JP2004533762A

JP2004533762A - ＩＥＥＥ８０２．１１ｈＷＬＡＮにおける電力制御及びリンク適合化のためのパスロス推定値の更新

Info

Publication number: JP2004533762A
Application number: JP2002587968A
Authority: JP
Inventors: チョイ，サンヒュン; スームロ，アムジャッド
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2004-11-04
Also published as: US20020168993A1; US6978151B2; WO2002091623A1; CN1462515A; KR20030059071A; CN1281001C; EP1393465A1

Abstract

【課題】無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内の基本サービスセット（ＢＢＳ）のカバレッジ領域内に位置する複数の局の間で送信電力レベルを決定する方法及び装置を提供すること。
【解決手段】受信局は送信局から受信した信号電力を測定し、受信信号電力と到来する信号から抽出された送信電力レベルとの差分に基づいて、パスロス推定値が算出される。算出されたパスロスは、所定の基準に従って更新される。更新されたパスロス情報に基づいて、受信局の送信電力レベル及び／又は送信レートが調整される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関連する。特に、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）における無線局間の伝搬損失又はパスロス（ｐａｔｈｌｏｓｓ）を推定し、その値を利用して、各局の送信電力レベル及び／又は送信レートをより正確に制御するシステム及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、２００１年５月１０日付けの米国仮出願番号第６０／２９０，１４１号の優先権の利益を享受し、その教示内容は本願の参考に供される。
【０００３】
一般に、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）には２つの種類が存在し、それは：インフラストラクチャ形式とアドホック（ａｄｈｏｃ）形式である。前者のネットワークでは、通信は、一般にステーション又は局（ＳＴＡ_ｉ：Ｓｔａｔｉｏｎ）と呼ばれる無線ノードと、アクセスポイント（ＡＰ）との間でのみ行われるが、後者の場合に通信は無線ノード間で行われる。ＡＰはステーション機能を含み、従ってそれはＳＴＡでもある。同一の無線範囲又はカバレッジ内にある局及びＡＰは、基本的なサービスセット（ＢＳＳ：ｂａｓｉｃｓｅｒｖｉｃｅｓｅｔ）として知られる。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）に対する媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）の特性を規定する。ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格は、非特許文献１に規定され、その全内容は本願の参考に供せられる。
【非特許文献１】
国際標準規格ＩＳＯ／ＩＥＣ８８０２−１１“ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｂｅｔｗｅｅｎｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｐａｒｔ１１，１９９９Ｅｄｉｔｉｏｎ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在のところ、ＩＥＥＥ８０２．１１は、ＢＳＳ内の無線局間の動的な送信電力制御（ＴＰＣ：ｔｒａｎｓｍｉｔｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌ）を与える何らの機構も用意していない。一般に、８０２．１１ＳＴＡの各々は、その生涯にわたってフレーム送信総てに関して、固定された送信電力レベルを利用する。しかしながら、新しい規格８０２．１１ｈは、動的な送信電力制御（ＴＰＣ）を行なうことを考慮している。このような観点から、本発明は、多大な煩雑さを導入することなしに、提案されている８０２．１１ｈＭＡＣ実現態様のファームウエアで実行され得る改善されたＴＰＣ手法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、通信受信機によりパスロスを推定し、正確な送信電力制御（ＴＰＣ）を行なうため又は無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）における送信レートを調整するためのシステム及び方法である。
