JP4523216B2 - 未調整周波数ホッピングシステムのリソース管理 - Google Patents
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Description
背景
本発明は、無線通信システムに関するものである。特に、本発明は、未許可周波数キャリヤの周波数ホッピングを使用する通信システムに関するものである。
【0002】
ここ10年間では、無線及びVLSI技術の進歩は、携帯無線機のような消費者用途のポータブル装置での無線通信に広く使用され、許容可能なコスト、サイズ及び消費電力で製造することが可能となっている。
【0003】
無線技術は、今日では、主に、(例えば、携帯無線機での)音声通信で注目されており、この分野は、近い将来、他のタイプの汎用装置及び固定装置に対するより大量の情報転送を提供することにおそらく広がるであろう。より詳しくは、技術の更なる進歩は、多くの装置を容易に集積することができる廉価な無線装置を提供することにある。これは、現在使用されているケーブル数を減らすことになる。例えば、無線通信は、周辺装置とマスタ装置とを接続するために使用されるケーブル数をなくすあるいは削減することができる。
【0004】
上述の無線通信は、高データレート送信を可能にする十分な機能を有する未許可帯域を必要とする。適切な帯域は、広範囲に利用可能な2.4GHzでのISM(工業、科学及び医療)帯域である。ISM帯域は、約83.5MHzの無線スペクトルを提供する。
【0005】
調整なしで同一無線媒体を異なる無線ネットワークで共有することを可能にするために、信号拡散が通常適用される。事実、米国のFCCは、送信電力が約0dbMを越える場合にいくつかの拡散形式を適用する2.4GHz帯域で動作する無線装置を現在必要としている。拡散は、ダイレクトシーケンス(DS)拡散スペクトルを適用する符号レベルあるいは周波数ホッピング(FH)拡散スペクトルを適用するチャネルレベルのいずれかとすることができる。後者は、上述の無線用途に対して有益であり、これは、コスト的に有利な無線機を容易に使用することができるからである。ブルートゥースと呼ばれるシステムが、移動電話、ラップトップ、PDA及び他の汎用装置のようなポータブル装置間の接続を広く普及させるために近年導入されている。このシステムは、省電力、小無線受信可能域の低コスト無線機の構成を可能にするためにFHを適用している。このシステムはデータ及び音声をサポートしており、近年では、ISMの全帯域を介する通常レート800hop/sと耐性音声符号化を組み合わせた高速FHを適用することによって最適化されている。システムの概念は、同一の1MHzチャネルを共有するマスタ及び限定数のスレーブを構成するピコネットを含んでいる。また、このシステムは、HOLDとPARKのような省電力モードの特徴を有しており、このHOLDとPARKはそれぞれ、スレーブが一時的にサスペンドとなる、あるいはローデューティサイクル追跡モードとなるものである。ブルートゥースシステムに関する更なる情報については、1998年の電気通信技術ジャーナルのエリクソンレビューにあるJ. C. Haartsenによる「ブルートゥース、アドホック無線接続用ユニバーサル無線インタフェース」を参照されたい。
Souissi等で発行された米国特許5,926,501は、所定帯域幅を有する通信システム内にいくつかのチャネルを動的に構成し、かつプロセッサ及びメモリを有するコントローラを提供し、このプロセッサは、外部からの送信情報に対する加入者からのチャネル要求を受信するようにプログラムされている。しかしながら、このシステムは、マスタ通信ユニットの制御下の周波数ホッピングトラフィック上の同期を維持して、マスタ及びスレーブ通信ユニット間に高速通信チャネルの確立を提供しない、あるいはマスタ及びスレーブ通信ユニット間の定常トラフィックチャネルへの最大数のタイムスロットの割当を提供しない。また、このシステムは、2つのスレーブ通信ユニット間に確立される高速通信チャネルの使用を提供できない。
1997年11月1日に発行されたIEEEの自動車技術におけるトランザクションにあるMark Karolによる名称が「時間周波数符号分割(Time-Frequency-Code Slicing):複数ユーザに対する通信スペクトルの有効割当」による記事は、様々なレートで複数ユーザに対する通信リソースへのアクセスを提供する時間周波数符号分割技術を提案している。この方法では、ユーザは、スロット単位でスペクトルの異なる部分に割当られる。
【0006】
