JP2009509382A - 動的なスペクトラムアクセス無線システムにおけるスペクトラム管理 - Google Patents

Abstract

複数のMAC/PHYスタックが、無線装置をサポートするのに適応される。スーパーフレーム構造は、プリアンブル及びスーパーフレーム初期化ヘッダを含む。無線通信システムにおける無線通信方法であって、基地局によって占有される複数の制限チャネルの各々において並列に、プリアンブルフィールド及びスーパーフレーム初期化ヘッダ（ＳＩＨ）フィールドを送信するステップ、並びにセカンダリ無線局において前記プリアンブル及びＳＩＨを受信した後に、当該セカンダリ無線局を同期させるステップを有する方法である。ＳＩＨは、スーパーフレームあたりのフレーム数、各々のフレームの継続時間、次に予定されている沈黙期間、沈黙期間の継続時間、送信側の送信パワー、送信側の位置情報のうちの１つ以上を含むことができる。

Description

本出願は、同時出願され共に譲渡された、出願番号（整理番号US002805、US002803及びUS002806）の米国特許出願に関する。本出願は、また、2005年9月16日に出願された、米国仮特許出願番号第60/718,127号に関する。

無線通信技術は非常に進歩し、無線メディアを有線手段の現実的な代替手段とした。このように、データ及び音声通信における無線接続性の使用は、増加し続けている。これらの装置は、ほんの少し例を挙げると、携帯電話、無線ネットワーク（例えば無線ローカルエリアネットワーク（WLAN））中の携帯型コンピュータ、無線ネットワーク中の据え置き型コンピュータ、携帯型ハンドセットを含む。

無線アプリケーションが増え続けると、通信スペクトラムを争う装置、ネットワーク及びシステムの数も増える。既に知られているように、通信スペクトラムには、専用の又はライセンスされた部分、及びライセンスされていない部分がある。スペクトラムのライセンスされていない帯域（例えば、産業、科学及び医療（ISM）用無線帯域）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、ユーザによって盛んに占有される傾向がある。対照的に、最近の調査は、ライセンスされた帯域のわずかな部分だけが用いられていることを示す。したがって、ライセンスされていない帯域の多くは過密である一方、ライセンスされた帯域の比較的広範な部分は未使用のままである。これにより、監査機関団体（例えば合衆国の連邦通信委員会（FCC））が、現在の通信帯域割当て及びそれらの使用を評価することになった。

通信帯域の再割当のための１つのオプションは、通信スペクトラムに動的にアクセスするように適応される無線ネットワークの使用を必要とする。例えば、動的なスペクトラムアクセス（Dynamic Spectrum Access: DSA）無線ネットワークは、通信スペクトラムの専用の（ライセンスされた）部分において実現されることができる。実例として、DSA無線ネットワークは、通常はテレビジョン送受信専用のスペクトラムにおいて動作することができる。それによって、通信帯域の特定の部分は、より完全に利用されることができる。

ライセンスされていない（セカンダリ）ユーザによる使用のために特定の通信帯域を再割当てするには、その帯域への優先アクセス権をもつライセンスされたユーザ（プライマリユーザ又は既存ユーザ（incumbent user））が、自由にこの帯域にアクセスできることを保証するスペクトラム管理が必要である。例えば、監査機関団体（例えばFCC）は、既存ユーザがチャネルの占有を開始した後、セカンダリユーザが比較的短い期間内にそのチャネルを立ち退くことを要求する場合がある。したがって、メディアアクセス制御（MAC）レイヤ及び物理（PHY）レイヤ仕様は、この必要とされるスペクトラム管理を対象とした規定を含まなければならない。

しばしば、セカンダリ無線局による使用のために利用可能なチャネルは、連続していない。さらに、DSAシステムにおけるチャネル利用可能度は、時間を通じて変化する。したがって、サブスペクトラム中のチャネルが連続していないだけでなく、利用可能なチャネル及び既存装置によって占有されるチャネルは、時間を通じて変化する。

チャネルの動的な及び非連続である性質は、既知のDSA無線システムのインフラストラクチャに重要な問題を提起する。このために、チャネルが連続していないので、複数の非連続なチャネルをサポートすることができる現実的なPHYレイヤを提供することは、現在、非常に興味深い。例えば、送信がいくつかのチャネルにおいて必要とされており、他の、隣り合う又は隣接するチャネルにおいては必要とされていないので、高度なフィルタリングが必要とされる。しかしながら、この種の選択的フィルタリングは問題を含んでおり、チャネル利用可能度の動的な性質のために悪化する。

