JP4559395B2 - 無線通信システムにおける測定サマリを通報する装置及び関連する方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等の第１の通信規格に従って動作可能な無線通信システムにおける通信局による通信に関する。なお、この規格では、システムが利用可能な周波数帯は、他の通信規格に従って動作可能な他の無線通信システムにも利用可能である。特に、本発明は、少なくとも測定サマリにおいて、通信システムが同調している周波数帯の一部にて第１の通信規格に従った通信活動が進行中であるかどうかを、特定する装置及び関連する方法に関する。周波数帯５ＧＨｚでのＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って動作可能な通信局に実装された場合、８０２．１１形式のデータが伝達される周波数帯域の部分に通信局が同調しているかどうかを示す測定サマリフィールドが、形成される。８０２．１１形式のデータが伝達される周波数帯域の部分に通信局が同調しているかどうかを特定することにより、通信局が同調する周波数帯の部分における再同調又は通信動作が、引続いてなされる。

通信技術の進歩により、新しい型の通信システムが世に出て普及してきた。このような新しい型の通信システムのいくつかでは、現行の型の通信システムに比べて、データ送信速度及び対応する伝達可能データ量が増加している。

新しい型の無線通信システムは、通信技術の進歩の結果として可能となった通信システムの典型的なものである。無線通信システムの通信チャネルは、無線リンク上に形成されているので、従来、送信局及び受信局を動作可能としていた有線接続が不要となる。従って、無線通信システムは本質的に、従来の有線システムとは対照的に、通信の機動性を向上させることができる。

帯域幅の制約により、通信システムの通信容量が制限されることもある。すなわち、通信システムが送信局及び受信局間で情報を伝達するのに利用可能な単一又は複数の通信チャネルの帯域幅の容量が、制限されていることもある。そして、単一又は複数の通信チャネルにおける制限された容量により、通信システムにおける通信容量の増加が制限される。無線通信システムの通信容量は、通信チャネルの帯域幅の制限による容量の制約に、特に影響されやすい。一般に、無線通信システムは、通信チャネルが規定される電磁スペクトルにおける限定された部分に割り当てられる。従って、無線通信システムの通信容量の増加は、このような割り当てにより制限されることもある。従って、無線通信システムの通信容量の増加は、割り当てられたスペクトルの利用効率が増加する場合にのみ、起こり得るということもある。

デジタル通信技術は、通信システムにおける通信の帯域幅の効率を向上させる仕方を、提供している。このようなシステムにて割り当てられたスペクトルを効率的に利用するという、無線通信システムにおける特定の要求があるため、デジタル通信技術は、そこで特に有利なものとして用いられている。

デジタル通信技術が用いられる場合には、伝達されるべき情報はデジタル化される。ある技術では、デジタル化された情報は、パケットの形式に形成され、該パケットが伝達されて通信が実現する。データのパケットの個々のもの、又はグループは、離散的な間隔で伝達され、一旦伝達されると結合されて、そこに含まれた情報内容が再現される。

データのパケットが離散的な間隔で伝達されるので、回線交換通信における従来の要件とは対照的に、通信チャネルは、ある受信局へと伝達するためにある送信局で生成されたパケットデータの伝達専用とされる必要はない。その代わりに、単一のチャネルが、複数の別々の送信及び受信局対により共用されうる。単一のチャネルが複数の通信局対による通信を実行するのに利用可能であるため、通信容量が増大することになる。パケットデータ通信は、例えば、従来のＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）内で実行されている。また、有線ＬＡＮと同様の形式で動作可能なワイヤレスネットワークも開発され、無線リンクを通じてデータのパケットを伝達するのに利用されている。これにより、無線リンクを通じて接続された送信局及び受信局間の通信が実現している。

例えば、ＩＥＥＥ（電気電子技術者協会）８０２．１１規格は、ワイヤレスＬＡＮ実施のためのシステムを規定している。このシステムは、論理レイヤレベルで規定されており、このシステムにおける種々のレイヤの動作パラメータは、当該規格にて規定されている。

５ＧＨｚにある免許不要の帯域を利用して、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って一般的に動作可能なＷＬＡＮを実装する提案が、なされてきた。

また、５ＧＨｚ周波数帯域には、他のシステムも実装可能である。例えば、ハイパーＬＡＮＩＩ（HyperLan II）システムと称する無線通信システムも、５ＧＨｚ帯域にて実装されている。ハイパーＬＡＮＩＩシステムは、ＥＴＳＩにより公表された規格に従って動作可能である。ハイパーＬＡＮＩＩシステムは、ＷＬＡＮシステムでもある。

５ＧＨｚ帯域における共通の周波数部分で動作可能な２つ以上の通信システムとして、そこで動作可能な通信システムは、通信が実行される周波数帯域の部分を動的に選択可能となっている必要がある。２つ以上の通信システムが通信を実行するために同時に同一の周波数を使用しないようにするため、動的な選択が要求される。

欧州規制委員会（ＥＲＣ:European Regulatory Commission）は、５ＧＨｚ周波数帯域にて動作可能なシステムのシステム要件を、公表している。例えば、その要件には、５ＧＨｚ帯域で動作可能なシステムが、そこで規定されている利用可能な周波数チャネルに亘って拡がる電磁エネルギーを放射するという要件が、含まれている。すなわち、通信システムの動作中に発生した通信信号のエネルギーで形成された干渉レベルは、当該周波数帯域の広い帯域幅に亘ってほぼ一定でなければならない。干渉は、均等に拡がる必要があり、衛星通信及びレーダシステムとの干渉を防止する必要がある。

