JP6355833B2

JP6355833B2 - 共有スペクトル動作

Info

Publication number: JP6355833B2
Application number: JP2017514897A
Authority: JP
Inventors: ナガ・ブーシャン; ジョン・エドワード・スミー; ティンファン・ジ; アハメド・カメル・サデク; クリシュナ・キラン・ムッカヴィリ; ジョセフ・ビナミラ・ソリアガ
Original assignee: クアルコム，インコーポレイテッド
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2035-09-15
Also published as: US9686689B2; KR101834706B1; KR20170063627A; JP2017533628A; WO2016048712A2; EP3198975A2; CN107079497B; BR112017006285A2; WO2016048712A3; CN107079497A; US20160094997A1; EP3198975B1; WO2016048712A8

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体が参照により本明細書に明確に組み込まれる、2014年9月26日に出願された「SHARED SPECTRUM OPERATION」と題する米国仮特許出願第62/056,266号、および2015年9月14日に出願された「SHARED SPECTRUM OPERATION」と題する米国特許出願第14/853,186号の利益を主張する。

本開示の態様は、一般に、ワイヤレス通信システムに関し、より詳細には、複数のティアのユーザの間の共有スペクトル動作に関する。

音声、ビデオ、パケットデータ、メッセージング、放送などの様々な通信サービスを提供するために、ワイヤレス通信ネットワークが広く展開されている。これらのワイヤレスネットワークは、利用可能なネットワークリソースを共有することによって複数のユーザをサポートすることができる多元接続ネットワークであり得る。通常は多元接続ネットワークであるそのようなネットワークは、利用可能なネットワークリソースを共有することによって複数のユーザのための通信をサポートする。そのようなネットワークの一例が、ユニバーサル地上無線アクセスネットワーク(UTRAN:Universal Terrestrial Radio Access Network)である。UTRANは、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)によってサポートされる第3世代(3G)モバイルフォン技術である、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム(UMTS:Universal Mobile Telecommunications System)の一部として定められた無線アクセスネットワーク(RAN)である。多元接続ネットワークフォーマットの例は、符号分割多元接続(CDMA)ネットワーク、時分割多元接続(TDMA)ネットワーク、周波数分割多元接続(FDMA)ネットワーク、直交FDMA(OFDMA)ネットワーク、およびシングルキャリアFDMA(SC-FDMA)ネットワークを含む。

ワイヤレス通信ネットワークは、複数のユーザ機器(UE)のための通信をサポートすることができる、複数の基地局またはノードBを含むことができる。UEは、ダウンリンクおよびアップリンクを介して基地局と通信することができる。ダウンリンク(または順方向リンク)は基地局からUEへの通信リンクを指し、アップリンク(または逆方向リンク)はUEから基地局への通信リンクを指す。

基地局は、ダウンリンク上でUEにデータおよび制御情報を送信することができ、かつ/またはアップリンク上でUEからデータおよび制御情報を受信することができる。ダウンリンクにおいて、基地局からの送信は、近隣基地局から、または他のワイヤレス無線周波数(RF)送信機からの送信に起因する干渉を受けることがある。アップリンクにおいて、UEからの送信は、近隣基地局と通信する他のUEのアップリンク送信から、または他のワイヤレスRF送信機からの干渉を受けることがある。この干渉は、ダウンリンクとアップリンクの両方において性能を低下させる場合がある。

モバイルブロードバンドアクセスに対する需要が増加し続けるにつれて、より多くのUEが長距離ワイヤレス通信ネットワークにアクセスし、より多くの短距離ワイヤレスシステムが地域に展開されるのに伴って、干渉およびネットワークの混雑の可能性が高まっている。モバイルブロードバンドアクセスへの増大する需要を満たすためだけではなく、モバイル通信のユーザ体感を進化および向上させるために、UMTS技術を進化させるための研究開発が続けられている。

本開示の一態様では、ワイヤレス通信の方法が、第2のティアの送信機によって、共有スペクトルを通じた送信のためのデータを検出するステップと、第2のティアの送信機によって、共有スペクトルにおける少なくとも1つのチャネルを通じて第2のティアのビーコンを送信するステップであって、第2のティアのビーコンが、第2のティアの送信機が第2のティアのノードであることを識別する、ステップと、第2のティアの送信機によって、第2のティアのビーコンを送信した後の既定のアイドル期間の満了後に、共有スペクトルにおける少なくとも1つのチャネルを通じてデータを送信するステップとを含む。

本開示のさらなる態様では、ワイヤレス通信の方法が、第3のティアの送信機によって、同期タイミングを取得するステップであって、同期タイミングが第3のティアの送信機を第2のティアのインフラストラクチャと同期させる、ステップと、第3のティアの送信機によって、共有スペクトル上のビーコンスロットの間、送信機不通モード(transmitter silence mode)に切り替えるステップであって、第3のティアの送信機が、同期タイミングを使用してビーコンスロットを決定する、ステップと、ビーコンスロットの間に第2のティアのビーコンを検出したことに応答して、第3のティアの送信機によって既定の期間内、第2のティアのビーコンが検出されている共有スペクトルのチャネル上でのデータの送信を停止するステップとを含む。

本開示のさらなる態様では、ワイヤレス通信の方法が、第3のティアのノードによって、第3のティアのノードが所定の最大アイドル時間内に共有スペクトルのチャネルにアクセスしたかどうかを判断するステップと、第3のティアのノードによって、第3のティアのノードが所定の最大アイドル時間内におけるチャネルへのアクセスを検出したことに応答して、待機数の既定のセットから待機数をランダムに選択するステップと、第3のティアのノードによって、ランダムに選択された待機数に等しいスロットの数だけ待機した後に、チャネルのクリアチャネルアセスメント(CCA)チェックを実行するステップと、第3のティアのノードによって、CCAチェックがクリアであることに応答して、チャネル上でデータを送信するステップとを含む。

本開示のさらなる態様では、ワイヤレス通信のために構成された装置が、第2のティアの送信機によって、共有スペクトルを通じた送信のためのデータを検出するための手段と、第2のティアの送信機によって、共有スペクトルにおける少なくとも1つのチャネルを通じて第2のティアのビーコンを送信するための手段であって、第2のティアのビーコンが、第2のティアの送信機が第2のティアのノードであることを識別する、手段と、第2のティアの送信機によって、第2のティアのビーコンを送信した後の既定のアイドル期間の満了後に、共有スペクトルにおける少なくとも1つのチャネルを通じてデータを送信するための手段とを含む。

本開示のさらなる態様では、ワイヤレス通信のために構成された装置が、第3のティアの送信機によって、同期タイミングを取得するための手段であって、同期タイミングが第3のティアの送信機を第2のティアのインフラストラクチャと同期させる、手段と、第3のティアの送信機によって、共有スペクトル上のビーコンスロットの間、送信機不通モードに切り替えるための手段であって、第3のティアの送信機が、同期タイミングを使用してビーコンスロットを決定する、手段と、ビーコンスロットの間に第2のティアのビーコンを検出したことに応答して実行可能な、第3のティアの送信機によって既定の期間内、第2のティアのビーコンが検出されている共有スペクトルのチャネル上でのデータの送信を停止するための手段とを含む。

本開示のさらなる態様では、ワイヤレス通信のために構成された装置が、第3のティアのノードによって、第3のティアのノードが所定の最大アイドル時間内に共有スペクトルのチャネルにアクセスしたかどうかを判断するための手段と、第3のティアのノードによって、第3のティアのノードが所定の最大アイドル時間内におけるチャネルへのアクセスを検出したことに応答して、待機数の既定のセットから待機数をランダムに選択するための手段と、第3のティアのノードによって、ランダムに選択された待機数に等しいスロットの数だけ待機した後に、チャネルのCCAチェックを実行するための手段と、第3のティアのノードによって、CCAチェックがクリアであることに応答して、チャネル上でデータを送信するための手段とを含む。

本開示のさらなる態様では、コンピュータ可読媒体が、そこに記録されたプログラムコードを有する。本プログラムコードは、第2のティアの送信機によって、共有スペクトルを通じた送信のためのデータを検出するためのコードと、第2のティアの送信機によって、共有スペクトルにおける少なくとも1つのチャネルを通じて第2のティアのビーコンを送信するためのコードであって、第2のティアのビーコンが、第2のティアの送信機が第2のティアのノードであることを識別する、コードと、第2のティアの送信機によって、第2のティアのビーコンを送信した後の既定のアイドル期間の満了後に、共有スペクトルにおける少なくとも1つのチャネルを通じてデータを送信するためのコードとを含む。

