多重ＦＡシステムで効率的なスペクトル検知を使用する周波数チャネル割り当て方法
【課題】多重周波数チャネルシステムにおいて効率的なスペクトル検知を使用した周波数チャネルの割り当て方法を提供する。
【解決手段】使用状態によって、プライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルを、複数のチャネル状態セットに分類し、セットの種類によって検知周期を変えてチャネル状態を周期的に検知し、周波数チャネル状態セット情報として管理するチャネル検知処理と、ＢＳが管理される周波数チャネル状態セット情報を、セカンダリユーザ端末に送信するチャネル状態セットブロードキャスト処理と、ＢＳがブロードキャストメッセージを受信した新しいセカンダリユーザ端末からチャネル割り当て要求メッセージを受信する場合に、ＢＳが周波数チャネル状態セット情報を使用して、プライマリユーザにライセンス付与されたチャネルの中から使用していない周波数チャネルを新しいセカンダリユーザ端末に割り当てるチャネル割り当て処理する。
【解決手段】使用状態によって、プライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルを、複数のチャネル状態セットに分類し、セットの種類によって検知周期を変えてチャネル状態を周期的に検知し、周波数チャネル状態セット情報として管理するチャネル検知処理と、ＢＳが管理される周波数チャネル状態セット情報を、セカンダリユーザ端末に送信するチャネル状態セットブロードキャスト処理と、ＢＳがブロードキャストメッセージを受信した新しいセカンダリユーザ端末からチャネル割り当て要求メッセージを受信する場合に、ＢＳが周波数チャネル状態セット情報を使用して、プライマリユーザにライセンス付与されたチャネルの中から使用していない周波数チャネルを新しいセカンダリユーザ端末に割り当てるチャネル割り当て処理する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重周波数割り当て（ＦＡ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）システムにおいて効率的なスペクトル検知を使用した周波数チャネル割り当て方法に関し、さらに詳しくは、多重ＦＡシステムにおいて効率的なスペクトル検知を使用して周波数チャネルを割り当てる方法に関し、周波数チャネルは、プライマリユーザに干渉ノイズを与えることなく、チャネル状態のセット情報を使用して、チャネル割り当てを要求するセカンダリユーザに割り当てられ、一方で多重ＦＡシステムは、プライマリユーザにライセンス付与され許可された周波数チャネルを、使用状態によってアクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセット、占有セットに分類し、分類された周波数チャネルを管理する。
【背景技術】
【０００２】
現在無線通信を使用したサービスへの需要は急増しているが、良好な伝送特性を有し、及び素子開発における容易な周波数帯域は既に占有されている。したがって、無線認知（ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｒａｄｉｏ）技術は、プライマリユーザにライセンス付与され許可された周波数チャネルを時間的及び空間的に検査することにより見つけられた使用されていない周波数チャネルを使用して、新たなサービスを提供することを望むセカンダリユーザのために使用される。プライマリユーザおよびセカンダリユーザは、相異なるサービスまたは運用者により運用される通信システムであり、下記においても同様に説明される。
【０００３】
本発明は、ＩＥＥＥ８０２．２２で標準規格化されている技術に対応し、より詳しくは、基本的な要件が、規格ドラフトを作成するために決定されている。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．２２によると、ＴＶ周波数帯域あるいは無線マイクロフォン通信のために現在使用される周波数帯域（例えば、米国においてはＴＶチャネル番号２から５１に対応する５４ＭＨｚから６９８ＭＨｚまでの周波数帯域、または国際的に４１ＭＨｚから９１０ＭＨｚまでの周波数帯域）を使用して、ＴＶまたは無線機器のプライマリユーザが使用しない時間及び空間を使用して無線インターネットサービスが提供されることが望まれる。割り当てられたＴＶ周波数帯域をＩＥＥＥ８０２．２２システム（基地局（ＢＳ）、ＣＰＥ（Customer Premises Equipment）、コアネットワーク）が使用するために、セカンダリユーザのＢＳおよびセカンダリユーザの端末であるＣＰＥは、周波数チャネルの現在状態を知っていなければならない。このために、セカンダリユーザのＢＳおよびセカンダリユーザ端末は、現在のＴＶ周波数チャネルである４１ＭＨｚから９１０ＭＨｚまでの周波数帯域をスキャンすることによりチャネル使用状態を常に監視しなければならない。したがって、プライマリユーザがセカンダリユーザにより使用されている周波数チャネルを使用することを望むとき、セカンダリユーザはプライマリユーザに周波数チャネル上で即座にハンドオーバーが可能である。
【０００５】
上述したように、６、７、８ＭＨｚが、多重周波数割り当て（ＦＡ）システム、すなわちＩＥＥＥ８０２．２２標準化システムにおけるＴＶブロードキャスティングに割り当てられた４１ＭＨｚから９１０ＭＨｚまでの周波数帯域から、単一の周波数チャネルとして割り当てられ、ＩＥＥＥ８０２．１６により提示された動的周波数選択（ＤＦＳ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）技術に類似しているとき、周波数チャネルを検知および管理する方法に関する。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１６で提示されるＤＦＳ技術は、ライセンス付与されていない帯域において無線データ通信サービスのためにスキャンして、プライマリユーザの周波数チャネルが使用されているか否かを判定し、プライマリユーザが使用していない周波数チャネルを無線データ通信サービスに割り当て、プライマリユーザの要求によってＢＳを使用することにより無線データ通信サービスから周波数チャネルを開放し、新たなチャネルを無線データ通信サービスに割り当てる技術である。
【０００７】
この観点から、本発明の実施形態による多重ＦＡシステムにおけるスペクトル検知に関する技術分野は、ＩＥＥＥ８０２．２２のスペクトル検知技術およびＩＥＥＥ８０２．１６のＤＦＳ技術の分野とほぼ同一である。
【０００８】
しかし、従来のＩＥＥＥ８０２．１６のＤＦＳ技術において、ライセンス付与されていない帯域で無線インターネットサービスを提供するために、選択された周波数チャネルの状態の測定のための端末を要求し、測定された結果を受信するためのＢＳにより使用される方法が使用される。従来の方法において、ＢＳは、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの状態に関する情報を受動的に取得するだけで、したがって受動的に取得した状態情報を使用して新しいセカンダリユーザに周波数チャネルを割り当てまたは変更する処理において、スペクトル検知の信頼性低下のためにプライマリユーザの通信品質劣化及び通信障害を引き起こすかもしれず、周波数チャネル状態見地要求メッセージなどのオーバーヘッド信号の増加のためにデータ伝送効率が減少するかもしれない。
【０００９】
したがって、プライマリユーザの通信品質に影響することなく、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルを新しいセカンダリユーザに割り当てるために、セカンダリユーザのＢＳは常に、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの状態についての最適な情報を保持していなければならない。
【００１０】
このために、セカンダリユーザの端末およびＢＳは、スペクトル検知を使用してプライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの状態を能動的に判定しなければならない。さらに、スペクトル検知のために、単純な周期的な検知方法の代わりに、プライマリユーザが周波数チャネルを使用するか否かの考慮における検知期間を変える効率的な方法が必要とされる。
【００１１】
本発明の上述および他の特徴および利点は、添付の図面を参照してこのより詳細な例示的な実施形態において説明されることにより、より明らかになるだろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、多重周波数割り当て（ＦＡ）システムにおいて効率的なスペクトル検知を使用して周波数チャネルを割り当てる方法を提供し、周波数チャネルはチャネル割り当てを要求するセカンダリユーザに、プライマリユーザに干渉ノイズを感じさせることなしに、チャネル状態の状態セットを使用して割り当てられ、一方で多重ＦＡシステムは、プライマリユーザにライセンス付与および許可された周波数チャネルを、使用状態によってアクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセットおよび占有セットに分類して分類された周波数チャネルを管理する。
【００１３】
