JP2004510388A

JP2004510388A - コミュニケーションシステム

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Publication number: JP2004510388A
Application number: JP2002531636A
Authority: JP
Inventors: サントフ、ジョン、エイチ
Original assignee: パルス−リンク、インク
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2004-04-02
Also published as: CA2423500A1; AU2001294955B2; AU9495501A; CN100521570C; CN1561583A; EP1329035A4; EP1329035A1; US6560463B1; IL155084A0; WO2002027964A1

Abstract

【構成】超広帯域通信システム１０には、電力レベルデータが埋め込まれた超広帯域通信信号を受信する構成を持つトランシーバ１２あるいは１４が含まれる。トランシーバ１２あるいは１４内の測定回路２７あるいは２９は、受信した信号の強度を測定する。測定した信号強度を信号に埋め込まれたデータと比較する減衰係数１５の計算が行われる。フィードバック回路は減衰係数１５を使用して、次回の送信用の電力レベルを選択する。トランシーバ１２は、測位回路２７を使用してトランシーバ１４から通信信号の発生源までの正確な距離を判定し、フィードバック回路はその距離を使用して次回送信用の電力レベルを微調整する。また、次回送信用の電力レベルの設定にビットエラーレートが使用される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システム分野におけるものである。具体的には、本発明は超広帯域（ＵＷＢ＝ウルトラワイドバンド）通信システムに使用されるダイナミックＲＦ電力管理に関連するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムの利用により、人々の仕事やエンターテイメント、相互のコミュニケーションの方法には変化が起こっている。例えば、現在では携帯電話などのモバイル装置が幅広く普及しており、家族や友人や職場の同僚と音声やデータを容易にやり取りできる状況である。これらのモバイル無線装置により多くの機能が追加されるにつれ、ユーザはより高度なエンターテイメントを享受し、ビジネス上の問題をより効率よく解決するための多様な情報を受信できるようになる。
【０００３】
現在ではコンピュータファイル、グラフィック、ビデオ、そして音楽などのデータも離れた場所から送信し、モバイル無線装置で受信することが可能となっている。このような広い範囲で使用する場合は、原則として複数の固定トランシーバを並べてモバイル無線装置と通信する必要がある。そのように無線装置が少なくとも一台の固定トランシーバとつながっている限り、その無線装置は通信が可能になる。
【０００４】
上記のような広域システムの利用者が増加しているだけでなく、ローカル無線通信システムの利用も進んでいる。例えば住宅など、一つの建物内に複数の無線装置がある場合、これらの装置に情報を共有させる構成も可能である。こうしたローカル無線通信システムにより、コンピュータが物理的に接続されていない周辺機器を制御したり、ステレオコンポーネントを通信に使用したり、ほとんどすべての機器をインターネットに接続して情報を受信したりすることが可能になると予想される。
【０００５】
広域およびローカルの通信システムを通じて送信されるデータの量はいずれも急速に増大しており、近い将来に従来の通信帯域において使用可能な帯域幅では足りなくなる可能性がある。比較的に新しい通信技術である「超広帯域」は、この果てしなく増大を続ける帯域幅の需要への対応に役立つ可能性があると認識されている。
【０００６】
例えば、米国特許６，０３１，８６２号公報に記載される超広帯域通信のシステムおよび方式では、インパルスラジオシステムを使用した通信システムが開示されている。インパルスラジオは、個々にパルス化されたモノサイクルを１ナノ秒に満たない間隔で放出することによりデジタル信号を送信する超広帯域通信の一形態である。このパルスは、例えば−３０ｄｂから−６０ｄｂまでの極めて低い電力密度レベルで送信される。発生するパルスは、その他の従来型通信システムではノイズフロアの範囲に入るほど小さい場合が多い。
