(57)【要約】無線通信ネットワーク内のノード（１０）を待機モードにする方法であって、前記ノード（１０）は、複数のアンテナ（１３，１４）と、主無線機（１１）および副無線機（１２）とを有し、前記主無線機（１１）および前記副無線機（１２）は前記複数のアンテナ（１４）のうちの少なくとも２つを共有し、前記ノード（１０）は、前記少なくとも２つの共有アンテナ（１４）のいずれか１つに前記副無線機（１２）を接続するように構成された無線周波数（ＲＦ）スイッチ（１５）をさらに有し、前記主無線機（１１）は第１の周波数帯域内で動作するように構成され、前記副無線機（１２）は第２の周波数帯域内で動作するように構成され、前記第２の周波数帯域は前記第１の周波数帯域のサブバンドであり、前記方法が、前記主無線機（１１）により、前記複数のアンテナ（１３，１４）を通じてパケット受信する（１１０）ステップと、前記主無線機（１１）により、前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記受信したパケットに対応する、前記第２の周波数帯域の信号品質インジケータを決定する（１２０）ステップと、前記主無線機（１１）により、選択されたアンテナを前記副無線機（１２）に接続するように前記ＲＦスイッチ（１５）を制御することにより、前記決定された信号品質インジケータに基づいて前記共有アンテナ（１４）の１つを選択する（１３０）ステップと、前記ノード（１０）を待機モードに設定する（１４０）ステップと、を有し、前記待機モードにおいて前記副無線機（１２）は前記ノード（１０）をアクティベートするために、前記接続されたアンテナを通じて前記第２の周波数帯域でアクティベーション信号をリスンするように構成される。【選択図】図４
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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内のノード（１０）を待機モードにする方法であって、前記ノード（１０）は、複数のアンテナ（１３，１４）と、主無線機（１１）および副無線機（１２）とを有し、前記主無線機（１１）および前記副無線機（１２）は前記複数のアンテナ（１４）のうちの少なくとも２つを共有し、前記ノード（１０）は、前記少なくとも２つの共有アンテナ（１４）のいずれか１つに前記副無線機（１２）を接続するように構成された無線周波数（ＲＦ）スイッチ（１５）をさらに有し、前記主無線機（１１）は第１の周波数帯域内で動作するように構成され、前記副無線機（１２）は第２の周波数帯域内で動作するように構成され、前記第２の周波数帯域は前記第１の周波数帯域のサブバンドであり、前記方法が、
・前記主無線機（１１）により、前記複数のアンテナ（１３，１４）を通じてパケットを受信する（１１０）ステップと、
・前記主無線機（１１）により、前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記受信したパケットに対応する、前記第２の周波数帯域の信号品質インジケータを決定する（１２０）ステップと、
・前記主無線機（１１）により、選択されたアンテナを前記副無線機（１２）に接続するように前記ＲＦスイッチ（１５）を制御することにより、前記決定された信号品質インジケータに基づいて前記共有アンテナ（１４）の１つを選択する（１３０）ステップと、
・前記ノード（１０）を待機モードに設定する（１４０）ステップと、を有し、前記待機モードにおいて前記副無線機（１２）は前記ノード（１０）をアクティベートするために、前記接続されたアンテナを通じて前記第２の周波数帯域でアクティベーション信号をリスンするように構成される、方法。
【請求項２】
前記受信する（１１０）ステップ、前記決定する（１２０）ステップ、および前記選択する（１３０）ステップが、受信したパケットごとに実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ノード（１０）がマルチキャリア無線通信ネットワークで動作するように構成され、前記第１の周波数帯域が複数のサブキャリアを有し、前記決定する（１２０）ステップが、
・前記複数のサブキャリアから、前記第２の周波数帯域内に中心周波数を有するサブキャリアを選択することと、前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記受信したパケットに対応する、前記選択されたサブキャリアの信号品質インジケータを決定することと、を有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記決定する（１２０）ステップが、
・前記受信したパケットに対応する時間ドメイン信号を、周波数ドメインに変換することと、
・前記アンテナ（１４）のそれぞれについて、前記選択されたサブキャリアで受信された電力を集約することにより、前記周波数ドメインで受信信号強度を推定することと、を有し、
前記選択するステップが、前記推定された受信信号強度に基づいて、前記共有アンテナ（１４）の１つを選択することを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記信号品質インジケータを前記決定する（１２０）ステップが、
・前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で前記受信したパケットに関する受信信号強度値を決定することを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記選択する（１３０）ステップが、
・前記受信信号強度値が最も高い前記アンテナを選択すること、を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記信号品質インジケータを前記決定する（１２０）ステップが、
・前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で前記受信したパケットに関する信号対雑音比（ＳＮＲ）を決定すること、を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記選択する（１３０）ステップが、