本開示のさらなる態様では、コンピュータ可読媒体が、そこに記録されたプログラムコードを有する。本プログラムコードは、第3のティアの送信機によって、同期タイミングを取得するためのコードであって、同期タイミングが第3のティアの送信機を第2のティアのインフラストラクチャと同期させる、コードと、第3のティアの送信機によって、共有スペクトル上のビーコンスロットの間、送信機不通モードに切り替えるためのコードであって、第3のティアの送信機が、同期タイミングを使用してビーコンスロットを決定する、コードと、ビーコンスロットの間に第2のティアのビーコンを検出したことに応答して実行可能な、第3のティアの送信機によって既定の期間内、第2のティアのビーコンが検出されている共有スペクトルのチャネル上でのデータの送信を停止するためのコードとを含む。

本開示のさらなる態様では、コンピュータ可読媒体が、そこに記録されたプログラムコードを有する。本プログラムコードは、第3のティアのノードによって、第3のティアのノードが所定の最大アイドル時間内に共有スペクトルのチャネルにアクセスしたかどうかを判断するためのコードと、第3のティアのノードによって、第3のティアのノードが所定の最大アイドル時間内におけるチャネルへのアクセスを検出したことに応答して、待機数の既定のセットから待機数をランダムに選択するためのコードと、第3のティアのノードによって、ランダムに選択された待機数に等しいスロットの数だけ待機した後に、チャネルのCCAチェックを実行するためのコードと、第3のティアのノードによって、CCAチェックがクリアであることに応答して、チャネル上でデータを送信するためのコードとを含む。

本開示のさらなる態様では、装置が、少なくとも1つのプロセッサと、プロセッサに結合されたメモリとを含む。プロセッサは、第2のティアの送信機によって、共有スペクトルを通じた送信のためのデータを検出することと、第2のティアの送信機によって、共有スペクトルにおける少なくとも1つのチャネルを通じて第2のティアのビーコンを送信することであって、第2のティアのビーコンが、第2のティアの送信機が第2のティアのノードであることを識別する、送信することと、第2のティアの送信機によって、第2のティアのビーコンを送信した後の既定のアイドル期間の満了後に、共有スペクトルにおける少なくとも1つのチャネルを通じてデータを送信することとを行うように構成される。

本開示のさらなる態様では、装置が、少なくとも1つのプロセッサと、プロセッサに結合されたメモリとを含む。プロセッサは、第3のティアの送信機によって、同期タイミングを取得することであって、同期タイミングが第3のティアの送信機を第2のティアのインフラストラクチャと同期させる、取得することと、第3のティアの送信機によって、共有スペクトル上のビーコンスロットの間、送信機不通モードに切り替えることであって、第3のティアの送信機が、同期タイミングを使用してビーコンスロットを決定する、切り替えることと、ビーコンスロットの間に第2のティアのビーコンを検出したことに応答して、第3のティアの送信機によって既定の期間内、第2のティアのビーコンが検出されている共有スペクトルのチャネル上でのデータの送信を停止することとを行うように構成される。

本開示のさらなる態様では、装置が、少なくとも1つのプロセッサと、プロセッサに結合されたメモリとを含む。プロセッサは、第3のティアのノードによって、第3のティアのノードが所定の最大アイドル時間内に共有スペクトルのチャネルにアクセスしたかどうかを判断することと、第3のティアのノードによって、第3のティアのノードが所定の最大アイドル時間内におけるチャネルへのアクセスを検出したことに応答して、待機数の既定のセットから待機数をランダムに選択することと、第3のティアのノードによって、ランダムに選択された待機数に等しいスロットの数だけ待機した後に、チャネルのCCAチェックを実行することと、第3のティアのノードによって、CCAチェックがクリアであることに応答して、チャネル上でデータを送信することとを行うように構成される。

ワイヤレス通信システムの詳細を示すブロック図である。本開示の一態様に従って構成される、基地局/eNBおよびUEの設計を概念的に示すブロック図である。マルチティア化通信システムを示すブロック図である。第2のティアのノードと第3のティアのノードとの間の共有スペクトルの垂直共有を示すブロック図である。本開示の一態様を実施するように実行される例示的なブロックを示す機能ブロック図である。本開示の一態様を実施するように実行される例示的なブロックを示す機能ブロック図である。本開示の一態様を実施するように実行される例示的なブロックを示す機能ブロック図である。

添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な可能な構成の説明を目的としたものであり、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。むしろ、発明を実施するための形態は、本発明の主題を完全に理解してもらうために具体的な詳細を含む。これらの具体的な詳細が必ずしもすべての場合に必要であるとは限らないこと、そして、場合によっては、提示を明確にするために、周知の構造および構成要素がブロック図の形で示されることは当業者には明らかになるであろう。

本開示は、一般に、ワイヤレス通信ネットワークとも呼ばれる、2つ以上のワイヤレス通信システムの間の許可された共有アクセスを提供すること、または許可された共有アクセスに参加することに関する。様々な実施形態では、技法および装置は、符号分割多元接続(CDMA)ネットワーク、時分割多元接続(TDMA)ネットワーク、周波数分割多元接続(FDMA)ネットワーク、直交FDMA(OFDMA)ネットワーク、シングルキャリアFDMA(SC-FDMA)ネットワーク、LTEネットワーク、GSM(登録商標)ネットワーク、ならびに他の通信ネットワークなどのワイヤレス通信ネットワークに使用され得る。本明細書で説明するとき、「ネットワーク」および「システム」という用語は、互換的に使用され得る。

CDMAネットワークは、ユニバーサル地上無線アクセス(UTRA)、cdma2000などの無線技術を実装し得る。UTRAは、広帯域CDMA(W-CDMA(登録商標))および低チップレート(LCR)を含む。CDMA2000は、IS-2000、IS-95、およびIS-856規格をカバーする。

TDMAネットワークは、Global System for Mobile Communications(GSM(登録商標))などの無線技術を実装し得る。3GPPは、GERANとしても示される、GSM(登録商標) EDGE(GSM(登録商標)進化型高速データレート(enhanced data rates for GSM(登録商標) evolution))無線アクセスネットワーク(RAN)のための規格を定める。GERANは、基地局(たとえば、AterおよびAbisインターフェース)と基地局コントローラ(Aインターフェースなど)とを結合するネットワークとともに、GSM(登録商標)/EDGEの無線構成要素である。無線アクセスネットワークは、GSM(登録商標)ネットワークの構成要素を表し、それを通じて電話呼およびパケットデータが、公衆交換電話網(PSTN)およびインターネットと、ユーザ端末またはユーザ機器(UE)としても知られる加入者ハンドセットとの間でルーティングされる。モバイルフォン事業者のネットワークは、1つまたは複数のGERANを含むことがあり、そのようなGERANは、UMTS/GSM(登録商標)ネットワークの場合にUTRANと結合されることがある。事業者ネットワークはまた、1つもしくは複数のLTEネットワーク、および/または1つもしくは複数の他のネットワークを含み得る。様々な異なるネットワークタイプは、異なる無線アクセス技術(RAT)および無線アクセスネットワーク(RAN)を使用し得る。

OFDMAネットワークは、発展型UTRA(E-UTRA)、IEEE802.11、IEEE802.16、IEEE802.20、フラッシュOFDMなどの無線技術を実装し得る。UTRA、E-UTRA、およびGSM(登録商標)は、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム(UMTS)の一部である。特に、ロングタームエボリューション(LTE:long term evolution)は、E-UTRAを使用するUMTSのリリースである。UTRA、E-UTRA、GSM(登録商標)、UMTS、およびLTEは、「第3世代パートナーシッププロジェクト」(3GPP)という名称の組織から提供された文書で説明されており、cdma2000は、「第3世代パートナーシッププロジェクト2」(3GPP2)という名称の組織からの文書で説明されている。これらの種々の無線技術および規格は、知られているか、または開発中である。たとえば、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)は、世界的に適用可能な第3世代(3G)モバイルフォン仕様を定めることを目的とした電気通信協会のグループの間の協調形態である。3GPPロングタームエボリューション(LTE)は、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム(UMTS)モバイルフォン規格を改善することを目的とした3GPPプロジェクトである。3GPPは、次世代のモバイルネットワーク、モバイルシステム、およびモバイルデバイスのための仕様を定め得る。明快にするために、装置および技法のいくつかの態様は、LTE実装形態に関して、またはLTE中心に以下で説明されることがあり、以下の説明の部分で説明のための例としてLTE用語が使用されることがあるが、説明は、LTE適用例に限定されることを意図したものではない。実際には、本開示は、異なる無線アクセス技術または無線エアインターフェースを使用するネットワーク間のワイヤレススペクトルへの共有アクセスに関係する。