つまり本発明は、多重ＦＡシステムで効率的なスペクトル検知を使用して周波数チャネルを割り当てる方法を提供し、多重ＦＡシステムは、多重周波数チャネル（例えば、４１ＭＨｚから９１０ＭＨｚまでのＴＶ周波数帯域の周波数チャネル）の状態をスキャンし、周波数チャネルを４種のセット（アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセット、占有セット）に分類し、分類された周波数チャネルを管理し、新たに周波数チャネル割り当てを要求するセカンダリユーザに、プライマリユーザが使用していないチャネルを高速で検出して割り当て、プライマリユーザの出現が検出される場合、短時間で周波数チャネルが開放されるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の態様によれば、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルがＦＡシステムにおいて割り当てられるセカンダリユーザの基地局（ＢＳ）に適用されるチャネル割り当て方法が提供され、この方法は、ＢＳがプライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルを、使用状態によって複数のチャネル状態セットに分類し、分類されたチャネル状態セットの種類によって検知周期を変えることによりチャネル状態を周期的に検知し、周波数チャネル状態セット情報として検知されたチャネル状態を管理するチャネル検知処理と、チャネル検知処理において管理される周波数チャネル状態セット情報を、ブロードキャストメッセージを使用してセカンダリユーザ端末に送信するチャネル状態セットブロードキャスト処理と、ＢＳがブロードキャストメッセージを受信した新しいセカンダリユーザ端末からチャネル割り当て要求メッセージを受信する場合、ＢＳが、周波数チャネル状態セット情報を使用して、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの中から使用していない周波数チャネルを、新しいセカンダリユーザ端末に割り当てるチャネル割り当て処理とを備える。この方法は、周波数チャネルが割り当てられたセカンダリユーザ端末から、「セカンダリユーザ端末の周波数チャネル状態セット情報」を周期的に受信することにより、ＢＳが周波数チャネル状態セット情報を更新するチャネル状態セット更新処理をさらに備える。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、ＦＡシステムにおいてプライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルが割り当てられるセカンダリユーザの端末に適用されるチャネル割り当て方法が提供され、この方法は、ブロードキャストメッセージを使用してセカンダリユーザのＢＳからプライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルの周波数チャネル状態セット情報を受信し、受信した周波数チャネル状態セット情報を管理するチャネル状態セット受信処理と、セカンダリユーザ端末が、周波数チャネル状態セット情報を使用してチャネル割り当てのためのＢＳを要求し、ＢＳが、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの中から使用されていない周波数チャネルをセカンダリユーザ端末に割り当てるチャネル割り当て処理と、セカンダリユーザ端末が、チャネル状態セットの種類によって検知周期を変えることにより、プライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルのチャネル状態を検知し、検知結果によって周波数チャネル状態セット情報を更新し、更新された周波数チャネル状態セット情報をＢＳに報告するチャネル状態情報報告処理とを備える。この方法は、チャネル状態セット受信処理において周波数チャネル状態セット情報を受信した後、セカンダリユーザ端末が、ＢＳとのダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネルの状態をスキャンすることにより、受信した周波数チャネル状態セット情報を更新し、更新された周波数チャネル状態セット情報をＢＳに送信する更新情報送信処理をさらに備える。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように本発明によると、ＷＲＡＮ（無線地域ネットワーク、wireless regional
area network）などの新たな多重周波数割り当て（ＦＡ）システムが、ライセンス付与された帯域を使用して無線データ通信サービスを提供する時、既存システムのライセンス付与された帯域（例えば、ＴＶ周波数帯域）の周波数チャネルのスペクトル検知を実行することにより、プライマリユーザの周波数チャネルの仕様状態の検知、干渉ノイズ電力、プライマリユーザの出現の見地のスペクトル検知処理に関する技術が提供される。この技術の最も重要な部分は、新たな多重ＦＡシステムが同じ周波数帯域を使用して無線インターネットサービスを提供しても、プライマリユーザは通信品質劣化または通信障害を感じないことである。
【００１７】
したがって、本発明は、選択された当周波数チャネルのスキャンを要求し、選択された周波数チャネルのスペクトル検知を実行し、測定された結果を報告する従来技術とは異なり、新たな多重ＦＡシステムに割り当てられた複数周波数チャネルの状態を４種のセット（アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセットおよび占有セット）に分類し、分類されたセットの種類によって検知周期を変化させる周期的な検知方法を使用することにより、検知に関連した信号メッセージの数は減少でき、スペクトル検知処理を高速で実行でき、ならびに４種のセット情報を使用してチャネル割り当ておよびチャネル変更を最適化できる。つまり周波数チャネルを、プライマリユーザに干渉ノイズを感じさせることなく、新しいセカンダリユーザに割り当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態が適用される４チャネル状態セットによるチャネル状態遷移図である。
【図２】本発明の実施形態によるセカンダリユーザの基地局（ＢＳ）における効率的なスペクトル検知を使用した周波数チャネル割り当て方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態によるＷＲＡＮのダウンストリーム／アップストリームフレームのデータ構造である。
【図４】本発明の実施形態によるセカンダリユーザの端末における効率的なスペクトル検知を使用した周波数チャネル割り当ての方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の上述した目的、特徴及び長所は、添付の図面と関連した本発明の好適な実施形態を説明することにより、より詳細に説明されることによって、当業者が本発明の精神範囲を容易に実装できるようになる。以下の説明において、不必要な詳細で発明はあいまいになるので、よく知られている機能または構成は詳細には説明しない。以降で本発明は、本発明の例示的な実施形態が示される添付の図面を参照してより完全に説明される。
【００２０】
本発明を大まかに説明する。
【００２１】
本発明の実施形態によると、多重周波数割り当て（ＦＡ）システムが、ライセンス付与されていない帯域あるいはライセンス付与された帯域（例えば、ＴＶ周波数帯域）で新たな無線データ通信サービスを行うとき、多重ＦＡシステムが、周波数チャネルの状態を４種のセット（アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセットおよび占有セット）に分類し、分類された周波数チャネルを管理し、前記多重ＦＡシステムは、セットの種類に酔って検知周期を変えることにより周波数チャネルを効率的に管理する。
【００２２】
表１は、本発明の理解を助けるためにチャネル状態セットの定義を示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
ここで表１について説明する。アクティブセットはセカンダリユーザ端末に割り当てられたダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネルを示す。アクティブセットは、第１のアクティブセットおよび第２のアクティブセット２を含む。候補セット（表１では「候補／バックアップセット」という用語が使われているが、「候補セット」が以降では使われる）は、プライマリユーザが使用しておらず、任意のセカンダリユーザ端末（ＣＰＥ）に割り当てられていないダウンストリーム及びアップストリーム周波数チャネルを示す。占有セットはプライマリユーザが使用しているチャネルを示す。
【００２５】
許可されていないセットはしばしば変更されるので、許可されていないセットはチャネル管理シナリオから除外される。
【００２６】
つまり、チャネル状態セット、つまり第１のアクティブセット、第２のアクティブセット、候補セット、占有セットおよびＮＵＬＬセットが効率的に管理のために定義され、ＢＳおよびセカンダリユーザの端末により管理される。詳細には、各ＢＳは、アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセット、占有セットおよびＮＵＬＬセットを管理し、各ユーザ端末もまた、アクティブセット、候補セット、占有セットおよびＮＵＬＬセットを管理する。
【００２７】
多重ＦＡシステムにより各チャネルセットの検知周期ごとに、各チャネル状態セットは更新され、最小のチャネルセットの更新周期はアクティブセット検知周期である。
【００２８】
本発明において、表１に図示されているように、ＷＲＡＮシステムなどの多重ＦＡシステムの周波数チャネルを複数の種類のセットに分類し、ＢＳにおいて分類された周波数チャネルを管理する目的は、周波数チャネルの状態によって検知周期を変え、各セカンダリユーザ端末に周波数チャネルを変更するためである。
【００２９】
