(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先占有システムのカバレージ領域内に位置した１つ以上の端末に基本パイロット信号を送信する段階と、
シグナルパターンを有した認知無線パイロット信号を送信する段階と、を含み、
前記シグナルパターンは、前記先占有システムの周波数スペクトラムと対応し、
認知無線通信システム上の１つ以上の認知無線端末は、前記認知無線パイロット信号を受信し、前記シグナルパターンから前記先占有システムが使用している周波数スペクトラムをセンシングし、
前記先占有システムの負荷量を測定する段階と、
前記測定された負荷量によって前記認知無線パイロット信号の送信電力を決定する段階と、をさらに含み、
先占有基地局が送信する前記認知無線パイロット信号は、前記先占有システムに前記認知無線端末が前記先占有システムで使用中である前記周波数スペクトラムを用いることで発生する干渉影響を与えないようにするために、周波数スペクトラム別に固有のシグナルパターンを保有する
ことを特徴とする先占有システムの無線通信基地局の動作方法。
【請求項２】
前記シグナルパターンは、前記先占有システムのシステム特性と対応する
ことを特徴とする請求項１に記載の先占有システムの無線通信基地局の動作方法。
【請求項３】
前記認知無線パイロット信号の送信電力を決定する前記段階は、
前記負荷量が大きいほど、前記認知無線パイロット信号の送信電力を増加させる
ことを特徴とする請求項１に記載の先占有システムの無線通信基地局の動作方法。
【請求項４】
前記認知無線パイロット信号の送信電力は、選定された送信電力の最小臨界値および選定された送信電力の最大臨界値の間の値を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の先占有システムの無線通信基地局の動作方法。
【請求項５】
前記認知無線パイロット信号の送信電力を決定する前記段階は、
前記負荷量が第１選定値よりも大きければ、前記認知無線パイロット信号の送信電力を増加させる段階と、
前記負荷量が第１選定値よりも小さいか同じであり、または前記第１選定値と異なる第２選定値よりも小さければ、前記認知無線パイロット信号の送信電力を減少させる段階と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の先占有システムの無線通信基地局の動作方法。
【請求項６】
前記認知無線パイロット信号の送信電力を決定する前記段階は、
多様な負荷量値と、これに対応する多様な送信電力の値とを含むルックアップテーブルによって前記認知無線パイロット信号の送信電力を決定する段階を含み、
前記決定された送信電力は、前記ルックアップテーブル上の測定された負荷量に対応する
ことを特徴とする請求項１に記載の先占有システムの無線通信基地局の動作方法。
【請求項７】
前記先占有システムの負荷量を測定する前記段階は、
バッファ内のキューサイズを測定する段階、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の先占有システムの無線通信基地局の動作方法。
【請求項８】
前記無線通信基地局は、１つ以上の指向性アンテナを含み、
前記認知無線パイロット信号を送信する段階は、
前記認知無線パイロット信号を送信するための指向性ビームを形成する段階と、
前記指向性ビームによって前記認知無線パイロット信号の送信電力を決定する段階と、
前記決定された送信電力とともに、前記指向性アンテナから前記指向性ビームの前記認知無線パイロット信号を送信する段階と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の先占有システムの無線通信基地局の動作方法。
【請求項９】
前記認知無線パイロット信号の前記送信電力は、前記指向性ビームに対応する前記先占有システム領域の負荷量によって決定される
ことを特徴とする請求項８に記載の先占有システムの無線通信基地局の動作方法。
【請求項１０】
前記負荷量が大きいほど、前記認知無線パイロット信号の送信電力を増加させる
ことを特徴とする請求項９に記載の先占有システムの無線通信基地局の動作方法。
【請求項１１】
前記先占有システムの前記カバレージ領域は、
第１領域と、前記第１領域と異なる第２領域とを含み、
前記指向性ビームは、前記第１領域を指向し、
前記認知無線信号の送信電力は、前記第１領域の負荷量によって決定される
ことを特徴とする請求項８に記載の先占有システムの無線通信基地局の動作方法。
【請求項１２】
先占有システムのカバレージ領域内に位置した１つ以上の端末に基本パイロット信号を送信し、シグナルパターンを有する認知無線パイロット信号を送信する送信ユニットを含み、
