(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信ノードがワイヤレス通信ネットワークの不利なノードと通信するための方法であって、前記不利なノードは、妨害領域内に存在する局在干渉を受ける前記ネットワークにおけるノードであり、前記方法は、
前記ネットワークにおける複数の候補ノードの各々について、前記候補ノードによって前記候補ノードのデータを収集し、前記データは、前記候補ノードの通信性能に関する統計と前記候補ノードの測定されたローカルノイズレベルを含み、
前記ネットワークにおける前記複数の候補ノードの各々について、前記候補ノードによって前記候補ノードの前記データを前記ネットワークにおける前記複数の候補ノードの少なくとも一つの他の候補ノードと共有し、
前記ネットワークにおける前記複数の候補ノードの各々について、前記候補ノードによって、前記候補ノードの前記データと、前記ネットワークにおける前記複数の候補ノードの少なくとも一つの他の候補ノードから受信したデータとを使用し、前記候補ノードのノード品質を決定し、
前記ネットワークにおける前記複数の候補ノードの各々について、前記候補ノードに適用可能な品質レベルを決定することと、前記品質レベルは、前記候補ノードの通信信頼性および前記候補ノードの前記不利なノードとの近接度に少なくとも部分的に依存し、
前記候補ノードの前記品質レベルに従って、前記複数の候補ノードの中からノードをリレーノードとして指定することと、
前記送信ノードと前記不利なノードとの間の通信を前記リレーノードによってリレーすることと、
を具備する方法。
【請求項２】
前記複数の候補ノードの各々について、前記ノード品質は、
前記候補ノードがメッセージを受信するレートと、
前記候補ノードが前記メッセージを受信する成功率と、
前記候補ノードによって受信した前記メッセージの平均信号対雑音比と、
前記候補ノードの前記ローカルノイズレベルと、
のうちの少なくとも１つに依存する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の候補ノードの各々について、前記候補ノードの前記品質レベルを決定することは、最も近い候補ノードの前記ノード品質を決定することを含み、前記最も近い候補ノードは、前記複数の候補ノードの中の前記送信ノードに最も近い前記候補ノードである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の候補ノードの各々について、前記候補ノードの前記品質レベルを決定することは、前記候補ノードのリレー品質を決定することを含み、前記リレー品質は、
前記候補ノードの前記ノード品質と、
前記ネットワークにおける不利なノードの数と、
前記候補ノードと前記不利なノードとの間の距離、または、前記ネットワークが、複数の不利なノードを含む場合、前記候補ノードと前記複数の不利なノードとの間の平均距離と、
前記候補ノードの送信電力と、
のうちの少なくとも１つに依存する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記候補ノードの前記品質レベルを決定することは、最も近い候補ノードの前記リレー品質を決定することを含み、前記最も近い候補ノードは、前記複数の候補ノードの中の前記送信ノードに最も近い前記候補ノードである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記候補ノードの前記品質レベルを決定することは、どれだけの前記候補ノードが前記送信ノードの通信範囲内にあるかを決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ネットワークは、リンク１６ネットワークである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ＰＰＬＩメッセージを介して、前記ネットワークのノード間で、
前記ノードの前記ローカルノイズレベルと、
前記ノードがメッセージを受信するレートに関する統計と、
前記ノードが前記メッセージを受信する成功率に関する統計と、
前記ノードによって受信したメッセージの平均信号対雑音比と、
前記ノードの送信電力と、
前記ノードのリレーモードと、
のうちの少なくとも１つに関する情報を共有することをさらに具備する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記候補ノードの各々の前記品質レベルを決定することは、受信したメッセージの数、メッセージ成功率、受信したメッセージの平均信号対雑音比、および前記候補ノードの周囲ノイズの測定値のうちの少なくとも１つを、干渉認識器によって提供することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記リンク１６ネットワークは、前記ネットワークにおけるノードに適用可能なリレーモードとして、動的リレー割当（ＤＲＡ）を含むように構成される、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
ネットワークの送信ノードが前記ネットワークの不利なノードと通信することを可能にするように、ワイヤレス通信ネットワークにおけるノード上で動作可能なソフトウェアを含む非一時的媒体であって、前記不利なノードは、妨害領域内に存在する局在干渉を受ける前記ネットワークにおけるノードであり、前記ソフトウェアは、
