(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＶホワイトスペースにおいて、ネットワークにおけるマルチバンドダイナミック通信局を動作させるための方法であって、
イネーブリング装置でサポートされるチャネル情報を有する８０２．１１管理フレームを前記イネーブリング装置から受信するステップと、
要求元のＭＡＣアドレスとサポートされる規制クラスとを有するイネーブルメントリクエストを、前記イネーブリング装置に送信するステップと、
要求元のＭＡＣアドレスと、イネーブリング装置のＭＡＣアドレスと、イネーブルメントリクエストの結果と、イネーブルメント識別子と、規制クラスと、使用されるチャネル番号とを有し、ネットワークにおいてイネーブルメントが許可されるか否かを示すイネーブルメントレスポンスを前記イネーブリング装置から受信するステップと
を有する方法。
【請求項２】
ＴＶホワイトスペースにおいて、ネットワークにおけるマルチバンドダイナミック通信局を動作させるための装置であって、
イネーブリング装置でサポートされるチャネル情報を有する８０２．１１管理フレームを前記イネーブリング装置から受信する第１の受信部と、
要求元のＭＡＣアドレスとサポートされる規制クラスとを有するイネーブルメントリクエストを、前記イネーブリング装置に送信する送信部と、
要求元のＭＡＣアドレスと、イネーブリング装置のＭＡＣアドレスと、イネーブルメントリクエストの結果と、イネーブルメント識別子と、規制クラスと、使用されるチャネル番号とを有し、ネットワークにおいてイネーブルメントが許可されるか否かを示すイネーブルメントレスポンスを前記イネーブリング装置から受信する第２の受信部と
を有する装置。
【請求項３】
前記８０２．１１管理フレームがＩＥＥＥ８０２．１１ＤＳＥ登録ロケーション要素を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記８０２．１１管理フレームが、規制クラス及びチャネル番号の情報を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記イネーブルメントリクエストが、マルチバンドダイナミック通信局のイネーブルメントリクエストである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記イネーブルメントレスポンスが、マルチバンドダイナミック通信局のイネーブルメントレスポンスである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
イネーブルメントリクエスト及びイネーブルメントレスポンスが、イネーブルメントが許可されているチャネルとは異なる別のチャネルで送受信される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記イネーブルメントリクエスト及び前記イネーブルメントレスポンスが８０２．１１パブリックアクションフレームである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記イネーブルメントレスポンスは、要求側の装置及びイネーブリング装置のＭＡＣアドレスと、規制クラスと、前記要求側の装置で使用されるチャネル番号とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ＴＶホワイトスペースにおいて、ネットワークのイネーブリング装置によるマルチバンドダイナミック通信局を動作させるための方法であって、
前記イネーブリング装置によりサポートされるチャネル情報を有しかつイネーブルにされることを求めている装置により受信可能な８０２．１１管理フレームを送信するステップと、
イネーブルにされることを求めている前記装置から、要求元のＭＡＣアドレスとサポートされる規制クラスとを有するイネーブルメントリクエストを受信するステップと、
要求元のＭＡＣアドレスと、イネーブリング装置のＭＡＣアドレスと、イネーブルメントリクエストの結果と、イネーブルメント識別子と、規制クラスと、イネーブルにされることを求めている前記装置により使用されるチャネル番号とを有し、ネットワークにおいてイネーブルメントが許可されるか否かを示すイネーブルメントレスポンスを送信するステップと
を有する方法。
【請求項１１】
前記８０２．１１管理フレームがＩＥＥＥ８０２．１１ＤＳＥ登録ロケーション要素を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ＴＶホワイトスペースにおいて、ネットワークのイネーブリング装置によるマルチバンドダイナミック通信局を動作させるための装置であって、
前記イネーブリング装置によりサポートされるチャネル情報を有しかつイネーブルにされることを求めている装置により受信可能な８０２．１１管理フレームを送信する第１の送信部と、
イネーブルにされることを求めている前記装置から、要求元のＭＡＣアドレスとサポートされる規制クラスとを有するイネーブルメントリクエストを受信する受信部と、
要求元のＭＡＣアドレスと、イネーブリング装置のＭＡＣアドレスと、イネーブルメントリクエストの結果と、イネーブルメント識別子と、規制クラスと、イネーブルにされることを求めている前記装置により使用されるチャネル番号とを有し、ネットワークにおいてイネーブルメントが許可されるか否かを示すイネーブルメントレスポンスを送信する第２の送信部と
を有する装置。
【請求項１３】
前記８０２．１１管理フレームは、規制クラス及びチャネル番号の情報を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記イネーブルメントレスポンスは、要求側の装置及びイネーブリング装置のＭＡＣアドレスと、規制クラスと、前記要求側の装置で使用されるチャネル番号とを含む、請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明原理は、TVホワイトスペースにおける装置のアクセス、イネーブル及び制御のための方法及び装置等に関連する。
【背景技術】
【０００２】