スペクトル検知方法によって、検知周期はセットの種類によって異なって設定されなければならない。アクティブセットについては、プライマリユーザがセカンダリユーザ端末に割り当てられた周波数チャネルを使用しることを望むとき、周波数チャネルを高速で開放しなければならない、したがって、検知周期は最も短くなければならない。候補セットについては、候補セットに属している周波数チャネルの使用状態及び測定レベルをスキャンしなければならないので、検知周期が中間の長さでなければならない。占有セットについては、占有セットに属している周波数チャネルがプライマリユーザによって使用されているので、検知周期は最も長くなければならない。
【００３０】
図１は、本発明の実施形態が適用される４つのチャネル状態セットによるチャネル状態遷移図である。図１に図示された参照番号による遷移をここで説明する。
【００３１】
参照番号１による遷移：ＮＵＬＬセット、アクティブセット及び候補セットに属する周波数チャネルが、現サービスが出現するときの占有セットの要素となる。つまり、現サービスの出現が出現するとき、セカンダリユーザシステムは周波数チャネルを使用できない。
【００３２】
参照番号２による遷移：現サービスから解放された周波数チャネルの品質が、特定の品質閾値を満たし、候補セットに属する任意の要素より良いとき、開放された周波数チャネルは候補セットの要素となる。
【００３３】
参照番号３による遷移：現サービスから開放された周波数チャネルの品質が、特定の品質閾値を満たさないか、または候補セットに属するすべての要素の品質より悪いとき、開放された周波数チャネルはＮＵＬＬセットの要素となる。
【００３４】
参照番号４による遷移：ＮＵＬＬセットに属する要素の品質が、特定の品質閾値を満たし、候補セットに属する任意の要素の品質より良いとき、ＮＵＬＬセットに属する要素は候補セットの要素となる。
【００３５】
参照番号５による遷移：候補セットの要素がＷＲＡＮサービスの新たな連結のためにアクティブ化されるとき、候補セットの要素はアクティブセットの要素となる。
【００３６】
参照番号６による遷移：候補セットに属する要素の品質が、特定の品質閾値を満たさないか、または参照番号２、４、及び７による遷移のために候補セットの要素となった要素の品質より悪いとき、候補セットに属する要素はＮＵＬＬセットの要素となる。参照番号７による遷移：使用終了のために開放されたアクティブセットの要素の品質が、特定の品質閾値を満たし、候補セットに属する任意の要素の品質より良いとき、開放されたチャネルは候補セットの要素となる。
【００３７】
参照番号８による遷移：ＷＲＡＮサービスから開放された周波数チャネルの品質が、特定の品質閾値を満たさないか、または候補セットに属するすべての要素の品質より悪いとき、開放された周波数チャネルはＮＵＬＬセットの要素となる。
【００３８】
一般に、スペクトル検知の結果によってＮＵＬＬセットから候補セットを区分するのに使用される品質閾値を、干渉ノイズスペクトル密度により表すことができ、事実、品質閾値は、ＷＲＡＮアップリンク／ダウンリンクのリンク品質を保持するための特定のノイズスペクトル密度の大きさとして判定される。したがって、特定の品質閾値は、ＷＲＡＮアップリンク／ダウンリンクの性能および検知受信器構造から判定されるので、本発明の実施形態においては特定の品質閾値として特定の値を提案できない。
【００３９】
図２は、本発明の実施形態によるセカンダリユーザの基地局（ＢＳ）における効率的なスペクトル検知を使用した周波数チャネルの割り当て方法を図示するフローチャートである。
【００４０】
ＢＳ（これは、セカンダリユーザのＢＳを意味し、以降では単に「ＢＳ」と呼ぶ）は、セカンダリユーザ端末との通信チャネルが確立された後に、スペクトル検知を周期的に行う。さらに、ＢＳは、通信チャネルが確立されていないセカンダリユーザ端末に、ブロードキャストメッセージを使用して、ＢＳの周波数チャネル状態セット情報を送信する。
【００４１】
図２を参照して、動作１００において、ＢＳは、プライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルを、使用状態によって複数のチャネル状態セットに分類し、分類されたチャネル状態セットの種類によって検知周期を変えることによりチャネル状態を周期的に検知し、検知されたチャネル状態を周波数チャネル状態セット情報として管理する。
【００４２】
動作１０２において、ＢＳは、ブロードキャストメッセージを使用してセカンダリユーザ端末に周波数チャネル状態セット情報を送信する。ブロードキャストメッセージを受信した新しいセカンダリユーザ端末は、周波数チャネル割り当てのためにＢＳにチャネル割り当て要求メッセージを送信する。
【００４３】
動作１０４において、ＢＳが新しいセカンダリユーザ端末からチャネル割り当て要求メッセージを受信する場合、動作１０６において、ＢＳは、新しいセカンダリユーザ端末にチャネル割り当て要求メッセージを送信する。つまり、ＢＳが新しいセカンダリユーザ端末からチャネル割り当て要求メッセージを受信する場合、ＢＳは、新しいセカンダリユーザ端末に、少なくとも１以上のダウンストリーム及びアップストリーム周波数チャネルを割り当てることができる。ＢＳは、周波数チャネル状態セット情報を使用して、新しいセカンダリユーザ端末へ、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの中から使用されていない周波数チャネルを割り当てる。
【００４４】
新しいセカンダリユーザ端末が、チャネル割り当て要求メッセージをＢＳに送信する場合、新しいセカンダリユーザ端末がランギング（測距、ｒａｎｇｉｎｇ）、認証および登録処理を実行し、その後、この３つの処理を実行するために使用されるアップストリームチャネルを使用してチャネル割り当て要求メッセージをＢＳに送信する。
【００４５】
新しいセカンダリユーザ端末にチャネルを割り当てた後、動作１０８において、ＢＳは周波数チャネルが割り当てられたセカンダリユーザ端末のために、ダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル状態セットを初期化し、週は酢チャネル状態セット情報を新しいセカンダリユーザ端末に送信する。以後、ＢＳは、周波数チャネルが割り当てられた新しいセカンダリユーザ端末のために、周期的なスペクトル検知モードを設定する。
【００４６】
周期的なスペクトル検知モードにおいて、新しいセカンダリユーザ端末は、新しいセカンダリユーザ端末によりスキャンされ更新されたダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル状態セット情報をＢＳに送信する。つまり、動作１１０において、ＢＳは、周波数チャネルが割り当てられた新しいセカンダリユーザ端末から、ダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル状態セット情報を受信し、動作１１２において、ＢＳは、新しいセカンダリユーザ端末のダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル状態セット情報を更新する。
【００４７】
（動作１１０と動作１１２で参照されるように、）セカンダリユーザ端末に割り当てられた周波数チャネルへのプライマリユーザの出現が、セカンダリユーザ端末からの報告を周期的に受信する処理を使用することによりまたはＢＳの処理を検知することにより、検出される場合、ＢＳは、セカンダリユーザ端末からの周波数チャネルを開放し、セカンダリユーザ端末へ別の周波数チャネルを割り当てる。
【００４８】
ＢＳ及びセカンダリユーザ端末がアクティブセットに属する周波数チャネルをスキャンするために、休止期間（図３の２０２のＴqを参照）が設定されなければならない。
【００４９】
図３は、本発明の実施形態によるＷＲＡＮシステムのダウンストリーム／アップストリームフレームのデータ構造である。アクティブセットのスペクトル検知周期Ｔs２０１および休止期間Ｔq２０２が設定される。伝休止期間Ｔqは、スペクトル検知アルゴリズムの実行速度に依存する。
【００５０】
スペクトル検知周期Ｔs２０１は、プライマリユーザが周波数チャネルを使用するかどうかを検知した後、周波数チャネルを開放する最小時間に設定されなければならない。
【００５１】
図３は、単一のフレーム２１が４つのタイムスロット２２ないし２５を含む、ダウンストリーム及びアップストリーム周波数チャネルの基本的なフレーム構造を示している。このタイムスロット構造において、タイムスロット０ ２２は、ブロードキャストメッセージを含むバーストを含み、タイムスロット１ ２３、タイムスロット２ ２４およびタイムスロット３ ２５は、ブロードキャストメッセージを含まないが、プリアンブル２６とデータシンボルセクション２７を含む。現在の実施形態において、本発明では、休止周期Ｔq２０２は、タイムスロット１ ２３、タイムスロット２ ２４およびタイムスロット３ ２５のうちの1つにランダムに含まれる。
【００５２】
図４は、本発明の実施形態によるセカンダリユーザの端末において、効率的なスペクトル検知を使用した周波数チャネルの割り当て方法を図示するフローチャートである。
【００５３】
セカンダリユーザ端末でのスペクトル検知方法は２種類に分類できる。第１の種類は、
セカンダリユーザ端末の電源オンになった後、通信チャネルが確立されるまで使用される検知方法であり、第２の種類は、通信チャネルが確立された後に使用される周期的なスペクトル検知方法である。
【００５４】
図４を参照して、初期のスペクトル検知処理において、セカンダリユーザ端末がダウンストリーム周波数チャネルを選択するとき、動作３００において、選択された周波数チャネルのブロードキャストメッセージを使用してセカンダリユーザのＢＳのダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル状態セット情報を受信する。セカンダリユーザ端末は、セカンダリユーザ端末の周りの周波数チャネル状態をスキャンするために、ダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル全体のチャネル状態をスキャンし、スキャン結果によって動作３００で受信した周波数チャネル状態セット情報を更新し、動作３０２において、更新された周波数チャネル状態セット情報をＢＳに送信する。
