专利名称：用于vhf/uhf频带中的数据分布的系统和方法
技术领域：
本发明通常涉及归属环境中的数据信号的分布，具体地说，本发明涉及用于VHF/ UHF频带中的数据分布的系统和方法。
背景技术：
WiFi (无线保真)是为无线局域网(LAN)制定的802. 11标准的全局集的商品名 称；任意的标准的Wi-Fi设备将在世界各处工作。WiFi是最流行的无线技术之一；通过几乎 每一个现代个人计算机、膝上型计算机、最先进的游戏机、打印机和很多其它消费性设备， WiFi被广泛地应用在世界各地的公共热点、家庭和校园。包含数字用户线(DSL)调制解调 器或电缆调制解调器以及Wi-Fi接入点的路由器通常在家庭和其它建筑物中建立，将互联 网接入和连网技术提供给连接(无线地或通过电缆)到它们的所有设备。Wi-Fi使用单个载波直接序列扩频无线电技术(812. lib)和多载波正交频分复用 (OFDM)无线电技术(例如，802. lla、g、j、n)。电气和电子工程师协会(IEEE)已经为无线 局域网(WLAN)计算机通信建立了一组标准，其统称为IEEE 802. 11标准，该标准可应用于 Wi-Fi信号。802. Ila标准在5GHz U-NII频带内使用OFDM无线电技术，以携带基带OFDM信号。 这提供了 8个不重叠的信道，并且提供了高达54Mbps的数据速率。使用OFDM的另一个标 准是802. llg，其试图将802. Ila标准与802. Ilb标准的最佳特征相结合。其使用针对更大 的范围启用6、9、12、18、M、36、48和54Mbps的数据速率和2. 4GHz的频率。802. Ilj标准是 为日本市场专门设计的修订。它允许WLAN在4. 9至5GHz频带内运作，以符合针对室内、室 外和移动应用的无线电操作的日本规则。最后，802. Iln标准是提出的修订，其通过增加多 输入多输出(MIMO)和很多其它更新的特征来改进先前的802. 11标准。尽管在市场上已经 出售了基于该提案的最新草案的很多产品，但是在2009年12月以前802. Iln标准将不会 被定稿。在美国的802. Ila和802. Ilg中，可以在没有许可证的情况下操作设备。802. Ila 标准使用20MHz信道并且在三个未经授权的频带中操作，其被称作未经批准的全国性信息 基础设施(U-NII)频带；在这三个频带中的每一个频带中指定四个20MHz信道。从5. 15 延伸至5. 25GHz的较低U-NII频带包括具有40mW功率极限的四个信道；从5. 25延伸至 5. 35GHz的中间U-NII频带包括具有200mW功率极限的四个信道；并且从5. 725延伸至 5. 825GHz的较高U-NII频带包括具有800mW功率极限的四个20MHz信道。802. Ila信号使用具有52个子载波的OFDM调制，其包括48个数据子载波和四个 导频子载波；可以使用BPSK、QPSK、16QAM或64QAM来调制这些子载波。总的符号持续时间 是4 μ S，并且包括3. 2 μ s的有效符号持续时间和0. 8 μ s的保护间隔，其峰值数据速率是 54Mbps。使用312. 5KHz来分隔子载波，以使信号实际占据理论上16. 25MHz的带宽。在美国，大概存在210个电视(TV)广播区域和1700个TV广播站。目前，每个TV 站被分配大约8个射频(RF)信道以进行NTSC广播，其中，每个信道占据VHF/UHF频谱中的6MHz。美国联邦通讯委员会(FCC)已经授权，不迟于2009年2月17日，所有的全功率电视 广播将使用用于数字TV的高级电视系统委员会(ATSC)标准。所有的NTSC电视传输将根 据该日期而终止。根据NTSC TV关闭，FCC将把信道2至51分配给数字TV;已经通过拍卖 将占据700MHz的下半部的信道52至69重新分配给针对消费者的各种高级商用无线服务。ATSC标准包括针对每个TV信道的6MHz带宽、Trellis 8_残余边带(8-VSB)调制 的使用、以及里德-所罗门编码。TV接收器具有一些基本要求，以适当地解码ATSC信号并 提供良好质量的TV图片。这些要求包括TV的信噪比(SNR)不低于15. 2dB、-106. 2dBm的 热噪底(dBm是功率比计量单位的缩写)、以及-81与-84dBm之间的灵敏度等。因为工作在某个地理区域/地区内的每个TV站仅使用来自TV频带的有限数量的 信道，因此一些数字信道在相应的地区内保持未被使用这种局部可用的频谱被称作“空白 频带”。期望FCC将允许空白频带仅由未干扰被部署在该地区中的现有TV广播、无线传声 器或全球定位系统(GPS)的设备使用。因此，由工作在ATSC频谱中的空白频带设备/装置 发射的信号必须遵循FCC规则，以使主TV服务的质量将不会被使用附近空白频带的信号降 低。因此，新的空白频带设备应该被设计为不影响TV调谐器的敏感度(-81 -84dB)和在 SNR = 15. 2dB处的TV接收器性能。用于在家中分布多媒体内容的公知的解决方案是无线高清晰度TV(HDTV)。然而， 无线HDTV需要非常高的数据速率(大于mbps)，并且60GHz不适合于在超出IOm的距离上 传输。此外，这种无线链路的质量不会令人满意，并且成本很高。用于在家中分布数据和视频的另一种公知的解决方案是WiFi。然而，WiFi频带具 有不可控的干扰，并且质量不能得到保证。因此，需要提供一种便宜且有效的方式，其使用无线解决方案在有限的环境中广 播多媒体内容。