【０００７】
超広帯域通信システムを小規模なローカルエリアで運用すれば、１００メガビット／秒以上という非常に高いデータレートでの通信が可能となる。しかし、超広帯域通信システムは従来から使用されている通信周波数との干渉を避ける必要があるので、超広帯域システムは極めて低い電力で運用しなければならず、送信される信号はノイズ程度のレベルとなることが多い。そのため、それぞれの超広帯域セルのサイズは、従来型の連続波や搬送波を使用したシステムと比べてはるかに小さくなる。
【０００８】
超広帯域通信システムでは各セルが非常に小さいので、一つの地理的エリアをカバーするには多くの固定アンテナサイトを持つシステムが必要となる。多くのアンテナが同時に機能するので、モバイルトランシーバは隣接するセルにある送信機と離れた場所のセルにある送信機を含め、いくつかの通信信号を受信する可能性が高い。すべてのセルが非常に多くの送信機から信号を受信する可能性があり、通信チャンネルを地理的に分離してチャンネル干渉の発生を最小化しなければならない。
【０００９】
例えば、一つのセル内で一定のチャンネルが使用されている場合、そのチャンネルはそこから数マイル以内にあるその他のセルでも使用不能となる可能性がある。従って、各セルでは比較的に小さな通信チャンネルのサブセットしか使用できないので、全体的な通信システムの帯域幅はかなり減少する。
【００１０】
また、無線通信システムは、近くにある送信機の信号により受信機に過度の電力が加わって飽和状態となる一方で、遠くにある送信機の信号が弱すぎて安定的に受信できないという遠近問題によっても影響を受ける。超広帯域通信システムは非常に多くのアンテナサイトを使用するので、遠近問題は極めて深刻な問題となる。
【００１１】
既に知られた従来のセルにおいて、利用される帯域幅はユーザの需要によって異なってくる。ユーザの需要は時刻によって大幅に異なるので、一定のセルの利用度がある時点では非常に低くなるが、その他の時点では飽和に達して、予期せぬ送信の中断、接続の拒否、および質の低下が発生すると考えられる。
【００１２】
従来の通信信号の場合、一つのセルの帯域幅利用度がシステムの質的基準を超過すると、システムオペレータは同じエリアに通常もう一つのセルを追加し、利用度が過大となったセルのユーザトラフィックの一部を新しいセルに移動させる。しかし、セルやアンテナの追加は、経費も時間もかかるプロセスである。
【００１３】
超広帯域システムにはマルチパス干渉の影響を大幅に減らす能力が備わっているが、送信機から受信機までの距離による受信信号の減衰は、やはり発生する。点のようなＲＦ発生源に関しては、受信信号の強度はオープンな見通し線で通信距離の２乗に反比例する。クラッタ環境およびモバイル環境においては、超広帯域信号の場合でもマルチパス相殺が存在するため、どちらかと言えば減衰は距離の４乗に反比例すると言った方が近い。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
いずれの場合でも信号の減衰により、信号レベルが安定したデータ伝送に適さないほどに低下することがある。上記の欠点は、従来から知られている超広帯域通信システムでは、帯域幅およびシステムリソースを効率良く利用できない原因の一部となっている。
【００１５】
本発明の目的は、大幅なシステム効率の改善と帯域幅利用度の改善を可能にする超広帯域通信システムを提供することである。上記の目的を達成し、既存の通信システムの欠点を乗り越えるための超広帯域通信システムを開示する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
簡潔に説明すると、この超広帯域通信システムには、電力レベルのデータが埋め込まれた超広帯域通信信号を受信する構成が施されたトランシーバが含まれる。トランシーバの中の測定回路により、受信信号の強度が測定される。信号強度の測定値を信号中に埋め込まれたデータと比較するための減衰係数が計算される。適応回路が減衰係数を使用して次回の送信用の電力レベルを選択する。最適な構成においては、トランシーバから通信信号発生源までの距離を正確に判断するために使用される測位回路が、トランシーバに搭載されており、適応回路がその距離を使用して次回の送信用の電力レベルを調整する。
