JP2008502266A

JP2008502266A - 無線通信システム、無線通信システムにおける局としての使用のための無線通信装置、無線通信システム内の通信の方法。

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Publication number: JP2008502266A
Application number: JP2007526651A
Authority: JP
Inventors: フランセスクダルマセス; ヨルグハベタ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2008-01-24
Also published as: TW200614740A; EP1759496A1; CN1973498A; US20080013496A1; WO2005122501A1

Abstract

本発明は、マスタ局、第１の更なる局及び第２の更なる局を有する無線通信システムであって、前記マスタ局は第１のチャネル及び少なくとも第２のチャネルを利用して第１の高速モードで、及び前記第１のチャネル又は前記第２のチャネルを利用して第２の低速モードで、前記第１の及び第２の更なる局と通信するように動作可能であり、前記第１の更なる局は、前記第１のチャネル及び少なくとも前記第２のチャネルを利用して前記第１のモードで通信するように動作可能であり、前記第２の更なる局は、前記第１のチャネル又は前記第２のチャネルを利用して前記第２のモードで通信するように構成された通信システムにおいて、前記マスタ局は、前記第１のモードでの通信のために、前記第１のチャネル上で複数の第１の時間スロットを、及び前記第２のチャネル上で複数の第２の時間スロットを定義し、前記第２のモードでの通信のために、前記第１のチャネル上で複数の第３の時間スロットを、及び前記第２のチャネル上で複数の第４の時間スロットを定義するように構成されたことを特徴とする通信システムに関する。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに定義された無線通信システムに関する。

本発明はまた、無線通信システムにおける使用のための局、及び無線通信システム内の通信の方法に関する。

斯かる無線通信システムは、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａの「Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical (PHY) specifications: High Speed Physical Layer in the 5 GHz Band」（IEEE, NY, 1999年）に開示されている。該規格に準拠する無線通信システムは、５ＧＨｚのライセンス・フリーのＩＳＭ帯域で動作し、直交波周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用して、６乃至５４Ｍｂｉｔ／ｓｅｃに亘る原データ（raw data）レートをサポートすることが可能である。ＩＥＥＥ規格８０２．１１ｂは、２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域で動作する同様の通信システムを開示している。「delay-bounded」型アプリケーションの要件を満たすため、統計量及びパラメータ化されたＱｏＳの双方を提供するデータリンク層の機能を含む新たな規格ｐ８０２．１１ｅが提案されている。

データリンク層において約１００Ｍｂｉｔ／ｓｅｃまでのデータレートをサポートするために、新たな規定ｐ８０２．１１ｎが提案されるであろう。該提案において、１１ａベースのＰＨＹ及び１１ｅベースのＭＡＣ規格への拡張が導入され、一方で一定レベルの下位互換性を保つ。ＰＨＹ拡張は、複数のアンテナシステム（ＭＩＭＯ）及び４０ＭＨｚ帯域における伝送、所謂二重チャネル動作のサポートに基づく。

ＩＥＥＥ規格８０２．１１のバージョンの１つ又はその提案された拡張に準拠する無線通信システムのような、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）は、セル即ち所謂基本サービスセットに構成される。斯かるセルは、幾つかの無線局を有する。斯かるセル内の１つの局は、セル間システム又は配信システムを介して、他のセル、マスタ局又はアクセスポイントとの通信を提供するように構成される。

高速即ち高スループット通信のための第１のモードを容易化し、一方で第２の低速モードで通信することが可能な通信装置又は局に対して互換性を維持する斯かる無線通信においては、マスタ局が第１の高速モード及び第２の低速モードの両方での通信を容易化するように構成される必要がある。

斯かる無線通信システムにおいては、通信リンクを確立するためにサブバンド又は通信チャネルが利用される。例えばＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ及び１１ｇにおいては、２０ＭＨｚの広い通信チャネルが、それぞれ５ＧＨｚ及び２．５ＩＳＭ帯域内で利用される。ＩＥＥＥ規格ｐ８０２．１１ｎにおいては、基本サービスセットが、単一チャネルモード（２０ＭＨｚ帯域幅）又は二重チャネルモード（４０ＭＨｚ帯域幅）において動作することができることが提案される。二重チャネルモードにおいては、第１のチャネルが所謂制御チャネルとして定義され、第２のチャネルが所謂拡張チャネルとして定義される。制御チャネル中のレガシー装置（例えば８０２．１１ａ局）の存在は許容される。しかしながら、拡張チャネル中にレガシー装置の存在が検出されると、マスタ局は他の通信チャネルを選択する必要がある。

このような通信の不利点は、柔軟性が無く、利用可能な通信チャネルの不十分な利用に導き得る点である。

本発明の目的は、数あるなかでも、無線通信システムを用いた局間の通信において高い柔軟性を持つ無線通信システムを提供することにある。

この目的のため、本発明は、請求項１の特徴部分により特徴付けられる請求項１の最初のパラグラフに定義された無線通信システムを提供する。

制御チャネル及び拡張チャネルの両方において低速モード通信及び高速モード通信のための時間スロットを別個に生成することにより、高速モードでの通信のために利用されることができるチャネルの数が増加させられる。これにより、無線通信システムの柔軟性が増大させられる。

第１のモードでの伝送を可能とする時間スロットと、第２のモードでの通信を可能とする他の時間スロットとを生成することにより、マスタ局が、第１の高速モード及び第２の低速モードでの通信を容易化するように構成される。ＩＥＥＥ規格ｐ８０２．１１ｎにおいては、このことは、高速通信のための時間フレーム又はスロット及び低速通信のための他の時間フレーム又はスロットを割り当てる割り当て信号をマスタ局が送信することにより達成される。この目的のため、所謂ネットワーク割り当てベクトル（ＮＡＶ）が利用されても良く、例えば無衝突期間（contention-free period）を含むClear-To-Send（ＣＴＳ）フレーム又はビーコンを利用しても良い。

