JP5415441B2 - 稼働チャネル監視のための静寂期間の分散スケジューリング - Google Patents

Description

この発明は、コグニティブ無線通信の分野、特にチャネル監視を促進するよう分散したユーザの間で静寂期間をスケジューリングするための方法及びシステムに関する。

コグニティブ無線は、装置が動作のための許可されたチャネルを監視し、非アクティブなチャネルにおいてのみ通信を確立する通信手法である。これは、ホームネットワークが、使用していないテレビジョン放送チャネルにつき動作することを可能となるなど、ローカルエリア通信ネットワークに未使用の通信帯域幅を付与するための特に成長しうるソリューションである。かかるホームネットワークは、概してユーザの直接の又は予めプログラムされた命令の下で、家庭内の装置及び機器が互いに通信し相互動作することができるようにするためによく用いられる。このような通信は、オーブンを予熱で温めるためのユーザ命令から、カメラ、レコーダ、ディスプレイなどの間で音声／視覚情報の交換まで及びうるものである。

この開示内容の目的のため、テレビジョン放送業者などのチャネルの認可又は許可されたユーザは、当該チャネルの一次ユーザと称されるのに対し、一次ユーザにより用いられないチャネルのユーザは、二次ユーザと称される。

二次ユーザによる未使用チャネルの良好な共有のための基本的要素は、チャネルが、実際に、一次ユーザにより使用されていないことを判定する能力である。静寂期間（ＱＰ）は、二次ユーザの全てがチャネルにおける伝送を控える間の時間として規定され、このような静寂期間は、規則的に予定に入れられ又は命令に応じて予定に入れられることが可能である。一般的に、規則的に予定に入れられた静寂期間は、素早い検知を見越すものである。何故なら、装置は、当該予定に入れられた時間でその検知機器をイネーブルにすることしか必要ないからである。しかしながら、静寂期間の持続長は、幾つかの装置にとっては短すぎる場合があり、或いは、多くの装置にとって長すぎる場合には非効率を招く可能性がある。他方、命令に応じた検知は、要求する装置と他の装置の全てとの間の連係を必要とするが、装置が、要求された静寂期間の持続長を特定の装置にとって最適な長さに設定することができるようにしている。

規則的かつ命令に応じたスケジューリングは、集中制御の下で動作するネットワークにおいて実現するのに合理的に容易であるが、分散制御を伴うネットワークにおいては実施するのにかなり困難である。この困難さは、マルチホップ距離にわたるネットワークにおいてさらに悪化する。何故なら、全ての装置が互いに直接通信している状態にあることになるわけではないからである。

規則的静寂期間及び命令に応じたオンデマンド静寂期間が分散制御ネットワークにおいて効率的にスケジューリングされることを可能にするスケジューリング法を提供することは有利であると考えられる。また、規則的静寂期間及びオンデマンド静寂期間がマルチホップネットワークにおいて効率的にスケジューリングされることを可能にするスケジューリング法を提供することも有利であると考えられる。

これらの利点などは、分散制御コグニティブ無線ネットワークにおいて、ネットワークにおける各二次ユーザが、一次ユーザの確実な検出のために当該装置が必要とする規則的静寂期間のための最小静寂期間検知需要を示すパラメータを同報通信する方法及びシステムにより実現することができる。このネットワークにおける各装置は、最高の最小検知需要を受け入れるためにその静寂期間検知レートを調整し、これにより、当該ネットワークにおける全ての装置が少なくともそれらの最小静寂期間検知需要を提供されることを前提としつつ静寂期間サポートに対して最適効率を与えることとなる。規則的静寂期間どうしの間隔とこれら静寂期間の持続長との双方は、ネットワークにおける装置の間で折衝（ネゴシエート）される。静寂期間インデックスは、当該装置の全てを共通時間基準に同期させるために用いられる。

以下の説明においては、限定のためではなく説明のために、特定のアーキテクチャ、インターフェース、技術などの特定の詳細事項を、本発明の徹底した理解のために記載するものである。但し、当業者であれば、本発明をこれら特定の詳細事項から外れた他の実施例において実用化することができることが分かる筈である。簡明とするために、周知の装置、回路及び方法の詳しい説明は、不要な詳細事項により本発明の説明が不明瞭にならないように省略するものである。

上述したように、本発明は、様々な可能性のあるチャネルの間で動的に再配置可能である装置及びネットワークに対応するものである。代表的実施例において、当該可能性のあるチャネルは、テレビジョン放送業者のような一次ユーザに一般的に割り当てられ又は許可されたチャネルであるが、各チャネルの実際の稼働率は変化する。例えば、干渉の可能性があるため、所定の領域における放送業者へのテレビジョンチャネルの割り当ては、あらゆる他のチャネルに限定され、当該チャネルの半分は利用可能なスペクトルエンプティのままである。他の環境においては、一次ユーザによるチャネルの稼働率は、時間とともに変化する。動的に再配置可能なネットワークは、未使用チャネルにおけるそれら自身の確立によって非効率に利用されているスペクトルを活用することができる。理解を容易にするため、本発明は、規定されたチャネル間の１対１の対応関係と、二次ユーザネットワークによるチャネルの利用とを用いて提供される。但し、当業者であれば、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、複数のネットワークが１つのチャネル内でサポート可能なものとしてもよいこと、又は複数のネットワークが１つのチャネル内でサポート可能なものとしてもよいことを認識することになる。

