JP5645847B2

JP5645847B2 - 無線通信システムにおいて使用可能なスペクトルを検知する方法およびシステム

Info

Publication number: JP5645847B2
Application number: JP2011546556A
Authority: JP
Inventors: ウ，シクアン; イー，ジュン
Original assignee: ウィ−ランインコーポレイテッド
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: CN102246549A; US20100182928A1; US8576825B2; JP2012516078A; WO2010083606A1; KR20110122098A; EP2380376A4; EP2380376A1

Description

本発明は、無線ネットワークに関し、特に無線通信に使用可能な無線周波数（ＲＦ）スペクトルを検知し、管理する方法およびシステムに関する。

無線環境においては、装置は、許容レベルの性能で動作しつつ、ＲＦスペクトルを共用しなければならない。無線用途の数が伸び続けるのに伴い、通信スペクトルを求めて争う装置、ネットワークおよびシステムの数も伸び続け、ＲＦスペクトルの管理を重要な問題にしている。

大部分の国では、ＲＦスペクトルの使用は政府機関によって規制されている。現在では、通信スペクトルの無認可部分だけではなく、専用部分または認可部分もある。テレビおよびラジオの放送帯域等の他の帯域は未使用であることがあるが、セルラーネットワーク帯域等のスペクトルの特定の帯域は、過負荷とであることがある。スペクトルの無認可の帯域は自由にアクセスされ得るため、これらの帯域は多用される傾向がある。対照的に、認可されている帯域のほんの少しの部分しか使用されていない。さらに、特定のテレビ（ＴＶ）市場は、少数のＴＶ局しか有さないことがあり、認可スペクトルの残りを未使用のままにしているか、もしくはラジオ局またはＴＶ局は一日の特定の時間帯に放送を中止していることがある。

アナログからデジタルへのＴＶ放送の進化とともに、認可スペクトルの過小使用によって、いくつかの国の規制機関は、二次的な（無認可）ユーザが一次（認可）ユーザとの干渉を回避するという条件で、ＲＦスペクトルのいくつかの帯域をかかる二次ユーザに開放することになった。所与の市場で稼働している各ＴＶ局は専用のＴＶ帯域内の限られた数のチャネルしか使用していないので、いくつかのデジタルチャネルは各地域で未使用のままである。この局所的に使用可能なスペクトルが「ホワイトスペース」と呼ばれる。無線通信にホワイトスペースを使用する装置は、多くの場合、コグニティブラジオ（ＣＲ）、二次ユーザシステム、またはホワイトスペースデバイスと呼ばれる。ホワイトスペースデバイスは、認可スペクトルの空いている、つまり未使用のチャネルを識別する、および／または一次ユーザによって占有されているチャネルを識別することを要求される。一次ユーザサービスが識別されると、二次ユーザは他のチャネル（複数の場合がある）を求める、または一次ユーザが通信を中止するまで、チャネル（複数の場合がある）のその使用を遅延することを要求される。

米国では、連邦通信委員会（ＦＣＣ）命令０８−２６０が、ＴＶ帯域で動作している装置は、ＴＶ放送およびワイヤレスマイク等の現職のサービスを妨げてはならないと規定している。この命令は、先進型テレビジョン方式委員会（ＡＴＳＣ）スペクトルで動作しているあらゆる二次装置または設備は、一次ＴＶサービスの品質が近傍チャネルに存在する信号によって悪化しないように、ＦＣＣ規則に従わなければならないと要求している。したがって、ホワイトスペースデバイスは、ＦＣＣの要件を満たすためにスペクトル使用機能および管理機能を備える必要がある。

スペクトルの使用を奪い合う、増え続ける数の無線装置間の干渉を軽減するために、多岐に渡る検出方式および回避様式が開発されてきた。しかしながら、コグニティブラジオシステムによってスペクトル管理のために現在提案されている解決策は、システムの複雑度を増すことによって実装の複雑さをもたらし、コグニティブラジオが、ＲＦ帯域で使用可能な完全に満たない帯域幅を使用するためスペクトルの無駄を生じさせている。

