JP5100893B2 - 多重無線通信区間割当方法 - Google Patents

Description

本発明は、多重無線インターフェースに係り、特に、ワイファイ（Ｗｉ−Ｆｉ）無線ネットワークシステムとＩＭＴ−ＡｄｖａｎｃｅｄシステムであるＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムとが混在しているネットワークにおいてＷｉ−Ｆｉ及びＩＥＥＥ ８０２．１６ｍのインターフェースを有する移動端末が、複数のシステムを混用して通信する時、移動端末と各システムとの通信間に干渉を減らすことができる方法に関するものである。

無線ＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ）とは、有線ＬＡＮのハブに該当するＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）装置を用いて、無線ＬＡＮカードを装着しているＰＤＡやノートブックＰＣのような無線端末にＬＡＮサービスを提供するネットワーク環境のことをいう。簡単にいうと、既存のイーサネット（登録商標）（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））システムにおいて、ハブとユーザー端末との間の有線区間を、ＡＰと無線ＬＡＮカードのようなＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）との間の無線区間に取り替えたシステムと考えることができる。無線ＬＡＮは、無線端末の配線が不要なため、端末機の再配置が容易であり、ネットワークの構築及び拡張が容易であり、移動中にも通信が可能であるというメリットがあるが、有線ＬＡＮに比べて伝送速度が相対的に低く、無線チャネルの特性の上、信号品質が不安定で、信号干渉が生じることがあるという不具合がある。

図１は、無線ＬＡＮのネットワーク構成形態の例を示す図である。

図１に示すように、無線ＬＡＮのネットワーク形態は、ＡＰを含む形態とＡＰを含まない形態という２形態に大別される。ＡＰを含む形態をインフラ構造（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）ネットワークといい、ＡＰを含まない形態をａｄ−ｈｏｃネットワークという。一つのＡＰが提供するサービス領域を、ＢＳＡ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ａｒｅａ）といい、ＡＰ及び該ＡＰに接続されている無線端末をＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）という。このようにＡＰに接続されて無線端末がサービスを受けることをＳＳ（Ｓｔａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ）という。ＳＳは、ａｄ−ｈｏｃネットワークにおいて無線端末同士間でやり取りするサービスも含む。図１に示すように、サービス領域であるＢＳＡは、互いに重なることがある。２つ以上のＡＰが互いに連動して、一つのＡＰに接続されている無線端末が他のＡＰに接続されている無線端末と通信するようにすることができる。この場合、ＡＰ同士間の連結をＤＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）といい、このＤＳを通じて提供されるサービスをＤＳＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ）という。また、ＤＳＳの提供が可能な領域をＥＳＡ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ａｒｅａ）といい、ＥＳＡ内でＤＳＳを受ける全ての無線端末とＡＰを総じてＥＳＳ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）と呼ぶ。

図２Ａは、ＩＥＥＥ ８０２．１１のＭＡＣ構造を示す図である。

ＩＥＥＥ ８０２．１１ＭＡＣ層は、図２に示すように、競合方式のＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をベースにし、非競合方式のＰＣＦ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を付加した形態である。

ＤＣＦは、ＩＥＥＥ ８０２．１１ＭＡＣの基本的な媒体接近方式であり、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式に従う。ＩＢＳＳ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ＢＳＳ）またはインフラ構造ネットワークで適用されうように全ての端末でこの方式を具現する。端末は、送信の前に他の端末による送信を確認するために、まずチャネルを検知し、ランダムに設定したバックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）時間からチャネルの遊休時間を差し引きながらチャネルを検知し続ける。端末は、バックオフ時間が０になるまでチャネルが遊休状態にあると伝送を開始し、そうでないと、現在の伝送が終わった以降の競合区間で残っているバックオフ時間を用いて伝送を試みる。一方、上のバックオフ過程を通じてチャネル獲得に成功した端末は、ＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ）とＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ）の短い長さの制御フレームを交換し、隠れ端末問題（Ｈｉｄｄｅｎ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｐｒｏｂｌｅｍ）を解決する。

ＰＣＦは、ＩＥＥＥ ８０２．１１ＭＡＣの付加的な媒体接近方式であり、インフラ構造ネットワーク（ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）でのみ適用可能である。この方式は、ＢＳＳのＡＰで動作するＰＣ（ｐｏｉｎｔ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）が、端末が伝送する順序を決定するポーリング（Ｐｏｌｌｉｎｇ）手法を用いる。ＰＣＦは、接近優先権手法（ａｃｃｅｓｓ ｐｒｉｏｒｉｔｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）に基づく仮想的な搬送波検出（ｃａｒｒｉｅｒ ｓｅｎｓｉｎｇ）方式を用いる。すなわち、ＰＣＦは、端末に対してＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）を設定し、媒体接近を制御するためにビーコン管理フレーム（Ｂｅａｃｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｆｒａｍｅ）を用いる。同一のＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）でＤＣＦとＰＣＦが共に使用されることができる。ＰＣがＢＳＳで動作する場合、非競合区間（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ−ｆｒｅｅ Ｐｅｒｉｏｄ：ＣＦＰ）後に再び競合区間（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｏｄ：ＣＰ）が使用されるようにする、２つの方式が交互に用いられる方法が適用される。

