JP2015514334A - 通信システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、マスタノード3によって制御された領域13内にマスタノード3と複数の携帯端末5(5a〜5eとして示される)を有するコグニティブ無線通信ネットワーク1の概略図である。マスタノード3及び携帯端末5は、1以上のプライマリユーザにライセンスされた周波数帯域(B)のセカンダリユーザである。プライマリユーザは、一般的には、ライセンスされた周波数帯域(B)の全部又は一部を介して送信する広帯域プライマリ送信機(wideband primary transmitter)4と、ライセンスされた周波数帯域(B)内の異なるチャネルを介して信号を送受信するプライマリユーザ装置7(7a〜7cとして示される)とを含み得る。例として、ライセンスされた周波数帯域(B)は、テレビチャネル(例えば6MHz又は8MHzのチャネルにおいて動作するDVB−T)に相当してもよい。また、プライマリユーザ装置7がライセンスされた帯域の全部又は一部において送信された信号を受信する一方、広帯域プライマリ送信機4は、多くのチャネルを介して送信し得る。PMSE(Programme Making Special Event)装置のような、あるプライマリユーザ装置7は、より大きな6MHz又は8MHzのテレビチャネルのサブバンド(例えば200kHz又は400kHzのサブバンド)内で送信してもよい。
図2は、図1に示されたセンサ携帯端末5の主要な構成を示すブロック図である。図2に示すように、センサ携帯端末5は、1つ以上のアンテナ225を介して他のノード(例えばマスタノード3)に対して信号を送信し、他のノードから信号を受信するように機能する送受信回路223を含む。コントローラ227は、メモリ237に格納されたソフトウェアにしたがって送受信回路223の動作を制御する。センサ携帯端末5は、コントローラ227によって制御され、ユーザが通信装置と情報をやりとりすることを可能にするユーザインタフェース229をさらに含む。メモリ237に格納されたソフトウェアは、特に、オペレーティングシステム239と、通信モジュール241と、ポジショニングモジュール243と、解析モジュール245と、測定モジュール246と、報告モジュール247と、送信周波数制御モジュール249とを含むが、他のものも含む。
解析モジュール245は、受信された信号がプライマリユーザ送信を含むかを判断しているとき、信号サンプルから導出された1つ以上のテスト統計値(test statistics)と、それぞれの閾値とを比較する。受信された信号がノイズのみを含む場合、テスト統計値は、それぞれの閾値よりも低いはずである。そうでない場合、テスト統計値は、それぞれの閾値よりも大きいはずである。
[数式1]
[数式2]
Target_Pf=1−Γ(1,γ/2)
ここで、Target_Pfは目標誤警報確率であり、Γは不完全ガンマ関数(incomplete gamma function)である。
図3は、図1に示されたマスタノード3の主要な構成を示すブロック図である。図3に示すように、マスタノード3は、1つ以上のアンテナ325を介して他のノードに対して信号を送信し、他のノードから信号を受信するように機能する送受信回路323を含む。コントローラ327は、メモリ337に格納されたソフトウェアにしたがって送受信回路323の動作を制御する。コントローラ327は、ネットワークインタフェース329を介して他のネットワーク通信装置と通信を行うこともできる。メモリ337に格納されたソフトウェアは、特に、オペレーティングシステム339と、通信モジュール341と、ポジショニングモジュール342と、帯域割り当てモジュール343と、信頼性解析モジュール345と、決定モジュール347と、制御モジュール349とを含むが、他のものも含む。メモリ337は、シミュレーション期間の間に前もって得られたシミュレーションデータを含む知識ベース(knowledge base)351をも含む。
マスタノード3がセンサ携帯端末5から受信された検出結果に信頼性があるか否かを判定する方法のより詳細な説明を、図4A,図4B及び図5A〜図5Eを用いて以下に示す。
(1)異なるセカンダリユーザ信号の信号対雑音比(SNRSU)
(2)異なるプライマリユーザ信号の信号対雑音比(SNRPU)
(3)異なるセンシング間隔の継続時間
(4)センサ携帯端末の異なる帯域幅
(5)異なるサンプリングレート
(6)異なるプライマリユーザ信号(例えば、DVBTが例えば5MHz,6MHz,7MHz又は8MHzの構成であり得、PMSEが200kHz又は400kHzであり得ること、アナログ又はデジタル、例えばFMの場合における異なる変調指数、又はQPSK,QAM又は他のデジタル変調の場合における異なるロールオフファクタ等の、異なる送信パラメータを使用すること)
上述したように、規制制限(regulatory authorities)はセカンダリユーザ3,5によって生成されなければならないパラメータを定義して、セカンダリユーザ3,5がプライマリユーザ4,7に干渉しないことを確実にする。いくつかの規制制限は、センサ携帯端末5が検出できなくてはならないプライマリユーザ信号の最小受信パワーを定義する。このことは、以下に示す最小SNRPU minと同等であり得る。
