(57)【要約】【課題】無線ＬＡＮなどの無線通信システムにおける自動データ速度制御のための方法および装置を提供する。【解決手段】本発明による無線通信デバイスは、チャネル相関測定値に基づいて送信速度を適応させるデータ速度制御装置を含む。チャネル相関測定値は、例えば、チャネル・マトリックスの固有値または特異値であってよい。データ速度制御装置はまた、データ速度を決定する際に、信号の品質、またはチャネルの遅延スプレッド、またはその両方を考慮することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネル相関の測定値に基づいて送信されるデータの送信速度を適応させるデータ速度制御装置を含む無線通信デバイス。
【請求項２】
前記データ速度制御装置が、さらに、現在のリンクの情報に基づいて送信速度を適応させる、請求項１に記載の無線通信デバイス。
【請求項３】
前記送信速度が、独立データ・ストリーム、変調のタイプ、コンスタレーション・サイズ、およびコーディング速度を送信するいくつかのアンテナのうち１つまたは複数を定義する、請求項１に記載の無線通信デバイス。
【請求項４】
前記データ速度制御装置が、次のフレーム送信の予想される信号品質に基づいて、前記送信速度を適応させる、請求項１に記載の無線通信デバイス。
【請求項５】
前記データ速度制御装置が、現在の信号品質が所与のデータ速度に要求される最低限度の信号品質よりも低い場合にデータ速度を下げるデータ速度アドバイスに基づいて、前記送信速度を適応させる、請求項１に記載の無線通信デバイス。
【請求項６】
前記データ速度制御装置が、現在の信号品質が所与のデータ速度に要求される最低限度の信号品質よりも高い場合にデータ速度を上げるデータ速度アドバイスに基づいて、前記送信速度を適応させる、請求項１に記載の無線通信デバイス。
【請求項７】
１つまたは複数のデータ・フレームを送信する工程と、
チャネル相関の測定値に基づいて前記データの送信速度を適応させる工程とを含む方法。
【請求項８】
前記適応させる工程が、さらに、現在のリンクの情報に基づいて前記送信速度を適応させる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記送信速度が、独立データ・ストリーム、変調のタイプ、コンスタレーション・サイズ、およびコーディング速度を送信するいくつかのアンテナのうち１つまたは複数を定義する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記適応させる工程が、次のフレーム送信の予想される信号品質に基づいて、あるいは、現在の信号品質が所与のデータ速度に要求される最低限度の信号品質よりも低い場合にはデータ速度を下げ、現在の信号品質が所与のデータ速度に要求される最低限度の信号品質よりも高い場合にはデータ速度を上げるデータ速度アドバイスに基づいて、前記送信速度を適応させる、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）などの無線通信システムに関し、より詳細には、そのような無線通信システムにおけるデータ速度制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２００３年１２月９日に出願した米国仮出願第６０／５２８，１７１号の優先権を主張するものである。
無線通信は、一般に、送信機の電力レベルを上げることによって、または送信データ速度をより頑健なデータ速度に下げることによって、より信頼できるものにすることができる。しかし、送信電力レベルは、一般に、規制や無線デバイスの設計上の制約によって制限される。例えば、ほとんどの国または地域には、周波数帯域それぞれに対して特定の電力レベル制限を指定する規制がある。さらに、設計上の制約は、一般に、無線デバイスのコスト、サイズ、および消費電力を制限する。
【０００３】