・前記ＳＮＲの値が最も高い前記アンテナを選択すること、を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
アクティブモードおよび待機モードで動作するように構成された、無線通信ネットワーク内のノード（１０）であって、前記ノード（１０）は、複数のアンテナ（１３，１４）と、主無線機（１１）と、副無線機（１２）とを有し、前記主無線機と前記副無線機は前記複数のアンテナ（１４）の少なくとも２つを共有し、前記ノード（１０）は、前記副無線機（１２）を前記少なくとも２つの共有アンテナ（１４）のいずれか１つに接続するように構成された無線周波数（ＲＦ）スイッチ（１５）をさらに有し、前記主無線機（１１）は第１の周波数帯域で動作するように構成され、前記副無線機（１２）は第２の周波数帯域で動作するように構成され、前記ノード（１０）の前記主無線機（１１）がさらに、
・前記複数のアンテナ（１３，１４）を通じてパケットを受信するように構成された受信装置（１５０）と、
・前記第２の周波数帯域で前記受信したパケットに基づいて、前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に信号品質インジケータを決定するように構成された処理装置（１５４）と、
・前記決定された信号品質インジケータに基づいて前記共有アンテナ（１４）の１つを選択するように構成されるとともに、前記選択されたアンテナを前記副無線機（１２）に接続するように前記ＲＦスイッチ（１５）を制御するように構成された選択装置（１５５）と、
・前記選択されたアンテナを通じて前記第２の周波数帯域でアクティベーション信号をリスンするように前記副無線機（１２）に指示するように構成されるとともに、前記ノード（１０）を待機モードに設定するように構成された指示装置（１５６）と、を有する、ノード（１０）。
【請求項１０】
前記受信装置（１５０）が前記パケットを受信するように構成され、受信されたパケットごとに、前記処理装置（１５４）が前記信号品質インジケータを決定し、前記選択装置（１５５）が前記共有アンテナ（１４）の１つを選択するようにそれぞれ構成される、請求項９に記載のノード（１０）。
【請求項１１】
前記ノード（１０）がマルチキャリア無線通信ネットワークで動作するように構成され、前記第１の周波数帯域は複数のサブキャリアを有し、前記処理装置（１５４）はさらに、前記複数のサブキャリアから、前記第２の周波数帯域内に中心周波数を有するサブキャリアを選択するとともに、前記共有アンテナのそれぞれについて個別に、前記受信したパケットに対応する前記選択されたサブキャリアの信号品質インジケータを決定するように構成される、請求項９または１０に記載のノード（１０）。
【請求項１２】
前記処理装置（１５４）がさらに、
・前記受信したパケットに対応する時間ドメイン信号を、周波数ドメインに変換し、
・前記アンテナ（１４）のそれぞれについて、前記選択されたサブキャリアで受信された電力を集約することにより、前記周波数ドメインで受信信号強度を推定するように構成され、前記選択装置（１５５）が、前記推定された受信信号強度に基づいて前記共有アンテナ（１４）の１つを選択するように構成される、請求項１１に記載のノード（１０）。
【請求項１３】
前記処理装置（１５４）は、前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で前記受信したパケットの受信信号強度値を決定するように構成される、請求項９から１２のいずれか１項に記載のノード（１０）。
【請求項１４】
前記選択装置（１５５）が、決定された受信信号強度値が最も高いアンテナを選択するように構成された、請求項１３に記載のノード（１０）。
【請求項１５】
前記処理装置（１５４）は、前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で前記受信したパケットの信号対雑音比（ＳＮＲ）を決定するように構成される、請求項９から１２のいずれか１項に記載のノード（１０）。
【請求項１６】
前記選択装置（１５５）が、決定された受信信号強度値が最も高いアンテナを選択するように構成された、請求項１５に記載のノード（１０）。
【請求項１７】
命令を有するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、ネットワーク内の１つ以上のノード（１０）にロードされると、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成されている、コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信分野に関するものである。より具体的には、ウェイクアップ信号をリスンするためにノードが利用するアンテナを複数のアンテナの中から選択することにより、無線通信ネットワーク内のノードの消費電力を低減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェイクアップ無線機とも呼ばれるウェイクアップレシーバ（WUR）は、無線通信に用いられる受信機の消費電力を大幅に削減する手段を提供する。ＷＵＲのアイデアは、ＷＵＲはウェイクアップ信号（ＷＵＳ）の存在を検出できれば十分であり、データ受信に用いる必要は無いため、非常に簡単なアーキテクチャに基づいて実現できることである。
【０００３】
ＷＵＳは通常、ＷＵＲに送信される信号であるウェイクアップパケット（ＷＵＰ）を有する。ＷＵＰによく用いられる変調方式は、オンオフ変調（ＯＯＫ）である。ＯＯＫは２値変調であり、論理１は信号を送信することにより表され、論理０は信号を送信しないことにより表される。
【０００４】
現在、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｂという名称の電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１１タスクグループでは、８０２．１１主通信無線機(Primary Communications Radio: PCR)のコンパニオン無線機として使用されるＷＵＲの物理層ＰＨＹおよびメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層を、消費電力を大幅に削減することのみを目的として標準化する活動が行われている。
