基站頻譜分配的制作方法
【專利摘要】各實施例包括允許空白基站請求供在局部區(qū)域中的空白傳輸?shù)目捎妙l率范圍的過程、系統(tǒng)以及設(shè)備?？瞻讓ふ移鞣?wù)使用與主用戶設(shè)備的局部區(qū)域相關(guān)聯(lián)的地形數(shù)據(jù)對該主用戶設(shè)備的傳輸信號傳播區(qū)域進行建模?？瞻讓ふ移鞣?wù)還基于空白基站的位置和所建模的傳播區(qū)域確定一個或多個局部可用的非干擾頻率范圍并將它們提供給空白基站?？瞻谆緦⑺峁┑念l率范圍與各策略進行比較并選擇適應(yīng)這些策略的可用頻率中的一個或多個?？瞻谆具€將傳輸頻率范圍映射到虛擬頻率范圍，以供采用頻譜虛擬化的軟件定義的無線電進行傳輸。
【專利說明】基站頻譜分配
【背景技術(shù)】
[0001]空白頻帶是分配給電視(TV)廣播服務(wù)和無線話筒服務(wù)而沒有用在局部地理區(qū)域中的頻帶。最近的聯(lián)邦通信委員會(FCC)規(guī)定允許在美國對空白頻帶的未經(jīng)許可的訪問，只要這些訪問不干擾TV和無線話筒傳輸(即，“現(xiàn)任”或“主用戶”對這些頻帶的訪問)。在將來，非美國司法管轄區(qū)也可能實現(xiàn)用于訪問電視頻帶的類似規(guī)定?？捎每瞻最l帶可具有可變的帶寬，并且它們可以是非連續(xù)的和位置特定的。這些方面使得空白傳輸網(wǎng)絡(luò)不同于常規(guī)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。常規(guī)無線解決方案利用用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布酒＿@樣的硬件芯片受特定物理層和媒體訪問控制協(xié)議以及特定傳輸頻帶的限制。硬編碼協(xié)議不能利用非連續(xù)頻帶。此外，支持長程和短程空白傳輸兩者需要多協(xié)議芯片或多個硬編碼芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了介紹將在以下詳細(xì)描述中進一步描述的資源下載策略生成的簡化概念。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不旨在標(biāo)識所要求保護的主題的必要特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護的主題的范圍。
[0003]在各實施例中，空白基站的頻譜管理器請求并接收一個或多個可用頻帶以用于在該空白基站的局部區(qū)域中傳輸。頻譜管理器將可用頻帶與一個或多個策略進行比較，如管理政策或技術(shù)要求，并選擇可用頻帶中的與這些策略相匹配的一些或全部頻帶。頻譜管理器還將可用頻帶映射到一個或多個虛擬頻帶，如以供采用頻譜虛擬化的軟件定義的無線電使用?？瞻谆镜念l譜虛擬化模塊將呈現(xiàn)給無線協(xié)議的物理層的虛擬基帶映射到與所選物理頻帶相關(guān)聯(lián)的物理基帶。在所選物理頻帶上傳送無線協(xié)議的物理層根據(jù)虛擬頻帶調(diào)制的數(shù)據(jù)。
[0004]空白尋找器服務(wù)接收對可用頻帶的請求，并利用地形數(shù)據(jù)來對一個或多個主用戶傳輸設(shè)備的傳輸可能在其中傳播的區(qū)域進行建模?；谒５膫鞑^(qū)域以及主用戶傳輸設(shè)備所采用的位置和信道，空白尋找器服務(wù)選擇不干擾主用戶并且在空白基站的局部區(qū)域中可用的一個或多個頻帶。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]參考附圖闡述【具體實施方式】。在附圖中，附圖標(biāo)記最左邊的數(shù)字標(biāo)識該附圖標(biāo)記首次出現(xiàn)的附圖。在不同附圖中使用相同的附圖標(biāo)記指示相似或相同的項。
[0006]圖1是可用來分配空白頻譜以供空白基站傳輸?shù)氖纠h(huán)境的示意圖。
[0007]圖2是不例空白基站的框圖。
[0008]圖3是示例空白尋找器服務(wù)的框圖。
[0009]圖4是示出空白基站進行的頻率選擇的示例過程的流程圖。
[0010]圖5是示出用于由空白尋找器服務(wù)確定位置特定的非干擾空白頻率的示例過程的流程圖。
[0011]圖6示出空白基站的局部地理區(qū)域，以及它的傳輸信號的所建模的傳播區(qū)域。[0012]圖7示出包括被配置成使用頻譜虛擬化的基站和無線客戶端的傳輸環(huán)境。
[0013]圖8示出了在發(fā)送者和接收者之間的傳輸期間射頻前端、頻譜虛擬化層、以及物理層之間的交互工作。
[0014]圖9示出了頻譜虛擬化層體系結(jié)構(gòu)的框圖。
[0015]圖10示出了被配置成將不同的無線傳輸協(xié)議映射到不同的無線電前端的頻譜虛擬化層。
[0016]圖11是示出用于將呼叫對接到頻譜虛擬化層的示例過程的流程圖。
[0017]圖12是示出用于定時虛擬化的示例過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]概覽
[0019]如上所述，空白頻帶的可用性是位置特定的。本公開因此包括用于至少基于空白基站的位置、管理政策和/或空白基站的傳輸要求來為空白基站分配空白頻帶的過程、系統(tǒng)以及設(shè)備。同樣，如上所述，空白頻率范圍可以是非連續(xù)的和可變的。因而，各實施例利用軟件定義的無線電來用于更靈活的空白傳輸。一些實施例可以利用微軟?研究軟件無線電(SORA)平臺來實現(xiàn)軟件定義的無線電。
[0020]在本公開的一個方面，空白尋找器服務(wù)向空白基站提供與可用空白頻帶有關(guān)的數(shù)據(jù)，該可用空白頻帶可被利用而不造成對主用戶(如，電視發(fā)射機或經(jīng)許可的無線話筒)的干擾?？瞻讓ふ移鞣?wù)可以是能夠向空白基站提供關(guān)于頻譜可用性的位置特定信息的基于web的服務(wù)。與接近空白基站的主用戶發(fā)射機的位置有關(guān)的信息與地形數(shù)據(jù)組合在一起，以確定一個或多個主用戶發(fā)射機的無線傳輸可能傳播的地理區(qū)域?；谒_定的地理傳播區(qū)域以及空白基站的位置，空白尋找器服務(wù)確定可用空白頻帶以供空白基站使用。在各實施例中，可以使用各種傳播模型之一(如Longley-Rice無線電信號傳播模型)來對傳播區(qū)域和干擾確定進行建模?？瞻讓ふ移鞣?wù)選擇不可能干擾主用戶的空白頻率范圍。
[0021]在不使用地形數(shù)據(jù)和傳播模型來確定主用戶的信號傳播區(qū)域的情況下，將必須作出傳播區(qū)域的相對保守估計以合理地確信空白基站傳輸不干擾主用戶。使用傳播建?？稍黾涌瞻自O(shè)備能夠在其中利用空白頻帶的地理區(qū)域的大小，而不犧牲空白頻率傳輸?shù)姆歉蓴_要求。這一般可增加空白頻率傳輸?shù)目捎眯浴?br> [0022]在本公開的另一方面，空白基站的頻譜管理器確定空白頻譜的一個或多個物理傳輸頻帶以用于傳輸。頻譜管理器從空白尋找器服務(wù)接收與一個或多個本地可用的非干擾空白頻率傳輸帶有關(guān)的信息。頻譜管理器基于管理政策、傳輸?shù)募夹g(shù)要求、以及可用傳輸帶的特性來確定一個或多個物理傳輸頻帶中的哪些要被用于傳輸。
[0023]管理政策包括FCC或其他管理機構(gòu)規(guī)章。管理政策的非限制性示例包括一天中的時間、可用性的持續(xù)時間、保護帶要求、傳輸功率級限制、以及其他類型的策略。傳輸?shù)募夹g(shù)要求可專用于被用來傳輸?shù)臒o線傳輸協(xié)議。技術(shù)要求的非限制性示例包括帶寬要求、傳輸功率要求、雙工傳輸、單工傳輸?shù)鹊?。頻譜管理器可將可用物理頻帶與技術(shù)要求進行比較并選擇可用物理頻帶中的允許傳輸符合政策要求的一個或多個頻帶。
[0024]在本公開的又一方面，頻譜管理器將一個或多個物理傳輸帶(選擇用于空白傳輸)映射到空白基站的無線傳輸協(xié)議所使用的一個或多個“虛擬”傳輸帶。例如，空白基站可以采用常規(guī)無線傳輸協(xié)議(如W1-Fi?、802.11協(xié)議套件內(nèi)的各協(xié)議、基于碼分多址(CDMA)的協(xié)議、基于載波偵聽多址訪問(CSMA)的協(xié)議、基于時分多址(TDMA)的協(xié)議、以及其他)或其組合。這些常規(guī)無線傳輸協(xié)議可不支持可變或非連續(xù)頻率傳輸，并且這些常規(guī)無線傳輸協(xié)議可具有對與所選空白頻帶不同的特定頻帶的傳輸要求。一些實施例因此可利用通信模塊來根據(jù)常規(guī)無線傳輸協(xié)議在“虛擬”頻帶上生成與這些頻帶相對應(yīng)的已調(diào)制基帶信號(即，虛擬基帶信號)。各實施例還可利用頻譜虛擬化層，如在本【具體實施方式】中其他部分描述的，來根據(jù)空白頻譜中的所選物理頻帶將虛擬基帶信號整形成物理基帶信號以用于無線電傳輸。頻譜管理器在選擇了可用物理傳輸頻帶之后將該物理傳輸頻帶映射到虛擬頻帶。頻譜虛擬化層實施該映射。
[0025]為支持虛擬頻帶到不同大小的物理傳輸帶的映射，頻譜虛擬化層使用虛擬時鐘，使得無線協(xié)議可被用來以比與該無線協(xié)議所指定的固定頻帶相關(guān)聯(lián)的速率更慢或更快的速率來進行傳送。為支持虛擬頻帶到相同大小的物理頻帶的映射，虛擬時鐘被用于一些而非全部實施例中。為支持虛擬頻帶到非連續(xù)物理傳輸帶的映射，頻譜虛擬化層采用將信號拆分以進行傳輸?shù)牟鸱制骱驮诮邮掌陂g組合接收到的信號的混合器。
[0026]各實施例還包括被配置成與無線基站(如空白基站)通信的無線客戶端。無線客戶端還可包括按與基站中的頻譜虛擬化層相同或相似的方式操作的頻譜虛擬化層。無線客戶端的頻譜管理器可被配置成將虛擬傳輸頻帶映射到一個或多個物理傳輸頻帶，并且無線客戶端的頻譜虛擬化層可被配置成實施這一映射。
[0027]雖然在本文中各實施例被描述為與“空白”傳輸、“空白”網(wǎng)絡(luò)、“空白”基站以及“空白”客戶端相關(guān)，但本公開的各實施例不限于空白環(huán)境。相反，各實施例包括可用于和/或可兼容各種動態(tài)頻譜接入(DSA)網(wǎng)絡(luò)中的任一個的傳輸、網(wǎng)絡(luò)、基站、環(huán)境以及客戶端。為討論起見，各實施例引用“空白”聯(lián)網(wǎng)，并且這些引用不應(yīng)被以限制性的方式來對待。
[0028]本文所描述的過程、系統(tǒng)和設(shè)備可以按多種方式實現(xiàn)。各示例的實現(xiàn)在下文中參考以下附圖來提供。
[0029]用于頻率分配的示例環(huán)境
