專利名稱：使用白色空間的對(duì)家用網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)和規(guī)矩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及數(shù)據(jù)信號(hào)在白色空間內(nèi)的分布，尤其是涉及用于根據(jù)限定的規(guī)矩通過從模擬到數(shù)字電視(DTV)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換使用在指定的電視市場(chǎng)內(nèi)釋放的白色空間的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在21世紀(jì)初期對(duì)于固定和移動(dòng)環(huán)境看到用戶無線終端的顯著發(fā)展。例如，現(xiàn)代 PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))和筆記本計(jì)算機(jī)(膝上型計(jì)算機(jī))使用無線連接來運(yùn)作，以允許一些移動(dòng)性并減少在PC的部件之間的連線。家用LAN聚合快速地合并家用路由器、無線接入點(diǎn)和 DSL調(diào)制解調(diào)器，以將家用計(jì)算機(jī)連接到簽約的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。響應(yīng)于對(duì)到用戶房屋的寬帶連接的增長的要求，世界趨勢(shì)變得明顯，即，從模擬移到數(shù)字電視(DTV)。DTV具有優(yōu)于模擬電視的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因此，DTV比模擬電視更靈活和有效；它實(shí)現(xiàn)特殊的服務(wù)，例如多路傳輸 (在同一信道上的多于一個(gè)程序)、電子節(jié)目指南和被講或加字幕的另外的語言。DTV的另一重要的優(yōu)點(diǎn)是，數(shù)字信道占用較少的帶寬并提供較好的性能。這意味著，數(shù)字廣播公司可提供具有較高質(zhì)量的圖像和聲音的高清晰度(HDTV)服務(wù)。非電視服務(wù)的銷售也可提供額外的收入源。在美國，F(xiàn)CC頒布到數(shù)字電視(DTV)的過渡。到DTV的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致大的帶寬在電視廣播公司目前使用的VHF(甚高頻)和/或UHF(超高頻)頻譜的下部分中變得空閑。因?yàn)樵谀硞€(gè)地理區(qū)域/區(qū)(電視市場(chǎng))中操作的每個(gè)電視臺(tái)只使用來自電視波段的有限數(shù)量的信道，一些數(shù)字信道在相應(yīng)的區(qū)域中仍然未被廣播公司使用這個(gè)局部可用頻譜稱為“白色空間”。例如，在美國有大約210個(gè)電視廣播市場(chǎng)和1700個(gè)電視廣播臺(tái)。目前，每個(gè)電視臺(tái)被分配給用于NTSC廣播的大約8個(gè)射頻(RF)信道，每個(gè)信道占用VHF/UHF頻譜中的6MHz。 聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)已頒布，所有全功率電視廣播將在不遲于2009年2月17日之前使用對(duì)數(shù)字電視的高級(jí)電視制式委員會(huì)(ATSC)標(biāo)準(zhǔn)。這些發(fā)展對(duì)個(gè)人/家庭用戶開通了提供各種新的專用服務(wù)之路。FCC計(jì)劃將信道2到21分配給數(shù)字電視；占用700MHz波段的下半部分的信道52到69已經(jīng)通過拍賣被再分配給客戶的各種高級(jí)商業(yè)無線服務(wù)。當(dāng)過渡 DTV在2009年初期結(jié)束時(shí)，在美國的210個(gè)電視市場(chǎng)的每一個(gè)都將有為廣播預(yù)留的、但不在使用中的15到40個(gè)未分配的(空閑的)信道?？臻e的電視信道完全適合于其它未經(jīng)授權(quán)的無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。對(duì)空閑電視信道的訪問推動(dòng)低成本高容量移動(dòng)無線寬帶網(wǎng)絡(luò)——包括新興室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)——的市場(chǎng)。使用這個(gè)白色空間，無線寬帶行業(yè)可按照一些估計(jì)以每月少至 $10將互聯(lián)網(wǎng)接入傳送到每個(gè)家庭。目前，大部分平板高清晰度電視機(jī)仍然使用電纜來連接到機(jī)頂盒或其它設(shè)備例如 DVD、藍(lán)光設(shè)備或VCR。電纜要求限制了 HETV安裝的靈活性以及外觀。所以，存在對(duì)找到消除或最小化電纜的使用的解決方案的市場(chǎng)要求。一些公司提出在60GHz頻譜中的無線HDTV 解決方案，由此將原始數(shù)據(jù)無線地傳送到HDMI端口，其是標(biāo)準(zhǔn)HDTV接口。雖然在這個(gè)領(lǐng)域有一些進(jìn)步，該解決方案的性能和成本仍然提出設(shè)計(jì)和操作挑戰(zhàn)。在2008年10月15日，F(xiàn)CC工程部發(fā)行了清楚地說明設(shè)備必須滿足以便使用白色空間的規(guī)則的報(bào)告，主要要求是不干擾在相應(yīng)的區(qū)域中運(yùn)行的主要服務(wù)。因此，由在ATSC 頻譜中操作的任何白色空間設(shè)備發(fā)射的信號(hào)必須遵循FCC法規(guī)，以便不被這些新的服務(wù)將不降低主要服務(wù)例如電視廣播、無線麥克風(fēng)或在該區(qū)域中已經(jīng)被部署或?qū)⒈徊渴鸬钠渌屡d服務(wù)的質(zhì)量。應(yīng)設(shè)計(jì)新的白色空間設(shè)備，以便不影響高級(jí)電視制式委員會(huì)(ATSC)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的電視調(diào)諧器靈敏性和電視接收機(jī)性能。該規(guī)范對(duì)必須在設(shè)計(jì)和使用白色空間設(shè)備時(shí)說明的這組法規(guī)使用術(shù)語“白色空間規(guī)矩”。為了符合這些要求，F(xiàn)CC要求固定和便攜式設(shè)備都包括地理定位能力并使用電視信號(hào)的FCC數(shù)據(jù)庫和利用無線麥克風(fēng)的地點(diǎn)例如體育場(chǎng)和教堂的位置。這些數(shù)據(jù)庫和地理定位能力在理論上將防止對(duì)廣播電視臺(tái)和無線麥克風(fēng)的干擾，并確保與FCC規(guī)則的兼容。移動(dòng)行業(yè)正考慮通過將關(guān)于技術(shù)聚合的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展到舒適、容易使用和價(jià)格有吸引力的結(jié)構(gòu)中來使用白色空間。例如，在2004組成的IEEE 802. 22工作組接收到發(fā)展對(duì)無線區(qū)域網(wǎng)(WRAN)的標(biāo)準(zhǔn)的命令。對(duì)該技術(shù)的任務(wù)是將農(nóng)村區(qū)域?qū)拵Х?wù)提供到單個(gè)家庭住所、多個(gè)住宅單元、小辦公室/家庭辦公室、小企業(yè)等。該標(biāo)準(zhǔn)將在非干擾基礎(chǔ)上在被分配給電視廣播服務(wù)的頻譜中由不需執(zhí)照的設(shè)備使用。802. 22草案規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)配置中操作，其中室外安裝的接入點(diǎn)(AP)將控制對(duì)連接到其的所有客戶房屋設(shè)備的介質(zhì)接入，同時(shí)避免干擾廣播服務(wù)。