コグニティブ無線機のためのロバストな協調型スペクトル検出

专利摘要:
本開示対象は、スペクトル帯域の、一次ユーザが使用していない部分を二次ユーザが利用することを促進する、通信可能に結合されたコグニティブ無線システム、装置、および方法に関する。この利用は、送信ダイバーシティのためにＳＴ符号化および／またはＳＦ符号化を用いる協調型スペクトル検出によって達成可能である。さらに、協調型スペクトル検出は、代数符号化を用いるか用いない中継ダイバーシティを用いることにより、改善が可能である。空間−時間符号化および／または空間−周波数符号化による送信ダイバーシティを適用することにより、誤警報の閾値確率を低減できる。さらに、協調型スペクトル検出システムにおけるいくつかのノードが直接報告できない場合は、中継ダイバーシティを用いて、低下した検出ダイバーシティ次数を補償することが可能である。代数符号化を中継ダイバーシティと組み合わせることにより、検出ダイバーシティ次数を高レベルに保ちながら、中継ダイバーシティシステムにおける誤警報の閾値確率を減らすことが可能である。
公开号:JP2011512742A
申请号:JP2010546419
申请日:2009-02-12
公开日:2011-04-21
发明作者:ベン・レタイエフ，ハレド；チャン，ウェイ
申请人:ホンコン・テクノロジーズ・グループ・リミテッド；
IPC主号:H04W16-14

专利说明:

[0001] 本開示対象の各種実施形態は、主として、無線システム、装置、方法、またはこれらの組み合わせに関し、より詳細には、スペクトル帯域幅の利用率が向上するように前記スペクトル帯域幅を特定および／または使用することに関連する、通信可能に接続された、コグニティブ無線システム、装置、方法、またはこれらの組み合わせに関する。]
背景技術

[0002] インターネットや携帯電話システムのようなシステムに無線アクセスする人々の数が増加している。このため、これらの無線通信システムに割り当てられた、限られたスペクトル領域において輻輳が起こる可能性がある。このような輻輳の結果として、これらのシステムへのアクセスが拒否されたり、これらの混雑した帯域幅のスループットが低下したりする可能性がある。無線スペクトルのこれらの部分にある空間は、実質的には、有限の量しかない。無線を使用する装置が増えると（たとえば、ラップトップコンピュータや携帯電話だけでなく、センサネットワークや無線周波数ＩＤタグやその他の装置が無線を使用するようになると）、これらの装置もすべて、有限の、ますます混雑するスペクトルを共用しなければならなくなる。この限られたスペクトルの有用性を高めるための１つの解決策は、これらの限られたスペクトル窓のスペクトル効率を高めることである。そのような試みは、効果的ではあったが、効率の向上には限界があり、それを超えることは非常に困難である。]
[0003] 問題は、総スペクトルが不足していることではなく、どちらかと言えば、総スペクトルの割り当ておよび使用の方法に起因する。利用可能な総スペクトルのうちのある選択された部分の使用は、様々な一次ユーザに個別に認可され（たとえば、テレビ放送領域、商用無線放送領域、緊急チャネル領域など）、二次ユーザは、これらの追加のスペクトル領域へのアクセスを制限されているため、多数のユーザが使用できる限られたスペクトル領域では混雑が起こる（たとえば、種々の無線通信システムの中でも特に、Ｗｉ−Ｆｉスペクトル領域、ワイヤレス電話スペクトル領域、携帯電話スペクトル領域）。そこで、別の解決策は、一次ユーザに認可されたスペクトルのうちの遊休（使用されていない）部分を、無線通信用として二次ユーザと共用することにより、使用するスペクトル領域を広げることである。]
[0004] 米国の連邦通信委員会（ＦＣＣ）（および世界の他の地域の同様の機関（たとえば、英国のＯｆｃｏｍ））は、様々な帯域のスペクトルの認可または割り当てを行い、たとえば、いろいろある中でも特に、ＡＭラジオ、ＶＨＦテレビ、携帯電話、市民バンドラジオ、ページャ、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ウォーキートーキーなどについて行っている。しかしながら、これらの周波数帯域の利用率が低い場合は、より輻輳しているスペクトル領域のトラフィックをシフトして、これらの周波数帯域をより効率的に使用することが可能である。ＦＣＣが明らかにしたところでは、割り当てられたスペクトルのうちの７０％もの部分が、たとえ、一次ユーザによる使用に割り当てられていたとしても、所与の場所や時間によっては遊休状態になっている場合がある。たとえば、携帯電話ネットワークの帯域が過負荷である一方で、アマチュア無線周波数やページング周波数の利用率が非常に低い場合がある。特定のスペクトルの領域を使用する時間および場所を切り替える場合は、一次ユーザによる特定のスペクトル領域の享受を妨害しないように、その同じスペクトル領域にアクセスすることを二次ユーザに許可する前に、各場所および各時間における一次ユーザによるその周波数の使用状況を調べることが必要である。]
[0005] 一次ユーザに割り当てられている帯域を二次ユーザが利用することを、有意な干渉をまったく引き起こさずに可能にするシステムとして、コグニティブ無線（ＣＲ）システムと呼ばれるものがある。ＣＲシステムの開発および配備は、ＦＣＣが、遊休テレビチャネルで新方式の無線ネットワークがＣＲシステムをテストできるように特別許可を出し、米国電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）が、ＣＲプロトコルの標準化を始める、というような取り組みを通じて始まっている。Ｉｎｔｅｌなどの大手電子機器メーカーも、ＣＲシステム配備を促進する再構成可能な無線ハードウェアの製造について、議論ならびに研究開発の取り組みを始めている。]
[0006] コグニティブ無線システムは、大まかには、次の２つのタイプに分けることができる。これらは、１）無線ノードまたはネットワークから観察可能なすべての可能なパラメータを考慮する完全コグニティブ無線機（別名「Ｍｉｔｏｌａ ｒａｄｉｏ」または「ソフトウェア無線機」）と、２）通常は無線周波数スペクトルのみを考慮するスペクトル検出コグニティブ無線機である。これら２つのタイプはさらに、それぞれが、認可（専用割り当て）スペクトルを使用するか、無認可（公開割り当て）スペクトルを使用するかに応じて、認可帯域（ＩＥＥＥ ８０２．２２）コグニティブ無線機と、無認可帯域（ＩＥＥＥ ８０２．１５）コグニティブ無線機とに分けることができる。]
[0007] 空きスペクトルを特定する１つの方法は、エネルギ検出器を用いる方法である。空きスペクトルを検出できれば、その空きスペクトルを二次ユーザが使用する可能性を高めることが可能である。協調型スペクトル検出を用いると、より広い範囲にわたって空きスペクトルを特定することが可能であり、これは、複数のエネルギ検出器の場所にまたがって空きスペクトルの協調型検出を行い、協調型エネルギ検出器のネットワークでカバーされる範囲に対応した特定が行われるように検出結果を集約することにより、可能である。一般に、協調型スペクトル検出は、スペクトル検出（たとえば、複数のＣＲ（コグニティブ無線機）のそれぞれにおける、一次ユーザから送信された信号の検出）、および判断報告（たとえば、上記複数のＣＲから共通受信機への判断の送信）という、連続する２つの段階を経て実行される。この後、共通受信機は、この複数のエネルギ検出器でカバーされる範囲にある無線機（たとえば、エネルギ検出器を含むＣＲ）が、そのスペクトル領域が一次ユーザによって占有されていないスペクトル領域を利用できることを示すことが可能である。]
[0008] 協調型スペクトル検出システムが、干渉を受けやすいチャネルで伝達を行う場合、従来の協調型スペクトル検出システムでは、スペクトルの占有状況に関して誤検出および／または誤報告が発生する可能性がある。本開示対象の各種実施形態は、「実世界」の伝達チャネルでの報告を改善する方法を提供することにより、よりロバストな協調型スペクトル検出環境を提供することが可能である。従来のシステムとは異なり、伝達チャネルに対して、空間−時間符号化および／または空間−周波数符号化を行うことにより、仮想アンテナが送信ダイバーシティを達成することが可能である。さらに従来のシステムと異なり、信頼できない報告チャネルが、１つまたは複数のノードからの検出情報の欠落を引き起こす可能性がある場合には、検出情報を他の報告コンポーネントで中継することによって、中継ダイバーシティによる協調型スペクトル検出を維持することが可能である。加えて、代数符号化を用いることにより、中継ダイバーシティをさらにロバストにすることが可能である。]
[0009] 以下では、本明細書に記載のいくつかの態様の基本的理解が得られるように、本開示対象の各種実施形態の簡略化した要約を示す。本要約は、本開示対象の広範な概要ではない。本要約は、本開示対象の重要な要素を識別するものでもなければ、本開示対象の各種実施形態の範囲を明確に示すものでもない。本要約の唯一の目的は、後述の詳細説明に先立って、本開示対象のいくつかの概念を簡略化して示すことである。]
[0010] 本開示対象の各種実施形態は、利用率の低い無線通信用無線スペクトルの利用を促進するための協調型スペクトル検出に関する。限定的ではない一実施形態では、協調型スペクトル検出を促進するシステムが提供され、このシステムは、一次ユーザによるスペクトル帯域の占有の状況を評価できるセンサを含み、この装置は、スペクトル帯域の占有状況の評価に関する情報を報告することが可能であり、このスペクトル帯域の一次利用に対して、このスペクトル帯域を占有することが妥当かどうかの判定が、報告された協調型スペクトル検出情報に少なくとも部分的に基づいて行われる。他の実施形態についても後述する。]
[0011] 以下の説明ならびに添付図面は、本開示対象の特定の例示的態様について詳細に説明するものである。しかしながら、これらの態様は、本開示対象の各種実施形態の原理を用いることが可能な各種方法のうちのほんのいくつかを示しているに過ぎず、本開示対象は、そのような態様およびそれらの等価物をすべて包含するものとする。本開示対象の各種実施形態の、以下の詳細説明を図面と併せて検討することにより、本開示対象の他の利点および特徴が明らかになるであろう。]
図面の簡単な説明

[0012] 本開示対象の一態様による、あるスペクトル帯域が使用可能かどうかの判定の助けになるように、そのスペクトル帯域の占有状況の判定を促進することが可能であるシステムを示す図である。
本開示対象の一態様による、コグニティブ無線機のネットワークの概略図である。
本開示対象の一態様による、あるスペクトル帯域が使用可能かどうかの判定の助けになるように、そのスペクトル帯域の占有状況の判定を促進することが可能であるシステムを示す図である。
本開示対象の一態様による、ＳＮＲ



のレイリーフェージングチャネルでの、様々な数のユーザ（たとえば、検出コンポーネント）についての協調型スペクトル検出の実行結果のプロットを示す図である。
本開示対象の一態様による、報告チャネルが完全である協調型スペクトル検出（ａ）と、報告チャネルが不完全であり、符号化および回復を用いる協調型スペクトル検出（ｂ）との比較を示す図である。
本開示対象の一態様による、協調型スペクトル検出の誤り確率ＱｍおよびＱｆのプロットを示す図である。
本開示対象の一態様による、協調型スペクトル検出の誤り確率ＱｍおよびＱ
本開示対象の一態様による、協調型スペクトル検出の誤り確率ＱｍおよびＱｆのプロットを示す図である。
本開示対象の一態様による、様々な検出コンポーネント間伝達チャネルについての送信ダイバーシティの報告誤り率性能のプロットを示す図である。
本開示対象の一態様による、様々な検出コンポーネント間伝達チャネルについての、Ｋ＝２のコグニティブ無線機の性能比較のプロットを示す図である。
本開示対象の一態様による、Ｋ＝２のコグニティブ無線機についての、中継ダイバーシティおよび代数符号化を用いた協調型スペクトル検出の性能を示す図である。
本開示対象の一態様による、スペクトル帯域を占有することの妥当性の判定を促進する方法を示す図である。
本開示対象の一態様による、スペクトル帯域を占有することの妥当性の判定を促進する方法を示す図である。
本開示対象の一態様による、スペクトル帯域を占有することの妥当性の判定を促進する方法を示す図である。
本開示対象の一態様による、スペクトル帯域を占有することの妥当性の判定を促進する方法を示す図である。
本開示対象の一態様による、スペクトル帯域を占有することの妥当性の判定を促進することが可能な例示的電子装置のブロック図である。]
実施例

