(57)【要約】  無線通信ネットワークにおけるパケットを送信する方法及び装置を提示する。パケットは、同期ヘッダ、物理層ヘッダ、及びペイロードを含むように構成される。プリアンブル及びフレームの区切りの開始部が同期ヘッダ内に挿入される。複数の固定長の三値シーケンスがフレームの区切りの開始部内に任意の順序で挿入され、次いでパケットが送信される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワークにおけるパケットを送信する方法であって、
同期ヘッダ、物理層ヘッダ、及びペイロードを含むパケットを構築すること、
前記同期ヘッダ内にプリアンブル及びフレームの区切りの開始部を挿入すること、
前記フレームの区切りの開始部内に三値コードの任意のシーケンスを挿入することであって、各コードは固定長の三値シーケンスを表すこと、
前記パケットを送信すること
を含む、方法。
【請求項２】
前記三値コードは０、＋１、又は−１であり、各コード０は前記固定長を有するゼロのシーケンスに対応し、各コード＋１は前記プリアンブルにおける前記固定長の完全に安定している三値シーケンスを表し、各コード−１は前記プリアンブルにおける前記完全に安定している三値シーケンスの符号反転を表す、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フレームヘッダの前記開始部における最初の８コードの順序及び配列は、次の８コードと同一であり、残りのコードは任意である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記固定長は２ｎ−１である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記フレームの区切りの開始部内に６４の任意の三値コードが存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記三値コードの任意のシーケンスはＳｕによって表され、前記完全に安定している三値シーケンスはＳｉによって表され、前記フレームの区切りの開始部は、
【数１】
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のクロネッカー積である、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
受信機のクロックを前記フレームの区切りの開始部に従って同期させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
受信機は前記フレームの区切りの開始部からの統計的多重化利得を取得する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ネットワークはIEEE 802.15.4a標準規格に従って設計される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
無線通信ネットワークにおけるパケットを送信する装置であって、
同期ヘッダ、物理層ヘッダ、及びペイロードを含むパケットを構築する手段と、
前記同期ヘッダ内にプリアンブル及びフレームの区切りの開始部を挿入する手段と、
前記フレームの区切りの開始部内に三値コードの任意のシーケンスを挿入する手段であって、各コードは固定長の三値シーケンスを表す、手段と、
前記パケットを送信する手段と
を備える、装置。
【請求項１１】
受信機のクロックを前記フレームの区切りの開始部に従って同期させる手段をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記受信機は前記フレームの区切りの開始部からの統計的多重化利得を取得する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ネットワークはIEEE 802.15.4a標準規格に従って設計される、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には無線通信に関し、より詳細には通信パケットにおけるプリアンブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２に示されるように、通常、従来技術の無線パケット２００は、同期ヘッダ（ＳＨＲ）２１０、物理層ヘッダ（ＰＨＲ）２２０、及びデータのペイロード２３０から成る。ＳＨＲ２１０は、プリアンブル２４０及びフレームの区切りの開始部（ＳＦＤ）２５０を含む。
【０００３】
ＳＨＲは、信号取得、信号同期及びレンジングを達成するのに使用される。ＳＦＤ２５０は、プリアンブル２４０の終了部、ＳＨＲヘッダ２１０の終了部、及びＰＨＲ２２０の開始部を検出するのに使用される。すなわち、ＳＦＤ２５０は、ＳＨＲとＰＨＲとの間の区切りとしての役割を果たす。
【０００４】
