JP2001218252A

JP2001218252A - 無線網の調整を行なうためのシステムおよび方法

Info

Publication number: JP2001218252A
Application number: JP2000389664A
Authority: JP
Inventors: Saeed Seyed Ghassemzadeh; セイドガセムザデーセイード; Matthew James Sherman; ジェームスシャーマンマシュー
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2001-08-10
Also published as: EP1111843A3; CA2324179A1; EP1111843A2; AR027031A1; MXPA00012692A; BR0005901A

Abstract

(57)【要約】【課題】無線網の調整を行なうためのシステムおよび
方法。【解決手段】ＲＦ網資源の使用を、利用密度の高いエ
リア内における利用可能なＲＦ資源の効果的かつ公平な
使用を達成するために調整する資源管理デバイスが開示
される。この資源管理デバイスは、ＲＦ環境内の多数の
無線網と通信し、これら無線網を、ＲＦ環境の無線網資
源の使用が調整されるように制御する。こうして、ある
ＲＦ環境内のＲＦ資源を同一のＲＦ環境内に位置する多
数の無線網間に動的かつ効率的に分配することで干渉が
最小化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は通信の分野、より詳
細には、無線網による無線網資源の使用を調整すること
に関する。

【０００２】

【従来の技術】通信デバイス、例えば、電話機、ファク
シミリ、コンピュータ等を統合することに対する需要の
増加のために、建物、例えば、事務所、家庭、あるいは
アパート内の網能力に対する要件が増加している。現
在、通信サービスプロバイダは、多くの建物に、加入者
が各自の建物内で自身の網要件を満たすことができるよ
うに、網への接続のための広帯域サービスを提供してい
る。建物に広帯域サービスを提供する技法はサービスプ
ロバイダによって制御されるが、加入者がいかにして広
帯域サービスを建物内のデバイスに分配するかは各加入
者に任せられている。

【０００３】一つの代替として、最近、無線周波数（Ｒ
Ｆ）を介して無線網を形成する方式が一般化している。
今日、広帯域データをＲＦ技術を用いてデバイスからデ
バイスに送信することを可能にする多くの製品が市販さ
れている。これら製品の殆どは、許認可の対象外の“ジ
ャンク（junk）”帯域、例えば、９１５ＭＨｚ±３ＭＨ
ｚ、２４５０ＧＨｚ±５０ＭＨｚおよび５．８ＧＨｚ±
７５ＭＨｚを使用する。これら周波数帯域は、規制の対
象外に放置される傾向があり、このため、ユーザが互い
に干渉し合わないようにするためには、主として、ＲＦ
“エチケット（etiquette）”、例えばIEEE 802.11、Bl
uetooth、HomeRF、HyperLan等に依存する。

【０００４】これらエチケットの一つの問題は、これら
が高密度のRFを利用するようには開発されてないことで
ある。これらは、（恐らくは単一の調整基地局を備え）
ピア・ツウ・ピア動作に対して最適化されている。これ
らエチケットは、“セルラ”様の知能を利用するように
は、すなわち、利用可能なRF資源の効率的かつ公平な利
用が達成できるように複数のユーザを効果的に調整する
ようには設計されてない。ＲＦ資源の多数のユーザ間の
調整が不十分であるために、ユーザ間の干渉が発生する
可能性があり、終局的には、ユーザ間の干渉が、全ての
ユーザに対する通信の品質が劣化する所まで増加する恐
れがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、あるRF環境を
共有する無線網間のRF資源の使用を調整するための新た
な技法が必要とされている。

【０００６】干渉問題は、複合住宅ユニット（ＭＤ
Ｕ）、例えば、アパートの建物内では特に重大であり、
同一のＲＦ環境を共有する複数の無線網が原因でＲＦ環
境が混雑し、幾つかのユーザに対して性能が許容できな
くなることがある。例えば、アパート１内のある人がそ
の人のコンピュータから、モデムとの無線リンクを介し
て、通信網に向けて電話呼を掛けることを試みており；
同時に、アパート１の真下の階のアパート２内の第二の
人が、無線リンクを介して、ストリーミングビデオをダ
ウンロードしているものとする。さらに、両者とも、最
終的に網と通信するために、各自のコンピュータと無線
モデムとの間の通信のために、無線ＬＡＮ技術（例え
ば、IEEE 802.11）を使用しているものとする。この例
では、場合によっては、ストリーミングビデオはアパー
ト２内の無線モデムと通信するために利用可能なRF帯域
幅の多くを要求するために、アパート１内のユーザは干
渉のために信頼できる電話接続を維持できなくなる。代
わりに、次の時間においては、状況が逆となり、アパー
ト２内のユーザがアパート１内の無線網の使用からの干
渉のために帯域幅需要を満すことができなくなることも
考えられる。

【０００７】上の例は比較的単純であるが、ユーザが貧
弱な網性能を経験する多くのより複雑な状況も考えられ
る。例えば、ウエブの探索のように一見ロバストに思え
る活動でも、RF資源の供給の貧弱さのために大きな劣化
を受けることがある。加えて、インターネットプロトコ
ル（ＩＰ）は、退廃したパケットの数およびそれが受信
するアクノレッジメントには非常に敏感である。情報の
パケットあるいはアクノレッジメントの稀な損失は性能
に大きな影響を及ぼすことはないが、多くのユーザが同
一のＲＦ資源を共有することを試みると、干渉が過多と
なり、性能が劣化することがある。さらに、性能の劣化
の結果として、加入者は、貧弱な性能の原因が、実際に
は問題は貧弱なＲＦの調整にあるのに、インターネット
サービスプロバイダ（ＩＳＰ）側にあるものと思い込む
ことがある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、無線網を調整
するためのシステムおよび方法、より詳細には、利用密
度の高いエリアにおける利用可能なＲＦ資源の効果的か
つ公平な利用を達成するために、RF無線網の使用を調整
する資源管理デバイスに関する。この資源管理デバイス
は、RF環境内の多数の無線網と通信し、これら無線網を
ＲＦ環境内の無線網資源の使用が調整されるように制御
する。こうして、あるＲＦ環境内のＲＦ資源を、同一の
ＲＦ環境内に位置する多数の無線網間に動的かつ効率的
に分配することで干渉が最小化される。以下に、本発明
を付属の図面を参照しながら説明するが、図面中、類似
の要素は類似の番号によって示される。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、無線資源管理システムを
示す。このシステムは、RF環境１００、例えば、複合住
宅ユニットを含む。複合住宅ユニット１００は、個々の
住宅ユニット１０１、１０２、１０３を含み、各住宅ユ
ニットは、モデム１０８〜１１２と少なくとも一つの無
線端末１１６〜１３２との間の独立な無線網を使用す
る。各モデムは、インプリシットな無線伝送容量を持
つ。便宜的に、ここでの説明においては、モデムのID
（１０８〜１１２）が、その無線伝送のIDとしても用い
られるが、ただし、これら両方のIDは必ずしも同一であ
る必要はない。第一の無線網が住宅ユニット１０１内に
モデム１０８と無線端末１１６、１１８、１２０との間
に存在し、第二の無線網が住宅ユニット１０２内にモデ
ム１１０と無線端末１２２、１２４との間に存在し、第
三の無線網が住宅ユニット１０３内にモデム１１２と無
線端末１２６、１２８、１３０、１３２との間に存在す
る。

