JP2005518706A

JP2005518706A - 適応型ホッピング方法におけるチャンネル管理

Info

Publication number: JP2005518706A
Application number: JP2003570489A
Authority: JP
Inventors: フィットン、マイケル・フィリップ; ファーナム、ティモシー・デビッド; ハインズ、ラッセル・ジョン
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2005-06-23
Also published as: WO2003071706A1; GB2385747B; US20040013168A1; CN1507700A; GB2385747A; GB0204093D0

Abstract

使用中である間各チャンネルの監視期間を設定し、監視期間内に損傷または損失送信の数を検出し、検出された数が第１の予め設定された数よりも大きいならば、チャンネルを“悪い”としてマークし、スペクトルの代替のチャンネルを使用するステップを含む、通信チャネルの予め設定されたスペクトルにおいて使用する適応型の周波数ホッピング方法。

Description

この発明は、雑音のあるチャンネルにおける干渉が許容レベルに減少するような時間まで、雑音のあるチャンネルが良いチャンネルにより代用されることができる、適応型の周波数ホッピング方法を採用する無線通信システムに関連する。

例えば、U.S.6,084,919(モトローラ)で説明されるように、チャンネルにおける未知の、または変化するスペクトル環境に順応することによって、通信チャネル上の受信の最良の可能な品質を維持するために、適応型の周波数ホッピングを利用することが知られている。

また、チャンネルが品質の順に記載されている“ランキングシステム”を提供することが提案され、その結果、チャンネルはその品質が低下するならばランキングを下げ、またはその品質が向上するならばランキングを上げることができる(U.S.5,448,750)。

従って、その品質が悪化するなら、他の有用なチャンネルの用法に比較して特定のチャンネルの用法を減少させることが可能であり、逆に、チャンネルは一旦それがはっきりしているとして検出されたなら回復されることができる。

本発明は、チャンネルの過去の性能履歴に応じて、チャンネルがどれくらい頻繁に使用されるべきであるかを決めるために、加えて、チャンネルが使用のために回復される方法を制御する方法を提供するために、チャンネルの品質を決定する改良された方法を提供しようとするものである。

本発明の1つの態様によると、使用中である間各チャンネルの監視期間を設定し、監視期間内に損傷または損失送信の数を検出し、検出された数が第１の予め設定された数よりも大きいならば、チャンネルを“悪い”としてマークし、スペクトルの代替のチャンネルを使用するステップを含む、通信チャネルの予め設定されたスペクトルにおいて使用する適応型の周波数ホッピング方法が提供される。

望ましくは、たとえこれがあらかじめ設定した監視期間の内側でよく起こっても、チャンネルは損傷または損失送信の予め設定された数が超えられるやいなや悪いとしてマークされる。
望ましくは、いったんチャンネルが“悪い”としてマークされたなら、それは適当な間隔の後に回復されるかもしれず、その後以前と同じパラメタに従って、または望ましくは、より厳しい組の評価基準、即ち、“疑わしい”カテゴリに置かれるかもしれないに従って、その性能が監視され続けるであろう。

チャンネルが“疑わしい”として分類されている間、その性能が向上されない限り、例えば、損失または損傷された送信が監視期間内により少ない数にならない限り、その性能は不十分な状態として見なされるかもしれない。望ましくは、この監視時間期間は、疑わしいカテゴリにあるチャンネルのため、性能が満足できと見なされるチャンネルよりも短い。

チャンネルが“疑わしい”として分類されたとき、それは一定期間の後に回復するかもしれないが、発明の好ましい実施例によれば、チャンネルの各時間は疑わしいとして取り扱われた後に回復され、回復前の期間は増加される。この好ましい回復方法が、疑わしいチャンネルを頻繁に回復および拒絶し、その結果、システムスループットを失っている努力を浪費することからシステムを回避することが認識される。

この種のシステムは、固定された基地局と関連して作動するセル電話システム、または固定および移動装置の混合間のアドホックネットワークを含む“ブルートゥース”型システムのような様々な文脈で採用されるかもしれない。
基本的なブルートゥースシステムを改良するため、ブルートゥース特別同業者グループ(SIG)の中で作業が進行中である。基本的なブルートゥース1.1規格への異なった改良について、SIGワーキング内にいくつかのワーキンググループがある。

これらの1つは共存ワーキンググループであり、それは、ブルートゥースがIEEE802.11b WiFiシステムおよびベビイアラームのような他のシステムと共に作動する、2.4 GHzのライセンス免除バンドとの相互共存に関連する。
ブルートゥースは通常周波数ホッピングを使用して、エネルギーをバンドの周りに拡散するが、これはバンドの効果を考慮に入れない、およびバンドの他のユーザへのランダムなホッピング過程である。

改良されたブルートゥースシステムの提案された解決策は、適応型の周波数ホッピングを採用することであり、即ち、バンドにおける79チャンネルをとおしてまさに疑似ランダムホップはしないが、他のシステムが作動しているチャンネルを確認して避けることである。これらの競争しているシステムは、明らかにブルートゥースピコネット（piconet）の生涯をとおして干渉し続けないかもしれない。

