(57)【要約】  簡単に述べれば、本発明は無線ネットワークにおいてリンクアダプテーションをサポートする問題に関し、送信期間情報の送信に基づく、リンクアダプテーションのための暗黙的なシグナリングを基本的に含んでいる。より具体的には、指定された送信元ノードが、所定量の情報を転送するための、現在の送信期間の表示を含んだ第１のメッセージを、少なくとも１つの指定された受信ノードに送信する(S1)。現在の送信期間は、現在の仮データリンクレートに対応する。指定された受信ノードは、送信ノードからのその後の通信に望ましいデータリンクレートを選択し(S2)、選択したデータリンクレートに従って、更新された送信期間を決定する(S3)。受信ノードは、更新された送信期間の表示を含んだ第２のメッセージを、少なくとも１つの指定された送信ノードに送信する(S4)。そして、送信ノードは、更新された送信期間に応答して、更新されたデータリンクレートを決定する(S5)。特に、送信期間情報は、仮想キャリアセンスのサポートを有する競合ベースのネットワークプロトコルにおける既存のデュレーションフィールドで好ましくは転送される。
2009515419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのノードを備える無線ネットワークにおいてリンクアダプテーションをサポートするための方法であって、
指定された発信ノードが、所定の情報量を転送するための現在の送信期間を含んだ第１のメッセージを少なくとも１つの指定された受信ノードに送信するステップであり、前記現在の送信期間は、現在の仮データリンクレートであり、
前記指定された受信ノードが、前記発信ノードからのその後の通信のための望ましいデータリンクレートを選択するステップと、
前記指定された受信ノードが、前記望ましいデータリンクレートに従って、更新された送信期間を決定するステップと、
前記指定された受信ノードが、前記更新された送信期間の表示を含む第２のメッセージを、少なくとも前記指定された発信ノードへ送信するステップと、
前記指定された発信ノードが、前記更新された送信期間に応答して、更新されたデータリンクレートを決定するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記指定された発信ノードが、前記更新されたデータリンクレートに従ってリンクアダプテーションを実行するステップをさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記指定された発信ノードが、前記指定された受信ノードへ、前記更新されたデータリンクレートを用いてデータ送信するとともに、前記更新されたデータリンクレートに対応する前記送信期間を表示するステップをさらに有することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記更新された送信期間が、前記第１のメッセージで示された前記現在の送信期間と、前記指定された発信ノード及び前記指定された受信ノードの両方が知る現在の仮リンクレートと、前記受信ノードによって選択された前記望ましいリンクレートに基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記更新された送信期間を決定するステップが、
前記現在の仮データリンクレート及び前記現在の送信期間に基づいて、受信が予期される情報量を決定するステップと、
前記更新された送信期間を、前記決定された情報量と前記受信ノードによって選択された前記望ましいデータリンクレートとに基づいて決定するステップとを有することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記受信が予期される情報量を決定するステップ及び前記更新された送信期間を決定するステップが、いずれもMAC（媒体アクセス制御）プロトコル情報を考慮することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第１のメッセージがRTS（送信要求）メッセージであり、前記第２のメッセージがCTS（送信準備完了）メッセージであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記第１のメッセージがデータフラグメントメッセージであり、前記第２のメッセージがデータ確認応答メッセージであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
送信期間が、各メッセージの送信期間フィールドに示されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記無線ネットワークが、仮想キャリアセンス用の送信期間情報の転送を用いる、競合に基づく媒体アクセスプロトコルに基づいて動作することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記無線ネットワークがIEEE802.11形式のネットワークであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記現在の仮データリンクレートが、予め定められた時間内に発生した、前記指定された受信ノードからの過去の１つ以上の送信期間の表示に基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記望ましいデータリンクレートを選択するステップが、前記受信ノードが、前記指定された発信ノードと通信した際の受信特性に基づいて前記望ましいデータリンクレートを決定するステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記更新されたリンクレートが、前記更新された送信期間及び、前記転送されるべき予め定められた情報量とに基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも２つのノードを備える無線ネットワークにおいてリンクアダプテーションをサポートするためのシステムであって、
所定の情報量を転送するための現在の送信期間を含んだ第１のメッセージを、指定された発信ノードから少なくとも１つの指定された受信ノードに送信する手段であり、前記現在の送信期間は、現在の仮データリンクレートに対応し、
前記指定された受信ノードにおいて、前記指定された発信ノードからのその後の通信のための望ましいデータリンクレートを選択する手段と、
前記指定された受信ノードにおいて、前記望ましいデータリンクレートに従って、更新された送信期間を決定する手段と、
前記指定された受信ノードから、前記更新された送信期間の表示を含む第２のメッセージを、少なくとも前記指定された発信ノードへ送信する手段と、
前記指定された発信ノードにおいて、前記更新された送信期間に応答して、更新されたデータリンクレートを決定する手段とを有することを特徴とするシステム。
【請求項１６】
前記指定された発信ノードにおいて、前記更新されたデータリンクレートに従ってリンクアダプテーションを実行する手段をさらに有することを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記指定された発信ノードから前記指定された受信ノードへ、前記更新されたデータリンクレートを用いてデータ送信するとともに、前記更新されたデータリンクレートに対応する前記送信期間を表示する手段をさらに有することを特徴とする請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記決定手段が、前記更新された送信期間を、前記第１のメッセージで示された前記現在の送信期間と、前記指定された発信ノード及び前記指定された受信ノードの両方が知る現在の仮リンクレートと、前記受信ノードによって選択された前記望ましいリンクレートに基づいて決定するように動作可能であることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１９】
前記更新された送信期間を決定する手段が、
前記現在の仮データリンクレート及び前記現在の送信期間に基づいて、受信が予期される情報量を決定する手段と、
前記更新された送信期間を、前記決定された情報量と前記受信ノードによって選択された前記望ましいデータリンクレートとに基づいて決定する手段とを有することを特徴とする請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記受信が予期される情報量を決定する手段及び前記更新された送信期間を決定する手段が、いずれもMAC（媒体アクセス制御）プロトコル情報を考慮することを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１のメッセージがRTS（送信要求）メッセージであり、前記第２のメッセージがCTS（送信準備完了）メッセージであることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項２２】
