JP2006020299A

JP2006020299A - 多入力多出力装置におけるモード選択

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Publication number: JP2006020299A
Application number: JP2005166821A
Authority: JP
Inventors: Russell John Haines; ラッセル・ジョン・ヘイネス
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2006-01-19
Also published as: US20050270978A1; GB2415111A; GB2415111B; GB0412774D0

Abstract

【課題】多入力多出力装置におけるモード選択
【解決手段】信号処理方法、特に、ＭＩＭＯワイヤレス通信システムにおける信号処理方法は、ＤＡＴＡフレームを受信し、ＡＣＫフレームの伝送によって応答する能力を備え、ＡＣＫフレームは、予備部分とアクティブ部分を含む、従来型の構造を持ち、予備部分に適切に構成された通信機器によって解釈される伝送モード選択メッセージを定義する情報を、さらに含む。このような機器において、メッセージは、利用可能な複数の伝送モードの中で、将来の情報のフレームの伝送に使用されるべき伝送モードの指示として解釈される。
【選択図】図４

Description

本発明は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）装置を利用するワイヤレス通信システムにおける情報の通信に関する。

ＭＩＭＯ装置間のワイヤレス通信において、通信は複数の利用可能なモードの中から選択された１つのモードで実行される。特定のモードの選択は２台の装置間に確立された通信チャネルの品質に依存し、この品質は、非常に動的なマルチパス効果を生じる通信路内の環境効果又は物理的障害物によって大きく影響される。８０２．１１ａ規格（ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ，「Supplement to IEEE Standard for Information technology - Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: High-speed Physical Layer in the 5GHZ Band」，ＩＥＥＥＳｔｄ８０２．１１ａ−１９９９，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９９９）では、装置をモード間で（例えば、６４ビットＱＡＭからＢＰＳＫへ）切り替える特定のアルゴリズムは定義されず、正確な詳細は使用される特定の機器の実装に任される。

実際に選択されたモード切替アルゴリズムとは無関係に、そのアルゴリズムへの唯一の規格に準拠した入力変数は、データフレーム（ＤＡＴＡ）（又は、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換におけるＲＴＳ）の受信に成功したかどうかを示すための確認応答フレーム（ＡＣＫ）（又は、送信準備完了／受信準備完了（ＲＴＳ／ＣＴＳ）交換における受信準備完了（ＣＴＳ））の有無である。実際には、時間（タイムアウト時間）が定義され、ＡＣＫが無いと判定されないためには、その時間内にＡＣＫが到着しなければならない。これは、受信機からの情報を８０２．１１ａシステムにおける送信機へフィードバックするための唯一のメカニズムである。

先にＤＡＴＡフレームを伝送した装置にＡＣＫフレームの欠如が生じるのは、
・ＤＡＴＡフレームが受信されなかった（例えば、ディープフェード）。
・ＤＡＴＡフレームが破壊的な干渉を受けた。
・ＡＣＫフレームが受信されなかった（例えば、ディープフェード）。
・ＡＣＫフレームが破壊的な干渉を受けた。
・受信機が「存在しなくなった」（例えば、受信機のスイッチが切られたか、又は、受信機が範囲外にある）。
などのような複数の理由のうちの１つの理由のためである。

理由はこのリストによって網羅されるものではなく、８０２．１１ａシステムにおける送信機装置がＤＡＴＡフレームの伝送に応じたＡＣＫフレームの受信に失敗する事は、その他の原因によっても生じ得ることがわかるであろう。それにもかかわらず、ＡＣＫフレームの受信に失敗する本当の原因が何であろうとも、送信機が使用できる唯一の応答は、よりロバスト性の高いモードを使用するために変調方式（モード）を調整することであり、これは伝送速度に影響を与えることがある。変調方式の伝送速度を減少させる（したがって、変調方式のロバスト性を増加させる）特定の「ステップ」の数は、具体的な実施事項である。

その一方、成功した信頼性の高い伝送のときに、装置がそれに応じて変調方式を変更することによって伝送速度を増加させることを試みるような機能性も、また備えられるべきである。成功した及び／又は信頼性の高い伝送は、定期的にＡＣＫフレームの受信を成功することによって示される。変調方式を増加させる「ステップ」の数と、その時点もまた実施に依存する。一例は、伝送が特定のモードで成功して終了した特定の時間後、又は、所定のモードで特定の回数の成功したパケット交換の後、変調方式の選択を現在の変調方式よりも高い伝送速度を備えた変調方式へ変更することである。より高度な方法もまた存在し、より多くの（しばしば、独自の）変数を考慮し、より複雑で知的な解析を状況に適用する。

８０２．１１ａシステムにおける標準的な一入力一出力（ＳＩＳＯ）チャネルの変更レートは十分に遅いので、タイムアウトメカニズム（ＡＣＫフレームの欠如を判定する手段）は、問題にしている変調方式の選択に必要な調整を加える事が可能なフィードバックメカニズムであることがわかる。しかし、ＭＩＭＯチャネルでは、チャネルの変更レートが非常に速く、より多数の要因が変調及び符号化スキーム（ＭＣＳ）の選択に影響を与える。

８０２．１１ａ規格のような規格の規定に対する何らかの改良はそのテクノロジーの拡張につながるので、この標準的なテクノロジーの改良は「レガシー」テクノロジーに与える影響を考慮することが重要である。８０２．１１ａの場合、レガシー端末は、ＭＩＭＯ方式の符号化フレームに記載されたデータ交換の期間を知るために復号化する能力がないので、端末は、（規格において拡張フレーム間隔システム、ＥＩＦＳとして記載されている）非常に延長された時間に亘って端末を媒体から切り離す（すなわち、通信フレームを監視しない）「フェイルセーフ」状態に入る。この状態では、端末は、媒体が次に使えるようになるときを判定できないので、この延長された時間に亘って通信媒体にアクセスしようとする試みをすべて停止する。

