JP2009540724A - 通信システムにおいてデータを通信する方法 - Google Patents

Abstract

データ通信ネットワーク１０内で１つ以上のデータパケット２１０、５２０を通信する方法が説明される。ネットワーク１０は、通信ノード３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、４０を有し、第１のノードセット３０ａ、３０ｂ、３０ｃが、前記ノード３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、４０の少なくとも１つを有する第２のノードセット４０と通信媒体を介して通信するように動作可能なノードを有する。前記方法は、（ａ）前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードを共に相互に同期させるステップと、（ｂ）第２のノードセット４０における略同時の受信のために、前記通信媒体を介して、前記相互に同期された前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードから、同期された態様で、１つ以上のデータパケットを同時に送信するステップと、を有する。ネットワーク１０は、同等の現代の通信ネットワークに比べて実装が容易となり得、更に、特に或るアクセスポイントノードから別のアクセスポイントノードへのハンドオーバが考えられる場合に、より優れたサービスの質（ＱｏＳ）を潜在的に提供し得る。

Description

本発明は、通信システムにおいてデータを通信する方法に関し、例えば、固定ノード（ＳＴＡ）にデータを通信する及び固定ノードからデータを受信するように動作可能な複数のアクセスポイントノード（ＡＰ）をそれぞれが含む無線システムにおける通信の方法に関する。更に本発明は、斯かる方法を利用する通信システム、例えば斯かる方法を利用する無線通信システムにも関する。更に本発明は、通信システムのためのアクセスポイントノード（ＡＰ）にも関し、斯かるシステムのための移動局にも関する。加えて本発明は、上述した方法を実装するためのコンピューティングハードウェア上で実行可能なソフトウェアに関する。

媒体において確立された通信経路を介して共に結合された、相互に空間的に分散された複数のノードをそれぞれが有する通信システム（例えば、無線リンクを介して結合された、相互に空間的に分散されたノードを含む無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ））において、該システム内のデータ通信は、これらシステムの通信経路が、該経路を通して通信されるデータを複雑に入り組ませるように動作可能である場合に、より複雑なものとなる。例えば、ＷＬＡＮにおいて利用される無線リンクは、特にノード間の相対位置が時間的に変化し易い場合には、減衰及び多重反射を呈し易い。斯かる通信システムにおいて、同期された態様でノード間の通信が実行される必要がある場合に、問題が生じる。

米国特許出願公開US2005/0169209において、複数のアクセスポイントノードを用いて、データのマルチアクセス伝送を実装するように動作可能な通信システムが記載されている。該システムは、データを受信ノードへと送信するため相互に協働して利用されるべき複数のアクセスポイントノードを識別する方法を実装するように動作可能である。該方法は、該複数のアクセスポイントノードを介した受信ノードへのデータの送信に関し、ここで該データは、送信期間の少なくとも幾分かの部分の間、少なくとも２つのアクセスポイントノードを利用するパターンでデータが送信される。

現代のＷＬＡＮはしばしば、国際的に合意された規格ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠する。該規格は、インフラストラクチャモード（infrastructure mode）で通信する場合には、任意の時点において、移動局の受信ノード（ＳＴＡ）が常にただ１つのアクセスポイントノード（ＡＰ）に関連付けられる、比較的単純なアーキテクチャを規定する。斯かる単純なアーキテクチャの利用は、ＷＬＡＮ製品を、商業的な開発が高速且つ安価な規格に準拠するものとしてきた。

頑強なＷＬＡＮシステムを実装する際には、ユーザは高いサービスの質（quality of service、ＱｏＳ）に慣れ、及び／又は高いＱｏＳを要求するようになっている。高いＱｏＳとは即ち、低いビットエラーレート、及び通信の信頼性（即ち故障時間がないこと）である。斯かるサービスの質（ＱｏＳ）は、上記した移動局の受信ノード（ＳＴＡ）が、アクセスポイントノード（ＡＰ）に対して空間的に移動しており、そのため或るアクセスポイントノードから別のアクセスポイントノードへのハンドオーバが、データパケットの損失及びジッタ（jitter）を引き起こし易い場合には、保証が困難である。