そして、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１又はハイパーＬＡＮシステムでは、当該周波数帯域において基本サービスセット（ＢＳＳ：basic service set）により現在使用されていないある周波数部分に対して、移動局（ＳＴＡ）が同調可能であるということが、要求される。そして、一旦そこに同調すると、干渉の存在を測定することが、移動局に対して要求される。一旦測定がなされると、測定の通報が、基本サービスセットのアクセスポイント（ＡＰ）へと、返送される必要がある。この手順は、動的周波数選択（ＤＦＳ）と称され、測定の解析結果に従って、基本サービスセットのアクセスポイントは、その移動局の動作用に新規の周波数域を選択するかどうか判別する。この手順は、動的周波数選択（ＤＦＳ）と称される。ハイパーＬＡＮＩＩシステムでは、移動局は、ＤＳＦ機構の一部としてベースバンド送受信システムにおける受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）ブロックの通知を通報する。但し、ＲＳＳＩの通知を用いると、干渉信号源に関する示度を提供できなくなる。

ＩＥＥＥ８０２．１１システムで動作可能な移動局における動的周波数選択に役立つ方法が、有利となるであろう。

動的周波数割当が利用されている無線通信システムの動作に関連したこの背景情報に鑑みて、本発明による著しい改良が展開されてきた。

それゆえに、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のような第１の通信規格に従って動作可能な無線通信システムにて用いるための装置及び関連する方法を、有利に提供する。ここでは、システムにより利用可能な周波数帯域は、他の通信システム規格に従って動作可能な他の通信システムによっても利用可能である。

本発明の一実施形態の動作を通じて、少なくとも測定サマリにおいて、第１の通信規格に従った通信動作が、通信局が同調している周波数帯域の一部上で進行中であるかどうかを特定する仕方が、提供される。測定サマリを提供することにより、通信局の次の再同調又は次の通信動作に関する判別が、よりよくなされるようになる。それにより、動的な周波数選択が容易になる。

本発明の一側面では、測定サマリフィールドは、一般に５ＧＨｚ周波数帯域でＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って動作可能な移動局（ＳＴＡ）によって形成される。測定サマリフィールドは、８０２．１１データが伝達されている周波数帯域の部分に、移動局が同調しているかどうかを示す値になっている。測定サマリフィールドを、８０２．１１システムにて動作可能なアクセスポイント（ＡＰ）等の制御装置へと、伝達することにより、移動局を再同調させるか、あるいは、移動局が同調している周波数帯域の部分上での通信を開始するかということに関する判断がなされる。

本発明の他の側面では、測定サマリフィールドには、８０２．１１データパケットが伝達されている周波数域に移動局が同調しているかどうかを示す値が、格納される。移動局が同調している周波数域にて、８０２．１１データパケットが伝達されている場合、測定サマリフィールドには、第１の値が格納される。逆に、移動局が同調している周波数域にて、８０２．１１データパケットが伝達されていない場合、測定サマリフィールドは他の値となる。測定サマリフィールドを含む測定サマリは、移動局により、アクセスポイントへと伝達される。アクセスポイントでは、移動局の次の動作を制御するための制御機能が実行される。

本発明の他の側面では、一旦、移動局が選択された周波数域に同調すると、その周波数域で伝達されている通信エネルギーの測定がなされる。通信エネルギーが検出された場合、その通信エネルギーは、復号されて、通信エネルギーがパケット形式のデータを形成しているかどうかが、検出される。パケット形式のデータが検出された場合、データパケットについてのさらなる解析がなされて、そのデータパケットが、８０２．１１形式のデータパケットであるかどうかが、判別される。このような検出がなされると、測定サマリフィールドには、８０２．１１形式のデータパケットが伝達されていて移動局が同調している周波数域を示す値が、格納される。それ以外の場合、移動局が同調している周波数域上で８０２．１１形式のデータが伝達されていないことを示す通知が、測定サマリフィールドに格納される。

本発明の他の側面では、通信エネルギーが検出され、それが復号されてデータパケットの存在が検出されると、さらなる解析がなされて、データパケットが、８０２．１１形式のデータパケットか、あるいは、８０２．１１規格に関して外来のＰＬＣＰ（物理レイヤ集中プロトコル）形式のパケットであるかが、特定される。データパケット型の特定は、移動局が動作可能な通信システムによる物理レイヤ及び該物理レイヤより上位の論理レイヤでのパケット解析を通じて、なされる。８０２．１１システムでは、信号フィールドの適切な復号、物理レイヤプロトコルデータユニット（ＰＰＤＵ）上の巡回冗長検査（ＣＲＤ）、及び有効なＭＡＣアドレス形式により、有効なパケットが判別される。これに対し、ハイパーＬＡＮＩＩのデータパケットには、対応する８０２．１１形式のデータ構造がない。そのため、ハイパーＬＡＮＩＩ形式のデータパケットと、８０２．１１形式のデータパケットとが、区別される。