前記シグナルパターンは、前記先占有システムの周波数スペクトラムと対応し、
認知無線通信システム上の１つ以上の認知無線端末は、前記認知無線パイロット信号を受信し、前記シグナルパターンから前記先占有システムが使用している周波数スペクトラムをセンシングし、
前記送信ユニットは、前記先占有システムの負荷量によって前記認知無線パイロット信号の送信電力を決定し、
先占有基地局が送信する前記認知無線パイロット信号は、前記先占有システムに前記認知無線端末が前記先占有システムで使用中である前記周波数スペクトラムを用いることで発生する干渉影響を与えないようにするために、周波数スペクトラム別に固有のシグナルパターンを保有する
ことを特徴とする先占有システムの無線通信基地局。
【請求項１３】
指向性ビームによって選定された前記認知無線パイロット信号の送信電力によって前記指向性ビーム上の前記認知無線パイロット信号を送信する１つ以上の指向性アンテナ、をさらに含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の先占有システムの無線通信基地局。
【請求項１４】
前記先占有システムのカバレージ領域は、
第１領域と、前記第１領域と異なる第２領域とを含み、
前記指向性ビームは、前記第１領域を指向し、
前記認知無線信号の送信電力は、前記第１領域の負荷量によって決定される
ことを特徴とする請求項１３に記載の先占有システムの無線通信基地局。
【請求項１５】
前記シグナルパターンは、前記先占有システムの周波数スペクトラムに対応する
ことを特徴とする請求項１２に記載の先占有システムの無線通信基地局。
【請求項１６】
先占有システムのカバレージ領域内に位置した１つ以上の端末に基本パイロット信号を送信し、シグナルパターンを有する認知無線パイロット信号を送信する無線通信基地局と、
前記認知無線パイロット信号を受信し、前記シグナルパターンから前記先占有システムが使用している周波数スペクトラムをセンシングする認知無線端末と、を含み、
前記シグナルパターンは、前記先占有システムの周波数スペクトラムと対応し、
前記無線通信基地局は、前記先占有システムの負荷量によって前記認知無線パイロット信号の送信電力を決定し、
先占有基地局が送信する前記認知無線パイロット信号は、前記先占有システムに前記認知無線端末が前記先占有システムで使用中である前記周波数スペクトラムを用いることで発生する干渉影響を与えないようにするために、周波数スペクトラム別に固有のシグナルパターンを保有する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１７】
前記無線通信基地局は、
指向性ビームの認知無線パイロット信号を送信する１つ以上の指向性アンテナを含み、
前記先占有システムのカバレージ領域は、第１領域と、前記第１領域と異なる第２領域とを含み、
前記指向性ビームは、
前記第１領域を指向し、
前記認知無線信号の送信電力は、前記第１領域の負荷量によって決定される
こと特徴とする請求項１６に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
先占有システムの基地局からシグナルパターンを有する認知無線パイロット信号を受信する受信ユニットを含み、
前記シグナルパターンは、前記先占有システムの周波数スペクトラムと対応し、
前記受信ユニットは、前記受信された認知無線パイロット信号の前記シグナルパターンに対応する前記先占有システムの周波数スペクトラムを使用せず、
前記認知無線パイロット信号は、前記先占有システムの負荷量に対応する送信電力によって基地局から送信され、
先占有基地局が送信する前記認知無線パイロット信号は、前記先占有システムに認知無線端末が前記先占有システムで使用中である前記周波数スペクトラムを用いることで発生する干渉影響を与えないようにするために、周波数スペクトラム別に固有のシグナルパターンを保有する
ことを特徴とする認知無線通信システム上の認知無線端末。
【請求項１９】
先占有システムの基地局からシグナルパターンを有する認知無線パイロット信号を受信する段階と、
前記シグナルパターンから前記先占有システムが使用している周波数スペクトラムをセンシングする段階と、を含み、
前記シグナルパターンは、前記先占有システムの周波数スペクトラムと対応し、
前記認知無線パイロット信号は、前記先占有システムの負荷量に対応する送信電力によって基地局から送信され、
先占有基地局が送信する前記認知無線パイロット信号は、前記先占有システムに認知無線端末が前記先占有システムで使用中である前記周波数スペクトラムを用いることで発生する干渉影響を与えないようにするために、周波数スペクトラム別に固有のシグナルパターンを保有する
