JP5314160B2 - 無線リソースの２次利用に関する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信の分野に関し、具体的には、当該分野のうち無線リソースの２次利用に関係する部分に関する。

近年の研究により、しばしば無線スペクトラムの使用がかなり非効率的であることが示されてきた。その１つの重要な要因は、現在のスペクトラムライセンシングの体系である。即ち、無線スペクトラムのある部分は無線通信システムの事業者などの団体（party）へライセンスされ、当該事業者には無線スペクトラムのその部分を排他的に使用する権利が与えられる。例えば、移動体通信に関連するスペクトラムの大部分がライセンスされたとしても、そのスペクトラムのいくらかの部分が相当に休眠していることを複数の測定が示している（例えば、T.Erpek, K.Steadman, D.Jonesによる“Spectrum Occupancy Measurements: Dublin, Ireland, Collected On April 16-18, 2007”（Shared Spectrum Company Report, 2007）参照）。従って、無線スペクトラムのより柔軟な使用が集中的な研究の主題になっており、そこでの狙いは、利用可能な無線スペクトラムの使用の最適化、即ち最大化である。

上で示した課題を解決するために、ＦＣＣ（Federal Communications Commission）は、先手を打って２００５年にいわゆるスペクトラムの２次利用（secondary use）への道を開いた。即ち、例えばライセンス下で１つの団体−１次団体−により所有される無線リソースは、１次団体の運用（１次利用）の範囲内に入らない目的で他者（２次ユーザ）によっても使用（２次利用）され得る。それ故、２次ユーザは、ライセンスを有さず、１次団体による明示的な同意を得なくとも、１次団体により所有されている無線リソースを使用してよい。２次ユーザとして無線リソースにアクセスするための１つの要件は、当該２次利用を原因とする有害な干渉に１次団体がさらされるべきでないということである。端的には、２次ユーザは、全ての実際上の目的について１次団体が影響を受けないことを保証できる場合に、１次団体により所有される無線リソース上で送信を行うことを許可される。

結果として、無線リソースの１次利用は、通常、無線リソースを所有する１次団体により行われ又は明示的に許可されるアクティビティの範囲内での利用となることから、優先権を有する。１次ユーザ（例えば、１次団体）は、無線リソースの１次利用に加わるユーザである。１次ユーザの機器は、無線リソースの１次利用に参加可能な技術的な機器である。それに対し、１次利用を有する無線リソースの２次利用は、いかなる１次利用にも干渉しないことを前提として許可され得る利用である。２次ユーザは、無線リソースの２次利用に加わるユーザである。２次ユーザ機器は、無線リソースの２次利用に参加可能な技術的な機器である。なお、特定のユーザ機器は、１次ユーザ機器であると共に２次ユーザ機器であってもよい（マルチケイパビリティ）。

当業者によってよく理解されるように、ここで関係する無線リソースを定義する詳しいやり方は、考慮される状況に当然ながら依存し、特に、１次利用について無線リソースがどのように定義されるかに依存する。しかしながら、一般には、関係する無線リソースは、通常、少なくともスペクトラム及び時間の利用の観点で定義される。例えばチャネライゼーション符号、スクランブリング符号などの通信符号の記述もまた、２次利用について採用することのできる無線リソースの定義の一部であり得る。さらに、地理的な限定が、さらなる定義の手段を提供し得る。当業者によってよく理解されるように、無線信号は、距離に依存する減衰の影響下にある。即ち、無線信号の電力密度は、当該無線信号のソースとの距離に伴って、むしろ急速に減少する。よって、信号のソースから十分に遠ければ、当該信号の電力を無視することが可能であり、当該無線信号を送信するために使用されたスペクトラムを、他の無線信号を同時に送信するために使用することができる。例えば、複数の異なる位置で、当該位置の間の地理的距離が十分に大きければ、同じ無線チャネルを再利用することができる。そのため、異なる地理的領域では、同じ無線チャネルを個別の無線リソースとして扱うことができる。これが、例えばセルラ通信システムにおける周波数の再利用の根底にある原理である。

上述したＦＣＣのイニシアティブの結果として、動的なスペクトラム共有の領域における複数の標準化のアクティビティが開始されており（ＩＥＥＥ８０２．２２，ＩＥＥＥ ＳＣＣ４１／Ｐ１９００）、いくつかは間もなく開始されようとしている（ＥＴＳＩアクティビティ）。レギュレータは、現在、スペクトラムの２次利用を許可する可能性を調査している。

提案される１つのシナリオによれば、２次ユーザのアクセスは、１次団体により所有されている無線リソースのいわゆるセンシングに基づいて実行される。ここで、センシングとは、二次利用において利用されようとしている無線リソースが１次利用又は他の２次ユーザによる二次利用において既に利用されていないかを判定する動作をいう。無線リソースが１次利用において利用されていない場合にのみ、意図される２次利用のために当該無線リソースを利用することが許可される。これを達成するための１つの手法が、２００７年１０月にIEEE/ACM Trans. on Networkingに提出されたLifeng Lai, Hesham El Gamal, Hai Jiang及びH. Vincent Poorによる“Cognitive Medium Access：Exploration, Exploitation and Competition”において説明されている。ここで、１次及び２次利用の双方に関する送信は、共通的な同期スキームに基づく時間スロットによるやり方で実行される。各時間スロットの最初の部分は、１次利用のための専用となる。２次ユーザは、この部分をセンシングし、この部分で送信が検出されると、当該送信は１次利用に関するものであると安全に結論付けられ、その場合２次利用は可能でない。時間スロットの最後の部分は、時間スロットの最初の部分の間に１次利用が検出されない場合に、２次利用のためにのみアクセスされる。２次ユーザは、リソースを公平に共有するために、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）のスキームに従ってよい。

