JP5335425B2 - ダイナミックスペクトルアクセス無線システムにおいて通信アクセスを回復する方法 - Google Patents

Description

本願は、整理番号（代理人整理番号ＵＳ００２８０３、ＵＳ００２８０６及びＵＳ００２２９６）を持つ同時に出願された同一出願人による米国特許出願に関する。本願は、２００５年９月１６日に出願された米国仮特許出願番号６０／７１８１２７にも関する。

無線通信技術は、大幅に進歩し、無線媒体を有線ソリューションの代替物にした。このように、データ及び音声通信における無線接続の使用は増加し続けている。これらのデバイスは、携帯電話、無線ネットワークにおけるポータブルコンピュータ（例えば、少しだけ例を挙げると、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、無線ネットワーク内の固定コンピュータ、ポータブルハンドセット）を含む。

無線アプリケーションが成長し続けるにつれて、通信スペクトルを奪い合うデバイス、ネットワーク及びシステムの数も同様に成長する。既知であるように、通信スペクトルの専用又は免許部分と同様に免許不要部分が存在する。スペクトルの免許不要帯域（例えば、工業、科学及び医療（ＩＳＭ）無線帯域）は自由にアクセスされることができるので、これらの帯域は、非常にユーザが密集する傾向にある。対照的に、近年の研究は、免許帯域の小部分のみが使用されていることを示す。したがって、免許不要帯域の多くは過密状態であるが、免許帯域の比較的大きな部分は、未使用のままである。これは、規制機関（例えば、米国の連邦通信委員会（ＦＣＣ））を現在の通信帯域割り当て及び使用の評価に導く。

通信帯域の再割り当てに対するオプションは、通信スペクトルに動的にアクセスするように構成された無線ネットワークの使用を含む。例えば、ダイナミックスペクトルアクセス（ＤＳＡ）無線ネットワークは、通信スペクトルの専用（免許）部分において実施されることができる。実例的には、ＤＳＡ無線ネットワークは、テレビ送信及び受信に対して通常に専用化されたスペクトルで動作することができる。これにより、通信帯域の特定の部分は、より完全に使用されることができる。

免許不要（セカンダリ）ユーザによる使用に対する特定の通信帯域の再割り当てを用いて、スペクトル管理は、前記帯域に対する優先アクセスを持つ免許（プライマリ又はインカンベント（incumbent））ユーザが、拘束されない形でこのアクセスを提供されることを保証する必要がある。例えば、規制機関（例えばＦＣＣ）は、インカンベントユーザがチャネルの占有を開始した後に、セカンダリユーザが比較的短い時間期間にチャネルを明け渡すことを必要としうる。したがって、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層及び物理（ＰＨＹ）層仕様は、この必要とされるスペクトル管理を対象とする規定を含まなければならない。

理解されることができるように、インカンベントデバイスがチャネルを占有し始める場合にセカンダリデバイスが前記チャネルを明け渡すためには、前記セカンダリデバイスは、前記チャネルを明け渡す必要性の通知を提供されなければならない。しかしながら、ＤＳＡ無線ネットワークにおいては、１つ又は複数の前記セカンダリデバイスは、干渉又は他の要因により前記通知を受信しないかもしれない。更に、チャネル利用可能性に遅延が存在しうる。したがって、影響を受ける前記セカンダリデバイスは、除外されない場合には、他のチャネルにおけるサービスの回復又は再開から遅延されるかもしれない。結果として、セカンダリデバイスがインカンベントにより占有されるチャネルを明け渡すという要件は、違反されるかもしれず、又は前記セカンダリデバイスに提供されるサービスの質（ＱｏＳ）が減少されるかもしれず、又はその両方であるかもしれない。

したがって、必要とされるのは、少なくとも上に示された欠点を克服するインカンベントデバイスによる占有の通知の直後のセカンダリデバイスによる回復の方法である。

一実施例によると、無線通信ネットワークにおいて、無線通信の方法は、複数の制限されたチャネルからバックアップチャネルを決定するステップを含む。前記方法は、前記無線通信ネットワーク内の複数の無線ステーション（ＳＴＡ）に前記バックアップチャネルを通知するステップをも含む。

他の実施例によると、無線通信ネットワークにおいて、無線通信の方法は、無線ステーション（ＳＴＡ）からベースステーションに情報を送信するステップを含み、前記情報は、制限された周波数チャネルにおけるインカンベントデバイスの動作又は動作の不在を示す。加えて、前記情報に基づいて、前記方法は、前記無線通信システムの前記ＳＴＡにコマンドを送信するステップを含む。

更に他の実施例によると、無線通信システムは、バックアップチャネルを指定するように構成されたベースステーション（ＢＳ）を含む。前記システムは、インカンベントデバイスにより占有された制限されたチャネルと、インカンベントデバイスにより占有されていない制限されたチャネルとを示す情報を前記ＢＳに送信するように構成された複数の無線通信ステーション（ＳＴＡ）をも含み、前記ＢＳは、前記情報から前記バックアップチャネルを決定する。