レガシー端末におけるキャリア検知機能は、媒体が使える状態であることをその装置に検出させ得ることが認められるが、それは隠れノードからの伝送を検知できないので、伝送する試みは隠れノードの伝送と衝突するであろう。

これはフレームの送信期間の情報を受信するため専用に設計された端末の動作に影響を与えないが、８０２．１１ａ方式に準拠して設計された端末（「レガシー」端末）は、現在の高レートのデータ交換が実際に終了したときに公正かつ公平な基準でアクセスを競うことができず、不公正かつ意図しない優先権を、新しい非レガシー端末に与えるので、動作性能がかなり低下する。つまり、このシステムは下位互換性がない。８０２．１１ａ方式に準拠した端末は、少なくとも非常に不利であり、最悪の場合には（トラヒック負荷が高い多くの非レガシー端末が存在するならば）完全に抑制され、このような規格に基づくテクノロジーの将来の需要を本質的に暗示する。

したがって、本発明の目的は、フレーム符号化情報がＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠して構成された装置によって復号化されるように、フレーム間隔情報が実質的にＭＩＭＯ方式の符号化フレームに設けられたシステムを提供することである。

本発明の一態様によれば、ワイヤレス通信システムはメッセージの受信を知らせる確認応答手段を提供し、確認応答手段は所定のフォーマットでメッセージを生成し伝送するため動作可能であり、前記フォーマットは、別の装置によって読み取り可能な確認応答情報を記憶する少なくとも１つのアクティブ部分と、将来の情報の伝送において複数の利用可能な伝送モードのうちの特定の１つを使用するための命令を搬送する少なくとも１つのフィードバック部分とで構成される。

フィードバック部分は、好ましくは、前記確認応答メッセージにおいて、確認応答情報の搬送のため必要とされない前記メッセージ内の予備部分に定義される。このようにして、前記フィードバック部分内の情報を受信するように構成されていないが、確認応答メッセージを受信している装置は、このようなメッセージを伝送する能力を備えた装置と協働することができる。

本発明の別の態様によれば、通信システムにおいて受信され、所定の構造をもつデータフレームを定義し、所定セットの変調モードから選択された特定伝送変調モードで送信された信号を処理する方法であって、前記セットの変調モードから、データのフレームの将来の送信のための伝送モードを選択すること、前記受信フレームの発信元へ送信するための受信確認フレームを規定すること、前記受信確認応答フレームを前記受信信号の発信源へ送ることを含み、前記確認応答フレームは所定の構造であり、データフレームを送る装置において前記データフレームの受信成功の確認の記録に割り当てられない予備ビットの１以上のシーケンスにより構成され、前記予備ビットの少なくとも１つがデータのフレームの将来の送信のための前記選択送信モードを認識する情報を保持するために割り当てられる、方法が提供される。

一構成において、前記確認応答フレームは、所定数のビットのフィールドにより構成してもよく、前記ビットの第１の一部は前記確認応答フレームを受信する方法の初期化を可能にするための初期値を作るために使用時に割り当てられ、前記第１の一部を除く前記ビットの第２の一部は前記初期化に割り当てられなく、前記第２の一部の前記ビットの少なくとも１つは前記規定ステップにおいてデータのフレームの将来の送信のための前記選択送信モードを認識する情報を保持するための前記１以上の特定ビットとして使用される。

別の構成において、前記確認応答フレームはシンボルベース伝送変調スキームによる伝送に適してもよく、前記確認応答フレームは前記確認応答フレーム内の総ビット数を前記シンボルベース伝送変調スキームのシンボルに関連付けられたビット数の整数倍とするために挿入された１ビット以上のパッドビットにより構成され、前記パッドビットのうち少なくとも１ビットは、データのフレームの将来の伝送のための前記選択伝送モードを識別する情報を保持する前記１ビット以上の予備ビットとして、前記定義するステップにおいて使用される。

１ビット以上の予備ビットが利用可能伝送モードの記憶リスト内のエントリーにマッピングする値を定義してもよく、これにより、将来使用の伝送モードに明示的にインデックス付する。

本発明の別の態様は、通信システムにおいて受信され、所定の構造をもつデータフレームを規定し、所定セットの変調モードから選択された伝送変調モードを特定する信号を処理する方法であって、前記確認応答フレームからビット又は前記確認応答フレームの処理において影響を与えない複数のビットのシーケンスを抽出すること、データの将来の伝送に使用するために利用可能伝送モードのルックアップテーブル内で、前記ビット又はビットのシーケンスに対応する特定伝送モードを探すこと、相反する命令が無い場合に、データの将来の伝送のために使用されるべき前記伝送モードとして前記特定伝送モードを採用することを含む、方法を提供する。

本発明の別の態様は、ワイヤレスＭＩＭＯシステムにおいてデータを通信する方法であって、複数の利用可能伝送モードのうちの特定の伝送モードで、前記システム内の第１のノードから第２のノードへデータのフレームを伝送するステップと、前記第２のノードにおける前記フレームの受信時に、前記伝送モードがデータの将来の伝送のために使用されることになるかを判定するステップと、確認応答メッセージを有する確認応答フレームに、将来の伝送において前記第１のノードによって使用されるべき前記複数の利用可能伝送モードのうちのある伝送モードを示す情報を埋め込むステップとを含み、それにより、前記第１のノードが前記埋め込み情報を抽出し応答するよう構成されていない場合に、前記第１のノードが前記確認応答フレーム内の前記確認応答メッセージを受信し解釈できる状態を続ける、方法を提供する。

