JP2009509381A - ダイナミックスペクトルアクセス無線システムにおけるスペクトル管理 - Google Patents

Abstract

制限されたチャネルにおいて動作する無線デバイスに対してスペクトル管理コマンドを送信及び受信するように構成された媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層を含む無線システム及び方法が開示される。

Description

本願は、整理番号（代理人整理番号ＵＳ００２８０３、ＵＳ００２８０６及びＵＳ００２２９６）を持つ同時に出願された同一出願人による米国特許出願に関する。本願は、２００５年９月１６日に出願された米国仮特許出願番号６０／７１８１２７にも関する。

無線通信技術は大幅に進歩し、無線媒体を有線ソリューションの代替物にした。このように、データ及び音声通信における無線接続の使用は増加し続けている。これらのデバイスは、携帯電話、無線ネットワークにおけるポータブルコンピュータ（例えば、少しだけ例を挙げると、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、無線ネットワーク内の固定コンピュータ、ポータブルハンドセット）を含む。

無線アプリケーションが成長し続けるにつれて、通信スペクトルを奪い合うデバイス、ネットワーク及びシステムの数も同様に成長する。既知であるように、通信スペクトルの専用又は免許部分と同様に免許不要部分が存在する。スペクトルの免許不要帯域（例えば、工業、科学及び医療（ＩＳＭ）無線帯域）は自由にアクセスされることができるので、これらの帯域は、非常にユーザが密集する傾向にある。対照的に、近年の研究は、免許帯域の小部分のみが使用されていることを示す。したがって、免許不要帯域の多くは過密状態であるが、免許帯域の比較的大きな部分は、未使用のままである。これは、規制機関（例えば、米国の連邦通信委員会（ＦＣＣ））を現在の通信帯域割り当て及び使用の評価に導く。

通信帯域の再割り当てに対するオプションは、通信スペクトルに動的にアクセスするように構成された無線ネットワークの使用を含む。例えば、ダイナミックスペクトルアクセス（ＤＳＡ）無線ネットワークは、通信スペクトルの専用（免許）部分において実施されることができる。実例的には、ＤＳＡ無線ネットワークは、テレビ送信及び受信に対して通常に専用化されたスペクトルで動作することができる。これにより、通信帯域の特定の部分は、より完全に使用されることができる。

免許不要（セカンダリ）ユーザによる使用に対する特定の通信帯域の再割り当てを用いて、スペクトル管理は、前記帯域に対する優先アクセスを持つ免許（プライマリ又はインカンベント（incumbent））ユーザが、拘束されない形でこのアクセスを提供されることを保証する必要がある。例えば、規制機関（例えばＦＣＣ）は、インカンベントユーザがチャネルの占有を開始した後に、セカンダリユーザが比較的短い時間期間にチャネルを明け渡すことを必要としうる。したがって、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層及び物理（ＰＨＹ）層仕様は、この必要とされるスペクトル管理を対象とする規定を含まなければならない。

ＤＳＡ無線ネットワークのＭＡＣ層は、制限されたチャネル／帯域の時間変化する占有に対処する。このために、前記ＭＡＣ層は、インカンベントデバイスが前記チャネル／帯域を占有し始める場合に制限されたチャネル／帯域の明け渡しを調整しなければならないのみならず、利用可能な制限されたチャネル／帯域への前記セカンダリデバイスの切り換え又は利用可能なチャネルがない場合にこのセカンダリサービスの終了を調整しなければならない。前者の機能は、規制仕様の順守を保証するのに有用であり、後者は、前記セカンダリデバイスに対してサービスの質（ＱｏＳ）の適切なレベルを提供するのに有用である。

したがって、必要とされるのは、制限された周波数チャネル及び周波数帯域において機能するＤＳＡ無線ネットワークにおいてチャネルアクセスの調整を提供する方法である。

一実施例によると、無線通信ネットワークにおいて、無線通信の方法は、制限されたチャネル又は帯域上でベースステーションから放送媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パケットを送信するステップと、前記無線通信ネットワークの無線ステーション（ＳＴＡ）において前記ＭＡＣパケットを受信するステップとを含み、前記ＭＡＣパケットは、スペクトル管理コマンドを含む。

他の実施例によると、無線通信ネットワークにおいて、無線通信の方法は、通信フレームのダウンストリーム（ＤＳ）サブフレーム中に、ベースステーションから、制限されたチャネル又は帯域において動作する無線ステーションに、スペクトル管理コマンドを含む媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルデータユニット（ＰＤＵ）を送信するステップと、前記ＳＴＡにおいて前記ＭＡＣ ＰＤＵを受信し、前記スペクトル管理コマンドに基づいて前記ＳＴＡの機能を変更するステップとを含む。