約0dBmの送信電力を使用するFHシステムでは、チャネル帯域幅は、1MHzまでに制限されている。制限帯域幅での通信は、データレートを1〜2Mb/s範囲に制限している。しかしながら、特に、ファイル転送あるいはファイルダウンロードのようなデータサービスに対しては、恒常的に増加するデータレートが望まれている。制限ホッピング帯域幅(例えば、1MHz)を有するFHシステムでは、高データレートを取得することは難しい。また、DSシステムでは、適切なコストで高データレートを取得することは難しい。DSシステムは、広範囲に問題があるという欠点を有しており、この問題は、ブルートゥースシステムが最適化されるための未整備の状況ではより深刻になっている。ブルートゥースシステムが使用される状況では、短距離を介する通信(例えば、ケーブル切替用途)は共用される。これらの用途では、2Mb/sを越えるデータレートがより望ましい。今のところ、その性質によって、システムは、干渉が制御できない未許可帯域で動作しなければならない。
【0007】
それゆえ、同一の未許可周波数キャリヤを介する通信エンティティ間で同時に、低レート、中レート及び高レート通信を提供する方法及び装置がこの分野において必要とされることが認識されるであろう。
【0008】
要約
それゆえ、本発明の目的は、共有通信チャネルを介して小媒体及び高レート通信に従う通信システムを提供することである。
【0009】
また、本発明の目的は、同一の共有通信チャネルを介して狭かつ広帯域通信リンクを有する通信システムを提供することである。
【0010】
本発明の構成に従えば、上述及び他の目的は、低レート及び媒体レート通信用の狭帯域FHリンクと、高速(HS)通信用定常広帯域リンクを適用する方法及び装置で達成される。このシステムは、通常、同一のFHリンクをすべてが共有するマスタ及び1つ以上のスレーブを含んでいる。マスタ及びスレーブはピコネットを形成する。マスタ及びスレーブは、擬似ランダムホッピングシーケンスに従ってホッピングの同期を行う。このシーケンスはマスタ識別子によって判定され、このシーケンスの位相はマスタのリアルタイムクロックによって判定される。マスタはこのリンク上のトラフィックを制御する。HSリンクは、マスタ及び1つ以上のスレーブ間、あるいは2つのスレーブ間で確立される。
【0011】
高速リンクは、ホッピングスキームを使用する必要がない代わりに、HSリンクを確立するために、無線スペクトルの最適な帯域が選択される。この選択は、マスタ及びスレーブの両方のRSSI測定値に基づいており、好ましくは、ピコネット内の低レート通信中に実行される。HSリンクは、最低平均干渉量で搬送する無線帯域上に構成される。この選択は、HSリンクに対してより干渉が多い無線帯域を使用することをシステムが避ける場合に適応されている。マスタが、HSリンクを介して1つ以上のスレーブと通信する場合、マスタは、HSリンク上のHSスレーブとFHリンク上のスレーブ間の時間を共有しなければならない。時分割多重通信は、ある時間期間中にマスタがHSリンクに存在し、別の時間にFHリンクに存在する場合に適用される。マスタがHSリンクを介する通信を行わない場合、例えば、2つのスレーブがHSリンクを確立する場合、FHリンクを介するピコネット通信はHSリンクと並列に動作する。HSリンクが使用する共有無線帯域の一部は、ホッピングするピコネットを介する帯域の一部であり、HSリンクがFHリンクへ決して接続しないようにマスタがトラフィックを制御する。HSリンク及びFHリンクが重複しない場合、このようなホッピングの回避は必要としない。
【0012】
また、HSスレーブのペアは、FHリンクで使用されるビーコン信号によってマスタとの接続を維持する。定期的に、HSスレーブは自身のHS通信を中断し、一時的にFHリンク上のマスタへ問い合わせを行う。また、このビーコンは、HSリンクからFHリンクへ復帰するための手段をスレーブに提供する。別の実施形態では、2つのスレーブは、制限時間内にHSリンクと通信する。その時間期間が経過すると、HSリンクを介して通信が確立されたスレーブは、自動的にFHリンクへ復帰する。必要であれば、スレーブは、再度HSリンクへ送信される。HSリンクに干渉がある場合、HSリンクに関係するユニットはFHリンクへ復帰し、新規のHSリンクが決定される。新規のRSSI測定値は、HSリンクが配置される最適な位置を示している。
【0013】
詳細説明
本発明の様々な構成は、図面を用いて説明し、この図面において、同様の構成部分は同一の参照文字が用いられる。本明細書で説明されるシステムの実施形態はFH無線インタフェースを利用し、このFH無線インタフェースの詳細は、1996年7月23日に出願された、P.W. Dent及びJ.C. Haartsenによる米国特許番号5,896,375号の「小範囲無線通信システム及びその使用方法」(以降、「Dent」)に説明され、その開示は参照することによって本明細書に組み込まれる。
【0014】