上述した点において、２次ユーザは、１次ユーザと２次ユーザとを区別できるようにするために、その時間スロットに同期する必要がある。これは、２次システム間の過剰なシグナリングが要求されることになるため、欠点である。さらに、他の（１次及び／又は２次の）ユーザ機器と同期していない２次ユーザ機器が（例えばタイムスロットの最初の“センシング”部分の間に）１次ユーザ機器として検出されることになり、それにより無線リソースを１次ユーザとのみ共有する必要があるという状況を容易に想像し得る。これは、２次アクセスのための機会の２次ユーザ間での不公平な共有という結果となるであろう。

よって、本発明により解決されるべき問題は、無線リソースの２次利用に関する上で示した困難の少なくとも１つを克服し又は少なくとも緩和することである。

本発明の１つの観点によれば、上述した問題は、少なくとも１つの無線リソースの２次利用に関する方法によって解決される。予め定義される何らかの１次利用をも有する無線リソースの２次利用を行うという決定がなされると、当該無線リソースを用いて２次利用の無線信号が送信される。但し、この無線信号には、潜在的な受信機にとって当該無線信号を上記無線リソースの２次利用として識別する予め定義される識別子が提供される。本発明によれば、上述した問題は、送信される信号にそうした予め決定される識別子を提供するための手段を備える送信機によっても解決される。

本発明の他の観点によれば、上述した問題は、１つ以上の無線リソースの２次利用に関する他の方法によって解決される。何らかの無線信号が無線リソースを用いて送信されているかを判定するために、上記無線リソースのセンシングがまず実行される。上記センシングの動作により無線信号が送信されていることが判明すると、予め定義される識別子が当該無線送信に存在するかを検出するために、検出が行われる。ここで、予め定義される上記識別子は、無線リソースの２次利用として上記送信を識別する識別子である。本発明によれば、上述した問題は、受信される無線信号内で予め定義される上記識別子を検出するための手段を備える受信機によっても解決される。

本発明のまた別の観点によれば、上述した問題は、２次ユーザ機器によって解決される。上記２次ユーザ機器は、送信される無線信号内に予め定義される上記識別子を取り入れることの可能な送信機と、受信信号内の予め定義される上記識別子の存在を検出可能な受信機と、を有する少なくとも１つの送受信機を備える。上記２次ユーザ機器は、上記少なくとも１つの送受信機に接続され、上記少なくとも１つの送受信機の動作を制御するように構成される無線制御部、をさらに備える。

本発明の１つの主な利点は、上述した識別子の導入が極めて簡易かつ効率的な形で１次利用と２次利用とを区別することを可能とするという点である。複雑なシグナリング及び１次ユーザと２次ユーザとの間の同期は、必要とされない。実際、ここでの１次団体は、２次利用機会の導入により全く影響を受けない。さらに、２次ユーザを１次ユーザと誤認する可能性がわずかとなり、又はなくなることから、異なる２次ユーザ間のリソースの共有を公平な形でより容易に行うことができる。

当業者は、さらなる目的及び利点が本発明の特定の例示的な実施形態に関連付けられ得ることを理解するであろう。その例示的な実施形態は、図面を参照しながら詳細な説明において説明される。

本発明の実施形態が適用され得る通信状況を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る無線信号フォーマットを示す信号フォーマット図である。 本発明の一実施形態に係る無線信号フォーマットを示す信号フォーマット図である。 図３ａの無線信号フォーマットに関連付けられる自己相関関数を示す図である。 本発明の一実施形態に係る無線信号フォーマットの生成を示す信号フォーマット図である。 本発明の一実施形態に係る無線信号フォーマットを示す信号フォーマット図である。 本発明の一実施形態に係る送信機を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る受信機を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る送信機を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る受信機を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る送信機を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る受信機を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る２次利用通信に関する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る２次ユーザ機器を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る２次利用通信に関する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る２次利用通信に関する方法を示すフローチャートである。

図１は、本発明が有利に適用され得る例示的な通信状況を示す概略図である。ここでは、例えば事業者などの１次団体が、無線スペクトラムのある部分にライセンスを有する。１次団体は、無線ネットワークを介して通信サービスを提供し、ここでは無線通信局３により表現される。そのサービスは、例えば、ＴＶ送信、又は、移動体（セルラ）テレフォニー若しくは他の何らかの無線ベースのサービスなどの無線通信サービスであってよい。図１の例において、１次利用は、上記１次団体により提供されるサービスの利用である。現在２つの１次ユーザ機器１ａ及び１ｂが存在しており、これらは１次団体により所有される無線リソースの１次利用５を構成する無線通信を行う。また、現在４つの２次ユーザ機器２ａ〜２ｄが存在する。２次ユーザ機器２ｃ及び２ｄは、例として、ここでは１次団体により所有される無線リソースの２次利用７ａを構成する無線通信を行う。これは、対象の無線リソースが現在１次利用に従事していない場合、例えば自由な無線チャネルが現在使用されている場合に許可され得る。図１の例では、２次ユーザ機器２ａを動作させている（図示しない）２次ユーザは、１次団体により所有されている無線リソースの２次利用を通じた２次ユーザ機器２ｂとの間の通信を目論んでいる。この意図されている２次利用は、図中で破線７ｂとして示されている。２次利用に行う前に、ユーザ機器２ａは、使用することを意図している無線リソースをセンシングする。センシングにより無線リソースが既に使用されていると判明すると、ユーザ機器２ａは、２次利用を控えなければならない。しかしながら、これはむしろ２つの異なる状況において生じ得る。第１の状況において、センシングされた無線リソースは、１次利用に関与している。第２の状況において、センシングされた無線リソースは、例えば通信７ａなどの２次利用に関与している。従来通りであれば、２次ユーザ機器２ａは、それでも双方の状況を同じやり方で扱わなければならないであろう。即ち、２次ユーザ機器２ａは、２次利用に１次利用と同じ優先権（precedence）を与えるであろう。２次ユーザ機器２ａは、従って、実際上、上記リソース上で既に通信を行っている２次ユーザ機器と比較すると、無線リソースを２次利用するための同等の権利を有していないことになる。しかし、この非対照的な状況は通常は望ましくないものであり、この状況を簡易かつ効果的なやり方でいかに緩和できるかが、本発明の実施形態によって示される。