WRAN AP的一個(gè)關(guān)鍵特征是執(zhí)行分布頻譜感知的能力，其中客戶房屋設(shè)備將感知頻譜，并將周期性的報(bào)告發(fā)送到服務(wù)AP，通知它關(guān)于它們所感知的東西。 根據(jù)所收集的信息，AP將評(píng)估在所利用的信道中變化是否是必要的，或如果它應(yīng)保持在同一信道上發(fā)送并接收，則相反。對(duì)于在上行鏈路和下行鏈路中的傳輸，OFDMA作為調(diào)制方案被提出。對(duì)于當(dāng)需要較高的碼率和距離時(shí)的情況，也規(guī)定信道捆綁。然而，802. 22草案提出只在6MHz的組塊(由ATSC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電視信道的寬度) 中的白色空間的使用，且不允許較精細(xì)的粒度。此外，它需要在基站和終端中的高功率傳輸，以便覆蓋具有30km半徑的區(qū)域。這對(duì)于當(dāng)實(shí)際上僅需要6MHz信道的一部分時(shí)的情況導(dǎo)致帶寬的低效使用。例如，當(dāng)無線麥克風(fēng)應(yīng)用占用來自6MHz的頻譜段的幾百kHz帶寬時(shí)， 6MHz的其余部分可能被浪費(fèi)。同樣，當(dāng)帶寬市場(chǎng)在人多的區(qū)域例如家或大型購物中心等中時(shí)，帶寬資源也可能被低效地利用。因此，需要提供一種使用無線解決方案來在指定的區(qū)域內(nèi)廣播多媒體內(nèi)容的廉價(jià)和有效的方法。還需要設(shè)定關(guān)于如何使用被預(yù)留但沒有被某個(gè)區(qū)域中的主要服務(wù)使用的白色空間頻譜而不影響現(xiàn)有服務(wù)的操作的總規(guī)則(規(guī)矩)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于識(shí)別并使用在指定的位置上可用的白色空間的方法和系統(tǒng)，該白色空間用于在家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳送寬帶服務(wù)。本發(fā)明的實(shí)施方式提供檢測(cè)白色空間的有效方法以及還有利用并共享白色空間的有效方法。本發(fā)明的另一目的是提供用于通過家庭網(wǎng)絡(luò)將寬帶服務(wù)傳送到用戶而不降低主要服務(wù)例如電視廣播、數(shù)字麥克風(fēng)和在相應(yīng)區(qū)域中運(yùn)行的其它服務(wù)的質(zhì)量的方法和系統(tǒng)。因此，本發(fā)明提供了用于將數(shù)據(jù)信號(hào)重新分配到位于指定的區(qū)域內(nèi)的無線啟用設(shè)備的系統(tǒng)，其包括頻譜檢測(cè)器，其用于識(shí)別白色空間信道，該白色空間信道包括當(dāng)前沒有在指定的區(qū)域中使用的一個(gè)或多個(gè)頻譜段；數(shù)據(jù)分配單元，其適合于接收、處理在白色空間信道上從各種源接收的信息信號(hào)并將其分配到它所服務(wù)的設(shè)備；以及控制信道處理器，其配置成提供共享信令信道以啟用無線啟用設(shè)備和數(shù)據(jù)分配單元之間的信令。信令信道允許數(shù)據(jù)分配單元將白色空間信息傳遞到設(shè)備，以便允許預(yù)定的規(guī)矩被執(zhí)行，其中信息信號(hào)被分配在可用的白色空間中，而不干擾在指定的區(qū)域中的其它服務(wù)。白色空間可以在傳遞的過程期間動(dòng)態(tài)和自適應(yīng)地改變，以適應(yīng)變化的無線條件，或它可以在連接期間是固定的，且必要的信息可在信令信道上傳遞到設(shè)備?？梢跃哂姓瓗捓?00KHZ或500KHZ的信令信道可被選擇成在廣播頻譜的預(yù)定部分中，該廣播頻譜已知有可用的白色空間例如ATSC信道2、3和4。在這種情況下，為了建立信令信道，頻譜檢測(cè)器只需要掃描頻譜的預(yù)定部分以便建立信令信道。本發(fā)明還提供了用于將數(shù)據(jù)信號(hào)重新分配給位于指定的區(qū)域內(nèi)的無線啟用設(shè)備的方法，包括a)在當(dāng)前沒有在指定的區(qū)域中使用的一個(gè)頻譜段內(nèi)建立共享信令信道；b) 當(dāng)從設(shè)備接收到在共享信令信道上傳輸?shù)姆?wù)請(qǐng)求時(shí)，使用當(dāng)前沒有在指定的區(qū)域中使用的一個(gè)或多個(gè)頻譜段建立白色空間信道；c)在白色空間信道上將信息信號(hào)分配給設(shè)備；以及d)通過在共享信令信道上交換控制消息來控制信息信號(hào)到設(shè)備的傳輸。仍然進(jìn)一步地，本發(fā)明的方面目的在于用于將數(shù)據(jù)信號(hào)重新分配給位于網(wǎng)關(guān)所服務(wù)的指定的區(qū)域內(nèi)的無線啟用設(shè)備的方法，包括a)當(dāng)從一個(gè)或多個(gè)設(shè)備接收到服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，識(shí)別在當(dāng)前沒有在指定的區(qū)域中使用的頻譜內(nèi)的白色空間信道的相應(yīng)數(shù)量；b)預(yù)留被分配到在指定的區(qū)域中識(shí)別的白色空間信道的白色空間；c)在指定的區(qū)域中廣播用于向所有鄰網(wǎng)關(guān)通告當(dāng)前信道分配的白色空間分配消息；以及d)在白色空間信道上將信息信號(hào)分配給相應(yīng)的設(shè)備。有利地，本發(fā)明提供在指定的區(qū)域中識(shí)別白色空間段并使用用于將次級(jí)服務(wù)傳送到在該區(qū)域中存在的用戶的這個(gè)白色空間的有效方法。通過遵從對(duì)白色空間使用的所提出的規(guī)矩，掃描和檢測(cè)操作變得簡(jiǎn)單，因此變得實(shí)際和成本有效。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法還提供了使用所識(shí)別的白色空間以便不干擾已經(jīng)在相應(yīng)的區(qū)域中運(yùn)行的服務(wù)的方法。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的另一優(yōu)點(diǎn)是它允許白色空間設(shè)備的更簡(jiǎn)單、成本有效的設(shè)計(jì)。本發(fā)明還提供了用于感知白色空間設(shè)備實(shí)現(xiàn)的實(shí)際方法。


現(xiàn)在將僅作為例子參考下面的附圖描述本發(fā)明，其中相似的參考數(shù)字在這幾個(gè)附圖中始終表示相應(yīng)的部件。圖IA示出了 ATSC廣播波段；圖IB示出了四個(gè)波段，其中白色空間頻譜可能變得可用；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于將多媒體數(shù)據(jù)分配給在指定的位置處的用戶的系統(tǒng)的方框圖；圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于識(shí)別白色空間的小波的使用；圖;3B示出了每個(gè)用戶的白色空間分配的例子；圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的由信令信道使用的頻譜；
