KR20100127243A - 무선 신호를 캐스케이드 및 분배하기 위한 시스템 및 장치 - Google Patents

Abstract

일정 서비스 지역 내 멀티미디어 신호 또는 그와 유사한 신호 재 분배가 각 조각의 화이트 스페이스 스펙트럼에 대해 반송파 주파수를 선택하고, 상기 신호를 동일 수의 성분으로 분석하며 그리고 한 반송파 주파수를 통해 각 신호 성분을 변조함에 의해 수행된다. 상기수신 장치는 상기 신호를 재구성하기 위해 리버스 동작을 수행한다.

Description

무선 신호를 캐스케이드 및 분배하기 위한 시스템 및 장치{SYSTEM AND APPARATUS FOR CASCADING AND DISTRIBUTING WIRELESS SIGNALS}

본 발명은 높은 대역 폭 정보 신호의 지역 분배에 대한 것이다.

특정 작은 지역 내에서 멀티 미디어 콘텐트를 방송하기 위한 저렴하고 효율적인 방법을 제공하기 위한 요구가 있다. 이 같이 작은 지역으로는 단일-패밀리 거주자, 멀티-거주 유닛, 작은 오피스/홈 오피스, 작은 사업, 멀티-임차인 빌딩, 그리고 공립 및 사립 캠퍼스 등이 있으며, 이들은 모두, 벽, 가구, 금속 집기 등이 있는 제한된 공간의 특징이 있다. 이 같은 마켓에서의 가입자들에게는 안전하고, 사용하기 편하며 그리고 소비자에게 매력적인 가격인 아키텍쳐를 제공하려는 경향이 있다.

현재의 하드웨어 솔루션은 케이블링 하드웨어를 필요로 하며, 부수하는 비용과 디자인 관련 문제들이 제기된다. 무선 방법이 알려져 있으나, 이 같은 방법은 지역 분배 이전에 심각한 압축을 필요로 하고, 와이드, 간섭-프리 대역 폭을 갖는 선험적 레저베이션(a-priori reservation)을 필요로 한다. 또한 비용 고려 관점에서 무선 솔루션에 매력을 부여하기 위해서는, 현재 알려진 아키텍쳐가 허가되지 않은 스펙트럼을 사용하거나, 사용할 것을 제안한다. 또한 이 같은 타입의 환경에서 이 같은 타입의 신호 무선 분배는 가령, 인접한 위치에서의 신호들 간의 간섭, 이 같은 지역 내 존재하는 다른 서비스와의 간섭, 그리고 각 지역의 지형으로 인해 간단한 일이 아닌 것이다.

가령, 고 화질 텔레비전(HDTV) 신호와 같은 높은 대역 폭 정보 신호의 현재 로컬 지역 분배는 다양한 시스템 제한 사항들을 충족하여야 한다. 한 가지 예로서, 대표적인 HDTV 홈 시스템은 광 섬유, DSL(전화선을 이용한 고속 통신 기술) 링크 또는 인공 위성-다운링크를 통해 서비스 제공자에 연결된 셋 톱 박스(STB)를 갖는다. 상기 STB는 동화상 전문가 그룹(MPEG)(엠페그) 신호를 사용자 디스플레이와 호환성이 있는 신호 포맷 내로 수신하고 해독한다. 한 공통 신호 포맷이 고 선명 멀티미디어 인터페이스(HDMI) 기술을 사용한다. 다음에 상기 HDMI 포맷 신호는 사용자 비디오 디스플레이로 전송되어야 한다. 하드와이어 연결이 이 같은 연결을 위한 가장 널리 알려진 선택이다. 그러나 빈번하게 그 같은 지역들은 높은 대역 폭 하드웨어 시스템을 구비하고 있지 않거나, 이에 적합하지 않다. 또한, 케이블과 관련된 심미적인 문제가 그와 같은 연결을 바람직하지 않도록 한다.

한 가지 사용 가능한 무선 방법은 무선 HDTV이다. 이 같은 아키텍쳐에서, 상기 셋-톱 박스는 MPEG 데이터를 해독하고, 다음에 내장된 HDTV 인터페이스를 통해 상기 TV 세트로 60 GHz 대역으로 상기 데이터를 무선 송신한다. 이 같은 해결은 장치들을 연결하기 위해 필요한 케이블링을 줄이지만 중요한 단점을 갖는다. 가령, 셋-톱과 TV 세트 사이 데이터가 압축되지 않기 때문에 매우 높은 데이터 링크가 필요하다. 마찬가지로, 바람직한 신호가 허용 가능한 품질로 수신될 수 있는 지역은 매우 적다(반경 16km (10m)까지). 이 같은 문제를 해결하기 위한 제안된 해결 방안으로 비임-형성 기술을 사용함을 포함하지만, 이는 비용을 증가시키고 전체 시스템 하드웨어를 위해 사용 가능한 공간을 줄인다.

거주 또는 사무 공간과 같은 한 지역 내 수신된 정보 신호를 분배하기 위한 또 다른 공지의 해결은, 통상의 리피터(repeater)이다. 종래의 리피터는 상기 정보 신호를 수신하며, 이를 증폭하고 재전송한다. 그러나, 종래의 리피터들은 단점을 갖는다. 한 가지 단점은 스펙트럼의 정부 사용 그리고 다른 부과된 할당이 그 같은 종래의 재 송신을 제한할 수 있다는 것이다. 또 다른 단점은 종래의 리피터가 관심이 있는 정보 신호만을 증폭하고 반복하는 것이 아니라, 다양한 잡음과 간섭 신호들도 증폭하고 반복한다는 것이다. 그 결과 최종 사용자에 의해 수신된 신호의 질이 떨어질 수 있다.

또 다른 해결은 2.4 내지 5 GHz의 허가되지 않은 대역으로 동작하는, 인-하우스 송신을 위한 Wi-Fi 기술을 사용하는 것이다. 그러나, 종래의 Wi-Fi 기술은 상기 HDTV 픽쳐 품질을 지원하기 위한 충분한 연속 데이터 속도를 제공할 수 없다. 또한, Wi-Fi 기술에서의 링크 품질은 다양한 그리고 컨트롤 할 수 없는 간섭으로 인해 손상을 입는다.

다음 요약 설명에서는 얼마간의 간소화와 생략이 있는 데, 이는 다양한 예시적 실시 예에 대한 특징들을 소개하고 강조하기 위함이며, 그러나 본 발명의 범위를 제한하고자 함은 아닌 것이다. 본 발명의 명세서에서는 본 발명 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 용이하게 실시 할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 예시적인 실시 예에 대한 상세한 설명이 제공된다. 또한 특별히 명시되지 않는 한, 혹은 상기 용어가 다른 의미를 갖는 특정 문맥으로부터 다른 의미가 명확하게 명시되지 않는 한, 다음에서 명시된 용어 각각은 모든 경우에서 같은 의미로 적용된다.

본 발명의 한 특징에 따라, 본 발명은 한 서비스 지역 내 무선 연결을 통하여 신호들을 재 분배하기 위한 시스템 및 방법을 제공할 수 있는 것으로서, 그 같은 지역에서 이용될 수 있는 일차 서비스 전달을 방해하거나 영향을 미치지 않도록 한다. 본원 명세서에서, "일차 서비스(primary services)"라 함은 디지털 TV 방송 및 무선 마이크로폰 응용을 위해 사용된다. "서비스지역(service area)" 또는 서비스 위치라 함은 단일 또는 멀티-주거 유닛, 작은 사무소/홈 오피스, 작은 비즈니스, 멀티-임차인 빌딩, 공공 및 사적 캠퍼스 등을 의미한다. 이차 서비스는 일차 서비스의 방해를 피하기 위해 일차 서비스와 스펙트럼을 공유하는 것이 필수적이다.

