JP4651852B2 - 無線通信システムにおけるチャネル選択方法及び加入者局 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信システム、より詳細には、送信器及び受信器をそれぞれ有する複数の加入者局と上記無線通信システム内の通信に利用可能である複数のチャネルとを含み、夫々の送信器及び受信器を使用し上記加入者局の間で情報を独立して交換することが可能である屋内ネットワーク用のチャネルエンタリング方法に関する。
【０００２】
本発明は更に無線通信システム用の加入者局に関する。
【０００３】
【従来の技術】
現在、家庭またＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）において、ＴＶ、パーソナルコンピュータ、ステレオシステム、電話機等の全ての種類の装置を１つに接続しようとする開発が行われている。例えば同じ共同住宅又は同じ建物において、１つの領域内に配置され、専用ユーザのグループに属する幾つかの装置は、いわゆるクラスタの一部と考えられる。これは当該の建物の外側にある最寄の局を含む場合がある。クラスタ内の装置の間、及び選択的にクラスタ内の装置と他の最寄のクラスタ内の局との間の情報交換は、無線ＲＦ通信に基づいている場合がある。しかし、無線及び有線ＲＦ通信の組合わせも与えられる場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
装置の間及び／又は外側の局との間のＲＦ通信の為に使用可能であるＲＦチャネルの個数は限られている。互いに通信し合うクラスタ内の装置、及び／又は選択的に異なるクラスタ内の装置は、複数の時間スロット及び／又は周波数スロットを分けることによって１つのチャネル（又は選択的に１つ以上のチャネル）を使用する。これは通常、干渉問題は生じない。様々なクラスタ内の装置及び局は、特定の条件下（距離、干渉レベル等）では通信に利用可能であるＲＦチャネルを使用／再使用する場合がある。従って、他のクラスタ内の装置からの通信信号は、多くの場合、関心のクラスタ内の装置の通信に対し干渉問題を生じさせる。高い通信トラフィックの状態では、干渉されることによって同じチャネルを再使用することは阻止され、また、利用可能なチャネルがない場合には、所望のサービスの利用が遮断される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
矛盾する状態を防ぐために、通信するのに好適であるチャネルをエンタリングし使用する前に各装置はチャネル試験処理をそれぞれ行う。チャネル試験処理では、好適なチャネルは通信パラメータに基づいて無線通信、好適には好適なチャネルを介する最適化された通信が可能であるかどうか試験される。
【０００６】
本発明は、通信チャネル効率を改善する無線通信システム用のチャネルエンタリング方法を開示することを目的とする。
【０００７】
開示される方法は、
送信器及び受信器をそれぞれ有する複数の加入者局（Ｓ１乃至Ｓｎ，ｎ＞２）を有する無線通信システムにおけるチャネル選択方法であって、該無線通信システム内の通信に利用可能である複数のチャネルと、加入者局夫々の送信器及び受信器とを使用して上記加入者局（Ｓ１乃至Ｓｎ）同士の間で情報を交換することが可能であり、当該方法は、
ａ）第１の組の通信参照パラメータ（Ｉ１，Ｍ１）による全方向性のアンテナ又はアンテナ配置を用いて、上記複数の加入者局（Ｓ１乃至Ｓｎ）のうちの第１の加入者局（Ｓｘ，１＜ｘ＜ｎ）と第２の加入者局（Ｓｙ，１＜ｙ＜ｎ）との間の通信に利用可能である上記複数のチャネルのうちのチャネルの群（Ｃ１乃至Ｃｍ，ｍ＞２）を試験する段階と、
ｂ）上記チャネルの群（Ｃ１乃至Ｃｍ）のうちのチャネル（Ｃｘ，１＜ｘ＜ｍ）が上記第１の組の通信参照パラメータ（Ｉ１，Ｍ１）を満たす場合に、上記チャネルを上記第１の加入者局（Ｓｘ）と上記第２の加入者局（Ｓｙ）との間の無線通信用に選択する段階と、
ｃ）上記選択されたチャネル（Ｃｘ）を、第２の組の通信参照パラメータ（Ｉ２，Ｍ２）による指向性アンテナによって試験する段階と、