一実装例では、ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮで動作可能な移動局用の装置、及び方法が、提供される。移動局は、５ＧＨｚ周波数帯域内の周波数域に同調する。一旦、その周波数域に同調すると、ＣＣＡ（クリアチャネル判定）動作が実行される。その周波数域がビジーであるとＣＣＡが示しているかどうかについて、判別がなされる。その判別は、移動局が同調している周波数上に通信エネルギーが存在するかどうかを検出することにより、なされる。通信エネルギーが存在していると検出された場合、移動局は、通信エネルギーがＩＥＥＥ８０２．１１規格に従ってフォーマットされたデータパケットを形成しているかどうか、さらに判別する。この判別のために、復号動作が実行されて、データパケットのプリアンブル部分が検出される。データパケットのプリアンブル部分が検出された場合、データパケットの信号フィールドについての復号動作が、さらに実行される。このような復号の後、データパケットの宛先を検査するための問い合わせが、さらになされる。ＭＡＣ・ＩＤ（識別子）が検出された場合、そのデータパケットは、８０２．１１形式のデータパケットである。ハイパーＬＡＮＩＩ形式のデータパケットには、対応する８０２．１１形式の信号フィールド（すなわち、ＰＬＣＰヘッダ）及びＭＡＣ識別子がないので、本発明の一実施形態の動作により、ハイパーＬＡＮＩＩ形式のデータパケットと８０２．１１形式のデータパケットとが、区別可能である。

このように、これらの側面及び他の側面にて、第１システム型のデータパケットが伝達される周波数帯域における選択された部分が動的に選択される第１の無線通信システム用の装置、及び関連する方法が提供される。また、その周波数帯域は、第２システム型のデータパケットが伝達される第２の通信システムによっても、選択的に利用される。通信局が同調している周波数帯域の部分が、第１システム型のデータパケットを伝達するのに用いられるかどうかについて、通報がなされる。少なくとも、通信局が同調している周波数帯域の部分上で、第１システム型のデータパケットが伝達されているかどうかを判別した通知を受信するために、通知部が接続されている。通知部は、その判別を表す通知信号を生成する。通知部により生成された通知信号を受信するために、通報部が接続されている。通報部は、通知部により生成された通知信号を示す値を格納したフィールドを含む通報メッセージを、生成する。

本発明のより完全なる理解及び本発明の範囲は、以下に概要がまとめられた添付の図面、本発明における現時点で好適な実施形態の詳細な説明、及び添付の特許請求の範囲から得られる。

はじめに、図１を参照すると、全体として１０で示される通信システムは、移動局（ＳＴＡ）１２とのパケット無線通信を提供するように、動作可能である。

典型的な実装例では、通信システムには、一般に５ＧＨｚ周波数帯域でＩＥＥＥ（電気電子技術者協会）８０２．１１規格に従って動作可能となるように構築されたＷＬＡＮ（ワイヤレスローカルエリアネットワーク）が、含まれている。移動局１２は、ここでは、一般にＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って、動作可能である。この通信システムは、例示的なものである。本発明の実施形態の動作は、ＩＥＥＥ８０２．１１システムとしての通信システム１０の実装例について説明されるが、本発明の教示内容は、他の型の通信システムにも同様に適用可能である。

通信システムの動作の際、データは、複数のアクセスポイントから選択されたアクセスポイント（ＡＰ）（ここではアクセスポイント１４）で、移動局に対して送受信される。なお、複数のアクセスポイントのうちの２つが、図示されている。データは、移動局１２と選択されたアクセスポイントとの間に形成された無線リンク１６を通じて、伝達される。移動局から、選択されたアクセスポイントへと伝達されるデータは、逆リンクチャネル（reverse link channel）上を伝達されるものと、表現されることがあり、アクセスポイント１４から移動局へと無線リンク１６上を伝達されるデータは、順リンクチャネル（forward link channel）上を伝達されるものと、表現されることがある。

順リンクチャネル又は逆リンクチャネル上をデータが伝達されるとき、データは、電磁エネルギー（ここでは通信エネルギーと称する）の形態で伝達される。５ＧＨｚ周波数帯域では、所定のチャネル割当が、特定の通信システムに対して具体的に割り当てられているわけではない。すなわち、通信システム１０を形成しているＩＥＥＥ８０２．１１システムに、その専用使用のために周波数帯域のある部分が具体的に割り当てられているというわけではない。その代わりに、当該周波数帯域における同一周波数領域にて、他のシステムも実装及び動作可能となっている。その周波数帯域の同一周波数領域が同時に使用されることがないように、５ＧＨｚ周波数帯域を利用している通信システム内で動作可能な装置により、動的周波数選択（ＤＦＳ）機構が利用される必要がある。

一般に、動的周波数選択機構では、使用される周波数帯域の部分が、動的に選択される。この動的な選択は、その周波数帯域における当該領域が他の通信システムによる他の通信に利用されていないことが判別されると、なされる。ある周波数域が既に使用中であると判別されると、通信が行われる別の周波数域が選択される。動的周波数選択が提供されることにより、同一の周波数域が２つ以上の別々の通信システムに同時に利用されることはなくなる。

上述のように、通信システムには、複数のアクセスポイント（そのうちの２つのアクセスポイント１４が図示されている）が、含まれている。各アクセスポイントにより、サービスエリアが規定される。このサービスエリアをセルと称することもある。移動局がセル内に位置すると、移動局と通信システムのインフラ部分との通信は、通例、移動局が位置しているセルを規定したアクセスポイントとの間で実行される。

アクセスポイント１４は、コントロールハブ１６に接続している。コントロールハブは、アクセスポイントの動作及びＷＬＡＮ内での通信を制御するように動作可能である。コントロールハブは、コンピュータサーバに組み入れられることもあり、ルータに接続し、さらには、パケットデータネットワーク（ＰＤＮ）２４に接続している。パケットデータネットワークは、例えばインターネットのバックボーンにより形成されている。そして、通信ノード（ＣＮ:correspondent node）２６は、パケットデータネットワークに接続している。通信ノードは、パケットデータネットワークを通じて、そして移動局１２と形成可能な通信経路を通じて、パケットデータを伝達可能な任意の通信機器を、表している。

