JP2009065653A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信装置を提供すること。
【解決手段】スペクトルバンドにおける受信信号の使用に適し、無線受信機に適用可能な、干渉検出回避は、前記スペクトルバンドの複数のサブバンドのうちの一つ以上において干渉の存在をモニタリングすることと、干渉プロファイルを特徴付ける情報を格納することと、前記格納された干渉プロファイル情報に基づいて干渉を抑圧することを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線通信装置に関し、特に無線通信ネットワークにおける干渉回避に関係する。

本発明は、任意の第三者デバイス又は任意の自然源からの干渉の検出から利益を享受する任意の無線通信システムにおける実装について、それ自身の動作に対する干渉の影響に耐えると同時に、第三者デバイスへ干渉をもたらすことを回避するために、熟考される。例えば、本発明は、ＷＬＡＮ、ＷＰＡＮ、ＵＷＢ及びＭＩＭＯ技術に対する応用について熟考されるが、これは排他的なリストと見なされるべきでない。

無線通信装置は、無線干渉の検出から利益を享受できる。規制が実施され、干渉がもたらす問題が認識された。また、検知された第三者デバイスに干渉が起こることを回避可能な送信デバイスの開発に向けた継続的な動因がある。さらに、それ自身のパフォーマンスを向上するために、検知された干渉を出来る限り回避又は抑圧する受信デバイスが必要である。

現在、干渉検出回避（ＤＡＡ）を実行するための確立された方法はない。広範囲なバンド幅内の柔軟で信頼できる動作が望まれる、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）及びコグニティブ（cognitive）無線のような無線システムに、本発明を適用することができるであろう。

本発明の技術分野において認識された他の問題は、信号対干渉ノイズ比（ＳＩＮＲ）が未知であり、また、潜在的に大きなダイナミックレンジに及ぶ場合に、干渉源を検知するのは難しいということである。

ここで、背景技術はウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）通信のコンテキストにおいて例示されるが、本発明の技術分野は、そのような方法に限定されない。ここに開示されたコンセプトは、技術の状況に関連する問題の観点と、それに加えて本開示により可能になった解決法の観点との両方において、一般に適用可能であることは、読者に十分に理解されるであろう。例えば、それらは、干渉及び活動を検出し、それに応じて、十分な共存と良好なパフォーマンスを与える、コグニティブ無線システムに適用されても良い。

本発明は、特に、ＵＷＢに関係がある。なぜならば、ＵＷＢに割り当てられたスペクトル（米国においてＦＣＣによって、−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚの最大パワースペクトル密度とともに、３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚまで拡張することが定義された）の或る幾つかのバンドにおいて干渉ＤＡＡが適用されなければならないことを、ＥＵ及び日本におけるスペクトル規制者が要求したからである。したがって、その実装の技術的問題を生じさせるような潜在的コマーシャルニーズがある。

ＦＣＣのＵＷＢスペクトルは、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ａに対するレガシー物理レイヤの提案によって、１４本の５２８ＭＨｚのバンドへ分割された。これらのバンドは図１に示される。これは、このとき、ＷｉＭｅｄｉａアライアンスによって支持され、ＥＣＭＡ−３６８としてヨーロッパ電子計算機工業会（ＥＣＭＡ）により標準化された。また、図１で確認されるように、５つの‘バンドグループ’が、各々３つのバンドを含む第１の４つのバンドグループと、２つの最も高い周波数バンドを含む第５のバンドグループとを含む、定義された。図２は、第１のバンドグループを更に詳細に示す。

ＥＣＭＡ−３６８スタンダードでは、複数の無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）のサポートは、二つのメカニズムによって提供される。すなわち、異なるバンドグループ内の操作（周波数分割）と、個々のユニークなＷＰＡＮについて異なる時間周波数コード（ＴＦＣ）を用いる共通のバンドグループ内のＷＰＡＮの分離である。ＴＦＣの使用は、送信のための各々のパケットを、６つのＯＦＤＭシンボルからなるブロックに分割することによりインプリメントされる。各ブロック内の６つのＯＦＤＭシンボルの各々は、選ばれたバンドグループのうちで予め割り当てられたバンドから送信される。各々の連続するＯＦＤＭシンボルのために用いられるバンドは、ＴＦＣによって定義される。

ＴＦＣは、６つのＯＦＤＭシンボルからなるブロックの全体にわたって周波数ダイバーシティを最大化するために、情報ビットをインタリーブすることにより、ＥＣＭＡ−３６８スタンダードに基づいたシステムのパフォーマンスを向上する。この周波数ダイバーシティを提供するＴＦＣは、時間−周波数インタリーブ（ＴＦＩ）された論理チャネルとして知られている。

しかしながら、ある状況では、常に同じバンドに割り当てられるように各ＷＰＡＮを操作することは望ましいかもしれない。したがって、固定ＴＦＣも提供され、これらは固定周波数インタリーブ（ＦＦＩ）された論理チャネルとして知られている。規制の制約が原因で、バンドグループ内のバンドのすべてが利用可能というわけではない場合、ＦＦＩ論理チャネルはスタンダードに従う義務がある。