圖4B示出了可用于信令信道的TDD幀的例子；圖5A示出了由網(wǎng)關(guān)使用來將頻譜預(yù)留狀態(tài)通知到鄰網(wǎng)關(guān)的公共頻譜預(yù)留OFDM符號(hào)的實(shí)施方式；圖5B示出了在頻域中的公共頻譜預(yù)留OFDM符號(hào)；圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的白色空間段可如何使用倉索引來識(shí)別的例子；圖6A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示出網(wǎng)關(guān)所執(zhí)行的步驟的方法的流程圖；以及圖6B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示出設(shè)備所執(zhí)行的步驟的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式在本說明書中，術(shù)語“主設(shè)備”用于DTV廣播、無線麥克風(fēng)和按照法規(guī)被授權(quán)來使用頻譜的指定部分的任何其它應(yīng)用。如上所述，在地理區(qū)域/區(qū)中操作的每個(gè)電視臺(tái)只使用來自被分配給DTV的頻譜的有限數(shù)量的信道，使得一些頻譜段(連續(xù)的或不連續(xù)的)在相應(yīng)的區(qū)域中保持未使用這個(gè)局部可用的頻譜稱為“白色空間”。因此，白色空間從一個(gè)電視市場(chǎng)到另一電視市場(chǎng)不同；術(shù)語“指定的區(qū)域”或“位置”用于表示特定的區(qū)域，例如位于某個(gè)TC市場(chǎng)中的單個(gè)或多個(gè)住宅單元、小辦公室/家庭辦公室、小企業(yè)、多房客建筑物、公共和私人場(chǎng)地等。術(shù)語“家庭網(wǎng)絡(luò)”指服務(wù)于這樣的區(qū)域的無線網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的實(shí)施方式提供用于在指定的區(qū)域中分配數(shù)據(jù)信號(hào)的方法和系統(tǒng)，尤其是使用任何可用白色空間的系統(tǒng)和規(guī)矩。特別是，本描述指在這樣的區(qū)域內(nèi)通過模擬到D電視廣播的轉(zhuǎn)換釋放的白色空間，并用作南美ATSC標(biāo)準(zhǔn)的例子；然而，這里所述的方法和系統(tǒng)也適用于其它管轄范圍、標(biāo)準(zhǔn)和/或頻譜的部分。例如，在日本的DTV信道占用8MHz，而在歐洲國家的DTV信道是7MHz。本發(fā)明不限于識(shí)別6MHz寬的未使用的頻譜段(ATSC信道的寬度)；應(yīng)用這里所述的技術(shù)，可考慮較窄或較大的未使用的頻譜段。例如，如果6MHz白色空間段的一部分由無線麥克風(fēng)占用，則也可根據(jù)本發(fā)明使用該6MHz的頻譜段的其余部分。仍然進(jìn)一步地，結(jié)合局部無線電視廣播描述了本發(fā)明，但相同的原理適用于在白色空間中的其它類型的信號(hào)分布，且白色空間不需要必須在VHF/UHF波段中。轉(zhuǎn)到南美例子，ATSC標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)每個(gè)電視信道的6MHz的帶寬、格形編碼的8電平殘留邊帶(8-VSB)調(diào)制的使用以及里德-所羅門編碼。電視接收機(jī)對(duì)正確地編碼ATSC信號(hào)并提供良好質(zhì)量的電視圖片有一些基本的要求。這些要求包括不小于15dB的信噪比(SNR) 或等效地不差于3x10-6的誤碼率(BER)、-106. 2dBm(dBm是功率比測(cè)量單元的縮寫)的熱噪聲基底以及在-81和-84daii之間的敏感度等。為在某個(gè)區(qū)域中可用的白色空間競(jìng)爭(zhēng)的任何次要服務(wù)必須遵從某個(gè)規(guī)矩，以便不干擾主要服務(wù)(電視廣播、無線麥克風(fēng)等)?，F(xiàn)在參考附圖，圖IA說明在2009年2月17日之后的美國數(shù)字電視廣播頻譜，其示出以T1-T5表示的五個(gè)波段。由ATSC信道2-4占用的波段Tl具有從54MHz延伸到72MHz 的18MHz。由ATSC信道5-6占用的波段T2具有在76MHz到88MHz之間的12MHz，由信道 7-13占用的波段T3具有在174MHz和214MHz之間的42MHz。此外，攜帶信道14-36的波段 T4具有從470MHz延伸到608MHz的138MHz，而由信道38-51占用的波段T5具有從614MHz 到698MHz的84MHz。因此，這組49個(gè)ATSC信道覆蓋^4MHz (18+12+42+138+84)的總頻譜。因?yàn)閷橐恍┨囟ǖ膽?yīng)用預(yù)留信道2、3和4，在該預(yù)留之后，商業(yè)ATSC電視信道將包括范圍從76MHz到698MHz的274MHz，如在圖8B中由波段T2-T5所示的。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于將多媒體數(shù)據(jù)分配給在指定的位置處的用戶的系統(tǒng)的方框圖。該系統(tǒng)包括優(yōu)選地是家用網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)關(guān)10，其將家里的電視信號(hào)廣播到設(shè)備9。設(shè)備9是無線啟用數(shù)據(jù)設(shè)備；而圖2示出計(jì)算機(jī)，應(yīng)理解，設(shè)備9可同樣是設(shè)置有機(jī)頂盒的數(shù)字電視機(jī)或使用戶能夠選擇、訪問并觀看多媒體內(nèi)容(例如，電視節(jié)目、電影、 游戲等)的任何其它設(shè)備。也應(yīng)注意，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)常規(guī)電視機(jī)的使用，而沒有調(diào)諧器所需的改變。一般地說，網(wǎng)關(guān)10包括數(shù)據(jù)分配單元1、頻譜檢測(cè)器2、控制信道處理器3和回程接口 20。本圖還示出數(shù)據(jù)分配單元1的部件，即，基帶處理器6和分配器7。頻譜檢測(cè)器2用于檢測(cè)在無線通信頻譜的一部分上在相應(yīng)的區(qū)域中可用的白色空間(見上面的定義)，并將該信息提供到分配器單元1。白色空間被檢測(cè)的無線通信頻譜的該部分優(yōu)選地在系統(tǒng)被安裝時(shí)預(yù)設(shè)到已知在某個(gè)區(qū)域中未充分使用的頻譜的某個(gè)或某些部分。例如，它可包括通過模擬到數(shù)字電視的轉(zhuǎn)換釋放的頻譜或未經(jīng)授權(quán)的頻譜(例如， 由WiFi使用的2. 4GHz和5GHz波段)的部分。作為另一例子，它可包括整個(gè)VHF/UHF頻譜。 頻譜檢測(cè)器2使用天線4檢測(cè)存在于被掃描的頻譜中的無線信號(hào)。控制信道處理器3用于使設(shè)備在由圖2中的5表示的共享信令信道上與分配單元 1進(jìn)行通信。信令信道5實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)和它所服務(wù)的設(shè)備之間的主-從關(guān)系的建立。通過使用這個(gè)信令信道，網(wǎng)關(guān)遵照白色空間規(guī)矩控制設(shè)備的操作。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，共享信令信道又由分配單元所服務(wù)的所有設(shè)備使用，用于連接建立(作為交會(huì)信道)、用于將諸如接入請(qǐng)求、帶寬請(qǐng)求等的信息傳遞到單元1。天線4用于在信令信道5上將控制信息傳輸?shù)皆O(shè)備，并用于在信道5上從設(shè)備接收服務(wù)請(qǐng)求和狀態(tài)信息。在圖2所示的實(shí)施方式中，信道處理器3和頻譜檢測(cè)器2共享天線4，但具有用于這些操作的不同天線的實(shí)施方式也是可能的。數(shù)據(jù)分配單元1從各種源接收用戶信號(hào)，并在頻譜檢測(cè)器2所識(shí)別的白色空間上將這些信號(hào)傳輸?shù)皆O(shè)備9 ；天線單元13用于將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆O(shè)備。如上所述，設(shè)計(jì)由單元1所傳輸?shù)男畔⑿盘?hào)的參數(shù)，以便不干擾存在于相應(yīng)的區(qū)域中的主要服務(wù)。