(57)【要約】本発明は、第１および第２無線インターフェース規格の双方向の交互利用に設けられた少なくとも１つの周波数帯域を有する無線システムのためのインターフェース制御プロトコル方法に関する。無線システムは、複数の局より成り、各々は第１無線インターフェース規格および／または第２無線インターフェース規格に従って機能し、周波数帯域の双方向の交互利用を制御する制御局が設けられる。
2004506381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２無線インターフェース規格で交互に利用するために設けられた少なくとも１つの周波数帯域を有する無線システムのためのインターフェース制御プロトコル方法であって、前記無線システムが第１無線インターフェース規格および／または第２無線インターフェース規格に従って動作する局より成り、前記周波数帯域の交互利用を制御する制御局が設けられることを特徴とするインターフェース制御プロトコル方法。
【請求項２】
前記制御局が、前記第１無線インターフェース規格に従って動作する局の前記周波数帯域へのアクセスを制御し、前記第１無線インターフェース規格に従って動作する局が前記周波数帯域へのアクセスを要求しないならば、前記制御局が、前記第２無線インターフェース規格に従って動作する局によるアクセスに対して、利用可能な前記周波数帯域を切り替えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記制御局が、前記第２無線インターフェース規格に従う局が前記周波数帯域を利用することが許可される各自の期間を判定することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記制御局が、前記周波数帯域が前記第２無線インターフェース規格に従って動作する局により使用されることの可能な時間間隔を、前記局に通知するブロードキャスト信号を送信することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第１および第２無線インターフェース規格に従う動作が、近似的にのみ規定され、それぞれの規格に規則的に又は時々違反することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記制御局が、前記第２無線インターフェース規格に従って動作する局における干渉を考慮することなしに、前記第１無線インターフェース規格に従って送信することによって、前記第２無線インターフェース規格に従う無線インターフェースの利用を終了させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記制御局が、前記第１無線インターフェース規格に従う極による前記周波数帯域へのアクセスを制御し、前記第２無線インターフェース規格に従う無線インターフェースの持続時間および制御形式が、更なる局により安定され、前記制御局に送信されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記制御局が、前記第２インターフェース規格に従う機能に加えて、前記第２無線インターフェース規格に従う無線システムが、前記無線チャネルを干渉として取り扱い、自身の動作のための他の無線チャネルを取得する機能を実行することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記制御局が、前記第１無線インターフェース規格に従う無線システムが、前記無線チャネルを干渉として取り扱い、自身の動作のための他の無線チャネルを取得する機能を実行することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
第１及び第２無線インターフェース規格により交互に利用するために設けられた少なくとも１つの周波数帯域を有する無線ネットワークであって、第１無線インターフェース規格に従っておよび／または第２無線インターフェース規格に従って動作する局より成り、前記周波数帯域の交互利用を制御する制御局が設けられることを特徴とする無線ネットワーク。
【請求項１１】
無線ネットワークのための制御局であって、前記制御局は、第１無線インターフェース規格に従って動作する局および第２無線インターフェース規格に従って動作する局による周波数帯域の交互利用を制御するために設けられることを特徴とする制御局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、同一周波数帯域における異なるスタンダード（ｓｔａｎｄａｒｄ）に関する無線システムの切替制御の方法に関する。
【０００２】