他の実施例によると、無線通信ネットワークは、制限されたチャネルにおいて動作し、スペクトル管理コマンドを送信するように構成されるベースステーション（ＢＳ）と、前記制限されたチャネルにおいて動作し、前記スペクトル管理コマンドに基づいて機能を変更するように構成される無線ステーション（ＳＴＡ）とを含む。

本発明は、添付図面とともに読むと以下の詳細な記載から最良に理解される。様々なフィーチャが必ずしも正しいスケールで描かれていないことが強調される。実際に、寸法は、説明の明確性のために任意に増大又は減少されうる。

ここで使用される用語'制限された周波数チャネル'又は'制限されたチャネル'は、プライマリユーザによる使用に専用化された周波数チャネルを意味する。前記制限されたチャネルは、ＦＣＣのような規制機関により免許を受けた又は特定のユーザにより優先順位に基づいてアクセスされる通信スペクトルの部分であってもよい。例えば、アメリカ合衆国におけるテレビチャネルは、免許周波数チャネルである。しかしながら、無線マイクロフォンのような特定のデバイスは、前記無線マイクロフォンがテレビスペクトルの使用に対して明確に免許を受けていないにもかかわらず、他のユーザに対して優先的に前記ネットワークにアクセスすることができる。したがって、制限されたチャネルである特定の免許不要チャネルは、制限されたチャネルと見なされる。加えて、特定のユーザに優先アクセスを提供するいわゆる免許免除チャネルも、制限されたチャネルである。

ここで使用される用語'１つの'は１つ以上を意味し、用語'複数の'は２つ以上を意味する。

以下の詳細な記載において、限定ではなく説明の目的で、特定の詳細を開示する実施例が、この教示の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、当業者が、ここに開示される特定の詳細から離れた他の実施例である本開示の利益を得ることは明らかである。更に、周知のデバイス、方法、システム及びプロトコルの記載は、実施例の記載を不明瞭にしないように省略されうる。そうでなければ、当分野の通常の技術の１つの範囲内であるこのようなデバイス、方法、システム及びプロトコルが、前記実施例によって使用されうる。最後に、実際的であればどこであろうと、同様の参照符号は、同様のフィーチャを示す。

ここに記載される実例的実施例において、ネットワークは、集中アーキテクチャ又は分散アーキテクチャを持つ無線ネットワークであってもよいことに注意する。実例的に、前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．２２下で規定される、又はＩＥＥＥ８０２．１６、ＩＥＥＥ８０２．１１若しくはＩＥＥＥ８０２．１５下で規定されるようなＤＳＡ媒体アクセス（ＭＡＣ）層の下で機能するものでありうる。更に、前記ネットワークは、セルラネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）又は無線リージョナルエリアネットワーク（ＷＲＡＮ）でありうる。更に、ＭＡＣプロトコルは、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）プロトコル、キャリアセンス多重アクセス（ＣＳＭＡ）プロトコル、衝突回避を持つＣＳＭＡ（ＣＳＭＡ／ＣＡ）プロトコル、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）プロトコル、又は周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）プロトコルでありうる。記載されたネットワーク及びプロトコルが、単に説明的であり、具体的に述べられたもの以外のネットワーク及びプロトコルが、本教示から逸脱することなく使用されてもよいことが強調される。

図１は、実例的な実施例による無線ネットワーク１００の単純化された概略図である。特定の実施例において、無線ネットワーク１００は、集中型ネットワークである。しかしながら、本教示は、分散型無線ネットワークに一般化されてもよい。

無線ネットワーク１００は、ベースステーション（ＢＳ）とも称されるアクセスポイント（ＡＰ）１０１を含む。無線ネットワーク１００は、無線デバイス又は加入社宅内機器（ＣＰＥ）とも称されることができる複数の無線ステーション（ＳＴＡ）１０２を更に有する。

実例的に、無線ネットワーク１００は、前述のネットワークタイプの１つでありうる。更に、ＳＴＡ１０２は、コンピュータ、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）又はこのようなネットワークにおいて典型的に動作する同様のデバイスでありうる。特定の実施例において、ＳＴＡ１０２の少なくとも１つは固定である。ＳＴＡ１０２が、インカンベントユーザの保護を必要とする周波数帯域の制限された周波数チャネルにおいて機能するように構成されると意図される。このように、ＢＳ１０１及びＳＴＡ１０２はセカンダリデバイスであり、ネットワーク１００はセカンダリネットワークである。しばしば、単純のため、制限された周波数チャネル及び制限されたチャネルは、'チャネル'と称されることができる。

