사용되는 것도 아니다.
실시예에서, 화이트 스페이스 기지국의 스펙트럼 관리자는, 화이트 스페이스 기지국의 로컬 영역에서의 전송을 위해 하나 이상의 가용 주파수 대역(available frequency bands)을 요청해서 수신한다. 상기 스펙트럼 관리자는 상기 가용 주파수 대역을 하나 이상의 정책, 가령, 규제 정책 또는 기술적 요건과 비교해서, 상기 가용 주파수 대역 중 상기 정책에 부합하는 것을 일부 또는 전부 선택한다. 상기 스펙트럼 관리자는 또한 가용 주파수 대역을, 하나 이상의 가상 주파수 대역, 가령 스펙트럼 가상화(spectrum virtualization)를 이용하는 소프트웨어-정의형 라디오에 사용하기 위한 가상 주파수 대역으로 매핑한다. 화이트 스페이스 기지국의 스펙트럼 가상화 모듈은 무선 프로토콜의 물리 층으로 제공된 가상 기저대역을, 선택된 물리 주파수 대역과 연관된 물리 기저대역으로 매핑한다. 가상 주파수 대역에 따라 무선 프로토콜의 물리 층에 의해 변조된 데이터가 선택된 물리 주파수 대역을 통해서 전송된다.
화이트 스페이스 파인더 서비스(white space finder service)는 가용 주파수 대역에 대한 요청을 수신하고, 지형 데이터를 이용해서, 하나 이상의 1차 사용자 전송 장치의 전송이 전파될 가능성이 높은 영역을 모델링한다. 이 모델링된 전파 영역과, 1차 사용자 전송 장치가 사용하는 위치와 채널에 기초해서, 화이트 스페이스 파인더 서비스는 1차 사용자와 간섭을 일으키지 않으면서 화이트 스페이스 기지국의 로컬 영역에서 이용 가능한 하나 이상의 주파수 대역을 선택한다.
발명의 상세한 설명이 첨부된 도면을 참조하여 제공된다. 도면에서, 도면 부호의 가장 왼쪽 숫자는 도면 부호가 처음 나타난 도면을 의미한다. 서로 다른 도면에서 사용된 동일한 도면 부호가 동일하거나 유사한 아이템을 나타낸다.
도 1은 화이트 스페이스 기지국에 의해 전송되기 위해 화이트 스페이스 스펙트럼을 할당하도록 사용되는 예시적 환경의 개략도이다.
도 2는 예시적 화이트 스페이스 기지국의 블록도이다.
도 3은 예시적 화이트 스페이스 파인더 서비스의 블록도이다.
도 4는 화이트 스페이스 기지국에 의한 주파수 선택의 예시적 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 화이트 스페이스 파인더 서비스에 의한, 위치 특정적이고 비-간섭성인 화이트 스페이스 주파수의 결정에 대한 예시적 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 화이트 스페이스 기지국의 로컬 지리적 영역 및 이의 전송 신호의 모델링된 전파 영역을 나타낸다.
도 7은 스펙트럼 가상화를 사용하도록 구성된 기지국 및 무선 클라이언트를 포함하는 전송 환경을 도시한다.
도 8은 송신기와 수신기 간의 전송 동안, 라디오 주파수 프론트-엔드, 스펙트럼 가상화 층, 및 물리 층 간의 작업을 도시한다.
도 9는 스펙트럼 가상화 층 아키텍처의 블록도이다.
도 10은 서로 다른 무선 전송 프로토콜을 서로 다른 라디오 프론트-엔드로 매핑하도록 구성된 스펙트럼 가상화 층을 도시한다.
도 11은 스펙트럼 가상화 층으로의 인터페이스 콜에 대한 예시적 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 12는 타이밍 가상화에 대한 예시적 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
개관
앞서 언급한 바와 같이, 화이트 스페이스 주파수 대역(white space frequency band)의 가용성(availability)은 위치-특정적이다. 따라서 본 명세서는 적어도 화이트 스페이스 기지국의 위치, 규제 정책, 및/또는 화이트 스페이스 기지국의 전송 요건(transmission requirement)에 기초해서, 화이트 스페이스 주파수 대역을 화이트 스페이스 기지국으로 할당하기 위한 프로세스, 시스템, 및 장치를 포함한다. 또한, 앞서 언급된 바와 같이, 화이트 스페이스 주파수 범위는 연속하지 않을 수 있고, 가변적일 수 있다. 따라서 실시예는 더 유연한 화이트 스페이스 전송을 위해 소프트웨어-정의 라디오(software-defined radio)를 이용한다. 일부 실시예는 소프트웨어-정의 라디오를 구현하기 위해, Microsoft® Research Software Radio (SORA) 플랫폼을 이용할 수 있다.
본 명세서의 하나의 양태에서, 화이트 스페이스 파인더 서비스(white space finder service)가 화이트 스페이스 기지국으로, 1차 사용자(가령, 텔레비전 전송기 또는 인가받은 무선 마이크)와의 간섭을 일으키지 않으면서 사용될 수 있는 가용 화이트 스페이스 주파수 대역에 관한 데이터를 제공한다. 상기 화이트 스페이스 파인더 서비스는 스펙트럼 가용성에 대한 위치-특정적 정보를 화이트 스페이스 기지국으로 제공할 수 있는 웹-기반 서비스일 수 있다. 화이트 스페이스 기지국 근처에 위치하는 1차 사용자 송신기의 위치와 관련된 정보가 지형 데이터(terrain data)와 조합되어 하나 이상의 1차 사용자 송신기의 무선 전송이 전파될 가능성이 높은 지리적 영역을 결정할 수 있다. 결정된 지리적 전파 영역과 화이트 스페이스 기지국의 위치에 기초해서, 상기 화이트 스페이스 파인더 서비스는 화이트 스페이스 기지국에 의해 사용되기 위한 가용 화이트 스페이스 주파수 대역을 결정한다. 다양한 실시예에서, 다양한 전파 모델 중 하나, 가령, 롱리-라이스 라디오 신호 전파 모델(Longley-Rice radio signal propagation model)을 이용해, 전파 영역 및 간섭 결정이 모델링된다. 화이트 스페이스 파인더 서비스는 1차 사용자와 간섭을 일으킬 가능성이 높지 않은 화이트 스페이스 주파수 범위를 선택한다.
지형 데이터 및 전파 모델을 이용하지 않고 1차 사용자의 신호 전파 영역을 결정하기 위해, 화이트 스페이스 기지국 전송이 1차 사용자와 간섭을 일으키지 않음을 충분히 확신하기 위해, 전파 영역의 비교적 보수적인 추정이 이뤄져야 할 것이다. 전파 모델링을 이용하는 것은, 화이트 스페이스 주파수 전송의 비-간섭 요건을 희생하지 않으면서, 화이트 스페이스 장치가 화이트 스페이스 주파수 대역을 이용할 수 있는 지리적 영역의 크기를 증가시킬 수 있다. 이는 화이트 스페이스 주파수 전송의 가용성을 일반적으로 증가시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 화이트 스페이스 기지국의 스펙트럼 관리자(spectrum manager)가 전송을 위해 사용될 화이트 스페이스 스펙트럼의 하나 이상의 물리적 전송 주파수 대역을 결정한다. 상기 스펙트럼 관리자는 화이트 스페이스 파인더 서비스로부터, 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 화이트 스페이스 주파수 전송 대역에 대한 정보를 수신한다. 상기 스펙트럼 관리자는 규제 정책(regulatory policy), 기술적 전송 요건, 및 가용 전송 대역의 특성에 기초해서 하나 이상의 물리적 전송 주파수 대역 중 전송을 위해 사용될 것을 결정한다.
규제 정책은 FCC 또는 그 밖의 다른 규제 기관의 규정을 포함한다. 규제 정책의 비-제한적 예로는, 시간대, 가용 지속시간, 보호 대역 요건, 전송 파워 레벨 한계, 및 그 밖의 다른 유형의 정책이 있다. 기술적 전송 요건은 전송을 위해 사용되는 무선 전송 프로토콜에 특정적일 수 있다. 기술적 요건의 비-제한적 예시는 대역폭 요건, 전송 파워 요건, 이중 전송(duplex transmission), 단향 전송(simplex transmission) 등을 포함한다. 스펙트럼 관리자는 가용 물리적 주파수 대역을 기술 요건에 비교하고, 가용 물리 주파수 대역 중, 전송이 정책 요건에 부합할 수 있도록 하는 하나 이상을 선택할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 양태에서, 스펙트럼 관리자는 하나 이상의 물리적 전송 대역을, 화이트 스페이스 기지국의 무선 전송 프로토콜에 의해 사용되는 하나 이상의 "가상(virtual)" 전송 대역으로 매핑한다. 예를 들어, 화이트 스페이스 기지국은 종래의 무선 전송 프로토콜(가령, Wi-Fi®, 프로토콜에 대한 802.11 묶음의 프로토콜들, 코드 분할 다중 접속(CDMA)(code division multiple access) 기반 프로토콜, 반송파 감지 다중 접속(CSMA)(carrier sense multiple access) 기반 프로토콜, 시 분할 다중 접속(TDMA)(time division multiple access) 기반 프로토콜, 및 기타 등등), 또는 이들의 조합을 채용할 수 있다. 이러한 종래의 무선 전송 프로토콜은 가변 또는 연속하지 않은 주파수 전송을 지원하지 않을 수 있고, 이러한 종래의 무선 통신 프로토콜은, 선택된 화이트 스페이스 주파수 대역과 다른 특정 주파수 대역에서의 전송을 위한 요건을 가질 수 있다. 따라서 일부 실시예는 종래의 무선 전송 프로토콜에 따라 주파수 대역에 대응하는 "가상" 주파수 대역에서 변조된 기저대역 신호(즉, 가상 기저대역 신호)를 생성하기 위해 통신 모듈을 이용할 수 있다. 다양한 실시예가 또한 상세한 설명에서 기재되는 것과 같은 스펙트럼 가상화 층(spectrum virtualization layer)을 이용하여, 가상 기저대역 신호를, 화이트 스페이스 스펙트럼 내 선택된 물리 주파수 대역에 따르는 무선 전송을 위한 물리 기저대역 신호로 성형(shape)할 수 있다. 스펙트럼 관리자는, 가용 물리 전송 주파수 대역을 선택한 후, 물리 전송 주파수 대역을 가상 주파수 대역에 매핑한다. 상기 스펙트럼 가상화 층은 매핑을 시행한다.
가상 주파수 대역을, 서로 다른 크기의 물리적 전송 대역으로 매핑하는 것을 지원하기 위해, 스펙트럼 가상화 층은 가상 클럭(virtual clock)을 이용하여, 무선 프로토콜이 상기 무선 프로토콜에 의해 특정된 고정 주파수 대역과 연관된 것보다 더 느리거나 더 빠른 속도로 전송하기 위해 사용될 수 있도록 한다. 가상 주파수 대역을 동일-크기의 물리 스펙트럼 대역으로 매핑하는 것을 지원하기 위해, 모든 실시예에서 그런 것은 아니지만 일부 실시예에서, 가상 클럭이 사용된다. 가상 주파수 대역을 연속하지 않은 물리적 전송 대역으로 매핑하는 것을 지원하기 위해, 스펙트럼 가상화 층은, 전송될 신호를 쪼개기 위한 스플리터(splitter)와, 수신 동안 수신된 신호를 조합하기 위한 믹서를 채용한다.
실시예는 또한 무선 기지국, 가령, 화이트 스페이스 기지국과 통신하도록 구성된 무선 클라이언트를 포함한다. 또한 무선 클라이언트는 기지국의 스펙트럼 가상화 층과 동일한 또는 유사한 방식으로 행동하는 스펙트럼 가상화 층을 포함할 수 있다. 무선 클라이언트의 스펙트럼 관리자가 가상 전송 주파수 대역을 하나 이상의 물리적 전송 주파수 대역으로 매핑하기 위해 구성될 수 있고, 무선 클라이언트의 스펙트럼 가상화 층은 이러한 매핑을 시행하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예가 "화이트 스페이스" 전송, "화이트 스페이스" 네트워크, "화이트 스페이스" 기지국, 및 "화이트 스페이스" 클라이언트와 관련되어 기재될 수 있지만, 본 발명의 실시예는 화이트 스페이스 환경에 국한되지 않는다. 오히려, 실시예는, 다양한 동적 스펙트럼 액세스(DSA: Dynamic Spectrum Access) 네트워크들 중 임의의 것과 사용가능하고, 및/또는 호환 가능한 전송, 네트워크, 기지국, 환경 및 클라이언트를 포함한다. 실시예에서 설명을 위해 "화이트 스페이스" 네트워킹으로 언급되며, 이러한 언급이 제한으로 취급되어서는 안 된다.
본원에 기재된 프로세스, 시스템, 및 장치가 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예시적 구현예는 이하에서 다음의 도면을 참조하여 제공된다.
주파수 할당에 대한 예시적 환경
도 1은 기지국, 가령, 화이트 스페이스 기지국에 의한 전송을 위한 스펙트럼, 가령, 화이트 스페이스 스펙트럼을 할당하기 위해 사용 가능한 예시적 환경(100)의 개략도이다. 환경(100)은 화이트 스페이스 기지국(102) 및 화이트 스페이스 파인더 서비스(104)를 포함할 수 있다. 상기 화이트 스페이스 기지국(102)은 화이트 스페이스 기지국을 구현할 수 있는 다양한 적합한 컴퓨팅 장치 유형 상에서 구현될 수 있다. 적합한 컴퓨팅 장치 또는 장치들은, 하나 이상의 개인 컴퓨터, 서버, 서버 팜(server farm), 데이터센터, 이들의 조합, 또는 화이트 스페이스 기지국 서비스의 모두 또는 일부를 저장하고 실행할 수 있는 그 밖의 다른 임의의 컴퓨팅 장치(들) 의 일부이거나, 이들 중 하나를 포함할 수 있다.
덧붙여, 화이트 스페이스 파인더 서비스(104)는 또한 화이트 스페이스 파인더 서비스를 구현할 수 있는 다양한 적합한 컴퓨팅 장치 유형 상에서 구현될 수 있다. 적합한 컴퓨팅 장치 또는 장치들은, 하나 이상의 개인 컴퓨터, 서버, 서버 팜(server farm), 데이터센터, 이들의 조합, 또는 화이트 스페이스 파인더 서비스의 모두 또는 일부를 저장하고 실행할 수 있는 그 밖의 다른 임의의 컴퓨팅 장치(들) 의 일부이거나, 이들 중 하나를 포함할 수 있다.
통신 네트워크(106)는 인터넷, 광역 네트워크(wide area network), 로컬 영역 네트워크(local area network), 개인 영역 네트워크(personal area network), 이들의 조합, 및 그 밖의 다른 것을 포함할 수 있으며, 이들 중 일부 또는 모두는 유선 및/또는 무선일 수 있다. 화이트 스페이스 기지국(102) 및 화이트 스페이스 파인더 서비스(104)는 다양한 통신 연결 및 프로토콜을 이용해 통신 네트워크(106)로 연결될 수 있다.
