(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】
(24)【登録日】2023-11-01
(45)【発行日】2023-11-10
(54)【発明の名称】相互に調整されていないネットワークのチャネルアクセスパターンの生成
(51)【国際特許分類】
H04W 72/044 20230101AFI20231102BHJP
H04W 72/23 20230101ALI20231102BHJP
【FI】
H04W72/044 110
H04W72/23
(21)【出願番号】P 2020571713
(86)(22)【出願日】2019-06-19
(86)【国際出願番号】 EP2019066289
(87)【国際公開番号】W WO2019243466
(87)【国際公開日】2019-12-26
【審査請求日】2021-02-17
(31)【優先権主張番号】102018210245.7
(32)【優先日】2018-06-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】500341779
【氏名又は名称】フラウンホーファー-ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デル・アンゲヴァンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン
(73)【特許権者】
【識別番号】507239592
【氏名又は名称】フリードリヒ-アレクサンダー-ウニベルジテート・エアランゲン-ニュルンベルク
(74)【代理人】
【識別番号】100134119
【氏名又は名称】奥町 哲行
(72)【発明者】
【氏名】オーバーンオースタラ・フランク
(72)【発明者】
【氏名】マイヤー・ライムンド
(72)【発明者】
【氏名】キリアン・ゲルト
(72)【発明者】
【氏名】ベルンハルト・ヨーゼフ
(72)【発明者】
【氏名】ウェクスラー・ヨハネス
(72)【発明者】
【氏名】クナイゼル・ヤコブ
(72)【発明者】
【氏名】エレス・ステファン
(72)【発明者】
【氏名】ロバート・イェルク
【審査官】青木 健
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第2010/0034239(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2015/0163814(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2011/0305232(US,A1)
【文献】特表2003-506956(JP,A)
【文献】特表2003-518855(JP,A)
【文献】特表2016-537857(JP,A)
【文献】国際公開第2016/031343(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04W 4/00 - 99/00
H04B 7/24 - 7/26
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信システム(102)の基地局(104)であって、前記通信システム(102)が、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信し、
前記基地局(104)が、信号(120)を送信するように構成され、前記信号(120)が、チャネルアクセスパターン(110)に関する情報を含み、前記チャネルアクセスパターン(110)が、前記通信システムの前記通信に使用可能な前記周波数帯域の周波数ホップベースおよび/または時間ホップベースの占有を示し、前記情報が、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータ(134)の状態(142)を記述し、または前記情報が、数値シーケンスの番号(143_1、143_2)を記述し、前記数値シーケンスが前記チャネルアクセスパターン(110)を決定し、前記基地局(104)が、前記チャネルアクセスパターンによって決定されたリソースの実際のサブセットを使用することによって前記通信システムの参加者と通信するように構成され、
前記基地局(104)が、
-前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)、または前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)から導出された前記数値シーケンスの番号(142’)、または前記数値シーケンスの前記番号(143_1、143_2)、および
-前記通信システムの個々の情報(102)
の関数として疑似乱数Rを識別するように構成され、
前記疑似乱数Rが、前記チャネルアクセスパターン(110)を決定する、基地局(104)。
【請求項2】
前記チャネルアクセスパターンが、前記複数の他の通信システムのうちの少なくとも1つの他の通信システムがそれに基づいて前記周波数帯域にアクセスする別のチャネルアクセスパターンとは異なる、請求項1に記載の基地局(104)。
【請求項3】
前記基地局(104)が、前記他の通信システムに関して非協調的に動作するように構成される、請求項1~2のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項4】
前記基地局(104)が、前記チャネルアクセスパターン(110)に関する前記情報を有する前記信号(120)を複数回放出するように構成され、
前記信号(120)の連続放出とともに転送される前記チャネルアクセスパターン(110)に関する前記情報が、前記数値シーケンスジェネレータ(134)の異なる状態(142)または前記数値シーケンスの異なる番号(143_1,143_2)を記述する、請求項1~3のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項5】
前記信号(120)の放出とともに転送される前記情報が、前記数値シーケンスジェネレータの前記状態(142)のサブセットまたは前記数値シーケンスの前記番号(143_1,143_2)のみを記述する、請求項1~4に記載の基地局(104)。
【請求項6】
前記チャネルアクセスパターン(110)に関する前記情報が、前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)またはそこから導出された情報であり、
または、前記チャネルアクセスパターン(110)に関する前記情報が、前記数値シーケンスの前記番号(143_1、143_2)またはそこから導出された情報である、請求項1~5のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項7】
前記基地局(104)が、前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)または前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)から導出された前記数値シーケンスの番号(142’)の関数として前記チャネルアクセスパターン(110)を識別するように構成される、請求項1~6のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項8】
前記数値シーケンスジェネレータ(138)の状態(142)に続く前記数値シーケンスジェネレータ(138)の前記状態(142)が、前記数値シーケンスジェネレータ(138)の前記状態(142)に基づいて識別可能であり、
前記基地局(104)が、前記数値シーケンスジェネレータ(138)の前記次の状態(142)またはそれから導出された前記数値シーケンスの次の番号(142’)の関数として前記チャネルアクセスパターン(110)を識別するように構成される、請求項1~7に記載の基地局(104)。
【請求項9】
前記基地局(104)が、前記通信システム(102)の個々の情報の関数として前記チャネルアクセスパターン(110)を識別するように構成される、請求項1~8のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項10】
前記通信システム(102)の前記個々の情報が、前記通信システム(102)の固有の情報である、請求項9に記載の基地局(104)。
【請求項11】
前記通信システム(102)の前記固有の情報が、ネットワーク固有の識別子(140)である、請求項10に記載の基地局(104)。
【請求項12】
前記ネットワーク固有の識別子が、前記通信システム(102)の識別である、請求項11に記載の基地局(104)。
【請求項13】
前記基地局(104)が、マッピング関数を使用することによって、
-前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)または前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)から導出された前記数値シーケンスの番号(142’)、または前記数値シーケンスの前記番号(143_1、143_2)、および
-前記通信システムの前記個々の情報(102)
を時間情報(148)および周波数情報(146)上にマッピングするように構成され、
前記時間情報(148)および前記周波数情報(146)が、前記チャネルアクセスパターン(110)のリソース(112)を記述する、請求項1~12のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項14】
前記時
間情報(148)が、タイムスロットまたはタイムスロットインデックスを記述する、請求項13に記載の基地局(104)。
【請求項15】
前記時間情報(148)をマッピングするとき、前記マッピング関数が、前記通信システム(102)の活動率を考慮し、
前記活動率が、実行前に指定されるか、または前記信号(120)または前記基地局(104)によって送信されるさらなる信号が、前記活動率に関する情報を含む、請求項13~14のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項16】
前記時間情報(148)上にマッピングするとき、前記マッピング関数が、前記チャネルアクセスパターン(110)が異なる活動率の領域を含むように、前記通信システム(102)の異なる活動率を考慮し、
前記信号(120)または前記さらなる信号が、前記活動率に関する情報を含む、請求項15に記載の基地局(104)。
【請求項17】
前記基地局(104)が、前記通信システム(102)の現在のまたは予測される利用状況の関数として前記活動率を動的に適応させるように構成される、請求項15~16のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項18】
前記時間情報(148)上にマッピングするとき、前記マッピング関数が、前記チャネルアクセスパターン(110)の連続するタイムスロットまたはタイムスロットインデックス間の指定された最小距離にしたがう、請求項14~17のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項19】
前記周波数情報(146)が、周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックスを記述する、請求項13~18のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項20】
前記周波数情報(146)が、連続する周波数チャネル間の距離、または前記チャネルアクセスパターン(110)の周波数チャネルインデックスを記述する、請求項13~18のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項21】
前記周波数情報(146)上にマッピングするとき、前記マッピング関数が、連続する周波数チャネル間の指定された最小距離または前記チャネルアクセスパターン(110)の周波数チャネルインデックスにしたがう、請求項19~20のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項22】
前記周波数情報(146)上にマッピングする場合、干渉しやすい周波数チャネルまたは前記干渉しやすい周波数チャネルの範囲が、前記チャネルアクセスパターン(110)によって占有されていないかまたはより少なく占有されるように前記マッピング関数が、前記周波数帯域の前記干渉しやすい周波数チャネルまたは前記干渉しやすい周波数チャネルの範囲を考慮する、請求項13~21のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項23】
前記周波数情報(146)が、少なくとも2つの直接隣接または離間した周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックスを含む、前記周波数帯域の周波数リソースのバンドリングを記述する、請求項13~22のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項24】
前記基地局(104)が、前記疑似乱数Rに基づいて前記チャネルアクセスパターン(110)のリソース(112)を識別するように構成される、請求項1に記載の基地局(104)。
【請求項25】
前記信号(120)がビーコン信号である、請求項1~24のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項26】
前記数値シーケンスジェネレータ(134)が、周期的数値シーケンスを生成するための周期的数値シーケンスジェネレータである、請求項1~25のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項27】
前記数値シーケンスジェネレータ(134)が、疑似乱数数値シーケンスを生成するための決定論的乱数ジェネレータである、請求項1~26のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項28】
前記数値シーケンスジェネレータの前記状態(142)が、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスであり、
または、前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)から導出された番号(142’)が、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスである、請求項1~27のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項29】
前記数値シーケンスの前記番号(143_1、143_2)が、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスである、請求項1~28のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項30】
前記チャネルアクセスパターンによって定義される前記周波数帯域の占有が、別の通信システムによる前記周波数帯域の占有と少なくとも部分的にオーバーラップする、請求項1~29のいずれか一項に記載の基地局(104)。
【請求項31】
通信システム(102)の端末点(106_1)であって、前記通信システム(102)が、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信し、
前記端末点(106_1)が、信号(120)を受信するように構成され、前記信号(120)が、チャネルアクセスパターン(110)に関する情報を含み、前記チャネルアクセスパターン(110)が、前記通信システム(102)の前記通信に使用可能な前記周波数帯域の周波数ホップベースおよび/または時間ホップベースの占有を示し、
前記端末点(106_1)が、前記チャネルアクセスパターン(110)に関する前記情報に基づいて前記チャネルアクセスパターン(110)を識別するように構成され、
前記情報が、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータ(134)の状態(142)を記述し、または前記情報が、数値シーケンスの番号(143_1、143_2)を記述し、前記数値シーケンスが、前記チャネルアクセスパターン(110)を決定し、
前記端末点(106)が、前記チャネルアクセスパターンによって決定されたリソースの実際のサブセットを使用することによって前記通信システムの参加者と通信するように構成され、
前記端末点(106_1)が、
-前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)、または前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)から導出された前記数値シーケンスの番号(142’)、または前記数値シーケンスの前記番号(143_1、143_2)、および
-前記通信システムの個々の情報(102)
の関数として疑似乱数Rを識別するように構成され、
前記疑似乱数Rが、前記チャネルアクセスパターン(110)を決定する、端末点(106_1)。
【請求項32】