第１世代のＵＷＢデバイスは、商用的な理由のために、第１のバンドグループにおいてのみ動作すると予期される。したがって、これらのデバイスは、この１．５ＧＨｚバンドにおいて干渉ＤＡＡを実行するのみであろう。しかしながら、以下で検討されるような局所的な規制の制約があるかも知れないとはいえ、将来のデバイスは、７．５ＧＨｚ全体の利用可能なスペクトラムにわたって移動するかも知れない。したがって、ＤＡＡの実装にとって、干渉を検知し、７．５ＧＨｚ全体にわたって回避及び抑圧を実行することが可能であることが望ましい。

図１は、米国、ＥＵ及び日本において、ＵＷＢバンドがどのように分割及び規制されるかを示す。経済的に魅力的なバンドグループ１では、ＥＵにおいて、ＤＡＡが適用される場合にのみ３つのバンドのうちの２つのバンドが使用可能であることが明らかである。残る３つ目のバンドは、現在、２０１０年まではＤＡＡなしで利用可能であり、その後、全バンドグループは、ＤＡＡ技術を必要とする。

日本では、規制のスタンスは一層に厳格であり、バンドグループ１の２つのバンドだけが使用可能であり、一方のバンドはＤＡＡを必要とし、他方のバンドは２００８年の後にＤＡＡを必要とする。したがって、ＤＡＡは、ＥＵ及び日本における民間のＵＷＢ通信の将来の導入及び展開のための重要な技術である。米国では、ＤＡＡは必要ではないが、それが有効であり、コスト効率良く且つ効果的に適用できることが示される場合、将来は導入されるかも知れない。

１４本の５２８ＭＨｚのバンドへのＦＣＣのＵＷＢスペクトルの比較的粗い分割は、共存を助けるための技術が使用できない場合に、ＵＷＢデバイスを使用不能にするには、ＵＷＢスペクトルの全体にわたって一様に分配された狭帯域干渉源がほんのわずか必要なだけであろうことを意味する。したがって、バンド共有を可能にするために、第三者への干渉を起こさないようにすると同時に、ＵＷＢ受信機に強いられる干渉を管理する効果的なＤＡＡソリューションを提供することが望ましい。

本発明の一つの態様は、前記スペクトルバンドの複数のサブバンドのうちの一つ以上において干渉の存在をモニタリングすることと、干渉プロファイルを特徴付ける情報を格納することと、前記格納された干渉プロファイル情報に基づいて干渉を抑圧することを含む、スペクトルバンドにおける干渉検出回避方法を提供する。

前記方法は、前記干渉の存在の更なるモニタリングに基づいて、前記格納された干渉プロファイル情報を更新することを更に含んでも良い。

前記方法は、前記格納された干渉プロファイル情報のエレメントの生成をもたらした干渉のモニタリングからの時間の経過につれて、前記格納された干渉プロファイル情報のエレメントを更新することを更に含んでも良い。

更新は、前記格納された干渉プロファイル情報の前記エレメントに対して減衰関数を適用することを含んでも良い。前記減衰関数は、時定数により管理されても良い。

前記干渉プロファイル情報は、モニタされた干渉の周波数、バンド幅及び受信電力の任意の一つ以上を含んでも良い。

前記干渉プロファイル情報は、時間に対する前記干渉の予期された振る舞いに関連する情報を含んでも良い。前記予期された振る舞い情報は、確率的な情報を含んでも良い。

前記干渉の抑圧は、アナログ信号上で実行されても良い。

前記干渉のためのモニタリングは、デコーディングのための信号を受信することの代わりに実行されても良い。その代わりに、前記モニタリングは、デコーディングのための信号を受信することと同時に実行されても良い。

本発明の別の態様によれば、前記スペクトルバンドの複数のサブバンドのうちの一つ以上において干渉の存在をモニタリングするように動作可能なモニタリング手段と、干渉プロファイルを特徴付ける情報を格納するように動作可能な干渉プロファイル格納手段と、前記格納された干渉プロファイル情報に基づいて干渉を抑圧するように動作可能な干渉抑圧手段とを含む、無線受信機に用いるのに適し、スペクトルバンドにおける受信信号を処理するように動作可能な干渉検出回避のための装置が提供される。

前記モニタリング手段は、前記モニタリング手段により得られた前記スペクトルバンドにおける干渉の存在を特徴付ける情報に基づいて、前記格納された干渉プロファイル情報を更新するように動作可能であっても良い。モニタリング手段は、前記格納された干渉プロファイル情報のエレメントを、情報の前記エレメントが格納された時間からの経過につれて、更新するように動作可能である、干渉プロファイリング情報管理手段が提供されても良い。前記干渉プロファイリング情報管理手段は、前記格納された干渉プロファイル情報の前記エレメントに対して減衰関数を適用するように動作可能であっても良い。

前記干渉抑圧手段は、アナログ信号を受信し、かつ、前記アナログ信号に干渉抑圧を適用するように動作可能であっても良い。

本発明の別の態様は、干渉検出回避の技術分野において、スペクトルバンドにおける受信信号の使用に適し、無線受信機に適用可能で、前記スペクトルバンドの複数のサブバンドのうちの一つ以上において干渉の存在をモニタリングすることと、干渉プロファイルを特徴付ける情報を格納することと、前記格納された干渉プロファイル情報に基づいて干渉を抑圧することを含む。

