特許 5791106 無線通信共存方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5791106

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】無線通信共存方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 16/14 20090101AFI20150917BHJP

   H04W 28/06 20090101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   H04W16/14

   H04W28/06 110

【請求項の数】2

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2011-195432(P2011-195432)

(22)【出願日】2011年9月7日

(65)【公開番号】特開2013-58874(P2013-58874A)

(43)【公開日】2013年3月28日

【審査請求日】2014年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】301022471

【氏名又は名称】国立研究開発法人情報通信研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】周 明拓

(72)【発明者】

【氏名】原田 博司

【審査官】 伊東 和重

(56)【参考文献】

【文献】 IEEE Standard for Information technology-- Telecommunications and information exchange between systems-- Wireless Regional Area Networks (WRAN)-- Specific requirment-- Part 22:Cognitive Wireless RAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Policies and Procedures for Operation in the TV Bands ，IEEE Std 802.22TM-2011，IEEE Computer Society，２０１１年 ７月 １日，p.26-31,221-237

【文献】 Ming-Tuo Zhou，Self-coexistence Cycle for 802.16n Advanced Network，IEEE C802.16n-11/0182r1，IEEE，２０１１年 ９月１２日

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４−７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同一時間帯で同一周波数チャネルを共有する複数のセル間で互いに干渉することなく共存を行う無線通信共存方法において、
時系列的に複数のフレームを配置するとともに、上記各フレームには上記同一周波数チャネルを共有するセルからそれぞれ送信されてきたデータが割り当て可能とされ、更に上記各フレームの末尾に上記セルを検出するための自己共存ビーコン（ＳＣＢＰ）を含む自己共存領域を形成してなり、上記ＳＣＢＰは、プリアンブルと、その自己共存処理を行うためのＳＣＢＰ情報とを含むパケットフォーマットからなる、自己共存サイクルを繰り返し実行し、
ベース基地局は、上記ＳＣＢＰを介して隣接する無線通信ネットワークの検出を行う際において、通常モードにおいて、上記自己共存領域におけるＳＣＢＰによるセルの検出をスケジューリングし、自己共存モードにおいて、未だデータが割り当てられていないフレーム中のＳＣＢＰによるセルの検出を行うようにスケジューリングを行い、
上記自己共存サイクルにおけるフレームに割り当てられるセルはＩＤを介して管理され、
上記セルは、各フレームにそれぞれ割り当てられるセルのＩＤが、複数のセル間で同一である場合には、代用のＳＡプリアンブルを送信し、当該ＳＡプリアンブルを介して管理されること
を特徴とする無線通信共存方法。

【請求項2】

セルを検出した結果、チャネル取得に成功した場合には上記通常モードに移行し、チャネルの取得に失敗した場合には、上記自己共存モードに移行すること
を特徴とする請求項１記載の無線通信共存方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自己共存無線通信方法に関し、特にＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける要求仕様に対応可能な自己共存無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークを動作させるために、例えば非特許文献１に示されている、自己共存（self-coexistence）メカニズムが用いられる。

【0003】

先ず１番目として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークは、セルの基地局と、中継局の双方をサポートするものである。ＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルは、ユーザが持ち運び可能な携帯性を伴う状態となっている。これは、２又はそれ以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルが、その携帯性ゆえに互いの基地局と重複することを意味する。仮に重複したセルが、同一周波数チャネルにおいて動作するものであり、またセルの重複を防止する上で適当な方法が無い場合には、互いに共存するチャネルにおいて干渉が生じることとなり、その結果、適切な通信環境を確保できない場合もある。

【0004】

２番目として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおいて使用する周波数帯域は、２００ＭＨｚのようなＶＨＦ帯域を含むものである。このような低周波領域において、互いの干渉距離は、公知の伝搬特性に基づいて、ＧＨｚ帯域よりも圧倒的に長くなる。これは、２又はそれ以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルが、ＧＨｚ帯域の場合と比較して、非常に近傍に位置する状態ではなくなることを意味しており、これらの複数のセルが同時に動作をした場合において、互いに簡単に干渉してしまう虞もある。

【0005】

更に３番目として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークによる干渉を避けるために、直接受信可能なアンテナを使用するが、各通信ノード間で通信ラインを形成していることから、これらが同一の周波数チャネルにおいて動作するときに互いに干渉してしまうこととなる。このため、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルのより好適な動作を実現するために、共存チャネルの干渉をより低減させることが要求される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】IEEE 80216n-10/0048, "802.16n System Requirements Document including SARM annex", Jan 2011

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来において、自己共存のメカニズムそのものが提案されていなく、また他のＩＥＥＥ８０２．１６ｍ、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊにおいて有効性が検証済の方法を適用するためには各種修正が必要になる。このため、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける自己共存の方法を提案する必要性があった。