前記ネットワークにおける複数の候補ノードの各々によって前記候補ノードのデータを収集し、前記データは、前記候補ノードの通信性能に関する統計と前記候補ノードの測定されたローカルノイズレベルを含み、
前記ネットワークにおける前記複数の候補ノードの各々によって前記候補ノードの前記データを前記ネットワークにおける前記複数の候補ノードの少なくとも一つの他の候補ノードと共有し、
前記ネットワークにおける前記複数の候補ノードの各々によって、前記候補ノードの前記データと、前記ネットワークにおける前記複数の候補ノードの少なくとも一つの他の候補ノードから受信したデータとを使用し、前記候補ノードのノード品質を決定し、
前記ネットワークにおける前記複数の候補ノードの各々について、前記候補ノードの品質レベルを決定し、前記品質レベルは、前記候補ノードの通信信頼性および前記候補ノードの前記不利なノードとの近接度に少なくとも部分的に依存し、
前記複数の候補ノードの中からノードがリレーノードとして指定し、前記候補ノードの前記品質レベルに従って、前記リレーノードが選択され、
前記リレーノードが前記送信ノードと前記不利なノードとの間の通信をリレーする、
ように構成される、非一時的な媒体。
【請求項１２】
前記候補ノードは、
ワイヤレス通信ネットワークにおいてノードとして参加するように構成された装置であって、
少なくとも一つのプロセッサと、前記プロセッサはユーザインタフェースを有し、
前記ユーザインタフェースと電子的に通信するトランシーバと、
前記トランシーバに結合された少なくとも１つのアンテナと、
前記少なくとも１つのプロセッサ上で動作可能な非一時的ソフトウェアであって、前記少なくとも１つのプロセッサに、
受信機によって受信した非リレーメッセージをモニタし、
前記受信した非リレーメッセージから、前記ノードの通信信頼性を決定し、
少なくとも１つの他のノードからの受信メッセージに基づいて、前記ネットワークにおける不利なノードの相対的な位置を決定し、
送信機に、前記通信信頼性および相対位置情報を前記ネットワークにおける制御ノードに送信するよう指示し、
前記受信機によって受信した前記制御ノードからの制御メッセージを処理し、
前記制御ノードから受信した前記制御メッセージによって、そうするよう指示された場合に、前記送信機に、前記受信機によって受信したネットワークメッセージを前記不利なノードにリレーするよう指示する、ように指示可能な、非一時的ソフトウェアと、
を備える請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記決定された非リレーメッセージ品質は、
前記非リレーメッセージを受信するレートと、
前記非リレーメッセージを受信する成功率と、
受信した前記非リレーメッセージの平均信号対雑音比と、
受信した前記非リレーメッセージに適用可能なノイズレベルと、
のうちの少なくとも１つに部分に依存する、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、米空軍省によって与えられた契約番号ＦＡ８７５０−１１−Ｃ−０１８９の下で米国政府支援を得て行われた。米国政府は、本発明において一定の権利を有している。
【０００２】
[0002]以下の開示は、一般に、セキュアなワイヤレスネットワーク通信に関し、より詳細には、戦術ワイヤレス通信ネットワークにおけるジャミング攻撃を緩和する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]ワイヤレス通信ネットワークは、移動式戦闘資産（ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｂａｔ  ａｓｓｅｔｓ）の要素間の協調（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）と相互通信を維持するために極めて重要である。しばしば、ミッションの間、長距離にわたる通信を維持することが必要であり、これは、送信が最終目的地にリレーされることが必要となり得る。これは、ネットワーク内のノードをアクティブリレーとして機能するように割り当てることによって可能にすることができる。もちろん、セキュアな戦術ネットワークは、ジャミング脅威がある場合にはレジリエンス（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ）を保つことが重要である。
【０００４】
[0004]移動式資産間のセキュアな軍事通信のためのアンチジャミング（ＡＪ：ａｎｔｉ−ｊａｍｍｉｎｇ）機能が良好なワイヤレスネットワークの例として、リンク１６ネットワーキングプロトコルがある。リンク１６は、複数のユーザが状況認識データを共有するのを可能にするために米国、ＮＡＴＯ、および連合国における前線の陸軍、空軍、および海軍システムによって使用される広範囲の戦術ワイヤレスネットワーキングシステムである。
【０００５】
