(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数スペクトル内の複数のタイムスロットを使用して通信する方法であって、
第１通信ユニット及び第２通信ユニット間で、前記複数のタイムスロット群とそれに関係するホッピングキャリヤ周波数群とを有する周波数ホッピングトラフィックチャネルを確立する工程と、
前記第１通信ユニット及び前記第２通信ユニット間で、自身に関係する周波数スペクトル内の位置を有する定常トラフィックチャネルを確立する工程と、
前記第１通信ユニット、前記第２通信ユニット及び第３通信ユニット間で前記周波数ホッピングトラフィックチャネルを確立する工程と、
前記第２通信ユニット及び前記第３通信ユニット間で前記定常トラフィックチャネルを確立する工程とを備え、
前記周波数ホッピングトラフィックチャネルは、前記定常トラフィックチャネルの位置を避ける
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１通信ユニットはマスタ通信ユニットであり、
前記第２通信ユニット及び前記第３通信ユニットはスレーブ通信ユニットであり、
更に、前記周波数ホッピングトラフィックチャネルを介して、前記マスタ通信ユニットから１つ以上の前記スレーブ通信ユニットへ、前記定常トラフィックチャネルを解放し、かつ前記周波数ホッピングトラフィックチャネルへ復帰することを前記１つ以上のスレーブ通信ユニットに対し指示するビーコンパケットを定期的に送信する工程とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
周波数スペクトル内の複数のタイムスロットを使用して通信する装置であって、
第２通信ユニットに接続されている第１通信ユニットを備え、
前記第１通信ユニットは、
前記第１通信ユニット及び前記第２通信ユニット間の、自身に関係する前記複数のタイムスロット群とを有する周波数ホッピングトラフィックチャネルを確立し、
前記第１通信ユニット及び前記第２通信ユニット間の、自身に関係する周波数スペクトル内の位置を有する定常トラフィックチャネルを確立し、
前記第１通信ユニット、前記第２通信ユニット及び第３通信ユニット間で前記周波数ホッピングトラフィックチャネルを確立し、
前記第２通信ユニット及び前記第３通信ユニット間の前記定常トラフィックチャネルを確立する、
ように構成され、
前記周波数ホッピングトラフィックチャネルは前記定常トラフィックチャネルの位置を避ける
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
前記第１通信ユニットはマスタ通信ユニットであり、
前記第２通信ユニット及び前記第３通信ユニットはスレーブ通信ユニットであり、
前記第１通信ユニットは、更に、前記周波数ホッピングトラフィックチャネルを介して、前記マスタ通信ユニットから１つ以上の前記スレーブ通信ユニットへ、前記定常トラフィックチャネルを解放し、かつ前記周波数ホッピングトラフィックチャネルへ復帰することを前記１つ以上のスレーブ通信ユニットに対し指示するビーコンパケットを送信するように構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景
本発明は、無線通信システムに関するものである。特に、本発明は、未許可周波数キャリヤの周波数ホッピングを使用する通信システムに関するものである。
【０００２】
ここ１０年間では、無線及びＶＬＳＩ技術の進歩は、携帯無線機のような消費者用途のポータブル装置での無線通信に広く使用され、許容可能なコスト、サイズ及び消費電力で製造することが可能となっている。
【０００３】
無線技術は、今日では、主に、（例えば、携帯無線機での）音声通信で注目されており、この分野は、近い将来、他のタイプの汎用装置及び固定装置に対するより大量の情報転送を提供することにおそらく広がるであろう。より詳しくは、技術の更なる進歩は、多くの装置を容易に集積することができる廉価な無線装置を提供することにある。これは、現在使用されているケーブル数を減らすことになる。例えば、無線通信は、周辺装置とマスタ装置とを接続するために使用されるケーブル数をなくすあるいは削減することができる。
【０００４】
上述の無線通信は、高データレート送信を可能にする十分な機能を有する未許可帯域を必要とする。適切な帯域は、広範囲に利用可能な２．４ＧＨｚでのＩＳＭ（工業、科学及び医療）帯域である。ＩＳＭ帯域は、約８３．５ＭＨｚの無線スペクトルを提供する。
【０００５】
