KR20080021699A

KR20080021699A - 스펙트럼 애자일 무선통신에 의한 시의 적절한스펙트럼-공유를 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20080021699A
Application number: KR1020077030312A
Authority: KR
Inventors: 스테판 만골드; 천-팅 초우
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2008-03-07
Also published as: JP2008547346A; WO2007000740A1; CN101213763A

Abstract

장치(301.i), 시스템(300) 및 방법은 스펙트럼 애자일 무선통신(SARA:Spectrum Agile Radio) 디바이스(301.i), 제1 및 제2 디바이스(302.i, 303.i) 사이 및 이들 중에서 시의 적절하게 공유하는 스펙트럼을 갖추고 있다. 제1 디바이스(302.i)는 허가된(licensed) 대역에서 작동하는 허가된 무선통신 시스템이다. 제2 디바이스(303.i)는 허가되지 않은 대역에서 작동하는 임의의 시스템/디바이스이다. 각각의 SARA 디바이스(301.i)는 스펙트럼 기회 지도(SOM:Spectrum Opportunity Map)(200)를 유지하는데, 이 SOM은 스펙트럼을 이용하는 SARA(301.i)에 의해서 그리고 SARA(301.i) 중 SOM(200)을 공유함으로써 파퓨레이팅된다. SARA 디바이스(301.i)는 스펙트럼 사용의 증거를 위해 매체를 검사하여, 그 다음 SOM(200)에서 기록하는, 제1 디바이스(302.i)로부터의 스펙트럼 사용에 관한 명시적 정보를 수신할 수 있으므로 다른 SARA 디바이스(301.i)와 SOM(200)을 공유할 수 있다.

Description

스펙트럼 애자일 무선통신에 의한 시의 적절한 스펙트럼-공유를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OPPORTUNISTIC SPECTRUM-SHARING BY SPECTRUM AGILE RADIOS(SARA)}

본 발명은 제1 및 제2 디바이스 그리고 다른 SARA 디바이스와의 스펙트럼 애자일 무선통신(SARA)에 의한 기회적 스펙트럼 공유를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

근래의 무선 통신 네트워크와, 입을 수 있는 즉, 휴대용 컴퓨터 및 통신 디바이스뿐만 아니라 가전제품의 증가하는 인기는, 높은 커패시티 통신을 제공하는 무선 통신 네트워크에 대한 지속적인 요구가 있을 것이라는 것을 나타낸다. 이러한 수요의 증가가 있다면, 기존의 무선 스펙트럼이 무선 리소스의 제한 특성으로 인해, 앞으로 상기 예상되는 수요를 만족시키지 못할 것이라는 점이 분명해 진다. 오늘날, 가전 무선 통신 시스템은 허가되지 않은 대역에서 주로 작동한다. 상기 허가되지 않은 대역에서 무선 리소스는 허가되진 않은 무선 디바이스의 높은 침투력(high penetration)으로 인해 일반적으로 효율적으로 사용되는 것으로 간주된다. 그러나 대부분의 무선 스펙트럼은 전통적인 허가된 무선 서비스로 할당되어 거의 사용되지 종종 전혀 않는다. 오늘날 우리가 쓰는 무선 스펙트럼의 전통적인 규제로 인해, 리소스는 종종 효과적으로 이용되지 않는다. 이러한 문제는 스펙트럼 애자일 무선통신(SARA)에 의해 다루어진다.

SARA 디바이스의 목적은 현존하는 스펙트럼 사용자를 방해하지 않고 스펙트럼을 효율적으로 이용하는 것이다. 제1 디바이스는 허가된 대역에서 작동하는 허가된 무선 시스템이다. 제2 디바이스는 ISM 또는 U-NII 대역에서 작동하는 허가되지 않은 무선 시스템이다. 가능성 있는 유형의 공존 시스템은 제1 디바이스, 또 다른 SARA 및 제2 디바이스를 포함하고, 사용자의 유형에 따라, SARA 디바이스는 서로 다른 기능성을 갖고 이에 따라 서로 작용하도록 요구된다. 예컨대, 제1 디바이스와의 공존에 있어서, 제1 디바이스가 SARA 디바이스가 생성하는 간섭 레벨에 내성이 없다면, SARA 디바이스는 즉시, 점유된 스펙트럼으로부터 벗어나야만 한다.

그러므로 사용하지 않는 스펙트럼의 사용이 제1 디바이스에 대해 견딜 수 없는 상태를 야기하는 경우에, 효율적이고, 효과적이며, 스펙트럼을 적절히 비우기 위한 요건을 충족시키는 사용하지 않는 스펙트럼의 사용 방법이 필요하다.