キャリアグレードWiFiと互換性があり、免許不要スペクトルを用いるLTE/LTE-AをWiFiの代替物にする可能性がある、免許不要スペクトルを含むLTE/LTE-Aに基づくニューキャリアタイプも提案されている。LTE/LTE-Aは、免許不要スペクトルにおいて動作するとき、LTEの概念を利用することができ、免許不要スペクトルにおけるより効率的な動作を実現し、規制上の要件を満たすために、ネットワークまたはネットワークデバイスの物理層(PHY)および媒体アクセス制御(MAC)の態様に、何らかの変更を導入する場合がある。使用される免許不要スペクトルは、たとえば、最低で数百メガヘルツ(MHz)から最高で数十ギガヘルツ(GHz)まで及び得る。動作中、そのようなLTE/LTE-Aネットワークは、ローディングおよび利用可能性に応じて免許スペクトルまたは免許不要スペクトルの任意の組合せとともに動作することができる。したがって、本明細書で説明するシステム、装置、および方法が他の通信システムおよび適用例に適用されてよいことが、当業者には明らかであり得る。

システム設計は、ビームフォーミングおよび他の機能を支援するために、ダウンリンクおよびアップリンクのための様々な時間-周波数基準信号をサポートすることができる。基準信号は、既知のデータに基づいて生成された信号であり、パイロット、プリアンブル、トレーニング信号、サウンディング信号などとも呼ばれ得る。基準信号は受信機によって、チャネル推定、コヒーレント復調、チャネル品質測定、信号強度測定などのような様々な目的のために使用される。複数のアンテナを使用するMIMOシステムは一般に、アンテナ間の基準信号の送信の協調を実現するが、LTEシステムは一般に、複数の基地局またはeNBからの基準信号の送信の協調を実現しない。

いくつかの実装形態では、システムは時分割複信(TDD)を利用することができる。TDDの場合、ダウンリンクおよびアップリンクは同じ周波数スペクトルまたはチャネルを共有し、ダウンリンク送信およびアップリンク送信は同じ周波数スペクトル上で送られる。したがって、ダウンリンクチャネル応答はアップリンクチャネル応答と相関し得る。相互性により、アップリンクを介して送られた送信に基づいてダウンリンクチャネルを推定することが可能になり得る。これらのアップリンク送信は、基準信号またはアップリンク制御チャネル(復調後に基準シンボルとして使用され得る)であり得る。アップリンク送信は、複数のアンテナを介した空間選択的チャネルの推定を可能にし得る。

LTE実装形態では、直交周波数分割多重化(OFDM)は、ダウンリンク(すなわち、基地局、アクセスポイントまたはeNodeB(eNB)からユーザ端末またはUEへ)に使用される。OFDMの使用は、スペクトルの柔軟性についてのLTE要件を満たし、高いピークレートで極めて広いキャリアのためのコスト効率の高いソリューションを可能にするものであり、しっかりと確立された技術である。たとえば、OFDMは、IEEE 802.11a/g、802.16、欧州電気通信標準化機構(ETSI)によって標準化された高性能無線LAN-2(HIPERLAN-2、LANはローカルエリアネットワークを表す)、ETSIの合同技術委員会(Joint Technical Committee)によって発表されたデジタルビデオブロードキャスティング(DVB)、および他の規格などの規格において使用される。

時間周波数物理リソースブロック(簡潔にするために、本明細書ではリソースブロックまたは「RB」としても示される)は、OFDMシステムにおいて、トランスポートデータに割り当てられるトランスポートキャリア(たとえば、サブキャリア)または間隔のグループとして定義され得る。RBは、時間および周波数期間で定義される。リソースブロックは、スロットにおける時間および周波数のインデックスによって定義され得る、時間-周波数リソース要素(簡潔にするために、本明細書ではリソース要素または「RE」としても示される)からなる。LTE RBおよびREのさらなる詳細は、たとえば、3GPP TS 36.211など、3GPP仕様において説明されている。

UMTS LTEは、20MHzから最低1.4MHzまでのスケーラブルなキャリア帯域幅をサポートする。LTEでは、RBは、サブキャリア帯域幅が15kHzのときに12個のサブキャリア、またはサブキャリア帯域幅が7.5kHzのときに24個のサブキャリアとして定義される。例示的な実装形態では、時間領域には、10msの長さであり、それぞれ1ミリ秒(ms)の10個のサブフレームからなる、定義された無線フレームがある。あらゆるサブフレームは、各スロットが0.5msである2つのスロットからなる。この場合の周波数領域におけるサブキャリア間隔は15kHzである。(スロットごとに)これらのサブキャリアのうち12個を合わせたものがRBを構成し、したがって、この実装形態では、1つのリソースブロックは180kHzである。6つのリソースブロックは1.4MHzのキャリアに適合し、100個のリソースブロックは20MHzのキャリアに適合する。

本開示の様々な他の態様および特徴が、以下でさらに説明される。本明細書の教示は多種多様な形で具現化され得ること、および本明細書で開示する任意の特定の構造、機能または両方は代表的なものにすぎず、限定するものではないことは明らかであろう。本明細書の教示に基づいて、当業者は、本明細書で開示する態様が任意の他の態様から独立して実装され得ること、およびこれらの態様のうちの2つ以上が様々な方法で組み合わせられ得ることを諒解されよう。たとえば、本明細書に記載する任意の数の態様を使用して、装置が実装されてよく、または方法が実施されてよい。加えて、本明細書に記載する態様のうちの1つもしくは複数に加えて、または、それら以外に、他の構造、機能、または構造および機能を使用して、そのような装置が実装されてよく、またはそのような方法が実施されてよい。たとえば、システム、デバイス、装置の一部として、かつ/またはプロセッサもしくはコンピュータ上で実行するためのコンピュータ可読媒体上に記憶された命令として、方法が実施されてよい。さらに、態様は、請求項の少なくとも1つの要素を含み得る。

図1は、LTE-Aネットワークであり得る、通信のためのワイヤレスネットワーク100を示す。ワイヤレスネットワーク100は、複数の発展型ノードB(eNB)110と他のネットワークエンティティとを含む。eNBは、UEと通信する局であってよく、基地局、ノードB、アクセスポイントなどとも呼ばれ得る。各eNB110は、特定の地理的エリアに対し通信カバレージを提供することができる。3GPPでは、「セル」という用語は、この用語が使用される状況に応じて、eNBのこの特定の地理的カバレージエリアおよび/またはこのカバレージエリアにサービスしているeNBサブシステムを指すことがある。

eNBは、マクロセル、ピコセル、フェムトセル、および/または他のタイプのセルのための通信カバレージを提供することができる。マクロセルは、一般に、比較的大きい地理的エリア(たとえば、半径数キロメートル)をカバーし、ネットワークプロバイダのサービスに加入しているUEによる無制限アクセスを可能にし得る。ピコセルは、一般に、比較的小さい地理的エリアをカバーすることになり、ネットワークプロバイダのサービスに加入しているUEによる無制限アクセスを可能にし得る。フェムトセルも、一般に、比較的小さい地理的エリア(たとえば、自宅)をカバーすることになり、無制限アクセスに加えて、フェムトセルとの関連付けを有するUE(たとえば、限定加入者グループ(CSG:closed subscriber group)内のUE、自宅内のユーザ用のUE、など)による制限付きアクセスも提供することができる。マクロセルのためのeNBは、マクロeNBと呼ばれ得る。ピコセルのためのeNBは、ピコeNBと呼ばれ得る。また、フェムトセルのためのeNBは、フェムトeNBまたはホームeNBと呼ばれ得る。図1に示される例では、eNB110a、110b、および110cは、それぞれマクロセル102a、102b、および102cのためのマクロeNBである。eNB110xは、ピコセル102xのためのピコeNBである。また、eNB110yおよび110zは、それぞれフェムトセル102yおよび102zのためのフェムトeNBである。eNBは、1つまたは複数(たとえば、2つ、3つ、4つなど)のセルをサポートし得る。