情報の無線伝送のための無線システムは、規格（スタンダード）に従ってのみ送信電力を利用することが許される。国の規制機関は、どのような送信電力についてどのような周波数であるかを規定し、これは無線システムが送信することを許容する無線インターフェース規格が何であるかに依存して行なわれる。このため、いわゆるＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｅｄｉｃａｌ）周波数帯域が設けられ、異なる無線インターフェース規格に従って無線システムが同一周波数で送信するものである。この例としては、ＵＳ無線システムＩＥＥＥ８０２．１１ａおよび欧州ＥＴＳＩブラン・ハイパーラン（ＥＴＳＴ ＢＲＡＮ ＨｉｐｅｒＬＡＮ）／２である。２つの無線システムは、同一の無線送信方法であるが異なる送信プロトコルに従って、５．５ＧＨｚおよび５．８７５ＧＨｚの間で同一周波数帯域における送信を行う。
【０００３】
干渉に備えて、この方法は、許容された周波数帯域内で他の周波数に積極的に切り替えるよう規格化され、送信電力を制御し、適応的な符号化および変調を行ない、干渉を減少させるものである。無線インターフェース規格ＥＴＳＩブラン・ハイパーラン／２およびＩＥＥＥ８０２．１１ａの広帯域ＬＡＮの無線システムは、同一の無線送信方法、６４キャリアＯＦＤＭ方法ならびに適応変調および符号化を利用する。同一の変調および符号化に関しては、複数の方法（リンク適応，ＬＡ（Ｌｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ））が２つの規格に関して規定される。
【０００４】
２つのシステムに関する媒体アクセス制御（ＭＡＣ： Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）は、全体的に異なる。ＥＴＳＩブラン・ハイパーラン／２は、中央制御された予約形式の方法を利用し、無線局が、その方法では無線資源を調整する中央インターフェースの役割を行なう。広域ネットワークに対するアクセス・ポイントであり得るこの中央無線局（アクセス・ポイント，ＡＰ）は、ＡＰおよび必要ならば関連する局から、２ｍｓ毎にＭＡＣフレーム構造を周期的に信号を送信する。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格は、予約形式に準拠しないキャリア・センス多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ： Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を記述しており、総ての無線局がその媒体上で監視しており（ｌｉｓｔｅｎ）、仮定していることは、８０２．１１ａＭＡＣフレーム以前には最小限の期間（短期相互フレーム・スペース（ＳＩＦＳ： Ｓｈｏｒｔ ＩｎｔｅｒＦｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ））の間はチャネルが利用されず、必要であればユーザ・データ・パケットが送信されることである。この方法は、自己組織化およびホック（ｈｏｃ）ネットワークに非常に適切であるが、総てのパケットに関して好適的な認証を必要とする。更に、サービス品質（ポイント調整機能（ＰＣＦ： ｐｏｉｎｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ））をサポートする測定は、マルチメディア・アプリケーションのサポートを許容する。図２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに従う媒体アクセスのためのシーケンス例を示す。規格の変化（ｖａｒｉａｎｔ）に従って、局は、送信準備（ＲＴＳ： Ｒｅａｄｙ ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケットを送信し、ユーザ・データの送信が許容される前に、アドレス指定された局から送信用クリア（ＣＴＳ： Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケットを待機するためのものである。無線カバレッジ領域内の他の総ての局は、時間監視（ネットワーク割当ベクトル，ＮＡＶ： Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）を設定し、アドレス指定された局が認証（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ， ＡＣＫ）を送信するまで送信しない。
【０００６】
ハイパーラン／２および８０２．１１ａ規格に従う広域ＬＡＮは、将来的には５．１５および５．８２５ＧＨｚの間で同一の周波数帯域で動作するであろう。広域ＬＡＮは送信機電力制御（ＴＰＣ： Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を利用し、適応的無線送信方法および動的周波数選択（ＤＦＳ： Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）と共に切替干渉（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の影響を抑制することが適切である。しかしながら、これらの方法は、異なる規格に従って送信する各基地局を通じた無線チャネルの最適な利用および可能な拡散を行なわせるものではない。それら自身の局または外部システムの局によって干渉が引き起こされる場合には、マルチメディア・アプリケーションに必要なサービス品質の保証は不可能である。切替干渉の場合には、システムは効率的に動作せず、低い伝送レートでさえも周波数チャネルを占有する。