도 1의 예에서, 화이트 스페이스 기지국(102)은 사용자 모드 소프트웨어 서비스(user mode software service)(108), 커넬 소프트웨어 서비스(kernel software service)(110), 및 라디오 하드웨어(radio hardware)(112)를 포함한다. 사용자 모드 소프트웨어 서비스(108)는 가용성 모듈(availability module)(116)을 갖는 스펙트럼 관리자(114)를 포함한다. 상기 가용성 모듈(116)은 로컬로 이용가능한 비-간섭 화이트 스페이스 주파수 대역과 관련된 데이터를 화이트 스페이스 파인더 서비스(104) 또는 라디오 하드웨어(112)로부터 요청 및 수신하도록 구성된다. 상기 스펙트럼 관리자(114)는 하나 이상의 정책, 가령, 규제 정책 및 화이트 스페이스 기지국에 의한 무선 전송에 대한 기술적 요건을 갖는 정책 모듈(policy module)(114)을 포함한다. 이러한 정책 중 일부 또는 전부는 화이트 스페이스 파인더 서비스(104) 또는 또 다른 서비스로부터 수신될 수도 있고, 수신되지 않을 수도 있다. 규제 정책이 비-제한적 예로는 보호 대역 요건(guard bands requirement), 파워 마스크 요건(power mask requirement), 화이트 스페이스 주파수 대역을 이용 가능한 시간대, 허용 가능한 전송 파워 레벨 범위, 및 등등이 있다. 기술적 요건은 화이트 스페이스 기지국(102)에 의해 채용되는 하나 이상의 무선 프로토콜에 의해 특정되는 요건들을 포함할 수 있다. 이러한 무선 프로토콜 표준 요건의 비-제한적 예시는 단일 또는 멀티캐리어 변조 요건, 파워 전송 레벨 요건, 이중/단향(duplex/simplex) 전송 요건, 가변 업로드/다운로드 전송 요건, 및 등등을 포함한다.
결정 모듈(decision module)(120) - 스펙트럼 관리자(114)에서도 또한 - 은 가용성 모듈(116)에 의해 수신된 하나 이상의 가용 물리 전송 주파수 대역을 정책 모듈(118)의 정책에 비교하고, 하나 이상의 물리 전송 주파수 대역 중, 상기 정책에 따른 전송에 적합한 대역을 선택하도록 구성된다. 하나의 비-제한적 예를 들면, 정책 모듈(118)은 1메가헤르츠 대역폭에 대한 기술적 요건과 100킬로헤르츠 보호 대역을 포함한다는 규제 정책 요건을 포함할 수 있다. 결정 모듈(120)은 가용 물리 전송 주파수 대역 중 하나 이상을 선택하여, 이들 정책 요건에 부합시킬 수 있다. 결정 모듈(120)은 정책 요건을 충족하기 위해 둘 이상의 연속하지 않은 가용 물리 전송 주파수 대역을 선택할 수 있다.
사용자 모드 소프트웨어 서비스(108)는 무선 클라이언트에게 일반적인 기지국 서비스, 가령, 위치 찾기(geo-location) 서비스 및 웹 캐싱(web caching)을 제공하도록 구성된 기지국 서비스(122)와, 사용자 액세스 권한 및 연결성(connectivity)을 제어하도록 구성된 액세스 연결 관리자(124)와, 화이트 스페이스 기지국(102)의 보안 서비스, 가령, 액세스 제어 리스트(access control list), 인증(authentication), 무선 암호화(wireless encryption), 및 등등을 제공하도록 구성된 보안 관리자(126)를 포함할 수 있다.
커넬 소프트웨어 서비스(110)는 소프트웨어 라디오 서비스를 제공하도록 구성된 통신 모듈(128)을 포함한다. 통신 모듈(128)은 하나 이상의 무선 전송 프로토콜(132-M)로 스펙트럼 가상화 서비스를 제공하도록 구성된 스펙트럼 가상화 모듈(130)을 포함한다. 무선 전송 프로토콜(132-M)은 무선 전송 프로토콜(132-M)과 함께 사용되기 위한 매체 액세스 제어(MACM) 층 및 물리 층(PHYM)을 포함할 수 있다.
라디오 하드웨어(112)는 화이트-스페이스 라디오 프론트-엔드 보드, 또는 그 밖의 다른 라디오 하드웨어로서 구현될 수 있다. 이러한 하드웨어는, 예를 들어, Ettus Research LLC의 WBX일 수 있다. 라디오 하드웨어(112)는 하나 이상의 라디오 트랜시버(134-N) 및 감지 하드웨어(sensing hardware)(136)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 라디오 트랜시버(134-N)는 아날로그 라디오 송신 및 수신 회로, 안테나(들), 아날로그-디지털 변환기(ADC) 회로, 및 디지털-아날로그 변환기(DAC) 회로를 포함할 수 있는 라디오-프론트 엔드를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 감지 하드웨어(136)는 하나 이상의 물리 전송 주파수 대역의 가용성을 탐지(probe) 및/또는 감지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 가용성 모듈(116)은 가용 주파수 대역에 대해 감지 하드웨어(136)에게 질의(query)하도록 구성된다. 감지 하드웨어(136)는 하나 이상의 라디오 트랜시버(134-N)과 유사한 라디오 트랜시버일 수 있다. 대안적 실시예에서, 단일 라디오 트랜시버는 트랜시버와 감지 하드웨어 모두로서 동작하도록 구성된다. 라디오 하드웨어(112)의 다양한 양태가 다양한 주파수, 가령, TV 스펙트럼 대역을 커버하는 주파수에서 전송하도록 재구성될 수 있다.
스펙트럼 가상화 모듈(130)은 디지털 변조(digital modulation)를 수행하도록 구성된다. 종래의 무선 전송에서, 디지털 변조는 2진 시퀀스(즉, 비트 스트림)을 디지털 파형 샘플의 세그먼트, 즉, 심볼로 매핑한다. 수신기에서, 심볼이 복조되어, 이식된 2진 정보가 불러와진다. 기저대역 신호는 직접 전송에 적합하지 않으며, 따라서 RF 프론트-엔드가 디지털 기저대역 샘플을 전송되기 위한 고주파수 아날로그 라디오 신호로 변환하도록 구성된다. 수신 RF 프론트-엔드는 원하는 라디오 주파수 신호를 선택하고, 신호를 하향-변환(down-convert)하고, 이들을 디지털 기저대역 신호로 디지털화한다.
개방형 시스템간 상호연결(OSI: Open Systems Interconnection) 모델을 참조하면, PHY 층은 층 1 프로토콜과 유사하고 MAC 층은 층 2 프로토콜과 유사하다. 스펙트럼 가상화 모듈은 OSI 모델의 층 "0.5"에서의 스펙트럼 가상화 층을 구현하는 것으로 여겨질 수 있다.
하나 이상의 무선 전송 프로토콜(132-M)은 종래의 프로토콜일 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 종래의 무선 전송 프로토콜은 화이트 스페이스 주파수 대역과 호환되지 않을 수 있고, 가변 또는 연속하지 않은 주파수 대역들과 호환되지 않을 수 있다. 하나 이상의 무선 전송 프로토콜(132-M)의 PHY 층은 기저대역 신호를 선택된 화이트 스페이스 주파수 대역과 상이할 수 있는 고정 무선 주파수 대역에서 전송되도록 변조한다. 화이트 스페이스 기지국(102)은 실제로 PHY 층의 고정 무선 주파수로 전송하지 않기 때문에, 스펙트럼 가상화 층(130)은 이들 고정 무선 주파수 대역을 "가상" 주파수 대역으로 취급하고, PHY 층에 의해 변조된 기저대역 신호를 "가상" 기저대역 신호로서 취급한다. 대신 스펙트럼 가상화 모듈(130)은 가상 주파수 대역에 따라 변조된 가상 기저대역 신호를, 물리 화이트 스페이스 전송 대역을 통해 전송되기 위한 물리 기저대역 신호로 재-성형(reshape)한다.
스펙트럼 가상화 모듈(130)은 하나 이상의 무선 전송 프로토콜(132-M)로 "가상 기저대역"을 제공하는 것으로 여겨질 수 있다. 전송 동안, 스펙트럼 가상화 모듈(130)은 가상 기저대역 신호를 가로채고(intercept), PHY 층의 가상 기저대역이 물리 전송 주파수 대역으로 매핑되도록 가상 기저대역 신호의 실시간 재-성형(reshaping)을 수행한다. 수신 동안, 스펙트럼 가상화 모듈(130)은 수신된 물리 기저대역 신호를 가로채고, PHY 층으로 전달되도록 가상 기저대역 신호를 만들기 위한 역 재-성형(inverse reshaping)을 수행한다. 다양한 실시예에서, 스펙트럼 가상화 모듈(130)은 스펙트럼 관리자(114)에 의해 제공되는 스펙트럼 매핑을 시행하고, PHY 표준의 변경 없이도 화이트 스페이스 기지국(102)이 종래의 PHY 설계를 이용할 수 있게 한다.
앞서 언급된 바와 같이, 가용성 모듈(116)은 가용 물리 전송 주파수 대역의 리스트를 요청할 수 있다. 이 요청은 통신 네트워크(106)를 통해 화이트 스페이스 파인더 서비스(104)로 전송될 수 있다. 화이트 스페이스 파인더 서비스(104)는 요청을 수신하도록 구성된 수신 모듈(reception module)(138)을 포함한다. 상기 요청에는 화이트 스페이스 기지국(102)의 위치가 동반될 수 있다. 화이트 스페이스 파인더 서비스(104)에서의 전파 모듈(propagation module)(140)이, 화이트 스페이스 기지국(102)에 가까운 기존 스펙트럼 사용자(가령, 텔레비전 신호 전송기 또는 인가된 무선 마이크 사용자)의 위치와 상기 위치와 가까운 물리 영역의 지형 데이터(terrain data)에 기초해서, 1차 스펙트럼 사용자로부터의 전송이 전파될 가능성이 높은 지리적 영역을 결정하도록 구성된다. 간섭 결정 모듈(142)은, 전파 영역 및 화이트 스페이스 기지국(102)의 위치에 기초해서, 화이트 스페이스 기지국(102)의 전송이 하나 이상의 1차 사용자 장치의 전송과 간섭을 일으킬 가능성이 있는지 여부를 결정하도록 구성된다. 간섭 결정의 결과에 기초해서, 전송 모듈(send module)(144)은, 화이트 스페이스 기지국(102)이 사용할 수 있는, 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭(non-interfering) 물리 전송 주파수 대역을 화이트 스페이스 기지국(102)으로 전송하도록 구성된다. 대안적으로, 전송 모듈(144)은 화이트 스페이스 기지국(102)이 사용할 수 없는 물리 전송 주파수 대역을 나타내는 데이터를 제공할 수 있다. 전송 모듈(144)은 또한, 하나 이상의 정책, 가령, 전송을 위한 주파수 대역을 선택할 때 결정 모듈(120)에 의해 사용되기 위한 하나 이상의 정책, 가령, 규제 정책을 전송할 수 있다. 전송 모듈(144)은 또한, 추가 정보, 가령, 기지국에서 가장 유리하게 사용되는 스펙트럼 대역에 대한 추천을 전송할 수 있다.
일부 실시예에 의해, 1차 사용자가 그들의 스펙트럼을 화이트 스페이스 전송에서 사용되도록 자원(volunteer)할 수 있다. 이러한 1차 사용자는 그들의 스펙트럼을 화이트 스페이스 파인더 데이터베이스에 추가할 수 있다. 철회 모듈(revocation module)(146)은, 1차 사용자로부터, 자발적으로 제공된 스펙트럼의 철회를 수신하고 상기 철회를 화이트 스페이스 기지국(102)으로 전송하도록 구성된다. 사용 중인 주파수 대역의 철회를 수신하면, 결정 모듈(120)은 물리 주파수 대역들 중 전송을 위한 새로운 대역을 선택하도록 구성된다.
전파 모듈(140) 및 간섭 결정 모듈(142)은 함께, 비-간섭 전송을 위해 화이트 스페이스 기지국(102)에 의해 사용될 수 있는 하나 이상의 물리 전송 주파수 대역을 결정한다. 실시예에서, 다양한 전파 모델들 중 하나, 가령, 롱리-라이스 라디오 신호 전파 모델(Longley-Rice radio signal propagation model)을 이용해, 전파 영역 및 간섭 결정이 모델링될 수 있다.
지리적 영역 삽입도(148)는 1차 사용자 전송 장치(도 1에서 "TR"로 표시됨) 및 다양한 물리적 특징, 가령, 언덕, 건물, 및 호수의 위치와 함께 화이트 스페이스 기지국(102)(지리적 영역 삽입도(148)에서 "BS"로 마킹됨)의 위치를 나타낸다. 빗금 영역(150)은 TR(152)로부터의 전송이 전파될 가능성이 높은 영역을 나타낸다. 간섭 결정 모듈(142)은 1차 사용자(TR)와의 간섭을 피하기 위해 화이트 스페이스 기지국(102)이 어느 주파수에서 전송할 수 있는지를 결정하도록 구성된다. 지리적 영역 삽입도(148)로 나타난 예시에서, 화이트 스페이스 기지국(102)은 전파 영역(150) 내에 있지만, TR(154)과 연관된 또 다른 전송 전파 영역의 외부에 있다. 따라서 간섭 결정 모듈(142)은 화이트 스페이스 기지국(102)이 TR(154)에 의해 사용되는 주파수는 이용하지만, TR(152)에 의해 사용되는 주파수는 이용하지 않고 전송하도록 허용된다. 이는, 화이트 스페이스 기지국(102)이 모델링된 전파 영역(150) 내에 있을지라도, TR(152)과 화이트 스페이스 기지국(102)은 서로 다른 주파수를 이용할 것이기 때문에, 화이트 스페이스 기지국(102)이 TR(152)에 의한 전송과 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 이는 또한, 화이트 스페이스 기지국(102)이 TR(154)과 동일한 주파수 대역을 이용하더라도, 화이트 스페이스 기지국(102)이 TR(154)과 연관된 모델링된 전파 영역의 외부에 있기 때문에, 화이트 스페이스 기지국(102)이 TR(154)과 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 전파 모듈(140)은 지형 데이터, 가령, 호수 및 언덕의 존재여부에 기초해서 하여 전파 영역(150)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 언덕은 TR(152)로부터의 전송을 차폐(shield)할 수 있으며, 따라서 전파 영역(150)의 크기가 감소될 수 있다.
