JP2007503144A - Ｕｗｂ（ウルトラワイドバンド）技術における無線送信制御 - Google Patents

Abstract

１つ又は複数のウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）無線装置（１０）による無線送信が、１つ又は複数の無線装置（１０）の送信活動レベルを測定するステップと、所定の規準に従う前記測定された送信活動レベルに応答して、前記無線装置（１０）の少なくも１つの前記送信活動を制御するステップによって制御される。送信活動レベルを確認する測定ステップは、送信時間対所定時間の比率を測定するステップ、又は所定時間にわたり平均化された、複数の無線装置によって送信された累積電力の表示を測定するステップを含む。（干渉及び電力消費を低減するために）稼働率を制御するステップは、（位置情報又は輻輳掲示によって実現される、）電力レベルを減らすステップと、１つ又は複数の装置の送信を禁止するステップと、記憶されたタイムテーブルに従い前記送信活動をスケジュールするステップを含み得る。

Description

本発明は、無線装置の送信活動を制御する方法及び機器、特にしかし排他的ではないが、ウルトラワイドバンド機器に関する。

ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）技術は、今後数年後に高データレートで無線で情報を送信する最も重要な手段の１つになることになっている。米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）の2002年2月14日の米国地域に関しての報告書である「First Report and Order」の後に、携帯データ装置に関する新しい市場が開かれ、欧州においても法律制定が、間もなく後に続くものと期待されている。ＵＷＢ技術の有利な点のいくつかは、既存の無線スペクトルのライセンス不要の再利用、簡単な送信器アーキテクチャ、より高いデータ送信レート及び正確な測距性能である。

ＵＷＢの成功を依然未定にしている主要な課題の１つは、他のサービスの動作に多大な影響を及ばすことなく他のサービスと共存する性能である。ＵＷＢ送信は、携帯電話システム、マイクロ波接続及び衛星接続のような他の商用システムによって既に占有される周波数帯にあり、主な送信周波数予想が3.1GHzから10.6GHzの間にあるが、パワーマスクに従う他のスペクトル領域における放射も、図２に示される。図２において、実線で描かれるマスクは、2002年2月に公式に承認され、広範囲の周波数にわたる最大許容平均ＥＩＲＰ（Effective Isotropic Radiated Power）に関して、ＵＷＢ装置の商用展開を許可する室内通信装置に関するＦＣＣ ＵＷＢ送信制限を示す。図２において、鎖線は、欧州電気通信標準化機構(ETSI)における議論されている、対応するＵＷＢ送信制限を示し、-41.3dBm/MHzにおける定数の点線は、パーソナルコンピュータ、キッチン機器、シェーバー、テレビ及び他の放送受信器のような、電子機器からの意図されない放射に関するFCC Part15制限である。

更に、ＵＷＢを、Bluetooth^TMのような、他の低電力無線解決法に対してより競争力を持たせるために、ＵＷＢチップセットの電力消費を最小にするステップが必要とされる。第１世代ＵＷＢチップセットは、200mWの範囲で消費し得、これは、現在のBluetooth^TMチップセットの４〜５倍である。

本発明の目的は、干渉の低減を可能にすることである。

本発明の第１態様に従い、１つ又は複数の無線装置による無線送信を制御する方法であって、１つ又は複数の無線装置の送信活動レベルを測定するステップと、所定の規準に従う前記測定された送信活動レベルに応答して、前記無線装置の少なくも１つの前記送信活動を制御するステップとを有する方法が与えられる。

本発明の第２態様に従い、１つ又は複数の無線装置による無線送信を制御する機器であって、１つ又は複数の無線装置の送信活動レベルを測定する測定手段と、所定の規準に従う前記測定された送信活動レベルに応答的であり、前記無線装置の少なくも１つの前記送信活動を制御する制御手段とを有する機器が与えられる。

本発明の第３態様に従い、本発明の第２態様に従う機器と、前記送信活動を変化させる前記制御手段によって発生される信号に応答的である送信手段を有する１つ又は複数の無線装置とを有するシステムが与えられる。

送信活動レベルを測定する仕方は、１つ又は複数の無線装置に関する送信時間対所定時間の比率を測定するステップ、又は所定時間にわたり平均化された、複数の無線装置によって送信された累積電力の表示(indication)を測定するステップを含む。

送信活動を制御する仕方は、１つ又は複数の装置の送信電力レベルを減らすステップを含む、この方法の特別な場合は、更なる所定の時間にわたり１つ又は複数の装置による送信を禁止するステップを含む。

