(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジオトランシーバーと；
物理的基底帯域信号を前記ラジオトランシーバーと取り交わすように構成されているスペクトラム仮想化モジュールであり、該スペクトラム仮想化モジュールは、さらに、前記物理的基底帯域信号を、前記スペクトラム仮想化モジュールに係る無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上の仮想周波数帯に従って生成された仮想基底帯域信号へと変換、または、該仮想基底帯域信号から変換するために、基底帯域信号形成を実行するように構成されている、前記スペクトラム仮想化モジュールと；および
決定モジュールを含むスペクトラムマネージャーであり、該決定モジュールは、一つまたはそれ以上の送信ポリシーに基づいて、スペクトラム割当てを決定するように構成されている、前記スペクトラムマネージャーと、を含み
スペクトラム割当ては、基地局の地理的地域において利用可能な一つまたはそれ以上の物理的周波数帯を、前記スペクトラム仮想化モジュールによる基底帯域信号形成のための前記無線送信プロトコルに従って前記一つまたはそれ以上の仮想周波数帯にマップし、
前記スペクトラム仮想化モジュールを介して、物理層とラジオ周波数フロントエンドがインターフェイスする、
ことを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記基地局は、さらに：
一つまたはそれ以上のプロセッサ；
メモリー；および
前記メモリー上に保管されている複数のインストラクション、
を含み、
該インストラクションは、前記一つまたはそれ以上のプロセッサによって実行されると、前記基地局に、前記スペクトラムマネージャーまたは前記スペクトラム仮想化モジュールのうち一つ又は両方を実施させる、
請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記スペクトラムマネージャーは、さらに、
前記基地局の前記地理的地域に少なくとも部分的に基づいて、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯に対するホワイトスペース発見サービスを検索するように、かつ、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯を表わすデータを受取るように構成された利用可能性モジュールと、を含む、
請求項１に記載の基地局。
【請求項４】
前記利用可能性モジュールは、前記ホワイトスペース発見サービスから、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯のうちのいくつか又は全ての取消しを受取るように構成されており、かつ、
前記決定モジュールは、さらに、前記取消しに基づいて、前記スペクトラム割当てを変更するように構成されている、
請求項３に記載の基地局。
【請求項５】
前記ラジオトランシーバーは、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯を決定するように構成された検知ハードウェアを含み、かつ、
前記スペクトラムマネージャーは、さらに、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯に対する前記検知ハードウェアを検索するように構成されている利用可能性モジュールを含む、
請求項１に記載の基地局。
【請求項６】
前記スペクトラムマネージャーは、さらに、
前記一つまたはそれ以上の送信ポリシーを含んでいるプロセッサモジュールを含む、
請求項１に記載の基地局。
【請求項７】
前記送信ポリシーは、
前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯に対する一つまたはそれ以上のガードバンド要求を含む、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯、
無線送信のために前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯が利用可能な時間、または、
前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯の送信電力レベル、
に関する規則ポリシーを含む、
請求項１に記載の基地局。
【請求項８】
前記送信ポリシーは、前記無線送信プロトコルによって定義されたポリシーを含み、
該ポリシーは、前記無線送信プロトコルに係る一つまたはそれ以上のバンド幅要求、単一又はマルチキャリア変調要求、ガードバンド要求、双方向又は単方向送信要求、または、アップロード及びダウンロード可変バンド幅要求を含む、
請求項１に記載の基地局。
【請求項９】
前記スペクトラム割当ては、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯のうち複数を、前記一つまたはそれ以上の仮想周波数帯のうち一つの仮想周波数帯にマップする、
請求項１に記載の基地局。
【請求項１０】
前記スペクトラム割当ては、前記一つまたはそれ以上の物理的周波数帯のうち一つを、複数の仮想周波数帯にマップする、
請求項１に記載の基地局。
【請求項１１】
前記スペクトラム仮想化モジュールは、さらに、
他の物理的基底帯域信号を、前記スペクトラム仮想化モジュールに係る別の無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上の他の仮想周波数帯に従って生成された他の仮想基底帯域信号へと変換、または、該仮想基底帯域信号から変換するために、基底帯域信号形成を実行するように構成されており、かつ、
前記決定モジュールは、さらに、
一つまたはそれ以上の他の送信ポリシーに基づいて、別のスペクトラム割当てを決定するように構成されており、
別のスペクトラム割当ては、前記地理的地域において利用可能な一つまたはそれ以上の他の物理的周波数帯を、前記スペクトラム仮想化モジュールによる基底帯域信号形成のための前記他の無線送信プロトコルに従って前記一つまたはそれ以上の他の仮想周波数帯にマップする、
請求項１に記載の基地局。
【請求項１２】
システムであって、
一つまたはそれ以上のプロセッサ；
メモリー；および
前記メモリー上に保管されている複数のプログラムインストラクション、
を含み、
該プログラムインストラクションは、前記一つまたはそれ以上のプロセッサによって実行されると、前記一つまたはそれ以上のプロセッサに、ホワイトスペース発見を実施させ、
該ホワイトスペース発見は：
少なくとも主要な無線デバイスの場所に基づいて、前記主要な無線デバイスにより無線送信がおそらくプロパゲーションされるであろう地理的地域を決定するように構成されたプロパゲーションモジュールと；
少なくとも第２の無線デバイスに関する場所情報に基づいて、前記第２の無線デバイスの無線送信が前記主要な無線デバイスと干渉しない一つまたはそれ以上の送信周波数帯を表すデータを決定するように構成された干渉決定モジュールと、
を含み、
前記システムは、さらに、
ラジオトランシーバーと；
物理的基底帯域信号を前記ラジオトランシーバーと取り交わすように構成されているスペクトラム仮想化モジュールであり、該スペクトラム仮想化モジュールは、さらに、前記物理的基底帯域信号を、前記スペクトラム仮想化モジュールに係る無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上の仮想周波数帯に従って生成された仮想基底帯域信号へと変換、または、該仮想基底帯域信号から変換するために、基底帯域信号形成を実行するように構成されている、前記スペクトラム仮想化モジュールと；および
決定モジュールを含むスペクトラムマネージャーであり、該決定モジュールは、一つまたはそれ以上の送信ポリシーに基づいて、スペクトラム割当てを決定するように構成されている、前記スペクトラムマネージャーと、を含み
スペクトラム割当ては、基地局の地理的地域において利用可能な一つまたはそれ以上の物理的周波数帯を、前記スペクトラム仮想化モジュールによる基底帯域信号形成のための前記無線送信プロトコルに従って前記一つまたはそれ以上の仮想周波数帯にマップし、
前記スペクトラム仮想化モジュールを介して、物理層とラジオ周波数フロントエンドがインターフェイスする、
基地局、を含む、
システム。
【請求項１３】
前記ホワイトスペース発見は、さらに、
前記第２の無線デバイスから、前記第２の無線デバイスの場所情報、および、無線送信のために利用可能な物理的周波数帯に対する要求を受取るように構成された受信モジュールを含む、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プロパゲーションモジュールは、さらに、
前記主要な無線デバイスの前記場所に関する地形データに基づいて、前記地理的地域を決定するように構成されている、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ホワイトスペース発見は、さらに、
前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯の取消しを前記第２の無線デバイスに対して送信するように構成された取消モジュールを含み、
前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯の前記取消しは：
前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯の自発的な提供者からの前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯を取消すメッセージの受取り、または
前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯が利用可能な時間の期限切れ、
に基づくものである、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記一つまたはそれ以上の送信周波数帯は、テレビ放送チャネルのためにリザーブされた周波数帯スペクトラムの中にあり、かつ、
前記主要な無線デバイスは、テレビ信号送信器を含む、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
ホワイトスペースデバイスによって、前記ホワイトスペースデバイスの場所において一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯を表すデータを受取るステップであり、前記、一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯は、ホワイトスペース発見サービスによって決定されるステップと；
前記ホワイトスペースデバイスによって、前記ホワイトスペースデバイス上に保管された一つまたはそれ以上のポリシーと一致する、前記一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯のうちのいくつか又は全てを選択するステップと；
前記ホワイトスペースデバイスによって、前記いくつか又は全ての前記一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯を、無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上の仮想送信周波数帯に対してマップするステップと；
前記ホワイトスペースデバイスによって、前記マップされた一つまたはそれ以上の物理的送信周波数帯上で前記無線送信プロトコルに従って送信ビットを送信するステップと、を含み、
物理的基底帯域信号をラジオトランシーバーと取り交わすように構成されているスペクトラム仮想化モジュールであり、さらに、前記物理的基底帯域信号を、前記スペクトラム仮想化モジュールに係る無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上の仮想周波数帯に従って生成された仮想基底帯域信号へと変換、または、該仮想基底帯域信号から変換するために、基底帯域信号形成を実行するように構成されている、前記スペクトラム仮想化モジュールを介して、物理層とラジオ周波数フロントエンドがインターフェイスする、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記方法は、さらに、
前記ホワイトスペース発見サービスに対して、前記ホワイトスペースデバイスの場所において一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯を問い合せるステップ、を含み、
前記一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯は、少なくとも前記ホワイトスペースデバイスの場所及び主要な無線デバイスの地理的地域に関する地形データを使用するプロパゲーションモデルに基づいて決定される、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法は、さらに、
前記ホワイトスペースデバイスによって、前記ホワイトスペース発見サービスから、前記一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯のうちいくつかの取消しを受取るステップと；
前記取消しに応じて、前記一つまたはそれ以上のローカルに利用可能であり干渉しない物理的送信周波数帯のうち異なるものを、前記無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上の仮想送信周波数帯に対して再びマップするステップと、を含む
請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記ポリシーは、ガードバンド要求、一つまたはそれ以上の前記無線送信プロトコルに係るバンド幅要求、単一又はマルチキャリア変調要求、電力送信範囲要求、双方向又は単方向送信要求、または、可変アップロード及びダウンロードバンド幅要求、を含む
