(57)【要約】  本発明は、地域無線ネットワーク（WRAN）でチャネルの衝突を回避する装置及び方法を提供する。時間tで第１のチャネルから第２のチャネルにWRANの基地局（BS）を切り替える媒体アクセスコントローラ（MAC）が提供される。MACは、ランダム遅延時間まで時間tに関して切り替えを遅延させる切り替え時間遅延回路を有する。
2009523360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランシーバに結合され、時間tに第１のチャネルから第２のチャネルに前記トランシーバを切り替える媒体アクセスコントローラを有する無線通信ネットワークのノードで使用されるチャネル切り替え遅延回路であって、
前記媒体アクセスコントローラに結合され、前記切り替えの指示を受信するプロセッサと、
前記プロセッサに結合され、前記指示の受信に応じてランダム遅延時間を提供するランダム遅延時間回路と
を有し、
前記プロセッサは、前記ランダム遅延時間まで前記時間tに関して前記トランシーバの前記切り替えを遅延させるチャネル切り替え遅延回路。
【請求項２】
前記トランシーバは、地域無線ネットワークの基地局（BS）を有し、
前記媒体アクセスコントローラ（MAC）は、前記第１のチャネルの占有を検出するためにコグニティブ無線と協調し、
前記プロセッサは、前記MAC及び前記トランシーバに結合され、前記ランダム遅延時間まで前記時間tから遅延した時間に前記第１のチャネルの占有の検出に応じて前記トランシーバを切り替える、請求項１に記載のチャネル切り替え遅延回路。
【請求項３】
前記ランダム遅延回路は、前記プロセッサに結合され、前記プロセッサから受信した信号に応じて乱数を生成する乱数生成器を有し、
前記プロセッサは、前記切り替えの前記指示に応じて前記乱数生成器に前記信号を提供する、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
時間tに第１のチャネルから第２のチャネルに地域無線ネットワークのBSを切り替える媒体アクセスコントローラであって、
ランダム遅延時間まで時間tに関して前記切り替えを遅延させる切り替え時間遅延回路を有する媒体アクセスコントローラ。
【請求項５】
前記基地局は、前記媒体アクセスコントローラに結合され、前記第１のチャネルの占有の指示を提供するチャネル占有センサを有し、
前記媒体アクセスコントローラは、前記切り替え時間遅延回路に結合され、ランダムに生成された切り替え時間までに前記指示に応じて前記切り替えを開始する、請求項４に記載の媒体アクセスコントローラ。
【請求項６】
前記プロセッサに結合された少なくとも１つのカウンタを有し、
前記カウンタは、前記ランダム遅延時間の時間ウィンドウを規定し、
前記時間ウィンドウは、最大待機時間と最小待機時間とのうち少なくとも１つを有し、
前記プロセッサは、前記時間ウィンドウ内の時間から待機時間をランダムに選択するように構成される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項７】
地域無線ネットワークのBSでチャネル切り替えを制御する方法であって、
前記基地局と少なくとも１つのCPEとの間に第１の無線チャネルを有する通信リンクを確立するステップと、
前記第１の無線チャネルから第２の無線チャネルに前記通信リンクを切り替えることを判定するステップと、
前記判定するステップに応じて乱数を生成するステップと、
前記乱数に基づいて前記第２のチャネルに切り替える時間tを生成するステップと、
前記少なくとも１つのCPEに前記時間tを通知するステップと、
前記時間tに前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに前記基地局を切り替えるステップと
を有し、
占有するために前記第２のチャネルを検出するステップは、前記判定するステップの後、且つ前記切り替えるステップの前に実行される方法。
【請求項８】
トランシーバのチャネル切り替えを制御する方法であって、
第１のチャネルから第２のチャネルに前記トランシーバを切り替えることを判定するステップと、
ランダム遅延時間の後に前記第２のチャネルに切り替えるステップと
を有する方法。
【請求項９】
前記判定するステップを実行した後に乱数を生成するステップと、
前記乱数に基づいて前記ランダム遅延時間を決定するステップと
を更に有する、請求項８に記載のチャネル切り替えを制御する方法。
【請求項１０】
時間ウィンドウを規定する少なくとも１つのカウンタを有し、
前記時間ウィンドウは、最大待機時間と最小待機時間とのうち少なくとも１つを有し、
前記プロセッサは、前記時間ウィンドウ内の時間から待機時間をランダムに選択するように構成される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項１１】
前記基地局は、前記プロセッサに結合されたチャネル占有センサを更に有し、
前記チャネル占有センサが前記ランダム遅延タイマの終了前に前記第１のチャネルの占有を示す場合に、前記プロセッサは、候補チャネルリストから第２のチャネルを選択するように構成される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項１２】
周波数ホッピングの地域無線ネットワーク（WRAN）で使用される媒体アクセスコントローラであって、
WRANシステムの次ホップのチャネルを選択するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサに結合され、前記プロセッサによる前記次ホップのチャネルの選択に応じてランダム遅延時間を生成するランダム遅延時間生成器と
を有し、
前記WRANは、前記ランダム遅延時間の終了後に前記次ホップのチャネルにホッピングする、媒体アクセスコントローラ。
【請求項１３】
前記WRANは、前記プロセッサに結合され、前記ランダム時間遅延が終了した後の占有状態について前記次ホップのチャネルを検出し、前記占有状態の指示を前記プロセッサに提供するスペクトルセンサを更に有し、
前記送信機は、前記占有状態の前記指示に応じて、前記次ホップのチャネルが占有されていないことを前記占有状態の前記指示が示す場合に、前記次ホップのチャネルに切り替え、
前記送信機は、前記指示に応じて、前記次ホップのチャネルが占有されていることを前記占有状態が示す場合に、異なる次ホップのチャネルを選択する、請求項１２に記載のコントローラ。
【請求項１４】
無線送信媒体の複数のチャネルから選択可能な少なくとも１つのチャネルで無線信号を送信するように動作可能な無線周波数送信機を有する無線ネットワークのノードであって、
入力でチャネル切り替えコマンドを受信するように動作可能な受信機と、
前記入力に結合され、前記チャネル切り替えコマンドを受信したことに応じて乱数を提供する乱数生成器と、
前記乱数生成器に結合され、前記乱数を受信し、前記乱数に基づいてチャネル切り替え時間を提供するプロセッサと
を有し、
前記送信機は、前記無線ネットワークの少なくとも１つの他のノードに前記チャネル切り替え時間を有する無線信号を送信するように構成されるノード。
【請求項１５】
前記送信機は、少なくとも候補チャネルリストを格納するメモリを更に有し、
前記プロセッサは、前記リストから候補チャネルを受信し、候補チャネルを前記送信機に提供するように構成され、
前記無線信号は、前記候補チャネルを更に有する、請求項１４に記載の無線周波数送信機。
【請求項１６】
前記メモリは、前記受信機に結合される、請求項１５に記載の無線周波数送信機。
【請求項１７】
送信媒体のチャネルでランダム切り替え時間信号を有するチャネル切り替えコマンドを有する無線信号を受信するように同調可能な無線周波数フロントエンドと、
前記無線周波数フロントエンドに結合され、前記ランダム切り替え時間信号を有する前記チャネル切り替えコマンドを受信し、前記チャネル切り替え時間信号により決定された時間に前記無線周波数フロントエンドを同調するチャネル切り替えプロセッサと
を有する無線周波数受信機。
【請求項１８】
送信媒体のチャネルで無線信号を送信及び受信するように動作可能な無線周波数フロントエンドと、
乱数生成器と、
チャネル切り替えコマンドを受信する入力を有するチャネル切り替えプロセッサと
を有し、
前記チャネル切り替えプロセッサは、前記乱数生成器に結合され、乱数を受信し、前記チャネル切り替えコマンドに応じて前記乱数に基づいてランダムに生成された切り替え時間信号を提供するように構成され、
前記無線周波数フロントエンドは、前記ランダムに生成された切り替え時間信号を有する無線信号を送信するように構成される無線周波数トランシーバ。
【請求項１９】
前記無線周波数フロントエンドは、前記チャネル切り替えプロセッサに結合された同調回路を有し、
前記プロセッサは、前記ランダム時間切り替え信号に従って同じチャネルを変更するように更に構成される、請求項１８に記載のトランシーバ。
【請求項２０】
無線送信媒体の同じチャネルで無線信号を送信及び受信するように動作可能なそれぞれの無線周波数フロントエンドを有する少なくとも第１及び第２のトランシーバを有する無線ネットワークであって、
前記第１の無線トランシーバは、
乱数生成器と、
チャネル切り替えコマンドを受信する入力を有するチャネル切り替えプロセッサと
を有し、
前記チャネル切り替えプロセッサは、前記乱数生成器に結合され、乱数を受信し、前記チャネル切り替えコマンドに応じて前記乱数に基づいて前記同じチャネルのランダムに生成された切り替え時間を提供するように構成され、
前記無線周波数フロントエンドは、前記ランダムに生成された切り替え時間信号を有する無線信号を送信するように構成される無線ネットワーク。
【請求項２１】
前記第２のチャネルを有するチャネルを選択するステップを更に有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記チャネルを選択するステップは、チャネル占有についてRFスペクトルの少なくとも一部を検出するステップを有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記チャネルを選択するステップは、
メモリに候補チャネルのリストを格納するステップと、
前記格納された候補チャネルのリストから第２のチャネルを選択するステップと
を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記メモリに候補チャネルのリストを格納するステップは、
チャネルブロードキャストスケジュールの少なくとも１つのソースから少なくとも１つのチャネルブロードキャストスケジュールを受信するステップと、
前記少なくとも１つの受信したチャネルブロードキャストスケジュールに少なくとも部分的に基づいて前記候補チャネルのリストを作るステップと、
前記メモリに前記作られた候補チャネルのリストを格納するステップと
を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記メモリに候補チャネルのリストを格納するステップは、
前記ネットワークの少なくとも１つのユーザノードからチャネル情報を受信するステップと、
前記受信したチャネル情報に少なくとも部分的に基づいて前記候補チャネルのリストを作るステップと、
前記メモリに前記作られた候補チャネルのリストを格納するステップと
を有する、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発明者のGAO,  Wen他によりMETHOD  FOR  CHANNEL  SWITCH  AND  INTER  BASE  STATION  COMMUNICATION  IN  WIRELESS  REGIONAL  AREA  NETWORKについて2006年1月11日に米国特許商標庁に出願された米国仮出願第No.60/757,998号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、無線ネットワークに関し、特に地域無線ネットワーク（WRAN：Wireless  Regional  Area  Network）でチャネル切り替えを制御する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ブロードバンド通信アクセスの需要が増加している。このようなアクセスは、或る場合に提供することが困難である。例えば、過疎地方及び世界の他のサービスの行き届いていない地域は、有線ブロードバンドアクセスをサポートするための有線インフラストラクチャが欠如している。IEEE（The  Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers）のワーキンググループは、無線ブロードバンドアクセスの増加する需要を満たすために無線ネットワーク用の標準仕様（802.22と表す）を提案している。IEEE802.22WRAN仕様は、典型的には許可されたユーザに確保された無線周波数（RF：radio  frequency）放送帯域内で動作するように構成されたWRANシステムを記載している。RF放送帯域の許可されたユーザの一例は、テレビ放送局である。
【０００４】