ワイヤレスネットワーク100は、中継局も含む。中継局は、上流局(たとえば、eNB、UEなど)からデータおよび/または他の情報の送信を受信し、下流局(たとえば、別のUE、別のeNBなど)へデータおよび/または他の情報の送信を送る局である。中継局はまた、他のUEのための送信を中継するUEであり得る。図1に示される例では、中継局110rは、eNB110aおよびUE120rと通信することができ、ここで中継局110rは、2つのネットワーク要素(eNB110aおよびUE120r)の間の通信を容易にするために、それらの間を中継するものとして動作する。中継局はまた、中継eNB、リレーなどとも呼ばれ得る。

ワイヤレスネットワーク100は、同期動作または非同期動作をサポートする場合がある。同期動作の場合、eNBは、同様のフレームタイミングを有する場合があり、異なるeNBからの送信は、時間的にほぼ揃えられる場合がある。非同期動作の場合、eNBは、異なるフレームタイミングを有する場合があり、異なるeNBからの送信は、時間的に揃えられない場合がある。

UE120は、ワイヤレスネットワーク100全体にわたって分散され、各UEは、固定型でも移動型でもよい。UEは、端末、移動局、加入者ユニット、局などとも呼ばれ得る。UEは、セルラーフォン、携帯情報端末(PDA)、ワイヤレスモデム、ワイヤレス通信デバイス、ハンドヘルドデバイス、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コードレスフォン、ワイヤレスローカルループ(WLL)局などであり得る。UEは、マクロeNB、ピコeNB、フェムトeNB、リレーなどと通信することが可能であり得る。図1では、両端に矢印がある実線が、UEとサービングeNBとの間の所望の送信を示し、サービングeNBは、ダウンリンクおよび/またはアップリンク上でUEにサービスするように指定されるeNBである。両端に矢印がある破線は、UEとeNBとの間の干渉する送信を示す。

LTE/-Aは、ダウンリンクで直交周波数分割多重化(OFDM)を利用し、アップリンクでシングルキャリア周波数分割多重化(SC-FDM)を利用する。OFDMおよびSC-FDMは、システム帯域幅を、一般にトーン、ビンなどとも呼ばれる複数(K)個の直交サブキャリアに区分する。各サブキャリアは、データで変調され得る。一般に、変調シンボルは、OFDMでは周波数領域において、SC-FDMでは時間領域において送られる。隣接するサブキャリア間の間隔は固定される場合があり、サブキャリアの総数(K)は、システム帯域幅によって決まる場合がある。たとえば、Kは、1.4、3、5、10、15、または20メガヘルツ(MHz)の対応するシステム帯域幅に対して、それぞれ、72、180、300、600、900、および1200に等しくなり得る。システム帯域幅はまた、サブバンドに区分され得る。たとえば、サブバンドは1.08MHzをカバーすることができ、1.4、3、5、10、15、または20MHzの対応するシステム帯域幅に対して、それぞれ、1、2、4、8または16個のサブバンドが存在し得る。

図2は、図1の基地局/eNBのうちの1つおよびUEのうちの1つであり得る、基地局/eNB110およびUE120の設計のブロック図を示す。制限された接続シナリオの場合、eNB110は図1のマクロeNB110cであってよく、UE120はUE120yであってよい。eNB110はまた、何らかの他のタイプの基地局であり得る。eNB110は、アンテナ234a〜234tを備えることができ、UE120は、アンテナ252a〜252rを備えることができる。

eNB110において、送信プロセッサ220は、データソース212からデータを受信し、コントローラ/プロセッサ240から制御情報を受信し得る。制御情報は、PBCH、PCFICH、PHICH、PDCCHなどについてのものであり得る。データは、PDSCHなどについてのものであり得る。送信プロセッサ220は、データと制御情報とを処理(たとえば、符号化およびシンボルマッピング)して、それぞれデータシンボルと制御シンボルとを取得し得る。送信プロセッサ220はまた、たとえば、PSS、SSS、およびセル固有基準信号のための基準シンボルを生成し得る。送信(TX)多入力多出力(MIMO)プロセッサ230は、適用可能な場合には、データシンボル、制御シンボル、および/または基準シンボルに対して空間処理(たとえば、プリコーディング)を実行することができ、出力シンボルストリームを変調器(MOD)232a〜232tに提供することができる。各変調器232は、(たとえば、OFDMなどのための)それぞれの出力シンボルストリームを処理して、出力サンプルストリームを取得することができる。各変調器232は、出力サンプルストリームをさらに処理(たとえば、アナログに変換、増幅、フィルタ処理、およびアップコンバート)して、ダウンリンク信号を取得することができる。変調器232a〜232tからのダウンリンク信号は、それぞれアンテナ234a〜234tを介して送信され得る。

UE120において、アンテナ252a〜252rは、eNB110からダウンリンク信号を受信することができ、受信された信号をそれぞれ復調器(DEMOD)254a〜254rに提供することができる。各復調器254は、それぞれの受信された信号を調整(たとえば、フィルタ処理、増幅、ダウンコンバート、およびデジタル化)して、入力サンプルを取得することができる。各復調器254は、(たとえば、OFDMなどのための)入力サンプルをさらに処理して、受信されたシンボルを取得することができる。MIMO検出器256は、すべての復調器254a〜254rから、受信されたシンボルを取得し、適用可能な場合には、受信されたシンボルに対してMIMO検出を実行し、検出されたシンボルを提供することができる。受信プロセッサ258は、検出されたシンボルを処理(たとえば、復調、デインターリーブ、および復号)し、UE120のための復号されたデータをデータシンク260に提供し、復号された制御情報をコントローラ/プロセッサ280に提供し得る。

アップリンク上で、UE120において、送信プロセッサ264は、データソース262から(たとえば、PUSCHについての)データを受信および処理し、コントローラ/プロセッサ280から(たとえば、PUCCHについての)制御情報を受信および処理することができる。送信プロセッサ264はまた、基準信号のための基準シンボルを生成することができる。送信プロセッサ264からのシンボルは、適用可能な場合には、TX MIMOプロセッサ266によってプリコーディングされ、(たとえばSC-FDMなどのために)変調器254a〜254rによってさらに処理され、eNB110に送信され得る。eNB110において、UE120からのアップリンク信号は、アンテナ234によって受信され、復調器232によって処理され、適用可能な場合には、MIMO検出器236によって検出され、受信プロセッサ238によってさらに処理されて、UE120によって送られた復号されたデータと制御情報とを取得し得る。プロセッサ238は、復号されたデータをデータシンク239に提供し、復号された制御情報をコントローラ/プロセッサ240に提供することができる。

コントローラ/プロセッサ240および280は、それぞれeNB110およびUE120における動作を指示し得る。コントローラ/プロセッサ240ならびに/またはeNB110における他のプロセッサおよびモジュールは、本明細書において説明される技法のための様々なプロセスを実行するか、または実行を指示することができる。また、コントローラ/プロセッサ280ならびに/またはUE120における他のプロセッサおよびモジュールは、図5〜図7に示される機能ブロック、および/または本明細書において説明される技法のための他のプロセスを実行するか、または実行を指示することができる。メモリ242および282は、それぞれeNB110およびUE120のためのデータおよびプログラムコードを記憶し得る。スケジューラ244は、ダウンリンクおよび/またはアップリンク上でデータを送信するためにUEをスケジュールすることができる。

図3は、マルチティア化通信システム(multi-tiered communication system)を示すブロック図を示す。図3に示されるように、マルチティア化システム30は、複数のティア1〜4を有し得る。各ティアは、インカンベントシステム(incumbent system)、一般アクセスシステム、および/または優先順位アクセスシステムのような、特定のシステムのために指定され得る。一構成では、スペクトルコントローラ300は、未使用のスペクトルを示す、より高いレベルのティアからの情報を受信し得る。次いでスペクトルコントローラ300は、示された未使用のスペクトルに基づいて、利用可能なスペクトルをより低いレベルのティアに知らせることができる。

たとえば、ティア1のシステムAは、それの未使用のスペクトルをスペクトルコントローラ300に報告し得る。さらに、本例では、ティア1のシステムAの未使用のスペクトルに基づいて、スペクトルコントローラ300は、利用可能なスペクトルをティア2のシステムAおよびシステムBのようなシステムに通知することができる。その上、ティア2のシステムは、ティア1からの利用可能な未使用のスペクトルをスペクトルコントローラ300に報告することができ、次いでスペクトルコントローラ300は、ティア1およびティア2の未使用のスペクトルに基づいて、利用可能なスペクトルをティア3のシステムAおよびBに通知することができる。最後に、ティア3のシステムAおよびBは、ティア2からの利用可能なそれらの未使用のスペクトルをスペクトルコントローラ300に報告することができ、次いでスペクトルコントローラ300は、ティア3、ティア2、およびティア1の未使用のスペクトルに基づいて、利用可能なスペクトルをティア4のシステムAに通知することができる。各ティアは別個に管理されているように説明されているが、ティア内の複数の免許が1つのエンティティによって管理され得る一方、他の免許は別のエンティティによって管理され得る。たとえば、各システムに割り振られたリソース上の固定された境界、または何らかの他の管理手法があり得る。