一般地說，信息信號(hào)的功率非常低，信號(hào)的載波頻率和波段在當(dāng)前沒有由其它服務(wù)使用的頻譜部分中被選擇， 且傳輸與ATSC廣播頻譜同步。結(jié)合圖3A和;3B描述頻譜檢測(cè)器2的操作。如上所述，頻譜檢測(cè)器2掃描無線通信頻譜的選定部分。作為例子，所關(guān)注的部分可以是分配給DTV的波段T2-T5?？梢愿鶕?jù)具有電視信道的區(qū)域分配的表格(可用的)在每個(gè)電視市場(chǎng)中進(jìn)一步限定所搜索的頻譜。因?yàn)槊總€(gè)電視市場(chǎng)使用最多12個(gè)電視信道(即，72MHz)，白色空間的多于200MHz非常可能在任何特定的位置中將是可用的。如果具有局部分配的電視信道的查找表在網(wǎng)關(guān)被提供，則網(wǎng)關(guān)可不包括由來自掃描的這些信道占用的頻譜；如果不，網(wǎng)關(guān)10掃描整個(gè)電視頻譜。頻譜分析操作涉及掃描所關(guān)注的頻譜，用于檢測(cè)(探測(cè))占用該頻譜的任何信號(hào)， 分析所檢測(cè)的信號(hào)并識(shí)別當(dāng)前沒有被占用的頻譜段；換句話說，檢測(cè)白色空間段。術(shù)語“當(dāng)前頻譜占用率”在這里指當(dāng)前被分配給各種主設(shè)備或由任何運(yùn)行的次要服務(wù)使用的頻譜。 當(dāng)頻譜占用率隨著無線設(shè)備連接到網(wǎng)關(guān)/從網(wǎng)關(guān)斷開而任意改變時(shí)，頻譜分析以有規(guī)律的時(shí)間間隔重復(fù)，使得頻譜檢測(cè)器2使網(wǎng)關(guān)能夠一直知道在相應(yīng)的位置處的頻譜占用率。頻譜檢測(cè)器2可以是任何類型的頻譜分析儀。例如，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式使用如在美國專利公開號(hào)20090257480中描述的小波頻譜分析儀。圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于識(shí)別白色空間的小波的使用；圖3B示出每個(gè)用戶的白色空間分配的例子。小波頻譜分析儀/檢測(cè)器使用頻率和時(shí)間圖，其被分成頻率-時(shí)間單元，如在圖3A中31和32 處所示的。使用小波信號(hào)分析，在每個(gè)頻率-時(shí)間單元內(nèi)的能量被測(cè)量，以便識(shí)別具有很少的或沒有可檢測(cè)的信號(hào)活動(dòng)的頻率-時(shí)間單元。被識(shí)別為未使用的頻率-時(shí)間單元提供由次要服務(wù)使用的機(jī)會(huì)。小波頻譜檢測(cè)器2的另一特征是，對(duì)于時(shí)間和頻率，可對(duì)較細(xì)或較粗的粒度調(diào)節(jié)頻譜-時(shí)間單元的尺寸。例如，時(shí)間-頻率單元31、32具有不同的時(shí)間和頻率尺寸在圖 4A中，單元31可在Δ T = Vt1的持續(xù)時(shí)間內(nèi)提供具有帶寬Δ f = fB-f2的自由頻譜段；單元32可在AT = t4_t3的持續(xù)時(shí)間內(nèi)提供具有帶寬Af = f2-fi的另一自由頻譜段。當(dāng)頻率-時(shí)間單元被識(shí)別為時(shí)間和頻率的可用(自由)變化時(shí)，通信信道通過網(wǎng)關(guān)10的選擇是 “動(dòng)態(tài)的”。當(dāng)頻率-時(shí)間單元也被識(shí)別為尺寸的可用(自由)變化時(shí)，白色空間的檢測(cè)和通信信道通過網(wǎng)關(guān)的選擇也是“自適應(yīng)的”。通過識(shí)別沒有可檢測(cè)的信號(hào)活動(dòng)的“較小”頻率-時(shí)間單元，家庭網(wǎng)絡(luò)可利用在通信頻譜內(nèi)的實(shí)例，其中某個(gè)頻譜可在頻域和時(shí)域中被共享。它在僅僅一個(gè)頻譜段對(duì)相應(yīng)的服務(wù)不夠時(shí)也實(shí)現(xiàn)識(shí)別由新設(shè)備使用的多于一個(gè)的頻譜段。圖IBB示出每個(gè)用戶的白色空間分配的例子。例如，為了獲得用于將電視信道廣播到用戶A的6MHz，頻譜分析儀2掃描該頻譜并識(shí)別以Al表示的在T2中的2MHz的白色空間段和以A2表示的在T3中的4MHz的白色空間段(注意，為了更好地說明該例子，所識(shí)別的頻譜的寬度在圖4中被放大)。作為另一例子，如果IMHz在由Bl示出的波段T3中是可用的，3MHz在被示為B2的T4中是可用的，以及2MHz在被示為B3示出的T5中是可用的，則用戶B將在包括所有三個(gè)頻譜段Bi、B2和B3的白色空間信道上從網(wǎng)關(guān)接收電視廣播。未示出的又一例子是當(dāng)由某個(gè)接收機(jī)的網(wǎng)關(guān)識(shí)別的頻譜段具有6MHz時(shí)，在這種情況下白色空間信道僅由一個(gè)頻譜段組成。本發(fā)明的無線頻譜分配方法和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和自適應(yīng)屬性使它們相當(dāng)不同于常規(guī)無線頻譜分配方案。首先，常規(guī)無線通信RF信道通常被預(yù)先設(shè)計(jì)，因?yàn)閭鬏斝诺涝陬l率上 (FDMA系統(tǒng))、在時(shí)間上(TDMA系統(tǒng))、在頻率和時(shí)間上(OFDMA)或在代碼上(CDMA系統(tǒng)) 被分配。但是，眾所周知，無線設(shè)備使用一個(gè)頻譜段，并在通信結(jié)束時(shí)釋放它，使得當(dāng)分配被預(yù)先設(shè)計(jì)時(shí)頻譜利用不是理想的，因?yàn)橐恍╊l譜段在一些時(shí)間段期間可能是空閑的，而一些設(shè)備不能訪問這個(gè)空閑的頻譜。此外，在常規(guī)系統(tǒng)中，為了使多個(gè)用戶能夠共享一個(gè)頻譜段，帶寬和波形需要被預(yù)先設(shè)計(jì)，以便保持信道很好地分離以減少干擾。例如，可以在 200kHz信道內(nèi)同時(shí)適應(yīng)多于8個(gè)呼叫的GSM系統(tǒng)使用類高斯的波形。WCDMA系統(tǒng)具有5MHz 信道帶寬和3. 84Mcp的碼片速率，并使用具有0. 22的滾降系數(shù)的無線資源控制器(RRC)， WiFi OFDM系統(tǒng)具有20MHz的帶寬并使用矩形脈沖等?？傊?，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式在網(wǎng)關(guān)10和設(shè)備9之間建立的信道在時(shí)間、頻率和尺寸上動(dòng)態(tài)地改變。為了從常規(guī)設(shè)備建立這些信道，本說明書使用術(shù)語“電視信道”作為DTV 信道，并使用術(shù)語“白色空間信道”作為邏輯信道，其由網(wǎng)關(guān)10所識(shí)別的一個(gè)或多個(gè)頻譜段形成并被分配給某個(gè)設(shè)備用于相應(yīng)的次要服務(wù)它可包括單個(gè)連續(xù)的白色空間頻譜段或聯(lián)結(jié)在一起的多個(gè)單獨(dú)的段。
