KR20110000641A - 무선 통신에서 스펙트럼 자원을 이용하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

무선 통신에서 스펙트럼 자원을 이용하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템이 웨이블렛 분석기와 웨이블렛 신호 발생기를 포함한다. 상기 웨이블렛 분석기는 통신 스펙트럼의 주파수-시간 맵(frequency and time map) 내에서의 무선 신호를 분석하고, 상기 주파수-시간 맵 내 하나 이상의 가용 셀(available cell)을 식별한다. 상기 웨이블렛 신호 발생기는 주파수-시간 맵 내 분석된 무선 신호를 바탕으로, 주파수-시간 맵의 식별된 하나 이상의 가용 셀 내에서의 송신을 위해, 하나 이상의 웨이블렛 신호를 발생시킨다.

Description

무선 통신에서 스펙트럼 자원을 이용하기 위한 시스템 및 방법{A SYSTEM AND METHOD FOR UTILIZING SPECTRAL RESOURCES IN WIRELESS COMMUNICATIONS}
본 발명은 무선 통신에 관한 것이며, 구체적으로는 무선 통신 스펙트럼의 송신 자원을 이용하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
원격통신(telecommunication)의 환경이 진화함에 따라 데이터 정보의 신뢰할만한 송수신을 위한 다양한 기술의 진보가 제공된다. 멀티미디어 데이터 서비스(가령, 비디오 폰 기능, 다운로드된 MP3, 다운로드된 비디오 및 그 밖의 다른 콘텐츠)의 유혹과 함께 더 대량의 데이터에 대한 요구가 증가함에 따라, 통신 대역폭, 통신 링크의 신뢰성 및 통신 링크 자원 관리에 대한 필요성도 증가하게 되었다. 이렇게 확립된 필요성은 특히 무선 통신 분야에 적용되는데, 왜냐하면, 복수의 사용자들이 무선 통신을 지원하는 임의의 지리적 영역 내에서 유한한 통신 스펙트럼 자원을 공유하기 때문이다.
무선 통신 시스템은 송신 대역폭을 이용/공유하기 위해 데이터 압축, 데이터 변조 기법, 프로토콜 및 액세스 기법 등을 이용한다. 무선 통신 분야에는, 복수의 사용자 단말기(가령, 셀 폰, TV 채널, WiFi 장치, BlueTooth 장치 등)가 공통의 송신 자원을 공유하도록 하는 많은 멀티플렉싱 기법이 존재한다. 이러한 공유되는 공통 자원으로는, 송신 대역폭, 또는 무선 주파수 스펙트럼의 하나 이상의 부분 등이 있을 수 있다.
액세스 기법은 송신 시간, 송신 주파수, 또는 둘 모두를 할당함으로써, 또는 그 밖의 다른 기법을 이용함으로써, 다양한 사용자에게 통신 채널을 제공한다. 그 밖의 다른 기법으로는 다양한 사용들 간에 무선 통신 스펙트럼의 공유를 촉진하기 위해 고유 코드(예를 들어, 의사 랜덤 2진 시퀀스)를 적용하는 것이 있다. 기존의 액세스 기술의 일부 예로는 주파수 분할 다중 액세스(FDMA), 시분할 다중 액세스(TDMA), 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 및 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)이 있다.
FDMA, TDMA, CDMA 및 OFDM 등의 액세스 기법을 채용하는 현재의 무선 통신 기법에 의해 사용되는 RF 채널은 미리 설계되는 것이 일반적이다. 즉, 채널은 주파수에 의해, 또는 시간에 의해, 또는 주파수와 시간 모두에 의해, 또는 주파수와 코드에 의해 정의된다. 원칙적으로 사용자는 스펙트럼의 조각을 공유하고, 통신이 완료될 때, 상기 스펙트럼 조각을 해제시킨다. 예를 들어, GSM은 200㎑의 채널 내에서 8개 이상의 동시에 존재하는 콜을 수용하고(200㎑ 당 8개의 타임 슬롯), CDMA는 할당된 대역폭의 (64가지 왈시 코드(Wash code)가 할당되는) 1.25㎒ 당 약 50개의 콜을 수용하며, 3GPP/UMTS는 5㎒ 스펙트럼 내에서 128개의 콜을 동시에 수용할 수 있다. 도 1A-1E는 이러한 공지된 액세스 기법 중 일부를 도시한다.
도 1A는 FDMA를 채용하는 시스템에서의 스펙트럼 자원 할당을 도시하며, 여기서, 스펙트럼은 서로 겹치지 않는 더 작은 주파수 대역(즉, b1-b6)으로 분할되며, 상기 각각의 주파수 대역은 하나씩의 통신 채널(즉, n1-n6)을 나타낸다. FDMA에서, 각각의 채널은 전체 시간에 대한 주파수 대역을 사용한다. FDMA를 이용할 수 있는 시스템은, 예를 들어, TV 및 음악 방송 시스템이다. 도 1B에서 나타나는 바와 같이, FDMA 시스템은 인접 채널 간섭을 피하기 위해 가드 대역(guard band)을 이용한다. FDMA와 비교하여, 도 1B에서 OFDM 시스템에서의 스펙트럼의 할당이 도시된다. OFDM은 정보를 싣기 위해 복수의 부반송파/톤을 이용한다. 각각의 사용자와 연계된 데이터 정보가 복수의 겹치는 부반송파/톤에 인코딩된다. 이들 부반송파/톤은 서로 직교하기 때문에, 어떠한 인접 채널 간섭도 겪지 않는다. 그러나 겹치는 부반송파/톤은 주파수 할당 관점에서의 스펙트럼 이용 증가를 촉진시킨다. OFDM을 이용하는 시스템은, 예를 들어, 802.11, 802.16x, WiMAX, 802.20, Wibro(한국) 3GPP LTE, UMB, DVB-T 및 DVB-H이다. 도 1C는 TDMA를 채용하는 시스템에서의 스펙트럼 자원 할당을 도시하며, 여기서, 각각의 채널(즉, n1-n6)은 특정 시간 길이(즉, t1-t6) 동안, 전체 스펙트럼을 이용한다. 도 1D는 주파수와 시간 멀티플렉싱 모두를 채용하는 시스템에서의 스펙트럼 자원 할당을 도시하며, 여기서 특정 시간 길이(가령, t1) 동안, 각각의 채널(가령, n1)에 특정 주파수 대역(가령, f1)이 할당된다. 이러한 스펙트럼 할당 방법의 채용은, 주파수-시간 맵(또는 플랜)을 사각형으로 분할하는 과정을 포함한다. GSM 시스템은 특히, 도 1D에서 도시된 바와 같은 주파수 멀티플렉싱과 시간 멀티플렉싱 모두를 이용하는 시스템이다. 도 1E는 CDMA를 채용하는 시스템에서의 스펙트럼 자원 할당을 도시하며, 여기서 각각의 채널(즉, c1-c6)은 고유 코드를 갖는다. 도시된 바와 같이, 모든 채널(가령, c1-c6)이 전체 송신 시간(즉, T)과 전체 주파수 스펙트럼(즉, F)을 사용하며, 각각의 개별 채널에 특정하게 분할된 파워(즉, P1-P6)가 할당된다.
채널 간 간섭을 피하기 위해 또는 감소시키기 위해, 인접 채널들이 잘 분리된 상태를 유지하기 위해, 이들 액세스 기술에 의해 사용되는 데이터 정보를 지니는 파형(즉, 반송파 신호)도 미리 설계된다. 예를 들어, GSM은 가우시안(Gaussian)형 파형을 이용하고, W-CDMA는 RRC(root raised cosine)를 이용하며, OFDM은 구형 펄스(rectangular pulse)를 이용한다. 따라서 채널 무결성(channel integrity)을 유지하면서, 효율적인 스펙트럼 이용을 가능하게 하는 데이터 정보 운반 파형을 제공하는 것이 매우 바람직하다.
본 발명의 하나 이상의 양태에 따르면, 통신 스펙트럼 내 송신 대역폭을 이용하기 위한 신규한 시스템 및 방법이 제공된다.
본 발명의 이러한 그리고 그 밖의 다른 양태에 따르면, 웨이블렛 신호 발생 및 분석은 무선 통신 스펙트럼의 효율적인 사용을 촉진하기 위해 사용된다. 통신 스펙트럼은, 정규이든 비정규이든, 복수의 주파수-시간 셀을 갖는 주파수-시간 맵(frequency and time map)으로 분할될 수 있다. 주파수-시간 맵의 각각의 주파수-시간 셀은 통신을 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 채널을 구성한다. 웨이브렛 신호 분석을 이용하여, 각각의 주파수-시간 셀 내 신호 에너지가 측정되어, 검출될 만한 신호 활동이 거의, 또는 전혀 없는 주파수-시간 셀이 식별될 수 있다. 이러한 주파수-시간 셀을 식별함으로써, 통신 시스템은, 통신 스펙트럼 내에서, 하나 이상의 지정된 사용자에 의해 점유된 하나 이상의 주파수-시간 셀이 통신 스펙트럼의 또 다른 사용자에 의해 공유되는 경우를 활용할 수 있다. 이러한 식별된 주파수-시간 셀은, 주파수-시간 셀 내 통신 비활동 주기 동안 신호를 송신하고 수신하기 위한 기회를 제공한다. 이로 인해서, 하나 이상의 지정된 사용자에 의해 주파수-시간 셀이 이용되고 있지 않은 주기 동안, 그 밖의 다른 사용자가 스펙트럼 자원(즉, 식별된 주파수-시간 셀)을 이용할 수 있다.
