(57)【要約】ローカルエリアネットワークのための適応的な帯域幅装置は、サービス品質（ＱｏＳ）の値の少なくとも１つの動作レンジを含むプログラマブルな帯域幅ＲＦ／ＩＦユニットと、プログラマブルな帯域幅ＲＦ／ＩＦユニットの前記少なくとも１つの動作レンジ内でパラメータを選択するベースバンド処理パラメータ選択ユニットと、プログラマブルな帯域幅ＲＦ／ＩＦユニットとベースバンド処理パラメータ選択ユニットとの間でアナログ及びデジタル通信を変換するＤ／Ａ及びＡ／Ｄ変換ユニットと、再構成可能な通信媒体を介して、少なくとも１つの他の装置との通信を送受信する送受信ユニットと、を有し、ベースバンド処理パラメータ選択ユニットは、前記少なくとも１つの他の装置の動作レンジ並びに再構成可能な通信媒体のデータ容量及びトラフィックボリュームを評価したのち、動作パラメータを選択する。システム及び方法は、装置の動作パラメータに関して情報を交換することを含み、装置は自己調整し、又はローカルエリアネットワークのニーズに従って動作パラメータを変更するように命令される。
2005535214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サービス品質の値の少なくとも１つの動作レンジを含む、プログラマブルな帯域幅ＲＦ／ＩＦユニットと、
前記プログラマブルな帯域幅ＲＦ／ＩＦユニットの前記少なくとも１つの動作レンジ内でパラメータを選択する、ベースバンド処理パラメータ選択ユニットと、
前記プログラマブルな帯域幅ＲＦ／ＩＦユニットと前記ベースバンド処理パラメータ選択ユニットとの間のアナログ及びデジタル通信を変換するＤ／Ａ及びＡ／Ｄ変換ユニットと、
再構成可能な通信媒体を介して、少なくとも１つの他の装置との通信を送受信する送受信ユニットと、
を有し、前記ベースバンド処理パラメータ選択ユニットは、前記少なくとも１つの他の装置の動作レンジ並びに前記再構成可能な通信媒体のデータ容量及びトラフィックボリュームを評価したのち、動作パラメータを選択する、適応的な帯域幅装置。
【請求項２】
前記装置及び前記少なくとも１つの他の装置は、動作パラメータ情報を交換する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置及び前記少なくとも１つの他の装置は、前記再構成可能な通信媒体上のネットワーク制御プログラムから、互いの動作パラメータ情報を受け取る、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記サービス品質の値は、データレート、ビット誤り率及びリアルタイムストリーミングレートのうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ベースバンド処理パラメータ選択ユニットは、周期的に、前記再構成可能な媒体のトラフィックボリュームを監視し、前記トラフィックボリュームの変化に基づいて、更新される動作パラメータを選択する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ベースバンド処理パラメータ選択ユニットは、前記再構成可能な通信媒体の予め決められた容量に対して用いられるＭＯＰＳ（１秒間に実行できる演算数を１００万単位で示した値）及びＭＩＰＳ（１秒間に実行できる命令数を１００万単位で示した値）の比に従って、前記トラフィックボリュームを評価する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ベースバンド処理パラメータ選択ユニットは、前記再構成可能な通信媒体上の前記ネットワーク制御プログラムから受け取った命令から、前記動作パラメータを調整する手段を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記送受信ユニットは、利用可能な帯域幅に従って、ソース符号化及びチャネル符号化の双方を送信し、調整する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記送受信ユニットが、ＣＤＭＡを使用して送受信を行う、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記送受信ユニットが、Ｍ−ＱＡＭを使用して送受信を行う、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記送受信ユニットが、ＯＦＤＭを使用して送受信を行う、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記ベースバンド処理パラメータ選択ユニットは、前記少なくとも１つの動作レンジに関して、前記装置の電力消費要求を評価する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