サービスの質（ＱｏＳ）の問題に対処するためのこれまでの試みは、ＷＬＡＮ及び同様のタイプのネットワークに固有のダイバーシティ（diversity）を利用してきた。ダイバーシティは、移動局ノード（ＳＴＡ）がデータパケットを送信し、潜在的に、幾つかのアクセスポイントノード（ＡＰ）が斯かるデータパケットを受信するように動作可能であるような状況から生じる。該幾つかのアクセスポイントノード（ＡＰ）は、移動局ノード（ＳＴＡ）から受信されたデータパケットの協調的な処理を実行するように動作可能である。該協調的な処理は例えば、移動局ノード（ＳＴＡ）から送信されたデータパケットの受信を確認する確認応答を該移動局ノード（ＳＴＡ）に送信すること、及びデータパケットの複製の該幾つかのアクセスポイントノード（ＡＰ）における受信を除去することを含む。幾つかのアクセスポイントノード（ＡＰ）が移動局ノード（ＳＴＡ）に対してサポートを提供する場合には、移動局ノード（ＳＴＡ）は、少なくともアクセスポイントノード（ＡＰ）が移動局ノード（ＳＴＡ）から送信されたデータパケットを受信することができる場合には、常にアクセスポイントノード（ＡＰ）と結合され通信している。

ＷＬＡＮにおけるアップリンクデータ送信のための相互に協働するアクセスポイントノード（ＡＰ）に関するプロトコルの設計のための提案が知られている。これらの設計は、干渉の軽減を提供することが可能である。該軽減は例えば、幾つかのアクセスポイントノード（ＡＰ）のうち少なくとも２つのアクセスポイントノード（ＡＰ）が協働して機能し、アップリンクデータパケットを正常に、即ち略エラーなく受信するように動作可能であるようにすることによって提供される。しかしながら、例えば移動局ノード（ＳＴＡ）への信頼性高いデータ通信を確実にするためには、１つのアクセスポイントノード（ＡＰ）のみが、移動局ノード（ＳＴＡ）から送信された先行するデータパケットの受信に応じて、該移動局ノード（ＳＴＡ）に対して対応する確認応答データパケット（ＡＣＫ）を送信することが望ましい。それ故、上述したプロトコルの設計は、相互に協働するアクセスポイントノード（ＡＰ）間の調停を必要とする。斯かる調停は例えば、幾つかのアクセスポイントノード（ＡＰ）が１次アクセスポイントノード（ＡＰ−Ｐｒｉｍ）及び２次アクセスポイントノード（ＡＰ−Ｓｅｃ）となるように割り当てることにより、及び確認応答データパケット（ＡＣＫ）の時間的にスロット化された送信を利用することにより、実現されることができる。

しかしながら、斯かるアーキテクチャの設計は、アクセスポイントノード（ＡＰ）に基幹回線を提供するためにEthernet（登録商標）を利用する１つ以上の移動局ノード（ＳＴＡ）からのデータパケットの協調的な受信を実装することが、例えばEthernetハブのような中継器を有する構成にのみ限られるという点で制限がある。斯かるEthernetハブは現在、時代遅れのものと考えられている。動作時には、例えばＷＬＡＮについては、現在の規格において対応されている確認応答データパケット（ＡＣＫ）は限られた数しかない。実際には、ＷＬＡＮの現在の実装は、例えば移動局ノード（ＳＴＡ）が確認応答データパケット（ＡＣＫ）を受信するために待機することを停止する前には、限られた時間しか提供しない。

かくして、本発明が取り組む技術的な課題は、相互に協働するアクセスポイントノード（ＡＰ）が、移動局ノード（ＳＴＡ）から送信された１つ以上のデータパケットの受信に応答して、該移動局ノード（ＳＴＡ）に対して適時に応答することを可能とすることである。

本発明の目的は、拡張されたサービスの質（ＱｏＳ）を提供することが可能な、１つ以上の移動局ノードと通信するように動作可能な複数のアクセスポイントノードを含む、データ通信システムを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、データ通信ネットワーク内で１つ以上のデータパケットを通信する方法であって、前記ネットワークは、複数の通信ノードを有し、第１のノードセットが、前記ノードの少なくとも１つを有する第２のノードセットと通信媒体を介して通信するように動作可能な複数の前記ノードを有し、前記方法は、
（ａ）前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードを相互に同期させるステップと、
（ｂ）前記第２のノードセットにおける略同時の受信のために、前記通信媒体を介して、前記相互に同期された前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードから、同期された態様で、１つ以上のデータパケットを同時に送信するステップと、
を有する方法が提供される。

本発明は、複数のアクセスポイントノードからのデータパケットの同期された送信が、ネットワーク内の拡張されたサービスの質（ＱｏＳ）を提供することが可能である点で、有利である。

任意に、本方法において、前記第１のノードセットは、複数のアクセスポイントノードを有し、前記複数のアクセスポイントノードは、前記複数のアクセスポイントノード間の同期を実装するための基幹回線を介して通信するように相互に結合可能であり、前記第２のノードセットは、前記第１のノードセットに対する空間的な位置が時間的に変化する移動局ノードを有し、前記通信媒体は無線通信を含む。斯かる実装は、移動局ノードが特定のアクセスポイントノードの通信圏外に出て、他のアクセスポイントノードの通信圏内に入るときに、ネットワークが該移動局ノードに対する信頼性高い通信を提供することが更に可能である点で、有利である。