少数のＳＴＡ１０２のみが示され、これが単に議論の単純のためであることに注意する。明らかに、多くの他のＳＴＡ１０２が使用されうる。最後に、ＳＴＡ１０２は必ずしも同じではないことに注意する。実際に、選択されたプロトコルの下で機能するように構成された多量の異なるタイプのＳＴＡが、ネットワーク１００内で使用されることができる。

前記実施例のＤＳＡ ＭＡＣ層方法及び装置は、チャネルの利用可能性及び品質が時間に対して変化する動的環境において実施されることができる（例えば、テレビ帯域に対して設計された新しい無線技術）。したがって、前記実施例のセカンダリＳＴＡ１０２のネットワークは、動的にチャネル利用可能性を有益に取得し、他のセカンダリＳＴＡに、インカンベントデバイスによるチャネルの占有又は未来の占有を有益に通知する。ここに詳細に記載されるように、前記実施例の前記ＤＳＡ ＭＡＣ層方法及び装置は、セカンダリＳＴＡ１０２にチャネルアクセス命令を提供する。有益には、前記チャネルアクセス命令は、前記インカンベントデバイスによる制限されたチャネル／帯域の拘束されない使用、及び前記セカンダリＳＴＡによる制限されたチャネル／帯域に対するアクセスを促進する。

図２は、前記実施例の無線ネットワーク１００の媒体アクセスを規制するために前記ＭＡＣ層により使用されることができるデータフレーム構造の概念図である。ｎ番目のフレーム２００は、２つの部分、すなわち主にダウンストリーム（ＤＳ）サブフレーム及びアップストリーム（ＵＳ）サブフレームを有する。これら２つのセグメント間の境界は、適応性があり、したがってダウンストリーム及びアップストリーム容量の制御が、容易に達成される。有益には、この媒体アクセスの方法は、したがって、より多くの又はより少ないＳＴＡ１０２を適応させ、より多くの又はより少ないＳＴＡ１０２は、無線ネットワーク１００内のインカンベントデバイスの共存に関してＢＳ１０１に情報を提供する。前記ダウンストリームサブフレームは、前記ＰＨＹ層において送信されたデータパケットであるダウンストリームＰＨＹプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）２０１からなる。ＰＨＹ ＰＤＵ２０１は、前記インカンベントデバイスとのＳＴＡ１０２の共存を促進するように構成されたコンテンション間隔を含みうる。

加えて、ＤＳ ＰＨＹ ＰＤＵ２０１は、フレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）２０２及びＤＳバースト２０３を含みうる。ＤＳバースト２０３は、ブロードキャストメッセージ２０４及びＭＡＣ ＰＤＵ２０５をも含みうる。ＭＡＣ ＰＤＵ２０５は、ＭＡＣヘッダ２０６、ＭＡＣペイロードフィールド２０７及び循環冗長検査（ＣＲＣ）フィールド２０８を含みうる。

前記アップストリームサブフレームは、異なるＳＴＡ１０２から各々送信される、初期化（例えば初期測距）用のコンテンション間隔スロット２０９と、帯域幅要求用のコンテンションスロット２１０と、緊急共存状況（ＵＣＳ）通知スロット２１１と、アップストリームＰＨＹ ＰＤＵ２１２とからなってもよい。異なるＳＴＡ１０２からのこれらのＰＨＹ ＰＤＵは、対応するＳＴＡからＢＳ１０１にＭＡＣ ＰＤＵ２１３を運ぶ。ＭＡＣ ＰＤＵ２１３は、ＭＡＣヘッダ２１４、ＭＡＣペイロードフィールド２１５及びＣＲＣフィールド２１６を含む。前記ＵＳサブフレームの更なる詳細は、開示が参照によりここに明確に組み込まれる、"Notification of Incumbent Users in Dynamic Spectrum Access Wireless Systems"と題された同時に出願された米国特許出願整理番号（代理人整理番号００２８０３）において見つけられる。

一実施例によると、スペクトル管理は、埋め込みモードにおいてＢＳ１０１により達成される。このために、前記埋め込みモードは、全てのＳＴＡ１０２にブロードキャストメッセージを介してスペクトル管理コマンドを提供する。特定の実施例において、前記スペクトル管理コマンドは、ブロードキャストメッセージ２０４を介してＤＳトラフィックとして送信されることができる。例えば、前記ＤＳサブフレームの開始において、ＢＳ１０１は、全てのＳＴＡ１０２にアドレスされるブロードキャストフレーム／メッセージ２０４を送信する。これらのブロードキャストフレームは、全てのＳＴＡに対するチャネルに関する情報を提供するスペクトル管理コマンドを含むことができる。