【００１７】
さらに、有利なことに、超広帯域通信信号を使用すれば、通信システムの効率を最適化するための電力レベルを正確に選択できる。具体的には、許容可能な最低電力レベルを正確に選択することにより通信セル間の干渉を最小化し、それにより信頼性を向上させ、帯域幅利用度を最適化するのである。
【００１８】
本発明が持つ上記およびその他の特長および効果について、詳細な説明を以下に述べる。なお、全体を通じて対応する部分には、同じ参照番号を付する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明における超広帯域通信システム１０の構成を示す。超広帯域通信システム１０は、一般的に超広帯域通信信号を送受信する構成を持つ複数の超広帯域トランシーバから構成される。この超広帯域通信システム１０は、送信電力レベルを受け入れ可能な最低レベルまで下げるために、送信される通信信号の電力レベルを調整する方法を採用したものである。本実施の形態では、電力レベルはまず限定された数の値の一つであるという段階まで大まかに選択され、その次に最適なレベルまでの微調整が施される。
【００２０】
電力レベルの監視と調整を継続的に行うことが好ましいため、超広帯域通信システム１０全体は既知の従来型通信システムでは実現できなかった効率および帯域幅利用度で運用される。例えば、送信電力レベルを下げることにより、より多くのチャンネル再使用が可能となり、それに対応して使用可能なシステム帯域幅が増大する。さらに、特定の受信機における信号強度がより安定し、好ましくない遠近問題の影響が減少する。
【００２１】
本図においては、トランシーバユニット１２とトランシーバユニット１４の構成が示されている。本図において、トランシーバユニット１２と１４は類似しているが、これらのトランシーバユニットは代替的な構造であってもよいと認識される。これらのトランシーバユニットは、例えばモバイル電話、モバイルインターネット装置、ポータブルラジオ、ＰＤＡ、または固定アンテナセルサイトなどのように、超広帯域無線通信装置内に配置される構造を有したものである。
【００２２】
トランシーバユニット１２には、送信回路１６が含まれる。この送信回路１６は、信号３３のような超広帯域通信信号を発生させる構造を有している。送信回路１６は、選択可能な電力レベルで信号３３を発生させる。例えば、この信号は離散的ないくつかの電力レベルの一つに設定できる。将来の送信に関する許容可能な最低電力レベルの選択を容易にするため、選択される電力レベルに関する情報が信号３３に使用されている。
【００２３】
本実施の形態において、信号３３は既知の技術によるパケット化が可能なデジタルデータ通信情報を送信する。従って、信号３３の送信に関して設定される電力レベルは、電力因子５２を通じて伝達される。データパケット４３のような一個または複数のデータパケットは、電力因子５２を例えばデータパケット４３のヘッダ情報として保持できる。本実施の形態においては、電力因子５２は信号３３の送信に使用される電力レベルを６ビットで表すものである。この場合、信号３３は選択可能な６４種類の電力レベルの中の一つを使用して送信できる。
【００２４】
信号３３は、トランシーバ１４内の超広帯域の受信回路２０のような受信機により受信される。受信回路２０は、受信される信号３３の強度を測定する測定比較回路２９と組み合わせられている。例えば測定比較回路２９は、受信される信号のピーク電圧を測定できる。受信される信号３３の強度の測定に関しては、いくつかの代替的な方法がある。
【００２５】
受信回路２０および測定比較回路２９は、共にデータパケット４３から電力因子５２もデコードし、測定された信号３３の強度をデコードされた電力因子５２と比較する。電力因子５２は信号３３の第一の送信電力である。デコードされた電力因子５２と受信信号の信号強度の測定値を使用して、減衰係数１５が計算される。減衰係数１５は送信回路２２にフィードバックされ、その減衰係数１５が信号３８を送信する電力レベルの選択に使用され、電力制御が提供される。
【００２６】