[0013] 無線周波数スペクトルの割り当ては、一般に、管理機関が一次ユーザに対して行っている。これらの一次ユーザは、割り当てスペクトルの利用率が低い場合がある（たとえば、いろいろある中でも特に、遊休ＶＨＦテレビ放送スペクトル、緊急時以外の、緊急応答システムに割り当てられたスペクトルなど）。連邦通信委員会（ＦＣＣ）のスペクトルポリシー作業部会（ＳＰＴＦ）による最近の調査では、実際の認可スペクトルは、ほとんど常に、ほとんど占有されていないことが示されている。別の最近のスペクトル占有率測定作業によれば、６都市における３０ＭＨｚ〜３ＧＨｚの平均スペクトル占有率は５．２％であり、ニューヨーク市における最大総スペクトル占有率は１３．１％であった。割り当てスペクトル領域のうちの利用率の低い帯域幅を用いれば、他のスペクトル帯域の輻輳を低減することが可能である。]
[0014] 二次ユーザ（ＳＵ）が、一次ユーザ（ＰＵ）の利用率の低い帯域を利用することが、ＰＵにある一次ユーザに割り当てられたスペクトルの享受を妨害してはならない。一般に、ＰＵの割り当てスペクトル領域をＳＵが使用することを許可できるのは、ＰＵがそのスペクトル領域を使用していないときだけである。そこで、ＳＵによる使用を許可できるかどうかを判定するために、ＰＵスペクトルの使用状況を検出し、分析することが可能である。利用率の低いスペクトルが利用可能かどうかを判定する無線システムは、一般に、コグニティブ無線機（ＣＲ）と呼ばれている。環境を検出して、これに適応することにより、ＣＲは、ＰＵへの有害な干渉を引き起こすことなく、スペクトルの隙間を埋めて、ＣＲのユーザ（たとえば、ＳＵ）にサービスを提供することが可能である。スペクトルの隙間を見つける最も効率的な方法は、データを受信している一次受信機を検出することである。しかしながら、これは現実的ではない。ＣＲが一次送信機と一次受信機との間のチャネルを測定することは非常に困難だからである。そこで、ＣＲは、一般に、時間および周波数の窓の中でＰＵの送信機信号を検出することに集中することにより、スペクトル検出を実行する。]
[0015] ＰＵの送信機信号の検出を容易にするために、ＣＲは、検出コンポーネント（たとえば、エネルギ検出器）を含むことが可能である。当業者であれば理解されるように、検出コンポーネントは、ＣＲと一体であってよく、あるいは、別個のコンポーネントとしてＣＲに内蔵または外付けされてもよく、いずれであっても、本明細書に記載の機能性を提供し、本開示対象の範囲内であると見なされる。例示的エネルギ検出器は、所定の帯域幅において、所定の時間の間に、ＰＵから送信されて検出コンポーネントで受信された信号のエネルギを測定することが可能である。送信周波数、送信機からの距離、干渉信号、および／または物理的干渉などの要因が、検出コンポーネントにおける、ＰＵによる送信の検出に影響を及ぼす可能性がある。]
[0016] 協調型スペクトル検出は、分散している複数の検出コンポーネントからの別々の測定結果を集約することにより、ＰＵによるスペクトル窓の占有の判定を改善することが可能である。たとえば、第１の検出コンポーネントが、（たとえば）建物の影になっているために、ＰＵによる送信を検出できない一方で、影になっていない第２の検出コンポーネントが、ＰＵが割り当てスペクトル領域を使用していることを突き止めることが可能な場合がある。これらの検出コンポーネントからの２つの情報片を融合することにより、その時点ではＰＵが当該帯域を使用しているので、ＳＵによる使用を許可すべきでないと判定することが可能である。データを融合しなかったとすると、第１の検出コンポーネントの判定は、「ＰＵはスペクトルを占有していない」という判定になった可能性があり、その場合は、ＳＵによる送信がＰＵによる送信を妨害していた可能性がある。]
[0017] 別の態様では、協調型スペクトル検出は、一般に、スペクトル使用に関するローカルな検出結果を、報告コンポーネント経由で他のコンポーネントに伝達することにより、ＳＵが使用できるスペクトルの判定を容易にする。協調型スペクトル検出による、利用可能スペクトルの分析的検出は、一般に、報告送信チャネルに干渉が存在することにより制限を受ける。報告チャネルは、報告誤り確率（Ｐｅ）に対応する干渉およびフェージングを受ける可能性がある。この制限を克服する１つの方法は、送信ダイバーシティをベースとする協調型スペクトル検出方法を用いることである。この方法では、複数のエネルギ検出器（たとえば、ＣＲ内のエネルギ検出器）を、仮想アンテナアレイとして扱う。したがって、送信ダイバーシティを用いることにより、Ｐｅを低減することが可能である。送信ダイバーシティは、フラットフェージングチャネルでの空間−時間（ＳＴ）符号化と、周波数選択性フェージングチャネルでの空間−周波数（ＳＦ）符号化とを含むことが可能である。]
[0018] ＳＴ符号化の実装を容易にするために、クラスタ内の各検出コンポーネントがクラスタ内の他の検出コンポーネントと通信して、空間ダイバーシティアンテナを模した仮想アンテナを形成することが可能である。隣接する検出コンポーネントで、送信された報告データの復号が適切かどうかを判定することにより、そのようなデータの、受信コンポーネントへのＳＴ符号化送信に信頼度を対応付けることが可能である。この信頼度が十分高ければ、ＳＴ符号化を用いることが可能であり、信頼度が十分でない場合は、代替の送信形式を用いること（たとえば、ＴＤＭＡプロトコルを用いること）が可能である。]
[0019] 周波数選択性フェージングチャネルで送信ダイバーシティ利得を得るために、ＳＦ符号化を実装することが可能である。クラスタ内の検出コンポーネントが、それぞれ、複数の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）サブチャネルでのＳＦ符号化送信により、報告情報を送信することが可能である。したがって、複数のＯＦＤＭサブチャネルで複数の報告情報を同時に送信することにより、対応する、単一サブチャネルＯＦＤＭ送信のダイバーシティ利得が得られる。ＳＦ符号化が不可能な場合は、代替の送信形式を用いること（たとえば、ＦＤＭＡプロトコルを用いること）が可能である。]
[0020] 報告チャネルが影に隠れること、または消滅することが、協調型スペクトル検出におけるさらなる制限に関係する可能性がある。たとえば、検出報告コンポーネントと共通受信機との間に大きな建物がある場合には、検出報告コンポーネントが共通受信機に報告できない可能性がある。この制限を克服するために、中継ダイバーシティをベースとする協調型スペクトル検出方法を用いることにより、共通受信機への報告チャネルに問題が発生している検出コンポーネントがある場合の検出のダイバーシティを高めることが可能である。中継ダイバーシティは、より良好な報告チャネルを有する別の検出コンポーネントで報告情報を中継することにより、報告チャネルが脆弱な検出コンポーネントが報告できるようにすることが可能である。代数符号化（信号コンステレーション回転手法）を、中継ダイバーシティをベースとする協調型スペクトル検出方法と組み合わせて用いて、協調型スペクトル検出性能の向上を図ることにより、さらなる改善が可能である。]
[0021] 図面を参照しながら、本開示対象について説明する。各図面を通して、類似の要素の参照には類似の参照符号を用いている。以下の記載では、説明を目的として、本開示対象の各種実施形態が十分に理解されるように、多数の具体的詳細を示している。しかしながら、これらの具体化詳細がなくても本開示対象が実施可能であることは明らかであろう。このほか、本開示対象の各種実施形態の説明を容易にするために、周知の構造および装置をブロック図形式で例示している。]
[0022] コグニティブ無線機のためのロバストな協調型スペクトル検出
前述のように、従来型の協調型スペクトル検出は、スペクトル検出（たとえば、各検出コンポーネントにおける、一次ユーザから送信された信号の検出）と、判断報告（たとえば、スペクトル検出に関する報告情報の、共通受信機への送信）とを経て実施される。検出コンポーネントは、ある時間内の、あるスペクトル範囲において、一次ユーザ（ＰＵ）による送信の存在を検出することが可能である。スペクトル検出では、スペクトル窓のどの部分が占有されていて、したがって、二次ユーザ（ＳＵ）が占有できないかを、判定することが可能である。スペクトルの中に利用可能なスペースがあれば、ＳＵによる送信を容易にすることができる。ＰＵのスペクトル帯域において利用可能な帯域幅を使用することにより、より混雑しているスペクトルにおけるトラフィックを減らすことが可能である。]
[0023] 検出コンポーネントが、スペクトル帯域の占有状況に関する情報を収集すると、この情報を中央受信機に報告することが可能である。中央受信機は、１つまたは複数の検出コンポーネントからの報告情報を集約したものに部分的に基づいて、スペクトル帯域の二次使用に関する判定を形成することが可能である。判断報告チャネルは、たとえば、種々の劣化作用の中でも特に、干渉、影になること、フラットフェージング、および／または周波数選択性フェージングなどによって誤りが発生しやすい。経験的には、協調型スペクトル検出は、報告チャネルの不完全さに起因する報告誤り確率（Ｐｅ）による制限を受ける。報告チャネルが不完全である場合、検出コンポーネントと中央受信機との間で報告が失敗するか、かつ／または間違った報告を中央受信機が受信する可能性がある（たとえば、「誤警報」）。]
[0024] Ｐｅの低減を促進することが可能なシステム、装置、および／または方法について説明する。Ｐｅを低減するために協調型スペクトル検出に送信ダイバーシティを用いることが可能であり、送信ダイバーシティは、利用可能なスペクトルをより効率的に使用することに関連して、協調型スペクトル検出の適用を改善することが可能である。中央受信機に報告を行うクラスタを形成している複数の検出コンポーネントにまたがって、空間−時間（ＳＴ）符号化および／または空間−周波数（ＳＦ）符号化を用いることが可能である。さらに、１つまたは複数の報告チャネルが、そのチャネルでの報告にかなり干渉するほど劣化している場合に、中継ダイバーシティを用いて、協調型スペクトル検出の利点が損なわれないようにすることが可能である。代数符号化を用いることにより、中継ダイバーシティをさらに改善することが可能である。]
[0025] 検出コンポーネントのネットワークは、Ｋ個の検出コンポーネントと、共通受信機とで構成可能である。一般に、共通受信機は、検出コンポーネントのネットワークを管理する。そのようなネットワークの可能な一例は、それぞれが検出コンポーネントおよび報告コンポーネントを含むコグニティブ無線機（ＣＲ）のネットワークである。この例では、ＣＲネットワーク内の１つのＣＲが中央受信機として働くことが可能であり、ＣＲネットワーク内の他のＣＲを管理することが可能である。したがって、中央から離れたＣＲにある検出コンポーネントが、ＰＵのスペクトル帯域が使用中であることを検出し、この情報が中央受信機に報告された場合、中央受信機は、ネットワーク内のＣＲに対し、ＰＵのスペクトル帯域で送信を行わないように指示を出すことが可能であり、したがって、そのＣＲネットワークがＰＵの割り当てスペクトルに干渉することを防ぐことが可能である。同様に、中央から離れているＣＲが、ＰＵがそのスペクトル帯域を占有していることを検出しない場合、中央受信機は、ＣＲネットワークに対し、遊休スペクトルを利用することを指示することが可能である。この例は、ＩＥＥＥ ８０２．２２作業部会モデルと整合性がある。]
[0026] 一般に、スペクトル検出は、次式のように、時間不変チャネルに対し、ｉ番目の検出コンポーネントにおいて信号を検出する場合と、信号を検出しない場合とに分けることができる。



ただし、ｘｉ（ｔ）は、ｉ番目の検出コンポーネントで観察された信号であり、ｓ（ｔ）は、ＰＵ信号であり、ｎｉ（ｔ）は、加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）であり、ｈｉは、ＰＵとｉ番目の検出コンポーネントとの間の検出チャネルの複素チャネル利得であり、Ｈ０は、ＰＵから送信されていない信号に対応し、Ｈ１は、ＰＵから送信されている信号に対応する。周波数領域で集められたエネルギをＥｉで表す。ただし、



であり、



は、自由度２ｕの中心カイ二乗分布を表し、



は、自由度２ｕの非中心カイ二乗分布および非中心度パラメータ２γｉを表す。γｉは、ｉ番目の検出コンポーネントにおける受信信号の瞬時信号対雑音比（ＳＮＲ）である。また、ｕ＝ＴＷであり、Ｔは時間窓であり、Ｗは帯域幅である。]
[0027] したがって、ｉ番目の検出コンポーネントの場合の、レイリーフェージングチャネルでの誤警報の平均確率（Ｐｆ，ｉ）、検出の平均確率（Ｐｄ，ｉ）、および誤検出の平均確率（Ｐｍ，ｉ）は、それぞれ次式で与えられる。



