(57)【要約】  本発明は、コグニティブ無線ネットワークに参加するセカンダリユーザの所望のＱｏＳをサポートしながらインカンベント（プライマリスペクトルユーザ）に所要の保護を提供する二段沈黙期間管理機構に対するシステム１２００、基地局１１００／顧客宅内機器１１５０装置、及び方法４００、４５０である。第１の段において、単純な高速センシング３０１が、前記ネットワーク内の全ての装置により行われる（例えば、エネルギ検出）。前記高速センシングの結果に依存して、ここで精細センシング３０２と称される第２の及び場合によりより長い段が実行される。
2009527972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈黙期間管理システムにおいて、
チャネルのリストに対して二段ネットワーク規模沈黙期間占有センシングを管理及び実行する二段基地局（ＢＳ）センシング装置と、
前記チャネルのリストに対して沈黙期間占有センシングを実行及び報告する少なくとも１つの二段顧客宅内機器（ＣＰＥ）センシング装置と、
を有するシステム。
【請求項２】
前記ＢＳ装置が、
段１としてＢＳ高速センシングモジュールと、
段２としてＢＳ精細センシングモジュールと、
チャネル占有データを取得するために前記ＢＳ高速センシングモジュールを実行し、前記チャネル占有データから前記チャネルのリストのＮ≧１のチャネルを決定し、前記リストを前記少なくとも１つのＣＰＥセンシング装置に通信するように構成されたＢＳ沈黙期間制御モジュールと、
を更に有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＣＰＥ装置が、
段１としてＣＰＥ高速センシングモジュールと、
段２としてＣＰＥ精細センシングモジュールと、
受信された精細センシング変更に基づいて前記チャネルのリストに対してチャネル占有データを取得及び報告するために前記ＣＰＥ高速センシングモジュール及び前記ＣＰＥ精細センシングモジュールを実行するように構成されたＣＰＥ沈黙期間制御モジュールと、
を更に有する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＢＳ沈黙期間制御モジュールが、前記少なくとも１つのＣＰＥ装置からの前記報告を受信し、前記受信された報告をチャネル占有更新メッセージに統合し、前記チャネル占有更新メッセージから前記ＢＳ精細センシングモジュール及び前記少なくとも１つのＣＰＥ精細センシングモジュールの後に続く実行と、前記ＢＳ精細センシングモジュール及び前記少なくとも１つのＣＰＥ精細センシングモジュールに対する精細センシングパラメータに対する精細センシング変更とを決定し、統合された占有使用メッセージ及び精細センシング変更を前記少なくとも１つのＣＰＥに送信するように更に構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＢＳ装置が、ＢＳ二段メモリを更に有し、
前記ＢＳ制御モジュールが、前記ＢＳ二段メモリに動作可能に接続され、前記ＢＳ二段メモリに
・チャネル占有データと、
・精細センシングパラメータと、
を記憶するように更に構成され、
前記ＣＰＥ装置が、ＣＰＥ二段メモリを更に有し、
前記ＣＰＥ制御モジュールが、前記ＣＰＥ二段メモリに動作可能に接続され、前記ＣＰＥ二段メモリに
・チャネル占有データと、
・精細センシングパラメータと、
を記憶するように更に構成され、
前記チャネル占有データが、前記少なくとも１つのＣＰＥ装置による前記チャネルの使用、前記精細センシングパラメータ、並びに前記ＢＳ装置及び前記少なくとも１つのＣＰＥ装置の両方による前記精細センシングモジュールの実行を決定する、
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
各高速センシングモジュールが、同じ周波数チャネル及び異なる周波数チャネルからなるグループから選択された１つの周波数と各々関連付けられるような少なくとも１つの高速センシング期間に実行され、前記ＢＳ高速センシングモジュール及び前記少なくとも１つのＣＰＥ高速センシングモジュールにより実行された全ての高速センシングの結果が、統合され、前記ＢＳメモリ及び前記ＣＰＥメモリにそれぞれ記憶される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
各高速センシングモジュールが、エネルギ検出、パイロット検出及び周期定常検出からなるグループから選択された高速センシングアルゴリズムを実行する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ＢＳ制御モジュールが、前記チャネル占有データ及び前記少なくとも１つのＣＰＥ二段センシング装置の前記報告から、前記チャネルのリストの所定のチャネルにおけるエネルギが常に所定の閾値より下であることを決定し、次いで、前記ＢＳ装置及び前記少なくとも１つのＣＰＥセンシング装置に対する次の予定された精細センシング期間をキャンセルし、前記ＢＳメモリにおいて前記精細センシングパラメータを調整し、前記少なくとも１つのＣＰＥ装置に精細センシング変更を送信するように更に構成され、
