JP2006504317A

JP2006504317A - 周波数ホッピングワイヤレスデバイス用ビーコンチャネル

Info

Publication number: JP2006504317A
Application number: JP2004546258A
Authority: JP
Inventors: エムフルトンポール; オゼリンイザスクン; アールドーリーサウル
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2006-02-02
Also published as: EP1556957A1; EP1556957B1; WO2004038938A1; AU2003267754A1; DE60326160D1; GB0224753D0; ATE422734T1; CN1708919A; US20060039450A1; KR20050071610A

Abstract

ブルートゥースのような周波数ホッピングワイヤレスインタフェースを用いて他のデバイスと通信するためのモバイルデバイスは、レンジ内の他のデバイスを見つけるために、各々異なる周波数でメッセージのシーケンスを送信し、その後の応答ウィンドウの期間中、応答を１つ以上の応答周波数で傾聴する。モバイルデバイスは、周波数ホッピングコネクション設定する必要なく、他のデバイスから位置情報のような情報を受信する。応答ウィンドウは１つ以上の応答を受信するのに十分な長さとする。デバイス発見のための、単一の要求兼応答の如き短いトランザクションに対する総時間は短く保つことができる。これにより、モバイルデバイスによる電力消費量が低くなり、またデバイス間の干渉の機会も低下する。メッセージのシーケンス間のインターバルを増大させることができ、従ってパケット放送の総量が低下する。

Description

本発明は、周波数ホッピングインタフェースを用いて通信し、且つレンジ内の他のデバイスを見つけるべく配置されるデバイス、このようなデバイス間で通信する方法、これらの方法によってモバイルデバイスに伝送される情報を用いて位置ベースのサービスを提供する方法、それに対応するソフトウェア、及びこのようなモバイルデバイスが共に使用するアクセスポイントのグループに関するものである。

ワイヤレス通信ネットワークの基地局から伝送されたビーコン信号によってモバイル端末がそれらの位置を更新できるようにすることは既知である。一例が英国特許第２２９８１０８号に開示されており、これはＣＴ２エアインタフェース（air interface）標準（I-ETS ３００１３１，Nov １９９４）に関連し、ビーコンチャネルを放送するのに時分割多重チャネル間にガードバンドを用いるものである。もっと最近のエアインタフェースプロトコルは周波数ホッピング技法を用いるもので、これはアドホックネットワークを作成することができる。一例として、ブルートゥース（Bluetooth）の特定の関心団体が開発してよく知られているBluetooth^TM標準規格がある。この規格の方式は周波数ホッピングを適用して、電波到達範囲が狭くて低出力で低コストのラジオを構成することができる。またこの方式は、高速周波数ホッピングを強力な音声符号化と組み合わせて適用することにより、データと音声の双方をサポートする。周波数ホッピングの公称定格は、８０MHz幅の全2.4GHz ISM帯域に亘って毎秒1600ホップ（hops/s）である。ブルートゥースワイヤレス技法に基づくデバイスは、マスターデバイスとFH（周波数ホッピング）ピコネットチャネルを介して接続される1個以上のスレーブデバイスとを含むピコネットを作成することができる。スレーブデバイスは、チャネルに同期させたままで電力をセーブするためにパークモード（parked mode）にすることができる。

前記標準規格はビーコンチャネルの規定を含んでいる。ビーコンチャネルは、１つのビーコンスロット又は一定のインターバルで周期的に伝送される等距離ビーコンスロットの列によって構成される。ビーコンチャネルは標準規格に従って次の４つの目的に仕える。即ち、
１．パークモードのスレーブデバイス（パークスレーブ）が再同期用に使用できるマスター−スレーブパケットの伝送；
２．ビーコンパラメータを変更するためにパークスレーブへのメッセージの搬送；
３．パークスレーブへの一般的な放送メッセージの搬送；
４．1つ以上のパークスレーブのパークモード解除。

ブルートゥースを用いてアドホック無線ローカルエリアネットワークを形成し、且つアンカーユニットのレンジ内の携帯デバイスがレンジ内にあると一旦識別されたら、コネクションを確立したり、釈放したりするのに費やされる時間を短縮するために、前記携帯デバイスをパークさせるのにビーコンチャネルを用いることはＰＣＴ特許公開ＷＯ０２４９２７２から既知である。

携帯デバイスは基地局からデータを迅速且つ有効に収集して、モバイルのユーザが基地局の近くに留まって、携帯デバイスと基地局との間で連絡をとるような行動をとる必要がなく、また相互作用を特別に開始しなくても済むようにすべきである。理想的な事例では、端末が全く伝送する必要なく、固定のビーコン基地局を検出して、これらの基地局から基本情報を抽出し得るようにする。しかしながら、現行のブルートゥース仕様はこのタイプの放送動作について記述していない。無線ビーコンを使用する既存のやり方は、デバイスの発見から始め、それに引き続きその同じデバイスを用いて情報を実際に伝送する２行程のコネクションプロセスを行うものである。ブルートゥース仕様は、情報伝送を行うことができる前にデバイスの発見段階を完了させる必要がる。ダイナミックなモバイル環境で用いられる場合、この処理にかかる時間は数秒か、又は数１０秒にもなり、デバイスがレンジ内に存在している実際の時間よりも長くなることがよくあり、情報がクライアントに届かなかったりする。