請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局に対するスペクトラム割当てに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホワイトスペース（ｗｈｉｔｅ  ｓｐａｃｅ）周波数帯は、テレビ（ＴＶ）放送サービス及び無線送話器サービスに対して割り当てられた周波数帯であるが、ローカルな地理的地域においては使用されていない。近年、連邦通信委員会（ＦＣＣ）規則は、米国におけるホワイトスペース周波数帯に対するライセンスされていないアクセスを許容している。そうしたアクセスがＴＶ及び無線送信器の送信（つまり、周波数帯に対する「大手の」または「主要なユーザー」のアクセス）を妨げることが無い限りにおいてである。米国以外の管轄区においても、また、テレビ周波数帯に対する類似の規定が、将来に実施されるであろう。利用可能なホワイトスペース周波数帯は種々の周波数帯を有しており、それらは非連続で場所により特定的なものであってよい。こうした態様が、ホワイトスペース通信ネットワークを従来の無線送信ネットワークと異なるものにしている。従来の無線ソリューションは、データ送信のためのハードウェアチップを使用している。そうしたハードウェアチップは、所定の送信周波数帯と同様に、所定の物理層及びメディアアクセスコントロールプロトコルに限定されている。ハードコード化（ｈａｒｄ−ｃｏｄｅｄ）プロトコルは、非連続の周波数帯を利用することができない。さらに、長距離と短距離の両方のホワイトスペース送信をサポートするには、マルチプロトコルチップまたはマルチハードコード化チップのいずれかが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ハードコード化プロトコルは、非連続の周波数帯を利用することができない。さらに、長距離と短距離の両方のホワイトスペース送信をサポートするには、マルチプロトコルチップまたはマルチハードコード化チップのいずれかが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本概要は、以降の詳細な説明でより詳しく記述されるリソースダウンロードポリシー生成の簡素化された概念を紹介するものである。本概要は、特許請求された技術的事項の主要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図するものではない。また、特許請求された技術的事項の範囲を限定するために使用されることを意図するものではない。
【０００５】
実施例において、ホワイトスペース基地局のスペクトラムマネージャーは、ホワイトスペース基地局のローカル地域における送信のために一つまたはそれ以上の利用可能な周波数帯を要求し、受取る。スペクトラムマネージャーは、利用可能な周波数帯を、規則ポリシー又は技術的要求といった、一つまたはそれ以上のポリシーと比較して、ポリシーに合ういくつかの又は全ての利用可能な周波数帯を選択する。スペクトラムマネージャーは、また、利用可能な周波数帯を一つまたはそれ以上の仮想周波数帯にマップする。スペクトラム仮想化を使用するソフトウェア定義無線（ｓｏｆｔｗａｒｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ  ｒａｄｉｏ）による使用のためといったものである。ホワイトスペース基地局のスペクトラム仮想化モジュールは、無線プロトコルの物理層に対して表された仮想基底帯域（ｖｉｒｔｕａｌ  ｂａｓｅｂａｎｄ）を選択された物理的周波数帯に関する物理的基底帯域にマップする。仮想周波数帯に従って無線プロトコルの物理層によって変調されたデータが、選択された物理的周波数帯上で送信される。
【０００６】
ホワイトスペース発見サービスは、利用可能な周波数帯に対する要求を受取り、地域をモデル化するために地形データを利用する。その地域上には一つまたはそれ以上の主要ユーザーの送信デバイスがおそらくプロパゲート（ｐｒｏｐａｇａｔｅ）される。主要ユーザーの送信デバイスによって使用される場所と同様に、モデル化されたプロパゲーション地域に基づいて、ホワイトスペース発見サービスは、主要ユーザーを妨げることなく、ホワイトスペース基地局のローカル地域において利用可能な一つまたはそれ以上の周波数帯を選択する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
詳細な説明は、添付の図面に関して明らかにされる。図面において、参照番号の左端の数字は、その参照番号が最初に表れた図面を特定している。異なる図面における同一の参照番号の使用は、類似または同一のアイテムを意味する。
【図１】図１は、ホワイトスペース基地局による送信に対してホワイトスペーススペクトラムを割り当てるために使用可能な環境の実施例に係る模式図である。
【図２】図２は、ホワイトスペース基地局の実施例に係るブロックダイヤグラムである。
【図３】図３は、ホワイトスペース発見サービスの実施例に係るブロックダイヤグラムである。
【図４】図４は、ホワイトスペース基地局による周波数選択プロセスの実施例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、ホワイトスペース発見サービスによる場所により特定的で非妨害のホワイトスペース周波数を特定するためのプロセスの実施例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、ホワイトスペース基地局のローカルな地理的地域、および、その送信信号のモデル化プロパゲーション地域を示している。
【図７】図７は、スペクトラム仮想化を使用するように構成された基地局及び無線クライアントを含む送信環境を示している。
【図８】図８は、ラジオ周波数フロントエンド、スペクトラム仮想化層、および、送信器と受信器間での送信の最中の物理層、との間のインターワーキング（ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ）を示している。
【図９】図９は、スペクトラム仮想化層アーキテクチャーのブロックダイヤグラムである。
【図１０】図１０は、異なる無線送信プロトコルを異なるラジオフロントエンドにマップするように構成されたスペクトラム仮想化層を示している。
【図１１】図１１は、スペクトラム仮想化層に対するインターフェイスコールのためのプロセスの実施例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、タイミング仮想化のためのプロセスの実施例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
概要
上述のように、ホワイトスペース周波数帯の利用可能性は場所により特定的である。従って、本発明開示は、少なくともホワイトスペース基地局の場所、規則ポリシー、及び／又は、ホワイトスペース基地局の送信リクエストに基づいて、ホワイトスペース基地局に対してホワイトスペース周波数帯を割り当てるためのプロセス、システム、および、デバイスを含んでいる。同様に、上述のように、ホワイトスペース周波数の範囲は非連続的で可変である。従って、実施例では、よりフレキシブルなホワイトスペース送信のために、ソフトウェア定義の無線を使用している。いくつかの実施例は、ソフトウェア定義の無線を実行するためにマイクロソフト（登録商標）のリサーチソフトウェアラジオ（ＳＯＲＡ）を使用してもよい。
【０００９】
本発明開示の一つの態様において、ホワイトスペース発見サービスは、ホワイトスペース基地局に対して利用可能なホワイトスペース周波数帯に関するデータを提供する。その周波数帯は、主要ユーザー（テレビ送信器又はライセンスされた無線送信器といったもの）との干渉を生じることなく利用できるものである。ホワイトスペース発見サービスは、スペクトラムに関する場所により特定的な情報をホワイトスペース基地局に対して提供することができるウェブベース（ｗｅｂ−ｂａｓｅｄ）のものであってよい。ホワイトスペース基地局の近くにある主要ユーザーの送信器の場所に関する情報は、地形データと組合わされ、一つまたはそれ以上の主要ユーザーの送信器による無線送信がおそらくプロパゲートできる地理的地域を判断する。ホワイトスペース基地局の場所と同様に、判断された地理的地域とに基づいて、ホワイトスペース発見サービスは、ホワイトスペース基地局による使用のための利用可能なホワイトスペース周波数帯を決定する。種々の実施においては、種々のプロパゲーションモデルのうちの一つを使用して、プロパゲーション地域および干渉判断がモデル化される。モデルは、ロングリーライス（Ｌｏｎｇｌｅｙ−Ｒｉｃｅ）ラジオ信号プロパゲーションモデルといったものである。ホワイトスペース発見サービスは、主要ユーザーとおそらく干渉することが無いホワイトスペース周波数帯を選択する。
【００１０】
主要ユーザーの信号プロパゲーション地域を判断するために地形データおよびプロパゲーションモデルを利用しなければ、比較的保守的なプロパゲーション地域の見積りがなされなければならないだろう。ホワイトスペース基地局の送信が主要ユーザーと干渉しないことを合理的に確かなものとするためである。プロパゲーションモデル化を使用することで地理的地域のサイズを増加することができる。その地域の中では、ホワイトスペース周波数送信に係る非干渉要求を犠牲にすることなく、ホワイトスペースデバイスがホワイトスペース周波数帯を使用することができる。このことにより、一般的にはホワイトスペース周波数送信の利用可能性が増加され得る。
【００１１】
本発明開示の別の態様においては、ホワイトスペース基地局のスペクトラムマネージャーが、一つまたはそれ以上の送信のために使用するホワイトスペーススペクトラムの物理的送信周波数帯を決定する。スペクトラムマネージャーは、ホワイトスペース発見サービスから、一つまたはそれ以上のローカルで利用可能であり、非干渉のホワイトスペース送信周波数帯に関する情報を受取る。スペクトラムマネージャーは、規則ポリシー、送信の技術的要求、および、利用可能な送信帯域の特性に基づいて、送信のために使用すべき一つまたはそれ以上の物理的送信周波数帯を決定する。
【００１２】
規則ポリシーは、ＦＣＣまたは他の監督機関の規則を含んでいる。制限的でない規則ポリシーの例としては、一日の時刻、利用可能性の持続時間、ガードバンド要求、送信電力レベル制限、および、他のタイプのポリシーがある。送信に対する技術的要求は、送信に利用される無線送信プロトコルに特有のものであり得る。制限的でない技術要求の例としては、バンド幅要求、送信電力要求、双方向送信、単方向送信、等がある。スペクトラムマネージャーは、利用可能な物理的周波数帯を技術的要求と比較して、ポリシー要求に従うように送信できる一つまたはそれ以上の利用可能な物理的周波数帯を選択することができる。
【００１３】
本発明開示の別の態様において、スペクトラムマネージャーは、一つまたはそれ以上の（ホワイトスペース送信のために選択された）物理的送信帯を、ホワイトスペース基地局の無線送信プロトコルによって使用される「仮想」送信帯にマップする。例えば、ホワイトスペース基地局は、従来の無線送信プロトコル、または、それらの組合せを使用してもよい（ワイファイ（Ｗｉ−Ｆｉ）、８０２．１１に係る一式のプロトコルの中のプロトコル、コード分割マルチアクセス（ＣＤＭＡ）ベースのプロトコル、キャリア検知マルチアクセス（ＣＳＭＡ）ベースのプロトコル、時間分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ）ベースのプロトコル、その他、といったものである）。こうした従来の無線送信プロトコルは、可変または非連続な周波数送信をサポートしていない、そして、このような従来の無線送信プロトコルは、選択されたホワイトスペース周波数帯とは異なる特定の周波数帯上での送信を要求する。従って、いくつかの実施例では、従来の無線送信プロトコルに従った周波数帯に対応する「仮想」周波数帯上で変調された基底帯域信号（つまり、仮想基底帯域信号）を生成するために、コミュニケーションモジュールを使用する。種々の実施例も、また、この詳細な説明の中のあらゆるところで説明されているように、スペクトラム仮想化層を使用して、仮想規定帯域信号を、ホワイトスペーススペクトラムにおいて選択された物理的周波数帯に従ったラジオ送信のための物理的基底帯域信号へと適合させる。スペクトラムマネージャーは、利用可能な物理的送信周波数帯の選択に際し、物理的送信周波数帯を仮想周波数帯にマップする。スペクトラム仮想化層は、マッピングを強化する。
【００１４】
仮想周波数帯を異なるサイズの物理的送信帯へとマッピングすることをサポートするために、スペクトラム仮想化層は、仮想クロックを使用する。無線プロトコルによって規定された固定の周波数帯に関するものよりも遅い又は早い割合で送信するために無線プロトコルが使用できるようにするためである。仮想周波数帯を同じサイズの物理的スペクトラム帯へとマッピングすることをサポートするために、全ての実施例ではないがいくつかの実施例において、仮想クロックが使用される。仮想周波数帯を非連続な物理的送信帯へとマッピングすることをサポートするために、スペクトラム仮想化層は、送信のための信号を分割するスプリッターと、受信の最中に受取った信号を結合するミキサーとを使用する。
【００１５】
実施例は、また、ホワイトスペース基地局といった、無線基地局とコミュニケーションするように構成された無線クライアントを含んでいる。無線クライアントは、また、基地局にけるスペクトラム仮想化層と同一または類似の方法で振る舞うスペクトラム仮想化層も含んでいる。無線クライアントのスペクトラムマネージャーは、仮想送信周波数帯を一つまたはそれ以上の物理的送信周波数帯にマップするように構成されてよく、無線クライアントのスペクトラム仮想化層は、このマッピングを強化するように構成され得る。
【００１６】
ここにおいて種々の実施例が、「ホワイトスペース」送信、「ホワイトスペース」ネットワーク、「ホワイトスペース」基地局、および、「ホワイトスペース」クライアントに関して説明されてきたが、本発明開示の実施例はホワイトスペース環境に限定されるものではない。むしろ、実施例は、あらゆる種々のダイナミックスペクトラムアクセス（ＤＳＡ）ネットワークで使用できる、及び／又は、コンパチブルな、送信器、ネットワーク、基地局、環境、および、クライアントを含むものである。実施例は、説明目的のために「ホワイトスペース」ネットワークを参照するが、そうした参照は限定的なもと理解されるべきではない。
【００１７】
ここにおいて説明されたプロセス、システム、および、デバイスは、数多くのやり方で実施されてよい。以降の実施例は、以下の図面に関連して提供される。
【００１８】
周波数割当ての実施環境例
図１は、ホワイトスペース基地局といった、基地局による送信のための、ホワイトスペーススペクトラムといった、スペクトラムを割り当てるために使用することができる環境１００の実施例に係る模式図である。環境１００は、ホワイトスペース基地局１０２およびホワイトスペース発見サービス１０４を含んでいる。ホワイトスペース基地局１０２は、ホワイトスペース基地局を実施することができる種々の好適なタイプのコンピューターデバイス上で実施されてよい。好適なコンピューターデバイスは、以下のものを含み、または、その一部であってよい。それらは、一つまたはそれ以上のパーソナルコンピューター、サーバー、サーバーファーム、データセンター、これらの組合せ、または、ホワイトスペース基地局サービスの全て又は一部を保管して実行することができるあらゆる他のコンピューターデバイス、である。
【００１９】
加えて、ホワイトスペース発見サービス１０４は、また、ホワイトスペース発見サービスを実施することができる種々の好適なコンピューターデバイス上で実施されてもよい。好適なコンピューターデバイスは、以下のものを含み、または、その一部であってよい。それらは、一つまたはそれ以上のパーソナルコンピューター、サーバー、サーバーファーム、データセンター、これらの組合せ、または、ホワイトスペース発見サービスの全て又は一部を保管して実行することができるあらゆる他のコンピューターデバイス、である。
【００２０】
