JP2022092016A - テレグラム分割のための特定のホッピングパターン - Google Patents

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Abstract

【課題】時間および/または周波数ホッピングパターンを使用する場合、送信の信頼性を高める概念を提供する。【解決手段】通信システムのすべてのデータ送信機100及びデータ受信機110によって等しく使用される均一な(グローバル)ホッピングパターンの代わりに、データ送信機及びデータ受信機は通信のために個別のホッピングパターン140を使用する。この個別のホッピングパターンは動作に依存する可能性があるため、データ送信機とデータ受信機自体又はデータ送信機及び/又はデータ受信機の小グループのみが使用し、耐干渉性を大幅に向上させる可能性がある。【選択図】図1

Description

実施形態は、データ送信機に関し、特に、個別のホッピングパターンを使用してデータを送信するデータ送信機に関する。
さらなる実施形態は、データ受信機に関し、特に、個別のホッピングパターンを使用して送信されたデータを受信するデータ受信機に関する。
さらなる実施形態は、特定のホッピングパターンを生成することに関する。
さらなる実施形態は、特定のホッピングパターンを使用してデータを送信および受信することに関する。
いくつかの実施形態は、テレグラム分割のための特定のホッピングパターンに関する。
いくつかの実施形態は、ホッピングパターンを生成するための最適化プロセスに関する。
独国特許第102011082098号公報は、テレグラム(またはデータパケット)が、ホッピングパターンを使用して、時間および随意により周波数において分散方式で送信される複数のサブデータパケットに分割される、テレグラム分割方法を説明している。
国際公開第2015/128385号公報は、エネルギー源としてエネルギー収集要素を含むデータ伝送アレイを記載している。
データ送信アレイは、テレグラム分割方法を使用してデータを送信するように構成され、エネルギー供給ユニットによって提供される電気エネルギーの量に応じて、送信される部分パケットは、送信され、バッファリングされ、および追って送信されるかまたは破棄される。
出版物[G.Kilian,H.Petkov,R.Psiuk,H.Lieske,F.Beer,J.Robert,and A.Heuberger,“Improved coverage for low-power telemetry systems using telegram splitting,”in Proceedings of 2013 European Conference on Smart Objects,Systems and Technologies(SmartSysTech),2013]では、テレグラム分割法を使用した低エネルギーテレメトリシステムの改善された範囲について説明している。
出版物[G.Kilian,M.Breiling,H.H.Petkov,H.Lieske,F.Beer,J.Robert,and A.Heuberger,“Increasing Transmission Reliability for Telemetry Systems Using Telegram Splitting,”IEEE Transactions on Communications,vol.63,no.3,pp.949-961,Mar.2015]は、テレグラム分割法を使用した低エネルギーテレメトリシステムの伝送信頼性の改善について説明している。
テレグラム分割方法は、無線チャネルを介してデータを送信するために、特定の時間/周波数ホッピングパターンを使用する。
データパケットを正常にデコードできるようにするには、送信に使用されるホッピングパターンが受信機で認識されている必要がある。
これを確実にするために、すべての参加者に知られているグローバルな時間と周波数のホッピングパターンがテレグラム分割ネットワークに定義されている。
同じ帯域でのテレグラム分割による複数の参加者の通信は、同じ時間および/または周波数ホッピングパターンが複数のノードによるデータ送信に使用される場合、送信の耐干渉性が低下する。
2つのノードが短い時間ウィンドウ(例えば、サブデータパケットの期間)内に同じホッピングパターンで送信を開始すると、テレグラムのすべてのサブデータパケットが重複し、最悪の場合、互いにキャンセルされる。
独国特許第102011082098号公報 国際公開第2015/128385号公報
G.Kilian,H.Petkov,R.Psiuk,H.Lieske,F.Beer,J.Robert,and A.Heuberger,"Improved coverage for low-power telemetry systems using telegram splitting,"in Proceedings of 2013 European Conference on Smart Objects,Systems and Technologies (SmartSysTech),2013 G.Kilian,M.Breiling,H.H.Petkov,H.Lieske,F.Beer,J.Robert,and A.Heuberger,"Increasing Transmission Reliability for Telemetry Systems Using Telegram Splitting,"IEEE Transactions on Communications,vol.63,no.3,pp.949-961,Mar.2015
したがって、本発明の目的は、いくつかのノードがデータ送信のために時間および/または周波数ホッピングパターンを使用する場合、送信の信頼性を高める概念を提供することである。
この目的は、独立した特許実施態様によって解決される。
さらなる実装は、従属特許実施態様に記載されている。
実施形態は、個別のホッピングパターンを含む信号を送信するように構成されたデータ送信機を提供し、個別のホッピングパターンは動作パラメータに依存する。
さらなる実施形態は、データ送信機から信号を受信するように構成されたデータ受信機を提供し、信号は個別のホッピングパターンを含み、個別のホッピングパターンはデータ送信機の動作パラメータに依存する。
実施形態において、通信システムのすべてのデータ送信機およびデータ受信機によって等しく使用される均一な(グローバル)ホッピングパターンの代わりに、データ送信機およびデータ受信機は通信のために個別のホッピングパターンを使用する。
この個別のホッピングパターンは、動作パラメータ(例えば、データ送信機の動作パラメータ、データ受信機の動作パラメータ、またはデータ送信機および/またはデータ受信機の通信システムの動作パラメータ)に依存する場合があるため、データ送信機とデータ受信機自体、またはデータ送信機および/またはデータ受信機の小さなグループによってのみ使用され、耐干渉性を大幅に向上させる可能性がある。
実施形態において、データ送信機および/またはデータ受信機は、例えば、入力量として動作パラメータを持つマッピングルールを使用する動作パラメータに応じて個別のホッピングパターンを計算するように構成されてもよい。
さらに、データ送信機および/またはデータ送受信機は、個別のホッピングパターンを取得するために、動作パラメータに応じてホッピングパターンのセット(組)からホッピングパターンを選択(または選定)するように構成されてもよい。
実施形態では、データ送信機の動作パラメータは、データ送信機自体の固有のパラメータであり得る。
例えば、データ送信機の固有のパラメータは、データ送信機のアドレス指定情報または識別情報であってもよい。
例えば、データ送信機の固有のパラメータは、データ送信機の水晶公差であってもよい。
この場合、例えば、データ送信機は、水晶公差に応じて、使用される周波数チャネルの周波数サブチャネルの最大範囲を決定し、ホッピングパターンを計算するか、またはそのホッピングパターンを、使用される周波数チャネルの周波数サブチャネルの最大範囲内にあるようなホッピングパターンのセットから選択するように構成される。
例えば、データ送信機の固有のパラメータは、データ送信機によって送信される信号、したがってデータ送信機によって使用されるホッピングパターンに適用される周波数オフセットであってもよい。
例えば、データ送信機の固有のパラメータは、利用可能な送信エネルギーであってもよい。
この場合、データ送信機は、利用可能な送信エネルギーに応じてホッピングパターンをパンクチャリング(puncture)して個別のホッピングパターンを取得するように構成され得る。
例えば、データ送信機の固有のパラメータは、個別のホッピングパターンを取得するためにデータ送信機がホッピングパターンに提供する周波数オフセットであってもよい。
周波数オフセットは、ランダムな周波数オフセットであってもよい。
さらに、データ送信機は、送信されるユーザデータまたはエラー保護データに応じて周波数オフセットを決定するように構成されてもよい。
さらに、データ送信機は、周波数オフセットを記述する情報を信号に提供するように構成されてもよい。
実施形態では、データ送信機の動作パラメータは、データ送信機に割り当てられたパラメータであってもよい。
例えば、データ送信機に割り当てられたパラメータは、通信システムの無線セルであってもよい。
ここで、個別のホッピングパターンは、例えば、無線セルの基地局または中央制御ユニットによって、データ送信機に割り当てられてもよい。
例えば、データ送信機に割り当てられたパラメータは、データ送信機の地理的位置であってもよい。
例えば、データ送信機自体がセンサ(例えばGPS受信機)を使用して地理的位置を決定してもよい。
例えば、データ送信機に割り当てられたパラメータは、ホッピングパターンのセットの各々のホッピングパターンの使用頻度であってもよい。
ここで、データ送信機は、各々の使用頻度に応じて、ホッピングパターンのセットから個別のホッピングパターンを選択するように構成されてもよい。
例えば、データ送信機に割り当てられたパラメータは、データ送信機またはデータ送信機によって送信されるメッセージの優先度であってもよい。
実施形態では、動作パラメータは、ユーザデータまたはユーザデータの一部、またはエラー保護データまたはエラー保護データの一部であってもよい。
実施形態では、個別のホッピングパターンは、時間および/または周波数で分散された複数のホップ(hops)を含み得る。
時間および/または周波数における複数のホップの分布は、動作パラメータに依存し得る。
実施形態では、データ送信機は、個別のホッピングパターンに従って時間および/または周波数で分散されたデータを送信するように構成されてもよい。
したがって、データ受信機は、個別のホッピングパターンに従って時間および/または周波数で分散された送信データを受信するように構成されてもよい。
実施形態において、データ送信機は、送信されるデータ(例えば、データパケット)を複数のサブデータパケットに分割し、個別のホッピングパターンに従って時間および/または周波数で配信されるサブデータパケットを送信するように構成され得る。
データ受信機は、個別のホッピングパターンに従って時間および/または周波数で分散されて送信されるサブデータパケットを受信し、データを取得するために同じものを再結合するように構成されてもよい。
実施形態において、データ(例えば、データパケット)は、データのエラーのない復号にすべてのサブデータパケットが必要ではなく、サブデータパケットの一部のみが必要とされるようにチャネル符号化され得る。
実施形態では、個別のホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであってもよい。
時間ホッピングパターンは、サブデータパケットが送信される送信時間または送信時間間隔のシーケンスを示してもよい。
例えば、第1のサブデータパケットは第1の送信時間(または第1の送信時間スロット)に送信され、第2のサブデータパケットは第2の送信時間(または第2の送信時間スロット)に送信され、第1の送信時間と第2の送信時間とは異なっていてもよい。
ここで、時間ホッピングパターンは、第1の送信時間および第2の送信時間を定義(または指定または指示)してもよい。
あるいは、時間ホッピングパターンは、第1の送信時間、または第1の送信時間と第2の送信時間との間の時間間隔を示してもよい。
時間ホッピングパターンは、第1の送信時間と第2の送信時間との間の時間間隔のみを示してもよいことは明らかである。
サブデータパケット間には、送信が行われない送信ポーズが存在してもよい。サブデータパケットも一時的に重複してもよい。
周波数ホッピングパターンは、サブデータパケットが送信される送信周波数または送信周波数ホップのシーケンスを示す場合もある。
例えば、第1のサブデータパケットは第1の送信周波数で(または第1の周波数チャネルで)送信され、第2のサブデータパケットは第2の送信周波数で(または第2の周波数チャネルで)送信され、第1の送信周波数と第2の送信周波数とは異なってもよい。
周波数ホッピングパターンは、第1の送信周波数および第2の送信周波数を定義(または指定または指示)してもよい。
あるいは、周波数ホッピングパターンは、第1の送信周波数と、第1の送信周波数と第2の送信周波数との間の周波数間隔(送信周波数ホップ)を示してもよい。
周波数ホッピングパターンは、第1の送信周波数と第2の送信周波数との間の周波数間隔(送信周波数ホップ)のみを示してもよいことは明らかである。
時間/周波数ホッピングパターンは、時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせ、つまり、サブデータパケットが送信される送信時間または送信時間間隔の組み合わせであってもよく、送信周波数(または送信周波数ホップ)は送信時間(または送信時間間隔)に割り当てられる。
実施形態において、個別のホッピングパターンは第1の個別のホッピングパターンであってもよく、信号は第2の個別のホッピングパターンを含んでもよく、第2の個別のホッピングパターンは第1の個別のホッピングパターンまたは動作パラメータに依存してもよい。
例えば、第1の個別のホッピングパターンは固定長を有してもよく、第2の個別のホッピングパターンは可変長を有してもよい。
ここで、データ送信機は、第1の個別のホッピングパターンを使用して固定長のデータを送信し、第2の個別のホッピングパターンを使用して可変長のデータを送信するように構成されてもよい。
データ送信機は、第1の個別のホッピングパターンまたは動作パラメータに応じて、ホッピングパターンのセット(組)から第2の個別のホッピングパターンを選択するように構成されてもよい。
さらに、データ送信機は、第1の個別のホッピングパターンまたは動作パラメータに応じてホッピングパターンを適合させて第2の個別のホッピングパターンを取得するように構成されてもよい。
さらなる実施形態は、信号を送信する方法を提供する。
この方法は、信号を送信するステップを含み、信号は個別のホッピングパターンを含み、個別のホッピングパターンは送信機側の動作パラメータに依存する。
さらなる実施形態は、信号を受信する方法を提供する。
この方法は、信号を受信するステップを含み、信号は個別のホッピングパターンを含み、個別のホッピングパターンは送信機側の動作パラメータに依存する。
さらなる実施形態は、ホッピングパターンに従ってデータを送信するように構成されるデータ送信機を提供し、データ送信機は、ホッピングパターンの複数のホップの選択されたホップでのみデータを送信するように構成され、データ送信機は、ランダムに、または動作パラメータに応じてホップを選択するように構成される。
さらなる実施形態は、ホッピングパターンに従ってデータを受信するように構成されたデータ受信機を提供し、データは、ホッピングパターンの複数のホップ(hops)のうちの選択されたホップでのみデータ送信機によって送信され、ホップはランダムにまたは動作パラメータに応じて選択される。
さらなる実施形態は、信号を送信する方法を提供する。
この方法は、ホッピングパターンの複数のホップのうちのホップのサブセットを選択するステップを含み、ホップのサブセットは、ランダムにまたは動作パラメータに応じて複数のホップから選択される。
さらに、この方法は、ホッピングパターンの選択されたホップでデータを送信するステップを含む。
さらなる実施形態は、信号を受信する方法を提供する。
この方法は、データを受信するステップを含み、データは、ホッピングパターンの複数のホップのうちの選択されたホップでのみ送信され、ホップは、ランダムにまたは動作パラメータに応じて選択される。
さらなる実施形態は、実施形態に従ってホッピングパターンを生成する方法を提供する。
この方法は、複数のホッピングパターンをランダムに生成するステップを含み、ホッピングパターンは、周波数と時間とに分布する少なくとも2つのホップを含む。
この方法は、複数のホッピングパターンから、指定された自己相関特性を有するホッピングパターンを得るために、その自己相関関数が指定された自己相関特性を含むホッピングパターンを選択するステップをさらに含む。
実施形態では、自己相関関数側の最大値が指定された最大振幅閾値を超えないホッピングパターンが、指定された自己相関特性を満たし得る。
例えば、振幅閾値は、繰り返されるホッピングパターンのサブホッピングパターンを形成し、時間および/または周波数でシフトされるホップ数に等しくてもよい。
実施形態では、各々の自己相関関数の指定された数の最大振幅値にわたって形成される小計が指定された閾値よりも小さいホッピングパターンが、指定された自己相関特性を満たし得る。
ここで、少なくとも2つのホッピングパターン(または指定された数のホッピングパターン)が指定された自己相関特性を満たすように、閾値が選択されてもよい。
閾値は、境界パラメータ、例えば多数のサブデータパケット(部分パケット)または周波数ホップに応じて導出され得る。
閾値は、固定するように選択されてもよい。
実施形態では、この方法は、指定された自己相関特性を有するホッピングパターン間の相互相関関数を計算するステップをさらに含んでもよい。
さらに、この方法は、指定された自己相関特性および指定された相互相関特性を有するホッピングパターンを得るために、指定された自己相関特性を有するホッピングパターンから、その相互相関関数が指定された相互相関特性を含むホッピングパターンを選択するステップを含んでもよい。
実施形態において、各々の相互相関関数の指定された数の最大振幅値にわたって形成される小計が最小であるホッピングパターンが、指定された相互相関特性を満たし得る。
実施形態では、ホッピングパターンは、各々のホッピングパターンのホップが指定(特定)された周波数帯域内にあるように生成されてもよい。
実施形態では、方法は、複数のさらなるホッピングパターンをランダムに生成するステップをさらに含んでもよく、さらなるホッピングパターンは、周波数および時間で分布する少なくとも2つのホップを含む。
この方法は、複数のさらなるホッピングパターンから、指定された自己相関特性を有するさらなるホッピングパターンを得るために、その自己相関関数が指定された自己相関特性を含むさらなるホッピングパターンを選択するステップをさらに含んでもよい。
ここで、複数のさらなるホッピングパターンは、各々のさらなるホッピングパターンのホップが指定されたさらなる周波数帯域内にあり、指定された周波数帯域と指定されたさらなる周波数帯域とが少なくとも部分的に重複するように生成されてもよい。
ここで、自己相関関数側の最大値が指定された最大振幅閾値を超えないホッピングパターンは、指定された自己相関特性を満たし得る。
例えば、振幅閾値は、ホッピングパターンが細分化される複数のクラスタにおけるクラスタのホップ数に等しくてもよい。
例えば、クラスタは、互いに同じ時間間隔および/または周波数間隔を含む多数のホップであってもよい。
さらに、各々の自己相関関数の指定された数の最大振幅値にわたって形成される小計が指定された閾値よりも小さいホッピングパターンは、指定された自己相関特性を満たし得る。
ここで、少なくとも2つのホッピングパターン(または指定された数のホッピングパターン)が指定された自己相関特性を満たすように、閾値が選択されてもよい。
実施形態において、相互相関関数は、指定された自己相関特性を有するホッピングパターンと指定された自己相関特性を有するさらなるホッピングパターンとの間で計算されてもよく、相互相関関数が指定された相互相関特性を含むホッピングパターンは、指定された自己相関特性と、指定された自己相関特性を持つ追加のホッピングパターンを持つホッピングパターンから選択される。
ここで、各々の相互相関関数の指定された数の最大振幅値にわたって形成された小計が最小であるホッピングパターンは、指定された相互相関特性を満たし得る。
さらなる実施形態は、複数のホッピングパターンをランダムに生成するステップを含み、ホッピングパターンが周波数および時間で分布する少なくとも2つのホップを含む、ホッピングパターンのセットを生成する方法を提供する。
この方法は、複数のホッピングパターンを各々2次元の時間および周波数占有行列にマッピングし、随意により、2次元の計算で隣接する周波数位置の可能性のある影響(隣接チャネル干渉)を考慮するステップをさらに含む自己相関関数(2D-ACF)が適用される。
さらに、この方法は、(例えば、かなり大きい)複数のホッピングパターンから、2D自己相関関数が指定された自己相関特性を含む(例えば、有限だがより大きい)数のホッピングパターンを選択するステップを含み、指定された自己相関特性を有するホッピングパターンを取得し、2D-ACFのすべての振幅値が、例えばベクトルの昇順で並べ替えられて保存され、続いて最大振幅値にわたって小計が形成され、閾値と比較され、より小さい場合はそれに応じて選択される。
例えば、すべての振幅値が加算されると、合計は常に同じになるため、小計が形成される場合がある。
実施形態では、ACF/CCFが可能な限り小さい最大値を含むが、いくつかの小さな値(より良いぼかし)を含むホッピングパターンのみが選択されるべきである。
したがって、ソートが実行され、最大のものが取得される。
ホッピングパターンの数は可変であってもよい。
実施形態では、方法は、周波数サブチャネルの最大範囲が変更された(例えば、非常に大きい)複数のホッピングパターンから新しい(例えば、有限の)ホッピングパターンを生成するために、水晶公差(quartz tolerance)などのデータ送信機の異なる固有のパラメータを使用している方法を繰り返すステップをさらに含んでもよい。
