(57)【要約】【課題】協働無線デバイスのスペクトル使用を管理するシステムを提供すること。【解決手段】システムは、各協働無線デバイスが、協働無線デバイスが動作するスペクトル使用を感知して、スペクトル使用情報を生成することができる複数の協働無線デバイスと、協働無線デバイスのそれぞれに通信式に結合され、協働無線デバイスのそれぞれからスペクトル使用情報を受信することができ、スペクトル使用情報に基づいて、協働無線デバイスへのスペクトル割付けを管理する、スペクトル・アクセス制御装置とを備える。【選択図】図１
2007043714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
協働無線デバイスのスペクトル使用を管理するシステムであって、
各協働無線デバイスが、当該協働無線デバイスが動作するスペクトル使用を感知して、スペクトル使用情報を生成することができる、複数の協働無線デバイスと、
前記協働無線デバイスのそれぞれに通信式に結合され、前記協働無線デバイスのそれぞれから前記スペクトル使用情報を受信することができ、前記スペクトル使用情報に基づいて、前記協働無線デバイスへのスペクトル割付けを管理する、スペクトル・アクセス制御装置と、
を備える、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記スペクトル・アクセス制御装置が、マルチホップ・プロトコルを使用して少なくとも１つの協働無線デバイスに結合される、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
前記スペクトル・アクセス制御装置が、少なくとも２つの協働無線デバイスが同じチャネルを使用して動作することを要求する、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、
少なくとも１つの協働無線デバイスの付近で動作するレガシ無線デバイスをさらに備え、前記協働無線デバイスが、前記レガシ無線デバイスの前記スペクトル使用を感知し、前記スペクトル使用情報が、前記レガシ無線デバイスの前記スペクトル使用を識別する、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、
少なくとも１つの協働無線デバイスが、規則的な間隔でスペクトル感知を実施する、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
少なくとも１つの協働無線デバイスが、前記スペクトル・アクセス制御装置からパラメータを受信することができ、前記パラメータが、前記協働無線デバイスの機能を実施するとき、そのスペクトル・チャネルで通信すべきスペクトル・チャネルを形成する、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、
少なくとも１つの協働無線デバイスが、デバイス情報を前記スペクトル・アクセス制御装置に送信するように構成され、前記デバイス情報が、スペクトル割付けを管理するために前記スペクトル・アクセス制御装置によって使用される、システム。
【請求項８】
無線デバイスのスペクトル使用を制御する方法であって、
無線デバイスが動作するスペクトル使用を感知するステップと、
前記感知に基づいて、スペクトル使用情報を生成するステップと、
前記スペクトル使用情報をスペクトル・アクセス制御装置に送信するステップと、
前記スペクトル使用情報に基づいて、前記スペクトル・アクセス制御装置からのスペクトル割付けパラメータを待機するステップと、
前記スペクトル・アクセス制御装置からの前記スペクトル割付けパラメータに基づいて、前記無線デバイスにおいてトランシーバを構成するステップと、
を備える、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記感知するステップが、前記無線デバイスの付近において動作するレガシ・デバイスによって干渉を感知することを含み、前記スペクトル使用情報が、前記レガシ・デバイスの前記スペクトル使用を識別する、方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であって、
前記無線デバイスが、規則的な間隔でスペクトル感知を実施する、方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法であって、
前記無線デバイスによってデバイス情報を前記スペクトル・アクセス制御装置に送信することをさらに備え、前記デバイス情報が、スペクトル割付けを管理するために、前記スペクトル・アクセス制御装置によって使用される、方法。
【請求項１２】
無線デバイスのスペクトル使用を管理する方法であって、
無線デバイスが動作するスペクトル使用を特定するスペクトル使用情報を受信するステップと、
前記スペクトル使用情報に基づいて、前記無線デバイスのそれぞれについてスペクトル割付けパラメータを生成するステップと、
スペクトル割付けパラメータを前記無線デバイスに送信するステップと、