無線スペクトルの重要な部分での無線装置の活動を検出するためのいくつかの技法は、特にスペクトルを検知するために設けられる静穏期間の使用を含む。静穏期間中、１つのチャネルまたは１つのセルを共用している１台または複数の無線装置は、送信するのを控え、ある場合には、静穏期間を使用して、それらが干渉する可能性がある他の無線装置を検出する。この技法は、地域無線ネットワーク（ＷＲＡＮ）のＩＥＥＥ８０２．２２草案規格で提案されている。しかしながら、静穏期間同期の使用は、リソースの消耗およびサービスの質の低下につながり、現在の提案は、追加の検出または検知が不要であるときに静穏期間を短縮することを可能にしていない。

ＲＦスペクトルでの活動を検出するための別の技法に従って、セル内で動作している装置は、チャネルホッピングまたは動的周波数ホッピング（ＤＦＨ）、つまり帯域内で利用可能なチャネルのサブセットを使用し、新しいサブセットがすでに使用されていないことを確認した後で、一定の間隔をおいて異なるサブセットにホッピングすることを利用してよい。このようにして、二次ユーザは、一次ユーザによってすでに使用されているチャネル上にホッピングするのを回避し、所定の期間内に、一次ユーザが使用を始めたチャネルを離れる。かかるホッピング技法は、単一チャネル内の副搬送波の間でも使用されてよい。

通信帯域の再割り当てのための別のオプションは、通信スペクトルに動的にアクセスするように適応された無線ネットワークの使用を含む。たとえば、動的スペクトルアクセス（ＤＳＡ）無線ネットワークが、通信スペクトルの認可部分で実装されてよい。

したがって、スペクトル占有を検知し、時間と周波数の両方で空きスペクトルを管理するより効率的な技法に対するニーズがある。

一実施形態では、本発明は、無線通信におけるＲＦスペクトル走査の方法を提供する。方法は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）信号等の信号を検知することと、送信／受信切り替え間隔または受信／送信切り替え間隔（ＲＴＧ）等の、信号の所定の移行期間を識別することと、延長された移行期間を引き出すことと、その延長移行期間中にＲＦスペクトルの一部を走査することとを含む。走査部分で送信中の一次サービスの存在が識別されると、その存在を報告できる。同様に、ＲＦスペクトルの走査部分の空きチャネルが識別されると、その存在を報告できる。延長移行期間は、所定の移行期間をプログラム可能に延長することによって、またはたとえば、事前に指定された時間量分等、受信されたメッセージの命令に従って移行期間を延長することによって引き出すことができる。

追加の実施形態では、本発明は、無線通信のためのＲＦスペクトル走査の方法を提供する。方法は、ＲＦスペクトル内で定められたチャネルで送信される信号を検知することと、既知のシーケンスを含む信号の一部を識別することと、既知のシーケンス内の一次サービス信号からエネルギーを検出することによってチャネル上の一次サービスの存在を決定することとを含む。また、方法は、チャネル上の一次サービスの存在を報告することも含む。一実施形態に従って、チャネル上の一次サービスの存在は、信号のマルチパス歪みを推定すること、既知のシーケンスに推定されたマルチパスを適用することによって再構築シーケンスを再構築すること、再構築シーケンスと既知のシーケンスを含む信号の識別部分の間の差異を決定することと、一次サービス信号を示すエネルギーがその差異の中に存在することを判断することによって判断される。

方法は、認可された、つまり一次サービスと共用されるＲＦスペクトルの一部での動を対象とした、モバイル無線装置、基地局、無線基地局、およびアクセスポイントを含む、プロセッサをベースにした無線通信装置で実施できる。

無線システムのブロック図である。基地局のブロック図である。二次無線装置のブロック図である。無線システムで使用されるＯＦＤＭＡフレームの図である。延長移行期間を有するＯＦＤＭＡフレームの図である。延長移行期間をスペクトル検知する方法のフローチャートである。既知のシーケンスを使用してスペクトル検知する方法のフローチャートである。既知のシーケンスで一次サービス信号からのエネルギーを検出する方法のフローチャートである。ＷｉＦｉフレームの図である。

