(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コグニティブ無線システムに使用されるリソース割り当てデバイスであって、
プライマリ通信システムの無線リソースにおける伝送機会の利用可能性を、コグニティブ無線システムにおけるセカンダリーユーザーからの前記伝送機会を利用してデータ伝送を行うことに関する伝送結果情報のフィードバックに基づいて評価する伝送機会評価装置と、
前記伝送機会の利用可能性に対する評価結果に基づいて、コグニティブ無線システムにおける各セカンダリーユーザーに、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトルを設定するベクトル生成装置と、
前記伝送機会選択ベクトルを当該セカンダリーユーザーに配布する送信装置と、
を含むリソース割り当てデバイス。
【請求項２】
前記ベクトル生成装置は、前記複数の利用可能と評価される伝送機会の利用可能性の値の大きさに基づいて、順番に配列して、伝送機会選択ベクトルを設定するように配置される請求項１に記載のリソース割り当てデバイス。
【請求項３】
前記ベクトル生成装置が異なるセカンダリーユーザーに対して設定する各伝送機会選択ベクトルは、その対応する同じ位置での利用可能と評価される伝送機会が互いに異なる請求項１に記載のリソース割り当てデバイス。
【請求項４】
前記伝送機会評価装置は、評価待ちの伝送機会が位置する周波数帯域の過去の予定時間帯内における連続アイドル時間帯統計量を計算して、当該伝送機会の利用可能性を評価するように配置され、
当該連続アイドル時間帯統計量は、当該伝送機会が位置する周波数帯域の当該予定時間帯内における連続アイドル時間帯の平均時間の長さと、当該伝送機会が位置する周波数帯域の当該予定時間帯内において現れる確率の最も高い連続アイドル時間帯の時間の長さと、当該伝送機会が位置する周波数帯域の当該予定時間帯内における対応する時刻が存在する連続アイドル時間帯の時間の長さと、当該伝送機会が位置する周波数帯域の当該予定時間帯において累計した連続アイドル時間帯の個数とのパラメータのうちの一つまたは複数を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載のリソース割り当てデバイス。
【請求項５】
前記伝送機会評価装置は、各セカンダリーユーザーに対して、当該セカンダリーユーザーの評価待ちの伝送機会の対応する周波数帯域での伝送結果統計量を計算して、当該伝送機会の利用可能性を評価するように配置され、
前記伝送機会評価装置は、セカンダリーユーザーが現在時刻の前の予定時間帯内において、当該伝送機会の対応する周波数帯域でデータ伝送を行う成功回数、または当該成功回数と当該セカンダリーユーザーが当該伝送機会の対応する周波数帯域でデータ伝送を試す総回数との比を、当該伝送機会の伝送結果統計量として統計するように配置される請求項１〜３のいずれか一項に記載のリソース割り当てデバイス。
【請求項６】
コグニティブ無線システムに使用されるリソース利用デバイスであって、
当該リソース利用デバイスに使用される、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトルを受信する受信装置と、
前記伝送機会選択ベクトルに含まれる利用可能と評価される伝送機会を感知して、当該伝送機会が現在利用可能であるかどうかを判断し、利用可能であれば、当該伝送機会をデータ伝送に使用可能と確定する感知装置と、
前記伝送機会を利用してデータ伝送を行うことに関する伝送結果情報をフィードバックする送信装置と、
を含むリソース利用デバイス。
【請求項７】
前記伝送機会選択ベクトルにおける複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報は、これら複数の利用可能と評価される伝送機会の利用可能性の値の大きさに基づいて順番に配列され、且つ、
前記感知装置はさらに、
前記伝送機会選択ベクトルにおける複数の利用可能と評価される伝送機会のうち利用可能性の値が最も大きい利用可能と評価される伝送機会を感知して、それが現在利用可能であるかどうかを判断し、利用可能であれば、当該伝送機会を現在データ伝送に使用可能と確定し、さもなければ、現在利用可能な伝送機会を見つけるか、又は前記伝送機会選択ベクトルにおいて選択可能な利用可能と評価される伝送機会が無くなるまで、順番に前記伝送機会選択ベクトルにおける次の利用可能と評価される伝送機会を感知するように配置される請求項６に記載のリソース利用デバイス。
【請求項８】
前記伝送結果情報は、伝送結果ベクトル及び／又は伝送結果値を含み、当該伝送結果ベクトルは、当該伝送機会選択ベクトルにおける各伝送機会がセカンダリーユーザーに対して利用可能であるかどうかに関する情報及び／又はデータ伝送が成功であるかどうかに関する情報を含み、当該伝送結果値は、セカンダリーユーザーに使用する伝送機会の伝送機会選択ベクトルにおける位置を表す請求項６又は７に記載のリソース利用デバイス。
【請求項９】
コグニティブ無線システムに使用されるリソース割り当て方法であって、
プライマリ通信システムの無線リソースにおける伝送機会の利用可能性を、コグニティブ無線システムにおけるセカンダリーユーザーからの前記伝送機会を利用してデータ伝送を行うことに関する伝送結果情報のフィードバックに基づいて評価することと、
前記伝送機会の利用可能性に対する評価結果に基づいて、コグニティブ無線システムにおける各セカンダリーユーザーに、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトルを設定することと、
前記伝送機会選択ベクトルを当該セカンダリーユーザーに配布することと、
を含むリソース割り当て方法。
【請求項１０】
前記伝送機会選択ベクトルにおける複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報は、これら複数の利用可能と評価される伝送機会の利用可能性の値の大きさに基づいて、順番に配列される請求項９に記載のリソース割り当て方法。
【請求項１１】
異なるセカンダリーユーザーに選択される各伝送機会選択ベクトルは、その対応する同じ位置での利用可能と評価される伝送機会が互いに異なる請求項９に記載のリソース割り当て方法。
【請求項１２】
伝送機会の利用可能性を評価することは、
当該伝送機会が位置する周波数帯域の過去の予定時間帯内における連続アイドル時間帯統計量を計算することを含み、
当該連続アイドル時間帯統計量は、当該伝送機会が位置する周波数帯域の当該予定時間帯内における連続アイドル時間帯の平均時間の長さと、当該伝送機会が位置する周波数帯域の当該予定時間帯内において現れる確率の最も高い連続アイドル時間帯の時間の長さと、当該伝送機会が位置する周波数帯域の当該予定時間帯内における対応する時刻が存在する連続アイドル時間帯の時間の長さと、当該伝送機会が位置する周波数帯域の当該予定時間帯において累計した連続アイドル時間帯の個数とのパラメータのうちの一つまたは複数を含む請求項９〜１１のいずれか一項に記載のリソース割り当て方法。
【請求項１３】
伝送機会の利用可能性を評価することは、各セカンダリーユーザーに対して、当該セカンダリーユーザーの評価待ちの伝送機会の対応する周波数帯域での伝送結果統計量を計算して、当該伝送機会の利用可能性を評価することを含み、
前記伝送結果統計量を計算することは、セカンダリーユーザーが現在時刻の前の予定時間帯内において、当該伝送機会の対応する周波数帯域でデータ伝送を行う成功回数、または当該成功回数と当該セカンダリーユーザーが当該伝送機会の対応する周波数帯域でデータ伝送を試す総回数との比を、当該伝送機会の伝送結果統計量として統計することを含む請求項９〜１１のいずれか一項に記載のリソース割り当て方法。
【請求項１４】
コグニティブ無線システムに使用されるリソース利用方法であって、
コグニティブ無線システムにおけるセカンダリーユーザーによって、当該セカンダリーユーザーに使用される、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトルを受信することと、
前記伝送機会選択ベクトルに含まれる複数の利用可能と評価される伝送機会から一つを選択し、選択された伝送機会を感知して、当該伝送機会が現在利用可能であるかどうかを判断し、利用可能であれば、当該伝送機会を利用してデータ伝送を行い、さもなければ、利用可能な伝送機会を見つけるか、又は伝送機会選択ベクトルにおいて選択可能な利用可能と評価される伝送機会が無くなるまで、順番に前記伝送機会選択ベクトルにおける次の利用可能と評価される伝送機会を感知することと、
前記伝送機会を利用してデータ伝送を行うことに関する伝送結果情報をフィードバックすることと、
を含むリソース利用方法。
【請求項１５】
前記伝送機会選択ベクトルにおける複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報はこれら複数の利用可能と評価される伝送機会の利用可能性の値の大きさに基づいて順番に配列され、且つ、
前記伝送機会選択ベクトルに含まれる複数の利用可能と評価される伝送機会から一つを選択することは、
前記伝送機会選択ベクトルにおける複数の利用可能と評価される伝送機会のうち利用可能性の値が最も大きい利用可能と評価される伝送機会を感知して、それが現在利用可能であるかどうかを判断し、利用可能であれば、当該伝送機会をデータ伝送に使用可能と確定し、さもなければ、利用可能な伝送機会を見つけるか、又は伝送機会選択ベクトルにおいて選択可能な利用可能と評価される伝送機会が無くなるまで、順番に前記伝送機会選択ベクトルにおける次の利用可能と評価される伝送機会を感知するように配置される請求項１４に記載のリソース利用方法。
【請求項１６】
前記伝送機会を利用してデータ伝送を行うことに関する伝送結果情報をフィードバックすることをさらに含む請求項１４または１５に記載のリソース利用方法。
【請求項１７】
前記伝送結果情報は、伝送結果ベクトル及び／又は伝送結果値を含み、当該伝送結果ベクトルは、前記伝送機会選択ベクトルにおける各伝送機会が当該セカンダリーユーザーに対して利用可能であるかどうかに関する情報及び／又はデータ伝送が成功であるかどうかに関する情報を含み、当該伝送結果値は、セカンダリーユーザーに使用する伝送機会の伝送機会選択ベクトルにおける位置を表す請求項１６に記載のリソース利用方法。
【請求項１８】
リソース割り当てデバイスとリソース利用デバイスを含むコグニティブ無線システムであって、
前記リソース割り当てデバイスは、
プライマリ通信システムの無線リソースにおける伝送機会の利用可能性を、コグニティブ無線システムにおけるセカンダリーユーザーからの前記伝送機会を利用してデータ伝送を行うことに関する伝送結果情報のフィードバックに基づいて評価する伝送機会評価装置と、
前記伝送機会の利用可能性に対する評価結果に基づいて、コグニティブ無線システムにおける各セカンダリーユーザーに、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトルを設定するベクトル生成装置と、
前記伝送機会選択ベクトルを当該セカンダリーユーザーに配布する送信装置と、
を含み、
前記リソース利用デバイスは、
当該セカンダリーユーザーに使用される、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトルを受信する受信装置と、
前記伝送機会選択ベクトルに含まれる利用可能と評価される伝送機会を感知して、当該伝送機会が現在利用可能であるかどうかを判断し、利用可能であれば、当該伝送機会をデータ伝送に使用可能と確定し、さもなければ、利用可能な伝送機会を見つけるか、又は伝送機会選択ベクトルにおいて選択可能な利用可能と評価される伝送機会が無くなるまで、順番に前記伝送機会選択ベクトルにおける次の利用可能と評価される伝送機会を感知する感知装置と、
