JP2013512613A - マルチユーザベースの無線通信システムにおける送信失敗フレームの修復方法 - Google Patents

マルチユーザベースの無線通信システムにおける送信失敗フレームの修復方法 Download PDF

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Abstract

【課題】マルチユーザ多重アンテナ(ＭＵ−ＭＩＭＯ；Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ)ベースの無線通信システムで、グループ番号を用いて複数の無線端末に送信されたフレームの送信失敗時、送信失敗フレームを修復するための方法を提供する。
【解決手段】本発明は、複数の無線端末にグループ制御情報を含む応答が要求されるフレームを送信した後、特定無線端末から正常に応答フレームが受信されない場合、グループを構成する前記複数の無線端末の全てから前記応答フレームを受信するための時間が満了された後、前記応答フレームの受信に失敗した無線端末を受信先にする要求フレームを送信する。他の実施例で、本発明は、特定無線端末から正常に前記応答フレームが受信されない場合、前記応答フレームの送信順序によって前記応答フレームの受信に失敗した無線端末から最後の順番の無線端末までを受信先にする要求フレームを送信する。

Description

本発明は、無線通信システムにおける送信失敗フレームに対する修復方法に関し、より詳しくは、マルチユーザ多重アンテナ(ＭＵ−ＭＩＭＯ；Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ)ベースの無線通信システムで、グループ番号を用いて複数の無線端末に送信されたフレームの送信失敗時、送信失敗フレームを修復するための方法に関する。
無線ＬＡＮ(ＷＬＡＮ)は、基本的に分散システム(ＤＳ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ)の接続点役割をするアクセスポイント(ＡＰ；Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ)と、アクセスポイント(ＡＰ)でない複数の無線端末(ＳＴＡ)からなる基本サービスセット(ＢＳＳ；Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ)をサポートする。
無線ＬＡＮの媒体接続制御(ＭＡＣ；Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ)プロトコルは、ＣＳＭＡ/ＣＡ(Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ/Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ)に基づいて動作する。これによって、無線ＬＡＮは、チャネルコンテンション過程で発生するリソース浪費を含む。このような問題点を改善するために、ＩＥＥＥ８０２.１１作業グループ‘ｅ’で定義する向上された(ｅｎｈａｎｃｅｄ)ＭＡＣプロトコルは、無線リソースの送信権限を獲得すると、送信機会(ＴＸＯＰ；Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ)時間中、短い時間間隔(ＳＩＦＳ；ｓｈｏｒｔ ｉｎｔｅｒ−ｆｒａｍｅ ｓｐａｃｅ)に多重ＭＰＤＵｓを送信し、これに対するブロック(Ｂｌｏｃｋ)ＡＣＫを受信するバースト送信(ｂｕｒｓｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ)を提案している。
また、ＩＥＥＥ８０２.１１作業グループ‘ｎ’で定義する結合(Ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ)ＭＳＤＵ(以下、Ａ−ＭＳＤＵという)と結合(Ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ)ＭＰＤＵ(以下、Ａ−ＭＰＤＵという)は、フレーム間の間隔(ＩＦＳ)も無しに、送信単位である一つ以上のＭＳＤＵを束ねたり、又は一つ以上のＭＰＤＵを束ねて一回の無線リソースのためのコンテンション(ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ)過程を介して送信される。
最近、無線ＬＡＮを使用するユーザの急激な増加に応じて、一つの基本サービスセット(ＢＳＳ)が提供するデータスループット(ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ)を増加させるために、ＩＥＥＥ８０２.１１の作業グループ‘ａｃ’ではＶＨＴ(Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ)無線ＬＡＮシステムに対する標準化作業を進行している。
ＶＨＴ無線ＬＡＮシステムは、１個のアクセスポイント(ＡＰ)と２個の端末(ＳＴＡ；ＳＴＡｔｉｏｎ)で構成される３個の多重端末環境で、アクセスポイント(ＡＰ)のＭＡＣ ＳＡＰで最大１Ｇｂｐｓの性能をサポートし、ポイントツーポイント(ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ)環境のための無線端末のＭＡＣ ＳＡＰで最大５００Ｍｂｐｓの性能をサポートすることができる。また、ＶＨＴ無線ＬＡＮの各アクセスポイント(ＡＰ)と端末(ＳＴＡ)は、同時に既存の無線ＬＡＮ(ＩＥＥＥ８０２.１１ａ/ｎシステム)との互換性をサポートするように考慮されている。