【０００５】
８０２．１１  ａ／ｇ／ｎ／ａｃのような確立済みのＷｉ−Ｆｉ通信規格に対応したＷｉ−Ｆｉ送受信機で既に利用可能であることから、ＷＵＳを高速フーリエ逆変換（ＩＦＦＴ）を用いて生成することが提案されています。具体的には、ＯＯＫを生成するために議論されているアプローチは、中央の１３個のサブキャリアを使用し、オン状態を表すためはこれらに何らかの信号を入れ、オフ状態を表すためには何も送信しないというものである。ＩＦＦＴ６４点を有し、２０ＭＨｚのサンプリングレートで動作する。そして、８０２．１１  ａ／ｇ／ｎ／ａｃで用いられるＯＦＤＭシンボル期間を維持するとともに、ＷＵＳの先頭にレガシープリアンブルをプリペンドすることによってレガシー局を模倣することができるよう、従前の直交周波数ドメイン多重(OFDM)と同様に、ＩＦＦＴ操作の後に巡回プレフィックスが付加される。このようにしてレガシー局は、ＷＵＳを検出し、無線媒体へのアクセスを正しく延期することができるようになる。
【０００６】
規制上の要件により、使用可能な最大送信電力が制限されることが多い。さらに、一部の管轄区域では、電力制限に加え、パワースペクトル密度の制約がある。つまり、より高い総送信電力は許容されうるものの、信号の帯域幅が狭すぎる場合には使用できない。このため、要求が厳しい場合や、送信機からＷＵＲまでの経路損失が大きい場合には、より広い信号帯域幅を用いることができるように、通信距離要件(range requirement)に基づいて、送信されるＷＵＳの帯域幅を適応可能であることを提案する投稿が、ＩＥＥＥ標準化プロセスへなされている。
【０００７】
ＷＵＲとＰＣＲについて同じ通信距離を実現することが望ましく、そうでなければ、無線デバイスは、ＷＵＲによってもたらされる潜在的な省電力を実現することができないかもしれない。ＷＵＲの消費電力の制限、ＰＣＲと比較してＷＵＲが周波数ダイバーシチを有しないことなどの要因により、ＷＵＲの通信距離とＰＣＲの通信距離とを一致させることは難しい課題である。
【０００８】
さらに、最新の８０２．１１無線ノードの多くが２つ以上のＲＸアンテナを持っているという事実が、さらなる問題の原因となっている。対照的に、比較的軽量なデバイスであるＷＵＲは、１つの受信アンテナを用いて動作するのが一般的であろう。そのため、ＰＣＲと比較してＷＵＲは空間ダイバーシチを欠くことになり、通信距離の不一致をさらに悪化させることになる。
【０００９】
ＷＵＲでの空間ダイバーシチを改善させる方法は、アンテナ選択の利用にある。ＷＵＲは各アンテナでの受信信号強度を推定し、最も信号レベルの高いアンテナを選択する。しかし、以下のような理由から、この手法はＷＵＲにはあまり適していない。
【００１０】
・この手法では、ＷＵＲがＷＵＰプリアンブルの間にすべてのアンテナでの信号強度をチェックする必要がある。したがって、必然的にプリアンブルの途中でのアンテナ切り替えが必要になる。つまり、検出に用いられるプリアンブルの有効長が短くなるということである。結果としてＷＵＰの検出性能が低下する。
【００１１】
・この手法はアンテナの数の増加にうまく対応できない。８０２．１１ａｃ／ａｘ局は８つのアンテナを有しうる。プリアンブル中に８回の切り替えを必要とすることは、検出に用いられるプリアンブルの有効長をさらに減少させる。
【００１２】
・この手法は、理想的には可能な限り低く抑えるべき、さらなる複雑さをＷＵＲに導入するものである。
【発明の概要】
【００１３】
本開示による本発明の一目的は、主通信無線機（ＰＣＲ）とともにウェイクアップ無線機（ＷＵＲ）を動作させることを可能にする、コストおよび複雑さが低いアンテナ選択技術を提供することにある。このアンテナ選択技術は、十分な空間ダイバーシチゲインをもたらすとともに、ＰＣＲとＷＵＲとの通信距離不整合(range mismatch)の問題を緩和する。
【００１４】
本発明の一目的は、ＷＵＲを採用するとともに適切なアンテナ選択技術を用いることにより、ＰＣＲの消費電力を削減することである。
【００１５】
本発明の第１の側面において、無線通信ネットワーク内のノードを待機モードにする方法であって、前記ノードは、複数のアンテナと、主無線機および副無線機とを有し、前記主無線機および副無線機は前記複数のアンテナのうちの少なくとも２つを共有し、前記ノードは、前記少なくとも２つの共有アンテナのいずれか１つに前記副無線機を接続するように構成された無線周波数（ＲＦ）スイッチをさらに有し、前記主無線機は第１の周波数帯域内で動作するように構成され、前記副無線機は第２の周波数帯域内で動作するように構成され、前記第２の周波数帯域は前記第１の周波数帯域のサブバンドである、方法が提供される。
【００１６】
前記方法は、前記主無線機により、前記複数のアンテナを介してパケットを受信するステップと、前記主無線機により、前記共有アンテナのそれぞれについて個別に、前記受信したパケットに対応する前記第２の周波数帯域の信号品質インジケータを決定するステップと、を有する。前記方法はさらに、前記主無線機により、選択されたアンテナが前記副無線機に接続するように前記ＲＦスイッチを制御することによって、前記決定された信号品質インジケータに基づいて前記共有アンテナのうちの１つを選択するステップと、前記ノードを待機モードにするステップと、をさらに有し、前記待機モードにおいて前記副無線機は、前記ノードをアクティベートするために、前記接続されたアンテナを通じて前記第２の周波数帯域のアクティベーション信号をリスンするように構成される。
【００１７】
この方法の利点は、副無線機を用いることにより、ノードの消費電力が大幅に削減されることである。主無線機の待機モードは、スリープモードやドーズモードと呼ばれることもある。とりわけ、電気電子技術者協会(IEEE)の規格802.11において、このようなモードはスリープモードまたはドーズモードと呼ばれている。このような待機モードにおいて、主ノードはスリープモードに入り、主無線機はいかなるパケットも送受信せず、チャネル状態を感知することもない。主無線機を「ウェイクアップ」するために副無線機を用いることは知られているが、主無線機が、待機モードに入る前に、副無線機がウェイクアップ信号をリスンすることができる特定のチャネルおよび／またはアンテナを選択するというアンテナ選択技術を用いることは知られていない。