[0005]情報は、フレームまたは「エポック」ごとに繰り返すＴＤＭＡタイムスロットにおいてリンク１６ネットワーク上で送信される。リンク１６ネットワークに含まれるタイムスロットの総数は、「サブネット」とも呼ばれる仮想サブネットワークを表すサブセットに分けることができる。各サブネットは、サブネットに属するリンク１６タイムスロットのサブセットに従って、またタイムスロットのサブセットを共有する参加者によっても区別される。リンク１６サブネットは、周波数ホッピングパターンによっても区別される。ネットワークにおける複数のサブネットは、タイムスロットを冗長に使用することによって「スタック化」または「マルチネット化」することができ、各ネットで送信されるデータは、異なる周波数（ＦＤＭＡ）および場合によっては異なる符号化（ＣＤＭＡ）で送信される。
【０００６】
[0006]典型的なリンク１６ネットワークを図１に示す。リング１２におけるブロック１０は、タイムスロットである。各参加者１４は、ミッションの開始より前にネットワークプランナ（図示せず）によるタイムスロット割当の送信、および受信を提供される。リング１２の右側のコラム（ｃｏｌｕｍｎ）１６に、リンク１６が（コラム１６における積層リングとして示される）複数のネット上で動作する能力を示す。コラム１６におけるリングの各々は置き換えることができ、それにより、ユーザは、サブネットワークまたはサブネットを形成することが可能になり、ネットワークの能力を拡張するために異なるＣＤＭＡおよびＦＤＭＡコードを使用してデータを交換することが可能になる。
【０００７】
[0007]各リンク１６参加者端末は、どのタイムスロットが送信および受信のために使用されるかを示すタイムスロット割当とともに、ソーストラック番号（ＳＴＮ：Ｓｏｕｒｃｅ  Ｔｒａｃｋ  Ｎｕｍｂｅｒ）と呼ばれるユニーク識別子で初期化される。タイムスロットは、ネットワークにおける指定されたリレーノードによって情報をリレーするために割り当てられ得る。
【０００８】
[0008]リンク１６無線の送信電力が通常２００ワットであり、リンク１６の通信範囲が約３００海里であるとすると、ほとんどの場合、広域な作動領域でリレーが必要となる。現在、ネットワーク設計時には、リレー割当が事前に確立されており、ネットワーク設計の一部として、タイムスロットがリレー機能に対して割り当てられる。現在、リンク１６プロトコルでは、「無条件（ｕｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ）」、「条件（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ）」、「保留（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）」といった３つのリレーモードが定義されている。無条件リレーモードに割り当てられたノードは、位置に関係なく、割り当てられたリレータイムスロットにおいて受信したメッセージを常にリレーする。保留モードに割り当てられたノードは、リレーとしては機能しない。
【０００９】
[0009]条件リレーモードに割り当てられたノードは、必要に応じてメッセージをリレーするよう指示され、ノード間で交換された正確な参加者位置と識別子（ＰＰＬＩ：Ｐｒｅｃｉｓｅ  Ｐａｒｔｉｃｉｐａｎｔ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）メッセージにおいてレポートされる、高さと範囲により定義される、その時点での最大地理的カバレッジを有する条件リレーノードがいずれであるかに従って、任意の時点で選択される。ＰＰＬＩメッセージの構造の詳細はＭＩＬ−ＳＴＤ−６０１６に記載されている。通常、リレーノードは、帯域幅の利用可能性に基づくか、純粋にノード位置に基づくか、いくつかの他の任意の基準に基づいて選択される。航空機の場合、選択された条件リレーノードは、高度が最も高いものであることが多い。
【００１０】
[0010]固有のアンチジャミング機能にもかかわらず、リンク１６ネットワークの有効通信範囲は、リンク１６ノードに向けて、集中型で、局所的な（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ）高電力のジャミング信号を送信する干渉敵（ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ  ａｄｖｅｒｓａｒｙ）によって大幅に減少し得る。  
【００１１】
[0011]したがって、ネットワークにおけるノードが高電力の局所的な干渉信号を受けた場合に、リンク１６ネットワークのようなワイヤレス戦術通信ネットワークの有効通信範囲を最大化する方法が必要である。
【発明の概要】
【００１２】
[0012]ネットワークにおけるノードが高電力の局所的な干渉信号を受けた場合に、リンク１６ネットワークのようなワイヤレス戦術通信ネットワークの有効通信範囲を最大化する方法が開示されている。
【００１３】
[0013]開示された方法は、集中型指向性干渉信号（ｆｏｃｕｓｅｄ，  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ  ｓｉｇｎａｌｓ）を送信するジャミング攻撃の緩和を可能にし、それにより、攻撃の影響は妨害された（ｊａｍｍｅｄ）空間領域に対する位置に応じてネットワークのノード間で大きく変化する。  
【００１４】
[0014]開示された方法は、動的リレー割当（ＤＲＡ）アプローチを使用し、それにより、ネットワークにおける条件リレーノードは、ノードの通信信頼性の測度である「品質レベル」（ＱＬ）及び、高干渉領域内に位置し、通信範囲が縮小されている、「不利（ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｄ）」と考えられるノードとの近接度に基づき、リレーとしての機能に割り当てられる。