前記伝送機会を利用してデータ伝送を行うことに関する伝送結果情報をフィードバックする送信装置と、
を含むコグニティブ無線システム。
【請求項１９】
コグニティブ無線システムに使用されるリソース割り当て方法であって、
プライマリ通信システムの無線リソースにおける伝送機会の利用可能性を、コグニティブ無線システムにおけるセカンダリーユーザーからの前記伝送機会を利用してデータ伝送を行うことに関する伝送結果情報のフィードバックに基づいて評価することと、
前記伝送機会の利用可能性に対する評価結果に基づいて、コグニティブ無線システムにおける各セカンダリーユーザーに、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトルを設定することと、
前記伝送機会選択ベクトルを各セカンダリーユーザーに配布することと、
コグニティブ無線システムにおけるセカンダリーユーザーによって、当該セカンダリーユーザーに使用される伝送機会選択ベクトルを受信することと、
当該セカンダリーユーザーによって前記伝送機会選択ベクトルに含まれる複数の利用可能と評価される伝送機会から一つを選択し、選択された伝送機会を感知して、当該伝送機会が現在利用可能であるかどうかを判断し、利用可能であれば、当該伝送機会を利用してデータ伝送を行うことと、
前記伝送機会を利用してデータ伝送を行うことに関する伝送結果情報をフィードバックすることと、
を含むリソース割り当て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、コグニティブ無線分野に関して、具体的には、コグニティブ無線システム、及びコグニティブ無線システムにおいて使用されるリソース割り当てデバイスと方法、リソース利用デバイスと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線マルチメディアサービスに対するユーザーの需要がますます成長して、有限的な無線リソースが特に希少になってしまい、通信技術のより合理的かつ効率的な無線リソース利用の方向への急速な発展を促進している。しかしながら、現在採用されている固定スペクトル配分策略により、認可スペクトル（Ｌｉｃｅｎｓｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）がプライマリ通信ネットワークのプライマリユーザー（認可スペクトルに対して、使用権を有する無線ユーザー）によって充分に使用されることができず、無線リソースの利用のボルトネックになっている。このような環境で、コグニティブ無線（Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ  Ｒａｄｉｏ）技術が出てきた。コグニティブ無線機能は、セカンダリー通信ネットワークのセカンダリーユーザー（認可スペクトルに対して、使用権を有しない無線ユーザー）が、所在無線環境と相互に作用することにより、より多い利用可能なスペクトルリソースを発見すると共に、これらのリソースを有効に使用するようにその動作パラメータを動的に変更し、且つプライマリユーザーに与える影響が制限範囲内にあるようにする。
【０００３】
コグニティブ無線技術において、プライマリユーザーのスペクトル配分の情報不足によって、認可スペクトルの使用モードは、セカンダリーユーザーに対して複雑なランダム性を示して、セカンダリー通信システムのセカンダリーユーザーは認可スペクトルに対して有効的なリソース利用を行うことが困難になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示のいくつかの実施例は、コグニティブ無線システムにおけるセカンダリーユーザーにリソースを迅速かつ効率的に割り当てることができるリソース割り当てデバイスと方法、リソース利用デバイスと方法、及び前記デバイスと方法を適用するコグニティブ無線システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下では、本開示に関する簡単な概説を説明して、本開示のある方面の基本的理解を提供する。この概説が本開示に関する取り尽くし的概説ではないと理解すべきである。それは、本開示の肝心又は重要部分を意図的確定するものではなく、本開示の範囲を意図的に限定するものでもない。その目的は、簡素化の形式で、ある概念を提供して、後論述するより詳しい技術の前述とするためである。
【０００６】
本開示の一方面によれば、コグニティブ無線システムに使用されるリソース割り当てデバイスを提供し、当該デバイスは、プライマリ通信システムの無線リソースにおける伝送機会の利用可能性を評価する伝送機会評価装置と、前記伝送機会の利用可能性に対する評価結果に基づいて、コグニティブ無線システムにおける各セカンダリーユーザーに、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトルを設定するベクトル生成装置と、前記伝送機会選択ベクトルを当該セカンダリーユーザーに配布する送信装置とを含む。
【０００７】
本開示の他の方面によれば、コグニティブ無線システムに使用されるリソース割り当て方法を提供し、当該方法は、プライマリ通信システムの無線リソースにおける伝送機会の利用可能性を評価することと、前記伝送機会の利用可能性に対する評価結果に基づいて、コグニティブ無線システムにおける各セカンダリーユーザーに、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトルを設定することと、前記伝送機会選択ベクトルを当該セカンダリーユーザーに配布することとを含む。
【０００８】
本開示の他の方面によれば、コグニティブ無線システムに使用されるリソース利用デバイスを提供し、当該デバイスは、当該セカンダリーユーザーに使用される、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトルを受信する受信装置と、前記伝送機会選択ベクトルに含まれる利用可能と評価される伝送機会を感知して、当該伝送機会が現在利用可能であるかどうかを判断し、利用可能であれば、当該伝送機会をデータ伝送に使用可能と確定し、さもなければ、利用可能な伝送機会を見つけるか、又は伝送機会選択ベクトルにおいて選択可能な利用可能と評価される伝送機会が無くなるまで、順番に前記伝送機会選択ベクトルにおける次の利用可能と評価される伝送機会を感知する感知装置とを含む。
【０００９】
本開示の他の方面によれば、コグニティブ無線システムに使用されるリソース利用方法を提供し、当該方法は、当該セカンダリーユーザーに使用される、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトルを受信することと、前記伝送機会選択ベクトルに含まれる利用可能と評価される伝送機会を感知して、当該伝送機会が現在利用可能であるかどうかを判断し、利用可能であれば、当該伝送機会をデータ伝送に使用可能と確定し、さもなければ、利用可能な伝送機会を見つけるか、又は伝送機会選択ベクトルにおいて選択可能な利用可能と評価される伝送機会が無くなるまで、順番に前記伝送機会選択ベクトルにおける次の利用可能と評価される伝送機会を感知することとを含む。
【００１０】
本開示の他の方面によれば、コグニティブ無線システムをさらに提供し、上記リソース割り当てデバイスと上記リソース利用デバイスとを含む。
【００１１】
本開示の他の方面によれば、コグニティブ無線システムに使用されるリソース割り当てと利用の方法をさらに提供し、上記リソース割り当て方法と上記リソース利用方法とを含む。
【００１２】
また、本開示は、上記方法を実現するためのコンピュータプログラムをさらに提供する。
【００１３】
なお、本開示は、少なくともコンピューター読み取り可能な方式のコンピュータプログラム製品も提供し、それに上記方法を実現するためのコンピュータープログラムコードが記録されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
以下の図面に基づく本開示の実施例の説明を参照することにより、本開示の以上と他の目的、特徴と長所をより容易に理解できるだろう。図面における部材は、比例して描画したものではなく、本開示の原理を示すためのものである。図面で、同じ或いは類似の技術特徴或いは部材は同じ或いは類似の符号で示す。
【００１５】
【図１】コグニティブ無線通信ネットワークの一例を示す模式図である。
【００１６】
【図２】本開示の一実施例に基づくコグニティブ無線システムに使用されるリソース割り当て方法を示す模式フローチャートである。
【００１７】
【図３】伝送機会の利用可能性を評価する方法の一例を示す模式フローチャートである。
【００１８】
【図４】本開示の一実施例に基づくコグニティブ無線システムに使用されるリソース利用方法を示した模式フローチャートである。
【００１９】
【図５】コグニティブ無線ネットワークのリソース割り当ての一例を示す模式図である。
【００２０】
【図６】本開示に基づくリソース割り当て方法が初期化学習過程に適用される一適用例を示す模式図である。
【００２１】
【図７】本開示に基づくリソース割り当て方法が実際のデータ伝送過程に適用される一適用例を示す模式図である。
【００２２】
【図８】伝送機会選択行列を計算する一例を示す模式フローチャートである。
【００２３】
【図９】本開示の一実施例に基づくコグニティブ無線システムに使用されるリソース割り当てデバイスを示す模式ブロック図である。
【００２４】
【図１０】本開示の一実施例に基づくコグニティブ無線システムに使用されるリソース利用デバイスを示す模式ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照し、本開示の実施例を説明する。本開示の一つの図面或いは実施形態で記述する要素と特徴は、一つ或いは複数の他の図面或いは実施形態で記述する要素と特徴と組み合わせることができる。注意すべきことは、明らかにするために、図面と説明で本開示と関係ない、当業者が既知の部材と処理の表示と記述を省略した。
【００２６】
本開示の実施例は、コグニティブ無線システムにおけるセカンダリーユーザーに、リソースを迅速かつ効率的に割り当てることができるリソース割り当てのデバイスと方法、リソース利用のデバイスと方法、及び前記デバイスと方法を使用するコグニティブ無線システムを提供する。
【００２７】
本開示に基づく実施例をよく理解するために、以下では、まず本開示の実施例が適用できる適用状況を簡単に説明する。図１は、コグニティブ無線通信ネットワークの一例を示す模式図である。
【００２８】
図１に示すように、コグニティブ無線ネットワーク（Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）１００は、プライマリネットワーク（Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）１１０を含み、さらに、一つまたはそれ以上のセカンダリーネットワーク（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、例えば図１に示すようなセカンダリーネットワーク１２０と１３０と１４０を含む。プライマリネットワーク１１０は、プライマリユーザー（Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｕｓｅｒ、ＰＵ）１１２（図１に示す円形）と、プライマリ基地局（Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ、ＰＢＳ）１１１（図１に示すダイヤブロック）を含む。各セカンダリーネットワークは、セカンダリーユーザー（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｕｓｅｒ、ＳＵ）（図１に示す矩形ブロック１２２、１３２、１４２）と、セカンダリー基地局（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ、ＳＢＳ）（図１に示す台形ブロック１２１、１３１、１４１）を含む。