本発明のいくつかの実施形態によれば、２次利用を構成する何らかの無線信号に、当該無線信号を２次利用として識別する予め定義される識別子（identifier）を提供することが提案される。図１４のフローチャートと共に、例示的な実施形態が説明される。ブロック１３１にて、２次利用に１つ以上の無線リソースを従事させるという決定がなされた後、ブロック１３３にて、当該１つ以上の無線リソースを用いて２次利用として無線送信が実行される。ここで、送信される無線信号には、送信される当該無線信号が潜在的な受信機にとって２次利用として識別されるように、予め定義される上記識別子が提供される。

上記識別子は、何らかの適当な信号特性であってよく、好適には、最初に復号を実行しなくとも適当な無線受信機により検出することができるものであってよい。上記識別子は、無線信号の送信元（origin）、即ち、１次ユーザから送信されたのか又は２次ユーザから送信されたのかの識別を可能とする。従って、受信機は、１次ユーザ及び２次ユーザを同じような手法で扱わなくてよく、より公平なステータスを全ての２次ユーザに与えることが可能となる。好適には、上記識別子は、無線信号の冒頭に提供される。それにより、受信機にとって、信号が１次利用及び２次利用のいずれを構成するのかを早く検出することが可能となる。例えば、無線信号の冒頭に識別子が見出されなければ、当該無線信号は１次利用に関すると即座に結論付けることができ、２次ユーザ／ユーザ機器は、当該無線信号をそれ以上処理しないと決定することができる。それにより、無線信号の不要な復号を回避することができる。

図２は、２次利用を示すための識別子が提供される無線信号の１つの実装の実施形態を示す信号フォーマット図である。図２における信号は、予め定義される信号シーケンス１１を上記識別子として含む。よって、信号シーケンス１１は、例えば標準化又はそれ以外の手段により、２次利用の識別子として一般に既知とされる信号シーケンスである。信号シーケンス１１の後には、データシーケンス１３が続き、データシーケンス１３は、ユーザデータ、シグナリングデータ、動作用（operational）データ又は様々な形式のデータの任意の組合せなどの、いかなる形式のデータを含んでもよい。

図３ａは、２次利用を示すための識別子が提供される無線信号の他の実装の実施形態を示す信号フォーマット図である。ここでは、無線信号は信号シーケンス１１．１を含み、信号シーケンス１１．１は、既知の又は予め定義される信号シーケンスでなくてもよく、但し予め決定される長さ（時間長（duration））ｔ０を有する。信号シーケンス１１．１は、少なくとも１回繰り返される。図３ａの特定の例では、信号シーケンス１１．１は丁度１回繰り返されており、よって信号シーケンス１１．１の後に他の信号シーケンス１１．２が続いており、信号シーケンス１１．２は信号シーケンス１１．１のコピーである。また、無線信号は、データシーケンス１３も含む。ここで注目すべきは、上記識別子を構成する予め決定される特定の時間長ｔ０の、少なくとも１回繰り返される信号シーケンス１１．１の存在である。有利な点として、このタイプの識別子の存在を、スライディングウィンドウでの自己相関の演算によって検出することができる。これが、図３ａにおいて示されたタイプの受信される無線信号の自己相関関数１５（のグラフ）である図３ｂにおいて示されている。信号シーケンス１１．１の繰り返しを理由として、ｔ０において自己相関関数１５にピーク１７が現れている。結果として、このタイプの識別子の検出の際、受信される無線信号の自己相関が、自己相関関数におけるピークの探索と共に実行される。信号シーケンス１１．１の予め決定される時間長に相当する値ｔ０においてピークが見出されれば、当該無線信号は、上記識別子を含み、よって２次利用を構成するものと結論付けられる。

少なくとも１回繰り返される信号シーケンス１１．１が例えば受信側において既知でなくてよいという事実は、図４において示されている通り、有利な点として活用され得る。ここでは、データシーケンス１３を含む無線信号が送信されようとしている。まず、データシーケンス１３は、第１のデータシーケンス１３．１の長さ（時間長）が予め決定される時間長ｔ０となるように、第１のデータシーケンス１３．１と第２のデータシーケンス１３．２とに区分される。次に、第１のデータシーケンス１３．１の少なくとも１つのコピー１３．１２を無線信号に取り入れて、図３ａの実施形態と同様に、繰り返しが提供される。これは、識別子を収容するために必要とされるオーバヘッドを最小化する。実際のところ、無線信号はそれでも元のデータシーケンス１３よりも長いが、一方で、データのある部分、即ち、第１のデータシーケンス１３．１に含まれるデータについて、追加的な量の繰り返しの符号化が提供される。