前記チャネルアクセスパターンが、前記複数の他の通信システムのうちの少なくとも1つの他の通信システムがそれに基づいて前記周波数帯域にアクセスする別のチャネルアクセスパターンとは異なる、請求項31に記載の端末点(106_1)。
【請求項33】
前記端末点(106_1)が、前記他の通信システムに対して非協調的に動作するように構成される、請求項31~32のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項34】
前記端末点(106_1)が、前記チャネルアクセスパターン(110)に関する前記情報を含む前記信号(120)を複数回受信するように構成され、
前記信号(120)の連続放出とともに転送される前記チャネルアクセスパターン(110)に関する前記情報が、前記数値シーケンスジェネレータ(134)の異なる状態(142)または前記数値シーケンスの異なる番号(143_1,143_2)を記述し、
前記端末点(106)が、前記チャネルアクセスパターン(110)に関する前記情報に基づいて前記チャネルアクセスパターン(110)を識別するように構成される、請求項31~33のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項35】
前記信号(120)の放出とともに転送される前記情報が、前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)または前記数値シーケンスの前記番号(143_1、143_2)ののサブセットのみを記述する、請求項34に記載の端末点(106_1)。
【請求項36】
前記チャネルアクセスパターン(110)に関する前記情報が、前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)またはそこから導出された情報であり、
または、前記チャネルアクセスパターン(110)に関する前記情報は、前記数値シーケンスの前記番号(143_1、143_2)またはそこから導出された情報である、請求項31~35のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項37】
前記端末点(106_1)が、前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)または前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)から導出された前記数値シーケンスの番号(142’)の関数として前記チャネルアクセスパターン(110)を識別するように構成される、請求項31~36のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項38】
前記数値シーケンスジェネレータ(134)の状態(142)に続く前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)が、前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)に基づいて識別可能であり、
前記端末点(106_1)が、前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記次の状態(142)またはそれから導出された前記数値シーケンスの次の番号(142’)の関数として前記チャネルアクセスパターン(110)を識別するように構成される、請求項31~37のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項39】
前記端末点(106_1)が、前記通信システム(102)の個々の情報の関数として前記チャネルアクセスパターン(110)を識別するように構成される、請求項31~38のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項40】
前記通信システム(102)の前記個々の情報が、前記通信システム(102)の固有の情報である、請求項39に記載の端末点(106_1)。
【請求項41】
前記通信システム(102)の前記固有の情報が、ネットワーク固有の識別子である、請求項40に記載の端末点(106_1)。
【請求項42】
前記ネットワーク固有の識別子が、前記通信システム(102)の識別である、請求項41に記載の端末点(106_1)。
【請求項43】
前記端末点(106_1)が、マッピング関数を使用することにより、
-前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)または前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)から導出された前記数値シーケンスの番号(142’)、または前記数値シーケンスの前記番号(143_1、143_2)、および
前記通信システムの前記個々の情報(102)
を時間情報(148)および周波数情報(146)上にマッピングするように構成され、
前記時間情報(148)および前記周波数情報(146)が、前記チャネルアクセスパターン(110)のリソース(112)を記述する、請求項31~42のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項44】
前記時
間情報(148)が、タイムスロットまたはタイムスロットインデックスを記述する、請求項43に記載の端末点(106_1)。
【請求項45】
前記時間情報(148)をマッピングするとき、前記マッピング関数が、前記通信システム(102)の活動率を考慮し、
前記活動率が、実行前に指定されるか、または前記信号(120)またはさらなる受信信号が、前記活動率に関する情報を含む、請求項43~44のいずれかに記載の端末点(106_1)。
【請求項46】
前記時間情報(148)上にマッピングするとき、前記マッピング関数が、前記チャネルアクセスパターン(110)が異なる活動率の領域を含むように、前記通信システム(102)の異なる活動率を考慮し、
前記信号(120)または前記さらなる信号が、前記活動率に関する情報を含む、請求項45に記載の端末点(106_1)。
【請求項47】
前記信号が前記通信システムの前記活動率に関する情報を含み、
または、前記端末点(106_1)がさらなる信号を受信するように構成され、前記さらなる信号が前記通信システムの前記活動率に関する情報を含む、請求項45~46のいずれかに記載の端末点(106_1)。
【請求項48】
前記時間情報(148)上にマッピングするとき、前記マッピング関数が、前記チャネルアクセスパターン(110)の連続するタイムスロットまたはタイムスロットインデックス間の指定された最小距離にしたがう、請求項44~47のいずれかに記載の端末点(106_1)。
【請求項49】
前記周波数情報(146)が、周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックスを記述する、請求項43~48のいずれかに記載の端末点(106_1)。
【請求項50】
前記周波数情報(146)が、連続する周波数チャネル間の距離、または前記チャネルアクセスパターン(110)の周波数チャネルインデックスを記述する、請求項43~48のいずれかに記載の端末点(106_1)。
【請求項51】
前記周波数情報(146)上にマッピングするとき、前記マッピング関数が、連続する周波数チャネル間の指定された最小距離または前記チャネルアクセスパターン(110)の周波数チャネルインデックスにしたがう、請求項49~50のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項52】
前記周波数情報(146)上にマッピングする場合、干渉しやすい周波数チャネルまたは前記干渉しやすい周波数チャネルの範囲が、前記チャネルアクセスパターン(110)によって占有されていないかまたはより少なく占有されるように前記マッピング関数が、前記周波数帯域の前記干渉しやすい周波数チャネルまたは前記干渉しやすい周波数チャネルの範囲を考慮する、請求項43~51のいずれかに記載の端末点(106_1)。
【請求項53】
前記周波数情報が、少なくとも2つの直接隣接または離間した周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックスを記述する、請求項38~47のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項54】
前記端末点(106_1)が、前記疑似乱数Rに基づいて前記チャネルアクセスパターン(110)のリソース(112)を識別するように構成される、請求項31に記載の端末点(106_1)。
【請求項55】
前記信号(120)がビーコン信号である、請求項の31~54いずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項56】
前記数値シーケンスジェネレータ(134)が、周期的数値シーケンスを生成するための周期的数値シーケンスジェネレータである、請求項31~55のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項57】
前記数値シーケンスジェネレータ(134)が、疑似乱数数値シーケンスを生成するための決定論的乱数ジェネレータである、請求項31~56のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項58】
前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)が、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスであり、
または、前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)から導出された番号(142’)が、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスである、請求項31~57のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項59】
前記数値シーケンスの前記番号(143_1、143_2)が、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスである、請求項31~58のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項60】
前記チャネルアクセスパターンによって定義される前記周波数帯域の占有が、別の通信システムによる前記周波数帯域の占有と少なくとも部分的にオーバーラップする、請求項31~59のいずれか一項に記載の端末点(106_1)。
【請求項61】
通信システム(102)であって、
請求項1~30のいずれか一項に記載の基地局(104)と、
請求項31~60のいずれか一項に記載の少なくとも1つの端末点(106_1)と、を備える、通信システム(102)。
【請求項62】
通信システム(102)の基地局(104)を動作させる方法(200)であって、
前記通信システム(102)が、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信し、前記方法が、
信号(120)を送信すること(202)であって、前記信号(120)が、チャネルアクセスパターン(110)に関する情報を含み、前記チャネルアクセスパターン(110)が、前記通信システム(102)の前記通信に使用可能な前記周波数帯域の周波数ホップベースおよび/または時間ホップベースの占有を示し、
前記情報が、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータ(134)の状態(142)を記述し、または前記情報が、数値シーケンスの番号(143_1、143_2)を記述し、前記数値シーケンスが、前記チャネルアクセスパターンを決定することと、
前記チャネルアクセスパターンによって決定されたリソースの実際のサブセットを使用することによって前記通信システムの参加者と通信することと、
-前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)、または前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)から導出された前記数値シーケンスの番号(142’)、または前記数値シーケンスの前記番号(143_1、143_2)、および
-前記通信システムの個々の情報(102)
の関数として疑似乱数Rを識別することと、を備え、
前記疑似乱数Rが、前記チャネルアクセスパターン(110)を決定する、方法(200)。
【請求項63】
通信システム(102)の端末点(106_1)を動作させる方法(210)であって、前記通信システム(102)が、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信し、前記方法が、
信号(120)を受信すること(212)であって、前記信号(120)が、チャネルアクセスパターン(110)に関する情報を含み、前記チャネルアクセスパターン(110)が、前記通信システム(102)の前記通信に使用可能な前記周波数帯域の周波数ホップベースおよび/または時間ホップベースの占有を示すことと、
前記チャネルアクセスパターンに関する前記情報に基づいて前記チャネルアクセスパターン(110)を識別すること(214)であって、
前記情報が、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータ(134)の状態(142)を記述し、または前記情報が、数値シーケンスの番号(143_1、143_2)を記述し、前記数値シーケンスが、前記チャネルアクセスパターンを決定することと、
前記チャネルアクセスパターンによって決定されたリソースの実際のサブセットを使用することによって前記通信システムの参加者と通信することと、
-前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)、または前記数値シーケンスジェネレータ(134)の前記状態(142)から導出された前記数値シーケンスの番号(142’)、または前記数値シーケンスの前記番号(143_1、143_2)、および
-前記通信システムの個々の情報(102)
の関数として疑似乱数Rを識別することと、を備え、
前記疑似乱数Rが、前記チャネルアクセスパターン(110)を決定する、方法(210)。
【請求項64】
コンピュータプログラムがコンピュータまたはマイクロプロセッサ上で実行される場合、請求項62~63のいずれか一項に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、通信システムの参加者のためのコントローラ、通信システムの基地局、通信システムの端末点、および通信システムに関し、通信システムは、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信する。いくつかの実施形態は、相互に調整されていないネットワークのためのチャネルアクセスパターンの生成に関する。
【背景技術】
【0002】
複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域における通信システムの参加者間の無線通信では、他の通信システムの外乱信号による干渉(=他の通信システムの参加者間の通信)の回避が必要である。
【0003】
干渉を回避するための一般的な方法
自身の無線ネットワーク(または通信システム)内の参加者の妨害は、多くの場合、(例えば、基地局によって行われる)無線リソースの調整された競合のない割り当てによって回避される。例えば、これは、モバイル無線規格GSM、UMTS、およびLTEで行われ、(初期ネットワークログオンフェーズ以外で)同じネットワーク内の無線参加者の衝突は、いわゆる「スケジューリング」によって完全に回避されることができる。
【0004】
自身のネットワーク外の無線参加者による妨害は、多くの場合、適切な無線ネットワーク計画によって軽減される。この場合、利用可能な周波数帯域全体からの特定の使用可能な周波数範囲(おそらく複数の周波数チャネルで構成される)が各ネットワークに割り当てられる。隣接するネットワークは、異なる周波数範囲を使用し、これは、隣接するネットワークの参加者間に直接的な障害がない理由である。結局、この方法は、ネットワーク間の一種の調整も表す。
【0005】
個々のネットワークへの周波数範囲または無線チャネルのそのような指定された割り当てが不可能または実行不可能である場合(例えば、ライセンスされていない周波数帯域でよくあることであるが)、ネットワークは、例えば、未使用の周波数範囲を決定することができ、または、使用率測定によって指定された周波数範囲のセットから最も使用されていないものを決定し、それを占有し、もしくはそれに切り替える。
【0006】
TSMA法を使用する際の干渉の回避