前記少なくとも１つのＣＰＥ制御モジュールが、前記精細センシング変更を受信し、前記精細センシング変更を前記少なくとも１つのＣＰＥ装置の前記ＣＰＥメモリに記憶された前記精細センシングパラメータに適用し、前記受信された精細センシング変更に基づいて前記次に予定された精細センシング期間をキャンセルするように更に構成される、
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＢＳセンシング装置及び前記少なくとも１つのＣＰＥセンシング装置の各々が、チャネル検出時間（ＣＤＴ）中に前記高速センシング段が少なくとも１回行われ、前記精細センシング段が多くとも１回行われるような前記ＣＤＴごとの開始後に前記ＢＳ沈黙期間制御モジュール及び前記ＣＰＥ沈黙期間制御モジュールを実行するようにそれぞれ更に構成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
重複するネットワークが、前記重複するネットワークの沈黙期間が同期されるように同期される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ＢＳ沈黙期間制御モジュールが、センシングＲＴＧ窓のサイズと、高速センシングが前記ＢＳ沈黙期間制御モジュール及び前記ＣＰＥ沈黙期間制御モジュールの両方により実行されるフレームとを決定するように更に構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのＣＰＥ二段センシング装置が、個別の高速センシング期間及び前記ＣＤＴ内に行われる全ての高速センシング期間からなるグループから選択された事象の１つの後にチャネル報告を出力する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのＣＰＥ二段センシング装置が、ＣＤＴごとに前記ＣＰＥセンシング装置の前記高速センシングモジュールにより実行された全ての高速センシングの結果を含む統合されたスペクトル占有測定報告を提供するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
チャネルのリストに対して二段ネットワーク規模沈黙期間占有センシングを管理及び実行する二段基地局（ＢＳ）センシング装置において、
段１としてＢＳ高速センシングモジュールと、
段２としてＢＳ精細センシングモジュールと、
チャネル占有データを取得するために前記ＢＳ高速センシングモジュールを実行し、前記チャネル占有データから前記チャネルのリストのＮ≧１のチャネルを決定し、前記リストを少なくとも１つのＣＰＥに通信して前記リスト内の各チャネルに対する前記少なくとも１つのＣＰＥからのチャネル占有報告を要求するように構成されたＢＳ沈黙期間制御モジュールと、
を有するＢＳセンシング装置。
【請求項１５】
前記ＢＳ沈黙期間制御モジュールが、前記少なくとも１つのＣＰＥからの前記報告を受信し、前記受信された報告をチャネル占有更新メッセージに統合し、前記チャネル占有更新メッセージから前記ＢＳ精細センシングモジュール及び前記少なくとも１つのＣＰＥの後に続く実行と、前記ＢＳ精細センシングモジュール及び前記少なくとも１つのＣＰＥに対する精細センシングパラメータに対する精細センシング変更とを決定し、前記チャネル占有更新メッセージ及び精細センシング変更を前記少なくとも１つのＣＰＥ二段センシング装置に送信するように更に構成される、請求項１４に記載のＢＳセンシング装置。
【請求項１６】
前記ＢＳ装置が、ＢＳ二段メモリを更に有し、
前記ＢＳ制御モジュールが、前記ＢＳ二段メモリに動作可能に接続され、前記ＢＳ二段メモリに
・チャネル占有データと、
・精細センシングパラメータと、
を記憶するように更に構成され、
前記チャネル占有データが、前記少なくとも１つのＣＰＥによる前記チャネルの使用、前記精細センシングパラメータ、並びに前記ＢＳ装置及び前記少なくとも１つのＣＰＥの両方による前記精細センシングモジュールの実行を決定する、
請求項１５に記載のＢＳセンシング装置。
【請求項１７】
前記高速センシングモジュールが、同じ周波数チャネル及び異なる周波数チャネルからなるグループから選択された１つの周波数と各々関連付けられるような少なくとも１つの高速センシング期間に実行され、前記ＢＳ高速センシングモジュールにより実行された全ての高速センシングの結果が、統合され、前記ＢＳ二段メモリに記憶される、請求項１６に記載のＢＳセンシング装置。
【請求項１８】
前記高速センシングモジュールが、エネルギ検出、パイロット検出及び周期定常検出からなるグループから選択された高速センシングアルゴリズムを実行する、請求項１７に記載のＢＳセンシング装置。
【請求項１９】
前記ＢＳ制御モジュールが、前記チャネル占有データ及び前記少なくとも１つのＣＰＥから受信された前記報告から、前記チャネルのリストの所定のチャネルにおけるエネルギが常に所定の閾値より下であることを決定し、次いで、前記ＢＳ装置及び前記少なくとも１つのＣＰＥに対する次の予定された精細センシング期間をキャンセルし、前記ＢＳメモリにおいて前記精細センシングパラメータを調整し、前記少なくとも１つのＣＰＥに精細センシング変更を送信するように更に構成される、