【００５５】
セカンダリユーザ端末は、動作３０４において、周波数チャネル状態セット情報を使用して、ＢＳにチャネル割り当て要求メッセージを送信し、動作３０６において応答として、ＢＳからチャネル割り当てメッセージを受信する。少なくとも１つのダウンストリーム及びアップストリーム周波数チャネルが、チャネル割り当てメッセージを介してセカンダリユーザ端末に割り当てられる。
【００５６】
セカンダリユーザ端末は、動作２０８において、チャネル割り当てメッセージを使用することにより割り当てられた少なくとも１以上のダウンストリーム及びアップストリーム周波数チャネルの中から、１つのダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネルを設定し、チャネル設定情報をＢＳに送信する。
【００５７】
セカンダリユーザ端末のダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネルが設定された後、セカンダリユーザ端末は、動作３１０において、アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセット及び占有セットについて異なって設置されたスペクトル検知周期にしたがって、周期的なスペクトル検知（スキャン）を行なう。セカンダリユーザ端末により行なわれたスペクトル検知（スキャン）は、ＢＳにより行なわれるスペクトル検知（スキャン）と基本的に同一である。
【００５８】
セカンダリユーザ端末により実行される周期的なスペクトル検知は、以下の過程を実行することにより実現される。
【００５９】
セカンダリユーザ端末は、動作３１０において、異なる検知周期によって、アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセットおよび占有セットのスペクトルスキャンを行なう。セカンダリユーザ端末は、動作３１２において、スキャン結果によってアクティブセット、候補セット及び占有セットのチャネル状態を更新する。セカンダリユーザ端末は、動作３１４において、更新された周波数チャネル状態セット情報をＢＳに報告し、アクティブセット及び最大５つまでの選択された候補セットのチャネル番号および測定レベルをＢＳに報告する過程が行われる。動作３１０から３１４までは繰り返し行われる。したがって、ＢＳは報告された情報を使用して周波数チャネル状態セット情報を更新する。
【００６０】
本発明は、コンピュータ可読記憶媒体上にコンピュータ可読コードとして実装することもできる。コンピュータ可読記憶媒体は、以降でコンピュータシステムにより読むことが出来るデータを格納できる任意のデータストレージである。コンピュータ可読記憶媒体の例は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データストレージデバイス、（インターネットを通したデータ伝送などの）搬送波を含む。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読コードが格納されて分散された様式で実行されるように、コンピュータシステムに結合されたネットワーク上に分散することもできる。
【００６１】
本発明は、ここで例示的な実施形態を参照して、特に示され説明されてきたが、形式および詳細において様々な変更が、添付の特許請求の範囲により定義されているように、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくここでなされうることを当業者は理解されたい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重周波数割り当て（ＦＡ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）システムにおいて効率的なスペクトル検知を使用した周波数チャネル割り当て方法に関し、さらに詳しくは、多重ＦＡシステムにおいて効率的なスペクトル検知を使用して周波数チャネルを割り当てる方法に関し、周波数チャネルは、プライマリユーザに干渉ノイズを与えることなく、チャネル状態のセット情報を使用して、チャネル割り当てを要求するセカンダリユーザに割り当てられ、一方で多重ＦＡシステムは、プライマリユーザにライセンス付与され許可された周波数チャネルを、使用状態によってアクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセット、占有セットに分類し、分類された周波数チャネルを管理する。
【背景技術】
【０００２】
現在無線通信を使用したサービスへの需要は急増しているが、良好な伝送特性を有し、及び素子開発における容易な周波数帯域は既に占有されている。したがって、無線認知（ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｒａｄｉｏ）技術は、プライマリユーザにライセンス付与され許可された周波数チャネルを時間的及び空間的に検査することにより見つけられた使用されていない周波数チャネルを使用して、新たなサービスを提供することを望むセカンダリユーザのために使用される。プライマリユーザおよびセカンダリユーザは、相異なるサービスまたは運用者により運用される通信システムであり、下記においても同様に説明される。
【０００３】
本発明は、ＩＥＥＥ８０２．２２で標準規格化されている技術に対応し、より詳しくは、基本的な要件が、規格ドラフトを作成するために決定されている。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．２２によると、ＴＶ周波数帯域あるいは無線マイクロフォン通信のために現在使用される周波数帯域（例えば、米国においてはＴＶチャネル番号２から５１に対応する５４ＭＨｚから６９８ＭＨｚまでの周波数帯域、または国際的に４１ＭＨｚから９１０ＭＨｚまでの周波数帯域）を使用して、ＴＶまたは無線機器のプライマリユーザが使用しない時間及び空間を使用して無線インターネットサービスが提供されることが望まれる。割り当てられたＴＶ周波数帯域をＩＥＥＥ８０２．２２システム（基地局（ＢＳ）、ＣＰＥ（Customer Premises Equipment）、コアネットワーク）が使用するために、セカンダリユーザのＢＳおよびセカンダリユーザの端末であるＣＰＥは、周波数チャネルの現在状態を知っていなければならない。このために、セカンダリユーザのＢＳおよびセカンダリユーザ端末は、現在のＴＶ周波数チャネルである４１ＭＨｚから９１０ＭＨｚまでの周波数帯域をスキャンすることによりチャネル使用状態を常に監視しなければならない。したがって、プライマリユーザがセカンダリユーザにより使用されている周波数チャネルを使用することを望むとき、セカンダリユーザはプライマリユーザに周波数チャネル上で即座にハンドオーバーが可能である。
【０００５】
上述したように、６、７、８ＭＨｚが、多重周波数割り当て（ＦＡ）システム、すなわちＩＥＥＥ８０２．２２標準化システムにおけるＴＶブロードキャスティングに割り当てられた４１ＭＨｚから９１０ＭＨｚまでの周波数帯域から、単一の周波数チャネルとして割り当てられ、ＩＥＥＥ８０２．１６により提示された動的周波数選択（ＤＦＳ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）技術に類似しているとき、周波数チャネルを検知および管理する方法に関する。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１６で提示されるＤＦＳ技術は、ライセンス付与されていない帯域において無線データ通信サービスのためにスキャンして、プライマリユーザの周波数チャネルが使用されているか否かを判定し、プライマリユーザが使用していない周波数チャネルを無線データ通信サービスに割り当て、プライマリユーザの要求によってＢＳを使用することにより無線データ通信サービスから周波数チャネルを開放し、新たなチャネルを無線データ通信サービスに割り当てる技術である。
【０００７】
この観点から、本発明の実施形態による多重ＦＡシステムにおけるスペクトル検知に関する技術分野は、ＩＥＥＥ８０２．２２のスペクトル検知技術およびＩＥＥＥ８０２．１６のＤＦＳ技術の分野とほぼ同一である。
【０００８】
しかし、従来のＩＥＥＥ８０２．１６のＤＦＳ技術において、ライセンス付与されていない帯域で無線インターネットサービスを提供するために、選択された周波数チャネルの状態の測定のための端末を要求し、測定された結果を受信するためのＢＳにより使用される方法が使用される。従来の方法において、ＢＳは、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの状態に関する情報を受動的に取得するだけで、したがって受動的に取得した状態情報を使用して新しいセカンダリユーザに周波数チャネルを割り当てまたは変更する処理において、スペクトル検知の信頼性低下のためにプライマリユーザの通信品質劣化及び通信障害を引き起こすかもしれず、周波数チャネル状態見地要求メッセージなどのオーバーヘッド信号の増加のためにデータ伝送効率が減少するかもしれない。
【０００９】
したがって、プライマリユーザの通信品質に影響することなく、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルを新しいセカンダリユーザに割り当てるために、セカンダリユーザのＢＳは常に、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの状態についての最適な情報を保持していなければならない。