ローカルエリアネットワーク内のさまざまなアプリケーションに帯域幅を割り当てるための適応システムであって、
複数の装置の動作パラメータを決定する手段と、
利用可能な帯域幅を複数のサブバンドに分ける手段と、
前記複数のサブバンドのうち１つのサブバンドの少なくとも一部を第１の装置に割り当て、残りを少なくとも第２の装置に割り当てる手段と、
を有する、適応システム。
【請求項１４】
前記割り当てる手段は、前記１つのサブバンドの前記少なくとも一部を割り当てる前に、前記第１の装置及び前記少なくとも第２の装置のサービス品質の動作パラメータを決定する手段を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記割り当てる手段は、周期的に、前記ローカルエリアネットワークのトラフィックボリュームに依存して、前記第１の装置に対し前記１つのサブバンドの前記少なくとも一部の量を割り当てる決定を行う、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
ローカルエリアネットワーク内のさまざまなアプリケーションに帯域幅を割り当てるための適応システムであって、
複数の装置の動作パラメータを決定する手段と、
利用可能な帯域幅のビット数及び周波数のうち少なくとも１つを第１の装置に割り当て、残りのものを少なくとも第２の装置に割り当てる手段と、
を有し、前記利用可能な帯域幅の前記ビット数及び周波数のうち前記少なくとも１つは、周期的に、前記ローカルエリアネットワークのトラフィックボリュームに従って検証され、再割り当てされる、システム。
【請求項１７】
ローカルエリアネットワーク内の装置間の適応的な帯域幅割り当てを提供する方法であって、
（ａ）前記ローカルエリアネットワークの再構成可能な媒体を通して、第１の装置と少なくとも第２の装置との間で動作パラメータ情報を交換するステップと、
（ｂ）前記ローカルエリアネットワークのデータ容量及びトラフィックボリュームを評価するステップと、
（ｃ）前記第１の装置が、前記第１の装置に関する動作レンジ内で、複数の動作パラメータを選択するステップと、
を含み、前記少なくとも第２の装置に関連して選択される前記複数の動作パラメータは、前記ローカルエリアネットワークの前記再構成可能な媒体の制限を越えない、方法。
【請求項１８】
前記第１の装置は、前記選択された動作パラメータを、使用可能になる前に、検証のため前記第２の装置及び前記ローカルエリアネットワークのうち少なくとも１つに送信する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
（ｄ）前記第１の装置及び前記少なくとも第２の装置のうち１つが、前記第１の装置及び前記少なくとも第２の装置が前記ローカルエリアネットワークの前記再構成可能な媒体の制限を越えないように、動作パラメータを調整するステップ、
を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
（ｄ）前記第１の装置及び前記少なくとも第２の装置のうち１つが、前記第１の装置及び前記少なくとも第２の装置のすべてが予め決められたレベルに従ってそれぞれ動作するように、動作パラメータを調整するステップ、
を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記ステップ（ｄ）における調整は、前記ローカルエリアネットワークの前記再構成可能な媒体を介してネットワーク制御プログラムから命令を受け取ったのち、実施される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記ステップ（ｄ）における調整は、前記ローカルエリアネットワークの前記再構成可能な媒体を介してネットワーク制御プログラムから命令を受け取ったのち、実施される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
（ｄ）前記第１の装置及び前記少なくとも第２の装置の動作パラメータに従って、利用可能な帯域幅をサブバンドに割り当てるステップと、
（ｅ）前記ローカルエリアネットワークの前記トラフィックボリューム並びに前記第１の装置及び前記少なくとも第２の装置のサービス品質を周期的に監視するステップと、
を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
（ｆ）前記ステップ（ｅ）において実施される監視に従って、前記サブバンドの少なくとも一部を再割り当てするステップ、