본 발명의 시스템 및 방법은 다른 SARA 디바이스에 의해 사용되지 않는 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 검출하여 점유하는 것에 기초한 SARA 디바이스에 의해 무선 스펙트럼 사용을 위한 효과적이고 효율적인 방법을 제공한다.

무선 스펙트럼 사용의 효과를 향상시키기 위해, 본 발명에 따라 수정된 SARA 디바이스는 기회적 방법으로 허가된 무선 스펙트럼을 이용한다. SARA 디바이스는 기회 즉, 사용되지 않는 무선 리소스를 통신하기에 앞서, 찾는다. SARA 디바이스는 허가된 무선 시스템의 작동을 방해하지 않고 식별된 기회를 사용하여 통신한다. 스펙트럼 기회를 식별하는 방법은 SARA 디바이스에 의해 규제된다. SARA 정책의 도움으로, 무선 조정기(radio regulator)는, SARA 정책을 생성하기 위한 프레임워크를 한정하는 것을 허용하는데 이용 가능한 설계 방법을 가지고 있다면, SARA 디바이스의 거동을 제어할 수 있다. 프레임워크에 있어서, SARA 정책은 무선 리소스를 어떻게 그리고 언제 이용해야하는지를 결정하도록 설계되어야 한다. SARA 정책은 시간이 지남에 따라, 진화할 수 있다.

기존의 IEEE 802.11 무선 LAN은 제한된 스펙트럼 어질러티(agility)를 지원할 수 있다. 현재의 채널이 잡음이 있을 경우에, 이 무선 LAN은 동적 주파수 선택(dynamic frequency selection)으로 지칭되는 것의 도움으로 허가되지 않은 무선 스펙트럼에 있는 다른 채널로 스위칭할 수 있다. IEEE 802.11 무선 LAN과 SARA 네트워크 사이에서의 중요한 차이점은 바로, SARA 디바이스가 다른 무선 시스템에 의해 보통 배타적으로 사용되는 주파수 스펙트럼의 일부분으로 동작한다는 점이다. 이러한 다른 무선 시스템은 무선 조정을 통해서 보통 허가되고, 상기 할당된 스펙트럼으로의 독점적인 액세스를 갖는다. 만일 SARA 디바이스가 무선 스펙트럼의 일부분이 허가된 무선 시스템에 의해 사용되지 않는 것으로 식별되는 경우에만(이는, 소위 스펙트럼 기회가 검출되는 경우를 의미함), 이 SARA 디바이스는 각각의 무선 리소스를 사용할 것이다. SARA 네트워크는 이러한 허가된 무선 시스템에 대한 해로운 가섭을 생성해서는 안 된다.

도 1은 제1 디바이스에 의해 이미 점유된, 스펙트럼의 일부분에서 통신하는 두개의 SARA 디바이스를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 스펙트럼 기회 지도(SOM)를 도시하는 도면.

도 3은 제1 및 제2 디바이스와 스펙트럼을 공유하는 SARA 디바이스의 시스템을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따라 수정된 SARA 디바이스를 도시한 도면.

다음의 설명이 제한의 목적이 아닌 예증의 목적으로 제공된다는 것을 당업자는 이해해야 한다. 본 발명의 정신과 첨부된 청구범위의 범위 내에서 많은 변형물이 존재한다는 점을 당업자는 이해해야 한다. 명확함과 간결함의 목적에 있어서, 본 발명을 모호하게 하지 않도록 하기위해 불필요한, 공지된 기능 및 동작의 세부 내용을 현재의 설명에서 생략할 수 있다.

본 발명의 시스템 및 방법은, 허가되고 허가되지 않은 스펙트럼 둘 다의 더 많은 스펙트럼이 이용되도록 하기위해 스펙트럼 애자일 무선통신이 스펙트럼 사용을 추적하여 시의 적절하게 스펙트럼을 이용하는 방식을 제공한다. 통신 SARA 디바 이스는 "SARA 스테이션"으로 불리고, 이러한 SARA 스테이션에 거주하는 백오프 엔터티(backoff entity)는 "SARA 백오프 엔터티"로 불린다. 통신 SARA 스테이션의 세트는 "SARA 네트워크"로 불린다.

SARA는 종래의 무선 LAN 기술의 확장이다. SARA의 목적은 현존하는 시스템을 방해하지 않고 스펙트럼을 효과적으로 이용하는 것이다. 공존하는 시스템 가령, 제1 디바이스, 또 다른 SARA 네트워크 즉, SARA 디바이스 또는 제2 디바이스의 유형에 따라, SARA는 다른 기능을 가져 이에 따라 서로 작용하도록 요구된다. 제1 디바이스와의 공존에 있어서, SARA는, 상기 제1 디바이스가 SARA가 생성하는 간섭 레벨에 대해 내성이 없을 경우, 상기 점유된 스펙트럼으로부터 즉시 벗어나야만 한다. 이러한 것은:

(1) SARA 디바이스가 제1 디바이스의 공존을 검출하는 방법과;

(2) SARA 디바이스가 스펙트럼의 점유로 인해, 제1 디바이스에 의해 인식된 간섭 레벨을 평가하는 방법과;

(3) 상기 간섭이 너무 크다면, SARA 디바이스가 제1 디바이스의 존재를 검출한 이후 얼마나 빨리 비워야만 하는지

에 대한 문제점을 가져온다.