最近、連邦通信委員会(FCC)は、ライセンスされたサービスによってはスペクトルが使用されていない場所において、一定条件の下、テレビジョン放送スペクトルでのライセンスされていない無線通信(例えば、テレビジョン通信局及び無線マイクロフォンオペレータ)を許可した。この使用されていないTVスペクトルはしばしば「ホワイトスペース(white  space)」と呼ばれている。交渉により又は必要に応じてスペクトルを共有し、それらの周波数のスペクトル利用効率を向上させるために、コグニティブ無線(cognitive  radio：CR)と呼ばれる方法が提案されている。
【０００３】
TVホワイトスペースにおいてコグニティブ無線(CR)を利用することは、将来的な無線通信における重要関心事であり、それは無線スペクトルの不足の問題を解決するための様々な解決手段を提供できることが予想できる。西暦2004年には、TVホワイトスペースをライセンスなしで利用できる予想に基づいて、IEEE802標準化委員会の許可の下、IEEE802.22のワーキンググループが設立され、TV放送サービスに既に割り当てられているスペクトルに干渉しない方式で、ライセンスが免除された装置が使用するコグニティブ無線によるPHY/MAC/エアインターフェース用標準仕様を発展させようとしている。IEEE802.22ワーキンググループは30マイルと同程度に遠い範囲内での地域無線ネットワーク(Wireless  Regional  Area  Network：WRAN)のためのエアインターフェースを主に開発しているので、IEEE802.22ワーキンググループはWRANグループとも言及されている。
【０００４】
代替的な方法は、従来のIEEE802.11WiFi標準規格によるものと同様なサービスを提供するために、スペクトルの利用法を標準化することである。WiFiアクセスにTVホワイトスペースを使用するための技術については、802.11afとして知られている。従来の802.11標準仕様と802.11afとの間の違いは、802.11afがTVホワイトスペースにおけるWiFi動作に関連していることである。
【０００５】
TVホワイトスペース(Television  White  Space：TVWS)は個々のTVチャネルから成る。従って、TV放送及び無線マイクロフォンの使用形態に依存して、スペクトル利用機会(spectrum  opportunities)は6MHz、12MHz、18MHz・・・で生じてもよい(ただし、TVチャネルは6MHzの帯域幅であるとする)。更に、スペクトル利用機会は任意のTVバンドでたまたま生じるかもしれない。従って、TVWSにおけるスペクトル利用機会は、中心周波数及び帯域幅が可変である2.4GHz、3.6GHz及び5GHzの従来の802.11のバンドのものとは異なる。
【０００６】
TVWSにおける帯域幅及び可変中心周波数の組み合わせに起因して、利用可能な帯域幅を発見する際のチャネルアクセス遅延及び処理の複雑さが大きくなってしまう。更に、利用可能な帯域幅を見出す処理の一部として、独立した通信局として動作することを希望するライセンスされていない802.11装置は、チャネルの許可及び規制の制御に委ねられる。いったん送信すると、これらのライセンスされていない装置は、他の認可されている装置に干渉を及ぼす場合にはデータベース管理者に対して識別可能でなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
開示される発明の課題は、TVホワイトスペースにおける装置のアクセス、イネーブル及び制御のための方法及び装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態による方法は、
無線ネットワークでのイネーブルメントを求める装置が行うチャネルスキャンのための方法であって、
ネットワークの第1の装置から受信したブロードキャスト情報信号が、狭帯域パイロット信号を使用していることを示しているか否かを判定するステップと、
前記ブロードキャスト情報信号に応じて、前記ネットワークの前記第1の装置から送信された前記狭帯域パイロット信号をスペクトルの所定の部分から抽出するステップと、
前記狭帯域パイロット信号中の情報を使用して、前記第1の装置による前記ネットワークにおけるイネーブルメントを要求するか否かを判定するステップと
を有する方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】IEEE802.11媒体アクセス制御(MAC)アーキテクチャを示す図。
【図２】あるタイプの802.11管理フレーム、ビーコンフレームのフォーマットを示す図。
【図３】本発明原理によるパブリックアクションフィールド値のリストを示す図。
【図４Ａ】通常のメジャーメントパイロットフレームの簡略化された能力情報フィールドを示す図。
【図４Ｂ】本発明原理による5MHzメジャーメントパイロットフレームを用いる場合の簡略化された能力情報フィールドを示す図。
【図５】スロットタイムサブフィールドを示す図。
【図６】本発明原理によるDSE登録ロケーション要素のフォーマットを示す図。
【図７】本発明原理による規制クラス及びチャネル番号フィールドの具体例を示す図。
【図８】本発明原理による802.11管理フレームで使用されるパブリックアクションフィールド値の別の例を示す図。
【図９】本発明原理によるマルチバンドDSE要求フレームのフォーマットを示す図。
【図１０】本発明原理によるマルチバンドDSE応答フレームのフォーマットを示す図。
【図１１】802.11管理フレームのDSE登録ロケーション要素の規制IDフィールドのフォーマットを示す図。
【図１２Ａ】ネットワークに対するアクセスを求めている装置が実行する本発明原理によるチャネルスキャン方法の一例を示す図。
【図１２Ｂ】アクセスを認証できる装置が実行する本発明原理によるチャネルスキャン方法の一例を示す図。
【図１３Ａ】ネットワークに対するアクセスを求めている装置のための本発明原理によるチャネルスキャン装置の一例を示す図。
【図１３Ｂ】アクセスを認証できる装置が実行する本発明原理によるチャネルスキャン装置の一例を示す図。
【図１４Ａ】ネットワークに対するアクセスを求めている装置が実行する本発明原理によるマルチバンドダイナミック通信局動作方法の一例を示す図。
【図１４Ｂ】ネットワークにおける使用許可を認証できる装置が実行する本発明原理によるマルチバンドダイナミック通信局動作方法の一例を示す図。