【００１５】
[0015]開示された方法によれば、リレーの決定を純粋にノード位置、予測ネットワークトラフィックレベル、または、いくつかの他の外部要因に基づいて行うのではなく、メッセージの再送のため、リレーをいつ有効にするか、どのノードをリレーノードとして選択するかを決定するために、メッセージエラーレートおよび測定された信号対雑音値（ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｖａｌｕｅｓ）のような実ネットワーク状態に関するネットワーク自身により提供される情報を用いる。
【００１６】
[0016]実施形態において、ネットワークにおける各ノードは、その通信性能に関する統計を収集し、また、ローカルノイズレベルの測定を行い、次いでリンク１６ネットワークの場合には、例えばＰＰＬＩメッセージを介して、ネットワークにおける他のノードと、このデータを共有する。局所的に測定されたデータと、ネットワークにおける他のノードから受信したデータを使用して、各ノードは「ノード品質」（ＮＱ）を計算する。接続性テーブルが構築され、ＱＬのスコアは、ＤＲＡ割当に利用可能なノードに割り当てられる。ここで、ＱＬは、ＮＱの比較と不利なノードとの近接度のような他の要因に依存する。ＱＬスコアに基づいて、もしあれば、ＤＲＡ対応ノード（ＤＲＡ−ｃａｐａｂｌｅ  ｎｏｄｅｓ）のどれがリレープラットフォームとして動作すべきであるかの決定がされる。
【００１７】
[0017]様々な実施形態において、ネットワークにおける各ノードは、そのＮＱおよび／またはＱＬスコアを「戦略オプティマイザ」（ＳＯ：ｓｔｒａｔｅｇｙ  ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ）に提供し、それは、もしあれば、ＤＲＡ対応ノードのどれがリレーとして動作するよう割り当てられるべきかを決定する。
【００１８】
[0018]開示されたＤＲＡ機能がリンク１６ネットワークに実装される実施形態では、リンク１６プロトコルは、ＰＰＬＩメッセージを介したノード間の必要な品質スコアと周囲ノイズ測定値の交換のためのサポートを含むように拡張され、サポートは、リンク１６において標準的な３つのリレーモードに加えて、「ＤＲＡ」リレーモードのためのリンク１６のプロトコルに追加される。
【００１９】
[0019]本開示の一般的な態様は、送信ノードがワイヤレス通信ネットワークの不利なノードと通信することを可能にする方法であり、不利なノードは、妨害領域（ｊａｍｍｅｄ  ｒｅｇｉｏｎ）内に存在する局在干渉（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を受けるネットワークにおけるノードである。方法は、ネットワークにおける複数の候補ノードの各々について、候補ノードに適用可能な品質レベルを決定することと、品質レベルは、候補ノードの通信信頼性および候補ノードと不利なノードとの近接度に少なくとも部分的に依存し、候補ノードの品質レベルに従って、複数の候補ノードの中からノードをリレーノードとして指定することと、リレーノードによって、送信ノードと不利なノードとの間の通信をリレーすることとを含む。
【００２０】
[0020]実施形態では、方法は、候補ノードの各々によって、そのノードに適用可能なノイズレベルを決定することをさらに含む。
【００２１】
[0021]上記の実施形態のいずれかにおいて、候補ノードの品質レベルを決定することは、候補ノードのノード品質を決定することを含むことができ、ノード品質は、以下のうちの少なくとも１つに依存する。
・候補ノードがメッセージを受信するレート
・候補ノードがメッセージを受信する成功率
・候補ノードによって受信したメッセージの平均信号対雑音比
・候補ノードに適用可能なノイズレベル
【００２２】
[0022]いくつかの実施形態において、候補ノードの品質レベルを決定することは、最も近い候補ノードのノード品質を決定することを含み、最も近い候補ノードは、複数の候補ノードの中で送信ノードに最も近い候補ノードである。また、これらの実施形態のいずれにおいても、候補ノードの品質レベルを決定することは、候補ノードのリレー品質を決定することを含むことができ、リレー品質は、以下のうちの少なくとも１つに依存する。
・候補ノードのノード品質
・ネットワークにおける不利なノードの数
・候補ノードと不利なノードとの間の距離、またはネットワークが複数の不利なノードを含む場合には、候補ノードと複数の不利ノードとの間の平均距離
・候補ノードの送信電力。
【００２３】
[0023]上記の実施形態のいずれかにおいて、候補ノードの品質レベルを決定することは、最も近い候補ノードのリレー品質を決定することを含み、最も近い候補ノードは、複数の候補ノードの中で送信ノードに最も近い候補ノードである。
【００２４】
[0024]上記の実施形態のいずれかにおいて、候補ノードの品質レベルを決定することは、どれだけの候補ノードが送信ノードの通信範囲内にあるかを決定することを含むことができる。
【００２５】
[0025]上記の実施形態では、ネットワークは、リンク１６ネットワークであってよい。いくつかの実施形態は、以下のうちの少なくとも１つに関する情報をＰＰＬＩメッセージを介してネットワークのノード間で共有することをさらに含む。