본 발명의 다른 한 특징에 따라, 본 발명은 일정 지역 내 일차 서비스에 의해 사용되지 않는 화이트 스페이스의 조각들을 검사할 수 있으며, 인-하우스 무선 TV 방송 또는 음성, 비디오 및/또는 데이터 신호 재 분배와 같은 이차 서비스를 위해 그와 같은 화이트 스페이스를 사용할 수 있다. 본 명세서에서, "화이트 스페이스(white space)"이라 함은 일차 서비스에 사용되지 않는, 즉 상기 서비스 지역에서 이용될 수 있는 스펙트럼 조각들을 의미한다. 가령 이는 일차 서비스에 의해 사용되지 않는, VHF/UHF 대역에서 이용될 수 있는 스펙트럼을 포함한다. 상기 화이트 스페이스는 TV 마켓 마다 상이하며, 또한 같은 TV 마켓에서도 지역 마다 상이할 수 있음을 알아야 하는 데, 이는 상기 무선 마이크로폰 응용 또는 각 지역에서 동작하는 경쟁의 이차 서비스들이 존재하기 때문이다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 본 발명은 한 서비스 지역 내 무선 연결을 통해 신호를 분배하기 위한 해결을 제공하며, 이는 기존 장비에 대한 최소의 변경을 필요로 한다. 가령, 본원 명세서에서 설명된 아키텍쳐는 TV 수신기에 대한 최소의 변경으로 TV 신호의 재 분배를 가능하게 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 한 서비스 지역 내 특정 대역 폭의 정보 신호를 분배하기 위한 한 게이트웨이가 제공되며, 상기 정보 신호의 대역 폭을 수용하기에 충분한 k 개의 화이트 스페이스 조각들을 식별하기 위한 스펙트럼 검사기; 그리고 k 조각의 화이트 스페이스를 통해 데이터 신호를 송신하기 위한 송신기를 포함하며, 이때 k는 정수이고, k > 1이다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 본 발명은 a) 상기 정보 신호의 대역 폭을 수용하기 위해 충분한 k 조각의 화이트 스페이스를 식별하고; 그리고 b) 상기 k 조각의 화이트 스페이스를 통해 상기 데이터 신호를 방송하며, 이때 k는 정수이고, k > 1임을 포함하는 일정 서비스 지역 내 특정 대역 폭을 갖는 정보 신호를 재 분배하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 한 특징에 따라, 본 발명은 k개 주파수 반송파에서 반송된 k RF 신호 성분을 캡쳐하기 위한 안테나, 이때 k는 정수; k개 복조기 브랜치, 각각이 각 RF 신호 성분을 한 정보 신호 성분으로 복조하도록 함; 그리고 상기 정보 신호 성분을 상기 정보 신호와 결합하기 위한 컴바이너를 포함하며, 한 서비스 지역내에서 송신된 정보 신호를 수신하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명은 장비 비용이 저렴하며, 더욱 좋은 성능을 달성하고, 스펙트럼 사용을 증가시키며, 그리고 따라서 신호, 특히 TV 신호의 특별히 효과적인 무선 재분배를 제공한다.

본 발명의 상기 설명은 다양한 예시적인 실시 예에 의해 달성될 수 있는 것을 설명한 것이며 실시 될 수 있는 가능한 장점들을 제한하고자 하는 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 다음 설명으로부터 명백할 것이며, 본 발명 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 변경을 감안한 다양한 예시적인 실시 예를 실시 함으로부터 학습될 수 있다. 따라서, 본 발명은 다양한 예시적 실시 예에서 도시되고 설명된 신규한 방법, 장치, 그리고 컴비네이션에 의해 그 목적이 달성된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 일정 서비스 지역에서 동작하는 사용자 장치로 신호들을 재 분배시키기 위한 무선 게이트웨이 실시 예 블록 도를 도시한 도면이다.
도 2는 게이트웨이에 의해 방송된 신호들을 회복하기 위해 사용된 장치의 제 1 변형 예에 대한 블록 도를 도시한 도면이다.
도 3은 상기 게이트웨이에 의해 방송된 신호를 회복하기 위해 사용된 장치의 제 2 변형 예에 대한 블록 도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이브릿 스펙트럼 분석기 블록 도를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 웨이브릿 스펙트럼 분석기에 의한 시간-주파수 맵 예를 도시한 도면이다.
도 6은 도면의 시간 주파수 맵이 프리 스펙트럼 조각들을 결정하고 선택하기 위해 어떻게 사용될 수 있는 가를 도시한 도면이다.
도 7과 8은 본 발명의 실시 예에 따라 화이트 스페이스 스펙트럼 불연속 조각들로 재 분배되기 전에 상기 신호를 분석하는 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 k 블록 내로 어떻게 분석되는 가를 도시하고, 그리고 도 8은 신호 재 분배를 위해 필요한 대역폭을 얻기 위해, 화이트 스페이스 스펙트럼의 각기 다른 부분으로부터 "최상" 스펙트럼 조각 선택을 도시하는 도면이다.
도 9는 HDTV 신호 분배의 특정 예에 대한 제어 매카니즘을 도시하는 도면이다.

세계에는 다양한 조정 단체가 특정 용도를 위한 스펙트럼을 할당하고 있으며, 대부분의 경우, 상기 스펙트럼 일부에 권리를 부여한다. 대 다수의 경우, 이들 주파수 할당 플랜은 스펙트럼의 특정 부분이 기술적인 이유(가령 간섭을 피하기 위해)로 할당된 대역들 사이에 프리(사용되지 않는)로 남아 있도록 한다. 또한 이들 조정 단체들은 전혀 허가되지 않은 또는 기술적 변경으로 프리(free)로 되어 있는 사용되지 않은 스펙트럼을 제공한다. 이와 같은 가치 있는 리소스를 효율적인 사용하고자 함이 최근 데이터 통신 시스템 개혁에 관계한 현재 연구 트랜드이다.

아날로그 TV로부터 디지털 TV(DTV)로 전환하는 것이 세계적인 추세이며, 이는 디지털 신호가 높은 품질의 화면을 제공하고, 개인적이며, 양 방향 서비스를 제공할 수 있고, 스펙트럼을 더욱 효율적으로 사용할 수 있도록 하기 때문이다.

가령, 북미에서, TV 방송업자들은 VHF (초고주파) 및/또는 54MHz 와 698MHz의 UHF (극 초단파) 스펙트럼 아래 부분을 사용한다. 각 TV 방송국은 현재 VHF/UHF 스펙트럼에서 6 MHz를 점유하는 한 채널을 할당 받는다. 연방 통신 위원회(FCC)(미국)는 2009.2.17. 부터 디지털 TV를 위한 ATSC 스탠다드를 모든 텔레비전 방송이 사용할 것이라고 하였다. DTV로의 변환은 결국 스펙트럼의 해당 부분에서 자유로워지는 중요한 대역폭을 만들게 된다. 이는 일정 지역/영역(TV 마켓으로 알려진)에서 DTV 신호를 방송하는 각 TV 방송이 제한된 수의 채널만을 사용하며, 따라서 그 같은 지역에서 DTV 방송으로 할당되지 않은 스펙트럼은 디지털 TV 방송으로 변환이 있은 후에는 자유로워 지게 된다.

이 같이 지역적으로 이용가능해지는 스펙트럼을 "화이트 스페이스(white space)"라고 한다. 상기 VHF/UHF 스펙트럼에서 이용될 수 있는 이 같은 화이트 스페이스는 TV 마켓마다 상이하다. 또한, 프리 스펙트럼(사용 가능한 스펙트럼)은 현재 Wi-Fi 블루투스 장치, 아마추어 라디오, 무선 전화, 마이크로웨이브 오븐 등 에 의해 공유 되고 있는, 2.4 GHz 대역; 또는 주로 Wi-Fi 장치에 의해 사용된 5 GHz 대역 내 허가되지 않은 스펙트럼에서도 이용 될 수 있다.

상기 FCC는 디지털 TV로 채널 2 내지 51을 할당하고자 하며; 700MHz 대역 아래 부분 절반을 점유하는 채널 52 내지 69는 이미 옥션과 소비자를 위한 다양한 어드밴스 상업 무선 서비스에 재 할당 되었다. DTV로의 전환이 2009년 초에 종료된 때, 미국에 소재하는 210 개 TV 마켓 모두가 40개까지의 방송에 사용될 수 있지만 사용되고 있지 않은, 할당되지 않은 채널을 만들었다. 할당되지 않은 TV 채널은 다른 허가 받지 않은 무선 인터넷 서비스에 안성맞춤이다. 비사용 TV 채널로의 접근은 부상하는 인-빌딩 네트워크(in-building networks)를 포함하는, 저 비용, 고 용량, 모바일 무선 방송 네트워크를 위한 마켓을 촉진한다. 이 같은 화이트 스페이스를 사용하여, 상기 무선 광 대역 산업은 월 $10 과 같은 저렴한 비용으로 모든 가정에 인터넷 서비스를 보급할 수 있다.

