(57)【要約】無線装置は、装置が予め定義されたハイバネーションモードに入ろうとしていることを無線ネットワークに接続された一つ以上の他の装置に信号を送信することで、無線ネットワークにおける一つ以上の無線チャネルのバックグラウンドスキャンを実施する。次いで、装置がハイバネーションモードになることをネットワーク上の他の装置が見なしている間に、バックグラウンドスキャンを実施する。【選択図】図４
2010502044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークにおける第１の無線装置上で一つ以上の無線チャネルのバックグラウンドスキャンを実施する方法であって、
前記第１の装置が予め定義されたハイバネーションモードに入ろうとすることを知らせるために、前記無線ネットワークに接続された一つ以上の他の装置に信号を送信する工程と；
前記第１の装置がハイバネーションモードになることを前記ネットワーク上の前記一つ以上の他の装置が見なしている間に、前記一つ以上の無線チャネルのバックグラウンドスキャンを実施する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記一つ以上の他の装置に信号を送信する工程が、前記ハイバネーションモードに入るのに通常使用される標準的なハイバネーションプロトコルを用いることを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記バックグラウンドスキャンを実施する工程が、所定時間後に実施される請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記所定時間が、前記ハイバネーションモードに入るのに伴うカウントダウンピリオドに対応する請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記装置によりスキャンされた前記一つ以上の無線チャネルが、標準的な通信を前記ネットワークで行うチャネルと異なる請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記バックグラウンドスキャンの工程が所定時間をかけて実施される請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記所定時間がスーパーフレームの整数倍に対応する請求項６記載の方法。
【請求項８】
無線ネットワークにおいて一つ以上の無線チャネルのバックグラウンドスキャンを実施する無線装置であって、
前記ネットワーク上で一つ以上の他の装置に、前記装置が予め定義されたハイバネーションモードに入ろうとしていることを示す信号を送信するようになっており、さらに、前記装置がハイバネーションモードになることを前記一つ以上の他の装置が見なしている場合、前記一つ以上の無線チャネルのバックグラウンドスキャンを実施するようになっている送受信機を備える無線装置。
【請求項９】
前記装置がさらに、前記ハイバネーションモードに入るのに通常使用される標準的なハイバネーションプロトコルを用いることを含む一つ以上の他の装置に信号を送信するようになっている請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記装置が、所定時間後にバックグラウンドスキャンを実施するように構成されている請求項８又は９記載の装置。
【請求項１１】
前記所定時間が、前記ハイバネーションモードに入るのに伴うカウントダウンピリオドに対応する請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記装置によりスキャンされた前記一つ以上の無線チャネルが、標準的な通信を前記ネットワークで行うチャネルと異なる請求項８から１１のいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
前記装置がさらに、所定時間をかけてバックグラウンドスキャンを実施するようになっている請求項８から１２のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