技術が進むにつれて、通信能力を備えた装置の数が指数関数的に増加するものと期待することができ、これに対応して、許可／制御されたチャネルにおいて二次ユーザとして振る舞うよう構成されることになる装置の数も増加することになる。これら二次ユーザ装置の各々は、一次ユーザにより使用されるチャネルにおける送信を回避するように構成されることとなるが、幾つかの装置は、一次ユーザの放送の「外縁」領域、又は外部放送の貧弱な受信による内部空間にあるかもしれず、また、一次ユーザの存在を認識しないかもしれない。それ故、この二次ユーザは、当該チャネルにおいて送信を行うことができ、この送信は、この二次ユーザの近くにおける他の二次装置における一次ユーザの存在の認識を制圧する可能性がある。したがって、一次ユーザが認識されることになることを保証するため、このカスケード干渉効果を回避するには、このチャネルにおける二次ユーザの全てがサイレントであるようなときがなければならない。

ここで、現在アクティブな全ての装置が一次ユーザの存在を確実に認識するのに十分な持続期間において、ネットワークにおける全てのノードを特定の時刻においてサイレントになるよう同意させるタスクを考える。集中管理されるネットワークにおいて、中央コントローラは、装置の幾つか又は多くが一次ユーザを検出するのに十分な持続長においてサイレントとなるよう当該ネットワークにおける全ての装置を周期的に指揮し、当該装置のうちいずれかが一次ユーザの存在を報告する場合にチャネルの変更を指揮することができる。ホームネットワークなどのアドホックネットワークにおいて、ネットワーク制御能力を持つ装置が存在することになることを仮定することができないし、衝突する制御アジェンダとともに、複数の制御可能型装置が存在しうることを仮定することもできない。したがって、ネットワークプロトコルは、中央コントローラを伴わずにネットワークの動作を可能にするよう開発されている。中央コントローラを伴わずに、二次ユーザネットワークのためのプロトコルは、静寂期間パラメータを指図する制御装置を持つことなく、また共通の時間基準を付与するために特定の装置が依拠されることなく、静寂期間パラメータの共通セットに装置の各々に同意させるための、そして装置の各々が共通の時間基準にその動作を同期するための手段を含まなければならない。

規則的静寂期間は、周期的に発生する所定の持続長の静寂期間として規定される。参照しやすいように、当該規則的静寂期間の周期性は、ここでは、規則的静寂期間どうしの間隔について規定される。例えばスーパーフレームに基づくプロトコルにおいて、この間隔は、静寂期間どうしのスーパーフレームの数として規定することができる。例えば、５の静寂期間の間隔は、５番目のスーパーフレームにつき発生する静寂期間に対応する。すなわち、静寂期間の間隔は、静寂期間の周波数の逆数である。ここでは、規則的静寂期間のより詳細なパラメータ（当該静寂期間が当該スーパーフレームの先頭又は末尾において生じるかどうか、又は当該スーパーフレーム内の特定の時刻で生じるかどうかといったもの）は、当該ネットワークの全効率に影響を及ぼすことなく全ての装置に対して予め規定されることができる。

静寂期間の必要な間隔及び持続長を予め規定する基準を確立することができるものの、異なる装置が一次ユーザの検出に関する異なる機能を有することとなることが認識される。幾つかの装置は、一次ユーザの放送業者の顕著な特徴を検出するようカスタムデザインされた複合フィルタ（例えば、慣例的なテレビジョン放送にある特定キャリア又は同期信号を検出するフィルタ）を含むことができる。他の装置は、チャネルを、所定の時間期間において累積したエネルギが特定の閾値を超過した場合に一次ユーザにより使われているものと分類するエネルギ検出器を含むに過ぎないものとすることができる。装置間のこの多様性に鑑み、このような基準は、検知能力の「最小公分母」を受け入れる必要があり、高いサービス品質（ＱｏＳ）条件を持つネットワークを受け入れるには非効率過ぎる可能性が高い。

或いは、静寂期間の間隔か又は持続長（両方ではない）を予め規定する基準を確立することができる。このような基準により、特定のネットワークのメンバは、予め規定されないパラメータにつき合意し、当該合意後の静寂期間の間の送信を回避するためにこれら動作を同期化するだけで済む。すなわち、各装置は、検知サイクルにわたる確実な検出に必要な検知サンプルの全部の数／体積にいて最小検知「要求」を有するものと仮定すると、サンプルのこの総数は、各検知サイクル内の数個の長い持続長の静寂期間の間で、又は各検知サイクル内の数多くの短い持続長の静寂期間の間で、累積可能である。この態様において、固定されたパラメータ（間隔、持続長）が規定されて、いずれの装置も、調整可能なパラメータ（持続長、間隔）の適切な選択によりその検知需要を達成することができるようなものとしていると仮定すると、各ネットワークは、専ら、その最小の可能性のあるメンバにより性能が限定されると考えられ、高いサービス品質の条件を有するネットワークにおいては、メンバシップは、検知能力の最小レベルを有する装置に限定することができる。

