(57)【要約】パケットベース伝送システムにおいて、メッセージのエラー制御コーディングがメッセージフレームのスクランブリングと送信との間で送信装置により達成される。最初に、フレーム長情報、データ部およびフレームチェックシーケンスを有するヘッダーを含むメッセージフレームがデータ部およびフレームチェックシーケンスへ挿入されたギャップにより拡張されてフレーム長情報が更新され、次に、フレームがスクランブルされかつフォワードエラー訂正データが発生されてギャップ内に書き込まれる。外部フレームチェックシーケンスが発生されフレームの一部として付加され、その後で全体フレームが送信される。送信フレームのエラー制御デコーディングが受信機において受信およびデスクランブリング間で達成される。最初に、外部フレームチェックシーケンスが随意チェックされて除去され、挿入されたフォワードエラー訂正データに基づくエラー訂正アルゴリズムがエラーに応答してフレームに適用され、その後でフレームがデスクランブルされ、フォワードエラー訂正データおよび挿入されたギャップが除去されてフレームはそのオリジナル状態へ回復される。最後に、ヘッダーの長さ情報がそのオリジナル値へ更新される。
2006506002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各メッセージがフレーム長情報を含むヘッダーと、データ部とフレームチェックシーケンスとを含むパケットベースデータ伝送システムにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法であって、
送信装置において、
ａ）フレームのデータ部およびフレームチェックシーケンス内にギャップを挿入するステップと、
ｂ）ギャップおよび将来の外部フレームチェックシーケンスを含むフレームの長さを反映するようにヘッダーの長さ情報を更新するステップと、
ｃ）フレームの少なくとも一部にスクランブリングアルゴリズムを適用するステップと、
ｄ）ステップｃ）においてスクランブルされたフレームの少なくとも一部にフォワードエラー訂正アルゴリズムを適用してフォワードエラー訂正データを発生するステップと、
ｅ）発生されたフォワードエラー訂正データをギャップ内に挿入するステップと、
ｆ）スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを発生してフレーム内に含めるステップと、
ｇ）フォワードエラー訂正データおよび外部フレームチェックシーケンスを有するスクランブルされたフレームを送信するステップと、を含み、
受信装置において、
ｈ）フォワードエラー訂正データを有するスクランブルされたフレームおよびスクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを受信するステップと、
ｉ）スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスが正しいかどうかをチェックするステップと、
ｊ）イエスであれば、外部フレームチェックシーケンスを除去し、フォワードエラー訂正データを除去し、フレームをデスクランブリングし、ギャップを除去し、ヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、
ｋ）ノーであれば、外部フレームチェックシーケンスを除去し、挿入されたフォワードエラー訂正データに基づくエラー訂正アルゴリズムをフレームの残りの少なくとも一部に適用し、挿入されたフォワードエラー訂正データを除去し、フレームをデスクランブリングし、挿入されたギャップを除去し、ヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを発生するステップはフォワードエラー訂正データを含むスクランブルされたフレームをデスクランブリングし、フレームの少なくとも一部にわたって外部フレームチェックシーケンスを計算し、計算された外部フレームチェックシーケンスをスクランブルされないフレーム内に含めフレームを外部フレームチェックシーケンスにより再スクランブリングするステップを含む方法。
【請求項３】
各メッセージがフレーム長情報を含むヘッダーと、データ部とフレームチェックシーケンスとを含むパケットベースデータ伝送システムにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法であって、
送信装置において、
ａ）フレームのデータ部およびフレームチェックシーケンス内にギャップを挿入するステップと、
ｂ）ギャップおよび将来の外部フレームチェックシーケンスを含むフレームの長さを反映するようにヘッダーの長さ情報を更新するステップと、
ｃ）フレームの少なくとも一部にスクランブリングアルゴリズムを適用するステップと、
ｄ）ステップｃ）においてスクランブルされたフレームの少なくとも一部にフォワードエラー訂正アルゴリズムを適用してフォワードエラー訂正データを発生するステップと、
ｅ）発生されたフォワードエラー訂正データをギャップ内に挿入するステップと、