"TV 채널"이라 함은 설명의 목적으로 VHF 대역 내 북미 NTSC 스탠다드에 의해 명시된 "채널 2"또는 "채널 6"와 같은 DTV 스탠다드로 현재 정해져 있는 일정 주파수 채널을 의미한다. "스펙트럼 조각"이라 함은 상기 주파수 스펙트럼 일부이며, 그리고 "화이트 스페이스 채널"은 2차 서비스를 위해 일정 장치에 할당된 하나 또는 둘 이상의 웨이브릿(wavelet)에 의해 형성된 한 지역 채널이며; 이는 한 웨이브릿 채널 또는 연속적이든 그렇지 않든 웨이브릿 채널들의 한 조합을 포함한다. 본 발명은 이미 한 단계의 분배를 거친 신호를 재 분배하는 데 특히 유용하지만, 본 발명은 또한 프라이머리 자원으로부터 서비스 지역 내 신호의 우선적 분배(primary distribution)에도 적용될 수 있다. 가령, 한 빌딩이 신호들의 자원으로 작용하는 서버를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 한 서비스 지역에서 일반적으로 "정보 신호"라고 불리는, 비디오, 데이터 및/또는 음성 신호의 분배를 위한 방법 및 시스템을 제공하며, 특히, 상기 장치가 위치하는 지역 내에서 이용될 수 있는 화이트 스페이스를 사용하여 그와 같은 신호를 캐스케이드 하기 위한 시스템에 대한 것이다. 본 발명은 TV 채널 각각에 대해 6 MHz의 대역폭을 인정하는 DTV에 대한 미국 디지털 텔레비전 방송 표준 개발 위원회(ATSC) 스탠다드에 대한 특정 예에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 6 MHz 대역의 스펙트럼 조각을 식별하고 사용하는 것으로 제한되지 않는다; 본원 명세서에서 설명된, 더욱 좁거나 넓은 스펙트럼 조각을 적용하는 것이 검사되고 사용될 수 있다. 가령, 본 발명은 8 MHz (일본) 그리고/또는 7MHz (유럽)과 같은 DTV 채널 폭으로 적용될 수 있다. 또 다른 예로서, 만약 한 특정 마켓에서 DTV 채널에 의해 점유되지 않은 6MHz의 스펙트럼 조각 내에 하나 또는 둘 이상의 화이트 스페이스 조각들이 무선 마이크로폰 또는/그리고 다른 서비스에 의해 점유된다면, 그 같은 스펙트럼의 나머지 역시 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 DTV 방송 및 다른 일차 서비스에 의해 사용되지 않은 스펙트럼을 통한 지역 무선 TV 방송과 관련하여 설명되었으나, 동일한 원리가 2.4 또는 5 GHz의 허가 받지 않은 대역과 같은 스펙트럼의 다른 부분 내 화이트 스페이스에 적용될 수 있기도 하다. 재 분배된 상기 신호들이 TV 신호들일 필요는 없으며, 이때 그 같은 신호들을 위해 필요한 화이트 스페이스 대역은 DTV 채널의 대역 폭과 같을 수 있다.

반복 하건데, 다음 설명은 북미 DTV 스탠다드 및 가정 내 HDTV 신호의 재분배 예에 대한 것이나, 본 발명은 다른 DTV 스탠다드에 적용될 수 있으며, H/DTV 신호의 재 분배로 제한되지 않으며, 아날로그로부터 디지털 TV로의 변환에 의해 자유로워진 화이트 스페이스 만에 대한 것은 아니다. 오히려 스펙트럼의 어느 부분에서든 식별된 화이트 스페이스를 사용하여, 인터넷의 어떠한 비디오, 음성 및/또는 데이터 신호들을 재분배함에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 게이트웨이(10)의 실시 예 블록 도를 도시한 도면이다. 게이트웨이(10)는 주종의 관계로 하나 또는 둘 이상의 장치(20)와 통신한다. 여기서 '장치'는 서비스 지역(가령 가정) 내에서 사용된 어떠한 형태의 무선 형태 장비 일 수 있다. 가령 상기 장치는 TV 세트(분리된 또는 내장된 셋-톱 박스), 개인 컴퓨터, 랩톱, 노트북, 블랙버리(Blackberry^TM) 장치 또는 그와 동등한 것, PDA 등이 될 수 있다.

게이트웨이(10)는 변환기(100), 스펙트럼 분석기(101) 그리고 제어 채널 처리기(102)를 포함한다. 도 1은 또한 안테나(12, 14)에 의해 도시된 바와 같은, 무선 링크를 통해 게이트웨이(10)와 통신하는 사용자 장치(20)를 도시한다. 스펙트럼 분석기 및 검사기(101)는 상기 무선 통신 스펙트럼의 한 명시된 스펙트럼 부분(들)을 스캔함으로써 각 지역에서 이용될 수 있는 화이트 스페이스를 식별하며, 이 같은 정보를 상기 변환기(100)로 제공한다. 상기 화이트 스페이스가 감지된 "명시된 스펙트럼 부분(들)"은 스펙트럼의 일정 부분(들)로 사전에 정해지는 것이 바람직하며, 그 같은 스펙트럼 부분들은 가령 아날로그 TV로부터 디지털 TV로 변환에 의해 자유로워진 스펙트럼과 같은 일정 지역 내에서 사용이 덜 되고 있는 것으로 알려진 것들이다. 스펙트럼의 상기 선택된 부분들은 허가를 받지 않은 스펙트럼 부분들을 포함할 수 있으며, 상기 시스템이 설치된 때 명시되는 것이 바람직하다.

스펙트럼 분석기(101)는 안테나(120)를 사용하여, 스캔된 스펙트럼 부분들에 존재하는 무선 신호들을 감지한다. Rx 신호들은 HDTV 신호로서, 무선 마이크로폰 응용에 의해 또는 상기 지역 내 2차 서비스에 의해 사용된 신호일 수 있다.

일반적으로, 스펙트럼 분석기(101)는 스펙트럼 검사기/분석기일 수 있으며; 웨이브릿 스펙트럼 분석기가 본 발명에서 사용된다. 상기 웨이브릿 스펙트럼 분석기(101)는 상기 스펙트럼의 선택된 부분들을 스캔하며; 상기 웨이브릿 스펙트럼 분석기는 사전에 결정된 스캔닝 시퀀스를 사용할 수 있으며, 혹은 선택적으로 동적으로 갱신된 시퀀스를 사용할 수 있다. 따라서, 상기 스캔닝 시퀀스는 전체 VHF/UHF 스펙트럼을 포함할 수 있으며, 상기 스펙트럼은 각 지역(알려진)에서 상기 DTV 방송에 의해 점유되지 않는 스펙트럼이거나, 혹은 단지 TV 방송(가령, 채널 2, 3, 5 및 7)에 사용되지 않는 것으로 알려진 채널에 의해 점유되는 스펙트럼일 것이다. 마찬가지로, 상기 스캔닝 시퀀스는 하나 또는 둘 이상의 이들 채널 부분들 만을 포함할 수 있다. 요컨대, 상기 스캔닝 시퀀스는 각 TV 마켓에서 이용될 수 있는 공지의 스펙트럼 점유를 고려하며, 상기 VHF/UHF 대역이 아닌 다른 부분들을 고려 할 수 있기도 하다.

도 1의 설명 예와 관련하여, 가령 비디오 콘텐트, 비디오에 자막 추가(close-captioning), 그리고 서라운드-사운드 오디오를 포함하는 HDTV 채널의 재전송을 가능하게 하기 위해, 조사된 전체 대역 폭은 6 MHz 일 것으로 본다. 상기 HDTV 신호의 특정 멀티미디어 콘텐트는 본원 발명에 특별한 것은 아니다. 본원 명세서로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 이 같은 품질 한계를 정하는 것은 스탠다드 통신 시스템 디자인 실시를 적용하여 가능해지며 이 같은 실시는 디지털 통신 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 잘 알려진 기술이다.

