(57)【要約】  無線通信システムでの時間同期化は、無線通信媒体を介して、送信機から受信機への同期化フレームの送信からなる。同期化フレームは、同期化フレームの所定位置のシンボルが送信のために、無線通信媒体に位置するときである送信機ローカル時間を示すタイムスタンプを含んでいる。受信機で受信された同期化フレームは、同期化フレームのシンボルが、受信機のＰＨＹ階層で受信されたときである前記受信機ローカル時間からなる受信時間を決定する。時間同期化は、タイムスタンプと受信時間との差を決定し、受信機と送信機との時間同期化のために、当該差に基づいて、受信機ローカル時間を調整することによって遂行される。
2013521692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムの時間同期化方法において、
無線送信機から同期化フレームを無線受信機に、無線通信媒体を介して送信し、前記同期化フレームは、送信のために、前記同期化フレームの所定位置のシンボルが無線通信媒体に位置するときである前記送信機ローカル時間を示す送信時間を含むタイムスタンプを含む段階と、
前記受信機の物理（ＰＨＹ）階層で、前記同期化フレームを受信する段階と、
前記同期化フレームの前記シンボルが、前記無線通信媒体から前記受信機の前記ＰＨＹ階層に受信されるときである前記受信機ローカル時間を含む受信時間を決定する段階と、
前記送信機と前記受信機との時間を同期化する段階と、を含み、
前記送信機と前記受信機との時間を同期化する段階は、
前記タイムスタンプと前記受信時間との差を決定する段階と、
前記差に基づいて、前記受信機と前記送信機との時間同期化のために、受信機ローカル時間を調節する段階と、によって遂行されることを特徴とする無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項２】
前記同期化フレームが上位通信階層に到逹する時間である受信機ローカル時間を示す到着時間に、前記同期化フレームが前記上位通信階層に到着するとき、前記受信された同期化フレームを前記受信機の前記上位通信階層に提供する段階をさらに含み、
前記受信機と前記送信機との時間を同期化する段階は、
前記受信された同期化フレームの前記タイムスタンプを利用し、前記タイムスタンプと前記受信時間との差を決定する段階と、
前記受信時間と前記差との組み合わせに基づいて、修正されたローカル時間を決定する段階と、
前記修正されたローカル時間に基づいて、前記受信機のローカル時間を更新し、前記受信機と前記送信機との時間を同期化する段階と、と含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項３】
送信機ローカルクロックを読み取ることによって、前記同期化パケットの所定位置のシンボルが、前記受信機への送信のために、前記無線通信媒体に位置するときである前記ローカル時間を獲得する段階と、
前記同期化パケットの所定位置のシンボルが、前記送信機から前記無線通信媒体を介して受信されるときである前記ローカル時間を得るために、受信機ローカルクロックを読み取る段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項４】
前記受信機と前記送信機との前記時間を同期化する段階は、
前記受信機のＰＨＹ階層でのプロセッシング遅延と、前記受信機のＰＨＹ階層と前記上位通信階層とのプロセッシング遅延と、を加算することによって、前記受信機ローカル時間を調整する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項５】
前記タイムスタンプは、
前記同期化フレームの所定位置のシンボルが送信のために、前記無線通信媒体に位置するときである前記送信機ローカル時間を推定する送信時間を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項６】
前記タイムスタンプは、
前記同期化フレームの所定位置のシンボルが送信のために、前記無線通信媒体に位置するときである送信機ローカルタイムを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項７】
前記無線通信システムは、無線近距離ネットワーク（ＷＬＡＮ）を含み、
前記送信機は、無線通信のためのメディア接近制御（ＭＡＣ）階層と物理（ＰＨＹ）階層とを含み、
前記受信機は、無線通信のためのＭＡＣ階層とＰＨＹ階層とを含み、前記受信機の前記上位通信階層は、前記ＭＡＣ階層を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項８】
前記所定位置は、
前記同期化フレームの前記プリアンブルの前記開始地点に設定されることを特徴とする請求項７に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項９】
前記送信機ＰＨＹ階層のＰＨＹ階層収斂手続き（ＰＬＣＰ）サブ階層が、ＰＨＹ＿ＴＸＳＴＡＲＴ．confirmation（ＴＸＳＴＡＴＵＳ）プリミティブを、前記送信機ＭＡＣ階層に発行した後、前記送信機のＭＡＣ階層が、ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＤＥＰＡＲＴＵＲＥパラメータを利用し、前記所定位置のシンボルが、前記無線チャネルに送信されたときであるローカル時間を決定する段階を含み、
前記ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＤＥＰＡＲＴＵＲＥパラメータは、前記送信機ＰＨＹ階層の物理層媒体依存（ＰＭＤ）サブ階層での送信のために、前記プリアンブルの開始地点のための時間値を運ぶことを特徴とする請求項８に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項１０】
前記受信機ＰＨＹ階層のＰＬＣＰサブ階層が、前記ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）プリミティブを、前記受信機のＭＡＣ階層に発行した後、前記受信機の前記ＭＡＣ階層が、前記受信機の前記ＰＨＹ階層がＲＸＶＥＣＴＯＲ内にあるＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＯＦ＿ＦＲＡＭＥ＿ＯＦＦＳＥＴパラメータを利用し、前記同期化パケットの前記プリアンブルの受信を始める時間である推定された時間を獲得する段階をさらに含み、
前記ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＯＦ＿ＦＲＡＭＥ＿ＯＦＦＳＥＴパラメータは、前記受信機ＰＨＹ階層に、前記同期化フレーム・プリアンブルの前記開始が到着し始めたときから、前記ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indicationプリミティブが、前記受信機のＭＡＣ階層に発行された時点までの前記推定されたタイムオフセットを運ぶことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項１１】
前記所定位置は、
前記同期化フレームの前記ＰＬＣＰヘッダ（header）の前記開始地点に設定されることを特徴とする請求項７に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項１２】
前記送信機のＭＡＣ階層が、前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始で、ＰＨＹ＿ＴＸＳＴＡＲＴ．confirmationが、前記送信機のＭＡＣ階層に発行された後、前記所定位置の前記シンボルが、前記無線チャネルに送信されるときである前記ローカル時間を決定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項１３】
前記受信機ＰＨＹ階層のＰＭＤサブ階層が、前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始で、ＰＭ＿ＤＡＴＡ．ｉｎｄを、前記受信機ＰＨＹ階層のＰＬＣＰサブ階層に発行する段階と、
前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始が、前記ＰＨＹ階層の前記ＰＭＤサブ階層で受信されるときを決定する段階と、
ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）が、前記ＰＬＣＰヘッダの終端で、前記受信機のＭＡＣ階層に発行される段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項１４】
前記ＲＸＶＥＣＴＯＲ内のＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＰＬＣＰ＿ＨＥＡＤＥＲパラメータが、前記受信機ＰＨＹ階層の前記ＰＬＣＰサブ階層に、前記ＰＭＤ＿ＤＡＴＡ．ｉｎｄが発行されるときの前記時間を保存するために提供される段階をさらに含み、
前記ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＰＬＣＰ＿ＨＥＡＤＥＲパラメータは、前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始が、前記受信機ＰＨＹ階層の前記ＰＭＤサブ階層に受信される前記時間を示すことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項１５】