ｆ）スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを発生してフレーム内に含めるステップと、
ｇ）フォワードエラー訂正データを有するスクランブルされたフレームおよびスクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを送信するステップと、を含み、
受信装置において、
ｈ）フォワードエラー訂正データを有するスクランブルされたフレームおよびスクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを受信するステップと、
ｉ）スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを廃棄し、フォワードエラー訂正データに基づいてエラー訂正アルゴリズムをフレームの残りの少なくとも一部に適用し、フォワードエラー訂正データを除去し、フレームをデスクランブリングし、ギャップを除去し、ヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、を含む方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを発生するステップはフォワードエラー訂正データを含むスクランブルされたフレームをデスクランブリングし、フレームの少なくとも一部にわたって外部フレームチェックシーケンスを計算し、計算された外部フレームチェックシーケンスをスクランブルされないフレーム内に含めフレームを外部フレームチェックシーケンスにより再スクランブリングするステップを含む方法。
【請求項５】
各メッセージがフレーム長情報を含むヘッダーと、データ部とフレームチェックシーケンスとを含むパケットベースデータ伝送システムにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法であって、
送信装置において、
ａ）フレーム長さの将来の拡張を見込むためにヘッダーの長さ情報を更新するステップと、
ｂ）フレームの少なくとも一部にスクランブリングアルゴリズムを適用するステップと、
ｃ）ステップｂ）においてスクランブルされたフレームの少なくとも一部にフォワードエラー訂正アルゴリズムを適用してフォワードエラー訂正データを発生するステップと、
ｄ）発生されたフォワードエラー訂正データをスクランブルされたフレームのデータ部およびフレームチェックシーケンス内に挿入するステップと、
ｅ）スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを発生してフレーム内に含めるステップと、
ｆ）フォワードエラー訂正データを有するスクランブルされたフレームおよびスクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを送信するステップと、を含み、
受信装置において、
ｇ）送信されたフォワードエラー訂正データを有するスクランブルされたフレームおよびスクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを受信するステップと、
ｈ）スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスが正しいかどうかをチェックするステップと、
ｉ）イエスであれば、スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを除去し、フォワードエラー訂正データをフレームから除去し、フレームをデスクランブリングしてヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、
ｊ）ノーであれば、スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを除去し、フォワードエラー訂正データに基づいてエラー訂正アルゴリズムをフレームの少なくとも一部に適用し、挿入されたフォワードエラー訂正データをフレームから除去し、フレームをデスクランブリングしてヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、を含む方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを発生するステップはフォワードエラー訂正データを含むスクランブルされたフレームをデスクランブリングし、フレームの少なくとも一部にわたって外部フレームチェックシーケンスを計算し、計算された外部フレームチェックシーケンスをスクランブルされないフレーム内に含めフレームを外部フレームチェックシーケンスにより再スクランブリングするステップを含む方法。
【請求項７】
各メッセージがフレーム長情報を含むヘッダーと、データ部とフレームチェックシーケンスとを含むパケットベースデータ伝送システムにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法であって、
送信装置において、