請求項１８に記載のＢＳセンシング装置。
【請求項２０】
前記ＢＳ二段センシング装置が、チャネル検出時間（ＣＤＴ）中に前記高速センシング段が少なくとも１回行われ、前記精細センシング段が多くとも１回行われるような前記ＣＤＴごとの開始後に前記ＢＳ沈黙期間制御モジュールを実行するように更に構成される、請求項１９に記載のＢＳセンシング装置。
【請求項２１】
重複するネットワークが、前記重複するネットワークの沈黙期間が同期されるように同期される、請求項２０に記載のＢＳセンシング装置。
【請求項２２】
前記ＢＳ沈黙期間制御モジュールが、センシングＲＴＧ窓のサイズと、高速センシングが前記ＢＳ沈黙期間制御モジュール及び前記少なくとも１つのＣＰＥ二段センシング装置の両方により実行されるフレームとを決定するように更に構成される、請求項２１に記載のＢＳセンシング装置。
【請求項２３】
チャネルのリストに対して沈黙期間占有センシングを実行及び報告する二段顧客宅内機器（ＣＰＥ）センシング装置において、
段１としてＣＰＥ高速センシングモジュールと、
段２としてＣＰＥ精細センシングモジュールと、
基地局（ＢＳ）から受信された精細センシング変更に基づいて前記チャネルのリストに対してチャネル占有データを取得及び報告するために前記ＣＰＥ高速センシングモジュール及び前記ＣＰＥ精細センシングモジュールを実行するように構成されたＣＰＥ沈黙期間制御モジュールと、
を有するＣＰＥセンシング装置。
【請求項２４】
チャネル報告を前記ＢＳに送信し、チャネル占有更新メッセージ内の統合された報告及び前記ＢＳに対する精細センシングパラメータに対する精細センシング変更を前記ＢＳから受信し、後に続く精細センシングモジュールの実行を前記報告及び前記精細センシング変更から決定するように更に構成される、請求項２３に記載のＣＰＥセンシング装置。
【請求項２５】
前記ＣＰＥ装置が、ＣＰＥ二段メモリを更に有し、
前記ＣＰＥ制御モジュールが、前記ＣＰＥ二段メモリに動作可能に接続され、前記ＣＰＥ二段メモリに
・チャネル占有データと、
・精細センシングパラメータと、
を記憶するように更に構成され、
前記チャネル占有データが、前記少なくとも１つのＣＰＥ装置による前記チャネルの使用、前記精細センシングパラメータ、並びに前記ＢＳ及び前記ＣＰＥセンシング装置の両方による前記精細センシングモジュールの実行を決定する、
請求項２４に記載のＣＰＥセンシング装置。
【請求項２６】
前記高速センシングモジュールが、同じ周波数チャネル及び異なる周波数チャネルから選択された１つの周波数と各々関連付けられるような少なくとも１つの高速センシング期間に実行され、前記高速センシングモジュールにより実行された全ての高速センシングの結果が、統合され、前記ＢＣＰＥメモリに記憶される、請求項２５に記載のＣＰＥセンシング装置。
【請求項２７】
各高速センシングモジュールが、エネルギ検出、パイロット検出及び周期定常検出からなるグループから選択された高速センシングアルゴリズムを実行する、請求項２６に記載のＣＰＥセンシング装置。
【請求項２８】
精細センシング変更を前記ＢＳから受信し、前記ＣＰＥメモリに記憶された前記精細センシングパラメータに適用し、前記受信された精細センシング変更に基づいて前記次に予定された精細センシング期間をキャンセルするように更に構成される、
請求項２７に記載のＣＰＥセンシング装置。
【請求項２９】
チャネル検出時間（ＣＤＴ）中に前記高速センシング段が少なくとも１回行われ、前記精細センシング段が多くとも１回行われるような前記ＣＤＴごとの開始後に前記ＣＰＥ沈黙期間制御モジュールを実行するように更に構成される、請求項２８に記載のＣＰＥセンシング装置。
【請求項３０】
重複するネットワークが、前記重複するネットワークの沈黙期間が同期されるように同期される、請求項２９に記載のＣＰＥセンシング装置。
【請求項３１】
センシングＲＴＧ窓のサイズ及び高速センシングが実行されるフレームを前記ＢＳから受け取るように更に構成される、請求項３０に記載のＣＰＥセンシング装置。
【請求項３２】
個別の高速センシング期間及び前記ＣＤＴ内に行われる全ての高速センシング期間からなるグループから選択された事象の１つの後にチャネル報告を出力するように更に構成される、請求項３１に記載のＣＰＥセンシング装置。
【請求項３３】
ＣＤＴごとに前記ＣＰＥセンシング装置の前記高速センシングモジュールにより実行された全ての高速センシングの結果を含む統合されたスペクトル占有測定報告を提供するように更に構成される、請求項３２に記載のＣＰＥセンシング装置。
【請求項３４】
ネットワーク規模沈黙期間占有を決定する方法において、
基地局（ＢＳ）によりチャネルのリストを決定するステップと、
前記ＢＳ及び少なくとも１つの顧客宅内機器（ＣＰＥ）により高速センシング段を実行するステップであって、これにより前記チャネルのリストに対する沈黙期間占有に関する報告を生成する、前記高速センシング段を実行するステップと、
前記ＢＳにより前記ＢＳ及びＣＰＥ報告をチャネル占有データとして統合するステップと、
前記ＢＳにより、前記チャネル占有データから、前記チャネルのリストの所定のチャネルにおけるエネルギが常に所定の閾値より下であるかどうかを決定し、
