JP2005260939A - パケットフォーマット - Google Patents

Abstract

【課題】パケットフォーマット
【解決手段】本発明は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）などの多重アクセスネットワーク全体での通信のためのパケット構造またはフォーマットに関する。本発明は無線ネットワークで使用するための、宛て先アドレス及び好ましくはネットワーク内の受取人装置のネットワーク持続時間識別子を有する第１の部分、及び第２の部分を備えるパケットを生成するための手段と、所定の符号化及び／又は変調速度で該第１の部分を送信するための手段と、さらい速い符号化及び／又は変調速度で該第２の部分を送信するための手段とを備える装置を提供する。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）などの多重アクセスネットワーク全体での通信のためのパケット構造又はフォーマットに関する。

多重アクセスネットワークで送信されるパケットは、意図した受取人が、パケットが自分宛であると決定でき、同様に他の装置が該パケットを無視すべきであると決定できるように宛て先アドレスが含まれることを必要とする。例えば無線ネットワークなどの雑音のある、またはそれ以外の非理想的な媒体を利用するネットワークでは、パケットは、例えば干渉及び可変移動時間の影響を是正するため、装置が該パケットを適切に受信できるトレーニングシーケンス及び他の情報を必要とする。

ＩＥＥＥ ８０２．１１ａ ＷＬＡＮでは、全てのパケット伝送は図１に示されているような３つの部分に分けられる。第１は同期及びチャネル推定のためのＰＬＣＰ（物理層コンバージェンスプロトコル）プリアンブルであり、第２は低速度（高ロバスト）で送信されるＰＬＣＰ「信号」フィールドであり、第３はＰＬＣＰ「サービス」フィールド、及びデータペイロード、又は可能な場合にさらに速い速度で送信されるＰＳＤＵ（物理層サービスデータユニット）を含む。

ＰＬＣＰプリアンブルは１２の既知のＯＦＤＭ符号を含んでいる。これらは、受信機がマルチパスチャネルの影響を「修正」するために送信された符号のコピーと受信記号とを比較することや、周波数オフセットの適切な同期及び推定を有効にすることを可能にする。ＰＬＣＰ信号フィールドは、パケットの次の「ペイロード」部分の送信速度、並びにその長さに関する情報を提供する多数のビットを有する１つのＯＦＤＭ符号を含んでいる。

パケットの最終部分は、同期のためにも使用される１６ビットのサービスフィールド及びＰＳＤＵを含む。ＰＳＤＵの構造は図２に示されている。ＰＳＤＵは、トラフィック又はメッセージデータだけではなく、宛て先装置ＭＡＣアドレス（アドレス１）及び送信側装置ＭＡＣアドレスを含むＭＡＣヘッダフィールドも含む。パケットのこの部分は通常、その内容をより効率的に且つ速く転送するために、より高い符号化及び／又は変調速度で送信される。パケットの第２の部分は、通常、正確な受信及び復号の確率を改善するために低符号化／変調速度で送信される。

ＩＥＥＥ ８０２．１１ファミリのＤＣＦモードなどの、集中型媒体アクセス制御（ＭＡＣ）を有さない無線ネットワークは、明示的な否定応答（ＮＡＣＫ）機構を提供しない。肯定応答（ＡＣＫ）は、データフレームを送信した装置に受信を知らせるために、データフレームが無事に受信されると装置により送信される。これは図３に示されている。衝突、外部干渉、及びロバストではないＰＨＹモードなどの複数の要因が、信号電力が十分ではない、あるいは干渉があるとして、データフレームが無事に受信されないことにつながる場合がある。意図した受取人は、自分に対する送信が失敗したかどうかは必ずしも分からないので、データフレームが無事に受信されないときにＮＡＣＫを送信することをシステムが行うことは明らかに難しい。しかしながら、図４に示されるように、データフレームを送信した装置が予想される時間内にＡＣＫを受信しないときには、その装置によってＮＡＣＫを暗示できる。代わりにデータフレームは無事に受信され、オリジナルの送信者により受信されないのはＡＣＫである。しかしながら、送信側装置はなぜフレーム交換シーケンスが失敗したのか分からない。

一般的には、本発明は、パケットが、より低い伝送速度での伝送を意図され、パケットの宛て先アドレスを含む部分を有する無線ネットワークで使用するためのパケットフォーマット又は構造を提供する。この部分は、好ましくは、ネットワーク媒体がビジーであると判断される持続時間又は残りの持続時間も含む。この部分は、例えばその受信を雑音に対してよりロバストにするために、及びネットワーク内の全ての装置がそのコンテンツにアクセスできるようにするためにもより低速で送信される。この部分の中で宛て先アドレスを送信することにより、装置はそれが意図した宛て先であるのかどうかを判断することができ、意図した宛て先でない場合には、それはパケットの残りを復号しようと試みる必要はない。これにより意図した受取人ではないそれらの装置による電力消費が削減される。