【０００７】
本発明は、可能な無線送信チャネルの効率的な利用を行わせる方法、無線ネットワークおよび制御局を提供することを目的とする。
【０００８】
この目的を達成する本発明による方法は、第１および第２無線インターフェース規格で交互に利用するために設けられた少なくとも１つの周波数帯域を有する無線システムのためのインターフェース制御プロトコル方法であって、前記無線システムが第１無線インターフェース規格および／または第２無線インターフェース規格に従って動作し、前記周波数帯域の交互利用を制御する制御局が設けられることを特徴とするインターフェース制御プロトコル方法である。
【０００９】
本発明は、システムにおいて黙示的または明示的な制御情報の包括的な規格交換を行なう概念に基づいており、そのシステムは同一の無線送信方法であるが異なる無線送信プロトコルを利用するものである。これは、複数の無線インターフェース規格を通じて無線チャネルの簡潔且つ効率的な利用を行わせる。
【００１０】
無線システムは１つ又はそれ以上の局より成る。この局は例えば無線ローカル・エリア・ネットワーク内のコンピュータであり得る。これらの局は、例えば、第１又は第２無線インターフェース規格に従う動作のためにのみ配置される。しかしながら、これらの局を、第１および第２無線インターフェース規格の両者に従って動作させることも可能である。
【００１１】
第１の数の局が第１無線インターフェース規格に従う無線ローカル・エリア・ネットワークを形成し、第２の数の局が第２無線インターフェース規格に従う無線ネットワークを形成する。第１無線インターフェース規格は、例えば、ハイパーリンク／２規格であり、第２無線インターフェース規格がＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格であり得る。
【００１２】
これら２つの規格に対して、５．１５ＧＨｚないし５．８２５ＧＨｚの周波数帯域が確保される。
【００１３】
本発明によれば、制御局が設けられ、２つの無線インターフェース規格の共通周波数帯域の切替利用を制御する。
【００１４】
制御局は好ましくは第１および第２無線インターフェース規格の両者に従って動作し得る。
【００１５】
共通周波数帯域の切替利用の制御は、様々な方法で行なわれ得る。例えば、予め設定可能な所定の時間間隔を、第１および第２無線インターフェース規格を利用するために提供し、時分割多重モードのように、第１周波数帯域を第１無線インターフェース規格に、その後に第２無線インターフェース規格に交互に割り当てることが可能である。
【００１６】
しかしながら、適応プロトコルを利用して割当を行うことが有利である。第１および第２無線インターフェース規格に関する送信容量の要請が変化する場合に、共通無線チャネルを利用して、より効率的にすることが可能である。
【００１７】
請求項２に記載されるような本発明の有利な形態において、一方において制御局が設けられ、第２無線インターフェース規格に従って動作する局の周波数帯域へのアクセスを制御する。例えば、第１無線インターフェース規格が、ハイパーラン／２規格であるならば、制御局はその規格に従って中央コントローラ（アクセス・ポイントＡＰ）の機能を実行する。この場合、ハイパーラン／２規格の局は、制御局に対して容量に関する要求を送信し、制御局は送信容量を各々の局に割り当てる。
【００１８】
他方、請求項２に記載されるような本発明の有利な形態において、制御局が設けられ、第１無線インターフェース規格に従って動作する局が、周波数帯域へのアクセスを要求しないならば、第２無線インターフェース規格に従って動作する局によるアクセスに対して共通周波数帯域を開放する。本発明のこの有利な形態において、第１無線インターフェース規格は、このようにして第２無線インターフェース規格に対する優先性が与えられる。第２無線インターフェース規格のための共通周波数帯域の開放は、例えば、制御情報を第２無線インターフェース規格の局に設定することによって、明示的に行なわれ得る。
【００１９】
あるいは、例えば可能であることは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に従って設けられるポイント・コーディネータ（ｐｏｉｎｔ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）が、中央制御局として動作し、第１および第２無線インターフェース規格局の共通周波数帯域への交互のアクセス制御することである。本発明の有利な形態において、ポイント・コーディネータは例えば、利用可能な共通周波数帯域を他の無線インターフェース規格に、例えばハイパーラン／２規格に周期的に変更することが可能である。
【００２０】
請求項３に記載されるような有利な形態において、制御局は、第２無線インターフェース規格に従って動作する局が共通の周波数帯域を利用し得る各自の期間を判定する。その期間は、請求項４に記載されるように有利に判定され、制御局が、周波数帯域が第２無線インターフェース規格に従って動作する局により使用されることの可能な時間間隔を、前記の局に通知するブロードキャスト信号を送信する。
