KR20080055822A - 동적 스펙트럼 액세스 무선 시스템에서의 스펙트럼 관리 - Google Patents

동적 스펙트럼 액세스 무선 시스템에서의 스펙트럼 관리 Download PDF

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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 제한된 채널 내에서 동작하는 무선 디바이스를 위해 스펙트럼 관리 명령어를 송신 및 수신하도록 적응된 매체 액세스 제어(MAC) 층을 포함하는 무선 시스템 및 방법에 대한 것이다.

Description

동적 스펙트럼 액세스 무선 시스템에서의 스펙트럼 관리{SPECTRUM MANAGEMENT IN DYNAMIC SPECTRUM ACCESS WIRELESS SYSTEMS}
본 출원은 일련 번호(대리인 명부 번호 US002805, US002803, US002296)를 갖는 동시 출원되고 공동으로 양수된 미국 특허 출원에 대한 것이다. 본 출원은 또한 2005년 9월 16일 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 60/718,127에 대한 것이다.
무선 통신 기술은 상당히 진보해서 무선 매체를 유선 해결책에 대한 실행가능한 대안으로 만들고 있다. 따라서, 데이터 및 음성 통신에서의 무선 연결 이용이 계속해서 증가하고 있다. 이러한 디바이스는 이동 전화기, 무선 네트워크 내의 휴대용 컴퓨터(예컨대, 무선 LAN(WLAN), 무선 네트워크 내의 정지형 컴퓨터, 휴대용 핸드셋, 단지 몇 가지 예임).
무선 애플리케이션이 계속해서 성장함에 따라, 통신 스펙트럼에 대해 경쟁하는 디바이스, 네트워크 및 시스템의 수도 성장한다. 알려진 바와 같이, 통신 스펙트럼의 전용 또는 인가 부분뿐만 아니라 비인가 부분이 존재한다. 스펙트럼의 비인가된 대역(예컨대, 산업용, 과학용 및 의료용(ISM) 라디오 대역)이 자유롭게 액세스될 수 있기 때문에, 이러한 대역은 이용자에 의해 심하게 차지되는 경향이 있다. 대조적으로, 최근의 연구는 인가된 대역의 작은 부분만이 이용되고 있다는 것을 나 타낸다. 따라서, 많은 비인가된 대역이 초만원인 반면에, 인가된 대역의 비교적 큰 부분이 이용되지 않은 채로 남아 있다. 이는 규제 기구(예컨대, 미국의 FCC(연방 통신 위원회))가 현재의 통신 대역 배정 및 이용의 평가를 하게 한다.
통신 대역의 재배정에 대한 하나의 옵션은 동적으로 통신 스펙트럼에 액세스하도록 적응된 무선 네트워크의 이용을 수반한다. 예컨대, 동적 스펙트럼 액세스(DSA) 무선 네트워크는 통신 스펙트럼의 전용(인가) 부분에서 구현될 수 있다. 예시적으로, DSA 무선 네트워크는 일반적으로 텔레비전 송신 및 수신에 전용된 스펙트럼에서 동작할 수 있다. 따라서, 통신 대역의 일정 부분이 완전히 이용될 수 있다.
비인가 (2차) 이용자에 의해 이용하기 위한 일정 통신 대역의 재배정에서, 스펙트럼 관리는 대역으로의 우선 액세스를 갖는 인가 (1차 또는 현직(incumbent)) 이용자에게 이러한 액세스가 자유로운 방식으로 제공된다는 것을 보장하기 위해 요구된다. 예컨대, 규제 기구(예컨대, FCC)는 현직 이용자가 채널의 점유를 시작한 후에 비교적 짧은 시간 기간 내에 2차 이용자가 채널을 비울 것을 요구할 수 있다. 그러므로, 매체 액세스 제어 (MAC) 층 및 물리 (PHY) 층 규격이 이러한 요구된 스펙트럼 관리에 대한 규정을 포함해야 한다.
DSA 무선 네트워크의 MAC 층은 제한된 채널/대역의 시간 가변 점유를 다룬다. 이를 위해, MAC 층은 현직 디바이스가 채널/대역을 점유하기 시작할 때 제한된 채널/대역의 비우기를 조정해야 할 뿐만 아니라, 2차 디바이스의 이용가능한 제한된 채널/대역으로의 스위칭을 또는 어떠한 채널도 이용가능하지 않은 경우 2차 서 비스의 종료를 조정해야 한다. 전자의 기능은 규제 규격의 준수를 보장하기 위해 유용하고; 후자는 2차 디바이스를 위한 서비스 품질(QoS)의 적절한 레벨을 제공하는데 있어서 유용하다.
그러므로, 제한된 주파수 채널 및 주파수 대역 내에서 기능하는 DSA 무선 네트워크 내의 채널 액세스의 조정을 제공하는 방법이 요구된다.
예시적인 실시예에 따라, 무선 통신 네트워크에서, 무선 통신 방법은 제한된 채널 또는 대역을 통해 기지국으로부터 방송 매체 액세스 제어 (MAC) 패킷을 송신하는 단계; 및 무선 통신 네트워크의 무선국(STA)에서 MAC 패킷을 수신하는 단계를 포함하는데, 여기서 MAC 패킷은 스펙트럼 관리 명령어를 포함한다.
또 하나의 예시적인 실시예에 따라, 무선 통신 네트워크에서, 무선 통신 방법은, 스펙트럼 관리 명령어를 포함하는, 매체 액세스 제어 (MAC) 프로토콜 데이터 유닛(PDU)을, 통신 프레임의 하방(DS) 서브프레임 동안에 제한된 채널 또는 대역에서 작동하는 무선국(STA)으로 기지국으로부터 송신하는 단계; 및 STA에서 MAC PDU를 수신하고 스펙트럼 관리 명령어를 기초로 해서 STA의 기능을 변경하는 단계를 포함한다.
또 하나의 예시적인 실시예에 따라, 무선 통신 네트워크는 제한된 채널에서 작동하는 그리고 스펙트럼 관리 명령어를 송신하도록 적응된 기지국(BS); 및 제한된 채널에서 동작하는 그리고 스펙트럼 관리 명령어를 기초로 해서 기능을 변경하도록 적응된 무선국(STA)을 포함한다.