図２Ｂは、管理フレーム形式の一例を示す図である。

ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）フレーム、プローブ要請／応答（Ｐｒｏｂｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ／Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フレーム、認証要請／応答（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ／Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フレーム、アソシエーション要請／応答（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ／Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フレームなどは、管理フレームのフレーム本体（Ｆｒａｍｅ Ｂｏｄｙ）に含まれる。これらのフレームは、無線端末がＡＰに接続するための手順を行うのに使用される。

Ｗｉ−Ｆｉビーコンメッセージは、Ｗｉ−Ｆｉ ＡＰから周期的に放送されるメッセージである。ＳＴＡ（Ｓｔａｔｉｏｎ）は、ビーコンメッセージを受信して該当のＡＰとのチャネル状態を測定することができ、ビーコン区間のような情報が伝送されることから、ＳＴＡはＴＢＴＴ（Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ）を予測することができる。一般に、ＳＴＡは、多数のビーコンを受信してチャネル状態を測定する。それ以外にも、ビーコンメッセージは、ＡＰが提供する種々の性能（ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）情報（インフラ構造モード／Ａｄ−Ｈｏｃネットワークモード、ＰＣＦの支援有無、データ暗号化の支援有無、ＳＳＩＤなど）を含んでいるので、ＳＴＡがＡＰと通信を開始する際に初めて受信するメッセージであるといえる。

ＳＴＡは、データ伝送時の競合を避けるためにチャネルを検知（ｓｅｎｓｉｎｇ）して、メディアがフリーであることをあらかじめ確認した後、データ伝送の機会を有する。データを伝送し、ＡＣＫメッセージを受信すると、データ伝送に成功したことを意味する。もし、ＡＣＫメッセージを受信しなかった場合、ＳＴＡはデータを再伝送するために、バックオフ時間待って、データ送信を再開する。ＳＴＡは、データ伝送の前に簡単なＲＴＳ／ＣＴＳ制御メッセージを伝送して、他のＳＴＡがチャネルを使用しているか否かを認知することもできる。

図３は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムで考慮されるフレーム構造を示す図である。

各２０ｍｓスーパーフレームは、４個の５ｍｓフレームで構成され、一つのフレームは、８個のサブフレームで構成されることができる。各サブフレームは、アップリンク（ＵＬ）、ダウンリンク（ＤＬ）伝送のために割り当てられる。図３では、５：３の割合でＤＬ：ＵＬが割り当てられる場合を挙げている。一つのサブフレームは、６個のシンボルで構成され、１シンボルは６１７ｕｓである。スーパーフレームヘッダー（Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｈｅａｄｅｒ；ＳＦＨ）は、毎２０ｍｓごとに伝送され、セル特定の（ｃｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）システム情報（ＳＢＣＨ）と共通のシステム情報（ＰＢＣＨ）とに区別して伝送されることができる。また、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅの広帯域無線接続システムと違い、ＭＡＰの位置は可変的に伝送される可能性があり、現在フレーム内のＭＡＰでアップリンク／ダウンリンクの両方を指示できることから、データ伝送遅延を短縮することができる。

図４は、コ・ロケーテッド（ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ）共存環境の周波数スペクトルを示す図である。

図４に示すように、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムは、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）とＷｉ−Ｆｉシステムが使用する周波数バンドと隣接バンドを使用するため、ある端末に含まれる複数の無線技術を独立的に或いは同時に使用（ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ ｃｏｅｘｉｓｔｅｎｃｅ）すると、深刻な干渉現象の発生につながることがある。例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍとＷｉ−Ｆｉシステムは独立して作動するので、移動端末がＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムからデータを受信する時、Ｗｉ−Ｆｉデータパケットは送信が遮断されることがある。

したがって、従来ＷｉＭＡＸシステムでは、移動端末が電力消耗防止のために開始する電力消耗防止クラス（Ｐｏｗｅｒ Ｓａｖｉｎｇ Ｃｌａｓｓ）を用いて、スリープ（ｓｌｅｅｐ）区間ではＷｉ−Ｆｉネットワークと通信を試み、リスニング（ｌｉｓｔｅｎｉｎｇ）区間ではＷｉＭＡＸネットワークと通信を再開することによって、各システム間の干渉現象を最小化するよう試みた。