【図１５Ａ】ネットワークに対する使用許可を求めている装置のための本発明原理によるマルチバンドダイナミック通信局動作のための装置の一例を示す図。
【図１５Ｂ】ネットワークにおける使用許可を認証できる装置が実行する本発明原理によるマルチバンドダイナミック通信局動作のための装置の一例を示す図。
【図１６】干渉しているTVホワイトスペース装置を特定する本発明原理による方法の一例を示す図。
【図１７】干渉しているTVホワイトスペース装置を特定する本発明原理による装置の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜発明の概要＞
TVホワイトスペースで動作する通信局のチャネルアクセス、イネーブル(enablement)及び制御は本発明原理により行われ、本発明はTVホワイトスペースにおける装置のアクセス、イネーブル及び制御のための方法及び装置等に関連する。本願で説明される原理を利用することで、動作チャネル帯域幅が5MHz、10MHz又は20MHzであるか否かによらず、5MHz帯域幅のメジャーメントパイロットフレームの高速パッシブスキャン(ｎfast  passive  scanning)を行うことで、TVホワイトスペース媒体へのアクセスが少ない回数のチャネルスキャンと共に行われる。複数のバンドで動作することについての許可は、マルチバンドダイナミック通信局のイネーブル(dynamic  station  enablement：DSE)及び2つの新たな情報フレームを利用することで本発明原理により使用可能になる。更に、ネットワーク内で干渉する装置を特定するために、本発明原理では、増加した通信局識別情報が提供される。
【００１１】
本発明原理の一形態によれば、イネーブリング装置のチャネルにおける所定のロケーションで5MHzのメジャーメントパイロットフレームを利用することで、イネーブリング装置の動作帯域幅によらず、スキャン時間を短縮する装置によるチャネルスキャン方法が提供される。
【００１２】
本発明原理の別の形態によれば、イネーブリング装置のチャネルにおける所定のロケーションで5MHzのメジャーメントパイロットフレームを送信することで、イネーブリング装置の動作帯域幅によらず、ネットワーク内のイネーブリング装置が実行するチャネルスキャン方法が提供される。
【００１３】
本発明原理の別の形態によれば、マルチバンドダイナミック通信局の動作方法が提供され、本方法は、イネーブリング装置でサポートされている規制クラスについての情報と或るアクセス可能な情報フレームにおけるチャネル番号についての情報とを送信し、ネットワークにおける要求側の装置の起動を処理するための要求及び応答メッセージを提供する。
【００１４】
本発明原理の別の形態によれば、ネットワークにおけるイネーブリング装置が行うマルチバンドダイナミック通信局動作方法が提供される。本方法は、イネーブリング装置でサポートされている規制クラスと或るアクセス可能な情報フレームにおけるチャネル番号とについての情報を送信し、ネットワークにおける要求側の装置の起動を処理するための要求及び応答メッセージを送受信する。
【００１５】
本発明原理の別の形態によれば、DSE登録ロケーション要素内の増加した情報を使用して、ネットワークで干渉する装置についての改善された識別を行う方法が提供される。
【００１６】
本発明原理の一形態によれば、イネーブリング装置のチャネルにおける所定のロケーションで5MHzのメジャーメントパイロットフレームを利用することで、イネーブリング装置の動作帯域幅によらず、スキャン時間を短縮するチャネルスキャンを実行するための装置が提供される。
【００１７】
本発明原理の別の形態によれば、イネーブリング装置のチャネルにおける所定のロケーションで5MHzのメジャーメントパイロットフレームを送信することで、イネーブリング装置の動作帯域幅によらず、ネットワーク内のイネーブリング装置によるチャネルスキャンを行うための装置が提供される。
【００１８】
本発明原理の別の形態によれば、マルチバンドダイナミック通信局を動作させるための装置が提供され、本装置は、イネーブリング装置でサポートされている規制クラスについての情報と或るアクセス可能な情報フレームにおけるチャネル番号についての情報とを送信し、ネットワークにおける要求側の装置の起動を処理するための要求及び応答メッセージを提供する。
【００１９】
本発明原理の別の形態によれば、ネットワークにおける要求側の装置によるマルチバンドダイナミック通信局を動作させるための装置が提供される。本装置は、イネーブリング装置でサポートされている規制クラスと或るアクセス可能な情報フレームにおけるチャネル番号とについての情報を送信し、ネットワークにおける要求側の装置の起動を処理するための要求及び応答メッセージを送受信する。
【００２０】
本発明原理の別の形態によれば、DSE登録ロケーション要素内の増加した情報を使用して、ネットワークで干渉する装置についての改善された識別を行うための装置が提供される。
【００２１】
本発明原理に関する上記及びその他の形態、特徴及び利点は、添付図面と共に参照される以下の詳細な実施の形態から明らかになるであろう。
【００２２】
＜詳細な説明＞
最近のFCCによる許可に基づいて、非特許文献1に示すIEEE標準規格に従って、ライセンスされている装置によってスペクトルが使用されていない場所で、ライセンスされていない無線送信機がブロードキャストテレビジョンスペクトルを使用できるようになった。この不使用のTVスペクトルはしばしば「TVホワイトスペース」と言及されている。IEEE802.22ワーキンググループの目的は、TV放送サービスに割り当てられているスペクトルにおいて干渉しない方式で、ライセンスが免除されている装置が使用するコグニティブ無線方式のPHY/MAC/エアインターフェースの標準規格を発展させることである。802.11afという別のグループは、802.11WLAN標準規格によって従来から提供されているサービスにTVホワイトスペースを使用することを標準化している。既に膨大な数に及ぶ802.11方式の装置が市場に存在するので、IEEE802.11afグループの役割は重要である。上記の前提の下で、本願ではTVホワイトスペース装置のための方法及び装置等が説明され、TVホワイトスペース装置は、TVバンド装置(TV  band  devices：TVBD)とも言及され、従属通信局(dependent  stations：dependent  STA)として機能し、様々な帯域幅を介してTVホワイトスペーススペクトルにアクセスしかつ使用許可を取得し、万一それらが他の装置に干渉を及ぼす場合には識別されることになる。