任意に、本方法において、前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードを相互に同期させるステップは、
（ｃ）基準周波数パラメータ及び／又はタイミングパラメータを決定するため、前記第２のノードセットから受信された少なくとも１つのデータパケットに対して、前記第１のノードセットのうちの前記２つ以上のノードを同期させるステップと、
（ｄ）後続する前記ステップ（ｂ）における前記第２のノードセットに対する前記１つ以上のデータパケットの送信が相互に同期されるように、前記基準周波数パラメータ及び／又は前記タイミングパラメータに従うよう前記第１のノードセットのうちの前記２つ以上のノードの動作を維持するステップと、
を含む。

斯かる以前に受信されたデータパケットに対する同期、及び複数のアクセスポイントノードから移動局ノードへのデータパケットの後続する同時の送信に対する同期条件の維持は、ネットワークの動作を単純化し、また一方でより優れたサービスの質（ＱｏＳ）を潜在的に提供する。更に任意に、本方法において、前記ステップ（ｃ）における前記同期は、前記第１のノードセットに通信されるデータパケットに含まれるプリアンブルにより支援される。

任意に、本方法において、前記ステップ（ｃ）における前記同期は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格及びその変形に準拠して実装される、前記第１のノードセットの位相ロックループにおけるハンドオーバモードを利用することにより、前記第２のノードセットへの前記１つ以上のデータパケットの送信まで維持される。既存の規格の特徴を、新たな機能を提供するように拡張することは、ネットワークのコスト及び／又は複雑さを大きく増大させることなく本方法の実装を簡略化することが可能であるという点で有益である。

任意に、本方法において、前記第１のノードセットの前記複数のノードは、前記複数のノード間のデータ通信をサポートする通信基幹回線により、共に相互に結合される。更に任意に、該基幹回線は有線のEthernetを利用して実装される。

任意に、本方法において、前記データ通信ネットワークは、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）として実装される。

任意に、本方法において、前記ネットワークにおいて通信されるデータパケットは、受信準備完了、送信要求、確認応答、及びデータのバンドルを搬送するデータパケットのうちの少なくとも１つを含む。

本発明の第２の態様によれば、複数の通信ノードを有するデータ通信ネットワークであって、第１のノードセットが、前記ノードの少なくとも１つを有する第２のノードセットと通信媒体を介して通信するように動作可能な複数の前記ノードを有し、
（ａ）前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードが相互に同期されるように動作可能であり、
（ｂ）前記相互に同期された前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードが、前記第２のノードセットにおける略同時の受信のために、通信媒体を介して、相互に同期された態様で、１つ以上のデータパケットを同時に送信するように動作可能である、
データ通信ネットワークが提供される。

本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様による方法に従って機能するように動作可能なアクセスポイントノードが提供される。

本発明の第４の態様によれば、本発明の第１の態様による方法に従って機能するように動作が可能な移動局ノードが提供される。

本発明の第５の態様によれば、本発明の第１の態様による方法を実装するためのコンピュータハードウェア上で実行可能なソフトウェアが提供される。

本発明の特徴は、添付する請求項により定義される本発明の範囲から逸脱することなく、いずれかの組み合わせで結合され得ることは、理解されるであろう。

添付図面を参照しながら、単に例として、本発明の実施例が以下に説明される。

添付図面において、下線が付された数字は、該下線が付された数字がその上に位置するアイテム、又は該下線が付された数字がそれに隣接するアイテムを表すために利用される。下線が付されていない数字は、該下線が付されていない数字を当該アイテムにリンクさせる線によって識別されるアイテムに関連する。数字が下線を付されておらず、関連する矢印を伴う場合には、該下線を付されていない数字は、該矢印が指す全体的なアイテムを識別するために利用される。

概略すると、本発明は、移動局ノード（ＳＴＡ）からのデータパケットの受信に応答した、相互に協働するアクセスポイントノード（ＡＰ）から移動局ノード（ＳＴＡ）への適時の応答を可能とするように動作可能な、方法及び斯かる方法を実行するシステムに関する。本方法は、複数の相互に協働するアクセスポイントノード（ＡＰ）が、移動局ノード（ＳＴＡ）に対して、同時に応答データパケットを送信することが可能となるようにし、ここで該応答データパケット、即ちダウンリンクデータパケットは、該協働するアクセスポイントノード（ＡＰ）のそれぞれについて同一の内容を持つ。本方法は、これら相互に協働するアクセスポイントノード（ＡＰ）間に調停を提供する必要を回避する。更に、相互に協働するアクセスポイントノード（ＡＰ）から移動局ノード（ＳＴＡ）への相互に同一であるダウンリンクデータパケットの同時の送信は、向上させられたダイバーシティを提供することにより、通信システムの頑強さを潜在的に向上させることが可能である。アクセスポイントノード（ＡＰ）が相互に空間的に分散されているため、換言すれば相互に異なる空間的な位置にあるため、アクセスポイントノード（ＡＰ）から移動局ノード（ＳＴＡ）への送信の減衰は独立なものとなり、更に同様に、伝播経路損失及びシャドウイング（shadowing）もまた独立なものとなる。それにより、サービスの質（ＱｏＳ）が、例えば複雑な無線反射が起こり得る室内の状況のようなシャドウイングが強い環境について改善される。本発明を実装することによる更なる利益として、移動局ノード（ＳＴＡ）において受信された信号エネルギーが、幾つかのアクセスポイントノード（ＡＰ）からの送信から導出され、それにより達成可能な信号対ノイズ比を改善するため、向上された干渉耐性が潜在的に実現可能である。