다양한 통신 관련 인자(가령, 중심 주파수, 주파수 대역폭 및 주파수-시간 셀의 시간 슬롯; 데이터 정보 대역폭 등)에 따라서, 통신 장치는 이들 가용 채널 내에서의 송신을 위해 적정 파형 특성을 갖는 웨이블렛 반송파 신호를 선택/발생시킨다.
가용 채널이 검출되면, 신호 송신에 앞서서, 반송파 웨이블렛 신호를 이용하여, 핸드쉐이킹 동작을 수행하기 위해 제어 채널(즉, 공유 채널)이 사용되어, 가용 채널과 연계된 송신 정보(즉, 시간 슬롯 길이, 대역폭, 송신 주파수 등)가 수신자 통신 장치(가령, PDA, 셀방식 전화기)로 전달된다. 그 후, 각각의 수신자가 변조된 웨이블렛 반송파 파형을 통해 데이터 정보를 수신할 수 있다. 따라서 통신 스펙트럼 자원이 연속적으로 감지되고 사용되어, 모든 가용 셀의 가용성, 따라서 지정 채널의 가용성이 동적으로 최대화될 수 있다.
본 발명의 하나의 양태에 따르면, 무선 통신 시스템이 웨이블렛 분석기와 웨이블렛 신호 발생기를 포함한다. 상기 웨이블렛 분석기는 통신 스펙트럼의 주파수-시간 맵(frequency and time map) 내에서의 무선 신호를 분석하고, 상기 주파수-시간 맵 내 하나 이상의 가용 셀(available cell)을 식별한다. 상기 웨이블렛 신호 발생기는 주파수-시간 맵 내 분석된 무선 신호를 바탕으로, 주파수-시간 맵의 식별된 하나 이상의 가용 셀 내에서의 송신을 위해, 하나 이상의 웨이블렛 신호를 발생시킨다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 무선 통신 시스템은 수신기 부분과 송신기 부분을 포함한다. 상기 수신기 부분은 통신 스펙트럼 내에서 주파수-시간 맵과 연계된 무선 신호를 수신하고, 웨이블렛 분석을 이용하여 무선 신호를 분석하여, 상기 주파수-시간 맵 내에서 하나 이상의 가용 셀을 식별하도록 구성된다. 상기 송신기 부분은 상기 수신기로 연결되어 있으며, 주파수-시간 맵의 식별된 하나 이상의 가용 셀 내에서의 송신을 위해, 데이터를 이용해 하나 이상의 웨이블렛 신호를 변조하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 무선 송신을 위한 웨이블렛 신호 발생 장치는 수신된 무선 신호를 디지털화된 신호로 변화하는 아날로그-디지털 변환기를 포함한다. 상기 웨이블렛 신호 발생 장치는 상기 디지털화된 신호에 대해 웨이블렛 분석을 수행하여, 통신 스펙트럼의 주파수-시간 맵 내에서의 하나 이상의 가용 셀을 식별하고, 통신 스펙트럼의 주파수-시간 맵 내의 하나 이상의 식별된 가용 셀 내에서의 송신을 위해 하나 이상의 웨이블렛 신호를 발생시키는 디지털 신호 프로세서도 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 무선 통신 시스템이 웨이블렛 분석기와 웨이블렛 신호 발생기를 포함한다. 상기 웨이블렛 분석기는 통신 스펙트럼의 주파수-시간 맵 내에서 무선 신호를 분석하고, 상기 주파수-시간 맵 내에서 하나 이상의 가용 셀을 식별한다. 상기 웨이블렛 신호 발생기는 선택된 모웨이블렛(mother wavelet)으로부터 딸웨이블렛(daughter wavelet)을 발생시키는데, 이때, 결정된 하나 이상의 가용 셀 내에서 데이터 정보를 송신하기 위한 하나 이상의 딸웨이블렛을 발생시킨다. 상기 시스템은 주파수-시간 맵 내 각각의 셀과 연계된 모웨이블렛을 저장하는 메모리를 더 포함한다.
본 발명의 또 하나의 양태에 따르면, 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 무선 통신 스펙트럼 내 주파수-시간 맵(frequency and time map)과 연계된 하나 이상의 무선 신호를 수신하는 단계와, 웨이블렛 분석(wavelet analysis)을 이용하여, 수신된 무선 신호의 신호 강도를 판단하는 단계를 포함한다. 신호 강도는 상기 주파수-시간 맵 내의 하나 이상의 셀에 대해 판단되며, 판단된 신호 강도를 초과하는 임계값을 바탕으로 하여, 무선 송신을 위해 하나 이상의 셀이 할당된다.
본 발명의 또 하나의 양태에 따르면, 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 무선 통신 스펙트럼과 연계되어 있는 복수의 주파수-시간 셀(frequency and time cell)을 할당하는 단계를 포함하며, 이때 복수의 주파수-시간 셀 각각은 시간과 주파수 영역에서 스케일링될 수 있다. 웨이블렛 분석(wavelet analysis)을 이용하여, 상기 복수의 주파수-시간 셀 각각 내에서 무선 신호 강도가 측정된다. 상기 측정된 무선 신호 강도를 바탕으로, 복수의 주파수-시간 셀 중 하나 이상이 식별된다. 그 후, 상기 복수의 주파수-시간 셀 중 식별된 하나 이상 내에서 하나 이상의 웨이블렛 신호가 송신된다.
본 발명의 또 하나의 양태에 따르면, 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 또 다른 방법이 제공된다. 상기 방법은, 하나 이상의 무선 신호를 검출하기 위해 복수의 셀을 갖는 주파수-시간 맵(frequency and time map)을 스캐닝하는 단계를 포함하며, 이때 상기 복수의 셀 각각은 시간과 주파수 영역에서 스케일링될 수 있다. 상기 복수의 셀 중 임의의 하나 내에서의 무선 송신을 위해, 웨이블렛 신호는, (1) 복수의 셀 중 임의의 하나 내에서 하나 이상의 무선 신호가 미검출되는 경우, 또는 (2) 웨이블렛 분석(wavelet analysis)을 이용하여, 상기 복수의 셀 중 임의의 하나 내에서 검출된 하나 이상의 무선 신호가 임계값 이하의 신호 강도를 포함하는 경우, 발생된다.
지금부터 하나 이상의 예시적 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1A-1E는 통신 스펙트럼 자원을 할당하기 위해 사용되는 공지된 액세스 기법의 예를 도시한다.
도 1F는 본 발명의 하나의 양태에 따르는 주파수-시간 맵의 일례를 도시한다.
도 1G는 도 1F의 주파수-시간 맵과 연계된 또 다른 주파수-시간 맵의 일례를 도시한다.
도 2는 본 발명의 하나의 양태에 따르는 웨이블렛 발생기를 도시한다.
도 3은 잠재적 무선 송신을 위한 가용 셀 자원을 나타내는 주파수-시간 맵의 또 다른 일례를 도시한다.
도 4는 무선 통신 스펙트럼 내 통신 자원의 점유 상태를 도시한다.
도 5는 본 발명의 하나의 양태에 따르는 통신 시스템의 시스템 블록도이다.
도 6은 본 발명의 하나의 양태에 따르는 통신 수신기의 시스템 블록도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 양태에 따르는 통신 시스템의 시스템 블록도이다.
도 8은 본 발명의 하나의 양태에 따르는 웨이블렛 발생 장치의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 하나의 양태에 따르는 무선 통신 시스템 내 스펙트럼 자워을 이용하기 위한 순서도이다.
도 10은 의도된 수신자에게 무선 통신 스펙트럼 내 하나 이상의 가용 스펙트럼 자원을 알려주는 핸드쉐이킹 프로토콜과 연계된 순서도이다.
다음의 기재에서, 본 발명의 하나 이상의 양태는 무선 통신 스펙트럼 내에서 송신 자원을 관리 및 제어하기 위한 수단을 확립하기 위해 웨이블렛 분석(wavelet analysis)을 이용한다. 따라서 가용 스펙트럼 자원(즉, 주파수 스팬 및/또는 타임 슬롯의 할당)을 결정하기 위해 통신 스펙트럼이 분석된다. 그 후, 이러한 결정된 스펙트럼 자원(가령, 가용 대역폭, 가용 타임 슬롯 등)의 특성에 따라, 변조된 반송파 웨이블렛 파형, 또는 신호가 발생된다. 본원의 다양한 양태와 실시예가 다양한 무선 구현예를 참조하여 기재되어 있지만, 이들 방법 및 시스템은 유선 송신에도 적용될 수 있음이 자명할 것이다.
본원의 다양한 실시예에 따르면, 일반적으로, 스펙트럼과 채널은 각각, 주파수 및 시간 “스펙트럼”과, 주파수 및 시간 “채널”을 일컫을 수 있는 것으로 정의된다.
따라서 통신 시스템의 가용 “주파수-시간” 자원을 최적화하기 위해, 데이터 정보는 웨이블렛이라고 일컬어지는 특정 파형에 실린다.