従来、移動端末は、広帯域無線接続システムの電力消耗防止クラスを用いてＷｉ−Ｆｉを間欠的に使用することができた。しかし、電力消耗防止タイプに基づく共存区間割当は、ＩＥＥＥ ８０２．１６データトラフィック特性に合わせて分類したものである。共存モードでＷｉ−Ｆｉトラフィック伝送のための区間の割当に当たっては、伝送するＷｉ−Ｆｉトラフィック特性に合う区間が割り当てられるようにすることが効率的である。サブフレーム構造を仮定するＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムで、２つのインターフェース（ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ／Ｗｉ−Ｆｉ）の両方を有するマルチ移動端末にＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ基地局がＷｉ−Ｆｉデータ伝送区間を割り当てる際、Ｗｉ−Ｆｉデータ伝送時間や伝送時点などを考慮して効率的なフレーム割当を行うことが必要である。

本発明が解決しようとする技術的課題は、多重無線インターフェースを有する移動端末が、複数の無線システムを混用して通信を試みようとする時、移動端末と各システムとの通信中に発生する干渉を減らし、各システムのサービスを效率的に受けることができる方法を提供することである。

上記の技術的課題を解決するために、本発明の一実施例に係る多重無線通信区間割当方法は、端末が共存モード要請メッセージを基地局に伝送し、前記基地局から、前記共存モード要請メッセージに対応する共存モード応答メッセージを通じて共存モードの開始フレーム位置を受信し、前記開始フレーム位置で、前記基地局から非要請ベースの共存モード応答メッセージを通じて、ワイファイビーコンの受信のために割り当てられた区間に関する情報を受信する過程を含む。

好ましくは、前記共存モード要請メッセージは、前記端末へのターゲットビーコン伝送時間（ＴＢＴＴ）を含むことができる。この場合、好適には、前記ワイファイビーコンのために割り当てられた区間に関する情報は、前記基地局で前記ターゲットビーコン伝送時間（ＴＢＴＴ）によって演算された情報である。

好ましくは、前記ワイファイビーコンのために割り当てられた区間に関する情報は、前記端末がワイファイビーコンを受信するサブフレーム位置を示すビットマップを含むことができる。

上記の技術的課題を解決するために、本発明の他の実施例に係る多重無線通信区間割当方法は、端末が共存モード要請メッセージを基地局に伝送し、前記基地局から、前記共存モード要請メッセージに対応する共存モード応答メッセージを通じて共存モードの開始フレーム位置を受信し、前記端末で共存モードポーリングを用いて前記基地局にワイファイビーコンのための区間割当を要請し、前記基地局から、前記共存モードポーリングに対応する共存モード応答メッセージを通じて、ワイファイビーコンの受信のために割り当てられた区間に関する情報を受信する過程を含む。

好ましくは、前記共存モード要請メッセージは、前記端末に対するターゲットビーコン伝送時間（ＴＢＴＴ）を含むことができる。

上記の技術的課題を解決するために、本発明のさらに他の実施例に係る多重無線通信区間割当方法は、端末が共存モード要請メッセージを基地局に伝送し、前記基地局から、前記共存モード要請メッセージに対応する共存モード応答メッセージを通じて共存モードの開始フレーム位置を受信し、前記端末で共存モードポーリングを用いて前記基地局にワイファイデータのための区間割当を要請し、前記基地局から、前記共存モードポーリングに対応する共存モード応答メッセージを通じて、ワイファイデータのために割り当てられた区間に関する情報を受信する過程を含む。

好ましくは、前記ワイファイデータのための区間割当を要請する過程で、前記ワイファイデータのための区間割当の変更を要請することができる。

好ましくは、本発明のさらに他の実施例に係る多重無線通信区間割当方法は、前記端末が、前記ワイファイデータのために割り当てられた区間内にデータ送受信を完了すると、共存終了メッセージを前記基地局に伝送する過程をさらに含むことができる。

好ましくは、前記ワイファイデータのために割り当てられた区間に関する情報は、前記端末がワイファイデータを受信するサブフレーム位置を示すビットマップを含むことができる。

好ましくは、前記ワイファイデータのために割り当てられた区間は、前記端末が送信したワイファイデータに対する受信確認メッセージを受信する時間区間を含むことができる。

本発明の実施例によれば、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍフレーム構造において隣接バンドに属するブルートゥースあるいはＷｉ−Ｆｉシステムのための区間を割り当てるフレーム割当パターンを提供でき、かつ、一つのデバイス内に複数の無線インターフェースを有する移動端末が、干渉現象を最小化しながら各システムと通信を円滑に行うことが可能になる。