いくつかの標準が実施され、または提案されており、それらには、無線デバイスがその標準に準拠するためにサポートしなければならない１組の最低限の要件が記載されている。ＩＥＥＥ８０２．１１標準、およびＩＥＥＥ８０２．１１標準の様々な拡張版、またはヨーロッパのＨＩＰＥＲＬＡＮ／２標準などの所与の標準に合致するためには、特定の無線デバイスは、要件の中でも特に１組の必須のデータ速度をサポートしなければならない。しかし、所与の無線デバイスによって特定の利用可能なデータ速度を選択することについては、それらの標準の範囲外である。一般に、送信電力レベルの選択とそれに対応する送信データ速度の選択の間には反比例の関係がある。さらに、いくつかの変調スキームの場合、データ速度が高速になるほど、電力増幅器中の直線性がより要求される。したがって、送信データ速度を上げるためには、例えば、一般に、それに対応して送信電力レベルを下げなければならない。同様に、送信電力レベルを上げるためには、一般に、それに対応して送信データ速度を下げなければならない。
【０００４】
参照により本明細書に組み込まれている、２００３年１２月２６日に出願した「Method and Apparatus for Automatic Data Rate Control in a Wireless Communication System（無線通信システムにおける自動データ速度制御のための方法および装置）」という名称の米国特許出願第１０／７４５，８８３号は、送信データのための送信速度を信号の品質および送信電力レベルに基づいて選択するデータ速度制御装置を開示している。この開示したデータ速度制御装置は、現在の信号の品質が所与のデータ速度に要求されている最低限の信号品質よりも低い場合にはデータ速度を下げ、現在の信号の品質が所与のデータ速度に要求されている最低限の信号品質よりも高い場合にはデータ速度を上げる、データ速度アドバイスに基づいて、送信速度を適応させることができる。
【特許文献１】米国特許出願第１０／７４５，８８３号
【非特許文献１】ＩＥＥＥの「Supplement to Standard for Telecommunications and Information Exchange Between Systems−LAN/MAN Specific Requirements−Part 11: Wireless MAC and PHY Specifications: Spectrum and Transmit Power Management Extensions in the 5 GHz band in Europe（システム間の電気通信および情報交換のための標準の補遺―ＬＡＮ／ＭＡＮ特定要件―第２部：無線ＭＡＣおよびＰＨＹの仕様：ヨーロッパにおける５ＧＨｚ帯域のスペクトルおよび伝送電力の拡張）」Ｐ．８０２．１１ｈ・Ｄ２．０（２００２年３月）
【非特許文献２】Ａ．ｖａｎ  Ｚｅｌｓｔ、Ｊ．Ｓ．Ｈａｍｍｅｒｓｃｈｍｉｄｔ著「A Single Coefficient Spatial Correlation Model for Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Radio Channels（複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）無線チャネルのための単一係数空間相関モデル）」（ＵＲＳＩ  ＸＸＶＩＩ総会（２００２年８月１７〜２４日）議事録、１〜４（２００２年））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
無線ＬＡＮなどの無線通信システムにおいて、自動データ速度制御のための改良された方法および装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般に、無線ＬＡＮなどの無線通信システムにおける自動データ速度制御のための方法および装置が提供される。本発明による無線通信デバイスは、チャネル相関測定値に基づいて送信速度を適応させるデータ速度制御装置を含む。チャネル相関測定値は、例えば、チャネル・マトリックスの固有値または特異値であってよい。データ速度制御装置はまた、データ速度を決定するにあたって、信号の品質、またはチャネルの遅延スプレッド、またはその両方を考慮することができる。