[0030]圖1是可用來分配頻譜(如空白頻譜)以供基站(如空白基站)傳輸?shù)氖纠h(huán)境100的不意圖。環(huán)境100可包括空白基站102和空白尋找器服務(wù)104?？瞻谆?02可被實現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)空白基站的各種合適的計算設(shè)備類型上。一個或多個合適的計算設(shè)備可包括以下或其一部分:一個或多個個人計算機、服務(wù)器、服務(wù)器場、數(shù)據(jù)中心、及其組合、或能夠儲存和執(zhí)行空白基站服務(wù)的全部或部分的任何其他計算設(shè)備。
[0031]另外，空白尋找器服務(wù)104還可被實現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)空白尋找器服務(wù)的各種合適的計算設(shè)備類型上。一個或多個合適的計算設(shè)備可包括以下或其一部分:一個或多個個人計算機、服務(wù)器、服務(wù)器場、數(shù)據(jù)中心、及其組合、或能夠儲存和執(zhí)行空白尋找器服務(wù)的全部或部分的任何其他計算設(shè)備。
[0032]通信網(wǎng)絡(luò)106可包括因特網(wǎng)、廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、個域網(wǎng)、其組合等的一個或多個，這些網(wǎng)絡(luò)的任一個或外部可以是接線的和/或無線的?？瞻谆?02和空白尋找器服務(wù)104可使用各種通信連接和協(xié)議來耦合到通信網(wǎng)絡(luò)106。
[0033]在圖1的說明性示例中，空白基站102包括用戶模式軟件服務(wù)108、內(nèi)核軟件服務(wù)110以及無線電硬件112。用戶模式軟件服務(wù)108包括具有可用性模塊116的頻譜管理器114?？捎眯阅K116被配置成向空白尋找器服務(wù)104或無線電硬件112請求并從中接收與局部可用的非干擾空白頻帶有關(guān)的數(shù)據(jù)。頻譜管理器114包括策略模塊118，策略模塊118具有一個或多個策略，如管理政策和空白基站的無線傳輸?shù)募夹g(shù)要求。這些策略中的一些或全部可以是或可以不是從空白尋找器服務(wù)104或另一服務(wù)接收到的。管理政策的非限制性示例包括保護帶要求、功率掩膜要求、空白頻帶可用的時間、可接受的傳輸功率級范圍等等。技術(shù)要求可包括空白基站102所采用的一個或多個無線協(xié)議所指定的要求。這些無線協(xié)議規(guī)范要求的非限制性示例包括單載波或多載波調(diào)制要求、功率傳輸級要求、雙工/單工傳輸要求、可變上傳/下載傳輸要求等等。
[0034]決策模塊120——也在頻譜管理器114中——被配置成將可用性模塊116接收到的一個或多個可用物理傳輸頻帶與策略模塊118的各策略進行比較，并且根據(jù)這些策略選擇該一個或多個物理傳輸頻帶中適于傳輸?shù)母黝l帶。在一個非限制性示例中，策略模塊118可包括I兆赫茲帶寬的技術(shù)要求和包括100千赫茲保護帶的管理政策要求。決策模塊120可選擇可用物理傳輸頻帶中滿足這些策略要求的一個或多個頻帶。決策模塊120可選擇滿足這些策略要求的兩個或更多個非連續(xù)的可用物理傳輸頻帶。
[0035]用戶模式軟件服務(wù)108可包括被配置成向無線客戶端提供諸如地理位置服務(wù)和web高速緩存等通用基站服務(wù)的基站服務(wù)122、被配置成控制用戶接入權(quán)限和連接性的接入連接管理器124、以及被配置成提供空白基站102的安全服務(wù)(如接入控制列表、認(rèn)證、無線加密等)的安全管理器126。
[0036]內(nèi)核軟件服務(wù)110包括被配置成提供軟件無線電服務(wù)的通信模塊128。通信模塊128包括被配置成向一個或多個無線傳輸協(xié)議132-M提供頻譜虛擬化服務(wù)的頻譜虛擬化模塊130。無線傳輸協(xié)議132-M可包括與無線傳輸協(xié)議132-M —起使用的媒體訪問控制(MACm)層和物理層(PHYm)。
[0037]無線電硬件112可被實現(xiàn)成空白無線電前端板或其他無線電硬件。這樣的硬件可以是例如來自Ettus Research有限公司的WBX。無線電硬件112可包括一個或多個無線電收發(fā)機134-N和感測硬件136。一個或多個無線電收發(fā)機134-N可包括無線電前端，無線電前端可包括模擬無線電傳輸和接收電路、天線、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路、以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)電路。根據(jù)各實施例，感測硬件136可被配置成探測和/或感測一個或多個物理傳輸頻帶的可用性。在一些實施例中，可用性模塊116被配置成向感測硬件136查詢可用頻帶。感測硬件136可以是與一個或多個無線電收發(fā)機134-N類似的無線電收發(fā)機。在替換實施例中，單個無線電收發(fā)機被配置成擔(dān)當(dāng)收發(fā)機和感測硬件兩者。無線電硬件112的各方面可被重新配置成在各頻率上傳送，如覆蓋TV頻帶的頻率。
[0038]頻譜虛擬化模塊130被配置成執(zhí)行數(shù)字調(diào)制。在常規(guī)無線傳輸中，數(shù)字調(diào)制將二進制序列(即，比特流)映射到數(shù)字波形樣本片段(稱為碼元)。在接收機處，碼元被解調(diào)以取回所嵌入的二進制信息。基帶信號不適于直接傳送；因而RF前端被配置成將數(shù)字基帶樣本轉(zhuǎn)換成高頻模擬無線電信號以用于傳輸。接收RF前端選擇所需射頻信號、將該信號進行降頻變換、并將它們數(shù)字化成數(shù)字基帶信號。
[0039]參考開放系統(tǒng)互連模型(0SI模型)，PHY層類似于層I協(xié)議且MAC層類似于層2協(xié)議。頻譜虛擬化模塊可以認(rèn)為在OSI模型的“0.5”層處實現(xiàn)了頻譜虛擬化層。
[0040]一個或多個無線傳輸協(xié)議132-M可以是常規(guī)協(xié)議。如上所述，常規(guī)無線傳輸協(xié)議可能不兼容空白頻帶并且可能不兼容可變或非連續(xù)頻帶。一個或多個無線傳輸協(xié)議132-M的PHY層在可與所選空白頻帶不同的固定無線頻帶上調(diào)制基帶信號以用于傳輸。頻譜虛擬化模塊130將這些固定無線頻帶當(dāng)作“虛擬”頻帶，并且將PHY層所調(diào)制的基帶信號當(dāng)作“虛擬”基帶信號，因為空白基站102實際上不在PHY層的固定無線頻率上傳送。頻譜虛擬化模塊130改為將已根據(jù)虛擬頻帶調(diào)制的虛擬基帶信號重新整形成用于在物理空白傳輸帶上傳輸?shù)奈锢砘鶐盘枴?br> [0041]頻譜虛擬化模塊130可被認(rèn)為向一個或多個無線傳輸協(xié)議132-M呈現(xiàn)“虛擬基帶”。在傳輸期間，頻譜虛擬化模塊130截取虛擬基帶信號并執(zhí)行虛擬基帶信號的實時重新整形，以使得PHY層的虛擬基帶映射到物理傳輸頻帶。在接收期間，頻譜虛擬化模塊130截取接收到的物理基帶信號并執(zhí)行逆重新整形以創(chuàng)建用于傳遞給PHY層的虛擬基帶信號。在各實施例中，頻譜虛擬化模塊130實施頻譜管理器114所提供的頻譜映射并允許空白基站102利用常規(guī)PHY設(shè)計而無需修改PHY標(biāo)準(zhǔn)。
[0042]如上所述，可用性模塊116可以請求可用物理傳輸頻帶的列表。這一請求可經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)106發(fā)送到空白尋找器服務(wù)104?？瞻讓ふ移鞣?wù)104包括被配置成接收該請求的接收模塊138。該請求可伴有空白基站102的位置?？瞻讓ふ移鞣?wù)104中的傳播模塊140被配置成基于接近空白基站102的主頻譜用戶(如電視信號發(fā)射機或經(jīng)許可的無線話筒用戶)和接近該位置的物理區(qū)域的地形數(shù)據(jù)，確定來自主頻譜用戶的傳輸可能在其中傳播的地理區(qū)域。干擾確定模塊142被配置成基于傳播區(qū)域和空白基站102的位置來確定空白基站102的傳輸是否將可能干擾一個或多個主用戶設(shè)備的傳輸?；诟蓴_確定的結(jié)果，發(fā)送模塊144被配置成向空白基站102發(fā)送可供空白基站102使用的一個或多個局部可用的非干擾物理傳輸頻帶?；蛘?，發(fā)送模塊144可以提供指示不可供空白基站102使用的物理傳輸頻帶的數(shù)據(jù)。發(fā)送模塊144還可發(fā)送供決策模塊120在選擇傳輸頻帶時使用的一個或多個策略，如管理政策。發(fā)送模塊144還可發(fā)送附加信息，如對在基站處最有益地使用的頻帶的推薦。
[0043]一些實施例可以允許主用戶主動提供它們的頻譜以供用于空白傳輸。這些主用戶可以將它們的頻譜添加到空白尋找器數(shù)據(jù)庫。撤消模塊146被配置成從主用戶接收對主動提供的頻譜的撤消并將該撤消發(fā)送到空白基站102。在接收到正在使用的頻帶的撤消之后，決策模塊120被配置成選擇物理頻帶中的新頻帶來用于傳輸。
[0044]傳播模塊140和干擾確定模塊142 —起確定可由空白基站102用來進行非干擾傳輸?shù)囊粋€或多個物理傳輸頻帶。在各實施例中，可以使用各種傳播模型之一(如Longley-Rice無線電信號傳播模型)來對傳播區(qū)域和干擾確定進行建模。
[0045]地理區(qū)域小地圖148示出了空白基站102的位置(在地理區(qū)域小地圖148中標(biāo)記為“BS”)連同主用戶傳輸設(shè)備的位置(在圖1中示為“TR”)以及各物理特征，如山、建筑物、以及湖。陰影區(qū)域150示出了來自TR 152的傳輸可能在其中傳播的區(qū)域。干擾確定模塊142被配置成確定空白基站102可在什么頻率上傳送以避免干擾主用戶TR。在地理區(qū)域小地圖148中示出的說明性示例中，空白基站102處于傳播區(qū)域150內(nèi)，但處于與TR 154相關(guān)聯(lián)的另一傳輸傳播區(qū)域之外。因而，干擾確定I旲塊142可以確定空白基站102被允許使用TR 154所用的頻率來傳送，而不使用TR 152所用的頻率。這可能防止空白基站102干擾TR 152的傳輸——即使空白基站102處于所建模的傳播區(qū)域150內(nèi)——因為TR 152和空白基站102將使用不同的頻率。這還可能防止空白基站102干擾TR 154——即使空白基站102使用與TR 154相同的頻率——因為空白基站102處于與TR 154相關(guān)聯(lián)的所建模的傳播區(qū)域之外。傳播模塊140可以基于地形數(shù)據(jù)(如湖和山的存在)來確定傳播區(qū)域150。例如，山可遮蔽來自TR 152的傳輸并且因此例如減小了傳播區(qū)域150的大小。
[0046]示例空白基站