図には、ＩＥＥＥ８０２．１１形式のパケットのフレーム構造が、さらに示されている。ＰＬＣＰプリアンブルフィールド２６には、ＯＦＤＭトレーニングシンボル（OFDM training symbols）が含まれている。そのトレーニングシンボルも、ＣＣＡ機構を起動する。ＩＥＥＥ８０２．１１形式及びハイパーＬＡＮＩＩ形式のパケットにおけるＰＬＣＰプリアンブルは、ほぼ同一である。また、そのフレーム構造には、信号フィールド２７も含まれている。信号フィールドは、ＰＳＤＵフィールド（後述）で用いられる変調を伝達する。サービスフィールド２９には、データ用のスクランブラ初期化ビットが含まれている。ＰＳＤＵフィールド３１は、送信されたデータの宛先を識別する物理レイヤサービスデータユニット（Physical Layer Service Data Unit）フィールドを、形成している。とりたてて図示されてはいないが、信号フィールドとサービスフィールドとの組み合わせになったＰＬＣＰヘッダが、用いられてもよい。

移動局１２には、無線リンク１６の順リンクチャネルを通じて移動局へと伝達されるデータを検出して作動するように動作可能な受信部３２が、含まれている。そして、移動局には、無線リンク１６におけるアクセスポイントへの逆リンクチャネル上を伝達されるべきデータを操作するように動作可能な送信部３４が、含まれている。

また、移動局には、本発明の一実施形態の装置３８が、含まれている。その装置は、移動局及び通信システムのネットワーク部分の動的周波数選択動作に従って、移動局が同調している周波数域で移動局により実行されるべき通信動作を可能とするように、あるいはその代わりに、移動局に対して他の周波数域に同調するように指示するように、動作可能である。その装置は、移動局の受信部及び送信部の双方に接続している。

装置３８の要素は、機能的に表されている。装置の要素の実装は、任意の所望の仕方でなされる。典型的な実装例では、要素の形態は、少なくとも部分的には、好適な処理回路により実行可能なアルゴリズムを形成する。一旦、移動局が、選択された周波数域に同調すると、受信部の回路は、移動局が同調している周波数域内における無線リンクの順リンク上の通信エネルギーを検出する。通信エネルギーの検出又はその欠落についての通知は、装置３８の通知部４４への結線４２を通じてなされる。

通知部４４には、状態判別部４６が含まれている。ここで、状態判別部は、クリアチャネル判定（ＣＣＡ：clear channel assessment）動作を実行する。クリアチャネル判定動作は、移動局が同調している周波数域上に通信エネルギーが存在するかどうかを、判別する。状態検出部は、デコーダ４８に接続している。そして、デコーダは、結線４２を通じて接続され、移動局の受信部により受信された通信エネルギーがあれば、その受信通知を取得する。デコーダは、状態検出部により通信エネルギーが検出されると、その通信エネルギーの復号を試みるように動作可能である。

そして、通知部４４には、パケットアドレス検出部も含まれている。パケットアドレス検出部も、結線４２に接続しており、移動局の受信部により受信された通信エネルギーがあれば、その受信通知を取得する。パケットアドレス検出部は、８０２．１１通信システムの物理（ＰＨＹ）論理レイヤにて形成されたデータパケットのプリアンブル部分を検出すること等により、デコーダがデータパケットの存在を検出すると、動作可能となる。パケットアドレス検出部５２は、ＭＡＣ（メディアアクセスコントロール）レイヤのパケットアドレスが、受信された通信エネルギーの一部になっているかどうかを、検出する。ハイパーＬＡＮＩＩ形式のデータパケットには、８０２．１１形式の信号フィールド及びＭＡＣレイヤのパケットアドレスが、含まれていない。それゆえ、パケットアドレス検出部は、ハイパーＬＡＮＩＩ形式のデータパケットと８０２．１１形式のデータパケットとを、区別することができる。

さらに、装置３８には、通知部４４のパケットアドレス検出部５２に接続した通報部５６が、含まれている。通報部５６は、測定サマリを生成するように動作可能である。測定サマリには、移動局が同調している周波数域に、８０２．１１形式のデータパケットが含まれているかどうかを示す値を格納したフィールドが、含まれている。ハイパーＬＡＮＩＩ形式のデータパケットのような、他のデータパケット型のデータパケットが検出された場合には、そのフィールドには他の値が格納される。そのため、そのフィールドは、移動局が同調している周波数域が、８０２．１１形式のデータパケット、又は異なるＰＬＣＰ（physical layer convergence protocol）に従ったデータパケットと通信するのに用いられているかどうかを、少なくとも示している。

測定サマリは、結線５８を通じて、送信部３４に対して提供される。送信部は、無線リンク１６上にてアクセスポイントへと戻るように形成された逆リンクチャネルを通じて、測定サマリを送信する。ここで、アクセスポイントにて一旦受信されると、測定サマリの通知は、コントロールハブ１８又は他の適切な構造へと、ルーティングされる。測定サマリについての解析が、コントロールハブにてなされ、該コントロールハブは、移動局が当該周波数域に同調したままがよいか、あるいは、他の周波数域に同調し直した方がよいか、判別する。