ことを特徴とする認知無線通信システム上の認知無線端末の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認知無線技術を用いる通信システムにおいて、パイロット信号を用いた周波数スペクトラムのセンシング方法に関し、より詳細には、先占有システム（Ｐｒｅｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍ）と認知無線システム（Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＣＲ）との間に相互規定されたパイロット信号を先占有システムが送信することで、認知無線システムで先占有システムの周波数スペクトラムをセンシングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、無線通信技術の発展と多様な無線通信サービスは、既存の通信システム間の共存問題（例えば、干渉）を解決するために、厳格な周波数帯域を要求している。しかしながら、現在では、商業的に使用が可能なほぼすべての周波数帯域が割り当てられていることから、新しい無線プラットホームのための周波数資源が極めて不足している状況が発生している。現在の周波数の利用現況を見ると、特に、ＧＨｚ帯域（特に、低い周波数帯域）は、使用できる余地が殆どない。このような周波数不足の問題を解決するために、最近では、周波数帯域が割り当てられてはいるが、実際には使用されずに空いている周波数帯域を感知し、これを効率良く共用することができる知能型認知無線技術の概念が提示されている。
【０００３】
既存の無線通信システムは、国家の周波数政策に従って周波数資源が厳格に統制されてきた。これにより、当事業者たちは、使用する周波数資源の承認と割り当てを政府から受けて使用しなければならなかった。これに比べ、知能型認知無線技術は、既存の無線通信システムとは異なり、周波数が割り当てられてはいるが実際には使用されていない周波数資源を、既存の事業者の無線通信に干渉を与えないように用いる通信システムである。
【０００４】
本発明では、既存の知能型認知無線システムにおけるスペクトラムのセンシング方式に比べて、複雑度の減少、感知時間の減少、スペクトラム資源活用率の上昇を実現することができるスペクトラムのセンシング方法を提案している。
【特許文献１】大韓民国公開特許第２００７−０４８５５３号公報
【特許文献２】大韓民国公開特許第２００７−０４３６０４号公報
【特許文献３】大韓民国公開特許第２００７−０４８５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記のような問題点を解決するために案出されたものであって、認知無線技術を用いる無線通信システムにおいて、先占有システムと認知無線システムとの間に相互規定されたパイロット信号を周期的または非周期的に送信することで、認知無線通信システムが先占有システムを認知することができる方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、スペクトラムを共有するすべての無線通信ネットワークにおいて、スペクトラムのセンシングのために先占有システムが協力する通信スキーム（ｓｃｈｅｍｅ）を提供することを他の目的とする。
【０００７】
さらに、本発明は、無線通信ネットワークにおいて、先占有システムが無線認知システムのスペクトラムのセンシングのために協力することで、無線資源の効率的な使用を可能にする通信方法を提供することをさらに他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る先占有システムの無線通信基地局の動作方法は、先占有システムのカバレージ領域内に位置した１つ以上の端末に基本パイロット信号を送信する段階と、シグナルパターンを有する認知無線パイロット信号を送信する段階とを含み、認知無線システム上の１つ以上の認知無線端末は、前記認知無線パイロット信号を受信し、前記シグナルパターンから前記先占有システムが使用している周波数スペクトラムをセンシングすることを特徴とする先占有システムの無線通信基地局の動作方法を提供する。
【０００９】
また、本発明の一実施形態に係る先占有システムの無線通信基地局は、先占有システムのカバレージ領域内に位置した１つ以上の端末に基本パイロット信号を送信し、シグナルパターンを有する認知無線パイロット信号を送信する送信ユニットを含み、認知無線通信システム上の１つ以上の認知無線端末は、前記認知無線パイロット信号を受信し、前記シグナルパターンから前記先占有システムが使用している周波数スペクトラムをセンシングすることを特徴とする先占有システムの無線通信基地局を提供する。