を備える、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記スペクトル割付けパラメータを生成するステップは、少なくとも２つの協働無線デバイスが同じチャネルを使用して動作するよう構成するために、前記スペクトル割付けパラメータを生成することを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、
前記スペクトル割付けパラメータが、レガシ無線デバイスの前記スペクトル使用を説明する、方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法であって、
前記方法が、規則的な間隔で実施される、方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法であって、
前記無線デバイスからデバイス情報を受信するステップをさらに備え、前記デバイス情報が、前記スペクトル割付けパラメータを生成する前記ステップにおいて前記スペクトル・アクセス制御装置によって使用される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、無線デバイスに関し、より具体的には、たとえば無免許帯における、無線デバイスの効率的なスペクトル使用を提供するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
消費者による無線デバイスの広範な使用により、無免許帯においてスペクトル資源を使用することは非効率的になったが、その理由は、各デバイスが、無調整なスペクトル使用を競合して行うからである。しばしば、無線デバイス使用のそのような競合により、認識せずにスペクトルが重複することになる。複数のデバイスの周波数帯域が重複するとき、これらの無線デバイスの通信性能は低下する。現世代の無免許無線デバイスは、他の無免許使用者との干渉を最小限に抑えるのに十分な適応性または知能を所有していない。そのような従来の無線デバイスは、同種のデバイスと共存するためにのみ設計されている。より大きな帯域幅を消費する高いデータ率の媒体中心デバイスがこれから数年のうちに至る所で用いられるようになるにつれ、この問題はさらに悪化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、たとえば無免許帯における、無線デバイスのより効率的なスペクトル使用を提供するシステムおよび方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態は、無免許無線デバイス間における調整スペクトルの共有を容易にするために無線インフラストラクチャを重複させることによって、たとえば無免許帯における非効率的なスペクトル資源の使用の問題を緩和することを意図する。１つの実施形態は、通信エリア内（たとえば、家庭、無線ホットスポットなど）においてスペクトル・アクセス制御装置を使用することを必要とし、スペクトル・アクセス制御装置は、その通信エリアにおいて動作する無免許無線デバイスのスペクトル使用を調整する。スペクトル・アクセス制御装置は、これらの無線デバイスのスペクトル使用を追跡および管理するためにデータベースを使用する調整機能を含む。
【０００５】
第１実施形態において、本発明は、各協働無線デバイスが、その協働無線デバイスが動作するスペクトル使用を感知して、スペクトル使用情報を生成することができる複数の協働無線デバイスと、協働無線デバイスのそれぞれに通信式に結合され、協働無線デバイスのそれぞれからスペクトル使用情報を受信することができ、スペクトル使用情報に基づいて協働無線デバイスのスペクトル割付けを管理する、スペクトル・アクセス制御装置とを備えるシステムを提供する。
【０００６】
スペクトル・アクセス制御装置は、マルチホップ・プロトコルを使用して少なくとも１つの協働無線デバイスに結合することが可能である。スペクトル・アクセス制御装置は、少なくとも２つの協働無線デバイスが同じチャネルを使用して動作することを要求することが可能である。システムは、少なくとも１つの協働無線デバイスの付近において動作するレガシ無線デバイスを含むことも可能であり、協働無線デバイスは、レガシ無線デバイスのスペクトル使用を感知し、スペクトル使用情報は、レガシ無線デバイスのスペクトル使用を識別する。各協働無線デバイスは、規則的な間隔でスペクトル感知を実施することが可能である。各協働無線デバイスは、スペクトル・アクセス制御装置からパラメータを受信することができるとすることが可能であり、パラメータは、協働無線デバイスの機能を実施するとき、そのスペクトル・チャネルにおいて通信するスペクトル・チャネルを形成する。各協働無線デバイスは、デバイスの情報をスペクトル・アクセス制御装置に送信するように構成することが可能であり、デバイス情報は、スペクトルの割付けを管理するために、スペクトル・アクセス制御装置によって使用される。
【０００７】
他の実施形態において、本発明は、無線デバイスのスペクトル使用を制御する方法を提供し、方法は、無線デバイスが動作するスペクトル使用を感知するステップと、感知に基づいてスペクトル使用情報を生成するステップと、スペクトル使用情報をスペクトル・アクセス制御装置に送信するステップと、スペクトル使用情報に基づくスペクトル割付けパラメータをスペクトル・アクセス制御装置から待機するステップと、スペクトル・アクセス制御装置からのスペクトル割付けパラメータに基づいて無線デバイスにおいてトランシーバを構成するステップとを備える。