본 발명은 첨부 도면과 함께 읽혀질 때 후술하는 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 다양한 특색이 반드시 축척에 맞도록 작도되지는 않았다는 것이 강조된다. 실제로, 치수는 논의의 명확화를 위해 임의로 증가 또는 감소될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 간략화된 개략도.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 하방(DS) 및 상방(US) 통신 프레임의 간략화된 블록도.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 무선 통신 방법의 간략화된 흐름도.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '제한된 주파수 채널' 또는 '제한된 채널'은 1차 이용자에 의해 이용하기 위해 전용된 주파수 채널을 의미한다. 제한된 채널은 FCC와 같은 규제 기구에 의해 인가된, 또는 일정 이용자에 의한 우선권을 기초로 해서 액세스되는 통신 스펙트럼의 부분일 수 있다. 예컨대, 미국 내에서 텔레비전 채널은 인가 주파수 채널이다. 그러나, 무선 마이크와 같은 일정 디바이스는 다른 이용자에 대해 우선권을 가지고 네트워크에 액세스할 수 있는데, 이는 무선 마이크가 텔레비전 스펙트럼의 이용을 위해 명시적으로 인가되지 않은 경우에도 그러하다. 따라서, 제한된 채널인 일정한 비인가 채널이 제한된 채널로서 예견된다. 또한, 일정 이용자에게 우선 액세스를 제공하는, 소위 인가-면제(licensed-exempt) 채널 또한 제한된 채널이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '하나'는 하나 이상을 의미하고; 용 어 '복수'는 두 개 이상을 의미한다.
후술하는 상세한 설명에서, 제한이 아닌 설명 목적상, 특정 세부사항을 개시하는 예시적인 실시예가 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 본 개시물의 혜택을 입는 당업자에게는 특정 세부사항으로부터 벗어나는 그밖의 실시예가 본 명세서에 개시되어 있다는 것이 명백할 것이다. 더욱이, 예시적인 실시예의 설명을 불명료하게 하지 않기 위해, 잘-알려진 디바이스, 방법 시스템 및 프로토콜에 대한 설명이 생략될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 당업자의 이해 범위 내에 있는 이러한 디바이스, 시스템 및 프로토콜은 예시적인 실시예에 따라 이용될 수 있다. 마지막으로, 실용적인 곳에서, 유사한 참조 번호는 유사한 특색을 가리킨다.
본 명세서에 설명된 예시적인 실시예에서, 네트워크는 중앙집중형 아키텍쳐 또는 탈중앙집중형 아키텍쳐를 갖는 무선 네트워크일 수 있다는 것이 주목된다. 예시적으로, 네트워크는 이를테면 IEEE 802.22 하에서 정의될, 또는 IEEE 802.16, IEEE 802.11, 또는 IEEE 802.15 하에서 정의된 바와 같이, DSA 매체 액세스 (MAC) 층 하에서 기능하는 것일 수 있다. 더욱이, 네트워크는 셀룰러 네트워크; 무선 랜(WLAN); 무선 개인 영역 네트워크(WPAN); 또는 무선 지역 영역 네트워크(WRAM)일 수 있다. 나아가, MAC 프로토콜은 시분할 다중 접속(TDMA) 프로토콜; 반송파 감지 다중 접속(CSMA) 프로토콜; 충돌 회피 CAMA (CSMA/CA) 프로토콜; 코드 분할 다중 접속(CDMA) 프로토콜; 또는 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 프로토콜일 수 있다. 주목된 네트워크 및 프로토콜은 단지 예시적이며 구체적으로 언급된 이것 이외의 네트워크 및 프로토콜이 본 교시로부터 벗어나지 않고 이용될 수 있다는 것이 강조된 다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 무선 네트워크(100)의 간략화된 개략도이다. 특정 실시예에서, 무선 네트워크(100)는 중앙집중형 네트워크이다. 그러나, 본 교시는 분산형 무선 네트워크에 대해 일반화될 수 있다.
무선 네트워크(100)는 액세스 포인트(AP, 101)를 포함하는데, 이 액세스 포인트는 기지국(BS)으로도 지칭된다. 무선 네트워크(100)는 복수의 무선국(STA, 102)를 포함하는데, 이 무선국은 무선 디바이스 또는 고객 구역 장비(CPE)로도 지칭될 수 있다.
예시적으로, 무선 네트워크(100)는 이전에 주목된 네트워크 유형 중 하나일 수 있다. 더욱이, STA(102)는 컴퓨터, 이동 전화기, 개인용 휴대 단말기(PDA), 또는 그러한 네트워크에서 통상적으로 동작하는 유사 디바이스일 수 있다. 특정 실시예에서, STA(102) 중 적어도 하나는 정지형이다. STA(102)는 현직 이용자의 보호를 필요로 하는 주파수 대역의 제한된 주파수 채널 내에서 기능하도록 적응된다는 것이 예견된다. 따라서, BS(101) 및 STA(102)는 2차 디바이스이고 네트워크(100)는 2차 네트워크이다. 종종, 간략함을 위해 제한된 주파수 채널 및 제한된 채널이 '채널'로 지칭될 수 있다.
단지 수 개의 STA(102)가 도시되어 있으나; 이는 단지 논의 간략함을 위해서라는 것이 주목된다. 분명하게, 많은 그밖의 STA(102)가 이용될 수 있다. 마지막으로, STA(102)가 반드시 상기와 같지는 않다는 것이 주목된다. 실제로, 선택된 프로토콜하에서 기능하도록 적응된 다수의 상이한 유형의 STA가 네트워크(100) 내에서 이용될 수 있다.
채널의 이용가능성 및 품질이 시간에 따라 변하는 동적 환경(예컨대, TV 대역을 위해 설계된 새로운 무선 기술)에서 예시적인 실시예의 DSA MAC 층 방법 및 장치가 구현될 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예의 2차 STA의 네트워크는 동적 방식으로 채널 이용가능성을 유리하게 획득하고; 현직 디바이스에 의한 채널의 점유 또는 장래 점유를 그밖의 2차 STA에게 유리하게 통지한다. 본 명세서에서 상세하게 설명된 바와 같이, 예시적인 실시예의 DSA MAC 층 방법 및 장치는 채널 액세스 지시를 2차 STA(102)에게 제공한다. 유리하게, 채널 액세스 지시는 현직 디바이스에 의한 제한된 채널/대역의 자유로운 이용 및 2차 STA에 의한 제한된 채널/대역으로의 액세스를 촉진한다.