【0008】

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、２以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルが同一周波数チャネルで互いに近傍領域で動作した場合に、通常であれば適切に動作しない環境下においても、互いに自己共存を実現することが可能な自己共存無線通信方法を提案することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明を適用した無線通信共存方法は、同一時間帯で同一周波数チャネルを共有する複数のセル間で互いに干渉することなく共存を行う無線通信共存方法において、時系列的に複数のフレームを配置するとともに、上記各フレームには上記同一周波数チャネルを共有するセルからそれぞれ送信されてきたデータが割り当て可能とされ、更に上記各フレームの末尾に上記セルを検出するための自己共存ビーコン（ＳＣＢＰ）を含む自己共存領域を形成してなり、上記ＳＣＢＰは、プリアンブルと、その自己共存処理を行うためのＳＣＢＰ情報とを含むパケットフォーマットからなる、自己共存サイクルを繰り返し実行し、ベース基地局は、上記ＳＣＢＰを介して隣接する無線通信ネットワークの検出を行う際において、通常モードにおいて、上記自己共存領域におけるＳＣＢＰによるセルの検出をスケジューリングし、自己共存モードにおいて、未だデータが割り当てられていないフレーム中のＳＣＢＰによるセルの検出を行うようにスケジューリングを行い、上記自己共存サイクルにおけるフレームに割り当てられるセルはＩＤを介して管理され、上記セルは、各フレームにそれぞれ割り当てられるセルのＩＤが、複数のセル間で同一である場合には、代用のＳＡプリアンブルを送信し、当該ＳＡプリアンブルを介して管理されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

上述した構成からなる本発明によれば、２以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルが同一周波数チャネルで互いに近傍領域で動作した場合に、通常であれば適切に動作しない環境下においても、互いに自己共存を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】HR-ADVANCEDによる自己共存サイクルの構造を示す図である。

【図2】自己共存モードにおける、自己共存サイクルの構成例を示す図である。

【図3】HR-Advanceによる自己共存サイクルのスーパーフレーム構造を示す図である。

【図4】、自己共存メカニズムによる同一の周波数チャネルを共有する、自己共存サイクルの構成例を示す図である。

【図5】自己共存サイクルの他の例を示す図である。

【図6】１のフレームにおいて最後の３つの信号において含められる自己共存領域を示す図である。

【図7】HR-Advanceによるフレームの末端に自己共存領域が割り当てられた例を示す図である。

【図8】自己共存領域を、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））と、サブフレーム（ＳＦ６（６））における最後の信号とに含める例を示す図である。

【図9】自己共存領域を、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））のみに含めた例を示す図である。

【図10】HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示す図である。

【図11】HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示す図である。

【図12】HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケット構造を示す図である。

【図13】HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケット構造を示す図である。

【図14】ＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける自己共存メカニズムのフローチャートである。

【図15】制御メッセージの送受信フローについて説明するための図である。

【図16】ＦＣＤによるフレームのcontention確認のフローチャートである。

【図17】ＦＣＤによるフレームコンテンションの例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

【0013】

本発明は、周波数チャネルを共有することによる自己共存を同一時間帯で達成し得るものである。特に自己共存時において互いのセルが、１以上の自己共存サイクルのフレームのみにおいて動作するものである。

【0014】

自己共存ビーコンは、互いに隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルを検出し、また自己共存の詳細について互いに連絡を取り合うために使用されるものである。本発明では、自己共存ビーコンの生成、送受信、スケジューリング等を可能とするために、自己共存ビーコンプロトコル（ＳＣＢＰ：Self-coexistence beacon protocol）を提案している。自己共存ビーコンの送受信は、提案した自己共存サイクルとフレーム構造に依拠するものである。更に本発明では、基地局におけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける時間同期の方法も提案している。

【0015】

自己共存サイクルは、自己共存メカニズムにおいてチャネルを共有するために時間軸に沿って定期的に所定の手順を繰り返し実行するものである。自己共存サイクルは、例えばWirelessMAN HR-OFDMA等に代表される直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）によるＩＥＥＥ８０２．１６ｎでは、４つのフレームからなる。また、WirelessMAN HR-Advancedに
よるＩＥＥＥ８０２．１６ｎでは、１２のスーパーフレームからなる。自己共存において互いのセルは同一の周波数チャネルを共存し、自己共存サイクルの１以上のフレームのみで占められている。

【0016】

WirelessMAN HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおいて、自己共存サイクルは、４つのフレームからなる。１のフレームは、フレーム識別番号（ＦＩＮ）によって識別される。当初から４番目に至るまで、各フレームのＦＩＮは、０、１、２、３とされる。図１２は、ＳＣＢＰ内におけるＦＩＮの位置を示している。

【0017】

図１は、通常モードにおけるWirelessMAN HR-ADVANCEDによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎ
の自己共存サイクルの構造を示している。このモードにおいては、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルは、全部で４つのフレームにより占められている。セルは、先頭と二番目の信号領域に、プリアンブルとDL-MAP及びFCHを挿入したフレームを送信する。本発明において、自己共存サイクルにおける先頭フレームにおいて、ネットワーク制御情報（NCI）を３番目の信号として挿入するようにしてもよい。このNCIは、自己共存に関するネットワークの構成情報等を提供するものである。