예시적 화이트 스페이스 기지국
도 2는 예시적 화이트 스페이스 기지국(200)의 블록도이다. 화이트 스페이스 기지국(200)은 기지국 서비스를 구현할 수 있는 임의의 적합한 컴퓨팅 장치로서 구성될 수 있다. 다양한 비-제한적 예시에 따르면, 적합한 컴퓨팅 장치는 개인 컴퓨터(PC), 서버, 서버 팜, 데이터센터, 이들의 조합, 또는 화이트 스페이스 기지국 서비스의 전부 또는 일부를 저장 및 실행시킬 수 있는 그 밖의 다른 임의의 컴퓨팅 장치(들)를 포함할 수 있다.
하나의 예시적 구성에서, 화이트 스페이스 기지국(200)은 하나 이상의 프로세서(202)와 메모리(204)를 포함한다. 화이트 스페이스 기지국(200)은 또한, 다양한 장치들, 가령, 화이트 스페이스 파인더 서비스(104), 예컨대 도 1에 도시된 것과의 통신을 가능하게 하는 통신 연결(들)(206)을 포함할 수 있다. 화이트 스페이스 기지국(200)은 또한, 프로세서(들)(202) 및 메모리(204)와 통신 가능하게 연결된, 하나 이상의 입력 장치(208), 가령, 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 장치, 터치 입력 장치, 등등과, 하나 이상의 출력 장치(210), 가령, 디스플레이, 스피커, 프린터, 등등을 포함할 수 있다.
화이트 스페이스 기지국(200)은 라디오 하드웨어(212)를 포함한다. 상기 라디오 하드웨어(212)는 화이트-스페이스 라디오 프론트-엔드 보드, 또는 또 다른 라디오 하드웨어로서 구현될 수 있다. 라디오 하드웨어(212)는 라디오 주파수(RF) 프론트-엔드(216) 및 안테나(218)를 포함하는 하나 이상의 라디오 트랜시버(214)를 포함한다. 라디오 하드웨어(212)는 프로세서(들)(202) 및 메모리(204)로 통신 가능하게 연결될 수 있다. 감지 하드웨어(220)는 감지 RF 프론트-엔드(222) 및 감지 안테나(224)를 포함한다. 감지 하드웨어(220)는 가령, TV 신호를 탐색함으로써, 가용 물리 주파수 대역을 탐지 및/또는 감지하도록 구성될 수 있다. 감지 RF 프론트-엔드(222) 및 감지 안테나(224)는 RF 프론트-엔드(216) 및 안테나(218)와 동일하거나 상이할 수 있다.
메모리(204)는 프로세서(들)(202) 상으로 로딩 가능하고 실행 가능한 프로그램 명령과, 이들 프로그램의 실행 중에 생성된 및/또는 이들 프로그램과 사용 가능한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204)는 운영 체제(226), 사용자 모드 소프트웨어 서비스(228), 및 (운영 체제(226)의 일부분일 수 있는) 커넬(230)을 저장한다. 상기 운영 체제(226)는 화이트 스페이스 기지국(200)의 기본 시스템 기능을 제공하고, 다른 것들 중에서, 화이트 스페이스 기지국(200)의 그 밖의 다른 프로그램 및 모듈의 동작을 제공한다. 사용자 모드 소프트웨어 서비스(228)는 무선 클라이언트에게 일반적인 기지국 서비스, 가령, 위치 찾기(geo-location) 서비스 및 웹 캐싱(web caching)을 제공하도록 구성된 기지국 서비스(234)와, 사용자 액세스 권한 및 연결성(connectivity)을 제어하도록 구성된 액세스 연결 관리자(236)와, 화이트 스페이스 기지국(200)의 보안 서비스, 가령, 액세스 제어 리스트(access control list), 인증(authentication), 무선 암호화(wireless encryption), 및 등등을 제공하도록 구성된 보안 관리자(238)를 포함할 수 있다.
커넬(230)은 통신 모듈(240)을 포함한다. 상기 통신 모듈(240)은 라디오 신호를 하나 이상의 클라이언트 장치로 전송하기 위해 라디오 하드웨어(212)와 인터페이싱하도록 구성된 스펙트럼 가상화 모듈(242)을 포함한다. 상기 스펙트럼 가상화 모듈(242)은 또한 하나 이상의 무선 전송 프로토콜(244-M)과 인터페이싱하도록 구성되며, 하나 이상의 무선 전송 프로토콜 각각은 MAC-M 층과 PHY-M 층을 포함한다. 도 1을 참조하여 설명될 바와 같이, 예를 들어, 스펙트럼 가상화 층(242)은 가상 기저대역을 무선 전송 프로토콜(244-M)의 PHY 층으로 제공하고, 나가는(outgoing) 가상 기저대역 신호를 라디오 하드웨어(212)에서 전송되기 위한 물리 기저대역 신호로 성형하며, 들어오는(incoming) 물리 기저대역 신호를 PHY 층에 의해 다뤄지도록 역 성형하도록 구성된다. 이로써, 종래의 PHY 프로토콜이 변경되지 않고 화이트 스페이스 전송을 위해 사용될 수 있다.
스펙트럼 관리자(232)는 가용 화이트 스페이스 물리 전송 주파수 대역에 대한 정보를 요청 및 수신하도록 구성된 가용성 모듈(246)을 포함한다. 가용성 모듈(246)은 감지 하드웨어(220) 및/또는 화이트 스페이스 파인더 서비스 중 하나 또는 둘 모두에게 가용 주파수 대역에 대해 질의하도록 구성될 수 있다. 스펙트럼 관리자(232)는 또한, 하나 이상의 정책, 가령 규제 정책 또는 전송 요건을 포함하는 정책 모듈(248)을 포함한다. 규제 정책의 비-제한적 예는 보호 대역 요건, 파워 마스크 요건, 화이트 스페이스 주파수 대역을 이용 가능한 시간대, 허용될 수 있는 전송 파워 레벨 범위, 및 등등을 포함한다.
정책 모듈(248) 내 전송 요건은 다양한 표준, 프로토콜, 규격(specification), 및 등등에 의해 지정되는 요건을 포함할 수 있다. 무선 프로토콜 규격 전송 요건의 비-제하적 예는 대역폭 요건, 단일 또는 멀티캐리어 변조 요건, 파워 전송 레벨 요건, 이중/단향 전송 요건, 가변 업로드/다운로드 전송 요건, 및 등등을 포함한다.
스펙트럼 관리자(232)는 또한 가용 물리 전송 주파수 대역을 정책 모듈(248) 내 정책(가령, 규제 정책 및/또는 전송 요건)에 비교하여, 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 물리 전송 주파수 대역들 중, 화이트 스페이스 기지국(200)이 정책에 부합할 수 있도록 할 적절한 대역을 선택하도록 구성될 수 있는 결정 모듈(250)을 포함한다. 결정 모듈(250)은 또한 가용 물리 전송 주파수 대역들 중 선택된 대역을 스펙트럼 가상화 모듈(242) 및 무선 전송 프로토콜(244)에 의해 사용되는 가상 주파수 대역으로 매핑하도록 구성된다. 결정 모듈(250)은 정책과 가용 물리 전송 주파수 대역의 비교에 기초해서 선택을 하도록 구성된다. 예를 들어, 결정 모듈(250)은 가용 물리 전송 주파수 대역들 중 화이트 스페이스 기지국(200)에 의한 전송을 위한 대역을 선택할 때, 무선 전송 프로토콜(244)의 대역폭 요건 및 규제 정책의 보호 대역 요건을 고려할 수 있다.
실시예에서, 결정 모듈(250)은 선택된 물리 주파수 대역들 중 복수의 대역을 하나의 단일 가상 스펙트럼 대역에 매핑하도록 구성된다. 이는, 예를 들어, 어떠한 단일 주파수 대역도 무선 전송 프로토콜(244-M) 중 하나 이상의 프로토콜의 대역폭 또는 또 다른 요건을 충족하기에 가용하지 않을 경우 발생할 수 있다. 선택된 물리 주파수 대역 중 복수의 대역이 연속하지 않은 물리 주파수 대역일 수 있다. 결정 모듈(250)은 또한 단일 물리 주파수 대역을 하나 이상의 가상 주파수 대역에 매핑할 수 있다. 결정 모듈(250)은 무선 전송 프로토콜(244-M) 중 복수의 프로토콜과 연관된 가상 주파수 대역을 하나 이상의 물리 전송 주파수 대역으로 매핑하도록 구성될 수 있다. 이로써, 화이트 스페이스 기지국(200)은 무선 전송 프로토콜(244-M) 중 서로 다른 프로토콜을 이용해 복수의 화이트 스페이스 클라이언트로의 복수의 동시 화이트 스페이스 전송을 지원할 수 있다. 라디오 트랜시버(214)의 하나 이상은 복수의 동시 전송을 수행하도록 사용될 수 있다. 일부 실시예는 서로 다른 개수의 라디오 트랜시버(214) 및 무선 전송 프로토콜(244)을 가질 수 있다. 또는 다르게 말하면, N(라디오 트랜시버의 개수)이 반드시 M(통신 모듈(240)에 의해 지원되는 무선 전송 프로토콜의 개수)과 동일한 것은 아니다.
앞서 언급된 바와 같이, 가용성 모듈(246)은 화이트 스페이스 기지국(200)의 위치를, 가령 화이트 스페이스 파인더 서비스 같은 서비스에게 전달할 수 있다. 화이트 스페이스 기지국(200)의 위치는, 프로세서(들)(202) 및 메모리(204)로 동작 가능하게 연결될 수 있는 위치 하드웨어(location hardware)(252)에 의해 결정될 수 있다. 위치 하드웨어(252)의 비-제한적 예는 위성 위치확인 시스템(GPS: global positioning system) 수신기, 셀룰러 전화 수신기, 또는 그 밖의 다른 것들을 포함한다. 또는, 가용성 모듈(246)은 수동으로 구성된 위치 정보(manually configured location information)를 전달하도록 구성될 수 있다. 이러한 수동으로 구성된 위치 정보는 좌표, 가령, 경도 및 위도, 또는 그 밖의 다른 좌표 유형, 화이트 스페이스 기지국이 배치된 곳의 주소 또는 그 밖의 다른 위치 정보를 포함할 수 있다. 또 다른 대안적 실시예에서, 가용성 모듈(246)은 화이트 스페이스 기지국(200)의 식별자, 가령, IP 주소, 고유 식별 번호, MAC 주소, 또는 그 밖의 다른 것을 화이트 스페이스 파인더 서비스에게 전송하도록 구성될 수 있다. 가령, 화이트 스페이스 기지국(200)의 위치가 화이트 스페이스 파인더 서비스로 이전에 제공되었던 경우, 상기 화이트 스페이스 파인더 서비스는 상기 고유 식별자에 기초해서 화이트 스페이스 기지국(200)의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다.
화이트 스페이스 기지국(200)이 화이트 스페이스 네트워킹을 채용하는 것으로 기재되었지만, 실시예에 따르는 기지국은 그 밖의 다른 DSA 네트워킹 유형도 채용할 수 있다.
예시적 화이트 스페이스 파인더 서비스
도 3은 예시적 화이트 스페이스 파인더 서비스(300)의 블록도이다. 화이트 스페이스 파인더 서비스(300)는 화이트 스페이스 파인더 서비스를 구현할 수 있는 임의의 적합한 컴퓨팅 장치(들)로서 구성될 수 있다. 다양한 비-제한적 예시에 따르면, 적합한 컴퓨팅 장치는, 개인 컴퓨터(PC), 서버, 서버 팜, 데이터센터, 이들의 조합, 또는 화이트 스페이스 파인더 서비스의 전부 또는 일부를 저장 및 실행시킬 수 있는 그 밖의 다른 컴퓨팅 장치(들)를 포함할 수 있다. 화이트 스페이스 파인더 서비스(300)는 ASP(Active Server Page) .Net 웹 서비스로서 구현될 수 있다.
예시적 구성에서, 화이트 스페이스 파인더 서비스는 하나 이상의 프로세서(302) 및 메모리(304)를 포함한다. 화이트 스페이스 파인더 서비스(300)는 또한, 다양한 장치, 가령, 화이트 스페이스 기지국과의 통신을 가능하게 하는 통신 연결(들)(306)을 포함할 수 있다. 상기 화이트 스페이스 파인더 서비스(300)는 프로세서(들)(302) 및 메모리(304)와 통신 가능하게 연결된 하나 이상의 입력 장치(308), 가령, 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 장치, 터치 입력 장치, 등등과, 하나 이상의 출력 장치(310), 가령, 디스플레이, 스피커, 프린터, 등등을 포함할 수 있다.
메모리(304)는 프로세서(들)(302) 상에 로딩 가능하고 실행 가능한 프로그램 명령, 및 이들 프로그램의 실행에 생성된 및/또는 이들 프로그램과 사용 가능한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(304)는 화이트 스페이스 파인더 서비스(300)의 기본 시스템 기능을 제공하기 위해 운영 체제(312)를 저장하고, 그 밖의 다른 것들 중에서, 화이트 스페이스 파인더 서비스(300)의 그 밖의 다른 프로그램 및 모듈의 동작을 제공한다.
메모리(304)는 하나 이상의 화이트 스페이스 기지국으로부터, 화이트 스페이스 기지국에 의한 무선 전송을 위한 가용 물리 주파수 대역에 대한 요청과 함께 화이트 스페이스 기지국의 위치 정보를 수신하도록 구성된 수신 모듈(314)을 포함한다. 전파 모듈(316)은 하나 이상의 1차 사용자에 의한 무선 전송이 전파될 가능성이 높은 하나 이상의 지리적 영역을 결정하도록 구성된다. 이 결정은 적어도, 화이트 스페이스 기지국 가까이에 위치하는 하나 이상의 1차 사용자(가령, 텔레비전 전송기 또는 인가된 무선 마이크 사용자)의 위치와 연관된 지형 데이터(318)에 기초해서 이뤄진다. 간섭 결정 모듈(320)은, 화이트 스페이스 기지국의 위치 및 모델링된 지리적 전파 영역에 기초해서, 화이트 스페이스 기지국이 자신의 로컬 영역에서 간섭하지 않는 신호를 전송할 수 있도록, 로컬로 이용가능한 비-간섭 전송 주파수 범위를 결정하도록 구성된다. 예를 들어, 화이트 스페이스 기지국이 특정 1차 사용자의 모델링된 전송 전파 영역 내에 있는 경우, 화이트 스페이스 기지국이 특정 1차 사용자와 동일한 주파수로 전송한다면 상기 간섭 결정 모듈(320)은 화이트 스페이스 기지국이 상기 특정 1차 사용자와 간섭을 일으킬 것이라고 결정할 수 있다. 간섭 결정 모듈(320)은 주파수 채널 데이터(324)로부터 비-간섭성 전송 주파수 범위를 선택하도록 구성된다. 실시예에서, 다양한 전파 모델들 중 하나, 가령, 롱리-라이스 라디오 신호 전파 모델을 이용해, 전파 영역과 간섭 결정은 모델링될 수 있다. 전송 모듈(326)은 2차 무선 장치(secondary wireless device)로 하나 이상의 가용 전송 주파수 범위를 나타내는 데이터를 전송하도록 구성된다. 이러한 데이터는 주파수 범위, 중심 주파수 및 대역폭, 채널 식별자, 및 등등일 수 있다.