前記第１のメッセージがデータフラグメントメッセージであり、前記第２のメッセージがデータ確認応答メッセージであることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項２３】
送信期間が、各メッセージの送信期間フィールドに示されることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項２４】
前記無線ネットワークが、仮想キャリアセンス用の送信期間情報の転送を用いる、競合に基づく媒体アクセスプロトコルに基づいて動作することを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項２５】
前記無線ネットワークがIEEE802.11形式のネットワークであることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項２６】
前記現在の仮データリンクレートを、予め定められた時間内に発生した、前記指定された受信ノードからの過去の１つ以上の送信期間の表示に基づいて決定する手段をさらに有することを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項２７】
前記望ましいデータリンクレートを選択する手段が、
前記受信ノードにおいて、前記指定された発信ノードと通信した際の受信特性に基づいて前記望ましいデータリンクレートを決定する手段を有することを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項２８】
前記更新されたリンクレートを決定する手段が、前記更新された送信期間及び、前記転送されるべき予め定められた情報量とに基づいて前記更新されたリンクレートを決定するように動作可能であることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項２９】
無線ネットワークにおける受信ノードであって、
予め定められた量の情報を指定された送信ノードから転送するための更新された送信期間を、最初に前記送信ノードから通知された現在の送信期間と、前記受信ノードによって選択された望ましいデータリンクレートとに少なくとも部分的に基づいて決定する手段であって、前記現在の送信期間は現在の仮リンクレートに対応しており、
前記受信ノードへデータを送信するために用いる前記データリンクレートを、前記送信ノードが前記更新された送信期間に応答して適合可能なように、前記更新された送信期間の表示を少なくとも前記送信ノードに通知する手段とを有することを特徴とする受信ノード。
【請求項３０】
無線ネットワークにおける送信ノードであって、
予め定められた量の情報を転送するための、現在の送信期間の表示を少なくとも１つの指定された受信ノードへ通知する手段であって、前記現在の送信期間は現在の仮データリンクレートに対応しており、
更新された送信期間の表示を前記指定された受信ノードから受信する手段であり、前記更新された送信期間は、前記受信ノードにより、前記送信ノードからの今後の通信に望ましいデータリンクレートと、前記現在の仮リンクレート及び前記通知された現在の送信期間とに少なくとも部分的に基づいて決定され、
前記受信ノードへデータを送信するために用いる前記データリンクレートを、前記更新された送信期間に応答して適合する手段とを有することを特徴とする送信ノード。
【請求項３１】
少なくとも２つのノードを備える無線ネットワークにおいてリンクアダプテーションをサポートするためのシステムであって、
所定の情報量を転送するための現在の送信期間を含んだ第１のメッセージを、指定された発信ノードから少なくとも１つの指定された受信ノードに送信する第１の送信モジュールであって、前記現在の送信期間は現在の仮データリンクレートに対応し、
前記指定された受信ノードにおいて、前記指定された発信ノードからのその後の通信のための望ましいデータリンクレートを選択する第１のリンクレート推定器と、
前記指定された受信ノードにおいて、前記望ましいデータリンクレートに従って、更新された送信期間を決定する送信期間推定器と、
前記更新された送信期間の表示を含む第２のメッセージを、前記指定された受信ノードから少なくとも前記指定された発信ノードへ送信する第２の送信モジュールと、
前記指定された発信ノードにおいて、前記更新された送信期間に応答して、更新されたデータリンクレートを決定する第２のリンクレート推定器とを有することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体として無線通信ネットワークに関し、特にはそのようなネットワークにおけるリンクアダプテーションをサポートする上での問題に関する。
【背景技術】
【０００２】
有線通信において、伝送媒体の状況は一般には不変である。しかし、無線通信において、通信媒体、すなわち通信チャネルの状況は、空間のみならず時間によっても非常に大きく変動しうる。
【０００３】
リンクアダプテーションは、通信チャネルのポテンシャルを最適に活用し、通常は低いビットエラーレートと共に高いデータ転送レートを提供するため、通信に用いるための伝送パラメータをリンクのチャネル状況に適合させることを可能にする。
【０００４】
例えば、ダウンリンクについてリンクアダプテーションを用いる、セルラシステムや同様の無線通信システムにおいては、移動端末との通信のためにアクセスポイントで用いられる変調及び符号化方法及び／または、他の信号及びプロトコルパラメータを変更することが可能であり、典型的にはダウンリンクチャネル品質に応じて選択される。そのため、チャネル品質が移動端末で測定されるとともに、対応するリンクモードが通常はアクセスポイントへのリンクモードフィールドにおいて通知され、アクセスポイントは通知されたリンクモードに従って変調及び符号化方法を適合させる。これはつまり、変調及び符号化方法がチャネル状況に最適化可能であることを意味し、結果としてダウンリンクチャネルスループットを大幅に改善する。
【０００５】
しかしながら、リンクアダプテーションのための明示的なシグナリング手順(mechanism)を持たない、IEEE802.11標準群のような無線通信標準が多く存在する。
【０００６】
IEEE802.11は例えば、IEEE LAN/MAN標準化委員会(IEEE802)のワーキンググループによって作成された一連の無線ＬＡＮ標準を表す。IEEE802.11 WLAN標準は、インフラストラクチャ及びインフラストラクチャレスシステムにおいて、端末(station)間の通信を可能にする。IEEE802.11用語において、前者は基本サービスセット(BSS)、後者は独立ＢＳＳ(IBSS)またはアドホックネットワークモードと呼ばれる。802.11ファミリは現在、同一の基本媒体クセス制御(Medium Access Protocol)に基づく６つの無線変調技術を含んでいる。802.11レガシとも呼ばれる当初の標準は、キャリアセンス多元アクセス／衝突回避(CSMA/CA)を、基本媒体アクセス方法として規定している。これは、種々の、かつ意に沿わないチャネル状況下におけるデータ伝送の信頼性を改善するという利点を有する。
【０００７】
当初の仕様の一般的な弱点は、相互動作性が主要な課題になるほど、あまりに多くの選択肢を提供したことであった。
【０００８】
１９９９年にIEEE802.11標準は、直交周波数分割多重(OFDM)に基づく新たな物理層を用いて拡張され、最大８つの異なるレートの利用を可能にした（IEEE802.11aと呼ばれる）。最大の生データレートは54Mbit/sであり、必要に応じて48, 36, 24, 18, 12, 9及び6 Mbit/sに削減することができる。IEEE802.11aは5GHz帯で動作し、データ用４８とパイロット用４の合わせて52のＯＦＤＭサブキャリアを用いている。IEEE802.11bと呼ばれる2.4GHz帯用の標準がまた標準化されており、選択可能な最大４つの異なるレートを有している。レート拡張を可能にするにあたり、個々の瞬間に最も適切かつふさわしいレートを選択するアルゴリズムの設計は、完全に実装者に任されていた。
【０００９】
より重要なことには、通信端末間でリンクアダプテーションメッセージを交換するための仕組みが規定されなかった。その結果、端末は先に送信したメッセージの成功又は失敗に基づいてリンクアダプテーションを実行できるに過ぎなかった。これはリンクアダプテーションのための方法としては、非効率的で遅く、かつ信頼性に欠けるものである。
【００１０】