发明内容
对下面的概述进行了一些简化和省略，其意图是重点强调并引入各个示例性实施 方式的一些方面，而非限制本发明的范围。通过整个发明，提供了优选的示例性实施方式的 细节描述，这些细节描述足以允许本领域普通技术人员利用并使用创造性的构思。根据本发明，提供了一种用于在VHF/UHF频带内通过局域网(LAN)来发送用户数 据的方法，包括在VHF/UHF频带内识别在LAN运作的位置处可用的空白频带Bws ；根据用户 数据生成基带OFDM信号；使用发射频谱遮罩(spectrum mask)来将所述基带OFDM信号重 新配置为已调节的OFDM信号，以限制所调节的OFDM信号的带宽，从而在没有影响邻近所识 别的空白频带的任意TV信道的性能的情况下使所述所调节的OFDM信号适合于所识别的空 白频带；以及在所识别的空白频带内发送所调节的OFDM信号。本发明的一个方面提供了用于在家中使用OFDM技术，具体地说使用WiFi OFDM信 号，来无线分布数据和/或视频的方法和系统。虽然说明书描述了本发明的WiFi OFDM变 体，但是应该理解的是，本发明应用于其它技术而未限制于WiFi OFDM信号。本发明的另一方面提供了用于将WiFi OFDM信号限定(调整)为空白频带的系统 和方法，其中，一旦逐步采用数字TV信号，则所述空白频带将变得可用。如该说明书的背景部分所讨论的，由5GHz频带中的WiFiOFDM信号所使用的带宽是20MHz，因此，其略大于在 北美三个连续TV信道的带宽，S卩，3x6 = 18MHz。此外，标准的WiFi OFDM信号不能直接适 合于三个连续的TV信道的空白频带，这是由于其信号频谱的高肩，这将严重地干扰相邻的 TV信道。本文公开的解决方案根据带宽和发射功率这二者将WiFi OFDM信号限定为空白 频带，而没有引起对现有TV广播的干扰。对于已调节的WiFi OFDM信号，需要非常低的传 输功率，从而消除对高功率放大器的需要，并且可以通过微小的修改来重新使用WiFiOFDM 设计例如PRY和MAC中的大多数。本发明的实施方式利用未在特定的地理区域中使用的频谱。应该注意的是，本文所描述的发明同样地可应用于具有各种宽度的空白频带。调 节18MHz频带内的WiFi OFDM信号的特定实施例是用于北美的实际解决方案，其引起对现 有WiFi设备的最小改变。然而，本发明未被限制于18MHz的空白频带；通过应用本文所描 述的技术，可以使用更窄的空白频带。此外，对于具有不同TV信道宽度的其它国家，可以根 据本发明使用由两个TV信道释放的空白频带。例如，日本的TV信道占据8MHz，因而不必使 用由三个TV信道释放的空白频带；两个信道可以是足够的。此外，欧洲国家中的TV信道的 宽度是7MHz ；在该情况下，可以通过本发明的更宽松的实施方式来使用WiFi OFDM信号，或 者可以通过以适当方式根据本发明调节频谱遮罩来使用少于三个TV信道。本发明的又一方面提供了在对现有WiFi设备的硬件进行最小改变的情况下进行 数据和/或视频的无线分布。可以按传统的方式来生成基带OFDM信号。在将基底OFDM信 号调节为可用的空白频带之后，可以随即将这些基带OFDM信号调制到载波上，从而可以在 不干扰邻近有效TV信道的情况下在可用的空白频带内发送这些已调信号。在各种示例性的实施方式中，在VHF/UHF频带内通过局域网(LAN)发送用户数据 的方法可以包括在VHF/UHF频带内识别在LAN运作的区域中可用的空白频带Bws ；根据用 户数据生成基带OFDM信号；使用发射频谱遮罩来将所述基带OFDM信号重新配置为已调节 的OFDM信号，所述发射频谱遮罩适合于将所调节的WiFi OFDM信号的带宽限制为空白频带 Bws，并且衰减所述空白频带Bws的边缘处的所调节的WiFi OFDM信号；以及在空白频带内 发送所调节的WiFi OFDM信号。通过这种方式，邻近TV信道的性能可以保持不变。有利地，本发明提供了一种解决方案，其以低成本且与当前的解决方案相比具有 更好的性能来重新使用可在相应的频带内获得空白频带。