本発明は、認可された、つまり一次的なサービスが稼働するＲＦスペクトルの部分での、二次的な、つまり無認可の装置によるＲＦスペクトルの使用を管理するために使用できる。既知のシーケンスで一次サービス信号のエネルギー署名を検出することによって一次サービス信号の存在を検知するための方法と同様に、延長試行期間で走査を実行する方法が説明される。両方の場合とも、二次装置がＲＦスペクトルを走査する静穏期間を定める必要性はなく、したがってリソースの節約およびＱｏＳの改善につながる。「スニファー」とも呼ばれるスペクトルセンサが、各二次装置に設けることができる。代わりに、基地局がかかるセンサを備えてもよい。本発明の実施形態は、提案されているＩＥＥＥ８０２．２２ＷＲＡＮ規格を参照して説明されるが、明確にではなくそれに限定されるのではなく、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格、８０２．１５規格、および８０２．１６規格の下で動作するネットワーク等の、スペクトル検知機能を必要とする他の応用例でも使用され得る。

用語「無線装置」または「装置」は、いくつか例を挙げるだけでも、携帯電話、ポータブルコンピュータ、ステーショナリーコンピュータ、ポータブルハンドセットを含むが、これに限定されない多岐に渡る装置を指定するために使用される。用語「一次装置」または「現職装置」は認可されたユーザによって動作される装置を指定するために使用され、用語「二次装置」または「コグニティブラジオ」は、無認可ユーザによって動作される装置を指定するために使用される。同様に、用語「一次サービス」および「現職サービス」は、認可されたユーザによって運営されるサービスを指定するために交互に使用される。一方、「二次サービス」は、無認可サービスによって運営されるサービスを指定するために使用される。用語「空きチャネル」または「ホワイトスペースチャネル」は、ここでは、一次サービスまたは一次装置によって現在使用されていないチャネルを指定するために使用される。

テレビ放送、受信機、ネットワーキング、および符号化に精通していることが想定され、本明細書では詳しく説明されない。たとえば、ＡＴＳＣ等のＴＶ規格およびＩＥＥＥ８０２．１６、８０２．１１ｈ、および８０２．２２等のネットワーキング規格に対する現在の提案されている勧告に精通していることが想定される。ＡＴＳＣ放送信号に関する追加情報は、以下のＡＴＳＣ規格、改訂第１号および誤植第１号、文書Ａ／５３Ｃを含む、Digital Television Standard (A/53)、改訂C、および推奨慣行：Guide to the
Use of the ATSC Digital Television Standard （A/54）に記載されている。同様に、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）および直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）等の適用可能な伝送規格に精通していることも想定される。

ＴＶサービス等の一次サービスによっても占有される環境で稼働する地域無線ネットワーク（ＷＲＡＮ）の一実施形態が図１に示される。ＷＲＡＮは、少なくとも１つの無線基地局（ＢＴＳ）、無線アクセスポイントまたは基地局（ＢＳ）１０２、およびＢＳ１０２と通信する複数の二次無線装置１０４を含む。ＢＳ１０２と二次無線装置１０４のそれぞれは、たとえば（図２Ａおよび図２Ｂに示される）トランシーバ２０４および２０６によって実装される等の受信機機能および送信機機能を含む。同様に、二次無線装置１０４は、移動局、アクティブ端末、モバイル端末、モバイルトランシーバ、または他の適切な無線装置として実装できる。二次無線装置１０４は、顧客構内に位置する加入者宅内機器（ＣＰＥ）等の固定装置である場合もある。ＢＳ１０２は、一般的に領域１０６によって示されるような無線サービスエリアにサービスを提供する。ＢＳ１０２および二次無線装置１０４は、たとえば、チャネル内に２０４８の副搬送波を含むＯＦＤＭ信号を送信できる。２０４８の副搬送波は、１６の副搬送波セット、つまりサブチャネルに分割され、各副搬送波セットは１２８の副搬送波を含む。