を更に含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、及びサービス品質（ＱｏＳ）の特定のレベルでの通信に要求される帯域幅に関する。特に、本発明は、利用可能な帯域幅の最適化及び利用可能な通信チャネルの伝送効率（ｂｉｔｓ／Ｈｚ）の増大に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワーキングを必要とする電子装置の数が増加しつづけるなかで、十分な通信帯域幅が無いことにより、帯域幅効率の良い通信システムを開発する必要が高まっている。
【０００３】
前の世代の技法より効率的に帯域幅を利用しようとする技法に大きな留意が払われてきた。例えば、周波数ホッピング、電力制御によるＣＤＭＡ、適応的なコーディング技法による８０２．１１ａ及びＨＩＰＥＲＬＡＮ  ２、ＡＤＳＬ、及び日本のＤＴＶ規格（ＩＳＢＴ）は、より効率的に帯域幅を利用しようとする試みの幾つかの例である。更に、最近採用されたホームプラグアライアンス（Homeplug Alliance）の電力線通信仕様は、所与のＱｏＳを維持するために複数キャリアが選択的に落とされる又は抜かされるシステムの更に別の例である。更に、帯域幅の効率を最大限にするために、適応的な変調及び時空コーディングに関して行われる研究もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ますます多くのアプリケーションが、例えば家のような環境の中で所与の帯域幅を得るために競い続けるほど、装置間のマルチメディアコンテントデリバリを保証するために、相応のＱｏＳ基準（例えばデータレート、ビット誤り率、リアルタイムストリーミング）を維持することがより難しくなる。更に、一般的なホームネットワークは、ギガビットのレンジの全データレートをサポートしなければならない。従って、利用可能な帯域幅を最適に利用し、利用可能なチャネルのｂｉｔｓ／Ｈｚを増やすための技法を開発する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の見地は、「協力的な」インタラクティブなやり方で、アプリケーションのニーズとネットワーク全体を通した受信装置の容量とを適応させるように、伝送パラメータを調整することによって、利用可能な帯域幅を最適に使用する方法及び装置を提供することである。調整されるパラメータは、ソース及びチャネルコーディングの両方を含み、それぞれの装置及びアプリケーションは、伝送パラメータを調整する際に、ネットワーク内の他の装置の要求を考慮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下の説明は、本発明を説明する目的で与えられており、本発明を制限するものではない。また、当業者であれば、本発明の精神及び特許請求の範囲内にある多様な変形が行われうることが分かるであろう。
【０００７】
装置間の協力によって帯域幅使用を最適化するために用いられる技法に関して、本発明の第１の見地では、例として、小さいスクリーンのビデオディスプレイが、特定のビットレートで最適に動作することができるが、ディスプレイは、他のアプリケーションに対して帯域幅を解放するために、より低いビットレートで相応に動作することができる。
【０００８】
トラフィックが中程度であり又は重いと考えられる場合、ディスプレイ装置は、低データレート伝送を要求する。他方、トラフィックが軽い場合、ディスプレイは、伝送のより高いデータレートを要求することができる。
【０００９】
例えば、図１は、再構成可能な媒体を介して互いに通信する装置１及び装置２、１００及び１２５を示している。第１及び第２の装置は、プログラマブルな帯域幅ＲＦ及びＩＦユニット１０５、１３０と、プログラマブルなＤ／Ａ及びＡ／Ｄ変換ユニット１１０、１３５と、パラメータ選択のためのベースバンド処理ユニット１１５、１４０と、個々のベースバンド処理パラメータ選択ユニットによって選択されるパラメータに従って、アプリケーションをそれぞれ送受信するためのユニット１２０、１４５と、を有する。
【００１０】
本発明のこの見地において、プログラマブルな帯域幅ＲＦ及びＩＦユニット１０５、１３０は、ベースバンド処理パラメータ選択ユニット１１５、１４０によって通信の方向に依存してＤ／Ａ又はＡ／Ｄ変換１１０を介して選択されるための伝送パラメータのレンジに関してプログラムされる。レンジの部分は、例えば、「相応」、「満足」及び「最適」のように識別されることができる。これらの用語は、説明の目的で選択されており、所望のＱｏＳに依存して、わずかな部分又はより多くの部分がありうることが理解されるべきである。例えば、「相応」の伝送パラメータとは、製造業者が装置１が動作可能であるとみなす最も低いビットレートである。
【００１１】