这些优点是由于使用频谱(高于 5GHz的VHF/UHF)的较低部分引起的，这导致例如现有设备的RF部分的简化设计。这是因 为与较高的频带相比，在较低的频率处，信号可以被发送的距离更远；直接的结果是，在当 前的设计中发射器设计可以仅使用前置放大器而非功率放大器，这会导致成本降低。本发明的前述目的和优点是通过各种示例性的实施方式所实现的那些目的和优 点的说明，而不意味着是可以实现的可能优点的全面概述或限制。因此，通过本文的描述， 各种示例性的实施方式的这些和其它目的和优点将变得显而易见，或者通过实施各种示例 性的实施方式，可以学习各种示例性的实施方式的这些和其它目的和优点，它们都被体现 在本文中，或者可以根据对于本领域技术人员而言明显的任意变体被修改。因此，本发明属 于各种示例性的实施方式中所示和所描述的新颖的方法、配置、组合和改进。
下面将参照附图描述本发明，其中，在通篇的几个附图中，相似的参考编号是指相 似的部件。图IA示出了较低的U-NII频带和中间U-NII频带中的八个WiFi载波；图IB示出了较高U-NII频带中的四个WiFi载波；图2示出了 WiFi OFDM信号的发射频谱；图3示出了美国ATSC广播频带；图4是根据本发明的实施方式的方法的流程图；图5示出了根据本发明的实施方式的WiFi OFDM信号的发射遮罩；图6示出了根据本发明的另一个实施方式的示例性WiFi OFDM信号的可选择的发 射遮罩；图7A示出了根据本发明的实施方式的示例性的发射器；图7B示出了可以由图7A中所示的发射器替换的传统WiFi发射器的RF单元；图8A示出了根据本发明的实施方式的示例性接收器；以及图8B示出了可以由图8A中所示的接收器替换的传统WiFi接收器的RF单元。本发明的优选实施方式的详细描述现在参照附图，其中，相似的编号是指相似的部件或步骤，公开了各种示例性的实 施方式的各个方面。还应该注意的是，WiFi和北美ATSC标准是通过实施例的方式来使用 的。可以在通过转换为世界其它地区的数字TV所释放的空白频带内，调节其它OFDM信号。 此外，在本文中，由三个连续TV信道提供的空白频带的使用被描述为本发明的优选实施方 式；具有不同宽度的空白频带还被用于在VHF/UHF频谱内发送OFDM信号。图IA和图IB示出了 5GHz频带内的802. 1 Ia载波，其中，图IA示出了较低的U_NI I 频带和中间U-NII频带中的八个WiFi载波C1-C8，而图2示出了较高U-NII频带中的四个 WiFi载波C9-C12。每个中心频率相对于邻近载波相距20MHz。在图IA中，对于5. 15GHz 的较低频带边缘和5. 35GHz的较高频带边缘，总带宽为200MHz。第一中心频率Cl比较低 U-NII频带的较低边缘高30MHz，而第八个中心频率C8比中心U-NII频带的较高边缘低 30MHz。在图IB中所示的较高U-NII频带中，总带宽是100MHz，其在5. 725GHz的较低频带 边缘与5. 825GHz的较高频带边缘之间延伸。第一载波C9比较高U-NII频带的较低边缘高 20MHz，而第四载波C12比该频带的较高边缘低20MHz。除了每个信道的中心频率以外，802. 11标准还制定了频谱遮罩，所述频谱遮罩定 义了每个信道上的许可的功率分布。图2示出了根据典型的WiFi OFDM信号的802. Ila标 准和功率频谱25的发射频谱遮罩20。如图2所示，遮罩具有中心频率为Fc附近的9MHz处 的最大平稳段21。然后，在与中心频率Fc相距9至IlMHz的范围内，信号从其峰值能量衰 减约20dBr( “dBr”表示“相对的”)，所述范围如22、22'所示，以使信道的实际有效宽度 是22MHz。功率衰落的较小速率在与Fc偏离11至20MHz的范围内创建了边缘23、23'，其 中，功率电平仅从_20dBr下降至-28dBr。然后，在与Fc偏离超出30MHz的频率处遮罩下降 至-40dBr以下，如M、24'所示。如图2所示，标准WiFi OFDM信号的宽边缘M、24'适当 地延伸至20MHz范围以外。然而，假设在20MHz带宽以外任意信道上的信号被充分衰减，以 使对任意其它信道上的发射器的干扰最小化。
