CN105723645A - Ofdm通信环境中使用个体副载波缩放的保护信道利用 - Google Patents

Abstract

各概念涉及无线电信道利用。一个示例可以标识用于传递数据的信道。该信道可包括从较低频率毗邻信道跨越到较高频率毗邻信道的子信道集合。这一示例可以将数据编码在信道的子信道集合上，从而比第二个体子信道更靠近较低频率毗邻信道或较高频率毗邻信道的个体子信道具有比第二个体子信道的幅值更小的幅值。

Description

OFDM通信环境中使用个体副载波缩放的保护信道利用

背景

不断增加数量的无线设备正被引入和出售。如此，可供这些无线设备用来通信的射频(RF)频谱不断变得越来越拥挤。管制方组织和管理RF频谱的各个信道以供许可使用和/或未经许可使用。各个信道可以由保护信道或保护带隔开。保护信道可以防范毗邻信道的使用对彼此进行干扰。本发明的实现可以提供对保护带和/或其它信道的更高效使用同时仍然提供毗邻使用。

概述

所描述的各实现涉及无线电信道利用。一个示例可以标识用于传递数据的信道。该信道可包括跨越从较低频率毗邻信道到较高频率毗邻信道的子信道集合。这一示例可以将数据编码在信道的子信道集合，从而比第二个体子信道更靠近较低频率毗邻信道或较高频率毗邻信道的个体子信道具有比第二个体子信道的幅值更小的幅值。

另一示例可以确定是否要将具有毗邻信道的保护信道用于传递数据。该示例还可确定用于保护信道的使用的所允许的功率电平。该方法可进一步将保护信道的子信道配置成按功率降序远离毗邻信道。这可允许子信道的总体功率电平符合所允许的功率电平，即便靠近毗邻信道的个体子信道超过了所允许的功率电平。

以上列出的示例旨在提供快速参考以帮助读者，并且不旨在限定此处所描述的概念的范围。

附图简述

附图示出了本文档中传达的概念的实现。所示实现的特征可通过参考以下结合附图的描述来更容易地理解。只要可行，各附图中相同的附图标记用来指代相同的元素。此外，每一个如图标记的最左边的数字传达其中首次引入该附图标记的附图及相关联的讨论。

图1-5示出根据本发明概念的一些实现的示例***。

图6-7是根据本发明概念的一些实现的示例技术的流程图。

详细描述

概览

本专利涉及利用无线电信道/频率。无线通信正在射频(RF)频谱上增长。RF频谱的个体信道出于特定目的被管制。一些信道被保留用于许可使用。这些许可信道中的一些信道在给定地理区域中实际上未被使用，并且可以由未经许可用户根据各种约束来利用。这些信道可被称为‘无线电白区信道(whitespacechannel)’。还有一些其它信道被保留由未经许可用户使用。这种用途遵守各种管制约束。被称为保护信道的其它信道被用于缓冲对附近信道的使用以防彼此干扰。以上提及的信道中的任一信道可被用于传送信号，每一信号被视为子信道集合。一般而言，信道内的所有子信道被统一地对待，诸如常常在Wi-Fi802.11a/g/n/ac的正交频分复用(OFDM)传输中使用的。本发明的概念可以基于各种因素来彼此不同地处理个体子信道。以此方式来处理个体子信道可允许与现有配置相比增加的数据传输。

***示例

出于解说的目的，考虑图1的介绍，图1示出了涉及包括想要将数据传递到诸如无线设备102(2)的无线设备102(1)的***100的场景。为此，无线设备102(1)可以试图标识可供使用的无线电信道。出于解说的目的，RF频谱的一部分被表示在104处。在此情形中，假定无线设备102(1)标识信道x与信道y之间的保护带或保护信道106。此外，假定信道x和信道y是由管制授权方保留仅供许可用户(例如，非无线设备102(1))使用的许可信道。在此场景中，无线设备102(1)可以根据管制施加的约束来使用保护信道106。例如，对保护信道的任何使用应当不与信道x和/或信道y的许可使用相干扰。为此，对保护信道的任何使用可被限于限制总功率电平108的特定频谱掩模，诸如40毫瓦(mW)，从而到毗邻信道(x和/或y)的溢出低于给定功率频谱密度电平。此外，对保护信道的使用不包括对防范由对信道x或信道y的许可使用所引起的干扰的任何预期。