および
Ｐｍ，ｉ＝１−Ｐｄ，ｉ （５）
ただし、λｉおよび



は、ｉ番目の検出コンポーネントにおけるエネルギ閾値および平均ＳＮＲをそれぞれ表す。Ｅγｉ［．．．］は、ランダム変数γｉに対する期待値を表す。



は不完全ガンマ関数であり、



はガンマ関数である。]
[0028] 図面を参照すると、図１に示したシステム１００は、あるスペクトル帯域が（たとえば、コグニティブ無線機によって）使用可能かどうかの判定の助けになるように、そのスペクトル帯域の占有状況の判定を促進することが可能である。システム１００は、スペクトル帯域の占有を検出できる検出コンポーネント１１０を含むことが可能である。たとえば、検出コンポーネント１１０は、前掲の式（１）ないし（５）に従って、観察時間窓（Ｔ）において帯域幅（Ｗ）の受信信号のエネルギを検出するエネルギ検出器であってよい。検出コンポーネント１１０は、たとえば、コグニティブ無線機（図示せず）に内蔵されてよく、別個のスタンドアロンコンポーネントであってもよい。検出コンポーネント１１０は、あるスペクトル帯域をＰＵがいつ占有しているかを検出することが可能であり、この情報を報告コンポーネント１２０経由で伝達することが可能である。] 図１
[0029] システム１００は、検出した、スペクトル帯域の占有状況に関する情報の伝達を促進するために、報告コンポーネント１２０を含むことが可能である。報告コンポーネント１２０は、たとえば、コグニティブ無線機（図示せず）に内蔵されてよく、別個のスタンドアロンコンポーネントであってもよい。本開示対象の一態様では、報告コンポーネント１２０は、情報を符号化せずに伝達することが可能である。たとえば、報告コンポーネント１２０は、検出コンポーネント１１０が取得したスペクトル検出データを直接送信することが可能である。]
[0030] 本開示対象の別の態様では、報告コンポーネント１２０は、より効率的かつ／またはロバストな報告を促進するために情報を符号化または変換することが可能である。たとえば、スペクトル帯域の占有状況に関する判定を、たとえば、占有しているか、占有していないかの１ビットバイナリ判定として行うことが可能であり、そのようにすれば、このスペクトル帯域の占有状況の判定結果を、報告コンポーネント１２０により、低帯域幅の報告チャネルで伝達することが可能である。第２の例として、報告コンポーネント１２０は、本明細書に記載のように、たとえば、いろいろある中でも特に、ＳＴ符号化、ＳＦ符号化、または代数符号化を用いて、伝達情報を符号化することにより、やはり本明細書に記載のように送信ダイバーシティおよび／または中継ダイバーシティを促進することが可能である。]
[0031] システム１００はさらに、本質的に、検出した、スペクトル帯域の占有状況に関する情報の伝達を促進するために、報告チャネル１３０を含むことが可能である。この報告チャネルは、有線接続でも、無線接続でも、これらの組み合わせでもよい。たとえば、報告チャネル１３０は、無線リンクであってよい。第２の例として、報告チャネル１３０は、イーサネット（登録商標）ケーブルまたは他の物理的有線接続であってよい。第３の例として、報告チャネル１３０は、ネットワーク接続であってよく、たとえば、有線接続、無線接続、光接続、および／または他のタイプの接続を含む、インターネット経由のネットワーク接続であってよい。報告チャネル１３０が周波数選択式の無線チャネルである場合、報告チャネル１３０は、一般に、不完全であって雑音や他の干渉を受けやすいと見なされる可能性がある（しかしながら、一般に、有線その他のタイプを含め、いかなる形式の報告チャネル１３０であれ、ある程度は不完全であるものである）。さらに、報告チャネル１３０は、複数のチャネルを含むことが可能であり、かつ／または、複数の、チャネルタイプの組み合わせを含むことが可能である。]
[0032] システム１００は、報告チャネル１３０経由で報告コンポーネント１２０から伝達された情報を受信できる判定コンポーネント１４０を含むことが可能である。判定コンポーネント１４０は、伝達された情報を集約または融合することにより、（たとえば、ＳＵが）あるスペクトル帯域を使用できるかどうかの判定を促進することが可能である。検出コンポーネント１１０からのスペクトル情報が判定コンポーネント１４０に伝達された場合の、情報の集約または融合を、データ融合と呼ぶことが可能である。検出コンポーネント１１０からのスペクトル情報が、変換された状態で（たとえば、既に開示したように、スペクトル帯域が占有されているかどうかのバイナリ判定として）伝達された場合は、この集約または融合を、判断融合と呼ぶことが可能である。さらに、情報が、複数の検出コンポーネント１１０からデータおよび判断の混在として送信された場合は、送信されたデータを判定コンポーネント１４０において判断に変換してから判断融合を行うことが可能である。]
[0033] 判定コンポーネント１４０においてなされた、スペクトル帯域の占有状況についての判定は、一般に、ＰＵによるそのスペクトル帯域の使用を妨害することなく、そのスペクトル帯域をＳＵが使用することの妥当性を判定することに用いることが可能である。したがって、たとえば、ＰＵが割り当て周波数で送信を行っていない場合、このことは、検出コンポーネント１１０によって検出され、スペクトル空き状況のバイナリインジケータに送信され、報告チャネル１３０を介して報告コンポーネント１２０から判定コンポーネント１４０に報告されることが可能であり、判定コンポーネント１４０は、検出情報に少なくとも部分的に基づいて、ＰＵによるＰＵの割り当て周波数の使用を妨害することなく、ＰＵの割り当て周波数でＳＵが送信を行うことが妥当であると判定することが可能である。同様に、たとえば、ＰＵが割り当て周波数で送信を行っている場合、このことは、検出され、伝達されて、検出情報に少なくとも部分的に基づいて、ＰＵの割り当て周波数でＳＵが送信を行うことは妥当ではない、という判定を形成することが可能である。]
[0034] 判定コンポーネント１４０は、コグニティブ無線機に内蔵されてよく、別個のスタンドアロンコンポーネントであってもよい。一般に、複数の装置（たとえば、図２のコグニティブ無線ネットワーク内のコグニティブ無線機）のそれぞれが、検出コンポーネント１１０、報告コンポーネント１２０、および／または判定コンポーネント１４０を含む場合、１つの装置（たとえば、コグニティブ無線機）が、他の装置（たとえば、同じネットワークセル内の他のコグニティブ無線機）から情報を受信する中央受信機または基地局として働いて、あるスペクトル帯域を使用すること（たとえば、ＰＵがＰＵのスペクトルを使用することを妨害せずに、ＰＵのスペクトルを使用すること）の妥当性についての判定に関するデータ融合または判断融合を促進することが可能である。さらに、システム１００は、シングルレイヤ、階層構造、またはこれらの組み合わせに配備可能であり、それによって、判定コンポーネントは、スペクトル占有の妥当性を判定する唯一のソースであることが可能であるか、ローカルレベル判定を行うように働くことが可能である。このローカルレベル判定は、上位判定コンポーネント１４０に中継されて、さらなるデータ融合または判断融合ならびにスペクトル占有の妥当性の上位判定が行われる。] 図２
[0035] 図２は、本開示対象の一態様によるコグニティブ無線機のネットワーク２００の概略図であり、ネットワーク２００は、一次ユーザに割り当てられたスペクトル帯域の占有状況と、これを使用することの妥当性とを判定することを促進することが可能である。送信２２０に使用可能なスペクトル帯域を、一次ユーザ（ＰＵ）２１０に割り当てることが可能である。この送信の有無は、コグニティブ無線機２３０によって検出可能であり（たとえば、コグニティブ無線機は、検出コンポーネント１１０と同じまたは類似の検出コンポーネントを含むことが可能であり）、これによって、ＰＵのスペクトルをＳＵが使用できるかどうかに関する判定を促進することが可能である。コグニティブ無線機２３０は、ネットワークセル２４０を、より大きなネットワーク２００の中に形成することが可能である。ネットワークセル２４０内のコグニティブ無線機２３０は、（たとえば、報告チャネル１３０と同じまたは類似の報告チャネルを経由して、報告コンポーネント１２０と同じまたは類似の報告コンポーネントで報告を行うことにより）共通受信機２５０への伝達２６０を行うことが可能である。共通受信機２５０は、判定コンポーネント１４０と同じまたは類似の判定コンポーネントを含むことが可能である。ＰＵのスペクトル帯域をＳＵが使用することの妥当性を、ネットワークセル２４０内のコグニティブ無線機２３０が判定することのために、共通受信機２５０は、それ自体が共通受信機２５０の機能を担うコグニティブ無線機であることが可能である。ネットワーク２００は、協調型検出の概念を示し、たとえば、あるスペクトル帯域の占有状況に関する情報を、複数のコグニティブ無線機２３０が共通受信機２５０に伝達することにより、その伝達されたスペクトル情報に少なくとも部分的に基づいて、ＰＵのスペクトルをＳＵが使用することの妥当性を判定することが促進される。] 図２
[0036] 図３は、本開示対象の一態様によるシステム３００を示し、システム３００は、あるスペクトル帯域が使用可能かどうかの判定の助けになるように、そのスペクトル帯域の占有状況の判定を促進することが可能である。検出コンポーネント３１０は、検出コンポーネント１１０と同じまたは類似であってよい。検出コンポーネント３１０は、検出器コンポーネント３１２を含むことが可能であり、検出器コンポーネント３１２は、スペクトル帯域幅Ｗにおいて、時間窓Ｔにわたって送信の有無を検出することが可能である。検出コンポーネント３１０はさらに、ローカル判断コンポーネント３１４を含むことが可能であり、ローカル判断コンポーネント３１４は、検出器コンポーネント３１２で検出されたスペクトル帯域の占有状況についてのローカル判断の形成を促進することが可能である。たとえば、ローカル判断コンポーネント３１４は、スペクトル帯域の占有状況に関し、｛−１｝が、スペクトル帯域が占有されていないことを表し、｛１｝が、スペクトル帯域が占有されていることを表すようなバイナリ判定を形成することが可能である。] 図３
[0037] システム３００はさらに、報告コンポーネント１２０と同じまたは類似であってよい報告コンポーネント３２０を含むことが可能である。報告コンポーネント３２０は、検出コンポーネント３１０が検出した、スペクトル帯域の占有状況に関する情報を伝達することにより、スペクトル帯域の占有状況の判定を促進することが可能である。たとえば、検出コンポーネント３１０が検出した、スペクトル帯域の占有状況に関するデータは、本明細書に記載したデータ融合のために、（報告チャネル１３０と同じまたは類似であってよい）報告チャネル３３０で伝達可能である。第２の例として、検出コンポーネント３１０が検出した、スペクトル帯域の占有状況に関するデータは、ローカル判断コンポーネント３１４を通すことが可能であり、結果として得られた判断は、本明細書に記載の判断融合のために報告チャネル３３０で伝達することが可能である。報告コンポーネント３２０は、符号化コンポーネント３２２を含むことが可能であり、符号化コンポーネント３２２は、報告送信を符号化することにより、本明細書に記載の協調型スペクトル検出システムにおける送信ダイバーシティおよび／または中継ダイバーシティを促進する（たとえば、ＳＴ符号化、ＳＦ符号化、代数符号化など）。報告コンポーネント３２０はさらに、報告チャネル３３０での報告を促進する伝達コンポーネント３２４を含むことが可能である。]
[0038] システム３００はさらに、判定コンポーネント１４０と同じまたは類似であってよい判定コンポーネント３４０を含むことが可能である。判定コンポーネント３４０は、１つまたは複数の検出コンポーネント３１０が検出した、スペクトル帯域の占有状況に関する、伝達された情報を受信することにより、スペクトル帯域の占有状況の判定を促進することが可能である。判定コンポーネント３４０は、伝達コンポーネント３２４と同じまたは類似であってよい伝達コンポーネント３４２を含むことが可能である。伝達コンポーネント３４２は、報告チャネル３３０での報告の受信を促進することが可能である。判定コンポーネント３４０は、融合コンポーネント３４４を含むことが可能であり、融合コンポーネント３４４は、判定コンポーネント３４０に報告されたデータまたは判断を融合して、より有用な形式にすることが可能である。判定コンポーネント３４０は、分析コンポーネント３４６を含むことが可能であり、分析コンポーネント３４６は、報告された情報を直接分析したり、かつ／または、報告された情報をデータ融合および／または判断融合により融合したうえで分析したりする。したがって、あるスペクトル帯域を占有することの妥当性に関する判定を、そのスペクトル帯域に別のユーザ（たとえば、そのスペクトル帯域を占有しているＰＵ）が存在するかどうかに少なくとも部分的に基づいて、形成することが可能である。]
[0039] 分析コンポーネント３４６で実行される分析はさらに、そのスペクトル帯域の占有状況に関する推論を形成することを含むことが可能である。これらの推論は、検出コンポーネント３１０に関係する情報に少なくとも部分的に基づくことが可能である。さらに、検出情報を他の情報と組み合わせて、スペクトル帯域の占有状況に関する、改善された推論を形成することが可能であり、これは、たとえば、様々なタイプの情報がある中でも特に、使用履歴、時刻、曜日、気象条件、緊急事態、地理情報、優先度、またはこれらの組み合わせに基づいて行うことが可能である。]
[0040] 協調型スペクトル検出では、複数の検出コンポーネント（１１０、３１０）からの検出情報を、共通受信機２５０（たとえば、基地局、ＷＬＡＮ／ＷＡＮアクセスポイントとして働くコグニティブ無線機）に伝達することにより、ＰＵに割り当てられているスペクトル帯域を使用することの妥当性を、そのスペクトル帯域を占有しているＰＵに少なくとも部分的に基づいて判定することを促進することが可能である。たとえば、コグニティブ無線機２３０のネットワーク２００がＰＵの認可スペクトルを測定し、各コグニティブ無線機２３０が、そのスペクトル帯域を占有しているＰＵに関してローカルバイナリ判断を行う場合は、これらの判断を共通受信機２５０に伝達することにより、ＰＵの割り当てスペクトル帯域をＳＵが使用することの妥当性の判定を促進することが可能である。この例では、そのスペクトル帯域でＰＵが検出されない場合には、｛−１｝を共通受信機２５０に伝達することが可能であり、そのスペクトル帯域でＰＵが検出された場合には、｛１｝を共通受信機２５０に伝達することが可能である。]
[0041] この例について説明を続ける。すべてのコグニティブ無線機２３０から共通受信機２５０に判断を送信することは、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）または周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）を用いて処理できるマルチユーザアクセス問題として取り扱うことが可能である。ネットワーク２００内にＫ個のコグニティブ無線機２３０がある場合、共通受信機２５０は、Ｋ個のローカル判断をすべて集め、ＯＲ規則を用いて最終判断を行うことが可能である。共通受信機における判断統計量をＺとすると、Ｚは次式のように書ける。