表１は、スペクトル管理コマンドに含まれることができる模範的データフィールドを示す。特定の実施例において、５つの制御フィールド、すなわちChannel Action（チャネルアクション）、Action Frame Number（アクションフレーム番号）、Action Frame Count（アクションフレームカウント）、Action Channel Number（アクションチャネル番号）、Action Number of Channels（チャネルのアクション数）が存在しうる。これらの制御フィールドは、有用には、埋め込みモードスペクトル管理を提供した。

前記制御フィールドは、ＢＳ１０１が、ＳＴＡ１０２に対して必要とされるスペクトル管理動作を完全に指定することを可能にする。加えて、これらのフィールドは、他のＭＡＣ制御フレームと一緒に送信されるので、より小さい帯域幅が、プロトコルオーバーヘッドにより消費される。

前記Channel Actionフィールドは、前記ネットワーク（セル）内のＳＴＡ１０２（ＣＰＥ）により取られるべきアクションを示すバイトを含む。これらのアクションは、アクションを取らない、特定のチャネルに切り換える、利用可能なチャネルを追加する、チャネルを除外する、及び指定された時間期間だけ静止したままを含むが、これらに限定されない。前記Channel Actionフィールドは、以下に記載されるフィールドAction Channel Number及びAction Number of Channelsにおいて指定されるチャネルに適用する。

示されるように、前記Channel Action制御フィールドは、以前のフレーム（例えばフレームｎ−１）の間にＳＴＡ１０２により行われた測定から生じる。前記測定は、帯域内又は帯域外であることができ、前者は、静止期間中に達成され、後者は、フレーム中のいつでも達成される。例えば、前記測定の結果として、ＢＳ１０１が、全てのチャネルが占有されていると決定する場合、ＢＳ１０１は、全てのＳＴＡ１０２が現在使用中の全てのチャネルにおける動作を停止し、したがってインカンベントデバイスの動作と干渉することを防ぐように前記Channel Actionフィールドにおいて値'３'を選択する。代替的には、前記測定の結果として、ＢＳ１０１が、既に使用中のチャネルの近隣の１つ以上のチャネルがインカンベントデバイスにより占有されていないと決定する場合、ＢＳ１０１は、ＳＴＡ１０２が通信用に利用可能なチャネルを追加することができるように前記Channel Actionフィールドにおいて値'２'を選択する。

Action Frame Number制御フィールドは、前記Channel Action制御フィールドにおいて指定されたアクションが発生すべきであるフレームを示す。例えば、前記Channel Action制御フィールドが'１'の値を持つと仮定し、これは全てのＳＴＡが他のチャネルに切り換えると仮定されることを示す。前記Action Frame Number制御フィールドは、前記切り替えが生じるフレーム番号を提供する。上記記載と調和して、このフィールドは、フレーム'ｎ'のＤＳサブフレームの間に提供される。前記Action Frame Number制御フィールドは、前記切り換えが後のフレーム（例えばフレームｎ＋１）の間に生じるべきであることを示すことができる。

Action Frame Count制御フィールドは、静止期間の継続時間を示す。例えば、定期的な帯域内測定が必要とされる場合、前記Channel Action制御フィールドは、'４'の値を持ち、全てのＳＴＡ１０２が、ＦＣＣのような規制機関により典型的に指定される所定量の時間だけ静止したままであることを必要とする。前記Action Frame Count制御フィールドは、この静止期間の継続時間を提供する。実例的には、前記継続時間は、フレームで数量化される。すなわち、ＢＳ１０１は、前記ネットワークのＳＴＡ１０２が、'ｘ'フレーム（ｘ＝正の整数）だけ、又はフレームｎ＋ｋ（ｋ＝正の整数）まで静止したままでいなくてはならない。この期間の終了後に、ＢＳ１０１は、新しいフレームを開始するビーコンを送信することにより動作を再開する。

Action Channel Number制御フィールドは、アクションが前記Channel Action制御フィールドにおいて取られるべき特定のチャネルを指定する。例えば、前記Channel Action制御フィールドが'１'の値を持ち、前記Action Channel Number制御フィールドが指定されたチャネル番号３を持つ場合、ネットワーク１００のＳＴＡ１０２は、後のフレームにおいてチャネル３に切り換える。前記Action Channel Number制御フィールドは、特定の場合には開始チャネル番号をも指定する。