実施形態では、方法は、選択されたホッピングパターンと新たに選択されたホッピングパターン(方法の繰り返しから)との間のすべての2次元相互相関関数(2D-CCF)を計算するステップをさらに含み、各々が指定された自己相関特性を有する2D-CCFのすべての振幅値の昇順での繰り返しベクトルソートに関する各個々の2D-CCFの後続の評価、および複数の最大振幅値にわたる後続の小計形成、および結果行列内の後続の保存を含む。
実施形態では、指定された2次元自己相関特性および前述の相互相関特性を有する以前に計算された2次元相互相関関数を有するホッピングパターンから(例えばモンテカルロ法を介して)ホッピングパターンを選択するステップは、すべてが実行されるように実行されてもよく、ホッピングパターンのセットの選択に属する2D-CCFは、結果行列の対応する小計に追加され、合計が最小であるホッピングパターンのセットが選択される。
例えば、それらはすべて合計され、それが最小になる。
したがって、多くの優れたCCF値に加えて、あまり優れていないCCF値も含まれる場合がある。
16個のホッピングパターンでは、64個すべてのCCFが同等に優れているわけではない。
さらなる実施形態は、ホッピングパターンを有する信号を送信する方法を提供し、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、各々24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000002
表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、表の各セルは各々のホップの基準点(例えば中間または開始または終了)から、次のホップの同じ基準点(例えば中間または開始または終了)までの送信シンボルの持続時間(できれば倍数)における時間間隔を示し、周波数ホッピングパターンは、各々24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000003
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C23までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
実施形態では、信号は、±20ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信されてもよい。
実施形態では、データパケットがホッピングパターンに従って複数のサブデータパケットに分割されて送信され、複数のサブデータパケットのサブデータパケットがホッピングパターンの各ホップで送信され得る。
実施形態では、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであってもよく、時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンは、各々の表において同じ行番号を含む。
例えば、ホッピングパターンは、第1の時間ホッピングパターンと第1の周波数ホッピングパターンとの組み合わせであってもよい。
ホッピングパターンは、第2の時間ホッピングパターンと第2の周波数ホッピングパターンなどの組み合わせであってもよいことは明らかである。
さらなる実施形態は、ホッピングパターンを有する信号を送信する方法を提供し、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、各々24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000004
表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、表の各セルは各々のホップの基準点(例えば中間または開始または終了)から、次のホップの同じ基準点(例えば中間または開始または終了)までの送信シンボルの持続時間(できれば倍数)における時間間隔を示し、周波数ホッピングパターンは、各々24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000005
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C29までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
実施形態では、信号は、±10ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信されてもよい。
実施形態では、データパケットがホッピングパターンに従って複数のサブデータパケットに分割されて送信され、複数のサブデータパケットのサブデータパケットがホッピングパターンの各ホップで送信され得る。
実施形態では、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであってもよく、時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンは、各々の表において同じ行番号を含む。
例えば、ホッピングパターンは、第1の時間ホッピングパターンと第1の周波数ホッピングパターンとの組み合わせであってもよい。
ホッピングパターンは、第2の時間ホッピングパターンと第2の周波数ホッピングパターンなどの組み合わせであってもよいことは明らかである。
さらなる実施形態は、ホッピングパターンを有する信号を受信する方法を提供し、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、各々24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000006
表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、表の各セルは各々のホップの基準点(例えば中間または開始または終了)から、次のホップの同じ基準点(例えば中間または開始または終了)までの受信シンボルの持続時間(できれば倍数)における時間間隔を示し、周波数ホッピングパターンは、各々24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000007
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C23までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
さらなる実施形態は、ホッピングパターンを有する信号を受信する方法を提供し、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、各々24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000008
表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、表の各セルは各々のホップの基準点(例えば中間または開始または終了)から、次のホップの同じ基準点(例えば中間または開始または終了)までの受信シンボルの持続時間(できれば倍数)における時間間隔を示し、周波数ホッピングパターンは、各々24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000009
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C29までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
さらなる実施形態は、ホッピングパターンを有する信号を送信する方法を提供し、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、各々18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000010
表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、表の各セルは各々のホップの基準点(例えば中間または開始または終了)から、次のホップの同じ基準点(例えば中間または開始または終了)までの送信シンボルの持続時間(できれば倍数)における時間間隔を示し、周波数ホッピングパターンは、各々18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000011
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C23までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
実施形態では、信号は、±20ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信されてもよい。
実施形態では、データパケットがホッピングパターンに従って複数のサブデータパケットに分割されて送信され、複数のサブデータパケットのサブデータパケットがホッピングパターンの各ホップで送信され得る。
実施形態では、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであってもよく、時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンは、各々の表において同じ行番号を含む。
例えば、ホッピングパターンは、第1の時間ホッピングパターンと第1の周波数ホッピングパターンとの組み合わせであってもよい。
ホッピングパターンは、第2の時間ホッピングパターンと第2の周波数ホッピングパターンなどの組み合わせであってもよいことは明らかである。
さらなる実施形態は、ホッピングパターンを有する信号を送信する方法を提供し、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、各々18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000012
表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、表の各セルは各々のホップの基準点(例えば中間または開始または終了)から、次のホップの同じ基準点(例えば中間または開始または終了)までの送信シンボルの持続時間(できれば倍数)における時間間隔を示し、周波数ホッピングパターンは、各々18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000013
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C29までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
実施形態では、信号は、±10ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信されてもよい。
実施形態では、データパケットがホッピングパターンに従って複数のサブデータパケットに分割されて送信され、複数のサブデータパケットのサブデータパケットがホッピングパターンの各ホップで送信され得る。
実施形態では、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであってもよく、時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンは、各々の表において同じ行番号を含む。
例えば、ホッピングパターンは、第1の時間ホッピングパターンと第1の周波数ホッピングパターンとの組み合わせであってもよい。
ホッピングパターンは、第2の時間ホッピングパターンと第2の周波数ホッピングパターンなどの組み合わせであってもよいことは明らかである。
さらなる実施形態は、ホッピングパターンを有する信号を受信する方法を提供し、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、各々18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000014
表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、表の各セルは各々のホップの基準点(例えば中間または開始または終了)から、次のホップの同じ基準点(例えば中間または開始または終了)までの受信シンボルの持続時間(できれば倍数)における時間間隔を示し、周波数ホッピングパターンは、各々18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000015
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C23までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
さらなる実施形態は、ホッピングパターンを有する信号を受信する方法を提供し、ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、各々18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000016
表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、表の各セルは各々のホップの基準点(例えば中間または開始または終了)から、次のホップの同じ基準点(例えば中間または開始または終了)までの受信シンボルの持続時間(できれば倍数)における時間間隔を示し、周波数ホッピングパターンは、各々18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000017
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C29までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
本発明の実施形態は、添付の図面を参照してより詳細に説明される。
本発明の一実施形態によるデータ送信機およびデータ受信機を有するシステムの概略ブロック回路図を示す。 時間/周波数ホッピングパターンによる複数のサブデータパケットの送信における送信チャネルの占有状態を図で示す。 帯域エッジによって定義される通信システムの周波数帯域、ならびに送信のためにデータ送信機によって使用される周波数A、およびデータの送信が行われる周波数Aの周りの許容範囲を図で示しており、トランスミッタは、その水晶公差のために実際に行われる。 帯域エッジによって定義される通信システムの周波数帯域、ならびに広いホッピングパターンによって使用される周波数範囲およびその許容範囲、ならびに狭いホッピングパターンによって使用される周波数範囲ならびにその許容範囲を示す図である。 帯域エッジによって定義される通信システムの周波数帯域と、図4に示される狭いホッピングパターンを使用する小さい許容範囲を有するデータ送信機から生じる周波数帯域の未使用周波数範囲を示す図である。 一実施形態による信号を送信する方法のフロー図を示す。 一実施形態による信号を受信する方法のフロー図を示す。 一実施形態による信号を送信する方法のフロー図を示す。 一実施形態による信号を受信する方法のフロー図を示す。 一実施形態によるホッピングパターンを生成する方法のフロー図を示す。 TSMAホッピングパターンを有するフレームの構造の図を示す。 TSMAホッピングパターンの構造の概略図を図で示す。 周波数および時間にわたってプロットされた、指定された自己相関特性を含むホッピングパターンの自己相関関数のメインおよびサイド最大値を図で示す。 周波数および時間にわたってプロットされた、指定された自己相関特性を含まないホッピングパターンの自己相関関数のメインおよびサイド最大値を図で示す。 周波数および時間にわたってプロットされた、指定された相互相関特性を含む2つのホッピングパターンの相互相関関数のメインおよびサイド最大値を図で示す。 指定された相互相関特性を含まない2つのホッピングパターンの相互相関関数のメインおよびサイド最大値を周波数および時間にわたってプロットした図を示す。 一実施形態によるホッピングパターンを生成する方法260のフロー図を示す。
本発明の実施形態の以下の説明において、同じ要素または同じ効果を有する要素は、それらの説明が交換可能であるように、同じ参照番号を備えた図で提供される。
<1.個別のホッピングパターン>
図1は、本発明の実施形態によるデータ送信機100およびデータ受信機110を有するシステムの概略ブロック回路図を示す。
データ送信機100は、信号120を送信するように構成され、信号は個別のホッピングパターンを含み、個別のホッピングパターンは動作パラメータに依存する。
データ受信機110は、データ送信機100から信号120を受信するように構成され、信号120は個別のホッピングパターンを含み、個別のホッピングパターンは動作パラメータに依存する。
実施形態では、通信システムのすべてのデータ送信機およびデータ受信機によって等しく使用される均一な(グローバル)ホッピングパターンの代わりに、データ送信機100およびデータ受信機110は、通信に個別のホッピングパターン140を使用する。
この個別のホッピングパターンは、動作パラメータ(例えば、データ送信機100、データ受信機110、または通信システムの動作パラメータ)に依存するため、データ送信機100およびデータ受信機110自体によって、またはデータ送信機および/またはデータ受信機の小さなグループによってのみ使用され、耐干渉性を大幅に高める可能性がある。
例えば、データ送信機100および/またはデータ受信機110は、例えば入力量として動作パラメータを有するマッピングルールを使用して、動作パラメータに応じて個別のホッピングパターン140を計算するように構成してもよい。
さらに、データ送信機100および/またはデータ受信機110は、個別のホッピングパターン140を取得するために、動作パラメータに応じてホッピングパターンのセット(組)からホッピングパターンを選択(または選定)するように構成してもよい。
図1に示されるように、個別のホッピングパターン140は、時間および/または周波数で分散された複数のホップ142を備えてもよい。
時間および/または周波数における複数のホップ142の分布は、動作パラメータに依存し得る。
実施形態では、データ送信機100は、個別のホッピングパターン140に従って時間および/または周波数で分散されたデータ120を送信するように構成されてもよい。
したがって、データ受信機110は、個別のホッピングパターン140に従って時間および/または周波数で分散されたデータ120を受信するように構成されてもよい。
図1に例示的に示されるように、データ送信機100は、データ120を送信するように構成された送信ユニット(または送信モジュール、または送信機)102を備えることができる。
送信ユニット102は、データ送信機100のアンテナ104に接続されてもよい。データ送信機100は、データを受信するように構成された受信ユニット(または受信モジュール、または受信機)106をさらに備えることができる。
受信ユニット106は、アンテナ104またはデータ送信機100のさらなる(別個の)アンテナに接続されてもよい。
データ送信機100はまた、組み合わされた送信/受信ユニット(トランシーバ)を備えてもよい。
データ受信機110は、データ120を受信するように構成された受信ユニット(または受信モジュール、または受信機)116を備えることができる。
受信ユニット116は、データ受信機110のアンテナ114に接続されてもよい。
さらに、データ受信機110は、データを送信するように構成された送信ユニット(または送信モジュールまたは送信機)112を備えてもよい。
送信ユニット112は、アンテナ114またはデータ受信機110のさらなる(別個の)アンテナに接続され得る。
データ受信機110はまた、組み合わされた送信/受信ユニット(トランシーバ)を備えてもよい。
実施形態では、データ送信機100はセンサノードであってもよく、データ受信機110は基地局であってもよい。
典型的には、通信システムは、少なくとも1つのデータ受信機110(基地局)と多数のデータ送信機(加熱計などのセンサノード)を含む。
データ送信機100が基地局であり、データ受信機110がセンサノードであることも可能であることは明らかである。
さらに、データ送信機100とデータ受信機110の両方がセンサノードであってもよい。
加えて、データ送信機100とデータ受信機110の両方が基地局であってもよい。
データ送信機100およびデータ受信機110は、テレグラム分割方法を使用して、各々データ120を送信および受信するように随意により構成されてもよい。
ここで、テレグラムまたはデータパケット120は、複数のサブデータパケット(または部分データパケットまたは部分パケット)142に分割され、サブデータパケット142は、データ送信機100からデータ受信機110に送信される個別のホッピングパターン140に従って時間および/または周波数で分配され、データ受信機110は、データパケット120を取得するためにサブデータパケットを再結合(または結合)する。
ここで、各々のサブデータパケット142は、データパケット120の一部のみを含む。
さらに、データパケット120は、データパケット120のエラーのない復号にすべてのサブデータパケット142が必要とされるのではなく、サブデータパケット142の一部のみが必要とされるようにチャネル符号化され得る。
上述したように、複数のサブデータパケット142の時間的分布は、時間ホッピングパターンおよび/または周波数ホッピングパターンに従って実行されてもよい。
時間ホッピングパターンは、サブデータパケットが送信される送信時間または送信時間間隔のシーケンスを示してもよい。
例えば、第1のサブデータパケットは第1の送信時間(または第1の送信時間スロット)に送信され、第2のサブデータパケットは第2の送信時間(または第2の送信時間スロット)に送信され、第1の送信時間と第2の送信時間とは異なっていてもよい。
ここで、時間ホッピングパターンは、第1の送信時間および第2の送信時間を定義(または指定または指示)してもよい。
あるいは、時間ホッピングパターンは、第1の送信時間、または第1の送信時間と第2の送信時間との間の時間間隔を示してもよい。
時間ホッピングパターンは、第1の送信時間と第2の送信時間との間の時間間隔のみを示してもよいことは明らかである。
サブデータパケット間には、送信が行われない送信ポーズが存在してもよい。サブデータパケットも一時的に重複してもよい。
周波数ホッピングパターンは、サブデータパケットが送信される送信周波数または送信周波数ホップのシーケンスを示してもよい。