以下の詳細な説明および図面を参照することによって、本発明および本発明のさらなる特徴および利点をより完全に理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明が動作可能な無線ネットワーク環境１００を示す。無線ネットワーク環境１００は、例えば、無線ＬＡＮまたはその一部であってよい。図１に示すように、いくつかの局２００−１〜２００−Ｎが、無線ディジタル通信システム１００において１つまたは複数の無線チャネルを介して通信を行っている。局２００−１〜２００−Ｎをまとめて「局２００」と呼び、以下に図２に関連して説明する。アクセス・ポイント１２０は、一般的に、その他のアクセス・ポイント（図示せず）を有する有線配信ネットワーク１０５に接続されている。アクセス・ポイント１２０は、一般的に、周知の方法で制御機能および管理機能を提供している。さらに、アクセス・ポイント１２０は、すべてのトラフィックが中継される中央ノードとしての役割を果たしており、そのため、局２００は、送信がアクセス・ポイント１２０から発するという事実に依拠することができる。無線ネットワーク環境１００は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１標準、または８０２．１１ａ、ｂおよびｇなどの８０２．１１標準の様々な拡張版、あるいはＨＩＰＥＲＬＡＮ／２標準に従って実装することができる。
【０００８】
ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルは、全ての通信がアクセス・ポイント１２０を介して中継されることを規定しており、したがって、対象となる各送信（同じ無線チャネル上で他のアクセス・ポイント１２０がアクティブである場合もある）は、局２００が関連付けられているアクセス・ポイント１２０からのものである。このような通信プロトコルの例として、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルの拡張サービス・セット（ＥＳＳ）モードが挙げられる。このプロトコルでは、局２００が、全ての通信を中継するアクセス・ポイント１２０に関連付けられる。
【０００９】
アクセス・ポイント１２０と無線局２００は、送信電力レベル制限に関する情報を含むフレームを交換する。アクセス・ポイント１２０では、ネットワーク・アドミニストレータが国の選択ができるようにアクセス・ポイント１２０を構成すると、国情報が利用可能になる。局２００は、アクセス・ポイント１２０からこの情報を受信する。送信電力レベル制限を交換するためのフレーム・フォーマットについては、例えば、ＩＥＥＥの「Supplement to Standard for Telecommunications and Information Exchange Between Systems−LAN/MAN Specific Requirements−Part 11: Wireless MAC and PHY Specifications: Spectrum and Transmit Power Management Extensions in the 5 GHz band in Europe（システム間の電気通信および情報交換のための標準の補遺―ＬＡＮ／ＭＡＮ特定要件―第２部：無線ＭＡＣおよびＰＨＹの仕様：ヨーロッパにおける５ＧＨｚ帯域のスペクトルおよび伝送電力の拡張）」Ｐ．８０２．１１ｈ・Ｄ２．０（２００２年３月）に記載されている。
【００１０】
図２は、本発明が動作可能な、例示的な従来のＭＩＭＯ環境を示す。図２に示すように、例示的な従来のＭＩＭＯシステム２００は、ソース信号Ｓ１〜ＳＮｔ、送信機ＴＸ１〜ＴＸＮｔ、送信アンテナ２１０−１〜２１０−Ｎｔ、受信アンテナ２１５−１〜２１５−Ｎｒ、受信機ＲＸ１〜ＲＸＮｒを備えている。ＭＩＭＯシステム２００は、複数の送信アンテナ２１０で別々のデータ・ストリームを送信し、各受信機ＲＸはこれらのデータ・ストリームの組合せを受信する。
