(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネル占有を決定するための、コグニティブラジオ装置において動作可能な検出器モジュールであって、
可変のセンシング閾値を用いて既存の信号をセンスするセンサであって、チャネルが前記可変のセンシング閾値を上回るセンシングメトリックをもつ既存の信号を含むかどうかを標示する第１の占有標示を生成する、センサと、
前記検出器モジュールのロケーションに基づいて、第２の占有標示を生成する地理的ロケーションユニットと、
前記第１の占有標示及び前記第２の占有標示に基づいて、占有判定を生成する判定ユニットと、
を有し、前記判定ユニットは、前記第１の占有標示及び前記第２の占有標示のうち一方が前記チャネルが占有されていることを示し、他方が前記チャネルが空いていることを示す場合に、前記センサにセットされる前記可変のセンシング閾値を変更するための制御信号を生成する、検出器モジュール。
【請求項２】
前記第２の占有標示は、前記コグニティブラジオ装置が前記チャネルのカバレッジ内にある場合は前記チャネルが占有されていると標示し、前記コグニティブラジオ装置が前記チャネルの前記カバレッジ外にある場合は前記チャネルが空いていると標示する、請求項１に記載の検出器モジュール。
【請求項３】
前記第１の占有標示及び前記第２の占有標示の両方が前記チャネルが占有されていると標示する場合、前記チャネルは占有されている、請求項２に記載の検出器モジュール。
【請求項４】
前記第１の占有標示及び前記第２の占有標示が前記チャネルが空いていると標示する場合、前記チャネルは空いている、請求項３に記載の検出器モジュール。
【請求項５】
前記第１の占有標示が、前記チャネルが占有されていると標示し、前記第２の占有標示が、前記チャネルが空いていると標示する場合、前記可変のセンシング閾値が、第１のデルタ値だけ増加され、
前記チャネルが、新しい第１の占有標示を生成するためにセンスされ、前記新しい第１の占有標示は、前記可変のセンシング閾値の新しい値を上回るセンシングメトリックをもつ既存の信号が検出される場合に前記チャネルが占有されていると標示し、
前記新しい第１の占有標示が、前記チャネルが占有されていると標示する場合、前記チャネルは占有されており、
前記新しい第１の占有標示が、前記チャネルが空いていると標示する場合、前記チャネルは空いている、請求項４に記載の検出器モジュール。
【請求項６】
前記第１の占有標示が、前記チャネルが空いていると標示し、前記第２の占有標示が、前記チャネルが占有されていると標示する場合、前記可変のセンシング閾値を第２のデルタ値だけ減少させ、
新しい第１の占有標示を生成するために前記チャネルをセンスし、前記新しい第１の占有標示は、前記可変のセンシング閾値の新しい値を上回るセンシングメトリックをもつ信号が検出される場合に前記チャネルが占有されていると標示し、
前記新しい第１の占有標示が、前記チャネルが占有されていると標示する場合、前記チャネルが占有されていると決定し、
前記新しい第１の占有標示が、前記チャネルが空いていると標示する場合、前記チャネルが空いていると決定する、請求項４又は５に記載の検出器モジュール。
【請求項７】
前記第１のデルタ値及び前記第２のデルタ値は設定可能である、請求項５を引用する請求項６に記載の検出器モジュール。
【請求項８】
前記第１のデルタ値及び第２のデルタ値は、前記センサ又は前記地理的ロケーションユニットに基づいてチャネル占有の検出を可能にするように設定可能である、請求項７に記載の検出器モジュール。
【請求項９】
コグニティブラジオ装置によってチャネル占有を決定する方法であって、
可変のセンシング閾値を用いて既存の信号をセンスするステップであって、センサが、チャネルが前記可変のセンシング閾値を上回るセンシングメトリックをもつ既存の信号を含むかどうかを標示する第１の占有標示を生成する、ステップと、
前記コグニティブラジオ装置のロケーションに基づいて、第２の占有標示を生成するステップと、
前記第１の占有標示及び前記第２の占有標示に基づいて占有判定を生成するステップと、
を含み、前記占有判定を生成するステップは、前記第１の占有標示及び前記第２の占有標示のうち一方が前記チャネルが占有されていることを示し、他方が前記チャネルが空いていることを示す場合に、前記センスするステップで使用される前記可変のセンシング閾値を変更するための制御信号を生成する、方法。
【請求項１０】
前記第２の占有標示は、前記コグニティブラジオ装置が前記チャネルのカバレッジ内にある場合は前記チャネルが占有されていると標示し、前記コグニティブラジオ装置が前記チャネルのカバレッジ外にある場合は前記チャネルが空いていると標示し、
