[发明专利]使用TV空白频谱和长期演进系统结构的无线局域网

说明书

技术领域

本发明大体上涉及无线局域网(WLAN)中的数据通信，具体地说，本发明涉及使用可用的TV空白频谱和长期演进(LTE)系统结构以进行数据通信的WLAN。

背景技术

现在，WLAN中的数据通信通常是利用使用IEEE 802.11标准中的一个标准来实现的WiFi来完成的。使用直接序列扩频(DSSS)技术来设计802.11b标准和802.11g标准在2.4GHz频段内操作。将802.11n标准设计为在2.4GHz频段或5GHz频段内操作。

虽然WiFi运作良好，但是高频信号不容易穿透障碍物，因此必须使用较高的发射功率。这已经引起了仍未得到解决的健康问题。此外，诸如高清电视(HDTV)和多媒体通信信号等新的数据密集业务的无线分布可能不期望地降低WLAN的性能；此外，如果WLAN同时用于传送诸如互联网访问等其它数据密集业务，则HDTV或多媒体信号的服务质量(QoS)可能受到不利的影响。

第三代合作伙伴项目(3GPP)已经提出了称作长期演进(LTE)的无线标准。LTE的目的是给所有的互联网协议(IP)分组网络提供更快速的下载速度和上传速度以及减小的延迟。

图1是LTE普通下行链路无线帧结构100的示意图。每个下行链路无线帧100包括编号为0至19的20个时隙102，其中每一个时隙具有0.5ms的持续时间。两个相邻的时隙构成持续时间为1ms的子帧104。每个下行链路帧100具有10ms的持续时间。

图2是每个LTE下行链路时隙102的结构的示意图。用于下行链路传输的最小的时频单元被称作资源元素106，该资源元素106构成了一个子载波上的一个符号。在时隙102内在频域上连续的一组12个子载波形成了资源块108。当下行链路帧结构100使用标准循环前缀时，资源块108中的12个连续的子载波具有15kHz的子载波间隔，其在每个下行链路时隙102中具有7个连续的符号。将循环前缀作为保护间隔附加到每个时隙。符号加上循环前缀形成了资源元素106。因此，资源块108具有84个与时域中的一个时隙102和频域中的180kHz(12个子载波x15kHz间隔)对应的资源元素(12个子载波x7个符号)。对于所有带宽而言，资源块108的大小是相同的。在频域中，可用的子载波的数量可以从当传输带宽为1.25MHz时的76个子载波到当传输带宽为20MHz的1201个子载波。

LTE已经被设计为非常鲁棒，并且LTE支持在下行链路上的高达100+Mbps的数据速率，及在上行链路上的高达50+Mbps的数据速率。虽然对于用户设备而言0-15km/h的传播速度是最佳的，但其高效地支持15-120km/h的传播速度。为了实现该性能水平，将“参考”符号或“导频”符号插入每个发送的资源块108中的预定的资源元素位置。接收信道估计算法使用导频符号来对所接收的信号失真进行校正。

图3是对于单个天线的情况而言，在LTE下行链路帧100中发送的导频符号120中的一些的示意图。在每个时隙102的OFDM符号位置0和4处发送导频符号120。

在2004年5月，美国联邦通讯委员会(FCC)批准了提议的法规制定通告，以允许新一代的无线设备在未授权的基础上使用空白电视频率(TV空白频谱)。这些TV空白频谱是被分配用于电视广播的频率信道，其中在2009年2月17日以后所述频率信道不会在给定的地理区域中使用。具体地说，FCC将允许在由TV信道5和6(76-88MHz)、7至13(174-213MHz)、14至36(470-608MHz)以及38至51(614-698MHz)使用的频谱中进行非授权的操作。

存在很多使用未授权的TV空白频谱的提议。例如，已经建议可以建立无线区域网(WRAN)以为单个家庭住处、多个居住单元和小商业区提供高速互联网访问。WRAN将使用IEEE 802.22结构在具有固定部署和较大覆盖范围(25-30km的范围)的TV空白频谱上操作。

虽然这些提议具有价值，但是它们未提供一种由于在家庭环境中无线地分配HDTV信号的新要求引起的发展中的WLAN中的拥塞的高效的解决方案。此外，它们未提供与使用LTE系统结构的其它系统或设备的互用性。

发明内容

本发明的实施方式给无线局域网提供了一种使用TV空白频谱和LTE系统结构来在无线局域网中进行数据通信的方法。