【０００８】
感知するステップは、無線デバイスの付近において動作するレガシ・デバイスによって干渉を感知することを含むことが可能であり、スペクトル使用情報は、レガシ・デバイスのスペクトル使用を識別する。無線デバイスは、規則的な間隔でスペクトル感知を実施することが可能である。方法は、無線デバイスによってデバイス情報をスペクトル・アクセス制御装置に送信するステップを含むことも可能であり、デバイス情報は、スペクトル割付けを管理するために、スペクトル・アクセス制御装置によって使用される。
【０００９】
他の実施形態において、本発明は、無線デバイスが動作するスペクトル使用を指定するスペクトル使用情報を受信するステップと、スペクトル使用情報に基づいて無線デバイスのそれぞれについてスペクトル割付けパラメータを生成するステップと、スペクトル割付けパラメータを無線デバイスに送信するステップとを備える、無線デバイスのスペクトル使用を管理する方法を提供する。
【００１０】
スペクトル割付けパラメータを生成するステップは、同じチャネルを使用して動作する少なくとも２つの協働無線デバイスを構成するためにスペクトル割付けパラメータを生成することを含むことが可能である。スペクトル割付けパラメータは、レガシ無線デバイスのスペクトル使用を説明することが可能である。方法は、規則的な間隔で行われることが可能である。方法は、無線デバイスからデバイス情報を受信することをさらに含むことが可能であり、デバイス情報は、スペクトル割付けパラメータを生成するステップにおいて、スペクトル・アクセス制御装置によって使用される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、たとえば無免許帯における無線デバイスのより効率的なスペクトル使用が可能である。
【００１２】
また、本発明によれば、無線デバイスのスペクトル使用の効率的な管理が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の記述は、当業者が本発明を製造および使用することを可能にするために提供され、また、特定の応用分野およびその要件の文脈において提供される。実施形態に対する様々な修正が、当業者には容易に明らかになり、本明細書において確定される一般的な原理が、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、他の実施形態および応用分野に適用されることが可能である。したがって、本発明は、示される実施形態に限定されることを意図するのではなく、本明細書において開示される原理、特徴、および教示と一貫して最も広い範囲に一致されるべきである。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による１つの例示的なネットワーク・アーキテクチャ１００を示す。ネットワーク・アーキテクチャ１００は、複数の協働無線デバイス１１０ａ〜ｄ（全体的に協働無線デバイス１１０と呼ばれる任意の協働無線デバイス１１０ａ〜ｄ）を含み、それぞれ、アクセス制御装置ないしスペクトル・アクセス制御装置１０５に直接的または間接的に無線で結合される。具体的には、協働無線デバイス１１０ａ〜ｃは、スペクトル・アクセス制御装置１０５に無線で直接結合される。協働無線デバイス１１０ｄは、スペクトル・アクセス制御装置１０５に無線で間接的に結合され、この場合はマルチホップ・プロトコルを使用して協働無線デバイス１１０ｂを介して結合される。ネットワーク・アーキテクチャ１００は、レガシ無線デバイス１１５をも含み、これは、スペクトル・アクセス制御装置１０５によって管理される通信エリア内において、および／または協働無線デバイス１１０のいずれかまたはすべての付近において動作する。集合的に、協働無線デバイス１１０は、アップリンクを介してフレームをスペクトル・アクセス制御装置１０５に転送し、ダウンリンクを介して他の協働無線デバイス１１０に転送するために、マルチホップ・ネットワーク・アーキテクチャ１００を形成する。このマルチホップ・ネットワーク構成は、スペクトル・アクセス制御装置１０５の有効範囲を実質的に拡大する。
【００１５】
一般的に、協働無線デバイス１１０は、協働無線デバイス１１０が協働することができるように、通信エリア内において補助制御チャネル（たとえば、専用チャネル）を介してスペクトル・アクセス制御装置１０５および他の協働無線デバイス１１０と通信するように構成された無線デバイスであり、それにより、スペクトルが組織化された共存が保証される。一実施形態では、協働無線デバイス１１０は、協働無免許デバイスとすることが可能である。例示的な無線デバイス１１０には、ＷＬＡＮアクセス・ポイントおよび端末、ブルートゥース・デバイス、ならびにコードレス電話が含まれる。一般的に、協働無線デバイス１１０は、協働無線デバイス１１０が動作するＲＦ信号を感知することができるスペクトル感知機構を有するレガシ無線デバイスを包含している。