前記チャネルは、少なくともＴＶチャネルである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記占有判定の生成は、前記第１の占有標示及び前記第２の占有標示が前記チャネルが占有されていると標示する場合、前記チャネルが占有されていると決定することを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記占有判定の生成は、前記第１の占有標示及び前記第２の占有標示の両方が前記チャネルが空いていると標示する場合、前記チャネルが空いていると決定することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の占有標示が、前記チャネルが占有されていると標示し、前記第２の占有標示が、前記チャネルが空いていると標示する場合、前記可変のセンシング閾値を第１のデルタ値だけ増加させるステップと、
新しい第１の占有標示を生成するために前記チャネルをセンスするステップであって、前記新しい第１の占有標示は、前記可変のセンシング閾値の新しい値を上回るセンシングメトリックをもつ既存の信号が検出される場合、前記チャネルが占有されていると標示する、ステップと、
前記新しい第１の占有標示が、前記チャネルが占有されていると標示する場合、前記チャネルが占有されていると決定するステップと、
前記新しい第１の占有標示が、前記チャネルが空いていると標示する場合、前記チャネルが空いていると決定するステップと、
を更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の占有標示が、前記チャネルが空いていると標示し、前記第２の占有標示が、前記チャネルが占有されていると標示する場合、前記可変のセンシング閾値を第２のデルタ値だけ減少させるステップと、
新しい第１の占有標示を生成するために前記チャネルをセンスするステップであって、前記新しい第１の占有標示は、前記可変のセンシング閾値の新しい値を上回るセンシングメトリックをもつ信号が検出される場合に前記チャネルが占有されていると標示する、ステップと、
前記新しい第１の占有標示が、前記チャネルが占有されていると標示する場合、前記チャネルが占有されていると決定するステップと、
前記新しい第１の占有標示が、前記チャネルが空いていると標示する場合、前記チャネルが空いていると決定するステップと、
を更に含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のデルタ値及び前記第２のデルタ値は設定可能である、請求項１３を引用する請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００９年９月２９日出願の米国特許仮出願第６１／１００，８４４号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、概して、ワイヤレス通信装置に関し、より具体的には、コグニティブ装置及びＴＶホワイトスペース周波数のシェアリングに関する。
【背景技術】
【０００３】
ホワイトスペース装置としても知られるコグニティブ装置は、アナログＴＶの終了及び特定の地理的位置において使用されている限られた数のＴＶバンドにより利用可能な、ホワイトスペース周波数を使用して、ワイヤレスブロードバンドインターネットアクセスを提供するために、開発されている。しかしながら、このような周波数における送信は、例えばＴＶステーション及び他のワイヤレスユーザのような既存のサービスに影響を与えうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コグニティブ装置（例えばテレビジョンホワイトスペース装置）のコグニティブラジオは、チャネルが既存（incumbent）のＴＶ信号によって占有されているかどうかを決定するための２つの異なる技法を使用する。第１の技法は、予め規定されたレベルの又はそれより高い信号が存在するかどうかを決定するために、チャネルをセンスすることに基づく。第２の技法は、地理的ロケーション手段及びデータベースを含み、この場合、コグニティブ装置の正確なロケーションが、データベースへの入力として使用され、チャネルが占有されているかどうかが装置に知らせる。
【０００５】