【００２３】
IEEE802.11媒体アクセス制御(MAC)による基本的なアクセス方法は分散調整機能(Distributed  Coordination  Function：DCF)を使用し、これは衝突回避型キャリアセンス多重接続(CSMA/CA)方式とも言及される。IEEE802.16及びIEEE802.22のような多くの他のシステムはセントラル化されているが、これは分散されたシステム(distributed  system)である。802.11afグループはMACレイヤにDCFアクセス機能を使用している。
【００２４】
基本的な802.11MACレイヤは、無線媒体を求めて競うエンハンスト分散チャネルアクセス(EDCA)と共に分散協調機能(DCF)を使用する。(非特許文献1による)図1は、IEEE802.11MACアーキテクチャを示す。基本的なMACルールは、DCF及びハイブリッド強調機能(Hybrid  Coordination  Function：HCF)が、サービス品質(QoS)をサポートするためにDCFのサービスを通じて提供されることである。ポイント協調機能(Point  Coordination  Function：PCF)は、セントラル化された手段であり、めったに使用されない。HCFは、衝突許容型転送のEDCA方式である衝突許容型のチャネルアクセス方式と、非衝突転送のためのHCF制御チャネルアクセス(HCCA)として言及される制御されたチャネルアクセス方式との双方を使用する。
【００２５】
EDCA方式は、8つの異なるユーザ優先度(UPs)を用いて通信局(STAs)の無線媒体に対する分化した分散されたアクセス(differentiated  distributed  access)をもたらす。4つのアクセスカテゴリ(AC)が規定され、STAのUPと共にトラフィックの配信を行う。4つのAC及びそれらの対応するパラメータは表1に列挙されている(非特許文献1)。表1においては、TXOPは送信機会(transmission  opportunity)を表す。これは、通信局がチャネルで送信する権利を有している時間であり、TXOPLimitの長さに制限される。TXOPの開始は、STAがDCFを通じて媒体へのアクセス権を取得した時点である。チャネルが取得されているACに1つより多い処理中のフレームが存在する場合、取得されたTXOPで複数のフレームが送信されてもよい。しかしながら他のAC内で処理中のフレームはこのTXOPで送信されてはならない。
【００２６】
2008年11月の要求(Order)及びCFF第2レポートに基づいて、チャネル3、4及び37を除くTVチャネル2-51は、無線通信に使用可能であるが、現在ライセンスされている信号(すなわち、TV放送信号及び無線マイクロフォン(WM)信号が干渉を受けないことを条件とする。従ってTVWSにおけるスペクトル利用機会は1つ以上のTVチャネル群(TVCs)から成る。チャネル群又はフラグメント(fragment)各々のサイズは1TVCないし幾つかのTVCの間で変化してよい。都市部であっても、フラグメントは4つの連続的なTVCと同程度に多くてもよい。地方では、高々16TVCのフラグメントであってもよい。基本的には、より多くのチャネル帯域幅は高いデータレート及び小さなパケットサイズに対応する。小さなデータフレームを有することはCSMAシステムでは重要である。
【００２７】
TVWSにおけるスペクトル利用機会は、連続型及び不連続型という2つのカテゴリに分類できる。
【００２８】
第1の例では、利用可能な複数のTVCが連続的である。TVホワイトスペース装置は1つ、2つ又は4つの連続的に利用可能なTVチャネルに対応する5MHz、10MHz又は20MHzを使用してもよい。理論的には、チャネル帯域幅が広いほど、データレートは高い。このため、システムは可能な限り頻繁に4つの連続するTVCを使用すべきである。しかしながら実際には4つの連続的なチャネルが利用可能でない場合もあるので常には可能でない。第2の例では、利用可能な複数のTVCが連続的でない。利用可能な複数のTVCが連続的でなくそれぞれのうちの1つであった場合でも、データレートを向上させかつパケットサイズを小さくするためにそれらを一緒に使用することが望ましい。
【００２９】
ある装置がネットワーク内で他の装置との通信を希望する場合、イネーブリング装置(enabling  device)の許可と共に送受信が許可されるように、たとえそれが異なる装置との間でデータを転送している場合でさえ、イネーブルされる必要がある。本発明原理では、ネットワーク内でイネーブルになろうとしている装置のチャネルスキャン時間を短縮するため、狭帯域メジャーメントパイロットフレーム(narrowband  Measurement  Pilot  frame)がネットワーク内でアクセスポイント(AP)によって送信される。このメジャーメントパイロットフレームはビーコンのインターバルより短いインターバルアクセスポイントから周期的に送信される。ビーコンフレームは802.11MACプロトコルにおける管理フレーム(Management  Frame)のタイプである。管理フレームの具体例は図2に示されており、カテゴリフィールドはフレームがパブリックフレームであるか或いは無線測定フレーム(無線メジャーメントフレーム)であるかを示す。アクション値(Action  Value)は、例えばビーコンフレームのようなフレームの目的を示す幾つかの値の内の何れかをとることができる。ビーコンフレームは、アクセスポイントの存在を報知するために、アクセスポイントから周期的に送信される。例えば、サービスセット識別子、タイムスタンプ、無線LANで使用されているレート、及びビーコンインターバル(ビーコンの間隔)等に関する情報が、フレームに含まれる。通信局は各自の通信範囲内のアクセスポイントから送信されたビーコンフレーム信号を取得するために802.11チャネルを連続的にスキャンし、通信局がアクセスすべきアクセスポイントを決定する。通信局は、ビーコン信号におけるものと同じ情報を取得するためにメジャーメントパイロットフレームのチャネルも監視するが、ビーコンよりも頻繁に監視する。装置がイネーブルにされると、装置は、その装置をイネーブルにしたアクセスポイント(イネーブリングAPと言及される)に従属するものとして記述される。