ＷＲＡＮは、ＴＶ塔１３０によって提供されるテレビサービス等の一次サービスを含む環境、またはワイヤレスマイク１３２が動作している会場で動作する。ＴＶ塔１３０は、一般に地域１３４によって示されるサービスエリアを有し、そのサービスエリア内のテレビ受像機１３５に送信する。標準ＴＶスペクトルは、超短波（ＶＨＦ）帯域および極超短波（ＵＨＦ）帯域で６９のＴＶチャネルを提供する。各テレビチャネル、つまり帯域は、６ＭＨｚの帯域幅を占有する。ワイヤレスマイク１３２は、一般に区域１３６によって示される地域内で送信し、それはチャネルの一部でしか送信していない可能性はあるが、ＴＶスペクトルでも送信する。ＷＡＮシステムは、ＴＶスペクトルの未使用チャネル、またはその部分を利用する。この点において、ＷＲＡＮシステムは、実際にＷＲＡＮシステムによる使用のために利用できるＴＶスペクトルのその部分を決定するために、チャネルまたはチャネルの部分のどれがＷＲＡＮ領域内でアクティブであるのかを判断するために「チャネル検知」または「スペクトル検知」を実行しなければならない。

二次装置１０４による占有のためのチャネルの可用性は、経時的に変化する。二次装置１０４は、動的な方法でチャネル可用性を有益に取得する。したがて、一次装置がある特定のチャネルで伝送を開始し、終了すると、チャネルは、それぞれ、二次装置による占有のために使用できなくなり、使用できるようになる。図２Ａおよび図２Ｂは、本発明による必要なスペクトル検知を実行するために使用される、ＢＳ１０２および二次無線装置１０４の要素を示す。一次装置を保護し、二次装置にサービスを提供するために、ＢＳ１０２のスペクトルマネージャモジュール２０８が提供され、ＴＶチャネル上でのサービスを求めて争う二次装置に空きチャネルを動的に割り当てる。スペクトルマネージャ２０８は、チャネル可用性に関する情報、および二次装置１０４に関する情報を収集する。この情報は、ＢＳ１０２が通信する中央データベース（不図示）を介して、二次無線装置１０４からの動的報告を介して、およびＢＳ１０２による動的検知を介して提供できる。ＢＳ１０２のスペクトルセンサモジュール２１０は、スペクトル検知機能を提供し、スペクトルマネージャ２０８と通信する。スペクトル検知および二次無線装置１０４との通信は、トランシーバ２０４およびアンテナ２１２と連動して実行される。

また、各二次無線装置１０４には、トランシーバ２０６およびアンテナ２１４を含む物理インタフェースも備える。スペクトルセンサモジュール２１６は、さらに後述されるように、スペクトル検知を実行するためにトランシーバ２０６と通信する。

理解されるように、ＢＳ１０２および各二次無線装置１０４は、プロセッサベースの装置であり、１つまたは複数のプロセッサおよび関連メモリを含む。これに関連して、コンピュータプログラム、またはソフトウェアが、プロセッサによる実行のためにメモリに記憶される。プロセッサは、任意の適切なプログラム内蔵式制御プロセッサであり、メモリは、ＢＳ１０２または二次無線装置１０４の内部および／または外部である場合があり、必要に応じてである、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等の任意の適切な記憶装置（揮発性および／または不揮発性）である場合がある。方法および他のプログラマブル構成部品の実施形態は、メモリに記憶されるソフトウェア製品（コンピュータ可読媒体、プロセッサ可読媒体、またはその中に符号化されたコンピュータ可読プログラムコードを有するコンピュータ使用可能媒体とも呼ばれる）として表すことができる。プロセッサ上から実行するソフトウェアは、回路とインタフェースをとって説明されるタスクを実行できる。