稼働率(activity factor)を制御することによって、無線装置によって発生される干渉レベルが低減され得、また無線装置の電力消費も低減され得る。

無線送信を制御する機器は、該無線装置が制御する無線装置と統合され得る。該機器は、無線通信によって１つ又は複数の外部装置を制御し得る。

本発明は、活動状態の無線装置が、理論上の最大時間のほんの一部のみにおいて一般に送信することを実現化すること、並びに時間的な平均化及び制御化の実行が、干渉レベルを制御する実践的な手法であり電力消費を低減させることも可能であることに基づく。本明細書において、送信活動を制御する機器は、稼働率制御器としても称される。

本発明は、例を目的として、添付図面を参照にして説明される。

図１を参照すると、ＵＷＢ無線装置１０のクラスタ及び稼働率制御器２０が例示される。各々の無線装置１０は、ＵＷＢ送信器１２を有する。稼働率制御器２０は、無線装置１０の送信活動レベルを測定する測定手段（M）２２と、無線装置１０の送信活動を接続３０にわたり信号送信することによって制御する制御手段（C）２４とを有する。接続３０は、１つの無線装置のみに関して例示されるが、実際には、制御されるべき各無線装置１０に関して存在してもよい。接続３０は、有線的でも又は無線的でもあり得る。稼働率制御器２０は、任意選択的に、稼働率制御器２０の位置を決定する、例えばＧＰＳ受信器である、位置判定手段（L）２６を有する。

測定手段２２は、ある時間にわたる無線装置１０による送信活動の品質を測定し、送信活動のレベルが所定の規準に準拠する場合、制御手段２４は、更なる送信に関する制御を作用する。

送信活動の品質の測定において、考慮され得るパラメータの例は、総送信時間、累積送信電力、送信時間の持続時間、送信時間の間隔の持続時間及び所与のサービス品質の維持時間、例えば所与のビットレートである。所定の規準は、上記のパラメータの１つ又は複数であり得る。

所定の規準の例は、測定時間にわたる総送信時間が所定の持続時間に達すること、測定時間にわたる所定の電力レベルを超える総送信時間が所定の持続時間に達すること、所定の持続時間を超える送信の数が所定の値に達すること、及び例えば干渉が増加することになり得る200Mbit/sを超える所定のデータレートにおける送信の総時間が、所定の値を超える等である。

更なる送信にわたり作用され得る制御の例は、送信が所定時間にわたり禁止され得ること、送信電力が所定の時間にわたり限りなく０に減らされ得ること、最大送信持続時間が減らされ得ること、送信間の最小時間が延長され得ること、及びデータレートが他のサービスとの干渉の可能性を減らすために減らされ得ること等である。斯様な送信属性の組み合わせは、制御され得る。

稼働率制御器２０は、２つの異なる手法において実行され得る、
a)稼働率制御器２０が、１つの無線装置１０を測定及び制御し得、斯様な場合に、稼働率制御器２０は、制御する及び制御される機能が、同一の物理装置内に存在するように、無線装置１０と統合され得る。
b)稼働率制御器２０が、複数の無線装置１０を測定及び制御し得る。この場合、測定される送信活動レベルは、複数の無線装置１０にわたる平均であり得る。斯様なスキームは、例えば、家庭、オフィス又は工場環境において展開され得る。稼働率制御器２０は、使用者の必要性に応じると共に各無線装置１０によって提供されるサービスのクラスに依存する使用者によって割り当てられる優先度に基づいて、例えば、低優先度無線装置のサービスの品質を最初にスイッチオフ又は減らすことによって制御決定を行い得る。

稼働率制御器２０によって作用される制御の結果として、制御された無線装置１０によって発生される干渉の量の低減及びこれら装置における電力消費が低減される。稼働率制御器２０によって作用される制御の更なる結果として、無線装置１０によって提供されるサービスの品質が低減され得る。データ転送応用例において、このことは、ファイル転送に関してのより長い待ち時間を意味し得る。センシングの応用例において、このことは、システムのよりリフレッシュレートを意味し得る。ビデオ送信システムにおいて、このことは、例えば、より低い解像度モードへの切り替えを意味し得る。