【００１０】
このために、セカンダリユーザの端末およびＢＳは、スペクトル検知を使用してプライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの状態を能動的に判定しなければならない。さらに、スペクトル検知のために、単純な周期的な検知方法の代わりに、プライマリユーザが周波数チャネルを使用するか否かの考慮における検知期間を変える効率的な方法が必要とされる。
【００１１】
本発明の上述および他の特徴および利点は、添付の図面を参照してこのより詳細な例示的な実施形態において説明されることにより、より明らかになるだろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、多重周波数割り当て（ＦＡ）システムにおいて効率的なスペクトル検知を使用して周波数チャネルを割り当てる方法を提供し、周波数チャネルはチャネル割り当てを要求するセカンダリユーザに、プライマリユーザに干渉ノイズを感じさせることなしに、チャネル状態の状態セットを使用して割り当てられ、一方で多重ＦＡシステムは、プライマリユーザにライセンス付与および許可された周波数チャネルを、使用状態によってアクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセットおよび占有セットに分類して分類された周波数チャネルを管理する。
【００１３】
つまり本発明は、多重ＦＡシステムで効率的なスペクトル検知を使用して周波数チャネルを割り当てる方法を提供し、多重ＦＡシステムは、多重周波数チャネル（例えば、４１ＭＨｚから９１０ＭＨｚまでのＴＶ周波数帯域の周波数チャネル）の状態をスキャンし、周波数チャネルを４種のセット（アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセット、占有セット）に分類し、分類された周波数チャネルを管理し、新たに周波数チャネル割り当てを要求するセカンダリユーザに、プライマリユーザが使用していないチャネルを高速で検出して割り当て、プライマリユーザの出現が検出される場合、短時間で周波数チャネルが開放されるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の態様によれば、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルがＦＡシステムにおいて割り当てられるセカンダリユーザの基地局（ＢＳ）に適用されるチャネル割り当て方法が提供され、この方法は、ＢＳがプライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルを、使用状態によって複数のチャネル状態セットに分類し、分類されたチャネル状態セットの種類によって検知周期を変えることによりチャネル状態を周期的に検知し、周波数チャネル状態セット情報として検知されたチャネル状態を管理するチャネル検知処理と、チャネル検知処理において管理される周波数チャネル状態セット情報を、ブロードキャストメッセージを使用してセカンダリユーザ端末に送信するチャネル状態セットブロードキャスト処理と、ＢＳがブロードキャストメッセージを受信した新しいセカンダリユーザ端末からチャネル割り当て要求メッセージを受信する場合、ＢＳが、周波数チャネル状態セット情報を使用して、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの中から使用していない周波数チャネルを、新しいセカンダリユーザ端末に割り当てるチャネル割り当て処理とを備える。この方法は、周波数チャネルが割り当てられたセカンダリユーザ端末から、「セカンダリユーザ端末の周波数チャネル状態セット情報」を周期的に受信することにより、ＢＳが周波数チャネル状態セット情報を更新するチャネル状態セット更新処理をさらに備える。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、ＦＡシステムにおいてプライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルが割り当てられるセカンダリユーザの端末に適用されるチャネル割り当て方法が提供され、この方法は、ブロードキャストメッセージを使用してセカンダリユーザのＢＳからプライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルの周波数チャネル状態セット情報を受信し、受信した周波数チャネル状態セット情報を管理するチャネル状態セット受信処理と、セカンダリユーザ端末が、周波数チャネル状態セット情報を使用してチャネル割り当てのためのＢＳを要求し、ＢＳが、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの中から使用されていない周波数チャネルをセカンダリユーザ端末に割り当てるチャネル割り当て処理と、セカンダリユーザ端末が、チャネル状態セットの種類によって検知周期を変えることにより、プライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルのチャネル状態を検知し、検知結果によって周波数チャネル状態セット情報を更新し、更新された周波数チャネル状態セット情報をＢＳに報告するチャネル状態情報報告処理とを備える。この方法は、チャネル状態セット受信処理において周波数チャネル状態セット情報を受信した後、セカンダリユーザ端末が、ＢＳとのダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネルの状態をスキャンすることにより、受信した周波数チャネル状態セット情報を更新し、更新された周波数チャネル状態セット情報をＢＳに送信する更新情報送信処理をさらに備える。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように本発明によると、ＷＲＡＮ（無線地域ネットワーク、wireless regional
area network）などの新たな多重周波数割り当て（ＦＡ）システムが、ライセンス付与された帯域を使用して無線データ通信サービスを提供する時、既存システムのライセンス付与された帯域（例えば、ＴＶ周波数帯域）の周波数チャネルのスペクトル検知を実行することにより、プライマリユーザの周波数チャネルの仕様状態の検知、干渉ノイズ電力、プライマリユーザの出現の見地のスペクトル検知処理に関する技術が提供される。この技術の最も重要な部分は、新たな多重ＦＡシステムが同じ周波数帯域を使用して無線インターネットサービスを提供しても、プライマリユーザは通信品質劣化または通信障害を感じないことである。
【００１７】
したがって、本発明は、選択された当周波数チャネルのスキャンを要求し、選択された周波数チャネルのスペクトル検知を実行し、測定された結果を報告する従来技術とは異なり、新たな多重ＦＡシステムに割り当てられた複数周波数チャネルの状態を４種のセット（アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセットおよび占有セット）に分類し、分類されたセットの種類によって検知周期を変化させる周期的な検知方法を使用することにより、検知に関連した信号メッセージの数は減少でき、スペクトル検知処理を高速で実行でき、ならびに４種のセット情報を使用してチャネル割り当ておよびチャネル変更を最適化できる。つまり周波数チャネルを、プライマリユーザに干渉ノイズを感じさせることなく、新しいセカンダリユーザに割り当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態が適用される４チャネル状態セットによるチャネル状態遷移図である。
【図２】本発明の実施形態によるセカンダリユーザの基地局（ＢＳ）における効率的なスペクトル検知を使用した周波数チャネル割り当て方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態によるＷＲＡＮのダウンストリーム／アップストリームフレームのデータ構造である。
【図４】本発明の実施形態によるセカンダリユーザの端末における効率的なスペクトル検知を使用した周波数チャネル割り当ての方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の上述した目的、特徴及び長所は、添付の図面と関連した本発明の好適な実施形態を説明することにより、より詳細に説明されることによって、当業者が本発明の精神範囲を容易に実装できるようになる。以下の説明において、不必要な詳細で発明はあいまいになるので、よく知られている機能または構成は詳細には説明しない。以降で本発明は、本発明の例示的な実施形態が示される添付の図面を参照してより完全に説明される。
【００２０】
本発明を大まかに説明する。
【００２１】
本発明の実施形態によると、多重周波数割り当て（ＦＡ）システムが、ライセンス付与されていない帯域あるいはライセンス付与された帯域（例えば、ＴＶ周波数帯域）で新たな無線データ通信サービスを行うとき、多重ＦＡシステムが、周波数チャネルの状態を４種のセット（アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセットおよび占有セット）に分類し、分類された周波数チャネルを管理し、前記多重ＦＡシステムは、セットの種類に酔って検知周期を変えることにより周波数チャネルを効率的に管理する。
【００２２】
表１は、本発明の理解を助けるためにチャネル状態セットの定義を示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