【０００７】
本発明の一態様によれば、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内の同一のサービスセット（ＢＳＳ）のカバレッジ領域内に位置する複数の局間で、送信電力レベル及び／又は送信レートを判定する方法が提供される。本方法は、到来するフレームの全受信信号電力を測定し；測定した受信した信号電力と到来するフレームから抽出した送信電力レベルとの間の差分に基づいてパスロスを算出し、及びその算出したパスロスに従って受信局の送信電力レベル及び／又は送信レートを調整するステップより成る。
【０００８】
本発明の他の態様は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）における基本サービスセット（ＢＳＳ）のカバレッジ領域内に位置する複数の局の間で送信電力レベル及び／又は送信レートを判定する方法を提供し、各局は、信号を送信する手段及び信号を受信する手段を有する。本方法は：送信局から受信局へ第１フレームを送信するステップ；受信局にて、受信した第１フレームの受信電力レベルを測定するステップ；受信局にて、受信した第１フレームから送信電力レベルを抽出するステップ；測定した受信信号電力と第１フレームから抽出された送信電力レベルとの差分に基づいてパスロスを算出するステップ；受信局にて受信され算出されたパスロス情報に基づいて、将来送信されるフレームの送信電力レベル及び／又は送信レートを調整するステップより成る。パスロス情報は、算出されたパスロス情報の比例する重み（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｅｗｅｉｇｈｔ）、及び１つ又はそれ以上の以前に算出したパスロス情報に基づいて判定される。
【０００９】
本発明の他の態様は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）における基本サービスセット（ＢＳＳ）のカバレッジ領域内に位置する複数の局の間で送信電力レベルを判定する電力測定回路を有する装置を提供する。本装置は、到来信号を復調する受信回路；そこで受信した到来信号の受信信号電力を測定する電力測定回路；受信信号電力と到来するフレームから抽出した送信電力レベルとの差分に基づいてパスロス情報を算出する、電力測定回路に接続されたプロセッサ；算出したパスロス情報を以後の復元用に所定の期間の間格納する、プロセッサに接続されたメモリ；及びプロセッサに接続された送信回路を有する。
【００１０】
本発明による上記及び他の特徴並びに利点は、添付図面に示されるような以下の好適実施例の詳細な説明により一層明白になるであろう。各図を通じて同一の要素には同様な符号が付される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の説明では、限定ではなく説明を目的として、具体的な詳細な内容が、特定のアーキテックチャ、インターフェース、技法等のように説明され、本発明の理解が充分になされるようにしている。しかしながら、そのような具体的な詳細から逸脱した他の実施例において本発明が実現され得ることは、当業者にとって明白であろう。
【００１２】
図１は、本願実施例が適用される代表的なネットワークを示す。図１に示されるように、アクセスポイント（ＡＰ）２は複数の局（ＳＴＡ_ｉ）に接続され、その局は、無線リンクを通じて互いに、及び複数の無線チャネルを通じてＡＰと通信を行う。本発明の要（ｋｅｙ）となる原理は、フレームを受信する受信局にて、送信局と受信局との間のパスロスを更新及び推定する手法を与えることである。更新されたパスロスは、限定的ではないが、適切な電力レベル及び適切な送信レートでフレームを送信することで、バッテリ電力を節約すること、他のシステムとの干渉を避けること、無線カバレッジを調整すること、送信レートを調整すること等に有益である。ＩＥＥＥ８０２．１１物理層（ＰＨＹｓ）は、複数の送信レートに準拠する多変調及びチャネル符号化法（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｃｈａｎｎｅｌｃｏｄｉｎｇｓｃｈｅｍｅ）を規定し、フレームの送信機が、受信機及び特定の時点におけるそれ自身（送信機）との間での無線チャネル条件に基づいて、複数のレートの内の１つを選択し得るようにする。一般的には、送信レートが低くなればなる程、送信の信頼性は高くなる。図１に示されるネットワークは、説明の便宜上の小さな部分であることに留意を要する。実際のネットワークは、より多数の局を包含し得る。