隠れノード効果（すなわち、ノードが、他のノードのレンジ外にある）を回避するために、信号は、非常に低いレベルでセンスされる必要があり、例えば、ＡＴＳＣ（advanced television systems committee）信号の場合は−１１４ｄＢｍであり、これは、目に見えるピクチャのために必要とされるレベルより３０ｄＢ低い。このような低いレベルでのセンシングは、偽警報レートの増加につながる可能性がある。更に、時間的及び空間的フェージングによって、センシングは、実信号の検出を逃がすことがありうる。他方、センシング技法は、（不完全でありうる）地理的ロケーション情報に基づかないものであるので、装置が、つながれず、本当にコグニティブであることを可能にする。すなわち、チャネル占有を判定する前にデータベースにアクセスする必要がない。更に、センシング技法は、地理的ロケーションデータベースに含まれない又はカバーされない信号の検出を可能にする。
【０００６】
地理的ロケーション技法は、通常、送信電力に基づく信号カバレッジの予測、アンテナタイプ及び高さ、並びに理論的送信モデルに基づく。地形情報が考慮されないので、カバレッジの輪郭が非常に不正確でありうる。更に、装置は、装置に対して内部又は外部にありうる地理的ロケーション手段（例えばＧＰＳ）及びデータベースを必要とする。データベースに対するアクセスは、ワイヤード又はワイヤレスでありうる通信インタフェースを使用して容易にされる。ＧＰＳ、データベース及び通信インタフェースは、費用及び複雑さをコグニティブラジオ装置に加える。更に、この技法を使用する検出は、データベースにおけるエラー又はロケーション情報を決定する際のエラーのため、不正確なことがある。地理的ロケーション技法の利点は、占有判定が、チャネル特性に依存しない情報に基づき、従って、ＴＶステーションの輪郭内、すなわちＴＶステーションのカバレッジ内で、偽警報レートを大幅に低減することができることである。
【０００７】
上記説明から理解されることができるように、センシング又は地理的ロケーション技法を別々に適用することは、チャネル占有を検出するための信頼できる解決策を提供しない。従って、上記の技法の不完全さを解決するソリューションを提供することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の特定の実施形態は、コグニティブラジオ装置によってチャネル占有を決定する方法を含む。方法は、可変のセンシング閾値を用いて既存の信号をセンスするステップであって、チャネルが可変のセンシング閾値を上回るセンシングメトリックをもつ既存の信号を含んでいると標示する第１の占有標示を、センサが生成するステップと、検出器モジュールのロケーションに基づいて、第２の占有標示を生成するステップと、第１の占有標示及び第２の占有標示の両方に基づいて占有判定を生成するステップと、を含む。
【０００９】
本発明の特定の実施形態は更に、チャネル占有を決定するための、コグニティブラジオ装置において動作可能な検出器モジュールを含む。検出器は、可変のセンシング閾値を用いて既存の信号をセンスするためのセンサであって、チャネルが可変のセンシング閾値を上回るセンシングメトリックをもつ既存の信号を含むかどうかを標示する第１の占有標示を生成する、センサと、検出器モジュールのロケーションに基づいて、第２の占有標示を生成する地理的ロケーションユニットと、第１の占有標示及び第２の占有標示の両方に基づいて占有判定を生成する判定ユニットと、を有する。
【００１０】
本発明として考えられる発明の主題は、請求項に具体的に示され、明確に記述されている。本発明の上述の及び他のフィーチャ及び利点は、添付の図面に関連して理解される以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に従って構成されるコグニティブ装置のブロック図。
【図２】本発明の一実施形態により実現されるコグニティブ装置を使用してチャネル占有を決定する方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明によって開示される実施形態は、本願明細書における革新的な教示の多くの有利な使用の例にすぎないことに留意することが重要である。概して、本願明細書に示される記述は、さまざまな請求項に記載の本発明の任意のものを必ずしも制限するわけではない。更に、幾つかの記述は、幾つかの本発明のフィーチャにのみ当てはまり、他のフィーチャには当てはまらないことがある。概して、特に明記しない限り、単一の構成要素は、複数であってもよく、一般性の喪失なくその逆もありうる。図面において、同様の数字は、いくつかの図面を通じて同様の部分をさす。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態により構成されるコグニティブラジオ装置のチャネル利用可能性検出器モジュール１００の非限定的且つ例示的なブロック図を示す。検出器モジュール１００は、可変の閾値に関して既存の信号をセンスするセンサ１１０と、検出器モジュール１００のロケーションに基づいて、コグニティブラジオ装置がＴＶチャネルのカバレッジ内にあるか又はカバレッジ外にあるかを決定する地理的ロケーションユニット１２０と、を有する。地理的ロケーションユニット１２０は、コグニティブラジオ装置のエリア内のＴＶチャネルのリストを維持するデータベース１２５にアクセスするように動作可能である。