【００１１】
本明細書で使用しているように、「ＭＩＭＯ」という用語は、複数の送信層が存在するシステム、すなわち、いくつかの区別できるストリームが、異なるアンテナから同じ周波数チャネルに送信されるシステムを意味するものとする。このようなＭＩＭＯ送信を受信するための、様々な構成による１つまたは複数の受信アンテナが存在し得ることに注意されたい。速度向上のための代表的な実装においては、送信アンテナと同じ数の受信アンテナ、または送信アンテナよりも多数の受信アンテナが備えられる。
【００１２】
ＭＩＭＯシステムのパフォーマンスは、無線チャネル中に提供された散乱に依拠する。本発明は、散乱が不充分で、様々なチャネル要素間の相関（すなわち、空間チャネル相関）が所定の閾値を超える場合には、システムは、それらの複数アンテナを使ってデータ速度を向上させることができないことを認識している。散乱は、送信機と受信機（あるいは、アクセス・ポイント（ＡＰ）と局（ＳＴＡ））の両方の周囲環境に依存する。
【００１３】
本発明の一態様によれば、以下に図６に関連して説明する自動データ速度制御装置６００は、相関、チャネルの遅延スプレッド、および信号の品質（例えば、ＳＮＲまたはコンスタレーション誤りベクトルで表現される品質）の関数であるデータ速度アドバイザ６１０を含む、自動データ速度制御機能を提供する。
【００１４】
相関の原理
前述したように、データ速度アドバイザ６１０は、局間の相関に基づいてデータ速度を選択する。この相関を測定するための測定値の１つとして、ＭＩＭＯチャネルの対応する１組の固有値が挙げられる。これは、チャネル応答から推定することができる。さらに、ＭＩＭＯリンクのパフォーマンスは、信号対雑音比（ＳＮＲ）にもかなり依存している。ＳＮＲは、パケットのプリアンブルから、または前に受信したパケットから推定することができる。このＭＩＭＯチャネルの推定は、あらゆる場合において、送信データの復旧を成功させるために必要である。リンクの品質を測定するための別の測定値としては、送信され、誤りありで、または誤りなしで宛先によって受信されたパケットのパーセンテージが挙げられる。例えば、これらは、それぞれ、受信されなかった肯定応答の数または受信された肯定応答の数から決定される。
【００１５】
本発明は、複数のアンテナを備えた局またはアクセス・ポイントを含むＷＬＡＮネットワークにおいて、個々の局に提供される速度を最大限にしようとするものである。これは、ＳＮＲ、チャネルの遅延スプレッド、チャネル相関、および誤りのある受信パケットのパーセンテージを使って、最も好ましい送信特性（例えば、変調のサイズ、コーディング速度、および独立データ・ストリームの数）を選択することによって達成される。
【００１６】
図３は、本発明の特徴を組み込んでいる例示的な送受信局３００（または、アクセス・ポイント１２０）の概略構成図である。このように、本発明の送信データ速度制御の態様は、局３００とアクセス・ポイント１２０の両方において適用できることに注意されたい。局３００はそれぞれ、例えば、パーソナル・コンピュータ・デバイス、または、本発明の特徴および機能を提供するように本明細書において修正された、セルラ電話、携帯情報端末、またはページャなどの、無線通信機能を有するいずれかのデバイスとして実施することができる。
【００１７】
図４に示すように、例示的な局３００は、自動データ速度制御装置６００を含む。これについては、以下に、図６に関連してさらに説明する。さらに、送受信局３００は、データの速度を制御する、媒体アクセス制御装置（ＭＡＣ）３０５を含む。この例示的な実施形態では、ＭＡＣ３０５が自動データ速度制御装置６００を含む。別の実装では、自動データ速度制御装置６００が、ＭＡＣ３０５と対話する別個のデバイスであってもよい。一般に、自動データ速度制御装置６００は、ベースバンド・プロセッサ３２０が使用する速度および変調を判断する。ベースバンド・プロセッサ３２０は、ＲＦ回路４３０に信号を供給し、ＲＦ回路４３０は、周知の方法でその信号を１つまたは複数のアンテナ３４０−１〜３４０−Ｎに供給する。
【００１８】