一方、無線ＬＡＮのような無線通信システムで、送信機会を獲得した無線端末は、無線通信の信頼度を高めるために、要求フレームに対する応答フレームを介して応答を受信しなければならない。例えば、応答を必要とするフレームの種類は、ＲＴＳ(Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ)フレーム、ＢＡＲ(Ｂｌｏｃｋ Ａｃｋ Ｒｅｑｕｅｓｔ)フレーム、データフレーム、及び各種要求フレーム(Ｐｒｏｂｅ ｒｅｑｕｅｓｔ、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｅｓｔ、Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｅｓｔなど)がある。また、応答を要求するフレームに対する応答フレームを開示すると、ＲＴＳに対する応答フレームはＣＴＳ(Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ)フレームであり、ＢＡＲフレームに対する応答フレームはＢＡ(Ｂｌｏｃｋ Ａｃｋ)フレームであり、データフレームに対する応答フレームはＡＣＫ又はＢＡフレームであり、各種要求フレームに対する応答フレームは各種応答フレーム(Ｐｒｏｂｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ、Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ等)である。
前記応答は、即刻応答と遅延応答がある。単一データに対する応答(ＡＣＫフレーム)は即刻応答に該当し、連続送信又は結合(ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ)ＭＰＤＵに対するブロック応答は即刻応答(ｉｍｍｅｄｉａｔｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ)と遅延応答(ｄｅｌａｙｅｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ)の両方ともに該当する。
即刻応答は、他の無線端末が送信することができないように、受信された要求フレームのＰＨＹ−ＲＸＥＮＤ.ｐｒｉｍｉｔｉｖｅが発生されると、短い時間間隔(ＳＩＦＳ)後に応答フレームの送信を実行することであり、前述したように要求及び応答フレーム交換順序が一対をなして実行される。この時、発生された応答フレームは送信住所を含まないこともある。
これに対し、遅延応答は、はじめに発生された要求フレームに対して受信可否を知らせる基本的な応答であり、ＡＣＫフレームを介して応答が行われ、以後、再び応答フレームが要求されると、要求された情報を含む応答フレームが送信される方式である。ここで、応答フレームは、チャネルに対する向上された分散チャネル接続(ＥＤＣＡ；Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｃｃｅｓｓ)を介して送信されたり、他のフレームにピギーバック(ｐｉｇｇｙｂａｃｋ)方式に送信されたり、他のフレームと共に結合(ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ)されて送信されることができる。また、遅延応答方式では受信端末から応答フレームを受信した送信端末が再びＡＣＫフレームを介して応答フレームの受信可否を受信端末に知らせる。
このような無線ＬＡＮにおける要求及び応答フレーム交換順序(Ｆｒａｍｅ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ)は、マルチユーザベースの無線通信システムに適用されることができる。もし、アップリンクに対するマルチユーザ多重アンテナ(ＭＵ−ＭＩＭＯ)技術がサポートされる場合、前述したフレーム交換順序によってフレームを受信した無線端末がフレーム間の間隔(ＩＦＳ)後に同時に応答フレームを送信することができる。
一方、アップリンクに対するマルチユーザ多重アンテナ(ＭＵ−ＭＩＭＯ)技術がサポートされない場合、或いはアップリンクに対するマルチユーザ多重アンテナ(ＭＵ−ＭＩＭＯ)技術がサポートされる場合であるとしても、より良い性能のために、フレームを受信した無線端末は、チャネル又は時間に差をおいて応答フレームを送信しなければならない。
無線ＬＡＮシステムで、同じ帯域幅を使用して時間差をおいてフレームを交換する方式は、無線端末別にチャネル接続を介して応答要求フレームと応答フレームとを交換する方式、及び一つの要求フレームを介して複数の無線端末が順次応答フレームを送信する方式が考慮されることができる。
即ち、無線端末別にチャネル接続を介して応答要求フレームと応答フレームとを交換する方式は、アクセスポイント(ＡＰ)がチャネル接続を介して第１の無線端末(ＳＴＡ)に要求フレームを送信し、これによって、第１の無線端末が短い時間間隔(ＳＩＦＳ)後に応答フレームを送信し、再びアクセスポイント(ＡＰ)がチャネル接続を介して第２の無線端末に要求フレームを送信し、これによって、第２の無線端末が短い時間間隔(ＳＩＦＳ)後に応答フレームを送信する方式である。
また、一つの要求フレームを介して複数の無線端末が順次応答フレームを送信する方式は、チャネル接続を介してマルチユーザに対する住所情報が含まれている一つの要求フレームを送信し、これによって、複数の無線端末が短い時間間隔をおいて順次応答フレームを送信する方式である。
一方、ＩＥＥＥ８０２.１１標準では、無線経路上でフレーム間の衝突を防止するために、制御フレームは、該当基本サービスセット(ＢＳＳ)に属する全ての端末が受信可能な形態に送信されることを勧告している。ＭＵ−ＭＩＭＯベースのＶＨＴ無線ＬＡＮシステムで、複数通信経路を使用する場合にも、制御フレームは、全ての端末が受信可能な形態に送信されなければならない。ここで、制御フレームには、ＲＴＳ、ＣＴＳ、ＡＣＫ、ＢＡＲ、ＢＡ、及び各種ポール(Ｐｏｌｌ)フレームが該当する。
また、複数通信経路を同時に使用する場合、制御フレームの受信端末は、使用する通信経路別に一対一対応されることができるため、各通信経路別に制御フレームは、一つずつ送信されなければならない。然しながら、このように制御フレームが各通信経路別に一つずつ送信される場合、制御フレームの送受信によるオーバーヘッドの比率が大きくなるため、ＭＵ−ＭＩＭＯ技術を使用する長所が半減されることできる。