【0018】

自己共存モードにおいて、自己共存におけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルは、１以上の自己共存サイクルのフレームのみに占められている。ＩＥＥＥ８０２．１６ｎに割り当てられた最初のフレームにおいて、セルはフレームのプリアンブルとDL-MAP及びFCH、NCIを１番目、２番目、３番目の信号としてそれぞれ挿入することとなる。

【0019】

図２は、自己共存モードにおける、自己共存サイクルの構成例を示している。この自己共存サイクルにおいて、一のセルに対応するCell＿1は、最初のフレームに含められ、これに対して、他のセルに対応するCell＿2は、残りの３フレームに含められる。Cell＿1は、最初のフレームにおいてNCIを送信し、また、Cell＿2は、２番目のフレームにおいてNCIを送信する。

【0020】

WirelessMAN HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおける自己共存サイクルでは、図３に示すように１２のスーパーフレーム（ＳＦｎ）が存在する。スーパーフレームの構造は、従来のいかなる構成のものを適用するようにしてもよい。各スーパーフレームは、４つのフレームからなる、これら各フレームの長さは、５ｍｓである。

【0021】

ＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルが通常モードで動作するとき、そのセルは、スーパーフレームを構成する全てのフレームにおいて含まれることとなる。また、このときＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨ（スーパーフレームヘッダー）が自己共存サイクルのスーパーフレーム毎に挿入されることとなる。ここでいうＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブルは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおいて定義されている。

【0022】

加えて、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブルを送信するために、本発明においては、自己共存サイクルの各スーパーフレームの４番目のフレームの最初の信号においてＳＡプリアンブルを挿入している。即ち、この４番目のフレームが、全ての基地局がベース基地局に対して同期を取る上で使用される。これは、スーパーフレームにおける３番目のフレームが自己共存において使用される最後のフレームであるからである。各セルは、隣接する他のセルから送信されてきたプリアンブルを受信することができ、そのベース基地局に対して同期を取ることが可能となる。

【0023】

図３の例に示すように、セルCell＿1は、通常モードで動作する。そして、Cell＿1は、全てのフレームにおいて含められる。Cell＿1は、各スーパーフレームにおける最初のフレームの１番目の信号にＳＡプリアンブルを挿入し、各スーパーフレームにおける２番目のフレームの１番目の信号にＰＡプリアンブルを挿入する。また、各スーパーフレームにおける３番目のフレームの１番目の信号にＳＡプリアンブルを挿入し、各スーパーフレームにおける４番目のフレームの１番目の信号に付加的なＳＡプリアンブルを挿入する。そして、自己共存サイクルの各スーパーフレームの１番目のフレームの最初のサブフレームにおいてＳＦＨを挿入する。

【0024】

自己共存モードにおいて、各セルは、１以上のスーパーフレームのみに含められる。そして、セルは、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを送信することとなる。セルが含められているフレームにおける１番目の信号において、セルは、仮にその信号においてＡプリアンブルを送信しない場合に、付加的なＡプリアンブルを送信する。その信号において隣接するセルがＳＡプリアンブルを送信する場合には、干渉を避ける観点から、仮に２つのセルが同一のセルＩＤセグメントである場合、セルは代用のＳＡプリアンブルを送信する。

【0025】

ＳＡプリアンブルと、ＰＡプリアンブルと、ＳＦＨのセットを送信するために、セルは、スーパーフレームの１番目のフレームの、１番目の信号においてＳＡプリアンブルを挿入し、スーパーフレームの２番目のフレームの１番目の信号においてＰＡプリアンブルを挿入し、スーパーフレームの１番目のフレームの１番目の最初のサブフレームにおいてＳＦＨを挿入する。このスーパーフレームの１番目のフレームの最初のサブフレームにおいてＳＦＨを挿入する点は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおいて規定されている。

【0026】

本発明において、自己共存におけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルは、自己共存サイクルの１２のスーパーフレームにおいて、ＳＡプリアンブルと、ＰＡプリアンブルと、ＳＦＨのセットを送信する。この場合において、自己共存における２つのセルのうち、一のセルは、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ１０に含めて送信する。そして他の一のセルは、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１１に含めて送信する。

【0027】

また、自己共存時において３つのセルが存在していた場合には、一のセルは、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ０、ＳＦ３、ＳＦ６、ＳＦ９に含めて送信する。第２のセルは、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ１、ＳＦ４、ＳＦ７、ＳＦ１０に含めて送信する。第３のセルは、ＳＡプリアンブ
ル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ２、ＳＦ５、ＳＦ８、ＳＦ１１に含めて送信する。

【0028】

また、自己共存時において４つのセルが存在していた場合には、一のセルは、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ０、ＳＦ４、ＳＦ８に含めて送信する。第２のセルは、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ１、ＳＦ５、ＳＦ９に含めて送信する。第３のセルは、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ２、ＳＦ６、ＳＦ１０に含めて送信する。第４のセルは、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨを、ＳＦ３、ＳＦ７、ＳＦ１１に含めて送信する。