【００２１】
本発明に関し有利なことは、第１無線インターフェース規格に従う無線局により何らの情報も送信されず受信されない位相において、無線システムが動作する場合に、他の無線インターフェース規格に従う情報の付加的な送信をすることが可能になり、その無線チャネルへのアクセスが競合する無線システムによって制御され得ることである。
【００２２】
従って、第１無線インターフェース規格に従う第１無線局は、第２無線インターフェース規格に記述される所定の機能を付加的に実行することが可能であり、第１無線局または第１無線インターフェース規格に従って送信する更なる無線局のコーディネータは、第２無線インターフェース規格に従う送信に関し、第１曲により使用され得る位相の開始および持続期間を判定する。
【００２３】
無線インターフェース規格に依存して、開始および持続期間は近似的にのみ定められることが可能であるが、各規格は規則的に又は刻々と違反する。第２無線インターフェース規格に従って動作する局において生じる干渉によらず、第１局は、第２無線インターフェース規格に従って送信する期間を終了するのが好ましい。
【００２４】
第２無線インターフェース規格における機能に加えて、第２無線局が実行し得る機能は、第２無線インターフェース規格に従って動作する無線システム又は第１無線インターフェース規格に従って動作する無線システムが、無線チャネルを干渉として解釈させ、それ自身の動作に関する他の無線チャネルを占有させることである。
【００２５】
異なる無線システムによる無線チャネルの効率的な共通使用は、適切な制御プロトコル手法を通じて行われ得る。そのような無線インターフェース制御プロトコル手法は、第１無線インターフェース規格に従って動作する第１局が、他の局による無線チャネルへのアクセス時間を制御することを可能にする。このため、第１無線インターフェース規格に従って動作する局が、その規格による情報を送信せず及び第１局から予期しない場合に、第１局は、それ自身の第１無線インターフェース規格に規定されている機能に加えて、他の第２無線インターフェース規格に記述されている機能を実行する必要があり、一方、第１局または更なる局は、第２無線インターフェース規格に従って第１局による送信が許容される期間を判定する。第２無線インターフェース規格に従う動作期間は、厳密に定められる必要はないが、近似的には定め得る。第１無線インターフェース規格に従う送信が提供し得ることは、第２無線インターフェース規格に従って送信する局における干渉を考慮することなしに、第１局は、第２無線インターフェース規格に従う無線インターフェースの利用を終了することである。
【００２６】
ネットワークに関する本発明の目的を達成する無線ネットワークは、第１及び第２無線インターフェース規格により交互に利用するために設けられた少なくとも１つの周波数帯域を有する無線ネットワークであって、第１無線インターフェース規格に従っておよび／または第２無線インターフェース規格に従って動作する局より成り、前記周波数帯域の交互利用を制御する制御局が設けられる。
【００２７】
以下、図１ないし３を参照しながら本発明のいくつかの実施例が説明される。
【００２８】
図１は、ハイパーラン／２ＭＡＣフレームの構造を示す。
【００２９】
図２は、無線インターフェース規格ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に従って動作するシステムにおける媒体アクセスの様子を図示する。
【００３０】
ハイパーラン／２システムでは、中央コントローラがアクセス・ポイント（ＡＰ）を通じて制御されることが可能であり、ＭＡＣフレームを周期的に生成し、ブロードキャスト位相のデータを送信し、各自のリンクのサービス品質（パケット遅延送信速度等）をそれぞれ制御する。
【００３１】
関連する規格の図１および２における送信が意味することは、部分的に不使用のダウンリンク、アップリンクおよび直接モード（ｄｉｒｅｃｔ ｍｏｄｅ）位相におけるハイパーラン／２ＡＰは、図２に示されるように時刻ＳＩＦＳに始まる期間の間に、使用されない（ダミーの）情報を送信すること及び８０２．１１システムに不使用のチャネルを観測する機会を与えること、を要しないことである。ＡＰは、容易に制御権を奪回し、ハイパーラン／２規格に従う送信はブロードキャスト位相を抑圧しないで送信を行う。同様に、８０２．１１規格の機能ＰＣＦを利用して、利用可能な無線チャネルをハイパーラン／２システムに（周期的な）時間制限と共に時々変更する。
【００３２】
異なる規格の無線システムに関する交互制御は、その制御は本願で提案されるものであり、広帯域ランＥＴＳＩブラン・ハイパーラン／２およびＩＥＥＥ８０２．１１ａの例に関連して説明され、その交互制御は混成した環境を保証し、そこでは様々な無線システムが同一のスペクトラムで非常に近接して同時に送信し、必要なサービス品質および使用環境に関して、各自の目下のトラフィック供給の管理下で各自に利用可能な送信容量が分散して適応的に制御される。本発明による統合化されたコントローラを利用すると、様々な無線システムは、それらが同一周波数帯域で構造的に共存し、高いサービス品質を要するサービスを提供し得るような形式で両立可能にし得る。無線スペクトルはより効率的に明確に利用され；これは、新たな方法の設備を要することなしに、排他的に利用される無線チャネルに関してのみ可能である。