前記所定時間が、スーパーフレームの整数倍に対応する請求項１３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線装置及び方法に関する。より詳細には、本発明は、超広帯域ネットワークに使用する無線装置及び方法に関し、ネットワーク容量及び混信に対する耐性は、バックグラウンドスキャン技術を用いて改良されている。
【背景技術】
【０００２】
超広帯域は、３．１〜１０．６ＧＨｚの非常に広い周波数範囲にわたってデジタルデータを伝送する無線技術である。広帯域幅にわたってＲＦエネルギーを拡散することで、伝送信号は、従来の周波数選択性ＲＦ技術では実質的に検出不可能である。しかしながら、低い送信電力は、通信距離を一般に１０〜１５メートル未満に制限する。
【０００３】
ＵＷＢには二つの手法がある。すなわち、ＵＷＢ特性をもつパルス波形から信号を構築する時間領域手法と、従来の、多重（周波数）バンドによるＦＦＴベースの直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を用いて、ＭＢ−ＯＦＤＭを行う周波数領域変調手法とである。両方のＵＷＢ手法は、周波数スペクトルにおいて非常に広い帯域幅を網羅するスペクトル成分を生じ、そのため超広帯域という用語が使用され、それにより、帯域幅は、中心周波数の２０パーセント以上を占め、一般に少なくとも５００ＭＨｚである。
【０００４】
非常に広い帯域幅と組み合わせた超広帯域のこれらの特性は、ＵＷＢが家庭又はオフィス環境で高速無線通信を提供するための理想的な技術であることを意味し、それにより、通信デバイスは互いに２０ｍの範囲内となる。
【０００５】
図１は、超広帯域通信用のマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）システムにおける周波数バンドの配置を示す。ＭＢ−ＯＦＤＭシステムは、各々が５２８ＭＨｚの１４個のサブバンドを備え、アクセス方式としてサブバンド間で３１２ｎｓごとにホップする周波数を用いる。各サブバンド内で、ＯＦＤＭ及びＱＰＳＫ又はＤＣＭコーディングをデータ送信に用いる。約５ＧＨｚ、現在、５．１〜５．８ＧＨｚのサブバンドは、例えば、８０２．１１ａＷＬＡＮシステム、安全保障局の通信システム又は航空産業の既存の狭帯域システムとの混信を避けるため空白のままであることに留意されたい。
【０００６】
１４個のサブバンドは五つのバンド群に構成され：四つは５２８ＭＨｚのサブバンドを三つ有し、一つは５２８ＭＨｚのサブバンドを二つ有している。図１に示すように、第１のバンド群は、サブバンド１と、サブバンド２と、サブバンド３とを備える。例示のＵＷＢシステムは、第１のデータシンボルをバンド群の第１の周波数サブバンドにおいて第１の３１２．５ｎｓ長の間隔で伝送し、第２のデータシンボルをバンド群の第２の周波数サブバンドにおいて第２の３１２．５ｎｓ長の間隔で伝送し、なおかつ、第３のデータシンボルをバンド群の第３の周波数サブバンドにおいて第３の３１２．５ｎｓ長の間隔で伝送するように、バンド群のサブバンド間をホップする周波数を用いる。したがって、各間隔の間、データシンボルは、５２８ＭＨｚの帯域幅をもつそれぞれのサブバンド、例えば、３９６０ＭＨｚを中央にした５２８ＭＨｚのベースバンド信号をもつサブバンド２に伝送される。
【０００７】
超広帯域の技術的特性は、データ通信領域における用途に展開されることを意味する。例えば、以下の環境においてケーブル交換を目的とする広範囲の用途が存在する：
−ＰＣと、周辺機器、すなわち、ハードディスク・ドライブ、ＣＤライター、プリンター、スキャナーなどの外部デバイスとの間の通信。
−無線手段、無線スピーカー等によって接続されるテレビやデバイスなどの家庭用娯楽機器。
−例えば、携帯電話とＰＤＡ、デジタルカメラとＭＰ３プレーヤー等の携帯端末とＰＣとの間の通信。
【０００８】
ＵＷＢネットワークなどの無線ネットワークでは、一つ以上の装置は、ビーコンフレームを周期的に伝送する。ビーコンフレームの主目的は、媒体上にタイミング構造を提供すること、すなわち、時間をいわゆるスーパーフレームに分割することであり、なおかつ、ネットワーク装置をビーコン群と同期化させることである。
【０００９】
バックグラウンドスキャンは、他のＲＦアクティビティの存在をスキャンするため、無線ネットワーク、特に、ＵＷＢシステムで一般に使用されている技術である。バックグラウンドスキャンにより、装置は存在するＲＦ環境の「画像（ｐｉｃｔｕｒｅ）」を形成することができる。
