(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通チャネルを共有する複数の地域無線ネットワーク（ＷＲＡＮ）において送信されるフレームの一部である自己共存ウィンドウ（ＳＣＷ）をスケジュールする方法であって：
少なくとも最大ＳＣＷサイクル長の期間にわたって前記共通チャネルをモニタするステップ；
隣接ＷＲＡＮによってスケジュールされたＳＣＷ及びクワイエットピリオド（ＱＰ）のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの共存ビーコンプロトコル（ＣＢＰ）パケットが前記共通チャネル上で検出されたかを検査するステップ；及び
変更されたスーパーフレームコントロールヘッダ（ＳＣＨ）内のＳＣＷスケジュールフィールドを設定することによって、ＳＣＷスケジュールを構築するステップであり、前記ＳＣＷスケジュールフィールドは、ＳＣＷサイクルレングスフィールド、ＳＣＷサイクルオフセットフィールド、及びＳＣＷサイクルフレームビットマップフィールドを含み、該ＳＣＷスケジュールは、隣接ＷＲＡＮによってスケジュールされたＳＣＷ及びクワイエットピリオド（ＱＰ）のうちの少なくとも１つを含むとしてマーキングされていないフレームに対して構築され、それにより、新たに構築されるＳＣＷスケジュールは、既にスケジュールされていた何れのＳＣＷ及びＱＰとも衝突しない、ステップ；
を有する方法。
【請求項２】
予約ベースのＳＣＷスケジュールを、該予約ベースのＳＣＷスケジュールを所有するＷＲＡＮの隣接ＷＲＡＮに伝達するステップ、を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＳＣＷスケジュールフィールドの値を更新することによって、前記予約ベースのＳＣＷスケジュールを調整するステップ、を更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記自己共存ウィンドウ（ＳＣＷ）は予約ベースのＳＣＷである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＳＣＷスケジュールフィールドを設定することは更に、前記ＳＣＷサイクルオフセットフィールドの値を、前記ＳＣＷサイクルレングスフィールドに割り当てられたスーパーフレーム数より多いスーパーフレーム数に設定することと、予約されるべきフレームに対応する前記ＳＣＷサイクルフレームビットマップフィールド内の各２ビットを、該予約を所有するＷＲＡＮによる予約ベースのＳＣＷを指し示す値に設定することとを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
オーナーＷＲＡＮは、前記ＳＣＷスケジュール内で指し示される予約ベースのＳＣＷに対して排他的アクセスを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記自己共存ウィンドウ（ＳＣＷ）は競争ベースのＳＣＷである、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記ＳＣＷスケジュールフィールドを設定することは更に：
前記ＳＣＷサイクルオフセットフィールドの値を、前記ＳＣＷサイクルレングスフィールドに割り当てられたスーパーフレーム数より多いスーパーフレーム数に設定すること；及び
スケジュールされるべきフレームに対応する前記ＳＣＷサイクルフレームビットマップフィールド内の各２ビットを、そのＳＣＷをスケジュールしたＷＲＡＮによって所有される競争ベースのＳＣＷを指し示す値に設定すること；
を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
オーナーＷＲＡＮは、その隣接ＷＲＡＮと、競争ベースのＳＣＷを共有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
各隣接ＷＲＡＮは、ランダムなバックオフ時間を待った後に、競争ベースのＳＣＷにてＣＢＰパケットを送信することができる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
共通チャネル上で送信されるＣＢＰパケットを特定する信号検知モジュール；
前記ＣＢＰパケットを分析して、自己共存ウィンドウ（ＳＣＷ）及びクワイエットピリオド（ＱＰ）のうちの何れかがスケジュール可能であるかを決定するスケジューラであり、該スケジューラは更に、競争ベースのＳＣＷ、予約ベースのＳＣＷ、及びイントラフレームＱＰをスケジュールするように構成され、前記競争ベースのＳＣＷ及び前記予約ベースのＳＣＷは、変更されたスーパーフレームコントロールヘッダ（ＳＣＨ）内のＳＣＷスケジュールフィールドを設定することによってスケジュールされ、前記ＳＣＷスケジュールフィールドは、ＳＣＷサイクルレングスフィールド、ＳＣＷサイクルオフセットフィールド、及びＳＣＷサイクルフレームビットマップフィールドを含む、スケジューラ；
信号送受信器；及び
前記共通チャネルを管理するとともに、スケジュールされたＳＣＷにてＣＢＰパケットを送信するよう、あるいはＱＰ中には如何なる送信をも中止するよう、前記送受信器を制御するスペクトラム管理部；