실시예는 화이트 스페이스 전송에서 사용되기 위해 1차 사용자에 의한 스펙트럼의 자발적 제공을 지원할 수 있다. 자원자 모듈(volunteer module)(328)은 기부자(donor)로부터의 스펙트럼의 자발적 기부를 수신하며, 가령, 자원된 스펙트럼을 주파수 채널 데이터(324)에 추가함으로써, 상기 스펙트럼을 화이트 스페이스 파인더 서비스(300)에 가용하게 만들도록 구성된다. 이러한 스펙트럼은 텔레비전 전송 스펙트럼, 또는 또 다른 스펙트럼일 수 있다. 철회 모듈(330)이 자발적으로 제공된 스펙트럼의 철회를 수신하고, 하나 이상의 물리 전송 주파수 대역의 철회를 화이트 스페이스 기지국으로 전달하도록 구성된다.
화이트 스페이스 파인더 서비스(300)는 가용 "화이트 스페이스" 주파수 대역을 제공하는 것으로 기재되었지만, 실시예에 따르는 파인더 서비스는 그 밖의 다른 DSA 네트워킹 유형에 의해 이용 가능한 주파수 대역의 리스트를 제공할 수도 있다.
위치 정보의 사용
앞서 언급된 바와 같이, 화이트 스페이스 기지국, 가령, 도 1의 화이트 스페이스 기지국(102), 또는 도 2의 화이트 스페이스 기지국(200)의 위치 정보가 사용되어 화이트 스페이스 전송을 위한 하나 이상의 주파수 범위를 결정할 수 있다. 사적 정보(private information)를 유지관리하는 것이 중요하다. 따라서 일부 실시예는 개인이 그의 위치 정보로부터 식별될 수 없음을 보장하는 적절한 단계를 취한다. 예를 들어, 임의의 개인 식별 정보, 가령, 이름, 사용자명, 비밀번호, 사회보장 번호(social security number), 계좌 번호, 및 등등이, 화이트 스페이스 기지국에 의해 전송되는 가용 화이트 스페이스의 요청에서 생략될 수 있다. 덧붙여, 화이트 스페이스 파인더 서비스, 가령, 도 1의 화이트 스페이스 파인더 서비스(104) 및 도 3의 화이트 스페이스 파인더 서비스(300)는 안전한 위치에 유지될 수 있고, 적절한 수단, 가령, 암호화 및 네트워크 액세스 제어를 이용해 인증되지 않은 액세스로부터 보호될 수 있다. 또한 위치 정보가 주기적으로 폐기될 수 있다. 덧붙여, 사용자에게 위치 정보가 사용될 방식에 대한 정보와 함께 그들의 위치 정보가 전송 중이라는 통지가 제공될 수 있다. 덧붙여, 사용자는 옵트-인(opt-in) 또는 옵트-아웃(opt-out) 동의를 제공할 수 있다. 옵트-인 동의의 경우, 사용자는 자신의 위치 정보가 사용되거나 전송되기 전에 확인을 한다. 옵트-아웃 동의의 경우, 사용자는 데이터가 수집되기 전에 자신의 위치 데이터의 사용 또는 전송을 방지하기 위한 확인 동작을 취한다.
화이트 스페이스 기지국에 의한 주파수 선택을 위한 예시적 프로세스
도 4는 화이트 스페이스 기지국에 의한 주파수 선택의 예시적 프로세스를 나타내는 흐름도이다. 도 4의 프로세스는, 도 1의 환경(100)에서 및/또는 도 2의 화이트 스페이스 기지국(200)을 이용해, 구현될 수 있으며, 구현되지 않을 수도 있다. 도 4에 도시된 프로세스의 일부 부분은 컴퓨터 실행형 명령에 의해 구현될 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터 실행형 명령은 루틴, 프로그램, 객체, 컴포넌트, 데이터 구조, 절차, 모듈, 함수, 및 특정 기능을 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 이와 유사한 것들을 포함할 수 있다. 프로세스는 또한, 통신 네트워크를 통해 링크되는 원격 프로세싱 장치에 의해 기능이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수도 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 컴퓨터-실행형 명령은 로컬 및/또는 원격 컴퓨터 저장 매체, 가령, 메모리 저장 장치에 위치할 수 있다.
예시적 프로세스는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있는 동작들의 시퀀스를 나타내는 논리 흐름 그래프로 된 블록들의 집합으로서 도시된다. 프로세스가 기재되는 순서는 한정 사항으로 해석되어서는 안 되고, 임의의 개수의 기재된 프로세스 블록이 프로세스 또는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 대안적 프로세스를 구현하기 위한 임의의 순서로 조합될 수 있다. 덧붙여, 여기에 기재된 본 발명의 사상 및 범위 내에서 개별 블록은 프로세스로부터 생략될 수 있다. 소프트웨어의 맥락에서, 블록이 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 언급된 동작을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 명령을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 프로세스(400)는 블록(402)에서 화이트 스페이스 장치의 위치에서 이용 가능한 하나 이상의 비-간섭성 전송 주파수 범위의, 화이트 스페이스 장치에 의한, 수신을 포함한다. 블록(404)에서 상기 화이트 스페이스 기지국은 가용 물리 주파수 범위를 하나 이상의 정책에 비교할 수 있다. 이러한 정책은 무선 전송 프로토콜의 요건 또는 무선 전송 주파수 범위와 연관된 규제 요건을 포함할 수 있다. 정책의 비-제한적 예는 보호 대역 요건, 파워 마스크 요건, 무선 전송 프로토콜의 대역폭 요건들 중 하나 이상, 단일 또는 멀티캐리어 변조, 파워 전송 마스크, 이중 전송 또는 단향 전송 요건, 가변 업로드 및 다운로드 대역폭 요건, 및 등등을 포함한다. 블록(406)에서 화이트 스페이스 기지국은 비교에 기초해서 가용 물리 전송 주파수 범위 중 일부 또는 전부를 선택한다. 블록(408)에서 화이트 스페이스 기지국은 선택된 물리 전송 주파수 범위를 무선 전송 프로토콜의 하나 이상의 가상 전송 주파수 범위로 매핑한다.
전송 중에, 블록(410)에서 무선 전송 프로토콜과 연관된 PHY 층은 무선 전송 프로토콜의 가상 주파수 범위에 따르는 가상 기저대역에서 데이터 스트림을 변조할 수 있다. 가상 주파수 범위는 무선 전송 프로토콜에 따르는 무선 전송을 위해 무선 전송 프로토콜에 의해 설정 또는 확립된 몇 개의 주파수 범위 중 하나일 수 있다.
블록(412)에서 화이트 스페이스 기지국의 스펙트럼 가상화 모듈은 선택된 물리 전송 주파수에 따르는 가상 기저대역 신호를 성형하여 물리 기저대역 신호를 만들 수 있다. 블록(414)에서 화이트 스페이스 기지국의 라디오 하드웨어는 물리 기저대역 신호에 따르는 라디오 주파수 신호를 전송할 수 있다. 이러한 전송은 물리 기저대역 신호를 라디오 하드웨어에 의해 전송되기 위한 아날로그 신호로 디지털-아날로그 변환(DAC)하는 것을 포함할 수 있다.
화이트 스페이스 클라이언트 장치로부터의 화이트 스페이스 전송의 수신 동안, 블록(416)에서 라디오 하드웨어는 선택된 물리 전송 주파수 범위에서 라디오 주파수 신호를 수신할 수 있다. 블록(418)에서 라디오 하드웨어는 수신된 라디오 주파수 신호의 아날로그-디지털 변환(ADC)을 수행하여 물리 기저대역 신호를 생성할 수 있다. 블록(420)에서 가상 주파수 범위에 따라, 화이트 스페이스 기지국의 스펙트럼 가상화 모듈은 수신된 물리 기저대역 신호를 가상 기저대역 신호로 역 성형(inverse shape)한다. 그 후 블록(422)에서 가상 기저대역 신호가 무선 전송 프로토콜 PHY 층에 의해 복조된다. 상기 PHY 층은 기저 디지털 정보를 추출하고 상기 디지털 정보를 프로토콜 스택의 더 상위 레벨 층으로 전달한다.
진행 중인 송신 및 수신이 이러한 방식으로, 블록(424)에서 선택된 물리 전송 주파수 범위 중 하나 이상의 철회가 수신될 때까지 진행된다. 철회가 수신되면, 블록(402)에서 화이트 스페이스 장치의 스펙트럼 관리자의 가용성 모듈은 가용 물리 전송 주파수 범위의 새로운 리스트를 요청 및 수신한다. 대안적으로, 블록(404)에서 화이트 스페이스 장치의 결정 모듈이 가용 물리 전송 주파수 범위에 대한 이전에 수신된 리스트 중 철회된 적 없는 또 다른 주파수 범위를 선택할 수 있다.
물리 전송 주파수 범위를 선택하고 가상 주파수 범위로 매핑함으로써, 화이트 스페이스 장치는 화이트 스페이스 전송의 비-간섭성 원칙을 따른다. 다양한 실시예에서, 이하에서 설명되겠지만, 화이트 스페이스 파인더 서비스는 화이트 스페이스 기지국에 의해 사용될 가용하고 비-간섭성의 스페이스 주파수 범위의 리스트를 제공한다.
화이트 스페이스 파인더 서비스에 의한 비- 간섭성 주파수의 위치-특정 결정에 대한 예시적 프로세스
도 5는 화이트 스페이스 파인더 서비스에 의한 위치-특정적, 비-간섭성 화이트-스페이스 주파수 범위의 결정을 위한 예시적 프로세스를 나타내는 흐름도이다. 도 5의 프로세스는, 도 1의 환경(100)에서 구현, 및/또는 도 3의 화이트 스페이스 파인더 서비스(200)를 이용해 구현될 수 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 도 5에 도시된 프로세스 중 일부분이 컴퓨터 실행형 명령에 의해 구현될 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터 실행형 명령은 루틴, 프로그램, 객체, 컴포넌트, 데이터 구조, 절차, 모듈, 기능, 및 특정 기능을 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 이와 유사한 것들을 포함할 수 있다. 상기 프로세스는 또한, 기능들이 통신 네트워크를 통해 링크되는 원격 프로세싱 장치에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 컴퓨터 실행형 명령은 로컬 및/또는 컴퓨터 저장 매체, 가령, 메모리 저장 장치에 위치할 수 있다.
예시적 프로세스는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있는 동작들의 시퀀스를 나타내는 논리 흐름 그래프로 된 블록들의 집합으로서 도시된다. 프로세스가 기재되는 순서는 한정 사항으로 해석되어서는 안 되고, 임의의 개수의 기재된 프로세스 블록이 프로세스 또는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 대안적 프로세스를 구현하기 위한 임의의 순서로 조합될 수 있다. 덧붙여, 본원에 기재된 본 발명의 사상 및 범위 내에서 개별 블록은 프로세스로부터 생략될 수 있다. 소프트웨어의 맥락에서, 블록이 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 언급된 동작을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 명령을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 프로세스(500)는 블록(502)에서 화이트 스페이스 파인더 서비스에 의해 커버되는 하나 이상의 영역에서 가용해질 스펙트럼의 자발적 기부를 나타내는 메시지의 수신을 포함한다. 블록(504)에서 수신 모듈은 화이트 스페이스 기지국으로부터 가용 물리 전송 주파수 범위에 대한 요청을 수신한다. 블록(506)에서 요청에 화이트 스페이스 기지국의 위치 정보가 동반될 수 있다. 대안적으로, 화이트 스페이스 기지국의 식별자는 요청을 동반할 수 있고, 화이트 스페이스 파인더 서비스는 상기 식별자에 기초해서, 화이트 스페이스 기지국의 위치에 대한 이전에 저장된 정보를 불러올 수 있고, 상기 정보는 위도 및 경도, 위성 위치찾기 시스템(global positioning system) 좌표, 거리 주소, 또는 그 밖의 다른 위치 정보의 형태를 가질 수 있다. 상기 식별자는 IP 주소, 고유 식별 번호, 전자메일 주소, 또는 MAC 주소, 또는 그 밖의 다른 식별 정보를 포함할 수 있다.
블록(508)에서 화이트 스페이스 파인더 서비스는 화이트 스페이스 기지국의 위치와 연관된 지형 데이터(terrain data)를 불러올 수 있다. 블록(510)에서 화이트 스페이스 파인더 서비스는, 1차 사용자(가령, 텔레비전 신호 전송기)의 전파 모델링 및 위치, 1차 사용자의 전송이 전파될 가능성이 높은 지리적 영역을 결정한다. 블록(512)에서, 상기 화이트 스페이스 파인더 서비스는, 화이트 스페이스 기지국의 위치에 기초해서, 화이트 스페이스 기지국 전송이 1차 사용자 전송 장치와 간섭을 일으킬 것인지 여부를 결정할 것이다. 예를 들어, 화이트 스페이스 기지국이 특정 1차 사용자에 대한 전파 영역 내에 위치하는 경우, 화이트 스페이스 기지국이 상기 특정 1차 사용자와 동일한 주파수로 전송한다면 화이트 스페이스 파인더는 화이트 스페이스 기지국이 특정 1차 사용자와 간섭을 일으킬 수 있다고 결정할 수 있다. 블록(514)에서, 하나 이상의 비-간섭성 물리 전송 주파수 범위가 결정되고 화이트 스페이스 기지국으로 전송된다. 예를 들어, 화이트 스페이스 기지국이 특정 1차 사용자의 전파 영역 내에 위치하는 경우, 화이트 스페이스 파인더는 화이트 스페이스 기지국이 특정 1차 사용자가 전송할 때 사용하는 주파수 범위외 다른 주파수로 전송하는 것이 허용됨을 결정할 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 화이트 스페이스 파인더 서비스는 하나 이상의 지리적 영역에서 화이트 스페이스 전송에서 사용될 이러한 스펙트럼의 소유주(holder), 인가소지자(licensee), 또는 권리자에 의한 스펙트럼의 자발적 제공을 수용하도록 구성될 수 있다. 이러한 자발적 제공은, 예를 들어, 특정 시간대, 특정 지속시간, 특정 날짜, 및 등등으로 제한될 수 있다. 따라서 블록(516)에서 화이트 스페이스 파인더 서비스는 한계, 가령, 시간 만료가 경과되는지 여부를 결정할 수 있다. 시간 만료가 경과된 경우, 블록(518)에서 물리 전송 주파수 범위의 철회가 화이트 스페이스 기지국으로 전송된다.
또한, 스펙트럼의 소유주, 인가소지자, 또는 권리자가, 블록(520)에서, 하나 이상의 지리적 영역에서 스펙트럼의 사용을 철회할 수 있으며, 이로써, 화이트 스페이스 파인더 서비스는 화이트 스페이스 기지국으로 철회를 전송하도록 촉진된다.