コミュニケーションネットワーク１０６は、一つまたはそれ以上のインターネット、ワイドエリアネットワーク、ローカルエリアネットワーク、パーソナルエリアネットワーク、これらの組合せ、その他を含んでよく、これらのいくつか又は全ては有線及び／又は無線であってよい。ホワイトスペース基地局１０２およびホワイトスペース発見サービス１０４は、種々のコミュニケーション接続及びプロトコルを使用して、コミュニケーションネットワーク１０６に接続されてよい。
【００２１】
図１の実施例において、ホワイトスペース基地局１０２は、ユーザーモードソフトウェアサービス１０８、カーネルソフトウェアサービス１１０、および、ラジオハードウェア１１２を含んでいる。ユーザーモードソフトウェアサービス１０８は、利用可能性モジュール１１６を有するスペクトラムマネージャー１１４を含んでいる。利用可能性モジュール１１６は、ホワイトスペース発見サービス１０４又はラジオハードウェア１１２から、ローカルで利用可能であり、非干渉のホワイトスペース周波数帯に関するデータを要求し、かつ、受取るように構成されている。スペクトラムマネージャーは、ポリシーモジュール１１８を含んでおり、ポリシーモジュールは、ホワイトスペース基地局による無線送信に対する規則ポリシー及び技術的要求といった、一つまたはそれ以上のポリシーを有している。そうしたポリシーのいくつか又は全てを、ホワイトスペース発見サービス１０４、または、別のサービスから、受取ることができ、または、受取ることができない。規則ポリシーの限定的でない実施例は、ガードバンド要求、電力マスク（ｍａｓｋ）要求、ホワイトスペース周波数帯が利用可能な時間、許容できる送信電力レベルの範囲、といったものを含んでいる。技術的要求は、ホワイトスペース基地局１０２により使用される一つまたはそれ以上の無線プロトコルによって規定される要求を含んでよい。こうした無線プロトコル仕様要求の限定的でない実施例は、単一又はマルチキャリアの変調要求、電力伝送レベル要求、双方向／単方向送信要求、可変アップロード／ダウンロード送信要求、といったものを含んでいる。
【００２２】
決定モジュール１２０は、スペクトラムマネージャー１１４においても、利用可能性モジュール１１６から受取った一つまたはそれ以上の物理的送信周波数帯をポリシーモジュール１１８のモジュールと比較し、ポリシーに従って一つまたはそれ以上の物理的送信周波数帯のうち送信に適した一つを選択するように構成されている。限定的でない一つの実施例において、ポリシーモジュール１１８は、１メガヘルツバンド帯に対する技術的要求と１００キロヘルツガードバンドを含むようにする規定的なポリシー要求と含み得る。決定モジュール１２０は、これらのポリシー要求を満たす一つまたはそれ以上の利用可能な物理的送信周波数帯を選択することができる。決定モジュール１２は、ポリシー要求を満たす２つまたはそれ以上の非連続で利用可能な物理的送信周波数帯を選択してもよい。
【００２３】
ユーザーモードソフトウェアサービス１０８は、無線クライアントに対して一般的な基地局サービスを提供するように構成された基地局サービス１２２を含んでいる。地理位置情報（ｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎ）及びウェブキャッシュング（ｃａｃｈｉｎｇ）、ユーザーのアクセス権限および接続性をコントロールするように構成されたアクセス接続マネージャー１２４、および、アクセスコントロールリスト、認証、無線暗号化、等といったホワイトスペース基地局１０２に係るセキュリティサービスを提供するように構成されたセキュリティマネージャー１２６、といったものである。
【００２４】
カーネルソフトウェアサービス１１０は、コミュニケーションモジュール１２８を含み、ソフトウェアラジオサービスを適用するように構成されている。コミュニケーション１２８は、一つまたはそれ以上の無線送信プロトコル１３２−Ｍに対してスペクトラム仮想化サービスを提供するように構成されたスペクトラム仮想化モジュール１３０を含んでいる。無線送信プロトコル１３２−Ｍは、無線送信プロトコル１３２−Ｍを伴なう使用のためのメディアアクセスコントロール層（ＭＡＣＭ）及び物理層（ＰＨＹＭ）を含んでいる。
【００２５】
ラジオハードウェア１１２は、ホワイトスペースラジオフロントエンドボード、または、他のラジオハードウェアとして実施されてよい。そうしたハードウェアは、例えば、エタスリサーチ（Ｅｔｔｕｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＬＣＣ）からのＷＢＸであり得る。ラジオハードウェア１１２は、一つまたはそれ以上のラジオ受信器１３４−Ｎ及び検知ハードウェア１３６を含んでよい。一つまたはそれ以上のラジオ受信器１３４−Ｎは、アナログラジオ送受信回路、アンテナ、アナログ−デジタル変換回路（ＡＤＣ）、および、デジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ）を含む、ラジオフロントエンドを含んでよい。検知ハードウェア１３６は、実施例に従って、一つまたはそれ以上の物理的送信周波数帯の利用可能性を調査及び／又は検知するように構成されている。いくつかの実施例において、利用可能性モジュール１１６は、検知ハードウェア１３６に利用可能な周波数帯を問い合わせるように構成されている。検知ハードウェア１３６は、一つまたはそれ以上のラジオ受信器１３４−Ｎに類似のラジオ受信器であってよい。代替的な実施例においては、一つのラジオ受信器が、受信器と検知ハードウェアの両方として動作するように構成されてもよい。ラジオハードウェア１１２の種々の態様は、ＴＶスペクトラム帯域をカバーする周波数といった、種々の周波数で送信するように再構成され得る。
【００２６】
スペクトラム仮想化モジュール１３０は、デジタル変調を実行するように構成されている。従来の無線送信において、デジタル変調は、バイナリーシーケンス（つまり、ビットストリーム）を、シンボルと呼ばれる、デジタル波形サンプルのセグメントに対してマップする。受信器では、エンベッドされたバイナリー情報を回復するためにシンボルが復調される。基底帯域信号は、直接的な送信には適していない。従って、ＲＦフロントエンドは、デジタル基底帯域サンプルを、送信のために高周波数アナログラジオ信号へと変換する。受信ＲＦフロントエンドは、所望のラジオ周波数信号を選択し、信号をダウンコンバート（ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｔ）し、そして、それらをデジタル基底帯域信号へとデジタル化する。
【００２７】
オープンシステムインターコネクションモデル（ＯＳＩ  ｍｏｄｅｌ）に関して、ＰＨＹ層は、レイヤー１プロトコルに類似しており、ＭＡＣ層は、レイヤー２プロトコルに類似している。スペクトラム仮想化モジュールは、ＯＳＩモデルのレイヤー「０．５」においてスペクトラム仮想化を実施するものとして考えることができる。
【００２８】
一つまたはそれ以上の送信プロトコル１３２−Ｍは、従来のプロトコルであってよい。上述のように、無線送信プロトコルは、ホワイトスペース周波数帯と両立せず、種々の又は非連続の周波数帯と両立しない。一つまたはそれ以上の無線送信プロトコル１３２−ＭのＰＨＹ層は、固定の無線周波数帯での送信のために基底帯域信号を変調する。固定の無線周波数帯は、選択されたホワイトスペース周波数帯と異なってもよい。スペクトラム仮想化モジュール１３０は、これらの固定された無線周波数帯を「仮想」周波数帯として取り扱い、そして、ＰＨＹ層によって変調された基底帯域信号を「仮想」基底信号として取扱う。ホワイトスペース基地局１０２は、実際にはＰＨＹ層の固定された無線周波数で送信を行わないからである。スペクトラム仮想化モジュール１３０は、代わりに、仮想周波数帯に従ってホワイトスペース送信帯域での送信のために物理的基底帯域信号へと変調された仮想基底帯域信号を、再形成する。
【００２９】
スペクトラム仮想化モジュール１３０は、一つまたはそれ以上の無線送信プロトコル１３２−Ｍに対する「仮想基底帯域」を表しているものと考えることができる。送信の最中に、スペクトラム仮想化モジュール１３０は、仮想基底帯域信号をインターセプトして、仮想基底帯域信号のリアルタイム再形成を実行して、ＰＨＹ層の仮想基底帯域を物理的送信周波数帯にマップする。受信の最中に、スペクトラム仮想化モジュール１３０は、受信された物理的基底帯域信号をインターセプトして、逆再形成を実行し、ＰＨＹ層に対するパスのために仮想基底帯域信号を生成する。種々の実施例において、スペクトラム仮想化モジュール１３０は、スペクトラムマネージャー１１４によって提供されるスペクトラムマッピングを強化し、ホワイトスペース基地局１０２は、ＰＨＹ基準に変調することなく従来のＰＨＹデザインを使用することができる。
【００３０】
上述のように、利用可能性モジュール１１６は、利用可能性な物理的送信周波数帯のリストを要求する。この要求は、コミュニケーションネットワーク１０６を介してホワイトスペース発見サービス１０４に送られてよい。ホワイトスペース発見サービス１０４は、要求を受取るように構成された受信モジュール１３８を含んでよい。要求は、ホワイトスペース基地局１０２の場所を伴なってもよい。プロパゲーションモジュール１４０は、ホワイトスペース発見サービス１０４において、ホワイトスペース基地局１０２に近い主要なスペクトラムユーザー（テレビ信号送信器又はライセンスされた無線送信器ユーザーといったもの）の場所及びその場所に近い物理的地域の地形データに基づいて、主要なスペクトラムユーザーからの送信がおそらくプロパゲーションされる地理的地域を決定するように構成されている。干渉判断モジュール１４２は、プロパゲーション地域及びホワイトスペース基地局１０２の場所に基づいて、ホワイトスペース基地局１０２の送信が一つまたはそれ以上の主要ユーザーのデバイスの送信と干渉する可能性があるかどうかを判断する。干渉判断の結果に基づいて、送信モジュール１４４は、ホワイトスペース基地局１０２の使用に利用可能である一つまたはそれ以上のローカルで利用可能な、非連続の物理的送信周波数帯を、ホワイトスペース基地局１０２に対して送信するように構成されている。代替的に、送信モジュール１４４は、ホワイトスペース基地局１０２による使用に利用可能でない物理的送信周波数帯を表すデータを提供してもよい。送信モジュール１１４は、また、規定的なポリシーといった、一つまたはそれ以上のポリシーを、送信のための周波数帯の選択における決定モジュール１２０による使用のために送信してもよい。送信モジュール１４４は、また、基地局においてどのスペクトラム帯域が最も有効に使用されるかの提案といった、追加の情報を送信してもよい。
【００３１】
いくつかの実施例では、主要ユーザーが、ホワイトスペース送信において使用するスペクトラムを自発的に決めることができる。そうした主要ユーザーは、彼らのスペクトラムをホワイトスペース発見データベースに追加することができる。取消モジュール１４６は、主要ユーザーから、自発的に提供されたスペクトラムの取消しを受取るように、そして、その取消しをホワイトスペース基地局１０２に対して送信するように構成されている。使用中の周波数帯の取消しを受取ると、決定モジュール１２０は、送信のための新たな一つの物理的周波数帯を選択するように構成されている。
【００３２】
プロパゲーションモジュール１４０と干渉判断モジュール１４２は、一緒に、干渉することのない送信のためにホワイトスペース基地局１２０が使用することができる一つまたはそれ以上の物理的送信周波数を決定する。プロパゲーション地域及び干渉判断は、実施例において、ロングリーライスラジオ信号プロパゲーションモデルといった種々のプロパゲーションモデルのうちの一つが使用されてモデル化することができる。
【００３３】
地理的地域差込み図１４８は、ホワイトスペース基地局１０２の場所を（地理的地域差込み図１４８で「ＢＳ」と表示されている）主要ユーザー送信デバイスの場所を伴なって示しており（図１において「ＴＲ」と表示されている）、丘、建物、そして、湖といった種々の物理的特徴を示している。影付き領域１５０は、ＴＲ１５２からの送信がおそらくプロパゲーションされる地域を示している。干渉判断モジュール１４２は、主要ユーザーＴＲとの干渉を避けるために、どの周波数でホワイトスペース基地局１０２が送信すべきかを決定するように構成されている。地理的地域差込み図１４８において図示された実施例において、ホワイトスペース基地局１２０はプロパゲーション地域１５０の中にあるが、ＴＲ１５４に関する別の送信プロパゲーション地域の外側にある。従って、干渉判断モジュール１４２は、ホワイトスペース基地局１０２が、ＴＲ１５２によって使用されている周波数帯ではなく、ＴＲ１５４によって使用されている周波数を使用して送信をすることができると判断することができる。このことは、ホワイトスペース基地局１０２が、ＴＲ１５２による送信と干渉する可能性を防ぐことができる、ホワイトスペース基地局１０２はモデル化されたプロパゲーション地域１５０の中にあるにもかかわらずである。なぜなら、ＴＲ１５２とホワイトスペース基地局１０２は、異なる周波数を使用するからである。このことは、また、ホワイトスペース基地局１０２が、ＴＲ１５４との干渉の可能性を防ぐことができる、ホワイトスペース基地局１０２はＴＲ１５４と同一の周波数帯を使用しているにもかかわらずである。なぜなら、ホワイトスペース基地局１０２は、ＴＲ１５４に関してモデル化されたプロパゲーション地域の外側にあるからである。プロパゲーションモジュール１４０は、湖や丘の存在といった、地形データに基づいてプロパゲーション地域１５０を決定してもよい。例えば、丘はＴＲ１５２からの送信を遮断し得るので、従って、例として、プロパゲーション地域１５０のサイズを小さくする。
【００３４】
ホワイトスペース基地局の実施例
図２は、ホワイトスペース基地局２００の実施例に係るブロックダイヤグラムである。ホワイトスペース基地局２００は、基地局サービスを実施することができるあらゆる好適なコンピューターデバイスとして構成されてよい。種々の限定的でない実施例に従えば、好適なコンピューターデバイスは、パーソナルコンピューター（ＰＣ）、サーバー、サーバーファーム、データセンター、これらの組合せ、もしくは、ホワイトスペース基地局サービスの全て又は一部を保管して実行することができるあらゆる他のコンピューターデバイス、を含んでよい。
【００３５】
一つの実施例において、ホワイトスペース基地局２００は、一つまたはそれ以上のプロセッサ２０２及びメモリー２０４を含んでいる。ホワイトスペース基地局２００は、また、コミュニケーション接続２０６を含んでおり、種々のデバイスと通信することができる。例えば、図１に示されたような、ホワイトスペース発見サービス１０４といったものである。ホワイトスペース基地局２００は、また、キーボード、マウス、ペン、音声入力デバイス、タッチ入力デバイス、等といった一つまたはそれ以上の入力デバイス２０８を含んでおり、および、ディスプレイ、スピーカー、プリンター、等といった、プロセッサ２０２及びメモリー２０４と通信可能に接続された一つまたはそれ以上の出力デバイス２１０を含んでいる。
【００３６】