これは、さらに低速の部分及びさらに高速の部分を有するパケットを利用するが、アドレスがネットワーク内の全ての装置にこれを復号するように要求するより高い速度部分内に含まれる、既知のＩＥＥＥ ８０２．１１規格と比べて遜色がない。しかしながら、それが利用されている伝送モード（より高い符号化及び変調方式、あるいは複数アンテナ伝送方式）をサポートしていない、あるいは受信された信号の質がこのモードで伝送を復号するには不十分であるかのどちらかのために、装置又は端末はパケットのより速い部分又は最後の部分（ＰＬＣＰ「サービス」＋ＰＳＤＵ）を復号する機能を有さない可能性がある。端末は、それがある特定のパケットの意図した受取人であるかどうかを事前に見分けることができないため、それはパケットの宛て先のＭＡＣアドレス及びフレーム交換シーケンスの持続時間を試行し、パケットを完全に復号しようと試みなければならない（両方ともＰＳＤＵに含まれている。図２を参照）。パケットが受信側端末宛でない場合でも、持続時間情報なしに端末のネットワーク割り当てベクトル（ＮＡＶ）を更新することはできず、その仮想キャリアセンスは動作できない。これは、端末がネットワーク内の他の全ての端末を「聞く」ことができない場合にパケット衝突のリスクの増大につながることになる。また、この方式では、それが意図した受取人であるかどうかを発見するためだけに端末がパケット全体を復号しなければならないため、それ自体のパケットを復号するためだけに必要とされる以上の追加の電力浪費が装置に課される。

特に、一局面では、本発明は、パケットが第１の伝送速度での伝送用の第１の部分、及び第２の伝送速度での伝送用の第２の部分を備える無線ネットワークでの使用のためのパケットフォーマットを提供し、該第１の部分はより低速であり、パケットの宛て先アドレスを含む。

伝送速度という用語は、ネットワーク上で符号が転送される速度を変化するための多岐に渡るしくみを包含することを意図する一般的な用語であり、例えば符号化、変調、利用アンテナ数、又は複数のアンテナを利用する方法の変動による速度の変化を含む。このようにして、例えば、第２の部分が複数アンテナ方式を使用して送信される一方、第１の部分は単一のアンテナを使用して送信されてよい。

好ましくは第１の部分は、媒体又はネットワークがパケット又はフレーム交換シーケンスで占有される残りの時間の長さに関する期間値も含む。これはＩＥＥＥ ８０２．１１ベースのシステムでのＮＡＶカウンタに関連付けられる。

好ましくは、第１の部分は第２の部分の伝送パラメータをさらに含む。これは、第２の部分の符号化及び／又は変調速度、あるいはそれが複数送信アンテナ方式を使用しているかどうかを含む可能性がある。

好ましくは、第１の部分は第２の期間をさらに含む。

好ましくは、パケットは第１の部分の前に送信される推定及び同期部分をさらに含む。

第１の部分は、ＩＥＥＥ８０２．１１ベースのプロトコルのケースでは、ＭＡＣアドレス、あるいは受取人装置の場合は短いネットワークベースのアドレスを設けてもよい。それは、いくつかのアプリケーションでは、有効である場合には、送信アドレスも含んでもよい。

これにより、全ての端末は受取人端末のＭＡＣアドレス、又は受取人端末の他の何らかの表示、及びフレーム交換シーケンスの期間を復号できるようになる。これは、全ての端末が完全なパケットを復号する（あるいは復号する能力を有する）ことを必要とせずに達成される。

また、無線ネットワークで使用するための、ネットワーク内の受取人装置のための宛て先アドレスを有する第１の部分と第２の部分を有するパケットを生成するための手段と、所定の伝送速度で第１の部分を送信するための手段と、さらに速い伝送速度で第２の部分を送信するための手段とを備える装置が設けられる。

好ましくは、伝送手段は第１の部分の送信にＢＰＳＫ ＯＦＤＭを利用するよう設定される。好ましくは、装置はＩＥＥＥ ８０２．１１規格に従って動作するように設定される。

第１の部分の宛て先アドレスは、第２の部分から決定されてよい。例えば、宛て先アドレスは第２の部分からコピーされる。あるいは、宛て先アドレスは第２の部分からのアドレスの短縮バージョンである場合がある。追加の代替策として、宛て先アドレスは、受取人装置の関連識別子となる場合がある。

好ましくは、装置はプロセッサ上で動作しているＰＬＣＰ層ソフトウェアを使用して実現される。

好ましくは、装置は、送信されたパケットの意図した受取人から否定応答（ＮＡＣＫ）を受信するための手段をさらに備える。これは、フィードバック情報を含めてもよい。装置はさらにＮＡＣＫの受信時にパケットを再送するように構成されてよい。

第２の部分は、次に、第１の伝送の第２の部分の場合さらに遅い伝送速度で再送されてよい。

ＮＡＣＫは装置のアドレス、又は意図した受取人のアドレスを設けてもよく、装置アドレスあるいは両方を設けなくてよい。

所定の伝送速度でパケットの第１の部分を受信するための手段と、より高速の伝送速度で第２の部分を受信するための手段と、第１の部分からネットワーク内の受取人装置の宛て先アドレスを決定するための手段とを有する対応する受信装置も設けられる。

好ましくは、装置は、宛て先アドレスが前記装置のアドレスに一致する場合に第２の部分の復号を命令するように構成される。

好ましくは、決定手段は、さらに、ネットワークが占有されている持続時間に対応する持続時間識別子を決定するように構成される。好ましくは、決定手段は、さらに、第１の部分から第２の部分の伝送パラメータ、及び第２の期間を決定するように構成される。

好ましくは、装置は、装置が送信されたパケットの第２の部分を復号できない場合に、パケットを送信する装置に否定応答（ＮＡＣＫ）を送信するための手段をさらに備える。

特に別の態様では、ネットワーク内の受取人装置の宛て先アドレスを有する第１の部分と、第２の部分を有するパケットフォーマットを備える無線ネットワークで使用するための信号も提供され、該第１の部分は所定の伝送速度を有し、該第２の部分はさらに速い伝送速度を有する。

好ましくは、信号はさらにネットワークが占有されている持続時間に対応する持続時間識別子をさらに設ける。

また、前記に定義された装置に関連付けられる機能を実現するための対応方法も提供される。これらは、例えばＡＳＩＣなどのソフトウェア及び／又はハードウェアで実現されてもよい。