Dentでは、エアインタフェースは、FHリンク上のショートパケットの送信に基づいて説明されている。これに説明されるエアインタフェースは、ブルートゥースと呼ばれる新規のエアインタフェースの基礎を形成しており、このブルートゥースは、任意の装置間の無制限無線接続を提供することを意図されるものであり、1998年の電気通信ジャーナル第3号のエリクソンレビューにあるJ. C. Haartsenによる「ブルートゥース、アドホック無線接続用ユニバーサル無線インタフェース」を参照されたい。ブルートゥースの概念は、FKリンク上で生成されるピコネットを含んでいる。チャネル上のユニットの1つはマスタとして動作し、それ以外のユニットはスレーブとなる。任意のユニットがマスタの役割あるいはスレーブの役割を果たすできる。マスタ及びスレーブの役割は、ピコネットが確立される場合に割り当てることができる。デフォルトでは、通信を初期化する、例えば、ピコネットを生成するユニットがマスタとなる。マスタは、集中制御を使用する方法でFHリンクを介するすべてのトラフィックを制御する。
【0015】
図1に示されるように、ピコネット100では、スター型が使用されても良い。マスタ120は、スターの中心にあり、マスタ120を介してすべての通信が行われる。スレーブ、例えば、スレーブA130、スレーブB140及びスレーブC150がピコネット100に接続する場合、スレーブアドレスが割り当てられる。スレーブアドレスの割当は一時的なものであり、これは、スレーブユニットがピコネットに接続したり、切断したりするからである。スレーブアドレスは、例えば、スレーブA130、スレーブB140及びスレーブC150、マスタ120間で交換されるパケットに含まれていても良い。上述の米国特許番号5,896,375号に従えば、ピコネット100は、通常、図2に示されるような異なる周波数が各スロットに割当られている一連のタイムスロットを使用するFHリンク200を含んでいる。従って、FHリンク200では、マスタ120は、シングルパケット121〜126を交互に送受信を行うことができ、例えば、それぞれがホッピング周波数221〜232を有するタイムスロット201〜212を介して、スレーブA130に関するパケット131〜333、スレーブBに関するパケット141、スレーブCに関するパケット151及び152を交互に送受信することができる。FHリンク200上の周波数は、当業者には周知である擬似ランダムホッピングシーケンスに従って割当られても良い。マスタ120と、例えば、スレーブA130、スレーブB140及びスレーブC150間の交互の通信は、通信リンク、好ましくは、それぞれチャネル110a、110b及びチャネル110cとして図2に示される時分割二重リンクを介して動作する。従って、マスタ120は、例えば、2つのスレーブとの同時送信を回避するポーリングスキームを使用して、スレーブA130、スレーブB140及びスレーブC150と通信することが好ましい場合がある。例えば、TDDリンクに対応するマスタ−スレーブスロットに割当られているスレーブだけが、次のスレーブ−マスタスロットで応答することができる。ポーリングは、図示のように、マスタ120、スレーブA130、スレーブB140及びスレーブC150間の通信を確立するために、チャネル110a、チャネル110b及びチャネル110cを参照することがより良く理解できる。マスタ120は、チャネル110aを介して、パケット121、123及び125をそれぞれ、それぞれの周波数がhk221、hk+4225、hk+8229のマスタ−スレーブタイムスロット131、132及び133で、スレーブA130へ送信することができる。これの応答として、スレーブA130は、パケット201、205及び209それぞれを、それぞれの周波数がhk+1222、hk+5226、hk+9230のスレーブ−マスタタイムスロット202、206、210だけで応答することができる。同様に、マスタ120は、チャネル110bを介して、パケット122を、周波数hk+2223のマスタ−スレーブタイムスロット203でスレーブB140に送信することができる。これの応答として、スレーブB140は、パケット141を、周波数hk+3224のスレーブ−マスタタイムスロット204だけで応答することができる。更に、マスタ120は、チャネル110cを介して、パケット124及び124それぞれを、それぞれの周波数がhk+6227及びhk+10231のマスタ−スレーブタイムスロット207及び211で、スレーブC150に送信することができる。これの応答として、スレーブC150は、パケット151及び152を、それぞれの周波数がhk+7228及びhk+11232のスレーブ−マスタタイムスロット208及び212だけで応答することができる。
【0016】