【００１０】住宅ユニット１０１〜１０３のモデム１０
８〜１１２の各々は、それぞれ、通信リンク１１４を介
して網１４０に接続される。別の方法として、各モデム
は、別個の通信リンク１１４を介して網１４０に接続す
ることもできる。加えて、資源管理デバイス１０６が通
信リンク１１５を介して網１４０に接続される。従っ
て、資源管理デバイス１０６とモデム１０８〜１１２
は、それぞれ、通信リンク１１５、１１４を通じて網１
４０と通信する。これら通信リンク１１４、１１５は、
情報の伝送を可能にする任意のタイプの接続とされる。
通信リンクの幾つかの例を挙げると、従来の電話回線、
光ファイバライン、直接のシリアル／パラレル接続、セ
ルラ電話接続、衛星通信リンク、ローカルエリア網（Ｌ
ＡＮ）、イントラネット等が含まれる。

【００１１】無線端末１１６〜１３２は、通信信号の送
信および／あるいは受信を可能とする任意のタイプのデ
バイスでありうる。例えば、無線端末１１６〜１３２
は、電話機、コンピュータ、パーソナルおよびデジタル
アシスタント、ビデオ電話機、ビデオ会議装置、スマー
トあるいはコンピュータ支援テレビ、セットトップボッ
クス等でありうる。本発明の以下の説明の目的に対して
は、無線端末１１６〜１３２はコンピュータであるもの
と想定される。

【００１２】網１４０は、単一の網であっても、同一若
しくは異なるタイプの複数の網であっても構わない。例
えば、網１４０は、長距離網（例えば、ＡＴ＆Ｔ長距離
電話網）に接続されたローカル電話網（例えば、Bell A
tlantic's Network）とすることもできる。さらに、網
１４０は、データ網とすることも、データ網に接続され
た電気通信網とすることもできる。本発明の精神および
範囲から逸脱することなく、電気通信網とデータ網の任
意の組合せを用いることができる。以下の説明の目的に
対しては、網１４０は、単一のデータ網であるものと想
定される。

【００１３】モデム１０８〜１１２は、無線端末１１６
〜１３２との単一方向もしくは双方向無線通信を行なう
任意のタイプのデバイスでありうる。動作において、モ
デム１０８〜１１２は、データを網１４０から通信リン
ク１１４を介して受信し、このデータを選択された無線
端末１１６〜１３２に送信する。モデム１０８〜１１２
は、さらに、無線端末から送信されるデータを受信し、
このデータを通信リンク１１４を介して網１４０に送信
する。モデム１０８〜１１２は、無線端末１１６〜１３
２と無線リンクを介して、本発明の精神および範囲から
逸脱することなく任意の周知の通信プロトコル、例え
ば、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ等を用いて通信す
る。

【００１４】モデム１０８〜１１２は、さらに、現在の
ＲＦ環境に関して報告するため、あるいは動作インスト
ラクションを受信するために、網１４０と独立的に通信
するように適合化される。これら動作インストラクショ
ンには、モデム１０８〜１１２に対して、おのおののＲ
Ｆ環境を監視し、ＲＦ環境報告を網１４０に送信するこ
とを指令するインストラクションや、モデム１０８〜１
１２に対して、ＲＦ資源の現在の使用を変更することを
指令するインストラクションが含まれる。これら能力を
備えることで、モデム１０８〜１１２、およびそれらの
対応する無線網を、それらがＲＦ環境１００内の網資
源、例えば周波数やタイムスロットを、RF環境内の様々
な無線網間の干渉が低減されるようなやり方で使用する
ように調整することが可能となる。

【００１５】資源管理デバイス１０６は、RF環境１００
の独立な無線網によるRF資源の使用を監視し、ＲＦ資源
の現在の使用を決定する。ＲＦ資源の現在の使用に基づ
いて、資源管理デバイス１０６は、次に、RF環境１００
の無線網間の無線資源の効率的な割り当てを決定するた
めのRF調整戦略を生成する。このRF調整戦略は、次に、
独立な無線網に送信され、独立な無線網は、この戦略を
実施することで、RF環境１００の住宅ユニット１０１〜
１０３の無線網間の干渉を低減させる。

【００１６】資源管理デバイス１０６は、（図面に示す
ように）網１４０に接続された独立なユニットとするこ
とも、網１４０の様々な箇所に分散させることもでき
る。例えば、網資源管理デバイスは、網１４０によって
採用される様々な中央局あるいはサーバの一部とし、こ
れらを網１４０全体に分散させることもできる。さら
に、網資源管理デバイス１０６は、モデムデバイス１０
８〜１１２あるいは端末１１６〜１３２内に組み込むこ
ともできる。ＲＦ環境１００の無線網の使用の調整が可
能であれば、本発明の精神および範囲から逸脱すること
なく、あらゆる構成を用いることができる。

【００１７】図２は、資源管理デバイス１０６の一例と
してのブロック図である。資源管理デバイス１０６は、
資源コントローラ２００、網インタフェース２０２、お
よびメモリ２０６を備える。