例えば、受信した信号の強度が安定した通信に必要な強度よりも大きいことを減衰係数１５が示している場合、送信回路２２は実質的に低い電力レベルを選択して、信号３８を送信できる。しかし、減衰が大きく信号がほとんど識別できないことを減衰係数１５が示している場合には、送信回路２２は信号３８の電力を高いレベルに調整できる。送信回路２２が選択する電力レベルはデータパケット４７中の電力因子５６にエンコードされ、受信回路１８に伝達される。
【００２７】
上記において受信回路２０に関して説明したと同様に、受信回路１８は信号３８を受け入れ、測定比較回路２７を使用して減衰係数１５を決定する。減衰係数１５は送信回路１６にフィードバックされ、信号３５用の電力レベルの選択に使用される。上述の通り、信号３５用に選択された電力因子は電力因子５４としてデータパケット４５の中で使用され、受信回路２０に送信される。
【００２８】
この双方向のプロセスにより、送信回路２２には新規の各減衰係数１５のフィードバックが継続され、それにより信号４０用の電力レベルが選択され、その信号４０用の電力レベルは電力因子５８としてデータパケット４９の中で利用される。従って、通信を２〜３回反復するだけで、受け入れ可能な減衰を伴う選択可能な最低の電力レベルを使用してトランシーバ間の通信リンクが確立される。
【００２９】
しかし、選択される電力は、例えば６４段階の選択可能な電力レベルの一つとして選択される。実用上最も低い電力レベルを確実に選択して送信するため、送信電力レベルをより正確に設定できることが好ましい。従って、トランシーバユニット１２および１４にはそれぞれ測位回路２５および３１が含まれ、各トランシーバユニットの正確な地理的位置の決定に使用される。
【００３０】
地理的位置が判明している少なくとも３台の超広帯域送信機から受信する信号により非常に正確な地理的位置情報を認識できるという超広帯域通信システムの特長は、よく知られている。典型的な例としては、位置が判明していないトランシーバが３台の固定式超広帯域送信機から超広帯域信号を受信する。各送信機から送信される信号には、各送信機の地理的位置が埋め込まれている。各固定式送信機の位置は判明しているので、受信する信号間のわずかなタイミングのずれを測定すれば、地理的位置が不明であった装置でも三角法によって自らの地理的位置を正確に決定できる。この三角法の手順を使用すれば、超広帯域装置は例えば誤差２〜３ｃｍ以内で自らの地理的位置を決定できる。
【００３１】
測位回路２５のような測位回路は、地理的位置が判明している固定サイトであってもよいトランシーバ１４から信号３８を、その他の少なくとも２台の固定式超広帯域送信機（図示しない）から信号２６を受信する。測位回路２５は、タイミングの関係と信号３８および２６の中の位置情報を使用して、トランシーバユニット１２の位置を正確に決定する。トランシーバユニットの明確な位置が判明すれば、固定式送信機の位置は既に判明しているので、測位回路２５および３１はトランシーバから、固定式送信機までの距離を正確に判断できる。この距離情報も、送信回路１６にフィードバックされる。この距離情報はその次に、送信回路１６が次回の信号の送信用に使用する電力レベルを、正確に調整するために使用される。
【００３２】
図１は２台のトランシーバ間に確立される通信を伴う超広帯域通信システム１０を示したものであるが、こうした通信は１台のモバイルトランシーバと固定式トランシーバユニットとの間にも確立できる。また、最適な実施例では各信号の送信に当初３２段階の選択可能な電力レベルが使用されるが、選択可能な電力レベルにはその他の段階数を使用してもよい。
【００３３】
さて、図２は超広帯域通信システムのフロー８０の説明である。フロー８０では、ステップ８２に示す通り、当初に信号用の電力レベルを設定し、その電力レベルを信号と共に送信されるデータパケットにエンコードする。電力レベルがエンコードされた信号は、ステップ８４において受信機に送信される。ステップ８６では受信機が信号の電力レベルを測定し、エンコードされた電力レベルをデータパケットから抽出する。ステップ８８では、測定された電力レベルがエンコードされた電力レベルと比較され、減衰係数の計算が行われる。
【００３４】