本発明を更に説明するため、本発明の実施例が以下に説明される。本実施例は上述した規格ＩＥＥＥ８０２．１１の文脈で説明されるが、それに限定されるものではない。説明される実施例において、Ethernet基幹回線によりリンクされたアクセスポイントノード（ＡＰ）を含むＩＥＥＥ８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）が考察される。しかしながら、例えば、本発明は無線ネットワークに限定されるものではなく、１つ以上のアクセスポイントノード（ＡＰ）が有線の基幹回線を介して共に相互にリンクされたネットワークにおいて利用されることもできる。

現代のＩＥＥＥ８０２．１１データ通信ネットワークにおいては、少なくとも１つの移動局ノード（ＳＴＡ）と、複数のアクセスポイントノード（ＡＰ）とが、相互に離隔されて存在する。移動局ノード（ＳＴＡ）は、以上に説明されたように、或る時点において、１つのアクセスポイントノード（ＡＰ）のみと協働するように動作可能である。図１において、全体が１０により示されたデータ通信ネットワークが示されている。ネットワーク１０は、図示されるように、相互にアクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）を結合する、Ethernet基幹回線２０を含む。移動局ノード（ＳＴＡ）は、４０により示される。動作時には、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃのうち少なくとも１つが、移動局ノード（ＳＴＡ）４０からデータパケットを受信することにより、該移動局ノード（ＳＴＡ）４０に対してサービスを行うように動作可能である。移動局ノード（ＳＴＡ）４０から発せられたデータパケットを受信した後、ネットワーク１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠して、例えば確認応答データパケット（ＡＣＫ）のような応答データパケットを移動局ノード（ＳＴＡ）４０に送信するように動作可能である。移動局ノード（ＳＴＡ）４０との通信を該規格に準拠したままに維持するため、１つの斯かる応答データパケットのみが、移動局ノード（ＳＴＡ）４０に送信されることが許可される。

ネットワーク１０が従来のモードで機能しているときには、アクセスポイントノード（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ間の高速な調停が、これらのノード（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃのうちの１つが移動局ノード（ＳＴＡ）４０に応答パケットを送信するように選択されることに帰着する。しかしながら、ネットワーク１０が本発明に従って機能しているときには、アクセスポイントノード（ＡＰ）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃのうちの１つ以上が、移動局ノード（ＳＴＡ）４０に応答パケットを同時に送信するように動作可能である。斯かる同時送信が利用される場合には、応答データパケットは、制御データパケット、確認応答データパケット（ＡＣＫ）、受信準備完了（clear-to-send、ＣＴＳ）データパケット、及びデータのバンドル（bundle）を搬送するデータパケットのうちの、少なくとも１つであっても良い。

ネットワーク１０の動作は図２においても示され、図２においては時間グラフが全体として１００により示される。グラフ１００は、左から右へと時間の経過を表す横軸の時間軸１１０を含む。更にグラフ１００は、ネットワーク１０において通信される信号のデータを表す縦軸１２０を含む。信号Ｓ_ＳＴＡは、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）のうちの１つ以上における受信のための、移動局ノード（ＳＴＡ）４０から送信されるデータパケットを表す。信号Ｓ_ＡＰ１、Ｓ_ＡＰ２及びＳ_ＡＰ３はそれぞれ、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）から送信されるデータパケットを表す。本グラフにおいて、移動局ノード（ＳＴＡ）４０は、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃのうちの１つ以上における受信のため、データパケット２００を送信する。データパケット２００が受信されると、アクセスポイントノード３０ａ及び３０ｂ（ＡＰ１及びＡＰ２）が同時に且つ同期して、移動局ノード（ＳＴＡ）４０に確認応答データパケット２１０を送信する。