総括的に言えば、本発明のさらなる局面では、無線ネットワークのために否定応答を使用する方法を提供する。例えばＰＬＣＰヘッダなどのパケットのさらにロバストな第１の部分として、伝送は例えば信号フィールドのＭＡＣアドレス情報などの宛て先アドレスを含み、次に受信側装置は、失敗した、よりロバストではないデータ伝送が自分に宛てられていたことが分かるため、否定応答（ＮＡＣＫ）を提供できる。これは、受信機が、パケットを復号できなかった場合に、失敗したパケットが自分宛であったかどうか分からない可能性がある既知のシステムと比べて遜色がない。いくつかのケースでは、例えば、受信側装置がパケットのペイロード部分のさらに速い変調速度を受信できず、その結果、再送時、送信側装置がより低い変調速度で、又は様々な提案された変調パラメータを使用して、おそらくよりロバストな方法でこれを再送できることを示すフィードバックもリンク適応のために提供できる。

好ましくは、ＮＡＣＫは、例えば受信機が使用されているさらに速い変調速度を受信できなかったため、あるいは雑音が多すぎたためなど、パケットの受信が失敗した理由を含むフィードバック情報を含む。これは、送信機によるパケット再送のために使用され、これは受信機が取り扱うことができるさらに遅い変調速度でパケットを再送すること、あるいは単に雑音のケースで同じ速度でパケットを単に再送することを含む可能性がある。

特に、この追加の態様では、パケットを受信するための手段と、パケットが装置に宛てられているかどうかを判断するための手段と、パケットが正しく受信されたかどうかを判断するための手段と、パケットが受信側装置に宛てられていたが、正しく受信されなかった場合に送信側装置に否定応答（ＮＡＣＫ）を送信するための手段とを有する装置が、特別のネットワーク内に設けられる。

過去には、受信側装置は、不正確に受信されたパケットが自分に宛てられていたかどうか分からず、したがって暗示否定応答システムが使用されるために、特別のネットワークでＮＡＣＫを明示的に送信することは可能ではなかった。しかしながら、パケットが装置宛であること、及びそれが正しく又は完全に受信されなかったことを判断するための機構が設けられる。特に、パケットは２つの速度で送信され、遅い方の速度での第１の部分が受信側装置によってチェックできる宛て先アドレスを有し、速い方の部分がペイロードを含む。第１の部分が正しく受信されるが、第２のさらに高速の部分が受信されない場合には、装置は送信側装置に否定応答を送信できる。

また、特別のネットワークでパケットを送信し、否定応答（ＮＡＣＫ）を受信するように構成される送信側装置も設けられる。ＮＡＣＫ受信時、送信側装置はパケットを再送できる。これは、第２の部分が送信される速度を変更することを含む場合もあれば、含まない場合もある。

これらの機能を実現するための対応する方法が提供され、これらの方法はコンピュータプログラムとして提供されてよい。

ここで実施形態は、単に一例として、限定することを意図せずに、以下の図面に関して説明される。

すでに説明されたように、スループットレート及びロバストネスのレベルが異なる複数の物理層（ＰＨＹ）モードをサポートするＩＥＥＥ ８０２．１１ファミリなどの無線ネットワークは、物理層コンバージェンスプロトコル（ＰＬＣＰ）などのＰＨＹ内のプロトコルを使用できる。ＰＬＣＰなどのプロトコルの目的は、特定のＰＨＹの詳細からＭＡＣを抽出することである。それは、同期、周波数オフセット推定、チャネル推定、及びペイロード、つまり媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルデータユニット（ＭＰＤＵ）が送信されるモードの表示を容易にするための機能を含む。ＰＬＣＰを使用するＰＨＹプロトコルデータユニット（ＰＰＤＵ）の一例は図１及び図２に示されている。プリアンブルは同期、周波数オフセット推定及びチャネル推定に対応する。強いロバスト、故に最低速のＰＨＹモードで送信される信号フィールドは、ＰＳＤＵペイロードの長さ、及びそれが送信されることになるＰＨＹモードを伝達する。データフィールドはＰＳＤＵペイロードを含み、これはＰＨＹヘッダよりさらに高速でよりロバストではないＰＨＹモードで送信できる。

図５を参照すると、図１及び図２の８０２．１１ａパケットに類似する修正されたパケット構造が示されている。パケットのプリアンブル及びＰＳＤＵ部分は同じであるが、第３の部分（サービス＋ＰＳＤＵ）の速度及びその長さを含む修正された信号部分（ＮｅｗＳＩＧＮＡＬ）が利用され、さらにフレーム交換シーケンス（ＤＵＲＡＴＩＯＮ／ＩＤ）の残りの持続期間、及び意図した受取人のための短縮アドレス（ＳｈｏｒｔＡＤＤＲＥＳＳ）を含んでいる。

ＭＡＣはこの余分の情報をＰＬＣＰに明示的に供給するか、あるいは標準的な８０２．１１ＭＡＣヘッダが仮想される場合には、情報はＰＳＤＵ（図２の持続期間／ＩＤフィールド及びアドレス１フィールド）内の既知の場所からコピーできるかのどちらかである。ＮｅｗＳＩＧＮＡＬフィールドは依然としてロバストな（つまり、低速の）変調及び符号化方式で伝送される。例えば１／２符号化ＢＰＳＫの場合、ＮｅｗＳＩＧＮＡＬフィールドは２つのＯＦＤＭ符号に渡り、代わりにＱＰＳＫを使用した場合、情報は１つのＯＦＤＭ符号の中に含まれることになる。（図５に示されるように）後者の選択肢はフレーム持続期間のあらゆる増大を排除し、この余分な情報を通信するという利点を与えることがある。言うまでもなく、他の代替変調方式及び符号化方式も利用できることがある。