【００１８】資源コントローラ２００は、網インタフェ
ース２０２を通じて、住宅ユニット１０１〜１０３のモ
デム１０８〜１１２を通信リンク１１５および網１４０
を介して、監視し、モデム１０８〜１１２および／ある
いは無線端末１１６〜１３２の各々のＲＦ環境に関する
情報を収集する。モデム１０８〜１１２および無線端末
１１６〜１３２の各々のＲＦ環境に関する情報は、次
に、メモリ２０６内に格納される。いったん資源コント
ローラ２００が、モデム１０８〜１１２および無線端末
１１６〜１３２の各々のＲＦ環境に関する情報を収集す
ると、資源コントローラ２００は、次に、他の干渉源が
存在する場合、どのモデム１０８〜１１２および／ある
いは無線端末が他のどの干渉源と干渉しているかを決定
し、網資源を共有するためのＲＦ調整戦略を展開する。
資源コントローラ２００は、次に、このＲＦ調整戦略に
基づいて、各モデム１０８〜１１２にセットのインスト
ラクションを送信する。モデム１０８〜１１２および無
線端末１１６〜１３２は、資源コントローラ２００から
受信されるセットのインストラクションに基づいて、そ
れらの網資源の使用を周囲のモデム１０８〜１１２との
関係で調整する。

【００１９】図３は、本発明によるモデム１０８〜１１
２の一例としてのブロック図である。モデム１０８〜１
１２は、モデムコントローラ３０２、モデム網インタフ
ェース３０４、モデムメモリ３０６、および入／出力イ
ンタフェース３０８を備え、これら要素は、制御／信号
バス３１２を介して互いに結ばれる。

【００２０】モデムコントローラ３０２は、網１４０か
らデータを通信リンク１１４およびモデム網インタフェ
ース３０４を介して受信し、受信されたデータを入／出
力インタフェース３０８を介して無線端末に選択的に送
信する。同様に、モデムコントローラ３０２は、無線端
末からデータを入／出力インタフェース３０８を介して
受信し、このデータをモデム網インタフェース３０４お
よび通信リンク１１４を介して網１４０に送信する。加
えて、モデムコントローラ３０２は、独立的に、もしく
は資源管理デバイス１０６のリクエストに応答して、入
／出力インタフェース３０８を介してRF環境１００を監
視し、RF環境１００内の網資源の他のデバイスによる使
用を記録する。これを達成するために、モデムコントロ
ーラ３０２は、ある時間期間、各無線端末１１６〜１３
２への送信を差し控え、代わりに、単にRF環境１００内
の全ての他の伝送を“聞く（listen）”。モデムコント
ローラ３０２の指令の下で、ＲＦ環境１００の現在の使
用が、モデムメモリ３０６内に一時的に格納され、定期
的に、もしくは資源管理デバイス１０６のリクエストに
応答して、資源管理デバイス１０６に送信される。モデ
ムコントローラ３０２は、網内の無線端末１１６〜１３
２に対してRF環境に関する類似の報告を要求し、これを
モデムメモリ３０６内に一時的に格納することもでき
る。

【００２１】図４は、ＲＦ環境１００の現在の使用をモ
デム１０８〜１１２およびモデム１０８〜１１２を使用
する無線端末１１６〜１３２を識別するために必要な他
の動作データとともに格納するための一例としてのデー
タ構造４００を示す。

【００２２】フィールド４０２は、特定のモデム１０８
〜１１２に対する複合住宅ユニット識別子および住宅ユ
ニット環境識別子を含む。複合住宅ユニット識別子は、
複合住宅ユニットをその複合住宅ユニット内の特定の住
宅ユニットとともに一意に識別する数字、英数文字その
他の識別子を含む。例えば、フィールド４０２内の第一
の項目は“100/101”を含むが、これは、モデムが複合
住宅ユニット１００内に位置すること、および、より具
体的に、そのモデムが複合住宅ユニット１００の住宅ユ
ニット１０１内に位置することを示す。

【００２３】フィールド４０４は、網１４０によって、
データを特定の住宅ユニット１０１〜１０３内の特定の
モデム１０８〜１１２に宛てるために用いられるモデム
ＩＤを含む。例えば、網１４０は、モデムＩＤ１０８を
持つモデムに向けられた全てのデータ伝送を、複合住宅
ユニット１００内の住宅ユニット１０１の居住者に宛て
て送る。

【００２４】フィールド４０６は、モデム１０８〜１１
２との関連で、特定の住宅ユニット１０１〜１０３内の
無線網を使用する無線端末１１６〜１３２に対応する無
線端末のＩＤを含む。例えば、フィールド４０６内に示
されるように、無線端末１１６、１１８および１２０の
ＩＤは、モデムＩＤ１０８に対応する。こうして、フィ
ールド４０６内の情報は、モデムＩＤ１０８との関連で
住宅ユニット１０１内の無線網を形成する無線端末１１
６、１１８、１２０を識別するために用いられる。

【００２５】フィールド４０８は、フィールド４０６内
の無線端末ＩＤに対応する無線端末１１６〜１３２が現
在中であるか否かを示すブール（BOOLEAN）変数を含
む。例えば、無線端末ＩＤ１１６に対応する無線端末
は、フィールド４０８内の“Ｎ”から、現在使用中でな
いことがわかり、他方、端末ＩＤ１２０に対応する無線
端末は、フィールド４０８内の“Ｙ”から現在使用中で
あることがわかる。

【００２６】フィールド４０９は、（存在する場合は）
端末のアプリケーションとサービス品質（ＱｏＳ）要件
を示す。フィールド４０９のアプリケーション部分は、
無線リンク上に現在送信されているアプリケーションの
タイプを示す。ＱｏＳ要件は、サービスのレベルを識別
する任意の測定量あるいは統計量を含む。例えば、フィ
ールド４０９は、現在のアプリケーションはストリーミ
ングビデオであり、そのＱｏＳパラメータは、１０^-6な
るビットエラー率（ＢＥＲ）と、パケットの再送なし、
であることを示す。