다른 무선 시스템과의 공존에 있어서, SARA는 이러한 시스템이 협력할 수 있는 범위에 의존하여 비워야할 필요가 있거나 또는 없다:

. 협력이 존재하지 않는다면, 이 결정은 개별적인 시스템에만 의존할 것이다(분리 결정): 만일 SARA 디바이스가 다른 무선 시스템으로부터 수신하는 간섭 레 벨 및 다른 무선 시스템에 생성하는 간섭을 평가할 수 있다면, 상기 SARA 디바이스는 이러한 정보에 기초하여 결정할 수 있다(개별적으로 최적의 결정)(즉, 해당 스펙트럼 대역을 사용하거나 또 다른 대역을 선택함). 만일 그 스펙트럼 사용을 결정한다면, 이는 공존하는 시스템에 대한 수용할 수 없는 간섭을 초래할 수 있으므로, 상기 시스템은 새로운 간섭 소스를 인식하기 때문에 그 스펙트럼 대역으로부터 이동하거나 또는 예컨대, 새로운 사용자가 강제로 이동하도록 하기 위해 전송 전력을 증가시킬 수 있다(고전적인 리소스 경쟁 문제).

. 만일 일부 협력이 다른 무선 시스템 사이에서 존재하는 경우, 더 많은 자유도를 가져 공존하는 문제점을 다룰 수 있다. 예컨대, 상기 시스템은 스펙트럼 사용 정보 가령, 시스템이 서로에게 생성할 수 있는 간섭과 같은 스펙트럼 사용 정보를 교환할 수 있다. 이에 기초하여, 사회적으로 최적의 결정이 이루어 질 수 있다.

이제 도 2에 따라, 스펙트럼 기회 지도 즉, SOM은 바람직한 실시예에 대해 도시된다. SOM 및 이의 확장의 목적은 스펙트럼 사용의 영속적인 기억을 위해 미리 한정된 메모리 구조를 제공하는 것이다. SOM 또는 이의 변형물은 각 스펙트럼 대역을 위한 각 SARA 디바이스에 의해 유지되고, SARA 디바이스에 의해 최신으로 유지되어 다른 SARA 디바이스와 교환된다. 이것은 로컬 스펙트럼 사용에 대한 SARA의 인식을 나타내는 것이다. 전형적으로, SOM은 대역(201)과 1은 이용 가능하고 0은 이용 가능하지 않는 대응하는 대역 이용도(202), 대역 간섭 레벨(203), 대역 분배 파라미터(204), 대역 조정 요건(205) 및 대역 우선권(206)을 포함한다. 대역 우선권은 SARA에 의해 결정된다. SARA 디바이스는 다른 무선 시스템에 생성하는 간섭을 평가하도록 요구될 수 있다. SARA 디바이스가 공존하는 시스템에 생성하는 간섭 레벨을 평가할 수 있더라도, 일부 숨겨진 간섭 소스로 인해, 다른 무선 시스템이 인식하는 전체 간섭을 평가하는 것은 어렵다.

세 개의 통신 디바이스의 예가 도 1에 도시된다. 여기서, P(102)는, B(103)가 이와 동일한 스펙트럼 대역을 사용하는 것을 시도하기 이전에, A(101)와 공존할 수 있는 것으로 가정된다. P(102)가 A(101)의 존재와 활동에 대해 B(103)에게 알리지 않을 경우, B(103)는 상기와 동일한 스펙트럼 대역의 사용을 결정할 수 있는데, 이는, B(103)에 의해 검출된 간섭이 낮기 때문이다(A가 B로부터 숨겨져 있다고 가정함). 그러므로 P(102)는 A(101) 및 B(103)에 의해 생성된 최종적인 간섭을 겪을 수 있다. P(102)가 제1 디바이스라면, 결과는 대부분의 경우에 수용될 수 없다.