本発明の別の態様は、トランシーバの休止期間中の干渉のプロファイリングを可能にする干渉検出回避（ＤＡＡ）アーキテクチャを提供する。

本発明の別の態様は、干渉源を検知するために備えられ、入ってくる干渉を抑圧するようにフロントエンドフィルタを構成することができる干渉検出抑圧ユニット（ＩＤＳＵ）を提供する。

本発明の別の態様は、干渉者を検知しかつフロントエンドフィルタを構成するために、ＩＤＳＵと相互運用可能な干渉制御ユニット（ＩＣＵ）を提供する。

本発明の別の態様は、将来の干渉の予測を可能にする干渉統計データを収集及び処理するために、ＩＣＵ、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）及びベースバンドプロセッサと相互運用可能な干渉プロファイリングユニット（ＩＰＵ）を提供する。このユニットは、周波数ノッチング又は他のバンド若しくはバンドグループへの移動を適用するよう、送信機を指示及び設定しても良い。また、それは、入ってくる干渉を抑圧する適切な受信フィルタを適用するよう、ＩＤＳＵを指示しても良い。

本発明の別の態様は、他の無線システムに関する更新可能な先験的情報と、それらの伝送特性並びにそれらの干渉に対する耐性及び脆弱性と、検知された干渉源及び関連する干渉情報の統計データとのうちの１つ以上を含む干渉者に関する情報を格納するための干渉メモリユニット（ＩＭＵ）を提供する。

本発明の別の態様は、干渉についていくつかのバンドを同時にモニタすることが可能であり、かつ、干渉のより正確な解析を可能にするよう受信機を再調整することが可能であるＤＡＡアーキテクチャを提供する。

本発明の別の態様は、第三者デバイスに干渉を起こさずに、任意の選択された周波数上での送信を受諾できるかどうか判定する、干渉イベントの予期数により管理された閾値関数の使用を含む干渉検出回避方法を提供する。

その閾値関数は、第三者デバイスの重要性及び脆弱性に対して、重み付けされても良い。例えば、安全性が重大な意味を持つ装置に用いられる周波数は、娯楽システム専用の周波数のために用いられる重みに比較して異なる重みが割り当てられても良い。

本発明の別の態様は、干渉が起こるリスクを予測する干渉イベント平均レート関数の使用を含む干渉検出回避方法を提供する。

本発明の別の態様は、時定数を用いて時間とともに減衰する干渉イベント平均レート関数の使用を含む干渉検出回避方法を提供する。その時定数は、プログラマブルでも良い。

上に検討されたそれと似た方法において、メモリ時定数は、第三者デバイスの重要性及び脆弱性に対して、重み付けされても良い。

本発明の別の態様は、受信機に対する干渉の感知されたリスクを定量化するために、選択的なフロントエンドの干渉抑圧フィルタリングが適用されるかどうか及びどの周波数上かを判定する、基準化されたレート関数及びメモリ時定数の使用を含む干渉検出回避方法を提供する。

いくつかの状況において、作用する干渉が受信機には有害であるだけで、法律上の違反行為を引き起こさないことは、当業者により十分に理解されるであろう。したがって、周波数ノッチングの適用を決定する場合、採用された確率閾値及びメモリ時定数は、送信機により用いられたよりも緩くても良い。

本発明の態様は、意図されたパケットの受信に対して依然としてロバストである一方、第三者に対する干渉が起こることを回避するトランシーバを構成するために、干渉を検知及び特徴付けするアーキテクチャ及び対応する方法を提供する。

本発明の他の態様は、汎用アナログ信号処理装置において、そのように記載された方法のうちの一つを遂行できるようにするためのプロセッサ実行可能なステップを実行するように、又はそのアナログ信号処理装置にそのように記載された装置としての構成をもたらすように、適切に構成されたデジタルコントローラを提供する。

そのプロセッサ実行可能なステップは、工場設定として提供されてもよいし、または、その後、取り込まれても良い。プロセッサ実行可能なステップは、（光学又は磁気デバイスのような）記憶媒体あるいは（フラッシュメモリあるいは全てのタイプのＰＲＯＭのような）プログラマブル媒体上で、あるいは、コンピュータ受信可能な信号として、具現化される、コンピュータプログラムプロダクトの形をしていても良い。

本発明に関して提供されても良い更なる態様、利点及び特徴が、添付図面を参照した以下の詳しい実施形態の説明により明らかになるであろう。

そのように例示された詳しい実施形態の説明を開始する前に、背景議論として、任意の第三者干渉源が確実に検知されることが、通信システムにおける干渉ＤＡＡソリューションの実装の好ましい目標であることに留意すべきである。一旦、そのような干渉が検知されたならば、システムは、それが干渉を起こさないという確実性をもって、狭帯域周波数と共有するバンドグループにおいて送信をすることができなければならない。‘リッスンモード’においてのみ動作する、その存在が広告されない、無線システムを検知することは可能でない。静的かつ常設の周波数ノッチングを実施できるように、これらのシステム（例えば、電波天文学）は、それらの存在を前もって監督機関に宣言しなければならないだろうと思われる。