ホワイトスペース基地局２００は、ラジオハードウェア２１２を含んでいる。ラジオハードウェア２１２は、ホワイトスペースラジオフロントエンドボード、または、他のラジオハードウェアとして実施されてよい。ラジオハードウェア２１２は、一つまたはそれ以上のラジオトランシーバー２１４を含んでおり、ラジオ周波数（ＲＦ）フロントエンド２１６及びアンテナ２１８を有している。ラジオハードウェア２１２は、プロセッサ２０２及びメモリー２０４に対して通信可能に接続されている。検知ハードウェア２２０は、検知ＲＦフロントエンド２２２及び検知アンテナ２２４を含んでいる。検知ハードウェア２２０は、利用可能な物理的周波数帯を調査及び検知するように構成されている。ＴＶ信号を捜すことによるといったことである。検知ＲＦフロントエンド２２２及び検知アンテナ２２４は、ＲＦフロントエンド２１６及びアンテナ２１８と同一であっても、異なってもよい。
【００３７】
メモリー２０４は、プロセッサ２０２上にロード可能で実行可能なプログラムインストラクションを保管することができ、これらのプログラムの実行の最中に生成されるデータ、及び／又は、関連するデータも同様に保管できる。説明された実施例において、メモリー２０４は、オペレーティングシステム２２６、ユーザーモードソフトウェアサービス２２８、および、カーネル（オペレーティングシステム２２６の一部であってよい）を保管する。オペレーティングシステム２２６は、ホワイトスペース基地局２００の基本的なシステム機能性を提供し、他の物事の中で、ホワイトスペース基地局２００の他のプログラム及びモジュールのオペレーションを提供する。ユーザーモードソフトウェアサービス２２８は、スペクトラムマネージャー２３２、地理的情報及びウェブキャッシングといった無線クライアントに対する無線送信サービスを提供するように構成された基地局サービス２３４、ユーザーアクセス権限及び接続性をコントロールするように構成されたアクセス接続マネージャー２３６、および、アクセスコントロールリスト、認証、無線暗号化、等といったホワイトスペース基地局２００のセキュリティサービスを提供するように構成されたセキュリティマネージャー２３８、を含んでいる。
【００３８】
カーネル２３０は、コミュニケーションモジュール２４０を含んでいる。コミュニケーションモジュール２４０は、一つまたはそれ以上のクライアントデバイスに対してラジオ信号を送信するためのラジオハードウェア２１２とインターフェイスするように構成されたスペクトラム仮想化モジュール２４２を含んでいる。スペクトラム仮想化モジュール２４２は、また、一つまたはそれ以上の無線送信プロトコル２４４−Ｍとインターフェイスするように構成されており、それぞれがＭＡＣ−Ｍ層とＰＨＹ−Ｍ層を含んでいる。図１に関して説明したように、例えば、スペクトラム仮想化層２４２は、無線送信プロトコル２４４−ＭのＰＨＹ層に対して仮想基底帯域を表し、ラジオハードウェア２１２上での送信のための物理的基底帯域信号に対する外に出て行く仮想化基底帯域信号を形成するように、そして、ＰＨＹ層による取り扱いのために入って来る物理的基底帯域信号を逆形成するように、構成されている。これにより、ＰＨＹプロトコルは、変調なしにホワイトスペース送信のために使用することができる。
【００３９】
スペクトラムマネージャー２３２は、利用可能なホワイトスペース物理的送信周波数帯に関する情報を要求して受取るように構成された利用可能性モジュール２４６を含んでいる。利用可能性モジュール２４６は、検知ハードウェア２２０及び／又は利用可能な周波数帯に対するホワイトスペース発見サービスのうち一つまたは両方を問い合わせるように構成されている。スペクトラムマネージャー２３２は、また、規則ポリシー又は送信要求といった一つまたはそれ以上のポリシーを有するポリシーモジュール２４８を含んでいる。規則ポリシーの限定的でない実施例は、ガードバンド要求、電力マスク要求、ホワイトスペース周波数帯が利用可能な時間、許容可能な送信電力レベル範囲、等を含んでいる。
【００４０】
ポリシーモジュール２４８における送信要求は、種々のスタンダード、プロトコル、スペック、等によって指定された要求を含んでいる。無線プロトコルスペック送信要求の限定的でない実施例は、バンド幅要求、単一又はマルチキャリア変調要求、電力送信レベル要求、双方向／単方向送信要求、可変アップロード／ダウンロード要求、等を含んでいる。
【００４１】
スペクトラムマネージャー２３２は、また、決定モジュール２５０を含んでいる。決定モジュールは、利用可能な物理的送信周波数帯を、ポリシーモジュール２４８におけるポリシー（規則ポリシー及び／又は送信要求といったもの）と比較するように構成されている。ローカルに利用可能で、非干渉の好適な物理的送信周波数帯を選択するためであり、これにより、ホワイトスペース基地局２００は、ポリシーに順応することができる。決定モジュール２５０は、また、選択された利用可能な物理的送信周波数帯を、スペクトラム仮想化モジュール２４２及び無線送信プロトコル２４４によって使用される仮想周波数帯に対してマップするように構成されている。決定モジュール２５０は、利用可能な物理的送信周波数帯に対するポリシーの比較に基づいて選択を行うように構成されている。例えば、決定モジュール２５０は、ホワイトスペース基地局２００による送信のための利用可能な物理的送信周波数帯の選択において、無線送信室２４４のバンド幅要求及び規則ポリシーのガードバンド要求を考慮する。
【００４２】
決定モジュール２５０は、実施例において、複数の選択された物理的周波数帯を一つの仮想スペクトラム帯域にマップするように構成されている。これは、例えば、一つまたはそれ以上の無線送信プロトコル２４４−Ｍのバンド幅及び他の要求を満たす利用可能な周波数帯が一つも無い場合である。複数の選択された物理的周波数帯は、非連続の物理的周波数帯であってよい。決定モジュール２５０は、また、一つの物理的周波数帯を一つまたはそれ以上の仮想周波数帯にマップしてもよい。決定モジュール２５０は、複数の無線送信プロトコル２４４−Ｍに関する仮想周波数帯を一つまたはそれ以上の物理的送信周波数帯にマップしてもよい。これにより、ホワイトスペース基地局２００は、異なる無線送信プロトコル２４４−Ｍを使用して、複数のホワイトスペースクライアントに対して、複数の同時に起こるホワイトスペース送信をサポートすることができる。一つまたはそれ以上のラジオトランシーバー２１４が、複数の同時に起こる送信を実行するために使用される。いくつかの実施例では、異なる数量のラジオトランシーバー２１４及び無線送信プロトコル２４４を有してよい。別の言葉で言えば、Ｎ（ラジオトランシーバーの数量）は、必ずしもＭ（コミュニケーションモジュール２４０によってサポートされる無線送信プロトコルの数量）と同じであることを要しない。
【００４３】
上述のように、利用可能性モジュール２４６は、ホワイトスペース基地局２００の場所を、ホワイトスペース発見サービスといった、サービスに対してフォワードする。ホワイトスペース基地局２００の場所は、場所ハードウェア２５２によって決定され、場所ハードウェアは、プロトコル２０２及びメモリー２０４に動作可能に接続されている。場所ハードウェア２５２の限定的でない実施例は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）受信器、携帯電話受信器、または他のものを含んでいる。代替的に、利用可能性モジュール２４６は、手動で構成された場所情報をフォワードするように構成されてもよい。こうした手動で構成された場所情報は、緯度と経度又は他の座標タイプといいた座標、ホワイトスペース基地局が配置されている住所、または、他の場所情報を含んでいる。他の代替的な実施例において、利用可能性モジュール２４６は、ＩＰアドレス、ユニークな識別番号、ＭＡＣアドレス、又は、他のもの、をホワイトスペース発見サービスに対して送付するように構成されてよい。ホワイトスペース発見サービスは、例えば、ホワイトスペース発見サービスに対して以前提供されていたホワイトスペース基地局２００の場所といった、ユニークな識別子に基づいて、ホワイトスペース基地局２００の場所を決定するように構成されている。
【００４４】
ホワイトスペース基地局２００は、ホワイトスペースネットワークを使用しているように説明されてきたが、実施例に従った基地局は、また、他のＤＳＡネットワークタイプを使用してもよい。
【００４５】
ホワイトスペース発見サービスの実施例
図３は、ホワイトスペース発見サービス３００の実施例に係るブロックダイヤグラムである。ホワイトスペース発見サービス３００は、ホワイトスペース発見サービスを実施することができるあらゆる好適なコンピューターデバイスとして構成されてよい。種々の限定的でない実施例に従えば、好適なコンピューターデバイスは、パーソナルコンピューター（ＰＣ）、サーバー、サーバーファーム、データセンター、これらの組合せ、もしくは、ホワイトスペース発見サービスの全て又は一部を保管して実行することができるあらゆる他のコンピューターデバイス、を含んでよい。
【００４６】
一つの実施例において、ホワイトスペース発見サービス３００は、一つまたはそれ以上のプロセッサ３０２及びメモリー３０４を含んでいる。ホワイトスペース発見サービス３００は、また、コミュニケーション接続３０６を含んでおり、例えば、ホワイトスペース基地局といった種々のデバイスと通信することができる。ホワイトスペース発見サービス３００は、また、キーボード、マウス、ペン、音声入力デバイス、タッチ入力デバイス、等といった一つまたはそれ以上の入力デバイス３０８を含んでおり、および、ディスプレイ、スピーカー、プリンター、等といった、プロセッサ３０２及びメモリー３０４と通信可能に接続された一つまたはそれ以上の出力デバイス３１０を含んでいる。
【００４７】
メモリー３０４は、プロセッサ３０２上にロード可能で実行可能なプログラムインストラクションを保管することができ、これらのプログラムの実行の最中に生成されるデータ、及び／又は、関連するデータも同様に保管できる。説明された実施例において、メモリー３０４は、ホワイトスペース発見サービス３００の基本的なシステム機能性を提供するオペレーティングシステム３１２を保管しており、他の物事の中で、ホワイトスペース基地局３００の他のプログラム及びモジュールのオペレーションを提供する。
【００４８】
メモリー３０４は、受信モジュール３１４を含んでいる。受信モジュールは、一つまたはそれ以上のホワイトスペース基地局から、ホワイトスペース基地局による無線送信のために利用可能な物理的周波数帯に対する要求と一緒にホワイトスペース基地局の場所情報を受取るように構成されている。プロパゲーションモジュール３１６は、一つまたはそれ以上の主要なユーザーによる無線送信がおそらくプロパゲーションされる一つまたはそれ以上の地理的地域を決定するように構成されている。この決定は、少なくとも、ホワイトスペース基地局の近くの一つまたはそれ以上の主要なユーザー（テレビ送信、または、ライセンスされた無線送信器ユーザーといったもの）に場所に関する地形データ３１８に基づくものである。干渉判断モジュール３２０は、ホワイトスペース基地局の場所及びモデル化された地理的プロパゲーション地域に基づいて、一つまたはそれ以上のローカルに利用可能で、非干渉の送信周波数帯を判断するように構成されている。これにより、ホワイトスペース基地局は、ローカル地域において干渉のない信号を送信することができる。例えば、ホワイトスペース基地局が所定の主要なユーザーに係るモデル化された送信プロパゲーション地域に中にある場合に、干渉判断モジュール３２０は、ホワイトスペース基地局が、所定の主要なユーザーと同一の周波数上で送信するとすれば、ホワイトスペース基地局は、その主要なユーザーと干渉するであろうと判断する。干渉判断モジュール３２０は、周波数チャネルデータ３２４から干渉しない送信周波数帯を選択するように構成されている。プロパゲーション地域と干渉判断は、実施例において、ロングリーライスラジオ信号プロパゲーションモデルといった種々のプロパゲーションモデルを使用して、モデル化され得る。送信モジュール３２６は、第２の無線デバイスに対して、一つまたはそれ以上の利用可能な送信周波数帯を表すデータを送信するように構成されている。そうしたデータは、周波数帯、中心周波数とバンド幅、チャネル識別子、等といったものである。
【００４９】
実施例は、ホワイトスペース送信における主要なユーザーによる自発的なスペクトラムの提供をサポートしてもよい。ボランティアモジュール３２８は、提供者からのスペクトラムの提供を受取り、そのスペクトラムをホワイトスペース発見サービス３００に対して利用可能にするように構成されている。その自発的なスペクトラムを周波数チャネルデータ３２４に対して付加するといったことによるものである。そうしたスペクトラムは、テレビ送信スペクトラム、または、他のスペクトラムであってよい。取消モジュール３３０は、自発的に提供されたスペクトラムの取消を受取り、ホワイトスペース基地局に対して一つまたはそれ以上の物理的送信周波数帯の取消しをフォワードするように構成されている
【００５０】
ホワイトスペース発見サービス３００は、利用可能な「ホワイトスペース」周波数帯を提供するものとして説明されてきたが、実施例に従った発見サービスは、また、他のＤＳＡネットワークタイプによって使用可能な周波数リストを提供することもできる。
【００５１】
ローカル情報の使用
上述のように、図１で示されたホワイトスペース基地局１０２又は図２で示されたホワイトスペース基地局２００といった、ホワイトスペース基地局の場所情報は、ホワイトスペース送信のための一つまたはそれ以上の周波数帯を決定するために使用される。プライベート情報を保持することが重要である。従って、いくつかの実施例は、彼又は彼女の場所情報から個人を特定することができないことを保証する適切なステップをとっている。例えば、名前、ユーザーネーム、パスワード、社会保険番号、アカウント番号、等といった個人を識別するあらゆる情報は、ホワイトスペース基地局によって送付される利用可能なホワイトスペースに対する要求から除外される。さらに、図１で示されたホワイトスペース発見サービス１０４又は図２で示されたホワイトスペース発見サービス３００といった、ホワイトスペース発見サービスは、安全な場所に保持され、暗号化及びネットワークアクセスコントロールといった適切な手段を使用して承認されていないアクセスに対して保護されている。場所情報は、また、規定どおりに消去されてもよい。さらに、ユーザーには、どのように情報が使用されるかについての情報と一緒に、彼らの場所情報が送信されていることの通知が提供されてもよい。さらに、ユーザーは、オプトイン（ｏｐｔ−ｉｎ）又はオプトアウト（ｏｐｔ−ｏｕｔ）のいずれかの同意を提供することができる。オプトイン同意の際、ユーザーは、彼又は彼女の場所情報が使用又は送信される前に肯定的なアクションをとる。オプトアウト同意の際、ユーザーは、データが、収集、送信、または、使用される前に、彼又は彼女の場所データの使用又は送信を妨げるための肯定的なアクションをとる。
【００５２】
ホワイトスペース基地局による周波数選択プロセスの実施例