通信エリア内の協働無線デバイス１１０は、スペクトル・アクセス制御装置１０５の分散感知機構を含み、通信エリアにおける各協働無線デバイス１１０は、スペクトル感知情報をスペクトル・アクセス制御装置１０５に再び送信する。協働無線デバイス１１０において感知機構を分散させることにより、スペクトル・アクセス制御装置１０５における集中感知機構より頑強であることを立証することが可能である。スペクトル・アクセス制御装置１０５における集中制御により、意思決定の負担は協働無線デバイス１１０から移行され、それにより、協働無線デバイス１１０のハードウエアの複雑さおよびコストは低減される。したがって、実施形態は、スペクトルの割付けおよび使用を最適にし、それにより無免許帯使用の無作為な性質を緩和するために、分散感知を有する集中知能を使用することが可能である。しかし、他の実施形態では、集中ＲＦ感知および／または分散制御を使用することができる。
【００１６】
協働無線デバイス１１０とは対照的に、レガシ無線デバイス１１５は、スペクトル・アクセス制御装置１０５または他の協働無線デバイス１１０と協働することができない無免許無線デバイスである。レガシ無線デバイス１１５のスペクトル使用は管理することができないので、スペクトル・アクセス制御装置１０５は、これらのレガシ・デバイスないしレガシ無線デバイス１１５を許容する、または「回避する」ために、付近の協働無線デバイス１１０を管理することを意図する。
【００１７】
各協働無線デバイス１１０は、その環境におけるスペクトル使用を感知する。たとえば、協働無線デバイス１１０ａおよび１１０ｃは、レガシ無線デバイス１１５のＲＦスペクトル使用を感知することが可能である。しかし、たとえば、距離のために、協働無線デバイス１１０ｂおよび１１０ｄは、レガシ無線デバイス１１５のＲＦスペクトル使用を感知しない可能性がある。各協働無線デバイス１１０は、スペクトル使用情報をスペクトル・アクセス制御装置１０５に送信する。スペクトル・アクセス制御装置１０５は、このスペクトル使用情報を使用して、協働無線デバイス１１０間のスペクトル使用を効率的に調整する。たとえば、協働無線デバイス１１０ａおよび１１０ｃは、レガシ無線デバイス１１５の性能に影響を与えない、またはレガシ無線デバイス１１５によって影響を受ける性能を有さないＲＦスペクトルの専用部分を使用するように構成することが可能である。さらに、協働無線デバイス１１０ｂおよび１１０ｄの一方または両方が、レガシ無線デバイス１１５と同じＲＦスペクトルを使用することが可能であるが、その理由は、レガシ無線デバイス１１５によって使用されるＲＦ環境の外部にあるからである。協働無線デバイス１１０ｂおよび１１０ｄの両方が同じＲＦスペクトルを使用することができるかの判定は、どちらかのＲＦを他方が感知することができるかに依拠する。さらに、スペクトル・アクセス制御装置１０５は、付近の協働無線デバイス１１０のＲＦ使用を説明する。たとえば、協働無線デバイス１１０ａは、協働無線デバイス１１０ｄと同じＲＦスペクトルを使用することができるとすることが可能である。
【００１８】
一実施形態では、スペクトル・アクセス制御装置１０５は、スペクトル使用計画に関する決定を行う集中知能として作用する。この実施形態では、タスクの１つは、通信エリア内における協働無線デバイス１１０スペクトル資源使用を管理および調整することである。「通信エリア」は、スペクトル・アクセス制御装置１０５の制御下にある協働無線デバイス１１０が動作する箇所を指すことが可能である。協働無線デバイス１１０をスペクトル・アクセス制御装置１０５に接続するマルチホップ機能のために、通信エリアは、スペクトル・アクセス制御装置１０５とマルチホップ・ネットワーク・アーキテクチャ１００の縁との間において最大有効範囲を実質的に有することができる。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態による、スペクトル・アクセス制御装置１０５の詳細を示すブロック図である。スペクトル・アクセス制御装置１０５は、制御装置マネジャ２０５、専用チャネル２１５の上で協働無線デバイス１１０と通信するように設定することが可能である無線トランシーバ２１０、およびスペクトル使用マップ２２０を含む。
【００２０】
一実施形態では、制御装置マネジャ２０５は、スペクトル・アクセス制御装置１０５の動作を管理するソフトウエア・アルゴリズムである。たとえば、制御装置マネジャ２０５は、新しい通信エリアに移動されている協働無線デバイス１１０の搬入および搬出ならびに通常の動作を制御することが可能である。すべてのタイプの動作が、通信エリアにおける協働無線デバイス１１０からスペクトル感知情報を受信することと、スペクトル使用情報に基づいて協働無線デバイス１１０についてスペクトル割付けパラメータを生成することと、スペクトル割付けパラメータを協働無線デバイス１１０に送信することとを一般に含む。
【００２１】