結(jié)合圖4A和4B描述了用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)10所服務(wù)的設(shè)備的正確操作的信令信道。該網(wǎng)關(guān)從它被打開的時(shí)刻開始傳輸這個(gè)信道；這使設(shè)備9能夠?qū)ふ揖W(wǎng)關(guān)、連接到其、請(qǐng)求并接收服務(wù)、以及監(jiān)控該信道用于進(jìn)一步的指示。圖4A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的共享信令信道的選擇，而圖4B示出可用于共享信令信道的TDD幀的例子。網(wǎng)關(guān)10在白色空間中選擇共享信令信道(或信令信道或交會(huì)信道)5。如在圖4A 中看到的，信令信道5在與相應(yīng)的未占用的DTV信道的左邊緣的固定關(guān)系中被選擇，如圖4A 中的Δ所示的，并可占用例如300kHz。一旦網(wǎng)關(guān)與DTV信道同步，就對(duì)傳輸?shù)剿?wù)的設(shè)備的所有數(shù)據(jù)維持同步。例如，可從ATSC導(dǎo)頻41在500kHz處設(shè)置信令信道5 (ATSC導(dǎo)頻被設(shè)計(jì)成在309. 44kHz處從電視信道的起始處傳輸)。此處應(yīng)注意，這僅僅是一個(gè)例子， 且同樣可使用其它布置。因此，信令信道的載波頻率可與ATSC規(guī)范所定義的頻率標(biāo)記處于預(yù)先選擇的關(guān)系，例如預(yù)留的但沒有在所關(guān)注的頻譜部分中使用的ATSC信道的開始部分。 還應(yīng)注意，僅為了說明網(wǎng)關(guān)如何與ATSC廣播同步的目的而示出圖4A中的ATSC信號(hào)40 ；實(shí)際上沒有ATSC信號(hào)存在于控制信道被建立的頻譜中?？傊?，窄(例如300kHz)的低功率信道在網(wǎng)關(guān)天線4和設(shè)備的天線4’之間的空中建立。信令信道5在白色空間頻譜的指定部分中被選擇，使得設(shè)備不需要掃描頻譜的大部分；這將減小設(shè)備掃描儀的復(fù)雜性。信令信道5可以是TDD信道，該TDD信道被其上的設(shè)備共享。因?yàn)樵撔诺浪加玫念l譜小，共享信令信道可使用在電視信道2、3或4中的頻譜的一小部分或不在使用中的任何6Mhz電視信道來傳輸?？蛇x地，信令信道43可在ATSC信道之間的防護(hù)頻帶內(nèi)傳輸， 同時(shí)維持與ATSC導(dǎo)頻41的固定關(guān)系?？筛鶕?jù)網(wǎng)關(guān)10所服務(wù)的設(shè)備的數(shù)量來設(shè)定信令信道的寬度。例如，300kHz寬的信道可由8個(gè)設(shè)備共享。當(dāng)以另外的方式被有效的電視信道占用的白色空間大得多(6MHz) 時(shí)，白色空間的其余部分可由用于其它服務(wù)的網(wǎng)關(guān)使用。圖4B示出這樣的雙向共享信令信道的幀43的實(shí)施方式的例子。在這個(gè)例子中， 當(dāng)信道是300kHz寬時(shí)，因而產(chǎn)生的速度對(duì)于BPSK或QPSK調(diào)制大致是300/600bitS/mS。幀 43對(duì)于IOms的幀時(shí)長具有10x1ms個(gè)時(shí)隙。在10個(gè)時(shí)隙中，8個(gè)時(shí)隙被分配給設(shè)備，且第一個(gè)和最后一個(gè)時(shí)隙被預(yù)留給一般的控制數(shù)據(jù)。在幀的頭部中的信息將此識(shí)別為信令信道。 如在圖4B的下部分中看到的，在兩個(gè)連續(xù)的幀中，幀44由網(wǎng)關(guān)10廣播到所有設(shè)備D1-D8 ； 每個(gè)設(shè)備接收并處理來自時(shí)隙的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)被呈送到該設(shè)備。以45表示的下一幀攜帶由設(shè)備以連續(xù)的順序傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)。應(yīng)注意，這僅僅是信令信道的一個(gè)例子，且可同樣使用該信道的很多其它實(shí)施方式。當(dāng)網(wǎng)關(guān)10從設(shè)備9接收連接請(qǐng)求時(shí)，它選擇在上面廣播到設(shè)備9的白色空間信道。白色空間信道根據(jù)檢測(cè)器2所檢測(cè)的可用頻譜被分配，并考慮所請(qǐng)求的服務(wù)所必需的帶寬。一旦白色空間信道被選擇，網(wǎng)關(guān)就在信令信道上通知設(shè)備9這個(gè)信道的參數(shù)(頻率、 時(shí)間、尺寸)并開始將數(shù)據(jù)廣播到設(shè)備?，F(xiàn)在返回到圖2，回程接口 20包括從各種源接收用戶數(shù)據(jù)的多個(gè)接口 21-26。接口包括將各種格式的源信號(hào)解碼并處理成攜帶用戶數(shù)據(jù)的基帶信號(hào)的相應(yīng)的解調(diào)器和誤差校正器。例如，接口 20可包括正交相移鍵控/前向誤差校正(QPSK/FEC)解碼器21、正交頻分復(fù)用/FEC(OFDM/FEC)解碼器22、正交振幅調(diào)制/FEC(QAM/FEC)解碼器23、數(shù)字用戶線 (xDSL)單元Μ、光纖到戶(FTTH)單元25和數(shù)字通用光盤(DVD)單元沈。接口 2H6對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，因此不在這里被進(jìn)一步描述。然而應(yīng)注意，接口 2146優(yōu)選地不執(zhí)行任何MPEG解碼以將數(shù)據(jù)率保持在30Mbps之下并減小成本。特定的信號(hào)源2146選擇性地耦合到基帶(BB)處理器6。對(duì)于南美型網(wǎng)關(guān)的例子，BB處理器6將信號(hào)轉(zhuǎn)換成ATSC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，以確保由網(wǎng)關(guān)在用戶端處使用ATSC設(shè)備廣播的信號(hào)的兼容性。該信號(hào)接著被提供到分配器7，其在頻譜檢測(cè)器2所檢測(cè)的相應(yīng)白色空間信道上對(duì)從處理器6接收的BB信號(hào)進(jìn)行上變頻并將該信號(hào)傳輸?shù)皆O(shè)備9。分配器7被示為具有示出基帶濾波器27、混頻器觀、濾波器四和放大器30的四個(gè)分支，每個(gè)分支針對(duì)在圖3的實(shí)施方式中的某個(gè)載波頻率fl_f4。分配器7的部件僅僅是一種可能的結(jié)構(gòu)。分配器7可由適當(dāng)設(shè)計(jì)的等效物代替，如將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的。 用于將信號(hào)分配到設(shè)備9的分支的數(shù)量也是設(shè)計(jì)參數(shù)；最多四個(gè)分支是優(yōu)選的，但本發(fā)明不限于這個(gè)數(shù)量。在任何時(shí)刻，可能分配器的少于四個(gè)的分支用于到設(shè)備9的傳輸。對(duì)于圖;3B的用戶B的例子，因?yàn)榉峙浣o設(shè)備9的白色空間信道包括白色空間段Bi、B2和B3，分配器7只使用這四個(gè)分支中的三個(gè)。在這種情況下，假定Π是在Bl中的載波頻率，f2是在B2中的載波頻率。而f3是在B3中的載波頻率。基帶信號(hào)——我們將其稱為S——由處理器6根據(jù)可用帶寬B1、B2和B3分離成三個(gè)分量信號(hào)sl、s2和s3，且每個(gè)分量沿著分支之一傳輸。 分量首先被濾波器27過濾，接著在調(diào)制器觀中與相應(yīng)的載波H、f2和f3混頻并進(jìn)一步由濾波器四成形，以獲得相應(yīng)的RF分量Si、S2和S3。接著，如在30處所示的被放大的Si、 S2和S3在優(yōu)選地被OFDMA調(diào)制之后在RF組合器39中組合，用于傳輸。對(duì)于白色空間由兩個(gè)頻譜段Al和A2提供的圖;3B所示的例子中，如果Al和A2具有相同的帶寬，發(fā)射機(jī)分集方案可通過經(jīng)由兩個(gè)分支傳輸同一信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，在這種情況下兩個(gè)天線由天線單元13提供；接收機(jī)因此可通過處理兩個(gè)接收到的信號(hào)的振幅、相位和符號(hào)模式來獲得較高的增益。作為另一例子，當(dāng)網(wǎng)關(guān)識(shí)別出在一段中的6MHz的白色空間時(shí)， 只有分配器7的一個(gè)分支用于廣播ATSC信道。