前記所定位置は、
前記同期化フレームの前記ＰＬＣＰヘッダの前記終端地点に設定されることを特徴とする請求項７に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項１６】
ＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationプリミティブを提供する段階と、
前記送信機が前記送信機ＰＨＹ階層で、ＰＬＣＰヘッダの前記送信が完了したとき、前記送信機ＭＡＣ階層に発行される前記プリミティブＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationを利用し、ローカル時間を直接獲得する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項１７】
前記送信機ＭＡＣ階層は、
前記ＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationプリミティブが、前記送信機のＰＨＹ階層の前記ＰＬＣＰサブ階層から受信されときである前記時間を保存することによって、前記ＰＨＹ階層で、前記ＰＬＣＰヘッダの送信が完了したときである前記ローカル時間を獲得する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項１８】
前記ＰＬＣＰヘッダの前記終端で、ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）を、前記受信機ＭＡＣ階層に発行する段階をさらに含み、
前記受信機ＭＡＣ階層は、前記ＰＬＣＰヘッダの前記終端で、前記ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indicationが、前記受信機ＭＡＣ階層に発行された後のローカル時間を獲得することを特徴とする請求項１７に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項１９】
前記無線通信システムは、
ＷＬＡＮを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項２０】
前記ＷＬＡＮは、
ミリメートル波ＷＬＡＮを含むことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項２１】
前記送信機と前記受信機は、
６０ＧＨｚと、無線ラジオ周波数チャネルを含む前記無線通信媒体とで動作する無線ラジオを含むことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項２２】
前記送信機は、アクセスポイント（ＡＰ）を含み、
前記同期化パケットは、前記アクセスポイントによって、前記無線チャネルを介して送信されたブロードキャストビーコンを含むことを特徴とする請求項２１に記載の無線通信システムの時間同期化方法。
【請求項２３】
無線通信システムにおいて、
無線送信機と、
無線受信機と、を含み、
前記無線送信機は、同期化フレームを、前記無線通信媒体を介して、前記無線受信機に送信するように構成された同期化モジュールを含み、前記同期化フレームは、所定位置のシンボルが、送信のために、無線通信媒体に位置するときである送信機ローカル時間を示す送信時間を含むタイムスタンプと、を含み、
前記無線受信機は、前記同期化フレームの前記シンボルが、前記無線通信媒体から前記受信機の前記ＰＨＹ階層に受信されるときである前記受信機ローカル時間を含む受信時間を決め、前記受信された同期化フレームを、前記受信機の上位通信階層に提供するように構成され、前記同期化フレームは、前記同期化フレームが前記上位階層に到着する時間である受信機ローカル時間を示す受信時間に、前記同期化フレームの前記上位階層に到着する同期化モジュールを含み、
前記受信機同期化モジュールは、前記タイムスタンプと前記受信時間との差を決定し、前記送信機と前記受信機との時間同期化のために、前記受信機ローカル時間と前記差とで調整することによって、前記受信機と前記送信機との時間を同期化させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２４】
前記受信機と前記送信機とによる前記受信機同期化モジュールの時間同期化は、前記受信された同期化フレームの前記タイムスタンプを利用し、前記タイムスタンプと前記受信時間との差を決定し、
前記受信時間と前記差との組み合わせに基づいて、修正されたローカル時間を決定し、前記受信機と前記送信機との時間同期化のために、前記修正されたローカル時間に基づいて、前記受信機のローカル時間を更新することによって遂行されることを特徴とする請求項２３に記載の無線通信システム。
【請求項２５】
前記送信機同期化モジュールは、前記同期化パケットの所定位置のシンボルが、前記受信機への送信のために、前記無線通信媒体に位置するときである前記ローカル時間を獲得するために、送信機ローカルクロックを読み取り、
前記受信機同期化モジュールは、前記同期化パケットの所定位置のシンボルが、前記送信機から前記無線通信媒体で受信されるときである前記ローカル時間を得るために、受信機ローカルクロックを読み取ることを特徴とする請求項２３に記載の無線通信システム。
【請求項２６】
前記受信機同期化モジュールは、
前記受信機ＰＨＹ階層でのプロセッシング遅延と、前記受信機ＰＨＹ階層と前記上位通信階層とのプロセッシング遅延と、を加算することによって、前記受信機ローカル時間を調整することを特徴とする請求項２３に記載の無線通信システム。
【請求項２７】
前記タイムスタンプは、
前記同期化フレームの所定位置のシンボルが、送信のために、前記無線通信媒体に位置するときである前記送信機ローカル時間を推定する送信時間を含むことを特徴とする請求項２３に記載の無線通信システム。
【請求項２８】
前記無線通信システムは、無線近距離ネットワーク（ＷＬＡＮ）を含み、
前記送信機は、無線通信のためのメディア接近制御（ＭＡＣ）階層と物理（ＰＨＹ）階層とを含み、
前記受信機は、無線通信のためのＭＡＣ階層とＰＨＹ階層とを含み、前記受信機の前記上位通信階層は、前記ＭＡＣ階層を含むことを特徴とする請求項２３に記載の無線通信システム。
【請求項２９】
前記所定位置は、
前記同期化フレームの前記プリアンブルの前記開始地点に設定されることを特徴とする請求項２８に記載の無線通信システム。
【請求項３０】
前記送信機同期化モジュールは、前記送信機ＰＨＹ階層のＰＨＹ階層収斂手続き（ＰＬＣＰ）サブ階層が、ＰＨＹ＿ＴＸＳＴＡＲＴ．confirmation（ＴＸＳＴＡＴＵＳ）プリミティブを、前記送信機ＭＡＣ階層に発行した後、前記所定位置の前記シンボルが、ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＤＥＰＡＲＴＵＲＥパラメータを利用して、無線チャネルに送信されたときである前記ローカル時間を決定するための前記送信機ＭＡＣ階層を含み、
前記ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＤＥＰＡＲＴＵＲＥパラメータは、前記送信機ＰＨＹ階層のＰＭＤサブ階層での送信のために、前記プリアンブルの前記開始地点のための時間値を運ぶことを特徴とする請求項２９に記載の無線通信システム。
【請求項３１】
前記受信機同期化モジュールは、前記受信機ＰＨＹ階層のＰＬＣＰサブ階層が、前記受信機のＭＡＣ階層に、前記ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）プリミティブを発行した後、前記受信機の前記ＰＨＹ階層が、ＲＸＶＥＣＴＯＲ内にあるＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＯＦ＿ＦＲＡＭＥ＿ＯＦＦＳＥＴパラメータを利用し、前記同期化パケットの前記プリアンブルの受信を始める時間である前記推定された時間を獲得するための前記受信機の前記ＭＡＣ階層を含み、
前記ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＯＦ＿ＦＲＡＭＥ＿ＯＦＦＳＥＴパラメータは、前記受信機ＰＨＹ階層に、前記同期化フレーム・プリアンブルの前記開始が到着し始めたときから、前記ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indicationプリミティブが、前記受信機のＭＡＣ階層に発行された前記時点までの前記推定されたタイムオフセットを運ぶことを特徴とする請求項３０に記載の無線通信システム。
【請求項３２】
前記所定位置は、
前記同期化フレームの前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始地点に設定されることを特徴とする請求項２８に記載の無線通信システム。
【請求項３３】
前記送信機同期化モジュールは、
ＰＨＹ＿ＴＸＳＴＡＲＴ．confirmationが、前記ＰＬＣＰヘッダの開始で、前記送信機のＭＡＣ階層に発行された後、前記所定位置の前記シンボルが、前記無線チャネルに送信されるときである前記ローカル時間を決定するための前記送信機ＭＡＣ階層を含むことを特徴とする請求項３２に記載の無線通信システム。
【請求項３４】