複数の、動的な、非連続のチャネルをサポートすることができるPHYレイヤを提供することの難しさに加えて、既知のMACレイヤも、DSA無線システムをサポートするには不十分である。例えば、既知の既存の無線システムでは、BSは複数のチャネルを通じて１つのプリアンブルを送信する。しかしながら、セカンダリ装置は単一のチャネルにおいてバンド内測定を行い、このプリアンブルが複数のチャネルにまたがる場合には、BSからそのプリアンブルを受信することができない。したがって、STAは、実際にはそのチャネル及び他のチャネルをBSが占有している場合に、そのチャネルでBSが送信していないと決定する場合がある。明らかなように、これは、無線システムの効率を低下させ、同様に無線装置のQoSを低下させる可能性がある。

したがって、必要なものは、少なくとも参照された欠点を克服する無線通信装置及び方法である。

例示の実施例によれば、無線通信ネットワークは、複数のメディアアクセス制御（MAC）及び物理（PHY）レイヤスタックを持つ基地局、及び少なくとも１つの利用できない制限周波数チャネル間で、各々の前記スタックを、それぞれ１つの利用可能な制限周波数チャネルに、又はそれぞれ１セットの連続した利用可能な制限周波数チャネルに、割り当てるように適応されるスペクトラムマネージャを有する。

他の例示の実施例によれば、無線通信システムにおける無線通信方法は、複数のメディアアクセス制御（MAC）及び物理（PHY）レイヤスタックを持つ基地局を提供するステップ、及び少なくとも１つの利用できない制限周波数チャネルの間で、各々の前記スタックを、それぞれ１つの利用可能な制限周波数チャネルに、又はそれぞれ１セットの連続した利用可能な制限周波数チャネルに、割り当てるステップを有する。

無線通信システムにおける無線通信方法は、基地局によって占有される複数の制限チャネルの各々において並列に、プリアンブルフィールド及びスーパーフレーム初期化ヘッダ（SIH）フィールドを送信するステップ、及びセカンダリ無線局（STA）においてプリアンブル及びSIHを受信した後、STAを同期させるステップを有する。

さらに他の例示の実施例において、複数の制限チャネルにおけるデータ通信は、プリアンブルフィールド及びスーパーフレーム初期化ヘッダ（SIH）フィールドを持つスーパーフレームを含み、前記SIHフィールドは、基地局によって占有される制限チャネルの情報を含む。

ここで使用しているように、用語「制限周波数チャネル」又は「制限チャネル」は、プライマリユーザ専用の周波数チャネルを意味する。制限チャネルは、FCCのような監査機関団体によってライセンスされた通信スペクトラムの部分であることができ、すなわち、優先度に基づいて特定のユーザによってアクセスされる。例えば、合衆国におけるテレビジョンチャネルは、ライセンスされた周波数チャネルである。しかしながら、ワイヤレスマイクのような特定の装置は、テレビジョンスペクトラムの使用について特にライセンスされていないけれども、他のユーザ以上の優先度によってそのネットワークにアクセスすることができる。したがって、制限チャネルである特定のライセンスされていないチャネルは、制限チャネルとして意図される。さらに、特定のユーザに優先アクセス権を提供するいわゆるライセンスされた免除チャネル（licensed-exempt channel）も、制限チャネルである。

本明細書において、単数形で表現された場合には、それが１つ以上あることを意味する。「複数」との表現は、２つ以上を意味する。

以下の詳細な説明を添付の図面と共に読むことによって、本発明は最適に理解される。様々な特徴は必ずしも一定の比率で描画されるわけではないことが強調される。実際、議論の明快さのために、寸法は任意に拡大又は縮小される場合がある。

以下の詳細な説明において、制限ではなく説明を目的として、本教示の詳細な理解を提供するために、具体的な詳細を開示する例示の実施例が記載される。しかしながら、本開示の利益を受ける技術分野の当業者にとって、前記具体的な詳細から離れた他の実施の形態が本明細書中に開示されていることは明らかである。さらに、例示の実施例の説明を不明確にしないために、周知の装置、方法、システム及びプロトコルの説明が省略される場合がある。それでもなお、当業者の範囲内のそのような装置、方法、システム及びプロトコルは、例示の実施例に従って用いられることができる。最後に、実用的あれば、同様の参照番号は、同様の特徴を参照する。