프로세스(500)는 가용 "화이트 스페이스" 주파수 대역을 제공하는 것으로 기재되었지만, 실시예는 그 밖의 다른 DAS 네트워킹 유형에 의해 사용 가능한 주파수 대역의 리스트도 제공할 수 있다.
지형 데이터 및 전파 모델링 설명
도 6은 화이트 스페이스 기지국의 로컬 지리적 영역을 도시하고, 이의 전송 신호의 모델링된 전파 영역의 시각적 묘사를 도시한다. 앞서 언급된 바와 같이, 화이트 스페이스 파인더 서비스는 화이트 스페이스 기지국의 로컬 영역 내 하나 이상의 1차 전송기의 전파 영역을 모델링한다. 이는 화이트 스페이스 기지국의 전송이 1차 사용자 전송기와 간섭을 일으킬 가능성이 있는지 여부를 결정하기 위해 수행된다. 이러한 모델링은 화이트 스페이스 파인더 서비스의 메모리 내 디지털 표현(digital representation)으로서 존재할 수 있다. 따라서 화이트 스페이스 파인더 서비스는 도 6에 도시된 모델링된 전파 영역의 시각적 묘사를 생성 및 디스플레이할 수는 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 여기서 도 6은 주로 설명의 목적으로 제공된다.
도 6을 참조하면, 지형 맵(600)은 화이트 스페이스 기지국(602) 근처의 로컬 지리적 영역을 나타낸다. 앞서 언급된 바와 같이, 화이트 스페이스 파인더 서비스는 화이트 스페이스 기지국(602)의 위치와 관련된 위치 정보를 수신할 수 있고, 지형 데이터를 이용하여, 화이트 스페이스 기지국의 전송 신호가 1차 사용자와 간섭을 일으킬 가능성이 있는지 여부를 결정할 수 있다. 도 6에 도시된 예시에서, 지형 데이터는 언덕(604), 숲(606), 및 건물(608)의 존재를 나타낼 수 있다. 이들 및 그 밖의 다른 지형 특징물에 기초해서, 화이트 스페이스 파인더 서비스의 전파 모델은 다양한 1차 사용자 장치로부터의 전송 신호가 전파될 가능성이 높은 전파 영역을 결정할 수 있다. 언덕(604), 숲(606), 및 건물(608)은 특정 방향으로의 전송 신호의 거리를 단축시킬 수 있다.
다양한 1차 사용자 전송 장치(610-616)는 지형 맵(600) 상에서 화이트 스페이스 기지국(602)에 가까이 존재한다. 예를 들어, 언덕(604), 숲(606), 및 건물(608)의 존재를 기치로, 그리고 전파 모델링을 이용해 결정된 바와 같이, 이들 중 하나인 1차 사용자 전송 장치(616)는, 1차 사용자 전송 장치(616)로부터의 전송이 전파될 가능성이 높은 지리적 영역인 전파 영역(610)을 따라 나타난다. 따라서 화이트 스페이스 파인더 서비스는 화이트 스페이스 기지국(602)에 의한 화이트 스페이스 전송을 위해, 1차 사용자 전송 장치에 의해 사용되지 않는 물리 전송 주파수 범위를 선택할 수 있다. 따라서 화이트 스페이스 기지국(602)이 전파 영역(610) 내에 있을지라도, 화이트 스페이스 기지국(602)에 의한 전송은 1차 사용자 전송 장치(616)와 비-간섭성이라고 결정될 수 있는데, 두 전송은 서로 다른 주파수 범위를 사용하기 때문이다. 동시에, 화이트 스페이스 기지국(602)에 1차 사용자 전송 장치(610, 612, 및/또는 614)에 의해서도 사용되는 주파수 범위(또는 1차 사용자 전송 장치 중 어느 것에 의해서도 사용되지 않는 그 밖의 다른 주파수 범위)가 제공될 수 있다. 화이트 스페이스 기지국(602)이 1차 사용자 전송 장치(610, 612, 및 614)와 동일한 전송 주파수를 이용하는 경우라도, 화이트 스페이스 기지국(602)은 이들 장치의 모델링된 전송 전파 영역 내에 있지 않기 때문에, 화이트 스페이스 기지국(602)은 1차 사용자 전송 장치(610, 612, 및 614)로부터의 전송과 간섭을 일으킬 가능성이 충분히 낮다고 결정될 수 있다.
스펙트럼 가상화 환경
도 7은 스펙트럼 가상화를 이용하도록 구성된 기지국 및 무선 클라이언트를 포함하는 전송 환경을 도시한다. 전송 환경(700)은 기지국(702), 무선 클라이언트(704), 및 무선 클라이언트(706)를 포함한다. 기지국(702)은 도 1의 화이트 스페이스 기지국(102) 및/또는 도 2의 화이트 스페이스 기지국(200)과 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 기지국(702)은 기지국을 구현할 수 있는 다양한 적합한 컴퓨팅 장치 유형에서 구현될 수 있다. 적합한 컴퓨팅 장치 또는 장치들은, 하나 이상의 개인 컴퓨터, 서버, 서버 팜, 데이터센터, 이들의 조합, 또는 기지국 서비스의 전부 또는 일부를 저장하고 실행시킬 수 있는 그 밖의 다른 임의의 컴퓨팅 장치(들)를 포함, 또는 이의 일부일 수 있다. 또한 기지국(702)의 다양한 부분들이 하드웨어 로직, 가령, 주문형 집적 회로(ASIC: application specific integrated circuit)으로서, 또는 다양한 프로그램 가능한 또는 재-프로그램 가능한 프로세서 유형 중 하나, 가령, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA: field programmable gate array)로서 구현될 수 있다.
무선 클라이언트(704) 및 무선 클라이언트(706)는 무선 클라이언트를 구현할 수 있는 다양한 적합한 컴퓨팅 장치 유형에서 구현될 수 있다. 적합한 컴퓨팅 장치 또는 장치들은, 하나 이상의 개인 컴퓨터, 서버, 서버 팜, 데이터센터, 이들의 조합, 또는 무선 클라이언트의 전부 또는 일부를 저장하고 실행시킬 수 있는 그 밖의 다른 임의의 컴퓨팅 장치(들)를 포함, 또는 이의 일부일 수 있다. 무선 클라이언트(704 및 706)의 다양한 부분들은 하드웨어 로직, 가령, 주문형 집적 회로(ASIC: application specific integrated circuit)으로서, 또는 다양한 프로그램 가능한 또는 재-프로그램 가능한 프로세서 유형들 중 하나, 가령, 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA: field programmable gate array)로서 구현될 수 있다.
기지국(702)은 메모리(708) 및 하나 이상의 프로세서(710)를 포함한다. 상기 메모리(708)는 프로세서(들)(710) 상에 로딩 가능하고 실행 가능한 프로그램 명령, 및 이들 프로그램의 실행에 생성된 및/또는 이들 프로그램과 사용 가능한 데이터를 저장할 수 있다. 또한 기지국(702)은 라디오 주파수(RF) 프론트-엔드 및 안테나를 포함할 수 있는 라디오 하드웨어(712)를 포함한다.
메모리(708)는 무선 프로토콜(714-A 및 714-B)을 포함한다. 무선 프로토콜(714-A)은 MAC-A 및 PHY-A를 포함하고, 무선 프로토콜(714-B)은 MAC-B 및 PHY-B를 포함한다. 무선 프로토콜(714-A 및 714-B)의 비-제한적 예는, Wi-Fi®, 프로토콜에 대한 802.11 묶음의 프로토콜들, 및 ZigBee를 포함한다.
메모리(708)는 스펙트럼 가상화 층을 구현하도록 구성된 스펙트럼 가상화 모듈(716)을 포함한다. 스펙트럼 가상화 모듈(716)은, 가상 주파수 대역을 물리 주파수 대역으로 매핑, 라디오 하드웨어(712) 및 무선 프로토콜(714-A 및 714-B) 간에 인터페이싱 등등을 하도록 구성된다.
무선 클라이언트(704)는 메모리(718) 및 하나 이상의 프로세서(720)를 포함한다. 상기 메모리(718)는 프로세서(들)(720) 상에 로딩 가능하고 실행 가능한 프로그램 명령, 및 이들 프로그램의 실행에 생성된 및/또는 이들 프로그램과 사용 가능한 데이터를 저장할 수 있다. 무선 클라이언트(704)는 또한, 라디오 주파수(RF) 프론트-엔드 및 안테나를 포함할 수 있는 라디오 하드웨어(722)를 포함한다.
메모리(718)는 기지국(702)과의 통신을 위한 무선 프로토콜(714-A)을 포함한다. 메모리(718)는 또한 스펙트럼 가상화 층을 구현하도록 구성된 스펙트럼 가상화 모듈(724)을 포함한다. 스펙트럼 가상화 모듈(724)은, 가상 주파수 대역을 물리 주파수 대역으로 매핑, 및 라디오 하드웨어(722) 및 무선 프로토콜(714-A) 간 인터페이싱 등등을 하도록 구성된다.
무선 클라이언트(706)는 메모리(726) 및 하나 이상의 프로세서(728)를 포함한다. 상기 메모리(726)는 프로세서(들)(728) 상에 로딩 가능하고 실행 가능한 프로그램 명령, 및 이들 프로그램의 실행에 생성된 및/또는 이들 프로그램과 사용 가능한 데이터를 저장할 수 있다. 무선 클라이언트(706)는 라디오 주파수(RF) 프론트-엔드 및 안테나를 포함할 수 있는 라디오 하드웨어(730)를 더 포함한다.
메모리(726)는 기지국(702)과의 통신을 위한 무선 프로토콜(714-B)을 포함한다. 메모리(726))는 또한 스펙트럼 가상화 층을 구현하도록 구성된 스펙트럼 가상화 모듈(732)을 포함한다. 스펙트럼 가상화 모듈(732)은, 가상 주파수 대역을 물리 주파수 대역으로 매핑, 및 라디오 하드웨어(730) 및 무선 프로토콜(714-B) 간 인터페이싱 등등을 하도록 구성된다.
PHY 층이 RF 프론트-엔드와 직접 인터페이싱하는 종래의 무선 시스템과 달리, 본 발명의 실시예는 스펙트럼 가상화 모듈(가령, 도 7의 스펙트럼 가상화 모듈(716, 724, 및 732))을 채용하여, PHY 층과 RF 프론트-엔드 사이에 중간 인터페이스(intermediate interface)를 생성할 수 있다. 이 인터페이스는 개방형 시스템 상호연결(OSI) 모델에서, 층 1(본원에서 "PHY"로 약칭되는 물리 층) 바로 아래에 있는 층 0.5라고 여겨질 수 있다. OSI 모델을 참조하고, OSI 모델 내 다양한 층을 참조하는 것이 본 발명의 실시예가 OSI 모델에 따르는 유선 또는 무선 전송 프로토콜과만 호환 가능함을 의미하는 것은 아니다. 오히려, OSI 모델 및 이의 다양한 층들은 본원에서 설명 목적으로 참조된다.
무선 클라이언트(704)로 전송할 때, 기지국(702)의 스펙트럼 가상화 모듈(716)은 무선 프로토콜(714-A)에 의해 변조되는 가상 기저대역 신호를 받아 들이고, 가상 기저대역 변조된 신호를 성형하며, 이들을 스펙트럼 맵에 따라 물리 기저대역으로 매핑하도록 구성된다. 스펙트럼 가상화 모듈(716)은 성형 및 매핑된 변조된 신호를, 물리 주파수 스펙트럼에서 아날로그 신호로서 무선 클라이언트(704)로 전송되도록, 라디오 하드웨어(712)로 전달하도록 구성된다.
무선 클라이언트(704)의 라디오 하드웨어(722)가 물리 주파수 스펙트럼을 선택하며, 전송된 아날로그 신호를 수신하고, 이들을 디지털화하며, 이들을 스펙트럼 가상화 모듈(724)로 전달하도록 구성된다. 스펙트럼 가상화 모듈(724)은 물리 기저대역 변조된 신호를 가상 기저대역 변조된 신호로 역 성형하고 매핑하도록 구성된다. 무선 클라이언트의 무선 프로토콜(714-A)은 역 성형된 변조된 가상 기저대역 신호를 받아 들이고, 이를 복조하여, 프로토콜 스택의 더 상위 레벨 층에 의해 프로세싱되도록 여기에 포함된 디지털 데이터를 추출한다.
무선 클라이언트(706)는 무선 클라이언트(704)가 수행하도록 구성된 기능과 유사한 기능을 수행하도록 구성된다. 그러나 무선 클라이언트(706)는 무선 프로토콜(714-A)와 다른 무선 프로토콜(714-B)을 채용한다. 대안적 실시예에서, 서로 다른 무선 클라이언트가 서로 동일한 무선 프로토콜을 이용할 수 있고, 서로 다른 무선 클라이언트가 서로 동일한 물리 전송 대역을 이용할 수 있다.
스펙트럼 가상화 개요
본 발명의 다양한 실시예는 동적 스펙트럼 액세스(DSA) 네트워크 내 동적으로 변화하는 물리 스펙트럼 할당을 벗어나는 비-변형 스펙트럼 대역을 "가상화(virtualize)"한다. (화이트 스페이스 네트워크는 DSA 네트워크의 예이다.) 본 발명의 실시예는 다양한 무선 PHY 프로토콜의 설계를 변경할 필요 없이 다양한 무선 PHY 프로토콜을 지원한다. 실시예는, PHY 층에 의해 출력된 기저대역 신호에 대한 기저대역 프로세싱을 수행하기 위해 논리적으로 무선 PHY 층 아래에 위치하는 스펙트럼 가상화 층을 이용함으로써 이를 이룬다. 상기 스펙트럼 가상화 층은 PHY 층에 의해 제공되는 기저대역과 라디오 주파수(RF) 프론트-엔드 하드웨어 사이에 통과하는(송신과 수신 방향 모두에서) 디지털 신호를 가로채고 재기입(rewrite)하여, DSA 네트워크의 동적으로 변화하는 스펙트럼 할당을 숨기고, PHY 프로토콜 관점에서 고정된 스펙트럼의 효과를 생성할 수 있다.
다음으로, 종래의 라디오 트랜시버 및 종래의 무선 프로토콜 PHY 층이 설명될 것이다. 이러한 설명 후에, 실시예에 따르는 스펙트럼 가상화 층이 PHY 층 및 라디오 트랜시버와 인터페이싱하는 방식에 대한 설명이 뒤 따를 것이다.