ａ．前記エネルギが常に所定の閾値より下であると決定される場合に、前記所定のチャネルに対する次に予定された精細センシング期間をキャンセルするステップ、
ｂ．さもなければ、前記ＢＳ及び少なくとも１つのＣＰＥにより、前記所定のチャネルに対する精細センシングデータを取得するために前記所定のチャネルに対して次に予定された精細センシング期間を実行するステップ、及び
ｃ．前記所定のチャネルに対する前記精細センシングデータを用いて前記チャネル占有データを調整するステップ、
を実行するステップと、
チャネルに対する前記チャネル占有データに基づいて前記少なくとも１つのＣＰＥにより当該チャネルを使用するステップと、
を有する方法。
【請求項３５】
前記高速センシング段を実行するステップが、少なくとも１回行われ、前記精細センシング段が、多くとも１回行われる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
重複するネットワークの沈黙期間が同期されるように前記重複するネットワークを同期するステップを更に有する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
センシングＲＴＧ窓のサイズを決定するステップと、
高速センシングが前記ＢＳ及び前記少なくとも１つのＣＰＥの両方により実行されるフレームを決定するステップと、
を更に有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記少なくとも１つのＣＰＥにより、個別の高速センシング期間及びＣＤＴ内で行われる全ての高速センシング期間からなるグループから選択された事象の１つの後にチャネル報告を出力するステップを更に有する、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記少なくとも１つのＣＰＥにより、ＣＤＴごとに実行された全ての高速センシングの結果を含む統合されたスペクトル占有測定報告を提供するステップを更に有する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記高速センシング段が、エネルギ検出、パイロット検出及び周期定常検出からなるグループから選択されたアルゴリズムを使用して達成される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記高速センシング段が、異なる周波数と各々関連付けられるような少なくとも１つの高速センシング期間において実行される、請求項４０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年２月２２日に出願された米国仮出願番号６０／７７５５９０及び２００６年１０月２０日に出願された米国仮出願番号６０／８６２２３４の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、スペクトルアジャイル無線ネットワークにおける沈黙期間（quiet period）の二段管理に対するシステム、装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
スペクトル管理ポリシーは、現在、発展している。例えば、米国政府は、近頃、より良くスペクトルを管理する方法に関するリコメンデーションを発行する命令を持ついわゆるスペクトルポリシーイニシアチブを確立した。これは、（ここでスペクトルオポチュニティ又は単純にオポチュニティと称される）認可されたが、使用されていない無線リソースのオポチュニスティックな使用を可能にすることにより無線スペクトルを開放する革新的なアプローチを調査するように産業を導いた。スペクトルオポチュニティを識別し、使用するこの新しい方法は、プライマリユーザとしても既知であるインカンベント（例えばテレビ信号）に有害な干渉を引き起こさずに空きスペクトルの再使用を可能にする、コグニティブ無線としても既知である、スペクトルアジャイル無線（ＳＡＲＡ）により可能にされる。しかしながら、ＳＡＲＡが、認可スペクトルにのみ使用可能であることができるというわけではない。無認可周波数帯域も、ＳＡＲＡ装置を投入されることもできるシナリオを想像する。
【０００４】
プライマリ無線システム（認可又は無認可）により既に占有されている周波数帯域におけるセカンダリユーザ（例えばＳＡＲＡ装置）の展開における主な障害は、これらのプライマリ無線システムが、図１に描かれるように予測不可能な時間１０１においてチャネル上に現れうることである。したがって、プライマリユーザの適切な保護を提供するために、セカンダリＳＡＲＡシステムは、非常に頻繁に、ネットワーク規模の沈黙期間を信頼する。これらの沈黙期間中に、全てのネットワークは一時停止され、ステーションは、プライマリユーザを見張って前記チャネルをセンシングする。これらの沈黙期間に対して使用されるアルゴリズムに依存して、これらは、（例えば、１０ないし１００ミリ秒のオーダーで）かなり長くなりうる。
【０００５】