本明細書に記載される実例となる実施の形態において、ネットワークは、集中型アーキテクチャ又は分散型アーキテクチャによる無線ネットワークであることができることが留意される。実例として、ネットワークは、（例えばIEEE 802.22のもとで規定される、又はIEEE 802.16, IEEE 802.11のもとで規定された、又はIEEE 802.15のもとで規定されたような）DSAメディアアクセス（MAC）レイヤのもとで機能するネットワークであることができる。さらに、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）又は無線地域エリアネットワーク（WRAN）であることができる。さらに、MACプロトコルは、時分割多重アクセス（TDMA）プロトコル、搬送波検知多重アクセス（CSMA）プロトコル、衝突防止付きCSMA（CSMA/CA）プロトコル、符号分割多重アクセス（CDMA）プロトコル、又は周波数分割多重アクセス（FDMA）プロトコルであることができる。上記のネットワーク及びプロトコルは単なる実例であって、特に言及さ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無く、用いられることができることが強調される。

図1は、実例となる実施の形態による無線ネットワーク100の簡略化された模式図である。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ることができる。

無線ネットワーク100は、アクセスポイント（AP）101を含み、それは基地局（BS）とも呼ばれる。無線ネットワーク100は、複数の無線局（STA）102をさらに有し、それは無線装置又は加入者宅内機器（Customer Premise Equipment: CPE）と呼ばれる場合もある。さらに、BS104及び複数のSTA105を含む隣り合う無線ネットワーク103がある。

隣り合う無線ネットワーク103及びそのコンポーネント装置は、システム100と実質的に同じである。特定の実施の形態において、本明細書に更に詳細に記載されるように、第１ネットワーク100がチャネルを占有し且つ第２ネットワーク103がチャネルを占有すれば、それらのネットワークのうちの一方が非連続なチャネルを利用可能であり、そして他方は利用できないことになる。さらに、既存装置が占有すれば、ネットワーク100, 103が非連続なチャネルを利用できないことになる。

実例として、無線ネットワーク100, 103は、上述のネットワークの種類のうちの１つであることができる。一般に、STA102, 105は必ずしも同じではない。実際、選択されたプロトコルのもとで動作するように適応されるSTAの多数の異なる種類が、ネットワーク100, 103中で用いられることができる。さらに、STA102, 105は、コンピュータ、携帯電話、パーソナル携帯情報機器（PDA）又は、そのようなネットワークにおいて一般的に動作する同様の装置であることができる。特定の実施の形態において、少なくとも１つのSTA102, 105は、据え置き型である。

STA102が、既存ユーザの保護を必要とする周波数帯域の制限周波数チャネルにおいて動作するように適応されることが、意図される。このように、基地局101, 104及びSTA102, 105はセカンダリ装置であり、ネットワーク100, 103はセカンダリネットワークである。しばしば、説明を簡単にするために、制限周波数チャネル及び制限チャネルは、「チャネル」と呼ばれる場合がある。

少数のSTA102, 105だけが示されるが、これは単に議論を簡単にするためであることに注意すべきである。明らかに、多くの他のSTA102, 105が用いられることができる。さらに、議論を簡単にするために、例示の実施例の説明は、無線ネットワーク100のコンポーネントに集中する。もちろん、記載される詳細は、ネットワーク103にも当てはまる。

チャネルの利用可能度及び品質が時間とともに変化する動的な環境（例えばTV帯域のために設計される新たな無線技術）において、例示の実施例のDSA MAC/PHYレイヤ方法及び装置は実現されることができる。したがって、例示の実施例のセカンダリSTA102のネットワークは、動的な態様で有益にチャネル利用可能度を取得し、そして、既存装置によるチャネルの占有又は将来の占有を、他のセカンダリSTAに有益に通知する。したがって、実例となる実施の形態のDSA MACレイヤ方法及び装置は、セカンダリSTA102にスペクトラムアクセス命令を提供する。有利なことに、スペクトラムアクセス命令は、既存装置による制限チャネル/帯域の自由な使用、及びセカンダリSTAによる制限チャネル/帯域へのアクセスを促進する。