従って、本発明の目的は、マルチユーザ多重アンテナ技術を使用する無線通信システムで、効率的に制御及びデータフレームを送信するために、複数の無線端末をグループ化してフレームを送信するフレーム送信過程でフレームの送信失敗が発生された場合、送信失敗されたフレームを効果的に修復することができる方法を提供することである。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されない本発明の他の目的及び長所は、下記の説明により理解されることができ、本発明の実施例により一層明らかに理解されることができる。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に開示する手段及びその組合せにより実現可能であることが容易に分かる。
前記目的を達成するための本発明は、マルチユーザ多重アンテナ技術を用いる無線通信システムで、複数の無線端末から応答フレームを正常に受信することができない場合、送信失敗された応答フレームを修復するための方法であって、(ａ)前記複数の無線端末を受信先として指定するためのグループ制御情報を含む応答が要求されるフレームを送信する段階；(ｂ)前記複数の無線端末から前記応答が要求されるフレームに対する第１の応答フレームを順次受信する段階；(ｃ)前記(ｂ)段階で、特定無線端末から正常に前記第１の応答フレームが受信されない場合、グループを構成する前記複数の無線端末の全てから前記第１の応答フレームを受信するための時間が満了された後、前記第１の応答フレームの受信に失敗した無線端末を受信先にする要求フレームを送信する段階；及び、(ｄ)前記(ｃ)段階の要求フレームに対する第２の応答フレームを受信する段階；を含む。
また、前記目的を達成するための本発明は、マルチユーザ多重アンテナ技術を用いる無線通信システムで、複数の無線端末から応答フレームを正常に受信することができない場合、送信失敗された応答フレームを修復するための方法であって、(ａ)前記複数の無線端末を受信先として指定するためのグループ制御情報を含む応答が要求されるフレームを送信する段階；(ｂ)前記複数の無線端末から前記応答が要求されるフレームに対する第１の応答フレームを順次受信する段階；(ｃ)前記(ｂ)段階で、特定無線端末から正常に前記第１の応答フレームが受信されない場合、前記第１の応答フレームの送信順序によって前記第１の応答フレームの受信に失敗した無線端末から最後の順番の無線端末までを受信先にする要求フレームを送信する段階；及び、(ｄ)前記(ｃ)段階の要求フレームに対する一つ以上の第２の応答フレームを受信する段階；を含む。
好ましくは、前記グループ制御情報は、各グループ別に固有に付与されるグループシーケンス番号、グループを構成する無線端末の受信可否を示すビットマップ情報、及び多重アンテナと関連するストリーム情報のうち少なくともいずれか一つを含む。
好ましくは、前記要求フレームは、前記グループシーケンス番号、及び前記第１の応答フレームの受信に失敗した無線端末の受信状態を示すビットが設定されたビットマップ情報を含む。
好ましくは、前記要求フレームは、前記グループシーケンス番号、及び前記第１の応答フレームの受信に失敗した無線端末から最後の順番の無線端末まで受信状態を示すビットが設定されたビットマップ情報を含む。
好ましくは、前記グループ制御情報は、前記応答が要求されるフレーム又は前記要求フレームの受信端末住所フィールドに記入される。
好ましくは、前記要求フレームは、ブロックＡＣＫ要求(ＢＡＲ)フレームであり、前記第２の応答フレームは、ブロックＡＣＫ(ＢＡ)フレームであり、前記ブロックＡＣＫ要求フレームは、グループ情報及び受信端末情報を含む。
好ましくは、前記グループ情報は、前記ブロックＡＣＫ要求フレームの受信端末住所フィールドに記入され、前記受信端末情報は、前記ブロックＡＣＫ要求フレームのＢＡＲ情報フィールドに記入される。
本発明は、複数の無線端末にグループシーケンス番号を割り当てて複数の無線端末をグループ化し、このようなグループシーケンス番号を用いて複数の無線端末にフレームを送信することができ、このようにグループシーケンス番号を用いて送信された多重フレームの送信が失敗した場合、送信失敗したフレームに対して効果的に修復をサポートすることができる。これによって、本発明は、ＭＵ−ＭＩＭＯ技術を用いたシステムにおけるフレーム送信効率を大きく改善することができる。
本発明によるグループ制御フレームの構造を示す。 本発明によるグループ番号を用いる無線ＬＡＮの全体動作を説明するための図面である。 本発明によるグループ制御情報フレームの送信方法を説明するための図面である。 本発明によるフレーム送信方法を説明するための図面である。 本発明によるＣＴＳフレームの送信失敗による修復方法の第１の実施例を説明するための図面である。 本発明によるＣＴＳフレームの送信失敗による修復方法の第２の実施例を説明するための図面である。 本発明によるブロック(Ｂｌｏｃｋ)ＡＣＫフレームの送信失敗による修復方法を説明するための図面である。 本発明によるグループＢＡＲフレームを用いたブロックＡＣＫフレームの送信失敗による修復方法を説明するための図面である。 本発明によるグループＢＡＲフレームを用いたブロックＡＣＫフレームの送信失敗による修復方法を説明するための図面である。 グループＢＡＲを多重ＴＩＤ ＢＡＲ構造を用いて示す実施例を説明するための図面である。
以下、本発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができるように詳細に説明するために、本発明の最も好ましい実施例を添付図面を参照して説明する。前述した目的、特徴、及び長所は、添付図面と関連する下記の詳細な説明により明確になり、本発明を説明するにあたって、本発明と関連する公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
以下、本発明は、多様な高速無線通信システムのうちＩＥＥＥ８０２.１１で定義する無線通信システムに基づいてマルチユーザ多重アンテナ技術が適用される無線通信システムに対して説明する。然しながら、本発明は、多重チャネルを使用する環境とマルチユーザ多重アンテナ技術を使用する無線通信環境の両方ともに用いられることができる。