如上所述，本發(fā)明的實(shí)施方式還提供圖5A所示的公共頻譜預(yù)留消息。該消息通知鄰網(wǎng)關(guān)每個(gè)網(wǎng)關(guān)10所作出的頻譜預(yù)留。以這種方式，已經(jīng)在相應(yīng)的區(qū)域中預(yù)留的白色空間頻譜對(duì)在相應(yīng)區(qū)域中操作的所有網(wǎng)關(guān)是一直已知的。每個(gè)家用網(wǎng)關(guān)使用公共OFDM符號(hào)以預(yù)先確定的時(shí)間間隔傳輸預(yù)留消息。公共頻譜預(yù)留OFDM符號(hào)攜帶頻譜使用信息，并進(jìn)一步通過檢測(cè)主導(dǎo)系統(tǒng)和設(shè)備來改善可用頻譜。作為例子，公共頻譜預(yù)留OFDM符號(hào)使用子載波間隔Δ f，并對(duì)于傅立葉變換(DFT) 具有尺寸N。在優(yōu)選實(shí)施方式中，Af = 200kHz，且N= 1370。循環(huán)前綴(CP)的長度被選擇成補(bǔ)償在鄰網(wǎng)關(guān)中間的延遲擴(kuò)展(以允許多路徑在主數(shù)據(jù)到達(dá)之前穩(wěn)定)。圖5B示出如何為Af = 200kHz, N = 1370的上面的例子設(shè)計(jì)公共頻譜預(yù)留OFDM符號(hào)，且在考慮中的頻譜是在76MHz和698MHz之間的VHF/UHF波段。如所看到的，“零”以波段T2-T3、T3-T4、 T4-T5之間的間隔傳輸；而所傳輸?shù)牧闶裁匆膊徽{(diào)整，它升高噪聲水平，使得它仍然可被檢測(cè)到(即，一些解碼仍然是可能的)。圖5C示出所關(guān)注的頻譜如何被分成倉的例子，用于使網(wǎng)關(guān)能夠識(shí)別并使用倉索引來指示任何頻譜段?？梢允褂盟饕那?位(對(duì)于四個(gè)波段)來識(shí)別波段T2、T3、T4或 Τ5之一中的倉。例如，Τ2中的倉可由倉索引00值識(shí)別，在Τ3中的倉由01值識(shí)別，在Τ4中的倉由10值識(shí)別，以及在T5中的倉由11值識(shí)別。因?yàn)椴ǘ蜹2-T5的寬度不同，波段T2到 T5的每個(gè)將需要使用不同數(shù)量的倉。因此，根據(jù)Af = 200kHz (待分配給次要服務(wù)的頻譜段的粒度)，波段T2需要6位來識(shí)別52個(gè)倉，波段T3需要8位來識(shí)別309個(gè)倉，波段T4需要10位來識(shí)別689個(gè)倉，以及波段T5也需要10位來識(shí)別959個(gè)倉。為了獲得廣播電視信道所需要的6MHz，使用Af = 200kHz的上面的示例性粒度，網(wǎng)關(guān)必須識(shí)別30個(gè)倉，這對(duì)于最壞的情況導(dǎo)致2位(用于識(shí)別T2-T5)+30X 10位(用于識(shí)別Τ2-Τ5中的最大者中的倉) =302位的索引。倉索引方法可用于識(shí)別在除了 VHF/UHF之外的其它傳輸波段中的白色空間段。同樣，也可設(shè)想識(shí)別白色空間的其它方法。在圖2中一般被示為具有天線4’的計(jì)算機(jī)的設(shè)備9配備有掃描儀，其在打開時(shí)檢測(cè)共享信令信道并注意它。如上所述，共享信令信道的使用使設(shè)備能夠從控制信道處理器 3接收控制信息，并將服務(wù)請(qǐng)求和狀態(tài)信息發(fā)送到控制信道處理器3。設(shè)備9還通過在網(wǎng)關(guān)天線13和設(shè)備的天線4’之間建立的空中接口從網(wǎng)關(guān)接收高速率數(shù)據(jù)信道。當(dāng)數(shù)據(jù)以電視頻譜和MPEG格式傳輸時(shí)不需要設(shè)備調(diào)諧器的改變。圖6Α是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示出網(wǎng)關(guān)10所執(zhí)行的步驟的方法的流程圖。圖 6Β是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示出設(shè)備9所執(zhí)行的步驟的方法的流程圖，該方法用于在網(wǎng)關(guān)10所識(shí)別的白色空間中建立與網(wǎng)關(guān)的通信。參考圖2所示的網(wǎng)關(guān)10的方框圖描述了圖 6Α 禾口 6Β。如圖6Α所示，在開啟時(shí)，網(wǎng)關(guān)10的頻譜檢測(cè)器2開始掃描無線通信頻譜的選定部分(波段)，該無線通信頻譜是例如在波段Τ2-Τ5中的電視頻譜(見圖1Β)。該操作由步驟 61,62和63示出，并涉及檢測(cè)存在于VHF/UHF頻譜中的信號(hào)、分析所檢測(cè)的信號(hào)并檢測(cè)當(dāng)前沒有被占用的頻譜段。當(dāng)頻譜占用率隨著無線設(shè)備連接到網(wǎng)關(guān)/從網(wǎng)關(guān)斷開而任意變化時(shí)，掃描、分析和檢測(cè)操作以有規(guī)律的時(shí)間間隔重復(fù)，使得網(wǎng)關(guān)一直知道在相應(yīng)位置處的頻譜占用率。在步驟61，如果具有局部分配的信道的查找表在網(wǎng)關(guān)處是可用的，如決策塊61 的分支"YES"所示的，則網(wǎng)關(guān)排除來自掃描的由這些信道占用的頻譜，如在步驟62所示的。如果不，如決策塊61的分支"NO"所示的，網(wǎng)關(guān)10在步驟63掃描整個(gè)電視頻譜。接著，網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)關(guān)和設(shè)備之間的信令信息來選擇控制設(shè)備所需的共享信令信道5。 這在步驟64中示出。如前所述，信令信道使設(shè)備9能夠?qū)ふ揖W(wǎng)關(guān)，用于連接到它，請(qǐng)求服務(wù)并接收指令。如果網(wǎng)關(guān)10從設(shè)備9接收連接請(qǐng)求，如步驟65中所示的，它將在步驟66識(shí)別并選擇在上面廣播到設(shè)備9的白色空間信道。根據(jù)在步驟61-63中檢測(cè)的可用頻譜來分配白色空間信道，且這個(gè)操作考慮所請(qǐng)求的服務(wù)所必需的帶寬(在ATSC信道的示例性情況下， 必需的帶寬是6MHz，并可以用作單個(gè)段或由多個(gè)白色空間段組成)。一旦白色空間信道被選擇，網(wǎng)關(guān)就在步驟67在信令信道上通知設(shè)備9這個(gè)信道的參數(shù)。以這種方式，給設(shè)備通知頻譜、起始時(shí)間、當(dāng)前帶寬分配、持續(xù)時(shí)間等。該信息優(yōu)選地以位圖的形式，并使網(wǎng)關(guān)和設(shè)備能夠從指定的時(shí)間和頻譜柵格起而不是任意地傳輸。接著，在步驟68，網(wǎng)關(guān)使用所識(shí)別的頻譜-時(shí)間柵格開始將數(shù)據(jù)廣播到設(shè)備，如所示。如上所述，因?yàn)闁鸥衽cATSC廣播信道同步，干擾被減少以符合FCC要求。這進(jìn)一步由網(wǎng)關(guān)所傳輸?shù)男盘?hào)的功率非常小的事實(shí)幫助。