調整なしで同一無線媒体を異なる無線ネットワークで共有することを可能にするために、信号拡散が通常適用される。事実、米国のＦＣＣは、送信電力が約０ｄｂＭを越える場合にいくつかの拡散形式を適用する２．４ＧＨｚ帯域で動作する無線装置を現在必要としている。拡散は、ダイレクトシーケンス（ＤＳ）拡散スペクトルを適用する符号レベルあるいは周波数ホッピング（ＦＨ）拡散スペクトルを適用するチャネルレベルのいずれかとすることができる。後者は、上述の無線用途に対して有益であり、これは、コスト的に有利な無線機を容易に使用することができるからである。ブルートゥースと呼ばれるシステムが、移動電話、ラップトップ、ＰＤＡ及び他の汎用装置のようなポータブル装置間の接続を広く普及させるために近年導入されている。このシステムは、省電力、小無線受信可能域の低コスト無線機の構成を可能にするためにＦＨを適用している。このシステムはデータ及び音声をサポートしており、近年では、ＩＳＭの全帯域を介する通常レート８００ｈｏｐ／ｓと耐性音声符号化を組み合わせた高速ＦＨを適用することによって最適化されている。システムの概念は、同一の１ＭＨｚチャネルを共有するマスタ及び限定数のスレーブを構成するピコネットを含んでいる。また、このシステムは、ＨＯＬＤとＰＡＲＫのような省電力モードの特徴を有しており、このＨＯＬＤとＰＡＲＫはそれぞれ、スレーブが一時的にサスペンドとなる、あるいはローデューティサイクル追跡モードとなるものである。ブルートゥースシステムに関する更なる情報については、１９９８年の電気通信技術ジャーナルのエリクソンレビューにあるJ. C. Haartsenによる「ブルートゥース、アドホック無線接続用ユニバーサル無線インタフェース」を参照されたい。
Souissi等で発行された米国特許５，９２６，５０１は、所定帯域幅を有する通信システム内にいくつかのチャネルを動的に構成し、かつプロセッサ及びメモリを有するコントローラを提供し、このプロセッサは、外部からの送信情報に対する加入者からのチャネル要求を受信するようにプログラムされている。しかしながら、このシステムは、マスタ通信ユニットの制御下の周波数ホッピングトラフィック上の同期を維持して、マスタ及びスレーブ通信ユニット間に高速通信チャネルの確立を提供しない、あるいはマスタ及びスレーブ通信ユニット間の定常トラフィックチャネルへの最大数のタイムスロットの割当を提供しない。また、このシステムは、２つのスレーブ通信ユニット間に確立される高速通信チャネルの使用を提供できない。
１９９７年１１月１日に発行されたＩＥＥＥの自動車技術におけるトランザクションにあるMark Karolによる名称が「時間周波数符号分割（Time-Frequency-Code Slicing）：複数ユーザに対する通信スペクトルの有効割当」による記事は、様々なレートで複数ユーザに対する通信リソースへのアクセスを提供する時間周波数符号分割技術を提案している。この方法では、ユーザは、スロット単位でスペクトルの異なる部分に割当られる。
【０００６】
約０ｄＢｍの送信電力を使用するＦＨシステムでは、チャネル帯域幅は、１ＭＨｚまでに制限されている。制限帯域幅での通信は、データレートを１〜２Ｍｂ／ｓ範囲に制限している。しかしながら、特に、ファイル転送あるいはファイルダウンロードのようなデータサービスに対しては、恒常的に増加するデータレートが望まれている。制限ホッピング帯域幅（例えば、１ＭＨｚ）を有するＦＨシステムでは、高データレートを取得することは難しい。また、ＤＳシステムでは、適切なコストで高データレートを取得することは難しい。ＤＳシステムは、広範囲に問題があるという欠点を有しており、この問題は、ブルートゥースシステムが最適化されるための未整備の状況ではより深刻になっている。ブルートゥースシステムが使用される状況では、短距離を介する通信（例えば、ケーブル切替用途）は共用される。これらの用途では、２Ｍｂ／ｓを越えるデータレートがより望ましい。今のところ、その性質によって、システムは、干渉が制御できない未許可帯域で動作しなければならない。
【０００７】
それゆえ、同一の未許可周波数キャリヤを介する通信エンティティ間で同時に、低レート、中レート及び高レート通信を提供する方法及び装置がこの分野において必要とされることが認識されるであろう。
【０００８】
要約
それゆえ、本発明の目的は、共有通信チャネルを介して小媒体及び高レート通信に従う通信システムを提供することである。
【０００９】
また、本発明の目的は、同一の共有通信チャネルを介して狭かつ広帯域通信リンクを有する通信システムを提供することである。
【００１０】
本発明の構成に従えば、上述及び他の目的は、低レート及び媒体レート通信用の狭帯域ＦＨリンクと、高速（ＨＳ）通信用定常広帯域リンクを適用する方法及び装置で達成される。このシステムは、通常、同一のＦＨリンクをすべてが共有するマスタ及び１つ以上のスレーブを含んでいる。マスタ及びスレーブはピコネットを形成する。マスタ及びスレーブは、擬似ランダムホッピングシーケンスに従ってホッピングの同期を行う。このシーケンスはマスタ識別子によって判定され、このシーケンスの位相はマスタのリアルタイムクロックによって判定される。マスタはこのリンク上のトラフィックを制御する。ＨＳリンクは、マスタ及び１つ以上のスレーブ間、あるいは２つのスレーブ間で確立される。
【００１１】