図４は、ＭＩＭＯベースのＯＦＤＭ無線デバイスのパフォーマンスに対するＳＮＲおよびチャネル相関の影響を示す。図４は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａシステムの拡張版である、２台の送信機と２台の受信機（２×２）のシステムのビット誤り率（ＢＥＲ）パフォーマンス４００を示す。この例示のシステムは、コーディング速度が０．７５で１０８（２×５４）Ｍｂｐｓのデータ速度をもたらす、６４−ＱＡＭ変調を使用する。Ａ．ｖａｎ  ＺｅｌｓｔおよびＪ．Ｓ．Ｈａｍｍｅｒｓｃｈｍｉｄｔ著「A Single Coefficient Spatial Correlation Model for Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Radio Channels（複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）無線チャネルのための単一係数空間相関モデル）」（ＵＲＳＩ  ＸＸＶＩＩ総会（２００２年８月１７〜２４日）議事録、１〜４（２００２年））中に記載されているように、ＭＩＭＯチャネルにおける相関はモデル化される。
【００１９】
ここで、ρは０から１の間で変化する、相関をモデル化するパラメータである。特に、０に等しいρは、全く相関していないことに対応し、１に等しいρは完全に相関していることに対応する。レイリー・フェージングによる減衰電力遅延プロファイルが適用される。一般に、図４に示すように、ＳＮＲが増加するとパフォーマンスは向上し（すなわち、ＢＥＲは低下し）、相関係数が増加するとパフォーマンスは低下する。
【００２０】
図５は、相関ρが０に等しい、２台の送信機と２台の受信機（２×２）の構成の場合の、ＳＮＲの関数としてのＢＥＲパフォーマンス５００を示す。異なるデータ速度５１０−１〜６１０−６は、それぞれ、１２、２４、４８、７２、１０８Ｍｂｐｓの速度に対応する。これらの異なる速度５１０−１〜５１０−６は、コーディング速度と変調を変えることによって（８０２．１１ａ／ｇにおいてもなされているように）得られる。図５に示すように、ＢＥＲパフォーマンスはＳＮＲとデータ速度の関数である。あるＳＮＲで受信機が動作している場合、要求ＢＥＲパフォーマンスを達成するデータ速度を選択することができる。図５は、ＢＥＲパフォーマンスおよびＳＮＲ要件に対する変調およびコーディング速度の影響を示している。
【００２１】
例示的なパフォーマンス・パラメータの推定
信号対雑音比（ＳＮＲ）
他の端末との無線チャネルのＳＮＲを、受信したパケットのプリアンブルを使って推定することができる。これは、いずれかの受信パケットのプリアンブル中にあるロング・トレーニング（ＬＴ）記号を使って行うことができる。例えば、ＩＥＥＥ標準８０２．１１ａ「５ＧＨｚ帯域の高速物理層」（１９９９）で提案されているロング・トレーニング記号は、記号と循環プレフィックスの反復である。同期化の後、２種類のバージョンのトーニング記号の唯一の相違は雑音である。したがって、２つの記号の減算を行うことによって、雑音の推定値が得られる。
【００２２】
別のより正確なＳＮＲ測定方法としては、パケット中の検出データを使用することが挙げられる。例えば、最小二乗推定を使って、コンスタレーション・ポイントの推定値から、スライスした後の検出コンスタレーション・ポイントを減算する。その結果、推定の中の誤りが得られる。誤りの統計は、信号と雑音のレベルの比率に関する。ＳＮＲを測定するための別の技術として、パケット受信中に受け取ったエネルギー・レベル（信号レベル）と、チャネル上の休止期間中に受け取ったエネルギー・レベル（雑音レベル）を測定することが挙げられる。ＳＮＲの数字は、これら２つの値の減算を行うことによって得られる。
【００２３】
これらのパラメータ、またはいくつかのパケットの移動平均をテーブルに記憶させることができる。このテーブルは、以下にさらに説明するように、強化されたデータ速度選択において使用することができる。
チャネル相関
【００２４】