を有する無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して地域無線ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．２２ワークグループによって規定されている地域無線ネットワーク（wireless  regional  area  network；ＷＲＡＮ）は、コグニティブ（認知）無線技術を用いることを狙ったものである。これは、無干渉を基礎にして、テレビジョン放送サービスに割り当てられた地理的に不使用のスペクトラムを共有し、到達しづらいエリアへの広帯域アクセスをもたらすことを可能にする。ＷＲＡＮは、現存営業すなわちＴＶ放送や低電力認可装置（例えば、無線マイクロフォン）に有害な干渉が生じないことを確実にしながら、ＴＶ放送帯域で動作するように設計されている。
【０００３】
図１は、２つのＷＲＡＮ１１０及び１２０を含む例示的なＩＥＥＥ８０２．２２ベースのシステム１００を示している。基地局（ＢＳ１及びＢＳ２）は広域ネットワーク（ＷＡＮ）１３０上で相互に通信し得る。ＷＲＡＮ内の加入者宅内機器（customer-premises  equipment；ＣＰＥ）は、その基地局と通信することができるとともに、隣接ＷＲＡＮ内のＣＰＥと通信することができる。例えば、ＷＲＡＮ１１０内のＣＰＥ  Ｂ及びＣＰＥ  ＡはＢＳ１とデータを交換し、ＷＲＡＮ１２０内のＣＰＥ  ＣはチャネルＣＢＰを介してＣＰＥ  Ａと通信する。
【０００４】
システム１００は、複数の基地局が同一チャネルを共有する共存モードで動作することができる。図２に例示されるように、そのような動作モードにおいて、チャネルはフレーム毎を基礎にして共有される。すなわち、スーパーフレーム２００内のフレーム群２１０のサブセット（部分集合）が、無干渉ベースで各ＷＲＡＮに割り当てられる。さらに、各基地局は、該局に割り当てられた最初のアクティブフレームにおいて、そのスーパーフレームプリアンブル、フレームプリアンブル及びスーパーフレームコントロールヘッダ（ＳＣＨ）を送信する。例えば、この情報は、フレーム２１０−０及び２１０−１中に、それぞれ、ＷＲＡＮ１１０及び１２０のＢＳ１及びＢＳ２によって送信されることになる。各フレーム２１０の期間は固定され、各スーパーフレーム２００は‘ｎ’個のフレーム２１０（フレーム２１０−０乃至２１０−ｎ−１）を含む。
【０００５】
ＳＣＨは、通常モード又は共存モードの何れかでの基地局による送信を編成するのに必要な情報を含んでいる。ＳＣＨヘッダの具体的なフォーマットは、２０１０年４月に発行されたＩＥＥＥ８０２．２２ドラフトｖ３．０の第２９頁などに記載されている。
【０００６】
各フレーム２１０は、その末端に、イントラフレーム（フレーム内）クワイエットピリオド（quiet  period；ＱＰ）又は自己共存ウィンドウ（self-coexistence  window；ＳＣＷ）を含み得る。ＱＰ又はＳＣＷは、必ずしも、各フレームに含められるようにスケジュールされるわけではない。イントラフレームＱＰがスケジュールされるとき、これらのＷＲＡＮ内の全ての局（すなわち、基地局及びＣＰＥ）は、ＱＰの間、可能性ある現存信号の信頼できる検知が実行され得るように沈黙を保つ。これは、コグニティブ無線ネットワークにおいて現存信号を保護するために必要とされる。一般に、イントラフレームＱＰのスケジューリングは、ＳＣＨ内のインターフレームフラグ（Ｉｎｔｅｒ−ｆｒａｍｅ  Ｆｌａｇ）フィールドを‘０’に設定し、そのフィールドのイントラフレームクワイエットピリオドサイクルレングス（Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｌｅｎｇｔｈ）、イントラフレームクワイエットピリオドサイクルオフセット（Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｏｆｆｓｅｔ）、イントラフレームクワイエットピリオドサイクルフレームビットマップ（Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｆｒａｍｅ  Ｂｉｔｍａｐ）、イントラフレームクワイエットピリオドデュレーション（Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｄｕｒａｔｉｏｎ）、及びイントラフレームクワイエットピリオドデュレーション用シンクロナイゼーションカウンタ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｃｏｕｎｔｅｒ  ｆｏｒ    Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｄｕｒａｔｉｏｎ）を、それらの適切な値に設定することによって達成される。ＱＰスケジューリングは、上記ＩＥＥＥ８０２．２２規格内に更に記述されている。
【０００７】
ＳＣＷがスケジュールされるとき、ＷＲＡＮはＳＣＷを用いて共存ビーコンプロトコル（ＣＢＰ）パケットを送信することができる。ＣＢＰパケットは、例えばＳＣＨデータ及びフレーム割当て折衝などの重要な情報を含む。ＣＢＰパケット３００のフォーマットを図３に示す。
【０００８】