前記受信機ＰＨＹ階層のＰＭＤサブ階層は、前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始で、ＰＭ＿ＤＡＴＡ．ｉｎｄを、前記受信機ＰＨＹ階層のＰＬＣＰサブ階層に発行し、
前記受信機同期化モジュールは、前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始が、前記ＰＨＹ階層の前記ＰＭＤサブ階層で受信されるときを決定し、
前記ＰＨＹ階層は、ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）を、前記ＰＬＣＰヘッダの終端で、前記受信機のＭＡＣ階層に発行することを特徴とする請求項３３に記載の無線通信システム。
【請求項３５】
前記ＲＸＶＥＣＴＯＲ内のＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＰＬＣＰ＿ＨＥＡＤＥＲパラメータが、前記ＰＭＤ＿ＤＡＴＡ．ｉｎｄを、前記受信機ＰＨＹ階層の前記ＰＬＣＰサブ階層に発行するときである前記時間を保存するために提供され、
前記ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＰＬＣＰ＿ＨＥＡＤＥＲパラメータは、前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始が、前記受信機ＰＨＹ階層の前記ＰＭＤサブ階層に受信される前記時間を示すことを特徴とする請求項３４に記載の無線通信システム。
【請求項３６】
前記所定位置は、
前記同期化フレームの前記ＰＬＣＰヘッダの前記終端地点に設定されることを特徴とする請求項２８に記載の無線通信システム。
【請求項３７】
ＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationプリミティブが提供され、
前記送信機は、前記送信機ＰＨＹ階層で、前記ＰＬＣＰヘッダの送信が完了したとき、前記送信機ＭＡＣ階層に発行される前記プリミティブＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationを利用し、ローカル時間を直接獲得することを特徴とする請求項３６に記載の無線通信システム。
【請求項３８】
前記送信機ＭＡＣ階層は、
前記ＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationプリミティブが、前記送信機のＰＨＹ階層のＰＬＣＰサブ階層から受信されたときである前記時間を保存することによって、前記ＰＨＹ階層で、前記ＰＬＣＰヘッダの送信が完了したときである前記ローカル時間を獲得することを特徴とする請求項３７に記載の無線通信システム。
【請求項３９】
ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）は、前記ＰＬＣＰヘッダの終端で前記受信機ＭＡＣ階層に発行され、
前記受信機ＭＡＣ階層は、前記ＰＬＣＰヘッダの前記終端で、前記ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indicationが、前記受信機ＭＡＣ階層に発行された後、ローカル時間を獲得することを特徴とする請求項３８に記載の無線通信システム。
【請求項４０】
前記無線通信システムは、ミリメートル波ＷＬＡＮと、無線ラジオ周波数チャネルを含む前記無線通信媒体と、を含み、
前記送信機は、アクセスポイントを含み、
前記同期化パケットは、前記アクセスポイントによって、前記無線チャネルを介して送信されたブロードキャスト・ビーコンを含むことを特徴とする請求項に２３記載の無線通信システム。
【請求項４１】
無線受信機において、
無線通信媒体を介して無線送信機から受信した同期化フレームを含み、前記同期化フレームは、前記同期化フレームの所定位置に、前記受信機への送信のために、前記無線通信媒体に位置する時間である前記送信機ローカル時間を示す送信時間を含むタイムスタンプを含む無線通信のためのＰＨＹ階層と、
前記同期化フレームの前記シンボルが、前記無線通信媒体から前記受信機の前記ＰＨＹ階層に受信されるときである前記受信機ローカル時間を含む受信時間を決定し、前記受信された同期化フレームを、前記受信機の上位通信階層に提供するように構成され、前記同期化フレームが、上位階層に到着する受信機ローカル時間を示す到着時間に、前記上位階層に到着する同期化モジュールと、を含み、
前記受信機同期化モジュールは、
前記タイムスタンプと前記受信時間との差を決定し、
前記送信機と前記受信機との時間同期化のために、前記受信機ローカル時間と前記差とで調整することによって、前記受信機を、前記送信機の時間と同期化させることを特徴とする無線受信機。
【請求項４２】
前記受信機と前記送信機とによる前記受信機同期化モジュールの時間同期化は、前記受信された同期化フレームの前記タイムスタンプを利用し、前記タイムスタンプと前記受信時間との差を決定し、
前記受信時間と前記差との組み合わせに基づいて、修正されたローカル時間を決定し、前記受信機と前記送信機との時間同期化のために、前記修正されたローカル時間に基づいて、前記受信機のローカル時間を更新することによって遂行されることを特徴とする請求項４１に記載の無線受信機。
【請求項４３】
前記受信機同期化モジュールは、
前記同期化パケットの所定位置のシンボルが、前記送信機から前記無線通信媒体で受信されるときである前記ローカル時間を獲得するために、受信機ローカルクロックを読み取ることを特徴とする請求項４１に記載の無線受信機。
【請求項４４】
前記受信機同期化モジュールは、
前記受信機ＰＨＹ階層でのプロセッシング遅延と、前記ＰＨＹ階層及び前記上位通信階層間のプロセッシング遅延と、を加算することによって、前記受信機ローカル時間を調整することを特徴とする請求項４１に記載の無線受信機。
【請求項４５】
前記タイムスタンプは、
前記同期化フレームの所定位置のシンボルが、送信のために、前記無線通信媒体に位置するときである前記送信ローカル時間を推定する送信時間を含むことを特徴とする請求項４１に記載の無線受信機。
【請求項４６】
前記無線通信システムはＷＬＡＮを含み、
前記受信機の前記上位通信階層は、前記ＭＡＣ階層を含むことを特徴とする請求項４１に記載の無線受信機。
【請求項４７】
前記所定位置は、
前記同期化フレームの前記プリアンブルの前記開始地点に設定されたことを特徴とする請求項４６に記載の無線受信機。
【請求項４８】
前記受信機同期化モジュールは、前記受信機ＰＨＹ階層のＰＬＣＰサブ階層が、前記受信機のＭＡＣ階層に、前記ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）プリミティブを発行した後、前記受信機の前記ＰＨＹ階層が、ＲＸＶＥＣＴＯＲ内にあるＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＯＦ＿ＦＲＡＭＥ＿ＯＦＦＳＥＴパラメータを利用し、前記受信機の前記ＰＨＹ階層が、前記同期化パケットの前記プリアンブルの受信が開始される前記推定された時間を獲得するための前記受信機ＭＡＣ階層を含み、
前記ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＯＦ＿ＦＲＡＭＥ＿ＯＦＦＳＥＴパラメータは、前記受信機ＰＨＹ階層に、同期化フレーム・プリアンブルの開始が到着し始めたときから、ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indicationプリミティブが、前記受信機のＭＡＣ階層に発行された時点までの前記推定されたタイムオフセットを運び、
前記ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＤＥＰＡＲＴＵＲＥパラメータは、前記送信機ＰＨＹ階層のＰＭＤサブ階層に送信のために、前記プリアンブルの前記開始地点のための前記時間値を運ぶ前記送信機ＰＨＹ階層のＰＬＣＰサブ階層を含むとき、前記送信機ＭＡＣ階層に、ＰＨＹ＿ＴＸＳＴＡＲＴ．confirmation（ＴＸＳＴＡＴＵＳ）プリミティブを発行した後、前記送信機は、ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＤＥＰＡＲＴＵＲＥパラメータを利用することを特徴とする請求項４７に記載の無線受信機。
【請求項４９】
前記所定位置は、
前記同期化フレームの前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始地点に設定されたことを特徴とする請求項４６に記載の無線受信機。
【請求項５０】
前記受信機ＰＨＹ階層のＰＭＤサブ階層は、前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始で、ＰＭ＿ＤＡＴＡ．ｉｎｄを、前記受信機ＰＨＹ階層のＰＬＣＰサブ階層に発行し、
前記受信機同期化モジュールは、前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始が、前記ＰＨＹ階層の前記ＰＭＤサブ階層で受信されるときを決定し、
前記ＰＨＹ階層は、前記ＰＬＣＰヘッダの終端で、ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）を、前記受信機のＭＡＣ階層に発行し、