制御装置マネジャ２０５は、スペクトル使用マップ２２０を管理する。スペクトル使用マップ２２０は、通信エリアにおける協働無線デバイス１１０に関する情報を維持するデータベースである。デバイス・タイプ（ＷＬＡＮ、ブルートゥース、コードレス電話など）、搬送波周波数、帯域幅、送信電力、および変調方式など、各協働無線デバイス１１０のトランシーバ・パラメータをスペクトル使用マップ２２０において記憶することが可能である。これらのパラメータは、協働無線デバイス１１０について最適なスペクトル資源割付けを決定するために使用される。スペクトル・アクセス制御装置１０５は、実質的にあらゆる無免許帯を支援することができる。新しい無免許帯が規制団体によって割り付けられる際、新しい帯域を支援するように、スペクトル使用マップ２２０を動作規則で更新することができる。
【００２２】
無線トランシーバ２１０は、所定の専用チャネル２１５において動作し、それにより、すべての協働無線デバイス１１０が、そのチャネルにおいて通信を認識する。そのようにして、新しい協働無線デバイス１１０および／または新しいスペクトル・アクセス制御装置１０５が通信することができる。無線トランシーバ２１０は、協働無線デバイス１１０が、接続が行われるまですべての専用チャネルにわたって通信を試行することを認識するように、複数の専用チャネル２１５とすることができることが理解されるであろう。そのようにして、任意のＲＦ干渉がチャネル２１５のいずれかの品質に影響を与える場合、異なるチャネル２１５が利用可能である。専用チャネルは、信頼性があり頑強であることが好ましい。低データ率帯域幅が十分である可能性がある。アドホック・マルチホップ・ネットワークが、チャネルのバックボーン通信を形成することが可能である。これは、トランシーバの複雑さを抑えるために簡単な通信プロトコルを使用することが可能である。
【００２３】
（１）他の通信エリアに移動されているとき、（２）搬入または搬出の協働デバイスを認識するとき、および（３）通常の動作中、スペクトル・アクセス制御装置１０５によって実施される方法が、図４〜７に関して詳細に記述される。
【００２４】
図３は、本発明の一実施形態による協働無線デバイス１１０の詳細を示す。協働無線デバイス１１０は、デバイス・マネジャ３０５、基礎機能３１０（たとえば、電話機能、マルチメディア機能、ブルートゥース機能など）、構成可能／選択可能／アクセス可能パラメータ３２０に従って特定のチャネルの上で通信する第１無線トランシーバ３１５、スペクトル使用感知モジュール３２５、専用チャネル２１５（またはチャネル２１５）の上で通信する第２無線トランシーバ３３０、ならびにデバイス要件および機能３３５を含む。
【００２５】
一実施形態では、デバイス・マネジャ３０５は、協働無線デバイス１１０の動作を管理するソフトウエア・アルゴリズムである。たとえば、デバイス・マネジャ３０５は、通信エリアを移動させたときの初期化、ＲＦ干渉の周期的感知、およびスペクトル・アクセス制御装置１０５との通信を制御することが可能である。
【００２６】
スペクトル使用感知モジュール３２５は、付近のレガシ・デバイス１１５、他の協働無線デバイス１１０、および干渉を生じる他のデバイスからのＲＦ干渉を感知することができる。デバイス・マネジャ３０５は、感知事象を実施するときをスペクトル使用感知モジュール３２５に命令することが可能であり、または、スペクトル使用感知モジュール３２５は、周期的な間隔において、または特定の時間、連続的、特定の事象後など、他の基準に応答して、スペクトルを自動的に感知するように構成することが可能である。デバイス・マネジャ３０５は、専用チャネル２１５の上でスペクトル使用情報をスペクトル・アクセス制御装置１０５に送信するように、第２無線トランシーバ３３０に命令することが可能である。
【００２７】
デバイス・マネジャ３０５は、デバイス要件および機能３３５をもスペクトル・アクセス制御装置１０５に送信する。デバイス要件および機能は、必要な帯域幅、利用可能なチャネル、データ率など、デバイス・トランシーバの動作パラメータを含むことが可能である。スペクトル・アクセス制御装置１０５は、スペクトル使用を管理するために、デバイス要件および機能情報３３５を使用する。デバイス要件および機能は、たとえば、協働無線デバイス１１０が新しい通信エリアに移動されているとき、スペクトル・アクセス制御装置１０５が協働無線デバイス１１０の通信エリアに移動されるときなど、スペクトル・アクセス制御装置１０５に１回のみ送信されればよいことが理解されるであろう。しかし、デバイス要件および機能は、たとえば各送信と共に、より頻繁に送信することが可能である。
【００２８】
この実施形態の協働無線デバイス１１０は、第１無線トランシーバ３１５がスペクトル・アクセス制御装置１０５から受信したパラメータ３２０によって設定されたチャネルにおいて基礎機能３１０を実施することができ、一方、第２無線トランシーバ３３０が専用チャネル２１５の上でスペクトル・アクセス制御装置１０５との通信を実施することができるように、２つのトランシーバ３１５および３３０を含むことが理解されるであろう。他の実施形態では、協働無線デバイス１１０は、両方の目的について唯１つのトランシーバを含むことが可能である。
【００２９】
ネットワーク・アーキテクチャ１００の動作は、以下のシナリオについて説明される。
スペクトル・アクセス制御装置１０５の新しい通信エリア
図４に示されるように、スペクトル・アクセス制御装置１０５が新しい通信エリアにおいてオンラインになるとき、