パケット３００は、ＣＢＰプリアンブル３１０及びＣＢＰ  ＭＡＣペイロード（ＰＤＵ）３２０を含む。ＣＢＰ  ＭＡＣ  ＰＤＵ３２０は、ＳＣＨデータ３２１、ＣＢＰ（ビーコンＭＡＣ）ヘッダ３２２、及び所定数のＣＢＰ情報要素（ＩＥ）３２３を含む。ＳＣＨデータ３２１をＣＢＰ  ＭＡＣ  ＰＤＵ３２０内に含めることによって、送信側ＣＰＥ又は基地局は、隣接ネットワークの発見及びクワイエットピリオドの調整を可能にするのに必要な情報を伝える。すなわち、ＳＣＨは、ＱＰのスケジュールを、ＳＣＨデータを他の基地局から直接的に受信することができない可能性がある他の隣接ＷＲＡＮ内のＣＰＥに広告する。例えば、ＷＲＡＮ１２０内のＣＰＥ  Ｃは、ＳＣＨを含んだＣＢＰパケットを、ＷＲＡＮ１１０内のＣＰＥ  Ａから受信する。なお、ＣＢＰパケットは、ＷＡＮ１３０上での通信のためにＩＰパケット内にカプセル化されることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
イントラフレームＱＰのスケジューリングがＩＥＥＥ８０２．２２で定められているので、ＳＣＷのスケジューリングのための信頼できる機構は関連技術にて開示されていない。また、ＱＰをスケジュールする現行ソリューションは、例えば不安定性を引き起こさずにＱＰ期間又はＱＰ頻度を低減するため等のために、ＱＰスケジュールを調整することを可能にしていない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の特定の実施形態は、自己共存ウィンドウ（ＳＣＷ）をスケジュールする方法を含む。ＳＣＷは、共通チャネルを共有する複数の地域無線ネットワーク（ＷＲＡＮ）において送信されるフレームの一部である。この方法は、少なくとも最大ＳＣＷサイクル長の期間にわたって共通チャネルをモニタし、隣接ＷＲＡＮによってスケジュールされたＳＣＷ及びクワイエットピリオド（ＱＰ）のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの共存ビーコンプロトコル（ＣＢＰ）パケットが共通チャネル上で検出されたかを検査し、且つ、変更されたスーパーフレームコントロールヘッダ（ＳＣＨ）内のＳＣＷスケジュールフィールドを設定することによって、ＳＣＷスケジュールを構築することを有し、新たに構築されるＳＣＷスケジュールは、既にスケジュールされていた何れのＳＣＷ及びＱＰとも衝突しない。
【００１１】
本発明の特定の実施形態は更に、２ホップベースのイントラフレームクワイエットピリオド（ＱＰ）をスケジュールする方法を含む。ＱＰは、共通チャネルを共有する複数の地域無線ネットワーク（ＷＲＡＮ）において送信されるフレームの一部である。この方法は、少なくとも最大ＳＣＷサイクル長の期間にわたって共通チャネルをモニタし、隣接ＷＲＡＮによってスケジュールされた少なくとも１つのイントラフレームＱＰを含む少なくとも１つの共存ビーコンプロトコル（ＣＢＰ）パケットが共通チャネル上で検出されたかを検査し、且つ、変更されたスーパーフレームコントロールヘッダ（ＳＣＨ）内のイントラフレームＱＰスケジュールフィールドを設定することによって、イントラフレームＱＰスケジュールを構築することを有し、構築されるイントラフレームＱＰスケジュールは、既にスケジュールされていたＱＰと実質的にアライメントされる。
【００１２】
本発明の特定の実施形態はまた、無線装置を含む。この無線装置は、共通チャネル上で送信されるＣＢＰパケットを特定する信号検知モジュールと、ＣＢＰパケットを分析して、自己共存ウィンドウ（ＳＣＷ）又はクワイエットピリオド（ＱＰ）が、競争ベースのＳＣＷ、予約ベースのＳＣＷ、及びイントラフレームＱＰのうちの少なくとも１つをスケジュールするためにスケジュール可能であるかを決定するスケジューラと、信号送受信器と、共通チャネルを管理するとともに、スケジュールされたＳＣＷにてＣＢＰパケットを送信するよう、あるいはＱＰ中には如何なる送信をも中止するよう、送受信器を制御するスペクトラム管理部とを有する。
【００１３】
本発明として考慮される主題は、本明細書に続く請求項中に指し示され、明瞭に記載される。本発明の上述及びその他の特徴及び利点が、以下の詳細な説明及び添付の図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】例示的なＩＥＥＥ８０２．２２通信システムを示す図である。
【図２】共存モードにおけるスーパーフレーム構造を示す図である。
【図３】ＣＰＢパケットフォーマットを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る予約ベースＳＣＷスケジュールを構築する方法を例示するフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る競争ベースＳＣＷスケジュールを構築する方法を例示するフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係るイントラフレームＱＰスケジュールを構築する方法を例示するフローチャートである。
【図７】変更ＳＣＨフォーマットを示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る無線装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
重要なことには、本発明によって開示される実施形態は、ここでの本発明に係る教示の数多くの有利な使用のうちの単なる例である。一般に、本出願の明細書にて為される陳述は、様々な請求項記載発明の何れをも限定するものではない。また、一部の陳述は、本発明に係る一部の特徴には当てはまるが、その他の特徴には当てはまらないことがある。一般に、特に指し示されない限り、一般性を失うことなく、単数形の要素は複数であってもよく、その逆もまた然りである。図面において、複数の図を通して、似通った参照符号は同様の部分を表す。