本発明のこれらの及び他の特徴は、添付図面と関連して考察される以下の詳細な説明から、より明らかとなるであろう。

これら図において、同一の部分は同一の参照記号で特定される。

図１は、ＩＥＥＥ規格８０２．１１規定の群の１つによる通信システムの概要を示す。ネットワークアーキテクチャにおける基本要素は、基本サービスセット（ＢＳＳ）と呼ばれる。ＢＳＳ_ｎは、一般的な限定された物理エリア内に配置された局（無線ノード）の群として定義される。該エリア内で、各局（ＳＴＡ）は理論的に他の全てのＳＴＡと通信することが可能である（物理的な又はその他の通信障害がない理想的な環境を想定した場合）。２つの基本的な無線ネットワーク設計構造、即ちアドホックネットワーク及びインフラストラクチャネットワークが定義される。

インフラストラクチャベースのＩＥＥＥ８０２．１１無線ネットワーク又は通信システムは、ＩＥＥＥ８０２．３有線イーサネット（登録商標）ネットワークのような他のネットワークを通して相互接続された１以上のＢＳＳから構成される。該接続インフラストラクチャは、ディストリビューションシステム（Distribution System、ＤＳ）と呼ばれる。該インフラストラクチャを用いると、各ＢＳＳｎは、ＤＳに接続されたちょうど１つの無線局を持つ必要がある。該局は、ＢＳＳ_ｎの他のＳＴＡからＤＳへメッセージを中継する機能を提供する。該ＳＴＡは、関連するＢＳＳ_ｎのためのアクセスポイント（ＡＰ）と呼ばれる。ＤＳ及びそれに接続されたＢＳＳから成るエンティティは、拡張サービスセット（ＥＳＳ）と呼ばれる。ＩＥＥＥ８０２．１１の目的のため、ＤＳがＢＳＳ間で及び外部のポータルへ又は外部のポータルからデータを移動させることができるという事実が仮定されるが、該機能を達成するためにＤＳにより利用される方法は定義されない。

アドホック無線ネットワークは基本的に、インフラストラクチャベースの無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）とは逆のものである。アドホックＷＬＡＮはインフラストラクチャを持たず、従って外部のネットワークと通信する機能を持たない。アドホックＷＬＡＮは通常、単に複数の無線局が互いと通信することを許容するように設定され、可能な限り外部のハードウェア又は管理サポートを必要としないようにされる。アドホックネットワークのＢＳＳは、独立ＢＳＳ（ＩＢＳＳ）と呼ばれる（図示されていない）。

例えば提案Ｐ８０２．１１ｎによる無線通信システムのような、既存のＩＥＥＥ８０２．１１規定を拡張し、一方で下位互換性を保つ無線通信システムは、種々のモードの通信をサポートする必要がある。レガシー（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ）装置との互換性を提供するため、インフラストラクチャモードにおいて、Ｐ８０２．１１ｎに準拠した高スループットのアクセスポイント（ＨＴＡＰ）により制御される基本サービスセットは、以下の３つのモードを持つ。

純粋モード。ここでは、レガシーのＳＴＡはＢＳＳと連携できない。該純粋モードにおいては、レガシー局は存在しない。

管理混在モード。ここでは、レガシーのＳＴＡが連携することができ、高スループットのＳＴＡ（ＨＴ−ＳＴＡ）とレガシーのＳＴＡとの間の共存が時分割によりＨＴＡＰによって管理される。混在管理モード内には２つのサブモードがある。第１のものは混在可能モードである。該モードにおいては、レガシー局はないが、ＨＴＡＰが、ＨＴＡＰからのレガシービーコンを受信することにより、ＨＴＡＰを発見又は該ＨＴＡＰにおいて登録しようと試みるレガシー局から連携を受けることが可能である。このことは、ビーコンがレガシー局により認識され得る動作モードで送出されることを意味する。第２のモードは、管理混在モードである。該モードにおいて、ＮＡＶ（network allocation vector）を選択的に選択することにより、ＨＴＳＴＡ及びレガシー局についての無衝突期間の間で時間が分割される。ＨＴＡＰは、レガシー局により認識され得るヘッダを送信している。該ヘッダは、データパケットの期間及び／又はデータパケットの末尾を含み、これにより媒体がブロックされる時間を確保する。更に、受信確認信号を送信するための時間が前記ヘッダに含まれる。斯かるヘッダを受信する局は、パケットの末尾の時間に該局のＮＡＶを設定する。従ってそれらは、信号送信されている時間の間は該媒体にアクセスしない。管理混在モードの一部は、２０ＭＨｚベースの管理混在モードである。該モードにおいて、ＢＳＳはレガシー局とＨＴ局との両方を含む。いずれかの又は両方のモードにおいて、オーバラップするＢＳＳのレガシー局が存在し得る。レガシー局及びＨＴ局は、制御チャネル中のＡＰのＢＳＳと連携する。ＡＰは４０ＭＨｚ即ちＨＴ期間及び２０ＭＨｚ即ち低速期間の生成を管理する。４０ＭＨｚ期間の間、ＨＴ局は４０ＭＨｚで媒体にアクセスすることが許可される。このときレガシー局は媒体にアクセスすることを許可されない。２０ＭＨｚ期間の間、レガシー局は２０ＭＨｚで媒体にアクセスすることを許可される。

非管理混在モード。ここでは、レガシーのＳＴＡが連携し、ＨＴＡＰによって共存は管理されない。

高スループット局ＨＴ−ＳＴＡもまた、以下の３つの異なるモードで動作し得る。

純粋モード。ＳＴＡ通信は高スループットフレームの保護を必要としない。

混在モード。該モードは、レガシーの通信の保護メカニズム（スプーフィング（spoofing）等）を提供する。

レガシーモード。該モードにおいては、ＳＴＡが、自身がレガシー局であるかのように通信する。

管理混在ＢＳＳ及び純粋ＢＳＳにおいては、高スループットＨＴ−ＳＴＡが前記純粋モードを利用する。非管理ＢＳＳにおいては、高スループットＳＴＡが前記混在モードを利用する。前記レガシーモードは、ＨＴＡＰが検出されない場合に利用される。