システムの周波数ホッピングの本質は、放送メッセージ（又は、実際には任意のメッセージ）が通りがかりの端末によって受信されるようにするために、その端末を時間と周波数の両面で基地局に同期させなければならないと云うことにある。これには、端末のクロックを基地局のクロックに同期させ、且つ基地局の識別子から、いくつものホッピングシーケンスのうち、どのシーケンスを採用するかを推論する必要がる。

こうするために、端末は基地局（ピコネットのマスター）によって管理されているピコネットをスレーブとして結びつけなければならない。これには２組のプロシージャ、即ちINQUIRY（照会）とPAGE（ページ）が用いられる。照会プロシージャはデバイスに他のデバイスのアドレスを見つけさせる。ページプロシージャは自称マスターにその選択スレーブをピコネットに接続させるようにする。

これから明らかなように、トランザクションを完了させるのに要する時間が問題である。クライアントの移動性やブルートゥースの基地局のレンジが一般に小さいことからして、トランザクションを実行するのに要する時間が重要になる。この相互作用（即ち、照会段階から実際のサービスを受けるまでの相互作用）を完全に行うのに要する時間が長すぎる場合には、クライアントがビーコンのレンジから出てしまい、サービス情報を受信できなかったりする。

他の問題はモバイルデバイスの電力消費にある。モバイルデバイスはコンパクトで、しかも軽量にする必要があるから、デバイスに追加の機能を付加する場合には電力消費が問題になる。各信号の伝送には、受信時よりもかなり多くの電力を必要とするから、信号の伝送によってモバイルデバイスのバッテリから有効電力が迅速に排出されることになる。

各々固有の照会を行う多くの個々の基地局によって放送パケットの総数が増えることになり、これは他のデバイスとの干渉を増やすことになるから望ましいことではない。

特に、マスターとスレーブを一緒にする問題を解決するために照会プロシージャが発明されて以来、ＰＣＴ特許公開WO 0201814に開示されている１つの解決策では、マスターによって与えられる照会メッセージに放送チャネルを抱き合わせるようにしている。これにより、コネクションを設定することの遅延なく、店や、地図や、レストラン等に対する参考資料の如き少量のローカル情報を獲得する手助けをすることができる。エア（無線）インタフェースでのこのメカニズムは、既存のブルートゥースシステムと完全に両立し得る。

前記手法を拡張するためにＰＣＴ特許公開WO 02058331では、照会メッセージにスペクトル拡散技法を用いて追加データを送信するビーコンデバイスを設けるようにしている。これは、周波数ホッピングコネクションを設定することに伴われる遅延なしで、より多くのデータをより確実に送信することができる。

処理速度及び電力消費を改善するために、分割ビーコン技法がＰＣＴ特許公開WO 0201815に提案されており、ここでは、第１の固定ビーコンデバイスを一連の照会メッセージを放送することに専念させている。携帯デバイスは第２の固定ビーコンに伝えられる識別子に応答し、第２の固定ビーコンは全てのサービス相互作用を実行する。第１ビーコンが照会パケットを絶えず支給できることによって、処理速度を早くすることができる。第２ビーコンが全ての相互作用を処理することにより、第１ビーコンはページメッセージを支給するために動作を一時停止する必要がなく、また、対話型トラフィックを許容するために完全に停止する必要もない。従って、携帯デバイスは照会モードに入るのに第１ビーコンを決して待つ必要がなく、これはかなりの時間節約になる。

固定デバイスからのメッセージ伝送をずっと傾聴するというよりもむしろ、携帯デバイスが他のデバイスを発見することから始めることも既知である。モバイルブルートゥースデバイスは、その近隣のデバイスを絶えず知る必要があるため、それは規則的な照会、例えば現行のブルートゥース仕様に示されるような周期的照会プロセスによって近隣デバイスを発見することができる。

この周期的照会プロセスは、長さが少なくとも1.28秒のＩＤパケットのシーケンスを少なくとも3.2秒の平均インターバルで伝送し、連続するパケットを異なる周波数で伝送する。各パケット間には応答ウィンドウが設けられる。或る1つの周波数で傾聴している照会走査モードにあるデバイスは、次の応答タイムスロットを用いてＦＨＳ（周波数ホッピング及び同期）パケットを送信することができる。各応答ウィンドウは１つの応答だけしか許容しないから、ランダムバックオフスキームは、後の応答ウィンドウを使用させるのに、平均で320ミリ秒の遅延を持ち込み、異なるデバイスからのＦＨＳパケットが互いに衝突する公算を低下させる。