図2は、例示の実施例によるアーキテクチャ200の簡略化されたブロック図である。実例として、アーキテクチャ200は、例示の実施例によるDSA無線システムの基地局（例えばBS101）において実現される。アーキテクチャは、複数のMAC/PHYスタック201, 202及び203を含む。例示の実施例において、n個のスタックがある（nは正の整数）。本明細書に更に詳細に記載されるように、スタックの数は固定されず、ネットワーク100中の更なる無線STA102を収容するために、更なるスタックが追加されることができる。他の利点の中でも、例示の実施例によって提供されるスケーラビリティは、ネットワーク容量の増加を促進する。

スタック201-203は、アーキテクチャ200の下位レイヤであって、収束サブレイヤ/ブリッジ205のような上位レイヤ及びより上位のレイヤ206をサポートする。実例として、収束サブレイヤ/ブリッジ205は、IEEE 802.1dによって規定されるようなものであり、より上位のレイヤは、例えば、インターネットプロトコル（IP）レイヤ及び非同期転送モード（ATM）レイヤを含む。

複数のスタック201-203は、スペクトラムマネージャ204に結合される。特定の実施例において、スペクトラムマネージャ204は、プログラマブルロジックデバイス、カスタムハードウェア若しくはソフトウェア、又はそれらの組み合わせで実施されることができる。スペクトラムマネージャ204の実施は、単一の若しくは複数のプログラム可能な装置、カスタマイズされたハードウェア若しくはソフトウェアユニット、又はそれらの組み合わせを用いて、アーキテクチャ200の他のブロックの実施と組み合わせられることもできる。

既存装置/サービスが、ネットワーク100中で動作しているセカンダリSTA102からの干渉から保護されなければならないので、セカンダリSTA102による占有に対するチャネルの利用可能度は、時間とともに変化する。このために、既存装置が無線ネットワーク100中の制限チャネルの占有を開始及び終了するとき、制限チャネルは、セカンダリSTA102の占有に対して、それぞれ利用不可及び利用可能になる。既存装置を保護して、且つセカンダリSTA102にサービスを提供するために、例示の実施例のスペクトラムマネージャ204は、スタック201-203を、連続したチャネルのそれぞれのグループに動的に割り当てて、スタック201-203を、それらのチャネルを占有しようとする特定の無線STA102に間接的に割り当てる。

図3は、特定の時点における例示の実施例による周波数チャネルの共用スペクトラムの一部を示す。チャネル301は、現在、既存装置によって占有されており、したがって、セカンダリSTA102による占有のために利用できない。連続したチャネル302（周波数チャネル2-4）は、MAC/PHYレイヤ201に配分され即ち割り当てられる。連続したチャネル303（周波数チャネル6-7）は、MAC/PHYレイヤ202に割り当てられる。チャネル304（周波数チャネル1）及びチャネル305（周波数チャネル5）は、本実施例において、現在、隣り合う無線ネットワーク103のBS104及びSTA105によって占有されている。このように、現在の割当てにおいて、チャネル304、305は同様の態様で他の基地局によってサポートされる。

特に、セカンダリSTA102、105によって占有される制限チャネルと既存装置によって占有される制限チャネルとの間の周波数スペクトルの部分306は、利用不可、即ち未使用のままであることができる。セカンダリネットワークが使用中のチャネルと既存サービスが使用中のチャネルとの間のこれらの部分306は、干渉を生じさせる可能性がある信号クロストーク又はオーバーラップを有効に防ぐ。間隔の要件は、多くの場合、監査機関団体（例えばFCC）によって設定される。

チャネルがそれぞれのMAC/PHYレイヤ201-203に適切に割り当てられるために、スペクトラムマネージャは、チャネル利用可能度に関する情報、及びセカンダリSTA102, 104に関する情報を得なければならない。この情報に基づいて、スペクトラムマネージャは、BS101のどのMAC/PHYレイヤをそれぞれの連続したチャネルに割り当てるのかを決定する。

例示の実施例において、共に係属中であり相互に参照する米国特許出願番号（整理番号002803）（発明の名称：「動的なスペクトラムアクセス無線システムにおける既存ユーザの通知」。その開示を特に本明細書に引用したものとする。）に記載される方法によって、データは、STA102による帯域内及び帯域外測定から得られる。その測定から、BS101は、どのチャネルがSTA102による占有のために利用可能であり、どのチャネルが利用できないのかを決定することができる。