【００１８】
このようなアンテナ選択の利点は、この技術により十分な空間ダイバーシチゲインが得られ、ひいては主無線機と副無線機との通信距離不整合の問題が軽減されることである。さらに、副無線機はウェイクアップパケットだけをリスンする必要があるに過ぎず、一切のデータ転送に関与する必要がないため、副無線機のアーキテクチャは軽いまま維持できる。
【００１９】
ノード装置の待機モードの間、副無線機だけをアクティブにしておくことが望ましいであろう。これにより、ノード装置の消費電力が大幅に削減される。さらに、第２の周波数帯域は、第２の周波数帯域の中心周波数が第１の周波数帯域内に含まれるように規定されてもよい。
【００２０】
本開示の一実施形態によれば、受信するステップ、決定するステップ、および選択するステップは、受信パケットごとに実行される。そのようにすることで、副無線機は最良の信号品質インジケータを有するアンテナに常に接続され、ＷＵＳを高確率で受信する。なお、この特定の実施形態に従ったＷＵＳ、または本開示に開示された他の実施形態に従ったＷＵＳは、ウェイクアップパケット（ＷＵＰ）から構成されていてもよいということは、ここで言及しておく価値がある。ＷＵＰはＩＥＥＥ８０２．１１規格に従ってフォーマットされてもよい。
【００２１】
一実施形態において前記ノードはマルチキャリア無線通信ネットワークで動作するように構成され、前記第１の周波数帯域は複数のサブキャリアを有し、前記決定するステップは、前記複数のサブキャリアから、前記第２の周波数帯域内に中心周波数を有するサブキャリアを選択することと、前記共有アンテナのそれぞれについて個別に、前記受信パケットに対応する前記選択されたサブキャリアの信号品質インジケータを決定することとを有する。
【００２２】
一実施形態によれば、前記決定するステップは、受信パケットに対応する時間ドメイン信号を周波数ドメインに変換することと、前記複数のアンテナのそれぞれについて前記選択されたサブキャリアで受信された電力を集約することにより、前記周波数ドメインで受信信号強度を推定することと、を有し、前記選択するステップは、前記推定された受信信号強度に基づいて、前記共有アンテナのうちの１つを選択することを有する。
【００２３】
上述した実施形態は、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を対象としている。典型的には、データはＯＦＤＭシンボルで送信され、前記ＯＦＤＭシンボルは、互いに直交する複数のサブキャリア、例えば５２のサブキャリアを用いる。サブキャリアは、例えば、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭなど、様々な方式で変調されうる。
【００２４】
ＷＵＳがサブキャリアのサブセットのみを用いうることは、本発明者の見識の一つであった。ＷＵＳは、例えば、１２または１３のサブキャリアを用いうる。以上のことから、これら１２または１３のサブキャリアで受信した信号の品質に基づいて、ＷＵＳ用にアンテナを選択すべきであるという考え方に至る。
【００２５】
上記に続いて、受信したＯＦＤＭの時間ドメイン信号を周波数ドメインに変換してもよい。したがって、周波数ドメイン信号は、ＯＦＤＭシンボルの各サブキャリアに存在するエネルギーを反映しうる。このようにして、それぞれのサブキャリアのうち、最良の、あるいは最も多くの、あるいは最高品質のエネルギーを持つアンテナを選択することができる。
【００２６】
一実施形態によれば、前記信号品質インジケータを決定するステップは、前記共有アンテナのそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で受信したパケットの受信信号強度値を決定することを有する。
【００２７】
本開示による一実施形態において、前記選択するステップは、受信信号強度値が最も高いアンテナを選択することを有する。
【００２８】
一実施形態において、前記信号品質インジケータを決定するステップは、前記共有アンテナのそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で前記受信したパケットの信号対雑音比（ＳＮＲ）を決定することを有する。前述したように、選択を行いながら、受信信号の品質または受信信号の信号強度のいずれかを考慮することが有利である場合がある。この実施形態によれば、各アンテナについて信号品質が決定される。受信信号の品質を測定するために、例えば、情報理論基準や、信号対雑音および干渉比など、他の任意の適切なメトリックも使用することができる。
【００２９】
一実施形態によれば、前記選択するステップは、ＳＮＲ値が最も高いアンテナを選択することを有する。あるいは、前記選択するステップは、前記決定するステップにおいて受信信号に関する他の品質メトリックが決定されていれば、品質メトリックが最良なアンテナを選択してもよい。
【００３０】
本発明の第２の側面において、アクティブモードおよび待機モードで動作するように構成された無線通信ネットワーク内のノードが示される。前記ノードは、複数のアンテナと、主無線機と、副無線機とを有し、前記主無線機と前記副無線機は前記複数のアンテナの少なくとも２つを共有する。前記ノードは、前記副無線機を前記少なくとも２つの共有アンテナのいずれか１つに接続するように構成された無線周波数（ＲＦ）スイッチをさらに有し、前記主無線機は第１の周波数帯域で動作するように構成され、前記副無線機は第２の周波数帯域で動作するように構成される。
【００３１】
無線通信ネットワーク内のノードを待機状態にする方法である本開示の第１の側面の利点は、本質的に本開示の第２の側面にも含まれる。さらに、特許請求の範囲は、本開示のこの第２の側面に従ったすべてのモジュール／装置が単一のノードに組み込まれているかのように読めるが、本技術分野に属する当業者は、同じ開示が、例えば、モジュールの各々を複数のノードに分散させることによって実施され得ることを理解することを指摘しておく。あるいは、本開示は、純粋にクラウドで実施されてもよく、その場合にはいずれの物理ノードもこれらのモジュール／装置の一切を所有しない。