웨이브릿 스펙트럼 분석기(101)는 웨이브릿 작용을 발생시킴으로써 동작되며, 도 4-7과 관련하여 더욱 상세하게 설명된다. 원칙적으로, 상기 통신 스펙트럼은 다수의 주파수-시간 셀들을 갖는 주파수 및 시간 맵으로서 만들어진다. 상기 주파수 및 시간 맵 내 주파수-시간 셀 각각은 통신 목적을 위해 사용될 수 있는 적어도 하나의 스펙트럼 조각을 구성시킨다. 웨이브릿 신호 분석을 사용하여, 상기 주파수-시간 셀들 내 신호 에너지가 어떠한 신호도 탐지되지 않는 주파수-시간 셀들을 식별시키기 위해, 한계에 대하여 측정된다. 이 같이 확인된 주파수-시간 셀들은 이들 주파수-시간 셀들 내에서 통신 비 활동 주기 동안에 신호 전송 및 수신을 위한 기회를 제공한다. 다음에 이 같은 스펙트럼 분석기가 주파수와 시간 정보를 송신기(100)로 제공하며; 이 같은 정보가 블록(101)(100) 사이의 화살표, {fk, BW}, 에서 도시되며, 여기서 fk 는 각 스펙트럼 조각 내 선택된 반송파 주파수이며, 그리고 BW는 이용 가능한 대역 폭이다.

상기 스펙트럼 분석기는 사전에 정해진 스펙트럼 테이블로부터 시작하는 TV 스펙트럼을 스캔하며, 상기 사전에 정해진 스펙트럼 테이블은 영역(TV 마켓)에서 TV 방송 캐스터에 의해 사용된 채널 들을 나타내는 그 같은 지역 스펙트럼 점유 테이블을 제공한다. 각 2차 서비스의 전송을 위해 필요한 화이트 스페이스가 정보 신호의 대역 폭을 기초로 하여 표시되면, 상기 트랜시버가 이를 따로 보존하며, 가령 정보 신호를 수신하기 위해 다운링크 스펙트럼 할당 맵을 사용하여 주파수 장소, 그리고 시간 때를 장치(20)로 나타내도록 한다. 송신기 안테나(12)는 상기 정보 신호를 장치(20)로 전송하기 위해 사용되며; 상기 장치(20)는 장치 안테나(14)를 사용하여 이 같은 신호를 챕쳐(capture)한다.

상기 제어 채널 처리기(102)는 한 제어 채널(30)을 통하여 장치(20)가 게이트웨이(10)와 통신할 수 있도록 하기 위해 사용된다. 가령, 이는 양 방향 제어 채널일 수 있으며, 본 발명 기술 분야 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 이때 업 링크 대역 폭이 연결 설치(랑데부 채널로서)를 위해, 액세스 요청, 대역 폭 요청의 형태로 송신기 제어 메시지로의 통신을 위해, 그리고 설치를 위한 신호 전송을 가능하게 하고, 연결을 유지 및 차단시키기 위해 게이트웨이(10)에 의해 서비스되는 모든 장치에 의해 공유된다. 이 같은 채널로 할당된 상기 다운링크 대역 폭은 상기 장치의 동작을 제어하기 위해 게이트웨이(10)에 의해 사용된다. 선택에 따라서는, 상기 다운링크 제어 데이터가 인-밴드(in-band)로 보내질 수 있으며, 채널(30)이 상기 장치가 업 링크 메시지를 상기 게이트웨이로 보낼 수 있도록 하기 위해 양 방향성 채널로서 사용될 수 있다.

송신기(100)는 도 1의 실시 예에서 한 인터페이스 유닛(111), 기저대역 처리기(109) 그리고 분배기 유닛(110)을 포함한다. 상기 송신기는 인터페이스 유닛(111)을 통하여 다양한 소스들로부터 수신된 정보 신호를 처리하도록 적용되며, 그리고 유닛(101)에 의해 표시된 자유 공간을 통하여 상기 신호를 장치(20)로 재전송한다.

인터페이스 유닛(111)은 도 1에서 도시된 변경 실시에서, 트랜시버(100)가 사용자에게 정보 신호들을 수신하고, 처리하며 이를 사용자들에게 재 분배하도록 적용됨을 설명하는 것으로 도시된 다수의 인터페이스(103-108)을 포함한다. 이들 인터페이스 들은 다양한 포맷의 신호들을 변환시키도록 사용되며, 다양한 매체(가령, 케이블, 에어, 와이어)를 통하여 다양한 소스들로부터 기저대 신호 내로 수신된 종래의 장비를 포함한다. 도 1에서 도시된 인터페이스(103-108)들은 일 실시 예에 불과한 것이며, 또한 트랜시버 유닛(100)에는 이들 모든 인터페이스들이 장치될 필요가 없다. 일례로서, 도 1은 구상 위상 편이 방식/순방향 오류 정정(QPSK/FEC) 디코더(103), 직교의 주파수-분할 멀티플렉싱/FEC(OFDM/FEC) 디코더(104), 구상 진폭 변조/FEC(QAM/FEC) 디코더(105), 디지털 가입자 라인(xDSL) 유닛(106), 가정으로의 광섬유(FTTH) 유닛(107), 그리고 디지털 다기능 디스크(DVD) 유닛(108)을 도시한다.

본원 명세서에서 설명하는 바, HDTV 신호를 "캐스케이딩"한다는 것은 6 MHz 스펙트럼 조각 전체가 이용될 수 없는 때의 상황을 나타낸다. 상기 설명한 바와 같이, 장치(20)로 6 MHz 채널을 캐스케이딩하기 위한 대역 폭은 VHF/UHF에서 발견된다. 그러나 다른 주파수 대역들로부터 화이트 스페이스를 식별하고 사용하는 것이 똑같이 가능한 것이다. 캐스케이딩은 상기 신호를 2.4GHz와 같은 또 다른 조정되지 않은 스펙트럼으로 브리지 할 수 있거나, 2.4, 5GHz 및 VHF/UHF 대역 모두에서 식별된 프리 스펙트럼을 결합할 수 있기도 하다.

상기 신호를 상기 장치(20)로 캐스케이드하기 위해, 기저대 처리기(109)가 먼저 상기 식별된 화이트 스페이스로 전송하기 위해 필요한 인터페이스(103-108) 가운데 한 인터페이스로부터 수신된 기저대 신호를 포맷한다. 본 발명을 설명하기 위해 사용된 실시 예에서, 상기 기저대 신호는 ATSC 스탠다드에 따라 처리기(109)에서 포맷된다. 본 발명 기술 분야에 숙련된 자라면 알 수 있는 바와 같이, 이 같은 작업은 기존의 ATSC-호환 장비를 필요로 한다. 또한 하기에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 상기 식별된 화이트 스페이스 스펙트럼이 파편으로 만들어지면, 상기 기저대 처리기는 신호를 분석한다. 여기서 "parse(분석)"는 정보 신호를 블록들로 분리시키기 위해 선택된 작업에 대한 기능을 나타내는 기술어로서 사용되며, 이 같은 기능을 실행하는 것과 관련하여 어떠한 제한도 수반되지 않는다.

분배기 유닛(110)은 스펙트럼 분석기에 의해 표시된 프리 스펙트럼 k 조각을 통해 정보 신호를 변조한다. 상기 유닛(110)은 일례로서 도 1에서 4개의 브랜치(k=4) 를 갖는 것으로 도시된다; 브랜치의 수는 4개 이상 또는 이하 일 수 있다. k 조각의 프리 스펙트럼을 통해 멀티미디어 신호를 분배하기 위해, 인터페이스(111)로부터의 정보 신호가 일정 수의 비트를 갖는 k 데이터 블록으로 분석(리버스-멀티플렉스)되며, 각 데이터 블록이 반송파 fk를 변조시킨다. k=4인 실시는 일례에 불과하며, 한 분석 방법을 설명하기 위해 선택된다. 그러나 본 발명은 화이트 스페이스의 조각들을 스캔하고 식별하는 것으로 한정되지 않으며, 따라서 분배기(110) 브랜치의 수는 4가 아닐 수 있다. 그럼에도 불구하고, 가정에서 정보 신호의 재분배를 위한 대역폭은 4개 까지의 화이트 스페이스들로부터 얻어질 수 있다.