[0047]圖2是示例空白基站200的框圖?？瞻谆?00可被配置成能夠?qū)崿F(xiàn)基站服務(wù)的任何合適的計算設(shè)備。根據(jù)各非限制示例，合適的計算設(shè)備可包括:個人計算機(PC)、服務(wù)器、服務(wù)器場、數(shù)據(jù)中心、及其組合、或能夠儲存和執(zhí)行空白基站服務(wù)的全部或部分的任何其他計算設(shè)備。
[0048]在一個示例配置中，空白基站200包括一個或多個處理器202和存儲器204?？瞻谆?00還可包含允許與各設(shè)備(如空白尋找器服務(wù)104，如圖1中所描述的)進行通信的通信連接206。空白基站200還可包括通信上耦合于處理器202和存儲器204的一個或多個輸入設(shè)備208和一個或多個輸出設(shè)備210,輸入設(shè)備如鍵盤、鼠標(biāo)、筆、語音輸入設(shè)備、觸摸輸入設(shè)備等等，輸出設(shè)備如顯示器、揚聲器、打印機等等。
[0049]空白基站200包括無線電硬件212。無線電硬件212可被實現(xiàn)成空白無線電前端板或其他無線電硬件。無線電硬件212包括一個或多個無線電收發(fā)機214，無線電收發(fā)機214包括射頻(RF)前端216和天線218。無線電硬件212可通信耦合到處理器202和存儲器204。感測硬件220包括感測RF前端222和感測天線224。感測硬件220可被配置成探測和/或感測可用物理頻帶，如通過尋找TV信號。感測RF前端222和感測天線224可以與RF前端216和天線218相同或不同。
[0050]存儲器204可以存儲可在處理器202上加載并執(zhí)行的程序指令以及在執(zhí)行這些程序期間生成的數(shù)據(jù)。在所示示例中，存儲器204存儲操作系統(tǒng)226、用戶模式軟件服務(wù)228、以及內(nèi)核230 (它可以是操作系統(tǒng)226的一部分)。操作系統(tǒng)226提供空白基站200的基本系統(tǒng)功能，并且尤其提供空白基站200的其他程序和模塊的操作。用戶模式軟件服務(wù)228包括頻譜管理器232、被配置成向無線客戶端提供諸如地理位置服務(wù)和web高速緩存等無線傳輸服務(wù)的基站服務(wù)234、被配置成控制用戶接入權(quán)限和連接性的接入連接管理器236、以及被配置成提供空白基站200的安全服務(wù)(如接入控制列表、認(rèn)證、無線加密等)的安全管理器238。
[0051]內(nèi)核230包括通信模塊240。通信模塊240包括被配置成與無線電硬件212對接以將無線電信號傳送給一個或多個客戶端設(shè)備的頻譜虛擬化模塊242。頻譜虛擬化模塊242還被配置成與一個或多個無線傳輸協(xié)議244-M對接，每一無線傳輸協(xié)議包括MAC-M層和PHY-M層。如參考圖1所描述的，例如，頻譜虛擬化層242被配置成向無線傳輸協(xié)議244-M的PHY層呈現(xiàn)虛擬基帶、將傳出虛擬基帶信號整形成用于在無線電硬件212上傳輸?shù)奈锢砘鶐盘?、以及將傳入的物理基帶信號逆整形以供PHY層處理。這允許將常規(guī)PHY協(xié)議用于空白傳輸而無需修改。
[0052]頻譜管理器232包括被配置成請求并接收與可用空白物理傳輸頻帶有關(guān)的信息的可用性模塊246。可用性模塊246可被配置成向感測硬件220和/或空白尋找器服務(wù)之一或兩者查詢可用頻帶。頻譜管理器232還包括包含諸如管理政策或傳輸要求等一個或多個策略的策略模塊248。管理政策的非限制性示例包括保護帶要求、功率掩膜要求、空白頻帶可用的時間、可接受的傳輸功率級范圍等等。
[0053]策略模塊248中的傳輸要求可包括各種標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議、規(guī)范等所指定的要求。無線協(xié)議規(guī)范傳輸要求的非限制性示例包括帶寬要求、單載波或多載波調(diào)制要求、傳輸功率級要求、雙工/單工傳輸要求、可變上傳/下載傳輸要求等等。
[0054]頻譜管理器232還包括可被配置成將可用物理傳輸頻帶與策略模塊248中的策略(如管理政策和/或傳輸要求)進行比較以選擇局部可用的非干擾物理傳輸頻帶中的將允許空白基站200符合這些策略的合適的頻帶的決策模塊250。決策模塊250還被配置成將可用物理傳輸頻帶中的所選頻帶映射到頻譜虛擬化模塊242和無線傳輸協(xié)議244所采用的虛擬頻帶。決策模塊250被配置成基于這些策略與可用物理傳輸頻帶的比較來作出該選擇。例如，決策模塊250可以在選擇可用物理傳輸頻帶中的用于供空白基站200傳輸?shù)念l帶時考慮無線傳輸協(xié)議244的帶寬要求和管理政策的保護帶要求。
[0055]在各實施例中，決策模塊250被配置成將所選物理頻帶中的多個頻帶映射到單個虛擬頻帶。這可例如在沒有單個頻帶可用于滿足無線傳輸協(xié)議244-M中的一個或多個的帶寬或其他要求的情況下發(fā)生。所選物理頻帶中的多個頻帶可能是不連續(xù)的物理頻帶。決策模塊250還可將單個物理頻帶映射到一個或多個虛擬頻帶。決策模塊250可被配置成將與無線傳輸協(xié)議244-M中的多個協(xié)議相關(guān)聯(lián)的虛擬頻帶映射到一個或多個物理傳輸頻帶。這允許空白基站200支持利用無線傳輸協(xié)議244-M中的不同的各個協(xié)議向多個空白客戶端的多個同時空白傳輸。無線電收發(fā)機214中的一個或多個可被用來執(zhí)行多個同時傳輸。一些實施例可具有不同數(shù)量的無線電收發(fā)機214和無線傳輸協(xié)議244。或換言之，N (無線電收發(fā)機的數(shù)量)不一定等于M (通信模塊240所支持的無線傳輸協(xié)議的數(shù)量)。
[0056]如上所述，可用性模塊246可將空白基站200的位置轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)，如空白尋找器服務(wù)?？瞻谆?00的位置可通過位置硬件252來確定，位置硬件252可操作耦合到處理器202和存儲器204。位置硬件252的非限制性示例包括全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機、蜂窩電話接收機、或其他?；蛘?，可用性模塊246可被配置成轉(zhuǎn)發(fā)手動地配置的位置信息。這樣的手動地配置的位置信息可包括諸如經(jīng)度和緯度或其他坐標(biāo)類型等坐標(biāo)、空白基站被部署的地址、或其他位置信息。在其他替換實施例中，可用性模塊246可被配置成將空白基站200的標(biāo)識符(如IP地址、唯一標(biāo)識號、MAC地址或其他)發(fā)送給空白尋找器服務(wù)?？瞻讓ふ移鞣?wù)可被配置成基于該唯一標(biāo)識符(如空白基站200的位置先前被提供給空白尋找器服務(wù))來確定空白基站200的位置。
[0057]雖然空白基站200已被描述為采用空白聯(lián)網(wǎng)，但根據(jù)各實施例的基站也可采用其他DSA聯(lián)網(wǎng)類型。
[0058]示例空白尋找器服務(wù)
[0059]圖3是示例空白尋找器服務(wù)300的框圖。空白尋找器服務(wù)300可被配置成能夠?qū)崿F(xiàn)空白尋找器服務(wù)的任何合適的計算設(shè)備。根據(jù)各非限制性示例，合適的計算設(shè)備可包括:個人計算機(PC)、服務(wù)器、服務(wù)器場、數(shù)據(jù)中心、及其組合、或能夠儲存和執(zhí)行空白尋找器服務(wù)的全部或部分的任何其他計算設(shè)備?？瞻讓ふ移鞣?wù)300可被實現(xiàn)成活動服務(wù)器頁(ASP).NET web 服務(wù)。
[0060]在一個示例配置中，空白尋找器服務(wù)包括一個或多個處理器302和存儲器304?？瞻讓ふ移鞣?wù)300還包括允許與諸如例如空白基站等各設(shè)備進行通信的通信連接306。空白尋找器服務(wù)300還可包括通信上耦合于處理器302和存儲器304的一個或多個輸入設(shè)備308和一個或多個輸出設(shè)備310,輸入設(shè)備如鍵盤、鼠標(biāo)、筆、語音輸入設(shè)備、觸摸輸入設(shè)備等等，輸出設(shè)備如顯示器、揚聲器、打印機等等。
[0061]存儲器304可以存儲可在處理器302上加載并執(zhí)行的程序指令以及在執(zhí)行這些程序期間生成的數(shù)據(jù)。在所示示例中，存儲器304存儲操作系統(tǒng)312，操作系統(tǒng)提供了空白尋找器服務(wù)300的基本系統(tǒng)功能，且尤其提供空白尋找器服務(wù)300的其他程序和模塊的操作。
[0062]存儲器304包括被配置成從一個或多個空白基站接收空白基站的位置信息連同對用于空白基站的無線傳輸?shù)目捎梦锢眍l帶的請求的接收模塊314。傳播模塊316被配置成確定一個或多個主用戶的無線傳輸可能在其中傳播的一個或多個地理區(qū)域。這一確定至少基于與接近空白基站的一個或多個主用戶(如電視發(fā)射機或經(jīng)許可的無線話筒用戶)的位置相關(guān)聯(lián)的地形數(shù)據(jù)318。干擾確定模塊320被配置成基于空白基站的位置和所建模的地理傳播區(qū)域來確定將允許空白基站在其局部區(qū)域中傳送非干擾信號的一個或多個局部可用的非干擾傳輸頻率范圍。例如，如果空白基站處于特定主用戶的所建模的傳輸傳播區(qū)域內(nèi)，則干擾確定模塊320可確定如果該空白基站要在與該特定主用戶相同的頻率上傳送則該空白基站會干擾該特定主用戶。干擾確定模塊320被配置成從頻道數(shù)據(jù)324中選擇非干擾傳輸頻率范圍。在各實施例中，可以使用各種傳播模型之一(如Longley-Rice無線電信號傳播模型)來對傳播區(qū)域和干擾確定進行建模。發(fā)送模塊326被配置成向次無線設(shè)備傳送指示一個或多個可用傳輸頻率范圍的數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)可以是頻率范圍、中心頻率和帶寬、信道標(biāo)識符，等等。
[0063]各實施例可以支持主用戶主動提供頻譜來用于空白傳輸。主動模塊328被配置成接收來自捐獻者的主動頻譜捐獻并使得該頻譜對空白尋找器服務(wù)300可用，如通過將主動提供的頻譜添加到頻道數(shù)據(jù)324。這樣的頻譜可以是電視傳輸頻譜或其他頻譜。撤消模塊330被配置成接收對主動提供的頻譜的撤消以及將對一個或多個物理傳輸頻帶的撤消轉(zhuǎn)發(fā)
給空白基站。
[0064]雖然空白尋找器服務(wù)300被描述為提供可用“空白”頻帶，但根據(jù)各實施例的尋找器服務(wù)還可提供可由其他DSA聯(lián)網(wǎng)類型使用的頻帶的列表。
[0065]位置信息的使用
