(57)【要約】無線通信ネットワークのノードによりパケット送信電力を制御する方法であって、本方法は、集めた多数のサンプルデータレートのそれぞれの値を決定する工程と、目標データレートを決定する工程と、目標データレートが前記それぞれの値の加重平均であり、現在のトラフィック状況及びチャネル状況における平均データレートと目標データレートとの比較の結果に基づきパケット送信電力を調整する工程と、を含む。
2008541577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワークのノードによりパケット送信電力を制御する方法であって、
集めた多数のサンプルデータレートのそれぞれの値を決定する工程と、
前記それぞれの値を加重平均して、目標データレートを決定する工程と、
平均データレートと前記目標データレートとの比較の結果に基づきパケット送信電力を調整する工程と、
からなる方法。
【請求項２】
前記加重平均が前記目標データレートに等しい場合にパケット送信電力を減少させる工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記平均データレートが前記目標データレートを下回っている場合にパケット送信電力を増加させる工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記平均データレートが前記目標データレートを上回っている場合にパケット送信電力を増加させて、目標データレートを調整する工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記平均データレートと前記目標データレートとの前記比較が、移行カウンタ値と最大及び最小の移行カウンタのしきい値との比較からなる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記移行カウンタ値が前記最小の移行カウンタのしきい値を下回る、又は、前記最大の移行カウンタのしきい値を上回るより早く、所定の数のサンプルを集め終わった際には、前記平均データレートが前記目標データレートに等しいと決定される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記移行カウンタ値が前記最小の移行カウンタのしきい値を下回っている際に前記平均データレートが前記目標データレートを下回っていると決定される請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記移行カウンタ値が最小の移行カウンタのしきい値を上回っている際に前記平均データレートが前記目標データレートを上回っていると決定される請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記移行カウンタが、前記サンプルデータレート群と前記目標データレートとの間の前記正規化されたデータレートの相違の合計により決定される請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記最大及び最小の移行カウンタのしきい値が、所定の数のサンプルデータレート群とデータレート変動公差値との積である請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
無線通信ネットワークでの使用に適合したノードであって、前記ノードが前記ノード自身のパケット送信電力を制御するよう適合しており、前記ノードが、
集めた多数のサンプルデータレートのそれぞれの値を決定し目標データレートを決定するよう適合したコントローラを備え、前記目標データレートが前記それぞれの値の加重平均であり、平均データレートと前記目標データレートとの比較の結果に基づきパケット送信電力を調整する、
ノード。
【請求項１２】
前記ノードが、前記加重平均が前記目標データレートに実質的に等しい場合にパケット送信電力を減少させることができる請求項１１に記載のノード。
【請求項１３】
前記ノードが、前記平均データレートが前記目標データレートを下回っている場合にパケット送信電力を増加させることができる請求項１１に記載のノード。
【請求項１４】
前記ノードが、前記平均データレートが前記目標データレートを上回っている場合にパケット送信電力を増加させ、前記目標データレートを調整することができる請求項１１に記載のノード。
【請求項１５】
前記平均データレートと前記目標データレートとの比較が、移行カウンタ値と最大及び最小の移行カウンタのしきい値との比較からなる請求項１１に記載のノード。
【請求項１６】
前記移行カウンタ値が前記最小の移行カウンタのしきい値を下回る、又は、前記最大の移行カウンタのしきい値を上回るより早く、所定の数のサンプルを集め終わった際には、前記平均データレートが前記目標データレートに等しいと決定される請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記移行カウンタ値が前記最小の移行カウンタのしきい値を下回っている際に前記平均データレートが前記目標データレートを下回っていると決定される、請求項１５に記載のノード。
【請求項１８】