図４は、ホワイトスペース基地局による周波数選択プロセスの実施例を示すフローチャートである。図４のプロセスは、図１の環境１００において、及び／又は、図２のホワイトスペース基地局を使用して、実施されてもよいし、されなくてもよい。図４におけるいくつかの部分は、コンピューターで実行可能なインストラクションによって実施される。一般的に、コンピューターで実行可能なインストラクションは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、プロセジャー、モジュール、ファンクション、所定の機能を実行又は所定の抽象データ型（ａｂｓｔｒａｃｔ  ｄａｔａ  ｔｙｐｅ）を実施する類似のもの、を含んでいる。プロセスは、また、機能がコミュニケーションネットワークを通じてリンクされているリモートの処理装置によって実行される分散コンピューティング環境において実施されてもよい。分散コンピューティング環境において、コンピューターで実行可能なインストラクションは、メモリーストレージデバイスを含む、ローカル及び／又はリモートのコンピューターストレージ媒体の中に置かれてよい。
【００５３】
実施例のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、または、それらの組合せにおいて実施され得るオペレーションのシーケンスを表す論理的フローチャートにおけるブロックの集まりとして図示されている。プロセスが記載されている順序は、本発明を限定するものとして理解されることを意図するものではない。あらゆる数量の記載されたプロセスブロックは、あらゆる順序において、そのプロセス、または、本発明開示の種々の実施例に従った代替的なプロセスを実施するために組合わせることができる。加えて、個々のブロックは、ここにおいて説明された発明特定事項の趣旨及び範囲から逸脱することなく、プロセスから除去され得る。ソフトウェアの面では、ブロックは、一つまたはそれ以上のプロセッサによって実行されると、説明されたオペレーションを実施する一つまたはそれ以上のコンピューターインストラクションを表している。
【００５４】
図４を参照すると、プロセス４００は、ホワイトスペースデバイスによる、ホワイトスペースデバイスの場所で利用可能な一つまたはそれ以上の干渉しない物理的送信周波数帯を受取ることを含んでいる、ブロック４０２。ホワイトスペース基地局は、利用可能な物理的送信周波数帯を一つまたはそれ以上のポリシーと比較する、ブロック４０４。そうしたポリシーは、無線送信プロトコルの要求、または、物理的送信周波数帯に関する規則の要求を含んでよい。ポリシーの限定的でない実施例は、ガードバンド要求、電力マスク要求、無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上のバンド幅要求、シングル又はマルチキャリア変調の要求、電力送信マスク、双方向又は単方向送信要求、可変アップロード／ダウンロードのバンド幅要求、等を含んでいる。ホワイトスペース基地局は、比較に基づいていくつか又は全ての利用可能な物理的送信周波数帯を選択する、ブロック４０６。ホワイトスペース基地局は、選択された物理的送信周波数帯を無線送信プロトコルの一つまたはそれ以上の仮想送信周波数帯に対してマップする、ブロック４０８。
【００５５】
送信の最中、無線送信プロトコルに関するＰＨＹ層は、無線送信プロトコルの仮想周波数帯に従って仮想基底帯域上のデータストリームを変調する、ブロック４１０。仮想周波数帯は、いくつかの周波数帯セットのうちの一つであってよく、または、無線送信プロトコルに従った無線送信のための無線送信プロトコルによって確立されてもよい。
【００５６】
ホワイトスペース基地局のスペクトラム仮想化モジュールは、物理的基底帯域信号を創出するために、選択された物理的送信周波数帯に従って仮想基底帯域信号を形成する、ブロック４１２。ホワイトスペース基地局のラジオハードウェアは、物理的基底帯域信号に従ってラジオ周波数信号を送信する、ブロック４１４。そうした送信は、ラジオハードウェアによる、送信のためのアナログ信号に対する物理的基底帯域信号のデジタル−アナログ変換（ＤＡＣ）を含んでよい。
【００５７】
ホワイトスペースクライアントデバイスからのホワイトスペース送信の受取りの最中に、ラジオハードウェアは、選択された物理的送信周波数帯上のラジオ周波数信号を受取る、ブロック４１６。ラジオハードウェアは、物理的基底帯域信号を生成するために、受取ったラジオ周波数信号のアナログ-デジタル変換（ＡＤＣ）を実行する、ブロック４１８。ホワイトスペース基地局のスペクトラム仮想化モジュールは、仮想周波数帯に従って、受取った物理的基底帯域信号を仮想基底帯域信号へと逆形成する、ブロック４２０。仮想基底帯域信号は、次に、無線送信プロトコルＰＨＹ層によって復調される、ブロック４２２。ＰＨＹ層は、潜在的なデジタル情報を抽出し、そのデジタル情報をプロトコルスタック（ｓｔａｃｋ）のより高いレベルの層に対して送付する。
【００５８】
進行中の送信及び受信は、こうした形式で、一つまたはそれ以上の選択された物理的送信周波数帯の取消しが受取られるまで進行する、ブロック４２４。取消しが受取られると、ホワイトスペースデバイスのスペクトラムマネージャーに係る利用可能性モジュールは、利用可能な物理的送信周波数帯の新たなリストを要求して受取る、ブロック４０２。代替的に、ホワイトスペースデバイスの決定モジュールは、取消されていない以前に受取った利用可能な物理的送信周波数帯の別のリストを選択してもよい、ブロック４０４。
【００５９】
物理的送信周波数帯を選択して仮想周波数帯にマップすることにより、ホワイトスペースデバイスは、ホワイトスペース送信の非干渉プリンシパル（ｐｒｉｎｃｉｐａｌ）を固守する。種々の実施例において、ホワイトスペース発見サービスは、ホワイトスペース基地局による使用のための利用可能で非干渉なスペース周波数帯のリストを提供する。以降の項で説明するようにである。
【００６０】
ホワイトスペース発見サービスによる場所により特定的な非干渉周波数を決定するプロセスの実施例
図５は、ホワイトスペース発見サービスによる場所特定的で、非干渉のホワイトスペース周波数帯を決定するプロセスの実施例を示すフローチャートである。図５のプロセスは、図１の環境１００において、及び／又は、図３のホワイトスペース発見サービスを使用して、実施されてもよいし、されなくてもよい。図５におけるいくつかの部分は、コンピューターで実行可能なインストラクションによって実施される。一般的に、コンピューターで実行可能なインストラクションは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、プロセジャー、モジュール、ファンクション、所定の機能を実行又は所定の抽象データ型を実施する類似のもの、を含んでいる。プロセスは、また、機能がコミュニケーションネットワークを通じてリンクされているリモートの処理装置によって実行される分散コンピューティング環境において実施されてもよい。分散コンピューティング環境において、コンピューターで実行可能なインストラクションは、メモリーストレージデバイスを含む、ローカル及び／又はリモートのコンピューターストレージ媒体の中に置かれてよい。
【００６１】
実施例のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、または、それらの組合せにおいて実施され得るオペレーションのシーケンスを表す論理的フローチャートにおけるブロックの集まりとして図示されている。プロセスが記載されている順序は、本発明を限定するものとして理解されることを意図するものではない。あらゆる数量の記載されたプロセスブロックは、あらゆる順序において、そのプロセス、または、本発明開示の種々の実施例に従った代替的なプロセスを実施するために組合わせることができる。加えて、個々のブロックは、ここにおいて説明された発明特定事項の趣旨及び範囲から逸脱することなく、プロセスから除去され得る。ソフトウェアの面では、ブロックは、一つまたはそれ以上のプロセッサによって実行されると、説明されたオペレーションを実施する一つまたはそれ以上のコンピューターインストラクションを表している。
【００６２】
図５を参照すると、プロセス５００は、ホワイトスペース発見サービスによってカバーされる一つまたはそれ以上の地域において利用可能とされるべきスペクトラムの自発的な提供を意味するメッセージの受取りを含んでいる、ブロック５０２。受信モジュールは、ホワイトスペース基地局からの、利用可能な物理的送信周波数帯に対する要求を受取る、ブロック５０４。要求は、ホワイトスペース基地局の場所情報を伴なってもよい、ブロック５０６。代替的に、ホワイトスペース基地局の識別子が要求を含んでもよく、ホワイトスペース基地局が識別子に基づいて、以前に保管されたホワイトスペース基地局の場所に関する情報を検索してもよい。情報は、緯度と経度、グローバルポジショニングシステム座標、ストリートアドレス、または、他の場所情報、の形式であってよい。識別子は、ＩＰアドレス、ユニークな識別子番号、ｅメールアドレス、ＭＡＣアドレス、または、他の識別情報、を含んでよい。
【００６３】
ホワイトスペース発見サービスは、ホワイトスペース基地局の場所に関する地形データを検索する、ブロック５０８。ホワイトスペース発見サービスは、プロパゲーションモデルと一つまたはそれ以上の主要なユーザー（テレビ信号送信といったもの）の場所に基づいて、主要なユーザーの送信がおそらくプロパゲーションされる地理的地域を決定する、ブロック５１０。ホワイトスペース発見サービスは、ホワイトスペース基地局の場所に基づいて、ホワイトスペース基地局の送信が主要なユーザーの送信デバイスと干渉する可能性があるかどうかを判断する、ブロック５１２。例えば、ホワイトスペース基地局が所定の主要なユーザーのためのプロパゲーション地域の中にある場合、ホワイトスペース発見サービスは、もし、ホワイトスペース基地局が所定の主要なユーザーと同一の周波数上で送信するとすれば、ホワイトスペース基地局はその所定の主要なユーザーと干渉してしまうと判断することができる。一つまたはそれ以上の干渉しない送信周波数帯が決定されて、ホワイトスペース基地局に対して送付される、ブロック５１４。例えば、ホワイトスペース基地局が所定の主要なユーザーのためのプロパゲーション地域の中にある場合、ホワイトスペース発見サービスは、その所定の主要なユーザーが送信に使用している周波数帯以外の他の周波数で送信することがホワイトスペース基地局に対して許されるものと、判断することができる。
【００６４】
上述のように、ホワイトスペース発見サービスは、一つまたはそれ以上の地理的地域でのホワイトスペース送信における使用のためのそうしたスペクトラムの保持者、ライセンシー（ｌｉｃｅｎｓｅｅ）、または、所有者によるスペクトラムの自発的な提供を許容するように構成されている。そうした自発的な提供は、例えば、一日あたりの所定の回数、所定の持続時間、所定の日付、等といったように限定されてよい。ホワイトスペース発見サービスは、従って、時間切れといった、制限をパス（ｐａｓｓ）したかどうかを判断する、ブロック５１６。そうである場合、物理的送信周波数帯の取消しが、ホワイトスペース基地局に対して送付される、ブロック５１８。
【００６５】
スペクトラムの保持者、ライセンシー、または、所有者は、また、一つまたはそれ以上の地理的地域におけるスペクトラムの使用を取消してもよい、ブロック５２０。それにより、ホワイトスペース発見サービスが、ホワイトスペース基地局に対して取消を送信することを引き起こしている。
【００６６】
プロセス５００は、利用可能な「ホワイトスペース」周波数帯を備えるものとして説明されてきたが、実施例は、また、他のＤＳＡネットワークタイプによって使用可能な周波数帯のリストを備えてもよい。
【００６７】
地形データとプロパゲーションモデル化の説明
図６は、ホワイトスペース基地局のローカルな地理的地域を示しており、送信信号のモデル化されたプロパゲーション地位を可視的に示している。上述のように、ホワイトスペース発見サービスは、ホワイトスペース基地局のローカルな地域の中の一つまたはそれ以上の主要なユーザーの送信に係るプロパゲーション地域をモデル化する。これは、ホワイトスペース基地局の送信が、主要なユーザーの送信と干渉する可能性があるかどうかを判断するために行われるものである。こうしたモデルは、ホワイトスペース発見サービスのメモリーの中にデジタル表現として存在する。そうであるから、ホワイトスペース発見サービスは、図６に示されるような、モデル化されたプロパゲーション地域の可視的な描写を生成して表示する必要はないし、してもよい。ここにおいて表される図６は、主として説明目的のものである。
【００６８】
図６を参照すると、地形マップ６００は、ホワイトスペース基地局６０２の近くのローカルな地理的地域を示している。上述のように、ホワイトスペース発見サービスは、ホワイトスペース基地局６０２の場所に関する場所情報を受取り、地形データを使用して、ホワイトスペース基地局の送信信号が主要なユーザーと干渉する可能性があるかどうかを判断する。図６に示した説明図において、地形データは、丘６０４、森６０６、および、建物６０８、の存在を示している。これら及び他の地形的特徴に基づいて、ホワイトスペース発見サービスのプロパゲーションモジュールは、種々の主要なユーザーのデバイスからの送信信号がおそらくプロパゲーションされるプロパゲーション地域を決定することができる。地形データは、丘６０４、森６０６、および、建物６０８は、特定の方向において送信信号の距離を短くしてしまうことがある。
【００６９】
種々の主要なユーザーの送信デバイス６１０−６１６が地形マップ６００上に存在しており、それらはホワイトスペース基地局６０２に近いところにある。それらのうちの一つである主要なユーザーの送信デバイス６１６が、プロパゲーション地域６１０と一緒に示されている。プロパゲーション地域は、主要なユーザーの送信デバイス６１６からの送信がおそらくプロパゲーションされるであろう地理的地域であり、例えば、丘６０４、森６０６、および、建物６０８の存在に基づくものであり、プロパゲーションモデルを使用して判断されたものである。従って、ホワイトスペース発見サービスは、ホワイトスペース基地局６０２によるホワイトスペース送信のための、主要なユーザーの送信デバイス６１６によって使用されていない物理的送信周波数帯を選択することができる。このように、ホワイトスペース基地局６０２がプロパゲーション地域６１０の中にあっても、ホワイトスペース基地局６０２による送信は主要なユーザーの送信デバイス６１６と干渉することはないと判断され得る。その２つは、異なる周波数帯を使用するからである。同時に、ホワイトスペース基地局６０２は、主要なユーザーの送信デバイス６１０、６１２、及び／又は、６１４によっても使用される周波数帯（または、主要なユーザーの送信デバイスによって使用されていない他の周波数帯）が備えられ得る。ホワイトスペース基地局６０２は、主要なユーザーの送信デバイス６１０、６１２、及び／又は、６１４からの送信と干渉しないことが十分に確からしいものと判断され得る。たとえ、ホワイトスペース基地局６０２が、それらのデバイスと同一の送信周波数を使用している場合でもそうである。ホワイトスペース基地局６０２は、それらのデバイスのモデル化された送信プロパゲーション地域の中に居ないからである。
【００７０】
スペクトラム仮想化環境