さらなるケースは、いわゆるテレグラム分割多元接続(TSMA)法[1]によるメッセージ(データパケット)の送信である。ここで、ネットワークによって使用可能な周波数範囲は、指定された数の周波数チャネルに分割され、データパケットは、通常、異なる時点で異なる周波数チャネルで送信される複数の部分データパケットに分割されて転送される。この場合、例えば、[2]に示すように、部分データパケットの転送に使用されるホッピングパターン(または時間/周波数ホッピングパターン)が特に重要な役割を果たす。ネットワークの特に高い利用率は、可能な限り多くの異なるホッピングパターンがあり、それらの中に可能な限り少ない短いオーバーラップシーケンスのみを含む場合に達成されることができる。それらの間のいくつかのネットワークの干渉を減らすために、ネットワークは、互いに対して異なるホッピングパターンを使用することができる。これらのネットワーク固有のホッピングパターンは、それぞれのネットワークの全ての参加者に知られている必要がある。さらにまた、異なるネットワークの参加者の部分データパケット間の体系的な衝突を回避するために、ホッピングパターンは、上述したように、互いに関して短いオーバーラップシーケンスのみを有することが望ましい。
【0007】
相互に調整されたネットワークでは、受信範囲内の他のネットワークのホッピングパターンとできるだけオーバーラップしない個別のホッピングパターンを各ネットワークに割り当てることができる。利用可能な全てのホッピングパターンの全体を(ホッピングパターンの)セットとして表にすることができ、そこからネットワーク全体の調整インスタンスが1つの/いくつかの個別のホッピングパターンを各ネットワークに割り当てる。適切なホッピングパターンのセットの計算は、適切な最適化基準にしたがって事前に行うことができる。
【0008】
ネットワークが相互に調整されておらず、時間的および周波数領域で同期されていない可能性もある場合は、原則として上記の方法(表形式の事前計算されたホッピングパターン)を適用することができるが、2つのネットワークがランダムに同じホッピングパターンを使用するリスクがある。2つの(相互に影響を与える)ネットワークが同じホッピングパターンを使用する確率を実行可能な範囲まで減らすには、特に多くのネットワークがあるシナリオでは、非常に多くの利用可能なホッピングパターンが存在する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
したがって、本発明の目的は、複数の相互に調整されていない通信システムが同じ周波数帯域を無線通信に使用する場合に、転送の信頼性を高める概念を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
この目的は、独立請求項によって解決される。
有利なさらなる開発は、従属請求項に見出すことができる。
【0011】
実施形態は、通信システムの基地局であって、通信システムが、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域[例えば、ライセンスフリーおよび/または許可フリーの周波数帯域;例えば、ISM帯域]において無線通信し、基地局が、信号[例えば、ビーコン信号]を送信するように構成され、信号が、チャネルアクセスパターンに関する情報を含み、チャネルアクセスパターンが、通信システムの通信に使用可能な周波数帯域の[例えば、リソースの]周波数ホップベースおよび/または時間ホップベースの占有[例えば、通信システムの通信に使用可能な周波数リソースの時間的シーケンス(例えば、周波数帯域全体に分散されている)]を示し、情報が、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータ[例えば、周期的数値シーケンスジェネレータまたは決定論的乱数ジェネレータ]の状態を記述し、または情報が、数値シーケンス[例えば、周期的タイムスロットインデックスシーケンスおよび/または周期的ビーコンインデックスシーケンス]の番号[例えば、タイムスロットインデックスおよび/またはビーコンインデックス]を記述し、数値シーケンスがチャネルアクセスパターンを決定する、基地局を提供する。
【0012】
実施形態では、チャネルアクセスパターンは、複数の他の通信システムのうちの少なくとも1つの他の通信システムが周波数帯域にアクセスすることに基づいて、別のチャネルアクセスパターンとは異なることができる。
【0013】
実施形態では、基地局は、他の通信システムに関して非協調的に動作するように構成されることができる。
【0014】
実施形態では、基地局は、チャネルアクセスパターンまたはそのサブセットによって決定されるリソースを使用することによって、通信システムの参加者と通信するように構成されることができる。
【0015】
実施形態では、基地局は、チャネルアクセスパターンに関する情報を含む信号を複数回[例えば、定期的に]放出するように構成されることができ、信号の連続的な放出によって転送されたチャネルアクセスパターンに関する情報は、数値シーケンスジェネレータの異なる[例えば、連続または即時連続]状態または数値シーケンスの異なる番号を記述する。
【0016】
実施形態では、信号の放出とともに転送される情報は、数値シーケンスジェネレータの状態のサブセットまたは数値シーケンスの番号のサブセットのみを記述することができる[例えば、n番目ごとの状態またはn番目ごとのインデックス番号のみが転送され、nは2以上の自然数である]。
【0017】
実施形態では、チャネルアクセスパターンに関する情報は、数値シーケンスジェネレータの状態またはそこから導出された情報[例えば、数値シーケンスジェネレータの状態の一部(例えば、数値シーケンスジェネレータの状態のLSB)]とすることができる。
【0018】
実施形態では、チャネルアクセスパターンに関する情報は、数値シーケンスの番号またはそこから導出された情報[例えば、数値シーケンスの状態の一部(例えば、数値シーケンスの番号のLSB)]とすることができる。
【0019】
実施形態では、基地局は、数値シーケンスジェネレータの状態または数値シーケンスジェネレータの状態から導出されたいくつかの数値シーケンスの関数としてチャネルアクセスパターンを識別するように構成されることができる。
【0020】
実施形態では、数値シーケンスジェネレータの状態に[例えば、直接]続く数値シーケンスジェネレータの状態は、数値シーケンスジェネレータの状態に基づいて識別可能とすることができ、基地局は、数値シーケンスジェネレータの次の状態またはそこから導出された数値シーケンスの次の番号の関数としてチャネルアクセスパターンを識別するように構成されることができる。
【0021】
実施形態では、基地局は、通信システムの個々の情報[例えば、ネットワーク固有の識別子などの通信システムの固有情報]の関数としてチャネルアクセスパターンを識別するように構成されることができる。
【0022】
実施形態では、通信システムの個々の情報は、通信システムの固有の情報とすることができる。
【0023】
実施形態では、通信システムの固有の情報は、ネットワーク固有の識別子とすることができる。
【0024】
実施形態では、ネットワーク固有の識別子は、通信システムの識別とすることができる。
【0025】
実施形態では、基地局は、マッピング関数を使用することによって、
-数値シーケンスジェネレータの状態または数値シーケンスジェネレータの状態から導出された数値シーケンスの番号、または数値シーケンスの番号、および
-通信システムの個々の情報
を時間情報および周波数情報上にマッピングするように構成されることができ、時間情報および周波数情報は、チャネルアクセスパターンのリソースを記述する。
【0026】
実施形態では、時間インデックス情報は、タイムスロットまたはタイムスロットインデックスを記述することができる。
【0027】
実施形態では、時間情報をマッピングするとき、マッピング関数は、通信システムの活動率を考慮することができ、活動率は、実行前に指定され、または基地局によって送信される信号またはさらなる信号は、活動率に関する情報を含む。
【0028】
実施形態では、時間情報上にマッピングする場合、マッピング関数は、チャネルアクセスパターンが異なる活動率の領域を含むように、通信システムの異なる活動率を考慮することができ、信号またはさらなる信号は、活動率に関する情報を含む。
【0029】
実施形態では、基地局は、通信システムの現在のまたは予測される利用状況の関数として活動率を動的に適応させるように構成されることができる。
【0030】
実施形態では、時間情報上にマッピングする場合、マッピング関数は、チャネルアクセスパターンの[例えば、直接]連続するタイムスロットまたはタイムスロットインデックス間の[例えば、1つまたは複数のタイムスロットまたはタイムスロットインデックスの]指定された最小距離にしたがうことができる。
【0031】
実施形態では、周波数情報は、周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックスを記述することができる。
【0032】
実施形態では、周波数情報は、チャネルアクセスパターンの[例えば、直接]連続する周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックス間の距離を記述することができる。
【0033】
実施形態では、周波数情報上にマッピングする場合、マッピング関数は、チャネルアクセスパターンの[例えば、直接]連続する周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックス間の指定された最小距離にしたがうことができる。
【0034】
実施形態では、周波数情報上にマッピングする場合、マッピング関数は、干渉しやすい周波数チャネルまたは干渉しやすい周波数チャネルの範囲がチャネルアクセスパターンによって占有されないかまたはより少なく占有されるように、周波数帯域の干渉しやすい周波数チャネルまたは干渉しやすい周波数チャネルの範囲を考慮することができる。
【0035】
実施形態では、周波数情報は、少なくとも2つの直接隣接または離間した周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックスを含む、周波数帯域の周波数リソースのバンドリングを記述することができる。
【0036】
実施形態では、基地局は、以下の関数として疑似乱数Rを識別するように構成されることができる:
-数値シーケンスジェネレータの状態、または数値シーケンスジェネレータの状態から導出された数値シーケンスの番号、または数値シーケンスの番号、および
-通信システムの個々の情報、ここで、疑似乱数Rはチャネルアクセスパターンを決定する。
【0037】
実施形態では、基地局は、疑似乱数Rに基づいてチャネルアクセスパターンのリソース[例えば、周波数チャネルおよび/またはタイムスロット、または周波数チャネルインデックスおよび/またはタイムスロットインデックス]を識別するように構成されることができる。
【0038】
実施形態では、信号はビーコン信号とすることができる。
【0039】
実施形態では、数値シーケンスジェネレータは、周期的数値シーケンスを生成するための周期的数値シーケンスジェネレータとすることができる。
【0040】
実施形態では、数値シーケンスジェネレータは、疑似乱数数値シーケンスを生成するための決定論的乱数ジェネレータとすることができる。
【0041】
実施形態では、数値シーケンスジェネレータの状態は、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスとすることができる。
【0042】
実施形態では、数値シーケンスジェネレータの状態から導出される番号は、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスとすることができる。
【0043】
実施形態では、数値シーケンスの番号は、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスとすることができる。
【0044】
実施形態では、チャネルアクセスパターンによって定義される周波数帯域の占有は、別の通信システムによる周波数帯域の占有と少なくとも部分的にオーバーラップすることができる。
【0045】
さらなる実施形態は、通信システムの端末点であって、通信システムが、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域[例えば、ライセンスフリーおよび/または許可フリーの周波数帯域;例えば、ISM帯域]において無線通信し、端末点が、信号[例えば、ビーコン信号]を受信するように構成され、信号が、チャネルアクセスパターンに関する情報を含み、チャネルアクセスパターンが、通信システムの通信に使用可能な周波数帯域の[例えば、リソースの]周波数ホップベースおよび/または時間ホップベースの占有[例えば、通信システムの通信に使用可能な周波数リソースの時間的シーケンス(例えば、周波数帯域全体に分散されている)]を示し、端末点が、チャネルアクセスパターンに関する情報に基づいてチャネルアクセスパターンを識別するように構成され、情報が、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータ[例えば、周期的数値シーケンスジェネレータまたは決定論的乱数ジェネレータ]の状態を記述し、または情報が、数値シーケンス[例えば、周期的タイムスロットインデックスシーケンスおよび/または周期的ビーコンインデックスシーケンス]の番号[例えば、タイムスロットインデックスおよび/またはビーコンインデックス]を記述し、数値シーケンスがチャネルアクセスパターンを決定する、端末点を提供する。
【0046】
実施形態では、チャネルアクセスパターンは、複数の他の通信システムのうちの少なくとも1つの他の通信システムが周波数帯域にアクセスすることに基づいて、別のチャネルアクセスパターンとは異なることができる。
【0047】
実施形態では、端末点は、他の通信システムに関して非協調的に動作するように構成されることができる。
【0048】
実施形態では、端末点は、チャネルアクセスパターンまたはそのサブセットによって決定されるリソースを使用することによって、通信システムの参加者と通信するように構成されることができる。
【0049】
実施形態では、端末点は、チャネルアクセスパターンに関する情報を含む信号を複数回[例えば、定期的に]受信するように構成されることができ、信号の連続的な放出で転送されたチャネルアクセスパターンに関する情報は、異なる、数値シーケンスジェネレータの[例えば、連続または即時連続]状態、または数値シーケンスの異なる番号を記述し、端末点は、チャネルアクセスパターンに関する情報に基づいて[例えば、数値シーケンスジェネレータの異なる状態または数値シーケンスの異なる番号に基づいて]チャネルアクセスパターンを識別するように構成されることができる。
【0050】
実施形態では、信号の放出とともに転送される情報は、数値シーケンスジェネレータの状態のサブセットまたは数値シーケンスの番号のサブセットのみを記述することができる[例えば、n番目ごとの状態またはn番目ごとのインデックス番号のみが転送され、nは2以上の自然数である]。
【0051】
実施形態では、チャネルアクセスパターンに関する情報は、数値シーケンスジェネレータの状態またはそこから導出された情報[例えば、数値シーケンスジェネレータの状態の一部(例えば、数値シーケンスジェネレータの状態のLSB)]とすることができる。
【0052】
実施形態では、チャネルアクセスパターンに関する情報は、数値シーケンスの番号またはそこから導出された情報[例えば、数値シーケンスの状態の一部(例えば、数値シーケンスの番号のLSB)]とすることができる。
【0053】
実施形態では、端末点は、数値シーケンスジェネレータの状態または数値シーケンスジェネレータの状態から導出されたいくつかの数値シーケンスの関数としてチャネルアクセスパターンを識別するように構成されることができる。
【0054】
実施形態では、数値シーケンスジェネレータの状態に[例えば、直接]続く数値シーケンスジェネレータの状態は、数値シーケンスジェネレータの状態に基づいて識別可能とすることができ、端末点は、数値シーケンスジェネレータの次の状態またはそこから導出された数値シーケンスの次の番号の関数としてチャネルアクセスパターンを識別するように構成されることができる。
【0055】
実施形態では、端末点は、通信システムの個々の情報の関数[例えば、ネットワーク固有の識別子などの通信システムの固有情報]としてチャネルアクセスパターンを識別するように構成されることができる。
【0056】
実施形態では、通信システムの個々の情報は、通信システムの固有の情報とすることができる。
【0057】
実施形態では、通信システムの固有の情報は、ネットワーク固有の識別子とすることができる。
【0058】
実施形態では、ネットワーク固有の識別子は、通信システムの識別とすることができる。
【0059】
実施形態では、端末点は、マッピング関数を使用することによって、
-数値シーケンスジェネレータの状態または数値シーケンスジェネレータの状態から導出された数値シーケンスの番号、または数値シーケンスの番号、および
-通信システムの個々の情報
を時間情報および周波数情報上にマッピングするように構成されることができ、時間情報および周波数情報がチャネルアクセスパターンのリソースを記述する。
【0060】
実施形態では、時間インデックス情報は、タイムスロットまたはタイムスロットインデックスを記述することができる。
【0061】
実施形態では、時間情報をマッピングするとき、マッピング関数は、通信システムの活動率を考慮することができ、活動率は、実行前に指定され、または信号またはさらに受信された信号は、活動率に関する情報を含む。
【0062】