この減衰係数は、ステップ１０２に示す新規の電力レベルの決定に使用される。また、この減衰係数は、送信された信号の発生源からその受信機までの距離を、大まかに計算する目的でも使用される。この推定距離を使用して、電力レベルをより慎重に調整するための計算がその後に行われる。新規の電力レベルが決定されると、ステップ１０４に示す通り、その新規に選択された電力レベルで次回の信号が送信される。
【００３５】
好適な実施例においては、ステップ８９に示す通り、受信機は複数の送信機（例えば３台の固定式送信機など）からも信号を受信する。信号のタイミングの関係と埋め込まれた位置情報を使用して、ステップ９０に示す通り、離れた場所にある装置の地理的絶対位置が決定される。そうする代わりに、ステップ９２に示す通り固定式受信機に地理的絶対位置を指定することもできる。固定式送信機の地理的位置は、それぞれステップ９４および９６に示す通り受信機に伝達される。その位置は、送信機から受信機に送られる超広帯域信号上で伝達されるデータパケットにエンコードされることが望ましい。
【００３６】
その時点で受信機は自らの絶対位置を知っており、エンコードされた送信機の位置に関する情報を受信しているので、ステップ９８に示す２つの地理的位置の比較が可能となる。２つの位置を比較した後、ステップ１００において送信機と受信機との間の実際の距離を決定できる。その実際の距離は、ステップ１０２に示す通り、調整を加えた電力レベルの決定に使用される。その微調整後の電力レベルを使用して、ステップ１０４に示す通り次回の信号が新規の電力レベルで送信される。
【００３７】
電力レベル設定を最適に整えるため、電力レベルはまず双方向通信プロセスを使用して、一定数の選択可能な電力レベルの一つに設定される。電力レベルが選択された後、送信機と受信機との間の実際の距離を使用してより正確な電力レベル設定が計算される。距離と送信電力との間の関係は、詳しく判明していると認識されている。従って図２の方法を使用すれば、通信の信頼性を確保しつつ好ましくない遠近効果を減少させながらシステム全体の帯域幅を最大化するための電力レベルを正確に最小化できる。
【００３８】
図３は超広帯域通信システム１２０の特定的な使用を示すものである。通信システム１２０には、固定式送信機１２２および固定式送信機１２４が含まれる。固定式送信機１２２には、図３上にほぼ円形をした線で描かれた元のセル１２６のサイズがあり、固定式送信機１２４には元のセル１３２のサイズがある。ユーザ１３３、１３４、および１３６などのモバイルユーザはセル１２６および１３２中に散在している。固定式トランシーバ１２２および１２４の一方または両方の制御回路は、各セルにおいて利用されている帯域幅を監視する。帯域幅の利用度に応じて、より多くのユーザをセル内に入れるか、またはユーザをセル外に出すようなセルサイズの調整が可能である。
【００３９】
例えば、固定式トランシーバ１２２が監視され、帯域幅容量の限界に近づいていることが判明した場合、固定式トランシーバ１２２には送信電力を下げ、それにより元のセル１２６をより小さいセルサイズのセル１２８にするよう指示が送られる。新規のセル１２８のサイズは元のサイズより小さいので、その中に入るユーザの数も少なくなり、従って固定式トランシーバ１２２で使用される帯域幅の量が減少する。しかし、元のセル１２６のサイズから新規のセル１２８のサイズに移行する時には、圏外ユーザ１３３などのように一定のユーザが固定式トランシーバ１２２の圏外となる。従って、固定式トランシーバ１２２が送信電力レベルを下げると同時に、隣接する固定式トランシーバ１２４には、送信電力レベルを上昇させ、圏外ユーザ１３３などの圏外ユーザを圏内に含めるよう指示が与えられる。
【００４０】
このようにして、元のセルサイズ１３２は新規のセルサイズ１３０まで拡大される。セル１３０の中にいるユーザの数が増えるので、固定式トランシーバ１２４の帯域幅利用度は増大する。隣接セルの帯域幅を動的に監視し、固定式トランシーバからの送信電力レベルを動的に調整することにより、帯域幅利用度は通信システム１２０の全体を通じて平均化され、その結果として全体的なシステム帯域幅が拡大される。
【００４１】
本実施の形態においては、堅固で信頼性のある超広帯域通信を可能にする目的で電力制御方式が使用される。一般的に、この電力制御方式は送信経路により発生した減衰を判定し、減衰に適応した形で送信電力レベルを調整する。この電力制御方式に関し、以下に詳述する。
【００４２】