분배기(110)의 브랜치 각각은 각각의 저역 통과 필터(11), 각각의 반송파 주파수 fk (본 명세서에서는 f1-f4)를 통해 정보 신호로부터 분석된 블록을 변조하기 위한 변조기(13), 상기 변조된 신호를 형성하기 위한 RF 필터(15), 증폭기(17), 그리고 상기 정보 신호의 RF 성분들을 안테나(12)를 통해 장치(20)로 분배하기 전에 모든 브랜치들로부터 이들 RF 성분들을 결합하기 위한 컴바이너(40)를 사용하여 상기 정보 신호의 성분들 중 한 성분을 처리한다.

예를 들면, 유닛(10)에 의해 식별된 1 화이트 스페이스 스펙트럼은 4개의 조각들로 만들어지며, 상기 정보 신호는 BB 처리기(109)에 의해 각각 M비트인 네 개의 블록으로 분석된다; 가령, 상기 정보 신호는 16-비트 블록(M=6)으로 나뉘어 질 수 있으며, 그리고 16-비트 블록 각각은 반송파(f1-f4) 중 하나를 변조하게 될 것이다. 상기 용어 "신호 성분(signal component)"은 분배기(10)의 브랜치 각각에서 제공된 정보 신호의 부분을 나타내기 위해 사용된다. 잘 이해 할 수 있는 바와 같이, M는 데이터 속도, 신호 변조 방법 그리고 다른 디자인 매개변수에 따라 선택되며; M의 선택은 본 발명 범위에 해당하지 않는다. 또한, 네 개의 모든 화이트 스페이스가 같은 크기를 갖는 것이 가능하지만, 다른 크기를 갖는 것이 가능한 것이며, 이때의 크기가 M의 선택에 영향을 미칠 수 있다. 가령, 상기 변조 방법은 구상의 진복 변조(QAM)일 수 있으며; 이 경우에, 브랜치 유닛(110) 각각에는 QAM 변조기(14)가 장치된다. 또 다른 예로서, 1920 x 1080 해상도에서 ATSC 신호의 경우 픽셀 마다 10 비트이고 초단 60 프레임(fps)인 것을 가정하면 처리되지 않은 데이터(raw data) 속도는 1.244 Gbps이다. 상기 관련된 압축된 데이터 속도는 본 발명 실시 예에서, 약 30 Mbps이다.

n 조각의 화이트 스페이스로부터 일정 신호의 재분배를 위해 필요한 화이트 스페이스를 식별하는 것이 가능하며, 이때 n < k 이다. 가령, 3 MHz만의 화이트 스페이스 조각 스펙트럼은 채널 5에 할당되었을 스펙트럼 내에서 이용될 수 있었을 것이다(가령 이 같은 대역 내 3 MHz는 무선 마이크로폰 등과 같은 다른 중요 서비스에 의해 점유된다). 3 MHz의 화이트 스페이스 두 번째 조각 스펙트럼이 채널 7에서 이용될 수 있을 것이다. 이 예에서, 단지 두 개의 웨이브릿 채널만이 6 MHz의 화이트 스페이스 채널을 형성하기 위해 필요하며 상기 브랜치의 나머지는 데이터 신호를 다른 장치로 분배하기 위해, 또는 공간 전달을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 또 다른 예로서, 네 개의 6 MHz 화이트 스페이스 조각이 식별되면, 각 화이트 스페이스 조각은 전체 TV 채널을 한 장치(20)로 재 분배하도록 사용되어 네 개의 장치(203)가 별개의 멀티미디어 콘텐트를 수신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 스펙트럼 분석기에 의해 확인된 화이트 스페이스가 6 MHz의 폭인 큰 조각으로 구성되는 경우, 상기 분배기(110)는 공간 전달을 얻기 위해 브랜치에서 멀티플 반송파를 통해 상기 신호를 변조할 수 있다. 이 같은 경우, 브랜치 각각에서의 신호는 상기 정보 신호의 한 성분이 아니라 상기 정보 신호의 복사본이며, 상기 수신기는 수신된 최고 품질의 복사본을 선택하고 이들 복사본들을 결합할 것이다.

도 2는 게이트웨이(10)의 분배기 유닛(201)과 통신하는 수신 유닛(202)의 실시 예를 도시한다. 이 수신 유닛(202)은 분배기(201)로부터 정보 신호(또는 필요에 따른 신호)의 성분을 수신하며 이들을 ATSC 신호로 다시 포맷한다. 수신 유닛(202)은 또한 한 브랜치 구조를 가지며, 이들 브랜치들 중 한 브랜치가 상측 브랜치로 도시된 바와 같이, 단일 반송파를 통해 상기 정보가 변조된 때에 대한 것이다. 이 같은 상측 브랜치로는 필터(21) 그리고 증폭기(23)를 포함한다. 상기 브랜치들 중 나머지는 각각 상기 반송파 주파수에 따라 안테나를 통해 수신된 성분들을 분리시키고, 그리고 각각의 성분들을 형성시키기 위한 RF 필터(21), 증폭기(23), 복조기(25) 그리고 저역 통과 필터(27)를 포함한다. ATSC 신호가 둘 또는 그 이상의 화이트 스페이스를 사용하여 재 분산되는 때, 각 브랜치들은 각각의 주파수(f2-f4)에 동조된다. 공간 다이버시티의 경우, 모든 브랜치들이 이들 가변 사항들 각각에 의해 손상을 입은 경로 감쇄에 따라, 각기 다른 감쇄의 동일한 정보 신호 복사본들을 수신한다. 이 같은 경우, 모든 복조기들이 수신된 신호를 한 주파수(도 2 실시 예에서 f1)를 갖는 수신된 신호를 혼합한다. 반복컨데, 수신 유닛(202)의 브랜치 수는 디자인 매개변수이며, 그리고 이는 4개가 아닐 수 있고, 가변 k는 다른 일반 경우에서도 사용될 수 있다.

k개의 브랜치로부터의 신호들이 컴바이너(50)에서 결합되어 앞서 분석된 경우에 대하여 ATSC 신호를 재 구성하도록 한다. 컴바이너(50)는 또한 공간 다이버시티 실시 예의 경우 최고 변경 실시(variant)을 선택하는 회로를 포함할 수 있다. 상기 수신된 신호의 상태에 대한 정보(분석된 또는 분석되지 않은)가 신호 방식을 이용하여 수신될 수 있다. 상기 다운 링크 신호 방식은 또한 도 8에서 도시된 바와 같이, 각 블록에서 M 비트에 대한 정보를 제공하며, 블록이 전송되는 주파수 및 시간에 대한 정보를 제공한다.

도 3은 게이트웨이(10)의 분산기 유닛(301)과 통신하는 이산 수신 유닛(302)(303)을 사용하는 또 다른 실시 예를 도시한다. 수신 유닛(302)(303) 각각이 별개의 멀티미디어 채널을 수신하는 경우에 대한 적절한 독립형 수신기를 포함한다. 이 같은 실시 예에서, 그러나 스펙트럼의 화이트 스페이스 조각은 다수의 사용자에게 각기 다른 TV 채널 재 분배를 가능하게 하기 위해 각각 6 MHz이다. 두 개의 수신기(302)(303)가 도시되었으나, 수신기의 수는 동등한 수의 장치(304)(305)에 해당하도록 변경될 수 있으며, 그 같은 동등한 수의 장치로 각 신호의 전송을 허용하도록 한다. 가령, 각각 장치(304)(본 발명 실시 예에서 HDTV)에 각각 결합된 4 개의 수신기(302)가 있을 수 있다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있는 바와 같이, 도 3의 다수 수신기 시스템 한가지 이점은 다수 사용자에게 다수 프로그램을 전송할 수 있는 능력이 있으며, 프로그램 각각이 반송파 f1-fk를 사용한다.

도 4, 도5, 및 도 6은 도 1 웨이브릿 스펙트럼 분석기 및 검파기를 도시한다. 도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따라 (400)로 표시된 웨이브릿 스펙트럼 분석기 블록도를 도시한다. 도 5는 시간-주파수 맵의 한 예를 도시하며, 도 6은 도 5의 시간 주파수 맵에서 스펙트럼 할당의 한 예를 도시한다.

