干渉軽減と関連方法とを有する超広帯域無線ネットワーク
【課題】超広帯域（ＵＷＢ）無線ネットワークはＵＷＢ周波数範囲に及ぶ複数のＵＷＢ周波数ビンによって通信する複数のＵＷＢ無線デバイスを含み得る。
【解決手段】ＵＷＢ無線デバイスの少なくとも１つは、各ＵＷＢ周波数ビンに関連しためいめいの実際の信号レベルを判定するものであり得るものであり、使用禁止ＵＷＢ周波数ビット・リストを、実際の信号レベルの各々を少なくとも１つの干渉閾値と比較することによって、生成するものであり得る。したがって、ＵＷＢ無線デバイスは過干渉を受ける周波数ビンを用いることを回避し、それによってＵＷＢ通信の信頼性を増加させ得る。
【解決手段】ＵＷＢ無線デバイスの少なくとも１つは、各ＵＷＢ周波数ビンに関連しためいめいの実際の信号レベルを判定するものであり得るものであり、使用禁止ＵＷＢ周波数ビット・リストを、実際の信号レベルの各々を少なくとも１つの干渉閾値と比較することによって、生成するものであり得る。したがって、ＵＷＢ無線デバイスは過干渉を受ける周波数ビンを用いることを回避し、それによってＵＷＢ通信の信頼性を増加させ得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、無線ネットワークに関し、特に、干渉軽減と関連方法とを有する超広帯域無線ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
超広帯域無線（ＵＷＢ）は現在、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）などの、特定の狭域アプリケーションにおける無線通信の好適フォーマットとなることが期待されている。例として、ＰＡＮは、ビデオ・レコーダ、パーソナル・コンピュータ、高品位テレビジョン（ＨＤＴＶ）などのような、いくつかの家庭用電子デバイスで、それらの間でビデオ、オーディオ、及び別のデータを通信するもの、を含み得る。ＵＷＢ技術は特にＰＡＮにとって魅力的であるが、これはＵＷＢ技術が、大量のディジタル・データを、短距離を非常に低電力で、伝送することを可能にするのみならず、信号を、それらを通さなければ狭帯域でかつ更に高電力の信号を反射させる傾向にあるそれらの障害物（ドアなど）を通して、搬送する能力を更に有するからである。
【０００３】
ＵＷＢ通信におけるかなりの関心の結果、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）のワーキング・グループは無線ＰＡＮにおけるＵＷＢ通信の標準を策定する任務を課されている。特に、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ａワーキング・グループはイメージング及びマルチメディアに関するアプリケーションの汎用８０２．１５．３ＷＰＡＮ標準に対する高速ＵＷＢ物理層 （ＰＨＹ）拡張を策定している。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．１５．３ａ選定プロセスにおける有力なＵＷＢ波形の１つに周波数ホッピング直交周波数分割多重化（ＦＨ−ＯＦＤＭ）がある。ＦＨ−ＯＦＤＭの枠組みを策定するうえではかなりの進捗がみられるが、多くの分野はこれからまるまる策定されなければならない。１つのそのような分野は干渉軽減である。その内容全体を本明細書及び特許請求の範囲に援用する「Ｍｕｌｔｉ−ｂａｎｄ ＯＦＤＭ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｐｒｏｐｏｓａｌ ｆｏｒ ＩＥＥＥ ８０２．１５ Ｔａｓｋ Ｇｒｏｕｐ ３ａ」と題するＢａｔｒａなどによる西暦２００３年１１月１０日付提出の一提案では、ＵＷＢ受信器におけるフロント・エンド・プリセレクト・フィルタの使用が帯域外雑音及び干渉を取り除くよう提案されている。
【０００５】
別の干渉軽減手法もＵＷＢ通信について提案されている。例として、電力レベルのデータを埋め込んだ、ＵＷＢ通信信号を受信するよう構成されたトランシーバを含むＵＷＢ通信システムを開示するものがある（Ｓａｎｔｈｏｆｆによる特許文献１参照。）。トランシーバにおける測定回路は受信信号の強度を測定する。該測定信号の強度を該信号に埋め込まれたデータと比較した減衰係数が算定される。適応型回路が減衰係数を用いて次の送信用電力レベルを選定する。トランシーバは更に、トランシーバから通信信号源までの距離を正確に判定するのに用いられる位置決め回路を有し、適応型回路は該距離を用いて次の送信用電力レベルに合わせる。この特許文献１記載特許には許容可能な最低電力レベルを正確に選定することによって通信セル間の干渉を最小にし、それによって信頼性を増加させ、帯域利用度を最適化することが記載されている。
【特許文献１】米国特許第６５６０４６３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＵＷＢ通信における進展にもかかわらず、ＩＥＥＥ８０２．１５標準を実現するためなどに、更なる改良を要し得る。これは干渉軽減の分野において特に、当てはまり得る。
【０００７】
上記背景に鑑みて、本発明の目的はしたがって、拡張された干渉軽減の特徴と関連方法とを備えるＵＷＢ無線ネットワークを備えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるこれら並びに別の目的、特徴、及び効果を、ＵＷＢの周波数範囲に及ぶ複数のＵＷＢ周波数ビンによって通信する複数のＵＷＢ無線デバイスを含み得る超広帯域無線（ＵＷＢ）ネットワークによって備える。ＵＷＢ無線デバイスの少なくとも１つは各ＵＷＢ周波数ビンに関連しためいめいの実際の信号レベルを判定し、使用禁止のＵＷＢ周波数ビンのリストを、実際の信号レベルの各々を少なくとも１つの干渉閾値と比較することによって、生成するためのものであり得る。したがって、ＵＷＢ無線デバイスは過干渉を受ける周波数ビンを用いることを回避し、それによって更に信頼性の高いＵＷＢ通信を備え得る。
【０００９】
特に、該少なくとも１つの無線デバイスは該リストを１つ又は複数のＵＷＢ無線デバイスに対してそれらとの通信に用いるよう伝送し得る。更に、該少なくとも１つの無線デバイスは実際の信号レベルを判定する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール及び／又は離散フーリエ変換（ＤＦＴ）モジュールを含み得る。該少なくとも１つの無線デバイスは実際の信号レベルを、それが例えば、別の無線デバイスと、通信し合っていない場合に、判定し得る。
【００１０】
該少なくとも１つの干渉閾値は、周波数ビンが使用されていない場合には第１干渉閾値であり得るものであり、周波数ビンが使用されている場合には、第１干渉閾値よりも高い第２干渉閾値であり得る。該少なくとも１つの干渉閾値は、例えば、少なくとも１つの期待平均信号レベルであり得る。更に、周波数ビンは直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）周波数ビンであり得るものであり、該少なくとも１つの無線デバイスは周波数ホッピングを行い得る。
【００１１】
本発明の超広帯域無線（ＵＷＢ）通信の方法の特徴は、複数のＵＷＢ無線デバイスを用いてＵＷＢ周波数範囲に及ぶ複数のＵＷＢ周波数ビンによって通信する工程を含み得る。該方法は更に、各ＵＷＢ周波数ビンに関連しためいめいの実際の信号レベルを判定する工程、及び使用禁止のＵＷＢ周波数ビンのリストを、実際の信号レベルの各々を少なくとも１つの干渉閾値と比較することによって、生成する工程を含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は次に、より十分に以下に、その中で本発明の好適実施例を表すその添付図面を参照しながら、説明する。本発明は、しかし、多くの種々の形態において実施し得るものであり、本明細書及び特許請求の範囲に示す実施例に限定されるものと解すべきでない。むしろ、これらの実施例を備えて、本開示が徹底的でかつ完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるようにする。同様な数字は図面を通して同様な構成要素を表し、プライム符号付表記を用いて別の実施例における類似した構成要素を示す。
【実施例】