【００１６】
本発明の様々な実施形態は、競争ベースのＳＣＷ及び予約ベースのＳＣＷをスケジュールする方法を含む。上述のように、ＳＣＷはフレームの一部であり、スーパーフレームの複数のフレームのうちの一部に含められ得る。競争ベースのスケジューリングにおいて、ＳＣＷは隣接し合うＷＲＡＮによって共有される。予約ベースのスケジューリングにおいて、ＳＣＷを予約するＷＲＡＮは、予約したＳＣＷへの排他的アクセスを有する。
【００１７】
ＳＣＷスケジューリングを実行するため、ＳＣＨが、以下のフィールド：ＳＣＷサイクルレングス（ＳＣＷ  Ｃｙｃｌｅ  Ｌｅｎｇｔｈ）、ＳＣＷサイクルオフセット（ＳＣＷ  Ｃｙｃｌｅ  Ｏｆｆｓｅｔ）、及びＳＣＷサイクルフレームビットマップ（ＳＣＷ  Ｃｙｃｌｅ  Ｆｒａｍｅ  Ｂｉｔｍａｐ）を含むように変更される。変更されたＳＣＨフォーマットの例示的な図を図７に示す。ＳＣＷサイクルレングスフィールドは、ＳＣＷを担持する連続する各スーパーフレーム間のサイクル間隔長さを、スーパーフレーム数にて表す。このフィールドが０に設定される場合、ＳＣＷサイクルはスケジュールされない。一実施形態によれば、ＳＣＷサイクルレングスフィールドは、以下の５つの所定値：１、２、４、８及び１６のうちの１つに設定される。例えば、このフィールドが１に設定される場合、ＳＣＷサイクルはスーパーフレーム毎に繰り返す、等々である。例示的な一実施形態において、ＳＣＷサイクルレングスフィールドのサイズは５ビットである。
【００１８】
ＳＣＷサイクルオフセットフィールドは、ＳＣＨを担持するスーパーフレームから、ＳＣＷサイクルが開始あるいは繰り返すべきスーパーフレームまでのオフセットを、スーパーフレーム数にて指定する。例えば、このフィールドが０に設定される場合、ＳＣＷサイクルは現在のスーパーフレーム、すなわち、ＳＣＨを含むスーパーフレームから開始する。最初のカウントダウン状態にない限り、ＳＣＷサイクルオフセットフィールドの値は、ＳＣＷサイクルレングスフィールドの値より小さくなるはずである。最初のカウントダウン状態においては、このフィールドはＳＣＷサイクルレングスフィールドの値以上になることができる。なお、最初のカウントダウン数が大きいことは、隣接し合うＷＲＡＮが潜在的な予約コリジョン（衝突）を発見して回避することを可能にする。例示的な一実施形態において、ＳＣＷサイクルオフセットフィールドのサイズは８ビットである。
【００１９】
ＳＣＷサイクルフレームビットマップフィールドは、スケジュールされたスーパーフレーム内の何れのフレームが、スケジュールされたＳＣＷを含むかと、ＳＣＷモード（すなわち、予約ベース又は競争ベース）とを指定する。本発明の一実施形態によれば、このビットマップフィールド内の各２ビットが、フレームの４つの取り得るスケジューリング状態：１）ＳＣＷスケジュールなし；２）予約ベースＳＣＷ；３）直接隣のＷＲＡＮによってスケジュールされた予約ベースＳＣＷ；及び４）競争ベースＳＣＷ、を指し示すために使用される。
【００２０】
本発明の例示的な一実施形態において、ＳＣＷサイクルフレームビットマップ内の各２ビットは、表２に示すようにエンコードされる。本ＷＲＡＮとは、このスケジューリング方法を実行するネットワークであり、直接隣のＷＲＡＮとは、本ＷＲＡＮの隣のものである。
【００２１】
【表１】
0005866353.tif 000002
本発明の一実施形態において、ＷＲＡＮ当たり及びＳＣＷサイクル当たりの予約ベースＳＣＷの数を制限するために、公平（フェアネス）ポリシーが適用される。また、最低限の動作条件を確保するため、或る特定の数（例えば、１）以上の競争ベースＳＣＷが１つのＳＣＷサイクル内でスケジュールされるべきである。基地局は、その競争ベースＳＣＷのスケジューリングを、スーパーフレームの最後のフレームから複数の競争ベースＳＣＷにわたって戻って、開始し得る。これは、より均一且つ容易にスケジューリングを収束させることを確かにする。なお、ＳＣＷスケジューリングが所与のフレーム内でＱＰと衝突する場合には、ＱＰがＳＣＷに優先する。
【００２２】
本発明の特定の態様によれば、基地局によって、ＳＣＨ内のＳＣＷスケジューリングパラメータが送信される。これは、全ＣＰＥへのこれら情報の信頼性ある伝送を確かにする。ＣＰＥは、ＣＢＰパケットを用いてＳＣＷスケジュール情報をその隣接ＷＲＡＮに送信することができる。なお、ＳＣＨを含むＣＢＰパケットは、直接には基地局によって生成されて、その後にＣＰＥに伝送されてもよい。そのような場合、ＣＰＥは、自身でＣＢＰパケットを生成する代わりに、ＣＢＰパケットを中継するだけでよい。他のＷＲＡＮ内の基地局又はＣＰＥは、ＢＳ又はＣＰＥからＣＢＰを受信し得る。
【００２３】
図４は、本発明の一実施形態に係る予約ベースＳＣＷをスケジュールする方法の非限定的なフローチャート４００を示している。上述のように、予約ベースＳＣＷを予約しているＷＲＡＮは、そのＳＣＷへの排他的アクセスを有する。これは、同じチャネルを共有する隣接し合うＷＲＡＮ間で、無競争でのＣＢＰパケット伝送を可能にする。
【００２４】