実施形態では、時間情報上にマッピングする場合、マッピング関数は、チャネルアクセスパターンが異なる活動率の領域を含むように、通信システムの異なる活動率を考慮することができ、信号またはさらなる信号は、活動率に関する情報を含む。
【0063】
実施形態では、信号は、通信システムの活動率に関する情報を含む。
【0064】
実施形態では、端末点は、さらなる信号を受信するように構成されることができ、さらなる信号は、通信システムの活動率に関する情報を含む。
【0065】
実施形態では、時間情報上にマッピングする場合、マッピング関数は、チャネルアクセスパターンの[例えば、直接]連続するタイムスロットまたはタイムスロットインデックス間の[例えば、1つまたは複数のタイムスロットまたはタイムスロットインデックスの]指定された最小距離にしたがうことができる。
【0066】
実施形態では、周波数情報は、周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックスを記述することができる。
【0067】
実施形態では、周波数情報は、チャネルアクセスパターンの[例えば、直接]連続する周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックス間の距離を記述することができる。
【0068】
実施形態では、周波数情報上にマッピングする場合、マッピング関数は、チャネルアクセスパターンの[例えば、直接]連続する周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックス間の指定された最小距離にしたがうことができる。
【0069】
実施形態では、周波数情報上にマッピングする場合、マッピング関数は、干渉しやすい周波数チャネルまたは干渉しやすい周波数チャネルの範囲がチャネルアクセスパターンによって占有されないかまたはより少なく占有されるように、周波数帯域の干渉しやすい周波数チャネルまたは干渉しやすい周波数チャネルの範囲を考慮することができる。
【0070】
実施形態では、周波数情報は、少なくとも2つの直接隣接または離間した周波数チャネルまたは周波数チャネルインデックスを記述することができる。
【0071】
実施形態では、端末点は、以下の関数として疑似乱数Rを識別するように構成されることができる:
-数値シーケンスジェネレータの状態、または数値シーケンスジェネレータの状態から導出された数値シーケンスの番号、または数値シーケンスの番号、および
-通信システムの個々の情報、
ここで、疑似乱数Rはチャネルアクセスパターンを決定する。
【0072】
実施形態では、端末点は、疑似乱数Rに基づいてチャネルアクセスパターンのリソース[例えば、周波数チャネルおよび/またはタイムスロット、または周波数チャネルインデックスおよび/またはタイムスロットインデックス]を識別するように構成されることができる。
【0073】
実施形態では、信号はビーコン信号とすることができる。
【0074】
実施形態では、数値シーケンスジェネレータは、周期的数値シーケンスを生成するための周期的数値シーケンスジェネレータとすることができる。
【0075】
実施形態では、数値シーケンスジェネレータは、疑似乱数数値シーケンスを生成するための決定論的乱数ジェネレータとすることができる。
【0076】
実施形態では、数値シーケンスジェネレータの状態は、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスとすることができる。
【0077】
実施形態では、数値シーケンスジェネレータの状態から導出される番号は、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスとすることができる。
【0078】
実施形態では、数値シーケンスの番号は、周期的ビーコンインデックスおよび/または周期的タイムスロットインデックスとすることができる。
【0079】
実施形態では、チャネルアクセスパターンによって定義される周波数帯域の占有は、別の通信システムによる周波数帯域の占有と少なくとも部分的にオーバーラップすることができる。
【0080】
さらなる実施形態は、上記の基地局のうちの1つおよび上記の端末点のうちの少なくとも1つを有する通信システムを提供する。
【0081】
さらなる実施形態は、通信システムの基地局を動作させるための方法であって、通信システムが、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信する方法を提供する。この方法は、信号を送信するステップを含み、信号が、チャネルアクセスパターンに関する情報を含み、チャネルアクセスパターンが、通信システムの通信に使用可能な周波数帯域の周波数ホップベースおよび/またはタイムホップベースの占有を示し、情報が、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータの状態を記述し、または情報が、数値シーケンスの番号を記述し、数値シーケンスがチャネルアクセスパターンを決定する。
【0082】
さらなる実施形態は、通信システムの端末点を動作させるための方法であって、通信システムが、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信する方法を提供する。この方法は、信号を受信するステップを含み、信号が、チャネルアクセスパターンに関する情報を含み、チャネルアクセスパターンが、通信システムの通信に使用可能な周波数帯域の周波数ホップベースおよび/またはタイムホップベースの占有を示す。さらに、この方法は、チャネルアクセスパターンに関する情報に基づいてチャネルアクセスパターンを識別するステップを含み、情報が、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータの状態を記述し、または情報が、数値シーケンスの番号を記述し、数値シーケンスがチャネルアクセスパターンを決定する。
【0083】
さらなる実施形態は、通信システムの参加者のためのコントローラであって、通信システムが、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信し、コントローラが、チャネルアクセスパターンを識別するように構成され、チャネルアクセスパターンが、通信システムの通信に使用可能な周波数帯域の周波数ホップベースおよび/または時間ホップベースの占有を示し、コントローラが、数値シーケンスまたは数値シーケンスの番号を生成するための数値シーケンスジェネレータの状態の関数としてチャネルアクセスパターンを識別するように構成される、コントローラを提供する。
【0084】
実施形態では、コントローラは、数値シーケンスジェネレータの状態、または数値シーケンスジェネレータの状態から導出されたいくつかの数値シーケンスの関数としてチャネルアクセスパターンを識別するように構成されることができる。
【0085】
実施形態では、数値シーケンスジェネレータの状態に[例えば、直接]続く数値シーケンスジェネレータの状態は、数値シーケンスジェネレータの状態に基づいて識別可能とすることができ、コントローラは、数値シーケンスジェネレータの次の状態、またはそこから導出された数値シーケンスの次の番号の関数としてチャネルアクセスパターンを識別するように構成されることができる。
【0086】
実施形態では、コントローラは、通信システムの個々の情報[例えば、ネットワーク固有の識別子などの通信システムの固有情報]の関数としてチャネルアクセスパターンを識別するように構成されることができる。
【0087】
実施形態では、コントローラは、マッピング関数を使用することによって、
-数値シーケンスジェネレータの状態または数値シーケンスジェネレータの状態から導出された数値シーケンスの番号、または数値シーケンスの番号、および
-通信システムの個々の情報
を時間情報および周波数情報上にマッピングするように構成されることができ、時間情報および周波数情報は、チャネルアクセスパターンのリソースを記述する。
【0088】
実施形態では、コントローラは、以下の関数として疑似乱数Rを識別するように構成されることができる:
-数値シーケンスジェネレータの状態、または数値シーケンスジェネレータの状態から導出された数値シーケンスの番号、または数値シーケンスの番号、および
-通信システムの個々の情報、
ここで、疑似乱数Rはチャネルアクセスパターンを決定する。
【0089】
実施形態では、コントローラは、疑似乱数Rに基づいてチャネルアクセスパターンのリソース[例えば、周波数チャネルおよび/またはタイムスロット、または周波数チャネルインデックスおよび/またはタイムスロットインデックス]を識別するように構成されることができる。
【0090】
さらなる実施形態は、チャネルアクセスパターンを生成する方法を提供する。この方法は、チャネルアクセスパターンを生成するステップを含み、チャネルアクセスパターンが、通信システムの通信に使用可能な周波数帯域の周波数ホップベースおよび/または時間ホップベースの占有を示し、通信システムが、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信し、チャネルアクセスパターンが、数値シーケンスまたは数値シーケンスの番号を生成するための数値シーケンスジェネレータの状態の関数として生成される。
【0091】
さらなる実施形態は、通信システムであって、通信システムが、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域[例えば、ライセンスフリーおよび/または許可フリーの周波数帯域;例えば、ISM帯域]において無線通信するように構成され、通信システムが、それらが別の通信システムによって使用されるかどうかに関係なく、チャネルアクセスパターンに基づく通信のために部分ごとに[例えば、タイムスロットごとに][例えば、周波数帯域が分割される]周波数帯域の異なる周波数または周波数チャネルを使用するように構成され、チャネルアクセスパターンが、複数の他の通信システムのうちの少なくとも1つの他の通信システムがそれに基づいて周波数帯域にアクセスする別のチャネルアクセスパターンとは異なる、通信システムを提供する。
【0092】
実施形態では、チャネルアクセスパターンは、通信システムの通信に使用可能な周波数帯域[例えば、通信システムの通信に使用可能な(例えば、周波数帯域全体に分散された)周波数リソースの時間的シーケンス]の[例えば、リソースの]周波数ホップベースおよび/または時間ホップベースの占有を示すことができる。
【0093】
実施形態では、通信システムは、周波数帯域内の他の通信システムに関して非協調的に通信するように構成されることができる。
【0094】
実施形態では、通信システムは、チャネルアクセスパターンを識別するように構成されることができる。
【0095】
実施形態では、チャネルアクセスパターンは、通信システムの個々の[例えば、本質的な]情報に依存することができる。
【0096】
実施形態では、チャネルアクセスパターンおよび他のチャネルアクセスパターンは、そこで指定されたリソースの20%未満でオーバーラップすることができる。
【0097】
実施形態では、通信システムの参加者は、チャネルアクセスパターンに基づいて、周波数帯域の異なるチャネル内の部分ごとに自分たちの間でデータを転送することができる。
【0098】
実施形態では、通信システムの参加者の受信帯域幅は、周波数帯域の帯域幅よりも狭くてもよい。
【0099】
さらなる実施形態は、通信システムを動作させるための方法であって、通信システムが、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域[例えば、ライセンスフリーおよび/または許可フリーの周波数帯域;例えば、ISM帯域]において無線通信するように構成される、方法を提供する。この方法は、通信システムの参加者またはそのサブセットが別の通信システムによって使用されるかどうかに関係なく、チャネルアクセスパターンに基づいて、周波数帯域の異なるチャネルの部分ごとに通信システムの参加者間でデータを転送するステップを含み、チャネルアクセスパターンは、複数の他の通信システムのうちの少なくとも1つの他の通信システムがそれに基づいて周波数帯域にアクセスする他のチャネルアクセスパターンとは異なる。
【0100】
さらなる実施形態は、第1の通信システムと、第2の通信システムとを有する通信構成であって、第1の通信システムおよび第2の通信システムが、[例えば、複数の通信システムによる通信に使用される]同じ周波数帯域[例えば、ライセンスフリーおよび/または許可フリーの周波数帯域;例えばISM帯域]において無線通信するように構成され、第1の通信システムが、第1のチャネルアクセスパターンを使用することによって、それらまたはそのサブセットが別の通信システムによって使用されるかどうかに関係なく、通信のための部分ごとに[例えば、タイムスロットごとに][例えば、周波数帯域が分割される]周波数帯域の異なるチャネルを使用するように構成され、第2の通信システムが、第2のチャネルアクセスパターンを使用することによって、それらまたはそのサブセットが別の通信システムによって使用されるかどうかに関係なく、通信のための部分ごとに[例えば、タイムスロットごとに][例えば、周波数帯域が分割される]周波数帯域の異なるチャネルを使用するように構成され、第1のチャネルアクセスパターンおよび第2のチャネルアクセスパターンが異なる、通信構成を提供する。
【0101】
実施形態では、第1の通信システムおよび第2の通信システムは、相互に調整されなくてもよい。
【0102】
実施形態では、第1の通信システムの参加者は、周波数帯域の異なるチャネルにおける部分ごとの第1のチャネルアクセスパターンに基づいて、それらの間でデータを転送することができる。
【0103】
実施形態では、第2の通信システムの参加者は、周波数帯域の異なるチャネルにおける部分ごとの第2のチャネルアクセスパターンに基づいて、それらの間でデータを転送することができる。
【0104】
実施形態では、第1の通信システムおよび第2の通信システムは、互いに通信しなくてもよい。
【0105】
さらなる実施形態は、複数の通信システムによる無線通信に使用される周波数帯域において2つの通信システムを動作させる方法を提供する。この方法は、第1の通信システムの参加者またはそのサブセットが別の通信システムによって使用されるかどうかに関係なく、周波数帯域の異なるチャネルにおける部分ごとの第1のチャネルアクセスパターンに基づいて第1の通信システムの参加者間でデータを転送するステップを含む。さらに、この方法は、第2の通信システムの参加者またはそのサブセットが別の通信システムによって使用されるかどうかに関係なく、周波数帯域の異なるチャネルにおける部分ごとの第2のチャネルアクセスパターンに基づいて第2の通信システムの参加者間でデータを転送するステップを含み、第1のチャネルアクセスパターンおよび第2のチャネルアクセスパターンが異なる。
【0106】
実施形態は、異なる相互に調整されていない無線ネットワークの参加者間の相互妨害を低減することによって、デジタル無線転送システムの性能を向上させる。実施形態によれば、この効果は、特定の特性(以下に説明される)を有するネットワーク個別のチャネルアクセスパターンの生成および使用によって達成される。特に大きな利点は、テレグラム分割多元接続方式を使用したデータ転送をもたらす。
【0107】
性能の向上は、(特定の負荷による)パケットエラー率の低下、または(特定のパケットエラー率による)ネットワークの使用率の向上のいずれかをもたらす。
【0108】
本発明の実施形態は、添付の図面を参照してより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0109】
【
図1】本発明の実施形態にかかる、第1の通信システムを有する通信構成の概略ブロック回路図を示している。
【
図2】本発明の実施形態にかかる、1つの基地局およびそれぞれ4つの関連する端末装置を有する2つの相互に調整されていないネットワークの通信構成の概略ブロック回路図を示している。
【
図3】本発明の実施形態にかかる、周波数帯域のリソースへの分割、ならびに2つの異なるチャネルアクセスパターンによって定義される周波数帯域のリソースの周波数ホップベースおよび時間ホップベースの占有を図で示している。
【
図4】本発明の実施形態にかかる、1つの基地局および複数の端末点を有する通信システムの概略ブロック回路図を示している。
【
図5】本発明の実施形態にかかる、チャネルアクセスパターンを生成するためのコントローラの概略ブロック回路図を示している。
【
図6】本発明のさらなる実施形態にかかる、チャネルアクセスパターンを生成するためのコントローラの概略ブロック回路図を示している。
【
図7】本発明の実施形態にかかる、コントローラのセクションの概略ブロック回路図を示している。
【
図8】変数Δfiに関するモンテカルロシミュレーションベースのヒストグラムを図で示している。
【
図9】本発明の実施形態にかかる、チャネルアクセスパターンおよび時間軸上へのチャネルアクセスパターンの投影によって定義される周波数帯域のリソースの周波数ホップベースおよび時間ホップベースの占有を図で示している。
【
図10】本発明の実施形態にかかる、時間軸上に投影され、未使用のタイムスロットをもたらすチャネルアクセスパターンのリソース要素を図で示している。
【