例えば、第1のサブデータパケットは第1の送信周波数で(または第1の周波数チャネルで)送信され、第2のサブデータパケットは第2の送信周波数で(または第2の周波数チャネルで)送信され、第1の送信周波数と第2の送信周波数とは異なってもよい。
周波数ホッピングパターンは、第1の送信周波数および第2の送信周波数を定義(または指定または指示)してもよい。
あるいは、周波数ホッピングパターンは、第1の送信周波数と、第1の送信周波数と第2の送信周波数との間の周波数間隔(送信周波数ホップ)を示してもよい。
周波数ホッピングパターンは、第1の送信周波数と第2の送信周波数との間の周波数間隔(送信周波数ホップ)のみを示してもよいことは明らかである。
複数のサブデータパケット142は、時間と周波数の両方で分散されてデータ送信機100からデータ受信機110に送信されてもよいことは明らかである。
時間および周波数における複数のサブデータパケットの分配は、時間/周波数ホッピングパターンに従って実行され得る。
時間/周波数ホッピングパターンは、時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせ、すなわち、サブデータパケットが送信される送信時間または送信時間間隔のシーケンスであり、送信周波数(または送信周波数ホップ)は送信時間(または送信時間間隔)に割り当てられる。
図2は、時間/周波数ホッピングパターンによる複数のサブデータパケット142の送信中の送信チャネルの占有状態を図で示す。ここで、縦軸は周波数を表し、横軸は時間を表す。
図2に見られるように、データパケット120は、例示的に、n=7個のサブデータパケット142に分割され、時間/周波数ホッピングパターンに応じて時間と周波数とに分散されてデータ送信機100からデータ受信機110に送信される。
図2でさらにわかるように、同期シーケンス144は、データ(図2のデータシンボル)146に加えて、複数のサブデータパケット142が各々同期シーケンス(図2の同期シンボル)144の一部を含むように、複数のサブデータパケット142の間で分割することもできる。
以下では、データ送信機100およびデータ受信機110の詳細な実施形態がより詳細に説明され、送信のために個別のホッピングパターンを使用し、個別のホッピングパターンは動作パラメータに依存する。ここでは、テレグラム分割方法の使用は純粋にオプションである。
さらに、以下は、動作パラメータがデータ送信機100または通信システムのパラメータであると仮定する。ここで、動作パラメータは、データ送信機の固有の動作パラメータまたはデータ送信機に割り当てられた動作パラメータであってもよい。
<1.1 さまざまなホッピングパターン>
前述のように、実施形態では、固定のホッピングパターンの代わりに、個別のホッピングパターン140をデータ送信機100とデータ受信機110との間の送信に使用することができる。
これにより、以下の問題が解決され得る。同じ帯域でのテレグラム分割による複数の参加者の通信では、同じ時間/周波数ホッピングパターンが複数のノードでデータ送信に使用されると、転送の耐干渉性が低下する。
2つのノードが短い時間枠内で同じホッピングパターンで送信を開始すると、テレグラムのすべてのサブパケットが重複し、最悪の場合、互いにキャンセルされる。
割り当てには、ネットワークトポロジに応じてホッピングパターンを変更するさまざまな可能性がある。
実施形態において、個別のホッピングパターン140は、データ送信機100の(固有の)動作パラメータに依存し得、データ送信機の(固有の)動作パラメータは、データ送信機100のアドレス指定情報または識別情報であり得る。
例えば、アドレス指定ホッピングパターンを使用できる。既知の参加者への送信では、定義済みのホッピングパターンの代わりに、ターゲット参加者を識別するまたはアドレス指定する値、例えばシリアル番号またはネットワークアドレスから計算されたホッピングパターンを使用できる。
これは、ホッピングパターン140が各データ送信機100(またはユーザ)に対して個別であり、同一のホッピングパターンの衝突の可能性が劇的に低減され得るという利点を有する。
しかしながら、データ受信機(例えば、基地局)110によって連続的に探索され得るホッピングパターンの数は、計算性能のために制限される。個々のホッピングシーケンスが各データ送信機(ノードなど)100に対して定義されている場合、同時に受信できるノードの数はそれに応じて少なくなる。
実施形態において、データ送信機側(または波形側)では、2人の参加者間の送信ごとに、受信機または送信機を識別するデータ、シリアル番号またはネットワークアドレスなどのアドレス指定情報または識別情報から導出され得る個別のホッピングパターン100を使用できる。
実施形態では、データ受信機側で、送信機を識別する時間/周波数ホッピングパターンを使用する場合、受信するデータ送信機のホッピングパターンまたは識別されたデータを含む時間/周波数ホッピングパターンリストを保存することができる。
<1.2 ローカルホッピングパターン>
実施形態において、個別のホッピングパターンは、データ送信機100の(割り当てられた)動作パラメータに依存し得、データ送信機100の(割り当てられた)動作パラメータは無線セルであり得る。
これにより、以下の問題が解決され得る。複数の中央ノード(例えば、1つの基地局と通信する多数のノード)で構成される無線ベースのネットワークが作成される場合、各中央ノードの周囲に無線セルが形成される。
無線セルの送信が従来の多重化方法(周波数多重化など)および対応するネットワーク計画によって分離されていない場合、セルの通信はすべての重複または隣接する無線セルの通信にも干渉する。
この問題は、すべての参加者(データ送信機など)が中央ノード(データ受信機など)との通信にグローバルな時間/周波数ホッピングパターンを使用するため、テレグラム分割ベースのネットワークでも発生する。
実施形態において、各中央参加者(例えば、データ受信機110)は、ローカル時間/周波数ホッピングパターンのそれ自体のセットを含むことができ、これにより、ネットワークの無線セルを重複して動作させることが可能になる。これらは、グローバルホッピングパターンを補完するか、同じものを完全に置き換える。
サインイン中に割り当てを実行してもよい。多くのノードが1つの基地局と通信する星型ネットワークでは、初期通信はグローバルホッピングパターンを介して処理される。現在、ノードが基地局に割り当てられているか、同じ場所でサインインしている場合、どのローカルホッピングパターンのセットが使用されているかについて端末ノードに通知する。
どのセットが使用されているかに関する通知は、セットの時間/周波数ホッピングパターンの送信によって明示的に実行される。また、ノードで1つまたは複数のローカルホッピングパターンのセットを定義し、最初のコンタクト中に使用されるセットをネゴシエート(交渉、折衝)することもできる。
実施形態では、個別のホッピングパターン140は、データ送信機100の(割り当てられた)動作パラメータに依存し得、データ送信機100の(割り当てられた)動作パラメータは地理的位置であり得る。
例えば、地域のホッピングパターンを使用できる。ノードが自分の位置を知っている場合(例えば、GNSSを使用)、ノードはこの情報を使用して、使用できるローカルホッピングパターンのセットを決定できる。
繰り返すが、これは以前に保存されたセットによって、または位置からの計算によって行われ得る。
ホッピングパターンセットの選択は、外部システムの無線信号など、他の外部の影響によって決定される場合もある。位置は、基地局によって通知されてもよい。
<1.3 QoSホッピングパターン(QoS=Quality of Service)>
実施形態では、個別のホッピングパターン140は、ホッピングパターンのセットから選択されてもよく、定義された使用頻度(=動作パラメータ)がホッピングパターンのセットの各ホッピングパターンに割り当てられてもよい。
これは、ホッピングパターンの使用が均一に実行されるのではなく、選択的に不均一に実行されることを意味する。
これにより、以下の問題が解決され得る。ネットワークの理論上の最大容量に到達するには、すべてのホッピングパターンを同じ使用頻度で使用する必要がある。
ただし、容量制限を超えると、すべてのホッピングパターンでパケット損失の確率が等しく悪くなり、パケットを送信できなくなるという事実が生じる。
<1.3.1 使用頻度の変化>
実施形態では、さまざまな使用頻度を採用することができる。これにより、正常なネットワークの劣化が軽減されるか、回避されることさえある。
例えば、ホッピングパターンの使用頻度は、ホッピングパターンセットに固定的に保存されてもよい。
これにより、頻繁に使用されるホッピングパターンのネットワーク容量がより速く到達するという事実になる。したがって、残りのホッピングパターンの使用頻度を低く選択すると、完全に重複する確率が低下するため、使用頻度の低いホッピングパターンでメッセージを正常に送信できる確率が高くなる。
これにより、ネットワークは容量の制限内で連続して少ないメッセージを転送できるが、制限を超えても完全には壊れないが、選択した使用頻度に従ってネットワークの遅延が増加する。これにより、容量制限で制御された予測可能なネットワークパフォーマンスの損失が可能になる。
実施形態において、送信のためのホッピングパターンの使用頻度は、使用頻度の所定の規則に従ってデータ送信機側(および/またはデータ受信機側)で決定されてもよい。
実施形態において、ホッピングパターンを復号するために提供される計算性能は、ホッピングパターンの使用頻度に従ってデータ受信機側において割り当てられてもよい。
次の例は、説明のためのものである。ホッピングパターンM1およびM2は、時間/周波数ホッピングパターンセットS1で定義される。
各セットには、M1 75%とM2 25%の相対的な使用頻度が割り当てられている。
これは、ホッピングパターンM1がM2の3倍の頻度で送信に使用されることを意味する。
したがって、ホッピングパターンM1を使用した転送が、ホッピングパターンM1を使用した別のノードの同時送信によって妨害される確率は、ネットワークで使用される頻度が低いため、ホッピングパターンM2を使用した送信の3倍になる。
<1.3.2 アプリケーション固有および/または独自のホッピングパターン>
実施形態では、個別のホッピングパターンは、(割り当てられた)動作パラメータに応じてホッピングパターンのセットから選択されてもよく、(割り当てられた)動作パラメータが適用される。
したがって、ホッピングパターンは、アプリケーションに応じて選択できる。
一部のホッピングパターンは、特定のメッセージタイプ(アラームなど)にのみ使用できる。
これにより、特定のサービスにQoSを実装したり、特定のネットワークプロバイダのグローバルホッピングパターンの独自拡張を許可したりできる。
これにより、以下の問題が解決され得る。既知のグローバルホッピングパターンを使用して、重要なまたは特別なメッセージ(アラームなど)は、通常のメッセージと同じ確率で送信される。
ただし、メッセージに応じて、送信が他よりも高いまたは低い優先度を受信することが望まれる場合がある。例えば、火災警報や事故を示す自動車のメッセージは、他よりも優先度が高くなる。
実施形態では、データ送信機側(または波形側)において、送信に使用されるホッピングパターンは、送信されるデータに応じて選択されてもよい。
実施形態では、データ受信機側で、ホッピングパターンを復号するために提供される計算性能は、ホッピングパターンの優先度に従って適合されてもよい。
<1.4 パフォーマンス依存のホッピングパターン>
実施形態において、個別のホッピングパターンは、データ送信機100の(固有の)動作パラメータに依存する場合があり、データ送信機100の(固有の)動作パラメータは、水晶公差であり得る。
これにより、以下の問題が解決され得る。
無線伝送システムは、規制および実装の観点から、事前定義された周波数チャネルにバインド(結合)されている。
使用される水晶公差により、メッセージが実際に発信される頻度を正確に決定することはできない。
このため、ガードバンドが定義される。ただし、エミッション(emission)は特に実行されないが、許容範囲でも使用される。
図3は、帯域エッジ152によって定義される通信システムの周波数帯域150、ならびに送信のためにデータ送信機100によって使用される周波数A154、および周波数A154の周りの許容範囲156を図で示し、データ送信機100の送信が、その水晶公差のために実際に行われる。
ここで、縦軸は周波数を表し、横軸は時間を表す。
言い換えれば、図3は、周波数A154で定義された送信を示している。
実際の送信は、周波数A±許容範囲(青色領域)156の範囲の周波数で行われる。
これは、100%の精度での判定が不可能だからである。
このオフセットで指定された帯域内にとどまるためには、送信用ではないが、帯域エッジ152が大きな許容差で超えられないように十分な大きさの特定のマージン158を定義する必要がある。
周波数リソースを最大限に使用できるようにするには、ガードバンドをできる限り狭くすることが望ましいが、これにより、使用する水晶振動子の要件が増加し、ノードのコストが増加する。
前述のポイントは、テレグラム分割無線伝送システムでも発生し、無線システムのノードの許容公差が大きいほど、時間および周波数ホッピングパターンで使用できる周波数サブチャネルが少なくなるという事実によるものである。
これにより、ノードの精度が高いホッピングパターンのエッジの許容範囲が小さくなり、帯域エッジを超えずにこれらのノードの幅広いホッピングパターンを定義することができる。
許容範囲が大きい場合、許容範囲を広げる必要がある。そのため、帯域エッジ内で送信を継続するには、ホッピングパターンを狭くする必要がある。これは再び図4に示されている。
図4は、帯域エッジ152によって定義される通信システムの周波数帯域、広いホッピングパターン140_1によって使用される周波数範囲154_1、その許容範囲156_1、および狭いホッピングパターン140_2によって使用される周波数範囲154_2、およびその許容範囲は156_2を示す図である。
言い換えれば、図4は、異なる許容範囲に起因する広いホッピングパターンと狭いホッピングパターンの比較を示している。ここで、縦軸は周波数を表し、横軸は時間を表す。
現在、許容値が低いノードが、許容値が高いノードに定義されたホッピングパターンを使用する場合、これらのノードが許容範囲を完全に使用しないため、これらのノードが互いに干渉する可能性が高くなり、したがって、より少ない周波数リソースを効果的に使用する。これを図5に示す。
詳細には、図5は、帯域エッジ152によって定義される通信システムの周波数帯域150、および図4に示す狭いホッピングパターン140_2を使用する低い許容範囲156_2を有するデータ送信機100から生じる周波数帯域の未使用周波数範囲158を図で示す。
言い換えると、図5は、許容値が低いノードの場合の狭いホッピングパターンを示している。ここで、縦軸は周波数を表し、横軸は時間を表す。
実施形態では、ホッピングパターン(またはホッピングシーケンス)140は、データ送信機100(例えば、ノード)の許容範囲に適合させることができる。
これには、許容値が低い高価なデータ送信機(ノードなど)よりも許容値が低い高価なデータ送信機(ノードなど)が多数の無線チャネルにアクセスできるため、データ送信機(ノードなど)間の干渉確率が低下するという利点がある。
さらに、安価なデータ送信機(ノードなど)を同じネットワークで運用することもできる。
<1.4.1 過度に高い水晶公差の補正のためのホッピングパターン>
実施形態において、個別のホッピングパターン140は、データ送信機100の(固有の)動作パラメータに依存し得、(固有の)動作パラメータは、データ送信機100の水晶公差であり得、データ送信機100は、水晶公差に応じて、使用される周波数チャネルの周波数サブチャネルの最大範囲を決定し、個別のホッピングパターン140を計算するか、使用される周波数チャネル(または周波数帯域)の周波数サブチャネルの最大範囲内にあるようにホッピングパターンのセットから選択するように構成され得る。
例えば、高い許容度を備えたデータ送信機100(例えばノード)の場合、より少ない数のサブチャネルを使用するホッピングパターンのセットを定義することができ、これによりチャネル全体へのコンプライアンスが保証され得る。
実施形態において、データ送信機側(または波形)側では、送信に使用されるホッピングパターン140は、データ送信機100の許容範囲に応じて選択され得る。
例えば、許容誤差が小さいデータ送信機100の場合、帯域150の端部領域に近いサブチャネルを持つ広いホッピングパターンを選択することができ、一方、許容誤差が大きいデータ送信機100の場合、サブチャネルが遠い狭いホッピングパターンバンド150のエッジ領域から選択することができる。
<1.4.2.水晶公差が高い場合のエッジチャネルの省略>
許容値に応じて、許容値の高いデータ送信機(ノードなど)は、水晶公差のために、伝送がチャネル内で発生することを保証できないエッジサブチャネルでサブデータパケット142を送信すべきでない。
サブチャネルが均一に使用されるようにホッピングパターンが選択されている場合、この測定の結果として送信から脱落するサブパケットはわずかであり、テレグラム分割で使用されるエラー保護のため、最悪のデータ送信機(ノードなど)におけるメッセージの受信可能性と再構築可能性がさらに保証される。
実施形態において、データ送信機側(または波形側)で、送信に使用されるホッピングパターン140は、公差に応じて、公差が必要とする限り、エッジで使用されないままである場合もある。
実施形態において、データ受信機110は、データ送信機100の公差により周波数で非常に大きくシフトされ、実際に定義された帯域150の外にあるホッピングパターンを受信するように構成され得る。
さらに、データ受信機110は、例えば、元のホッピングパターンの歪んだバージョンに対応するさらなる受信ホッピングパターンの定義を通じて、周波数公差によって引き伸ばされまたは圧縮されたホッピングパターンを受信し続けるように構成され得る。
<1.4.3.バッテリーの補償のためのホッピングパターンのパンクチャリング>
実施形態において、個別のホッピングパターンは、データ送信機100の(固有の)動作パラメータに依存する場合があり、データ送信機100の(固有の)動作パラメータは、利用可能な送信エネルギー、またはデータ送信機100のエネルギー供給ユニット(例えば、ボタンセルまたはエネルギー収穫要素)によって提供されるエネルギー量であり得る。
この場合、データ送信機100は、個別のホッピングパターン140を取得するために、利用可能な送信エネルギーに応じてホッピングパターンをパンクチャリングするように構成されてもよい。
例えば、データ送信機100(例えば、ノード)は、個々のサブデータパケット142間の一時停止が許すよりも長い無線チャネルでの放射後の再生フェーズを必要とする電流供給を備えてもよい。
この場合、データ送信機100(例えば、ノード)は、再生に必要な最小の一時停止を維持できるようにするために、時間/周波数ホッピングパターンを「パンクチャリング」することができる。
ここで、省略されたサブデータパケット142の数は、データの復号可能性が維持されるように、使用されるエラー保護のレートに従って選択されることに留意されたい。
実施形態では、データ送信機側(または波形側)で、放射に使用されるホッピングパターンは、2つの送信間の一時停止時間がバッテリー節約動作を可能にするようにパンクされてもよい。
<1.4.4 周波数オフセットホッピングパターン>
実施形態では、個別のホッピングパターン140は、データ送信機100の(固有の)動作パラメータに依存する場合があり、(固有の)動作パラメータは、個別のホッピングパターン140を取得するためにデータ送信機がホッピングパターンに適用する周波数オフセットであり得る。周波数オフセットは、ランダムな周波数オフセットであってもよい。
許容値が低いノードの場合、ホッピングパターンが狭すぎると定義されると、図5に示すように、未使用の周波数範囲の問題が発生する。
ホッピングパターン140が周波数全体でランダムにシフトされる場合、これは回避され得る。ランダム周波数オフセットの制限は、以前は狭いホッピングパターンで使用されていなかった領域も使用されるように選択できる。
データ受信機110における後の処理のために、使用されるランダム周波数オフセットが送信されたデータの一部に保存される場合に有利である場合がある。
これにより、データ受信機は、許容誤差に起因する周波数オフセットの判定を継続できる。情報がなければ、データ受信機はどの公称周波数でデータ送信機100が送信を実行したかを公差なしに知ることができないため、これは不可能かもしれない。
<1.4.5.オーバーポジショニングホッピングパターンパンクチャリング>
実施形態では、送信された部分パケットの数が、ホッピングパターンで定義された送信の数を下回るように、ホッピングパターンも選択され得る。
これは、すべてのサブデータパケットがまだ送信されているため、送信中に送信確率に悪影響を与えることなく、ホップをランダムに省略できることを意味する。これにより、ランダムな省略により完全な重複の確率が低下するため、ネットワークの容量を増やすことができる。
実施形態では、データ送信機側(または波形側)で、送信されるサブデータパケットの数よりも多いホップ数を定義するホッピングパターンは、ランダムパンクチャリングによって必要なホップ数に短縮されてもよい。
実施形態では、データ受信側では、パンクチャリングが不明であるため、定義されたすべてのホップにわたって検出をさらに実行することができる。例えば、異なるパンクチャリングパターンの検出品質を比較することにより、パンクチャリングの正確な決定が可能である。
<1.5 拡張ホッピングパターン>
実施形態では、さらなる(または第2の)個別のホッピングパターンをデータ送信機100とデータ受信機110との間の送信に使用することができ、さらなる(または第2の)個別のホッピングパターンは(第1の)個別のホッピングパターン140または動作パラメータに依存する。
さらなる(または第2の)個別のホッピングパターンは、引き続いて拡張ホッピングパターンと呼ばれ、一方(第1の)個別のホッピングパターン140はコアホッピングパターンと呼ばれる。この場合、コアホッピングパターンは、上述の個別のホッピングパターン140に対応してもよい。
この場合、コアホッピングシーケンス140は固定長(固定ホップ数142)を有し、固定長のデータの送信に使用され、拡張ホッピングシーケンスは可変長(可変ホップ数)を有し得、可変長のデータの送信に使用できる。