上記で示唆されたように、ワイヤレス通信に使用可能な、利用可能なワイヤレススペクトルは、複数の方法で共有され得る。垂直共有は、スペクトルへの異なる優先順位アクセスを有するユーザの間のスペクトルの共有である。たとえば、垂直共有は、第1のティアのユーザまたはインカンベントと第2のティアまたは優先順位免許保有者との間で発生し得る。第1のティアのユーザまたはインカンベントは、政府事業体、機関、軍の支部、公共システム、衛星通信システム、テレビ局などのような一次スペクトルユーザであり得る。第1のティアのユーザまたはインカンベントは、常時、全国的に、または全体的にスペクトルを使用するとは限らない。その場合、規制当局は1つまたは複数のエンティティに、スペクトルが第1のティアまたはインカンベントユーザによって使用されない時および場所においてそれを使用する免許を付与することができる。第2のティアまたは優先順位免許保有者は、第1のティアのユーザからのスペクトルのそのような一次被免許付与者(primary licensee)であり得る。第2のティアのユーザは、商業通信サービスプロバイダ、事業者などを含み得る。垂直共有はまた、第2のティアと第3のティアまたは一般免許保有者との間で発生し得る。第3のティアのユーザは、ワイヤレスインターネットサービスプロバイダ(WISP)など、第2のティアのユーザよりも低い優先順位を有する免許を持つユーザを含むことになる。垂直共有では、第1のティア、第2のティア、および第3のティアの間に共通の顧客がいない。

スペクトルは、水平的に共有されることもある。水平共有では、スペクトルは、同じティア内の競合するシステムの間で共有される。たとえば、水平共有は、複数の第1のティアのユーザの間、複数の第2のティアのユーザの間、または複数の第3のティアのユーザの間で発生し得る。一般に、第1のティアまたはインカンベントユーザは、変更されていない/レガシー技術を採用し得る一方、第2および第3のティアのユーザは、様々なスペクトル固有の共有/共存手順に従う技術を採用し得る。第1のティアのユーザと他のティアのユーザとの間の共有は、データベース探索に基づくことがあり、その場合に他のティアのユーザは、利用可能なスペクトルアクセス時間、ロケーションなどを探索することができる。第1のティアのユーザと他のティアのユーザとの間の共有は、感知に基づくこともある。たとえば、レーダー事業者は通常、共有スペクトルへの第1のティアのアクセス権を有する。共有スペクトル上で送信する前に、第2または第3のティアのユーザは最初に、第2または第3のティアのユーザのアクセスの対象となるスペクトルの部分にレーダーパルスが存在し得るかどうかを検出することができる。第2または第3のティアのユーザは、第1のティアのユーザがスペクトル上で検出されたときはいつでもスペクトルを空けることになる。

第2のティアのユーザと第3のティアのユーザとの間の垂直共有に伴って、第2のティアのインフラストラクチャは、全地球航法衛星システム(GNSS)から検出されたタイミング信号に基づいて時間同期され得る。本開示の態様によれば、第2のティアのユーザは、ユーザが所与のチャネル上でアクティブになるつもりであるときはいつでも、既知の間隔で(たとえば、Tミリ秒ごとに1回)ビーコンを送信することができる。第2のティアのユーザは、ビーコンを送信すると、ビーコン送信からxミリ秒内および少なくともyミリ秒の期間、チャネルがいかなる第3のティアのユーザからも自由であると予想する。所与のチャネル上で動作する前に、第3のティアのユーザは、信頼できるソース(たとえば、GNSS)からタイミングを取得し、次いで少なくともN個のビーコンスロットの間、チャネルを監視することができ、ここでN・T>yである。第2のティアのユーザがスロットのいずれかの上でビーコンを検出しなかった場合、第3のティアのユーザは、所与のチャネル上で動作することができる。

チャネルを使用している間、第3のティアのユーザは、第2のティアのビーコンをリッスンするために、T間隔でビーコンスロットの各々の間、送信を不通にすることができる。第3のティアのユーザが第2のティアのビーコンを検出した場合、第3のティアのインフラストラクチャは、現在の第3のティアの接続がxミリ秒内に終了するか、または別の利用可能なチャネルに切り替えられるようにすることを保証する。

本開示の態様は、特定の第2のティアの展開によって占有されたスペクトル全体に及び得る広帯域の第2のティアのビーコン信号を実現する。スペクトルにわたる広帯域ビーコンは、フェージングの影響を低減するために周波数ダイバーシティをもたらす。本開示の態様はまた、同じトーンセット、タイムスロット内の別々のトーンセット(ノードごとに1つのトーンセット)などでビーコンを送信することによって、同じタイムスロットでビーコン信号を送信し得る第2のティアのインフラストラクチャノード(たとえば、eNB、AP、送信機など)を実現する。

図4は、本開示の一態様に従って構成された第2のティアのノード401と第3のティアのノード402との間の共有スペクトル400および403の垂直共有を示すブロック図である。第2のティアのノード401および第3のティアのノード402は、共有スペクトル400および403によって示されるように、通信スペクトルを共有する。第3のティアのノード402は、衛星404などの様々なソースから同期タイミングを取得することによって、第2のティアのインフラストラクチャ(第2のティアのノード401はその一部である)との同期を取得することができる。同期タイミングを使用して、第3のティアのノード402は、第2のティアのノード401が第2のティアのビーコンを送信する頻度を判断することができる。

第2のティアのビーコンの送信周期性およびスロットに関するこの情報は、たとえば規格の規定を通じて第3のティアのノード402に知られることがあり、またはそれは、たとえばデータベース405を通じて直接、第3のティアのノード402によって取得されることがある。同期タイミングならびにビーコンスロットおよび周期性の知識により、第3のティアのノード402は、既知のビーコンスロットを、第2のティアのビーコンがないかを監視し始める。第2のティアのノード401は、データを送信するために共有スペクトル400にアクセスすることを希望するとき、時間/間隔Tで第2のティアのビーコンを送信し始める。そのような第2のティアのビーコンを検出する機会をもたらすために、第3のティアのノード402は、既定数N個のビーコンスロットの間、共有スペクトル400を監視する。図示のように、第3のティアのノード402は時間t0から時間t1まで、共有スペクトル400を監視する。時間t0から時間t1の間のこの時間期間は少なくとも、第2のティアのノード401が第2のティアのビーコンを送信すると共有スペクトル400がクリアであると第2のティアのノード401が予想する総時間yよりも長い。時間t0から時間t1の間の時間期間は、NT>yによって決定される。

t0からt1の間の監視期間に、第3のティアのノード402は、監視されたビーコンスロットにおいていかなる第2のティアのビーコンも検出しない。したがって、CCAチェックを正常に完了させた後、第3のティアのノード402は、データを時間t2において、共有スペクトル400を通じて送信し始める。送信が第3のティアのノード402によって始まると、t1からの間隔Tの後、第3のティアのノード402は、時間t3において、不通期間に入る。間隔Tは、第2のティアのノード401のような第2のティアのノードによって送信されることになる第2のティアのビーコン信号の周期性に対応する。t3における不通期間は、第3のティアのノード402からの第2のティアのビーコンへの干渉がないことを保証し、第3のティアのノード402が第2のティアのビーコンがないかを再び監視することを可能にする。

t3における不通期間の間に第2のティアのビーコンを検出しなかった後、第3のティアのノード402は時間t4に送信を再び始める。時間t5に、第2のティアのノード401は、送信すべきデータを第2のティアのノード401が有すると判断し、したがって、共有スペクトル400を通じて第2のティアのビーコンを送信する。間隔Tの経過により、第3のティアのノード402は、ビーコンがないかを監視するために不通期間に再び入る。時間t5に、第3のティアのノード402は、第2のティアのノード401からのそのような第2のティアのビーコンを検出する。第2のティアのビーコンが検出されると、第3のティアのノード402は、送信を共有スペクトル400から、第3のティアの送信に現在利用可能である共有スペクトル403に切り替えるためのプロセスを始める。第3のティアのノード402は、送信を共有スペクトル400から共有スペクトル403に切り替える、時間の持続時間xを有する。持続時間xの後、第2のティアのノード401は、共有スペクトル400上で送信し始め、共有スペクトル400が少なくとも時間yの間に利用可能であると仮定する。