前記送信機は、ＰＨＹ＿ＴＸＳＴＡＲＴ．confirmationが、前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始で、前記送信機ＭＡＣ階層に発行された後、前記所定位置に前記シンボルが、前記無線チャネルを介して送信されたときである前記ローカル時間を決定することを特徴とする請求項４９に記載の無線受信機。
【請求項５１】
前記ＲＸＶＥＣＴＯＲ内のＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＰＬＣＰ＿ＨＥＡＤＥＲパラメータが、前記ＰＭＤ＿ＤＡＴＡ．ｉｎｄを、前記受信機ＰＨＹ階層の前記ＰＬＣＰサブ階層に発行するときである前記時間を保存するために提供され、
前記ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＰＬＣＰ＿ＨＥＡＤＥＲパラメータは、前記ＰＬＣＰヘッダの前記開始が、前記受信機ＰＨＹ階層の前記ＰＭＤサブ階層に受信される時間を示すことを特徴とする請求５０項に記載の無線受信機。
【請求項５２】
前記所定位置は、
前記同期化フレームの前記ＰＬＣＰヘッダの前記終端地点に設定されることを特徴とする請求項４６に記載の無線受信機。
【請求項５３】
ＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationプリミティブが提供され、
前記送信機は、前記送信機のＰＨＹ階層で、前記ＰＬＣＰヘッダの前記送信が完了したとき、前記送信機ＭＡＣ階層に発行される前記プリミティブＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationを利用し、前記送信機がローカル時間を直接獲得し、
前記送信機ＭＡＣ階層は、前記送信機のＰＨＹ階層の前記ＰＬＣＰサブ階層から、前記ＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationプリミティブが受信されたときである前記時間を保存することによって、前記ＰＨＹ階層で、前記ＰＬＣＰヘッダの送信が完了したときである前記ローカル時間を獲得し、
ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）は、前記ＰＬＣＰヘッダの終端で、前記受信機ＭＡＣ階層に発行され、
前記ＭＡＣ階層は、前記ＰＬＣＰヘッダの前記終端で、前記ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indicationが、前記受信機ＭＡＣ階層に発行された後、ローカル時間を獲得することを特徴とする請求項５２に記載の無線受信機。
【請求項５４】
前記無線通信システム、ミリメートル波ＷＬＡＮと、無線ラジオ周波数チャネルを含む前記無線通信媒体と、を含み、
前記送信機は、アクセスポイントを含み、
前記同期化パケットは、アクセスポイントによって、前記無線チャネルを介して送信されたブロードキャスト・ビーコンを含むことを特徴とする請求項４１に記載の無線受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置間のクロック同期化、特に、無線ネットワークでの装置間通信のための正確なクロック同期化に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワークのためのＩＥＥＥ  ８０２．１１無線通信プロトコル規格は、無線ネットワークの無線ステーション（wireless  stations）のための時間同期化方式を規定している。アクセスポイント（ＡＰ：access  point）無線ステーションは、ビーコン（beacon）を生成し、タイムスタンプ（timestamp）をビーコンフレームに位置させるとき、システムクロックを読み取ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の実施形態は、無線ネットワークからなる無線通信システムのような通信システムの装置間の高い正確度のクロック同期化プロトコル（protocol）のための方法及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態は、送信のために、所定の位置のシンボルを無線通信媒体に位置させるときである送信機ローカル時間を示す送信時間を含むタイムスタンプを含んだ同期化フレームを、無線送信機から無線受信機まで無線通信媒体を介して送信する段階からなる無線通信システムでの時間同期化のためのプロセス（process）を提供する。前記プロセスは、同期化フレームを、受信機の物理（ＰＨＹ：physical  communication）階層から受信する段階、無線通信媒体から前記同期化フレームのシンボルを受信するときの受信機物理階層での受信機ローカル時間からなる受信時間を決定する段階をさらに含んでもよい。前記プロセスは、受信された同期化フレームを、受信機の上位通信階層に提供する段階をさらに含み、前記同期化フレームは、上位通信階層に同期化フレームが、上位フレームに達する受信機ローカル時間を示す到着時間に到着する。前記プロセスは、前記タイムスタンプと受信時間との差を判断し、受信機と送信機との時間同期化のために、受信機ローカル時間と前記差とを調整することにより、受信機と送信機との時間を同期化する段階をさらに含む。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、ＡＰ内のＭＡＣ層によってパケットが作成されるとき、ＡＰ  ＭＡＣ層で一般的にタイムスタンピングされる方式の代わりに、パケットがＡＰ  ＰＨＹ層にチャネルを介して伝送されるために到着したとき、ローカルクロックの時間でタイムスタンプされる。これは、処理遅延を短縮する（すなわち、ＡＰでアクセス遅延を短縮）。同様に、ステーションクロックは、パケットがステーションのＰＨＹ階層によって受信されるとき、ステーションのＭＡＣ層よりも、ＰＨＹ層で読み取られる。さらに、ステーションクロックは、受信されたパケットのタイムスタンプに基づいて、必要な場合に更新される。これは、処理遅延をさらに短縮する（つまり、ステーションの受信遅延を短縮）。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態によって、時間同期化を具現する無線通信システムのブロック・ダイヤグラムである。
【図２】本発明の一実施形態によって、無線近距離ネットワーク（ＷＬＡＮ）からなる無線通信システムでのクロック同期化を具現する無線通信ステーションの物理（ＰＨＹ）階層と、メディア接近制御通信（ＭＡＣ）階層とのブロック・ダイヤグラムである。
【図３Ａ】本発明の一実施形態によって、ＡＰが、タイムスタンプを含んだビーコンフレームを含む同期化パケットを、無線近距離ネットワーク（ＷＬＡＮ）内の受信ステーションに送信する、タイミング・ダイヤグラムとプロセスフローとの例を図示する図面である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による時間同期化プロセスのフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態によって、時間同期化を具現する送信機無線ステーションと、受信機無線ステーションとからなるＷＬＡＮのブロック・ダイヤグラムである。
【図５】本発明の一実施形態によって、ＭＡＣ階層とＰＨＹ階層収斂手続き（ＰＬＣＰ）サブ階層との間、図４の送信機ステーションのＰＨＹ階層のＰＨＹ  ＰＬＣＰサブ階層と、ＰＨＹ物理層媒体依存（ＰＭＤ）サブ階層との時間同期化のための相互作用の例示プロセスとタイミング・ダイヤグラムとを図示する図面である。
【図６】本発明の一実施形態によって、ＭＡＣ階層とＰＨＹ  ＰＬＣＰサブ階層との間、また図４の受信機ステーションのＰＨＹ階層のＰＨＹ  ＰＬＣＰサブ階層と、ＰＨＹＰＭＤサブ階層との時間同期化のための相互作用の例示プロセスとタイミング・ダイヤグラムとを図示する図面である。
【図７】本発明の一実施形態によって、ＭＡＣ階層とＰＨＹ  ＰＬＣＰサブ階層との間、また図４の受信機ステーションのＰＨＹ階層のＰＨＹ  ＰＬＣＰサブ階層と、ＰＨＹＰＭＤサブ階層との時間同期化のための相互作用の例示プロセスとタイミング・ダイヤグラムとを図示する図面である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本出願は、２０１０年３月５日に出願されたアメリカ仮出願（Ｎｏ．６１／３１１，１３６）から優先権を主張して出願した発明である。また、２０１０年３月１０日に出願されたアメリカ仮出願（Ｎｏ．６１／３１２、６２８）から優先権を主張して出願した発明である。
【０００８】