【００３２】
前記ノード内の主無線機は、前記複数のアンテナを介してパケットを受信するように構成された受信装置と、前記第２の周波数帯域で受信したパケットに基づいて、前記共有アンテナのそれぞれについて個別に信号品質インジケータを決定するように構成された処理装置と、決定された信号品質インジケータに基づいて、前記共有アンテナのうちの１つを選択するように構成された選択装置であって、前記選択されたアンテナを前記副無線機に接続するためのＲＦスイッチを制御するようにさらに構成されている選択装置と、前記副無線機に、前記選択されたアンテナを介して前記第２の周波数帯域でアクティベーション信号をリスンするように指示するように構成された指示装置であって、前記ノードを待機モードにするようにさらに構成された指示装置と、を有する。
【００３３】
本開示の第２の側面の実施形態によれば、前記受信装置はパケットを受信するように構成され、前記処理装置は前記信号品質インジケータを決定するように構成され、前記選択装置は、受信したパケットごとに前記共有アンテナの１つを選択するように構成される。
【００３４】
本開示の第２の側面のさらなる実施形態によれば、前記ノードは、マルチキャリア無線通信ネットワークで動作するように構成され、前記第１の周波数帯域は複数のサブキャリアを有し、前記処理装置は前記第２の周波数帯域に含まれる中心周波数を有する複数のサブキャリアからサブキャリアを選択し、前記共有アンテナのそれぞれについて個別に、前記受信パケットに対応する前記選択されたサブキャリアの信号品質インジケータを決定するようにさらに構成される。
【００３５】
本開示の第２の側面の実施形態において、前記処理装置は、前記受信パケットに対応する時間ドメイン信号を周波数ドメインに変換し、前記周波数ドメインにおいて、前記アンテナのそれぞれについて前記選択されたサブキャリアで受信された電力を集約することによって受信信号強度を推定するようにさらに構成され、前記選択装置は前記推定された受信信号強度に基づいて、前記共有アンテナの１つを選択するように構成される。
【００３６】
本開示の第２の側面のさらなる実施形態において、前記処理装置は、前記共有アンテナのそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で受信したパケットの受信信号強度値を決定するように構成される。
【００３７】
本開示の第２の側面の実施形態によれば、前記選択装置は、決定された受信信号強度値が最も高いアンテナを選択するように構成される。
【００３８】
本開示の第２の側面の実施形態において、前記処理装置は、前記共有アンテナのそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で受信したパケットに基づいて、信号対雑音比（ＳＮＲ）値を決定するように構成される。
【００３９】
本開示の第２の側面のさらなる実施形態によれば、前記選択装置は、決定されたＳＮＲ値が最も高いアンテナを選択するように構成される。
【００４０】
本開示の第３の側面によれば、ネットワーク内の１つ以上のノードにロードされた場合に、上述した方法のいずれかを実行するように構成された命令を有するコンピュータ可読記憶媒体が示される。
【００４１】
本開示のこの側面において、コンピュータ可読記憶媒体は、前記記憶媒体を搭載したシステムが本開示に従った方法を実行することを可能にする命令を有する。
【００４２】
本開示の、上述した特徴および利点ならびに他の特徴および利点は、添付図面に関する以下の説明から最もよく理解されるであろう。図面において、同様の参照数字は、同一部分または同等の機能または動作を実行する部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
図１は、本開示によるノード装置を模式的に示す図である。
図２は、本開示によるアンテナ選択方法を模式的に示す図である。
図３は、本開示に従った方法を模式的に示す図である。
図４は、本開示による主無線機器を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、本開示によるノード装置１０を模式的に示している。ノード１０は、主無線機１１と副無線機１２とを有する。主無線機１１は、主通信無線機(Primary Communication Radio: PCR)と呼ばれることもある。主無線機１１は、ノード１０が属する無線通信ネットワーク内の他のノードと通信するために構成されている。主無線機１１は、データ転送にも関与するため、より複雑なアーキテクチャを有している。ノード１０における消費電力の大部分は主無線機によるものである。したがって、ノード１０の消費電力を低減するために、主無線機１１を、通信ネットワーク内の他のノードとデータパケットを送受信していない待機モードにさせることが望ましい場合がある。
【００４５】
ノード１０は、副無線機１２をさらに有する。副無線機１２は、ウェイクアップ無線機(Wake-Up Radio: WUR)と呼ばれることもある。副無線機１２の主な目的は、ウェイクアップ信号（ＷＵＳ）をリスンし、主無線機１１を待機モードから出るように主無線機１１をアクティベートすることのみである。このため、副無線機１２は単純なアーキテクチャを有し、消費電力が非常に少ない。ノード１０は、通信ネットワーク内の他のノードと通信するために用いられる複数のアンテナ１３，１４を有する。
【００４６】
主無線機１１および副無線機１２は、複数のアンテナ１３，１４が備える少なくとも２つのアンテナ１４を共有する。主無線機１１は共有アンテナ１４から１つのアンテナを選択するように構成され、副無線機１２は選択されたアンテナを通じてＷＵＳをリスンする。主無線機は自身の選択を無線周波数（ＲＦ）スイッチ１５に通知し、ＲＦスイッチ１５は副無線機１２を選択されたアンテナに接続するように構成される。
【００４７】
