(57)【要約】      （修正有）【課題】中断及び送信遅延を最小とし、それにより送信処理能力を増加させ、最小の干渉を有するシステムを提供する。【解決手段】地域無線ネットワーク（ＷＲＡＮ）システムにおいて使用する方法であって、少なくとも１個の顧客端末と無線通信するためにＢＳにより動作されるＷＲＡＮセルを設け、該ＢＳを動作させて使用するために入手可能なチャンネルを決定し、且つ該チャンネルを初期化させてデータ送信用の帯域内チャンネルを与え、且つ複数個の帯域外チャンネルに関するスペクトル管理及びスペクトル検出及び帯域内チャンネルに関するデータ送信を同時的に実施する。【選択図】図１
2008278456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地域無線ネットワーク（ＷＲＡＮ）システムにおいて使用する方法において、
少なくとも１個の顧客端末と無線通信するためにベースステーションにより動作されるＷＲＡＮセルを設け、
使用するために入手可能なチャンネルを決定するために該ベースステーションを動作させ、
データ送信用の帯域内チャンネルを与えるために該チャンネルを初期化させ、
複数個の帯域外チャンネルに関してのスペクトル管理及びスペクトル検出及び帯域内チャンネルに関してのデータ送信を同時的に実施する、
ことを包含している方法。
【請求項２】
請求項１において、該スペクトル管理が帯域外チャンネル条件を取扱うことを包含している方法。
【請求項３】
請求項１において、該スペクトル検出がマッチフィルタリング、エネルギ検知、及び周期定常特徴検知のうちの少なくとも１つを包含している方法。
【請求項４】
請求項１において、更に、該ベースステーション及び顧客端末に関して干渉軽減技術を有している方法。
【請求項５】
請求項４において、該干渉軽減技術が、帯域外エミッションマスク、送信器の送信電力制御、送信器の出力フィルタ、検出用受信器の入力フィルタ、アンテナサイドローブ抑圧、アンテナ偏波、適応性アンテナ、及びアンテナ位置決めの最適化のうちの少なくとも１つを包含している方法。
【請求項６】
地域無線ネットワーク（ＷＲＡＮ）システムにおいて使用する方法において、
少なくとも１個の顧客端末と無線通信するためにベースステーションにより動作されるＷＲＡＮセルを設け、
使用するために入手可能なチャンネルを決定するために該ベースステーションを動作させ、
データ送信用の帯域内チャンネルを与えるために該チャンネルを初期化させ、
スペクトル管理、複数個の帯域外チャンネルに関するスペクトル検出、及び帯域内チャンネルに関するデータ送信を同時的に実施する、
ことを包含しており、スペクトル管理、複数個の帯域外チャンネルに関するスペクトル検出、及びデータ送信の同時的実施が干渉軽減技術で約−１１６ｄＢｍより下の干渉で動作させることが可能である方法。
【請求項７】
請求項６において、該干渉軽減技術が、帯域外エミッションマスク、送信器の送信電力制御、送信器の出力フィルタ、検出用受信器の入力フィルタ、アンテナサイドローブ抑圧、アンテナ偏波、適応性アンテナ、アンテナ位置決めの最適化のうちの少なくとも１つを包含している方法。
【請求項８】
同時的なデータ送信、スペクトル検出、及びスペクトル管理のためのシステムにおいて、
ベースステーション、
無線空気インターフェースにより該ベースステーションへ結合されている少なくとも１個のユーザトランシーバ、
を有しており、該ベースステーション及び少なくとも１個のユーザトランシーバが干渉軽減技術を包含しており、且つ本システムが同時的なデータ送信、スペクトル検出、及びスペクトル管理の期間中に約−１１６ｄＢｍより下の干渉において動作可能であるシステム。
【請求項９】
請求項８において、該干渉軽減技術が、帯域外エミッションマスク、送信器の送信電力制御、送信器の出力フィルタ、検出用受信器の入力フィルタ、アンテナサイドローブ抑圧、アンテナ偏波、適応性アンテナ、アンテナ位置決めの最適化のうちの少なくとも１つを包含しているシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大略、テレビ（ＴＶ）受信器等のインカンバント（ｉｎｃｕｍｂｅｎｔ）即ち現事業者のサービスに対して有害な干渉無しで効率的且つ信頼性のあるスペクトルの使用を達成するためにコグニティブ無線及び／又はソフトウエア定義型無線（ＳＤＲ）を包含する通信システムに関するものである。より詳細には、本発明は、ＴＶブロードキャスト帯域等のライセンスされているユーザ又はサービスに対して以前に取り分けられていたブロードキャスト帯域においてライセンスされていない無線又はその他の通信装置が動作することを可能とさせるためにベースステーション及び顧客端末によるスペクトルの使用を制御するための方法、及びこのような方法を実施すべく構成されたシステム／装置に関するものである。本方法及び関連システムは、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．２２ワーキンググループにより配布されたスタンダード及びプロトコルに適合する幾つかの実施例において展開させることが可能である。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥは、ＴＶブロードキャストサービスのために割当てられたスペクトルにおいて使用するための相互運用可能な空気インターフェース用のプロトコルを開発し且つポイントツーマルチポイント地域無線ネットワーク（ＷＲＡＮ）のブロードバンドアクセス等の無線サービスを提供するためにＩＥＥＥ８０２．２２ワーキンググループを形成した。