アンテナ２１２および２１４を介したＢＳ１０２と二次無線装置１０１４間の通信の物理層は、説明のために、ＯＦＤＭベースである。ＢＳ１０２と二次無線装置１０４間で上方を通信する際に使用するための、実例となるフレーム３００は、図３Ａに示されている。フレーム３００は、ＩＥＥＥ８０２．１６−２００４「IEEE Standard for Local and metropolitan area networks、Part 16: Air Interface for Fixed Broadband
Wireless Access Systems」に説明されるＯＦＤＭＡフレームに類似している。フレーム３００は、同じ周波数バンドがアップリンク（ＵＬ）伝送およびダウンリンク（ＤＬ）伝送に使用される時分割二重（ＴＤＤ）システムを表す。本明細書で使用されるように、アップリンクは、二次無線装置１０４からＢＳ１０２への通信を指す。一方、ダウンリンクは、ＢＳ１０２から二次無線装置１０４への通信を指す。各フレームは、２つのサブフレーム、１つのＤＬサブフレーム３０２、および１つのＵＬサブフレーム３０４を含む。各フレームでは、ＢＳ１０２が受信モードから送信モードに切り替える、および送信モードから受信モードに切り替えることができるようにするために、時間間隔が含まれる。この間隔中、ＢＳ１０２は変調データを送信しているのではなく、単にＢＳ送信機搬送波が上昇し、送信／受信（Ｒｘ／Ｒｘ）アンテナが作動に切り替わることを可能にしているだけである。この間隔は、図３で、ＲＴＧ（受信／送信移行間隔）間隔３０６、およびＴＴＧ（送信／受信移行間隔）間隔３０８として示されている。各サブフレームは、多くのバーストでデータを伝達する。フレームよびＤＬサブフレーム内のＤＬバースト数、およびＵＬサブフレーム内のＵＬバースト数についての情報は、フレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）３１０、ＤＬマップ３１２、およびＵＬマップ３１４で伝送される。各フレームは、フレーム同期および等化を提供するプリアンブル３１６も含む。一般に、ダウンリンクプリアンブル３１６は、時間及び周波数同期、および初期チャネル推定等の物理層機能性のための無線システムで使用される。プリアンブルは、１２８のパターンの内の１つを有し、隣接するセルは端末がセルおよびセクタを他から区別するためにできるように、さまざまなプリアンブルを有する。

ＷＲＡＮネットワークに入るために、二次無線装置１０４は、最初に、ＢＳ１０２と関連付けようとする。この試みの間、二次無線装置１０４は、トランシーバ２０６を介して、制御チャネル（不図示）を介して、ＢＳ１０２にその機能についての情報を送信する。報告されている機能は、たとえば、最小送信電力および最大送信電力、ならびに送信および受信のためのサポートされているチャネルリストを含む。この点で、二次無線装置１０４は、そのスペクトルセンサ２１６を通してチャネル検知を実行し、どのＴＶチャネルがＷＲＡＮ領域で現在使用できるのかを判断する。次に、ＷＲＡＮ通信での使用のための結果として生じる使用可能なチャネルリストがＢＳ１０２に提供される。ＢＳ２１０２のスペクトルマネージャ２０８は、報告された情報を使用して、二次無線装置１０４がそれと関連付けることを可能にするかどうかを決定する。

ＢＳ１０２と二次無線装置１０４の間の通信がいったん確立されると、二次無線装置１０４はそのスペクトルセンサ２１６を使用して、定期スペクトル検知を実行し、一次サービスが、それが通信しているチャネルで送信を開始したかどうかを判断し、ＢＳ１０２との通信を継続するための空きチャネルの位置を突き止める。この情報は、ＢＳ１０２のスペクトルマネージャ２０８に動的に報告される。また、ＢＳ１０２は、かかる定期的なスペクトル検知を実行し、占有チャネルおよび空きチャネルに関する情報をスペクトルマネージャ２０８に提供することもできる。静穏期間の使用を必要としないこの定期的なスペクトル走査を実行する方法は、ここで、図４および図１から図３のフローチャートを参照して説明される。方法は、二次無線装置１０４の観点から説明されるが、ＢＳ１０２でも等しく実施できる。

方法は、上述されたＲＴＧ３０６およびＴＴＧ３０８等の移行期間を延長することと、延長された移行期間中にスペクトルを走査することとを含む。移行期間は、送信装置および受信装置（たとえば、ＢＳ１０２および二次無線装置１０４）の中にプログラミングされる指定量分、延長することができる、または受信装置に送られるメッセージで通信される。メッセージは制御チャネルを介して、または装置が通信中である現在のチャネル上で送信でき、装置が関連する初期化時に、または定期的なデータ伝送の期間中に送信でき、ヘッダまたは各フレームと送信される他の制御データに含まれてよい。移行期間を延長する量は、設計の選択肢の問題であるが、移行期間を約５ｍｓに延長することは、スペクトル走査動作を実行するほど十分な時間を提供すると期待される。延長移行期間の長さは固定される必要はなく、オンザフライで、または定期に適応できる。すべての移行期間を延長する必要もない。特定の所定の間隔をあけた間隔での選択された移行期間、つまり指定された移行期間、所望されるように延長できる。