代替例として又は追加として、相応のパラメータは、いくつかの例を挙げてみると、かろうじて許容できるデータレート、ビット誤り率及び／又はリアルタイムストリーミングのレートを含むことができる。このように、パラメータ選択は、個別のアプリケーションについて特定の要求を考慮することもでき、従って、ユニット１２０、１４５によるアプリケーションの実際の送受信は、例えば、装置１又は２に、「相応」レベルよりいくぶん高いＱｏＳで動作するように要求することができる。例えば、装置１がディスプレイである場合、特定のグラフィックプログラム又はビデオストリームは、ディスプレイがワードプロセッシングプログラムのために使用されている場合よりも高いＱｏＳを要求することできる。
【００１２】
装置２は、装置１と同一でありうる要求をもち、又はより厳しい若しくはより厳しくないパラメータを要求することもできる。装置１及び装置２は、パラメータ情報を相互に交換することができ、又はこの情報は、ネットワークプログラムによって供給されることができる。
【００１３】
更に、選択されるパラメータは、データトラフィックに基づく。本発明の１つの見地において、装置は、最適パラメータのデフォルト値をもつことができる。ベースバンド処理パラメータ選択ユニット１１５、１４０は、周期的にデータトラフィックを監視し（又はネットワークプログラムからこの情報を受け取り）、他の１つ又は複数の装置のパラメータに関する情報に沿って、装置は、ネットワークを過負荷にしないレンジ内のポイントで、伝送パラメータを選択する。
【００１４】
ディスプレイ装置によって低データレートの伝送が要求される場合、より厳しいコーディング技法が要求されることが可能であり、より厳しいＱｏＳ要求（例えばビット誤り率又はリアルタイムストリーミングの速さの変更）がありうる。このように、送信器は、コンテントのデリバリを保証するように、ソースコーディング及びチャネルコーディングのパラメータを調整し、他のアプリケーション及び／又は装置による使用のために帯域幅を解放することが可能でなければならない。
【００１５】
本発明の別の見地において、チャネルがサブバンドに再分割され、装置が互いに通信する場合、装置は、例えばオーディオ及びベースラインビデオはロバストなチャネルを通して伝送され、クリティカルでないコンテントはロバストでないチャネルを通して伝送されるというように、個々のコンテントのＱｏＳ要求によって、さまざまな異なるストリーミングマルチメディアコンテントに従ってサブバンドを割り当てる。
【００１６】
図２は、本発明の更に別の見地を示す。図２において、コードレス電話２１０（及び／又は他のオーディオ装置）は、チャネルの一部を通して通信し、ビデオゲーム装置は、チャネルの残りの部分を通して通信する。この場合、帯域幅は、サブバンドに分けられることができ（サブバンド１−４が説明の目的で示されているが、より少ない又はもっと多い数のサブバンドがあってもよい）、各サブバンドのパラメータは、ネットワーク内の装置の全体の帯域幅利用を最適化するように調整され、さまざまな異なる装置に割り当てられる。
【００１７】
図２に示すように、１６ＱＡＭを使用するロバストなオーディオリンク２１２に、サブバンド１が割り当てられる。サブバンド２は、１２８ＱＡＭを使用する高データレートの３次元ビデオゲームリンク２１４に割り当てられる。サブバンド３は、１６ＱＡＭを使用するベースラインロバストビデオ２１６に割り当てられる。最後に、この例のサブバンド４は、６４ＱＡＭを使用する補足的なビデオ（より低いロバストさ）２１８に割り当てられる。ネットワークは、時間及び周波数の両方の多重システムで動作し、サブバンドの割り当ては、アプリケーションのニーズ及びサブチャネル容量に従って行われる。
【００１８】
本発明の更に別の見地において、利用可能な帯域幅の全体的なｂｉｔｓ／ＨＺの増大がある。大きく変動するサブチャネルは、変動しないサブチャネルとは異なって扱われる。電力、コーディング、その他は、ネットワークの性能全体を最適化するように調整される。
【００１９】
図３は、図１に示す本発明の１つの見地の広い概要に関するフローチャートを示す。
【００２０】
ステップ３０５において、第１の装置（装置１）は、オペラビリティ（運用性）、ビットレート、その他のレンジに関して、他の装置とパラメータ情報を交換する。
【００２１】
ステップ３１０において、第１の装置は、通信リンク（例えばネットワーク制御プログラム）から使用及びデータ容量を要求し、又は別の装置からこれらの値を得ることができる。代替例として、通信リンクは、使用情報を一般の放送の中で周期的に提供することができ、又はこのような情報は、リンクに沿ったデータの交換とともに周期的に供給されることもできる。
【００２２】