ただし、



および



は、共通受信機によって引き出された、ＰＵ信号は送信されていないとする推論、またはＰＵ信号は送信されているとする推論を、それぞれ表している。



は、ＰＵはスペクトル帯域を占有していないとする、ｉ番目のコグニティブ無線機のローカル判断を表す（ｉ＝１，…，Ｋ）。そこで、これに応じて、すべてのコグニティブ無線機２３０が、スペクトル帯域内にＰＵは存在しないと推論した場合には、共通受信機２５０は、ＰＵ信号は送信されていない（たとえば、ＰＵはスペクトル帯域を占有していない）と推論することが可能である。同様に、１つまたは複数のコグニティブ無線機２３０が、スペクトル帯域内にＰＵ信号が存在することを示した場合には、したがって、共通受信機２５０は、ＰＵがスペクトル帯域を占有していると推論する。]
[0042] 本明細書で開示している協調型スペクトル検出システムでは、誤警報（たとえば、実際にはＰＵがスペクトル帯域を占有していないのに、ＰＵがスペクトル帯域を占有しているとする通知）が、次式で示される確率Ｑｆで起こる可能性がある。



ただし、Ｐｆ，ｉは、ローカルスペクトル検出における、ｉ番目のコグニティブ無線機２３０の誤警報確率を表す。さらに、協調型スペクトル検出の誤検出確率は、次式で与えられる。



ただし、Ｐｍ，ｉは、ローカルスペクトル検出における、ｉ番目のコグニティブ無線機２３０の誤検出確率を表す。したがって、すべてのコグニティブ無線機２３０のローカルスペクトル検出において同一のＰｆおよびＰｍが得られた場合は、
Ｑｆ＝１−（１−Ｐｆ）Ｋ （９ａ）
および
Ｑｍ＝（Ｐｍ）Ｋ （９ｂ）
となる。ただし、Ｐｆ＝Ｐｆ，ｉおよびＰｍ＝Ｐｍ，ｉである（ｉ＝１，…，Ｋ）。したがって、協調型スペクトル検出における検出確率は、次式のようになる。
Ｑｄ＝１−Ｑｍ＝１−（１−Ｐｄ）Ｋ （９ｃ）
ただし、Ｐｄ＝Ｐｄ，ｉである（ｉ＝１，…，Ｋ）。]
[0043] 図４は、ＳＮＲ



のレイリーフェージングチャネルでの、様々な数のユーザ（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）についての協調型スペクトル検出の実行結果のプロット４００を示す。ユーザ（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０、たとえば、コグニティブ無線機２３０）の数を増やすと、任意の所与の誤警報確率に対して、誤検出確率を大幅に減らすことが可能である。項Ｋは、式（９ｂ）でＱｍの誤り指数を特徴付けるので、「協調型検出の検出ダイバーシティ次数」と呼ぶことが可能である。４１０は、ユーザ数が１（たとえば、Ｋ＝１）の場合である。４２０は、ユーザ数が２（たとえば、Ｋ＝２）の場合である。４３０は、ユーザ数が３（たとえば、Ｋ＝３）の場合である。４４０は、ユーザ数が４（たとえば、Ｋ＝４）の場合である。] 図４
[0044] 前の例について説明を続ける。協調型スペクトル検出が理想的な報告チャネル１３０、３３０で報告されない場合は、検出コンポーネント１１０、３１０の情報の不完全な報告を考慮するために、理想式に誤り因子を導入することが可能である。さらに、報告チャネル１３０、３３０が不完全な場合は、検出コンポーネント１１０、３１０の符号化された報告を、ＰＵのスペクトル帯域を占有することの妥当性に関する判定に用いることが可能であるように、判定コンポーネント１４０、３４０に判断回復（たとえば、ＳＴ復号、ＳＦ復号、代数復号）機能を組み込むことが可能である。]
[0045] 図５は、本開示対象の一態様による、（報告チャネル１３０、３３０と同じまたは類似の）報告チャネル５１０が完全である協調型スペクトル検出と、（報告チャネル１３０、３３０と同じまたは類似の）報告チャネル５２０が不完全であり、符号化および回復を用いる協調型スペクトル検出との比較５００を示す。報告チャネル１３０、３３０が不完全になるのは、種々の要因の中でも特に、干渉、フェージング、または何かの影になることの結果である可能性がある。本開示対象の一態様では、報告される判断がＨ０＝｛−１｝またはＨ１＝｛１｝である場合、共通受信機（たとえば、図５のＢＳ）内の判定コンポーネント１４０、３４０は、不完全な報告チャネル１３０、３３０（図５における現実的な報告チャネル５２０）を通して送信された符号化報告の判断回復に、｛０｝のような固定閾値を用いることが可能である。さらに、報告が符号化されていない場合、判断回復は、種々の手法の中でも特に、フィルタリング、ビニング、閾値処理などの、破損した信号を回復する処理であってよい。] 図５
[0046] 前の例について説明を続ける。共通受信機（たとえば、基地局（ＢＳ））が、破損したローカル検出報告を受信し、この報告が符号化されていないとすると、検出コンポーネント１１０、３１０で実行され、不完全な報告チャネル１３０、３３０で報告されたローカルスペクトル検出判断



または



が、判定コンポーネント（たとえば、図５のＢＳ）において回復された破損信号が、それぞれ、



または



であることが可能である。したがって、ｉ番目のコグニティブ無線機１１０、３１０（たとえば、検出コンポーネント）が誤りを報告する確率（たとえば、ｉ番目のコグニティブ無線機２３０と共通受信機２５０との間の報告チャネル１３０、３３０での信号送信の誤り確率）をＰｅ，ｉで表し、報告チャネル１３０、３３０が、誤り確率Ｐｅ，ｉを有するバイナリ対称チャネル（ＢＳＣ）である場合、Ｈ０（またはＨ１）が報告チャネル１３０、３３０で送信されている一方で、（回復後に）共通受信機２５０においてＨ０（またはＨ１）が受信される確率は、ｉ番目のコグニティブ無線機２３０に対してＰｅ，ｉである。ＰＵ、コグニティブ無線機２３０、および共通受信機２５０におけるＰＵアクティビティのインジケータ関数をそれぞれＸ１、Ｘ２、Ｘ３とすると、ｘｎ∈｛Ｈ０，Ｈ１｝、ｎ＝１，２，３であることから、Ｘｎ（ｎ＝１，２，３）は、２状態マルコフ連鎖である。さらに、与えられた現在の過程Ｘ２に対して、未来の過程Ｘ３は、過去の過程Ｘ１に依存しない。これは、次式のように、共通受信機２５０で受信された判断は、ローカル検出コンポーネント１１０、３１０（たとえば、コグニティブ無線２３０）によってなされたローカル判断にのみ依存するためである。
Ｐｒｏｂ｛Ｘ３＝ｘ３｜Ｘ２＝ｘ２，Ｘ１＝ｘ１｝＝Ｐｒｏｂ｛Ｘ３＝ｘ３｜Ｘ２＝ｘ２｝] 図５
[0047] さらに、協調型スペクトル検出の誤警報確率および誤検出確率をそれぞれＱｆおよびＱｍで表すとすると、



および



となる（Ｐｆ，ｉおよびＰｍ，ｉは、それぞれ、ｉ番目のコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）のローカルスペクトル検出の誤警報確率および誤検出確率である）。これは、マルコフ連鎖の確率を用いることにより、



および



が得られるためである。ただし、表記を簡潔にするために、Ｘ１＝Ｈｊ、Ｘ２＝Ｈｊ、およびＸ３＝Ｈｊを、それぞれ






、および



で表した（ｊ＝０，１）。]
[0048] したがって、



および同様に



が成り立つ。]
[0049] コグニティブ無線ネットワーク２００がＫ個のコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、１３０）を有する場合、協調型スペクトル検出の判断統計量は式（６）で与えられ、したがって、次式が成り立つ。]
[0050] 同様に、次式が成り立つ。



ここで、式（１４）を式（１６）に代入すると、式（１０）が得られ、式（１５）を式（１７）に代入すると、式（１１）が得られる。]
[0051] したがって、コグニティブ無線機ｉで実施されたローカルスペクトル検出の結果が、すべてのｉ＝１，…，ＫについてＰｆ，ｉ＝ＰｆおよびＰｍ，ｉ＝Ｐｍであって、誤報告の確率がすべてのコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）において同一であるとすると、次式が成り立つ。



ただし、Ｑｆの範囲はさらに次式で示される。



これは、すべてのｉ＝１，…，Ｋについて、Ｐｆ，ｉ＝ＰｆおよびＰｍ，ｉ＝Ｐｍを式（１０）および式（１１）に代入することによって、式（１８）が得られるためである。したがって、式（１８）によれば、任意の所与のＰｅおよびＫに対して、Ｑｆを最小化することは、
（１−Ｐｆ）（１−Ｐｅ）＋ＰｆＰｅ＝（１−Ｐｅ）−Ｐｆ（１−２Ｐｅ）
を最大化することと等価である。Ｐｅ＜０．５の場合、Ｑｆは、Ｐｆに比例して増加するため、次式が成り立つ。



ただし、式（２０）の近似は、Ｐｅ≪１の場合に有効である。]
[0052] 図６ないし図８は、式（１８）から得られる、協調型スペクトル検出の誤り確率ＱｍおよびＱｆのプロットを示す。パラメータとして、図６ではＳＮＲ



を、図７ではＫ＝１，２，３，４を、図８ではＰｅ＝１０−１，１０−２，１０−３，１０−４を、それぞれ用いた。] 図６ 図７ 図８
[0053] 図６では、２個（たとえば、Ｋ＝２）のコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）が、誤り確率Ｐｅ＝０．００１の報告チャネル１３０、３３０で報告を行う場合の、式（１８）から得られる、協調型スペクトル検出の誤り確率ＱｍおよびＱｆをプロットすることにより、報告チャネル１３０、３３０のＳＮＲの効果を示している（６００）。この結果によれば、Ｑｆには下限があり、この下限は、報告チャネル１３０、３３０のＳＮＲには依存しない（たとえば、式（１９）と合致している）。したがって、この下限は、ＫおよびＰｅにのみ依存する。６１０では、ＳＮＲ＝５ｄＢである。６２０では、ＳＮＲ＝１０ｄＢである。６３０では、ＳＮＲ＝１５ｄＢである。６４０では、ＳＮＲ＝２０ｄＢである。プロット６００から明らかなように、Ｑｆの下限は、どのＳＮＲについても同じである。] 図６
[0054] 図７では、誤り確率Ｐｅ＝０．００１の報告チャネル１３０、３３０で伝達される報告信号のＳＮＲが



である場合の、式（１８）から得られる、協調型スペクトル検出の誤り確率ＱｍおよびＱｆをプロットすることにより、ネットワーク内で報告を行うコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）の数の影響を示している（７００）。７１０は、ユーザ数が１（たとえば、Ｋ＝１）の場合である。７２０は、ユーザ数が２（たとえば、Ｋ＝２）の場合である。７３０は、ユーザ数が３（たとえば、Ｋ＝３）の場合である。７４０は、ユーザ数が４（たとえば、Ｋ＝４）の場合である。共通受信機２５０に報告を返す検出コンポーネント１１０、３１０の数が多いほど、おおむね良好な性能が得られる。しかしながら、Ｑｆが下限に近づくと、Ｑｍ（誤検出確率）は１に近づき、したがって、検出確率は０に近づく。したがって、



の場合には、協調型スペクトル検出は役に立たない可能性がある。



は検出コンポーネント１１０、３１０（たとえば、コグニティブ無線機２３０）の数とともに増えるため、検出コンポーネント１１０、３１０を多数使用すると、報告チャネル１３０、３３０が不完全な場合の検出確率が激しく低下する可能性がある。] 図７
[0055] 図８では、２個（たとえば、Ｋ＝２）のコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）が、報告チャネル１３０、３３０で、ＳＮＲ



