仮想時分割多重アクセスに基づく無線個人域ネットワーク内の空間再利用のための技術

专利摘要:
本発明の実施形態は、通信機を、追加の非干渉通信機に該通信機との同時伝送を実行させる個人域ネットワーク内の仮想時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）を用いた空間再利用のために構成する段階；を有する方法を提供する。
公开号:JP2011514762A
申请号:JP2010547879
申请日:2009-06-01
公开日:2011-05-06
发明作者:ケッセルマン，アレックス；リー，グオチーン
申请人:インテル コーポレイション；
IPC主号:H04W72-04

专利说明:

[0001] 本発明は、無線個人域ネットワーク内の空間再利用のための技術に関する。]
背景技術

[0002] ６０ＧＨｚ帯内の無許可スペクトラムの７ＧＨｚの可用性は、マルチ・ギガビット屋内無線個人域ネットワーキング（ＷＰＡＮ）の可能性を提供する。広い帯域幅を必要とするアプリケーションは、極僅かの名称を挙げると、非圧縮高解像度（ＨＤ）ビデオ・ストリーミング、空港のキオスクからの高速ファイル・ダウンロード（Ｓｙｎｃ＆Ｇｏ）、並びに無線ディスプレイ及びドッキングを有する。これらのアプリケーションは、要求されるデータ・レートが既存の家庭ネットワーキング・ソリューション（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ及びＷｉＭｅｄｉａ ＵＷＢ）の容量を遙かに超えているので、これらのネットワークでは対応されない。]
発明が解決しようとする課題

[0003] 本発明は、無線個人域ネットワーク内での空間再利用のための技術を提供する。]
課題を解決するための手段

[0004] ミリメートル波通信リンクは、長距離に渡って信号を減衰させる酸素の吸収と、壁や天井のような障害物を通じた大きな減衰を提供する短波長との両者による特有の分離性のため、低周波数（例えば２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚ帯）よりもロバスト性が低い。従って、６０ＧＨｚ帯のための高データ・レート無線システムを設計する際の最も大きな課題の１つは、無線伝搬中の高経路損失から生じる限られたリンク容量である。一方では、高速ポイント・ツー・ポイント伝送には指向性アンテナを用いることが望ましい。他方で、通常、全方位カバレッジを与えるために広範囲の角度を対象とする指向性アンテナのパターンは、近隣者発見及びビーム走査決定での支援のために使用される。低帯域チャネル（例えば、２．４ＧＨｚ若しくは５ＧＨｚ帯の８０２．１１ＷＬＡＮ又は６ＧＨｚ帯のＷｉＭｅｄｉａ ＵＷＢ）は、堅牢な伝送及びカバレッジを提供する帯域外（ＯＯＢ）制御チャネルとして用いられてもよい。]
[0005] 空間再利用は、ネットワーク・トポロジ及び個々の伝送範囲に依存する並列伝送を支援するネットワークの能力である。指向性伝送を実行する装置は、空間的に分離され、装置の特定の対が同時に通信できるようにする。しかしながら、従来の６０ＧＨｚ無線個人域ネットワーク（ＷＰＡＮ）では、チャネル時間は、並列伝送を支援しない時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）技術を用いてスケジューリングされる。図１の１００に示されるように、チャネル時間の予約は、通常、スーパーフレーム（ＴＤＭＡの基本的な時間割）毎に実行され、制御チャネルで送信されるビーコン・フレームで伝達される。] 図１
[0006] 従って、無線個人域ネットワーク内での空間再利用のための技術に対する強い要望がある。]
[0007] 本発明に関する主題は、特に指摘され、明細書の最後の部分に区別して請求される。しかしながら、本発明は、機構及び動作方法の両方に関し、それらの目的、特徴及び利点とともに、添付の図面と共に読んだとき以下の詳細な説明を参照することにより最も良く理解される。]
図面の簡単な説明

[0008] 従来のＴＤＭＡの仕組みの例を示す。
本発明の一実施形態の空間再利用のグループの分割を示す。
本発明の実施形態において提案される仮想ＴＤＭＡの仕組みを図示する。
本発明の一実施形態のリンク互換性を評価するメッセージのフローを示す。
本発明の一実施形態の個人域ネットワーク（ＷＰＡＮ）トポロジを図示する。]
実施例