図3に示されるように、ピコネット100内で交換されるパケットは、通常、パケットフォーマット300に従う。パケットフォーマット300に従って送信される各パケットは、図示のように、アクセスコード310、ヘッダ320及びペイロード330を含んでいる。アクセスコード310は、例えば、特定FHリンクを識別するために使用される。ピコネット100の各インスタンスは、異なるアクセスコード320を使用する。アクセスコード310は、例えば、マスタ120の識別によって導出される。例えば、同一FHリンク上のすべてのパケットは、同一のアクセスコード310を搬送することに注意すべきである。また、アクセスコード310は、特定FHリンクを再度識別する周波数及びタイミング回復のために使用されても良い。パケットヘッダ320は、例えば、ペイロード330を識別し、かつ誤り訂正機構を示す汎用制御情報を搬送する。ペイロード330は、例えば、データあるいは音声情報を含むように識別されても良いことに注意されたい。本発明に従えば、高速リンクは、ピコネット100上のより汎用的なFHリンクに加えて確立されても良いことに注意することが重要である。全データ転送率を改善するためには、変形パケットフォーマット300を使用する高速リンクを利用することが望ましい場合がある。本発明に従えば、FH及び高速リンクをサポートするので、パケットフォーマット300は各リンクタイプに対して最適化される。
【0017】
本発明に従う高速リンクの提供に関係する要求をより理解するために、ピコネット100に関係する帯域幅制限を解析することが有用である。典型的なブルートゥースシステムでは、ホッピングレートは、長さが約625μsとなるタイムスロット201〜212が得られる1600hops/sとなる。GFSK変調は、1Mb/sのデータレートとなる。典型的なブルートゥースシステムに対して使用される周波数キャリヤは、1MHzで特定されるシングルホッピングによって占有される帯域幅を有する2.4GHzの未許可ISM帯域となる。ヨーロッパ及び米国で使用されるホッピング数は79であり、これは、2.4GHz ISM帯域中に約80MHzの拡散を与える。
【0018】
つまり、上述の情報に従えば、ピコネット100に関係するチャネル110は、1Mb/sの最大瞬間レートを有している。2.4MHz ISM帯域を使用するシステムに対し、米国連邦通信委員会(FCC)及び欧州電気通信標準化境界(ETSI)のような規格団体は、0.75mWより大きいの平均送信電力を使用するシステムに対しては、シングルホッピングの帯域幅を1MHzに制限している。しかしながら、このような帯域幅制限はチャネル110上で達成可能な最大可能データレートを制限してしまうという問題が発生する。1MHzの帯域幅制限が与えられると、2〜3Mb/sより高いレートでのデータ通信の信頼性が実現不可能になる。従って、ピコネット100上での従来の動作に対しては、データレートは最大1Mb/s周辺に制限される。
【0019】
しかしながら、多くのアプリケーションは高データレートを必要とし、かつしばしばより短い範囲制限が伴う。このような状況を図4Aに示している。ピコネット400は、例えば、LAN400を含む環境で確立されている。LANサーバ、電話装置、セルラーあるいは無線通信基地局の類であるLANアクセスポイント420は、マスタとして動作し、以降では、マスタ420と称する。コードレス電話430、ラップトップ440及びプリンタ450は、スレーブとして動作し、以降では、それぞれスレーブA430、スレーブB440及びスレーブ、スレーブC450と称する。すべての装置は、FHリンク上で同期している。
【0020】
本発明に従う共有チャネル上のFHリンク及びHSリンクの動作は、例として最適である。ある時点で、例えば、ラップトップあるいはスレーブB440が、プリンタあるいはスレーブC450へプリントジョブのダウンロードを要求する。ピコネット100はスター型ネットワークとして構成されているので、スレーブB430は通常、LANアクセスポイントあるいはマスタ420を介してスレーブC450とのみ通信することができる。FHリンクは1Mb/sの最大実行制限で動作し、かつ、FHリンクは、これの例では、マスタ420及びスレーブB440間の通信とマスタ420及びスレーブC450間の通信の両方に対して使用され、ダウンロード動作に対する最大有効データレートは500kb/sに制限されている。好ましくは、スレーブB440は、マスタ420によって制御されるピコネット100から一時的に切断し、かつ自身とスレーブC450とのピコネットを生成する。このような仮定の場合では、スレーブB440はスレーブC450に対するFHリンクを直接サポートし、それでも、最大有効レートは1Mb/sのままとなっている。本発明に従えば、平均的に高いデータレートが得られる。スレーブC450が、例えば、3〜10mのような、非常に近い距離でスレーブB440に近接していると仮定すると、0dBm送信電力を使用する距離を保証することは満足する。従って、スレーブB440及びスレーブC450間のリンクは、1MHz以上のかなり大きい帯域幅で生成することができる。データレートは、以下でより詳細に説明されるように、高速通信が使用する5〜10b/sに上げることができる。