同時(shí)，網(wǎng)關(guān)10在步驟66預(yù)留相應(yīng)的白色空間信道，并在步驟69給鄰網(wǎng)關(guān)提供關(guān)于它所預(yù)留的白色空間的信息。如上所述，這使用公告頻譜預(yù)留OFDM符號(hào)來實(shí)現(xiàn)。該預(yù)留在整個(gè)連接期期間保持有效。應(yīng)注意，步驟69以有規(guī)律的時(shí)間間隔重復(fù)，以當(dāng)在網(wǎng)關(guān)10所服務(wù)的位置處的設(shè)備在活動(dòng)、空閑和不活動(dòng)之間改變其狀態(tài)時(shí)，以當(dāng)前白色空間預(yù)留信息更新鄰網(wǎng)關(guān)。圖6B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示出設(shè)備9所執(zhí)行的步驟的方法的流程圖。在步驟70，被上電的設(shè)備為任何網(wǎng)關(guān)廣播掃描頻譜并檢測(cè)信令信道5。一旦信道5被檢測(cè)到， 設(shè)備9就在步驟71在該信道上將對(duì)連接的請(qǐng)求和服務(wù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。一旦連接被建立，設(shè)備就在步驟72請(qǐng)求某個(gè)服務(wù)。如果例如用戶希望連接到電視信道7，它將指定電視信道7的連接信號(hào)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)具有當(dāng)前頻譜占用率信息，如頻譜檢測(cè)器2所提供的。使用該數(shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)將可用于將信道7廣播到設(shè)備的白色空間信道分配給設(shè)備9，并將如何和在哪里接收所請(qǐng)求的多媒體媒體內(nèi)容的指令傳輸?shù)皆O(shè)備。在步驟73，設(shè)備從網(wǎng)關(guān)10接收這些指令，且在步驟74，它接收信號(hào)并處理其以提取多媒體內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于將數(shù)據(jù)信號(hào)重新分配到位于指定的區(qū)域內(nèi)的無線啟用設(shè)備(9)的系統(tǒng)，包括頻譜檢測(cè)器O)，其用于識(shí)別白色空間信道，所述白色空間信道包括當(dāng)前沒有在所述指定的區(qū)域中使用的一個(gè)或多個(gè)頻譜段；數(shù)據(jù)分配單元(1)，其適合于接收、處理在所述白色空間信道上從各種源接收的信息信號(hào)并將所述信息信號(hào)分配到它所服務(wù)的設(shè)備；以及控制信道處理器(3)，其配置成提供共享信令信道( 以啟用所述無線啟用設(shè)備(9)和所述數(shù)據(jù)分配單元(1)之間的信令。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制信道處理器C3)配置成在被識(shí)別為在指定的位置處可用的白色空間內(nèi)為所述共享信令信道( 選擇載波。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制信道處理器C3)配置成在在指定的位置上的可能可用的頻譜的指定部分內(nèi)的白色空間內(nèi)為所述共享信令信道( 選擇載波。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述指定部分是為ATSC信道2、3和4之一預(yù)留的頻■i並曰O
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述指定部分在為在所述指定的區(qū)域中未使用的 ATSC信道之一預(yù)留的頻譜內(nèi)。
6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述共享信令信道(5)的載波頻率被選擇成與在 ATSC信道內(nèi)的可識(shí)別標(biāo)記有固定關(guān)系。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所指定的標(biāo)記是所述ATSC信道的起始部分。
8.如權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述控制信號(hào)處理器(3)配置成根據(jù)所述數(shù)據(jù)分配單元所服務(wù)的設(shè)備的數(shù)量來確定所述共享信令信道(5)的帶寬。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述共享信令信道(5)的帶寬是300kHz。
10.如權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述控制信號(hào)處理器(3)配置成在所述共享信令信道上每隔一段時(shí)間將下行鏈路消息廣播到它當(dāng)前服務(wù)的設(shè)備(9)。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述下行鏈路消息被攜帶在TDD幀中。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述下行鏈路消息給相應(yīng)的設(shè)備(9)提供對(duì)所述數(shù)據(jù)分配單元(1)的接入信息。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述下行鏈路消息給相應(yīng)的設(shè)備(9)提供頻率和時(shí)間信息，用于使所述設(shè)備能夠接收所述數(shù)據(jù)分配單元(1)所分配的信息信號(hào)。
14.如權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述設(shè)備(9)配置成將上行鏈路消息發(fā)送到所述數(shù)據(jù)分布單元(1)，數(shù)據(jù)分布單元(1)共享在所述共享信令信道( 上傳輸?shù)纳闲墟溌穾?br> 15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述上行鏈路消息被攜帶在TDD幀中。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中由相應(yīng)的設(shè)備(9)傳輸?shù)乃錾闲墟溌废ń尤胝?qǐng)求數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求1到16中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)建立與設(shè)備(9)的連接時(shí)，所述數(shù)據(jù)分配單元(1)配置成在所述連接的持續(xù)時(shí)間內(nèi)預(yù)留所述白色空間信道(5)。
18.如權(quán)利要求1到17中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)分配單元(1)配置成每隔一段時(shí)間將頻譜預(yù)留符號(hào)與關(guān)于被預(yù)留給與它所服務(wù)的設(shè)備(9)的通信的白色空間頻譜的信息一起廣播到鄰分配單元(1)。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述頻譜預(yù)留符號(hào)是在所述指定的區(qū)域的鄰域內(nèi)操作的所有數(shù)據(jù)分配單元(1)所共有的頻譜預(yù)留OFDM符號(hào)。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述頻譜預(yù)留符號(hào)使用Af= 200kHz的子載波間隔和Ν = 1370的離散傅立葉變換大小。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)分配單元(1)配置成傳輸它所預(yù)留的頻譜的位圖。
22.如權(quán)利要求1到21中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)分配單元(1)配置成使用指定的時(shí)間和頻率柵格開始所述信息信號(hào)到設(shè)備(9)的分配。
23.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中由所述數(shù)據(jù)分配單元預(yù)留的所述白色空間頻譜使用倉索引方案通過所述頻譜預(yù)留符號(hào)被告知。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述倉索引方案識(shí)別在為DTV廣播預(yù)留的頻譜內(nèi)的白色空間部分。