[0066]如上所述，空白基站(如圖1中示出的空白基站102或圖2中示出的空白基站200)的位置信息可被用來確定用于空白傳輸?shù)囊粋€或多個頻率范圍。維護隱私信息是重要的。因此，一些實施例采取適當(dāng)?shù)牟襟E來確保個人不會被根據(jù)他或她的位置信息來標(biāo)識出。例如，任何個人標(biāo)識信息(如姓名、用戶名、口令、社會保險號、賬戶號等等)可從空白基站所發(fā)送的可用空白請求中省略。此外，空白尋找器服務(wù)——如圖1中示出的空白尋找器服務(wù)104和圖3中示出的空白尋找器服務(wù)300——可被保存在安全位置并且使用適當(dāng)?shù)拇胧?如力口密和網(wǎng)絡(luò)接入控制)被保護免受未經(jīng)授權(quán)的訪問。位置信息也可例行地清除。此外，可向用戶提供正在傳送其位置信息連同與將如何使用其位置信息有關(guān)的信息的通知。此外，可允許用戶提供選擇加入或選擇不加入承諾。在選擇加入承諾的情況下，用戶在他或她的位置信息被使用或傳送之前采取肯定動作。在選擇不加入承諾的情況下，用戶在他或她的位置數(shù)據(jù)被收集、傳送、或使用之前采取阻止使用或傳輸該數(shù)據(jù)的肯定動作。
[0067]空白基站進行的頻率選擇的示例過程[0068]圖4是示出空白基站進行的頻率選擇的示例過程的流程圖。圖4的過程可以(但可以不)在圖1的環(huán)境100中和/或使用圖2的空白基站200來實現(xiàn)。圖4中示出的過程的一些部分可由計算機可執(zhí)行指令來實現(xiàn)。一般而言，計算機可執(zhí)行指令可包括執(zhí)行特定功能或?qū)崿F(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、過程、模塊、功能等。這些過程還能在其中功能由通過通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠程處理設(shè)備執(zhí)行的分布式計算環(huán)境中實現(xiàn)。在分布式計算環(huán)境中，計算機可執(zhí)行指令可以位于包括存儲器存儲設(shè)備在內(nèi)的本地和/或遠程計算機存儲介質(zhì)中。
[0069]這些示例性過程被示出為邏輯流程圖中框的集合，這表示可用硬件、軟件、固件、或其組合來實現(xiàn)的一系列操作。描述各過程的次序并不旨在解釋為限制，并且任何數(shù)量的所述過程框都可以按任何次序組合以根據(jù)本發(fā)明的各個實施例實現(xiàn)該過程或?qū)崿F(xiàn)替換過程。另外，可從過程中省略各個框，而不背離此處所述的主題的精神和范圍。在軟件上下文中，各個框表示當(dāng)由一個或多個處理器執(zhí)行時完成既定操作的一個或多個計算機指令。
[0070]回頭參考圖4，過程400包括由空白設(shè)備接收在該空白設(shè)備的位置處可用的一個或多個非干擾物理傳輸頻率范圍，框402?？瞻谆究蓪⒖捎梦锢韨鬏旑l率范圍與一個或多個策略進行比較，框404。這樣的策略可包括無線傳輸協(xié)議的要求或與該物理傳輸頻率范圍相關(guān)聯(lián)的管理要求。策略的非限制性示例包括保護帶要求、功率掩膜要求、無線傳輸協(xié)議的帶寬要求中的一個或多個、單載波或多載波調(diào)制要求、傳輸功率掩膜、雙工或單工傳輸要求、可變上傳和下載帶寬要求等等?？瞻谆净谠摫容^來選擇可用物理傳輸頻率范圍中的一些或全部，框406。空白基站將所選物理傳輸頻率范圍映射到無線傳輸協(xié)議的一個或多個虛擬傳輸頻率范圍，框408。
[0071]在傳輸期間，與無線傳輸協(xié)議相關(guān)聯(lián)的PHY層可在根據(jù)該無線傳輸協(xié)議的虛擬頻率范圍的虛擬基帶上調(diào)制數(shù)據(jù)流，框410。虛擬頻率范圍可以是無線傳輸協(xié)議所設(shè)置或確立來用于根據(jù)該無線傳輸協(xié)議進行無線傳輸?shù)娜舾深l率范圍之一。
[0072]空白基站的頻譜虛擬化模塊可以根據(jù)所選物理傳輸頻率范圍將虛擬基帶信號整形以創(chuàng)建物理基帶信號，框412?？瞻谆镜臒o線電硬件可根據(jù)物理基帶信號來傳送射頻信號，框414。這樣的傳輸可包括將物理基帶信號數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)成模擬信號以供無線電硬件傳輸。
[0073]在從空白客戶端設(shè)備接收空白傳輸期間，無線電硬件可在所選物理傳輸頻率范圍上接收射頻信號，框416。無線電硬件可執(zhí)行接收到的射頻信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)以生成物理基帶信號，框418?？瞻谆镜念l譜虛擬化模塊根據(jù)虛擬頻率范圍將接收到的物理基帶信號逆整形成虛擬基帶信號，框420。虛擬基帶信號隨后被無線傳輸協(xié)議PHY層解調(diào)，框422。PHY層提取底層數(shù)字信息并將該數(shù)字信息傳遞給協(xié)議棧的較高層。
[0074]正在進行的傳輸和接收可按此方式繼續(xù)進行，直至接收到對所選物理傳輸頻率范圍中的一個或多個的撤消，框424。一旦接收到撤消，空白設(shè)備的頻譜管理器的可用性模塊就請求并接收可用物理傳輸頻率范圍的新列表，框402。或者，空白設(shè)備的決策模塊可選擇先前接收到的可用物理傳輸頻率范圍的列表的尚未被撤消的另一個，框404。
[0075]通過選擇物理傳輸頻率范圍并將其映射到虛擬頻率范圍，空白設(shè)備遵守空白傳輸?shù)姆歉蓴_原則。在各實施例中，空白尋找器服務(wù)提供可用且非干擾空白頻率范圍的列表以供空白基站使用，如在下節(jié)描述的。[0076]空白尋找器服務(wù)進行的非干擾頻率的位置特定的確定的示例過程
[0077]圖5是示出用于由空白尋找器服務(wù)確定位置特定的非干擾空白頻率范圍的示例過程的流程圖。圖5的過程可以(但可以不)在圖1的環(huán)境100中和/或使用圖3的空白尋找器服務(wù)200來實現(xiàn)。圖5中示出的過程的一些部分可由計算機可執(zhí)行指令來實現(xiàn)。一般而言，計算機可執(zhí)行指令可包括執(zhí)行特定功能或?qū)崿F(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、過程、模塊、功能等。這些過程還能在其中功能由通過通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠程處理設(shè)備執(zhí)行的分布式計算環(huán)境中實現(xiàn)。在分布式計算環(huán)境中，計算機可執(zhí)行指令可以位于包括存儲器存儲設(shè)備在內(nèi)的本地和/或遠程計算機存儲介質(zhì)中。
[0078]這些示例性過程被示出為邏輯流程圖中框的集合，這表示可用硬件、軟件、固件、或其組合來實現(xiàn)的一系列操作。描述各過程的次序并不旨在解釋為限制，并且任何數(shù)量的所述過程框都可以按任何次序組合以根據(jù)本發(fā)明的各個實施例實現(xiàn)該過程或?qū)崿F(xiàn)替換過程。另外，可從過程中省略各個框，而不背離此處所述的主題的精神和范圍。在軟件上下文中，各個框表示當(dāng)由一個或多個處理器執(zhí)行時完成既定操作的一個或多個計算機指令。
[0079]回頭參考圖5，過程500包括接收指示要在空白尋找器服務(wù)所覆蓋的一個或多個區(qū)域中可用的頻譜的主動捐獻的消息，框502。接收模塊從空白基站接收對可用物理傳輸頻率范圍的請求，框504。該請求可伴有空白基站的位置信息，框506?；蛘撸瞻谆镜臉?biāo)識符可伴隨該請求，且空白尋找器服務(wù)可基于該標(biāo)識符來檢索先前存儲的與該空白基站的位置有關(guān)的信息，該信息可以是緯度和經(jīng)度、全球定位系統(tǒng)坐標(biāo)、街道地址或其他位置信息的形式。該標(biāo)識符可包括IP地址、唯一標(biāo)識號、電子郵件地址、或MAC地址、或其他標(biāo)識信息。
[0080]空白尋找器服務(wù)可檢索與空白基站的位置相關(guān)聯(lián)的地形數(shù)據(jù)，框508?？瞻讓ふ移鞣?wù)基于傳播建模和一個或多個主用戶(如電視信號發(fā)射機)的位置來確定主用戶的傳輸可能在其中傳播的地理區(qū)域，框510。空白尋找器服務(wù)將基于空白基站的位置來確定空白基站傳輸是否可能會干擾主用戶傳輸設(shè)備，框512。例如，如果空白基站位于特定主用戶的傳播區(qū)域內(nèi)，則空白尋找器可確定如果該空白基站要在與該特定主用戶相同的頻率上傳送則該空白基站可能干擾該特定主用戶。一個或多個非干擾物理傳輸頻率范圍被確定并被發(fā)送到空白基站，框514。例如，如果空白基站位于特定主用戶的傳播區(qū)域內(nèi)，則空白尋找器可確定允許空白基站在除該特定主用戶在其上傳送的頻率范圍之外的其他頻率上傳送。
[0081]如上所述，空白尋找器服務(wù)可被配置成接受頻譜的持有者、獲許可者、或所有者對這些頻譜的主動提供，以供一個或多個地理區(qū)域中的空白傳輸使用。這樣的主動提供可以限于，諸如例如一天中的某些時間、某持續(xù)時間、某些日期等等。空白尋找器服務(wù)因而可確定限制(如到期時間)是否已過去，框516。如果是，則向空白基站發(fā)送對物理傳輸頻率范圍的撤消，框518。
[0082]同樣，頻譜的持有者、獲許可者、或所有者可撤消一個或多個地理區(qū)域中該頻譜的使用，框520，從而向空白尋找器服務(wù)提示向空白基站傳送撤消。
[0083]雖然過程500被描述為提供可用“空白”頻帶，但各實施例還可提供可由其他DSA聯(lián)網(wǎng)類型使用的頻帶的列表。
[0084]地形數(shù)據(jù)和傳播建模圖示
[0085]圖6示出空白基站的局部地理區(qū)域，以及它的傳輸信號的所建模的傳播區(qū)域的可視描繪。如上所述，空白尋找器服務(wù)對空白基站的局部區(qū)域內(nèi)的一個或多個主用戶發(fā)射機的傳播區(qū)域進行建模。這被完成以確定空白基站的傳輸是否可能會干擾主用戶發(fā)射機。這樣的建?？勺鳛閿?shù)字表示存在于空白尋找器服務(wù)的存儲器內(nèi)。如此，空白尋找器服務(wù)不必(雖然它可以)生成和顯示圖6中示出的所建模的傳播區(qū)域的可視描繪。本文呈現(xiàn)圖6主要是為了說明起見。
[0086]參考圖6，地形圖600示出了接近空白基站602的局部地理區(qū)域。如上所述，空白尋找器服務(wù)可接收與空白基站602的位置有關(guān)的位置信息并利用地形數(shù)據(jù)來確定空白基站的傳輸信號是否可能干擾主用戶。在圖6中示出的說明性示例中，地形數(shù)據(jù)可指示山604、樹木606、以及建筑物608的存在。基于這些和其他地形特征，空白尋找器服務(wù)的傳播模塊可以確定來自各主用戶設(shè)備的傳輸信號可能在其中傳播的傳播區(qū)域。山604、樹木606以及建筑物608可在特定方向上縮短傳輸信號的距離。