【００２７】フィールド４１０は、フィールド４０４内
に識別されたモデムによって現在用いられているＲＦプ
ロトコルおよび周波数を含む。さらに、フィールド４１
０は、モデムによって使用することが可能なＲＦプロト
コルおよび周波数のリストも含む。ＲＦプロトコルに
は、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＣＤＭＡ、その他の通信プロ
トコルが含まれる。例えば、モデムＩＤ１０８に対応す
るモデムは、現在、ＴＤＭＡ通信プロトコルを用いて、
２．４ＧＨｚなる周波数にて送信していることが示され
る。他のパラメータ、例えば、変調方式、誤り訂正符
号、送信電力レベルなどを含めることもできる。さら
に、モデムＩＤ１０８に対応するモデムは、ＴＤＭＡ、
ＦＤＭＡもしくはＣＤＭＡプロトコルを用いて、９１５
ＭＨｚ、２．４ＧＨｚもしくは５．８ＧＨｚにて送信す
ることもできる。他の能力、例えば、拡散モード（例え
ば、直接シーケンス（ＤＳ）もしくは周波数ホッピング
（ＦＨ）、変調方式（例えば、ＦＳＫもしくはＱＡ
Ｍ）、フォーワード誤り訂正（ＦＥＣ）（例えば、ビタ
ビもしくはリードソロモン）、利用可能な送信電力レベ
ル（例えば、０、５、１０、１５、２０ｄＢｍ）その
他）を含めることもできる。別の方法として、各無線端
末は、単に、タイプ識別子を報告し、資源コントローラ
２００がこれを用いて端末の全ての能力を推断すること
もできる。

【００２８】フィールド４１０は、さらに、フィールド
４０６内にリストされるモデムおよび無線端末によって
現在使用中のＲＦプロトコルおよび周波数を含むように
分割することもできる。加えて、対応する無線端末によ
って用いることが可能なＲＦプロトコルおよび周波数
を、モデムＩＤ１０８を持つモデムに対して現在示され
ているのと同様なやり方にてリストすることもできる。

【００２９】フィールド４１２は、フィールド４０６内
の無線端末に対応する現在のＲＦ環境を含む。現在のＲ
Ｆ環境は、無線端末のＲＦ環境内の、他のデバイスによ
るＲＦ資源の他の全ての使用のリストから成る。上述の
ように、現在のＲＦ環境は、モデム１０８〜１１２およ
び／あるいは無線端末１１６〜１３２によって、定期的
に送信を差し控え、もっぱらＲＦ環境１００内の他のデ
バイスの送信を受信することによって測定される。例え
ば、フィールド４１２は、モデムＩＤ１０８に対応する
モデムは、現在、（２つの）別のソースからの送信を受
信しており、これら送信は、２．４ＧＨｚなる周波数に
てＴＤＭＡプロトコルを用いて行なわれており、それぞ
れ、−６５ｄＢｍおよび−６０ｄＢｍなる受信電力にて
受信されたことを示す。他の推測可能な情報、例えば、
変調タイプなどを含めることもできる。一方、端末１２
０は、−７５ｄＢｍなるピーク値の未知の波形あるいは
ノイズを検出したことが示される。さらに、端末１０８
および１２０は両方もと、無線網に参加する端末に関し
て検出された信号レベルを報告することもできる。例え
ば、モデム１０８は、無線端末１２０からの信号は−６
０ｄＢｍにて受信されたことを報告し、端末１２０は、
モデム１０８からの信号は−６０ｄＢｍにて受信された
ことを報告する。

【００３０】動作の例として、住宅ユニット１０１の居
住者は、モデム１０８を用いて無線端末１２０と通信
し；無線端末１２０は、現在、網１４０から送信されて
いるストリーミングビデオを視聴するために用いられて
いおり；さらに、同時に、住宅ユニット１０２内の居住
者が、無線端末１２４を用いて、網１４０に接続された
遠隔ユーザ（図示せず）とのビデオ電話会議に参加して
おり；これら両方の居住者は、各無線端末１２０、１２
４と各モデム１０８、１１０との間の無線通信に2.4GHz
なる周波数を用いるものと想定する。

【００３１】同一の周波数が使用されており、しかも、
RF環境１００内の住宅ユニット１０１と１０２が近接し
ているために、両方の居住者の無線通信は、干渉を経験
し、このため、無線端末１２０上のストリーミングビデ
オと、無線端末１２４上のビデオ電話会話の品質が劣化
する。

【００３２】干渉が発生すると、資源管理デバイス１０
６は、干渉を経験しているモデム１０８、１１０の一方
あるいは両方からその通告を受ける。これは、これら居
住者のいずれかが、自身の無線端末１２０、１２４を用
いて、資源管理デバイス１０６に他のデバイスとの干渉
が発生していることを示すメッセージを送信すること、
あるいは、無線デバイスを、資源管理デバイス１０６に
自動的に報告するように予め構成しておくことで達成さ
れる。別の方法として、資源管理デバイス１０６が定期
的に各モデム１０８〜１１２に照会し、情報、例えば、
各モデム１０８〜１１２の現在のＲＦ環境をリクエスト
することで、干渉の発生の可能性について決定すること
もできる。資源管理デバイス１０６がどのようにして干
渉に気付くかは別として、いずれにしても、無線資源管
理デバイス１０６は、各モデム１０８〜１１０に、おの
おののRF環境に関する情報を照会する。

【００３３】この照会に応答して、モデム１０８、１１
０は、現在のＲＦ環境報告を資源管理デバイス１０６に
送り返す。図４との関連で上で説明したように、ＲＦ環
境報告は、モデム１０８〜１１２に関する情報を、モデ
ムのＲＦ環境の現在の使用に関するデータとともに含
む。例えば、図４内のデータは、複合住宅ユニット１０
０内の住宅ユニット１０１（フィールド４０２）内のモ
デム１０８（フィールド４０４）内に格納されたＲＦ環
境データに対応する。フィールド４０６内に示されるよ
うに、モデム１０８は、無線端末１１６、１１８、１２
０を含む無線網に属する。説明の例においては、現在使
用されているのは無線端末１２０のみであり、これが、
フィールド４０８内の“Ｙ”にて反映されている。前述
のように、無線端末１２０は、網１４０から送信されて
いるストリーミングビデオを視聴するために用いられて
いる。

