(57)【要約】  本発明は、ラジオネットワークにおける送信機会を識別する方法及び装置を含む。この方法及び装置は、第１、第２及び第３の時間期間を監視して第１、第２及び第３のビジースロットを検出する。プロセッサは、第１、第２及び第３のビジースロットのシーケンスを時間の関数として認識し、このシーケンスにランダム化ハフ変換（Randomized Hough Transform）を行い、このランダム化ハフ変換に基づいてヒストグラムを発生し、このヒストグラムのピークを識別し、このピークが既知のレーダに対応するかどうかを判定し、送信機会を識別する。
2007520145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジオネットワークにおける機会を識別する方法であって、
第１の時間期間を監視すること、
第１のビジースロットを検出すること、
第２の時間期間を監視すること、
第２のビジースロットを検出すること、
第３の時間期間を監視すること、
第３のビジースロットを検出すること、
第１、第２及び第３のビジースロットのシーケンスを時間の関数として認識すること、
前記シーケンスにランダム化ハフ変換を行うこと、
前記ランダム化ハフ変換に基づいてヒストグラムを発生すること、
前記ヒストグラムにおけるピークを識別すること、
前記ピークが既知のレーダに対応するかどうかを判定すること、及び
送信機会を識別すること、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、少なくとも第４の時間期間を監視すること及び少なくとも第４のビジースロットを検出することをさらに含む方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、当該判定ステップは、前記ピークが、限定された帯域幅における既知のレーダに対応するかどうかを判定する、方法。
【請求項４】
ラジオネットワークにおける機会を識別する装置であって、
ａ）ソース、
ｂ）計算を行うものであってランダム化ハフ変換を行う手段と前記ランダム化ハフ変換に基づいてヒストグラムを発生する手段と前記ヒストグラムにおけるピークを識別する手段と送信機会を識別する手段とを有するプロセッサ、
ｃ）メモリ、及び
ｄ）少なくとも１つのリスニング装置
を有する装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、媒体アクセス制御、物理レイヤ及び少なくとも１つの送信器をさらに有する装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置であって、前記リスニング装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１スロットメカニズムである、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００４年２月２日に出願された米国仮出願通し番号６０／５４１，２０７の利益を請求するものであり、ここで言及することによりその内容が編入されるものである。
【背景技術】
【０００２】
ラジオネットワークが、その近傍においてエネルギを放射し（かつこれに伴いい共有のラジオリソースを用いる）レーダ（例えば主たる放射源）又は他のラジオネットワーク（例えば副次的放射源）などの他の装置と直面するとき、これら他の装置のラジオリソース使用パターンを特徴付けることが望ましい。このような使用パターンの特徴づけは、ラジオネットワークが信号を送信及び／又は受信する機会の識別を導く。一般に無線ネットワークは、レーダを検出しない場合にのみ動作が許容されている。ラジオネットワークが稼働中のレーダ信号を検出した場合、ラジオネットワークは、その周波数帯域幅を空けなければならない。
【０００３】
ハフ変換（Hough Transform）は、かかる他の装置の検出に使われてきたものである。一例として、ハフ変換は、周期的パターンを形成するいずれかのタイプのラジオ信号に供するレーダパルスを検出するために用いられる。当該幅の繰り返しは、どんなタイプのレーダが用いられているかを示す。ハフ変換は、２値画像における線や円、楕円などのパターンの検出のための画像処理の文献において研究されている。多数の重ね合わせパターンやランダムノイズを用いたデータ中のパターン検出におけるハフ変換の有効性が証明されている。異常値の存在下で、ハフ変換は、一般に使用される最小二乗推定よりもノイズに対して強力である。
【０００４】