本発明は、添付図面とともに読むと以下の詳細な記載から最良に理解される。様々なフィーチャが必ずしも正しいスケールで描かれていないことが強調される。実際に、寸法は、説明の明確性のために任意に増大又は減少されうる。

ここで使用される用語'制限された周波数チャネル'又は'制限されたチャネル'は、プライマリユーザによる使用に専用化された周波数チャネルを意味する。前記制限されたチャネルは、ＦＣＣのような規制機関により免許を受けた又は特定のユーザにより優先順位に基づいてアクセスされる通信スペクトルの部分であってもよい。例えば、アメリカ合衆国におけるテレビチャネルは、免許周波数チャネルである。しかしながら、無線マイクロフォンのような特定のデバイスは、前記無線マイクロフォンがテレビスペクトルの使用に対して明確に免許を受けていないにもかかわらず、他のユーザに対して優先的に前記ネットワークにアクセスすることができる。したがって、制限されたチャネルである特定の免許不要チャネルは、制限されたチャネルと見なされる。加えて、特定のユーザに優先アクセスを提供するいわゆる免許免除チャネルも、制限されたチャネルである。

ここで使用される用語'１つの'は１つ以上を意味し、用語'複数の'は２つ以上を意味する。

以下の詳細な記載において、限定ではなく説明の目的で、特定の詳細を開示する実施例が、この教示の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、当業者が、ここに開示される特定の詳細から離れた他の実施例である本開示の利益を得ることは明らかである。更に、周知のデバイス、方法、システム及びプロトコルの記載は、実施例の記載を不明瞭にしないように省略されうる。そうでなければ、当分野の通常の技術の１つの範囲内であるこのようなデバイス、方法、システム及びプロトコルが、前記実施例によって使用されうる。最後に、実際的であればどこであろうと、同様の参照符号は、同様のフィーチャを示す。

ここに記載される説明的実施例において、ネットワークは、集中アーキテクチャ又は分散アーキテクチャを持つ無線ネットワークであってもよいことに注意する。実例的に、前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．２２下で規定される、又はＩＥＥＥ８０２．１６、ＩＥＥＥ８０２．１１若しくはＩＥＥＥ８０２．１５下で規定されるようなＤＳＡ媒体アクセス（ＭＡＣ）層の下で機能するものでありうる。更に、前記ネットワークは、セルラネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）又は無線リージョナルエリアネットワーク（ＷＲＡＮ）でありうる。更に、ＭＡＣプロトコルは、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）プロトコル、キャリアセンス多重アクセス（ＣＳＭＡ）プロトコル、衝突回避を持つＣＳＭＡ（ＣＳＭＡ／ＣＡ）プロトコル、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）プロトコル、又は周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）プロトコルでありうる。記載されたネットワーク及びプロトコルが、単に説明的であり、具体的に述べられたもの以外のネットワーク及びプロトコルが、本教示から逸脱することなく使用されてもよいことが強調される。

図１は、実例的な実施例による無線ネットワーク１００の単純化された概略図である。特定の実施例において、無線ネットワーク１００は、集中型ネットワークである。しかしながら、本教示は、分散型無線ネットワークに一般化されてもよい。

無線ネットワーク１００は、ベースステーション（ＢＳ）とも称されるアクセスポイント（ＡＰ）１０１を含む。無線ネットワーク１００は、無線デバイス又は加入社宅内機器（ＣＰＥ）とも称されることができる複数の無線ステーション（ＳＴＡ）１０２を更に有する。

実例的に、無線ネットワーク１００は、前述のネットワークタイプの１つでありうる。更に、ＳＴＡ１０２は、コンピュータ、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）又はこのようなネットワークにおいて典型的に動作する同様のデバイスでありうる。特定の実施例において、ＳＴＡ１０２の少なくとも１つは固定である。ＳＴＡ１０２が、インカンベントユーザの保護を必要とする周波数帯域の制限された周波数チャネルにおいて機能するように構成されると意図される。このように、ＢＳ１０１及びＳＴＡ１０２はセカンダリデバイスであり、ネットワーク１００はセカンダリネットワークである。しばしば、単純のため、制限された周波数チャネル及び制限されたチャネルは、'チャネル'と称されることができる。

少数のＳＴＡ１０２のみが示され、これが単に議論の単純のためであることに注意する。明らかに、多くの他のＳＴＡ１０２が使用されうる。最後に、ＳＴＡ１０２は必ずしも同じではないことに注意する。実際に、選択されたプロトコルの下で機能するように構成された多量の異なるタイプのＳＴＡが、ネットワーク１００内で使用されることができる。

前記実施例のＤＳＡ ＭＡＣ層方法及び装置は、チャネルの利用可能性及び品質が時間に対して変化する動的環境において実施されることができる（例えば、テレビ帯域に対して設計された新しい無線技術）。したがって、前記実施例のセカンダリＳＴＡ１０２のネットワークは、動的にチャネル利用可能性を有益に取得し、他のセカンダリＳＴＡ１０２及びＢＳ１０１に、インカンベントデバイスによるチャネルの占有又は未来の占有を有益に通知する。