ＭＵ−ＭＩＭＯ技術を用いて伝達されるフレームは、マルチユーザに対する受信端末の情報を含まなければならない。フレームに多重受信端末情報を構成する方法に送信されるフレームの内部にマルチユーザの受信住所目録が含まれている方法、送信されるフレームの内部にグループ住所が含まれている方法、及び送信されるフレームの内部にグループ及び無線端末の受信可否を区別することができるグループシーケンス番号、ビットマップ情報、及びストリーム情報を含むグループ制御情報が含まれている方法がある。
送信失敗フレームに対する修復方法の説明前に、グループ制御情報を用いて多重フレームを送信する方法に対して説明する。
図１は、本発明によるグループ制御情報割当のためのグループ制御フレーム構造を示す。
グループ制御情報は、多重受信端末数、一つのグループに固有に割り当てられるグループシーケンス番号、マルチユーザを構成する無線端末に対する受信可否を知らせるためのビットマップ情報(ＳＴＡ ｂｉｔｍａｐ)、及びストリーム情報を含む。また、多重受信端末情報は、前記多重受信端末数に対応される個数の受信端末情報を含む。
多重受信端末数は、一つのグループとして指定される端末の数を示すためのものであり、これは必須的な構成要素でない選択的な構成要素である。
グループシーケンス番号は、基本サービスセット(ＢＳＳ)内に存在する無線端末をグループ化するために、アクセスポイント毎に管理している固有の番号であり、例えば、６ビットの長さを有することができる。もし、１から６４まで該当するグループ番号に対してビットマップ情報とストリーム情報を結合して表現することができる場合、グループシーケンス番号は省略されることもできる。言い換えれば、グループ固有番号は、各ビットマップ情報とストリーム情報の結合からなる一つ以上のグループ制御情報の位置に表現されることもできる。送信されたフレームにグループシーケンス番号が使われる時は、任意のグループシーケンス番号と一致する位置にあるビットマップ情報とストリーム情報のようなグループ制御情報が送信フレームに含まれる。
無線端末のビットマップ情報(ＳＴＡ ｂｉｔｍａｐ)は、ｎ個の受信端末情報のフィールド順序によって各受信端末の受信可否を示すための情報であり、例えば、多重受信端末数が４(ｎ＝４)である場合、ビットマップ情報が“１１０１”であると、受信端末１、２、４に伝達されるフレームであることを意味する。従って、各受信端末は、グループ制御情報の割当を受ける過程で受信端末情報フィールドの住所を用いてビットマップで自身の位置を認知するようになる。
一方、一つの無線端末に自身が属するグループシーケンス番号を知らせる場合には、該当グループシーケンス番号に該当する無線端末の数が一つであるため、１ビットの情報を使用して‘１’又は‘０’の値として受信可否を知らせることができる。また、一つの端末は、複数のグループに属することができ、グループシーケンス番号を用いて複数のグループを表現した場合、前記無線端末のビットマップ情報は、該当グループに対する受信可否を知らせるために使われることができる。
ストリーム情報は、ＭＵ−ＭＩＭＯ環境で送信アンテナのストリーム位置を示すための情報である。即ち、ストリーム情報は、ＡＰが４個のアンテナを使用する場合、送信されるフレームが何番目のアンテナを用いて送信されるフレームであるかを示すための情報である。従って、ストリーム情報を介して受信端末が受信すべきストリームの位置を知ることができる。ａ個のストリームに対する個別的な情報を含むこともでき、ａ個のストリームをｂ個の束で分類した場合、ｂ値として受信位置を示すこともできる。
受信端末情報は、受信端末の住所情報を含む。受信端末情報は、受信端末の住所情報だけでなく、選択的にＱｏＳ情報と変調コーディングスキーム(ＭＣＳ)情報などがさらに含まれることができる。また、受信端末住所は、ＭＡＣ住所又は結合(Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ)識別子(ＩＤ)である。
このようなグループ制御フレームは、複数の無線端末にブロードキャスティング方法に送信されたり、各無線端末にユニキャスト方法に送信されることができる。ユニキャスト方法に各無線端末に送信される場合、グループ制御フレームは、グループシーケンス番号、自身のビットマップ情報、及びストリーム情報のみを含むことができる。
また、複数の無線端末に対するグループ制御情報の割当が完了された後、以後に送信されるフレームは、グループシーケンス番号、無線端末のビットマップ情報、及びストリーム情報のみを含む。これによって、各無線端末は、自身に割り当てられたグループシーケンス番号とビットマップ情報を用いて受信先を認知し、ストリーム情報を用いて信号を受信する。
一方、一つの無線端末は、一つ以上のグループ制御情報の割当を受けることができる。即ち、グループ制御フレームは、一つ以上のグループシーケンス番号に各々対応される無線端末のビットマップ情報及びストリーム情報を含むことができる。一つの無線端末が複数グループ制御情報の割当を受ける場合にも、図１に示したフレーム構造が同様に用いる。
図２は、本発明によるグループ番号を用いる無線ＬＡＮの全体動作を説明するための図面である。グループ番号は、グループ識別子(ＩＤ)又はグループシーケンス番号である。
グループ番号を用いる場合、無線ＬＡＮの全体的な動作は、大きく、グループ番号を定義して協議又は割り当てるステップ、サウンディング(Ｓｏｕｎｄｉｎｇ)情報を要求して応答するステップ、ＭＵ−ＭＩＭＯデータを送信するステップ、及びＭＵ−ＭＩＭＯデータに対する応答を実行するステップを含む。ここで、ＲＴＳ/ＣＴＳフレームの交換は、サウンディング以前又はＭＵ−ＭＩＭＯデータ送信ステップ以前のようにチャネル保護が必要であると判断される時点に実行されることができる。
ここで、グループ番号を定義して協議又は割り当てるステップとサウンディングを実行するステップが同時に行われる場合、このために送信されるフレームは、一つ以上の目的を含んで送信されなければならないため、動作制御と損失に対する非効率的な側面が大きい。従って、グループ番号を定義して協議又は割り当てるステップとサウンディングを実行するステップは、同時に実行されることより独立的に行われることがより好ましい。本発明で、グループ番号を定義して協議又は割り当てるステップは、基本サービスセット(ＢＳＳ)内の無線端末をグループ化する必要性が発生される時、サウンディングステップと独立的に実行されると仮定する。