図７は、スペクトラム仮想化を使用するように構成された基地局と無線クライアントを含む送信環境を示している。送信環境７００は、基地局７０２、無線クライアント７０４、および、無線クライアント７０６を含んでいる。基地局７０２は、図１におけるホワイトスペース基地局１０２、及び／又は、図２におけるホワイトスペース基地局２００と同一であっても、異なっていてもよい。基地局７０２は、基地局を実施する能力のある種々の好適なコンピューターデバイスタイプ上で実施されてよい。好適なコンピューターデバイス又はデバイスは、一つまたはそれ以上のパーソナルコンピューター、サーバー、サーバーファーム、データセンター、これらの組合せ、または、ホワイトスペース基地局サービスの全て又は一部を保管して実行することができるあらゆる他のコンピューターデバイス、である。基地局７０２の種々の部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または、フィールドでプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）といった種々のプログラム可能又はプログラム不能なプロセッサタイプの一つといった、ハードウェアロジックとして実施されてもよい。
【００７１】
無線クライアント７０４と無線クライアント７０６は、無線クライアントを実施することができる種々の好適なコンピューターデバイスタイプ上で実施されてよい。好適なコンピューターデバイス又はデバイスは、一つまたはそれ以上のパーソナルコンピューター、サーバー、サーバーファーム、データセンター、これらの組合せ、または、無線クライアントの全て又は一部を保管して実行することができるあらゆる他のコンピューターデバイス、である。無線クライアント７０４と７０６の種々の部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または、フィールドでプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）といった種々のプログラム可能又はプログラム不能なプロセッサタイプの一つといった、ハードウェアロジックとして実施されてもよい。
【００７２】
基地局７０２は、メモリー７０８及び一つまたはそれ以上のプロセッサ７１０を含んでいる。メモリー７０８は、プロセッサ７１０上にロード可能で実行可能なプログラムインストラクションを保管することができ、これらのプログラムの実行の最中に生成されるデータ、及び／又は、関連するデータも同様に保管できる。基地局７０２は、また、ラジオハードウェア７０２を含んでおり、ラジオハードウェアは、ラジオ周波数（ＲＦ）フロントエンド及びアンテナを含んでよい。
【００７３】
メモリー７０８は、無線プロトコル７１４−Ａ及び７１４−Ｂを含んでいる。無線プロトコル７１４−Ａは、ＭＡＣ−ＡとＰＨＹ−Ａを含み、無線プロトコル７１４−Ｂは、ＭＡＣ−ＢとＰＨＹ−Ｂを含んでいる。無線プロトコル７１４−Ａ及び７１４−Ｂの限定的でない実施例は、ワイファイ（Ｗｉ−Ｆｉ）、プロトコルスイート８０２．１１の中のプロトコル、および、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）、を含んでいる。
【００７４】
メモリー７０８は、また、スペクトラム仮想化モジュール７１６を含んでおり、スペクトラム仮想化層を実施するように構成されている。スペクトラム仮想化モジュール７１６は、他の物事の中で、仮想化周波数帯を物理的周波数帯に対してマップし、ラジオハードウェア７１２と無線プロトコル７１４−Ａ及び７１４−Ｂとの間をインターフェイスするように構成されている。
【００７５】
無線クライアント７０４は、メモリー７１８及び一つまたはそれ以上のプロセッサ７２０を含んでいる。メモリー７１８は、プロセッサ７２０上にロード可能で実行可能なプログラムインストラクションを保管することができ、これらのプログラムの実行の最中に生成されるデータ、及び／又は、関連するデータも同様に保管できる。無線クライアント７０４は、また、ラジオハードウェア７２２を含んでおり、ラジオハードウェアは、ラジオ周波数（ＲＦ）フロントエンド及びアンテナを含んでよい。
【００７６】
メモリー７１８は、無線プロトコル７１４−Ａを含んでいる。基地局７０２とのコミュニケーションのためである。メモリー７１８は、また、スペクトラム仮想化モジュール７２４を含んでおり、スペクトラム仮想化層を実施するように構成されている。スペクトラム仮想化モジュール７２４は、他の物事の中で、仮想化周波数帯を物理的周波数帯に対してマップし、ラジオハードウェア７２２と無線プロトコル７１４−Ａとの間をインターフェイスするように構成されている。
【００７７】
無線クライアント７０６は、メモリー７２６及び一つまたはそれ以上のプロセッサ７２８を含んでいる。メモリー７２６は、プロセッサ７２８上にロード可能で実行可能なプログラムインストラクションを保管することができ、これらのプログラムの実行の最中に生成されるデータ、及び／又は、関連するデータも同様に保管できる。無線クライアント７０６は、また、ラジオハードウェア７３０を含んでおり、ラジオハードウェアは、ラジオ周波数（ＲＦ）フロントエンド及びアンテナを含んでよい。
【００７８】
メモリー７２６は、無線プロトコル７１４−Ｂを含んでいる。基地局７０２とのコミュニケーションのためである。メモリー７２６は、また、スペクトラム仮想化モジュール７３２を含んでおり、スペクトラム仮想化層を実施するように構成されている。スペクトラム仮想化モジュール７３２は、他の物事の中で、仮想化周波数帯を物理的周波数帯に対してマップし、ラジオハードウェア７３０と無線プロトコル７１４−Ｂとの間をインターフェイスするように構成されている。
【００７９】
従来の無線システムとは反対に、従来ＰＨＹ層は直接的にＲＦフロントエンドとインターフェイスするが、本発明開示の実施例では、ＰＨＹ層とＲＦフロントエンドとの間の中間的なインターフェイスを創出するためにスペクトラム仮想化モジュール（図７におけるスペクトラム仮想化モジュール７１６、７２４、および、７３２といったもの）を使用する。このインターフェイスは、オープンシステムインターコネクション（ＯＳＩ）モデルのレベル０．５として考えることができ、直接的にレイヤー１（物理層であって、ここにおいては「ＰＨＹ」と略されている）の下にあたる。ＯＳＩモデル、および、ＯＳＩモデル中の種々のレイヤーを参照すると、実施例がＯＳＩモデルに適合する有線又は無線送信とだけコンパチブルであることを意味するものではない。むしろ、ＯＳＩモデル及びその種々のレイヤーは、ここにおいて説明目的のために参照されるものである。
【００８０】
無線クライアント７０４に対して送信する場合、基地局７０２のスペクトラム仮想化モジュール７１６は、無線プロトコル７１４−Ａによって変調された仮想基底帯域信号を受容れ、仮想基底帯域信号を形成し、そして、スペクトラムマップに従ってそれらを物理的基底帯域に対してマップするように構成されている。スペクトラム仮想化モジュール７１６は、無線クライアント７０４への物理的周波数スペクトラム上のアナログ信号としての送信のために、形成されマップされた変調信号をラジオハードウェア７１２に対してパス（ｐａｓｓ）するように構成されている。
【００８１】
無線クライアント７０４のラジオハードウェア７２２は、物理的周波数スペクトラムを選択し、送信されたアナログ信号を受取り、それをデジタル化し、そして、スペクトラム仮想化モジュール７２４に対してパスするように構成されている。スペクトラム仮想化モジュール７２４は、物理的基底帯域変調信号を仮想基底帯域変調信号へと逆形成しマップするように構成されている。無線クライアント７０４の無線プロトコル７１４−Ａは、逆形成された変調仮想基底帯域信号を受容れ、それを復調し、そして、プロトコルスタックの上位レベル層による処理のために、中に含まれているデジタルデータを抽出する。
【００８２】
無線クライアント７０６は、無線クライアント７０４が実行するように構成されている機能性と類似の機能を実行するように構成されている。しかし、無線クライアント７０６は、無線プロトコル７１４−Ａよりむしろ、無線プロトコル７１４−Ｂを使用する。代替的な実施例において、異なる無線クライアントは同一の無線プロトコルを使用することができるだろうし、異なる無線クライアントはお互いに同一の物理的送信帯域を使用し得る。
【００８３】
スペクトラム仮想化の概要
本発明開示の種々の実施例は、ダイナミックスペクトラムアクセス（ＤＳＡ）ネットワークにおける動的に変化している物理的スペクトラム割当ての中から不変の（ｎｏｎ−ｖａｒｉａｎｔ）スペクトラム帯域を「仮想化」する。（ホワイトスペースネットワークは、ＤＳＡネットワークの実施例である。）本発明開示の実施例は、無線ＰＨＹプロトコルのデザイン変更を要することなく種々の無線ＰＨＹプロトコルをサポートする。実施例は、ＰＨＹ層によって出力される基底帯域信号上で基底帯域処理を実行するために、無線ＰＨＹ層の下に論理的に置かれているスペクトラム仮想化層を使用することによって、これを達成している。スペクトラム仮想化層は、ＰＨＹ層によって表される基底帯域とラジオ周波数（ＲＦ）フロントエンドハードウェアとの間をパスするデジタル信号を、送信及び受信の両方向において、インターセプト（ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）し、再書込みする。ＤＳＡネットワークの動的に変化しているスペクトラム割当てを隠して、ＰＨＹプロトコルの観点から固定スペクトラムの効果を創出するためである。
【００８４】
次に、従来のラジオトランシーバー及び従来の無線プロトコルＰＨＹ層が説明される。その後には、ＰＨＹ層及びラジオトランシーバーとインターフェイスする実施例に従ってスペクトラム仮想化層がどのようなものであるかの説明が続く。
【００８５】
従来のラジオトランシーバーは、ラジオ周波数（ＲＦ）フロントエンド及び基底帯域処理装置を含んでいる。従来のラジオデザインにおいては、基底帯域処理は、一般的にデジタル信号サンプルを用いてデジタルドメイン（ｄｏｍａｉｎ）において実行され、ＲＦフロントエンドは、主にアナログラジオ回路を含んでいる。従って、アナログ-デジタル変換（ＡＤＣ）回路及びデジタル−アナログ変換（ＤＡＣ）が、従来の基底帯域ユニットとＲＦフロントエンドとの間のインターフェイスの性質を形成している。従来の基底帯域ユニットは、情報ビット上でデジタル基底帯域変調を実行してデジタル基底帯域波形を創出する。その逆もまた同様である。こうしたセグメント（ｓｅｇｍｅｎｔ）は、シンボル（ｓｙｍｂｏｌ）と呼ばれるものである。受信器側で、シンボルは復調され、エンベッドされたバイナリー情報が回復される。ＲＦフロントエンドは、デジタル基底帯域信号（シンボル）をアナログラジオ信号へと変換して、送信する。受信の最中、ＲＦフロントエンドは、ラジオ周波数帯信号を選択し、信号をダウンコンバート（ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｔ）し、そして、信号をデジタル化してデジタル基底帯域サンプルを形成する。
【００８６】
異なる従来の無線ＰＨＹプロトコルは、異なる変調技術を使用している。一般的に言えば、基底帯域変調は、単一キャリア変調（ＳＣＭ）とマルチキャリア変調（ＭＣＭ）へと分類することができる。ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）、８０２．１１ｂ、および、広帯域コード分割マルチアクセス（ＷＣＤＭＡ（登録商標））は、単一キャリアシステムの実施例である。８０２．１１ａ／ｇ及びロングタームエボリューション（ＬＴＥ）は、マルチキャリア変調を使用している。変調技術によって分類可能であることに加えて、従来の無線ＰＨＹプロトコルは、また、どのようにマルチパスフェージング（ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｈ  ｆａｄｉｎｇ）を取扱うかによっても分類することができる。例えば、レイク受信器（ｒａｋｅ−ｒｅｃｅｉｖｅｒ）は、拡散したＳＣＭ信号に対して一般に使用される。しかし、ＭＣＭを使用するプロトコルは、マルチパスフェージングの影響を取り除くために、しばしば、サイクリックプレフィックス（ＣＰ：ｃｙｃｌｉｃ−ｐｒｅｆｉｘ）に依存している。種々の従来の無線ＰＨＹデザインの選定における基本的なトレードオフは、ＭＣＭに対するＳＣＭ及びレイク受信器に対するＣＰといったものであるが、単一のＰＨＹ層プロトコルが全ての無線アプリケーションに対して適合され得ることをありそうもないことにしている。
【００８７】
スペクトラム仮想化層は、本発明開示の種々の実施例に従えば、種々の送信帯域に対する適応性を維持するために、ＤＳＡネットワークにおいて複数の従来のＰＨＹ層をサポートする一つのやり方である。実施例に従ったスペクトラム仮想化層とラジオ周波数フロントエンドとの間のインターワーキング（ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ）が、これから説明される。
【００８８】
図８は、送信器と受信器間での送信の最中の、ラジオ周波数フロントエンド、スペクトラム仮想化層、および、物理層との間のインターワーキングを示している。送信８００は、送信器８０２と受信器８０４との間のものである。送信器８０２と受信器８０４の両者は、無線ＰＨＹプロトコル８０６を使用しており、それは、この詳細な説明の中で説明した種々のＰＨＹプロトコルといったものの一つであってよい。送信器８０２及び／又は受信器８０４は、また、一つまたはそれ以上の他のＰＨＹプロトコルを使用してもよい。送信器８０２は、図７における基地局７０２といった基地局、図７における無線クライアント７０４及び７０６といった無線クライアント、または、他のデバイスタイプであってよい。送信器８０２は、ＲＦフロントエンド８０８を使用し、受信器８０４は、ＲＦフロントエンド８１０を使用している。送信器８０２は、スペクトラム仮想化層（ＳＶＬ）８１２を使用し、受信器８０４は、ＳＶＬ８１４を使用している。
【００８９】
送信器８０２を参照すると、ＳＶＬ８１２は、「仮想」周波数帯又はスペクトラムに関する仮想基底帯域を、物理的周波数帯又はスペクトラムに関する一つまたはそれ以上の物理的基底帯域（図８において「ＰＨＹＳ  Ｂ−ＢＡＮＤ」として示されている）にマップする。仮想周波数帯は、ＰＨＹ８０６によって指定された固定スペクトラム（または、いくつかの固定スペクトラムのうちの一つ）であってよい。一方、物理的基底帯域は、ホワイトスペースネットワーク、または、より一般的には、ＤＳＡネットワークといった中で、いくつかの動的に割り当てられた周波数帯のうちの一つであってよい。ＳＶＬ８１２は、仮想基底帯域信号を形成し、一つまたはそれ以上の物理的基底帯域信号に対してマップするように構成されている。ＲＦフロントエンド８０８は、デジタルな物理的基底帯域信号をアナログ信号へと変換し、そして、一つまたはそれ以上のアンテナ（図示なし）に対して送信するように構成されている。
【００９０】