図１Ａ及び図１Ｂは、画像空間（図１Ａ）及びパラメータ空間（図１Ｂ）における直線の検出のためのハフ変換を描いたものである。画像空間は、（ｘ，ｙ）によって表されるが、パラメータ空間は、（勾配，交点）すなわち（ｍ，ｃ）によって表される。図１Ａの画像空間における各ポイント（例えばｐ及びｑ）に対して、図示のような図１Ｂのパラメータ空間において線が発生される。パラメータ空間は、２次元ヒストグラムとして認識可能である。パラメータ空間におけるピーク（ｒ）は、画像空間の線に対応する。ハフ変換が強力なのは、画像空間において、同一線上のポイントの集まりがパラメータ空間におけるピークを導くのに十分であるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、パラメータ空間は直線を検出するための検出装置において多量のコンピュータメモリを必要とするという短所がある（すなわち、２つのポイントによる１次元測定値の集まりがパラメータ空間における勾配のヒストグラムをもたらす場合）。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明により提供される方策は、既知の方法及び装置のメモリ条件を緩和するものである。かかる方策は、ランダム化ハフ変換（ＲＨＴ；Randomized Hough Transform）として知られている特定のハフ変換を用い、円筒の周りを巻き付く螺旋のパラメータを検出するものである。直線検出に適用されるようなＲＨＴは、ポイント対をランダムに選び、パラメータ（例えば勾配）を計算し累算する。当該ピークの十分な信頼度に達したとき、プロセスは停止するので、メモリ及び処理時間の双方が削減される。
【０００７】
一態様において、ラジオネットワークにおける機会を識別する方法は、幾つかのステップを含む。１つのステップは、第１の時間期間を監視（リスニング）することである。もう１つのステップは、第１のビジースロットを検出することである。幾つかの追加ステップは、第２の時間期間を監視すること、第２のビジースロットを検出すること、第３の時間期間を監視すること、及び第３のビジースロットを検出することを含む。もう１つのステップは、時間の関数として第１、第２及び第３のビジースロットのシーケンスを認識することである。その他のステップは、当該シーケンスに対してランダム化ハフ変換を行うこと、当該ランダム化ハフ変換に基づいてヒストグラムを発生すること、当該ヒストグラムにおけるピークを識別すること、当該ピークが既知のレーダと対応するかどうかを判定すること及び送信の時機を識別することを含む。
【０００８】
一実施例において、当該方法は、少なくとも第４の時間期間を監視すること及び少なくとも第４のビジースロットを検出することを含む。
【０００９】
他の実施例において、当該判定ステップは、当該ピークが限定された帯域幅において既知のレーダに対応しているかどうかを判定する。
【００１０】
他の態様において、ラジオネットワークにおける時機を識別する装置は、ソースと、計算を行うものであってランダム化ハフ変換を行う手段、当該ランダム化ハフ変換に基づいてヒストグラムを発生する手段、当該ヒストグラムにおけるピークを識別する手段及び送信の時機を識別する手段を含むプロセッサと、メモリと、少なくとも１つの監視（リスニング）装置とを含む。
【００１１】
一実施例においては、この装置は、媒体アクセス制御と、物理レイヤと、少なくとも１つの送信機とを含む。
【００１２】
他の実施例においては、当該監視装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１スロットメカニズムである。
【００１３】
本発明は、次の説明、図面及び請求項から明らかとなる数多くの利点を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図２は、ラジオネットワークにおける送信及び／又は受信の時機又は機会を識別する方法の種々のステップを表すブロック図である。ステップ２０１において、ラジオネットワーク装置は、第１のビジースロットを検出するために或る時間期間につき監視又は受信（リッスン）状態となる。この分野において知られるいずれのタイプの監視（リスニング）装置もこれを遂行することができる。このラジオネットワーク装置は、ステップ２０２において、第１のビジースロットが検出されるかどうかを照会（問い合わせ）する。検出されない場合、ラジオネットワーク装置は、第１のビジースロットのための付加的時間期間を監視（リッスン）し、ステップ２０１に戻る。ラジオネットワーク装置が第１のビジースロットを検出する場合、ステップ２０３において第２の時間期間を監視する。ラジオネットワーク装置は、ステップ２０４において第２のビジースロットが検出されるかどうかを照会する。検出されない場合、第２のビジースロットのために追加の時間期間を監視する。ラジオネットワーク装置が第２のビジースロットを検出した場合、ステップ２０５において第３の時間期間を監視する。ラジオネットワーク装置が、ステップ２０６において確認される第３のビジースロットを検出したときにだけ、改変型ハフ変換を発生する処理が開始することとなる。また、ステップ２０５．１及び２０６．１においては、ラジオネットワーク装置は、第４のビジースロット又はステップ２０１〜２０６を凌ぐ幾つかのビジースロットに関して監視しかつ照会することができる。
【００１５】