従って、IEEE802.11形式のネットワークのような、リンクアダプテーションのための明示的なシグナリング手順を持たない無線ネットワークにおける、リンクアダプテーションの効率的なサポートの提供に対する一般的な必要性が存在する。
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、従来技術の構成における、上述の課題や他の課題を解決する。
【００１２】
本発明の一般的な目的は、無線ネットワークにおけるリンクアダプテーションのための改善されたサポートを提供することにある。
【００１３】
具体的な目的は、リンクアダプテーションのための明示的なシグナリング手順を持たない無線ネットワークにおける、リンクアダプテーションの効率的なサポートを提供することにある。
【００１４】
特に、好ましくは既存の通信標準を変更することのない、及び／又は好ましくは通信に新たなオーバヘッドを追加することのない、効率的なシグナリング手順を提供することが望まれる。
【００１５】
さらなる具体的な目的は、シグナリングを傍受しているレガシ端末に対する完全な後方互換性を有する、ほぼ即時的かつロバストなシグナリング手順を提供することである。
【００１６】
これらおよび他の目的は、添付の特許請求の範囲に規定される発明によって実現される。
【００１７】
簡単に述べれば、本発明は無線ネットワークにおいてリンクアダプテーションをサポートする問題に関し、基本的には、送信期間情報の送信に基づく、リンクアダプテーションのための暗黙的なシグナリングを含んでいる。
【００１８】
より具体的には、指定された発信ノードが、所定量の情報を転送するための、現在の送信期間（暫定送信期間と呼ばれることもある）の表示を含んだ第１のメッセージを、少なくとも１つの指定された受信ノードに送信する。現在の送信期間は、現在の仮データリンクレートに対応し、暫定リンクレートと呼ばれることもある。指定された受信ノードは、発信ノードからのその後の通信のために望ましいデータリンクレートを選択し、選択したデータリンクレートに従って、更新された送信期間を決定する。受信ノードは、更新された送信期間の表示を含んだ第２のメッセージを、少なくとも指定された発信ノードに送信する。そして、発信ノードは、更新された送信期間に応答して、更新されたデータリンクレートを決定する。
【００１９】
このようにして、リンクアダプテーションのサポートが効率的なやりかたで提供される。特に、ここで提案した手順は、標準化の変更を必要としない。さらに、通信オーバヘッドを増やすこともない。
【００２０】
好ましくは、受信ノードは、受信特性に関する瞬時的及び／又は過去の情報に基づいて望ましいリンクレートを決定して、リンクアダプテーションの決定を行う。
【００２１】
更新された送信期間は、指定された発信ノードから通知された現在の送信期間、発信ノード及び受信ノードの両方が知っている現在の仮リンクレート及び、受信ノードによって決定／選択される新しい望ましいリンクレートに基づいて、好ましくは指定された受信ノードによって決定される。
【００２２】
過去の送信に関するアプリオリに既知な情報の知見を前提として、発信送信ノードは、受信ノードから通知された、更新された送信期間に応答して、リンクデータレートを更新する。好ましくは、更新されたリンクレートは更新された送信期間及び、転送されるべき予め定められた情報量とに基づいて決定される。同等に、更新されたリンクレートは、仮暫定リンクレートと一緒に、更新された送信期間及び現在の暫定期間並びに現在に基づいて決定されてもよい。
【００２３】
本発明は、発信（送信）ノードが更新された送信期間に応答して自身のリンクデータレートを更新できるよう、望ましいデータリンクレートに対応する更新された送信期間のシグナリングを通じた、高速な暗黙的フィードバック手順を提供する。そして、発信ノードは、受信ノードへデータを送信するために用いるべき「最適な」リンクレートを選択することが可能になる。発信ノードによって選択されるリンクレートは通常、受信ノードによって選択されるリンクレートと同一であるか、（例えば発信ノードと受信ノードが同一のリンクレートセットをサポートしない場合には）可能な中で最も近いものである。
【００２４】
従って、所与の量の情報の転送のための送信期間は、第１のメッセージの送信時点においては十分に分かっている訳ではないが、更新された送信期間がその後のメッセージにおいて最初に送信される時点で明らかとなる。ここで提案するシグナリング手順はまた、他のノードが、（例えば、所謂Network Allocation Vector（送信禁止期間）を通じた）自身の送信許可を、その通信ノードの選択されたリンクレート（すなわち、送信期間）に従って制御することを可能にする。
【００２５】
指定された受信ノードへ更新されたリンクレートでデータを送信する際、対応する送信期間がデータメッセージ中のデュレーションフィールド内に示されることが好ましい。
【００２６】
特に、仮想キャリアセンスを目的とした送信期間情報の転送を用いる、競合に基づく媒体アクセスプロトコルに基づいて動作する無線ネットワーク（例えば、IEEE802.11タイプのネットワーク）について、送信期間情報を傍受しているノードは、衝突の回避を確実にするため、そのデュレーションフィールドで示される期間、送信を行わない(silent)であろう（例えば、CSMA/CA)。このようにして、リンクアダプテーションが可能な端末又はノード間でやりとりされるレガシフレームフォーマットにより、通信を傍受しているレガシ端末は沈黙した状態となり、後方互換性もまた保証される。
【００２７】
既存のフレームフォーマットにおけるデュレーションフィールドを用いることにより、予約された及び／又は予約されていない新しいフィールドに基づいた、新たに定義されたフレームフォーマットを導入する必要がないので、現在及び将来にわたって互換性の問題を排除することができる。
【００２８】
無線ネットワークで用いられる特定の媒体アクセス制御(MAC)プロトコルに応じて、送信期間情報は異なるメッセージで搬送されうる。送信要求／受信準備完了(RTS-CTS)メッセージ交換を用いる、競合に基づくMACプロトコルにおいて、暫定（現在の）送信期間は好ましくはRTSメッセージで示され、更新された送信期間は好ましくはCTSメッセージで示される。代わりに、又は補足物として、データフラグメンテーションを用い、複数のデータフラグメントメッセージ及び対応するデータ確認応答メッセージにおいて、送信期間情報を示してもよい。
【００２９】
本発明の具体的かつ例示的な実施形態において、まず最初に、受信が予期される情報量を、現在の仮データリンクレート及び、通知された現在の送信期間に少なくとも部分的に基づいて推定することにより、更新された送信期間を決定することが好ましい。次に、決定された情報量及び望ましいデータリンクレートに少なくとも部分的に基づいて、更新された送信期間が決定される。
【００３０】
所与の情報量に対する全体的な送信期間は通常、ペイロードデータ及び制御情報の転送のための期間に加え、沈黙制御期間(silent control period)を含むので、更新された送信期間を算出する際には、より詳細なMAC（媒体アクセス制御）プロトコル情報を考慮することが非常に有益であろう。
【００３１】
送信側における現在の仮データリンクレートは先験的に既知であっても、明示的なシグナリングによって示されても、指定された受信ノードによる、１つ以上の過去の送信期間の表示に基づいて決定されても良い。後者の場合、過去の１つ以上の表示は、最近のものであるように、所定期間内に発生したものであることが望ましい。
【００３２】
本発明は以下のような利点を提供する。
リンクアダプテーションのための暗黙的シグナリング
無線ネットワークにおけるリンクアダプテーションの効率的なサポート
通信媒体のより有効な活用
既存の通信標準を変更する必要がない
オーバヘッドを増やさない
後方互換性の保証
新たに規定されるフレームフォーマットを導入する必要がない
本発明によって提供される他の利点は、以下の、本発明の実施形態の説明を読むことで理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下の説明において添付図面を参照することにより、本発明を、他の目的および利点とともに、最も良く理解することができるであろう。
図面を通じ、同一参照符号は、同一又は類似要素に用いられる。
【００３４】
本発明は、リンクアダプテーションのための明示的なシグナリング手順をもたない無線ネットワークにおいてリンクアダプテーションをサポートする問題に関する。
【００３５】