本発明のシステムは適応型周波数ホッピング方法を採用するどんなシステムにも拡張されるかもしれない。
まず第一に、悪いチャンネルが明確に見えるようにするとともに、干渉するものは周期的であるか、または一時的に停止するだけであったか、すなわち、悪いチャンネルの再損傷する確率が高いかを明確にする。これが精神であるとともに、回復されるチャンネルが最初に回復されるとき疑わしいかまたは“仮釈放中(on parole)”であると考えられるべきである。仮釈放の間、そのチャンネルの任意の損失パケットに関連づけられるペナルティはより厳しくされ、すなわち、“良い”チャンネルは置換について考慮される前に時間の期間に亘っていくつかのパケットを失わなければならないが、仮釈放されたチャンネルは再び置換される前にわずかな数のパケットを失わなければならないだけであるだろう。

仮釈放の間被られるペナルティはそれぞれのその後の再損傷で増加されるかもしれない; すなわち、再び拒絶されるべきチャンネルのために必要である期間内の悪い送信の数が減少されるかもしれないか、またはこれらの悪い送信が観測されなければならない時間期間は延ばされるかもしれない。これは、繰り返し干渉に影響されやすいチャンネルはより速くてさえ拒絶されることができるということである。

第二に、回復されるチャンネルがその検定期間に失敗するならば、そのチャンネルにさらにペナルティを課すようにバックオフの方法が採用されるかもしれない。1つの好ましい方法は指数のバックオフによる方法であり、そこでは連続した回復がさらに間隔をあけ、さらに離れている(例えばそれは5s、次に10s、次に20sなどの後に再び試みられる)。このように、チャンネルが少しもよくならないなら、最終的に(恐らく)セッションの持続時間の間完全に捨てられる前に、それはしばしばますます少なく使用される。

しかしながら、チャンネルがそれ自体を挽回するならば(すなわち、期間が悪くない送信で経過するか、良い送信の予め要求された数がある)、それは仮釈放していることをやめて、他のいずれかの“良い”チャンネルと同様に取扱われる。
このバックオフによる方法は、チャンネルが時間の期間の後無方法に回復される場合(チャンネルが今干渉にないことを確かめる試みをもたない)か、またはそれらが回復の前に何回もテストされるところ(恐らく、成功している送信のテストのためチャンネルの“プローブ（調査）”パケットを送信することにより)のどちらかで適用されるかもしれない。

発明のいくつかの実施例が、例の方法で添付図面を参照して説明されるであろう。

図1を参照すると、チャンネルに沿った連続した送信はブロック2、4などにより示され、一方周期的な干渉のソースは実線6によって示される。示された例では、チャンネルは初めに時間軸で示された“Tbad”の期間監視され、その間4つの悪い送信が検出され、それは図において暗く陰影をつけた送信ブロック8により示される。示されるように、監視期間の終わるすぐ前に4番目の悪い送信が起こり、それは“最も悪いケースのシナリオ”であるが、実際には送信のある割合(示されたように6のなかから)が悪いとして検出されるやいなや、チャンネルは“悪い”としてマークされるかもしれない。

図2は標準の“回復”方法を示し、その中でもう一度、チャンネルが期間“Tbad”の間監視され、6つの送信の合計の中から暗いブロック8により示された、4つの損失または損傷された送信の検出の結果として悪いと再びマークされる。
明確に、6で示された干渉パターンが持続するならば、“標準”回復方法は相当数の無駄な送信を含むだろう。したがって、図3に示すように、チャンネルが以前に“疑わしい”としてマークされるとき、それは“悪い”としてマークされる、より厳しい評価基準を受け易い“仮釈放中”のカテゴリに置かれることが好ましい。図3に示されるように、持続している干渉6とともに、悪い送信8が従来と同様起こり続けるが、チャンネルが“疑わしい”カテゴリに置かれているので、監視期間“Tparole”が現在減少された長さであり、チャンネルは2つの損失または損傷送信が検出されるやいなや悪いとしてマークされる。

上の説明された例において、チャンネルはタイマによって簡単に設定することができる一定期間の後に回復する。代わりに、干渉が真実無いために、ダミーパケットが“待ち”期間中にチャンネルに送信されてもよいことが考えられる。
さらに、一定期間の後に回復されることの代わりに、悪いと繰り返し見出されるチャンネルについて“待ち期間”が連続的に増加されてもよい。これらの2つの可能性が図4に図式的に示され、その内図4（ａ）は、連続した“待ち”期間12により分離された連続した“仮釈放”期間10を示し、その間、期間12の各々が等しい長さを有して、チャンネル品質が再評価されるかもしれない。代わりに、図4（ｂ）に示されるように、それぞれの“仮釈放”期間10で失敗した場合、連続した待ち期間は14、16、18のように増加する。この方法では、“悪い”チャンネルがあまりに頻繁に利用される図4（ａ）に示された方法と比較して、リソース固有の消耗を避けることが可能である。