ｄ）上記選択されたチャネル（Ｃｘ）が上記第２の組の通信参照パラメータ（Ｉ２，Ｍ２）を満たす場合に、上記選択されたチャネル（Ｃｘ）を上記第１の加入者局（Ｓｘ）と上記第２の加入者局（Ｓｙ）との間及び更なる加入者局の間の更なる無線通信用として選択する段階とを含む方法である。
【０００９】
開示される方法は、チャネル利用率又はチャネル効率を改善し、また無線通信システムにおけるチャネルのより頻繁な使用（再使用）による悪影響を阻止する。指向性アンテナによるチャネル試験から得られる情報に基づいて、第２の通信参照パラメータが与えられ、これは選択されたチャネルが更なる通信の為に使用されるかどうかを決めるよう使用される。チャネルエンタリング方法におけるチャネル試験に指向性アンテナを使用することは、探求された通信方向とは異なる１つの方向に比較的高い干渉出力を有するチャネルと、全方向において比較的高い干渉出力を有するチャネルとを区別することを可能にする。主な干渉材の方向とは反対側の方向に配置される局への接続に対しては少なくとも要求がそれほど厳しくない幾つかの他の通信参照パラメータが受理され得る。指向性アンテナ検出から得られる結果を考慮すると、無線通信システム内の加入者局の間における正確な通信に必要な通信パラメータを満たすチャネルがエンタリングされる可能性が増加する。従って、開示される方法は、システム内の無線通信の効率を改善し、無線通信システム内の全体としての誤り率を減少させる。
【００１０】
実施例の更なる利点は従属項から明らかとなる。
【００１１】
本発明は更に請求項１１及び１２に記載される無線通信システム用の加入者局に関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
混合型の周波数及び時分割多重化通信システムの概要はＥＰ−Ａ０８５３４００に記載される。従って、本発明の開示では上記特許、特にチャネルエンタリング処理の開示について参照する。
【００１３】
図１は、複数の加入者局Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４を有するＲＦ通信システムを示す。３つの加入者局Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３は共同住宅又は建物としての領域又はクラスタ１内に配置される。１つの加入者局Ｓ４はクラスタ１の外側に配置される。加入者局Ｓ４は、原則的に加入者局Ｓ１、Ｓ２、及び／又はＳ３によって受信されることが可能であるＲＦ情報を送信する送受信局である。更に、ＲＦ信号はクラスタ内の加入者局Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３の間で独立して交換されることが可能である。加入者局Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３によって信頼度が高く受信されないが加入者局Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３の場所において干渉レベルを発生させる幾つかの加入者局（図示せず）がある場合がある。加入者局Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３は、例えばＴＥＳ、パーソナルコンピュータ、ステレオシステム、電話機等を含むＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）の一部である場合がある。
【００１４】
加入者局Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の間、また加入者局Ｓ４と更なる加入者局（図示せず）との間、及び選択的に加入者局Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４の間における通信のために利用可能であるＲＦチャネルの数は限られている。加入者局Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４は、多数のチャネルの時間スロット及び／又は周波数スロットを分けること、又適当である場合には（例えば異なるクラスタの）異なるチャネルを使用することによって通信の為に利用可能であるＲＦチャネルを使用する。
