無線通信共存方法
【課題】同一周波数チャネルを共有する複数の携帯端末間で互いに干渉することなく共存を行う。
【解決手段】時系列的に複数のフレームを配置するとともに、上記各フレームには上記同一周波数チャネルを共有する携帯端末からそれぞれ送信されてきたデータが割り当て可能とされ、更に上記各フレームの末尾に上記携帯端末を検出するための自己共存ビーコン（ＳＣＢＰ）を含む自己共存領域を形成されている、自己共存サイクルを繰り返し実行し、ベース基地局は、上記ＳＣＢＰを介して隣接する無線通信ネットワークの検出を行う際において、通常モードにおいて、上記自己共存領域におけるＳＣＢＰによる携帯端末の検出をスケジューリングし、自己共存モードにおいて、未だデータが割り当てられていないフレーム中のＳＣＢＰによる携帯端末の検出を行うようにスケジューリングを行う。
【解決手段】時系列的に複数のフレームを配置するとともに、上記各フレームには上記同一周波数チャネルを共有する携帯端末からそれぞれ送信されてきたデータが割り当て可能とされ、更に上記各フレームの末尾に上記携帯端末を検出するための自己共存ビーコン（ＳＣＢＰ）を含む自己共存領域を形成されている、自己共存サイクルを繰り返し実行し、ベース基地局は、上記ＳＣＢＰを介して隣接する無線通信ネットワークの検出を行う際において、通常モードにおいて、上記自己共存領域におけるＳＣＢＰによる携帯端末の検出をスケジューリングし、自己共存モードにおいて、未だデータが割り当てられていないフレーム中のＳＣＢＰによる携帯端末の検出を行うようにスケジューリングを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己共存無線通信方法に関し、特にＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける要求仕様に対応可能な自己共存無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークを動作させるために、例えば非特許文献１に示されている、自己共存（self-coexistence）メカニズムが用いられる。
【０００３】
先ず１番目として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークは、携帯端末の基地局と、中継局の双方をサポートするものである。ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末は、ユーザが持ち運び可能な携帯性を伴う状態となっている。これは、２又はそれ以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末が、その携帯性ゆえに互いの基地局と重複することを意味する。仮に重複した携帯端末が、同一周波数チャネルにおいて動作するものであり、また携帯端末の重複を防止する上で適当な方法が無い場合には、互いに共存するチャネルにおいて干渉が生じることとなり、その結果、適切な通信環境を確保できない場合もある。
【０００４】
２番目として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおいて使用する周波数帯域は、２００ＭＨｚのようなＶＨＦ帯域を含むものである。このような低周波領域において、互いの干渉距離は、公知の伝搬特性に基づいて、ＧＨｚ帯域よりも圧倒的に長くなる。これは、２又はそれ以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末が、ＧＨｚ帯域の場合と比較して、非常に近傍に位置する状態ではなくなることを意味しており、これらの複数の携帯端末が同時に動作をした場合において、互いに簡単に干渉してしまう虞もある。
【０００５】
更に３番目として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークによる干渉を避けるために、直接受信可能なアンテナを使用するが、各通信ノード間で通信ラインを形成していることから、これらが同一の周波数チャネルにおいて動作するときに互いに干渉してしまうこととなる。このため、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末のより好適な動作を実現するために、共存チャネルの干渉をより低減させることが要求される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】IEEE 80216n-10/0048, "802.16n System Requirements Document including SARM annex", Jan 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来において、自己共存のメカニズムそのものが提案されていなく、また他のＩＥＥＥ８０２．１６ｍ、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊにおいて有効性が検証済の方法を適用するためには各種修正が必要になる。このため、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける自己共存の方法を提案する必要性があった。
【０００８】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、２以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末が同一周波数チャネルで互いに近傍領域で動作した場合に、通常であれば適切に動作しない環境下においても、互いに自己共存を実現することが可能な自己共存無線通信方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明を適用した無線通信共存方法は、同一時間帯で同一周波数チャネルを共有する複数の携帯端末間で互いに干渉することなく共存を行う無線通信共存方法において、時系列的に複数のフレームを配置するとともに、上記各フレームには上記同一周波数チャネルを共有する携帯端末からそれぞれ送信されてきたデータが割り当て可能とされ、更に上記各フレームの末尾に上記携帯端末を検出するための自己共存ビーコン（ＳＣＢＰ）を含む自己共存領域を形成してなり、上記ＳＣＢＰは、プリアンブルと、その自己共存処理を行うためのＳＣＢＰ情報とを含むパケットフォーマットからなる、自己共存サイクルを繰り返し実行し、ベース基地局は、上記ＳＣＢＰを介して隣接する無線通信ネットワークの検出を行う際において、通常モードにおいて、上記自己共存領域におけるＳＣＢＰによる携帯端末の検出をスケジューリングし、自己共存モードにおいて、未だデータが割り当てられていないフレーム中のＳＣＢＰによる携帯端末の検出を行うようにスケジューリングを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上述した構成からなる本発明によれば、２以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末が同一周波数チャネルで互いに近傍領域で動作した場合に、通常であれば適切に動作しない環境下においても、互いに自己共存を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】HR-ADVANCEDによる自己共存サイクルの構造を示す図である。
【図２】自己共存モードにおける、自己共存サイクルの構成例を示す図である。
【図３】HR-Advanceによる自己共存サイクルのスーパーフレーム構造を示す図である。
【図４】、自己共存メカニズムによる同一の周波数チャネルを共有する、自己共存サイクルの構成例を示す図である。
【図５】自己共存サイクルの他の例を示す図である。
【図６】１のフレームにおいて最後の３つの信号において含められる自己共存領域を示す図である。
【図７】HR-Advanceによるフレームの末端に自己共存領域が割り当てられた例を示す図である。
【図８】自己共存領域を、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））と、サブフレーム（ＳＦ６（６））における最後の信号とに含める例を示す図である。
【図９】自己共存領域を、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））のみに含めた例を示す図である。
【図１０】HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示す図である。
【図１１】HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示す図である。
【図１２】HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケット構造を示す図である。
【図１３】HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケット構造を示す図である。
【図１４】ＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける自己共存メカニズムのフローチャートである。
【図１５】制御メッセージの送受信フローについて説明するための図である。
【図１６】ＦＣＤによるフレームの内容確認のフローチャートである。
【図１７】ＦＣＤによるフレームコンテンションの例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】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
本発明は、周波数チャネルを共有することによる自己共存を同一時間帯で達成し得るものである。特に自己共存時において互いの携帯端末が、１以上の自己共存サイクルのフレームのみにおいて動作するものである。
【００１４】
自己共存ビーコンは、互いに隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末を検出し、また自己共存の詳細について互いに連絡を取り合うために使用されるものである。本発明では、自己共存ビーコンの生成、送受信、スケジューリング等を可能とするために、自己共存ビーコンプロトコル（ＳＣＢＰ：Self-coexistence beacon protocol）を提案している。自己共存ビーコンの送受信は、提案した自己共存サイクルとフレーム構造に依拠するものである。更に本発明では、基地局におけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける時間同期の方法も提案している。
【００１５】
自己共存サイクルは、自己共存メカニズムにおいてチャネルを共有するために時間軸に沿って定期的に所定の手順を繰り返し実行するものである。自己共存サイクルは、例えばWirelessMAN HR-OFDMA等に代表される直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）によるＩＥＥＥ８０２．１６ｎでは、４つのフレームからなる。また、WirelessMAN HR-Advancedに
よるＩＥＥＥ８０２．１６ｎでは、１２のスーパーフレームからなる。自己共存において互いの携帯端末は同一の周波数チャネルを共存し、自己共存サイクルの１以上のフレームのみで占められている。
【００１６】
WirelessMAN HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおいて、自己共存サイクルは、４つのフレームからなる。１のフレームは、フレーム識別番号（ＦＩＮ）によって識別される。当初から４番目に至るまで、各フレームのＦＩＮは、０、１、２、３とされる。図１２は、ＳＣＢＰ内におけるＦＩＮの位置を示している。
【００１７】
図１は、通常モードにおけるWirelessMAN HR-ADVANCEDによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎ
の自己共存サイクルの構造を示している。このモードにおいては、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末は、全部で４つのフレームにより占められている。携帯端末は、先頭と二番目の信号領域に、プリアンブルとDL-MAP及びFCHを挿入したフレームを送信する。本発明
において、自己共存サイクルにおける先頭フレームにおいて、ネットワーク制御情報（NCI）を３番目の信号として挿入するようにしてもよい。このNCIは、自己共存に関するネットワークの構成情報等を提供するものである。
【００１８】
自己共存モードにおいて、自己共存におけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末は、１以上の自己共存サイクルのフレームのみに占められている。ＩＥＥＥ８０２．１６ｎに割り当てられた最初のフレームにおいて、携帯端末はフレームのプリアンブルとDL-MAP及びFCH、NCIを１番目、２番目、３番目の信号としてそれぞれ挿入することとなる。
【００１９】