周期的な照会は、その照会の一定反復使用が他のブルートゥースデバイスにかなりの干渉を発生し、且つ走査中のデバイスに過剰負荷をかけることになるので、殆どのモバイルブルートゥースデバイスにとって実用的な解決策にはならない。

斯かる過剰負荷の一例は次の通りである。走査中のデバイスは1つのＩＤパケットを傾聴し、ランダムインターバルの間バックオフし、次いでこれらのデバイスが第２のＩＤパケットを聞く場合に、ＦＨＳパケットで応答する。次に、デバイスは直ちに走査モードに復帰し、プロセスが繰り返す。この繰り返しによって、照会周期毎に一連のＦＨＳパケットを異なる時間及び周波数にて発生させるようにする。不都合なことに、走査中のデバイスがＩＤパケットを受信する場合には、その都度そのデバイスは、他のマスターデバイスがレンジ内にある場合も起こり得るので、1つだけを傾聴し、そのデバイスはこのシーケンスではトラップされたことになり得る。一定の検出能力が所望され、且つ周期的な照会を行う多数のブルートゥースデバイスがある場合には、ループ内でトラップされる走査中のデバイスの問題が拡大される。

本発明の目的は、斯様な問題に対処する改良装置又は方法を提供することにある。本発明の第1特徴によれば、周波数ホッピングワイヤレスインタフェースを用いて他のデバイスと通信するための第１デバイスであって、レンジ内の他のデバイスを見つけるために、各々異なる周波数でメッセージのシーケンスを送信すべく配置され、且つ後の応答ウィンドウの期間中に、あらゆる可能な応答周波数よりも少ないサブセットである１つ以上の応答周波数で応答を傾聴すると共に、周波数ホッピングコネクションを設定する必要なく他のデバイスからのリターン情報を受信すべく配置され、前記応答ウィンドウの期間は１つよりも多い応答を受信するのに十分な期間とした第１デバイスが提供される。

多数のメッセージを送信し、応答ウィンドウの長さを1つのメッセージよりもむしろ長く、多数の応答に適う十分な長さとすることにより、処理を以前よりも早くすることができる。これは送信タイムスロットと受信タイムスロットとの間のガードバンドによって費やされる時間が少なくなることに一部因るものである。とりわけ、他のデバイスは、これらが第１デバイスから他のメッセージを検出するまで待機する必要がないので、従来のブルートゥースによる周期的な照会プロセスのバックオフ時間よりも遥かに短くすることができる。応答周波数の数を減らすことにより、モバイルデバイスが全ての周波数を傾聴しなくて済み、これにより時間を節約でき、且つ各周波数を傾聴するためのタイムスロット間のガードバンド数を減らすことができる。また、これにより応答ウィンドウを短くすることができる。これらの特徴の組み合わせは、第１有効応答ウィンドウ内で受信される応答の機会を良くし、従って、デバイス発見用の、単一の要求兼応答の如き短いトンザクションに対する総時間を短くすることができる。これもまた電力消費を低くすると共に、デバイス間の干渉の機会を低くする。また、他のデバイスが迅速に応答できるので、メッセージのシーケンス間のインターバルを大きくすることができるため、パケット放送の総量が少なくなり、しかも第１デバイスでの処理量が少なくなり、これらによって電力消費量が節約される。また、他のデバイスを走査モードに戻す必要がないので、走査モードのトラップを回避することができる。

本発明の好適例では、メッセージの周波数のシーケンスを予め定め、且つ前記応答ウィンドウの開始時間に関連付ける。これによりウィンドウの開始時間を他のデバイスによって決定することができる。

本発明の好適例では、第１デバイスをモバイルデバイスとする。モバイルデバイスが発見プロセスを開始する場合、そのモバイルがレンジ内になければ、固定基地局はメッセージを伝送する必要がない。モバイルデバイスは電力消費を低く保てる恩恵も受ける。

本発明の好適例では、メッセージのシーケンスが応答チャネルの標識を持つようにする。これにより他のデバイスが応答にどの周波数を使用すべきかの計算を容易にすることができ、またスペクトルを均等に使用するために応答周波数を変えることができる。デバイス発見のための、単一の要求兼応答の如き短いトランザクションに対する総時間を短くすることができ、これにより電力消費を低くし、且つデバイス間の干渉の機会を低くすることができる。

本発明の好適例では、リターン情報が他の１個又は複数のデバイスから受信した信号強度情報を含むようにする。これはいつハンドオフするかを決めるのに役立てることができる。