도 4에서 도시된 상기 웨이브릿 스펙트럼 분석기(400)는 무선 통신 스펙트럼의 사전에 선택된 부분(들) 내 무선 신호의 신호 에너지를 결정한다. 가령, 셀룰러 시스템에서, 상기 무선 스펙트럼의 사전에 선택된 부분은 일정 스펙트럼을 포함하는데, 이를 통하여 상기 셀룰러 시스템이 동작한다. 상기 예에서 제공된 TV 스펙트럼의 경우, 분석기(400)는 VHF/UHF 스펙트럼 내 화이트 스페이스의 조각들을 식별한다. 분석기(400)가 더욱 낮은 또는 어떠한 신호 에너지도 갖지 않는 지정된 무선 통신 스펙트럼 하나 또는 둘 이상의 영역을 검출하면, 상기 분석기는 이에 따라 이와 같은 낮은 신호 에너지 영역들 또는 어떠한 검출 가능한 신호 에너지도 갖지 않는 다른 영역을 갖는 주파수 위치 그리고 대역폭을 식별한다.

상기 웨이브릿 스펙트럼 분석기(400)에는 스캔된 스펙트럼 내 신호를 수집하는 안테나(401)가 장치된다. 가변 RF 모듈(402)은 사전에 정해진 입도(상세한 정도)(granularity)로 관심 있는 스펙트럼을 계속해서 스캔 하도록 조정된다. 모듈(402)에서 수신된 신호는 아날로그-디지털 변환기(ADO)(403)에 의해 디지털 신호로 변환된다; 상기 ADC(403)는 또한 상기 신호를 형성하기 위한 필터들을 포함한다. 상기 웨이브릿 분석기는 또한 웨이브릿 계수 계산기(404) 그리고 웨이브릿 채널 선택기/분류기(405)를 포함한다. 웨이브릿 계수 계산기(404)는 도5에서 도시된 주파수-시간 맵 셀들에서 검사된 신호들에 대한 웨이브릿 계수들을 결정하기 위해 각각의 웨이브릿을 발생시키며, 다음에 상기 웨이브릿 계수를 관련된 셀 좌표(시간 및 주파수)와 함께 분류 유닛(405)으로 출력시킨다. 선택기 또는 분류기(405)는 상기 에너지를 에너지 한계와 비교하여 임계 값 이하의 에너지를 갖는 셀들을 선택하도록 하며, 화이트 스페이스의 조각들을 정한다. 본 명세서에서 사용된 웨이브릿 함수에서 기본적인 내용이 다음에 제공된다.

도 5는 웨이브 함수

에 대한 주파수 시간 맵(500)을 도시한다. 상기 주파수 및 시간 맵(500)은 도면 부호(502)로 표시된 다수의 주파수 및 시간 셀들로 이루어지며, 이때 주파수 및 시간 셀 각각은 신호 재-전송을 위해 본 발명에서 사용될 수 있는 무선 통신 스펙트럼 한 섹션을 나타낸다. 상기 셀(502)들의 각기 다른 예가 (504)(506) 및 (508)로 표시되며 하기에서 더욱 상세히 설명된다.

상기 웨이브릿 함수는

로 표시되며, 해당하는 주파수 영역이

로 표시되고, 이때 α는 상기 웨이브렛 파형의 축척 매개변수며, τ는 상기 웨이브렛 파형의 이동 또는 변환 매개변수다. 본 발명에서 사용된 상기 웨이브렛 함수

는 웨이브렛 에너지의 99%가 시간과 주파수 영역 모두에서 일정한 간격으로 집중된다. 웨이브렛 함수의 이 같은 특징은 시간 영역에서 다음과 같이 식 1로 표시된다:

식 1

또한, 상기 웨이브릿 함수

는 집중 센터의 정수 이동(평행)(translations)을 가능하게 하도록 선택되어, 인접한 이동 파형

이 발생되어 에너지가 제한된 신호 공간을 위한 직교의 기본 함수를 형성하도록 한다.식 2는 이러한 특성을 시간 영역 표현

에 대한 것이며, 식 3은 주파수 영역

에 대한 것이다.

식 2

식 3

축척 매개변수변경은 상기 펄스 파형에 영향을 미치며; 상기 펄스 파형이 시간 영역에서 넓어지면, 주파수 영역에서는 자동으로 줄어들게 될 것이다. 선택적으로, 상기 펄스 파형이 상기 시간 영역으로 압축되면, 주파수 영역에서 팽창할 것이다. 가령, 축척 매개변수 값이 증가하면 이는 시간 영역에서의 웨이브릿 파형을 압축시키며; 에너지 요소 변환으로 인해, 시간에서의 웨이브릿 파형 압축은 주파수 대역 폭에서의 증가로 변환된다. 이와 반대로, 상기 축척 매개변수 값이 감소하면 이는 시간 영역에서의 웨이브릿 파형을 팽창시키며, 주파수 대역 폭을 줄인다.

상기 이동 매개변수 T는 시간으로 웨이브릿 파형 에너지 집중 이동을 나타낸다. 따라서, 변환 매개변수 T의 값을 증가시킴으로써, 상기 웨이브릿은 T 축을 따라 양의 방향으로 이동한다: τ를 감소시킴으로써, 상기 웨이브릿은 T축을 따라 음의 방향으로 이동한다. 상기 이동 및 축척 매개변수는 시간과 주파수 모두로 상기 웨이브릿 파형 분석을 동적으로 조정하기 위한 능력을 제공한다. 따라서, 상기 웨이브릿 파형 특징은 각기 다른 입도(granularity)(상세한 정도)의 주파수-시간 셀들을 스캔하고 따라서 주파수 및 시간 맵(500) 내 화이트 스페이스의 조각들을 식별하도록 조정될 수 있다.

도 5는 축척 및 번역 매개변수가 어떻게 주파수 및 시간 맵(500)이 선택 가능한 시간-주파수 분석에 따라 나누어질 수 있도록 하는가를 설명한다. 가령, 축척 매개변수를 제 1 값으로 세팅함으로써 그리고 상기 번역 매개변수를 증가시킴으로써, Δf₁의 대역폭을 가지며 Δt₁의 시간 슬롯 간격을 갖는 다수의 셀(504)들이 제공된다. 축척 매개변수를 제 2 값으로 세팅함으로써 그리고 상기 번역 매개변수를 증가시킴으로써, Δf₂의 줄어든 대역폭을 가지며 Δt₂의 증가된 시간 슬롯 간격을 갖는 다수의 셀(506)들이 제공된다. 또한 축척 매개변수를 제 3 값으로 세팅함으로써 그리고 상기 번역 매개변수를 증가시킴으로써, Δf₃의 더욱 더 줄어든 대역폭을 가지며 Δt₃의 더욱더 증가된 시간 슬롯 간격을 갖는 다수의 셀(506)들이 제공된다.

도 4로 돌아가서, 상기 웨이브릿 계수 계산기(405)가 식 4를 사용하여 계수화된 신호의 웨이브릿 계수 W_{n ,k}를 계산한다.

식 4

상기 식 r(t)는 각각의 시간-주파수 셀에서 캡쳐된 신호이며,

는 웨이브릿 함수이고, α와 τ는 n와 k의 함수로서 특별한 방법으로 선택된다. 웨이브릿 함수들에 대한 세부 사항들과 화이트 스페이스를 검사하기 위해 이들을 사용하는 것이 08년 4월 10일 미국 출원 번호 제12/078979호로 제출된 "무선 통신에서 특수한 자원을 사용하기 위한 시스템 및 방법"(Wu et al) 동시 계류 출원에서 제공되며, 본원 명세서에서 참고로 인용된다.

다음에 상기 계산된 웨이브릿 계수 W_{n ,k}가 사용되어 각 검사된 신호에 해당하는 신호 에너지를 한 에너지 한계값

과 비교하여 각 셀 내 신호 에너지를 결정하도록 하고, 만약 상기 검사된 에너지가 상기 한계 값 한도 내에 있다면 화이트 스페이스 각각의 조각(504, 506, 508) 들이 선택된다:

식 5

상기 식에서,

은 상기 에너지 레벨에서 한계 값을 나타내는 사전에 정해진 양의 수이다.