１．スペクトル・アクセス制御装置１０５は、新しいスペクトル・アクセス制御装置１０５がオンラインになったことを通信エリアのすべての協働無線デバイス１１０に通知するために、ビーコン・フレームをブロードキャストする（たとえば、制御装置マネジャ２０５が、無線トランシーバ２１０にブロードキャストするように命令する）。
【００３０】
２．ビーコン・フレームを受信する協働無線デバイス１１０は、対象のそれぞれの周波数帯域においてスペクトル感知を実施する。
【００３１】
３．協働無線デバイス１１０は、支援される周波数帯域、帯域幅、データ率などのそれぞれのデバイス要件および機能３３５と共に、それぞれのスペクトル感知情報をスペクトル・アクセス制御装置１０５に送信する。
【００３２】
４．協働無線デバイス１１０から収集した情報に基づいて、スペクトル・アクセス制御装置１０５は、スペクトル割付けを最適化し、協働無線デバイス１１０間におけるあらゆるスペクトル使用の非効率な点を解決する。新しいスペクトル使用マップ２２０が創出される。
【００３３】
５．スペクトル・アクセス制御装置１０５は、新しいスペクトル使用マップから導出した動作周波数帯域パラメータを協働無線デバイス１１０に送信する。
【００３４】
６．次いで、協働無線デバイス１１０は、割り当てられたパラメータ（たとえば、チャネル選択情報、トランシーバ動作パラメータなど）を使用して第１無線トランシーバ３１５を動作する。
協働無線デバイス１１０の新しい通信エリア
ある通信エリアにおけるスペクトル・アクセス制御装置１０５が、スペクトル使用マップにおいて協働無線デバイス１１０のスペクトル使用情報を有していない場合、協働無線デバイス１１０は、その通信エリアにおいて新しいと見なされる。図５に示されるように、新しい協働無線デバイス１１０が通信エリアにおいて初めて動作するとき、
１．協働無線デバイス１１０は、まず、該当周波数帯域においてスペクトル感知を実施する。
【００３５】
２．協働無線デバイス１１０は、スペクトル感知情報を含む要求フレームをデバイス要件および機能と共に送信する。
【００３６】
３．スペクトル・アクセス制御装置１０５は、直接新しい協働無線デバイス１１０から要求フレームを受信する、またはマルチホップ方式において他の協働無線デバイス１１０から伝達された要求フレームを受信することが可能である。
【００３７】
４．スペクトル・アクセス制御装置１０５は、新しい協働無線デバイス１１０からのスペクトル感知情報に基づいて、スペクトル使用マップ２２０を更新する。要求された資源および新しい協働無線デバイス１１０からのスペクトル感知情報に基づいて、スペクトル・アクセス制御装置１０５は、更新されたスペクトル使用マップ２２０（隣接の協働無線デバイス１１０のスペクトル使用、利用可能なチャネル、チャネル特性などを示す）に従って資源を割り付ける。
【００３８】
５．スペクトル・アクセス制御装置１０５は、更新されたスペクトル使用マップ２２０から導出された動作周波数帯域パラメータを新しい協働無線デバイス１１０に送信する。
【００３９】
６．新しい協働無線デバイス１１０は、動作を開始するために、割り当てられたパラメータを使用する。
【００４０】
７．スペクトル・アクセス制御装置１０５が、新しい協働無線デバイス１１０を支援するのに十分なスペクトル資源が存在しないと見なす場合、スペクトル・アクセス制御装置１０５は、新しい協働無線デバイス１１０に適応しない。その場合、協働無線デバイス１１０は、共存を考慮するために、撤回して後の時間に試行することができ、または、レガシ無線デバイス１１５として自動的に作用して、動作するように進むことができる。
【００４１】
８．新しい協働無線デバイス１１０が、おそらくは所定のセットの専用チャネル２１５において、要求フレームの送信をある回数試行した後、スペクトル・アクセス制御装置１０５の応答を受信することができない場合、新しい協働無線デバイス１１０は、通信エリアが、任意のスペクトル・アクセス制御装置１０５の制御下にないと想定し、したがって、自立モードにおいて動作するように進む。一方、１つがオンラインになる場合、スペクトル・アクセス制御装置１０５のビーコンを聞き続ける。
通常動作
図６に示されるように、通常動作中、
１．協働無線デバイス１１０は、固定間隔でスペクトル感知を実施する。各協働無線デバイス１１０について、間隔のサイズは、電力消費要件に応じて設定することが可能である。携帯デバイスについて、間隔のサイズは、電力を節約するようにより大きくすることができる。代替として、スペクトル・アクセス制御装置１０５は、各協働無線デバイス１１０によって使用される間隔を設定することが可能である（それぞれが同じ間隔を有する、または有さないことが可能であるように、デバイス１１０ごとに、またはすべてのデバイス１１０が同じ間隔要件を受信する集団ごとに）。
【００４２】
２．協働無線デバイス１１０は、現行デバイス要件および機能３３５と共に、トランシーバ動作情報などの各スペクトル感知セッションからの情報をスペクトル・アクセス制御装置１０５に送信する。
【００４３】