ステップＳ４１０にて、ＳＣＷをスケジュールしようとするＷＲＡＮの開始段階において、少なくとも最大ＳＣＷサイクルレングス（例えば、少なくとも１６スーパーフレーム）の期間にわたってチャネルがモニタされる。これは、隣接ＷＲＡＮを発見し且つそれらのスケジュール済みのＳＣＷ及びＱＰを特定することを目的として実行される。それらのスケジュールは、１つ以上の隣接ＷＲＡＮによって送信されるＣＢＰパケット内に記述される。
【００２５】
ステップＳ４２０にて、隣接ＷＲＡＮによってスケジュールされた１つ以上のＳＣＷ及び／又はＱＰが検出されたかを決定するためのチェックが為される。スケジュールされたＳＣＷは、ＳＣＷサイクルフレームビットマップフィールド内で指定され、例えば、対応する予約フレームの２ビットが１１又は１０に設定される。Ｓ４２０が肯定的な返答をもたらした場合、ステップＳ４３０にて、予約されたＳＣＷ及びＱＰを有するフレームはマーキングされ、予約ベースＳＣＷをスケジュールしようとするＷＲＡＮによる予約ベースＳＣＷとしては使用されることができない。故に、この方法は、重なり合うＳＣＷが存在しないことを確実にする。
【００２６】
Ｓ４２０が否定的な返答をもたらした場合、ステップＳ４４０へと進み、ＳＣＨ内のＳＣＷスケジュールフィールドを設定することによってＳＣＷスケジュールが構築される。具体的には、ＳＣＷサイクルオフセットフィールドの値が、ＳＣＷサイクルレングスフィールドの値より大きくなるように好ましく設定され、予約されるべきフレームに対応するＳＣＷサイクルフレームビットマップフィールド内の各２ビットが値１１に設定される。
【００２７】
ステップＳ４５０にて、ＷＲＡＮはそのＳＣＷスケジュールを隣接ＷＲＡＮに伝える。これは、隣接ＷＲＡＮによってスケジュールされた競争ベースＳＣＷを介して、（ＳＣＨを含む）ＣＢＰパケットを送信することによって行われる。なお、ＳＣＷスケジュールは、Ｓ４４０で設定されたＳＣＷスケジュールフィールドの値を更新することによって、任意の時に調整されることができる。この方法は、チャネルの監視が部分的にＷＲＡＮ内のＣＰＥによって行われるようにして、基地局によって実行されてもよい。
【００２８】
本発明の一実施形態によれば、予約ベースＳＣＷのスケジューリング後の可能性ある予約衝突が検出され得る。この実施形態によれば、ＷＲＡＮは、その予約済みＳＣＷにおけるＣＢＰパケットの送信を意図的にスキップし、該予約済みＳＣＷ中にチャネルに耳を傾けるようにネットワーク内の１つのＣＰＥをスケジュールすることができる。予約の衝突が特定された場合、ＷＲＡＮはＳＣＷをスケジュールするプロセスを再度開始することになる。
【００２９】
図５は、本発明の他の一実施形態に係る競争ベースＳＣＷをスケジュールする方法の非限定的なフローチャート５００を示している。上述のように、競争ベースＳＣＷは、隣接し合うＷＲＡＮによって共有されることができる。この方法は、スケジュールされたＳＣＷの持ち主（オーナー）となるＷＲＡＮによって実行される。
【００３０】
ステップＳ５１０にて、オーナーＷＲＡＮの開始段階において、隣接ＷＲＡＮを発見し且つそれらのスケジュール済みＳＣＷ及びＱＰを特定するために、少なくとも最大ＳＣＷサイクルレングス（例えば、少なくとも１６スーパーフレーム）の期間にわたってチャネルがモニタされる。それらのスケジュールは、１つ以上の隣接ＷＲＡＮによって送信されるＣＢＰパケット内に記述される。
【００３１】
ステップＳ５２０にて、他のＷＲＡＮによってスケジュールされた予約ベースＳＣＷ及び／又は競争ベースＳＣＷ及び／又はＱＰが検出されたかを決定するためのチェックが為される。予約されたＳＣＷは、ＳＣＷサイクルフレームビットマップフィールド内で指定され、例えば、対応するフレーム内の２ビットが１１又は１０に設定される。Ｓ５２０が肯定的な返答をもたらした場合、ステップＳ５３０にて、予約されたＳＣＷ及びＱＰを有するフレームはマーキングされ、オーナーＷＲＡＮによる競争ベースＳＣＷとしては使用されることができない。
【００３２】
Ｓ５２０が否定的な返答をもたらした場合、ステップＳ５４０へと進み、ＳＣＨ内のＳＣＷスケジュールフィールドを設定することによって競争ベースＳＣＷスケジュールが構築される。具体的には、Ｓ５４０にて、ＳＣＷサイクルオフセットフィールドの値が、ＳＣＷサイクルレングスフィールドの値より大きくなるように好ましく設定される。さらに、競争ベースＳＣＷを含むべきフレームに対応するＳＣＷサイクルフレームビットマップフィールド内の各２ビットが値０１に設定される。ステップＳ５５０にて、ＷＲＡＮは、（ＳＣＨを含む）ＣＢＰパケットを送信することによって、そのＳＣＷスケジュールを隣接ＷＲＡＮに伝える。なお、ＳＣＷスケジュールは、Ｓ５４０で設定されたＳＣＷスケジュールフィールドの値を更新することによって、任意の時に調整されることができる。
【００３３】
競争ベースＳＣＷは、隣接し合うＷＲＡＮによって共有されることができる。すなわち、オーナーＷＲＡＮに隣接するものは、ランダムなバックオフ機構に続くＣＢＰパケットの送信のために競争ベースＳＣＷを使用することができる。しかしながら、オーナーＷＲＡＮが、そのスケジュール済みの競争ベースＳＣＷの所有権を有しており、その他のＷＲＡＮは、該ＳＣＷをその他の目的の送信に使用することも、該ＳＣＷのスケジュールをキャンセルする（取り消す）こともできない。オーナーＷＲＡＮは、スケジュール済み競争ベースＳＣＷの一部（全てではない）をキャンセルすることによって、競争ベースＳＣＷの頻度を低下させることができる。