ここで表１について説明する。アクティブセットはセカンダリユーザ端末に割り当てられたダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネルを示す。アクティブセットは、第１のアクティブセットおよび第２のアクティブセット２を含む。候補セット（表１では「候補／バックアップセット」という用語が使われているが、「候補セット」が以降では使われる）は、プライマリユーザが使用しておらず、任意のセカンダリユーザ端末（ＣＰＥ）に割り当てられていないダウンストリーム及びアップストリーム周波数チャネルを示す。占有セットはプライマリユーザが使用しているチャネルを示す。
【００２５】
許可されていないセットはしばしば変更されるので、許可されていないセットはチャネル管理シナリオから除外される。
【００２６】
つまり、チャネル状態セット、つまり第１のアクティブセット、第２のアクティブセット、候補セット、占有セットおよびＮＵＬＬセットが効率的に管理のために定義され、ＢＳおよびセカンダリユーザの端末により管理される。詳細には、各ＢＳは、アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセット、占有セットおよびＮＵＬＬセットを管理し、各ユーザ端末もまた、アクティブセット、候補セット、占有セットおよびＮＵＬＬセットを管理する。
【００２７】
多重ＦＡシステムにより各チャネルセットの検知周期ごとに、各チャネル状態セットは更新され、最小のチャネルセットの更新周期はアクティブセット検知周期である。
【００２８】
本発明において、表１に図示されているように、ＷＲＡＮシステムなどの多重ＦＡシステムの周波数チャネルを複数の種類のセットに分類し、ＢＳにおいて分類された周波数チャネルを管理する目的は、周波数チャネルの状態によって検知周期を変え、各セカンダリユーザ端末に周波数チャネルを変更するためである。
【００２９】
スペクトル検知方法によって、検知周期はセットの種類によって異なって設定されなければならない。アクティブセットについては、プライマリユーザがセカンダリユーザ端末に割り当てられた周波数チャネルを使用しることを望むとき、周波数チャネルを高速で開放しなければならない、したがって、検知周期は最も短くなければならない。候補セットについては、候補セットに属している周波数チャネルの使用状態及び測定レベルをスキャンしなければならないので、検知周期が中間の長さでなければならない。占有セットについては、占有セットに属している周波数チャネルがプライマリユーザによって使用されているので、検知周期は最も長くなければならない。
【００３０】
図１は、本発明の実施形態が適用される４つのチャネル状態セットによるチャネル状態遷移図である。図１に図示された参照番号による遷移をここで説明する。
【００３１】
参照番号１による遷移：ＮＵＬＬセット、アクティブセット及び候補セットに属する周波数チャネルが、現サービスが出現するときの占有セットの要素となる。つまり、現サービスの出現が出現するとき、セカンダリユーザシステムは周波数チャネルを使用できない。
【００３２】
参照番号２による遷移：現サービスから解放された周波数チャネルの品質が、特定の品質閾値を満たし、候補セットに属する任意の要素より良いとき、開放された周波数チャネルは候補セットの要素となる。
【００３３】
参照番号３による遷移：現サービスから開放された周波数チャネルの品質が、特定の品質閾値を満たさないか、または候補セットに属するすべての要素の品質より悪いとき、開放された周波数チャネルはＮＵＬＬセットの要素となる。
【００３４】
参照番号４による遷移：ＮＵＬＬセットに属する要素の品質が、特定の品質閾値を満たし、候補セットに属する任意の要素の品質より良いとき、ＮＵＬＬセットに属する要素は候補セットの要素となる。
【００３５】
参照番号５による遷移：候補セットの要素がＷＲＡＮサービスの新たな連結のためにアクティブ化されるとき、候補セットの要素はアクティブセットの要素となる。
【００３６】
参照番号６による遷移：候補セットに属する要素の品質が、特定の品質閾値を満たさないか、または参照番号２、４、及び７による遷移のために候補セットの要素となった要素の品質より悪いとき、候補セットに属する要素はＮＵＬＬセットの要素となる。参照番号７による遷移：使用終了のために開放されたアクティブセットの要素の品質が、特定の品質閾値を満たし、候補セットに属する任意の要素の品質より良いとき、開放されたチャネルは候補セットの要素となる。
【００３７】
参照番号８による遷移：ＷＲＡＮサービスから開放された周波数チャネルの品質が、特定の品質閾値を満たさないか、または候補セットに属するすべての要素の品質より悪いとき、開放された周波数チャネルはＮＵＬＬセットの要素となる。
【００３８】
一般に、スペクトル検知の結果によってＮＵＬＬセットから候補セットを区分するのに使用される品質閾値を、干渉ノイズスペクトル密度により表すことができ、事実、品質閾値は、ＷＲＡＮアップリンク／ダウンリンクのリンク品質を保持するための特定のノイズスペクトル密度の大きさとして判定される。したがって、特定の品質閾値は、ＷＲＡＮアップリンク／ダウンリンクの性能および検知受信器構造から判定されるので、本発明の実施形態においては特定の品質閾値として特定の値を提案できない。
【００３９】
図２は、本発明の実施形態によるセカンダリユーザの基地局（ＢＳ）における効率的なスペクトル検知を使用した周波数チャネルの割り当て方法を図示するフローチャートである。
【００４０】
ＢＳ（これは、セカンダリユーザのＢＳを意味し、以降では単に「ＢＳ」と呼ぶ）は、セカンダリユーザ端末との通信チャネルが確立された後に、スペクトル検知を周期的に行う。さらに、ＢＳは、通信チャネルが確立されていないセカンダリユーザ端末に、ブロードキャストメッセージを使用して、ＢＳの周波数チャネル状態セット情報を送信する。
【００４１】
図２を参照して、動作１００において、ＢＳは、プライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルを、使用状態によって複数のチャネル状態セットに分類し、分類されたチャネル状態セットの種類によって検知周期を変えることによりチャネル状態を周期的に検知し、検知されたチャネル状態を周波数チャネル状態セット情報として管理する。
【００４２】
動作１０２において、ＢＳは、ブロードキャストメッセージを使用してセカンダリユーザ端末に周波数チャネル状態セット情報を送信する。ブロードキャストメッセージを受信した新しいセカンダリユーザ端末は、周波数チャネル割り当てのためにＢＳにチャネル割り当て要求メッセージを送信する。
【００４３】
動作１０４において、ＢＳが新しいセカンダリユーザ端末からチャネル割り当て要求メッセージを受信する場合、動作１０６において、ＢＳは、新しいセカンダリユーザ端末にチャネル割り当て要求メッセージを送信する。つまり、ＢＳが新しいセカンダリユーザ端末からチャネル割り当て要求メッセージを受信する場合、ＢＳは、新しいセカンダリユーザ端末に、少なくとも１以上のダウンストリーム及びアップストリーム周波数チャネルを割り当てることができる。ＢＳは、周波数チャネル状態セット情報を使用して、新しいセカンダリユーザ端末へ、プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの中から使用されていない周波数チャネルを割り当てる。
【００４４】
新しいセカンダリユーザ端末が、チャネル割り当て要求メッセージをＢＳに送信する場合、新しいセカンダリユーザ端末がランギング（測距、ｒａｎｇｉｎｇ）、認証および登録処理を実行し、その後、この３つの処理を実行するために使用されるアップストリームチャネルを使用してチャネル割り当て要求メッセージをＢＳに送信する。
【００４５】
新しいセカンダリユーザ端末にチャネルを割り当てた後、動作１０８において、ＢＳは周波数チャネルが割り当てられたセカンダリユーザ端末のために、ダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル状態セットを初期化し、週は酢チャネル状態セット情報を新しいセカンダリユーザ端末に送信する。以後、ＢＳは、周波数チャネルが割り当てられた新しいセカンダリユーザ端末のために、周期的なスペクトル検知モードを設定する。
【００４６】
周期的なスペクトル検知モードにおいて、新しいセカンダリユーザ端末は、新しいセカンダリユーザ端末によりスキャンされ更新されたダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル状態セット情報をＢＳに送信する。つまり、動作１１０において、ＢＳは、周波数チャネルが割り当てられた新しいセカンダリユーザ端末から、ダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル状態セット情報を受信し、動作１１２において、ＢＳは、新しいセカンダリユーザ端末のダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル状態セット情報を更新する。
【００４７】
（動作１１０と動作１１２で参照されるように、）セカンダリユーザ端末に割り当てられた周波数チャネルへのプライマリユーザの出現が、セカンダリユーザ端末からの報告を周期的に受信する処理を使用することによりまたはＢＳの処理を検知することにより、検出される場合、ＢＳは、セカンダリユーザ端末からの周波数チャネルを開放し、セカンダリユーザ端末へ別の周波数チャネルを割り当てる。
【００４８】
ＢＳ及びセカンダリユーザ端末がアクティブセットに属する周波数チャネルをスキャンするために、休止期間（図３の２０２のＴqを参照）が設定されなければならない。
【００４９】
図３は、本発明の実施形態によるＷＲＡＮシステムのダウンストリーム／アップストリームフレームのデータ構造である。アクティブセットのスペクトル検知周期Ｔs２０１および休止期間Ｔq２０２が設定される。伝休止期間Ｔqは、スペクトル検知アルゴリズムの実行速度に依存する。