アクセスポイントノード３０ｃ（ＡＰ３）がデータパケット２００を正常に受信しなかった場合には（例えば対応するデータに対する誤り検査パリティビットの不一致により識別される）、図２に示されるように、アクセスポイントノード３０ｃ（ＡＰ３）は対応する確認応答データパケットを送信しない。移動局ノード（ＳＴＡ）４０は、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）の少なくとも１つがデータパケット２００を受信した場合、該移動局ノード（ＳＴＡ）４０からのデータの正常且つ完了した送信とみなすように動作可能である。本発明によれば、ネットワーク１０において、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）の１つのみが確認応答データパケット２１０により応答するように制約される必要はない。これにより、現代の既知の方法とは対照的に、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）間の高速な調停が回避され、斯かる調停の回避は、例えばEthernet基幹回線２０におけるデータトラフィックを低減させ、ネットワーク１０の設計及び実装を単純化させるために、本発明により提供される著しい利益となる。

確認応答データパケット２１０は、図３を参照しながら更に詳細に説明される。図３において、確認応答データパケット２１０は、それぞれ３００、３１０、３２０及び３３０により示される第１、第２、第３及び第４のセクションを有するように示される。第１のセクション３００は２オクテットのデータを含み、第２のセクション３１０は２オクテットのデータを含み、第３のセクション３２０は６オクテットのデータを含み、最後に第４のセクション３３０は４オクテットのデータを含む。更に、第１、第２及び第３のセクション３００、３１０及び３２０は、ＭＡＣヘッダを構成する。

第１のセクション３００はフレーム制御（ＦＣ）に関連するものであり、第２のセクション３１０はデータパケット２１０の継続時間（ＤＵＲ）に関連するものである。第３のセクション３２０は受信器のアドレス（ＲＡ）を搬送するために利用され、第４のセクション３３０はフレーム検査シーケンス（ＦＣＳ）に関連するものである。フレーム制御（ＦＣ）に対応する第１のセクション３００は、表１に示されるように機能が割り当てられた、１６ビットの長さを持つ。

動作時には、第２のセクション（ＤＵＲ）３１０のためのデータ及び第１のセクション３００（ＦＣＳ）のためのデータは、個々のアクセスポイントノード（ＡＰ）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃにより算出されるが、第１及び第２のセクション３００及び３１０に含められる該算出されたデータは、アクセスポイントノード３０ａ及び３０ｂ（ＡＰ１及びＡＰ２）から移動局ノード（ＳＴＡ）４０へと通信される全ての確認応答データパケット２１０について同一である。第３のセクション（ＲＡ）３２０はデータパケット２００からコピーされ、割り当てられた又はそうでなければ移動局ノード（ＳＴＡ）４０に関連付けられたアドレスに対応する。実際には、本発明を実装する場合には、第１のセクション３００（ＦＣＳ）に関連付けられたデータフィールドの殆どが値「０」に設定され（例えば、More Fragment（More Frag）、Retry、More Data、WEP及びOrder）、逆に、第１のセクション３００の他のフィールドは、移動局ノード（ＳＴＡ）４０から送信されたデータパケット２００から単純にコピーされる。

以上において、移動局ノード（ＳＴＡ）４０への確認応答データパケット２１０の同時送信が説明された。ネットワーク１０はまた、複数のアクセスポイントノード（ＡＰ）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃから移動局ノード（ＳＴＡ）４０へダウンリンクデータを供給するように動作可能である。斯かるダウンリンクデータの同時送信は、４００により全体が示されるグラフとして、図４に示される。グラフ４００は、左から右へ時間の経過を示す横軸４１０を含む。更に、上述した信号Ｓ_ＡＰ１、Ｓ_ＡＰ２、Ｓ_ＡＰ３及びＳ_ＳＴＡが、縦軸４２０に沿って示される。移動局ノード（ＳＴＡ）４０とアクセスポイントノード（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃとの間の通信の例は、第１のアクセスポイントノード３０ａ（ＡＰ１）が送信要求（request-to-send、ＲＴＳ）データパケット５００を送信することにより開始する。代替としては、他のアクセスポイントノード３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ２及びＡＰ３）が、送信要求（ＲＴＳ）データパケット５００を送信するように動作可能である。送信要求（ＲＴＳ）データパケット５００は移動局ノード（ＳＴＡ）４０において受信され、該移動局ノード（ＳＴＡ）４０は、短い時間の後に、受信準備完了（ＣＴＳ）データパケット５１０を送信することにより応答する。受信準備完了（ＣＴＳ）データパケット５１０は、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）のうちの１つ以上において受信される。次いで、全てのアクセスポイントノード（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃが、移動局ノード（ＳＴＡ）４０における受信のために、ダウンリンクデータをダウンリンクデータパケット５２０として同時に且つ同期して送信する。ダウンリンクパケット５２０を正常に受信すると、移動局ノード（ＳＴＡ）４０は、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）の１つ以上における後続する受信のために、確認応答データパケット５３０を送信するように動作可能である。