【００１３】
最初に図１を参照すれば、本発明による超広帯域（ＵＷＢ）無線ネットワーク３０は図中では、ＵＷＢ周波数範囲に及ぶ複数のＵＷＢ周波数ビンによって通信する複数のＵＷＢ無線デバイス３１ａ−３１ｎを含む。背景として、米国のＦＣＣ（連邦通信委員会）によってＵＷＢ通信用に認可された周波数範囲は３．１ＧＨｚから１０．５９９２５ＧＨｚまでに及ぶ。提案されているＩＥＥＥ８０２．１５．３マルチバンドＵＷＢ手法はこの７．５ＧＨｚ帯の帯域幅をいくつかの５２８ＭＨｚサブバンドに分割することが関係する。該サブバンドは５つの論理チャネルにグループ化され、これらのチャネルのいくつかは全てのＵＷＢデバイスについて必須のものとなる一方、別のものは任意のものとなる。更に、提案されているＦＨ−ＯＦＤＭ構造については、各サブバンドは更に、１２８の４．１２５ＭＨｚのＯＦＤＭ周波数ビンに分割され、０から１８１７までの番号が付された合計１８１８のビンをもたらす。
【００１４】
通常動作中、デバイス３１ａ−３１ｎは図中では、めいめいのアンテナ３３ａ−３３ｎを含み、これらのデバイスはお互いの間のＵＷＢ通信リンクを確立し、例えば、８０２．１５．３及び３ａの提案に略述されたものなどの、適切なＵＷＢ標準によって、これらのリンクを介して通信する。これらのデバイスは更に、当業者が認識するように、上記ＵＷＢ周波数ビンの何らかのグルーピング（例えば、チャネル）によって適宜、通信される。
【００１５】
特に、ＵＷＢデバイス３１ａは図中ではＵＷＢトランシーバ３２と関連アンテナ３３ａ、及びＵＷＢトランシーバに結合されるコントローラ３４を含む。別のＵＷＢデバイス３１は、図示を明瞭化するよう表していない、類似した構成部分を含み得ることを特筆する。ＦＨ−ＯＦＤＭデバイスにおいては、コントローラ３４は好ましくは、スペクトラム・アナライザと類似した方法で対象のサブバンドの周波数ビンに及んで周波数スキャンを行うのに用い得る高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール３５を含む。離散フーリエ変換（ＤＦＴ）モジュールも、当業者が認識するように、用い得る。
【００１６】
本発明によれば、ＦＦＴモジュール３５は効果的には、対象の（すなわち、用いられるＵＷＢチャネル又はサブバンドにおける）ＵＷＢ周波数ビン各々に関連しためいめいの実際の信号レベルを判定するのに用いられる。コントローラ２６は更に、図中では、使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストを、実際の信号レベル各々を少なくとも１つの干渉閾値と比較することによって、生成する。例として、ＦＦＴモジュール３５とリスト生成モジュール３６は、当業者に分かるように、プロセッサによって実行される対象のソフトウェア・モジュールとして実施し得る。
【００１７】
コントローラ３４とトランシーバ３２がＦＨ−ＯＦＤＭを用いて動作する場合には、狭帯域干渉の周波数は効果的には、１ＯＦＤＭビンのＦＦＴ精度内の誤差で識別し得る。したがって、ＵＷＢ無線デバイス３１ａ−３１ｎ（又はこれらのデバイスの少なくともいくつか）は過干渉を受けるこれらの周波数ビンを用いることを回避し、それによってＵＷＢ通信の信頼性を増加させ得る。
【００１８】
実際の信号レベルの判定は、図３及び４で、各々が３つのサブバンドを含むＵＷＢチャネルを示すもの、を参照しながら更に分かるものである。各周波数ホップでは、ＦＦＴモジュール３５は、どの周波数ビンが干渉エネルギを受けているかを、そのビンについての実際の測定された信号レベルを２つの干渉閾値のうちの１つと比較することによって、判定する。特に、周波数ビンが用いられていない場合には、図３に見られるように、第１干渉閾値が用いられる。図示された例では、３，３４２ＭＨｚを中心とする、第１サブバンドは、矢印４０によって表す、第１干渉閾値を上回る信号レベルを伴うビンを有する。各々、３，６９０ＭＨｚと４，４８８ＭＨｚとを中心とする、第２サブバンドと第３サブバンドは、更に、矢印４１、４２に表すように、第１閾値を上回る信号レベルを伴う周波数ビンを有する。
【００１９】
第１干渉閾値は好ましくは、その場合には所定の周波数ビンによる伝送が何ら行われていないその場合についての期待平均エネルギ値である。図４に見られるように、第１閾値よりも高い、第２閾値は、対象の特定周波数ビンが用いられる場合に、用いられる。第２閾値は同様に、その場合には周波数ビンが用いられるその場合の期待平均エネルギ値であり得る。平均値以外の別の干渉閾値を、当業者が分かるように、用い得ることを特筆する。例えば、第１と第２の干渉閾値は単に、最大の、許容可能閾値又は所望の閾値であり得る。
【００２０】
対象のＵＷＢ周波数範囲の監視／走査は、ＵＷＢメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）スーパーフレーム内のリンク動作を観察することによって実現し得る。更に具体的に図５を参照すれば、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ＭＡＣスーパーフレームは代表的なパケット・リンク・スーパーフレームである。このスーパーフレームは３つの主要期間、すなわちビーコン期間、コンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）、及びチャネル時間割り当て期間（ＣＴＡＰ）を含む。ピコネット・コントローラ（ＰＮＣ）はビーコン期間中の各スーパーフレームの開始点でビーコンを送信し、新たなＵＷＢ無線デバイスが各ＣＡＰ中にピコネットに参加する。ビーコン期間はタイミング割り当てを設定し、ピコネットの管理情報を通信するのに用いられる。ビーコンはビーコン・フレーム、更には、ＰＮＣによってビーコン・エクステンションとして送出される何れかのアナウンス・コマンドから成る。
【００２１】
ＣＡＰは、コマンド及び／又は非同期データを、これがスーパーフレームに存在する場合に通信するのに用いる。ＣＴＡＰは、管理ＣＴＡ（ＭＣＴＡ）を含む、チャネル時間割り当て（ＣＴＡ）から構成される。ＣＴＡは、コマンド、アイソクロノス・ストリーム及び非同期データ接続に用いられる。図５では、ＭＣＴＡを最初に表すが、ＰＮＣはスーパーフレームにおける何れかの位置に何れかの数のＭＣＴＡを配置することが可能である。
【００２２】
ＣＡＰの長さはＰＮＣによって判定され、ピコネットにおける当該デバイスにビーコンを介して通信される。しかし、ＰＮＣはＣＡＰに備える機能をＭＣＴＡによって置換することが、その場合はＰＮＣがデバイスにＣＡＰを用いることを可能にすることを要する、その２．４ＧＨｚ ＰＨＹの場合以外は、できる。ＭＣＴＡは当該デバイスとＰＮＣとの間の通信に用いる一種のＣＴＡである。ＣＡＰは媒体アクセスにＣＳＭＡ／ＣＡを用いる。ＣＴＡＰは、一方、そのプロトコルでは当該デバイスが特定の時間ウィンドウを有するその標準ＴＤＭＡプロトコルを用いる。ＭＣＴＡは、当業者が分かるように、特定のソースと行き先との対への割り当てとＴＤＭＡの使用によるアクセスとが行われるものと、スロット・アロハ・プロトコルの使用によってアクセスされる共有ＣＴＡとの何れかである。
【００２３】
ＵＷＢデバイス３１ａは好ましくは、例えば、その間にＵＷＢデバイスが別のデバイスと通信し合っていない（すなわち、ＰＮＣが用いられていない）その期間中に、狭帯域干渉作用について特定のＵＷＢ周波数範囲を監視する。リスト生成モジュールが適切な閾値を上回る実際の信号レベルを有する周波数ビンを判定すると、このモジュールは干渉を受けている１，８１８の周波数ビンの各々について１１ビットの２進値を記録する。例として、干渉作用が４．７ＧＨｚ、５．２０ＧＨｚと５．２２ＧＨｚとの間、及び７．３ＧＨｚで観察されると仮定する。この干渉がビン３８８、５０９、５１０、５１１、５１２、５１３、５１４、及び１０１８にマッピングされる場合、リスト生成モジュール３６はこれらのビン番号の各々を含む使用禁止周波数ビン・リストを生成し、記憶させる。
【００２４】