【0029】

図４は、３つのセル（Cell＿1, Cell＿2, Cell＿3）が自己共存メカニズムによる同一の周波数チャネルを共有する、自己共存サイクルの構成例を示している。Cell＿1は、自己共存サイクル中の全てのスーパーフレームの１番目のフレームＦ０に含められる。Cell＿2は、自己共存サイクル中の全てのスーパーフレームの２番目のフレームＦ１に含められる。Cell＿3は、自己共存サイクル中の全てのスーパーフレームの３、４番目のフレームＦ２、Ｆ３に含められる。

【0030】

Cell＿1は、ＳＦ０、ＳＦ３、ＳＦ６、ＳＦ９において、１番目のフレームＦ０の１番目の信号においてＳＡプリアンブルを含め、２番目のフレームの１番目の信号においてＰＡプリアンブルを含め、３番目のフレーム（Ｆ２）の１番目の信号においてＳＡプリアンブルを含め、そして、ＳＦＨは、１番目のフレームの１番目のサブフレームにおいて含めて送信する。Cell＿2は、ＳＦ１、ＳＦ４、ＳＦ７、ＳＦ１０において、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットを送信する。また、Cell＿3は、ＳＦ２、ＳＦ５、ＳＦ８、ＳＦ１１において、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットを送信する。

【0031】

図５は、自己共存サイクルの他の例を示している。ここでCell＿1とCell＿4は、同一の周波数チャネルを共有する。Cell＿1は、自己共存サイクルの全てのスーパーフレームの１〜３番目のフレームにおいて挿入されている。Cell＿4は、自己共存サイクルの全てのスーパーフレームの４番目のフレームにおいて挿入されている。上述した例と同様に、Cell＿1は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットをＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ１０に含めて送信する。また、Cell＿4は、ＳＡプリアンブル、ＰＡプリアンブル、ＳＦＨのセットをＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１１に含めて送信する。

【0032】

仮に、セルがフレームを占有していた場合であって、かつ上述した方法によりＡプリアンブルを送信しない場合、フレームの付加的なＡプリアンブルを送信することとなる。これは、このフレームにおいて、提供されたベース基地局に対するセルの同期を維持するためである。その理由として、隣接するセルからプリアンブルを受信することによる同期を取る必要があるところ、セルの基地局は、ベース基地局に対する同期を失う可能性があるためである。

【0033】

上述の方法では、仮にフレームがスーパーフレームにおける２番目のフレーム（Ｆ１）であれば、セルは、付加的なＰＡプリアンブルをそのフレームの１番目の信号において送信する。

【0034】

また、上述の方法では、仮にフレームがスーパーフレームにおける４番目のフレーム（Ｆ３）であれば、セルは、このフレームの１番目の信号において付加的なＳＡプリアンブルを送信する。

【0035】

また、上述の方法では、仮にフレームがスーパーフレームの１番目（Ｆ０）又は３番目（Ｆ２）であり、また本セルにおけるセルＩＤが、上述のごときスーパーフレームにおけるＡプリアンブルを送信するセルの如きセルＩＤセグメントとは異なる他のセルＩＤである場合には、セルはフレームの１番目の信号において付加的なＳＡプリアンブルを送信する。

【0036】

また、上述の方法では、フレームがスーパーフレームの１番目（Ｆ０）又は３番目（Ｆ２）であり、またセルにおけるセルＩＤは、上述のごときスーパーフレームにおけるＡプリアンブルを送信するセルの如きセルＩＤセグメントと同一のセルＩＤである場合には、このセルは、フレームの１番目の信号において付加的な代用ＳＡプリアンブルを送信する。付加的な代用ＳＡプリアンブルは、代用セルＩＤに基づいて制御される。この代用セルＩＤは、このスーパーフレームにおけるＡプリアンブルを送信するセルのセルＩＤセグメントとは異なるものである。付加的な代用ＳＡプリアンブルを送信する目的としては、同時に同一の信号において２つのセルがＳＡプリアンブルを送信するときに、干渉を避けることにある。２つのＳＡプリアンブルは互いに異なるセットを送信するものであることから、２つのセルは、互いに異なるセグメントにおいて、ＳＡプリアンブルを送信するときに、干渉は防止できる。セルが代用セルＩＤと、代用ＳＡプリアンブルを選択する方法は、後述する。

【0037】

このように、自己共存サイクルにおけるフレームに割り当てられるセルはＩＤを介して管理され、セルは、各フレームにそれぞれ割り当てられるセルのＩＤが、複数のセル間で同一である場合には、代用のＳＡプリアンブルを送信し、当該ＳＡプリアンブルを介して各セルが管理されることとなる。

【0038】

図４に示す例では、Cell＿1は、付加的な（代用）ＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ８、ＳＦ１０、ＳＦ１１における１番目のフレームの１番目の信号において含める。Cell＿2は、付加的な（代用）ＰＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ９、ＳＦ１１における２番目のフレームの１番目の信号において含める。Cell＿3は、付加的な（代用）ＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１０における３番目のフレームの１番目の信号において含め、更にその４番目のフレームの１番目の信号において付加的なＳＡプリアンブルを含める。