【００３４】フィールド４１０は、モデム１０８はスト
リーミングビデオを無線端末１２０に送信するためにＴ
ＤＭＡプロトコルを用い、この送信は２．４ＧＨｚなる
無線周波数を用いることを示す。上述のように、フィー
ルド４１０は、さらに、モデム１０８によって、無線端
末１１６、１１８、１２０と通信するために使用するこ
とができる全ての利用可能なプロトコルおよび周波数の
リストを含む。

【００３５】フィールド４１２は、現在のRF環境に関す
るデータを含む。このＲＦ環境報告には、モデム１０
８、１１０および／あるいは無線端末１１６〜１３２に
よって、ＲＦ環境を“聞く（listening）”ことによっ
て得られた情報が含まれる。例えば、モデムは、興味あ
るRFスペクトルを、ある時間期間に渡って送信を差し控
え、もっぱら、まだ存在する信号を受信することでサン
プリングする。説明の例では、モデム１０８は、自身の
ＲＦ環境を、対応する無線端末１１６〜１２０への送信
を所定の期間だけ差し控え、住宅ユニット１０１内の無
線端末１１６〜１２０に対して、それらも一時的に送信
を差し控えるように指令することで、サンプリングす
る。住宅ユニット１０１内の無線がサイレンスな期間に
おいて、モデム１０８は、もっぱら、興味ある無線周波
数のレンジ内の全ての信号を受信する。説明の例では、
モデム１０８がサンプリングしたとき、モデム１１０か
ら送信される信号が受信される。

【００３６】フィールド４１２に示されるように、モデ
ム１０８の現在のＲＦ環境は、別のデバイスが２．４Ｇ
Ｈｚなる周波数にてＴＤＭＡプロトコルを用いて送信し
ていることと、受信電力を示す。フィールド４１２は、
さらに、ＲＦ環境１００の網資源を使用している任意の
デバイスの端末ＩＤを含む。他のデバイスの端末ＩＤ
は、“リスニング（聞いている）”モデム１０８によっ
て受信されるデータから決定される。例えば、モデム１
０８〜１１２からの各送信はモデムＩＤを含むために、
受信無線端末１１６〜１３２は、無線網を通じて受信さ
れるデータ伝送のソースを識別することができる。説明
の例では、受信されたデータからモデムＩＤ１１０が決
定される。

【００３７】モデム１１０も、類似のサンプリング機能
を遂行し、データ構造４００に示されるのと類似するＲ
Ｆ環境報告を作成する。ただし、説明の例では、モデム
１１０のＲＦ環境報告は、少なくともモデム１０８がＲ
Ｆ資源を用いていることを反映する。

【００３８】上述のように、モデム１０８、１１０は、
次に、資源管理デバイス１０６の照会に応答して、RF環
境報告を生成する。別の方法として、モデム１０８〜１
１２、定期的に、互いに独立して、ＲＦ環境をサンプリ
ングし、結果を、モデム１０８〜１１２内に含まれるモ
デムメモリ３０６内に格納することもできる。サンプリ
ング結果は、次に、資源管理デバイス１０６に送信する
ことも、網管理デバイス１０６によって結果をリクエス
トされるまでメモリ内に保持することもできる。モデム
１０８、１１０は、さらに別の方法として、無線端末１
１６〜１２０を各ＲＦ環境を求めてポーリングし、この
情報を資源管理デバイスに送ることもできる。

【００３９】モデム１０８〜１１２からＲＦ環境報告が
どのように収集されるかの方法は別として、ともかく、
いったんＲＦ環境報告が資源管理デバイス１０６によっ
て受信されると、資源コントローラ２００は個々の報告
をメモリ２０６内に格納する。

【００４０】図５は、網１４０に接続されたモデム１０
８〜１１２の個々の現在のＲＦ環境報告を収集および格
納するための一例としてのデータ構造を示す。データ構
造５００は、データ構造４００内のフィールド４０２〜
４１２と類似するフィールド５０２〜５１２を含む。フ
ィールド５０２は、複合住宅ユニット識別子および住宅
ユニット識別子を含む。上述のように、複合住宅ユニッ
ト識別子は、住宅ユニットおよび対応する複合住宅ユニ
ットを一意に識別する数字、英数文字その他の識別子を
含む。例えば、フィールド５０２内の第一の項目は、そ
の項目が複合住宅ユニット１００内の住宅ユニット１０
１に対するものであることを示す。

【００４１】フィールド５０４は、網１４０に接続され
たモデム１０８〜１１２のモデム識別子を含む。フィー
ルド５０４内のモデムＩＤは、フィールド５０２内の複
合住宅ユニットおよび住宅ユニット識別子と対応する。
例えば、フィールド５０４内のモデムＩＤ１０８は、複
合住宅ユニット１００内の住宅ユニット１０１と対応
し、そのモデムが、複合住宅ユニット１００の住宅ユニ
ット１０１内に位置することを示す。

【００４２】フィールド５０６は、無線端末識別子を含
み、これには、フィールド５０４内に識別されたモデム
１０８〜１１２およびモデム１０８〜１１２と接続され
た無線端末１１６〜１３２に対応するＩＤが含まれる。
例えば、ＩＤ１２２、１２４を持つ無線端末は、モデム
ＩＤ１１０を持つモデムと無線通信を行なう。

【００４３】フィールド５０８は、フィールド５０６内
の無線端末ＩＤと対応する無線端末１１６〜１３２が、
現在使用中であるか否かを示すブール変数を含む。例え
ば、無線端末ＩＤ１１６に対応する無線端末は、現在使
用中ではないが、無線端末ＩＤ１２０と対応する無線端
末は、現在使用中であることがフィールド５０８内の
“Ｙ”によって示される。

【００４４】フィールド５０９は、フィールド５０６内
の無線端末に対応するアプリケーションおよびＱｏＳデ
ータを含む。

【００４５】フィールド５１０は、フィールド５０４内
に識別されるモデムによって現在使用されているＲＦプ
ロトコルおよび周波数を含む。フィールド５１０は、さ
らに、モデムによって使用することができる利用可能な
ＲＦプロトコルおよび周波数のリストも含む。上述のよ
うに、ＲＦプロトコルには、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＣＤ
ＭＡ等の通信プロトコルが含まれる。