従来の現代のダウンリンクデータパケットとは対照的に、ダウンリンクデータパケット５２０は、各アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）に特有の更なるデータフィールドを含む、比較的複雑なフォーマットを利用する。しかしながら、図４において、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）から送信されるダウンリンクデータパケット５２０は、相互に同一である。好適には、ダウンリンクデータパケット５２０を生成する際に、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）の１つが指定され、又は、２次の即ち副次的なアクセスポイントノードとして機能する他のアクセスポイントノードのうちの１つ以上に指示をする１次アクセスポイントノードとしての機能を担う。

アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）のうちの１つ以上から移動局ノード（ＳＴＡ）への、データパケットの同時の且つ同期した送信を確実にするためには、アクセスポイントノード（ＡＰ）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃがバックプレーン２０を介して相互に同期されることが必要である。本発明を実装する場合には、移動局ノード（ＳＴＡ）４０において受信されるときに該移動局ノード（ＳＴＡ）４０における正常な受信を可能とするために、アクセスポイントノード（ＡＰ）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ間の送信時間及び周波数の差が、データパケットの構造上の追加を可能とするのに十分小さくなるように、アクセスポイントノード（ＡＰ）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃのそれぞれにおいて保持される時間参照及び周波数参照ベースが十分に同期される必要がある。アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）間の同期も、本発明により対処される技術課題である。

上述したＩＥＥＥ８０２．１１規格の変形、即ちＩＥＥＥ８０２．１１ｇ／ａにおいては、ＰＨＹタイプ及びＭＡＣタイプのデータパケットを通信することが可能とされる。「ＰＨＹ」及び「ＭＡＣ」は、通常該規格に関連するとおりの意味を持つ。斯かるＰＨＹ及びＭＡＣデータパケットは、「プリアンブル」として知られる先行ビットを含む。図５において、上述したＩＥＥＥ８０２．１１ｇ／ａに準拠するＯＦＤＭ連続構造、即ちプリアンブルが示されている。該プリアンブルは全体が６００により示され、左から右に、略８マイクロ秒（μｓｅｃ）の継続時間の第１の部分６１０、８マイクロ秒の継続時間の第２の部分６２０、４マイクロ秒の継続時間の第３の部分６３０、４マイクロ秒の継続時間の第４の部分６４０及び４マイクロ秒の継続時間の第５の部分、等を含む。第１の部分６１０の第１の領域は、信号検出、自動利得制御（ＡＧＣ）及びダイバーシティ選択に関連し、第１の部分６１０の第２の領域は、粗い周波数オフセット推定及びタイミング同期に関連する。第２の部分６２０は、チャネル及び詳細な周波数推定に関連する。更に、第３の部分６３０は、レート長に関連する。最後に、第４及び第５の部分６４０及び６５０、及びそれに後続する部分（図示されていない）は、実際のデータの搬送に関連する。

本規格によれば、プリアンブル６００は、後続するＰＨＹ又はＭＡＣデータの復調及び復元が容易化されるように、送信器の時間及び周波数同期にロックするため、受信器によって利用される。ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ／ａ規格はまた、全部で５２個のサブキャリアのうち４個のサブキャリアが存在するように規定する。該４個のサブキャリアは、上述したプリアンブル及び関連する後続するデータの送信の間に、送信器の時間及び周波数のずれを追跡するために、受信器によって利用される。実装時には、受信器及び送信器は共に、上述したプリアンブルによって動作が制御される位相ロックループ（ＰＬＬ）回路を含み、該４つのキャリアに変調されるパイロットトーンが斯かる同期制御を支援する。

従来は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ／ａ規格を実装するときには、時間及び周波数同期は、単にデータパケットが送信され続いて受信されている継続時間の間に維持される必要があった。データパケットの送信が完了すると、送信器の位相ロックループ（ＰＬＬ）と送信器の位相ロックループとの間の同期は維持される必要はなく、これら位相ロックループは次いで相互に自由な動作モードで動作することができる。

本発明は任意に、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）の間の同期を提供するため、以上に説明された時間及び周波数同期を拡張することにより実装される。斯かるアクセスポイントノード（ＡＰ）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃの同期は、上述したＩＥＥＥ８０２．１１ｇ／ａ規格に準拠するように利用されるディジタル位相ロックループにおいて提供されるホールドオーバ（hold over）モードにより可能である。ホールドオーバモードにおいては、位相ロックループは、該位相ロックループに入力された基準信号が損失した場合に、斯かる損失の前の最後の正常な出力周波数値を保持するように動作可能であり、有利にも、最後の正常な出力周波数の複数のサンプル値が、最後の周波数に対してより典型的でよりノイズの影響を受けない値を得るために利用される。