도 2는 데이터 프레임 구조의 개념도로서, 이 구조는 예시적인 실시예의 무선 네트워크(100)의 매체 액세스를 규제하기 위해 MAC층에 의해 이용될 수 있다. n번째 프레임(200)은 두 부분: 현저한 하방(DS) 서브프레임 및 상방(US) 서브프레임을 포함한다. 이 두 세그먼트 사이의 경계는 적응적이며, 따라서 하방 및 상방 성능의 제어는 쉽게 수행된다. 유리하게, 매체 액세스 방법은 따라서 더 많거나 더 적은 STA(102)를 수용하도록 크기조정가능하며, 더 많거나 더 적은 STA(102)는 무선 네트워크(100)에서 현직 디바이스의 공존에 대해 BS(101)에게 정보를 제공한다. 하방 서브프레임은 하방 PHY 프로토콜 데이터 유닛(PDU, 201)으로 구성되는데, 이 유닛은 PHY 층을 통해 송신되는 데이터 패킷이다. PHY PDU(201)는 STA(102)의 현직 디바이스와의 공존을 촉진하도록 적응된 회선경합 간격을 포함할 수 있다.
또한, DS PHY PDU(201)는 프레임 제어 헤더(FCH, 202) 및 DS 버스트(203)를 포함할 수 있다. DS 버스트(203)는 방송 메시지(204) 및 MAC PDU(205)를 포함할 수 있다. MAC PDU(205)는 MAC 헤더(206), MAC 페이로드 필드(207) 및 순환 중복 체크(CRC) 필드(208)를 포함할 수 있다.
상방 서브프레임은 초기화(예컨대, 초기 범위 설정)용 회선경합 구간 슬롯(209), 대역폭 요청용 회선경합 슬롯(210), 긴급 공존 상황(UCS) 통지 슬롯(211) 및 상방 PHY PDU(212)로 구성될 수 있는데, 각 PDU는 상이한 STA(102)로부터 송신된다. 상이한 STA(102)로부터의 이 PHY PDU는 MAC PDU(213)를 대응 STA로부터 BS(101)로 운반한다. MAC PDU(213)는 MAC 헤더(214), MAC 페이로드 필드(215) 및 CRC 필드(216)를 포함한다. US 서브프레임의 추가적인 세부사항은 발명의 명칭이 "Notification of Incumbent Users in Dynamic Spectrum Acess Wireless Systems"인, 동시 출원된 미국 특허 출원 일련 번호(대리인 명부 번호 002803)에서 발견될 수 있는데, 위 출원의 개시물은 구체적으로 참고문헌으로 본 명세서에 병합된다.
예시적인 실시예에 따라, 스펙트럼 관리는 삽입 모드에서 BS(101)에 의해 수행된다. 이를 위해, 삽입 모드는 스펙트럼 관리 명령어를 방송 메시지를 통해 모든 STA(102)에게 제공한다. 특정 실시예에서, 스펙트럼 관리 명령어는 방송 메시지(204)를 통해 DS 트래픽으로서 송신될 수 있다. 예컨대, DS 서브프레임의 시작에서, BS(101)는 모든 STA(102)에게 어드레스되는 방송 프레임/메시지(204)를 송신한다. 이 방송 프레임은 또한 스펙트럼 관리 명령어를 포함하는데, 이 명령어는 채널에 관한 정보를 모든 STA에게 제공한다.
표 Ⅰ은 예시적인 데이터 필드를 예시하는데 이 필드는 스펙트럼 관리 명령어에 포함될 수 있다. 특정 실시예에서, 5 개의 제어 필드: 채널 활동; 활동 프레임 번호; 활동 프레임 계수(count); 활동 채널 번호; 활동 채널 수가 존재한다. 이 제어 필드는 삽입 모드 스펙트럼 관리를 유용하게 제공한다.
표 Ⅰ
이름 요소 ID(1byte) 길이(bytes) 값
하방_버스트_프로파일 1 버스트 프로파일을 위해 예비된 값
BS EIRP 2 2 서명됨, dBm 단위
채널 번호 3 1 하방 채널 번호
TTG 4 1 슬롯 내의 TTG
RTG 5 1 슬롯 내의 RTG
RSSIR , max 6 2 초기 범위지정 최댓값 1dBm 단위의 BS에서 수신된 신호 세기
BS ID 7 6 기지국 ID
프레임 지속기간 코드 8 1 프레임의 시간 지속기간
프레임 번호 9 1 이 메시지를 포함하는 프레임의 번호
채널 활동 10 1 셀 내의 모든 CPE에 의해 취해질 활동. 0 = 없음 1= 전환 2 = 추가 3 = 제거 4 = 진정
활동 프레임 번호 11 1 채널 활동이 모든 국에 의해 수행될 시작 프레임 번호
활동 프레임 계수 12 1 이 필드는 프레임 단위로, 진정 기간의 지속기간을 나타냄. 채널 활동 = 4일때만 유효함. 일단 이 지속기간이 끝나면, 정상 동작이 BS에 의해 채널에서 재개함.
활동 채널 번호 13 1 채널 활동이 수행될 시작 채널 번호
활동 채널 수 14 1 채널 활동이 수행될채널 수
백업용 채널 번호 15 1 현직자로 인한 BS와의 통신 실패의 경우에 CPE에 의해 이용될 백업 채널. 가능한 경우, 백업 채널은 현재 작동 채널과는 디스조인트 세트일 것임.
백업용 채널 수 16 1 백업 채널의 수. 필요한 경우 백업 채널이 비어있는 성공 확률을 최대화하기 위해, 이 필드는 1로 설정되어야 함.
MAC 버전 148 1 MAC 프로토콜 버전
제어 필드는 BS(101)가 STA(102)에게 필요한 스펙트럼 관리 동작을 완전히 지정할 것을 허용한다. 또한, 이 필드가 그밖의 MAC 제어 프레임과 함께 송신되기 때문에, 더 적은 대역폭이 프로토콜 오버헤드에 의해 소비된다.