图3示出了 2009年2月17日以后的美国数字电视广播频带。ATSC电视信号将 在VHF(非常高频率)频带和/或UHF(超高频率)频带的较低部分内被广播。如图3所 示，数字TV信道被分为由Tl至T5指示的五个频带。由信道2至4占据的频带Tl具有 18MHz，其从54MHz延伸至72MHz。由信道5至6占据的频带T2具有12MHz，其在76MHz与 88MHz之间，由信道7至13占据的频带T3具有42MHz，其在174MHz与216MHz之间。此外， 携带信道14至36的频带T4占据138MHz，其从470MHz延伸至608MHz，由信道38至51占 据的频带T5具有84MHz，其从614MHz延伸至698MHz。因此，具有49个信道的该组覆盖了 294MHz (18+12+42+138+84)的总频谱。因为信道2、3和4将针对一些特定的应用被保留，因此在该保留以后，商用ATSC TV信道将涵盖274MHz，其从76MHz到698MHz，如图3中的较低部分的灰色所示。本发明的一个实施方式包括分析VHF/UHF频带中的带宽分配，检测通常由Bws指 示的未使用的频带，并且在该未使用的带宽中通过WiFiOFDM信号来发送数据和视频。在可 用的空白频带是18MHz的情况下(例如，根据北美TV标准，三个连续的RF信道未使用的带 宽)，本发明的一个实施方式重新配置WiFi OFDM信号，以便将20MHz WiFi信号调节到这三 个连续的TV信道的18MHz频带中。此外，由信道2、3和4占据的频带Tl还可以用作空白频带以供其它应用使用。对于机 顶盒或录像机(VCR)、数字通用光盘(DVD)等，Tl通常被留出。然而，一旦用于TV信号传输的非射 频(RF)模块例如高清晰度多媒体接口(HDMI)变得普遍，则Tl可以在大多数时间保持空闲。图4示出了描绘了根据本发明的一个实施方式的方法的步骤的流程图。在步 骤100中，使用例如小波分析仪来检测空白频带，正如在共同受让、未决的美国专利申请 SN. 12/078，979中所描述的。小波分析仪可操作，以监控通信频谱(在本文中，VHF/UHF频 谱)的频域和时域中存在的无线信号，以便自动地且连续地识别当前在所关注的区域内未 使用的带宽(空白频带)。应该注意的是，在不偏离本发明的范围的情况下，还可以使用其 它装置，其用于识别适合于传输WiFi OFDM信号的闲置带宽。在步骤110中，如果对应于三个连续TV信道的空白频带的带宽是可用的，则其被 确定。如决策模块110的分支“否”所示，对识别空白频带在三个连续的TV信道上延伸的 搜索持续，直到成功为止；应该注意的是，因为每个地理区域中的TV信道广播的数量被限 制(目前针对每个站存在8个TV信道)，因此找到这种空白频带的可能性是相当高的。作为一个示例性的实施例，假设三个自由的连续信道被识别，如决策块110的分 支“是”所示；例如，存在来自频带T3的信道C8、C9和ClO (参见图幻。在该情况下，因为 这些信道不是TV信道C2至C4，因此接下来执行步骤130，如在决策块120处被确定的。这 些自由的TV信道占据18MHz，并且如上所讨论的，WiFi OFDM信号通常要求20MHz的带宽并 且具有适当地延伸到该范围以上的宽的边缘。根据本发明的该实施方式，标准信号被调节 以便将其调节到18MHz频带中，如步骤130所示。所调节的WiFi OFDM信号还被格式化，以 便符合与干扰邻近TV信道有关的所有FCC要求。接下来，所调节的WiFi OFDM信号适合于在由步骤100识别的空白频带中传输。 这意味着基带WiFi OFDM信号被调制到在空白频带中选择的子载波上，如步骤140中所示， 并且然后在步骤150中在空白频带上将其发送。将结合图5进一步详细地描述关于WiFi OFDM信号是如何被调节并且适合于在该空白频带中传输的细节，这提供了用于该将20MHz标准WiFi OFDM信号调节到18MHz频带中的新颖发射遮罩。如果在步骤100中所识别的自由信道是TV信道C2至C4，如决策块120的分支“是” 所示，则执行步骤140和150，而WiFi OFDM信号适合于在以其它方式由C2至C4占据的空 白频带中传输。将结合图6进一步详细地描述关于WiFi OFDM信号如何适合于在该空白频 带中传输的细节。图5示出了根据本发明的实施方式针对WiFi OFDM信号550设计的新颖的发射遮 罩500。图5示出了以由Fc指示的信道频率为中心的WiFiOFDM信号的子信道。如前所述， WiFi OFDM信号使用52个子载波(和12个空子载波)。在该实施方式中，三个连续的闲置 TV信道被选择用于传输WiFi OFDM信号；在上面的实施例中，这些信道可以是来自图3的频 带T3的信道C8、C9和C10。可以根据假设信道C8至ClO未被局部地使用以传输ATSC TV 信号，来进行选择。应该注意的是，这些信道处于T3频带的中间，并且同样地，邻近ATSC TV 信道C7和Cll可以是有效的。因此，对于该情况，发射遮罩必须考虑邻近信道C7和Cll的 存在，并且被设计为使WiFi OFDM信号不会不利地影响邻近TV信道的质量。如图5所示，根据该实施方式的发射遮罩500具有与图2所示的标准WiFi遮罩20 略微不同的格式。在频谱遮罩20的情况下，针对最大电平的信号平稳段510在中心频率Fc 的两侧上延伸9MHz。然而，由边缘520、520'所示的功率曲线的衰减斜率非常高；功率电平 仅在500KHz的空间中显著地下降，在与中心频率Fc偏离9. 