ＵＷＢ送信が第三者デバイスに干渉をもたらさないであろうことを完全な確実性をもって予測することはできないと思われる。しかしながら、保守的なデフォルト設定を使用し、その無線環境のトラフィックをプロファイルする時間を有し、同一のネットワーク上の他のデバイスから受信された干渉源について情報を有する、システムが、第三者システムの特性について前もって教えられさえすれば、干渉が起こる可能性を低減することは、可能であると思われる。この可能性の低減によって、干渉の問題は、事実上、重要でないないものにすることができる。

単に送信の直前の干渉検出を適用し、そして、一旦、‘オールクリア’が与えられれば、今後起こるかもしれないことにかかわらず送信を継続することは、不十分と考えられる。例えば、干渉は、送信の間に始まる第三者の活動をによって生じることがある。送信を直ちに終了できるように、送信の間に始まる干渉を検知するために、送信機に付加機構を提供することができる。しかしながら、第三者の送信が既に何らかの干渉を被っているため、これは、まだ、不十分である。更に、ローカル送信が事実上干渉を検知から覆い隠している間は、弱い干渉を検知するのは難しい。

干渉ＤＡＡに対する保守的なアプローチは、長期にわたって干渉イベントを規則的に記録し、そして、将来の送信のために、これらの周波数の使用を完全に回避することである。しかしながら、その一方で、第三者デバイスがその領域から移動するかも知れないように、これは潜在的に非能率的であった。そのような状況においては、干渉が起きる懸念なしに、送信がなされるかも知れないが、干渉回避は、スペクトルに無益に組み入れられることになる。検知された干渉周波数が将来の或る時点で再利用されなければ、相変わらず、狭帯域干渉源の潜在的な存在のためにより多くのバンドが取り除かれ、デバイスはゆっくりパフォーマンスを失うであろう。

デバイスの活動が既知であるならば、規定された期間に生じる干渉イベントの数は、式（２）から決定されても良い。例えば、ＷＬＡＮに占有された周波数を用いる場合、１時間当たり１つのイベントは許容範囲であると考えられても良いのに対して、レーダーシステムのために用いられる周波数上では、１年当たり１つのイベントは高すぎると考えられても良い。

干渉イベントの予期数の閾値Ｎ_{ｔｈｒｅｓｈ}（ｆ，ｔ）は、何が第三者に対する干渉を起こす許容リスクであると考えられるかを定義するために、割り当てられる。この閾値は、送信ＵＷＢデバイスが（送信の平均継続時間及びそれらの規則性から）どのくらいビジーでありそうかの‘ワーストケース’の推定に基づいて、どのくらいの頻度（例えば、一年に一度）で‘干渉イベント’が起こることが許容されるかを定義することによって算出される。したがって、上述のように、閾値は、実装の性質を考慮に入れることにより決定される。この実施形態では、閾値は、周波数及び場合によって時間の関数である。（例えば、最も粗い意味で昼間又は夜間の）離散時間の使用は、本質的により短いタイムスケールで周波数のみに依存する閾値のテーブルを定義することになる。安全性が重大な意味を持つシステム（例えば、レーダ）に用いられる周波数は、非常に低い閾値を与えられるのに対して、誤り訂正及び再送機能のような‘回復メカニズム’を有する他の安全性がそれほど重大でないシステムは、より高い閾値を割り当てられることになる。

いくつかの干渉イベントは希でも良いし、又は、デバイスは、時間とともに追跡することが可能である正確なレート関数を構築するための十分な統計データを蓄積する十分なリソース若しくは時間を有しなくても良い。したがって、本実施形態は、何も更新情報がない状態において用いられる‘メモリ時定数’を定義する。長いメモリ時定数は、安全性が重大な意味を持つシステムにより用いられることが知られている周波数のために用いられるのに対して、より短い値は、それほど重要でないサービスのために用いられることになる。

説明されたアプローチは、将来のイベントの予測に過去のイベントから算出された確率が適用されてもよいと仮定するが、実際には、これは、下記の手順に従う場合に、予想を満たすとして、十分に良好なパフォーマンスを提供する。
・任意の干渉源について学習する場合に、最大の先験的な情報が用いられる。例えば、検知された干渉源は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）ではないかと疑っても良い。この仮説は、既知のパケット構造に基づき適切な時間‘リッスン’することにより評価することが可能である。一旦、干渉源が識別され、そのトラヒック統計データが記録されたならば、予測は、より信頼でき、また、過去の検知から将来の確率をより正確に推定することが可能であろう。
・干渉トラヒックは、時間とともに展開する。したがって、現在のトラヒックを反映しかつ将来の予測の信頼性を向上するために、絶えずｒ_０（ｆ）及びτ（ｆ）を更新しなければならない。
・用いられる閾値は、特に安全性が重大な意味を持つシステムが利用する周波数上では、保守的な推定である。

受信機の一つの詳しい実施形態が、これから、図３を参照して、更に詳細に説明される。読者によって十分に理解されるであろうが、この受信機は大まかには従来の構造であるが、やがて説明されるように本発明の目下の例に特有の特徴を含む。