延長移行期間は、図３ＡのＯＦＤＭＡフレーム構造に関して図３Ｂに示される。フレーム３００ａでは、ＴＴＧ３０８が、量△ｔ分、延長され、延長されたＴＴＧ３３０を生じさせる。同様の延長は、ＲＴＧ３０６に適用され、延長されたＲＴＧ３３２を生じさせる。

方法は、二次無線装置が信号を検知する（ステップ４０２）ことで始まる。信号は、たとえば、ＢＳ１０２で発生するＯＦＤＭＡ信号である場合がある。次に、スペクトルセンサ２１６または他の受信機構成部品が、ＲＴＧまたはＴＴＧ等の信号の所定の移行期間を識別する（ステップ４０４）。ＴＴＧまたはＲＴＧは、たとえば、フレーム３００ａの始まりを検出し、ＴＴＧ３３０またはＲＴＧ３３２が、ダウンリンクバースト部分またはアップリンクバースト部分３０２および３０４等の他の所定のフレーム部分の長さに基づいてどこで始まるのかを決定することによって識別することができる。ステップ４０６で、スペクトルセンサ２１６は、受信されたフレームの延長期間の終わりを決定するために、延長移行期間を引き出す。上述されたように、移行期間が延長された量は、事前にプログラミングする、または別に送信される適切なメッセージによって通信する、または受信フレームの制御情報の中に含むことができる。

延長移行期間がいったん引き出されると、スペクトル走査が、延長されたＴＴＧ３３０またはＲＴＧ３３２の間で実行され（ステップ４０８）、チャネル上で送信中の一次サービスの存在を識別する、または空きチャネルを識別する（４１０）。たとえば、スペクトルを走査し、現職サービス信号を検知するために、トランシーバ２０６を、スペクトルセンサ２１６によってチャネルの内の異なるチャネルに同調させ、特定のＴＶチャネルを選択することができる。選択されたチャネルごとに、入力信号が存在することがある。入力信号は、上記の「ATSC Digital Television Standard」に従ってデジタルＶＳＢ変調信号等の現職ワイドバンド信号、またはワイヤレスマイクによって送信されるような現職狭帯域信号を表してよい。選択されたチャネルに一次サービス信号がある場合、スペクトルセンサ２１６は、次にスペクトルマネージャ２０８に情報を報告する（ステップ４１２）。同様に、走査チャネルで一次サービス信号が検出されない場合、スペクトルセンサ２１６は、空きチャネルとして走査チャネルを識別し、空きチャネルの存在は、ＢＳ１０２にも報告できる（ステップ４１４）。

ホワイトスペースの走査が、各二次サービスに必要な帯域幅に応じた帯域幅粒度で実行できることも留意されたい。一次サービスがチャネル周波数範囲の走査部分に存在すると判断されると、別のチャネル周波数範囲は、続く延長移行期間中に走査できる。

静穏期間を必要としないスペクトル走査の追加の方法では、一次サービス信号からのエネルギーが存在するかどうかを判断し、したがって一次サービスが現在のチャネル上で送信していることを示すために既知のシーケンスを分析できる。図５のフローチャートを参照すると、スペクトルセンサ２１６によって信号が検知される（ステップ５０２）。次に、フレーム３００のプリアンブル３１６等の先験的なシーケンス、またはパイロット信号のシーケンス等の、通常、データとともに送信される他の周知のシーケンスが、検知された信号の一部で識別される（ステップ５０４）。プリアンブル３１６は、フレーム同期時等、従来の技法を使用して受信信号で特定される。チャネル上で送信する一次サービスの存在は、既知のシーケンスで一次サービス信号からのエネルギーを検出することによって判断される（ステップ５０８）。存在が検出されると、チャネル上での一次サービスの存在は、スペクトルマネージャ２０８に報告される（ステップ５１０）。一次サービス信号が検出されない場合、空きチャネルの存在は、スペクトルマネージャ２０８に報告できる（ステップ５１２）。方法は、各フレームの受信時等周期的に、または所望されるように、または適用可能な規格によって必要されるように、繰り返すことができる。