【００２９】
プライマリユーザーは、プライマリ基地局の協調の下で、認可スペクトル（Ｌｉｃｅｎｓｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を使用するように許可されている。プライマリネットワークの各ノード（プライマリユーザーとプライマリ基地局）の伝送は、セカンダリーネットワークの各ノード（セカンダリーユーザーとセカンダリー基地局）の信号による干渉が許可されないか、または受けた干渉が許容可能な範囲内でなければならない。プライマリネットワークノードはコグニティブ無線機能を具備していないため、プライマリネットワークノードがセカンダリーネットワークの存在を知らない場合に正常に作動できるように保証する必要がある。
【００３０】
セカンダリーネットワークノード信号がプライマリネットワークノードに与える影響が制限範囲内である場合に限り、セカンダリーネットワークはプライマリネットワークノードの認可スペクトルを使用する。セカンダリーユーザーのスペクトル使用は、通常セカンダリー基地局によって管理を行う。セカンダリーネットワークノードの何れもコグニティブ無線機能を有して、スペクトル感知（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｓｅｎｓｉｎｇ）と分析、スペクトル管理と切替、及びスペクトル割り当てと共有などの機能を主に含む。
【００３１】
コグニティブ無線ネットワークは、一つまたは複数のセカンダリーネットワークを含んでも良い。複数のセカンダリーネットワークがスペクトルを共有する場合に、通常スペクトラムコーディネーター（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ、ＳＣ）を使用して管理を行う。例えば、図１に示すコグニティブ無線ネットワークの例において、各セカンダリーネットワークの間でスペクトルリソース協調を行うためのスペクトラムコーディネーター１５０（図１に示す三角形）を含む。スペクトラムコーディネーターは、各セカンダリーネットワークの運行情報を収集し、それらに対してリソース割り当てを行って、セカンダリーネットワーク間の効率的で公平的なリソース共有を実現する。セカンダリーネットワークに柔軟性とネットワークレイアウトの便利性を増加させるために、プライマリネットワークとセカンダリーネットワークとの間に直接的な情報の交互がない。セカンダリーネットワークノードは、認可スペクトルを感知、検知、モニタリングして、使用されるリソース及び関連するシステム構成を調整することにより、プライマリネットワークノードに影響を与えない前提でこのリソースに対する共有を実現する。
【００３２】
本開示のいくつかの実施例に基づくコグニティブ無線システムに使用されるリソース割り当て方法とデバイスにおいて、セカンダリーネットワークによって感知される認可スペクトルの使用状況の履歴情報に基づいて、セカンダリーユーザーが将来に各無線リソースの利用可能性（当該無線リソースを使用して成功的データ伝送を行うことができるかどうか）を評価することを予測し、セカンダリーユーザーがリソースを選択することを指導することにより、リソースの有効的な割り当てを実現する。
【００３３】
本開示に基づく実施例において、セカンダリーユーザーの無線リソースの利用可能性に対する評価に係わる。なお、無線リソースを伝送機会（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ、ＴＯ）ごとに区分する。ここで伝送機会とはプライマリシステムリソースのサブ集合であり、それは一つまたは複数のプライマリシステムリソースの割り当て単位を含んでもよい。例えば、ＦＤＭＡネットワークにおいて、一つの伝送機会は一つまたは一組の周波数帯域（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｂａｎｄ）に対応し、ＴＤＭＡネットワークにおいて、一つの伝送機会は一つまたは一組のタイムスロット（Ｔｉｍｅ  Ｓｌｏｔ）に対応するが、ＯＦＤＭネットワークにおいて、一つの伝送機会は一つまたは一組のリソースブロック（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｂｌｏｃｋ、ＲＢ）に対応する。
【００３４】
図２は、本開示の一実施例に基づくリソース割り当て方法を示すフローチャートである。このリソース割り当て方法は、セカンダリーネットワークのセカンダリー基地局、または複数のセカンダリーネットワークである場合に、スペクトラムコーディネーターにより実施してもよい。
【００３５】
図２に示すように、このリソース割り当て方法はステップ２０２と、２０４と、２０６を含む。
【００３６】
具体的に、ステップ２０２において、プライマリ通信システムの無線リソースにおける伝送機会の利用可能性を評価する。
【００３７】
ここに記載の伝送機会の利用可能性は、伝送機会がセカンダリーユーザーに使用できるかどうかを示す特徴値である。それは、プライマリネットワーク及びセカンダリーネットワークの認可スペクトルに対する使用モードを表すために使用できる。
【００３８】
例示として、伝送機会の利用可能性は、連続アイドル時間帯（Ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ  Ｉｄｌｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｕｒａｔｉｏｎ、ＣＩＴＤ）統計量、伝送結果統計量（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒｅｓｕｌｔ  Ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）、及び伝送機会選択確率（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）のうちの一つまたは複数で示される。なお、前記連続アイドル時間帯統計量は、伝送機会の対応する周波数帯域がプライマリネットワークに使用されない連続時間の長さを表し、前記伝送結果統計量はセカンダリーユーザーが各伝送機会の対応する周波数帯域で成功的データ伝送を実現する統計結果を表し、前記伝送機会選択確率はセカンダリーユーザーが当該伝送機会を選択して成功的に伝送する確率を表す。
【００３９】
例示として、伝送機会の連続アイドル時間帯統計量を、伝送機会の利用可能性を反映する特徴値として統計してもよい。伝送機会の連続アイドル時間帯統計量は、以下のパラメータのうちの一つまたは複数で表してもよい。（１）当該伝送機会が位置する周波数帯域の過去予定時間帯内における連続アイドル時間帯の平均時間の長さ、（２）当該伝送機会が位置する周波数帯域の過去予定時間帯内において現れた確率の最も高い連続アイドル時間帯の時間の長さ、（３）現在の伝送機会が位置する周波数帯域の過去予定時間帯内における対応する時刻が存在する連続アイドル時間帯の時間の長さ（現在の伝送機会がプライマリネットワークに使用されると、この値はゼロである）。これらの時間統計量は、スペクトラムコーディネーターまたはセカンダリー基地局により感知してもよく、または各セカンダリーユーザーによって感知して、セカンダリー基地局またはスペクトラムコーディネーターに報告することにより統計してもよい。（４）当該伝送機会が位置する周波数帯域の過去の予定時間帯において累計した連続アイドル時間帯の個数。
【００４０】
例示として、伝送機会の利用可能性を反映する特徴値として、伝送機会の伝送結果統計量をさらに統計してもよい。伝送結果統計量は、現在の伝送機会の対応する時刻の前の予定時間帯内において、セカンダリーユーザーが各伝送機会の対応する周波数帯域でデータ伝送を成功的に行う回数に定義されてもよい。変形として、伝送結果統計量を、現在の伝送機会の対応する時刻の前の予定時間帯内において、セカンダリーユーザーが各伝送機会の対応する周波数帯域でデータ伝送を成功的に行う回数と、それがデータ伝送を試す全ての回数との比に正規化してもよい。セカンダリーユーザーが伝送機会でデータ伝送を行うことが成功であるかどうかに関する情報はセカンダリーユーザーによってセカンダリー基地局またはスペクトラムコーディネーターにフィードバックして、セカンダリー基地局またはスペクトラムコーディネーターにより統計する。
【００４１】
例示として、さらに上記伝送結果統計量に基づいて伝送機会選択確率を計算してもよい。伝送機会選択確率は伝送結果統計量の変化に伴って変化する。具体的に、伝送機会選択確率は伝送結果統計量の増加に伴って増加し、伝送結果統計量の低減に伴って低減する。例えば以下の参照式（１５）、（２８）または（２９）により説明する方法を採用することで、伝送機会選択確率を算出してもよく、ここで詳述しない。
【００４２】
図３は、伝送機会の利用可能性を評価する一つの具体的例を示した模示フローチャートである。図３に示すように、当該方法はステップ３０２−１を含んでもよく、このステップにおいて、当該伝送機会の過去の予定時間帯における連続アイドル時間帯統計量を計算する。当該方法はステップ３０２−２と３０２−３をさらに含んでもよい。ステップ３０２−２において、各セカンダリーユーザーに対して、当該セカンダリーユーザーの評価待ちの伝送機会の対応する周波数帯域での伝送結果統計量を計算する。具体的に、当該伝送機会の伝送結果統計量として、セカンダリーユーザーが現在時刻の前の予定時間帯において当該伝送機会の対応する周波数帯域でデータ伝送を行う成功回数を統計するか、またはこの成功回数と当該セカンダリーユーザーが当該伝送機会の対応する周波数帯域でデータ伝送を試す総回数との比を計算してもよい。ステップ３０２−３において、前記伝送結果統計量に基づいて、当該伝送機会の選択確率を計算する。伝送機会の利用可能性を評価する方法の他の例として、各セカンダリーユーザーに対して、当該セカンダリーユーザーの評価待ちの伝送機会の対応する周波数帯域での伝送結果統計量を、当該伝送機会の利用可能性を評価する準拠として計算する。つまり、この例では、伝送機会の利用可能性を評価する方法は、ステップ３０２−２のみを含み、連続アイドル時間帯統計量を評価するステップ３０２−１を含まなくてもよい。
【００４３】
具体的例として、スペクトラムコーディネーターまたはセカンダリー基地局は、各セカンダリーユーザーの伝送機会の利用可能性に関する情報を保存し、さらに、当該リソース割り当ての過程において、セカンダリーユーザーがフィードバックした伝送結果、及びセカンダリー基地局がセカンダリーユーザーに選択されていない伝送機会に対する検知結果に基づいて、各セカンダリーユーザーの伝送機会の利用可能性に関する情報を計算し更新してもよい。
【００４４】
そして、ステップ２０４において、各伝送機会の利用可能性に基づいて、コグニティブ無線システムにおける各セカンダリーユーザーに、複数の利用可能と評価される伝送機会（即ち、ステップ２０４において利用可能と評価される伝送機会）を識別するための情報を含む伝送機会選択ベクトル（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  Ｖｅｃｔｏｒ）を設定する。
【００４５】
スペクトラムコーディネーターまたは基地局は各セカンダリーユーザーに一つの伝送機会選択ベクトルを設定する。このベクトルにおいて、各伝送機会を識別するための情報を含んでもよい。ここでの伝送機会を識別する情報は伝送機会の番号又は他の標識であってもよい。一つの例として、伝送機会選択ベクトルは（全部または部分）伝送機会の番号のある順列（Ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）であってもよい。