【0039】

また図５に示す例では、Cell＿1は、付加的な（代用）ＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ９、ＳＦ１１における１番目及び３番目のフレームの１番目の信号において含める。また同一のスーパーフレームの２番目のフレームに１番目の信号において付加的なＰＡプリアンブルを送信する。Cell＿4は、付加的なＳＡプリアンブルを、スーパーフレームのＳＦ０、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳＦ８、ＳＦ１０の４番目のフレームの１番目の信号において含める。

【0040】

ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおいて、セルＩＤは、３つのセグメント（０〜２５５、２５６〜５１１、５１２〜７６７）に分割される。このセグメントは、送信すべき３つのＳＡプリアンブルに対応している。隣接する２つのセルのセルＩＤは、同一のセグメントにおいて存在しているとき、仮に２つのセルがＳＡプリアンブルを同時に送信するときに、互いの干渉を誘発することになる。本発明においては、かかる問題点を解決するために、セルの一つは、互いに異なるセグメントにおいて時系列的に存在する代用セルＩＤを使用する。

【0041】

代用セルＩＤを選択する方法は下記である。元のセグメントがｎ個ある場合には、(j=MOD((n+1),3)からなる代用セルＩＤのセグメントを選択する。ここでMODは、剰余を意味している。そして、idx＿sub=j*256+MOD(idx＿org,256)を代用セルＩＤとして選択するものであってもよい。idx＿subは、元のセルＩＤである。

【0042】

代用ＳＡプリアンブルは、代用セルＩＤに通じるものである。送信すべきＳＡプリアンブルのセットは、セグメントＩＤ jである。ここでセルは代用ＳＡプリアンブルを送信するときに、当該セルはセットｊを送信することとなる。

【0043】

選択された代用セルＩＤであるidx＿subとそのセグメントＩＤ jは、その下位層にある全ての基地局に分散されることとなる。

【0044】

自己共存領域が、プリアンブルと、多くのＩＥＥＥ８０２．１６ｎセルが同一領域で重複する場合における自己共存のための自己共存ビーコンのために、１のフレームにおいて割り当てられる。そして、自己共存領域は、同一周波数チャネルにおいて動作しなければならない。

【0045】

このように、本発明を適用した自己共存サイクルは、時系列的に複数のフレームを配置するとともに、上記各フレームには上記同一周波数チャネルを共有するセルからそれぞれ送信されてきたデータが割り当て可能とされている。この自己共存サイクルは、各基地局内において管理されていてもよいし、ベース基地局において管理されていてもよい。

【0046】

図６に示すように、自己共存領域は、１のフレームにおいて最後の３つの信号において含められる。このうち１番目の信号は、いわゆる“ガードタイム”用に用いられる。また、２番目の信号では、プリアンブルが挿入される。さらに３番目の信号では、自己共存ビーコンプロトコル（ＳＣＢＰ） ＭＡＣ ＰＤＵが送信される。

【0047】

本発明において、図７に示すように、WirelessMAN HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおけるフレームの末端に自己共存領域が割り当てられる。仮に最後のサブフレーム（ＳＦｎ）が７つの信号を含むものであれば、このサブフレームは自己共存領域として割り当てられる。最後のサブフレームの１番目の信号が“ガードタイム”として使用される。２番目の信号においてＳＡプリアンブルが挿入される。残りの５つの信号において、自己共存ビーコンプロトコル（ＳＣＢＰ）ＭＡＣパケットが割り当てられる。

【0048】

仮に最後のサブフレームにおいて、６つの信号を含むものであれば、自己共存領域の持続時間のために２つのオプションが用意される。最初のオプションとしては、図８に示すように、自己共存領域は、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））と、サブフレーム（ＳＦ６（６））における最後の信号とに含められる。他のオプションとしては、図９に示すように、自己共存領域は、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））のみに含まれる。

【0049】

図８に示すように、最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））より前のサブフレーム（ＳＦ６（６））における最後の信号は“ガードタイム”用に用いられる。最後のサブフレーム（ＳＦ７（６））の最初の信号において、ＳＡプリアンブルが挿入される。残りの５つの信号は、ＳＣＢＰ ＭＡＣ ＰＤＵが挿入される。また他のオプションは、仮にＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークが、４つの信号ユニットにおいてＭＡＣ ＰＤＵの送信をサポートすることができる場合に選択される。

【0050】

本発明において、WirelessMAN HR-OFDMAやWirelessMAN HR-Advanceの場合に、ＳＣＢＰパケットの異なるフォーマットがＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのために定義される。

【0051】

図１０は、WirelessMAN HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示している。このパケットは２つの領域からなる。先頭からプリアンブル領域と、ＳＣＢＰデータ領域である。プリアンブル領域の時間は、ＳＣＢＰデータ領域と同様にちょうど１ＯＦＤＭ信号分である。プリアンブル領域は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ標準において定義されているプリアンブルフレームである。