図５に図示されている例は、追加情報だけではなく元のＳＩＧＮＡＬフィールドからの全ての情報も含むＮｅｗＳＩＧＮＡＬフィールドを有しているが、これは必ずしも必要がない。この変化は８０２．１１ａ規格からの変更を必要とするため、ＮｅｗＳＩＧＮＡＬフィールドに含まれる他の情報の完全な変更も考えられる。どちらにしろ、ＤＵＲＡＴＩＯＩＮ（持続期間）及びＡＤＤＲＥＳＳ（アドレス）情報はフレームの最初の部分で伝達され、全ての端末がこれを復号する（そしてそれを無事に復号する高い確率を有する）ように変調、符号化される。代替方法は、元の信号フィールドを通常どおりに符号化し、次に全ての新しい情報を第２のＯＦＤＭ符号に含めることになる。この情報をパケットの最初の部分に含むための追加の方法は、当業者にとって明らかとなる。

ＮｅｗＳＩＧＮＡＬフィールド内のＤＵＲＡＴＩＯＮ／ＩＤ（持続期間／ＩＤ）のコンテンツは、ＭＡＣヘッダ（図２）の対応するフィールドに含まれる同じ１６ビットである。ＮｅｗＳＩＧＮＡＬフィールドのＡＤＤＲＥＳＳ構成要素は、伝送されているフレームの即時の意図した受取人を示すことである（これはつねにＭＡＣヘッダのＡＤＤＲＥＳＳ１に含まれている。図２を参照）。最も簡単なケースでは、これはＮｅｗＳＩＧＮＡＬフィールドの長さを大幅に伸張することになるが、この４８ビットフィールドはその全体で送信できることになる。代わりに、（図５の例によって示されるように）縮小された長さのアドレスも利用できる。このフィールドは依然として十分に大きな数の並列ユーザに対処するのに十分なほど大きくなるが、各端末を特定するために必要とされるビット数を大幅に削減することになる。追加の代替策として、短縮アドレスが可変長アドレスとなる。ＤＵＲＡＴＩＯＮ／ＩＤ及びＡＤＤＲＥＳＳ情報はＭＡＣヘッダからコピーされるか、あるいは別の項目としてＰＬＣＰに渡され、ＭＡＣヘッダから削除され、その結果その繰り返しが省かれるかのどちらかになる。

受取人のＰＬＣＰヘッダ内の完全ＭＡＣアドレスの伝送の別の代替策は、ビットのサブセットが「短縮」アドレスとして選択されることである。これらの短縮アドレスは、全ての局に共通となる指定ビット選択パターンに従って、完全４８ビットのＭＡＣアドレスから例えば８又は１６などのビット数を選択することにより形成されることになる。これらのビットの正確な数及びパターンは、２つ以上の局が共に許容できる値として同じように生成した短縮アドレスを限度として選ばれることになる。短縮アドレス間で何らかのアドレス重複が発生し、アドレスをＰＬＣＰヘッダ内に入れる利点のいくつかを無効にする可能性はあるが、この技法は依然として省力化利点の大多数を取得できる。１つの短縮アドレスが２つ以上の局によって適合される場合にも、これらの局だけがパケットの残りを完全に検出し、復号し、完全なＭＡＣアドレスを取得、チェックしなければならないという電力浪費を被ることになる。

インフラストラクチャネットワーク内の８０１．１１ベースのシステムの場合にＰＬＣＰヘッダ内の受取人のＭＡＣアドレスの伝送の別の代替策は、このフィールドの受取人の関連ＩＤ（ＡＩＤ）を送信することである。該ＡＩＤは、それがアクセスポイントと関連するときに局に割り当てられる短縮アドレスである。アクセスポイントは、どのＡＩＤが各局に割り当てられるのかを知り、各局はアクセスポイントのＡＩＤを知る。このインフラストラクチャ運転モードでは、直接的な通信は、通常、局とアクセスポイントの間だけで許可されるため、装置は他の装置のＡＩＤを知る必要がない。

パケット受信時、受信機でのＰＬＣＰ（物理層コンバージェンスプロトコル）層（層１）は、ＮｅｗＳＩＧＮＡＬフィールドを検出、復号することになる。（必要な場合、又は可能な場合、完全４８ビットアドレスに拡大される）ＤＵＲＡＴＩＯＮ部分及びＡＤＤＲＥＳＳ部分は、次にＭＡＣ（媒体アクセス制御）層（層２）に渡すことができることになる。ＭＡＣ層がそれが意図した受取人であると判断すると、ＰＬＣＰ層はパケットの残りを処理するのを停止しない。完全パケットの検出は通常通りに続行する。端末が意図した受取人ではない場合、ＭＡＣ層は、ＤＵＲＡＴＩＯＮ情報に従ってＮＡＶ（ネットワーク割り当てベクトル）を更新し、受信されているパケットに対するあらゆる追加の処理を停止するように、ＰＬＣＰ層に命令することができる。

ＮＡＶは、パケット衝突を回避するために、ネットワークがどのくらいの期間ビジーであり、その結果装置がこの時間中アクセスのために競合できないのかを示す。パケットのロバストな部分に持続期間情報を含むことにより、ネットワーク内の全ての装置がそれを復号できる可能性はさらに高くなり、したがってパケット衝突の発生率は削減される。