図５は、２次利用の識別子が提供される無線信号のまた別の実装の実施形態を示す信号フォーマット図である。あらためて、無線信号は、データシーケンス１３を含む。当該無線信号は、さらに、少なくとも１回繰り返される信号シーケンス１１ａを含む。図５の特定の例において、信号シーケンス１１ａは、丁度１回繰り返されている。しかしながら、図５の実施形態は、図３ａの実施形態とは、信号シーケンス１１ａが異なる周波数上で繰り返される点で異なる、結果として、信号シーケンス１１ａのコピー１１ｂもまた送信されるが、それは信号シーケンス１１ａを送信するために使用されるものとは異なる周波数キャリアを用いて行われる。特定の実施形態において、これは、信号シーケンス１１ａ及び１１ｂが同時に送信されるということを可能とする。それは、図３ａの実施形態と同様、少なくとも１回繰り返される信号シーケンス１１ａが、２次利用の識別子として供されるために予め定義される時間長（ｔ０）を有する、という点を充足する。また、図５の実施形態は、図４の実施形態と組合せられてもよい。その場合、２次利用の識別子を含む無線信号をデータシーケンス１３より長くする必要がなく、なぜならば、少なくとも１回繰り返されるシーケンスが受信機に向けられるデータの一部であるためである。

図６は、本発明の一実施形態に係る送信機のブロック図である。送信機は、例えば、２次ユーザ機器の一部であってよい。送信機は、送信されるべきデータシーケンスを生成するメッセージ生成部２１を備える。データシーケンスは、当業者にとってよく理解されているようなチャネル符号化の何らかの形式を用いて符号化されてもよい。送信機は、さらに、メッセージ生成部２１に接続される変調部２３を備える。変調部２３は、メッセージ生成部２１からのデータシーケンスを受け取って変調する。送信機は、さらに、変調されたデータシーケンスを含む無線信号に２次利用の識別子を挿入することのできる識別子挿入部２３を備える。いかなる適当なタイプ、特に、上で説明し示した任意の１つのタイプの２次利用の識別子が挿入されてよい。識別子挿入部２５は、例えば、無線周波数レベルで、又はベースバンドレベルで、２次利用の識別子を挿入するように適合されてよい。この特定の実施形態では、送信機からの全ての無線送信が無線リソースの２次利用に関するわけではないため、識別子挿入部２５は、どの信号に２次利用の識別子が挿入されるべきかを判定する無線制御ユニット２６により制御される。

図７は、本発明の一実施形態に係る受信機を示すブロック図である。受信機は、参照番号２７によりまとめて言及される受信周波数及びベースバンドステージを含む。ステージ２７は、受信アンテナを介して無線信号を受信することができる。受信機は、ここではベースバンドユニット２７に接続されるセンシングユニット２８をさらに含む。センシングユニット２８では、考慮されるいずれかの無線リソースを用いて無線送信が行われているかを判定するために、任意の受信信号についてセンシングが実行される。送信が実際に行われているとセンシングユニット２８が判定すると、受信信号は、センシングユニット２８に接続される識別子検出部２９へ転送される。送信が行われていないとセンシングユニット２８が判定すると、当該情報は無線制御部３０へ転送される。識別子検出部２９は、無線リソースの２次利用を構成する信号として当該信号を識別する識別子を受信信号が含むかを判定するように適合される。この特定の実施形態では、識別子検出部２９は、ベースバンドレベルでの検出のために適合されている。その代わりに、識別子検出部２９は、例えば、無線周波数レベルに位置し、そこで識別子を検出するように適合されてもよい。識別子検出部２９は、上で説明し示したタイプを含む任意の適当なタイプの２次利用の識別子を検出するように適合されてよい。この特定の実施形態では、識別子検出部２９は、受信された無線信号内で識別子が検出されたか否かを示す検出信号Ｓ_ｄを生成するように適合される。当該検出信号は、無線制御ユニット３０により受け取られ、無線制御ユニット３０は、当該検出信号に基づいて、受信された無線信号を受信機がどのように扱うべきかを判定する。例えば、無線制御ユニット３０は、受信された信号が１次利用に関する（識別子が検出されない）場合には、無線信号の受信を中断し、及び／又は当該無線信号の復号を省略するように適合されてもよい。