電力制御方式は、キー・シーケンスにより送信機と受信機を同期させ、送信信号が受けた減衰を受信機で検出できるようにするものである。このキー・シーケンスは、１つまたは複数のＵＷＢパルスを含むものである。キー・シーケンスにパルスが１つしか含まれていない場合、振幅は固定されており、受信機はその値を知っているはずである。複数のパルスを含むシーケンスが使用される場合は、送信電力レベルがシーケンス中にエンコードされる。この情報のエンコーディングは個々のパルスの振幅とはまったく関係なく行われるので、事前定義済み電力レベルのデジタル表示を使用して実施されることが好ましい。
【００４３】
事前定義済み電力レベルは、数が多い方が好ましい。事前定義済み電力レベルを最適にするには、その数を１６より大きくした方がよく、６４段階のレベルが適切な離散となろう。そのレベルは線形のシーケンスである必要はなく、むしろこのアプリケーションには非線形のシーケンスである方が適している。レベル１は到達可能な最小電力、レベル６４は到達可能な最大電力と定義される。受信機がキー・シーケンスの電力の測定とデコーディングを実行すると、送信機と受信機との間の経路により発生した減衰の計算が可能になる。その次に、受信機は減衰を乗り越えるレベルまで出力を増大させることにより、キー・シーケンスに反応できる。
【００４４】
その他の装置との干渉を避けるため、キー・シーケンスの送信電力を当初は制限する必要があり、システムはその制約を受ける。この理由から、第一の通信が確立される前の初期電力レベルは３２（範囲の中央部分）前後とするべきである。
【００４５】
図４は、適切な離散的電力曲線を示すものである。この曲線は、中央部において減衰の逆二乗（屋内環境の場合は逆四乗）を乗り越えるように作られていることがわかる。また、何回かレベルを上昇させても意味のある応答が得られない場合には急速に電力を増大させるようになっている。
【００４６】
ほとんどの状況において、受信機は減衰を乗り越えるために出力を数段階上昇させなければならないが、それでも範囲の中央部分に残ると予想される。それとは逆に、初期電力の設定が高すぎる場合（ビットエラーレート（ＢＥＲ）が事前定義済みのしきい値よりはるかに低い場合）、受信機は急速に減少する最低レベルまで急降下する可能性がある。通信セッションが進行する間、ＢＥＲおよび受信される電力は常時監視され、電力レベルはＢＥＲを低く保つように、あるいは喪失された信号を再取得するように調整される。
【００４７】
一部の通信セッションは、その他のものよりもＢＥＲ感度が低い（例えば、ビデオは数値データほど敏感でない）。このアプローチは、感度の差を利用し、伝送されるデータの種類に応じてＢＥＲしきい値を調整するものである。
【００４８】
このアプローチでは、通信セッションの終了時に使用された電力レベルが受信機と送信機の両方に保存される。この電力レベルは、次にその特定の受信機／送信機の組み合わせで通信セッションを行う場合に電力レベルの第一の近似値として使用される。それまでの通信時間が事前定義済みの時間に満たない場合は、最後に使用された電力レベルの代わりに電力レベル３２が使用される。
【００４９】
複数の送信機タワーを伴う環境では、このアプローチはタワーが使用できる２〜３段階の最大電力レベルを予備として確保する。これらの高電力レベルは、一時的な信号の深いフェーディングを発生させるモバイルの障害を乗り越えるために使用できる。これらはタワーがサービスを提供するエリアの適応の調整を可能にする目的でも使用できる。この最大電力レベルの使用により、過大な負荷を受けているタワーが出力を下げ、隣接するタワーが確保された電力レベルを使用することにより、一部のモバイルユーザを隣接するタワーに移動させることが可能になる。
【００５０】
図５は、超広帯域通信システムの送信電力レベルの適応フロー１５０を示すものである。フロー１５０において、ユーザは例えば無線装置の電源を入れることなどにより、ステップ１５１で通信を開始する。無線装置はステップ１５３に示す通り送信セル送信機のコマンドチャンネルの監視を開始し、特にキー・シーケンスを監視する。送信セルから受信された信号はステップ１５５においてしきい値レベルと比較され、受信された信号がしきい値を上回っていればステップ１５６において受信信号強度が測定される。受信された信号が最小のしきい値に達しない場合は、ステップ１５８に示す通りデフォルト値が電力レベルとして選択される。