３．各スペクトル感知間隔について、スペクトル・アクセス制御装置１０５は、必要であれば、スペクトル使用を再度割り付け、それに応じてスペクトル使用マップ２２０を更新する。
【００４４】
４．スペクトル・アクセス制御装置１０５は、スペクトル使用マップ２２０から導出したパラメータを協働無線デバイス１１０に送信する。
【００４５】
５．協働無線デバイス１１０は、更新された、または変更されていないパラメータを使用して、動作を開始する、または続行する。
レガシ・デバイス干渉
通信エリア内において動作するレガシ無線デバイス１１５（追加されたまたは既存の）は、１つまたは複数の協働無線デバイス１１０の性能に影響を与えることが可能である。この状況は、協働無線デバイス１１０が規則的なスペクトル感知を実施するとき、通常動作中に修正することができる。しかし、影響を受けた協働無線デバイス１１０が、基準動作による規則的なスペクトル感知時間まで待機することができない場合、協働無線デバイス１１０は、以下を実施することができる。
【００４６】
１．影響を受けた協働無線デバイス１１０は、スペクトル感知セッションを開始する。
【００４７】
２．スペクトル感知情報ならびにデバイス要件および機能は、スペクトル・アクセス制御装置１０５に送信される。
【００４８】
３．スペクトル・アクセス制御装置１０５は、スペクトル使用を再度割り付け、それに応じてスペクトル使用マップ２２０を更新し、影響を受けた協働無線デバイス１１０にトランシーバ動作パラメータを送信する。いずれの場合でも、スペクトル資源が効率的な再割付けを可能にしない場合、スペクトル・アクセス制御装置１０５は、スペクトル使用マップ２２０の当初の状態を維持することが可能である。
【００４９】
４．協働無線デバイス１１０は、それに応じて、トランシーバ動作パラメータを更新する。
【００５０】
５．協働無線デバイス１１０は、更新されたトランシーバ動作パラメータを使用して、動作を開始する。
協働無線デバイスが通信エリアを出る
協働無線デバイス１１０は、スペクトル・アクセス制御装置１０５の到達範囲を超えた新しい位置に物理的に移動された場合、または電源を切った場合、スペクトル・アクセス制御装置１０５によって制御される通信エリアを出たと見なされる。いずれの場合でも、スペクトル・アクセス制御装置１０５は、協働無線デバイス１１０からのスペクトル感知およびトランシーバ情報更新フレームの受信を停止する。ある期間後、スペクトル・アクセス制御装置１０５は、スペクトル使用マップ２２０から協働無線デバイス１１０の情報を除去することが可能である。
【００５１】
図８は、各協働無線デバイス１１０およびスペクトル・アクセス制御装置１０５を一例とすることが可能である、１つの例示的なコンピュータ・システム８００の詳細を示すブロック図である。コンピュータ・システム８００は、インテル・ペンティアム（登録商標）のマイクロプロセッサまたはモトローラ・パワーＰＣ（登録商標）のマイクロプロセッサなど、通信チャネル８５５に結合されたプロセッサ８０５を含む。コンピュータ・システム８００は、キーボードまたはマウスなどの入力デバイス８１０、陰極線管ディスプレイなどの出力デバイス８１５、通信デバイス８２０、磁気ディスクなどのデータ記憶デバイス８２５、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）などのメモリ８３０をさらに含み、それぞれ、通信チャネル８５５に結合される。通信インタフェース８２０は、インターネットと一般に呼ばれるワイド・エリア・ネットワークなどのネットワークに結合することが可能である。当業者なら、データ記憶デバイス８２５およびメモリ８３０は異なるユニットとして示されているが、データ記憶デバイス８２５およびメモリ８３０は、同じユニットの一部、分散ユニット、仮想メモリなどとすることができることを理解するであろう。
【００５２】
データ記憶デバイス８２５および／またはメモリ８３０は、マイクロソフト・ウィンドウズＮＴまたはウィンドウズ／９５オペレーティング・システム（ＯＳ）、ＩＢＭ  ＯＳ／２オペレーティング・システム、ＭＡＣ  ＯＳ、またはＵＮＩＸオペレーティング・システムなどのオペレーティング・システム８３５、および／または他のプログラム８４０を記憶することが可能である。１つの好ましい実施形態は、上述された以外のプラットフォームおよびオペレーティング・システムで実施することも可能であることが理解されるであろう。１つの実施形態は、おそらくはオブジェクト指向プログラミング技法を使用して、ＪＡＶＡ、Ｃ、および／またはＣ＋＋の言語、あるいは他のプログラミング言語を使用して書くことが可能である。
【００５３】
当業者なら、コンピュータ・システム８００は、ネットワーク接続、追加のメモリ、追加のプロセッサ、ＬＡＮ、ハードウエア・チャネルにわたって情報を転送するための入力／出力線、インターネットまたはイントラネットなど、追加の情報を含むことも可能であることを理解するであろう。当業者なら、代替方式においてプログラムおよびデータをシステムによって受信して、システムに記憶することが可能であることも理解するであろう。たとえば、磁気ディスク・ドライブ、ハード・ディスク・ドライブ、磁気光学読取り装置、ＣＰＵなどのコンピュータ可読記憶媒体（ＣＲＳＭ）読取り装置８４５が、磁気ディスク、ハード・ディスク、磁気光学ディスク、ＲＡＭなどのコンピュータ可読記憶媒体（ＣＲＳＭ）８５０を読み取るために通信バスないし通信チャネル８５５に結合されることが可能である。したがって、コンピュータ・システム８００は、ＣＲＳＭ読取り装置８４５を介してプログラムおよび／またはデータを受信することが可能である。さらに、本明細書の「メモリ」という用語は、永続的または一時的に関係なく、すべてのデータ記憶媒体を網羅することを意図することが理解されるであろう。