好ましくは、さらなる柔軟性及び向上したネットワーク効率を提供するため、ネットワークにおける各装置が規則的静寂期間の間隔及び持続長の双方を調整することができるようにする基準を確立することができる。上述したように、二次装置が他のパラメータを調整することによってその検知需要を達成することができるような予め規定された間隔又は持続長としなければならない。しかしながら、この予め規定されたパラメータは、高性能装置の装置に対して過度である場合もあり、このような高性能装置のネットワークの達成可能な性能を低下させてしまうことになる。

好適実施例において、共通セットの静寂期間パラメータは、静寂期間の間隔及び持続長を規定するためにネットワークの二次ユーザの間で折衝され、共通の時間基準は、装置間で確立される。好ましくは、各装置は、その現在のセットの静寂期間パラメータを通信し、アルゴリズムは、各装置が、他の装置から受信されたパラメータに基づいてそのパラメータを容易に適合させることができ、当該装置の全てが当該共通セットの静寂期間パラメータに迅速に集まるようにするものが規定される。明らかに、当該間隔及び／又は持続長が予め規定されると、その値は折衝されず、当該各装置は、異なる値に適応しない。共通の時間基準に対する静寂期間の共通に許容された間隔及び持続長の場合、各装置は、これら規則的に生じている静寂期間の各々における送信を回避することができ、これにより、前述したカスケード干渉効果を回避するようにしている。

分散制御によるマルチホップネットワークのノードの間の静寂期間パラメータの共通のセットへの集束及び同期を保証する静寂期間処理の一例のフロー図。 この発明による静寂期間プロセッサによるノードの一例のブロック図。 図中、同じ参照数字は、同じ要素又はほぼ同じ機能を果たす要素を指している。各図は、例示目的のためのものであり、本発明の範囲を限定する意図はない。

図１は、分散制御によるネットワークのノードの間での静寂期間パラメータの共通セットに対する集束及び同期化を保証する処理の一例のフロー図を示している。この方法は、折衝可能となっている静寂期間の間隔及び持続長の双方のより一般的なケースについて最初は提示され、どちらか一方を予め規定させる特別なケースには個別に対応するものである。

１１０において、本装置は、チャネルにおける一次ユーザの存在を確実に検出するためのその性能に基づいて、好ましい静寂期間間隔及び持続長を最初に選択し判定する。最大ネットワーク効率を達成するため、これらパラメータは、合理的な信頼基準での確実な検出のために必要とされる最大間隔及び最小持続長として選択される。この静寂期間は、基礎的メッセージ転送プロトコルの規定期間に対して規定されるのが好ましい。スロットに基づくプロトコルでは、当該間隔は、所定数のタイムスロットとして規定することができ、スーパーフレームが複数のタイムスロットの規定及び制御を容易にするための複数のタイムスロット及び他のシグナリングを有するスーパーフレームに基づくプロトコルでは、当該間隔は、所定数のスーパーフレームとして規定することができる。同様に、静寂期間は、タイムスロットの持続長のような認識される時間量に対して規定されるのが好ましい。

好適実施例において、パラメータ値の合意後のセットへの迅速な集束を容易にするため、間隔及び持続長の値の各々は、有限集合の値から選択される。最大間隔は、概して、一次ユーザの新しい到来のために当該ネットワークが規則的に関しすることを保証するために規定されることになる。最小間隔及び／又は最大持続長は、概して、頻繁すぎる検知期間及び／又は長すぎる検知期間の非効率性を回避するために規定されることとなる。オプションとして、推奨される間隔／持続長ペアのセットは、迅速な集束をさらに促進するよう、所定の検知需要を達成するために規定されることができる。同様に、間隔及び持続長の各々が独立して選択されることを可能にすることに代えて、間隔及び持続長の値の選択は、有限集合のペアの値に限定することができる。

１１５において、静寂期間インデックスは、初期化される。静寂期間インデックスは、共通の時間基準に対する同期、共通時間基準への集束に対応する共通インデックスへの集束を容易にするために用いられるインデックスである。簡単な実施例において、静寂期間インデックスは、静寂期間間隔を規定するために用いられるユニットの発生毎にインクリメントされる。すなわち、例えば、静寂期間間隔が、多数のスーパーフレームについて規定される場合、静寂期間インデックスは、各スーパーフレームでインクリメントされる。概念上、静寂期間インデックスは、静寂期間間隔内のスーパーフレームの「位相」に対応する。なお、初期時には、その静寂期間インデックスを独立して始動する各装置により、当該各装置は、「位相外れ」となる。或る装置は、現在のスーパーフレームを「第１の」スーパーフレームとみなすことができる一方、他の装置は、それを「第９の」スーパーフレームとみなすことができ、そして「第２０の」スーパーフレームとしてなどとすることができる。したがって、これら装置の各々が静寂期間どうしの間のスーパーフレームの共通間隔に合意したとしても、各装置は、異なるスーパーフレームにおいて静寂期間を観察することになる。全ての装置が同じスーパーフレームにおいて静寂期間を観察するため、これら装置の全ては、静寂期間に対して互いに同相でなければならない。

