JP2017529753A - 干渉緩和／回避 - Google Patents

Abstract

第１のワイヤレスネットワーク、例えばボディエリアネットワーク（ＢＡＮ）、における干渉緩和／回避のためのアプローチは、他のＢＡＮからの信号を使用して第１のネットワークによるデータ伝送を調整する。【選択図】図４

Description

本開示は、干渉緩和／回避に関する。特に、これに限定されないが、本開示は、異なるワイヤレスネットワーク、例えば複数のワイヤレスボディエリアネットワーク（ＢＡＮ：Body Area Network）間の干渉の緩和／回避に関する。

ＢＡＮは、身体のバイタルサインを監視するなどの、特定の機能を行うために、身体の異なる部分に取り付けられたワイヤレスノードからなる。ＢＡＮは、通常、工業、科学、および医療（ＩＳＭ）周波数帯域で動作し、そのような帯域は非常に混雑している可能性があり、そのため、無線環境における変化が、例えば他のＢＡＮからまたは同じＩＳＭ帯域を使用する他のデバイスからの干渉をもたらし得る。

ＢＡＮ間の干渉に対処するために、ＢＡＮ間の通信が協調でき、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．６に記載されるように、それら自身の間で通信することで、隣接するＢＡＮが同じデータチャネル上で共存するようにそれらのスーパーフレームをインターリーブできる。

本発明の態様および特徴は、特許請求の範囲に記載される。

本明細書に記載されるアプローチの効果は、干渉がＢＡＮ間の協調を必要とせずに緩和され得ることである。これは、シグナリングのオーバーヘッドを低減し、それゆえ干渉緩和／回避に必要なエネルギー消費を低減する。さらに、本明細書で説明されるアプローチは、複数のワイヤレスネットワークが互いに近接して動作することを可能にし、このアプローチは単一のハブノードで受動的に、すなわち他のノードで行われる必要のあるアクションなしに、行われることができる。

本開示の実施形態を、添付の図面を参照して以下に説明する。

図１は、説明されたアプローチが採用され得る複数のネットワークを示す。 図２は、実例となるデータチャネルの構造を示す。 図３は、図１のワイヤレス受信モジュールを組み込んだワイヤレスデバイスを示す。 図４は、本明細書に記載の方法の複数のステップのフローチャートを示す。 図５は、２つのハブに対するアクティブ期間および非アクティブ期間の実例となる表示を示す。 図６は、Ｃビーコンおよびそのコンポーネントのための例示的ＭＡＣフレーム本体を示す。

図１は、被験者１１２に装着され、ワイヤレスハブノード１１４および複数のワイヤレス周辺ノード１１６、１１８、１２０を備える第１のワイヤレスネットワーク１１０（この場合においてＢＡＮ）を示す。この実施形態において、周辺ノード１１６、１１８、１２０はそれぞれ被験者の動きを監視可能にするために被験者の手首、被験者の片目または両目の眼圧を監視可能にするために被験者の顔に配置され、被験者の心臓の監視および制御可能にするために心臓ペースメーカーデバイス（図示せず）に接続される。周辺ノード１１６、１１８および１２０は、互いにおよび／またはハブノード１１４とワイヤレスに通信するように構成される。ハブノード１１４は、さらに、基地局１２２および／またはアクセスポイント（図示せず）とワイヤレスに通信するように構成され得る。図１はまた、第２のワイヤレスボディエリアネットワーク１２４および第３のワイヤレスボディエリアネットワーク１２６を示す。第２および第３のワイヤレスボディエリアネットワーク１２４、１２６のそれぞれは、第１のワイヤレスボディエリアネットワーク１１０と同様に、そのそれぞれのハブノードが基地局１２２と通信できるように構成される。

ネットワーク１１０、１２４、１２６および基地局１２２では、メッセージが各メッセージをワイヤレス媒体上の送信に適した信号にするために物理層（ＰＨＹ）によってフォーマットされ符号化される。メッセージはまた、信号がワイヤレス媒体上で送られるときを制御して他の信号との衝突を最小限に抑える媒体アクセス制御層（ＭＡＣ）によってフォーマットされ符号化される。