図２は、一実施例によるタイミング図である。図２の説明は、図１と同時に検討される場合に、より明確に理解される。実例的な集中型無線システムにおいて、ＢＳ１０１ＭＡＣ層は、ダウンストリーム（ＤＳ）及びアップストリーム（ＵＳ）媒体アクセスの両方を規制するように機能する。システム１００は、制限された周波数チャネルにおいてインカンベントデバイスと共存して機能するように構成されるので、システム１００のＢＳ１０１及びＳＴＡ１０２は、セカンダリネットワーク１００に属するＢＳ１０１及びＳＴＡ１０２の送信により直接的に影響を受ける周波数帯域／チャネルにおいてインカンベントデバイスを検出するために、特定のパラメータを連続的に又は定期的にモニタ／測定する。前記実施例によると、ＳＴＡ１０２は、ＢＳ１０１に、インカンベントのユーザが所定の制限された周波数帯域において動作し始めたネットワークを通知するように構成される。

スーパーフレームの間に、持続時間２０１をそれぞれ持つ複数（ｎ）の静かな期間２０５が、セカンダリネットワーク１００内の前記デバイスにより前記影響を受けるチャネルを測定するために提供される。これらの測定は、前記制限されたチャネル又は動作の帯域において行われ、帯域内測定と称される。特に、前記静かな期間は、前記測定が前記セカンダリ無線ネットワークにより直接的に影響を受けないチャネルにおいて行われるべきである場合に必要とされない。これらの測定は、帯域外測定と称される。

各静かな期間２０５の間に、ＳＴＡ１０２は、データフレームを送信しないが、帯域内測定を行い、前記影響を受ける周波数チャネルからデータを蓄積する。前記データは、チャネルを占有するインカンベントデバイスの受信信号強度、前記測定が行われた信頼性、前記測定されたチャネル、前記インカンベントユーザの推定位置、及び測定持続時間等を含みうる。これらのデータは、後の使用のためにＳＴＡ１０２の物理（ＰＨＹ）及びＭＡＣ層内のアルゴリズムにより処理される。

前記データが蓄積及び処理された後に、ＵＳ通知期間２０２が開始する。ＵＳ通知期間２０２の間、インカンベントデバイスに関するデータを取得したＳＴＡ１０２は、前記情報をＢＳ１０１に提供することができる。この情報に基づいて、ＢＳ１０１は、前記情報を報告する後のＳＴＡ１０２とのダウンストリーム（ＤＳ）通信の処置を取る。前記通知期間の完了後に、回復期間２０３が開始する。ここにより完全に記載されるように、回復期間２０３の間に、ＢＳ１０１は、ＳＴＡ１０２にスペクトル管理コマンドを発行することができる。有益には、前記スペクトル管理コマンドは、前記ネットワーク内のＳＴＡ１０２の機能を調整する。実例的には、前記スペクトル管理コマンドは、ＳＴＡ１０２に１つ（複数）のチャネルにおける動作を停止し、他のチャネルにおいて動作を開始する及び／又は送信パワーレベルを減少するように命令することができる。更に、過去の帯域外測定又はＵＳ通知期間２０２の間にＢＳ１０１により蓄積された情報に基づいて、ＢＳ１０１は、ＳＴＡ１０２に対する１つ以上のバックアップチャネルを識別することができる。この場合、ＢＳ１０１は、ビーコン送信又は他のＤＳトラフィックの間に前記バックアップチャネル情報を全てのＳＴＡ１０２に通信することができる。他の利益もあるが、前記バックアップチャネルは、ＳＴＡ１０２が、ＳＴＡ１０２により現在使用されているチャネルのインカンベントによる占有のためにチャネルを切り換える命令を受信しない環境において有用である。

回復期間２０３の完了後に、通信期間２０４が開始する。通信期間２０４は、前に参照された既知の無線プロトコルによるＳＴＡ１０２とＢＳ１０１との間のＵＳ及びＤＳトラフィックを含む。通信期間２０４の間に、ＳＴＡ１０２は、帯域外測定及び帯域内測定を実行する。前記測定は、インカンベントデバイスが周波数チャネル／帯域において動作を開始する場合において前記チャネル／帯域の素早い明け渡しを保証し、ＢＳ１０１及びＳＴＡ１０２に利用可能なチャネル及びバックアップチャネルを通知するために実行される。前者は、インカンベントデバイスの保護を提供し、後者は、インカンベントが帯域内で検出された場合にはいつでも無線ネットワーク１００の妨害されない動作を提供するのを助ける。

ＢＳ１０１により蓄積された情報の結果として、１つ以上のＳＴＡ１０２が現在のチャネルを明け渡さなくてはならない場合、ＢＳ１０１は、影響を受けるＳＴＡに空きチャネルにおいて動作を開始するように命令するスペクトル管理コマンドを発行する。前記コマンドを受信した後に、前記影響を受けるＳＴＡは、通信期間２０４の間に通常動作を開始する。