25.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中所述倉索引方案使用識(shí)別特定波段的索引來識(shí)別所述白色空間，以及識(shí)別在所述特定波段內(nèi)的頻譜的其余部分。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述倉索引相應(yīng)于四個(gè)頻譜段T2-T5之一。
27.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述倉索引方案使用30個(gè)倉處理為ATSC信道預(yù)留的帶寬。
28.如權(quán)利要求1到27中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括為所述指定的區(qū)域存儲(chǔ)在使用中的信道的查找表，且其中所述頻譜檢測(cè)器( 配置成掃描不包括被存儲(chǔ)在所述查找表中的在使用中的信道的頻譜。
29.如權(quán)利要求1到觀中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中分配網(wǎng)關(guān)(1)配置成在所述信令信道上建立與所服務(wù)的設(shè)備(9)的主-從關(guān)系，并根據(jù)預(yù)定的規(guī)矩控制所服務(wù)的設(shè)備(9)的操作。
30.如權(quán)利要求1到16中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述分配單元(1)配置成根據(jù)變化的條件在傳輸期間動(dòng)態(tài)和自適應(yīng)地改變所述白色空間信道。
31.一種用于將來自網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)信號(hào)重新分配給位于指定的區(qū)域內(nèi)的無線啟用設(shè)備的方法，包括a)在啟動(dòng)時(shí)在當(dāng)前沒有在所述指定的區(qū)域中使用的一個(gè)頻譜段內(nèi)建立共享信令信道(5)；b)當(dāng)從設(shè)備(9)接收到在所述共享信令信道上( 傳輸?shù)姆?wù)請(qǐng)求時(shí)，使用當(dāng)前沒有在所述指定的區(qū)域中使用的一個(gè)或多個(gè)頻譜段建立白色空間信道；c)在所述白色空間信道上將信息信號(hào)分配到所述設(shè)備(9)；以及d)通過在所述共享信令信道( 上交換控制消息來控制所述信息信號(hào)到所述設(shè)備的傳輸。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中步驟a)包括掃描所述頻譜的選定部分以識(shí)別所述頻譜段；以及選擇與ATSC規(guī)范所定義的頻率標(biāo)記處于預(yù)先選擇的關(guān)系的所述共享信令信道(5)的載波頻率。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述頻率標(biāo)記是ATSC信道的起始部分。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其中步驟d)包括在所述信令信道上將下行鏈路消息與所述白色空間信道的參數(shù)一起發(fā)送到所述設(shè)備，用于使所述設(shè)備能夠從指定時(shí)間起并在指定頻率處接收所述信息信號(hào)。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述白色空間信道的所述參數(shù)包括載波頻率、起始時(shí)間和帶寬。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中所述白色空間信道的所述參數(shù)以位圖的形式被發(fā)送到所述設(shè)備。
37.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述下行鏈路控制消息與所述白色空間信道的所述參數(shù)一起以頻率-時(shí)間柵格的形式被提供，所述頻率-時(shí)間柵格指定所述設(shè)備為了數(shù)據(jù)傳輸而使用的時(shí)間間隔和在所述時(shí)間間隔期間使用的頻帶。
38.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述共享信令信道的帶寬是500kHz。
39.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述共享信令信道是TDD信道。
40.一種用于將數(shù)據(jù)信號(hào)重新分配給位于網(wǎng)關(guān)所服務(wù)的指定的區(qū)域內(nèi)的無線啟用設(shè)備的方法，包括a)當(dāng)從一個(gè)或多個(gè)設(shè)備接收到服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，識(shí)別在當(dāng)前沒有在所述指定的區(qū)域中使用的頻譜內(nèi)的白色空間信道的相應(yīng)數(shù)量；b)預(yù)留被分配到在所述指定的區(qū)域中識(shí)別的所述白色空間信道的白色空間；c)廣播用于將所述指定的區(qū)域中的當(dāng)前信道分配告知給所有鄰網(wǎng)關(guān)的白色空間分配消息；以及d)在所述白色空間信道上將所述信息信號(hào)分配給相應(yīng)的設(shè)備。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述白色空間分配數(shù)據(jù)以公共頻譜預(yù)留OFDM符號(hào)的形式被廣播。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述公共頻譜預(yù)留OFDM符號(hào)使用Af= 200kHz 的子載波間隔和N = 1370的離散傅立葉變換大小。
43.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述白色空間分配消息使用倉索引方案識(shí)別所預(yù)留的頻譜，其中所述索引代表白色空間被識(shí)別的特定波段。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中所述倉索引方案使用識(shí)別特定波段的索引來識(shí)別所述白色空間。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中所述倉索引相應(yīng)于四個(gè)頻譜段T2-T5中的每個(gè)。
46.如權(quán)利要求43所述的方法，其中所述倉索引方案使用30個(gè)倉來處理為ATSC信道預(yù)留的帶寬。
全文摘要
提供了使用主要服務(wù)和其它新興服務(wù)來共享白色空間的方法和系統(tǒng)。使用家用網(wǎng)關(guān)來執(zhí)行在指定的位置例如住宅內(nèi)的信號(hào)分布，該家用網(wǎng)關(guān)識(shí)別未使用的白色空間，預(yù)留這樣的白色空間頻譜，并使用所預(yù)留的頻譜將數(shù)據(jù)傳遞到在相應(yīng)的位置處的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備。在設(shè)備和網(wǎng)關(guān)之間的信令在共享信令信道上被執(zhí)行，共享信令信道使網(wǎng)關(guān)能夠通知設(shè)備在哪里和何時(shí)接收數(shù)據(jù)。網(wǎng)關(guān)還使用公共頻譜預(yù)留OFDM符號(hào)來通知鄰網(wǎng)關(guān)局部頻譜預(yù)留。
文檔編號(hào)H04L5/00GK102246483SQ200980142699
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
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