前記移行カウンタ値が最小の移行カウンタのしきい値を上回っている際に前記平均データレートが前記目標データレートを上回っていると決定される請求項１５に記載のノード。
【請求項１９】
前記移行カウンタが、前記サンプルデータレート群と前記目標データレートとの間の前記正規化されたデータレートの相違の合計により決定される請求項１５に記載のノード。
【請求項２０】
前記最大及び最小の移行カウンタのしきい値が、所定の数のサンプルデータレート群とデータレート変動公差値との積である請求項１５に記載のノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最大電力で得られる性能と等しい性能を得るよう、少なくとも１つのノードの送信用電力を制御する方法及びシステムに関する。本発明で利用する電力制御アルゴリズムはプラットフォームに依存せず、正確な測定又は冗長な信号メッセージのやり取りを必要としない。更に、本発明で利用する電力制御アルゴリズムは、上位のプロトコル層から提供されるフィードバックを利用し、低価格の無線機で簡単に実施することができる。電力制御の目的は、可能な最良のデータレートを保ちながらノードの送信用電力を可能な限り低下させることである。
【背景技術】
【０００２】
近年、「アドホック」ネットワークとして知られているタイプの移動通信ネットワークが開発されている。このタイプのネットワークでは、移動ノードそれぞれが他の移動ノードの基地局又はルータとして動作できるので、基地局の固定されたインフラストラクチャが不要になる。
【０００３】
更に精巧なアドホックネットワークも開発されており、このネットワークによって、従来のアドホックネットワークに見られるように移動ノード同士の通信が可能になることに加え、移動ノード群は、固定ネットワークにもアクセス可能になるので、他の移動ノード、例えば、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）の移動ノードやインターネットなどの他のネットワークの移動ノードなどとも通信可能になる。これらの進歩したタイプのアドホックネットワークの詳細は、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されており、それぞれの内容全体は参照により本願に組み込まれている。
【０００４】
セルラー電話の初期の頃から、電力制御は学界でも産業界でも研究者にとって重要な主題であった。電力制御の問題を解決する為の試みで利用された過去のアプローチ及び実装の方法論にはかなりばらつきがあるが、この過去の努力の目的は変わっていない。つまり、干渉を最小にし、ネットワーク容量を最大にし、エネルギーを節約することである。
【０００５】
アドホックネットワークにおける電力制御の重大さは、マルチホップネットワークの容量に関する初期の研究から明らかになっていた。例えば、非特許文献１が導入した概念は、無線ネットワークの容量を最大にする為に、同時に複数の送信を発生させるというものである。
【０００６】
研究者達は、干渉を最小にする為に、電力制御を達成する方式及びアルゴリズムを非常に多く提案してきた。例えば、非特許文献２が、ネットワークの２つのノード間の通信のエネルギーコストを最小にする為の、送信用電力を制御する電力制御アルゴリズムに関する。しかし、このアルゴリズムは、送信電力を低減した結果としてデータの送信レートが影響を受けて低減してしまうことを考慮していない。非特許文献３が、ＣＯＭＰＯＷ（「共通電力（ｃｏｍｍｏｎ  ｐｏｗｅｒ）」）プロトコルを開示しており、このプロトコルは、ネットワーク接続が維持されている間、ネットワークにノードのスループットごとに所与の最小の共通電力が存在することに基づいている。このプロトコルは、ネットワークのノードごとに最小の送信電力を決定しようとはしていない。非特許文献４が、電力制御ＭＡＣ（ＰＣＭ）方式に関し、この方式では、データが短い持続時間で周期的に最大の電力で送信され、残り時間で最低の電力で送信される。なおまた、特許文献４が、電力制御信号方式の明示的なやりとりを必要とする送信用電力制御の方法に関する。なおまた、特許文献５が、送信機が複数の無線デバイスに電力報告信号を送るよう要求して、受信した最も高い電力の報告信号に従い送信する電力制御技術を開示している。これらの方法に必要な信号方式は著しく複雑である。本明細書で引用した特許と特許出願と参考文献それぞれの内容全体は、参照により組み込まれる。
【特許文献１】米国特許出願第０９／８９７，７９０号
【特許文献２】米国特許出願第０９／８１５，１５７号
【特許文献３】米国特許出願第０９／８１５，１６４号
【特許文献４】米国特許５、４５０、６１６号
【特許文献５】米国特許出願第１０／７９３，５８１号
【特許文献６】米国特許出願第６０／６００，４１３号
【特許文献７】米国特許出願第６０／５８２，４９７号
【非特許文献１】Ｇｕｐｔａら、Ｔｈｅ  Ｃａｐａｃｉｔｙ  Ｏｆ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ、ｖ．４６、Ｎｏ．２（２０００）