図２は、自己共存モードにおける、自己共存サイクルの構成例を示している。この自己共存サイクルにおいて、一の携帯端末に対応するCell＿1は、最初のフレームに含められ、これに対して、他の携帯端末に対応するCell＿2は、残りの３フレームに含められる。Cell＿1は、最初のフレームにおいてNCIを送信し、また、Cell＿2は、２番目のフレームにおいてNCIを送信する。
【００２０】
WirelessMAN HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおける自己共存サイクルでは、図３に示すように１２のスーパーフレーム（ＳＦｎ）が存在する。スーパーフレームの構造は、従来のいかなる構成のものを適用するようにしてもよい。各スーパーフレームは、４つのフレームからなる、これら各フレームの長さは、５ｍｓである。
【００２１】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末が通常モードで動作するとき、その携帯端末は、スーパーフレームを構成する全てのフレームにおいて含まれることとなる。また、このときＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨ（スーパーフレームヘッダー）が自己共存サイクルのスーパーフレーム毎に挿入されることとなる。ここでいうＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブルは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおいて定義されている。
【００２２】
加えて、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブルを送信するために、本発明においては、自己共存サイクルの各スーパーフレームの４番目のフレームの最初の信号においてＳＡプリアンブルを挿入している。即ち、この４番目のフレームが、全ての基地局がベース基地局に対して同期を取る上で使用される。これは、スーパーフレームにおける３番目のフレームが自己共存において使用される最後のフレームであるからである。各携帯端末は、隣接する他の携帯端末から送信されてきたプリアンブルを受信することができ、そのベース基地局に対して同期を取ることが可能となる。
【００２３】
図３の例に示すように、携帯端末Cell＿1は、通常モードで動作する。そして、Cell＿1は、全てのフレームにおいて含められる。Cell＿1は、各スーパーフレームにおける最初のフレームの１番目の信号にＳＡプリアンブルを挿入し、各スーパーフレームにおける２番目のフレームの１番目の信号にＰＡプリアンブルを挿入する。また、各スーパーフレームにおける３番目のフレームの１番目の信号にＳＡプリアンブルを挿入し、各スーパーフレームにおける４番目のフレームの１番目の信号に付加的なＳＡプリアンブルを挿入する。そして、自己共存サイクルの各スーパーフレームの１番目のフレームの最初のサブフレームにおいてＳＦＨを挿入する。
【００２４】
自己共存モードにおいて、各携帯端末は、１以上のスーパーフレームのみに含められる。そして、携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを送信することとなる。携帯端末が含められているフレームにおける１番目の信号において、携帯端末は、仮にその信号においてＡプリアンブルを送信しない場合に、付加的なＡプリアンブルを送信する。その信号において隣接する携帯端末がＳＡプリアンブルを送信する場合には、干渉を避ける観点から、仮に２つの携帯端末が同一の携帯端末ＩＤセグメントである場合、携帯端末は代用のＳＡプリアンブルを送信する。
【００２５】
ＳＡプリアンブルと、ＰＡプリアンブルと、ＳＦＨのセットを送信するために、携帯端末は、スーパーフレームの１番目のフレームの、１番目の信号においてＳＡプリアンブルを挿入し、スーパーフレームの２番目のフレームの１番目の信号においてＰＡプリアンブルを挿入し、スーパーフレームの１番目のフレームの１番目の最初のサブフレームにおいてＳＦＨを挿入する。このスーパーフレームの１番目のフレームの最初のサブフレームにおいてＳＦＨを挿入する点は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおいて規定されている。
【００２６】
本発明において、自己共存におけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末は、自己共存サイクルの１２のスーパーフレームにおいて、ＳＡプリアンブルと、ＰＡプリアンブルと、ＳＦＨのセットを送信する。この場合において、自己共存における２つの携帯端末のうち、一の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ１０に含めて送信する。そして他の一の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１１に含めて送信する。
【００２７】
また、自己共存時において３つの携帯端末が存在していた場合には、一の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ０、ＳＦ３、ＳＦ６、ＳＦ９に含めて送信する。第２の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ１、ＳＦ４、ＳＦ７、ＳＦ１０に含めて送信する。第３の携帯端末は、ＳＡプリアンブ
ル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ２、ＳＦ５、ＳＦ８、ＳＦ１１に含めて送信する。
【００２８】
また、自己共存時において４つの携帯端末が存在していた場合には、一の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ０、ＳＦ４、ＳＦ８に含めて送信する。第２の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ１、ＳＦ５、ＳＦ９に含めて送信する。第３の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ２、ＳＦ６、ＳＦ１０に含めて送信する。第４の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ３、ＳＦ７、ＳＦ１１に含めて送信する。
【００２９】
図４は、３つの携帯端末（Cell＿1, Cell＿2, Cell＿3）が自己共存メカニズムによる同一の周波数チャネルを共有する、自己共存サイクルの構成例を示している。Cell＿1は、自己共存サイクル中の全てのスーパーフレームの１番目のフレームＦ０に含められる。Cell＿2は、自己共存サイクル中の全てのスーパーフレームの２番目のフレームＦ１に含められる。Cell＿3は、自己共存サイクル中の全てのスーパーフレームの３、４番目のフレームＦ２、Ｆ３に含められる。
【００３０】
Cell＿1は、ＳＦ０、ＳＦ３、ＳＦ６、ＳＦ９において、１番目のフレームＦ０の１番目の信号においてＳＡプリアンブルを含め、２番目のフレームの１番目の信号においてＰＡプリアンブルを含め、３番目のフレーム（Ｆ２）の１番目の信号においてＳＡプリアンブルを含め、そして、ＳＦＨは、１番目のフレームの１番目のサブフレームにおいて含めて送信する。Cell＿2は、ＳＦ１、ＳＦ４、ＳＦ７、ＳＦ１０において、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットを送信する。また、Cell＿3は、ＳＦ２、ＳＦ５、ＳＦ８、ＳＦ１１において、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットを送信する。
【００３１】
図５は、自己共存サイクルの他の例を示している。ここでCell＿1とCell＿4は、同一の周波数チャネルを共有する。Cell＿1は、自己共存サイクルの全てのスーパーフレームの１〜３番目のフレームにおいて挿入されている。Cell＿4は、自己共存サイクルの全てのスーパーフレームの４番目のフレームにおいて挿入されている。上述した例と同様に、Cell＿1は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットをＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ１０に含めて送信する。また、Cell＿4は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットをＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１１に含めて送信する。
【００３２】
仮に、携帯端末がフレームを占有していた場合であって、かつ上述した方法によりＡプリアンブルを送信しない場合、フレームの付加的なＡプリアンブルを送信することとなる。これは、このフレームにおいて、提供されたベース基地局に対する携帯端末の同期を維持するためである。その理由として、隣接する携帯端末からプリアンブルを受信することによる同期を取る必要があるところ、携帯端末の基地局は、ベース基地局に対する同期を失う可能性があるためである。
【００３３】
上述の方法では、仮にフレームがスーパーフレームにおける２番目のフレーム（Ｆ１）であれば、携帯端末は、付加的なＰＡプリアンブルをそのフレームの１番目の信号において送信する。
【００３４】
また、上述の方法では、仮にフレームがスーパーフレームにおける４番目のフレーム（Ｆ３）であれば、携帯端末は、このフレームの１番目の信号において付加的なＳＡプリアンブルを送信する。
【００３５】
また、上述の方法では、仮にフレームがスーパーフレームの１番目（Ｆ０）又は３番目（Ｆ２）であり、また本携帯端末における携帯端末ＩＤが、上述のごときスーパーフレームにおけるＡプリアンブルを送信する携帯端末の如き携帯端末ＩＤセグメントとは異なる他の携帯端末ＩＤである場合には、携帯端末はフレームの１番目の信号において付加的なＳＡプリアンブルを送信する。
【００３６】
また、上述の方法では、フレームがスーパーフレームの１番目（Ｆ０）又は３番目（Ｆ２）であり、また携帯端末における携帯端末ＩＤは、上述のごときスーパーフレームにおけるＡプリアンブルを送信する携帯端末の如き携帯端末ＩＤセグメントと同一の携帯端末ＩＤである場合には、この携帯端末は、フレームの１番目の信号において付加的な代用ＳＡプリアンブルを送信する。付加的な代用ＳＡプリアンブルは、代用携帯端末ＩＤに基づいて制御される。この代用携帯端末ＩＤは、このスーパーフレームにおけるＡプリアンブルを送信する携帯端末の携帯端末ＩＤセグメントとは異なるものである。付加的な代用ＳＡプリアンブルを送信する目的としては、同時に同一の信号において２つの携帯端末がＳＡプリアンブルを送信するときに、干渉を避けることにある。２つのＳＡプリアンブルは互いに異なるセットを送信するものであることから、２つの携帯端末は、互いに異なるセグメントにおいて、ＳＡプリアンブルを送信するときに、干渉は防止できる。携帯端末が代用携帯端末ＩＤと、代用ＳＡプリアンブルを選択する方法は、後述する。
【００３７】
このように、自己共存サイクルにおけるフレームに割り当てられる携帯端末はＩＤを介して管理され、携帯端末は、各フレームにそれぞれ割り当てられる携帯端末のＩＤが、複数の携帯端末間で同一である場合には、代用のＳＡプリアンブルを送信し、当該ＳＡプリアンブルを介して各携帯端末が管理されることとなる。
【００３８】
図４に示す例では、Cell＿1は、付加的な（代用）ＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ８、ＳＦ１０、ＳＦ１１における１番目のフレームの１番目の信号において含める。Cell＿2は、付加的な（代用）ＰＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ９、ＳＦ１１における２番目のフレームの１番目の信号において含める。Cell＿3は、付加的な（代用）ＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１０における３番目のフレームの１番目の信号において含め、更にその４番目のフレームの１番目の信号において付加的なＳＡプリアンブルを含める。
【００３９】
また図５に示す例では、Cell＿1は、付加的な（代用）ＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１１における１番目及び３番目のフレームの１番目の信号において含める。また同一のスーパーフレームの２番目のフレームに１番目の信号において付加的なＰＡプリアンブルを送信する。Cell＿4は、付加的なＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ１０の４番目のフレームの１番目の信号において含める。
【００４０】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおいて、携帯端末ＩＤは、３つのセグメント（０〜２５５、２５６〜５１１、５１２〜７６７）に分割される。このセグメントは、送信すべき３つのＳＡプリアンブルに対応している。隣接する２つの携帯端末の携帯端末ＩＤは、同一のセグメントにおいて存在しているとき、仮に２つの携帯端末がＳＡプリアンブルを同時に送信するときに、互いの干渉を誘発することになる。本発明においては、かかる問題点を解決するために、携帯端末の一つは、互いに異なるセグメントにおいて時系列的に存在する代用携帯端末ＩＤを使用する。