高速リンクは、ホッピングスキームを使用する必要がない代わりに、ＨＳリンクを確立するために、無線スペクトルの最適な帯域が選択される。この選択は、マスタ及びスレーブの両方のＲＳＳＩ測定値に基づいており、好ましくは、ピコネット内の低レート通信中に実行される。ＨＳリンクは、最低平均干渉量で搬送する無線帯域上に構成される。この選択は、ＨＳリンクに対してより干渉が多い無線帯域を使用することをシステムが避ける場合に適応されている。マスタが、ＨＳリンクを介して１つ以上のスレーブと通信する場合、マスタは、ＨＳリンク上のＨＳスレーブとＦＨリンク上のスレーブ間の時間を共有しなければならない。時分割多重通信は、ある時間期間中にマスタがＨＳリンクに存在し、別の時間にＦＨリンクに存在する場合に適用される。マスタがＨＳリンクを介する通信を行わない場合、例えば、２つのスレーブがＨＳリンクを確立する場合、ＦＨリンクを介するピコネット通信はＨＳリンクと並列に動作する。ＨＳリンクが使用する共有無線帯域の一部は、ホッピングするピコネットを介する帯域の一部であり、ＨＳリンクがＦＨリンクへ決して接続しないようにマスタがトラフィックを制御する。ＨＳリンク及びＦＨリンクが重複しない場合、このようなホッピングの回避は必要としない。
【００１２】
また、ＨＳスレーブのペアは、ＦＨリンクで使用されるビーコン信号によってマスタとの接続を維持する。定期的に、ＨＳスレーブは自身のＨＳ通信を中断し、一時的にＦＨリンク上のマスタへ問い合わせを行う。また、このビーコンは、ＨＳリンクからＦＨリンクへ復帰するための手段をスレーブに提供する。別の実施形態では、２つのスレーブは、制限時間内にＨＳリンクと通信する。その時間期間が経過すると、ＨＳリンクを介して通信が確立されたスレーブは、自動的にＦＨリンクへ復帰する。必要であれば、スレーブは、再度ＨＳリンクへ送信される。ＨＳリンクに干渉がある場合、ＨＳリンクに関係するユニットはＦＨリンクへ復帰し、新規のＨＳリンクが決定される。新規のＲＳＳＩ測定値は、ＨＳリンクが配置される最適な位置を示している。
【００１３】
詳細説明
本発明の様々な構成は、図面を用いて説明し、この図面において、同様の構成部分は同一の参照文字が用いられる。本明細書で説明されるシステムの実施形態はＦＨ無線インタフェースを利用し、このＦＨ無線インタフェースの詳細は、１９９６年７月２３日に出願された、P.W. Dent及びJ.C. Haartsenによる米国特許番号５，８９６，３７５号の「小範囲無線通信システム及びその使用方法」（以降、「Ｄｅｎｔ」）に説明され、その開示は参照することによって本明細書に組み込まれる。
【００１４】
Ｄｅｎｔでは、エアインタフェースは、ＦＨリンク上のショートパケットの送信に基づいて説明されている。これに説明されるエアインタフェースは、ブルートゥースと呼ばれる新規のエアインタフェースの基礎を形成しており、このブルートゥースは、任意の装置間の無制限無線接続を提供することを意図されるものであり、１９９８年の電気通信ジャーナル第３号のエリクソンレビューにあるJ. C. Haartsenによる「ブルートゥース、アドホック無線接続用ユニバーサル無線インタフェース」を参照されたい。ブルートゥースの概念は、ＦＫリンク上で生成されるピコネットを含んでいる。チャネル上のユニットの１つはマスタとして動作し、それ以外のユニットはスレーブとなる。任意のユニットがマスタの役割あるいはスレーブの役割を果たすできる。マスタ及びスレーブの役割は、ピコネットが確立される場合に割り当てることができる。デフォルトでは、通信を初期化する、例えば、ピコネットを生成するユニットがマスタとなる。マスタは、集中制御を使用する方法でＦＨリンクを介するすべてのトラフィックを制御する。
【００１５】
図１に示されるように、ピコネット１００では、スター型が使用されても良い。マスタ１２０は、スターの中心にあり、マスタ１２０を介してすべての通信が行われる。スレーブ、例えば、スレーブＡ１３０、スレーブＢ１４０及びスレーブＣ１５０がピコネット１００に接続する場合、スレーブアドレスが割り当てられる。スレーブアドレスの割当は一時的なものであり、これは、スレーブユニットがピコネットに接続したり、切断したりするからである。スレーブアドレスは、例えば、スレーブＡ１３０、スレーブＢ１４０及びスレーブＣ１５０、マスタ１２０間で交換されるパケットに含まれていても良い。上述の米国特許番号５，８９６，３７５号に従えば、ピコネット１００は、通常、図２に示されるような異なる周波数が各スロットに割当られている一連のタイムスロットを使用するＦＨリンク２００を含んでいる。従って、ＦＨリンク２００では、マスタ１２０は、シングルパケット１２１〜１２６を交互に送受信を行うことができ、例えば、それぞれがホッピング周波数２２１〜２３２を有するタイムスロット２０１〜２１２を介して、スレーブＡ１３０に関するパケット１３１〜３３３、スレーブＢに関するパケット１４１、スレーブＣに関するパケット１５１及び１５２を交互に送受信することができる。ＦＨリンク２００上の周波数は、当業者には周知である擬似ランダムホッピングシーケンスに従って割当られても良い。マスタ１２０と、例えば、スレーブＡ１３０、スレーブＢ１４０及びスレーブＣ１５０間の交互の通信は、通信リンク、好ましくは、それぞれチャネル１１０ａ、１１０ｂ及びチャネル１１０ｃとして図２に示される時分割二重リンクを介して動作する。