【0021】
ピコネット400を介して通信に参加する任意の通信ユニットが通信速度の向上を要求する場合、これらのユニットは高速(HS)リンクを要求する。図4Aに示されるマスタ420及びスレーブC450間のチャネル510aのようなHSリンクと、図4Bに示されるスレーブB440及びスレーブC450のような2つ以上のスレーブ間のチャネル510bのようなHSリンクに違いがあることに注意することが重要である。本発明の実施形態に従って、チャネル510aのようなHSリンクがマスタ420及びスレーブC450間に確立される場合、マスタ420は、チャネル510aに関係するスレーブC450、HSリンク及びピコネット400のスレーブA430及びスレーブB440のような他のスレーブ間を時間多重送信する。マスタ420は、例えば、スレーブA430及びスレーブB440それぞれに対するチャネル410a及び410bに関係するFHリンクとチャネル510a間を通信する。HSリンクであるチャネル510a上の有効データレートが重要である場合、マスタ420は、維持対象のFH同期を可能にするために、トラフィック用に多くのタイムスロットをスレーブC450へ割り当て、かつトラフィック用に十分なタイムスロットをスレーブA430及びスレーブB440へ割り当てなければならない。最大データレートは、すべてのタイムスロットをHSリンクへ割り当てることによってチャネル510a上で達成されるが、FH同期はおそらく失われる。
【0022】
図5は上記の概念の詳細を示しており、ここで、マスタ420は、3つのスレーブ、つまり、チャネル410a、410b及び410cを介してそれぞれスレーブA430、スレーブB440及びスレーブC450をサポートしている。HSリンクは、例えば、チャネル510aを介してマスタ420及びスレーブC450間で確立される。マスタ420及びスレーブC450間のHSリンクは、図4Aに示される構成を反映するものである。図5からわかるように、マスタ420は、周波数hk221のタイムスロット201上のチャネル410aを介してスレーブA430へパケット421を通信する。スレーブA430は、周波数hk+1222の次タイムスロット202でパケット431を応答する上述の方法で応答する。同様に、マスタ420は、周波数hk+2223のタイムスロット203上のチャネル410bを介してスレーブB440へパケット422を通信する。スレーブB440は、周波数hk+3224の次タイムスロット204でパケット441を応答する上述の方法で応答する。スレーブC450に関しては、マスタ420は、地点xで、リンク410c上のFH通信からチャネル510a上のHS通信へシフトし、その後、地点yで、チャネル510aを開放するFH通信へシフトバックする。図5は、例えば、周波数hk221からhk+11232に移動することによって示される周波数ホッピング期間内で発声する地点x及びyを示し、マスタ420は、hk221からhk+11232の全範囲に渡る反復周波数ホッピングを通して、例えば、スレーブC450とHSとの通信を維持することに注意すべきである。
【0023】
従って、マスタ420は、周波数キャリヤfHS510上で通信することによってチャネル510aを介するHSとスレーブC450との通信を制御する。詳細は以降で説明する上述の方法で、HSチャネルが一旦確立されると、マスタ420は、可変長パケット423をスレーブC450へ送信する。スレーブC450は、可変長パケット424を送信する。マスタ420は、スレーブC450によって応答可能あるいは応答不可能となる追加の可変長パケット424を送信する。HSリンクに対するデータレートは、例えば、マスタ420、スレーブA430及びスレーブB440間の通信の範囲を、例えば、削減することによって、HSリンクに関係するデータレートが向上するように適応されることに注意することが重要である。地点yで、マスタ420は、例えば、周波数hk+10231のタイムスロット211上のパケット425を送信することによって、例えば、チャネル410cを介するスレーブC450とFHとの通信を再開する。これの応答として、スレーブC450は、周波数hk+11232の次タイムスロット212でパケット452を送信する。
【0024】