受信器８０４のＲＦフロントエンド８１０は、ＲＦフロントエンド８０８から送信されたアナログ信号を受取り、そして、一つまたはそれ以上の物理的基底帯域を形成するためにデジタルサンプルへと変換するように構成されている。ＳＶＬ８１４は、物理的基底帯域信号を逆形成して、仮想基底帯域信号に対してマップするように構成されている。受信器８０４のＰＨＹ８０６に対してパスする以前にである。受信器８０４のＰＨＹ８０６は、仮想基底帯域信号を復調して、送信器８０２によって送付された潜在的なデジタルデータを抽出する。このようにして、ＳＶＬ８１２は、固定周波数（ＰＨＹ８０６によって特定されたもの）に従って仮想基底帯域を用いて送信器８０２のＰＨＹ８０６を表す。そして、ＳＶＬ８１４は、同一の固定周波数に従って、仮想基底帯域を用いて受信器８０４のＰＨＹ８０６を表す。このように、送信器８０２のＰＨＹ８０６と受信器８０４のＰＨＹ８０６は、まるで送信器８０２と受信器８０４が固定周波数上で送信しているかのように、お互いにコミュニケーションしている。しかし、ＳＶＬ８１２及び８１４は、送信のために動的に割り当てられた一つまたはそれ以上の物理的周波数帯を使用して送信することを可能にしている。動的に割り当てられて物理的周波数帯は、ＰＨＹ８０６によって使用される固定周波数とは異なるものであり得る。
【００９１】
送信器８０２と受信器８０４の両者は、送信と受信をすることができる。それらは、図８において、「送信器」と「受信器」として参照される。従って、送信は、ＳＶＬ８１４及びＲＦフロントエンド８１０を介して、受信器８０４から、ＲＦフロントエンド８０８及びＳＶＬ８１２を介して送信器８０２に対して送付することができる。
【００９２】
スペクトラム仮想化層（図８のＳＶＬ８０４及びＳＶＬ８１４といったもの）は、ＤＳＡネットワーク（ホワイトスペースネットワークといったもの）においてＰＨＹプロセッサーと動的基底帯との間のブリッジ（ｂｒｉｄｇｅ）を創出するように構成されている。ＰＨＹプロトコルは、たいてい固定された周波数送信のためにデザインされており、ＤＳＡネットワークは、時間及び空間で変化するスペクトラム構成を有するものである。ＤＳＡネットワークにおける動的基底帯域は、また、ＰＨＹプロトコルの固定周波数基底帯域より狭くても、または、広くてもよい。ＳＶＬは、ＰＨＹプロトコルの固定周波数帯をより狭い又はより広い周波数帯に対してマップすることができる。
【００９３】
スペクトラム仮想化層の別の機能は、ＰＨＹプロトコルとＲＦフロントエンドとの間の接続を分離すること、および、インダイレクション（ｉｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）層を追加することである。仮想基底帯域と物理的基底帯域は、一方は固定されてＰＨＹプロトコルデザインによって特定され、他方は動的でありＤＳＡ割当て方法によって決定される（例えば、本発明開示の種々の実施例に従ってホワイトスペース発見サービス及びスペクトラムマネージャーによって使用されているプロセスによるもの）という意味で相違している。送信器側で、ＰＨＹプロトコルは、まるでＲＦフロントエンドに接続しているかのようにデジタル波形を生成する。ＳＶＬ層は、こうしたサンプルをインターセプトして、異なる波形形状へと再形成する。ＲＦフロントエンドが変換された波形形状を送信する場合に、結果として生じるラジオ信号が、ＤＳＡの動的スペクトラム割当て又はホワイトスペースネットワークと一致するようにである。受信器側で、ＳＶＬは、物理的基底帯域サンプル上で逆再形成オペレーションを実行して、ＰＨＹ層に対するオリジナルデジタル波形形状を回復する。図８の実施例に示すように、送信の最中、比較的に広い仮想基底帯域は、２つの比較的に狭い物理的基底帯域へと再形成されている。
【００９４】
スペクトラム仮想化アーキテクチャー
図９は、スペクトラム仮想化層アーキテクチャー９００のブロックダイヤグラムである。アーキテクチャー９００の部分は、この詳細な説明の中のあらゆる場所で説明されているように、一つまたはそれ以上のプロセッサ上で実行されるように構成されてソフトウェアモジュールとして実施されてよい。代替的な実施例において、アーキテクチャー９００は、特定アプリケーション用集積回路（ＡＳＩＣ）上、または、フィールドでプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＳ）又は他のタイプといった、種々のプログラム可能又は再プログラム可能なプロセッサタイプのうちの一つで実施されてもよい。アーキテクチャー９００は、図１のホワイトスペース基地局１０２、図２のホワイトスペース基地局２００、及び／又は、図７の基地局７０２といった、無線基地局によって実施されてよい。アーキテクチャー９００は、また、図７の無線クライアント７０４と７０６といった、無線クライアント上で実施されてもよい。
【００９５】
ＳＶＬ９０２は、一つまたはそれ以上のＰＨＹ９０４に対して仮想基底帯域を提供し、仮想基底帯域と一つまたはそれ以上のＲＦフロントエンド９０６によって提供される物理的基底帯域との間の信号を動的に変換するように構成されている。仮想基底帯域の幅は、例えば初期化ステージの最中といったときに、一つまたはそれ以上のＰＨＹ９０４によって特定される。一つまたはそれ以上のＰＨＹ９０４も、また、図９に示すように、メディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）層を特定する無線送信プロトコルの一部であってよい。
【００９６】
ＳＶＬ９０２は、仮想基底帯域と物理的周波数帯との間のマッピングを示すスペクトラムマップ９０８を保持している。スペクトラムマップ９０８の中に含まれるマッピングには順応性がある。例えば、スペクトラムマップ９０８は、仮想基底帯域を同一幅を有する物理的周波数帯にマップしてよい（例えば、仮想周波数帯ＶＳ１を同じサイズの物理的周波数帯に対してマップする）。代替的に、スペクトラムマップ９０８は、仮想基底帯域を、より狭い連続した物理的周波数帯に、または、いくつかの非連続の物理的周波数帯にマップしてよい（例えば、仮想周波数帯ＶＳ２とＶＳ３を、異なるサイズの物理的周波数帯にマップすること）。他の実施例において、スペクトラムマップ９０８は、仮想基底帯域を、より広い連続した物理的周波数帯に、または、合せると仮想基底帯域より広い、いくつかの非連続の物理的周波数帯にマップしてよい。
【００９７】
スペクトラム割当ては、スペクトラムマネージャー９１０によってコントロールされる。スペクトラムマネージャー９１０は、図１におけるスペクトラムマネージャー１１４及び図２におけるスペクトラムマネージャー２３２と同一または異なるものであってよい。スペクトラムマネージャー９１０は、現在のスペクトラム使用をモニターし（例えば、ホワイトスペース発見サービスといったデータベースを検知又は検索することによる）、種々のポリシーに基づいてＰＨＹ９０４の一つに対して利用可能な物理的周波数帯を割当て、かつ、ＳＶＬ９０２におけるスペクトラムマップ９０８を更新するように構成されている。
【００９８】
一つまたはそれ以上の再形成器９１２は、信号を、基底帯域から物理的周波数帯へと変換するように構成されており、その逆もまた同様である。一つまたはそれ以上の再形成器は、一つまたはそれ以上のＰＨＹ９０４によって使用される変調スキームを参照することなく信号変換を実行するように構成されている。実施例において、一つまたはそれ以上の再形成器９１２は、一般的な基底帯域波形上で動作するデジタル信号処理アルゴリズムを使用するように構成されている。
【００９９】
一つまたはそれ以上の再形成器９１２は、一つまたはそれ以上のＰＨＹ９０４に対してトランスペアレント（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）であってよい。例えば、再形成オペレーションはいくつかのやり方で基底帯域を変更し得るものであるが、一つまたはそれ以上のＰＨＹ９０４は、この歪み（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を、まるでそれが通常の無線チャネルフェージングによるものであるかのように取扱うことができる。これにより、一つまたはそれ以上のＰＨＹ９０４は、同等なマルチパスフェージングチャネルによる再形成オペレーションによって生じる歪みをモデル化し、一つまたはそれ以上のＰＨＹ９０４に対して既に利用可能なイコライズメカニズム（ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を使用して、再形成オペレーションによって生じるあらゆる歪みを取扱うことができる。
【０１００】
再形成の後で、基底帯域信号は、物理的基底帯域信号へ変換される。ＰＨＹ９０４の複数の信号からの物理的基底帯域は、ＲＦフロントエンド９０６に送付される前に、ミキサー（ｍｉｘｅｒ）９１４によって一緒に混合（付加）され得る。
【０１０１】
受信の場合、入って来る信号は、スプリッター（ｓｐｌｉｔｔｅｒ）９１６に対してパスされる。スプリッタは、スペクトラムマップ９０８に基づいて、一つまたはそれ以上のＰＨＹ９０４に対して一致したフィルターを含んでいる。フィルターされた物理的周波数帯信号は、再形成器９１２に対して供給される。再形成器は、仮想基底帯域信号を回復するために逆再形成オペレーションを実行するように構成されている。ＰＨＹ９０４は、仮想基底帯域信号を復調して、潜在的なバイナリー情報を得るように構成されている。
【０１０２】
概念的には、ＳＶＬ９０２は、一つまたはそれ以上のＰＨＹ９０４のそれぞれに対してＲＦフロントエンド９０６を仮想化する。ＳＶＬ９０２は、ＰＨＹ９０４の異なる一つを、ＲＦフロントエンド９０６の異なる一つに対して柔軟にマップするように構成されている。ＳＶＬ９０２は、また、いくつかのＰＨＹ９０４を一つのＲＦフロントエンド９０６上に多重送信するように構成されている。ＲＦフロントエンドの仮想化により、複数のＰＨＹ９０４は、共通のＲＦフロントエンド９０６を共有することができる。ＲＦフロントエンドの仮想化は、従って、マルチラジオ（ｍｕｌｔｉ−ｒａｄｉｏ）統合のために必要なバンド幅資源を削減することができ、それにより、より少ない空間とエネルギーしか要求せず、そして、おそらく、より低コストのモバイルデバイスを結果として生じている。
【０１０３】
図１０は、異なる無線送信プロトコルを異なるラジオフロントエンドに対してマップするように構成されたスペクトラム仮想化層を示している。ＳＶＬ１００２は、ＰＨＹ１、ＰＨＹ２、および、ＰＨＹ３に対する仮想化基底帯域を表している。ＳＶＬ１００２は、また、図１０に示すように、ＲＦフロントエンド１およびＲＦフロントエンド２に対する物理的基底帯域を表している。図１０に示されるＳＶＬ１００２は、ＰＨＹ１からの再形成された変調基底帯域信号をＲＦフロントエンド１に対してマップしている。ＳＶＬ１００２は、また、図１０に示す構成において、ＰＨＹ２及びＰＨＹ３からの再形成された変調基底帯域信号を一緒に混合し、こうした混合された信号をＲＦフロントエンド２に対してマップしている。こうしたマッピングおよび混合は、例えば、この詳細な説明の中のあらゆるところで説明されているように、スペクトラムマップに基づくものであってよい。
【０１０４】
スペクトラム仮想化層インターフェイス
種々の実施例に従ったスペクトラム仮想化層は、インターフェイスを定義する。図１１は、スペクトラム仮想化層に対するインターフェイスコールのための実施例であるプロセス１１００のフローチャートを示している。図１１のプロセスは、図１のコミュニケーションモジュール１２８、図２のコミュニケーションモジュール２４０、図８の送信８００、図７の環境７００、及び／又は、図１０のＳＶＬ１００２及びＰＨＹ層において、または、これらと併せて実施されてよいし、また、実施されなくてもよい。
【０１０５】
図１１に示したプロセスのいくつかの部分は、コンピューターで実行可能なインストラクションによって実施されてよい。一般的に、コンピューターで実行可能なインストラクションは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、プロセジャー、モジュール、ファンクション、所定の機能を実行又は所定の抽象データ型を実施する類似のもの、を含んでいる。プロセスは、また、機能がコミュニケーションネットワークを通じてリンクされているリモートの処理装置によって実行される分散コンピューティング環境において実施されてもよい。分散コンピューティング環境において、コンピューターで実行可能なインストラクションは、メモリーストレージデバイスを含む、ローカル及び／又はリモートのコンピューターストレージ媒体の中に置かれてよい。
【０１０６】
実施例のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、または、それらの組合せにおいて実施され得るオペレーションのシーケンスを表す論理的フローチャートにおけるブロックの集まりとして図示されている。プロセスが記載されている順序は、本発明を限定するものとして理解されることを意図するものではない。あらゆる数量の記載されたプロセスブロックは、あらゆる順序において、そのプロセス、または、本発明開示の種々の実施例に従った代替的なプロセスを実施するために組合わせることができる。加えて、個々のブロックは、ここにおいて説明された発明特定事項の趣旨及び範囲から逸脱することなく、プロセスから除去され得る。ソフトウェアの面では、ブロックは、一つまたはそれ以上のプロセッサによって実行されると、説明されたオペレーションを実施する一つまたはそれ以上のコンピューターインストラクションを表している。
【０１０７】
図１１を参照すると、無線ＰＨＹプロトコルは、信号サンプルを送信及び受信する以前にＳＶＬを登録する、ブロック１１０２。登録の最中に、無線ＰＨＹプロトコルは、仮想周波数帯、基底帯域に対する所望のバンド幅、および、一つまたはそれ以上のオーバーサンプルパラメーターを定義する。オーバーサンプルパラメーターは、所望のバンド幅と一緒に、基底帯域のサンプリングレート（ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｒａｔｅ）を決定する。サンプリングレートは、ナイキストクライテリア（Ｎｙｑｕｉｓｔ  ｃｒｉｔｅｒｉａ）を満足するために、少なくとも一つのバンド幅の２倍である。無線ＰＨＹが、２倍より大きなオーバーサンプリングレートを特定することも可能である。これは、より良いパフォーマンスを提供し得るが、より大きなコンピューターコストを招いてしまう。より多くのコンピューターコストは、オーバーサンプリングが使用される場合に与えられたインターバルにおいて処理される追加のサンプルにから生じるものである。無線ＰＨＹも、また、登録の最中に、マルチキャリア変調において使用されるサブキャリアの数量を定義する。単一のキャリア変調に対して、この数量は１に等しい。
【０１０８】
登録の最中に特定される別のパラメーターは、ＰＨＹの仮想基底帯域信号上で実行されるべき再形成オペレーションの分類を記述する。このパラメーターは、スペクトラムマネージャーと一緒に働いて、仮想基底帯域と物理的周波数帯との間のマッピングを決定する。いくつかの限定的でない実施例は、基底帯域信号がスペックより狭い物理的基底帯域に縮小されるべきものではないことを示すパラメーター、基底帯域信号が非連続の物理的周波数帯へと分割されるべきものではないことを示すパラメーター、および、使用されるべき追加的なガードバンドのサイズを示すパラメーターを含んでいる。
【０１０９】
ＳＶＬは、スペクトラムマネージャーに対して登録要求をフォワードする、ブロック１１０４。受容れられた場合、スペクトラムマネージャーは、物理的スペクトラムの一部分を割り当て、スペクトラムマップのマップエントリーを更新する、ブロック１１０６。ＳＶＬは、登録された仮想基底帯域を識別するＰＨＹへ、ハンドル（ｈａｎｄｌｅ）を戻してもよい。