チャネル切り替えは、WRANの重要な機能である。WRANトランシーバノードは、放送帯域で許可された既存サービス（incumbent  service）と干渉を回避するように、動作チャネルを切り替える。WRANノードは、既存の使用が検出されたときに、第１のチャネル（例えば、ノードが通信リンクを確立しているチャネル）から第２のチャネルに切り替えることができる。
【０００５】
WRANチャネル切り替えの他の理由は、WRAN通信リンクでサービス品質（QoS：quality  of  service）を維持することである。天候、電気干渉、障害のある装置、及び他の要因等のような要因のため、リンク品質は低下し得る。リンク品質が低下すると、WRANシステムにとって異なるチャネルに変更し、リンク品質を維持することが場合によって望ましい。チャネル切り替えは、第１のチャネルが低下したときに、第２の異なるチャネルで新しい通信リンクを確立する選択肢をサポートする。
【０００６】
チャネル切り替えの他の理由は、周波数ホッピング（FH：frequency  hopping）として知られるスペクトル拡散通信技術を使用することである。周波数ホッピングは、WRANが既存サービス（incumbent）と干渉を回避することができる他の方法である。周波数ホッピングのWRANシステムは、時間領域での通信を複数の異なる周波数に分散する。複数の周波数のそれぞれは、少量の時間のみに使用される。
【０００７】
既存サービスは、比較的狭い周波数帯域を割り当てられる。典型的には、既存サービスは、WRAN通信に優先するほど十分に高い電力で送信する権利を有する。従って、既存サービスに影響を及ぼす所定のチャネルでWRANにより生じる何らかの干渉は、一時的なものになる。WRANからの何らかの干渉は、既存サービスにより無効になる可能性が高い。同時に、既存サービスは、周波数ホッピングのWRAN局により使用される周波数の１つのみを無効にする。従って、WRAN送信の一部のみが、許可されたチャネルで到達する既存サービスにより妨げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
WRANの１つのチャネル切り替えの課題は、チャネルを切り替えるときに他のWRANと衝突を回避することである。１つより多くのWRAN局が同時に切り替える同じ第２のチャネルを選択すると、WRAN局の間の衝突が生じ得る。従って、チャネルの衝突を回避するようにチャネル切り替えを制御する装置及び方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施例は、地域無線ネットワーク（WRAN：Wireless  Regional  Area  Network）でチャネル切り替えを制御する方法、装置及びシステムを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の完全な説明は、以下の詳細な説明と共に添付図面に開示されている。
【００１１】
この明細書の目的で、以下に定義されるように、以下の用語が使用される。
【００１２】
“基地局（BS：base  station）”という用語は、少なくとも１つの加入者宅内装置（CPE）セットの接続、管理及び制御を提供する装置セットを示す。
【００１３】
“加入者宅内装置（CPE：customer  premised  equipment）”という用語は、WRAN加入者とBSとの間の接続を提供する装置を示す。
【００１４】
WRANを参照して、“セル”は、少なくとも１つのBSを有するものとして定義される。
【００１５】
“ノード”という用語は、ネットワーク関連機能を提供するネットワークエレメントのグループを示す。例えば、基地局はWRANのノードを有する。CPEはWRANのノードを有する。
【００１６】
“無線”という用語は、光の周波数の下の周波数での電磁波の変調による信号の無線送信を示す。
【００１７】
“コグニティブ（cognitive  radio）”という用語は、無線周波数（RF：radio  frequency）スペクトルの少なくとも特定の部分が現在使用中であるか否かを検出するように設計された無線送受信機（トランシーバ）を示す。
【００１８】
“チャネル”という用語は、送信機と受信機との間で通信する指定の周波数又は指定の周波数帯域を示す。特定のチャネルは複数の方法で示される。チャネル番号は、媒体アクセスコントローラ（MAC：medium  access  controller）により使用される確立されたチャネル番号を表す。或る実施例では、チャネル番号は物理チャネルを表す。本発明の他の実施例では、チャネル番号は論理チャネルを表す。或る表現方式でのチャネル番号は、送信局及び受信局のハードウェア及びソフトウェアにより、様々な他の表現方式にマッピングされ得る。
【００１９】
“ダウンストリーム”という用語は、BSからCPEへの方向を示す。“アップストリーム”という用語は、CPEからBSへの方向を示す。
【００２０】
“情報”という用語は、関心のあるシステムの状態を示す。
【００２１】
“メッセージ”という用語は、メッセージフォーマットに従って具体化及び構成された情報を示す。
【００２２】
＜図１：WRAN＞
図１は、図２、３及び６に示す本発明の様々な実施例を展開するのに適した例示的な無線ネットワーク10を示している。図１は、本発明の様々な実施例を展開するのに適した多数の可能なネットワーク構成のうち１つの例として、ネットワーク10を示している。本発明の一実施例によれば、無線ネットワーク10は、地域無線ネットワーク（WRAN：Wireless  Regional  Area  Network）を有する。WRANの一般的な仕様は、例えば“IEEE  P802.22/D0.1,  Draft  Standard  for  Wireless  Regional  Area  Networks  Part  22:  Cognitive  Wireless  RAN  Medium  Access  Control  (MAC)  and  Physical  Unit  (PHY)  specifications:  Policies  and  procedures  for  operation  in  the  TV  Bands”に記載されている。
【００２３】
本発明の一実施例では、ネットワーク10は、一般的にIEEE802.22仕様の提案されたドラフトに従って構成される。IEEE802.22仕様の現在のドラフトに記載されていない本発明の他の実施例も考えられる。これらの実施例は、将来の802.22仕様に記載されてもよく、記載されなくてもよい。802.22仕様に拘らず、WRAN10は少なくとも１つのセル26を有する。セル26は、少なくとも１つの基地局BS100を有する。典型的には、BS100は、少なくとも１つの加入者宅内装置（CPE：customer  premised  equipment）18に関連する。典型的には、セル26は、少なくとも１つのBS100と少なくとも１つのCPE18とを有する。図１に示す例示的なWRAN10は、複数のセル26及び26a-dを有する。複数のCPE18は、各セル26及び26a-dを含む。少なくとも１つのBS（例えば、セル26のBS100）は、バックボーン（BB：backbone）ネットワーク211に結合される。BBネットワーク211は、通常の優先ブロードバンドサービスを有する。BS100は、CPE18とBS100とを結合する無線リンクを介して、及びBS100とBBネットワーク211とを結合する有線リンクを介して、CPE18をBBネットワーク211に結合する。
【００２４】
本発明の或る実施例では、各セル26のサービスエリアは、BS100からの送信信号が所定の最小の信号対雑音比（SNR：signal  to  noise  ratio）で関連するCPEにより受信可能な地点まで及ぶ。本発明の或る実施例では、或るセル26のサービスエリアは、図１に示すように、他のセル26のサービスエリアと重複する。
【００２５】
典型的な例示的なセル26は、１つのBS100と、複数の関連するCPE18とを有する。図１に示すセル26、基地局100及びCPE18の数は、この実施可能な明細書における説明の便宜上で説明を簡単にするために選択されていることがわかる。実際には、WRAN10のセル26、BSS100及びCPE18の数は変化する。本発明は、何らかの特定の数のセル26、BS100又はCPE18を有するWRANに限定されない。
【００２６】
本発明の展開に適したネットワークの代替構成は、１つより多くのWRAN10を有するWRANシステムを有する。この場合、WRAN 10のシステムは、理想的には通信チャネルで相互に干渉を回避し、チャネルの既存ユーザとの干渉を回避する。
【００２７】
＜図２：セル＞
図２は、図１に示す一般的な形式のWRAN10の例示的なセル26の図である。セル26は、少なくとも１つのBS100と少なくとも１つのCPE（例えば、CPE18及びCPE18a）を有する。図２に示すセル26の例は、BS100と複数のCPE18とを有する。BS100は、トランシーバアンテナ203として示された、少なくとも１つの送信アンテナと少なくとも１つの受信アンテナとを有する。２つの例示的な基地局トランシーバアンテナ203及び204が図２に示されている。本発明は、如何なる特定の数の基地局アンテナに限定されない。トランシーバアンテナ203は送信機及び受信機（トランシーバ）244に結合される。BS100は、コグニティブ無線トランシーバ245に結合されたスペクトルセンサを更に有する。
【００２８】
BS100は、BSコントローラ288とバックボーンインタフェース214とを更に有する。バックボーンインタフェース214は、少なくとも１つのバックボーンネットワークをBSコントローラ288に結合する。図２は、バックボーンネットワークの２つの例を示している。バックボーンネットワークの第１の例は、インターネット211への通常の有線接続210を有する。バックボーンネットワークの第２の例は、通信衛星212への衛星通信リンク237を有する。
【００２９】
本発明の一実施例では、BS100は、衛星放送サービス212がCPE18に直接及ばない地理的領域のユーザに対して、少なくとも１つのバックボーンネットワーク（例えば衛星放送ネットワーク212）により伝達される放送サービスの無線拡張を提供する。例示的な実施例によれば、BS100のバックボーンインタフェース214は、無線バックボーンネットワークと有線バックボーンネットワークとの間のインタフェースを有する。本発明の実装に適した有線バックボーンネットワークの他の例は、ケーブルネットワーク、光ファイバネットワーク、公衆電話ネットワーク等を含む。BSコントローラ288は、トランシーバ244に結合され、セル26の少なくとも１つのCPE19と通信するようにトランシーバ244の動作を制御する。従って、少なくとも１つのバックボーンネットワーク（例えば211）とセル26の少なくとも１つのCPE18との間に少なくとも１つの通信リンク（例えば250）が確立される。本発明の例示的な実施例では、基地局100及び複数のCPE18は、ポイントツーマルチポイントのネットワーク構成で構成される。この例では、BS100はポイントを有し、複数のCPE18はマルチポイントを有する。
【００３０】
本発明の一実施例では、WRAN10のBS100のトランシーバ244は、54MHzと862MHzとの間のUHF/VHF  TV帯域で動作する。本発明の他の実施例によれば、WRAN10のBS100は、CPE18と通信するために他のテレビ帯域を使用する。本発明の或る実施例では、WRAN10のBS100は、CPEと通信するためにガードバンドに依存する。WRAN10又はBS100が動作するチャネル及び周波数に拘らず、理想的なWRAN10は、既存サービス（すなわち、許可されたユーザ）による何らかの通信チャネルの使用との干渉を回避する。
【００３１】
例示的なCPE18aは、CPEトランシーバ280に結合された少なくとも１つのCPE送信／受信アンテナ216を有する。CPEコントローラ299は、トランシーバ280に結合される。CPEコントローラ299はまた、ユーザアプリケーションユニット241にも結合される。ユーザアプリケーションユニット241は、例えば、パーソナルコンピュータ242と、関連するハードウェア及びソフトウェアとを有する。CPEコントローラ299は、ユーザアプリケーションユニット241とトランシーバ280との間に結合され、ユーザアプリケーションユニット241とBS100の少なくとも１つのバックボーンネットワークとの間の通信リンク250を提供する。
【００３２】
BS100は、無線通信リンク250を介してCPE（例えばCPE18a）と通信する。リンク250は、少なくとも１つのBSアンテナ（例えば204）とCPEアンテナ216との間に確立される。CPE18とBS100との間の同様の通信リンクは、点線251、252、253、254、255及び256により示される。
【００３３】