本発明の別の態様は、通信システムにおいて受信され、所定の構造をもつデータフレームを定義し、所定セットの変調モードから選択された特定伝送変調モードで送信された信号を処理するために動作できる通信装置であって、前記セットの変調モードからデータのフレームの将来の伝送のための伝送モードを選択するモード選択手段と、前記受信フレームの発信元へ送信するための受信確認フレームを規定する確認応答フレーム発生手段と、前記受信確認応答フレームを前記受信信号の発信源へ送る信号送信手段とを備え、前記確認応答フレームは所定の構造であり、データフレームを送る装置において前記データフレームの受信成功の確認の記録に割り当てられない予備ビットの１以上のシーケンスにより構成され、前記予備ビットの少なくとも１つがデータのフレームの将来の送信のための前記選択送信モードを認識する情報を保持するために割り当てられる、装置を提供する。

一構成において、確認応答フレーム生成手段は、所定数のビットのフィールドにより構成される受信確認応答フレームを生成するために動作し、前記ビットの第１の一部は前記確認応答フレームを受信する方法の初期化を可能にするための初期値を作るために使用時に割り当てられ、前記第１の一部を除く前記ビットの第２の一部は前記初期化に割り当てられなく、前記第２の一部の前記ビットの少なくとも１つは前記規定ステップにおいてデータのフレームの将来の送信のための前記選択送信モードを認識する情報を保持するための前記１以上の特定ビットとして使用される。

別の構成において、確認応答フレーム生成手段は、所定数のビットのフィールドにより構成される受信確認応答フレームを生成するために動作可能であってもよく、前記ビットの第１の一部は前記確認応答フレームを受信する方法の初期化を可能にするための初期値を作るために使用時に割り当てられ、前記第１の一部を除く前記ビットの第２の一部は前記初期化に割り当てられなく、前記第２の一部の前記ビットの少なくとも１つは前記定義ステップにおいてデータのフレームの将来の送信のための前記選択送信モードを認識する情報を保持するための前記１以上の特定ビットとして使用される。

１ビット以上の予備ビットが利用可能伝送モードの記憶リスト内のエントリーにマッピングする値を定義し、これにより、将来使用の伝送モードに明示的にインデックス付する。

通信システムにおいて受信され、所定の構造をもつデータフレームを定義し、所定セットの変調モードから選択された伝送変調モードを特定する信号を処理するため動作可能な通信装置であって、その方法は、前記確認応答フレームからビット又は前記確認応答フレームの処理において影響を与えない複数のビットのシーケンスを抽出すること、データの将来の伝送に使用するために利用可能伝送モードのルックアップテーブル内で、前記ビット又はビットのシーケンスに対応する特定伝送モードを探すこと、相反する命令が無い場合に、データの将来の伝送のために使用されるべき前記伝送モードとして前記特定伝送モードを採用することを含む。

本発明は同様に、実質的に上記の本発明のいずれかの態様に従って、方法を動作させるため、又は、装置としてコンピュータを構成することができ、コンピュータで実行可能である命令を定義する機械読み取り可能なデータを記憶するコンピュータプログラムプロダクトを提供する。

本発明はさらに、実質的に上記の本発明のいずれかの態様に従って、方法を動作させるため、又は、装置としてコンピュータを構成することができ、コンピュータで実行可能である命令を定義する機械受信可能なデータを搬送するコンピュータ読み取り可能な信号を提供する。

本発明のさらなる態様、特徴及び効果は、添付図面を参照して以下に説明される本発明の特定の具体的な実施形態と、それらの実施形態に関する変形から明らかになるであろう。

図１及び２は、８０２．１１ａ規格を使用する２台の装置の間の通信の一実施例を示す。物理層（ＰＨＹ）によるＰＨＹプロトコルデータユニット（ＰＰＤＵ）の構成は、バイトからのデータを、多数のビットを搬送することができるＯＦＤＭシンボルへ移す。８０２．１１ａで利用可能である最高レートモードの場合に、２１６ビット、すなわち、２７バイトが搬送される。

図１及び２に示されるように、ＰＰＤＵは１２シンボルのプリアンブルを備え、単一のＢＰＳＫ−ＯＦＤＭシンボルはシグナル（ＳＩＧＮＡＬ）フィールドと最終的にデータ（ＤＡＴＡ）フィールドとを収容する。ＤＡＴＡフィールドは、ＰＳＤＵと、１６ビットのサービス（ＳＥＲＶＩＣＥ）ビットと、６ビットのテール（Ｔａｉｌ）ビットと、ＤＡＴＡフィールド内の総ビット数が整数個のＯＦＤＭシンボルと対応することを保証するためのパッドビットとを備える。

ＰＰＤＵの期間に関して、ＰＬＣＰプリアンブルは１６μｓを要し、ＳＩＧＮＡＬフィールドは４μｓを要し、各ＯＦＤＭシンボルは４μｓを要する。ＰＰＤＵフレーム構成の重要な特徴は、レート及びデータ内容の量が可変であるため、整数個のＯＦＤＭシンボルを埋めるために可変個のパッドビットが必要とされることである。端末局がフレームのサイズ又は期間を計算できなければならない特定の状況では、種々のフレームタイプを種々の環境下で伝送することができるレートを決定する具体的なルールが存在する。

レート選択（特に、制御フレームを伝送することができるレート）を規定するルールは種々の改正された８０２．１１規格の間で僅かに異なるが、最新公開版は、２００３年版の８０２．１１（ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ，「ＩＥＥＥワイヤレスＬＡＮ版−ＩＥＥＥ規格８０２．１１（商標）−１９９９（Ｒ２００３）及びその改正に基づいた編集（IEEE Wireless LAN Edition - A compilation based on IEEE Std 802.11 TM-1999 (R2003) and its amendments）」，ＩＳＢＮ０−７３８１−３５７２−０ＳＥ９５０８２，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２００３）を、改正された８０２．１１ｇ（ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ，「情報技術のためのＩＥＥＥ規格−システム間の遠隔通信及び情報交換−ローカルエリアネットワーク及びメトロポリタンネットワーク−特定の要件パート１１：ワイヤレスＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）仕様改正４：２．４ＧＨＺ帯域におけるさらに高速なデータレート（IEEE Standard for Information technology - Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications Amendment 4: Further Higher Data Rate Extension in the 2.4 GHz Band）」，ＩＥＥＥ規格８０２．１１ｇ（商標）−２００３，Ｊｕｎｅ２００３）と併せて読むことによってわかる。