实例1和实例2解说了无线设备102(1)可以根据各个约束在保护信道106上传递数据的两种方式。这些实例中的每一者涉及设备102(1)在保护带106的多个副载波或子信道110上进行传送。在此情形中，8个子信道被指派为110(1)-110(8)。(当然，可以使用其它数目的子信道)。个体子信道的信号可以利用OFDM或其它技术来计算。OFDM通常在大部分数字通信***中使用，诸如LTE/4G蜂窝，以及所有最近的Wi-Fi技术。然而，本发明的概念不限于OFDM并且可被应用于任何每码元多载波的调制技术。OFDM是编码多个载波频率(例如，子信道)上的数字数据的一种方法。OFDM可以被认为是用作数字多载波调制方法的频分复用方案。经代码化或经编码在此称为对前向纠错的使用。

实例1涉及以相同功率电平(例如，总功率电平108)在子信道110中的每一者上进行通信。实例2是其中个体子信道110的功率电平(例如，幅值)彼此变动的替换配置。在此情形中，靠近信道x或信道y的个体子信道的功率电平具有较低幅值(例如，低于总功率电平108)。作为对比，更远离信道x或信道y的个体子信道具有较高幅值(例如，高于总功率电平108)。例如，将靠近信道x的子信道110(1)和靠近信道y的子信道110(8)与更远离信道x和信道y的子信道110(4)和110(5)作比较。子信道110(1)和110(8)具有低于总功率电平108的幅值(在水平方向上表示)。作为对比，子信道110(4)和110(5)具有高于总功率电平108的幅值。

靠近毗邻信道的个体子信道110与被置于更远离毗邻信道的子信道相比往往经历来自毗邻信道的更多干扰。例如，子信道110(1)和110(8)分别比子信道110(4)和110(5)离信道x和/或信道y更靠近信道x和信道y。由此，子信道110(1)和110(8)与子信道110(4)和/或110(5)相比较不可能有效地递送干净信号(例如，成功传达信息)到诸如无线设备102(2)。由此，在较少干扰的子信道上使用较高信号强度而在较多干扰的子信道上使用较低信号强度可允许在实例2中以相同的总功率电平有效地传达比实例1中更多的数据。

从一个角度来说，实例2可以被认为采用动态可变的OFDM。动态可变性可基于个体子信道在信道内的相对位置和/或其它个体子信道的相对幅值，以及其它因素。

总的来说，保护信道106包括跨越从较低频率毗邻信道(例如，信道x)到较高频率毗邻信道(例如，信道y)的子信道集合110(1)-110(8)。要在保护信道上传送的数据可以按照与一不同个体子信道相比更靠近较低频率毗邻信道或较高频率毗邻信道的个体子信道具有比该不同个体子信道的幅值(例如，比更处于保护信道的中间的个体子信道的幅值)更小的幅值的方式被编码在保护信道的多个子信道上。

一些子信道比其它子信道被暴露于更多的干扰的上述认识在一些实现中可以被进一步解决。例如，不同的调制方案可以取决于相对干扰被应用于子信道。较低阶的调制往往比较高阶的调制更稳健。在所解说的示例中，子信道110(1)和110(8)与更内部(例如，更受保护的)子信道110(3)-110(6)相比可以被暴露于较高干扰。由此，相对较低阶的调制可以在子信道110(1)和110(8)上使用以帮助确保信号被成功传达(例如，子信道上的数据量被降低以增加该数据被成功传达的几率，尽管存在干扰)。

作为对比，更内部子信道(诸如子信道110(3)-110(6))可以采用每子信道具有较高功率的相对较高阶的调制。相对较高阶的调制可以比相对较低阶的调制提供更高的数据传达性。这一更高的数据传达性可以因为在更内部子信道处经历的干扰的较低电平而成功。在一个此类示例中，更外部子信道110(1)和110(8)可以按1或2比特数据率来调制，子信道110(2)和110(7)可以按3或4比特数据率来调制，而更内部信道110(3)-110(6)可以按6或8比特数据率来调制。从另一角度来看，相移键控(诸如二进制相移键控或正交相移键控)可被用于调制更外部子信道，而可能64正交幅度调制(QAM)或128QAM等可被用于更内部信道。