ＮｅｗＳＩＧＮＡＬフィールドはロバストなフォーマットで送信され、全ての端末がそれを復号する能力を持つように作成されるため、それらは、それらがＰＳＤＵを復号するための機能又は受信信号品質を有するかどうかに関係なく、そのＮＡＶを全て更新できなければならない。これは、強力な信号が受信できる確率はかなり高くなるが、受信機が必要とされる機能又は適切なチャネル応答を有さない場合にはＰＳＤＵは復号できないため、ＭＩＭＯシステムでは特に重要である。

受取人ＡＤＤＲＥＳＳ情報をＰＬＣＰヘッダの一部として送信することで、パケットの残りを復号する必要があるかどうかについての早期の決定を下すことができる。これが必要ではない場合には、復号を停止でき、省力できる。再び、これは、各パケットを検出し、復号することが必要とされる処理が重大である場合があるＭＩＭＯ伝送にとって、特に重要である。

（これが回避できることになる例が図５に示されているが）この余分な情報をＰＬＣＰヘッダに含めることで、パケットの持続期間が延びる可能性がある。このようなケースでは、システムのスループットは、衝突が存在せず、したがってＤＵＲＡＴＩＯＮ情報の知識がほとんど役立たない状況ではわずかに削減されることになる。受取人ＡＤＤＲＥＳＳの早期確認を達成できる利点は依然としてある。

送信側装置Ａが受取人装置Ｂにデータを送信する図６に関して、実施形態を説明する。第１のステップ（ｓ１）では、装置Ａのさらに高いプロトコル層が、ＭＡＣ層１１にこのデータを装置Ｂに転送するように命令する。ＭＡＣ層１１はデータに図２のヘッダに類似したＭＡＣヘッダを追加し、この（層２）パケット１２を、このケースではＰＬＣＰ層１３である物理（ＰＨＹ）層まで渡す（ステップｓ２）。またＭＡＣ層１１は、ＰＬＣＰ層１３にＭＡＣ又は短縮アドレスをその信号フィールドに追加するように命令してもよい、あるいは代わりに部分的に完了した層１（ＰＬＣＰ）パケット１２ａをＰＬＣＰ層１３に渡してもよい。ＭＡＣ層はこの情報をＭＡＣヘッダの（装置Ｂの）受取人アドレスから直接コピーするか、あるいはその短縮アドレスを引き出す、及び／又は装置ＢのＭＡＣヘッダからＭＡＣ受取人アドレスを削除するといった、より高度な処理をしてもよい。

明確にするために、層の内部ステップは図示していないが、当業者は例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａなど多くのプロトコルの代わりとして、既知のプロトコルステップとしてこれを理解する。ここに詳説される機能上の要件を用いると、熟練したプログラマは、これらの層を実現するために必要なソフトウェアを修正又は作成することもできる。ＩＥＥＥ８０２．１１ａプロトコルの機能ステップに関する詳細な説明は、例えば、「無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）仕様書：５ ＧＨＺバンドの高速物理層（Wireless LAN Medium Access ControL(MAC)AND PHYSICAL LAYER(PHY)SPECIFICATIONS:HIGH-SPEED PHYSICAL LAYER IN THE 5GHZ BAND）」、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ−１９９９及び「無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）仕様書（Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications）、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ規格８０２．１１、１９９９年版に記載されている。この例では、第７．１．２項、第７．２項、第９．２項、第９．２．５．４項、及び第１７．３項にプロトコル特定の注意が既述されている。

ＰＬＣＰ層１３は、無線媒体１４での伝送のために、完全な層１又はＰＨＹパケットを作成する。パケットは図５に図示されるパケットに相当し、信号フィールドの受取人アドレス及び持続期間の情報を含む。このフィールドは、層２パケット１２及びＭＡＣ層１１から追加のデータを使用して、あるいはＭＡＣ層１１により渡される部分的に作成されたＰＬＣＰパケット１２ａを使用して、この層１３で作成される。ステップｓ３で、完全なパケットは、各部の符号化及び／又は変調の適切なレベルを使用して無線ネットワーク１４全体で送信され、受取人装置Ｂによって受信される。

装置ＢのＰＬＣＰ層１５はパケットの受信を開始し、パケットの残りを同期させ、等化するためにプリアンブルを使用する。ＰＬＣＰ層１５はパケットの信号部を復号し、ステップｓ４で受取人装置ＢのＭＡＣ層１６にまでパスされる、受取人アドレス及び持続期間情報をよむ。ＭＡＣ層１６は、受取人アドレスがそれ自体のアドレスに一致するかどうかを判断し、一致しない場合にはＰＬＣＰ層１５にパケットの残りの復号を停止させる（ステップｓ５）。しかしながら、それがこの期間中にネットワークの媒体のために競合を試みないように持続期間パラメータに留意する。装置Ｂが受取人アドレスである場合には、ＭＡＣ層１６はパケットの残りの復号を続けるようにＰＬＣＰ層１５に命令する（ステップｓ５）、又は代わりに何もせずに、ＰＬＣＰ層１５が続行するのを可能にする。

ステップｓ６では、ＰＬＣＰ層１５は、ＭＡＣ層１６にＭＡＣヘッダ及びデータを含む回復された層２パケット１２を通す。次にＭＡＣ層１６はヘッダ情報を削除し、データを装置Ｂのさらに高い層まで通す（ステップｓ７）。