모든 바람직한 실시예에서, 적응형 홉핑 시퀀스(Adaptive Hopping Sequence)가 사용된다. 즉, SARA 디바이스는 종래의 주파수 홉핑의 프로세스와 유사할 수 있는 방식으로 스펙트럼 기회 선택/재선택을 실시한다. 스펙트럼 확산(spreading)의 목적을 위한 "홉핑(hopping)" 대신에, 이는 점유되지 않은 또는 약간-로딩된 스펙트럼 대역 중에서 홉핑한다. 그러므로 아주 높은 홉핑 속도로 랜덤 홉핑 시퀀스를 이용하는 것 대신에, 홉핑 시퀀스는 도 2에 도시된 스펙트럼 기회 지도(SOM)에서 SARA 디바이스에 의해 수집된, 스펙트럼 기회의 정보에 기초하여 생성된다. 더욱이, SARA 디바이스에 의한 홉핑은 SARA 디바이스의 SOM에서 반영된 스펙트럼 사용 상태에서의 임의의 변화에 의해 트리거된다.

A. 제1의 바람직한 실시예에서, SARA 디바이스는 스펙트럼 대역의 사용 여부 를 결정하기 전에 정보를 획득함으로써 제1 디바이스와 스펙트럼을 시간-공유(time-share) 한다. SARA가 수집하는 정보는:

a. 주어진 스펙트럼이 이용 가능한가?

b. 만일 (a)에 대한 대답이 YES 라면, 현재의 간섭 레벨은 무엇인가?

c. (a, b)가 주어진다면, 이러한 것이 얼마나 지속될까?

라는 정보를 포함한다.

바람직한 실시예에서, 이러한 정보를 얻는 세 개의 가능성 있는 방법이 존재한다.

1. 제1 디바이스의 정보 제공: 각각의 제1 디바이스는 스펙트럼 대역의 이용도를 가리키는 일부 정보를 제공할 수 있다. 예컨대, 비컨은 SARA 디바이스가 사용/점유할 수 있는 다가오는 휴지 간격(upcoming idle interval)을 신호로써 알리도록 사용될 수 있다. 이러한 것은 제1 디바이스의 사용 패턴에 대한 정확한 정보를 SARA에 제공한다. 또한, 제1 디바이스의 특성이 예측 가능하다면(예컨대, 주기적으로 온/오프), SARA 디바이스는 예측 가능성을 또한 이용할 수 있으며 이에 따라 반응할 수 있다. 이러한 경우에, 정보 a. 및 c.가 주어지고 정보 b.는 사용중/비어있음 즉, 양극이 된다.

2. SARA 디바이스의 정보 수집: 제1 디바이스가 어떤 정보도 제공하지 않는다면, 필요한 임의의 정보를 수집하는 것은 SARA 디바이스의 책임이다. 정보 a.를 수집하기 위해, SARA 디바이스는 스펙트럼을 조사/검출할 필요가 있다.

정보 a.의 결과가 NO라면(채널이 이용 가능하지 않다면), SARA 디바이스는 앞으로의 사용 목적을 위해 스펙트럼의 이용 가능성을 확인한다. 그러나 검출 부담을 줄이기 위해, 상기 검출은 지능적인 방식으로 실시되어야 한다. 바람직한 실시예에서, 연속적인 조사/검출 이벤트 사이의 간격에 대한 지수함수적인 랜덤 증가량이 SARA 디바이스에 의해 사용된다.

. 이러한 경우, 검출 부담 및 검출 지연 사이에 트레이드오프(tradeoff)이 존재하는데, 상기 검출 지연은 스펙트럼 대역이 이용 가능한 시간과 SARA 디바이스가 이를 검출하는 시간 사이의 시간 간격으로 정의된다.

. 정보 a.의 결과가 YES라면(채널이 비어있다면), SARA 디바이스는 c.의 정보에 기초하여 그 스펙트럼의 사용에 대한 여부를 결정할 수 있다. 제1 디바이스가 정보를 제공하지 않는다면, c.의 완벽한 정보를 수집하는 것이 어렵다는 사실을 유의해야 한다. SARA 디바이스가 스펙트럼을 이용하지 않도록 결정하면, 이 SARA 디바이스는 사용 중인 채널을 검출하는 경우와 같은 상기 절차를 따른다.

향상된 리소스 운영을 위해, 바람직한 실시예에서 각각의 제1 디바이스는 소위 비움 지연(vacancy latency)과 연관된다. 배출 지연은 최대 시간으로 정의되고, 이 최대 시간 동안, SARA 스테이션에 의한 전송이 제1 디바이스의 전송을 방해하도록 허가된다. 이러한 허용한계(tolerance)가 없다면, 제1 디바이스와의 시간-공유 방식은 실행 가능성이 덜하다. 비움 지연의 개념은 예컨대, 레이더 시스템용으로 사용되는 무선 시스템과 또한 연관된다.