第１のワイヤレスネットワーク１１０において、ハブノード１１４は、周辺ノード１１６、１１８および１２０へおよびからの信号の送信を容易にして制御するように構成される。第１のワイヤレスネットワーク１１０は２つのチャネルを使用するもので、制御チャネル（ＣＣＨ）が第１のワイヤレスネットワーク１１０によって使用されるネットワークパラメータを通知するためにハブノード１１４によって使用され、データチャネル（ＤＣＨ）がハブノード１１４と周辺ノード１１６、１１８、１２０との間において信号を送信するために第１のワイヤレスネットワーク１１０によって使用される。一例として、ＣＣＨは、制御ビーコン（Ｃビーコン）の定期的なブロードキャストを通じて、ＤＣＨ番号などのネットワークパラメータを通知するためにハブノード１１４によって使用される。ＣＣＨは、ネットワークが干渉緩和方法を採用しているときに「１」に設定され、それ以外の場合に「０」に設定される（またはその逆）、干渉緩和ビットとして記述され得る追加のフィールドを含む。ＣＣＨはまた、デューティ比フィールド(duty cycling field)として記述され、ＣＣＨが関係するネットワークによって使用されるデューティ比(duty cycling)のパーセンテージを記録する、さらなる追加のフィールドを含むことができる。デューティ比フィールドの例示的実装値を表１に示す。

ハブノード１１４は、データビーコン（Ｄビーコン）を使用してＤＣＨ内の信号の送信を容易にし、信号が送られ得る時間境界(time boundaries)をマークする。ＤＣＨの構造が図２に示される。各Ｄビーコン２１０は、ビーコン間インターバル（ＩＢＩ）２１２に等しい長さを有する新しい期間の開始をマークする。Ｄビーコンそのもの送信するために使用される時間は別として、各期間は３つの異なるサブ期間からなる。スケジュールされたアクセス期間２１４は、スケジュールされている送信が発生する場所であり、一方、制御および管理期間２１６は、全てのスケジュールされていない送信およびいくつかの制御シグナリングが発生する場所である。非アクティブ期間２１８は、ＩＢＩの終了まで全ての送信が停止する期間である。Ｄビーコン２１０の開始から制御および管理期間２１６の終わりまでの時間期間は、アクティブ期間２２０としても知られる。送信のデューティ比（ＤＣ）は、ＤＣ（％）＝アクティブ期間／ＩＢＩとして計算できる。１つの可能性として、同じＤＣＨ内の他のＢＡＮと共存したくないＢＡＮは、そのＤＣを１００％に設定できる。ＢＡＮのデューティ比は、通常、別のＢＡＮと共存を望むか否かによって決定はされないが、ノードがどれだけのデータを送信しなければならないかによって決定される。

図３は、ワイヤレスデバイス３１０のマクロコンポーネント、例えばハブまたは周辺ノードの例示的ブロック図を示す。ワイヤレスデバイス３１０は、コンピュータ可読命令を実行するように構成されるマイクロプロセッサ３１２を備え、マイクロプロセッサ３１２がネットワークとワイヤレスに通信することを可能にするように構成されるワイヤレス受信モジュール３１０と、１つまたは複数のボタン、タッチスクリーン、キーボードおよびボード接続（例えば、ＵＳＢ接続）を含み得る複数の入出力インターフェース３１６と、メモリ３１８に格納された命令およびデータを取り出してマイクロプロセッサ３１２に提供可能に構成されるメモリ３１８とのうちの１つまたは複数とを介して、ワイヤレスデバイス３１０に提供されるようにしたものである。マイクロプロセッサ３１２は、さらにユーザインターフェースが表示され、これにさらに処理／または検知動作の結果が提示されるディスプレイに結合され得る。

図４は、干渉緩和／回避の方法の複数のステップのフローチャートを示す。干渉緩和または回避方法は、ステップＳ００１で、第１のワイヤレスネットワーク１１０で受信された１つまたは複数の信号が干渉を経験したと決定される場合に開始する。この決定は、例えば、パケット誤り率（ＰＥＲ）の増加などの性能ベースのメトリックを評価することによって、または信号対雑音比（ＳＮＲ）または受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）の低下などの信号強度メトリックを評価することによってされることが可能であり、そのようなメトリックは、ハブノード１１４によって変更について評価され、監視され得る。ひとたびそのような決定が行われると、方法はステップＳ００２に進み、そうでない場合に、方法はステップＳ００１に戻る。

ステップＳ００２で、ハブノード１１４は、他のＣビーコンが存在するかについて、異なるＣＣＨをスキャンし、これは隣接するワイヤレスネットワークの存在を示すことがある。

ステップＳ００３で、第１のワイヤレスネットワーク１１０以外のネットワーク（すなわち、ＢＡＮ）に対するＣビーコンの検出および受信に伴い、ハブノード１１４は受信したＣビーコンのＭＡＣ本体を読み取り、その、他のネットワークによって使用されるＤＣＨについての情報を抽出する。