ＵＷＢ無線デバイス３１ａは更にこのテーブルをネットワーク３０における１つ又は複数のデバイスに通信し、ネットワーク３０も該リストを記憶させる。更に、これらのデバイスがお互いに通信し合う場合、記憶リストに含まれる周波数を（以下のように、この特徴が動作不能にされない限り）用いるものでない。当然、該リストは周期的な間隔若しくは間欠的な間隔で、又は、当業者が分かるように、例えば、測定されたサービス品質（ＱｏＳ）レベルが新たなリストを生成することを要する旨を示す場合に、更新し得る。更に、ネットワーク３０におけるデバイス３１ａ以外のデバイスも、所望の場合、特定の実施例において上記の使用禁止周波数ビン・リストを生成し得ることを特筆する。
【００２５】
図６を更に具体的に参照すれば、使用禁止周波数ビン・リストの種々のデバイス３１の間での交換に対応するよう、別のコマンド（ＤＮＵリスト・コマンド）をＭＡＣコマンド構造に取り入れて使用禁止リストが送出される旨を要求し得る。このコマンドが受信されると、受信側デバイス（図示された例ではデバイスＢ）はもう一度、受信確認（ＡＣＫ）コマンドをデバイスＡに戻す。デバイスＢは更に、使用禁止周波数ビン・リストをデバイスＡに送出し、デバイスＡはリスト受信ＡＣＫをデバイスＢに戻す。これによって、当業者が分かるように、テーブルが、例えば、正常な巡回冗長度検査（ＣＲＣ）の検査合計に基づいて、正常に受信された旨をデバイスＢに通知する。
【００２６】
特定の実施例において実現し得る１つの別のＭＡＣ修正は、使用禁止周波数ビン・リストの使用を停止させることを可能にするものである。これを行う１つの方法は、各送信パケット・ヘッダにビットを付加して、リストが使用対象であるか否かを受信側デバイスに通知する（例えば、０はリストが使用対象でない旨を示す、１はリストが使用対象である旨を示す、又はその逆も同様である）ものである。送信側装置がリストを使用することが望ましいものであり得るものでない場合の例は、その環境では１つを超える受信器があるそのマルチキャスト環境における場合がある。
【００２７】
特定のアプリケーションでは、テンプレート又はデフォールトの使用禁止周波数ビン・リストを開始点として用いることが望ましいものであり得る。例えば、これはＵＷＢの周波数帯を地域特有の周波数規制要件を満たすよう合わせるのに行い得る。これは該テンプレートをＰＨＹ情報管理データベースにロードすることによって実現し得る。デフォールト・テンプレートは全ての送信前に読み取られ、ピコネット内のデバイス全てに共通のものである。したがって、上記ヘッダにおける使用禁止ビットの使用はコマンド変更を使用禁止周波数リストにリンク時間中に行うことに制限し得る。これによって、当業者が分かるように、送信側デバイスが当該周波数帯を適応的に、動的干渉環境用に調節することを可能にする。
【００２８】
本発明の広帯域（ＵＷＢ）無線通信方法の特徴を次に図１０を参照しながら説明する。該方法は（ブロック１００で）開始し、ブロック１０１で、上記のように、複数のＵＷＢ無線デバイス３１を用いてＵＷＢの周波数範囲に及ぶ複数のＵＷＢ周波数ビンによって通信する。各ＵＷＢ周波数ビンに関連しためいめいの実際の信号レベルは更に、ブロック１０２で判定され、使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストが更に、ブロック１０３で、上記のように、実際の信号レベルの各々を少なくとも１つの干渉閾値と比較することによって、生成され、それによって図示した方法を終了する（ブロック１０４）。
【００２９】
方法の別の特徴を次に図１１を参照しながら説明する。実際の信号レベルを判定する前に、ＵＷＢ無線デバイス３１ａは最初に、ブロック１１０’で、該デバイスが別のデバイスと通信中であるか否かを判定し得る。そうである場合には、該デバイスは該通信が完了するまで待って、実際の信号レベル判定処理を開始する。ブロック１１１’で、当初の判定が、特定の周波数ビンが使用中であるか否かについて実行され、該実行は、特定の実施形態によって、個別に行われるか、サブバンド若しくはチャネルのレベルで行われる。周波数ビンが使用中でない場合には、上記のように、ブロック１１２’で、第１閾値が比較するのに用いられ、さもなければ、ブロック１１３’で第２の（更に高い）閾値が用いられる。この場合もまた、生成されると、使用禁止周波数リストは好ましくは、１つ又は複数の別のデバイスに通信されて、それらとの通信に用いる。
【００３０】
本発明の別の関連する特徴を次に図７及び８を参照しながら説明する。一般的に言って、図示したＵＷＢネットワーク３０’では、ＵＷＢ無線デバイス３１ａ’は、１つ又は複数のＵＷＢ周波数ビンと関連した、干渉雑音温度などの、既存の干渉レベルを判定する。デバイス３１ａ’は更に、ＵＷＢ周波数ビンとともに用いる所望の送信レベルを既存の干渉レベルに基づいて設定して少なくとも１つのＵＷＢ周波数ビンが干渉天井値を下回るようにする。例として、干渉レベルは、ＦＣＣなどの政府機関によって制定される干渉雑音温度天井値であり得る。デバイス３１ａ’はしたがって効果的には、特定のビンに用い得るが、送信容量を最大にするよう規制のガイドライン内になお収まる、最大の送信電力量を判定する。
【００３１】
上記のように、ＦＨ−ＯＦＤＭデバイスはＵＷＢチャネルの周波数解析を、その間には該デバイスが別のデバイスと能動的にデータ転送に参加していない「デッド・タイム」中に、行い得る。周波数解析は各ＯＦＤＭビンにおける当該エネルギの監視と測定を行うことによって、実現される。本発明の本特徴によって、各ビンにおける信号レベルの十分な測定が行われて各ＯＦＤＭ周波数ビンでの干渉雑音フロアを抽出する。これは複数の測定を行い、各周波数ビンにおけるエネルギの数値ヒストグラムを構築することによって実行し得るものであり、該実行は干渉雑音温度モジュール８０’によって行い得る。
【００３２】
例示的ヒストグラムを図９に表す。何れかの特定の時間では、周波数ビンは、その中のＵＷＢ送信と、残留干渉雑音のみとの何れかを有する。該ヒストグラムはこれらの２つの場合を分離するのに用い得る。好ましくは、（全てのビンを全てのアプリケーションにおいて監視することを要するものでないが）別個の数値ヒストグラムが周波数ビン毎に生成され、したがって１，８１８のヒストグラムを作成する。この場合もまた、各ヒストグラムが複数の周波数測定に基づいて生成される。
【００３３】
図示したヒストグラムでは、信号エネルギが、２つのセグメント、すなわち、アクティブなＵＷＢ信号を表す上部セグメント９０と何らかの残留干渉雑音フロアを表す下部セグメント９１、に分岐されることが分かり得る。その場合にはヒストグラムの生成中のＵＷＢエネルギが何ら存在しないその場合においては、下部セグメントのみが存在する。下部セグメント９１における電力は雑音フロアを判定するのに用いられる。
【００３４】
下部セグメント９１データの分散、ヒストグラムが生成された時点でのトランシーバ３２’の受信器利得、トランシーバの受信器雑音値が分かり、アンテナ３３’の利得特性を予測させることによって、干渉雑音レベルを、当業者が分かるように、正確に予測し得る。このようにして、所定の特定の周波数ビンで存在する干渉雑音温度も予測し得る。この場合もまた、この情報は好ましくは、４．１２５ＭＨｚ幅の周波数ビン各々についてＵＷＢ周波数帯にわたって確認し得るが、これは全ての実施例にあてはまることを要するものでない。
【００３５】
上記のように生成される干渉雑音温度データは１，８１８行を有する（すなわち、周波数ビン毎に１行の）テーブルの列に記憶し得る。テーブルの別の列は適応可能な、ＦＣＣが課す干渉雑音温度を含み得る。これらの値間の差異は、送信側デバイスが放出するが、なおＦＣＣ制限内で動作し得る最大許容可能ＴＸ電力を周波数ビン単位で算定するのに用いる。これらの算定値はテーブルに関連した更に別の列に含み得る。この最終列は送信ＵＷＢ無線デバイス３１によって用いられて各ＯＦＤＭ周波数ビンに関連した振幅をビン単位で調節する。当業者が分かるように、これはＯＦＤＭによって比較的容易に行い得るが、それは変調が周波数領域で、送信器側で、送信逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）前に開始し、それによって送信する時間波形をもたらすからである。
【００３６】