各装置が静寂期間インデックス、間隔及び持続長を独立して選択し又は初期化するよう同様に構成される場合、図１の方法は、当該装置の幾つか又は全てにおいてこれらパラメータの幾つか又は全ての調整を容易にし、これにより当該ネットワークにおける装置の全てをサポートし静寂期間に関して当該ネットワークの効率性を最適化することもする各装置における静寂期間パラメータの共通セットへ迅速に集束するようにするために提供される。

この具体的実施例において、下側にあるスーパーフレーム、又は同様のメッセージ転送プロトコルを前提としており、各スーパーフレームは、後続のメッセージ転送期間の管理及び制御を容易にする情報を含むビーコンを装置が同報通信するところの初期期間を含むものとしている。例えば、ビーコンは、後続のスーパーフレームにおけるメッセージ、前のスーパーフレームにおける他の装置からの送信要求のアクノリッジメントなどを送信するリクエストを含むようにしてもよい。好適実施例において、この装置ビーコンは、当該装置の現在の静寂期間パラメータを同報通信するようにも構成される。但し、当業者であれば、この発明の原理及び範囲がスーパーフレームアーキテクチャを用いるネットワークに限定されないことが分かる筈である。代替えの実施例において、例えば、静寂パラメータは、当該ネットワークにおいて当該装置からの明確なメッセージの内容として他の装置の幾つか又は全てに通信されるようにしてもよい。

ループ１２０〜１９０は、下側に存在するメッセージ転送プロトコルの各サイクルに対応しており、本例では、前述した具体例のプロトコルの各スーパーフレームに対応している。１２０において、静寂期間インデックスは、インデックスの範囲に対応するモジュロカウントを用いてインクリメントされる。このインデックスが静寂期間の発生に対する当該装置の間の位相の量に対応するので、その範囲の値は、最も大きい規定された静寂期間の間隔に対応する間隔に及ぶことしか必要でない。概して、１６ビットワードは、当該インデックスとして用いるのに十分となる。他の位相インデックス技術も、用いることができる。代替え技術において、例えば、このインデックスは、静寂期間間隔に初期化され、各サイクルによりデクリメントされ、当該インデックスがゼロに達するときに静寂間隔にリセットされる。

１２５において、本装置は、その現在の静寂期間インデックス、間隔及び持続長を同報通信する。（間隔又は持続長パラメータの１つがすべての装置の間で予め規定されると、その値は同報通信されない。）この装置の範囲における他の装置の各々は、この装置のパラメータを受信することになる。これに対応して、この装置は、１３０において、その近傍における他の装置につき現在の静寂期間パラメータの同報通信情報を受信することとなる。

本装置は、ループ１３５〜１６５を介して他の装置から静寂期間パラメータを評価して、当該他の装置のいずれかの検知条件に適合するようそのパラメータを調整する必要があるかどうかを判定する。

１４０において、本装置の現在インデックスは、最高のインデックスが当該装置の現在インデックスよりも大きい場合、受信した最高のインデックスに等しくなるように更新される。通信装置の間で最高のインデックに装置のインデックの各々を設定することによって、遂には、当該ネットワークにおける全ての装置が同じインデックスを有することになり、これにより、互いに同相になる。静寂期間間隔に対して各装置の位相を同期化するこの技術と一致した代替えの方法を用いてもよい。例えば、装置のインデックスは、最低の現在インデックス、又は通信装置のインデックスのセットを特徴づける他の統計値に設定することができる。これは、同じインデックス付け方法及び同じ同期化規則が通信装置の各々において適用されることを前提としている。

１５０において、本装置の現在静寂期間パラメータは、受信した検知需要の各々と比較される。この検知需要は、静寂期間間隔により除される静寂期間持続長として規定することができる。参照しやすくするため、装置における用語の検知「レート」は、当該装置における現在静寂期間パラメータに基づいて、満足できる需要を示すために用いられる。最初の段階では、装置の検知レートは、その需要に等しいが、その間隔及び／又は持続長パラメータは、検知可能ではない装置の需要に適合するよう調整されるので、当該装置における検知レートは、装置の元の需要を越えるものとなる。

当該持続長が複数のタイムスロットに関して規定され、当該間隔が静寂期間どうしの間の複数のスーパーフレームに関して規定される場合、当該検知レートは、スーパーフレーム当たりの平均の検知タイムスロット数に対応する。スーパーフレーム当たりのより大なる数の検知タイムスロットは、検知サンプルに対するより高い需要に対応し、すなわち、より性能の劣った装置を示す。静寂期間が当該ネットワークにおける装置の全てを受け入れるので、当該装置は、１５５において、この高い需要を満たすよう他の装置の間隔及び持続長パラメータを採用することにより、より高い需要に合意するよう構成される。この装置の現在検知レートが高いと、その現在静寂期間間隔及び持続長パラメータには変化をもたらさない。