【００４１】
代用携帯端末ＩＤを選択する方法は下記である。元のセグメントがｎ個ある場合には、(j=MOD((n+1),3)からなる代用携帯端末ＩＤのセグメントを選択する。ここでMODは、剰余を意味している。そして、idx＿sub=j*256+MOD(idx＿org,256)を代用携帯端末ＩＤとして選択するものであってもよい。idx＿subは、元の携帯端末ＩＤである。
【００４２】
代用ＳＡプリアンブルは、代用携帯端末ＩＤに通じるものである。送信すべきＳＡプリアンブルのセットは、セグメントＩＤ jである。ここで携帯端末は代用ＳＡプリアンブルを送信するときに、当該携帯端末はセットｊを送信することとなる。
【００４３】
選択された代用携帯端末ＩＤであるidx＿subとそのセグメントＩＤ jは、その下位層に
ある全ての基地局に分散されることとなる。
【００４４】
自己共存領域が、プリアンブルと、多くのＩＥＥＥ８０２．１６ｎ携帯端末が同一領域で重複する場合における自己共存のための自己共存ビーコンのために、１のフレームにおいて割り当てられる。そして、自己共存領域は、同一周波数チャネルにおいて動作しなければならない。
【００４５】
このように、本発明を適用した自己共存サイクルは、時系列的に複数のフレームを配置するとともに、上記各フレームには上記同一周波数チャネルを共有する携帯端末からそれぞれ送信されてきたデータが割り当て可能とされている。この自己共存サイクルは、各基地局内において管理されていてもよいし、ベース基地局において管理されていてもよい。
【００４６】
図６に示すように、自己共存領域は、１のフレームにおいて最後の３つの信号において含められる。このうち１番目の信号は、いわゆる“ガードタイム”用に用いられる。また、２番目の信号では、プリアンブルが挿入される。さらに３番目の信号では、自己共存ビーコンプロトコル（ＳＣＢＰ） ＭＡＣ ＰＤＵが送信される。
【００４７】
本発明において、図７に示すように、WirelessMAN HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおけるフレームの末端に自己共存領域が割り当てられる。仮に最後のサブフレーム（ＳＦｎ）が７つの信号を含むものであれば、このサブフレームは自己共存領域として割り当てられる。最後のサブフレームの１番目の信号が“ガードタイム”として使用される。２番目の信号においてＳＡプリアンブルが挿入される。残りの５つの信号において、自己共存ビーコンプロトコル（ＳＣＢＰ）ＭＡＣパケットが割り当てられる。
【００４８】
仮に最後のサブフレームにおいて、６つの信号を含むものであれば、自己共存領域の持続時間のために２つのオプションが用意される。最初のオプションとしては、図８に示すように、自己共存領域は、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））と、サブフレーム（ＳＦ６（６））における最後の信号とに含められる。他のオプションとしては、図９に示すように、自己共存領域は、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））のみに含まれる。
【００４９】
図８に示すように、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））より前のサブフレーム（ＳＦ６（６））における最後の信号は“ガードタイム”用に用いられる。最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））の最初の信号において、ＳＡプリアンブルが挿入される。残りの５つの信号は、ＳＣＢＰ ＭＡＣ ＰＤＵが挿入される。また他のオプションは、仮にＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークが、４つの信号ユニットにおいてＭＡＣ ＰＤＵの送信をサポートすることができる場合に選択される。
【００５０】
本発明において、WirelessMAN HR-OFDMAやWirelessMAN HR-Advanceの場合に、ＳＣＢＰパケットの異なるフォーマットがＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのために定義される。
【００５１】
図１０は、WirelessMAN HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示している。このパケットは２つの領域からなる。先頭からプリアンブル領域と、ＳＣＢＰデータ領域である。プリアンブル領域の時間は、ＳＣＢＰデータ領域と同様にちょうど１ＯＦＤＭ信号分である。プリアンブル領域は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ標準において定義されているプリアンブルフレームである。
【００５２】
図１１は、WirelessMAN HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示している。このパケットは、プリアンブル領域と、ＳＣＢＰデータ領域の２つで構成されている。このプリアンブル領域は、ちょうど１ＯＦＤＭ信号の長さに相当する。ＳＣＢＰデータ領域は、少なくとも１ＯＦＤＭ信号分の長さで構成される。実際のこのＳＣＢＰデータ領域の長さは、記述すべきＳＣＢＰデータの量に応じて割り当てられることとなる。また、このプリアンブル領域は、ＳＡプリアンブルである。
【００５３】
本発明において、異なるＳＣＢＰパケットの構造がＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおけるWirelessMAN HR-OFDMA、WirelessMAN HR-Advanceにおいて定義されている。図１２は、WirelessMAN HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケット構造を示している。このパケットの長さは、２ＯＦＤＭ信号の長さに相当する。最初の信号において、プリアンブルが送信される。２番目の信号においてネットワーク制御情報（ＮＣＩ）、フレーム識別番号（ＦＩＮ）、ヘッダーチェック列（ＨＣＳ）、そしてＳＣＢＰ ＩＥが連続して送信される。
【００５４】
図１３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおけるWirelessMAN HR-OFDMAにおけるＳＣＢＰパケット構造を示している。最初の信号において、ＳＡプリアンブルが送信される。そのとき、ＮＣＩ、ＦＩＮ、ＨＳＣ、ＳＣＢＰ ＩＥが連続して送信されることとなる。
【００５５】
このように、本発明雄では、各フレームの末尾に携帯端末を検出するための自己共存ビーコン（ＳＣＢＰ）を含む自己共存領域を形成してなり、ＳＣＢＰは、プリアンブルと、その自己共存処理を行うためのＳＣＢＰ情報とを含むパケットフォーマットからなる。
【００５６】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークの携帯端末が、自己共存を実現するために、隣接するネットワークを検出することが必要となる。
【００５７】
ネットワークエントリーのプロセスにおいて、データ送信の前に、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークの基地局（ベース基地局、中継基地局、モバイル基地局）が隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークの検出を行う。このとき、仮に隣接ネットワークが存在する場合には、フレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）又はＳＣＢＰパケット等のために無線媒体をスキャニングすることにより行う。
【００５８】
通常モードにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのベース基地局は、ＳＣＢＰパケットのための無線媒体のスキャニングのスケジューリングを行う。ベース基地局を含む１又はそれ以上の基地局は、ＳＣＢＰのパケットのための媒体のスキャニングを実行するようにスケジューリングが行われている。このスキャニングは自己共存領域において実行される。媒体のスキャニングがスケジューリングされている自己共存領域において、ベース基地局と、その下位層にある基地局の全ては、特に通信は行われない。
【００５９】
自己共存モードにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのベース基地局は、未だデータが割り当てられていないフレームにおいて、ＳＣＢＰパケットのために媒体のス
キャニングがスケジューリングされる。ベース基地局を含む１又はそれ以上の基地局は、ＳＣＢＰのパケットのための媒体のスキャニングを実行する。このスキャニングは、その動作周波数チャネルにおいて実行されるものである。
【００６０】
即ち、ベース基地局は、ＳＣＢＰを介して隣接する無線通信ネットワークの検出を行う際において、通常モードにおいて、自己共存領域におけるＳＣＢＰによる携帯端末の検出をスケジューリングし、自己共存モードにおいて、未だデータが割り当てられていないフレーム中のＳＣＢＰによる携帯端末の検出を行うようにスケジューリングを行う。
【００６１】
図１４は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける自己共存メカニズムのフローチャートを示している。
【００６２】
先ずステップＳ１１において、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末は、そのベース基地局によって検出される。また、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの基地局（ベース基地局、中継基地局、モバイル基地局）は、近隣のＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末を検出する。このとき、検出対象は、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末の予約された自己共存領域、並びにそのフレームの予約パターンや、スーパーフレームにおける予約パターン等を含むものである。
【００６３】
上述の例において、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎのベース基地局やモバイル基地局は、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末を検出する場合において、ベース基地局に対しては、ネットワークの検出情報を送信する。
【００６４】
次にステップＳ１２へ移行し、ベース基地局は、チャネル取得を行う。
【００６５】
次にステップＳ１３へ移行し、仮にベース基地局が他の周波数チャネルの取得に成功した場合、取得したチャネルにおけるデータを送信する通常モード（ステップＳ１４）へと移行する。それ以外はステップＳ１５へと移行する。
【００６６】
次にステップＳ１４へ移行し、ベース基地局は、通常のデータサービスモードに移行する。このモードにおいて、ベース基地局は、チャネルを共有する近傍の携帯端末から要求を受信する。そして、これを受信したときに、空の周波数チャネルを検出することを試みる。仮に空のチャネルを検出した場合には、そのデータサービスをそのチャネルで行う。それ以外では、ベース基地局は、その動作チャネル上において、そのフレームに記載されている内容を実施することとなる。
【００６７】
ステップＳ１５へ移行した場合、ベース基地局は、選択したチャネル上で、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末とともにフレームに記述されている内容を実施し、自己共存モードに移行することとなる。WirelessMAN HR-AdvanceにおけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎでは、スーパーフレームの割り当てが行われる。その後、ステップＳ１６へ移行する。
【００６８】
ステップＳ１６では、ベース基地局は、自己共存モードへと移行することとなる。自己共存モードにおいて、仮にベース基地局は、内部要求があった場合（ステップＳ１７）又は外部要求があった場合（ステップＳ１８）に、ステップＳ１２へ移行し、チャネルの獲得のために再度スキャニングを試みる。
【００６９】
制御メッセージは、以下の４つからなる。
【００７０】
フレーム内容要求（ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱ）は、ベース基地局へこれを要求するための要
求情報である。このＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱには、自己共存サイクル又はスーパーフレーム内のターゲットとしているフレームの一覧が含まれている。
【００７１】