【００１０】
また、本発明の一実施形態に係る無線通信システムは、先占有システムのカバレージ領域内に位置した１つ以上の端末に基本パイロット信号を送信し、シグナルパターンを有する認知無線パイロット信号を送信する無線通信基地局と、前記認知無線パイロット信号を受信し、前記シグナルパターンから前記先占有システムが使用している周波数スペクトラムをセンシングする認知無線端末とを含むことを特徴とする無線通信システムを提供する。
【００１１】
また、本発明の一実施形態に係る認知無線通信システム上の認知無線端末は、先占有システムの基地局からシグナルパターンを有する認知無線パイロット信号を受信する受信ユニットを含み、前記受信された認知無線パイロット信号の前記シグナルパターンに対応する前記先占有システムの周波数スペクトラムを使用しないことを特徴とする認知無線通信システム上の認知無線端末を提供する。
【００１２】
また、本発明の一実施形態に係る認知無線通信システム上の認知無線端末の動作方法は、先占有システムの基地局からシグナルパターンを有する認知無線パイロット信号を受信する段階と、前記シグナルパターンから前記先占有システムが使用している周波数スペクトラムをセンシングする段階とを含むことを特徴とする認知無線通信システム上の認知無線端末の動作方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、認知無線技術を用いる無線通信システムにおいて、先占有システムと認知無線システムとの間に相互規定されたパイロット信号を周期的または非周期的に送信することで、認知無線通信システムが先占有システムを認知することができる効果がある。
【００１４】
また、本発明によれば、スペクトラムを共有するすべての無線通信ネットワークにおいて、スペクトラムのセンシングのために先占有システムが協力する通信スキームを提供することができる効果がある。
【００１５】
さらに、本発明によれば、無線通信ネットワークにおいて、先占有システムが無線認知システムのスペクトラムのセンシングのために協力することで、無線資源の効率的な使用を可能にする通信方法を提供することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
本明細書および特許請求の範囲で用いられている用語のうち、先占有システムとは、スペクトラムを先に使用しているシステムを意味するものであり、認知無線システムとは、使用中のスペクトラムをセンシングして遊休スペクトラムを使用しようとするシステムを意味するものである。このような定義は、本発明の一側面の理解の便宜上、本発明を容易に説明するためのものに過ぎず、本発明が属する分野において通常の知識を有する者であれば、このような用語がこれに限定されないことを容易に理解できるであろう。また、本明細書および特許請求の範囲に記載された認知無線とは、地域と時間に応じて使用されていない周波数を自動的に探し出し、周辺の許可された無線局を保護しながら、目的とする通信を可能にする技術を意味するものである。広範囲に広がっていながら占有時間が常に変化する遊休スペクトラムを探し出し、その環境に適合した周波数帯域幅、出力、変調方式などを判断して再利用することで、制限された資源である周波数の効率性を高めることができる技術を通称したものである。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る認知無線技術を用いた無線通信システムを示した図である。図１を参照すれば、無線通信システムは、認知無線基地局１２０と、認知無線端末１２１、１２２、１２３、１２４と、先占有基地局１１０と、先占有端末１１１、１１２、１１３とを含んでいる。認知無線基地局１２０は、認知無線システムのサービスを受けている認知無線端末１２１、１２２、１２３、１２４を管理しており、先占有基地局１１０は、先占有端末１１１、１１２、１１３を管理している。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、認知無線基地局１２０および認知無線端末１２１、１２２、１２３、１２４は、認知無線システムが使用可能なすべての周波数スペクトラムをセンシングすることができる。また、認知無線端末１２１が先占有基地局１１０で支援している周波数スペクトラムのうちの遊休周波数スペクトラムを用いる場合であっても、先占有基地局１１０の先占有端末１１１、１１２、１１３が特定の周波数を占有している場合には、これらに干渉を与えないために、使用中でもこれを監視し続けなければならない。
【００２０】