[数式3]
[数式4]
[表1]
[表2]
以上、実施の形態の詳細について説明した。当業者がよく理解しているように、上記で具現化された発明の利益を享受しつつ、上記実施の形態に対する多くの変更及び代替がなされ得る。以下、例として、いくつかのこれらの変更及び代替について説明する。
3 マスタノード
4 広帯域プライマリ送信機
5a〜5e 携帯端末
7a〜7c プライマリユーザ装置
13 領域
223 送受信回路
225 アンテナ
227 コントローラ
229 ユーザインタフェース
237 メモリ
239 オペレーティングシステム
241 通信モジュール
243 ポジショニングモジュール
245 解析モジュール
246 測定モジュール
247 報告モジュール
249 送信周波数制御モジュール
323 送受信回路
325 アンテナ
327 コントローラ
329 ネットワークインタフェース
337 メモリ
339 オペレーティングシステム
341 通信モジュール
342 ポジショニングモジュール
343 帯域割り当てモジュール
345 信頼性解析モジュール
347 決定モジュール
349 制御モジュール
351 知識ベース
501,503,505,507,509,511,513,515,517 SNRPU min値
Claims (48)
- 複数のセンサノードと共に使用されるマスタノードであって、
各センサノードについて、前記センサノードで受信されたセカンダリユーザ信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を取得する取得手段と、
センサノードから受信され前記センサノードがプライマリユーザ送信を感知したか否かを示す検出情報を、センサノードから受信する受信手段と、
前記対応するセンサノードについて、前記取得されたSNR測定値を使用して、各センサノードの検出信頼性を判定する判定手段と、
前記判定手段によって判定された検出信頼性に基づいて、複数のセンサノードのサブセットを選択する選択手段と、
前記センサノードの前記サブセットから受信された前記検出情報を使用して、プライマリユーザが送信しているかを決定する決定手段と
を有するマスタノード。 - 前記取得手段は、特定のセンサノードから測定値を受信することによって、そのセンサノードについてSNR測定値を取得するように構成されている
請求項1に記載のマスタノード。 - 前記取得手段は、特定のセンサノードについての位置情報を使用して前記測定値を算出することによって、そのセンサノードについてSNR測定値を取得するように機能する
請求項1に記載のマスタノード。 - 前記決定手段によってなされた決定に従って、前記マスタノード及び前記センサノードの動作を制御する制御手段
をさらに有する請求項1から3のいずれか1項に記載のマスタノード。 - 前記制御手段は、前記決定手段がプライマリユーザは送信していると決定する場合に、前記マスタノード及び前記センサノードの動作を制御して、前記プライマリユーザによる使用がライセンスされた周波数帯域において前記マスタノード及び前記センサノードが送信することを停止するように機能する
請求項4に記載のマスタノード。 - 前記制御手段は、前記プライマリユーザへの干渉を回避するために、前記プライマリユーザの送信の周波数帯域における前記マスタノードの送信パワー及び送信方向(transmission direction)の少なくともいずれかを制御するように機能する
請求項4に記載のマスタノード。 - 前記制御手段は、信頼性のある検出情報を提供するセンサノードの数を変化させるために、前記センサノードのセンシングパラメータを制御するように構成されている
請求項4から6のいずれか1項に記載のマスタノード。 - 前記制御手段は、信頼性のある検出情報を提供するセンサノードの数を変化させるために、少なくとも1つのセンサノードに対して制御情報を送信して、前記センサノードが前記センシング動作を行う方法を制御するように構成されている
請求項4から7のいずれか1項に記載のマスタノード。 - 前記制御手段は、前記センサノードが前記プライマリユーザ送信について感知するセンシング間隔を変化させる制御情報、又は、前記センサノードが受信する信号をフィルタリングするために当該センサノードによって使用される受信フィルタの帯域幅を変化させる制御情報を送信するように構成されている
請求項8に記載のマスタノード。 - 前記マスタノードによってなされる送信を誘導可能なスマートアンテナを有し、
前記マスタノードは、1つ以上のセンサノードが、プライマリユーザ送信を感知したか否かについての信頼性のある判定を行うことをできるようにするために、少なくとも1つのセンサノードから離れるように当該マスタノードの送信を一時的に誘導するように構成されている
請求項1から9のいずれか1項に記載のマスタノード。 - 前記判定手段は、センサノードについての前記取得されたSNR測定値と、前記取得されたSNR測定値を試験期間及びシミュレーション期間の少なくともいずれかの間に取得された信頼性と関連付ける格納データとを使用して、前記センサノードについての検出信頼性を判定するように構成されている