上記のように送信電力レベルを設定する本発明の別のＵＷＢ無線通信方法の特徴は次に図１２を参照しながら説明する。ブロック１２０で開始し、ブロック１２１で、上記のように、複数のＵＷＢ無線デバイス３１ａ’−３１ｎ’がＵＷＢの周波数範囲に及ぶ複数のＵＷＢ周波数ビンによって通信する。ＵＷＢ周波数ビンの少なくとも１つに関連した既存の干渉レベルは、ブロック１２２で、判定される。更に、以上で更に記載されたように、工程１２３で、所望の送信レベルが既存の干渉レベルに基づいた少なくとも１つのＵＷＢ周波数ビンとともに用いて少なくとも１つのＵＷＢ周波数ビンの予測全体干渉レベルが干渉天井値を下回るよう設定され、それによって例示方法を終了する（ブロック１２４）。
【００３７】
方法の別の特徴は更に、図１３を参照しながら分かるものである。特に、干渉雑音温度を判定する前に、最初に、ブロック１３０’で、特定のデバイスが通信中であるか否かを判定し得る。そうである場合、該デバイスは該通信が中止されるまで待ち、更に、干渉雑音温度判定が開始される。これは、上記のように、（ブロック１３１’で）１つ又は複数のビンについて複数の連続信号レベルを判定する工程、（ブロック１３２’で）連続して判定される信号レベルに基づいて周波数ビン毎にヒストグラムを生成する工程、及び（ブロック１３３’で）ヒストグラムに基づいて干渉雑音フロアを判定する工程を含む。
【００３８】
既存の干渉雑音温度は更に、ブロック１３４’で、干渉雑音フロア、及びデバイス３１ａ’と関連した利得並びに雑音のレベルを用いて判定し得るものであり、所望の送信レベルは更に、ブロック１２３’で、以上に更に記載したように、当該ビンについて適宜、設定し得る。上記のテーブルにおいて実施し得る、所望の送信レベルは更に、ブロック１３５’で、１つ又は複数の別のデバイス３１’に通信してそれらの間での通信に用い得る。
【００３９】
例として、上記本発明の種々の特徴は、比較的、狭域（例えば、１０メートル未満）でかつ高い（例えば、１００Ｍｂｐｓを上回る）ビット・レートを伴う無線ＰＡＮにおいて用いる製品又はデバイスに特によく適したものである。本発明は、説明の明瞭化を図るために提案されているＩＥＥＥ８０２．１５．３及び３ａの標準の意味合いで概括的に記載したが、当業者が分かるように、別のＵＷＢ通信アプリケーションにも用い得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるＵＷＢ無線ネットワークの概略ブロック図である。
【図２】図１に表すＵＷＢデバイス・コントローラを更に詳細に表した概略ブロック図である。
【図３】本発明による、その中にサブバンドと周波数ビンとを伴うそのＵＷＢチャネルの、第１閾値を、該ビンが用いられていない場合に、超える信号レベルを示すグラフである。
【図４】本発明によって、図３のＵＷＢチャネルとその中の周波数ビンの、第２閾値を、該ビンが用いられていない場合に、超える信号レベルを示すグラフである。
【図５】従来技術のＵＷＢメディア・アクセス層（ＭＡＣ）スーパーフレームの図である。
【図６】本発明による、ＵＷＢデバイス間の使用禁止周波数リストの通信の信号伝達線図である。
【図７】本発明による別のＵＷＢ無線ネットワークの概略ブロック図である。
【図８】図７に表すＵＷＢデバイス・コントローラを更に詳細に表す概略ブロック図である。
【図９】本発明による既存干渉雑音温度を判定するうえで用いるＯＦＤＭビン・エネルギのヒストグラムである。
【図１０】本発明によるＵＷＢ周波数ビン使用禁止リストを生成する流れ図である。
【図１１】本発明によるＵＷＢ周波数ビン使用禁止リストを生成する別の流れ図である。
【図１２】本発明による周波数ビンの干渉レベルを干渉天井値未満にするようＵＷＢ周波数ビンの所望送信レベルを設定する方法を示す図である。
【図１３】本発明による周波数ビンの干渉レベルを干渉天井値未満にするようＵＷＢ周波数ビンの所望送信レベルを設定する方法を示す別の図である。
【符号の説明】
【００４１】
３０ 超広帯域（ＵＷＢ）無線ネットワーク
３０’ 超広帯域（ＵＷＢ）無線ネットワーク
３１ａ−ｎ ＵＷＢ無線デバイス
３１ａ’−ｎ’ ＵＷＢ無線デバイス
３２ ＵＷＢトランシーバ
３２’ ＵＷＢトランシーバ
３３ａ−ｎ ＵＷＢ無線デバイス（アンテナ）
３３ａ’−ｎ’ ＵＷＢ無線デバイス（アンテナ）
３４ コントローラ
３４’ コントローラ
３５ 高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール
３５’ ＦＦＴモジュール
３６ リスト生成モジュール
４０ 矢印
４０’ 矢印
４１ 矢印
４１’ 矢印
４２ 矢印
４２’ 矢印
８０’ 干渉雑音温度モジュール
９０ 上部セグメント
９１ 下部セグメント
１００ ブロック
１０１ ブロック
１０２ ブロック
１０３ ブロック
１０４ ブロック
１００’ ブロック
１０１’ ブロック
１０３’ ブロック
１０４’ ブロック
１１０’ ブロック
１１１’ ブロック
１１２’ ブロック
１１３’ ブロック
１１４’ ブロック
１２０ ブロック
１２１ ブロック
１２２ ブロック
１２３ ブロック
１２４ ブロック
１２０’ ブロック
１２１’ ブロック
１２３’ ブロック
１２４’ ブロック
１３０’ ブロック
１３１’ ブロック
１３２’ ブロック
１３３’ ブロック
１３４’ ブロック
１３５’ ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、無線ネットワークに関し、特に、干渉軽減と関連方法とを有する超広帯域無線ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
超広帯域無線（ＵＷＢ）は現在、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）などの、特定の狭域アプリケーションにおける無線通信の好適フォーマットとなることが期待されている。例として、ＰＡＮは、ビデオ・レコーダ、パーソナル・コンピュータ、高品位テレビジョン（ＨＤＴＶ）などのような、いくつかの家庭用電子デバイスで、それらの間でビデオ、オーディオ、及び別のデータを通信するもの、を含み得る。ＵＷＢ技術は特にＰＡＮにとって魅力的であるが、これはＵＷＢ技術が、大量のディジタル・データを、短距離を非常に低電力で、伝送することを可能にするのみならず、信号を、それらを通さなければ狭帯域でかつ更に高電力の信号を反射させる傾向にあるそれらの障害物（ドアなど）を通して、搬送する能力を更に有するからである。
【０００３】
ＵＷＢ通信におけるかなりの関心の結果、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）のワーキング・グループは無線ＰＡＮにおけるＵＷＢ通信の標準を策定する任務を課されている。特に、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ａワーキング・グループはイメージング及びマルチメディアに関するアプリケーションの汎用８０２．１５．３ＷＰＡＮ標準に対する高速ＵＷＢ物理層 （ＰＨＹ）拡張を策定している。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．１５．３ａ選定プロセスにおける有力なＵＷＢ波形の１つに周波数ホッピング直交周波数分割多重化（ＦＨ−ＯＦＤＭ）がある。ＦＨ−ＯＦＤＭの枠組みを策定するうえではかなりの進捗がみられるが、多くの分野はこれからまるまる策定されなければならない。１つのそのような分野は干渉軽減である。その内容全体を本明細書及び特許請求の範囲に援用する「Ｍｕｌｔｉ−ｂａｎｄ ＯＦＤＭ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｐｒｏｐｏｓａｌ ｆｏｒ ＩＥＥＥ ８０２．１５ Ｔａｓｋ Ｇｒｏｕｐ ３ａ」と題するＢａｔｒａなどによる西暦２００３年１１月１０日付提出の一提案では、ＵＷＢ受信器におけるフロント・エンド・プリセレクト・フィルタの使用が帯域外雑音及び干渉を取り除くよう提案されている。
【０００５】
別の干渉軽減手法もＵＷＢ通信について提案されている。例として、電力レベルのデータを埋め込んだ、ＵＷＢ通信信号を受信するよう構成されたトランシーバを含むＵＷＢ通信システムを開示するものがある（Ｓａｎｔｈｏｆｆによる特許文献１参照。）。トランシーバにおける測定回路は受信信号の強度を測定する。該測定信号の強度を該信号に埋め込まれたデータと比較した減衰係数が算定される。適応型回路が減衰係数を用いて次の送信用電力レベルを選定する。トランシーバは更に、トランシーバから通信信号源までの距離を正確に判定するのに用いられる位置決め回路を有し、適応型回路は該距離を用いて次の送信用電力レベルに合わせる。この特許文献１記載特許には許容可能な最低電力レベルを正確に選定することによって通信セル間の干渉を最小にし、それによって信頼性を増加させ、帯域利用度を最適化することが記載されている。