間隔及び持続長の異なる組み合わせは、同じ検知レートをもたらすことができる。現在の間隔、持続長ペアが他の装置の間隔、持続長ペアとまだ相違がある状況において均衡を破るための幾つもの規則は、各々が同じ検知レートを提供する。一例の規則は、より頻繁な検知（小間隔）は、より長い静寂期間持続長に対して好ましく、逆もまた真なり、とすることができる。或いは、上述したように、推奨される間隔、持続長ペアは、検知レート毎に提供することができる。

なお、上記アルゴリズムは、同じ検知レートを提供する間隔及び持続長のいずれの組み合わせも各装置において同様に好適であることを前提としている。そうでない場合で、装置が、所定の検知レートを提供するために間隔及び持続長の他の装置の選択を用いて高信頼性一次ユーザ検出を達成することができないと、当該装置は、間隔及び持続長のその現在値を保持し、或いは少し高めの検知レートを提供する許容可能な間隔・持続長ペアを選択して、当該他の装置が、受け入れ可能であれば、これらパラメータを採用することができる。代替えの実施例において、装置が間隔、持続長パラメータのいずれかセットを採用することができる場合、当該装置は、均衡が生じたときに各セットをランダムに又はもう１つの選択肢として選択するよう構成される。このようにして、どちらかのペアを選択することのできる装置が最終的に他の装置により繰り返しアサートされるペアに集束することになる。各々が同じ検知レートを提供する互いの間隔・持続長ペアを許容することができない装置どうしのロックを避けるため、現在選択されている装置は、所定数の「結合しているが同じではないペア」のサイクルの後により高い検知レートで間隔・持続長ペアを選択することを「強制」される。上述したように、好適な間隔・持続長ペアのセットは、実現可能な検知レートの範囲に及ぶように、そして集束を促進するように規定することができ、特定の間隔・持続長ペアに合意することのできない装置は、このセットからのみ選択するよう限定されることが可能である。

各装置において一次ユーザの確実な検出のために必要な最小検知需要に各装置の静寂期間及び持続長を最初に設定し、最高の必要検知需要を受け入れるために各装置において静寂期間間隔及び持続長パラメータを変更するよう後続して合意することによって、ネットワークの動作は、この最高の必要検知需要を満たしつつ当該ネットワークにおける装置の全ての間に最小検知レートを提供することによって最適効率に収束する。

なお、間隔又は持続長パラメータの１つが予め規定されているシステムの場合では、最高の最小検知需要を受け入れるこの同じ原理は、当該ネットワークの効率を最適化するために用いることができる。但し、これらパラメータの１つは固定されるので、当該検知レートは、明確に判定されテストされる必要はない。その代わり、当該検知レートは静寂期間持続長に正比例し静寂間隔に逆比例するので、より高い持続長又はより小さい間隔を選択することは、１６０において、最高検知需要の選択をもたらすことになる。

他の装置からの同報通信に基づいて静寂期間インデックス及び検知レートを調整した後、当該装置は、慣例的なメッセージ転送位相に入る。この位相は、送信が生じない静寂期間の観察を含みうる。

１６５において、現在転送期間のインデックス（例えば、スーパーフレームのインデックス）は、静寂期間がこの転送期間のために予定に入れられているかどうかを判定するために評価される。注記するが、静寂期間間隔は、静寂期間どうしの間のスーパーフレームの数に対応し、これにより、当該間隔におけるインデックスのモジュロは、各静寂期間間隔においてゼロになる。現インデックスのモジュロがゼロであれば、装置の送信部は、合意された静寂期間持続長に対応する転送期間の部分の間に静寂期間を観察するように構成される。

１９０において、イネーブルとされた場合に、静寂期間の間を除き、基礎的なメッセージ転送プロトコルにより規定されるようにメッセージが送信され受信される。この処理は、１２０へ戻ってループを形成し、静寂期間更新及びメッセージ転送手続きを繰り返す。この態様において、新しい装置は当該ネットワークに参加すると、又は検知命令が当該ネットワークにおける離れた装置から到来すると、装置は、規則的静寂期間を観察するように適切に構成されることになる。なお、全ての装置は、静寂期間パラメータの合意されたセットに収束していく間に、幾つかの装置は、適切な静寂期間スケジュールに同期化されないものとしてもよいが、この同期外れ状況は、ネットワークにおける各装置が上で規定されるように同期化及び最小検知レートに収束するので、それ自体を解消することになる。

上記処理は、ネットワークにおける各装置の最小検知需要が満たされることを保証するが、装置が追加の検知機会を望むときの機会があってもよい。例えば、装置は、一次ユーザは測定値が第１の閾値を上回る場合に存在し当該測定値が第２の閾値を下回る場合に存在せず、当該測定値が第１の閾値と第２の閾値との間にある場合には不定であることを判定するよう構成される。この状況において、当該装置は、当該問題を解消するために付加的な検知時間を用いることができる。