Action Number of Channels制御フィールドは、アクションが取られるべきチャネルの数を指定する。例えば、前記Channel Action制御フィールドが'４'の値を持ち、前記Action Channel Number制御フィールドがチャネル３を示し、前記Action Number of Channels制御フィールドが６の値を持つ場合、チャネル３−８が、指定されたフレーム数だけ静止していることになる。

この点に関して記載された実施例は、表１に関連して記載された前記スペクトル管理コマンドが、例えばビーコン期間中にブロードキャストメッセージにおいて送信される動作の埋め込みモードに関する。代替的には、前記スペクトル管理コマンドは、ＢＳ１０１により他のブロードキャストメッセージにおいて送信される。前記埋め込みモードは、比較的低い帯域幅オーバーヘッドを生じ、これは、ほとんど帯域幅が前記スペクトル管理コマンドの送信に専用化されるべきでないことを意味する。

前記ネットワーク内の１つ以上の特定のＳＴＡ１０２にスペクトル管理コマンドを送信することが有用である場合が存在しうる。例えば、帯域内若しくは帯域外測定又は両方に基づいて、ＳＴＡ１０２のグループが、ＳＴＡ１０２のＱｏＳを劣化する重大な干渉を持つチャネルにおいて動作していることが示され、他のチャネルが空いており、前記ＳＴＡに対してより良いＱｏＳを提供すると仮定する。ＢＳ１０１は、この場合、スペクトル管理を対象にするフレームを含むＭＡＣ ＰＤＵ２０５を含むＤＳバースト２０３を送信することができる。

実例的に、前記実施例の非埋め込みモードの前記送信されるスペクトル管理コマンドの各々は、宛先識別子フィールドを含むＤＳ ＭＡＣ ＰＤＵ２０５において運ばれる。ＤＳ送信において、前記宛先識別子フィールドは、対象とする受け手ＳＴＡ１０２の識別を提供する。したがって、識別され、前記実例的なスペクトル管理コマンドを受信するＳＴＡのみが、前記コマンドの命令によってアクションを取る。

他の利益に加えて、スペクトル管理の非埋め込みモードは、前記ＤＳサブフレームの間に送信されることができる個別かつ独立のスペクトル管理コマンドを提供することができる。すなわち、送信器がチャネル管理コマンドを送信するためにＭＡＣ制御フレームを待機しなければならない埋め込みモードと対照的に、この動作モードは、比較的素早い反応が制限されたチャネル／帯域の占有において変化することを可能にし、これは、インカンベント保護及びセカンダリＳＴＡ１０２における所望のＱｏＳレベルの達成に対して有益である。前記実施例の非埋め込みモードに関連して記載されたスペクトル管理コマンドは、単に説明的であり、他のコマンドも考えられる。

有益には、トランザクションＩＤフィールドも、ＢＳ１０１が一度に複数のスペクトル管理トランザクション（及びオプションとしてチャネル測定のような他のトランザクション）を扱うことができるように含まれる。前記トランザクションＩＤフィールドは、受信確認送信のような選択されたＳＴＡ１０２からＢＳ１０１へのＵＳ送信にも含まれる。

１つの有用なスペクトル管理コマンドは、表２に概説されるチャネル終了要求（ＣＨＴ−ＲＥＱ）である。

前記ＣＨＴ−ＲＥＱは、前記ＣＨＴ−ＲＥＱコマンドがアドレスされた無線ステーション１０２による前記コマンドの受信の確認がＢＳ１０１により必要とされるかどうかを示すConfirmation Needed（確認必要性）フィールドを含む。

Terminate Mode（終了モード）フィールドは、チャネルにおける動作の終了までの送信に対する制限を示す。特定の実施例において、ＢＳ１０１は、送信時に前記Terminate Modeフィールドを'０'又は'１'のいずれかにセットする。'１'の値は、予定されたチャネル終了まで他のフレームを送信しないように、前記コマンドを含むフレームがアドレスされるＳＴＡ１０２に命令する。'０'にセットされたチャネルTerminate Modeは、受信するＳＴＡ１０２に対して如何なる要件も課さない。

Terminate Count（終了カウント）フィールドは、チャネル終了メッセージを送信するＢＳが指定されたチャネルにおける動作を終了するまでのフレームの数を示す。前記フィールドは、'０'に等しいかそれより大きい値にセットされることができる。'１'の値は、動作の終了が、次のフレームの前に直ちに生じることを示す。'０'の値は、前記コマンドを含むフレームが送信された後のいかなる時点においても生じる。

理解されることができるように、ＣＨＴ−ＲＥＱスペクトル管理コマンドは、チャネルを終了する比較的素早いアクションを提供する。他の利益もあるが、このコマンドは、制限されたチャネルにおけるインカンベントデバイス保護を促進する。