【特許文献１】米国特許第６５６０４６３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＵＷＢ通信における進展にもかかわらず、ＩＥＥＥ８０２．１５標準を実現するためなどに、更なる改良を要し得る。これは干渉軽減の分野において特に、当てはまり得る。
【０００７】
上記背景に鑑みて、本発明の目的はしたがって、拡張された干渉軽減の特徴と関連方法とを備えるＵＷＢ無線ネットワークを備えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるこれら並びに別の目的、特徴、及び効果を、ＵＷＢの周波数範囲に及ぶ複数のＵＷＢ周波数ビンによって通信する複数のＵＷＢ無線デバイスを含み得る超広帯域無線（ＵＷＢ）ネットワークによって備える。ＵＷＢ無線デバイスの少なくとも１つは各ＵＷＢ周波数ビンに関連しためいめいの実際の信号レベルを判定し、使用禁止のＵＷＢ周波数ビンのリストを、実際の信号レベルの各々を少なくとも１つの干渉閾値と比較することによって、生成するためのものであり得る。したがって、ＵＷＢ無線デバイスは過干渉を受ける周波数ビンを用いることを回避し、それによって更に信頼性の高いＵＷＢ通信を備え得る。
【０００９】
特に、該少なくとも１つの無線デバイスは該リストを１つ又は複数のＵＷＢ無線デバイスに対してそれらとの通信に用いるよう伝送し得る。更に、該少なくとも１つの無線デバイスは実際の信号レベルを判定する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール及び／又は離散フーリエ変換（ＤＦＴ）モジュールを含み得る。該少なくとも１つの無線デバイスは実際の信号レベルを、それが例えば、別の無線デバイスと、通信し合っていない場合に、判定し得る。
【００１０】
該少なくとも１つの干渉閾値は、周波数ビンが使用されていない場合には第１干渉閾値であり得るものであり、周波数ビンが使用されている場合には、第１干渉閾値よりも高い第２干渉閾値であり得る。該少なくとも１つの干渉閾値は、例えば、少なくとも１つの期待平均信号レベルであり得る。更に、周波数ビンは直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）周波数ビンであり得るものであり、該少なくとも１つの無線デバイスは周波数ホッピングを行い得る。
【００１１】
本発明の超広帯域無線（ＵＷＢ）通信の方法の特徴は、複数のＵＷＢ無線デバイスを用いてＵＷＢ周波数範囲に及ぶ複数のＵＷＢ周波数ビンによって通信する工程を含み得る。該方法は更に、各ＵＷＢ周波数ビンに関連しためいめいの実際の信号レベルを判定する工程、及び使用禁止のＵＷＢ周波数ビンのリストを、実際の信号レベルの各々を少なくとも１つの干渉閾値と比較することによって、生成する工程を含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は次に、より十分に以下に、その中で本発明の好適実施例を表すその添付図面を参照しながら、説明する。本発明は、しかし、多くの種々の形態において実施し得るものであり、本明細書及び特許請求の範囲に示す実施例に限定されるものと解すべきでない。むしろ、これらの実施例を備えて、本開示が徹底的でかつ完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるようにする。同様な数字は図面を通して同様な構成要素を表し、プライム符号付表記を用いて別の実施例における類似した構成要素を示す。
【実施例】
【００１３】
最初に図１を参照すれば、本発明による超広帯域（ＵＷＢ）無線ネットワーク３０は図中では、ＵＷＢ周波数範囲に及ぶ複数のＵＷＢ周波数ビンによって通信する複数のＵＷＢ無線デバイス３１ａ−３１ｎを含む。背景として、米国のＦＣＣ（連邦通信委員会）によってＵＷＢ通信用に認可された周波数範囲は３．１ＧＨｚから１０．５９９２５ＧＨｚまでに及ぶ。提案されているＩＥＥＥ８０２．１５．３マルチバンドＵＷＢ手法はこの７．５ＧＨｚ帯の帯域幅をいくつかの５２８ＭＨｚサブバンドに分割することが関係する。該サブバンドは５つの論理チャネルにグループ化され、これらのチャネルのいくつかは全てのＵＷＢデバイスについて必須のものとなる一方、別のものは任意のものとなる。更に、提案されているＦＨ−ＯＦＤＭ構造については、各サブバンドは更に、１２８の４．１２５ＭＨｚのＯＦＤＭ周波数ビンに分割され、０から１８１７までの番号が付された合計１８１８のビンをもたらす。
【００１４】
通常動作中、デバイス３１ａ−３１ｎは図中では、めいめいのアンテナ３３ａ−３３ｎを含み、これらのデバイスはお互いの間のＵＷＢ通信リンクを確立し、例えば、８０２．１５．３及び３ａの提案に略述されたものなどの、適切なＵＷＢ標準によって、これらのリンクを介して通信する。これらのデバイスは更に、当業者が認識するように、上記ＵＷＢ周波数ビンの何らかのグルーピング（例えば、チャネル）によって適宜、通信される。
【００１５】
特に、ＵＷＢデバイス３１ａは図中ではＵＷＢトランシーバ３２と関連アンテナ３３ａ、及びＵＷＢトランシーバに結合されるコントローラ３４を含む。別のＵＷＢデバイス３１は、図示を明瞭化するよう表していない、類似した構成部分を含み得ることを特筆する。ＦＨ−ＯＦＤＭデバイスにおいては、コントローラ３４は好ましくは、スペクトラム・アナライザと類似した方法で対象のサブバンドの周波数ビンに及んで周波数スキャンを行うのに用い得る高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール３５を含む。離散フーリエ変換（ＤＦＴ）モジュールも、当業者が認識するように、用い得る。
【００１６】
本発明によれば、ＦＦＴモジュール３５は効果的には、対象の（すなわち、用いられるＵＷＢチャネル又はサブバンドにおける）ＵＷＢ周波数ビン各々に関連しためいめいの実際の信号レベルを判定するのに用いられる。コントローラ２６は更に、図中では、使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストを、実際の信号レベル各々を少なくとも１つの干渉閾値と比較することによって、生成する。例として、ＦＦＴモジュール３５とリスト生成モジュール３６は、当業者に分かるように、プロセッサによって実行される対象のソフトウェア・モジュールとして実施し得る。
【００１７】
コントローラ３４とトランシーバ３２がＦＨ−ＯＦＤＭを用いて動作する場合には、狭帯域干渉の周波数は効果的には、１ＯＦＤＭビンのＦＦＴ精度内の誤差で識別し得る。したがって、ＵＷＢ無線デバイス３１ａ−３１ｎ（又はこれらのデバイスの少なくともいくつか）は過干渉を受けるこれらの周波数ビンを用いることを回避し、それによってＵＷＢ通信の信頼性を増加させ得る。
【００１８】
実際の信号レベルの判定は、図３及び４で、各々が３つのサブバンドを含むＵＷＢチャネルを示すもの、を参照しながら更に分かるものである。各周波数ホップでは、ＦＦＴモジュール３５は、どの周波数ビンが干渉エネルギを受けているかを、そのビンについての実際の測定された信号レベルを２つの干渉閾値のうちの１つと比較することによって、判定する。特に、周波数ビンが用いられていない場合には、図３に見られるように、第１干渉閾値が用いられる。図示された例では、３，３４２ＭＨｚを中心とする、第１サブバンドは、矢印４０によって表す、第１干渉閾値を上回る信号レベルを伴うビンを有する。各々、３，６９０ＭＨｚと４，４８８ＭＨｚとを中心とする、第２サブバンドと第３サブバンドは、更に、矢印４１、４２に表すように、第１閾値を上回る信号レベルを伴う周波数ビンを有する。
【００１９】
第１干渉閾値は好ましくは、その場合には所定の周波数ビンによる伝送が何ら行われていないその場合についての期待平均エネルギ値である。図４に見られるように、第１閾値よりも高い、第２閾値は、対象の特定周波数ビンが用いられる場合に、用いられる。第２閾値は同様に、その場合には周波数ビンが用いられるその場合の期待平均エネルギ値であり得る。平均値以外の別の干渉閾値を、当業者が分かるように、用い得ることを特筆する。例えば、第１と第２の干渉閾値は単に、最大の、許容可能閾値又は所望の閾値であり得る。