送信活動レベル、すなわち稼働率制御器２０によって作用される制御を判定する所定の規準は、稼働率制御器２０又は無線装置１０の位置に依存し得る。例えば、無線装置１０によって発生される累積干渉電力は、ＦＷＡマイクロ波接続の近傍に位置する大型ビルに関して懸案になり得るが、少数の無線装置１０のみが用いられる小規模な家庭又は田舎側の場所においては、目立った影響は有し得ない。ユーザは、前記規準、すなわち制御の種類を選択し得るか、又は位置判定手段２２又は他の何れかの情報源によって供給される位置の表示に応答して自動的に選択が行われ得る。

送信活動レベル、すなわち稼働率制御器２０によって作用される制御を判定する所定の規準は、中央データベースＵＷＢ無線輻輳制御局から受信されるデータによって自動的に更新され得、前記中央データベースＵＷＢ無線輻輳制御局は、低優先度を有する無線装置１０を無効にすることによって通信が有効に維持され得るように、災害エリアにおいて肝要なマイクロ波リレー接続のような、適切な保護を必要とするキーエリアにおける無線装置１０によって引き起こされる干渉の効果をリアルタイムに監視する。

稼働率制御器２０は、ユーザに情報を表示する手段を含み得る。例えば、ユーザは、無線装置１０の送信活動が、制御手段２４によって作用されるのを開始する制御のレベルより低い中間レベルに達する場合に、警告され得る。この警告は、ユーザが無線装置１０の使用するのを控えめにさせ、おそらく稼働率制御器による送信活動の制御オンセットを遅らせる又は防ぐことを可能にする。

稼働率制御器２０は、稼働率制御器２０による制御の下におけるエリアに関するプリセット輻輳制限に基づいて作成され周期的に更新される動的タイムテーブルに従って、１つ又は複数の装置（１０）の送信時間を所与の時間スロットでスケジュールすることによって送信を制御し得る。

任意選択的に、稼働率制御器２０の制御手段２４は、タイムテーブルを記憶するメモリ手段２８を有し得て、記憶されたタイムテーブルに従い１つ又は複数の無線装置１０の送信をスケジュールし得る。前記タイムテーブルは、位置依存であり得るプリセット輻輳制限に基づき得る。前記タイムテーブルは、制御されるべき無線装置１０の位置に依存し得、無線装置１０から受信される位置情報に応答して更新され得る。前記タイムテーブルは、受信される輻輳掲示(congestion bulletin)に応答して更新され得、例えば、制御手段２４は、例えばＵＷＢホットスポットの近傍に位置し得るシステムの報告された機能不良に従うような、深刻な無線波輻輳又は潜在的な害的干渉の場合の外部的で、また独立した報告に従い、特定のエリアにおけるトラフィックをブロックする中央発信命令を受信し得る。

稼働率制御器２０のネットワークは、１つ又は複数の装置（１０）から受信される位置情報に基づき特定の地理的エリアに関してスケジュールを制御及び更新し、並びに／又は受信された輻輳掲示を用いて、互いに対して位置するようにされ得る。

図３は、本発明に従う、活動レベルを低減することによって獲得可能である、距離の関数としてdBW/MHzで測定される干渉電力の低減に関するシミュレーション結果を示す。図３は、ＵＢＷ送信器からの可変の距離において位置される固定無線アクセス（ＦＷＡ）マイクロ波受信器によって見られるＵＷＢ装置によって供給される累積干渉電力(aggregate interference power)を示す。図３を参照すると、ＦＷＡ接続の受信経路に位置されると共に通常のデューティサイクルで動作する無線装置１０の一群に関する１％（下部の曲線）、５％（中間の曲線）及び１０％（上部の曲線）の稼働率に関して３つの曲線がプロットされる。例として、これらの曲線は、１kmの距離において、無線装置の送信活動レベル、すなわち全ての無線装置にわたり累積される送信のパーセンテージ時間を１％に制限することによって、累積干渉電力は、活動レベルが１０％に達することを許可される場合になると仮定される干渉電力と比較して約１３dBだけ低減されることを示す。干渉のレベルは、経路損失により、距離が増加するにつれ減少する。

本詳細な説明及び請求項において、単数形の構成要素は、複数個の斯様な構成要素の存在を排除しない。更に、「有する」という語句は、請求項に記載される以外の要素又はステップの存在を排除しない。

請求項における括弧記号間に含まれる参照符号は、理解を援助することを意図とされており、制限するように意図されていない。

本開示を読解することにより、他の修正態様も、当業者にとって明らかである。斯様な修正態様は、ＵＷＢの分野及び無線装置の分野において既に既知であり、本文章中に既に記載の特徴の代わりに又はそれらに加えて用いられ得る他の特徴を含み得る。