さらなる実施形態では、改善されたパケットフォーマットを用いる否定応答方式が提供される。意図した受取人のＭＡＣアドレス又は何らかの他の表示は最もロバストなＰＨＹモードで送信されるＰＨＹヘッダ内に現在あり、したがって無事に受信される確率が最も高い。受信側装置は、いま、ＰＰＤＵのペイロードを復号しなくても自分が意図した受取人であることが分かっている。そして、ＰＰＤＵのペイロードはおそらく、より高速でよりロバストではないＰＨＹモードで送信されることになる。干渉のため、又はＰＨＹモードが十分にロバストではないためのどちらかのために、受信機がペイロードを適切に受信できない場合、図７に図示されるようにそれに応じて否定応答（ＮＡＣＫ）フレームを送信する能力を有する。

ある構成では、パケットのＰＬＣＰ信号部分は、意図した受取人装置の宛て先アドレス（ＤＡ）に加えて、送信側装置のソースアドレス（ＳＡ）を含むように拡大される。ＮＡＣＫのＤＡは無事に受信されなかったデータフレームのＰＬＣＰヘッダ内のＳＡとなることになる。８０２．１１ファミリなどのＮＡＶを使用するシステムの場合、ＮＡＣＫは、意図した受取人により保持されるＮＡＶの値からＮＡＣＫ持続期間を差し引くことによって定められる時刻で送信されることになる。代わりに、ＮＡＣＫを送信する時刻は、データ伝送がいつ終了するのかを計算するためにＰＬＣＰ信号フィールドの速度及び長さの情報を使用することで決定され、次に通常の短いフレーム間間隔（ＳＩＦＳ）期間延期することになる。

代替の構成では、ＳＡはＰＬＣＰヘッダ（信号フィールド）には含まれない。この方式では、受取人装置が無事にデータフレームを受信できない場合には、それはそれ自体のＭＡＣアドレス、又はＰＬＣＰヘッダ内で送信される他のアドレス表示を含むＮＡＣＫを送信できることになる。データフレーム送信後、送信側装置は送信側装置が先行のデータフレームを送信した装置と同じＤＡを用いてＡＣＫ又はＮＡＣＫのどちらかを聞く。これは、たとえそれがＭＡＣから削除されるにしてもＳＡを含むことが望ましくない状況で有利である。例えば、ＰＬＣＰヘッダがペイロードのために使用される速度より著しく低い速度を有するＰＨＹモードで送信されると、この情報を送信するにはさらに長くかかることになる。しかしながら、ＳＡを使用しない場合、受取人装置は、データフレームが無事に受信されなかった場合にＮＡＣＫについて使用するＤＡが分からないことになる。この方式がこの問題を克服する。

ＮＡＣＫの受信後、データの送信装置には２つの選択肢がある。１つの方法は媒体アクセスを再び争うことで、図７に図解されるように、８０２．１１ファミリのケースではＤＣＦ（分散調整機能）フレーム間空間（ＤＩＦＳ）、及びランダムバックオフ競合ウィンドウを使用することを必要とすることになる。これにより、ネットワークの全てのノード間での公平な媒体アクセスが保証される。

代わりに、一例として８０２．１１ＭＡＣプロトコルを使用すると、受信機はデータフレームを再送する前に短いフレーム間スペース（ＳＩＦＳ）待機し、その結果、再送後までチャネルに対する他の局のアクセスを拒絶する。このプロセスは、図８に図示されるように、受信成功を意味するＡＣＫがデータの送信機によって受信されるまで続行できることになる。伝送が成功するまでの媒体の不公平な続行使用を回避するために、許可される再送の回数は制限されることになる。受取人がこの再送カウント制限（例えば、２回又は３回の試行）の後まで依然としてパケットを無事に受信しない場合は、それは最後のＤＡＴＡパケットの後に何も送信しないことにより通常のように媒体に対するアクセスを解放し、全ての局が再びチャネルに対するアクセスを争うことができるように、ＤＩＦＳ（ＤＣＦフレーム間空間）沈黙時間が経過するのを可能にする。

前記方式の後の再送の間、各ＮＡＣＫパケットのＤＵＲＡＴＩＯＮフィールドは、他の端末のＮＡＶを更新するためにＭＡＣによって設定され、２つのＳＩＦＳ期間の長さを加え、別のＮＡＣＫ又はＡＣＫの長さを加えたＤＡＴＡパケットの長さに設定される（図９参照）。ＤＡＴＡパケットのＤＵＲＡＴＩＯＮ値は、普通に計算される（１ ＳＩＦＳ＋ＡＣＫの長さ）。ＮＡＣＫ直後の再試行のシーケンスは、ＮＡＶ情報の正確な計算を可能にするために、再送されたパケットが過去のＤＡＴＡパケットと同じ持続期間を有する場合にのみ可能である。この動作（再試行のシーケンス）が望まれない場合には、これが、リンク適応を支援して、情報を発信者にパスすることを可能するので、（普通のシステムにおけるように）無ＡＣＫの代わりにＮＡＣＫを送信することに利点がある。

再送のたびに、発信者は、データパケットが送信される速度（ＰＨＹモード）を再考し、場合によっては変更できるか、あるいはこれらがすでに利用されていない場合にはＲＴＳ−ＣＴＳ機構又はパケットフラグメンテーションを使用できることになる。これらの方法は当業者に周知である。また、再送を助けることができる発信者に対するフィードバックのための情報を含むように、ＮＡＣＫパケットを定義することもできる。使用されるＰＨＹ技術に応じて、失敗した受信が衝突のためであったのか、あるいはロバストネスの欠如のためであったのかを判断することが可能な場合がある。これは、特に、チャネルについての情報、ビットローディング、又は他の情報が伝達されてよい、多入力多出力（ＭＩＭＯ）アンテナ技術を利用するシステムで特に有効である場合がある。