[0087]各主用戶傳輸設(shè)備610-616存在于地形圖600上，并且接近空白基站602。它們之一(主用戶傳輸設(shè)備616)連同傳播區(qū)域610被不出，傳播區(qū)域610是基于例如山604、樹木606以及建筑物608的存在，來自主用戶傳輸設(shè)備616的傳輸可能傳播的地理區(qū)域，如使用傳播建模確定的。因而，空白尋找器服務(wù)可以選擇主用戶傳輸設(shè)備616未使用的物理傳輸頻率范圍來用于空白基站602的空白傳輸。因此，即使空白基站602處于傳播區(qū)域610內(nèi)，空白基站602的傳輸也可被確定為不干擾主用戶傳輸設(shè)備616，因為這兩者利用不同的頻率范圍。同時，可向空白基站602提供也由主用戶傳輸設(shè)備610、612和/或614使用的頻率范圍(或沒有被主用戶傳輸設(shè)備中的任一個使用的其他頻率范圍)?？瞻谆?02可被確定為足夠不可能干擾來自主用戶傳輸設(shè)備610、612和614的傳輸——即使空白基站602利用與這些設(shè)備相同的傳輸頻率——因為空白基站602不在這些設(shè)備的所建模的傳輸傳播區(qū)域內(nèi)。
[0088]頻譜虛擬化環(huán)境
[0089]圖7示出包括被配置成使用頻譜虛擬化的基站和無線客戶端的傳輸環(huán)境。傳輸環(huán)境700包括基站702、無線客戶端704、以及無線客戶端706。基站702可以與圖1中的空白基站102和/或圖2中的空白基站200相同或不同?；?02可被實現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)基站的各種合適計算設(shè)備類型上。一個或多個合適計算設(shè)備可包括以下或其一部分:一個或多個個人計算機、服務(wù)器、服務(wù)器場、數(shù)據(jù)中心、及其組合、或能夠儲存和執(zhí)行基站服務(wù)的全部或部分的任何其他計算設(shè)備?；?02的各部分還可被實現(xiàn)成硬件邏輯，如專用集成電路(ASIC)或各種可編程或可重新編程處理器類型(如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA))之一。
[0090]無線客戶端704和無線客戶端706可被實現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)無線客戶端的各種合適的計算設(shè)備類型上。一個或多個合適計算設(shè)備可包括以下或其一部分:一個或多個個人計算機、服務(wù)器、服務(wù)器場、數(shù)據(jù)中心、及其組合、或能夠儲存和執(zhí)行無線客戶端的全部或部分的任何其他計算設(shè)備。無線客戶端704和706的各部分可被實現(xiàn)成硬件邏輯，如專用集成電路(ASIC)或各種可編程或可重新編程處理器類型(如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA))之一。
[0091]基站702包括存儲器708和一個或多個處理器710。存儲器708可以存儲可在處理器710上加載并執(zhí)行的程序指令以及在執(zhí)行這些程序期間生成的數(shù)據(jù)?；?02還包括無線電硬件712，無線電硬件712可包括射頻(RF)前端和天線。
[0092]存儲器708包括無線協(xié)議714-A和714-B。無線協(xié)議714-A包括MAC-A和PHY-A，且無線協(xié)議714-B包括MAC-B和PHY-B。無線協(xié)議714-A和714-B的非限制性示例包括W1-Fi ?、802.11協(xié)議套件內(nèi)的各協(xié)議、以及ZigBee。
[0093]存儲器708還包括被配置成實現(xiàn)頻譜虛擬化層的頻譜虛擬化模塊716。頻譜虛擬化模塊716尤其被配置成將虛擬頻帶映射到物理頻帶并在無線電硬件712和無線協(xié)議714-A和714-B之間對接。
[0094]無線客戶端704包括存儲器718和一個或多個處理器720。存儲器718可以存儲可在處理器720上加載并執(zhí)行的程序指令以及在執(zhí)行這些程序期間生成的數(shù)據(jù)。無線客戶端704還包括無線電硬件722，無線電硬件712可包括射頻(RF)前端和天線。
[0095]存儲器718包括用于與基站702通信的無線協(xié)議714-A。存儲器718還包括被配置成實現(xiàn)頻譜虛擬化層的頻譜虛擬化模塊724。頻譜虛擬化模塊724尤其被配置成將虛擬頻帶映射到物理頻帶并在無線電硬件722和無線協(xié)議714-A之間對接。
[0096]無線客戶端706包括存儲器726和一個或多個處理器728。存儲器726可以存儲可在處理器728上加載并執(zhí)行的程序指令以及在執(zhí)行這些程序期間生成的數(shù)據(jù)。無線客戶端706還包括無線電硬件730，無線電硬件730可包括射頻(RF)前端和天線。
[0097]存儲器726包括用于與基站702通信的無線協(xié)議714-B。存儲器726還包括被配置成實現(xiàn)頻譜虛擬化層的頻譜虛擬化模塊732。頻譜虛擬化模塊732尤其被配置成將虛擬頻帶映射到物理頻帶并在無線電硬件730和無線協(xié)議714-B之間對接。
[0098]與常規(guī)無線系統(tǒng)相反一其中PHY層與RF前端直接對接——本公開的各實施例采用頻譜虛擬化模塊(如圖7中的頻譜虛擬化模塊716、724以及732)來創(chuàng)建PHY層與RF前端之間的中間接口。這一接口可被認(rèn)為如開放系統(tǒng)互連(OSI)模型的0.5層，直接在I層(物理層，本文中簡寫為“PHY”)之下。對OSI模型以及OSI模型內(nèi)的各層的引用不意味著暗示各實施例只兼容符合OSI模型的有線或無線傳輸協(xié)議。相反，OSI模型及其各層在本文中是出于討論的目的來引用的。
[0099]在向無線客戶端704傳送時，基站702的頻譜虛擬化模塊716被配置成接受通過無線協(xié)議714-A調(diào)制的虛擬基帶信號，對該已調(diào)制虛擬基帶信號進行整形，以及根據(jù)頻譜映射將它們映射到物理基帶。頻譜虛擬化模塊716被配置成將經(jīng)整形的和經(jīng)映射的已調(diào)制信號傳遞給無線電硬件712以作為模擬信號在物理頻譜上傳輸?shù)綗o線客戶端704。
[0100]無線客戶端704的無線電硬件722被配置成選擇該物理頻譜，接收所傳送的模擬信號，將它們數(shù)字化，并將它們傳遞給頻譜虛擬化模塊724。頻譜虛擬化模塊724被配置成將已調(diào)制物理基帶信號逆整形并映射到已調(diào)制虛擬基帶信號。無線客戶端704的無線協(xié)議714-A接受經(jīng)逆整形的已調(diào)制虛擬基帶信號，解調(diào)它們，并提取其中包含的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以供協(xié)議棧的較高層處理。
[0101]無線客戶端706被配置成執(zhí)行與無線客戶端704被配置成執(zhí)行的功能類似的功能。但無線客戶端706采用無線協(xié)議714-B而非無線協(xié)議714-A。在替換實施例中，不同的無線客戶端可以利用相同的無線協(xié)議，且不同的無線客戶端可以利用彼此相同的物理傳輸帶。
[0102]頻譜虛擬化概覽
[0103]本公開的各實施例從動態(tài)頻譜接入(DSA)網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)變化的物理頻譜分配中“虛擬化”出不變的頻帶。(空白網(wǎng)絡(luò)是DSA網(wǎng)絡(luò)的示例)。本公開的各實施例支持各種無線PHY協(xié)議，而不必改變這些各種無線PHY協(xié)議的設(shè)計。各實施例通過使用邏輯上處于無線PHY層之下的頻譜虛擬化層以執(zhí)行PHY層所輸出的基帶信號上的基帶處理來實現(xiàn)這一點。頻譜虛擬化層截取并重寫在PHY層所呈現(xiàn)的基帶與射頻(RF)前端硬件之間傳遞的數(shù)字信號——在發(fā)送和接收兩個方向上——以隱藏DSA網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化的頻譜分配并創(chuàng)建從PHY協(xié)議的觀點看固定的頻譜的效果。
[0104]接下來，將描述常規(guī)無線電收發(fā)機和常規(guī)無線協(xié)議PHY層。此后將描述根據(jù)各實施例的頻譜虛擬化層如何與PHY層和無線電收發(fā)機對接。
[0105]常規(guī)無線電收發(fā)機包括射頻(RF)前端和基帶處理單元。在常規(guī)無線電設(shè)計中，基帶處理一般在數(shù)字域中用數(shù)字信號采樣來執(zhí)行，并且RF前端主要包含模擬無線電電路。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)形成常規(guī)基帶單元與RF前端之間的對接的性質(zhì)。常規(guī)基帶單元對各信息位執(zhí)行數(shù)字基帶調(diào)制以創(chuàng)建數(shù)字基帶波形，且反之亦然。數(shù)字調(diào)制將二進制序列映射成數(shù)字波形樣本段。這些段被稱為碼元。在接收機側(cè)，碼元被解調(diào)以取回所嵌入的二進制信息。RF前端將數(shù)字基帶信號(碼元)轉(zhuǎn)換成模擬無線電信號并傳送它們。在接收期間，RF前端選擇射頻信號、將該信號進行降頻變換、并將這些信號數(shù)字化成數(shù)字基帶樣本。
[0106]不同的常規(guī)無線PHY協(xié)議使用不同的調(diào)制技術(shù)。一般而言，基帶調(diào)制可被分類成單載波調(diào)制(SCM)和多載波調(diào)制(MCM)。ZigBee,802.1lb以及寬帶碼分多址(WCDMA)是單載波系統(tǒng)的示例。諸如802.lla/g和長期演進(LTE)等各種高速無線系統(tǒng)使用多載波調(diào)制。除了可通過它們的調(diào)制技術(shù)進行分類外，常規(guī)無線PHY協(xié)議還可通過它們?nèi)绾翁幚矶鄰剿ヂ鋪磉M行分類。例如，rake接收機通常被用于所傳播的SCM信號。但利用MCM的協(xié)議通常依賴于循環(huán)前綴(CP)來消除多徑衰落的影響。各常規(guī)無線PHY設(shè)計選擇中的基本折中一如MCM對SCM以及Rake接收機對CP——使得單個PHY層協(xié)議不可能被適用于所有無線應(yīng)用。
[0107]根據(jù)本公開的各實施例，頻譜虛擬化層是在DSA網(wǎng)絡(luò)中支持多個常規(guī)PHY層以維持各無線傳輸頻帶的靈活性的一種方式?，F(xiàn)在將描述根據(jù)各實施例的頻譜虛擬化層和射頻前端之間的交互工作。