本発明の一実施例では、BS100は、例えばCPE18aに下りリンク送信をブロードキャストする。本発明の一実施例では、BS100の下りリンク送信は、セル26を含む全てのCPE18、18aにより受信される。一実施例では、CPE18からBS100への単一の上りリンクは、セル26の複数のCPEにより共有される。或る実施例では、上りリンクチャネルは、複数のアクセスチャネルを有する。本発明の一実施例では、各BS100は、指定のサービス品質（QoS：quality  of  service）要件に従ってアクセスを許可することにより、その上りリンク送信を制御する。
【００３４】
本発明の一実施例では、例示的なCPE18aのコントローラ299は、媒体アクセスコントローラ（MAC：medium  access  controller）を有する。或る実施例では、コントローラ299は、複数のCPEとBS100との間の通信リンクに他のCPEとのアクセスを共有するために、通常の多重アクセス方法を使用する。
【００３５】
本発明の様々な実施例に従ってBS100及びCPE18で使用するのに適した媒体アクセス制御のための３つの通常の方法は、周波数分割多重アクセス（FDMA：frequency-division  multiple  access）、時分割多重アクセス（TDMA：time-division  multiple  access）及び符号分割多重アクセス（CDMA：code-division  multiple  access）である。FDMAの実施例では、媒体はチャネルと呼ばれるスペクトルの部分に分割される。TDMAの実施例では、媒体へのアクセスはタイムスロットを有する部分に分割される。CDMAの実施例では、媒体は符号により分割され、この符号により、割り当てられたノードが媒体の同じチャネルを共有することができる。
【００３６】
本発明の一実施例は、直交周波数分割多重アクセス（OFDMA：Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access）技術を使用する。本発明のOFDMAの一実施例では、媒体は、時間−周波数空間に分割される。これは、OFDM信号インデックスとOFDMサブキャリアインデックスとの双方をCPEに割り当てることにより実現される。この実施例では、BS100は、セル26の他のCPEのサブキャリアと直交したままになるサブキャリアを使用してシンボルを送信する。本発明の或る実施例は、例えば高レートのアプリケーションをサポートするために、１つより多くのサブキャリアを１つのCPEに割り当てる。
【００３７】
本発明の他の実施例は、代替の多重アクセス装置及び方式を有する。本発明の或る実施例は、スペクトルを部分に分割するために少なくとも２つの多重アクセス方式の組み合わせを使用すると考えられる。本発明の様々な実施例により使用されるアクセス方式に拘らず、本発明は、チャネルを切り替えるときにチャネルの衝突を回避するシステム及び方法を提供する。
【００３８】
本発明の或る実施例によれば、BS100は、任意選択でスペクトルセンサアンテナ205を有する。スペクトルセンサ205は、スペクトル管理モジュール260に結合される。本発明の一実施例では、スペクトル管理モジュール260（図３において260で更に示す）は、コグニティブ無線システム（図３において245で最も良く示す）を有する。本発明の一実施例では、例示的なCPE18aは、セル26のBS100について分散スペクトル検出機能を提供する。この実施例では、CPE18は、BS100と同様に、スペクトルセンサアンテナとスペクトルマネージャとを備える。
【００３９】
このような実施例では、CPEは、ローカルスペクトル測定を実行するように構成される。CPE18は、ローカル測定結果をBS100に報告する。BS100は、CPE18からデータを収集する。BS100は、自分のBS100の測定と共にCPEから収集された情報に基づいて、RFスペクトルの検出された部分で既存サービス（例えば、許可されたサービス）の存在を決定する。
【００４０】
典型的なBSとは異なり、図２のBS100は、ランダム遅延回路（RDC：random  delay  circuit）659（図６において659で示される）を更に有する。本発明の一実施例では、ランダム遅延回路659は、BSコントローラ288の一部を有する。本発明の代替実施例では、遅延回路659は、トランシーバ244の一部を有する。図２に示すBS100の機能の様々な特定のハードウェア及びソフトウェアの実装が可能であることがわかる。従って、ランダム遅延回路659は、BS100の様々なハードウェア及びソフトウェアの構成要素で構成可能である。ランダム遅延回路659が関連するハードウェアに拘らず、回路659は、BS100が第１のチャネルから第２のチャネルに切り替えるときに、第２のチャネルでの衝突を回避する。
【００４１】
WRAN10の各BS100及び各CPE18は、WRAN10の各ノードを有する。本発明の一実施例では、全てのノードは固定ノードである。本発明の代替実施例によれば、ネットワーク100の少なくとも１つのノードは移動体である。
【００４２】
図２に示す実施例によれば、CPE18を対応するBS100に結合する無線送信媒体は、無線を有する。しかし、本発明は、無線媒体での用途に限定されない。無線ネットワークノードのノード間で通信信号を伝搬する他の媒体も可能である。例えば、水のような液状媒体、空気以外のガス及び宇宙空間のようなほぼ真空を通じて信号を伝搬することも知られている。
【００４３】
ネットワーク10のセル26の信号が伝搬する媒体に拘らず、セル26の各ノードは、セル26の少なくとも１つの他のノードと媒体へのアクセスを共有する。従って、本発明の実施例は、ネットワーク10のセル26のノードによる媒体へのアクセスを共有するプロトコル及び回路を有する。
【００４４】
＜図３：基地局100＞
図３は、図１及び２に示すBS100のハイレベルのブロック図である。図３は、本発明の開放型システム間相互接続参照モデル（OSI-RM：Open  Systems  Interconnection  Reference  Model）表現に従ったBS100を示している。BS100は、少なくとも１つの物理−媒体アクセス制御インタフェース（PHY/MAC）モジュール（例えば、モジュール306）を有する。本発明の他の実施例は、図３に示す複数のPHY/MACモジュール（例えば、302、306及び306）を有する。
【００４５】
PHY/MACモジュール（302、304、306）は、媒体アクセス制御ユニット（MAC310、311、312）と物理ユニット（PHY320、321、322）とを有する。PHY/MACユニット306の例示的なMAC312は、コグニティブ媒体アクセスコントローラ（CMAC：cognitive  medium  access  controller）312を有する。CMACユニット312は、トランシーバコントローラ（例えばコントローラ288）を有する。MAC312のトランシーバコントローラ288は、BS100のチャネル切り替えを制御するPHYユニット322のトランシーバ244に結合される。
【００４６】
PHYユニット322は、トランシーバ244を有する。本発明の実施例によれば、PHYユニット322は、CPE18と通信するためにBS100により使用されるRFスペクトルの一部を有する無線送信媒体への通常の電気的、機械的及び手続き的インタフェース（図示せず）を更に有する。例示的なPHYユニット322は、無線周波数（RF：radio  frequency）アンテナ204に結合されたトランシーバ244を有する。トランシーバ244は、BS100のアンテナ204とCPE18のアンテナ（例えば図２のアンテナ216）との間の通信リンク（例えば図２において250で示す）で無線媒体を通じてビットを送信する。
【００４７】
PHYユニット322とMACユニット312とが併せて、BS100の物理構成要素と媒体アクセス制御機能との間のインタフェースを定める。本発明の実施例によれば、PHY/MACモジュール306は、IEEE802.22標準仕様のドラフトに従う。例示的なPHY/MACユニット306は、BS100とCPE18との間に通信リンクを確立する（図２に最もよく示す）。本発明の或る実施例によれば、少なくとも１つのPHY/MACモジュール（302、304、306）は、BS100と第２のBSとの間に通信を更に確立し（図４に示す例）、基地局間通信を提供する。
【００４８】
本発明の実施例によれば、BS100は、バックボーンネットワークインタフェース388を更に有する。バックボーンネットワーク388は、ブリッジユニット333とプロトコルユニット330とを有する。ブリッジユニット333及びプロトコルユニット330は、BS100と有線又は他の無線ネットワークとの間のインタフェースを定める。次に、例示的なBS100のPHY/MACユニット306は、バックボーンネットワークインタフェースユニット388を介してCPE18をバックボーンネットワークに結合する。
【００４９】
本発明の実施例によれば、CMACユニット312は、PHYユニット322のトランシーバ244に結合されたコントローラ288を有し、BS100のチャネル選択及び切り替えを制御する。トランシーバ244は、アンテナ204に結合される。通信リンク（例えば図２に示す250）は、CPEアンテナ（例えば図２の18a）とBS100のアンテナ204との間の無線媒体を通じて確立される。このように、BS100はCPE18のためのバックボーンネットワークへのアクセスを提供する。コントローラ288は、ランダム遅延回路659を有する。本発明の或る実施例によれば、ランダム遅延回路659は、ランダム待機タイマ445と乱数生成器447とを有する。コントローラ288の構成及び動作について、図６に関して更に詳細に説明する。
【００５０】
図３は、説明を簡単にするために３つのPHY/MACモジュール302、304及び306を示している。しかし、点線で示すように、本発明は、BS100のPHY/MACモジュールの数に関して限定されない。図３に示すものより多い又は少ないPHY/MACモジュールを有する本発明の実施例も可能である。BS100の更なる実施例は、BSの需要が増加したときにPHY/MACモジュールを追加するように構成可能である。従って、本発明の或る実施例によれば、図３に示すBS100のアーキテクチャはスケーラブルである。
【００５１】
本発明の実施例によれば、PHY322は、コグニティブ無線トランシーバ（245で別に示す）を更に組み込む。本発明の或る実施例によれば、CMAC312は、コグニティブ無線MAC（CMAC：Cognitive  Radio  MAC）312を含むようにコグニティブ無線（CR：cognitive  radio）245と協調する。CR245は、無線周波数スペクトルの少なくとも一部を検出するように構成される。CR245により使用される例示的なスペクトル検出技術は、キャリア検知である。しかし、本発明は、特定のスペクトル検出技術に依存しない。他のスペクトル検出技術も、本発明で使用するのに適している。CMACの実施例では、CR245により、BS100は通信チャネル状態（例えば、RFスペクトルに関するチャネル占有、リンク品質及び他のチャネルパラメータ）を決定することができる。
【００５２】
本発明の或る実施例では、CMAC312は、CR245により提供されるスペクトル情報に基づいてトランシーバ244を制御するように構成される。検出されたチャネル状態に応じて、CMAC312は、トランシーバ244をRFスペクトル（例えばチャネル）の一部の中に（又は外に）切り替える。切り替えの１つの理由は、RFスペクトルの許可された既存ユーザとの干渉を回避することである。
【００５３】
本発明の或るCMACの実施例は、ユニキャスト（単一のCPEにアドレス指定される）、マルチキャスト（CPEのグループにアドレス指定される）及びブロードキャスト（セルの全てのCPEにアドレス指定される）サービスをサポートする。特にスペクトル測定動作の可能な或る実施例では、マルチキャスト管理接続が使用される。本発明の或る実施例は、実装されるクラスタアルゴリズムと、共有される測定負荷（measurement  load）とを提供する。これらのアルゴリズムはベンダ及びアプリケーションによって変わる。
【００５４】
様々なCMACの実施例は、BBネットワーク388にアクセスするCPEの間の競合を制御するアクセス方式の組み合わせを実装する。同時に、CMAC312は、CPEアプリケーション毎に適した帯域を提供する。CMAC312は、４つの異なる形式のアップストリームスケジューリング機構のうち少なくとも１つを通じてこれを実現する。或るCMACの実施例では、これらの機構は、未承諾の帯域許可、ポーリング及び競合手順のうち少なくとも１つを使用して実装される。BS100及びCMAC312の或る実施例は、BBネットワーク388へのアクセスを簡単にするためにポーリングを使用する。
【００５５】
ポーリングは、CPEアプリケーションが決定的にサービスを受信することを確保する。例えば、音声及びビデオのようなリアルタイムアプリケーションは、場合によって均一的なサービスを好む。またある時には、これらのアプリケーションは、非常に厳重に制御されたスケジュールを好む。これに対して、データアプリケーションは、典型的には音声及びビデオアプリケーションより遅延の耐性がある。従って、競合技術は、典型的にはデータアプリケーションで使用される。これは、CPEの個々のポーリングを回避する。競合は、リソースを節約するという更なる利点を有する。本発明の或る実施例は、長期間に動作していないCPEにポーリングすることを回避する。本発明の或るCMAC312の実施例は、必要が生じたときに接続を動的に生成、削除及び変更する。