前記管理混在モードにおいては、ＨＴＡＰは、高速即ち高スループット通信と、低速即ちレガシー通信とに時間を分割する。高速通信及び低速通信のための別個の時間スロットへの該分割は、例えば、Clear-To-Send（ＣＴＳ）フレーム又は無衝突期間を含むビーコンフレーム（これらによりレガシー局及び／又は高スループット局が無衝突期間により定義される時間の間に送信できないことを通知される）を送信することにより、所謂ネットワーク割り当てベクトルＮＡＶを利用することによって達成される。

無線通信システムの基本サービスセットにおいて、通信リンクを確立するためサブバンド又は通信チャネルが利用される。例えば、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ及び１１ｇにおいては、それぞれ５ＧＨｚ及び２．５ＩＳＭ帯域内で、２０ＭＨｚの広い通信チャネルが利用される。ＩＥＥＥＰ８０２．１１ｎにおいては、基本サービスセットが単一チャネルモード（２０ＭＨｚ帯域幅）又は二重チャネルモード（４０ＭＨｚ帯域幅）で動作することができることが提案される。二重チャネルモードにおいては、第１のチャネルが所謂制御チャネルとして定義され、第２のチャネルが所謂拡張チャネルとして定義される。制御チャネル中のレガシー装置（例えば８０２．１１ａ局）の存在は許容される。しかしながら、拡張チャネル中にレガシー装置の存在が検出されると、マスタ局は他の通信チャネルを選択する必要がある。

図２は、既存のＩＥＥＥ８０２．１１規定を拡張する通信システムの高スループット基本サービスセット（Ｈ−ＢＳＳ）の概要を示す。図示されたＨ−ＢＳＳは、３つのＳＴＡ、即ち高スループットのアクセスポイント（ＨＴＡＰ）及び２つの他の高スループット局ＨＴＳＴＡ１及びＨＴＳＴＡ２を有する。図示されたＨ−ＢＳＳは例えば、インフラストラクチャモードで動作する提案Ｐ８０２．１１ｎに従う無線通信システムであっても良い。高スループット基本サービスセットＨ−ＢＳＳ内で、第１の高スループット局ＨＴＳＴＡ１が、第１の高スループット通信リンク２０１を介して、高スループットアクセスポイントＨＴＡＰと通信する。第２の高スループット局ＨＴＳＴＡ２は、第２の高スループット通信リンク２０２を介して、高スループットアクセスポイントＨＴＡＰと通信する。高スループットアクセスポイントＨＴＡＰは、通信リンク２００を介して、ディストリビューションシステムに接続される。

図３は、本発明による通信システムの混在基本サービスセット（Ｍ−ＢＳＳ）の概要を示す。図示されるＭ−ＢＳＳは、高スループットアクセスポイント（ＨＴＡＰ）、高スループット局（ＨＴ−ＳＴＡ）及びレガシー通信規格に準拠する局（ＳＴＡ）を有する。それ故該ＳＴＡは低速モードでのみ通信することができ、ＨＴＡＰ及びＨＴ−ＳＴＡは共に高速モード及び低速モードの両方で通信することができる。ＨＴＡＰ及びＨＴ−ＳＴＡは、通信リンク３０１上で互いと通信する。ＨＴＡＰ及びＳＴＡは、通信リンク３０２上で低速モードで互いと通信する。ＨＴＡＰは、通信リンク３００及びディストリビューションシステムを介して他の基本サービスと通信する。

図１に示された既知の無線通信システムにおいては、Ｍ−ＢＳＳは単一チャネルモード及び二重チャネルモードの両方で動作し得る。図１に示されたシステムと関連して説明されたように、既知の方法は、高速モード通信及び低速モード通信の双方を容易化し、二重チャネルモードで動作する場合に、第１のチャネル即ち制御チャネルを制御及び放送メッセージの通信、及びレガシー通信規格と準拠する低速モード通信に割り当てる。既知の無線通信システムにおいては、第２のチャネル即ち拡張チャネルが、高速モード通信のみのために確保される。拡張チャネルにおいて低速レガシー通信が検出された場合には、既知の無線通信におけるＨＴＡＰは新たな通信チャネルを選択する必要がある。

本発明によるシステムは、制御チャネル及び拡張チャネルの双方において、低速モードレガシー通信を可能とする。本発明によるシステムは、以下のように動作する。

基本サービスセットの動作のモード（純粋モード、管理混在モード又は非管理混在モード）を決定する前に、ＨＴＡＰはレガシー局（ＳＴＡ）の存在についてチャネルを走査する。ＨＴＡＰは最も少ない数のＳＴＡが動作するチャネルの対を選択しようと試みる。ＨＴＡＰがＳＴＡのない２つの隣接するチャネルを検出した場合、ＨＴＡＰは純粋モード又は混在可能モードでの動作を確立する。ＨＴＡＰがＳＴＡのない２つの隣接するチャネルを検出しない場合は、１つのチャネルのみにＳＴＡが存在するような（２つの隣接するチャネルの）チャネル対を選択しようと試みる。この場合においては、ＨＴＡＰは管理混在モード又は非管理混在モードで動作を確立する。ＨＴＡＰが、双方にレガシー局が存在するチャネルの対のみ検出した場合には、管理混在モードで動作を確立する。

ＨＴＡＰが通信のための２つのチャネル（制御チャネル及び拡張チャネル）を選択し、純粋モード、混在可能モード又は非管理混在モードで基本サービスセットの動作を確立すると、１以上のレガシー局が、制御チャネル又は拡張チャネルのいずれかで動作を開始する。ＨＴＡＰがこれらのモードの１つで動作し、拡張チャネル中に低速レガシー局の存在を検出した場合、ＨＴＡＰは管理混合モードに切り換える。代替として、レガシー局により生成されるトラフィック又は通信が増大した場合に、ＨＴＡＰが単一チャネルモードに切り換えるよう決定しても良い。