【００３０】
メジャーメントパイロットフレームはビーコンフレームよりも頻繁にアクセスポイントから送信される。メジャーメントパイロットフレームは、IEEE802.11k標準規格で規定されており、ビーコンフレームに含まれているのと同じ情報を小さなサイズで幾つか含んでいる。これらは、高速パッシブチャネルスキャニング(fast  passive  channel  scanning)と共に通信局を支援する。本発明原理の場合、メジャーメントパイロットフレームは、アクセスポイントとイネーブルにされることを望む装置とに事前に知られている場所で、5MHzという一定のチャネル帯域幅を有する。メジャーメントパイロットフレームは、それを送信するAPの動作帯域幅によらず、チャネルの所定の(一定の、固定の、不変の)5MHzの部分で送信される。これは、10MHz、20MHz又は40MHzの帯域幅にわたってメジャーメントパイロットフレームが送信される場合と比較して、チャネルアクセス時間を短くする。その理由は、動作帯域幅が広かった場合、メジャーメントパイロットを複数の中心周波数に設けることが可能だからである。本発明原理では、従属STA(dependent  STA)になろうとしている通信局は、メジャーメントパイロットフレームを発見する場合に、チャネル帯域幅によらず、スペクトルのうちの特定の5MHzの部分をサーチするだけでよい。
【００３１】
図3は802.11パブリックアクションフレームのフィールドを示し、本発明原理による5MHzメジャーメントパイロットの値を含んでいる。パブリックアクションフレームは802.11メジャーメントフレームのタイプの1つである。図4Aは、制限されていない帯域幅と共にIEEE802.11kで規定されているようなメジャーメントパイロットフレームが使用されている場合のメジャーメントパイロットフレームの簡略化された能力情報フィールド(Measurement  Pilot  Frame’s  Condensed  Capability  Information  Field)のフォーマット例を示す。図4Bは、本発明原理における狭帯域(すなわち、5MHz)のメジャーメントパイロットフレームが使用される場合のメジャーメントパイロットフレームの簡略化された能力情報フィールドのフォーマット例を示す。この場合、スロットタイム(Slot  Time)サブフィールドはスロットタイム情報を示す2ビットから成る。OFDM-MACレイヤで規定されているように5、10及び20/40MHzのチャネル間隔(channel  spacing)についての対応するスロット時間(上位から下位まで)は、図5に列挙されている。
【００３２】
パラメータsSlotTimeは或る時間間隔を規定し、送信する装置は、ネットワークで動作する場合、データのフレームを送信する前にその時間間隔の倍数だけ待機する。パラメータaSIFSTimeは短いフレーム間の間隔を規定し、その間に受信機はアクノリッジ信号(送達確認信号)を送信機に返さなければならない。表2(非特許文献1)によれば、aSlotTime及びaSIFSTimeは様々なチャネル帯域幅に対して異なっている。装置は、ネットワークに参入する場合に、自身の動作帯域幅に依存して、自身のaSlotTime及びsSIFSTimeをこれらの値に設定することができる。
【００３３】
802.11WLAN装置(又は通信局、STA)は2.4GHz、5GHz及びUS3650MHzバンドで動作するが、TVWSにおいてセカンダリユーザ(secondary  users)として動作してもよい。US3650MHzバンドはライセンスされているバンドであり、多くの802.11装置はマルチバンド機能を備えているので、それらはライセンスバンド(licensed  bands)及び非ライセンスバンド(unlicensed  bands)の双方で動作してもよい。装置は、非ライセンスバンドでアクセスポイントに接続し、その後にライセンスバンドに切り替えようとしてもよい。如何なる802.11装置も、許可(permission)を受ける必要があり、TVWSの中で又はライセンスバンドの中で従属通信局として動作するように制御される。802.11装置は、従属通信局のイネーブルメント(Dependent  Station  Enablement：DSE)プロシジャを利用して、許可を周期的に受信し、及びイネーブリング装置により許可を無効にする。DSEプロシジャ又はDSE手順はIEEE80211y-2008に規定されている。イネーブルメント信号は装置が動作しているのと同じバンド内で送信されることは必須でない。例えば、DSEが2.4GHzバンドで実行され、TVWSスペクトルが従属802.11装置の動作バンドであってもよい。従って、本発明原理では、DSE登録ロケーション要素(DSE  Registered  Location  element)が、イネーブリングSTAで使用されているチャネル番号及び規制クラスの情報を含むことを許容することで、DSEプロトコルがマルチバンドイネーブルメントをサポートするように拡張される。これは、イネーブリングSTAが、DSE登録ロケーション要素を用いて、複数のバンド及び利用可能なチャネルにより速やかに、従属STAに対する許可を付与又は否定できるようにする。
【００３４】
図6は本発明原理の一形態を使用するDSE朗特ロケーション要素を示し、長さを示すフィールドと共に規制クラス及びチャネル番号のフィールドが追加されている。図7は規制クラス及びチャネル番号のフィールドの具体例を示す。この例の場合、サブフィールドは、特定の規制クラスの後に関連するチャネル長サブフィールド及び関連するチャネル番号サブフィールドが続いている。追加的にサポート又は使用される規制クラスは、第1の規制クラスのサブフィールドの後に続き、同様なサブフィールドを含む。各クラスに関し、チャネル長サブフィールドは、イネーブリングSTAでサポート又は使用されるチャネル番号を示す。チャネル番号サブフィールドは、その規制クラスでイネーブリングSTRAがサポートしている全てのチャネル番号を列挙している。