ａ）フレームの長さの将来の拡張を見込むためにヘッダーの長さ情報を更新するステップと、
ｂ）フレームの少なくとも一部にスクランブリングアルゴリズムを適用するステップと、
ｃ）ステップｂ）においてスクランブルされたフレームの少なくとも一部にフォワードエラー訂正アルゴリズムを適用してフォワードエラー訂正データを発生するステップと、
ｄ）発生されたフォワードエラー訂正データをスクランブルされたフレームのデータ部およびフレームチェックシーケンス内に挿入するステップと、
ｅ）スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを発生してフレーム内に含めるステップと、
ｆ）フォワードエラー訂正データを有するスクランブルされたフレームおよびスクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを送信するステップと、を含み、
受信装置において、
ｇ）送信されたフォワードエラー訂正データを有するスクランブルされたフレームおよびスクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを受信するステップと、
ｈ）スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを廃棄し、フォワードエラー訂正データに基づいてエラー訂正アルゴリズムをフレームに適用し、挿入されたフォワードエラー訂正データをフレームから除去し、フレームをデスクランブリングしてヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、を含む方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを発生するステップはフォワードエラー訂正データを含むスクランブルされたフレームをデスクランブリングし、フレームの少なくとも一部にわたって外部フレームチェックシーケンスを計算し、計算された外部フレームチェックシーケンスをスクランブルされないフレーム内に含めフレームを外部フレームチェックシーケンスにより再スクランブリングするステップを含む方法。
【請求項９】
前記いずれかの項に記載の方法であって、全てのステップが送信装置および受信装置の物理的プロトコルレイヤにおいて、それぞれ、実施される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般的に、パケットベースデータ伝送システムに関し、特に、レガシーデバイスとの下位互換性（バックワードコンパチビリティ：Backward Compatibility）を維持しながら強化されたエラー制御が所望されるパケットベースワイヤレスローカルエリアネットワークにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
プロトコルスタックおよび802.11ワイヤレスＬＡＮ標準
データ通信システムはしばしば、システムを作動させるのに必要なタスクのシーケンスをレイヤとして知られる論理的に関連するグループへ分類する、いわゆるプロトコルスタックによって説明される。概念的に、より高いレイヤはより高い抽象レベルを有する、たとえば、ユーザアプリケーションは最高レイヤにあり無線または銅線を介してデータを伝送する回路が最低レイヤにある。
【０００３】
この例は、図１に単純化された形で示されている、802.11ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）標準である。802.11プロトコルスタックはいわゆるＭＡＣ（媒体アクセス制御：medium access control）レイヤおよびいわゆるＰＨＹ（物理的）レイヤへ分割される。送信装置が送信している時に、装置のＭＡＣレイヤは上のレイヤからメッセージを取り出し、アドレッシングおよび制御情報をプリペンド（prepend）し、エラーチェック情報をアペンド（append）し、ワイヤレス媒体がフリーであることを確認し、拡張されたメッセージを送信装置のＰＨＹレイヤへ通す。ＰＨＹレイヤは送信データをフォーマティングし、特定ＰＨＹ情報（たとえば、プリアンブルおよび送信レート情報）を加え、データを変調してアンテナへ送る。受信送信において、ピアＰＨＹレイヤは特定ＰＨＹ情報を使用して送信データを受信し、ＭＡＣ−レベルメッセージをＭＡＣレイヤへ通す。ここで、受信メッセージはエラーチェックされ、問題とする装置へメッセージが向けられる場合、そのデータはより高いレーヤまで通される。
【０００４】
別々のレイヤへのこの論理的構成の一つの利点は、システム内の他のレイヤとのコンパチビリティを保持しながら個別のレイヤに特定の機能を付加または強化することができ、異なる物理的レイヤをインプリメントできることである。たとえば、オリジナル802.11ＷＬＡＮ標準は無線または赤外リンクを介して作動するＰＨＹレイヤを規定し、802.11標準を強化した802.11aは無線リンクを介したより高いデータ送信レート（５４Mbp/sまで）を提供する。ＭＡＣレイヤにおいて、802.11e標準草案はより良いスループット、およびより良いスケジューリングデータ配信をサポートするベーシック802.11ＭＡＣプロトコルのいくつかの強化を提供する。