本発明の好適例では、リターン情報が他の１個又は複数のデバイスからの位置情報を含むようにする。これは「状況認識」又は位置ベースのサービスに役立てることができる。

本発明の好適例では、リターン情報が周波数ホッピング兼同期情報を含むようにする。これは慣例の周波数ホッピングを用いてより多くの情報を交換することを可能にする。

本発明の好適例では、ワイヤレスインタフェースがブルートゥースと両立し得るようにする。

本発明の好適例では、他のデバイスをネットワークアクセスポイントとする。これによりモバイルデバイスはワイドエリアの固定ネットワークを横切って移動することができる。

本発明の好適例では、応答周波数の標識を４ビットコードで構成する。この標識により１６の周波数又は周波数のグループの１つを指定することができる。後者の場合、実際の周波数及び応答ウィンドウの開始時間は、メッセージを受信した周波数のような、他の情報を有する他のデバイスで決定することができる。

本発明の好適例では、応答チャネルの標識を周期的に変更する。これによりスペクトルをより均等に使用することができる。

本発明の好適例では、第１デバイスが携帯電話又はモバイルパーソナルコンピュータを持つようにする。これにより、このようなデバイスは状況認識サービスに対するローカル情報を受信し、且つ利用することができる。

本発明の第２特徴は、上述したような第１デバイスと一緒に使用する他のデバイスであって、１つ以上のメッセージのシーケンスを傾聴し、該メッセージのシーケンス傾聴後に応答ウィンドウの時間を決定し、且つ周波数ホッピングコネクションを確立する必要なく、リターン情報を応答周波数で前記第１デバイスに送信する他のデバイスを提供することにある。

本発明の好適例では、メッセージが応答チャネルの標識を含み、且つ他のデバイスは該標識を用いて応答ウィンドウの時間を決定するように構成配置する。

本発明の第３特徴は、第１デバイスと他のデバイスとの間で周波数ホッピングワイヤレスインタフェースを用いて通信する方法であって、
レンジ内の他のデバイスを見つけるために、第１デバイスから各々異なる周波数でメッセージのシーケンスを送信するステップと、
前記第１デバイスにて、１つ以上の応答を受け取るのに十分な期間を有する応答ウィンドウの期間中に、１つの応答周波数又は全ての可能な応答周波数よりも少ないサブセットで応答を傾聴するステップと、
前記メッセージのシーケンス傾聴後に、レンジ内の他の各デバイスにて、応答ウィンドウの時間を決定するステップと、
応答ウィンドウの期間中に、レンジ内の他の各デバイスから、周波数ホッピングコネクションを設定する必要なく、リターン情報を含む応答を前記第１デバイスに送信するステップと、
を有する通信方法にある。

本発明の第４の特徴は、上記方法によってモバイルデバイスに送信されるリターン情報を用いてモバイルデバイスにサービスを供する方法で、第１デバイスをモバイルデバイスとすることにある。

このようにすれば、従来のデバイス又は方法によるよりもサービスの付加価値を大いに高めることができる。

本発明の第５の特徴は、各アクセスポイントが、請求項１３に記載の他のデバイスを組み入れ、且つ位置情報を提供するか、他の通信ネットワークにアクセスすべく結合されるようにしたアクセスポイントのグループにある。

本発明の第５の特徴は、周波数ホッピングワイヤレスインタフェースを用いて他のデバイスと通信する第１デバイスであって、レンジ内の他のデバイスを見つけるために、各々異なる周波数で、応答チャネルの標識を含むメッセージのシーケンスを送信すべく配置され、且つその後の応答ウィンドウの期間中に応答を１つの応答周波数で傾聴すると共に、周波数ホッピングコネクションを設定する必要なく、他のデバイスからリターン情報を受信すべく構成配置されるようにした第１デバイスにある。

本発明は、慣例のファームウェア又はマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、アプリケーション特定集積回路等のようなハードウェアの動作を実行又は規定するソフトウェア形態にすることができる。本発明が幾多の変更を加え得ることは当業者に明らかである。特に本発明者等が知らない他の従来のものに比べての他の利点も当業者には明らかである。

以下本発明を添付の図面を参照して実施例につき説明する。

本発明の実施例を、ブルートゥース仕様を参照して説明するが、他の周波数ホッピングワイヤレスインタフェース標準にも適用できることは明らかである。これらの実施例に対する１つの用法は、ブルートゥースネットワークアクセスポイント（Bluetooth Network Access Point : ＮＡＰ）ネットワークのようなネットワークにて定位置認識を、例えば電力の効率的な方法で行うことにある。モバイルブルートゥースデバイスは、いずれのＮＡＰにも接続する必要なく、これらのデバイスがどのＮＡＰに最も近いかを知り、ネットワーク情報を迅速且つ最小の労力で取得することができる。以下説明するビーコンチャネルは、ローカルポジショニングプロファイルによってもっと詳細な地理的情報をやりとりするのにも適している。