フレーム内容応答（ＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰ）は、それぞれの要求フレームについて、そのフレーム内容を送信するものである。このＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰには、スーパーフレームの割り当て情報も含まれている。
【００７２】
フレーム内容認証（ＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫ）は、要求されたフレームのそれぞれについて、フレーム内容の取得確認を行うものである。このフレーム内容認証においては、フレーム割り当てに関する認証を含めてもよいし含めないでもよい。
【００７３】
フレーム内容公開（ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬ）は、自己共存サイクルに含められる各フレーム、スーパーフレームの内容を公開する。
【００７４】
これらの制御メッセージＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱ、ＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰ、ＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫ、ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬの送受信は、ベース基地局へ要求する側、並びに要求されたベース基地局側との間で、図１５に示すようなフローに基づいて行われる。
【００７５】
ＦＣＳ(Frame contention source)は、その内容によって、フレームの取得を意図して
いるＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末である。
【００７６】
ＦＣＳは、受信した自己共存ビーコンを分析することにより、フレームの占有状態を確認する。フレームの内容について確認が必要な場合には、ターゲットとするＦＣＤ（Frame Contention Destinations）を特定する。このＦＣＤは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携
帯端末の周囲にあり、図１６に示すようなフローに基づいてフレームの内容確認を実行するものである。
【００７７】
この図１６では、ステップＳ２１においてＦＣＤのターゲットを特定する。次にステップＳ２２において、残っているＦＣＤｓから１つを選択する。次にステップＳ２３において、ＦＣＤとＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱにより占有されている中から、コンテンション（回線争奪）のためのフレームを得る。次にステップＳ２４においてタイマーＴ1をスタートさせ
るとともに、ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱを送信する。次にステップＳ２５へ移行し、タイマーＴ1が終了するまでに選択されたＦＣＤからＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰを受信したか否かを確認す
る。その結果、これを確認できた場合にはステップＳ２６へ移行し、確認できなかった場合にはステップＳ２２へ移行する。ステップＳ２６では、仮にフレームが認証された場合には、ＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫを送信する。ステップＳ２７では、十分なフレームがあるか否かの確認を行う。その結果十分なフレームがあればこの処理は終了する。これに対して、十分なフレームが無ければステップＳ２８へ移行し、ＦＣＤｓが残存しているか否かを確認する。ステップＳ２８においてＦＣＤｓが残っていない場合には、本フローは終了となる。
【００７８】
上述の例では、一度ＦＣＳがＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬを受信した場合には、そのフレームを次の自己共存サイクルから、又はスーパーフレームから承認し、DL-MAPにおいてそのフレームをアップデートする。
【００７９】
ＦＣＤ(Frame contention destination)は、フレーム間におけるフレームコンテンションにおいて得られるＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末である。
【００８０】
図１７は、ＦＣＤによるフレームコンテンションの例を示すフローチャートである。ＦＣＤが、ＦＣＳｓからＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱを受信した場合（ステップＳ３１）は、ステッ
プＳ３２へ移行する。ステップＳ３２では、（ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱを含んでいる）フレームの数を確認する。仮にその数が、要求されている最小値以下の場合には、ステップＳ３５へ移行し、それ以外の場合には、ステップＳ３３へ移行する。ステップ３５に移行した場合には、フレームコンテンションを行うことなく、スーパーフレームを割り当て、更にステップＳ３６へ移行してＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰを生成してこれを送信する。ステップＳ３３へ移行した場合には、残存しているフレームのうち、フレームコンテンションを行う最初のフレームの全てのＦＣＳを確認する。このとき、フレーム内の全てのＦＣＳ、ＦＣＤのセットの中から１つをランダムに選択する（ステップＳ３４）。仮に選ばれた一つがＦＣＤでない場合、選択されたＦＣＳにフレームを合わせる。それ以外では、セットからランダムな選択を引き続き実行する。そして、全てのフレームについて上述したプロセスが終了するまで、残りのフレームの数をチェックする。その後ステップＳ３２へと戻る。
【００８１】
ＦＣＤがＦＣＳからＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫを受信したとき、ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬを抽出することによって対応するフレームを公開する。そして、次の自己共存サイクル又はスーパーフレームから、そのフレーム占有のＭＡＰをアップデートする。
【００８２】
ベース基地局は、ＧＰＳが実装され、またバックホールネットワークにも接続される。この場合にベース基地局は、ＧＰＳ信号又はバックホールネットワークからＵＴＣを受信することが可能となる。ＵＴＣを受信したベース基地局の最も簡易な同期方法は、その全てを自己共存サイクルのスタート時間に合わせることであり、例えば１秒毎に、或いは１分毎に行う。これを行うことにより、時間の長さ（１秒又は１分）が、HR-OFDMAやHR-Advanceの双方において、自己共存サイクルの持続する上で求められることになる。
【００８３】
本発明において、HR-OFDMAインターフェースは、自己共存サイクルを４つのフレームで構成している。自己共存サイクルの長さは、表１に示すとおりである。互いに異なる自己共存サイクルであっても、識別容易な同期時間が示されており、４秒の同期期間は、全ての自己共存サイクルの長さにとって適したものである。
【００８４】
上述の分析に基づいて、本発明では、HR-OFDMAにおいて、ＵＴＣを受信したベース基地局、スーパーフレームの絶対的な開始時間について同期を取り、毎４秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。
【００８５】
【表１】
【００８６】
HR-Advancedにおいて自己共存サイクルは４８フレームからなる。自己共存サイクルの
長さは、表２に示すとおりである。識別容易な同期期間は６秒である。このため、本発明において、ＵＴＣを受信可能なベース基地局は、自己共存サイクルにおける絶対的な開始時間で同期を行うことになる。このとき毎６秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。
【００８７】
【表２】
【００８８】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおいて、ベース基地局は、バックホールネットワーク又はＧＰＳに接続することが可能となる。しかし、ベース基地局のいくつかは、バックホールネットワーク及びＧＰＳの双方に接続することができない。かかる場合において、従来のベース基地局は、ＵＴＣを受信することが可能であるが、近年のベース基地局は、ＵＴＣを受信することができないためである。
【００８９】
本発明において、HR-OFDMAのＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにとって、ＵＴＣを受信可能なベース基地局は、毎４秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。そして、ベース基地局は、ＵＴＣを受信することが不能なベース基地局は、ＵＴＣを受信することが可能なベース基地局と同期を取ることも可能となる。
【００９０】
本発明において、HR-AdvancedのＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにとって、ＵＴ
Ｃを受信可能なベース基地局は、毎４秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。そして、ベース基地局は、ＵＴＣを受信することが不能なベース基地局は、ＵＴＣを受信することが可能なベース基地局と同期を取ることも可能となる。
【００９１】
ＵＴＣを受信することが不能なベース基地局がカバーしている携帯端末の各基地局が、ＵＴＣを受信することが可能なベース基地局がカバーしている隣接する携帯端末の基地局から自己共存ビーコンを受信したとき、その携帯端末と隣接する携帯端末との間における自己共存サイクルの開始時間差を測定することとなる。この開始時間の差異の測定方法は、以下のように行うようにしてもよい。自己共存ビーコンの実際の受信時と、自己共存ビーコンの予想受信時とを比較する。実際の受信時は、自己共存ビーコンのプリアンブルが、これを受信すべき基地局のアンテナに到着した時点に基づいて判断される。
【００９２】
上述した例において、自己共存ビーコンを受信した基地局が中継基地局か、又はモバイル基地局である場合には、基地局は、自己共存サイクルの開始時間差をベース基地局へと送信する。ベース基地局は、上述した開始時間差に基づいて、自己共存サイクルの開始時を隣接するベース基地局に合わせる。
【００９３】
ＵＴＣを受信不能なベース基地局は、２つのカテゴリーに分類される。第１のカテゴリーは、ＵＴＣを受信可能なベース基地局とともに同期を行う場合であり、第２のカテゴリーは、ＵＴＣを受信可能な他のベース基地局とともに同期を行わない場合である。
【００９４】
本発明において、第１のカテゴリーの携帯端末の基地局が、第２のカテゴリーの携帯端末の基地局から自己共存ビーコンを受信可能な場合には、第１のカテゴリーと、第２のカテゴリーとの間で同期をとる。
【００９５】
第２のカテゴリーのベース基地局の同期のために、本発明では、より高速なベース基地局が、より低速なベース基地局と同期をとる方法も提案している。第２のカテゴリーのベース基地局の下にある基地局が、自己共存ビーコンを、同一カテゴリーの基地局における隣接する携帯端末の基地局から受信した場合、ビーコンの実際の受信時と、ビーコンの予測受信時との時間差を決定する。実際のビーコンの受信時は、自己共存ビーコンのプリアンブルが受信すべき基地局のアンテナにより受信された時点に基づいて判断される。予測された受信時は、受信基地局の携帯端末において、対応するビーコンプリアンブルの開始時間である。これらの時間差が正である場合には、隣接するベース基地局はより遅れることとなる。そのような遅れた隣接するベース基地局と同期を取るためには、ベース基地局は、時間差によってそのフレームが遅れることとなる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己共存無線通信方法に関し、特にＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける要求仕様に対応可能な自己共存無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークを動作させるために、例えば非特許文献１に示されている、自己共存（self-coexistence）メカニズムが用いられる。
【０００３】
先ず１番目として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークは、携帯端末の基地局と、中継局の双方をサポートするものである。ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末は、ユーザが持ち運び可能な携帯性を伴う状態となっている。これは、２又はそれ以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末が、その携帯性ゆえに互いの基地局と重複することを意味する。仮に重複した携帯端末が、同一周波数チャネルにおいて動作するものであり、また携帯端末の重複を防止する上で適当な方法が無い場合には、互いに共存するチャネルにおいて干渉が生じることとなり、その結果、適切な通信環境を確保できない場合もある。