图2示出了涉及类似于图1的***100并且包含其元素的另一***200的场景。在此情形中，假定无线设备102(1)被授权使用信道x。回想一下，保护信道106将信道x与信道y分开。在此情形中，无线设备102(1)可以在信道x上进行传送可以还可以通过利用保护信道106来增加其数据传输率。如上所述，对保护信道106的使用是受约束的，因为它不能与对信道x或信道y的许可使用相干扰。无线设备102(1)被授权使用信道x并且可以按照不与其自身使用相干扰以及不与信道y相干扰的方式来协作地利用保护信道。在此情形中，无线设备102(1)可以通过以非对称的方式利用子信道110(1)-110(8)来在信道x和保护信道上进行传送。例如，在此情形中，无线设备102(1)可以按照所允许的总平均功率204在信道x上进行传送。所允许的平均功率204可以与所允许的总平均功率108相同或不同。此外，在这一非对称使用情形中，保护信道106中的个体子信道110的功率电平随着与信道y的邻近度而减小。这可以在子信道110中创建步进或锥形轮廓等。在所解说的示例中，子信道110(1)和110(2)具有相等的幅值，并且其余子信道110(3)-110(8)的幅值朝着信道y而减小。总的来说，保护信道106可以与信道x协作地来操作从而从该角度来说不会造成干扰。此外，靠近信道y的子信道(诸如110(7)和/或110(8))以低(或零)幅值来操作以降低与信道y的任何干扰几率。因而，同样的动态可变OFDM可基于个体子信道的相对位置、其它子信道信号的幅值、和/或保护信道106的总功率限制被应用于在个体子信道110上传送的信号。

换言之，在这一实例中，无线设备102(1)可以协作地在信道x和保护信道106上传递数据。与单独的信道x或信道x和保护信道106但保护信道的所有子信道采用相同幅值相比，可以达成较高的数据传递率。尽管存在增大的数据传输率，但保护信道可符合以上定义的总功率和干扰约束。

图3涉及另一***300。在此情形中，被标记的RF频谱包括信道x和信道y以及位于保护信道106与信道y之间的双工信道302。双工信道302包括将下行链路306与上行链路308分开的双工间隙304。在此示例中，无线设备102(1)可以侦听下行链路306和上行链路308。当没有在上行链路和下行链路上检测到信号时，无线设备可以通过采用动态可变OFDM来创建310处所表示的抛物线子信道间信号轮廓来将双工间隙304用作白区信道。

设备还具有LTE无线电并非不常见。如果检测到LTE信号，则双工间隙304接着可被用于个域网(PAN)或LAN使用情形，其中外部子信道中的发射功率为低。设备具有LTE信号的功率电平的知识，并且可以使用它来适配跨子信道的功率。

图4示出了类似于图3的***300的另一***400。在此情形中，假定无线设备102(1)和102(2)可以利用下行链路306和上行链路308。在图4中捕捉的快照中，无线设备102(1)正在下行链路306(如402所指示的)以及保护信道的毗邻子信道(幅值随着离下行链路306的距离增大而减小，如404处所指示的)上进行传送。无线设备102(1)还利用双工间隙304中的一些，如406处所指示的，同样按照其中子信道幅值随着离下行链路的距离增加而减小的方式。以类似方式，无线设备102(2)正在利用上行链路308(如408处所指示的)以及双工间隙304的一些(如410处所指示的)。同样，由无线设备102(2)利用的双工间隙子信道的信号强度随着离上行链路距离的增加而减小。这一配置与传统使用场景相比提供了更高的数据传输率而没有显著增加的干扰。

图5示出了可以实现动态可变子信道利用概念的***500。此外，***500可包括多个设备402。在所解说的配置中，第一设备显示为移动设备502(1)，诸如智能电话、平板等。第二设备显示为无线路由器502(2)。第三设备是计算机502(3)，诸如可被显示在已定义的位置或作为基于云的资源的服务器计算机。设备502(1)和502(2)可被认为是上面关于图1-4描述的无线设备102的进一步示例。以上提及的设备可以使用本发明的技术经由无线电信道(如由闪电击504所表示的)来通信。

设备502可包括处理器510、存储/存储器512、通信管理器或组件514、无线电路516、蜂窝电路520、全球定位***(GPS)电路522、接收机524，和/或发射机526。不是全部这些元素都需要出现在每个设备中。各设备可替换地或附加地可包括其它元素，诸如输入/输出设备(例如，触摸、声音，和/或手势)、总线、显示器、图形卡等，为了简约期间在此不示出或讨论。

为了便于解释，在该讨论中，使用具有后缀、比如“(1)”的标号是旨在指代与特定设备相关的特定的元素实例。相比之下，使用没有后缀的标号是旨在为通用的。因此，对处理器510的讨论旨在对全部设备502(1)-502(3)通用，而对处理器510(1)的讨论旨在对设备502(1)专用。当然，不是所有的设备实现都能被示出，并且，从以上和以下的描述中，其他设备实现对于本领域的技术人员而言应当是显见的。