図２に、典型的な測定サマリ例を示す。この測定サマリは、全体として６８で示され、図１に示された移動局における装置３８により形成される。測定サマリには、複数のフィールド（フィールド７２を含む）が、含まれている。フィールド７２は、１ビットフィールドであり、ここでは、外来ＰＬＣＰヘッダフィールドとして識別される。そのフィールドには、測定間隔の間に、移動局が同調している周波数域で、ＰＬＣＰが検出された場合、但し、その後に、有効な信号フィールドが検出されなければ、第１の値が格納される。例えば、移動局が同調している周波数域内で規定された通信チャネル上を、ハイパーＬＡＮＩＩ形式のデータパケットが伝達されたときに、このようになる。そして、８０２．１１形式のデータパケットが検出された場合には、フィールド７２は他の値になる。

ここでは、測定サマリ６８には、その他の１ビットフィールド７４，７６，７８，８２，８４，８６，８８も、含まれている。フィールド７４は、ＢＳＳ（基本サービスセット）フィールドであり、その値は、測定された周波数チャネルについて、少なくとも１つの有効なＭＡＣヘッダが復号されたかどうかを、示している。フィールド７６は、ＱＢＳＳフィールドである。フィールド７６の値は、少なくとも１つのＢＳＳがＱＢＳＳで実行されているかどうかを、示している。そのビットは、移動局がＩＥＥＥ８０２．１１（ｅ）のＭＡＣ有効である場合にのみ、設定される。フィールド８２，８４は、フレームに亘り、移動局により測定がなされている間、ＤＳへのフィールド及びＤＳからのフィールドが設定されているかどうかを、示す値である。

フィールド８４は、周期フィールドである。周期フィールドは、少なくとも２つの連続したＣＣＡ（クリアチャネル判定）のビジー及びオン／オフ・パターンの測定が周期的かどうかを示す値をとる。少なくとも２つのＣＣＡビジー持続時間及びＣＣＡビジー間隔が同一である場合に、信号は、周期的であると分類される。フィールド８６は、拡張ＣＣＡ通知フィールドである。フィールド８６の値は、ＣＣＡビジーフラクション（CCA busy fraction）、ＣＣＡビジー持続時間、及びＣＣＡビジー間隔が、通報の中に存在するかどうかを示す。そして、フィールド８８は、拡張ＢＳＳ通報である。フィールド８８の値は、測定通報フレームに詳細な通報が含まれているかどうかを示す。

次に図３を参照し、クリアチャネル判定（ＣＣＡ）とは何かということについての基礎知識を提供するために、以下、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのプリアンブル、及び該プリアンブルがＣＣＡ中でどのように用いられるかについて、説明する。ＩＥＥＥ８０２．１１ａと同様の物理レイヤ（ＰＨＹ）があるシステムは、非常に低いＳ／Ｎ比であっても、ＣＣＡ機構を起動可能であることが、さらに、シミュレーションにより明らかにされている。従って、ＩＥＥＥ８０２．１１ａと同様のＰＨＹを利用しているものの、異なるメディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）を有するシステムの存在を検出するとともに、このことを動的周波数選択（ＤＦＳ）測定の際に通報することが、重要である。

図３に示されたプリアンブルは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのＷＬＡＮシステムにおける全てのデータバーストに、予め付加されている。ここで、“Ｂ”は、短いトレーニングシンボルを表している。そのうち、最初の短いトレーニングシンボル１０１が、例示されている。この短いシンボルは、周期０．８μｓの波形を発生する。この短いシンボルは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）復号部にて無線周波数（ＲＦ）で受信されたパケットの最初の部分である。そのため、最初の２つのシンボルには、ゲインコントロールループの安定化、及びそれに伴う量子化の影響により、歪みが生じることがある。但し、残りの８つの短いシンボルは、確実なパケット検出及びクリアチャネル判定のために充分なエネルギーを提供する。鍵となるのは、付加的な雑音の影響を低減させるのに充分な平均をとることである。

長いシンボル１０５は、図３に“Ｃ”として示されている。ここでは、長いシンボルと短いシンボルとが、ＣＰとして示される周期プレフィックス（cyclic prefix）１２１を用いて分割されている。ＣＰ１２１により、あるチャネルについて、シンボル間の干渉ＩＳＩの影響なしに、長いシンボル１０５の判定が可能となる。長いシンボル１０５は、持続時間が３．２μｓであり、使用される帯域における全ての周波数を励起し、チャネル判定のために充分なサンプルを提供する。

遅延相関法（delay correlation method）
遅延及び相関方法の原理は、受信した信号と、それを遅延させたものとが相互に関連することである。この概念は、データバーストの開始を確実に判定できるように、プリアンブルの特定の構造を活用するものである。基本構造のブロック図は、図４に示されている。入力信号が複素サンプルｒ（ｉ）からなる場合、相関器（correlator）は、遅延Ｄであり、移動平均ウィンドウサイズがＬであり、その相関器の出力は、数１のように記述される。

受信信号モデルである

を考慮すると、

ここで、

但し、ｓ（ｋ）は、モジュロＤの周期を伴なう短いトレーニングシンボルからのサンプルであるとみなされている。上記のＰ（ｋ）を調べると、ｋ＝Ｄ＋Ｌのときに最大値が得られる。

ＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣキャリアセンス用に不可欠な機能である多重アクセスプロトコルは、クリアチャネル判定（ＣＣＡ）を取得している。チャネルがクリアであってアクセスの試行が可能であるかどうかを判別するために、ＣＣＡが、移動局（ＳＴＡ）により用いられる。ＩＥＥＥ８０２．１１ａのＷＬＡＮ仕様によると、受信信号レベルがＢＰＳＫの最低感度（−８２ｄＢｍ）以上であると、プリアンブル検出時にＣＣＡがＭＡＣに対して“ビジー”を通知することが要求される。検出確率、すなわち、ＣＣＡアルゴリズムがビジー状態を正確に識別する確率は、（ＩＥＥＥ８０２．１１ａＷＬＡＮ仕様に規定されているように）Ｐ_D＞９０％である。

ＣＣＡは、メディアがビジーであるかどうかを判別する２進法的な仮説（ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ）検定と、みなされうる。それは、チャネルがビジーであることを示す仮説Ｈ₁と、チャネルが使用されていないことを示す仮説Ｈ₀とからなる。この検定の統計は、仮説Ｈ₁では、

そして、仮説Ｈ₀では、

として定義される。但し、Ｔｈは閾値であり、Ｎは、重複した測定数である。

プリアンブルがない場合には、一般に信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）と伴に、Ｓの大きさが減少する。但し、

により規定される尖度は増加する。ここに、

は、予測された分散であり、

は、サンプルの平均である。

ここで、シミュレーションの結果について述べる。
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ又はハイパーＬＡＮＩＩのＰＨＹが検出された場合に、ＣＣＡアルゴリズムの出力を示すため、以下の前提のもとでシミュレーション結果が提供される。
（１）パケットサイズ：５１２ビット、
（２）率（rate）：Ｒ＝３／４、パンクチャリング（puncturing）及びインターリービング（interleaving）を伴う、
（３）たたみこみ符号化用の生成多項式：Ｖ₁（Ｄ）＝（１＋Ｄ²＋Ｄ³＋Ｄ⁵＋Ｄ⁶）及びＶ₂（Ｄ）＝（１＋Ｄ＋Ｄ²＋Ｄ³＋Ｄ⁶）、ここで、Ｋ＝７、及びｄ_free＝１０、
（４）６４−ＱＡＭの変調、
（５）チャネル：５タップ・レイリーチャネルで、タップが｛０．７４９，０．５０２，０．３３６５，０．２２５６，及び０．１５１２｝。

なお、プリアンブルが検出された場合、変調の選択は、ＣＣＡに対して何も影響しないことが、指摘される。Ｓ／Ｎ比の範囲がＢＰＳＫの最低感度を超えて約２０ｄＢであるために、検出チャネル状態にプリアンブルが用いられない場合、６４ＱＡＭが変調型として選択される。

シミュレーションでは、我々は、（ａ）プリアンブル符号付き、及び（ｂ）プリアンブル符号なしの２つのシナリオを考慮している。

第１のシナリオには、プリアンブル符号を用いることが含まれる。相関出力の算出に用いられる遅延係数は１６（すなわち、短符号間の距離）であり、性能を判定するために、モンテカルロシミュレーション法が用いられていた。図５は、確率検出（probability detection）３０１，３０３すなわちＰ_D、及び誤警報率（false alarm rate）３２１すなわちＰ_Fである。ここで、確率検出３０１，３０３すなわちＰ_Dは、Ｓ／Ｎ比が増加するにつれて増加する。例えば、Ｓ／Ｎ比＝２０のときのＰ_Dが、第１の関数として示される。さらに、この図は、確実な誤警報率が、Ｐ_D〜０．９で、Ｐ_F＜＜０．１であることを示している。

第２のシナリオは、プリアンブル符号を用いずに動作する。第１のシナリオの場合と同じシミュレーション状態で、図５は、異なるＳ／Ｎ比のＰ_D及びＰ_Fを示している。周期プレフィックスとＯＦＤＭ符号の始めとの間の距離により、遅延係数として６４が選択されている。図６は、図５の結果に対応するＳ／Ｎ比にてＰ_Dが減少することを、示している。我々は、ここでも、Ｐ_D〜０．９でＰ_F＜＜０．１を確保することができる。第１のシナリオの場合のように、Ｐ_D４０１，４０３，４０５を検出するのに、モンテカルロシミュレーション技術が用いられている。

ＣＣＡは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのＷＬＡＮシステム内の各局が、送信するのにチャネルがクリアであるならば、アクセスを許可する手段として、設計されたものであるが、このＣＣＡは、ＤＦＳ測定の実行時に、ＩＥＥＥ８０２．１１ａと同様のＰＨＹの存在を特定するためにも、利用可能である。実際に、シミュレーション結果が示すところによれば、これは、０ｄＢに近いＳ／Ｎ比で実行可能である。このように、本発明は、ＤＦＳの目的のための測定が実行されるときに、以下のステップが用いられるべきことを、提案するものである。

１．ＳＴＡは、所望の周波数に同調して測定を行う。
２．ＩＥＥＥ８０２．１１ａの送受信器のエネルギー測定機能を用いているＳＴＡは、受信した信号強度を測定する（従来技術）。
３．ＳＴＡは、ＣＣＡ仮説検定の出力を検査する。
４．ＣＣＡが真（true）で起動した場合、ＳＴＡは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのＷＬＡＮシステムからのビーコンフレームを待ち受ける。
５．ＳＴＡは、有効なＩＥＥＥ８０２．１１ａビーコンフレームを特定できない場合、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに類似したＰＨＹがあるもののＭＡＣは外来のものであると判別する。
６．ＳＴＡは、ＡＰに対して、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに類似したＰＨＹが検出されたもののＭＡＣは外来のものである旨を通報する。