【非特許文献２】Ａｇｒａｗａｌら、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎ  Ａｄ‐Ｈｏｃ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ，Ｉｎｄｏｏｒ，ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌ．２（２００１）
【非特許文献３】Ｎａｒａｙａｎａｓｗａｍｙら、Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎ  Ａｄ‐Ｈｏｃ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｔｈｅｏｒｙ，Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  Ａｎｄ  Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｔｈｅ  ＣＯＭＰＯＷ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ（２００２）
【非特許文献４】Ｊｕｎｇら、Ａ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ＭＡＣ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｆｏｒ  Ａｄ  Ｈｏｃ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、Ｍｏｂｉｃｏｍ（２００２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の送信用電力制御機構はそれぞれ確かに、無線ネットワークの容量を増大させる手段を提供しているが、考慮していないことがたくさんある。第一に、通信装置の送信電力を低減させると、通信装置が、周波数利用効率の最も高い変調方式、即ち最も速いデータレートを使用する能力に影響が及ぶ。第２に、信号対雑音比などの物理層の正確なフィードバックに基づく予測方法は、このタイプの詳細なフィードバックがない又は信頼できないので、一般的には使用できない。物理層のフィードバックの信頼性のなさから当然導かれることは、たとえチャネルの特性が一定のままでも、適応性のあるデータレート選択機構が、一般的に不安定で、数多くの使用可能なデータレートの間で経時的に揺れ動くという事実である。
【０００８】
よって、物理層の正確なフィードバックに頼ることなく、最大電力で得られる性能と等しい性能を得るよう、少なくとも１つのノードの送信用電力を調整する電力制御アルゴリズムを有する少なくとも１つのノードを備えたシステム及び方法が依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、無線ネットワークのノードによってパケット送信電力を制御する方法を提供し、本方法は、その時のトラフィック状況及びチャネル状況に基づき目標データレートを決定する工程と、データレートの変動に基づき移行のしきい値を確立する工程と、現在のトラフィック状況及びチャネル状況における平均データレートと目標データレートとの比較の結果に基づきパケット送信電力を調整する工程とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のこれらの目的及び他の目的、利点、新規な特質は、添付の図面を併用した以下の詳細な記述から更に容易に理解できる。
図１は、本発明の実施形態を用いているアドホックパケット交換無線通信ネットワーク１００の例を図示するブロック図である。具体的には、ネットワーク１００は、複数の移動無線ユーザ端末１０２‐１〜１０２‐ｎ（一般にノード群１０２又は移動ノード群１０２と呼ぶ）を備えており、更に、固定ネットワーク１０４を備えることも可能だが必須ではなく、固定ネットワーク１０４は、ノード群１０２が固定ネットワーク１０４にアクセスできるよう、複数のアクセスポイント１０６‐１、１０６‐２、．．．１０６‐ｎ（一般にノード群１０６又はアクセスポイント群１０６と呼ぶ）を有している。固定ネットワーク１０４は、ネットワークノード群が、他のアドホックネットワークや、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）や、インターネットなどの他のネットワークにアクセスできるよう、例えば、中核をなすローカルアクセスネットワーク（ＬＡＮ）や、複数のサーバ及びゲートウェイルータなどを備えることも可能である。ネットワーク１００は更に、複数の固定ルータ１０７‐１〜１０７‐ｎ（一般にノード群１０７又は固定ルータ群１０７と呼ぶ）を備えることも可能であり、これにより他のノード群１０２、１０６、１０７の間でデータパケット群をルーティングできる。なお、本明細書での説明上、以上に論じたノードを、集合的に「ノード１０２、１０６、１０７」、又は単純に「ノード群」と呼ぶことがある。
【００１１】
当業者には分かるとおり、上記の特許文献１、特許文献２、特許文献３で説明されているように、ノード１０２、１０６、１０７は、直接通信し合う、又は、ノード同士間でパケット群を送る為のルータ（単数又は複数）として動作している他のノード１０２、１０６、１０７のうちの１つ以上を介して通信し合うことができる。
【００１２】