【００５６】
＜スペクトルマネージャ＞
本発明の実施例によれば、SM260は、WRAN10へのスペクトル管理機能を提供する。スペクトルマネージャ260は、本発明のコグニティブ無線（CR）MAC（CRMAC）をサポートする。本発明の或る実施例によれば、SM260は、プログラム可能論理装置により実装される。SM260を実装する他のハードウェア及びソフトウェアも考えられる。従って、本発明は、SM260の如何なる特定のハードウェア又はソフトウェアの実装に依存しない。
【００５７】
本発明の或る実施例では、SM260は、コグニティブ無線245に結合され、センサ（例えばアンテナ205）を有する。本発明の典型的な実施例では、アンテナ205は、BS100の物理的に近くに配置される。従って、スペクトルアンテナ205は、BS100の近くでスペクトル及び動作環境のパラメータを検出する。CR245は、アンテナ205により検出及び提供された情報に基づいてスペクトルパラメータの変化を分析する。アンテナ205により検出されてSM260（図示しないプロセッサ）により処理されるパラメータの例は、例えば数例だけを挙げると、無線周波数スペクトルの活動と、無線周波数スペクトルの内の干渉レベルと、CPE動作と、WRAN状態情報とを有するグループから選択されたパラメータを含む。
【００５８】
本発明の一実施例では、BS100のスペクトルマネージャ260は、候補チャネルリスト360を維持する。本発明の実施例では、候補チャネルリスト360は、メモリ（同様に360により表される）に格納される。候補チャネルリスト360を格納する適切なメモリ装置は、通常のランダムアクセスメモリ（RAM）形式のものを含み、これに限定されない。本発明の他の実施例では、候補チャネルリスト360は、チャネルリスト情報を格納して更新するのに適した他の記憶媒体を有する。
【００５９】
例示的な候補チャネルリストは、BS100の切り替えに利用可能な少なくとも１つの周波数（例えば、チャネル[CHselect]347）を有する。一実施例では、候補チャネルリスト360は、前述の検出されたスペクトルパラメータに少なくとも部分的に基づいて作られる。本発明の一実施例では、SM260は、BS100のチャネル候補リスト360を有する少なくとも１つの候補チャネルに高い嗜好、中間の嗜好及び低い嗜好のうち少なくとも１つを関連付ける。
【００６０】
本発明の或る実施例では、例えば政府（GSSI）により提供される地理的なスペクトル状態情報は、SM260に情報を提供する。SM260は、候補チャネルリスト360を作るためにGSSI情報を使用する。この場合、GSSIは、BS100による動的周波数選択（DFS：dynamic  frequency  selection）の入力情報の少なくとも一部を提供する。本発明の一実施例では、GSSIは、バックボーンインタフェース388を介して基地ノード100により取得される。本発明の他の実施例では、BS100は、例えばアンテナ204及びトランシーバ244により提供された無線通信リンクを介してGSSIを受信する。
【００６１】
本発明の一実施例によれば、WRAN10の少なくとも１つのBS100は、GPS（global  positioning  system）受信機（図示せず）を有する。GPS受信機は、BS100の地理的位置を決定するように構成される。GPS受信機により決定されたBS100の位置情報は、BS100により中央サーバに転送される。適切な中央サーバは、例えば米国のFCC（Federal  Communications  Commission）により管理されるサーバを有する。中央サーバは、BS100の領域でTVに占有されていないチャネルについての情報をBS100に提供することにより応答する。このような実施例では、候補チャネルリスト360は、送信するBS100の位置情報に応じてBS100により受信された情報に少なくとも部分的に基づく。
【００６２】
本発明の代替実施例は、WRAN10のセル26の少なくとも１つのCPE18によるローカルスペクトル検出に基づいて実施される。ローカルスペクトル検出の実施例では、CPE18は、CPEに利用可能なチャネルを検出するように構成された少なくとも１つのローカルスペクトルセンサを有する。本発明の或る実施例によれば、BS100は、候補チャネルリスト360を有するチャネルを決定するために、GPSと、CPEによるローカルスペクトル検出と、他の手法との様々な組み合わせを使用する。
【００６３】
本発明の実施例では、スペクトルマネージャ260は、センサ205により検出されたパラメータでユーザ指定のスペクトル分析アルゴリズムを実行するためにコグニティブ無線245に結合されたプロセッサ（図示せず）を更に有する。例えば、本発明の一実施例では、SM260は、検出されたパラメータに基づいて（例えば既存サービス又は他の802.22セルとの）干渉状態を検出するように構成される。この場合、SM260は、信号をMAC312に提供し、干渉状態の検出を示す。MAC312は、BSにより適切な動作を開始し、衝突状態を解決する。
【００６４】
或る場合に、BS100の適切な動作は、チャネル切り替えを実行することである。BS100が通信を確立してBS100により現在使用中であるチャネルは、ここで現動作チャネル（Cop：current  operating  channel）と呼ばれる。従って、本発明の或る実施例では、第１のチャネルは現動作チャネルを有する。第２のチャネルは、BS100が切り替えるつもりのチャネルである。従って、本発明の或る実施例では、第２のチャネルは候補チャネル[CHselect]を有する。
【００６５】
本発明の実施例は、現動作チャネルの既存サービスの使用との干渉を回避するために回避するチャネルを選択するために、動的周波数選択（DFS：dynamic  frequency  selection）技術を使用する。DFS技術は、動作チャネルでのチャネル状態に応じて代替チャネル[CHselect]を選択する。或る場合に、検出されたパラメータは、動作チャネルでの既存サービスの到達を示す。この場合、SMは、BS100の動作について新しいチャネル[CHselect]を選択することにより、変化に動的に応答する。
【００６６】
本発明の或る実施例は、チャネル衝突回避のために周波数ホッピング（FH：frequency  hopping）をサポートする。周波数ホッピングは、複数の周波数チャネルの間で無線周波数キャリアを切り替えることにより、無線周波数信号を送信する方法である。周波数ホッピングは、例えば、帯域内の沈黙期間（in-band  quiet  period）を回避するために使用される。周波数ホッピングの他の用途は、特定のトラヒック形式（例えば音声トラヒック）に対してより良いサービス品質（QoS）を提供することである。本発明は、前記及び他の周波数ホッピング用途での使用に適している。
【００６７】
チャネルを切り替えるために（すなわち、周波数をホッピングするために）、SM260は、チャネル選択基準に基づいてCHselectを選択する。チャネル選択基準は、BSに関連するCPEの数と、BSからの平均のCPEの範囲（距離）と、利用可能なチャネルでのトラヒック形式とを含み、これらに限定されない。SM260に応じて、MAC312は、MAC312のトランシーバコントローラ288を介してBS100のチャネル切り替えを開始する。例示的な切り替え動作の１ステップによれば、MAC312は、コントローラ288を介してトランシーバ244にCHselectを提供する。
【００６８】
本発明の周波数ホッピングの一実施例によれば、BS100は、CPEと通信するために少なくとも２つのチャネルを維持する。第１のチャネルは動作チャネルCopを有する。第２のチャネルは候補チャネルCcaを有する。BS100は、動作チャネルCopで動作する。しかし、BS100が動作チャネルCopを検出したときに、BS100は候補チャネルCcaに切り替える。本発明の或る実施例では、BS100はまた、検出動作中に動作チャネルCopの周辺チャネルも検出する。本発明の一実施例によれば、BS100がその現動作チャネルCopを検出しようとすると、BS100は、関連するCPE18にチャネル切り替え及び検出メッセージ（CSS：channel  switch  and  sensing  message）を送信する。
【００６９】
BS100は、データをCPEに送信するために、及び他のシグナリング動作のために、候補チャネルCcaに切り替える。同時に、BS100は、動作チャネルCopを検出する。Copを検出した後に、既存サービス又は他のBSがCopで動作していない場合に、BS100は動作チャネルCopに切り戻す。しかし、BS100及び異なるBS（図示せず）は、或る状況で同じ周波数Copに周波数ホッピングすることができる。例えば、BS100及び他のBS周波数は、２つのBSが衝突を検出することができる前に、同じCopにホッピングすることができる。この場合、チャネルCopで衝突が生じる。本発明の実施例によれば、CMAC312のコントローラ288は、この種類の衝突の問題を回避する。
【００７０】
＜サブユニット：330、333＞
図３に示すように、MAC310、311及び312のうち少なくとも１つは、バックボーンインタフェース388により少なくとも１つのバックボーンネットワークに結合される。バックボーンインタフェース388は、BS100の高レベルユニット330及び333を有する。１つより多くのネットワークユニット技術は、BS100のバックボーンインタフェース388によりサポート可能である。本発明の実施例によれば、BS100の少なくとも１つの高レベルユニットは、IP（Internet  Protocol）通信リンクを実装する。従って、本発明の或る実施例によれば、バックボーンインタフェース388は、BS100をインターネットに結合する。本発明の一実施例では、バックボーンインタフェース388は、Ethernetケーブルによりインターネットサービスプロバイダ（ISP：Internet  Service  Provider）バックボーンネットワークに結合される。このように、CPE18（図１及び２に示す）によりインターネット111にアクセスするためのインターネットサービスは、BS100により提供される。
【００７１】
本発明の他の実施例では、バックボーンインタフェース388は、バックボーンインタフェース388及び衛星トランシーバ装置により確立された衛星通信リンクを介して、BS100を例えば図２の衛星212に無線で結合する。バックボーンインタフェース388を有する送信媒体の他の実施例は、光ファイバ結合、マイクロ波ポイントツーポイント送信装置による結合を含み、これらに限定されない。
【００７２】
＜チャネル衝突回避＞
図４は、衝突シナリオを示す２つの例示的な基地局BS401及びBS402を示している。第１のBS401及び第２のBS402は、各時系列410及び420上に示された時間に、以下に記載の動作を実行する。時系列410及び420で、時間tは矢印の方向に進む。
【００７３】
BS401の動的周波数ホッピング（DFH：dynamic  frequency  hopping）動作期間は、マーカ421及び422の間の時系列410に沿って示される第１の期間を有する。第２のBS401のDFH動作期間は、マーカ422及び423の間に示される。BS402の例示的なDFH動作期間は、マーカ451及び452の間の時系列420に沿って示される第１のBS402の期間を有する。BS402の第２のDFH動作期間は、マーカ452及び453の間に示される。
【００７４】
時系列410の開始時に、BS401は、チャネル（図示せず）で動作している。431で示す例示的な時間に、BS（401）は、チャネルAが利用可能であることを確認する。時間421に、BS401はチャネルAで動作を開始する。BS401がチャネルAで動作しているときに同時に、BS2はチャネル[0,A-n]及び[A+n,N]を検出する。ただし、nは単一のチャネルの増分であり、Nは検出されるチャネルの数である。時系列420の開始時に、BS402は例示的なチャネルX（図示せず）で動作している。441で示す例示的な時間に、BS402は、異なるチャネル（チャネルD）が利用可能であることを確認する。例示的な時間451に、BS402は、チャネルDで動作を開始する。BS402がチャネルDで動作しているときに、BS402は、[0,D-n]及び[D+n,n]を検出する。
【００７５】
BS401は、時間433にチャネルCの可用性を検出する。BS402は、時間442にチャネルCの可用性を検出する。図４に示すように、BS401のチャネルCの確認時間は、BS402のチャネルCの確認時間に時間的に近い。この場合、BS401及びBS402が、次のDFH動作期間（それぞれ422及び452）に使用されるチャネルCをそれぞれ独立して選択することが考えられる。BS401及びBS402のDFH動作期間は、相互に重複する。BS401及びBS402の双方が、これらの重複したDFH動作期間にチャネルCにホッピングすると、チャネルCでの衝突が生じる。チャネル使用の衝突の発生は、BS402及びBS401の双方が他方により選択される周波数について知らないという事実のためである。典型的には、このようなチャネル使用情報は、潜在的に衝突するチャネルが実際に使用中であるときに、コグニティブ無線のみにより検出される。
