KR20080055827A - 동적 스펙트럼 액세스 무선 시스템에서 점유 사용자로의통지 - Google Patents

동적 스펙트럼 액세스 무선 시스템에서 점유 사용자로의통지 Download PDF

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키란 찰라파리
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

점유 무선이 있는지 또는 없는지를 무선국에 통지하도록 적응된 매체 액세스 제어(MAC) 층을 포함하는 무선 시스템 및 방법이 설명된다.

Description

동적 스펙트럼 액세스 무선 시스템에서 점유 사용자로의 통지{NOTIFICATION OF INCUMBENT USERS IN DYNAMIC SPECTRUM ACCESS WIRELESS SYSTEMS}
관련 출원에 대한 상호 참조( cross - reference )
본 출원은 일련 번호(출원인 관리 번호 US 002806, US 002805, US 002296)를 가지는 동시에 출원되고 공동으로 양도된 미국 특허 출원에 관한 것이다. 본 출원은 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합되어 있고, 2005년 9월 16일 출원된 미국 가출원 일련 번호 60/718,127호의 이익을 주장한다.
무선 매체를 유선 방식(wired solution)에 대한 실행 가능한 대책으로 만드는 무선 통신 기술이 상당히 향상되었다. 이와 같이, 데이터 및 음성 통신에서의 무선 연결성의 사용이 계속해서 증가하고 있다. 이들 디바이스는 이동 전화기, 무선 네트워크에서의 휴대 가능한 컴퓨터{예컨대, 몇 가지 열거하면 무선 근거리 네트워크(WLANS: wireless local area network, 무선 네트워크에서의 고정된(stationary) 컴퓨터, 휴대 가능한 핸드셋(handset)}를 포함한다.
무선 애플리케이션이 계속해서 성장함에 따라, 통신 스펙트럼에 대해 경쟁하는 디바이스, 네트워크 및 시스템의 개수 또한 커지고 있다. 알려진 것처럼, 통신 스펙트럼의 허가받지 않은 부분과 함께 전용 또는 허가받은 부분이 존재한다. 스펙 트럼의 허가받지 않은 대역{예컨대, 산업용, 과학용 및 의료용(ISM: the industrial, scientific and medical) 무선 대역들}이 자유롭게 액세스될 수 있고, 이들 대역은 사용자들에 의해 매우 붐비는 경향이 있다. 이와 대조적으로, 최근의 연구는 허가받은 대역의 작은 부분만이 사용된다는 사실을 나타내고 있다. 그러므로, 허가받지 않은 대역의 대부분은 과도하게 붐비고, 이에 반해 허가받은 대역의 비교적 큰 부분은 사용되지 않은 채로 있게 된다. 이는 관리 기관{예컨대, 미국의 연방 통신 위원회(FCC: Federal Communications Commission)}으로 하여금 현재의 통신 대역 할당과 그것들의 사용에 대해서 평가하게 한다.
통신 대역의 재할당에 대한 한 가지 옵션(option)은, 동적으로 통신 스펙트럼을 액세스하도록 적응된 무선 네트워크의 사용을 수반한다. 예컨대, 동적 스펙트럼 액세스(DSA) 무선 네트워크는 통신 스펙트럼의 전용(허가받은) 부분에서 구현될 수 있다. 예시적으로, DSA 무선 네트워크는 보통 텔레비전 송신과 수신 전용의 스펙트럼에서 동작할 수 있다. 이를 통해, 통신 대역의 특정 부분이 더 완전히 이용될 수 있다.
허가받지 않은(2차의) 사용자에 의한 사용을 위한 일정한 통신 대역의 재할당으로, 그 대역에 대한 액세스의 우선순위를 가지는 허가받은(1차 또는 점유의) 사용자에게 자유로운 방식으로 이러한 액세스가 제공되는 것을 보장하기 위해, 채널 관리가 필요하게 된다. 예컨대, 관리 기관(예컨대, FCC)은 점유 사용자가 채널의 점유를 시작한 후 비교적 짧은 시간 기간에 2차 사용자가 그 채널을 비울 것을 요구할 수 있다. 그러므로, 매체 액세스 제어(MAC) 층과 물리(PHY) 층 규 격(specifications)은 이 필요한 채널 관리에 관한 규정을 포함해야 한다.
알 수 있는 것처럼, 점유 디바이스가 채널 점유를 시작할 때 2차 디바이스가 그 채널을 비우게 하기 위해, 2차 디바이스에 그 채널을 비울 필요가 있다는 통지가 제공되어야 한다. DSA 무선 네트워크에는, 점유 디바이스의 존재를 효율적으로 통지하는 것을 어려운 일로 만드는 다수의 2차 디바이스가 존재할 수 있다.
그러므로, 필요한 것은 적어도 전술한 단점을 극복하는, 점유 디바이스에 의한 채널 점유를 2차 디바이스에 통지하는 방법이다.
예시적인 일 실시예에 따르면, 무선 통신 방법은 2차 무선 디바이스로부터 또다른 2차 무선 디바이스까지 매체 액세스 제어(MAC) 헤더를 송신하는 단계를 포함하고, 이 경우 MAC 헤더는 1차 주파수 채널에서 점유(incumbent) 디바이스의 동작 또는 부재를 나타내는 필드를 포함한다.
또다른 예시적인 실시예에 따르면, 데이터 통신은 점유 디바이스의 동작을 나타내는 긴급 공존 상황(UCS: urgent coexistent situation) 필드를 가지는 매체 액세스 제어 프레임을 포함한다.