【０００３】
ＷＲＡＮシステムは、インターネットアクセス、データトランスポート、ストリーミングビデオ、ＶｏＩＰ、及びデジタル加入者（ＤＳＬ）技術又はデジタルケーブルモデムを使用する人口の殆どに対して現在使用可能であるその他のサービス等の無線ブロードバンドサービスにおけるパケットをベースとしたトランスポート能力を提供することが意図されている。
【０００４】
ＷＲＡＮ技術は、最初は、地理的に分散され過疎区域におけるユーザに対しての無線ブロードバンド又は遠隔アクセスをターゲットとしたものであった。ＷＲＡＮに対するライセンス免除スペクトルとしてＴＶブロードキャスト帯域又はＵＨＦ帯域の使用は、最大で１００キロメートルであるがより典型的には３０乃至７０キロメートルの非見通し線送信レンジを与え、それはＷｉＦｉ及び無線ネットワークの場合に使用可能なレンジよりも著しく大きいものである。
【０００５】
ＷＲＡＮに基づくサービスのターゲット市場又はユーザは、単一家族住宅ユニット、集合住宅、スモールオフィス／ホームオフィス店舗、スモールビジネス、及び遠隔公的及び私的キャンパス等である。ＩＥＥＥ８０２．２２プロトコルに基づいたＷＲＡＮシステムは、非干渉態様で、不使用のＴＶブロードキャストチャンネル、即ち４１乃至９１０ＭＨｚの周波数レンジにおける６，７及び８ＭＨｚの帯域幅を有するＴＶチャンネル（例えば、６ＭＨｚチャンネル帯域幅を有するアメリカ合衆国における５４乃至８６２ＭＨｚ）を利用する蓋然性がある。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．２２システムは、固定されたポイントツーマルチポイント無線空気インターフェースであり、その場合に、該ポイントはベースステーション（ＢＳ）であり、それはそれ自身のセル又はカバレッジ区域及び全ての関連する顧客端末（ＣＰＥｓ）即ちマルチポイントを管理する。各ＣＰＥはＢＳオペレータにより与えられる無線サービスのユーザを表わしている。動作期間中に、ＢＳは、ＢＳ及びＣＰＥのブロードキャストのために使用されるチャンネルを設定すること等によりそのセル内のアクセス媒体を制御して無線リンクを形成する。ＢＳは下流方向において種々のＣＰＥｓへ送信を行い、該ＣＰＥｓは上流方向においてＢＳに応答し、且つこれらの通信はダウンリンク及びアップリンク通信又は信号と考えることが可能である。ＢＳ及びＣＰＥはラインセンスされている即ちプライマリーのユーザと干渉すること無しに通信すべく設計されることが必要である。この点を考慮して、ＢＳはスペクトル又はチャンネル利用を管理し且つインカンバントの即ちプライマリーのユーザを保護するために既存のチャンネルの検出を使用する。
【０００７】
幾つかの提案されているＷＲＡＮにおいては、各ＢＳが、例えば、ＩＥＥＥ８０２．２２プロトコルにより現在示されているように最大で２秒の動作期間に対し単一チャンネル上で動作し、次いで、例えば、ＢＳ及びＣＰＥｓにより利用される検出技術及びメカニズムに依存して２０乃至１００ミリ秒のクワイエット期間中にセンシング即ち検出を実施する。そのチャンネルのインカンバントの又はその他の使用が検出される場合には、ＢＳは、そのチャンネルが使用可能となるまで動作を停止させる。単一チャンネルＷＲＡＮはインカンバントのサービスを保護する上で効果的であるが、クワイエット時間期間中に動作即ちデータ送信を停止させることはデジタルデータを送信するためのチャンネルの利用不足となる（例えば、約２秒期間毎に送信がない最大で１００ミリ秒が存在する）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、無線スペクトルのＴＶ帯域を使用すること等により使用されていないがライセンスされている帯域におけるチャンネルにわたり通信するＷＲＡＮ及びその他のネットワークにおける無線スペクトルの使用及び割当てを管理するための改良した方法及びこのような方法を実現する装置に対する必要性が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、本発明は、関連技術の制限及び欠点に起因する問題のうちの１つ又はそれ以上を実質的に解消する同時的な検出及びデータ送信に向けられている。
【００１０】
本発明の利点は、中断及び送信遅延を最小とし、それにより送信処理能力を増加させることである。
【００１１】
本発明の別の利点は、最小の干渉を有するシステムを提供することである。
【００１２】
本発明の付加的な特徴及び利点は、以下の説明において記載し、且つ部分的には該記載から明らかとなり、又は本発明の実施により教示され得るものである。本発明の目的及びその他の利点は本明細書の記載及び特許請求の範囲及び添付の図面において特に指摘した構成により実現され且つ達成されるものである。
【００１３】
これらの及びその他の利点を達成し且つ本発明の目的に従って実施化され且つ広義に記載されるように、本発明は、地域無線ネットワーク（ＷＲＡＮ）システムにおいて使用する方法に関するものであって、該方法は、少なくとも１個の顧客端末と無線通信するためにＢＳにより動作されるＷＲＡＮセルを設け、該ＢＳを動作させて使用するために入手可能なチャンネルを決定し且つ該チャンネルを初期化させてデータ送信用の帯域内チャンネルを与え、且つ複数個の帯域外チャンネルに関するスペクトル管理及びスペクトル検出及び帯域内チャンネルに関するデータ送信を同時的に実施する、ことを包含している。