웨이블렛은 수학적 함수에 의해 표현되며, 이러한 수학적 함수는 주어진 함수나 연속 시간 신호를 여러 다른 주파수 성분으로 분할한다. 웨이블렛은 모웨이블렛(mother wavelet)이라고 불리는 단일 수학적 함수 ψ(t)로부터 생성되며, 상기 모웨이블렛은 시간과 주파수 영역 모두에서 유한한 길이를 갖거나 빠르게 쇠퇴하는 진동 파형이다. 또한 모웨이블렛은, 에너지가 한정된 신호 공간을 위한 직교 기저를 형성하는 일부 특수 속성(가령, 정수 이동(integer translation) 및 이분 팽창(dyadic dilation))도 포함할 수 있다. 딸웨이블렛(daughter wavelet)은 모웨이블렛의 스케일링(scale)(α)되고 이동(τ)된 복제본이다. 웨이블렛 변환은, (사용자 데이터에 내재적으로) 불연속 부분과 급격한 변화가 존재하는 함수를 나타낼 때, 전통적인 푸리에 변환보다 더 유리하다. 덧붙이자면, 웨이블렛 변환은, 일반적으로 푸리에 변환은 할 수 없는, 유한 길이의, 비주기적 및/또는 비정상적(non-stationary) 신호를 정확하게 분해하고 재구성하기 위한 수단을 제공한다. 원격 통신에서, 반송파 신호를 생성하기 위해 웨이블렛을 이용하는 것은, 예를 들어, 잘 국소화된 에너지 분포를 제공하여, 반송파 신호 에너지의 약 99%가 시간 영역과 주파수 영역 모두의 유한 간격(finite interval) 내에 집중될 수 있다. 송신되는 반송파 신호에서의 이러한 에너지 국소화는, 하나의 통신 스펙트럼을 공유하는 이웃하는 반송파 신호들 간의 동일 채널 간섭의 감소를 위한 수단을 제공한다.
도 1F는 하나의 웨이블렛과 연계되어 사용되는 주파수-시간 맵(또는 플랜)(100)의 일례를 도시한다. 주파수-시간 맵(100)은 복수의 주파수-시간 셀(102)을 포함하며, 복수의 주파수-시간 셀(102) 각각은, 반송파 신호 송신 및/또는 수신(즉, 통신)을 위한 채널로서 할당될 수 있는 무선 통신 스펙트럼의 일부분을 나타낸다. 웨이블렛 함수의 스케일(scaling) 및 이동(translation)에 의해, 주파수-시간 맵(100)이 가변 시간-주파수 분해능에 따라 분할될 수 있다. 예를 들어, 스케일링 매개변수(scaling parameter)를 제 1 값으로 설정하고, 이동 매개변수(translation parameter)를 증분시킴으로써, 대역폭 Δf1과 시간 슬롯 간격 Δt1을 갖는 복수의 셀(104)이 제공된다. 스케일링 매개변수를 제 2 값으로 설정하고, 이동 매개변수를 증분시킴으로써, 감소된 대역폭 Δf2과 증가된 시간 슬롯 간격 Δt2를 갖는 복수의 셀(106)이 제공된다. 따라서 스케일링 매개변수를 제 3 값으로 설정하고 이동 매개변수를 증분시킴으로써, 더 감소된 대역폭 Δf3과 더 증가된 시간 슬롯 간격 Δt3을 갖는 복수의 셀(108)이 제공된다.
도 1F에서 도시되는 바와 같이, 웨이블렛은, 시간과 주파수 영역 모두에서의 무선 통신 스펙트럼의 스케일링될 수 있는 분할의 기회를 제공하며, 따라서, 가용 스펙트럼 자원의 효율적인 사용을 촉진시킨다. 웨이블렛을 이용하여, 주파수-시간 맵(100)의 각각의 셀이, 또 다른 주파수-시간 맵에 따라서, 주파수-시간 셀로 더 분할될 수 있다. 예를 들어, 또 다른 웨이블렛 함수 Υ(t)를 기초로 하여, 오른쪽 셀(106)이 주파수-시간 셀로 더 분할될 수 있다. 오른쪽 셀(106)을 추가적인 주파수-시간 셀(110)로 분할하는 예가 도 1G에서 나타난다.
도 1G는 또한 모웨이블릿 방정식 ψα,τ(t)(112) 및 이에 대응하는 주파수 영역 표현 ψα,τ(ω)(114)을 보여준다. 웨이블렛 방정식 ψα,τ(t)(112)을 참조하면, α는 웨이블렛 파형의 스케일링 매개변수를 나타내고, τ는 웨이블렛 파형의 편이 또는 이동 매개변수를 나타낸다. 상기 스케일링 매개변수는 펄스 형태에 영향을 미칠 것이며, 이때 에너지가 보존되어, 펄스 형태가 시간 영역으로 팽창된다면, 주파수 영역으로는 수축될 것이다. 또는, 펄스 형태가 시간 영역으로 압축된다면, 주파수 영역에서는 확장될 것이다.
예를 들어, α 값이 양의 방향으로 증가하면 웨이블렛 파형은 시간 영역에서 압축된다. 설명한 바와 같이, 에너지 보존의 법칙으로 인해, 웨이블렛 파형의 시간 영역에서의 압축은 주파수 대역폭의 증가로 해석된다. 역으로, α 값이 감소하면 웨이블렛 파형이 시간 영역에서 팽창하고, 주파수 대역은 감소한다. 이러한 것이 도 1F에서 도시되어 있으며, 여기서 α 값(즉, 스케일링 매개변수)의 감소와 웨이블렛 파형의 시간 영역에서의 팽창이, Δf의 값을 감소시키고(가령, Δf1에 비교할 때 Δf2), Δt를 증가시키는 효과(가령, Δt1에 비교할 때 Δt2)를 갖는다.
편이 매개변수 τ는 시간 영역에서의 에너지 집중 중심의 편이를 나타낸다. 따라서 도 1F에서 도시된 바와 같이, τ 값을 증가시킴으로써, 웨이블렛이 T 축을 따라 양의 방향으로(즉, t1의 방향으로) 편이된다. 예를 들어, 대역폭 Δf1과 시간 슬롯 간격 Δt1을 제공하는 주어진 α값에 대하여, τ를 증가시킴으로써, 셀(104)을 가로질러 웨이블렛이 점진적으로(즉, T1에서 T1'로, 그 후, T1'에서 T1"로 등) 편이된다. 또 다른 예를 토대로, 대역폭 Δf2와 시간 슬롯 간격 Δt2를 제공하는 주어진 α 값에 대해, τ를 증가시킴으로써, 웨이블렛이 셀(106)을 가로질러 점진적으로(즉, T2에서 T2'로, 그 후, T2'에서 T2"로 등) 편이된다. 따라서 웨이블렛의 편이 매개변수와 스케일링 매개변수 모두, 시간과 주파수 영역 모두에서 웨이블렛 파형의 분해능을 동적으로 조절할 수 있게 한다. 따라서 여러 다른 주파수-시간 셀을 수용하기 위해, 그리고 이에 따라서 주파수-시간 맵(100) 내 채널을 수영하기 위해 웨이블렛 파형 특성이 조작될 수 있다.
모웨이블렛 파형은 몇 가지 속성(가령, ∫ψα,τ(t)dt = 0)을 갖도록 선택된다. 또한, 웨이블렛 에너지의 약 99%가, 시간 영역과 주파수 영역 모두의 유한한 간격 내에 집중되도록, 상기 모웨이블렛 파형이 시간과 주파수 영역 모두에서 잘 국소화된다. 덧붙이자면, 모웨이블렛 파형은 자신의 집중 중심을 편이, 즉 이동시킬 수 있으며, 이로 인해서, 인접하는 편이된 파형(즉, ψ(t-τ))이 생성되어, 직교 기저를 형성할 수 있다.
모웨이블렛 방정식 ψα,τ(t)(112) 및 이에 대응하는 주파수 영역 표현 ψα,τ(ω)과 관련하여, α=pn 및 τ=kpn라고 지정하면(이때, "p"는 양의 유리수(예를 들어, 1.2, 2, 2.1, 3 등)이고, "k" 및 "n"은 정수(가령, 0, +/-2, +/-3 등)),
Figure pct00001
(방정식 1.1)
이고, 상기 방정식 1.1의 주파수 영역 표현은,
Figure pct00002
(방정식 1.2)
와 같이 주어진다.
상기 방정식 1.1 및 1.2의 수학적 표현은, 스케일링(p, n) 변수와 편이(k) 변수에 여러 다른 값을 적용함으로써 여러 다른 딸웨이블렛 신호를 생성하는 모웨이블렛 신호의 기저를 형성한다. 따라서 주파수-시간 맵의 각각의 셀 내에서의 송신을 위한 딸웨이블렛이 각각 발생된다.