図８は、本発明に係る他の送信機の実施形態を示すブロック図である。ここでは、送信機は、図４に示したタイプの２次利用の識別子を挿入するように特に設計されている。送信機は、送信されるべきデータシーケンスを生成するメッセージ生成部５１を備える。送信機は、メッセージ生成部５１に接続される変調部５３をさらに備える。変調部５３は、メッセージ生成部５１により生成されるデータシーケンスを受け取って変調するように適合される。送信機は、ここでは遅延要素５５及び制御可能スイッチ５７を用いて実装される識別子挿入部をさらに備える。スイッチ５７は、例えば、（図示しない）無線制御ユニットにより制御されてよい。変調部５３からの出力、即ち変調されたデータシーケンスは遅延要素５５に供給され、遅延要素５５は、受け取った変調後のデータシーケンスを時間ｔ０だけ遅延させる。スイッチ５７は、送信アンテナに接続され、２つの位置：Ａ及びＢに設定され得る。位置Ａは変調部に接続され、位置Ｂは遅延要素５５に接続される。スイッチ５７は、当初は位置Ａに設定され、変調部５３と送信アンテナとの間の接続を形成する。スイッチ５７は、時間ｔ０の間この接続を維持し、その後、位置Ｂに設定され、それにより、遅延要素５５と送信アンテナとの間の接続が形成される。従って、送信アンテナは、まず変調されたデータシーケンスのｔ０の長さ（時間長）を有する当初の部分を受け取ることになる。その後、送信アンテナは、変調された完全なデータシーケンスを受け取るであろう。結果として、データシーケンスの当初の部分が１回繰り返され、それにより送信アンテナから送信される無線信号について２次利用の識別子が提供される。少なくとも１回繰り返される信号シーケンスを生成するための他の手法は、データの送信前に、必要に応じた回数だけメモリからそれを読み出すことである。

図９は、本発明に係る他の受信機の実施形態を示すブロック図である。ここでは、受信機は、図３ａ及び図４に示したタイプの２次利用の識別子の検出のために特に設計されている。受信機は、受信周波数及びベースバンドステージ６１を含み、無線周波数ステージは、受信アンテナと接続される。ステージ６１の後には、図７のセンシングユニット２８と同様のやり方で動作するように構成されるセンシングユニット６２が続く。センシングユニット６２では、考慮される無線リソースを用いて無線送信が行われているかを判定するために、受信される無線信号についてセンシングが実行される。送信が実際に行われているとセンシングユニット６２が判定すると、受信された無線信号は転送される。送信が行われていないとセンシングユニット６２が判定すると、信号は転送されない。自己相関部６３は、センシングユニット６２に接続され、識別子検出部として供される。自己相関部６３は、センシングユニット６２により転送される受信された無線信号の自己相関関数を計算するように適合される。自己相関部６３は、自己相関関数内のいずれかの顕著なピークを検出するために、計算された自己相関関数を解析するようにさらに適合される。時間値ｔ０に相当する位置にピークが見出されれば、自己相関部６３は、受信された無線信号が２次利用の識別子を含むと結論付ける。そうしたピークを見出すことができなければ、自己相関部６３は、受信された無線信号が１次利用に関すると結論付ける。自己相関部６３は、受信された無線信号内に２次利用の識別子が検出されたか否か（ｙ／ｎ）を示す検出信号を生成するようにさらに適合される。この特定の実施形態では、受信機は、センシングユニット６２に接続され、センシングユニット６２から転送される受信された無線信号を一時的に記憶するためのバッファとして供されるスイッチ６５をさらに含む。スイッチ６５は、自己相関部６３に接続され、検出信号を受け取るように適合される。スイッチ６５は、受信された無線信号が２次利用の識別子を含んでいれば、記憶されている無線信号を復号部６７へ転送するように適合される。一方、受信された無線信号が１次利用に関する（２次利用の識別子が検出されない）場合には、スイッチ６５は、ここでは、受信された無線信号を復号部６７に転送しないように適合される。１次利用の無線信号を必ずしも復号しないことにより、電力消費及び処理需要が低減されることになる。当然ながら、これは、受信機が１次利用を構成する無線通信には現在関与していないことを前提とする場合にのみあてはまる。

図１０は、本発明に係るまた別の送信機の実施形態を示すブロック図である。送信機は、ここでは、図２に示したタイプの２次利用の識別子を挿入するように特に設計されている。送信機は、送信されるべきデータシーケンスを生成するメッセージ生成部７１を備える。送信機は、メッセージ生成部７１に接続される変調部７３をさらに備える。変調部７３は、メッセージ生成部７１により生成されたデータシーケンスを受け取って変調するように適合される。送信機は、ここでは遅延要素７５、制御可能スイッチ７７及び信号シーケンス生成部７９を用いて実装される識別子挿入部をさらに備える。スイッチ７７は、例えば、（図示しない）無線制御ユニットにより制御されてよい。変調部７３からの出力、即ち変調されたデータシーケンスは遅延要素７５に供給され、遅延要素７５は、受け取った変調後のデータシーケンスを時間ｔ０だけ遅延させる。スイッチ７７は、送信アンテナに接続され、２つの位置：Ａ及びＢに設定され得る。位置Ａは信号シーケンス生成部７９に接続され、位置Ｂは遅延要素７５に接続される。スイッチ７７は、当初は位置Ａに設定され、信号シーケンス生成部７０と送信アンテナとの間の接続を形成する。これは、遅延要素７５による変調部７３からのデータシーケンスの受け取り開始と同じ時に行われる。そして、信号シーケンス生成部７９は、時間長ｔ０を有し、２次利用の識別子として供される予め定義される信号シーケンスを生成する。スイッチ７７は、時間ｔ０の間位置Ａを維持し、その後、即座に位置Ｂに設定され、それにより、遅延要素７５と送信アンテナとの間の接続が形成される。従って、送信アンテナは、まず予め定義される信号シーケンスを、その後即座にデータシーケンスを受け取ることになる。