【００１０】
鮮明な「画像」から、装置は、装置受信機を異なる物理チャネル（及び異なるバンド群）に再同調することができ、装置は、他のビーコン群に対してバックグラウンドスキャンし、チャネル品質を評価することができる。
【００１１】
ＵＷＢシステムの基本的なタイミング構造は、図２に示すようなスーパーフレームである。欧州電子計算機工業会規格（ＥＣＭＡ）、ＥＣＭＡ−３６８第２版によるスーパーフレームは、２５６個の媒体アクセススロット（ＭＡＳ）からなり、各ＭＡＳは規定の持続時間、例えば、２５６マイクロ秒を有する。各スーパーフレームはビーコンピリオドから開始され、一つ以上の隣接ＭＡＳまで継続する。ビーコンピリオドにおける最初のＭＡＳの開始は、ビーコンピリオド開始として知られる。
【００１２】
アクティブ伝送又は受信のギャップ中にバックグラウンドスキャンを実施することが知られている。そのようなスキャニングは、他の装置がスロット予約を有するスーパーフレームの期間に、あるいは、装置がビーコン群における他の装置にシグナル伝達せずにバックグラウンドスキャンを完了しようとする丁度良い時に通常スケジュール化される。
【００１３】
上記の技術を用いることには多くの欠点がある。例えば、スキャニング期間はとても制限される場合があり、これは、受信機の整定時間により物理チャネルが既存のバンド群の外に再同調する機会を限定してしまう。また、丁度良い時にスキャニングを実施することで、装置がパケットを落としてしまう可能性がある。
【００１４】
本発明の目的は、上記の欠点のない、無線装置及びバックグラウンドスキャン方法を提供することである。
【発明の概要】
【００１５】
本発明の第１の態様によれば、本発明は、無線ネットワークにおける第１の無線装置上で一つ以上の無線チャネルのバックグラウンドスキャンを実施する方法を提供する。本方法は、第１の装置が予め定義されたハイバネーションモードに入ろうとすることを知らせるために、無線ネットワークに接続された一つ以上の他の装置に信号を送信する工程と；ネットワークの一つ以上の他の装置が第１の装置がハイバネーションモードになると見なしている間に、一つ以上の無線チャネルのバックグラウンドスキャンを実施する工程と、を含む。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、本発明は、無線ネットワークにおいて一つ以上の無線チャネルのバックグラウンドスキャンを実施する無線装置を提供する。無線装置は、ネットワーク上で一つ以上の他の装置に、装置が予め定義されたハイバネーションモードに入ろうとしていることを示す信号を送信するようになっている。さらに、無線装置は、一つ以上の他の装置が装置がハイバネーションモードになると見なしている場合、一つ以上の無線チャネルのバックグラウンドスキャンを実施するようになっている。
【００１７】
本発明は、バックグラウンドスキャンをスケジュールする機会としてハイバネーションモードを用いる。省電力モードに入るのではなく、装置は、既存のハイバネーションシグナリング及びプロトコルを利用して他の物理チャネルを積極的にスキャンする。
【００１８】
本発明のより十分な理解を得るとともに、それがどのように実施されるかを示すために、単なる例として以下の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ＭＢ−ＯＦＤＭシステムのマルチバンドＯＦＤＭアライアンス（ＭＢＯＡ）承認の周波数スペクトルを示す図である。
【図２】ＥＣＭＡ規格によるスーパーフレーム構造を示す図である。
【図３】無線ネットワーク装置の従来の動作を示すハイレベルのアクティビティ図である。
【図４】本発明による受信装置の動作を示すハイレベルのアクティビティ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
携帯無線装置は、電力効率を維持し、バッテリー寿命を最大化できることが重要である。バッテリー寿命を延ばす有効な方法は、装置を節減電力モードで動作すること、あるいはスーパーフレームに対して特定の回路構成要素を長期間オフにすることで電力消費を管理できるようにすることである。そのような節減電力の動作モードは、ＭＢ−ＯＦＤＭ  ＵＷＢシステムとの関連においてハイバネーションとして知られている。