図１は、無線装置のクラスタのブロック概略図である。 図２は、規則で規定された放出制限を示すグラフである。 図３は、異なる稼働率を用いた場合の、ＵＷＢから固定無線アクセス（ＦＷＡ）への累積干渉効果に関するシミュレーション結果を示すグラフである。

Claims (20)

1. １つ又は複数の無線装置による無線送信を制御する方法であって、１つ又は複数の無線装置の送信活動レベルを測定するステップと、所定の規準に従う前記測定された送信活動レベルに応答して、前記無線装置の少なくも１つの前記送信活動を制御するステップとを有する方法。
2. 前記送信活動レベルを測定するステップが、送信時間対第１所定時間の比率を測定するステップを含む、請求項１に記載の、無線送信を制御する方法。
3. 前記送信活動レベルを測定するステップが、複数の前記無線装置によって送信され第２所定時間にわたり平均化された累積電力の表示を測定するステップを含む、請求項１に記載の、無線送信を制御する方法。
4. 前記送信活動を制御するステップが、１つ又は複数の前記装置の前記送信電力レベルを低減するステップを含む、請求項１ないし３の何れか一項に記載の、無線送信を制御する方法。
5. 前記電力レベルを低減するステップが、第３所定時間にわたり１つ又は複数の前記装置による送信を禁止するステップを含む、請求項４に記載の、無線送信を制御する方法。
6. 前記所定の規準が位置依存である、請求項１ないし５の何れか一項に記載の、無線送信を制御する方法。
7. 前記送信活動を制御するステップが、記憶されたタイムテーブルに従い前記送信活動をスケジュールするステップを有する、請求項１ないし６の何れか一項に記載の、無線送信を制御する方法。
8. 前記タイムテーブルを、前記無線装置の少なくとも１つから受信される位置情報に応答して更新するステップを更に有する、請求項７に記載の、無線送信を制御する方法。
9. 受信される輻輳掲示に応答して前記タイムテーブルを更新するステップを更に有する、請求項８に記載の、無線送信を制御する方法。
10. １つ又は複数の無線装置による無線送信を制御する機器であって、１つ又は複数の無線装置の送信活動レベルを測定する測定手段と、所定の規準に従う前記測定された送信活動レベルに応答的であり、前記無線装置の少なくも１つの前記送信活動を制御する制御手段とを有する機器。
11. 前記測定手段が、前記送信活動レベルを、送信時間対第１所定時間の比率として測定するように適合される、請求項１０に記載の機器。
12. 前記測定手段が、前記送信活動レベルを、複数の前記無線装置によって送信され第２所定時間にわたり平均化された累積電力の表示として測定するように適合されるステップを含む、請求項１０に記載の機器。
13. 前記制御手段が、１つ又は複数の前記装置の前記送信電力レベルを減らすことによって前記送信活動を制御するように適合される、請求項１０ないし１２の何れか一項に記載の機器。
14. 前記制御手段が、前記送信活動を、第３所定時間にわたり１つ又は複数の前記装置による送信を禁止することによって制御するように適合される、請求項１３に記載の機器。
15. 前記測定手段が、前記機器の位置の表示に応答して前記所定の規準を変化させるように適合される、請求項１０ないし１４の何れか一項に記載の機器。
16. 前記機器の位置の前記表示を発生するように適合される位置判定手段を有する、請求項１５に記載の機器。
17. 前記制御手段が、タイムテーブルを記憶するメモリ手段を更に有し、前記制御手段が、前記無線装置の少なくとも１つの前記送信活動を、前記記憶されたタイムテーブルに従い前記送信活動をスケジュールすることによって制御するように構成される、請求項１０ないし１２の何れか一項に記載の機器。
18. 前記制御手段が、前記タイムテーブルを、前記無線装置の少なくとも１つから受信される位置情報に応答して更新するように構成される、請求項１７に記載の機器。
19. 前記制御手段が、受信される輻輳掲示に応答して前記タイムテーブルを更新する用に構成される、請求項１８に記載の機器。
20. 請求項１０ないし１９の何れか一項に記載の機器と、前記送信活動を変化させる前記制御手段によって発生される信号に応答的である送信手段を有する１つ又は複数の無線装置とを具えるシステム。

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