ハンドセット動作は、持続時間が２０msのポール/応答シーケンスを伴い、これは応答の衝突を回避するために自蔵バックオフプロシージャを含む。固定のブルートゥースＮＡＰｓは、システムの動作速度をできるだけ早くするために、以前用いられていたものよりも高いデューティサイクルで走査すべく配置される。ビーコンチャネルは、短い待ち時間、ハンドセットの低電力使用及び低レベルの無線パケットが注目に値する。ブルートゥースのユニット間にて、コネクションの確立に先立って、又はその代わりにある基本レベルのデータを通信する用途は多数ある。パーソナルエリアネットワーキング（ＰＡＮ）は、コネクションの設定及び維持を支援するために、ハンドオフを含むコネクションレスのデータ交換機を用いることによって強化することができる。特に、ＰＡＮのユーザデバイスは絶えずどのＮＡＰｓがコネクションレンジ内にあるかを知っておかなければならない。ビーコンチャネルはＰＡＮに使用できるブルートゥースのユニットに新たに動作モードを提供する。また、位置ベースサービス用のローカルポジショニングプロシージャは、地理的位置データをＮＡＰｓとやり取りするのに通常のブルートゥースコネクションよりもむしろビーコンチャネルを用いることによって改善することができる。この改善は特に、規則的な短いインターバルで位置をチェックしなければならない場合に注目に値する。ビーコンチャネルはデータ交換時間、プライバシー及びシステムローディングを改善することができる。

本発明の実施例を適用できる既知のデバイス組の概観を図１に示してある。これは所定領域内の多数の固定ブルートゥースアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３から成り、これらのアクセスポイントの幾つかを一緒に接続してネットワークを形成することができる。モバイルブルートゥースデバイスＭＤ１〜ＭＤ３はこの領域内をあちこち移動し、これらのデバイスは周辺のデバイスを絶えず認識しておく必要がある。基幹回線はアクセスポイントを外部ネットワーク４０及び例えば通信宛先又は例えばインターネットサーバのようなエンドポイント５０に結合させる。

図２はビーコンチャネルシーケンスの概要、即ち、この図は幾つかの主ステップのシーケンスチャートを示している。左の列は第１デバイスの動作を示し、中央と右の列は他の２つのデバイスの動作を示している。図示してあるように、第１デバイスはモバイルデバイスＭＤ１とすることができ、他のデバイスはネットワークアクセスポイントＡＰ１,ＡＰ２のような固定基地局とすることができる。ステップ１００では、第１デバイスがメッセージのシーケンスを種々の周波数で送信し、次にステップ１０２にて、応答ウィンドウの期間中に応答を応答周波数で傾聴する。ステップ１０４では、第１デバイスが応答内のリターン情報を読取って、そのリターン情報を用いる。その情報が位置情報である場合に、第１デバイスはその位置を更新するか、又は位置ベースサービス用の情報を利用することができる。次いで、第１デバイスはステップ１０６にてスリープ状態に入り、そしてこのプロセスを必要に応じて数秒又は数分毎に繰り返す。

他のデバイス（図面では参照番号に添え字Ａ及びＢをそれぞれ付して示してある）は、それぞれ異なる周波数（f1,f2）でメッセージを傾聴し（ステップ１０８Ａ，Ｂ）、それぞれのメッセージを受信し（ステップ１１０Ａ，Ｂ）、応答周波数を決定すると共に応答ウィンドウのタイミングを決定する（ステップ１１２Ａ，Ｂ）。前記他のデバイスは、ランダムなバックオフ期間後に、ウィンドウ内でそれらデバイスの応答を送信し（ステップ１１４Ａ，Ｂ）、そしてメッセージ傾聴状態に戻る（ステップ１１６Ａ，Ｂ）。

ブルートゥース標準に適用されるビーコンチャネルによって、モバイルブルートゥースデバイスは、特別にリザーブしたアクセスコード（ビーコンアクセスコード、即ちＢＡＣ）及び追加の４ビットの応答チャネル標識を有するＩＤ（即ち照会）パケットを用いることにより他のデバイスを規則的に発見することができる。

モバイルデバイスは規則的なインターバルで短いグループの（ＢＡＣに基づく）ＩＤパケットを伝送し、各グループには短い走査ウィンドウが後続する。これらのＩＤパケットは応答チャネル標識（ＲＣＩ）を含み、且つラベルＩＤ+で識別される。

各走査中のアクセスポイントがＩＤ+メッセージを受信すると、これらのアクセスポイントはＲＣＩによって与えられたチャネルにて送られる“ビーコン”（ＢＥＡ）パケットで応答する。これらのパケットはＦＨＳにおけるのと同じデータを包含し、コネクションを構築させるか、さもなければユーザデータ（例えば、ＰＡＮネットワークデータ）を搬送することができる。