【００１５】
チャネルは２つ以上の加入者局、例えば加入者局Ｓ１と加入者局Ｓ２との間の通信に使用される前に、チャネルを介する無線通信の為に必要な要件を満たしているかどうか確認するために試験される。チャネルの通信に対する有用性を試験するために通信参照パラメータの組が使用される。一般的に通信参照パラメータは、チャネルの伝送品質を監視するために使用される。チャネル獲得又はチャネルエンタリング処理はチャネルが使用可能であるか又は使用中であるかどうか確認することによって開始される。
【００１６】
図２はチャネル試験に使用される通信参照パラメータの例を示す。チャネル試験処理の際に、加入局Ｓ１とＳ２との間の通信の為に使用可能であるチャネルと使用中のチャネルとをそれぞれ分けるために、特定の干渉出力参照値Ｉ１又はＩ２、及び／又は、特定の限界Ｍ１又はＭ２が与えられる。干渉出力参照値Ｉ１及びＩ２は、試験下の無線通信以外の無線通信によって生じる干渉出力の異なるレベルを表す。試験処理は、例えば、比較的弱い信号を検出し、システム適合型信号と（異なる影響を有する場合があり、異なるパラメータの組を与える場合もある）干渉等とを区別することができるよう受信したチャネル信号と既知の（仮定される）パターン又はシーケンスに相関させるといったより洗練された方法を含む場合もある。
【００１７】
更にチャネル試験処理は、加入者局Ｓ１とＳ２の間の通信に影響を与え、チャネル効率又は通信品質を更に低下させる可能性のあるより悪い条件（例えば、動く加入者局、及び／又は、関心のクラスタ内における別の局及び／又は現行（動作中）の干渉するクラスタに属する局に切替わること）に対し限界Ｍ１及びＭ２を考慮する必要がある。どのような場合においても、各干渉出力参照値Ｉ１又はＩ２と、各限界Ｍ１又はＭ２との和（Ｉ１＋Ｍ１；Ｉ２＋Ｍ２）は、許容可能な干渉出力Ｐａ（図２参照）よりも低くなくてはならない。許容可能な干渉出力Ｐａも特徴チャネルパラメータである。通信のための許容可能な干渉出力Ｐａはシステム内においてある程度固定されるパラメータであり、従って一定であると見なされる。このパラメータは、例えば最大送信出力、許容アンテナの種類、周波数範囲、誤り訂正方法等の通信システム内の他のパラメータによって決められる。
【００１８】
従って、余裕を持つためにはチャネル試験には比較的大きい限界Ｍ１又はＭ２が与えられなければならない。これはおそらく、理論値又は装置の配置が既知である場合に得られるような値をかなり超えるチャネル利用率又はチャネル効率をもたらす。適当な限界が与えられず、他の手段がとられないときには、通信は部分的に中断される、又は様々なクラスタにおいて通信システムが故障する場合がある。このような通信への悪影響を阻止するために、比較的広い限界がチャネル試験に使用される。従って限界は通信のための安全範囲として考えられる。ローカル条件（近隣のクラスタにおけるより多くの通信トラフィック、通信の際に変更された位置等）が通信の際に変わる場合においても、上記限界によって通信は中断されない。
【００１９】
最小の入力出力Ｐｍ（図２参照）と干渉出力参照値Ｉ１又はＩ２との差は、時に干渉距離と称される。図２には、送信出力Ｐｔと公称入力出力Ｐｎが示される。
【００２０】
以下に２つの加入者局、例えば加入者局Ｓ１と加入者局Ｓ２との間の無線通信に使用される例えばＲＦチャネルのようなチャネルにエンタリングする方法を説明する。
【００２１】