チャネル相関、すなわちＭＩＭＯ相関は、ＭＩＭＯチャネル・マトリックスＨから推定することができる。コヒーレント検波を使用しているシステムには、あらゆる場合においてチャネルの推定値が必要である。有効自由度（ＥＤＯＦ）や有効寸法（ＥＤ）など、この相関を測定するための測定値がいくつか提案されている。それらの測定値は全て、チャネルを介していくつの独立データ・ストリームを送信することができるかを判断するために使用される。
【００２５】
本発明は、チャネル・マトリックスの固有値（ＥＶ）または特異値（ＳＶ）を計算することを提案する。この値は、特異値分解（ＳＶＤ）を使って計算することができる。全く相関していないＭＩＭＯチャネルでは、これらのＥＶは全て同じ値であり、高い値になる。相関しているチャネルでは、いくつかのＥＶが低い値になる。したがって、相関を測定するための好ましい測定値は、複数ＥＶのうちの最大値およびそれらの間の比である。
受信したＡＣＫの数と受信できなかったＡＣＫの数の差
【００２６】
受信したＡＣＫの数と受信できなかったＡＣＫの数の差を計算することができる。この測定では、受信した肯定応答の数と受信できなかった肯定応答の数を記憶する。この統計を計算するために使用されるパケットの数は、所与のデータ速度で送信されたパケットに関連する全てのＡＣＫ、または所与のデータ速度における最後のＸ個のパケットに基づくことができる。
チャネル相関に基づいたデータ速度の適応化
【００２７】
図６は、本発明の特徴を組み込んでいる自動データ速度制御装置６００の概略構成図である。自動データ速度制御装置６００は、参照により本明細書に組み込まれている、２００３年１２月２６に出願した「Method and Apparatus for Automatic Data Rate Control in a Wireless Communication System」という名称の合衆国特許出願第１０／７４５，８８３号に記載してある技術であって、本明細書では本発明の特徴および機能を組み込むように修正してある技術を使って実施することができる。
【００２８】
一般に、自動データ速度制御装置６００は、データ速度アドバイザ６１０からの情報に基づいて速度制御の適応化を行う。以下にさらに説明してあるように、データ速度アドバイザ６１０は、ベースバンド・プロセッサから受信した信号品質情報を使用する。信号の品質は、沈黙時間中に何らかの平均化によって測定された、受信信号の強度および雑音レベルから導出され、あるいは、受信したＥＶＭ（８０２．１１ａ標準に記載されているように、誤りベクトルの大きさ）から導出される。本発明の一態様によれば、自動データ速度制御装置６００はまた、最適な送信スキームを選択する際にチャネルに対するリンクの相関も考慮する。
【００２９】
図６に示すように、自動データ速度制御装置６００は、データ速度アドバイザ６１０およびデータ速度アルゴリズム６２０を含む。例示的なデータ速度アドバイザ６１０は、以下に図７に関連して説明するルックアップ・テーブル７００を使って、速度アドバイスを生成する。一般に、ルックアップ・テーブル７００は、所与のＳＮＲおよび相関に対して使用するための適切な送信モード（変調のタイプ、コンスタレーション・サイズおよびコーディング速度）を提供する。
【００３０】
局は、ＳＮＲおよび受信できなかった肯定応答（ＡＣＫ）の数（すなわち、受信したＡＣＫの数と受信できなかったＡＣＫの数の差）を観察することによって、ＡＰへのリンクの品質を監視することができる（例えば、インフラストラクチャ基本サービス・セット（ＢＳＳ）モードで）。受信できなかったＡＣＫの数は、直接、誤りのある受信パケットの数に関連する。次いで、このリンクの品質を使って、データ速度、すなわち、局が通信に使用すべき変調のタイプ、コンスタレーション・サイズおよびコーディング速度を、データ速度選択アルゴリズムを通して判断する。同様に、アクセス・ポイントは、関連する全ての局へのリンクを監視し、そのそれぞれについて最適なデータ速度を選択する。また、独立基本サービス・セット（ＩＢＳＳ）モードでは、あらゆる局は、それが通信を行う他の全ての局へのリンクについての情報を収集し、そのぞれぞれについてデータ速度を選択する。