【００３４】
本発明の一実施形態において、２つの隣接し合うＷＲＡＮが、或る特定の組の競争ベースＳＣＷの共同オーナーとなることができる。これは、これらの競争ベースＳＣＷをそれらのＳＣＨ内でスケジュールすることによる。この実施形態において、一方のＷＲＡＮがスケジュール済み競争ベースＳＣＷをキャンセルする場合、それは他方のＷＲＡＮに影響しない。故に、アクティブなスケジュールを有するＷＲＡＮ、及びその隣接ＷＲＡＮは、依然として競争ベースＳＣＷを共有することができる。
【００３５】
本発明の特定の態様によれば、競争ベースＳＣＷにアクセスしながら、隣接し合うＷＲＡＮ間での競争の衝突を軽減する方法が提供される。隣接ＷＲＡＮとの競争の衝突を軽減するために、競争ベースＳＣＷへのアクセスは、競争ベースＳＣＷのユニット内でのランダムバックオフによって先行されるべきである。具体的には、基地局が競争ベースＳＣＷを介してＣＢＰパケットを送信するためにその関連ＣＰＥをスケジュールするとき、該基地局は、ランダム数（例えば、等確率で０から１５まで）の次に利用可能な競争ベースＳＣＷを待つ。例えば、選択されたランダム数が０の場合、基地局は、ＵＳ−ＭＡＰ情報要素（information  element；ＩＥ）を介したＣＢＰ送信を、該ＵＳ−ＭＡＰ  ＩＥの送信から最初の利用可能競争ベースＳＣＷにアクセスすることによってスケジュールする。ランダム数が５である場合、基地局は、ＵＳ−ＭＡＰ  ＩＥを介したＣＢＰ送信を、該ＵＳ−ＭＡＰ  ＩＥの送信から６番目の利用可能競争ベースＳＣＷにアクセスすることによってスケジュールする。ＵＳ−ＭＡＰ  ＩＥは、送信（例えば、他のＷＲＡＮへのＣＢＰ送信）又はＣＰＥのその他の活動（例えば、他のＷＲＡＮからのＣＢＰ受信）をスケジュールするために基地局からＣＰＥに送信されるＩＥである。
【００３６】
同じチャネル上で動作する複数のＷＲＡＮがＳＣＷを共有し得る。ＳＣＷの共有は、チャネルにおける総オーバヘッドを低減し得る。一方で、ＳＣＷの予約は、無競争でのＣＢＰパケット送信を可能にする。ＳＣＷを共有すべきか予約すべきかの決定は、ＳＣＷによって生成される総オーバヘッド、及び共存状況に依存する。また、ＷＲＡＮはそれらのＳＣＷスケジュールを動的に変更してもよく、故に、ＷＲＡＮは共存状況に適応するようにスケジュールを調整し得る。
【００３７】
図６は、本発明の一実施形態に係る２ホップ（two-hop）ベースのイントラフレームＱＰスケジュールを構築する方法の非限定的なフローチャート６００を示している。上述のように、ＱＰの間、如何なるＷＲＡＮの如何なる装置も、データを送信することを許されない。この種のスケジューリングを可能にするために、ＳＣＨ内の以下のフィールドが、新たなＱＰスケジューリング方法に関する情報を担持するように変更されている：イントラフレームクワイエットピリオドサイクルレングス（Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｌｅｎｇｔｈ）、イントラフレームクワイエットピリオドサイクルオフセット（Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｏｆｆｓｅｔ）、イントラフレームクワイエットピリオドサイクルフレームビットマップ（Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｆｒａｍｅ  Ｂｉｔｍａｐ）、及びイントラフレームクワイエットピリオドデュレーション（Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｄｕｒａｔｉｏｎ）。変更されたＳＣＨフォーマットは図７に示されている。
【００３８】
イントラフレームクワイエットピリオドサイクルレングスフィールドは、イントラフレーム検知仕様が有効なスーパーフレーム数を指定する。このフィールドが０に設定される場合、イントラフレームクワイエットピリオドはスケジュールされず、あるいは現在のイントラフレームクワイエットピリオドスケジュールがキャンセルされる。このフィールドは、効果的となる１より大きい整数に設定されるべきである。一実施形態において、このフィールドは、１、２、４、８及び１６のうちの１つに設定されることができる。例示的な一実施形態において、このフィールドのサイズは５ビットである。
【００３９】
イントラフレームクワイエットピリオドサイクルオフセットフィールドは、イントラフレームクワイエットピリオドサイクルレングスが０より大きい場合にのみ有効であり、インバンド・イントラフレーム・センシングに使用される。このフィールドは、ＳＣＨ送信から、ＱＰサイクルが開始あるいは繰り返すスーパーフレームの開始までのオフセットを、スーパーフレーム数として指し示す。最初のカウントダウン状態にない限り、このフィールドの値は、イントラフレームクワイエットピリオドサイクルレングスより小さくなるはずである。最初のカウントダウン状態においては、このフィールドはイントラフレームクワイエットピリオドサイクルレングスフィールドの値以上を含んでもよい。例示的な一実施形態において、イントラフレームクワイエットピリオドサイクルオフセットフィールドのサイズは８ビットである。
【００４０】