・ノードに適用されるノイズレベル
・ノードがメッセージを受信するレートに関する統計
・ノードがメッセージを受信する成功率に関する統計
・ノードが受信したメッセージの平均信号対雑音比
・ノードの位置
・ノードの送信電力
・ノードのリレーモード
【００２６】
[0026]これらの実施形態のいずれかにおいて、候補ノードの各々に適用可能な品質レベルを決定することは、干渉認識器によって、受信メッセージの数、メッセージ成功率、受信メッセージの平均信号対雑音比、および候補ノードに適用可能な周囲ノイズの測定値のうちの少なくとも１つを提供することを含んでもよい。
【００２７】
[0027]これらの実施形態のいずれかにおいて、リンク１６ネットワークは、ネットワーク内のノードに適用できるリレーモードとして動的リレー割当（ＤＲＡ）を含むように構成してもよい。
【００２８】
[0028]本開示の別の一般的な態様は、ネットワークの送信ノードがネットワークの不利なノードと通信することを可能にするように、ワイヤレス通信ネットワークにおけるノード上で動作可能なソフトウェアを含む非一時的媒体であり、不利なノードは、妨害領域内に存在する局在干渉を受けるネットワークにおけるノードである。ソフトウェアは、ネットワークにおける複数の候補ノードの各々について、その候補ノードに適用可能な品質レベルが決定され、品質レベルは、候補ノードの通信信頼性および候補ノードの不利なノードに対する近接度に少なくとも部分的に依存し、複数の候補ノードの中からノードがリレーノードとして指定され、リレーノードは、候補ノードの品質レベルに従って選択され、リレーノードは、送信ノードと不利なノードとの間の通信をリレーするように、ネットワークのノードを動作させ、相互作用させるように構成される。
【００２９】
[0029]本発明のさらに別の一般的な態様は、ワイヤレス通信ネットワークにおけるノードとして参加するように構成された装置である。装置は、少なくとも１つのプロセッサを含み、プロセッサは、ユーザインタフェースと、ユーザインタフェースと電子通信するトランシーバと、トランシーバに結合された少なくとも１つのアンテナと、少なくとも１つのプロセッサ上で動作可能であり、少なくとも１つのプロセッサに以下のような指示をすることができる非一時的ソフトウェアとを有する。
・受信機によって受信した非リレーメッセージ（ｎｏｎ−ｒｅｌａｙｅｄ  ｍｅｓｓａｇｅｓ）をモニタする。
・受信した非リレーメッセージから、ノードに対する通信信頼性を決定する。
・少なくとも１つの他のノードから受信したメッセージに基づいて、ネットワークにおける不利なノードの相対的な位置を決定する。
・送信機に通信信頼性および相対位置情報をネットワークにおける制御ノードに送信するよう指示する。
・受信機によって受信した制御ノードからの制御メッセージを処理する。
・制御ノードから受信した制御メッセージによって、そうするよう指示された場合、送信機に受信機が受信したネットワークメッセージを不利なノードにリレーするよう指示する。
【００３０】
[0030]実施形態において、決定された非リレーメッセージ品質は、以下のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に依存する。
・非リレーメッセージを受信するレート
・非リレーメッセージを受信する成功率
・受信した非リレーメッセージの平均信号対雑音比
・受信した非リレーメッセージに適用可能なノイズレベル
【００３１】
[0031]上述の手法の実装は、方法またはプロセス、システムまたは装置、キット、またはコンピュータにアクセス可能な媒体上に記憶されたコンピュータソフトウェアを含み得る。１または複数の実装の詳細は、添付の図面および以下の説明で述べる。他の特徴は、説明、図面、特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【００３２】
[0032]ここで説明する特徴および利点は包括的ではなく、特に、多くの追加の特徴および利点が、図面、明細書、および特許請求の範囲を考慮して当業者に明らかであろう。さらに、本明細書において使用される文言は、主に、読みやすさおよび教示目的のために選択されており、発明の主題の範囲を限定しないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】[0033]図１は、従来技術の典型的なリンク１６ネットワークアーキテクチャを示す図である。
【図２】[0034]図２は、従来技術による、集中型ジャミング攻撃を受けた軍用航空機の飛行を示す、上から見た図である。
【図３】[0035]図３は、図２に示される条件下で実施される本開示の実施形態を上から見た図である。
【図４】[0036]図４は、開示された方法の実施形態を示すフロー図である。
【図５】[0001]図５は、開示された装置の実施形態を示すブロック図である。
【００３４】
[0037]本実施形態のこれらおよび他の特徴は、ここで説明する図と併せて、以下の詳細な説明を読むことによってより良く理解されるであろう。添付の図面は、一定の縮尺で描かれたものではない。明瞭性のために、すべての図面において、すべての構成要素に符号がつけられているとは限らない。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