最初に、加入者局Ｓ１は非常に要求の厳しい通信パラメータＩ１’及びＭ１’の組を使用しチャネル試験を行う。この試験では全方向性アンテナが使用される。説明される実施例では、通信参照パラメータは、干渉出力参照値Ｉ１’及び限界Ｍ１’（図２参照）を含む。しかし、新規のチャネルエンタリング方法は、チャネル試験に使用される通信参照パラメータの個数及び性質に関係しない。上記のパラメータは非常に要求が厳しいので（例えば許容可能な干渉出力Ｐａから３０ｄＢの限界が要求される）、特に小さい領域に多数の共同住宅が集中する大都市においては、チャネル試験から時としてよい結果を得られない。従って、どの試験されたチャネルもこれらのパラメータを満たさないときには、加入者局Ｓ１は図２に示される要求度の低い通信パラメータＩ１及びＭ１の組を使用しチャネルを試験する。この段階でも、試験は全方向性アンテナを使用して行われる。
【００２２】
次に、少なくとも１つの試験されたチャネルが加入者局Ｓ１と加入者局Ｓ２との間の通信のための通信参照パラメータＩ１及びＭ１の組を満たすとき、上記少なくとも１つのチャネルは選択され、チャネルは加入者局Ｓ１と加入者局Ｓ２との間の第１の無線通信の為にエンタリングされる。通信を開始することを希望する加入者局が、サービスを確立するためのチャネルを選択する。
【００２３】
限界Ｍ１は、（指向性アンテナを用いることのない場合に使用されるはずである）理論最適値よりも下となるよう選択されることが好適である。これによって、以下に示す試験段階に更なるチャネルが含まれることを可能にする。
【００２４】
次に別の試験段階において、上記少なくとも１つのチャネルの選択を見直すために指向性アンテナが使用される。指向性アンテナによって、第１の加入者局Ｓ１と第２の加入者局Ｓ２との間で伝送された通信信号の信号到来角が検出される。これは、例えば加入者局Ｓ１が「通信要求信号」を送信する間に加入者局Ｓ２によって行われる。更に、指向性アンテナによって、無線通信システム内の他の通信による主な干渉信号の信号到来角が検出される。この試験の段階では、もう一方の（対応する）加入者局、即ち加入者局Ｓ２が試験を行う場合は加入者局Ｓ１が信号を送信していないことを要求する（チャネルは部分的にのみ使用され、信号は特定の時間の間オフにされる）。
【００２５】
次に、通信信号のピーク信号の検出された信号到来角と干渉信号のピーク信号の検出された信号到来角が比較される。
【００２６】
図３は本発明に使用され得る指向性アンテナの断面図を示す。このアンテナは、データ通信の為に別々に使用されるか又は組み合わされて使用されることが可能である３つの異なるアンテナ棒Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３から構成される。各アンテナ棒には１２０°の開きの角度を有する「Ｖ」字型の反射器を有する。反射器は、開きの角度内の方向以外の方向からの放射からアンテナ棒を遮断するよう作用する。このような種類の指向性アンテナは比較的単純であり、携帯用装置に使用することも可能である。他にも本発明に使用することが可能である指向性アンテナの種類がある。第１のチャネル試験では、全ての異なるアンテナ棒は組合わせて使用され得る。信号の方向を決めるためにはアンテナ棒は受信の際に別々に使用される。
【００２７】
信号到来角の比較の結果に基づいて、他の通信参照パラメータＩ２及びＭ２の組が与えられる。加入者局Ｓ１と加入者局Ｓ２との間の第１の通信の為に選択された／エンタリングされた上記少なくとも１つのチャネルは、その選択されたチャネルが通信参照パラメータＩ１及びＭ１より要求が厳しくても厳しくなくてもよい上記他の通信参照パラメータＩ２及びＭ２を満たすときに、加入者局Ｓ１と加入者局Ｓ２との間、また同じクラスタ内の更なる加入者局との間の更なる無線通信に選択される。従って、「見直し試験」を行った加入者局、例えば前に仮定したように、加入者局Ｓ１が「通信要求信号」を送信する際の加入者局Ｓ２は「チャネル受理信号」を送信する。
【００２８】
通信信号のピーク信号の検出された信号到来角と干渉信号のピーク信号の検出された信号到来角とが等しい、又は略等しい、即ち通信信号と干渉信号とが略同じ方向から到着する場合は、他の通信参照パラメータの組Ｉ２及びＭ２に対し、比較的低い値の干渉出力Ｉに対応する比較的高い値の限界Ｍが与えられる。通信信号のピーク信号の検出された信号到来角と干渉信号のピーク信号の検出された信号到来角とが約１８０°の差がある、即ち通信信号と干渉信号とは略反対の方角から到着する場合は、高い値の干渉出力Ｉに対応する低い値の限界Ｍが与えられる。