【００３５】
また、本発明原理では、2つのパブリックアクションフレームがマルチバンドイネーブルメント手順で使用されるように追加される。2つのパブリックアクションフレームはマルチバンドDSEリクエスト及びマルチバンドDSEレスポンスに関するものである。図8は、説明済みの図3に示す802.11パブリックアクションフレームのフィールド値と同様な具体例を示しているが、マルチバンドDSEリクエスト及びマルチバンドDSEレスポンスを示す値が追加されている点が異なる。
【００３６】
図9及び図10は、マルチバンドDSEリクエストフレーム及びマルチバンドDSEレスポンスフレームのフォーマットに含まれるものの具体例を示す。マルチバンドイネーブルメント(multi-band  enablement)は、要求側STAのMACアドレスとサポートされている規制クラスとが含まれているマルチバンドDSEリクエストフレームを送信するイネーブルメント要求側STAにより実行される。パブリックアクションマルチバンドDSEリクエストフレームを受信すると、マルチバンドDSEレスポンスフレームを送信することで要求側STAをイネーブルし、マルチバンドDSEレスポンスフレームは、要求側のSTAのMACアドレス、イネーブリングSTAのMACアドレス、要求したイネーブルメントの結果、イネーブルされたSTAが使用することになるもの(イネーブルメント識別子、規制クラス及びチャネル番号)を含む。
【００３７】
いったん動作すると、TVホワイトスペース装置は、他の装置との干渉の問題を解決するために識別可能でなければならない。従属STAがその従属STAをイネーブルにしたSTAのロケーションをブロードキャストすることにより、DSEのSTA識別子は干渉の問題に使用されてもよい。こうして、干渉を受けている装置は、干渉を減少させる責務を有する第三者を特定しかつ通知することができるが、従属STAのオペレータのプライバシは守られる。DSE登録ロケーション要素に含まれている情報は、イネーブリングSTAの緯度、経度及び高度を固有のコードと共に含む。本発明原理の場合、干渉を生じさせている装置の製造者シリアル番号及びFCC-IDも、DSE登録ロケーション要素の規制IDサブフィールドに含まれ、応答可能なオペレータをよりいっそう特定できる。DSE登録ロケーション要素は802.11標準規格におけるアクションフレームのタイプの1つである。図11は規制IDサブフィールドのフォーマット例を示し、それぞれの長さを示す長さフィールドと共にFCC-ID及び製造者シリアル番号のフィールドが示されている。
【００３８】
図12Aには、チャネルスキャニング方法1200の一例が示されている。例えばパブリックアクションフレームのようなフレームがネットワークのチャネルで装置によって受信され、ステップ1210において、狭帯域パイロット信号がネットワーク内のアクセスポイントから送信されていることを、フレーム内の値が示しているか否かを判定する。フレームの値が狭帯域パイロット信号の存在を示していた場合、ステップ1220において、スペクトルの所定の(一定の、固定の、不変の)狭帯域の部分からパイロット信号が抽出される。そのスペクトルの特定の狭帯域の部分は各装置に事前に知られており、例えば標準規格で規定されていてもよい。フレーム値が狭帯域パイロット信号は存在しないことを示していた場合、本方法は戻り、別のパブリックアクションフレームを受信するまで待機する。ステップ1230において、例えばアクセスポイントのパイロット信号内の情報(例えば、利用レベル又は電力レベル等)を利用して、パイロット信号を送信している装置にイネーブルメントのリクエスト(要求信号)を送信するか否かを判定する。この判定は、例えば、ネットワークのトラフィック全体のスループットを最大化するように、アクセスポイントの利用レベル情報を使用する場合にスループットが十分であるか否かに基づいて、或いは或るアクセスポイントに対するイネーブルメントを要求すること又はイネーブルメントのために別のアクセスポイントを要求することを、イネーブルメントを求める装置に促すパイロット信号における指示に基づいて、イネーブルメントを求める装置によって行われる。
【００３９】
図12Bはパイロット信号を送信する装置(例えば、アクセスポイント)が行うチャネルスキャニング方法1240の一例を示す。ステップ1250において、狭帯域パイロットが送信される。そして、アクセスポイントはステップ1260においてイネーブルメントリクエストを待機する。イネーブルメントリクエストを受信すると、ステップ1270において、アクセスポイントは、ネットワークにおけるイネーブルメントを求めている装置に許可を与えるか否かを判定する。ステップ1280において、アクセスポイントは、イネーブルメントを求めている装置がネットワークにアクセスすることを認める。
【００４０】
図13Aには、チャネルスキャニングを行う装置1300の一例が示されている。本装置は比較部1310を有し、受信したフレームの値が狭帯域パイロット信号の存在を示しているか否かを判定する。存在していた場合、比較部1310の出力からの信号が入力される抽出部1320は、パイロット信号を送信する装置の動作帯域幅によらず、チャネルスペクトルの所定の狭帯域部分の中のパイロット信号を見出す。抽出部1320の出力は判定部1330に入力される。判定部1330は、抽出部1320がパイロット信号から抽出した情報(例えば、アクセスポイントの利用度又は電力レベル等)に基づいて、パイロット信号を送信している装置に、イネーブルメントのリクエストを送信すべきか否かを判定する。
【００４１】
図13Bはチャネルスキャニングを行う装置1350の一例を示す。送信部1360はネットワークへのアクセス権を取得しようとしている装置に狭帯域パイロット信号を送信する。待機部1370はネットワークにおけるイネーブルメントを求める装置からのリクエストを待機する。待機部1370からの信号は判定部1380に入力され、判定部は、ネットワークでのイネーブルメントの許可を、イネーブルメントを求めている装置に付与すべきか否かを判定する。アクセスポイントは802.11手順を利用してネットワークにおける従属装置に対する許可を周期的に付与する及び無効にするので、判定部1380における判定は、イネーブリング装置が、イネーブルメントを求めている装置に対する制御及び許可を行うのに十分なリソースを有しているか否かに基づく。判定部1380の出力はアクセス部1390の入力に与えられ、アクセス部1390は装置がネットワークにアクセスすることを認める。