コアホッピングシーケンス(=個別のホッピングパターン)の適合による利益が失われないようにするために、拡張ホッピングシーケンスを生成するときに、コアホッピングシーケンスの特別な特性を考慮して、拡張ホッピングシーケンスに加えて、可変長の追加データを送信する可能性には、上記の利点もある。
<1.5.1.コアホッピングシーケンスチャネルを使用した拡張シーケンス>
実施形態では、拡張ホッピングシーケンスがコアホッピングシーケンスも有する周波数サブチャネルのみを含むように、拡張ホッピングシーケンスは、コアホッピングシーケンスに応じてホッピングパターンのセットから計算、適合、または選択されてもよい。この場合、拡張ホッピングシーケンスの周波数サブチャネルは、コアホッピングシーケンスよりも少ない場合がある。
例えば、拡張ホッピングシーケンスを生成(または形成)するとき、コアホッピングシーケンス140によっても使用されるサブチャネルのみが使用されてもよい。
次の表に基づいて例示的に示すように、欠落しているサブチャネルも省略される。
Figure 2022092016000018
生成のために、例えば、サブデータパケットごとに擬似乱数を作成することができ、結果の数は、サブチャネルの対応する数に関してモジュロ演算によって制限される場合がある。
コアホッピングシーケンス140を通じて、乱数および乱数の生成方法がデータ受信機110に知られている可能性がある。
実施形態において、データ送信機側では、コアホッピングシーケンス140のサブチャネルのみが拡張ホッピングシーケンスに使用され得る。
実施形態では、データ受信機側で、拡張ホッピングシーケンスの予想されるサブデータパケットはそれに応じて適合され得る。
<1.5.2.コアシーケンス制限内の拡張シーケンス>
実施形態では、拡張ホッピングシーケンスは、コアホッピングシーケンスが含まない周波数サブチャネルも含むように、コアホッピングシーケンスに応じてホッピングパターンのセットから計算、適合、または選択されてもよい。
例えば、拡張ホッピングシーケンスの生成(または形成)で、(すべての)コアホッピングシーケンスの最高使用周波数サブチャネル以下で、最低使用以上の(すべての)サブチャネル次の表に基づいて例示的に示すように、コアホッピングシーケンスの周波数サブチャネルを拡張ホッピングシーケンスに使用できる。
Figure 2022092016000019
生成のために、例えば、サブデータパケットごとに擬似乱数を作成することができ、結果の数は、サブチャネルの対応する数に関してモジュロ演算によって制限される場合がある。
コアホッピングシーケンスにより、乱数と乱数の生成方法がデータ受信者に知られる場合がある。
実施形態において、データ送信機側では、コアホッピングシーケンス140に使用されないサブチャネルのみが拡張ホッピングシーケンスに使用されてもよい。
実施形態では、データ受信機側において、拡張ホッピングシーケンスの予想されるサブデータパケットはそれに応じて適合され得る。
<1.6.さらなる実施形態>
図6は、一実施形態による信号を送信する方法160のフロー図を示す。
方法160は、信号を送信するステップ162を含み、信号は個別のホッピングパターンを含み、個別のホッピングパターンは送信機側の動作パラメータに依存する。
図7は、一実施形態による信号を受信するための方法170のフロー図を示す(172)。
方法170は、信号を受信するステップを含み、信号は個別のホッピングパターンを含み、個別のホッピングパターンは送信機側の動作パラメータに依存する。
図8は、一実施形態による、ホッピングパターンに従ってデータを送信する方法180のフロー図を示す。
方法180は、ホッピングパターンの複数のホップのうちのホップのサブセットを選択するステップ182を含み、ホップのサブセットは、ランダムにまたは動作パラメータに応じて、複数のホップから選択される。
さらに、方法180は、ホッピングパターンの選択されたホップでデータを送信するステップ184を含む。
図9は、一実施形態によるホッピングパターンに従ってデータを受信する方法190のフロー図を示す。
方法190は、データを受信するステップ192を含み、データは、ホッピングパターンの複数のホップのうちの選択されたホップでのみ送信され、ホップは、ランダムにまたは動作パラメータに応じて選択される。
<2.ホッピングパターンの生成>
以下では、ホッピングパターンを生成する方法の実施形態をより詳細に説明する。
図10は、一実施形態によるホッピングパターンを生成する方法200のフロー図を示す。
方法200は、複数のホッピングパターンをランダムに生成するステップ202を含み、ホッピングパターンは、周波数および時間で分布する少なくとも2つのホップを含む。
方法200は、複数のホッピングパターンから、指定された自己相関特性を有するホッピングパターンを得るために、その自己相関関数が指定された自己相関特性を含むホッピングパターンを選択するステップ204をさらに含む。
実施形態では、自己相関関数側の最大値が指定された最小振幅閾値を超えないホッピングパターンは、指定された自己相関特性を満たすことができる。
例えば、振幅閾値は、ホッピングパターンが細分化される複数のクラスタにおけるクラスタのホップ数に等しくてもよい。例えば、クラスタは、互いに同じ時間間隔および/または周波数間隔を含むいくつかのホップであり得る。
実施形態では、各々の自己相関関数の指定された数の最大振幅値にわたって形成される小計が指定された閾値よりも小さいホッピングパターンが、指定された自己相関特性を満たし得る。
ここで、少なくとも2つのホッピングパターン(または指定された数のホッピングパターン)が指定された自己相関特性を満たすように、閾値が選択されてもよい。
図10に見られるように、方法200は、指定された自己相関特性を有するホッピングパターン間の相互相関関数を計算するステップ206をさらに含み得る。
さらに、方法200は、指定された自己相関特性および指定された相互相関特性を有するホッピングパターンを得るために、指定された自己相関特性を有するホッピングパターンから、その相互相関関数が指定された相互相関特性を含むホッピングパターンを選択するステップ208を含み得る。
実施形態において、各々の相互相関関数の指定された数の最大振幅値にわたって形成される小計が最小であるホッピングパターンが、指定された相互相関特性を満たし得る。
<2.1 TSMAのホッピングパターンの生成>
例えば、図10に示される方法で生成されたホッピングパターンは、いわゆる「テレグラム・スプリッティング・マルチ・アクセス(TSMA)」方法を使用して、多くのセンサノードから基地局への一方向または双方向のデータ送信のためのシステムで使用され得る。
TSMAでは、メッセージの送信は、各々が異なる長さの送信のない時間間隔がある間において、多数の短いバースト(=ホップ、またはサブデータパケット)142に細分される。
ここで、バースト142は、実数および擬似ランダム原理に従って、時間にわたって利用可能な周波数にわたって分散されてもよい。
テレグラム分割のこのアプローチは、他のセンサノードからの干渉に対して、それらが独自のシステムからのものか、外部システムからのものかに関係なく、特に大きな堅牢性を提供する。
特に、さまざまなユーザ信号バーストを時間領域と周波数領域にわたって可能な限り均一に分散することにより、独自のセンサノードでの干渉に対する堅牢性が実現される。
このランダムな分布は、例えば、
(1)周波数に対する水晶基準発振器の避けられない許容偏差、
(2)ランダム非同期チャネルアクセスによる時間領域の任意の粒度の結果、
(3)異なるホッピングパターンに対する異なるセンサノードの異なるバースト配置、
などのさまざまな手段によって実現できる。
このようなホッピングパターンの設計と最適化について、以下で詳しく説明する。
伝送方法TSMAでは、図11に示すように、データパケット120の個々のバースト(以下ではフレームとも呼ばれる)は、時間および周波数全体に分散される。
詳細には、図11は、TSMAホッピングパターン140を有するフレーム120の構造を図で示している。この場合、縦座標は周波数、またはチャネル(周波数チャネル)を表し、横軸は時間を表す。
合計持続時間Tframeを有するフレーム120の開始時間Tは、非同期送信のためにセンサノード100によってランダムに選択される。
バースト142の持続時間Tburstは変化する可能性があるが、以下では一般的な有効性の制限なしに一定であると仮定される一方で、2つの隣接するバースト中心(この2つのバーストはインデックスnおよびn+1を持つ)の距離を各々が指定する時間間隔tn、(n+1)は、n ∈ {1、2、…、N}に対して指定可能な範囲TA_min≦tn、(n+1)≦TA_max内にあるランダムな量である。
Nは、フレーム120内のバースト142の数である。
送信に使用される周波数については、指定可能な周波数チャネルグリッド内にある個別の周波数チャネルの形で存在すると想定される。
2つのバースト142間の周波数分離fn、(n+1)は、TSMAキャリア距離Bの倍数である。
使用可能な周波数チャネルの数はLで与えられ、N≦Lが適用される。
この点で、N個のバースト142が必要とする以上のまたは正確に同じ数の周波数チャネルがあり、したがって、N個のバースト142の各々は、フレーム120内の異なる周波数チャネルに位置する。
以下において、時間および周波数におけるN個のバースト142の配置は、TSMAパターン(TSMAホッピングパターン)と呼ばれる。
このホッピングパターンが受信機に知られている場合、それは、いくつかまたはすべてのバースト142に位置するパイロットシーケンスに基づいて同じものに関して同期し、その後受信データを復号することができる。
1つまたは複数のTSMAパターンの設計に関して、次のシステム制限が考慮される場合がある。
(1)発振器の公称周波数からの周波数偏差が考慮される場合がある。
システムパラメータとハードウェア要件に応じて、周波数偏差はキャリア距離の倍数になる場合がある。
この周波数オフセットは正と負の両方の値を持つ可能性があるため、使用が考慮される周波数範囲の両端に、バーストのないS周波数チャネルのガードストリップ156(図12参照)を適宜提供することができる。
この点で、ホッピングパターンの個々のバーストの自由度は(L-2・S)周波数に減少する。ここで、N≦(L-2・S)は依然として適用される。
(2)一時的な非同期送信のため、受信機110は、送信機100がいつ送信するかを知らず、受信機もどの送信機が送信するかを知らない。
この点で、信号の検出は、パターン配置、すなわち、時間範囲Tframe内および(L-2・S)周波数にわたるN個のバースト142のグループ化は、完全にランダムである。
これに関して、例えば、相対的なC個の後続バースト142、例えば、同一であり、それらの時間および周波数間隔に関しては、いわゆるクラスタ148に結合されてもよい。
したがって、ホッピングパターン140は、各々C個のバースト142を有するN/Cクラスタ148からなる。
Cは、Nの整数除算器であるように有利に選択され得る。
Figure 2022092016000020
が適用される。詳細については、図12に示すように説明する。
ただし、内部構造が完全に同一であるN/Cクラスタ148で構成されるホッピングパターンの構築には、それらの相関特性(2D自己相関関数で各々N/Cの振幅を持つ強く顕著な側最大値の発生)に関していくつかの欠点があることはすでに述べた通りである。
N/Cクラスタ内のすべての第1のバースト142は、周波数オフセット方式(および場合によっては時間オフセット方式)で同一の繰り返しパターンを含む。したがって、N/Cバースト142が互いに干渉することが起こる。
ただし、この欠点は、結果として受信機で達成される可能性のある単純化を考慮すると受け入れられる場合がある。
C=1のクラスタサイズ(したがってクラスタがまったくない)は、相関特性に関して常に最も有利である。
(3)テレグラム分割により、バースト142の持続時間Tburstは、フレーム120全体の送信時間と比較して比較的短い。
第1のバースト142の送信後、特定の最小時間TA_minが経過することが許される場合、これは、バッテリー駆動センサノードの電流消費に関して特定の利点を有し得る(比較的エネルギー集約的な送信処理後のバッテリーの再生時間)。
この最小距離TA_minも、設計ガイドラインとしてクラスタ内で遵守する必要がある。
上述の制限を考慮して、図12に示されるTSMAパターン142の構造が生じる。
詳細には、図12は、TSMAホッピングパターン142の構造の概略図を図で示している。
この場合、縦軸は周波数チャネルの周波数を表し、横軸は時間を表す。
言い換えれば、図12は、クラスタ配置および周波数占有状態を有するTSMAホッピングパターン142の構造を示す。
わかりやすくするために、図12の値は、L=44、S=4、N=24、C=3のように、必要に応じて具体的な数値を補完した純粋な例である。
発振器の公称周波数からの周波数偏差により、S=4の周波数帯域は各々バースト占有のためにブロックされ、24のバーストまたは8つのクラスタに36の周波数帯域が残る。
これにより、周波数チャネルの占有に関して次の自由度が得られる。
8つのクラスタの3つのバーストは各々同じ周波数間隔を持っているため、少なくとも8つの追加の周波数帯域が予約され、3つのバーストの基本割り当てに最大28の周波数帯域が残される。
例えば、3つの異なる周波数帯域での相対的な割り当てを実行できる。
例えば、ベース割り当て(1,28,14)または(1,24,12)の場合のように、隣接するバーストで可能な最大の周波数スイングは、後の最適化に関して有利であることがわかる。
互いに関する個々のクラスタの割り当ては、ランダムに行うこともできる。
例えば、番号{1,2,3,4,5,6,7,8}の順序は互いに任意に並べ替えることができ(Matlabコマンド:randperm(8))、これら8つの異なる値を8つのクラスタのバーストの周波数割り当てを取得するための基本割り当てに各々に追加できる。
これにより、時間間隔に関して次の自由度が得られる。
ここでは、クラスタの3つのバースト間の2つの時間間隔と、8つのクラスタ間の7つの時間間隔を決定する必要がある。
特定の最小時間TA_minを下回ることはできない。上限時間TA_maxは、フレーム期間Tframeの指定から生じる。
時間間隔の決定は、サイコロを投げることによって実行することもできる(Matlabコマンド:ΔT=TA_min+(TA_max-TA_min)・rand(7,1))。
「Telegram Splitting Multiple Access(TSMA)」方式では、ホッピングパターン140に従って、メッセージが時間方向と周波数方向の両方で多くの小さなバースト142に分割される。
非同期送信および個々のセンサノード100の異なる周波数の逸脱により、バースト142は、時間および利用可能な周波数スペクトルにわたって塗りつぶされる。
すべてのセンサノード100が同じホッピングパターンを持ち、参加者の数が増えると、異なる参加者のバーストがますます頻繁に重なり合うため、相互に干渉する。
フレーム120内のより多くのバースト142が他の参加者のバーストによって妨害されるほど、受信機側のエラー訂正が失敗し、送信エラーが発生する可能性が高くなる。
実施形態は、無線伝送システムのパケットエラーレート(フレームまたはパケットエラーレート、FER、PER)を理想的に最小化するホッピングパターンのセットを提供する。
これは、すべての無線参加者が同じホッピングパターンのセットを使用するという仮定の下で行われる。
ホッピングパターンでの無線周波数の配置に関して、離散的な無線チャネルを導入することにより、有限の(通常は非常に多いが)数の順列のみが可能であるが、バースト142の時間的配置は、非常に多数の順列の可能性、つまり連続時間軸によるホッピングパターンをまねく。
したがって、可能なすべてのホッピングパターンにわたる「完全な検索」はほとんど不可能である。
したがって、本発明の基礎となる方法は、適切な設計基準を使用して、予想される最小エラー率に関して最良の特性を持つセットを、非常に多数の(擬似)ランダムに生成されたホッピングパターンから選択するモンテカルロアプローチに基づいている。
このセットのホッピングパターンの数は、Pselectionになる。
適切なホッピングパターン142を作成するために、理想的には期待されるパケットエラー率に厳密に単調に関連する、すなわち、その最小化が理想的にはパケットエラー率を最小化する行列が必要である。
実施形態において、ホッピングパターンの2次元(2D)自己相関および/または相互相関は、設計基準とみなされ得る。
倍数のTでサンプリングされた持続時間TframeとL周波数帯域の占有周波数スペクトルにまたがるホッピングパターン142の行列Xの2D自己相関(ACF)Θx、xは、次のように指定できる。
Figure 2022092016000021
ここで、Lは行列Xの行数、M=Tframe/Tは行列Xの列数である。
バーストが行列Xの各々の位置x(l、m)にある場合、エントリはXのこの位置にx(l、m)=1で配置する。
それ以外の場合はx(l、m)=0である。
占有範囲外のXのインデックス付き要素もゼロである。
x(l、m)=0、l<0またはl≧Lまたはm<0またはm≧M
参加者ごとの発振器周波数誤差は、定義によりS周波数チャネルの最大偏差に達する可能性があるため、ACFの周波数インデックスfは-2Sから+2Sに拡大する。
一方、時間インデックスtは-TframeからTframeまでTframe/Tのステップで実行される。
したがって、Θx、xのダイACF寸法は(4S+1)×(2M+1)である。
時間と周波数の情報行列Xでは、必要に応じて、隣接チャネル干渉の影響も考慮することができる。
これは、受信機110の受信フィルタが、隣接チャネル干渉に関して特定の選択性を持たない場合に重要である。
このために、対応する情報を行列Xに挿入する行列ベクトルmMet={コチャネル、第1の隣接チャネル、第2の隣接チャネル、…}を導入できる。
例えば、mMet={1、0.5、0.1}の行列が指定されている場合、Xには、バーストの存在が想定されるポイントx(l、m)に1があり、隣接周波数x(l-1、m)およびx(l+1、m)の2つの位置に0.5があると仮定される。
したがって、さらに外側では、x(l-2、m)およびx(l+2、m)で、第2の隣接チャネルの値は0.1である。
このインデックスは、バーストがXにあるすべての位置で実行できる。
図13aおよび13bは、2つのACFの例を示している。
図13aでは、t=f=0での避けられない主最大値に加えて(この場合、シフトされていないシーケンスはそれ自体と最も類似しているため、2D-ACFは両方の次元(時間と周波数)でシフトされていないシーケンスの最高値を持つN個のバースト衝突)と、クラスタ形成に起因するN/Cの振幅を持つ2つまたは4つの可能な最大側、しきい値Ntreshold以下の値のみがある。
このしきい値が低いほど、フレーム内で乱れているバーストが少なくなるが、送信エラーの可能性は低くなる。
他方、図13bは、いくつかの場所で閾値を超える、より好ましくないホッピングパターンを示している。これにより、伝送エラーの確率が高くなる。
以下では、個々の設計手順について詳しく説明する。
最初の設計ステップでは、ACF側の最大値が指定された最小振幅しきい値Nthreshold≧C(Cはクラスタサイズ)を超えないホッピングパターンのPoptimum候補が生成される。
ホッピングパターンの候補の生成は、モンテカルロシミュレーションのコンテキストで行われる。
モンテカルロシミュレーションでは、ランダムな時間と周波数のパターン(前述のエッジ条件のコンテキストで、上記を参照)を持つホッピングパターンが生成される。
threshold>Cが閾値に適用される場合、値Cを超える値の数はできるだけ少なくする必要がある。
このため、2D自己相関Θx、xの(4S+1)×(2M+1)要素は、ベクトルVsortにおいて昇順で並べ替えられる。
合計は、すべてのホッピングパターンのすべてのACF要素でほぼ一定であり、ほとんどのACF要素の値は0、1、またはC(完全クラスタ衝突)であるため、Cより大きい値のみが使用可能である。
この点で、Vsort、すなわちVsort(end-vACF+1:end)の最後のvACF要素のみを考慮するだけで十分である。
したがって、基準(指定された自己相関特性)として、可能であれば、これらのvACF要素の合計SUMACFは、Ssum_ACF_threshold=(vACF-1)・C+Nのしきい値を超えないことが決定される。
十分な数の異なるホッピングパターンが見つからない場合、ホッピングパターンの十分な数のPoptimumが利用できるようになるまで、Ssum_ACF_thresholdの値を1ずつ増加させる。
特に、行列ベクトルmMetによる隣接チャネル干渉が2D-ACFの計算に含まれる場合、合計閾値Ssum_ACF_thresholdは大幅に増加する可能性がある。
ホッピングパターン142の異なるセットが検索される場合、新しいパラメータセットで第1の設計ステップが繰り返されてもよい。
例えば、異なる発振器偏差を持つホッピングパターンのいくつかのセットを生成し、それらを一緒に最適化する必要がある場合がある。
発振器の偏差が異なると、ガードストリップSが異なる可能性があり、その結果、発生する可能性のあるバースト占有の自由度が変化する。
この点で、ACF計算内の一部のパラメータも変更される。
異なるホッピングパターンの特定の数Pselectionが検索される場合、それらは可能な限り互いに直交し、個々の2D相互相関行列(2D-CCF)
Figure 2022092016000022
高い最大値は、無線伝送の単一フレーム内の多数の衝突バーストに対応する可能性があるため、行列XとYを持つ2つのホッピングパターンの最小値は、可能な限り低い最大値を含む必要がある。
Θx、yの時間インデックスは、-TframeからTframeまで、Tframe/Tのステップで変化しない方法で続く。
一方、CCF周波数インデックスfは、一般に-(S+S)から+(S+S)に拡張される。
これは、考慮される2つのホッピングパターンが周波数誤差の振る舞い(発振器周波数偏差)に異なる偏差を含むことがあるためである。
図14aおよび図14bは、好ましい場合(図14a)および好ましくない場合(図14b)の2つの2D-CCFの例を再び示している。
第2の設計ステップでは、以前に選択されたPoptimumから、関連付けられた2D自己相関シーケンスΘx、xを持つホッピングパターン候補から開始し、すべて(Poptimum-1)×(Poptimum)可能な、一般に異なる相互相関シーケンスΘx、yを計算できる。
各2D-CCFでは、Θx、yの値を再度昇順で並べ替えることができ(2D-ACFのプロセスと同様)、最後のvCCF要素の合計を計算できる。