図２に示されているように、ノード１０２、１０６、１０７はそれぞれ、アンテナ１１０に結合されたトランシーバ又はモデム１０８を備えており、コントローラ１１２の制御下で、パケット化された信号などの信号をノード１０２や１０６や１０７などとの間で送受信できる。パケット化されたデータ信号には、例えば、音声情報や、データ情報や、マルチメディア情報や、ノード更新情報などのパケット化された制御信号がある。
【００１３】
ノード１０２、１０６、１０７のそれぞれには更に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのメモリ１１４が備えられており、このメモリは、そのノード自身に関する情報及びネットワーク１００の他のノード群に関する情報を保存できる上、特筆すべきは、これらの情報をルーティングできる。図２に更に詳しく示されているとおり、特定のノード、特に移動ノード群１０２は、ホスト１１６を備えることもでき、ホスト１１６は、ノート型コンピュータ端末や、移動電話ユニットや、移動データユニットや、その他の好適な装置などの、任意の数の装置から構成されたものでよい。ノード１０２、１０６、１０７のそれぞれには更に、インターネットプロトコル（ＩＰ）及びアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）を機能させる為の適切なハードウェア及びソフトウェアが備えられており、これらの目的は当業者には容易に分かる。伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）及びユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）を機能させる為の適切なハードウェア及びソフトウェアを備えていてもよい。
【００１４】
図３は、本発明の実施形態に係る、ノードにより行われる電力制御の動作又はプロシージャの例を示す。これに関して、表１には、図３で用いられる電力制御の変数の幾つかが定義されている。好ましくは、この値のそれぞれが単一の隣接ノードにのみ関連する。
【００１５】
【表１】
2008541577.tif 000003
【００１６】
表２には、図３で用いられる他の電力制御の変数が定義されている。好ましくは、これらの値はシステムインテグレータにより設定され、これらを用いて隣接ノードそれぞれに達するのに必要な送信用電力を決定する。
【００１７】
【表２】
2008541577.tif 000004
【００１８】
好ましくは、電力制御アルゴリズムの第１の状態は、図３のフローチャートに示されているように、「目標データレート収集」である。集めたデータレートの数がサンプルの必要数に達し次第、リンク適応アルゴリズムは電力制御アルゴリズムの第２の状態に切り換えられ、これが以下で更に詳細に論じる「電力調整」である。電力制御アルゴリズムのそれぞれの状態を以下で個別に論じる。
状態１：「目標データレート収集」
「目標データレート収集」状態の間、データパケットが送られてくるたびに、図３に示す電力制御アルゴリズムを実行する。工程１０００では、繰り返しカウンタｋを増やす。工程１０１０では、アルゴリズムは任意の好適なやり方でデータレートｒｉの通知を受け取れる。好ましくは、アルゴリズムは、データパケット用のトランザクションサマリを用いて少なくとも１つのノードにより選択されたデータレートを通知され、これは特許文献６で説明されているとおりであり、この内容全体は参照により本願に組み込まれている。なおまた、電力制御アルゴリズムは、内容全体を参照により本願に組み込む特許文献７に記載された装置を併用した利用に適切であるが、任意の好適な異なるデータレート選択アルゴリズムの実施をシステムインテグレータが選ぶこともできる。これに関しては、電力制御アルゴリズムは好ましくは依然としてトランザクションサマリのデータレートのフィードバックに基づくやり方で動作する。送信に向け選択したデータレートｒｉごとに、工程１０３０でリンク適応アルゴリズムは関連するレートカウンタを１つずつ増やす（αｉ＝αｉ＋１）。工程１０２０に図示のように、集めたサンプルの数がＫ´未満の場合、レートカウンタは更新されない。これによって、特にデータレートの選択が受信信号強度（送信用電力の変化の影響を常に受ける）に基づいている場合は、送信用電力の変化後にデータレート選択アルゴリズムは収束する時間を確実に持つことになる。集めたサンプルｋの数がサンプルの最大値Ｋに達し次第（工程１０４０）、リンク適応アルゴリズムは、「電力調整」状態に切り換える前に、工程１０５０と工程１０６０とを実行する。その次に送られてきたデータパケットについては、アルゴリズムは工程１１００から「電力調整」状態で始まる。しかし、この状態に入る前に、工程１０５０でリンク適応アルゴリズムは好ましくは、各データレートに関連する調整値（Ｓｉ）を決定する。この調整値群は、データレートそれぞれの値（ｒＴ、単位Ｋｂｐｓ）と目標データレート（ｒＴ、単位Ｋｂｐｓ）とに依存する。
【００１９】
目標データレートは選択したレートすべての加重平均である。
【００２０】
【数１】
2008541577.tif 000005
【００２１】
使用可能なデータレートはそれぞれ正規化されたデータレートの相違に関連しており、この相違はデータレートと目標レートの差を目標データレートで割ったものである。