１つ以上のＳＴＡ１０２が、回復期間２０４の間にＢＳ１０１からスペクトル管理コマンドを受信しなかった場合、前記実施例は、インカンベントサービスの保護及び無線ネットワーク１００における許容可能なＱｏＳレベルの促進において有用な特定のアクションを企図する。一実施例において、各ＳＴＡ１０２は、通知期間２０２の完了時に内部タイマを開始する。前記タイマは、所定の持続時間２０７だけ続行し、時間２０８において終了する。時間２０８までに、ＳＴＡ１０２が、前記ＢＳから情報を受信しなかった場合、前記ＳＴＡは、以前のチャネルコマンド、又はＢＳ１０１により以前に選択され、ビーコン期間の間にＳＴＡ１０２に送信された前記バックアップチャネルを占有するように試みる。しかしながら、前記バックアップチャネルが占有されている場合、影響を受けたＳＴＡ１０２は、ここに記載される実施例により機能する。

他のフレーム（ｋ番目のフレーム）の間に、ＳＴＡ１０２は、静かな期間２０５の間に測定を行う。この後に、ＵＳ通知期間２０２が開始し、前記ＳＴＡがＵＳ測定を提供する。通知期間２０２の後に、ＢＳ１０１は、回復期間２０３の間にスペクトル管理コマンドの送信を開始する。

通知期間２０２の間に集められた情報の結果として、ＢＳ１０１が、ＳＴＡ１０２が動作することができる利用可能なチャネルが存在しないと決定する場合、ＢＳ１０１は、ＳＴＡ１０２に動作を終了するように命令しなければならない。この期間２０９の間に、ＳＴＡ１０２は、送信を終了し、前記チャネルを占有する前記インカンベントデバイスとの干渉を防ぐ。代替的には、所定量の時間の間にＢＳ１０１から許可送信を受信しないＳＴＡ１０２は、通信を停止しなければならない。しかしながら、ＳＴＡ１０２は、帯域内及び帯域外の両方で前記チャネルをモニタし続ける。

特定のＳＴＡ１０２が、期間２０９の間に行われた測定から、チャネル／帯域が利用可能であると決定し、特定のＳＴＡ１０２が、以前のＵＳ通知期間２０２において、このチャネルが占有されたと報告した場合、このＳＴＡ１０２は、このチャネルにおいて送信を開始し、ＢＳ１０１に、前記チャネルが現在は利用可能であることを報告することができる。この後に、ＢＳ１０１は、この新しい利用可能なチャネルを介して動作を開始し、前記動作は、前記チャネルが前記無線ネットワークによる使用に対して現在利用可能であることを示すビーコン送信を含む。このチャネルに対して調整及び同期し、ＢＳ１０１からのサービスを開始する前記スペクトル管理コマンドを受信するＳＴＡ１０２は、通常の動作を再開することができる（図示されていない）。

有益には、前記実施例の前記ＭＡＣプロトコルは、動作中にＢＳ１０１及びＳＴＡ１０２により維持されるバックアップチャネルを提供する。更に、１つ以上のＳＴＡ１０２が前記回復中に前記スペクトル管理コマンドを受信しない場合に、これらのＳＴＡは、ＢＳ１０１による占有に対して前記バックアップチャネルを捜索することができる。このようにして、ＢＳ１０１及びＳＴＡ１０２の両方が、インカンベントが前記チャネルにおいて動作を開始するならばサービスが回復されることができる可能なチャネルを知っているので、この回復手順は、サービス中の重大な中断を防ぐことができる。

前記バックアップチャネルの有用性を最大化するために、前記チャネルは、現在の動作チャネルとは独立に選択される。このようにして、前記インカンベントサービスが前記動作チャネルにおいて動作を開始する場合に、前記バックアップチャネルも影響される尤度は、大幅に最小化されることができる。要約すると、バックアップチャネルのサポートのために、前記ＭＡＣは、スペクトル管理コマンドを介して前記回復期間中に、又はフレーム若しくはスーパーフレーム中に、又は両方で、ビーコン放送においてバックアップチャネルのビットマップ、又はバックアップ用のチャネル数を指定することができる。

図３は、一実施例によりＢＳ１０１において実行されるインカンベント検出回復プロトコル（ＩＤＲＰ）の単純化されたフローチャートである。図３の説明は、図１及び２と同時に検討する場合に、より明確に理解される。実例的な集中型無線システムにおいて、ＢＳ１０１のＭＡＣ層は、ここの記載される前記ＩＤＲＰを含むＤＳ及びＵＳ通信を規制するように機能する。