스펙트럼이 이용 가능하게 되는 경우 즉, 정보 a. 및 c.가 이용 가능성을 가리키는 경우에:

Ⅰ. 바람직한 실시예에서, SARA 디바이스는 비움 지연에 관한 무선 매체를 조사한다. 예컨대, SARA 디바이스는 제1 디바이스의 비움 지연보다 크지 않는 시간 간격으로 무선 매체를 조사한다. 더욱이, 이 간격은 다른 SARA의 매체를 조사하는 것과의 동기화/상호관련성을 회피하기 위해 선택된다. 각각의 SARA 디바이스는 [0, 비움 지연]에서 간격을 랜덤으로 선택한다. 일단 SARA 디바이스가 제1 디바이스의 활동을 검출한다면, SARA 디바이스는 즉시 떠나야만 한다.

Ⅱ. 상기 조사 결과가 스펙트럼 이용 가능성을 가리킬지라도, SARA 디바이스는, 정보 b. 및 c.의 결과가 다가오는 제1 디바이스 활동의 강한 지시 예컨대, 제1 디바이스 사용의 주기성을 제공한다면, 여전히 스펙트럼을 비운다. 이러한 것은 SARA 디바이스와 제1 디바이스 둘 다에 이익을 준다: SARA 디바이스는 떠나도록 강요받기 전에 또 다른 이용 가능한 스펙트럼을 찾을 수 있으며 SARA 디바이스에 의한 제1 디바이스에 대한 간섭은 전혀 없을 것이다. 그러나 현재의 간섭 레벨에 관한 정보 b.에서 획득된 정보, 예컨대, SOM에서 더 많은 메모리를 사용함으로써 더 구체적 이어야하지만, 단지, 사용중/비어있음의 지시가 되어서는 안 된다.

Ⅲ. 스펙트럼이 이용 가능한 시간의 길이가 통계 기술 및 제1 디바이스에 의해 관찰된 스펙트럼의 종래 사용을 이용하여 평가된다.

3. 각각의 SARA 디바이스는 다른 SARA 디바이스에 제1 디바이스로부터 획득되었던 스펙트럼 사용에 관한 정보를 제공한다.

B. 제2의 바람직한 실시예에서, SARA 디바이스는 이들 중에서의 스펙트럼을 시간-공유 한다.

SARA 디바이스에 있어서, 제1 디바이스와의 공유와 다른 SARA 디바이스와의 공유 사이의 차이점은:

1. 제1 디바이스와 스펙트럼 리소스를 공유하는 것은 더 엄격한 요건을 갖는 것이며, 상기 제1 디바이스는 우선권을 갖고;

2. 다른 SARA 디바이스와의 일시적인 공존은 조정 하에서 허용되지만, 제1 디바이스와의 일시적인 공존은 허용될 수 없고;

3. SARA 디바이스간의 능동적인 협력 예컨대, SOM의 교환이 가능하고,

4. 공동의 결정/동작: 제1 디바이스와의 공유와는 달리, SARA 디바이스는:

a. 다른 SARA 디바이스에 의해 간섭받는 것으로부터 SARA 디바이스의 통신 그 자체의 보호와,

b. 또 다른 SARA 디바이스의 통신의 보호/향상과,

c. 제1 디바이스의 통신의 공동 보호

를 달성하기 위해 어느 정도 조정/협력할 수 있다

는 점이다.

C. 제3의 바람직한 실시예에서, SARA 디바이스는 제2 디바이스와 시간-공유 하는데, 이 제2 디바이스는 허가받지 않은 대역에서 작동하는 임의의 시스템/디바이스가 될 수 있다. 게다가, 이러한 제2 디바이스는 또한 스펙트럼 애자일 예컨대, IEEE 802.11k 디바이스와 시스템이 될 수 있다. SARA 디바이스에 있어서, 제1 디바이스에 비교되는 바와 같이 제2 디바이스와의 공유와 다른 SARA 디바이스와의 공유 사이의 차이점은:

1. 서로 간의 간섭은 일부 조정 요건 하에서 허용되고;

2. 협력은 불가능하고;

3. 오직 분리 동작(disjoint action)만이 가능하고, 각각의 시스템은,

a. 예컨대, 전송 전력을 증가시킴으로써 다른 시스템의 간섭으로부터 자신의 전송을 보호하고,

b. 예컨대, 전송 전력을 줄이거나 공유된 스펙트럼 대역을 떠남으로써 다른 시스템의 전송을 보호

할 수 있다는 점이다.