상기 사전에 결정된 한계 값 레벨

은 미리 정해지거나 스캔된 스펙트럼, 허용 가능한 간섭 레벨, 신호 파워 등에 따라 변하도록 정해질 수 있다. 관심 있는 스펙트럼 내에서 신호를 검사하기 위해 한계 값을 정하기 위한 일반적인 방법은 통신 분야 기술에서 통상의 기술을 가진 자에게 알려져 있으며, 따라서 그에 대한 상세한 내용은 설명되지 않는다.

도 6은 도 5에서의 것과 유사한 시간-주파수 맵에서, 웨이브릿 분석기(101)를 사용하여 검사된 화이트 스페이스 특정 예를 도시한다. 이 같은 실시 예에서, 셀(601, 602, 603, 604, 그리고 605)은 관심이 있는 위치에서 멀티 미디어 신호의 재 분배에 적합한 것으로 확인되었다. 상기에서 설명된 바와 같이, 이들 셀들은 측정된 에너지 레벨이 선별 유닛(405)에 의해 적용된 한계 값

이하이기 때문에 선택되었다.

도 7은 각각의 슬라이스가 93.73 kHz (6 MHz: 64)의 폭을 갖는 N 64 인 슬라이스(701)로 6MHz 스펙트럼(700) 세그멘트화 한 예를 도시한다.

도 8은 홈 지역 내에서 HDTV 신호를 캐스케이딩 하기 위한 6MHz 채널을 형성할 목적으로, 스펙트럼 각기 다른 부분들로부터 스펙트럼의 "최고" 조각을 선택하기 위한 숫자를 사용한 실시 예를 도시한다. 즉, 6MHz의 스펙트럼이 4개의 각기 다른 스펙트럼 조각으로부터 얻어질 수 있다 하자. 이들 스펙트럼 조각들은 각 지역에서 TV 방송을 위해 사용되지 않는 채널 2, 3, 5, 및 7내에서 검사될 수 있는 것이며; 그러나 이들 채널들 부분들은 다른 일차 또는 이차 서비스에 의해 현재 사용될 수 있다. 이들 채널들이 공공 이용가능 스펙트럼 점유 테이블을 기반으로 한 각 지역에서 TV 방송에서 사용되지 않기 때문에, 상기 웨이브릿 분석기(101)는 이 같은 화이트 스페이스를 위해 만들어진 주파수-시간 맵 그리고 93.75 kHz 의 Δf 를 사용하여, 이들 채널로 할당된 스펙트럼만을 스캔하도록 세트된다. 이는 이들 사용되지 않는 채널 각각으로 할당된 스펙트럼이 16개의 주파수-시간 셀들로 나뉘어지며, 상기 셀들의 에너지는 더욱 낮은 에너지 레벨을 갖는 셀들을 식별하기 위해 측정될 수 있음을 의미한다. 4개의 모든 대역에서 셀들의 전체 수는 16 x 4 = 64가 된다.

이 같이 조각난 화이트 스페이스 스펙트럼을 통해 상기 신호를 전송하기 위해, 상기 정보 신호가 분석되며 상기 스캔된 채널 각각에서 최고 조각들이 신호 재 분배를 위해 사용될 수 있도록 한다. 따라서, 상기 정보 신호로부터의 데이터 중 첫 번째 375 kHz (6 MHz: 16 = 375 kHz) 블록(801)이 도 1에서 도시된 제 1 브랜치(반송파 주파수 f1)를 향하도록 되며, 제 2 블록(802)이 제 2 브랜치를 향하도록 되고, 제 3 블록(803)이 다시 제 1 프랜치를 향하도록 되며, 제 4 블록이 제 4 브랜치(f4)를 향하도록 되고, 그리고 63번째 그리고 64번째 블록(815) (816)은 4번째 브랜치를 향하도록 된다.

도 9는 업링크 제어 메커니즘이 어떻게 HDTV 송수신기 특정 예를 위해 실시 될 수 있는 가에 대한 예를 도시한다. 상기 설명한 바와 같이, 제어 채널(30)에서 상기 업 링크 대역 폭(도 1 참고)은 신호 방식(signaling)을 위한 장치(911)에 의해 공유된다. 상기 제어 채널을 위한 사용자 인터페이스가 채널(30)을 통해 상기 제어 신호 검사기(901)와 통신하는 독립 사용자 유닛(909)(가령, 원격 제어기 형상으로)으로 디자인 될 수 있다. 선택적으로, 상기 제어 신호 방식은 추가의 키/버튼을 갖는 기존의 HDTV 원격 제어(910)를 사용할 수 있다. 유닛(909) 그리고 제어 신호 검사기(901) 사이 무선 링크는 RF 링크 또는 CDMA 링크로 디자인될 수 있다. 상기 유닛(909)은 펨토셀(femtocell)과 관련이 있으며, 펨토셀은 가정에서 발견될 수 있는 무선 기지국을 갖는 매우 작은 셀을 설명하는 것이다.

다양한 예시적 실시 예가 일정 예시적인 특징들과 관련하여 상세하게 설명되었으나. 본 발명은 다른 예로서 실시 될 수 있으며, 그 세부사항들은 다양한 다른 특징을 갖는 변형으로 수정될 수 있다. 본 발명 기술분야 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것으로서, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능한 것이다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명, 도면 등은 설명의 목적을 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 보호범위는 오로지 청구 범위에 의해서만 정해질 뿐이다.

Claims (37)

1. 정보 신호의 특정 대역 폭을 수용하기 위해 충분한 k 조각의 화이트 스페이스를 식별하기 위한 스펙트럼 검사기, 이때 k 는 정수이고, k >1 그리고
   상기 식별된 k 조각의 화이트 스페이스를 통하여 정보 신호를 송신하기 위한 송신기를 포함함을 특징으로 하는 일정 서비스 지역 내 특정 대역폭의 정보 신호를 분배하기 위한 게이트웨이.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스펙트럼 검사기가 상기 서비스 지역에서 정해진 현재의 채널 할당을 바탕으로 하여 한 스팩트럼을 스캔하도록 구성됨을 특징으로 하는 일정 서비스 지역 내 특정 대역폭의 정보 신호를 분배하기 위한 게이트웨이.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 스펙트럼 검사기가 웨이브릿 스펙트럼 분석기임을 특징으로 하는 게이트웨이.
4. 제 1 항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 지정된 제어 채널을 통하여 원격 장치로부터 수신된 제어 메시지를 처리하기 위한 한 제어 프로세서를 더욱 포함함을 특징으로 하는 게이트웨이.
5. 제 4항에 있어서, 상기 지정된 제어 채널이 양 방향성 제어 채널임을 특징으로 하는 게이트웨이.
6. 제 4항에 있어서, 업 링크 제어 메시지가 상기 지정된 제어 채널을 통해 보내지며 다운 링크 제어 메시지가 대역 내로 보내짐을 특징으로 하는 게이트웨이.
7. 제 4항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 한 스펙트럼 할당 맵이 다운 링크 제어 메시지로 원격 장치로 보내짐을 특징으로 하는 게이트웨이.
8. 제 1 항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스펙트럼 검사기가 명시된 스펙트럼 섹션을 스캔하고 상기 스펙트럼 섹션 내에 존재하는 어떠한 무선 신호도 캡쳐하기 위한 가변 RF 모듈; 상기 캡쳐된 무선 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기; 상기 특정 스펙트럼 섹션 내에 형성된 다수의 주파수-시간 셀들 각각에서의 디지털 신호의 에너지를 결정하기 위한 처리 유닛; 그리고 상기 디지털 신호의 에너지가 한계 값 이하인 주파수-시간 셀들로부터 k 조각의 화이트 스페이스를 선택하기 위한 분류 유닛을 포함함을 특징으로 하는 게이트웨이.
9. 제 7항에 있어서, 상기 처리 유닛이 웨이브릿 계수 계산기임을 특징으로 하는 게이트웨이.
10. 제 8 또는 9항에 있어서, 상기 스펙트럼 검사기가 상기 정보 신호의 대역 폭 그리고 서비스 지역에서 검사된 현재 무선 활동을 바탕으로 하여 주파수-시간 셀들의 크기를 선택함을 특징으로 하는 게이트웨이.
11. 제 9항에 있어서, 상기 웨이브릿 계수 계산기가 상기 주파수-시간 셀들의 에너지 집중을 제공하는 웨이브릿 함수

    