【０００４】
２番目として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおいて使用する周波数帯域は、２００ＭＨｚのようなＶＨＦ帯域を含むものである。このような低周波領域において、互いの干渉距離は、公知の伝搬特性に基づいて、ＧＨｚ帯域よりも圧倒的に長くなる。これは、２又はそれ以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末が、ＧＨｚ帯域の場合と比較して、非常に近傍に位置する状態ではなくなることを意味しており、これらの複数の携帯端末が同時に動作をした場合において、互いに簡単に干渉してしまう虞もある。
【０００５】
更に３番目として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークによる干渉を避けるために、直接受信可能なアンテナを使用するが、各通信ノード間で通信ラインを形成していることから、これらが同一の周波数チャネルにおいて動作するときに互いに干渉してしまうこととなる。このため、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末のより好適な動作を実現するために、共存チャネルの干渉をより低減させることが要求される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】IEEE 80216n-10/0048, "802.16n System Requirements Document including SARM annex", Jan 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来において、自己共存のメカニズムそのものが提案されていなく、また他のＩＥＥＥ８０２．１６ｍ、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊにおいて有効性が検証済の方法を適用するためには各種修正が必要になる。このため、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける自己共存の方法を提案する必要性があった。
【０００８】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、２以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末が同一周波数チャネルで互いに近傍領域で動作した場合に、通常であれば適切に動作しない環境下においても、互いに自己共存を実現することが可能な自己共存無線通信方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明を適用した無線通信共存方法は、同一時間帯で同一周波数チャネルを共有する複数の携帯端末間で互いに干渉することなく共存を行う無線通信共存方法において、時系列的に複数のフレームを配置するとともに、上記各フレームには上記同一周波数チャネルを共有する携帯端末からそれぞれ送信されてきたデータが割り当て可能とされ、更に上記各フレームの末尾に上記携帯端末を検出するための自己共存ビーコン（ＳＣＢＰ）を含む自己共存領域を形成してなり、上記ＳＣＢＰは、プリアンブルと、その自己共存処理を行うためのＳＣＢＰ情報とを含むパケットフォーマットからなる、自己共存サイクルを繰り返し実行し、ベース基地局は、上記ＳＣＢＰを介して隣接する無線通信ネットワークの検出を行う際において、通常モードにおいて、上記自己共存領域におけるＳＣＢＰによる携帯端末の検出をスケジューリングし、自己共存モードにおいて、未だデータが割り当てられていないフレーム中のＳＣＢＰによる携帯端末の検出を行うようにスケジューリングを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上述した構成からなる本発明によれば、２以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末が同一周波数チャネルで互いに近傍領域で動作した場合に、通常であれば適切に動作しない環境下においても、互いに自己共存を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】HR-ADVANCEDによる自己共存サイクルの構造を示す図である。
【図２】自己共存モードにおける、自己共存サイクルの構成例を示す図である。
【図３】HR-Advanceによる自己共存サイクルのスーパーフレーム構造を示す図である。
【図４】、自己共存メカニズムによる同一の周波数チャネルを共有する、自己共存サイクルの構成例を示す図である。
【図５】自己共存サイクルの他の例を示す図である。
【図６】１のフレームにおいて最後の３つの信号において含められる自己共存領域を示す図である。
【図７】HR-Advanceによるフレームの末端に自己共存領域が割り当てられた例を示す図である。
【図８】自己共存領域を、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））と、サブフレーム（ＳＦ６（６））における最後の信号とに含める例を示す図である。
【図９】自己共存領域を、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））のみに含めた例を示す図である。
【図１０】HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示す図である。
【図１１】HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示す図である。
【図１２】HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケット構造を示す図である。
【図１３】HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケット構造を示す図である。
【図１４】ＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける自己共存メカニズムのフローチャートである。
【図１５】制御メッセージの送受信フローについて説明するための図である。
【図１６】ＦＣＤによるフレームの内容確認のフローチャートである。
【図１７】ＦＣＤによるフレームコンテンションの例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】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
本発明は、周波数チャネルを共有することによる自己共存を同一時間帯で達成し得るものである。特に自己共存時において互いの携帯端末が、１以上の自己共存サイクルのフレームのみにおいて動作するものである。
【００１４】
自己共存ビーコンは、互いに隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末を検出し、また自己共存の詳細について互いに連絡を取り合うために使用されるものである。本発明では、自己共存ビーコンの生成、送受信、スケジューリング等を可能とするために、自己共存ビーコンプロトコル（ＳＣＢＰ：Self-coexistence beacon protocol）を提案している。自己共存ビーコンの送受信は、提案した自己共存サイクルとフレーム構造に依拠するものである。更に本発明では、基地局におけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける時間同期の方法も提案している。
【００１５】
自己共存サイクルは、自己共存メカニズムにおいてチャネルを共有するために時間軸に沿って定期的に所定の手順を繰り返し実行するものである。自己共存サイクルは、例えばWirelessMAN HR-OFDMA等に代表される直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）によるＩＥＥＥ８０２．１６ｎでは、４つのフレームからなる。また、WirelessMAN HR-Advancedに
よるＩＥＥＥ８０２．１６ｎでは、１２のスーパーフレームからなる。自己共存において互いの携帯端末は同一の周波数チャネルを共存し、自己共存サイクルの１以上のフレームのみで占められている。
【００１６】
WirelessMAN HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおいて、自己共存サイクルは、４つのフレームからなる。１のフレームは、フレーム識別番号（ＦＩＮ）によって識別される。当初から４番目に至るまで、各フレームのＦＩＮは、０、１、２、３とされる。図１２は、ＳＣＢＰ内におけるＦＩＮの位置を示している。
【００１７】
図１は、通常モードにおけるWirelessMAN HR-ADVANCEDによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎ
の自己共存サイクルの構造を示している。このモードにおいては、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末は、全部で４つのフレームにより占められている。携帯端末は、先頭と二番目の信号領域に、プリアンブルとDL-MAP及びFCHを挿入したフレームを送信する。本発明
において、自己共存サイクルにおける先頭フレームにおいて、ネットワーク制御情報（NCI）を３番目の信号として挿入するようにしてもよい。このNCIは、自己共存に関するネットワークの構成情報等を提供するものである。
【００１８】
自己共存モードにおいて、自己共存におけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末は、１以上の自己共存サイクルのフレームのみに占められている。ＩＥＥＥ８０２．１６ｎに割り当てられた最初のフレームにおいて、携帯端末はフレームのプリアンブルとDL-MAP及びFCH、NCIを１番目、２番目、３番目の信号としてそれぞれ挿入することとなる。
【００１９】
図２は、自己共存モードにおける、自己共存サイクルの構成例を示している。この自己共存サイクルにおいて、一の携帯端末に対応するCell＿1は、最初のフレームに含められ、これに対して、他の携帯端末に対応するCell＿2は、残りの３フレームに含められる。Cell＿1は、最初のフレームにおいてNCIを送信し、また、Cell＿2は、２番目のフレームにおいてNCIを送信する。
【００２０】
WirelessMAN HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおける自己共存サイクルでは、図３に示すように１２のスーパーフレーム（ＳＦｎ）が存在する。スーパーフレームの構造は、従来のいかなる構成のものを適用するようにしてもよい。各スーパーフレームは、４つのフレームからなる、これら各フレームの長さは、５ｍｓである。
【００２１】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末が通常モードで動作するとき、その携帯端末は、スーパーフレームを構成する全てのフレームにおいて含まれることとなる。また、このときＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨ（スーパーフレームヘッダー）が自己共存サイクルのスーパーフレーム毎に挿入されることとなる。ここでいうＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブルは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおいて定義されている。
【００２２】
加えて、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブルを送信するために、本発明においては、自己共存サイクルの各スーパーフレームの４番目のフレームの最初の信号においてＳＡプリアンブルを挿入している。即ち、この４番目のフレームが、全ての基地局がベース基地局に対して同期を取る上で使用される。これは、スーパーフレームにおける３番目のフレームが自己共存において使用される最後のフレームであるからである。各携帯端末は、隣接する他の携帯端末から送信されてきたプリアンブルを受信することができ、そのベース基地局に対して同期を取ることが可能となる。
【００２３】
図３の例に示すように、携帯端末Cell＿1は、通常モードで動作する。そして、Cell＿1は、全てのフレームにおいて含められる。Cell＿1は、各スーパーフレームにおける最初のフレームの１番目の信号にＳＡプリアンブルを挿入し、各スーパーフレームにおける２番目のフレームの１番目の信号にＰＡプリアンブルを挿入する。また、各スーパーフレームにおける３番目のフレームの１番目の信号にＳＡプリアンブルを挿入し、各スーパーフレームにおける４番目のフレームの１番目の信号に付加的なＳＡプリアンブルを挿入する。そして、自己共存サイクルの各スーパーフレームの１番目のフレームの最初のサブフレームにおいてＳＦＨを挿入する。