도 2는 본 발명의 하나의 양태에 따르는 웨이블렛 발생기(200)를 도시한다. 웨이블렛 발생기(200)는, 도면부호(204)로 지시되며 방정식 1.1 및 1.2와 관련하여 앞서 설명된 웨이블렛 방정식 ψn,k(t)에 의해 주어지는 전달 함수를 갖는 프로세싱 장치(202)를 포함할 수 있다. 웨이블렛 방정식 ψn,k(t)의 대응하는 주파수 영역 표현은 도면부호(206)로 지시되는 웨이블렛 방정식 ψn,k(ω)에 의해 주어진다. 상기 프로세싱 장치(202)는 이러한 전달 함수를, 예를 들어, 디지털 필터나 아날로그 필터의 형태로 구현할 수 있다. 프로세싱 장치(202) 내에서, 웨이블렛 매개변수(208)는 특정 대역폭과 시간 슬롯 간격을 갖는 통신 스펙트럼의 특정 부분(가령, 하나의 주파수-시간 셀) 내에서 동작하도록 맞춰진 딸웨이블렛 파형의 발생을 가능하게 한다. 동작 중에, 입력 신호(210), 예를 들어, 입력 데이터 신호 Sn ,k가 웨이블렛 프로세싱 장치(202)로 제공된다. 그 후, 웨이블렛 프로세싱 장치(202)는 입력 신호(210)와 특정 딸웨이블렛 파형을 조합하여, 변조된 반송파 웨이블렛(212), 가령, S(t)을 발생시킨다. 변조된 웨이블렛 S(t)의 대응하는 주파수 영역 표현은, 도면부호(214)로 지시되는 웨이블렛 방정식 S(ω)에 의해 주어진다.
통신 스펙트럼의 일부분 내에서의 하나 이상의 주파수-시간 셀의 이용가능성, 입력 데이터 신호에 대한 대역폭 또는 데이터 레이트 요구치, 입력 데이터 신호의 패킷 크기, 코딩/변조 입도 고려사항 및 (가령, 실시간 이미지나 버스트 타입 데이터 등의 레이턴시 핵심 데이터를 바탕으로 하는) 데이터 서비스 유형 관련 요구사항(그러나 이에 국한되는 것은 아님) 등의 복수의 인자를 바탕으로, 통신 스펙트럼의 특정 부분(가령, 주파수-시간 셀) 내에서의 송신을 위해 변조된 웨이블렛 S(t)이 발생된다. 웨이블렛 매개변수의 값(즉, n, k 및 p)을 설정함으로써, 변조된 웨이블렛 S(t)의 발생 동안, 이러한 인자와 그 밖의 다른 인자가 고려될 수 있다. 도면부호(204)로 지시되는 웨이블렛 방정식 ψn,k(t)은 스케일링을 제공하기 위한 매개변수 p 및 n와, 파형 편이 또는 다른 시간 구간으로의 재배치를 위한 매개변수 k를 포함한다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 주파수-시간 맵(300)이 잠재적 반송파 신호 송신을 위한 몇 가지 가용 주파수-시간 맵(302-310)을 포함한다. 여러 다른 인자를 기초로, 사용자는 가용 주파수-시간 셀(302-310) 중 하나 이상 내에서 데이터를 송신할 것을 선출할 수 있다. 예를 들어, 데이터가 높은 데이터 레이트와 큰 패킷 크기를 포함하는 경우, 이웃하는 셀(302 및 304, 또는 306 및 308)에 송신 자원으로서 고대역폭을 할당하는 것이 신중할 수 있다. 또는, 더 낮은 데이터 레이트의 데이터를 갖는 더 낮은 대역폭의 경우에 대해, 더 낮은 대역폭 및 더 넓은 시간 슬롯 간격을 갖는 셀(가령, 셀(310))이 이용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 웨이블렛 파형의 형태는 주파수-시간 셀의 특성을 바탕으로도 변한다. 셀(302-308)에 비교할 때, 셀(310)에서 대역폭이 감소되고 시간 슬롯 간격이 증가된다. 따라서 셀(310)에서 동작하는 파형(314)은 셀(302-308)에서 각각 동작하는 파형(316-322)에 비해 더 팽창(dilation)된다. 파형(314)을 팽창시킴으로써, 셀(310)의 더 낮은 대역폭 요구사항을 수용하도록, 주파수 값(frequency content)이 감소된다.
도 4는 무선 스펙트럼 내 통신 자원의 잠재적 이용 가능성을 도시한다. 앞서 언급한 바와 같이, 고-대역폭/단시간-간격 셀에서 저-대역폭/장시간-간격 셀까지의 여러 다른 주파수-시간 셀 내에서 동작할 수 있는 잘 정의된 반송파 신호를 발생시키기 위해 웨이블렛이 사용될 수 있다. 웨이블렛을 이용하여, 셀의 시간/주파수 매개변수가 여러 다른 분해능을 수용하도록 변화될 수 있다. 예를 들어, 주파수 영역에서 분해능을 증가시킴으로써, 시간 영역에서의 분해능이 감소된다. 역으로, 주파수 영역 분해능의 감소는 시간 영역 분해능의 증가를 야기한다. 이러한 유연성을 고려하여, 웨이블렛 반송파 신호가 무선 스펙트럼의 임의의 가용 부분 내에서 발생될 수 있으며, 이로 인해서 복수의 인자를 바탕으로 이용가능성이 결정된다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 다중경로 전파 효과가 에너지 레벨에서 무선 신호를 강하시킬 수 있다. 예를 들어, 다중경로 페이딩 등의 전파 효과의 결과로서, 무선 스펙트럼의 일부분(402) 내에서 동작하는 신호(404)가 특정 임계치(406) 이하가 될 때, 상기 스펙트럼의 부분(402)은 잠재적으로 이용가능해질 수 있다. 마찬가지로, 다중경로 페이딩의 결과로 신호(412)가 또한 임계치(414) 이하가 될 때, 무선 스펙트럼의 또 다른 부분(410)도 잠재적으로 이용가능하게 될 수 있다. 제시된 예에서, 모웨이블렛을 이용해, 페이딩의 결과로서 발생된 가용 시간 슬롯과 대역폭 모두를 기초로 하여, 송신을 위한 적정 반송파 신호가 발생될 수 있다. 페이딩의 결과로서 이용가능해질 무선 스펙트럼의 점유된 영역을 이용하는 것에 추가로, 예를 들어, 생성된 웨이블렛 파형을 이용할 때, 이용 중 저 레벨(가령, 전화 통화 중 침묵 상태)에 의해 발생되는 아이들(idle) 스펙트럼 자원(416)이 신호 송신을 위해 이용가능하다. 일반적으로 웨이블렛 신호 발생 및 분석은, 무선 스펙트럼의 점유된 부분과 점유되지 않은 부분 모두 내에서 신호 송신을 가능하게 함으로써, 무선 통신 스펙트럼의 이용을 증가시킨다.
통신 스펙트럼의 하나 이상의 부분의 이용가능성은, 무선 통신 스펙트럼의 특정 부분에서 검출가능한 무선 신호의 부재, 또는 특정 스펙트럼 부분에서 검출가능한 무선 신호의 에너지가 특정 지정 임계 레벨 이하가 되는가의 여부에 달려있다. 동작 중에 통신 시스템과 관련된 여러 가지 기준에 따라 상기 임계 레벨이 설정될 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 통신 링크가 무선 신호를 셀방식 무선 시스템과는 상이한 에너지 레벨로 전송할 수 있다. 따라서 각각의 시스템에 대한 임계 에너지는 서로 다를 수 있다. 일반적으로 무선 통신 스펙트럼의 일부분 내에서, 임계 에너지(또는 파워) 레벨은, 수신기가 무선 신호로부터 데이터 정보를 복조하고 복원할 수 있는 능력 이상으로, 검출된 무선 신호가 열화되는 상태인 레벨로 설정될 수 있다.
무선 통신 스펙트럼의 하나 이상의 부분은, 정보 운반(information conveyance)을 위한 무선 통신 스펙트럼을 활용하도록 사용되는 임의의 할당된 자원을 포함할 수 있다. 이들 할당된 스펙트럼 자원은 주파수 간격, 시간 슬롯, 공간상 가용 영역(가령, 가시거리 내 통신(line-of-sight communication)) 및 더 일반적으로는, 수신지로의 데이터 정보의 전송을 촉진하는 통신 스펙트럼의 임의의 속성을 포함한다. 예를 들어, 무선 통신 스펙트럼의 하나 이상의 부분의 예로는, 무선 통신 스펙트럼과 연계된 전체 주파수 범위, 무선 통신 스펙트럼 내 주파수 범위, 무선 통신 스펙트럼 내 주파수 채널, 무선 통신 스펙트럼 내 주파수 채널의 일부분, 무선 통신 스펙트럼 내 주파수 채널과 연계된 시간 슬롯, 무선 통신 스펙트럼 내 주파수 채널의 일부분과 연계된 시간 슬롯, 무선 통신 스펙트럼의 주파수-시간 맵과 연계된 주파수-시간 셀, 무선 통신 스펙트럼과 연계된 주파수-시간 셀의 일부분이 있다(그러나 이에 국한되는 것은 아님).
도 5는 본 발명의 하나의 양태에 따르는 통신 시스템(500)의 시스템 블록도이다. 통신 시스템(500)은 수신기 부분(502)과 송신기 부분(504)을 포함하며, 이때, 상기 송신기(504)와 수신기(502) 부분은 안테나 스위치(508)를 통해 안테나 유닛(506)으로 연결된다.
수신기 부분(502)은 통신 스펙트럼을 모니터링하거나 스캐닝하여, 무선 통신 스펙트럼의 여러 다른 부분(가령, 주파수 채널)에서의 무선 신호 에너지의 크기를 판단할 수 있다. 무선 신호 에너지(또는 파워) 활동을 검출함으로써, 수신기 부분(502)은 무선 신호 송신을 위해 사용될 수 있는 통신 스펙트럼의 하나 이상의 부분을 식별한다. 수신기 부분(502)이 통신 스펙트럼 중 이러한 하나 이상의 사용 가능한 부분(가용 부분)을 식별하면, 이에 따라서 상기 송신기 부분이, 통신 스펙트럼의 하나 이상의 부분 내에서의 송신을 위한 데이터 변조된 웨이블렛 파형을 발생한다.