図２は、認知無線基地局が先占有システムに干渉を与えないために、周波数センシングの必要性を説明するための概念図である。図２に示されたように、先占有基地局２２０と認知無線基地局２１０は、同じ周波数帯域を使用しているにも係らず、互いの存在を感知することができない状況が発生することがある。先占有基地局２２０をサービング基地局とする端末Ａ２２１は、認知無線基地局２１０からは干渉を受けないが、認知無線基地局２１０をサービング基地局とする端末Ｂ２１１は、認知無線基地局からデータを受信するときに、先占有基地局２２０の信号に影響を受けるし、認知無線基地局２１０にアップリンクでデータを送信するときにも、端末Ａ２２１に干渉を与えることがある。
【００２１】
特に、先占有システムユーザの領域と認知無線システムの領域とが隣接している場合に、認知無線基地局２１０では、優先ユーザ信号を感知することができない。このような状況下において、認知無線基地局２１０が、端末Ａ２２１が使用しているチャンネルを占有するようになれば、認知無線基地局２１０から端末Ｂ２１１に向かうダウンリンク信号は、先占有基地局２２０システムに干渉を及ぼすことなく使用が可能であるのに比べ、アップリンク信号は、先占有基地局２２０に干渉を及ぼす可能性がある。このような状況を防ぐとともに、十分な信頼性を持つセンシング結果を得るために、基地局だけではなく、カバレージ内に分布している全体端末機でも、基地局と同じ感知を行う分散感知方法を用いて全体カバレージ領域内で先占有端末２２１の存在有無を判断する方法が必要である。
【００２２】
図３は、本発明の一実施形態に係る先占有システムおよび認知無線システムの動作過程を説明するための概念図である。図３に示されたように、先占有基地局３１０は、自分をサービング基地局とする端末と通信をするために、パイロット信号３１２、３１４を送信して端末と同期を合わせる。この後、先占有基地局３１０は、少なくとも１つ以上の該当端末で必要とするデータ３１１、３１３をダウンリンクを介して送信したり、アップリンクを介して端末から送信されるデータを受信する。図３に示されたように、先占有基地局３１０の周囲には、認知無線基地局３２０、３３０と、認知無線基地局３２０からサービスを受けている認知無線端末３３１とが位置している。
【００２３】
先占有基地局３１０は、自分をサービング基地局とする端末とデータを送受信するための事前のプロセスとして、基本パイロット信号を送信することとは別に、別途の認知無線パイロット信号を送信する。ここで、認知無線パイロット信号とは、先占有システムに認知無線端末が先占有システムで使用中である周波数スペクトラムを用いることで発生する干渉影響を与えないようにするために、周波数スペクトラム別または各システム別に固有のシグナルパターンを保有することができる。
【００２４】
例えば、周波数スペクトラムが、スペクトラム１、スペクトラム２、スペクトラム３、スペクトラム４、およびスペクトラム５に区分されていれば、各周波数スペクトラムに対して、認知無線パイロット信号１、認知無線パイロット信号２、認知無線パイロット信号３、認知無線パイロット信号４、および認知無線パイロット信号５がそれぞれ設定されるようになる。これに基づき、先占有システムが周波数スペクトラム３を用いて端末と通信していれば、先占有基地局３１０は、認知無線パイロット信号３を周期的または非周期的に送信する。このとき、認知無線端末３３１が周波数スペクトラム３を使用しようとすれば、認知無線端末３３１は、先占有基地局３１０が送信する認知無線パイロット信号３をセンシングする。したがって、認知無線端末３３１は、スペクトラム３を使用しない。認知無線端末３１１が認知無線パイロット信号３を感知しないときに、認知無線端末３３１は、認知無線端末３３１が周波数スペクトラム３を用いてデータをアップリンクで送信しても、先占有基地局３１０に干渉を与えないため、周波数スペクトラム３を用いて通信する。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、認知無線パイロット信号は、周波数スペクトラム別にシグナルパターンを有するように設定されるだけでなく、システム別に与えられた特定のシグナルパターンを保有するように設定されることもできる。
【００２６】
先占有基地局３１０は、自分が使用する周波数スペクトラムに該当する認知無線パイロット信号を送信することで、認知無線パイロット信号を感知した認知無線端末３３１がこの周波数スペクトラムを使用できないようにする。さらに、先占有基地局３１０は、認知無線パイロット信号の送信において、先占有システムの負荷量を確認することができる。すなわち、先占有基地局３１０は、ダウンリンクデータの場合には、バッファに溜まっているキュー（ｑｕｅｕｅ）を確認することで負荷程度を確認するし、アップリンクデータの場合には、各端末からのデータ要請による負荷程度を確認することで先占有システムの負荷量を確認することができる。