【００２４】
自己共存モードにおいて、各携帯端末は、１以上のスーパーフレームのみに含められる。そして、携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを送信することとなる。携帯端末が含められているフレームにおける１番目の信号において、携帯端末は、仮にその信号においてＡプリアンブルを送信しない場合に、付加的なＡプリアンブルを送信する。その信号において隣接する携帯端末がＳＡプリアンブルを送信する場合には、干渉を避ける観点から、仮に２つの携帯端末が同一の携帯端末ＩＤセグメントである場合、携帯端末は代用のＳＡプリアンブルを送信する。
【００２５】
ＳＡプリアンブルと、ＰＡプリアンブルと、ＳＦＨのセットを送信するために、携帯端末は、スーパーフレームの１番目のフレームの、１番目の信号においてＳＡプリアンブルを挿入し、スーパーフレームの２番目のフレームの１番目の信号においてＰＡプリアンブルを挿入し、スーパーフレームの１番目のフレームの１番目の最初のサブフレームにおいてＳＦＨを挿入する。このスーパーフレームの１番目のフレームの最初のサブフレームにおいてＳＦＨを挿入する点は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおいて規定されている。
【００２６】
本発明において、自己共存におけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末は、自己共存サイクルの１２のスーパーフレームにおいて、ＳＡプリアンブルと、ＰＡプリアンブルと、ＳＦＨのセットを送信する。この場合において、自己共存における２つの携帯端末のうち、一の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ１０に含めて送信する。そして他の一の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１１に含めて送信する。
【００２７】
また、自己共存時において３つの携帯端末が存在していた場合には、一の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ０、ＳＦ３、ＳＦ６、ＳＦ９に含めて送信する。第２の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ１、ＳＦ４、ＳＦ７、ＳＦ１０に含めて送信する。第３の携帯端末は、ＳＡプリアンブ
ル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ２、ＳＦ５、ＳＦ８、ＳＦ１１に含めて送信する。
【００２８】
また、自己共存時において４つの携帯端末が存在していた場合には、一の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ０、ＳＦ４、ＳＦ８に含めて送信する。第２の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ１、ＳＦ５、ＳＦ９に含めて送信する。第３の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ２、ＳＦ６、ＳＦ１０に含めて送信する。第４の携帯端末は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ３、ＳＦ７、ＳＦ１１に含めて送信する。
【００２９】
図４は、３つの携帯端末（Cell＿1, Cell＿2, Cell＿3）が自己共存メカニズムによる同一の周波数チャネルを共有する、自己共存サイクルの構成例を示している。Cell＿1は、自己共存サイクル中の全てのスーパーフレームの１番目のフレームＦ０に含められる。Cell＿2は、自己共存サイクル中の全てのスーパーフレームの２番目のフレームＦ１に含められる。Cell＿3は、自己共存サイクル中の全てのスーパーフレームの３、４番目のフレームＦ２、Ｆ３に含められる。
【００３０】
Cell＿1は、ＳＦ０、ＳＦ３、ＳＦ６、ＳＦ９において、１番目のフレームＦ０の１番目の信号においてＳＡプリアンブルを含め、２番目のフレームの１番目の信号においてＰＡプリアンブルを含め、３番目のフレーム（Ｆ２）の１番目の信号においてＳＡプリアンブルを含め、そして、ＳＦＨは、１番目のフレームの１番目のサブフレームにおいて含めて送信する。Cell＿2は、ＳＦ１、ＳＦ４、ＳＦ７、ＳＦ１０において、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットを送信する。また、Cell＿3は、ＳＦ２、ＳＦ５、ＳＦ８、ＳＦ１１において、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットを送信する。
【００３１】
図５は、自己共存サイクルの他の例を示している。ここでCell＿1とCell＿4は、同一の周波数チャネルを共有する。Cell＿1は、自己共存サイクルの全てのスーパーフレームの１〜３番目のフレームにおいて挿入されている。Cell＿4は、自己共存サイクルの全てのスーパーフレームの４番目のフレームにおいて挿入されている。上述した例と同様に、Cell＿1は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットをＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ１０に含めて送信する。また、Cell＿4は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットをＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１１に含めて送信する。
【００３２】
仮に、携帯端末がフレームを占有していた場合であって、かつ上述した方法によりＡプリアンブルを送信しない場合、フレームの付加的なＡプリアンブルを送信することとなる。これは、このフレームにおいて、提供されたベース基地局に対する携帯端末の同期を維持するためである。その理由として、隣接する携帯端末からプリアンブルを受信することによる同期を取る必要があるところ、携帯端末の基地局は、ベース基地局に対する同期を失う可能性があるためである。
【００３３】
上述の方法では、仮にフレームがスーパーフレームにおける２番目のフレーム（Ｆ１）であれば、携帯端末は、付加的なＰＡプリアンブルをそのフレームの１番目の信号において送信する。
【００３４】
また、上述の方法では、仮にフレームがスーパーフレームにおける４番目のフレーム（Ｆ３）であれば、携帯端末は、このフレームの１番目の信号において付加的なＳＡプリアンブルを送信する。
【００３５】
また、上述の方法では、仮にフレームがスーパーフレームの１番目（Ｆ０）又は３番目（Ｆ２）であり、また本携帯端末における携帯端末ＩＤが、上述のごときスーパーフレームにおけるＡプリアンブルを送信する携帯端末の如き携帯端末ＩＤセグメントとは異なる他の携帯端末ＩＤである場合には、携帯端末はフレームの１番目の信号において付加的なＳＡプリアンブルを送信する。
【００３６】
また、上述の方法では、フレームがスーパーフレームの１番目（Ｆ０）又は３番目（Ｆ２）であり、また携帯端末における携帯端末ＩＤは、上述のごときスーパーフレームにおけるＡプリアンブルを送信する携帯端末の如き携帯端末ＩＤセグメントと同一の携帯端末ＩＤである場合には、この携帯端末は、フレームの１番目の信号において付加的な代用ＳＡプリアンブルを送信する。付加的な代用ＳＡプリアンブルは、代用携帯端末ＩＤに基づいて制御される。この代用携帯端末ＩＤは、このスーパーフレームにおけるＡプリアンブルを送信する携帯端末の携帯端末ＩＤセグメントとは異なるものである。付加的な代用ＳＡプリアンブルを送信する目的としては、同時に同一の信号において２つの携帯端末がＳＡプリアンブルを送信するときに、干渉を避けることにある。２つのＳＡプリアンブルは互いに異なるセットを送信するものであることから、２つの携帯端末は、互いに異なるセグメントにおいて、ＳＡプリアンブルを送信するときに、干渉は防止できる。携帯端末が代用携帯端末ＩＤと、代用ＳＡプリアンブルを選択する方法は、後述する。
【００３７】
このように、自己共存サイクルにおけるフレームに割り当てられる携帯端末はＩＤを介して管理され、携帯端末は、各フレームにそれぞれ割り当てられる携帯端末のＩＤが、複数の携帯端末間で同一である場合には、代用のＳＡプリアンブルを送信し、当該ＳＡプリアンブルを介して各携帯端末が管理されることとなる。
【００３８】
図４に示す例では、Cell＿1は、付加的な（代用）ＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ８、ＳＦ１０、ＳＦ１１における１番目のフレームの１番目の信号において含める。Cell＿2は、付加的な（代用）ＰＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ９、ＳＦ１１における２番目のフレームの１番目の信号において含める。Cell＿3は、付加的な（代用）ＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１０における３番目のフレームの１番目の信号において含め、更にその４番目のフレームの１番目の信号において付加的なＳＡプリアンブルを含める。
【００３９】
また図５に示す例では、Cell＿1は、付加的な（代用）ＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１１における１番目及び３番目のフレームの１番目の信号において含める。また同一のスーパーフレームの２番目のフレームに１番目の信号において付加的なＰＡプリアンブルを送信する。Cell＿4は、付加的なＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ１０の４番目のフレームの１番目の信号において含める。
【００４０】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおいて、携帯端末ＩＤは、３つのセグメント（０〜２５５、２５６〜５１１、５１２〜７６７）に分割される。このセグメントは、送信すべき３つのＳＡプリアンブルに対応している。隣接する２つの携帯端末の携帯端末ＩＤは、同一のセグメントにおいて存在しているとき、仮に２つの携帯端末がＳＡプリアンブルを同時に送信するときに、互いの干渉を誘発することになる。本発明においては、かかる問題点を解決するために、携帯端末の一つは、互いに異なるセグメントにおいて時系列的に存在する代用携帯端末ＩＤを使用する。
【００４１】
代用携帯端末ＩＤを選択する方法は下記である。元のセグメントがｎ個ある場合には、(j=MOD((n+1),3)からなる代用携帯端末ＩＤのセグメントを選択する。ここでMODは、剰余を意味している。そして、idx＿sub=j*256+MOD(idx＿org,256)を代用携帯端末ＩＤとして選択するものであってもよい。idx＿subは、元の携帯端末ＩＤである。
【００４２】
代用ＳＡプリアンブルは、代用携帯端末ＩＤに通じるものである。送信すべきＳＡプリアンブルのセットは、セグメントＩＤ jである。ここで携帯端末は代用ＳＡプリアンブルを送信するときに、当該携帯端末はセットｊを送信することとなる。
【００４３】
選択された代用携帯端末ＩＤであるidx＿subとそのセグメントＩＤ jは、その下位層に
ある全ての基地局に分散されることとなる。
【００４４】
自己共存領域が、プリアンブルと、多くのＩＥＥＥ８０２．１６ｎ携帯端末が同一領域で重複する場合における自己共存のための自己共存ビーコンのために、１のフレームにおいて割り当てられる。そして、自己共存領域は、同一周波数チャネルにおいて動作しなければならない。
【００４５】
このように、本発明を適用した自己共存サイクルは、時系列的に複数のフレームを配置するとともに、上記各フレームには上記同一周波数チャネルを共有する携帯端末からそれぞれ送信されてきたデータが割り当て可能とされている。この自己共存サイクルは、各基地局内において管理されていてもよいし、ベース基地局において管理されていてもよい。
【００４６】
図６に示すように、自己共存領域は、１のフレームにおいて最後の３つの信号において含められる。このうち１番目の信号は、いわゆる“ガードタイム”用に用いられる。また、２番目の信号では、プリアンブルが挿入される。さらに３番目の信号では、自己共存ビーコンプロトコル（ＳＣＢＰ） ＭＡＣ ＰＤＵが送信される。
【００４７】
本発明において、図７に示すように、WirelessMAN HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおけるフレームの末端に自己共存領域が割り当てられる。仮に最後のサブフレーム（ＳＦｎ）が７つの信号を含むものであれば、このサブフレームは自己共存領域として割り当てられる。最後のサブフレームの１番目の信号が“ガードタイム”として使用される。２番目の信号においてＳＡプリアンブルが挿入される。残りの５つの信号において、自己共存ビーコンプロトコル（ＳＣＢＰ）ＭＡＣパケットが割り当てられる。
【００４８】