5MHz处下降至_36dBr。此后， 功率电平继续下降，如斜坡530、530'所示，在与Fc偏离15MHz处达到_99dBr。图5所示的实施方式的WiFi OFDM信号550具有2. 5MHz的较高保护频带5M和 2. 5MHz的较低保护频带552，其中，所述较高保护频带用于保护18MHz空白频带的较高端处 的邻近TV信道，所述较低保护频带用于保护18MHz空白频带的较低端处的邻近TV信道。通 过适当地执行滤波器706(参见图7A)来获得这些保护频带552、554，其保证对邻近信道的 任意干扰满足针对空白频带中的TV使用的FCC干扰规则。图5还在540处示出了理想信 号频谱；应该注意的是，实际上，滤波器706可以被设计为在遮罩500与理想频谱550之间 成形信号频谱。WiFi OFDM信号550被调节为匹配遮罩500。为了提供较高的和较低的保护频带 554,552,由子载波1与52之间的所调节的WiFi OFDM信号550实际占据的频谱仅为13MHz， 而非已经由标准WiFi OFDM信号占用的16. 25MHz。这导致250kHz的子载波间距(13MHz/52 子载波)，其小于标准WiFi OFDM信号的312. 5kHz的子载波间距。在该实施例中，将有效的符号持续时间从标准WiFi OFDM信号的3. 2 μ s延长为 4μ S，并且符号之间的保护间隔从0. 8μ s成比例地增长为1. 0μ S。峰值数据速率低于标准 WiFi OFDM信号，其下降至43. 2Mbps而非标准的54Mbps，这是由于符号持续时间从4 μ s增 加到5ys。这可以要求重置系统定时器。然而，峰值数据速率的减小不可能严重地影响整 个系统的吞吐量，这是因为所调节的WiFi OFDM信号使用较低的频带(VHF/UHF)，并且因此 可以更好地处理环境信道统计。图6示出了根据本发明的另一个实施方式用于示例性的WiFi OFDM信号600的发 射遮罩600，其适合于在由图3中的Tl指示的TV频带中使用。因为频带Tl仅由三个数字 TV信道C2至C4使用，因此在该频带中针对WiFi OFDM信号的设计要求是更宽松的；不存 在对该频带的右侧或左侧造成干扰的TV信道。根据该实施方式的发射遮罩600与图4中所示的遮罩400相似，但是在不同的中心频率Fc处被转换。图6还在640处示出了根据本 发明的实施方式的理想信号频谱；应该注意的是，实际上，滤波器706(参见图7A)可以被设 计为在遮罩600与理想信号频谱650之间成形信号频谱。图6提供了来自频谱遮罩的频率的特定值，这是因为频谱中的信道2至4的该部 分是已知的。因为频带Tl中的要求更加宽松，因此，在该实施方式中，WiFi OFDM信号650 的参数不同于WiFi OFDM信号550的参数。因此，信号650的带宽是16. 25MHz，这与标准信 号的情况是相同的，但是其范围是从54. 875MHz至71. 125MHz。在该实施方式中，子载波间 距是312. 5kHz (16. 25MHz/52子载波)，这也与标准信号的情况是相同的。符号持续时间和保证的数据速率还符合802. Ila标准和802. Ilg标准，即分别为 4 μ s (对于有效的符号持续时间3. 2 μ S，对于保护间隔持续时间0. 8 μ S)和54Mbps。图7A示出了根据本发明的一个实施方式的示例性的OFDM发射器700。如图7所 示，OFDM发射器700包括可以与由传统的WiFi发射器使用的块相似的多个基带块，例如， FEC编码器701、交织器702、星座图映射块703、OFDM符号构造块704和逆傅里叶变换块 705。然而，由750指示的发射器700的一部分不同于图7B所示的传统的发射器的相应部 分。第一差别是基带滤波器706与图7B所示的滤波器711的设计。作为初步内容，所 示的滤波器706是仅用于提供对频率特征的清楚解释的一个不同的单元。如本领域众所周 知的，信号滤波和成形可以是多级处理而非一级处理。此外，滤波器706不一定连接在DAC 707之后。可选择地，DAC 707本身可以包括有助于信号成形的滤波器。滤波器706分别根据如图5或图6所示的遮罩500或600来成形WiFiOFDM信号。 前文讨论了用于传统的WiFi OFDM信号的发射频谱遮罩20与用于本发明的所调节的WiFi OFDM信号的发射频谱遮罩500或600之间的区别。另一个差别是当在混频器(复用器)709中对符号进行调制以前，发射器700使用 对符号进行放大的低功率放大器或前置放大器708。虽然传统的WiFi系统需要图7a所示 的高功率放大器714，但是本发明可以使用低成本的前置放大器，这是因为在VHF/UHF频带 中，针对短距离(在室内)仅需要较少的功率来进行广播。