【００４６】
例えば、各セカンダリーユーザーに伝送機会選択ベクトルを設定する際に、各セカンダリーユーザー伝送機会選択ベクトルの同じ位置での伝送機会の番号が異なることを保証する必要がある。このようにして、セカンダリーユーザーが伝送機会選択の際に衝突が発生する（即ち、異なるセカンダリーユーザーが同時に同じ伝送機会を占める）ことを避けることができる。また例えば、各セカンダリーユーザーに伝送機会選択ベクトルを設定する際に、同一のセカンダリーユーザーの伝送機会選択ベクトルの異なる位置での伝送機会番号が異なることを保証する必要がある。このようにして、セカンダリーユーザーが一つの伝送機会における伝送機会選択段階で、同一の伝送機会に対して複数回重複して選択することを避けることができる。
【００４７】
伝送機会選択ベクトルの長さは当該ベクトルのうちの要素（即ち、伝送機会の番号）の個数である。一つの例として、以下のような要素のうちの一つまたは複数を考えて伝送機会選択ベクトルの長さを設定してもよい。一つ目は、伝送機会の選択方法及びその時間制限であり、即ち、セカンダリーユーザーが伝送機会を選択する総時間の上限は一つの伝送機会の時間の長さを超えないようにする。二つ目は、当該ベクトルが一定の長さを有する必要であり、即ち、セカンダリーユーザーが十分な選択機会を有することを保証することで、リソース利用率を向上する。三つ目は、情報量を考慮することであり、即ち、情報をセカンダリーユーザーに配布する際に占める周波数帯域と生じられる遅延をできるだけ低減する。実際の適用状況によって、各伝送機会選択ベクトルの長さを選択してもよく、ここでその具体的な数値を限定しない。
【００４８】
一つの例示として、例えば、図３に示すような方法により伝送機会選択確率および／または連続アイドル時間帯統計量を計算して伝送機会の利用可能性を評価する場合に、スペクトラムコーディネーターまたはセカンダリー基地局は、伝送機会選択確率および／または連続アイドル時間帯統計量に基づいて、各セカンダリーユーザーに伝送機会選択ベクトルを設定してもよい。一つの具体的例において、伝送機会選択確率を、伝送機会の利用可能性を評価する特徴値として、伝送機会選択ベクトルを設定してもよい。伝送機会選択確率値が大きいほど、セカンダリーユーザーが当該伝送機会を選択してデータ伝送を行うことに成功できる確率が高いことを表す。他の具体的例において、連続アイドル時間帯統計量を、伝送機会の利用可能性を評価する特徴値として、伝送機会選択ベクトルを設定してもよい。上記連続アイドル時間帯統計量を表す三つの時間パラメータは伝送機会選択ベクトルの計算において、それぞれ異なる作用を奏して、例えば、二つの伝送機会が同じ伝送機会選択確率値を有する場合に、連続アイドル時間帯の平均時間の長さと現在の伝送機会の対応する時刻が存在する連続アイドル時間帯の時間の長さとの差が大きい伝送機会を優先に選択してもよい。これは、当該伝送機会の対応する周波数帯域が次の伝送機会においてアイドルである確率が高いからである。
【００４９】
セカンダリーユーザーに対する伝送機会選択ベクトルを計算して取得した後に、ステップ２０６において、スペクトラムコーディネーターまたはセカンダリー基地局は生成された伝送機会選択ベクトルを相応的なセカンダリーユーザーに配布する。
【００５０】
上記実施例と例示において、各セカンダリーユーザーに一つの伝送機会選択ベクトルを設定し、即ち、セカンダリーユーザーが伝送機会を選択する規則を設定し、セカンダリーユーザーに提供する複数の伝送機会はそれの当該セカンダリーユーザーに対する利用可能性に基づいて選択されたため、セカンダリーユーザーが伝送リソースを選択する効率が向上され、リソース利用率が向上される。
【００５１】
また、上記のように、例示として、伝送機会選択ベクトルはセカンダリーユーザーに対する利用可能と評価される伝送機会の番号のみを含んでもよく、そのため、伝送機会選択ベクトルの配布は少ない伝送リソースと小さい遅延のみを占める。
【００５２】
一つの例示として、伝送機会選択ベクトルにおける複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報は、これら複数の利用可能と評価される伝送機会の利用可能性の値の大きさによって順番に配列するものである。このように、セカンダリーユーザーは当該ベクトルにおける各伝送機会の順序に基づいて、利用可能性の値の大きい一つを優先的に選択することにより、選択するのにかかる時間をさらに低減して、リソース選択効率をさらに向上できる。
【００５３】
他の例示として、異なるセカンダリーユーザーに選択した各伝送機会選択ベクトルのその対応する同じ位置での成分（即ち、利用可能と評価される伝送機会の識別情報）は互いに異なり、このように、各セカンダリーユーザー間の伝送衝突を避けることができる。
【００５４】
以上、本開示の実施例または例示に基づくスペクトラムコーディネーターまたはセカンダリー基地局がセカンダリーユーザーに伝送リソースを割り当てる方法を説明した。以下、本開示に基づくセカンダリーユーザー側が受信した伝送機会選択ベクトルによって伝送機会を選択する方法のいくつかの実施例と例示を説明する。
【００５５】
図４は本開示の一実施例に基づくコグニティブ無線システムに使用されるリソース利用方法を示す模示フローチャートである。このリソース利用方法はセカンダリーユーザー側で実施される。
【００５６】
図４に示すように、この方法はステップ４１２と４１４を含む。
【００５７】
ステップ４１２において、セカンダリーユーザーはスペクトラムコーディネーターまたはセカンダリー基地局から、当該セカンダリーユーザーに使用される伝送機会選択ベクトルを受信する。当該伝送機会選択ベクトルは複数の伝送機会成分を含み、各伝送機会成分は一つの候補伝送機会（即ち、スペクトラムコーディネーターまたはセカンダリー基地局によって利用可能と評価される伝送機会であり、利用可能と評価される伝送機会ともいう）の識別情報に対応する。
【００５８】
一つの例示として、当該伝送機会選択ベクトルは複数の利用可能と評価される伝送機会の番号の順列であってもよく、例えば、各伝送機会の利用可能性の大きさに基づいて順番に配列する。以上のような実施例または例示において、伝送機会選択ベクトルの詳細的な説明と具体的例を既に示したため、ここで説明を重複しない。
【００５９】
そして、ステップ４１４において、セカンダリーユーザーは前記伝送機会選択ベクトルに含まれる複数の利用可能と評価される伝送機会から一つを選択して、選択された伝送機会を感知して、当該伝送機会が現在利用可能であるかどうかを判断する（即ち、当該伝送機会が現在プライマリネットワークに使用されるかどうかを感知する）。そうであれば（即ち、当該伝送機会が現在アイドルであることを感知した）、当該伝送機会を利用してデータ伝送を行う。さもなければ、伝送機会選択ベクトルにおける次の利用可能と評価される伝送機会を感知する。伝送機会選択ベクトルにおける全ての利用可能と評価される伝送機会のいずれも現在利用不可であると感知すると、当該セカンダリーユーザーは今度データ伝送を行わない。
【００６０】
一つの具体的例として、前記伝送機会選択ベクトルにおける利用可能と評価される複数の伝送機会を識別するための情報は、これら複数の利用可能と評価される伝送機会の利用可能性の値の大きさによって順番に配列されてもよい。このように、ステップ４１４において、セカンダリーユーザーはまず前記伝送機会選択ベクトルにおける複数の利用可能と評価される伝送機会の利用可能性の値の最も大きい一つの利用可能と評価される伝送機会を感知でき、それが利用可能であると感知すると、当該利用可能な伝送機会をデータ伝送に利用する。さもなければ、順序で前記伝送機会選択ベクトルにおける次の利用可能と評価される伝送機会を感知する。
【００６１】
セカンダリーユーザーが伝送機会選択ベクトルにおける利用可能と評価される伝送機会に対して、一回の選択と感知操作を完成するのにかかる時間を伝送機会選択ユニット（Ｓｅｌｅｃｅｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ、ＳＵ）と称する。一回の選択と感知操作は、ある伝送機会の対応する周波数帯域に対する感知及びこの周波数帯域が占められているかどうかを検知する操作を含む。セカンダリーユーザーが使用する伝送機会選択ユニットの個数は、伝送機会選択ベクトルの長さと等しい。各伝送機会選択ユニットが開始する時刻において、セカンダリーユーザーは伝送機会選択ベクトルにおける相応的な位置の要素に対応する伝送機会を感知し、検知結果が当該伝送機会を利用可能であれば、当該セカンダリーユーザーはすぐデータ伝送段階に進め、検知結果が当該伝送機会を利用可能ではなければ、当該セカンダリーユーザーは、次の伝送機会選択ユニットが開始する時刻において、伝送機会選択ベクトルにおける次の要素に対応する伝送機会を感知と検知し、利用可能な伝送機会を見つけて、データ伝送段階に進めるまでこのように類推するか、または伝送機会選択ベクトルにおける全ての利用可能と評価される伝送機会を試しても利用可能な伝送機会が見つからないと、伝送機会選択を停止する。
【００６２】
一つの例示として、図４に示すようなリソース利用方法はステップ４１６を含んでもよい。このステップ４１６において、セカンダリーユーザーは、前記伝送機会を利用してデータ伝送を行うことに関する伝送結果情報をフィードバックする。
【００６３】
具体的例として、セカンダリーユーザーによってフィードバックされる伝送結果情報は、伝送結果ベクトルおよび／または伝送結果値を含んでもよい。伝送結果ベクトルは、前記伝送機会選択ベクトルにおける各伝送機会が当該セカンダリーユーザーに対して、利用可能であるかどうか、および／またはデータ伝送が成功であるかどうかに関する情報を含む。伝送結果値は、各セカンダリーユーザーが使用する伝送機会の伝送機会選択ベクトルにおける位置として表され、この値が伝送機会選択ベクトルの長さより小さければ、伝送機会選択ベクトルを検索するだけで、選択された伝送機会を確定でき、この値が伝送機会選択ベクトルの長さより小さくなければ、当該セカンダリーユーザーが利用可能な伝送機会を見つけなかったことを確定できる。
【００６４】
具体的例として、セカンダリーユーザーが情報をフィードバックするタイミングは、フィードバックチャンネルによって決定できる。例えば、専用のフィードバックチャンネルを採用してよく、セカンダリーユーザーが伝送機会を確定した後にフィードバックできる。また例えば、利用可能な伝送機会を取得したセカンダリーユーザーに対して、取得されたリソースを使用して、データ伝送を行った後にフィードバックし、利用可能な伝送機会を取得できなかったセカンダリーユーザーはある専用のフィードバックチャンネルを使用して、伝送機会選択を完成した後にフィードバックする。
【００６５】
セカンダリー基地局が、スペクトラムコーディネーターからセカンダリーユーザーに選択されない伝送機会に関する情報を受信すれば、伝送機会選択段階で、セカンダリー基地局はこれら伝送機会を感知して、それらがプライマリネットワークに使用されるかどうかを検知する。
【００６６】
以下、図５〜８を参照して、本開示に基づくリソース割り当てと利用の方法のいくつかの適用例を説明する。
【００６７】
これらの例において、コグニティブ無線ネットワークシステムが、ＳＣと記す一つのスペクトラムコーディネーターと、
【数１】
0005871100.tif 000002
とそれぞれ記すＮＳＢＳ個のセカンダリー基地局と、
【数２】
0005871100.tif 000003
とそれぞれ記すＮＳＵ個のセカンダリーユーザーとを含むと仮定する。
【００６８】