請求項1から10のいずれか1項に記載のマスタノード。 - 前記マスタノードは、前記センサノードのサブセットに対して、それらのサブセットに、受信信号を処理させ、プライマリユーザ送信の存在を検出して前記検出情報を生成するようにさせる命令を送信するように構成され、前記受信手段は、前記選択されたセンサノードのサブセットから検出情報を受信するように構成されている
請求項1から11のいずれか1項に記載のマスタノード。 - 前記受信手段は、前記複数のセンサノードからそれぞれの検出情報を受信するように構成され、前記決定手段は、前記センサノードのサブセットから受信された前記検出情報を使用して、前記決定を行うように構成されている
請求項1から11のいずれか1項に記載のマスタノード。 - 複数のセンサノードと共に使用されるマスタノードであって、
複数の前記センサノードから、前記センサノードがプライマリユーザ送信を感知したか否かを示す検出情報を受信する受信手段と、
各センサノードについて、前記センサノードで受信されたセカンダリユーザ信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を取得する取得手段と、
前記対応するセンサノードについて前記取得されたSNR測定値を使用して、前記複数のセンサノードから受信された検出情報の信頼性を確認する確認手段と、
前記確認手段によって信頼性があると判定された前記受信された検出情報のサブセットを使用して、プライマリユーザが送信しているかを決定する決定手段と
を有するマスタノード。 - 複数のセンサノードと共に使用されるマスタノードであって、
各センサノードについて、前記センサノードで受信されたセカンダリユーザ信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を取得する取得手段と、
前記対応するセンサノードについて、前記取得されたSNR測定値を使用して、各センサノードの検出信頼性を判定する判定手段と、
前記判定手段によって判定された検出信頼性に基づいて、複数のセンサノードのサブセットを選択する選択手段と、
前記センサノードのサブセットに対して、前記センサノードのサブセットに、受信信号を処理させ、それによってプライマリユーザが現在送信しているかを検出するようにさせる命令を送信する命令手段と、
センサノードから受信され前記センサノードがプライマリユーザ送信を感知したか否かを示す検出情報を、センサノードの前記サブセットから受信する受信手段と、
前記センサノードの前記サブセットから受信された前記検出情報を使用して、プライマリユーザが送信しているかを決定する決定手段と
を有するマスタノード。 - マスタノードと共に使用されるセンサノードであって、前記センサノード及びマスタノードは、プライマリユーザ装置のライセンスされた動作帯域内で互いに通信を行うように機能し、
前記センサノードで受信された信号を解析し、セカンダリユーザ装置から受信された信号と前記プライマリユーザ装置から受信された信号とを区別して、前記センサノードがプライマリユーザ送信を検出したか否かを示す検出情報を生成する解析手段と、
前記センサノードによって受信されたセカンダリユーザ信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を判定する判定手段と、
前記判定されたSNR測定値及び前記生成された検出情報を、前記マスタノードに対して報告する報告手段と
を有するセンサノード。 - 前記判定手段は、前記マスタノードから受信された信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を判定するように構成されている
請求項16に記載のセンサノード。 - 前記判定されたSNR測定値を用いて前記生成された検出情報の信頼性を確認する確認手段をさらに有し、
前記確認手段が前記検出情報に信頼性があると判定した場合に、前記報告手段は、前記検出情報を報告するように構成されている
請求項16又は17に記載のセンサノード。 - 前記確認手段は、前記取得されたSNR測定値と、前記取得されたSNR測定値を試験期間及びシミュレーション期間の少なくともいずれかの間に取得された信頼性と関連付ける格納データとを使用して、前記検出情報の信頼性を確認するように構成されている
請求項18に記載のセンサノード。 - 前記報告手段は、前記センサノードについての位置情報を前記マスタノードに対して報告するように機能する
請求項16から19のいずれか1項に記載のセンサノード。 - 前記報告手段は、前記SNR測定値を報告するように構成され、
前記解析手段は、前記センサノードが、前記マスタノードから前記解析を行うための命令を受信する場合に、前記解析を行うように構成されている
請求項16から20のいずれか1項に記載のセンサノード。 - 複数のセンサノードと通信を行うマスタノードによって行われる方法であって、
各センサノードについて、前記センサノードで受信されたセカンダリユーザ信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を取得するステップと、