【００２９】
通信信号と干渉信号とが略反対の方角から到着するときは、Ｉ１よりも高いＩ２（図２参照）に対応するＭ２の値は、Ｍ１の値よりも下に選択されることが好適である。一方で、ある条件下では、試験結果は第１の場合（通信信号と干渉信号が同様の到来角を有する）では無視される場合がある。例えば、加入者局Ｓ２が当該の試験を行うと、Ｉ１及びＭ１に基づき加入者局Ｓ１によって行われた前の試験は上記第１の場合を含むものであることが推定される。これは、第１の場合では加入者局Ｓ１は（線Ｓ１−Ｓ２の外側になければならない）干渉源により近いという事実による。
【００３０】
通信信号のピーク信号の検出された信号到来角と干渉信号のピーク信号の検出された信号到来角との間の差が上述された２つの位置（約０°及び約１８０°）の間にある場合は、他の通信参照パラメータの組Ｉ２及びＭ２に対し中間値が与えられる場合もある。
【００３１】
通信パラメータＩ１及びＭ１の組に基づいて無線通信システム内の通信に利用可能であるチャネルを試験する際に、通信パラメータＩ１及びＭ１を満たすチャネルがない場合には、新しいチャネルのグループを試験するために少なくとも１つの更なる通信パラメータＩ３及びＭ３の組が与えられる。少なくとも１つの更なる通信パラメータＩ３及びＭ３は、パラメータＩ１及びＭ１に基づく通信と比較しても十分な品質を有する、加入者局Ｓ１と加入者局Ｓ２との間の無線通信の為のチャネルを与えるよう選択され、それにより情報が加入者局Ｓ１と加入者局Ｓ２との間で伝送される。
【００３２】
本発明の更なる面では、加入者局Ｓ１と加入者局Ｓ２との間の無線通信のために選択されエンタリングされる上記少なくとも１つのチャネルは、準備的な選択として考えられる場合もある。準備的に選択されるチャネルは加入者局Ｓ１と加入者局Ｓ２との間の第１の設定の通信に使用される場合がある。準備的に選択されるチャネルは後に「両側において」、即ち加入者局Ｓ１の側と加入者局Ｓ２の側においてそれぞれ見直しされ、「両側」において十分な伝送品質で通信が行われ得る場合のみ、加入者局Ｓ１と加入者局Ｓ２との間の更なる通信のために選択されることが可能である。これは、例えば、両方向（Ｓ１→Ｓ２及びＳ２→Ｓ１）における伝送が長期に亘って十分に低い誤り率が得られることを含む場合がある。後からの見直しのために、指向性アンテナが使用される場合がある。
【００３３】
説明されたチャネルエンタリング方法は本質的に第１のチャネル選択及び通信パラメータの組から独立していることを理解するものとする。どのような場合においても、第１の通信用のチャネルにエンタリングした後では、上記第１の選択は指向性アンテナによって見直しされる。各加入者局に指向性アンテナが具備されることが必須である場合には、指向性アンテナによるチャネルの確認が保証されるので通信参照値Ｉ１’及びＭ１’による一番最初の試験は省略されることが可能である。
【００３４】
当業者は、上述されたチャネルエンタリング方法は全ての加入者局Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４によって行われることが可能であり、従って無線通信システム内における全体的な通信効率が改善されることを理解するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線通信システムを示す図である。
【図２】異なる通信参照パラメータが示される図である。
【図３】本発明に使用される指向性アンテナの例を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ 加入者局
Ｐａ 許容可能な干渉出力
Ｐｔ 送信出力
Ｐｎ 公称入力出力
Ｉ 干渉出力
Ｍ 限界
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ アンテナ棒

Claims (7)