【０００５】
図２ａはＰＨＹレイヤと交換される802.11ＭＡＣデータフレームの基本的構造を示す。データフレームの最初の３２ビットはＭＡＣヘッダーであり、それはフレームの総送信持続時間（長さおよび送信レートによって決まる）を含む、制御およびアドレッシング情報を含んでいる。次に、可変長データフィールドが続き、それは実際のメッセージを含んでいる。最後に、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）と呼ばれる４−バイト巡回冗長チェックサムがデータフレーム上で計算されて付加される。それにより、受信機には送信においてエラーが生じているかどうかを検出する能力が与えられる。
【０００６】
フォワードエラー訂正
802.11e草案は、その開発の一段階において、ＭＡＣレイヤにおいてエラー制御コーディングをインプリメントする提案を含んでいた。このエラー制御コーディング（フォワードエラー訂正すなわちＦＥＣと呼ばれる）は、いくつかの送信エラーを受信機において訂正できるように、データに既知量の冗長度を加える標準技術である。パケットエラーの確率を低減すると必要な平均再送信数が低減されて平均送信遅延の低減を助けるため、これはサービス品質応用において非常に重要である。
【０００７】
この提案の重要な側面はバックワードコンパチビリティであり、プロトコルの理由で、非ＦＥＣ−意識（non FEC−aware）局がＭＡＣヘッダーを受信してデコードできることが重要である。提案されたソリューションは図２ｂに示すフレームフォーマットであった。最初に、フレームチェックシーケンスがヘッダーおよびデータにわたって計算され、フレームに付加される。これはＦＥＣ−意識局がデコーディング後にエラーを検出するのにしか使用されないためＦＥＣ ＦＣＳと呼ばれる。
【０００８】
内部ＦＥＣ ＦＣＳを含むフレームにわたって、いくつかの１６−バイトＦＥＣブロックがリード−ソロモンコーディングを使用してフレームに加えられる。これらのブロックの最初のブロックはＭＡＣヘッダー後に生じ、それは非ＦＥＣ−意識局の観点からＦＥＣ情報はデータフレームの一部であり解釈されないことを意味する。最後に、フレームはあたかも非ＦＥＣデータフレームであるかのように処理され、外部ＦＣＳが計算される。それにより、非ＦＥＣ−意識局はそれらがフレームを正しく受信しているかどうかを確認することができる（したがって、それらに関わりのある全てであるヘッダー情報を使用することができる）。
【０００９】
802.11aＰＨＹレイヤとの相互作用（インタラクション：interaction）
802.11aハイレートＰＨＹレイヤは５ＧＨｚ無線帯域で動作する５４Mbpsまでのデータレートを提供する。802.11gＰＨＹ標準草案は２.４ＧＨｚ無線帯域において本質的に同一の変調フォーマットを使用し、そのためここで検討された問題はＭＡＣ−レベルＦＥＣから利益を得ようと試みる時に新しいＩＥＥＥ802.11ＷＬＡＮ装置の大多数に当てはまる。
【００１０】
802.11aＰＨＹレイヤはＭＡＣ−レイヤフレームを取り出し、送信された変調シーケンスの特性を送信されるメッセージから独立したものとするためにデータにスクランブリングを実施する。802.11a標準に明記されたスクランブラ回路が図３に示されており、出力が着信データとの間で排他的論理和（ＸＯＲ）が取られる線型帰還シフトレジスタにより構成される。発生されるシーケンスは、スクランブラのシード値として知られる、遅延素子Ｄ１−Ｄ７の初期状態により一意的に規定される。標準はこのシード値を送信される各メッセージに対して擬似ランダム非ゼロ状態に設定すべきことを規定している。
【００１１】
受信機において、同じシード値を遅延素子内へロードしなければならない。次に、受信機において同じシーケンスを発生し着信データストリームとの間で排他的論理和（ＸＯＲ）が取られ、オリジナルデータを回復することができる。これを可能とするために、７ゼロビットのシーケンスがメッセージにプリペンドされる（標準の将来の補足のために使用が保留される９ビットが続く）。プリペンドされた１６ビットフィールド全体がサービスフィールドと呼ばれる。オリジナルデータは最初の７ビットに対してはゼロとなることが既知であるため、送信シーケンスからスクランブラの初期状態を推論することができる。
【００１２】
明らかに、この設計の正しい機能はスクランブラを正しく初期化できるようにこれら７ビットをうまく受信することに依存する。スクランブラが正しく初期化されないと、正しくないシーケンスが発生されるため後続メッセージ全体が改変されてしまう。オリジナル802.11a標準が考案された時に、ＭＡＣレイヤ内にエラー訂正は提案されず、そのためこのエラー伝播は重要ではなく、任意のエラーはメッセージが廃棄されることを意味する。しかしながら、ＭＡＣ−レベルエラー訂正を実装しようとすると、このエラー伝播は中位から高位の信号対ノイズ比で可能なエラー訂正のレベルを厳しく制限する。基本的に、フレームを廃棄しなければならない確率は訂正できないデータ内にエラーを有する確率ではなく７ビットスクランブラ初期化シーケンス内に１ビット以上のエラーを有する確率により支配されるようになる。