例えば、IEEE802.11タイプのネットワークにおいては、複数のレートが規定されているが、瞬間瞬間における最も好適でふさわしいレートを選択するアルゴリズムの設計は、実装者に完全に任されている。さらに、通信端末間でリンクアダプテーションメッセージを交換するための手順も存在しないため、端末は過去に送信されたメッセージの成功又は失敗に基づくリンクアダプテーションを実行できるに過ぎなかった。上述の通り、これはリンクアダプテーションのための方法としては、非効率的で遅く、かつ信頼性に欠けるものである。
【００３６】
レートを増加又は減少させるための方法として、まずは確認応答の有無を用いることができるであろう。しかし、確認応答の有無に基づくシグナリング手順は、好適なレートが見つかるまでしばらくの間、通信を我慢する必要がある。また、それが見つかっても、選択されたレートは、チャネルが突然変化したり、瞬時的な干渉状況が変化したりすることを考慮せずに、平均的な観点で選択されたものに過ぎないため、最適なレートでないことは明らかであろう。
【００３７】
また、更なる問題は、レートの増加及び減少が、そのレートが実行不能であり、スケールダウンしなければならないことを調べるためだけのために、MACプロトコルデータユニット(MPDU)の全体が無駄になりうるという意味において盲目的なことである。同様に、実際にサポート可能なレートよりも低いレートが使われうる。これは、媒体の潜在能力を完全には活用していないことを意味する。
【００３８】
本発明は、送信期間情報の転送に基づいた、リンクアダプテーションのための暗黙的なシグナリング手順を含む全く異なる方法を提案する。
【００３９】
図１の模式的なフローチャートを参照して、本発明を、その例示的かつ好適な実施形態に従って説明する。
【００４０】
ステップＳ１で、指定された発信ノード（発信元ノードと呼ばれることもある）は、少なくとも１つの指定された受信ノード（宛先ノードと呼ばれることもある）へ、第１のメッセージを送信する。発信ノードからの第１のメッセージは、予め定められた量の情報を転送するための現在の送信期間（暫定期間とも呼ぶ）の表示を含む。現在の（又は暫定）送信期間は、通常、現在の仮データリンクレート（暫定リンクレートとも呼ぶ）に対応する。ステップＳ２において、指定された受信ノードは、発信ノードからのその後の通信に望ましいデータリンクレートを選択する。好ましくは、受信ノードは、図１において（オプションとして）破線の箱で示されるように、チャネル品質（受信特性）に関する瞬時的及び／又は過去の情報に基づいて望ましいリンクレートを決定することにより、リンクアダプテーションを決定する。ステップＳ３で、受信ノードは、選択されたデータリンクレートに従って、更新された送信期間を決定する。ステップＳ４で、受信ノードは、更新された送信期間の表示を含んだ第２のメッセージを、少なくとも指定された発信ノードに送信する。ステップＳ５で、発信ノードは、更新された送信期間に応答して、更新されたデータリンクレートを決定する。
【００４１】
このようにして、本発明は、標準化された技術の変更を必要とせず、またいかなる通信オーバヘッドも追加しない、高度に効率的な方法でリンクアダプテーションのサポートを提供する。
【００４２】
既存のフレームフォーマットにおけるデュレーションフィールドを用いることにより、予約された及び／又は予約されていない新しいフィールドに基づいた、新たに定義されたフレームフォーマットを導入する必要がないので、現在及び将来にわたって互換性の問題を排除することができる。IEEE802.11標準のような標準の変更により、新たなフレームフォーマットの導入が可能になるかもしれない。しかし、レガシ端末は依然として衝突回避のためにNAVを設定できなければならないので、それだけでは不十分であろう。
【００４３】
そして、発信ノードは更新されたリンクレートに従ってリンクアダプテーションを実行することができ、更新されたリンクレートに対応するリンクモード（変調及び符号化方法）を用いて受信ノードへデータを送信する。発信送信ノードは、対応する送信期間値を、データフレームのデュレーションフィールドにで知らせることが好ましい。
【００４４】
好ましくは、更新された送信期間は、指定された発信ノードから通知された現在の送信期間、送信ノード及び受信ノードの両方が知っている予め定められた（現在の）仮リンクレート及び、受信ノードによって決定される新しい望ましいリンクレートに基づいて、指定された受信ノードによって決定される。
【００４５】
予め定められた仮データリンクレートは先験的に既知であっても、明示的なシグナリングによって示されても、指定された受信ノードによる、１つ以上の過去の送信期間の指標に基づいて決定されても良い。後者の場合、過去の１つ以上の指標は、最近のものであるように、所定期間内に発生したものであることが望ましい。
【００４６】
本発明の具体的かつ例示的な実施形態において、まず最初に、受信が予期される情報量を、現在の仮データリンクレート及び、通知された現在の（又は暫定の）送信期間に少なくとも部分的に基づいて推定することにより、更新された送信期間を決定することが好ましい。次に、決定された情報量及び望ましいデータリンクレートに少なくとも部分的に基づいて、更新された送信期間が決定される。所与の情報量に対する全体的な送信期間は通常、ペイロードデータ及び制御情報の転送のための期間に加え、沈黙制御期間(silent control period)を含むので、更新された送信期間を算出する際には、詳細を後述するように、より詳細なMAC（媒体アクセス制御）プロトコル情報を考慮することが非常に有益であろう。
【００４７】
本発明は、転送すべきデータ量又はそれと等価な先験的に既知な情報を知っている送信ノードが、更新された送信期間に応答して自身のリンクデータレートを更新できるよう、受信ノードから送信ノードへの（望ましいデータリンクレートに対応する）更新された送信期間のシグナリングを通じた、高速な暗黙的フィードバック手順を提供する。そして、発信ノードは、受信ノードへデータを送信するために用いるべき「最適な」リンクレートを選択することが可能になる。その後、指定された受信ノードへ更新されたリンクレートでデータを送信する際には、対応する送信期間がデータメッセージ中のデュレーションフィールドで知らされることが好ましい。
【００４８】
従って、所与の量の情報の転送のための送信期間は、最初のメッセージの送信時点においては十分に分かっている訳ではないが、最短で、更新された送信期間がその後のメッセージにおいて送信される時点までに明らかとなる。ここで提案するシグナリング手順は、他のノードが、その通信ノードの選択されたリンクレートに従って、（Network Allocation Vector （送信禁止期間）のような）それら自身の個々の送信期間設定を制御することを可能にする。特に、所謂仮想キャリアセンスを目的とした送信期間情報の転送を用いる、競合に基づく媒体アクセスプロトコルに基づいて動作する無線ネットワーク（例えば、IEEE802.11タイプのネットワーク）について、送信期間情報を傍受しているノードは、衝突の回避を確実にするため、その送信期間フィールドで示される期間、送信を行わない(silent)であろう（例えば、CSMA/CA)。このようにして、リンクアダプテーションが可能な端末又はノード間でやりとりされるレガシフレームフォーマットを用いて、通信を傍受しているレガシ端末は沈黙した状態となり、後方互換性もまた保証される。
【００４９】
無線ネットワークで用いられる特定の媒体アクセス制御(MAC)プロトコルに応じて、送信期間情報は異なるメッセージで搬送されうる。送信要求／受信準備完了(RTS-CTS)メッセージ交換を用いる、競合に基づくMACプロトコルにおいて、暫定の（又は現在の）送信期間は、好ましくはRTSメッセージで示され、更新された送信期間は好ましくはCTSメッセージで示される。代わりに、又は補足物として、データフラグメンテーションを用い、複数のデータフラグメントメッセージ及び対応するデータ確認応答メッセージにおいて、送信期間情報を示してもよい。
【００５０】
よりよい理解のため、物理的および仮想的なキャリアセンスに基づく衝突回避を用いる、競合に基づく通信ネットワークの概要について説明する。
【００５１】
IEEE802.11のような競合に基づく通信ネットワークにおいては、通常、複数の端末及びネットワークノードが共用物理媒体の利用を巡って競争している。競合に基づく媒体アクセスの典型例は、FAMA(Floor Acquisition Medium/Multiple Access)法である。ノード群による媒体の利用をブロックする「発言権(floor)」又は等価物を必要とするこのクラスのアクセスプロトコルには、MACA(Multiple Access with Collision Avoidance)及びDFWMAC(Distributed Foundation Wireless Media Access Control)を非限定的な例として含む、近縁関係にある類似プロトコルが存在する。