【００３１】
図６に示すように、自動データ速度制御装置６００は、２つの相互動作するオブジェクト、すなわち速度アドバイザ・オブジェクト６１０とデータ速度アルゴリズム・オブジェクト６２０を含む。例示的な速度アドバイザ６１０は、リンクのＤＣＱ（データ速度通信品質）またはＤＳＱ（データ速度信号品質）（またはその両方）に基づいて最適速度を決定する。ＤＣＱ値は、モデムから読み取った信号と雑音のレベルに基づいた、ＳＮＲの指示である。ＤＳＱ値もＳＮＲの指示であるが、こちらはＯＦＤＭコンスタレーション誤りに基づく。速度アドバイザ・オブジェクトは、所定のテーブル７００を使って、信号品質値を最適データ速度にマップし、データ速度を下げるか、そのまま維持するか、上げるかについてのアドバイスを、データ速度アルゴリズム・オブジェクト６２０に与える。
【００３２】
データ速度アルゴリズム・オブジェクト６２０は、アドバイザ６１０からのアドバイスを使って、現在のデータ・フレーム送信のデータ速度を選択する。ＡＣＫが受信できなかった場合、データ速度アルゴリズム・オブジェクト６２０は、耐用命数終了タイマが終了する前に現在のフレームが配信される可能性を高めるために、次の再送信のデータ速度を一時的に下げることができる。さらに、データ速度アルゴリズム６２０は、ＤＣＱおよびＤＳＱの値に基づいて、配信されたフレーム（すなわち、失われたＡＣＫがあったとしてもわずか）の履歴が、無線リンクの動作が速度アドバイザ６１０が考えているよりも良いことを示している場合には、データ速度を上げることができる。
【００３３】
図６は、データ速度アルゴリズム６２０の様々な状態の間の遷移を示す。例示的なデータ速度アルゴリズム６２０は、以下の４種類の状態を含む。すなわち、
局３００が通常に動作する、通常動作状態６５０、
局３００が、あるフレームをより高速なデータ速度で送信しようとしている試験状態６６０、
局３００が、ＡＣＫを受信できなかったフレームについて、同じデータ速度で再送信しようとしている再送信状態６７０、および
【００３４】
局が、ＡＣＫを受信できなかったフレームについて、受信できなかったＡＣＫそれぞれの場合よりも低いデータ速度で再送信しようとしている再試行終了回避フォールバック状態６８０。データ速度アルゴリズム７２０についてのより詳細な説明は、２００３年１２月２６に出願した合衆国特許出願第１０／７４５，８８３号を参照されたい。
【００３５】
本発明は、ＭＩＭＯシステムの場合、現在のリンクの情報だけでなくリンクのチャネル相関も使って最適な送信スキームを選択することにより、データ速度アルゴリズム・オブジェクト６２０を改良できることを認識している。言い換えれば、独立データ・ストリーム、変調のタイプ、コンステレーション・サイズ、コーディング速度を送信するアンテナの数は、ＳＮＲ、受信できなかったＡＣＫと受信されたＡＣＫの数の差、およびチャネル・マトリックスの相関に基づいている。したがって、図６に示すように、相関情報がデータ速度アドバイザ６１０への入力として追加される。以下に図７に関連して説明するように、速度アドバイザ６１０は、チャネル相関と現在のリンクの情報（ＤＣＱ値および／またはＤＳＱ値）の組合せを使って、独立データ・ストリーム（すなわち、独立アンテナ）の最適な数を選択し、また、それらのストリームのそれぞれについて、正確なデータ速度など、どの変調タイプおよびコーディングを利用すべきかを選択する。それら両方の決定は、相関およびＤＣＱ／ＤＳＱをデータ・ストリームの数にマップし、ＤＣＱ／ＤＳＱをそれらのストリームに対して使用すべきデータ速度にマップする、１つまたは複数の所定のテーブル７００に基づくことができる。
【００３６】
図７は、２つの送信機（ＴＸ）分岐を備え、変調の深度およびコーディング速度を変化させることによって速度ａからｈを適用する（アンテナごとに）例示的なシステムについて、図６の速度アドバイザ６１０が使用できる例示的なデータ速度テーブル７００を説明する、サンプル・テーブルである。例えば、この例示的なシステムは、以下の例示的な速度ａ〜ｈを使用することができる。