通过使用超低功率设计来覆盖 归属环境，功率可以不超出例如200mV/m。另一个差别是发射器700的混频器709的结构与传统的发射器的混频器713的结 构不同。发射器700使用VHF/UHF频带中的子载波，如结合图5和6所讨论的，而不是用于 标准WiFi OFDM信号的2. 4GHz或5GHz。因此，混频器709应该将基带信号与VHF/UHF频带 中的空白频带进行外差。对于信道C8、C9和ClO被结合在一起以形成如图5所示的空白频 带的实施例，混频器709应该被设计为将对应于由这些信道占据的频带的中心频率的VHF 频率进行混合。对于信道2、3和4被结合在一起以形成如图6所示的空白频带的情况，期 望的频率范围大约从54MHz延伸至72MHz。混频器709应该被设计为将对应于该实施例中 的频带Tl的中心频率的约63MHz的VHF频率进行混合。此外，VHF/UHF天线710被用于通过发射器700而不是由传统的WiFiOFDM信号所 使用的天线715在短距离上发送WiFi OFDM信号，所述传统的WiFi OFDM信号是在2. 4GHz 或5GHz频带中在更长的距离上发送的。在图7A的实施例中，快速傅里叶变换的大小保持在64不变，这是因为由所调节的WiFi OFDM信号所使用的子载波的数量仍然是64，即，48个数据子载波、4个导频子载波和 12个空子载波。在这些子载波中，12个空子载波(例如，0、27 37)可以用于保护频带。4 个导频子载波可以例如是子载波7、21、43和57。图8A示出了根据本发明的实施方式的示例性的OFDM接收器800。如图8A所示， 接收器800包括可以与由传统的WiFi接收器所使用的单元相似的多个基带单元。接收器 的RF部分，即天线801和RF接收单元802，不同于由图8B所示的传统WiFi系统所使用的
相应单元。因此，VHF天线801适合于接收在较短的距离上广播的、VHF频带中的输入信号。 接收单元802包括低通滤波器(LPF)811，其移除高频噪声并且使WHF频带中的信号通过。 接收单元802的模数转换器(ADC) 812将所接收的模拟信号转换为比特序列，合成器813将 所述解码的比特序列转换为比特的帧序列，其中所述帧序列中的每一个帧具有M个解码的 比特。与之相反，图8B所示的针对标准WiFi OFDM信号的接收单元820使用适合于相应的 2. 4/5GHz频带的WiFi RF滤波器821。此外，接收单元820的ADC 822和合成器823被设 计为根据标准的WiFi频带而非被分配给数字TV信道的VHF频带来恢复基带信号。由接收器800所使用的基带单元操作，以对由接收单元802提供的基带信号执行 逆操作。因此，快速傅里叶变换(FFT)单元803对帧序列中的比特进行解码以生成符号帧 序列，其中这些帧中的每一个帧至少具有N个时域解码符号。信道估计和均衡单元804和 解映射器805处理解码符号帧序列，以生成N个交织的子信道比特的帧序列，解交织器806 处理N个交织的子信道比特的帧中的每一个帧，以生成N个已恢复比特的流。FEC解码器 807执行误差校正，解扰器808恢复原始信号的比特。根据前面的描述，应该明显的是，本文所公开的发明提供了用于VHF/UHF频带中 的数据分布的新颖且有利的系统和方法。前面的讨论公开了并且仅描述了本发明的示例性 方法和实施方式。通过该讨论，本领域相关技术人员应该意识到，在不偏离本发明的精神和 范围的情况下，可以对本发明进行各种改变、修改和变换。因此，本发明的公开内容旨在说 明而非限制在下面的权利要求中给出的本发明的范围。
权利要求
1.一种用于在VHF/UHF频带内通过局域网(LAN)来发送用户数据的方法，包括在所述VHF/UHF频带内识别在所述LAN运作的位置处可用的空白频带Bws ；根据用户数据生成基带OFDM信号；使用发射频谱遮罩来将所述基带OFDM信号重新配置为已调节的OFDM信号，以限制所 调节的OFDM信号的带宽，从而在没有影响邻近所识别的空白频带的任意TV信道的性能的 情况下使所调节的OFDM信号适合于所识别的空白频带；以及在所识别的空白频带内发送所调节的OFDM信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述基带OFDM信号的子载波之间的间距相比， 构成所调节的OFDM信号的子载波之间的间距被减小，使得与所述基带OFDM信号相比，所调 节的OFDM基带信号占据减小的频谱。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述保护频带被提供在所调节的OFDM基带 信号的每一侧上。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的方法，其中，所述OFDM符号的持续时间被 延长，并且与所述基带OFDM信号相比，在所调节的OFDM信号中，所述符号之间的保护间隔 被增加。