[0009] 説明の簡単且つ明確のため、図中に示された要素は、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解される。例えば、幾つかの要素の寸法は、明確さのため、他の要素に比して誇張されている。]
[0010] 更に、適切に検討されるとき、対応する又は類似の要素を示すために、参照符号は図の間で繰り返されている。]
[0011] 以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの詳細事項が説明される。しかしながら、当業者は、本発明がそのような特定の詳細にかかわらず実施されて良いことを理解するだろう。他の例では、本発明を曖昧にすることを避けるため、良く知られた方法、手順、構成要素及び回路は詳細に説明されない。]
[0012] 本発明の実施形態は種々の用途で用いられてよい。 本発明の幾つかの実施形態は、種々の装置及びシステム、例えば送信機、受信機、トランシーバ、送受信機、無線通信局、無線通信装置、無線アクセス・ポイント（ＡＰ）、モデム、無線モデム、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、デスクトップ・コンピュータ、モバイル・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、ノートブック・コンピュータ、タブレット・コンピュータ、サーバ・コンピュータ、ハンドヘルド・コンピュータ、ハンドヘルド装置、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）装置又はハンドヘルドＰＤＡ装置と連動して用いられてもよい。]
[0013] 本発明の実施形態はこれに関して限定されないが、例えば「処理する」、「計算する」、「算出する」、は「決定する」、「設定する」、「分析する」、「調べる」等のような語を用いる議論は、コンピュータ、コンピュータ・プラットフォーム、コンピュータ・システム又は電子コンピュータ装置の動作及び／又は処理を表してもよい。該コンピュータ等は、該コンピュータのレジスタ及び／又はメモリ内の物理（電子）量として提示されたデータを操作及び／又はコンピュータのレジスタ及び／又はメモリ又は動作及び／又は処理を実行する命令を格納しうる他の情報記憶媒体内の物理量として同様に提示される他のデータへ変換する。]
[0014] 本発明の実施形態はこの点で点綴されないが、本願明細書で用いられる用語「複数の」は、例えば「複数の」又は「２以上の」を含んでもよい。用語「複数の」は、本願明細書を通じて２以上の構成要素、装置、要素、ユニット、パラメータ等を説明するために用いられうる。例えば、「複数の局」は２以上の局を含んでもよい。]
[0015] 本発明の実施形態は、非干渉装置に並列伝送を実行させる仮想時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）スキームを提供する。一般的に図２の２００のように示されるように、全てのリンク（装置の送信機／受信機（本願明細書では通信機としても表される）の対）は、多数のグループに分割され、あるグループ内の送信機の指向性伝送が異なるグループ内の受信機に干渉しないようにしてもよい。グループ１は、２１０で示され、送信機（本願明細書では通信機としても表される）１及び受信機（本願明細書では通信機としても表される）１を有する。また、グループ２は、２０５で示され、送信機（通信機）２及び受信機（通信機）２を有する。リンクは、片方向又は双方向の何れかであってもよい。このようなグループの数をｋにより表す。] 図２