情報は、明確に定義されたインタフェース（例えばサービスプリミティブ、アプリケーションプログラミングインタフェース（API）、又は両方）を通して、スペクトラムマネージャと複数のMAC/PHYレイヤとの間で伝達される。チャネル利用可能度、各々のMAC/PHYレイヤ201-203に結びついたSTA102の数、各々のMAC/PHYレイヤ201-203のトラフィック負荷、要求されるサービス品質（QoS）及び各々のMAC/PHYレイヤにおける送信パワー制約を含む情報（但しこれらに限られない）は、スペクトラムマネージャ204に提供されることができ、チャネルをそれぞれのMAC/PHYレイヤ201-203に割り当てるためにスペクトラムマネージャ204によって用いられることができる。

チャネル利用可能度のような情報とともに、スペクトラムマネージャ204は、いくつかの基準に基づいてチャネルをそれぞれのMAC/PHYスタックに割り当てることができる。例えば、スペクトラムマネージャは、各々のスタックに結びついたSTAの数を考慮することができる。さらに、スペクトラムマネージャは、STAのトラフィック要求を考慮することができる。これらの種類の基準に基づいて、スペクトラムマネージャ204は、STA102の要求に対して適切な容量を保証するために、より多い又はより少ない連続したチャネルを特定のスタックに割り当てることができる。加えて、STAの範囲情報が、割当てプロセスにおいて考慮されることができる。例えば、長距離にわたってより良い伝搬特性を示す低周波数チャネルは、BS101から非常に離れて位置するSTA102に割り当てられたスタックに割り当てられることができる。

MAC/PHYスタックへの連続したチャネルの割当ては、スペクトラムマネージャ内のアルゴリズムを介して遂行される。MAC/PHYスタック201-203をそれぞれのチャネルに割り当てることに加えて、スペクトラムマネージャ204は、MAC/PHYスタック201-203間の効果的な共存を促進するように、アルゴリズム的に割当てを決定する。例えば、十分な帯域幅がチャネルを介して利用可能であるならば、スペクトラムマネージャ204は、スタック間の干渉を最小にするように、利用可能なチャネルを割り当てることができる。すなわち、前記割当ては、MAC/PHYへの共チャネル割当てを実質的に防ぐことができ、隣接チャネル割当てを実質的に回避することができる。さらに、利用可能なチャネルの数がスタックの数より少ない場合、スペクトラムマネージャ204は、特定の時間間隔の間、チャネルをスタックにアルゴリズム的に割り当てる。この目的のために、スペクトラムマネージャ204は、１つのMAC/PHYスタックアクセスを、通信フレーム中の設定された時間の間、１つのチャネル又は１セットの連続したチャネルに提供することができ、他のMAC/PHYスタックアクセスを、前記フレーム中の他の期間の間、同一のチャネル又は１セットの連続したチャネルに提供することができる。有利なことに、したがって、スペクトラムマネージャ204は、いくつかのMAC/PHYスタックが、単一の周波数チャネル又は１セットの連続したチャネルを時分割で共有することを可能にする。もちろん、特別な種類のアンテナシステム（例えば指向性又はビーム形成アンテナシステム）が使用される場合、同一のセットの周波数チャネルが、異なるMAC/PHYスタックに割り当てられることができ、干渉保護は、アンテナシステムによって空間において提供される。

他の利点の中でも、アーキテクチャ200は、低い複雑さ、より大きな容量及びスケーラブルな実施のためのオプションを提供する。比較的低い複雑さは、ネットワークをサポートするために必要であるMAC/PHYスタックの数を選択するオプションをユーザに提供することによって達成される。単一スタックシステムが選択される場合、全てのリソースが自由に用いられることができるので、スペクトラムマネージャ204に対する要求は、非常に単純になる。容量を増加させるためにより多くのスタックを備えることができ、したがって、スペクトラムマネージャの役割は、それぞれのスタック間におけるスペクトラムの再利用を調整することにおいて有益である。したがって、このアーキテクチャにより、複数のスタックが、需要が増加するにつれて徐々に組み込まれ、需要が減少するにつれて除去又は非活性化されることを可能にすることによって、スケーラビリティは容易に提供される。