本発明は無線ネットワークからなる無線通信システムのような通信システムの装置間の通信のための高い正確度のクロック同期化プロトコルを提供する。本発明の実施形態は、通信階層とサブ階層との相互作用を介して、無線通信ネットワークでの正確なクロック同期化を提供する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態によって、時間同期化を具現するために、向上したネットワーク・コーディネータ（coordinator）であり、ＳＴＡ１、…、ＳＴＡｎのような異なるステーション（ＳＴＡｓ）１０４と作用するアクセスポイント（ＡＰ）１０２を含んだ多重無線ステーションからなる無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ：wireless  local  area  network）１００（ＩＥＥＥ  ８０２．１１標準によるＷＬＡＮ）の例示形態のブロック・ダイヤグラムを図示している。無線ステーションは、無線通信媒体（例えば、ラジオ周波数（ＲＦ：radio  frequency）チャネル（channel））のような通信リンクを介して無線通信を行う。本発明の一実施形態によれば、ネットワーク１００は、無線通信のために、通信階層とサブ階層との相互作用を介して、多数の無線ステーション間の正確なクロック同期化を具現する。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、ＡＰ  １０２とＳＴＡｓ  １０４は、データ送信のために、開放型システム相互接続モデル（ＯＳＩ  model：open  system  interconnection  model）で特定されたＭＡＣ（media  access  control）階層とＰＨＹ（physical）階層とからなるデータリンク（data  link）階層を含んだ通信階層を介して、パケット送信を利用することにより、フレーム構造を具現する。無線ステーションでＭＡＣ階層は、ＭＡＣプロトコル・データユニット（ＭＰＤＵ：ＭＡＣ  protocol  data  unit）を構成するために、ペイロード（payload）データを含んだデータパケットを受信し、ＭＡＣヘッダ（header）を付ける。ＭＡＣヘッダは、ソースアドレス（ＳＡ：source  address）や宛先アドレス（ＤＡ：destination  address）のような情報を含んでいる。ＭＰＤＵは、ＰＨＹサービス・データユニット（ＰＳＤＵ：ＰＨＹ  service  data  unit）の一部であり、ＰＨＹプロトコル・データユニット（ＰＰＤＵ：ＰＨＹ  protocol  data  unit）を構成するため、ＡＰのような無線ステーションのＰＨＹ階層に送信され、それにＰＨＹヘッダ（すなわち、ＰＨＹプリアンブル（preamble））を付ける。ＰＨＹヘッダは、暗号化／変調方式を含んだ送信方式を決定するためのパラメータ（parameter）を含んでいる。ＡＰからＳＴＡまでパケットを送信する前に、チャネル推定及び同期化情報を含んでいるプリアンブルがＰＰＤＵに付く。
【００１１】
図２は、本発明の一実施形態によって、同期化マネージャモジュール（synchronization  manager  module）１１２を利用して、クロック同期化を具現する無線ステーションのＰＨＹ階層１１０と、ＭＡＣ階層１１１との例示ブロック・ダイヤグラムを図示している。ＰＨＹ階層は、ＰＬＣＰサブ階層１１０ＡとＰＭＤサブ階層１１０Ｂとを含んでいる。
【００１２】
一実施形態によれば、本発明は、異なる通信階層（例えば、ＭＡＣ階層１１１、ＰＨＹ階層１１０）の遅延を決定または推定させ、また、前記遅延は、無線ステーションで、情報が通信階層間を通過するから発生する。本発明の一具現例は、下記に追加して説明されているように、交差階層（cross-layer）／サブ階層（sub-layer）の相互作用に焦点を合わせることにより、ＭＡＣ／ＰＨＹ階層での高い正確度の時間同期化を提供する。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、時間同期化は、チャネルを介して、直接的にＷＬＡＮ内で同期化遅延ジッタ（jitter）を最小化するために、送信無線ステーション（すなわち、ＡＰ  １０２）と受信機ステーション（すなわち、ＳＴＡ  １０４）とのＰＨＹ／ＭＡＣ階層で、同期化信号（例えば、ブロードキャスト・ビーコン（broadcast  beacon））を利用することにより達成される。受信ステーションが、送信ステーションからタイムスタンプと共にビーコンを受信するとき、受信ステーションの同期化マネージャモジュールは、ＰＨＹ階層１１０の遅延時間と、受信ステーションでのＰＨＹ階層とＭＡＣ階層との遅延とに基づいて、タイムスタンプ値を調整する。その後、受信ステーションは、送信ステーション（すなわち、ＡＰ）のシステムクロックと同期化するために、受信ステーションのシステムクロック（ローカル時間）を、ビーコン内のタイムスタンプの調整された値に設定することができる。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、タイミングと係わるパラメータは、正確な時間同期化を支援するために、通信階層またはサブ階層を通過する。本発明はまた、タイミングと係わるパラメータが、ＭＡＣ階層１１１とＰＬＣＰサブ階層との間、またＰＬＣＰサブ階層１１０ＡとＰＭＤサブ階層１１０Ｂとの間を通過するメカニズムを提供する。従って、本発明は、異なる通信階層／サブ階層の時間記録と、通信階層とサブ階層との間のパラメータ通過を可能とさせる。
【００１５】
図３Ａは、タイミング・ダイヤグラムの例示及びプロセスフロー２０を示しており、前記ＡＰは、タイムスタンプを含んだビーコンフレームからなる同期化パケットを受信ＳＴＡに送信する。受信ＳＴＡは、受信ＳＴＡのＰＨＹ階層でのプロセッシング（processing）遅延と、受信されたフレームの少なくとも一部の処理における、無線ステーションのＰＨＹ階層からＭＡＣ階層まで横切るような受信ＳＴＡのＰＨＹ階層とＭＡＣ階層との間の通過（passing）遅延と、を追加することにより、ビーコンフレームのタイムスタンプ値を調整する。
【００１６】
送信ステーションは、ローカル時間を設定するシステムクロックを有しており、受信ステーションは、ローカル時間を設定するシステムクロックを有しており、受信ステーションのローカル時間は、初めに送信ステーションのローカル時間と同期化される必要がない。本発明の一実施形態による受信ステーションのローカル時間と、送信ステーションのローカル時間との同期化のための手続き及びシナリオの例示は、次の通りである。ローカル時間ｔａ０は、全体パケットが、例示でのＡＰのような送信ステーションのＭＡＣ階層で設けられた時間である。ｔａ１は、パケットの所定の位置に、シンボル（symbol）が、ＡＰのＰＨＹ階層によって、無線チャネルに位置するときの時間である。ｔａ３’は、パケットの所定位置で、シンボルが受信ステーションのＰＨＹ階層によって、無線チャネルから受信されるときの時間である。ｔａ４’は、受信されたパケットが、ＳＴＡのＰＨＹ階層を通過してＳＴＡのＭＡＣ階層に到着する時間である。
【００１７】
クロックの移動によって、ＡＰ  １０２とＳＴＡ  １０４とでのローカルクロック／時間読み取りは変わる。ローカル時間ｔａ０で、ＡＰのＭＡＣ階層は、ビーコン・タイムスタンプ（すなわち、タイムスタンプ）をＡＰのＰＨＹ階層によって、無線チャネルのビーコンフレーム内の所定位置にシンボルが位置するときであるローカル時間ｔａ１に設定する。一実施形態として、タイムスタンプ（ｔａ１）は、ＡＰのＰＨＹ階層によって、無線チャネルのビーコンフレーム内の所定位置に位置するときである推定されたローカル時間からなる（例えば、ｔａ０とｔａ１との間の平均遅延持続期間）。他の実施形態では、タイムスタンプ（ｔａ１）は、以下の図５ないし図７と係わって記載したタイミング・プリミティブ（primitive）に根拠して決まる。
【００１８】
伝播遅延（propagation  delay）は、無線チャネル（すなわち、ラジオ周波数送信チャネル）のＡＰからＳＴＡまでの送信パケット（すなわち、ビーコン）ビットの遅延時間である。伝播遅延は、一般的に、ビーコン間隔（beacon  interval）と比べて無視してもよく、ＳＴＡとＡＰとの間の物理的距離の関数である。従って、伝播遅延は、ＡＰからの距離差がある異なるＳＴＡによって違う。しかし、ＡＰとＳＴＡとの位置が相対的に固定されれば、相応する伝播遅延は、変わりない値になる。伝播遅延は小さく、処理遅延（processing  delay）と比べるとき、相対的に計算しやすい。例えば、もしＡＰとＳＴＡとの間の距離が１００メートルよりも短い場合、伝播遅延は、１００／（３＊１０８）＝３３３．３ｎｓより小さい。一例として、ビーコンは、同期化パケットに利用され、ビーコン間隔（beacon  interval）は、同期化パケット間の間隔を表示する。
【００１９】
処理遅延は、ＡＰでの処理遅延（例えば、アクセス遅延（access  delay）とＳＴＡの処理遅延（例えば、受信遅延（receive  delay））とを含む。ＡＰでの処理遅延は、ビットがＡＰのＭＡＣ階層から無線チャネルまで、ＡＰのＰＨＹ階層を通過する時間である。従って、ＡＰでの処理遅延を最小化するためには、所定位置のシンボルが、無線チャネルに位置するとき、パケット・タイムスタンプが、できるだけｔａ１と近くなければならない。
【００２０】
ＳＴＡでの処理遅延は、無線チャネルから受信した所定位置のシンボルが、ＳＴＡのＰＨＹ階層で処理され、ＳＴＡのＭＡＣ階層に到逹するのに必要な時間を含む。図３Ａで示される例のように、ＳＴＡでの処理遅延は、ｔａ３’とｔａ４’との差からなっている。従って、ＳＴＡでの処理遅延を最小化するためには、ＳＴＡのＭＡＣ階層での時間であるｔａ４’が、可能な限り、無線チャネルから、ＳＴＡのＰＨＹ階層の所定位置で、シンボルが受信されたとき時間であるｔａ３’と近くなければならない。
【００２１】