管理混在モードにおいて上述したように、ＨＴＡＰは、レガシーの低速局が通信し得る時間スロットと、高速局が通信し得る他の時間スロットとを定義する。二重チャネルモードにおけるＨＴＳＴＡの伝送を保護する方法は、両方のチャネルで同時に又は一定のオフセットを伴って、ＨＴＡＰにレガシーのRequest-To-Send（ＲＴＳ）又はClear-To-Send（ＣＴＳ）フレームを送信させることである。該方法は、欧州特許出願03104273に記載されている。

本発明による無線通信システムにおいて利用される代替の方法においては、ＨＴＡＰが、互いと同時に又は一定の所定のオフセットを伴って、それぞれ制御チャネル及び拡張チャネルで、２つのレガシービーコンを送信する。該レガシービーコンは、ＨＴＡＰ及びＨＴ−ＳＴＡによって高速モード通信用に利用され得る、両方のチャネルにおける無衝突期間を定義する。

図４を参照して、本発明がより詳細に説明される。ＨＴＡＰは、ビーコンに含まれる情報要素により、ＳＴＡの動作モードを制御する。純粋モードにおいては、ＨＴＡＰは、レガシーＳＴＡにより送信されたいずれの調査要求をも、及びオーバラップする共通チャネルのレガシー装置により送信されたいずれのレガシービーコンをも無視する。ＨＴＡＰは、自身のビーコンを、レガシー局によっては理解され得ない、ＨＴ−物理チャネルプロトコルデータユニット（ＰＰＤＵ）型を利用して送信する。該ビーコンは、ＳＴＡの純粋モードの動作を必要とするＨＴ管理要素を含む。ＨＴＡＰにおける純粋モードの使用は、レガシーのＡＰがＨＴＡＰと同一のチャネルを共有し得ることが許可されない、管理された設備についてのみ適切であることに留意されたい。

混在可能モードにおいては、ＨＴＡＰは、自身のビーコンをレガシーＰＰＤＵを利用して送信する。該ビーコンは、該ＡＰがＨＴＡＰであることを示すＨＴ管理要素を含む。このことは、他の共通チャネル混在可能ＡＰが、該ＡＰがレガシーのＡＰであるとみなすことを阻止する。

混在可能ＢＳＳにおいて、ＨＴ−ＳＴＡは、ＤＬＰ（direct link protocol、direct link setup（ＤＬＳ）とも呼ばれる）を利用してレガシーＳＴＡと通信する場合を除き、純粋モードで動作する。

混在可能モードにおいては、ＡＰはレガシーＳＴＡから連携及び調査要求を受信し得る。ＡＰは、レガシー調査応答によりレガシー調査要求に返答する。ＡＰは、レガシー連携応答によりレガシー連携要求に返答する。ＡＰは、連携要求を受諾又は拒絶することを選択しても良い。ＡＰがstatus=OKの連携応答を送信すると、管理モード、非管理モード又は２０ＭＨｚベースの管理混在モード動作に入り、いずれかの連携されたレガシーＳＴＡを持つまで留まる。ＡＰはレガシー共通チャネルＢＳＳを探してチャネルを監視し、１つを検出すると混在モードに移行するか又は代替のチャネルを探すことを試みる。

非管理混在モードにおいては、ＡＰはレガシーＰＰＤＵ型を利用してビーコンを送信する。該ビーコンは、ＳＴＡの混在モード動作を必要とするＨＴ管理要素を含む。非管理混在モードＢＳＳにおけるＳＴＡは、レガシー又はＨＴ送信を利用し得る。

２０ＭＨｚベースの管理混在モードにおいては、ＡＰはレガシーＰＰＤＵ型を利用してビーコンを送信する。該ビーコンは制御チャネル上で送信されるが、拡張チャネルを確保する目的のため、ＡＰはビーコンを拡張チャネルにおいても送信しても良い。拡張チャネル中のビーコンは、レガシーＳＴＡに連携を試みさせ得るが、ＨＴ−ＡＰは連携を拒絶し、これらの要求を無視し得る。前記ビーコンは、ＳＴＡの混在モード動作を必要とするＨＴ管理要素を含む。

上述したように、ＨＴ−ＳＴＡは、図２に示されたインフラストラクチャシステムにおいて動作の３つのとり得るモードをサポートする。即ちレガシー、混在及び純粋モードである。

純粋モードにおいては、オーバラップするレガシーＳＴＡはない。レガシー装置からＨＴフレームを保護することは必要とされない。

混在モードにおいては、ＨＴ−ＳＴＡは、制御チャネル及び／又は拡張チャネル上で、レガシーＳＴＡ共通チャネルの存在下で動作する。これらのＳＴＡは、同一のＢＳＳの一部であっても良く、又はオーバラップしているレガシーＢＳＳと関連付けられても良い。混在モードにおいては、例えばＭＡＣレイヤ保護、長いＮＡＶ、ＴＸＯＰの切り捨て又はスプーフィングのような、レガシー保護メカニズムの利用が必要とされる。スプーフィングの間、スプーフィングされるＮＡＶの継続時間は、レガシーのＳＩＧＮＡＬフィールドの長さフィールド及びレートフィールドを利用することにより、ＰＨＹヘッダに仮想的に設定される。前記レートフィールドは、パケットがＰＨＹヘッダの後に符号化されるレートを宣言し、前記長さフィールドは、パケットの長さ（ＰＨＹヘッダの後の）をバイトで宣言する。レガシーノードが該ＳＩＧＮＡＬフィールドを受信すると、規定のレートでパケットの残りをデコードすることを開始し、長さ／レートの終了時間までそれを継続する。スプーフィングされるＮＡＶは、長さフィールド及びレートフィールドのこの特性を利用し、それにより長さ／レートが意図されるＮＡＶ継続時間と等しくなる。これらの２つのフィールドによりスプーフィングされるレガシーノードは、当該期間の間は送信の開始を防止される。このような送信保護は、レガシーノードがＭａｃ−ＰＤＵコンテンツを受信することができることを必要とすることなく達成されることができる。