ラジオネットワーク装置がステップ２０１〜２０６において３つのビジースロットを検出すると、ステップ２０７において、時間の関数として第１、第２及び第３のビジースロットのシーケンス（列）を認識しなければならない。例えば、第１のビジースロットから第２のビジースロットを分離するアイドルスロットの数は、ビジースロット３と２との間のアイドルスロットの数と比較すると、同じか、又はそれらの差が少数を越えない（すなわち少数よりも少ない）ものとするべきである。時間の関数として当該検出されたビジースロットのシーケンスを認識することができない場合は、ステップ２０１〜２０６の反復を開始する。ラジオネットワーク装置が第１、第２及び第３のビジースロットのシーケンスを時間の関数として認識した場合、ソフトウェア、アルゴリズム及び／又はプロセッサは、以下に説明するようにステップ２０８．１〜２０８．２においてランダム化ハフ変換を行う。
【００１６】
本発明は、１次元から３次元の変換（ラスタースキャンのようなもの）を使い、パルス列に対応する直線を検出するのにハフ変換を適用する。さらに、ノイズフロアの計算が導入される。当該方法によれば、ステップ２０８．１において先ず、変換ステップは、１次元信号を３次元螺旋信号に変換する。次にステップ２０８．１において、変換ステップがＲＨＴを３次元螺旋信号に適用する。
【００１７】
当該方法は、次のパラメータの式によって表すことのできる螺旋を発生することを含むことができる。
Ｘ（ｔ）＝ｓｉｎ（ωｔ）
Ｙ（ｔ）＝ｃｏｓ（ωｔ）    …（１）
Ｚ（ｔ）＝ｔ
この螺旋は、（より一般的な楕円形とは対照的に）円筒状のものであり、単位半径を有する。
【００１８】
パラメータωに基づいて、ωの減少にともないより緩慢に当該円筒体の周りを巻き付く形の新しい螺旋が発生可能である。図３において、青い螺旋上のポイントが自ら螺旋を形成し、ωの値は１よりも小さい。当該螺旋上の２つのポイントＰ０（ｘ０，ｙ０，ｚ０）及びＰ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）の場合、パラメータωを次の式によって示すことができる。
2007520145.tif 000003
２つのポイントＰ０及びＰ１が螺旋の１巻きの内部にあると、ωは、１となる。螺旋の１巻きにより与えられる線分の長さは、
2007520145.tif 000004
である。
【００１９】
図２のステップ２０９において、メカニズムを発生するアルゴリズム又は他の知られたヒストグラムは、ステップ６０９．１及び６０９．２において行われるランダム化ハフ変換に基づいてヒストグラムを発生する。ステップ６１０におけるヒストグラム発生の例として、ベクトルＬｐにより或る時間期間において５０パルスのレートで繰り返す単一パルスのレーダパルス列の位置（到着時間）を表す。Ｌｐ１＝［９，５９，１０９，１５９，２０９，２５９，３０９，３５９］に対して、図４のωヒストグラムが得られる。
【００２０】
ステップ２１０において、ラジオネットワークは、ステップ２０９において発生されたヒストグラムのピークを識別する。図４のピーク３０は、当該信号シーケンスにおけるパルス繰り返し周波数を表す。
【００２１】
図４に描かれた例では、ω＝０．１１６である。一方、図５は、或る時間期間において４０及び５０パルスのレートで反復するパルスで乗算され、Ｌｐ２＝［９，２０，５９，６０，１００，１０９，１４０，１５９，１８０，２０９，２２０，２５９，２６０，３００，３０９，３４０，３５９］によって表される２つのパルス列がある状況を描いたものである。ピーク４０及び４１は、当該シーケンスにおいて４０及び５０のレートに対応する信号シーケンスにおけるパルス繰り返し周波数を表す。なお、ω＝１は１巻き内の当該螺旋上のポイントに対応する。これは、当該モデルのアーチファクトとして無視することができる。
【００２２】
ステップ２１０においてピークが識別されると、ラジオネットワークは、ステップ２１１において当該ピークが既知のレーダに対応するかどうかを判定する。これは、例えば当該識別されたピークをメモリに記憶されたピークデータと比較することによって行うことができる。当該ピークが既知のレーダに対応しない場合、ラジオネットワークは、ステップ２０７〜２１１を繰り返す。当該ピークが既知のレーダに対応する場合には、ラジオネットワークは当該レーダに関係した期間及び使用を知り、ステップ２１２において送信及び／又は受信の時機を識別することができる。ラジオネットワークは、ステップ２１２の当該時機識別に基づいてステップ２１３で送信及び／又は受信を行う。
【００２３】
当該方法は、例えば時間に関する測定結果の自己相関に基づいた検出周期性干渉の代替的態様に関連付けることも可能である。図７は、２つのベクトルＬｐ１及びＬｐ２の自己相関関数を示している。ハフ変換に類似のこの方法は、その周期を検出する。別の代替例の結果は、決定閾値の選択を相互にアシストするために用いることもできる。両方の方法の組み合わせによって、検出確率を向上させることができる。
【００２４】