従って、マスタ１２０は、例えば、２つのスレーブとの同時送信を回避するポーリングスキームを使用して、スレーブＡ１３０、スレーブＢ１４０及びスレーブＣ１５０と通信することが好ましい場合がある。例えば、ＴＤＤリンクに対応するマスタ−スレーブスロットに割当られているスレーブだけが、次のスレーブ−マスタスロットで応答することができる。ポーリングは、図示のように、マスタ１２０、スレーブＡ１３０、スレーブＢ１４０及びスレーブＣ１５０間の通信を確立するために、チャネル１１０ａ、チャネル１１０ｂ及びチャネル１１０ｃを参照することがより良く理解できる。マスタ１２０は、チャネル１１０ａを介して、パケット１２１、１２３及び１２５をそれぞれ、それぞれの周波数がｈk２２１、ｈk+4２２５、ｈk+8２２９のマスタ−スレーブタイムスロット１３１、１３２及び１３３で、スレーブＡ１３０へ送信することができる。これの応答として、スレーブＡ１３０は、パケット２０１、２０５及び２０９それぞれを、それぞれの周波数がｈk+1２２２、ｈk+5２２６、ｈk+9２３０のスレーブ−マスタタイムスロット２０２、２０６、２１０だけで応答することができる。同様に、マスタ１２０は、チャネル１１０ｂを介して、パケット１２２を、周波数ｈk+2２２３のマスタ−スレーブタイムスロット２０３でスレーブＢ１４０に送信することができる。これの応答として、スレーブＢ１４０は、パケット１４１を、周波数ｈk+3２２４のスレーブ−マスタタイムスロット２０４だけで応答することができ��。更に、マスタ１２０は、チャネル１１０ｃを介して、パケット１２４及び１２４それぞれを、それぞれの周波数がｈk+6２２７及びｈk+10２３１のマスタ−スレーブタイムスロット２０７及び２１１で、スレーブＣ１５０に送信することができる。これの応答として、スレーブＣ１５０は、パケット１５１及び１５２を、それぞれの周波数がｈk+7２２８及びｈk+11２３２のスレーブ−マスタタイムスロット２０８及び２１２だけで応答することができる。
【００１６】
図３に示されるように、ピコネット１００内で交換されるパケットは、通常、パケットフォーマット３００に従う。パケットフォーマット３００に従って送信される各パケットは、図示のように、アクセスコード３１０、ヘッダ３２０及びペイロード３３０を含んでいる。アクセスコード３１０は、例えば、特定ＦＨリンクを識別するために使用される。ピコネット１００の各インスタンスは、異なるアクセスコード３２０を使用する。アクセスコード３１０は、例えば、マスタ１２０の識別によって導出される。例えば、同一ＦＨリンク上のすべてのパケットは、同一のアクセスコード３１０を搬送することに注意すべきである。また、アクセスコード３１０は、特定ＦＨリンクを再度識別する周波数及びタイミング回復のために使用されても良い。パケットヘッダ３２０は、例えば、ペイロード３３０を識別し、かつ誤り訂正機構を示す汎用制御情報を搬送する。ペイロード３３０は、例えば、データあるいは音声情報を含むように識別されても良いことに注意されたい。本発明に従えば、高速リンクは、ピコネット１００上のより汎用的なＦＨリンクに加えて確立されても良いことに注意することが重要である。全データ転送率を改善するためには、変形パケットフォーマット３００を使用する高速リンクを利用することが望ましい場合がある。本発明に従えば、ＦＨ及び高速リンクをサポートするので、パケットフォーマット３００は各リンクタイプに対して最適化される。
【００１７】
本発明に従う高速リンクの提供に関係する要求をより理解するために、ピコネット１００に関係する帯域幅制限を解析することが有用である。典型的なブルートゥースシステムでは、ホッピングレートは、長さが約６２５μｓとなるタイムスロット２０１〜２１２が得られる１６００ｈｏｐｓ／ｓとなる。ＧＦＳＫ変調は、１Ｍｂ／ｓのデータレートとなる。典型的なブルートゥースシステムに対して使用される周波数キャリヤは、１ＭＨｚで特定されるシングルホッピングによって占有される帯域幅を有する２．４ＧＨｚの未許可ＩＳＭ帯域となる。ヨーロッパ及び米国で使用されるホッピング数は７９であり、これは、２．４ＧＨｚ  ＩＳＭ帯域中に約８０ＭＨｚの拡散を与える。
【００１８】
つまり、上述の情報に従えば、ピコネット１００に関係するチャネル１１０は、１Ｍｂ／ｓの最大瞬間レートを有している。２．４ＭＨｚ  ＩＳＭ帯域を使用するシステムに対し、米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）及び欧州電気通信標準化境界（ＥＴＳＩ）のような規格団体は、０．７５ｍＷより大きいの平均送信電力を使用するシステムに対しては、シングルホッピングの帯域幅を１ＭＨｚに制限している。しかしながら、このような帯域幅制限はチャネル１１０上で達成可能な最大可能データレートを制限してしまうという問題が発生する。１ＭＨｚの帯域幅制限が与えられると、２〜３Ｍｂ／ｓより高いレートでのデータ通信の信頼性が実現不可能になる。従って、ピコネット１００上での従来の動作に対しては、データレートは最大１Ｍｂ／ｓ周辺に制限される。
【００１９】