以上に説明されたように、斯かるアクセスポイントノード（ＡＰ）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃの位相ロックループの同期は、図２に示されたような通信プロトコルを実装する場合に重要である。例えば、移動局ノード（ＳＴＡ）４０からデータパケット２００を受信する複数のアクセスポイントノード（ＡＰ）３０ａ、３０ｂ及び３０ｃは全て、データパケット２００の継続時間の間、データパケット２００のプリアンブル６００によって、移動局ノード（ＳＴＡ）４０に同期されることとなる。しかしながら、既知のデータ通信システムとは対照的に、後続する確認応答データパケット２１０の送信を含むように、データパケット２００の受信を超えて同期がネットワーク１０において維持される。図２に関しては、データパケット２００の送信が完了した後、アクセスポイントノード３０ａ及び３０ｂ（ＡＰ１及びＡＰ２）に含まれる位相ロックループは、後続する確認応答データパケット２１０の送信が完了するまで、周波数及び時間同期の最後の値での動作の上述したホールドモードに維持される。

上述したホールドモードの利用は、幾つかの理由のため実用的である。第１の理由は、アクセスポイントノード３０ａ及び３０ｂ（ＡＰ１及びＡＰ２）が、１つの供給源、即ち移動局ノード（ＳＴＡ）４０に対して相互に同期されている点である。更に第２の理由は、図２において７００により示される、データパケット２００の完了と確認応答データパケット２１０の開始との間の時間間隔は比較的短く（例えば、上述したＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格によれば９マイクロ秒のオーダー）、更に確認応答データパケット２１０はデータパケット２００に比べて比較的短い（例えば１４バイト）点である。第３の理由は、確認応答データパケット２１０は通例低いデータレートで送信され、従って周波数及び位相エラーに対して頑強である点である。

同様の考察は、図４に示されるような、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）からのデータパケット送信についても成り立つ。図４におけるＲＴＳ／ＣＴＳ交換は、受信準備完了（ＣＴＳ）データパケットを返信することが、後続するデータパケット５２０全体の送信まで延長された時間間隔の間、全ての協働するアクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）を同期させることに帰着することが可能なようにするため、ダウンリンクデータ送信のために利用される。

本発明の実施例を実装する際には、関連する一定の制限がある。例えば、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）の位相ロックループ（ＰＬＬ）を移動局ノード（ＳＴＡ）４０に同期させる場合、移動局ノード（ＳＴＡ）４０がアクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）に対して移動している場合には、例えばアクセスポイントノード（ＡＰ）において相互に異なって感知されるドップラー周波数シフトのために、時間及び周波数同期エラーが生じ得る。例えば、アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）に対する移動局ノード（ＳＴＡ）４０の相対速度について、５ＧＨｚのキャリア周波数について８３Ｈｚのオーダーのドップラー周波数シフトに帰着するが、斯かるドップラー周波数シフトは３１２ｋＨｚのサブキャリア周波数間隔に対しては比較的僅かなものであり、実際には、本発明の実装を不能にはしない。アクセスポイントノード３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ（ＡＰ１、ＡＰ２及びＡＰ３）からの移動局ノード（ＳＴＡ）４０の相互に異なる距離も、潜在的なエラーを引き起こし得る。３０メートルのオーダーの距離について、無線リンク放射伝播の差は１００乃至２００ナノ秒のオーダーであり、これも本発明の実装を不能にするものではない。しかしながら、十分な周波数及び位相の安定性を維持するためのホールドモードにおける上述した位相ロックループの能力は、例えばデータパケットが比較的長い継続時間のものである状況においては、本発明を実装する際の重要な要素である。

移動局ノード４０は、単にネットワーク１０の幾つかの潜在的に実用的である実装を列挙してみるだけでも、モバイル電話、無線ＷＬＡＮトランシーバを含むコンピュータ、ＰＤＡ（personal data assistance）、家庭用ロボット、コードレス電話、モバイル電話及び携帯電話等として実装されても良いことは、理解されるであろう。本発明の実施例を説明する際に以上に記載された方法は、ディジタルハードウェアに実装されても良く、及び／又は、コンピューティングハードウェア上で実装可能な１つ以上のソフトウェアによって実装されても良い。

添付する請求項により定義された本発明の範囲から逸脱することなく、以上に説明された本発明の実施例に対する変更が可能である。

本発明を説明及びクレームするために利用される「含む（including）」、「有する（comprising）」、「組み込む（incorporating）」、「から成る（consisting of）」、「持つ（have）」及び「である（is）」といった表現は、非排他的に解釈されることを意図されたものであり、即ち、明示的に記載されていないアイテム、コンポーネント又は構成要素もが存在することを許容するものである。単数形への参照は、複数にも関連するものと解釈されるべきである。