종래의 라디오 트랜시버는 라디오 주파수(RF) 프론트-엔드 및 기저대역 프로세싱 유닛을 포함한다. 종래의 라디오 설계에서, 일반적으로 기저대역 프로세싱은 디지털 신호 샘플을 이용해 디지털 도메인에서 수행되고, RF 프론트-엔드는 주로 아날로그 라디오 회로를 포함한다. 따라서 아날로그-디지털 변환(ADC) 및 디지털-아날로그 변환(DAC)은 종래의 기저대역 유닛과 RF 프론트-엔드 간 인터페이싱의 본질을 형성한다. 종래의 기저대역 유닛은 정보 비트에 대한 디지털 기저대역 변조를 수행하여, 디지털 기저대역 파형을 생성하고, 그 역도 가능하다. 디지털 변조는 2진 시퀀스를 디지털 파형 샘플의 세그먼트로 매핑한다. 이들 세그먼트는 심볼이라고 불리운다. 수신기 측에서, 심볼은 복조되어, 이식된 2진 정보를 불러올 수 있다. RF 프론트-엔드는 디지털 기저대역 신호(심볼)을 아날로그 라디오 신호로 변환하고 이를 전송한다. 수신 동안, RF 프론트-엔드는 라디오 주파수 신호를 선택하고, 신호를 하향-변환하며, 신호를 디지털화하여 디지털 기저대역 샘플을 형성할 수 있다.
서로 다른 종래의 무선 PHY 프로토콜이 서로 다른 변조 기법을 이용한다. 일반적으로, 기저대역 변조는 단일 캐리어 변조(SCM) 및 멀티-캐리어 변조(MCM)로 분류될 수 있다. ZigBee, 802.11b 및 광대역 코드 분할 다중 접속(WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access)이 단일 캐리어 시스템의 예시이다. 다양한 고속 무선 시스템, 가령, 802.11a/g 및 롱 텀 에볼루션(LTE: Long Term Evolution)은 멀티-캐리어 변조를 이용한다. 이러한 변조 기법에 의해 분류 가능한 것에 추가로, 종래의 무선 PHY 프로토콜은 다중-경로 페이딩(multi-path fading)을 취급하는 방식에 의해서도 분류될 수 있다. 예를 들어, 확산된 SCM 신호에 대해 일반적으로 레이크-수신기(rake-receiver)가 사용된다. 그러나 MCM을 이용하는 프로토콜은 다중-경로 페이딩의 영향을 감소시키기 위해 종종 순환 프리픽스(CP: cyclic-prefix)에 의존한다. 다양한 종래의 무선 PHY 설계에서 기본적인 절충(tradeoff) - 가령, MCM 대 SCM, 및 레이크-수신기 대 CP - 에 의해, 단일 PHY 층 프로토콜이 모든 무선 적용예에 대해 채택될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르는 스펙트럼 가상화 층이 다양한 무선 전송 대역에 대해 유연성을 유지하기 위해, DSA 네트워크에서 복수의 종래의 PHY 층을 지원하기 위한 한 가지 방법이다. 이제, 실시예에 따르는 스펙트럼 가상화 층과 라디오 주파수 프론트-엔드 간의 상호작업(interworking)이 기재될 것이다.
도 8은 송신기와 수신기 간의 전송 동안 라디오 주파수 프론트-엔드, 스펙트럼 가상화 층, 및 물리 층 간의 상호작업을 도시한다. 전송(800)은 송신기(802)와 수신기(804) 사이에서 이뤄진다. 송신기(802) 및 수신기(804) 모두, 가령 상세한 설명 내에서 기재되는 다양한 PHY 프로토콜 중 하나일 수 있는 PHY 프로토콜(806)을 채용한다. 송신기(802) 및/또는 수신기(804)는 하나 이상의 그 밖의 다른 PHY 프로토콜을 더 채용할 수 있다. 송신기(802)는 기지국, 가령, 도 7의 기지국(702), 무선 클라이언트, 가령, 도 7의 무선 클라이언트(704 및 706), 또는 또 다른 장치 유형일 수 있다. 송신기(802)는 RF 프론트-엔드(808)를 채용하고, 수신기(804)는 RF 프론트-엔드(810)를 채용한다. 송신기(802)는 스펙트럼 가상화 층(SVL)(812)을 채용하고, 수신기(804)는 SVL(814)을 채용한다.
송신기(802)를 참조하면, SVL(812)은 "가상" 주파수 대역 또는 스펙트럼과 연관된 가상 기저대역을, 물리 주파수 대역 또는 스펙트럼과 연관된 하나 이상의 물리 기저대역(도 8의 "물리 b-대역"으로 나타남)으로 매핑한다. 가상 주파수 대역은 PHY(806)에 의해 지정되는 고정 스펙트럼(또는 복수의 고정 스펙트럼 중 하나)일 수 있으며, 반면에, 물리 기저대역은 동적으로 할당되는 복수의 주파수 대역 중 하나, 가령, 화이트 스페이스 네트워크, 더 일반적으로 DSA 네트워크에서의 주파수 대역에 따를 수 있다. SVL(812)은 가상 기저대역 신호를 하나 이상의 물리 기저대역 신호로 매핑 및 성형하도록 구성된다. RF 프론트-엔드(808)는 디지털 물리 기저대역 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 이들을 하나 이상의 안테나(도시되지 않음)로 전송하도록 구성된다.
수신기(804)의 RF 프론트-엔드(810)는 RF 프론트-엔드(808)에 의해 전송되는 아날로그 신호를 수신하고, 이를 디지털 샘플로 변환시켜, 하나 이상의 물리 기저대역을 형성하도록 구성된다. SVL(814)은 물리 기저대역 신호를, 수신기(804)의 PHY(806)로 함께 전달하기 전에, 가상 기저대역 신호로 매핑 및 역 성형하도록 구성된다. 수신기(804)의 PHY(806)는 가상 기저대역 신호를 복조하고 송신기(802)에 의해 송신된 기저 디지털 데이터를 추출한다. 이러한 방식으로, SVL(812)은 송신기(802)의 PHY(806)에 (PHY(806)에 의해 특정될 수 있는) 고정 주파수에 따르는 가상 기저대역을 제공하고, SVL(814)은 동일한 고정 주파수에 따라 수신기(804)의 PHY(806)에 가상 기저대역을 제공한다. 따라서 마치 송신기(802)와 수신기(804)가 고정 주파수에서 전송하는 것처럼, 송신기(802)의 PHY(806)와 수신기(804)의 PHY(806)가 서로 통신한다. 그러나 SVL(812 및 814)에 의해, 전송을 위해 동적으로 할당된 하나 이상의 물리 주파수 대역을 이용해 전송하는 것이 가능해진다. 동적으로 할당된 물리 주파수 대역은 PHY(806)에 의해 채용된 고정 주파수와 상이할 수 있다.
송신기(802)와 수신기(804) 모두 송신하고 수신할 수 있다. 이들은 설명을 위해 도 8에서 "송신기" 및 "수신기"라고 지칭된다. 따라서 전송물(transmission)이 SVL(814) 및 RF 프론트-엔드(810)를 통해 수신기(804)로부터 RF 프론트-엔드(808) 및 SVL(812)을 통해 송신기(802)로 송신될 수 있다.
스펙트럼 가상화 층(가령, 도 8의 SVL(812) 및 SVL(814))은 DSA 네트워크(가령, 화이트 스페이스 네트워크)에서 PHY 프로토콜과 동적 기저대역 사이의 브리지(bridge)를 생성하도록 구성될 수 있다. 일반적으로 PHY 프로토콜은 고정 주파수 전송을 위해 설계되고, DSA 네트워크는 시간 및 공간 변화 스펙트럼 구성을 가질 수 있다. DSA 네트워크에서의 동적 기저대역은 또한 PHY 프로토콜의 고정 주파수 기저대역보다 넓거나 좁을 수 있다. SVL에 의해, PHY 프로토콜의 고정 주파수 대역이 더 좁거나 넓은 주파수 대역으로 매핑될 수 있다.
스펙트럼 가상화 층의 또 다른 기능은 PHY 프로토콜과 RF 프론트-엔드 간 연결을 해제하는 것, 그리고 간접 층(layer of indirection)을 추가하는 것이다. 가상 기저대역 및 물리 기저대역은, 하나는 PHY 프로토콜 설계에 의해 고정 및 특정되고, 다른 하나는 동적이며 DSA 할당 방법(가령, 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 화이트 스페이스 파인더 서비스 및 스펙트럼 관리자에 의해 채용되는 프로세스에 의한 방법)에 의해 결정된다는 점에서 서로 다르다. 송신기 측에서, PHY 프로토콜은 마치 RF 프론트-엔드로 연결된 것과 같은 디지털 파형을 생성한다. SVL 층은 이들 샘플을 가로채고 이들 서로 다른 파형 형태로 재-성형하여, RF 프론트-엔드가 변환된 파형 형태를 전송하도록 하고, 최종 라디오 신호가 DSA 또는 화이트 스페이스 네트워크의 동적 스펙트럼 할당과 매칭되도록 한다. 수신기 측에서, SVL은 물리 기저대역 샘플에서의 역 재-성형(inverse reshaping) 동작을 수행하여, PHY 층에 대한 본래의 디지털 파형 형태를 복원할 수 있다. 도 8의 예시에서 도시된 것처럼, 송신 동안 비교적 넓은 가상 기저대역이 2개의 비교적 좁은 물리 기저대역으로 재-성형된다. 수신 동안(가령, 수신기(804)에 의한 수신 동안), SVL은 2개의 비교적 좁은 물리 기저대역을 하나의 비교적 넓은 가상 기저대역으로 역 재-성형한다.
스펙트럼 가상화 아키텍처
도 9는 스펙트럼 가상화 층 아키텍처(900)의 블록도를 도시한다. 아키텍처(900)의 일부분은, 상세한 설명의 다른 부분에서 기재된 것과 같이, 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되도록 구성되는 소프트웨어 모듈로서 구현될 수 있다. 대안적 실시예에서, 아키텍처(900)는 주문형 집적 회로(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)에서 구현되거나, 다양한 프로그램 가능한, 또는 재-프로그램 가능한 프로세서 유형, 가령, 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA: Field Programmable Gate Array) 또는 그 밖의 다른 것들 중 하나에서 구현될 수 있다. 아키텍처(900)는 무선 기지국, 가령, 도 1의 화이트 스페이스 기지국(102), 도 2의 화이트 스페이스 기지국(200), 및/또는 도 7의 기지국(702)에 의해 채용될 수 있다. 아키텍처(900)는 또한 무선 클라이언트, 가령, 도 7의 무선 클라이언트(704 및 706) 상에서 채용될 수 있다.
SVL(902)은 가상 기저대역을 하나 이상의 PHY(904)로 제공하고 가상 기저대역과 하나 이상의 RF 프론트-엔드(906)에 의해 제공되는 물리 기저대역 간에 신호를 동적으로 번역(translate)하도록 구성된다. 가상 기저대역의 폭은 하나 이상의 PHY(904)에 의해, 가령, 초기화 단계 동안, 특정된다. 하나 이상의 PHY(904)는, 도 9에 도시된 것처럼, 매체 액세스 제어(MAC) 층을 특정하는 무선 전송 프로토콜의 일부일 수 있다.
SVL(902)은 가상 기저대역과 물리 스펙트럼 대역 간 매핑을 나타내는 스펙트럼 맵(908)을 유지한다. 스펙트럼 맵(908) 내에 포함되는 매핑은 유연하다. 예를 들면, 스펙트럼 맵(908)은 가상 기저대역을 동일한 폭을 갖는 물리 스펙트럼 대역으로 매핑(가령, 가상 스펙트럼 대역 VS1을 동일 크기의 물리 대역으로 매핑)할 수 있다. 또는, 스펙트럼 맵(908)은 가상 기저대역을 더 좁은 연접한 물리 대역, 또는 복수의 연속하지 않은 물리 대역으로 매핑(가령, 가상 스펙트럼 대역 VS2 및 VS3을 다른 크기의 물리 대역으로 매핑)할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 스펙트럼 맵(908)은 가상 기저대역을 더 넓은 연접한 물리 대역, 또는 합치면 가상 기저대역보다 큰 복수의 연속하지 않은 물리 대역으로 매핑할 수 있다.
스펙트럼 할당은 스펙트럼 관리자(910)에 의해 제어된다. 스펙트럼 관리자(910)는 도 1의 스펙트럼 관리자(114) 및/또는 도 2의 스펙트럼 관리자(232)와 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 스펙트럼 관리자(910)는 (가령, 데이터베이스, 가령, 화이트 스페이스 파인더 서비스를 감지 또는 질의함으로써) 현재 스펙트럼 사용성(current spectrum usage)을 모니터링하고, 다양한 정책에 기초해서 PHY(904) 중 하나에 대한 가용 물리 스펙트럼 대역을 할당하며, SVL(902) so 스펙트럼 맵(908)을 업데이트하도록 구성된다.
하나 이상의 재-성형기(reshaper)(912)가 신호를 기저대역에서 물리 대역으로 번역하거나, 그 역을 수행하도록 구성된다. 하나 이상의 재-성형기는 하나 이상의 PHY(904)에 의해 채용된 변조 스킴(modification scheme)을 참조하지 않고 신호 번역을 수행하도록 구성된다. 실시예에서, 하나 이상의 재-성형기(912)는 일반 기저대역 파형에서 동작하는 디지털 신호 프로세싱 알고리즘을 채용하도록 구성된다.
하나 이상의 재-성형기(912)는 하나 이상의 PHY(904)에 투명(transparent)할 수 있다. 예를 들어, 재-성형 동작이 기저대역 파형을 임의의 방식으로 변형할 수 있지만, 하나 이상의 PHY(904)는 이러한 왜곡을 보통의 무선 채널 페이딩으로 인한 것으로 취급할 수 있다. 이로써, 하나 이상의 PHY(904)는 상응하는 다중경로 페이딩 채널에 의한 재-성형 동작에 의해 초래되는 왜곡을 모델링하고, 하나 이상의 PHY(904)에서 이미 이용 가능한 등화 메커니즘을 이용해 재-성형 동작에 의해 초래되는 임의의 왜곡을 다룰 수 있다.
재-성형 후, 기저대역 신호는 물리 기저대역 신호로 변환된다. 복수의 PHY(904)로부터의 물리 기저대역 신호가, RF 프론트-엔드(906)로 송신되기 전에, 믹서(914)에 의해 서로 혼합될 수 있다(더해질 수 있다).
수신할 때, 들어오는 신호(incoming signal)가, 스펙트럼 맵(908)에 기초해서 하나 이상의 PHY(904)에 대한 정합 필터(matched filter)를 포함하는 스플리터(916)로 전달된다. 필터링된 물리 대역 신호가 재-성형기(912)로 공급되고, 상기 재-성형기는 역 재-성형 동작을 수행하여 가상 기저대역 신호를 복원하도록 구성된다. 가상 기저대역 신호는 하나 이상의 PHY(904)로 송신된다. 상기 PHY(904)는 가상 기저대역 신호를 복조하고 기저 2진 정보를 획득하도록 구성된다.
