(57)【要約】【課題】ＷＬＡＮモバイル装置の有効電力消費量を大幅に低減することができる効果的な方法を提供する。【解決手段】無線ネットワークにおいて動作するノードの操作のための方法であって、初期相２０２の間に、伝送電力およびデータ伝送速度を初期設定値に設定し、無線ネットワークとの通信を開始するために初期設定値を無線ネットワークに伝送するステップと、基準相２０４の間に、無線ネットワークとの通信が初期相２０２によって確立されると、速度適応および少なくとも１つの変数推定を実行中に、最大電力で伝送するステップと、操作相２０６の間に、基準相２０２から得られた情報に基づいた伝送に最適な電力レベルで伝送するステップとを備えている。【選択図】図２
2009095022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークにおいて動作するノードを操作するための方法であって、
初期相の間に、伝送電力およびデータ伝送速度を初期設定値に設定し、前記無線ネットワークとの通信を開始するために前記初期設定値を前記無線ネットワークに伝送するステップと、
基準相の間に、前記無線ネットワークとの通信が前記初期相によって確立されると、速度適応および少なくとも１つの変数推定を実行中に、最大電力で伝送するステップと、
操作相の間に、前記基準相から得られた情報に基づいて最適な伝送電力レベルで伝送するステップとを備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
基準相と操作相を往来するサイクルは周期的に繰り返される、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記無線ネットワーク内のすべてのノードは、あらゆるノードが同時に基準相および操作相を実行するように同期化される、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記データ伝送速度の初期設定値は、最大設定値に設定される、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記伝送電力およびデータ伝送速度を初期設定値に設定する前記ステップでは、
前記無線ネットワークでプローブパケットが受信されるまで、連続するパケットごとに伝送電力を増大させながら、複数のプローブパケットを伝送するステップをさらに備えている、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
前記無線ネットワークでプローブパケットが受信されるまで、連続するパケットごとに伝送電力を増大させながら複数のプローブパケットを伝送する前記ステップでは、
最大伝送電力に到達しても前記プローブパケットがネットワークによって受信されない場合、前記伝送電力および前記データ伝送速度の両方を低減するステップをさらに備える方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記基準相の間に、
最大伝送電力で達成可能な最適なデータ伝送速度を推定するステップと、
潜在受信機側干渉を推定するステップと、
送信機から受信機へのパケットの予想伝送時間を推定するステップと、
取得したそれらの情報を前記操作相に伝達するステップとをさらに備える方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
前記操作相の間に、
速度適応を実行するステップと、
電力制御によってもたらされる望ましくない速度適応、受信機側干渉、および非対称チャネルアクセスの問題を検出するための変数を推定するステップと、
前記基準相の間に生成された基準情報に基づいて望ましくない速度適応、受信機側干渉、および非対称チャネルアクセスの問題を回避するために最適な伝送電力レベルで動作するステップとをさらに備える方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において
前記変数を推定する前記ステップは、
動作中に最適な伝送電力で達成可能な最適なデータ伝送速度を推定するステップと、
動作中に潜在受信機側干渉を推定するステップと、