しかしながら、多くのアプリケーションは高データレートを必要とし、かつしばしばより短い範囲制限が伴う。このような状況を図４Ａに示している。ピコネット４００は、例えば、ＬＡＮ４００を含む環境で確立されている。ＬＡＮサーバ、電話装置、セルラーあるいは無線通信基地局の類であるＬＡＮアクセスポイント４２０は、マスタとして動作し、以降では、マスタ４２０と称する。コードレス電話４３０、ラップトップ４４０及びプリンタ４５０は、スレーブとして動作し、以降では、それぞれスレーブＡ４３０、スレーブＢ４４０及びスレーブ、スレーブＣ４５０と称する。すべての装置は、ＦＨリンク上で同期している。
【００２０】
本発明に従う共有チャネル上のＦＨリンク及びＨＳリンクの動作は、例として最適である。ある時点で、例えば、ラップトップあるいはスレーブＢ４４０が、プリンタあるいはスレーブＣ４５０へプリントジョブのダウンロードを要求する。ピコネット１００はスター型ネットワークとして構成されているので、スレーブＢ４３０は通常、ＬＡＮアクセスポイントあるいはマスタ４２０を介してスレーブＣ４５０とのみ通信することができる。ＦＨリンクは１Ｍｂ／ｓの最大実行制限で動作し、かつ、ＦＨリンクは、これの例では、マスタ４２０及びスレーブＢ４４０間の通信とマスタ４２０及びスレーブＣ４５０間の通信の両方に対して使用され、ダウンロード動作に対する最大有効データレートは５００ｋｂ／ｓに制限されている。好ましくは、スレーブＢ４４０は、マスタ４２０によって制御されるピコネット１００から一時的に切断し、かつ自身とスレーブＣ４５０とのピコネットを生成する。このような仮定の場合では、スレーブＢ４４０はスレーブＣ４５０に対するＦＨリンクを直接サポートし、それでも、最大有効レートは１Ｍｂ／ｓのままとなっている。本発明に従えば、平均的に高いデータレートが得られる。スレーブＣ４５０が、例えば、３〜１０ｍのような、非常に近い距離でスレーブＢ４４０に近接していると仮定すると、０ｄＢｍ送信電力を使用する距離を保証することは満足する。従って、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０間のリンクは、１ＭＨｚ以上のかなり大きい帯域幅で生成することができる。データレートは、以下でより詳細に説明されるように、高速通信が使用する５〜１０ｂ／ｓに上げることができる。
【００２１】
ピコネット４００を介して通信に参加する任意の通信ユニットが通信速度の向上を要求する場合、これらのユニットは高速（ＨＳ）リンクを要求する。図４Ａに示されるマスタ４２０及びスレーブＣ４５０間のチャネル５１０ａのようなＨＳリンクと、図４Ｂに示されるスレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０のような２つ以上のスレーブ間のチャネル５１０ｂのようなＨＳリンクに違いがあることに注意することが重要である。本発明の実施形態に従って、チャネル５１０ａのようなＨＳリンクがマスタ４２０及びスレーブＣ４５０間に確立される場合、マスタ４２０は、チャネル５１０ａに関係するスレーブＣ４５０、ＨＳリンク及びピコネット４００のスレーブＡ４３０及びスレーブＢ４４０のような他のスレーブ間を時間多重送信する。マスタ４２０は、例えば、スレーブＡ４３０及びスレーブＢ４４０それぞれに対するチャネル４１０ａ及び４１０ｂに関係するＦＨリンクとチャネル５１０ａ間を通信する。ＨＳリンクであるチャネル５１０ａ上の有効データレートが重要である場合、マスタ４２０は、維持対象のＦＨ同期を可能にするために、トラフィック用に多くのタイムスロットをスレーブＣ４５０へ割り当て、かつトラフィック用に十分なタイムスロットをスレーブＡ４３０及びスレーブＢ４４０へ割り当てなければならない。最大データレートは、すべてのタイムスロットをＨＳリンクへ割り当てることによってチャネル５１０ａ上で達成されるが、ＦＨ同期はおそらく失われる。
【００２２】
図５は上記の概念の詳細を示しており、ここで、マスタ４２０は、３つのスレーブ、つまり、チャネル４１０ａ、４１０ｂ及び４１０ｃを介してそれぞれスレーブＡ４３０、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０をサポートしている。ＨＳリンクは、例えば、チャネル５１０ａを介してマスタ４２０及びスレーブＣ４５０間で確立される。マスタ４２０及びスレーブＣ４５０間のＨＳリンクは、図４Ａに示される構成を反映するものである。図５からわかるように、マスタ４２０は、周波数ｈk２２１のタイムスロット２０１上のチャネル４１０ａを介してスレーブＡ４３０へパケット４２１を通信する。スレーブＡ４３０は、周波数ｈk+1２２２の次タイムスロット２０２でパケット４３１を応答する上述の方法で応答する。同様に、マスタ４２０は、周波数ｈk+2２２３のタイムスロット２０３上のチャネル４１０ｂを介してスレーブＢ４４０へパケット４２２を通信する。スレーブＢ４４０は、周波数ｈk+3２２４の次タイムスロット２０４でパケット４４１を応答する上述の方法で応答する。スレーブＣ４５０に関しては、マスタ４２０は、地点ｘで、リンク４１０ｃ上のＦＨ通信からチャネル５１０ａ上のＨＳ通信へシフトし、その後、地点ｙで、チャネル５１０ａを開放するＦＨ通信へシフトバックする。図５は、例えば、周波数ｈk２２１からｈk+11２３２に移動することによって示される周波数ホッピング期間内で発声する地点ｘ及びｙを示し、マスタ４２０は、ｈk２２１からｈk+11２３２の全範囲に渡る反復周波数ホッピングを通して、例えば、スレーブＣ４５０とＨＳとの通信を維持することに注意すべきである。