【0052】

図１１は、WirelessMAN HR-AdvanceによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケットのフォーマットを示している。このパケットは、プリアンブル領域と、ＳＣＢＰデータ領域の２つで構成されている。このプリアンブル領域は、ちょうど１ＯＦＤＭ信号の長さに相当する。ＳＣＢＰデータ領域は、少なくとも１ＯＦＤＭ信号分の長さで構成される。実際のこのＳＣＢＰデータ領域の長さは、記述すべきＳＣＢＰデータの量に応じて割り当てられることとなる。また、このプリアンブル領域は、ＳＡプリアンブルである。

【0053】

本発明において、異なるＳＣＢＰパケットの構造がＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおけるWirelessMAN HR-OFDMA、WirelessMAN HR-Advanceにおいて定義されている。図１２は、WirelessMAN HR-OFDMAによるＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのＳＣＢＰパケット構造を示している。このパケットの長さは、２ＯＦＤＭ信号の長さに相当する。最初の信号において、プリアンブルが送信される。２番目の信号においてネットワーク制御情報（ＮＣＩ）、フレーム識別番号（ＦＩＮ）、ヘッダーチェック列（ＨＣＳ）、そしてＳＣＢＰ ＩＥが連続して送信される。

【0054】

図１３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおけるWirelessMAN HR-OFDMAにおけるＳＣＢＰパケット構造を示している。最初の信号において、ＳＡプリアンブルが送信される。そのとき、ＮＣＩ、ＦＩＮ、ＨＳＣ、ＳＣＢＰ ＩＥが連続して送信されることとなる。

【0055】

このように、本発明雄では、各フレームの末尾にセルを検出するための自己共存ビーコン（ＳＣＢＰ）を含む自己共存領域を形成してなり、ＳＣＢＰは、プリアンブルと、その自己共存処理を行うためのＳＣＢＰ情報とを含むパケットフォーマットからなる。

【0056】

ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのセルが、自己共存を実現するために、隣接するネットワークを検出することが必要となる。

【0057】

ネットワークエントリーのプロセスにおいて、データ送信の前に、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークの基地局（ベース基地局、中継基地局、モバイル基地局）が隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークの検出を行う。このとき、仮に隣接ネットワークが存在する場合には、フレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）又はＳＣＢＰパケット等のために無線媒体をスキャニングすることにより行う。

【0058】

通常モードにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのベース基地局は、ＳＣＢＰパケットのための無線媒体のスキャニングのスケジューリングを行う。ベース基地局を含む１又はそれ以上の基地局は、ＳＣＢＰのパケットのための媒体のスキャニングを実行するようにスケジューリングが行われている。このスキャニングは自己共存領域において実行される。媒体のスキャニングがスケジューリングされている自己共存領域において、ベース基地局と、その下位層にある基地局の全ては、特に通信は行われない。

【0059】

自己共存モードにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークのベース基地局は、未だデータが割り当てられていないフレームにおいて、ＳＣＢＰパケットのために媒体のス
キャニングがスケジューリングされる。ベース基地局を含む１又はそれ以上の基地局は、ＳＣＢＰのパケットのための媒体のスキャニングを実行する。このスキャニングは、その動作周波数チャネルにおいて実行されるものである。

【0060】

即ち、ベース基地局は、ＳＣＢＰを介して隣接する無線通信ネットワークの検出を行う際において、通常モードにおいて、自己共存領域におけるＳＣＢＰによるセルの検出をスケジューリングし、自己共存モードにおいて、未だデータが割り当てられていないフレーム中のＳＣＢＰによるセルの検出を行うようにスケジューリングを行う。

【0061】

図１４は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎにおける自己共存メカニズムのフローチャートを示している。

【0062】

先ずステップＳ１１において、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルは、そのベース基地局によって検出される。また、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの基地局（ベース基地局、中継基地局、モバイル基地局）は、近隣のＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルを検出する。このとき、検出対象は、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルの予約された自己共存領域、並びにそのフレームの予約パターンや、スーパーフレームにおける予約パターン等を含むものである。

【0063】

上述の例において、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎのベース基地局やモバイル基地局は、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルを検出する場合において、ベース基地局に対しては、ネットワークの検出情報を送信する。

【0064】

次にステップＳ１２へ移行し、ベース基地局は、チャネル取得を行う。

【0065】

次にステップＳ１３へ移行し、仮にベース基地局が他の周波数チャネルの取得に成功した場合、取得したチャネルにおけるデータを送信する通常モード（ステップＳ１４）へと移行する。それ以外はステップＳ１５へと移行する。

【0066】

次にステップＳ１４へ移行し、ベース基地局は、通常のデータサービスモードに移行する。このモードにおいて、ベース基地局は、チャネルを共有する近傍のセルから要求を受信する。そして、これを受信したときに、空の周波数チャネルを検出することを試みる。仮に空のチャネルを検出した場合には、そのデータサービスをそのチャネルで行う。それ以外では、ベース基地局は、その動作チャネル上において、そのフレームに記載されているcontentionを実施することとなる。

【0067】

ステップＳ１５へ移行した場合、ベース基地局は、選択したチャネル上で、隣接するＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルとともにフレームに記述されているcontentionを実施し、自己共存モードに移行することとなる。WirelessMAN HR-AdvanceにおけるＩＥＥＥ８０２．１６ｎでは、スーパーフレームの割り当てが行われる。その後、ステップＳ１６へ移行する。