[0038]本開示は、ネットワークにおけるノードが高電力、局所的な干渉信号を受けた場合に、リンク１６ネットワークのようなワイヤレス戦術通信ネットワークの有効通信範囲を最大化する方法に関する。
【００３６】
[0039]図２を参照すると、開示された方法は、ジャミング攻撃を緩和することができ、それによって、アンタゴニスト（ａｎｔａｇｏｎｉｓｔ）２００は、影響が、妨害された空間領域２０２に対する位置に応じてネットワークのノード間で大きく変化する、集中型指向性干渉信号２０２を送信する。例えば、メッセージを発信またはリレーしているノード２０６からの送信２０４は、比較的遠く離れているが、最も強い干渉の領域２０２の外側にあるノード２０８、２１０によって確実に検出され得る。また、同様の送信２１２は、はるかに近いが、妨害領域２０２内にあるノード２１４に到達することができないことがある。
【００３７】
[0040]そのような場合、既存のリンク１６「条件」リレーモードといったジャミング環境を考慮しない既存のリレー機能は、問題を克服することができないことがある。例えば、最も高い高度にあるノード２１０は、妨害環境内にある可能性があるか、図２に示すように、それらと確実に通信し得るには不利なノード２１４から離れすぎている可能性がある。
【００３８】
[0041]図３を参照すると、開示された方法は、動的リレー割当（ＤＲＡ：ｄｙｎａｍｉｃ  ｒｅｌａｙ  ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）手法を実施することによって、これらの問題を克服する。それにより、ネットワークにおける条件リレーノード２０６が、ノードの通信信頼性の尺度である「品質レベル」（ＱＬ）に基づき、また高干渉２０２の領域内に位置し、通信範囲が縮小されている、「不利」と考えられるノード２１４との近接度に基づき、リレーとして機能するように割り当てられる。
【００３９】
[0042]図４を参照すると、実施形態では、ネットワークにおける各ノードは、その性能に関する統計を収集し、ローカルノイズレベルの測定を行い４００、次いで、例えば、リンク１６ネットワークの場合にはＰＰＬＩメッセージを介して、ネットワークにおける他のノードと、このデータを共有する４０２。局所的に測定されたデータおよびネットワークにおける他のノードから受信したデータを使用して、図４の実施形態における各ノードは、接続性テーブルを構築し、そのＮＱを計算する４０４。ＮＱスコアは、各ＤＲＡ対応ノードの「品質レベル」（ＱＬ）スコアを決定するために、接続性マトリクスにおける不利なノードの数、不利なノードに対する平均範囲、および／またはローカルノードの送信電力レベルといった他の要因と組み合わされ、次いで、ＱＬスコアは、もしあれば、どのノードがリレープラットフォームとして動作すべきかを決定するために、互いに比較される。様々な実施形態では、ネットワークにおける各ノードは、そのＮＱスコアを「戦略オプティマイザ」（ＳＯ）に提供し４０６、それは、次いで、ＱＬスコアを計算し、もしあれば、ＤＲＡ対応ノードのうちのどれが、リレーとして動作するように割り当てられるべきかを決定する４０８。選択されたノード（存在する場合）は、４１０により送信３００を不利なノード２１４にリレー可能にする。
【００４０】
[0043]これらのいくつかの実施形態では、ノードの「品質レベル」は、ノードのＮＱおよび「リレー品質（ＲＱ：Ｒｅｌａｙ  Ｑｕａｌｉｔｙ）」、範囲内のアクティブなリレーの数（ＮＡＲ）、および最も近いノードの品質係数（ＣＮＱＦ）の関数である。
【００４１】
[0044]実施形態では、ノードのＮＱは、以下の４つの要因のいずれかまたはすべてに依存する。
・ノードが受信する非リレーメッセージの数
・非リレーメッセージに対するメッセージの成功率
・受信した非リレーメッセージの平均信号対雑音比および／または
・周囲ノイズの測定値
【００４２】
[0045]いくつかの実施形態では、これらの要因のうちの少なくとも１つは、すべての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｌｉｎｋ  １６  Ｓｙｎｃ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」と題された同時係属出願ＵＳ１５／４７９，８９０に記載されているような干渉認識器によって提供される。
【００４３】
[0046]実施形態では、ノードのＲＱは、以下の４つの要因のいずれかまたはすべてに依存する。
・ノード品質（ローカル）
・不利なノードの数
・不利なノードに対する平均範囲
・プラットフォーム送信電力レベル（リンク１６では２００Ｗまたは１０００Ｗ）
【００４４】
[0047]開示されたＤＲＡ機能がリンク１６ネットワークの拡張として実装される実施形態では、リンク１６プロトコルは、必要とされる品質スコアおよび周囲ノイズ測定値のＰＰＬＩメッセージを介したノード間の交換のためのサポートを含むように拡張され、サポートは、リンク１６において標準的である他の３つのリレーモードに加えて、「ＤＲＡ」リレーモードのためのリンク１６プロトコルに追加される。
【００４５】
[0048]一部のリンク１６実施形態では、以下の統計が、各ノードによって２秒ごとに１回収集され、ＳＯに提供され、各統計は、動作の最後の１２秒間の合計である。
・受信可能なメッセージの数（リレースロットを含むが、デフォルト受信を含まず、送信するメッセージのない送信割当を含まない受信スロット割り当ての数）