前記ＣＨＴ−ＲＥＱスペクトル管理コマンドに応答して、ＳＴＡ１０２は、前記Confirmation NeededフィールドにおいてＢＳ１０１によりそう示される場合にチャネル終了応答（ＣＨＴ−ＲＳＰ）コマンドを送信することができる。このようなコマンドに対する実例的データフィールドは、表３に示される。

表４は、表３のConfirmation Codeフィールドのフィールドを示す。

前述のように、動作中にセカンダリ無線ＳＴＡ１０２により使用するチャネルを追加する必要性が存在しうる。静止期間中又は通信フレーム中にＳＴＡ１０１により行われた帯域内測定及び帯域外測定に基づいて、ＢＳ１０１は、前記制限されたチャネルのステータスに関する情報を蓄積する。制限されたチャネルが利用可能になる（例えば、インカンベントデバイスがチャネルを明け渡す場合）と、ＢＳ１０１は、チャネルが前記セカンダリＳＴＡにより使用可能であることをＳＴＡ１０２に通知することができる。このスペクトル管理コマンドは、チャネルの追加が、即座である又は設定されたフレーム数の後に使用するように予定されることを可能にする。

表５は、一実施例によるチャネル追加要求（ＣＨＡ−ＲＥＱ）スペクトル管理コマンドの模範的フィールドを示す。このコマンドは、動作の非埋め込みモードにおいて送信され、ネットワーク１００の１つ以上の無線ＳＴＡ１０２を選択するように送信される。

表５に記載されたフィールドは、かなり一目瞭然である。しかしながら、Addition Count（追加カウント）フィールドの特定の説明は有用である。前記Addition Countフィールドは、前記制限されたチャネルの追加のタイミングを提供する。記載されたように、前記フィールドは、追加が生じるべき現在のフレーム後のフレーム数に等しい値を含むことができる。このフレキシビリティは、ＳＴＡ１０２が動作パラメータの変更を予定するのに十分な時間を与えるために含まれる。特に、'１'のフィールド値は、次のフレームの前の即座のアクションを示し、'０'のフィールド値は、前記スペクトル管理コマンドの受信後の如何なる時点におけるアクションをも示す。

オプションとして、確認メッセージが、ＣＨＳ−ＲＥＱの受信に応答して前記ＳＴＡにより送信されることができる。このメッセージは、前記受信されたＣＨＳ−ＲＥＱ内の前記Confirmation Neededフィールドがセットされる場合に前記ＳＴＡによってのみ送信されるべきである。表６は、一実施例の確認メッセージの模範的フィールドを示す。

記載されるように、前記実施例のＳＡシステムは、セカンダリＳＴＡ１０２にサービスを提供しながら、インカンベントデバイスの保護を提供する。これら所望の終了を達成するために必要に応じて実施されることができる１つの方法は、チャネル切り換えスペクトル管理コマンドを必要とする。前記非埋め込みモードにおけるチャネル切り換えにおいて、１つ以上のＳＴＡが、現在の制限されたチャネル又は帯域から他の制限されたチャネル又は帯域に動作を切り換えることを必要とされうる。特定の環境において、前記ネットワークのＢＳ１０１及び全てのＳＴＡ１０２は、前記インカンベントデバイス及び前記無線ネットワークにおけるサービスを保証するために切り換えなければならないかもしれない。表７は、一実施例のチャネル切り換え要求（ＣＨＳ−ＲＥＱ）スペクトル管理コマンドの模範的フィールドを示す。

多くのフレームにおいて、静止期間が、帯域内測定を実行するために提供される。前記静止期間中に、前記ＳＴＡは、送信を控え、測定からデータを蓄積する。これらの帯域内測定からの結果は、通知期間中にＢＳ１０１に提供される。一実施例の非埋め込みモードにおいて、チャネル静止要求（ＣＨＱ−ＲＥＱ）スペクトル管理コマンドは、ＢＳ１０１により１つ以上の選択されたＳＴＡ１０２に送信される。前記ＣＨＱ−ＲＥＱスペクトル管理コマンドは、関連するＳＴＡとの通信のためにＢＳ１０１により現在使用されているチャネルにおける送信活動を禁止する。表８は、一実施例のＣＨＱ−ＲＥＱスペクトル管理コマンド模範的フィールドを示す。

ＣＨＱ−ＲＥＱメッセージは、関連するＳＴＡ１０２との通信に対してＢＳ１０１により現在使用されているチャネルにおける送信活動を静止するために前記ＢＳにより送信される。このメッセージの送信は、帯域内測定を実行するために前記チャネルを静止する必要性のような幾つかの理由による。