この時間の間に、第3のティアのノード402は、通信を共有スペクトル403に切り替えており、共有スペクトル403上で時間t6およびt8にデータを送信している。第2のティアのノード401も、時間t6およびt9に共有スペクトル400上でデータを送信している。時間yおよび間隔Tの後、第2のティアのノード401は、時間t7に別の第2のティアのビーコンを送信する。時間t9における第2のティアのノード401によるデータの第2の送信は、時間t7における第2のティアのビーコンの第2の送信から時間x後に始まる。したがって、第2のティアのノードは、第2のティアのビーコンの間隔を維持し、共有スペクトル400が第2のティアのビーコンを送信してから時間xで送信に利用可能になり、少なくともyの時間の間に送信に利用可能であり続ける送信関係を維持する。時間t9における送信の後、第2のティアのノード401は、送信のためのデータをもはや有せず、したがって、第2のティアのビーコンの送信を停止する。

第3のティアのノード402は、NT>yによって定義され得る時間t10から時間t11の間、検出プロセスを再び始めることができる。したがって、時間t10から時間t11の間に追加の第2のティアのビーコンをまったく検出しなかった後、第3のティアのノード402は、時間t12においてデータ送信により共有スペクトル400上で再び送信することができる。第2のティアのノード401と第3のティアのノード402との間の垂直共有プロセスにより、共有スペクトル400は、第2のティアのビーコンを送信してからx時間内に、より優先順位の高い第2のティアのノード401にとって利用可能になる。

時間t5およびt7における第2のティアのビーコンは、第3のティアのノード402によって第2のティアのビーコンとして認識される。ビーコンは、第2のティアのノード401の固有IDを第3のティアのノード402に示す識別情報をまったく含まないことがある。第3のティアのノード402は、より優先順位の高いノードのアクセスが共有スペクトル400上で送信を始めようとしていることを認識するだけであり、第3のティアのノード402は現在、共有スペクトル400上での送信を停止するか、または共有スペクトル403に切り替えるなど、異なるチャネルに切り替えるために、時間xを有する。

本開示のさらなる態様では、同じ展開の複数の基地局が同じ波形を送信し得る。そのような態様では、ビーコンはノード固有の内容をまったく含まない。しかしながら、ビーコンは、特に干渉制限のある展開では、より良いカバレージおよびビーコン信号のダイバーシティのために、特定の展開のシステムフレーム番号(SFN)とともに送信され得る。

本開示の代替態様は、第2のティアの展開が複数のサブ展開に区分されることを、各サブ展開内のビーコンのSFN送信とともに実現し得る。たとえば、異種ネットワークでは、マクロノードが1つのサブ展開であり得る一方、ピコノードまたはフェムトノードは他のサブ展開と考えられる。そのような各サブ展開からのビーコン信号は、サブ展開固有のペイロードを搬送し得る。本開示のさらなる態様では、各第2のティアのノードは、別個のサブ展開を表し得る。

図5は、本開示の一態様を実施するように実行される例示的なブロックを示す機能ブロック図である。ブロック500において、第2のティアの送信機が、共有スペクトルを通じた送信のためのデータを検出する。送信すべきデータがある場合、第2のティアの送信機は、ブロック501において、それがデータを送信することを希望する共有スペクトルにおける少なくとも1つのチャネルを通じて、第2のティアのビーコンを送信する。第2のティアのビーコンは、第2のティアの送信機が第2のティアのインフラストラクチャの一部である第2のティアのノードであることを識別する。ブロック502において、第2のティアの送信機は、第2のティアのビーコンを送信した後の既定のアイドル期間の満了後に、チャネルを通じてデータを送信する。第2のティアの送信機は、ビーコンを送ってから一定時間後に共有スペクトルが利用可能になると予想する。この既定のアイドル期間は、第2のティアの送信機が第2のティアのビーコンを送信した後にデータ送信を始めるにあたり待機することになる時間である。

図6は、本開示の一態様を実施するように実行される例示的なブロックを示す機能ブロック図である。ブロック600において、第3のティアの送信機が、第3のティアの送信機を第2のティアのインフラストラクチャと同期させるための同期タイミングを取得する。第3のティアの送信機は、GNSSなどの信頼できるタイミングソースから、この同期情報を取得することができ、かつ/または第3のティアの送信機は、共有スペクトルへのアクセス情報のデータベースから、同期およびビーコン送信情報を取得することができる。

ブロック601において、第3のティアの送信機は、ビーコンスロットの間、第3のティアの送信機の送信機が完全に不通である送信機不通モードに切り替える。ビーコンスロットは第3のティアの送信機によって、同期タイミングを使用して決定される。送信機不通モードの間、第3のティアの送信機は、第2のティアのビーコン信号送信がないかを監視することができる。ブロック602において、そのようなビーコン信号が検出された場合に、第3のティアの送信機は、ビーコンが検出されたチャネル上での既定の期間内のデータの送信を停止する。第2のティアのノードは、ビーコンを送信してから既定の期間において送信を開始するので、第3のティアの送信機は、その同じ時間期間内に共有スペクトル上でのそれの送信を停止する。第3のティアの送信機は、単に送信を終了させるか、または送信を別の利用可能なリソースに切り替えるかのいずれかを行う。

第2のティアのビーコンは、受信機における粗い時間-周波数追跡を伴う、低い信号対雑音比(SNR)状況におけるロバストな復調のために設計され得ることに留意されたい。さらに、そのような第2のティアのビーコン信号への干渉は、第3のティアの展開に、ビーコン送信専用の時間-間隔におけるそれらの送信を不通にすることを求めることによって、低減または除去され得る。チャネルごとのビーコン信号の時間間隔および構成は、第1のティアの使用情報も含み得るデータベースに記載され得る。したがって、第3のティアのユーザは、共有スペクトルにアクセスしたいと思うとき、最初にデータベースにアクセスして、第3のティアのユーザが共有スペクトルに、いつどのようにアクセスできるかを判断することができ、第2のティアのビーコン間隔を含めることもできる。

本開示のさらなる態様は、第3のティアのノードによる共有スペクトルの水平共有を対象とする。図7は、本開示の一態様を実施するように実行される例示的なブロックを示す機能ブロック図である。ブロック700において、第3のティアのノードによって、それが共有スペクトルのチャネルに最後にアクセスしたのはいつかについての判断が行われる。チャネルにアクセスすることは、チャネルを通じてデータを送信すること、または受信することのいずれかを含み得る。ブロック701において、第3のティアのノードによるチャネルの最後のアクセスが所定の最大アイドル時間未満であるかどうかの判断が行われる。たとえば、所定の最大アイドル時間は、約20〜30μsecであり得る。

第3のティアのノードが所定の最大アイドル時間内にチャネルにアクセスした場合、ブロック702において、第3のティアのノードは、拡張クリアチャネルアセスメント(CCA)プロセスを実行する。拡張CCAプロセスは、ブロック703において、第3のティアのノードによって数、n∈[1..N_w]をランダムに選択すること、または生成することを始める。数をランダムに選択するために使用される乱数生成器は、同じ第3のティアの展開内のどの第3のティアのノードでも同じ乱数生成器であってよく、CCAチェックの開始時間によって合わせられ(keyed)得る。異なる展開の一部である異なる第3のティアのノードは、他の展開と相関しない乱数生成器を使用することができる。

展開識別子(ID)およびCCA開始時間によってシードされた(seeded)乱数生成器を使用する目的は、同じ展開のノードの間でのチャネルの最大空間再利用を可能にすることである。所与の展開のリンクは、通常、インフラストラクチャノードとユーザノードとの間の最低経路損失に基づいており、したがって一般に、同じ展開の他のリンクからの深刻な干渉に直面しない。これらの上記条件が満たされないとき、同じ展開IDを有する第3のティアのノードは、異なる「仮想展開ID」を割り当てられることがあり、その場合にそれらは、異なる無相関の乱数生成器を使用する。

最大空間再利用に影響を与える第2のステップは、特定の第3のティアの展開の異なる第3のティアのノードが、それらのCCAを同時に開始することである。これは、展開の第3のティアのノードが新しい拡張CCAプロセスを開始することになる、規則的に離間された時間-瞬間または好ましい開始時間を定めることによって保証され得る。進行中のパケット送信を有する第3のティアのノードは、好ましい開始時間の次の時間-瞬間の直前に、それらの送信を終了させることができ、それによりノードは、それの展開の他の第3のティアのノードと同期することができる。