또다른 예시적인 실시예에 따르면, 무선 통신 네트워크에서 무선 통신 방법은 업스트림(US) 대역폭을 제 1의 2차 무선 디바이스에 할당하는 단계; 업스트림 대역폭을 제 2의 2차 무선 디바이스에는 할당하지 않는 단계; 상기 제 1의 2차 무선 디바이스로부터 기지국으로, 제한된 주파수 채널의 측정 정보를 포함하는 보고를 송신하는 단계; 및 상기 제 2의 2차 무선 디바이스로부터 상기 기지국으로, 제한된 주파수 채널이나 또다른 제한된 주파수 채널에서의 점유 디바이스의 동작을 나타내는 필드를 포함하는 매체 액세스 제어(MAC) 헤더를 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부 도면과 함께 읽을 때 다음 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 다양한 특징이 반드시 축척에 따라 그려질 필요는 없다는 점이 강조된다. 사실, 그 크기는 토론의 명확성을 위해 임의로 증가 또는 감소될 수 있다.
도 1은 예시적인 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 단순화된 개략도.
도 2는 예시적인 일 실시예에 따른 데이터 송신의 타이밍도.
도 3은 예시적인 일 실시예에 따른 다운스트림(DS) 통신 프레임과 업스트림(US) 통신 프레임의 단순화된 블록도.
도 4는 예시적인 일 실시예에 따른 무선 통신 방법의 단순화된 흐름도.
본 명세서에서 사용된 '제한된 주파수 채널(restricted frequency channel)' 또는 '제한된 채널(restricted channel)'이라는 용어는 1차 사용자에 의한 사용을 위한 전용의 주파수 채널을 의미한다. 제한된 채널은 FCC와 같은 관리 기관에 의해 허가받거나 특정 사용자에 의한 우선 순위에 기초하여 액세스되는 통신 스펙트럼의 부분일 수 있다. 예컨대, 미국에서의 텔레비전 채널은 허가받은 주파수 채널이다. 하지만, 무선 마이크로폰과 같은 특정 디바이스는, 비록 무선 마이크로폰이 텔레비전 스펙트럼의 사용에 대해 명백히 허가받지 않은 경우라도 다른 사용자에 대한 우 선 순위를 가지고 네트워크에 액세스할 수 있다. 그러므로, 제한된 채널인 특정의 허가받지 않은 채널은 제한된 채널로서 예측된다. 또한, 특정 사용자에 대한 우선 순위 액세스를 제공하는 소위 허가가 면제된 채널 또한 제한된 채널이다.
본 명세서에서 사용된 것과 같이, 단수 표현은 하나 이상을 의미하고 복수 표현은 2개 이상을 의미한다.
다음 상세한 설명에서, 제한하는 것이 아닌 설명하는 목적으로, 본 발명의 가르침의 철저한 이해를 제공하기 위해, 특정 세부 사항을 개시하는 예시적인 예가 전개된다. 하지만, 본 개시물의 이득을 가진 당업자에게는 본 명세서에 개시된 특정 세부 사항으로 벗어나는 다른 실시예도 가능함이 분명하게 된다. 게다가, 공지된 디바이스, 방법, 시스템, 및 프로토콜의 설명은 본 예시적인 실시예의 설명을 모호하게 하지 않도록 생략될 수 있다. 그렇지만, 당업자의 이해 범위 내에 있는 그러한 디바이스, 방법, 시스템 및 프로토콜이 예시적인 실시예에 따라 사용될 수 있다. 마지막으로, 실질적으로 동일한 참조 번호는 동일한 특징을 가리킨다.
본 명세서에서 설명된 예시적인 실시예에서, 네트워크는 집중형(centralized) 아키텍처이거나 분산형(decentralized) 아키텍처를 지닌 무선 네트워크일 수 있다는 점이 주목된다. 예시적으로, 그 네트워크는 예컨대 IEEE 802.22 하에서 정의되거나 또는 IEEE 802.16 하에서, IEEE 802.11 하에서 또는 IEEE 802.15 하에서 정의될 DSA 매체 액세스(MAC) 층 하에서 동작하는 것일 수 있다. 게다가, 네트워크는 셀룰러 네트워크, 무선 근거리 네트워크(WLAN), 무선 사서설(personal area) 네트워크(WPAN), 또는 무선 지역 영역 네트워크(WRAN: wireless regional area network)일 수 있다. 또한, MAC 프로토콜은 시분할 다중 액세스(TDMA) 프로토콜, 반송파 감지 다중 액세스(CSMA: carrier sense multiple access) 프로토콜, 충돌 회피를 지닌 CSMA(CSMA/CA) 프로토콜, 부호 분할 다중 액세스(CDMA) 프로토콜, 또는 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 프로토콜일 수 있다. 주목된 네트워크와 프로토콜은 단지 예시적인 것이고, 이들 특별히 언급된 것 외의 네트워크와 프로토콜은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있다는 점이 강조된다.
도 1은 예시적인 일 실시예에 따른 무선 네트워크(100)의 단순화된 개략도이다. 특정 실시예에서, 무선 네트워크(100)는 집중형 네트워크이다. 하지만, 본 발명의 가르침은 분산형 무선 네트워크로 일반화될 수 있다.
무선 네트워크(100)는 기지국(BS)이라고도 하는 액세스 포인트(AP)(101)를 포함한다. 무선 네트워크(100)는 또한 무선 디바이스 또는 고객 구내 장비(CPE: Customer Premise Equipment)라고도 하는 복수의 무선국(STA)(102)을 포함한다.
예시적으로, 무선 네트워크(100)는 이전에 주목된 타입의 네트워크 중 하나일 수 있다. 게다가, STA(102)는 그러한 네트워크에서 통상 동작하는 컴퓨터, 이동 전화기, PDA(personal digital assistant), 휴대용 컴퓨터, 또는 유사한 디바이스일 수 있다. 특정 실시예에서, 적어도 하나의 STA(102)는 고정된 것이다.