許容された幅セットが２０及び４０ＭＨｚである４０ＭＨｚ可能なＨＴ−ＳＴＡは、２０ＭＨｚのＨＴＳＴＡとの通信のための２０ＭＨｚモードへと切り換える。

２０ＭＨｚベースの管理混在モードにおいては、４０ＭＨｚ可能なＨＴ−ＳＴＡは、４０ＭＨｚ期間の間４０ＭＨｚモードで通信することを可能とされる。４０ＭＨｚ可能なＨＴ−ＳＴＡが２０ＭＨｚモードのＨＴ−ＳＴＡ又はレガシーＳＴＡと通信することを望む場合には、２０ＭＨｚ期間において２０ＭＨｚモードのＨＴ−ＳＴＡと通信する。

レガシーモードにおいては、ＨＴ−ＳＴＡはレガシー装置と同様に動作するが、ＨＴＡＰを検出するために走査する間レガシーモードから混在又は純粋モードに切り換え得る点を除く。

ここで共存メカニズムが説明され、ここではＢＳＳが２０ＭＨｚモードで動作し、ＨＴＡＰの制御の下で４０ＭＨｚ可能フェーズに切り換える。レガシー及びＨＴＳＴＡの双方は、ＢＳＳにおいて関連付けられ得る。ＨＴ−ＳＴＡは４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡか又は２０ＭＨｚのＨＴＳＴＡのいずれかであっても良い。レガシーＳＴＡは、制御チャネル上でＨＴＡＰと連携する。

本発明によれば、２０ＭＨｚベースの管理混在モードにおいて、制御チャネル及び拡張チャネルの両方においてレガシーＳＴＡを含むオーバラップするＢＳＳが許可される。両方のチャネルにおける４０ＭＨｚ期間の保護のため、オーバラップするＢＢＳに耐性がある。ＨＴＡＰは、制御チャネル及び拡張チャネル並びに動作モードを選択する前に、２０ＭＨｚベースのモードの動作を利用することにより見込まれる性能の利益を考慮に入れても良い。ＨＴＡＰは、特に拡張チャネルにおいては、オーバラップする８０２．１１ｅ又は８０２．１１ｂのＳＴＡを回避するように試みる。上述したように、２０ＭＨｚベースの管理混在モードにおいて、レガシーＳＴＡとＨＴＳＴＡとが混在し得る。２０ＭＨｚベースの管理混在モードにおいて、２つのタイプのＳＴＡ、即ちレガシーＳＴＡと２０ＭＨｚのＨＴＳＴＡとが、４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡと共存し得る。レガシーＳＴＡは、ＨＴ−ＰＰＤＵを受信することはできず、ＭＡＣ継続時間値を解釈することはできない。２０ＭＨｚのＨＴＳＴＡは、４０ＭＨｚモードＨＴ−ＰＰＤＵを受信することはできず、ＭＡＣ継続時間値を解釈することはできない。２０ＭＨｚベースの管理モードにおけるＨＴＡＰは、レガシーＳＴＡ及び２０ＭＨｚのＨＴＳＴＡに対するレガシー保護を提供する。

ここで図４が参照される。４０ＭＨｚ可能なＨＴＡＰが、２０ＭＨｚベースの管理混在モードで動作する。図４に示されるように、２０ＭＨｚ期間と４０ＭＨｚ期間とに時間が分割される。２０ＭＨｚ期間においては、４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡにおける４０ＭＨｚモード動作のＮＡＶが設定されることが確実にされる。４０ＭＨｚ期間において、レガシーＳＴＡ及び２０ＭＨｚのＨＴＳＴＡのＮＡＶが設定される。

基本期間は、動作が厳密に２０ＭＨｚ制御チャネル中である期間である。４０ＭＨｚ期間を開始するため、ＨＴＡＰは最初に、レガシービーコンフレームＢＣＮ又はＩＣＢフレームを用いてレガシー及び２０ＭＨｚのＨＴＳＴＡのＮＡＶを設定することにより、制御チャネルを確保する。ＳＣＢフレームの伝送レートは、BSSBasicRateSetから選択される。ＭＡＣヘッダ中のDuration/IDフィールドの範囲により、ＩＣＢフレームは３２７６７μｓより長い４０ＭＨｚ期間を開始するために利用されることができない。このとき、ＨＴＡＰは確保のために拡張チャネル（ｃｈ＿ｂ）にシフトする。拡張チャネルｃｈ＿ｂは、適切なチャネルアクセスが拡張チャネルｃｈ＿ｂにおいて実行された後に、CTS-to-self又はレガシービーコンＢｃｎフレームの送信により確保される。

制御チャネルｃｈ＿ａを確保するため送信されたビーコンフレームＢｃｎは、チャネル拡張示唆情報要素を含む。ＨＴＡＰと関連する４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡがビーコンフレームＢｃｎを受信した場合、拡張チャネルオフセット情報要素中の情報により、チャネル帯域幅を４０ＭＨｚに拡張する。４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡは、ＩＣＢ（increase channel bandwidth）制御フレームを受信した場合も同様に動作する。

拡張チャネルｃｈ＿ｂにおけるＮＡＶの設定が完了した後、ＨＴＡＰは、CF-endフレームを送信することにより、４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡのＮＡＶをリセットする。これにより、４０ＭＨｚ期間が開始され、該期間の間はＨＴＳＴＡが４０ＭＨｚモードで通信することができる。

４０ＭＨｚ期間を終了するため、ＨＴＡＰは最初に、４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡにおける４０ＭＨｚモード動作のＮＡＶを、ＤＣＢ（decrease channel bandwidth）フレームを送信することにより設定する。４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡは、２０ＭＨｚにおける制御チャネルｃｈ＿ａに切り換えて戻す。次いでＨＴＡＰは、CF-Endフレームを送信することにより拡張チャネルｃｈ＿ｂにおけるＮＡＶをリセットする。ＡＰはCF-Endフレームにより制御チャネルｃｈ＿ａにおけるＮＡＶをリセットし得るが、制御チャネルｃｈ＿ａ上の最後のビーコンフレームＢｃｎにおいて設定されたＣＦＰ（contention free period）を継続しても良い。この時点で、ＨＴＡＰ及び全てのＳＴＡは、２０ＭＨｚチャネル幅を利用した制御チャネル上で動作する。この工程は、例えばビーコン間隔に関連して周期的に繰り返されても良い。かくして生成された超フレームは、４０ＭＨｚチャネル上の通信のためのフェーズと、２０ＭＨｚチャネル上の通信のためのフェーズとに分割される。本工程の１サイクルは図４に示される。