수신기 부분(502)은 선택적 대역-통과 필터(510)와, 저잡음 증폭기(512)와, 웨이블렛 스펙트럼 분석기(514)와, 파형 선택 유닛(516)을 포함한다. 대역-통과 필터(510)는 스위치(508)를 통해 안테나 유닛(506)으로 연결되어, 상기 안테나 유닛이, 선택적 필터링을 위해, 수신된 무선 신호를 대역-통과 필터(510)로 전달한다. 저잡음 증폭기(512)는 대역-통과 필터(510)와 웨이블렛 스펙트럼 분석기(514) 모두와 연결되어 있다. 상기 대역-통과 필터(510)로부터 필터링된 신호는, 웨이블렛 스펙트럼 분석기(514)로 전송되기 전에, 저잡음 증폭기(512)에 의해 수신되고 증폭된다. 상기 웨이블렛 스펙트럼 분석기(514)는 저잡음 증폭기(512)와 파형 선택 유닛(516)으로 연결된다. 웨이블렛 스펙트럼 분식기(514)가 웨이블렛 분석을 이용하여 저잡음 증폭기(512)로부터 수신된 증폭된 신호를 처리(process)하여, 상기 신호의 각각의 신호 에너지 또는 파워 레벨이 판단될 수 있다.
파형 선택 유닛(516)에서, 웨이블렛 스펙트럼 분석기(514)에 의해 판단되는 각각의 신호 에너지(또는 파워) 레벨이 임계 에너지(또는 파워) 레벨에 비교된다. 임계치 이하의 계산된 에너지(또는 파워) 레벨을 포함하는 신호가 선택되어 무선 통신 스펙트럼 내 신호의 위치(가령, 주파수 위치) 및 대역폭이 식별될 수 있다. 이러한 위치 및 이에 대응하는 대역폭이 무선 통신 스펙트럼 중 이용가능한 영역을 정의한다.
송신기 부분(504)의 웨이블렛 파형 발생기(524)가, 파형 선택 유닛(516)에서 선택된 신호와 연계된 각각의 식별된 위치 및 대역폭을, p, n 및 k 매개변수의 형태로 수신한다. 그 후, 상기 웨이블렛 파형 발생기(524)가, 상기 선택된 신호의 식별된 위치 및 대역폭을 기초로 하여, 무선 스펙트럼의 가용 영역 내에서의 송신을 위한 웨이블렛 파형(즉, 딸웨이블렛)을 발생시킨다.
송신기 부분(504)은 오류 정정 유닛(error correction unit, 520)과, 변조 유닛(522)과, 웨이블렛 파형 발생기(524)와, 디지털-아날로그 변환기(526)와, 파워 증폭기(528)와, 선택적 대역-통과 필터(530)를 포함한다. 송신되기로 지정된 데이터 정보가 오류 정정 유닛(520)에 의해 인코딩될 수 있다. 오류 정정 유닛(520)에서, 정보 데이터가 잉여 비트(redundant bit)를 이용해 인코딩되어, 송신 매체(즉, 공기(air))에 의해 발생할 수 있는 비트-오류를 식별하고 정정할 수 있다. 복수의 서로 다른 오류 정정 기법이 채택될 수 있다. 예를 들어, 패리티 비트를 포함시키는 것과 같은 단순한 오류 검출법이 사용될 수 있다. 또는, 리드-솔로몬 인코더(Reed-Solomon encoder)나 터보 인코더와 같은 더 복잡한 오류 검출 및 정정 기법이 사용될 수 있다. 오류 정정 유닛(520)은 변조 유닛(522)에 연결된다. 변조 유닛(522)에서, 여러 다른 변조 기법을 이용하여, 인코딩된 데이터 정보가 웨이블렛 발생기(524)에 의해 발생된 파형 상에 직접 변조될 수 있다. 또는, 변조기 유닛(522)이 인코딩된 데이터 정보를 부반송파 신호 상에 변조시킨다. 그 후 상기 부반송파 변조된 신호가, 웨이블렛 발생기(524)에 의해 발생된 반송파 파형에 적용된다. 예를 들어, 변조기(522)는 2진 위상 편이 키잉(BPSK) 변조, 위상 편이 키잉(PSK) 변조, 직교위상 편이 키잉(QPSK) 변조, 주파수 편이 키잉(FSK) 변조, 직교위상 진폭(QAM) 변조, QAM-16 변조, 또는 그 밖의 다른 임의의 변조 원리를 제공할 수 있다. 오류 정정 인코딩의 경우에서와 같이, 변조 기법은 몇 가지 인자(가령, 시스템 복잡도, 요구되는 신호대잡음 비, 오류 확률 수용률(error probability acceptance) 등)를 토대로 선택된다. 변조 유닛(522)은 웨이블렛 파형 발생기(524)에 연결되어, 파형 선택 유닛(516)의 출력을 토대로, 웨이블렛 발생기(524)가 변조 데이터 정보를 선택된 파형과 조합한다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 웨이블렛 발생기(524)는 가령, 도 2에서 도시되고 본원에서 기재된 웨이블렛 발생기와 같은 웨이블렛 발생기일 수 있다. 그 후, 웨이블렛 발생기(524)로부터 출력된 변조된 웨이블렛 파형이 디지털-아날로그(DAC)(526)로 제공될 수 있다. 웨이블렛 발생기(524)가 디지털화된 출력을 발생시킬 때, 상기 DAC(526)가 송신기 부분(506)의 구성요소로서 포함될 수 있다. 이는, 디지털 장치(가령, 디지털 필터)를 이용하여 웨이블렛 발생기(524)가 구현될 때 발생될 수 있다. 아날로그 장치(가령, 아날로그계 필터)를 이용해 웨이블렛 발생기(524)가 구현되는 경우 상기 DAC(526)는 종종 생략될 수 있다. 상기 DAC(526)가 파워 증폭기(528)로 연결되어, DAC(526)로부터 출력된 아날로그 변조된 웨이블렛 파형이 증폭되기 위해 파워 증폭기(528)에 의해 수신될 수 있다. 파형 변조된 웨이블렛이 증폭되면, 스위치(508)를 통해 안테나 유닛(506)으로 전달되기 전에, 선택적 대역-통과 필터(530)에 의해 필터링된다. 안테나 유닛(506)에서, 증폭되고 변조된 웨이블렛 파형(또는 웨이블렛 신호)이 무선 통신 스펙트럼의 가용하다고 식별된 영역들 중 하나 내에서 송신된다.
도 6은 본 발명의 하나의 양태에 따르는 통신 수신기(600)의 시스템 블록도이다. 수신기(600)는 통신 시스템(제한받지 않는 예를 들자면, 도 5의 시스템(500))에 의해 발생된 무선 신호를 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 수신기(600)는 안테나 유닛(602)과, 선택적 대역-통과 필터(604)와, 저잡음 증폭기(606)와, 아날로그-디지털 변환기(ADC)(608)와, RAKE 수신기(610)와, 복조 유닛(612)과, 오류 정정 유닛(614)을 포함한다. 안테나(602)가 대역-통과 필터(604)에 의해 선택적으로 필터링된 무선 신호를 수신하면, 상기 무선 신호가 저잡음 증폭기(606)에 의해 증폭된다. 상기 저잡음 증폭기(606)는 RAKE 수신기(610)의 입력부로 연결된다. 신호가 다중 경로를 통해 수신기(600)에 도달함으로써, 수신된 무선 신호의 신호 페이딩(signal fading)이 발생할 수 있다. 상기 RAKE 수신기(610)는, 복조 전에, 수신된 다중경로 무선 신호를, 수신된 신호 에너지를 최대화하는 방식으로, 조합한다. RAKE 수신기(610)의 출력부가 복조 유닛(612)으로 복조를 위해 연결된다. 예를 들어, 복조 유닛(612)은 이진 위상 편이 키잉(BPSK) 복조, 위상 편이 키잉(PSK) 복조, 직교위상 편이 키잉(QPSK) 복조, 주파수 편이 키잉(FSK) 복조, 직교 진폭(QAM) 복조, QAM-16 복조, 또는 무선 신호로부터 정보 데이터(즉, 데이터 비트나 데이터 심볼)를 복원하기 위해 사용되는 그 밖의 다른 임의의 복조나 디매핑(de-mapping) 기법을 제공할 수 있다. 복조기가 데이터 정보를 복원한 후, 오류 정정 유닛(614)은 데이터 정보를 디코딩하여, 송신 경로(즉, 공기)를 통과할 때 데이터 정보에서 발생된 비트-오류를 검출 및 정정할 수 있다. 오류 정정 유닛(614)은 단순한 오류 검출을 수행할 수 있거나, 오류 검출과 오류 정정을 모두 수행할 수 있다. 수신기(600)가 RAKE 수신기(610)를 포함하지만, 그 밖의 다른 임의의 수신기 설정이 특정 무선 적용예를 기반으로 사용될 수 있다. 한 가지 예로 RAKE 수신기가 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 셀방식 시스템, 또는 포괄적으로, 다중 경로 신호 페이딩에 더 민감한 시스템에서 적용된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 양태에 따르는 통신 시스템(700)의 시스템 블록도이다. 시스템(700)의 구성요소 및 동작이 도 5의 통신 시스템(500)과 관련하여 설명되고 기재된 것과 동일하다. 그러나 시스템(700)은 무선 스펙트럼의 비인가(unlicensed) 60㎓ 부분 내에서 동작하기에 적합한 5㎓ WiFi 시스템 적용예를 설명한다. 시스템(500)(도 5)과 비교할 때, 시스템(700)은 추가적인 상향-변환 유닛(702)과 하향-변환 유닛(704)을 포함한다.