【００５２】
DFWMACはIEEE802.11で用いられ、自律分散制御(DCF: Distributed Coordination Function)と呼ばれている。これら全ての媒体アクセス方法は、CSMAに基づいている。CSMAは非決定論的媒体アクセス制御(MAC)プロトコルであり、ネットワークノードは、共用物理媒体上で送信を開始する前に、他のトラフィックがないことを確認する。
【００５３】
CSMAアクセス方法は、キャリアセンスの形で、衝突回避(CA)手順と共に用いられることが多い。つまりこれは、ネットワークノードが、送信を試みる前に、ネットワーク内の他のノードからの符号化された信号の存在を検出するため、キャリア信号に聞き耳をたてる（リスンする）ことを意味する。キャリア信号が検知された場合、そのノードは、自身のデータ送信を開始する前に、進行中の送信が終わるのを待つ。一般にＣＳの概念は、物理的ＣＳ及び仮想的ＣＳと表される２つの異なるＣＳ手順に分割される。
【００５４】
物理的ＣＳ手順によれば、ネットワークノードは連続的又は間欠的に、物理媒体がビジーか否かを調べる。この意味において、ネットワークノードは、経験的な電力レスポンスレベルを超える場合に、媒体がビジーであり、データ送信をすべきでないものと見なすのが一般的である。例えば、ノードが最小信号閾値（典型的には、一部の通信ネットワークにおいてはCCA(Clear Channel Assessment)レベルと表される）を超える信号電力レベルを媒体で検出したとすると、その媒体はビジーであると見なされる。あるいは、そのネットワークノードが経験した干渉が最小干渉閾値を超える場合、媒体が占有されているものと見なす。いずれの場合も、媒体がビジーであるとそのノードが見なせば、ノードはデータの送信を控える。
【００５５】
CSMA/CAプロトコルは、媒体が使用されていない状態であることをノードの物理的なセンス手順が示した後のランダムバックオフ時間を用いて、その媒体を共用する複数のノード間における衝突可能性を低減することが多い。
【００５６】
上述の通り、IEEE802.11はCSMA/CA（衝突回避機能付きキャリアセンス多重アクセス方式）に基づくMACプロトコルを用いている。一般に、端末はまず最初に、特定の時間間隔で媒体をセンスしなくてはならない。そして、媒体がアイドルであれば、その端末は送信を開始することができる。さもなくば、送信は延期され、バックオフ処理が開始される。つまり、その端末は所与の時間待機しなければならない。バックオフ時間が満了したら、端末は媒体へのアクセスを再試行することができる。
【００５７】
大部分の802.11ネットワークにおいて、現状好ましいアクセス手順は、CSMA/CAに基づく、自律分散制御(DCF)である。物理的なキャリアセンスに加え、所謂仮想的なキャリアセンスも用いられる。仮想的なキャリアセンスでは、送信されたパケットの各々において、期間値(duration value)が送信の期間を示す。デュレーションフィールドを受信する端末は、デュレーションフィールドの値に等しい期間、無線媒体上で送信してはならない。「隠れ端末」問題を解決するため、送信要求／送信準備完了(RTS/CTS)ハンドシェーク手順が用いられる。
【００５８】
DCFにおけるチャネルアクセス方法の動作には、CSMA/CAに直接基づくものと、RTS/CTSメッセージ交換を用いるCSMA/CAに基づくものの２つのモードがある。これら２つの方法を区別するため、管理情報ベース(MIB)属性dot11RTSThresholdが用いられる。閾値よりも短いMACプロトコルデータユニット(MPDU)は、RTS-CTSを用いずに送信され、閾値よりも長いものはRTS-CTSを用いて送信される。RTS-CTSに基づくCSMA/CA手順は隠れ端末の軽減を可能とし、それにより通常は、少なくともやや大きなパケットについて、無線媒体の利用効率を向上させる。
【００５９】
図２Ａ-２Ｄは、RTS/CTSに基づくCSMA/CA及び物理的なキャリアセンスを用いる、競合に基づく無線ネットワークの関連部分を模式的に示す図である。これらの図において、ペイロードデータは無線リンク上で第１のノードから第２のノードへ転送されるものとする。図中、ＴはRTS及びDATAを送信する第１のノード、ＲはCTS及びACKを送信する端末を示している。第１のノードＴは、所定の領域を囲む所与の送信範囲を有する。この領域内に存在する他のネットワークノードＥ，Ｆは、送信ノードＴのデータ転送をセンスし、そのデータ転送によって結果的にブロックされる（図２Ａ）。同様に、第２のノードＲは、所定の領域を囲む所与の送信範囲を有する。第２のノードの送信範囲は、送信ノードＴのブロッキング領域と大きさ及び形状が異なっていても良い。つまり、第２のノードＲが無線リンク上でデータを第１のノードＴへ送信する場合、このブロッキング領域内に存在する他の及び／又は同一のネットワークのノードＦ，Ｈがブロックされることを意味する（図２Ｂ）。第１のノードＴがノードＲからCTSメッセージを受信すると、第１のノードＴはDATAの送信を開始する（図２Ｃ）。Ｈで示されるノードは、ノードＴに対する隠れ端末である。隠れ端末Ｈは、ノードＲから受信したCTSメッセージを通じて、ノードＴが送信しようとしていることを知らされる。その結果、ノードＨは送信を行わず、ノードＲで進行中のDATA受信を妨害しない。ノードＥ及びＦは同様の方法により、RTS及び／又はCTSを傍受することにより、チャネルアクセスを延期するが、RTS又はCTSフレームを傍受していないノードＧは送信するかも知れない。ノードＲがDATAをノードＴから受信し終わると、ノードＲは送信ノードＴへACKを返送する（図２Ｄ）。
【００６０】
図３は、IEEE802.11で用いられるフレームフォーマットを示す図である。RTSフレームはフレーム制御フィールド、デュレーションフィールド、受信局アドレス(RA)フィールド、送信局アドレス(TA)フィールド及びフレームチェックシーケンス(FCS)を有する。CTS及びACKフレームも同様に、それぞれ、フレーム制御、デュレーション、RA及びFCSフィールドを有している。最後に、ペイロードフレームはフレーム制御フィールド、デュレーションフィールド、アドレスフィールド、シーケンス制御フィールド、フレームボディ及びFCSフィールドを含む。
【００６１】
本技術分野に属する当業者が知るように、デュレーションフィールドは、物理的キャリアセンスに付加的な衝突回避手順である仮想的キャリアセンスを提供するために用いられる期間値(duration value)を有する。期間値は送信ノード及び受信ノード間の通信が完了することが予期される時間を反映する。
【００６２】
仮想的キャリアセンスの背後にある手順について、図４に示すフレーム交換を参照して簡単に説明する。送信ノードはRTSフレーム及びペイロード（データ）フレームを送信し、受信ノードはCTSフレーム及びACKフレームを返送する。これらフレームが意図しない他のノード又は端末で受信されると、フレームの所与のフィールドに示される期間値に従って所謂NAV(Network Allocation Vector：送信禁止期間)が設定される。これが、物理的チャネルアクセスセンスに対して、付加的な衝突回避手順を提供する。物理的又は仮想的なキャリアセンスがチャネル上での活動を示す限り、ノードは沈黙を保たなくてはならない。
【００６３】
加えて、ノードは、チャネルが占有されていた最後の時点から、物理的又は仮想的なキャリアセンスにより与えられ、IEEE802.11においてDCFフレーム間隔(DIFS)と呼ばれる所与の期間が経過するまでの間、チャネルにアクセスしてはならない。短フレーム間隔(SIFS)は、ノードペア間の１つのダイアログに属する送信を分離するために用いられる時間である。例えば、この時間により、送信ノードは受信モードに切り替わり、CTS及びACKのような入来メッセージの復号化が可能な状態になることができる。
【００６４】
チャネルがアイドル状態になると、IEEE802.11や類似の競合に基づくプロトコルに規定されるチャネルアクセス方法に従って、端末はチャネルに対する競争を開始する。一般に、NAVの延長は、新しいフレームが受信された場合のみ可能である。また、NAVをリセット可能な特別な場合もいくつか存在するが、それは通常動作の一部ではない。
【００６５】
衝突回避及びRTS/CTS使用の原理は、図５から明らかなように、ペイロードデータのフラグメンテーションにもまた適用可能である。各ペイロードフラグメントは、それぞれのACKフレームと関連付けされる。ペイロードフラグメント及びACKは、黙示的なRTS及びCTSとして振る舞う。他のフラグメントはフラグメントのフレーム制御におけるビット（フィールド）によって示すことができ、それによって、受信ノードは受信すべきフラグメントの残数を決定することが可能になる。
