(57)【要約】  無線ローカルエリア網（ＷＬＡＮ）中の移動局の伝送特性を決定する際に利用するため、伝送エラーがチャネル状況により引き起こされたものであるか否かを決定する方法及びシステムが提供される。本方法及びシステムは、送信されたフレームの伝送タイムアウト状況の検出と、移動局により受信された複数の入力フレームからの受信信号強度（ＲＳＳ）値を用いた、該タイムアウト状況に関連する伝送エラーがチャネル状況により引き起こされたのか否かの決定とを含む。
2008512025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線網の２つの移動局間のエラー識別のための方法であって、
送信されたフレームの伝送タイムアウト状況を検出するステップと、
前記タイムアウト状況に関連する伝送エラーがチャネル状況により引き起こされたのか否かを、前記移動局により受信された複数の入力フレームから受信信号強度値を利用することにより決定するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記移動局により受信された複数の入力フレームから平均受信信号強度値を測定し、前記受信信号強度が所定の時間の間で所定の値より大きく変化したか否かを決定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
時間による前記受信信号強度の変化ΔＲＳＳが、
ΔＲＳＳ＝前記平均受信信号強度−ＲＳＳ
により算出され、ＲＳＳは現在受信されている信号強度を表す、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記入力フレームはアクセスポイントにより送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記入力フレームは他の移動局により送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
無線網の２つの移動局間のエラー識別のための移動局であって、
入力フレームを復調するための受信回路と、
受信された前記入力フレームの受信信号強度を測定するパワー測定回路と、
前記パワー測定回路に結合されたプロセッサであって、送信されたフレームの伝送タイムアウト状況を決定し、前記タイムアウト状況に関連する伝送エラーがチャネル状況により引き起こされたのか否かを、前記移動局により受信された複数の入力フレームから受信信号強度値を利用することにより決定するプロセッサと、
を有する移動局。
【請求項７】
前記プロセッサは更に、前記移動局により受信された複数の入力フレームからの平均受信信号強度値の測定、及び前記受信信号強度が所定の時間の間で所定の値より大きく変化したか否かの決定を含む、請求項６に記載の移動局。
【請求項８】
時間による前記受信信号強度の変化ΔＲＳＳが、
ΔＲＳＳ＝前記平均受信信号強度−ＲＳＳ
により算出され、ＲＳＳは現在受信されている信号強度を表す、請求項７に記載の移動局。
【請求項９】
前記入力フレームはアクセスポイントにより送信される、請求項６に記載の移動局。
【請求項１０】
前記入力フレームは他の移動局により送信される、請求項６に記載の移動局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関する。更に詳細には、本発明は、チャネル状況によるエラーと、干渉及び衝突によるエラーとを識別し、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ローカルエリア網（ＷＬＡＮ）のような無線網における局特性をより正確に調節するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、物理層のユニットをサポートするための、無線ローカルエリア網（ＷＬＡＮ）についての媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理特性を規定している。ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、国際規格ISO/IEC8802-11「Information Technology - Telecommunications and information exchange area networks」（１９９９年版）において定義されている（参照により全体が本明細に組み込まれたものとする）。
【０００３】
ＩＥＥＥ８０２．１１物理層（ＰＨＹ）は、種々の変調及びチャネル符号化方式に基づく複数の伝送レートを定義しており、それにより、フレームの送信側が該複数のレートのうちの１つを、特定の時点における受信側と送信側自身との間の無線チャネル条件に基づいて選択することができる。一般に、伝送レートが低い程、伝送の信頼性は高くなる。
【０００４】