【００２０】
対象のＵＷＢ周波数範囲の監視／走査は、ＵＷＢメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）スーパーフレーム内のリンク動作を観察することによって実現し得る。更に具体的に図５を参照すれば、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ＭＡＣスーパーフレームは代表的なパケット・リンク・スーパーフレームである。このスーパーフレームは３つの主要期間、すなわちビーコン期間、コンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）、及びチャネル時間割り当て期間（ＣＴＡＰ）を含む。ピコネット・コントローラ（ＰＮＣ）はビーコン期間中の各スーパーフレームの開始点でビーコンを送信し、新たなＵＷＢ無線デバイスが各ＣＡＰ中にピコネットに参加する。ビーコン期間はタイミング割り当てを設定し、ピコネットの管理情報を通信するのに用いられる。ビーコンはビーコン・フレーム、更には、ＰＮＣによってビーコン・エクステンションとして送出される何れかのアナウンス・コマンドから成る。
【００２１】
ＣＡＰは、コマンド及び／又は非同期データを、これがスーパーフレームに存在する場合に通信するのに用いる。ＣＴＡＰは、管理ＣＴＡ（ＭＣＴＡ）を含む、チャネル時間割り当て（ＣＴＡ）から構成される。ＣＴＡは、コマンド、アイソクロノス・ストリーム及び非同期データ接続に用いられる。図５では、ＭＣＴＡを最初に表すが、ＰＮＣはスーパーフレームにおける何れかの位置に何れかの数のＭＣＴＡを配置することが可能である。
【００２２】
ＣＡＰの長さはＰＮＣによって判定され、ピコネットにおける当該デバイスにビーコンを介して通信される。しかし、ＰＮＣはＣＡＰに備える機能をＭＣＴＡによって置換することが、その場合はＰＮＣがデバイスにＣＡＰを用いることを可能にすることを要する、その２．４ＧＨｚ ＰＨＹの場合以外は、できる。ＭＣＴＡは当該デバイスとＰＮＣとの間の通信に用いる一種のＣＴＡである。ＣＡＰは媒体アクセスにＣＳＭＡ／ＣＡを用いる。ＣＴＡＰは、一方、そのプロトコルでは当該デバイスが特定の時間ウィンドウを有するその標準ＴＤＭＡプロトコルを用いる。ＭＣＴＡは、当業者が分かるように、特定のソースと行き先との対への割り当てとＴＤＭＡの使用によるアクセスとが行われるものと、スロット・アロハ・プロトコルの使用によってアクセスされる共有ＣＴＡとの何れかである。
【００２３】
ＵＷＢデバイス３１ａは好ましくは、例えば、その間にＵＷＢデバイスが別のデバイスと通信し合っていない（すなわち、ＰＮＣが用いられていない）その期間中に、狭帯域干渉作用について特定のＵＷＢ周波数範囲を監視する。リスト生成モジュールが適切な閾値を上回る実際の信号レベルを有する周波数ビンを判定すると、このモジュールは干渉を受けている１，８１８の周波数ビンの各々について１１ビットの２進値を記録する。例として、干渉作用が４．７ＧＨｚ、５．２０ＧＨｚと５．２２ＧＨｚとの間、及び７．３ＧＨｚで観察されると仮定する。この干渉がビン３８８、５０９、５１０、５１１、５１２、５１３、５１４、及び１０１８にマッピングされる場合、リスト生成モジュール３６はこれらのビン番号の各々を含む使用禁止周波数ビン・リストを生成し、記憶させる。
【００２４】
ＵＷＢ無線デバイス３１ａは更にこのテーブルをネットワーク３０における１つ又は複数のデバイスに通信し、ネットワーク３０も該リストを記憶させる。更に、これらのデバイスがお互いに通信し合う場合、記憶リストに含まれる周波数を（以下のように、この特徴が動作不能にされない限り）用いるものでない。当然、該リストは周期的な間隔若しくは間欠的な間隔で、又は、当業者が分かるように、例えば、測定されたサービス品質（ＱｏＳ）レベルが新たなリストを生成することを要する旨を示す場合に、更新し得る。更に、ネットワーク３０におけるデバイス３１ａ以外のデバイスも、所望の場合、特定の実施例において上記の使用禁止周波数ビン・リストを生成し得ることを特筆する。
【００２５】
図６を更に具体的に参照すれば、使用禁止周波数ビン・リストの種々のデバイス３１の間での交換に対応するよう、別のコマンド（ＤＮＵリスト・コマンド）をＭＡＣコマンド構造に取り入れて使用禁止リストが送出される旨を要求し得る。このコマンドが受信されると、受信側デバイス（図示された例ではデバイスＢ）はもう一度、受信確認（ＡＣＫ）コマンドをデバイスＡに戻す。デバイスＢは更に、使用禁止周波数ビン・リストをデバイスＡに送出し、デバイスＡはリスト受信ＡＣＫをデバイスＢに戻す。これによって、当業者が分かるように、テーブルが、例えば、正常な巡回冗長度検査（ＣＲＣ）の検査合計に基づいて、正常に受信された旨をデバイスＢに通知する。
【００２６】
特定の実施例において実現し得る１つの別のＭＡＣ修正は、使用禁止周波数ビン・リストの使用を停止させることを可能にするものである。これを行う１つの方法は、各送信パケット・ヘッダにビットを付加して、リストが使用対象であるか否かを受信側デバイスに通知する（例えば、０はリストが使用対象でない旨を示す、１はリストが使用対象である旨を示す、又はその逆も同様である）ものである。送信側装置がリストを使用することが望ましいものであり得るものでない場合の例は、その環境では１つを超える受信器があるそのマルチキャスト環境における場合がある。
【００２７】
特定のアプリケーションでは、テンプレート又はデフォールトの使用禁止周波数ビン・リストを開始点として用いることが望ましいものであり得る。例えば、これはＵＷＢの周波数帯を地域特有の周波数規制要件を満たすよう合わせるのに行い得る。これは該テンプレートをＰＨＹ情報管理データベースにロードすることによって実現し得る。デフォールト・テンプレートは全ての送信前に読み取られ、ピコネット内のデバイス全てに共通のものである。したがって、上記ヘッダにおける使用禁止ビットの使用はコマンド変更を使用禁止周波数リストにリンク時間中に行うことに制限し得る。これによって、当業者が分かるように、送信側デバイスが当該周波数帯を適応的に、動的干渉環境用に調節することを可能にする。
【００２８】
本発明の広帯域（ＵＷＢ）無線通信方法の特徴を次に図１０を参照しながら説明する。該方法は（ブロック１００で）開始し、ブロック１０１で、上記のように、複数のＵＷＢ無線デバイス３１を用いてＵＷＢの周波数範囲に及ぶ複数のＵＷＢ周波数ビンによって通信する。各ＵＷＢ周波数ビンに関連しためいめいの実際の信号レベルは更に、ブロック１０２で判定され、使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストが更に、ブロック１０３で、上記のように、実際の信号レベルの各々を少なくとも１つの干渉閾値と比較することによって、生成され、それによって図示した方法を終了する（ブロック１０４）。
【００２９】
方法の別の特徴を次に図１１を参照しながら説明する。実際の信号レベルを判定する前に、ＵＷＢ無線デバイス３１ａは最初に、ブロック１１０’で、該デバイスが別のデバイスと通信中であるか否かを判定し得る。そうである場合には、該デバイスは該通信が完了するまで待って、実際の信号レベル判定処理を開始する。ブロック１１１’で、当初の判定が、特定の周波数ビンが使用中であるか否かについて実行され、該実行は、特定の実施形態によって、個別に行われるか、サブバンド若しくはチャネルのレベルで行われる。周波数ビンが使用中でない場合には、上記のように、ブロック１１２’で、第１閾値が比較するのに用いられ、さもなければ、ブロック１１３’で第２の（更に高い）閾値が用いられる。この場合もまた、生成されると、使用禁止周波数リストは好ましくは、１つ又は複数の別のデバイスに通信されて、それらとの通信に用いる。
【００３０】