【００１４】
本発明の別の側面においては、実施化され且つ広義に記載されるように、本発明は地域無線ネットワーク（ＷＲＡＮ）システムにおいて使用する方法に関するものであって、該方法は、少なくとも１個の顧客端末と無線通信するためにＢＳにより動作されるＷＲＡＮセルを設け、該ＢＳを動作させて使用するために入手可能なチャンネルを決定し且つ該チャンネルを初期化させてデータ送信用の帯域内チャンネルを与え、複数個の帯域外チャンネルに関するスペクトル管理及びスペクトル検出及び帯域内チャンネルに関するデータ送信を同時的に実施することを包含しており、その場合に、複数個の帯域外チャンネルに関するスペクトル管理、スペクトル検出及びデータ送信の同時的実施は干渉軽減技術で約−１１６ｄＢｍより低い干渉で動作することが可能である。
【００１５】
本発明の更に別の側面においては、実施化され且つ広義に記載されるように、本発明は同時的なデータ送信、スペクトル検出及びスペクトル管理のためのシステムに関するものであって、該システムは、ＢＳ及び無線空気インターフェースにより該ＢＳへ結合されている少なくとも１つを包含している。該ＢＳ及び少なくとも１つのユーザトランシーバは干渉軽減技術を利用して、同時的なデータ送信、スペクトル検出及びスペクトル管理期間中に該システムが約−１１６ｄＢｍより低い干渉において動作することを可能とさせる。
【００１６】
理解すべきことであるが、以上の一般的な説明及び以下の詳細な説明は例示的且つ説明的なものであって特許請求の範囲に記載される本発明の更なる説明を提供することを意図したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の１実施例について詳細に参照を行ない、その例は添付の図面に例示してある。
【００１８】
図１はサービス区域１０２を有するシステム１００を例示している。典型的に、このサービス区域は約３０ｋｍ乃至７０ｋｍのカバレッジ区域又はそれより大きなものを包含している。この実施例においては、サービス区域１０２はＷＲＡＮセルであり且つＢＳ１０４及びサービス区域１０２全体にわたり散乱されている複数個のＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２を包含している。サービス区域１０２全体にわたって散らばっている例えばマイクロフォン１１６，１１８，１２０等の複数個の部品７４装置も存在している。更に、サービス区域１０２内にはデジタルテレビジョン（ＤＴＶ）受信器１２２が存在している。
【００１９】
ＢＳ１０４及び固定点対多数無線空気インターフェースを介してＢＳ１０４と通信を行う関連するＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２は図１においては詳細に示していないが、ＩＥＥＥ８０２．２２実施例においては、例えば、ＴＶ帯域にわたり通信を容易化させるために送信器及び受信器装置を包含している。ＢＳ１０４及び関連するＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２は、周波数又はチャンネルの使用を検出し且つこのように検出されたエネルギ又は情報を処理してチャンネル選択決定を行うための装置を包含するためにコグニティブ無線技術に従って構成することが可能である。１実施例においては、ＢＳ１０４及びＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２は送信用アンテナ及び検出用アンテナ、送信電力で送信する送信器、及びガードバンドを包含している。
【００２０】
ＢＳ１０４と関連するＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２との間の通信は、部品７４装置１１６，１１８，１２０又は既存のＴＶブロードキャスタ、受信器等のプライマリサービスを保護しながら実施される。ＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２によって実施される分散型検出の使用は協調されたチャンネル選択を可能とすることの処理のためにＢＳ１０４へ報告される。
【００２１】
本発明の１実施例に基づく各ＢＳ１０４は、大略、複数個のＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２との通信に必要な送信器及び／又は受信器との特定の無線サービスを提供するためにＩＥＥＥ８０２．２２又はその他の無線ネットワークプロトコル及び／又は仕様に従って構成されている。
【００２２】
図２は本発明の別の実施例に基づく動作方法を例示したフローチャートである。
【００２３】
より詳細には、図２は同時的検出及びデータ送信（ＳＳＤＴ）技術を使用する実施例を例示している。再度図２を参照すると、方法２００は２０２で開始しシステムの初期化を行う。システムの初期化は当該技術において知られたように実施される。例えば、本システムの初期化は、爾後のデータ送信のための帯域内チャンネルを与えるために１組のチャンネルのうちの１つを初期化させることを包含することが可能である。帯域内チャンネルはＢＳ１０４とＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２との間の通信のために使用すべき動作チャンネルを包含している。
【００２４】