채널 활동 필드는 네트워크(셀) 내에서 STA(102, CPE)에 의해 취해질 활동을 나타내는 바이트를 포함한다. 이 활동은 다음을 포함하나 이것으로 제한되지는 않는다: 어떠한 활동도 하지 않음; 특별한 채널로의 전환; 이용가능한 채널 추가; 채널 제거; 및 지정된 시간 기간 동안 진정 상태로 남아있기. 채널 활동 필드는 아래에서 설명되는, 활동 채널 번호 및 활동 채널 수에 지정된 채널에 적용한다.
예시적으로, 채널 활동 제어 필드는 이전 프레임(예컨대, 프레임 n-1) 동안에 STA(102)에 의해 이루어진 측정으로부터 기인한다. 이 측정은 대역내 또는 대역외일 수 있는데, 전자는 진정 기간 동안에 수행되고, 후자는 프레임 동안 언제든지 수행된다. 예컨대, 측정 결과, BS(101)가 모든 채널이 점유되었다고 결정하는 경우, BS(101)는 채널 활동 필드에서 값 '3'을 선택할 것인데, 이는 모든 STA(102)가 현재 사용중인 모든 채널에서의 동작을 중지하도록, 따라서 현직 디바이스의 동작과의 간섭을 회피하도록 하기 위해서이다. 대안적으로, 측정의 결과, BS(101)가 이미 사용중인 채널(들)에 대한 하나 이상의 이웃 채널이 현직 디바이스에 의해 점유되지 않았다고 결정하는 경우, BS(101)는 채널 활동 필드에서 값 '2'를 선택할 것인데, 이는 STA(102)가 통신을 위해 이용가능한 채널(들)을 추가할 수 있도록 하기 위해서이다.
활동 프레임 번호 제어 필드는 채널 활동 제어 필드 내에 지정된 활동이 발 생하는 프레임을 나타낸다. 예컨대, 모든 STA(102)가 또 하나의 채널로 전환하도록 가정된다고 나타내는 값 '1'을 채널 활동 제어 필드가 갖는다고 가정하자. 활동 프레임 번호 제어 필드는 전환이 발생하는 프레임 번호를 제공한다. 위 설명과 일관되게, 이 필드는 프레임 'n'의 DS 서브프레임 동안에 제공된다. 활동 프레임 번호 제어 필드는 전환이 후속 프레임(예컨대, 프레임 n+1) 동안에 발생한다는 것을 나타낼 수 있다.
활동 프레임 계수 제어 필드는 진정 기간의 지속기간을 나타낸다. 예컨대, 주기적인 대역내 측정이 필요한 경우, 채널 활동 제어 필드는 값 '4'을 가지며, 모든 STA(102)가 미리 결정된 양의 시간 동안 침묵 상태로 남아있을 것을 요구하는데, 이 시간량은 통상적으로 FCC와 같은 규제 기구에 의해 지정된다. 활동 프레임 계수 제어 필드는 이 진정 기간의 지속기간을 제공한다. 예시적으로, 이 지속기간은 프레임으로 정량화된다. 즉, BS(101)는 네트워크의 STA(102)가 'x' 프레임(x=양수) 동안 또는 프레임 n+k(k=양수) 내내 진정 상태로 남아있어야 한다는 것을 나타낼 것이다. 이 기간의 종료 후에, BS(101)는 새로운 프레임을 시작하는 비컨을 송신함으로써 동작을 재개한다.
활동 채널 번호 제어 필드는 활동이 채널 활동 제어 필드에서 취해지는 특별한 채널을 지정한다. 예컨대, 채널 활동 제어 필드가 값 '1'을 갖고 활동 채널 번호 제어 필드가 지정된 채널 번호 3을 갖는 경우, 네트워크(100)의 STA(102)는 후속 프레임에서 채널 3으로 전환할 것이다. 활동 채널 번호 제어 필드는 또한 일정 시나리오에서 시작 채널 번호를 지정한다.
활동 채널 수 제어 필드는 활동이 취해지는 채널 수를 지정한다. 예컨대, 채널 활동 제어 필드가 값 '4'를 갖고, 활동 채널 번호 제어 필드가 채널 3을 나타내며, 활동 채널 수 제어 필드가 값 '6'을 갖는 경우, 채널 3-8은 지정된 수의 프레임 동안 진정 상태이다.
지금까지 설명된 실시예는 동작의 삽입 모드에 대한 것으로서, 표 Ⅰ과 연계해서 설명된 스펙트럼 관리 명령어가 예컨대 비컨 기간 동안, 방송 메시지에서 송신된다. 대안적으로, 스펙트럼 관리 명령어는 BS(101)에 의해 또 하나의 방송 메시지에서 송신된다. 삽입 모드는 상당히 낮은 대역폭 오버헤드를 야기하는데, 이는 작은 대역폭이 스펙트럼 관리 명령어의 송신에 전용되어야 한다는 것을 의미한다.
스펙트럼 관리 명령어를 네트워크 내의 하나 이상의 특정 STA(102)에게 송신하는 것이 유용한 사례가 존재할 수 있다. 예컨대, 대역내 또는 대역외 측정, 또는 양자를 기초로 해서, STA(102) 그룹이 STA(102)의 QoS를 저하시키는, 상당한 간섭을 갖는 채널 내에서 동작한다고; 그리고 또 하나의 채널이 비어있고 STA에게 더 양호한 QoS를 제공한다고 가정하자. BS(101)는 이때 스펙트럼 관리에 대한 프레임을 포함하는 MAC PDU(205)를 포함하는, DS 버스트(203)를 송신할 수 있다.
예시적으로, 예시적인 실시예의 비-삽입 모드의 송신된 스펙트럼 관리 명령어 각각이 DS MAC PDU(205)에서 운반되는데, 이는 목적지 식별자 필드를 포함한다. DS 전송시에, 목적지 식별자 필드는 의도된 수령 STA(102)의 신원을 제공한다. 따라서, 식별되는 그리고 예시적인 스펙트럼 관리 명령어를 수신하는 STA만이 명령어의 지시에 따른 활동을 취한다.