【００４２】
図14Aには、本発明原理において、ネットワークでイネーブルになることを求める装置が行うマルチバンドダイナミック通信局イネーブルメント方法の一例1400が示されている。本方法は1410から始まり、(イネーブリング装置になる)可能性があるイネーブリング装置でサポートされているチャネル情報が含まれている802.11管理フレームのようなデータ要素を受信する。次に、ステップ1410で受信したチャネル情報を用いて、ステップ1420において、イネーブルメントを求めている装置がイネーブルメントリクエストを送信する。これに応じて、ステップ1430において、ネットワークでのイネーブルメントを許可することが可能なアクセスポイントのような装置から、イネーブルメントレスポンスが受信される。
【００４３】
図14Bには、本発明原理において、アクセスポイントのようなイネーブリング装置が、マルチバンドダイナミック通信局のイネーブルメントを処理するための方法の一例1450が示されている。本方法はステップ1460から始まり、ネットワークでイネーブルされることを求めている何らかの装置に、イネーブリング装置がデータ要素を送信する。データ要素はイネーブリング装置でサポートされているチャネル情報を含む。ステップ1470において、データ要素中のこの情報に基づいて、イネーブルにされることを求める装置はイネーブルメントリクエストを送信し、イネーブリング装置はそのイネーブルメントリクエストを受信する。イネーブリング装置は、その情報に基づいて(例えば、利用レベル及び利用可能なリソースの情報に基づいて)、ステップ1480において、イネーブルにされることを求めている装置にイネーブルメントレスポンスを送信できるか否かを確認する。
【００４４】
図15Aには、本発明原理において、ネットワークでイネーブルにされることを求める装置によるマルチバンドダイナミック通信局イネーブルメントのための装置1500の一例が示されている。装置はネットワークにおいてデータ要素を受信する第1の受信部1510を有し、データ要素は例えば他のネットワーク装置をイネーブルにすることが可能なアクセスポイントのような装置でサポートされているチャネル情報を有する。受信部1510の出力は送信部1520に与えられ、送信部はイネーブルメントを求めるイネーブルメントリクエストをネットワークの他の通信局に送信する。第2の受信部1530は、イネーブルメントが許可されるか否かを示すイネーブルメントレスポンスを、ネットワークにおけるアクセスポイントのような要求された装置から受信する。
【００４５】
図15Bには、本発明原理において、ネットワークのイネーブリング装置が行うマルチバンドダイナミック通信局イネーブルメントのための装置1550の一例が示されている。本装置は、ネットワークでイネーブルにされることを求める装置が受信するデータ要素を送信する第1の送信部1560を有し、データ要素はイネーブリング装置でサポートされているチャネル情報を含む。送信部1560の出力は受信部1570に与えられ、イネーブリング装置から送信されたチャネル番号がその要請に合致していた場合、受信部は、イネーブルにされることを求めている装置からイネーブルメントリクエストを受信する。第2の送信部1580は、ネットワークにおけるイネーブルメントが許可されるか否かを示すイネーブルメントレスポンスを、イネーブルにされることを求める装置に送信する。
【００４６】
図16には、ネットワークで干渉を引き起こしている従属TVホワイトスペース装置を特定する方法1600の一例が示されている。本方法はステップ1610において情報フレームを受信することから始まり、情報フレームは例えばDSE登録ロケーション要素を含むDSE登録ロケーション通知のようなものである。この情報フレームから、ステップ1620において、干渉を引き起こしている装置のFCC-ID及び製造番号を示す値が判定される。ライセンスされている第三者装置が干渉を受けている場合、何れの装置が干渉を引き起こしているかを判定する必要がある。DSE登録ロケーション要素で送信された情報は、干渉装置又は干渉源を追跡するために使用される。干渉装置又は干渉源が送信を止める場合、イネーブリングアクセスポイントはネットワークで動作することについての許可を無効にする必要がある。
【００４７】
図17には、ネットワークで干渉を引き起こしている従属TVホワイトスペース装置を特定するための装置1700の一例が示されている。受信部1710はDSE登録ロケーション要素のような情報フレームを受信するために使用され、情報フレームは、ネットワークで干渉を引き起こしている装置のFCC-ID及び製造番号を示す情報を含んでいる。受信部1710の出力はプロセッサ1720の入力に与えられ、プロセッサはFCC-ID及び製造番号を用いて干渉装置又は干渉源を特定する。
【００４８】
1つ以上の実施の形態はTVホワイトスペースにおける装置のチャネルスキャニングに関して説明された。実施の形態は、ビーコン信号よりも頻繁に送信されるメジャーメントパイロットフレーム信号のためのチャネルスペクトルの所定の5MHz部分をサーチする又は探すことで、効率的なパッシブチャネルスキャニングを行うことができる。スペクトルの所定の5MHz部分はネットワークにおいてイネーブルメントを求める装置及びアクセスポイントにとって事前に知られている。
【００４９】
また、本発明原理により、ネットワークにおけるマルチバンドダイナミック通信局のイネーブルメントのための様々な形態も提供される。これらの実施の形態は、イネーブリング装置でサポートされている規制クラス及びチャネル番号が、DSE登録ロケーション要素の中で分かるようにし、マルチバンドDSEリクエスト及びマルチバンドDSEレスポンスメッセージを拡張できるようにする。別の実施の形態は、レスポンス及びリクエストのメッセージを送受信するチャネルが、イネーブルにされた動作で使用されるチャネルと異なることを許容する。更に、本発明原理では、1つ以上の実施の形態は干渉を引き起こしている従属TVホワイトスペース装置を特定することができる。例えばDSE登録ロケーション要素のような情報フレームに含まれている情報を利用して、干渉を引き起こしている装置のFCC-ID及び製造番号を特定する。