    를 사용하며, 시간과 주파수 모두에서 다음 식에 따른 한정된 간격 내 있음을 특징으로 하는 게이트웨이:
    

    
12. 제 9항에 있어서, 상기 웨이브릿 계수 계산기가 각 주파수-시간 셀 내에서 검사된 디지털 신호에 대한 웨이브릿 계수를 계산함으로써 주파수-시간 셀 각각에서의 디지털 신호 에너지를 결정하도록 구성됨을 특징으로 하는 게이트웨이.
13. 제 12항에 있어서, 상기 웨이브릿 계수 계산기가 웨이브릿 함수

    

    의 이동 변수(shifted variants)를 사용하여, 셀 각각에서의 디지털 신호 에너지를 결정하도록 하며, 상기 웨이브릿 계수 계산기가 인접한 이동 파형

    

    이 직교의 기본을 형성하도록 웨이브릿 함수의 에너지 집중 센터 정수 이동을 수행함으로써 이동 변수를 얻도록 함을 특징으로 하는 게이트웨이.
14. 제 1 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송신기가 상기 정보 신호를 한 기저대 신호로 변환하고 상기 기저대 신호를 n 신호 성분으로 분석하기 위한 기저대 처리기를 포함하며, 이때 n는 정수이고, n∈[1;k]이며, 그리고
    한 신호 성분을 갖는 화이트 스페이스 각 조각에 해당하는 반송파 주파수 각각을 변조하고, 그리고 화이트 스페이스 각 조각을 통해 k RF 신호 성분을 방송하기 위한 k 브랜치를 갖는 한 분배기 유닛을 포함함을 특징으로 하는 게이트웨이.
15. 제 14항에 있어서, 기저대역 신호를 반송하기 위해 충분한 폭을 갖는 스펙트럼 조각이 상기 스펙트럼 검사기에 의해 식별된 때, 상기 분배기 유닛의 각 브랜치가 그 반송파 주파수를 할당된 신호 성분으로 변조시킴을 특징으로 하는 게이트웨이.
16. 제 14항 또는 15항에 있어서, n=1일 때 모든 반송파 주파수는 공간 다이버시티(spatial diversity)를 얻기 위해, 동일한 기저대역 신호로 변조됨을 특징으로 하는 게이트웨이.
17. 제 16항에 있어서, TV 채널의 대역폭 스펙트럼 조각이 식별된 때 상기 반송파 주파수가 동일한 기저대역 신호로 변조됨을 특징으로 하는 게이트웨이.
18. 제 14항 또는 15항에 있어서, n=1인 경우, 상기 반송파 주파수가 각기 다른 원격 장치 각각으로 전송하기 위해 각기 다른 기저대 신호로 변조됨을 특징으로 하는 게이트웨이.
19. 제 15항 내지 18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송신기가 다양한 미디어를 통해 다양한 신호 소스들로부터 상기 정보 신호 내로 수신된 소스 신호들을 변환하기 위한 인터페이스를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 게이트웨이.
20. 정보 신호의 대역 폭을 수용하기에 충분한 화이트 스페이스 k 조각을 식별하고, 이때 k 는 정수, n=1이며, 그리고
    상기 정보 신호를 상기 식별된 k 조각의 화이트 스페이스를 통해 전송함을 포함하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
21. 제 20항에 있어서, 지정된 제어 채널을 통해 원격 장치로부터 제어 메시지를 수신함을 더욱 포함함을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
22. 제 21항에 있어서, 상기 제어 채널이 양 방향성 제어 채널임을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
23. 제 20항에 있어서, 상기 업 링크 메시지가 지정된 제어 채널을 통하여 보내지며, 다운 링크 제어 메시지가 정보 신호로 인-밴드로 전송됨을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
24. 제 20 항 내지 22항 중 어느 한 항에 있어서, 한 스펙트럼 할당 맵이 다운링크 제어 메시지로 한 원격 장치로 송신됨을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
25. 제 20항 내지 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 k 조각이 상기 서비스 지역에서 TV 방송을 위해 채널의 정해진 현재 할당을 기초로 하여 스펙트럼을 스캔함에 의해 식별될 수 있음을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
26. 제 20항 내지 25항 중 어느 한 항에 있어서, 특정한 스펙트럼 섹션을 스캔하고 상기 특정 스펙트럼 섹션 내에 존재하는 어떠한 무선 신호(Rx)도 캡쳐하며;
    상기 캡쳐된 무선 신호를 디지털 신호로 변환시키고;
    상기 특정된 스펙트럼 섹션 내에 형성된 다수의 주파수-시간 셀들 각각에서의 디지털 신호 에너지를 측정하며;
    상기 주파수-시간 셀로부터의 화이트 스페이스 k 조각을 선택하며, 이때 상기 디지털 신호의 에너지가 한 한계 값 이하 이도록 하여 상기 상기 k 조각이 식별됨을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
27. 제 26항에 있어서, 상기 k 조각의 화이트 스페이스가 상기 서비스 지역에서 현재의 무선 활동을 검사함에 의해 식별되며, 상기 주파수-시간 셀들의 크기가 상기 정보 신호의 대역 폭 그리고 서비스 지역에서 검사된 현재 무선 활동을 기초로 하여 선택가능 함을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
28. 제 26항에 있어서, 주파수-시간 셀 내 디지털 신호의 에너지가 각 주파수-시간 셀에서 검사된 디지털 신호에 대한 웨이브릿 계수를 계산함으로써 결정됨을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
29. 제 28항에 있어서, 상기 명시된 스펙트럼 섹션들이 다음 식에 따라, 한정된 간격 내 시간과 주파수 모두에서, 상기 주파수-시간 셀의 에너지를 집중하기 위해 선택된 웨이브릿 함수

    

    를 사용하여 스캔됨을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법:
    

    
30. 제 27항에 있어서, 상기 웨이브릿 계수가 웨이브릿 함수

    

    의 이동 변수를 사용하여 계산되며, 그리고 상기 이동 변수가 상기 웨이브릿 함수 에너지 집중 센터의 정수 이동을 수행하여, 인접한 이동 파형

    

    이 직교 기본을 형성함을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
31. 제 20 항 내지 30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정보 신호가:
    상기 정보 신호를 한 기저대 신호로 변환시키고;
    상기 기저대 신호를 n 신호 성분으로 분석하고, 이때 n는 정수이고, n∈[1;k]이며,
    k 조각의 화이트 스페이스 각각에 대해 한 반송파 주파수를 선택하며; 한 신호 성분으로 상기 k 반송파 주파수 각각으로 변조시키고, 그리고 상기 n 신호 성분을 각 조각의 화이트 스페이스를 통해 송신함을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
32. 제 31항에 있어서, n= k의 경우, 각 성분 신호가 반송파 주파수를 변조시킴을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
33. 제 31항에 있어서, n = 1의 경우, 모든 반송파 주파수가 공간 다이버시티를 얻기 위해 같은 기저대 신호로 변조됨을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
34. 제 31항에 있어서, n = 1의 경우, 상기 반송파 주파수가 각기 다른 원격 장치로 송신하기 위해 각기 다른 기저대 신호로 변조됨을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
35. 제 31항에 있어서, 다양한 미디어를 통해 다양한 신호소스로부터 수신된 소스 신호들을 상기 정보 신호로 변환함을 더욱 포함함을 특징으로 하는 한 서비스 지역 내 특정 대역폭 정보 신호를 분배하기 위한 방법.
36. k 주파수 반송파를 통해 반송된 k RF 신호 성분을 캡쳐하기 위한 한 안테나를 포함하며, 이때 k는 정수이고;
    k 복조 브랜치를 갖는 수신기 유닛을 포함하며, 이 같은 수신기 유닛 각각이 각 RF 신호 성분을 정보 신호 성분으로 복조하고; 그리고
    상기 정보 신호 성분을 상기 정보 신호로 결합하기 위한 컴바이너를 포함함을 특징으로 하는 서비스 지역 내에 송신된 정보 신호를 수신하기 위한 장치.
37. 제 36항에 있어서, 상기 정보 신호가 단일 반송파로 반송된 때 한 RF 신호를 상기 정보 신호로 복조하기 위해 상기 수신기 유닛이 추가의 브랜치를 더욱 포함함을 특징으로 하는 서비스 지역 내에 송신된 정보 신호를 수신하기 위한 장치.
    

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