一方、例えば、スレーブB440及びスレーブC450が図4Bに示されるようなHSリンクを確立することを要求する場合、この状況は極めて異なるものになる。本発明の別の実施形態では、マスタ420は、スレーブA430、スレーブB440及びスレーブC450でFHリンクを確立する。同時に、図6の地点Xで示されるように、スレーブB410及びスレーブC450は、チャネル510bのような別リンク上でHS通信を確立する。従って、FHリンク及びHSリンクを介する通信は、FH及びHSリンクに対して異なる周波数を使用して並列に処理することができる。チャネル510bに対する周波数と、リンク410に関係するFH周波数が同時期に同地点で衝突するとコリジョンが発生する可能性がある。マスタ420は、チャネル410aを介して、例えば、パケット421を周波数hk221のタイムスロット201でスレーブA430へ通信する。スレーブA430は、周波数hk+1222の次タイムスロット202でパケット431を応答する上述の方法で応答する。同様に、マスタ420は、パケット422を周波数hk+2223のタイムスロット203上でチャネル410bを介してスレーブB440へ通信する。スレーブB440は、周波数hk+3224の次タイムスロット204でパケット441を応答する上述の方法で応答する。更に、マスタ420は、チャネル410aを介して、パケット427、428及び429を、周波数hk+4225、hk+6227及びhk+8229をそれぞれ使用するタイムスロット205、207及び209でスレーブA430へ送信する。これの応答として、スレーブA430は、チャネル410aを介して、それぞれのパケット432、433及び434をタイムスロット206、208及び210で送信し、これらのタイムスロットはそれぞれ、パケット427、428及び429が送信された後の次スロットに対応する。また、パケット432、433及び434は、それぞれhk+5226、hk+7228及びhk+9230を介して送信される。
【0025】
一方、HS通信は、スレーブB440及びスレーブC450間で生じる。例えば、チャネル510b上のパケット442は、HSリンクに対して割り当てられている周波数キャリヤ上でスレーブB440からスレーブC450へ送信され、以降、この周波数キャリヤをfHS510と称する。また、パケット451は、スレーブC450からスレーブB440へ送信される。チャネル510bがHS周波数キャリヤfHS510上で確立されることに注意することが重要である。HSリンクの確立及びそれに関係する周波数キャリヤfHS510の詳細は、以降でより詳しく説明する。本発明の実施形態に従えば、マスタ420は、例えば、パケット425を、周波数hk+10231のタイムスロット211を介してスレーブC450へ送信することによって、チャネル410c上でスレーブC450とのFH通信を継続する。スレーブC450は、チャネル410cを介して、周波数k+11232の次タイムスロット212でパケット452で応答する。
【0026】
一旦確立したHSリンクは常駐するので、周波数ホッピングが発生しないことに注意することが重要である。その代り、動的周波数チャネル選択スキームが使用される。HSリンクが確立する前に、信号強度測定が、図7に示されるHSリンクに対して利用可能な無線スペクトルで、スレーブA430、スレーブB440及びスレーブC450の少なくとも1つ及びマスタ420の少なくとも一方によって実行される。HS無線スペクトル700は、ピコネット100のFHリンクに対して使用される無線スペクトル(例えば、2.4GHz ISM帯域の80MHz)と同じである必要がない。HS無線スペクトル700では、HS帯域741は、最小干渉が測定される位置で選択される。例えば、周波数プロット700aは、HS無線スペクトル700を介するRSSI720測定値721〜736を示している。HS帯域741の幅は、HSリンク740をサポートするために必要とされる帯域幅に対応する。図示されるように、HSリンク740は、RSSI720測定値723〜726と一致するように選択される、これは、これらが低RSSI720値に対応するからである。RSSI720測定値が刻々と変化するにつれて、HS帯域741の割当も、以降でより詳細に説明するように変化する。
【0027】
HS無線スペクトル700が、2.4GHz ISM帯域のFH無線スペクトルと一致する場合、HS帯域741の幅は、以下の理由から4MHzより小さいことが好ましい。0.75mWより大きい送信電力のFHシステムの動作においては、FCCは、少なくとも75個のホッピングチャネル数を必要とする。ブルートゥース規格では、79個のホッピングチャネルが定義されている。4個のホッピングがHSリンク740に対して使用することができ、残りの75個のホッピングは図8に示されるピコネット100のFHリンクを完全にサポートする。本実施形態では、HSリンク740は、周波数プロット700aのホッピング間隔723、724、725及び726のような4つの1MHzのホッピング間隔幅で確立され、従って、必要とされる75個のホッピングでのFHリンク810は、互いに干渉し合うことなく、2.4GHz ISM帯域の同一80MHz帯域内に共存することになる。図示されるように、ホッピングは、ホッピングキャリヤ812a〜812dを中心にして、各ホッピングを分けるガード帯域は無視することができる1MHzエンベロープ811a〜811dが拡がっている。