つまり、SUMCCF=sum(Vsort(end-vCCF+1:end))および2次(Poptimum×Poptimum)行列OvCCFに格納される。
第3のステップでは、フレーム内の衝突バーストの比較的低い最大数と相関するため、互いに関して最も好ましい2D-CCF特性を含むPselection異なるホッピングパターン142が探索されることになる。
このため、((Pselection-1)・Pselection)/2個の異なる2D-CCFの特性は、行列OvCCFに格納されている合計SUMCCFに基づいて評価できる。
vCCFからの((Pselection-1)・Pselection)/2個の異なる小計SUMCCFに渡る合計が、最適化されたPselectionホッピングパターンにおいて最小となる。
広範なモンテカルロシミュレーションの文脈では、Pselection<<Poptimumが目的であるため、二項係数「Poptimum over Pselection」によると、さまざまな組み合わせの可能性があり、通常は完全に処理する必要はない。
この点で、Pselectionホッピングパターンは常にPoptimumの現在のホッピングパターン(Matlabコマンド:F=randperm(1:Poptimum)およびPatternselection=F(1:Pselection))から新しくランダムに選択され、合計TSは常に異なる小計SUMCCFから計算される。
サンプルサイズがそれに対応して大きい場合、合計の局所的な最小値が存在し、Pselectionホッピングパターンの望ましいセットを提供する。
ホッピングパターンを決定する際の完全な設計プロセスと自由度が再び図15に示されている。
同時にいくつかのホッピングパターンのセットを最適化する可能性が考慮されるが、示されるだけである。
詳細には、図15は、一実施形態によるホッピングパターンを生成する方法260のフロー図を示している。
第1のステップ262では、方法260が開始される。
第2のステップ264では、nは1に等しくなるように設定され、ここでnは実行変数である。
第3のステップ266では、ホッピングパターンがランダムに生成され得る。
ここで、周波数チャネル占有率に関して上記の自由度は、例えば、クラスタ内の各バーストの基本割り当てを伴うバーストの周波数チャネル割り当て、およびクラスタに対する別の割り当てを考慮することができる。
さらに、上記時間間隔に対する上記自由度は、例えば、クラスタ内およびクラスタ間の時間間隔の決定を考慮することができる。
第4のステップ268では、ランダムに生成されたホッピングパターンの自己相関関数が計算され得る。
例えば、2D-ACF計算Θx、x(f、t)を実行できる。
さらに、2D-ACF値はベクトルvsortでソートできる。
さらに、自己相関関数の指定された数の最大振幅値、SUMACF=sum(vsort(end-vACF+1:end))にわたって小計を形成できる。
第5のステップ270において、ランダムに生成されたホッピングパターンが指定された自己相関特性を含むかどうかが決定され得る。
例えば、ホッピングパターンのACF側の最大値が指定された最小振幅しきい値Nthreshold≧C(Cはクラスタサイズ)を超えないかどうかを判断できる。
詳細には、これらのvACFの合計SUMACF要素(小計)は、例えば(vACF-1)・C+NのSsum_ACF_thresholdの合計閾値を超えないかどうかを判断できる。
ホッピングパターンが指定された自己相関特性を含まない場合、第3のステップが繰り返される。ホッピングパターンが指定された自己相関特性を含む場合、方法は継続される。
第6のステップ272では、(指定された自己相関特性を備えた)ホッピングパターンおよび行列Xが格納され得る。さらに、インデックスnを1つ増やすことができる(n=n+1)。
第7のステップ274では、最適な数Poptimumのホッピングパターンが利用可能かどうかをチェックすることができる。
最適な数Poptimumのホッピングパターンが利用できない場合、第3のステップ266が繰り返される。
最適な数Poptimumのホッピングパターンが利用可能な場合、この方法は継続される。
第8のステップ276において、ホッピングパターンのさらなるセットが別のパラメータセット(例えば、別の発振器オフセット)に対して生成されるかどうかが決定される。そうである場合、第2のステップ264が繰り返される。そうでない場合、方法は続行される。
第9のステップ278では、指定された自己相関特性を有するホッピングパターン間の相互相関関数が計算される。
例えば、2D-CCF計算Θx、y(f、t)が実行され、2D-CCF値がベクトルvsortに格納され、小計SUMCCF=sum(vsort(end-vCCF+1:end))が計算され、小計SUMCCFが行列OvCCFに保存される。
第10のステップ280において、nは1に等しくなるように設定されてもよく、TSthresholdは大きな閾値、例えば10に設定されてもよい。
第11のステップ282で、Pselectionホッピングパターンが、Poptimumの存在するホッピングパターンから新たにランダムに選択される。
このために、サイコロを投げることにより、ランダムなシーケンスの異なる数のPoptimumが取得される。
F=randperm(1:Poptimum)。
これから、最初のPselection、patternselection=F(1:Pselection)を選択できる。
patternselectionに基づいて、総計TSは、行列OvCCFにある個々の小計SUMCCFから計算できる。
第12のステップ282では、TS≦TSthresholdであるかどうかが決定され得る。
TS≦TSthresholdが満たされない場合、nは1増加し、n=n+1であり、第11のステップ282が繰り返される。
TS≦TSthresholdの場合、しきい値TStresholdはTSで上書きされ、方法が続行される。
第13のステップ286では、選択されたホッピングパターンが保存され得る。
第14のステップ288では、n≧キャンセルであるかどうかが決定され得る。
n≧キャンセルが満たされない場合、nは1だけ増加し、n=n+1であり、第11のステップ282が繰り返される。
n≧キャンセルが満たされると、方法は完了する。
<2.2 TSMAの典型的なホッピングパターン>
上記の方法で生成された2つの例示的なホッピングパターンを以下に説明する。
<ホッピングパターン1>
第1のホッピングパターンは、±20ppm以上の水晶公差を持つノード100の時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、24のホップを持つ次の8つの時間ホッピングパターンの1つである。
Figure 2022092016000023
ここで、表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24ホップを含み、表の各セルは(できれば倍数の)シンボル持続時間における、各々のホップの中間からその直後のホップの中間までの時間間隔を示す。
ここで、周波数ホッピングパターンは、各々24ホップの次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかである。
Figure 2022092016000024
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C23までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
<ホッピングパターン2>
第2のホッピングパターンは、±10ppm以上の水晶公差を持つノード100の時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、24のホップを持つ次の8つの時間ホッピングパターンの1つである。
Figure 2022092016000025
ここで、表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24ホップを含み、表の各セルは(できれば倍数の)シンボル持続時間における、各々のホップの中間からその直後のホップの中間までの時間間隔を示す。
ここで、周波数ホッピングパターンは、各々24ホップの次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかである。
Figure 2022092016000026
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C29までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
<ホッピングパターン3>
第3のホッピングパターンは、±20ppm以上の水晶公差を持つノード100の時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、18のホップを持つ次の8つの時間ホッピングパターンの1つである。
Figure 2022092016000027
ここで、表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、表の各セルは(できれば倍数の)シンボル持続時間における、各々のホップの中間からその直後のホップの中間までの時間間隔を示す。
ここで、周波数ホッピングパターンは、各々18ホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかである。
Figure 2022092016000028
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C23までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
<ホッピングパターン4>
第4のホッピングパターンは、±10ppm以上の水晶公差を持つノード100の時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、時間ホッピングパターンは、18のホップを持つ次の8つの時間ホッピングパターンの1つである。
Figure 2022092016000029
ここで、表の各行は時間ホッピングパターンであり、表の各列は第2のホップから始まる各々の時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、表の各セルは(できれば倍数の)シンボル持続時間における、各々のホップの中間からその直後のホップの中間までの時間間隔を示す。
ここで、周波数ホッピングパターンは、各々18ホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかである。
Figure 2022092016000030
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、表の各列は各々の周波数ホッピングパターンのホップであり、表の各セルはUCG_C0からUCG_C29までのキャリアの各々の周波数ホッピングパターンの各々のホップの送信周波数を示す。
一般に、シンボル持続時間の倍数にホップの表示がある場合、これは、シンボル持続時間の整数倍またはシンボル持続時間の一部を指すことが好ましい。
<3.さらなる実施形態>
装置の文脈内でいくつかの態様を説明したが、上記態様は対応する方法の説明も表すと理解されるため、装置のブロックまたは構造的構成要素も対応する方法ステップとして、または方法ステップの機能として理解されたい。
それと同様に、文脈内でまたは方法ステップとして説明された側面は、対応する装置の対応するブロックまたは詳細または機能の説明も表す。
方法のステップの一部またはすべては、マイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータ、または電子回路などのハードウェアデバイスを使用して実行できる。
いくつかの実施形態では、最も重要な方法ステップのいくつかまたはいくつかが、そのようなデバイスによって実行されてもよい。
オーディオ信号またはビデオ信号またはトランスポート電流信号などの本発明に従って符号化された信号は、デジタル記憶媒体に格納されてもよく、または無線伝送媒体または有線伝送などの伝送媒体、例えばインターネットで伝送されてもよい。
本発明に従って符号化されたオーディオ信号は、デジタル記憶媒体に記憶されてもよく、または無線伝送媒体または有線伝送媒体などの伝送媒体、例えばインターネットで伝送されてもよい。
特定の実装要件に応じて、本発明の実施形態は、ハードウェアまたはソフトウェアで実装されてもよい。
実装は、例えば、フロッピーディスク、DVD、Blu-ray(登録商標)ディスク、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROMまたはフラッシュメモリ、ハードディスク、または各々の方法が実行されるように協働する、または、プログラム可能なコンピュータシステムと協働する電子的に読み取り可能な制御信号が格納された他の磁気メモリまたは光学メモリなどのデジタル記憶媒体を用いることで達成され得る。
これが、デジタル記憶媒体がコンピュータで読み取り可能な理由である。
したがって、本発明によるいくつかの実施形態は、本明細書に記載の方法のいずれかが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協働することができる電子的に読み取り可能な制御信号を含むデータキャリアを含む。
一般に、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装することができ、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるときに任意の方法を実行するのに有効である。
プログラムコードは、例えば、機械可読キャリアに保存されてもよい。
他の実施形態は、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムを含み、上記コンピュータプログラムは機械可読キャリアに格納されている。
言い換えれば、したがって、本発明の方法の実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムが記録されるデータキャリア(またはデジタル記憶媒体またはコンピュータ可読媒体)である。
データキャリア、デジタル記憶媒体、または記録媒体は通常、有形または不揮発性である。
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号のシーケンスである。
データストリームまたは信号シーケンスは、例えば、インターネットなどのデータ通信リンクを介して送信されるように構成されてもよい。
さらなる実施形態は、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するように構成または適合された処理ユニット、例えばコンピュータまたはプログラマブルロジックデバイスを含む。
さらなる実施形態は、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムがインストールされているコンピュータを含む。
本発明によるさらなる実施形態は、本明細書に記載の方法の少なくとも1つを実行するためのコンピュータプログラムを受信機に送信するように構成された装置またはシステムを含む。
送信は、例えば、電子的または光学的であってもよい。
受信機は、例えば、コンピュータ、モバイル機器、メモリ機器または同様の機器であってもよい。
装置またはシステムは、例えば、コンピュータプログラムを受信機に送信するためのファイルサーバを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、プログラマブルロジックデバイス(例えば、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、FPGA)を使用して、本明細書に記載の方法の機能の一部またはすべてを実行することができる。
いくつかの実施形態では、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するためにマイクロプロセッサと協働してもよい。
一般に、方法は、いくつかの実施形態では、任意のハードウェアデバイスによって実行される。
上記ハードウェアデバイスは、コンピュータプロセッサ(CPU)などの一般的に適用可能なハードウェアであってもよいし、ASICなどの方法に固有のハードウェアであってもよい。
例えば、本明細書で説明される装置は、ハードウェアデバイスを使用して、またはコンピュータを使用して、またはハードウェアデバイスとコンピュータとの組み合わせを使用して実装されてもよい。
本明細書で説明される装置、または本明細書で説明される装置の任意の構成要素は、ハードウェアおよび/またはソフトウェア(コンピュータプログラム)で少なくとも部分的に実装されてもよい。
例えば、本明細書で説明される方法は、ハードウェアデバイスを使用して、またはコンピュータを使用して、またはハードウェアデバイスとコンピュータとの組み合わせを使用して実装されてもよい。
本明細書で説明される方法、または本明細書で説明される方法の任意の構成要素は、実行および/またはソフトウェア(コンピュータプログラム)によって少なくとも部分的に実装されてもよい。
上述の実施形態は、単に本発明の原理の例示を表すものである。
当業者は、本明細書に記載の配置および詳細の修正および変形を理解するであろうことが理解される。
これが、本発明が実施形態の説明および議論によって本明細書に提示された特定の詳細によってではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ制限されることが意図される理由である。
<略語のリスト>
C:クラスタを形成するバーストの数
L:利用可能な周波数帯域の数
N:フレームが構成するバーストの数
threshold:ACF候補の生成における振幅しきい値
selection:2D-ACFおよびCCF特性に関して最適化されたホッピングパターンの数
S:発振器の周波数エラーのため、ガードストリップとしてバーストを含むことのできない周波数帯域の数
:時間軸上のサンプリングレート
burst:バーストの持続時間
frame:フレームの持続時間
TSMA:テレグラム電報分割マルチアクセス
TSMAパターン:時間および周波数領域でのフレームのホッピングパターン
X:ホッピングパターンの時間と周波数の情報を持つ行列
Θx、x:2D自己相関関数(2D-ACF)
Θx、y:2D相互相関関数(2D CCF)
<実施態様>
<実施態様1>
個別のホッピングパターン(140)を含む信号(120)を送信するように構成され、前記個別のホッピングパターン(140)は動作パラメータに依存し、
前記動作パラメータは、データ送信機(100)が個別のホッピングパターン(140)を取得するためにホッピングパターンに提供する周波数オフセットであり、
前記周波数オフセットはランダム周波数オフセットである、データ送信機(100)。
<実施態様2>
前記データ送信機(100)は、前記動作パラメータに応じて前記個別のホッピングパターン(140)を計算するように構成される、実施態様1に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様3>
前記データ送信機(100)は、前記動作パラメータに応じてホッピングパターンのセットから前記個別のホッピングパターン(140)を選択するように構成される、実施態様1または2に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様4>
前記ホッピングパターンのセットが前記データ送信機(100)に知られているか、または前記データ送信機(100)に割り当てられている、実施態様3に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様5>
前記データ送信機(100)の前記動作パラメータは、前記データ送信機(100)自体の固有のパラメータである、実施態様1~4のいずれか一項に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様6>
前記データ送信機(100)の前記固有のパラメータは、前記データ送信機のアドレス指定情報または識別情報である、実施態様5に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様7>
前記データ送信機の前記固有のパラメータは、前記データ送信機の水晶公差である、実施態様5に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様8>
前記データ送信機(100)は、前記水晶公差に応じて、使用される周波数チャネルの周波数サブチャネルの最大範囲を決定するように構成され、
前記データ送信機(100)は、前記個別のホッピングパターン(140)を計算するか、使用される前記周波数チャネルの前記周波数サブチャネルの最大範囲内にあるようにホッピングパターンのセットから選択するように構成される、
実施態様7に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様9>
前記データ送信機の前記固有のパラメータは周波数オフセットである、実施態様7または8に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様10>
前記データ送信機の前記固有のパラメータは、利用可能な送信エネルギーである、実施態様5に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様11>
前記データ送信機(100)は、前記利用可能な送信エネルギーに応じてホッピングパターンをパンクチャリングして前記個別のホッピングパターン(140)を取得するように構成される、実施態様10に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様12>
前記データ送信機の前記固有のパラメータは、前記個別のホッピングパターン(140)を得るために前記データ送信機(100)がホッピングパターンに提供する周波数オフセットである、実施態様5に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様13>
前記周波数オフセットは、ランダム周波数オフセットである、実施態様12に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様14>