本教示についての例示の実施例の他の態様は、利用可能な制限チャネルを無線ネットワーク100のSTA102に通知することを含む。例えば、STA102は、一定期間の間活動を休止することができ、そして、フレームの間は起動する。BS101が複数のチャネルにおいて送信するので、BSが占有しているのはどのチャネルか、さらにはどのチャネルを使用できるのかを、STA102が決定するのは難しいかもしれない。図3に戻って、活動休止中のSTA102が起動してBS101に対するチャネルのスキャンを開始するとき、STAは、BS101が、既存装置によって使用されている制限チャネル301、又は隣り合うネットワーク103によって占有される制限チャネル304, 305を占有していないことを、容易に決定する。しかしながら、BS 01が、２つ以上の連続したチャネル（例えば、MAC/PHYスタック201に割り当てられる３つのチャネル302とMAC/PHYスタック202に割り当てられる２つのチャネル303との合計）にわたって送信しているので、STA102は、これらのチャネルにおけるBS101の占有を容易に確認することができない。この目的のために、BS101が複数の連続したチャネルにわたってプリアンブルを送信する一方、STA102は、常に単一のチャネルに基づいてスキャンする。同様に、BS101が複数の連続したチャネルにわたってプリアンブルを送信するので、STA102は、プリアンブルを検出してそれに同期することができない。環境のダイナミクス及び制限チャネルの時間変化する利用可能度を考えると、いくつの連続したチャネルがBS101によって用いられているかをSTA102があらかじめ決定するのは極めて難しい。

この問題に対処して、BS101による制限チャネルの占有を適切に通知することを保証するために、スーパーフレーム構造が、例示の実施例によって提供される。図4は、時間とともに送信される一連のスーパーフレーム400を示す。第n番目のスーパーフレーム401のコンポーネントが、スーパーフレーム構造の顕著な特徴を説明するために示される。当然、他のスーパーフレームは、同様にそのような特徴を備える。

スーパーフレーム401は、スーパーフレーム401の最初の２つのフィールドとして、プリアンブル402及びスーパーフレーム初期化ヘッダ（SIH）403を含む。スーパーフレームは、また、先に参照した出願中で更に詳細に説明される複数のフレーム404、405、406を含む。

例示の実施例において、伝送方式は直交周波数分割多重化（OFDM）であることができる。ここで説明されるスーパーフレーム構造は、制限チャネルの利用可能度が時間変化する環境において、BS101がSTA102のうちの１つとの通信を確立することを可能にするOFDMに基づく手段を含む。この目的のために、プリアンブル402及びSIH403は、BS101のMAC/PHYスタックによって現在利用可能な、選択された少数の又は全ての制限チャネルを通して、並列に送信される。別の言い方をすれば、利用可能な制限周波数チャネル407、408及び409を考える。プリアンブル402及びSIH403は、スーパーフレームの開始時に、各々のこれらのチャネルにおいて送信される。その後、フレーム404-406にわたって通信が実行される。

プリアンブル402及びSIH 403の送信は、希望するSTA102が、（例えば、起動することにより又は別のやり方でネットワーク100に入ることによって）効率的にネットワーク100に参加することを有益に可能にする。特に、STA102が起動して又は別のやり方でネットワークに入るとき、STA102は、チャネルをスキャンしてBS101を捜す。プリアンブル402及びSIH403が、BS101によって使用される各々のチャネル（例えばチャネル407-409）において並列に送信されるので、STA102が、チャネル407-409の任意の１つのスキャンを通してプリアンブル402及びSIH403を受信する場合、ネットワークに参加しようとしているSTA102は、どのチャネルがBS101によって占有されているのかについての情報を含む複数の情報を知ることになる。さらに、プリアンブル402及びSIH403は、どの連続したチャネルが特定のMAC/PHYスタックによってサポートされているかについての情報を含むことができる。

BS101が占有するチャネルに関する情報を得た後、STA102は、ネットワークに同期することができる。この同期は、STA102の送受信機器（例えばRF機器）の送受信周波数を、利用可能なチャネル407-409の周波数に調整することを含むが、これに限定されない。