ブロック704において、第3のティアのノードは、n個のスロット(1スロットは約20usec)の間、待機し、次いでブロック705において、CCAチェックを実行する。ブロック706において、第3のティアのノードがクリアなCCAを検出しているかどうかの判断が行われる。検出している場合、ブロック707において、第3のティアのノードは、チャネル上でデータを送信する。一方、ブロック706における判断の後、第3のティアのノードがクリアなCCAを検出していない場合、プロセスは繰り返され、クリアなCCAが検出されるまでブロック702において始まる。

ブロック701における判断が、第3のティアのノードが最大アイドル時間内にチャネルにアクセスしていないことを示す場合、ブロック708において、第3のティアのノードは、CCAチェックを直ちに実行することができる。ブロック709において、ブロック708からのCCAチェックがクリアであるかどうかの判断が行われる。クリアである場合、ブロック707において、第3のティアのノードは、チャネル上でデータを送信する。一方、ブロック706において行われた判断と同様に、CCAチェックがクリアではない場合、プロセスはブロック708から繰り返す。

直接CCAプロセスまたは拡張CCAプロセスのいずれかの一部として、正常なCCAを検出すると、第3のティアのノードは、所定の最大送信時間の間にチャネル上で送信することができる。所定の最大送信時間は、第3のティアのノードに、第2のティアのビーコンがないかを再チェックするか、または追加のCCAチェックを実行する機会を与える。チャネルを放棄した後、第3のティアのノードは、拡張CCAプロセスを実行すること、または再び送信する前に単純なCCAチェックを実行するために所定の最大アイドル時間の間、待機することのいずれかができる。

単純なCCA、または拡張CCAプロセスをトリガすることのいずれかを行うことによって第3のティアのユーザの間の水平共有を扱う本開示の態様は、垂直共有態様の一部として第2のティアのビーコンを第3のティアのノードがリッスンすることを対象とした不通期間を前提とすることに留意されたい。各第3のティアのノードが不通期間に入るとき、特定の水平共有状態(たとえば、送信ACTIVE/IDLE/WAIT)が不通期間の間、保持される。

様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して情報および信号が表され得ることは、当業者であれば理解されよう。たとえば、上記の説明全体を通して参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。

図5〜図7における機能ブロックおよびモジュールは、プロセッサ、電子デバイス、ハードウェアデバイス、電子構成要素、論理回路、メモリ、ソフトウェアコード、ファームウェアコードなど、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。

本明細書の開示に関連して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装される場合があることは、当業者であればさらに諒解されよう。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、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップについて、概してそれらの機能に関して上記で説明した。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、ソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約によって決まる。当業者は、説明された機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装できるが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすものと解釈されるべきではない。また、当業者は、本明細書において説明された構成要素、方法またはやりとりの順序または組合せが例にすぎないこと、および本開示の様々な態様の構成要素、方法またはやりとりを本明細書において図示および説明されたのとは異なる方法において組み合わせること、または実行することができることを容易に認識されよう。

本明細書の開示に関連して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、本明細書において説明された機能を実行するように設計された汎用プロセッサ、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アレイ(FPGA)もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別のゲートもしくはトランジスタロジック、個別のハードウェア構成要素、またはそれらの任意の組合せを用いて、実装または実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、代替として、プロセッサは、任意の従来型プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであってもよい。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装される場合もある。

本明細書の開示に関連して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアで直接に、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、またはその2つの組合せにおいて具現化される場合がある。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、EPROM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、または当技術分野で周知の任意の他の形態の記憶媒体内に存在することができる。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ること、および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される。代替として、記憶媒体は、プロセッサと一体である場合がある。プロセッサおよび記憶媒体は、ASICに存在することができる。ASICは、ユーザ端末に存在することができる。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、個別構成要素としてユーザ端末内に存在することができる。

1つまたは複数の例示的な設計では、説明される機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装される場合がある。ソフトウェアで実装される場合、機能は、1つもしくは複数の命令またはコードとして、コンピュータ可読媒体上に記憶されるか、またはコンピュータ可読媒体を介して送信され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体の両方を含む。コンピュータ可読記憶媒体は、汎用または専用コンピュータによってアクセスすることができる任意の利用可能な媒体であり得る。限定的ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶装置、あるいは所望のプログラムコード手段を命令またはデータ構造の形態で搬送または記憶するために使用することができ、汎用もしくは専用コンピュータ、または汎用もしくは専用プロセッサによってアクセスすることができる任意の他の媒体を含むことができる。また、接続が、コンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる場合もある。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、またはデジタル加入者回線(DSL)を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから送信される場合には、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、またはDSLは、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用するディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザーディスク(登録商標)(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピー(登録商標)ディスク(disk)、およびブルーレイ(登録商標)ディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は通常、データを磁気的に再生するが、ディスク(disc)はレーザーを用いてデータを光学的に再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるものとする。

特許請求の範囲を含む本明細書で使用されるとき、「および/または」という用語は、2つ以上の項目の列挙で使用されるときに、列挙される項目のうちのいずれか1つを単独で利用できること、または列挙される項目のうちの2つ以上からなる任意の組合せを利用できることを意味する。たとえば、構成が、構成要素A、B、および/またはCを含むものとして説明される場合には、その構成は、A単体、B単体、C単体、AとBとの組合せ、AとCとの組合せ、BとCとの組合せ、またはA、B、およびCの組合せを含むことができる。また、特許請求の範囲を含む本明細書で使用されるとき、「のうちの少なくとも1つ」で終わる項目の列挙で使用される「または」は、たとえば、「A、B、またはCのうちの少なくとも1つ」という列挙が、AまたはBまたはCまたはABまたはACまたはBCまたはABC(すなわち、AおよびBおよびC)またはそれらの任意の組合せを意味するような、選言的な列挙を示す。

本開示の上述の説明は、当業者が本開示を作成するまたは使用することを可能にするように提供される。本開示に対する様々な変更が、当業者には容易に明らかになり、本明細書において規定される一般原理は、本開示の趣旨または範囲を逸脱することなく、他の変形形態に適用される場合がある。したがって、本開示は、本明細書で説明する例および設計に限定されるものではなく、本明細書で開示する原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。

30 マルチティア化システム
100 ワイヤレスネットワーク
102a マクロセル
102b マクロセル
102c マクロセル
102x ピコセル
102y フェムトセル
102z フェムトセル
110 発展型ノードB(eNB)
110a eNB
110b eNB
110c eNB、マクロeNB
110r 中継局
110x eNB
110y eNB
110z eNB
120 UE
120r UE
212 データソース
220 送信プロセッサ
230 送信(TX)多入力多出力(MIMO)プロセッサ
232 変調器、復調器
232a〜232t 変調器(MOD)
234 アンテナ
234a〜234t アンテナ
236 MIMO検出器
238 受信プロセッサ、プロセッサ
239 データシンク
240 コントローラ/プロセッサ
242 メモリ
244 スケジューラ
252a〜252r アンテナ
254 復調器
254a〜254r 復調器(DEMOD)、変調器
256 MIMO検出器
258 受信プロセッサ
260 データシンク
262 データソース
264 送信プロセッサ
266 TX MIMOプロセッサ
280 コントローラ/プロセッサ
282 メモリ
300 スペクトルコントローラ
400 共有スペクトル
401 第2のティアのノード
402 第3のティアのノード
403 共有スペクトル
404 衛星
405 データベース