初期のチャンネル品質評価過程を示す概要ダイヤグラムである; この例では、チャンネルnは以前に損傷されないが悪いとマークされ、4以上の損傷/損失送信があり、かつTbad期間内に2未満のエラーのない送信を挽回するなら、チャンネルが使用不可能であると考えられるという評価基準(説明の目的のために提案された)にしたがって、これが行われ；NB:“悪い”としてのチャンネルの識別はもちろんTbadが期限切れになるまで待つ必要はなく、4番目(この場合)の悪い送信が起るやいなやチャンネルが悪いと宣言されるであろう。Tbad期間の終わるすぐ前に起こる4番目の悪い送信に関するこの例は最も悪いケース、すなわちそれができる最も長いケースを示すことである。チャンネル回復過程を示すダイヤグラムである;例では、チャンネルnは回復されるが、そのチャンネルにおける干渉の確率がいずれかの他のチャンネルと同じであると考えられる;したがって、図１と同じ評価基準(4以上の損傷/損失送信があり、かつTbad期間内に2未満のエラーのない送信を挽回するなら、悪いとマークされる)が遭遇されなければならない；したがって、Tbadの中断が従来と同様必要である;NB: “悪い”としてのチャンネルの識別はもちろんTbadが期限切れになるまで待つ必要はなく、4番目(この場合)の悪い送信が起るやいなやチャンネルが悪いと宣言されるであろう。Tbad期間の終わるすぐ前に起こる4番目の悪い送信に関するこの例は最も悪いケース、すなわちそれができる最も長いケースを示すことである。回復されるが“疑わしい”チャンネルのための品質の評価を示すダイヤグラムである; この例では、チャンネルnは回復され、仮釈放しているとしてマークされる; この状況で、悪いとしてマークされるための評価基準(再び示される)は、より厳しい; 再び拒絶されるチャンネルのために、僅か2つの損失または損傷送信が時間Tparole(< Tbad) 以内に必要である; Tparoleがその後の回復で増加されることができ、または拒絶に必要である損失または損傷送信の数は減少されることができることに注目せよ。回復“バックオフによる”方法を含むチャンネル評価を示すダイヤグラムである;この第１の例（ａ）では、試験で失敗したチャンネルは期間Tgoodの後に回復され、この期間は固定されている;Tgoodは、チャンネルがそのチャンネルの活動の知識なしで回復された後、恐らくブラインドタイマであることができ、またはダミーパケットが干渉の欠乏を確かめるために送られるそのチャンネルの活動的な探求の期間であることができる；より高い層の再送信プロトコルがこれらの損失から回復することを必要とされるので、Tparole期間中に生じる損失/損傷送信は明確にシステムスループットに有害である;この第２の例（ｂ）では、チャンネルはますます長い期間(Tgood、Tgood1、Tgood2 …)の後に回復を得、その結果、反復して回復および回復および反復損傷するものを拒絶する努力を浪費することからシステムを救い、そのチャンネルのより少ない送信をなくすことによりシステムスループットを改良する；さらに、再損傷チャンネルを拒絶するためかかる時間を最小にするようにTparoleは、その後の仮釈放のときに変化することができる。

符号の説明

2、4…連続した送信 6…干渉 8…悪い送信 10…“仮釈放”期間 12、14、16、18…“待ち”期間

Claims

使用中である間各チャンネルの監視期間を設定し、監視期間内に損傷または損失送信の数を検出し、検出された数が第１の予め設定された数よりも大きいならば、チャンネルを“悪い”としてマークし、スペクトルの代替のチャンネルを使用するステップを含む、通信チャネルの予め設定されたスペクトルにおいて使用する適応型の周波数ホッピング方法。
損傷または損失送信の数が予め設定された数を超えられたならすぐに、チャンネルが“悪い”とマークされる請求項１による適応型の周波数ホッピング方法。
“悪い”としてマークされたチャンネルが、予め設定された待ち期間の後に使用のため回復される請求項１または２による適応型の周波数ホッピング方法。
回復されたチャンネルは、その性能が向上しなかった場合に、再びより速やかに“悪い”としてマークされるようにより厳しい評価基準に従って監視される請求項３による適応型の周波数ホッピング方法。
回復されたチャンネルは、損傷または損失送信の数が第１の予め設定された数より少ない第２の予め設定された数を超えると直ぐに悪いとしてマークされる請求項４による適応型の周波数ホッピング方法。
監視期間が回復されたチャンネルのために短くされた請求項４または５による適応型の周波数ホッピング方法。
繰り返し悪いとしてマークされたチャンネルによって待ち時間が次第に増加される請求項４または６による適応型の周波数ホッピング方法。
性能が満足できるかどうか決定するためにダミー送信が待ち期間中になされる請求項３乃至７のいずれか１項による適応型の周波数ホッピング方法。