개념적으로, SVL(902)은 하나 이상의 PHY(904) 각각에 대해 RF 프론트-엔드(906)를 가상화한다. SVL(902)은 서로 다른 PHY(904)을 서로 다른 RF 프론트-엔드(906)로 유연하게 매핑하도록 구성된다. SVL(902)은 복수의 PHY(904)를 하나의 단일 RF 프론트-엔드(906)로 멀티플렉싱하도록 구성된다. RF 프론트-엔드 가상화에 의해, 복수의 PHY(904)가 하나의 공통 RF 프론트-엔드(906)를 공유할 수 있다. 따라서 RF 프론트-엔드 가상화는 멀티-라디오 통합을 위해 필요한 대역폭 자원을 감소시킬 수 있고, 따라서 공간과 에너지가 덜 필요하며, 모바일 장치의 비용이 낮아질 수 있다.
도 10은 서로 다른 무선 전송 프로토콜을 서로 다른 라디오 프론트-엔드로 매핑하도록 구성된 스펙트럼 가상화 층을 도시한다. SVL(1002)은 PHY 1, PHY 2, 및 PHY 3로 가상 기저대역을 제공한다. 도 10에 도시된 것처럼, SVL(1002)은 또한 물리 기저대역을 RF 프론트-엔드 1 및 RF 프론트-엔드 2로 제공한다. 도 10에, PHY 1로부터의 재-성형된 변조 기저대역 신호를 RF 프론트-엔드 1로 매핑하는 SVL(1002)가 도시된다. 또한 도 10에 도시된 구성에서, SVL(1002)은 PHY2 및 PHY 3으로부터의 재-성형된 변조된 기저대역 신호를 혼합하고, 이들 혼합된 신호를 RF 프론트-엔드 2로 매핑하는 것이 도시되어 있다. 이러한 매핑 및 혼합은 예를 들어 본원의 다른 곳에서도 기재되어 있는 스펙트럼 맵에 기초해서 할 수 있다.
스펙트럼 가상화 층 인터페이스
다양한 실시예에 따르는 스펙트럼 가상화 층은 인터페이스를 정의한다. 도 11은 스펙트럼 가상화 층으로의 인터페이스 콜에 대한 예시적 프로세스(1100)를 도시하는 흐름도이다. 도 11의 프로세스는, 도 1의 통신 모듈(128), 도 2의 통신 모듈(240), 도 8의 전송(800), 도 7의 환경(700), 도 9의 아키텍처(900), 및/또는 도 10의 SVL(1002) 및 PHY 층과 함께 구현될 수 있으며, 그렇지 않을 수도 있다.
도 11에 도시된 프로세스의 일부는 컴퓨터 실행형 명령에 의해 구현될 수 있다. 일반적으로 컴퓨터 실행형 명령은 루틴, 프로그램, 객체, 컴포넌트, 데이터 구조, 절차, 모듈, 함수, 및 특정 기능을 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 이와 유사한 것들을 포함할 수 있다. 상기 프로세스는 또한, 통신 네트워크를 통해 링크된 원격 프로세싱 장치들에 의해 기능이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 컴퓨터 실행형 명령은 로컬 및/또는 원격 컴퓨터 저장 매체, 가령, 메모리 저장 장치에 위치할 수 있다.
예시적 프로세스는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있는 동작들의 시퀀스를 나타내는 논리 흐름 그래프로 된 블록들의 집합으로서 도시된다. 프로세스가 기재되는 순서는 한정 사항으로 해석되어서는 안 되고, 임의의 개수의 기재된 프로세스 블록이 프로세스 또는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 대안적 프로세스를 구현하기 위한 임의의 순서로 조합될 수 있다. 덧붙여, 여기에 기재된 본 발명의 사상 및 범위 내에서 개별 블록은 프로세스로부터 생략될 수 있다. 소프트웨어의 맥락에서, 블록이 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 언급된 동작을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 명령을 나타낸다.
도 11을 다시 참조하면, 블록(1102)에서 무선 PHY 프로토콜은 신호 샘플을 송신 및 수신하기 전에 SVL에 등록한다. 등록 동안, 무선 PHY 프로토콜은 가상 스펙트럼 대역, 기저대역에 대해 원하는 대역폭, 및 하나 이상의 오버-샘플 파라미터(over-sample parameter)를 정의한다. 상기 오버-샘플 파라미터는, 원하는 대역폭과 함께, 기저대역의 샘플링 레이트를 결정한다. 상기 샘플링 레이트는 대역폭의 적어도 2배여서, 나이퀴스트 기준(Nyquist criteria)을 만족시킬 수 있다. 무선 PHY가 2보다 큰 오버-샘플링 레이트를 특정하는 것이 가능하며, 이는 더 우수한 성능을 제공할 수 있지만, 더 큰 연산 비용이 발생할 수 있다. 이러한 더 큰 연산 비용은, 오버-샘플링아 사용될 때 특정 구간에서 프로세싱되는 추가 샘플로부터 초래된다. 또한 무선 PHY은, 등록 동안, 멀티-캐리어 변조에서 사용되는 서브-캐리어의 수를 정의한다. 단일 캐리어 변조에서, 이 수는 1일 것이다.
등록 동안 특정되는 또 다른 파라미터는 PHY의 가상 기저대역 신호에서 수행될 재-성형 동작의 유형을 설명한다. 이 파라미터는 스펙트럼 관리자와 함께 동작하여, 가상 기저대역과 물리 스펙트럼 대역 간 매핑을 결정할 수 있다. 일부 비-제한적 예로는 기저대역 신호가 규격보다 좁은 물리 기저대역으로 축소되지 않음을 나타내는 파라미터, 기저대역 신호가 연속하지 않은 물리 대역들로 쪼개지지 않음을 나타내는 파라미터, 및 사용될 추가 보호-대역 크기를 나타내는 파라미터가 있다.
블록(1104)에서 SVL은 등록 요청을 스펙트럼 관리자에게 전달한다. 받아들여지면, 블록(1106)에서 스펙트럼 관리자는 물리 스펙트럼의 일부를 할당하고 스펙트럼 맵 내 맵 항목을 업데이트한다. SVL은 PHY에게, 등록된 가상 기저대역을 식별하는 취급권(handle)을 리턴(return)할 수 있다.
블록(1108)에서 무선 PHY는 가상 기저대역 신호를 출력하기 위한 콜(call)을 SVL로 제출한다. 콜의 일부로서, 무선 PHY는 가상 기저대역의 식별을 제공하며, 이는 스펙트럼 맵에서 물리 스펙트럼에 대한 조사(look-up)을 촉진시킨다. 무선 PHY는 출력될 디지털 샘플로의 포인터(pointer) 및 출력될 디지털 샘플의 수를 각각 특정하는 샘플 및 길이 파라미터를 제공한다.
블록(1110)에서, 무선 PHY는 기저대역 신호를 수신하기 위한 콜을 제출한다. 이 콜 동안, 무선 PHY는 가상 기저대역의 식별, 샘플 버퍼 위치로의 포인터, 및 수신될 디지털 샘플의 수를 제공한다. 블록(1112)에서 SVL은 이들 파라미터에 의해 식별되는 샘플을 리턴(return)하고, 이들을 무선 PHY로 전달한다.
스펙트럼 맵
앞서 언급된 바와 같이, 스펙트럼 맵이 채용되어, 물리 스펙트럼 대역과 가상 스펙트럼 대역 간의 매핑을 결정할 수 있다. 각각의 PHY에 대해, 테이블이 가상 스펙트럼 BV(f,w) 및 이와 연관된(매핑되는) 물리 스펙트럼 대역 BP(f,w)을 정의하며, 여기서, f는 중심 주파수(center frequency)이고, w는 대역폭이다. 가상 스펙트럼 범위가 복수의 물리 스펙트럼 범위에 매핑되는 실시예에서, 가상 스펙트럼 대역은 복수의 대역 BP 1(f1, w1), BP 2(f2, w2), ..., BP N(fN, wN)과 연관(복수의 대역으로 매핑)될 수 있다. 스펙트럼 맵의 맵 테이블은 PHY 층과 연관된 프로세싱 정보를 포함한다. 프로세싱 정보의 비-제한적 예로는 재-성형기 식별자, (스플리터를 식별하는) 필터 식별자, (예를 들어, 하나의 장치 내에 둘 이상의 라디오를 채용하는 실시예에서, 라디오를 식별하는) 라디오 식별자, 및 (이하에서 설명될 타이밍 가상화에서 사용되기 위한) 시간 스케일 인자(time scale factor)가 있다. 스펙트럼 맵은스펙트럼 관리자에 의해 확립 및 유지될 수 잇다. (본 상세한 설명 내에 기재된 것처럼) 스펙트럼 관리자에 의해 등록 요청이 수락되면, 상기 스펙트럼 관리자는 PHY 식별자를 등록된 PHY로 할당하고 맵 테이블에 새로운 항목을 추가한다. 상세한 설명에 기재된 바와 같이, 스펙트럼 가상화 층은 맵 테이블을 시행한다.
타이밍 가상화
SVL이 가상 기저대역을 더 좁은 폭을 갖는 물리 대역으로 매핑할 때, 기저대역 신호를 전달(transfer)하는 데 PHY 프로토콜이 예상한 것보다 시간이 더 걸린다. 예를 들어, 20MHz 가상 기저대역을 이용하는 802.11a PHY가 10MHz 물리 기저대역에 매핑하는 경우, SVL이 심볼을 송신하는 데 PHY가 예상한 4㎲가 아닌 8㎲가 걸릴 수 있다. 이러한 타이밍의 변화는, 무선 프로토콜이 절대 시간 정보에 의존하는 경우, 무선 프로토콜의 동작에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, PHY 신호의 전송 타이밍이 연장되는 경우, 네트워크 할당 벡터(NAV: Network Allocation Vector) 및 ACK 타임아웃이 너무 이르게 만료될 것이다. 따라서 본 발명의 실시예는 타이밍 가상화를 채용한다.
도 12는 타이밍 가상화에 대한 예시적 프로세스(1100)를 나타내는 흐름도이다. 도 12의 프로세스(1200)는, 도 1의 통신 모듈(128), 도 2의 통신 모듈(240), 도 8의 전송(800), 도 7의 환경(700), 도 9의 아키텍처(900), 및/또는 도 10의 SVL(1002)로 구현될 수 있으며, 그렇지 않을 수도 있다. 도 12에 도시된 프로세스의 일부는 컴퓨터 실행형 명령에 의해 구현될 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터 실행형 명령은 루틴, 프로그램, 객체, 컴포넌트, 데이터 구조, 절차, 모듈, 함수, 및 특정 기능을 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 이와 유사한 것들을 포함할 수 있다. 프로세스는 또한, 통신 네트워크를 통해 링크되는 원격 프로세싱 장치에 의해 기능이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수도 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 컴퓨터-실행형 명령은 로컬 및/또는 원격 컴퓨터 저장 매체, 가령, 메모리 저장 장치에 위치할 수 있다.
예시적 프로세스는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있는 동작들의 시퀀스를 나타내는 논리 흐름 그래프로 된 블록들의 집합으로서 도시된다. 프로세스가 기재되는 순서는 한정 사항으로 해석되어서는 안 되고, 임의의 개수의 기재된 프로세스 블록이 프로세스 또는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 대안적 프로세스를 구현하기 위한 임의의 순서로 조합될 수 있다. 덧붙여, 여기에 기재된 본 발명의 사상 및 범위 내에서 개별 블록은 프로세스로부터 생략될 수 있다. 소프트웨어의 맥락에서, 블록이 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 언급된 동작을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 명령을 나타낸다.
도 12를 다시 참조하면, 프로세스(1200)의 블록(1202)에서, 타이밍 가상화를 채용한 SVL은 무선 프로토콜(PHY)로 가상 클럭을 제공한다. 가상 클럭의 티킹 레이트(ticking rate)는 실제 할당된 물리 스펙트럼 대역에 따라 적응된다. 하나의 비-제한적 예를 들면, bs가 할당된 물리 대역의 합쳐진 대역폭(aggregated bandwidth)이고, bv가 가상 기저대역의 폭인 경우, SVL은 인수(factor) bs/bv에 의해 티킹 레이트를 조절한다.
전송 동안, 블록(1204)에서 PHY 프로토콜은 가상 클럭 티킹 레이트를 이용해, 가상 전송 주파수 범위에 따라 가상 기저대역에서 데이터 스트림을 변조한다. 가상 클럭 티킹 레이트(ticking rate)는 PHY 프로토콜에 대한 시간을 늦추는 것으로 여겨질 수 있으며, 이로써, PHY 프로토콜은, PHY 프로토콜의 수정 없이, 더 좁은 물리 기저대역과 함께 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 가상 클럭 티킹 레이트(ticking rate)가 보통의 경우보다 더 빨라서, PHY 프로토콜의 수정 없이 전송을 빠르게 하기 위해, 가상 스펙트럼 대역이 비교적 넓은 물리 스펙트럼 대역에 매핑되게 할 수 있다.
송신 동안, 블록(1206)에서, SVL은 물리 전송 주파수 범위에 따라 가상 기저대역 신호를 물리 기저대역 신호로 성형한다. 블록(1208)에서, 상기 SVL은 변조된 물리 기저대역 신호를, 물리 전송 주파수 범위에서 전송되도록, 라디오 프론트-엔드로 전달한다.
수신 동안, 블록(1210)에서 RF 프론트-엔드가 물리 전송 주파수 범위에서 RF 신호를 수신한다. 블록(1212)에서 상기 RF 프론트-엔드는 수신된 아날로그 신호를 디지털화하고 SVL로 전송될 물리 기저대역 신호를 생성한다.
블록(1214)에서 SVL은 수신된 물리 기저대역 신호를 가상 기저대역 신호로 역 성형하고, 가상 클럭 틱 레이트(tick rate)에 따라, 이들을 PHY 프로토콜로 송신한다. 블록(1216)에서, PHY 프로토콜은 신호를 복조하고 기저 디지털 데이터를 추출한다.
타이밍 가상화는, 가상 클럭으로부터만 타이밍 정보를 얻기 위해, MAC 및 그 밖의 다른 상위 층 프로토콜이 수정될 것을 필요로 할 수 있다. 많은 MAC 구현예는 단일 클럭 소스를 지칭하는 공통의 클럭 API(application programming interface)를 가진다. 따라서 실시예는 이들 클럭 API 기능을 다시 구현한다. 타이밍 가상화를 지원하도록 수정되지 않은 무선 프로토콜의 경우, 이의 물리 주파수 대역이 문제를 피하도록 구현될 수 있음을 보장하도록 정책이 설정될 수 있다. 이러한 정책에 의해, 신호 타이밍이 변할 필요가 없음을 보장하도록 SVL은 충분한 물리 대역을 할당할 수 있다.
RF 프론트 - 엔드 멀티플렉싱
다양한 실시예에 따르는 스펙트럼 가상화가 하나의 단일 광대역 RF 프론트-엔드로의 복수의 PHY의 멀티플렉싱을 지원할 수 있다. SVL은 광대역 RF 프론트-엔드가 복수의 PHY로 할당된 물리 대역의 폭을 수용함을 보장할 수 있다. SVL은 복수의 PHY 멀티플렉싱을 지원하기 위해 믹서(mixer)와 스플리터(splitter)를 포함한다.