【００２２】
【数２】
2008541577.tif 000006
【００２３】
すべてのデータレートについて正規化されたデータレートの相違Ｓｉが決定された（工程１０５０）後で、リンク適応アルゴリズムは、好ましくは送信用電力指数Ｐを低下させ、サンプルカウンタと移行カウンタとを初期化する（工程１０６０）。その後、このアルゴリズムは電力制御アルゴリズムの「電力調整」状態に入る。
状態２：「電力調整」
電力は好ましくは以下のルールに従って調整される。
・平均データレートが目標データレートを下回っている場合（工程１１６０）、電力を増大させ（工程１１７０）、目標はそのままである。
・平均データレートが、公差±ｚの範囲内で目標データレートと同一である場合（工程１１９０）、電力を減少させ（工程１２００）、目標はそのままである。代案として、公差は非対称、つまり、＋ｚｈｉｇｈ、−ｚｌｏｗであってもよい。
・平均データレートが目標データレートを上回っている場合（工程１１３０）、電力を増大させ（工程１１４０）、目標データレートを取得し直す。
【００２４】
データパケットが送られてくるたびに、リンク適応アルゴリズムはサンプルインデックスカウンタｋを更新し（工程１１００）、データレートｒｉを選択し（工程１１１０）、データレートｒｉに対応する正規化されたデータレートの相違Ｓｉの分だけ移行カウンタＴＣを増やす（工程１１２０）。
【００２５】
データレートが目標データレートに対して高いか低いか等しいかを決定する為に、移行カウンタを２つのしきい値すなわちＴｌｏｗ（工程１１６０）及びＴｈｉｇｈ（工程１１３０）と比較し、サンプルインデックスカウンタを最大値Ｎと比較する（工程１１９０）。図４ではあるシナリオが描写されており、このシナリオでは、移行カウンタＴＣが高いほうのしきい値Ｔｈｉｇｈより大きくなっており（即ち、「レートが高すぎる」）、この場合は、平均データレートは（１＋ｚ）×ｒＴより高い。同様に、移行カウンタＴＣが低いほうのしきい値Ｔｌｏｗを下回っている（即ち、「レートが低すぎる」）場合は、平均データレートは（１−ｚ）×ｒＴを下回っている。リンク適応アルゴリズムによれば、ｚは非対称でもよい。つまり、必要ならば高いデータレートの公差は低いデータレートの公差を上回ってよい。移行カウンタのしきい値Ｔｈｉｇｈ及びＴｌｏｗはｚ及びＮから導かれる。移行カウンタが、サンプルを厳密にＮ個採った後で、Ｔｈｉｇｈ又はＴｌｏｗに達したら、平均データレートがデータレートの公差（１±ｚ）×ｒＴの限界だということである。移行カウンタが表しているのは、正規化されたデータレートの相違Ｓｉを蓄積することによる、平均データレートと目標データレートとの間の相違である。従って、電力制御アルゴリズムは実際には平均データレートを計算しない。つまり、これによって、移行カウンタを、一か所に固定されたマイクロプロセッサ又は集積回路で実施可能になる。また、これによって、移行カウンタの実装が、広範囲のデータレートを利用するシステム（１Ｍｂｐｓ及び５４Ｍｂｐｓのデータレートを使用する８０２．１１ｇなど）に特に適した実装になる。つまり、電力制御アルゴリズムはデータレートの相違にのみ対処するので、データレートの桁は関係ない。以下の式は、移行カウンタと、データレートの公差と、平均データレートと、目標データレートと、サンプルの最大数との関係を定義する。
【００２６】
【数３】
2008541577.tif 000007
【００２７】
従って移行カウンタのしきい値は以下の式に等しい。
【００２８】
【数４】
2008541577.tif 000008
【００２９】
最後に、サンプルの数がＮに達し（工程１１９０）、移行カウンタＴＣがＴｈｉｇｈ、又はＴｌｏｗに達しなかった（即ち、「レートが保たれている」）場合、平均データレートは目標データレートｒＴに近い。
【００３０】
平均データレートが目標データレートを上回っている場合（工程１１３０）、電力を増大させる（工程１１４０）。これによって、電力制御アルゴリズムは、送信用電力がもっと高い新しい目標データレートを取得できるようになる。実際、電力が低減されたらデータレートは増大しえないので、チャネル状況は間違いなく変化しており、アルゴリズムはサンプルカウンタｋとデータレートカウンタαｉとを初期化し（工程１１５０）、「目標データレート収集」状態に戻る必要がある。
【００３１】
平均データレートが目標データレートを下回っている場合（工程１１６０）、電力を増大させる（工程１１７０）。通例これによって示されるのは、送信用電力は低くなっており、最良のデータレートをもう達成しえないということである。代案として、チャネルの条件が悪化した場合には、アルゴリズムは再び最大電力に達し（工程１１８０）、サンプルカウンタｋとデータレートカウンタαｉとを初期化（工程１１５０）した後で、新しい目標データレートを決定する必要がある。それから、アルゴリズムは「目標データレート収集」状態に戻る。最大電力に達していない場合、アルゴリズムは「電力調整」状態のままであり、サンプルインデックスカウンタと移行カウンタとを初期化する（工程１２１０）。
【００３２】
平均データレートが目標データレートに近い場合（工程１１９０）、電力を低減する（工程１２００）。アルゴリズムは「電力調整」状態のままであり、サンプルインデックスカウンタと移行カウンタとを初期化する（工程１２１０）。