システム２０２を初期化した後に、帯域内チャンネル上の同時的なデータ送信２０４及びスペクトル管理２０６及びスペクトル検出２０８が１組の帯域外チャンネルに関して実施される。帯域外チャンネルはＢＳ１０４とＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２との間の将来の通信のための候補チャンネルとして使用することが可能な全てのその他の使用可能なチャンネルを包含している。スペクトル検出は、例えば無線システム等のシステムが当該技術において知られているように、例えば無線周波数等の周波数スペクトルの観察及び解析を介してスペクトルの使用可能性を決定するために使用する技術である。
【００２５】
このスペクトル検出はＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２によって使用され且つライセンスされたサービスに対して割当てられているスペクトルにおける不使用の無線周波数チャンネルを識別するために二次的なものとして動作する例えばＩＥＥＥ８０２．２２システムのようなコグニティブ無線システムにおいて使用することが可能である。同時的なスペクトル検出及びデータ送信は、ＩＥＥＥ８０２．２２スタンダードに準拠して実施されるべきである。ＩＥＥＥ８０２．２２スタンダードは、コグニティブ（ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ）無線システムのライセンスされていない動作が、ＴＶブロードキャスタ及びＴＶスペクトルにおける無線マイクロフォン等のプライマリユーザのライセンスされている動作に対して何等かの有害な干渉を発生するものであってはならないことを必要としている。一般的には、二次的な装置との共存のためにプライマリシステムがその動作的挙動を調節することの義務はない。従って、ＢＳ１０４とＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２とを含むシステム１００は多様な制限されている感度条件を満足するスペクトル検出を介してその近くにあるラインセンスされている動作の存在を信頼性を持って検知することが可能である。ＩＥＥＥ８０２．２２スタンダードは、２秒の最大に許容されるデータ送信時間を記載しており、従って、最大の許容可能な検知時間は２秒である。
【００２６】
１実施例においては、スペクトル検出技術は、−１１６ｄＢｍ程度に低いデジタルテレビジョン信号（ＡＴＳＣ等）を検知する構成とされており、それは電力ノイズレベルより約２２ｄＢマージン低いものに対応している。更に、検知確率は少なくとも９０％でなければならず、一方ＩＥＥＥ８０２．２２要件においては１０％を超える誤警報は認められない。この８０２．２２要件はＣ．  Ｒ．  Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎ、Ｃ．  Ｃｏｒｄｅｉｒｏ、Ｅ．  Ｓｏｆｅｒ、Ｇ．  Ｃｈｏｕｉｎａｒｄの「８０２．２２ＷＲＡＮスタンダードに対する機能的要件（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ８０２．２２  ＷＲＡＮ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）」、ＩＥＥＥ８０２．２２−０５／０００７ｒ４６、２００５年９月において示されており、それを引用によりここに取込む。
【００２７】
本発明の実施例においては、本発明のＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２に対するスペクトル検出を効果的に実施するために使用することが可能な多数のデジタル信号処理技術が存在している。これらの技術は、マッチフィルタリング、エネルギ検知、周期定常特徴検知、及び当該技術において知られているその他のうちの少なくとも１つを包含することが可能である。
【００２８】
マッチフィルタリングは、当該技術において知られているように行うことが可能である。例えば、マッチフィルタリングは、Ｊ．  Ｐｒｏａｋｉｓのデジタルコミュニケーションズ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、第三版、マグローヒル、５．１．２章において記載されており、それを引用によりここに取込む。エネルギ検知は当該技術において知られているように行うことが可能である。例えば、エネルギ検知はＡ．  Ｓａｈａｉ、Ｎ．  Ｈｏｖｅｎ、Ｒ．  Ｔａｎｄｒａの「コグニティブ無線に関する幾つかの基本的な制限（Ｓｏｍｅ  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  Ｌｉｍｉｔｓ  ｏｎ  Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ  Ｒａｄｉｏ）」、プロシーディング・オブ・アラートン（Ａｌｌｅｒｔｏｎ）コンフェレンス、モンティセロ、２００４年１０月において記載されており、それを引用によりここに取込む。周期定常特徴検知は当該技術において知られているように行うことが可能である。例えば、それは、Ｗ．Ａ．  Ｇａｒｄｎｅｒの「信号妨害：特徴検知のための統一的理論的枠組（Ｓｉｇｎａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ：  Ａ  Ｕｎｉｆｙｉｎｇ  Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  ｆｏｒ  Ｆｅａｔｕｒｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）」、ＩＥＥＥトランズアクションズ・オン・コミュニケーションズ、３６巻、Ｎｏ．８、１９８８年８月において記載されているように行うことが可能であり、それを引用によりここに取込む。