ステップ３０１において、前記無線ネットワークが動作する。ステップ３０２において、ＢＳ１０１は、１つ以上のＳＴＡ（ＣＰＥ）１０２から、インカンベントデバイスが帯域内チャネルＮにおいて動作しているという通知を受信する。この通知は、通常は、前述のように通知期間２０２において生じる。代替的には、ＢＳ１０１は、これ自体が、ステップ３０３において直接的に前記インカンベントの存在を検出してもよい。通知機構にかかわらず、ステップ３０４において、前記バックアップチャネル情報を含むチャネル情報が更新される。ステップ３０５において、チャネルＮが帯域内チャネルである場合、タイマは、ステップ３０６において、ＢＳ１０１が、前記インカンベントの検出を確認するために他のＳＴＡ１０２からの他の通知を待機することができるようにセットされる。前記インカンベントに関する情報の信頼性に基づいて、ＢＳ１０１は、特定の動作を行うことができる。例えば、他のＳＴＡ１０２がこの時間中に前記インカンベントの存在を（ほとんど）報告しない場合、ＢＳ１０１は、補正動作を取るのを遅延するように決定することができる。しかしながら、他のＳＴＡ１０２が、前記インカンベントの存在を示す場合、ＢＳ１０１は、迅速な動作を取る。

ステップ３０７において、ＢＳ１０１は、回復期間２０３の間にＳＴＡ１０２にスペクトル管理コマンドを送信する。前記スペクトル管理コマンドは、バックアップチャネルに関する情報、ＳＴＡ１０２に、インカンベントデバイスにより現在占有されていないチャネルに動作を切り換えさせるコマンド、又はＳＴＡ１０２に、送信パワーレベルを減少させるコマンドを含むことができる。

この方法は、ステップ３０８において前記コマンドの受信の確認を必要としうる。必要である場合、ステップ３０９において、ＢＳ１０１は、前記コマンドの受信に対する設定された時間期間を待機する。前記確認がステップ３１０において受信される場合、プロセスは、ステップ３１０においてタイムアウトを続行する。特に、前記方法は、前記確認が必要とされない場合に、タイムアウト３１１に直接的に続行する。また、このシーケンスが完了され、再びこの点において試みる必要が無いので、ステップ３１２において使用される再試行フィールドは、０（ゼロ）にセットされる。

しかしながら、前記確認が受信されず、時間が、通知及び前記スペクトル管理コマンドを提供する追加の試みに対する回復期間に残る場合、前記方法は、ステップ３０４における開始を繰り返す。時間が残らない又は再試行が０（ゼロ）以下である場合、ステップ３１３において、回復期間２０３の間に、ＢＳ１０１及びＳＴＡ１０２は、前記スペクトル管理コマンドごとに変化を生じる。全てのチャネルが占有され、利用可能なバックアップチャネルが存在しないので、前記スペクトル管理コマンドは、ＳＴＡ１０２に動作を終了するように命令することができる。代替的には、前記スペクトル管理コマンドは、ＳＴＡ１０２に特定の利用可能なチャネルを占有させる命令を含んでもよい。

ステップ３１４において、ＢＳ１０１は、現在のデータフレームにおいてバックアップチャネルとして使用可能なチャネルが存在するかどうかクエリを行う。存在する場合、通常動作がステップ３１５において続行する。すなわち、通信は、通信期間内にもたらされ、ＳＴＡ１０２は、帯域内及び帯域外チャネル／帯域の測定を蓄積する。このフレームは、ステップ３１６において終了し、このシステムは、ステップ３１７において動作を続行する。

ステップ３１４において、ＢＳ１０１が、利用可能なバックアップチャネルが存在しないと決定する場合、前記方法は、特定の最適化基準ごとに候補チャネルの選択を続行する。例えば、基準チャネルは、ＢＳ１０１及びＳＴＡ１０２により先験的に維持されることができる。前記基準チャネルは、セカンダリバックアップチャネルと見なされることができる。前記基準チャネルの周波数に近い周波数を持つ他のチャネルが、ステップ３１８においてＢＳ１０１により選択される。このようなチャネルが利用可能である場合、このチャネルへのある程度滑らかな移行が、サービスの途絶を防ぐように行われることができる。このために、代替チャネルの選択は、スペクトル全体のスキャンを必要とせず、前記基準チャネルに近いチャネルのみのスキャンを必要とする。

次に、ステップ３１９において、ＢＳ１０１は、前記選択されたチャネルが、ＳＴＡ１０２によりインカンベントにより占有されていると見なされるかどうかを決定するために通知期間２０２内に蓄積された情報をスキャンする。通知が行われた場合、タイマが、ステップ３２０において開始され、ステップ３２１において、ＢＳ１０１は、ＳＴＡ１０２からの前記チャネルが使用されていないという通知を待機する。通知が受信されない場合、前記ＢＳは、動作が停止し、プロセスがステップ３１８において繰り返すタイムアウト３２２を発行する。

前記選択されたチャネルのステータスの通知が、ステップ３２３において受信される場合、ＢＳ１０１は、ステップ３２４において、ＢＳ１０１の視点から、インカンベントが前記選択されたチャネルにおいて機能しているかどうかクエリを行う。ステップ３２５において、ＢＳ１０１は、前記選択されたチャネルにおける動作が可能であるかどうか決定する。可能である場合、動作が、ステップ３２６において、利用可能な前記チャネルにおいて開始される。可能でない場合、プロセスは、ステップ３１８において続行する。