仮に最後のサブフレームにおいて、６つの信号を含むものであれば、自己共存領域の持続時間のために２つのオプションが用意される。最初のオプションとしては、図８に示すように、自己共存領域は、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））と、サブフレーム（ＳＦ６（６））における最後の信号とに含められる。他のオプションとしては、図９に示すように、自己共存領域は、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））のみに含まれる。
【００４９】
図８に示すように、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））より前のサブフレーム（ＳＦ６（６））における最後の信号は“ガードタイム”用に用いられる。最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））の最初の信号において、ＳＡプリアンブルが挿入される。残りの５つの信号は、ＳＣＢＰ ＭＡＣ ＰＤＵが挿入される。また他のオプションは、仮にＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークが、４つの信号ユニットにおいてＭＡＣ ＰＤＵの送信をサポートすることができる場合に選択される。
【００５０】
本発明において、WirelessMAN HR-OFDMAやWirelessMAN HR-Advanceの場合に、ＳＣＢＰパケットの異なるフォーマットがＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのために定義される。
【００５１】
図１０は、WirelessMAN HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示している。このパケットは２つの領域からなる。先頭からプリアンブル領域と、ＳＣＢＰデータ領域である。プリアンブル領域の時間は、ＳＣＢＰデータ領域と同様にちょうど１ＯＦＤＭ信号分である。プリアンブル領域は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ標準において定義されているプリアンブルフレームである。
【００５２】
図１１は、WirelessMAN HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示している。このパケットは、プリアンブル領域と、ＳＣＢＰデータ領域の２つで構成されている。このプリアンブル領域は、ちょうど１ＯＦＤＭ信号の長さに相当する。ＳＣＢＰデータ領域は、少なくとも１ＯＦＤＭ信号分の長さで構成される。実際のこのＳＣＢＰデータ領域の長さは、記述すべきＳＣＢＰデータの量に応じて割り当てられることとなる。また、このプリアンブル領域は、ＳＡプリアンブルである。
【００５３】
本発明において、異なるＳＣＢＰパケットの構造がＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおけるWirelessMAN HR-OFDMA、WirelessMAN HR-Advanceにおいて定義されている。図１２は、WirelessMAN HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケット構造を示している。このパケットの長さは、２ＯＦＤＭ信号の長さに相当する。最初の信号において、プリアンブルが送信される。２番目の信号においてネットワーク制御情報（ＮＣＩ）、フレーム識別番号（ＦＩＮ）、ヘッダーチェック列（ＨＣＳ）、そしてＳＣＢＰ ＩＥが連続して送信される。
【００５４】
図１３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおけるWirelessMAN HR-OFDMAにおけるＳＣＢＰパケット構造を示している。最初の信号において、ＳＡプリアンブルが送信される。そのとき、ＮＣＩ、ＦＩＮ、ＨＳＣ、ＳＣＢＰ ＩＥが連続して送信されることとなる。
【００５５】
このように、本発明雄では、各フレームの末尾に携帯端末を検出するための自己共存ビーコン（ＳＣＢＰ）を含む自己共存領域を形成してなり、ＳＣＢＰは、プリアンブルと、その自己共存処理を行うためのＳＣＢＰ情報とを含むパケットフォーマットからなる。
【００５６】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークの携帯端末が、自己共存を実現するために、隣接するネットワークを検出することが必要となる。
【００５７】
ネットワークエントリーのプロセスにおいて、データ送信の前に、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークの基地局（ベース基地局、中継基地局、モバイル基地局）が隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークの検出を行う。このとき、仮に隣接ネットワークが存在する場合には、フレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）又はＳＣＢＰパケット等のために無線媒体をスキャニングすることにより行う。
【００５８】
通常モードにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのベース基地局は、ＳＣＢＰパケットのための無線媒体のスキャニングのスケジューリングを行う。ベース基地局を含む１又はそれ以上の基地局は、ＳＣＢＰのパケットのための媒体のスキャニングを実行するようにスケジューリングが行われている。このスキャニングは自己共存領域において実行される。媒体のスキャニングがスケジューリングされている自己共存領域において、ベース基地局と、その下位層にある基地局の全ては、特に通信は行われない。
【００５９】
自己共存モードにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのベース基地局は、未だデータが割り当てられていないフレームにおいて、ＳＣＢＰパケットのために媒体のス
キャニングがスケジューリングされる。ベース基地局を含む１又はそれ以上の基地局は、ＳＣＢＰのパケットのための媒体のスキャニングを実行する。このスキャニングは、その動作周波数チャネルにおいて実行されるものである。
【００６０】
即ち、ベース基地局は、ＳＣＢＰを介して隣接する無線通信ネットワークの検出を行う際において、通常モードにおいて、自己共存領域におけるＳＣＢＰによる携帯端末の検出をスケジューリングし、自己共存モードにおいて、未だデータが割り当てられていないフレーム中のＳＣＢＰによる携帯端末の検出を行うようにスケジューリングを行う。
【００６１】
図１４は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける自己共存メカニズムのフローチャートを示している。
【００６２】
先ずステップＳ１１において、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末は、そのベース基地局によって検出される。また、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの基地局（ベース基地局、中継基地局、モバイル基地局）は、近隣のＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末を検出する。このとき、検出対象は、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末の予約された自己共存領域、並びにそのフレームの予約パターンや、スーパーフレームにおける予約パターン等を含むものである。
【００６３】
上述の例において、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎのベース基地局やモバイル基地局は、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末を検出する場合において、ベース基地局に対しては、ネットワークの検出情報を送信する。
【００６４】
次にステップＳ１２へ移行し、ベース基地局は、チャネル取得を行う。
【００６５】
次にステップＳ１３へ移行し、仮にベース基地局が他の周波数チャネルの取得に成功した場合、取得したチャネルにおけるデータを送信する通常モード（ステップＳ１４）へと移行する。それ以外はステップＳ１５へと移行する。
【００６６】
次にステップＳ１４へ移行し、ベース基地局は、通常のデータサービスモードに移行する。このモードにおいて、ベース基地局は、チャネルを共有する近傍の携帯端末から要求を受信する。そして、これを受信したときに、空の周波数チャネルを検出することを試みる。仮に空のチャネルを検出した場合には、そのデータサービスをそのチャネルで行う。それ以外では、ベース基地局は、その動作チャネル上において、そのフレームに記載されている内容を実施することとなる。
【００６７】
ステップＳ１５へ移行した場合、ベース基地局は、選択したチャネル上で、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末とともにフレームに記述されている内容を実施し、自己共存モードに移行することとなる。WirelessMAN HR-AdvanceにおけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎでは、スーパーフレームの割り当てが行われる。その後、ステップＳ１６へ移行する。
【００６８】
ステップＳ１６では、ベース基地局は、自己共存モードへと移行することとなる。自己共存モードにおいて、仮にベース基地局は、内部要求があった場合（ステップＳ１７）又は外部要求があった場合（ステップＳ１８）に、ステップＳ１２へ移行し、チャネルの獲得のために再度スキャニングを試みる。
【００６９】
制御メッセージは、以下の４つからなる。
【００７０】
フレーム内容要求（ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱ）は、ベース基地局へこれを要求するための要
求情報である。このＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱには、自己共存サイクル又はスーパーフレーム内のターゲットとしているフレームの一覧が含まれている。
【００７１】
フレーム内容応答（ＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰ）は、それぞれの要求フレームについて、そのフレーム内容を送信するものである。このＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰには、スーパーフレームの割り当て情報も含まれている。
【００７２】
フレーム内容認証（ＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫ）は、要求されたフレームのそれぞれについて、フレーム内容の取得確認を行うものである。このフレーム内容認証においては、フレーム割り当てに関する認証を含めてもよいし含めないでもよい。
【００７３】
フレーム内容公開（ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬ）は、自己共存サイクルに含められる各フレーム、スーパーフレームの内容を公開する。
【００７４】
これらの制御メッセージＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱ、ＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰ、ＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫ、ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬの送受信は、ベース基地局へ要求する側、並びに要求されたベース基地局側との間で、図１５に示すようなフローに基づいて行われる。
【００７５】
ＦＣＳ(Frame contention source)は、その内容によって、フレームの取得を意図して
いるＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末である。
【００７６】
ＦＣＳは、受信した自己共存ビーコンを分析することにより、フレームの占有状態を確認する。フレームの内容について確認が必要な場合には、ターゲットとするＦＣＤ（Frame Contention Destinations）を特定する。このＦＣＤは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携
帯端末の周囲にあり、図１６に示すようなフローに基づいてフレームの内容確認を実行するものである。
【００７７】
この図１６では、ステップＳ２１においてＦＣＤのターゲットを特定する。次にステップＳ２２において、残っているＦＣＤｓから１つを選択する。次にステップＳ２３において、ＦＣＤとＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱにより占有されている中から、コンテンション（回線争奪）のためのフレームを得る。次にステップＳ２４においてタイマーＴ1をスタートさせ