[0108]圖8示出了在發(fā)送者和接收者之間的傳輸期間射頻前端、頻譜虛擬化層、以及物理層之間的交互工作。傳輸800處于發(fā)送者802和接收者804之間。發(fā)送者802和接收者804兩者都采用無線PHY協(xié)議806，它可以是諸如在本【具體實施方式】中描述的各種PHY協(xié)議之一。發(fā)送者802和/或接收者804還可采用一個或多個其他PHY協(xié)議。發(fā)送者802可以是基站(如圖7中的基站702)、無線客戶端(如圖7中的無線客戶端704和706)、或其他設(shè)備類型。發(fā)送者802采用RF前端808，且接收者804采用RF前端810。發(fā)送者802采用頻譜虛擬化層(SVL) 812，且接收者804采用SVL 814。
[0109]參考發(fā)送者802，SVL 812將與“虛擬”頻帶或頻譜相關(guān)聯(lián)的虛擬基帶映射到與物理頻帶或頻譜相關(guān)聯(lián)的一個或多個物理基帶(在圖8中示為“物理基帶”)。虛擬頻帶可以是PHY 806指定的固定頻譜(或若干固定頻譜之一)，而物理基帶可根據(jù)若干動態(tài)分配的頻帶之一，如在空白網(wǎng)絡(luò)中或更一般而言DSA網(wǎng)絡(luò)中。SVL 812被配置成將虛擬基帶信號映射并整形成一個或多個物理基帶信號。RF前端808被配置成將數(shù)字物理基帶信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，并在一個或多個天線(未示出)上傳送它們。
[0110]接收者804的RF前端810被配置成接收RF前端808所傳送的模擬信號并將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字樣本以形成一個或多個物理基帶。SVL 814被配置成在將物理基帶信號傳遞給接收者804的PHY 806之前，將它們映射并逆整形成虛擬基帶信號。接收者804的PHY 806解調(diào)該虛擬基帶信號并提取發(fā)送者802所發(fā)送的底層的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。以此方式，SVL 812向發(fā)送者802的PHY 806呈現(xiàn)根據(jù)固定頻率(它可由PHY 806指定)的虛擬基帶，且SVL 814向接收者804的PHY 806呈現(xiàn)根據(jù)相同固定頻率的虛擬基帶。因此，發(fā)送者802的PHY 806和接收者804的PHY 806彼此通信，如同發(fā)送者802和接收者804在該固定頻率上傳送一樣。但SVL 812和814使得使用被動態(tài)分配來用于傳輸?shù)囊粋€或多個物理頻帶進行傳送成為可能。動態(tài)分配的物理頻帶可以與PHY 806所采用的固定頻率不同。
[0111]發(fā)送者802和接收者804兩者都可能夠發(fā)送和接收。在圖8中它們被稱為“發(fā)送者”和“接收者”是出于描述的原因。因此，傳輸可以(經(jīng)由SVL 814和RF前端810)從接收者804發(fā)送給發(fā)送者802 (經(jīng)由RF前端808和SVL 812)。
[0112]頻譜虛擬化層(如圖8的SVL 812和SVL 814)可被配置成創(chuàng)建PHY協(xié)議與DSA網(wǎng)絡(luò)(如空白網(wǎng)絡(luò))中的動態(tài)基帶之間的橋梁。PHY協(xié)議通常被設(shè)計用于固定頻率傳輸，并且DSA網(wǎng)絡(luò)可具有隨時間和空間變化的頻譜配置。DSA網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)基帶也可以比PHY協(xié)議的固定頻帶更寬或更窄。SVL允許PHY協(xié)議的固定頻帶被映射到更窄或更寬的頻帶。
[0113]頻譜虛擬化層的另一功能是解耦PHY協(xié)議與RF前端之間的連接，并添加間接層。虛擬基帶和物理基帶在以下意義上是不同的:一個是固定的且由PHY設(shè)計指定，而另一個是動態(tài)的且由DSA分配方法來確定(如由根據(jù)本公開的各實施例的空白尋找器服務(wù)和頻譜管理器所采用的過程)。在發(fā)送者側(cè)，PHY協(xié)議生成數(shù)字波形，如同它連接到RF前端一樣。SVL層截取這些樣本并將它們重新整形成不同的波形，使得在RF前端傳送這些經(jīng)轉(zhuǎn)換的波形時，所得的無線電信號與DSA或空白網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)頻譜分配相匹配。在接收者側(cè)，SVL對物理基帶樣本執(zhí)行逆重新整形操作，來為PHY層恢復(fù)原始數(shù)字波形。如圖8的示例中所示，在傳輸期間，相對寬的虛擬基帶被重新整形成兩個相對窄的物理基帶。在接收(如由接收者804)期間，SVL將這兩個相對窄的物理基帶逆重新整形成一個相對寬的虛擬基帶。
[0114]頻譜虛擬化體系結(jié)構(gòu)
[0115]圖9示出了頻譜虛擬化層體系結(jié)構(gòu)900的框圖。體系結(jié)構(gòu)900的各部分可被實現(xiàn)成被配置成在一個或多個處理器上執(zhí)行的軟件模塊，如在本【具體實施方式】中其他部分描述的。在各替換實施例中，體系結(jié)構(gòu)900被實現(xiàn)在專用集成電路(ASIC)上，或在各可編程或可重新編程處理器類型之一上，如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其他。體系結(jié)構(gòu)900可由無線介質(zhì)采用，如圖1的空白基站102、圖2的空白基站200、和/或圖7的基站702。體系結(jié)構(gòu)900也可用在無線客戶端上，如圖7的無線客戶端704和706。
[0116]SVL 902向一個或多個PHY 904提供虛擬基帶并且被配置成在虛擬基帶和一個或多個RF前端906提供的物理基帶之間動態(tài)轉(zhuǎn)換各信號。虛擬基帶的寬度由一個或多個PHY904指定，如在初始化階段期間。一個或多個PHY 904可以是還指定媒體訪問控制(MAC)層的無線傳輸協(xié)議的一部分，如圖9所示。
[0117]SVL 902維護示出了虛擬基帶和物理頻帶之間的映射的頻譜映射908。頻譜映射908中包含的映射是靈活的。例如，頻譜映射908可以將虛擬基帶映射到具有相同寬度的物理頻帶(例如，將虛擬頻帶VSl映射到相同大小的物理頻帶)。或者，頻譜映射908可將虛擬基帶映射到更窄的連續(xù)物理帶，或若干非連續(xù)物理帶(例如，將虛擬頻帶VS2和VS3映射到不同大小的物理帶)。在其他實施例中，頻譜映射908可將虛擬基帶映射到更寬的連續(xù)物理帶，或合起來大于虛擬基帶的若干非連續(xù)物理帶。
[0118]頻譜分配由頻譜管理器910控制。頻譜管理器910可以與圖1中的頻譜管理器114和/或圖2中的頻譜管理器232相同或不同。頻譜管理器910被配置成監(jiān)視當(dāng)前頻譜使用(例如，通過感測或查詢數(shù)據(jù)庫，如空白尋找器服務(wù))，以基于各種策略來向PHY 904之一分配可以物理頻帶并更新SVL 902中的頻譜映射908。
[0119]一個或多個重新整形器912被配置成將信號從基帶轉(zhuǎn)換成物理帶，并且反之亦然。一個或多個重新整形器被配置成執(zhí)行信號轉(zhuǎn)換而不參考一個或多個PHY 904所采用的調(diào)制方案。在各實施例中，一個或多個重新整形器912被配置成采用對一般基帶波形進行操作的數(shù)字信號處理算法。
[0120]一個或多個重新整形器912可以是對一個或多個PHY 904透明的。例如，雖然重新整形操作可按某種方式改變基帶波形，但一個或多個PHY 904可將這作為失真，如同這是由于正常無線信道衰落一樣。這允許一個或多個PHY 904通過等效多徑衰落信道來對由重新整形操作所造成的這一失真進行建模，并使用一個或多個PHY 904已經(jīng)可用的等效機制來處理重新整形操作所造成的任何失真。
[0121]在重新整形之后，基帶信號可被轉(zhuǎn)換成物理基帶信號。在被發(fā)送到RF前端906之前，來自PHY 904中的多個的物理基帶信號可被混合器914混合(相加)在一起。
[0122]在接收時，傳入信號被傳遞給拆分器916，拆分器916包含一個或多個PHY 904的基于頻譜映射908的匹配濾波器。經(jīng)濾波的物理帶信號被饋送到重新整形器912，它們被配置成執(zhí)行逆重新整形操作以恢復(fù)虛擬基帶信號。虛擬基帶信號被發(fā)送到一個或多個PHY904。PHY 904被配置成解調(diào)虛擬基帶信號并獲得底層二進制信息。
[0123]在概念上，SVL 912為一個或多個PHY 904中的每一個虛擬化RF前端906。SVL902被配置成將PHY 904中的不同的各個PHY靈活地映射到RF前端906中的不同的各個RF前端。同樣，SVL 902被配置成將PHY 904中的若干個PHY多路復(fù)用到RF前端906中的單個RF前端上。RF前端虛擬化允許PHY 904中的多個PHY共享RF前端906中的共同一個RF前端。RF前端虛擬化因此可降低多無線電集成所需的帶寬資源，從而需要較少空間和能量并可能造成較低成本的移動設(shè)備。
[0124]圖10示出了被配置成將不同的無線傳輸協(xié)議映射到不同的無線電前端的頻譜虛擬化層。SVL 1002向PHY1、PHY2以及PHY3呈現(xiàn)虛擬基帶。SVL 1002還向RF前端I和RF前端2呈現(xiàn)物理基帶，如圖10所示。在圖10中，SVL 1002被示為將經(jīng)重新整形的已調(diào)制基帶信號從PHY I映射到RF前端I。在圖10所示的配置中，SVL 1002還被示為將來自PHY2和PHY 3的經(jīng)重新整形的已調(diào)制基帶信號混合在一起，并將該經(jīng)混合的信號映射到RF前端2。這樣的映射和混合可以例如基于如在本【具體實施方式】中其他部分描述的頻譜映射。
[0125]頻譜虛擬化層接口
[0126]根據(jù)各實施例的頻譜虛擬化層定義各接口。圖11是示出用于將呼叫對接到頻譜虛擬化層的示例過程1000的流程圖。圖11的過程可以(但可以不)被實現(xiàn)在圖1的通信模塊128、圖2的通信模塊240、圖8的傳輸800、圖7的環(huán)境700、圖9的體系結(jié)構(gòu)900和/或圖10中示出的SVL 1002和物理層中，或結(jié)合它們來實現(xiàn)。