본 명세서에서 더 완전히 설명되는 것처럼, 예시적인 실시예의 STA(102)와 BS(101)는 점유 사용자/디바이스의 보호를 요구하는 주파수 대역의 제한된 주파수 채널에서 동작하도록 적응된다. 이와 같이, BS(101)와 STA(102)는 2차 디바이스이 고, 네트워크(100)는 2차 네트워크이다.
소수의 STA(102)만이 도시됨이 주목되는데, 이는 단지 토론을 간단하게 하기 위함이다. 분명히, 많은 다른 STA(102)가 사용될 수 있다. 마지막으로, STA(102)는 반드시 동일한 필요는 없다는 점이 주목된다. 사실, 선택된 프로토콜 하에서 동작을 하도록 적응된 과도하게 상이한 타입의 STA가 네트워크(100) 내에서 사용될 수 있다.
예시적인 실시예의 DSA MAC 층 방법과 장치는, 채널의 이용 가능성과 품질이 시간에 따라 변하는 동적인 환경(예컨대, TV 대역을 위해 설계된 새로운 무선 기술)에서 구현될 수 있다. 그러므로, 예시적인 실시예의 2차 STA의 네트워크는 동적인 방식으로 채널 이용 가능성을 유익하게 얻는다. 본 명세서에서 상세히 설명되는 것처럼, 예시적인 실시예의 DSA MAC 층 방법과 장치는, 점유 디바이스(들)가 허가된 채널이나 주파수 대역의 점유를 시작하거나 혹은 그 점유가 임박한 것임을, 2차 STA(102)에 의해 그 외 다른 2차 STA(102)에 통지하도록 조장한다.
도 2는 예시적인 일 실시예에 따른 타이밍도이다. 도 2의 설명은 도 1과 동시에 검토될 때 더 명확히 이해된다. 집중형 무선 시스템 기반의 예시적인 기반 구조에서, BS(101)의 MAC 층은 다운스트림(DS) 매체 액세스와 업스트림(US) 매체 액세스 모두를 조절하도록 동작한다. 시스템(100)이 제한된 주파수 채널에서 점유 디바이스와 공존하여 동작하도록 적응되기 때문에, 시스템(100)의 BS(101)와 STA(102)는 연속적으로 또는 주기적으로 특정 파라미터를 감시/측정한다. 이러한 감시/측정은 네트워크(100)에 속하는 BS(101)와 STA(102)의 송신에 의해 직접 영향 을 받을 수 있는 제한된 주파수 채널/대역들에서의 점유 디바이스 존재의 검출을 허용한다. 예시적인 실시예에 따르면, STA(102)는 자신의 네트워크의 BS(101)에 점유 사용자가 주어진 허가받은 주파수 대역에서 동작을 시작하였음을 통지하도록 적응된다.
수퍼프레임(superframe) 동안, 2차 네트워크에 의해 영향을 받은 채널을 측정하기 위해, 각각이 지속 시간(201)을 가지는 복수(n)의 침묵(quiet) 기간이 제공된다. 특히, 무선 네트워크(100)에 의해 직접 영향을 받지 않는 채널에서 측정이 이루어진다면 침묵 기간은 필요로 하지 않는다. 각 침묵 기간(205) 동안, STA(102)는 데이터 프레임을 송신하지 않고 오히려 영향을 받은 주파수 채널로부터의 데이터를 측정하고 축적한다. 예컨대, 데이터는 채널을 점유하는 점유 디바이스의 수신된 신호 세기(RSS: received signal strength), 측정의 신뢰도, 측정된 채널(들), 점유 사용자(들)의 추정된 위치, 및 측정 지속 기간을 포함할 수 있다. 이들 데이터는 나중에 사용하기 위해 STA(102)의 물리(PHY) 층과 MAC 층 내의 알고리즘을 통해 처리된다.
데이터가 축적되고 처리된 후, 통지 기간(202)이 시작된다. 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 통지 기간(202) 동안에는 점유 디바이스에 관한 데이터를 획득한 STA(102)는 그 정보를 BS(101)에 제공할 수 있다. 이 정보에 기초하여, BS(101)는 그 정보를 보고하는 STA(102)와의 나중의 다운스트림(DS) 통신에서 조치를 취할 수 있다.
통지 기간의 종료 후에는, 선택적인(optional) 복구 기간(203)이 시작된다. Cordeiro 등에 의해 "Method of Recovering Commuinication Access After Incumbent Notification in Dynamic Spectrum Access Wireless Systems"라는 제목으로 공동 계류중이고 동시에 출원된 일련 번호(출원인 관리 번호)가 002803인 출원 명세서에서는, 복구 기간(202) 동안 BS(101)가 STA(102)에 특정 조치(들)을 취할 것을 명령하는 채널 관리 명령어를 STA(102)에 내릴 수 있다. 이들 조치는 동작 채널을 스위칭하는 것, 채널(들)에서의 동작 종료, 송신 전력 레벨의 감소를 포함할 수 있으나, 이들에 제한되지는 않는다. 분명히, 복구 기간은 서비스를 점유 디바이스/사용자로부터 보호하는데 유용하다.
선택적인 복구 기간(202) 후에는, 통신 기간(204)이 시작된다. 통신 기간(204)은 이전에 언급된 알려진 무선 프로토콜에 따라 STA(102)와 BS(101) 사이의 US 트래픽(traffic)과 DS 트래픽을 포함한다.
마지막으로, 통신 기간(204)의 종료 후, 또다른 침묵 기간(205)(침묵 기간 2)이 시작되고, 그 진행은 현재의 수퍼프레임의 종료시까지 계속된다.