センサノードから受信され前記センサノードがプライマリユーザ送信を感知したか否かを示す検出情報を、センサノードから受信するステップと、
前記対応するセンサノードについて、前記取得されたSNR測定値を使用して、各センサノードの検出信頼性を判定するステップと、
前記判定手段によって判定された検出信頼性に基づいて、複数のセンサノードのサブセットを選択するステップと、
前記センサノードのサブセットから受信された前記検出情報を使用して、プライマリユーザが送信しているかを決定するステップと
を含む方法。 - 前記取得ステップは、特定のセンサノードから測定値を受信することによって、そのセンサノードについてSNR測定値を取得する
請求項22に記載の方法。 - 前記取得ステップは、特定のセンサノードについての位置情報を使用して前記測定値を算出することによって、そのセンサノードについてSNR測定値を取得する
請求項22に記載の方法。 - 前記決定ステップでなされた決定に従って、前記マスタノード及び前記センサノードの動作を制御するステップ
をさらに含む請求項22から24のいずれか1項に記載の方法。 - 前記制御ステップは、前記決定ステップがプライマリユーザは送信していると決定する場合に、前記マスタノード及び前記センサノードの動作を制御して、前記プライマリユーザによる使用がライセンスされた周波数帯域において前記マスタノード及び前記センサノードが送信することを停止する
請求項25に記載の方法。 - 前記制御ステップは、前記プライマリユーザへの干渉を回避するために、前記プライマリユーザの送信の周波数帯域における前記マスタノードの送信パワー及び送信方向の少なくともいずれかを制御する
請求項25に記載の方法。 - 前記制御ステップは、信頼性のある検出情報を提供するセンサノードの数を変化させるために、前記センサノードのセンシングパラメータを制御する
請求項25から27のいずれか1項に記載の方法。 - 前記制御ステップは、信頼性のある検出情報を提供するセンサノードの数を変化させるために、少なくとも1つのセンサノードに対して制御情報を送信して、前記センサノードが前記センシング動作を行う方法を制御する
請求項25から28のいずれか1項に記載の方法。 - 前記制御ステップは、前記センサノードが前記プライマリユーザ送信について感知するセンシング間隔を変化させる制御情報、又は、前記センサノードが受信する信号をフィルタリングするために当該センサノードによって使用される受信フィルタの帯域幅を変化させる制御情報を送信する
請求項29に記載の方法。 - スマートアンテナを使用して、1つ以上のセンサノードから取得された検出情報の信頼性を増加させるために、少なくとも1つのセンサノードから離れるように当該マスタノードによってなされる送信を誘導するステップ
を含む請求項22から30のいずれか1項に記載の方法。 - 前記判定ステップは、センサノードについての前記取得されたSNR測定値と、前記取得されたSNR測定値を試験期間及びシミュレーション期間の少なくともいずれかの間に取得された信頼性と関連付ける格納データとを使用して、前記センサノードについての検出信頼性を判定する
請求項22から31のいずれか1項に記載の方法。 - 前記マスタノードは、前記センサノードのサブセットに対して、それらのサブセットに、受信信号を処理させ、プライマリユーザ送信の存在を検出して前記検出情報を生成するようにさせる命令を送信し、前記受信ステップは、前記選択されたセンサノードのサブセットから検出情報を受信する
請求項22から32のいずれか1項に記載の方法。 - 前記受信ステップは、前記複数のセンサノードからそれぞれの検出情報を受信し、前記決定手段は、前記センサノードのサブセットから受信された前記検出情報を使用して、前記決定を行う
請求項22から32のいずれか1項に記載の方法。 - 複数のセンサノードと通信を行うマスタノードによって行われる方法であって、
複数の前記センサノードから、前記センサノードがプライマリユーザ送信を感知したか否かを示す検出情報を受信するステップと、
各センサノードについて、前記センサノードで受信されたセカンダリユーザ信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を取得するステップと、
前記対応するセンサノードについて前記取得されたSNR測定値を使用して、前記複数のセンサノードから受信された検出情報の信頼性を確認するステップと、
前記確認手段によって信頼性があると判定された前記受信された検出情報のサブセットを使用して、プライマリユーザが送信しているかを決定するステップと
を含む方法。 - 複数のセンサノードと通信を行うマスタノードによって行われる方法であって、
各センサノードについて、前記センサノードで受信されたセカンダリユーザ信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を取得するステップと、
前記対応するセンサノードについて、前記取得されたSNR測定値を使用して、各センサノードの検出信頼性を判定するステップと、
前記判定手段によって判定された検出信頼性に基づいて、複数のセンサノードのサブセットを選択するステップと、