【００２１】
ほとんどの無線技術は、二つの電力モード：アクティブモードとハイバネーションモードを提供する。アクティブモード中、無線装置は、スーパーフレームの関与を維持するのに必要なフレームの送受信に利用可能であると考えられる。低電力又はハイバネーションモードでは、無線装置は、スーパーフレームの全てのＲＦ関与を一時停止するが、スーパーフレーム同期化及びビーコン群のメンバーシップを維持することが要求される。
【００２２】
装置は、ビーコンピリオド中にビーコンフレームの送受信に利用可能であることが要求される。制御、コマンド及びデータのフレームは、スーパーフレームにおける他のスロット中に送受信される必要があり、スーパーフレームに参加するのにも使用される。
【００２３】
図３は、無線ネットワーク装置の従来の動作を明らかにするハイレベルのアクティビティ図である。
【００２４】
アクティブ動作モード２０１中、装置は、ビーコンフレームを送信し、媒体上で正常な送受信動作に参加すると考えられる。ある時点で、装置管理エンティティは、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）が、ビーコン送信の一時停止を含む、媒体上の全動作を停止するよう要求をする。この要求は、通常、カウントダウンパラメータを含み、これは、装置がハイバネーション状態に入る前の現在のスーパーフレームに対するスーパーフレーム数を表す。要求は、期間パラメータも含み、これは、装置がハイバネーション状態を維持すべきスーパーフレーム数を表す。かかる要求の受信時に、ＭＡＣは、ビーコン群における他の装置と挙動を調整できるように、次のビーコンフレームにハイバネーションモード情報要素（ＩＥ）を含む。装置は、例えば、送受信するデータが無い場合、ハイバネーションモードに入ることを決定することができる。
【００２５】
この時点で、装置は、ハイバネーションモード、ピリオド２０３に入ることを意図するビーコン群において全ての隣接装置に信号を送らなければならない。カウントダウンピリオド２０５の終わりに、装置はピリオド２０７の間ハイバネートする。ハイバネーションピリオドの終了後、装置はウェイクアップし、ピリオド２０９の間、通常動作を再開する。
【００２６】
図４は、本発明による無線装置の動作を説明するハイレベルのアクティビティ図である。
【００２７】
図３と同様に、装置は、ピリオド３０１の間、アクティブ動作モードを開始し、装置は、正常に情報のパケットを送受信している。バックグラウンドスキャンを実施する指示を受信すると、無線装置は、ピリオド３０３の間ハイバネートする旨の信号をネットワーク上の他の装置に送る。バックグラウンドスキャンを実施する指示は、装置管理エンティティから提供できることに留意されたい。しかしながら、サービス・メトリックの品質と、偶発的な干渉からのバックグラウンド干渉の存在における共存を最大化するために、この要求は、無線装置上の上位層からの要求の結果として装置管理エンティティなどの他のソースから、あるいはバックグラウンドスキャンを定期的に実施するためのある追加アルゴリズムの結果として装置管理エンティティから自動的に到来できることも理解されたい。
【００２８】
装置は、ハイバネーションモードに入る前に特定時間、ピリオド３０５の間、再び待機する。しかしながら、この特定時間の待機後、ネットワークにおける他の装置に示したようにハイバネーションモードに実際に入る代わりに、装置は、ピリオド３０７中にバックグラウンドスキャン動作を実施する。
【００２９】
バックグラウンドスキャン動作は、物理チャネル、時には、バンド群の変更を伴う。物理チャネルを変更する場合、装置受信機を異なる物理チャネルに再同調できるよう整定時間がある。この整定時間の期間は、無線特性及びバンド群のジャンプ差（ｊｕｍｐ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）に応じて可変である。この整定時間３０６、３０８を図４のバックグラウンドスキャンピリオド３０７の両側に示す。装置は、ピリオド３０７中に物理チャネルを複数回変更してもよく、各々は、それ自体の整定時間３０６及び３０８を有することが分かるであろう。
【００３０】