【００２９】
注意すべきことであるが、これらの検出技術のうちの１つがＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２によって独立的に利用される場合には、その性能は著しく劣化される場合がある。この性能劣化は、部分的に、マルチパスフェーディング（ｍｕｌｔｉｐａｔｈ  ｆａｄｉｎｇ）及びシャドウイング（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）から発生する。従って、ＢＳ１０４及びＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２による協力的スペクトル検出が、サービス区域１０２内の種々の場所におけるスペクトルセンサーからのライセンスされているインカンバントのものの信号強度を共同的に回収するための分散型枠組を提供することにより性能劣化を最小とさせる１つの方法として考えられている。
【００３０】
帯域外チャンネルに関するスペクトル管理２０６はハイレベル解析を含んでいる。より詳細には、ライセンスされているインカンバントに対する有害な干渉を効果的に回避するために、コグニティブ無線システムは、ここに記載するように良好に管理されたスペクトル検出動作を介してＲＦチャンネルの使用可能性を識別し、使用可能なチャンネルを分類し、且つそのデータ送信のための動的チャンネル選択及び送信電力制御に関するインテリジェントな決定を行うことが可能なものでなければならない。これらの管理及び制御タスクがスペクトル管理である。
【００３１】
ここで説明するように、スペクトル検出は帯域内チャンネル又は帯域外チャンネルに関して実施することが可能である。コグニティブ無線に対する帯域内チャンネルは、コグニティブ無線が現在動作している無線周波数チャンネルのことを意味しており、且つその動作チャンネルに関しコグニティブ無線動作によりインカンバントのオペレーションが直接的に阻害されることがあるようなチャンネル、例えば第一の隣接したチャンネルを包含している。帯域外チャンネルは、全てのその他の代替的チャンネルを包含している。測定活動をスケジュールする前に、コグニティブ無線は、インカンバントの保護及びシステム性能の目標を達成するために検出すべき最も適切なチャンネルを決定する。
【００３２】
コグニティブ無線送信は、スペクトル測定の感度を劣化させるので、感度条件を満足するためにコグニティブ無線送信が測定されたチャンネルに関して許可されることがないクワイエット期間中にのみスペクトル検出が実施されることが通常要求される。スペクトル検出のために使用されるデジタル信号処理技術に従って、充分な量の測定データを収集するためにクワイエット期間の特定の期間が割当てられるべきである。更に、インカンバントの検知がタイムリーな態様で行われることを確保するためにコグニティブ無線システムはその検出機能を制御せねばならず、例えば、ＩＥＥＥ８０２．２２スタンダードにおいては、ＴＶブロードキャスタの存在はその動作が開始すると２秒以内に検知されねばならない。
【００３３】
マルチパスフェーディング及びシャドウイング効果に起因する検出性能の劣化に打ち勝つために分散型スペクトル検出が典型的に使用される。この場合には、多様なコグニティブ無線ステーションに関する検出活動は、中央制御器、例えばＢＳを介して協調されねばならない。この中央制御器は、どのチャンネルを検出すべきか、何時検出すべきか、その検出はどれほど長く実施されねならないか、且つどのようにして測定データが報告されるかに関して全ての関連するコグニティブ無線ステーションに命令する責務を有している。全ての測定データを受取った後に、該中央制御器は検出結果を統合し且つ分析し且つシステム全体に対して有効なチャンネルの使用可能性及び条件を決定する。ＩＥＥＥ８０２．２２においては、当該技術において知られているように豊富な組の管理ツールを使用して関連するＣＰＥｓにおいて実施される全ての検出活動を管理する。
【００３４】
スペクトル検出機能を管理することに加えて、スペクトル管理の別の重要なタスクは、１組のＲＦチャンネルに対してチャンネル条件を追跡し且つチャンネルの使用可能性を分類することである。典型的に、インカンバントのユーザにより一時的に使用されている場合にスペクトル検出を介して識別されるチャンネルは占有されたチャンネルとしてマーク付けされ、一方インカンバントにより永久的に占有されているインカンバントデータベース内において表示されるものは不許可チャンネルとして表示される。使用可能な点、例えばインカンバントユーザがいないチャンネルに対しては、コグニティブ無線システムは順番付けしたバックアップチャンネルリストを維持し、その中においてそのチャンネル条件に基づいて使用可能なチャンネルの各々に対して優先度が割当てられる。最大に許可される送信電力は、典型的に、各バックアップチャンネルに課される。このような電力制限はコグニティブ無線システムと潜在的に干渉されるインカンバントユーザとの間の距離によって決定される。コグニティブ無線システムの地理的な位置が与えられ且つインカンバントユーザのそれは衛星に基づく又は地上波に基づく技術を介して識別することが可能である。