[0016] このように、データ伝送は、一般的に図３の３００で示されるように、ｋ個の仮想チャネル３２０上にＴＤＭＡを用いて独立にスケジューリングされてもよい。スーパーフレームｎ−１は３０５で示され、スーパーフレームｎは３１０で示され、スーパーフレームｎ＋１は３１５で示される。データＳ１乃至Ｒ１は３３０で示され、データＳｋ乃至Ｒｋは３２５で示される。集中型ＭＡＣ（例えばＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ）では、この細分化はコーディネータにより実行されてもよく、分散型ＭＡＣ（例えばＷｉＭｅｄｉａ ＵＷＢ）では、このようなグループは制御チャネル上の装置間での交渉を通じて定められてもよい。並列伝送の数（グループｋの数）を最大化するため、送信装置は、送信電力を低減し及び／又はビーム走査パターンを変更する。特定の装置が異なるグループに分類される複数のリンクに参加する場合、異なるグループ内のチャネル時間予約のスケジューリングは、該装置が同時に１つより多くのグループにスケジューリングされないように、調整される必要がある。] 図３
[0017] リンクをグループに分けるために、送信機（通信機）により引き起こされる犠牲となる可能性のある受信機（通信機）での干渉レベルを識別する必要がある。集中型ＭＡＣでのコーディネータ又は分散型ＭＡＣでの各装置は、特定の装置の伝送が既存のリンクに干渉するか否かを示すテーブルを構築する。互換性テーブルは、どのリンクが同時に送信できるか、ビーム走査パターンが変化したとき又は装置が新たな場所に移動したときに更新されるべきかを定める。このテーブルは、空間再利用グループを構築するために用いられ、ＷＰＡＮ内の同時伝送を可能にし、それにより空間再利用を達成する。]
[0018] 図４を参照すると、帯域外（ＯＯＢ）制御チャネルの支援により行われる干渉テーブル計算処理のメッセージ・フロー４００を示す。図５は、それぞれ５１０、５２０、５３０、５４０及び５５０として示されるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを有するＷＰＡＮトポロジの例５００として用いられる。理解されるべき点は、図５のトポロジはトポロジの一例であって、本発明はこのトポロジに限定されないことである。最初の段階で、コーディネータ４０５はＯＯＢ制御チャネルで、既存のリンク（例えば双方向リンクＡ ５１０＜−＞Ｂ ５２０）４３０の指向性伝送に用いられる時間及びデータ・チャネルを宣言する。分散型ＭＡＣでは、送信装置は、自身の指向性伝送を個々に宣言する。次に、残りの装置（例えば、Ｃ５３０、Ｄ５４０及びＥ５５０）は、該装置がＡ５１０又はＢ５２０からの信号が分かるか否かを決定するのに十分な時間長の間、傾聴する（４３５）。装置（例えばＣ５３０及びＥ５５０）が該信号を分からない場合は、考慮中のリンクにより影響を受けないことを意味する（例えば、Ｃ５３０及びＥ５５０はＡ５１０及びＢ５２０のビーム幅の外側にあり、Ｃ５３０−＞Ｅ５５０の伝送はＡ４１０＜−＞Ｂ５２０の伝送に干渉しない）。装置が該信号を分かる場合は、該装置は考慮中のリンクのカバレッジ領域内にあることを意味する（例えば、Ｄ５４０はＢ５２０のビーム幅の内側にあり、従ってリンクＡ５１０＜−＞Ｂ５２０がアクティブのとき、Ｄ５４０はＢ５２０の伝送を受信するだろう。結果として、Ｄ５４０が送信する場合、Ｄ５４０はＢ５２０のＡ５１０からの受信に干渉するだろう。）。最後に、残りの装置は、ＯＯＢチャネルを通じて彼らの考慮中のリンクとの互換性をコーディネータに報告する（４４０及び４４５）。この情報は、以下に説明する互換性テーブルを作成するために用いられる（４５０）。４５５で、Ａ５１０及びＢ５２０は、指定されたチャネル及び時間で通信する。分散型ＭＡＣでは、如何なる報告も必要なく、各ノードは自身の考慮中のリンクとの互換性を評価する。] 図４ 図５
[0019] ［表１］リンク互換性]
[0020] 例えば、Ｃ５３０とＥ５５０との間の通信は、互いに干渉しないために要求された場合、Ａ５１０＜−＞Ｂ５２０と同時であるとする。以下で、リンクＡ５１０＜−＞Ｂ５２０及びＣ５３０−＞Ｅ５５０は、２つの異なる空間再利用グループに属する。]
[0021] 本発明の特定の特徴が本願明細書で説明され記載されたが、当業者は多くの変更、代替、変化及び等価物に気付くだろう。従って、理解されるべき点は、添付の特許請求の範囲がこのような全ての変更及び変形を本発明の真の精神の範囲内に包含することである。]