이제 도 3 및 도 4를 참고하면, 모든 바람직한 실시예에서, SARA 디바이스(301.i)는 무선 스펙트럼의 'n'개의 주파수 대역(407)을 검색하여 스펙트럼 점유 정보의 스펙트럼 기회 지도(200)를 유지한다. 다른 무선 디바이스(301.i 내지 303.i)로부터 수신된 정보뿐만 아니라 n 개의 대역을 검색함으로써 모은 정보의 결과로 SOM 프로세싱 모듈(406)을 국부적으로 이용하여, SARA 디바이스가 유지하는 이러한 스펙트럼 기회 지도(200)에 기초하여, SARA 디바이스(301.i)는 제1 디바이스(302.i) 또는 다른 제2 디바이스(303.i)에 의해 사용되지 않는 스펙트럼의 일부분에서 스펙트럼을 공유하도록 결정할 수 있다. 바람직한 실시예에서 이러한 공유 결정은 공유 기회에 대해 스펙트럼 기회 지도(200)를 분석하는 대역 정보 프로세싱 모듈(403)에 의해 SARA 디바이스에 포함된 대역 정보 프로세싱 모듈(403)에 의해 달성된다.

제1의 바람직한 실시예에서, 본 발명의 시스템, 장치 및 방법은 아래와 같이 동작하므로 SARA 디바이스는 제1 디바이스와 스펙트럼을 시간-공유 할 수 있다. 우선, SARA 디바이스(301.i)는, 주파수 스펙트럼이 n 개의 대역(407)으로 분할된다고 가정한다. 그 다음, SARA 디바이스(301.i)는 포함된 수신기(402)로 n 개의 대역에서 전송을 수신하여, 비움 지연에 대해 동의된 시간 길이와 동일한 구체적인 길이의 시간동안 수신된 n 개의 대역(407) 각각에서 송신함으로써 n 개의 각 대역을 동시에 감시한다. 그 다음, 포함된 SOM 정보 프로세싱 모듈(406)을 이용하여, SARA 디바이스(301.i)는 평가값을 갖는 스펙트럼 기회 지도(200)와 n 개의 대역(407)의 수신된 점유 정보를 업데이트한다. 이는, SARA 디바이스(301.i)가 n 개의 밴드(407) 중 일부가 사용되지 않는다는 것을 발견할 경우에 발생한다.

SARA 디바이스(301.i)는, SARA 디바이스(301.i)가 전송할 데이터가 전혀 없을 때, 항상 n 개의 대역(407)을 모두 조사한다. SARA 디바이스(301.i)는 이 디바이스의 로컬 SOM(200)을 업데이트하여 상기 조사의 결과에 기초하여 특정 대역을 점유할지에 대한 여부를 결정하므로, 제1 디바이스와 다른 SARA 디바이스로부터 수신된 데이터베이스(200)가 업데이트된다. SARA 디바이스(301.i)가, 점유하는 대역 중 하나가 다소 새로운 점유를 갖는 다는 것을 발견한다면, SARA 디바이스(301.i)는 이 디바이스가 제1 디바이스(302.i) 점유인지 제2 디바이스(303.i) 점유인지를 검출한다. 만일 제1 디바이스(302.i) 점유라면, SARA 디바이스(301.i)는 즉시 대역을 비우고 SOM을 적절하게 업데이트한다. 그 다음, SARA 디바이스(301.i)는 다른 SARA 디바이스와 새로운 SOM을 공유할 수 있다.

제1 디바이스(302.i) 점유는 제1 디바이스의 파형의 징후(signature)가 이미 공지된 예컨대, 포함된 메모리(408)에 저장된 사실에 기초하여 검출되어 SARA 디바이스(301.i)에 의해 검출 가능하다. 예로서, 상기 검출된 점유가 TV 대역에 존재한다면, SARA 디바이스는 아날로그 및 디지털 TV 둘 다의 동기화 펄스의 징후를 식별한다.

만일 제2 디바이스(303.i) 점유라면, SARA 디바이스(301.i)는 자신의 SOM을 업데이트하여, 제2 디바이스에 의해 점유된 대역을 비우도록 결정할 수 있거나 또는 결정하지 않을 수 있다. SARA 디바이스(301.i)는 다른 스펙트럼 대역에서 자신의 SOM에 있는 정보에 기초하여 충분한 기회를 찾을 수 있을 경우, 채널을 비우도록 결정할 수 있다. 그러나 SARA 디바이스(301.i)가 충분한 스펙트럼 이용 가능성이 존재하지 않는다는 것을 알게 된다면, SARA 디바이스(301.i)는 다른 제2 디바이스(303.i)와 공존하도록 결정할 수 있다. 그 다음 SARA 디바이스(301.i)는 다른 SARA 디바이스와 자신의 새로운 SOM을 공유할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 관리 프레임(management frame), 디바이스 구조 및 방법이 예시되어 다양한 변형과 수정이 실시될 수 있으며, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 동등물이 이들의 구성요소 대신 사용될 수 있다는 점을 당업자는 이해할 것이다. 게다가, 많은 수정이 중심 범위에서 벗어나지 않고 특정 상황에 본 발명의 교시를 적응시키기 위해 실시될 수 있다. 그러므로 본 발명은 본 발명을 실시하기 위해 예기된 최고의 모드(mode)로서 개시된 특정 실시예에 제한되어서는 안 되지만, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위에 있는 모든 실시예를 포함하도록 의도된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 제1 및 제2 디바이스 그리고 다른 SARA 디바이스와의 스펙트럼 애자일 무선통신(SARA)에 의한 기회적 스펙트럼 공유를 위한 시스템 및 방법에 이용가능 하다.