前記送信機から前記受信機へのパケットの予想伝送時間を推定するステップとをさらに備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、無線通信システムに関し、より詳細には、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）における同期する２相の伝送速度および伝送電力制御に関する。
【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、２００７年１０月８日に出願した米国仮出願第６０／９７８，３０２号の利益を主張するものである。
【０００３】
無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）は、世界中で広く普及している。これらのネットワークは、ケーブルで結ばれることなく、自由に動き回ることができるという利便性をユーザにもたらす。ＷＬＡＮの当初の成長は、家庭向け市場およびホームネットワーキング向けのラップトップコミュニティによって促進されてきたが、新しい市場が瞬く間に登場してきた。無線の設計者は、ＷＬＡＮ技術を、携帯電話、ＰＤＡ、およびその他のモバイル装置に組み入れるようになっている。これらのモバイル装置の多くはバッテリー駆動式であり、エンドユーザは、バッテリー充電してから次の充電まで少なくとも数日間連続使用できることを期待している。加えて、音声のような１次側アプリケーションの接続を提供するＷＬＡＮ機能は、１次側アプリケーションの使用時間を大幅に縮小することがあってはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＷＬＡＮシステムに関連する１つの問題は、特にモバイルユーザに関係している。動的消費電力を使用するモバイルユーザは、パフォーマンス上の問題を経験することが多い。これらの問題は、望ましくないデータ伝送速度適応、受信機側干渉、および非対称チャネルアクセスを含む。ネットワーク設計者は、動的伝送電力制御がＶｏｉｃｅ  ｏｖｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＶｏＩＰ）対応のＷＬＡＮには不適当である印象をもち、そのため一般にそのようなシステムで適応電力制御を使用することはない。ＷＬＡＮを管理するその他の方法は、伝送速度または伝送電力のいずれかを切り離して注目してきた。これらの方法に関わる１つの問題は、受信機側干渉および非対称チャネルアクセスの問題には対処していないことである。前述の所見を考慮して、ＷＬＡＮモバイル装置の有効電力消費量を大幅に低減することができる効果的な方法を提供することは、望ましく、しかも有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、無線ネットワークで動作するノードを操作するための改良された方法および装置に関する。この方法は、初期相、基準相、および操作相と呼ばれる一連のステップで構成されている。初期相の間に、伝送電力およびデータ伝送速度が初期設定値に設定され、それらは無線ネットワークとの通信を開始するために無線ネットワークに伝送される。基準相の間に、無線ネットワークとの通信が初期相によって確立されると、ノードが速度適応を行い、さらに少なくとも１つの変数推定を行う間、最大電力で伝送が行われる。最後に、操作相の間に、基準相から得られた情報に基づいて最適な伝送電力レベルで伝送が行われる。
【０００６】
基準相と操作相を往来するサイクルは、周期的に繰り返される。無線ネットワーク内のすべてのノードは、あらゆるノードが同時に基準相および操作相を実行するように同期化される。データ伝送速度の初期設定値は、最大設定値に設定される。操作相における伝送電力およびデータ伝送速度の初期設定値は、ネットワークでプローブパケットが受信されるまで、連続するパケットごとに伝送電力を増大させながら複数のプローブパケットを伝送することを含む。最大伝送電力に到達してもプローブパケットがネットワークによって受信されなかった場合、システムは、伝送電力およびデータ伝送速度を共に低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施形態は一般に、無線通信システムに関し、より詳細には、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）における同期する２相の伝送速度および伝送電力制御（ＳＴＲＡＰ）に関する。本発明は特に、ＩＥＥＥ８０２．１１規格を利用するようなパケットベースの無線装置において有利である。