【００２３】
従って、マスタ４２０は、周波数キャリヤｆHS５１０上で通信することによってチャネル５１０ａを介するＨＳとスレーブＣ４５０との通信を制御する。詳細は以降で説明する上述の方法で、ＨＳチャネルが一旦確立されると、マスタ４２０は、可変長パケット４２３をスレーブＣ４５０へ送信する。スレーブＣ４５０は、可変長パケット４２４を送信する。マスタ４２０は、スレーブＣ４５０によって応答可能あるいは応答不可能となる追加の可変長パケット４２４を送信する。ＨＳリンクに対するデータレートは、例えば、マスタ４２０、スレーブＡ４３０及びスレーブＢ４４０間の通信の範囲を、例えば、削減することによって、ＨＳリンクに関係するデータレートが向上するように適応されることに注意することが重要である。地点ｙで、マスタ４２０は、例えば、周波数ｈk+10２３１のタイムスロット２１１上のパケット４２５を送信することによって、例えば、チャネル４１０ｃを介するスレーブＣ４５０とＦＨとの通信を再開する。これの応答として、スレーブＣ４５０は、周波数ｈk+11２３２の次タイムスロット２１２でパケット４５２を送信する。
【００２４】
一方、例えば、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０が図４Ｂに示されるようなＨＳリンクを確立することを要求する場合、この状況は極めて異なるものになる。本発明の別の実施形態では、マスタ４２０は、スレーブＡ４３０、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０でＦＨリンクを確立する。同時に、図６の地点Ｘで示されるように、スレーブＢ４１０及びスレーブＣ４５０は、チャネル５１０ｂのような別リンク上でＨＳ通信を確立する。従って、ＦＨリンク及びＨＳリンクを介する通信は、ＦＨ及びＨＳリンクに対して異なる周波数を使用して並列に処理することができる。チャネル５１０ｂに対する周波数と、リンク４１０に関係するＦＨ周波数が同時期に同地点で衝突するとコリジョンが発生する可能性がある。マスタ４２０は、チャネル４１０ａを介して、例えば、パケット４２１を周波数ｈk２２１のタイムスロット２０１でスレーブＡ４３０へ通信する。スレーブＡ４３０は、周波数ｈk+1２２２の次タイムスロット２０２でパケット４３１を応答する上述の方法で応答する。同様に、マスタ４２０は、パケット４２２を周波数ｈk+2２２３のタイムスロット２０３上でチャネル４１０ｂを介してスレーブＢ４４０へ通信する。スレーブＢ４４０は、周波数ｈk+3２２４の次タイムスロット２０４でパケット４４１を応答する上述の方法で応答する。更に、マスタ４２０は、チャネル４１０ａを介して、パケット４２７、４２８及び４２９を、周波数ｈk+4２２５、ｈk+6２２７及びｈk+8２２９をそれぞれ使用するタイムスロット２０５、２０７及び２０９でスレーブＡ４３０へ送信する。これの応答として、スレーブＡ４３０は、チャネル４１０ａを介して、それぞれのパケット４３２、４３３及び４３４をタイムスロット２０６、２０８及び２１０で送信し、これらのタイムスロットはそれぞれ、パケット４２７、４２８及び４２９が送信された後の次スロットに対応する。また、パケット４３２、４３３及び４３４は、それぞれｈk+5２２６、ｈk+7２２８及びｈk+9２３０を介して送信される。
【００２５】
一方、ＨＳ通信は、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０間で生じる。例えば、チャネル５１０ｂ上のパケット４４２は、ＨＳリンクに対して割り当てられている周波数キャリヤ上でスレーブＢ４４０からスレーブＣ４５０へ送信され、以降、この周波数キャリヤをｆHS５１０と称する。また、パケット４５１は、スレーブＣ４５０からスレーブＢ４４０へ送信される。チャネル５１０ｂがＨＳ周波数キャリヤｆHS５１０上で確立されることに注意することが重要である。ＨＳリンクの確立及びそれに関係する周波数キャリヤｆHS５１０の詳細は、以降でより詳しく説明する。本発明の実施形態に従えば、マスタ４２０は、例えば、パケット４２５を、周波数ｈk+10２３１のタイムスロット２１１を介してスレーブＣ４５０へ送信することによって、チャネル４１０ｃ上でスレーブＣ４５０とのＦＨ通信を継続する。スレーブＣ４５０は、チャネル４１０ｃを介して、周波数k+11２３２の次タイムスロット２１２でパケット４５２で応答する。
【００２６】