【００１３】
これらの違いが図４にグラフで示されており、ビットエラーは互いに独立しているものと仮定して、実線は定められた基本的エラーレートに対して２２４の定められたブロック内で生じる８オクテットを超えるエラーの確率（すなわち、ＦＥＣ不良の確率）を示している。破線はスクランブラ初期化フィールド内で生じる１つ以上のエラーの確率（スクランブラ不良の確率）を示している。およそ１０−２.７よりも高い基本的ビットエラーレートにおいて、ＦＥＣ不良（定められた任意の２２４オクテットＦＥＣブロック内の８オクテットよりも多いエラー）の機会はスクランブラエラーの７ビット内のエラーの機会よりも大きいことは明らかである。しかしながら、基本的ビットエラーレートが減少すると、ＦＥＣにより理論的に得られるパケットエラーは迅速に非常に小さくならなければならないが、デスクランブラによるエラー伝播問題によりこれは生じない。
【００１４】
802.11bＰＨＹに対して、データはやはりスクランブルされる。この場合、いわゆる自己同期化スクランブラが使用され、それは正しく受信された数情報ビット後に対応するデスクランブラが送信スクランブラと自動的に同期化して、スクランブラシードを別々に送信する必要がないという利点を有する。しかしながら、送信エラーが生じるとこの同期化を再び行う必要があり、スクランブラの出力には入力よりも多くのエラーが生じる。
【００１５】
ＭＡＣレベルフォワードエラー訂正が必要な、オーディオおよびビデオデータストリームの配信等の典型的な応用では、許容ビットエラーレートは一般的に低い。ＦＥＣシステムからの理論的性能とスクランブラエラー伝播による限界との違いは、特に、802.11aに対してこれらの場合に定められた性能レベルを維持するのにより高い送信電力あるいはより低い範囲を受け入れなければならないことを意味する。
【００１６】
802.11e標準草案に対して責任のあるタスクグループが行った解説は基本的にエラー制御コーディングがＰＨＹレイヤ内に最も適切に配置されるということであった。その理由は、そうすればデータのスクランブリングが実施された後でエラー制御コーディングステップを実施することができ、したがって、デスクランブリングおよび可能なエラー伝播が生じる前に送信エラー（送信されたスクランブラシード内のエラーを含む）を訂正できることである。このような修正は802.11eタスクグループの範囲外である。また、このような任意の修正は非ＦＥＣ−意識装置（たとえば、標準コンプライアント802.11aまたは802.11b ＰＨＹレイヤを使用する）が少なくともＭＡＣヘッダーを受信しＦＣＳを介して正しい送信を決定できなければならないという付加要求条件を有する。しかしながら、現在ＰＨＹレイヤにおけるエラー制御コーディングに対する既知のソリューションはない。
【００１７】
ＰＨＹレイヤにおいてエラー制御コーディングを内蔵する困難さは、現在の（レガシー）標準コンプライアント装置がメッセージのヘッダー部を正しく解読してフレームが正しく受信されたかどうかを決定できることを確かめる点にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、エラー伝播の危険性を低減しながらエラー制御コーディングを可能とし、同時に、レガシーデバイスが少なくともフレームのヘッダーをデコードできるようにする方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
（発明の概要）
本発明の目的はパケットベースデータ伝送システム、特に、パケットベースワイヤレスローカルエリアネットワークにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法を提供することである。
【００２０】
本発明に従って、これはＭＡＣ−レイヤからのヘッダー、データ部およびフレームチェックシーケンスを含むフレームが送信装置のＰＨＹ−レイヤにおいて受信され、ギャップにより拡張され、フォワードエラー訂正データが発生されてギャップ内に書き込まれる方法により達成される。次に、エラー訂正データが挿入された拡張フレームはスクランブルされ、外部フレームチェックシーケンスが発生されてフレームに付加され、その後全体フレームが送信される。フレームは受信装置のＰＨＹ−レイヤにおいて受信される。外部フレームチェックシーケンスがチェックされ、エラーに応答してエラー訂正アルゴリズムが適用され、その後フレームがデスクランブルされ、フォワードエラー訂正データが除去されてフレームはそのオリジナル状態へ回復される。
【００２１】