【０００８】
ＷＬＡＮには問題が山積しているが、その多くは伝送電力制御によりもたらされるものである。図１Ａおよび図１Ｂは、ＷＬＡＮの動作環境において生じる一般的な問題を示している。図１Ａの動作環境は、１００として表されている。図１Ａは、望ましくない速度適応および受信機側干渉の問題を示している。図１Ａにおいて、アクセスポイント１０２は、ノード１０４（たとえば、コンピュータ）と無線通信している。ノード１０４は、アクセスポイント１０２に極めて接近している。アクセスポイント１０２は、ノード１０４を検出して、バッテリーの電力を節約するためにノード１０４の伝送電力レベルを低下させる。アクセスポイント１０２は、パケット内で命令を送信することにより、ノード１０４の伝送電力を低減する。伝送電力の低減により、アクセスポイント１０２の速度制御アルゴリズムはチャネルが劣化していると認識し、アクセスポイント１０２は、さらに堅固な符号化を可能にするためにビットレートを低下させる。ビットレートの低下は、全体的スループットを低減し、ネットワークに悪影響を及ぼす。受信機側干渉は、図１Ａに示されている、伝送電力制御によって引き起こされるもう１つの問題である。受信機側干渉の問題は、伝送電力制御が、アクセスポイント１０２およびアクセスポイント１０８に相互の伝送を検知させないことが原因で生じている。それにより、アクセスポイント１０２は、アクセスポイント１０８からコンピュータ１０６へと移動するパケットを破壊してしまうので、干渉を引き起こす。
【０００９】
図１Ｂは、送信側非対称の問題を示している。図１Ｂの動作環境は、１０１として表される。図１Ｂは、それぞれ２つのコンピュータ１１２，１１６（またはその他のタイプのノード）と通信している２つのアクセスポイント１１０，１１４を示している。アクセスポイント１１４およびコンピュータ１１６は、アクセスポイント１１０およびコンピュータ１１２と同じ無線通信可能範囲で動作している。アクセスポイント１１０およびコンピュータ１１２は、アクセスポイント１１４およびコンピュータ１１６よりもはるかに広範な通信可能範囲を有している。送信側非対称もまた、伝送電力制御によって引き起こされる問題である。図１Ｂにおいて、アクセスポイント１１４は、アクセスポイント１１０からの伝送を検知することができるが、アクセスポイント１１０は、アクセスポイント１１４からの伝送を検知することができない。アクセスポイント１１０は、チャネルをアクセスポイント１１４に譲ることはない。このことは、アクセスポイント１１４とコンピュータ１１６との間の通信を事実上妨げて、コンピュータ１１４，１１６への不公正なチャネルアクセスの問題をまねく。
【００１０】
本発明の原理による、伝送電力および伝送速度制御の同期する２相における動作（これ以降ＳＴＲＡＰと呼ぶ）が、図２に示されている。無線ローカルエリアネットワーク内で、ネットワークノードはすべて最初に同期化され、次いで、初期相２０２の後に同期する２つの相が続く３つの相が実行される。２つの同期化された相は、基準相２０４および操作相２０６である。時間のいかなる瞬間においても、ネットワーク内のすべてのノードは同じ相にある。一組の伝送速度および電力適応アルゴリズムは、プロセス全体を制御する。アルゴリズムは、基準と操作という２つのコンテキストを維持する際に動作する。各コンテキストは、伝送速度および伝送電力適応を実行するために必要なパフォーマンスメトリクスおよびその他の数量を表す。
【００１１】
図２は、本発明の方法における、初期相２０２、基準相２０４、および操作相２０６という３つの相を示すブロック図である。初期相２０２は第１の相であり、初期相２０２がプロセスを開始するが、初期相２０２は基準相２０４と操作相２０６のように同期関係にはない。
【００１２】