本発明のコンテキストにおいてこれらのルールをさらに説明するため、特定の定義を行うことが役立つ。８０２．１１ファミリーのワイヤレスＬＡＮの基本構成単位は、共通のチャネル及び識別コード（ＢＳＳ−ＩＤ）を共用するＷＬＡＮ装置の集団である基本サービスセット（ＢＳＳ）である。ＢＳＳパラメータは、ＢＳＳ基本レートセット（ＢＳＳＢａｓｉｃＲａｔｅＳｅｔ）であり、これはそのＢＳＳ内の全ＳＴＡが通信することができるモードのセット（すなわち、最小公分母モードのセット）である。ＢＳＳ基本レートセットはＢＳＳの間で変化する。このセットは、ＢＳＳへ参加する新しいＳＴＡのためのこの最小限の要件を通知するため、定期的なビーコンフレームによってブロードキャストされる。ビーコンはインフラストラクチャＢＳＳ内のＡＰによって生成され、インディペンデントＢＳＳ（ＩＢＳＳ）内のランダム選択プロセスに従ってＳＴＡによって分散形式で生成される。別の関連パラメータは、準拠した端末がサポートしなければならない所与の標準的なＰＨＹに対するモードを定義する強制的ＰＨＹレートセットであり、このマンダトリＰＨＹレートセットは（すべてのＰＨＹ規格がこのようなセットを指定するわけではないが）ＰＨＹ規格ごとに固定され、論理的にＢＳＳ基本レートセットのサブセットであることに注意すべきである。

表１は８０２．１１規格のＰＨＹの選択に対するマンダトリレート及びオプションレートを列挙する。

８０２．１１方式ＤＳＳＳにおいて、１Ｍｂｐｓは「ベーシック」として定義され、２Ｍｂｐｓは「エンハンスド」として定義されるが、どちらもマンダトリではない。

したがって、上記のようなレート選択を支配する最新のルールは、ＢＳＳ基本レートセットとマンダトリＰＨＹレートセットの観点から定義される。

８０２．１１ｇ規格の１つのレート選択ルールによれば、変調Ｍ_ＤＡＴＡを用いたレートＲ_ＤＡＴＡで伝送されたＤＡＴＡ（又はＲＴＳ）フレームに対し、レートＲ_{ＢＡＳＩＣ}（変調Ｍ_{ＢＡＳＩＣ}付き）が、Ｒ_{ＢＡＳＩＣ}≦Ｒ_ＤＡＴＡとＭ_ＤＡＴＡ＝Ｍ_{ＢＡＳＩＣ}を満たすＢＳＳ基本レートセットに存在するならば、ＡＣＫ（又はＣＴＳ）がそのレートで伝送される。しかし、２個以上のレートがこれらの条件を満たすならば、これらの条件を満たす最大レートが使用される。それ以外の場合に、これらの条件を満たすレートがＢＳＳ基本レートセットに存在しないならば、ＡＣＫ（又はＣＴＳ）はそのＰＨＹのためのマンダトリＰＨＹレートセット内の変調Ｍ_ＭＡＮＤを用いた最大レートＲ_ＭＡＮＤで伝送される。

８０２．１１ｇ補遺が相補的なＤＳＳＳスキーム及びＯＦＤＭスキームを導入するならば、変調はこれらの２つのスキームの間の区別を意味すると考えるべきである。したがって、８０２．１１ａ方式のＰＨＹによって与えられるすべてのレートはＯＦＤＭであるので、「変調」が同じであるという要求は無視することができる。このように仮定するならば、レート選択プロセスは、レートＲ_ＤＡＴＡで伝送されたＤＡＴＡ（又はＲＴＳ）フレームに対して、そのＢＳＳ基本レートセットにＲ_{ＢＡＳＩＣ}≦Ｒ_ＤＡＴＡを満たすレートＲ_{ＢＡＳＩＣ}が存在するかどうかを判定することのように簡単化される。そうであるならば、ＡＣＫ（又はＣＴＳ）はそのレートで伝送され、２個以上のレートがこれらの条件を満たすならば、これらの条件を満たす最大レートが使用される。それ以外の場合に、その要件を満たすレートがＢＳＳ基本レートセットに存在しないならば、ＡＣＫ（又はＣＴＳ）はそのＰＨＹのためのマンダトリＰＨＹレートセット内の最大レートＲ_ＭＡＮＤで伝送される。

これは、当初のルールがＢＳＳ基本レートセット内の最大レートでＡＣＫをセットし、これらの８０２．１１ｇ方式のルールはＤＡＴＡ伝送が行われたレート以下のＢＳＳ基本レートセット内の最大レートでＡＣＫを伝送するので、当初の８０２．１１方式のルールとは異なる。

まだ決定されていない通信規格における伝送レートが８０２．１１ａ方式によって達成可能なこれらのレートよりも高くなると仮定することは一般に合理的であることがわかるであろう。したがって、将来に提供されるレートが８０２．１１ａ方式におけるマンダトリＰＨＹレートのうちの１つである可能性は低い。８０２．１１ａ規格に準拠して構成された装置が後に規定される規格に準拠して構成された装置からのＡＣＫフレームを受信できることを保証するため、ＡＣＫフレームの伝送レートはレガシーＢＳＳ基本レートセットの最大レートに設定されるべきである。このことにより、伝送がレガシー技術にとって使いやすく、かつ、８０２．１１ｇのような８０２．１１の後のバージョンに準拠したレートの選択に関係するルールも満たすことが保証される。