図６のフローチャートに示されるように、チャネル上の一次サービスの存在を検出する１つの方法は、受信された信号のマルチパス歪みを推定する（ステップ６０２）ことによって達成できる。マルチパス歪みを決定するための数学モデルは既知であり、一般に線形システムでインパルス応答を使用する。既知のシーケンスとしてプリアンブルが使用される場合、制御装置２２６は、最初に、プリアンブルまたはＢＳ１０２によって送信される既知のシーケンスを検知する。図７は、本発明のこの実施形態を示すためにＷｉＦｉパケット７００の例を示す。周知のように、ＷｉＦｉシステムは、各パケットがプリアンブル７０２およびデータ７０４を含むパケットベースのシステムである。プリアンブル７０２は、ガードインターバル（ＧＩ）７０８が後に続く複数の短い反復トレーニングシーケンス（ＳＴＳ）７０６を含み、ガードインターバルの後には、複数の長いトレーニングシーケンス（ＬＴＳ）７１０が続く。ＳＴＳ７０６、ＧＩ７０８、およびＬＴＳ７１０のシーケンスは固定され、既知である。たとえば、受信機２０８は、パケット上でいったん同期すると、既知のシーケンス（ＳＴＳｓ、ＬＴＳｓ、またはＳＴＳｓとＬＴＳｓの両方）を受け取り、マルチパスによって生じる歪みを推定する。

次に、既知のシーケンスに推定されたマルチパス歪みを適用する（ステップ６０４）ことによって、シーケンスが再構築され、結果として生じる再構築シーケンスは受信シーケンスに比較される（ステップ６０６）。再構築シーケンスと受信シーケンスの差異は分析され、一次サービス信号を示すエネルギーが存在するかどうかを判断する（ステップ６０８）。スペクトルのその部分に一次サービスがない場合、差異信号は、予想されるガウス雑音負担部分以外の、そうでなければプリアンブルによって占有されるその部分ではエネルギーを有さない。この場合、二次装置は、空きチャネルを使用してよい、または空きチャネルの使用を続けてよい。他方、差異信号が、そうでなければプリアンブルによって占有される部分での測定可能な量のエネルギーを有する場合には、一次サービスはスペクトルのその部分に存在する。

いくつかの実施形態では、すべての二次装置がスペクトル走査を実行しなければならない定められた静穏期間を使用せずに、ある特定のときに使用されている、または使用されていないスペクトルの部分を検出し、したがって必須リソースを節約する有利な方法を提供する。さらに、特定の実施形態では、本発明は、既存の装置に対する最小の変更で達成され、費用の節約をもたらす。

当業者は、本明細書に開示されている実施形態に関連して説明される多様な例示的な論理ブロック、モジュール、およびアルゴリズムステップが、多くの場合、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組み合わせとして実装できることを理解する。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、多様な例示ブロック、モジュール、およびステップが、一般にその機能性という点で前述された。かかる機能性がハードウェアとして実装されるのか、それともソフトウェアとして実装されるのかは、全体的なシステムに課された、特定のシステム制約および設計制約に依存する。当業者は、特定のシステムごとにさまざまな点で説明された機能性を実装できるが、かかる実装の決定が本発明の特許制球の範囲からの逸脱を生じさせると解釈されるべきではない。加えて、モジュール、ブロック又はステップ内の機能のグループ化は、説明を容易にするためである。特定の機能またはステップは、本発明から逸脱することなく、あるモジュールまたはブロックから移動できる。

本明細書に開示される実施形態に関連して説明される、実例となる多様な論理ブロックおよびモジュールは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートウェイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブルハードウェア装置、離散ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または本明細書に説明される機能を実行するために設計された任意のその組み合わせで実装または実行できる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサである場合があるが、別の方法では、プロセッサは任意の他のハードウェアプロセッサ、制御装置、またはマイクロコントローラである場合がある。また、プロセッサは、たとえばＤＳＰとマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１台または複数のマイクロプロセッサの組み合わせ等の、コンピュータデバイスの組み合わせとして実装することもできる。