ステップＳ００４で、ハブノード１１４は、他のネットワークによって使用されるＤＣＨが第１のワイヤレスネットワーク１１０によって使用されるものと同じであるか否かを調べる。

他のネットワークのＤＣＨが第１のワイヤレスネットワーク１１０によって使用されるものと同じであると分かる場合に、ハブノード１１４は、その他のネットワークのスロット長、タイムスロット、デューティ比、および干渉緩和の各フィールドを抽出して記録する。スロット長フィールドとタイムスロットフィールドは、他のネットワークのＩＢＩを計算するために使用できる。

他のネットワークのＤＣＨが第１のワイヤレスネットワーク１１０によって使用されるものと同じであると分からない場合に、方法はステップＳ００９に進む。干渉が発生すると決定されたが、他のネットワークが第１のワイヤレスネットワークと共通のＤＣＨを使用していないので、干渉は他のネットワークのＤＣＨによって引き起こされたものでなさそうであり、そのため、第１の無線ネットワーク１１０によって使用されるＤＣＨパラメータを調整することが干渉を緩和／回避しそうにない。従って、ステップＳ００９で、ハブノード１１４は、干渉を緩和／回避する試みで第１のワイヤレスネットワーク１１０によって使用されるＤＣＨを変更し、その後、方法はステップＳ０１０で終了する。一例として、新しいＤＣＨは、利用可能なＤＣＨをスキャンして最も低い干渉を有するものを選択するか、またはＤＣＨをランダムに選択して干渉が検出された場合に図４の干渉回避方法を起動することによって選択され得る。

ステップＳ００５で、ハブノード１１４は、他のネットワークのＣＣＨが、他のネットワークに対して干渉緩和／回避が行われていることを示すように設定された干渉緩和ビットを有するか否かを調べる。例えば、他のネットワークのＣＣＨの干渉緩和ビットが「１」に設定されていると、これは、他のネットワークが干渉緩和方法を採用していることを意味する。干渉緩和／回避が他のネットワークに対して行われている場合、そのＤＣＨパラメータを調整することによって干渉を緩和／回避するためにハブノード１１４によって行われた試みは、干渉を悪化させる可能性があるので、そのような場合、方法はステップ０００に進み、ステップＳ００１で再度開始するまで所定時間待機する。そうでない場合は、方法はステップＳ００５’に進む。

ステップＳ００５’で、ハブノード１１４は、第１のワイヤレスネットワークのＣＣＨを受信する他のＢＡＮが同時にＤＣＨパラメータ変動によって干渉を緩和／回避しようとしないように、それ自身のＣＣＨの緩和ビットを設定する。

ステップＳ００６で、ハブノード１１４は、第１のワイヤレスネットワーク１１０と他のネットワークとの間の送信をインターリーブすることが可能か否かを調べる。インターリーブされた送信の一例が図５に示されており、そのアクティブ期間５１２中の第１のハブノードに対するＤＣＨ送信５１０と、第１のハブノードの非アクティブ期間５１６中の第２のハブノードに対するＤＣＨ送信５１４とを示す。従って、インターリーブによって、各ハブノードは、他のネットワーク（または複数のネットワーク）の非アクティブ期間中にそのＤＣＨ信号を送信する。インターリーブが可能な場合、干渉を緩和／回避するためにＩＢＩの時間の単純なシフトだけしか必要無く、これにより、第１のワイヤレスネットワーク１１０の動作の中断が最小限に抑えられ、また干渉を緩和するために費やされるエネルギーの量が抑えられる。

そのようなインターリーブが可能であるか否かを決定するために、ステップＳ００６で基準が評価され得る。一例として、第１のワイヤレスネットワーク１１０のハブノード１１４は、それがＣＣＨ信号を受信した他のネットワークのデューティ比（％）を調べる。他のネットワークのデューティ比が７５〜１００％の範囲内にある場合、インターリーブは好ましくない。

デューティ比が７５％未満ならば、以下の場合にインターリーブが望ましいことがある：
１．第１のワイヤレスネットワークの非アクティブ期間は、他のネットワークのアクティブ期間よりも長い。複数のネットワークが存在する場合、第１のワイヤレスネットワークの非アクティブ期間は、他の全てのネットワークのアクティブ期間の合計よりも大きくなければならない。そして、
２．第１のワイヤレスネットワークのＩＢＩは、他のネットワークのＩＢＩの整数倍である。または、
３．他のネットワークのＩＢＩは、第１のワイヤレスネットワークのＩＢＩの整数倍である。

ステップＳ００６で、インターリーブが行なわれ得ないと決定される場合、方法は、ステップＳ００７に進む。ステップＳ００６で、インターリーブが行なわれ得ると決定される場合、方法は、ステップＳ００８に進む。