【００１３】
図２を参照するに、図１のＷＬＡＮ内のＡＰ及びＳＴＡ各々は、図２のブロック図に示される構成又はアーキテクチャを備えるシステムを包含し得る。ＡＰ及びＳＴＡの双方は、受信機１２、復調器１４、電力測定回路１６、メモリ１８、制御プロセッサ２０、タイマ２２、変調器２４及び送信機２６を含む。図２のシステム例１０は単なる説明目的のものに過ぎない。本説明は特定の移動局を説明するのに一般的に使用される用語を用いているが、説明内容及び概念は、図２に示されるものとは似ていないアーキテクチャを有するシステムを含む他のシステムに等しく適用され得る。
【００１４】
動作時にあっては、受信機１２及び送信機２６は、アンテナ（図示せず）に接続され、復調器１４及び変調器２４をそれぞれ介して、受信信号を対応するディジタルデータに変換し及び所望のデータを送信する。電力測定回路１６は、プロセッサ２０の制御の下で、送信電力レベル（ｄＢｍ）から受信信号強度を減算することで、パスロスを判定するように動作し、そのレベルはそこで受信されるフレームで伝送されるものである。他の局に対するパスロスが推定され、以後の復元（ｒｅｔｒｉｅｖａｌ）中にプロセッサ２０に接続されるメモリ１８に格納される。同一のＢＢＳ内の他の局に関する推定されたパスロスは更新され、以後送信電力レベルを計算するために使用される。タイマ２２は、メモリ１８に格納されている期限切れの（ｏｕｔｄａｔｅｄ）パスロス推定値を削除するために使用される。本実施例では、無線チャネルの時間変動性に加えてＷＬＡＮＳＴＡの移動性に起因して、それが変化するにつれて更新される。
【００１５】
図３は、局間で送信電力レベル情報を搬送するために使用されるＰＨＹプロトコルデータ装置（ＰＰＤＵ：ＰＨＹＰｒｏｔｏｃｏｌＤａｔａＵｎｉｔ）のフォーマットを示す。図３の最下部に示されるように、送信電力レベル（ＴＰＸＷＲ＿ＬＥＶＥＬで示される）は、８０２．１１ａ／ｈＰＰＤＵフレームのサービスフィールドで送信される。８０２．１１ａのサービスフィールドは、４ビットＴＸＰＷＲ＿ＬＥＶＥＬフィールドを包含するように僅かに修正される。８０２．１１ａの修正前当初のサービスフィールドフォーマットは、図３の中央部分に示される。ＴＸＰＷＲ＿ＬＥＶＥＬフィールドは１乃至１６まで定義され、各値は特定の送信電力レベルを表現する。ＴＸＰＷＲ＿ＬＥＶＥＬは、それから受信信号強度を減算することによって、パスロスを決定するために使用される。フレームを受信することでパスロスを得た後に、受信したＳＴＡは、他のＳＴＡへの将来的な送信のために、ＰＨＹレートに加えて送信電力をインテリジェントに（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｌｙ）決定し得る。従って、送信電力レベル及びレートは、送信するＳＴＡの責任範囲（ｄｉｓｃｒｅｔｉｏｎ）で単独に決定され得る。送信電力は、ビーコンフレームによるＡＰで指定された最大送信電力を超えるべきでなく；８０２．１１ｈに従うＡＰはそのような最大送信電力（情報）をビーコンフレームで周期的にブロードキャストすべきことに留意を要する。これにより、システムパフォーマンスに不利な影響を与える、誤ったＴＸＰＷＲ＿ＬＥＶＥＬを受信することが、回避される。エラー検出コード動作のために、拡張されたハミングコードが使用され得る。
【００１６】
以下に、送信電力レベルを判定するためにパスロスを更新する本発明による動作ステップの原理が説明される。
【００１７】
図４を参照するに、本発明によるプロセスは以下のステップを含む：ステップ１００にて、局ＳＴＡ２がフレームを受信する。ステップ１１０にて、ＳＴＡ２は受信フレームの電力レベルを測定する。電力レベルの測定自体は、様々な手法で実行されることが可能な周知の技術である。ステップ１２０では、ＳＴＡ２はパスロスを算出し、そのパスロスは、送信電力レベルと受信電力レベルの間の差分であり、ＳＴＳＡ２はパスロス情報を更新する。パスロスＰＬは、次のように、新しい及び古いパスロス値に異なる重みを与えることで更新され：ＰＬ＝ａｌ＊ＰＬ＿ｎｅｗ＋ａ２＊ＰＬ（ａ１＋ａ２＝１，ａ１≧０及びａ２≧０）、ここで、ＰＬ＿ｎｅｗは新たなフレーム受信による推定されたパスロスを表現する。更新されたパスロスは、そのＢＢＳにおける所望のキャリア−トゥ−ノイズ比率を得るのに必要とされる送信電力を決定するために使用される。ステップ１３０では、ＳＴＡ２は、ステップ１２０で決定された調整レベルに基づいて、送信電力レベル及び／又は送信レートを調整する。