【００５０】
スペクトル検知周期Ｔs２０１は、プライマリユーザが周波数チャネルを使用するかどうかを検知した後、周波数チャネルを開放する最小時間に設定されなければならない。
【００５１】
図３は、単一のフレーム２１が４つのタイムスロット２２ないし２５を含む、ダウンストリーム及びアップストリーム周波数チャネルの基本的なフレーム構造を示している。このタイムスロット構造において、タイムスロット０ ２２は、ブロードキャストメッセージを含むバーストを含み、タイムスロット１ ２３、タイムスロット２ ２４およびタイムスロット３ ２５は、ブロードキャストメッセージを含まないが、プリアンブル２６とデータシンボルセクション２７を含む。現在の実施形態において、本発明では、休止周期Ｔq２０２は、タイムスロット１ ２３、タイムスロット２ ２４およびタイムスロット３ ２５のうちの1つにランダムに含まれる。
【００５２】
図４は、本発明の実施形態によるセカンダリユーザの端末において、効率的なスペクトル検知を使用した周波数チャネルの割り当て方法を図示するフローチャートである。
【００５３】
セカンダリユーザ端末でのスペクトル検知方法は２種類に分類できる。第１の種類は、
セカンダリユーザ端末の電源オンになった後、通信チャネルが確立されるまで使用される検知方法であり、第２の種類は、通信チャネルが確立された後に使用される周期的なスペクトル検知方法である。
【００５４】
図４を参照して、初期のスペクトル検知処理において、セカンダリユーザ端末がダウンストリーム周波数チャネルを選択するとき、動作３００において、選択された周波数チャネルのブロードキャストメッセージを使用してセカンダリユーザのＢＳのダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル状態セット情報を受信する。セカンダリユーザ端末は、セカンダリユーザ端末の周りの周波数チャネル状態をスキャンするために、ダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネル全体のチャネル状態をスキャンし、スキャン結果によって動作３００で受信した周波数チャネル状態セット情報を更新し、動作３０２において、更新された周波数チャネル状態セット情報をＢＳに送信する。
【００５５】
セカンダリユーザ端末は、動作３０４において、周波数チャネル状態セット情報を使用して、ＢＳにチャネル割り当て要求メッセージを送信し、動作３０６において応答として、ＢＳからチャネル割り当てメッセージを受信する。少なくとも１つのダウンストリーム及びアップストリーム周波数チャネルが、チャネル割り当てメッセージを介してセカンダリユーザ端末に割り当てられる。
【００５６】
セカンダリユーザ端末は、動作２０８において、チャネル割り当てメッセージを使用することにより割り当てられた少なくとも１以上のダウンストリーム及びアップストリーム周波数チャネルの中から、１つのダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネルを設定し、チャネル設定情報をＢＳに送信する。
【００５７】
セカンダリユーザ端末のダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネルが設定された後、セカンダリユーザ端末は、動作３１０において、アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセット及び占有セットについて異なって設置されたスペクトル検知周期にしたがって、周期的なスペクトル検知（スキャン）を行なう。セカンダリユーザ端末により行なわれたスペクトル検知（スキャン）は、ＢＳにより行なわれるスペクトル検知（スキャン）と基本的に同一である。
【００５８】
セカンダリユーザ端末により実行される周期的なスペクトル検知は、以下の過程を実行することにより実現される。
【００５９】
セカンダリユーザ端末は、動作３１０において、異なる検知周期によって、アクティブセット、候補セット、ＮＵＬＬセットおよび占有セットのスペクトルスキャンを行なう。セカンダリユーザ端末は、動作３１２において、スキャン結果によってアクティブセット、候補セット及び占有セットのチャネル状態を更新する。セカンダリユーザ端末は、動作３１４において、更新された周波数チャネル状態セット情報をＢＳに報告し、アクティブセット及び最大５つまでの選択された候補セットのチャネル番号および測定レベルをＢＳに報告する過程が行われる。動作３１０から３１４までは繰り返し行われる。したがって、ＢＳは報告された情報を使用して周波数チャネル状態セット情報を更新する。
【００６０】
本発明は、コンピュータ可読記憶媒体上にコンピュータ可読コードとして実装することもできる。コンピュータ可読記憶媒体は、以降でコンピュータシステムにより読むことが出来るデータを格納できる任意のデータストレージである。コンピュータ可読記憶媒体の例は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データストレージデバイス、（インターネットを通したデータ伝送などの）搬送波を含む。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読コードが格納されて分散された様式で実行されるように、コンピュータシステムに結合されたネットワーク上に分散することもできる。
【００６１】
本発明は、ここで例示的な実施形態を参照して、特に示され説明されてきたが、形式および詳細において様々な変更が、添付の特許請求の範囲により定義されているように、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくここでなされうることを当業者は理解されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルが多重周波数割り当て（ＦＡ）システムにおいて割り当てられるセカンダリユーザの基地局（ＢＳ）に適用されるチャネル割り当て方法であって、
前記ＢＳが前記プライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルを、使用状態に基づいて複数の種類のチャネル状態セットに分類し、前記分類されたチャネル状態セットの種類によって検知周期を変えることによりチャネル状態を周期的に検知し、周波数チャネル状態セット情報として前記検知されたチャネル状態を管理するチャネル検知処理と、
前記チャネル検知処理において管理される前記周波数チャネル状態セット情報を、ブロードキャストメッセージを使用してセカンダリユーザ端末に送信するチャネル状態セットブロードキャスト処理と、
前記ＢＳが前記ブロードキャストメッセージを受信した新しいセカンダリユーザ端末からチャネル割り当て要求メッセージを受信する場合、前記周波数チャネル状態セット情報を使用して、前記プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの中から、未使用の周波数チャネルを、前記新しいセカンダリユーザ端末に割り当てるチャネル割り当て処理と
を備え、
前記チャネル検知処理の前記周波数チャネル状態セット情報は、
前記セカンダリユーザに割り当てられたチャンネルはアクティブセットに属し、前記プライマリユーザにより使用されておらず、任意のセカンダリユーザにも割り当てられていないチャンネルは候補セットに属し、プライマリユーザが使用しているチャンネルは占有セットに属し、許可されているが前記アクティブセット、候補セット及び占有セットに属していないチャンネルはNULLセットに分類し、前記アクティブセット、候補セット及び占有セットの検知周期それぞれは互いに異なる値を有することを特徴とするチャネル割り当て方法。
【請求項２】
前記周波数チャネルが割り当てられた前記セカンダリユーザ端末から、前記セカンダリユーザ端末の周波数チャネル状態セット情報を周期的に受信することにより、前記周波数チャネル状態セット情報を更新するチャネル状態セット更新処理をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検知周期は、前記アクティブセット、前記候補セット、前記ＮＵＬＬセット及び前記占有セットの順に増加することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記チャネル割り当て処理において、前記セカンダリユーザに割り当ててられた前記周波数チャネルについての前記プライマリユーザの前記出現が検知された場合、前記セカンダリユーザへの前記チャネル割り当ては開放されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記チャネル割り当て処理は、前記周波数チャネルが割り当てられるとき、複数の周波数チャネルが割り当てられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
多重周波数割り当て（ＦＡ）システムにおいてプライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルが割り当てられるセカンダリユーザの端末に適用されるチャネル割り当て方法であって、
ブロードキャストメッセージを使用して前記セカンダリユーザの基地局（ＢＳ）から前記プライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルの周波数チャネル状態セット情報を受信し、前記受信した周波数チャネル状態セット情報を管理するチャネル状態セット受信処理と、
前記セカンダリユーザ端末が、前記周波数チャネル状態セット情報を使用してチャネル割り当てのためのＢＳを要求し、前記ＢＳが、前記プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの中から使用されていない周波数チャネルを前記セカンダリユーザ端末に割り当てるチャネル割り当て処理と、