バックグラウンドスキャンの完了後、装置は、アクティブ動作モード、ピリオド３０９に戻り、パケットを正常に再度、送受信する。バックグラウンドスキャン動作中に得られた情報は、従来の方法でかかるデータに使用される。例えば、バックグラウンドスキャン動作中に得られた情報は、他の物理チャネル上の信号品質の決定や、チャネル変更が現在のチャネル状況を改善するかどうかを決定する、すなわち、より良い品質のサービスを提供し、ＲＦ干渉を最小限にするために使用することができる。バックグラウンドスキャンデータは、ＵＷＢシステムで用いられる「検出及び回避」機能、干渉軽減及び他の無線技術や偶発的な干渉との共存の改善などの他の機能に関して使用することもできる。バックグラウンドスキャン情報は、パケットエラーの受信や再送信を招く可能性を軽減させることでサービス品質やチャネル特性を改善するのに使用することもでき、データ速度の最大化や電力効率に恩恵をもたらす。
【００３１】
したがって、本発明は、従来技術を超えるいくつかの利点を有する。例えば、予め定義された無線システムのハイバネーションモードを用いることで、本発明により、装置は新たなプロトコル又は指示を要することなくバックグラウンドスキャンを実施することができ、したがって、多くの異なる無線規格に適用可能である。言い換えれば、本発明は、装置をハイバネーションモードに入れるのに存在する既存のプロトコルを利用するが、ハイバネーションモードに入る代わりに、装置は異なる物理チャネル上でバックグラウンドスキャン動作を代わりに実施する。
【００３２】
装置がバックグラウンドスキャンしている間、ネットワーク上の他の装置は、装置がハイバネーションモードであると見なすので、装置にパケットを送信しようとしない。したがって、装置が都合の悪い時にバックグラウンドスキャンを実施することによってパケット情報を受信しそこねることがなくなる。本発明は、望ましくない送信を軽減し、それにより偶発的な干渉を軽減することでネットワーク容量を改善する。
【００３３】
装置がバックグラウンドスキャンを実施するピリオド３０７は、予め決定することができ、すなわち、装置がハイバネーションモードになることを他のネットワーク装置に示した所定時間に対応して予め決定することができ、あるいは装置がバックグラウンドスキャン動作を実施するのにどれ位かかるかに応じて変更できることが分かるであろう。所定時間は、スーパーフレームの整数、すなわち一つ以上のスーパーフレームであるのが好ましい。
【００３４】
ハイバネーションモードなる語は、装置が定義されたプロトコルを用いて予め定義されたスリープ状態に入れることを隣接する装置に知らせる場合に、他の予め定義された低電力の動作モードを包含するものであることも分かるであろう。
【００３５】
上記した本発明は、バックグラウンドスキャンをスケジュールする機会としてハイバネーションモードを用いることに留意されたい。省電力モードに入るのではなく、装置は既存のハイバネーションシグナリングやプロトコルを利用して他の物理チャネルを積極的にスキャンする。例えば、ＥＣＭＡ仕様は、ハイバネーションモードに入る及びハイバネーションモードからウェイクアップする手順を定義しており、準拠装置はこれらの手順に従わなければならない。本発明は、ハイバネーションピリオド中にいかなるビーコン／コマンド／制御／データのフレームをも送信しないので、ＥＣＭＡ仕様に準拠している。言い換えれば、バックグラウンドスキャン動作は「受信」動作であるので、本発明はＥＣＭＡ仕様のパラメータ内で動作する。
【００３６】
上記の実施形態は、本発明を限定するものではなく、当業者は添付請求項の範囲から逸脱せずに多くの代替の実施形態を設計できることに注意すべきである。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」なる語は、請求項に記載されているもの以外の要素や工程の存在を除外するものではなく、「ａ」や「ａｎ」は複数を除外するものではない。請求項における任意の参照符号は、それらの範囲を限定するように解釈されるべきではない。
【図１】
2010502044.tif 000003
【図２】
2010502044.tif 000004
【図３】
2010502044.tif 000005
【図４】
2010502044.tif 000006
【国際調査報告】
2010502044.tif 000007
2010502044.tif 000008