図１１は、本発明に係るまた別の受信機の実施形態を示すブロック図である。受信機は、ここでは、図２に示したタイプの２次利用の識別子の検出のために特に設計されている。受信機は、無線周波数及びベースバンドステージ８１を含み、無線周波数ステージは受信アンテナに接続される。ステージ８１の後には、図７のセンシングユニット２８と同様のやり方で動作するように構成されるセンシングユニット８２が続く。センシングユニット８２では、考慮される無線リソースを用いて無線送信が行われているかを判定するために、受信された無線信号についてセンシングが実行される。送信が実際に行われているとセンシングユニット８２が判定すると、受信された無線信号は転送される。送信が行われていないとセンシングユニット８２が判定すると、信号は転送されない。センシングユニット８２には、識別子検出部として供される相関部８３が接続される。相関部８３は、ここでは２次利用の識別子として供される予め定義される信号シーケンスを生成するように構成される信号シーケンス生成部８４にも接続される。相関部８３は、予め定義される信号シーケンスを受け取り、当該シーケンスとセンシングユニット８２により転送される任意の受信された無線信号との相関を計算するように構成される。当業者により理解されるように、このタイプの相関演算は、生成部８４からの予め定義される信号シーケンスに線形的に依存する受信された無線信号の任意の部分の検出のための、優秀なツールである。当該部分とは、即ち、その２つの間のいかなる固定的な振幅及び／又は位相の遊離（deviance）をも無視した、無線信号の予め定義される信号シーケンスと実質的に同じ任意の部分である。当業者にとってよく理解されるように、相関の計算の実行に際して適当な正規化が導入される場合には、受信された無線信号のある部分が予め定義される信号シーケンスと同じであるかを判定するために、計算された正規化相関値が固定的な閾値と比較され得る。例えば、対応する正規化相関値の絶対値が１に等しい場合に、受信された無線信号のある部分が予め定義される信号シーケンスと（上述した意味で）同じとなるような、正規化を導入することができる。しかしながら、雑音及び干渉の存在を原因として、これは現実には決して起こらないであろう。従って、この場合、１よりも小さいがそれでも１に適度に近い閾値を使用することが提案される。例えば、特定の実施形態において、閾値は、０．７５から０．９５の範囲内で選択されてよい。相関部８３は、受信された無線信号内で何らかの２次利用の識別子を検出するために、相関演算の結果を解析するようにさらに適合される。計算された正規化相関値の絶対値が上述した閾値を上回るか又は時として等しい場合には、受信された無線信号内に予め定義される信号シーケンスが含まれており、従って、当該無線信号は２次利用を構成すると結論付けられる。そうしたシーケンスが受信された無線信号内で見出されなければ、当該無線信号は１次利用を構成すると結論付けられる。相関部８３は、受信された無線信号内に２次利用の識別子が検出されたか否か（ｙ／ｎ）を示す検出信号を生成するようにさらに適合される。この特定の実施形態では、受信機は、センシングユニット８２に接続され、センシングユニット８２により転送される受信された無線信号を一時的に記憶するためのバッファとして供されるスイッチ８５をさらに含む。スイッチ８５は、自己相関部８３に接続され、検出信号を受け取るように適合される。スイッチ８５は、受信された無線信号が２次利用の識別子を含んでいれば、記憶されている無線信号を復号部８７へ転送するように適合される。一方、受信された無線信号が１次利用に関する（２次利用の識別子が検出されない）場合には、スイッチ８５は、ここでは、受信された無線信号を復号部８７に転送しないように適合される。１次利用の無線信号を必ずしも復号しないことにより、電力消費及び処理需要が低減されることになる。当然ながら、これは、受信機が１次利用を構成する無線通信には現在関与していないことを前提とする場合にのみあてはまる。

図１２は、本発明の一実施形態に係る２次利用無線通信の方法を示すフローチャートである。当該方法は、例えば、上で説明し示した設計の任意の１つに係る送信機と受信機とを有する送受信ユニットを備える２次ユーザ機器において実行されてよい。開始９１の後、ブロック９３において、２次利用通信の実行が望まれるか否かが判定される。例えば、より多くの通信キャパシティが当面必要とされる、ということであってもよい。望まれる場合には、予め定義される１次利用を有し、２次利用のために潜在的に活用され得る１つ以上の無線リソースのセンシングが、ブロック９５において始められる。ブロック９５でのセンシングによりセンシングされた無線リソースが既に利用されていること、即ち無線送信が当該無線リソースで現在行われていることが判明したかが、ブロック９７において判定される。ブロック９７において無線送信が検出されなければ、当該方法はブロック１０５へと続行し、少なくとも１回の２次利用の無線送信が、送信信号内に含められる２次利用の識別子を伴って実行される。一方、ブロック９７において無線送信が検出されると、その無線送信が当該送信を無線リソースの２次利用として識別する２次利用の識別子を含むか否かを見出すために、ブロック９９において２次利用の識別子の検出が実行される。そうした識別子が検出されなければ、優先されるべき１次利用が既に行われているため、ブロック１０１において、当該無線リソースでの２次利用の送信を許可することができないと結論付けられる。その後、本方法は、ブロック９３に戻ってよい。一方、２次利用の識別子がブロック９９において検出されると、ブロック１０３においてリソース共有モードが開始される。リソース共有モードでは、本方法を実行している２次ユーザ機器は、何らかのリソース共有スキームに従って、１つ以上の他の２次ユーザ機器と無線リソースを共有する。実質的には、これは、２次利用のために利用可能な無線リソースを共有する何らかのやり方を２次ユーザが有していることを意味する。例えば、想定することのできる簡易なリソース共有モードでは、リソース上で２次的な形で送信を行っている２次ユーザ機器が、“沈黙期間（quiet periods）”、即ち他の２次ユーザがリソースを利用することを可能とする期間を挿入する。各２次ユーザについての沈黙期間の数は、他の２次ユーザが当該沈黙期間をどれだけの頻度で利用するかに基づいて調整されてよい。この簡易なタイプのリソース共有は、異なる２次ユーザ機器の間で制御シグナリングが必要とされないという利点を有する。想定することのできる、制御シグナリングを含むより複雑なリソース共有スキームは、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）又はＡＬＯＨＡである。その代わりに、リソース共有のおおざっぱな形式は、他の２次ユーザを無視して送信を行うことであろう。ブロック１０５において、リソース共有モードの一部として、無線リソースの２次利用を構成し２次利用の識別子を含む少なくとも１回の無線送信が実行される。その後、本方法は、ブロック９３に戻ってよい。結果として、２次利用の識別子の導入及びリソース共有モードは、上記方法において、異なる２次ユーザ間での無線リソースのより平等な共有を促進する。