図２は、４個の受信端末の結合識別子(ＡＩＤ)を用いて一つのグループを指定し、二つのグループを有する場合、無線ＬＡＮシステムの全体的な動作を示す。
図２を参照すると、グループ番号(グループ識別子(ＩＤ)又はグループシーケンス番号)を定義し、協議を介して各端末にグループ番号を指定したり、又は任意的にグループ番号を割り当てた後、グループ番号を用いてサウンディングを要求する(Ｓ２０１)。
サウンディング要求に対して各無線端末は、短い時間間隔(ＳＩＦＳ)後にスケジュールに基づいてＡＣＫフレームを送信することによって、サウンディング要求に対するフィードバックを実行する(Ｓ２０２)。
最後の無線端末からサウンディング要求に対する応答フレームを受信した後、アクセスポイント(ＡＰ)は、短い時間間隔(ＳＩＦＳ)後、ＭＵ−ＭＩＭＯデータフレームを送信する前にＮＡＶ分配過程としてＣＴＳ−ｔｏ−Ｓｅｌｆフレームを送信する(Ｓ２０３)。ここで、ＣＴＳ−ｔｏ−Ｓｅｌｆフレームは、以前サウンディング過程で受信したフィードバック情報に基づいて更新されたグループ制御情報を含む。ここで、グループ制御情報は、フィードバック情報に含まれている各無線端末のチャネル情報又は連結/連結解除のようなネットワーク構成情報によって更新される。
このようなＣＴＳ−ｔｏ−Ｓｅｌｆフレームは、受信に参加しない無線端末を含んで受信ＭＡＣに応答順序を知らせ、データが受信される無線端末は、この応答順序情報を用いて応答フレームの送信時点を計算するようになる。
ＮＡＶ分配が完了されると、アクセスポイントは、グループ番号を含むＭＵ−ＭＩＭＯデータフレームを複数の無線端末に送信し、短い時間間隔(ＳＩＦＳ)後に各無線端末からデータフレーム送信に対する応答フレーム(ＡＣＫフレーム)を受信する。
一方、更新されたグループ制御情報は、ＣＴＳ−ｔｏ−Ｓｅｌｆフレームだけでなく、レガシ無線端末を含んで全ての無線端末がデコーディングすることができるＭＡＣレベルの制御フレーム内に含まれて送信されることができる。又は、更新されたグループ制御情報は、各々異なる一つ以上のグループ情報に対する無線端末の受信可否及びストリーム情報を含んで各無線端末に管理フレーム形態にブロードキャスティング又はユニキャスト方式に提供されることができる。
グループ制御フレームがブロードキャスティング方式に複数の無線端末に送信された場合に対して説明する。
グループ制御フレームを受信した端末は、自身の住所が受信端末情報フィールドに含まれており、無線端末のビットマップで自身に対応されるビットが‘１’に設定されている場合、グループ制御フレームが自身を目的地にして送信されたフレームであると判断する。これによって、無線端末は、短い時間間隔(ＳＩＦＳ)後、グループ制御フレームに対する応答(ＡＣＫフレーム)を送信する。この時、各無線端末は応答を順次実行する。
各無線端末が応答を順次実行する方法の一実施例として、各無線端末は、ＡＣＫフレーム送信時間と短い時間間隔(ＳＩＦＳ)を合わせた時間に無線端末のビットマップで自身の順番以前のビットのうち１に設定されている個数をかけた時間後にＡＣＫフレームを送信する。言い換えれば、無線端末は、自身の順番以前にビットマップのビット値として‘１’を有する無線端末の全てがＡＣＫフレームを送信した以後にＡＣＫフレームを送信する。
図３は、本発明によるグループ制御フレームの送信方法を説明するための図面である。
図３を参照すると、グループを構成する無線端末個数は４であり、ビットマップは４ビットで構成される。アクセスポイント(ＡＰ)は、グループシーケンス番号、無線端末のビットマップ情報、ストリーム情報、及び受信端末情報を含むグループ制御フレームを構成し、４個の無線端末で構成されたマルチユーザからＡＣＫフレームを安全に受信するためにＮＡＶ保護値を設定する。
図３を参照すると、各無線端末は、自身の順序にＡＣＫフレームを送信してグループ制御フレームに対する応答を実行する。ここで、アクセスポイントは、該当順序に応答を実行した無線端末に対しては、ＭＵ−ＭＩＭＯデータフレーム送信時、ビットマップの該当ビットを‘１’で表示する。然しながら、アクセスポイントは、応答が受信されない無線端末に対しては、ＭＵ−ＭＩＭＯデータフレーム送信時、ビットマップの該当ビットを‘０’で表示する。
図４は、本発明によるグループ制御情報を用いたフレーム送信方法を説明するための図面である。
一般的に、無線ＬＡＮのフレーム送信方法は、ＲＴＳ/ＣＴＳ/ＤＡＴＡ/ＡＣＫのステップからなる。ＭＵ−ＭＩＭＯデータフレームを送信する場合にもこのような過程からなる。
ＲＴＳ/ＣＴＳフレームの交換は、データがＲＴＳ閾値より長いフレームの場合、ヒドンノード問題(ｈｉｄｄｅｎ−ｎｏｄｅ ｐｒｏｂｌｅｍ)とチャネル保護のために要求される機能である。ＭＵ−ＭＩＭＯ技術を使用してデータを送信する場合にもＲＴＳ/ＣＴＳフレームの交換過程が要求され、この時、ＲＴＳフレームは、受信端末住所フィールドにグループ制御情報を含む。ここで、グループ制御情報は、少なくともグループシーケンス番号とビットマップ情報を含む。このように受信端末住所フィールドにグループ制御情報を記録する場合、別途のフレーム構造の修正又は追加なしにマルチユーザにフレームを送信することができる。
同一グループシーケンス番号を有する無線端末は、自身の応答順序にＲＴＳフレームに対するＣＴＳフレームを送信する。
また、ＲＴＳ/ＣＴＳフレーム交換後、アクセスポイント(ＡＰ)は、ＣＴＳ−ｔｏ−Ｓｅｌｆフレームを送信し、ＣＴＳ−ｔｏ−Ｓｅｌｆフレームには更新されたグループ制御情報が含まれることができる。
アクセスポイントは、更新されたグループ制御情報を用いてＭＵ−ＭＩＭＯデータフレームを送信する。図４を参照すると、グループ制御情報に含まれるグループを構成する無線端末は総４個であるが、グループ制御情報の更新後、実際に該当グループシーケンス番号を使用して送信されるＭＵ−ＭＩＭＯデータフレームの受信端末は総３個である。即ち、グループ制御情報の無線端末ビットマップ(ｂｉｔｍａｐ)で３番目の無線端末に対するビットを‘０’に設定し、ビットマップを‘１１０１’に設定することによって、３番目の無線端末に伝達されるデータフレームが無いことを表示することができる。