本明細書に開示される実施形態に関連して説明されるブロックまたはモジュールの方法またはアルゴリズムおよび機能性のステップは、ハードウェアで直接的に、プロセッサによって実行されるソフトウェアで、またはその２つの組み合わせで実現できる。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭを含むコンピュータまたはプロセッサによってアクセス可能または読み取り可能な記憶媒体、もしくはコンピュータ可読記憶媒体等の他の形の記憶媒体に常駐することもある。例示的な記憶媒体は、プロセッサが、記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合できる。別の方法では、記憶媒体はプロセッサの一部である場合がある。プロセッサおよび記憶媒体はＡＳＩＣ内に常駐することがある。

開示されている実施形態の上記説明は、当業者が本発明を作るまたは使用することができるようにするために提供される。これらの実施形態に対する多様な変更は、当業者に容易に明らかであり、本明細書に説明される一般原則は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用できる。したがって、本明細書に提示される説明および図面が、本発明の現在好ましい実施形態を表し、したがって本発明によって幅広く熟考される主題を表すことが理解されるべきである。さらに、本発明の範囲が、当業者にとって明らかになる可能性がある、他の実施形態を完全に包含することも理解される。

Claims

チャネルが一次サービスによって使用されているのか、または使用可能であるのかを決定するための無線通信での無線周波数（ＲＦ）スペクトル走査のための、無線スペクトルセンサを動作する方法であって、
第一の信号を検知することと、
前記第一の信号の所定の移行期間を識別することと、
延長移行期間を引き出すことと、
前記延長移行期間中に前記ＲＦスペクトルの部分を走査すること、および第二の信号を識別することと、
既知のシーケンスを含む前記第二の信号の一部を識別することと、
前記第二の信号のマルチパス歪みを推定することと、
前記既知のシーケンスに前記推定されたマルチパス歪みを適用することによって再構築シーケンスを再構築することと、
前記再構築シーケンスと、前記既知のシーケンスを含む前記第二の信号の前記識別部分の差異を決定することと、および、
一次サービス信号を示すエネルギーが前記差異に存在すると判断することと、
を含む方法。
前記一次サービスの存在を報告することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記ＲＦスペクトルの前記部分で空きチャネルを識別することと、
前記空きチャネルを報告することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記信号が直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）信号である、請求項１に記載の方法。
前記所定の移行期間を識別することが、受信から送信、または送信から受信の内の１つからの移行が達成される、指定された所定の期間を識別することを含む、請求項１に記載の方法。
前記指定された所定期間が送信／受信切り替え間隔（ＴＴＧ）である、請求項５に記載の方法。
前記指定された所定期間が受信／送信切り替え間隔（ＲＴＧ）である、請求項５に記載の方法。
前記延長移行期間を引き出すことが、前記所定の移行期間をプログラマブルに延長することを含む、請求項１に記載の方法。
前記延長移行期間を引き出すことが、受信メッセージの命令に従って前記所定の移行期間を延長することを含む、請求項１に記載の方法。
前記延長移行期間を引き出すことが、事前に特定された時間量分、前記移行期間を延長することを含む、請求項１に記載の方法。
前記所定の移行期間を識別することが、前記チャネル上で送信されるフレームの始まりを検出することを含む、請求項１に記載の方法。
前記ＲＦスペクトルの前記部分を走査することが、チャネル周波数範囲の一部を走査することを含む、請求項１に記載の方法。
後続の延長移行期間中に前記チャネル周波数範囲の追加の部分を走査することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
前記ＲＦスペクトルの前記部分で一次サービスの存在を識別することと、
後続の延長移行期間中に前記ＲＦスペクトルの追加部分を走査することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記既知のシーケンスを含む前記受信信号の前記部分を識別することが、フレームのプリアンブルを識別することを含む、請求項１に記載の方法。
前記プリアンブルが、フレーム同期時に識別される、請求項１５に記載の方法。
前記フレームが直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）フレームである、請求項１５に記載の方法。
請求項１に記載の方法を実施するためにトランシーバおよびプロセッサを含む、二次無線装置。
請求項１に記載の方法を実施するためにトランシーバ及びプロセッサを含む基地局。
プロセッサによって実行されるときに、前記プロセッサに、請求項１に記載の方法を実行させる命令を記憶するコンピュータ可読媒体。