図４は、一実施例により実行されるＳＴＡ１０２のＩＤＲＰの単純化されたフローチャートである。図４の説明は、図１、２及び３と同時に検討する場合に、より明確に理解される。実例的な集中型無線システムにおいて、ＳＴＡ１０２のＭＡＣ層は、ここに記載される前記ＩＤＲＰを含む測定及び通信を生じるように機能する。

ステップ４０１において、システム１００が動作する。ステップ４０２において、ＳＴＡ１０２は、チャネルＮにおいてインカンベントを検出する。特に、この検出は、前述のような帯域内又は帯域外測定の結果であってもよい。とにかく、タイマは、ステップ４０３において開始される。ステップ４０３において開始された前記タイマは、ＳＴＡ１０２がＢＳ１０１に前記通知を送り返す周波数を制御する。換言すると、ＳＴＡ１０２は、有用には、通知メッセージを次々に繰り返し送信しないが、ＢＳ１０１が前記通知に反応するのに十分な時間を持つように前記通知を定期的に送信すべきである。

ステップ４０４において、及び通知期間２０２の間に、ＳＴＡ１０２は、前記インカンベントの存在に関する情報をＢＳ１０１に送信しようと試みる。ＳＴＡ１０２は、この場合、ステップ４０５においてスペクトル管理コマンドによる命令を待機する。ＳＴＡ１０２は、この場合、送信を控えているタイムアウト期間４０６に入ることができる。前記情報を再送信する時間が前記通知期間に残っている場合、及び再試行が可能である（すなわち、再試行フィールドがゼロでない）場合、ステップ４０７において、ＳＴＡ１０２は、ステップ４０３において再び開始する。しかしながら、前記通知期間が終了する場合、ステップ４０８において、ＳＴＡ１０２は、前記チャネル（Ｎ）が帯域内チャネルであるかどうかを決定する。帯域内チャネルでない場合、プロセスは、ステップ４０１において再び開始する。

前記チャネルが帯域内チャネルである場合、ステップ４０９において、ＳＴＡ１０２は、バックアップチャネル情報がＢＳ１０１からの以前の通信において受信されたかどうかを決定する。受信された場合、タイマは、ステップ４１０において開始される。ステップ４１１において、ＳＴＡ１０２は、ＢＳ１０１を探して前記チャネルをスキャンする。このために、ＳＴＡ１０２が前記スペクトルコマンドを受信していない場合、ＳＴＡ１０２は、いずれのバックアップチャネルがＢＳ１０１により占有されているかをスキャンにより決定しようと試みる。ＢＳ１０１からの以前の通信において提供された１つのバックアップチャネルのみが存在する場合、ＳＴＡ１０２は、ＢＳ１０１がこのチャネルにおいて動作しているかどうかを決定するためにこのチャネルをモニタする。

既知のバックアップチャネルが、インカンベントデバイスにより占有される場合、ＳＴＡ１０２は、ステップ４１２においてタイマをセットし、ステップ４１３において、前記現在のフレーム内にステップ４０９において前記プロセスを再開する時間が残っているかどうかクエリを行う。しかしながら、ＢＳ１０１ビーコンがステップ４１４において受信される場合、又はＳＴＡ１０２が、利用可能なバックアップチャネルを見つける場合、前記プロセスは、ステップ４１５においてＢＳ１０１との通信の再確立を続行する。このトランザクションは、ステップ４１６において成功し、ステップ４１７においてシステムを動作する。

ＳＴＡ１０２が、ステップ４０９においてバックアップチャネルを蓄積しない場合、ＳＴＡ１０２は、ＢＳ１０１ビーコンがステップ４１４において受信されるまで送信を終了しなければならない。これは、ＳＴＡ１０２のサービスを劣化させるかもしれないが、ＳＴＡ１０２が制限されたチャネルにおいて動作している前記インカンベントと干渉しないことを保証する。

ステップ４１３において、ＳＴＡ１０２が、ステップ４１１においてチャネルをスキャンする機会を与えられない場合、タイマがステップ４１８において開始される。ＳＴＡ１０２は、この場合、ステップ４１９においてＢＳ１０１を探してチャネルをスキャンし始める。ＢＳ１０１がこのスキャンにより見つかる場合、前記方法はステップ４１１において続行する。ＢＳ１０１が見つからない場合、ステップ４２０において、他のタイムアウトがＳＴＡ１０２により取られる。ステップ４２１において、ＳＴＡ１０２は、前記インカンベントが前記チャネルに残るかどうかを決定するためにチャネルＮを再びモニタする。ＳＴＡ１０２が、前記チャネルが使用されたままであると決定する場合、ＳＴＡ１０２は、ステップ４２２において、前記インカンベントが前記チャネルを占有し続けるかどうかを決定するためにチャネルＮをモニタし続ける。ＳＴＡ１０２が、ステップ４２１において、前記インカンベントの存在を蓄積することができない場合、ＳＴＡ１０２は、ステップ４０９においてバックアップチャネルの捜索を再開する。特に、このステップにおいて、ＳＴＡ１０２は、ＳＴＡ１０２が、バックアップチャネルによる以前の試みにおいてＢＳ１０１からのビーコン送信を逃した状況を捕らえるためにバックアップチャネルを捜索する。