無線ＬＡＮのネットワーク構成形態の例を示す図である。 ＩＥＥＥ ８０２．１１のＭＡＣ構造を示す図である。 管理フレーム形式の一例を示す図である。 ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムで考慮されるフレーム構造を示す図である。 コ・ロケーテッド共存環境の周波数スペクトルを示す図である。 共存を保障する多重無線個体の構造を示す図である。 本発明の一実施例が適用される多重無線個体の構造を示す図である。 複数の無線技術インターフェースを有する端末がＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムで共存モード動作を要請し、基地局の応答を受信する過程を示す図である。 本発明の一実施例に適用される時間共有パターンのためのビットマップの例を示す図である。 本発明の一実施例によって、ＴＢＴＴごとに端末の要請無しに基地局がＷｉ−Ｆｉビーコンの受信のために区間を割り当てる例を示す図である。 本発明の他の実施例によって、端末がＴＢＴＴごとにビーコンの受信のための区間割当を要請する例を示す図である。 端末がＷｉ−Ｆｉデータ伝送を早く終えた場合、残存区間でＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ専用モードとして動作できるように終了メッセージを伝送する例を示す図である。 本発明の一実施例によって、周期的にＷｉ−Ｆｉデータ伝送のための区間割当を行う例を示す図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について説明する。ただし、下記の本発明の実施例は様々な別の形態に変形可能であり、これらの実施例に本発明の範囲が限定されることはない。

図５は、共存を保障する多重無線（Ｍｕｌｔｉ−Ｒａｄｉｏ）個体の構造を示す図である。

図５に示す端末は、ＩＥＥＥ ８０２．１６／８０２．１１／８０２．１５インターフェースを有する構造とするが、端末はその他のインターフェースを有することもできる。各無線インターフェースは、独立して該当の基地局と通信を行うことができ、端末の内部には、各インターフェースを連結して通信可能にする共存機能部（Ｃｏ−ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）がさらに含まれる。この機能部は、端末の内部で共存モードを行うための動作を制御及び管理する役割を担うことができる。例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ ＳＴＡは、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ端末がＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ基地局に共存モード区間を要請するのに必要な情報を共存機能部を通じて伝達することができる。なお、共存機能部は、ＩＥＥＥ ８０２．１１ ＳＴＡが衝突のないデータ伝達に成功するために共存機能部に質疑要請した区間でデータ伝送を行うことができる。すなわち、共存機能部は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ端末の共存モードが許容された時、ＩＥＥＥ ８０２．１１ ＳＴＡやＩＥＥＥ ８０２．１５マスターが衝突のないデータ伝送をするよう調停する役割も果たすことができる。

図６は、本発明の一実施例が適用される多重無線個体の構造を示す図である。

図６は、ＩＥＥＥ ８０２．１６／８０２．１１／８０２．１５インターフェースを有する構造を取り上げる。端末は、図６に示すインターフェースに限定されず、別のインターフェースをさらに有することもできる。各無線インターフェースは独立して該当の基地局と通信でき、端末の内部には各インターフェースを連結して通信可能にする多重無線共存機能部（Ｍｕｌｔｉ−Ｒａｄｉｏ Ｃｏ−ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が、各無線インターフェースごとにさらに含まれる。これらの機能部は、これを統合する共存サービスという上位管理個体と通信して、端末の内部で共存モードを行うための動作を制御及び管理する役割を果たすことができる。例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ ＳＴＡでは、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ端末が共存モード区間を８０２．１６ｍ基地局に要請する上で必要な情報を、ＩＥＥＥ ８０２．１１多重無線共存機能部が共存サービスに伝達する。共存サービスは、ＩＥＥＥ ８０２．１６で定義するネットワーク制御及び管理サービス（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ；ＮＣＭＳ）に存在しながら、各インターフェースの共存を制御及び管理する。共存サービスは、ＩＥＥＥ ８０２．１６の無線ネットワークが必要とする動作、すなわち、共存のための区間割当要請などをするために、多重無線共存機能部に別のインターフェース関連共存情報を伝達し、多重無線共存機能部はこれを基地局に要請する。

多重無線共存機能部は、８０２．１６ｍ端末の共存モードが許容された時、８０２．１１ ＳＴＡや８０２．１５マスターが衝突のないデータ伝送をするように、共存サービスを通じて該当のインターフェースの多重無線共存機能部と通信して調停する役割も果たすことができる。

表１は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムでコ・ロケーテッド（ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ）共存モードのために考慮される各無線接続技術（Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）によってデータタイプを分類したものである。すなわち、表１は、２．４ＧＨｚ周波数バンドを使用するブルートゥース、Ｗｉ−Ｆｉトラフィック特性による分類表である。