ＮＡＰｓからデータを得るのにビーコンチャネルを用いることの利点は幾つかある。
・オン-エア（無線）パケットの数をできるだけ少なくしたので、共存する関連物を最少に保てる。さらに、モバイルデバイスがプロシージャをスタートするので、空のネットワークのアクセスポイントはトラフィックを発生しない。
・モバイルデバイスでの電力使用は、デューティサイクル動作を低く定める
ことによって通常のページング及び照会走査と同程度のレベルに保てた。
・モバイルデバイスに必要とされる処理の観点からして、周期的に照会するよりも処理効率が良くなる。

図３はビーコンチャネルプロセスを用いるアクセスポイントとモバイルデバイスの概要を示す。この例では、３つのアクセスポイントがネットワークを組んでおり、もう１つは独立したアクセスポイントである。図示のモバイルデバイスは、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話及び他のハンドセットを含む。ＰＤＡはメッセージシーケンスを伝送しているが、これはどのアクセスポイントのレンジ内にも位置していない。ハンドセットは既にレンジ内の２つのアクセスポイントを見つけており、ＦＨＳパケットのようなリターン情報を受信しており、ＦＨコネクションを設定して大量の情報を受け取ることができる。携帯電話はメッセージシーケンスを伝送し、且つＦＨＳパケットを受信している。原理上、モバイルデバイスは他のモバイルデバイスによって見つけられるリスナーとして作動させ、位置情報又はホッピングシーケンスのような他の制御情報、デバイス識別情報等のような、固定デバイスから先に得たリターン情報を常に伝えるようにすることができる。このタイプのアドホックネットワーキングは、カバレージを拡張させ、且つオペレータが固定アクセスポイントに投資する必要性を低減させることができる。

図４のタイミングチャートに示すように、モバイルデバイスにおけるビーコンチャネルは、約２０ミリ秒かかる応答ウィンドウが後続する１６メッセージのシーケンスを含む。このシーケンスはビーコン_インターバルと称されるインターバルで繰り返し伝送される。大抵の場合、このインターバルの値は数秒に選定するのが最良である。このインターバルは、モバイルデバイスが互いに繰り返しオーバラップするのを防ぐためにランダム要素（random element）を含んでいる。好適な限定例を下記の表１に示す。

ビーコンチャネルは２つの部分から成り、先ずＩＤ+パケット列を伝送し、次にリターンメッセージを走査する。ＲＣＩ（応答チャネル標識標識）フィールドを有するＩＤ+パケットと、有さないＩＤ+パケットを図５に示してある。このパケットは６８ビットの同期ワードが後続する４ビットのプレアンブルから成り、最後は４ビットの終端部か、デバイスが応答する共通の応答周波数チャネルを示す追加のＲＣＩフィールドである。１６個のＩＤ+パケットのシーケンスは半分のスロットインターバルの列として送信される。この列は全部でＮ回のビーコン_反復回数随意繰り返すことができる。送信パケットの数が増えれば増えるほど、戻ってくる応答も多くなる。このビーコン反復計算を表２に示す。

標準の照会プロシージャについては、７９の有効周波数のうちから、６４個の周波数をビーコンチャネル用に利用できるものとする。このうちの半分はモバイルデバイスからの伝送用に用いられ、残りの半分がアクセスポイントによって用いられる。モバイルデバイスはその割り当てを再度２つの部分、Ａ列とＢ列とに分ける。通常の照会のＡ及びＢ列とは異なり、この場合のグループ分けは固定され、しかもブルートゥースのクロックの値で変化したりしない。これによりチャネルの配列が図６に示すようになる（これから、使用するのに適した周波数はＢＡＣを用いて計算することができる）。

全ての周波数を同等に用いるようにするために、次のような選択プロシージャを用いる。

使用されるチャネル＝（ｍ＋（ｋ^＊１６）＋Ｎ）mod３２＋（Ｘ^＊３２）
ｍ＝シーケンスにおける位置，０-１６
ｋ＝セット選択子：０（セットＡ）
１（セットＢ）
Ｎ＝インターバルカウンタ，０-１５
Ｘ＝Ｒｘ/Ｔｘスイッチ：０（Ｔｘ）
１（Ｒｘ）

Ａ及びＢの列は各ビーコンインターバルに対して交互に選択され、それぞれの周波数が用いられる順序はそのつど循環させる。応答周波数は常にセットの最初の周波数とする。セットＡが図６に示すように１から１６までのチャネルを含んでいる場合には、最初にそのセットを伝送して、次いでそれぞれの周波数を順番に用いる。最初の送信周波数は１とし、それに対応する応答周波数として３３を用いる。このメッセージに対するＲＣＩ値は１である。これを図７に示す。

次のビーコンインターバルでは、Ｂ列を同様に用いる。図７の第３行目ではセットＡを再び用いるが、この際のシーケンスはチャネル２でスタートすべく循環されている。対応する応答周波数は３４である。ＲＣＩ標識が１となるため、リスニング（傾聴中の）デバイスはこのサイクリングの状態を判断して、応答ウィンドウの開始のタイミング及び応答周波数を決定することができる。