逆説的に、ＳＡＲＡネットワークのユーザは、音声及びビデオトラジックのサポートを含む、既存の無線ネットワークにおいて利用可能な同型のＱｏＳを期待する。しかしながら、これらのサービスは、厳しいＱｏｓ要件（例えば音声に対して２０ｍｓであることができる）を要求するので、明らかな疑問は、ＳＡＲＡシステムは、前記ＳＡＲＡシステムのユーザにより必要とされるＱｏＳをサポートすると同時に、どのように沈黙チャネルを通してインカンベントを保護することができるのかである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、ＳＡＲＡシステムのユーザにＱｏＳレベルのサービスを提供するのと同時に、インカンベントを保護するこの問題に効率的に取り組む機構の必要性が当技術分野に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシステム、装置及び方法は、二段アプローチ、すなわち高速センシング及び後に続くオプションの精細センシングに基づくような機構を提供する。前記高速センシングは、前記精細センシングの前に行われ、典型的には、エネルギ検出のような迅速かつ単純な検出アルゴリズムを使用する。これは、第一に帯域内チャネルにわたり行われ、これらの測定の結果が、前記精細センシングの必要性を決定する。加えて、前記高速センシングの結果は、前記精細センシングの長さに影響を与える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、説明目的のみで提示される添付図面を参照して以下の詳細な記載を考慮して当業者により容易に理解されることができる。図面において、同じ参照符号は、冗長な記載を排除するために同一の構成要素を示す。
【０００９】
本発明は、図２に示されるようにＢＳ（基地局）２０１及び固定又は可動である複数のＣＰＥ（顧客宅内機器）２０２iにより特徴付けられるインフラベースの中央化された無線システム２００に関連してここに記載される。このタイプのシステムにおいて、ＢＳ２０１は、ダウンストリーム及びアップストリームの両方で媒体アクセスを制御し、これは、ＭＡＣ層機能により行われる。代替実施例において、本発明は、分散型アクセスシステムにおいても使用されることができる。
【００１０】
このタイプのセカンダリシステムは、オポチュニスティックスペクトルアクセスベースで動作し、ＢＳ２０１j及びＣＰＥ２０２iは、スペクトル"穴"を見張って無線スペクトルをモニタする。しかしながら、プライマリユーザが、セカンダリＳＡＲＡシステムにより使用中のチャネルを再要求する場合はいつでも、前記セカンダリネットワークは、時宜に即して前記プライマリシステムの存在を検出することができなければならない。加えて、これは、前記セカンダリ無線システムのユーザにより期待されるＱｏＳをサポートしながら行われなくてはならない。
【００１１】
本発明は、図３においてＢＳ２０１に対して描かれる沈黙期間管理に対するシステム、装置及び方法である。これは、ネットワーク規模の沈黙期間の使用により実現されるが、非常に異なる時間スケールを持つ２つの段を有する。これらは、
・高速センシング：高速センシング段は、図３に描かれるように少なくとも１つの高速センシング期間３０１を有し、各高速センシング期間３０１は、異なる周波数チャネルと関連付けられる。この段の間に、高速センシングアルゴリズムが採用される（例えばエネルギ検出、パイロット検出、周期定常検出）。典型的には、これは、非常に短い時間（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂにおいて２０μｓｅｃ及びＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいて９μｓｅｃ）内に行われ、高度に効率的である。この段の間に全てのＣＰＥ２０２i及びＢＳ２０１1により行われた測定の結果は、統合され、ＢＳ２０１1内のメモリ１１０１に記憶され（図１１Ａ参照）、ＢＳ２０１1は、この場合、後の精細センシング３０２に対する必要性を決定する。ＣＰＥ２０２iにより行われた測定は、ＢＳ'２０１1メモリに記憶されることができる前に最初にＢＳ２０１1に報告されなければならない。したがって、ＣＰＥ２０２iからの測定は、ＣＰＥ'２０２iメモリに最初に記憶され、ＢＳ２０１1に送信され、次いで、ＢＳ２０１1に記憶され、統合される。
【００１２】
例えば、前記高速センシング段の間に、例えば、作用されるチャネルにおけるエネルギが常に所定の閾値より下であると結論付けられる場合、ＢＳ２０１は、次の予定された精細センシング３０２期間をキャンセルすると決定することができる。更に、多くの高速センシング期間３０１の各々は、異なる周波数チャネルと関連付けられることができる（例えば、合計３つの高速センシング期間を用いて、１つはチャネルＮ、他の１つはＮ−１、他の１つはＮ＋１上で行われることができる）ので、エネルギがあるチャネルにおいて検出され、他では検出されないことが可能である。この場合、ＢＳ２０１は、何が本当により注意深い測定を必要としているかを照合するために次に予定された精細センシング期間３０２の時間の長さを変更することを決定することができる。それ以上でもそれ以下でもない。代替実施例において、ＢＳ２０１1は、信頼性を増大させるために同じチャネルにおいて複数の高速センシング期間を予定する（例えば、合計６つの高速センシング期間を用いて、２つはチャネルＮ、他の２つはチャネルＮ＋１、他の２つはチャネルＮ−１上で行われることができる）。