図１３は、本発明の一実施形態に係る２次ユーザ機器１２１を概略的に示すブロック図である。２次ユーザ機器１２１は、例えば、図１２の方法を実行するために使用されてよい。２次ユーザ機器１２１は、２次利用の識別子が提供される無線信号を送信可能であり、受信される無線信号内の２次利用の識別子を検出可能な、送受信機１２３を備える。例えば、送受信機１２３は、上で説明し示した実施形態の任意の１つに係る送信機と受信機とを備えてもよい。２次ユーザ機器１２１は、当然ながら、１つより多くの送受信機１２３を備えてもよい。２次ユーザ機器１２１は、送受信機１２３に接続され、送受信機１２３の動作を制御するように適合される無線制御ユニット１２５をさらに備える。特に、制御ユニット１２５は、無線リソースの２次利用に関する送受信機の動作を制御し得る。制御ユニット１２５は、特定目的の回路若しくはプログラマブル回路、又はそれらの任意の組合せによって実装されてよい。当業者は、制御ユニット１２５の動作もまた、完全に又は部分的に、適切なソフトウェアでプログラムされるコンピュータにより実装されてよいことも理解するであろう。

本発明の他の実施形態によれば、上述した二次利用の識別子を用いて２次ユーザ／ユーザ機器同士の接近（rendez-vous）、即ち２次ユーザ／ユーザ機器が他の通信を行うに先立ってお互いを発見する処理、を支援することが提案される。上述した技術を用いることにより、２次ユーザ／ユーザ機器は、通信の対象とされ得る他の２次ユーザ／ユーザ機器から信号が発せられているのか、又は通信されない１次ユーザ／ユーザ機器からなのかを迅速に決定することができる。結果として、確実に失敗する（１次利用への干渉の原因となるであろう）接近の試みを避けることができる。その決定は、信号を復号することなく、形成されることができる。図１３の２次ユーザ機器は、例えば、このタイプの接近手続において活用されてもよい。

本発明のまた別の実施形態によれば、２次ユーザ機器は、データベース内に無線リソースの使用パターンを記録（log）してもよい。当該データベースは、２次ユーザ機器自体の中に設けられてもよい。また、当該データベースは、あるいは代替的に、複数の２次ユーザ機器が情報を共有し得るように集中的に設けられてもよい。これにより、２次利用を考慮して適切な無線リソースを選択する処理において、２次ユーザ機器を支援することができる。例えば、データベース内できわめて少ない１次ユーザしか登録されていない１つ以上の無線リソースを考慮することが有益であり得る。この実装例は、図１５のフローチャートにより提供される。ブロック１４１において、２次利用の機会を得ることに関心のある２次ユーザ機器１２１は、データベース１２０に、例えば無線アクセスポイント（図示せず）を介してリソース問合せを送信する。ブロック１４３において、データベース１２０は、当該問い合わせを処理する。データベース１２０により実行される処理によって、ブロック１４５において、２次ユーザ機器へ送信されるリソース応答が導かれる。リソース応答は、例えば、１次利用に滅多に用いられない無線リソースであるなどといった理由から適当な２次利用の試行の候補となる１つ以上の無線リソースの候補のリストを含んでよい。その代わりに、リソース応答は、様々な目的での無線リソースの利用に関する“生の（raw）”統計を含んでもよく、その場合、統計に基づいて２次利用のための適当な候補を識別することは、２次ユーザ機器１２１に任される。ブロック１４７において、２次ユーザ機器１２１は、データベース１２０からのリソース応答に基づいて、２次利用のための候補としての１つ以上の無線リソースを選択する。ブロック１４９において、２次ユーザ機器１２１は、選択した１つ以上の無線リソースの２次利用の識別子の検出と組合せられるセンシングを始める。ブロック１４９でのセンシング及び検出のアクティビティの結果は、ブロック１５１においてデータベースへレポートされる。当該レポートは、選択された１つ以上の無線リソースが２次利用のために空いているか否かを示してもよい。リソースが空いていなければ、レポートは、リソースが１次利用に使用されているか２次利用に使用されているかをも示してもよい。ブロック１５３において、当該レポートに基づいて、データベース１２０は、データベースの統計の更新を実行する。選択された１つ以上の無線リソースが１次利用に使用されていなければ、ブロック１５５において、２次ユーザ機器１２１は、これら無線リソースに基づく２次利用を行う。いかなる２次利用の送信にも、２次利用の識別子が提供されてよい。上記１つ以上の無線リソースが少なくとも１つの他の２次ユーザ機器による２次利用に既に使用されている場合には、２次利用は、リソース共有モードの一部として実行されてもよい。