初期相２０２の間、送信側は、無線リンクの初期動作のためのさまざまな数量（速度および伝送電力）を初期化する。なお、複数の初期化の実施形態が可能である。１つの実施形態においては、伝送電力およびデータ伝送速度が初期設定値に設定され、初期設定値は無線ネットワークとの通信を開始するために無線ネットワークに伝送される。もう１つの実施形態においては、送信側は、基準相２０４および操作相２０６の最大伝送電力および最大伝送速度で伝送を開始することができる。もう１つの実施形態においては、操作相２０６の送信側は、最小伝送電力レベルおよび最大伝送速度で伝送を開始し、プローブパケットが送信機への到達に成功するまで、プローブパケットごとに伝送電力を増大させることによって複数のプローブパケットを伝送する。送信側が最大伝送電力に到達しても、まだプローブパケットが成功していない場合、伝送速度は減少され、送信側は最小伝送電力レベルから再度開始する。アルゴリズム２１０は、初期相２０２を制御する。アルゴリズム２１０は、本明細書において、ｉｎｉｔ＿ｐｗｒ−ｄｉｓｃｏｖｅｒ（）と表されている。
【００１３】
初期相２０２の成功後、基準相２０４が開始する。この初期相２０２の成功は、受信機からの肯定応答の受信によりプローブパケットが成功したと送信側が判断したために生じる。基準相２０４は、初期相２０２が成功した後に、デフォルトの最大伝送電力および最大伝送速度で伝送を開始する。図３のフローチャートでは、この処理をステップ３０４として表している。
【００１４】
図２のブロック２０４内には、ＲＥＦＥＲＥＮＣＥ  ＰＨＡＳＥ（基準相）の見出しの下に、一組のパフォーマンスメトリクス２１４および制御アルゴリズム２１６がある。図３は、基準相２０４のプロセスを表すフローチャートである。図４は、操作相２０６のプロセスを表すフローチャートである。基準相２０４および操作相２０６は、基準相２０４と操作相２０６が交互に変わるサイクルで周期的に繰り返される。本明細書を検討する際、同時にこれらの複数の図面を参照することは、読者にとって有用となろう。
【００１５】
図２に示されている基準相２０４のステップに関して、基準相２０４の方法のステップは、図３に表されている。基準相２０４の方法は、初期相２０２の成功の後に、図３においてステップ３０２で示されるように開始する。初期化相３０４の成功の後、ＲＥＦ３０６と示されている基準相２０４が開始し、コンテキストはステップ３０８においてＲＥＦと等しく設定される。ステップ３１０において、変数ｓｔａｒｔは「Ｎｏｗ」に設定されるが、これは実施形態の実行中の現在時刻を表す。ステップ３１２は、最大伝送電力レベルで動作し、速度適応を実行している送信側を示す。ここで、送信側は、操作相２０６で参照されるＲａｔｅＲ、ＲＴＳＵｔｉｌＲ、およびＥＴＴＲという３つの数量（図４に示す）を推定する。ここで、ＲａｔｅＲは最大伝送電力において達成可能な最善の伝送速度を表す。１つの実施形態において、ＲａｔｅＲは、選択された瞬間の伝送速度の指数加重移動平均（ＥＷＭＡ）として推定されてもよい。速度適応中に選択された各伝送速度Ｒについては、ＲａｔｅＲ＝ＲａｔｅＲ＊（ｐｈｉ１）＋Ｒ＊（１−ｐｈｉ１）である。ＥＷＭＡパラメータｐｈｉ１は設定可能である。ＲＴＳＵｔｉｌＲは、受信機側干渉の問題が基準相２０４に存在するか否かを表す。１つの実施形態においては、ＲＴＳＵｔｉｌＲは、ＲＴＳ／ＣＴＳ（送信要求／送信可）交換を有効にした場合と有効にしない場合のフレーム損失率を測定し、ＲＴＳによる損失率がＲＴＳによらない損失率よりも低い場合にＲＴＳＵｔｉｌＲを１に設定することにより、推定することができる。ＥＴＴＲは、基準相２０４における送信側から受信機への電波によるパケットの予想伝送時間を表す。１つの実施形態において、ＥＴＴＲは、電波での個々のパケットの伝送時間のＥＷＭＡとして推定されてもよい。各パケットの伝送時間（ＴＴ）は、パケットが上位層から受信されてからパケットの最終ビットが電波で送信されるまでに無線インターフェイスカードが要する時間である。ＥＴＴＲの式は、ＥＴＴＲ＝ＥＴＴＲ＊（ｐｈｉ２）＋ＴＴ＊（１−ｐｈｉ２）で示される。ＥＷＭＡパラメータｐｈｉ２は設定可能である。図３のステップ３１４は、Ｎｏｗ−ｓｔａｒｔがＲＥＦ＿ｌｅｎｇｔｈを超える場合に行われる動作を示し、Ｎｏｗ−ｓｔａｒｔがＲＥＦ＿ｌｅｎｇｔｈを超える場合、プロセスはステップ３１６に進む。Ｎｏｗ−ｓｔａｒｔがＲＥＦ＿ｌｅｎｇｔｈを超えない場合、速度適応は再推定される必要があり、Ｎｏｗ−ｓｔａｒｔがＲＥＦ＿ｌｅｎｇｔｈを超えるまで、ステップ３１２が繰り返し実行される。ステップ３１６において、コンテキストはＯＰＴ相と等しく設定される。このステップは、コンテキストを、操作相２０６のコンテキストと等しく設定する。Ｎｏｗ−ｓｔａｒｔがＲＥＦ＿ｌｅｎｇｔｈを超えた後、プロセスはステップ３１８においてＯＰＴ相へと移行する。