他の情報の中で、SIH403は、BS101に占有されたチャネル、スーパーフレームあたりのフレームの数、各々のフレームの継続時間、次に予定された沈黙期間（quiet period）、沈黙期間の継続時間、BSの送信パワー、BSの位置情報を含むことができるが、これらに限定されるものではない。

特に、STA102がSIH403の送信終了後にネットワークに参加することを試みる場合、STA102は、ネットワークに関する必要な情報を知らない。このため、STA102は、沈黙したまま通信スペクトラムのスキャンを継続する必要がある。次のスーパーフレーム（例えばスーパーフレーム410）の開始時に、プリアンブル及びSIHは、再び並列に送信される。ここで、STA102は、ネットワーク100に参加することができる。

先だって及び上記の関連出願中に説明されたように、ネットワーク100のセカンダリSTA102に対する制限チャネルの利用可能度は、時間とともに変化する。したがって、チャネル407-409は、スーパーフレーム401の初めには利用可能であるが、これらのチャネルは、次のスーパーフレーム410において利用できない場合があり、又はスーパーフレーム401の間に利用できなくなる場合がある。その結果、プリアンブル402及びSIH403は、BS101が次のスーパーフレーム410の間に占有するチャネルを含むように、BS101のMAC/PHYレイヤによって動的に変更される。当然、利用できない制限チャネル（例えばチャネル301）が、スーパーフレーム401の間に利用可能になる場合があり、BS101がこれらのチャネルを占有することを決定する場合、プリアンブル402及びSIH403はこの情報を含むように更新される。

例示の実施例によれば、非連続なチャネルのスペクトラム間の連続したチャネルは、MAC/PHYスタック201-203にそれぞれ割り当てられる。これらの連続したチャネルは、ネットワーク100のSTA102による使用のために、互いに「結合される」。例示の実施例のスーパーフレーム構造は、セカンダリSTA102が、互いに結合される複数の制限チャネル（例えばTVチャネル）にアクセスできるようにするために有効である。実例として、例示の実施例の無線ネットワーク100、103は、説明されたMAC/PHYスタック割当て及びスーパーフレームを使用して、VHF及び／又はUHF TV帯域において動作するように適応される。TVチャネライゼーションが6MHzである合衆国（及び他のいくつかの国）において、スーパーフレームは、6MHz（１つのチャネル）、12MHz（2つのチャネル）及び18MHz（3つのチャネル）等を効率的に結合するために使用されることができた。したがって、プリアンブル402及びSIH 403の並列通信は、ネットワークに入ろうとしているSTA102に対する結合されたチャネルの効率的利用を促進する。

有利なことに、例示の実施例のスーパーフレーム構造は、プリアンブル及びSIHが送信される周波数を動的に制御することによって、STA102が互いに迅速に結びつくことを可能にするように適応される。より頻繁にプリアンブル及びSIHが送信されると、より迅速に他の局がネットワークを見つけることができる。この改善は、プリアンブル及びSIHが各々のチャネルにおいて送信されなければならないことによって引き起こされる、起こりうる性能の低下に対して評価されなければならない。

この開示を考慮して、本明細書に説明された様々な方法及び装置がハードウェハ及びソフトウェアとして実施されることができることに注意すべきである。さらに、様々な方法及びパラメータが、単なる例として含まれるが、制限することを意味しない。この開示を考慮して、当業者は、彼らの自身の技術及び必要な機器を達成するためにこれらの技術を決定する際に、本教示を実施することができるが、請求の範囲内にとどまる。

例示の実施例による無線通信システムの簡略化された概略図。 例示の実施例による基地局中のアーキテクチャの簡略化されたブロック図。 例示の実施例による制限周波数チャネルのスペクトラムの一部の表示。 例示の実施例によるスーパーフレーム構造の表示。

Claims (20)