ステップＳ００７で、ハブノード１１４は、ステップＳ００６のインターリーブ条件が満たされるように、それ自身のＢＡＮパラメータを調整することが可能であるか否かを知るために調べる。

例えば、ハブノード１１４は、第１のワイヤレスネットワーク１１０のアクティブ期間を変更し、および／またはそのデューティ比および／またはＩＢＩの持続時間を変更できる。そうである場合、方法はステップＳ００７’に進み、ハブノード１１４はステップＳ００８に進む前にそれに従ってそのＣＣＨパラメータを変更する。そうでなければ、方法はステップＳ００９に進み、干渉を回避するためにそのＤＣＨを変更する。

この方法がステップＳ００８に到達すると、インターリーブが可能であると決定され、従ってハブノードはそのＤビーコンを時間的にシフトさせて、それによって他のネットワークの非アクティブ期間と整列させるために、そのアクティブ期間を変更する。次に、方法はステップＳ０１０で終了する。

図４を参照して説明されたアプローチは、第１のワイヤレスネットワークと単一の他のワイヤレスネットワークとの関連で説明されているが、ここで説明されたアプローチは、第１のワイヤレスネットワークと複数の他のネットワーク（すなわちＢＡＮ）が存在する場合、例えば、第１のワイヤレスネットワークがそのような複数の他のネットワークに近接している場合には、同等に採用され得る。このような場合、ステップＳ００２、Ｓ００３、およびＳ００４で、ハブノード１１４は、複数の他のネットワークのいずれかからＣビーコンを検索し、それらのＣビーコンを読み取り、他のいずれのネットワークも第１のワイヤレスネットワークと同じＤＣＨを使用していなければ、次に方法はステップＳ００９に進む。同様に、ステップＳ００５で、ハブノード１１４は、他のどのネットワークも緩和ビットが設定されていない場合にのみ、ステップＳ００５’に進むことを決定する。次に、ステップＳ００６、Ｓ００７、Ｓ００７’およびＳ００８における決定および動作が、他のネットワークのＤＣＨに関する情報に基づいて行われる。

上記では、ハブノード１１４によって行われる図４のフローチャートの複数のステップを説明したが、方法は、第１のワイヤレスネットワーク１１０の別のノードで、またはそれに接続されたプロセッサによっても同等に行われ得る。さらなる可能性として、この方法の異なるステップが、第１のワイヤレスネットワークの異なるコンポーネントによって行われ得る。

本明細書では、他のＢＡＮからの信号を使用して第１のネットワークによるデータ伝送を調整する、第１のワイヤレスネットワーク、例えばボディエリアネットワーク（ＢＡＮ）における干渉緩和のためのアプローチについて説明する。

記述されたアプローチの例は、以下の番号付き項目のリストに記載される。

１．ボディエリアネットワークにおける干渉を回避する方法であって、以下を備える：
２．ボディエリアネットワークの干渉緩和状態を示すために制御チャネルビーコンを構成すること。

３．ボディエリアネットワークのデューティ比を示すために制御チャネルビーコンを構成すること。

４．他のネットワークと共存するためにアクティブ期間を時間的にシフトすること。

５．周囲のネットワークに基づいて、デューティ比、ビーコン間インターバル、またはアクティブ期間持続時間を変更すること。

６．隣接するボディエリアネットワークのデューティ比およびチャネルのチャネル品質に基づいて動作チャネルを選択すること。

本明細書で説明するアプローチは、第１のネットワークがシグナリングなどの任意の通信を別のネットワークに送り出す必要が無く、第１のネットワークで完全に行われてもよい。

本明細書に記載されたアプローチは、独立して、またはＥＴＳＩ （Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ） ＴＳ １０３ ３２５ “Ｓｍａｒｔ Ｂｏｄｙ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ （ＳｍａｒｔＢＡＮ）； Ｌｏｗ Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） ｆｏｒ ＳｍａｒｔＢＡＮ”規格に記載されるアプローチと組み合わせて採用されることが可能であり、ワイヤレスネットワーク１１０、１２４、１２６および基地局１２２は、その規格に従って動作するように構成されてもよい。

本明細書に記載されるアプローチのいずれもが、単独で、または任意の組み合わせで採用され得ることが予見され、開示される。

本明細書で説明されるアプローチは、ハードウェア、ファームウェア、および／または、例えば非一時的なコンピュータ可読媒体であり得るコンピュータ可読媒体上のソフトウェアを含む任意の適切な形態で実施され得る。コンピュータ可読媒体は、プロセッサ上での実行のために構成されて、本明細書に記載された方法のいずれかまたは全てをこのプロセッサに行わせるコンピュータ可読命令を保持する。