より新しい標準規格のシステムがＢＳＳを管理するので、レガシー端末に使用されるようなＢＳＳ基本レートセットを制御することが可能である。ＢＳＳ基本レートセットで使用されるべき正確なレートは本発明を理解するために重要ではなく、ＢＳＳ基本レートセットの最大値が少なくとも２４Ｍｂｐｓであることがわかれば十分である。

典型的な通信システム２が図３に示されている。システム２は送信機１０及び受信機２０を備え、両方ともに確立した標準的な通信方法に基づくＭＩＭＯワイヤレス通信プロトコルに従って動作するように構成される。送信機１０及び受信機２０の各々は、このワイヤレス通信を実行するそれぞれのＭＩＭＯアンテナ１２、２２を備える。

送信機１０は、実質的に従来型の構成と機能をもち、例えば、適切に構成されたコンピュータ上で実行されるソフトウェア、及び／又は、特定用途コンピューティング装置を用いて実施される。

送信機１０は、様々なレベルのロバスト性と伝送速度をもつ複数の利用可能なモードの中から選択され、ＭＩＭＯワイヤレス伝送を実行するモードを制御するため、本発明の第１又は第２の実施形態によって動作可能である伝送モードコントローラ１４をさらに備える。

同様に、受信機２０は、送信機１０によって伝送されたデータのパケットに関連したサービスの品質を判定し、ＤＡＴＡパケットの受信に応答して確認応答（ＡＣＫ）フレームに埋め込まれたコマンドを送信機１０へ返送するため動作可能であるサービス品質モニタ２４を備える。このコマンドは、将来の伝送の際に使用されるべき伝送モードに関する指示を送信機に与える。

次に、図面を参照して、確認応答（ＡＣＫ）フレームにモード選択フィードバック情報を付加して搬送することがそれぞれの目的とされている、本発明の２つの具体的な実施形態を説明する。いずれのケースにおいても、モード選択フィードバック情報の正確なサイズ及びフォーマットは記載されていないが、本発明は８０２．１１規格、又は、同様の原理を採用するその他の通信規格の範囲内のあらゆる通信方法に適用できることがわかる。

本発明の第１の具体的な実施形態において、ＡＣＫフレームによる情報の通信は８０２．１１規格に規定されるようなＳＥＲＶＩＣＥフレームの構造を巧く利用する。（図２に示されるような）１６ビットのＳＥＲＶＩＣＥフィールドは、７個のゼロ（スクランブラ初期化）と９個の「予備」ビットを備えるとして定義される。この第１の実施形態では、フィードバックのフローは、これらの予備ビット、又は、少なくともそれらのサブセット（一部）を利用する。このようにして使用するため９個の予備ビットが利用できるので、最大で５１２個の固有のメッセージをＡＣＫフレームの受信機へ返送することが可能であり、特有の実装において必要とされる異なる演算命令の個数が与えられるならば、この様なメッセージの数は不要であることが理解されるであろう。

第１の実施形態により伝送モードコントローラ１４及びサービス品質モニタ２４が動作する方法が次に図４及び図５を参照して説明される。

図４はＡＣＫフレームの受信に応答した伝送モードコントローラ１４の動作を示す。第１のステップＳ１−２において、９個の「予備」ビットのうち伝送モード制御情報のフィードバックフローに割り当てられた「予備」ビットを抽出するため、マスクがフレームに適用される。例えば、ＭＩＭＯワイヤレス通信システムが７個の伝送モードを提供するならば、３個の予備ビットは、７個の利用可能な伝送モードのうちの１つを使用するために明示的な命令に対応するコマンドを符号化する能力を備えている。したがって、その実施例では、ステップＳ１−２で適用されたマスクはこれらの３ビットを抽出する。

次に、ステップＳ１−４において、前のステップで抽出されたビットの値を対応する伝送モードとマッピングするため、ルックアップテーブルが参照される。最後に、伝送モードコントローラ１４は、ステップＳ１−６において、将来の伝送で使用されるべき伝送モードを、ステップＳ１−４におけるルックアップステップで識別された新しい変調方式に設定する。そしてプロセスは終了する。

図５はデータフレームの受信時に作動するサービス品質モニタ２４の対応した振る舞いを示す。第１のステップＳ２−１において、受信されたデータフレームの品質が判定される。本実施例では、これは、ソフトデコーダにおいて各ビットと関連した「信頼度」値を調べることによって行われる。ソフトデコーダ（図示せず）は従来型の構成であり、受信された各ビットの値が「１」である、又は、「０」であると判定された信頼度のレベルに関する指標を出力する。

この方法の原理は、すべてのビットが低い信頼度レベルで復号化されるならば、符号化方式を変更してロバスト性をより高くしなければならないが、おそらく伝送レートは低下する、ということである。逆に、ビットが１００％又は１００％近くの信頼度レベルで復号化され、現在の変調方式よりも高レートの変調方式が利用可能であるならば、より高い伝送レートをもつが、その代わりに、ロバスト性のレベルがより低い変調方式を使用することが適切であると決定される。

したがって、ステップＳ２−２において、サービス品質モニタ２４は、連続的に、若しくは、特定の時間内に成功した伝送の回数を考慮するか、又は、連続的に、若しくは、特定の時間内に成功しなかった伝送の回数を考慮するか、又は、別の手段によって、現在使用中の変調方式が変更されるべきかどうかを判定する。過去の結果に基づいて、変調方式を変更すべきであるならば、ステップＳ２−４において、最も適切な新しい変調方式がルックアップテーブル内で調べられ、ルックアップテーブルは確認応答フレームＡＣＫに挿入されるべき制御ビットの使用からなるコマンドを返送する。