【００６６】
仕様によれば、CTSはRTSと同一のリンクレートで送信されねばならず、ACKはDATAと同一のリンクレートで送信されねばならない。本来の目的は、送信ノード又は端末が、RTS送信の前に期間値を計算することを可能にすることである。
【００６７】
上述の通り、本発明のアイデアはデュレーションフィールドをリンクモードの通知にうまく利用することである。例えば、RTS-CTS交換方法を用いる際、送信ノードは所定のレートを仮定し、対応する期間をRTSのデュレーションフィールドで示す。受信ノードは、望ましいリンクモードに従い、CTSのデュレーションフィールドを修正する。望ましいリンクモードは、利用可能なチャネル品質情報に基づいて好ましくは受信ノードが選択する。そして、送信ノードにおいて、CTSのデュレーションフィールドに応答してDATAリンクモードが修正され、新しい期間がDATAフレームのデュレーションフィールドで知らされる。仮想的なキャリアセンスを用いる、競合に基づくネットワークにおいて、CTSを傍受するノードはCTSで示される時間の間沈黙を保つであろう。そして、DATAフレームのデュレーションフィールドを傍受する端末は、自身が沈黙を保つ時間を更新するであろう。
【００６８】
以下、本発明の具体的な（特にIEEE802.11タイプのネットワークに好適な）実施形態をいくつか参照して、本発明を説明する。しかし、本発明はそれに限定されるものではないことを理解すべきである。本発明はむしろ、無線ネットワークにおいてリンクアダプテーションをサポートするための一般的な手順に関する。
【００６９】
また、本発明を主に、適切なデュレーションフィールド設定を用いるRTS-CTS交換に関連して説明するが、DATA及びACKメッセージのような他のメッセージにおけるデュレーションフィールドを、RTS及びCTSデュレーションフィールドを補うものとして、又はその代わりに用いても良い。
【００７０】
以下では、送信ノード及び受信ノードが本発明に従ってリンクアダプテーションを実行可能であるものとする。これは、例えば既存の（IEEE802.11）能力交換手順を軽微に拡張して交換された能力情報の結果であってもよいし、ベンダ識別子(OUI)を通じて規定される企業固有のMACアドレスに基づく結果であってもよい。OUIは24ビット長で、イーサネット（登録商標）MACアドレスの一部である。後者の場合、他のノードと通信を希望する発信ノードは、OUIに基づいて、そのノードのベンダを特定することができる。送信ノードは本発明に従って記載されるリンクシグナリング方法をサポートするベンダのリストを調べても良い。
【００７１】
上述したように、本発明は、送信ノードが最適な瞬時リンクレートを選択できるよう、好ましくはCTSメッセージにおける高速フィードバック手順を用いる。一方のノードにおける受信特性についての情報を、他方のノードにおけるリンクアダプテーションのために用いるという基本的なリンクアダプテーションの原理は、ここでもまた有用になる。これは、受信ノードはリンクアダプテーションの決定を受信特性に関する全ての瞬時情報を用いて行うことが可能になるからである。例えば、受信ノードは、RTSメッセージの受信時に、どのような瞬時CIR又は等価なチャネル品質指標であったかを知っているであろう。この情報に基づいて、ノードは利用可能なリンクレートのセットから、最適なリンクレートを決定することができ、選択されたリンクデータレートに対応する期間値を有するCTSメッセージを発行する。
【００７２】
しかし、CTSフィードバックは高速である一方、リンクレートを決定するための手順は過去の通信に基づく好ましい平均リンクレート（つまりモード）を決定しうる。
【００７３】
ここで提案する、期間を調整して報知する手順は、現在通信しているノードの選択されたレートに従って、傍受ノードが自身のNAV設定を設定することを可能にする。
【００７４】
本発明のリンクアダプテーションシグナリングの重要な側面は、IEEE802.11のような競合に基づくネットワークプロトコルのほとんどのフレーム(PS-pollは別として)に存在するデュレーションフィールドの解釈であり、それによってシグナリングの確かな後方互換性及び将来における互換性を提供する。RTSフレームを発行する際、デュレーションフィールドは予め定められた仮データレートに従って設定される。これは例えば両端末で共通して使用可能な最高データレートであっても、送信ノードの最高レートであっても良い。あるいは、送信ノードは単純に可能性でレートを選択しても良い。RTSに応答して、受信ノードは望ましいリンクレートを決定する。例えば、選択される望ましいリンクレートは、RTSに使用するために当初仮定されたリンクレートよりも低くてよく、より低いリンクレートはより長いデータ転送期間を指示する。新しい期間はCTSデュレーションフィールドに示され、そのCTSフレームが報知される。そうすることで、訂正された受信間隔について、隠れ端末が媒体にアクセスしないようにすることができ、同時に、送信ノードは予期される推奨リンクレートの通知を受けることができる。送信ノードで更新されたリンクレートは、更新された送信期間及び転送すべきデータの長さ又は量によって大まかに与えられる。
【００７５】
基本的な概数算出
受信ノードは予め定められた（現在の）仮暫定レートNASSUMED及び暫定又は現在の期間DURTENTATIVEを知っており、それにより、受信／転送されるべきLDATAの予期される量の概算値を求めることができる。
【００７６】
LDATA = NASSUMED * DURTENTATIVE
【００７７】
更新された送信期間DURUPDATEDは、求められたデータ量LDATA及び受信ノードによって選択された望ましいデータリンクレートNDESIREDとに基づいて推定することができる。
【００７８】
DURUPDATED = LDATA/NDESIRED = (NASSUMED * DURTENTATIVE)/NDESIRED
【００７９】
これは、受信ノードから通知された、更新された送信期間DURUPDATEDに基づいて、送信ノードが以下のようにして望ましいリンクレートNDESIREDを抽出可能であることを意味している。
【００８０】
NDESIRED = LDATA/DURUPDATED
【００８１】
LDATA = NASSUMED * DURTENTATIVEであることを知ることで、上の関係は、望ましいリンクレートが、RTSフレームで示される暫定又は現在の期間値と、CTSフレームで示される更新された期間との比で表されるようにも変換することができる。即ち、
【００８２】
NDESIRED = NASSUMED*(DURTENTATIVE/DURUPDATED)。
【００８３】
ここで、最高”共通”データレートが、802.11aのように54Mbpsであるとすると、通知されうるデータレートの（大まかな）状況は、以下の表１で与えられるであろう。
【００８４】
2009515419.tif 000003
【００８５】
送信ノードはまず最初に、可能であれば同一のレートを選択しようとする。しかし、送信ノードと受信ノードがリンクレートの同一セットをサポートしていなければ、送信ノードは通常、可能なレートのなかで最も近いものを選択する。
【００８６】
チャネル品質が悪ければ、より低次の変調を、比較的低い符号化レートの符号化方法とともに選択することができる。チャネル品質がよければ、より高次の変調及びより高い符号化レートを用いる可能性が高くなる。一般に、高次変調及び高符号化レートは、低次変調及び低符号レートよりも高いデータ転送レートを与える。現実的な変調及び符号化は、64QAM及び畳み込み符号化を含む。
【００８７】
例示的なシグナリング図
図６は、基本的なRTS-CTS交換に基づく本発明の例示的な実施形態を、模式的に示す図である。この具体例において、送信ノード（送信元）は、可能な最高データレートを仮定し、すなわちい比較的短い期間値（過少見積もり）と解釈される。送信ノードが最初に仮定したデータレートが受信ノードで最終的に選択されるレートよりも高いので、これは通常、RTSによって設定されるNAVが、その後のデータ送信の実際の期間よりも短い期間を有することを意味する。受信ノード（宛先）は、好ましくは、望ましいリンクレートを、RTSを受信した際におけるCIRに応じて決定し、CTSで対応する期間を通知する。送信元ノードは、CTSデュレーションフィールドから、期間値を抽出する。そして送信元ノードは、CTSで通知された期間値に応答して更新されたリンクレートを決定し、それに従ってリンクアダプテーションを実行する。単に送信ノードのRTSを傍受する複数の端末を媒体にアクセスさせないためには、それら端末がデータ送信の物理的キャリアセンスを用いることが好ましい。これは効率的で簡単な方法である。しかし、RTSを検出し、CTSメッセージを検出しないノードについては、いかなる時点においても仮想キャリアセンスを用いない。より信頼性を高めるには、送信元の送信を単に傍受するようなノードに対し、仮想キャリアセンスを常時設定可能とすることが有益なこともあるだろう。