斯かる無線システムにおいては、伝播及び干渉環境は、局の移動性、時間変化する干渉及び衝突といった要因のため、時間及び場所によって変化する。結果として、全ての状況下で最適なものとなり得る単一のＰＨＹモード（変調及び符号化方式）は無い。当該問題を軽減するためリンク適応（link adaptation、ＬＡ）アルゴリズムが提案されてきた。該アルゴリズムにおいては、現在のリンク状況に最適な変調方式を適応させることにより、システムの効率が改善される。
【０００５】
とりわけ、ＬＡアルゴリズムは、受信信号強度（Received Signal Strength、ＲＳＳ）を利用することにより、伝送局が伝送レートを適応させることを可能とする。該ＲＳＳは、リンクの品質の尺度として、アクセスポイント（ＡＰ）から受信したフレームから測定される。干渉又は多経路フェージング（fading）によるＳＮＲ／ＳＩＲの急速な変動を考慮しないと、ＲＳＳは平均してＳＮＲと線形の関係を持つことが推測される。それ故、距離及び経路損失状況の関数としての受信パワーは、次の伝送のための最も適切な合致するＰＨＹモードを推定するために、非常に有用である。斯かるリンク適応アルゴリズムは、同時係属中の米国特許出願番号ＸＸＸＸＸＸＸＸに記載されており、ここで参照により本明細書に組み込まれたものとする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＲＳＳの変化は、局とＡＰとの間の無線リンクにおける状況が変化していることを示し、該局とＡＰとの間の大きな距離又は高い経路損失のため、それに応じて伝送レートを適応させる必要があり得る。しかしながら、先行技術のＬＡ適応アルゴリズムは常に、エラーが低いＲＳＳによるものであると仮定するため、適応が不適切に実行され得る。
【０００７】
例えば、無線ラジオチャネルにおいて出現するエラーの他の原因は、受信局における干渉ノイズ、受信局における衝突及び多経路フェージングである。マイクロ波のような同一のチャネルにおける他の局及び他の伝送装置による干渉の挙動は、殆どパルス状であり寿命が短い。ＬＡアルゴリズムは、干渉又は衝突により引き起こされる伝送エラーに対してレートを適応させるべきではなく、この場合にはＲＳＳ閾値を変化させるべきではない。従って、低いＲＳＳ（悪いチャネル状況）によるエラーと、干渉によるエラーとを識別する必要がある。
【０００８】
本発明は、無線ローカルエリア網（ＷＬＡＮ）のような無線網における局の特性を調節するために、距離、シェーディング（shading）及び高い経路損失のような悪いチャネル状況によるエラーと、干渉及び衝突によるエラーとを識別するシステム及び方法に向けたものである。該情報は次いで、例えばパワー制御又は損失したフレームの理由を決定する必要がある他のいずれかのアプリケーションのようなアプリケーションのために、発生しているエラーのタイプ、及び種々の対応を決定するために利用される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、例えば複数の伝送レートの中から移動局の伝送レートを決定するために後に利用され得る、伝送エラーがチャネル状況により引き起こされたものであるか否かを決定する方法に関する。本方法は、送信されたフレームの伝送タイムアウト状況を検出するステップと、前記タイムアウト状況に関連する伝送エラーがチャネル状況により引き起こされたのか否かを、前記移動局により受信された複数の入力フレームから受信信号強度値を利用することにより決定するステップと、を有する。
【００１０】
本発明の他の態様は、無線網の２つの移動局間のエラー識別のための移動局であって、入力フレームを復調するための受信回路と、受信された前記入力フレームの受信信号強度を測定するパワー測定回路と、前記パワー測定回路に結合されたプロセッサであって、送信されたフレームの伝送タイムアウト状況を決定し、前記タイムアウト状況に関連する伝送エラーがチャネル状況により引き起こされたのか否かを、前記移動局により受信された複数の入力フレームから受信信号強度値を利用することにより決定するプロセッサと、を有する移動局に関する。
【００１１】
本発明の以上の及び他の特徴及び利点は、添付図面において示される好適な実施例の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。種々の図面を通して、参照記号は同一の部分を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明はここでは図１のシステムブロック図を特に参照して説明されるが、本発明による装置及び方法が、局が他の局と無線媒体を介して通信する、他の基盤と共に用いられ得ることは、以下の説明の最初に理解されるべきである。
【００１３】