如本文所使用的术语"设备"、"计算机"或"计算设备"可意味着具有某种量的处理能力和/或存储能力的任何类型的设备。处理能力可由一个或多个处理器(诸如处理器510)来提供，该一个或多个处理器可执行具有计算机可读指令形式的数据来提供功能。数据(诸如计算机可读指令(例如，应用数据)和/或用户相关数据)可被存储在对计算机而言可以是内部或外部的存储上，诸如存储/存储器512。存储可包括易失性或非易失性存储器、闪存存储设备和/或光学存储设备(如CD、DVD等)以及其他中的任何一个或多个。如本文所使用的，术语"计算机可读介质"可包括信号。相反，术语“计算机可读存储介质”排除信号。计算机可读存储介质包括"计算机可读存储硬件设备"。计算机可读存储硬件设备的示例包括诸如RAM之类的易失性存储介质、以及诸如硬盘驱动器、光盘和闪存存储器之类的非易失性存储介质，以及其他。

设备502的示例可包括传统的计算设备，诸如服务器、个人计算机、桌面计算机、笔记本计算机、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理、平板类型计算机、移动设备、无线设备、相机、路由器，或任何不断演进或要被开发的计算设备类型的混合中的任一。移动计算机或移动设备可以是任何类型的可由用户容易地传输并可具有自包含电源(例如，电池)的计算设备。类似地，无线设备可以是任何类型的计算设备，其具有无需物理连接到其它设备而与它们通信的能力。在一些情况中，无线设备可既具有无线也具有有线能力。例如，路由器可物理连接(例如，有线)到网络，诸如用以太网电缆，并且与各设备通过无线电信道(诸如无线电白区信道和/或Wi-Fi信道等)无线通信。

在示出的实施例中，设备502配备有通用处理器510和存储/存储器512。在一些配置中，设备可包括片上***(SOC)类型设计。在这一情况下，设备所提供的功能可被集成在单个SOC或多个耦合的SOC上。一个或多个处理器可被配置成与共享资源协调，例如存储器、存储等，和/或与一个或多个专用资源协调，如配置成执行特定具体功能的硬件块。从而，如本文是使用的术语“处理器”还可指代中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、控制器、微控制器、处理器核、或适用于在常规计算架构以及SOC设计两者中实现的其他类型的处理设备。在另一示例中，接收机524和/或发射机526可以在SOC上被实施为认知无线电。认知无线电可以一次调谐至无线电频谱的很大部分。认知无线电接着可以忽略不感兴趣的信道上的信号。

无线电路518可以便于跨各种无线电信道(诸如无线电白区信道、Wi-Fi^TM信道、蓝牙^TM信道等)的通信。蜂窝电路520可被认为是与蜂窝无线电信道相关的无线电路的子集。蜂窝电路可处理通过蜂窝数据信道和蜂窝控制信道的通信。GPS电路522可利用GPS(和/或其它全球导航卫星***)卫星信号来计算设备的位置。

接收机524和发射机526可用作在各种无线电信道处传送和接收数据。例如，接收机524和发射机526可被配置成在特定无线电信道上操作，诸如2.4GHz信道、5.0GHz信道、60GHz信道、无线电频带信道、和/或电视信道(50MHz到810MHz)等。替换地，发射机和接收机可被配置来调谐到RF频谱中的任何信道或信道集合。发射机526可被配置来在特定功率或功率范围发送。例如，发射机可被配置来以0.01毫瓦(mW)或从0到0.01mW的功率范围来进行发射。发射机对于不同信道可具有不同功率限制。例如，蓝牙传输功率限制可低于TVWS功率限制。接收机524可被配置成一次对多个无线电信道执行信号侦听。类似地，发射机可被配置成一次在多个无线电信道上进行传送。

在示出离散组件或元件时，一些实现可组合各元件。例如，无线电路518可包括专用接收机和发射机而非与分开的接收机524和发射机526接口。无线电路516、蜂窝电路520、GPS电路522、接收机524和/或发射机526可以是基于硬件的或硬件和软件的组合。电路可利用(上面描述的)片上***(SOC)配置，诸如在上文提及的认知无线电中。

通信管理器514可使得接收机524调谐到特定无线电信道并侦听信号。类似地，通信管理器可导致发射机526在特定无线电信道上进行传送。

通信管理器514还可导致发射机根据动态可变无线电信道利用概念(诸如结合图1-4描述的)来在无线电信道上传送信号。在一个实现中，通信管理器514可以利用动态可变OFDM技术来计算个体子信道的幅值，被表示为：