前記センサノードのサブセットに対して、前記センサノードのサブセットに、受信信号を処理させ、それによってプライマリユーザが現在送信しているかを検出するようにさせる命令を送信するステップと、
センサノードから受信され前記センサノードがプライマリユーザ送信を感知したか否かを示す検出情報を、センサノードの前記サブセットから受信するステップと、
前記センサノードの前記サブセットから受信された前記検出情報を使用して、プライマリユーザが送信しているかを決定するステップと
を含む方法。 - マスタノードと通信を行うセンサノードによって行われる方法であって、前記センサノード及びマスタノードは、プライマリユーザ装置のライセンスされた動作帯域内で互いに通信を行うように機能し、
前記センサノードで受信された信号を解析し、セカンダリユーザ装置から受信された信号と前記プライマリユーザ装置から受信された信号とを区別して、前記センサノードがプライマリユーザ送信を検出したか否かを示す検出情報を生成するステップと、
前記センサノードによって受信されたセカンダリユーザ信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を判定するステップと、
前記判定されたSNR測定値及び前記生成された検出情報を、前記マスタノードに対して報告するステップと
を含む方法。 - 前記判定ステップは、前記マスタノードから受信された信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を判定する
請求項37に記載の方法。 - 前記判定されたSNR測定値を用いて前記生成された検出情報の信頼性を確認するステップ
をさらに含み、
前記確認ステップが前記検出情報に信頼性があると判定した場合に、前記報告ステップは、前記検出情報を報告する
請求項37又は38に記載の方法。 - 前記確認ステップは、前記取得されたSNR測定値と、前記取得されたSNR測定値を試験期間及びシミュレーション期間の少なくともいずれかの間に取得された信頼性と関連付ける格納データとを使用して、前記検出情報の信頼性を確認する
請求項39に記載の方法。 - 前記報告ステップは、前記センサノードについての位置情報を前記マスタノードに対して報告する
請求項37から40のいずれか1項に記載の方法。 - 前記報告ステップは、前記SNR測定値を報告するように構成され、
前記解析ステップは、前記マスタノードから前記解析を行うための命令を受信することに応じて、前記解析を行う
請求項37から41のいずれか1項に記載の方法。 - 複数のセンサノードと共に使用されるマスタノードであって、
センサノードから受信され前記センサノードがプライマリユーザ送信を感知したか否かを示す検出情報を、センサノードから受信するように構成された受信機と、
各センサノードについて、前記センサノードで受信されたセカンダリユーザ信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を取得して、前記対応するセンサノードについて、前記取得されたSNR測定値を使用して、各センサノードの検出信頼性を判定するように構成された信頼性解析モジュールと、
前記頼性解析モジュールによって判定された検出信頼性に基づいて、複数のセンサノードのサブセットを選択する選択モジュールと、
前記センサノードの前記サブセットから受信された前記検出情報を使用して、プライマリユーザが送信しているかを決定するように構成された決定モジュールと
を有するマスタノード。 - マスタノードと共に使用されるセンサノードであって、前記センサノード及びマスタノードは、プライマリユーザ装置のライセンスされた動作帯域内で互いに通信を行うように機能し、
前記センサノードで受信された信号を解析し、セカンダリユーザ装置から受信された信号と前記プライマリユーザ装置から受信された信号とを区別して、前記センサノードがプライマリユーザ送信を検出したか否かを示す検出情報を生成する解析モジュールと、
前記センサノードによって受信されたセカンダリユーザ信号の信号対雑音比(SNR)の測定値を判定する測定モジュールと、
前記判定されたSNR測定値及び前記生成された検出情報を、前記マスタノードに対して報告する報告モジュールと
を有するセンサノード。 - 前記報告モジュールは、前記マスタノードが前記センサノードに対して前記受信された信号の解析を行うように指示する場合に、前記マスタノードに対して前記検出情報を報告するようにのみ構成されている
請求項44に記載のセンサノード。 - 請求項1から15のいずれか1項に記載のマスタノードと、請求項16から21のいずれか1項に記載の複数のセンサノードとを有する通信システム。
- プログラム可能な通信ノードを請求項1から15のいずれか1項に記載の前記マスタノードとして構成されるようにするための、コンピュータに実装可能な指示を有するコンピュータ実装可能指示製品。
- プログラム可能な通信ノードを請求項16から21のいずれか1項に記載の前記センサノードとして構成されるようにするための、コンピュータに実装可能な指示を有するコンピュータ実装可能指示製品。
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