実施形態は、一般的には、受信側装置が、それが電力を節約するために伝送の残りを復号する必要がないように、受信側装置が意図した受取人ではないことをＰＨＹヘッダから決定するために、新しいパケットフォーマットを活用する。しかしながら、装置が、それが意図した受取人ではないフレームの残りを周期的に復号することが意味をなす状況がある。これにより、装置は、余分なオーバヘッド及び無駄にされた伝送を必要とせずにデータ転送に先立ってリンク適応を実行できる。

ロバストなＰＨＹヘッダから、装置は、傍受されたフレームの送信者及びペイロードが後に続く速度を決定できる。ペイロードが復号できない場合には、傍受側装置は、それがその特定の装置に送信しようと試みるときに、よりロバストなＰＨＹモードが必要とされると判断できる。傍受側ノードは、無事に受信された伝送を監視することによって特定の装置に対する伝送の成功を可能にする、最高速度のＰＨＹモードを追跡調査することができる。

実施形態は、ハイブリッド自動反復要求（ＨＡＲＱ）方式を使用する能力も提供する。ＨＡＲＱは、装置が、再送の検出を支援するために装置が無事に復号しなかった受信されたパケットを記憶できるように、装置が失敗した伝送の意図した受取人であったことを知っていることを必要とする。

実施形態はＩＥＥＥ８０２．１１規格の変型に関して説明されてきたが、それらは当業者により理解されるように適切な変型をもって他の無線規格に等しく適用できる。適切な変型を用いると、実施形態は非無線ネットワークでも実現されてよい。

当業者は、前述された装置及び方法が、例えばディスク、ＣＤ−又はＤＶＤ−ＲＯＭ、読取専用メモリ（ファームウェア）などのプログラミングされたメモリなどのキャリヤ媒体上で、又は光信号キャリヤ又は電気信号キャリヤなどのデータキャリヤ上で、プロセッサ制御コードとして実現されてよいことを認識することになる。多くの応用例の場合、本発明の実施形態はＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、又はＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）上で実現されることになる。したがって、コードは従来のプログラムコード又はマイクロコード、あるいは例えばＡＳＩＣ又はＦＰＧＡを設定する、又は制御するためのコードを備えてよい。コードは、再プログラマブルロジックゲートアレイなどの再構成可能な装置を動的に構成するためのコードも備えてよい。同様に、コードはVerilog（商標）又はＶＨＤＬ（非常に高速の集積回路ハードウェア記述言語）などのハードウェア記述言語用のコードを備えてよい。当業者は理解するように、コードは、互いに通信する複数の結合された構成要素間で分散されてよい。適切な場合、実施形態は、アナログハードウェアを構成するために、フィールド（再）プログラマブルアナログアレイ又は類似した装置上で実行するコードを使用して実現されてもよい。

当業者は、それらに関して説明された多様な実施形態及び特殊な特徴が、一般的に前記教示に従って他の実施形態又はそれらの具体的に説明された特徴と自由に結合できることも理解する。当業者は、多様な改変及び変型が、添付請求項の範囲から逸脱することなく、説明される特定の例に対して加えることができることも認識する。

ＩＥＥＥ ８０２．１１ａ ＷＬＡＮパケットの構造を示す図である。 図１のパケットのＰＳＤＵ部分の構造を示す図である。 パケットの肯定応答受信の既知の方法を示す図である。 既知の暗示された否定応答方式を示す図である。 実施形態に従った修正されたパケット構造を示す図である。 実施形態に従ったネットワーク装置のプロトコル層の動作を示す概略図である。 実施形態に従った否定応答方式を活用する方法を示す図である。 エラーと共に最初に受信されたパケットの修正されたフレーム交換シーケンス、及び無事に受信された再送を示す図である。 エラーと共に最初に受信されたパケットの修正されたフレーム交換シーケンス、エラーと共に受信された再送、及び無事に受信された第２の再送を示す図である。

Claims (46)