하향-변환 유닛(704)에서, 선택적으로 필터링되고 증폭되어 필터(510)로부터 수신된 신호는, 변환기(708)(가령, 믹서)를 이용하여, 스펙트럼의 60㎓ 영역에서 5㎓의 영역의 중간 주파수로 하향-변환된다. 5㎓ WiFi 수신기 장치(710)는, 앞서 언급된 바 있는 신호 에너지의 판단 및 웨이블렛 파형의 선택을 위해, 수신된 WiFi 신호를 웨이블렛 스펙트럼 분석기(514)와 파형 선택기(516)로 전달하기 전에, 하향-변환된 신호를 수신하고 처리한다.
상향-변환 유닛(702)에서, 5㎓ WiFi 송신기 장치(712)를 이용하여, DAC(526)로부터 수신된 데이터 변조된 웨이블렛 파형이 중간 주파수로 상향-변환된다. 변환기(714)(가령, 믹서)를 이용하여, 생성된 5㎓ WiFi 신호가 60㎓ 영역으로 추가적으로 상향-변환된다. 변조된 웨이블렛 파형이 5㎓ WiFi 신호로 변환되고 60㎓ 영역으로 상향-변환되면, 웨이블렛 신호는, 증폭기(528), 필터(530) 및 안테나 유닛(506)을 각각 통해, 증폭되고, 선택적으로 필터링되며, 무선 전송된다.
도 7의 시스템(700), 또는 도 5의 시스템(500)은 수신기(600)(도 6)와 연계되어 사용될 수 있다. 시스템(700) 또는 시스템(500)이 무선 스펙트럼의 가용 부분을 식별하고, 무선 스펙트럼 중 상기 식별된 부분 내에서 데이터 변조된 웨이블렛 파형을 수신기(가령 수신기(600))에게 송신한다. 또한 수신기는 무선 스펙트럼 중 무선 신호 송신에 이용가능하게 될 식별된 부분을 통보받을 필요가 있기 때문에, 시스템(700)(또는 시스템(500))과 수신기(600) 간 핸드쉐이킹(handshaking) 동작이 고정 주파수 제어 채널을 통해 발생한다. 따라서 제어 채널은 무선 스펙트럼의 식별된 부분의 주파수와 시간 슬롯에 대응하는 정보를 포함한다. 이러한 핸드쉐이킹은 도 10과 관련하여 더 상세히 설명된다.
시스템(500)(도 5)과 시스템(700)(도 7)은 웨이블렛 분석 및 웨이블렛 발생 구성요소를 포함한다. 이 예에서(즉, 도 5 및 7), 웨이블렛 분석은 수신기와 연계되어 수행되는데, 상기 수신기에서, 무선 통신 스펙트럼이 모니터링되거나 스캐닝되어, 무선 신호가 검출될 수 있다. 수신된 무선 신호를 수신하고 분석하는 것을 기반으로 하여, 대응하는 웨이블렛 신호가 송신기와 연계되어 발생되는데, 상기 송신기에서, 데이터 정보는, 웨이블렛 분석의 결과로서 찾아진 지정 스펙트럼 자원을 통해, 의도된 수신자에게 송신된다.
도 8은 본 발명의 하나의 양태에 따르는 웨이블렛 발생 장치(800)의 블록도이다. 웨이블렛 발생 장치(800)는 웨이블렛 분석과 웨이블렛 신호 발생을 모두 제공하는 통합형 장치이다. 따라서 상기 웨이블렛 발생 장치(800)가, 임의의 기존 통신 시스템(가령, 트랜시버, 리피터 등) 내에 통합되거나 상기 기존 통신 시스템에 연결되어, 웨이블렛 특성을 활용함으로써, 통신 스펙트럼 자원을 이용할 수 있다. 웨이블렛 발생 장치(800)는 웨이블렛 분석기(802)와 웨이블렛 발생기(804)를 포함한다. 상기 웨이블렛 분석기(802)는 지정된 무선 통신 스펙트럼 내에서 검출될 수 있는 모든 무선 신호의 신호 에너지를 판단한다. 예를 들어, 셀방식 시스템에서, 지정된 무선 스펙트럼은, 셀방식 시스템이 동작하는 주파수 대역에 대응할 수 있다. 마이크로파 통신 시스템에 대해, 지정된 무선 스펙트럼이, 마이크로파 통신 시스템이 동작하는 마이크로파 주파수 대역에 대응할 수 있다. 분석기(802)가 지정된 통신 스펙트럼에서 신호 에너지가 낮거나 전혀 없는 하나 이상의 영역을 검출한 경우, 상기 분석기(802)는 상기 낮은 신호 에너지 영역, 또는 어떠한 신호 에너지도 검출되지 않는 영역의 주파수 위치와 대역폭을 식별한다. 웨이블렛 발생기(804)가, 분석기(802)에 의한 낮은 신호 에너지의 검출, 또는 검출 가능한 신호의 부재를 바탕으로, 이들 영역 내에서의 송신을 위한 변조된 웨이블렛 파형을 생성한다.
웨이블렛 분석기(802)는 아날로그-디지털 변환기(ADC)(806)와, 웨이블렛 계수 계산기(wavelet coefficient calculator, 808)와, 파형 선택기(810)를 포함한다. ADC(806)의 입력부가 임의의 수신 장치로 연결되어, 무선 신호를 검출할 수 있다. ADC(806)에서, 수신된 신호는, 웨이블렛 계수 계산기(808) 및 선택기(810)에 의해 처리되기 전에, 디지털 형식으로 변환된다. 디지털화된 신호가 ADC(806)로부터 웨이블렛 계수 계산기(808)로 전달되며, 상기 웨이블렛 계수 계산기(808)에서, 수신된 디지털화된 신호의 웨이블렛 계수(즉, wn ,k)가,
wn ,k = ∫r(t)ψn,k(t) (방정식 1.3)
를 이용하여 계산되며, 여기서 r(t)는 수신된 신호이며, ψn,k(t)는 웨이블렛 함수이다.
그 후, 계산된 웨이블렛 계수(즉, wn ,k)가 사용되어, 각각의 주어진 신호에 대해 계산된 웨이블렛 계수의 제곱 절댓값(즉, ｜wn,k｜2)을 계산함으로써, 신호 에너지가 결정될 수 있다. 파형 선택기(810)에서, 각각의 검출된 신호에 대응하는 지정된 신호 에너지가 임계 에너지(즉, σ)에 비교되며, 이때,
｜wn ,k｜2 ≤ η (방정식 1.4)
이때, η은 지정된 양수이다.
각각의 검출된 신호에 대응하는 지정 신호 에너지가 임계치 η와 같거나 작은 경우, 대응하는 웨이블렛 파형이 선택되거나 발생된다. 각각의 웨이블렛 파형은, 상기 임계치 η보다 낮거나, 거의 동일한 신호의 웨이블렛 계수(즉, wn ,k)를 바탕으로, 발생되거나 선택된다.
파형 선택기(810)가 선택된 웨이블렛 파형(즉, 적정한 딸웨이블렛)을, 데이터 변조 및 무선 송신을 위해 웨이블렛 발생기(804)로 전달할 수 있다. 또는, 파형 선택기(810)가 적정 n, k, p 값을 웨이블렛 발생기(804)에게 전달할 수 있다. n, k, p 값을 수신하면, 그 후, 상기 웨이블렛 발생기(804)가 모웨이블렛으로부터 딸웨이블렛 파형을 발생시킬 수 있다. 상기 웨이블렛 발생기(804)는 변조된 정보 데이터를 수신하고 이러한 변조된 데이터를 딸웨이블렛 파형과 조합한다. 그 후, 상기 웨이블렛 발생기(804)는, 변조된 데이터 정보를 지니는 딸웨이블렛 파형을, 무선 신호를 하나 이상의 의도된 수신자에게 송신하는 임의의 송신 장치로 전달한다. 장치(800)는 몇 가지 모듈, 예를 들어, 아날로그-디지털 변환기(ADC)(806)와, 웨이블렛 계수 계산기(808)와, 파형 선택기(810)와, 웨이블렛 발생기(804)를 포함하는 것으로 설명되고 기재되었다. 그러나 이들 모듈 중 하나 이상은 하나의 단일 모듈로 통합되고, 통신 장치의 단일 칩 또는 부품 내에서 구현될 수 있다. 또는, 이들 모듈이 소프트웨어나 펌웨어로서 구현될 수 있다. 이러한 실시예에서, 소프트웨어나 펌웨어 코드는 컴파일되어 통신 시스템의 관련 하드웨어(즉, 칩, 회로 기판 등)로 로딩될 수 있다.