【0068】

ステップＳ１６では、ベース基地局は、自己共存モードへと移行することとなる。自己共存モードにおいて、仮にベース基地局は、内部要求があった場合（ステップＳ１７）又は外部要求があった場合（ステップＳ１８）に、ステップＳ１２へ移行し、チャネルの獲得のために再度スキャニングを試みる。

【0069】

制御メッセージは、以下の４つからなる。

【0070】

フレームcontention要求（ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱ）は、ベース基地局へこれを要求するための要求情報である。このＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱには、自己共存サイクル又はスーパーフレーム内のターゲットとしているフレームの一覧が含まれている。

【0071】

フレームcontention応答（ＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰ）は、それぞれの要求フレームについて、そのフレームcontentionを送信するものである。このＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰには、スーパーフレームの割り当て情報も含まれている。

【0072】

フレームcontention認証（ＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫ）は、要求されたフレームのそれぞれについて、フレームcontentionの取得確認を行うものである。このフレームcontention認証においては、フレーム割り当てに関する認証を含めてもよいし含めないでもよい。

【0073】

フレームcontention公開（ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬ）は、自己共存サイクルに含められる各フレーム、スーパーフレームのcontentionを公開する。

【0074】

これらの制御メッセージＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱ、ＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰ、ＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫ、ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬの送受信は、ベース基地局へ要求する側、並びに要求されたベース基地局側との間で、図１５に示すようなフローに基づいて行われる。

【0075】

ＦＣＳ(Frame contention source)は、そのcontentionによって、フレームの取得を意図しているＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルである。

【0076】

ＦＣＳは、受信した自己共存ビーコンを分析することにより、フレームの占有状態を確認する。フレームのcontentionについて確認が必要な場合には、ターゲットとするＦＣＤ（Frame Contention Destinations）を特定する。このＦＣＤは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｎの携帯端末の周囲にあり、図１６に示すようなフローに基づいてフレームのcontention確認を実行するものである。

【0077】

この図１６では、ステップＳ２１においてＦＣＤのターゲットを特定する。次にステップＳ２２において、残っているＦＣＤｓから１つを選択する。次にステップＳ２３において、ＦＣＤとＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱにより占有されている中から、コンテンション（回線争奪）のためのフレームを得る。次にステップＳ２４においてタイマーＴ₁をスタートさせ
るとともに、ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱを送信する。次にステップＳ２５へ移行し、タイマーＴ₁が終了するまでに選択されたＦＣＤからＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰを受信したか否かを確認す
る。その結果、これを確認できた場合にはステップＳ２６へ移行し、確認できなかった場合にはステップＳ２２へ移行する。ステップＳ２６では、仮にフレームが認証された場合には、ＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫを送信する。ステップＳ２７では、十分なフレームがあるか否かの確認を行う。その結果十分なフレームがあればこの処理は終了する。これに対して、十分なフレームが無ければステップＳ２８へ移行し、ＦＣＤｓが残存しているか否かを確認する。ステップＳ２８においてＦＣＤｓが残っていない場合には、本フローは終了となる。

【0078】

上述の例では、一度ＦＣＳがＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬを受信した場合には、そのフレームを次の自己共存サイクルから、又はスーパーフレームから承認し、DL-MAPにおいてそのフレームをアップデートする。

【0079】

ＦＣＤ(Frame contention destination)は、フレーム間におけるフレームコンテンションにおいて得られるＩＥＥＥ８０２．１６ｎのセルである。

【0080】

図１７は、ＦＣＤによるフレームコンテンションの例を示すフローチャートである。ＦＣＤが、ＦＣＳｓからＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱを受信した場合（ステップＳ３１）は、ステッ
プＳ３２へ移行する。ステップＳ３２では、（ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＱを含んでいる）フレームの数を確認する。仮にその数が、要求されている最小値以下の場合には、ステップＳ３５へ移行し、それ以外の場合には、ステップＳ３３へ移行する。ステップ３５に移行した場合には、フレームコンテンションを行うことなく、スーパーフレームを割り当て、更にステップＳ３６へ移行してＨＲ−ＦＣ−ＲＳＰを生成してこれを送信する。ステップＳ３３へ移行した場合には、残存しているフレームのうち、フレームコンテンションを行う最初のフレームの全てのＦＣＳを確認する。このとき、フレーム内の全てのＦＣＳ、ＦＣＤのセットの中から１つをランダムに選択する（ステップＳ３４）。仮に選ばれた一つがＦＣＤでない場合、選択されたＦＣＳにフレームを合わせる。それ以外では、セットからランダムな選択を引き続き実行する。そして、全てのフレームについて上述したプロセスが終了するまで、残りのフレームの数をチェックする。その後ステップＳ３２へと戻る。

【0081】

ＦＣＤがＦＣＳからＨＲ−ＦＣ−ＡＣＫを受信したとき、ＨＲ−ＦＣ−ＲＥＬを抽出することによって対応するフレームを公開する。そして、次の自己共存サイクル又はスーパーフレームから、そのフレーム占有のＭＡＰをアップデートする。