図２は、本開示によるアンテナ選択方法５０を模式的に示している。方法５０において、主無線機１１はデータパケットを受信する（５１）。一般に理解されるように、データパケットは通常、時間ドメイン信号である。主無線機１１１は、パケットを受信すると、時間ドメイン信号を周波数ドメイン信号に変換する（５２）。このような変換は、例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）または他の適切な技術を採用することを含んでもよい。主無線機１１は、その後、ＲＦチャネルの中心にある１３のサブキャリアを選択する。ＷＵＳは、選択された１３のサブキャリアで搬送される。共有アンテナ１４のそれぞれについて、主無線機１１は、選択されたサブキャリアのみを用いて受信信号強度を計算する（５４）。アンテナブランチのぞれぞれについて、選択されたサブキャリアのみを用いて受信信号強度を計算（５３）してもよい。信号強度が最も高いアンテナを選択（５４）してもよい。
【００４８】
さらなるステップ５５において、主無線機１１は、複数の共有アンテナ１４から、計算された受信信号強度が最も高いアンテナブランチを選択する。そしてノードは、主無線機１１をオフにするか、待機モードにする必要があるか否かを判定する（５６）。そのために、主無線機１１の現在の状態を判定する（５７）。主無線機１１がアクティブな状態を維持する必要がある場合、入来パケットの受信（５１）を継続し、入来パケットごとに上述したステップを実行してもよい。しかし、主無線機１１をオフにするか待機モードにしてもよいと判断された場合、主無線機１１は、自身の選択をＲＦスイッチ１５に通知する（５８）。そして、ＲＦスイッチ１５は、選択されたアンテナを副無線機１２に接続する。その後、主無線機をオフにする（５９）。
【００４９】
本開示の一実施形態でにおいて、主無線機１１は、受信パケットごとにアンテナブランチの決定を行った後で、推定された信号強度が最も高いアンテナに副無線機１２が接続されるようにＲＦスイッチ１５を設定する。すなわち、主無線機１１は、この情報をメモリに記憶しておくことも、自身をオフにするコマンドを待つことも不要である。むしろ、アンテナ選択を行った後、受信パケットごとにＲＦスイッチ１５の状態が設定される。
【００５０】
本開示の一実施形態において、主無線機１１は、信号品質が最も高いアンテナブランチを選択する。これを実現するため、ステップ５４で受信パケットの信号品質インジケータが決定され、ステップ５５で最も高い信号品質インジケータに関連付けられたアンテナブランチが選択される。残りの手順は同じであってよい。信号品質は、信号対雑音比（ＳＮＲ）に関して測定されてもよいし、例えば相互情報量(mutual information)のような情報理論的基準に従って測定されてもよい。アンテナブランチの品質を推定する方法にかかわらず、選択はＷＵＳが用いる１３のサブキャリアに由来する統計量に基づいて行われる。
【００５１】
ＲＦスイッチ１５の設定からＷＵＳの受信までに経過する時間はチャネルのコヒーレンス時間よりもかなり大きくなりうる。ここで、通信チャネルに関するコヒーレンス時間は、チャネルのインパルス応答が変化しないと考えられる時間の長さとして定義することができる。この場合、古い情報に基づいて選択が行われるため、本発明ではアンテナブランチがランダムに選択されることになる。ランダム選択もしくは固定アンテナ選択は同じ統計的特性を有するので、本開示に従った方法は、固定アンテナ選択と比較して損失がない。
【００５２】
一方、ＩＥＥＥ８０２．１１の多くの用途は、数十ミリ秒のオーダーから数秒までの範囲になりうる主無線機１１のスリープサイクルと同等の期間にわたって主無線機１１によるアンテナ選択が有効であり続ける準静的な状況に対応している。この場合、アンテナ選択技術は、非常に低いコストで、かつハードウェアやアルゴリズムの複雑さをほとんど増加させずに、性能を向上させる。
【００５３】
上述の説明では、ＷＵＳが、６４点高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用い、１３個のサブキャリアに相当する帯域幅で、２０ＭＨｚチャネルの中心で送信されることを述べた。本発明はこれに限定されない。２０ＭＨｚチャネルのどこでＷＵＳが送信されるかや、どのサブキャリア間隔が用いられるかは問わない。主無線機１１は、対応する帯域の電力を測定するだけである。同様に、ＷＵＳの帯域が増やされる場合には、主無線機１１が副無線機１２に使用するアンテナを選択するために用する帯域も同様に増やされる。
【００５４】
図３は、本開示に従った方法を模式的に示している。受信する、最初のステップ１１０において、主無線機１１は、複数のアンテナ１３，１４を介してパケットを受信する。決定する、続くステップ１２０において、主無線機１１は、受信したパケットに対応する、第２の周波数帯域の信号品質インジケータを、共有アンテナ１４のそれぞれについて個別に決定する。
【００５５】
選択する、さらなるステップ１３０において、主無線機１１は、選択されたアンテナが副無線機１２に接続するようにＲＦスイッチ１５を制御することにより、決定された信号品質インジケータに基づいて共有アンテナ１４の１つを選択する。最後に、設定する(placing)ステップ１４０において、ノード１０は待機モードに設定され、待機モードにおいて副無線機１２は、ノード１０をアクティベートするために、接続されたアンテナを通じて第２の周波数帯域でアクティベーション信号をリスンスルように構成される。なお、主無線機１１が待機モードにされると、ノード１０の待機モードがアクティベートされることに留意されたい。
【００５６】
図４は、本開示による主無線機器を模式的に示している。主無線機１１は、通信ネットワーク内の他のノードからの入来データパケットを受信するように構成された受信機装置１５０，１５１を有している。受信機装置１５０，１５１は、通信を実現するために、複数のアンテナ１３，１４の何れかに接続されうる。さらに、受信機装置１５０，１５１は、待機モードを終了する必要があることを主無線機１１に指示するアクティベート信号を副無線機１２から受信するように構成されていてもよい。あるいは、副無線機を主無線機にリンクするバスまたは内部インターフェースが装置内に存在する。主無線機１１はさらに、通信ネットワーク内の他のノードにデータを送信するように構成された送信機装置１５３、１５４を有する。送信機装置１５３，１５４は、データを送信したり、ネットワーク内の他のノードと通信したりするために、複数のアンテナ１３，１４の１つ以上に接続されてよい。