【００１３】
・精細センシング：精細センシング段３０２の間に、より詳細なセンシングが目標のチャネル上で実行される。典型的には、前記プライマリユーザの送信された信号の特定のシグネチャ及び特徴の少なくとも１つが求められるので、精細センシング段３０２の間に実行されるアルゴリズムは、より長い時間スケール（例えば、ＡＴＳＣに対するフィールド同期（field-sync）検出の場合に２４ｍｓ、あるいは照合されたフィルタ及びフィーチャ検出に対して数ミリ秒のオーダー）を占有する。換言すると、前記精細センシングは、典型的には、前記高速センシングより桁違いに大きく、音声及びビデオのようなＱｏＳに敏感なトラフィックには許容不可能でありうる。したがって、プライマリユーザを保護しながらセカンダリユーザの厳しいＱｏＳ要件を満たすために、精細センシング段３０２の存在及び長さは、動的に決定されなければならない。好適な実施例において、これは、高速センシング段の間に得られたフィードバックにより行われる。
【００１４】
本発明の二段機構が、プライマリユーザ（例えば、テレビ放送局）、規制機関（例えば、米国におけるＦＣＣ）及び産業（例えば、ＩＥＥＥ）の少なくとも１つにより規定されるパラメータであるチャネル検出時間（ＣＤＴ）３０３ごとの開始後に繰り返すことに注意すること（図３参照）は重要である。加えて、前記高速センシング段と対照的に、精細センシング段３０２は、大幅に長い時間をとることを考えて、ＣＤＴ３０３の間に多くとも１回だけ行われる。
【００１５】
図４Ａ及びＢは、本発明による（図１１Ａ−Ｂに示される）それぞれのＢＳ１１００及びＣＰＥ１１５０装置を用いて修正された（図１２に示される）インフラネットワークのＢＳ１２０１及びＣＰＥ１２０２iそれぞれにおける前記二段機構の方法の好適な実施例を示す。ステップ４０１において、ＢＳ１２０１は、ＣＤＴ３０３ごとにセンシングする帯域内チャネルを選択し、ステップ４０２において、前記選択をＣＰＥ１２０２iに送信する（好適な実施例において、これは、センシングされる全てのチャネルの"フルダンプ（full dump）"及びチャネルの連続的送信の一方である）。次いで、ステップ４０３において、ＢＳ１２０１は、ステップ４０５において高速センシングを実行するチャネルＮを選択する。ＢＳ１２０１は、ステップ４０６において選択される帯域内チャネルの各々に対してステップ４０５において前記高速センシングを実行する。ＢＳ１２０１は、次いで、４０７においてタイマを開始し、ステップ４０８において、ＣＰＥ１２０２iにより行われる高速センシングの報告を待機する。ＢＳ１２０１は、ステップ４０９においてタイムアウトするか、又はステップ４１０においてＣＰＥ１２０２iから全ての予測される高速センシング報告を受信するかのいずれかである。次いで、ＢＳ１２０１は、ステップ４１１において、いくつのチャネルに精細センシングを実行するか、例えばＣを決定し、如何なる変更をもローカルメモリ（図１１Ａ参照、構成要素１１０１）に記録し、次いで、ステップ４１３にいて如何なる変更をもＣＰＥ１２０２iに通信する。
【００１６】
ここで図４Ｂ及び図１２を参照すると、ステップ４１１において、ＣＰＥ１２０２iは、ＣＤＴ３０３ごとにセンシングする前記Ｎ帯域内チャネルを受信し（好適な実施例において、前記チャネルのリストが一回又は連続的の一方で受信される）、ステップ４５２において、チャネルＮを選択する。次いで、ステップ４５３において、ＣＰＥ１２０２Siは、チャネルＮ上で高速センシングを実行する。ＣＰＥ１２０２iは、ステップ４５４において選択される帯域内チャネルの各々に対してステップ４５３において前記高速センシングを実行する。ステップ４５４において、ＣＰＥ１２０２iは、ローカルメモリ（図１１Ｂ参照、構成要素１１５１）に記憶される高速センシング測定の結果をＢＳ１２０１に折り返し報告する。ＣＰＥ１２０２iは、次いで、ステップ４５６においてタイマを開始し、ステップ４５７において、後に続く精細センシング段に関するＢＳ１２０１からの命令を待機する。受信された前記命令は、新しい命令がＢＳ２０１から受信されるまで全ての後の精細センシング段に適用される。ＣＰＥ１２０２iは、ステップ４５８においてタイムアウトするか、又はステップ４６０において変更通知を受信するかのいずれかである。次いで、ステップ４５９及び４６１において、ＣＰＥ１２０２iは、如何なる精細センシング変更通知をもローカルメモリ（図１１Ｂ参照、構成要素１１５１）に記録する。
【００１７】
精細センシング３０２が、精細センシングに対する直ちに後に続く時間におけるこれらの変更によってＢＳ１２０１及びＣＰＥ１２０２iにより達成されることに注意すべきであり、これは図４Ａ及びＢに示されないが、ＢＳ１２０１に対する図３のタイミングに示され、この図は本発明により修正されたＢＳごとに適用することを意図される。タイミング図、図３は、本発明の二段機構の実行が関与する限り、ＣＰＥ１２０２iにも適用される。
【００１８】