【００１６】
図２に戻って参照すると、基準相２０４の間、各アクセスポイント（ＡＰ）は、デフォルトの伝送電力でネットワーク内の各リンクの速度適応２１６を実行するが、操作相２０６の間、アクセスポイントは速度適応２２２ａおよび電力適応２２２ｂの両方を実行する。伝送速度および電力適応アルゴリズムは、基準コンテキスト２１４（ｒｅｆ＿ｃｔｘｔとして図示）と操作コンテキスト２２０（ｏｐｔ＿ｃｔｘｔとして図示）という２つのコンテキストを、各リンクで相ごとに１つ保持する。パフォーマンスメトリクスは、望ましくない速度適応、受信機側干渉、および非対称チャネルアクセスの問題を検出して回避できるように選択される。基準コンテキスト２１４のパフォーマンスメトリクスは、操作相２０６の基準値としての役割を果たす。操作相２０６において、各リンクは、操作コンテキスト２２０の各パフォーマンスメトリクスが閾値量よりも大きく基準相２０４の対応するパフォーマンスメトリクスを下回ることのないように、最低の伝送電力に調整される。これらの２つの相が同期をとって動作することで、ＳＴＲＡＰは、伝送電力制御方法によってもたらされる問題を良好に検出して回避することができる。
【００１７】
速度適応２１６では、チャネル条件が向上すればそれに応じて選択されるビットレートも高くなるというチャネル条件に基づいて、ＩＥＥＥ８０２．１１規格によってサポートされる符号化方式および変調方式の異なる複数の伝送ビットレートのうちの１つを選択する。本発明の実施形態は、次の３つの基本要件を満たす速度適応アルゴリズムを使用する。つまり、標準的なＷＬＡＮ環境においてユーザの可動性にとって十分に機敏であること、電力適応に役立てるために各リンクの適切な伝送速度に迅速に収束すること、そして最後に、受信機側干渉が原因で伝送速度を低下させることはないが、代わりにその干渉を検出してそれを修正する電力適応アルゴリズムを採用することである。
【００１８】
発明者は、独自の速度適応アルゴリズムを発明した。このアルゴリズムは、ロバスト速度適応プラス（ＲＲＡＡ＋；ｒｏｂｕｓｔ  ｒａｔｅ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ  ｐｌｕｓ）アルゴリズムとして知られている。このアルゴリズムは、特にＳＴＲＡＰと共に使用されるように設計されている。ＲＲＡＡ＋アルゴリズムは、ロバスト速度適応（ＲＲＡＡ）アルゴリズムを基にしているが、伝送速度の収束をもたらす間に劣悪なビットレートを学習して回避する独自の機能を備えている。そのため、このアルゴリズムは、全体的なネットワークスループットの低減につながるフレーム損失の増加を防ぐ。
【００１９】
ロバスト速度適応アルゴリズム（ＲＲＡＡ）は、速度適応２１６を導くために数十フレームのウィンドウでＩＥＥＥ８０２．１１フレームの短期損失推定を使用する。基本ＲＲＡＡアルゴリズムは、選択されている現行データ伝送速度に基づいて損失率の上限と下限を示す閾値と連携する。さらに、ＲＲＡＡは、フレーム衝突誘発損失に応答して不必要な速度適応２１６を回避するために「選択的送信要求」（ＲＴＳ）および「送信可」（ＣＴＳ）として知られる機構を使用する。これらの誘発された損失は一般に、受信機側干渉と呼ばれる。ＲＴＳ／ＣＴＳ機構は、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルに組み入れられており、本来は隠れ端末の問題によってもたらされるフレーム衝突を減少させるために設計されたものである。ＲＲＡＡは、次のように機能する。フレーム損失を検出するため、ＲＲＡＡアルゴリズムは、指定数のフレームでＲＴＳ／ＣＴＳを有効にする。次に、ＲＴＳ／ＣＴＳがフレーム損失の減少に成功した場合、ＲＴＳ／ＣＴＳ機構はさらに多数のフレームに対して次第に有効にされてゆく。しかし、ＲＴＳ／ＣＴＳがフレーム損失の減少に失敗した場合、ＲＲＡＡは、損失が受信機側干渉によって生じたのではなく、チャネル条件が原因であると判断する。次いで、アルゴリズムは、フレームごとにＲＴＳ／ＣＴＳが使用されるフレームの伝送速度を減少させる。
【００２０】