ＩＤ+パケットを伝送した後にモバイルデバイスは切り替わって、ビーコン_ウィンドウの期間中、単一周波数で走査する。この期間中、ＩＤ+パケットを受信した全てのアクセスポイントはＦＨＳパケットに応答しようとしている。その値はアクセスポイントに対する下記のバックオフプロシージャに適応させるべく計算されている。

ビーコンウィンドウ＝（バックオフ長＋デフォルトモバイルの伝送時間＋
デォルトＡＰの伝送時間）＝２５スロット＋８スロット＋１スロット＝21.25ｍｓ

適切な走査周波数は受信した照会メッセージのＲＣＩから直接算出される。アクセスポイントはＩＤ+パケット内に含まれるＢＡＣを走査し、次いでＲＣＩから読取られるような周波数チャネルを用いて応答ＢＥＡパケットを伝送しなければならない。ビーコンチャネルの有効な特徴は、アクセスポイントができるだけ多くの時間走査することにある。アクセスポイントの走査時間とＩＤ+の伝送回数との兼ね合いによってシステムの待ち時間を短くする。最適なアクセスポイントはＢＡＣに相関させるための専用のチャネルを有する。

図８に示すように、スペクトルを均一に使用するために、アクセスポイントは、ＡとＢ列を常に交互して、2.56秒ごとに新規の走査周波数に循環させる。ＩＤ+パケットの受信時に、アクセスポイントはランダムに計算したバックオフ時間の間休止状態になり、それから反復ＢＥＡパケット列を312.5μsのインターバルでモバイルデバイスに逆に伝送する。ＢＥＡパケットを図９に示してある。これらのパケットは正規のＦＨＳパケットと同じフィールドを包含しているも、通常の２/３ＦＥＣ（前方誤り訂正）保護を有していない。７２ビットのアクセスコードには５４ビットのヘッダーが後続する。パリティビット、クロック、ＢＤ_ＡＤＤＲ、モードフラッグ等のような通常１６０ビットのＦＨＳデータは、アクセスポイントの裁量により交番フィールドで置き換えることができる。特に、ＰＡＮＮＡＰセグメントのアイデンティティ又はＬＰ位置推定をすることができる。ＢＥＡ応答パケットは表３に示したように計算されるＮ_FHS−反復に従って繰り返される。

ビーコン_バックオフ時間はブルートゥース照会プロシージャに用いられるバックオフよりも遥かに短く、その時間は次のように計算される。
ビーコン_バックオフ＝（８＋（Ｎ/２））^＊６２５μs
０＜＝Ｎ＜＝５１

これは実際には１/２スロットインターバルで分布される５２の異なるバックオフ値を与える。さらなる８スロットのオフセットによって、モバイルデバイスが走査状態に入る前に応答が発生されないようにする。

上述したように、ブルートゥースのような周波数ホッピングワイヤレスインタフェースを用いて他のデバイスと通信するモバイルデバイスは、レンジ内の他のデバイスを見つけるのに、周波数が各々異なるメッセージのシーケンスを送って、その後の応答ウィンドウの期間に１つ以上の応答周波数で応答を傾聴する。モバイルデバイスは周波数ホッピングコネクションを設定する必要なく、他のデバイスから位置情報のような情報を受信する。応答ウィンドウの長さは、１つつよりも多い応答を受信するのに十分な長さとする。デバイス発見のための単一の要求兼応答のような短いトランザクションに対する総時間は短く保つことができる。これにより、モバイルデバイスによる電力消費量が低くなり、且つデバイス間の干渉の機会が低下する。メッセージシーケンス間のインターバルを増やすことができる、従ってパケットの総放送量が低くなる。特許請求の範囲内での他の変形を加え得ることは当業者に明らかである。

アクセスポイントを介してネットワークに結合され、本発明の実施例を適用することができるモバイルデバイスの従来の配置を示す図である。本発明によるビーコンチャネルプロセスの概要を示す図である。本発明の実施例によるビーコンチャネルシーケンスを用いるモバイルデバイス及び固定デバイスの概要を示す図である。本発明の実施例によるメッセージ及び応答ウィンドウのタイミングを示す図である。本発明の実施例によるメッセージフォーマットを示す図である。本発明の実施例によるメッセージに対する周波数組を示す図である。本発明の実施例による周波数選択スキームを示す図である。本発明の実施例によるビーコンチャネル構成を示す図である。本発明の実施例による応答パケットを示す図である。