以上のように、本発明の二段機構は、センシングオーバヘッドを分散するので、多くの利点を提供する。これは、前記高速センシング段が、所要のＣＤＴ３０３内で前記測定されたチャネル内の（明らかに、前記測定装置のノイズフロアのような所定の閾値より上である）如何なる信号の存在をも検出することができるので、プライマリユーザの適切な保護を提供する。同時に、これは、前記精細センシングの時間のかかるタスクが本当に必要である場合にのみ実行されるので、セカンダリユーザに対するより良いＱｏＳのサポートをも可能にする。
【００１９】
対処される必要があるもう１つの問題、すなわち、複数の重複するセカンダリネットワークが同じ周波数チャネルにおいて動作する場合が存在する。明らかに、この場合、前記高速センシング段がエネルギ検出により実施される場合、セカンダリネットワークは、意図したプライマリユーザではなく、他のセカンダリネットワークのエネルギを検出しうる。これは、前記高速センシング段が常に行われるので、この二段アプローチを台無しにする。
【００２０】
この問題を克服するために、図５に描かれるように、重複するネットワークが同期されると仮定される。この仮定をすることにより、重複するセルは、フレームだけでなく、沈黙期間をも同期する。これは、全てのセカンダリネットワークが同じ時間において前記チャネルを沈黙させ、前記プライマリユーザからの信号のみが当該チャネルに残るので、前記高速センシングの結果が高度に効率的であることを保証する。
【００２１】
高速センシング割り当て１１０２：本発明の決定的な態様の１つは、前記高速センシングが、重複するネットワークにわたり共通である時間期間中に実行されることである。これは、全てのネットワークが、同じ時間に高速センシングを実行することを保証し、したがって、前記プライマリユーザを検出する際に高速センシングの有効性を増大する。
【００２２】
ＴＤＭＡベースのＭＡＣプロトコル（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６）を仮定すると、好適な実施例において、前記高速センシングは、図６に描かれるようにＭＡＣフレームの終点に行われる。重複するネットワークのフレームは、同期されるので、したがって、異なるネットワークからのフレームの終点である。したがって、これは、この時間の間に高速センシングが実行されることができることを保証する。重複するネットワークは、アップストリームトラフィックとダウンストリームトラフィックとの間の異なる比を持つので、例えば、このようなセンシングが図６に示されるようなＴＴＧ（受信／送信遷移ギャップ）窓６０１の間に実行される場合には、当てはまらない。代替実施例において、高速センシング割り当ては、固定であり、事前に決定され、これにより、ＭＡＣスーパーフレーム又はフレーム構造の同じ部分を常に占有する。
【００２３】
ＴＤＤ（時分割二重）に基づく既存のＴＤＭＡベースのＭＡＣプロトコルにおいて、前記フレームの終点において、ＲＴＧ（受信／送信遷移ギャップ）６０２が常に含まれる。本発明の好適な実施例は、前記精細センシングを実行するこの時間期間の継続時間（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６の場合に約５０μｓｅｃ）を動的に制御する。したがって、好適な実施例において、ＢＳ１２０１は、高速センシングが実行されるべきか否かに依存してＲＴＧ６０２のサイズを動的に構成する。これは図６に示され、フレームの終点にセンシングＲＴＧスロット６０２が存在する。
【００２４】
好適な実施例において、ＢＳ１２０１は、いずれのフレームにおいて高速センシングが実行されるべきかをＣＰＥ１２０２iに通知する。加えて、ＢＳ１２０１は、いずれのチャネルにおいて高速センシングを実行するか及びセンシングＲＴＧ窓６０２のサイズを指定する。例えば、予定されたＭＡＣを考慮すると、これは、制御メッセージの１つと一緒に指定されることができる。ＩＥＥＥ８０２．１６に対して、これは、ＤＣＤ及びＵＣＤメッセージの１つにおいて行われることができる。図７は、いずれのフィールドが、高速センシング割り当てに対してＢＳ１２０２により指定される必要があるかの一例を示す。
【００２５】
ＣＰＥ報告４５５：好適な実施例において、一度高速センシング段が行われると、ＣＰＥ１２０２iは、ＢＳ１２０１に測定結果を折り返し報告する。これは、各高速センシング期間３０１の後、又はＣＤＴ３０３内に行われる全ての高速センシング期間の後に１回だけのいずれかで行われる。これにかかわらず、ＣＰＥ１２０２iがこのような測定結果を報告するのに使用する方法は、帯域幅の効率的な使用に対して決定的である。
【００２６】
本発明は、このような報告を送信する帯域幅について効率的であり、短縮された方法を提供する。これは、前記高速センシング（例えば、エネルギ検出）測定の結果が、単純なイエス・ノー回答でありえ、したがって、詳細な測定報告スキームを必要としないという事実により動機付けされる。ここで、好適な実施例は、図８に示される統合スペクトル占有測定報告８００を採用する。この報告を用いて、ＣＰＥ１２０２iは、ＣＤＴ３０３期間ごとに行われた高速センシング測定の全ての結果を単一のメッセージでＢＳ１２０１に送信し、これは、非常に帯域幅について効率的なスキームを生じる。代替的な好適実施例において、より詳細な測定報告が使用されることに注意する。