前記ＣＨＱ−ＲＥＱの送信後に、ＢＳ１０１は、チャネル静止応答（ＣＨＱ−ＲＳＰ）が、対象とする受信ＳＴＡ１０２により送信されることを必要としうる。この要件は、そうであるとしても、前記ＣＨＱ−ＲＥＱスペクトル管理コマンドの前記Confirmation Neededフィールドにおいて設定される。このコマンドの成功した受信の後に、ＢＳ１０１は、確認を送信する。表１０は、一実施例のＣＨＱ−ＲＳＰスペクトル管理コマンドの模範的フィールドを示す。

前記実施例に関連して記載される無線ステーションをサポートする制限されたチャネルのスペクトル管理は、前記無線システムが、インカンベントデバイスによるチャネルの占有が変化すると利用可能なチャネルを実質的に効率的に及び動的に使用することを可能にする。

前記実施例の前記スペクトル管理コマンドに提供されるスペクトル管理コマンドは、特にインカンベントサービスの保護が望まれる場合に、送信器及び受信器の両方のＭＡＣ層において高い優先順位で有用に処理される。一度ＢＳ１０１が制限されたチャネル／帯域においてインカンベントサービス／デバイスの存在を検出すると、前記スペクトル管理コマンドの１つ以上が、埋め込みモード送信又は非埋め込みモード送信を介して１つ以上のＳＴＡ１０２に提供される。前記スペクトル管理コマンドの緊急性に依存して、ＢＳ１０１は、前記スペクトル管理メッセージが前記受信器に到達すべき期待される時間を有用に計算し、メッセージヘッダ内の予定フィールド（例えば、カウント、オフセット、継続時間、期間）を適切にセットする。これは、前記メッセージの緊急性、及び前記受信器においてどのように処理されるべきかを決定する。

また、状況に依存して、関与する全てのＳＴＡ１０２によるスペクトル管理コマンドの受信は、ＢＳ１０１により必要とされるかもしれない。この場合、ＢＳ１０１は、前記スペクトル管理コマンド内に存在する前記Confirmation Neededフィールドをセットすべきである。これは、ＢＳ１０１が、ＳＴＡ１０２に確認メッセージを送信するよう特定的に要求することを可能にする。

図３は、一実施例による無線通信の方法のフローチャートである。ステップ３０１として、ＢＳ１０１は、前記無線ネットワークのＳＴＡ１０２から測定情報を得る。この情報は、前述のように、ＳＴＡ１０２により実行された帯域内及び帯域外測定から蓄積されることができる。

ステップ３０２において、ステップ３０１において蓄積された前記測定情報の結果として必要とされる適切なアクションを決定した後に、前記ＢＳは、適切なスペクトル管理コマンドを送信する。これらのコマンドは、前述の実施例に関連して説明されたものであり、放送形式（埋め込みモード）若しくはターゲット形式（非埋め込みモード）又は両方で送信されることができる。

一度宛先ＳＴＡ１０２がＢＳ１０１から前記スペクトル管理コマンドを受信すると、ＳＴＡ１０２は、これらのコマンドに対してより高い優先順位を提供する。このようにして、ＳＴＡ１０２は、メッセージ制御フィールドを検査し、ＢＳ１０１により命令されたように進める。確認が必要とされる場合（例えば、信頼できない可能性がある個別のメッセージの送信の場合）、前記受信器は、適切なConfirmation Codeで前記ＢＳに応答メッセージを直ちに送り返すべきである。必要とされる承認メッセージが所定のタイムアウト内に受信されない場合、ＢＳ１０１は、当該ＳＴＡ１０２に他のスペクトル管理コマンドを送信することができる。前記ＳＴＡは、必要とされるアクションがどれだけ緊急であるか、及び前記アクションがどのように内部で処理されるべきかを突き止めるために前記スペクトル管理コマンド内の前記予定フィールドをも確認する。

ステップ３０３において、前記スペクトル管理コマンドを受信したＳＴＡ１０２は、命令されたアクションを実施する。ＳＴＡ１０２は、この場合、ＢＳ１０１により命令されたように、予約された時間において、動作パラメータを変更すべきである。実例的に、前記アクションは、アクション無し、他のチャネル又は帯域への切り換え、前記ＳＴＡにより使用するチャネルの追加、前記ＳＴＡにより使用するチャネルの除外、チャネル又は帯域における動作の停止、及び静止期間に入ることを含むが、これらに限定されない。これらのアクションは、前述の実施例と一致している。