【００２７】
先占有システムの負荷量を確認した結果、負荷量が大きければ（例えば、選定された値よりも大きい場合）、認知無線パイロット信号の送信電力を高めて、認知無線基地局３２０、３３０に該当する周波数スペクトラム使用率を低め、負荷量が小さければ（例えば、選定された値よりも小さいか同じである場合）、認知無線パイロット信号の送信電力を低めて、認知無線基地局３２０、３３０に該当周波数スペクトラム使用率を高めることができる。このように、先占有システムでは、認知無線パイロット信号の送信電力値を決定し、決定された送信電力で認知無線パイロット信号を送信する。しかし、上述した事項は、本発明の一例に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。また、認知無線パイロット信号の電力は、先占有システムの負荷量に関係なく設定が可能である。
【００２８】
より具体的に説明すれば、認知無線パイロット信号の送信電力は、先占有システムの負荷量に比例して、送信電力の臨界値まで増加し続けるように設定することができる。しかし、これは、本発明の一例に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、上述した事項と異なる方法として、先占有基地局３１０は、選定されたルックアップテーブル（ｌｏｏｋｕｐ  ｔａｂｌｅ）によって認知無線パイロット信号の送信電力を設定することができる。ここで、ルックアップテーブルに保存された認知無線パイロット信号の送信電力値は、先占有システムの負荷量を増加させるように設定される。
【００２９】
図４は、上述した先占有基地局の動作過程を説明するためのフローチャートである。先占有基地局は、認知無線パイロット信号の送信に先立ち、認知無線パイロット信号の送信電力を決定する。
【００３０】
図３および図４を参照すれば、先占有基地局は、先占有システムに負荷量に基づいて干渉許容値を決定する（段階４１０）。先占有システムの負荷量が多ければ（例えば、選定されたレベルよりも多い場合）、許容が可能な干渉量を低めて、認知無線端末による影響を少なく受けるようにし、先占有システムの負荷量が少なければ（例えば、選定されたレベルよりも少ないか同じである場合）、認知無線端末による干渉許容値を高めることができる。ここで、干渉許容値は、認知無線システムの接続許容率としても表現することができ、干渉許容値が高ければ認知無線システムの接続許容率も高く現れる。
【００３１】
先占有基地局は、前段階で決定された認知無線システムの干渉許容値に基づいて、認知無線パイロット信号の送信電力を決定する（段階４２０）。認知無線システムの干渉許容値が高ければ、認知無線パイロット信号の送信電力を低め、認知無線システムの干渉許容値が低ければ、認知無線パイロット信号の送信電力を高める。より具体的に説明すれば、先占有基地局は、認知無線システムの干渉許容値が高いほど、認知無線パイロット信号の送信電力が漸進的に高くなるように設定するが、認知無線パイロット信号の送信電力の最小臨界値および最大臨界値を超過しないようにできる。しかし、これは、本発明の一例に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、上述した事項と他の方法としては、認知無線システムの干渉許容値を多段階に分け、各段階に対応する認知無線パイロット信号の送信電力値が存在するように設定することができる。ここで、認知無線パイロット信号の送信電力が増加すれば、認知無線システムの接続許容率が減少し、認知無線パイロット信号の送信電力が減少すれば、認知無線システムの接続許容率が増加する。
【００３２】
上述した段階を介して認知無線パイロット信号の送信電力が決定されれば、先占有基地局は、該当送信電力で認知無線パイロット信号を送信する（段階４３０）。認知無線パイロット信号の送信は、一定の時間間隔で周期的に送信されても良いし、不規則的に送信されても良い。
【００３３】
図５は、本発明に係る認知無線パイロット信号を受信する認知無線端末の動作過程を説明するためのフローチャートである。
【００３４】
図５を参照すれば、認知無線端末が先占有システムの周波数スペクトラムを使用しようとする場合に、認知無線端末は、先占有システムの認知無線パイロット信号を受信する（段階５１０）。このとき、（１）認知無線端末は、自分が使用しようとする周波数スペクトラムに該当する認知無線パイロット信号のみをセンシングすることもできるし、（２）認知無線システムで支援が可能なすべての周波数スペクトラムに該当する認知無線パイロット信号をセンシングすることもできるし、（３）特定の周波数スペクトラムに関係なく、先占有システム自体に割り当てられた認知無線パイロット信号のみをセンシングすることもできる。