【００８８】
図７は、フラグメンテーションに基づく例示的な実施形態を模式的に示す図である。所謂MSDUフラグメンテーションは、送信元ノードの送信を傍受するだけのノードが自身のNAVを設定することを可能にする別の方法である。フラグメンテーションを行うためのコストは、SIFS、ACKに関する追加オーバヘッド及び物理層オーバヘッドである。例えば802.11aにおいては、最低リンクレートは最高リンクレートの１／９なので、各フラグメントに22ビットのオーバヘッドを追加することで、最大で１０のフラグメントを用いることができる。この実施形態において、RTSにおける期間値はデータフラグメント及び対応する確認応答(ack)に関連し、当初仮定されたデータレートを用いて決定される。宛先ノードに選択された望ましいリンクレートに対応する、更新された送信期間は、CTSフレームにおいて通知される。データフラグメント中のデュレーションフィールドは、そのフラグメント自身のackのみならず、次のフラグメントとackまで持続するように設定されるが、更新されたリンクレートを用いて決定される。例えば、あるデータフラグメントに示される期間は、SIFS期間、現在のフラグメントのack、別のSIFS期間、次のフラグメント、さらに別のSIFS期間及び、次のフラグメントのackを含みうる。ackにおけるデュレーションフィールドは、次のフラグメント及びackまで持続するように設定される。
【００８９】
図８の模式図に示すように、データフラグメント及びackのデュレーションフィールドをMSDU送信全体が終わるまで持続するように設定することもできる。他の変形例ももちろん可能であり、ここで示すいくつかの実施形態は、単なる例示であることを理解されたい。
【００９０】
確認応答のデュレーションフィールドが必要なリンクレート変更のシグナリングにも使用される、他の例示的な実施形態も可能であることが理解されよう。分割されたデータ及びack送信手順の間におけるいくつかの時点で、チャネル品質の変化にリンクレートを適合することが可能なので、この実施形態は明らかに有利である。これは、更新された送信期間が宛先ノードから各ackで示されること、そして対応するリンクアダプテーションが連続的に更新される送信期間に応答して送信元ノードで実行されることを暗示する。
【００９１】
IEEE802.11のフラグメンテーション処理は、再送を許可している。再送がNAVベクトルの終点を先に移動させる原因となるであろうことが理解される。これは、通常の「さらなるフラグメント有り(more fragment)」表示を設定することにより送信元ノードによって制御される。
【００９２】
図９の模式図に示すように、別の実施形態は専用の遅延応答確認方法を含んでいる。これは、最後のフラグメントの終わりにだけackが存在し、最後の１つ以外の各データフラグメンは、次のフラグメントまでのみ持続する期間を示す。フラグメンテーションの目的はもともと、NAV設定を可能にすること及び、IEEE802.11標準MACとの合理的な互換性を維持することである。
【００９３】
さらに別の実施形態では、図１０の模式図に示すように、データ送信前に送信側（送信元ノード）において、特別なNAV設定フレームが導入される。このNAV設定フレームは、更新された送信期間を示すデュレーションフィールドを含んでいる。送信元ノード付近でどのようにしてNAVを設定するかについては、様々な選択肢がある。任意のタイプのフレーム、好ましくはできるだけ短いもので、かつ他のいかなる端末も妨害しないものを送信することができる。一例として、NAV設定においてフラグメントが送信される際に行うのと同様に、「ACKフレーム」を用いることができる。あるいは、新たなサブタイプとして規定され、オーバヘッドを最小化（２フレーム制御＋２期間＋４FCSのわずか８バイト）するためにアドレスフィールドを持たない「ダミー制御フレーム」を組み立てることである。これは、NAV設定フレームについての信号レートに応じて、６〜９OFDMシンボルに相当する総オーバヘッドをもたらす。最高リンクレートが用いられる場合、NAV設定フレームは省略することができる。
【００９４】
802.11の具体例において、一般にデュレーションフィールドが最高レートに準拠して設定されるのは、802.11がNAVベクトルの拡張は許可するが、削減は一般に許可しないためである。しかし、競合のない期間にNAVベクトルをリセットすることの可能なCF-ENDフレームのような例外も存在することに留意されたい。802.11標準においてNAVベクトルをリセット又は変更するための手順を統合することについて説明してきた。従って、最大レートよりも低いレートに関してデュレーションフィールド設定を行うのに十分汎用的であることが望まれる。例えば、FORCEDDURと呼ばれる新しいフレームが、特別NAV設定フレームSET_NAVと同様にして送信されるものと仮定しても良い。
【００９５】
このようにして、本発明は既存の(IEEE802.11)フレーム構成にリンクアダプテーションを統合する。レガシ端末は単に自身のNAVベクトルを、ここで提案するリンクアダプテーションシグナリング方法と互換性を有する端末が通知するデュレーションフィールド表示に従って更新するので、このシグナリングはさらにレガシ端末との後方互換性を有する。本発明は新たなフィールドを必要としないので、帯域効率の良いシグナリングを提供する。このシグナリングは、（必要であれば）フレーム単位で瞬時的に動作しうるので、さらなる利点を実現する。
【００９６】
デュレーションフィールドシグナリングの詳細
一例として、IEEE802.11aの利用を仮定した図６の実施形態について、デュレーションフィールド算出の例示的な詳細を説明する。必要であれば、計算は単純化することができる。
【００９７】
完全なリンクレートが既知であるならRTSメッセージで示されるであろう実際のデュレーションを、以下のように規定する。
【００９８】
2009515419.tif 000004
【００９９】
ここで、TsymはOFDMシンボル期間、NDBPSは選択されたリンクレートに対するOFDMシンボルあたりの未符号化ビット数、値３は物理層オーバヘッドOFDMシンボル、ceil(x)はｘ以上で最小の整数値を求める関数、CRTSは３つのSIFS間隔及びCTS期間に相当する定数である。LenDATA及びLenACKはそれぞれ、DATA及びACKフレームで送信されるデータ量（ビット）である。802.11a MACプロトコルの具体例に対しては、LenDATA=22+8*Framebodey_length+28*8であり、LenACK=22+14*8である。ここで、送信ノードは送信すべきデータ量を表すために、可能な限り高い時間解像度を用いるものとする。801.11aにおいて、これは１μｓに相当する。従って、シグナリングはOFDM期間（４μｓ）を１／４（１μｓ）だけ増大させる。送信ノードは好ましくは最高レートを選択し、RTSフィールドで通知すべき期間値を以下のように決定する。
【０１００】
2009515419.tif 000005
【０１０１】
ここで、NDBPS(HR)は、仮定される最高レート、CTRCは時間解像度補正定数である。
【０１０２】
通知された期間値から、また仮データレートの知見から、受信ノードはデータ長を以下のように推定する。
【０１０３】
2009515419.tif 000006
【０１０４】
引き続き、受信ノードは選択されたリンクレートを用いて期間を以下のように決定する。
【０１０５】
2009515419.tif 000007
【０１０６】
ここで、NDBPS(SEL)は選択されたレート、CCTSは２SIFS期間に相当する。
【０１０７】
受信ノードから通知された期間値、暫定RTS期間値及び仮データレートに基づいて、送信ノードは、データ送信に用いるべき、更新されたリンクデータレートNDBPS(UPDATED)を決定する。特に802.11aについては、OFDMシンボルが事実上空であったり、例えば802.11aの54Mbpsレートにおいて216ビットで満たされたりするので、フラグメンテーションの影響も好ましくは考慮すべきである。
【０１０８】
パフォーマンス評価
上述の計算を例証するため、図１１に、様々なリンクレートの実際の期間を、フレームボディ長の関数として実線で示す。点線は、CTSメッセージで通知された推定期間を示している。簡単化のため、CTS及びSIFSについての期間間隔(duration interval)は除去してある。