【００７６】
この衝突問題に対する１つの提案の対策が図５に示されている。この対策は、動的周波数選択（DFS：Dynamic  Frequency  Selection）通知を介したチャネル情報の送受信に依存する。DFS通知は、選択されたチャネルを他のBS及びWRANに通知するために、WRANの切り替えBSからWRANの他のBSに送信されなければならない。図５は、WRANシステムの第１のBSが周波数を選択し、新しい動作チャネルに切り替えるための例示的な方法を示している。この方法は、ステップ501において、第１のBSの通常の動作で開始する。ステップ503に示すように、第１のBSは、次のホッピング周波数を選択する。
【００７７】
ステップ505において、第１のBSは、その選択された次の周波数を他のBS（例えば他のWRANのBS）に通知する。本発明の或る実施例では、通知は、第１のBSがメッセージを他のWRANに送信することにより行われる。ステップ505において通知を送信した後に、ステップ507及び513に示すように、第１のBSは所定の遅延期間を待機する。本発明の一実施例では、固定の遅延期間は、待機ステップ507の間に遅延タイマによりカウントされる。遅延タイマは、固定の遅延をカウントするが、第１のBSは、他のBS（例えばWRAN局の他のBS）から衝突するチャネルの通知を受信する。ステップ513において遅延タイマがタイムアウトして、ステップ509において衝突する通知が第１のBSにより受信されない場合、ステップ515に示すように、第１のBSは、選択された次のチャネルにホッピングする（切り替える）用意をする。この場合、方法はステップ517で終了する。
【００７８】
第１のBSが、第１のBSにより選択された同じ次の周波数を通知する第２のBSからのDFS通知を受信すると、ステップ509において衝突が検出される。双方のBSがホッピングのために同じ周波数を選択しているため、双方のBSが通知した周波数にホッピングした場合に、衝突が生じる。
【００７９】
この場合、方法はステップ511に進む。ステップ511において、第１のBSは、自分のDFS通知タイムスタンプを第２のBSのDFS通知のタイムスタンプと比較する。第２のBSのタイムスタンプが第１のBSのタイムスタンプより遅い場合、第１のBSは、待機期間が経過した後に次のDFS動作期間に選択された次の周波数に進む。第２のBSのタイムスタンプが第１のBSのタイムスタンプより早い場合、第１のBSはステップ503に戻り、ホッピングのために異なる次の周波数を選択する。次に、方法は、新しく選択された次の周波数について繰り返す。
【００８０】
図５に示す方法は欠点を有する。この方法の使用の成功は、相互のDFS通知を確実に受信して復号する周辺BSに依存する。場合によって、衝突がDFS通知の送信及び受信の確実性と干渉する。このことが生じた場合、第１及び第２の基地局の間の衝突がチャネルで生じることが考えられる。従って、BS間のメッセージ送信に依存せずに、このような衝突問題を回避するシステム及び方法が望ましい。
【００８１】
＜チャネル衝突問題への対策＞
前述のチャネル衝突問題への対策は、本発明の実施例による装置により提供される。これらの実施例を図６に更に示す。本発明の実施例は、チャネルの衝突を回避するためにBS間のメッセージ送信及び受信に依存しない。図６は、図２及び３に示す本発明の更なる詳細を示している。図３に関して前述したように、図６は、少なくとも１つのWRAN10を有する本発明の実施例を示している。WRAN10は、少なくとも１つのセルを有する。セルは、少なくとも１つのBS100を有する。BS100は、少なくとも１つのバックボーンネットワーク388に結合された少なくとも１つのPHY/MACモジュール306を有する。PHY/MACモジュール306は、少なくとも１つの送信／受信アンテナ204に更に結合され、少なくとも１つのCPEと無線インタフェースを介して通信する（図２に最も良く示す）。本発明の実施例によれば、PHY/MACモジュール306は、他のWRANセルの他のBSと通信するように構成される。
【００８２】
PHY/MACモジュール306は、少なくとも１つのPHYユニット322を有する。PHYユニット322は、少なくとも１つのRFトランシーバアンテナ204に結合された少なくとも１つのトランシーバ244を有する。PHY322のトランシーバ244は、アナログ部614とデジタルベースバンド部616とを有する。トランシーバ244は、空気のような無線送信媒体を介して無線周波数スペクトルの少なくとも一部で無線周波数信号を送受信するように動作可能である。アナログユニット614は、典型的な無線周波数トランシーバフロントエンドを有する。例えば、アナログユニット614は、アンテナ204を介して送信及び受信されるRFキャリア信号の信号増幅器、変調器及び復調器のような、通常のフロントエンド回路を提供する。
【００８３】
本発明の一実施例では、アナログユニット614は、全二重モードで無線信号を送受信するように動作可能である。本発明の代替実施例では、アナログユニット614は、送信チャネルで送信し、受信チャネルで受信するように動作可能である。この実施例では、送信及び受信チャネルは異なるチャネルである。
【００８４】
＜トランシーバ244：受信モード＞
信号は、例えばCPE18（図２に示す）からBS100に送信される。図６に示すように、受信モードでは、BS100はCPEから信号を受信し、受信信号に表される情報をバックボーンネットワーク388に提供する。これを実現するために、トランシーバ244は、アンテナ204から変調されたRF信号を受信する。トランシーバ244は、ダウンコンバートされたアナログ信号をベースバンドユニット616に提供する。ベースバンドユニット616は、アナログユニット614からダウンコンバートされたアナログ信号を受信し、アナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００８５】
本発明のOFDMの実装によれば、トランシーバ244はOFDM信号を受信する。時間領域の信号は、時間領域の信号から周波数領域に変換するためにトランシーバ244の高速フーリエ変換器（図示せず）により処理される。ここで、サブチャネルデータが抽出され、QAM値が復号される。
【００８６】
本発明の一実施例では、ベースバンドユニット616は、アナログユニット614から単一の入力ベースバンド信号を受信する。ベースバンドユニット616は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。ベースバンドユニット616は、典型的にはベースバンドプロセッサ（図示せず）を有する。本発明の実施例によれば、ベースバンドプロセッサは、単一のデジタルベースバンド信号を複数のサブバンドの入力デジタルベースバンド信号として処理し、出力605で単一ビットのストリームをCMAC312に提供する。本発明の一実施例では、ベースバンドユニット616は、デジタルフィルタ（図示せず）を有する。デジタルフィルタは、デジタルベースバンド信号をサブバンドのデジタルベースバンド信号に分離する。ベースバンドユニット616の出力605はCMAC312に結合される。CMACユニット312は信号をバックボーンインタフェース388に提供する。
【００８７】
＜送信動作＞
図６に示す実施例では、CMACユニット312は、トランシーバコントローラ288を有する。送信動作中に、デジタルベースバンドユニット616は、CMAC312から出力通信ビットストリームを受信する。ベースバンドユニット616は、通信ビットストリームを符号化する。ベースバンドユニット616は、デジタルベースバンド信号をトランシーバ244のアナログ部614に提供する。
【００８８】
PHYユニット322及びトランシーバ244の様々な実施例は、通常の直交周波数分割多重（OFDM：Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）技術を実装する。これらの実施例では、デジタルベースバンドユニット616は、複数のサブチャネルでCMAC312により提供されたデジタルデータを符号化するように構成される。本発明の一実施例では、サブチャネルは、IEEE802.22のWRAN仕様に規定されたサブチャネルを有する。本発明の一実施例では、PHY322は、通常のQAM（quadrature  amplitude  modulation）に構成された変調器（図示せず）を更に有する。この場合、振幅及び位相を併せて、符号化データを表す。
【００８９】
一実施例では、CMAC312のサブチャネルデータは、PHY322の逆高速フーリエ変換ユニット（図示せず）により処理され、サブチャネルデータを時間領域の信号に合成する。時間領域の信号は、各サブチャネル帯域又はサブチャネル間隔の合計に実質的に等しい周波数帯域をカバーする。この時間領域の信号は、BS100の動作周波数（Cop）でアンテナ204により送信される。
【００９０】
本発明の実施例では、CMAC312は、トランシーバ244により現在の動作チャネルから次のチャネルへの切り替えを開始する。本発明の実施例によれば、トランシーバ244のミキサは、CMAC312により提供された信号に応じて調整され、チャネルを切り替える。
【００９１】
＜コグニティブMAC＞
本発明の実施例によれば、PHY/MACモジュール306のMAC312は、コグニティブMAC（CMAC）ユニットを有する。本発明の或る実施例によれば、CMACユニット312はコグニティブ無線245に結合される。本発明の他の実施例では、PHY322のトランシーバ244は、コグニティブ無線トランシーバを有する。図３に関して前述したように、本発明の一実施例では、CR245はスペクトルマネージャを有する。図３及び６に示す実施例では、CR245は、候補チャネルリスト360を維持する。
【００９２】
CMAC312は、トランシーバ244のチャネル切り替えを制御するために、PHY322のトランシーバ244に結合されたトランシーバコントローラ288を有する。本発明の一実施例では、トランシーバコントローラ288は、ランダム遅延回路（RDC：random  delay  circuit）659を有する。本発明の一実施例では、RDC659は、ランダム待機タイマ445と、乱数生成器447と、プロセッサ603とを有する。
【００９３】
例示的な動作で、CR245は、RFスペクトルの一部を検出する。CR245がBS100の現動作チャネル（Cop）で既存ユーザ又は他のWRANのBSを検出すると、BS100は、候補チャネルリスト360からチャネル（CHselect）347を選択する。本発明の或る実施例によれば、CHselect347は、チャネル候補リスト360を有するチャネルのリストからランダムに選択される。本発明の代替実施例によれば、CHselect347は、スペクトルマネージャ260（図３に最も良く示す）のプロセッサにより実行されるユーザ定義の選択アルゴリズムに基づいて選択される。
【００９４】
どのようにCHselect347が選択されるかに拘らず、CHselectの選択時に、RDC659はランダムな待機時間tRwaitを決定する。本発明の一実施例では、RDC659は、乱数生成器（RNG：random  number  generator）447を有する。この場合、RDC659のプロセッサ603は、乱数生成器447により提供された乱数に基づいてtRwaitを決定する。本発明の一実施例によれば、CMACは、RNG447により提供された乱数に基づいて、更に最小待機時間[tmin]に基づいてtRwaitを決定する。本発明の一実施例では、[tmin]は、BS100からその関連するCPEに送信されるチャネル切り替え通知の時間になるように決定される。
【００９５】
本発明の他の実施例では、CMAC312は、RNG447により生成された乱数と、最大待機時間[tmax]とに基づいてtRwaitを決定する。本発明の或る実施例では、プロセッサ603は、RNG447により生成された乱数に基づき、また、[tmin]及び[tmax]により定められるウィンドウ内にあるように選択されたtRwaitを選択する。本発明の実施例によれば、RDC659は、タイマ445の終了時としてtRwaitで待機タイマRWT445を開始する。
【００９６】
BS100がCHselectに切り替える前に、コグニティブ無線245は、チャネル候補リスト360の最後の更新の後に到達する既存信号及び他のWRANシステムからの信号についてCHselectを検出する。tRwaitの終了時にチャネルCHselectが依然としてアイドル／利用可能である場合、コントローラ288は、信号をトランシーバ244に提供し、CopからCHselectにチャネルを切り替える。しかし、CR245がCHselectで既存の信号又は他のWRANシステムを検出すると、CMAC312は、候補チャネルリスト360（又は前のCopが既存サービスにより占有されていない場合には前のCop）から他のチャネルCHselectを選択する。