測定データをＡＰへ送信するのに用いられたフレームは、図７に示されるものであってもよい。これには、フレームコントロール（５０１）、持続時間５０３、ＤＡ５０５、ＳＡ５０７、ＢＳＳＩＤ５０９、シーケンスコントロール５１１、ＲＳＳＩ５１３、ＣＣＡ真ＭＡＣ外来ｙｅｓ又はｎｏ５１５、及びＦＣＳ５１７が、含まれている。

表２に、ヨーロッパにおけるＷＬＡＮ動作用の周波数割当、及び、ハイパーＬＡＮＩＩにどのように周波数が割り当てられるかを示す。

図８に、全体として５５０で示される本発明の一実施形態の方法を示す。この方法は、通信局が同調している周波数帯域の一部が、第１システム型のデータパケットを伝達するのに用いられているかどうかを、少なくとも通報する。通信局は、第１システム型のデータパケットが伝達される周波数帯域の選択された部分が動的に選択可能となった第１の無線通信システム内で動作可能である。また、その周波数帯域は、第２システム型のデータパケットが選択的に伝達される第２の無線通信システムによっても、選択可能に利用される。

最初に、ブロック５５２で示されるように、通信局が同調している周波数帯域の部分上で第１システムデータパケットが伝達されているかどうかについての判別を表す通知信号が、生成される。そして、ブロック５５４で示されるように、通報メッセージが形成される。この通報メッセージには、通知信号を示す値を格納したフィールドが、含まれている。

それにより、第１の無線通信システムに従った通信活動が、通信局が同調している周波数帯域にて継続中であるかどうかを示す通報メッセージが、形成される。通報メッセージが解析されると、次の再同調、又は次の通信、動作が、通信局により実行されるようになる。

ここでの好適な説明は、本発明を実施するための好適な例についてのものであり、本発明の範囲は、必ずしもこの説明に限定されるべきではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される。

本発明の一実施形態が動作可能な通信システムの機能ブロック図を示す。 本発明の一実施形態が動作中に生成される測定サマリフレームの例示的な形式を示した図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１形式のデータパケットのプリアンブル部分の構造を示した図である。 遅延信号相関器の機能ブロックを示した図である。 本発明の一実施形態の動作に従った誤警報率と検出確率との間の例示的な関係を示した図である。 図４に示されたものと同様の図であるが、ここでは、遅延係数が異なっているものを示した図である。 ＡＰに測定データを送るのに用いられるフレームを例示した図である。 本発明の一実施形態の動作方法を列挙した方法フローチャートを示した図である。

Claims (20)