前記データ送信機(100)は、送信されるユーザデータまたはエラー保護データに応じて前記周波数オフセットを決定するように構成される、実施態様12に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様15>
前記データ送信機(100)は、前記周波数オフセットを記述する情報を含む前記信号(120)を提供するように構成される、実施態様12~14のいずれか一項に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様16>
前記データ送信機の前記動作パラメータは、前記データ送信機(100)に割り当てられたパラメータである、実施態様1~15のいずれか一項に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様17>
前記データ送信機(100)に割り当てられた前記パラメータは無線セルである、実施態様16に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様18>
前記個別のホッピングパターン(140)は、前記無線セルの基地局または中央制御ユニットによって前記データ送信機(100)に割り当てられる、実施態様17に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様19>
前記データ送信機(100)に割り当てられた前記パラメータは、前記データ送信機の地理的位置である、実施態様16に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様20>
前記データ送信機(100)に割り当てられた前記パラメータは、ホッピングパターンのセットにおけるそれぞれのホッピングパターンの使用頻度である、実施態様16に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様21>
前記データ送信機(100)は、それぞれの前記使用頻度に応じて前記ホッピングパターンのセットから前記個別のホッピングパターン(140)を選択するように構成される、実施態様20に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様22>
前記データ送信機(100)に割り当てられた前記パラメータは、前記データ送信機の、または前記データ送信機(100)によって送信されるメッセージの優先度である、実施態様16に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様23>
前記動作パラメータは、ユーザデータまたはユーザデータの一部である、実施態様1~22のいずれか一項に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様24>
前記動作パラメータは、エラー保護データまたはエラー保護データの一部である、実施態様1~23のいずれか一項に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様25>
前記ホッピングパターン(140)は、周波数ホッピングパターン、時間ホッピングパターン、または周波数ホッピングパターンと時間ホッピングパターンとの組み合わせである、実施態様1~24のいずれか一項に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様26>
前記データ送信機(100)は、データパケットを、各々が前記データパケットよりも短い複数のサブデータパケットに分割するように構成され、
前記データ送信機(100)は、前記ホッピングパターンに従って時間および/または周波数で分配された前記複数のサブデータパケットを送信するように構成される、
実施態様1~25のいずれか一項に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様27>
前記個別のホッピングパターン(140)は、第1の個別のホッピングパターンであり、
前記信号(120)は、第2の個別のホッピングパターンを含み、
前記第2の個別のホッピングパターンは、前記第1の個別のホッピングパターン(140)または前記動作パラメータに依存する、実施態様1~26のいずれか一項に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様28>
前記第1の個別のホッピングパターン(140)は固定長を有し、
前記第2の個別のホッピングパターンは可変長を有する、実施態様27に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様29>
前記データ送信機(100)は、前記第1の個別のホッピングパターンを使用して固定長のデータを送信するように構成され、
前記データ送信機(100)は、前記第2の個別のホッピングパターンを使用して可変長のデータを送信するように構成される、実施態様28に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様30>
前記データ送信機(100)は、前記第1の個別のホッピングパターン(140)または前記動作パラメータに応じて、ホッピングパターンのセットから前記第2の個別のホッピングパターンを選択するように構成される、実施態様27~29のいずれか一項に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様31>
前記データ送信機(100)は、前記第1の個別のホッピングパターン(140)または前記動作パラメータに応じてホッピングパターンを適合させて前記第2の個別のホッピングパターンを取得するように構成される、実施態様27~29のいずれか一項に記載のデータ送信機(100)。
<実施態様32>
データ送信機(100)から信号(120)を受信するように構成されたデータ受信機(110)であって、
前記信号(120)は個別のホッピングパターン(140)を含み、
前記個別のホッピングパターン(140)は前記データ送信機の動作パラメータに依存し、
前記動作パラメータは、データ送信機(100)が個別のホッピングパターン(140)を取得するためにホッピングパターンに提供する周波数オフセットであり、
前記周波数オフセットはランダム周波数オフセットである、データ受信機(110)。
<実施態様33>
前記データ受信機(110)は、前記データ送信機の前記動作パラメータを知っている、実施態様32に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様34>
前記データ受信機(110)は、前記動作パラメータを使用して前記データ送信機の前記個別のホッピングパターン(140)を計算するように構成される、実施態様33に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様35>
前記データ受信機(110)は、ホッピングパターンのセットから、前記動作パラメータに応じて、前記データ送信機の前記個別のホッピングパターン(140)を決定するように構成される、実施態様32~34のいずれか一項に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様36>
前記データ受信機(110)は、前記データ送信機(100)に対して前記ホッピングパターンのセットを指定するように構成される、実施態様35に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様37>
前記ホッピングパターンのセットが、前記データ受信機(110)および前記データ送信機(100)に知られている、実施態様35に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様38>
前記動作パラメータは、前記個別のホッピングパターンの使用頻度である、実施態様32~37のいずれか一項に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様39>
前記データ受信機(110)は、前記個別のホッピングパターンの検出に使用される計算性能を、前記個別のホッピングパターンの前記使用頻度に関して適合させるように構成される、実施態様38に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様40>
前記動作パラメータは、前記データ送信機の、または前記データ送信機(100)によって送信されるメッセージの優先度である、実施態様32~39のいずれか一項に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様41>
前記データ受信機(110)は、前記個別のホッピングパターンの前記検出に使用される計算性能を前記優先度に応じて適合させるように構成される、実施態様40に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様42>
前記動作パラメータは、前記データ送信機の水晶公差である、実施態様32~41のいずれか一項に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様43>
前記データ受信機(110)は、前記データ送信機の前記水晶公差に依存する周波数オフセットを決定するように構成され、
前記データ送信機は、前記データ受信機(110)により知られているホッピングパターンを送信して前記周波数オフセットから生じる前記データ送信機の前記個別のホッピングパターン(140)を決定する、実施態様42に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様44>
前記個別のホッピングパターン(140)は、第1の個別のホッピングパターン(140)であり、
前記信号(120)は、第2の個別のホッピングパターンを含み、
前記第2の個別のホッピングパターンは、前記第1の個別のホッピングパターン(140)または前記動作パラメータに依存する、実施態様32~43のいずれか一項に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様45>
前記第1の個別のホッピングパターン(140)は固定長を有し、
前記第2の個別のホッピングパターンは可変長を有する、実施態様44に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様46>
前記データ受信機(110)は、前記第1の個別のホッピングパターンを使用して固定長のデータを受信するように構成され、
前記データ受信機(110)は、前記第2の個別のホッピングパターンを使用して可変長のデータを受信するように構成される、実施態様45に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様47>
前記データ受信機(110)は、前記第1の個別のホッピングパターン(140)または前記動作パラメータに応じて、ホッピングパターンのセットから前記第2の個別のホッピングパターンを選択するように構成される、実施態様44~46のいずれか一項に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様48>
前記データ受信機(110)は、前記第1の個別のホッピングパターン(140)または前記動作パラメータに応じてホッピングパターンを適合させて、前記第2の個別のホッピングパターンを取得するように構成される、実施態様44~46のいずれか一項に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様49>
実施態様1~31のいずれか一項に記載のデータ送信機(100)と、
実施態様32~48のいずれか一項に記載のデータ受信機(110)と、を備えたシステム。
<実施態様50>
信号(120)を送信する方法(160)であって、
前記信号を送信すること(162)であって、前記信号は個別のホッピングパターン(140)を含み、
前記個別のホッピングパターン(140)は送信機側の動作パラメータに依存する、送信すること(162)を含み、
前記動作パラメータは、前記個別のホッピングパターン(140)を取得するために前記送信機側のホッピングパターンに提供する周波数オフセットであり、
前記周波数オフセットはランダム周波数オフセットである、方法(160)。
<実施態様51>
信号(120)を受信する方法(170)であって、
前記信号を受信すること(172)であって、前記信号は個別のホッピングパターン(140)を含み、
前記個別のホッピングパターン(140)は送信機側の動作パラメータに依存する、受信すること(172)を含み、
前記動作パラメータは、前記個別のホッピングパターン(140)を取得するために前記送信機側のホッピングパターンに提供する周波数オフセットであり、
前記周波数オフセットはランダム周波数オフセットである、方法(170)。
<実施態様52>
実施態様50または51に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
<実施態様53>
ホッピングパターン(140)に従ってデータ(120)を送信するように構成されたデータ送信機(100)であって、
前記データ送信機(100)は、前記ホッピングパターン(140)における複数のホップ(142)の選択されたホップでのみ前記データを送信するように構成される(140)、
前記データ送信機(100)は、ランダムにまたは動作パラメータに応じて前記選択されたホップを選択するように構成され、
前記ホッピングパターン(140)における前記選択されたホップは、前記ホッピングパターン(140)における前記複数のホップのサブセットである、データ送信機(100)。
<実施態様54>
ホッピングパターン(140)に従ってデータ(120)を受信するように構成されたデータ受信機(110)であって、
前記データ(120)は、データ送信機(100)によって前記ホッピングパターン(140)における複数のホップ(142)の選択されたホップでのみ送信され、
前記選択されたホップはランダムに、または動作パラメータに応じて選択され、
前記ホッピングパターン(140)における前記選択されたホップは、前記ホッピングパターン(140)における前記複数のホップのサブセット、または前記複数のホップの部分セットである、データ受信機(110)。
<実施態様55>
前記データ受信機(110)は、前記ホッピングパターンの前記複数のホップのすべてのホップを使用して検出を実行して、前記複数のホップのすべてのホップの検出結果を取得するように構成される、実施態様54に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様56>
前記データ受信機(110)は、前記ホッピングパターンの前記複数のホップのすべてのホップの前記検出結果を組み合わせて前記データを決定するように構成される、実施態様55に記載のデータ受信機(110)。
<実施態様57>
実施態様53に記載のデータ送信機(100)と、
実施態様54~56のいずれか一項に記載のデータ受信機(110)と、を備えたシステム。
<実施態様58>
ホッピングパターンに従ってデータ(120)を送信する方法(180)であって、
前記ホッピングパターンの複数のホップのうちのホップのサブセットを選択すること(182)であって、前記ホップのサブセットは、ランダムにまたは動作パラメータに応じて、複数のホップから選択される、選択すること(182)と、
前記ホッピングパターンの前記選択されたホップで前記データを送信すること(184)と、を含む、方法(180)。
<実施態様59>
任意のホッピングパターンに従ってデータ(120)を受信する方法(190)であって、
前記データを受信すること(192)であって、前記データは、前記ホッピングパターン(140)における複数のホップ(142)の選択されたホップでのみ送信され、前記ホップはランダムにまたは動作パラメータに応じて選択される、受信すること(192)
を含む、方法(190)。
<実施態様60>
実施態様58または59に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
<実施態様61>
ホッピングパターンのセットを生成する方法(200)であって、
複数のホッピングパターンをランダムに生成すること(202)であって、前記ホッピングパターンは、時間および周波数で分布する少なくとも2つのホップを含む、生成すること(202)と、
指定された自己相関特性を有するホッピングパターンを得るために、前記複数のホッピングパターンから、自己相関関数が指定された自己相関特性を含む前記ホッピングパターンを選択すること(204)と、
を含む、方法(200)。
<実施態様62>
前記自己相関関数の計算を適用して、前記複数のホッピングパターンを二次元の時間および周波数占有行列にマッピングするステップを含む、実施態様61に記載の方法(200)。
<実施態様63>
前記複数のホッピングパターンをマッピングする前記ステップは、起こりうる隣接周波数位置の影響(隣接チャネル干渉)を考慮して実行される、実施態様62に記載の方法(200)。
<実施態様64>
前記自己相関関数は、2次元の自己相関関数である、実施態様61~63のいずれか一項に記載の方法(200)。
<実施態様65>
前記ホッピングパターンを選択する際に、自己相関関数側の最大値が指定された最大振幅閾値を超えないホッピングパターンが、指定された前記自己相関特性を満たす、実施態様61~64のいずれか一項に記載の方法(200)。
<実施態様66>
前記振幅閾値は、繰り返される前記ホッピングパターンのサブホッピングパターンを形成し、時間および/または周波数でシフトされるホップ数に等しい、実施態様65に記載の方法(200)。
<実施態様67>
前記ホッピングパターンを選択する際に、それぞれの前記自己相関関数の指定された数の最大振幅値にわたって形成される小計が指定された閾値より小さい前記ホッピングパターンが、指定された前記自己相関特性を満たす、実施態様61~66のいずれか一項に記載の方法(200)。
<実施態様68>
少なくとも2つのホッピングパターンが指定された前記自己相関特性を満たすように前記閾値が選択される、
または、境界パラメータに応じて前記閾値が選択される、実施態様67に記載の方法(200)。
<実施態様69>
指定された自己相関特性を有する前記ホッピングパターン間の相互相関関数を計算すること(206)と、
指定された自己相関特性を有する前記ホッピングパターンから、指定された自己相関特性および指定された相互相関特性を有するホッピングパターンを得るために、その相互相関関数が指定された相互相関特性を含む前記ホッピングパターンを選択すること(208)と、をさらに含む、実施態様61~68のいずれか一項に記載の方法(200)。
<実施態様70>
前記相互相関関数は、2次元相互相関関数である、実施態様69に記載の方法(200)。
<実施態様71>
指定された自己相関特性を有する前記ホッピングパターンから前記ホッピングパターンを選択する際に、それぞれの前記相互相関関数の指定された数の最大振幅値にわたって形成される小計が最小のものである前記ホッピングパターンは、指定された前記相互相関特性を満たす、実施態様69または70に記載の方法(200)。
<実施態様72>
前記複数のホッピングパターンをランダムに生成する際に、それぞれの前記ホッピングパターンの前記ホップが指定された周波数帯域内にあるように前記ホッピングパターンが生成される、実施態様61~71のいずれか一項に記載の方法(200)。
<実施態様73>
複数のさらなるホッピングパターンをランダムに生成することであって、
前記さらなるホッピングパターンは、周波数と時間に分布する少なくとも2つのホップを含む、生成することと、
指定された自己相関特性を有するさらなるホッピングパターンを得るために、前記複数のさらなるホッピングパターンから、その自己相関関数が指定された自己相関特性を含むさらなる前記ホッピングパターンを選択することと、をさらに含み、
前記複数のさらなるホッピングパターンをランダムに生成する際、前記さらなるホッピングパターンは、前記それぞれのさらなるホッピングパターンの前記ホップが指定されたさらなる周波数帯域内にあるように生成され、
前記指定された周波数帯域と前記指定されたさらなる周波数帯域とは、少なくとも部分的に重複している、実施態様72に記載の方法(200)。
<実施態様74>
前記相互相関関数を計算する際に、前記相互相関関数は、指定された自己相関特性を有する前記ホッピングパターンと、指定された自己相関特性を有するさらなる前記ホッピングパターンとの間で計算され、
指定された自己相関特性を有する前記ホッピングパターンおよび指定された自己相関特性を有するさらなる前記ホッピングパターンから前記ホッピングパターンを選択する際に、その相互相関関数が指定された相互相関特性を含む前記ホッピングパターンが選択される、
実施態様69~71または73のいずれか一項に記載の方法(200)。
<実施態様75>
ホッピングパターンによる信号の送信であって、
前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
前記時間ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000031
表の各行は時間ホッピングパターンであり、
前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、
前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000032
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
前記表の各列は各々の前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
前記表の各セルはキャリア(UCG_C0~UCG_C23)の各周波数ホッピングパターンの各ホップの送信周波数を示す、
送信。
<実施態様76>
前記信号は、±20ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信される、実施態様75に記載の送信。
<実施態様77>
ホッピングパターンに従った信号の送信であって、
前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
前記時間ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000033