端末が共存モードを要請する時、該当タイプ情報を共に伝送すると、基地局は、タイプによって異なる時間共有パターン（Ｔｉｍｅ Ｓｈａｒｉｎｇ Ｐａｔｔｅｒｎ）を割り当てることができる。

図７には、複数の無線技術インターフェースを有する端末がＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムで共存モード動作を要請し、基地局の応答を受信する過程を示す。

ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムと通信をしている端末が、Ｗｉ−Ｆｉあるいはブルートゥースシステムとの通信が必要であると判断すると、端末は、基地局に共存モード要請メッセージを伝送する（７１０）。Ｗｉ−Ｆｉあるいはブルートゥースシステムとの通信が必要な部分は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍに存在する多重無線共存機能部が、ＮＣＭＳにある共存サービスの調停、または、Ｗｉ−Ｆｉ／ブルートゥースにある多重無線共存機能部との直接通信からわかることができる。この場合、端末は、通信しようとする無線技術に関する情報（例えば、共存モードタイプ、所望の開始時点フレーム番号など）を共に伝達する。

基地局は、伝送されたタイプに応じて共存モードのためのフレーム割当情報（開始フレーム番号）を含めた応答メッセージを伝送する（７２０）。開始単位区間は無線フレームが始まる区間を基本としたり、基地局の判断下に、共存モード要請メッセージが伝達された無線フレームと同一のフレーム内の区間に定めることができる。

応答メッセージを受信した端末は、該当のフレームから共存モードで動作を開始することができる。共存モードは、端末が別の無線、すなわち、Ｗｉ−Ｆｉやブルートゥースと通信をするためにＩＥＥＥ ８０２．１６基地局とは通信不可能になりうる時間区間である。さらに、基地局は、当該端末が位置している地域と近距離にある端末には、これら近距離にある端末がデータ送／受信をしないように、共存モード動作区間ではリソースを割り当てなくて済む。これは、当該端末と近距離にある端末がデータを送／受信すると、当該端末が他の無線との通信をするときに干渉信号として作用するためである。

もし、共存モードとして割り当てられた区間が、端末が伝送しようとするデータの量に比べて少なすぎるまたは多すぎる場合、端末は、基地局に区間変更を要求する要請メッセージを伝送する、共存タイプ（Ｃｏ−ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ Ｔｙｐｅ）の変更を要請する、または、その他の共存タイプの追加を要請することができる（７３０）。

基地局は、端末の要請を承認する、または、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍデータ伝送スケジュールによって端末の要請を拒絶することができる（７４０）。

端末が共存モードで動作する途中、それ以上Ｗｉ−Ｆｉやブルートゥースデータ送受信が必要でないと判断した場合、端末は、基地局に共存モードを終了するための要請メッセージを伝達し（７５０）、基地局は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ正規状態（ｎｏｒｍａｌ ｓｔａｔｅ）として動作を知らせる応答メッセージを伝達することができる（７６０）。

端末が共存モードタイプ２を要請する場合は、端末がＷｉ−Ｆｉビーコンを受信するための区間を要請する場合である。ビーコンメッセージを用いたスキャン過程を通じて、端末はハンドオーバーのための候補ＡＰを選別したり、特定ＡＰに接続するための情報を受信することができる。

各ＡＰごとにビーコンの伝送周期は通常、１０２．４ｍｓの一定の区間となるが、実際にはややディレーが発生することがある。ビーコンは周期的に伝送されるとはいえ、ＡＰから伝送されるものであるから、端末は、該ビーコンの伝送周期や伝送時点を調節することができない。したがって、端末は、共存モードを要請する際にＴＢＴＴ値を基地局に伝送し、基地局は、ＴＢＴＴ時点にＷｉ−Ｆｉビーコンの受信のための区間を端末に割り当てる。ここで、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ基地局は、ビーコン区間を知っているとする。基地局がビーコン区間を知っていない場合には、端末がビーコン区間をＴＢＴＴ値と共に伝送する。

ＡＰごとにＴＢＴＴ値が異なる場合には、移動端末が多数のＡＰからのビーコンの受信のための区間を要請すると、基地局は不均一な区間割当を避けられない。したがって、区間割当指示方法として、５：３のダウンリンク及びアップリンクサブフレーム構造を仮定するＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムにおいてビットマップ指示方法が考慮される。ビットマップ指示子情報は共存モード応答メッセージに含まれて伝送されることができる。この時、全体５ｍｓフレームを構成する全てのサブフレームがＩＥＥＥ ８０２．１６ｍトラフィックのために割り当てられない場合もあるので、ＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ位置は基地局によって調節されなければならない。また、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍのＭＡＰの位置も考慮されなければならない。