図11】本発明の実施形態にかかる、活動率A=1/4を有する、時間軸上に投影されたチャネルアクセスパターンのリソース要素を図で示している。
【
図12】本発明の実施形態にかかる、活動率A=1/4を有し且つチャネルアクセスパターンの連続するタイムスロット間の指定された最小距離を有する、時間軸上に投影されたチャネルアクセスパターンのリソース要素を示している。
【
図13】本発明の実施形態にかかる、異なる活動率A1、A2、およびA3の領域へのチャネルアクセスパターン110の時間的分布を示している。
【
図14】本発明の実施形態にかかる、チャネルアクセスパターンがオンデマンドでアクティブ化可能なリソースをさらに含む、チャネルアクセスパターンによって定義される周波数帯域のリソースの周波数ホップベースおよび時間ホップベースの占有を図で示している。
【
図15】本発明の実施形態にかかる、定期的により大きく乱されている周波数帯域の周波数範囲がチャネルアクセスパターンによって占有されていない、チャネルアクセスパターンによって定義された周波数帯域のリソースの周波数ホップベースおよび時間ホップベースの占有を図で示している。
【
図16】本発明の実施形態にかかる、周波数領域のリソースがバンドリングされた、チャネルアクセスパターンによって定義される周波数帯域のリソースの周波数ホップベースおよび時間ホップベースの占有を図で示している。
【
図17】本発明の実施形態にかかる、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信する通信システムの基地局を動作させる方法のフロー図を示している。
【
図18】本発明の実施形態にかかる、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信する通信システムの端末点を動作させる方法のフロー図を示している。
【
図19】本発明の実施形態にかかる、チャネルアクセスパターンを生成する方法のフロー図を示している。
【
図20】複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信する通信システムを動作させる方法のフロー図を示している。
【
図21】複数の通信システムによる無線通信に使用される2つの通信システムを1つの周波数帯域で動作させる方法のフロー図を示している。
【発明を実施するための形態】
【0110】
本発明の実施形態のその後の説明において、同じ要素または同じ効果を有する要素は、それらの説明が相互に交換可能であるように、図面において同じ参照符号が提供される。
【0111】
図1は、本発明の実施形態にかかる、第1の通信システム102_1を有する通信構成100の概略ブロック回路図を示している。
【0112】
第1の通信システム102_1は、基地局104_1および1つまたは複数の端末点106_1~106_nを備えることができ、nは、1以上の自然数である。
図1に示される実施形態では、例示の目的で、第1の通信システム102_1は、4つの端末点106_1~106_4を備えるが、第1の通信システム102_1はまた、1、10、100、1,000、10,000、さらには100,000の端末点を備えることができる。
【0113】
第1の通信システム102_1は、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域(例えば、ISM帯域などのライセンスフリーおよび/または許可フリーの周波数帯域)で無線通信するように構成されることができる。この場合、周波数帯域は、第1の通信システム102_1の参加者の受信フィルタよりも著しく大きい(例えば、少なくとも2倍大きい)帯域幅を含むことができる。
【0114】
図1に示されるように、第2の通信システム102_2および第3の通信システム102_3は、例えば、第1の通信システム102_1の範囲内にあることができ、これらの3つの通信システム102_1、102_2、および102_3は、同じ周波数帯域を使用して無線通信することができる。
【0115】
実施形態では、第1の通信システム102_1は、これらが別の通信システム(例えば、第2の通信システム102_2および/または第3の通信システム102_3)によって使用されるかどうかに関係なく、チャネルアクセスに基づいて部分的に(例えば、タイムスロットにおいて)周波数帯域の異なる周波数または周波数チャネル(例えば、周波数帯域が分割される)を通信に使用するように構成されることができ、チャネルアクセスパターンは、複数の他の通信システムのうちの少なくとも1つの他の通信システム(例えば、第2の通信システム102_2)がそれに基づいて周波数帯域にアクセスする別のチャネルアクセスパターンとは異なる。
【0116】
したがって、
図1に示されるそのような通信構成100では、相互に調整されていない通信システム(例えば、第1の通信システム102_1および第2の通信システム102_2)の信号は、干渉による相互妨害が回避または最小化されるように、異なるチャネルアクセスパターンによって互いに分離されることができる。
【0117】
例えば、第1の通信システム102_1の参加者、例えば、基地局104_1およびいくつかの端末点106_1~106_4は、第1のチャネルアクセスパターン(例えば、第1の通信システム102_1の通信に使用可能な周波数帯域の周波数ホップベースの占有(例えば、リソース)を示す)に基づいて、それらの間で無線通信することができる一方で、第2の通信システム102_2の参加者、例えば、基地局104_2およびいくつかの端末点106_5~106_8は、第2のチャネルアクセスパターン(例えば、第2の通信システム102_2の通信に使用可能な周波数帯域の周波数ホップベースの占有(例えば、リソース)を示す)に基づいて、それらの間で無線通信することができ、第1のチャネルアクセスパターンおよび第2のチャネルアクセスパターンは異なる(例えば、使用されるリソースにおいて20%未満のオーバーラップを含み、理想的な場合にはオーバーラップがない)。
【0118】
上記のように、通信システム(例えば、第1の通信システム102_1および第2の通信システム102_2)は、相互に調整されていない。
【0119】
通信システム102_1、102_2、102_3が相互に調整されていないということは、通信システムが相互に(=通信システム間で)それぞれ使用されるチャネルアクセスパターンに関する情報を交換しない、換言すれば、通信システムが別の通信システムによって使用されるチャネルアクセスパターンに関するいかなる知識も有しないという事実を指す。したがって、第1の通信システム102_1は、どのチャネルアクセスパターンが別の通信システム(例えば、第2の通信システム102_2)によって使用されているかを知らない。
【0120】
したがって、実施形態は、相互に使用される周波数帯域にアクセスするデータの転送のための、相互に調整されていない、場合によっては相互に同期されていない無線ネットワーク(または通信システム)102_1、102_2の通信構成100を参照する。換言すれば、互いに独立して動作する少なくとも2つの無線ネットワーク102_1、102_2が存在する。双方のネットワーク102_1、102_2は同じ周波数帯域を使用する。
【0121】
実施形態では、個々のデータ転送のそれぞれにおいて、周波数帯域の(小さな)部分、例えば、周波数チャネルまたは部分周波数チャネルのみが使用されると想定されている。例えば、周波数帯域は、(部分的な)周波数チャネルに分割されることができ、周波数チャネルは、全周波数帯域の実際のサブセットである。使用可能な全ての周波数チャネルの全体が、使用される周波数帯域を構成する。例えば、テレグラム分割法では、メッセージ(データパケット)の転送は、一連の異なる周波数チャネルを介して連続的に実行されることができる。この場合、実施形態は特に有用である。
【0122】
多くの場合、ネットワーク(または通信システム)102_1、102_2は、ネットワーク(例えば、通信システム102_2)の参加者の送信信号がまた、他の近くのネットワーク(例えば、通信システム102_1)の参加者によっても受信されることができるように配置される。そこでは、それらは、
図2に示すように、主に無線転送システムの性能を大幅に低下させる可能性のある外乱信号(干渉)として機能する。
【0123】
詳細には、
図2は、それぞれ基地局(BS 1)104_1、(BS 2)104_2を有する2つの相互に調整されていないネットワーク102_1、102_2、およびそれぞれ関連する4つの端末装置106_1~106_4、106_5-106_8の概略図を示している。換言すれば、
図2は、基地局(BS 1)104_1、(BS 2)104_2と4つの端末装置106_1~106_4、106_5~106_8をそれぞれ備えた2つのネットワーク102_1、102_2のネットワークトポロジの例を示している。破線矢印108は、例示的に潜在的な妨害信号を象徴している。すなわち、無線参加者は、それぞれ他のネットワークからの受信機の送信信号を妨害信号として受信することができる。状況によっては、多数のネットワークが相互受信範囲内にあるため、参加者(基地局または端末装置)は、他のネットワークからのかなりの数の妨害者にさらされる可能性がある。
【0124】
(上記のように)一般的に使用されるリソースとしての周波数帯域が個々のオーバーラップしない周波数チャネルに分割される場合、外乱信号の影響は大幅に減少する可能性がある。相互に調整されたネットワークでは、周波数帯域の一部(周波数チャネルのセット)を各ネットワークに排他的に割り当て、相互の妨害(干渉)を最小限に抑えることができる。完全に調整されていないネットワークでは、これは不可能である。
【0125】
したがって、実施形態では、物理変換媒体(すなわち、物理無線チャネル)へのアクセスは、以下のうちの少なくとも1つが満たされるように、各ネットワークに実装される:
a)ネットワーク内のチャネルアクセス、すなわち無線チャネルの周波数占有および時間占有は、同じ標準の別のネットワーク内のチャネルアクセスと時間および周波数においてできるだけオーバーラップしていない(高度な「直交性」)、
b)チャネルアクセスは、望ましい仕様(例えば、時間あたりの平均アクセス頻度)内の(疑似)ランダム文字を有する(「ランダム性」)、
c)仕様にしたがってこれが回避可能である限り、ネットワーク間で(時間および周波数が)同一のチャネルアクセスのシーケンスはもはや存在しない(「体系的なオーバーラップの回避」)。
【0126】
d)可能な限り高い周波数ダイバーシティを達成し、場合によっては公式の規制仕様を順守するために、周波数帯域内の全ての周波数チャネルが可能な限り定期的に使用される(「使用される周波数チャネルの均一な分布」)、
e)例えば、ネットワークに参加する新たな参加者についての無線チャネルの周波数占有および時間占有に関する情報は、可能な限り少ないシグナリング作業で送信されることができる(「シグナリング情報の削減」)。
【0127】
簡単に言えば、実施形態では、いくつかのネットワーク間の相互擾乱(ネットワーク間干渉)は、好ましくは可能な限り「直交」で且つ(疑似)ランダム文字を使用して、異なる周波数および時間で相互に使用される周波数帯域へのチャネルアクセスを実行することによって削減される。
【0128】
以下では、説明のために、周波数帯域を個別の周波数チャネル(インデックスc0、c1、c2、・・・)に分割する以外に、それぞれのネットワーク内のアクセスの時間的離散化も実行されると想定される。関連する時間リソースは、タイムスロットと呼ばれ、
図3にインデックスt0、t1、t2、・・・で提供される。しかしながら、双方の要件(周波数および時間の離散化)は、実施形態の適用に必要な前提条件ではない。
【0129】
詳細には、
図3は、周波数帯域のリソースへの分割と、2つの異なるチャネルアクセスパターンによって定義された周波数帯域のリソースの周波数ホップベースおよび時間ホップベースの占有を図で示している。ここで、縦軸は、周波数チャネルインデックスを表し、横軸は、タイムスロットインデックスを表している。
【0130】
例えば、第1の通信システム102_1の参加者は、第1の通信システム102_1の通信に使用される周波数帯域のリソースの周波数ホップベースの占有を示す第1のチャネルアクセスパターン110_1に基づいて、それらの間で無線通信することができる一方で、第2の通信システム102_2の参加者は、第2の通信システム102_2の通信に使用可能な、周波数帯域のリソースの周波数ホップベースの占有を示す第2のチャネルアクセスパターン110_2に基づいて、それらの間で無線通信し、第1のチャネルアクセスパターンおよび第2のチャネルアクセスパターンは異なる(例えば、20%未満のオーバーラップを含み、理想的な場合にはオーバーラップを含まない)。
【0131】
換言すれば、
図3は、周波数および時間における全ての基本的に利用可能なリソースの概要をグリッド形式で示し(周波数チャネルおよびタイムスロットならびに例示的なチャネルアクセスパターンの概略図)、第1の通信ネットワーク102_1の個々のリソース要素は、周波数チャネルインデックスおよびタイムスロットインデックスの割り当てによって決定される。一例として、第1の通信ネットワーク102_1が占有することができるリソースは、参照符号112_1によって示されるリソース要素である。通信ネットワーク内で占有できる全てのリソースのセットは、チャネルアクセスパターン110_1を表す。第1の通信ネットワーク102_1の場合、これらは全て、参照符号112_1によって示され、矢印を介して接続されたリソース要素である。同様に、別の通信ネットワーク(例えば、第2の通信ネットワーク102_2)のチャネルアクセスパターンは、第1の通信ネットワーク102_1としての同じ周波数グリッドおよび時間グリッドに固定されていない(リソース要素は、第1の通信システム102_1のベースグリッドから周波数および時間においてシフトされる)
図3に例示的に図示されている(参照符号112_2によって示され且つ矢印で接続されている全てのリソース要素)。
【0132】
・全ての基本的に(最大)利用可能なリソース要素、すなわち、チャネルアクセスパターンが適切なサブセットを選択する全てのリソース要素(例えば、
図3のグリッドの全ての要素)の合計量、
・実際にチャネルアクセスパターンに含まれる全てのリソース要素(
図3では、参照符号112_1によって提供される全てのリソース要素)、および
・データ転送のためにネットワークにおいて実際に占有できる(チャネルアクセスパターンの)リソース要素の量(例えば、データ量が少ない場合、チャネルアクセスパターンにおいて利用可能な3つおきのリソース要素のみが実際に使用できる)
の間を区別することが重要である。
【0133】
したがって、チャネルアクセスパターンの設計はまた、この通信ネットワーク(または通信システム)のアクティブに使用可能なリソース供給の決定も意味する。
【0134】
通信のために上記の基準a)からe)のうちの少なくとも1つを満たすチャネルアクセスパターンを使用する基地局、端末点、および/または通信システムの実施形態を以下に説明する。さらに、そのようなチャネルアクセスパターンの生成の実施形態を以下に説明する。
【0135】
1.基地局、端末点および通信システム
図4は、実施形態にかかる、1つの基地局104および複数の端末点106_1~106_4を有する通信システム102の概略ブロック回路図を示している。
【0136】
実施形態にかかる
図4に示されるように、通信システム102は、1つの基地局および4つの端末点106_1~106_4を備えることができる。しかしながら、本発明は、そのような実施形態に限定されるものではなく、むしろ、通信システムは、1つまたは複数の端末点106_1~106_nを備えることができ、nは、1以上の自然数である。例えば、通信システムは、1、10、100、1000、10,000、さらには100,000の端末点を備えることができる。
【0137】
図4に示される通信システムの参加者(=基地局104および端末点106_1~106_4)は、
図1から
図3を参照して上で説明したように、複数の通信システムによる通信に使用される相互通信のために周波数帯域(例えば、ISM帯域などのライセンスフリーおよび/または許可フリーの周波数帯域)を使用する。この場合、通信システム102は、同じ周波数帯域を使用する他の通信システムに関して調整されていない方法で動作する。
【0138】
実施形態では、基地局104は、信号120を送信するように構成されることができ、信号120は、チャネルアクセスパターン110に関する情報を含み、チャネルアクセスパターンは、通信システム102の通信に使用可能な周波数帯域の(例えば、リソースの)周波数ホップベースおよび/または時間ホップベースの占有(例えば、通信システムの通信に使用可能な周波数リソースの時間的シーケンス(例えば、周波数帯域全体に分散された)を示し、情報は、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータの状態を記述し、数値シーケンスは、チャネルアクセスパターンを決定する。
【0139】
例えば、数値シーケンスジェネレータの状態は、数値シーケンスジェネレータの内部状態とすることができ、数値シーケンスの番号は、数値シーケンスジェネレータの内部状態から導出されることができる。数値シーケンスジェネレータの内部状態に基づいて、数値シーケンスジェネレータの内部状態に続く数値シーケンスジェネレータの内部状態を識別することができ、そこから、次の数値シーケンスの番号も導出することができる。例えば、数値シーケンスの番号は、例えばカウンタとしての数値シーケンスジェネレータの実装において、数値シーケンスジェネレータの内部状態(例えば、状態=番号)から直接、またはおそらくフィードバックにより例えばシフトレジスタとしての数値シーケンスジェネレータの実装マッピング関数を介して、導出されることができる。