本発明の別の関連する特徴を次に図７及び８を参照しながら説明する。一般的に言って、図示したＵＷＢネットワーク３０’では、ＵＷＢ無線デバイス３１ａ’は、１つ又は複数のＵＷＢ周波数ビンと関連した、干渉雑音温度などの、既存の干渉レベルを判定する。デバイス３１ａ’は更に、ＵＷＢ周波数ビンとともに用いる所望の送信レベルを既存の干渉レベルに基づいて設定して少なくとも１つのＵＷＢ周波数ビンが干渉天井値を下回るようにする。例として、干渉レベルは、ＦＣＣなどの政府機関によって制定される干渉雑音温度天井値であり得る。デバイス３１ａ’はしたがって効果的には、特定のビンに用い得るが、送信容量を最大にするよう規制のガイドライン内になお収まる、最大の送信電力量を判定する。
【００３１】
上記のように、ＦＨ−ＯＦＤＭデバイスはＵＷＢチャネルの周波数解析を、その間には該デバイスが別のデバイスと能動的にデータ転送に参加していない「デッド・タイム」中に、行い得る。周波数解析は各ＯＦＤＭビンにおける当該エネルギの監視と測定を行うことによって、実現される。本発明の本特徴によって、各ビンにおける信号レベルの十分な測定が行われて各ＯＦＤＭ周波数ビンでの干渉雑音フロアを抽出する。これは複数の測定を行い、各周波数ビンにおけるエネルギの数値ヒストグラムを構築することによって実行し得るものであり、該実行は干渉雑音温度モジュール８０’によって行い得る。
【００３２】
例示的ヒストグラムを図９に表す。何れかの特定の時間では、周波数ビンは、その中のＵＷＢ送信と、残留干渉雑音のみとの何れかを有する。該ヒストグラムはこれらの２つの場合を分離するのに用い得る。好ましくは、（全てのビンを全てのアプリケーションにおいて監視することを要するものでないが）別個の数値ヒストグラムが周波数ビン毎に生成され、したがって１，８１８のヒストグラムを作成する。この場合もまた、各ヒストグラムが複数の周波数測定に基づいて生成される。
【００３３】
図示したヒストグラムでは、信号エネルギが、２つのセグメント、すなわち、アクティブなＵＷＢ信号を表す上部セグメント９０と何らかの残留干渉雑音フロアを表す下部セグメント９１、に分岐されることが分かり得る。その場合にはヒストグラムの生成中のＵＷＢエネルギが何ら存在しないその場合においては、下部セグメントのみが存在する。下部セグメント９１における電力は雑音フロアを判定するのに用いられる。
【００３４】
下部セグメント９１データの分散、ヒストグラムが生成された時点でのトランシーバ３２’の受信器利得、トランシーバの受信器雑音値が分かり、アンテナ３３’の利得特性を予測させることによって、干渉雑音レベルを、当業者が分かるように、正確に予測し得る。このようにして、所定の特定の周波数ビンで存在する干渉雑音温度も予測し得る。この場合もまた、この情報は好ましくは、４．１２５ＭＨｚ幅の周波数ビン各々についてＵＷＢ周波数帯にわたって確認し得るが、これは全ての実施例にあてはまることを要するものでない。
【００３５】
上記のように生成される干渉雑音温度データは１，８１８行を有する（すなわち、周波数ビン毎に１行の）テーブルの列に記憶し得る。テーブルの別の列は適応可能な、ＦＣＣが課す干渉雑音温度を含み得る。これらの値間の差異は、送信側デバイスが放出するが、なおＦＣＣ制限内で動作し得る最大許容可能ＴＸ電力を周波数ビン単位で算定するのに用いる。これらの算定値はテーブルに関連した更に別の列に含み得る。この最終列は送信ＵＷＢ無線デバイス３１によって用いられて各ＯＦＤＭ周波数ビンに関連した振幅をビン単位で調節する。当業者が分かるように、これはＯＦＤＭによって比較的容易に行い得るが、それは変調が周波数領域で、送信器側で、送信逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）前に開始し、それによって送信する時間波形をもたらすからである。
【００３６】
上記のように送信電力レベルを設定する本発明の別のＵＷＢ無線通信方法の特徴は次に図１２を参照しながら説明する。ブロック１２０で開始し、ブロック１２１で、上記のように、複数のＵＷＢ無線デバイス３１ａ’−３１ｎ’がＵＷＢの周波数範囲に及ぶ複数のＵＷＢ周波数ビンによって通信する。ＵＷＢ周波数ビンの少なくとも１つに関連した既存の干渉レベルは、ブロック１２２で、判定される。更に、以上で更に記載されたように、工程１２３で、所望の送信レベルが既存の干渉レベルに基づいた少なくとも１つのＵＷＢ周波数ビンとともに用いて少なくとも１つのＵＷＢ周波数ビンの予測全体干渉レベルが干渉天井値を下回るよう設定され、それによって例示方法を終了する（ブロック１２４）。
【００３７】
方法の別の特徴は更に、図１３を参照しながら分かるものである。特に、干渉雑音温度を判定する前に、最初に、ブロック１３０’で、特定のデバイスが通信中であるか否かを判定し得る。そうである場合、該デバイスは該通信が中止されるまで待ち、更に、干渉雑音温度判定が開始される。これは、上記のように、（ブロック１３１’で）１つ又は複数のビンについて複数の連続信号レベルを判定する工程、（ブロック１３２’で）連続して判定される信号レベルに基づいて周波数ビン毎にヒストグラムを生成する工程、及び（ブロック１３３’で）ヒストグラムに基づいて干渉雑音フロアを判定する工程を含む。
【００３８】
既存の干渉雑音温度は更に、ブロック１３４’で、干渉雑音フロア、及びデバイス３１ａ’と関連した利得並びに雑音のレベルを用いて判定し得るものであり、所望の送信レベルは更に、ブロック１２３’で、以上に更に記載したように、当該ビンについて適宜、設定し得る。上記のテーブルにおいて実施し得る、所望の送信レベルは更に、ブロック１３５’で、１つ又は複数の別のデバイス３１’に通信してそれらの間での通信に用い得る。
【００３９】
例として、上記本発明の種々の特徴は、比較的、狭域（例えば、１０メートル未満）でかつ高い（例えば、１００Ｍｂｐｓを上回る）ビット・レートを伴う無線ＰＡＮにおいて用いる製品又はデバイスに特によく適したものである。本発明は、説明の明瞭化を図るために提案されているＩＥＥＥ８０２．１５．３及び３ａの標準の意味合いで概括的に記載したが、当業者が分かるように、別のＵＷＢ通信アプリケーションにも用い得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるＵＷＢ無線ネットワークの概略ブロック図である。
【図２】図１に表すＵＷＢデバイス・コントローラを更に詳細に表した概略ブロック図である。
【図３】本発明による、その中にサブバンドと周波数ビンとを伴うそのＵＷＢチャネルの、第１閾値を、該ビンが用いられていない場合に、超える信号レベルを示すグラフである。
【図４】本発明によって、図３のＵＷＢチャネルとその中の周波数ビンの、第２閾値を、該ビンが用いられていない場合に、超える信号レベルを示すグラフである。
【図５】従来技術のＵＷＢメディア・アクセス層（ＭＡＣ）スーパーフレームの図である。
【図６】本発明による、ＵＷＢデバイス間の使用禁止周波数リストの通信の信号伝達線図である。
【図７】本発明による別のＵＷＢ無線ネットワークの概略ブロック図である。
【図８】図７に表すＵＷＢデバイス・コントローラを更に詳細に表す概略ブロック図である。
【図９】本発明による既存干渉雑音温度を判定するうえで用いるＯＦＤＭビン・エネルギのヒストグラムである。
【図１０】本発明によるＵＷＢ周波数ビン使用禁止リストを生成する流れ図である。
【図１１】本発明によるＵＷＢ周波数ビン使用禁止リストを生成する別の流れ図である。
【図１２】本発明による周波数ビンの干渉レベルを干渉天井値未満にするようＵＷＢ周波数ビンの所望送信レベルを設定する方法を示す図である。
【図１３】本発明による周波数ビンの干渉レベルを干渉天井値未満にするようＵＷＢ周波数ビンの所望送信レベルを設定する方法を示す別の図である。
【符号の説明】
【００４１】
３０ 超広帯域（ＵＷＢ）無線ネットワーク
３０’ 超広帯域（ＵＷＢ）無線ネットワーク
３１ａ−ｎ ＵＷＢ無線デバイス
３１ａ’−ｎ’ ＵＷＢ無線デバイス
３２ ＵＷＢトランシーバ
３２’ ＵＷＢトランシーバ
３３ａ−ｎ ＵＷＢ無線デバイス（アンテナ）
３３ａ’−ｎ’ ＵＷＢ無線デバイス（アンテナ）
３４ コントローラ
３４’ コントローラ
３５ 高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール
３５’ ＦＦＴモジュール
３６ リスト生成モジュール
４０ 矢印
４０’ 矢印
４１ 矢印
４１’ 矢印
４２ 矢印
４２’ 矢印
８０’ 干渉雑音温度モジュール
９０ 上部セグメント
９１ 下部セグメント
１００ ブロック
１０１ ブロック
１０２ ブロック