４０ＭＨｚ期間の間チャネルアクセスを試みている４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡは、２０ＭＨｚ動作の間はバックオフカウンタを停止させ、中断されたバックオフを次の４０ＭＨｚ期間の間に再開するか、又は４０ＭＨｚ期間の開始時に新たなランダムバックオフを選択するかのいずれかである。同様に、２０ＭＨｚ期間の間にチャネルアクセスを試みている場合には、４０ＭＨｚ動作の間はバックオフカウンタを停止させ、中断されたバックオフを次の２０ＭＨｚ期間の間に再開するか、又は２０ＭＨｚ期間の開始時に新たなランダムバックオフを選択するかのいずれかである。

４０ＭＨｚ期間を開始するため、ＨＴＡＰは、制御チャネルｃｈ＿ａ上の２０ＭＨｚのＨＴＳＴＡ及びレガシーＳＴＡのＮＡＶを設定することにより、制御チャネルｃｈ＿ａを取得し、チャネルをブロックするための制御アクセスフェーズを定義するため、制御チャネルｃｈ＿ａにおいてレガシービーコンフレームＢｃｎ又はＩＣＢフレームを送信する。ビーコンの無衝突期間ＣＦＰ又はＩＣＢフレームの継続期間フィールドは、４０ＭＨｚフェーズ及び２０ＭＨｚ動作と４０ＭＨｚ動作との間の期間をカバーするように設定される。

ＨＴＡＰは、該ＨＴＡＰのビーコン及び調査応答フレームにおいて「拡張チャネルアクセスタイムアウト」値を通知し、最大遷移時間を４０ＭＨｚ期間に制限する。ＨＴＡＰがビーコンフレームＢｃｎ又はＩＣＢフレームを制御チャネルｃｈ＿ａ上で送信すると、「拡張チャネルアクセスタイムアウト」から、ビーコン又はＩＣＢフレームの継続時間を減算した継続時間のタイマが開始する。「拡張チャネルアクセスタイムアウト」は、当該時間の後にＳＴＡが拡張チャネルｃｈ＿ｂ上でビーコン又はCTS-to-selfを受信する最大の時間である。ＨＴＡＰが「拡張チャネルアクセスタイムアウト」内でビーコン又はCTS-to-selfフレームを送信することが可能とならない１つの理由は、拡張チャネルｃｈ＿ｂ上のトラフィックの多い媒体である。

制御チャネルｃｈ＿ａ中のＮＡＶを設定した後、ＨＴＡＰは４０ＭＨｚアナログ及び２０ＭＨｚディジタルモードに切り換えても良く、制御チャネルｃｈ＿ａ及び拡張チャネルｃｈ＿ｂの両方に傾聴する。制御チャネルｃｈ＿ａは以前の動作により確保されていると考えられるため、該フェーズは主に拡張チャネルｃｈ＿ｂがアイドル状態となることを待機するために与えられる。しかしながら、拡張チャネルｃｈ＿ｂがアイドル状態となることを待機する間、制御チャネルｃｈ＿ａがいずれの活動もないままとされ、制御チャネルｃｈ＿ａにおいてビーコンＢｃｎ又はＩＣＢフレームを受信していないＳＴＡが該確保と抵触し得ることは認識されるであろう。４０ＭＨｚアナログ及び２０ＭＨｚディジタルへのモード遷移の目的は、４０ＭＨｚチャネルにおける送信フェーズの開始時にアナログチャネル切り換えを無視することである。拡張チャネルｃｈ＿ｂがアイドル状態となった場合、ＡＰは該チャネルがアイドルとなった時間（ＰＩＦＳ）の後に、拡張チャネルｃｈ＿ｂにおいてCTS-to-self又はレガシービーコンＢｃｎを送信する。CTS-to-self又はビーコンＢｃｎは、拡張チャネルｃｈ＿ｂ上のレガシーＳＴＡのＮＡＶを設定することにより、拡張チャネルｃｈ＿ｂをブロックする。図４の下部に示されるように、該ＮＡＶは、意図される４０ＭＨｚ期間の継続時間、及び２０ＭＨｚ期間と４０ＭＨｚ期間との間の遷移時間をカバーする。

ＨＴＡＰにおける「拡張チャネルアクセスタイムアウト」タイマが、CTS-to-self又はビーコンＢｃｎを送信しようと試みている間に終了した場合、ＨＴＡＰは４０ＭＨｚ帯域幅への切り換えを断念し、後に再び試みても良い。ＨＴＡＰは更に、制御チャネルｃｈ＿ａ上のレガシーＳＴＡのＮＡＶを再設定するために、２０ＭＨｚ制御チャネル上でCF-endフレームを送信する。制御チャネルｃｈ＿ａ上で第１のビーコン又はＩＣＢフレームを受信した後には、ＨＴＳＴＡは、「拡張チャネルアクセスタイムアウト」タイマを自身で開始させているであろう。それ故、タイマの終了についてＨＴＡＰによって通知される必要はない。

拡張チャネルｃｈ＿ｂにおけるＮＡＶ設定は、CTS-to-self又はビーコンＢｃｎにより実行される。CTS-to-selfは少ないオーバヘッドを与えるが、拡張チャネルｃｈ＿ｂにおけるビーコンＢｃｎは他のＢＳＳが生成されることを回避し得る。なぜなら他のＳＴＡがＨ−ＢＳＳの存在を検知するからである。更に、CTS-to-selfによって信号送信されるＮＡＶの継続時間は制限される。それ故、長い期間の間、ビーコンフレームＢｃｎによるＮＡＶの設定が必要とされる。この分析により、拡張チャネルｃｈ＿ｂにおいてビーコンを送信するように決定しても良い。