・最後の１２秒間に正常に受信したメッセージの数
・受信したリレーメッセージの数（ヘッダに設定されたリレービットで受信した固定フォーマットメッセージの数）
【００４６】
[0049]図５を参照すると、ここで開示される装置５００は、少なくとも１つのアンテナ５０４と通信し、ネットワークおける他のノードからリレーメッセージと非リレーメッセージの両方を受信するように構成されたトランシーバ５０２を含む。装置は、トランシーバの動作を制御し、開示された方法に従って必要な計算およびメッセージ分析を実行し、オペレータに相互作用のためのユーザインタフェースを提供するプロセッサ５０６をさらに備える。
【００４７】
[0050]プロセッサ５０６は、命令実行マシン、装置、またはデバイスであり、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、グラフィックス処理ユニット、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのうちの１または複数を含んでもよい。プロセッサ５０６は、メモリおよび／またはデータ記憶装置（両方とも図示せず）に記憶されたプログラム命令を実行するように構成されてもよい。メモリは、読出専用メモリ（ＲＯＭ）とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とを含んでもよい。データ記憶装置は、フラッシュメモリに対して読み書きするためのフラッシュメモリデータストレージデバイス、ハードディスクに対して読み書きするためのハードディスクドライブ、リムーバブル磁気ディスクに対して読み書きするための磁気ディスクドライブ、および／またはＣＤ  ＲＯＭ、ＤＶＤ、または他の光媒体といったリムーバブル光ディスクに対して読み書きするための光ディスクドライブを含んでもよい。ドライブおよびそれらに関連するコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータの不揮発性記憶装置を提供する。
【００４８】
[0051]本開示の実施形態の前述の説明は、例示および説明の目的で提示した。網羅的であること、または本開示を開示された正確な形態に限定することは意図されない。本開示に照らして、多くの修正および変形が可能である。本開示の範囲は、この詳細な説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって限定されることが意図される。
【００４９】
[0052]いくつかの実装形態について説明した。さらに、開示の範囲を逸脱することなく様々な変更が行われ得ることを理解されるであろう。動作を特定の順序で図面に示したが、これは、望ましい結果を達成するためにそのような動作が示された特定の順序でまたは順番に実行されること、またはすべての図示された動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきではない。
【００５０】
[0053]本明細書で適切に例示的に開示した発明は、本明細書で特に開示していない、本質的に必要でない任意の要素がない場合にも実施され得る。しかしながら、本明細書は網羅的であることを意図したものではない。本出願は、限られた数の形態で示されているが、本発明の範囲は、これらの形態だけに限定されず、それの趣旨から逸脱することなく様々な変更および修正に適用できる。当業者は、上記の説明に含まれている請求する主題に関する教示を学んだ後に、多くの修正および変更が本開示に照らして可能であることを理解すべきである。したがって、請求する主題は、本明細書に別段に指示されていないか、あるいは文脈により明確に否定されていない限り、上記で説明した要素の任意の組合せをそれらのすべての可能な変形形態として含む。特に、以下の従属請求項に提示される制限は、従属請求項が互いに論理的に互換性がない限り、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の数および任意の順序で、それらの対応する独立請求項と組み合わせることができる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
送信ノードがワイヤレス通信ネットワークの不利なノードと通信することを可能にする方法であって、前記不利なノードは、妨害領域内に存在する局在干渉を受ける前記ネットワークにおけるノードであり、前記方法は、
前記ネットワークにおける複数の候補ノードの各々について、前記候補ノードに適用可能な品質レベルを決定することと、前記品質レベルは、前記候補ノードの通信信頼性および前記候補ノードの前記不利なノードとの近接度に少なくとも部分的に依存し、
前記候補ノードの前記品質レベルに従って、前記複数の候補ノードの中からノードをリレーノードとして指定することと、
前記送信ノードと前記不利なノードとの間の通信を前記リレーノードによってリレーすることと、
を具備する方法。
［２］  前記候補ノードの各々により、そのノードに適用可能なノイズレベルを決定することをさらに備える、［１］に記載の方法。
［３］  候補ノードの前記品質レベルを決定することは、前記候補ノードのノード品質を決定することを含み、前記ノード品質は、
前記候補ノードがメッセージを受信するレートと、
前記候補ノードが前記メッセージを受信する成功率と、