受信ＳＴＡで、ＰＨＹ階層は、ローカル時間ｔａ３’でＰＨＹ階層は、ビーコンパケットを受信し、ＰＨＹ階層は、受信ＳＴＡのＭＡＣ階層に、受信時間であるｔａ３’を報告する。ローカル時間ｔａ４’で、受信ＳＴＡのＭＡＣ階層は、受信機ステーションのＰＨＹ階層から同期化パケットを受信する（すなわち、ｔａ４’でＳＴＡのＭＡＣ階層は、ＳＴＡのＰＨＹ階層から受信したフレームの所定位置にあるシンボルを受信される）。
【００２２】
その後、受信ＳＴＡの同期化マネージャ・モジュールは、ビーコン・タイムスタンプとｔａ３’との差△を決定する。
【００２３】
△＝タイムスタンプ−ｔａ３’
その後、差△（符号を有した数字）は、調整されたローカル時間Ｓを決定するために、その次のローカルを時間ｔａ４’に加える。
【００２４】
Ｓ＝ｔａ４’＋△
受信ステーションのローカル時間を表現するシステムクロックは、調整されたローカル時間であるＳに設定される。一般的に、受信ステーションのシステムクロックは、受信ステーションのシステムクロックと同期化される。
【００２５】
図３Ｂのフローチャートを参照すれば、本発明の一実施形態による高い正確度の時間同期化プロセスの具現は、下のプロセスブロックからなる。
【００２６】
ブロック３０１：ＡＰＭＡＣ階層は、ビーコンフレームからなる同期化パケットを生成し、ＡＰローカル時間を表示するビーコンフレーム・タイムスタンプを、ビーコンフレームの所定位置のシンボルが、ＡＰのＰＨＹ階層によって無線チャネルに位置する送信時間（すなわち、ｔａ１）に設定する。
【００２７】
ブロック３０２：ＰＨＹ階層は、無線チャネルを介して、ビーコンフレームの送信を始める。
【００２８】
ブロック３０３：ＳＴＡ  ＰＨＹ階層は、ＡＰから無線チャネルを介して、ビーコンフレームを受信され始める。
【００２９】
ブロック３０４：ＳＴＡ  ＰＨＹ階層は、ビーコンフレームの所定位置のシンボルがＳＴＡ  ＰＨＹ階層に到着する受信時間（すなわち、ｔａ３’）で、ＳＴＡローカルクロック／時間を読み取る。
【００３０】
ブロック３０５：ＳＴＡ  ＰＨＹ階層は、ＳＴＡ  ＭＡＣ階層に受信時間を報告し、ビーコンフレームをＳＴＡ  ＭＡＣ階層に通過させる。
【００３１】
ブロック３０６：ＳＴＡ  ＭＡＣ階層は、ＳＴＡ  ＰＨＹ階層からビーコンフレームを受信し、ビーコンフレームは、ＳＴＡローカル到着時間（すなわち、ｔａ４’）で、ＳＴＡ  ＭＡＣ階層に到着する。
【００３２】
ブロック３０７：ＳＴＡ  ＭＡＣ階層は、ビーコンプレタイムスタンプと受信時間（すなわちｔａ３’）の差（すなわち△）を決定する。
【００３３】
ブロック３０８：ＳＴＡ  ＭＡＣ階層は、修正したローカル時間を決定するために、前記の差（符号を有した数字）を到着時間（すなわち、ｔａ４’）に加える。
【００３４】
ブロック３０９：ＳＴＡクロックは、修正したローカル時間に設定され、かような結果で、ＳＴＡクロックは、ＡＰクロックと同期化される。
【００３５】
もしＡＰとＳＴＡとの距離が、伝播遅延を決定するために推定されるのであれば、ＳＴＡは、またローカル時間から伝播遅延を差し引くことにより、クロック（タイマ（timer））を調節することができる。
前述の同期化プロセスの一実施形態の適用例示は、次のような６０ＧＨｚ周波数帯域スペックを介したＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄのような、ミリメートル波無線通信標準と、無線ギガビット・アライアンス（ＷｉＧｉｇ：wireless  gigabit  alliance）スペックとで説明される。ＷｉＧｉｇは、６０ＧＨｚラジオ（radio）周波数帯域を介した多重ギガビット（multi-gigabit）高速（speed）通信技術に適用される。ＷｉＧｉｇは、ＷＬＡＮと、家電製品及び無線ラジオを含んだ他の電子装置のようなＷＬＡＮデバイス（wireless  local  area  network  devices）とのための６０ＧＨｚ周波数帯域と、さらに高い無線信号送信とのために、無線デジタルネットワーク・インターフェース・スペック（wireless  digital  network  interface  specification）を定義するために産業体が主導したものである。
【００３６】
ＩＥＥＥ  ８０２．１１プロトコル仕様ファミリ（ＩＥＥＥ  ８０２．１１  protocol  specification  family）によれば、ＭＡＣ階層は、プリミティブ（primitive）と、上位階層のタイミング計算のためのインターフェースとを提供する。これは、上位階層での特別なデータフレームの最後のシンボルの終わりの発生を示すことによって達成され、上位階層は、タイムスタンプを記録し、上位階層データパケットを介してタイムスタンプを送る。
【００３７】
本発明の実施形態は、ＩＥＥＥ  ８０２．１１プロトコル（例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄ標準）のための向上を提供し、本発明の実施形態と係わったかような向上は、上位階層とＭＡＣ階層との間、ＭＡＣ階層とＰＨＹ階層との相互作用によって発生した遅延ジッタ（delay  jitter）のようなアーチファクト（artifacts）を最小化するような送信ステーションと受信ステーションとの時間同期化のためのプロセスと構造とを含む。
【００３８】
図４は、本発明の一実施形態による送信機無線ステーション２０１と、受信機無線ステーション２１０とからなるＷＬＡＮ  ２００の例示ブロック・ダイヤグラムを図示している。本発明の一実施形態によれば、各ステーション２０１，２０２は、前述の図２に図示された無線ステーションの１つの具現例である。図４で図示されたところによれば、送信機ステーション２０１は、ＰＨＹ階層２０２とＭＡＣ階層２０３とを含む。本発明の実施形態によれば、送信機ステーション２０１は、同期化／データパケット２０６（タイミング／同期化情報を含む）に作動するために設定されたＭＡＣ同期化マネージャ・モジュール２０４と、ＰＨＹ同期化マネージャ・モジュール２０５とを利用して、クロック同期化を行う。本発明の実施形態によれば、受信機ステーション２１０は、同期化／データパケット２１６に作動するために設定されたＭＡＣ同期化マネージャ・モジュール２１４と、ＰＨＹ同期化マネージャ・モジュール２１５とを利用して、クロック同期化を提供する。同期化／データパケット２１６は、送信機ステーション２０１から受信した同期化／データパケット２０６からなっている。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、１つの例として、ネットワーク  ２００は、ＩＥＥＥ  ８０２．１１標準に基づいて、無線通信プロトコルを具現し、時間同期化機能（ＴＳＦ：time  synchronization  function）を利用して、追加して時間同期化を提供する。本発明の一実施形態によれば、送信機ステーション２０１のＭＡＣ階層２０３は、ＭＡＣ同期化マネージャ・モジュール２０４を含み、ＰＨＹ階層２０５は、ＰＨＹ同期化マネージャ・モジュール２０５を含む。ＭＡＣ同期化マネージャ・モジュール２０４は、パケット２０６（例えば、ビーコンまたは他のフレーム）の所定位置での情報が、ＰＨＹ同期化マネージャ・モジュール２０５によって発見されたときである送信機ステーションのＰＨＹ階層のＰＭＤサブ階層１１０Ｂ（図２）によって送信された実際のクロック読み取りタイム（actual  reading  time）を決定する。
【００４０】
本発明の一実施形態によれば、受信機ステーション２１０のＭＡＣ階層は、ＭＡＣ同期化マネージャ・モジュール２１４を含み、ＰＨＹ階層は、ＰＨＹ同期化マネージャ・モジュール２１５を含む。ＭＡＣ同期化マネージャ・モジュール２１４は、ＰＨＹ同期化マネージャ・モジュール２１５から発見されたときであるＰＨＹ階層２１２のＰＭＤサブ階層によって、パケット２１６（例えば、ビーコンまたは他のフレーム）の所定位置に受信された実際のクロック読み取りタイムを決定する。
【００４１】
本発明の一実施形態によれば、前記所定位置は、パケット／フレームのプリアンブル（preamble）の開始部分に設定される。本発明の一実施形態によれば、図５は、フレーム（パケット）通信のためのＭＡＣ階層と、ＰＨＹ  ＰＬＣＰサブ階層との間、さらに、送信機ステーション２０１（例えば、ＡＰ  １０２（図１））でのＰＨＹ階層２０２のＰＨＹ  ＰＬＣＰサブ階層と、ＰＨＹＰＭＤサブ階層との相互作用のための例示プロセスとタイミング・ダイヤグラムを図示している。本発明の一実施形態によれば、図６は、フレーム（パケット）通信のための受信機ステーション２１０のＰＨＹ階層２１２のＭＡＣ階層と、ＰＨＹ  ＰＬＣＰサブ階層との間、及びＰＨＹ  ＰＬＣＰサブ階層とＰＨＹＰＭＤサブ階層との相互作用のための例示タイミング・ダイヤグラムとプロセスとを図示している。本発明の一実施形態による例示演算シナリオは、以下の図４ないし図６の結合によって説明される。
【００４２】