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的方法，其中，所述OFDM信号是WiFiOFDM基带信号。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的方法，其中，所述空白频带在被分配给 54MHz与698MHz之间的数字TV的频谱的一部分中、在中心频率Fc附近在频带Bws上延伸。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的方法，其中，所述空白频带在整数个未使用 的连续TV信道上延伸。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的方法，其中，所述Bws是18MHz，其表示三个 未使用的连续TV信道的带宽。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的方法，其中，由为数字TV信道2至4所保 留的频带中的所调节的OFDM信号有效地占据的频带是16. 25MHz。
10.根据权利要求1至8中的任意一项所述的方法，其中，由为数字TV信道5至51中的 任意三个连续的TV信道所保留的频带中的所调节的OFDM信号有效地占据的频带是13MHz。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的方法，其中，所调节的OFDM信号是在48 个数据载波上调制的，并且所调节的OFDM信号使用所述空白频带中的4个导频载波。
12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的方法，其中，所调节的发射频谱遮罩具有 中心频率Fc附近的18MHz的平稳段，以启用所调节的OFDM信号的最大幅度，并且在距离所 述平稳段的边缘6MHz的范围内将所调节的OFDM信号衰减至_99dB。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所调节的发射频谱遮罩包括在平稳段的边缘 处500kHz范围内的-36dB的剧烈衰减。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，所调节的发射频谱遮罩被配置为使由所调节的 OFDM信号占据的有效频谱为13MHz。
15.根据权利要求1至14中的任意一项所述的方法，其中，所述重新配置步骤和所述发 射步骤被执行，以使所调节的OFDM信号的符号持续时间是5 μ s，该符号持续时间包括作为 有效符号持续时间的4μ s和作为保护间隔持续时间的1 μ s。
16.根据权利要求1至15中的任意一项所述的方法，其中，用于针对所调节的OFDM信 号的所述发射步骤的子载波间距是250kHz。
17.根据权利要求1至16中的任意一项所述的方法，其中，针对所调节的OFDM信号的 所述数据速率是43. 2Mbps。
18.根据权利要求10所述的方法，其中，所调节的频谱遮罩具有在中心频率63MHz附近 的在54MHz与72MHz之间的18MHz的平稳段，以启用所调节的OFDM信号的最大幅度，并且 在距离所述平稳段的边缘6MHz范围内将所调节的OFDM信号衰减至_99dB。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，由所调节的发射频谱遮罩呈现的衰减包括在 平稳期的边缘处500kHz范围内的_36db的剧烈衰减。
20.根据权利要求10所述的方法，其中，由所述OFDM信号占据的所调节的发射频谱遮 罩的有效频谱是16. 25MHz。
21.根据权利要求10所述的方法，其中，针对所调节的OFDM信号的所调节的发射频谱 遮罩的符号持续时间是4 μ s，该符号持续时间包括作为有效信号持续时间的3. 2μ s和作 为保护间隔持续时间的0. 8 μ S。
22.根据权利要求10所述的方法，其中，针对所述OFDM信号的所调节的发射频谱遮罩 的子载波间距是312. 5ΚΗζ。
23.根据权利要求10所述的方法，其中，所述OFDM信号的数据速率是54Mbs。
24.一种用于通过局域网(LAN)在VHF/UHF频谱中的空白频带Bws内广播用户数据的 发射器，其中，所述空白频带Bws当前未在LAN运作的位置处用于发送TV信号，所述发射器 包括基带发生器，其根据所述用户数据来生成基带OFDM信号；变频器，其使用发射频谱遮罩将所述基带OFDM信号重新配置为已调节的OFDM信号，以 限制所调节的基带OFDM信号，从而在没有影响邻近所识别的空白频带的任意TV信道的性 能的情况下使所调节的OFDM信号适合于所述空白频带；以及电路，其在所述空白频带上发送所调节的OFDM信号。