表の各行は時間ホッピングパターンであり、
前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、
前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000034
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
前記表の各列は各々の前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
前記表の各セルはUCG_C0からUCG_C24までのキャリアの各々の前記周波数ホッピングパターンの各々の前記ホップの送信周波数を示す、送信。
<実施態様78>
前記信号は、±10ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信される、実施態様77に記載の送信。
<実施態様79>
データパケットが前記ホッピングパターンに従って複数のサブデータパケットに分割されて送信され、前記複数のサブデータパケットのサブデータパケットが前記ホッピングパターンの各ホップで送信される、実施態様75~78のいずれか一項に記載の送信。
<実施態様80>
前記ホッピングパターンは、前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンは、それぞれの前記表において同じ行番号を含む、実施態様75~79のいずれか一項に記載の送信。
<実施態様81>
ホッピングパターンを持つ信号の受信であって、
前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、
前記時間ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000035
表の各行は時間ホッピングパターンであり、
前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、
前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:

Figure 2022092016000036
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
前記表の各列はそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
前記表の各セルはキャリア(UCG_C0からUCG_C23)のそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのそれぞれの前記ホップの送信周波数を示す、受信。
<実施態様82>
ホッピングパターンを持つ信号の受信であって、
前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、
前記時間ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000037
表の各行は時間ホッピングパターンであり、
前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000038
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
前記表の各列はそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
前記表の各セルはキャリア(UCG_C0~UCG_C29)のそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのそれぞれの前記ホップの送信周波数を示す、受信。
<実施態様83>
ホッピングパターンによる信号の送信であって、
前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
前記時間ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000039