1. 送信器及び受信器をそれぞれ有する複数の加入者局（Ｓ１乃至Ｓｎ，ｎ＞２）を有する無線通信システムにおけるチャネル選択方法であって、該無線通信システム内の通信に利用可能である複数のチャネルと、加入者局夫々の送信器及び受信器とを使用して上記加入者局（Ｓ１乃至Ｓｎ）の間で情報を交換することが可能であり、当該チャネル選択方法は、
   ａ）第１の組の通信参照パラメータ（Ｉ１，Ｍ１）による全方向性のアンテナ又はアンテナ配置を用いて、上記複数の加入者局（Ｓ１乃至Ｓｎ）のうちの第１の加入者局（Ｓｘ，１＜ｘ＜ｎ）と第２の加入者局（Ｓｙ，１＜ｙ＜ｎ）との間の通信に利用可能である上記複数のチャネルのうちのチャネルの群（Ｃ１乃至Ｃｍ，ｍ＞２）を試験する段階と、
   ｂ）上記チャネルの群（Ｃ１乃至Ｃｍ）のうちのチャネル（Ｃｘ，１＜ｘ＜ｍ）が上記第１の組の通信参照パラメータ（Ｉ１，Ｍ１）を満たす場合に、上記チャネルを上記第１の加入者局（Ｓｘ）と上記第２の加入者局（Ｓｙ）との間の無線通信用に選択する段階と、
   ｃ）上記選択されたチャネル（Ｃｘ）を、第２の組の通信参照パラメータ（Ｉ２，Ｍ２）による指向性アンテナによって試験する段階と、
   ｄ）上記選択されたチャネル（Ｃｘ）が上記第２の組の通信参照パラメータ（Ｉ２，Ｍ２）を満たす場合に、上記選択されたチャネル（Ｃｘ）を上記第１の加入者局（Ｓｘ）と上記第２の加入者局（Ｓｙ）との間及び更なる加入者局の間の更なる無線通信用として選択する段階とを含むチャネル選択方法。
2. 上記第１の組の通信参照パラメータは第１の干渉値（Ｉ１）及び／又は上記第１の干渉値（Ｉ１）からの偏差に対する第１の限界（Ｍ１）に関連し、上記第２の組の通信参照パラメータは第２の干渉値（Ｉ２）及び／又は上記第２の干渉値（Ｉ２）からの偏差に対する第２の限界（Ｍ２）に関連する、請求項１記載のチャネル選択方法。
3. 上記段階ｃ）は更に、
   上記第１の加入者局（Ｓｘ）と上記第２の加入者局（Ｓｙ）との間で、上記第１の加入者局（Ｓｘ）及び上記第２の加入者局（Ｓｙ）のうちのどちらかの加入者局によって送信される通信信号の信号到来角を検出する段階と、
   上記無線通信システム内の加入者局の間の他の通信によって生じる干渉信号の信号到来角を検出する段階と、
   上記通信信号のピーク信号について検出された信号到来角と、上記干渉信号のピーク信号について検出された信号到来角とを比較する段階を含む、請求項１又は２に記載のチャネル選択方法。
4. 上記通信信号の上記ピーク信号について検出された信号到来角と上記干渉信号の上記ピーク信号について検出された信号到来角とが等しい場合は、上記第２の組の通信参照パラメータ（Ｉ２，Ｍ２）に対して、低い値の上記干渉出力Ｉに対応する高い値の上記限界Ｍを与える一方、
   上記通信信号の上記ピーク信号について検出された信号到来角と上記干渉信号の上記ピーク信号について検出された信号到来角との間に約１８０°の差がある場合は、上記第２の組の通信参照パラメータ（Ｉ２，Ｍ２）に対して、高い値の上記干渉出力Ｉに対応する低い値の上記限界Ｍを与える、請求項１記載のチャネル選択方法。
5. 上記通信信号の上記ピーク信号について検出された信号到来角と上記干渉信号の上記ピーク信号について検出された信号到来角との間の差が、０°の位置及び１８０°の位置により規定される範囲内にある場合は、上記第２の組の通信参照パラメータ（Ｉ２，Ｍ２）に対し中間値Ｉ２ｉ及びＭ２ｉ（ただしＭ２_１８０＜Ｍ２ｉ＜Ｍ１及びＩ２_１８０＞Ｉ２ｉ＞Ｉ１）を与える、請求項４記載のチャネル選択方法。
6. 当該方法は、少なくとも１つの他の対の加入者局（Ｓｊ及びＳｋ；１＜ｊ＜ｎ，ｊ≠ｘ，１＜ｋ＜ｎ，ｋ≠ｙ）の間の通信のためのチャネルを選択するために使用される、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のチャネル選択方法。
7. 指向性アンテナと、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のチャネル選択方法を実行する手段を有する無線データ通信システム用の加入者局。

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