【００５１】
セル送信機から送信される信号にはエンコードされた電力レベルが含まれているので、そのエンコードされた電力レベルがその他の情報と共にステップ１５７において受信信号からデコードされる。ステップ１５９では、受信された信号に関するビットエラーレート（ＢＥＲ）が既知の技術を使用して計算される。
【００５２】
このＢＥＲはステップ１６０においてしきい値と比較される。ＢＥＲが高すぎる場合、システムはステップ１５３に戻って再度送信機の信号のサンプリングを行う。ＢＥＲが受け入れ可能である場合、測定された信号強度はステップ１６１において受信信号からデコードされた電力レベルと比較され、減衰係数が計算される。その減衰係数は次回の送信に使用する電力レベルの選択に使用される。
【００５３】
選択された電力レベルはステップ１６３に示す通り発信される送信データ中にエンコードされ、ステップ１６４において送信機がその選択された電力レベルに合わせて設定される。ステップ１６５〜１６９は、次回のデータストリームを受信するチャンネルの選択を示したものである。通信チャンネルが既に選択されている場合はステップ１６９に示す通りにその選択されたチャンネルで送信が行われ、通信チャンネルが未選択である場合はステップ１６８に示す通りコマンドチャンネル上で質問の送信が行われる。いずれの場合でも、送信はステップ１６４に示す電力で行われる。
【００５４】
さて、図６は超広帯域通信システム用の送信電力レベルの適応フロー１８０を示したものである。フロー１８０は、特定の装置から最後に送信に成功した電力レベルを使用して次回の送信用の電力レベルをより効率よく設定するものである。ステップ１８１に示す通り、特定のユーザまたは装置が通信を受信するか、またはメッセージの送信を希望する。最後の送信後に経過した時間がステップ１８２において質問され、時間のしきい値と比較される。時間のしきい値は、例えば１分に設定できる。しきい値は、異なったアプリケーションおよび環境に応じて適切に設定できると認識されている。
【００５５】
送信がしきい値を超えずに行われていた場合、最後に成功した送信の電力レベルがステップ１８４において呼び出される。その最後の送信が時間のしきい値を超えている場合、電力レベルはステップ１８３に示す通りデフォルトのレベルに設定される。選択された電力レベルはステップ１８５において送信データにエンコードされ、そのデータはステップ１８７〜１９０において選択された電力レベルで送信される。
【００５６】
送信に対する応答が、ステップ１９３〜１９４において予想される。応答が受信されない場合、電力レベルはステップ１９１に示す通り最大レベルに達するまで１レベルずつ増やされる。応答が受信された場合、ステップ１９７において受信された信号から電力レベルのデータがデコードされる。
【００５７】
減衰係数およびＢＥＲは、上記に説明した通り、それぞれステップ１９５および１９６において計算される。ＢＥＲが最小しきい値レベルを下回っている場合、ステップ１８６において可能であれば次回の送信用の電力レベルが１レベルずつ減らされる。従って、フロー１８０では送信電力レベルが受け入れ可能な最低レベルに調整される。ＢＥＲがしきい値を上回っている場合、ステップ１８９は減衰係数とＢＥＲを使用して次回の送信用の新規電力レベルを決定する。例えば、減衰係数が比較的に高いがＢＥＲはＢＥＲしきい値をわずかに上回っているだけである場合、電力レベルをわずかに上昇させるだけで済む可能性がある。ＢＥＲは信号の質だけではなく信号の内容にも依存するので、フロー１８０は送信条件および信号データの内容に合わせて受け入れ可能な最低の電力レベルを設定できる。
【００５８】
以上、本発明であるコミュニケーションシステムについて実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明における超広帯域通信システムの構成を示す図である。
【図２】
本発明における超広帯域通信システムの使用方法を示すフローチャートである。
【図３】
セルのサイズを調整するために本発明における超広帯域通信システムを使用する場合を説明する図である。
【図４】
本発明における送信電力に関する離散的な非線形の電力レベルの例を説明する図である。
【図５】