また、各無線端末は、ＣＴＳ−ｔｏ−Ｓｅｌｆフレームに含まれている更新グループ制御情報を用いてデータフレームに対するブロック応答(Ｂｌｏｃｋ ＡＣＫ)フレームを順次送信する。
ＭＵ−ＭＩＭＯデータフレームの各Ａ−ＭＰＤＵの目的地住所に該当無線端末のＭＡＣ住所が含まれるため、マルチユーザに対するデータの受信は、ビーム形成された各Ａ−ＭＰＤＵに対して独立的に行われる。この時、ＭＵ−ＭＩＭＯを使用してデータを受信する無線端末のグループ化は、ＭＵ−ＭＩＭＯ技術を使用して同時にデータフレームを送信する時、性能が良い組合せと送信するデータのＱｏＳ情報の組合せにより決定される。
以下、前記のようにグループ制御情報を用いてマルチユーザにフレームを送信する場合、特定ユーザに対するフレーム送信に失敗した場合、これを修復するための方法に対して説明する。
本発明は、ＡＣＫフレーム、ＣＴＳフレーム、ブロック(Ｂｌｏｃｋ)ＡＣＫフレームのように制御フレームに対する応答フレームを正常に受信することができない場合に適用される。
図５は、本発明によるＲＴＳフレームに対するＣＴＳフレームを正常に受信することができない場合、修復方法の第１の実施例を説明するための図面である。
アクセスポイント(ＡＰ)は、ＲＴＳフレームの受信端末住所フィールドにグループ制御情報を記録し、ＲＴＳフレームをグループ化された複数の無線端末(ＳＴＡ)に送信する。この時、アクセスポイント(ＡＰ)は、向上された分散チャネル接続(ＥＤＣＡ)を介してＲＴＳフレームを送信する。
図４を参照して説明したように、受信端末住所フィールドにグループ制御情報が含まれているＲＴＳフレームを受信した無線端末は、グループシーケンス番号とビットマップ情報を用いて受信先を確認し、順次ＣＴＳフレームとして応答する。然しながら、図５に示したように、無線端末ＳＴＡ３が自身の応答順序にＣＴＳフレームを正常に送信することができないため、アクセスポイント(ＡＰ)で無線端末ＳＴＡ３に対するＣＴＳフレームを受信することができない場合が発生されることができる。従って、このように無線端末ＳＴＡ３に対するＣＴＳフレームを正常に受信することができない場合、これを修復する方法が必要である。
図５を参照すると、本発明の第１の実施例は、特定無線端末からＣＴＳフレームが応答されなくて、該当順序の予め予約された送信時間中にチャネルをあけて置き、他の無線端末に対してＣＴＳフレームの全てを受信してＮＡＶ保護区間が満了された後、ＣＴＳフレームを正常に受信することができない無線端末に対してのみ、再びＲＴＳフレームを送信してＣＴＳフレームを受信する方法を提案する。
言い換えれば、図５で無線端末ＳＴＡ３がＣＴＳフレームの送信に失敗したが、ＳＴＡ３に対して予め予約されたＣＴＳフレームの送信時間中にチャネルをあけて置き、ＳＴＡ４に対するＣＴＳフレームを受信する。この時、基本サービスセット(ＢＳＳ)内の他の無線端末は、ＲＴＳフレームの持続期間(Ｄｕｒａｔｉｏｎ)によるネットワーク割当ベクトル(ＮＡＶ)保護を進行している。また、アクセスポイント(ＡＰ)は、最後の無線端末からＣＴＳフレームを正常に受信し、短い時間間隔(ＳＩＦＳ)後、ＣＴＳフレームを正常に受信することができないＳＴＡ３に対してのみＲＴＳフレームを再送信する。ここで、再送信されるＲＴＳフレームの受信端末住所フィールドに含まれているグループ制御情報のビットマップは、ＳＴＡ３に対応されるビットのみ‘１’に設定される。もちろん、アクセスポイント(ＡＰ)が再送信されるＲＴＳフレームの受信端末住所にＳＴＡ３の住所を記録し、ＲＴＳフレームを送信するのも可能である。
図６は、本発明によるＣＴＳフレームの送信失敗による修復方法の第２の実施例を説明するための図面である。図６は、無線端末ＳＴＡ３に対するＣＴＳフレームの送信が失敗した場合を示す。
本発明の第２の実施例は、第１の実施例のようにＣＴＳフレームが応答されなくて、該当順序の予め予約された送信時間中にチャネルをあけて置くものではなく、予め決まった順序に正常にＣＴＳフレームが受信されなくて、ＣＴＳタイムアウトが発生されると、アクセスポイント(ＡＰ)は、ＣＴＳフレームの受信に失敗した無線端末以後にＣＴＳフレームの送信のために準備する全ての無線端末に対してＲＴＳフレームを再送信する。
言い換えれば、図６に示したように無線端末ＳＴＡ３からＣＴＳフレームを正常に受信することができなくて、ＣＴＳタイムアウトが発生された場合、アクセスポイント(ＡＰ)は、ＳＴＡ３とＳＴＡ４に対してＲＴＳフレームを再送信する。
このような本発明の第２の実施例は、基本サービスセット(ＢＳＳ)内の他の無線端末がＲＴＳフレームによりＮＡＶ保護を進行しているとしても、ＭＵ−ＭＩＭＯ技術の適用によってヒドンノード問題(ｈｉｄｄｅｎ ｎｏｄｅ ｐｒｏｂｌｅｍ)がより頻繁に発生することができるため、このような問題点を克服するためのものである。
ここで、アクセスポイント(ＡＰ)から再送信されるＲＴＳフレームの受信端末住所フィールドに含まれているグループ制御情報のビットマップは、ＳＴＡ３とＳＴＡ４に対応されるビットのみが‘１’に設定される。
次は、グループ制御情報を使用して送信されたフレームに対してブロック(Ｂｌｏｃｋ)ＡＣＫフレーム(ＢＡフレーム)を正常に受信することができない場合の修復方法に対して説明する。図５及び図６を参照して説明したＲＴＳフレームに対するＣＴＳフレームの送信失敗時の修復方法は、ブロック(Ｂｌｏｃｋ)ＡＣＫフレームの修復方法にも適用されることができる。
図７は、本発明によるブロック(Ｂｌｏｃｋ)ＡＣＫフレームの修復方法の第１の実施例を説明するための図面である。
図７に示すブロック(Ｂｌｏｃｋ)ＡＣＫフレームの修復方法の第１の実施例は、図５で説明したＣＴＳフレームの修復方法のように受信されないブロック(Ｂｌｏｃｋ)ＡＣＫフレームの送信時間中を含み、全ての無線端末からのブロック(Ｂｌｏｃｋ)ＡＣＫフレームの送信順序を待った後、受信に失敗した無線端末に対してブロックＡＣＫ要求(ＢＡＲ)フレームを介してブロックＡＣＫフレームの送信を要求する。