믹서는 전송 체인 내에 안착될 수 있으며, (재-성형 후의) 복수의 PHY의 물리 기저대역 신호를 수집하고, PHY의 개별 파워 마스크(power mask)에 따라 신호의 진폭을 스케일링(scale)하고, 그 후 RF 프론트-엔드의 DAC로 전송하기 전에 물리 기저대역 신호를 다함께 더하도록(혼합하도록) 구성될 수 있다. 스플리터는 복수의 PHY에 할당된 물리 대역과 정합(match)하는 대역-통과 필터의 하나의 세트를 포함한다. 연속하지 않은 물리 대역에 매핑된 PHY에 대해, 모든 연속하지 않은 대역에 대한 필터들이 믹서에 의해 조합되어, 하나의 단일 대역-선택적 필터(band-selective filter)를 형성할 수 있다. 스플리터는 정합 대역-선택적 필터를 각각의 PHY에 적용하고, 필터링된 신호 샘플이, 각각의 PHY에 매핑된 대응하는 재-성형기(reshaper)로 공급된다.
기지국 또는 무선 클라이언트 장치가 단 하나의 RF 프론트-엔드를 갖고, 상기 하나의 RF 프론트-엔드가 반-이중(half-duplex)형인 경우, 복수의 PHY를 멀티플렉싱하는 것은 주의 깊은 스케줄링을 가질 수 있는데, 왜냐하면, 반-이중 RF 프론트-엔드는 한 번에 송신만 하거나 수신만 할 수 있기 때문이다. 따라서, SVL은 복수의 PHY에 대한 신호가 동시에 전송되도록 스케줄링할 수 있고, SVL은 복수의 PHY에 대한 신호가 동시에 수신되도록 스케줄링할 수 있다. 이들 스케줄링 요건을 수용하기 위해, 본 발명의 실시예에 따르는 SVL은, RF 프론트-엔드가 수신 중일 때 기저대역 샘플을 임시로 보유하는 버퍼를 포함한다. 상기 SVL은 수신이 완료될 때까지(즉, RF 프론트-엔드의 수신 체인에서 어떠한 신호 파워도 검출되지 않을 때까지) 전송을 지연(defer)시킨다. SVL은 가상 시간에서 대기시간을 뺌으로써, 가령, 가상 클럭의 틱 레이트(tick rate)를 감소시킴으로써, PHY 층으로부터 결과적인 버퍼링 대기시간(buffering latency)을 숨길 수 있다.
전-이중 RF 프론트-엔드에 의해, 또는 2개의 반-이중 RF 프론트-엔드를 SVL로 부착함으로써, 전-이중 모드(full-duplex mode)가 이뤄질 수 있다. 실시예에서, 송신 및 수신 대역은 직교일 수 있으며, 하나 이상의 아날로그 노치(대역-저지(band-stop)) 필터가 SVL에 의해 적용되어, 수신 체인이 포화되는 것을 막기 위해 자기-전송되는 신호(self-transmitted signal)를 필터링-제거(filter out)할 수 있다.
컴퓨터 판독형 매체
사용되는 컴퓨팅 장치의 구성 및 유형에 따라, 도 2의 화이트 스페이스 기지국(200)의 메모리(204), 도 3의 화이트 스페이스 파인더 서비스(300)의 메모리(304), 도 7의 기지국(702)의 메모리(708), 및/또는 도 7의 무선 클라이언트(704 및 706)의 메모리(718 및 726)는 휘발성 메모리(가령, 랜덤 액세스 메모리(RAM)) 및/또는 비휘발성 메모리(가령, 리드 온리 메모리(RMO), 플래시 메모리, 등등)을 포함할 수 있다. 메모리(204, 304, 708, 718, 및/또는 726)는 또한 추가 이동식 저장장치 및/또는 비-이동식 저장장치를 포함할 수 있으며, 비-제한적 예를 들면, 컴퓨터 판독형 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 및 화이트 스페이스 기지국(200), 화이트 스페이스 파인더 서비스(300), 기지국(702), 및/또는 무선 클라이언트(704 및 706)를 위한 그 밖의 다른 데이터의 비휘발성 저장을 제공할 수 있는 플래시 메모리, 자기 저장장치, 광학 저장장치, 및/또는 테이프 저장장치가 있다.
메모리(204, 304, 708, 718, 및 726)는 컴퓨터 판독형 매체의 예이다. 컴퓨터 판독형 매체는 적어도 2가지 유형의 컴퓨터 판독형 매체를 포함하는데, 즉, 컴퓨터 저장 매체와 통신 매체를 포함한다.
컴퓨터 저장 매체는, 정보, 가령, 컴퓨터 판독형 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 그 밖의 다른 데이터를 저장하기 위한 임의의 프로세스 또는 기법으로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 이동식 및 비이동식 매체를 포함한다. 컴퓨터 저장 매체의 비-제한적 예를 들면, 상 변화 메모리(PRAM: phase change memory), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM: static random-access memory), 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM: dynamic random-access memory), 그 밖의 다른 유형의 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 전기 소거 프로그램 가능한 리드 온리 메모리(EEPROM), 플래시 메모리 또는 그 밖의 다른 메모리 기법, 컴팩트 디스크 리드 온리 메모리(CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVD), 또는 그 밖의 다른 광학 저장장치, 또는 컴퓨팅 장치에 의해 액세스되기 위한 정보를 저장하도록 사용될 수 있는 그 밖의 다른 임의의 비-전송 매체가 있다.
이와 달리, 통신 매체는 컴퓨터 판독형 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 그 밖의 다른 데이터를 변조된 데이터 신호, 가령, 캐리어 파, 또는 그 밖의 다른 전송 메커니즘으로 포함할 수 있다. 본원에서 정의할 때, 컴퓨터 저장 매체는 통신 매체를 포함하지 않는다.
결론
본원에서 구조적 특징부 및/또는 방법적 동작에 특정적인 기재를 사용했지만, 본 발명은 기재된 특정 특징부 또는 동작에 한정되지 않는다. 오히려, 특정 특징 및 동작은 본 발명을 구현하는 예시적 형태로서 개시된 것이다.

Claims (20)

  1. 기지국으로서,
    라디오 트랜시버(radio transceiver),
    상기 라디오 트랜시버와 물리 기저대역 신호(physical baseband signal)를 교환하도록 구성된 스펙트럼 가상화 모듈(spectrum virtualization module) - 상기 스펙트럼 가상화 모듈은 상기 물리 기저대역 신호를, 상기 스펙트럼 가상화 모듈의 무선 전송 프로토콜의 하나 이상의 가상 주파수 대역에 따라 생성된 가상 기저대역 신호(virtual baseband signal)로 변환하고 또한 상기 가상 기저대역 신호로부터 상기 물리 기저대역 신호를 변환해 내기 위해, 기저대역 신호 성형(baseband signal shaping)을 수행하도록 더 구성됨 - , 및
    결정 모듈을 포함하는 스펙트럼 관리자(spectrum manager) - 상기 결정 모듈은 하나 이상의 전송 정책(transmission policy)에 기초해서, 상기 기지국의 지리적 영역 내에서 이용가능한 하나 이상의 물리 주파수 대역을, 상기 스펙트럼 가상화 모듈에 의한 기저대역 신호 성형을 위한 상기 무선 전송 프로토콜에 따라, 상기 하나 이상의 가상 주파수 대역으로 매핑하는 스펙트럼 할당(spectrum allocation)을 결정하도록 구성됨 - 를 포함하되,
    상기 스펙트럼 관리자는, 상기 기지국의 지리적 영역에 적어도 부분적으로 기초해서 상기 하나 이상의 물리 주파수 대역에 대해 화이트 스페이스 파인더 서비스(white space finder service)에게 질의하고 상기 하나 이상의 물리 주파수 대역을 나타내는 데이터를 수신하도록 구성되는 가용성 모듈(availability module)을 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 물리 주파수 대역에 대해 상기 화이트 스페이스 파인더 서비스에게 질의하는 것은,
    상기 화이트 스페이스 파인더 서비스가 1차 무선 장치의 로컬 영역과 연관된 지형 데이터를 사용하여 상기 1차 무선 장치의 전송 신호 전파 영역을 모델링하는 것과,
    상기 화이트 스페이스 파인더 서비스가 화이트 스페이스 장치의 위치 및 상기 모델링된 전파 영역에 기초하여 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 주파수 범위를 판정하고, 상기 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 주파수 범위를 상기 화이트 스페이스 장치에 제공하는 것을 포함하는
    기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 프로세서,
    메모리, 및
    상기 메모리에 저장되며, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 화이트 스페이스 기지국으로 하여금 상기 스펙트럼 관리자 및 상기 스펙트럼 가상화 모듈 중 하나 또는 둘 모두를 구현하게 하는 복수의 명령을 더 포함하는
    기지국.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가용성 모듈은 상기 화이트 스페이스 파인더 서비스로부터 상기 하나 이상의 물리 주파수 대역 중 일부 또는 전부의 철회를 수신하도록 구성되며, 상기 결정 모듈은 상기 철회에 기초해서 스펙트럼 할당을 수정하도록 더 구성되는,
    기지국.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 라디오 트랜시버는 상기 하나 이상의 물리 주파수 대역을 결정하도록 구성된 감지 하드웨어를 포함하고, 상기 가용성 모듈은 상기 하나 이상의 물리 주파수 대역에 대해 상기 감지 하드웨어에게 질의하도록 구성되는,
    기지국.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스펙트럼 관리자는 상기 하나 이상의 전송 정책을 포함하는 정책 모듈을 더 포함하는,
    기지국.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전송 정책은, 상기 하나 이상의 물리 주파수 대역에 대한 하나 이상의 보호 대역 요건, 상기 하나 이상의 물리 주파수 대역을 무선 전송에 사용 가능한 시간대, 또는 상기 하나 이상의 물리 주파수 대역의 전송 파워 레벨을 포함하는, 상기 하나 이상의 물리 주파수 대역에 대한 규제 정책(regulatory policy)을 포함하는
    기지국.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전송 정책은 상기 무선 전송 프로토콜에 의해 정의되는 정책을 포함하되,
    상기 정책은, 상기 무선 전송 프로토콜의 하나 이상의 대역폭 요건, 단일 캐리어 변조 또는 멀티캐리어 변조에 대한 요건, 파워 전송 마스크(power transmission mask), 보호-대역 요건, 이중(duplex) 전송 또는 단향(simplex) 전송 요건, 및 가변 업로드 및 다운로드 대역폭 요건 중 하나 이상을 포함하는,
    기지국.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스펙트럼 할당은 상기 하나 이상의 물리 주파수 대역 중 복수의 물리 주파수 대역을 하나 이상의 가상 스펙트럼 대역 중 하나의 가상 스펙트럼 대역으로 매핑하는,
    기지국.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스펙트럼 할당은 상기 하나 이상의 물리 주파수 대역 중 하나의 단일 물리 주파수 대역을 가상 스펙트럼 대역 중 복수의 가상 스펙트럼 대역으로 매핑하는,
    기지국.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스펙트럼 가상화 모듈은 다른 물리 기저대역 신호를, 상기 스펙트럼 가상화 모듈의 다른 무선 전송 프로토콜의 하나 이상의 다른 가상 주파수 대역에 따라 생성된 다른 가상 기저대역 신호로 변환하고, 또한 상기 다른 가상 기저대역 신호로부터 상기 다른 물리 기저대역 신호를 변환하기 위한 기저대역 신호 성형을 수행하도록 더 구성되며, 상기 결정 모듈은 하나 이상의 다른 전송 정책에 기초해서, 상기 지리적 영역 내에서 이용가능한 하나 이상의 다른 물리 주파수 대역을, 상기 스펙트럼 가상화 모듈에 의한 기저대역 신호 성형을 위한 상기 다른 무선 전송 프로토콜에 따라 상기 하나 이상의 다른 가상 주파수 대역으로 매핑하는 다른 스펙트럼 할당을 결정하도록 더 구성되는,
    기지국.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 화이트 스페이스 장치가 로컬 영역에서 화이트 스페이스 전송을 위해 이용가능한 주파수 범위를 요청할 수 있도록 하는 방법으로서,
    화이트 스페이스 파인더 서비스가 1차 무선 장치의 로컬 영역과 연관된 지형 데이터를 사용하여 상기 1차 무선 장치의 전송 신호 전파 영역을 모델링하는 단계,
    상기 화이트 스페이스 파인더 서비스가 화이트 스페이스 장치의 위치 및 상기 모델링된 전파 영역에 기초하여 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 물리 전송 주파수 범위를 판정하고, 상기 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 물리 전송 주파수 범위를 상기 화이트 스페이스 장치에 제공하는 단계,
    상기 화이트 스페이스 장치에 의해, 상기 화이트 스페이스 장치의 상기 위치에서 로컬로 이용가능한 비-간섭 물리 전송 주파수 범위를 나타내는 데이터를 수신하는 단계 - 상기 로컬로 이용가능한 비-간섭 물리 전송 주파수 범위는 상기 화이트 스페이스 파인더 서비스에 의해 판정된 것임 -,
    상기 화이트 스페이스 장치에 의해, 상기 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 물리 전송 주파수 범위 중, 상기 화이트 스페이스 장치에 저장된 하나 이상의 정책에 부합하는 일부 또는 전부를 선택하는 단계,
    상기 화이트 스페이스 장치에 의해, 상기 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 물리 전송 주파수 범위 중 상기 일부 또는 전부를 무선 전송 프로토콜의 하나 이상의 가상 전송 주파수 범위로 매핑하는 단계, 및
    상기 화이트 스페이스 장치에 의해, 상기 무선 전송 프로토콜에 따른 전송 비트를, 매핑된 상기 하나 이상의 물리 전송 주파수 범위로 전송하는 단계
    를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 화이트 스페이스 장치의 위치에서 상기 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 물리 전송 주파수 범위를 나타내는 데이터에 대해 상기 화이트 스페이스 파인더 서비스에게 질의하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 화이트 스페이스 장치에 의해, 상기 화이트 스페이스 파인더 서비스로부터, 상기 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 물리 전송 주파수 범위 중 일부에 대한 철회를 수신하는 단계, 및
    상기 철회에 응답하여, 상기 하나 이상의 로컬로 이용가능한 비-간섭 물리 전송 주파수 범위 중 서로 다른 주파수 범위를 무선 전송 프로토콜의 하나 이상의 가상 전송 주파수 범위로 재-매핑(re-mapping)하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 정책은 보호 대역 요건, 무선 전송 프로토콜의 하나 이상 대역폭 요건 중, 단일 캐리어 변조 또는 멀티캐리어 변조에 대한 요건, 파워 전송 범위, 이중 전송 또는 단향 전송 요건, 또는 가변 업로드 및 다운로드 대역폭 요건을 포함하는,
    방법.
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