速度適応２１６をパケットのグループの損失推定に基づかせることで、送信機は、１つまたはおそらくは複数のパケット損失が原因となって不利な反応を生じることがなくなる。このようなパケット損失は、移動性および伝送電力制御に関連して頻発する事象である。ＲＲＡＡは有用性をもたらす一方で、欠点も備えており、１つの欠点は、現行データ伝送速度が適正速度を超える場合に特定の伝送速度に収束しないことである。たとえば、５４Ｍｂｐｓの伝送速度が上限閾値を上回るフレーム損失を生じさせ、４８Ｍｂｐｓの伝送速度が下限閾値を下回るフレーム損失を生じさせる場合、ＲＲＡＡでは、伝送速度が５４Ｍｂｐｓと４８Ｍｂｐｓの間で伝送速度が入れ替わり続ける。理想的には、アルゴリズムは伝送速度を４８Ｍｂｐｓに収束すべきである。
【００２１】
修正されたＲＲＡＡアルゴリズムであるＲＲＡＡ＋は、独自の収束の機能を提供する。この機能は、システムを最適なビットレートに収束させる。ＲＲＡＡ＋は、ビットレートごとに、送信機が低ビットレートからこのビットレートに遷移する確率を保持する。ビットレートにおける損失が上限閾値を超えるごとに（時間間隔またはパケットで）、このビットレートに戻る確率は、次に低いレートに移行する前に係数Ａ１ずつ減少する。各間隔において、ビットレートによりパケット損失が下限閾値を下回る場合、このビットレートの確率は係数Ａ２ずつ増大する。ＭＩＭＤ（ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｖｅ  ｉｎｃｒｅａｓｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｖｅ  ｄｅｃｒｅａｓｅ）パラメータＡ１およびＡ２は、アルゴリズムの安定を維持するために使用される。Ａ１およびＡ２の値は設定可能である。しかし、標準的なＷＬＡＮ設定においてＡ１＝２およびＡ２＝１．０９０５が適切であることを観察した。もう１つのＲＲＡＡ＋独自の特徴は、適応送信要求（ＲＴＳ）機構である。受信機側干渉を防ぐために、ＲＴＳが推定される。適応ＲＴＳ機構は、低下したチャネル条件とは対照的に、衝突により発生しているパケット損失を検出する。
【００２２】
図４を参照すると、操作相２０６を表すフローチャートが示されている。操作相２０６のステップは、ステップ４０２において開始する。第２のステップ４０４の間、ＳＴＡＲＴはＮＯＷに設定され、ここでＮＯＷは実施形態の実行中の現在時刻を表す。第３のステップ４０６の、Ｎ＿ｒａｔｅ＿ａｄａｐｔ＝０は、Ｎ＿ｒａｔｅ＿ａｄａｐｔをゼロに初期化する。
【００２３】
操作相２０６の間、送信側は、パケットの伝送の成功のために最適な伝送電力レベルで動作する。ステップ４０８は、速度適応のパフォーマンスならびにＲａｔｅＯ、ＲＴＳＵｔｉｌＯ、ＥＴＴＯ、および速度適応を表すＮ＿ｒａｔｅ＿ａｄａｐｔの数量の推定を示す。これらの推定は、図３の基準相２０６のフローチャートにおいて先に説明されているＲａｔｅＲ、ＲＴＳＵｔｉｌＲ、およびＥＴＴＲの推定と類似している。Ｎ＿ｒａｔｅ＿ａｄａｐｔは、行われた速度適応の数をカウントする。ステップ４０８の後、ステップ４１０において、Ｎ＿ｒａｔｅ＿ａｄａｐｔがＴ１を超えるか否か判別される。Ｔ１は、伝送速度の信頼できる推定値を得るのに十分な閾値を表し、１つの実施形態においては、Ｔ１に２を選択する。Ｎ＿ｒａｔｅ＿ａｄａｐｔがＴ１を超える場合、プロセスはステップ４１２に進む。Ｎ＿ｒａｔｅ＿ａｄａｐｔがＴ１を超えない場合、ステップ４０８が再度実行される。ステップ４０８および４１０は、Ｎ＿ｒａｔｅ＿ａｄａｐｔがＴ１を超えるまで繰り返されることになる。ステップ４１２においては、ＲａｔｅＲ−ＲａｔｅＯがＴ２を超えるか否か判別される。Ｔ２は、伝送電力制御による許容可能な伝送速度の低下に課される閾値である。１つの実施形態においては、３６Ｍｂｐｓを超える、もしくは２４Ｍｂｐｓ未満のビットレートに対してはＴ２に３Ｍｂｐｓを選択し、２４Ｍｂｐｓと３６Ｍｂｐｓの間のその他のビットレートに対してはＴ２に６Ｍｂｐｓを選択する。これらの値は、ＩＥＥＥ８０２．１１のビットレート細分性における非均等性の理由から選択された。ＲａｔｅＲ＿ＲａｔｅＯがＴ２を超える場合、制御はステップ４１４に渡される。ＲａｔｅＲ＿ＲａｔｅＯがＴ２を超えない場合、制御はステップ４１８に移る。ステップ４１８においては、ＲＴＳＵｔｉｌ０がＲＴＳＵｔｉｌＲを超えるか否か判別され、超える場合、制御はステップ４１４に渡される。しかし、ＲＴＳＵｔｉｌ０がＲＴＳＵｔｉｌＲを超えない場合、制御はステップ４２０に渡される。ステップ４２０において、ＥＴＴＲ−ＥＴＴ０がＴ３を超えるか否か判別される。