この開示を考慮して、ここに記載された様々な方法及びデバイスがハードウェア及びソフトウェアにおいて実施されることができることに注意する。更に、様々な方法及びパラメータは、限定する意味ではなく、例としてのみ含まれる。この開示を考慮して、当業者は、添付の請求項の範囲内のままで、独自の技術及びこれらの技術を達成するのに必要とされる機器を決定して本教示を実施することができる。

一実施例による無線通信システムの単純化された概略図である。 一実施例によるダウンストリーム（ＤＳ）及びアップストリーム（ＵＳ）通信フレームの単純化されたブロック図である。 一実施例による無線通信の方法の単純化されたフローチャートである。

Claims (20)

1. 無線通信ネットワークにおける、無線通信の方法において、
   制限されたチャネル又は帯域上でベースステーションからブロードキャスト媒体アクセス制御パケットを送信するステップと、
   前記無線通信ネットワークの無線ステーションにおいて前記媒体アクセス制御パケットを受信するステップであって、前記媒体アクセス制御パケットがスペクトル管理コマンドを含むステップと、
   を有する方法。
2. 前記スペクトル管理コマンドが、前記無線ステーションに取られるべきアクションを通知するように構成されたチャネルアクションフィールドを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記スペクトル管理コマンドが、チャネルバックアップ番号フィールドを更に有する、請求項１に記載の方法。
4. 受信後に、前記フィールドの値に基づいてアクションを取るステップを更に有する、請求項２に記載の方法。
5. 前記アクションが、アクション無し、他のチャネル又は帯域への切り換え、前記無線ステーションにより使用するチャネルの追加、前記無線ステーションにより使用するチャネルの除外、チャネル又は帯域における動作の停止、及び静止期間に入ることの１つ以上である、請求項４に記載の方法。
6. 前記アクションが実行されるべきである開始チャネル番号をセットするステップを更に有する、請求項５に記載の方法。
7. 前記アクションが実行されるべきであるチャネルの数をセットするステップを更に有する、請求項６に記載の方法。
8. 制限されたチャネルにおいて動作し、スペクトル管理コマンドを送信するように構成されるベースステーションと、
   前記制限されたチャネルにおいて動作し、前記スペクトル管理コマンドに基づいて機能を変更するように構成される無線ステーションと、
   を有する無線通信ネットワーク。
9. 前記無線ステーションが、前記スペクトル管理コマンドに基づいて動作を終了するように構成される、請求項８に記載の無線通信ネットワーク。
10. 前記無線ステーションが、前記スペクトル管理コマンドに基づいて利用可能な制限されたチャネル又は帯域を追加するように構成される、請求項８に記載の無線通信ネットワーク。
11. 前記無線ステーションが、前記スペクトル管理コマンドに基づいてチャネル又は帯域を除外するように構成される、請求項８に記載の無線通信ネットワーク。
12. 前記無線ステーションが、前記スペクトル管理コマンドに基づいて他の制限されたチャネルに動作を切り換えるように構成される、請求項８に記載の無線通信ネットワーク。
13. 前記スペクトル管理コマンドが、ブロードキャストメッセージに含まれる、請求項８に記載の無線通信ネットワーク。
14. 前記スペクトル管理コマンドが、媒体アクセス制御プロトコルデータユニットにおいて前記ベースステーションから前記無線ステーションに送信される、請求項８に記載の無線通信ネットワーク。
15. 無線通信ネットワークにおける、無線通信の方法において、
    通信フレームのダウンストリームサブフレームの間に、ベースステーションから、制限されたチャネル又は帯域において動作する無線ステーションに、スペクトル管理コマンドを含む媒体アクセス制御プロトコルデータユニットを送信するステップと、
    前記無線ステーションにおいて前記媒体アクセス制御プロトコルデータユニットを受信し、前記スペクトル管理コマンドに基づいて前記無線ステーションの機能を変更するステップと、
    を有する方法。
16. 前記変更するステップが、前記ＳＴＡからの送信を終了するステップと、利用可能な制限されたチャネルを追加するステップと、前記制限されたチャネルから他の制限されたチャネルに切り換えるステップと、前記制限されたチャネルを除外するステップとの１つ以上を更に有する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記変更するステップが、前記通信フレームの終了の前に達成される、請求項１５に記載の方法。
18. 前記変更するステップが、前記受信するステップの実質的に直後に達成される、請求項１５に記載の方法。
19. 前記変更するステップが達成される前記通信フレームの終了後の通信フレームの数に対応する値をセットするステップ、
    を更に有する、請求項１５に記載の方法。
20. 前記媒体アクセス制御プロトコルデータユニットが、前記無線ステーションを識別する宛先識別子フィールドを含む、請求項１５に記載の方法。

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