表の各行は時間ホッピングパターンであり、
前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000040
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
前記表の各列は各々の前記周波数ホッピングパターンのホップであり、前記表の各セルはキャリア(UCG_C0からUCG_C23)の各周波数ホッピングパターンの各ホップの送信周波数を示す、送信。
<実施態様84>
前記信号は、±20ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信される、実施態様83に記載の送信。
<実施態様85>
ホッピングパターンに従った信号の送信であって、
前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
前記時間ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000041

表の各行は時間ホッピングパターンであり、
前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000042
表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
前記表の各列はそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
前記表の各セルはキャリア(UCG_C0からUCG_C29)のそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのそれぞれの前記ホップの送信周波数を示す、送信。
<実施態様86>
前記信号は、±10ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信される、実施態様85に記載の送信。
<実施態様87>
データパケットが前記ホッピングパターンに従って複数のサブデータパケットに分割されて送信され、前記複数のサブデータパケットのサブデータパケットが前記ホッピングパターンの各ホップで送信される、実施態様83~86のいずれか一項に記載の送信。
<実施態様88>
前記ホッピングパターンは、前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンは、それぞれの前記表において同じ行番号を含む、実施態様83~87のいずれか一項に記載の送信。
<実施態様89>
ホッピングパターンを持つ信号の受信であって、
前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、
前記時間ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000043
表の各行は時間ホッピングパターンであり、
前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、
前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000044

表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
前記表の各列はそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
前記表の各セルはキャリア(UCG_C0からUCG_C23)のそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのそれぞれの前記ホップの送信周波数を示す、受信。
<実施態様90>
ホッピングパターンを持つ信号の受信であって、
前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、
前記時間ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000045

表の各行は時間ホッピングパターンであり、
前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
Figure 2022092016000046


表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
前記表の各列はそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
前記表の各セルはキャリア(UCG_C0からUCG_C29)のそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのそれぞれの前記ホップの送信周波数を示す、受信。

Claims (30)

  1. ホッピングパターンのセットを生成する方法(200)であって、
    複数のホッピングパターンをランダムに生成すること(202)であって、前記ホッピングパターンは、時間および周波数で分布する少なくとも2つのホップを含む、生成すること(202)と、
    指定された自己相関特性を有するホッピングパターンを得るために、前記複数のホッピングパターンから、自己相関関数が指定された自己相関特性を含む前記ホッピングパターンを選択すること(204)と、
    を含む、方法(200)。
  2. 前記自己相関関数の計算を適用して、前記複数のホッピングパターンを二次元の時間および周波数占有行列にマッピングするステップを含む、請求項1に記載の方法(200)。
  3. 前記複数のホッピングパターンをマッピングする前記ステップは、起こりうる隣接周波数位置の影響(隣接チャネル干渉)を考慮して実行される、請求項1または2に記載の方法(200)。
  4. 前記自己相関関数は、2次元の自己相関関数である、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法(200)。
  5. 前記ホッピングパターンを選択する際に、自己相関関数側の最大値が指定された最大振幅閾値を超えないホッピングパターンが、指定された前記自己相関特性を満たす、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法(200)。
  6. 前記振幅閾値は、繰り返される前記ホッピングパターンのサブホッピングパターンを形成し、時間および/または周波数でシフトされるホップ数に等しい、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法(200)。
  7. 前記ホッピングパターンを選択する際に、それぞれの前記自己相関関数の指定された数の最大振幅値にわたって形成される小計が指定された閾値より小さい前記ホッピングパターンが、指定された前記自己相関特性を満たす、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法(200)。
  8. 少なくとも2つのホッピングパターンが指定された前記自己相関特性を満たすように前記閾値が選択される、
    または、境界パラメータに応じて前記閾値が選択される、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法(200)。
  9. 指定された自己相関特性を有する前記ホッピングパターン間の相互相関関数を計算すること(206)と、
    指定された自己相関特性を有する前記ホッピングパターンから、指定された自己相関特性および指定された相互相関特性を有するホッピングパターンを得るために、その相互相関関数が指定された相互相関特性を含む前記ホッピングパターンを選択すること(208)と、をさらに含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法(200)。
  10. 前記相互相関関数は、2次元相互相関関数である、請求項9に記載の方法(200)。
  11. 指定された自己相関特性を有する前記ホッピングパターンから前記ホッピングパターンを選択する際に、それぞれの前記相互相関関数の指定された数の最大振幅値にわたって形成される小計が最小のものである前記ホッピングパターンは、指定された前記相互相関特性を満たす、請求項9または10に記載の方法(200)。
  12. 前記複数のホッピングパターンをランダムに生成する際に、それぞれの前記ホッピングパターンの前記ホップが指定された周波数帯域内にあるように前記ホッピングパターンが生成される、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法(200)。
  13. 複数のさらなるホッピングパターンをランダムに生成することであって、
    前記さらなるホッピングパターンは、周波数と時間に分布する少なくとも2つのホップを含む、生成することと、
    指定された自己相関特性を有するさらなるホッピングパターンを得るために、前記複数のさらなるホッピングパターンから、その自己相関関数が指定された自己相関特性を含むさらなる前記ホッピングパターンを選択することと、をさらに含み、
    前記複数のさらなるホッピングパターンをランダムに生成する際、前記さらなるホッピングパターンは、前記それぞれのさらなるホッピングパターンの前記ホップが指定されたさらなる周波数帯域内にあるように生成され、
    前記指定された周波数帯域と前記指定されたさらなる周波数帯域とは、少なくとも部分的に重複している、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法(200)。
  14. 前記相互相関関数を計算する際に、前記相互相関関数は、指定された自己相関特性を有する前記ホッピングパターンと、指定された自己相関特性を有するさらなる前記ホッピングパターンとの間で計算され、
    指定された自己相関特性を有する前記ホッピングパターンおよび指定された自己相関特性を有するさらなる前記ホッピングパターンから前記ホッピングパターンを選択する際に、その相互相関関数が指定された相互相関特性を含む前記ホッピングパターンが選択される、
    請求項9~11または13のいずれか一項に記載の方法(200)。
  15. ホッピングパターンによる信号の送信であって、
    前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
    前記時間ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000047
    表の各行は時間ホッピングパターンであり、
    前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、
    前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
    前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000048
    表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
    前記表の各列は各々の前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
    前記表の各セルはキャリア(UCG_C0~UCG_C23)の各周波数ホッピングパターンの各ホップの送信周波数を示す、
    送信。
  16. 前記信号は、±20ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信される、請求項15に記載の送信。
  17. ホッピングパターンに従った信号の送信であって、
    前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
    前記時間ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000049

    表の各行は時間ホッピングパターンであり、
    前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、
    前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
    前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000050
    表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
    前記表の各列は各々の前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
    前記表の各セルはUCG_C0からUCG_C24までのキャリアの各々の前記周波数ホッピングパターンの各々の前記ホップの送信周波数を示す、送信。
  18. 前記信号は、±10ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信される、請求項17に記載の送信。
  19. データパケットが前記ホッピングパターンに従って複数のサブデータパケットに分割されて送信され、前記複数のサブデータパケットのサブデータパケットが前記ホッピングパターンの各ホップで送信される、請求項15~18のいずれか一項に記載の送信。
  20. 前記ホッピングパターンは、前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
    前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンは、それぞれの前記表において同じ行番号を含む、請求項15~19のいずれか一項に記載の送信。
  21. ホッピングパターンを持つ信号の受信であって、
    前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、
    前記時間ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000051
    表の各行は時間ホッピングパターンであり、
    前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、
    前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
    前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:

    Figure 2022092016000052
    表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
    前記表の各列はそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
    前記表の各セルはキャリア(UCG_C0からUCG_C23)のそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのそれぞれの前記ホップの送信周波数を示す、受信。
  22. ホッピングパターンを持つ信号の受信であって、
    前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、
    前記時間ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000053
    表の各行は時間ホッピングパターンであり、
    前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは24のホップを含み、前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
    前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ24のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000054
    表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
    前記表の各列はそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
    前記表の各セルはキャリア(UCG_C0~UCG_C29)のそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのそれぞれの前記ホップの送信周波数を示す、受信。
  23. ホッピングパターンによる信号の送信であって、
    前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
    前記時間ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000055

    表の各行は時間ホッピングパターンであり、
    前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
    前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000056
    表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
    前記表の各列は各々の前記周波数ホッピングパターンのホップであり、前記表の各セルはキャリア(UCG_C0からUCG_C23)の各周波数ホッピングパターンの各ホップの送信周波数を示す、送信。
  24. 前記信号は、±20ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信される、請求項23に記載の送信。
  25. ホッピングパターンに従った信号の送信であって、
    前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
    前記時間ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000057

    表の各行は時間ホッピングパターンであり、
    前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
    前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000058
    表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
    前記表の各列はそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
    前記表の各セルはキャリア(UCG_C0からUCG_C29)のそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのそれぞれの前記ホップの送信周波数を示す、送信。
  26. 前記信号は、±10ppm以上の水晶公差を含むノードによって送信される、請求項25に記載の送信。
  27. データパケットが前記ホッピングパターンに従って複数のサブデータパケットに分割されて送信され、前記複数のサブデータパケットのサブデータパケットが前記ホッピングパターンの各ホップで送信される、請求項23~26のいずれか一項に記載の送信。
  28. 前記ホッピングパターンは、前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンとの組み合わせであり、
    前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンは、それぞれの前記表において同じ行番号を含む、請求項23~27のいずれか一項に記載の送信。
  29. ホッピングパターンを持つ信号の受信であって、
    前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、
    前記時間ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000059
    表の各行は時間ホッピングパターンであり、
    前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、
    前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
    前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000060

    表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
    前記表の各列はそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
    前記表の各セルはキャリア(UCG_C0からUCG_C23)のそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのそれぞれの前記ホップの送信周波数を示す、受信。
  30. ホッピングパターンを持つ信号の受信であって、
    前記ホッピングパターンは、時間ホッピングパターン、周波数ホッピングパターン、または前記時間ホッピングパターンと前記周波数ホッピングパターンの組み合わせであり、
    前記時間ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの時間ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000061

    表の各行は時間ホッピングパターンであり、
    前記表の各列は第2のホップから始まるそれぞれの前記時間ホッピングパターンのホップであるため、各時間ホッピングパターンは18のホップを含み、前記表の各セルは各々の前記ホップの基準点から、次のホップの同じ基準点までのシンボルの持続時間またはシンボルの持続時間の倍数における時間間隔を示し、
    前記周波数ホッピングパターンは、それぞれ18のホップを有する次の8つの周波数ホッピングパターンのいずれかであり:
    Figure 2022092016000062


    表の各行は周波数ホッピングパターンであり、
    前記表の各列はそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのホップであり、
    前記表の各セルはキャリア(UCG_C0からUCG_C29)のそれぞれの前記周波数ホッピングパターンのそれぞれの前記ホップの送信周波数を示す、受信。
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