其中a等于幅值，e是数学常数(有时被称为欧拉数)，i是虚数，而是子信道中的信号的相位。

总的来说，通信管理器514可被配置成标识两个许可无线电信道之间的保护无线电信道。通信管理器可被配置成导致无线电路518在保护信道上通信，从而保护信道中靠近两个许可无线电信道的第一子信道上的信号幅值比位于第一子信道之间的第二子信道的幅值低。

实现的另一示例是在多个OFDM信号可以在一个双工或间隙频带上传送的情形。例如，假如两个OFDM信号在一个双工间隙中传送。这些OFDM信号为S1和S2。假定S1在频带的较低部分中传送而S2在较高部分中传送。在此情形中，功率指派使得S1的子信道斜坡上升，而S2的功率电平斜坡下降。总体上，当S1和S2两者被视为具有组合的子信道的一个合成信号时，功率电平(从毗邻一个许可频带的较低频带开始)斜坡上升到最大，接着向着较高频带斜坡向下。

方法示例

图6示出了无线电信道利用方法600。

该方法可在602标识用于传达数据的信道。该信道可包括跨越从较低频率毗邻信道到较高频率毗邻信道的子信道集合。

该方法可以在604将数据编码在信道的子信道集合上，从而比第二个体子信道更靠近较低频率毗邻信道或较高频率毗邻信道的个体子信道具有比第二个体子信道的幅值更小的幅值。

图7示出了另一无线电信道利用方法700。

该方法可以在702确定是否要将具有毗邻信道的保护信道用于协作地传达数据。

该方法可以在704将保护信道的子信道配置成按照远离毗邻信道的功率升序，从而子信道的总功率电平符合管制所允许的功率电平。

描述各示例方法的次序并不旨在解释为限制，并且任何数量的所述框或动作都可以按任何次序组合以实现各方法或实现替换方法。此外，方法还可以用任何合适的硬件、软件、固件或其组合来实现，以使得计算设备可实现该方法。在一种情况下，该方法作为指令集被存储在一个或多个计算机可读存储介质上，以使得计算设备的处理器的执行使得该计算设备执行该方法。

结语

尽管已用对结构特征和/或方法动作专用的语言描述了涉及无线电信道利用的技术、方法、设备、***等，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于所述具体特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现所要求保护的方法、设备、***等的示例性形式而公开的。

Claims (15)

1.一种方法，包括：

标识用于传递数据的信道，所述信道包括跨越从较低频率毗邻信道到较高频率毗邻信道的子信道集合；以及，

将所述数据编码在所述信道的所述子信道集合，从而比另一个体子信道更靠近所述较低频率毗邻信道或所述较高频率毗邻信道的个体子信道具有比所述另一个体子信道的幅值更小的幅值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识包括侦听所述信道以获取存在的信号。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道是双工信道或者所述信道是保护信道。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述较低频率毗邻信道和所述较高频率毗邻信道是许可信道。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码包括前向纠错编码。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码包括基于与所述较低频率毗邻信道和所述较高频率毗邻信道的相对邻近度对所述子信道集合中的每一子信道执行动态可变正交频分复用调制。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以比所述另一个体子信道更低的比特率来调制所述个体子信道。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子信道集合的总功率电平符合针对所述信道的管制所允许的功率电平。

9.一种设备，包括：

无线电路，包括接收机和发射机，所述无线电路被配置成在无线电信道和个体无线电信道的子信道上接收和发送信号；以及

通信管理器，被配置成标识两个许可无线电信道之间的保护无线电信道，所述通信管理器被配置成导致所述无线电路在所述保护信道上通信，从而所述保护信道中靠近所述两个许可无线电信道中的任一者的第一子信道上的信号幅值低于被置于所述第一子信道之间的第二子信道的幅值。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述通信管理器被进一步配置成将不同的调制方案用于不同的个体子信道。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述通信管理器被进一步配置成基于个体子信道与所述两个许可无线电信道的相对邻近度来从不同调制方案中进行选择。

12.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述通信管理器被进一步配置成在所述两个许可无线电信道之间按照功率升序接着按照功率降序来对包括所述第一子信道和所述第二子信道的保护信道的子信道提供功率。

13.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述通信管理器被进一步配置成对包括所述第一子信道和所述第二子信道的保护信道的子信道提供功率从而所述子信道的总功率电平符合所述个体信道的管制所允许的功率电平。

14.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备被实现为智能电话或平板。

15.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备被实现为无线路由器。