【００１４】
検出器モジュール１００は更に、センサ１１０及び地理的ロケーションユニット１２０によって生成される占有標示ＤＳ（Ｔ）及びＤＧにそれぞれ基づいて、チャネルが占有されているかどうかを決定する判定ユニット１３０を有する。例示的な実施形態において、ＤＧが、論理値「１」に等しい場合、検出器モジュール１００は、ＴＶチャネルの輪郭内にあり、チャネルは、占有されている。ＤＧが、論理値「０」に等しい場合、検出器モジュール１００は、ＴＶチャネルの輪郭外にあり、チャネルは空いている。同様に、センスされた信号レベルが可変のセンサ閾値（Ｔ）より大きく、それゆえチャネルが占有されている場合、ＤＳ（Ｔ）は、論理値「１」に等しい。ＤＳ（Ｔ）が、論理値「０」に等しい場合、信号レベルは可変のセンサ閾値Ｔより低く、チャネルは空いている。可変のセンサ閾値は、最初に、検出されるべき信号に従ってセットされる。例えば、ＡＴＳＣ信号を検出するために、閾値は、−１１４ｄＢｍの値にセットされる。「１」及び「０」の標示される論理値は、理解の容易さのために使用される例にすぎない。当業者であれば、値は、設計の便宜に基づいて、任意の値であるように設計されうることが分かる。
【００１５】
判定ユニット１３０は、ＤＳ（Ｔ）及びＤＧの値に基づいて、チャネルが空いているか又は占有されているかを決定する。具体的には、ＤＳ（Ｔ）＝０及びＤＧ＝０である場合、出力される占有判定は、チャネルは空いている、である。ＤＳ（Ｔ）＝１及びＤＧ＝１である場合、チャネルは占有されている。ＤＳ（Ｔ）及びＤＧの値が異なる場合、チャネル占有に関する明確な判定が無い。このような場合、判定ユニット１３０は、センサ１１０がセットされる可変のセンサ閾値を変更するために、制御信号（ＣＴＲＬ）を生成する。具体的には、ＤＳ（Ｔ）＝１及びＤＧ＝０である場合、可変の閾値が、値Δ１だけ増加され、ＤＳ（Ｔ＋Δ１）＝１である場合、チャネルは占有されていると決定される；ＤＳ（Ｔ＋Δ１）＝１でない場合、チャネルは空いている。同様に、ＤＳ（Ｔ）＝０及びＤＧ＝１である場合、センサ１１０のための可変の閾値は、値Δ２だけ減少され、ＤＳ（Ｔ―Δ２）＝１である場合、チャネルが占有されていると決定される；ＤＳ（Ｔ―Δ２）＝１でない場合、チャネルは空いている。本発明の例示的な実施形態において、Δ１及びΔ２の値は、地形及びセンシング情報の信頼性に基づいて、決定されることができる。例えば、地形が平坦な場合、データベース情報は、信頼できると考えられ、従って、占有判定は、主に、センシング標示よりもむしろ占有標示に基づく。平坦な地形は、信号伝播に対する妨害をほとんど含まない地形を有する。
【００１６】
ここに記述される検出器モジュール１００は、センサ１１０又は地理的ロケーションユニット１２０の一方を使用することによって、又は単にΔ２及びΔ１の値を適切にセットすることによってそれらの組み合わせを使用することによって、チャネルの占有を検出するように適応されうることに注意すべきである。具体的には、Δ１及びΔ２を０にセットする場合、占有判定は、センサ１１０のみに基づく；Δ１及びΔ２が無限数、すなわちセンサ閾値Ｔの初期レベルから一桁分大きい値、に等しい場合、占有判定は、地理的ロケーションユニット１２０にのみ基づく；Δ２が無限数に等しい場合、判定は、輪郭内の信号の検出に依存し、センサ閾値によるセンシングは、ＴＶチャネルの輪郭外のＴ＋Δ１に等しい；Δ１が無限数に等しい場合、判定は、輪郭外の信号の検出に依存し、センサ閾値によるセンシングは、ＴＶチャネルの輪郭内のＴ−Δ２に等しい。
【００１７】
非限定的な例として、Ｔ＝−１１４ｄＢｍ、Δ１＝２ｄＢｍ及びΔ２＝２ｄＢｍである場合、センサは、チャネル利用可能性を決定するために、輪郭内の−１１６ｄＢｍ及び輪郭外の−１１２ｄＢｍのエネルギーレベルにより信号をセンスする。輪郭内の装置は、輪郭外の装置と比較して追加の保護を与えられ、利用可能な場合はホワイトスペース周波数が使用されることを可能にすることを理解すべきである。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態により実現されるホワイトスペース周波数において、チャネル占有を決定する方法を記述する非限定的な例示的なフローチャート２００を示す。Ｓ２１０において、チャネルセンシング及び地理的ロケーション情報に基づく占有標示ＤＧ及びＤＳ（Ｔ）が、受け取られる。本発明の例示的な実施形態によれば、占有標示ＤＧ及びＤＳ（Ｔ）の値は、「０」又は「１」である。Ｓ２２０において、ＤＳ（Ｔ）が「０」に等しいかどうか、すなわち、信号が可変のセンサ閾値（Ｔ）より低いかどうか決定される。ＤＳ（Ｔ）が「０」に等しい場合、実行はＳ２３０を続け、Ｓ２３０において、ＤＧが０に等しいかどうかチェックされる；ＤＳ（Ｔ）が「０」に等しくない場合、実行はＳ２４０を続け、Ｓ２４０において、ＤＧが１に等しいかどうかチェックされる。