実例的実施例において、特定のＳＴＡ１０２が、ステップ４０４においてチャネルＮがインカンベントにより占有されたという通知をＢＳ１０１に最初に送信した場合に、ＳＴＡ１０２は、前記チャネルが再び空いているということをＢＳ１０１に送信することができる。前記実施例において、チャネルＮがインカンベントにより占有されていることをＢＳ１０１に通信しうるＳＴＡ１０２のみが、このチャネルＮが再び空き状態になったことを報告することが許可される。特定のＳＴＡ１０２は、この場合、チャネルＮ上でＢＳ１０１に前記通知を送信する。ＢＳ１０１が、チャネルＮをモニタしている場合、チャネルＮが利用可能であるという通知の受信は、ＢＳ１０１ビーコンの送信の開始及び通信を再確立するスーパーフレームの開始をトリガする。

チャネルＮがステップ４２３において使用されなくなる場合、ＳＴＡ１０２は、ステップ４２４においてタイマを開始し、ステップ４２５において、ＳＴＡ１０２は、前記チャネルが使用されていないことをＢＳ１０１に通知する。次に、ステップ４２６において、ＳＴＡ１０２は、ＢＳ１０１からのビーコン送信を待機する。ビーコンが受信されない場合、ステップ４２７においてタイムアウトが取られ、ＳＴＡ１０２が、ステップ４２８において開始する通知プロセスを再試行することができない場合に、ＳＴＡ１０２は、ステップ４０９においてバックアップチャネルが利用可能であるかどうかを決定するように開始する。

ステップ４２９において、ＳＴＡ１０２が、ＢＳ１０１から前記スペクトル管理コマンドを受信する場合、ＳＴＡ１０２は、ステップ４３１において、これがステップ４３０において必要とされるかどうかの確認を送信する。確認が必要とされない場合、このプロセスは、ステップ４３２において続行する。すなわち、ＳＴＡ１０２は、ＢＳ１０１からの前記命令に応じて動作パラメータを変更する。これらの変更は、前記制限されたチャネルにおける送信の終了を必要としうる。ステップ４３３において、ＳＴＡ１０２は、チャネルが利用可能であるかどうかを前記スペクトル管理コマンドから蓄積する。利用可能である場合、ステップ４３４においてタイマを開始した後に、ステップ４３５において、ＳＴＡ１０２は、このチャネルにおいてＢＳ１０１からのビーコンを待機する。ＳＴＡ１０２がＢＳ１０１により命令されたように前記動作パラメータを変更する場合に、利用可能なチャネルが残らないならば、前記方法はステップ４０９において続行する。

ステップ４３６においてビーコンが受信されない場合、通信は、ステップ４３７において再確立され、通信が続行する。すなわち、このトランザクションは、ステップ４３８において成功し、ステップ４３９においてシステムを動作させる。

タイマ４３４の終了後かつステップ４３５において、ビーコンが受信されない場合、ステップ４４０においてタイムアウトが取られる。ステップ４４１において、'再試行'が利用可能ではない場合、このプロセスはステップ４０９において続行する。'再試行'が利用可能である場合、この方法は、ステップ４３４において続行する。

他の利益に加えて、図４に関連して記載された前記ＩＤＲＰは、生じる可能性があり、ＢＳ１０１からの誤った知覚を生じる、セル内の全ての送信の中断を引き起こす、インカンベントが全てのチャネルを占有する状況を克服する機構を組み込む。上述のように、ＳＴＡ１０１は、新しい空きチャネルに関して通知する際にＢＳ１０１を援助するために帯域内及び帯域外の両方で前記チャネルをモニタする。この方法は、チャネルに対するアクセスがプライマリ／セカンダリユーザスキームに基づく多くの場合に適用可能性を持つ。記載された前記方法は、モバイルシナリオ及びインカンベントサービスがより低いデューティサイクルを持つ場合（例えば無線マイクロフォン）をも含む多くの場合に有用である。加えて、上で論じられた特定の環境において、空きチャネルが残っておらず、したがって、セカンダリシステムが動作することができない。この問題を克服するために、前記ＳＴＡは、ＳＴＡ１０２がインカンベントにより占有されていると以前に報告したチャネルのステータスを連続的にモニタ及び再評価する。このチャネルが未来に再び使用されなくなる場合に、前記ＳＴＡは、ＢＳ１０１に通知を送信し、ＢＳ１０１は、このような入ってくる通知に対して前記チャネルを定期的にモニタする。

この開示を考慮して、ここに記載された様々な方法及びデバイスがハードウェア及びソフトウェアにおいて実施されることができることに注意する。更に、様々な方法及びパラメータは、限定する意味ではなく、例としてのみ含まれる。この開示を考慮して、当業者は、添付の請求項の範囲内のままで、独自の技術及びこれらの技術を達成するのに必要とされる機器を決定して本教示を実施することができる。