【０１０９】
なお、802.11aにおけるデータ送信では、最後のOFDMシンボルが部分的に用いられるので、本発明において送信ノードは、実際に必要とされるよりも、1/4、1/2又は3/4OFDMシンボル分長くデュレーションフィールドを聴取するであろう。一方で受信ノードは、レートに応じて、高データレートについては１OFDMシンボル期間までとして、１〜２OFDMシンボル期間を必要とされるより余分に通知することができる。瞬時的リンクアダプテーションによる利益は、そのようなチャンネルの小さな損失を正当化するには十分すぎる程大きい。
【０１１０】
この影響は、802.11b及び1, 2, 5.5, 及び11Mbpsモードのための802.11における信号キャリア方法については、フラグメンテーションの影響を無視できるため、気にとめる必要がないであろう。
【０１１１】
リンクレートメモリによる拡張
上述した全ての実施形態について、常に最高のリンクレートを用いる代わりに、発信ノードが、送信すべき期間決定に最後に用られたリンクレートをRTSフレームにおいて送信するようにしてもよい。受信ノードは、発信送信ノードがどのリンク状態にあるかを過去に受信したデータのリンクレート設定から知っている。RTS期間表示についての（既知の）リンクレート仮定に基づいて、受信ノードは上述したとおりの計算を実行する。連続する送信間の時間が予め定められた値を超える場合、発信送信ノード及び受信ノードの両方が仮リンクレートを、（好ましくは予め定められた値に）リセットする。この拡張の目的は、RTSフレームにおいて表示される期間が、用いられる実際の期間により近くなることを確実にするためである。
【０１１２】
実装の側面
図１２は、本発明の例示的な実施形態に係る受信機側を模式的に示すブロック図である。受信ノードは基本的に、アンテナシステムに接続される従来の受信機チェイン５と、復調器１０と、復号化器１５と、受信バッファ２０と、MAC制御モジュール２２と、チャネル品質推定器２５と、リンクレート推定器３０と、送信期間抽出器３５と、送信期間推定器４０と、送信キュー４５と、カプセル化部５０と、符号化器５５と、変調器６０及び、従来の送信機チェイン６５とを有する。MAC制御モジュール２２は、媒体アクセスに関する処理及びシグナリングを取り扱うほか、とりわけ、RTSメッセージに応答してCTSメッセージを生成する必要があるか、また、END-OF-DATA表示に応答してACKメッセージを生成する必要があるか、についての特定を行う。発信送信ノードからのRTSメッセージやデータフラグメントメッセージといったメッセージに応答して、チャネル品質推定器２５はチャネル品質の推定値（例えばCIR）を与える。このチャネル品質推定値に基づいて、リンクレート推定器３０は、送信側からのその後のデータ通信に望ましいリンクレートを決定する。送信期間抽出器３５は好ましくは（RTS又はデータフラグメントメッセージのような）受信メッセージを解釈し、現在示されている送信期間についての情報を取得する。送信期間推定器４０は、送信期間抽出器３５からの現在の送信期間についての情報と、リンクレート推定器３０からの望ましいリンクレートについての情報とを用い、更新された送信期間を、望ましいリンクレートに従って推定する。送信期間はその後、CTSメッセージ又はACKメッセージのような、発信ノード宛のメッセージのデュレーションフィールドで示される。対応するメッセージフレームは通常、カプセル化及びアドレス指定を行うカプセル化部５０で生成される。次に、情報は、適切な変調及び符号化方法に従って符号化並びに変調を行うため、符号化器５５及び変調器６０に転送される。802.11において、受信側からの送信に対するリンクレートは、受信メッセージのリンクレートによって設定されるのが通常である。例えば、CTSリンクレートは通常RTSレートによって設定され、ACKリンクレートは通常データリンクレートによって設定される。あるいは、リンクレート推定器３０から符号化器５５及び変調器６０への点線で示されるように、リンクレート推定器３０によって決定されたデータリンクレートに従って受信側からの送信についての変調及び符号化方法が設定されても良い。
【０１１３】
図１３は、本発明の例示的な実施形態に係る送信機側を模式的に示すブロック図である。送信ノードは基本的に、アンテナシステムに接続された従来の受信機チェイン１０５と、復調器１１０と、復号化器１１５と、受信バッファ１２０と、送信期間抽出器１２５と、リンクセレクタ１３０と、MAC制御部１３２と、送信キュー１３５と、カプセル化部１４０と、符号化器１４５と、変調器１５０及び、従来の送信機チェイン１５５とを有する。まず、送信ノードはRTSメッセージのような、受信ノードへの暫定又は現在の送信期間の表示を含んだ初期メッセージを送信することができる。リンクレートセレクタ１３０は、好ましくは、現在仮定されている暫定リンクレートに従って、RTSメッセージの送信のための変調及び符号化方法(MCS)の使用を命令する。暫定リンクレートについての情報は、例えば、MAC制御モジュール１３２から取得することができる。あるいは、MAC制御モジュールが初期MCSを直接選択しても良い。受信ノードからの、更新された送信期間を含む例えばCTSメッセージ又はACKメッセージに応答して、送信期間抽出器１２５は、受信メッセージのデュレーションフィールドを解釈し、更新された送信期間についての情報を取得する。リンクレートセレクタ１３０は更新された送信期間（及びデータパケット長及びおそらくは詳細な媒体アクセスプロトコル関連パラメータ、又は過去に示された暫定レート及びデュレーション）に応答して更新された送信期間を決定し、受信ノードへのデータ送信に使用すべき適切な変調及び符号化方法(MCS)を選択する。MAC制御モジュール１３２は、媒体アクセス関連処理及びシグナリングを受け持つ。また、とりわけ、RTS及びDATAシグナリングを受け持つと共に、データパケット長についての情報及びおそらくはさらに詳細な媒体アクセスプロトコル関連パラメータについての情報を、リンクレートセレクタ１３０に供給する。例えば、MAC制御モジュール１３２は、暫定送信期間の表示をデュレーションフィールドに含んだRTSメッセージのシグナリングのきっかけを与えても良い。MAC制御モジュール１３２はまた、CTSメッセージに応答したデータ送信を開始させても良い。データメッセージは送信キュー１３５から、例えばMAC制御モジュール１３２の制御の元でデータを選択し、そのデータをカプセル化部１４０に転送し、カプセル部１４０がカプセル化及びアドレス指定を行うことにより生成される。更新されたリンクレートに対応する期間は、データフレーム中のデュレーションフィールドで示される。符号化器１４５及び変調器１５０は、選択されたリンクモード(MCS)に従って符号化及び変調を実行し、送信チェイン１５５が最終的にデータフレームを受信ノードへ送信する。
【０１１４】
上述した実施形態は単なる例示であり、本発明がそれらに限定されないことを理解すべきある。ここで開示されまた特許請求の範囲に記載される基本的な原理を維持したまま、さらなる修正、変更及び改良がなされたものは、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の例示的な好ましい実施形態に係る、模式的なフローチャートである。
【図２Ａ】、
【図２Ｂ】、
【図２Ｃ】、
【図２Ｄ】RTS/CTSに基づくCSMA/CA及び物理キャリアセンスを用いる、衝突に基づく無線ネットワークの関連部分を模式的に示す図である。
【図３】IEEE802.11で用いられるフレームフォーマットを示す図である。
【図４】仮想キャリアセンスの背後にある基本的な手順を示す、模式的なフレーム交換図である。
【図５】データフラグメンテーションを用いた模式的なフレーム交換図である。
【図６】RTS-CTS交換に基づく本発明の例示的な実施形態を、模式的に示す図である。
【図７】フラグメンテーションに基づく例示的な実施形態を模式的に示す図である。
【図８】本発明の別の例示的な実施形態を模式的に示す図である。
【図９】遅延確認応答(delayed acknowledgment)手法を用いた例示的な実施形態を模式的に示す図である。
【図１０】特殊NAV設定フレームを用いた例示的な実施形態を模式的に示す図である。
【図１１】本発明によるパフォーマンス結果のいくつかを模式的に示す図である。
【図１２】本発明の例示的な実施形態に係る受信機側を模式的に示すブロック図である。
【図１３】本発明の例示的な実施形態に係る送信機側を模式的に示すブロック図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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