앞서 기재된 바와 같이, 웨이블렛 분석기(802)는, 수신된 신호의 웨이블렛 계수를 결정하기 위해 이용되는 디지털 필터(도면상 도시되지 않음)로서 구현될 수 있다. 적정 딸웨이블렛 신호를 생성할 때, 디지털 필터 기법이 또한 상요될 수 있다. 따라서 디지털 필터 회로(도면상 도시되지 않음)가 웨이블렛 발생기(804) 내에서 사용될 수 있다. 이러한 구현예에서, 변조된 데이터가 디지털 필터로 제공되어, 통신 스펙트럼의 가용 영역(즉, 식별된 자원) 내에서의 송신을 위해 변조된 반송파 웨이블렛 신호가 발생될 수 있다. 또는 여러 다른 딸웨이블렛 파형이, 선택기(810)나 웨이블렛 발생기(804)의 메모리나 저장장치로 선-로딩(pre-loading)될 수 있다. 이 구현예에서, 하나 이상의 저장된 딸웨이블렛 신호는, 계산된 웨이블렛 계수와 뒤 이어 통신 스펙트럼 내 가용하다고 결정된 영역을 바탕으로, 액세스된다.
도 9는 무선 통신 시스템 내 스펙트럼 자원을 이용하기 위한 일반화된 순서도(900)이다. 단계(902)에서, 통신 스펙트럼의 하나 이상의 부분이 스캐닝되거나 모니터링되어 무선 신호가 검출될 수 있다. 통신 스펙트럼이 걸쳐 있는 대역폭은 무선 통신 시스템의 적용예에 따라 다르다. 예를 들어, 다양한 적용예에 따라, 무선 통신 시스템의 예로는, 셀방식 시스템(가령, GSM, CDMA 등), WiFi 시스템, 마이크로파 시스템, 밀리미터파 무선 시스템(millimetrewave raido system), 위성 통신 시스템 등이 있을 수 있다. 이들 예 각각은 서로 다른 채널 및 주파수 스펙트럼 점유 요구사항을 갖는다. 따라서 수신기에 의해 검출되는 주파수의 범위는 시스템 적용예에 따라 다를 것이다.
무선 신호가 검출되면(단계(904)), 웨이블렛 분석 기법을 이용하여 검출된 무선 신호의 신호 에너지가 판단된다(단계(906)). 앞서 기재된 바와 같이, 신호 에너지는, 검출된 무선 신호와 관련된 웨이블렛 계수를 계산함으로써, 판단될 수 있다. 신호 에너지가 지정 임계치보다 낮은 경우(단계(908)), 상기 검출된 무선 신호의 주파수 및 점유 대역폭과 연계된 스펙트럼 부분이 신호 송신을 위해 할당된다(단계(910)). 또는, 어떠한 무선 신호도 검출되지 않은 경우(단계(904)), 비점유 주파수 및 이에 대응하는 대역폭과 연계된 스펙트럼 부분이 신호 송신을 위해 할당된다(단계(910)).
스펙트럼 부분을 할당하는 과정에서, 둘 이상의 인접한 스펙트럼 부분을 신호 송신을 위해 할당하는 것이 바람직할 수 있다. 하나 이상의 스펙트럼 부분을 할당하는가의 여부는 무선 시스템의 적용예에 달려 있다. 예를 들어, 대역폭을 더 필요로 하는 광대역 시스템(wideband system)에 있어서, 둘 이상의 인접한 할당 스펙트럼 부분이 할당되어 광대역 송신되는 신호의 대역폭 요구사항을 수용할 수 있다.
단계(912)에서, 할당된 스펙트럼 부분 내에서의 송신을 위해 웨이블렛 신호 또는 파형이 발생되고 선택된다(단계(910)). 단계(914)에서, (가령 QAM-16에 의해) 변조된 데이터가 발생된 웨이블렛과 조합되어, 변조된 반송파 웨이블렛 파형이 형성될 수 있다. 그 후, 상기 변조된 반송파 웨이블렛은 통신 스펙트럼의 할당된 부분 내에서 송신된다(단계(916)).
앞서 기재된 바와 같이, 반송파 웨이블렛은, 검출된 스펙트럼 자원의 대역폭과 시간 슬롯 가용성을 바탕으로 발생된다. 웨이블렛 신호의 에너지 집중 특성 및 스케일 가능한(즉, 시간 및 주파수) 특성이 자원 가용성의 차이를 촉진시킨다. 예를 들어, 스펙트럼 자원은 가용 대역폭 및 시간 슬롯 간격의 범위를 포함할 수 있다. 이는 도 1F에서 도시된다.
단계(910)에서 스펙트럼 부분이 신호 송신을 위해 할당되면, 송신기와 의도된 수신자 장치 간에 핸드쉐이킹 동작이 발생한다. 이러한 핸드쉐이킹 동작은 도 10의 순서도(1000)에서 나타난다. 예를 들어, 송신기에서, 스펙트럼의 할당된 부분과 관련된 주파수, 대역폭, 시간 슬롯 및 웨이블렛 정보가 판단되면, 의도된 수신자 장치는 데이터 정보의 복원을 목적으로, 이러한 정보를 안내받을 필요가 있다. 따라서 도 9의 단계(910)에서의 스펙트럼 할당에 뒤 이어, 단계(1002)에서 송신기와 수신자 장치 간의 제어 정보의 교환을 위한 무선 제어 채널이 확립된다. 단계(1004)에서, 송신기는, 반송파 주파수, 대역폭, 시간 슬롯, 웨이블렛 특성 및 할당된 스펙트럼 부분과 연계된 그 밖의 다른 제어 정보를, 무선 제어 채널을 통해, 수신기로 전송한다. 단계(1006)에서, 수신기는 반송파 주파수, 대역폭, 시간 슬롯, 웨이블렛 특성 및 그 밖의 다른 제어 정보를, 확립된 제어 채널을 통해 수신한다. 그 후, 상기 수신기는 이러한 수신된 제어 정보(즉, 주파수, 대역폭 , 시간 슬롯, 웨이블렛 특성)를 이용하여, 할당된 스펙트럼 부분 내에서 송신되는 무선 신호를 검출한다(단계(1008)).
본원에서 기재된 바 있지만, 웨이블렛 분석 및 웨이블렛 신호 생성을 이용함으로써, 통신 스펙트럼의 가용 부분을 검출하고 이용하기 위한 수단이 제공된다. 가령, 통신 스펙트럼의 활용을 증가시키기 위한 다양한 시스템 및 방법을 발생시키기 위해 웨이블렛의 스케일가능성(scalability) 및 그 밖의 다른 특성이 활용되었다.
실시예들이 기재되었지만, 해당업계 종사자라면 이하의 특허청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 사상과 범위 내에서 변형예와 수정예가 가능할 수 있음을 알 것이다.

Claims (39)

  1. 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 시스템은
    통신 스펙트럼의 주파수-시간 맵(frequency and time map) 내에서의 무선 신호를 분석하고, 상기 주파수-시간 맵 내 하나 이상의 가용 셀(available cell)을 식별하기 위한 웨이블렛 분석기(wavelet analyzer)와,
    분석된 무선 신호를 바탕으로, 주파수-시간 맵의 식별된 하나 이상의 가용 셀 내에서의 송신을 위해, 하나 이상의 웨이블렛 신호를 발생시키기 위한 웨이블렛 신호 발생기(wavelet signal generator)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시스템은 송신기를 더 포함하며, 상기 송신기는
    데이터를 이용해 하나 이상의 웨이블렛 신호를 변조하는 변조기와,
    하나 이상의 웨이블렛 신호를 아날로그 형식으로 방사(radiate)하기 위한 안테나
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 웨이블렛 발생기는 디지털 형식으로 웨이블렛 신호를 생성하며, 디지털-아날로그 변환기가 변조된 하나 이상의 웨이블렛 신호를 디지털 형식에서 아날로그 형식으로 변환하며, 증폭기가 아날로그 형식인 하나 이상의 웨이블렛 신호를 증폭시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    아날로그 형식의 하나 이상의 웨이블렛 신호를 필터링하는 대역 통과 필터
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    파워 증폭기에 의한 증폭에 앞서, 아날로그 형식의?颱毬? 이상의 웨이블렛 신호를, 중간 마이크로파 주파수(intermediat microwave frequency)에서 밀리미터파 반송파 주파수(millimetre wave carrier frequency)로 편이(shift)하는 상향 변환기(up conveter)
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터는 이진 위상 편이 키잉(BPSK) 데이터, 위상 편이 키잉(PSK) 데이터, 직교 위상 편이 키잉(QPSK) 데이터 및 직교 진폭 변조(QAM) 데이터 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 웨이블렛 신호의 변조에 앞서서 데이터를 인코딩하는 오류 정정 유닛(error correction unit)
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 수신기를 더 포함하며, 상기 수신기는
    무선 신호를 수신하는 안테나와,
    필터링된 무선 신호를 증폭하는 증폭기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    수신된 무선 신호를 필터링하는 대역 통과 필터(band pass filter)
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    증폭된 무선 신호를, 밀리미터파 반송파 주파수(millimetre wave carrier frequency)에서 중간 마이크로파 주파수(intermediate microwave frequency)로 편이(shift)시키는 하향 변환기(down converter)
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  11. 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 시스템은
    통신 스펙트럼 내에서 주파수-시간 맵(frequency and time map)과 연계된 무선 신호를 수신하고, 웨이블렛 분석(wavelet analysis)을 이용하여 무선 신호를 분석하여, 상기 주파수-시간 맵 내에서 하나 이상의 가용 셀(available cell)을 식별하도록 구성된 수신기 부분과,
    상기 수신기 부분에 연결되어 있으며, 주파수-시간 맵의 식별된 하나 이상의 가용 셀 내에서의 송신을 위해, 데이터를 이용해 하나 이상의 웨이블렛 신호를 변조하도록 구성된 송신기 부분
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 수신기 부분은 무선 신호를 분석하기 위한 웨이블렛 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 송신기 부분은, 분석된 무선 신호를 바탕으로, 하나 이상의 변조된 웨이블렛 신호를 발생시키는 웨이블렛 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  14. 무선 송신을 위한 웨이블렛 신호 발생 장치(wavelet signal generation device)에 있어서, 상기 장치는
    수신된 무선 신호를 디지털화된 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와,
    상기 디지털화된 신호에 대해 웨이블렛 분석을 수행하여, 통신 스펙트럼의 주파수-시간 맵(frequency and time map) 내에서의 하나 이상의 가용 셀을 식별하고, 통신 스펙트럼의 주파수-시간 맵 내의 하나 이상의 식별된 가용 셀 내에서의 송신을 위해 하나 이상의 웨이블렛 신호를 발생시키는 디지털 신호 프로세서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이블렛 신호 발생 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 디지털 신호 프로세서는
    각각의 디지털화된 신호에 대해 웨이블릿 계수(wavelet coefficient)를 계산하는 제 1 모듈과,
    상기 웨이블릿 계수를 바탕으로, 각각의 디지털화된 신호에 대해 크기 값을 계산하는 제 2 모듈로서, 상기 각각의 디지털화된 신호에 대한 크기 값이 통신 스펙트럼의 하나 이상의 가용 부분을 결정하기 위해 임계 값에 비교되는 특징의, 상기 제 2 모듈과,
    상기 통신 스펙트럼의 결정된 하나 이상의 가용 부분 내에서의 송신을 위한 하나 이상의 웨이블렛 신호를 선택하며, 선택이 이뤄지면, 데이터 정보와 상기 하나 이상의 웨이블렛 신호를 조합하는 제 3 모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이블렛 신호 발생 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 디지털 신호 프로세서는 상기 제 1, 제 2 및 제 3 모듈의 기능을 수행하도록 프로그래밍되는 프로그래밍 가능한 장치(programmable device)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이블렛 신호 발생 장치.