干渉は、例えば、図4B及び図6に示されるスレーブB440及びスレーブC450間にHSリンク740が存在する場合にのみ発生する。これに対し、図4B及び図5に示される実施形態では、HSリンクは、マスタ420と、例えば、スレーブC450間で確立され、あるユニット1つだけがその時点で送信することが可能で、HS及びFHリンク間の周波数割当に関係なくコリジョンは発生しない。FHリンクのホッピング周波数812a〜812nに対する周波数キャリヤ割当921及びHSリンクのキャリヤ742a〜742nに対する半定常キャリヤ割当911は両方とも1MHzの間隔を使用するが、図9に示されるように、0.5MHzのゆらぎがある。その結果、HSリンク740は、例えば、FHリンクの4個のホッピングを確実に置換することができる。
【0028】
上述のように、HSリンク741に対する特定帯域の選択は適応性がある。HSリンク741のパフォーマンスが悪化する場合、HSリンク上で動作するユニットはFHリンクに戻り、HS無線スペクトルのより良い帯域を判定するために新規のRSSI720測定を実行することができる。本発明の別の実施形態では、スレーブB440及びスレーブC450は、例えば、図4B及び図6に示されるHSチャネル410dを介してHSリンクを確立するために、例えば、ピコネット100から一時的に切断することができる。FHリンクに復帰することを容易にすることはHSリンク741を悪化させるので、マスタ420は、例えば、2つの方法の1つを用いてスレーブB440及びスレーブC450の制御を維持する。スレーブB440及びスレーブC450及びマスタ420は、例えば、HSリンク741が継続するための固定期間上で一致する。所定期間が経過すると、スレーブB440及びスレーブC450は、例えば、図6に示される地点yで自動的にピコネット100に復帰する。必要であれば、スレーブB440及びスレーブC450は、追加の期間でHSリンク741を要求することができる。別の実施形態では、スレーブB440及びスレーブC450は、相対的にローデューティサイクルでFHリンク上の通信を追跡する。加えて、マスタ420は、例えば、図10に示されるFHチャネル1200上のビーコン信号をサポートする。マスタ420は、固定間隔で、ビーコンパケット1010a、1010b及び1010cを送信する。ビーコンパケット1010a、1010b及び1010cは、スレーブA430、スレーブB440及びスレーブC450の1つ以上が省電力モード(例えば、PARKモード)に移行することを要求する場合に、それぞれスレーブA430、スレーブB440及びスレーブC450に対して使用される、この省電力モードは、スレーブA430、スレーブB440及びスレーブC450がピコネット100のFHチャネル1200との同期を維持するが、パケット交換は行わない。省電力モードが起動されていないスレーブA430、スレーブB440あるいはスレーブC450は再起動することができ、ピコネット100へ復帰することができる。従って、例えば、HSチャネル1440上で通信するスレーブB440及びスレーブC450は、再度、FHチャネル1200で同期する。
【0029】
定期的な間隔で、スレーブB440及びスレーブC450は、ビーコンパケット1010a、1010b及び1010cを「問い合わせ(listen)」するように構成することができる。これが存在する場合、ビーコンパケット1010a、1010b及び1010cは、例えば、HSチャネル1400を解放し、かつ次の指示がくるまでFHチャネル1200へ復帰することをスレーブB440及びスレーブC450へ指示するメッセージを含み、次の指示がくると、HSチャネル1400上の通信を中断する。ビーコンパケット1010a、1010b及び1010cをスレーブB440及びスレーブC450が問い合わせている期間中には、スレーブB440及びスレーブC450は、HSチャネル1400を介して互いの通信を更に中断することができる。図示されるように、スレーブB440は、例えば、パケット1441、1442及び1543を、周波数fH5510でスレーブC450へ送信する。スレーブB440及びスレーブC450がピコネット100及びFHチャネル1200へ復帰することを要求する場合、ビーコンプロトコルによってサポートされるアクセス処理を介してその復帰を実行する。
【0030】
上述したように、HSリンク1500上のデータリンクプロトコルは、FHリンク1200上のデータリンクプロトコルとは異なることに注意することが重要である。HSリンク1400に対して使用される無線スペクトルに依存して、例えば、HSリンク1400に関係する無線スペクトルが5GHz範囲にある場合、呼出前の問い合わせ(listen before-talk)プロトコルが5GHz帯域の通信に関係する作法あるいはプロトコルに従うように適用される。一方、他の作法規則を適用して、例えば、データパケット1543及び1552のフローを統制するためにHSリンク1400上で適応されても良い。