前記セカンダリユーザ端末が、チャネル状態セットの種類によって検知周期を変えることにより、前記プライマリユーザにライセンス付与された前記多重周波数チャネルのチャネル状態を検知し、前記検知結果によって前記周波数チャネル状態セット情報を更新し、前記更新された周波数チャネル状態セット情報を前記ＢＳに報告するチャネル状態情報報告処理と
を備え、
前記チャネル状態セットは、
前記セカンダリユーザに割り当てられたチャンネルであるアクティブセット、前記プライマリユーザにより使用されておらず、任意のセカンダリユーザにも割り当てられていないチャンネルである候補セット、プライマリユーザが使用しているチャンネルである占有セットを含んでなり、
前記アクティブセット、候補セット及び占有セットの検知周期それぞれは互いに異なる値を有することを特徴とするチャネル割り当て方法。
【請求項７】
前記チャネル状態セット受信処理において前記周波数チャネル状態セット情報を受信した後、前記セカンダリユーザ端末が、前記ＢＳとのダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネルの状態をスキャンすることにより、前記受信した周波数チャネル状態セット情報を更新し、前記更新された周波数チャネル状態セット情報を前記ＢＳに送信する更新情報送信処理をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記更新情報送信処理において、アクティブセット及び選択された候補セットの既定数のチャネル番号ならびに電波測定レベルが、前記更新された周波数チャネル状態セット情報と共に送信されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記検知周期は、前記アクティブセット、前記候補セット及び前記占有セットの順に増加することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１】
プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルが多重周波数割り当て（ＦＡ）システムにおいて割り当てられるセカンダリユーザの基地局（ＢＳ）に適用されるチャネル割り当て方法であって、
前記ＢＳが前記プライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルを、使用状態に基づいて複数の種類のチャネル状態セットに分類し、前記分類されたチャネル状態セットの種類によって検知周期を変えることによりチャネル状態を周期的に検知し、周波数チャネル状態セット情報として前記検知されたチャネル状態を管理するチャネル検知処理と、
前記チャネル検知処理において管理される前記周波数チャネル状態セット情報を、ブロードキャストメッセージを使用してセカンダリユーザ端末に送信するチャネル状態セットブロードキャスト処理と、
前記ＢＳが前記ブロードキャストメッセージを受信した新しいセカンダリユーザ端末からチャネル割り当て要求メッセージを受信する場合、前記周波数チャネル状態セット情報を使用して、前記プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの中から、未使用の周波数チャネルを、前記新しいセカンダリユーザ端末に割り当てるチャネル割り当て処理と
を備え、
前記チャネル検知処理の前記周波数チャネル状態セット情報は、
前記セカンダリユーザに割り当てられたチャンネルはアクティブセットに属し、前記プライマリユーザにより使用されておらず、任意のセカンダリユーザにも割り当てられていないチャンネルは候補セットに属し、プライマリユーザが使用しているチャンネルは占有セットに属し、許可されているが前記アクティブセット、候補セット及び占有セットに属していないチャンネルはNULLセットに分類し、前記アクティブセット、候補セット及び占有セットの検知周期それぞれは互いに異なる値を有することを特徴とするチャネル割り当て方法。
【請求項２】
前記周波数チャネルが割り当てられた前記セカンダリユーザ端末から、前記セカンダリユーザ端末の周波数チャネル状態セット情報を周期的に受信することにより、前記周波数チャネル状態セット情報を更新するチャネル状態セット更新処理をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検知周期は、前記アクティブセット、前記候補セット、前記ＮＵＬＬセット及び前記占有セットの順に増加することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記チャネル割り当て処理において、前記セカンダリユーザに割り当ててられた前記周波数チャネルについての前記プライマリユーザの前記出現が検知された場合、前記セカンダリユーザへの前記チャネル割り当ては開放されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記チャネル割り当て処理は、前記周波数チャネルが割り当てられるとき、複数の周波数チャネルが割り当てられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
多重周波数割り当て（ＦＡ）システムにおいてプライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルが割り当てられるセカンダリユーザの端末に適用されるチャネル割り当て方法であって、
ブロードキャストメッセージを使用して前記セカンダリユーザの基地局（ＢＳ）から前記プライマリユーザにライセンス付与された多重周波数チャネルの周波数チャネル状態セット情報を受信し、前記受信した周波数チャネル状態セット情報を管理するチャネル状態セット受信処理と、
前記セカンダリユーザ端末が、前記周波数チャネル状態セット情報を使用してチャネル割り当てのためのＢＳを要求し、前記ＢＳが、前記プライマリユーザにライセンス付与された周波数チャネルの中から使用されていない周波数チャネルを前記セカンダリユーザ端末に割り当てるチャネル割り当て処理と、
前記セカンダリユーザ端末が、チャネル状態セットの種類によって検知周期を変えることにより、前記プライマリユーザにライセンス付与された前記多重周波数チャネルのチャネル状態を検知し、前記検知結果によって前記周波数チャネル状態セット情報を更新し、前記更新された周波数チャネル状態セット情報を前記ＢＳに報告するチャネル状態情報報告処理と
を備え、
前記チャネル状態セットは、
前記セカンダリユーザに割り当てられたチャンネルであるアクティブセット、前記プライマリユーザにより使用されておらず、任意のセカンダリユーザにも割り当てられていないチャンネルである候補セット、プライマリユーザが使用しているチャンネルである占有セットを含んでなり、
前記アクティブセット、候補セット及び占有セットの検知周期それぞれは互いに異なる値を有することを特徴とするチャネル割り当て方法。
【請求項７】
前記チャネル状態セット受信処理において前記周波数チャネル状態セット情報を受信した後、前記セカンダリユーザ端末が、前記ＢＳとのダウンストリーム／アップストリーム周波数チャネルの状態をスキャンすることにより、前記受信した周波数チャネル状態セット情報を更新し、前記更新された周波数チャネル状態セット情報を前記ＢＳに送信する更新情報送信処理をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記更新情報送信処理において、アクティブセット及び選択された候補セットの既定数のチャネル番号ならびに電波測定レベルが、前記更新された周波数チャネル状態セット情報と共に送信されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記検知周期は、前記アクティブセット、前記候補セット及び前記占有セットの順に増加することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２２９１５８（Ｐ２０１１−２２９１５８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１７２９５（Ｐ２０１１−１１７２９５）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【分割の表示】特願２００８−５３５４６０（Ｐ２００８−５３５４６０）の分割
【原出願日】平成１８年１０月１３日（２００６．１０．１３）
【出願人】（５９６１８００７６）韓國電子通信研究院 (733)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【住所又は居所原語表記】１６１ Ｋａｊｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｙｕｓｏｎｇ−ｇｕ， Ｔａｅｊｏｎ ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【分割の表示】特願２００８−５３５４６０（Ｐ２００８−５３５４６０）の分割
【原出願日】平成１８年１０月１３日（２００６．１０．１３）
【出願人】（５９６１８００７６）韓國電子通信研究院 (733)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【住所又は居所原語表記】１６１ Ｋａｊｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｙｕｓｏｎｇ−ｇｕ， Ｔａｅｊｏｎ ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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