超える場合、制御はステップ４１４に渡される。超えない場合、制御はステップ４２２に渡される。ステップ４１４において、伝送電力は、伝送電力値ごとに１つのエントリを持つ確率のテーブルに基づいて増大し、これはＰ［ｃｕｒ＿ｐｗｒ］／＝Ｂ１と表される。逆に、ステップ４２２において、伝送電力は、ｐ［ｃｕｒ＿ｐｗｒ−１］の確率を持つテーブルおよび式Ｐ［ｃｕｒ＿ｐｗｒ］＊＝Ｂ１に基づいて減少する。ステップ４１６においては、Ｎｏｗ−ｓｔａｒｔがＯｐｔ＿ｌｅｎｇｔｈを超えるか否か判別される。超える場合、制御は基準相４２４に渡される。超えない場合、制御はステップ４０６に戻って、ステップ４１６においてＮｏｗ−ｓｔａｒｔがＯｐｔ＿ｌｅｎｇｔｈを超えるまで全プロセスが繰り返される。
【００２４】
図２を再び参照すると、本発明の実施形態のもう１つの態様は伝送電力制御である。伝送電力制御は、電力適応アルゴリズム２２２ｂを使用して実行される。電力適応は、操作相２０６のパフォーマンスメトリクスが基準相２０４の対応するパフォーマンスメトリクスを下回ることのないように、ＷＬＡＮ内の各アクセスポイント（ＡＰ）クライアントリンクを最低の適切な伝送電力値に調整するために使用される。ＲＲＡＡ＋と同様に、電力制御アルゴリズム２２２ｂは、特定の伝送電力レベルに遷移すべき確率を保持することにより、最適な伝送電力レベルを判別する。
【００２５】
実際に、本発明の実施形態は、各リンクの望ましくない速度適応、受信機側干渉、および非対称チャネルアクセスを検出して防止する。基準コンテキスト２１４および操作コンテキスト２２０は、測定されたパケット損失に応答して、速度制御アルゴリズム２１６および電力適応アルゴリズム２２２ｂによって選択されたビットレートの指数加重移動平均（ＥＷＭＡ）を保持する。これは、新しいビットレートが選択されるごとに生じる。操作相２０６のＥＷＭＡ速度が、閾値量だけ基準相２０４のＥＷＭＡ速度を下回る場合に、伝送電力の増大がトリガされる。１つの実施形態において、ＥＷＭＡパラメータの例は．８であり、伝送電力の変化の増分は３ｄＢである。
【００２６】
電力制御によってもたらされる非対称チャネルアクセスを防ぐため、同期化方法２００は、最初に、各パケットの予想伝送時間（ＥＴＴ）のＥＷＭＡを測定することによって、非対称チャネルアクセスを検出する。送信側が、操作相２０６の非対称により頻繁には伝送する機会を得ない場合、操作相２０６のＥＴＴは、基準相２０４と比較して増大する。ＥＴＴが閾値量を超えて増大する場合、伝送電力の増大がトリガされる。
【００２７】
本発明の実施形態では、最小値と最大値の間を３ｄＢ間隔で伝送電力を増加および減少させる。１つの実施形態においては、３ｄｂ間隔が最適であると考えられるが、それは、これよりも細かい間隔での伝送電力制御は室内環境において実用的ではなく、また逆に、これよりも粗い間隔での伝送電力制御は全般的な伝送電力制御の利点を低下させることになるからである。
【００２８】
伝送電力を増加および減少させるプロセスは、ＲＲＡＡ＋における速度適応と類似している。本発明は、伝送電力レベルごとに、そのレベルから次に高いレベルへと遷移する確率を保持する。パフォーマンスメトリクスの条件のうちの少なくとも１つが満たされるごとに、次に高い伝送速度に遷移する前に、この伝送電力レベルに戻る確率が減少される。
【００２９】
本発明の実施形態では、ＡＰが、戻りリンクのために選択された伝送電力レベルを使用するようクライアントの各々に指示することを求める。フォワードリンクおよびリバースリンクが同じ伝送電力に調整されるという一般的な前提があるが、それは本発明が機能するために不可欠ではない。フォワードリンクとリバースリンクを異なるように調整するために使用できるさらに高度な方法があることを、当業者は理解するであろう。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｈ規格ではすでに、ＡＰからクライアント電力レベルを設定するために必要なプロトコルメッセージフォーマットを規定している。
【００３０】