【００１９】
ステップＳ２３０が、肯定の答え（ＤＧ＝０）を与える場合、すなわち、コグニティブ装置が、ＴＶチャネルの輪郭外にある場合、Ｓ２９５において、（信号がセンシング閾値以下でもあるので）チャネルは空いていると決定される。ステップＳ２３０が、否定の答え（ＤＧ＝１）を与える場合、すなわち、コグニティブ装置が、ＴＶチャネルの輪郭内にある場合、実行はＳ２６０へ進み、Ｓ２６０において、可変のセンサ閾値Ｔの値が、値Δ２だけ減少される。その後、Ｓ２７０において、チャネル上の信号（もしあれば）のセンシングメトリック（例えばエネルギーレベル）が新しい閾値Ｔ−Δ２を下回るかどうか、すなわちＤＳ（Ｔ−Δ２）＝０であるかどうか、決定される。Ｓ２７０が、肯定の答えを与える場合、チャネルは空いている（Ｓ２９５）；Ｓ２７０が、肯定の答えを与えない場合、チャネルは占有されている（Ｓ２９０）。
【００２０】
信号のエネルギーレベルがセンサ閾値の値を上回る場合、実行はＳ２４０に進み、Ｓ２４０において、信号がＴＶチャネルの輪郭内にあるかどうかチェックされる。ステップＳ２４０が、肯定の答え（ＤＧ＝１）を与える場合、すなわち、コグニティブ装置が、ＴＶチャネルの輪郭内にある場合、Ｓ２９０において、チャネルは占有されていると決定される。ステップＳ２４０が、否定の答え（ＤＧ＝０）を与える場合、すなわち、コグニティブ装置が、ＴＶチャネルの輪郭外にある場合、実行はＳ２５０へ進み、Ｓ２５０において、可変の閾値の値が、値Δ１だけ増加される。その後、Ｓ２８０において、チャネル上の信号（もしあれば）のセンシングメトリックが新しい閾値Ｔ＋Δ１を下回るかどうか決定され、すなわち、ＤＳ（Ｔ＋Δ１）＝０であるかどうか決定される。Ｓ２８０が肯定の答えを与える場合、チャネルは空いている（Ｓ２９５）；Ｓ２８０が肯定の答えを与えない場合、チャネルは、占有されている（Ｓ２９０）。ステップＳ２２０、Ｓ２３０及びＳ２４０は、並行に実施されることができることに注意すべきである。
【００２１】
本発明は、チャネルの信号の存在に関して決定論的判定を行うために、センサ閾値が変更される特定の実施形態を参照して記述されている。他の実施形態が、当業者には明らかであろう。例えば、センサ閾値を変更する（Ｓ２５０及びＳ２６０）代わりに、センシング時間の持続時間が、チャネル占有に関して明確な判定を行うために変更されることができる。
【００２２】
上述の詳細な説明は、本発明がとりうる多くの形態の幾つかを示している。上述の詳細な説明は、本発明がとりうる選択された形態の説明として理解されるものであり、本発明の規定に対する制限として理解されないことが意図される。本発明の範囲を規定することが意図されるのは、請求項のみであり、請求項は、すべてのその等価なものを含む。
【００２３】
最も好適には、本発明の原理は、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアの任意の組み合わせとして実現される。更に、ソフトウェアは、好適には、プログラム記憶ユニット又はコンピュータ可読媒体に明白に組み込まれるアプリケーションプログラムとして実現される。アプリケーションプログラムは、任意の適切なアーキテクチャを含むマシンにアップロードされ、かかるマシンによって実行されることができる。好適には、マシンは、例えば１又は複数の中央処理ユニット（「ＣＰＵ」）、メモリ及び入力／出力インタフェースのようなハードウェアを有するコンピュータプラットフォーム上で実現される。コンピュータプラットフォームは更に、オペレーティングシステム及びマイクロ命令コードを含むことができる。ここに記述されるさまざまなプロセス及び機能は、そのようなコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されているか否かに関わらず、ＣＰＵによって実行されることができる、マイクロ命令コードの一部、アプリケーションプログラムの一部、又はそれらの任意の組み合わせでありうる。更に、例えば付加のデータ記憶ユニット及び印刷ユニットのようなさまざまな他の周辺装置が、コンピュータプラットフォームに接続されることができる。
【図１】
0005539364.tif 000002
【図２】
0005539364.tif 000003