端末へのＴｙｐｅ２のための区間の反復的割当方法には、基地局がポーリングする方法、非要請ベースの（Ｕｎｓｏｌｉｃｉｔｅｄ）共存モードのための区間割当方法などがある。

基地局がポーリングする方法は、端末が共存モードを要請する際にビーコンのＴＢＴＴ情報を共に伝送すると、基地局は次のＴＢＴＴになる前に、例えば、ビーコンが伝達される以前フレームに、端末の存在有無を把握できるように端末をポーリングする方法である。

端末へのポーリングは、端末が自身の存在有無を知らせるようなメッセージをアップリンクで送るように、基地局が帯域を割り当てることである。このように端末の存在有無を知らせるようなメッセージの例に、共存モード要請メッセージがある。端末は、共存モード要請メッセージを伝送することによって、自身が現在、基地局に接続していることを基地局に認知させる。基地局は、応答メッセージを通じて、端末のビーコン受信のための区間割当情報を伝送する。また、端末が伝送するメッセージには、変更されたＴＢＴＴやＷｉ−Ｆｉあるいはブルートゥースで使用するクロックとＩＥＥＥ ８０２．１６ｍで使用するクロックとが互いに異なることに起因する時点差を補正するようとの要請が含まれることができる。例えば、予定されたＴＢＴＴが１０２．４ｍｓだったが、基地局が使用するクロックとの差によって、以降ＴＢＴＴを１０３ｍｓの周期として要請しようとする場合、端末は当該変更された値を含めて伝送する。

基地局が端末をポーリングする時にはＴＢＴＴの以前フレームを用いる。その理由は、ＴＢＴＴ以降には端末が他の無線ネットワークと通信し、現在基地局との通信が自由でないからである。

非要請ベースの共存モードのための区間割当方法は、端末が共存モード中断（Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）要請をするまで、基地局が周期的にＴＢＴＴごとに区間割当をする方法である。この方法は、端末の要請無しに、ｔｙｐｅ２共存モード区間割当をする方法である。基地局は、端末が共存モード中断要請メッセージを伝送するまで毎ＴＢＴＴごとに区間割当を行うことができ、端末が途中で共存モード区間を変更したり、タイプを変更したりするために更新要請メッセージを伝送する時に、非要請ベースの区間割当は終了できる。

ビーコンの伝送周期であるＴＢＴＴごとに、基地局は、共存モードを要請した端末がビーコンを受信できるように、該当の移動端末が要請した区間には基地局から使用不可ということを認知してスケジューリングをする。ＴＢＴＴごとに、基地局は、ビーコンが伝送されうる時間に該当の端末にリソーススケジューリングをしないことで、端末が他の無線ネットワーク、例えば、Ｗｉ−Ｆｉあるいはブルートゥースと動作できるようにする。

しかし、予想したビーコンの伝送時間よりも長いビーコンが伝送される場合があるので、基地局は、端末がビーコンの受信区間変更要請メッセージを送信できる区間を割り当てるポーリングを、予想ビーコン伝送区間に続く最初のアップリンク区間で行う。もし、ビーコンを受信する区間が、割当を指示するメッセージ、例えば、ダウンリンクメッセージ割当プロトコル（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ＤＬ−ＭＡＰ）の伝送される区間であれば、すぐ次のＤＬ−ＭＡＰを通じてアップリンクリソースを割り当てることで、移動端末が変更有無を知らせうるようにする。この時、次の周期のビーコン伝送区間、すなわち、ＴＢＴＴが変更される場合、端末はこの機会を用いて変更を要請することもできる。

ビーコンメッセージの伝送区間を変更するさらに他の方法は、上記基地局がポーリングする方法において端末が自身の存在有無を知らせるメッセージを利用することである。以前に受信したビーコンの長さが予想したものよりも大きい場合、端末は、過去受信したいつくかのビーコンの長さを参照して、予想されるビーコンの長さを定めて基地局に通報することができる。

図８は、本発明の一実施例に適用される時間共有パターンのためのビットマップの例を示す図である。

端末は、複数のＡＰからのビーコンの受信のために区間割当を要請することができる。ＡＰごとにビーコン伝送時間が異なることがあり、よって、端末は、多数のＴＢＴＴ値を基地局に伝送することができる。図８に示すように、多数のビーコンの受信のための区間割当が必要でありうる。ビーコンの受信時間は可変であるから、端末が一定値を要請することもでき、基地局が任意の値を定めてビーコンの受信区間を定めることもできる。図８は、ビーコンの受信区間指示方法の一例としてビットマップを示す。ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ区間として割り当てられたサブフレームは１にし、共存モードとして割り当てられたサブフレームは０にすることから、同一フレーム中にＩＥＥＥ ８０２．１６ｍのためのフレームとコ・ロケーテッド（ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ）共存無線技術のための時間フレームが共存できる。