送信ステーション２０１（図５）のＭＡＣ同期化マネージャ・モジュールは、所定位置でのシンボルが、ＰＬＣＰサブ階層１１０Ａが、ＭＡＣ階層２０３に、ＰＨＹ＿ＴＸＳＴＡＲＴ．confirmation（ＴＸＳＴＡＴＵＳ）プリミティブ（すなわち、ＰＨＹ−ＴＸＳＴＡＲＴ．confirm）を発行した後、ＴＸＳＴＡＴＵＳベクトル（vector）内のＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＤＥＰＡＴＵＲＥパラメータを介して、無線チャネルに送信されるときであるタイムスタンプ（ｔａ１）のような実際クロック読み取りタイムを決定する。ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＤＥＰＡＲＴＵＲＥパラメータは、送信機無線ステーション２０１のＰＨＹ階層２０２に送信されるためのＰＭＤサブ階層１１０Ｂプリアンブル開始地点のための時間値を運ぶ。ＴＸＳＴＡＴＵＳベクトルは、ＰＨＹ階層がＭＡＣ階層に、ＭＰＤＵの送信と係わって提供するパラメータのリストを示す。このＴＸＳＴＡＴＵＳベクトルは、ＰＬＣＰとＰＨＹとの運用上のパラメータを含む。ＰＨＹ＿ＴＸＳＴＡＲＴ．confirmationは、ＭＰＤＵ送信を始めるために、ＰＨＹ階層によってＭＡＣ階層に送信されたサービス・プリミティブである。
【００４３】
Ｃ−ＰＳＤＵは、符号化されたＰＳＤＵを示す。一般的に、ほぼ信頼し得る符号／変調方式は、ＰＨＹヘッダ内のＰＨＹ信号フィールド（ＰＨＹ  signal  field）に適用され、追加的な循環重複検査（ＣＲＣ：cyclic  redundancy  check）は、受信機で、この情報が正確に受信されることを保証するために挿入される。ＭＡＣヘッダとペイロード（payload）データは、一般的に同等に取り扱われ、ＰＨＹヘッダのＰＨＹ信号フィールドより少ないロバスト（robust）のために、同一な符号／変調方法を利用して送信される。
【００４４】
受信機ステーション２１０（図６）のＭＡＣ階層２１３のＭＡＣ同期化マネージャ・モジュール２１４は、ＰＬＣＰサブ階層が、ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）プリミティブ（すなわち、ＰＨＹ−ＲＸＳＴＡＲＴ．Ｉｎｄ）をＭＡＣ階層２１３に発行した後、ＲＸＶＥＣＴＯＲ内のＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＯＦ＿ＦＲＡＭＥ＿ＯＦＦＳＥＴパラメータを利用し、送信されたフレーム・プリアンブルが、受信機ステーション２１０のＰＨＹ階層２１２で受信され始める推定された時間を獲得する。
【００４５】
ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＯＦ＿ＦＲＡＭＥ＿ＯＦＦＳＥＴパラメータは、受信機ステーション２１０ＰＨＹ階層（例えば、アンテナポート（antenna  port））に到着する入力フレーム（パケット）に相応するプリアンブルの開始時点から、ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indicationプリミティブがＭＡＣ階層２１３に発行される時点まで推定されたタイムオフセット（time  offset）（１０ｎｓユニット以内（in  nanosecond  units））を運ぶ。よって、受信機ＭＡＣ階層２１３が、ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＯＦ＿ＦＲＡＭＥ＿ＯＦＦＳＥＴを除き、ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）プリミティブを得るときの時間は、受信機ステーション２１０の推定されたプリアンブル開始受信時間（estimated  preamble  starting  receive  time）を提供する。
【００４６】
ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ＿indicationは、ＰＨＹ階層によって、ＭＡＣ階層が、ＰＬＣＰが有効なスタートフレーム・デリミタ（ＳＦＤ：start  frame  delimiter）とＰＬＣＰヘッドとを受信したという表示である。プリミティブは、ＰＨＹ−ＲＸＳＴＡＲＴ．indication（ＲＸＶＥＣＴＯＲ）を提供する。ＲＸＶＥＣＴＯＲベクトルは、有効なＰＬＣＰヘッダの受信直後、または受信されたフレーム内の最後のＰＳＤＵデータの受信直後、ＰＨＹがＭＡＣ階層に提供するパラメータのリストを示す。ＲＸＶＥＣＴＯＲは、ＭＡＣ及びＭＡＣマネジメント（management）パラメータいずれもを含む。
【００４７】
ミリメートル波（ｍｍｗあるいはｍｍＷａｖｅ：millimeterwave）無線通信標準の実施形態の同期化メカニズムは、本発明の一実施形態によって、次の通りである。ビーコンフレームのようなｍｍＷａｖｅまたはアナウンスフレーム（announce  frame）を送信する送信機ステーション２０１は、フレームタイムスタンプ・フィールドの値を、無線ステーションの２０１のＰＨＹ階層２０２から、無線チャネルを介して、フレーム・プリアンブルの送信が開始される送信時間の送信機ＴＳＦタイマの値と同一に設定する。フレームタイムスタンプ・フィールドの値は、送信機ステーション２０１で、最小限一部分のフレームが、ＭＡＣ−ＰＨＹインターフェースから無線チャネルインターフェースまで、ステーションローカルＰＨＹ階層２０２を通過する間である送信ステーション遅延を含む。
【００４８】
ｍｍＷａｖｅバンド（band）で動作する無線受信機ステーション２１０で受信されたタイムスタンプ値は、最小限受信フレームの一部が、ローカルＰＨＹ階層２１２を通過する遅延だけではなく、受信ステーション２１０で、ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＯＦ＿ＦＲＡＭＥ＿ＯＦＦＳＥＴによって推定されるＰＨＹ階層２１２でのプリアンブルが受信され始める時間と同一な量を加算することによって獲得されて調整される。
【００４９】
本発明の他の実施形態によれば、送信ステーション２０１から受信ステーション２１０まで送信されたフレーム内の前記所定位置は、ＰＬＣＰヘッダの開始地点に設定される。ＰＬＣＰヘッダの開始で、ＰＨＹ＿ＴＸＳＴＡＲＴ．confirmation（すなわち、ＰＨＹ−ＴＸＳＴＡＲＴ．confirm）がＭＡＣ階層２０３に発行された後、送信機ステーション２０１のＭＡＣ階層２０３の同期化マネージャ・モジュール２０４は、実際のクロック読み取りタイムを得る。
【００５０】
本発明の一様相によれば、ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＰＬＣＰ＿ＨＥＡＤＥＲパラメータは、ＰＭＤ＿ＤＡＴＡ．ｉｎｄが、受信ステーション２１０のＰＨＹ階層２１２のＰＬＣＰサブ階層に発行された時間を保存するために、ＲＸＶＥＲＣＴＯＲに挿入される。ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＰＬＣＰ＿ＨＥＡＤＥＲパラメータは、受信機ステーション２１０のＰＨＹ階層２１２のＰＭＤサブ階層で、ＰＬＣＰヘッダの開始が、ＰＭＤサブ階層に受信される時間を示す時間値を運ぶ。
【００５１】
本発明の一実施形態によるミリメートル無線通信標準のための同期化メカニズムを利用する本発明の他の実施形態によれば、ビーコンフレームのようなｍｍＷａｖｅまたはアナウンスフレームを送信する送信機無線ステーション２０１は、フレームタイムスタンプ・フィールドの値を、フレームのＰＬＣＰヘッダの最初のデータシンボルが、無線チャネルに送信が開始される送信時間の送信機ＴＳＦタイマの値と同一に設定する。タイムスタンプの値は、最小限一部分のフレームが、送信機ステーション２０１で、ステーションローカルＰＨＹ階層を介して、無線チャネルで、ＭＡＣ−ＰＨＹインターフェースからそのインターフェースまでを通過する間である送信ステーション遅延を含む。
【００５２】
ｍｍＷａｖｅバンドで動作する無線受信ステーション２１０で、受信フレームのタイムスタンプ値は、受信ステーションの最小限受信フレームの一部分が、ローカルＰＨＹ階層２１２を通過する時間だけではなく、ＰＨＹ階層２１２で、ＰＬＣＰヘッダの最初のデータシンボルが、ＲＸ＿ＳＴＡＲＴ＿ＴＩＭＥ＿ＯＦ＿ＰＬＣＰ＿ＨＥＡＤＥＲによって指示されるＰＨＹ階層２１２でのＰＬＣＰヘッダの最初のデータシンボルが受信される時間と同一な量の遅延を加算することによって獲得されて調整される。
【００５３】
本発明の他の実施形態による図７の送信機ステーション２０１での例示タイミング・ダイヤグラム及びプロセス５０によれば、送信機ステーション２０１から受信機ステーション２１０まで送信されたフレーム内の前記所定位置は、パケット／フレームのＰＬＣＰヘッダの終端地点に設定される。特に、図７は、本発明の一実施形態によって、ＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationプリミティブの提供に基づいた送信機ステーション２０１でのＭＡＣ−ＰＬＣＰ−ＰＭＤ階層／サブ階層間の相互作用の例を示している。
【００５４】
本発明の一実施形態によれば、ＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationプリミティブ（すなわち、ＰＨＹ−ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indication）は、送信機ＭＡＣ階層に係わるシグナリング（signaling）、無線チャネルでのＰＬＣＰヘッダの送信完了を知らせることによってなり、前記ＭＡＣ階層は、ＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationが、タイムスタンプ（ｔａ１）で得られるときである時間を保存することができる。
【００５５】