で報告を行う場合の、式（１８）から得られる、協調型スペクトル検出の誤り確率ＱｍおよびＱｆをプロットすることにより、報告誤り確率の影響を示している（８００）。８１０は、Ｐｅ＝０．１の場合である。８２０は、Ｐｅ＝０．０１の場合である。８３０は、Ｐｅ＝０．００１の場合である。８４０は、Ｐｅ＝０．００１の場合である。８５０は、Ｐｅ＝０．０００１の場合である。この図から明らかなように、報告誤り確率が高まるにつれて、誤報告の数が急激に増える（たとえば、ＰＵが実際にはスペクトル帯域を占有していないときに、共通受信機２５０は、ＰＵがスペクトル帯域を占有していると判定する）。これは、帯域幅の効率低下の一形態であり、報告チャネル１３０、３３０が不完全な場合に、報告誤り確率が高まるほど増える。] 図８
[0056] 図６ないし図８に示したように、検出報告コンポーネント１１０、３１０の数を増やすと、現実的な報告チャネル１３０、３３０での検出確率を向上させることが可能である。しかしながら、この向上は、報告チャネル１３０、３３０の不完全さに起因する報告誤り確率Ｐｅによって制限される。Ｐｅを低減して協調型スペクトル検出の性能を向上させるために、送信ダイバーシティを用いることが可能である。本開示対象の一態様によれば、送信ダイバーシティは、たとえば、フラットフェージング報告チャネル１３０、３３０での空間−時間（ＳＴ）符号化、および／または周波数選択性フェージング報告チャネル１３０、３３０での空間−周波数（ＳＦ）符号化により達成可能である。] 図６ 図８
[0057] フラットフェージング報告チャネル１３０、３３０で、ＴＤＭＡプロトコルを採用すると、Ｋ個の検出コンポーネント１１０、３１０が共通受信機２５０に報告を行う場合、この送信は、共通受信機２５０に報告されるｉ番目の判断がＤｉ∈｛Ｈ０，Ｈ１｝であるバイナリ仮説検定問題として説明することが可能である。ＴＤＭＡプロトコルに従って検出コンポーネント１１０、３１０から共通受信機２５０に妨害なしで到達するすべての判断について、Ｋ＝２の検出コンポーネント１１０、３１０の場合の送信は、次式のように表すことができる。]
[0058] 報告されるｉ番目の判断がフラットフェージング報告チャネル１３０、３３０を通って共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）に向かう場合、共通受信機２５０は、その判断（たとえば、シンボル）を復号してから、判断融合ならびに本明細書に記載の、ＰＵのスペクトル帯域をＳＵが使用することの妥当性についての判定を行うことが可能である。各シンボルは独立に復号可能なので、ＴＤＭＡプロトコルで共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）に報告を行う複数の検出コンポーネント１１０、３１０の受信性能は、その共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）に報告を行う単一の検出コンポーネント１１０、３１０の受信性能と同じである。レイリーフェージング報告チャネルでのバイナリ仮説検定問題の場合のシンボル誤り率（ＳＥＲ）は、次式のとおりである。]
[0059] チャネルフェージングに対抗して高い空間ダイバーシティ利得を得るために、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）システムを用いてＳＴ符号化を達成することが可能であるが、各コグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）においてＭＩＭＯを適用することは、ハードウェアの複雑さから、コストが法外であり、非現実的である可能性がある。ＳＴ符号化を達成するために、協調型ダイバーシティを用いることが可能である。協調型ダイバーシティは、複数のノード（たとえば、コグニティブ無線機２３０、検出コンポーネント１１０、３１０）をクラスタの形にまとめて仮想アンテナアレイを形成する。これは、協調型ダイバーシティによる仮想アンテナアレイのＳＴ符号化が、報告チャネル１３０、３３０の不完全さに起因する報告誤り確率Ｐｅの低減を促進することを可能にすることができる。]
[0060] たとえば、Ｋ＝２の検出コンポーネント１１０、３１０（たとえば、コグニティブ無線機２３０）の場合、各検出コンポーネント１１０、３１０においてローカルスペクトル検出が完了して、Ｄ１およびＤ２で表されるローカル判断が得られた場合、Ｄ１およびＤ２を共通受信機に直接送信する代わりに、２つの検出コンポーネント１１０、３１０を連係させて、ＳＴ符号化が適用可能な送信クラスタを形成することが可能である。これにより、空間ダイバーシティを可能にすることができる。一般に、ＳＴ符号化の場合はＭＩＭＯ型のアンテナがフェージングを受けることはないのに対し、ＳＴ符号化のための、仮想アンテナ内の２つの検出コンポーネント１１０、３１０の間の送信は、雑音の多い送信チャネルをまたがるものとなり、ＳＴ符号化において潜在的な誤りを引き起こす可能性がある。したがって、誤り訂正は、たとえば、クラスタ内でＳＴ符号化を行う場合の誤り検出用組込型巡回冗長検査（ＣＲＣ）であってよい。この例では、誤りチェック後に、第１の検出コンポーネント１１０、３１０が｛Ｄ１，Ｄ２｝を、第２の検出コンポーネント１１０、３１０が｛−Ｄ２，Ｄ１｝を、共通受信機２５０に送信することが可能である。したがって、各検出コンポーネント１１０、３１０は、独立に動作可能であり、他方のクラスタ化された検出コンポーネント１１０、３１０を中継器と見なして協調型ダイバーシティ利得を達成することが可能である。誤りチェックが失敗した場合、検出コンポーネント１１０、３１０は、クラスタとして動作しないことを選択することが可能であり、個々に、ＴＤＭＡプロトコルにより、報告を共通受信機２５０に送信することが可能である。したがって、各検出コンポーネント１１０、３１０は、クラスタの一部分を形成して協調型ダイバーシティ利得を達成すること、または単独で動作して、たとえば、ＴＤＭＡプロトコルを用いて、個々のネットワーク素子の協調型ダイバーシティ利得なしで報告を行うことが可能である（たとえば、ネットワーク内の任意の数の他の検出コンポーネント１１０、３１０がクラスタ化して協調型ダイバーシティ利得を達成する一方、残りの検出コンポーネント１１０、３１０が、協調型ダイバーシティ利得なしで、単純にＴＤＭＡを用いることが可能である）。]
[0061] この例について説明を続ける。クラスタ化している検出コンポーネント１１０、３１０（たとえば、コグニティブ無線機２３０）の間の送信の誤り率をεで表す。したがって、εは、チャネル相互関係によって、ＣＲ１→ＣＲ２とＣＲ２→ＣＲ１とで等価である。ＳＴブロック符号化を用いるバイナリ仮説検定問題の誤り率は、次式で表すことができる。



ただし、Ｎｔは、クラスタ内の検出コンポーネント１１０、３１０の数であり、



および



は、Ｎｔで正規化された、報告チャネル１３０、３３０の平均ＳＮＲである。したがって、ＳＴブロック符号化クラスタの場合の報告誤り率は、次式のとおりである。



ただし、α＝（１−ε）２であって、αは、クラスタ内の２個の検出コンポーネント１１０、３１０のそれぞれが、仮想アンテナの形成を促進するために、ローカル判断の検出コンポーネント間伝達を誤り訂正し、正しく復号する確率を表す。]
[0062] 協調型ＳＴ符号化（たとえば、ＳＴ符号化による仮想アンテナ）の場合の報告誤り率の範囲は、次式で示される。



ただし、



であり、したがって、（式（２３）から）次式が成り立つ。



α＝０の場合（これはε＝１に対応する）で、検出コンポーネント間伝達の誤り訂正および／または正常な復号は失敗した場合、各検出コンポーネント１１０、３１０は、共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）にＴＤＭＡプロトコルで直接報告を行う。逆に、α＝１の場合（これはε＝０に対応する）で、シンボルの検出コンポーネント間伝達が完全である場合は、式（２３）を次式のように書き直すことができる。



この式は、誤りのない検出コンポーネント間伝達を表している。したがって、α→１の場合は、クラスタ内の各検出コンポーネント１１０、３１０が、クラスタ内の他の検出コンポーネント１１０、３１０から送信されてきたシンボルを常に正しく復号することが可能である。同様に、α→０の場合は、クラスタ内の各検出コンポーネント１１０、３１０が、クラスタ内の他の検出コンポーネント１１０、３１０から送信されてきたシンボルを正しく復号することが不可能である。]
[0063] クラスタが良好な検出コンポーネント間伝達チャネルを有する場合（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０のネットワーク内でクラスタを形成して共通受信機に報告を行う検出コンポーネント１１０、３１０の間で干渉およびフェージングが少ない場合）、クラスタが仮想アンテナとして動作すれば、ダイバーシティ利得が達成可能である。このようにしてダイバーシティ利得が改善されると、共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）への報告の誤り確率が低減され、ＰＵのスペクトル帯域をＳＵが占有することの妥当性についての判定が促進される。必然的結果として、良好でない検出コンポーネント間伝達チャネルが存在する場合（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０のネットワークにおいてクラスタを形成して共通受信機２５０に報告を行う検出コンポーネント１１０、３１０の間で干渉およびフェージングが多い場合）、報告誤り確率Ｐｅは項



（式（２３）を参照）が支配的になり、（たとえば、完全なアンテナ間伝達チャネルを有する、ＭＩＭＯのような物理アンテナアレイと同様の）真のダイバーシティ利得は達成されない。しかしながら、このことの結果として、報告誤り率は、ＴＤＭＡプロトコルほど悪くはならない可能性がある。たとえば、α≒０．５（これはε＝０．３に対応する）の場合、符号化利得は約３ｄＢでしかなく、低いが、それでもＴＤＭＡよりは良好である。]
[0064] Ｋ＞２の場合、検出コンポーネント１１０、３１０は、複数のクラスタを形成すること、および／または隔離された（たとえば、ＴＤＭＡプロトコルの）検出コンポーネント１１０、３１０を形成することが可能である。クラスタ化は、報告チャネル１３０、３３０での共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）への報告の誤りが最適に低減されるように行うことが可能である。たとえば、α≒所定レベルの場合のみクラスタ化を許可することが可能である。検出コンポーネントのネットワーク内の検出コンポーネント１１０、３１０の協調クラスタは、共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）が制御することが可能であり、あるいは、集中制御を行わずに検出コンポーネント１１０、３１０（たとえば、コグニティブ無線機２３０）間でネゴシエーションを行ってアドホック的に形成することが可能である。]
[0065] 図９は、本開示対象の一態様による、様々な検出コンポーネント間伝達チャネルに対する送信ダイバーシティの報告誤り率性能のプロット９００を示す。９１０は、ε＝０（たとえば、ＳＴＢＣ）の場合のプロットである。９２０は、ε＝０．０１の場合のプロットである。９３０は、ε＝０．１の場合のプロットである。９４０は、ε＝０．３の場合のプロットである。９５０は、ε＝１（たとえば、ＴＤＭＡ）の場合のプロットである。この図によれば、ＴＤＭＡの場合の報告誤り率の改善は、協調型スペクトル検出にＳＴ符号化を用いてダイバーシティ利得を達成することにより、達成可能である。さらにこの図によると、検出コンポーネント間伝達チャネルがほぼ理想的であれば、仮想アンテナのダイバーシティ利得は、真の空間分散型アンテナ（たとえば、ＭＩＭＯアンテナ）のダイバーシティ利得に近づくことが可能であり、そのために、ネットワーク２００内の各検出コンポーネント１１０、３１０にＭＩＭＯ型のハードウェアを実装する非常に困難な作業を行わなくてよい。] 図９
[0066] 図１０は、本開示対象の一態様による、Ｋ＝２のコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）がε＝０（たとえば、ＳＴＢＣ）、０．０１、０．１、０．３、および１（たとえば、ＴＤＭＡ）のチャネル品質の検出コンポーネント間伝達チャネルで互いに通信している場合の協調型スペクトル検出の性能比較プロット１０００を示す。１０１０は、ε＝０（たとえば、ＳＴＢＣ）の場合のプロットである。１０２０は、ε＝０．０１の場合のプロットである。１０３０は、ε＝０．３の場合のプロットである。１０４０は、ε＝１（たとえば、ＴＤＭＡ）の場合のプロットである。検出報告チャネル１３０、３３０は、平均ＳＮＲ



および



のレイリーフェージングを受ける。この図からわかるように、ＳＴ符号化によって、下限



はＴＤＭＡプロトコルより低くなる（たとえば、



）。] 図１０
[0067] 報告チャネル１３０、３３０に周波数選択性が存在する場合は、ＳＦ符号化または直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を実装することにより、検出コンポーネント１１０、３１０から共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）に伝達された報告に含まれるシンボル間干渉を補正することが可能である。ＯＦＤＭは、周波数選択性フェージング報告チャネル１３０、３３０を複数のフラットフェージングチャネルに分割することが可能である。一般に、コグニティブ無線ネットワーク２００にＯＦＤＭを用いる場合は、ネットワーク２００内の各コグニティブ無線機２３０にサブチャネルを割り当て、異なる複数のコグニティブ無線機２３０が直交サブチャネルを通して送信を行うことにより、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）が可能になってシンボル間干渉が克服される。したがって、２個のコグニティブ無線機２３０のシステムの場合、ＦＤＭＡは次式で表すことができる。]
[0068] したがって、ＴＤＭＡと同様に、個々のコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）が直交サブチャネルを通して報告を行う場合には、ＦＤＭＡは、ダイバーシティ利得を達成できない。ＳＦ符号化を導入して、符号語を、複数の送信アンテナ（たとえば、本明細書に記載の仮想アンテナの形のもの）と複数のＯＦＤＭサブチャネルとに分散させることにより、空間および周波数の両方のダイバーシティを達成することが可能である。（たとえば、ＳＴ符号化に関して開示した）検出コンポーネント１１０、３１０のクラスタが、検出コンポーネント間伝達チャネルを用いて、仮想アンテナとして動作する場合は、シンボルをＳＦ符号化し、複数のＯＦＤＭサブチャネルで同時に共通受信機２５０に報告することにより、ダイバーシティ利得を与えることが可能である。検出コンポーネント間伝達チャネルで互いに通信している、Ｋ＝２のコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）の例示的ＳＦ符号化は、次式で表すことができる。