一旦確立したＨＳリンクは常駐するので、周波数ホッピングが発生しないことに注意することが重要である。その代り、動的周波数チャネル選択スキームが使用される。ＨＳリンクが確立する前に、信号強度測定が、図７に示されるＨＳリンクに対して利用可能な無線スペクトルで、スレーブＡ４３０、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０の少なくとも１つ及びマスタ４２０の少なくとも一方によって実行される。ＨＳ無線スペクトル７００は、ピコネット１００のＦＨリンクに対して使用される無線スペクトル（例えば、２．４ＧＨｚ  ＩＳＭ帯域の８０ＭＨｚ）と同じである必要がない。ＨＳ無線スペクトル７００では、ＨＳ帯域７４１は、最小干渉が測定される位置で選択される。例えば、周波数プロット７００ａは、ＨＳ無線スペクトル７００を介するＲＳＳＩ７２０測定値７２１〜７３６を示している。ＨＳ帯域７４１の幅は、ＨＳリンク７４０をサポートするために必要とされる帯域幅に対応する。図示されるように、ＨＳリンク７４０は、ＲＳＳＩ７２０測定値７２３〜７２６と一致するように選択される、これは、これらが低ＲＳＳＩ７２０値に対応するからである。ＲＳＳＩ７２０測定値が刻々と変化するにつれて、ＨＳ帯域７４１の割当も、以降でより詳細に説明するように変化する。
【００２７】
ＨＳ無線スペクトル７００が、２．４ＧＨｚ  ＩＳＭ帯域のＦＨ無線スペクトルと一致する場合、ＨＳ帯域７４１の幅は、以下の理由から４ＭＨｚより小さいことが好ましい。０．７５ｍＷより大きい送信電力のＦＨシステムの動作においては、ＦＣＣは、少なくとも７５個のホッピングチャネル数を必要とする。ブルートゥース規格では、７９個のホッピングチャネルが定義されている。４個のホッピングがＨＳリンク７４０に対して使用することができ、残りの７５個のホッピングは図８に示されるピコネット１００のＦＨリンクを完全にサポートする。本実施形態では、ＨＳリンク７４０は、周波数プロット７００ａのホッピング間隔７２３、７２４、７２５及び７２６のような４つの１ＭＨｚのホッピング間隔幅で確立され、従って、必要とされる７５個のホッピングでのＦＨリンク８１０は、互いに干渉し合うことなく、２．４ＧＨｚ  ＩＳＭ帯域の同一８０ＭＨｚ帯域内に共存することになる。図示されるように、ホッピングは、ホッピングキャリヤ８１２ａ〜８１２ｄを中心にして、各ホッピングを分けるガード帯域は無視することができる１ＭＨｚエンベロープ８１１ａ〜８１１ｄが拡がっている。干渉は、例えば、図４Ｂ及び図６に示されるスレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０間にＨＳリンク７４０が存在する場合にのみ発生する。これに対し、図４Ｂ及び図５に示される実施形態では、ＨＳリンクは、マスタ４２０と、例えば、スレーブＣ４５０間で確立され、あるユニット１つだけがその時点で送信することが可能で、ＨＳ及びＦＨリンク間の周波数割当に関係なくコリジョンは発生しない。ＦＨリンクのホッピング周波数８１２ａ〜８１２ｎに対する周波数キャリヤ割当９２１及びＨＳリンクのキャリヤ７４２ａ〜７４２ｎに対する半定常キャリヤ割当９１１は両方とも１ＭＨｚの間隔を使用するが、図９に示されるように、０．５ＭＨｚのゆらぎがある。その結果、ＨＳリンク７４０は、例えば、ＦＨリンクの４個のホッピングを確実に置換することができる。
【００２８】
上述のように、ＨＳリンク７４１に対する特定帯域の選択は適応性がある。ＨＳリンク７４１のパフォーマンスが悪化する場合、ＨＳリンク上で動作するユニットはＦＨリンクに戻り、ＨＳ無線スペクトルのより良い帯域を判定するために新規のＲＳＳＩ７２０測定を実行することができる。本発明の別の実施形態では、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０は、例えば、図４Ｂ及び図６に示されるＨＳチャネル４１０ｄを介してＨＳリンクを確立するために、例えば、ピコネット１００から一時的に切断することができる。ＦＨリンクに復帰することを容易にすることはＨＳリンク７４１を悪化させるので、マスタ４２０は、例えば、２つの方法の１つを用いてスレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０の制御を維持する。スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０及びマスタ４２０は、例えば、ＨＳリンク７４１が継続するための固定期間上で一致する。所定期間が経過すると、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０は、例えば、図６に示される地点ｙで自動的にピコネット１００に復帰する。必要であれば、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０は、追加の期間でＨＳリンク７４１を要求することができる。別の実施形態では、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０は、相対的にローデューティサイクルでＦＨリンク上の通信を追跡する。加えて、マスタ４２０は、例えば、図１０に示されるＦＨチャネル１２００上のビーコン信号をサポートする。マスタ４２０は、固定間隔で、ビーコンパケット１０１０ａ、１０１０ｂ及び１０１０ｃを送信する。