一実施例による無線通信システムの単純化された概略図である。 一実施例によるデータ通信のタイミング図である。 一実施例による無線通信の方法の単純化されたフローチャートである。 一実施例による無線通信の方法の単純化されたフローチャートである。

Claims (19)

1. 無線通信ネットワークにおける、無線通信の方法において、
   前記無線通信ネットワークのベースステーションが、複数の制限されたチャネルからバックアップチャネルを決定するステップであって、前記バックアップチャネルが、現在の動作チャネルとは独立に選択される、ステップと、
   前記ベースステーションが、前記無線通信ネットワーク内の複数の無線ステーションに前記バックアップチャネルを通知するステップと、
   前記ベースステーションが、前記通知後に、前記無線ステーションにコマンドを送信するステップと、
   を有し、
   通知期間の後の所定の持続時間に、前記無線ステーションが前記ベースステーションから前記コマンドを受信しなかった場合に、前記無線ステーションが、前記ベースステーションに通知された前記バックアップチャネルを占有する方法。
2. 前記コマンドが、前記無線ステーションにバックアップチャネルを占有するように命令する、請求項１に記載の方法。
3. 前記通知の前に、ベースステーションにおいて前記複数の無線ステーションの少なくとも１つからインカンベントデバイスの存在又は不在を示す帯域内測定を受信するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記送信後に、通信期間を開始するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
5. 帯域外測定を実行するステップを更に有する、請求項４に記載の方法。
6. 前記帯域外測定をベースステーションに送信するステップを更に有する、請求項５に記載の方法。
7. 前記方法が、通知期間中に前記無線ステーションの少なくとも１つから前記ベースステーションに帯域内及び帯域外測定を送信するステップを更に有し、前記無線ステーションの各々が、前記コマンドを受信するために、前記通知期間の終了後の時間期間に待機する、請求項１に記載の方法。
8. 前記コマンドが前記時間期間に受信されない場合に、前記バックアップチャネルにおいて動作を再開するステップを更に有する、請求項７に記載の方法。
9. 前記コマンドが、利用可能なチャネルがない場合に送信を終了するように前記無線ステーションに命令する、請求項１に記載の方法。
10. 制限された周波数チャネルにおけるインカンベントデバイスの動作又は動作の不在を示す情報を無線ステーションからベースステーションに送信するステップと、
    前記情報に基づいて、前記無線通信システムの前記無線ステーションにコマンドを送信するステップと、
    を有する、請求項１に記載の方法。
11. 前記コマンドを送信するステップが、回復期間中に達成される、請求項１０に記載の方法。
12. 全ての制限されたチャネルが占有される場合、前記コマンドが、データの送信を終了するように前記無線ステーションに命令する、請求項１０に記載の方法。
13. 前記無線ステーションが、前記コマンドの受信後に帯域内チャネル及び帯域外チャネルの測定を行う、請求項１２に記載の方法。
14. 前記帯域内チャネル又は前記帯域外チャネルの少なくとも１つの利用可能性を前記ベースステーションに送信するステップを更に有する、請求項１３に記載の方法。
15. バックアップチャネルを割り当てるように構成されたベースステーションと、
    インカンベントデバイスにより占有される制限されたチャネル及びインカンベントデバイスにより占有されない制限されたチャネルを示す情報を前記ベースステーションに送信するように構成された複数の無線ステーションであって、前記ベースステーションが、前記情報から前記バックアップチャネルを決定し、前記バックアップチャネルが、現在の動作チャネルとは独立に選択され、前記ベースステーションが、前記複数の無線ステーションに前記バックアップチャネルを通知し、前記通知後に、前記無線ステーションにコマンドを送信する、当該複数の無線ステーションと、
    を有する無線通信システムにおいて、
    通知期間の後の所定の持続時間に、前記無線ステーションが前記ベースステーションから前記コマンドを受信しなかった場合に、前記無線ステーションが、前記ベースステーションに通知された前記バックアップチャネルを占有する無線通信システム。
16. 前記無線ステーションが、帯域内及び帯域外測定を行うように構成され、前記情報が、前記測定に基づく、請求項１５に記載の無線通信システム。
17. 前記ベースステーションが、スペクトル管理コマンドを送信するように構成され、前記スペクトル管理コマンドが、前記バックアップチャネルに切り換えるように前記無線ステーションに命令する、請求項１５に記載の無線通信システム。
18. 前記ベースステーションが、スペクトル管理コマンドを送信するように構成され、前記スペクトル管理コマンドが、占有されていない前記制限されたチャネルを占有するように前記無線ステーションに命令する、請求項１５に記載の無線通信システム。
19. 前記ベースステーションが、スペクトル管理コマンドを送信するように構成され、前記スペクトル管理コマンドが、送信を終了するように前記無線ステーションに命令する、請求項１５に記載の無線通信システム。

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