[0127]圖11中示出的過程的一些部分可由計算機可執(zhí)行指令來實現(xiàn)。一般而言，計算機可執(zhí)行指令可包括執(zhí)行特定功能或?qū)崿F(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、過程、模塊、功能等。這些過程還能在其中功能由通過通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠程處理設(shè)備執(zhí)行的分布式計算環(huán)境中實現(xiàn)。在分布式計算環(huán)境中，計算機可執(zhí)行指令可以位于包括存儲器存儲設(shè)備在內(nèi)的本地和/或遠程計算機存儲介質(zhì)中。
[0128]這些示例性過程被示出為邏輯流程圖中框的集合，這表示可用硬件、軟件、固件、或其組合來實現(xiàn)的一系列操作。描述各過程的次序并不旨在解釋為限制，并且任何數(shù)量的所述過程框都可以按任何次序組合以根據(jù)本發(fā)明的各個實施例實現(xiàn)該過程或?qū)崿F(xiàn)替換過程。另外，可從過程中省略各個框，而不背離此處所述的主題的精神和范圍。在軟件上下文中，各個框表示當(dāng)由一個或多個處理器執(zhí)行時完成既定操作的一個或多個計算機指令。
[0129]回頭參考圖11，無線PHY協(xié)議在它發(fā)送和接收信號樣本之前向SVL注冊，框1102。在注冊期間，無線PHY協(xié)議定義虛擬頻帶、基帶的所需帶寬、以及一個或多個過采樣(over-sample)參數(shù)。過采樣參數(shù)與所需帶寬一起確定基帶的采樣速率。采樣速率可以是至少兩倍帶寬，以滿足奈奎斯特準(zhǔn)則。無線PHY可能指定大于2的過采樣速率，這可提供更好的性能但造成更大的計算成本。這一更大的計算成本得自于在使用過采樣時在給定時間間隔中處理的附加樣本。在注冊期間，無線PHY還將定義多載波調(diào)制中使用的子載波的數(shù)量。對于單載波調(diào)制，這一數(shù)量將等于一。
[0130]在注冊期間指定的另一參數(shù)描述要對PHY的虛擬基帶信號執(zhí)行的重新整形操作的種類。這一參數(shù)將與頻譜管理器一起工作，以確定虛擬基帶與物理頻帶之間的映射。一些非限制性示例包括指示基帶信號不要被縮到比該規(guī)范更窄的物理基帶的參數(shù)、指示基帶信號不要被拆分成非連續(xù)物理帶的參數(shù)、以及指示要使用附加保護帶大小的參數(shù)。
[0131]SVL將注冊請求轉(zhuǎn)發(fā)到頻譜管理器，框1104。如果接受，頻譜管理器分配物理頻譜的一部分并更新頻譜映射中的映射條目，框1106。SVL可向PHY返回標(biāo)識所注冊的虛擬基帶的句柄。
[0132]無線PHY提交向SVL輸出虛擬基帶信號的呼叫，框1108。作為該呼叫的一部分，無線PHY提供虛擬基帶的標(biāo)識，這提示向頻譜映射查詢物理頻譜。無線PHY分別提供樣本和指定要輸出的數(shù)字樣本的指針的長度參數(shù)以及要輸出的數(shù)字樣本的數(shù)量。
[0133]無線PHY提交呼叫以接收基帶信號，框1110。在這一呼叫期間，無線PHY提供虛擬基帶的標(biāo)識、樣本緩沖區(qū)位置的指針、以及要接收的數(shù)字樣本的數(shù)量。SVL返回這些參數(shù)所標(biāo)識的樣本并將它們傳遞給無線PHY，框1112。
[0134]頻譜映射
[0135]如上所述，采用頻譜映射來確定物理頻帶與虛擬頻帶之間的映射。對于每一 PHY，該表定義虛擬頻譜Bv(f，w)和相關(guān)聯(lián)的(映射的)物理頻帶Bp (f，W)，其中f是中心頻率且w是帶寬。在各實施例中，虛擬頻帶可以關(guān)聯(lián)于(被映射到)多個頻帶Bp1 (f1； W1)，Bp2 (f2, w2)……Bpn(fn, wn)，其中虛擬頻譜范圍被映射到多個物理頻譜范圍。頻譜映射的映射表包含與PHY層相關(guān)聯(lián)的處理信息。處理信息的非限制性示例包括重新整形器標(biāo)識符、濾波器標(biāo)識符(標(biāo)識拆分器)、無線電標(biāo)識符(標(biāo)識無線電，如在各實施例中，在設(shè)備中采用一個以上無線電)、以及時間刻度因素(如下所述，供用于定時虛擬化)。頻譜映射可由頻譜管理器建立和維護。一旦頻譜管理器接受了注冊請求(如本【具體實施方式】其他部分所描述的)，頻譜管理器就向注冊的PHY分配PHY標(biāo)識符并向映射表添加新條目。如本【具體實施方式】中其他部分所討論的，頻譜虛擬化層實施該映射表。
[0136]定時虛擬化
[0137]在SVL將虛擬基帶映射到具有更窄寬度的物理帶時，將花費比PHY協(xié)議所預(yù)期的更長的時間來傳送基帶信號。例如，如果具有20MHz虛擬基帶的802.1la PHY被映射到IOMHz物理基帶，則可花費SVL 8 μ s來發(fā)送一個碼元而非PHY所預(yù)期的4 μ S。如果無線協(xié)議依賴于絕對時間信息，則定時中的這些改變可影響無線協(xié)議的操作。例如，如果PHY信號的傳送時間延長，則網(wǎng)絡(luò)分配向量(NAV)和ACK超時將過早到期。各實施例因此采用定時虛擬化。
[0138]圖12是示出用于定時虛擬化的示例過程1100的流程圖。圖12的過程1200可以(但可以不)被實現(xiàn)在圖1的通信模塊128、圖2的通信模塊240、圖8的傳輸800、圖7的環(huán)境700、圖9的體系結(jié)構(gòu)900和/或圖10中的SVL 1002中。圖12中示出的過程的一些部分可由計算機可執(zhí)行指令來實現(xiàn)。一般而言，計算機可執(zhí)行指令可包括執(zhí)行特定功能或?qū)崿F(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、過程、模塊、功能等。這些過程還能在其中功能由通過通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠程處理設(shè)備執(zhí)行的分布式計算環(huán)境中實現(xiàn)。在分布式計算環(huán)境中，計算機可執(zhí)行指令可以位于包括存儲器存儲設(shè)備在內(nèi)的本地和/或遠程計算機存儲介質(zhì)中。
[0139]這些示例性過程被示出為邏輯流程圖中框的集合，這表示可用硬件、軟件、固件、或其組合來實現(xiàn)的一系列操作。描述各過程的次序并不旨在解釋為限制，并且任何數(shù)量的所述過程框都可以按任何次序組合以根據(jù)本發(fā)明的各個實施例實現(xiàn)該過程或?qū)崿F(xiàn)替換過程。另外，可從過程中省略各個框，而不背離此處所述的主題的精神和范圍。在軟件上下文中，各個框表示當(dāng)由一個或多個處理器執(zhí)行時完成既定操作的一個或多個計算機指令。
[0140]回頭參考圖12，在過程1200中，采用定時虛擬化的SVL向無線協(xié)議(PHY)呈現(xiàn)虛擬時鐘，框1202。虛擬時鐘的計時速率是根據(jù)實際分配的物理頻帶來自適應(yīng)的。在一個非限制性示例中，如果bs是所分配的物理帶的聚集帶寬，且bv是虛擬基帶的寬度，則SVL通過因子bs/bv來調(diào)整計時速率。
[0141]在傳輸期間，PHY協(xié)議利用虛擬時鐘計時速率，根據(jù)虛擬傳輸頻率范圍在虛擬基帶上調(diào)制數(shù)據(jù)流，框1204。虛擬時鐘計時速率可被認(rèn)為是為了 PHY協(xié)議而使時間慢下來，從而允許PHY協(xié)議被用于更窄的物理基帶，而無需修改PHY協(xié)議。在其他實施例中，虛擬時鐘計時速率可快于正常速率，以允許虛擬頻帶被映射到相對更大的物理頻帶，以加速傳輸而無需修改PHY協(xié)議。
[0142]在傳輸期間，SVL根據(jù)物理傳輸頻率范圍將虛擬基帶信號整形成物理基帶信號，框1206。SVL將已調(diào)制物理基帶信號傳遞給無線電前端以供在物理傳輸頻率范圍上傳輸，框1208。
[0143]在接收期間，RF前端在物理傳輸頻率范圍上接收RF信號，框1210。RF前端將接收到的模擬信號數(shù)字化并生成要發(fā)送給SVL的物理基帶信號，框1212。
[0144]SVL將接收到的物理基帶信號逆整形成虛擬基帶信號，并根據(jù)虛擬時鐘計時速率將它們發(fā)送給PHY協(xié)議，框1214。PHY協(xié)議解調(diào)該信號，并提取底層的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，框1216。
[0145]定時虛擬化可要求修改MAC和其他高層協(xié)議以只得到來自虛擬時鐘的定時信息。許多MAC實現(xiàn)具有引用單個時鐘源的常見時鐘應(yīng)用編程接口(API)。因此，各實施例重新實現(xiàn)這些時鐘API函數(shù)。對于未被修改成支持定時虛擬化的無線協(xié)議，可設(shè)置策略來確保它的物理頻帶能被實現(xiàn)以完全避免該問題。這樣的策略將使得SVL分配足夠物理帶以確保信號定時不必改變。
[0146]RF前端多路復(fù)用
[0147]根據(jù)各實施例的頻譜虛擬化可支持多個PHY在單個寬帶RF前端上的多路復(fù)用。SVL可以確保寬帶RF前端的寬度容納分配給該多個PHY的物理帶的寬度。SVL包括支持多個PHY多路復(fù)用的混合器和拆分器。
[0148]混合器位于傳送鏈中，且被配置成收集多個PHY的物理基帶信號(在重新整形后)，根據(jù)PHY功率掩膜中的各個掩膜來伸縮信號的振幅，并隨后在將物理基帶信號發(fā)送到RF前端中的DAC之前將它們加到(混合)一起。拆分器包含與被分配給多個PHY的物理帶相匹配的一組帶通濾波器。對于已被映射到非連續(xù)物理帶的PHY，混合器將所有這些非連續(xù)帶的濾波器組合在一起以形成單個帶選擇濾波器。拆分器對每一 PHY應(yīng)用匹配的帶選擇濾波器，并且經(jīng)濾波的信號樣本被饋送到已被映射到相應(yīng)PHY的對應(yīng)的重新整形器。
[0149]如果基站或無線客戶端設(shè)備只具有一個RF前端，并且該一個RF前端是半雙工的，則多個PHY的多路復(fù)用可包括仔細(xì)的調(diào)度，因為半雙工RF前端在任何一次只能傳送或接收。因而，SVL可以調(diào)度要同時傳送的多個PHY的信號，并且SVL可調(diào)度要同時接收的多個PHY的信號。為適應(yīng)這些調(diào)度要求，根據(jù)各實施例的SVL包括在RF前端在接收時臨時保持基帶樣本的緩沖區(qū)。SVL推遲傳輸，直至接收完成為止(B卩，在RF前端的接收鏈上沒有檢測到信號功率之后)。SVL可通過從虛擬時間中減去所得的緩沖等待時間來向PHY層隱藏該等待時間，如通過降低虛擬時鐘的計時速率。
[0150]可以用全雙工RF前端或通過將兩個半雙工RF前端附連到SVL來達到全雙工模式。在各實施例中，發(fā)送和接收帶可以是正交的，且SVL可應(yīng)用一個或多個模擬陷波(頻帶停止)濾波器來濾出自己傳送的信號以防止接收鏈被飽和。
[0151]計算機可讀介質(zhì)