그밖의 혜택에 덧붙여서, 스펙트럼 관리의 비-삽입 모드는 DS 서브프레이 동안에 송신될 수 있는 개별적인 그리고 독립적인 스펙트럼 관리 명령어를 제공한다. 즉, 채널 관리 명령어를 보내기 위해 송신기가 MAC 제어 프레임을 기다려야 하는 삽입 모드와는 반대로, 이 동작 모드는 상당히 빠른 반응이 제한된 채널/대역의 점유에서 변하게 하는데, 이는 현직 보호에 그리고 2차 STA(102)에서 원하는 QoS 레벨을 획득하는데 유리하다. 예시적인 실시예의 비-삽입 모드와 연계해서 설명된 스펙트럼 관리 명령어는 단지 예시적이며 그밖의 명령어가 예견된다.
유리하게, 트랜잭션 ID 필드가 또한 포함되는데, 이는 BS(101)가 한번에 다수의 스펙트럼 관리 트랜잭션(그리고 선택적으로, 채널 측정과 같은 그밖의 트랜잭션)을 취급할 수 있도록 하기 위해서이다. 수신 송신(receipt transmissions) 확인과 같은 트랜잭션 ID 필드는 또한 선택된 STA(102)로부터 BS(101)로 US 송신시에 포함된다.
하나의 유용한 스펙트럼 관리 명령어는 채널 종료 요청(CHT-REQ)로서, 이는 표 Ⅱ에 개관된다.
표 Ⅱ
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CHT-REQ_ㅡ메시지_포맷
관리 메시지 유형 8비트
트랜잭션 ID 16비트
시작 채널 번호 8비트
채널 수 8비트
확인 필요 여부 1비트 이 메시지의 수신을 확인하기 위해 CPE가 BS에 의해 요구되는지를 나타냄. 0 = 확인 불필요(디폴트) 1 = 확인 필요
종료 모드 1비트 채널 내의 동작의 종료시까지 송신에 대한 임의의 제한을 나타냄. BS는 송신시에 모드 종료 필드를 0 또는 1로 설정할 것임. 값 1은 명령어를 포함하는 프레임이 어드레스되는 CPE가 예정된 채널 종료시까지 어떠한 추가적인 프레임도 송신하지 않을 것임을 의미함. 0으로 설정된 채널 종료 모드는 수신 CPE에 대해 어떠한 요건도 부과하지 않음.
종료 계수 8비트 이 필드는 채널 종료 메시지를 보내는 BS가 지정된 채널 내에서 동작을 종료할 때까지의 프레임의 수로 설정되거나 0으로 설정될 것임. 값 1은 동작의 종료가 그다음 프레임 직전에 발생할 것임을 나타냄. 값 0은 종료가 명령어를 포함하는 프레임이 송신된 후에 언제든지 발생할 것임을 나타냄.
CHT-REQ는 명령어가 어드레스되는 무선국(들)(102)에 의해 CHT-REQ의 수신의 확인이 BS(101)에 의해 요구되는지를 나타내는 확인 필요 여부 필드를 포함한다.
종료 모드 필드는 채널 내에서 동작의 종료시까지 송신에 대한 임의의 제한을 나타낸다. 특정 실시예에서, BS(101)는 종료 모드 필드를 송신시에 '0' 또는 '1'로 설정한다. 값 '1'은 명령어를 포함하는 프레임이 어드레스되는 STA(102)가 예정된 채널 종료시까지 추가적인 프레임을 송신하지 않을 것을 지시한다. '0'으로 설정된 채널 종료 모드 필드 값은 수신 STA(102)에 대한 어떠한 요건도 부과하지 않는다.
종료 계수 필드는 채널 종료 메시지를 보내는 BS가 지정된 채널 내에서 동작을 종료할 때까지의 프레임의 수를 나타낸다. 이 필드는 '0' 이상인 임의의 값으로 설정될 수 있다. 값 '1'은 동작의 종료가 그다음 프레임 직전에 발생할 것임을 나타낸다. 값 '0'은 종료가 명령어를 포함하는 프레임이 송신된 후에 언제든지 발생할 것임을 나타낸다.
인식되는 바와 같이, CHT-REQ 스펙트럼 관리 명령어는 채널을 종료하기 위해 비교적 빠른 활동을 제공한다. 혜택 중에서 특히, 이 명령어는 제한된 채널에서 현직 디바이스 보호를 촉진한다.
CHT-REQ 스펙트럼 관리 명령어에 응답해서, STA(102)는 확인 필요 여부 필드 내에서 BS(101)에 의해 필요하다고 나타난 경우 채널 종료 응답(CHT-REQ)을 송신할 수 있다. 이러한 명령어를 위한 예시적인 데이터 필드는 표 Ⅲ에 나타난다.
표 Ⅲ
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CHT-RSP_메시지_포맷(){
관리 메시지 유형 8비트
트랜잭션 ID 16비트
확인 코드 8비트 표 Ⅳ
표 Ⅳ는 도 3의 확인 코드 필드의 필드를 예시한다.
표 Ⅳ
Figure 112008018008717-PCT00001
이전에 주목된 바와 같이, 동작하는 동안에 2차 무선 STA(102)에 의해 사용하기 위해 채널을 추가할 필요성이 존재할 수 있다. 통신 프레임 동안에 또는 진정 기간 동안에 STA(101)에 의해 이루어진 대역내 측정 및 대역외 측정을 기초로 해서, BS(101)는 제한된 채널의 상태에 대한 정보를 모은다. 제한된 채널이 이용가능해짐에 따라(예컨대, 현직 디바이스가 채널(들)을 비울 때), BS(101)는 채널이 2차 STA에 의한 이용을 위해 이용가능하다는 것을 STA(102)에게 알릴 수 있다. 이 스펙트럼 관리 명령어는 채널(들)의 추가가 즉시적이게 하거나 설정된 수의 프레임 후에 이용하기 위해 예정되게 한다.