本発明のもう１つの目的は現在の標準コンプライアント装置、いわゆるレガシーデバイス、が必ずしも受信フレームのデータ部をデコードできなくても受信フレームのヘッダー部をデコードできるようにするメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法を提供することである。しかしながら、提案されるソリューションはこの方法を意識しかつその使用をよりハイレベルのプロトコルにより取り決めている２つの装置間でしか使用されないため、レガシーデバイスがフレームのデータ部をデコードできることは重要ではない。
【００２２】
エラー制御コーディングから完全な利益を得るためには、フレームのスクランブリングと送信装置からの送信との間でエラー制御エンコーディングステップを実施し、かつ受信装置における受信とデスクランブリングとの間でエラーを訂正する必要がある。しかしながら、バックワードコンパチビリティを維持するには、同様に、従来の802.11装置により全パケットの正しい受信を検証することができさらにこのような装置によりヘッダーフィールドをデコードできることが必要である。
【実施例】
【００２３】
（本発明の説明）
添付図について本発明がより詳細に説明される。本発明に従って提案される方法は802.11e標準草案で提案されたものと同様なエラー制御コーディング構造を使用して例示されるが、この構造は決して必要なものではなく、発明部分はレガシー802.11デバイスとのコンパチビリティに影響を及ぼすことなく、スクランブリングの後で、ＰＨＹレイヤにおいて一般的なフォワードエラー訂正アルゴリズムをどのようにフレームに適用できるかということである。従来の802.11 ＰＨＹレイヤによりフレームに対して実施されるシーケンスが図５に示されており、判り易くするために802.11a ＰＨＹレイヤ内でのスクランブラシードのプリペンディングや802.11b ＰＨＹレイヤに対するプリアンブルシーケンス等のタスクはデータの一般的なヘッディングフォーマティングの下に含まれる。
【００２４】
送信装置と受信装置間の本発明に従った方法の２つの異なる実施例が図６−１０に関して説明される。第１の実施例はスクランブリングを実施し外部ＦＣＳを発生することが幾分容易であるという利点を有し、第２の実施例は11bシステムにおいてデスクランブリングを実施することが幾分容易であるという利点を有する。
【００２５】
本発明に従った方法の第１の実施例のフロー図が図６に示されている。送信装置における方法の異なる段階がフレームに及ぼす影響が図７に示されている（802.11eのようなＦＥＣ構造が例として示されているが、ほとんど任意のＦＥＣアルゴリズムを適用できる）。
【００２６】
送信装置において、
送信装置のＰＨＹレイヤはヘッダー（フレーム長情報を含む）、データ部およびＦＣＳ（またはＦＥＣ ＦＣＳ）を含むＭＡＣレイヤからの従来の802.11フレームを受信してフォーマティングする。802.11a（または、802.11aに基づく他のＰＨＹ標準）の場合、ヘッダーはデスクランブラ初期化値がエラー制御コードにより保護されるようにそれにプリペンドされた１６ビットサービスフィールド（オールゼロ）も持たなければならない。ＰＨＹレイヤにより加えられた他のフィールドも保護することができ、かつ望ましい。
【００２７】
フレームのヘッダーの後から始めて、フレームはその中にスペースを作るかギャップを挿入することにより拡張されて任意所望の追加ＦＥＣ情報を収容する。ＦＥＣ情報のためのこれらのギャップは任意に分布することができ、さらに、ヘッダー部の後の情報にＦＥＣを適用することの一部としてインターリービングを実施してＦＥＣ性能をさらに強化することができ、おそらくはさらに保護するためにヘッダー部を二重にすることができる。判り易くするために、図７は前の802.11e ＦＥＣ提案に似たブロックベースチェックサムとしてのＦＥＣデータの単純な分布を示している。
【００２８】
レガシーデバイスによる解読可能なように、次に、フレームのヘッダー内の長さ情報がＦＥＣ情報に対して挿入されたギャップを含むフレーム長に対応するように更新されかつ外部フレームチェックシーケンスを含むことができるようにする。このように拡張されたフレームはその後送信装置のＰＨＹレイヤに対して規定された標準スクランブリング技術に従ってスクランブルされる。したがって、選択されたスクランブリングアルゴリズムがフレームの少なくとも一部に適用され、スクランブルされたフレームが達成される。802.11aシステムでは、特定ＰＨＹヘッダー情報の非常に小さい部分しかスクランブルされない（オールゼロサービスフィールド）。802.11bシステムでは、プリアンブルを含む全体フレームがスクランブルされる。
【００２９】
次に、ＦＥＣアルゴリズムがスクランブルされたフレームの少なくとも一部に適用され、ＦＥＣデータが発生して前に挿入されたギャップ内に配置され、データのインターリービングも行われる場合には、これらのギャップの位置はプロセス中に変化することができる。
【００３０】