도 3은 예시적인 실시예의 무선 네트워크(100)의 매체 액세스를 조절하기 위해 BS(101)의 MAC 층에 의해 사용될 수 있는 데이터 프레임 구조의 개념도이다. n번째 프레임(300)은 2개의 부분, 즉 크게 다운스트림(DS) 서브프레임과 업스트림(US) 서브프레임을 포함한다. 이들 2개의 세그먼트(segment) 사이의 경계는 적응될 수 있는 것이고, 따라서 다운스트림 및 업스트림 용량의 제어가 쉽게 실행된다. 유익하게는, 매체 액세스 방법이 더 많거나 더 적은 개수의 STA(102)를 수용하도록 조정될 수 있어, 더 많거나 더 적은 개수의 STA(102)가 무선 네트워크(100)에서의 점유 디바이스의 공존에 관한 정보를 BS(101)에 제공한다. 다운스트림 서브프레임은 다운스트림 PHY 프로토콜 데이터 유닛(PDU: protocol data unit)(301)으로 이루어지고, 이러한 다운스트림 PHY 프로토콜 데이터 유닛(301)은 PHY 층 상에서 송신된 데이터 패킷이다. PHY PDU(301)는 점유 디바이스와 STA(102)의 공존을 조장하도록 적응된 회선 쟁탈 간격(contention interval)을 포함할 수 있다.
또한 DS PHY PDU(301)는 프레임 제어 헤더(FCH)(302)와 DS 버스트(burst)(303)를 포함할 수 있다. DS 버스트(303)는 또한 방송 메시지(304)와 MAC PDU(305)를 포함할 수 있다. MAC PDU(305)는 MAC 헤더(306), MAC 페이로드 필드(307), 및 주기적 리던던시 검사(CRC: cyclical redundancy check) 필드(308)를 포함할 수 있다. 특히, 예시적인 실시예가 주로 점유 사용자의 US 통지에 관한 것이기 때문에, DS 동작의 세부 내용은 예시적인 실시예의 설명을 모호하게 하지 않게 하기 위해 생략된다. DS 서브프레임의 요소의 세부 사항은 당업자에게 알려진 것이고, 통합된 명세서에서 발견됨이 주목된다.
US 서브프레임은 초기화{예컨대, 초기 범위 정하기(initial ranging)}를 위한 회선 쟁탈 간격 슬롯(309), 대역폭 요구를 위한 회선 쟁탈 슬롯(310), 긴급 공존 상환(UCS) 통지 슬롯(311), 및 각각 상이한 STA(102)로부터 송신된 하나 이상의 업스트림 PHY PDU(312)을 포함할 수 있다. 이들 PHY PDU(312)는 상이한 STA(102)로부터 송신되고, 대응하는 STA로부터 BS(101)로 MAC PDU(305)를 운반한다.
이전에 언급된 통신 프레임(204)에서의 데이터의 업스트림 통신은 다양한 방식으로 일어날 수 있다. 예컨대, 데이터의 통신이 회선 쟁탈 기반의 대역폭 할당을 통해 실행될 수 있다. 특히, 통신 프레임(204) 동안 알려진 핸드쉐이킹 시퀀스(handshaking sequence)가 구현되고 특별한 간격으로 특정 STA(102)에 대역폭이 부여된다. 예시적인 일 실시예에서, 회선 쟁탈 간격 슬롯(309)을 통한 대역폭 요구를 수신한 후, BS(101)는 무선 네트워크에서 특정 STA(102)에 대한 대역폭 할당을 제공한다. 일단, 대역폭이 할당되면, STA(102)는 네트워크를 점유하고 업스트림 데이터를 송신할 수 있다.
n번째 통신 프레임 동안 STA(102) 할당된 대역폭에 대해서는, 이 STA(102)에 의해 송신된 US PHY PDU(312)가 프리앰블(preamble)(313), 버스트 제어 헤더(BCH: Burst Control Header)(314), 및 US 버스트(315)를 포함한다. 유용하게, BCH(314)는 STA(102)와, 스펙트럼의 사용자를 추적하는 데 있어 유용한 STA(102)의 연관된 BS(101)에 대한 정보를 제공하여, 단속 절차(policing procedure)의 구현을 조장한다.
US 버스트(315)는 적어도 하나의 MAC PDU(316)를 포함하고, 각 MAC PDU(316)는 MAC 헤더(317), MAC 페이로드 필드(318), 및 CRC(319)를 포함한다. 알려진 것처럼, 특정 통신 프레임(204)의 대역폭이 제한될 수 있다. 그 결과, 네트워크의 모든 STA(102)가 n번째 통신 프레임에서 할당된 대역폭이 되는 것은 아니다. 하지만, 특정 STA(102)가 특정 통신 프레임(204)에서 대역폭을 제공받지 못하면, 이 특정 STA(102)에는 BS(101)에 점유 디바이스의 공존 문제를 통지할 기회가 제공되지 않을 수 있다. 결국, 이는 채널의 점유를 시작한 점유 디바이스와 특정 STA(102)의 간섭(interference)을 초래할 수 있다. 이는 점유 디바이스와 2차 디바이스의 공존 에 관한 관리 규정의 위한일 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, STA(102)에 의한 점유 디바이스의 공존을 BS(101)에 통지하는 방법이 제공된다. 특정 일 실시예에서는, STA로부터의 모든 데이터 송신에 충분한지 여부에 관계없이, 특정 통신 프레임(204) 동안 대역폭이 할당된 STA(102)에 통지 방법이 제공된다. 또다른 특정 실시예에서는 특정 통신 프레임에서 대역폭이 할당되지 않은 STA(102)에 통지 방법이 제공된다.