８０２．１１規格に準拠した具体的なシステムのケースでは、ＭＡＣには、どのデータレートが基礎となるＰＨＹによってサポートされるかを記述する管理情報ベース（ＭＩＢ）内に存在する構成パラメータ「ｄｏｔ１１ＳｕｐｐｏｒｔＤａｔａＲａｔｅｓＴｘ」が設けられ、ＭＡＣがそれらのデータレートの中から最も適切な１つを選択できるようにする。適切な規格における特有のＰＨＹの定義では、このパラメータのため許容可能である値の範囲が与えられ、マンダトリレートが書き込まれる。

次に、ステップＳ２−６において、ＡＣＫフレーム内の制御ビットに選択された変調方式に対応する値が設定される。

逆に、変調方式を変更する必要がなければ、ステップＳ２−８において、先行するＡＣＫフレームで先に使用された変調方式制御ビットが、それらの現在値に維持される。

ステップＳ２−６又はステップＳ２−８のいずれかの後に続くステップＳ２−１０において、上記のような９個の「予備」ビットのうちの適切なビット内の制御ビットを用いて、適切な変調方式を記載された確認応答フレームが送信される。

本発明の第２の具体的な実施形態では、ＡＣＫフレームによるフィードバック情報の通信は、図面の図１に示されるようにＰＰＤＵのＤＡＴＡセクションに挿入されたパッドビットの構造を巧く利用する。既存の規格は今のところパッドビットの値はゼロであると規定する。しかし、本実施形態は、レガシー装置がこれらのビットの実際の値による影響を受けず、実際には任意の値を想定するという事実を巧く利用する。

ＡＣＫフレームのケースでは、ＰＳＤＵは１４バイトのＡＣＫ−ＭＡＣフレームである。これに１６ビットのＳＥＲＶＩＣＥフィールドと６ビットのＴＡＩＬが付加され、全部で１３４ビットになる。ＡＣＫフレームを伝送するため利用されたレートに依存して、この１３４を整数個のＯＦＤＭシンボルまで補充するためのパッドビットの数は、以下の表２に示されるように、（殆どのケースにおける）１０個から（最大レートにおける）８２個まで変わる。

各ケースのパッドビットの個数は表２の第１行を参照して以下で実証する方法によって計算される。パッドビットを含まないＡＣＫフレームのビット数（１３４）は、検討しているモードのＯＦＤＭシンボル内のビット数（２４）によって割り算される。次に、この計算の結果（５．５８）は最も近い整数（６）に丸められ、ＡＣＫフレームを通信する際に利用する必要がある実際のＯＦＤＭシンボル数を与える。このＯＦＤＭシンボル数は、ＡＣＫフレームを構成する実際のビット数（１４４）を与え、実際のビット数と、パッドビットを含まないＡＣＫフレームが必要とするビット数との間の差が、パッドビットの個数（１０）である。

ＡＣＫフレームの最後には常に少なくとも１０個のパッドビットが存在するので、それらは本実施形態では必要なフィードバックデータを提供するため使用される。利用可能な最小個数以下である一定数のパッドビットは、本実施例ではフィードバック情報で置き換えられる。最大で１０ビットまでがこのフィードバック情報を搬送するため利用できるので、最大で１０２４個の固有のフィードバックメッセージを定義できる。

したがって、図４及び５のそれぞれに関連して、第２の実施形態は、伝送モードコントローラ１４とサービス品質モニタ２４が第１の実施形態の場合と概ね同様に動作することを実現する。これに対する例外はステップＳ１−２におけるマスクの動作に関係し、そのマスクはＡＣＫフレームの異なる部分、すなわち、パッドビットに適用される。異なる個数のパッドビットが異なる伝送モードで供給されることを考慮するためには、使用されるべき新しい伝送変調方式を定義する情報を格納するため、最上位パッドビットを使用することが最も適切である。

ＢＳＳ基本レートセットを完全に制御すると、最大レートにマンダトリ２４Ｍｂｐｓを設定し、信頼性（低符号化レート）とフィードバックペイロード（利用可能なパッドビットの個数、このケースでは５８）との間で最適なトレードオフを実現することができるが、このためには１個のＡＣＫについて２個のＯＦＤＭシンボルを必要とするというコストがかかる。或いは、ＡＣＫの間隔を（ＯＦＤＭシンボルの１個分だけ）短縮するため、４８Ｍｂｐｓレートを最大ＢＳＳ基本レートセットとして設定してもよいが、そのようなＢＳＳ基本レートセットは、ＡＣＫフレームのロバスト性を低下させるだけでなく、ＢＳＳに参加することができるレガシー端末の台数を制限する（これは悪いことではない）。

上記の実用上の実施形態のいずれかで使用するとき、送信機は様々なＭＣＳモードの標準化されたテーブルを有する。特定のモードｍを使用して符号化されたフレームの受信時に、受信機は、ステップＳ２−２において、そのモードにおける性能を許容できるかどうかを判定するため、ソフト復号化アルゴリズムにおける信頼度指標のような要因を考慮する。それは、ＡＣＫフレーム内のフィードバックビット（第１の実施形態における予備サービスビット又は第２の実施形態におけるパッドビット）に、次の伝送が行われるべきモードｍ’のためのＭＣＳテーブルへのインデックスを収容する。この新しいモードはｍと同じでもよく、同様にそれはテーブル内でｍに隣接する必要がなく、ＡＣＫフレーム内で使用するために利用可能であるビット数は、説明された実施例では、十分であるので、新しい伝送モードの明示的な参照が実施可能であり、したがって、ロバスト性及び／又は伝送速度の小幅な変化だけが可能である暗示的な参照よりも使用するのに適切である。