るとともに、ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱを送信する。次にステップＳ２５へ移行し、タイマーＴ1が終了するまでに選択されたＦＣＤからＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰを受信したか否かを確認す
る。その結果、これを確認できた場合にはステップＳ２６へ移行し、確認できなかった場合にはステップＳ２２へ移行する。ステップＳ２６では、仮にフレームが認証された場合には、ＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫを送信する。ステップＳ２７では、十分なフレームがあるか否かの確認を行う。その結果十分なフレームがあればこの処理は終了する。これに対して、十分なフレームが無ければステップＳ２８へ移行し、ＦＣＤｓが残存しているか否かを確認する。ステップＳ２８においてＦＣＤｓが残っていない場合には、本フローは終了となる。
【００７８】
上述の例では、一度ＦＣＳがＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬを受信した場合には、そのフレームを次の自己共存サイクルから、又はスーパーフレームから承認し、DL-MAPにおいてそのフレームをアップデートする。
【００７９】
ＦＣＤ(Frame contention destination)は、フレーム間におけるフレームコンテンションにおいて得られるＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末である。
【００８０】
図１７は、ＦＣＤによるフレームコンテンションの例を示すフローチャートである。ＦＣＤが、ＦＣＳｓからＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱを受信した場合（ステップＳ３１）は、ステッ
プＳ３２へ移行する。ステップＳ３２では、（ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱを含んでいる）フレームの数を確認する。仮にその数が、要求されている最小値以下の場合には、ステップＳ３５へ移行し、それ以外の場合には、ステップＳ３３へ移行する。ステップ３５に移行した場合には、フレームコンテンションを行うことなく、スーパーフレームを割り当て、更にステップＳ３６へ移行してＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰを生成してこれを送信する。ステップＳ３３へ移行した場合には、残存しているフレームのうち、フレームコンテンションを行う最初のフレームの全てのＦＣＳを確認する。このとき、フレーム内の全てのＦＣＳ、ＦＣＤのセットの中から１つをランダムに選択する（ステップＳ３４）。仮に選ばれた一つがＦＣＤでない場合、選択されたＦＣＳにフレームを合わせる。それ以外では、セットからランダムな選択を引き続き実行する。そして、全てのフレームについて上述したプロセスが終了するまで、残りのフレームの数をチェックする。その後ステップＳ３２へと戻る。
【００８１】
ＦＣＤがＦＣＳからＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫを受信したとき、ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬを抽出することによって対応するフレームを公開する。そして、次の自己共存サイクル又はスーパーフレームから、そのフレーム占有のＭＡＰをアップデートする。
【００８２】
ベース基地局は、ＧＰＳが実装され、またバックホールネットワークにも接続される。この場合にベース基地局は、ＧＰＳ信号又はバックホールネットワークからＵＴＣを受信することが可能となる。ＵＴＣを受信したベース基地局の最も簡易な同期方法は、その全てを自己共存サイクルのスタート時間に合わせることであり、例えば１秒毎に、或いは１分毎に行う。これを行うことにより、時間の長さ（１秒又は１分）が、HR-OFDMAやHR-Advanceの双方において、自己共存サイクルの持続する上で求められることになる。
【００８３】
本発明において、HR-OFDMAインターフェースは、自己共存サイクルを４つのフレームで構成している。自己共存サイクルの長さは、表１に示すとおりである。互いに異なる自己共存サイクルであっても、識別容易な同期時間が示されており、４秒の同期期間は、全ての自己共存サイクルの長さにとって適したものである。
【００８４】
上述の分析に基づいて、本発明では、HR-OFDMAにおいて、ＵＴＣを受信したベース基地局、スーパーフレームの絶対的な開始時間について同期を取り、毎４秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。
【００８５】
【表１】
【００８６】
HR-Advancedにおいて自己共存サイクルは４８フレームからなる。自己共存サイクルの
長さは、表２に示すとおりである。識別容易な同期期間は６秒である。このため、本発明において、ＵＴＣを受信可能なベース基地局は、自己共存サイクルにおける絶対的な開始時間で同期を行うことになる。このとき毎６秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。
【００８７】
【表２】
【００８８】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおいて、ベース基地局は、バックホールネットワーク又はＧＰＳに接続することが可能となる。しかし、ベース基地局のいくつかは、バックホールネットワーク及びＧＰＳの双方に接続することができない。かかる場合において、従来のベース基地局は、ＵＴＣを受信することが可能であるが、近年のベース基地局は、ＵＴＣを受信することができないためである。
【００８９】
本発明において、HR-OFDMAのＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにとって、ＵＴＣを受信可能なベース基地局は、毎４秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。そして、ベース基地局は、ＵＴＣを受信することが不能なベース基地局は、ＵＴＣを受信することが可能なベース基地局と同期を取ることも可能となる。
【００９０】
本発明において、HR-AdvancedのＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにとって、ＵＴ
Ｃを受信可能なベース基地局は、毎４秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。そして、ベース基地局は、ＵＴＣを受信することが不能なベース基地局は、ＵＴＣを受信することが可能なベース基地局と同期を取ることも可能となる。
【００９１】
ＵＴＣを受信することが不能なベース基地局がカバーしている携帯端末の各基地局が、ＵＴＣを受信することが可能なベース基地局がカバーしている隣接する携帯端末の基地局から自己共存ビーコンを受信したとき、その携帯端末と隣接する携帯端末との間における自己共存サイクルの開始時間差を測定することとなる。この開始時間の差異の測定方法は、以下のように行うようにしてもよい。自己共存ビーコンの実際の受信時と、自己共存ビーコンの予想受信時とを比較する。実際の受信時は、自己共存ビーコンのプリアンブルが、これを受信すべき基地局のアンテナに到着した時点に基づいて判断される。
【００９２】
上述した例において、自己共存ビーコンを受信した基地局が中継基地局か、又はモバイル基地局である場合には、基地局は、自己共存サイクルの開始時間差をベース基地局へと送信する。ベース基地局は、上述した開始時間差に基づいて、自己共存サイクルの開始時を隣接するベース基地局に合わせる。
【００９３】
ＵＴＣを受信不能なベース基地局は、２つのカテゴリーに分類される。第１のカテゴリーは、ＵＴＣを受信可能なベース基地局とともに同期を行う場合であり、第２のカテゴリーは、ＵＴＣを受信可能な他のベース基地局とともに同期を行わない場合である。
【００９４】
本発明において、第１のカテゴリーの携帯端末の基地局が、第２のカテゴリーの携帯端末の基地局から自己共存ビーコンを受信可能な場合には、第１のカテゴリーと、第２のカテゴリーとの間で同期をとる。
【００９５】
第２のカテゴリーのベース基地局の同期のために、本発明では、より高速なベース基地局が、より低速なベース基地局と同期をとる方法も提案している。第２のカテゴリーのベース基地局の下にある基地局が、自己共存ビーコンを、同一カテゴリーの基地局における隣接する携帯端末の基地局から受信した場合、ビーコンの実際の受信時と、ビーコンの予測受信時との時間差を決定する。実際のビーコンの受信時は、自己共存ビーコンのプリアンブルが受信すべき基地局のアンテナにより受信された時点に基づいて判断される。予測された受信時は、受信基地局の携帯端末において、対応するビーコンプリアンブルの開始時間である。これらの時間差が正である場合には、隣接するベース基地局はより遅れることとなる。そのような遅れた隣接するベース基地局と同期を取るためには、ベース基地局は、時間差によってそのフレームが遅れることとなる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一時間帯で同一周波数チャネルを共有する複数の携帯端末間で互いに干渉することなく共存を行う無線通信共存方法において、
時系列的に複数のフレームを配置するとともに、上記各フレームには上記同一周波数チャネルを共有する携帯端末からそれぞれ送信されてきたデータが割り当て可能とされ、更に上記各フレームの末尾に上記携帯端末を検出するための自己共存ビーコン（ＳＣＢＰ）を含む自己共存領域を形成してなり、上記ＳＣＢＰは、プリアンブルと、その自己共存処理を行うためのＳＣＢＰ情報とを含むパケットフォーマットからなる、自己共存サイクルを繰り返し実行し、
ベース基地局は、上記ＳＣＢＰを介して隣接する無線通信ネットワークの検出を行う際において、通常モードにおいて、上記自己共存領域におけるＳＣＢＰによる携帯端末の検出をスケジューリングし、自己共存モードにおいて、未だデータが割り当てられていないフレーム中のＳＣＢＰによる携帯端末の検出を行うようにスケジューリングを行うこと
を特徴とする無線通信共存方法。
【請求項２】
上記自己共存サイクルにおけるフレームに割り当てられる携帯端末はＩＤを介して管理され、
上記携帯端末は、各フレームにそれぞれ割り当てられる携帯端末のＩＤが、複数の携帯端末間で同一である場合には、代用のＳＡプリアンブルを送信し、当該ＳＡプリアンブルを介して管理されること
を特徴とする請求項１記載の無線通信共存方法。
【請求項３】
携帯端末を検出した結果、チャネル取得に成功した場合には上記通常モードに移行し、チャネルの取得に失敗した場合には、上記自己共存モードに移行すること
を特徴とする請求項１又は２記載の無線通信共存方法。
【請求項１】
同一時間帯で同一周波数チャネルを共有する複数の携帯端末間で互いに干渉することなく共存を行う無線通信共存方法において、
時系列的に複数のフレームを配置するとともに、上記各フレームには上記同一周波数チャネルを共有する携帯端末からそれぞれ送信されてきたデータが割り当て可能とされ、更に上記各フレームの末尾に上記携帯端末を検出するための自己共存ビーコン（ＳＣＢＰ）を含む自己共存領域を形成してなり、上記ＳＣＢＰは、プリアンブルと、その自己共存処理を行うためのＳＣＢＰ情報とを含むパケットフォーマットからなる、自己共存サイクルを繰り返し実行し、
ベース基地局は、上記ＳＣＢＰを介して隣接する無線通信ネットワークの検出を行う際において、通常モードにおいて、上記自己共存領域におけるＳＣＢＰによる携帯端末の検出をスケジューリングし、自己共存モードにおいて、未だデータが割り当てられていないフレーム中のＳＣＢＰによる携帯端末の検出を行うようにスケジューリングを行うこと
を特徴とする無線通信共存方法。
【請求項２】
上記自己共存サイクルにおけるフレームに割り当てられる携帯端末はＩＤを介して管理され、
上記携帯端末は、各フレームにそれぞれ割り当てられる携帯端末のＩＤが、複数の携帯端末間で同一である場合には、代用のＳＡプリアンブルを送信し、当該ＳＡプリアンブルを介して管理されること
を特徴とする請求項１記載の無線通信共存方法。
【請求項３】
携帯端末を検出した結果、チャネル取得に成功した場合には上記通常モードに移行し、チャネルの取得に失敗した場合には、上記自己共存モードに移行すること
を特徴とする請求項１又は２記載の無線通信共存方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−５８８７４（Ｐ２０１３−５８８７４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５４３２（Ｐ２０１１−１９５４３２）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【Ｆターム（参考）】
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