【００５７】
プロセッサ１５４は、受信機１５０，１５１によって受信されたパケットに基づいて信号品質インジケータを決定するように構成されている。前述したように、信号品質インジケータは、受信信号の強度を示すものであってもよいし、信号対雑音比（ＳＮＲ）など、受信信号の品質を示すものであってもよい。選択装置１５５は、決定された信号品質インジケータに基づいて、少なくとも２つの共有アンテナ１４から１つのアンテナを選択する。指示装置１５６は、選択されたアンテナがＲＦスイッチ１５を通じて副無線機１２に接続されるよう、外部のＲＦスイッチ１５に指示する。
【００５８】
主無線機１１はさらに、プロセッサ１５４によって実行されると主無線機１１に本開示に従った方法を実行させるコンピュータプログラム製品を格納するように構成されうるメモリ１５７を有する。
【００５９】
開示された例の他の変形例は、図面、開示、および添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求の範囲の開示の実践において本技術分野に属する当業者によって理解および実施することができる。特許請求の範囲において、「有する」という語は、他の要素またはステップを排除するものではなく、単数表記は複数の要素を排除するものではない。単一の、プロセッサまたは他のユニットは、特許請求の範囲に記載された複数のアイテムの機能を果たすことができる。複数の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、それら手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。本開示の範囲内で、複数のアンテナを「アンテナ(antennas)」または「アンテナ(antennae)」と呼ぶことがある。
【００６０】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に、または他のハードウェアの一部として提供される光記憶媒体または半導体媒体などの適切な媒体に保存／で供給されうるが、インターネットまたは他の有線または無線通信システムを介して供給されるといった、他の形態で供給されてもよい。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００６１】
本開示は、先に開示された例に限定されず、本技術分野に属する当業者により、新規な技術を適用する必要なしに、添付の特許請求の範囲に開示されている本開示の範囲を超えて、改変および拡張することができる。
【図１】
2021520674.tif 000003
【図２】
2021520674.tif 000004
【図３】
2021520674.tif 000005
【図４】
2021520674.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月20日(2020.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワーク内のノード（１０）を待機モードにする方法であって、前記ノード（１０）は、複数のアンテナ（１３，１４）と、主無線機（１１）および副無線機（１２）とを有し、前記主無線機（１１）および前記副無線機（１２）は前記複数のアンテナ（１４）のうちの少なくとも２つを共有し、前記ノード（１０）は、前記少なくとも２つの共有アンテナ（１４）のいずれか１つに前記副無線機（１２）を接続するように構成された無線周波数（ＲＦ）スイッチ（１５）をさらに有し、前記主無線機（１１）は第１の周波数帯域内で動作するように構成され、前記副無線機（１２）は第２の周波数帯域内で動作するように構成され、前記第２の周波数帯域は前記第１の周波数帯域のサブバンドであり、前記方法が、
・前記主無線機（１１）により、前記複数のアンテナ（１３，１４）を通じてパケットを受信する（１１０）ステップと、
・前記主無線機（１１）により、前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記受信したパケットに対応する、前記第２の周波数帯域の信号品質インジケータを決定する（１２０）ステップと、
・前記主無線機（１１）により、選択されたアンテナを前記副無線機（１２）に接続するように前記ＲＦスイッチ（１５）を制御することにより、前記決定された信号品質インジケータに基づいて前記共有アンテナ（１４）の１つを選択する（１３０）ステップと、
・前記ノード（１０）を待機モードに設定する（１４０）ステップと、を有し、前記待機モードにおいて前記副無線機（１２）は前記ノード（１０）をアクティベートするために、前記接続されたアンテナを通じて前記第２の周波数帯域でアクティベーション信号をリスンするように構成され、前記待機モードにおいて前記主無線機（１１）は、いかなるパケットを送受信することも、チャネル状態を検知することもない、方法。
【請求項２】
前記受信する（１１０）ステップ、前記決定する（１２０）ステップ、および前記選択する（１３０）ステップが、受信したパケットごとに実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ノード（１０）がマルチキャリア無線通信ネットワークで動作するように構成され、前記第１の周波数帯域が複数のサブキャリアを有し、前記決定する（１２０）ステップが、
・前記複数のサブキャリアから、前記第２の周波数帯域内に中心周波数を有するサブキャリアを選択することと、前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記受信したパケットに対応する、前記選択されたサブキャリアの信号品質インジケータを決定することと、を有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記決定する（１２０）ステップが、
・前記受信したパケットに対応する時間ドメイン信号を、周波数ドメインに変換することと、