【００４６】例えば、モデムＩＤ１１０に対応するモデ
ムは、現在、２．４ＧＨｚなる周波数にて、ＴＤＭＡ通
信プロトコルを用いて無線端末１２４と通信している。
さらに、モデムＩＤ１１０に対応するモデムは、２．４
ＧＨｚあるいは５．８ＧＨｚにて、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ
あるいはＣＤＭＡプロトコルを用いて送信することがで
きることが示される。データ構造４００のフィールド４
１０との関連で上で説明したように、フィールド５１０
は、さらに、フィールド５０６内の各無線端末に対応す
る現在のおよび利用可能な通信プロトコルおよび周波数
を含むこともできる。

【００４７】フィールド５１２は、全てのモデム１０８
〜１１２に対する全ての現在のＲＦ環境報告の集まりを
表し、これは、モデム１０８〜１１２の各モデムメモリ
３０６のフィールド４１２内に格納された現在のＲＦ環
境報告に対応する。各モデム１０８〜１１２から収集さ
れた現在のＲＦ環境報告は、各モデム１０８〜１１２か
らのＲＦ環境１００内でのＲＦ資源の使用に関するデー
タを含む。図４の場合と同様に、フィールド５１０と５
１２は、追加のパラメータ、例えば、拡散モード、変調
方式、誤り訂正方式、送信電力レベルなどを含むことも
できる。

【００４８】メモリ２０６内に格納された情報に基づい
て、資源コントローラ２００は、複合住宅ユニット１０
０内の住宅ユニット１０１〜１０３内のモデム１０８〜
１１２間のＲＦ干渉を除去あるいは最小化するＲＦ調整
戦略を決定する。このＲＦ調整戦略は、資源コントロー
ラ２００によって、モデム１０８〜１１２のどのＲＦ資
源の使用も、他のモデム１０８〜１１２あるいは他のデ
バイスのＲＦ資源の使用を妨害しないように展開され
る。

【００４９】説明の例に戻ると、資源コントローラ２０
０が図５のフィールド５１２内のRF環境データを、モデ
ム１０８およびモデム１１０に関して調べたとき、資源
コントローラ２００は、モデムの伝送が互いに干渉して
いることを決定する。フィールド５１２に示されるよう
に、モデムＤＩ１０８を持つモデムは、２．４ＧＨｚな
る周波数にてＴＤＭＡ通信プロトコルを用いて送信され
た信号が受信されたことを報告する。加えて、フィール
ド５１２は、その信号がモデム１１０から受信されたこ
とを示す。同様に、モデムＩＤ１１０を持つモデムは、
２．４ＧＨｚにてＴＤＭＡ通信プロトコルを用いて送信
された第一の信号、９１５ＭＨｚにて未知の通信プロト
コルを用いて送信された第二の信号、および２．４ＧＨ
ｚにてＴＡＭＡプロトコルを用いて送信された第三の信
号が受信されたことを報告する。加えて、フィールド５
１２は、第三の信号はモデム１０８から受信されたもの
で、第二の信号は未知のソースもしくはデバイスからの
ものであることを示す。

【００５０】フィールド５１２内のデータに基づいて、
資源コントローラ２００は、どのモデムも同時に同一の
タイムスロットを２．４ＧＨｚなる周波数にて用いない
ように、ＴＤＭＡ通信プロトコルのタイムスロットをモ
デム１０８、１１０間で分割するＲＦ調整戦略を展開す
る。加えて、資源コントローラ２００は、システムにと
って未知のソースもしくはデバイスからの９１５ＭＨｚ
の第二の信号を考慮に入れる。別の方法として、資源コ
ントローラ２００は、モデム１０８は、周波数を５．８
ＧＨｚに変更し、ＴＤＭＡプロトコルは維持し、モデム
１１０は、ＴＤＭＡプロトコルを用いて、２．４ＧＨｚ
にて送信を続けるＲＦ調整戦略を展開することもでき
る。

【００５１】より複雑な例として、両方のモデム１０
８、１１０および端末１２０、１２４が２つの変調タイ
プ（ＱＰＳＫおよび１６−ＱＡＭ）および複数の誤り訂
正符号タイプ（Ｉ／２レート、ｋ＝７ビタビと、ＧＦ
（２５６），ｔ＝０〜１６リードソロモンの任意の組合
せ）を利用でき；さらに、これら能力およびそれらの現
在の設定は、資源コントローラ２００に報告されている
ものと想定する。資源コントローラ２００は、それらが
経験している干渉を克服するためには、両方のモデムお
よび端末がそれらがサポートする最も頑丈なセットのパ
ラメータ（ビタビおよびｔ−１６リードソロモン誤り訂
正符号と連接されたＱＰＳＫ変調）を採用すべきである
ことを見つける。ただし、資源コントローラ２００は、
これら設定では、両方のモデムに、タイムスロットの排
他的セットを割り当てるためには、これら資源の設定は
頑丈ではあるが、これらは帯域幅効率があまり良くない
ために、十分なタイムスロットが存在しないことを見つ
ける。このような場合、資源コントローラ２００は、干
渉の他のソースが明らかでないときは、全てのモデムお
よび端末に対して、例えば、１６ＱＡＭとリードソロモ
ンｔ＝８を使用し、ビタビは用いないように指令するこ
ともできる。こうすることで、各送信機によって要求さ
れるスロットの数を低減することができ、排他的スロッ
トを割り当てることが可能となり、これらモデムはもは
や互いに干渉しなくなる。

【００５２】幾つかのモデムおよび端末の所の最大送信
電力がより帯域幅効率の良い波形をサポートするには不
十分な場合もある。このような場合は、資源コントロー
ラ２００は、モデムおよび端末がランされているアプリ
ケーションのＱｏＳ要件を満たすのに十分な電力を送信
することを確保することを必要される。このような状況
を知るためには、資源コントローラ２００は、アプリケ
ーションのＱｏＳ要件、全てのモデムおよび端末の所の
現在および最大送信電力、端末１２０の所でモデム１０
８から受信される現在の電力、モデム１０８の所で端末
１２４から受信される現在の電力、端末１２４の所でモ
デム１１０から受信される現在の電力、および全てのモ
デムおよび端末の受信特性（ｄＢｍ単位でのＢＥＲ対受
信電力の関係）を知る必要がある。