「拡張チャネルアクセスタイムアウト」タイマが未だ終了していない場合、ＨＴＡＰは４０ＭＨｚモードCF-endを送信し、ＨＴＳＴＡに対して、４０ＭＨｚチャネルが利用可能であることを信号送信しても良い。CF-endフレームは少なくとも、制御チャネルｃｈ＿ａ上の第１のビーコン又はＩＣＢフレームの末尾より「aMax40MhzAnalogueSwitchingTime」だけ後に送信される。該「aMax40MhzAnalogueSwitchingTime」は、４０ＭＨｚから２０ＭＨｚ及びその逆のアナログチャネル切り換えを実行するためにＳＴＡ及びＨＴＡＰに許可された最大の時間である。最も遅い切り換え時間を持つＳＴＡを考慮に入れるため、ＨＴＡＰは少なくとも「aMax40MhzAnalogueSwitchingTime」だけ、４０ＭＨｚフェーズを開始する前に待機する必要がある。制御チャネルｃｈ＿ａ上のビーコンＢｃｎ又はＩＣＢフレームの末尾から「aMax40MhzAnalogueSwitchingTime」だけの時間が既に経過している場合、ＨＴＡＰは、拡張チャネルｃｈ＿ｂ上のCTS-to-self又はビーコンＢｃｎのSIFS-timeだけ後に、CF-endフレームを送信する。

４０ＭＨｚフレーム交換の後、ＨＴＡＰは、ＤＣＢ（decrease of bandwidth）フレームにより、２０ＭＨｚ期間の意図された終了まで、４０ＭＨｚのＨＴＳＴＡのＮＡＶを設定する。次いでＨＴＡＰは、両方のチャネルにおいてCF-Endフレームを送信することにより、２０ＭＨｚモードでの通信のために、拡張チャネルｃｈ＿ｂ及び制御チャネルｃｈ＿ａを解放する。ＨＴＡＰが無衝突期間を継続したい場合には、制御チャネルｃｈ＿ａ中のCF-Endフレームは必要とされない。制御チャネルｃｈ＿ａ上のCF-Endフレームは、拡張チャネルｃｈ＿ｂ上のCF-Endより「aMax40MhzAnalogueSwitchingTime」だけ後より先には送信されない。拡張チャネルｃｈ＿ｂ中の第１のCF-Endフレームは、４０ＭＨｚアナログ及び２０ＭＨｚディジタルモードで送信され、これにより更なるアナログチャネル切り換えを回避する。第１のCF-Endフレームの後に、ＨＴＡＰは２０ＭＨｚアナログモードにおける制御チャネルｃｈ＿ａに切り換え、第２のCF-Endフレームを送信する。

４０ＭＨｚ期間と２０ＭＨｚ期間との間の比は、トラフィックのタイプ及び優先度により調節されるべきである。フレームが４０ＭＨｚ期間中に送信されるか２０ＭＨｚ期間中に送信されるかは、トラフィックのタイプに依存してスケジューリングされる。

制御チャネルｃｈ＿ａと拡張チャネルｃｈ＿ｂとの間に重大な干渉がある場合には、ＨＴＡＰは、レガシーＳＴＡとの時間共有が必要とされない別の４０ＭＨｚチャネルに切り換えることを選択しても良いことは留意されたい。チャネルの選択は、２０ＭＨｚベースの管理混在モードの性能及び効率に影響を与える。最初のチャネル選択のみならず、２０ＭＨｚベースの混在モードで動作している間のチャネルの監視も、条件変化に対処するために必要である。

４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡは、制御チャネルｃｈ＿ａ上で２０ＭＨｚモードで、又はチャネルｃｈ＿ａ及びチャネルｃｈ＿ｂの両方で４０ＭＨｚモードで動作することが可能とされる。拡張チャネルｃｈ＿ｂ上で２０ＭＨｚモードで動作することは可能とされない。

４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡは、ＨＴＡＰにより送信されたビーコンＢｃｎ又は調査応答フレームに含まれる「拡張チャネルアクセスタイムアウト」値を保存する。

ＨＴＳＴＡが、チャネル拡張示唆情報要素セットを伴うビーコンＢｃｎ又はＩＣＢフレームを受信した場合には、「拡張チャネルアクセスタイムアウト」の継続時間の関連するタイマを開始させ、ＨＴＡＰがCF-EndフレームによりＮＡＶをリセットするために４０ＭＨｚアナログモードで待機する。更に、制御チャネルｃｈ＿ａ中でビーコンＢｃｎ又はＩＣＢフレームを受信すると、４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡは、ＩＣＢフレームのDuration/IDフィールド又はビーコンフレームＢｃｎ中の無衝突期間（ＣＦＰ）パラメータセット要素に含まれたタイマを開始させる。ＨＴＳＴＡが２０ＭＨｚモードで動作する場合には、制御チャネルｃｈ＿ａ上のビーコンＢｃｎ又はＩＣＢフレームの受信により４０ＭＨｚアナログモードにシフトする。ＨＴＳＴＡは、少なくとも「aMax40MhzAnalogueSwitchingTime」内に４０ＭＨｚアナログモードに切り換える。

「拡張チャネルアクセスタイムアウト」タイマが拡張チャネル上でCTS-to-self又はビーコンＢｃｎを受信する前に終了した場合には、４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡは待機状態を中止する。該ＨＴＳＴＡは、ＨＴＡＰの動作モードに依存して、制御チャネルｃｈ＿ａ上で再び２０ＭＨｚモードに切り換える。

４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡがCF-endフレームを受信した場合には、４０ＭＨｚチャネル用のＮＡＶがリセットされ、４０ＭＨｚモードでのアクセスのためにフリーとなる。４０ＭＨｚ期間の終了を示すＤＣＢ（decrease of bandwidth）フレームを受信する前にタイマが終了した場合は、４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡは、制御チャネルｃｈ＿ａ上で再び２０ＭＨｚモードに切り換える。４０ＭＨｚチャネル上のＨＴＡＰからのＤＣＢフレームの受信により、４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡは、４０ＭＨｚチャネル用にＮＡＶを設定する。該ＨＴＳＴＡは、ＤＣＢフレームを受信したときに２０ＭＨｚ期間での通信を所望する場合は、再び２０ＭＨｚモードに切り換えても良い。