最後に、いわゆる外部フレームチェックシーケンス（ＯＦＣＳ）が発生される。このＯＦＣＳはフレームが非ＦＥＣ ＰＨＹ受信機によりデスクランブルされた場合に計算されるものとして規定される。次に、ＯＦＣＳはスクランブルされスクランブルされたフレーム内に含まれるかアペンド（append）される。このＯＦＣＳを発生するための一つの可能なプロセスが図８に示されており、非ＦＥＣ意識受信機によりフレームが正しく受信されると、その受信装置により計算された値と一致するＦＣＳ値を与える任意のプロセスが適用できることに注目しなければならない。実際のインプリメンテーションでは、外部フレームチェックシーケンスの発生とＦＥＣデータスクランブリングおよび発生プロセスを組み合わせて効率を改善することができる。
【００３１】
図８のフロー図に示す本発明に従ったＯＦＣＳ発生プロセスについて以下に説明する。スクランブルされたフレームはＦＥＣデータを含むフレームに既知のデスクランブリングアルゴリズムを適用することによりデスクランブルされる。ＯＦＣＳはＦＥＣデータを含むデスクランブルされたフレームの少なくとも一部にわたって計算され、後でデスクランブルされたフレーム内に含まれるかそれにアペンド（append）される。最後に、ＯＦＣＳを含むデスクランブルされたフレームがスクランブルされる。したがって、非ＦＥＣ意識装置が解釈できる、スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを有するスクランブルされたフレームが達成される。
【００３２】
受信装置において、
受信装置における受信手順も図６に示されており、この方法の異なる段階の影響が図９に示されている。受信装置は随意受信フレームをデスクランブリングしてＯＦＣＳをチェックするか（正しく受信したフレームに対するエラー訂正ステップをスキップする送信エラーに対する低確率を利用したい非ＦＥＣ−意識装置またはＦＥＣ−意識システム内で生じる）あるいはＯＦＣＳを即座に廃棄する（ＯＦＣＳチェック段階を実施したくないＦＥＣ−意識装置内で生じる）ことにより開始する。
【００３３】
本発明に従った図６および図７の方法の第１のオプションはＯＦＣＳを除くデスクランブルされたフレームにわたってＦＣＳを計算し、次に、２つの値を比較して実施される。このステップにより受信装置はエラー訂正機構をバイパスしてエラーフリーパケットに必要な処理量を低減し、それは低エラー環境に対する著しい節減となる。内部ＦＣＳまたはＦＥＣ ＦＣＳは成功を示しさもなくばデータのデコーディングを示すため、次に、ＯＦＣＳをスクランブルされたフレームから廃棄することができる。
【００３４】
ＯＦＣＳが正しくないと決定されるかまたはチェックされずに廃棄されると、スクランブルされたフレームの残りの少なくとも一部において選択されたエラー訂正機構が呼び出される。このエラー訂正機構は挿入されたＦＥＣデータに基づいている。得られる（望ましくはエラーフリー）フレームは、次に、受信装置のＰＨＹレイヤに対して規定された適切な機構に従ってデスクランブルされる。802.11bデスクランブラその他任意の自己同期デスクランブラに対しては、ＦＥＣデータに続く正しいデスクランブラ状態を計算する必要がある。これは挿入されたＦＥＣデータを送信装置において挿入されたギャップデータのスクランブルされた形式で置換して行うことができる。各ケースにおいてギャップデータに適用するスクランブリングシーケンスはギャップのすぐ前のデータから容易に決定することができる。
【００３５】
正しいＯＦＣＳ、または正しくないＯＦＣＳ、またはチェックされないＯＦＣＳのいずれかに対して、送信装置において予めフレーム内に挿入されたギャップが次に廃棄され、ヘッダー内の長さ情報がそのオリジナル値へ回復される。この点において、結果はＦＣＳを含む802.11−コンプライアントＭＡＣフレームであり、それは受信装置のＭＡＣレイヤへ送ることができる。
【００３６】
本発明に従った方法の、送信装置と受信装置間の、第２の実施例のフロー図が図１０に示される。
【００３７】
送信装置において、
本発明に従った第１の実施例と同様に、送信装置のＰＨＹレイヤはヘッダー、データおよびＦＣＳ（ＦＥＣ ＦＣＳ）を含む従来の802.11フレームをＭＡＣレイヤから受信する。802.11a（または802.11aに基づいた他のＰＨＹ標準）に対して、ヘッダーはやはりデスクランブラ初期化値がエラー制御コードにより保護されるようにそれにプリペンドされた１６−ビットサービスフィールド（オールゼロ）を持たなければならない。ＰＨＹレイヤにより加えられる他のフィールドを保護することもでき、かつ望ましい。
【００３８】
フォワードエラー訂正データおよび外部フレームチェックシーケンス（ＯＦＣＳ）の挿入によりフレームを将来拡張できるようにするために、受信フレームのヘッダー長さフィールドが更新される。更新されたヘッダーを有するフレームが、次に、送信装置のＰＨＹレイヤに対して選択された標準スクランブリングアルゴリズムに従ってスクランブルされる。
【００３９】
予め定められたＦＥＣアルゴリズムがスクランブルされたフレームに適用されてＦＥＣデータを発生する。このデータはスクランブルされたフレームのデータ部およびＦＥＣ ＦＣＳ内に挿入される。続いてＯＦＣＳが発生され、図５に示す、本発明に従った方法の第１の実施例と同様な方法でスクランブルされたフレーム内に含まれる。ＯＦＣＳを発生するプロセスは、図８に示す、本発明に従った方法の第１の実施例と同一である。