速度ａ：ＢＰＳＫ、速度１／２コーディング＝６Ｍｂｐｓ
速度ｂ：ＢＰＳＫ、速度３／４コーディング＝９Ｍｂｐｓ
速度ｃ：ＱＰＳＫ、速度１／２コーディング＝１２Ｍｂｐｓ
速度ｄ：ＱＰＳＫ、速度３／４コーディング＝１８Ｍｂｐｓ
速度ｅ：１６ＱＡＭ、速度１／２コーディング＝２４Ｍｂｐｓ
速度ｆ：１６ＱＡＭ、速度３／４コーディング＝３６Ｍｂｐｓ
速度ｇ：６４ＱＡＭ、速度２／３コーディング＝４８Ｍｂｐｓ
速度ｈ：６４ＱＡＭ、速度３／４コーディング＝５４Ｍｂｐｓ
【００３７】
テーブル７００は、特定のＳＮＲと相関のペアに対する推奨データ速度を示している。この速度は、使用すべき送信分岐の数、および推奨される変調／コーディング速度の組合せからなる。
【００３８】
０という相関が空間相関が全くない場合を表し、１という相関が完全に相関する信号の場合を表すことに注意されたい。２台の送信機と２台の受信機からなるシステムの場合、相関マトリックスは以下の式によって得られる。
【数１】
2005176380.tif 000003
上式において、ρはテーブルに示されている相関の測定値を表し、Ｈはチャネル・マトリックスを表す。
【００３９】
図８は、相関が全くない場合の速度選択を適用するシステムの最大スループットを示す。最大スループットは、（１−ＰＥＲ）＊（速度のスループット）として計算される。この場合ＰＥＲはパケット誤り率を表す。この例では、速度のスループットは、ＢＰＳＫの場合は１２Ｍｂｐｓに等しく、ＱＰＳＫの場合は２４Ｍｂｐｓに等しく、１６ＱＡＭの場合は４８Ｍｂｐｓに等しく、６４ＱＡＭの場合は７２Ｍｂｐｓに等しい。実線は、１つの送信機分岐の場合の結果を表し、破線は２つの送信機分岐の場合の結果を表す。曲線の包絡線（線８１０によって強調表示）は、このデータ速度選択スキームによって選択された速度である。図８から、ＳＮＲ値がきわめて低い場合にのみ送信機が１台の場合が選択され、ＳＮＲ値が高い場合には送信機が２台の場合が選択されることが明らかである。
【００４０】
図９は、相関ρが０．８に等しい場合の同じ結果を示す。この場合、２つの送信機分岐の場合のパフォーマンスは著しく低下する。ここで、データ速度選択アルゴリズムは、ＳＮＲが３３ｄＢになるまでは常に、１つの送信機分岐に対応する速度を選択しており、ＳＮＲが３３ｄＢの時点で、２送信機１６ＱＡＭ速度を選択している。
【００４１】
本明細書に示し、説明した実施形態および変形実施形態は、単に本発明の原理を例示しているものにすぎず、当業者であれば、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく様々な修正実施形態を実施できることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明が動作可能な無線ネットワーク環境を示す図である。
【図２】本発明の特徴を組み込んでいる、図１の例示的な局の概略構成図である。
【図３】本発明の特徴を組み込んでいる例示的な送受信局の概略構成図である。
【図４】信号対雑音比（ＳＮＲ）およびチャネルに対する相関がＭＩＭＯベースのＯＦＤＭ無線デバイスのパフォーマンスに与える影響を示す図である。
【図５】相関ρがゼロ（０）に等しい、２台の送信機と２台の受信機（２×２）からなる例示的な構成について、ＳＮＲの関数としてのビット誤り率パフォーマンスを示す図である。
【図６】本発明の特徴を組み込んでいる、図３の自動データ速度制御装置の概略構成図である。
【図７】図６の速度アドバイザが使用することができる、例示的なデータ速度テーブルを説明するサンプル・テーブルを示す図である。
【図８】相関がない場合の速度選択を適用するシステムの最大スループットを示す図である。
【図９】０．８に等しい相関ρの場合の速度選択を適用するシステムの最大スループットを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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