도 4는 예시적인 일 실시예에 따른 무선 네트워크(100)의 STA(102)와의 점유 디바이스의 공존을 BS(101)에 통지하는 방법이다. 이는 도 1 내지 도 3과 연계하여 방법을 검토하는데 유용하다.
단계(401)에서, 무선 네트워크(100)의 STA(102)가 측정을 행한다. 보통, 이러한 측정은 BS(101)의 방향으로 행해진다. 즉, BS(101)는 측정을 행하기 위해, 수퍼프레임 방송의 시작시 비콘(beacon)에서의 명령을 STA(102)에 제공할 수 있다. 이 측정은 침묵 기간에는 대역내에서(in-band) 이루어지고, 통신 기간에는 대역외에서(out-of-band) 이루어질 수 있다. 이 측정은 제한된 채널이나 대역을 점유하는 임의의 점유 디바이스의 수신된 신호 세기의 측정을 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
단계(402)에서, STA(102)는 단계(401) 동안 축적된 측정에 기초하여 보고서를 작성(compile)하거나 요약(digest) 또는 그 둘 다를 행한다. 전술한 바와 같이, STA의 PHY 층은 보고서/요약서의 수집(compilation)에 관계된 알고리즘을 포함한다.
표 1은 STA(102)로부터 BS(101)에 보내질 수 있는 보고서의 일 예를 도시하고, 이 보고서는 점유자(들)의 존재 또는 부재에 관한 보고한다. 다른 타입의 보고서 또한 측정시 축적된 데이터에 기초하여 정의될 수 있다. 표 2는 검출되는 디바이스의 타입을 예시하고, 표 3은 보고서(report) 모드를 예시한다.
메시지 포맷
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Signal_specific_measurement_Report_Format
System Profile 8비트 표 2 참조
Report Mode 4비트 표 33
Start Frame 8비트 채널 측정이 시작된 프레임 번호
Duration 16비트 측정의 지속 기간
Channel Number 8비트
Value 10비트 측정의 값(예컨대, 출력 SINR)
Precision 6비트 측정된 값의 정확도(중요도)를 나타낸다
}
시스템 프로파일
System_Profile 설명
0 802.22
1 ATSC
2 NTSC
3 무선 마이크로폰
4 DVB
5-255 예약됨
보고서 모드
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Report_Mode_Format
Late 1비트 이 STA가 측정 요구를 수행할 수 없는지를 나타내는데, 이는 STA가 요구된 측정 시간 후 그 요구를 수신하기 때문이다. Late 비트는 그 요구가 너무 늦었음을 나타내기 위해 1과 같게 설정된다. Late 비트는 그 요구가 측정이 실행되는 시간에 수신되거나 어떠한 시작 시각도 명시되지 않았음을 나타내기 위해 0으로 설정된다.
Incapable 1비트 이 STA가 BS에 의해 요구된 이 보고서를 발생시킬 수 없는지를 나타낸다. Incapable 비트는 그 STA가 쓸모 없음을 나타내기 위해 1로 설정된다. Incapable 비트는 STA가 쓸모 있거나 보고서가 독립적임을 나타내기 위해 0으로 설정된다.
다음에, 결정(403)으로 도시된, 예시된 방법에서는, 프레임에서 축적된 대역폭 할당이 STA(102)에 행동을 지시한다. 이를 위해, 앞에서 주목된 바와 같이 BS(101)는 네트워크 내의 모든 STA에 대역폭을 할당할 수 없을 수 있다. 게다가, 심지어 (US) 통신 프레임(204) 동안 STA(102)에 대역폭이 제공되었을 지라도, STA(102)에는 BS(101)에 모든 데이터를 송신하기에 충분한 대역폭이 제공되지 않을 수 있다. 만약 데이터를 BS(101)에 제공하기 위해 충분한 대역폭이 STA(102)에 제공되지 않는다면, 또는 심지어 현재 통신 프레임(204)에서 모든 데이터를 송신하기 위해 불충분한 대역폭이 STA(102)에 제공된다면, 이 방법은 단계(404)에서 계속된다. 하지만 만약 STA(102)에 통신 프레임(204) 동안 대역폭이 할당되지 않는다면, 이 방법은 단계(405)에서 계속된다.
특정 환경에서는, 다시 BS(101)로 특별한 주파수 대역에서 동작하는 점유 디바이스에 관한 전체 보고서를 송신하기 위해, STA(102)에 충분한 (US) 대역폭 할당이 이루어질 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 단계(406)에서, STA(102)는 통신 프레임(204)에서 자신의 할당된 시간 동안 이러한 US 송신을 실행한다. 특히, 그 보고서의 송신은 STA(102)에 의해 다른 데이터의 송신에 비해 먼저 이루어진다. 그러므로, 그 보고서는 먼저 송신되고, 그 다음에 US 버스트(315)에서의 다른 데이터 통신의 송신이 이루어질 수 있다.
예시적으로, STA(102)로부터 BS(101)로의 프레임(204)에서 송신된 전체 보고서는 다음과 같은 정보를 포함할 수 있다.
·1차 무선 시스템이 점유된 주파수 채널/대역. 과거의 이력(historic) 정보가 채널 점유에 대해 이용 가능하다면, STA(102)는 또한 점유 사용자 또는 1차 무선 시스템에 의한 앞으로의 채널 점유에 대해 알릴 수 있다;
·1차 무선 신호가 검출되는 수신된 전력;
·검출의 신뢰도;
·알려진다면, 검출된 1차 무선 시스템의 타입.