【0031】
本発明は、特定実施形態を参照して説明されている。実施形態は単なる例示であり、どのような場合にも限定されるものと見なされるべきでない。本発明の構成は上述の説明よりもむしろ請求項によって与えられ、請求の範囲に含まれるあらゆる変形及び等価構成は、それに含まれることが意図されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ブルートゥースシステムに従うマスタ及び1つ以上のスレーブを有するピコネットを示す図である。
【図2】 ブルートゥースシステムに従うマスタ及び1つ以上のスレーブを有するピコネットチャネルのタイミングを示す図である。
【図3】 ブルートゥースシステムに従うパケットフォーマットを示す図である。
【図4A】 マスタ及びスレーブ間のFHリンク及び高速リンクを示す図である。
【図4B】 マスタ及びスレーブ間のFHリンク及びスレーブ間の高速リンクを示す図である。
【図5】 本発明の実施形態に従う、マスタ及びスレーブA、B及びC間のFHリンクとマスタ及びスレーブ間の高速リンクを示す図である。
【図6】 本発明の別の実施形態に従うスレーブB及びC間の高速リンクを示す図である。
【図7】 RSSI測定結果及びHSリンクの選択を示す図である。
【図8】 本発明の実施形態に従うFHリンク及びHSリンク間の周波数相互作用を示す図である。
【図9】 本発明の実施形態に従う同一無線帯域を使用するFHリンク及びHSリンク上のキャリヤ割当を示す図である。
【図10】 本発明の実施形態に従うスレーブB及びCを追跡するビーコンを示す図である。
Claims (4)
- 周波数スペクトル内の複数のタイムスロットを使用して通信する方法であって、
第1通信ユニット及び第2通信ユニット間で、前記複数のタイムスロット群とそれに関係するホッピングキャリヤ周波数群とを有する周波数ホッピングトラフィックチャネルを確立する工程と、
前記第1通信ユニット及び前記第2通信ユニット間で、自身に関係する周波数スペクトル内の位置を有する定常トラフィックチャネルを確立する工程と、
前記第1通信ユニット、前記第2通信ユニット及び第3通信ユニット間で前記周波数ホッピングトラフィックチャネルを確立する工程と、
前記第2通信ユニット及び前記第3通信ユニット間で前記定常トラフィックチャネルを確立する工程とを備え、
前記周波数ホッピングトラフィックチャネルは、前記定常トラフィックチャネルの位置を避ける
ことを特徴とする方法。 - 前記第1通信ユニットはマスタ通信ユニットであり、
前記第2通信ユニット及び前記第3通信ユニットはスレーブ通信ユニットであり、
更に、前記周波数ホッピングトラフィックチャネルを介して、前記マスタ通信ユニットから1つ以上の前記スレーブ通信ユニットへ、前記定常トラフィックチャネルを解放し、かつ前記周波数ホッピングトラフィックチャネルへ復帰することを前記1つ以上のスレーブ通信ユニットに対し指示するビーコンパケットを定期的に送信する工程とを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 周波数スペクトル内の複数のタイムスロットを使用して通信する装置であって、
第2通信ユニットに接続されている第1通信ユニットを備え、
前記第1通信ユニットは、
前記第1通信ユニット及び前記第2通信ユニット間の、自身に関係する前記複数のタイムスロット群とを有する周波数ホッピングトラフィックチャネルを確立し、
前記第1通信ユニット及び前記第2通信ユニット間の、自身に関係する周波数スペクトル内の位置を有する定常トラフィックチャネルを確立し、
前記第1通信ユニット、前記第2通信ユニット及び第3通信ユニット間で前記周波数ホッピングトラフィックチャネルを確立し、
前記第2通信ユニット及び前記第3通信ユニット間の前記定常トラフィックチャネルを確立する、
ように構成され、
前記周波数ホッピングトラフィックチャネルは前記定常トラフィックチャネルの位置を避ける
ことを特徴とする装置。 - 前記第1通信ユニットはマスタ通信ユニットであり、
前記第2通信ユニット及び前記第3通信ユニットはスレーブ通信ユニットであり、
前記第1通信ユニットは、更に、前記周波数ホッピングトラフィックチャネルを介して、前記マスタ通信ユニットから1つ以上の前記スレーブ通信ユニットへ、前記定常トラフィックチャネルを解放し、かつ前記周波数ホッピングトラフィックチャネルへ復帰することを前記1つ以上のスレーブ通信ユニットに対し指示するビーコンパケットを送信するように構成されている
ことを特徴とする請求項3に記載の装置。
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