1. 複数のメディアアクセス制御（ＭＡＣ）及び物理（ＰＨＹ）レイヤスタックを有する基地局、並びに
   少なくとも１つの利用できない周波数チャネルの間で、各々の前記スタックを、それぞれ１つの利用可能な制限周波数チャネルに、又はそれぞれ１セットの連続した利用可能な制限周波数チャネルに、割り当てるスペクトラムマネージャ、
   を有する無線通信ネットワーク。
2. 前記スペクトラムマネージャが、各々の前記スタックを動的に再割り当てする、請求項１に記載の無線通信ネットワーク。
3. 複数のセカンダリ無線局、及び１つ以上の前記利用可能な制限周波数チャネルを占有する少なくとも１つの既存装置をさらに有する請求項１に記載の無線通信ネットワーク。
4. 前記スペクトラムマネージャが、ネットワーク内の前記複数のセカンダリ無線局による使用に対する制限チャネルの利用可能度を決定する、請求項３に記載の無線通信ネットワーク。
5. 前記スペクトラムマネージャが、ネットワーク内の前記複数のセカンダリ無線局の送信要件を決定する、請求項３に記載の無線通信ネットワーク。
6. 無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   複数のメディアアクセス制御（ＭＡＣ）及び物理（ＰＨＹ）レイヤスタックを有する基地局を提供するステップ、並びに
   少なくとも１つの利用できない周波数チャネルの間で、各々の前記スタックを、それぞれ１つの利用可能な制限周波数チャネルに、又はそれぞれ１セットの連続した利用可能な制限周波数チャネルに、割り当てるステップ、
   を有する方法。
7. 前記割り当てるステップの前に、ネットワーク内のセカンダリ無線局による使用に対する制限チャネルの利用可能度を決定するステップをさらに有する請求項６に記載の方法。
8. 前記割り当てるステップの前に、ネットワーク内のセカンダリ無線局の送信要件を決定するステップをさらに有する請求項６に記載の方法。
9. 前記決定するステップが、前記セカンダリ無線局のそれぞれの位置を決定するステップ、及び、前記位置に基づいて、前記利用可能な制限周波数チャネルから、適切な制限周波数チャネル又は適切な１セットの連続したチャネルを選択するステップをさらに有する請求項８に記載の方法。
10. 前記割り当てるステップの後に、利用可能度の変化若しくはセカンダリ無線局の要求又はその両方に応じて、前記利用可能な制限周波数チャネルに対する前記スタックの割り当てを変更するステップをさらに有する請求項６に記載の方法。
11. 無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    基地局によって占有される複数の制限チャネルの各々において並列に、プリアンブルフィールド及びスーパーフレーム初期化ヘッダ（ＳＩＨ）フィールドを送信するステップ、並びに
    セカンダリ無線局において前記プリアンブル及びＳＩＨを受信した後に、当該セカンダリ無線局を同期させるステップ、
    を有する方法。
12. 前記送信するステップが、スーパーフレームの開始時に発生する請求項１１に記載の方法。
13. 前記同期させるステップが、前記受信の後に前記セカンダリ無線局の送受信特性を変更するステップをさらに有する請求項１１に記載の方法。
14. 次のスーパーフレームに先立って前記ＳＩＨフィールドを更新するステップ、並びに
    前記次のスーパーフレームにおいて前記プリアンブル及び更新されたＳＩＨフィールドを送信するステップ、
    をさらに有する請求項１２に記載の方法。
15. 前記受信が、前記複数の制限チャネルのうちの少なくとも１つをスキャンすることをさらに含む請求項１１に記載の方法。
16. 前記スーパーフレームが複数のフレームを有する請求項１２に記載の方法。
17. 前記ＳＩＨが、スーパーフレームあたりのフレーム数、各々のフレームの継続時間、次に予定されている沈黙期間、沈黙期間の継続時間、送信側の送信パワー、送信側の位置情報のうちの１つ以上を含む、請求項１１に記載の方法。
18. 複数の制限チャネルにおけるデータ通信であって、
    プリアンブルフィールド及びスーパーフレーム初期化ヘッダ（ＳＩＨ）フィールドを持つスーパーフレームを含み、前記ＳＩＨフィールドが、基地局によって占有された前記制限チャネルの情報を含む、データ通信。
19. 前記ＳＩＨが、スーパーフレームあたりのフレーム数、各々のフレームの継続時間、次に予定されている沈黙期間、沈黙期間の継続時間、送信側の送信パワー、送信側の位置情報のうちの１つ以上をさらに含む、請求項１８に記載のデータ通信。
20. 前記制限チャネルが、１セットの利用可能な連続した制限チャネルをさらに有し、当該１セットの連続したチャネルが、１つ又は複数の利用できない制限チャネルによって、他の利用可能な制限チャネル又は他の１セットの連続した利用可能な制限チャネルから隔てられている、請求項１８に記載のデータ通信。

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