일단 BS(101)가 STA(102)로부터 그 보고서를 수신하면, BS(101)는 2차 STA(102)가 특별한 채널 또는 대역에서 점유 디바이스/서비스의 동작과 간섭할 가능성을 감소시키기 위해 하나 이상의 다양한 조치를 취할 수 있다. 다음에 계속되는 DS 프레임에서 시작하는 아무 때나 취할 수 있는 이들 조치는, STA(102)에 회합(rendezvous) 채널로 바꿀 것을 지시하는 것 및/또는 동작을 위한 또다른 채널/대역이 BS(101)에 의해 선택될 수 있을 때까지 특별한 채널/대역에서 동작을 중지하는 것을 포함하지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
STA(102)에 충분한 US 대역폭이 할당되지만 BS(101)에 재차 응답하지 않는 경우, BS(101)는 STA(102)로부터의 응답이 없음이 점유 디바이스로부터의 간섭 때문이라는 가정을 따라 행동할 수 있다. 이를 위해, 점유 서비스/디바이스에 의해 발생된 간섭은 BS(101)에서 생긴 신호와의 충돌을 야기할 수 있다. 이 경우, BS(101)는 UCS를 극복하기 위해 채널 관리에 관한 조치를 취할 수 있다. 예컨대, BS(101)는 DS 서브프레임에 모든 STA(102)가 회합 채널 또는 백업(backup) 채널로 이동하라는 명령어를 송신할 수 있다.
다른 경우, STA(102)는 표 1에 도시된 것과 같은 전체 보고서를 제공하기 위해 충분한 대역폭을 가지지 않을 수 있고, 대신 보고서의 요약서를 송신할 수 있다. 그 요약서는 전체 보고서의 두드러진 양상만을 포함하게 된다. 예컨대, 그 요약서는 단순히 어느 채널에 점유자가 존재하는지/부재인지와, 점유자의 수신된 신호 세기에 대해 통지할 수 있다.
왜 특별한(예컨대, n번째) 통신 프레임에서의 STA 할당된 대역폭이 전체 보고서 또는 요약서를 제공하기에 충분한 대역폭을 가지지 않을 수 있는지에 대한 다양한 이유가 존재한다. 1가지 이유는 대역폭의 부족과 대역폭이 부여된 STA(102)에 BS(101)에 의한 대역폭의 제한(rationing)이다. 또한, STA(102)는 서비스 품질(QoS) 보장을 충족하기 위해, 민감한 트래픽(예컨대, 음성 송신)을 송신할 필요가 있을 수 있고, 이는 STA(102)가 보고서를 BS에 보내지 못하게 할 수 있다. 알 수 있는 것처럼, 이는 보고서 또는 요약서의 송신을 위해 이용 가능한 대역폭을 제한할 수 있다. 이 경우, 이 예시적인 실시예의 방법은 제한된 채널/대역에서의 점유 디바이스의 존재(또는 임박한 존재)의 효율적인 통지를 제공한다.
점유 디바이스의 존재에 관한 정보를 효율적으로 제공하는 방법은, 점유 디바이스의 존재를 나타내는 MAC 헤더(317)에서 비트를 제공하는 단계를 포함한다. 유익하게, 이는 특별한 통신 프레임(204)에서 대역폭이 할당되지 않은 2차 STA(102)와 프레임(204)에서 불충분한 대역폭이 할당되는 것에 의해 수행될 수 있다.
기지국에 의해 US 대역폭만이 부여되지만 전체 보고서 또는 요약서를 송신하기에 충분한 대역폭을 가지지 않을 수 있는 2차 STA(102)는, 그럼에도 불구하고 점유 디바이스의 존재를 BS(101)에 적절히 통지하기 위해 BS(101)에 충분한 정보를 송신할 수 있다. 일 실시예의 단계(404)에서는, STA(102)가 MAC 헤더(317)를 UCS 데이터 필드와 CN 데이터 필드를 포함하는 BS(101)에 제공한다. 유익하게, 예시적인 실시예의 MAC 프로토콜은 주 프로토콜 MAC 헤더에서 UCS 데이터 필드와 CN 데이터 필드를 제공한다. 이들 필드는 1차 채널/대역에서의 점유 디바이스의 동작(또는 임박한 동작)에 대해 BS(101)에 신속하고 효율적인 통지를 조장한다. 특히, 심지어 STA(102)가 전체 보고서를 제공하기에 필수적인 대역폭을 가지는 경우에도, STA(102)는 또한 MAC 헤더에서 주목된 필드를 포함할 수 있다.
표 4는 UCS 필드와 CN 필드를 포함하는 MAC 헤더의 일 예를 도시한다. 이들 필드가 MAC 헤더 자체의 부분이기 때문에, 전체 보고서나 요약서에 대해서 심지어 (만약 있다면) 충분하지 않은 대역폭이 STA(102)에 할당되는 경우라도, STA(102)는 여전히 BS(101)에 최소의 정보를 가지고 점유 디바이스의 존재를 통지할 수 있다. 이 경우, STA(102)는 점유 디바이스와 영향을 받은 채널을 BS(101)에 알리는 UCS 필드와 CN 필드를 간단히 설정하게 된다. 선택적으로, MAC 헤더는 또한 수신된 신호 세기(RSS: received signal strength) 데이터 필드를 수용할 수 있다. RSS 데이터 필드는 STA(102)에 의해 설정되고, 제한된 채널/대역에서 점유 디바이스의 수신된 신호 레벨 값을 제공한다. 이와 같이, 비교적 작은 양의 오버헤드(overhead)를 경유하여, STA(102)는 STA 위치에서 점유 서비스로부터의 수신된 신호 세기를 BS(101)에 표시한다.