【０１１０】
無線ＰＨＹは、ＳＶＬに対して、仮想基底帯域信号を出力するようにコール（ｃａｌｌ）を投入する、ブロック１１０８。コールの一部として、無線ＰＨＹは、仮想基底帯域の識別子を提供し、物理的スペクトラムに対するスペクトラムマップへの検索（ｌｏｏｋ−ｕｐ）を促進する。無線ＰＨＹは、サンプルと長さパラメーターを提供する。パラメーターは、出力されるべきデジタルサンプルに対するポインター、および、出力されるべきデジタルサンプルの数量を、それぞれに特定している。
【０１１１】
無線ＰＨＹは、基底帯域信号を受取るようにコールを投入する、ブロック１１１０。このコールの最中に、無線ＰＨＹは、仮想基底帯域の識別子、サンプルバッファー位置に対するポインタ、および、受取るべきデジタルサンプルの数量を提供する。ＳＶＬは、こうしたパラメーターによって特定されたサンプルを戻して、それらを無線ＰＨＹに対してパスする、ブロック１１１２。
【０１１２】
スペクトラムマップ
上述のように、物理的周波数帯と仮想周波数帯との間のマッピングを決定するためにスペクトラムマップが使用される。それぞれのＰＨＹに対して、テーブルは、仮想周波数帯ＢＶ（ｆ，ｗ）と関連（マップ）物理的周波数帯ＢＰ（ｆ，ｗ）を定義している。ここで、ｆは中心周波数であり、ｗはバンド幅である。仮想周波数帯は、実施例において複数の帯域ＢＰ１（ｆ１，ｗ１）、ＢＰ２（ｆ２，ｗ２）、・・・、ＢＰ１ｎ（ｆｎ，ｗｎ）と関連して（マップされて）よく、仮想周波数帯は、複数の物理的周波数帯に対してマップされている。スペクトラムマップのマップテーブルは、ＰＨＹ層に関する処理情報を含んでいる。情報処理の限定的でない実施例は、再形成識別子、フィルター識別子（スプリッターを特定する）、ラジオ識別子（例えば、デバイス内に一つ以上の無線を使用しているといった実施例において、無線を特定する）、および、時間変換係数（以降に説明するようにタイミング仮想化での使用のためのもの）を含んでいる。スペクトラムマップは、スペクトラムマネージャーによって、確立され、維持されてよい。登録要求がスペクトラムマネージャーによって受容れられた際に（この詳細な説明の中のあらゆるところで説明されているように）、スペクトラムマネージャーは、登録されたＰＨＹに対してＰＨＹ識別子を割当て、マップテーブルに新たなエントリーを追加する。この詳細な説明の中のあらゆるところで説明されているように、スペクトラム仮想化層は、マップテーブルを促進する。
【０１１３】
タイミング仮想化
ＳＶＬが、仮想基底帯域をより狭いバンド幅を有する物理的周波数帯にマップする場合、ＰＨＹプロトコルが予測するよりも、基底帯域信号を転送するのにより多くの時間がかかる。例えば、２０ＭＨｚ仮想基底帯域を有する８０２．１１ａが、１０ＭＨｚの物理的基底帯域にマップされている場合、ＳＶＬは、ＰＨＹによる予測としての４μｓに代わり、シンボルを送付するのに８μｓかかる。こうしたタイミングにおける変化は、無線プロトコルが絶対的時間情報に依存している場合に、無線プロトコルのオペレーションに影響を与える。例えば、ネットワーク割当てベクトル（ＮＡＶ）およびＡＣＫタイムアウトは、ＰＨＹ信号の転送時間が延長される場合には、時期尚早に時間切れとなってしまうだろう。実施例は、従って、タイミング仮想化を使用する。
【０１１４】
図１２は、タイミング仮想化のためのプロセス１２００の実施例を示すフローチャートである。図１２のプロセス１２００は、図１におけるコミュニケーションモジュール１２８、図２のコミュニケーションモジュール２４０、図８の送信８００、図７の環境７００、図９のアーキテクチャー９００、及び／又は、図１０におけるＳＶＬ１００２において実施されてよい、しかし、されなくてもよい。図１２で示されたプロセスのいくつかの部分は、コンピューターで実行可能なインストラクションによって実施されてもよい。一般的に、コンピューターで実行可能なインストラクションは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、プロセジャー、モジュール、ファンクション、所定の機能を実行又は所定の抽象データ型を実施する類似のもの、を含んでいる。プロセスは、また、機能がコミュニケーションネットワークを通じてリンクされているリモートの処理装置によって実行される分散コンピューティング環境において実施されてもよい。分散コンピューティング環境において、コンピューターで実行可能なインストラクションは、メモリーストレージデバイスを含む、ローカル及び／又はリモートのコンピューターストレージ媒体の中に置かれてよい。
【０１１５】
実施例のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、または、それらの組合せにおいて実施され得るオペレーションのシーケンスを表す論理的フローチャートにおけるブロックの集まりとして図示されている。プロセスが記載されている順序は、本発明を限定するものとして理解されることを意図するものではない。あらゆる数量の記載されたプロセスブロックは、あらゆる順序において、そのプロセス、または、本発明開示の種々の実施例に従った代替的なプロセスを実施するために組合わせることができる。加えて、個々のブロックは、ここにおいて説明された発明特定事項の趣旨及び範囲から逸脱することなく、プロセスから除去され得る。ソフトウェアの面では、ブロックは、一つまたはそれ以上のプロセッサによって実行されると、説明されたオペレーションを実施する一つまたはそれ以上のコンピューターインストラクションを表している。
【０１１６】
図１２に戻ると、プロセス１２００において、タイミング仮想化を使用しているＳＶＬは、無線プロトコル（ＰＨＹ）に対して仮想クロックを表している、ブロック１２０２。仮想クロックの時間の刻み率は、実際に割り当てられた周波数帯に応じて適応性がある。一つの限定的でない実施例において、ｂＳが割り当てられた物理的周波数帯の総合されたバンド幅であり、ｂＶが仮想基底帯域のバンド幅である場合に、ＳＶＬは、時間の刻み率をｂＳ／ｂＶ倍により調整する。
【０１１７】
送信の最中に、ＰＨＹプロトコルは、仮想クロック刻み率を利用して、仮想送信周波数帯に応じた仮想基底帯域上でデータストリームを変調する、ブロック１２０４。仮想クロック刻み率は、ＰＨＹプロトコルのために時間をスローダウンしたものとして考えることができ、それによりＰＨＹプロトコルは、ＰＨＹプロトコルを変調することなくより狭い物理的基底帯域を使用することができる。他の実施例において、仮想クロック刻み率は、通常より早くてよい。ＰＨＹプロトコルを変調することなく送信のスピードを上げるように、仮想周波数帯が比較的により大きな物理的周波数帯に対してマップできるようにするためである。
【０１１８】
送信の最中に、ＳＶＬは、物理的送信周波数帯に従って、仮想基底帯域信号を物理的基底帯域信号へと形成する、ブロック１２０６。ＳＶＬは、物理的送信周波数帯上での送信のために、変調された物理的基底帯域信号をラジオフロントエンドに対してパスする、ブロック１２０８。
【０１１９】
受取りの最中に、ＲＦフロントエンドは、物理的送信周波数帯上でＲＦ信号を受取る、ブロック１２１０。ＲＦフロントエンドは、受取ったアナログ信号をデジタル化し、ＳＶＬに対して送付されるべき物理的基底帯域信号を生成する、ブロック１２１２。
【０１２０】
ＳＶＬは、受取った物理的基底帯域信号を仮想基底帯域信号へと逆形成して、仮想クロック刻み率に従って、それらをＰＨＹプロトコルへ送付する、ブロック１２１４。ＰＨＹプロトコルは、信号を復調して、潜在的なデジタルデータを抽出する、ブロック１２１６。
【０１２１】
タイミング仮想化は、仮想クロックだけからタイミング情報を得るために、ＭＡＣ、および、変更されるべき他のより高いレイヤーのプロトコルを要求してもよい。多くのＭＡＣ実施例は、単一のクロック源を参照する共通のクロックアプリケーションプログラミングインストラクション（ＡＰＩ）を有している。従って、実施例は、これらのＡＰＩ機能を再び実施する。タイミング仮想化をサポートするように変更されていない無線プロトコルに対して、問題をまとめて避けるために物理的周波数帯が実施され得ることを保証するように、ポリシーが設定される。こうしたポリシーにより、ＳＶＬは、信号タイミングを変更する必要が無いことを保証するために十分な物理的周波数帯を割り当てることができる。
【０１２２】
ＲＦフロントエンド多重送信
種々の実施例に従ったスペクトラム仮想化は、単一の広域ＲＦフロントエンド上のマルチＰＨＹの多重送信をサポートし得る。ＳＶＬは、広域ＲＦフロントエンドのバンド幅が複数のＰＨＹに対して割り当てられた物理的周波数帯のバンド幅を提供することを保証することができる。ＳＶＬは、マルチＰＨＹの多重送信をサポートするためのミキサー及びスプリッターを含んでいる。
【０１２３】
ミキサーは、送信チェインの中に存在してよく、マルチＰＨＹの物理的基底帯域信号を（再形成の後で）収集し、それぞれのＰＨＹ電力マスクの大きさに応じて信号の大きさを正規化し、そして、ＲＦフロントエンドにおけるＤＡＣに対して送付する前に、物理的基底帯域信号をまとめて足し算（混合）するように構成されてよい。スプリッターは、マルチＰＨＹに対して割り当てられた物理的周波数帯に一致する一式のバンドパスフィルター（ｂａｎｄ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）を含んでいる。非連続の物理的周波数帯にマップされたＰＨＹのために、全ての非連続の周波数帯に対するフィルターがミキサーによって結合され、単一のバンド選択性フィルターを形成する。スプリッターは、それぞれのＰＨＹに対して一致するバンド選択性フィルターを適用し、フィルターされたサンプルは、それぞれのＰＨＹに対してマップされた対応する再形成器に供給される。
【０１２４】
基地局又は無線クライアントデバイスが一つのＲＦフロントエンドしか有さず、その一つのＲＦフロントエンドが半二重（ｈａｌｆ−ｄｕｐｌｅｘ）である場合、マルチＰＨＹの多重送信は、注意深いスケジュールを含み得る。半二重のＲＦフロントエンドは、いつでも一回に送信又は受信しかできないからである。従って、ＳＶＬは、マルチＰＨＹに対する信号が同時に送信されるようにスケジュールしてもよいし、マルチＰＨＹに対する信号が同時に受信されるようにスケジュールしてもよい。こうしたスケジュールを提供するために、ＳＶＬは、実施例に従って、ＲＦフロントエンドが受信している場合に、一時的に基底帯域サンプルを保持するためのバッファーを含んでいる。ＳＶＬは、受信が終了するまで送信を延期する（つまり、ＲＦフロントエンドの受信チェイン上に信号パワーが検知されないときである）。ＳＶＬは、仮想時間からレイテンシー（ｌａｔｅｎｃｙ）を引き算することにより、結果として生じるバッファーのレイテンシーをＰＨＹ層から隠すことができる。仮想クロックの刻み率を減じることによる、といったことである。
【０１２５】
全二重（ｆｕｌｌ−ｄｕｐｌｅｘ）モードは、全二重ＲＦフロントエンドを用いて、または、ＳＶＬに対して２つの半二重ＲＦフロントエンドを取付けることにより、達成することができる。実施例において、送信帯域と受信帯域は直交しており、自己送信信号をフィルターアアウト（ｆｉｌｔｅｒ  ｏｕｔ）するために一つまたはそれ以上のアナログノッチ（バンドストップ：ｂａｎｄ−ｓｔｏｐ）フィルターがＳＶＬによって適用されてよい。受信チェインが飽和するのを防ぐためである。
【０１２６】
コンピューターで読取り可能な媒体
使用されるコンピューターデバイスの構成及びタイプに依存して、図２におけるホワイトスペース基地局２００のメモリー２０４、図３におけるホワイトスペース発見サービス３００のメモリー３０４、図７における基地局７０２のメモリー７０８、及び／又は、図７における無線クライアント７０４と７０６のメモリー７１８と７２６は、揮発性メモリー（ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）といったもの）及び／又は不揮発性メモリー（読出し専用メモリー（ＲＯＭ）、フラッシュメモリー、等といったもの）を含んでよい。メモリー２０４、３０４、７０８、７１８、及び／又は、７２６は、また、追加的な取外し可能ストレージ及び／又は取外し不能ストレージを含んでよい。これらに限定されるわけではないが、フラッシュメモリー、磁気ストレージ、光ストレージ、及び／又は、コンピューターで読取り可能なインストラクション、データ構造、プログラムモジュール、および、ホワイトスペース基地局２００、ホワイトスペース発見サービス３００、基地局７０２、及び／又は、無線クライアント７０４と７０６のための他のデータの不揮発性なストレージを提供するテープストレージ、を含んでいる。
【０１２７】
メモリー２０４、３０４、７０８、７１８、および、７２６は、コンピューターで読取り可能な媒体の実施例である。コンピューターで読取り可能な媒体は、少なくとも２つのタイプのコンピューターで読取り可能な媒体を含んでいる。すなわち、コンピューターストレージ媒体とコミュニケーション媒体である。
【０１２８】
コンピューターストレージ媒体は、揮発性及び不揮発性、取外し可能、および、取外し不能な媒体を含み、コンピューターで読み取り可能なインストラクション、データ構造、プログラムモジュール、または、他のデータといった情報を保管するためのあらゆるプロセスまたは技術において実施される。コンピューターストレージ媒体は、これらに限定されるわけではないが、相変化メモリー（ＰＲＡＭ）、静的ランダムアクセスメモリー（ＳＲＡＭ）、動的ランダムアクセスメモリー（ＤＲＡＭ）、読出し専用メモリー（ＲＯＭ）、電気的消去可能でプログラム可能な読出し専用メモリー（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリー、または他のメモリー技術、コンパクトディスク読出し専用メモリー（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）又は他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又は磁気ストレージデバイス、または、所望の情報を保管するために使用でき、コンピューターによってアクセスされ得る他のあらゆる媒体、を含んでいる。
【０１２９】
対照的に、コミュニケーション媒体は、コンピューターで読み取り可能なインストラクション、データ構造、プログラムモジュール、または、搬送波といった、変調されたデータ信号又は他の送信メカニズムにおける他のデータ、を包含する。ここにおいて定義されるように、コンピューターストレージ媒体は、コミュニケーション媒体を含まない。
【０１３０】
結論
本発明開示では、構造的特徴及び／又は方法論的アクトに特有の言葉が使用されているが、本発明は、説明された所定の特徴又はアクトに限定されるものではない。むしろ、所定の特徴及びアクトは、本発明の実施例について説明的な形式として開示されたものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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