これは、判断を、各コグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）から共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）へ、２つのサブチャネルで同時に報告することが可能であることを示している。この例では、周波数選択性フェージング報告チャネル１３０、３３０で、周波数ダイバーシティ利得２を達成することが可能である。したがって、ＳＦ符号化を用いて報告誤り確率を減らすことにより、本明細書で開示したＳＴ符号化の場合と同様に、協調型スペクトル検出性能を強化することが可能である。]
[0069] 協調型スペクトル検出はさらに、中継ダイバーシティを用いることによって改善が可能である。報告チャネル１３０、３３０に対する干渉（たとえば、図２のコグニティブ無線機２３０が共通受信機２５０に対してほとんど影になっていること）によって、共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）に効率よく報告を行うことができない検出コンポーネント１１０、３１０がある場合は、共通受信機２５０が、ほとんど影になっている検出コンポーネント１１０、３１０からの検出報告を受信しないことで、検出ダイバーシティ次数を減らすことが可能である。本開示対象の一態様によれば、「欠落している報告」を、別の報告コンポーネント１２０、３２０で、共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）に中継することが可能である。さらに、中継ダイバーシティに代数符号化のアプローチを導入することができ、協調型スペクトル検出の改善をさらに促進することが可能である。] 図２
[0070] 共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）に送信された報告信号の電力が所定閾値を下回る場合は、その報告コンポーネント１２０、３２０からの報告を、信頼できないものとして扱うことが可能である。信頼できないと判定された報告コンポーネント１２０、３２０がある場合は、この信頼できない報告コンポーネント１２０、３２０を通して報告を行っている検出コンポーネント１１０、３１０に対し、より良好な報告チャネル１３０、３３０を有する別の報告コンポーネント１２０、３２０を通して報告を行うように指示することが可能である。
第２の（たとえば、良好な）報告コンポーネント１２０、３２０が２個の検出コンポーネント１１０、３１０の判断を送信しなければならなくなると、この報告すべき２つの判断は、シンボル干渉を避けるために、２つの直交サブチャネルで中央受信機２５０に報告することが可能である。したがって、Ｄｉが報告信号であり、Ｈｉ（ｍｉ）が、ｉ番目のコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０および報告コンポーネント１２０、３２０）の報告サブチャネルであり、Ｄｊが報告シンボルであり、Ｈｊ（ｍｊ）が、ｊ番目のコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０および報告コンポーネント１２０、３２０）の報告サブチャネルであり、ｉ≠ｊであればｍｉ≠ｍｊであるとすると、ｉ番目のコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０）がｊ番目のコグニティブ無線機２３０（たとえば、報告コンポーネント１２０、３２０）でＤｉを中継した場合、判断ＤｉおよびＤｊは、次式のように、ｊ番目のコグニティブ無線機２３０（たとえば、報告コンポーネント１２０、３２０）においてのみ、それぞれサブチャネルＨｊ（ｍｉ）およびＨｊ（ｍｊ）を通して同時に共通受信機２５０に報告することが可能である。]
[0071] したがって、中継によるスペクトル検出は、本明細書に記載の完全協調型ＦＤＭＡと同じまたは類似である。したがって、Ｋ個のコグニティブ無線機２３０（たとえば、報告コンポーネント１２０、３２０）のうちのＭ個が、所定閾値を超える干渉を受ける場合（たとえば、ほとんど影になる場合）、中継ダイバーシティなしでは、協調型スペクトル検出の検出ダイバーシティ次数は、（Ｋ−Ｍ）である。これに対し、中継ダイバーシティを実装すると、Ｍ個の報告を、他のコグニティブ無線機２３０（たとえば、報告コンポーネント１２０、３２０）で中継することにより、検出ダイバーシティ次数Ｋを維持することが可能であり、Ｋ個の判断のすべてが、（Ｋ−Ｍ）個の信頼できるコグニティブ無線機２３０（たとえば、報告コンポーネント１２０、３２０）の間のＫ個の直交サブチャネルで報告されるように行うことが可能である。]
[0072] 中継ダイバーシティを用いた場合、下限



は、検出ダイバーシティ次数とともに増加する（式（１９）を参照）。最大検出ダイバーシティ次数を達成しながら



を減らすために、代数符号化を、中継ダイバーシティと組み合わせて用いることが可能である。代数符号化は、中継ダイバーシティを使用した結果である信号コンステレーションを、回転行列Θを用いて回転させる。中継ダイバーシティに関して上記の例を用いると、２つの判断ＤｉおよびＤｊは、



として符号化することが可能である。ただし、Θは２×２の回転行列であり、上付き文字



は転置操作を表す。したがって、ＣｉおよびＣｊは、次式のように、ｊ番目のコグニティブ無線機２３０（たとえば、報告コンポーネント１２０、３２０）においてのみ、それぞれ直交報告サブチャネルＨｊ（ｍｉ）およびＨｊ（ｍｊ）を通して送信可能である。



共通受信機２５０（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０）では、一緒に受信されたシンボルを一緒に復号して判断融合に渡すことにより、ＰＵのスペクトル帯域をＳＵが占有することの妥当性の判定を促進することが可能である。]
[0073] 回転行列Θは、Ｋ個の検出コンポーネント１１０、３１０に対して符号語ＣＫの完全ダイバーシティを達成するように作ることが可能である。ここでの例では、回転行列Θは、レイリーフェージングチャネル上で［Ｄｉ Ｄｊ］を回転させて、ダイバーシティ符号語［ＣｉＣｊ］にする。したがって、例示的回転行列Θは、次式で与えることができる。



これは、レイリーフェージングチャネル上にダイバーシティ次数２を与える。この結果として、協調型スペクトル検出の中継ダイバーシティにおいて、報告誤り確率が低くなって、下限



が下がる可能性がある。]
[0074] 図１１は、本開示対象の一態様による、Ｋ＝２のコグニティブ無線機２３０（たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０、報告コンポーネント１２０、３２０）の場合の、中継ダイバーシティおよび代数符号化を用いた協調型スペクトル検出の性能のプロット１１００を示す。１１１０は、中継を用いない協調型スペクトル検出のプロットである。１１２０は、中継を用いるが、代数符号化を用いない協調型スペクトル検出のプロットである。１１３０は、代数符号化および中継を用いる協調型スペクトル検出のプロットである。この２個のコグニティブ無線機の検出チャネルの平均ＳＮＲは、



であり、ｉ番目の報告チャネル１３０、３３０の平均ＳＮＲは、



であり、ｊ番目の報告チャネル１３０、３３０は、本明細書で開示されているように、信頼できないものとして扱われる。さらに、比較のために、非中継ダイバーシティのカーブと、代数符号化を用いない中継ダイバーシティのカーブとを示している。したがって、図に示すように、中継ダイバーシティを用いない場合、報告を行わないｊ番目の検出コンポーネント１１０、３１０が失われると、検出ダイバーシティ次数が低下し、したがって、協調型スペクトル検出が損なわれる。さらに図に示すように、代数符号化を用いると、改善された検出ダイバーシティ次数がさらに改善され、