【００５０】
以上、特定の特徴及び形態を有する1つ以上の実施の形態が提供された。しかしながら、説明された実施の形態における特徴及び形態は、他の実施の形態に適用されてもよい。例えば、これらの実施の形態及び特徴が他の無線ネットワーク又はシステムに使用されてもよい。実現手段及び特徴が標準規格で使用されることは必須でない。
【００５１】
本明細書における本発明原理に関する「一実施形態」又は「実施の形態」又は「実施例」又は「実現手段」及びそれらの変形例は、実施の形態に関して説明された特定の特徴、構造、属性等が、本発明原理の少なくとも1つの実施の形態に含まれていることを意味する。本明細書を通じて様々な場所で登場する「一実施形態」又は「実施の形態」又は「実施例」又は「実現手段」及びそれらの変形例に関するフレーズが登場することは、必ずしも全てが同じ実施の形態を指しているわけではない。
【００５２】
本願で説明されている実現手段は例えば方法又はプロセス、装置、ソフトウェアプログラム、データストリーム又は信号により実現されてもよい。1つの実施形態(例えば、方法としてしか説明されていないもの)の観点からしか説明されていなかったとしても、説明された特徴の形態は他の形態(例えば、装置又は方法)で実現されてもよい。装置は例えば適切なハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアにより実現されてもよい。方法は例えばプロセッサのような装置で使用されてもよく、例えばプロセッサは一般にコンピュータ、マイクロプロセッサ、集積回路又はプログラマブル論理装置等を含んでもよい。プロセッサは、例えばコンピュータ、セルラ電話機、携帯用/パーソナルディジタルアシスタント(PDA)、及びその他の装置(エンドユーザ間の通信を促す装置)等を含む。
【００５３】
本願で説明された様々な処理及び特徴の実現手段は様々な装置又はアプリケーションに組み込まれてもよい。そのような装置の具体例は、ウェブサーバ、ラップトップ、パーソナルコンピュータ、セルラ電話機、PDA及びその他の通信装置等を含む。明確化のため言及するが、装置はモバイル装置でもよいし、モバイル装置にインストールされていてもよい。
【００５４】
更に、方法はプロセッサにより実行される命令により実現されてもよく、そのような命令(及び/又は実施の形態で生成された値)はプロセッサで読み取ることが可能な記憶媒体に保存され、媒体自体は例えば集積回路、ソフトウェアキャリア又は他の記憶装置(例えば、ハードディスク、コンパクトディスケット、ランダムアクセスメモリ(RAM)又はリードオンリメモリ(ROM))を含む。命令はプロセッサにより読み取ることが可能な有形媒体に組み込まれたアプリケーションプログラムを形成してもよい。命令は、例えば、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はそれらの任意の組み合わせであってもよい。命令は、例えば、オペレーティングシステム、別個のアプリケーション、又はそれらの組み合わせに含まれていてもよい。従ってプロセッサは例えば処理を実行するように構築された装置と処理を実行する命令を含むプロセッサにより読み取ることが可能な媒体(例えば、ストレージ装置)を含む装置との双方として特徴付けられてもよい。更に、プロセッサにより読み取ることが可能な媒体は、命令に加えて又は命令に代えて、実現手段により生成された様々な値を保存してもよい。
【００５５】
当業者に明らかであるように、実現手段は本願で説明された方法の全部又は一部を使用してよい。実現手段は、例えば、方法を実行する命令、説明された実施形態の何れかで生成されたデータを含んでもよい。
【００５６】
以上、多くの実現手段が説明されてきた。しかしながら様々な変形がなされてよいことは理解されるであろう。例えば、様々な実現手段の要素は、他の実現手段を得るために組み合わせられてもよいし、置換されてもよいし、修正されてもよいし、或いは削除されてもよい。更に、他の構造及び処理が説明されたものと置換されもよいこと、その結果の実施の形態は、少なくとも実質的に同じ機能を少なくとも実質的に同じ方法で実行し、説明された実施の形態と少なくとも実質的に同じ結果をもたらすことが、当業者に理解されるであろう。従って、これら及びその他の実現手段は本願において想定されており、本願の開示範囲内に含まれている。
【００５７】
＜関連出願＞
本願は、「NORMATIVE  TEXT  FOR  REGULATORY  ID」と題する西暦2010年6月22日付で出願された米国仮出願番号第61/398153号、「NORMATIVE  TEXT  FOR  5MHZ  MEASUREMENT  PILOT  FRAME」と題する西暦2010年6月22日付で出願された米国仮出願番号第61/398152号、「NORMATIVE  TEXT  FOR  MULTIBAND  ENABLEMENT」と題する西暦2010年7月7日付で出願された米国仮出願番号第61/399105号による優先的利益を享受し、これらの出願の内容全体が本願のリファレンスに組み入れられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００５８】
【非特許文献１】IEEE  Standard  for  Information  Technology  Telecommunications  and  Information  Exchange  Between  Systems-Local  and  Metropolitan  Area  Networks-Specific  Requirements  ‐  Part  11:  Wireless  LAN  Medium  Access  Control  (MAC)  and  Physical  Layer  (PHY)  Specifications,  IEEE  New  York,  NY,  June  2007
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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