【００９７】
本発明の実施例によれば、CMAC312は、第１のチャネルから第２のチャネルにトランシーバ244を切り替えるようにアナログユニット614及びベースバンドユニット616の特性を調整する制御信号を提供する。例えば、アナログユニット614の中心周波数及び帯域と、デジタルベースバンドユニット616の特性とがCMAC312により調整され、動作チャネル（Cop）から選択されたチャネル（CHselect）に切り替える。
【００９８】
本発明の実施例によれば、CMAC312は、IEEE802.11標準による媒体アクセス制御コントローラにより例示される通常の機能を実装する回路を有する。しかし、通常の媒体アクセスコントローラとは対照的に、本発明のCMAC312は、本発明の様々な実施例を実装するトランシーバコントローラ288を有する。コントローラ288は、ランダム遅延回路659を有する。ランダム遅延回路659は、乱数生成器447と、プロセッサ603と、タイマ445とを有する。BS100が第１のチャネルから第２のチャネルに切り替えるときに、コントローラ288はチャネルの衝突を回避する。
【００９９】
本発明の実施例は、DFS通知を送信又は受信する必要なく、衝突を回避する。本発明のこの実施例による方法が図７のフローチャートに図示されている。図７に示す実施例による方法は、周辺の基地局にチャネルの変更を通知する必要なく、チャネルの衝突を回避する。方法のステップは以下のようになる。ステップ701において、例示的なWRAN10のBS100は、動作チャネル（Cop）で動作する。ステップ702において、スペクトルマネージャを有するコグニティブ無線は、動作チャネルを検出し、チャネル切り替え基準が満たされているか否かを決定する。チャネル切り替え基準の例は、動作チャネル（Cop）での既存サービスの到達の検出である。既存サービスの到達が動作チャネルで検出された場合、ステップ704において、BS100は、切り替える新しい周波数（CHselect）を選択する。
【０１００】
ステップ705において、ランダム遅延時間が生成される。本発明の一実施例では、ランダム遅延時間を生成するステップは、乱数を生成するステップにより実行される。本発明の方法の一実施例では、ステップ705のランダム遅延時間は、乱数生成器により生成された乱数に基づく。ステップ706において、BS100は、ランダム遅延時間の終了を待機する。本発明の一実施例では、待機ステップ706の間に、BSは、選択されたチャネル（CHselect）を検出するステップを開始し、選択されたチャネルがランダム遅延時間の終了まで依然として利用可能であるか否かを決定する。
【０１０１】
本発明の一実施例では、待機ステップは、遅延タイマを設定するステップにより実行される。ステップ706で示されるように、BS100はランダム遅延タイマがステップ711で示すようにタイムアウトすることを待機する。選択されたチャネル（CHselect）が使用中である場合、BS100は、ステップ709の実行を終了し、ステップ704にジャンプし、切り替える新しい周波数を選択する。新しい周波数についてステップ706、707及び708が繰り返される。
【０１０２】
本発明の一実施例では、BS100は、選択されたチャネル（CHselect）を検出し、検出されたチャネルが依然として利用可能であるか否かを決定する。本発明の一実施例では、BS100は、BS100が検出ステップを実行しているのと同時に動作チャネルCopで通信するステップを実行する。本発明の代替実施例では、BS100は、ランダム待機タイマがタイムアウトする前の時間に、選択されたチャネル（CHselect）を検出する。選択されたチャネル（CHselect）が使用中である場合、BS100はステップ704にジャンプし、切り替える新しい周波数を選択する。新しく選択された周波数についてステップ706、708及び707が繰り返される。
【０１０３】
ステップ707において選択されたチャネル（CHselect）が検出され、占有されていないと決定された場合、BS100は、ランダム待機タイマがタイムアウトしたときに選択されたチャネルに切り替え、処理が713で終了する。本発明のシステムの各WRANは切り替えの遅延を提供するために乱数を生成するため、２つのBSが同時に同じチャネルに切り替える可能性は無視できる。従って、長いランダム遅延時間を有するBSは、検出ステップ707の間に短いランダム遅延時間を有するBSの存在を検出する可能性が高い。
【０１０４】
本発明の一実施例では、BS100は、ランダム待機タイマがタイムアウトした後の時間に、選択されたチャネル（CHselect）を検出する。代替実施例では、BS100は、動作チャネルCopでCHselectの選択を広告する。
【０１０５】
前述の本発明の実施例は、ハードウェア及びソフトウェア要素の組み合わせとして実装されてもよい。特定の動作要件及び環境に適合するように変更された他の変更及び変形も当業者に明らかになるため、本発明は、開示の目的で選択された例に限定されるものとして解釈されず、本発明の真の要旨及び範囲から逸脱しない全ての変更及び変形をカバーする。本発明の実施例について説明したが、特許により保護されることを求めるものは、特許請求の範囲に提示される。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施例を展開するのに適した例示的なWRANシステムの図
【図２】本発明の実施例による例示的なWRANセルの図
【図３】本発明の実施例によるBSのブロック図
【図４】WRAN切り替えの問題を示す図
【図５】チャネルの衝突を回避する通常の方法のステップを示すフローチャート
【図６】図２及び３に示す本発明の実施例の詳細なブロック図
【図７】チャネルの衝突を回避する本発明の実施例による方法のステップを示すフローチャート
【図１】
2009523360.tif 000003
【図２】
2009523360.tif 000004
【図３】
2009523360.tif 000005
【図４】
2009523360.tif 000006
【図５】
2009523360.tif 000007
【図６】
2009523360.tif 000008
【図７】
2009523360.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月16日(2008.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランシーバに結合され、時間tに第１のチャネルから第２のチャネルに前記トランシーバを切り替える媒体アクセスコントローラを有する無線通信ネットワークのノードで使用されるチャネル切り替え遅延回路であって、
前記媒体アクセスコントローラに結合され、前記切り替えの指示を受信するプロセッサと、
前記プロセッサに結合され、前記指示の受信に応じてランダム遅延時間を提供するランダム遅延時間回路と
を有し、
前記プロセッサは、前記ランダム遅延時間まで前記時間tに関して前記トランシーバの前記切り替えを遅延させるチャネル切り替え遅延回路。
【請求項２】
前記トランシーバは、地域無線ネットワークの基地局（BS）を有し、
前記媒体アクセスコントローラ（MAC）は、前記第１のチャネルの占有を検出するためにコグニティブ無線と協調し、
前記プロセッサは、前記MAC及び前記トランシーバに結合され、前記ランダム遅延時間まで前記時間tから遅延した時間に前記第１のチャネルの占有の検出に応じて前記トランシーバを切り替える、請求項１に記載のチャネル切り替え遅延回路。
【請求項３】
前記ランダム遅延回路は、前記プロセッサに結合され、前記プロセッサから受信した信号に応じて乱数を生成する乱数生成器を有し、
前記プロセッサは、前記切り替えの前記指示に応じて前記乱数生成器に前記信号を提供する、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
時間tに第１のチャネルから第２のチャネルに地域無線ネットワークのBSを切り替える媒体アクセスコントローラであって、
ランダム遅延時間まで時間tに関して前記切り替えを遅延させる切り替え時間遅延回路を有する媒体アクセスコントローラ。
【請求項５】
前記基地局は、前記媒体アクセスコントローラに結合され、前記第１のチャネルの占有の指示を提供するチャネル占有センサを有し、
前記媒体アクセスコントローラは、前記切り替え時間遅延回路に結合され、ランダムに生成された切り替え時間までに前記指示に応じて前記切り替えを開始する、請求項４に記載の媒体アクセスコントローラ。
【請求項６】
前記プロセッサに結合された少なくとも１つのカウンタを有し、
前記カウンタは、前記ランダム遅延時間の時間ウィンドウを規定し、
前記時間ウィンドウは、最大待機時間と最小待機時間とのうち少なくとも１つを有し、
前記プロセッサは、前記時間ウィンドウ内の時間から待機時間をランダムに選択するように構成される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項７】
地域無線ネットワークのBSでチャネル切り替えを制御する方法であって、
前記基地局と少なくとも１つのCPEとの間に第１の無線チャネルを有する通信リンクを確立するステップと、
前記第１の無線チャネルから第２の無線チャネルに前記通信リンクを切り替えることを判定するステップと、
前記判定するステップに応じて乱数を生成するステップと、
前記乱数に基づいて前記第２のチャネルに切り替える時間tを生成するステップと、
前記少なくとも１つのCPEに前記時間tを通知するステップと、
前記時間tに前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに前記基地局を切り替えるステップと
を有し、
占有するために前記第２のチャネルを検出するステップは、前記判定するステップの後、且つ前記切り替えるステップの前に実行される方法。
【請求項８】
トランシーバのチャネル切り替えを制御する方法であって、
第１のチャネルから第２のチャネルに前記トランシーバを切り替えることを判定するステップと、
ランダム遅延時間の後に前記第２のチャネルに切り替えるステップと
を有する方法。
【請求項９】
前記判定するステップを実行した後に乱数を生成するステップと、
前記乱数に基づいて前記ランダム遅延時間を決定するステップと
を更に有する、請求項８に記載のチャネル切り替えを制御する方法。
【請求項１０】
時間ウィンドウを規定する少なくとも１つのカウンタを有し、
前記時間ウィンドウは、最大待機時間と最小待機時間とのうち少なくとも１つを有し、
前記プロセッサは、前記時間ウィンドウ内の時間から待機時間をランダムに選択するように構成される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項１１】
前記基地局は、前記プロセッサに結合されたチャネル占有センサを更に有し、
前記チャネル占有センサが前記ランダム遅延タイマの終了前に前記第１のチャネルの占有を示す場合に、前記プロセッサは、候補チャネルリストから第２のチャネルを選択するように構成される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項１２】
周波数ホッピングの地域無線ネットワーク（WRAN）で使用される媒体アクセスコントローラであって、
地域無線ネットワーク（WRAN）システムの次ホップのチャネルを選択するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサに結合され、前記プロセッサによる前記次ホップのチャネルの選択に応じてランダム遅延時間を生成するランダム遅延時間生成器と
を有し、
前記地域無線ネットワーク（WRAN）は、前記ランダム遅延時間の終了後に前記次ホップのチャネルにホッピングする、媒体アクセスコントローラ。
【請求項１３】
前記WRANは、前記プロセッサに結合され、前記ランダム時間遅延が終了した後の占有状態について前記次ホップのチャネルを検出し、前記占有状態の指示を前記プロセッサに提供するスペクトルセンサを更に有し、
前記送信機は、前記占有状態の前記指示に応じて、前記次ホップのチャネルが占有されていないことを前記占有状態の前記指示が示す場合に、前記次ホップのチャネルに切り替え、
前記送信機は、前記指示に応じて、前記次ホップのチャネルが占有されていることを前記占有状態が示す場合に、異なる次ホップのチャネルを選択する、請求項１２に記載のコントローラ。
【請求項１４】
無線送信媒体の複数のチャネルから選択可能な少なくとも１つのチャネルで無線信号を送信するように動作可能な無線周波数送信機を有する無線ネットワークのノードであって、
入力でチャネル切り替えコマンドを受信するように動作可能な受信機と、
前記入力に結合され、前記チャネル切り替えコマンドを受信したことに応じて乱数を提供する乱数生成器と、
前記乱数生成器に結合され、前記乱数を受信し、前記乱数に基づいてチャネル切り替え時間を提供するプロセッサと
を有し、
前記送信機は、前記無線ネットワークの少なくとも１つの他のノードに前記チャネル切り替え時間を有する無線信号を送信するように構成されるノード。
【請求項１５】
前記送信機は、少なくとも候補チャネルリストを格納するメモリを更に有し、