は、代数符号化を用いずに達成されるそれより低くなる。] 図１１
[0075] 前述のシステムを、いくつかのコンポーネントの間の相互作用に関して、説明してきた。そのようなシステムおよびコンポーネントは、その説明において明示されたコンポーネントまたはサブコンポーネント、その明示されたコンポーネントまたはサブコンポーネントのうちのいくつか、および／または別のコンポーネントを含むことが可能であることを理解されたい。サブコンポーネントはまた、親コンポーネントに含まれるコンポーネントではなく、他のコンポーネントと通信可能に結合されたコンポーネントとして実装することが可能である。さらにまた、１つまたは複数のコンポーネントおよび／またはサブコンポーネントを組み合わせて、集約機能を提供する単一コンポーネントを形成することが可能である。これらのコンポーネントは、本明細書には簡潔さのために具体的には記載していないが当業者には知られている、他の１つまたは複数のコンポーネントと相互に作用することも可能である。]
[0076] 図１２ないし図１５は、本開示対象による方法および／またはフロー図を示す。説明を簡潔にするために、本方法を、一連の動作として描写および説明する。本開示対象の各種実施形態は、例示されている動作および／または動作の順序によって限定されず、たとえば、動作は、様々な順序で、かつ／または同時に、かつ本明細書で提示および記載していない他の動作とともに、行われうることを理解されたい。さらに、本開示対象による方法の実施には、例示された動作がすべて必要というわけではない。さらに、当業者であれば理解されるように、本方法は、代替として、状態図またはイベントを用いて、一連の互いに関係する状態として表すことが可能である。さらにまた、以下において、ならびに本明細書全体を通して開示する方法は、このような方法をコンピュータに移植および転送することを容易にするために、製造物に格納することが可能であることを理解されたい。本明細書で用いる製造物という用語は、任意のコンピュータ可読装置、キャリア、またはメディアからアクセス可能なコンピュータプログラムを包含してよい。] 図１２ 図１５
[0077] 図１２は、本開示対象の一態様による、スペクトル帯域を占有することの妥当性の判定を促進する方法１２００を示している。１２１０では、スペクトル帯域の占有状況に関する情報を受信することが可能である。受信される情報は、たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０（たとえば、エネルギ検出器など）によって生成可能である。この情報は、送信を行ったり、周波数帯域を使用したりする一次ユーザ（ＰＵ）に関するものであってよい。たとえば、ＶＨＦ帯域がＴＶ放送者に割り当てられている場合、受信される情報は、ＴＶ放送者または同周波数帯域を使用する他のパーティによる、その周波数帯域の占有に関するものであってよい。] 図１２
[0078] １２２０では、受信された情報に対応する情報を符号化することが可能である。受信された情報は、直接符号化することが可能である。または、いったん表現シンボルに変換してから符号化することが可能である。たとえば、スペクトル帯域の占有状況に関する情報が周波数および時間の情報を含む場合は、この情報を直接デジタル符号化することが可能である。一方、たとえば、受信された占有情報に関して判断がなされ、その情報に対応するシンボルが、符号化のために生成されるようにすることが可能であり、たとえば、占有情報が、ＰＵがスペクトル帯域を使用していることに対応すると判断がなされた場合は、バイナリ「１」が符号化のために生成され、逆に、占有情報が、ＰＵがスペクトル帯域を使用していないことに対応すると判断がなされた場合は、バイナリ「−１」が符号化のために生成されるようにすることが可能である。当業者であれば理解されるように、スペクトル帯域の占有状況に関する情報を受信し、その受信情報に対応する情報を符号化する場合には、符号化に先立って、任意の数のデータ操作および判定を行うことが可能であり、そのような順列のすべてが本開示対象の各種実施形態の範囲内であると見なされる。この符号化も、本明細書に記載のように、未加工の占有情報または変換された占有情報のＳＴ符号化またはＳＦ符号化であってよい。]
[0079] さらに、符号化する占有情報は、占有情報が受信された場所のサブセットに対応する、受信された占有情報のサブセットに対応するものであってよい。したがって、たとえば、占有情報が第１、第２、および第３のコグニティブ無線機で受信された場合、占有に関する情報は、たとえば、第１および第３のコグニティブ無線機においてのみ符号化し、第２のコグニティブ無線機からの情報は符号化しないことが可能である。したがって、本明細書に詳細に記載したように、ＳＴ符号化またはＳＦ符号化を用いる場合、符号化は、所定閾値に対して十分なレベルの信頼度が測定で得られている場合に行う（たとえば、第１のコグニティブ無線機の側では、第３のコグニティブ無線機が正しい符号化情報を報告するという確信があり、同様に、第３のコグニティブ無線機の側では、第１のコグニティブ無線機が正しい符号化情報を報告するという確信があることが示されている場合に行う）。このレベルの信頼度が満たされない場合は、ＳＴ符号化またはＳＦ符号化の恩恵が得られず、たとえば、ＴＤＭＡまたはＦＤＭＡプロトコル報告により、情報を共通受信機に報告することが可能である。信頼度のレベルは、検出コンポーネント１１０、３１０間のチャネル強度、誤り訂正符号処理、および／または相対信頼度について形成された、正しい符号化情報が報告されるという推論に部分的に基づくことが可能である。推論は、本明細書に記載の人工知能のシステムおよび方法によって形成可能である。]
[0080] １２３０では、符号化された情報に対応する情報を報告する。この情報は、本明細書に記載のように、共通受信機（たとえば、判定コンポーネント１４０、３４０、共通受信機２５０、…）に直接または間接的に報告することが可能である。さらに、この情報は、システム１００、２００、３００などにある、情報を共通受信機に中継できる他のコンポーネントに報告することが可能である。さらに、符号化された情報に対応する情報を共通受信機に中継する場合は、本明細書に記載のように代数符号化を実装することが可能である。]
[0081] １２４０では、スペクトル帯域を占有することの妥当性に関して判定を行うことが可能である。たとえば、ＰＵがスペクトル帯域を占有していること、したがって、そのＰＵのスペクトル帯域を別のユーザが同時に占有することは妥当ではないことの判断を、報告された情報から行うことが可能である。同様に、ＰＵがスペクトル帯域を占有していないこと、したがって、その遊休のスペクトル帯域をＳＵが占有することは妥当であることを、報告された情報から判定することが可能である。この時点で、方法１２００を終了することができる。]
[0082] 図１３は、本開示対象の一態様による、スペクトル帯域を占有することの妥当性の判定を促進する方法１３００を示している。１３１０では、スペクトル帯域の占有状況に関する情報を受信することが可能である。受信される情報は、たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０（たとえば、エネルギ検出器など）によって生成可能である。この情報は、送信を行ったり、周波数帯域を使用したりする一次ユーザ（ＰＵ）に関するものであってよい。たとえば、ＶＨＦ帯域がＴＶ放送者に割り当てられている場合、受信される情報は、ＴＶ放送者または同周波数帯域を使用する他のパーティによる、その周波数帯域の占有に関するものであってよい。] 図１３
[0083] １３２０では、所定閾値に基づいて、占有情報が受信された場所のサブセットを選択することが可能である。この閾値は、たとえば、本明細書に記載のように、情報が正しく符号化および報告される信頼度であってよい。１３３０では、選択されたサブセットの場所に対応する、受信された占有情報を、本明細書に記載のように、ＳＴ符号化またはＳＦ符号化により符号化することが可能である。１３４０では、符号化された情報に対応する情報を、選択されたサブセットの場所の中の各場所から報告することが可能である。したがって、たとえば、２個のコグニティブ無線機２３０の側で、他のコグニティブ無線機２３０が、占有情報に対応する情報を正しく符号化および報告するという、十分な確信がある場合は、それら２個のコグニティブ無線機２３０のそれぞれが、本明細書に記載のように、占有情報に対応する情報をＳＴ符号化またはＳＦ符号化し、それを、たとえば、共通受信機２５０に報告することが可能である。]
[0084] １３５０では、報告された情報に少なくとも部分的に基づいて、スペクトル帯域を占有することの妥当性に関して判定を行うことが可能である。この時点で、方法１３００を終了することができる。]
[0085] 図１４は、本開示対象の一態様による、スペクトル帯域を占有することの妥当性の判定を促進する方法１４００を示している。１４１０では、スペクトル帯域の占有状況に関する情報を受信することが可能である。受信される情報は、たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０（たとえば、エネルギ検出器など）によって生成可能である。この情報は、送信を行ったり、周波数帯域を使用したりする一次ユーザ（ＰＵ）に関するものであってよい。たとえば、ＶＨＦ帯域がＴＶ放送者に割り当てられている場合、受信される情報は、ＴＶ放送者または同周波数帯域を使用する他のパーティによる、その周波数帯域の占有に関するものであってよい。] 図１４
[0086] １４２０では、受信された占有情報に対応する情報を、第１の場所から、少なくとも１つの他の場所に中継することが可能である。たとえば、占有情報を受信した第１のコグニティブ無線機２３０の報告チャネル１３０、３３０がほとんど影になっている場合、第１のコグニティブ無線機２３０は、占有情報に対応する情報を第２のコグニティブ無線機２３０に中継することが可能である。１４３０では、中継された情報に対応する情報を報告することが可能である。たとえば、第１のコグニティブ無線機２３０の報告チャネル１３０、３３０がほとんど影になっているために、第２のコグニティブ無線機２３０が第１のコグニティブ無線機２３０から、占有状況に関する情報を受信した場合、第２のコグニティブ無線機２３０は、第１および第２のコグニティブ無線機２３０からの情報と、これらのそれぞれの場所に関する占有情報との両方に対応する情報を、たとえば、共通受信機２５０に報告することが可能である。]
[0087] １４４０では、報告された情報に少なくとも部分的に基づいて、スペクトル帯域を占有することの妥当性に関して判定を行うことが可能である。この時点で、方法１４００を終了することができる。]
[0088] 図１５は、本開示対象の一態様による、スペクトル帯域を占有することの妥当性の判定を促進する方法１５００を示している。１５１０では、スペクトル帯域の占有状況に関する情報を受信することが可能である。受信される情報は、たとえば、検出コンポーネント１１０、３１０（たとえば、エネルギ検出器など）によって生成可能である。この情報は、送信を行ったり、周波数帯域を使用したりする一次ユーザ（ＰＵ）に関するものであってよい。たとえば、ＶＨＦ帯域がＴＶ放送者に割り当てられている場合、受信される情報は、ＴＶ放送者または同周波数帯域を使用する他のパーティによる、その周波数帯域の占有に関するものであってよい。] 図１５
[0089] １５２０では、受信された占有情報に対応する情報を、第１の場所から、少なくとも１つの他の場所に中継することが可能である。たとえば、占有情報を受信した第１のコグニティブ無線機２３０の報告チャネル１３０、３３０がほとんど影になっている場合、第１のコグニティブ無線機２３０は、占有情報に対応する情報を第２のコグニティブ無線機２３０に中継することが可能である。]
[0090] １５３０では、中継された情報を、本明細書に記載のように、代数符号化することが可能である。たとえば、回転行列Θは、［Ｄｉ Ｄｊ］を回転させて、ダイバーシティ符号語［ＣｉＣｊ］にすることが可能である。１５４０では、代数符号化された中継情報に対応する情報を報告することが可能である。たとえば、第１のコグニティブ無線機２３０の報告チャネル１３０、３３０がほとんど影になっているために、第２のコグニティブ無線機２３０が第１のコグニティブ無線機２３０から、占有状況に関する情報を受信した場合、第２のコグニティブ無線機２３０は、第１および第２のコグニティブ無線機２３０の両方からの代数符号化された情報と、これらのそれぞれの場所に関する占有情報と、に対応する情報を、たとえば、共通受信機２５０に報告することが可能である。]
[0091] １４４０では、報告された情報に少なくとも部分的に基づいて、スペクトル帯域を占有することの妥当性に関して判定を行うことが可能である。この時点で、方法１５００を終了することができる。]
[0092] 図１６は、本開示対象の一態様による、送信ダイバーシティおよび／または中継ダイバーシティを用いる協調型スペクトル検出を利用できる、限定的ではなく例示的な電子装置１６００のブロック図を示す。電子装置１６００は、コンピュータ、ラップトップコンピュータ、ネットワーク機器（たとえば、ルータ、アクセスポイント）、メディアプレーヤおよび／またはレコーダ（たとえば、オーディオプレーヤおよび／またはレコーダ、ビデオプレーヤおよび／またはレコーダ）、テレビ、スマートカード、電話、携帯電話、スマートホン、電子手帳、ＰＤＡ、ポータブル電子メールリーダ、デジタルカメラ、電子ゲーム（たとえば、ビデオゲーム）、デジタル著作権管理に関連付けられた電子装置、ＰＣＭＣＩＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）カード、信頼されるプラットフォームモジュール（ＴＰＭ）、ハードウェア・セキュリティ・モジュール（ＨＳＭ）、セットトップボックス、デジタル・ビデオ・レコーダ、ゲームコンソール、ナビゲーションシステムまたは装置（たとえば、衛星位置測定装置（ＧＰＳ）システム）、計算機能付きセキュア・メモリ・デバイス、耐不正操作チップ付きデバイス、産業用制御システムに関連付けられた電子装置、機械（たとえば、飛行機、コピー機、自動車、電子レンジ）に埋め込まれたコンピュータなどを含むことが可能であり、これらに限定されない。] 図１６
[0093] 電子装置１６００のコンポーネントとして、プロセッサコンポーネント１６０２、（不揮発性メモリ１６０６を有する）システムメモリ１６０４、およびシステムメモリ１６０４を含む様々なシステムコンポーネントをプロセッサコンポーネント１６０２と結合することが可能なシステムバス１６０８があり、これらに限定されない。システムバス１６０８は、メモリバスまたはメモリコントローラ、ペリフェラルバス、または、任意の様々なバスアーキテクチャを用いるローカルバスを含む、任意の様々なタイプのバス構造であってよい。]
[0094] 電子装置１６００は、典型的には、様々なコンピュータ可読媒体を含むことが可能である。コンピュータ可読媒体は、電子装置１６００からのアクセスが可能な任意の市販媒体であってよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含むことが可能である。コンピュータ記憶媒体には、揮発性媒体、不揮発性媒体、リムーバブル媒体、非リムーバブル媒体などがあり、これらは、コンピュータ可読命令、データ構造体、プログラムモジュール、その他のデータのような情報を記憶する、任意の方法または技術において実装可能である。コンピュータ記憶媒体としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性メモリ１６０６（たとえば、フラッシュメモリ）、または他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、または他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、または他の磁気記憶装置、または他の任意の、所望の情報を記憶することが可能であり、電子装置１６００からのアクセスが可能である媒体が含まれ、これらに限定されない。通信媒体は、典型的には、コンピュータ可読命令、データ構造体、プログラムモジュール、その他のデータを、搬送波のような変調データ信号や他の搬送機構の形で具現化することが可能であり、任意の情報配信媒体を含む。]
[0095] システムメモリ１６０４は、揮発性および／または不揮発性メモリ１６０６の形でコンピュータ記憶媒体を含んでよい。メモリ１６０４には基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を格納することが可能であり、ＢＩＯＳは、起動時などに、電子装置１６００内の各要素間での情報転送を支援する基本ルーチンを含んでいる。メモリ１６０４は、典型的には、プロセッサコンポーネント１６０２からのアクセスがただちに可能になること、かつ／またはプロセッサコンポーネント１６０２によってじきにオンになるように操作されることが可能なデータおよび／またはプログラムモジュールを含むことが可能である。限定ではなく例として、システムメモリ１６０４はまた、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、他のプログラムモジュール、およびプログラムデータを含むことも可能である。]
[0096] 不揮発性メモリ１６０６は、リムーバブルであっても非リムーバブルであってもよい。たとえば、不揮発性メモリ１６０６は、リムーバブルメモリカードまたはＵＳＢフラッシュドライブの形であってよい。一態様によれば、不揮発性メモリ１６０６は、たとえば、フラッシュメモリ（たとえば、シングルビット・フラッシュ・メモリ、マルチビット・フラッシュ・メモリ）、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、および／またはＮＶＲＡＭ（たとえば、ＦｅＲＡＭ）、あるいはこれらの組み合わせを含んでよい。さらに、フラッシュメモリは、ＮＯＲフラッシュメモリおよび／またはＮＡＮＤフラッシュメモリで構成されてよい。]
[0097] ユーザは、電子装置１６００にコマンドや情報を入力するために、キーパッド、マイク、タブレット、タッチスクリーンなどの入力装置（図示せず）を用いることが可能であるが、他の入力装置を利用することも可能である。これらおよび他の入力装置は、システムバス１６０８に接続可能な入力インタフェースコンポーネント１６１０を介して、プロセッサコンポーネント１６０２に接続することが可能である。他のインタフェースおよびバス構造（パラレルポート、ゲームポート、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）など）も利用可能である。グラフィックスサブシステム（図示せず）を、システムバス１６０８に接続することも可能である。出力インタフェースコンポーネント１６１２などのインタフェースを介して、ディスプレイ装置（図示せず）を、システムバス１６０８に接続することも可能である。出力インタフェースコンポーネント１６１２は、ビデオメモリと通信することが可能である。ディスプレイに加えて、電子装置１６００は、出力インタフェースコンポーネント１６１２を介して接続可能な、スピーカ（図示せず）のような、他のペリフェラル出力装置を含むことも可能である。]
[0098] コンピュータに実装されるプログラムおよびソフトウェアは、標準的なコンピュータアーキテクチャにおいて実装可能であることを理解されたい。ここまで、本開示のいくつかの態様を、１つまたは複数のコンピュータで実行可能なコンピュータ実行可能命令の一般的な文脈で説明してきたが、当業者であれば理解されるように、本技術は、他のプログラムモジュールとの組み合わせおよび／またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせとしても実装可能である。]
[0099] 一般に、プログラムモジュールとしては、ルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造体などがあり、これらは、特定のタスクを実行したり、特定の抽象データ型を実装したりする。さらに、当業者であれば理解されるように、本発明の方法は、他のコンピュータシステム構成とも実施可能であり、たとえば、シングルプロセッサまたはマルチプロセッサのコンピュータシステム、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、ならびにパーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピューティング装置（たとえば、ＰＤＡ、電話）、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能な民生用電子機器などとも実施可能であり、これらはそれぞれ、１つまたは複数の関連付けられた装置と作用的に結合されることが可能である。]
[0100] 本明細書で用いている用語「コンポーネント」、「システム」、「インタフェース」などは、コンピュータ関連エンティティ、すなわち、ハードウェア、ソフトウェア（たとえば、実行時）、および／またはファームウェアを意味するとしてよい。たとえば、コンポーネントは、プロセッサ上で実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル、プログラム、および／またはコンピュータであってよい。たとえば、サーバで実行されるアプリケーションも、サーバも、コンポーネントであることが可能である。１つまたは複数のコンポーネントがプロセス内に常駐可能であり、コンポーネントは、１つのコンピュータに局所化されたり、かつ／または２つ以上のコンピュータに分散したりすることが可能である。]
[0101] さらに、本開示対象は、標準的なプログラミング手法および／またはエンジニアリング手法を用いて、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはこれらの任意の組み合わせを生成して、本開示対象を実施するようコンピュータを制御する方法、装置、または製造物として実装可能である。本明細書で用いる「製造物」という用語は、任意のコンピュータ可読装置、キャリア、またはメディアからのアクセスが可能なコンピュータプログラムを包含するものとする。たとえば、コンピュータ可読媒体としては、磁気記憶装置（たとえば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップ…）、光ディスク（たとえば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）…）、スマートカード、フラッシュメモリ装置（たとえば、カード、スティック、キードライブ…）などがあり、これらに限定されない。さらに、電子メールの送受信やネットワーク（インターネットやローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）など）へのアクセスに用いる搬送波と同様に、搬送波を用いてコンピュータ可読電子データを搬送できることを理解されたい。もちろん、当業者であれば理解されるように、本開示対象の範囲または趣旨から逸脱することなく、本構成に対して様々な修正を施すことが可能である。]
[0102] 上記詳細説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに対する操作のアルゴリズムおよび／またはシンボリックな表現として示した場合がある。これらのアルゴリズム的な説明および／または表現は、当業者がその仕事内容を他の当業者に最も効果的に伝えるために用いる手段である。アルゴリズムは、ここでは、主として、所望の結果につながる動作の首尾一貫したシーケンスとして理解されたい。これらの動作は、物理量の物理的な操作を必要とする動作である。これらの量は、必ずしもこれらに限定されないが、典型的には、記憶、転送、結合、比較、および／または他の操作が可能な電気信号および／または磁気信号の形をとる。]
[0103] これらの信号は、時には、主に共通使用を理由として、ビット、値、要素、シンボル、文字、項、数などとして参照することが便利であることがわかっている。しかしながら、これらおよび同様の用語はすべて、しかるべき物理量と関連付けられるものであって、これらの量に貼り付けられた便利なラベルに過ぎないことを念頭に置かれたい。前述の説明から明らかであるように、特に断らない限り、本開示対象全体を通して、処理、電算、計算、判定、および／または表示などの用語を用いた説明は、コンピュータおよび／または機械のレジスタおよびメモリの中で物理量（電気的量および／または電子的量）として表されたデータを操作および／または変換して、その機械および／またはコンピュータシステムのメモリまたはレジスタ、あるいは他のそのような情報記憶装置、送信装置、および／または表示装置の中で物理量として同様に表される他のデータにする、コンピュータシステム、および／または同様の民生用および／または産業用電子装置および／または機械の動作および処理を意味することを理解されたい。]
[0104] 本明細書に記載の本開示対象の１つまたは複数の態様によるものとして、人工知能ベースのシステム（たとえば、明示的かつ／または暗黙的にトレーニングされる分類器）を、推論および／または確率的判定および／または統計ベース判定を実行することに関連して用いることが可能である。本明細書で用いている用語「推論」、「推論する」などは、主として、イベントおよび／またはデータとして取り込まれた一連の観察結果からシステム、環境、および／またはユーザの状態を推論する処理を意味する。推論は、特定の文脈または動作の識別に用いることが可能であり、たとえば、状態の確率分布を生成することが可能である。この推論は、確率的であってよい。すなわち、データおよびイベントの検討に基づく、関心対象状態の確率分布の計算であってよい。推論はまた、一連のイベントおよび／またはデータから、より高レベルのイベントを構成するために用いる手法を意味することもある。そのような推論の結果として、一連の、観察されたイベントおよび／または記憶されたイベントデータが時間的に近接して相互に関連していようといまいと、かつ、これらのイベントおよびデータが１つまたは複数のイベントおよびデータのソースから出たものであろうとなかろうと、これらのイベントおよびデータから、新しいイベントまたはアクションが構築される。本開示対象に関連して自動的かつ／または推論された動作を実行することに関連して、様々な分類方式および／またはシステム（たとえば、サポート・ベクター・マシン、ニューラルネットワーク、エキスパートシステム、ベイズ型信頼ネットワーク、ファジーロジック、データ融合エンジン…）を用いることが可能である。]
[0105] たとえば、人工知能ベースのシステムは、スペクトル帯域の占有状況に関連付けられた現在または過去の事実（たとえば、利用率が最大の時刻、利用率が最小の時刻、利用パターン、他の二次パーティによる利用、スペクトル帯域の値…に関する履歴データ）を評価することが可能であり、このような評価に部分的に基づいて、たとえば、スペクトル帯域が遊休状態になりそうな時間帯の予測や、たとえば、送信距離、電力、他の二次ユーザの使用周波数、これらおよび他のものの組み合わせに基づく、様々なスペクトル帯域の占有傾向に関して、部分的に確率に基づいて、推論を生成することが可能である。当業者であれば理解されるように、知能システムおよび／または推論システムは、本開示対象のさらなる最適化を促進することが可能であり、そのような推論は、すべてが本開示対象の各種実施形態の範囲内と見なされる多数のデータおよび変数に基づくことが可能である。]
[0106] たとえば、当業者であれば理解されるように、知能コンポーネント（図示せず）が知能ベースのシステムおよび／またはその一部であることが可能であり、スペクトル帯域の占有状況およびそのスペクトル帯域を二次占有することの妥当性を判定することに関して推論を決定することを促進するために、システム１００、２００、および／または３００に含まれることが可能である。たとえば、現在および／または過去のデータアクセスに少なくとも部分的に基づいて、一次ユーザは午前１時から午前７時まではスペクトル帯域を占有していないであろう、という推論を行うことが可能であり、さらに、そのスペクトル帯域の二次利用は、二次ユーザのニーズに基づいて、それらの時間帯が効率的であろう、と推論することが可能であり（たとえば、企業サーバのオンラインバックアップは、適切な低輻輳スペクトル帯域が利用可能になるまで遅らせることが可能である）、したがって、そのスペクトル帯域の占有を、その時間窓まで遅らせることができ、さらに、その帯域がその時間に確かに遊休状態であることを確認するまで遅らせることができる。当業者であれば理解されるように、可能な推論の数はほぼ制限なしであり、そのような推論はすべて、本開示対象の範囲内であると見なされる。]
[0107] ここまで述べてきた内容には、本開示対象の各態様の例が含まれている。本開示対象を説明する目的で、各コンポーネントまたは各方法の、考えられるあらゆる組み合わせを説明することはもちろん不可能であるが、当業者であれば理解されるように、本開示対象をさらに様々に組み合わせたり、並べたりすることが可能である。したがって、本開示対象は、添付の請求項の趣旨および範囲に含まれる、そのような変更、修正、および変形をすべて包含するものとする。さらに、詳細説明または請求項で用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有する（ｈａｓまたはｈａｖｉｎｇ）」などが使用されている程度までは、それらのような用語は、請求項で用語「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が移行部として用いられる際の「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の解釈と同様に包含的であるものとする。]