本明細書で使用されるコンピュータ可読媒体という用語は、プロセッサに特定の方法で動作させるためのデータおよび／または命令を格納する任意の媒体を指す。そのような記憶媒体は、不揮発性媒体および／または揮発性媒体を備えることができる。不揮発性媒体は、例えば、光学ディスクまたは磁気ディスクを含むことができる。揮発性媒体は、動的メモリを含むことができる。例示的形態の記憶媒体には、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、磁気テープ、任意の他の磁気データ記憶媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、任意の他の光データ記憶媒体、１つまたは複数のパターンのホールまたは突起部を有する任意の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、および他の任意のメモリチップまたはカートリッジを含む。

Claims (12)

1. 第１のワイヤレスネットワークへの干渉を緩和／回避するための方法であって、
   前記第１のワイヤレスネットワーク内で受信された信号が干渉を経験したと決定することと、
   第２のワイヤレスネットワーク用の制御チャネル信号を受信することと、
   前記受信した制御チャネル信号から、前記第２のワイヤレスネットワークによって使用されるデータチャネルに関する情報を抽出することと、
   前記第２のワイヤレスネットワークによって使用される前記データチャネルに関する前記情報に基づいて、前記第１のワイヤレスネットワークによって使用されるデータチャネルのための１つまたは複数のパラメータを調整することと
   を備える方法。
2. 前記第１のワイヤレスネットワークのための制御チャネル信号を使用して、前記１つまたは複数の調整されたパラメータを送信することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記１つまたは複数の調整されたパラメータを使用して、前記第１のワイヤレスネットワークによって使用される前記データチャネル上のデータを送信することをさらに備える、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記１つまたは複数のパラメータの少なくとも１つが、
   前記第１のワイヤレスネットワークの前記データチャネルのためのアクティブ期間のタイミングと、
   前記第１のワイヤレスネットワークの前記データチャネルのための前記アクティブ期間の持続時間と、
   前記第１のワイヤレスネットワークの前記データチャネルのためのデューティ比と、
   前記第１のワイヤレスネットワークの前記データチャネルのためのビーコン間インターバルと
   の１つまたは複数に関連する、
   請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 第１のワイヤレスネットワークへの干渉を緩和／回避するための方法であって、
   前記第１のワイヤレスネットワーク内で受信された信号が干渉を経験したと決定することと、
   第２のワイヤレスネットワークのための制御チャネル信号を受信することと、
   前記受信した制御チャネル信号から干渉緩和ビットを抽出することと、
   前記干渉緩和ビットが、干渉緩和が前記第２のワイヤレスネットワークに対して行われていないことを示す場合、前記第１のワイヤレスネットワークに対する干渉緩和プロセスを開始することと
   を備える方法。
6. 前記干渉緩和ビットが、干渉緩和が前記第２のワイヤレスネットワークに対して行われていないことを示す場合、前記第１のワイヤレスネットワークの制御チャネル信号において使用するための緩和ビットを設定することをさらに備え、任意に前記第１のワイヤレスネットワークの前記制御チャネル信号を送ることをさらに備える、請求項５に記載の方法。
7. 第１のワイヤレスネットワークへの干渉を緩和／回避するための方法であって、
   前記第１のワイヤレスネットワーク内で受信された信号が干渉を経験したと決定するステップと、
   第２のワイヤレスネットワークのための制御チャネル信号を受信するステップと、
   前記受信した制御チャネル信号から、前記第２のワイヤレスネットワークによって使用されるデータチャネルに関する情報を抽出するステップと、
   前記第２のワイヤレスネットワークによって使用される前記データチャネルが、前記第１のワイヤレスネットワークによって使用されるデータチャネルと同じでない場合、前記第１のワイヤレスネットワークによって使用される前記データチャネルを変更するステップと
   を備える方法。
8. 前記変更されたデータチャネルを使用して前記第１のワイヤレスネットワーク内のデータを送ることをさらに備える、請求項７に記載の方法。
9. 前記第１のワイヤレスネットワークにおいて受信された信号が干渉を経験したと前記決定することが、パケット誤り率、信号対雑音比、および受信信号強度インジケータのうちの１つまたは複数の評価に基づく、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 方法が、ボディエリアネットワーク内で行われる、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の方法を行うように構成される、装置。
12. １つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記１つまたは複数のプロセッサに請求項１から１０のいずれかに記載の方法を行うように構成される機械可読命令を備える、非一時的なコンピュータ可読媒体。