イントラフレームクワイエットピリオドサイクルフレームビットマップフィールドは、ＱＰがフレームの一部にあるべきかどうかを指し示し、また、そうである場合に、何れのＷＲＡＮによるかを指し示す。本発明の一実施形態において、このビットマップフィールド内の各２ビットは、表３に列挙されるようにエンコードされ、スーパーフレーム内の１つのフレームに対応する。
【００４１】
【表２】
0005866353.tif 000003
本ＷＲＡＮとは、このスケジューリング方法を実行するネットワークであり、直接隣のＷＲＡＮとは、本ＷＲＡＮの隣のものである。例示的な一実施形態において、このビットマップフィールドのサイズは３２ビットである。
【００４２】
イントラフレームクワイエットピリオドデュレーションフィールドは、その間は如何なる送信も行われるべきでない、フレームの末端からのシンボル数（２＾ｘ：ｘがこのフィールドで指定される）を指し示す。例えば、このフィールドが４に設定される場合、イントラフレームクワイエットピリオドの期間は１６シンボルに等しい。例示的な一実施形態において、このデュレーションフィールドのサイズは８ビットである。
【００４３】
再び図６を参照するに、ステップＳ６１０にて、ＱＰスケジュールを構築しようとするＷＲＡＮ（本ＷＲＡＮ）の開始段階において、隣接ＷＲＡＮを発見し且つそれらのスケジュール済みＱＰを特定するために、少なくとも最大ＳＣＷサイクルレングス（例えば、少なくとも１６スーパーフレーム）の期間にわたってチャネルがモニタされる。それらのスケジュールは、１つ以上の隣接ＷＲＡＮによって送信され且つＳＣＨを含むＣＢＰパケット又はフレーム内に記述される。
【００４４】
ステップＳ６２０にて、他のＷＲＡＮによってスケジュールされた１つ以上のイントラフレームＱＰが検出されたかを決定するためのチェックが為される。ＱＰのスケジュールは、変更ＳＣＨフォーマット７００内のイントラフレームクワイエットピリオドサイクルフレームビットマップフィールド内で指定される。ビットマップ内の各２ビットは、イントラフレームＱＰサイクルフィールドによって指定されるスーパーフレーム内の１つのフレームに対応する。該２ビットが１１に設定される場合、イントラフレームＱＰは第１ホップの隣接ＷＲＡＮによってスケジュールされる。該２ビットが１０に設定される場合、イントラフレームＱＰは第２ホップの隣接ＷＲＡＮによってスケジュールされる。Ｓ６２０が肯定的な返答をもたらした場合、ステップＳ６３０にて、ＱＰ予約されたフレームがマーキングされる。なお、他のＷＲＡＮによってスケジュールされたＳＣＷが検出された場合、それらのＳＣＷは、それらＳＣＷと重なるようにはＱＰをスケジュールしないことによって、保護されるべきである。
【００４５】
Ｓ６２０が否定的な返答をもたらした場合、ステップＳ６４０へと進み、ＳＣＨ内のイントラフレームＱＰスケジュールフィールドを設定することによってイントラフレームＱＰスケジュールが構築される。具体的には、Ｓ６４０にて、イントラフレームＱＰサイクルオフセットフィールドの値が、イントラフレームＱＰサイクルレングスフィールドの値より大きくなるように好ましく設定される。さらに、予約されるべきフレームに対応するイントラフレームＱＰサイクルフレームビットマップフィールド内の各２ビットが値１１に設定される。ＱＰスケジュールを構築するとき、新たなスケジュールをＳ６３０でマーキングされたＱＰとアライメントひいては同期化する試みが行われる。
【００４６】
ステップＳ６５０にて、ＷＲＡＮは、隣接ＷＲＡＮによってスケジュールされた競争ベースＳＣＷを介して（ＳＣＨを含む）ＣＢＰパケットを送信することによって、そのイントラフレームＱＰスケジュールを隣接ＷＲＡＮに伝える。なお、イントラフレームＱＰスケジュールは、Ｓ６４０で設定されたイントラフレームＱＰケジュールフィールドの値を更新することによって、任意の時に調整されることができる。
【００４７】
本発明の特定の態様によれば、ここで説明したＱＰスケジュールを構築する方法は、不安定性を引き起こすことなく、ＱＰスケジュールを調整する（例えば、ＱＰ期間又はＱＰ頻度を低減する）独立性及び柔軟性を保ちながら、２ホップ隣接ＷＲＡＮ間でＱＰを再使用することを可能にする。ＱＰは共有され、隣接ＷＲＡＮによって保護される。すなわち、ＱＰをスケジュールしたＷＲＡＮ（本ＷＲＡＮ）の隣接ＷＲＡＮは、スペクトラムセンシングのために、これらのＱＰを使用することができるとともに保護すべきである。本ＷＲＡＮは、スケジュールしたＱＰの所有権を有する。故に、その他のＷＲＡＮは、該ＱＰをその他の目的の送信に使用することも、該ＱＰのスケジュールをキャンセルすることもできない。本ＷＲＡＮは、一部のＱＰをキャンセルすることによって、ＱＰの頻度を低下させることができる。
【００４８】
本発明の一実施形態において、２つの隣接し合うＷＲＡＮが、或る特定の組のイントラフレームＱＰの共同オーナーとなることができる。これは、これらのイントラフレームＱＰをそれぞれそれらのＳＣＨ内でスケジュールすることによる。この実施形態において、一方のＷＲＡＮがスケジュール済みＱＰをキャンセルする場合、それは他方のＷＲＡＮに影響しない。故に、アクティブなスケジュールを有するＷＲＡＮ、及びその隣接ＷＲＡＮは依然として、スケジュールされたＱＰを共有することができる。
【００４９】