오직 제한된 양의 US 대역폭만이 BS에 의한 할당을 위해 이용 가능하다고 하면, 소수의 STA(102)만이 주어진 프레임을 송신하는 허가가 부여된다. 그렇지만, 점유 보호를 보장하기 위해 점유 디바이스의 존재에 관한 정보가 제공되어야 한다. 예시적인 실시예에서, DS 서브프레임 동안 BS(101)에 의해 US 대역폭이 부여되지 않은 2차 STA(102)는 UCS, CN, 및 선택적으로는 MAC 헤더에서의 RSS 데이터를 BS(101)에 송신하기 위해 UCS 통지 슬롯(311)과 경쟁한다. 슬롯(311)을 축적한 후, 단계(405)에서 STA(102)는 주목된 필드를 가지는 MAC 헤더를 송신한다. MAC 헤더의 데이터 필드에서 점유 디바이스의 공존 통지를 수신하면, BS(101)는 1차 채널 통신을 간섭하는 것을 회피하기 위한 조치를 취할 수 있다.
제한된 개수의 UCS 슬롯만이 각 US 서브프레임에 제공되기 때문에, UCS 슬롯(311)은 또한 특별한 프레임에서 영향을 받은 STA(102)에 이용 가능하지 않을 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 영향을 받은 STA(102)는 이후 BS가 이 특별한 STA(102)에 대한 업스트림 대역폭을 할당하거나 STA(102)에 UCS 통지 슬롯(311)을 할당하게 되는 후속 프레임을 기다린다. 이들 UCS 통지 슬롯(311)으로의 액세스는 회선 쟁탈에 기초하고 알려진 절단된 지수 2진 백오프(truncated exponential binary backoff) 알고리즘으로 구현될 수 있다. 유익하게, UCS 통지 슬롯(311)에서의 충돌의 개수를 감소시키기 위해, 예시적인 일 실시예에서 STA(102)가 이들 회선 쟁탈 기반의 UCS 슬롯(311)을 사용하기 위해 할당되는 유일한 상황은 특별한 STA(102)에 US 대역폭이 할당되지 않을 때이다.
일 실시예에서, 일단 BS(101)가 UCS 통지(예컨대, n번째 프레임에서)를 포함하는 MAC 헤더를 STA(102)로부터 수신하면, BS(101)는 다음 프레임(프레임 n+1)에서 더 많은 US 자원을 보고 STA(102)에 할당할 수 있어, 이 STA(102)는 BS(101)에 전체 보고서를 되보낼 수 있다. 대안적으로, BS(101)는 다음 프레임에서 모든 STA(102)로 하여금 영향을 받은 채널/대역에서의 동작을 중지하는 것 및/또는 회합 채널로 동작을 전환하라는 채널 관리 명령어를 내릴 수 있다. 또다른 실시예에서, BS(101)는 임의의 즉각적인 조치를 취하는 것을 지연시키고 다른 STA(102)로부터 보고서나 헤더 정보를 기다릴 수 있다. 어떠한 다른 STA(102)도 동일한 UCS를 보고하지 않는 경우에는, BS(101)가 단일 STA에 의해 제공된 UCS가 신뢰할 수 없다고 결론을 내릴 수 있고, 그 UCS를 무시할 수 있다. 반면에, 다수의 STA가 동일한 CN에서 동일한 공존 상황을 보고한다면, BS(102)가 그 문제점을 해결하기 위해 전술한 바와 같은 조치를 취하게 된다. 또다른 실시예에서, BS(101)는 UCS의 주소 지정을 위해 송신 전력 제어 기술을 사용할 수 있다.
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MAC_Header_Format(){
HT=0 1비트 헤더 타입
EC 1비트 암호화 제어 0=페이로드가 암호화되지 않음 1=페이로드가 암호화됨
Type 6비트 서브헤더와 특별한 페이로드 타입이 메시지 페이로드에 존재함을 나타낸다
Reserved 2비트 예약됨
EKS 2비트 암호화 키 시퀀스 트래픽 암호화 키(TEK)와 초기화 벡터의 지수가 페이로드를 암호화하기 위해 사용된다. 이 필드는 EC 필드가 1로 설정될 때에만 의미가 있다.
UCS 1비트 긴급 공존 상황 BS에 의해 현재 사용되는 채널(들)에서 점유자가 있는 긴급 공존 상황에 대해 BS에 나타내기 위해 STA에 의해 사용됨. 0=어떠한 점유자도 없음(디폴트:default) 1=점유자 검출됨
CN 8비트 채널 번호 이는 어느 채널(들)이 점유자가 있거나(UCS==1) 비어있는(UCS==0) 긴급 공존 상황 하에 있는지를 정확하게 나타낸다.
Length 11비트 MAC PDU의 바이트로 나타낸 길이
CID 16비트 연결 식별자
HCS 8비트 헤더 체크 시퀀스 송신기는 헤더의 처음 6개 바이트에 대한 HCS 값을 계산하고, 그 결과를 HCS 필드(MAC 헤더의 마지막 바이트)에 삽입한다. 그것은 HCS 필드를 배제하는 헤더의 콘텐츠가 곱해진 다항식 D8의 발생기 다항식 g(D=D8+D2+D+1)에 의한 나눗셈(모듈로 2)의 나머지가 된다. (예컨대, [HT EC Type]=0x80, BR=0xAAAA, CID=0x0F0F; 이후 HCS는 0xD5로 설정되어야 한다.