図５は、コグニティブ無線ネットワークのリソース区分の一つの例を示した。コグニティブ無線ネットワークのリソースが図５に示す例に基づいて区分されると仮定する。即ち、プライマリネットワークは、
【数３】
0005871100.tif 000004
とそれぞれ記すＮＣＨ個のチャンネルを含み、一つのタイムスロットの時間の長さをＴｔｓと記し、時間軸はタイムスロットによって区分し、時間変数をｔ∈［０，  ∞］と記し、一つの伝送機会は、一つのチャンネルの一つのタイムスロットを含む。このため、第
【数４】
0005871100.tif 000005
個のタイムスロットにおいて、チャンネル番号で伝送機会を識別する（以下、チャンネル番号と伝送機会番号は同一である）。
【００６９】
本例において、スペクトラムコーディネーターによって伝送機会の利用可能性の評価、伝送機会選択ベクトルの計算、及び伝送機会選択ベクトルの配布を行う。スペクトラムコーディネーターは各伝送機会の開始時に、上記処理を行って、かかる総時間をＴＥと記す。
【００７０】
セカンダリーユーザーが伝送機会選択ベクトルに基づいて伝送機会を選択するのにかかる時間をＴＳｅと記し、なお、伝送機会選択ベクトルの長さをＬＳｅＶと記し、伝送機会を一回選択するのにかかる時間の長さをＴＳｅＵと記す。データ伝送にかかる時間をＴＴＲと記し、セカンダリーユーザーがデータ伝送を行うための最少の有効時間を表す。
【００７１】
セカンダリーユーザーが伝送結果をフィードバックするのにかかる時間をＴＦと記す。
【００７２】
以上のような時間の設定はあくまで一つの例である。実際的な適用において、具体的なセカンダリーネットワーク伝送プロトコル及びセカンダリーユーザーの伝送性能に対する最適化の目標を考える必要があり、上記例に限定されない。
【００７３】
また、チャンネルＣＨｊ（ｊ∈［０，．．．ＮＣＨ−１］）が連続アイドル時間帯統計量に関する三つのパラメータを有すると仮定し、（１）タイムスロットｔの前にチャンネルＣＨｊでの連続アイドル時間帯の平均時間の長さに定義される
【数５】
0005871100.tif 000006
、（２）タイムスロットｔ−１に際してチャンネルＣＨｊが所在する連続アイドル時間帯の時間の長さに定義されるＣＩＴＤｊ（ｔ）、タイムスロットｔ−１に際してチャンネルＣＨｊがプライマリネットワークに使用されれば、この値はゼロである、（３）タイムスロットｔの前にチャンネルＣＨｊで累計する連続アイドル時間帯の個数に定義される
【数６】
0005871100.tif 000007
。
【００７４】
セカンダリーユーザーＳＵｉ（ｉ∈［０，．．．ＮＳＵ−１］）がチャンネルＣＨｊ（ｊ∈［０，．．．ＮＣＨ−１］）に対して、タイムスロットｔ∈［０，  ∞］の前の伝送結果統計量はｄｉ，ｊ（ｔ）として表してもよい。セカンダリーユーザーＳＵｉがチャンネルＣＨｊに対してタイムスロットｔの前の選択回数をＺｉ，ｊ（ｔ）に仮定し、なお、チャンネルＣＨｊを使用してデータ伝送を成功に行う回数はＷｉ，ｊ（ｔ）である。Ｚｉ，ｊ（ｔ）≠０であれば、伝送結果統計量ｄｉ，ｊ（ｔ）は次の式により計算することができる。
【数７】
0005871100.tif 000008
【００７５】
セカンダリーユーザーＳＵｉが全てのチャンネルに対するタイムスロットｔの前の伝送結果統計量は、一つのベクトルを構成でき、
【数８】
0005871100.tif 000009
として表される。全てのセカンダリーユーザーのタイムスロットｔの前の伝送結果統計量は行列Ｄ（ｔ）を構成し、この行列は次の式により表すことができる。
【数９】
0005871100.tif 000010
【００７６】
セカンダリーユーザーＳＵｉがチャンネルＣＨｊに対するタイムスロットｔでの伝送機会選択確率はＰｉ，ｊ（ｔ）として表すことができ、全てのチャンネルに対するタイムスロットｔにおける伝送機会選択確率は一つのベクトルを構成でき、
【数１０】
0005871100.tif 000011
として表され、かつ
【数１１】
0005871100.tif 000012
。全てのセカンダリーユーザーのタイムスロットｔにおける伝送機会選択確率は行列Ｐ（ｔ）を構成でき、この行列は次の式により表すことができる。
【数１２】
0005871100.tif 000013
【００７７】
セカンダリーユーザーＳＵｉのタイムスロットｔでの伝送機会選択ベクトルは
【数１３】
0005871100.tif 000014
として表すことができ、なお、ｓｉ，ｊ（ｔ）∈［−１．．ＮＣＨ−１］，ｊ∈［０．．ＬＳｅＶ−１］であり、その中、−１は選択可能な伝送機会がないことを表し、［０．．  ＮＣＨ−１］はチャンネルの番号に対応する。全てのセカンダリーユーザーのタイムスロットｔでの伝送機会選択ベクトルは選択行列Ｓ（ｔ）を構成し、この行列は次の式により表すことができる。
【数１４】
0005871100.tif 000015
【００７８】
セカンダリーユーザーＳＵｉのタイムスロットｔでの伝送結果ベクトルは
【数１５】
0005871100.tif 000016
として表すことができ、なお、ｒｉ，ｊ（ｔ）∈｛０，１｝はセカンダリーユーザーＳＵｉが伝送機会ｓｉ，ｊ（ｔ）に対して利用可能であるかどうかを表し、１は利用可能であることを表し、０は利用不可であることを表す。セカンダリーユーザーＳＵｉのタイムスロットｔでの伝送結果値は
【数１６】
0005871100.tif 000017
と記され、ＳＵｉの利用可能な伝送機会の伝送機会選択ベクトルにおける位置を表し、この値がＬＳｅＶ−１を超えないと、利用可能な伝送機会番号が
【数１７】
0005871100.tif 000018
であることを表し、この値がＬＳｅＶであると、利用可能な伝送機会がないことを表す。
【００７９】
以下、図６を参照してコグニティブ無線システムが本開示の方法を初期化学習に適用する例を説明する。この初期化学習段階は、コグニティブ無線システムの起動または再起動の際に発生できる。
【００８０】
時間変数はｔ＝０に初期化される。また、初期化学習時間帯の時間の長さがＴＬ（単位はタイムスロットである）（図５に示す）であると仮定する。
【００８１】
まず、ステップ６２０において、連続アイドル時間帯統計量と伝送結果統計量を初期化する。
【００８２】
チャンネルＣＨｊの連続アイドル時間帯統計量のパラメータのいずれもゼロに初期化され、即ち、
【数１８】
0005871100.tif 000019
。
【００８３】
セカンダリーユーザーＳＵｉのチャンネルＣＨｊに対する選択回数Ｚｉ，ｊ（０）、チャンネルＣＨｊを使用してデータ伝送を成功に行う回数Ｚｉ，ｊ（０）、及び伝送結果統計量ｄｉ，ｊ（ｔ）のいずれもゼロに初期化され、即ち、Ｚｉ，ｊ（０）＝０、Ｗｉ，ｊ（０）＝０、ｄｉ，ｊ（ｔ）＝０。
【００８４】
ｔがＴＬに達さない（即ち、０＜ｔ＜ＴＬ）場合に、タイムスロットｔにおいて下記のステップ６２２と、６２４と、６２６と６２８の操作を繰り返す。
【００８５】
このステップにおいて、伝送機会選択確率をさらに初期化してもよい。一つの例として、以下の参照式（１５）により説明する方法を採用して伝送機会選択確率を初期化してもよい。
【００８６】
そして、ステップ６２２において、スペクトラムコーディネーターは連続アイドル時間帯統計量と伝送結果統計量を更新する。
【００８７】
このループに初回入る（即ち、ｔ＝０）と、本操作を無視し、さもなければ（即ち、ｔ＞０）、スペクトラムコーディネーターはセカンダリーユーザーからの伝送結果ベクトルＲｉ（ｔ−１）を受信した後、セカンダリーユーザーの各伝送機会に対する利用状況を判断して、連続アイドル時間帯統計量と伝送結果統計量を更新する。判断方法は順番に以下のような二つの条件を満たす。
【００８８】
条件１は、全ての伝送結果ベクトルＲｉ（ｔ−１）（０≦ｉ≦ＮＳＵ−１）における全ての利用可能とマーキングされる伝送機会が集合を形成し、
【数１９】
0005871100.tif 000020
と記す。Ｓ１のうちのいずれかの伝送機会ｓ∈Ｓ１について、それが複数のセカンダリーユーザーの伝送結果ベクトルにおいて利用可能とマーキングされ、即ち、
【数２０】
0005871100.tif 000021
であると、その中、当該伝送機会の伝送機会選択ベクトルにおける位置が一番前のセカンダリーユーザーが当該伝送機会を取得し、即ち
【数２１】
0005871100.tif 000022
である。他のセカンダリーユーザーＳＵｉの伝送結果ベクトルＲｉ（ｔ−１）において、当該伝送機会を利用不可にマーキングする。
【００８９】
条件２は、条件１で絞り込まれた後、いずれかのセカンダリーユーザーＳＵｉに対して、その伝送結果ベクトルＲｉ（ｔ−１）に含まれるゼロではない要素が１個を超え、即ち
【数２２】
0005871100.tif 000023
が当該セカンダリーユーザーが複数の利用可能な伝送機会を有することを表すと、その中、伝送機会選択ベクトルにおける位置が一番前の伝送機会が当該セカンダリーユーザーに対して利用可能であるものに認識され、即ち、
【数２３】
0005871100.tif 000024
であり、当該セカンダリーユーザーの伝送結果ベクトルＲｉ（ｔ−１）における他の伝送機会を利用不可とマーキングする。その時、全ての伝送結果ベクトルＲｉ（ｔ−１）（０≦ｉ≦ＮＳＵ−１）における全ての利用可能とマーキングされる伝送機会は一つの集合を形成し、
【数２４】
0005871100.tif 000025
と記す。つまり、Ｓはセカンダリーユーザーに使用される伝送機会集合である。セカンダリー基地局によって検知された、プライマリシステムにも使用されず、セカンダリーユーザーにも使用されていない伝送機会の集合を
【数２５】
0005871100.tif 000026
と記す。それ以外のプライマリシステムに使用される伝送機会の集合は、
【数２６】
0005871100.tif 000027
と記す。
【００９０】
連続アイドル時間帯統計量を更新する場合に、チャンネルＣＨｊがタイムスロットｔ−１においてプライマリシステムに使用される（即ち、
【数２７】
0005871100.tif 000028
）と、このチャンネルはタイムスロットｔ−２においてもプライマリシステムに使用される（即ち、ＣＩＴＤｉ（ｔ−１）＝０）場合に、全てのパラメータがそのまま変わらなく、即ち、
【数２８】
0005871100.tif 000029
である。このチャンネルがタイムスロットｔ−２においてプライマリシステムに使用されない（即ち、
【数２９】
0005871100.tif 000030
）場合に、再計算して以下を得る。
【数３０】
0005871100.tif 000031
このチャンネルＣＨｊがプライマリシステムに使用されない（即ち、
【数３１】
0005871100.tif 000032
）と、以下のようである。
【数３２】
0005871100.tif 000033
【００９１】
伝送結果統計量を更新する時に、いずれかのセカンダリーユーザーＳＵｉの選択されていないチャンネルに対する伝送結果統計量はそのまま変わらず、即ち、ｄｉ，ｊ（ｔ）＝ｄｉ，ｊ（ｔ−１）であるが、選択されているチャンネルＣＨｊに対して、条件２で絞り込まれた後に得られた伝送結果ベクトルＲｉ（ｔ−１）において、利用可能とマーキングされた位置が存在すると、ＣＨｊは伝送機会選択ベクトルＳｉ（ｔ−１）における当該位置及びその前の全ての位置の伝送機会であり、さもなければ、ＣＨｊは伝送機会選択ベクトルＳｉ（ｔ−１）における全ての伝送機会であり、次の式により表すことができる。
【数３３】
0005871100.tif 000034
【００９２】
以下のような操作を行う。即ち、それのタイムスロットｔでの選択回数を１増加し、即ち、Ｚｉ，ｊ（ｔ）＝  Ｚｉ，ｊ（ｔ−１）＋１であり、そのうちデータ伝送を成功に行う伝送機会ＣＨｊに対して、条件２で絞り込まれて得られた伝送結果ベクトルＲｉ（ｔ−１）において、利用可能とマーキングされた位置が存在すると、ＣＨｊは選択ベクトルＳｉ（ｔ−１）における当該位置とマーキングされる伝送機会であり、さもなければ、ＣＨｊは存在しない。次の式により表すことができる。