【００５３】さらに複雑な例として、モデム１０８と端
末１２０は、ＤＳあるいはＦＨ拡散モードを使用でき；
モデム１１０と端末１２４はHF拡散モードのみを使用で
き；さらに、ＤＳを使用するデバイスとＦＨを使用する
デバイスの間でタイムスロットを同期する方法は存在し
ない状況を想定する。モデム１０８がＤＳを使用し、モ
デム１１０がＦＨを使用する場合、モデム１０８と１１
０に、互いに干渉しないことを保障するタイムスロット
を割り当てる方法は存在しない。ただし、モデム１０８
と端末１２０が、ＤＳの代わりに、ＦＨを用いるように
指令された場合は、これらシステムを同期させ、排他的
タイムスロットを割り当てることが可能となる。さら
に、ホッピングパターンを同期させ、モデム１１０と１
０８が両方とも同一のタイムスロットにて送信するよう
にさせた場合、これらは常に異なる周波数上に存在する
ため、これらの信号は互いに干渉しないことが保障され
る。これらは、資源コントローラ２００によって、許認
可の対象外のスペクトル内で動作する無線網の性能を向
上させるために適用することができる幾つかの資源管理
技法のほんの一例にすぎない。

【００５４】ＲＦ調整戦略は、さらに、各モデム１０８
〜１１２が使用しているアプリケーションの特定のタイ
プに基づいて展開することもできる。例えば、モデム１
０８は２．４ＧＨｚにて動作しており、多量の帯域幅を
要求するアプリケーション、例えば、非常に高分解能ス
トリーミングビデオのために用いられており、端末１１
０は２．４ＧＨｚにて送信しており、非常に低量の帯域
幅を要求するアプリケーション、例えば、ｅ−メールの
ために用いられている場合、ＲＦ調整戦略として、モデ
ム１０８、１１０の異なる需要を反映させることもでき
る。一つのＲＦ調整戦略として、モデム１０８には、大
きな帯域幅需要のために多量のタイムスロットを割り当
て、モデム１１０には、小量の帯域幅需要のために相対
的に少ないタイムスロットを割り当てることも考えられ
る。別のＲＦ調整戦略として、ＦＤＭＡ通信プロトコル
を用い、モデム１０８には、ＲＦスペクトルの相対的に
大きな部分を割り当て、モデム１１０には、相対的に小
さな部分を割り当てることもできる。こうして、資源コ
ントローラ２００にて網資源を任意に分割することで、
RF環境１００を共有するモデム１０８〜１１２の間で網
資源を動的かつ効率的に分配することができる。同様
に、頑丈なチャネルを要求する通信（つまり、音声およ
びストリーミングビデオ）には、干渉のない周波数を割
り当て、頑丈なチャネルは要求しないアプリケーション
（つまり、あるタイプの非リアルタイムデータトラヒッ
ク、例えば、公益会社へのガス／電気の使用量の報告）
には、より多くの干渉を持つチャネルを割り当てること
もできる。

【００５５】いったんＲＦ調整戦略が展開されると、資
源コントローラ２００は、ＲＦ調整戦略に基づいてイン
ストラクションを各モデム１０８、１１０に送信する。
モデム１０８、１１０がこのインストラクションを受信
すると、モデム１０８、１１０は、各無線端末１１６〜
１２４との通信を、干渉が低減され、通信品質が向上す
るように変更する。説明の例では、モデム１０８は、
２．４ＧＨｚによる送信を継続するが、タイムスロット
の第一の割り当てられたセットに限定されたＴＤＭＡ通
信プロトコルを使用する。モデム１１０も２．４ＧＨｚ
による送信を継続するが、タイムスロットの第二の割り
当てられたセットに限定されたＴＤＭＡプロトコルを使
用する。

【００５６】図６は、無線網内の通信を調整するための
一例としてのプロセスの概要の流れ図を示す。ステップ
６０２において、プロセスが開始され、制御はステップ
６０４に進み、ここで、資源管理デバイスは、網に接続
されている多数のモデムを、干渉の指標がないか監視す
る。

【００５７】次に、プロセスはステップ６０６に進み、
ここで、干渉が発生したか否か決定される。ステップ６
０６において干渉が発生したことが見つかった場合は、
プロセスはステップ６０８に進み；干渉が発生がなかっ
た場合は、プロセスはステップ６０４に戻り、資源管理
デバイスはモデムの監視を続ける。ステップ６０８にお
いて、無線資源管理デバイスは、モデムに照会し、ＲＦ
環境報告を求める。このＲＦ環境報告は、現在のＲＦス
ペクトルの使用状況と、モデムが使用することが可能な
あるいは現在使用中の任意のＲＦプロトコルを含む。次
に、プロセスはステップ６１０に進む。

【００５８】ステップ６１０において、ＲＦ環境報告が
資源管理デバイスによって受信される。ステップ６１２
において、資源管理デバイスが、無線網内の干渉を除去
あるいは最小化するためのＲＦ調整戦略をＲＦ環境報告
に基づいて決定する。プロセスは次にステップ６１４に
進む。

【００５９】ステップ６１４において、資源管理デバイ
スは、ＲＦ調整戦略に基づいて、各無線網内の干渉の量
を最小化するためのインストラクションをモデムに送信
する。プロセスは、次に、ステップ６１６に進み、ここ
でプロセスは終端する。

【００６０】図２および３に示すように、本発明の方法
は、好ましくは、プログラム内蔵プロセッサ上に実装さ
れる。ただし、資源管理デバイス１０６は、スイッチの
一部として実装することも、汎用もしくは専用コンピュ
ータ、プログラム内蔵マイクロプロセッサもしくはマイ
クロコントローラ、および周辺集積回路要素、特定用途
向け集積回路（ＡＳＩＣ）、あるいは他の一体化された
ハードウエアエレクトロニックもしくは論理回路、例え
ば離散要素回路、プログラマブル論理デバイス、例えば
ＰＬＤ、ＰＬＡ、ＦＰＧＡ、あるいはＰＡＬ等にスタン
ドアローンとして実装することもできる。一般的に、本
発明の資源管理デバイス１０６の機能を実現するために
は、図６に示す流れ図を実現することができる有限状態
マシーンを実装するあらゆるデバイスを用いることがで
きる。