図１は、本発明の実施例が適用される、代表的な網を示す。図１に示されるように、アクセスポイント（ＡＰ）２が、複数の移動局（ＳＴＡｉ）１０に結合される。該複数の移動局は、無線リンクを通して、互いと及びＡＰと通信する。本発明の重要な原理は、受信器の性能及びチャネルの挙動にかかわらず、フレームエラー確率が、受信器における信号対ノイズ比（ＳＮＲ）、伝送レート及び長さに依存する点である。平均して、伝送側ＳＴＡは、受信側ＳＴＡにより送信されたフレームから測定されるＲＳＳを追跡することにより、経路損失及びチャネルの挙動を相対的に推定し得る。一般的なＩＥＥＥ８０２．１１のＳＴＡ実装においては、ＲＳＳは媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルに利用可能である点に留意されたい。それ故、受信側のＳＴＡが全ての伝送に対して一定伝送パワーレベルを利用する限りは、フレームが適切な伝送レートで送信されるように、後続するフレームの伝送のための伝送レートリファレンスを生成及び更新するためのメカニズムを提供するために、ＲＳＳの変化が利用されることができる。
【００１４】
図２を参照すると、図１のＷＬＡＮ内のＡＰ及び各ＳＴＡは、図２のブロック図に示されるアーキテクチャを持つシステムを含んでも良い。ＡＰ及びＳＴＡは共に、受信器１２、復調器１４、パワー測定回路１６、メモリ１８、制御プロセッサ２０、タイマ２２、変調器２４及び送信器２６を含んでも良い。本説明は特定の移動局を記述する際に一般的に用いられる語に言及するが、図２に示されたものと類似しないアーキテクチャを持つシステムを含む、他の処理システムにも本説明及び概念は同様に当てはまる。プロセッサ２０は即ちマイクロプロセッサ、中央処理装置、コンピュータ、回路カード、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を表しても良い。メモリ１８は即ちディスクベースの光又は磁気記憶ユニット、電子メモリ、及びこれら及びその他のメモリ装置の一部又は組み合わせを表しても良い。しかしながら他の実施例においては、本発明を実装するために、ハードウェア回路がソフトウェア命令の代わりに又はソフトウェア命令と組み合わせて利用されても良い。
【００１５】
動作時は、復調器１４及び変調器２４をそれぞれ介して、受信された信号を変換し、所望のデータを対応するディジタルデータに伝送するため、受信器１２及び送信器２６がアンテナ（図示されていない）に結合される。パワー測定回路１６は、プロセッサ２０の制御の下、該回路に受信されたフレームのＲＳＳを検出するように動作する。他の局に対するＲＳＳが推定されメモリ１８に保存される。メモリ１８は、以降の取得のためにプロセッサ２０に結合される。同一のＢＳＳ内の他の局に対する推定されたＲＳＳは更新され、後に適切な伝送レートを選択するために利用されるリファレンステーブルを生成するために利用される。タイマ２２は、メモリ１８に保存された古いＲＳＳ推定値を消去するために利用される。実施例においては、ＲＳＳは無線チャネルの時間変化する性質及びＷＬＡＮのＳＴＡの潜在的な移動性のため変化する傾向があるため、ＲＳＳが更新される。
【００１６】
図３は、適切な伝送レートを選択するための伝送リファレンステーブルを例として示す。送信側のＳＴＡが、特定の長さを持つフレームを送信し、対応する応答信号を受信する度に、送信側のＳＴＡは、以降のフレームの伝送において利用されるべきリファレンステーブルにおいて、測定されたＲＳＳに基づいて閾値境界を生成又は更新する。それぞれの異なるフレーム間隔（即ち０−１００バイト、１００−１０００バイト及び１０００−２４００バイト）についてＲＳＳ閾値境界が確立されると、送信側のＳＴＡは、受信側のＳＴＡから受信したフレームから測定されたＲＳＳに依存して、伝送レートを適応させる。ＲＳＳの変化は、送信側のＳＴＡと受信側のＳＴＡとの間の無線リンクにおける状況が変化していることを示すことに留意されたい。図３に示されるように、それぞれの閾値境界は、特定の伝送ＰＨＹレートに対して必要とされる最小限のＲＳＳ値を示す。例えば、受信側ＳＴＡにより送信されるフレームからＲＳＳを監視しているＳＴＡが、ＲＳＳが閾値の１つよりも低くなったことを検出した場合（即ち、受信側ＳＴＡと送信側ＳＴＡとの間の増大した距離によって）、次の送信の試みは、フレームの正常な受信を確実にするために、より低いレートで行われても良い。
【００１７】
以下は、図３及び４において利用される変数のリストである。
【表１】
2008512025.tif 000003
【００１８】
簡潔に言えば、フレーム長間隔ｊ＝｛１，２，３｝は、種々のフレームサイズ０−１００バイト、１００−１０００バイト及び１０００−２４００バイトをそれぞれ表す。データレートｉ＝｛１，２，３，４｝は、本例において利用可能な４つのデータレート１、２、５．５及び１１Ｍｂｐｓの１つを表す。ＲＳＳ閾値は、該間隔のそれぞれについて定義される。閾値ＬＡ＿ｔｈ［ｉ，ｊ］は、データレートｉ、長さ間隔ｊでのフレームを送信するための最小限のＲＳＳ＿ａｖｇ又はＲＳＳ閾値の値を表す。
【００１９】
図４は、無線網における伝送レートを調節するために、（１）距離、シェーディング及び高い経路損失といった悪いチャネル状況によるエラーと、（２）干渉及び衝突によるエラーとを識別する動作の全体を示す。
【００２０】