【００３３】
図３は２つの無線ローカル・エリア・ネットワークを図示する。
【００３４】
第１無線ローカル・エリア・ネットワークは、３つの局１０，１１，１２より成る。これら３つの局１０，１１，１２は、第２無線インターフェース規格に従って、例えばハイパーラン／２規格に従って動作する。
【００３５】
第２無線ローカル・エリア・ネットワークは、４つの局１４，１５，１６，１７を含む。これら４つの局１４，１５，１６，１７は、第２無線インターフェース規格に従って、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に従って動作する。
【００３６】
これらの局は、例えば無線インターフェースを含むコンピュータとすることが可能である。各局の間の通信は、例えば無線による無線形式で実行される。
【００３７】
ハイパーラン／２およびＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に従う無線ローカル・エリア・ネットワークに関し、周波数帯域は５．１５ＧＨｚおよび５．８２５ＧＨｚの間にある。
【００３８】
中央制御局１３が設けられ、これは第１無線ネットワークおよび第２無線ネットワークによる共通周波数帯域への交互アクセスを制御する。
【００３９】
これは有利な手法で行なわれ、局１０ないし１２が送信容量を要しない場合に、局１３がブロードキャスト・メッセージをＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の局１４ないし１７に送信する。このブロードキャスト・メッセージは時間情報を包含することが好ましく、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の局１４ないし１７に、その共通周波数帯域をどの程度の期間使用が許可されるかを知らせる。その期間の間に、制御局１３は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の機能を実行することも可能であり、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に従うデータ送信を利用することも可能である。
【００４０】
第１無線ネットワークの局１０ないし１２がハイパーラン／２局である場合は、制御局１３は、ハイパーラン／２ネットワークの中央制御局（アクセス・ポイント）として、及びその無線資源に関するコーディネータとして動作することが好ましい。ハイパーラン／２システムでは、局の送信が許容されるのがいつであるかが、前もって計画されている。このため、ハイパーラン／２システムは中央コントローラ（アクセス・ポイントＡＰ）を有し、これは様々な局からの容量に関する要求を受信し、それに従って容量を割り当てる。好ましくは中央制御局１３を設けて、ハイパーラン／２規格のアクセス・ポイントの機能を実行する。中央制御局１３は、ハイパーラン／２ネットワークの各局の要請に従って、２ｍｓ毎にＭＡＣフレームを周期的に信号送信する。
【００４１】
しかしながら、ハイパーラン／２システムにおいて、アクセス・ポイントの機能と、第１無線ネットワークおよび第２無線ネットワークによる共通周波数帯域への交互アクセス制御の機能とが、別個の局で実現されることも可能である。しかしながらその場合は、周波数帯域が第１又は第２無線インターフェース規格で利用される期間に関して、それら別個の局の間でデータ交換が必要である。
【００４２】
また、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に従って設けられたポイント・コーディネータが、中央制御局として動作し、第１及び第２無線インターフェース規格の局による共通周波数帯域への交互アクセスを制御することも可能である。この実施例では、ポイント・コーディネータは、例えば利用可能な共通周波数帯域を他の無線インターフェース規格、例えばハイパーラン／２規格に周期的に変更する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ＥＴＳＩブラン・ハイパーラン／２規格に従うフレーム構造を示す。
【図２】図２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に従うシステムにおける無線チャネルへのアクセスの様子を表現する。
【図３】図３は、第１及び第２無線インターフェース規格に従う２つの無線ローカル・エリア・ネットワークを示す。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004506381.tif 000021
【国際調査報告】
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