【００６１】上では本発明が特定の実施例との関連で説
明されたが、明らかなように、当業者においては、多く
の代替、修正、および変形を容易に考案できるものであ
る。より具体的には、無線網の調整サービスを契約し、
これを配布するための方法は多様である。幾つかのケー
スにおいては、ユーザは、ユーザの家庭無線網を外部網
を介して管理するサービスに有料にて加入する。別の方
法として、これらサービスを外部網への加入の特典とし
て無料にて提供することもできる。別の方法として、こ
のサービスをリクエストベース（per use request basi
s）にて有料にて提供することもできる。さらに、ホー
ム網要素（モデムおよび端末）による資源コントローラ
２００への情報の供給は自発的に行なうことも、ポーリ
ングに応答して行なうこともできる。ポーリングに応答
して行なう場合でも、情報の供給を強制とすることも、
オプションとすることもできる。同様に、資源コントロ
ーラ２００が推薦資源割り当てを提供する場合、これら
推薦割当ては、強制とすることも、オプションとするこ
ともできる。

【００６２】従って、ここで説明された本発明の好まし
い実施例は、単に解説のためであり、制限を意図するも
のではなく、本発明の精神および範囲から逸脱すること
なく様々な変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による網資源管理システムの一例として
のブロック図である。

【図２】図１の資源管理デバイスの一例としてのブロッ
ク図である。

【図３】図１のモデムデバイスの一例としてのブロック
図である。

【図４】図３のモデムメモリ内にRF環境情報を格納する
ための一例としてのデータ構造である。

【図５】RF環境網資源情報を格納するための一例として
のデータ構造である。

【図６】資源管理デバイスの一例としてのプロセスの概
略を示す流れ図である。

【符号の説明】

１００複合住宅ユニット（RF環境）１０１、１０２、１０３住宅ユニット１０６資源管理デバイス１０８〜１１２モデム１１６〜１３２無線端末１４０網２００資源コントローラ２０２網インタフェース２０６メモリ３０２モデムコントローラ３０４モデム網インタフェース３０６モデムメモリ３０８入／出力インタフェース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マシュージェームスシャーマンアメリカ合衆国 07876 ニュージャーシィ，サッカスンナ，アトランティスドライヴ４

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の無線網の間の網資源の使用を調整
するための方法であって、各無線網が少なくとも一つの
モデムと少なくとも一つの無線端末を含み、この方法
が：前記モデムの少なくとも一つのRF環境を監視し、RF
環境報告を生成するステップ；前記ＲＦ環境報告に基づ
いてＲＦ調整戦略を決定するステップ；および前記ＲＦ
調整戦略に基づいて前記少なくとも一つのモデムに対し
て網資源をどのように使用するか指令するステップ、か
ら構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】前記指令ステップが：前記ＲＦ調整戦略
に基づいて網資源の使用に関するインストラクションを
前記少なくとも一つのモデムに送信することで、複数の
モデムによる同一網資源の同時的な使用を排除するステ
ップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】前記指令ステップが：前記ＲＦ調整戦略
に基づいて前記複数のモデムの少なくとも一つに対して
網資源の現在の使用を変更するように指令するステップ
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】前記ＲＦ環境監視ステップが：各無線網
の干渉レベルを測定するステップを含み、この干渉レベ
ルが前記各無線網のモデムおよび無線端末によって受信
される干渉の量として測定されることを特徴とする請求
項３記載の方法。
【請求項５】前記測定ステップが：各無線網の干渉レ
ベルを収集するステップを含むことを特徴とする請求項
４記載の方法。
【請求項６】前記ＲＦ環境報告が、前記少なくとも一
つのモデム以外のデバイスによる無線周波数スペクトル
の少なくとも現在の使用を含むことを特徴とする請求項
１記載の方法。
【請求項７】前記ＲＦ調整戦略が、無線網がどの無線
周波数および通信プロトコルを使用すべきかに関するイ
ンストラクションを含むことを特徴とする請求項１記載
の方法。
【請求項８】前記複数の無線網が、同一のＲＦ環境を
共有し、このＲＦ環境が有限量の網資源を持つことを特
徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】前記網資源が、少なくとも周波数と帯域
幅を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】さらに：複数の加入者から少なくとも
無線網識別子を含む加入者情報を収集するステップ；お
よび前記加入者のリクエストに答えて、網資源の使用を
調整するサービスを提供するステップを含むことを特徴
とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】前記少なくとも一つのモデムが、前記
網資源をどのように使用するかに関するインストラクシ
ョンを受け入れ、これに従うことも、あるいは、前記網
資源をどのように使用するかに関するインストラクショ
ンを受け入れず、これに従わないことも許されることを
特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】複数の無線網による網資源の使用を調
整するためのデバイスであって、各無線網が少なくとも
一つのモデムを含み、このデバイスが：メモリ；前記メ
モリに接続された、各無線網のモデムのＲＦ環境を監視
し、各モデムのＲＦ環境に基づいて無線網による網資源
の使用に対するＲＦ調整戦略を決定し、このＲＦ調整戦
略に基づいて網資源の使用に関するインストラクション
を前記無線網の少なくとも一つのモデムに送信する資源
コントローラを備えることを特徴とするデバイス。
【請求項１３】前記各無線網のモデムが網に接続され
ることを特徴とする請求項１２記載のデバイス。
【請求項１４】さらに：前記複数のモデムの少なくと
も一つのＲＦ環境報告を前記網を通じて資源管理デバイ
スに送信する過程を含むことを特徴とする請求項１２記
載のデバイス。
【請求項１５】前記ＲＦ環境報告が、前記少なくとも
一つのモデム以外のデバイスによる無線周波数スペクト
ルの少なくとも現在の使用を含むことを特徴とする請求
項１２記載のデバイス。
【請求項１６】前記ＲＦ調整戦略が、どの無線周波数
および通信プロトコルを使用すべきかに関するインスト
ラクションを含むことを特徴とする請求項１２記載のデ
バイス。
【請求項１７】前記複数の無線網が、同一のＲＦ環境
を共有し、このＲＦ環境が有限量の網資源を持つことを
特徴とする請求項１２記載のデバイス。
【請求項１８】前記網資源が、少なくとも周波数と帯
域幅を含むことを特徴とする請求項１７記載のデバイ
ス。