一般に、移動ユニットは２つのモード即ち（１）受信モード及び（２）送信モードで動作するように構成される（ステップ１００）。ＳＴＡはデータを送信するための要求信号を送信し、次いでＲＳＳ平均（ＲＳＳ＿ａｖｇ）閾値、フレームサイズ及び再送の試みの数の値に基づいて伝送レートを選択する。ここで、受信されたフレームから測定された平均ＲＳＳが、特定の伝送レートに必要な最小限のＲＳＳ値を含む前記リファレンステーブル中の幾つかの閾値を超過した場合に、レート適応が発生する。その後、ＳＴＡは選択された伝送レートでフレームを送信する。伝送が成功したか否かに依存して、ＳＴＡは前記リファレンステーブル中の対応する「閾値」を更新する。かくしてＳＴＡは、ＲＳＳ＿ａｖｇ、フレーム長及び再送の試みに応じて伝送レートを選択する。図４において本ブロック図は、全てのフレームが常にＡＰへ／ＡＰから送信／受信されている基本サービスセットにおいて動作する８０２．１１のＳＴＡについて示されていることに留意されたい。それ故、ここで言及される受信側のＳＴＡは常にＡＰである。
【００２１】
送信側のＳＴＡが特定の長さを持つフレームを送信する度、該ＳＴＡは対応する応答信号（即ち応答（ＡＣＫ）フレーム）を受信する。応答信号が受信された場合、そのことは伝送レートが適切であったことを意味する。所定の時間内に応答信号が受信されない場合は、応答信号タイムアウト状況が発生している（ステップ１０２）。タイムアウト状況においては、ステップ１０４において、エラーが受信器の性能（例えば低すぎるＲＳＳ）により引き起こされたか否かが決定される。否であれば、エラーの原因は、例えば干渉、衝突、多経路等であると決定される。例えば、タイムアウト状況（ステップ１０２）が発生した後、ステップ１０４において、所定の期間内で特定のＲＳＳ閾値より大きくＲＳＳが変化したか否かの決定が為される。
【００２２】
時間によるＲＳＳの変化、即ちΔＲＳＳは、以下の式によって算出されることができる。
ΔＲＳＳ＝ＲＳＳ＿ａｖｇ−実際のＲＳＳ
【００２３】
ステップ１０４における決定において、特定の時間の間のＲＳＳの変化が増大するにつれて、受信器におけるＲＳＳが低すぎるためにエラーが引き起こされる確率も増大する。更に、このことは、受信器の性能（ＰＥＲ）によりエラーが生じ、受信器における低パワーにより引き起こされることを示す。従って、ステップ１０８において、ＲＳＳ閾値／リンク適応レート閾値（ＬＡ＿ｔｈ［ｉ］［ｊ］）が増大させられ、次いでステップ１０６においてフレームが送信される。ステップ１０４における決定が、特定の時間の間ＲＳＳに変化がないこと又は（例えば所定の閾値と比較した場合に）僅かな変化しかないことを示す場合には、受信器における衝突又は干渉によりエラーが発生した可能性、及びチャネル状況が低下していない可能性が高い。従って、ステップ１０６において、リンク適応レート閾値（ＬＡ＿ｔｈ［ｉ］［ｊ］）の変化を伴わずに、フレームが送信される。再送毎に衝突の可能性は減少するため、当業者は種々の条件について種々の再送閾値レートを決定しても良いことは留意されたい。
【００２４】
以上から明らかなように、本発明は、先行技術とは異なり、チャネルに関連するエラーの後にのみＲＳＳ閾値が増大させられる（例えば、衝突又は干渉の後には更新がない）という点で有利である。伝送レートは、ＲＳＳにおける関連する変化又は長い（所定の数のパケットの後の）干渉の後にのみ適応される。更に本発明は、現在のＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ媒体アクセス制御規定にいずれの変更をも為すことなく、適切な伝送レートの選択を可能とする。
【００２５】
本発明の好適な実施例が説明され記載されたが、本発明の真の範囲から逸脱することなく、種々の変更及び修正が為され得、同等物が本発明の要素の代わりに代用されても良いことは、当業者には理解されるであろう。加えて、中心範囲から逸脱することなく、本発明の特定の状況及び教示に適応するために、多くの変更が為されても良い。それ故本発明は、本発明を実行するために考えられる最良の方法として開示された実施例に限定されることは意図されておらず、添付する請求項の範囲内となる全ての実施例を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例が適用される、無線通信システムのアーキテクチャを説明する簡略化されたブロック図である。
【図２】本発明の実施例による特定の基本サービスセット（ＢＳＳ）内のアクセスポイント及び各局の簡略化された回路図を示す。
【図３】本発明の実施例による、伝送レートを調節するために利用される伝送リファレンスのグラフィカルな説明図である。
【図４】本発明の実施例よる、伝送レートを調節するための、悪いチャネル状況によるエラーと、干渉及び衝突によるエラーとを識別する動作ステップを示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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