Claims

ワイヤレス通信の方法であって、
第2のティアの送信機によって、共有スペクトルを通じた送信のためのデータを検出するステップと、
前記第2のティアの送信機によって、前記第2のティアの送信機より優先順位の低い第3のティアの送信機に対して、前記共有スペクトルにおける少なくとも1つのチャネルを通じて第2のティアのビーコンを送信するステップであって、
前記第2のティアのビーコンが、前記第2のティアの送信機が第2のティアのノードであることを識別し、かつ、
前記第3のティアの送信機が、前記第2のティアのビーコンを検出したことに応答して、前記第2のティアの送信機に通知せず、前記共有スペクトルのチャネル上でのデータの送信を停止する、ステップと、
前記第2のティアの送信機によって、前記第2のティアのビーコンを送信した後の既定のアイドル期間の満了後に、前記共有スペクトルにおける前記少なくとも1つのチャネルを通じて前記データを送信するステップと
を含む方法。
前記第2のティアのビーコンを前記送信するステップは、前記少なくとも1つのチャネルの第2のティアのビーコンタイムスロットにおいて前記第2のティアのビーコンを送信するステップを含み、前記第2のティアのビーコンタイムスロットが、複数の第2のティアのノードのために定義される、請求項1に記載の方法。
前記第2のティアのビーコンタイムスロットにおいて前記第2のティアのビーコンを前記送信するステップは、
前記第2のティアのビーコンタイムスロット内の同じトーンセットで前記第2のティアのビーコンを送信するステップ、または
前記第2のティアの送信機に関連する前記第2のティアのビーコンタイムスロット内のトーンセットで前記第2のティアのビーコンを送信するステップ
のうちの1つを含む、請求項2に記載の方法。
前記第2のティアのビーコンを前記送信するステップは、既定の間隔で実行される、請求項1に記載の方法。
既定の最大送信持続時間の満了に応答して、前記第2のティアの送信機による前記データの送信を停止するステップと、
前記第2のティアの送信機によって、送信のための追加データに応答して、前記共有スペクトルにおける前記少なくとも1つのチャネルを通じて次の第2のティアのビーコンを送信するステップと、
前記第2のティアの送信機によって、前記次の第2のティアのビーコンを送信した後の前記既定のアイドル期間の満了後に、前記共有スペクトルにおける前記少なくとも1つのチャネルを通じて前記追加データを送信するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
前記第2のティアのビーコンは、
広帯域の帯域幅、および
前記第2のティアの送信機によって占有された前記共有スペクトルにわたる範囲
のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
ワイヤレス通信の方法であって、
第3のティアの送信機によって、同期タイミングを取得するステップであって、前記同期タイミングが前記第3のティアの送信機を、前記第3のティアの送信機より優先順位の高い第2のティアのインフラストラクチャと同期させる、ステップと、
前記第3のティアの送信機によって、共有スペクトル上のビーコンスロットの間、送信機不通モードに切り替えるステップであって、前記第3のティアの送信機が、前記同期タイミングを使用して前記ビーコンスロットを決定する、ステップと、
前記ビーコンスロットの間に第2のティアのビーコンを検出したことに応答して、前記第3のティアの送信機によって既定の期間内、前記ビーコンを送信した前記第2のティアの送信機に通知せず、前記第2のティアのビーコンが検出されている前記共有スペクトルのチャネル上でのデータの送信を停止するステップと
を含む方法。
データの送信を前記停止するステップは、
前記第3のティアの送信機によって、前記チャネル上での前記データの送信を終了させるステップ、または
前記第3のティアの送信機によって、前記データの送信を、前記第3のティアの送信機が送信することを許される前記共有スペクトルの新しいチャネルに切り替えるステップ
のうちの1つを含む、請求項7に記載の方法。
前記第3のティアの送信機によって、前記チャネル上での前記データの送信を前記停止するステップから少なくとも所定の時間後に、前記ビーコンスロットの間に前記チャネル上で新しいビーコン信号がないかを監視するステップと、
前記第3のティアの送信機によって、前記チャネル上で前記新しいビーコン信号を検出しなかったことに応答して、前記チャネルのアクセス可能性を判断するステップと、
前記第3のティアの送信機によって、前記チャネルがアクセス可能であるとの判断に応答して、前記チャネル上で前記データを送信するステップと
をさらに含む、請求項7に記載の方法。
ワイヤレス通信のために構成された装置であって、
少なくとも1つのプロセッサと、
前記少なくとも1つのプロセッサに結合されたメモリと
を備え、前記少なくとも1つプロセッサは、
第2のティアの送信機によって、共有スペクトルを通じた送信のためのデータを検出することと、
前記第2のティアの送信機によって、前記第2のティアの送信機より優先順位の低い第3のティアの送信機に対して、前記共有スペクトルにおける少なくとも1つのチャネルを通じて第2のティアのビーコンを送信することであって、
前記第2のティアのビーコンが、前記第2のティアの送信機が第2のティアのノードであることを識別し、かつ、
前記第3のティアの送信機が、前記第2のティアのビーコンを検出したことに応答して、前記第2のティアの送信機に通知せず、前記共有スペクトルのチャネル上でのデータの送信を停止する、送信することと、
前記第2のティアの送信機によって、前記第2のティアのビーコンを送信した後の既定のアイドル期間の満了後に、前記共有スペクトルにおける前記少なくとも1つのチャネルを通じて前記データを送信することと
を実行するように構成される、装置。
前記第2のティアのビーコンを送信するための前記少なくとも1つのプロセッサの構成は、前記少なくとも1つのチャネルの第2のティアのビーコンタイムスロットにおいて前記第2のティアのビーコンを送信するための構成を含み、前記第2のティアのビーコンタイムスロットが、複数の第2のティアのノードのために定義される、請求項10に記載の装置。
前記第2のティアのビーコンタイムスロットにおいて前記第2のティアのビーコンを送信するための前記少なくとも1つのプロセッサの構成は、
前記第2のティアのビーコンタイムスロット内の同じトーンセットで前記第2のティアのビーコンを送信するための前記少なくとも1つのプロセッサの構成、または
前記第2のティアの送信機に関連する前記第2のティアのビーコンタイムスロット内のトーンセットで前記第2のティアのビーコンを送信するための前記少なくとも1つのプロセッサの構成
のうちの1つを含む、請求項11に記載の装置。
前記第2のティアのビーコンを送信するための前記少なくとも1つのプロセッサの構成は、既定の間隔で実行される、請求項10に記載の装置。
既定の最大送信持続時間の満了に応答して、前記第2のティアの送信機による前記データの送信を停止することと、
前記第2のティアの送信機によって、送信のための追加データに応答して、前記共有スペクトルにおける前記少なくとも1つのチャネルを通じて次の第2のティアのビーコンを送信することと、
前記第2のティアの送信機によって、前記次の第2のティアのビーコンを送信した後の前記既定のアイドル期間の満了後に、前記共有スペクトルにおける前記少なくとも1つのチャネルを通じて前記追加データを送信することと
のための前記少なくとも1つのプロセッサの構成をさらに含む、請求項10に記載の装置。
前記第2のティアのビーコンは、
広帯域の帯域幅、および
前記第2のティアの送信機によって占有された前記共有スペクトルにわたる範囲
のうちの少なくとも1つを含む、請求項10に記載の装置。
ワイヤレス通信のために構成された装置であって、
少なくとも1つのプロセッサと、
前記少なくとも1つのプロセッサに結合されたメモリと
を備え、前記少なくとも1つプロセッサは、
第3のティアの送信機によって、同期タイミングを取得することであって、前記同期タイミングが前記第3のティアの送信機を、前記第3のティアの送信機より優先順位の高い第2のティアのインフラストラクチャと同期させる、取得することと、
前記第3のティアの送信機によって、共有スペクトル上のビーコンスロットの間、送信機不通モードに切り替えることであって、前記第3のティアの送信機が、前記同期タイミングを使用して前記ビーコンスロットを決定する、切り替えることと、
前記ビーコンスロットの間に第2のティアのビーコンを検出したことに応答して、前記第3のティアの送信機によって既定の期間内、前記ビーコンを送信した前記第2のティアの送信機に通知せず、前記第2のティアのビーコンが検出されている前記共有スペクトルのチャネル上でのデータの送信を停止することと
を実行するように構成される、装置。
データの送信を停止するための前記少なくとも1つのプロセッサの構成は、
前記第3のティアの送信機によって、前記チャネル上での前記データの送信を終了させるための前記少なくとも1つのプロセッサの構成、または
前記第3のティアの送信機によって、前記データの送信を、前記第3のティアの送信機が送信することを許される前記共有スペクトルの新しいチャネルに切り替えるための前記少なくとも1つのプロセッサの構成
のうちの1つを含む、請求項16に記載の装置。
前記第3のティアの送信機によって、前記チャネル上での前記データの送信を停止することから少なくとも所定の時間後に、前記ビーコンスロットの間に前記チャネル上で新しいビーコン信号がないかを監視することと、
前記第3のティアの送信機によって、前記チャネル上で前記新しいビーコン信号を検出しなかったことに応答して、前記チャネルのアクセス可能性を判断することと、
前記第3のティアの送信機によって、前記チャネルがアクセス可能であるとの判断に応答して、前記チャネル上で前記データを送信することと
のための前記少なくとも1つのプロセッサの構成をさらに含む、請求項16に記載の装置。