【0082】

ベース基地局は、ＧＰＳが実装され、またバックホールネットワークにも接続される。この場合にベース基地局は、ＧＰＳ信号又はバックホールネットワークからＵＴＣを受信することが可能となる。ＵＴＣを受信したベース基地局の最も簡易な同期方法は、その全てを自己共存サイクルのスタート時間に合わせることであり、例えば１秒毎に、或いは１分毎に行う。これを行うことにより、時間の長さ（１秒又は１分）が、HR-OFDMAやHR-Advanceの双方において、自己共存サイクルの持続する上で求められることになる。

【0083】

本発明において、HR-OFDMAインターフェースは、自己共存サイクルを４つのフレームで構成している。自己共存サイクルの長さは、表１に示すとおりである。互いに異なる自己共存サイクルであっても、識別容易な同期時間が示されており、４秒の同期期間は、全ての自己共存サイクルの長さにとって適したものである。

【0084】

上述の分析に基づいて、本発明では、HR-OFDMAにおいて、ＵＴＣを受信したベース基地局、スーパーフレームの絶対的な開始時間について同期を取り、毎４秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。

【0085】

【表1】

【0086】

HR-Advancedにおいて自己共存サイクルは４８フレームからなる。自己共存サイクルの
長さは、表２に示すとおりである。識別容易な同期期間は６秒である。このため、本発明において、ＵＴＣを受信可能なベース基地局は、自己共存サイクルにおける絶対的な開始時間で同期を行うことになる。このとき毎６秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。

【0087】

【表2】

【0088】

ＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにおいて、ベース基地局は、バックホールネットワーク又はＧＰＳに接続することが可能となる。しかし、ベース基地局のいくつかは、バックホールネットワーク及びＧＰＳの双方に接続することができない。かかる場合において、従来のベース基地局は、ＵＴＣを受信することが可能であるが、近年のベース基地局は、ＵＴＣを受信することができないためである。

【0089】

本発明において、HR-OFDMAのＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにとって、ＵＴＣを受信可能なベース基地局は、毎４秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。そして、ベース基地局は、ＵＴＣを受信することが不能なベース基地局は、ＵＴＣを受信することが可能なベース基地局と同期を取ることも可能となる。

【0090】

本発明において、HR-AdvancedのＩＥＥＥ８０２．１６ｎネットワークにとって、ＵＴ
Ｃを受信可能なベース基地局は、毎４秒について±２μ秒の許容誤差を持ちつつ同期を取るようにしてもよい。そして、ベース基地局は、ＵＴＣを受信することが不能なベース基地局は、ＵＴＣを受信することが可能なベース基地局と同期を取ることも可能となる。

【0091】

ＵＴＣを受信することが不能なベース基地局がカバーしているセルの各基地局が、ＵＴＣを受信することが可能なベース基地局がカバーしている隣接するセルの基地局から自己共存ビーコンを受信したとき、そのセルと隣接するセルとの間における自己共存サイクルの開始時間差を測定することとなる。この開始時間の差異の測定方法は、以下のように行うようにしてもよい。自己共存ビーコンの実際の受信時と、自己共存ビーコンの予想受信時とを比較する。実際の受信時は、自己共存ビーコンのプリアンブルが、これを受信すべき基地局のアンテナに到着した時点に基づいて判断される。

【0092】

上述した例において、自己共存ビーコンを受信した基地局が中継基地局か、又はモバイル基地局である場合には、基地局は、自己共存サイクルの開始時間差をベース基地局へと送信する。ベース基地局は、上述した開始時間差に基づいて、自己共存サイクルの開始時を隣接するベース基地局に合わせる。

【0093】

ＵＴＣを受信不能なベース基地局は、２つのカテゴリーに分類される。第１のカテゴリーは、ＵＴＣを受信可能なベース基地局とともに同期を行う場合であり、第２のカテゴリーは、ＵＴＣを受信可能な他のベース基地局とともに同期を行わない場合である。

【0094】

本発明において、第１のカテゴリーのセルの基地局が、第２のカテゴリーのセルの基地局から自己共存ビーコンを受信可能な場合には、第１のカテゴリーと、第２のカテゴリーとの間で同期をとる。

【0095】

第２のカテゴリーのベース基地局の同期のために、本発明では、より高速なベース基地局が、より低速なベース基地局と同期をとる方法も提案している。第２のカテゴリーのベース基地局の下にある基地局が、自己共存ビーコンを、同一カテゴリーの基地局における隣接するセルの基地局から受信した場合、ビーコンの実際の受信時と、ビーコンの予測受信時との時間差を決定する。実際のビーコンの受信時は、自己共存ビーコンのプリアンブルが受信すべき基地局のアンテナにより受信された時点に基づいて判断される。予測された受信時は、受信基地局のセルにおいて、対応するビーコンプリアンブルの開始時間である。これらの時間差が正である場合には、隣接するベース基地局はより遅れることとなる。そのような遅れた隣接するベース基地局と同期を取るためには、ベース基地局は、時間差によってそのフレームが遅れることとなる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】