표 Ⅴ는 예시적인 실시예에 따른 채널 추가 요청(CHA-REQ) 스펙트럼 관리 명 령어의 예시적인 필드를 예시한다. 이 명령어는 비-삽입 동작 모드에서 송신되고 네트워크(100)의 선택된 하나 이상의 무선 STA(102)에게 송신된다.
표 Ⅴ
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CHA-REQ_ㅡ메시지_포맷
관리 메시지 유형 8비트
트랜잭션 ID 16비트
시작 채널 번호 8비트
채널 수 8비트
확인 필요 여부 1비트 이 메시지의 수신을 확인하기 위해 CPE가 BS에 의해 요구되는지를 나타냄. 0 = 확인 불필요(디폴트) 1 = 확인 필요
추가 계수 8비트 이 필드는 채널 추가 메시지를 보내는 BS가 새로운 채널을 추가할 때까지의 프레임의 수로 설정되거나 0으로 설정될 것임. 값 1은 추가가 그다음 프레임 직전에 발생할 것임을 나타냄. 값 0은 명령어를 포함하는 프 레임이 송신된 후에 추가가 언제든지 발생할 것임을 나타냄.
표 Ⅴ 내에서 주목된 필드는 다소 자체-설명적이다. 그러나, 추가 계수 필드의 특정 논의는 유용하다. 추가 계수 필드는 제한된 채널의 추가 타이밍을 제공한다. 주목된 바와 같이, 이 필드는 추가가 발생하는 현재 프레임 이후의 프레임 수와 동일한 값을 포함할 수 있다. 이러한 융통성은 STA(102)가 자신의 동작 파라미터에서의 변화를 예정하도록 충분한 시간을 주기 위해 포함된다. 특히, 필드 값 '1'은 그다음 프레임 직전에 활동을 나타내고; 필드 값 '0'은 스펙트럼 관리 명령어의 수신 이후의 임의의 시간에서의 활동을 나타낸다.
선택적으로, 확인 메시지가 CHS-REQ의 수신에 응답해서 STA에 의해 보내질 수 있다. 이 메시지는 수신된 CHS-REQ 내의 확인 필요 여부 필드가 설정되는 경우 STA에 의해 단지 송신될 것이다. 표 Ⅵ은 예시적인 실시예의 확인 메시지의 예시적 인 필드를 예시한다.
표 Ⅵ
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CHS-RSP_메시지_포맷(){
관리 메시지 유형 8비트
트랜잭션 ID 16비트
확인 코드 8비트 표 Ⅳ 참조
주목된 바와 같이, 예시적인 실시예의 DSA 시스템은 현직 디바이스의 보호를 제공하는 한편, 2차 STA(102)에 서비스를 제공한다. 이러한 원하는 목적을 충족시키기 위해 필요한 대로 구현될 수 있는 하나의 방법은 채널 전환 스펙트럼 관리 명령어를 필요로 한다. 비-삽입 모드 내의 채널 전환에서, 하나 이상의 STA가 현재의 제한된 채널 또는 대역으로부터 또 하나의 제한된 채널 또는 대역으로 동작을 전환하기 위해 필요할 수 있다. 일정 상황에서, 네트워크의 BS(101) 및 STA(102)는 무선 네트워크 내의 현직 디바이스(들) 및 서비스의 보호를 보장하기 위해 전환해야 할 수 있다. 표 Ⅶ은 예시적인 실시예의 채널 전환 요청 (CHS-REQ) 스펙트럼 관리 명령어의 예시적인 필드를 예시한다.
표 Ⅶ
구문 크기 주석
CHS-REQ_ㅡ메시지_포맷()
관리 메시지 유형 8비트
트랜잭션 ID 16비트
시작 채널 번호 8비트
채널 수 8비트
확인 필요 여부 1비트 이 메시지의 수신을 확인하기 위해 CPE가 BS에 의해 요구되는지를 나타냄. 0 = 확인 불필요(디폴트) 1 = 확인 필요
전환 모드 1비트 채널 전환시까지 송신에 대한 임의의 제한을 나타냄. BS는 송신시에 전환 모드 필드를 0 또는 1로 설정할 것임. 값 1은 명령어를 포함하는 프레임이 어드레스되는 CPE가 예정된 채널 전환시까지 어떠한 추가적인 프레임도 송신하지 않을 것임을 의미함. 0으로 설정된 채널 전환 모드는 수신 CPE에 대해 어떠한 요건도 부과하지 않음.
전환 계수 8비트 이 필드는 채널 전환 메시지를 보내는 BS가 새로운 채널로 전환할 때까지의 프레임의 수로 설정되거나 0으로 설정될 것임. 값 1은 전환이 그다음 프레임 직전에 발생할 것임을 나타냄. 값 0은 전환이 명령어를 포함하는 프레임이 송신된 후에 언제든지 발생할 것임을 나타냄.
많은 프레임에서 진정 기간은 대역내 측정을 수행하기 위해 제공된다. 진정 기간 동안에, STA는 데이터를 송신하는 것을 억제하고 측정으로부터 데이터를 모은다. 이러한 대역내 측정으로부터의 결과는 통지 기간 동안에 BS(101)에 제공된다. 예시적인 실시예의 비-삽입 모드에서, 채널 진정 요청(CHQ-REQ) 스펙트럼 관리 명령어는 BS(101)에 의해 하나 이상의 선택된 STA(102)에 송신된다. CHQ-REQ 스펙트럼 관리 명령어는 연관된 STA와의 통신을 위해 BS(101)에 의해 현재 이용된 채널(들) 내에서 임의의 송신 행위를 금지한다. 표 Ⅷ은 예시적인 실시예의 CHQ-REQ 스펙트럼 관리 명령어의 예시적인 필드를 예시한다.
CHQ-REQ 메시지는 연관된 STA(102)와의 통신을 위해 BS(101)에 의해 현재 이용된 채널(들) 내의 임의의 송신 행위를 진정시키기 위해 BS에 의해 보내진다. 이 메시지의 송신은 대역내 측정을 수행하기 위해 채널(들)을 진정시킬 필요와 같은 몇 가지 이유로 인해서 일 수 있다.