１０３ ブロック
１０４ ブロック
１００’ ブロック
１０１’ ブロック
１０３’ ブロック
１０４’ ブロック
１１０’ ブロック
１１１’ ブロック
１１２’ ブロック
１１３’ ブロック
１１４’ ブロック
１２０ ブロック
１２１ ブロック
１２２ ブロック
１２３ ブロック
１２４ ブロック
１２０’ ブロック
１２１’ ブロック
１２３’ ブロック
１２４’ ブロック
１３０’ ブロック
１３１’ ブロック
１３２’ ブロック
１３３’ ブロック
１３４’ ブロック
１３５’ ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超広帯域（ＵＷＢ）無線ネットワークであって、
ＵＷＢ周波数範囲に及ぶ複数ＵＷＢ周波数ビンによって通信する複数ＵＷＢ無線デバイスを備え、
該ＵＷＢ無線デバイスの少なくとも１つが、
各ＵＷＢ周波数ビンに関連した個別の実際の信号レベルを判定し、
個別の周波数ビンが使用されていない場合、第１の干渉閾値と、実際の信号レベルそれぞれとを比較することによって使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストを生成し、
個別の周波数ビンが使用されている場合、前記第１の干渉閾値よりも高い第２の干渉閾値と、実際の信号レベルそれぞれとを比較することによって使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストを生成し、
前記リストを少なくとも１つの別のUWB無線デバイスに通信することを特徴とするＵＷＢ無線ネットワーク。
【請求項２】
請求項１記載のＵＷＢ無線ネットワークであって、前記少なくとも１つのＵＷＢ無線デバイスが、
実際の信号レベルを判定する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュールを備えることを特徴とするＵＷＢ無線ネットワーク。
【請求項３】
請求項１記載のＵＷＢ無線ネットワークであって、前記少なくとも１つのＵＷＢ無線デバイスが、
実際の信号レベルを判定する離散フーリエ変換（ＤＦＴ）モジュールを備えることを特徴とするＵＷＢ無線ネットワーク。
【請求項４】
超広帯域（ＵＷＢ）無線通信の方法であって、
複数ＵＷＢ無線デバイスを用いて、ＵＷＢ周波数範囲に及ぶ複数ＵＷＢ周波数ビンによって通信する工程と、
各ＵＷＢ周波数ビンに関連した個別の実際の信号レベルを判定する工程と、
個別の周波数ビンが使用されていない場合、第１の干渉閾値と、実際の信号レベルそれぞれとを比較することによって使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストを生成し、
個別の周波数ビンが使用されている場合、前記第１の干渉閾値よりも高い第２の干渉閾値と、実際の信号レベルそれぞれとを比較することによって使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストを生成し、前記リストを少なくとも１つの別のUWB無線デバイスに通信する工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法であって、めいめいの実際の信号レベルを判定する工程が、
実際の信号レベルを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて判定する工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４記載の方法であって、めいめいの実際の信号レベルを判定する工程が、
実際の信号レベルを、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を用いて判定する工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項１】
超広帯域（ＵＷＢ）無線ネットワークであって、
ＵＷＢ周波数範囲に及ぶ複数ＵＷＢ周波数ビンによって通信する複数ＵＷＢ無線デバイスを備え、
該ＵＷＢ無線デバイスの少なくとも１つが、
各ＵＷＢ周波数ビンに関連した個別の実際の信号レベルを判定し、
個別の周波数ビンが使用されていない場合、第１の干渉閾値と、実際の信号レベルそれぞれとを比較することによって使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストを生成し、
個別の周波数ビンが使用されている場合、前記第１の干渉閾値よりも高い第２の干渉閾値と、実際の信号レベルそれぞれとを比較することによって使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストを生成し、
前記リストを少なくとも１つの別のUWB無線デバイスに通信することを特徴とするＵＷＢ無線ネットワーク。
【請求項２】
請求項１記載のＵＷＢ無線ネットワークであって、前記少なくとも１つのＵＷＢ無線デバイスが、
実際の信号レベルを判定する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュールを備えることを特徴とするＵＷＢ無線ネットワーク。
【請求項３】
請求項１記載のＵＷＢ無線ネットワークであって、前記少なくとも１つのＵＷＢ無線デバイスが、
実際の信号レベルを判定する離散フーリエ変換（ＤＦＴ）モジュールを備えることを特徴とするＵＷＢ無線ネットワーク。
【請求項４】
超広帯域（ＵＷＢ）無線通信の方法であって、
複数ＵＷＢ無線デバイスを用いて、ＵＷＢ周波数範囲に及ぶ複数ＵＷＢ周波数ビンによって通信する工程と、
各ＵＷＢ周波数ビンに関連した個別の実際の信号レベルを判定する工程と、
個別の周波数ビンが使用されていない場合、第１の干渉閾値と、実際の信号レベルそれぞれとを比較することによって使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストを生成し、
個別の周波数ビンが使用されている場合、前記第１の干渉閾値よりも高い第２の干渉閾値と、実際の信号レベルそれぞれとを比較することによって使用禁止ＵＷＢ周波数ビン・リストを生成し、前記リストを少なくとも１つの別のUWB無線デバイスに通信する工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法であって、めいめいの実際の信号レベルを判定する工程が、
実際の信号レベルを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて判定する工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４記載の方法であって、めいめいの実際の信号レベルを判定する工程が、
実際の信号レベルを、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を用いて判定する工程を備えることを特徴とする方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１７５７６（Ｐ２００９−１７５７６Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０８８６６（Ｐ２００８−２０８８６６）
【出願日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【分割の表示】特願２００５−２０１００（Ｐ２００５−２０１００）の分割
【原出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【出願人】（５９４０７１６７５）ハリス コーポレイション (287)
【氏名又は名称原語表記】Ｈａｒｒｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【分割の表示】特願２００５−２０１００（Ｐ２００５−２０１００）の分割
【原出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【出願人】（５９４０７１６７５）ハリス コーポレイション (287)
【氏名又は名称原語表記】Ｈａｒｒｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]