ステップ３１５において、第１の装置は、動作可能性のレンジから、使用されるべき動作パラメータを選択する（又は示す）。一般に、ベースバンド処理パラメータ選択ユニット１１５のようなユニットは、通信リンクの容量を上回らない及び／又は特定の予め決められた値を超えてデータトラフィックを増やさないレンジ内で、動作点を選択する。本質的には、ステップ３１５は、少なくとも２つのバリエーションをもつ。第１のものは、動作パラメータの選択であり、別のバリエーションは、他の装置及び／又は通信リンクが、動作のために自己のパラメータに対しいかなる必要な調整も行うことができるように、第１の装置が、提案された動作パラメータを送信することである。最終的に、装置間のコンフリクトが解決されることが可能な優先手法のなんらかのタイプがあるべきであり、又はネットワークプログラムが、このようないかなるコンフリクトも解決し、装置によって使用される値を割り当てることができる。
【００２３】
ステップ３２０において、他の１つ又は複数の装置は、（１）情報交換から、第１の装置が、利用可能なトラフィックに関して動作することができないと決定される場合、又は（２）通信リンクが、装置に、その動作パラメータを低下させる（又は更に言えば増加させる）ように命令する場合、それらの動作パラメータを調整することができる。
【００２４】
ステップ３２０は任意であるが、新しく加えられる装置が、通信リンク上の以前に接続されている装置と同様のレベルで動作することを許容されるように、他の装置のインタラクション及び調整が望ましい。
【００２５】
本発明のアルゴリズム的な見地は、例えば、マルチキャリア又はサブバンドマルチホッピング変調を使用する１００ＭＨｚの帯域幅を上回る、広帯域システムの物理レイヤの最適化を含むことができる。以下のパラメータは、最適なやり方で、このような高帯域システムを最適に使用するために変更されることができる。
【００２６】
（１）受信器及び送信器の双方の側のサブバンド符号化、サブバンドに関する最適コーディング、及びマルチメディアのコンテントのニーズ及び容量を選択するためのアルゴリズム；
（２）電力、変調の次数、変調タイプ（例えばＣＤＭＡ、ＱＡＭ、ＯＦＤＭ）、エラー訂正コーディング、プリイコラーゼーション（pre-equalization）、マルチメディアコンテント符号化及び時空コーディングの間のトレードオフ；
（３）プリイコラーゼーション；
（４）広帯域ネットワークの一部として適応的なサブバンドチャネルを利用するシステムアーキテクチャ；
（５）ネットワーク全体を通じた帯域幅効率の良い「協力的な」アルゴリズム；
（６）例えば保証された帯域幅のような、マルチメディアトラフィックサポートのための技法；
（７）より低いコスト及び電力消費とデータレートとをトレードする低データ速度装置をサポートする技法。
【００２７】
本発明の精神又は特許請求の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更が当業者によってなされることができる。例えば、図２の例は、ＱＡＭを使用して説明されたが、ＣＤＭＡ、Ｍ−ＱＡＭ又は他のキャリア技法が用いられることも可能である。これは、広帯域幅効率のネットワーク要求をもつ広帯域システムの場合に特にあてはまり、リアルタイム転送は、マルチキャリアシステムの選択につながる。５−６ＩＳＭバンドの１５０ＭＨｚのような大きい帯域幅は、サブバンドに分けられることができ、適当なパラメータが、所与のネットワーク内のアプリケーション／機器のニーズを満たすために、相応なＱｏＳと共にギガビットレンジの全データレートを得るために選択される。
【００２８】
音声又はベースラインビデオを受け取る小さい携帯装置は、高データレートを要求せずに、バッテリの寿命を伸ばすために低電力消費を必要とすることがあるので、装置のＱｏＳは、スケーラブルであることが好ましい。多くの装置のバッテリ動作を許容するために電力消費に関したスケーラブルなＱｏＳが、望ましい。更に、例えばソース符号化、チャネル符号化、物理レイヤの通信設計、ＭＡＣ技法及び低電力設計のようなさまざまな規律はすべて望ましいものであり、本発明において実現されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】再構成可能な媒体を介して互いに通信する２つの装置の構成を示す図。
【図２】アプリケーションのニーズ及び周波数選択的な広帯域フェージングチャネルのサブチャネル容量に従う、さまざまな異なるアプリケーションへの帯域幅資源の割り当てを示す図。
【図３】本発明による方法の概要を示すフローチャート。
【図１】
2005535214.tif 000003
【図２】
2005535214.tif 000004
【図３】
2005535214.tif 000005
【国際調査報告】
2005535214.tif 000006
2005535214.tif 000007