慣例的な予約に基づくシステムにおいては、要求により、装置は、メッセージ転送位相の間に１つ以上の送信タイムスロットが割り当てられるものであり、各装置は、その割り当てられたタイムスロットの間でしか送信しない。それ故、要求に応じた静寂期間をイネーブルにするため、装置は、要求に応じた持続長にわたり送信タイムスロットを要求すること及びその割り当てられたタイムスロットの間における送信を回避することだけが必要である。

幾つかのプロトコルにおいて、各装置への割り当ては、いずれか１つの装置が当該ネットワークを圧倒しないことを保証するために限定される。この発明の他の実施例において、装置は、他の装置の割り当てられたタイムスロットの間における送信に先立つよう他の装置に依頼することを可能にさせられる。このような状況は、送信タイムスロットのその割り当てを犠牲にすることなく、例えば、静寂期間を確保するためにマスタ・スレーブ関係におけるマスタによって用いられる可能性が高いものである。

上記の確保されているが未使用の技術は、いずれの装置にも、要求に応じた静寂期間を得るようにさせることができるが、相当な非効率さを招きうるものである。これは、ネットワークにおける多くの装置の各々が、直接的にか又は間接的に、個別使用のための静寂期間を確保するからである。

この発明の一態様によれば、その割り当てられたタイムスロットの間に送信しないことによって要求応答型静寂期間を得ようとする装置は、他の装置が、当該装置の送信しないという意向を通知することによってこの静寂期間を用いることができるようにすることができる。この態様において、複数のユーザは同じ静寂期間を「共有」するので、個々の静寂期間の数を大幅に減少させることができる。他のユーザへの静寂期間形成の通知は、特定のプロトコルに依存するものとなり、ビーコンに基づくシステムでは、この通知は、当該装置がタイムスロットのその割り当てを承認しているビーコンに含まれるようにするのが好ましい。

この要求応答型リクエスト及び通知処理をさらに簡単にするため、予約に基づくプロトコルは、慣例的な「送信期間要求」に加えて特定の「静寂期間要求」を支持するよう変更されることが可能である。静寂期間要求の効果は、送信期間要求におけるが如く、当該要求に基づいてタイムスロットの割り当てになるが、特定の静寂期間を提供することは或る特定の効率性を見越すものである。第一に、当該要求は、とりわけ静寂期間に対するものであるので、当該要求の同報通信は、他の装置に、当該要求している装置が当該割り当てられたタイムスロットの間に送信することにならないことを通知するように仕え、個別の通知が必要とされない。また、慣例的な予約に基づくプロトコルは、意図されたレシーバが、タイムスロットが割り当てられる前に当該メッセージを受信するよう利用可能であることを保証するためのオーバヘッド処理を含むのが一般的である。静寂期間要求がそれ自体意図されたレシーバを有しないので、このオーバヘッドを回避することができる。同様に、各装置への送信タイムスロットの割り当てを限定するプロトコルにおいては、静寂期間タイムスロットのための要求が、装置の割り当て制限に考慮されないようにしてもよいし、又は低減されたレートにおいて考慮されるようにしてもよい。

図２は、一次ユーザ（Ｐ）２９０において動作する動的に再配置可能な二次ユーザ装置（Ｓ）２００の一例のシステムを示している。上述したように、一次ユーザ２９０は、概して、スペクトルにおける利用可能なチャネルの認可及び／又は許可されたユーザであり、二次装置２００は、スペクトルにおけるチャネルをも用いつつこれら一次ユーザ２９０との干渉を回避するように構成される。

図２には、二次装置２００のうちの１つの一例のブロック図が示される。この例の装置２００は、レシーバ２３０を介して他の装置２００から静寂期間パラメータを受信する静寂期間プロセッサ２２０を含み、その動作を、検知時間において最高需要による当該ネットワークにおける装置の静寂期間パラメータを満足させるように調整する。二次装置２００は、合意された静寂期間限定に従って、メッセージを送信し受信するためのメッセージプロセッサ２１０と、メッセージ及び前述したビーコン信号のような他の信号を送信するトランスミッタ２４０とを含む。

好ましくは、静寂期間プロセッサ２００は、上述した規則的静寂期間処理、監視、及び図１の当該例のフロー図と一致した制御や、これも上述した当該オンデマンド型静寂期間制御技術を制御するように構成されるのが良い。特に注記すべきは、静寂期間プロセッサ２２０は、合意された静寂期間パラメータのセットに基づいて規則的静寂期間の間の送信を回避するよう構成され、他の装置に、予約された時間セグメントを提供するプロトコルを用いて、割り当てられたタイムスロットの間における送信を回避するよう構成されることである。