例えば、１台以上の送信機及び受信機の移動が原因となって、リンクが、散乱し見通しを確保できない状態（ＮＬＯＳ）から見通しを確保できる状態（ＬＯＳ）へ急に変化するならば、ロバスト性を確保するために、伝送レートのレベルの大きな変化が必要であり、本発明では、次の伝送以降で特定の伝送モードを使用するための明示的な使用説明を含むことにより、レート変更を可能にさせる。

ＡＣＫを送信すべきレートを決定する適切な方法は、ここで説明される実施形態に従って使用される。このレートの決定は送信機へ返信されるべきビット数に依存する。

８０２．１１ａ、及び、その他の互換性のある通信システムにおいて、伝送モードは送信機によって選択される。本発明は、後で伝送される情報のパケットの伝送モードを決定するため、情報のパケットの受信機で実行される方法を提供する。これが有利である理由は、受信機が信号の受信時にその信号の状態を判定し、適切に構成されたＡＣＫフレームで関連した情報をその信号の送信元へ通信するために適しているからである。その上、上記の説明は、国際公開第２００４００２０４９号に記載されているようにかなりの量の信号品質情報を返信する場合よりも効率的な通信が維持されるように、情報のパケットの送信元と通信する方法を実証する。

本発明によれば、伝送モードは所定のモードのリストから選択される。標準的なテクノロジーを効果的に実施するため、装置が送受信可能であるモードの完全なセットであるオペレーショナルレートセット（ＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＲａｔｅＳｅｔ）が決定される。これは、定義によれば、ＢＳＳ基本レートセットの上位集合である。したがって、装置は受信先がサポートしないレートで別の装置へ伝送することを防止される。

ソフトウェアとハードウェアの種々の組み合わせを利用する多様な実施が、本発明の範囲内で実現できることが認められる。さらに、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録されたコンピュータ実行可能な命令、又は、コンピュータ受信可能な信号で搬送されるコンピュータ実行可能な命令を備えるようなソフトウェアプロダクトは、本明細書に記載された送信機又は受信機のどちらかを実施するため、適切に受容性のあるコンピュータハードウェアと共に使用される。

さらに、上記の実施形態は送信機と受信機が別個であるという観点で本発明を例示するために使用されている。しかし、送信機と受信機の機能を組み合わせて提供するワイヤレス通信装置が提示されていることが認められ、本実施例においてこれらの機能を分離した意図は明瞭さのためであり、これらの機能を除外する意味は含まれていないことが認められるであろう。

さらに、第１の実施形態の文中において、明確に確保されたビットを格納するパケットは、将来の通信のための伝送モードを選択する情報を収容する機能を提供することが認められる。特に、予備ＳＥＲＶＩＣＥビットを格納するパケット（又は、実際には、通信の際に使用されずに別の方法で確保された他のビットの範囲）は、使用されるべき伝送モードを指定する際に使用するため、それらのビットの一部を引き当てることが可能である。

例示された実施例は、将来の通信で使用されるべき伝送モードを明示的に指定するために使用するため、用意されているビット数を巧く利用することが理解されるであろう。例えば、用意されているビットが少ない状況では、伝送モード選択ビットの組み合わせと利用可能な伝送モードとの間の１対１の対応関係ではなく、伝送モードの変化が指定される暗示的な符号化システムを利用できることが認められる。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格によるＰＰＤＵのデータパケット構造の説明図である。図１に示されたデータパケット構造のＳＥＲＶＩＣＥフィールドフォーマットの説明図である。本発明の具体的な実施形態に従って構成されたワイヤレスＭＩＭＯ通信システムの説明図である。図３に示されたシステムの受信機からのＡＣＫフレームの受信時に送信機の伝送モードコントローラで実行されるプロセスのフローチャートである。図４に示されたシステムの送信機からのＤＡＴＡフレームの受信時に受信機のサービス品質モニタで実行されるプロセスのフローチャートである。