図７は、アクセスポイント(ＡＰ)がグループ制御情報を用いて無線端末ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ４にデータフレーム(ＭＵ−ＭＩＭＯ Ａ−ＭＰＤＵ)を送信した後、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２からブロックＡＣＫ(ＢＡ)フレームの受信に失敗した場合を示す。
この場合、アクセスポイント(ＡＰ)は、最後の無線端末であるＳＴＡ４に対するブロックＡＣＫ(ＢＡ)フレームの受信を待った後、チャネル接続を介してブロックＡＣＫ(ＢＡ)フレームの送信に失敗したＳＴＡ１とＳＴＡ２にブロックＡＣＫ要求(ＢＡＲ)フレームを送信する。
この時、送信されるＢＡＲフレームの受信端末住所は、ブロックＡＣＫ(ＢＡ)フレームの再送信が要求されるＳＴＡ１とＳＴＡ２を指示するビットマップを含むグループ制御情報である。もちろん、ＢＡＲフレームの受信端末住所に、送信に失敗した無線端末の住所を記録し、ＢＡＲフレームを各無線端末に送信するのも可能である。
ここで、ＢＡＲフレームが基本的に含むＢＡＲ制御情報とＢＡＲ情報は、一つの受信端末に対する情報である。従って、グループ制御情報を用いてマルチユーザに対するＢＡＲ機能を有する場合、データフレーム(ＭＵ−ＭＩＭＯ Ａ−ＭＰＤＵ)を受信したマルチユーザが共通の情報を有すると、ＢＡＲ制御情報とＢＡＲ情報フィールドは、共通された情報が記入される。然しながら、各マルチユーザに対するブロックＡＣＫ関連値が異なると、ＢＡＲ制御情報とＢＡＲ情報フィールドは、ナル(ｎｕｌｌ)値として記入される。
図７で一つのグループ制御情報を含むデータフレーム(ＭＵ−ＭＩＭＯ Ａ−ＭＰＤＵを送信する場合、マルチユーザからブロックＡＣＫフレームを全部受信することによりグループ制御送信過程が完了する。もし、マルチユーザのグループ組合せに変化がない場合、本発明は、無線端末のビットマップを再構成し、次のデータフレーム(ＭＵ−ＭＩＭＯ Ａ−ＭＰＤＵ)を送信することができる。このように、本発明は、グループ制御情報を使用するため、マルチユーザのための住所をフレームに全部記入する必要がなくて、マルチユーザフレームのオーバーヘッドを減少させることができる。
以上で説明した本発明の実施例では、グループ制御情報がフレームの受信端末住所フィールドに記入される場合に対して説明した。然しながら、グループ制御情報は、受信端末住所フィールドでないＭＵ−ＭＩＭＯ技術を使用して送受信を進行する無線端末と無線端末との間で交換されることができる多様なフレーム内に制御情報として含まれることもできる。
以下、多様なフレーム内に制御情報を含んで運用されることができる場合に対して説明する。
図８及び図９は、本発明によるグループＢＡＲフレームを用いたＢＡフレームの送信失敗による修復方法を説明するための図面である。
図８を参照すると、マルチユーザに対するデータフレームを送信した後、無線端末ＳＴＡ２とＳＴＡ３に対するブロックＡＣＫ(ＢＡ)フレームを正常に受信することができない場合、アクセスポイント(ＡＰ)は、全ての無線端末に対するＢＡフレームの送信時間が満了された後、バックオフ(ｂａｃｋｏｆｆ)を実行した後にグループＢＡＲフレームを送信する。前記グループＢＡＲフレームは、ＢＡフレームを正常に受信することができないＳＴＡ２とＳＴＡ３を目的地にするフレームである。
図９を参照すると、マルチユーザに対するデータフレームを送信した後、無線端末ＳＴＡ２に対するブロックＡＣＫ(ＢＡ)フレームを正常に受信することができない場合、アクセスポイント(ＡＰ)は、任意のフレーム間間隔(ＰＩＦＳ)時間以後にグループＢＡＲフレームを送信する。前記グループＢＡＲフレームは、ＢＡフレームを正常に受信することができないＳＴＡ２とＳＴＡ２以後のＳＴＡ３を目的地にするブロックＡＣＫ要求フレームである。
図８及び図９で、グループＢＡＲフレームは、グループ情報と受信端末に対する情報を含むことができ、グループＢＡＲフレームを用いて無線環境によるＢＡ応答スケジュールを調節することができる。
一方、グループＢＡＲフレームは。既存のＢＡＲフレーム構造のうち多重ＴＩＤ ＢＡＲの形態を用い、受信端末住所フィールドとＢＡＲ情報フィールドを使用して示すことができる。言い換えれば、図１０のようにグループＢＡＲフレームを構成することができる。
図１０を参照すると、グループＢＡＲフレームは、既存のＢＡＲフレームの構造で受信端末住所(ＲＡ)フィールドにグループ情報を記入し、ＢＡＲ情報フィールドに各端末のＴＩＤ情報(ＡＩＤ)と各端末のＢＡ開始シーケンス番号(ＳＳＮ；Ｓｔａｒｔｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ)を記入して構成することができる。
このように既存ＢＡＲフレーム構造を用いてグループ制御のためのグループＢＡＲフレームとして表現することは、ＢＡＲ制御情報を介して無線端末が知ることができたり、または、受信端末住所がグループ情報であることを検出した無線端末がこのフレーム構造を理解可能でなければならない。
一方、前述したような本発明は、コンピュータプログラムで作成が可能である。また、前記プログラムを構成するコード及びコードセグメントは、当該分野のコンピュータプログラマにより容易に推論されることができる。また、前記作成されたプログラムは、コンピュータが読み取ることができる記録媒体(情報格納媒体)に格納され、コンピュータにより判読されて実行されることによって本発明の方法を具現する。また、前記記録媒体は、コンピュータが判読することができる全ての形態の記録媒体(ＣＤ、ＤＶＤのような有形的媒体だけでなく、搬送波のような無形的媒体)を含む。
本発明は、限定された実施例と図面により説明したが、これにより限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者により、本発明の技術思想と特許請求の範囲と均等範囲内で多様な修正及び変形が可能である。
産業上利用可能性
本発明は、マルチユーザ多重アンテナ(ＭＵ−ＭＩＭＯ；Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ)ベースの無線通信システムで、グループ番号を用いて複数の無線端末に送信されたフレームの送信失敗時、送信失敗フレームを修復するための技術に適用されることができる。