添付する請求項において括弧に挟まれた数字は、請求項の理解を助けるために意図されたものであり、いずれの態様においても、これら請求項によりクレームされる対象を限定するものとして解釈されるべきではない。

ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠して動作可能なデータ通信ネットワークに関する実施例であり、Ethernet基幹回線を介して共に相互に結合され、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）通信を介して移動局ノード（ＳＴＡ）と通信するように動作可能な、複数のアクセスポイントノード（ＡＰ）を有する、本発明の実施例の図である。 移動局ノード（ＳＴＡ）から１つ以上のアクセスポイントノード（ＡＰ）への通信及びそれに続く該アクセスポイントノード（ＡＰ）からの確認応答を示す、図１のネットワークに関する図である。 図２に示された確認応答の構成部分の図である。 １つ以上のアクセスポイントノード（ＡＰ）から移動局ノード（ＳＴＡ）への通信及びそれに続く該移動局ノード（ＳＴＡ）からの確認応答を示す、図１のネットワークに関する図である。 複数のアクセスポイントノードが同時に移動局ノード（ＳＴＡ）に対してサービスを行う場合に、ネットワーク内で動作時に通信されるデータの同期を確実にするための、ネットワーク内で利用される位相ロックループ発振器の同期を支援するためのデータ構造を含む、図１の通信システム内で通信されるデータパケットのプリアンブルの図である。

Claims (12)

1. データ通信ネットワーク内で１つ以上のデータパケットを通信する方法であって、前記ネットワークは、複数の通信ノードを有し、第１のノードセットが、前記ノードの少なくとも１つを有する第２のノードセットと通信媒体を介して通信するように動作可能な複数の前記ノードを有し、前記方法は、
   （ａ）前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードを相互に同期させるステップと、
   （ｂ）前記第２のノードセットにおける略同時の受信のために、前記通信媒体を介して、前記相互に同期された前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードから、同期された態様で、１つ以上のデータパケットを同時に送信するステップと、
   を有する方法。
2. 前記第１のノードセットは、複数のアクセスポイントノードを有し、前記複数のアクセスポイントノードは、前記複数のアクセスポイントノード間の同期を実装するための基幹回線を介して通信するように相互に結合可能であり、前記第２のノードセットは、前記第１のノードセットに対する空間的な位置が時間的に変化する移動局ノードを有し、前記通信媒体は無線通信を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードを相互に同期させるステップは、
   （ｃ）基準周波数パラメータ及び／又はタイミングパラメータを決定するため、前記第２のノードセットから受信された少なくとも１つのデータパケットに対して、前記第１のノードセットのうちの前記２つ以上のノードを同期させるステップと、
   （ｄ）後続する前記ステップ（ｂ）における前記第２のノードセットに対する前記１つ以上のデータパケットの送信が相互に同期されるように、前記基準周波数パラメータ及び／又は前記タイミングパラメータに従うよう前記第１のノードセットのうちの前記２つ以上のノードの動作を維持するステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記ステップ（ｃ）における前記同期は、前記第１のノードセットに通信されるデータパケットに含まれるプリアンブルにより支援される、請求項３に記載の方法。
5. 前記ステップ（ｃ）における前記同期は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格及びその変形に準拠して実装される、前記第１のノードセットの位相ロックループにおけるハンドオーバモードを利用することにより、前記第２のノードセットへの前記１つ以上のデータパケットの送信まで維持される、請求項３に記載の方法。
6. 前記第１のノードセットの前記複数のノードは、前記複数のノード間のデータ通信をサポートする通信基幹回線により、共に相互に結合される、請求項１に記載の方法。
7. 前記データ通信ネットワークは、無線ローカルエリアネットワークとして実装される、請求項１に記載の方法。
8. 前記ネットワークにおいて通信されるデータパケットは、受信準備完了、送信要求、確認応答、及びデータのバンドルを搬送するデータパケットのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
9. 複数の通信ノードを有するデータ通信ネットワークであって、第１のノードセットが、前記ノードの少なくとも１つを有する第２のノードセットと通信媒体を介して通信するように動作可能な複数の前記ノードを有し、
   （ａ）前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードが相互に同期されるように動作可能であり、
   （ｂ）前記相互に同期された前記第１のノードセットのうちの２つ以上のノードが、前記第２のノードセットにおける略同時の受信のために、通信媒体を介して、相互に同期された態様で、１つ以上のデータパケットを同時に送信するように動作可能である、
   データ通信ネットワーク。
10. 請求項１に記載の方法に従って機能するように動作可能なアクセスポイントノード。
11. 請求項１に記載の方法に従って機能するように動作可能な移動局ノード。
12. 請求項１に記載の方法を実装するためのコンピュータハードウェア上で実行可能なソフトウェア。

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