【００１８】
図示を簡単にするため図１には限定された数のＳＴＡが示されているが、ＷＬＡＮはより多くの数のＳＴＡの間における通信を支援又はサポートすることが可能なことに留意を要する。従って、図中のＳＴＡ数は、本発明の範囲を限定するものではない。この場合に、各ＳＴＡは、同一ＢＢＳ内の他のＳＴＡ間の及びＡＰへのパスロスを追跡し、各送信局は、そのパスロス推定値を利用して、フレームを他のＳＴＡに又はＡＰに送信する場合に送信電力レベルを調整する。８０２．１１ｅでないＷＬＡＮに関しては、ＳＴＡは、ＳＴＡがそのＡＰにフレームを送信しなければならない場合にのみ、そのＡＰに関するパスロスを追跡する必要がある。ここでは、各送信局は、複雑さを低減させるために、選択されたＳＴＡ数でパスロスを追跡することを希望する。加えて、期限切れの及び失効したパスロス情報の利用を防ぐため、本発明はパスロス情報寿命（ライフタイム）を採用し得る。このため、ＳＴＡ２が、ＳＴＡ１からフレームを受信することでＳＴＡ１に関するパスロスを更新するときはいつでも、ＳＴＡ２は、図２のタイマ２２を利用して、更新されたパスロス推定の各々についてタイマをセットする。そして、ＳＴＡ２はそのフレームについて最も最近更新された時間と、フレームを送信する現在の時間とを比較する。
【００１９】
図５は、フレーム受信毎にパスロスを更新する基本原理を示す。ステップ２００にて、他の局からフレームを受信すると、新たに推定されたパスロス値が算出される。ステップ２１０では、このパスロス推定更新の時間が、後に利用するために格納される。その後に、ステップ２２０にて、新たなパスロス推定値が比較され、所定のパスロス閾値より小さな量だけ、以前に格納したパスロス推定値と相違しているか否かが判定される。そうであったならば、ステップ２４０にて、受信局は、特定の条件（ＰＬ＝ａ１＊ＰＬ＿ｎｅｗ＋ａ２＊ＰＬ，ａ１＋ａ２＝１，ａ１≧０，ａ２≧０）に従ってパスロスを算出し、フラグ変数をリセットする（ＰＬ＿ｖａｒ＝０）。そうでなかったならば、ステップ２３０にて、受信局は、古いパスロス情報を消去し、新しい情報を格納し、そのフラグをセットし（ＰＬ＿ｖａｒ＝１）、これはパスロス情報における変化を示す。その後に、パスロスのライフタイムが所定のライフタイム閾値を経過せず、ＰＬ＿ｖａｒ＝０の場合にのみ、ＳＴＡ２はＳＴＡ１から受信した格納済みのパスロス情報を利用する。ＡＰ及びＳＴＡの間でパスロス情報を更新するのに同じ方法が使用され得る。
【００２０】
図６は、送信局によりパスロス情報を利用するステップを示す。ステップ３００にて他の局にフレームを送信するために、他の局に関するパスロス推定値がステップ３１０に存在するか否かが判定される。存在しなければ、ステップ３２０にて、リクエスト−トゥ−センド（ＲＴＳ）／クリア−トゥ−センド（ＣＴＳ）フレーム交換を通じて、パスロスに関する新たな推定が行なわれる。ＣＴＳ／ＲＴＳフレームは、割り込み（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ）なしにパスロスを測定することを可能にする。送信局は、ＲＴＳフレームを、サポートされている受信ＳＴＡに送信し、その受信ＳＴＡから対応するＣＴＳフレームを受信することで、パスロスを測定することができる。ＣＴＳフレームは、そのサービスフィールドに送信電力も包含し、ＲＴＳフレームの送信者がパスロスを推定することを可能にすることに留意を要する。或いは、送信局は、ステップ３２０のフレーム送信の間に、ビーコンフレームを通じてＢＢＳ内のＡＰにより報知される最大電力レベルを利用することが可能である。ステップ３１０において、他の局に対するパスロス推定値が存在するならば、ステップ３３０にて、パスロス推定値の時間と現在の時間との差分がライフタイム閾値より小さく且つＰＬ＿ｖａｒ＝０であるか否かが判定される。そのような場合であるならば、送信局はステップ３１０で見出したパスロス推定値を使用する。ステップ３３０にて差分が事前に設定した閾値より小さくない、又はＰＬ＿ｖａｒ＝１であるならば、ステップ３４０にてパスロスの新たな推定がＲＴＳ／ＣＴＳにより行なわれ、又はその局は、ビーコンフレームを通じてＢＢＳ内のＡＰにより報知される最大電力レベルを利用する、若しくは（ＰＬ＿ｖａｒ＝１ならば）期限切れの又は変更されたパスロス推定値を利用する。
【００２１】