図６は、装置のラジオリソース使用パターンを検出し特徴づけるための装置を描いたものである。装置６０７は、少なくとも１つのアンテナ又は他のリスニング（監視又は受信）装置６０５と、送信器６０６と、プロセッサ６０１と、メモリ６０８とを含むことができる。ソース６０４は、受信システム、コンピュータ、ノートブックコンピュータ、ＰＤＡ、セルフォン又は他の受信デバイス若しくはシステムの如き装置とすることができる。ソース６０４は、例えば、無線ワイドエリアネットワークや無線メトロポリタンエリアネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク、地上波放送システム（ラジオ，ＴＶ）、衛星ネットワーク、セルフォン、又は無線電話ネットワーク、有線ネットワーク、内部通信バス、内部接続の他、これらの部分若しくは組み合わせ及び他のタイプのネットワークを介して１つ以上のネットワーク接続により情報を提供することができる。
【００２５】
一例として、装置６０７が８０２．１１ＷＬＡＮに準じて動作する場合、ソース６０４は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤ６０２及び物理レイヤ（ＰＨＹ）６０３を含みうる。プロセッサ６０１は、第１の時間期間を監視するようにリスニング装置６０５を導くことになる。プロセッサ６０１が第１のビジースロットを検出したときには、第２の時間期間を監視するようにリスニング装置６０５を導く。プロセッサ６０２が第２のビジースロットを検出すると、第３の時間期間を監視するようにリスニング装置６０５を導く。第３のビジースロットを検出すると、プロセッサ６０１は、第１、第２及び第３のビジースロットのシーケンスを、当該ビジースロットをメモリ６０８に記憶されたシーケンスと比較することによって時間の関数として認識する。プロセッサ６０１とメモリ６０８との間の接続は、例えば、バス、通信ネットワーク、回路の１以上の内部接続、回路カード若しくは他の装置の他、これらの部分及び組み合わせ並びに他の通信媒体とすることができる。
【００２６】
プロセッサ６０１は、ここで、ソフトウェア、アルゴリズム又は他の計算手段を用いて前述したように当該シーケンスにランダム化ハフ変換を行う。プロセッサ６０１は、その後に当該ランダム化ハフ変換に基づいてヒストグラムを発生し、当該ヒストグラムのピークを識別する。そしてプロセッサ６０１は、当該ピークをメモリ６０８に記憶されたピークデータと比較にすることによって既知のレーダに当該ピークが対応するか否かを判定する。プロセッサ６０１は、ここで認識されたレーダの既知の振る舞いに基づいて送信時機を識別する。ソース６０４は、ＭＡＣ６０２及びＰＨＹ６０３を使い送信器６０６を用いていつ送信するかを判定する。
【００２７】
プロセッサ６０１は、アルゴリズムや、汎用若しくは特定用途の計算システムなどの手段とすることもでき、或いはラップトップコンピュータや、デスクトップコンピュータ、サーバ、手持ち式コンピュータ、専用論理回路又は集積回路などのハードウェア構成とすることもできる。プロセッサ６０１はまた、プログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）としたり、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などとしたりすることができ、これらは、既知の入力に応じて既知の出力を提供するソフトウェア命令を含むようにプログラムされたハードウェアとすることができる。ここで示した要素はまた、符号化論理演算を用いて示される動作を行うように動作可能な個別のハードウェア要素として、或いはハードウェア実行可能コードを実行することによって実現可能である。
【００２８】
これまでの表現や例は、例証するためのものであって、付記した請求項の範囲を限定する意図はない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】画像空間における直線を検出するために用いられるハフ変換を示す図。
【図１Ｂ】パラメータ空間における直線を検出するために用いられるハフ変換を示す図。
【図２】装置のラジオリソース使用パターンを検出し特徴づける方法を示す図。
【図３】ＲＨＴ式１により与えられる螺旋（ω＝１）のグラフ。
【図４】Ｌｐ１に対するωのヒストグラムを示す図。
【図５】Ｌｐ２に対するωのヒストグラムを示す図。
【図６】装置のラジオリソース使用パターンを検出し特徴づける装置を示す図。
【図７】時間に関する測定結果の自己相関のグラフ。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2007520145.tif 000006
【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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