前記候補ノードによって受信した前記メッセージの平均信号対雑音比と、
前記候補ノードに適用可能なノイズレベルと、
のうちの少なくとも１つに依存する、［１］に記載の方法。
［４］  候補ノードの前記品質レベルを決定することは、最も近い候補ノードの前記ノード品質を決定することを含み、前記最も近い候補ノードは、前記複数の候補ノードの中の前記送信ノードに最も近い前記候補ノードである、［３］に記載の方法。
［５］  候補ノードの前記品質レベルを決定することは、前記候補ノードのリレー品質を決定することを含み、前記リレー品質は、
前記候補ノードの前記ノード品質と、
前記ネットワークにおける不利なノードの数と、
前記候補ノードと前記不利なノードとの間の距離、または、前記ネットワークが、複数の不利なノードを含む場合、前記候補ノードと前記複数の不利なノードとの間の平均距離と、
前記候補ノードの送信電力と、
のうちの少なくとも１つに依存する、［３］に記載の方法。
［６］  候補ノードの前記品質レベルを決定することは、最も近い候補ノードの前記リレー品質を決定することを含み、前記最も近い候補ノードは、前記複数の候補ノードの中の前記送信ノードに最も近い前記候補ノードである、［４］に記載の方法。
［７］  候補ノードの前記品質レベルを決定することは、どれだけの前記候補ノードが前記送信ノードの通信範囲内にあるかを決定することを含む、［１］に記載の方法。
［８］  前記ネットワークは、リンク１６ネットワークである、［１］に記載の方法。
［９］  ＰＰＬＩメッセージを介して、前記ネットワークのノード間で、
前記ノードに適用可能なノイズレベルと、
前記ノードがメッセージを受信するレートに関する統計と、
前記ノードが前記メッセージを受信する成功率に関する統計と、
前記ノードによって受信したメッセージの平均信号対雑音比と、
前記ノードの位置と、
前記ノードの送信電力と、
前記ノードのリレーモードと、
のうちの少なくとも１つに関する情報を共有することをさらに具備する、［８］に記載の方法。
［１０］  前記候補ノードの各々に適用可能な前記品質レベルを決定することは、受信したメッセージの数、メッセージ成功率、受信したメッセージの平均信号対雑音比、および前記候補ノードに適用可能な周囲ノイズの測定値のうちの少なくとも１つを、干渉認識器によって提供することを含む、［８］に記載の方法。
［１１］  前記リンク１６ネットワークは、前記ネットワークにおけるノードに適用可能なリレーモードとして、動的リレー割当（ＤＲＡ）を含むように構成される、［８］に記載の方法。
［１２］  ネットワークの送信ノードが前記ネットワークの不利なノードと通信することを可能にするように、ワイヤレス通信ネットワークにおけるノード上で動作可能なソフトウェアを含む非一時的媒体であって、前記不利なノードは、妨害領域内に存在する局在干渉を受ける前記ネットワークにおけるノードであり、前記ソフトウェアは、
前記ネットワークにおける複数の候補ノードの各々について、前記候補ノードに適用可能な品質レベルが決定され、前記品質レベルは、前記候補ノードの通信信頼性および前記候補ノードの前記不利なノードとの近接度に少なくとも部分的に依存し、
前記複数の候補ノードの中からノードがリレーノードとして指定され、前記候補ノードの前記品質レベルに従って、前記リレーノードが選択され、
前記リレーノードが前記送信ノードと前記不利なノードとの間の通信をリレーする、
ように、前記ネットワークの前記ノードを動作させ、相互作用させるように構成される、非一時的な媒体。
［１３］  ワイヤレス通信ネットワークにおいてノードとして参加するように構成された装置であって、
少なくとも一つのプロセッサと、前記プロセッサはユーザインタフェースを有し、
前記ユーザインタフェースと電子的に通信するトランシーバと、
前記トランシーバに結合された少なくとも１つのアンテナと、
前記少なくとも１つのプロセッサ上で動作可能な非一時的ソフトウェアであって、前記少なくとも１つのプロセッサに、
前記受信機によって受信した非リレーメッセージをモニタし、
前記受信した非リレーメッセージから、前記ノードの通信信頼性を決定し、
少なくとも１つの他のノードからの受信メッセージに基づいて、前記ネットワークにおける不利なノードの相対的な位置を決定し、
前記送信機に、前記通信信頼性および相対位置情報を前記ネットワークにおける制御ノードに送信するよう指示し、
前記受信機によって受信した前記制御ノードからの制御メッセージを処理し、
前記制御ノードから受信した前記制御メッセージによって、そうするよう指示された場合に、前記送信機に、前記受信機によって受信したネットワークメッセージを前記不利なノードにリレーするよう指示する、ように指示可能な、非一時的ソフトウェアと、
を備える装置。
［１４］  前記決定された非リレーメッセージ品質は、
前記非リレーメッセージを受信するレートと、
前記非リレーメッセージを受信する成功率と、
受信した前記非リレーメッセージの平均信号対雑音比と、
受信した前記非リレーメッセージに適用可能なノイズレベルと、
のうちの少なくとも１つに部分に依存する、請求項１３に記載の装置。
【図１】
0006949993.tif 000002
【図２】
0006949993.tif 000003
【図３】
0006949993.tif 000004
【図４】
0006949993.tif 000005
【図５】
0006949993.tif 000006