25.根据权利要求M所述的发射器，其中，与所述基带OFDM信号相比，所调节的OFDM 信号占据减小的频谱，并且与所述基带OFDM信号的子载波之间的间距相比，构成所调节的 OFDM信号的子载波之间的间距被减小。
26.根据权利要求M或25所述的发射器，其中，保护频带被提供在所调节的OFDM信号 的每一侧上。
27.根据权利要求M至沈中的任意一项所述的发射器，其中，所述符号持续时间被延 长，并且与所述基带OFDM信号相比，在所调节的OFDM信号中，所述符号之间的所述保护间 隔被增加。
28.根据权利要求M至27中的任意一项所述的发射器，其中，所述OFDM信号是WiFi OFDM信号。
29.根据权利要求M至28中的任意一项所述的发射器，其中，所述空白频带在被分配 给54MHz与698MHz之间的数字TV的频谱的一部分中、在中心频率Fc附近的18MHz上延伸。
30.根据权利要求M至四中的任意一项所述的发射器，其中，由为数字TV信道2至4 所保留的频带中的所调节的OFDM信号有效地占据的频带是16. 25MHz。
31.根据权利要求M至四中的任意一项所述的发射器，其中，由为数字TV信道5至 51中的任意三个连续的TV信道所保留的频带中的所调节的OFDM信号有效地占据的频带是 13MHz。
32.根据权利要求对至31中的任意一项所述的发射器，其中，所调节的OFDM信号是在 48个数据载波上调节的，并且所调节的OFDM信号使用所述空白频带中的4个导频载波。
33.根据权利要求M至32中的任意一项所述的发射器，其中，所调节的发射频谱遮罩 具有在中心频率Fc附近的18MHz的平稳段，以启用所调节的OFDM信号的最大 幅度，并且在 距离所述平稳段的边缘6MHz的范围内将所调节的OFDM信号衰减至_99dB。
34.根据权利要求33所述的发射器，其中，所调节的发射频谱遮罩包括在平稳段的边 缘处500kHz范围内的-36dB的剧烈衰减。
35.根据权利要求M至34中的任意一项所述的发射器，其中，所调节的发射频谱遮罩 被配置为使由所调节的OFDM信号占据的有效频谱为13MHz。
36.根据权利要求M至35中的任意一项所述的发射器，其中，所调节的OFDM信号的所 述符号持续时间是5μ S，该符号持续时间包括作为有效符号持续时间的4μ s和作为保护 间隔持续时间的ι μ S。
37.根据权利要求M至36中的任意一项所述的发射器，其中，用于针对所调节的OFDM 信号的所述发射步骤的子载波间距是250kHz。
38.根据权利要求1至16中的任意一项所述的发射器，其中，所述发射器被配置为将所 调节的OFDM信号的所述数据速率设置为43. 2Mbps。
39.根据权利要求30所述的发射器，其中，所调节的频谱遮罩具有在中心频谱63MHz附 近的在54MHz与72MHz之间的18MHz的平稳段，以启用所调节的OFDM信号的最大幅度，并 且在距离所述平稳段的边缘6MHz范围内将所调节的OFDM信号衰减至_99dB。
40.根据权利要求39所述的发射器，其中，由所调节的发射频谱遮罩呈现的衰减包括 在平稳期的边缘处500kHz范围内的-36db的剧烈衰减。
41.根据权利要求30所述的发射器，其中，由所述OFDM信号占据的所调节的发射频谱 遮罩的有效频谱是16. 25MHz。
42.根据权利要求30所述的发射器，其中，针对所调节的OFDM信号的所调节的发 射频谱遮罩的所述符号持续时间是4μ s，该符号持续时间包括作为有效信号持续时间的 3. 2 μ s和作为保护间隔持续时间的0. 8 μ S。
43.根据权利要求30所述的发射器，其中，针对所述OFDM信号的所调节的发射频谱遮 罩的子载波间距是312. 5ΚΗζ。
44.根据权利要求30所述的发射器，其中，所述发射器将所述OFDM信号的数据速率设 置为MMbs。
全文摘要
空白频带设备可以使用未使用的电视频率来发送并接收WiFi OFDM信号。三个连续频带例如先前的信道2、3和4可以结合在一起，以定义空白频带设备。为了使WiFi OFDM信号适合于该空白频带设备，空白频带设备使用特定的频谱遮罩来压缩每个WiFi OFDM信号的带宽。对于已调节的WiFi OFDM信号，需要非常低的传输功率，消除了对高功率放大器的需要，并且可以通过微小的修改来重新使用WiFi OFDM设计例如PRY和MAC中的大多数。
文档编号H04L12/28GK102144427SQ200980134967
公开日2011年8月3日 申请日期2009年10月2日 优先权日2008年10月3日
发明者J·叶, S·吴 申请人:Wi-Lan有限公司