前記プロセッサは、前記リストから候補チャネルを受信し、候補チャネルを前記送信機に提供するように構成され、
前記無線信号は、前記候補チャネルを更に有する、請求項１４に記載の無線周波数送信機。
【請求項１６】
前記メモリは、前記受信機に結合される、請求項１５に記載の無線周波数送信機。
【請求項１７】
送信媒体のチャネルでランダム切り替え時間信号を有するチャネル切り替えコマンドを有する無線信号を受信するように同調可能な無線周波数フロントエンドと、
前記無線周波数フロントエンドに結合され、前記ランダム切り替え時間信号を有する前記チャネル切り替えコマンドを受信し、前記チャネル切り替え時間信号により決定された時間に前記無線周波数フロントエンドを同調するチャネル切り替えプロセッサと
を有する無線周波数受信機。
【請求項１８】
送信媒体のチャネルで無線信号を送信及び受信するように動作可能な無線周波数フロントエンドと、
乱数生成器と、
チャネル切り替えコマンドを受信する入力を有するチャネル切り替えプロセッサと
を有し、
前記チャネル切り替えプロセッサは、前記乱数生成器に結合され、乱数を受信し、前記チャネル切り替えコマンドに応じて前記乱数に基づいてランダムに生成された切り替え時間信号を提供するように構成され、
前記無線周波数フロントエンドは、前記ランダムに生成された切り替え時間信号を有する無線信号を送信するように構成される無線周波数トランシーバ。
【請求項１９】
前記無線周波数フロントエンドは、前記チャネル切り替えプロセッサに結合された同調回路を有し、
前記プロセッサは、前記ランダム時間切り替え信号に従って同じチャネルを変更するように更に構成される、請求項１８に記載のトランシーバ。
【請求項２０】
無線送信媒体の同じチャネルで無線信号を送信及び受信するように動作可能なそれぞれの無線周波数フロントエンドを有する少なくとも第１及び第２のトランシーバを有する無線ネットワークであって、
前記第１の無線トランシーバは、
乱数生成器と、
チャネル切り替えコマンドを受信する入力を有するチャネル切り替えプロセッサと
を有し、
前記チャネル切り替えプロセッサは、前記乱数生成器に結合され、乱数を受信し、前記チャネル切り替えコマンドに応じて前記乱数に基づいて前記同じチャネルのランダムに生成された切り替え時間を提供するように構成され、
前記無線周波数フロントエンドは、前記ランダムに生成された切り替え時間信号を有する無線信号を送信するように構成される無線ネットワーク。
【請求項２１】
前記第２のチャネルを有するチャネルを選択するステップを更に有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記チャネルを選択するステップは、チャネル占有についてRFスペクトルの少なくとも一部を検出するステップを有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記チャネルを選択するステップは、
メモリに候補チャネルのリストを格納するステップと、
前記格納された候補チャネルのリストから第２のチャネルを選択するステップと
を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記メモリに候補チャネルのリストを格納するステップは、
チャネルブロードキャストスケジュールの少なくとも１つのソースから少なくとも１つのチャネルブロードキャストスケジュールを受信するステップと、
前記少なくとも１つの受信したチャネルブロードキャストスケジュールに少なくとも部分的に基づいて前記候補チャネルのリストを作るステップと、
前記メモリに前記作られた候補チャネルのリストを格納するステップと
を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記メモリに候補チャネルのリストを格納するステップは、
前記ネットワークの少なくとも１つのユーザノードからチャネル情報を受信するステップと、
前記受信したチャネル情報に少なくとも部分的に基づいて前記候補チャネルのリストを作るステップと、
前記メモリに前記作られた候補チャネルのリストを格納するステップと
を有する、請求項２３に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月21日(2009.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランシーバに結合され、時間tに第１のチャネルから第２のチャネルに前記トランシーバを切り替える媒体アクセスコントローラを有する無線通信ネットワークのノードで使用されるチャネル切り替え遅延回路であって、
前記媒体アクセスコントローラに結合され、前記切り替えの指示を受信するプロセッサと、
前記プロセッサに結合され、前記指示の受信に応じてランダム遅延時間を提供するランダム遅延時間回路と
を有し、
前記プロセッサは、前記ランダム遅延時間まで前記時間tに関して前記トランシーバの前記切り替えを遅延させるチャネル切り替え遅延回路。
【請求項２】
前記トランシーバは、地域無線ネットワークの基地局（BS）を有し、
前記媒体アクセスコントローラ（MAC）は、前記第１のチャネルの占有を検出するためにコグニティブ無線と協調し、
前記プロセッサは、前記MAC及び前記トランシーバに結合され、前記ランダム遅延時間まで前記時間tから遅延した時間に前記第１のチャネルの占有の検出に応じて前記トランシーバを切り替える、請求項１に記載のチャネル切り替え遅延回路。
【請求項３】
前記ランダム遅延時間回路は、前記プロセッサに結合され、前記プロセッサから受信した信号に応じて乱数を生成する乱数生成器を有し、
前記プロセッサは、前記切り替えの前記指示に応じて前記乱数生成器に前記信号を提供する、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
時間tに第１のチャネルから第２のチャネルに地域無線ネットワークのBSを切り替える媒体アクセスコントローラであって、
ランダム遅延時間まで時間tに関して前記切り替えを遅延させる切り替え時間遅延回路を有する媒体アクセスコントローラ。
【請求項５】
前記基地局は、前記媒体アクセスコントローラに結合され、前記第１のチャネルの占有の指示を提供するチャネル占有センサを有し、
前記媒体アクセスコントローラは、前記切り替え時間遅延回路に結合され、ランダムに生成された切り替え時間までに前記指示に応じて前記切り替えを開始する、請求項４に記載の媒体アクセスコントローラ。
【請求項６】
前記プロセッサに結合された少なくとも１つのカウンタを有し、
前記カウンタは、前記ランダム遅延時間の時間ウィンドウを規定し、
前記時間ウィンドウは、最大待機時間と最小待機時間とのうち少なくとも１つを有し、
前記プロセッサは、前記時間ウィンドウ内の時間から待機時間をランダムに選択するように構成される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項７】
地域無線ネットワークのBSでチャネル切り替えを制御する方法であって、
前記基地局と少なくとも１つのCPEとの間に第１の無線チャネルを有する通信リンクを確立するステップと、
前記第１の無線チャネルから第２の無線チャネルに前記通信リンクを切り替えることを判定するステップと、
前記判定するステップに応じて乱数を生成するステップと、
前記乱数に基づいて前記第２のチャネルに切り替える時間tを生成するステップと、
前記少なくとも１つのCPEに前記時間tを通知するステップと、
前記時間tに前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに前記基地局を切り替えるステップと
を有し、
占有するために前記第２のチャネルを検出するステップは、前記判定するステップの後、且つ前記切り替えるステップの前に実行される方法。
【請求項８】
トランシーバのチャネル切り替えを制御する方法であって、
第１のチャネルから第２のチャネルに前記トランシーバを切り替えることを判定するステップと、
ランダム遅延時間の後に前記第２のチャネルに切り替えるステップと
を有する方法。
【請求項９】
前記判定するステップを実行した後に乱数を生成するステップと、
前記乱数に基づいて前記ランダム遅延時間を決定するステップと
を更に有する、請求項８に記載のチャネル切り替えを制御する方法。
【請求項１０】
時間ウィンドウを規定する少なくとも１つのカウンタを有し、
前記時間ウィンドウは、最大待機時間と最小待機時間とのうち少なくとも１つを有し、
前記プロセッサは、前記時間ウィンドウ内の時間から待機時間をランダムに選択するように構成される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項１１】
前記基地局は、前記プロセッサに結合されたチャネル占有センサを更に有し、
前記チャネル占有センサが前記ランダム遅延タイマの終了前に前記第１のチャネルの占有を示す場合に、前記プロセッサは、候補チャネルリストから第２のチャネルを選択するように構成される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項１２】
周波数ホッピングの地域無線ネットワーク（WRAN）で使用される媒体アクセスコントローラであって、
地域無線ネットワーク（WRAN）システムの次ホップのチャネルを選択するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサに結合され、前記プロセッサによる前記次ホップのチャネルの選択に応じてランダム遅延時間を生成するランダム遅延時間生成器と
を有し、
前記地域無線ネットワーク（WRAN）は、前記ランダム遅延時間の終了後に前記次ホップのチャネルにホッピングする、媒体アクセスコントローラ。
【請求項１３】
前記WRANは、前記プロセッサに結合され、前記ランダム時間遅延が終了した後の占有状態について前記次ホップのチャネルを検出し、前記占有状態の指示を前記プロセッサに提供するスペクトルセンサを更に有し、
前記送信機は、前記占有状態の前記指示に応じて、前記次ホップのチャネルが占有されていないことを前記占有状態の前記指示が示す場合に、前記次ホップのチャネルに切り替え、
前記送信機は、前記指示に応じて、前記次ホップのチャネルが占有されていることを前記占有状態が示す場合に、異なる次ホップのチャネルを選択する、請求項１２に記載のコントローラ。
【請求項１４】
無線送信媒体の複数のチャネルから選択可能な少なくとも１つのチャネルで無線信号を送信するように動作可能な無線周波数送信機を有する無線ネットワークのノードであって、
入力でチャネル切り替えコマンドを受信するように動作可能な受信機と、
前記入力に結合され、前記チャネル切り替えコマンドを受信したことに応じて乱数を提供する乱数生成器と、
前記乱数生成器に結合され、前記乱数を受信し、前記乱数に基づいてチャネル切り替え時間を提供するプロセッサと
を有し、
前記送信機は、前記無線ネットワークの少なくとも１つの他のノードに前記チャネル切り替え時間を有する無線信号を送信するように構成されるノード。
【請求項１５】
前記送信機は、少なくとも候補チャネルリストを格納するメモリを更に有し、
前記プロセッサは、前記リストから候補チャネルを受信し、候補チャネルを前記送信機に提供するように構成され、
前記無線信号は、前記候補チャネルを更に有する、請求項１４に記載の無線周波数送信機。
【請求項１６】
前記メモリは、前記受信機に結合される、請求項１５に記載の無線周波数送信機。
【請求項１７】
送信媒体のチャネルでランダム切り替え時間信号を有するチャネル切り替えコマンドを有する無線信号を受信するように同調可能な無線周波数フロントエンドと、
前記無線周波数フロントエンドに結合され、前記ランダム切り替え時間信号を有する前記チャネル切り替えコマンドを受信し、前記チャネル切り替え時間信号により決定された時間に前記無線周波数フロントエンドを同調するチャネル切り替えプロセッサと
を有する無線周波数受信機。
【請求項１８】
送信媒体のチャネルで無線信号を送信及び受信するように動作可能な無線周波数フロントエンドと、
乱数生成器と、
チャネル切り替えコマンドを受信する入力を有するチャネル切り替えプロセッサと
を有し、
前記チャネル切り替えプロセッサは、前記乱数生成器に結合され、乱数を受信し、前記チャネル切り替えコマンドに応じて前記乱数に基づいてランダムに生成された切り替え時間信号を提供するように構成され、
前記無線周波数フロントエンドは、前記ランダムに生成された切り替え時間信号を有する無線信号を送信するように構成される無線周波数トランシーバ。
【請求項１９】
前記無線周波数フロントエンドは、前記チャネル切り替えプロセッサに結合された同調回路を有し、
前記プロセッサは、前記ランダム時間切り替え信号に従って同じチャネルを変更するように更に構成される、請求項１８に記載のトランシーバ。
【請求項２０】
無線送信媒体の同じチャネルで無線信号を送信及び受信するように動作可能なそれぞれの無線周波数フロントエンドを有する少なくとも第１及び第２のトランシーバを有する無線ネットワークであって、
前記第１の無線トランシーバは、
乱数生成器と、
チャネル切り替えコマンドを受信する入力を有するチャネル切り替えプロセッサと
を有し、