  17. 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    무선 통신 스펙트럼 내 주파수-시간 맵(frequency and time map)과 연계된 하나 이상의 무선 신호를 수신하는 단계와,
    웨이블렛 분석(wavelet analysis)을 이용하여, 수신된 무선 신호의 신호 강도를 판단하는 단계로서, 상기 주파수-시간 맵 내의 하나 이상의 셀에 대해 신호 강도가 판단되는 특징의 단계와,
    판단된 신호 강도를 초과하는 임계값을 바탕으로 하여, 무선 송신을 위해 하나 이상의 셀을 할당하는 단계
    를 포함하는 것을 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    할당된 하나 이상의 셀 내에서 웨이블렛 반송파 신호를 무선 송신하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    송신기와 수신기 간에 제어 정보를 교환하는 단계로서, 송신기에서 수신기로 웨이블렛 반송파 신호를 송신하기 전에, 송신기가 공유 채널(rendezvous channel)을 통해 수신기로 제어 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 제어 정보는, 반송파 웨이블렛 신호를 무선 송신하기 전의 중심 주파수 정보, 송신 시간 슬롯 정보 및 웨이블렛 반송파 신호와 연계된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 웨이블렛 반송파 신호는 스케일링(scaling) 매개변수와 편이(shift) 매개변수를 바탕으로 발생되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 스케일링 매개변수는 시간 영역에서 웨이블렛 신호를 팽창(dilate)시키고, 상기 시간 영역에서의 팽창을 바탕으로, 웨이블렛 신호의 주파수 대역을 축소시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 스케일링 매개변수는 시간 영역에서 웨이블렛 신호를 압축하고, 상기 시간 영역에서의 압축을 바탕으로, 웨이블렛 신호 주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 편이 매개변수는 상기 웨이블렛 신호를, 상기 주파수-시간 맵 내 복수의 셀 중 하나로 재위치시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  25. 제 17 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신 무선 신호에 대응하는 복수의 웨이블렛 계수를 판단함으로써, 그리고,
    판단된 복수의 웨이블렛 계수로부터 평균 에너지를 결정함으로써,
    상기 신호 강도가 판단되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 평균 에너지는 상기 판단된 복수의 웨이블렛 계수 각각에 대한 제곱 절댓값(squared modulus)의 평균을 구함으로써, 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  27. 제 17 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 셀은 유한 주파수 대역 및 유한 시간 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  28. 제 17 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 인접한 셀의 판단된 신호 강도를 초과하는 임계값을 바탕으로, 상기 복수의 인접한 셀이 주파수-시간 맵 내에 할당되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  29. 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    무선 통신 스펙트럼과 연계되어 있는 복수의 주파수-시간 셀(frequency and time cell)을 할당하는 단계로서, 복수의 주파수-시간 셀 각각은 시간과 주파수 영역에서 스케일링될 수 있는 특징의, 할당 단계와,
    웨이블렛 분석(wavelet analysis)을 이용하여, 상기 복수의 주파수-시간 셀 각각 내에서 무선 신호 강도를 측정하는 단계와,
    측정된 무선 신호 강도를 바탕으로, 복수의 주파수-시간 셀 중 하나 이상을 식별하는 단계와,
    상기 복수의 주파수-시간 셀 중 식별된 하나 이상의 셀 내에서 하나 이상의 웨이블렛 신호를 송신하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 복수의 주파수-시간 셀 각각은 무선 통신 스펙트럼 내에 있는 무선 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    수신된 무선 신호를 위해, 복수의 주파수-시간 셀 각각을 모니터링하며,
    상기 수신된 무선 신호에 대응하는 복수의 웨이블렛 계수(wavelet coefficient)를 판단하고,
    판단된 복수의 웨이블렛 계수를 바탕으로 평균 에너지를 결정하며, 그리고,
    결정된 평균 에너지를 초과하는 임계값을 바탕으로, 상기 복수의 주파수-시간 셀 중 하나 이상을 결정함으로써,
    상기 신호 강도가 검출되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  32. 제 29 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 주파수-시간 셀이 무선 신호의 부재(不在)를 바탕으로 식별되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  33. 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    하나 이상의 무선 신호를 검출하기 위해 복수의 셀을 갖는 주파수-시간 맵(frequency and time map)을 스캐닝하는 단계로서, 상기 복수의 셀 각각은 시간과 주파수 영역에서 스케일링될 수 있는 특징의, 스캐닝 단계와,
    상기 복수의 셀 중 임의의 하나 내에서의 무선 송신을 위해, 웨이블렛 신호를 발생시키는 단계
    를 포함하며, 상기 웨이블렛 신호를 발생시키는 단계는
    복수의 셀 중 임의의 하나 내에서 하나 이상의 무선 신호가 미검출되는 경우, 또는
    웨이블렛 분석(wavelet analysis)을 이용하여, 상기 복수의 셀 중 임의의 하나 내에서 검출된 하나 이상의 무선 신호가 임계값 이하의 신호 강도를 포함하는 경우, 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 복수의 셀은,
    제 1 대역폭과 제 1 시간 간격을 포함하는 하나 이상의 제 1 주파수-시간 셀을 스캐닝하고, 그리고,
    제 1 대역폭의 일부분(fraction)인 제 2 대역폭 및 제 1 시간 간격의 복수 배인 제 2 시간 간격을 포함하는 하나 이상의 제 2 주파수-시간 셀을 스캐닝함으로써,
    스캐닝되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  35. 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서, 하나 이상의 제 1 및 제 2 주파수-시간 셀 각각은 무선 통신 스펙트럼 내에 있는 하나의 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  36. 제 33 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨이블렛 분석은,
    검출된 하나 이상의 무선 신호에 대응하는 복수의 웨이블렛 계수(wavelet coefficient)를 결정함으로써, 그리고,
    상기 결정된 복수의 웨이블렛 계수를 바탕으로, 평균 에너지를 계산하여 신호 강도를 결정함으로써
    수행되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  37. 제 36 항에 있어서, 결정된 복수의 웨이블렛 계수 각각에 대해 제곱 절댓값(squared modulus)의 평균을 구함으로써, 상기 평균 에너지가 계산되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 스펙트럼을 이용하기 위한 방법.
  38. 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 시스템은
    통신 스펙트럼의 주파수-시간 맵(frequency and time map) 내에서 무선 신호를 분석하고, 상기 주파수-시간 맵 내에서 하나 이상의 가용 셀을 결정하는 웨이블렛 분석기(wavelet analyzer)와,
    선택된 모웨이블렛(mother wavelet)으로부터 딸웨이블렛(daughter wavelet)을 발생시키는 웨이블렛 신호 발생기(wavelet signal generator)로서, 상기 웨이블렛 신호 발생기는 결정된 하나 이상의 가용 셀 내에서 데이터 정보를 송신하기 위한 하나 이상의 딸웨이블렛을 발생시키는 특징의, 상기 웨이블렛 신호 발생기(wavelet signal generator)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서,
    주파수-시간 맵 내 각각의 셀과 연계된 모웨이블렛을 저장하는 메모리
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
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