【数３４】
0005871100.tif 000035
【００９３】
回数が１増加し、さもなければ、回数はそのまま変わらない、即ち、
【数３５】
0005871100.tif 000036
【００９４】
最後、上記の式により伝送結果統計量を計算する。
【数３６】
0005871100.tif 000037
【００９５】
ステップ６２４において、スペクトラムコーディネーターは伝送機会選択ベクトルの計算と配布を行う。
【００９６】
初期化学習段階（ＴＬ）において、セカンダリーユーザーは学習するだけで、プライマリネットワークリソースの使用モードを取得し、利用可能なリソースを発見しても、実際的なデータ伝送に使用しない。このため、伝送機会の全体はできるだけ学習に使用されるため、伝送機会選択ベクトルの長さはその上限に設けられてもよく、即ち、ＴＥとＴＦ以外の全体のタイムスロットが伝送機会選択に使用され、
【数３７】
0005871100.tif 000038
として表される。
【００９７】
伝送機会選択行列Ｓ（ｔ）の設定要求は、以下のことを含む。即ち、各伝送機会選択ユニットにおける各セカンダリーユーザーの値が番号または−１（選択可能な伝送機会がないことを表す）であることを保証すること、同一列における非負要素が互いに異なることを保証することにより、セカンダリーユーザーが伝送機会の選択を行う際に相互の衝突を避けるようにすること、同一行における非負要素が互いに異なることを保証し、即ち、各非負要素がいずれかのセカンダリーユーザーの選択ベクトルにおいて、多くても一回現れて、重複選択を低減すること、ＴＬ時間において、各セカンダリーユーザーの選択可能な伝送機会が
【数３８】
0005871100.tif 000039
個であって、そのうちいずれかのセカンダリーユーザーの各チャンネルに対する選択回数がある予め設定された大きい正整数Ｎｔｈを超えることを保証して、セカンダリーユーザーの各チャンネルに対する使用モードが十分に多い情報を学習するようにする。
【００９８】
伝送機会選択行列Ｓ（ｔ）を計算する方法の一つの例として、チャンネル番号の各セカンダリーユーザーでの一つの配列をＳ（ｔ）の開始列としてランダムに生成できる。チャンネル番号数がセカンダリーユーザー数より小さい（即ち、ＮＣＨ＜ＮＳＵ）と、チャンネルが割り当てられなかったセカンダリーユーザーの値が−１に設定され、チャンネル番号数がセカンダリーユーザー数より大きい（即ち、ＮＣＨ＞ＮＳＵ）と、先ずＮＣＨ個のチャンネルからＮＳＵ個をランダムに選択して、一つの配列をランダムに生成し、各セカンダリーユーザーが各チャンネル上において近似する選択機会を有することを保証するために、新たに生成した配列とその前の配列と比較して、少なくとも一桁がその前と同じであると、配列を新たに生成し、一つのタイムスロットにおいて、以上の操作を繰り返して一つのＬＳｅＶ列の行列Ｓ（ｔ）を生成し、ＴＬ時間において以上の操作を繰り返して、ＴＬ個の異なる行列Ｓ（ｔ）を生成して、各チャンネルが各セカンダリーユーザー順列において現れる累計回数がＮｔｈを超えるようにする。
【００９９】
伝送機会選択行列Ｓ（ｔ）を計算する方法の他の例として、チャンネル番号の各セカンダリーユーザーでの一つの配列をＳ（ｔ）の開始列としてランダムに生成できる。チャンネル番号数がセカンダリーユーザー数より小さい（即ち、ＮＣＨ＜ＮＳＵ）と、チャンネルが割り当てられなかったセカンダリーユーザーの値が−１に設定され、チャンネル番号数がセカンダリーユーザー数より大きい（即ち、ＮＣＨ＞ＮＳＵ）と、そのうちのＮＳＵ個のチャンネルをランダムに選択し、次の列は第０個のセカンダリーユーザーからそれの選択可能なチャンネル番号を変更して、行列におけるその行の前の各列の値が異なるようにし、変更できなければ、その前の一つのセカンダリーユーザーに戻って変更して、その後、後続きセカンダリーユーザーにおいて、新たな配列を生成し、一つのタイムスロットにおいて、以上の操作を繰り返して一つのＬＳｅＶ列の行列Ｓ（ｔ）を生成し、ＴＬ時間において以上の操作を繰り返して、ＴＬ個の異なる行列Ｓ（ｔ）を生成して、各チャンネルが各セカンダリーユーザー順列において現れる累計回数がＮｔｈを超えるようにする
【０１００】
伝送機会選択行列Ｓ（ｔ）を生成した後、そのうちの各行（即ち、伝送機会選択ベクトルＳｉ（ｔ））を対応するセカンダリーユーザーＳＵｉに配布する。
【０１０１】
伝送機会選択行列Ｓ（ｔ）に含まれる伝送機会集合をＳ０とし、全ての伝送機会集合を｛ＣＨｊ｜ｊ∈［０．．ＮＣＨ−１］｝とすると、セカンダリーユーザーに選択されない伝送機会集合は
【数３９】
0005871100.tif 000040
である。集合
【数４０】
0005871100.tif 000041
はセカンダリー基地局に配布されて検知に使用される（即ち、当該集合はセカンダリー基地局によって感知と検知される伝送機会を含む）。もちろん、当業者は、伝送機会選択行列Ｓ（ｔ）に含まれる伝送機会集合が全ての伝送機会集合と等しい時に、セカンダリー基地局に配布される感知集合は空集合であり、即ち、いずれの感知操作も必要がないことを理解すべきである。
【０１０２】
ステップ６２６において、セカンダリーユーザーは受信した伝送機会選択ベクトルに基づいて伝送機会を選択する。
【０１０３】
セカンダリーユーザーＳＵｉは伝送機会選択ベクトルＳｉ（ｔ）を受信した後、第０個伝送機会選択ユニットの開始時刻から伝送機会選択段階に入る。初期化段階において、セカンダリーユーザーはプライマリネットワークを占めずデータ伝送を行うため、セカンダリーユーザーが利用可能なリソースを発見しても、この発見が他のセカンダリーユーザーに先立つことを保証できない。このため、セカンダリーユーザーＳＵｉは伝送機会選択段階において、ベクトルＳｉ（ｔ）における各伝送機会に対して試して、伝送結果ベクトルＲｉ（ｔ）を生成する。
【０１０４】
それと同時に、セカンダリー基地局は集合
【数４１】
0005871100.tif 000042
における伝送機会を感知して、そのうちプライマリネットワークに使用されていない伝送機会を検知し、
【数４２】
0005871100.tif 000043
と記して、スペクトラムコーディネーターにフィードバックする。
【０１０５】
ステップ６２８において、セカンダリーユーザーは伝送結果情報をフィードバックする。
【０１０６】
セカンダリーユーザーＳＵｉはタイムスロットｔの伝送結果ベクトル
【数４３】
0005871100.tif 000044
を生成し、なお、ｒｉ，ｊ（ｔ）∈｛０，１｝はＳＵｉが伝送機会ｓｉ，ｊ（ｔ）に対して利用可能であるかどうかを表し、１は利用可能、０は利用不可を表す。そして、伝送結果ベクトルＲｉ（ｔ）をスペクトラムコーディネーターにフィードバックする。
【０１０７】
伝送機会選択確率を初期化する一つの例として、セカンダリーユーザーＳＵｉ，ｉ∈［０．．ＮＳＵ−１］に対して、その伝送機会選択確率ｐｉ，ｊ（ＴＬ）が平均値に設定され、即ち、
【数４４】
0005871100.tif 000045
【０１０８】
以上、初期化学習段階の具体的例を説明した。以下、図７を参照してこの学習段階以降の実際のデータ伝送段階（即ち、図５に示すＴＬ以降の時間帯）の具体的例を説明する。
【０１０９】
ｔがＴＬに達し、且つネットワーク全体の動作時間ＴＤを超えない（即ち、ＴＬ≦Ｔ≦ＴＤ）場合に、各タイムスロットｔにおいて、下記のステップ７３０〜７３８の操作を繰り返して実行する。
【０１１０】
ステップ７３０において、スペクトラムコーディネーターは伝送機会の利用可能性を評価する。
【０１１１】
このステップ７３０において、まず連続アイドル時間帯統計量と伝送結果統計量を更新することができる。
【０１１２】
このループに初回入る（即ちｔ＝ＴＬ）と、本操作を無視し、さもなければ（即ち、ｔ＞ＴＬ）、伝送結果値
【数４５】
0005871100.tif 000046
に基づいてセカンダリーユーザーが各伝送機会に対して利用可能であるかどうかを判断して、連続アイドル時間帯統計量及び伝送結果統計量を更新する。
【数４６】
0005871100.tif 000047
であると、番号が
【数４７】
0005871100.tif 000048
である伝送機会はセカンダリーユーザーＳＵｉに対して利用可能であることを表すため、セカンダリーユーザーに使用される伝送機会の集合は
【数４８】
0005871100.tif 000049
として表すことができる。セカンダリー基地局によって検知されたプライマリネットワークにも使用されず、セカンダリーユーザーにも使用されていない伝送機会の集合を
【数４９】
0005871100.tif 000050
と記すことができる。プライマリシステムに使用される他の伝送機会の集合を
【数５０】
0005871100.tif 000051
と記すことができる。
【０１１３】
連続アイドル時間帯統計量を更新する際に、チャンネルＣＨｊがタイムスロットｔ−１においてプライマリシステムに使用される（即ち、
【数５１】
0005871100.tif 000052
）と、このチャンネルがタイムスロットｔ−２においてプライマリシステムに使用される（即ち、
【数５２】
0005871100.tif 000053
）場合に、全てのパラメータがそのまま変わらない、即ち、
【数５３】
0005871100.tif 000054
【０１１４】
このチャンネルがタイムスロットｔ−２において、プライマリシステムに使用されない（即ち、
【数５４】
0005871100.tif 000055
）場合に、再計算し、即ち、
【数５５】
0005871100.tif 000056
【０１１５】
チャンネルＣＨｊがプライマリシステムに使用されない（即ち、
【数５６】
0005871100.tif 000057
）と、次のようである。
【数５７】
0005871100.tif 000058
【０１１６】
伝送結果統計量を更新する時に、いずれかのセカンダリーユーザーＳＵｉが選択されていないチャンネルに対する伝送結果統計量が変わらず、即ち、ｄｉ，ｊ（ｔ）＝ｄｉ，ｊ（ｔ−１）であって、選択されるチャンネルＣＨｊに対して、
【数５８】
0005871100.tif 000059
（即ち利用可能な伝送機会）であると、ＣＨｊは選択ベクトルＳｉ（ｔ−１）における当該位置及びその前の全ての位置の伝送機会になり、さもなければ、ＣＨｊは選択ベクトルＳｉ（ｔ−１）における全ての伝送機会になり、以下のように表しことができる。
【数５９】
0005871100.tif 000060
【０１１７】
以下のような操作を行ってもよい。即ち、それのタイムスロットｔにおける選択回数を１増加し、即ち、ｚｉ，ｊ（ｔ）＝ｚｉ，ｊ（ｔ−１）＋１であり、そのうちデータ伝送を成功的に行う伝送機会ＣＨｊに対して
【数６０】
0005871100.tif 000061
であると、ＣＨｊは当該利用可能な伝送機会であり、さもなければ、ＣＨｊは存在しない。以下のように表すことができる。
【数６１】
0005871100.tif 000062
【０１１８】
回数は１増加し、さもなければ、回数はそのまま変わらない。即ち、
【数６２】
0005871100.tif 000063
【０１１９】
その後、上記の式（１４）（即ち、
【数６３】
0005871100.tif 000064
）を利用して、伝送結果統計量を計算する。
【０１２０】
その後、このステップ７３０において、伝送機会選択確率をさらに更新してもよい。
【０１２１】
このループに初回入る（即ちｔ＝ＴＬ）と、本操作を無視し、さもなければ（即ちｔ＞ＴＬ）、伝送結果統計量に基づいて、伝送機会選択確率を更新して、伝送結果統計量に対して閾値ｄｔｈを設定する。伝送結果統計量がこの閾値を超える伝送機会に対してリワード（ｒｅｗａｒｄ）し、閾値を超えない伝送機会に対して、パニッシュ（ｐｕｎｉｓｈ）する。以下の方法を採用して伝送機会選択確率を更新でき、即ち、変更速度値