权利要求:

請求項1
無線個人域ネットワーク内で用いられるようにされた通信機；を有し、前記通信機は、追加の非干渉通信機に前記通信機との並列伝送を実行させる仮想時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）技術を用いた空間再利用のために構成され、前記ネットワークは集中型ＭＡＣ又は分散ＭＡＣを用いて動作するよう構成される、ことを特徴とする装置。
請求項2
前記通信機と前記追加の通信機との間の全てのリンクは、多くのグループに分けられ、あるグループ内の通信機の指向性伝送が異なるグループ内の受信機に干渉しないようにする、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
請求項3
前記リンクは、片方向又は双方向の何れかであり、データ伝送は、複数の仮想チャネルにＴＤＭＡを用いて独立にスケジューリングされる、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
請求項4
前記ネットワークが集中型ＭＡＣを用いて動作するよう構成されている場合には、前記グループ分けはコーディネータにより実行され、前記ネットワークが分散ＭＡＣを用いて動作するよう構成されている場合には、前記グループは制御チャネルでの装置間の交渉を通じて定められる、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
請求項5
前記通信機は、送信電力を低減し、ビーム走査パターンを変更し、又はその両方を行い、特定の通信機が異なるグループに分類された複数のリンクに参加する場合に、異なるグループ内のチャネル時間予約のスケジューリングは調整され、該通信機が同時に１つより多いグループにスケジューリングされないようにする、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
請求項6
前記通信機は、前記追加の通信機により引き起こされる干渉レベルを測定するよう構成され、前記集中型ＭＡＣでは前記コーディネータが又は分散ＭＡＣでは各通信機が、特定の通信機の送信が既存のリンクに干渉するか否かを示すテーブルを構築するよう構成され、前記互換性テーブルは、どのリンクが同時に送信できるかを定め、ビーム走査パターンの変化が検出されたとき又は通信機が新たな場所へ移動したときに更新される、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
請求項7
前記干渉テーブルの計算のメッセージ・フローは、帯域外（ＯＯＢ）制御チャネルで行われる、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
請求項8
前記メッセージ・フローは：前記コーディネータは前記ＯＯＢ制御チャネルで既存のリンクの指向性伝送のために用いられる時間及びデータ・チャネルを宣言するよう構成され；前記分散ＭＡＣでは、前記通信機は自身の指向性伝送を個々に宣言するよう構成され、次に残りの通信機は自身が信号を検出できるか否かを決定するのに十分な時間長の間、傾聴するよう構成され；前記残りの通信機は、自身の前記考慮中のリンクとの互換性を前記ＯＯＢチャネルを通じて前記コーディネータに報告するよう構成される、ことを有する、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
請求項9
通信機を、追加の非干渉通信機に該通信機との同時伝送を実行させる個人域ネットワーク内の仮想時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）を用いた空間再利用のために構成する段階；を有し、前記ネットワークは集中型ＭＡＣ又は分散ＭＡＣを用いて動作するよう構成される、ことを特徴とする方法。
請求項10
前記通信機と前記追加の通信機との間の全てのリンクを、多くのグループに分け、あるグループ内の通信機の指向性伝送が異なるグループ内の受信機に干渉しないようにする段階；を更に有する請求項９に記載の方法。
請求項11
複数の仮想チャネルにＴＤＭＡを用いてデータ伝送を独立にスケジューリングする段階；を更に有し、前記リンクは、片方向又は双方向の何れかである、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
請求項12
前記集中型ＭＡＣを用いるとき、前記グループ分けは、コーディネータにより実行され、前記分散ＭＡＣでは前記グループは制御チャネルでの装置間の交渉を通じて定められる、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
請求項13
前記通信機により、送信電力を低減し、ビーム走査パターンを変更し又はその両方を行う段階；を更に有し、特定の通信機が異なるグループに分類された複数のリンクに参加する場合に、異なるグループ内のチャネル時間予約のスケジューリングは調整され、該特定の通信機が同時に１つより多いグループにスケジューリングされないようにする、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
請求項14
前記追加の通信機により引き起こされる干渉レベルを測定する段階；を更に有し、前記集中型ＭＡＣでは前記コーディネータが又は分散ＭＡＣでは各通信機が、特定の通信機の送信が既存のリンクに干渉するか否かを示すテーブルを構築するよう構成され、前記互換性テーブルは、どのリンクが同時に送信できるかを定め、ビーム走査パターンが変化したとき又は通信機が新たな場所へ移動したときに更新される、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
請求項15
帯域外（ＯＯＢ）制御チャネルを用いて、前記干渉テーブルのメッセージ・フローを計算する段階；を更に有する請求項１４に記載の方法。
請求項16
前記メッセージ・フローは：前記コーディネータにより前記ＯＯＢ制御チャネルで既存のリンクの指向性伝送のために用いられる時間及びデータ・チャネルを宣言する段階；前記分散ＭＡＣでは、前記指向性伝送を個々に宣言する段階であって、残りの前記通信機は自身が信号を検出できるか否かを決定するのに十分な時間長の間、傾聴するよう構成される、段階；前記残りの通信機について考慮中のリンクとの互換性を前記ＯＯＢチャネルを通じて前記コーディネータに報告する段階；を有する、ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
請求項17
命令を格納している記憶媒体を有する品物であって：前記命令は、コンピュータ・プラットフォームにより実行されると、通信機を、追加の非干渉通信機に該通信機との同時伝送を実行させる個人域ネットワーク内の仮想時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）を用いた空間再利用のために構成し；前記ネットワークは、集中型ＭＡＣ又は分散型ＭＡＣを用いて動作するよう構成される；ことを特徴とする品物。
請求項18
実行されると、前記通信機と前記追加の通信機との間の全てのリンクを、多くのグループに分け、あるグループ内の通信機の指向性伝送が異なるグループ内の受信機に干渉しないようにする段階；を更に有する命令、を更に有する請求項１７に記載の品物。
請求項19
実行されると、複数の仮想チャネルにＴＤＭＡを用いてデータ伝送を独立にスケジューリングする段階；を更に有する命令、を更に有し、前記リンクは、片方向又は双方向の何れかである、ことを特徴とする請求項１７に記載の品物。
請求項20
実行されると、集中型ＭＡＣを用いるとき、前記グループ分けは、コーディネータにより実行され、分散ＭＡＣでは前記グループは制御チャネルでの装置間の交渉を通じて定められる、命令を更に有する、ことを特徴とする請求項１９に記載の品物。