・前記アンテナ（１４）のそれぞれについて、前記選択されたサブキャリアで受信された電力を集約することにより、前記周波数ドメインで受信信号強度を推定することと、を有し、
前記選択するステップが、前記推定された受信信号強度に基づいて、前記共有アンテナ（１４）の１つを選択することを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記信号品質インジケータを前記決定する（１２０）ステップが、
・前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で前記受信したパケットに関する受信信号強度値を決定することを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記選択する（１３０）ステップが、
・前記受信信号強度値が最も高い前記アンテナを選択すること、を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記信号品質インジケータを前記決定する（１２０）ステップが、
・前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で前記受信したパケットに関する信号対雑音比（ＳＮＲ）を決定すること、を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記選択する（１３０）ステップが、
・前記ＳＮＲの値が最も高い前記アンテナを選択すること、を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
アクティブモードおよび待機モードで動作するように構成された、無線通信ネットワーク内のノード（１０）であって、前記ノード（１０）は、複数のアンテナ（１３，１４）と、主無線機（１１）と、副無線機（１２）とを有し、前記主無線機と前記副無線機は前記複数のアンテナ（１４）の少なくとも２つを共有し、前記ノード（１０）は、前記副無線機（１２）を前記少なくとも２つの共有アンテナ（１４）のいずれか１つに接続するように構成された無線周波数（ＲＦ）スイッチ（１５）をさらに有し、前記主無線機（１１）は第１の周波数帯域で動作するように構成され、前記副無線機（１２）は第２の周波数帯域で動作するように構成され、前記ノード（１０）の前記主無線機（１１）がさらに、
・前記複数のアンテナ（１３，１４）を通じてパケットを受信するように構成された受信装置（１５０）と、
・前記第２の周波数帯域で前記受信したパケットに基づいて、前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に信号品質インジケータを決定するように構成された処理装置（１５４）と、
・前記決定された信号品質インジケータに基づいて前記共有アンテナ（１４）の１つを選択するように構成されるとともに、前記選択されたアンテナを前記副無線機（１２）に接続するように前記ＲＦスイッチ（１５）を制御するように構成された選択装置（１５５）と、
・前記選択されたアンテナを通じて前記第２の周波数帯域でアクティベーション信号をリスンするように前記副無線機（１２）に指示するように構成されるとともに、前記ノード（１０）を待機モードに設定するように構成された指示装置（１５６）と、を有する、ノード（１０）。
【請求項１０】
前記受信装置（１５０）が前記パケットを受信するように構成され、受信されたパケットごとに、前記処理装置（１５４）が前記信号品質インジケータを決定し、前記選択装置（１５５）が前記共有アンテナ（１４）の１つを選択するようにそれぞれ構成される、請求項９に記載のノード（１０）。
【請求項１１】
前記ノード（１０）がマルチキャリア無線通信ネットワークで動作するように構成され、前記第１の周波数帯域は複数のサブキャリアを有し、前記処理装置（１５４）はさらに、前記複数のサブキャリアから、前記第２の周波数帯域内に中心周波数を有するサブキャリアを選択するとともに、前記共有アンテナのそれぞれについて個別に、前記受信したパケットに対応する前記選択されたサブキャリアの信号品質インジケータを決定するように構成される、請求項９または１０に記載のノード（１０）。
【請求項１２】
前記処理装置（１５４）がさらに、
・前記受信したパケットに対応する時間ドメイン信号を、周波数ドメインに変換し、
・前記アンテナ（１４）のそれぞれについて、前記選択されたサブキャリアで受信された電力を集約することにより、前記周波数ドメインで受信信号強度を推定するように構成され、前記選択装置（１５５）が、前記推定された受信信号強度に基づいて前記共有アンテナ（１４）の１つを選択するように構成される、請求項１１に記載のノード（１０）。
【請求項１３】
前記処理装置（１５４）は、前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で前記受信したパケットの受信信号強度値を決定するように構成される、請求項９から１２のいずれか１項に記載のノード（１０）。
【請求項１４】
前記選択装置（１５５）が、決定された受信信号強度値が最も高いアンテナを選択するように構成された、請求項１３に記載のノード（１０）。
【請求項１５】
前記処理装置（１５４）は、前記共有アンテナ（１４）のそれぞれについて個別に、前記第２の周波数帯域で前記受信したパケットの信号対雑音比（ＳＮＲ）を決定するように構成される、請求項９から１２のいずれか１項に記載のノード（１０）。
【請求項１６】
前記選択装置（１５５）が、決定された受信信号強度値が最も高いアンテナを選択するように構成された、請求項１５に記載のノード（１０）。
【請求項１７】
命令を有するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、ネットワーク内の１つ以上のノード（１０）にロードされると、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成されている、コンピュータ可読記憶媒体。
【国際調査報告】
2021520674.tif 000007
2021520674.tif 000008
2021520674.tif 000009