代替的な物理層のための開発中のIEEE 802.l5.4a標準規格の作業部会は、プリアンブル２４０及びＳＦＤ２５０の構造を標準化している。参照により本明細書に援用されるIEEE Draft P802.15.4a/D2, April, 2006によれば、プリアンブル２４０は、図１に示されるように、８つの同一の、固定長の完全に安定している三値符号（Ｓｉ）の三値シーケンス（ＰＢＴＳ）１１０の繰返しを有する。すなわち、すべてのＸは同じである。
【０００５】
図３に示されるように、三値符号（Ｓｉ）１１０は、正（＋）の極性を有するパルス３２０、負（−）の極性を有するパルス３３０、またはゼロ（０）の乗数を有するパルス３４０とすることができる。各パルスは、パルス繰返し間隔（ＰＲＩ）３１０によって次のパルスから分離されている。図３におけるＰＢＴＳ１１０は、符号Ｓ１に関して図３に示されるように、サイドローブの周囲の自己相関ピークがゼロであるという意味において、完全な周期的自己相関特性を有する。
【０００６】
図２は、IEEE Draft P802.15.4a/D2標準規格において指定されているＳＦＤ２５０を示している。ＳＦＤも、同一の基本パターンＸ２６０の繰返しを含む周期構造を有する。ＳＦＤ２５０における基本パターンＸ２６０の繰返しが、周期性を生成する。周期性は、繰返しによる統計的多重化利得を達成するのを助ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＳＦＤは、受信機がＳＦＤ２５０のいずれの部分が受信されているかを判断するのを助けるために、任意の、非周期的なパターンを有しなければならない。したがって、基本パターンＸの繰返しによって達成される統計的多重化利得を犠牲にすることなく、周期性を除去することによってＳＦＤを改善することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
方法及び装置は、無線通信ネットワークにおけるパケットを送信する。送信されるパケットは、同期ヘッダ、物理層ヘッダ、及びペイロードを含む。同期ヘッダは、プリアンブル及びフレームの区切りの開始部を含む。フレームの区切りの開始部は、任意のパターンの固定長の三値シーケンスを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、受信機の受信されるパケットに対する同期を改善すると共に、フレームの区切りの開始部（ＳＦＤ）の検出を改善する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態は、IEEE Draft P802.15.4a/D2, April, 2006に記載されている開発中のIEEE 802.15.4a標準規格に従って設計される無線通信ネットワークにおけるパケット構造のための構造を提供する。IEEE Draft P802.15.4a/D2は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【００１１】
図４に示されるように、パケット４００は、同期ヘッダ（ＳＨＲ）４１０、物理層ヘッダ（ＰＨＲ）４２０、及びデータのペイロード４３０を含む。ＳＨＲ４２０は、プリアンブル４４０及びフレームの区切りの開始部（ＳＦＤ）４５０を含む。
【００１２】
プリアンブル４４０は、図１に示されるように、選択されたＰＢＴＳ１１０の繰返しを含む。
【００１３】
本発明の一実施の形態によるＳＦＤ構造は、IEEE Draft P802.15.4a/D2標準規格において指定されているＳＦＤ構造とは異なる。ＳＦＤ４５０は、一定のコア（constant core）と可変サフィックスとのＮ個の繰り返される対、４６０及び４６５、４７０及び４７５、４８０及び４８５、．．．、４９０及び４９５を含む。サフィックスは、カウンタとも呼ばれ得る。
【００１４】
一定のコアのＮ個の繰返しが存在する場合、Ｎ個の異なるサフィックスすなわちカウンタが存在する。
【００１５】
コアの１つの構造は、三値符号｛−Ｓｉ，０，０，０，Ｓｉ，−Ｓｉ｝を含む。Ｎが４である場合、４つの異なるサフィックスを指定することができる。
【００１６】
図５に示されるように、最初のサフィックスをＣｌ＝｛０，０｝４６５、２番目のサフィックスをＣ２＝｛０，−Ｓｉ｝４７５、３番目のサフィックスをＣ３＝｛０，−Ｓｉ｝４８５、また、４番目のサフィックスをＣ４＝｛Ｓｉ，−Ｓｉ｝４９５とすることができる。
【００１７】
各サフィックスが上述したような異なるパターンの三値符号を有する場合、受信機は所与の時刻において受信される繰返しの数を求めることができる。これによって、受信機のクロックを、一切不明確にすることなくＳＦＤ４５０内で相対的に同期させることが可能となる。
【００１８】
さらに、受信機は、ＳＦＤ４５０の一定のコアの繰返しからの統計的多重化利得を依然として取得することができる。
【００１９】
自己相関の改善
上述したようなカウンタ手法に伴う問題は、ＳＦＤが全体として良好な自己相関関数を有しないことである。自己相関関数は、高いサイドローブを含む。したがってそれによって、IEEE Draft P802.15.4a/D2, April, 2006における検出性能と比較して検出性能が改善される。しかしながら、この改善は不十分である。