ここまで、本発明を様々な実施形態と共に説明した。しかしながら、これら実施形態は、限定ではない単なる例として意図されたものであり、保護の範囲は添付の特許請求の範囲により定義される。

Claims (15)

1. 予め定義される１次利用を有する少なくとも１つの無線リソースの２次利用に関する方法であって、
   前記少なくとも１つの無線リソースの２次利用を行うという決定に応じて、前記少なくとも１つの無線リソースを用いて無線信号を送信することを含み、
   前記少なくとも１つの無線リソースの２次利用として前記無線信号を識別する識別子を、前記無線信号に提供することと、
   前記識別子は、少なくとも１回繰り返される信号シーケンスを含むことと、
   少なくとも１回繰り返される前記信号シーケンスは、予め決定される時間長を有することと、
   前記予め決定される時間長は、前記無線信号を前記無線リソースの２次利用として識別することと、
   を含む方法。
2. 前記無線信号は、送信されるべきデータを含み、
   少なくとも１回繰り返される前記信号シーケンスは、送信されるべき前記データの一部である、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記信号シーケンスは、前記無線信号の少なくとも１つの他の部分のために使用される無線リソースとは異なる無線リソースを用いて、少なくとも１回繰り返される、請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の方法。
4. 前記識別子は、前記無線信号の冒頭に提供される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 予め定義される１次利用を有する少なくとも１つの無線リソースの２次利用に関する方法であって、
   前記少なくとも１つの無線リソースをセンシングして、何らかの無線送信が前記少なくとも１つの無線リソースを用いて現在行われているかを判定すること、を含み、
   前記センシングにより無線送信が現在行われていることが判明した場合に、予め定義される識別子が無線信号に存在するかを検出することと、
   前記識別子により、前記少なくとも１つの無線リソースの２次利用として前記無線信号が識別されることと、
   前記識別子は、少なくとも１回繰り返される信号シーケンスを含むことと、
   少なくとも１回繰り返される前記信号シーケンスは、予め決定される時間長を有することと、
   前記予め決定される時間長は、前記無線信号を前記無線リソースの２次利用として識別することと、
   を含む方法。
6. 前記識別子が存在する場合に、リソース共有モードを行うかを判定することと、
   前記リソース共有モードを行うと判定された場合に、前記リソース共有モードの一部として、前記少なくとも１つの無線リソースを用いて無線信号を送信することと、
   前記無線信号に予め定義される前記識別子が提供されることにより前記無線信号が前記少なくとも１つの無線リソースの２次利用として識別されることと、
   をさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記リソース共有モードを開始することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 予め定義される前記識別子が存在しない場合に、少なくともある量の時間についてセンシングされた前記少なくとも１つの無線リソースの２次利用を回避すること、
   をさらに含む、請求項５〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 無線リソースの利用の統計を含むデータベースから取得される情報に基づいて、前記少なくとも１つの無線リソースを選択すること、
   をさらに含む、請求項５〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの無線リソースの前記センシングの結果に関する情報を前記データベースにレポートすること、
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. ２次ユーザ機器のための送信機であって
    予め定義される１次利用を有する無線リソースの２次利用として無線信号が識別されるように、送信される前記無線信号に、前記無線リソースの２次利用として前記無線信号を識別する識別子を挿入するよう動作可能な識別子挿入部を備え、
    前記識別子は、少なくとも１回繰り返される信号シーケンスを含み、
    少なくとも１回繰り返される前記信号シーケンスは、予め決定される時間長を有し、
    前記予め決定される時間長は、前記無線信号を前記無線リソースの２次利用として識別する、
    送信機。
12. 前記識別子挿入部は、少なくとも１回繰り返される前記信号シーケンスが送信されるべきデータの一部となるように構成される、請求項１１に記載の送信機。
13. 前記識別子挿入部は、送信される前記無線信号の冒頭に前記識別子を挿入するように構成される、請求項１１又は請求項１２に記載の送信機。
14. ２次ユーザ機器のための受信機であって
    予め定義される１次利用を有する無線リソースの２次利用を構成するものとして無線信号を識別する識別子が、受信される前記無線信号に存在するかを検出するように動作可能な識別子検出部を備え、
    前記識別子は、少なくとも１回繰り返される信号シーケンスを含み、
    少なくとも１回繰り返される前記信号シーケンスは、予め決定される時間長を有し、
    前記予め決定される時間長は、前記無線信号を前記無線リソースの２次利用として識別する、
    受信機。
15. 予め定義される１次利用を有する無線リソースの２次利用として無線信号が識別されるように、送信される前記無線信号に識別子を挿入するよう動作可能な識別子挿入部を備える送信機、及び、受信される前記無線信号に前記識別子が存在するかを検出するように動作可能な識別子検出部を備える受信機、を有する少なくとも第１の送受信機と、
    前記少なくとも第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機の動作を制御するように構成される無線制御部と、
    を含み、
    前記識別子は、少なくとも１回繰り返される信号シーケンスを含み、
    少なくとも１回繰り返される前記信号シーケンスは、予め決定される時間長を有し、
    前記予め決定される時間長は、前記無線信号を前記無線リソースの２次利用として識別する、
    ２次ユーザ機器。
    

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