【数６４】
0005871100.tif 000065
を設定し、リワードする伝送機会の個数をＮｒｅとすると、パニッシュする伝送機会の個数はＮＣＨ−Ｎｒｅであり、各リワードされる伝送機会に対して、その伝送機会選択確率Ｐｉ，ｊ（ｔ）が下記のように割り当てられる。
【数６５】
0005871100.tif 000066
【０１２２】
各パニッシュされる伝送機会に対して、その伝送機会選択確率Ｐｉ，ｊ（ｔ）が下記のように割り当てられる。
【数６６】
0005871100.tif 000067
【０１２３】
ステップ７３２において、スペクトラムコーディネーターは伝送機会選択ベクトルの計算と配布を行う。
【０１２４】
実際のデータ伝送段階において、セカンダリーユーザーは利用可能なリソースを発見した場合に、すぐ実際のデータ伝送に進める。このため、伝送機会選択ベクトルの長さの設定について、有効的なデータ伝送の時間の長さを考える必要がある。
【０１２５】
一つの例示として、上記初期化伝送段階と同じ方法を採用してもよく、即ち、伝送機会の全体をできるだけ選択に使用し、伝送機会選択ベクトルの長さをそれの上限に設けることができ、即ち、ＴＥとＴＦ以外の全体のタイムスロットは伝送機会選択に使用され、
【数６７】
0005871100.tif 000068
として表す。ただし、この方法において、後に寄る伝送機会選択ユニットは伝送機会を見つけても、データ伝送を行うための十分な時間がなく、これらの選択は無効になってしまう。これに基づいて、データ伝送の時間の長さＴＴＲを定義する。
【０１２６】
他の例示として、ＴＥ、ＴＴＲとＴＦ時間以外のタイムスロットの全体は、伝送機会の選択に使用されるとともに、一つの選択順列において、同一伝送機会を重複選択することを避けるため、ＬＳｅＶ長さを、伝送機会の総個数ＮＣＨを超えないように設定し、即ち、
【数６８】
0005871100.tif 000069
【０１２７】
伝送機会選択行列Ｓ（ｔ）の要求は、以下のようである。即ち、各伝送機会選択ユニットにおける各セカンダリーユーザーの値をチャンネル番号または−１（選択可能な伝送機会がないことを表す）に保証すること、同一列における非負要素が互いに異なることを保証することにより、セカンダリーユーザーが伝送機会の選択を行う際に相互の衝突を避けるようにすること、同一行における非負要素が互いに異なることを保証し、即ち、各非負要素がいずれかのセカンダリーユーザーの選択ベクトルにおいて、多くても一回現れて、重複選択を低減することである。
【０１２８】
図８は伝送機会選択確率行列Ｐ（ｔ）及び連続アイドル時間帯統計量に基づいて伝送機会選択行列Ｓ（ｔ）を計算する一つの例を示した。
【０１２９】
図８に示すように、ステップ８４０において、Ｐ（ｔ）を新たな行列
【数６９】
0005871100.tif 000070
に割り当てる。
【０１３０】
ステップ８４２において、新たな行列
【数７０】
0005871100.tif 000071
から値の最も大きい要素を選択し、同じ最も大きい値を有する複数の要素が同時に存在すれば、そのうち以下のような条件を満たすチャンネルを選択する。
【数７１】
0005871100.tif 000072
【０１３１】
まだ複数の要素があれば、その中から一つをランダムに選択する。選択された要素を
【数７２】
0005871100.tif 000073
として、その対応するセカンダリーユーザーは
【数７３】
0005871100.tif 000074
、チャンネルは
【数７４】
0005871100.tif 000075
であって、行列Ｓ（ｔ）におけるセカンダリーユーザーが
【数７５】
0005871100.tif 000076
である行の第０列にチャンネル番号
【数７６】
0005871100.tif 000077
をマーキングし、即ち、
【数７７】
0005871100.tif 000078
であり、
【数７８】
0005871100.tif 000079
はセカンダリーユーザー
【数７９】
0005871100.tif 000080
の第０個選択試みを行うチャンネルであることを表し、
【数８０】
0005871100.tif 000081
の値を０に設定する。
【０１３２】
ステップ８４４において、新たな行列
【数８１】
0005871100.tif 000082
で、第ｉ１行、第ｊ１列以外の要素を除去して、ステップ８４２の方法によって、次の要素
【数８２】
0005871100.tif 000083
を選択して、
【数８３】
0005871100.tif 000084
とマーキングし、
【数８４】
0005871100.tif 000085
の値を０に設定する。
【０１３３】
ステップ８４６において、Ｓ（ｔ）の第０列において要素が満されているかどうか、または全てのチャンネル番号が既に処理されているかどうかを判断する。そうでなければ、以上のステップ８４０〜８４４を繰り返し、チャンネル番号数がセカンダリーユーザー数以上、即ちＮＣＨ≧ＮＳＵである場合に、Ｓ（ｔ）の第０列において要素が満される。またはチャンネル番号数がセカンダリーユーザー数より小さい、即ちＮＣＨ＜ＮＳＵである場合に、全てのチャンネル番号が既に処理されている。その時に、Ｓ（ｔ）においてチャンネルが配布されていないセカンダリーユーザーの第０列が−１に設定される。
【０１３４】
ステップ８４０〜８４４を経た後、新たな行列
【数８５】
0005871100.tif 000086
を形成できる。この行列において、ステップ８４０〜８４４を繰り返して、順番にＳ（ｔ）の第１列、第２列、第ＬＳｅＶ−１列までを生成する。
【０１３５】
伝送機会選択行列Ｓ（ｔ）を生成した後、この行列における各行（即ち、伝送機会選択ベクトルＳｉ（ｔ））が対応するセカンダリーユーザーＳＵｉに配布される。
【０１３６】
ステップ７３４において、セカンダリーユーザーは受信した伝送機会選択ベクトルに基づいて、伝送機会を選択する。
【０１３７】
セカンダリーユーザーＳＵｉは伝送機会選択ベクトルＳｉ（ｔ）を受信した後、第０個の伝送機会選択ユニットの開始時刻から伝送機会選択段階に進める。第０個の伝送機会選択ユニットの開始時刻に、セカンダリーユーザーＳＵｉは選択ベクトルにおける第０個要素ｓｉ，０（ｔ）に対応する伝送機会を感知し、検知結果が当該伝送機会が利用可能であれば、当該セカンダリーユーザーはすぐデータ伝送段階に進め、検知結果が当該伝送機会が利用可能でなければ、当該セカンダリーユーザーは、次の伝送機会選択ユニットが開始する時刻で選択ベクトルにおける次の要素に対応する伝送機会を感知し、順番に類推してある利用可能な伝送機会を見つけて、データ伝送段階に進める、または伝送機会選択ベクトルにおける全ての伝送機会を試してもまだ利用可能な伝送機会を見つけなかったら、試みを諦める。
【０１３８】
ステップ７３６において、セカンダリーユーザーは選択した伝送機会によりデータ伝送を行う。
【０１３９】
セカンダリーユーザーＳＵｉは伝送機会選択段階で利用可能なリソースを見つけた後、すぐデータ伝送段階に進めて、このリソースを利用する。
【０１４０】
ステップ７３８において、セカンダリーユーザーは伝送結果情報をフィードバックする。
【０１４１】
セカンダリーユーザーＳＵｉはタイムスロットｔの伝送結果値を生成する。この値がＬＳｅＶ−１を超えないと、利用可能な伝送機会番号が
【数８６】
0005871100.tif 000087
であることを表し、この値がＬＳｅＶであれば、利用可能な伝送機会がないことを表す。セカンダリーユーザーＳＵｉは予め特定されたフィードバックチャンネルを利用して、伝送結果値をそれにサービスするセカンダリー基地局にフィードバックして、当該セカンダリー基地局により、当該情報を決定のスペクトラムコーディネーターに送信することができる。
【０１４２】
以上、本開示に基づくリソース割り当て方法とリソース利用方法のいくつかの実施例と例示を説明した。以下、図９〜１０を参照して、本開示の実施例に基づくリソース割り当てデバイスとリソース利用デバイスを説明する。
【０１４３】
図９は本開示の一実施例に基づくリソース割り当てデバイスの構成を示す模示ブロック図である。このリソース割り当てデバイス９００は、セカンダリーネットワークのセカンダリー基地局側またはスペクトラムコーディネーター側に配置されてもよく、例えば、セカンダリー基地局またはスペクトラムコーディネーターの一部とする。
【０１４４】
図９に示すように、このリソース割り当てデバイス９００は、伝送機会評価装置９０１と、ベクトル生成装置９０３と送信装置９０５を含む。
【０１４５】
伝送機会評価装置９０１はプライマリ通信システムの無線リソースにおける伝送機会の利用可能性を評価するためのものである。
【０１４６】
上文に記述の方法実施例と例示に類似して、ここに記述の伝送機会の利用可能性は、伝送機会がセカンダリーユーザーに使用できるか否かを示す特徴値である。それは、プライマリネットワーク及びセカンダリーネットワークの認可スペクトルに対する使用モードを表すために使用してもよい。例えば、伝送機会の利用可能性は、連続アイドル時間帯統計量、伝送結果統計量、及び伝送機会選択確率のうちの一つまたは複数で示される。なお、前記連続アイドル時間帯統計量は、伝送機会の対応する周波数帯域がプライマリネットワークに使用されない連続時間の長さを表し、前記伝送結果統計量はセカンダリーユーザーが各伝送機会の対応する周波数帯域で成功的データ伝送を実現する統計結果を表し、前記伝送機会選択確率はセカンダリーユーザーが当該伝送機会を選択する確率を表す。
【０１４７】
一つの例示として、伝送機会評価装置９０１は伝送機会の連続アイドル時間帯統計量を、伝送機会の利用可能性を反映する特徴値として統計することができる。伝送機会の連続アイドル時間帯統計量は、以下のパラメータのうちの一つまたは複数で表してもよい。（１）当該伝送機会が位置する周波数帯域の過去予定時間帯内における連続アイドル時間帯の平均時間の長さ、（２）当該伝送機会が位置する周波数帯域の過去予定時間帯内において現れた確率の最も高い連続アイドル時間帯の時間の長さ、（３）現在の伝送機会が位置する過去予定時間帯内における対応する時刻が存在する連続アイドル時間帯の時間の長さ（現在の伝送機会がプライマリネットワークに使用されると、この値はゼロである）。これらの時間統計量は、スペクトラムコーディネーターまたはセカンダリー基地局により感知してもよく、または各セカンダリーユーザーによって感知して、セカンダリー基地局またはスペクトラムコーディネーターに報告することにより統計してもよい。（４）当該伝送機会が位置する周波数帯域が過去の予定時間帯において累計する連続アイドル時間帯の個数。
【０１４８】
一つの例示として、伝送機会評価装置９０１は、伝送機会の利用可能性を反映する特徴値として、伝送機会の伝送結果統計量をさらに統計してもよい。伝送結果統計量は、現在の伝送機会に対応する時刻の前の予定時間帯内において、セカンダリーユーザーが各伝送機会の対応する周波数帯域でデータ伝送を成功的に行う回数に定義されてもよい。変形として、伝送機会評価装置９０１は、伝送結果統計量を、現在の伝送機会に対応する時刻の前の予定時間帯内において、セカンダリーユーザーが各伝送機会の対応する周波数帯域でデータ伝送を成功的に行う回数と、それがデータ伝送を試す全ての回数との比に正規化してもよい。セカンダリーユーザーが伝送機会でデータ伝送を行うことが成功であるかどうかに関する情報はセカンダリーユーザーによってセカンダリー基地局またはスペクトラムコーディネーターにフィードバックして、セカンダリー基地局またはスペクトラムコーディネーターにより統計する。
【０１４９】