干渉検出は、本発明の第１の詳しい実施形態を構成する図３に示されるような受信機１０を用いて遂行されても良い。このアーキテクチャは、ＵＷＢ実施形態の周辺に基づくが、そのコンセプトは、他の無線システムに一般に適用可能である。まもなく説明される詳しい実施形態が一般に受信ブランチの動作に関係するものとして例示されるように、本発明として受信ブランチだけが示される。しかしながら、読者は、対応する送信ブランチは、望ましくは、受信動作と同様に送信を実行するベースバンド処理ブロックに渡される情報に基づき周波数ノッチングを適用できるべきであることを、十分に理解するであろう。これは、干渉が検知された周波数上で、送信機が送信する状況を回避することである。これは、検知された干渉に関して送信機に情報をフィードバックすることにより達成され、そして、狭帯域ユーザに干渉を起こすそれらサブキャリアにおいてデータを送信しないようになされる。

受信回路は、ＤＡＡ操作用に装備するために修正される以外は、従来の典型的なＵＷＢ受信機である。受信機１０は、より詳しくは、機能がＲＸ／ＴＸスイッチ２２により制御されるアンテナ２０を含む。ＲＸ／ＴＸスイッチ２２のセッティングは、受信機１０のデータ処理エレメントを代表するベースバンド処理関数ユニット５０により制御される。受信モードにおいて、信号は、ＲＸ／ＴＸスイッチ２２から、受信機のアンテナと信号処理部分との間に通常の方法で平衡性及び互換性を与えるバラン２４へ通過する。

第１の詳しい実施形態による受信機１０は、干渉検出モード及び信号受信モードの２つのモードのうちの１つにおいて動作可能である。

干渉検出は、トランシーバが、パケットの送信も受信もしていない、通常のアイドル状態にある期間において、アクティブである。実際には、デバイスは、電力消費を最小限にするために、スリープ状態と干渉検出状態とを交互に入れ替わることになる。一旦、受信機が十分な統計データを蓄積したならば、電力の節約を支援するために、スリープ状態が負荷サイクルを占めることになる。

無線周波数（ＲＦ）信号は、可変利得低雑音増幅器（ＬＮＡ）２６により検知され増幅される。ＬＮＡ２６の出力は、当該のバンドグループに対する信号を制限するために、調整可能なバンドパスフィルタ２８の中へ渡される。これは実現可能であることが、0.18 μm CMOSの実装を用いる“デュアルアンテナ・フェーズアレイ・ウルトラワイドバンドＣＭＯＳトランシーバ（A dual-antenna phase-array ultra-wideband CMOS transceiver）” (I. Sever et al, IEEE Comm. Mag., August 2006)において実証された。現れたＲＦ信号は、およそ１．５ＧＨｚのバンド幅を有しており、それゆえ、当該のバンドグループを覆うものである。現れたＲＦ信号は、続いて、要求されたバンドを選択可能なシンセサイザにより駆動されるバンド選択ミキサー３０によりダウンコンバートされる。オリジナルの１．５ＧＨｚのバンド幅の信号からの生成物が出力に残るので、バンド選択は適切である。このミキサーの段階は、現在のところ、ＴＦＣを実装するためのＵＷＢチップセットに実装される。

当該の選択されたバンドグループのＩエレメントとＱエレメントは、ミキサー３０から干渉検出抑圧ユニット（ＩＤＳＵ）３２に渡る。干渉検出を実行する場合、このユニット及び実際にはミキサー３０は、干渉制御ユニット（ＩＣＵ）３４により制御される。ＩＣＵ３４は、当該のバンドグループにおいて検出された干渉に関して、ＩＤＳＵ３２から受信した情報に基づいて動作する。この段階において実行された処理に基づいて、干渉抑圧された信号は、ＡＤＣ３６に渡すことが可能であり、その結果、得られたデジタル信号は、高速フーリエ変換に渡される。得られた周波数ドメインデータは、ベースバンド処理機能５０に渡すことが可能であり、そして、干渉メモリユニット（ＩＭＵ）４２と協調する干渉プロファイリングユニット（ＩＰＵ）４０にも渡される。ＩＣＵ３４、ＩＰＵ４０及びＩＭＵ４２は、それらの機能に対応して、やがて説明される。

ＩＤＳＵ３２が、これから、図４を参照して、更に詳細に説明される。そこに示されたＩＤＳＵは、まず、可変利得増復帰４４を、当該のバンドグループのＩエレメントとＱエレメントの各々につき一つずつ含む。次に、増幅された信号は、干渉抑圧に使用するために、各々のプログラマブルフィルタ４６にそれぞれ渡される。次に、それら信号は、各々のパワー検波器４８に渡される。

パケットの送信又は受信ではなく干渉検出を行なう場合には、ＩＤＳＵ３２、ＩＣＵ３４、ＩＰＵ４０及びＩＭＵ４２は、すべてアクティブであり、また、プログラマブルフィルタ４６は、全通過フィルタとして構成される。パワー検波器４８からの出力は、ＩＣＵ３４におけるＡＤＣによってセンスされデジタル化される。閾値は、アクティブなバンドグループにおける干渉の存在を伝える受信パワー用に設定される。干渉検出モードにある場合には、受信機１０は、サポートされたバンドグループのすべてを巡回する。各バンドのスキャンに費やされる時間は、他のバンドと比べて、第三者デバイスによる、各々のバンドの予期される使用に比例する。受信機１０のデフォルト設定では、大抵、ＵＷＢバンドのすべてを公平にスキャンさせるが、一旦、事前情報又は統計的な振る舞いが利用可能になれば、受信機１０は優先順位付けされたスキャニングを行う。