【００３５】
コグニティブ無線システムのスペクトル管理は、データ送信がライセンスされているインカンバントサービスに対して有害な干渉を発生させることがなく且つ同時にシステムに対して最善の可能な品質のサービス及び性能を提供することが可能である適切な動作チャンネルのインテリジェントな選択を可能とする。このタスクはダイナミック周波数選択（ＤＦＳ）と呼称される。ＤＦＳの動作はスペクトル検出の結果、インカンバントデータベースアクセス及び地理的位置推定に従って構成されている優先度が付けられたバックアップチャンネルリストに基づいて実施される。
【００３６】
同時的なデータ送信２０４、スペクトル管理２０６、及び帯域外チャンネルに関するスペクトル検出２０８は、非ホッピングモード８０２．２２システムに関して要求されるデータ送信の周期的な中断を実質的に阻止することにより改善された性能とすることを可能とする。より詳細には、検出されるべきチャンネルはデータ送信のために使用することは不可能である。従って、単一のチャンネル上で一貫して動作しているＷＲＡＮセルは、検出のために約２秒毎に中断し且つインカンバントチャンネルが検知されない場合にのみそのチャンネル上での送信を継続せねばならない。この非ホッピングモードは効率的なＩＥＥＥ８０２．２２動作のためのダイナミック周波数ホッピングコミュニティーズ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｈｏｐｐｉｎｇ  Ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ  ｆｏｒ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ＩＥＥＥ  ８０２．２２  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）、ＩＥＥＥコミュニケーションズマガジン、２００７年５月において記載されており、それを引用によりここに取込む。
【００３７】
図２を参照すると、スペクトル管理２０６及び帯域外チャンネルに関するスペクトル検出２０８から検索された情報から決定２１０がなされる。この決定点２１０は肯定又は否定の決定であり、それは別の使用可能な帯域外チャンネルが存在するか否かに基づいている。別の使用可能な帯域外チャンネルが使用可能である場合には、データ送信がそのチャンネル上で送信を開始し且つそのループが繰り返される。即ち、肯定決定基準に到達し、且つ同時的なデータ送信２０４、スペクトル管理２０６、及び帯域外チャンネルに関するスペクトル検出２０８が再度実施され、従ってそのループを繰り返す。
【００３８】
帯域外チャンネルが使用可能でない場合には、当業者にとって知られているように非ホッピングモードが実施される。即ち、データ送信は終了され且つスペクトル検出２１２及び帯域内チャンネルに関するスペクトル管理２１４が実施されて帯域内チャンネルが送信のために使用可能であるか否か、例えばインカンバントが検知されたか否かを決定する。帯域内チャンネルに関するスペクトル検出２１２は、ここに記載したような技術を包含している。帯域内チャンネルに関するスペクトル管理２１４は、当該技術において知られているような手順及びここに記載されているような手順を包含している。データ送信２０４は、インカンバントチャンネルが検知されない場合にのみ帯域内チャンネル上で継続される。データ送信２０４が継続された後に、そのループが繰り返される。帯域外チャンネルに関する同時的な検出２０８及び管理２０６は、データ送信２０４が帯域内チャンネル上で実施されている間に実施することが可能である。
【００３９】
説明したように、同時的なスペクトル管理２０６、スペクトル検出２０８及びデータ送信２０４はＩＥＥＥ８０２．２２スタンダードに準拠して実施されるべきである。然しながら、同時的なスペクトル検出及びデータ送信の実施はスタンダードの非ホッピングモードシステムと比較して付加的な干渉を発生する。従って、干渉を最小とさせ且つＩＥＥＥ８０２．２２スタンダードの準拠を確保するために本発明の実施例においては干渉軽減技術が利用される。
【００４０】
この干渉軽減技術は干渉を減少させ、例えば、ＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２の送信ユニットと検出ユニットとの間での干渉を減少させる。ＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２の送信ユニットからＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２の同じ場所にある検出ユニットに対して多数の干渉軽減技術を適用することにより、干渉はサーマルノイズよりも著しく低いレベル、例えば６ＭＨｚ帯域幅に対して約−１０６ｄＢｍより低いレベルへ抑圧させることが可能であり、且つ検出用受信器の所要の感度を約−１１６ｄＢｍより低いレベルへ抑圧させることが可能であり、従って同時的な検出及びデータ送信機能は、実質的に最小の性能劣化及びＩＥＥＥ８０２．２２規制遵守をもって実施することが可能である。
【００４１】
該干渉軽減技術は、実施例のいずれにおいても実現することが可能であり且つ送信器の帯域外エミッションマスク、送信器の送信電力制御、送信器の出力フィルタ、検出用受信器の入力フィルタ、アンテナサイドローブ抑圧、アンテナ偏波、適応性アンテナ、及びアンテナ位置決めのうちの少なくとも１つを包含することが可能である。これらの干渉軽減技術の各々について説明する。