ビーコンパケット１０１０ａ、１０１０ｂ及び１０１０ｃは、スレーブＡ４３０、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０の１つ以上が省電力モード（例えば、ＰＡＲＫモード）に移行することを要求する場合に、それぞれスレーブＡ４３０、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０に対して使用される、この省電力モードは、スレーブＡ４３０、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０がピコネット１００のＦＨチャネル１２００との同期を維持するが、パケット交換は行わない。省電力モードが起動されていないスレーブＡ４３０、スレーブＢ４４０あるいはスレーブＣ４５０は再起動することができ、ピコネット１００へ復帰することができる。従って、例えば、ＨＳチャネル１４４０上で通信するスレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０は、再度、ＦＨチャネル１２００で同期する。
【００２９】
定期的な間隔で、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０は、ビーコンパケット１０１０ａ、１０１０ｂ及び１０１０ｃを「問い合わせ（listen）」するように構成することができる。これが存在する場合、ビーコンパケット１０１０ａ、１０１０ｂ及び１０１０ｃは、例えば、ＨＳチャネル１４００を解放し、かつ次の指示がくるまでＦＨチャネル１２００へ復帰することをスレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０へ指示するメッセージを含み、次の指示がくると、ＨＳチャネル１４００上の通信を中断する。ビーコンパケット１０１０ａ、１０１０ｂ及び１０１０ｃをスレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０が問い合わせている期間中には、スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０は、ＨＳチャネル１４００を介して互いの通信を更に中断することができる。図示されるように、スレーブＢ４４０は、例えば、パケット１４４１、１４４２及び１５４３を、周波数ｆH5５１０でスレーブＣ４５０へ送信する。スレーブＢ４４０及びスレーブＣ４５０がピコネット１００及びＦＨチャネル１２００へ復帰することを要求する場合、ビーコンプロトコルによってサポートされるアクセス処理を介してその復帰を実行する。
【００３０】
上述したように、ＨＳリンク１５００上のデータリンクプロトコルは、ＦＨリンク１２００上のデータリンクプロトコルとは異なることに注意することが重要である。ＨＳリンク１４００に対して使用される無線スペクトルに依存して、例えば、ＨＳリンク１４００に関係する無線スペクトルが５ＧＨｚ範囲にある場合、呼出前の問い合わせ（listen before-talk）プロトコルが５ＧＨｚ帯域の通信に関係する作法あるいはプロトコルに従うように適用される。一方、他の作法規則を適用して、例えば、データパケット１５４３及び１５５２のフローを統制するためにＨＳリンク１４００上で適応されても良い。
【００３１】
本発明は、特定実施形態を参照して説明されている。実施形態は単なる例示であり、どのような場合にも限定されるものと見なされるべきでない。本発明の構成は上述の説明よりもむしろ請求項によって与えられ、請求の範囲に含まれるあらゆる変形及び等価構成は、それに含まれることが意図されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ブルートゥースシステムに従うマスタ及び１つ以上のスレーブを有するピコネットを示す図である。
【図２】  ブルートゥースシステムに従うマスタ及び１つ以上のスレーブを有するピコネットチャネルのタイミングを示す図である。
【図３】  ブルートゥースシステムに従うパケットフォーマットを示す図である。
【図４Ａ】  マスタ及びスレーブ間のＦＨリンク及び高速リンクを示す図である。
【図４Ｂ】  マスタ及びスレーブ間のＦＨリンク及びスレーブ間の高速リンクを示す図である。
【図５】  本発明の実施形態に従う、マスタ及びスレーブＡ、Ｂ及びＣ間のＦＨリンクとマスタ及びスレーブ間の高速リンクを示す図である。
【図６】  本発明の別の実施形態に従うスレーブＢ及びＣ間の高速リンクを示す図である。
【図７】  ＲＳＳＩ測定結果及びＨＳリンクの選択を示す図である。
【図８】  本発明の実施形態に従うＦＨリンク及びＨＳリンク間の周波数相互作用を示す図である。
【図９】  本発明の実施形態に従う同一無線帯域を使用するＦＨリンク及びＨＳリンク上のキャリヤ割当を示す図である。
【図１０】  本発明の実施形態に従うスレーブＢ及びＣを追跡するビーコンを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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