別の実施形態において、プログラマブルフィルタ４６は、干渉検出中に、簡単に切り替えることができても良い。

ＩＣＵ３４が干渉を検知するならば、受信機は、それが消える前に、速く干渉を特徴付けなければならない。

これを達成するために、第１のステップは、干渉が存在するバンドグループにおいて（１又は複数の）バンドを決定することである。説明された第１の実施形態において、これは、バンドの各々に対して順番に、バンド選択ダウンコンバータミキサー３０を逐次的に再調整することにより、成し遂げられる。プログラマブルフィルタ４６は、バンドパスフィルタとして再構成され、バンドを５２８ＭＨｚの幅で（ひいては、バンドグループの幅に対応して）通過させるように調整される。これの上に何らかの許容誤差が容認されるであろうが、名目上、もちろん、これは、そのようなバンド幅内の信号のみがフィルタにより通過されることを意味することになる。

パワー検波器４８が、干渉を示すパワー検波閾値を越える信号を与えるならば、測定されたパワーレベルは、メイン受信回路においてＡＤＣのダイナミックレンジ内で信号をサンプリングすることができるように、ＶＧＡの利得を設定するために、用いられる。実際には、これは、飽和及び量子化により起こる信号の歪みの間で平衡を保つ。対数の応答を有するカスタムパワー測定チップが、利用可能であり、それらは、大きなダイナミックレンジ上の干渉パワーの特徴付けを可能にすることになる。例えば、アナログデバイスＡＤ８３１８は、１ＭＨｚから８ＧＨｚまでのバンド幅と、５８ｄＢのダイナミックレンジを提供する。実際には、利得は、それによって飽和を回避するよう、小さ過ぎるくらい小さく設定されることになる。

続いて、ＩＰＵ４０は、ＦＦＴ３８の出力をサンプリングし、信号のスペクトルのコンテンツを解析する。ＥＣＭＡ−３６８スタンダードに基づいたＵＷＢシステムについては、ＦＦＴ３８の間隔は、たったの２４２．４２ｎｓであり、それは、干渉のほとんどのソースの迅速な特性付けを可能にすることになる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに準拠するシステムからの干渉は、（チャネルに依存して）３２００−４０００ｎｓに存続するシンボルを用いる。干渉源の中心周波数、バンド幅、パワー及び発生時間は、ＩＭＵ４２にログされ、“ＭＢ−ＯＦＤＭコグニティブ無線のためのアクティブ干渉除去技術（Active interference cancellation technique for MB-OFDM cognitive radio）,” (H. Yamaguchi, Proc. of the 34^th Microwave Conference, Vol. 2 Oct 2004, pp 1105-1108)に説明されるような、いずれかのアクティブ干渉除去（ＡＩＣ）を用いて、送信周波数ノッチングを制御するための関数ｒ_０（ｆ）の算出（及び、τ（ｆ）のリセット）をするために用いられる。加えて、もし必要ならば、受信機のフロントエンドフィルタの構成により、干渉抑圧を管理することが可能である。干渉抑圧は、やがて、この実施形態のコンテキストにおいて、説明される。

そのスペクトルが広帯域であると知れれば、それは、ＵＷＢ送信と広帯域の干渉源（あるいは、干渉源の集合体）とのいずれかかもしれない。次いで、ベースバンド処理関数５０は、それが意図された受信者であるかどうかを判定するために、送信信号をデコードすることを試みるであろう。

本発明の第２の実施形態が、これから、図５及び図６を参照して説明される。上述のように、ＲＸ／ＴＸスイッチ１２２は、アンテナ１２０から信号を受信し、そして、それをバラン１２４を介して可変利得増幅器１２６とバンドパスフィルタ１２８に渡す。この結果は、当該のバンドグループに対する受信信号が制限される。

第２の実施形態の受信機１００は、この場合も先と同様に、干渉メモリユニット（ＩＭＵ）１４２を順々に参照する干渉プロファイリングユニット（ＩＰＵ）１４０と通信する干渉制御ユニット（ＩＣＵ）１３４により制御される。

巡回スイッチ１２９は、バンド制限された信号を、第１のミキサー１３０と、複数の第２のミキサー１３１のバンクとのどちらかに渡す。第１のミキサー１３０は、干渉検出抑圧ユニットの干渉抑圧エレメント１４６に通じており、複数の第２のミキサー１３１のバンクは、同じＩＤＳＵ１３２の複数の干渉検出エレメント１４８に情報を渡す。後者の複数の干渉検出エレメント１４８は、ＩＣＵ１３４へアナログ情報を出力し、そして、ＩＣＵ１３４は、それを、処理済みのデジタル情報へ変換する。