【００３５】
認知無線端末は、該当する認知無線パイロット信号の信号に対する雑音比（ＳＩＮＲ）に基づいて周波数スペクトラムを分析し（段階５２０）、使用しようとする周波数スペクトラムに該当する認知無線パイロット信号の信号に対する雑音比が選定された数値以上である場合には、該当周波数スペクトラムを用いる先占有システムが存在するものと判断して、この周波数スペクトラムを使用しない。逆に、認知端末パイロット信号の信号に対する雑音比が選定された値よりも小さいか同じ場合に、認知無線端末は、対応する周波数スペクトラムを検索して使用する。このとき、認知無線端末が、段階５１０で、前記した（１）のように、認知無線端末が、自分が使用しようとする周波数スペクトラムに該当する認知無線パイロット信号のみをセンシングした場合には、認知無線端末で支援が可能な周波数スペクトラムのうちから、段階５１０で使用が不可能であると決定された周波数スペクトラムを除いた残りのスペクトラムのうちのいずれか１つを選択して段階５１０および段階５２０を実行する。
【００３６】
認知無線端末が、段階５１０で、前記した（２）のように、認知無線システムで支援が可能なすべての周波数スペクトラムに該当する認知無線パイロット信号をセンシングした場合には、段階５１０および段階５２０を反復する必要なく、段階５１０を介して使用が不可能であると決定された周波数スペクトラムを除いた残りのスペクトラムのうちのいずれか１つを選択することができる。
【００３７】
認知無線端末は、選択した周波数スペクトラム（先占有システムで使用されない周波数スペクトラム）を活用し、認知無線基地局にスペクトラムセンシング情報または選択されたスペクトラムに対する情報を提供する（段階５３０）。
【００３８】
本発明に係る先占有基地局は、１つ以上の指向性アンテナを含むことができる。先占有基地局は、先占有システム内の端末と通信するための初期化過程で送信するファイルとして、信号とは別に認知無線システムによる干渉を防ぐための認知無線パイロット信号を送信し、この認知無線パイロット信号を感知した認知無線端末は、認知無線パイロット信号に対応する周波数スペクトラムを使用しない。このとき、先占有基地局が送信する認知無線パイロット信号の電力は、先占有システムの負荷量によって決定される。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、先占有基地局は、自分が属したシステム内の負荷量が大きければ（例えば、選定された値よりも大きい場合）、認知無線パイロット信号の送信電力値を高め、負荷量が少なければ（例えば、選定された値よりも少ないか同じである場合）、認知無線パイロット信号の送信電力値が低くなるように調整するが、先占有システム内でも地域別に負荷量に差がある場合には、認知無線パイロット信号の送信電力値を地域別に詳細に調整することができる。
【００４０】
一例として、先占有システムのカバレージ領域内において、特定の地域の負荷量が高ければ、特定の地域方向に送信される認知無線パイロット信号の送信電力値を他の方向よりも高く設定することができる。より詳細に説明すれば、先占有基地局は、自分を中心として先占有システムのカバレージ領域を３０度ずつ分割して１２地域に区分し、１２地域の負荷量をそれぞれ計算することができる。この後、計算された負荷量によって、１２地域ごとにそれぞれ設定された送信電力に合わせて該当する地域に認知無線パイロット信号を送信する。しかし、これは、本発明の一例に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。また、先占有システムの地域を分割する方式は、多様な方式で変更が可能である。
【００４１】
図６は、本発明の一実施形態に係る先占有基地局の動作過程を説明するためのフローチャートである。ここで、先占有基地局は、認知無線パイロット信号を特定の方向に送信することができるビームフォーミングアンテナやアレイアンテナなど、１つ以上の指向性アンテナを備えている。
【００４２】
図６を参照すれば、まず、先占有基地局は、認知無線パイロット信号を送信するビーム（ｂｅａｍ）を形成する。ここで、ビームは、先占有システムの分割された地域にそれぞれ向かうように、多様な方向に形成されるようになる（段階６１０）。先占有基地局を中心として先占有システム領域が放射形に伸びているときに、先占有システムの領域は、特定の方向角によって分割されるようになる。
【００４３】