図７は、本発明の一実施形態に従って構造化された変更ＳＣＨフォーマット構造７００の例示的且つ非限定的な図を示している。ＳＣＨフィールド７０１−７１２、７２２及び７２３は、上述のＩＥＥＥ８０２．２２規格にて規定されているものである。Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｌｅｎｇｔｈフィールド７１３、Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｏｆｆｓｅｔフィールド７１４、Ｉｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｆｒａｍｅ  Ｂｉｔｍａｐフィールド７１５、及びＩｎｔｒａ−ｆｒａｍｅ  Ｑｕｉｅｔ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールド７１６は、図６に示したようなイントラフレームＱＰスケジューリングに使用され、詳細に上述した情報を担持する。ｒｅｓｅｒｖｅｄフィールド７１７は‘０’に設定されたビットを含む。フィールド７１０−７１６内の値は、Ｉｎｔｅｒ−ｆｒａｍｅ  Ｆｌａｇフィールド７０９に従って設定される。フィールド７０９の値が‘１’の場合、最初のインターフレームＱＰスケジューリング、及びその後のイントラフレームＱＰスケジューリングが実行され、フィールド７１０及び７１１内の値がそれらそれぞれの値に設定される。そうない場合、イントラフレームＱＰスケジューリングに関してフィールド７１３−７１６が設定される。ＳＣＷ  Ｃｙｃｌｅ  Ｌｅｎｇｔｈフィールド７１８、ＳＣＷ  Ｃｙｃｌｅ  Ｏｆｆｓｅｔフィールド７１９、及びＳＣＷ  Ｃｙｃｌｅ  Ｆｒａｍｅ  Ｂｉｔｍａｐフィールド７２０は、詳細に上述した予約ベースＳＣＷ又は競争ベースＳＣＷの何れかに関して設定される。ｒｅｓｅｒｖｅｄフィールド７２１は‘０’に設定されたビットを含む。
【００５０】
図８は、本発明の一実施形態に従って構築される無線装置８００の例示的且つ非限定的なブロック図を示している。無線装置８００は、スペクトラム管理部８１０、信号検知モジュールに結合されたスケジューラ８２０、及び信号送受信器８４０を含んでいる。信号検知モジュール８３０は、他のＷＲＡＮによって送信されたＣＢＰパケットを識別し、捕捉したＣＢＰパケットをスケジューラ８２０に提供する。スケジューラ８２０は、ＣＢＰパケットを分析して、ＳＣＷ又はＱＰがスケジュール可能であるかを決定する。スケジューラ８２０は、詳細に上述した競争ベースＳＣＷ、予約ベースＳＣＷ、及びイントラフレームＱＰのスケジューリングの構築及び調整を行う方法を実行するように適応される。スペクトラム管理部８１０は、チャネルを管理するとともに、スケジュールされたＳＣＷにてＣＢＰパケットを送信したり、あるいはＱＰ中に如何なる送信をも中止させたりするよう、送受信器８４９を制御する。装置８００は、基地局又はＣＰＥの何れに実装されてもよい。
【００５１】
ここで開示した実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．２２ベースのシステムにて、あるいはその他のコグニティブ無線システムにて実現され得る。
【００５２】
本発明の原理は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組合せとして実装されることができる。また、ソフトウェアは好ましくは、デジタル回路、アナログ回路、磁気媒体又はこれらの組合せの形態とし得るプログラム記憶装置、非一過性のコンピュータ読み取り可能媒体、又は非一過性の機械読み取り可能記憶媒体上に有形に具現化されるアプリケーションプログラムとして実装される。アプリケーションプログラムは、如何なる好適なアーキテクチャを有する機械にアップロードされて実行され得る。好ましくは、機械は、例えば１つ以上の中央演算処理ユニット（“ＣＰＵ”）、メモリ、及び入力／出力インタフェースなどの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に実装される。コンピュータプラットフォームはまた、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み得る。ここで説明した様々な処理及び機能は、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かかわらず、ＣＰＵによって実行され得るマイクロ命令コードの一部若しくは上記アプリケーションプログラムの一部、又はこれらの組合せの何れかとし得る。また、コンピュータプラットフォームには、例えば更なるデータ記憶装置及び印刷装置などの様々なその他の周辺ユニットが接続され得る。
【００５３】
以上の詳細な説明は、本発明が取り得る多数の形態のうちのほんの少数を説明している。意図されることには、以上の詳細な説明は、本発明を定めるものへの限定としてではなく、本発明が取り得る選択された形態の例示として理解されるべきものである。本発明の範囲を定めるものとして意図されるのは、均等なもの全てを含む請求項のみである。
【図１】
0005866353.tif 000004
【図２】
0005866353.tif 000005
【図３】
0005866353.tif 000006
【図４】
0005866353.tif 000007
【図５】
0005866353.tif 000008
【図６】
0005866353.tif 000009
【図７】
0005866353.tif 000010
【図８】
0005866353.tif 000011