干渉抑圧エレメント１４６は、複数の干渉検出エレメント１４８から収集された情報に応じて、ＩＣＵ１３４により制御される。干渉抑圧エレメント１４６から出力された、干渉抑圧された信号は、ＡＤＣ１３６に渡され、その結果、得られたデジタル信号は、それを周波数ドメインにもっていくために、高速フーリエ変換１３８を受ける。したがって、ＩＰＵ１４０が、周波数ドメインにおける干渉の位置を特定し、そして、削除すべきスペクトルの部分について干渉抑圧エレメント１４６のフィルタに通知することができる。次いで、これらの周波数ドメイン信号は、従来の方法においてベースバンド処理関数１５０に渡すことができる。

干渉抑圧エレメント１４６は、図６に更に詳細に示される。これは３つの段階から成る。第１の段階は、処理すべきＩエレメントとＱエレメントごとに可変増幅器１６０を含む。さらに、それらによって増幅された信号は、ＩＣＵ１３４から受信した情報に基づいて構成され干渉抑圧を意図する各々のプログラマブルフィルタ１６２に渡される。第１の実施形態と対比して、このエレメントが干渉検出を実行しないように、このプログラマブルフィルタを常に無効にすべき必要がないことに留意されるであろう。次いで、それら信号は、ＩＤＣ１３６に送られる前に、複数のＶＧＡ１６４の更なるバンクを介して渡される。

干渉検出エレメント１４８は、同様の構造である。この場合、そこへ伝えられた入力は、複数のＶＧＡ１７０と関係し、そして、これら変更された信号は、複数のローパスフィルタ１７２に渡される。この結果、得られた信号は、調査中のバンドの干渉の検出についてモニタすることが可能である複数のパワー検波器１７４のバンクに渡される。次いで、これらパワー検波器の任意の出力は、処理のためにＩＣＵ１３４に渡すことができる。

第２の実施形態のパラレルアーキテクチャーは、第１の実施形態とはわずかに異なって動作する。パケットの受信について、スイッチ１２９は、干渉抑圧エレメント１４６により示された標準のＵＷＢ受信回路の中へ受信信号を渡すように構成される。しかしながら、干渉監視モードについては、スイッチ１２９は、受信チェーンと、バンドグループ中のバンドの各々における同時パワー検波を可能にするフィルタバンク（バンド選択ミキサー１３１）との両方へ、信号を渡すように構成される。

一旦、どの（１又は複数の）バンドがそれらにおいて干渉を有するかが確認されたならば、スイッチ１２９は、（受信回路によって現在モニタされているバンドにまだ信号が存在しない場合に）ちょうどそのＵＷＢ受信回路へ信号を渡すように設定される。ＦＦＴは、干渉のスペクトルを特徴付けるために続いて用いられる。ＡＤＣサンプルが正確であることを保証するために、シーケンシャルシステムと同様、干渉抑圧エレメント１４６のＶＧＡの利得が設定される。一つを超えるバンドが干渉を含んでいるならば、シーケンシャルアーキテクチャに用いられたそれに類似する方法で受信機を逐次的に再調整することが必要である。多くの状況において、干渉は、１つのバンドに影響を与えるだけであろう。したがって、このパラレルアーキテクチャーは、干渉が完全に特徴付けられる前にそれが消失するリスクを軽減するために、シーケンシャルアーキテクチャに比べてより迅速な特性付けを可能にする。加えて、バンドを逐次的に問い合わせる必要はないので、それは意図されたＵＷＢ送信をより早く検知することが可能である。

また、パケットを受信している場合に、干渉プロファイル情報は、受信回路にとって極めて重要である。信号が受信され、ＳＩＮＲが乏しい（例えば、＜６ｄＢ）ならば、ＶＧＡだけでは、ＡＤＣのために受信機をセットアップするのに不十分であろう。強い干渉源が存在する場合、ＶＧＡが受信信号の総電力に従ってセットアップされれば、送信された情報の信号は、不完全に解決されるであろう。意図された信号の量子化を低減するように利得が増加されれば、統合された信号は飽和し、情報信号におけるキャリア間干渉（ＩＣＩ）をもたらすであろう。しかしながら、干渉源が特徴付けられているならば、プログラマブルアナログフィルタは、ＳＩＮＲを増加させるＡＤＣに先立って、干渉を抑圧するために適用することが可能である。

干渉が実際には存在しない場合に、受信アームにおいてアナログ干渉除去フィルタを適用することは、これがベースバンドプロセッサ（５０，１５０）に対して深いフェードとして出現するので望ましくないかもしれない、ということが読者によって十分に理解されるであろう。したがって、信号の受信の間に干渉が起こりそうかどうかを知ることは重要である。受信信号の到着時刻の推定が利用可能ならば、ＩＤＳＵ、ＩＣＵ及びＩＰＵは、フロントエンドフィルタリング及びそれが取られるべき構造を適用することが賢明であるかどうかを評価するために、予期された受信に至るまでの干渉のための媒体をモニタすることが可能である。加えて、ＩＰＵは、送信間の干渉のための媒体をプロファイルし、ｒ_０（ｆ）からの受信期間の間に、特定の周波数上の干渉に遭遇する確率の推定値を有するであろう。