Claims

周波数ホッピングワイヤレスインタフェースを用いて他のデバイスと通信するための第１デバイスであって、レンジ内の他のデバイスを見つけるために、各々異なる周波数でメッセージのシーケンスを送信すべく配置され、且つ後の応答ウィンドウの期間中に、あらゆる可能な応答周波数よりも少ないサブセットである１つ以上の応答周波数で応答を傾聴すると共に、周波数ホッピングコネクションを設定する必要なく、他のデバイスからのリターン情報を受信すべく配置され、前記応答ウィンドウの期間は１つよりも多い応答を受信するのに十分な期間とした第１デバイス。
前記メッセージの周波数のシーケンスを予め定め、且つ前記応答ウィンドウの開始時間に関連付けた請求項１に記載の第１デバイス。
前記第１デバイスをモバイルデバイスとした請求項１又は２に記載の第１デバイス。
前記メッセージのシーケンスが応答チャネルの標識を有するようにした請求項１〜３のいずれか一項に記載の第１装置。
前記リターン情報が他の１つ又は複数のデバイスから受信される信号強度情報を有するようにした請求項１〜４のいずれか一項に記載の第１デバイス。
前記リターン情報が前記他の１つ又はそれ以上のデバイスからの位置情報を有するようにした請求項１〜５のいずれか一項に記載の第１デバイス。
前記リターン情報が周波数ホッピング兼同期情報を含むようにした請求項１〜６のいずれか一項に記載の第１デバイス。
前記ワイヤレスインタフェースがブルートゥース標準と両立し得るようにした請求項１〜７のいずれか一項に記載の第１デバイス。
前記他のデバイスをネットワークアクセスポイントとした請求項１〜８のいずれか一項に記載の第１デバイス。
前記応答チャネルの標識が４ビットのコードから成るようにした請求項４又は請求項４に従属する請求項のいずれか一項に記載の第１デバイス。
前記応答チャネルの標識が循環的に変わるようにした請求項４又は請求項４に従属する請求項のいずれか一項に記載の第１デバイス。
携帯電話又は携帯情報端末を組み入れるようにした請求項１〜１１のいずれか一項に記載の第１デバイス。
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の第１デバイスと一緒に使用する他のデバイスであって、１つ以上のメッセージのシーケンスを傾聴し、該メッセージのシーケンス傾聴後に応答ウィンドウの時間を決定し、且つ周波数ホッピングコネクションを確立する必要なく、リターン情報を応答周波数で前記第１デバイスに送信する他のデバイス。
前記メッセージが応答チャネルの標識を含み、且つ前記他のデバイスが応答チャネルの標識を用いて応答を送信すべく配置されるようにした請求項１３に記載の他のデバイス。
第１デバイスと他のデバイスとの間で周波数ホッピングワイヤレスインタフェースを用いて通信する方法であって、
レンジ内の他のデバイスを見つけるために、第１デバイスから各々異なる周波数でメッセージのシーケンスを送信するステップと、
前記第１デバイスにて、１つ以上の応答を受け取るのに十分な期間を有する応答ウィンドウの期間中に、１つの応答周波数又は全ての可能な応答周波数よりも少ないサブセットで応答を傾聴するステップと、
前記メッセージのシーケンス傾聴後に、レンジ内の他の各デバイスにて、応答ウィンドウの時間を決定するステップと、
応答ウィンドウの期間中に、レンジ内の他の各デバイスから、周波数ホッピングコネクションを設定する必要なく、リターン情報を含む応答を前記第１デバイスに送信するステップと、
を有する通信方法。
前記第１デバイスをモバイルデバイスとした請求項１５に記載の方法によってモバイルデバイスに送信されるリターン情報を用いてモバイルデバイスのサービスに供する方法。
前記リターン情報が位置情報を有し、前記サービスが位置に基づくサービスであり、且つ前記モバイルデバイスが携帯電話を組み入れる、請求項１６に記載の方法。
各アクセスポイントが、請求項１３に記載の他のデバイスを組み入れ、且つ位置情報を提供するか、他の通信ネットワークにアクセスすべく結合されるようにしたアクセスポイントのグループ。
周波数ホッピングワイヤレスインタフェースを用いて他のデバイスと通信する第１デバイスであって、レンジ内の他のデバイスを見つけるために、各々異なる周波数で、応答チャネルの標識を含むメッセージのシーケンスを送信すべく配置され、且つその後の応答ウィンドウの期間中に応答を１つの応答周波数で傾聴すると共に、周波数ホッピングコネクションを設定する必要なく、他のデバイスからリターン情報を受信すべく構成配置されるようにした第１デバイス。
レンジ内の他のデバイスを見つけるために、第１デバイスから各々周波数が異なるメッセージのシーケンスを送信するステップと、
前記第１デバイスにて、１つ以上の応答を受け取るのに十分な期間を有する応答ウィンドウの期間中に、１つの応答周波数又は全ての可能な応答周波数よりも少ないサブセットで応答を傾聴するステップと、
を実行するための請求項１５に記載の方法に使用する第１デバイス用のソフトウェア。