이 예시적인 실시예에서 설명된 채널/대역에서의 점유 디바이스의 존재를 통지하는 방법들은, 데이터 효율과 통지 신뢰도의 균형을 맞추려고 시도한다. 이를 위해, 예시적인 일 실시예에 따르면, BS(101)는 네트워크에서 각 STA(102)에 US 대역폭을 할당하여, 각 STA(102)가 측정이 이루어진 후 점유 디바이스의 존재를 보고할 수 있게 된다. 그러므로, 각 침묵 기간(205) 후, 각 STA(102)에는 적당한 통지를 보장하기 위해 충분한 대역폭이 할당되고, 2차 STA(102)에 의한 제한된 채널의 사용에 의해 생성된 공존 문제가 신뢰할 수 있게 다루어질 수 있다. 이 경우, BS는 UCS 통지 슬롯에 대해 시간을 할당할 필요가 없다. 하지만 일부 상황에서는, 이것이 특히 어떠한 점유자도 검출되지 않을 때 대역폭의 낭비를 가져올 수 있다. 그러므로, 통지 신뢰도와 데이터 효율 사이의 명백한 절충점(trade-off)이 존재한다. 유익하게, 이 예시적인 실시예는 데이터 효율성과 함께 신뢰도를 제공하는 것을 목적으로 하는 다양한 옵션을 제공한다.
본 개시물의 관점에서, 본 명세서에서 설명된 다양한 방법과 디바이스는 하드웨어와 소프트웨어로 구현될 수 있음이 주목된다. 또한, 다양한 방법 및 파라미터가 어떤 제한적인 의미가 아닌 단지 예로서 포함된다. 본 개시물의 관점에서, 당업자라면, 첨부된 청구항의 범주 내에 있으면서 이들 기술을 실행하기 위해 그들 자신의 기술과 필요로 하는 장비를 결정하는데 있어 본 발명의 가르침을 구현할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 통신 대역의 재할당을 필요로 하는 채널 관리에 이용 가능하다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법으로서,
    2차 무선 디바이스로부터 또다른 2차 무선 디바이스로 매체 액세스 제어(MAC) 헤더를 송신하는 단계를 포함하되,
    상기 MAC 헤더는 제한된 주파수 채널에서 점유(incumbent) 디바이스 동작이 있는지 없는지를 나타내는 필드를 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 필드는 점유 디바이스의 동작을 나타내는 긴급 공존 상황(UCS: urgent coexistent situation) 데이터 필드인, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 MAC 헤더는 주파수 채널을 나타내는 채널 번호(CN: channel number) 데이터 필드를 더 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 또다른 무선 디바이스는 기지국인, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 2차 무선 디바이스로부터 또다른 2차 무선 디바이스로 보고를 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 보고는 제한된 주파수 채널의 측정 정보를 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 지정된 시각에 2차 무선 디바이스에 대역폭을 할당하는 단계와,
    상기 지정된 시각 동안 상기 보고를 송신하는 단계를
    더 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 긴급 공존 상황(UCS) 통지 슬롯을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 긴급 공존 상황(UCS) 통지 슬롯 동안에는 상기 MAC 헤더가 또다른 2차 무선 디바이스에 의해 수신되는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  8. 제 5항에 있어서, 긴급 공존 상황(UCS) 통지 슬롯을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 보고는 상기 UCS 통지 슬롯 동안에는 송신되지 않는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 2차 무선 디바이스가 업스트림 서브프레임의 업스트림 대역폭에서 할당되지 않은 경우에만, 상기 2차 무선 디바이스로부터 상기 UCS 통지 슬롯에서 UCS 데이터 필드를 송신하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 네트워크에 서의 무선 통신 방법.
  10. 데이터 통신으로서,
    1차 주파수 채널에서 점유 디바이스의 동작을 나타내는 긴급 공존 상황(UCS) 데이터 필드를 가지는 매체 액세스 제어 프레임을 포함하는, 데이터 통신.
  11. 제 10항에 있어서, 점유 디바이스의 동작 채널을 나타내는 채널 번호(CN) 데이터 필드를 더 포함하는, 데이터 통신.
  12. 제 10항에 있어서, 채널에서의 점유 디바이스의 수신된 신호 세기를 나타내는 수신된 신호 레벨(RSS) 필드를 더 포함하는, 데이터 통신.
  13. 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법으로서,
    업스트림(US) 대역폭을 제 1의 2차 무선 디바이스에 할당하는 단계,
    업스트림 대역폭을 제 2의 2차 무선 디바이스에는 할당하지 않는 단계,
    상기 제 1의 2차 무선 디바이스로부터 기지국으로, 제한된 주파수 채널의 측정 정보를 포함하는 보고를 송신하는 단계, 및
    상기 제 2의 2차 무선 디바이스로부터 상기 기지국으로, 상기 제한된 주파수 채널이나 또다른 제한된 주파수 채널에서의 점유 디바이스의 동작을 나타내는 필드를 포함하는 매체 액세스 제어(MAC) 헤더를 송신하는 단계를
    포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 필드는 점유 디바이스의 동작을 나타내는 긴급 공존 상황(UCS) 데이터 필드인, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 MAC 헤더는 제한된 주파수 채널을 나타내는 채널 번호(CN) 데이터 필드를 더 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 MAC 헤더를 송신한 후, 후속 데이터 프레임에서 지정된 시각에 대역폭을 상기 제 2의 2차 무선 디바이스에 할당하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 특정된 시각에 상기 제 2의 2차 무선 디바이스에서 기지국으로 또다른 보고를 송신하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  18. 제 14항에 있어서, 상기 제한된 주파수 채널은 허가된 주파수 채널 또는 허가되지 않은 주파수 채널인, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  19. 제 14항에 있어서, 긴급 공존 상황(UCS) 통지 슬롯을 제공하는 단계를 더 포 함하고, 상기 긴급 공존 상황 통지 슬롯 동안 상기 MAC 헤더가 기지국에 의해 수신되는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 보고는 상기 UCS 통지 슬롯 동안에는 송신되지 않는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
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