送信機ステーション２０１で、これは、ＰＨＹ階層２０２でＰＬＣＰヘッダの送信が完了したとき、ＭＡＣ階層２０３に発行されるＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationプリミティブを利用して、時間を直接的に獲得することを承諾する。送信機ステーション２０１のＭＡＣ階層２０３は、ＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationプリミティブが、ＰＨＹ階層２０２のＰＬＣＰサブ階層時間から受信された時間を保存することによって、ＰＨＹ階層２０２で、ＰＬＣＰヘッダの送信が完了したときのクロック（ローカル時間）を獲得する。受信機ステーション２１０で、ＭＡＣ階層２１３は、ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indicationに基づいた実際のローカル時間（ｔａ３’）を獲得し、前記ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indicationは、ＰＬＣＰヘッダの終端（図６）で、ＭＡＣ階層２１３に発行される。
本発明の一実施形態によれば、ＰＨＹ＿ＴＸＰＬＣＰＥＮＤ．indicationを定義するために、ＩＥＥＥ  ８０２．１１規格のための下記表１が追加（強化）して提供される。
【００５６】
（表１）
TABLE  1．Additions  to  sub-clause  12．3．5  of  the  IEEE  Std．802.  11-2007，“IEEE  Standard  for  Information  technology  Telecommunications  and  information  exchange  between  systems  Local  and  metropolitan  are  a  networks  Specific  requirements，Part  11:  Wireless  LAN  Medium  Access  Control(MAC)  and  Physical  Layer(PHY)  Specifications，”IEEE  Computer  Society，June  12，2007:
【００５７】
【表１】
2013521692.tif 000003
本発明の一実施形態によれば、ビーコンフレームのようなｍｍＷａｖｅまたはアナウンスフレームを送信する送信機ステーション２０１は、フレームタイムスタンプ・フィールドの値に設定し、これは、無線チャネルを介して、ＭＰＤＵの最初のビット（bit）を含むデータシンボルの送信が開始される時間の送信機ＴＳＦタイマの値と同一である。タイムスタンプの値は、送信機ステーション２０１で、最小限フレームの一部分がローカルＰＨＹ２０２を介して、無線チャネルでＭＡＣ−ＰＨＹ階層インターフェースからインターフェースまでを通過する間である送信ステーション遅延を含む。
【００５８】
受信機ステーション２１０で、ｍｍｗバンドで作動するとき、受信されたフレームのタイムスタンプ値は、受信機ステーションの２１０のローカルＰＨＹ階層２１２を介した遅延だけでなく、受信機ステーション２１０で、ＰＨＹ＿ＲＸＳＴＡＲＴ．indicationによって表示される受信されたフレームのＰＬＣＰヘッダの最後のデータシンボルの受信が完了したときと同一な量を加算することによって獲得されて調整される。
【００５９】
図３Ａの同期化例示手続きは、図５ないし図７と係わるプロセスに適用されてもよい。しかし、タイムスタンプ値（ｔ１）は、図３Ａと係わる推定よりは、図５ないし図７と係わるタイミング・プリミティブに基づいて決まる。特に、ｔａ０は、ＭＡＣ階層でのフレーム内の所定位置であるときの時間であり、ｔａ１は、シンボルが送信機によって無線チャネルに位置するときの時間であり、ｔａ３’は、受信機のＰＨＹ階層によって、無線チャネルで受信されるときの時間値であり、ｔａ４’は、受信機がシンボルを受信した後、ローカルクロック調整を始めるときの時間である（すなわち、ビーコンまたは他の同期化フレームが、タイムスタンプのような同期化情報を運ぶ）。受信機は、ｔａ４’に、△（前記△は、ｔａ１−ｔａ３’）を加算することによって、ローカルクロック値を調整する。タイムスタンプは、ｔａ１値を含む。
【００６０】
たとえＡＰ及びＳＴＡのための特定の実施形態について説明したにしても、本発明の実施形態は、２つの隣接するＳＴＡ間の同期化のために適用されてもよい。従って、本発明によれば、ＡＰとＳＴＡとの間で、さらに高い時間同期化正確度を成就するために、ローカルクロック時間は、イベント発生位置と可能な限り近く読み取られ、これは、伝達及びプロセッシングの遅延を最小化するために、ローカルクロック時間がＰＨＹ階層で読み取られなければならないということを意味する。
【００６１】
当該技術分野で知られているように、の前述の実施形態は、プロセッサによる実行のためのプログラム命令語、ソフトウェアモジュール（software  modules）、マイクロコード（microcode）、コンピュータで読み取り可能な媒体であるコンピュータプログラム製品、注文型半導体（application  specific  intergrated  circuits）、ファームウエア（firmware）、消費者電子装備、無線装置、無線送信機／受信機、無線ネットワークのような多くの方法で具現されてもよい。それだけでなく、前記実施形態は、全体的にハードウェア（hardware）形態で形成されたり、全体的にソフトウェア（software）形態で形成されたり、あるいは全体的にソフトウェア及びハードウェア両者のいずれも含んでもよい。本発明の実施形態は、フローチャート及び／または方法ブロック・ダイヤグラム、装置（システム）及び本発明の実施形態によるコンピュータプログラム製品を参照して説明される。図面／ダイヤグラムの各ブロックまたはそれらの組み合わせは、コンピュータプログラム命令語によって具現されてもよい。コンピュータプログラム命令語は、機械生産時にプロセッサに提供され、かようなプロセッサを介して実行される命令語は、フローチャート及び／またはブロック・ダイヤグラムの特定された機能／動作を具現する手段を作る。フローチャート／ブロック・ダイヤグラム各ブロックは、本発明の実施形態具現によって、ハードウェア及び／またはソフトウェアのモジュールまたはロジックで表現されてもよい。ブロックに記載した機能は、現在の図面に記載している手順と異なる方式で具現されもする。
【００６２】
「コンピュータプログラム媒体」、「コンピュータ利用可能媒体」、「コンピュータで読み取り可能な媒体」及び「コンピュータプログラム製品」は、メインメモリ（main  memory）、第２メモリ（secondary  memory）、着脱可能な保存ドライブ（removable  memory）、ハードディスクに設置されるハードディスク及びシグナルのようなメディア（media）で言及され、一般的に利用される用語である。かようなコンピュータプログラム製品は、コンピュータシステムに提供するための手段である。コンピュータで読み取り可能な媒体は、コンピュータシステムに、データ、命令語、メッセージまたはメッセージフレーム、及び他のコンピュータが読み取り可能な媒体からのコンピュータで読み取り可能な情報を読み取り可能にする。例えば、コンピュータで読み取り可能な媒体は、フロッピー（登録商標）ディスク、ＲＯＭ（read-only  memory）、フラッシュメモリ（flash  memory）、ディスクドライブメモリ（disk  drive  memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（read-only  memory）及び他の永久的な保存装置のような不揮発性メモリを含んでもよい。例えば、データ、コンピュータ命令語のような情報を、コンピュータシステム間に送信するのに有用である。さらに、コンピュータで読み取り可能な媒体は、有線ネットワーク及び無線ネットワークを含むネットワークリンク（network  link）及び／またはネットワーク・インターフェースのような一時的な状態の媒体（transitory  state  medium）内のコンピュータで読み取り可能な情報で構成されてもよい。コンピュータプログラム（コンピュータ制御ロジッグと命名される）は、メインメモリまたは第２メモリに保存される。コンピュータプログラムはまた、通信インターフェースを介して受信されてもよい。かようなコンピュータプログラムは、実行時、本発明で説明された特徴をコンピュータシステムで行うことを可能にする。特に、コンピュータプログラムは、実行時、プロセッサ・マルチコア・プロセッサ（processor  multi-core  processor）で、コンピュータシステムの特徴を動作させる。それにより、かようなコンピュータプログラムは、コンピュータシステムの制御装置を示す。
【００６３】
たとえ本発明で、特定のバージョン（version）を参照して説明したにしても、他のバージョンもまた可能である。従って、添付された特許請求の範囲は、ここに含まれた選好されるバージョンの詳細な説明に制限されるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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