【００３３】
表３には、すべてのノードに共通の定数（表２参照）の最小値と、最大値と、推奨値とを、システム性能においてそれぞれが意味するところの説明と共に示す。本明細書で提示した電力制御アルゴリズムは、無線機のアーキテクチャや精度や測定能力や厳密な電力制御に従来関連していた他の要素などに関わらず、異なるタイプの無線機で動作するよう設計されている。しかし、無線機が安定しているほうが、データレート選択アルゴリズムの収束レートは速く、電力制御アルゴリズムは安定しており速い。
【００３４】
【表３】
2008541577.tif 000009
【００３５】
同調
どのリンク適応パラメータの値も、８０２．１１準拠の無線機などの安価な無線機用のものである。しかし、異なるハードウェアプラットフォームでは別の値が要求される可能性が高い。
データレートの公差
データレートの公差は、電力制御アルゴリズムが許容する、データレートの割合である。平均データレートが目標データレートの所定の割合の範囲内である限り、送信用電力は低減される。データレートの公差が低すぎる場合は、リンク適応アルゴリズムは、データレートを保つことを決定するので、送信用電力を下げることはない。好ましくは、公差はレート収集時間に反比例している。つまり、データレートの取得が短時間の場合、予想される変動は大きくなるので、公差は大きくなる。データレートの公差は一般的に１０％〜３０％に設定されている。
処理しないデータ点
環境が変化し、データレート選択アルゴリズムがゆっくりと収束した場合、選択が収束した後で、目標データレート取得機構が実際の平均レートを高く又は低く見積もってしまう恐れがある。従って、リンク適応アルゴリズムは適正な送信用電力を高く又は低く見積もってしまう場合がある。この問題は、処理しないデータ点の数を増加させることで克服できる。
レート収集時間
この値は目標データレート収集時間を操作できる。これに関しては、リンク適応アルゴリズムが収集状態の際のみ意味がある。つまり、この時間を増加させても、必ずしも安定性が増すとは限らない。値が小さすぎると、目標データレートは経時的に変動することになる。
レート推定時間
この値は電力制御の収束時間を操作できる。これに関しては、値が非常に低いと不安定になる一方、値が非常に大きいと収束レートが落ちる。正確な電力制御と収束時間との間にはトレードオフがある。
【００３６】
少数の模範的な本発明の実施形態のみを詳細に以上に記載したが、当業者には、本発明の新規な教示及び利点を実質的に逸脱することなくこれら模範的な実施形態をさまざまに修正可能であることが容易に分かる。従って、このような修正すべてについて、以下の請求項に定義された本発明の範囲に含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係るシステム及び方法を用いた複数のノードを備えたアドホック無線通信ネットワークの例のブロック図。
【図２】図１で示したネットワークで使われている移動ノードの例を図示するブロック図。
【図３】本発明の実施形態に係る電力制御アルゴリズムを有する少なくとも１つのノードにより行われる動作の例を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施形態に係る、移行カウンタ（ＴＣ）と、少なくとも１つのノードが利用する電力制御アルゴリズムの電力調整判定との関係を描写するグラフ。
【図１】
2008541577.tif 000010
【図２】
2008541577.tif 000011
【図３】
2008541577.tif 000012
【図４】
2008541577.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月27日(2008.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワークのノードによりパケット送信電力を制御する方法であって、
集められた複数のデータレートの加重平均値を計算する工程と、
同データレートの平均値とデータレートの目標値との比較の結果に基づきパケット送信電力を調整する工程であって、同データレートの平均値とデータレートの目標値との比較は、移行カウンタ値と最大及び最小の移行カウンタしきい値との比較からなる前記工程と、からなる方法。
【請求項２】
前記加重平均が前記目標データレートに等しい場合にパケット送信電力を減少させる工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データレートの平均値が前記目標データレートを下回っている場合にパケット送信電力を増加させる工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記データレートの平均値が前記目標データレートを上回っている場合にパケット送信電力を増加させて、目標データレートを再習得する工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記移行カウンタ値が、前記最小の移行カウンタのしきい値と最大の移行カウンタのしきい値の間にある場合は、前記データレートの平均値が前記目標データレートに等しいと判断される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記移行カウンタ値が前記最小の移行カウンタのしきい値を下回っている場合には、前記データレートの平均値が前記目標データレートを下回っていると判断される請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記移行カウンタ値が最小の移行カウンタのしきい値を上回っている場合に、前記データレートの平均値が前記目標データレートを上回っていると判断される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