【0140】
実施形態では、端末点106_1、106_4のうちの少なくとも1つは、チャネルアクセスパターン110に関する情報を有する信号120を受信し、チャネルアクセスパターンに関する情報に基づいてチャネルアクセスパターン110を識別するように構成されることができ、情報は、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータの状態を記述し、数値シーケンスは、チャネルアクセスパターンを決定する。
【0141】
例えば、基地局104および/または端末点106_1~106_4の少なくとも1つは、例えば、疑似ランダムマッピング関数を使用することにより、数値シーケンスジェネレータの状態の関数としてチャネルアクセスパターンを疑似ランダムに識別するように構成されることができる。
【0142】
さらに、基地局104および/または端末点106_1~106_4の少なくとも1つは、通信システムの個々の情報(例えば、ネットワーク固有の識別子などの通信システムの固有の情報)の関数としてチャネルアクセスパターンを疑似ランダムに識別するように構成されることができる。
【0143】
チャネルアクセスパターンの生成の実施形態を以下に説明する。この場合、チャネルアクセスパターンは、基地局104によって生成され、例えば、基地局104および/または端末点106_1~106_4にそれぞれ実装されたコントローラ(制御装置、制御ユニット)130により、チャネルアクセスパターンを介した情報120を有する信号に基づいて、
図4に示される端末点106_1~106_4の1つ(または全て)によって識別されることができる。この場合、チャネルアクセスパターンの指定は、基地局104によって(排他的に)行われるが、端末点106_1~106_4は、チャネルアクセスパターンを「知っている」だけである。すなわち、それらは、基地局104と同じ方法にしたがって同じものを生成する。
【0144】
以下の説明は、参加者が相互受信範囲内にあるいくつかの独立した相互に調整されていない通信ネットワークを備えた無線転送システム(または通信構成)を想定しているため、1つのネットワークの参加者からの送信信号は、他のネットワークの参加者にとって妨害信号と潜在的に見なされる可能性がある。実施形態の適用のために、異なるネットワーク間で情報(データまたは信号化情報)を交換する必要はない。同様に、ネットワークが相互に時間および/または周波数で同期されているかどうかは関係ない。
【0145】
さらに、各ネットワーク内に、ネットワーク内で適用されるチャネルアクセスパターンに関する情報をネットワークの非調整参加者(以下、「端末装置」または「端末点」と呼ぶ)に送信することができる調整インスタンス(以下、「基地局」と呼ぶ)が存在すると想定される。例えば、この情報は、定期的に発せられるビーコン信号を介して送信されることができるが、不規則な間隔で、または場合によっては、専用の方法で、個々の端末装置または端末装置のグループに転送されることができる。
【0146】
さらに、転送に利用可能な周波数帯域全体が多数の個別の周波数チャネルに分割され、それぞれが個別に、またはサブセット(周波数チャネルのグループ)でアクセスできると想定される。
【0147】
一般性を制限することなく、よりわかりやすく説明するために、以下では、チャネルアクセスを実行できる各ネットワーク内に固定の離散時間パターンがあることを前提としている(
図3を参照)。信号の放出の形態でのチャネルアクセスは、端末装置および基地局によって実行されることができる。しかしながら、チャネルアクセスは、例えば、転送されるべきデータやその他の情報がない場合など、チャネルアクセスパターンにおいてこの目的のために提供されるリソースで必ずしも実行する必要はない。
【0148】
図5は、本発明の実施形態にかかる、チャネルアクセスパターンを生成するためのコントローラ130の概略ブロック回路図を示している。
【0149】
図5に見られるように、コントローラ130は、メモリ132と、周期的数値シーケンスZを生成するための周期的数値シーケンスジェネレータ134と、ランダム化マッパー136と、周波数/時間マッパー138とを備えることができる。
【0150】
メモリ(例えば、レジスタ)132は、ネットワーク固有の識別子ID 140、例えば、変化しない(個別の)ビットシーケンスを記憶するように構成されることができる。周期的数値シーケンスジェネレータ134は、その状態142またはその状態から導出された周期的数値シーケンスの番号142’を提供するように構成されることができる。ランダム化マッパー136は、数値シーケンスジェネレータ134の状態142またはそこから導出された周期的数値シーケンスの番号142’およびネットワーク固有の識別子ID 140の関数として疑似乱数R144を識別するように構成されることができる。周波数/時間マッパー138は、疑似乱数R144に基づいて周波数情報f146および時間情報t148を識別するように構成されることができる。例えば、周波数情報f146および時間情報t148は、周波数チャネルおよびタイムスロット(または周波数チャネルインデックスおよびタイムスロットインデックス)、したがってチャネルアクセスパターンのリソースを記述または定義することができる。
【0151】
例えば、
図4に示されているように、コントローラ130は、通信システム102によって使用される個々の(またはネットワーク-個々の)チャネルアクセスパターンを計算するために、基地局104および/または1つまたは複数の端末点106_1~106_4に実装されることができる。
【0152】
換言すれば、
図5は、本発明の実施形態にかかるチャネルアクセスパターンを生成するための基本構造を示している。
【0153】
チャネルアクセスパターンの生成は、繰り返し実行される。すなわち、
図5に示すブロックは、チャネルアクセス情報の単一片の生成ごとに1回呼び出される。N回の呼び出しにより、Nチャネルアクセスのチャネルアクセスパターンが生成される。
【0154】
部分ブロックの機能については、以下に詳細に説明される。「番号」という用語が使用される。これは、一般に、異なる形式で存在する可能性のある個別の情報である(例えば、10進数形式、バイナリシーケンスなど)。
【0155】
ネットワーク固有の識別子「ID」
ネットワーク固有の識別子は、外部インスタンスによって決定される固定番号である(例えば、ネットワークの構成時、または調整基地局の場合)。理想的には、それはネットワークごとに異なる。例えば、それは、それぞれ、明確な、十分に長い基地局ID、明確なネットワークID、またはそれらについての十分に長いハッシュとすることができる。この変数は、固定されており、示されている配置で呼び出しごとに変化しない唯一の変数である。
【0156】
周期的数値ジェネレータ「Z」
周期的数値ジェネレータ134は、周期性Pで周期的に繰り返される数のシーケンスZを生成する。それは、次に生成される数および次の内部状態Sn+1を明確に決定することができる内部状態Snを有する。重要な特徴は、各時間ステップの周期シーケンス全体が、既に単一の内部状態(任意の時間ステップに存在する)から導出されることができるということである。例えば、単純な実施形態は、数値シーケンス0、1、2・・・(P-1)を周期的に送達するモジュロPカウンタである。さらなる実施形態は、例えば、フィードバックシフトレジスタ(LFSR)の形式で実装される決定論的乱数ジェネレータ(疑似乱数ジェネレータ)である。第3の実施形態は、P要素を有する有限体(ガロア体)である。
【0157】
ランダム化マッパー
ランダム化マッパー136は、2つの入力番号IDおよびZから出力番号R、すなわちR=map_rand(ID,Z)を生成し、ここで、map_randは、マッピング関数を表す。この場合、マッピングは、可能な限りランダムな文字を有する。すなわち、数学的に相関のある入力シーケンス(ID、Zから構成される)は、それ自体が可能な限り無相関の出力シーケンスRを生成する。
【0158】
ランダム化マッピングの実施形態は、以下のとおりである:
・2つの入力番号をリンクする
・入力品質ID,Zに巡回冗長検査(CRC)を適用し、これは、数値Rにつながり、ランダム化文字を有する
・ハッシュ関数を適用する
・例えば、AES暗号化などの暗号化を適用し、関連付けられた鍵は、全ての承認された参加者に認識されているため、「トランスポート層セキュリティ」(TLS)を埋め込む方法も表す。
【0159】
上記によれば、数Rの要素のシーケンスは、疑似乱数の性質からなる。チャネルアクセスパターンのオーバーラップを避けるために、ネットワークごとに異なる必要がある。
【0160】
周波数/時間マッパー
周波数/時間マッパー138は、マッピングによって、各入力番号Rに、周波数情報(無線周波数f)および時間情報(アクセス時間t)の2タプルをマッピングする。すなわち(f,t)=map_ft(R)であり、「map_ft」は、マッピング関数を表す。原則として、周波数のシーケンスは、指定された周波数帯域内で任意とすることができるが、時間の「戻り」は許容されないため、時点は、呼び出しから呼び出しまで単調に増加する形式で存在することができる。
【0161】
実施形態として、特に重要なことは、チャネルアクセスが(上記のように)時間/周波数方向に離散化される場合、すなわち、離散周波数チャネルおよび離散タイムスロットの形態で行われる場合である。この場合、周波数/時間マッパーは、各入力数値Rに周波数チャネルインデックスfiとタイムスロットインデックスtiの2タプルを割り当てる。すなわち(fi,ti)=map_ft(R)である。時間の「戻り」は許容されないため、タイムスロットには、時間的に昇順でインデックスが付けられる。タイムスロットの占有に関する詳細な説明は、セクション3に見ることができる。
【0162】
2タプル(f,t)または(fi,ti)のシーケンスは、Rの要素のシーケンスに基づいており、チャネルアクセスパターンを定義する。
【0163】
周波数/時間マッパーの正確な実装は、数値Rの確率関数とともに、チャネルに関するアクセス統計を決定する。
【0164】
状態のシグナリングおよび予測可能性
図5に示す配置は、時間的に不変のネットワーク固有の識別子と、状態に依存する(したがって時間的に可変の)周期的数値ジェネレータ(周期性P)の双方に依存するチャネルアクセスパターンを生成する。ネットワーク固有の識別子を使用すると、数値ジェネレータが同じ状態になった場合であっても、ネットワーク固有の識別子が異なるネットワークが常に異なるRのシーケンスを生成することが保証されることができる。これにより、異なるネットワークが同一のチャネルアクセスパターンを生成せず、したがって、最悪の場合、チャネルアクセスの「継続的な衝突」に陥らないことを保証することができる。
【0165】
ネットワークで使用されるチャネルアクセスパターンを識別するために、端末装置は、ネットワーク固有の識別子と周期的数値ジェネレータのそれぞれの状態とを必要とする。
【0166】
ネットワーク固有の識別子は、ネットワークでの最初のログオン時に既に端末装置によって取得される。有利なことに、同じものは、基地局によって定期的に発せられるビーコン信号によって転送され、全ての許可された端末装置によって利用可能にされる。あるいは、ネットワーク固有の識別子はまた、初期構成の過程で(配信を伴う)、すなわちネットワークでの最初の動作の前に、端末装置に知られることもできる。
【0167】
周期的数値ジェネレータの状態は、通常のビーコン信号および/または別個の専用の状態信号リソースのいずれかで転送されることができる。周期性Pの数値ジェネレータは、P個の内部状態を有するため、
ビットは、それぞれの状態の送信のために転送される。したがって、状態シグナリングごとに転送される情報の量(ビット数)は、要件にしたがって数値ジェネレータの選択された周期性によって制御されることができる。
【0168】
状態シグナリングのために転送される情報は、いくつかの部分情報の形態で転送されることができ、転送は、異なる周波数で実行されることができる。したがって、周期的数値ジェネレータ(Z)がカウンタである場合の実施形態として、カウンタのより高い値のビット(最上位ビット(MSB))は、より低い値のビット(最下位ビット(LSB))から分離されて、および異なる周波数で(例えば、より低い頻度で)転送されることができる。カウンタでない場合であっても、状態情報全体が、転送頻度の異なるいくつかの部分的な状態情報の形態で転送されることができる。
【0169】
数値ジェネレータの周期性を通じて、少なくともある時点で数値ジェネレータの状態を知っている端末装置は、将来の時間/タイムスロットの任意の時点のチャネルアクセスパターン全体を決定することができる。これにより、省エネアイドル状態の端末装置は、例えば、送信/受信ユニットを非アクティブ化し、送信/受信ユニットがその後アクティブ化されるときに、チャネルアクセスパターンのその時点で有効な部分を最後の既知の状態から事前に決定することができる。したがって、基地局による状態情報の放出は、比較的大きな時間間隔で行われることができる。
【0170】
要約すると、本明細書で説明する方法は、(疑似乱数)数Rの比較的大きな状態空間が、ネットワーク固有の識別子と周期的数値ジェネレータとの組み合わせによってカバーされるという利点を有する。これにより、ネットワークのチャネルアクセスパターンが異なるネットワーク指定の識別子と同一になるのを防ぎ、相互に調整されていない異なるネットワークのチャネルアクセスの体系的な衝突を最小限に抑えることができる。これは、テレグラム分割多元接続(TSMA)方式に特に有利であることがわかる。
【0171】
周波数/時間マッパーの有利な特徴については、以下のセクションにおいてより詳細に説明される。
【0172】
コントローラのさらなる実施形態
図5および上記の説明によれば、周期的数値ジェネレータ134が必要である。以下の実施形態では、それは以下のように置き換えられる。
【0173】
実際の無線ネットワークは、定期的に発信されるビーコン信号によって動作されることがよくある。この場合、各ビーコン放出は、ビーコンシーケンスインデックスに対応するカウンタを備えることができる。ここでは、このビーコンシーケンスインデックスを「ビーコンインデックス」と呼ぶ。
【0174】
また、タイムスロットベースのシステムのタイムスロットにタイムスロットインデックスカウンタ(時間方向に増加する)を提供することも一般的な方法である(
図3を参照)。ここでは、これを「タイムスロットインデックス」と呼ぶ。ビーコンインデックスは、システムで指定された特定の間隔でゼロにリセットされるため、周期性を有する。同じことがタイムスロットインデックスにも当てはまる(例えば、ビーコンの放出後にゼロから再開する)。
【0175】
図6は、本発明の実施形態にかかる、チャネルアクセスパターンを生成するためのコントローラ130の概略ブロック回路図を示している。
【0176】
コントローラ130は、メモリ132と、第1のバッファ135_1と、第2のバッファ135_2と、ランダム化マッパー136と、周波数/時間マッパー138とを備えることができる。
【0177】
メモリ(例えば、レジスタ)132は、ネットワーク固有の識別子ID 140、例えば、不変の(個別の)ビットシーケンスを記憶するように構成されることができる。第1のバッファ(例えば、レジスタ)135_1は、周期的なビーコンインデックスZ1 143_1を記憶するように構成されることができる。第2のバッファ(例えば、レジスタ)135_2は、周期的なタイムスロットインデックスZ2 143_2を記憶するように構成されることができる。ランダム化マッパー136は、周期的ビーコンインデックスZ1 143_1、周期的タイムスロットインデックスZ2 143_2、およびネットワーク固有の識別子ID 140の関数として疑似乱数R 144を識別するように構成されることができる。周波数/時間マッパー138は、疑似乱数R 144に基づいて周波数情報f146および時間情報t148を識別するように構成されることができる。例えば、周波数情報f146および時間情報t148は、周波数チャネルおよびタイムスロット(または周波数チャネルインデックスおよびタイムスロットインデックス)、したがってチャネルアクセスパターンのリソースを記述または定義することができる。
【0178】
換言すれば、
図6は、ビーコンインデックスとタイムスロットインデックスを使用してチャネルアクセスパターンを生成するための変更された基本構造を示している。
図6は、
図5に示す実施形態と比較して、周期的数値ジェネレータ(出力Z)134が2つのブロック「周期ビーコンインデックス」(出力Z1)135_1および「周期タイムスロットインデックス」(出力Z2)135_2によって置き換えられる実施形態を示している。それ以降の全てのブロックの機能は変更されていない(ここでは、ランダム化マッパーは3つの入力を有する)。
【0179】
図5および
図6に示されるコントローラ130は、以下の特徴のうちの少なくとも1つを備える、ネットワーク-個別のチャネルアクセスパターンの生成を可能にする:
・チャネルアクセスパターンは、オーバーラップする部分シーケンスをできるだけ少なく含む、
・チャネルアクセスパターンの供給が多い(例えば、ネットワーク密度の高いエリア)、
・チャネルアクセスパターンは、周期性が非常に高くなるように設計されている、
・チャネルアクセスパターンは、(対応する要件がある場合)平均して均一な利用可能な周波数チャネルの使用につながる、
・適用されたパターンのシグナリングは、シグナリング情報が可能な限り少ない調整インスタンスによって行われる、
・端末装置は、チャネルアクセスのシグナリングが一度完全に受信されたときにいつでもアクセスパターンの内容を既に決定している可能性がある(これにより、端末装置は、例えば省エネの理由で、より長い受信一時停止を導入し、再度電源を入れたときに、受信が一時停止する前に受信した情報に基づいて有効なチャネルアクセスパターンを決定することができる)。
【0180】
2.周波数領域でのチャネルアクセスの制御
以下の図を簡略化するために、周波数範囲(または周波数帯域)が個別の周波数チャネルに分割され、TSMA方式にしたがって転送が実行されると想定する。
【0181】
モバイル無線チャネルは、通常、周波数全体で変化する信号減衰を含む。データパケットがTSMA方式にしたがって複数の部分データパケットの形式で転送され、基になるモバイル無線チャネルが送信機で認識されていない場合、転送のエラーレートは、(周波数ダイバーシティを使用して)可能な限り周波数ドメイン全体に分散された個々の部分データパケットを転送することによって平均して削減または最小化される可能性がある。
【0182】
このため、(特にデータパケットが少数の部分データパケットのみで構成されている場合)部分データパケットが転送される周波数チャネルが周波数領域において相互に特定の(最小)距離を有するようにすることが有利な場合がある。
【0183】
チャネルアクセスパターンは、ネットワーク内のTSMAの周波数ホッピング動作を大幅に決定するため、適切な方法を使用して、チャネルアクセスパターンの2つの連続する周波数チャネル間に最小距離があることを確認できる。
【0184】
したがって、実施形態では、周波数/時間マッパー138(
図5または6を参照)は、疑似乱数Rに基づいて周波数情報fおよび時間情報tを決定するように構成されることができ、周波数情報fは、2つの連続する周波数チャネル間の距離を示す。
【0185】
したがって、疑似乱数Rに基づいてアクセスするためのアクセスとは独立して絶対周波数チャネルを決定する
図5または
図6の周波数/時間マッパー138はまた、代替として、2つの連続する周波数チャネル間の距離も決定することができる。
【0186】
図7は、実施形態にかかる、コントローラ130のセクションの概略ブロック回路図を示している。
図7に見られるように、周波数/時間マッパー138(
図5または
図6を参照)は、疑似乱数Rに基づいて周波数情報および時間情報を決定するように構成されることができ、周波Δ、2つの連続する周波数チャネル間の距離Δfi
nを示す。
【0187】
図7にさらに見られるように、コントローラ130は、例えば、コンバイナ(例えば、加算器)152および遅延要素154によって2つの連続する周波数チャネル間の距離Δfi
nを周波数チャネルインデックスfiにマッピングするように構成されたマッパー150を備えることができる。
【0188】
換言すれば、
図7は、最小および/または最大のホップ幅を有する周波数ホップの生成を示している。
図7は、
図5または
図6の周波数/時間マッパー138が、その即時出力において絶対周波数チャネルインデックスをもはや提供しないが、周波数チャネルインデックス差を提供する周波数差/時間マッパー138によって置き換えられることを示している。
【0189】
周波数差/時間マッパーの適切なマッピング関数(Δfi,t)=map_Δft(R)を使用すると、例えば、Δfi>0の場合はΔfi
max≧Δfi≧Δfi
min、Δfi<0の場合はΔfi
max≧(-Δfi)≧Δfi
minなどの所望の範囲内にある、周波数チャネルインデックスホップΔfi
n=fi
n+1-fi
n(チャネルアクセスnからチャネルアクセスn+1まで)が実行されることが保証されることができる。そのような制限を実施するための多くの方法があり、それらは本発明の対象ではない。(
図8の生成に使用された)MATLAB(登録商標)の対応するプログラムコードの形式での例示的な実装は、付録に見ることができる。
【0190】
図8は、変数Δfi(時間的に隣接するチャネルアクセス間の周波数チャネルインデックスΔfiの差)に関するモンテカルロシミュレーションベースのヒストグラムを図で示している。
【0191】
図示の例では、72の周波数チャネルが利用可能である。シミュレーション結果に関連するパラメータは、Δfimin=21、Δfimax=51である。すなわち、チャネルアクセスパターンで連続する2つのアクセス間の距離のサイズは、21から51の周波数チャネルである。
【0192】
当業者が容易にアクセスできる例示的なプログラムコードの適切な修正により、
図8に示されるもの以外の分布形態が、Δfiについて生成されることができる(例えば、-Δfi
minから-Δfi
max、または+Δfi
minから+Δfi
maxの範囲の等しい分布)。
【0193】
3.一時的なチャネルアクセスアクティビティの仕様
使用率の高いシステムでは、利用可能な全てのタイムスロットは、チャネルアクセスパターンに含まれることができる。あまり使用されていないシステムでは、チャネルアクセスに全てのタイムスロットを利用できる必要はない。これを以下の図に示す。
【0194】
図9は、本発明の実施形態にかかる、チャネルアクセスパターン110によって定義される周波数帯域のリソース112の周波数ホップベースおよび時間ホップベースの占有、ならびにチャネルアクセスパターン110の時間軸への投影を図で示している。ここで、縦軸は、周波数チャネルインデックスを表し、横軸は、タイムスロットインデックスを表している。
【0195】
換言すれば、
図9は、その上部に、周波数および時間(リソース要素112)の次元でのチャネルアクセスパターン110を例示的に示し、その下部に、時間次元へのその投影を示している。見ることができるのは、全てのタイムスロットがチャネルアクセスパターン110の一部であるとは限らないということである。
【0196】
したがって、疑似ランダムチャネルアクセスパターン110を生成するために、次元周波数(周波数チャネルインデックスの形式)に加えて、次元時間(タイムスロットインデックスの形式)が利用可能である。したがって、チャネルアクセスパターンを生成するとき、平均活動率Aを指定することができる。ここで、この活動率は、チャネルアクセスに使用されるタイムスロットと利用可能な最大タイムスロットの平均比率として定義される。したがって、全てのタイムスロットを使用する場合、活動率Aは1(100%)である。しかしながら、平均して3つおきのタイムスロットのみがチャネルアクセスパターンに含まれている場合、平均活動率A=1/3である。
【0197】
したがって、活動率は、チャネルアクセスパターン110で提供されるリソース112の(時間的)密度を決定する。
【0198】
実施形態では、指定された活動率でのチャネルアクセスのために選択されたタイムスロットは、疑似乱数Rの適切な部分から疑似ランダム方式で決定されることができる(
図5または
図6を参照)。
【0199】
実施形態1
各ステップnにおいて、整数r
nは、関連する疑似乱数R
nから導出されることができ、これは、r
minとr
maxとの間の値、すなわちr
min≦r
n≦r
maxを採用することができる。チャネルアクセスパターン110でアクティブである全てのタイムスロットの後、いくつかのr
nタイムスロットがスキップされてもよく、したがって、それらはチャネルアクセスに使用されない。このプロセスは、
図10に例示的に示されている。
【0200】
詳細には、
図10は、実施形態にかかる、未使用のタイムスロットをもたらす、時間アクセスに投影されたチャネルアクセスパターン110のリソース要素112を図で示している。
【0201】
換言すれば、
図10は、実施形態にかかる、使用済みおよび未使用のタイムスロットの例示的なシーケンスを示している。
【0202】
数rが数Rから導出され、rの要素がrminとrmaxとの間で同じ周波数で発生する場合(等分布)、以下の活動率が得られる。
【0203】
A=2/(2+rmin+rmax)。
【0204】
上記の実施形態で提示された方法は、チャネルアクセスパターン110でアクティブなタイムスロット間の最小および最大距離を指定できるという利点を有する。最小距離を指定することは、バッテリ駆動装置にとって特に有利な場合があり、2つの連続する放出(回復フェーズ)の間の特定の最小長の送信一時停止がバッテリ寿命を延ばす。
【0205】
同等のアプローチで、指定できるのは、アクティブなタイムスロットの最小数が互いに直接続くことである。
【0206】
実施形態2
実施形態1にかかる実施において、起こり得ることは、所望よりも局所的に有意に高いまたは低い活動率を有するより長い領域である。この効果は、以下の実施形態では回避される。
【0207】
ここでは、チャネルアクセスパターンの1つのアクティブなタイムスロットがそれぞれ配置される連続するタイムスロットのグループが定期的に指定される。
図11では、これは1/4(25%)の活動率で例示的に示されている。
【0208】
詳細には、
図11は、実施形態にかかる、活動率A=1/4を有する、時間アクセスに投影されたチャネルアクセスパターン110のリソース要素112を図で示している。
【0209】
換言すれば、
図11は、実施形態にかかる、使用済みおよび未使用のタイムスロットの例示的なシーケンスを示している。
【0210】
図11に見られるように、タイムスロットは、クラスタ114(
図11の例では4の長さを有する)にグループ化されることができる。チャネルアクセスパターン110の正確に1つのタイムスロットが各クラスタ114に配置される。クラスタ114内のチャネルアクセスパターン110に含まれるタイムスロットの位置は、疑似乱数R
nから導出されることができ且つ0から(クラスタ長-1)までの整数を採用することができる変位v
nによって決定されることができる。
【0211】
チャネルアクセスパターン110の2つの連続するタイムスロット間の最小距離が確保されるべきである場合、占有不可能な領域がクラスタ114の間に導入されることができる。それらは、
図12に示すように、1つまたは複数のタイムスロットから構成されることができる。
【0212】
詳細には、
図12は、実施形態にかかる、活動率A=1/4を有する、チャネルアクセスパターン110の時間アクセスに投影されたリソース要素112と、チャネルアクセスパターン110の連続するタイムスロット間の指定された最小距離とを図で示している。
【0213】
換言すれば、
図12は、実施形態にかかる、占有不可能なタイムスロットを備えた使用済みおよび未使用のタイムスロットの例示的なシーケンスを示している。
【0214】
図12に示すように、非占有タイムスロットのため、変位変数v
nの許容範囲は、0から(クラスタ長-1-非占有領域の長さ)の値の範囲に減少する。
【0215】
選択された活動率に応じて、クラスタ114は、所望の活動率を達成するために、異なる長さを含まなければならない場合がある。この場合、vnの値の範囲は、それぞれのクラスタ長によって異なる。例えば、活動率を40%に設定するために、長さが2のクラスタと長さが3のクラスタが交互になる場合がある。
【0216】
4.異なる活動率の領域を有するチャネルアクセスパターン
できるだけ早く(短い待ち時間で)受信者に到達すべきデータパケットは、転送中に可能な限り互いに密接に続くチャネルアクセス、すなわちチャネルアクセスパターンでの比較的高い活動率を必要とする。
【0217】
他方、送信の信頼性(例えば、外乱に対する高いロバスト性)が最も重要であるデータパケットの場合、より長い期間にわたる放出の分布が有利である可能性がある。すなわち、チャネルアクセスパターンにおける比較的低い活動率が好ましい可能性がある。同じことが、バッテリからの時間的に均等化されたエネルギ抽出(時間的に引き伸ばされた伝送アクティビティ)が望まれる装置にも当てはまる。
【0218】
上に示したように、活動率、すなわちチャネルアクセスの周波数は、適切な手段によって指定されることができる。ネットワーク内の異なる要件を満たすために、必要に応じて、チャネルアクセスパターンは、それが異なる活動率を有する領域を含むように設計されることができる。これは、
図13に例示的に示されている。個々の要件に応じて、端末装置は、例えば、それらに適した領域で送信することができる。
【0219】
詳細には、
図13は、実施形態にかかる、異なる活動率A
1、A
2、およびA
3の領域へのチャネルアクセスパターン110の時間的分布を示している。
【0220】
換言すれば、
図13は、チャネルアクセスパターン110内に異なる活動率の3つの領域を有するチャネルアクセスパターンの例を示している。
【0221】
5.チャネルアクセスパターンの活動率の需要依存(動的)適応
ネットワーク(または通信システム)102では、異なる利用状況が異なる時間に存在することがある。上で説明したように、このネットワークのためのアクティブに使用可能なリソース供給は、チャネルアクセスパターン110の設計(すなわち、その活動率または平均時間密度)によって決定されることができる。
【0222】
低い実際の使用率で大量のリソース供給(高い活動率)を提供することは、特にバッテリ駆動装置にとって不利になることがある。この例は、チャネルアクセスパターンの全てのアクティブなリソースの間に受信機を動作させ、したがってエネルギを使用する、バッテリ駆動の基地局(例えば、PANネットワークの、おそらくいわゆるリピータ動作)である。
【0223】
したがって、既存の利用条件に関して、平均活動率、すなわちチャネルアクセスパターン110によって提供されるリソースの時間的密度を動的に適応させることが有用とすることができる。チャネルアクセスパターン110の活動率が変更されると、それに応じて、これはネットワークの参加者に信号で伝えられ、その目的で、例えば、ビーコン信号(または専用のシグナリングリソース)を使用することができる。
【0224】
端末装置106が拡張アイドル状態(省エネモード)にある場合、それは、アイドル状態中に変更された可能性のあるチャネルアクセスパターンに関する基地局104の放出された信号情報を受信しない場合がある。そのようなシナリオでは、チャネルアクセスパターン110が、いつでも特別なシグナリングなしで利用可能な(基本的な)リソースの最小供給、および使用率に応じて追加されることができ且つ適切なシグナリングを受けるリソースの追加供給を提供することが有用であり得る。
【0225】
上記の意味で、例えば、チャネルアクセスパターンに追加されたリソースは、
図14に示すように、基本リソースの後に時間的に配置されてもよく、時間/周波数グリッド内でそれらとインターリーブされて配置されてもよい。
【0226】
詳細には、
図14は、本発明の実施形態にかかる、チャネルアクセスパターン110がオンデマンドでアクティブ化可能なリソース112*をさらに含む、チャネルアクセスパターン110によって定義される周波数帯域のリソース112の周波数ホップベースおよび時間ホップベースの占有を図で示している。ここで、縦軸は、周波数チャネルインデックスを表し、横軸は、タイムスロットインデックスを表している。
【0227】
換言すれば、
図14は、インターリーブされた基本リソースと追加リソースの例を示している。
【0228】
6.適応周波数領域占有
ライセンスのない特定の周波数帯域では、ユーザは、規制の制限なしに、周波数帯域内で使用する周波数範囲を自分で決定することがある。これは、利用可能な周波数帯域の特定の領域が他の領域よりも外部ユーザによってより多く占有されているため、より強い外乱にさらされているという事実につながることがある。
【0229】
基地局104が、周波数帯域のそのような中長期の非対称利用を決定する場合(例えば、受信信号に基づく周波数チャネルごとの信号対干渉電力推定を通じて)、周波数帯域の平均以上の占有範囲は、関連する周波数チャネルをチャネルアクセスパターンに含めないことにより、自身のネットワークによる使用を回避することができる。これは、周波数/時間マッパー(
図5または
図6を参照)で考慮されるべきであり、全てのネットワーク参加者に適切に通知される。
【0230】
例えば、除外された周波数チャネルのグループは、対応する開始および終了周波数チャネルインデックスによって、または開始周波数チャネルインデックスおよびそれに続くチャネル量によって記述されることができる。
【0231】
図15は、本発明の実施形態にかかる、定期的により大きく乱されている周波数帯域の周波数範囲115がチャネルアクセスパターン110によって占有されていない、チャネルアクセスパターン110によって定義された周波数帯域のリソース112の周波数ホップベースおよび時間ホップベースの占有を図で示している。ここで、縦軸は、周波数チャネルインデックスを表し、横軸は、タイムスロットインデックスを表している。
【0232】
図15に見られるように、チャネルアクセスパターン110を生成するとき、定期的により大きく妨害される(例えば、外部ネットワークによって大きく占有される)周波数領域115を考慮することができる。したがって、この周波数領域115の周波数チャネルは、チャネルアクセスパターン110に含まれない。