【００２７】
精細センシング割り当て１１０３：一度ＢＳ１２０１が十分なＣＰＥ１２０２iから高速センシング測定に関する報告を受信すると、ＢＳ１２０１は、後の精細センシング段に関する決定を行うことができる。これは、前記沈黙期間を適合的に制御する測定要求及びチャネル管理メッセージにより行われる。好適な実施例において、これらは、ＢＳ１２０１からＣＰＥ１２０２iに送信されるチャネル占有更新（ＣＯＵ）メッセージ１０００を加えることにより拡張される。このＣＯＵメッセージ１０００のフォーマットの一例が、図１０に示され、その意図は、ネットワーク全体における統合されたチャネル占有情報についてＣＰＥに通知することである。典型的には、これは、一度ＢＳ１２０１が前記セルの全体的なチャネル占有について信頼できる決定を行うことを可能にするために関連付けられたＣＰＥ１２０２iから十分な測定報告を受信すると、ＢＳ１２０１により送信される。これは、より良いチャネル管理、ＣＰＥ１２０２i測定活動の最適化、及びインカンベントの帯域内検出の場合に改良されたリカバリ手順を含む複数のフィーチャが実施されることを可能にする。
【００２８】
ここで、ＢＳ１１０１及びＣＰＥ１１５０の好適な実施例をそれぞれ示す図１１Ａ−Ｂを参照すると、二段センシング装置は、前記装置の各々が、上で論じられたように、図４Ａ−Ｂのそれぞれの方法を実行する沈黙期間制御モジュール４００及び４５０を含む。これらの装置の各々は、本発明の段１として高速センシングモジュール１１０２と、本発明のオプションの段２として精細センシングモジュール１１０３とを更に含む。段１及び２は、沈黙期間制御モジュール４００、４５０によりそれぞれ動作的に結合され、制御される。更に、各装置１１００、１１５０は、チャネル占有データ及び精細センシングパラメータ並びにそれぞれＢＳ１１００及びＣＰＥ１１５０装置による他の短期間／長期間の所要の動作データの長期間の保持に対するメモリを含む。ＢＳ二段センシング装置１１００は、ＣＰＥ１２０２iにより送信されたチャネル報告４５５を受信し、少なくとも以下の情報、すなわち、チャネル４０２、ＣＯＵメッセージ１０００及び精細センシング変更４１３をＣＰＥ１２０２iに送信するように構成される。同様に、ＣＰＥ二段センシング装置１１５０は、少なくともチャネル４０２、ＣＯＵメッセージ１０００及び精細センシング変更を含むＢＳ１２０１により送信される情報を受信するように構成される。ＣＰＥ二段センシング装置１１５０は、ＣＰＥ１２０２iにより実行された高速センシング及び精細センシングの両方から得られたチャネル報告４５５をＢＳ１２０１に送信するように更に構成される。
【００２９】
図１２は、本発明の二段センシングを実行するようにＢＳ装置１１００及びＣＰＥ装置１１５０でそれぞれ修正された１つのＢＳ及び複数のＣＰＥからなる中央制御無線ネットワークを示す。
【００３０】
本発明は、コグニティブ無線に基づく未来のＩＥＥＥ８０２．２２、ＩＥＥＥ８０２．１１及びＩＥＥＥ８０２．１５に対する基準であるが、これらに制限されない。
【００３１】
本発明の幾つかの実施例が示され、記載されているが、当業者は、本発明の原理及び精神から逸脱することなくこれらの実施例に変更が行われることができることを理解し、本発明の範囲は、添付の請求項及び同等物に記載される。例えば、より詳細な測定報告が使用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】５ＧＨｚのＵ−ＮＩＩ周波数帯域において動作する４つの８０２．１１ａチャネルにおけるスペクトル使用のパターンを示す。灰色の部分は、ビジー状態の周波数チャネルを表す。
【図２】１つの基地局（ＢＳ）及び複数の顧客宅内機器（ＣＰＥ）からなる中央制御無線ネットワークの一例を示す。
【図３】本発明による沈黙期間管理に対する二段機構の構造を示す。
【図４Ａ】本発明によるＢＳにおける二段階センシング手順を示す。
【図４Ｂ】本発明によるＣＰＥにおける二段階センシング手順を示す。
【図５】単一のチャネル内の複数の重複するセルを持つ沈黙期間管理を示す。
【図６】高速センシング期間を持つフレーム構造を示す。
【図７】高速センシングを可能にするようにＢＳにより指定されるパラメータを示す。
【図８】統合スペクトル占有測定報告を示す。
【図９】チャネル状態表を示す。
【図１０】チャネル占有更新メッセージに対するフォーマットを示す。
【図１１Ａ】本発明による二段センシング手順に対するＢＳ装置を示す。
【図１１Ｂ】本発明による二段センシング手順に対するＣＰＥ装置を示す。
【図１２】本発明による、二段センシング装置で各々修正された１つのＢＳ及び複数のＣＰＥからなる中央制御無線ネットワークの一例を示す。
【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１２】
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【国際調査報告】
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