先占有基地局は、各ビーム領域別（分割された領域）に負荷量を測定し、測定された負荷量に基づいて認知無線システムの干渉許容値を決定する（段階６２０）。先占有システムのビーム領域の負荷量が多ければ（例えば、選定された値よりも多い場合）、許容可能なビーム領域のための干渉量を低めて認知無線端末による影響を少なく受けるようにし、先占有システムのビーム領域の負荷量が少なければ（例えば、選定された値よりも少ないか同じである場合）、認知無線端末による干渉許容値を高める。ここで、干渉許容値は、認知無線システムの接続許容率としても表現することができ、干渉許容値が高ければ認知無線システムの接続許容率も高く現れる。
【００４４】
先占有基地局は、前段階で決定された認知無線システムの干渉許容値に基づいて、各ビーム別の認知無線パイロット信号の送信電力を決定する（段階６３０）。認知無線システムの干渉許容値が高ければ、認知無線パイロット信号の送信電力を低め、認知無線システムの干渉許容値が低ければ、認知無線パイロット信号の送信電力を高める。より具体的に説明すれば、先占有基地局は、認知無線システムの干渉許容値が高いほど、認知無線パイロット信号の送信電力を漸進的に高めるものの、認知無線パイロット信号の送信電力の最小臨界値および最大臨界値を超過しないようにできる。しかし、これは、本発明の一例に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、上述した事項の他の方法として、認知無線システムの干渉許容値を多段階に分け、各段階に対応する認知無線パイロット信号の送信電力値が存在するように設定することができる。ここで、認知無線パイロット信号の送信電力が増加すれば、認知無線システムの接続許容率が減少し、認知無線パイロット信号の送信電力が減少すれば、認知無線システムの接続許容率が増加する。
【００４５】
前記の過程を介して認知無線パイロット信号の送信電力が決定されれば、先占有基地局は、各ビーム別に該当する送信電力の認知無線パイロット信号を送信する（段階６４０）。認知無線パイロット信号の送信は、一定の時間間隔で周期的に送信されても良いし、不規則的に送信されても良い。
【００４６】
なお、本発明の一実施形態は、コンピュータ読取可能な記録媒体のコンピュータ読取可能なコードで構成されることができる。また、本発明を実施するためのコードとコードセグメントは、本発明が属する分野に対する通常の知識を有するプログラマによって簡単に作成されることができる。前記コンピュータ読取可能な記録媒体とは、コンピュータシステムやコンピュータコード処理装置によって読取可能なデータを保存することができるデータ保存装置を意味する。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）、および光データ保存装置などがある。また、コンピュータ読取可能な記録媒体は、コンピュータ読取可能なコードが分散した環境で保存されて実行されるようにするために、ネットワークで連結されたコンピュータシステムを通じて配布されることができる。また、本発明の一実施形態は、搬送波上で具現されるデータ信号や、コンピュータ読取可能なプログラムで具現可能なデータ信号またはインターネットを通じて送信可能なデータ信号で実現されることができる。
【００４７】
上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る先占有システムおよび認知無線システムを示した構成図である。
【図２】本発明に係る認知無線システムにおいて、スペクトラムのセンシングが必要な場合を示した概念図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る先占有システムの動作過程を示した概念図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る先占有基地局の動作過程を示したフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る認知無線端末の動作過程を示したフローチャートである。
【図６】本発明に係る先占有基地局のさらに他の一実施形態に係る動作過程を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１１０、２２０、３１０：先占有基地局
１１１、１１２、１１３：先占有端末
１２０、２１０、３２０、３３０：認知無線基地局
１２１、１２２、１２３、１２４：認知無線端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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