표 Ⅷ
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CHQ-REQ_메시지_포맷()
관리 메시지 유형 8비트
트랜잭션 ID 16비트
확인 필요 여부 1비트 이 메시지의 수신을 확인하기 위해 CPE가 BS에 의해 요 구되는지를 나타냄. 0 = 확인 불필요(디폴트) 1 = 확인 필요
진정 계수 8비트 그다음 진정 간격이 시작할 때까지의 프레임의 수로 설정될 것임. 값 1은 진정 간격이 그다음 프레임에서 시작할 것임을 나타냄. 값 0은 예비됨.
진정 오프셋 8비트 슬롯으로 표현된, 진정 계수 필드에 의해 지정된 프레임의 시작으로부터 진정 간격의 시작의 오프셋으로 설정될 것임. 진정 오프셋 필드의 값은 하나의 프레임 길이보다 더 작을 것임.
지속기간 16비트 슬롯으로 표현된, 진정 간격의 지속으로 설정될 것임.
진정 기간 8비트 이 진정 명령어에 의해 정해진 규칙적으로 예정된 진정 간격의 시작 사이의 프레임의 수로 설정될 것임. 값 0은 어떠한 주기적인 진정 간격도 정해지지 않음을 나타냄.
진정 기간 목적의 수 3비트 아래 포함된 바와 같은 진정 기간 목적의 수
진정 기간 목적 IE 24비트 하나 이상의 진정 기간 목적 IE. 표 Ⅸ 참조.
표 Ⅸ
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진정_기간_목적_포맷
요소 ID 8비트
길이 8비트
목적 유형 1비트 목적 유형을 나타냄. 0 = 현직(디폴트) 1 = 802.22
목적 3비트 진정 기간의 목적을 나타냄. 이 필드의 의미는 목적 필드의 유형의 값에 따름. 목적 유형 = 0인 경우, 비트 #0(MSB): 설정시, CPE는 TV 서비스 측정을 수행할 것임. 비트 #1: 설정시, CPE는 무선 마이크 측정을 수행할 것임. 비트 #2: 설정시, CPE는 WMB 측정을 수행할 것임. 목적 유형 = 1인 경우, 비트 #0(MSB): 설정시, CPE는 802.22 CBP 측정을 수행할 것임. 비트 #1: 설정시, CPE는 802.22 BS 비컨 측정을 수행할 것임. 비트 #2: 정의되지 않음.
Fraction 4비트 오름차순으로, 이 특정 목적을 위해 전용되는 총 진정 기간 지속기간 (표 Ⅷ)의 프랙션을 나타냄. 모든 진정 기간 목적의 프랙션의 합은 100%를 초과하지 않을 것임. CPE는 적당해 보이는 대로 임의의 할당되지 않은 프랙션을 이용하도록 여유가 있음. 0000 0% 0001 10% 0010 20% 0011 30% 0100 40% 0101 50% 0110 60% 0111 70% 1000 80% 1001 90% 1011 100% 그외 정의되지 않음
CHQ-REQ의 송신 후에, BS(101)는 채널 진정 응답(CHQ-RSP)이 의도된 수신 STA(102)에 의해 보내지는 것을 필요로 할 수 있다. 이 요건은 있다면, CHQ-REQ 스펙트럼 관리 명령어의 확인 필요 여부 필드에 설정될 것이다. 이 명령어의 성공적인 수신 후에, BS(101)는 확인을 송신할 것이다. 표 Ⅹ는 예시적인 실시예의 CHQ-RSP 스펙트럼 관리 명령어의 예시적인 필드를 예시한다.
표 Ⅹ
구문 크기 주석
CHQ-RSP_메시지_포맷
관리 메시지 유형 8비트
트랜잭션 ID 16비트
확인 코드 8비트 표 Ⅳ
예시적인 실시예와 연계해서 설명된 무선국을 지원하는 제한된 채널의 스펙트럼 관리는 현직 디바이스에 의한 채널의 점유가 변함에 따라 무선 시스템이 이용가능한 채널을 상당히 효율적으로 그리고 동적으로 이용하게 한다.
예시적인 실시예의 스펙트럼 관리 명령어에서 제공된 스펙트럼 관리 명령어는 특히 현직 서비스의 보호가 요구될 때, 송신기와 수신기의 MAC 층 모두에서 높은 우선권을 갖고 유용하게 처리된다. 일단 BS(101)가 제한된 채널/대역에서 현직 서비스/디바이스의 존재를 검출하면, 하나 이상의 스펙트럼 관리 명령어가 삽입-모드 송신 또는 비-삽입 모드 송신을 통해 하나 이상의 STA(102)로 제공된다. 스펙트럼 관리 명령어의 긴급성에 따라서, BS(101)는 스펙트럼 관리 메시지가 수신기에 도착하는 예상 시간을 유용하게 계산하고 메시지 헤더에서 예정 필드(예컨대, 계수, 오프셋, 지속기간, 기간)을 적당하게 설정한다. 이는 메시지의 긴급성, 및 그것이 수신기에서 어떻게 처리될 것인지를 지시한다.
또한, 상황에 따라, 수반된 모든 STA(102)에 의한 스펙트럼 관리 명령어의 수신이 BS(101)에 의해 요구될 수 있다. 이 경우에, BS(101)는 스펙트럼 관리 명령어 내에 존재하는 확인 필요 여부 필드를 설정할 것이다. 이는 BS(101)가 STA(102)에게 확인 메시지를 송신하도록 구체적으로 요청하게 한다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 무선 통신 방법의 흐름도이다. 단계(301)에 서, BS(101)는 무선 네트워크의 STA(102)로부터 측정 정보를 획득한다. 이 정보는 STA(102)에 의해 수행된 그리고 이전에 설명된 바와 같이 대역내 및 대역외 측정으로부터 모을 수 있다.
단계(302)에서, 단계(301)에서 모은 측정 정보의 결과로서 필요한 적당한 활동을 결정한 후에, BS는 적당한 스펙트럼 관리 명령어를 송신한다. 이러한 명령어는 이전에 설명된 예시적인 실시예와 연계해서 설명된 바와 같으며, 방송 방식으로, 또는 대상화된 방식(비-삽입 모드)으로, 또는 두 가지 방식으로 송신될 수 있다.