【００４２】
帯域外エミッションマスクは、ＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２のトランシーバ上の干渉を減少させるために使用することが可能であり、それによりＤＴＶ受信器１２２及び部品７４装置１１６，１１８，１２０を保護する。帯域外エミッションマスクは最大フィールド強度限界に関連して説明する。最大フィールド強度限界はＩＥＥＥ８０２．２２機能的条件文書、Ｃａｒｌ  Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．「８０２．２２ＷＲＡＮスタンダード用のＩＥＥＥ８０２．２２−０５／０００７ｒ４６機能的条件（ＩＥＥＥ８０２．２２−０５／０００７ｒ４６  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ８０２．２２  ＷＲＡＮ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）」、２００５年９月２２日に従って提案されており、それを引用によりここに取込む。ＤＴＶ受信器を保護し且つ部品７４装置、例えば無線マイクロフォンを保護するために提案されている最大フィールド強度制限は表１に示されている。
【００４３】
【表１】
2008278456.tif 000003
【００４４】
約４Ｗ等価等方放射電力（ＥＩＲＰ）の電力で送信しているＢＳ１０４及びＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２に対する最大フィールド強度制限は表１に示されている。表１を参照すると、最大フィールド強度制限は１２０ｋＨｚ帯域幅において３ｍにおいて約４Ｗ  ＥＩＲＰの電力で送信しているＢＳ１０４及びＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２に対して測定されている。該最大フィールド強度制限は２つの場合、即ちケースＡ及びケースＢに対して示されている。各ケースに対する最大フィールド強度制限は、当該技術において知られているように、１２０ｋＨｚ帯域幅チャンネルから６ＭＨｚ帯域幅チャンネルへスケーリングされている。
【００４５】
これらの最大フィールド強度制限が与えられると、帯域外エミッションマスク拒否の最小量を式１で計算することが可能である。
【００４６】
式１は以下の如くである。
【００４７】
【数１】
2008278456.tif 000004
【００４８】
【表２】
2008278456.tif 000005
【００４９】
より詳細には、表２は式１から計算されたＩＥＥＥ８０２．２２条件を満足するためにフィルタさせることが必要な最小量の干渉を示している。勿論、もっとフィルタさせることが可能であり及び／又はその他の軽減技術を使用することが可能である。
【００５０】
送信器の送信電力制御も干渉軽減技術として使用することが可能である。１実施例においては、ＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２の最大送信は約４Ｗ  ＥＩＲＰである。好適には、干渉軽減技術として可能である場合にはいつでもサービスカバレッジに対するサービスキャリアにより最小送信電力が使用されるべきである。
【００５１】
ＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２上の送信器の出力フィルタも干渉軽減技術として使用することが可能である。１実施例においては、例えば、典型的な低コストの通過帯域キャビティフィルタは第一チャンネルに関して約１５ｄＢフィルタリングを与え且つ隣接チャンネルに関して約４０ｄＢのフィルタリングを与えることが可能である。１実施例においては、出力フィルタ及び帯域外エミッションマスクが表３に示されるように結合されてここに記載したようなＩＥＥＥ８０２．２２の準拠を維持するための最大干渉レベルを例示する。
【００５２】
【表３】
2008278456.tif 000006
【００５３】
表３を参照すると、ケースＡ及び第一隣接チャンネルに対しては、データ送信及び検出により発生されることが可能な最大干渉は約１１５．４ｄＢであることが示されている。即ち、許容可能な最大干渉は出力フィルタ拒否能力により増加されている。
【００５４】
更に、干渉軽減技術としてＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２上の検出用受信器に入力フィルタを使用することも可能である。１実施例においては、無線受信器が、隣接チャンネル（例えば、第一チャンネル）に約３０乃至約４０ｄＢの範囲の拒否能力を有する入力フィルタを与え、且つ別のチャンネル、例えば２番目の隣接チャンネルに約６０ｄＢの拒否能力を持たせる。該入力フィルタは、出力フィルタに関して説明したのと同じく、データ送信及び検出の許容可能な最大干渉を増加させるために使用することが可能である。
【００５５】
アンテナサイドローブ抑圧も干渉軽減技術としてＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２上の検出用受信器と共に使用することが可能である。１実施例においては、指向性アンテナの場合に、サイドローブはエレベーションにおいてメインのローブピークから少なくとも３０ｄＢ下であり且つアジマスにおいて、例えばボア方向から９０度の角度において１０ｄＢとすべきである。別の実施例においては、無指向性アンテナの場合には、軸に沿ってのサイドローブはメインのローブピークから少なくとも２０ｄＢ下方とすべきである。