干渉確率閾値を超えるならば、動的に制御可能なアナログフィルタは、ＡＤＣ（図４及び図６においてプログラマブルフィルタと称される）に先立って、干渉を抑圧するように構成される。用いられる確率閾値は、送信された信号のノッチングを適用するべきかどうか決定するために用いられた閾値をスケーリングしたバージョンになる。受信において、誤判定が行われたかどうかはそれほど重大でなく、したがって、それが必要とされない場合にフロントエンドのプロセッサを適用することにより及び干渉が存在する場合にそれを適用しないことにより失ったパフォーマンスの平衡を保たせる、より高い確率閾値を用いることが可能である。

干渉が厳しすぎれば、システムは、バンドを移動させることを選択するであろう。実際には、これは、送信機により受信機に対して明確に信号で伝えられることになるか、または明確なフィードバックによる隠れたノードの場合において受信機により送信機に対してリクエストされることになる。

それらがＤＡＡを使用しない場合、ＥＵ及び日本において、ＵＷＢデバイスは、それらに設けられた厳しい制約を有する。また、規則をいっそう厳しくするプランがある。説明された実施形態は、経済的に魅力のある‘ＤＡＡのみの’バンドにおいて動作するＵＷＢデバイスを可能にすることを意図している。更に、ＵＷＢ送信が非常に弱いことを考慮する場合に、この技術を用いるＵＷＢデバイスは、その他の点ではリンクパフォーマンスに対する重大な影響を有することになる、受信機のフロントエンドの過負荷に対して、より少ない傾向しかないことになる。

ＷｉＭｅｄｉａスタンダードに関するスペクトル割り当てダイアグラムである。 図１に示されたダイアグラムのバンドグループに関する更なるスペクトル割り当てダイアグラムである。 本発明の第１の詳しい実施形態による受信機の概要図である。 図３の受信機における干渉検出抑圧ユニットの概要図である。 本発明の第２の詳しい実施形態による受信機の概要図である。 図５の受信機における干渉抑圧エレメントの概要図である。 図５の受信機における干渉検出エレメントの概要図である。

Claims (16)

1. スペクトルバンドにおける干渉検出回避方法であって、
   前記スペクトルバンドの複数のサブバンドのうちの一つ以上において干渉の存在をモニタリングすることと、
   干渉プロファイルを特徴付ける情報を格納することと、
   前記格納された干渉プロファイル情報に基づいて干渉を抑圧することを含む方法。
2. 前記干渉の存在の更なるモニタリングに基づいて、前記格納された干渉プロファイル情報を更新することを更に含む請求項１の方法。
3. 前記格納された干渉プロファイル情報のエレメントの生成をもたらした干渉のモニタリングからの時間の経過に対応して、前記格納された干渉プロファイル情報のエレメントを更新することを更に含む請求項１または２の方法。
4. 前記更新は、前記格納された干渉プロファイル情報の前記エレメントに対して減衰関数を適用することを含む請求項３の方法。
5. 前記減衰関数は、時定数により管理される請求項４の方法。
6. 前記干渉プロファイル情報は、モニタされた干渉の周波数、バンド幅及び受信電力を含む請求項１ないし５のいずれか１項の方法。
7. 前記干渉プロファイル情報は、時間に対する前記干渉の予期された振る舞いに関連する情報を含む請求項６の方法。
8. 前記予期された振る舞い情報は、確率的な情報を含む請求項７の方法。
9. 前記抑圧は、アナログ信号上で実行される請求項１ないし８のいずれか１項の方法。
10. 前記モニタリングは、デコーディングのための信号を受信することの代わりに実行される請求項１ないし９のいずれか１項の方法。
11. 前記モニタリングは、デコーディングのための信号を受信することと同時に実行される請求項１ないし９のいずれか１項の方法。
12. 無線受信機に用いるのに適し、スペクトルバンドにおける受信信号を処理するように動作可能な干渉検出回避のための装置であって、
    前記スペクトルバンドの複数のサブバンドのうちの一つ以上において干渉の存在をモニタリングするように動作可能なモニタリング手段と、
    干渉プロファイルを特徴付ける情報を格納するように動作可能な干渉プロファイル格納手段と、
    前記格納された干渉プロファイル情報に基づいて干渉を抑圧するように動作可能な干渉抑圧手段とを含む装置。
13. 前記モニタリング手段は、前記モニタリング手段により得られた前記スペクトルバンドにおける干渉の存在を特徴付ける情報に基づいて、前記格納された干渉プロファイル情報を更新するように動作可能である請求項１２の装置。
14. 前記モニタリング手段は、前記格納された干渉プロファイル情報のエレメントを、情報の前記エレメントが格納された時間からの経過に対応して、更新するように動作可能である干渉プロファイリング情報管理手段を含む請求項１２または１３の装置。
15. 前記干渉プロファイリング情報管理手段は、前記格納された干渉プロファイル情報の前記エレメントに対して減衰関数を適用するように動作可能である請求項１４の装置。
16. 前記干渉抑圧手段は、アナログ信号を受信し、かつ、前記アナログ信号に干渉抑圧を適用するように動作可能である請求項１２ないし１５のいずれか１項の装置。

Images