【００２０】
本発明のこの実施の形態は、IEEE Draft P802.15.4a/D2, April, 2006及びまた親出願に記載されているパケット構造に対する改善としてのパケット構造を指定する。この実施の形態によれば、パケット６００は、同期ヘッダ（ＳＨＲ）６１０、物理層ヘッダ（ＰＨＲ）６２０及びペイロード６３０を含む。
【００２１】
ＳＨＲ６１０は、プリアンブル６４０及びフレームの区切りの開始部（ＳＦＤ）６５０を含む。プリアンブル６４０は、上述したような完全に安定している三値シーケンス（ＰＢＴＳ）１１０の選択されたものの繰返しを含む。すなわち、プリアンブルにおける複数のＰＢＴＳ１１０はすべて同一である。
【００２２】
ＳＦＤ６５０のこの構造は、IEEE Draft P802.15.4a/D2, April, 2006における構造とは異なる。この実施の形態によるＳＦＤは、コード６６０の任意のシーケンス、たとえば、６４コードを含む。各コードは、固定長の２ｎ−１の三値シーケンス、たとえば、３１、６３、又は１２７の長さを表すことができる。コードが０である場合、固定長シーケンス６６１はすべてゼロである。コードが＋１である場合、シーケンス１１０はプリアンブルにおけるシーケンスのようにＳｉであり、コードが−１である場合、シーケンス１１０は−Ｓｉ、すなわちプリアンブルにおけるＰＢＴＳ１１０の符号反転である。
【００２３】
ＳＦＤ６５０の構築は、図７におけるような２つのコードのクロネッカー積として説明することができる。具体的には、この実施の形態では、ＳＦＤ６５０は、三値コードの任意のシーケンスＳｕ７００、たとえば、６４コード、及び選択される固定長の三値コード７０１、たとえば、Ｓｉ、−Ｓｉのクロネッカー積である。Ｓｕにおける三値コードが０である場合、クロネッカー積は結果としてすべてゼロのシーケンスとなる。クロネッカー演算の後、ＳＦＤシーケンス全体に関する以下の式が得られる。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
式中、記号
【００２６】
【数２】
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【００２７】
はクロネッカー積を表し、ＳＦＤ６５０の全体の長さは、
６４×３１＝１９８４
である。
【００２８】
一実施の形態では、最初の８コード６６０の順序及び配列は、２番目の８コードと同一の、たとえば、｛０，０，＋１，＋１，−１，０，−１，０，０，０，＋１，＋１，−１，０，−１，０｝であり、残りのコードの順序及び配列は任意である。
【００２９】
上述のような任意の構造を有するＳＦＤ６５０を有することの利点は、シーケンス６５０が高いピーク対サイドローブ比を有することであり、これによって、検出性能が改善される結果となる。
【００３０】
一実施の形態では、検出性能を最大化する最適な三値コードは、以下の任意のシーケンスのうちのいずれかとすることができる：
【００３１】
【数３】
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【００３２】
これらの任意のシーケンスは、経験的に決定される。
【００３３】
本発明を好ましい実施の形態の例として説明してきたが、本発明の精神及び範囲内でさまざまな他の適応及び変更を行うことができることは理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神及び範囲内に入るような、すべてのこのような変形及び変更を包含することである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】自己相関特性を有する、従来技術の長さ３１の三値符号のリストである。
【図２】IEEE Draft P802.15.4a/D2, April, 2006における開発中のIEEE 802.15.4a標準規格に従って設計された無線ネットワークのための従来技術のパケット構造のブロック図である。
【図３】時間領域における完全な周期的自己相関を有する長さ３１の三値符号、及び対応する自己相関関数の従来技術のタイミング図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるパケット構造のブロック図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるフレームの区切りの開始部（ＳＦＤ）の詳細なブロック図である。
【図６】本発明の別の実施の形態によるＳＦＤのブロック図である。
【図７】本発明の一実施の形態による、ＳＦＤを構築するクロネッカー演算のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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