[0152]取決于所使用的計算設(shè)備的配置和類型，圖2中空白基站200的存儲器204、圖3中空白尋找器服務(wù)300的存儲器304、圖7中基站702的存儲器708、和/或圖7中無線客戶端704和706的存儲器718和726可包括易失性存儲器(如隨機存取存儲器(RAM)和/或非易失性存儲器(如只讀存儲器(ROM)、閃存，等等))。存儲器204、304、708、718和/或726還可包括附加可移動存儲和/或不可移動存儲，包括但不限于可向空白基站200、空白尋找器服務(wù)300、基站702、和/或無線客戶端704和706提供計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)的非易失性存儲的閃存、磁存儲、光學(xué)存儲、和/或磁帶存儲。
[0153]存儲器204、304、708、708和706是計算機可讀介質(zhì)的示例。計算機可讀介質(zhì)包括至少兩種類型的計算機可讀介質(zhì)，即計算機存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)。
[0154]計算機存儲介質(zhì)包括以存儲如計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)等信息的任何過程或技術(shù)來實現(xiàn)的易失性和非易失性、可移動和不可移動介質(zhì)。計算機存儲介質(zhì)包括但不限于，相變存儲器(PRAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、其他類型的隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPR0M)、閃存或其他存儲器技術(shù)、光盤只讀存儲器(⑶-ROM)、數(shù)字多功能盤(DVD)或其它光存儲、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲或其它磁存儲設(shè)備、或可用于存儲由計算設(shè)備訪問的信息的任何其他非傳輸介質(zhì)。
[0155]作為對比，通信介質(zhì)可用諸如載波或其他傳輸機制等已調(diào)制數(shù)據(jù)信號來體現(xiàn)計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)。如本文所定義的，計算機存儲介質(zhì)不包括通信介質(zhì)。
[0156]結(jié)語
[0157]雖然本發(fā)明使用結(jié)構(gòu)特征和/或方法動作專用的語言，但本發(fā)明不必限于所描述的具體特征或動作。相反，這些具體特征和動作是作為實現(xiàn)本發(fā)明的說明性形式而公開的。
【權(quán)利要求】
1.一種基站，包括: 無線電收發(fā)機； 頻譜虛擬化模塊，所述頻譜虛擬化模塊被配置成與無線電收發(fā)機交換物理基帶信號，所述頻譜虛擬化模塊還被配置成執(zhí)行基帶信號整形以將所述物理基帶信號與根據(jù)所述頻譜虛擬化模塊的無線傳輸協(xié)議的一個或多個虛擬頻帶生成的虛擬基帶信號進行相互轉(zhuǎn)換；以及 頻譜管理器，所述頻譜管理器包括決策模塊，所述決策模塊被配置成基于一個或多個傳輸策略確定頻譜分配，所述頻譜分配根據(jù)所述頻譜虛擬化模塊整形的基帶信號的無線傳輸協(xié)議將所述基站的地理區(qū)域中可用的一個或多個物理頻帶映射到所述一個或多個虛擬頻帶。
2.如權(quán)利要求1所述的基站，其特征在于，還包括: 一個或多個處理器； 存儲器；以及 存儲在所述存儲器上的多個指令，并且所述指令在被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述空白基站實現(xiàn)所述頻譜管理器或所述頻譜虛擬化模塊中的一個或兩者。
3.如權(quán)利要求1所述的基站，其特征在于，所述頻譜管理器還包括可用性模塊，所述可用性模塊被配置成至少部分地基于所述基站的地理區(qū)域向空白尋找器服務(wù)查詢所述一個或多個物理頻帶，并接收指示所述一個或多個物理頻帶的數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的基站，其特征在于，所述可用性模塊被配置成從所述空白尋找器服務(wù)接收對所述一個或多個 物理頻帶中的一些或全部的撤消，并且其中所述決策模塊還被配置成基于所述撤消來修改所述頻譜分配。
5.如權(quán)利要求1所述的基站，其特征在于，所述無線電收發(fā)機包括感測硬件，所述感測硬件被配置成確定所述一個或多個物理頻帶，并且其中所述頻譜管理器還包括被配置成向所述感測硬件查詢所述一個或多個物理頻帶的可用性模塊。
6.如權(quán)利要求1所述的基站，其特征在于，所述頻譜管理器還包括包含所述一個或多個傳輸策略的策略模塊。
7.如權(quán)利要求1所述的基站，其特征在于，所述傳輸策略包括與所述一個或多個物理頻帶有關(guān)的管理政策，包括所述一個或多個物理頻帶的保護帶要求、所述一個或多個物理頻帶可用于無線傳輸?shù)囊粋€或多個時間、或所述一個或多個物理頻帶的傳輸功率級中的一個或多個。
8.如權(quán)利要求1所述的基站，其特征在于，所述傳輸策略包括所述無線傳輸協(xié)議所定義的策略，包括所述無線傳輸協(xié)議的帶寬要求、單載波或多載波調(diào)制要求、傳輸功率掩膜、保護帶要求、雙工或單工傳輸要求、或可變上傳和下載帶寬要求中的一個或多個。
9.如權(quán)利要求1所述的基站，其特征在于，所述頻譜分配將所述一個或多個物理頻帶中的多個頻帶映射到所述一個或多個虛擬頻帶中的單個虛擬頻帶。
10.如權(quán)利要求1所述的基站，其特征在于，所述頻譜分配將所述一個或多個物理頻帶中的單個頻帶映射到虛擬頻帶中的多個頻帶。
11.如權(quán)利要求1所述的基站，其特征在于，所述頻譜虛擬化模塊還被配置成執(zhí)行基帶信號整形以將其他物理基帶信號與根據(jù)所述頻譜虛擬化模塊的另一無線傳輸協(xié)議的一個或多個其他虛擬頻帶生成的其他虛擬基帶信號進行相互轉(zhuǎn)換，并且所述決策模塊還被配置成基于一個或多個其他傳輸策略來確定另一頻譜分配，所述另一頻譜分配根據(jù)所述頻譜虛擬化模塊整形的基帶信號的所述其他無線傳輸協(xié)議將所述地理區(qū)域中可用的一個或多個其他物理頻帶映射到所述一個或多個其他虛擬頻帶。
12.—種系統(tǒng),包括: 一個或多個處理器； 存儲器；以及 存儲在所述存儲器上的多個編程指令，并且所述編程指令在被所述一個或多個處理器執(zhí)行時使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)空白尋找器，所述空白尋找器包括: 傳播模塊，所述傳播模塊被配置成至少基于主無線設(shè)備的位置來確定所述主無線設(shè)備的無線傳輸可能在其中傳播的地理區(qū)域；以及 干擾確定模塊，所述干擾確定模塊被配置成至少部分地基于與次無線設(shè)備相關(guān)聯(lián)的位置信息來確定指示一個或多個傳輸頻率范圍的數(shù)據(jù)，其中所述次無線設(shè)備在所述一個或多個傳輸頻率范圍上的無線傳輸將不干擾所述主無線設(shè)備。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空白尋找器還包括接收模塊，所述接收模塊被配置成從所述次無線設(shè)備接收所述次無線設(shè)備的位置信息和對用于無線傳輸?shù)目捎梦锢眍l帶的請求。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳播模塊還被配置成基于與所述主無線設(shè)備的位置相關(guān)聯(lián)的地形數(shù)據(jù)來確定所述地理區(qū)域。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空白尋找器還包括撤消模塊，所述撤消模塊被配置成向所述次無線設(shè)備傳送對所述一個或多個傳輸頻率范圍的撤消，對所述一個或多個傳輸頻率范圍的撤消基于: 接收到來自所述一個或多個傳輸頻率范圍的主動捐獻者的撤消所述一個或多個傳輸頻率范圍的使用的消息；或 所述一個或多個傳輸頻率范圍的可用性時間的過期。
16.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng),其特征在于,所述一個或多個傳輸頻率范圍處于為電視廣播信道保留的頻譜中，并且所述主無線設(shè)備包括電視信號發(fā)射機。
17.一種方法，包括: 由空白設(shè)備接收指示在所述空白設(shè)備的位置處一個或多個局部可用的非干擾物理傳輸頻率范圍的數(shù)據(jù)，所述一個或多個局部可用的非干擾物理傳輸頻率范圍是由空白尋找器服務(wù)確定的； 由所述空白設(shè)備選擇所述一個或多個局部可用的非干擾物理傳輸頻率范圍中的與存儲在所述空白設(shè)備上的一個或多個策略相匹配的一些或全部； 由所述空白設(shè)備將所述一個或多個局部可用的非干擾物理傳輸頻率范圍中的所述一些或全部映射到所述無線傳輸協(xié)議的一個或多個虛擬傳輸頻率范圍；以及 由所述空白設(shè)備根據(jù)所述無線傳輸協(xié)議在所映射的一個或多個物理傳輸頻率范圍上傳送各傳輸位。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括向所述空白尋找器服務(wù)查詢指示所述空白設(shè)備的位置處的一個或多個局部可用的非干擾物理傳輸頻率范圍的數(shù)據(jù)，并且其中所述一個或多個局部可用的非干擾物理傳輸頻率范圍是至少基于所述空白設(shè)備的位置和至少利用與主無線設(shè)備的地理區(qū)域相關(guān)聯(lián)的地形數(shù)據(jù)的傳播建模來確定的。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括: 由所述空白設(shè)備從所述空白尋找器服務(wù)接收對所述一個或多個局部可用的非干擾物理傳輸頻率范圍中的一些的撤消；以及 響應(yīng)于所述撤消，將所述一個或多個局部可用的非干擾物理傳輸頻率范圍中的不同的各個重新映射到所述無線傳輸協(xié)議的一個或多個虛擬傳輸頻率范圍。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述策略包括保護帶要求，所述無線傳輸協(xié)議的帶寬要求、單載波或多載波調(diào)制要求、功率傳輸范圍、雙工或單工傳輸要求、或可變上傳和下載帶寬要求中的一個 或多個。
【文檔編號】H04L12/26GK103503375SQ201180070594
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月4日
【發(fā)明者】譚焜, 張健松, 張永光, R·錢德勒, 何勇, T·莫希布羅達, P·巴爾, 沈海晨 申請人:微軟公司