前述の内容は、本発明の原理を例証するに過ぎないものである。したがって、ここでは明確に説明され又は図示されないとしても、本発明の原理を具現化するものでありこれによりその主旨及び範囲内に入る様々な構成を工夫することができる筈であることが分かる。例えば、上記詳説した規則的静寂期間スケジューリングは、単一の周期的静寂期間を確立するために提示されるのに対し、ここで示した原理は、複数の静寂期間スケジュールを確立するよう容易に適用可能である。例えば、異なるスケジュールは、一次ユーザのスケジュールに基づいて、１日の異なる時間に又は週の異なる日にちで適用されるようにすることができる。同様に、一次ユーザの異なるタイプは、異なるタイプの送信特徴を有することができる。広義において、当該環境が一次ユーザの複数の分類を含み、異なるスキャン条件が各分類に適用可能であると、異なるスケジュールは、一次ユーザの各分類を受け入れるように設けられるようにすることができる。好ましくは、間隔・持続長ペアは、例えば、種類毎に図１のフロー図の処理１１０〜１６５を用いて、種類毎に独立して確立されることになる。間隔・持続長ペアの結果として得られるセットは、その後に処理されて、実現可能な重なり合う静寂期間持続長を提供するものである。例えば、当該セットの１つのメンバ／種類が４つのスーパーフレームの間隔を有し、他のものが８つのものの間隔を有する場合、毎回８番目のスーパーフレームに係る静寂期間は、当該２つのものの間隔の長めの持続長に等しい持続長の１つの期間だけでよい。これらの及びその他のシステム構成及び最適化特徴は、この開示内容に鑑みて当業者には明らかとなり、添付の請求項の範囲内に含まれるものである。

これら請求項を解釈する際には、次の点に留意されたい。

ａ）「有する」なる文言は、当該請求項に挙げられたもの以外の要素又は作用の存在を排除しない。

ｂ）要素の単数表現は、かかる要素の複数の存在を排除するものではない。

ｃ）請求項における参照符号は、当該請求項の範囲を限定するものではない。

ｄ）複数の「手段」は、同じアイテム又はハードウェア若しくはソフトウェアで実現される構造又は機能により実現されうるものである。

ｅ）開示された要素の各々は、ハードウェア部分（例えば、ディスクリートの集積電子回路を含む）、ソフトウェア部分（例えば、コンピュータプログラミング）及びこれらの組み合わせで構成されうる。

ｆ）ハードウェア部分は、アナログ及びディジタル部分の一方又は双方で構成されうる。

ｇ）開示された装置又はその部分のいずれも、他に言及しない限り、共に組み合わされ又はさらなる部分に分離されることのできるものである。

ｈ）動作の特定の順序は、特別示されない限り必要なものとして意図したものではない。

ｉ）要素の「複数の」なる文言は、請求項記載の要素の２つ以上を含むものであり、要素の数の特定の範囲を含むものではなく、すなわち、複数の要素が２つという少ない数のものとすることができるのである。

Claims (24)