1. 無線ネットワークで使用するための装置であって、
   前記ネットワーク内の受取人装置の宛て先アドレスを有する第１の部分、及び第２の部分を含むパケットを作成するための手段と、
   所定の伝送速度で前記第１の部分を送信するための手段と、
   さらに速い伝送速度で前記第２の部分を送信するための手段と、
   を備える、装置。
2. 前記第１の部分は、前記ネットワークが占有されている期間に対応する前記持続期間識別子をさらに含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の部分は、前記第２の部分の伝送パラメータ及び前記第２の部分の長さをさらに含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記伝送手段は前記第１の部分を送信するためにＢＰＳＫ ＯＦＤＭを利用するように設定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記装置はＩＥＥＥ ８０２．１１規格に従って動作するように設けられる、請求項４に記載の装置。
6. 前記作成手段は前記第２の部分から前記宛て先アドレスを決定するための手段を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記宛て先アドレスは前記第２の部分からコピーされる、請求項６に記載の装置。
8. 前記宛て先アドレスは前記第２の部分からの前記アドレスの短縮バージョンである、請求項６に記載の装置。
9. 前記宛て先アドレスは前記受取人装置の関連識別子である、請求項５に記載の装置。
10. 前記送信手段及び前記作成手段は、プロセッサ上で実行するＰＬＣＰ層ソフトウェアを備える、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記送信されたパケットの前記意図された受取人から否定応答（ＮＡＣＫ）を受信するための手段をさらに備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記ＮＡＣＫはフィードバック情報を含む、請求項１１に記載の装置。
13. 前記パケットを再送するための手段をさらに備える、請求項１１又は１２に記載の装置。
14. 前記第２の部分は、前記第１の伝送の前記第２の部分の場合より遅い伝送速度で送信される、請求項１３に記載の装置。
15. 前記ＮＡＣＫは、前記装置のアドレス、又は意図された受取人のアドレスを含み、装置アドレスを含まない、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 無線ネットワークで使用するための装置であって、
    所定の伝送速度でパケットの第１の部分を受信するための手段と、
    さらに速い伝送速度で第２の部分を受信するための手段と、
    前記第１の部分から前記ネットワーク内の受取人装置の宛て先アドレスを決定するための手段と、
    を具備する、装置。
17. 前記宛て先アドレスが前記装置のアドレスに一致する場合に、第２の部分の復号を命令するように設定される、請求項１６に記載の装置。
18. 前記決定手段は、更にネットワークが占有されている期間に対応する持続期間識別子を決定するように設定される、請求項１６又は１７に記載の装置。
19. 前記決定手段は、更に前記第２の部分の前記伝送パラメータ、及び前記第２の部分の前記長さを、前記第１の部分から決定するように設定される、請求項１６、１７、又は１８に記載の装置。
20. 前記受信手段はＢＰＳＫ ＯＦＤＭを有するパケットを受信するように設定される、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の装置。
21. 前記装置は、前記送信されたパケットの前記第２の部分を復号できない場合に、前記パケットを送信する前記装置に否定応答（ＮＡＣＫ）を送信するための手段をさらに備える、請求項１６から２０のいずれか１項に記載の装置。
22. 前記ＮＡＣＫは、前記パケットを送信した前記装置の前記アドレス、又は前記装置のアドレスを含み、前記パケットを送信した前記装置の前記アドレスは含まない、請求項２１に記載の装置。
23. 無線ネットワークで使用するための、前記ネットワークの受取人装置の宛て先アドレスを含む第１の部分と、第２の部分とを有するパケットフォーマットを含む信号であって、前記第１の部分は所定の伝送速度を有し、前記第２の部分はより速い伝送速度を有する、信号。
24. 前記ネットワークは、占有されている前記期間に対応する持続期間識別子をさらに備える、請求項２３に記載の信号。
25. 前記第１の部分はＢＰＳＫ変調速度を有するＯＦＤＭ符号である、請求項２３又は２４に記載の信号。
26. 無線ネットワークでパケットを送信する方法であって、
    前記ネットワークの受取人装置の宛て先アドレスを有する第１の部分、及び第２の部分を含む前記パケットを作成することと、
    所定の伝送速度で前記第１の部分を送信し、さらに速い伝送速度で前記第２の部分を送信することと、
    を含む、方法。
27. 前記第１の部分は、前記ネットワークが占有されている前記期間に対応する持続期間識別子をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記第１の部分は前記第２の部分の伝送パラメータ及び前記第２の部分の長さをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
29. ＢＰＳＫ ＯＦＤＭは前記第１の部分を送信するために利用される、請求項２６から２８のいずれか１項に記載の方法。
30. ＩＥＥＥ ８０２．１１規格に従って動作する、請求項２９に記載の方法。
31. 前記作成することは、前記第２の部分から前記宛て先アドレスを決定することを含む、請求項２６から３０のいずれか１項に記載の方法。
32. 前記宛て先アドレスは前記第２の部分からコピーされる、請求項３１に記載の方法。
33. 前記宛て先アドレスは前記第２の部分からの前記アドレスの短縮バージョンである、請求項３１に記載の方法。
34. 前記宛て先アドレスは前記受取人装置の関連識別子である、請求項３０に記載の方法。
35. 前記送信されたパケットの前記意図された受取人から否定応答（ＮＡＣＫ）を受信することをさらに含む、請求項２６から３４のいずれか１項に記載の方法。
36. 前記ＮＡＣＫはフィードバック情報を含む、請求項３５に記載の方法。
37. 前記パケットを再送することをさらに含む、請求項３５又は３６に記載の方法。
38. 前記第２の部分は、前記第１の伝送の前記第２の部分の場合よりさらに遅い伝送速度で送信される、請求項３７に記載の方法。
39. 前記ＮＡＣＫは前記装置のアドレス、又は意図された受取人のアドレスを含み、前記装置アドレスを含まない、請求項３６から３８のいずれか１項に記載の装置。
40. 無線ネットワークでパケットを受信するための方法であって、
    所定の伝送速度で前記パケットの第１の部分を受信することと、
    さらに速い伝送速度で第２の部分を受信することと、
    前記第１の部分から前記ネットワークの受取人装置の宛て先アドレスを決定することと、
    を含む、方法。
41. 前記宛て先アドレスが前記装置のアドレスに一致する場合に、前記第２の部分の復号を命令することをさらに含む、請求項４０に記載の方法。
42. 前記宛て先アドレスは、前記ネットワークが占有されている前記期間に対応する持続期間識別子を決定することを含む、請求項４０又は４１に記載の方法。
43. 前記宛て先アドレス決定ステップは、前記第１の部分から、前記第２の部分の前記伝送パラメータ、及び前記第２の部分の前記長さを決定することをさらに含む、請求項４０、４１、又は４２に記載の装置。
44. 前記装置が前記送信されたパケットの前記第２の部分を復号できない場合に、前記パケットを送信する前記装置に否定応答（ＮＡＣＫ）を送信することをさらに含む、請求項４０から４３のいずれか１項に記載の方法。
45. 前記ＮＡＣＫは、前記パケットを送信した前記装置の前記アドレス、又は前記装置のアドレスを含み、前記パケットを送信した前記装置の前記アドレスを含まない、請求項４４に記載の方法。
46. 請求項２６から４５のいずれか１項に記載の方法を、プロセッサ上で実行時に実現するように構成されるプロセッサコードを含む、プロセッサコード製品。

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