权利要求:

請求項1
協調型スペクトル検出を促進するシステムであって、スペクトル帯域の前記占有状況を評価する、少なくとも１つの検出コンポーネントと、前記少なくとも１つの検出コンポーネントと通信可能に結合され、前記スペクトル帯域の前記評価された占有状況に関する、符号化された協調型スペクトル検出情報を報告する、少なくとも１つの報告コンポーネントと、前記報告された協調型スペクトル検出情報の復号および分析に少なくとも部分的に基づいて、前記スペクトル帯域を占有することの妥当性を判定する判定コンポーネントと、を備える、システム。
請求項2
前記少なくとも１つの検出コンポーネントは、ある周波数帯域および時間窓でエネルギを検出するエネルギ検出器である、請求項１に記載のシステム。
請求項3
前記少なくとも１つの検出コンポーネントはさらに判断コンポーネントを含み、前記判断コンポーネントは、前記スペクトル帯域の前記占有状況を、ローカルに判断して、量子化されたシンボリック表現にまとめる、請求項１に記載のシステム。
請求項4
前記スペクトル帯域の占有状況の前記量子化されたシンボリック表現は、前記評価されたスペクトル帯域が、占有された状態か、遊休状態かを少なくとも表すバイナリ表現システムの形に具現化される、請求項３に記載のシステム。
請求項5
前記報告コンポーネントは、前記スペクトル帯域の前記評価された占有状況の少なくとも一部分に関する情報を、空間−時間符号化、空間−周波数符号化、またはこれらの組み合わせで、少なくとも部分的に符号化して、送信ダイバーシティを高める、請求項１に記載のシステム。
請求項6
前記評価された占有状況の情報のうちの符号化する部分の決定は、少なくとも、第１の検出コンポーネントおよび前記第１の検出コンポーネントと前記通信可能に結合された報告コンポーネントと、第２の検出コンポーネントおよび前記第２の検出コンポーネントと前記通信可能に結合された報告コンポーネントと、の所定の報告信頼度レベルに少なくとも部分的に基づく、請求項５に記載のシステム。
請求項7
前記判定コンポーネントはさらに融合コンポーネントを備え、前記融合コンポーネントは、複数の報告コンポーネントから報告された情報の融合を少なくとも部分的に促進することにより、前記スペクトル帯域を占有することの妥当性に関する判定を促進する、請求項１に記載のシステム。
請求項8
前記判定コンポーネントはさらに分析コンポーネントを備え、前記分析コンポーネントは、前記スペクトル帯域を占有することの妥当性の判定を、報告された情報、報告され、融合された情報、前記スペクトル帯域の占有状況について形成された推論、またはこれらの組み合わせに少なくとも部分的に基づいて行う、請求項１に記載のシステム。
請求項9
少なくとも第１の検出コンポーネントからの、前記スペクトル帯域の前記評価された占有状況の少なくとも一部分に関する情報が、少なくとも第２の報告コンポーネントおよび前記第２の報告コンポーネントと通信可能に結合された第２の検出コンポーネントに中継され、前記第２の報告コンポーネントは、少なくとも前記第１および第２の検出コンポーネントからの、前記スペクトル帯域の前記評価された占有状況の少なくとも一部分に関する情報を、少なくとも部分的に報告して、中継ダイバーシティを高める、請求項１に記載のシステム。
請求項10
報告される情報の前記セットは、少なくとも前記第１および第２の検出コンポーネントからの、前記スペクトル帯域の前記評価された占有状況の少なくとも一部分を備え、回転行列を用いて変換されてから、少なくとも部分的に、代数符号化に使用される、請求項９に記載のシステム。
請求項11
各装置が、少なくとも１つの検出コンポーネントと、少なくとも１つの関連付けられた、通信可能に結合された報告コンポーネントと、を備える、複数の装置と、協調型スペクトル検出装置のネットワークの少なくとも一部分であって、前記複数の装置の少なくともサブセットが、空間−時間符号化送信ダイバーシティ、空間−周波数符号化送信ダイバーシティ、中継ダイバーシティ、または代数符号化中継ダイバーシティを用いて、スペクトル帯域の占有状況に関する情報を前記判定コンポーネントに報告し、前記判定コンポーネントが、前記スペクトル帯域を占有することの妥当性を判定する、協調型スペクトル検出装置のネットワークの少なくとも一部分と、を備える請求項１に記載のシステム。
請求項12
前記複数の装置のうちの少なくとも１つの装置が、少なくとも１つの検出コンポーネントと、少なくとも１つの関連付けられた、通信可能に結合された報告コンポーネントと、を備えるコグニティブ無線装置である、請求項１１に記載のシステム。
請求項13
前記判定コンポーネントは、コグニティブ無線装置の少なくとも一部分を備える、請求項１１に記載のシステム。
請求項14
前記複数の装置のうちの任意の装置、前記判定コンポーネント、またはこれらの組み合わせが、モバイル装置の一部を形成する、請求項１１に記載のシステム。
請求項15
協調型スペクトル検出を促進する方法であって、１つまたは複数の場所においてスペクトル帯域の前記占有状況に関する情報を受信するステップと、前記受信された情報の少なくともサブセットに対応する情報を、前記場所の対応するサブセットにおいて、所定閾値に部分的に基づいて符号化するステップと、前記符号化された情報に対応する情報を報告するステップと、前記報告された情報に少なくとも部分的に基づいて、前記スペクトル帯域を占有することの前記妥当性を判定するステップと、を含む、方法。
請求項16
送信ダイバーシティを高めるために、情報の前記符号化を、空間−時間符号化、空間−周波数符号化、またはこれらの組み合わせによって行う、請求項１５に記載の方法。
請求項17
受信された情報、対応する場所、またはこれらの組み合わせの前記サブセットを決定することは、所定閾値に少なくとも部分的に基づいて前記サブセットを決定することを含む、請求項１５に記載の方法。
請求項18
前記所定閾値を決定することは、情報が正しく報告されるであろうという信頼度レベルに関する推論に少なくとも部分的に基づいて決定を行うことを含む、請求項１５に記載の方法。
請求項19
協調型スペクトル検出を促進する方法であって、１つまたは複数の場所におけるスペクトル帯域の占有状況に関する第１の情報を、第１の場所で受信するステップと、１つまたは複数の場所におけるスペクトル帯域の占有状況に関する第２の情報を、第２の場所で受信するステップと、前記第１の情報の少なくとも一部分に対応する第３の情報を、少なくとも前記第２の場所に中継するステップと、中継ダイバーシティを高めるために、前記第２の場所から、前記第１の場所から前記第２の場所に中継された前記第３の情報に対応する第４の情報と、前記第２の情報のうちの、少なくとも、前記第２の場所に対応する、前記スペクトル帯域の前記占有状況に対応する部分に対応する第５の情報と、を報告するステップと、前記第４および第５の情報に少なくとも部分的に基づいて、前記スペクトル帯域を占有することの前記妥当性を判定するステップと、を含む、方法。
請求項20
第４および第５の情報を報告する前記ステップは、報告の前に回転行列を用いて代数符号化した情報を報告することにより、代数符号化中継ダイバーシティを高めることを含む、請求項１９に記載の方法。