1. 装置の１つ又は複数の静寂期間パラメータを判定すること、
   前記静寂期間パラメータを同報通信すること、
   他の装置から１つ又は複数の他の静寂期間パラメータを受信すること、
   前記他の装置の検知需要が当該装置の検知レートよりも大きい場合、前記他の静寂期間パラメータの少なくとも１つに等しく、当該装置の前記静寂期間パラメータの少なくとも１つを設定すること、
   前記同報通信、受信、及び設定を繰り返すこと、及び
   前記装置の前記静寂期間パラメータに対応する静寂期間の間に前記装置からの送信を回避すること、
   を有し、前記静寂期間パラメータが少なくとも静寂期間間隔又は静寂期間持続長を含み、前記検知需要及び前記検知レートが前記静寂期間間隔に反比例、又は、前記静寂期間持続長に正比例する、
   方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記静寂期間パラメータは、連続する静寂期間の間の間隔の程度を含む、方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、前記静寂期間パラメータは、前記静寂期間の持続長の程度を含む、方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、前記間隔の程度及び前記持続長の程度は、有限集合の間隔・持続長ペアから選択される、方法。
5. 請求項３に記載の方法であって、前記静寂期間パラメータは、前記間隔に対する前記静寂期間の位相の程度を含む、方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、前記位相の程度は、前記間隔の程度の各ユニットにより更新されるインデックスを含み、当該方法は、当該装置及び当該他の装置に共通する同期化規則に基づいて前記他の装置のインデックスに当該装置のインデックスを選択的に設定することを含む、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記静寂期間パラメータの１つ又は複数は、有限集合のパラメータ値から選択される、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、前記静寂期間パラメータは、１集合の静寂期間パラメータのうちの１つに対応し、当該集合の各要素は、異なる種類の一次ユーザに対応する、方法。
9. 請求項１に記載の方法を、複数の種類の一次ユーザの種類毎に繰り返すことを含む方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、各種類は、
    複数の集合の送信特徴のうちの共通の集合の送信特徴を有する一次ユーザと、
    複数の集合の送信スケジュールのうちの共通の集合の送信スケジュールを有する一次ユーザと、
    のうちの少なくとも一方に対応する、
    方法。
11. 周期的静寂期間の間の送信ユニット数に対応する装置における静寂期間間隔を規定すること、
    前記静寂期間間隔に対する現在の送信ユニットの位相に対応するインデックスを同報通信すること、
    他の装置から他のインデックスを受信すること、
    当該装置及び当該他の装置に共通する同期化規則に基づいて前記他のインデックスに等しく当該装置のインデックスを選択的に設定すること、
    前記インデックスに基づいて静寂期間の間の送信を回避すること、
    を有する方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、
    検知レートのパラメータに対応する静寂期間間隔を同報通信すること、
    他の装置から、検知需要のパラメータに対応する他の静寂期間間隔を受信すること、及び
    前記検知需要が前記検知レートを超える場合、前記静寂期間間隔を前記他の静寂間隔に等しくするよう選択的に設定すること、
    を含む方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記検知レートの他のパラメータに対応する静寂期間持続長を同報通信すること、
    他の装置から前記設定需要の他のパラメータに対応する他の静寂期間持続長を受信すること、及び
    前記検知需要が前記検知レートを超過する場合に前記静寂期間持続長を当該他の静寂期間持続長に等しくなるよう選択的に設定すること、
    を含む方法。
14. 請求項１１に記載の方法であって、
    検知レートのパラメータに対応する静寂期間持続長を同報通信すること、
    他の装置から検知需要のパラメータに対応する他の静寂期間持続長を受信すること、及び
    前記検知需要が前記検知レートを超過した場合に前記他の静寂期間持続長に等しくなるよう前記静寂期間持続長を選択的に設定すること、
    を含む方法。
15. 請求項１１に記載の方法であって、前記インデックスは、各送信ユニット発生によりインクリメントされ、前記静寂期間は、前記静寂期間間隔につき前記インデックスのモジュロに依存する、方法。
16. 請求項１１に記載の方法であって、前記インデックスは、各送信ユニット発生によりデクリメントされ、前記インデックスは、前記静寂期間間隔に等しくなるように周期的にリセットされる、方法。
17. 請求項１１に記載の方法であって、前記同期化規則は、当該インデックス及び当該他のインデックスの最小値と、当該インデックス及び当該他のインデックスの最大値とのうち少なくとも一方に等しくなるよう当該インデックスを設定することを含む、方法。
18. レシーバと、
    トランスミッタと、
    プロセッサと、
    を有する装置であって、当該プロセッサは、
    ・１つ又は複数の静寂期間パラメータを同報通信し、
    ・前記レシーバを介して、他の装置から１つ又は複数の他の静寂期間パラメータを受信し、
    ・前記他の装置の検知需要が当該装置の検知レートよりも大なる場合に、前記静寂期間パラメータのうちの少なくとも１つを、前記他の静寂期間パラメータのうちの少なくとも１つに等しくなるよう設定し、
    ・前記静寂期間パラメータに対応する静寂期間の間における送信を回避するよう前記トランスミッタを制御する、
    ように構成され、
    前記静寂期間パラメータが少なくとも静寂期間間隔又は静寂期間持続長を含み、前記検知需要及び前記検知レートが前記静寂期間間隔に反比例、又は、前記静寂期間持続長に正比例する、
    装置。
19. 請求項１８に記載の装置であって、前記静寂期間パラメータは、連続した静寂期間どうしの間隔の程度と、前記静寂期間の持続長の程度とを含む、装置。
20. 請求項１９に記載の装置であって、前記静寂期間パラメータは、前記間隔に対する静寂期間の位相の程度を含み、前記プロセッサは、当該装置及び当該他の装置に共通した同期化規則に基づいて当該装置のインデックスを当該他の装置のインデックスに選択的に設定するよう構成される、装置。
21. レシーバと、
    トランスミッタと、
    プロセッサと、
    を有する装置であって、当該プロセッサは、
    ・周期的静寂期間どうしの間の送信ユニットの数に対応する静寂期間間隔を規定し、
    ・前記静寂期間間隔に対する現在の送信ユニットの位相に対応するインデックスを前記トランスミッタを介して同報通信し、
    ・前記レシーバを介して、他の装置からの他のインデックスを受信し、
    ・当該装置及び当該他の装置に共通した同期化規則に基づいて前記他のインデックスに等しいインデックスを選択的に設定し、
    ・前記インデックスに基づいて静寂期間における送信を回避するよう前記トランスミッタを制御する、
    ように構成される、
    装置。
22. 請求項２１に記載の装置であって、前記プロセッサは、
    検知レートのパラメータに対応する静寂期間間隔を同報通信し、
    検知需要のパラメータに対応する前記他の静寂期間間隔を他の装置から受信し、
    前記検知需要が前記検知レートを超過した場合に、前記静寂期間間隔を、前記他の静寂期間間隔に等しくなるよう選択的に設定する、
    ように構成される、装置。
23. 請求項２２に記載の装置であって、前記プロセッサは、
    前記検知レートの他のパラメータに対応する静寂期間持続長を同報通信し、
    前記検知需要の他のパラメータに対応する他の静寂期間持続長を他の装置から受信し、
    前記検知需要が前記検知レートを超過した場合に、前記静寂期間持続長を前記他の静寂期間持続長に等しくなるよう選択的に設定する、
    よう構成される、
    装置。
24. 請求項２１に記載の装置であって、前記プロセッサは、検知レートのパラメータに対応する静寂期間持続長を同報通信し、
    検知需要のパラメータに対応する他の静寂期間持続長を他の装置から受信し、
    前記静寂期間持続長を、前記検知需要が前記検知レートを超える場合に当該他の静寂期間持続長に等しくなるよう選択的に設定する、
    よう構成される、装置。

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