1. 無線ローカルエリアネットワーク内のチャンネル割当てを変更するための方法であって、
   所望の周波数に同調させる段階と、
   クリアチャンネル判定テストを実施する段階と、
   クリアチャネル判定テストの結果が真であったとき、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格のビーコンフレームを待ち受ける段階と、
   有効な前記ビーコンフレームが識別不能である場合、アクセスポイントに対し、ＩＥＥＥ８０２、１１ａに類似した物理層が見つかったものの発見された媒体アクセス制御が外部のものであったことを報告する段階と、
   を有する方法。
2. 無線ローカルエリアネットワーク内で動作可能な通信局のための装置であって、第１のシステムタイプのデータパケットが伝送される周波数帯域の部分が動的に選択可能であり、前記周波数帯域の部分はまた、第２システムタイプのデータパケットを選択的に伝送するための第２の無線通信システムによっても選択的に利用され、少なくとも前記通信局が同調されている前記周波数帯域の部分が前記第１のシステムタイプのデータパケットを伝送するために使用されているか否かを報告するための装置において、
   少なくとも前記通信局が同調されている前記周波数帯域の部分で前記第１のシステムタイプのデータパケットが伝送されているか否かの判定の標示を受信し、該判定を表わす標示信号を生成するインジケータと、
   前記インジケータにより生成された前記標示信号を受信し、前記インジケータによって生成された前記標示信号を標示する値が投入されたフィールドを内含するレポートメッセージを生成するレポータと、
   を備える装置。
3. 前記通信局は受信部分を備え、前記インジケータは前記受信部分に接続された使用判定装置を備え、前記使用判定装置は前記通信局が同調されている前記周波数帯域の部分の使用を判定し、少なくとも該周波数帯域の部分に通信エネルギーが存在すると判定されたことを標示する請求項２に記載の装置。
4. 前記通信システムが、クリアチャンネル判定オペレーションを規定するオペレーションプロトコルに準じて動作可能であり、前記使用判定装置がクリアチャンネル走査オペレーションを実施する請求項３に記載の装置。
5. 前記インジケータがさらに、前記使用判定装置に接続され、前記通信エネルギーが前記周波数帯域の部分に存在すると判定された場合、前記通信エネルギーの標示を受信する復号器を備え、前記復号器は、前記通信エネルギーが前記第１のシステムタイプのデータパケット及び前記第２のシステムタイプのデータパケットのうちの少なくとも１つを含むか否かを判定するべく通信エネルギーの少なくとも一部分を復号する請求項４に記載の装置。
6. 前記第１のシステムタイプのデータパケットが、物理層及び少なくとも１つの上位層を内含する論理層に関して定義され、前記インジケータはさらに、それぞれ前記第１のシステムタイプ及び前記第２のシステムタイプのデータパケットのうちの少なくとも１つを前記通信エネルギーが含むことを前記復号器が判定したのに応答して動作可能であるパケットアドレス検出器を備え、前記パケットアドレス検出器は、前記第１のシステムタイプのデータパケット及び前記第２のシステムタイプのデータパケットのうちの少なくとも１つが上位層内のパケットアドレスをさらに含むか否かを検出することを目的としている、請求項５に記載の装置。
7. 前記第１のシステムタイプのデータパケットが選択された上位層プロトコルに従う形式になっており、前記パケットアドレス検出器は、前記通信エネルギーが前記選択された上位層プロトコルに従った形式のデータパケットを含んでいることを検出する、請求項６に記載の装置。
8. 前記無線ローカルエリアネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１規格に準じて動作可能であり、前記パケット検出器は、前記通信エネルギーがＩＥＥＥ８０２．１１規格形式データパケットを含むことを検出する請求項７に記載の装置。
9. 前記レポータが生成した前記レポートメッセージのフィールドは、前記標示信号が第１の値のものである場合に第１のデジタル値で形成され、前記標示信号が前記第１の値以外のものである場合にもう１つのデジタル値で形成されている、請求項２に記載の装置。
10. 前記無線ローカルエリアネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１規格に準じて動作可能であり、前記レポータにより生成された前記レポートメッセージのフィールドは、前記通信局が同調されている前記周波数帯域の部分でＩＥＥＥ８０２．１１規格形式データパケットが伝送されていると判定されたか否かを標示する値である、請求項２に記載の装置。
11. 前記第２のシステムタイプのデータパケットがＩＥＥＥ８０２．１１規格とは異なる物理層収束プロトコルに従う形式になっており、前記インジケータが、前記第２のシステムタイプのデータパケットを形成する前記の異なる物理層収束プロトコル形式データパケットとＩＥＥＥ８０２．１１規格形式データパケットの間の区別を行なう、請求項１０に記載の装置。
12. 前記レポータが通信局測定サマリを生成し、前記インジケータが生成した前記標示信号を標示する値が投入されたフィールドが前記通信局測定サマリの部分を含む、請求項１１に記載の装置。
13. 無線ローカルエリアネットワーク内で通信局が通信するための方法であって、第１のシステムタイプのデータパケットが伝送される周波数帯域の部分が動的に選択可能であり、前記周波数帯域の部分は、第２システムタイプのデータパケットを選択的に通信するための第２の無線通信システムによっても選択的に利用される方法において、
    少なくとも前記通信局が同調されている前記周波数帯域の部分が前記第１のシステムタイプのデータパケットを伝送するために使用されているか否かを報告する段階と、
    前記通信局が同調されている前記周波数帯域の部分で前記第１のシステムタイプのデータパケットが伝送されているか否かの判定を表わす標示信号を生成する段階と、
    前記生成段階の間に生成された前記標示信号を標示する値が投入されたフィールドを内含するレポートメッセージを形成する段階と、
    を有する方法。
14. 前記生成段階に先立って前記通信局が同調されている前記周波数帯域の部分の使用を判定する付加的なオペレーションを含み、少なくとも前記周波数帯域の部分に通信エネルギーが存在すると判定された時点で、前記周波数帯域の部分の使用が標示される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記通信局が、クリアチャンネル判定オペレーションを規定するオペレーションプロトコルに準じて動作可能であり、前記判定オペレーションがクリアチャンネル走査オペレーションを実施する段階を有する請求項１４に記載の方法。
16. 前記実施段階の後に、前記判定オペレーション中に前記通信エネルギーが存在すると判定された場合に、前記通信エネルギーが前記第１のシステムタイプのデータパケット及び前記第２のシステムタイプのデータパケットのうちの少なくとも１つを含むか否かを判定するべく、前記通信エネルギーの少なくとも一部分を復号する段階をさらに有する請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１のシステムタイプのデータパケットが、物理層及び少なくとも１つの上位層を内含する論理層に関して定義され、それぞれ前記第１のシステムタイプ及び前記第２のシステムタイプのデータパケットのうちの少なくとも１つがさらに上位層内のパケットアドレスを含むか否かを検出するオペレーションをさらに有する請求項１６に記載の方法。
18. 前記無線ローカルエリアネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１規格に準じて動作可能であり、前記検出オペレーションは、前記通信エネルギーがＩＥＥＥ８０２．１１規格形式データパケットを含むことを検出する段階を有する請求項１７に記載の方法。
19. 前記無線ローカルエリアネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１規格に準じて動作可能であり、前記生成オペレーションで生成された前記レポートメッセージのフィールドは、前記通信局が同調されている前記周波数帯域の部分でＩＥＥＥ８０２．１１規格形式データパケットが伝送されていると判定されたか否かを標示する値である、請求項１３に記載の方法。
20. ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準じて動作する無線ローカルエリアネットワーク内で動作可能な通信局の中の測定サマリ装置であって、データパケットを伝送するために選択された周波数帯域の部分がもう１つの通信システムによっても選択的に使用されており、
    前記通信局の同調している前記周波数帯域の部分がＩＥＥＥ８０２．１１規格形式データパケットを伝送するために使用されているか否かの標示を、測定サマリの選択されたフィールドに投入するための選択されたフィールド投入器を備え、前記標示には、
    前記周波数帯域の部分がＩＥＥＥ８０２．１１規格形式データパケットを伝送するために使用されている場合には第１の値が、
    前記周波数帯域の部分がＩＥＥＥ８０２．１１規格形式データパケット以外のデータパケットを伝送するために使用されている場合には異なる値が
    含まれている、装置。

Images