【００５６】
アンテナ偏波も干渉軽減技術としてＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２上の検出用受信器と共に使用することが可能である。１実施例においては、送信システム及び検出用システムは異なるアンテナ偏波を使用すべきである。交差偏波分離は約１０ｄＢ乃至約１０ｄＢである。送信用アンテナは近くの戸外ＴＶ受信用アンテナに対して最大の分離を可能とするために垂直偏波を使用すべきである。一方、検出用アンテナはＴＶ信号を検出するために水平に偏波されたものとすべきである。
【００５７】
適応性アンテナは、当該技術において知られているように干渉軽減技術としてＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２上のアンテナで最適化させることが可能である。例えば、それらはＦｒａｎｋ  Ｂ．  Ｇｒｏｓｓ「マットラブでの無線通信用のスマートアンテナ（Ｓｍａｒｔ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  Ｍａｔｌａｂ）」、マグローヒル、２００５において記載されているように構成することが可能であり、それを引用によりここに取込む。
【００５８】
アンテナ位置決めも干渉軽減技術としてＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２上のアンテナと共に考慮すべきである。１実施例においては、以下のファクタを考慮すべきであり、即ちアンテナの感度、動作周波数、送信器アンテナ利得、検出用受信器アンテナ利得、アンテナ離隔及び／又はアンテナ分離、例えば水平分離又は垂直分離等である。これらのファクタを変化させることにより、アンテナを最適化させることが可能である。
【００５９】
本発明のＢＳ１０４及び／又はＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２において、同じ場所にある検出用ユニット及び送信ユニットを使用して同時的検出及びデータ送信が、送信チャンネルと検知されているチャンネルとの間の適宜のガードバンドが使用されている場合にはスペクトル検出に関して性能劣化無しで行うことが可能である。ガードバンドの所要の幅は以下のファクタに依存しており、即ち送信器の帯域外エミッション、送信器出力フィルタの性能、検出用受信器入力フィルタの性能、指向性アンテナ性能（サイドローブ抑圧、適応性アンテナ）、アンテナ偏波、アンテナ位置決め（空間離隔及び配向）及び検出用受信器感度である。単一帯域幅チャンネルの典型的なガードバンドは、検出用受信器のチャンネルとデータ送信器との間において必要とされる。好適には、約６ＭＨｚ又はそれ以上のガードバンドを使用することが可能である。
【００６０】
次に、種々の軽減技術を使用した理論的な例について説明する。この理論的な例においては、ＣＰＥｓ１０６，１０８，１１０，１１２は、表４に示した干渉軽減技術を有する２つの仕様で構成することが可能である。
【００６１】
【表４】
2008278456.tif 000007
【００６２】
更に、この理論的例においては、ＢＳ１０４は表５に示した干渉軽減技術を有するものとしてセットアップすることが可能である。
【００６３】
【表５】
2008278456.tif 000008
【００６４】
この理論的形態から、第二隣接チャンネル上の理論的干渉は以下の式２で計算することが可能である。
【００６５】
式２：（ＴＸ電力（ｄＢｍ））＋（ＴＸアンテナ利得（ｄＢｍ））＋（検出用アンテナ利得（ｄＢｍ））−（帯域外エミッションマスク（ｄＢｍ））−（入力フィルタ拒否（ｄＢｍ））−（交差偏波（ｄＢｍ））−（サイドローブ抑圧（ｄＢｍ））−（アンテナ分離（ｄＢｍ））＝（隣接チャンネル上の干渉（ｄＢｍ））
式２は理論的例に対する第二隣接チャンネル上の干渉の理論的計算において使用した。その結果を表の６に示してある。
【００６６】
【表６】
2008278456.tif 000009
【００６７】
表６に示されるように、多数の干渉軽減技術を適用することにより、干渉をＩＥＥＥ８０２．２２条件である−１１６ｄＢｍより下に抑圧させることが可能である。即ち、同じ場所にある検出用ユニットに対して送信ユニットの同時的検出及びデータ送信を使用している場合の相関をサーマルノイズ及び検出用受信器の所要の感度よりも著しく低いレベルへ抑圧させることが可能である。従って、同時的な検出及びデータ送信機能はシステムの性能劣化無しで実施させることが可能である。
【００６８】
当業者に明かであるように、種々の修正及び変形を本発明の精神又は範囲から逸脱することなしに本発明に対して行うことが可能である。従って、本発明はそれらが特許請求の範囲内及びそれらの均等物である限り本発明の修正例及び変形例をカバーするものであることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の１実施例に基づくシステムを例示した概略図。
【図２】本発明の別の実施例に基づく動作方法を例示したフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
2008278456000001.pdf