図５は、図３および図４のフローチャートに示されるステップを含む、本明細書に説明される機能を実行する際の使用に適した汎用コンピュータの高レベルブロック図を示す。図５に示されるように、システム５００は、システム５００の機能全体を制御するためのプロセッサ要素５０２（たとえば、ＣＰＵ）を含む。プロセッサ５０２は、メモリ５０４に格納されている内蔵コンピュータプログラムコードに従って動作する。メモリ５０４は、任意の種類のコンピュータ可読媒体を表し、たとえば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、光ディスク、磁気ディスク、またはこれらの媒体の組み合わせなどを含むことができる。プロセッサ５０２は、システム５００の機能を制御するために、メモリ５０４内のコンピュータプログラムコードを実行する。また、プロセッサ５０２は、ネットワークデータパケットを受信および送信するネットワークインターフェイス５０５に接続されている。さらに、さまざまな入出力装置５０６（たとえば、テープドライブ、フロッピー（登録商標）ドライブ、ハードディスクドライブまたはコンパクトディスクドライブ、受信機、送信機、スピーカ、ディスプレイ、音声合成装置、出力ポート、およびユーザ入力装置（キーボード、キーパッド、マウスなど）を含む記憶装置など、ただしこれらに限定されることはない）も含まれている。
【００３１】
本発明の現状の説明を踏まえて、当業者はプログラムされたデジタルコンピュータを使用して本発明を容易に実施することができるであろう。本発明によるネットワークノードの実際の実施形態はまた、他のコンポーネントも含むことは言うまでもない。しかし、明確にするため、そのような他のコンポーネントは図５には示されていない。
【００３２】
本発明が、ソフトウェア、もしくはソフトウェアとハードウェア（例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、汎用コンピュータ、または他のハードウェアの等価物等）との組み合わせで実施できることに留意されたい。
【００３３】
当業者であれば、本明細書に説明されているさまざまな実施形態がさまざまな形態をとりえることが理解されよう。たとえば、本明細書に説明されている実施形態は、ハードウェアやソフトウェアにおいて実施することができる。当業者であれば、前述のことに鑑み、特定の実施形態または配置が選択されてもよいことを理解するであろう。最後に、前述の説明は例示的な実施形態を説明しているが、当業者であれば、前述のことがユーザとネットワーク間のシステムの任意の時点において実施されうることも理解するであろう。
【００３４】
前述の詳細な説明は、あらゆる点で説明的かつ例示的であるが、限定的なものではないと理解されるべきであり、本明細書において開示されている本発明の範囲は、詳細な説明からではなく、特許法によって認められている完全な範囲に従って解釈される特許請求の範囲から決定されるべきである。本明細書において示され説明されている実施形態は、本発明の原理の例示にすぎないことを理解されたい。当業者であれば、本発明の範囲および精神を逸脱することなくさまざまなその他の特徴の組み合わせを取り入れることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】本発明の実施形態を実施するための動作環境を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態を実施するための他の動作環境を示す図である。
【図２】本発明の３つの相の要素およびそれらの間の相互作用を示すブロック図である。
【図３】本発明の１つの実施形態によるシステムの基準相によって実行される高レベルステップを示すフローチャートである。
【図４】本発明の１つの実施形態によるシステムの操作相によって実行される高レベルステップを示すフローチャートである。
【図５】本発明の１つの実施形態による汎用コンピュータを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
２０２    初期相
２０４    基準相
２０６    操作相
５０５    ネットワークインターフェイス
５０６    入出力装置（例えば記憶装置）
５０２    プロセッサ
５０４    メモリ
【図１Ａ】
2009095022.tif 000003
【図１Ｂ】
2009095022.tif 000004
【図２】
2009095022.tif 000005
【図３】
2009095022.tif 000006
【図４】
2009095022.tif 000007
【図５】
2009095022.tif 000008