Claims

스펙트럼 애자일 무선통신(SARA:spectrum agile radio)(301.i)에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법으로서,

- 적어도 하나의 다른 디바이스가 무선 스펙트럼의 일부분을 점유할 때, 상기 적어도 하나의 다른 디바이스에 대한, 미리 한정된 세트의 스펙트럼 점유 정보를 획득하는 단계와;

- 상기 적어도 하나의 다른 디바이스에 대한 상기 획득된 스펙트럼 점유 정보를 스펙트럼 기회 지도(SOM:spectrum Opportunity Map)(200)에 저장하는 단계와;

- 상기 저장된 정보(200)에 기초하여, 미리 결정된 방법으로 적어도 하나의 다른 디바이스(301.i, 302.i, 303.i)와 스펙트럼을 시간-공유하는 단계

를 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 무선 스펙트럼은 복수의 대역(201)(407)으로 분할되고;

상기 스펙트럼 점유 정보(SOM)(200)(201 내지 206)는 복수의 대역(201)(407) 각각에 관한 것이며;

상기 시간-공유 단계는:

- 상기 저장된 SOM(200)(201 내지 206) 정보에 기초하여 상기 복수의 대 역(201) 중 점유되지 않고 약간-로딩된 대역을 결정하는 단계와;

- 각각 결정된 대역(201, 407)이 이용 가능할 시간의 길이를 평가하는 단계와;

- 미리 결정된 내성(tolerance)를 초과하는, 이용 가능한 평가된 시간 길이를 갖는 대역(201)(407)에 랜덤으로 홉핑하는 단계와;

- 미리 결정된 점유 기준(occupancy criteria)에 기초하여 랜덤으로 홉핑된 대역을 점유하는 단계

를 실행함으로써 상기 복수의 대역(407) 중에서 적응형 홉핑 시퀀스 실행 단계를 더 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 2항에 있어서,

상기 평가 단계는 통계 기술과, 제1 디바이스(302.i)에 의해 관찰된 스펙트럼의 종래 사용을 이용하는 단계를 더 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 2항에 있어서,

적어도 하나의 다른 디바이스는 제1 디바이스(302.i), 적어도 하나의 다른 SARA 디바이스(301.i) 및 적어도 하나의 제2 디바이스(303.i)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 4항에 있어서,

상기 적어도 하나의 다른 디바이스가 제1 디바이스(302.i)일 경우, 상기 획득하는 단계는:

- 미리 결정된 스펙트럼 점유 정보(SOM)(201 내지 206)의 세트의 적어도 일부분을 상기 제1 디바이스(302.i)로부터 수신하는 단계와;

- SARA 디바이스(301.i)가 상기 제1 디바이스(302.i)에 의해 제공되지 않은 상기 미리 결정된 세트의 임의의 점유 정보를 수집하기 위해 랜덤 시간 간격으로 스펙트럼을 조사하는 단계

중 하나를 더 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 5항에 있어서,

상기 미리 결정된 간격은 지수함수적으로 증가하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 5항에 있어서,

상기 수신 단계는 상기 제1 디바이스(302.i)로부터 제1 디바이스(302.i)의 사용 패턴(204)에 대한 정확한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고;

상기 시간-공유 단계는, 상기 제1 디바이스(301.i)의 사용 패턴(204)이 공지되고 예측 가능한 것 중 하나일 경우, 상기 제1 디바이스(302.i)의 사용 패턴(204)에 관하여 SARA 디바이스(301.i)에 의한 스펙트럼의 추가적인 사용을 한정하는 단계를 더 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 7항에 있어서,

상기 적어도 하나의 다른 디바이스는 적어도 하나의 다른 SARA 디바이스(301.i)이고, 상기 획득 단계는 상기 적어도 하나의 다른 SARA 디바이스(301.i)와 능동적으로 서로 협력하는 단계를 더 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 8항에 있어서,

상기 협력 단계는:

- 상기 적어도 하나의 다른 SARA 디바이스(301.i)와 SOM(200)를 교환하는 단계와;

- 상기 적어도 하나의 다른 SARA 디바이스(301.i)와 함께,

- 다른 SARA 디바이스(301.i)에 의해 간섭받는 것으로부터 SARA 디바이스(301.i) 자체의 통신을 보호하는 단계와;