表２は、上記のビットマップ情報が伝達される共存モード応答メッセージフォーマットの一例である。

図９は、本発明の一実施例によってＴＢＴＴごとに端末の要請無しに基地局がＷｉ−Ｆｉビーコンの受信のために区間を割り当てる例を示す図である。

端末は、共存モードで動作するために共存要請（ＣｏＥＸ ＲＥＱ）メッセージに‘Ｉｎｉｔｉａｔｅ’というアクションコードを付加することができる。基地局は、ＴＢＴＴごとに１６ｍサブフレームの中でＷｉ−Ｆｉのために割り当てられた区間を表示したビットマップを、共存モード応答メッセージを通じて伝送する。

図１０は、本発明の他の実施例によって、端末がＴＢＴＴごとにビーコン受信のための区間割当を要請する例を示す図である。

端末の区間割当要請のために、基地局は、初期ビーコン区間割当以降から周期的に共存モードの端末をポーリングする。

以下では、Ｗｉ−Ｆｉデータ／Ａｃｋの送受信のために、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ移動端末が区間要請をする方法について説明する。

端末がＷｉ−Ｆｉデータの送信を希望する時点をＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ基地局が予測できない他、伝送したデータに対してＡｃｋを受信するまでにかかる時間はネットワークの状況によって変わるので、端末も正確なＡｃｋ受信時点を予測し難い。

したがって、Ｔｙｐｅ３に対しては、端末がデータを伝送しようとする時点ごとに基地局に伝送機会を要請する。端末は、Ｗｉ−Ｆｉデータを伝送するために、共存要請（ＣｏＥＸ ＲＥＱ）メッセージに‘Ｕｐｄａｔｅ’というアクションコードを付加することができる。この時、端末は、自身が伝送しようとするデータの量を共に伝達し、基地局の判断下に区間割当を受けることができる。基地局の共存応答メッセージにも‘Ｕｐｄａｔｅ’というアクションコードを付加することができる。

Ｗｉ−Ｆｉ伝送区間は、基地局が最初に割り当てた区間が、一定期間ごとに反復されることができる。しかし、最初に割り当てた区間で端末がデータ伝送を完了できなかった場合、端末は次の区間を再び要請することができる。最初に割り当てた区間分だけ一定フレームごとに反復される場合には、端末が基地局の共存応答メッセージを通じて反復周期を確認しなければならない。端末が次の区間を要請することに備えて、基地局はＵＬ−ＭＡＰに該当の端末のための共存ポーリング（Ｃｏ−ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ Ｐｏｌｌｉｎｇ）を支援することができる。

端末がＷｉ−Ｆｉデータ伝送を割り当てられた区間内に完了した場合、端末は基地局にＷｉ−Ｆｉ伝送のために使用した残存フレームに対して共存モードの終了を要請するメッセージを伝送することができ、基地局は、残存フレームをＩＥＥＥ ８０２．１６ｍのために割り当てることができる。この場合、基地局は、周期的に割当する予定だったＴｙｐｅ３に対する割当解除として認知することもできる。また、基地局から割り当てられたＴｙｐｅ３区間が、データ伝送のために少なすぎる、または多すぎるとされる場合、端末は基地局に更新要請メッセージを送信して区間割当を調節することができる。このフレーム区間は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍの基地局が任意にネットワーク状況に応じて調節することもできる。

図１１には、端末がＷｉ−Ｆｉ Ｔｙｐｅ３のために割り当てられた区間内にデータ伝送を早く終えた場合、残存区間でＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ専用モードとして動作できるように終了メッセージ（ＣｏＥＸ ＩＮＤ）を伝送する例を示す。

これは、端末自身もデータを伝送してＡＣＫメッセージを受けるまでにかかる時間を予想できないことから予想されるシナリオである。Ｗｉ−Ｆｉ動作を終了させるために、図１１に示すように、終了メッセージ（ＣｏＥＸ ＩＮＤ）を意味するアクション（Ａｃｔｉｏｎ）コード、すなわち、‘Ｔｅｒｍｉｎａｔｅ’を含めたり、共存要請（ＣｏＥＸ ＲＥＱ）メッセージに‘Ｔｅｒｍｉｎａｔｅ’を付加したりすることができる。このような状況の発生を減らすためには、基地局はＷｉ−Ｆｉ共存モードのための初期区間割当を、できるだけ小さくしなければならない。