本発明における電力制御方法を示すフローチャートである。
【図６】
本発明における別の電力制御方法を示すフローチャートである。

Claims

超広帯域通信信号用の電力レベルの設定を行うことができるコミュニケーション方法において、
第一の超広帯域信号に関する初期電力レベルの設定を行い、
前記初期電力レベルを示す情報の、第一の超広帯域信号へのエンコーディングを行い、
前記第一の超広帯域信号を受信し、
前記受信した第一の超広帯域信号の強度の測定を行い、
前記初期電力レベルを示す情報のデコーディングを行い、
前記デコードされた情報と測定された強度を使用して減衰係数の計算を行い、
前記減衰係数に対応する電力レベルの決定を行い、
第二の超広帯域信号に関する電力レベルの設定を行い、
前記電力レベルを示す第二の超広帯域信号へエンコーディングを行うことを特徴とするコミュニケーション方法。
前記コミュニケーション方法は、
複数の送信機から超広帯域信号を受信し、
複数の超広帯域信号を使用する受信機の地理的位置を決定し、
受信した超広帯域信号中で選択された一つの信号から前記送信機の位置情報の抽出を行い、
前記受信機の地理的位置と、前記選択された送信機の位置情報との比較を行い、
前記受信機と前記選択された送信機との間の実際の距離の決定を行って、
前記実際の距離に対応する電力レベルの調整を行うことを特徴とする請求項１に記載のコミュニケーション方法。
前記初期電力レベルのデジタル値への変換と、そのデジタル値の受信機への送信が、前記エンコーディング手順に含まれることを特徴とする請求項１に記載のコミュニケーション方法。
前記初期電力レベルを示す情報のデータパケットへの使用が、前記エンコーディング手順に含まれ、該データパケットを受信機に送信することを特徴とする請求項１に記載のコミュニケーション方法。
前記受信した第一の超広帯域信号のピーク電圧レベルの検出が、前記測定手順に含まれることを特徴とする請求項１に記載のコミュニケーション方法。
第一の超広帯域信号を受信機に送信するための、第一の超広帯域信号を選択可能な電力レベルで送信する送信回路と、
前記選択された電力レベルを示す電力値を、前記第一の超広帯域信号に使用するためのエンコーディング回路と、
第二の電力値が使用された第二の超広帯域信号を受信する受信回路と、
前記第二の超広帯域信号の強度を示す測定値を作成する測定回路と、
前記測定値と前記第二の電力値との比較に対応して、減衰係数を計算する計算回路と、
前記減衰係数を使用して前記送信回路が、次の超広帯域信号を送信する際の電力レベルを選択するフィードバック回路とを有し、
前記次の超広帯域信号を送信する際の電力レベルは、次の超広帯域信号に使用されることを特徴とするコミュニケーションシステム。
前記受信機の実際の位置を示す地理的位置データを作成する測位回路と、
離れた位置にある送信機の位置を示す位置データを受信し、前記受信機の実際の位置から前記送信機までの実際の距離を決定する測距回路を、さらに有し、
前記フィードバック回路は、実際の距離を示すデータを受信し、実際の距離に対応して電力を調整することを特徴とする請求項６に記載のコミュニケーションシステム。
第一のセルサイズおよび第一の帯域幅を有する第一の固定式超広帯域トランシーバと、
第一の超広帯域トランシーバに隣接し、第二のセルサイズおよび第二の帯域幅を有する第二の固定式超広帯域トランシーバからなるコミュニケーションシステムにおいて、
前記第一の固定式超広帯域トランシーバが使用する帯域幅の監視を行うコントローラを、さらに有し、
前記コントローラは、受け入れ可能な利用度レベルを超える帯域幅に対応する第一のセルサイズに縮小され、前記第一のセルによる帯域幅利用度を減少させるため、第一のセルの一部を圏外とし、
前記第二セルの帯域幅利用度を増大させ、前記圏外となったエリアの少なくとも一部分を含めるように、第二のセルサイズを拡大させる信号を、前記第二の固定式超広帯域トランシーバへ伝達することを特徴とするコミュニケーションシステム。
前記コントローラは、前記第一の固定式超広帯域トランシーバに、低い電力レベルでの送信を指示することを特徴とする請求項８に記載のコミュニケーションシステム。
前記第一の超広帯域トランシーバが送信する信号には、低電力レベルを示すデータが含まれていることを特徴とする請求項９に記載のコミュニケーションシステム。