일단 목적지 STA(102)가 BS(101)로부터 스펙트럼 관리 명령어를 수신하면, STA(102)는 이 명령어에 더 높은 우선권을 제공한다. 따라서, STA(102)는 메시지 제어 필드를 검사할 것이고 BS(101)에 의해 지시된 대로 계속할 것이다. 확인이 필요한 경우(예컨대, 신뢰할 수 없는, 개별적인 메시지 송신의 경우에), 수신기는 응답 메시지를 적당한 확인 코드와 함께 BS로 즉시 다시 보낼 것이다. 필요한 승인 메시지가 미리결정된 타임아웃 내에 수신되지 않는 경우, BS(101)는 또 하나의 스펙트럼 관리 명령어를 당해 STA(102)에 보낼 수 있다. STA는 또한 필요한 활동이 얼마나 긴급한지를, 그리고 활동이 내부적으로 어떻게 처리되어야 하는지를 확인하기 위해 스펙트럼 관리 명령어 내의 예정 필드를 체크한다.
단계(303)에서, 스펙트럼 관리 명령어(들)를 수신한 STA(102)는 이때 명령받은 활동을 구현한다. STA(102)는 이때 BS(101)에 의해 지시된 대로, 예정 시간에, 동작 파라미터를 바꿀 것이다. 예시적으로, 이 활동은 다음을 포함하나 이에 제한 되지 않는다: 무활동; 또 하나의 채널 또는 대역으로의 전환; STA에 의해 이용하기 위한 채널 추가; STA에 의해 이용하기 위한 채널 제거; 채널 내 또는 대역 내 동작 중지; 진정 기간 진입. 이러한 활동은 이전에 설명된 예시적인 실시예와 통한다.
이러한 개시물에 비추어, 본 명세서에 설명된 다양한 방법 및 디바이스가 하드웨어 및 소프트웨어로 구현될 수 있다는 것이 주목된다. 나아가, 다양한 방법 및 파라미터는 임의의 제한적인 의미가 아니라 단지 예로서 포함된다. 이 개시물에 비추어, 당업자는 자신의 기법 및 이 기법을 수행하기 위해 필요한 장비를 결정하는데 있어서 본 교시를 구현할 수 있으나, 이는 첨부된 청구항의 범위 내에 있다.
본 발명은 무선 통신 방법 및 무선 통신 네트워크에서 이용가능하다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 네트워크에서, 무선 통신 방법으로서,
    방송 매체 액세스 제어 (MAC) 패킷을 제한된 채널 또는 대역을 통해 기지국으로부터 송신하는 단계; 및
    스펙트럼 관리 명령어를 포함하는 MAC 패킷을 무선 통신 네트워크의 무선국(STA)에서 수신하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    스펙트럼 관리 명령어는 취해질 활동을 STA에게 알리기 위해 적응된 채널 활동 필드를 포함하는, 무선 통신 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    스펙트럼 관리 명령어는 채널 백업 번호 필드를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    수신 후에 필드의 값을 기초로 해서 활동을 취하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    활동은, 무 활동; 또 하나의 채널 또는 대역으로의 전환; STA에 의해 이용하기 위한 채널 추가; STA에 의해 이용하기 위한 채널 제거; 채널 내 또는 대역 내 동작 중지; 진정 기간 진입 중 하나 이상을 포함하는, 무선 통신 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    활동이 수행되는 시작 채널 번호를 설정하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    활동이 수행되는 채널 수를 설정하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  8. 무선 통신 네트워크로서,
    제한된 채널에서 동작하는 그리고 스펙트럼 관리 명령어를 송신하도록 적응된 기지국(BS); 및
    제한된 채널에서 동작하는 그리고 스펙트럼 관리 명령어를 기초로 해서 기능을 변경하도록 적응된 무선국(STA)
    을 포함하는, 무선 통신 네트워크.
  9. 제8 항에 있어서,
    STA는 스펙트럼 관리 명령어를 기초로 해서 동작을 종료하도록 적응되는, 무선 통신 네트워크.
  10. 제8 항에 있어서,
    STA는 스펙트럼 관리 명령어를 기초로 해서 이용가능한 제한된 채널 또는 대역을 추가하도록 적응되는, 무선 통신 네트워크.
  11. 제8 항에 있어서,
    STA는 스펙트럼 관리 명령어를 기초로 해서 채널 또는 대역을 제거하도록 적응되는, 무선 통신 네트워크.
  12. 제8 항에 있어서,
    STA는 스펙트럼 관리 명령어를 기초로 해서 또 하나의 제한된 채널로 동작을 전환하도록 적응되는, 무선 통신 네트워크.
  13. 제8 항에 있어서,
    스펙트럼 관리 명령어는 방송 메시지에 포함되는, 무선 통신 네트워크.
  14. 제8 항에 있어서,
    스펙트럼 관리 명령어는 BS로부터 무선국으로 매체 액세스 제어(MAC) 프로토 콜 데이터 유닛(PDU)으로 송신되는, 무선 통신 네트워크.
  15. 무선 통신 네트워크에서, 무선 통신 방법으로서,
    스펙트럼 관리 명령어를 포함하는, 매체 액세스 제어(MAC) 프로토콜 데이터 유닛(PDU)을 기지국(BS)으로부터, 통신 프레임의 하방(DS) 서브프레임 동안에 제한된 채널 또는 대역에서 작동하는 무선국(STA)에 송신하는 단계;
    MAC PDU를 STA에서 수신하고 스펙트럼 관리 명령어를 기초로 해서 STA의 기능을 변경하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    변경 단계는, STA로부터 송신을 종료하는 단계; 이용가능한 제한된 채널을 추가하는 단계; 제한된 채널로부터 또 하나의 제한된 채널로 전환하는 단계; 제한된 채널을 제거하는 단계 중 하나 이상을 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    변경 단계는 통신 프레임의 종료 전에 수행되는, 무선 통신 방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    변경 단계는 실질적으로 수신 직후에 수행되는, 무선 통신 방법.
  19. 제15 항에 있어서,
    변경이 수행된 통신 프레임의 종료 후에 다수의 통신 프레임에 대응하는 값을 설정하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  20. 제15 항에 있어서,
    MAC PDU는 STA를 식별하는 목적지 식별자 필드를 포함하는, 무선 통신 방법.
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