【0233】
換言すれば、
図15は、チャネルアクセスパターンから大きく乱れた周波数チャネルを除外する例を示している。
【0234】
自身のネットワークでのデータ転送のために外乱が発生しやすい周波数領域を回避することで、既に頻繁に使用されている周波数領域で追加の外乱が発生しない他のネットワークによる周波数帯域全体での特定の使用バランスが存在する。
【0235】
7.周波数領域でのリソース要素のバンドリング(周波数チャネルバンドリング)
使用されるハードウェアおよびソフトウェアに応じて、基地局104が複数の周波数チャネルで同時に受信することが可能である(周波数チャネルバンドリング)。この場合、特により頻繁に使用されるシステムでは、
図16に示されるように、周波数次元でネットワーク内に提供されるリソース要素の数を適宜増やし、タイムスロット内のいくつかの周波数チャネルをチャネルアクセスパターンにそのまま含めることが有利である。
【0236】
詳細には、
図16は、実施形態にかかる、リソース112が周波数領域でバンドリングされた、チャネルアクセスパターン110によって定義される周波数帯域のリソース112の周波数ホップベースおよび時間ホップベースの占有を図で示している。ここで、縦軸は、周波数チャネルインデックスを表し、横軸は、タイムスロットインデックスを表している。
【0237】
換言すれば、
図16は、3つの隣接する周波数チャネルがそれぞれリソースクラスタにバンドリングされているチャネルアクセスパターン110の例示的な図を示している。この場合、
図16は、3つの周波数チャネルのバンドリングをそれぞれ例示的に示している。タイムスロットのリソース要素の各グループは、「リソースクラスタ」と呼ばれる場合がある。チャネルアクセスパターン110は、リソースクラスタを構成する周波数チャネルの数に関する情報によって拡張されることができる。
【0238】
さらなる実施形態では、リソースクラスタにグループ化された周波数チャネルは、必ずしも直接隣接している必要はない。
【0239】
8.さらなる実施形態
図17は、本発明の実施形態にかかる、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信する通信システムの基地局を動作させる方法200を示している。方法200は、信号を送信するステップ202を含み、信号が、チャネルアクセスパターンに関する情報を含み、チャネルアクセスパターンが、通信システムの通信に使用可能な周波数帯域の周波数ホップベースおよび/またはタイムホップベースの占有を示し、情報が、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータの状態を記述し、または情報が、数値シーケンスの番号を記述し、数値シーケンスがチャネルアクセスパターンを決定する。
【0240】
図18は、本発明の実施形態にかかる、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信する通信システムの端末点を動作させる方法210を示している。方法210は、信号を受信するステップ212を含み、信号が、チャネルアクセスパターンに関する情報を含み、チャネルアクセスパターンが、通信システムの通信に使用可能な周波数帯域の周波数ホップベースおよび/またはタイムホップベースの占有を示す。さらに、方法210は、チャネルアクセスパターンに関する情報に基づいてチャネルアクセスパターンを識別するステップ214を含み、情報が、数値シーケンスを生成するための数値シーケンスジェネレータの状態を記述し、または情報が、数値シーケンスの番号を記述し、数値シーケンスがチャネルアクセスパターンを決定する。
【0241】
図19は、本発明の実施形態にかかる、チャネルアクセスパターンを生成する方法300を示している。方法300は、チャネルアクセスパターンを生成するステップ302を含み、チャネルアクセスパターンが、通信システムの通信に使用可能な周波数帯域の周波数ホップベースおよび/または時間ホップベースの占有を示し、通信システムが、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信し、チャネルアクセスパターンが、数値シーケンスまたは数値シーケンスの番号を生成するための数値シーケンスジェネレータの状態の関数として生成される。
【0242】
図20は、本発明の実施形態にかかる、複数の通信システムによる通信に使用される周波数帯域において無線通信するように構成された通信システムを動作させる方法400を示している。方法400は、通信システムの参加者またはそのサブセットが別の通信システムによって使用されるかどうかに関係なく、チャネルアクセスパターンに基づいて、周波数帯域の異なるチャネルの部分ごとに通信システムの参加者間でデータを転送するステップ402を含み、チャネルアクセスパターンは、複数の他の通信システムのうちの少なくとも1つの他の通信システムがそれに基づいて周波数帯域にアクセスする他のチャネルアクセスパターンとは異なる。
【0243】
図21は、複数の通信システムによる無線通信に使用される周波数帯域において2つの通信システムを動作させる方法500を示している。方法500は、第1の通信システムの参加者またはそのサブセットが別の通信システムによって使用されるかどうかに関係なく、周波数帯域の異なるチャネルにおける部分ごとの第1のチャネルアクセスパターンに基づいて第1の通信システムの参加者間でデータを転送するステップ502を含む。さらに、この方法は、第2の通信システムの参加者またはそのサブセットが別の通信システムによって使用されるかどうかに関係なく、周波数帯域の異なるチャネルにおける部分ごとの第2のチャネルアクセスパターンに基づいて第2の通信システムの参加者間でデータを転送するステップ504を含み、第1のチャネルアクセスパターンおよび第2のチャネルアクセスパターンが異なる。
【0244】
実施形態は、以下の特徴のうちの少なくとも1つを備える、ネットワーク-個別のチャネルアクセスパターンの生成および適用を指す:
・チャネルアクセスパターンは、オーバーラップする部分シーケンスをできるだけ少なく含む、
・チャネルアクセスパターンの供給が多い(例えば、ネットワーク密度の高いエリア)、
・チャネルアクセスパターンは、周期性が非常に高くなるように設計されている、
・チャネルアクセスパターンは、(対応する要件がある場合)平均して均一な利用可能な周波数チャネルの使用につながる、
・適用されたパターンのシグナリングは、シグナリング情報が可能な限り少ない調整インスタンスによって行われる、
・端末装置は、チャネルアクセスのシグナリングが一度完全に受信されたときにいつでもアクセスパターンの内容を既に決定している可能性がある(これにより、端末装置は、例えば省エネの理由で、より長い受信一時停止を導入し、再度電源を入れたときに、受信が一時停止する前に受信した情報に基づいて有効なチャネルアクセスパターンを決定することができる)。
【0245】
実施形態は、端末装置から基地局へ、および1つ/いくつかの基地局から端末装置へのデータの無線転送のためのシステムにおいて使用される。例えば、システムは、パーソナルエリアネットワーク(PAN)または低電力ワイドエリアネットワーク(LPWAN)とすることができ、端末装置は、例えば、バッテリ駆動センサ(センサノード)とすることができる。
【0246】
実施形態は、相互に調整されていない多数の無線ベースのネットワークが共通の周波数帯域で動作し、異なるネットワークの参加者が相互の受信範囲にあり、したがってそれらの信号が潜在的な相互の妨害源である用途例に関する(
図2を参照)。
【0247】
上記のように、本明細書に記載の実施形態は、テレグラム分割法に基づいて通信システムの参加者間でデータを転送するために使用されることができる。テレグラム分割法では、データ、例えばテレグラムまたはデータパケットは、複数のサブデータパケット(または部分データパケットまたは部分パケット)に分割され、サブデータパケットは、通信システムの参加者から別の参加者へ(例えば、基地局から端末点へ、または端末点から基地局へ)時間および/または周波数において分散された時間ホップパターンおよび/または周波数ホップパターンを使用して転送され、サブデータパケットを受信する参加者は、データパケットを取得するためにそれらを(または組み合わせて)再結合する。各サブデータパケットは、データパケットの一部のみを含む。さらにまた、データパケットは、データパケットを完全にデコードするために全てのサブデータパケットが必要であるのではなく、サブデータパケットの一部だけが必要であるように、チャネルエンコードされることができる。
【0248】
テレグラム分割法に基づくデータの転送では、サブデータパケットは、ネットワーク固有のチャネルアクセスパターンの利用可能なリソースのサブセット(例えば、選択)に分散して転送されることができる。例えば、リソースごとに1つのサブデータパケットを転送することができる。
【0249】
換言すれば、実施形態は、メッセージ(データパケット)がいくつかの部分データパケットで転送されるシステムにおいて有利に使用されることができる(いわゆるテレグラム分割、独国特許第10 2011 082 098号明細書を参照)。
【0250】
一部の態様は、装置の文脈において説明されているが、これらの態様は、対応する方法の説明も表すことが理解されるため、装置のブロックまたは構造コンポーネントも対応する方法ステップとしてまたは方法ステップの機能として理解されるべきである。それとの類推により、方法ステップの文脈内で、または方法ステップとして説明されてきた態様は、対応するブロックまたは対応する装置の詳細または特徴の説明も表す。マイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータ、または電子回路などのハードウェア装置を使用しながら、方法ステップの一部または全てを実行することができる。いくつかの実施形態では、最も重要な方法ステップの一部またはいくつかは、そのような装置によって実行されることができる。
【0251】
特定の実装要件に応じて、本発明の実施形態は、ハードウェアまたはソフトウェアで実装されることができる。実装は、例えば、フロッピーディスク、DVD、ブルーレイディスク、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、ハードディスク、またはそれぞれの方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協働または協働することができる電子的に読み取り可能な制御信号が記憶された任意の他の磁気または光学メモリなど、デジタル記憶媒体を使用しているときに実行されることができる。これは、デジタル記憶媒体がコンピュータ可読とすることができる理由である。
【0252】
したがって、本発明にかかるいくつかの実施形態は、本明細書に記載の方法のいずれかが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協働することができる電子的に読み取り可能な制御信号を含むデータキャリアを備える。
【0253】
一般に、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装されてもよく、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるときに任意の方法を実行するのに有効である。
【0254】
プログラムコードはまた、例えば、機械可読キャリアに記憶されてもよい。
【0255】
他の実施形態は、本明細書に記載されている方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムを含み、前記コンピュータプログラムは、機械可読キャリアに記憶されている。
【0256】
したがって、換言すれば、本発明の方法の実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【0257】
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムが記録されるデータキャリア(またはデジタル記憶媒体またはコンピュータ可読媒体)である。データキャリア、デジタル記憶媒体、または記録媒体は、通常、有形および/または非一時的である。
【0258】
したがって、本発明の方法のさらなる例は、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号のシーケンスである。データストリームまたは信号のシーケンスは、例えば、インターネットなどのデータ通信接続を介して転送されるように構成されてもよい。
【0259】
さらなる実施形態は、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するように構成または適合された処理ユニット、例えば、コンピュータまたはプログラム可能なロジック装置を含む。
【0260】
さらなる実施形態は、本明細書に記載されている方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムがインストールされているコンピュータを含む。
【0261】
本発明にかかるさらなる実施形態は、本明細書に記載の方法の少なくとも1つを実行するためのコンピュータプログラムを受信機に送信するように構成された装置またはシステムを含む。送信は、例えば、電子的または光学的とすることができる。受信機は、例えば、コンピュータ、モバイル装置、メモリ装置または同様の装置とすることができる。装置またはシステムは、例えば、コンピュータプログラムを受信機に送信するためのファイルサーバを含むことができる。
【0262】
いくつかの実施形態では、プログラム可能なロジック装置(例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ、FPGA)を使用して、本明細書に記載の方法の機能のいくつかまたは全てを実行することができる。いくつかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するためにマイクロプロセッサと協働することができる。一般に、方法は、いくつかの実施形態では、任意のハードウェア装置によって実行される。前記ハードウェア装置は、コンピュータプロセッサ(CPU)などの普遍的に適用可能な任意のハードウェアとすることができるか、またはASICなどの方法に固有のハードウェアとすることができる。
【0263】
例えば、本明細書に記載の装置は、ハードウェア装置を使用して、またはコンピュータを使用して、またはハードウェア装置とコンピュータの組み合わせを使用して実装されることができる。
【0264】
本明細書に記載の装置、または本明細書に記載の装置の任意の構成要素は、ハードウェアおよび/またはソフトウェア(コンピュータプログラム)に少なくとも部分的に実装されることができる。
【0265】
例えば、本明細書に記載の方法は、ハードウェア装置を使用して、またはコンピュータを使用して、またはハードウェア装置とコンピュータの組み合わせを使用して実装されることができる。
【0266】
本明細書に記載の方法、または本明細書に記載の方法の任意のコンポーネントは、実行および/またはソフトウェア(コンピュータプログラム)によって少なくとも部分的に実装されることができる。
【0267】
上述した実施形態は、本発明の原理の例示を表すに過ぎない。当業者は、本明細書に記載の配置および詳細の変更および変形を理解するであろうことが理解される。これは、本発明が、実施形態の説明および説明によって本明細書に提示された特定の詳細によってではなく、以下の特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図される理由である。
【0268】
参考文
[1]独国特許第10 2011 082 098号明細
【0269】
[2]独国特許第10 2017 206 236号明細書
【0270】
略語のリスト
CRC:巡回冗長検査
LPWAN:低電力ワイドエリアネットワーク
LSB:最下位ビット
MSB:最上位ビット
PAN:パーソナルエリアネットワーク
TLS:トランスポート層セキュリティ
TSMA:テレグラム分割多元接続
【0271】
付録
セクション2のMATLAB(登録商標)コード:
N_freq=72;
N_time=1500000;
N_low=21;
N_high=51;
rand(‘state’,0);
fc=zeros(1,N_time);
R_f=randint(1,10*N_time,2*N_high+1);
R_f=R_f-N_high;
idx=find(R_f>-N_low&R_f<N_low);
R_f(idx)=[];
R_f=R_f(1:N_time);
fc(1)=30;
for p=1:N_time-1;
fc(p+1)=mod(fc(p)+R_f(p),N_freq);%周波数チャネルインデックス
end
Delt_fc1=(fc(2:end)-fc(1:end-1));%連続アクセスのインデックス差
figure(1);hist(Delt_fc1,-72:72);
h=gca;set(h,‘XLim’,[-72 72]);
xlabel(‘¥Deltafi’);ylabel(‘結果の数’);
title(‘¥Deltafiのヒストグラム’);