- 간섭받는 것으로부터 상기 적어도 하나의 다른 SARA(301.i) 디바이 스의 통신을 보호하는 단계와;

- 상기 SARA 디바이스(301.i)와 적어도 하나의 다른 SARA 디바이스(301.i)에 의한 제1 디바이스(302.i)의 통신을 공동으로 보호하는 단계

를 실행함으로써 공동의 동작(joint action)을 취하는 단계

를 더 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 9항에 있어서,

상기 적어도 하나의 다른 디바이스는 제2 디바이스(303.i)이고, 상기 획득 단계는:

- 다른 디바이스(301.i, 302.i, 303.i)에 의한 간섭으로부터 자신의 전송을 보호하는 단계와;

- 다른 디바이스(301.i, 302.i, 303.i)의 전송을 보호하는 단계

를 실행함으로써 적어도 하나의 SARA 디바이스(301.i)에 의한 독립적인 동작을 취하는 단계를 더 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 10항에 있어서,

자신의 전송을 보호하는 상기 단계는 상기 SARA 디바이스(301.i)에 의해 자신의 전송 전력을 증가시키는 단계를 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 10항에 있어서,

다른 디바이스(301.i, 302.i, 303.i)의 전송을 보호하는 상기 단계는 자신의 전송 전력을 줄이고 공유된 스펙트럼 대역을 떠나는 것으로 구성된 그룹으로부터 선택된 단계를 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 11항에 있어서,

자신의 전송을 보호하는 상기 단계는 상기 SARA 디바이스(301.i)에 의한 자신의 전송 전력을 증가시키는 단계를 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 10항에 있어서,

상기 조사단계는, [0, 비움 지연]으로부터 랜덤으로 선택된 간격 동안 무선 매체를 조사하는 단계를 더 포함하고, 상기 비움 지연은 미리 결정된 최대 시간이며, 이 시간 동안, SARA 디바이스(301.i)에 의한 전송은 제1 디바이스(302.i)의 전송에 간섭하도록 허용되는, 조사 단계인, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 SOM(200)은:

- 점유 표시기(202)와, 대역을 점유하는 디바이스에 대한 SARA의 간섭 레벨(203)과,

- 상기 대역을 점유하는 디바이스에 의해 앞으로의 스펙트럼 사용을 설명하는 적어도 하나의 분배 파라미터(204)와,

- 무선 디바이스에 의한 대역 공유에 대한 제약을 설명하는 적어도 하나의 조정 요건(205)

을 포함하는 무선 스펙트럼의 'n'개의 미리 결정된 대역(201) 각각에 대한 정보를 포함하는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 방법.
스펙트럼 애자일 무선통신(SARA)에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하기 위한 장치(301.i)로서,

- 안테나(401)와;

- 무선 스펙트럼 점유를 위해 매체를 조사하여 다른 디바이스(301.i, 302.i)로부터 스펙트럼 점유 정보를 수신하기 위해 상기 안테나(401)에 연결된 수신기(402)와;

- 다른 애자일 무선통신(301.i)에 무선 스펙트럼 점유 정보를 송신하기 위해 상기 안테나(401)에 연결된 송신기(404)와;

- 감지된 무선 스펙트럼 점유로부터 무선 주파수 스펙트럼의 점유된 부분을 각각 결정해서, 상기 결정된 점유된 부분의 데이터를 상기 수신된 점유 정보의 데이터와 결합시켜 사용되고 있는 무선 주파수 스펙트럼의 대역을 획득하고, 스펙트럼 기회 지도(SOM)에 상기 대역 점유 정보를 저장하고, 상기 저장된 정보에 기초한 제 14항의 방법을 이용하여 다른 무선 디바이스와 시의 적절하게 스펙트럼을 시간-공유 하기위해 상기 수신기(402)와 송신기(404)에 연결된 대역 정보 프로세싱 모듈(403)

을 포함하되,

상기 수신기(402)는, SARA 디바이스(301.i)가 전송하지 않을 경우, 매체만 감지하고, 상기 대역 정보 프로세싱 모듈(403)은, 제1 디바이스(302.i)에 의한 새로운 점유가 검출될 때마다, 점유된 대역을 즉시 비우는, 스펙트럼 애자일 무선통신에 의해 무선 스펙트럼을 시의 적절하게 공유하는 장치.
복수의 스펙트럼 애자일 무선통신(SARA) 디바이스(301.i)를 포함하는 무선 시스템(300)으로서,

상기 SARA 디바이스는 제 14항의 방법을 공동으로 실행하여 복수의 적어도 하나의 제1 디바이스(302.i)와 적어도 하나의 제2 디바이스(303.i) 사이에서 및 이 디바이스들 중 임의의 디바이스와 시의 적절하게 무선 스펙트럼을 공유하도록 구성된, 무선 시스템.