以上本発明の好適実施例が図示及び説明されてきたが、本発明の真の範囲から逸脱することなしに、様々な変更及び修正がなされ、均等物がそれらの要素と置換され得ることは、当業者に理解されるであろう。加えて、多くの修正が、本発明の範囲から逸脱することなしに、特定の状況に及び本発明の教示するものに適用され得る。従って、本発明を実現するベストモードとして開示された特定の実施例に本発明は限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲内に総ての実施例を包含することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】
本発明が適用され得る無線通信システムのアーキテクチャを示す概略ブロック図である。
【図２】
本願実施例による特定の基本サービスセット内のアクセスポイント及び各局に関する概略ブロック図である。
【図３】
本願実施例により局間で情報を送信するために使用され得るサービスフィールドの修正を含む８０２．１１フレームフォーマットを示す図である。
【図４】
本願実施例による電力レベルを選択的に調整する動作ステップを示すフローチャートである。
【図５】
本願実施例によりフレーム受信毎にパスロスを更新する動作ステップを示すフローチャートである。
【図６】
本願実施例によりフレーム送信に先立ってパスロスを更新する動作ステップを示すフローチャートである。

Claims

無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）における基本サービスセット（ＢＳＳ）のカバレッジ領域内に位置する複数の局の間で送信電力レベルを判定する方法であって、各局が、フレームを送信する手段及びフレームを受信する手段を有し、当該方法が：
送信局から受信局へ第１フレームを送信するステップ；
受信局にて、受信した第１フレームの受信電力レベルを測定するステップ；
受信局にて、受信した第１フレームから送信電力レベルを抽出するステップ；
測定された受信信号電力と第１フレームから抽出された送信電力レベルとの差分に基づいてパスロス情報を算出するステップ；
受信局にて、算出されたパスロス情報における前記差分に基づいて、受信局から送信される将来のフレームに関する送信電力レベル及び／又は送信レートを調整するステップ；
より成ることを特徴とする方法。
更に、受信局にて、受信され算出されたパスロス情報に応答して、新たな送信電力レベル及び／又は送信レートを算出するステップより成り、前記調整するステップが、算出された新たな送信電力レベル及び／又は送信レートに基づくことを特徴とする請求項１記載の方法。
更に、算出したパスロス情報を所定期間の間メモリ媒体に格納するステップより成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
パスロス情報を算出するステップが：
算出されたパスロス情報と以前に算出した格納済みのパスロス情報との差分を閾値と比較するステップ；及び
算出したパスロス情報における前記差分が前記閾値を超えるか否かによって異なるようにパスロス情報を更新するステップ；
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
算出されたパスロス情報における前記差分が前記閾値を超えない場合に、前記パスロス情報が、算出されたパスロス情報に比例した重み及び以前算出したパスロス情報に基づいて更新されることを特徴とする請求項４記載の方法。
送信電力レベル及び／又は送信レートを調整する前記ステップが、算出されたパスロス情報における前記差分が前記閾値を超えるか否かによって異なるように実行されることを特徴とする請求項４記載の方法。
無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）における基本サービスセット（ＢＳＳ）のカバレッジ領域内に位置する複数の局の間で送信電力レベルを判定する電力測定回路を有する装置であって：
到来信号を受信する手段；
到来信号を復調する手段；
そこで受信した到来信号の受信信号電力を測定する手段；
測定した受信信号電力と到来信号から抽出した送信電力レベルとの差分に基づいて、パスロス情報を算出する手段；及び
算出したパスロス情報を以後の復元用に格納する手段；
を有することを特徴とする装置。
更に、受信局の送信電力レベル及び／又は送信レートを調整する手段を有することを特徴とする請求項７記載の装置。
更に、格納済みのパスロス情報を示す信号を変調する手段を有することを特徴とする請求項７記載の装置。
算出したパスロス情報に基づいて、新たな送信電力レベル及び／又は送信レートを判定する手段を有することを特徴とする請求項７記載の装置。