図１２には、本発明のさらに他の実施例によって、周期的にＷｉ−Ｆｉデータ伝送のための区間割当を行う例を示す。

基地局は、毎Ｐ周期ごとに一定区間をＴｙｐｅ３のための区間として割り当てる。この時、端末が、Ｗｉ−Ｆｉデータ伝送が至急である、または、割り当てられた区間が小さいと判断する場合、基地局に割当周期や割当区間の変更を要請することができる。割当周期や割当区間の変更要請のために共存要請（ＣｏＥＸ ＲＥＱ）メッセージに‘Ｕｐｄａｔｅ’というアクションコードを付加することができる。要請メッセージは、基地局が共存ポーリングで割り当てたアップリンクリソースを利用することができる。

以上では、図面に基づく実施例に挙げて本発明を説明したが、これらの実施例は例示的なものに過ぎず、当該技術の分野における通常の知識を有する者にとっては、それらの実施例から様々な変形が可能であるということは明らかであり、これらの変形はいずれも、本発明の技術的保護範囲内にあるものと理解すべきである。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付した特許請求の範囲上の技術的思想によって定められるべきである。

本発明は、多重無線インターフェースを有する移動端末が、複数の無線システムを混用して通信を試みようとする時、移動端末と各システム間の通信中に発生する干渉を減らし、各システムのサービスを效率的に受けることができるもので、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍなどのシステムにおいて基地局や端末などに適用されることができる。

Claims (11)

1. 共存モードを支援する端末のための多重無線通信区間割当方法であって、
   端末が共存モード要請メッセージを基地局に伝送する段階と、
   前記基地局から、前記共存モード要請メッセージに対応する共存モード応答メッセージを通じて共存モードの開始フレーム位置を受信する段階と、
   前記開始フレーム位置で、前記基地局から、非要請ベースの共存モード応答メッセージを通じて、ワイファイビーコン受信のために割り当てられた区間に関する情報を受信する段階と、
   を含む、多重無線通信区間割当方法。
2. 前記共存モード要請メッセージは、
   前記端末へのターゲットビーコン伝送時間（ＴＢＴＴ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の多重無線通信区間割当方法。
3. 前記ワイファイビーコンのために割り当てられた区間に関する情報は、
   前記基地局で前記ターゲットビーコン伝送時間（ＴＢＴＴ）によって演算された情報であることを特徴とする、請求項２に記載の多重無線通信区間割当方法。
4. 前記ワイファイビーコンのために割り当てられた区間に関する情報は、
   前記端末がワイファイビーコンを受信するサブフレーム位置を示すビットマップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の多重無線通信区間割当方法。
5. 共存モードを支援する端末のための多重無線通信区間割当方法であって、
   端末が共存モード要請メッセージを基地局に伝送する段階と、
   前記基地局から、前記共存モード要請メッセージに対応する共存モード応答メッセージを通じて共存モードの開始フレーム位置を受信する段階と、
   前記端末で共存モードポーリングを用いて前記基地局にワイファイビーコンのための区間割当を要請する段階と、
   前記基地局から、前記共存モードポーリングに対応する共存モード応答メッセージを通じて、ワイファイビーコンの受信のために割り当てられた区間に関する情報を受信する段階と、
   を含む、多重無線通信区間割当方法。
6. 前記共存モード要請メッセージは、
   前記端末へのターゲットビーコン伝送時間（ＴＢＴＴ）を含むことを特徴とする、請求項５に記載の多重無線通信区間割当方法。
7. 共存モードを支援する端末のための多重無線通信区間割当方法であって、
   端末が共存モード要請メッセージを基地局に伝送する段階と、
   前記基地局から、前記共存モード要請メッセージに対応する共存モード応答メッセージを通じて、共存モードの開始フレーム位置を受信する段階と、
   前記端末で共存モードポーリングを用いて前記基地局にワイファイデータのための区間割当を要請する段階と、
   前記基地局から、前記共存モードポーリングに対応する共存モード応答メッセージを通じて、ワイファイデータのために割り当てられた区間に関する情報を受信する段階と、
   を含む、多重無線通信区間割当方法。
8. 前記ワイファイデータのための区間割当を要請する段階は、
   前記ワイファイデータのための区間割当の変更を要請する段階を含むことを特徴とする、請求項７に記載の多重無線通信区間割当方法。
9. 前記端末が、前記ワイファイデータのために割り当てられた区間内にデータ送受信を完了すると、共存終了メッセージを前記基地局に伝送する段階をさらに含む、請求項７に記載の多重無線通信区間割当方法。
10. 前記ワイファイデータのために割り当てられた区間に関する情報は、
    前記端末がワイファイデータを受信するサブフレーム位置を示すビットマップを含むことを特徴とする、請求項７に記載の多重無線通信区間割当方法。
11. 前記ワイファイデータのために割り当てられた区間は、
    前記端末が送信したワイファイデータに対する受信確認メッセージを受信する時間区間を含むことを特徴とする、請求項７に記載の多重無線通信区間割当方法。

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