調整工程の前に、前記移行カウンタ値を、集められたデータレート群と目標データレートとの間の正規化されたデータレートの相違の合計として計算する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
調整工程の前に、最大の移行カウンタのしきい値を、所定数の集められたデータレート群と第１のデータレート変異許容値の積として計算し、
最小の移行カウンタのしきい値を、所定数の集められたデータレート群と第２のデータレート変異許容値の積として計算する、請求項１に記載の方法。  
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
研究者達は、干渉を最小にする為に、電力制御を達成する方式及びアルゴリズムを非常に多く提案してきた。例えば、非特許文献２が、ネットワークの２つのノード間の通信のエネルギーコストを最小にする為の、送信用電力を制御する電力制御アルゴリズムに関する。しかし、このアルゴリズムは、送信電力を低減した結果としてデータの送信レートが影響を受けて低減してしまうことを考慮していない。非特許文献３が、ＣＯＭＰＯＷ（「共通電力（ｃｏｍｍｏｎ  ｐｏｗｅｒ）」）プロトコルを開示しており、このプロトコルは、ネットワーク接続が維持されている間、ネットワークにノードのスループットごとに所与の最小の共通電力が存在することに基づいている。このプロトコルは、ネットワークのノードごとに最小の送信電力を決定しようとはしていない。非特許文献４が、電力制御ＭＡＣ（ＰＣＭ）方式に関し、この方式では、データが短い持続時間で周期的に最大の電力で送信され、残り時間で最低の電力で送信される。なおまた、特許文献４が、電力制御信号方式の明示的なやりとりを必要とする送信用電力制御の方法に関する。なおまた、特許文献５が、送信機が複数の無線デバイスに電力報告信号を送るよう要求して、受信した最も高い電力の報告信号に従い送信する電力制御技術を開示している。これらの方法に必要な信号方式は著しく複雑である。本明細書で引用した特許と特許出願と参考文献それぞれの内容全体は、参照により組み込まれる。
【特許文献１】米国特許第７，０７２，６５０号
【特許文献２】米国特許第６，８０７，１６５号
【特許文献３】米国特許第６，８７３，８３９号
【特許文献４】米国特許５、４５０、６１６号
【特許文献５】米国特許出願第１０／７９３，５８１号
【特許文献６】米国特許出願公開第U S２００６００３４２３３A1
【特許文献７】米国特許出願第１１／１６６５７８号
【非特許文献１】Ｇｕｐｔａら、Ｔｈｅ  Ｃａｐａｃｉｔｙ  Ｏｆ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ、ｖ．４６、Ｎｏ．２（２０００）
【非特許文献２】Ａｇｒａｗａｌら、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎ  Ａｄ‐Ｈｏｃ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ，Ｉｎｄｏｏｒ，ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌ．２（２００１）
【非特許文献３】Ｎａｒａｙａｎａｓｗａｍｙら、Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎ  Ａｄ‐Ｈｏｃ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｔｈｅｏｒｙ，Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  Ａｎｄ  Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｔｈｅ  ＣＯＭＰＯＷ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ（２００２）
【非特許文献４】Ｊｕｎｇら、Ａ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ＭＡＣ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｆｏｒ  Ａｄ  Ｈｏｃ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、Ｍｏｂｉｃｏｍ（２００２）
【国際調査報告】
2008541577.tif 000014