Claims

通信システムにおいて受信され、所定の構造をもつデータフレームを定義し、所定セットの変調モードから選択された特定伝送変調モードで送信された信号を処理する方法であって、
前記セットの変調モードから、データのフレームの将来の送信のための伝送モードを選択すること、
前記受信フレームの発信元へ送信するための受信確認応答フレームを定義すること、
前記受信確認応答フレームを前記受信信号の発信源へ送ること、
を含み、前記確認応答フレームは所定の構造であり、データフレームを送る装置において前記データフレームの受信成功の確認の記録に割り当てられない予備ビットの１以上のシーケンスにより構成され、前記予備ビットの少なくとも１つがデータのフレームの将来の送信のための前記選択送信モードを特定する情報を保持するために割り当てられる、方法。
前記確認応答フレームは、所定数のビットのフィールドにより構成され、前記ビットの第１の一部は前記確認応答フレームを受信する方法の初期化を可能にするための初期値を作るために使用時に割り当てられ、前記第１の一部を除く前記ビットの第２の一部は前記初期化に割り当てられなく、前記第２の一部の前記ビットの少なくとも１つは前記規定ステップにおいてデータのフレームの将来の送信のための前記選択送信モードを特定する情報を保持するための前記１以上の特定ビットとして使用される、請求項１に記載の方法。
前記確認応答フレームはシンボルベース伝送変調スキームによる伝送に適しており、前記確認応答フレームは前記確認応答フレーム内の総ビット数を前記シンボルベース伝送変調方式のシンボルに関連付けられたビット数の整数倍とするために挿入された１ビット以上のパッドビットにより構成され、前記パッドビットのうち少なくとも１ビットは、データのフレームの将来の伝送のための前記選択伝送モードを特定する情報を保持する前記１ビット以上の予備ビットとして、前記定義するステップにおいて使用される、請求項１に記載の方法。
前記１ビット以上の予備ビットが利用可能伝送モードの記憶リスト内のエントリーにマッピングする値を定義し、これにより、将来使用の伝送モードに明示的にインデックス付する、請求項２又は３に記載の方法。
通信システムにおいて受信され、所定の構造をもつデータフレームを定義し、所定セットの変調モードから選択された伝送変調モードを特定する信号を処理する方法であって、
前記確認応答フレームからビット又は前記確認応答フレームの処理において影響を与えない複数のビットのシーケンスを抽出すること、
データの将来の伝送に使用するために利用可能伝送モードのルックアップテーブル内で、前記ビット又はビットのシーケンスに対応する特定伝送モードを探すこと、
相反する命令が無い場合に、データの将来の伝送のために使用されるべき前記伝送モードとして前記特定伝送モードを採用すること、
を含む、方法。
ワイヤレスＭＩＭＯシステムにおいてデータを通信する方法であって、
複数の利用可能伝送モードのうちの特定の伝送モードで、前記システム内の第１のノードから第２のノードへデータのフレームを伝送するステップと、
前記第２のノードにおける前記フレームの受信時に、前記伝送モードがデータの将来の伝送のために使用されることになるかを判定するステップと、
確認応答メッセージを有する確認応答フレームに、将来の伝送において前記第１のノードによって使用されることになる前記複数の利用可能伝送モードのうちのある伝送モードを示す情報を埋め込むステップと、
を含み、それにより、前記第１のノードが前記埋め込み情報を抽出し応答するよう構成されていない場合に、前記第１のノードが前記確認応答フレーム内の前記確認応答メッセージを受信し解釈できる状態を続ける、方法。
通信システムにおいて受信され、所定の構造をもつデータフレームを定義し、所定セットの変調モードから選択された特定伝送変調モードで送信された信号である信号を処理するために動作できる通信装置であって、
前記セットの変調モードからデータのフレームの将来の伝送のための伝送モードを選択するモード選択手段と、
前記受信フレームの発信元へ送信するための受信確認フレームを規定する確認応答フレーム発生手段と、
前記受信確認応答フレームを前記受信信号の発信源へ送る信号送信手段と、
を含み、前記確認応答フレームは所定の構造であり、データフレームを送る装置において前記データフレームの受信成功の確認の記録に割り当てられない予備ビットの１以上のシーケンスにより構成され、前記予備ビットの少なくとも１つがデータのフレームの将来の送信のための前記選択送信モードを認識する情報を保持するために割り当てられる、装置。
前記確認応答フレーム生成手段は、所定数のビットのフィールドにより構成される受信確認応答フレームを生成するために動作可能であり、前記ビットの第１の一部は前記確認応答フレームを受信する方法の初期化を可能にするための初期値を作るために使用時に割り当てられ、前記第１の部分を除く前記ビットの第２の一部は前記初期化に割り当てられなく、前記第２の一部の前記ビットの少なくとも１つは前記規定ステップにおいてデータのフレームの将来の送信のための前記選択送信モードを認識する情報を保持するための前記１以上の特定ビットとして使用される、請求項７に記載の装置。
前記確認応答フレーム生成手段は、シンボルベース伝送変調方式による伝送に適する受信確認応答フレームを生成するために動作可能であり、前記確認応答フレームは前記確認応答フレーム内の総ビット数を前記シンボルベース伝送変調方式のシンボルに関連付けられたビット数の整数倍とするために挿入された１ビット以上のパッドビットにより構成され、前記パッドビットのうち少なくとも１ビットは、データのフレームの将来の伝送のための前記選択伝送モードを識別する情報を保持する前記１ビット以上の予備ビットとして、前記定義するステップにおいて使用される、請求項１に記載の方法。
前記１ビット以上の予備ビットが利用可能伝送モードの記憶リスト内のエントリーにマッピングする値を規定し、これにより、将来使用の伝送モードに明示的にインデックス付する、請求項８又は９に記載の装置。
通信システムにおいて受信され、所定の構造をもつデータフレームを定義し、所定セットの変調モードから選択された伝送変調モードを特定する信号を処理するため動作可能な通信装置であって、
前記確認応答フレームからビット又は前記確認応答フレームの処理において影響を与えない複数のビットのシーケンスを抽出すること、
データの将来の伝送に使用するために利用可能伝送モードのルックアップテーブル内で、前記ビット又はビットのシーケンスに対応する特定伝送モードを探すこと、
相反する命令が無い場合に、データの将来の伝送のために使用されるべき前記伝送モードとして前記特定伝送モードを採用すること、
を含む、方法。
コンピュータで実行されたときに、請求項１から５のいずれか１項に記載された信号を処理する方法を実施するように前記コンピュータが構成されるようにする、コンピュータ読み取り可能な命令を記憶するコンピュータプログラムプロダクト。
コンピュータで実行されたときに、請求項６に記載された通信システムにおいて信号を通信する方法を実施するように前記コンピュータが構成されるようにする、コンピュータ読み取り可能な命令を記憶するコンピュータプログラムプロダクト。
コンピュータで実行されたときに、請求項７から１１のいずれか１項に記載された通信装置として前記コンピュータが構成されるようにする、コンピュータ読み取り可能な命令を記憶するコンピュータプログラムプロダクト。
コンピュータで実行されたときに、請求項１から５のいずれか１項に記載された信号を処理する方法を実施するように前記コンピュータが構成されるようにする、コンピュータ読み取り可能な命令を搬送するコンピュータ読み取り可能な信号。
コンピュータで実行されたときに、請求項６に記載された通信システムにおいて信号を通信する方法を実施するように前記コンピュータが構成されるようにする、コンピュータ読み取り可能な命令を搬送するコンピュータ読み取り可能な信号。
コンピュータで実行されたときに、請求項７から１１のいずれか１項に記載された通信装置として前記コンピュータが構成されるようにする、コンピュータ読み取り可能な命令を搬送するコンピュータ読み取り可能な信号。