一つの例示として、伝送機会評価装置９０１は、さらに上記伝送結果統計量に基づいて伝送機会選択確率を計算してもよい。伝送機会選択確率は伝送結果統計量の変化に伴って変化する。具体的に、伝送機会選択確率は伝送結果統計量の増加に伴って増加し、伝送結果統計量の低減に伴って低減する。例えば以下の参照式（１５）、（２８）または（２９）、或いは図３により記述する方法を採用することで、伝送機会選択確率を計算することができ、ここで記述を重複しない。
【０１５０】
ベクトル生成装置９０３は各伝送機会の利用可能性に基づいて、コグニティブ無線システムにおける各セカンダリーユーザーに、伝送機会選択ベクトルを設定し、各セカンダリーユーザーの伝送機会選択ベクトルは、複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報を含む。ベクトル生成装置９０３は、上文の各実施例と例示に記載の方法により伝送機会選択ベクトルを生成してもよく、ここで記述を重複しない。
【０１５１】
ベクトル生成装置９０３は、各セカンダリーユーザーに伝送機会選択ベクトルを設定する際に、各セカンダリーユーザーの伝送機会選択ベクトルの同じ位置での伝送機会の番号が異なることを保証する必要がある。このようにして、セカンダリーユーザーが伝送機会選択の際に衝突が発生する（即ち、異なるセカンダリーユーザーが同時に同じ伝送機会を占める）ことを避けることができる。また例えば、ベクトル生成装置９０３は、各セカンダリーユーザーに伝送機会選択ベクトルを設定する際に、同一のセカンダリーユーザーの伝送機会選択ベクトルの異なる位置での伝送機会番号が異なることを保証する必要がある。このようにして、セカンダリーユーザーが一つの伝送機会における伝送機会選択段階で、同一の伝送機会に対して複数回重複して選択することを避けることができる。
【０１５２】
ベクトル生成装置９０３がセカンダリーユーザーに対する伝送機会選択ベクトルを計算して取得した後、送信装置９０５は、生成された伝送機会選択ベクトルを相応的なセカンダリーユーザーに配布する。
【０１５３】
上記の実施例と例示において、各セカンダリーユーザーに一つの伝送機会選択ベクトルを設定し、即ち、セカンダリーユーザーが伝送機会を選択する規則を設定し、セカンダリーユーザーに提供する複数の伝送機会は、それの当該セカンダリーユーザーに対する利用可能性に基づいて選択したため、セカンダリーユーザーが伝送リソースを選択する効率を向上して、リソース利用率を向上する。
【０１５４】
また、例示として、伝送機会選択ベクトルは、セカンダリーユーザーに対する利用可能と評価される伝送機会の番号のみを含んでもよい。このため、伝送機会選択ベクトルの配布は、少ない伝送リソースと小さい遅延のみを占める。
【０１５５】
一つの例示として、伝送機会選択ベクトルにおける複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報は、これら複数の利用可能と評価される伝送機会の利用可能性の値の大きさによって順番に配列する。このように、セカンダリーユーザーは当該ベクトルにおける各利用可能と評価される伝送機会の順序に基づいて、利用可能性の値の大きい一つを優先的に選択することにより、選択するのにかかる時間をさらに低減して、リソース選択効率をさらに向上できる。
【０１５６】
他の例示として、異なるセカンダリーユーザーに選択する各伝送機会選択ベクトルのその対応する同じ位置での利用可能と評価される伝送機会の識別情報は互いに異なり、このようにして、各セカンダリーユーザーの間の伝送衝突を避けることができる。
【０１５７】
具体的例として、上記リソース割り当てデバイス９００は、各セカンダリーユーザーの伝送機会の利用可能性に関する情報（例えば、記憶装置に（図示せず））を保存し、さらに、このリソース割り当ての過程において、セカンダリーユーザーがフィードバックした伝送結果、及びセカンダリー基地局がセカンダリーユーザーに選択されていない伝送機会に対する検知結果に基づいて、各セカンダリーユーザーの伝送機会の利用可能性に関する情報を計算し更新してもよい。
【０１５８】
図１０は、本開示の一実施例に基づくコグニティブ無線システムに使用されるリソース利用デバイスを示す模示フローチャートである。このリソース利用デバイス１０００は、セカンダリーユーザー側に設けられ、例えば、セカンダリーユーザーデバイスの一部として配置される。
【０１５９】
図１０に示すように、リソース利用デバイス１０００は、受信装置１００１と感知装置１００３を含む。
【０１６０】
受信装置１００１は、スペクトラムコーディネーターまたはセカンダリー基地局からの当該セカンダリーユーザーに使用される伝送機会選択ベクトルを受信するためのものである。上記のように、当該伝送機会選択ベクトルは、利用可能と評価される複数の伝送機会を識別するための情報を含む。
【０１６１】
一つの例示として、当該伝送機会選択ベクトルは、複数の利用可能と評価される伝送機会の番号の一つの配列であってもよく、例えば、各利用可能と評価される伝送機会の利用可能性の大きさに基づいて、順番に配列する。上文に記載の実施例または例示において、伝送機会選択ベクトルの詳細的な記述と具体的例を既に示したため、ここで記述を重複しない。
【０１６２】
そして、感知装置１００３は、前記伝送機会選択ベクトルに含まれる複数の利用可能と評価される伝送機会から一つを選択して、選択された利用可能と評価される伝送機会を感知して、当該伝送機会が現在利用可能であるかどうかを確定する（即ち、当該伝送機会は現在プライマリネットワークに使用されるかどうかを感知する）。そうであれば（即ち、当該伝送機会が現在アイドルであることが感知されると）、セカンダリーユーザーは当該伝送機会を利用してデータ伝送を行う。さもなければ、感知装置１００３は、伝送機会選択ベクトルにおける次の利用可能と評価される伝送機会を感知する。伝送機会選択ベクトルにおける全ての利用可能と評価される伝送機会のいずれも現在利用不可と感知すると、当該セカンダリーユーザーは今度データ伝送を行わない。
【０１６３】
一つの具体的例として、前記伝送機会選択ベクトルにおける複数の利用可能と評価される伝送機会を識別するための情報は、これら複数の利用可能と評価される伝送機会の利用可能性の値の大きさによって順番に配列されてもよい。このようにして、感知装置１００３は、まず前記伝送機会選択ベクトルにおける複数の利用可能と評価される伝送機会の利用可能性の値の最も大きい一つの利用可能と評価される伝送機会を感知して、それが利用可能であると感知すると、セカンダリーユーザーは当該利用可能な伝送機会をデータ伝送に利用することができる。さもなければ、感知装置１００３は、順序で前記伝送機会選択ベクトルにおける次の利用可能と評価される伝送機会を感知する。
【０１６４】
一つの例示として、リソース利用デバイス１０００は、送信装置１００５をさらに含んでもよい。送信装置１００５は、前記伝送機会を利用してデータ伝送を行うことに関する伝送結果情報をフィードバックする。
【０１６５】
具体的例として、フィードバックされる伝送結果情報は、伝送結果ベクトルおよび／または伝送結果値を含んでもよい。伝送結果ベクトルは、前記伝送機会選択ベクトルにおける各伝送機会が当該セカンダリーユーザーに対して、利用可能であるかどうか、および／またはデータ伝送が成功であるかどうかに関する情報を含む。伝送結果値は、各セカンダリーユーザーの使用する伝送機会の伝送機会選択ベクトルにおける位置として表され、この値が伝送機会選択ベクトルの長さより小さいと、伝送機会選択ベクトルを検索するだけで、選択された伝送機会を確定でき、この値が伝送機会選択ベクトルの長さより小さくなければ、当該セカンダリーユーザーが利用可能な伝送機会を見つけなかったことを確定できる。
【０１６６】
具体的例として、送信装置１００５が情報をフィードバックするタイミングは、フィードバックチャンネルによって決定できる。例えば、送信装置１００５は専用のフィードバックチャンネルを採用してよく、セカンダリーユーザーが伝送機会を確定した後にフィードバックできる。また例えば、利用可能な伝送機会を取得したセカンダリーユーザーに対して、送信装置１００５は取得されたリソースを使用して、データ伝送を行った後にフィードバックし、利用可能な伝送機会を取得できなかったセカンダリーユーザーはある専用のフィードバックチャンネルを使用して、伝送機会選択を完成した後にフィードバックする。
【０１６７】
本開示の一つの実施例によれば、上記リソース割り当てデバイスとリソース利用デバイスを含むコグニティブ無線システムをさらに提供した。前記リソース割り当てデバイスは、セカンダリー基地局またはスペクトラムコーディネーターに設けられ、セカンダリー基地局またはスペクトラムコーディネーターの一部として設置されてもよい。前記リソース利用デバイスは、セカンダリーユーザーに設けられ、セカンダリーユーザーの一部として設置されてもよい。
【０１６８】
理解すべきことは、上記実施例と例示は例示的であって、取り尽くし的ではなく、本開示は具体的実施例或いは例示に限定されると見なすべきではない。また、上記実施例と例示において、数字符号で方法のステップ又はデバイスのモジュールを示した。当業者が理解すべきことは、これらの数字符号はこれらのステップ又はモジュールに対して文字方面の区別を行うためであり、その順又はいかなる他の限定を示すものではない。
【０１６９】
一つの例示として、上記方法の各ステップ及び上記デバイスの構成モジュールおよび／またはデバイスはソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアまたはそれらの組合せのように実施されてもよい。上記デバイスにおける各構成モジュール、ユニットとサブユニットは、ソフトウェア、ハードウェアまたはそれらの組合せの方式により配置してもよい。配置に使用する具体的手段または方式は、当業者によく知られて、ここで重複しない。
【０１７０】
本開示は、また機器読み取り可能な指令コードが記憶されたプログラム製品を提出する。上記指令コードが機器に読み取られ実行される場合に、上記の本開示の実施例に基づくリソース割り当て方法とリソース利用方法を実行できる。
【０１７１】
対応するように、上記の機器読み取り可能な指令コードが記憶されたプログラム製品がロードされた記憶媒体も本開示の開示に含まれる。上記記憶媒体はフロッピーディスク、光ディスク、光磁気ディスク、メモリカード、メモリスティックを含むがこれに限定されない。
【０１７２】
以上で、本開示の具体的実施例の記述において、一種の実施形態に対して記述及び／又は示した特徴は、同じ又は類似する方式で一つ又は複数の他の実施形態に使用され、他の実施形態における特徴と組合せ、又は他の実施形態における特徴を取り替えることが可能である。
【０１７３】
強調すべきことは、用語「包括／含む」を本文で使用する際は、特徴、要素、ステップ或いはモジュールの存在を指し、一つ或いは複数の他の特徴、要素、ステップ或いはモジュールの存在或いは付加を排除しない。
【０１７４】
また、本開示の方法は、明細書で記述した時間順序で実行されることに限定されず、他の時間順序で、並行或いは独立に実行されてもよい。よって、本明細書で記述の方法の実行順序は本開示の技術範囲を限定しない。
【０１７５】
以上で、本開示の具体的実施例の記述によって本開示を説明したが、理解すべきことは、当業者は、請求項の精神と範囲内で本開示に対する各種の修正、改善、或いは均等物を設計できる。これらの修正、改善、或いは均等物も本開示の保護範囲に含まれると見なすべきである。
【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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【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１】
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