Claims (15)

  1. マルチユーザ多重アンテナ技術を用いる無線通信システムで、複数の無線端末から応答フレームを正常に受信することができない場合、送信失敗された応答フレームを修復するための方法において、
    (ａ)前記複数の無線端末を受信先として指定するためのグループ制御情報を含む応答が要求されるフレームを送信する段階；
    (ｂ)前記複数の無線端末から前記応答が要求されるフレームに対する第１の応答フレームを順次受信する段階；
    (ｃ)前記(ｂ)段階で、特定無線端末から正常に前記第１の応答フレームが受信されない場合、グループを構成する前記複数の無線端末の全てから前記第１の応答フレームを受信するための時間が満了された後、前記第１の応答フレームの受信に失敗した無線端末を受信先にする要求フレームを送信する段階；及び、
    (ｄ)前記(ｃ)段階の要求フレームに対する第２の応答フレームを受信する段階；
    を含む送信失敗フレームの修復方法。
  2. 前記グループ制御情報は、各グループ別に固有に付与されるグループシーケンス番号、グループを構成する無線端末の受信可否を示すビットマップ情報、及び多重アンテナと関連するストリーム情報のうち少なくともいずれか一つを含む請求項１に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  3. 前記(ｃ)段階での前記要求フレームは、前記グループシーケンス番号、及び前記第１の応答フレームの受信に失敗した無線端末の受信状態を示すビットが設定されたビットマップ情報を含む請求項２に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  4. 前記グループ制御情報は、前記応答が要求されるフレーム又は前記要求フレームの受信端末住所フィールドに記入されることを特徴とする請求項２に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  5. 前記(ｃ)段階での前記要求フレームは、前記第１の応答フレームの受信に失敗した無線端末の住所が受信端末住所フィールドに記入されることを特徴とする請求項２に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  6. 前記要求フレームは、ブロックＡＣＫ要求(ＢＡＲ)フレームであり、前記第２の応答フレームは、ブロックＡＣＫ(ＢＡ)フレームであることを特徴とする請求項２に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  7. 前記ブロックＡＣＫ要求フレームは、グループ情報及び受信端末情報を含む請求項６に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  8. 前記グループ情報は、前記ブロックＡＣＫ要求フレームの受信端末住所フィールドに記入され、前記受信端末情報は、前記ブロックＡＣＫ要求フレームのＢＡＲ情報フィールドに記入される請求項７に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  9. マルチユーザ多重アンテナ技術を用いる無線通信システムで、複数の無線端末から応答フレームを正常に受信することができない場合、送信失敗された応答フレームを修復するための方法において、
    (ａ)前記複数の無線端末を受信先として指定するためのグループ制御情報を含む応答が要求されるフレームを送信する段階；
    (ｂ)前記複数の無線端末から前記応答が要求されるフレームに対する第１の応答フレームを順次受信する段階；
    (ｃ)前記(ｂ)段階で、特定無線端末から正常に前記第１の応答フレームが受信されない場合、前記第１の応答フレームの送信順序によって前記第１の応答フレームの受信に失敗した無線端末から最後の順番の無線端末までを受信先にする要求フレームを送信する段階；及び、
    (ｄ)前記(ｃ)段階の要求フレームに対する一つ以上の第２の応答フレームを受信する段階；
    を含む送信失敗フレームの修復方法。
  10. 前記グループ制御情報は、各グループ別に固有に付与されるグループシーケンス番号、グループを構成する無線端末の受信可否を示すビットマップ情報、及び多重アンテナと関連するストリーム情報のうち少なくともいずれか一つを含む請求項９に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  11. 前記(ｃ)段階での前記要求フレームは、前記グループシーケンス番号、及び前記第１の応答フレームの受信に失敗した無線端末から最後の順番の無線端末まで受信状態を示すビットが設定されたビットマップ情報を含む請求項１０に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  12. 前記グループ制御情報は、前記応答が要求されるフレーム又は前記要求フレームの受信端末住所フィールドに記入されることを特徴とする請求項１０に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  13. 前記要求フレームは、ブロックＡＣＫ要求(ＢＡＲ)フレームであり、前記第２の応答フレームは、ブロックＡＣＫ(ＢＡ)フレームであることを特徴とする請求項１０に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  14. 前記ブロックＡＣＫ要求フレームは、グループ情報及び受信端末情報を含む請求項１３に記載の送信失敗フレームの修復方法。
  15. 前記グループ情報は、前記ブロックＡＣＫ要求フレームの受信端末住所フィールドに記入され、前記受信端末情報は、前記ブロックＡＣＫ要求フレームのＢＡＲ情報フィールドに記入される請求項１４に記載の送信失敗フレームの修復方法。
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