前記チャネル切り替えプロセッサは、前記乱数生成器に結合され、乱数を受信し、前記チャネル切り替えコマンドに応じて前記乱数に基づいて前記同じチャネルのランダムに生成された切り替え時間を提供するように構成され、
前記無線周波数フロントエンドは、前記ランダムに生成された切り替え時間信号を有する無線信号を送信するように構成される無線ネットワーク。
【請求項２１】
前記第２のチャネルを有するチャネルを選択するステップを更に有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記チャネルを選択するステップは、チャネル占有についてRFスペクトルの少なくとも一部を検出するステップを有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記チャネルを選択するステップは、
メモリに候補チャネルのリストを格納するステップと、
前記格納された候補チャネルのリストから第２のチャネルを選択するステップと
を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記メモリに候補チャネルのリストを格納するステップは、
チャネルブロードキャストスケジュールの少なくとも１つのソースから少なくとも１つのチャネルブロードキャストスケジュールを受信するステップと、
前記少なくとも１つの受信したチャネルブロードキャストスケジュールに少なくとも部分的に基づいて前記候補チャネルのリストを作るステップと、
前記メモリに前記作られた候補チャネルのリストを格納するステップと
を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記メモリに候補チャネルのリストを格納するステップは、
前記ネットワークの少なくとも１つのユーザノードからチャネル情報を受信するステップと、
前記受信したチャネル情報に少なくとも部分的に基づいて前記候補チャネルのリストを作るステップと、
前記メモリに前記作られた候補チャネルのリストを格納するステップと
を有する、請求項２３に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月19日(2009.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランシーバに結合され、時間tに第１のチャネルから第２のチャネルに前記トランシーバを切り替える媒体アクセスコントローラを有する無線通信ネットワークのノードで使用されるチャネル切り替え遅延回路であって、
前記媒体アクセスコントローラに結合され、前記第１のチャネルから前記第２のチャネルへの前記切り替えの指示を受信するプロセッサと、
前記プロセッサに結合され、前記指示の受信に応じてランダム遅延時間を提供するランダム遅延時間回路と
を有し、
前記プロセッサは、前記ランダム遅延時間まで前記時間tに関して前記トランシーバの前記切り替えを遅延させるチャネル切り替え遅延回路。
【請求項２】
前記ノードは、地域無線ネットワークの基地局（BS）を有し、
前記媒体アクセスコントローラ（MAC）は、前記第１のチャネルの占有を検出するためにコグニティブ無線と協調し、
前記プロセッサは、前記MAC及び前記トランシーバに結合され、前記ランダム遅延時間まで前記時間tから遅延した時間に前記第１のチャネルの占有の検出に応じて前記トランシーバを切り替える、請求項１に記載のチャネル切り替え遅延回路。
【請求項３】
前記ランダム遅延時間回路は、前記プロセッサに結合され、前記プロセッサから受信した信号に応じて乱数を生成する乱数生成器を有し、
前記プロセッサは、前記第１のチャネルから前記第２のチャネルへの前記切り替えの前記指示に応じて前記乱数生成器に前記信号を提供する、請求項１に記載のチャネル切り替え遅延回路。
【請求項４】
時間tに第１のチャネルから第２のチャネルに地域無線ネットワーク（WRAN）の基地局（BS）を切り替える媒体アクセスコントローラであって、
ランダム遅延時間まで時間tに関して前記切り替えを遅延させる切り替え時間遅延回路を有する媒体アクセスコントローラ。
【請求項５】
前記基地局は、前記媒体アクセスコントローラに結合され、前記第１のチャネルの占有の指示を提供するチャネル占有センサを有し、
前記媒体アクセスコントローラは、前記切り替え時間遅延回路に結合され、ランダムに生成された切り替え時間までに前記指示に応じて前記切り替えを開始する、請求項４に記載の媒体アクセスコントローラ。
【請求項６】
プロセッサに結合された少なくとも１つのカウンタを有し、
前記カウンタは、前記ランダム遅延時間の時間ウィンドウを規定し、
前記時間ウィンドウは、最大待機時間と最小待機時間とのうち少なくとも１つを有し、
前記プロセッサは、前記時間ウィンドウ内の時間から待機時間をランダムに選択するように構成される、請求項４に記載の媒体アクセスコントローラ。
【請求項７】
地域無線ネットワーク（WRAN）の基地局（BS）でチャネル切り替えを制御する方法であって、
前記基地局と少なくとも１つの加入者宅内装置（CPE）との間に第１の無線チャネルを有する通信リンクを確立するステップと、
前記第１の無線チャネルから第２の無線チャネルに前記通信リンクを切り替えることを判定するステップと、
前記判定するステップに応じて乱数を生成するステップと、
前記乱数に基づいて前記第２のチャネルに切り替える時間tを生成するステップと、
前記少なくとも１つの加入者宅内装置（CPE）に前記時間tを通知するステップと、
前記時間tに前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに前記基地局を切り替えるステップと
を有し、
占有するために前記第２のチャネルを検出するステップは、前記判定するステップの後、且つ前記切り替えるステップの前に実行される方法。
【請求項８】
トランシーバのチャネル切り替えを制御する方法であって、
第１のチャネルから第２のチャネルに前記トランシーバを切り替えることを判定するステップと、
ランダム遅延時間の後に前記第２のチャネルに切り替えるステップと
を有する方法。
【請求項９】
前記判定するステップを実行した後に乱数を生成するステップと、
前記乱数に基づいて前記ランダム遅延時間を決定するステップと
を更に有する、請求項８に記載のチャネル切り替えを制御する方法。
【請求項１０】
時間ウィンドウを規定する少なくとも１つのカウンタを有し、
前記時間ウィンドウは、最大待機時間と最小待機時間とのうち少なくとも１つを有し、
前記プロセッサは、前記時間ウィンドウ内の時間から待機時間をランダムに選択するように構成される、請求項１に記載のチャネル切り替え遅延回路。
【請求項１１】
前記プロセッサに結合されたチャネル占有センサを更に有し、
前記チャネル占有センサが前記ランダム遅延時間の終了前に前記第１のチャネルの占有を示す場合に、前記プロセッサは、候補チャネルリストから第２のチャネルを選択するように構成される、請求項１に記載のチャネル切り替え遅延回路。
【請求項１２】
周波数ホッピングの地域無線ネットワーク（WRAN）で使用される媒体アクセスコントローラであって、
地域無線ネットワーク（WRAN）システムの次ホップのチャネルを選択するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサに結合され、前記プロセッサによる前記次ホップのチャネルの選択に応じてランダム遅延時間を生成するランダム遅延時間生成器と
を有し、
前記地域無線ネットワーク（WRAN）は、前記ランダム遅延時間の終了後に前記次ホップのチャネルにホッピングする、媒体アクセスコントローラ。
【請求項１３】
前記WRANは、前記プロセッサに結合され、前記ランダム時間遅延が終了した後の占有状態について前記次ホップのチャネルを検出し、前記占有状態の指示を前記プロセッサに提供するスペクトルセンサを更に有し、
前記送信機は、前記占有状態の前記指示に応じて、前記次ホップのチャネルが占有されていないことを前記占有状態の前記指示が示す場合に、前記次ホップのチャネルに切り替え、
前記送信機は、前記指示に応じて、前記次ホップのチャネルが占有されていることを前記占有状態が示す場合に、異なる次ホップのチャネルを選択する、請求項１２に記載の媒体アクセスコントローラ。
【請求項１４】
無線送信媒体の複数のチャネルから選択可能な少なくとも１つのチャネルで無線信号を送信するように動作可能な無線周波数送信機を有する無線ネットワークのノードであって、
入力でチャネル切り替えコマンドを受信するように動作可能な受信機と、
前記入力に結合され、前記チャネル切り替えコマンドを受信したことに応じて乱数を提供する乱数生成器と、
前記乱数生成器に結合され、前記乱数を受信し、前記乱数に基づいてチャネル切り替え時間を提供するプロセッサと
を有し、
前記送信機は、前記無線ネットワークの少なくとも１つの他のノードに前記チャネル切り替え時間を有する無線信号を送信するように構成されるノード。
【請求項１５】
前記送信機は、少なくとも候補チャネルリストを格納するメモリを更に有し、
前記プロセッサは、前記リストから候補チャネルを受信し、候補チャネルを前記送信機に提供するように構成され、
前記無線信号は、前記候補チャネルを更に有する、請求項１４に記載のノード。
【請求項１６】
前記メモリは、前記受信機に結合される、請求項１５に記載のノード。
【請求項１７】
送信媒体のチャネルでランダム切り替え時間信号を有するチャネル切り替えコマンドを有する無線信号を受信するように同調可能な無線周波数フロントエンドと、
前記無線周波数フロントエンドに結合され、前記ランダム切り替え時間信号を有する前記チャネル切り替えコマンドを受信し、前記チャネル切り替え時間信号により決定された時間に前記無線周波数フロントエンドを同調するチャネル切り替えプロセッサと
を有する無線周波数受信機。
【請求項１８】
送信媒体のチャネルで無線信号を送信及び受信するように動作可能な無線周波数フロントエンドと、
乱数生成器と、
チャネル切り替えコマンドを受信する入力を有するチャネル切り替えプロセッサと
を有し、
前記チャネル切り替えプロセッサは、前記乱数生成器に結合され、乱数を受信し、前記チャネル切り替えコマンドに応じて前記乱数に基づいてランダムに生成された切り替え時間信号を提供するように構成され、
前記無線周波数フロントエンドは、前記ランダムに生成された切り替え時間信号を有する無線信号を送信するように構成される無線周波数トランシーバ。
【請求項１９】
前記無線周波数フロントエンドは、前記チャネル切り替えプロセッサに結合された同調回路を有し、
前記プロセッサは、前記ランダム時間切り替え信号に従って同じチャネルを変更するように更に構成される、請求項１８に記載のトランシーバ。
【請求項２０】
無線送信媒体の同じチャネルで無線信号を送信及び受信するように動作可能なそれぞれの無線周波数フロントエンドを有する少なくとも第１及び第２のトランシーバを有する無線ネットワークであって、
前記第１の無線トランシーバは、
乱数生成器と、
チャネル切り替えコマンドを受信する入力を有するチャネル切り替えプロセッサと
を有し、
前記チャネル切り替えプロセッサは、前記乱数生成器に結合され、乱数を受信し、前記チャネル切り替えコマンドに応じて前記乱数に基づいて前記同じチャネルのランダムに生成された切り替え時間を提供するように構成され、
前記無線周波数フロントエンドは、前記ランダムに生成された切り替え時間信号を有する無線信号を送信するように構成される無線ネットワーク。
【請求項２１】
前記第２のチャネルを有するチャネルを選択するステップを更に有する、請求項７に記載の方法。
【請求項２２】
前記チャネルを選択するステップは、チャネル占有について無線周波数スペクトルの少なくとも一部を検出するステップを有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記チャネルを選択するステップは、
メモリに候補チャネルのリストを格納するステップと、
前記格納された候補チャネルのリストから第２のチャネルを選択するステップと
を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記メモリに候補チャネルのリストを格納するステップは、
チャネルブロードキャストスケジュールの少なくとも１つのソースから少なくとも１つのチャネルブロードキャストスケジュールを受信するステップと、
前記少なくとも１つの受信したチャネルブロードキャストスケジュールに少なくとも部分的に基づいて前記候補チャネルのリストを作るステップと、
前記メモリに前記作られた候補チャネルのリストを格納するステップと
を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記メモリに候補チャネルのリストを格納するステップは、
前記ネットワークの少なくとも１つのユーザノードからチャネル情報を受信するステップと、
前記受信したチャネル情報に少なくとも部分的に基づいて前記候補チャネルのリストを作るステップと、
前記メモリに前記作られた候補チャネルのリストを格納するステップと
を有する、請求項２３に記載の方法。
【国際調査報告】
2009523360.tif 000010
2009523360.tif 000011