４０ＭＨｚ期間の間にチャネルアクセスを試みている４０ＭＨｚ可能なＨＴＳＴＡは、２０ＭＨｚ動作の間はバックオフカウンタを停止させ、中断されたバックオフを次の４０ＭＨｚ期間の間に再開させる。同様に、２０ＭＨｚ期間の間にチャネルアクセスを試みている場合には、４０ＭＨｚ動作の間はバックオフカウンタを停止させ、中断されたバックオフを次の２０ＭＨｚ期間の間に再開させる。

レガシーＳＴＡ及び２０ＭＨｚのＨＴ−ＳＴＡの動作のため、レガシーＳＴＡ及び２０ＭＨｚのＨＴ−ＳＴＡのＮＡＶは、制御チャネルｃｈ＿ａ中のビーコンＢｃｎ又はＩＣＢフレームにより設定されるか、又は拡張チャネルｃｈ＿ｂ中のCTS-to-self又はビーコンフレームＢｃｎにより設定されるかのいずれかである。これらのＮＡＶは、動作チャネルにおいてCF-Endフレームを受信するとリセットされる。

ここで説明された本発明の実施例は、説明の意味で考慮されることを意図したものであり、限定の意味で考慮されることを意図したものではない。添付される請求項において定義された本発明の範囲から逸脱することなく、これらの実施例に対して種々の変更が当業者により為され得る。

例えば、本発明は２つのチャネル即ち制御チャネル及び拡張チャネルを利用する無線通信システムに関連して議論されたが、２以上のチャネルを利用する無線通信システムにおいて、低速モード通信のための時間スロットと高速通信のための他の時間スロットとを生成する同様の方法が利用され得ることは、当業者には明らかであろう。

ＩＥＥＥ規格８０２．１１規定の群の１つによる通信システムの概要を示す。高スループットの通信システムの基本サービスセットの概要を示す。本発明による通信システムの混在基本サービスセットの概要を示す。２０ＭＨｚベースの管理混在モードについての信号図を示す。

Claims

マスタ局、第１の更なる局及び第２の更なる局を有する無線通信システムであって、前記マスタ局は第１のチャネル及び少なくとも第２のチャネルを利用して第１の高速モードで、及び前記第１のチャネル又は前記第２のチャネルを利用して第２の低速モードで、前記第１の及び第２の更なる局と通信するように動作可能であり、前記第１の更なる局は、前記第１のチャネル及び少なくとも前記第２のチャネルを利用して前記第１のモードで通信するように動作可能であり、前記第２の更なる局は、前記第１のチャネル又は前記第２のチャネルを利用して前記第２のモードで通信するように構成された通信システムにおいて、前記マスタ局は、前記第１のモードでの通信のために、前記第１のチャネル上で複数の第１の時間スロットを、及び前記第２のチャネル上で複数の第２の時間スロットを定義し、前記第２のモードでの通信のために、前記第１のチャネル上で複数の第３の時間スロットを、及び前記第２のチャネル上で複数の第４の時間スロットを定義するように構成されたことを特徴とする通信システム。
前記複数の第１の時間スロットと前記複数の第２の時間スロットとは互いに一致することを特徴とする、請求項１に記載の通信システム。
前記複数の第１の時間スロットと前記複数の第２の時間スロットとは、互いに対してオフセットを持つことを特徴とする、請求項１に記載の通信システム。
前記複数の第３の時間スロットと前記複数の第４の時間スロットとは互いに一致することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信システム。
前記複数の第３の時間スロットと前記複数の第４の時間スロットとは、互いに対してオフセットを持つことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信システム。
前記第２のモードでの通信は、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ｂ又はＩＥＥＥ規格８０２．１１ｇに準拠することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の通信システム。
無線通信システムにおけるマスタ局としての使用のための無線通信装置であって、前記無線通信システムは更に第１の更なる局及び第２の更なる局を有し、前記無線通信装置は、第１のチャネル及び少なくとも第２のチャネルを利用して第１の高速モードで前記更なる局と通信するように構成され、前記無線通信装置は更に、前記第２の更なる局が、前記第１のチャネル又は前記第２のチャネルのいずれかにおいて第２の低速通信モードで送信しているかを検出するように構成された無線通信装置において、前記無線通信装置は更に、前記第１のチャネル又は前記第２のチャネルのいずれかにおける低速モード送信の検出に応じて、前記第１のモードでの通信のために、前記第１のチャネル上で複数の第１の時間スロットを、及び前記第２のチャネル上で複数の第２の時間スロットを定義し、前記第２のモードでの通信のために、前記第１のチャネル上で複数の第３の時間スロットを、及び前記第２のチャネル上で複数の第４の時間スロットを定義するように構成されたことを特徴とする無線通信装置。
前記第２のモードでの通信は、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ｂ又はＩＥＥＥ規格８０２．１１ｇに準拠することを特徴とする、請求項７に記載の無線通信装置。
マスタ局、第１の更なる局及び第２の更なる局を有する無線通信システムにおける通信の方法であって、前記マスタ局は第１のチャネル及び少なくとも第２のチャネルを利用して第１の高速モードで、及び前記第１のチャネル又は前記第２のチャネルを利用して第２の低速モードで、前記第１の及び第２の更なる局と通信し、前記第１の更なる局は、前記第１のチャネル及び少なくとも前記第２のチャネルを利用して前記第１のモードで通信し、前記第２の更なる局は、前記第１のチャネル又は前記第２のチャネルを利用して前記第２のモードで通信する方法において、前記マスタ局は、前記第１のモードでの通信のために、前記第１のチャネル上で複数の第１の時間スロットを、及び前記第２のチャネル上で複数の第２の時間スロットを定義し、前記第２のモードでの通信のために、前記第１のチャネル上で複数の第３の時間スロットを、及び前記第２のチャネル上で複数の第４の時間スロットを定義することを特徴とする方法。