【００５４】
本発明の実施形態は、家庭および無線ホットスポットにおいてなど、協働無線デバイス１１０が高密度に使用される場所において最も適用可能である。複数のテナントが入っている建物では、このネットワーク・システム・アーキテクチャ１００は、隣接テナントがいくつかのスペクトル重複に遭遇せず、一方、より離れているテナントが同じスペクトル帯域を再使用することが可能であることを保証するために、ある形態の周波数計画を提供することができる。近い将来、企業がＩＴインフラストラクチャについてさらに無線技術を採用するにつれ、本発明の実施形態は、大規模な事務所敷地内において無線スペクトル使用を規制するために使用することができる。
【００５５】
本発明の好ましい実施形態の以上の記述は、単なる例示であり、上述された実施形態および方法の他の変形および修正が、以上の教示を考慮して可能である。ネットワーク・サイトは、別々で別個のサイトとして記述されているが、当業者なら、これらのサイトは、一体的サイトの一部とすることが可能であり、それぞれ、複数のサイトの一部を含むことが可能であり、または、単一サイトと複数のサイトの組合せを含むことが可能であることを理解するであろう。本明細書において述べられた様々な実施形態は、ハードウエア、ソフトウエア、またはその任意の望ましい組合せを使用して実施することが可能である。それについて、本明細書において述べられた様々な機能を実施することができるあらゆるタイプの論理が使用されることが可能である。プログラムされた汎用デジタル・コンピュータを使用して、特定用途向け集積回路を使用して、または相互接続された従来の構成要素および回路のネットワークを使用して、構成要素を実施することが可能である。接続は、有線、無線、モデムなどとすることが可能である。本明細書において記述された実施形態は、排他的または限定的であることを意図していない。本発明は、以下の請求項によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態によるコンピュータ・ネットワークを示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるスペクトル・アクセス制御装置の詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による、協働無線デバイスの詳細を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による、新しい通信エリアにおいてスペクトル・アクセス制御装置を装備する方法を示す流れ図である。
【図５】本発明の一実施形態による、新しい通信エリアにおいて協働無線デバイスを装備する方法を示す流れ図である。
【図６】本発明の一実施形態による、協働無線デバイスおよびスペクトル・アクセス制御装置の通常の動作方法を示す流れ図である。
【図７】本発明の一実施形態による、ネットワークにおいてレガシ無線デバイスを扱う方法を示す流れ図である。
【図８】１つの例示的なコンピュータ・システムの詳細を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００  ネットワーク・アーキテクチャ
１０５  スペクトル・アクセス制御装置
１１０  協働無線デバイス
１１０ａ〜ｄ  協働無線デバイス
１１５  レガシ無線デバイス
２０５  制御装置マネジャ
２１０  無線トランシーバ
２１５  専用チャネル
２２０  スペクトル使用マップ
３０５  デバイス・マネジャ
３１０  基礎機能
３１５  第１無線トランシーバ
３２０  パラメータ
３２５  スペクトル使用感知モジュール
３３０  第２無線トランシーバ
３３５  デバイス要件および機能
８００  コンピュータ・システム
８０５  プロセッサ
８１０  入力デバイス
８１５  出力デバイス
８２０  通信デバイス
８２５  データ記憶デバイス
８３０  メモリ
８３５  オペレーティング・システム
８４０  他のプログラム
８４５  コンピュータ可読記憶媒体（ＣＲＳＭ）読取り装置
８５０  コンピュータ可読記憶媒体（ＣＲＳＭ）
８５５  通信チャネル
【図１】
2007043714.tif 000003
【図２】
2007043714.tif 000004
【図３】
2007043714.tif 000005
【図４】
2007043714.tif 000006
【図５】
2007043714.tif 000007
【図６】
2007043714.tif 000008
【図７】
2007043714.tif 000009
【図８】
2007043714.tif 000010