【００４０】
最後に、スクランブルされたフレームが送信される。
【００４１】
受信装置において、
本発明に従った方法の第２の実施例の受信手順も図１０に示されている。本発明に従った方法の第１の実施例と同様に、受信装置は受信フレームをデスクランブリングしてＯＦＣＳをチェックするか（非ＦＥＣ−意識装置内で生じる）あるいはＯＦＣＳを即座に廃棄することにより随意開始することができる。
【００４２】
受信フレームをデスクランブリングしてＯＦＣＳをチェックする第１のケースは本発明に従った方法の第１の実施例と同様な方法で実施される。ＯＦＣＳは正しいと決定されると廃棄され、挿入されたＦＥＣデータが除去され、フレームはデスクランブルされる。
【００４３】
ＯＦＣＳが正しくないと決定されるかあるいは全くチェックされずに廃棄されると、スクランブルされたフレームの残りに対して選択されたエラー訂正機構が呼び出される。その結果、挿入されたＦＥＣデータが除去され（望ましくはエラーフリー）フレームが受信装置のＰＨＹレイヤに対して規定された適切な機構に従ってデスクランブルされる。
【００４４】
チェックされた正しいＯＦＣＳ、またはチェックされた正しくないＯＦＣＳ、またはチェックされないＯＦＣＳのいずれかのケースに対して、ヘッダー内の長さ情報が最終的にそのオリジナル値へ回復され、フレームは再フォーマティングされて受信装置のＭＡＣレイヤ上に通される。
【００４５】
任意の非ＦＥＣ−ケーパブル装置による受信手順
送信フレームを漏れ聞く非ＦＥＣ−ケーパブル受信装置にとって、本発明に従った方法の前記したいずれかの実施例に従って、拡張されたＭＡＣフレームは正しいヘッダー、データ部、および有効なフレームチェックシーケンスを有する有効な802.11 ＭＡＣフレームとして見える。所期の受信者以外の受信装置はデータセクションを解釈しないため、追加ＦＥＣプロセスは目に見えない。
【００４６】
本発明に従った方法はＦＥＣフレームの構造を意識するように設けられるがエラー訂正アルゴリズムをインプリメントしないように選択する装置において実施することもでき、このような装置はこのようなフレーム内のデータをデコードすることができるが、エラーに対して改善された頑強さを利用することができない（事実、長く拡張されたフレームにより幾分高いエラーレートを有する）。これは、たとえば、エラー制御コーディングを適用してブロードキャストされたデータを受信したい低コスト装置において有用である。
【００４７】
本発明に従った方法は本技術をインプリメントしない装置とプロトコルレベルでバックワードコンパチビリティを維持しながらフォワードエラー訂正を802.11a/gおよび802.11b ＰＨＹレイヤに内蔵する機構を提供する（すなわち、全局がフレームの特定プロトコル部分をデコードすることができるが、ＦＥＣケーパブル装置しかフレームのデータ部をデコードすることができない）。この技術は専有ソリューションにおいて使用することができ、あるいはＩＥＥＥ 802.11標準への新しい拡張に対する基礎を形成することができる。
【００４８】
本発明に従った方法は、送信パケットの特定プロトコル（すなわち、非データ）部分のデコーディングに関してバックワードコンパチビリティを維持しながらＰＨＹ−レイヤエラー制御を加えることが望まれる、任意のパケットベースデータ伝送システム、ワイヤレスその他に一般的に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】802.11 ＷＬＡＮプロトコルスタックの例を示す図である。
【図２ａ】従来の802.11 ＭＡＣフレームフォーマットを示す図である。
【図２ｂ】802.11e ＦＥＣ ＭＡＣフレームフォーマットを示す図である。
【図３】802.11a ＰＨＹスクランブラを示す図である。
【図４】スクランブラ不良およびＦＥＣ不良によるパケットエラーの確率を示す図である。
【図５】従来の802.11 ＰＨＹレイヤに対する送信機および受信機における既知の手順を示すフロー図である。
【図６】本発明に従った方法の第１の実施例を示すフロー図である。
【図７】本発明に従った方法の第１の実施例の送信装置における異なる段階を示す図である。
【図８】本発明に従った外部フレームチェックシーケンスを発生する方法を示すフロー図である。
【図９】本発明に従った方法の第１の実施例の受信装置における異なる段階を示す図である。
【図１０】本発明に従った方法の第２の実施例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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【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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【国際調査報告】
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