JP2011517860A - クロスレイヤマルチパケット受信に基づく媒体アクセス制御およびリソース割当て - Google Patents
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Abstract
複数のアンテナを備えた受信機を有する無線ネットワークのためのクロスレイヤマルチパケット受信の媒体アクセス制御およびリソース割当ての方法が提供される。無線ネットワーク内のユーザ機器は、ランダムバックオフ期間の経過後に送信要求(RTS)要求を行うことによって、データ送信のためにネットワークにアクセスする。送信要求に応じて、アクセスポイント(または他の受信側)は、少なくとも一部はチャネル状態情報に基づいて、物理層の使用を最適化する送信パラメータを決定する。これらの送信パラメータは、受信準備完了(CTS)メッセージと共に、受信側から、特定された送信側へ送信される。CTSメッセージを受け取ると、送信パラメータに従ってデータが送信される。
Description
本発明は無線ネットワーク通信に関し、具体的には複数入力複数出力に基づいた無線ネットワーク及び単入力複数出力に基づいた無線ネットワークに関する。
IEEE802.11ベースの無線ローカル・エリア・ネットワーク(WLAN)といった無線ネットワーク(WLAN)は、次第に普及し、広く展開されている。しかし、従来のWLANは通常、特に高いネットワーク負荷の下では、理論的限界から大きく乖離した動作をする。この乖離が生じる決定的な理由は、これらのシステムが、通常は非効率的な階層的手法に基づいて設計されていることである。特に、媒体アクセス制御(medium access control)プロトコルは、物理層(physical layer)の特性を考慮に入れずに設計されている。同時に、物理層リソースも通常は、媒体アクセス制御の問題が考慮されていないため、十分に利用できない。
例えば、従来の802.11ベースのシステム(802.11a、802.11b、802.11gなど)における媒体アクセス制御プロトコルは、1つの同時通信のみをサポートする単純衝突モデル(simplistic collision model)を用いる。詳細には、802.11ベースのシステムは、CSMA/CA(carrier sense multiple access protocol with collision avoidance)に基づくものである。このような理想化されたモデルは、楽観的なものであると同時に、悲観的なものでもある。このモデルが楽観的なのは、フェージングや雑音といったチャネルの影響を無視する誤りのない受信を想定しているためである。しかし、このモデルは、同時通信の存在下で複数のパケットを正常に復号化する際に物理層の機能を利用しないため、悲観的なものでもある。近年、複数のアンテナを配備することによってより高いスループットを目指すIEEE802.11n標準化の取り組みが多くの関心を集めている。しかし、この規格の衝突モデルは、依然として、以前の802.11ベースの衝突モデルから基本的に転換されておらず、マルチパケット受信を許容するものではない。
マルチパケット受信を可能とする1つの解決法は、送信側と受信側における適応的アンテナアレイ、すなわち、空間分割多元アクセス(SDMA)を可能とするような複数入力複数出力(MIMO:multi-input multi-output)技術を用いることである。MIMOの特殊な事例が、単一の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いた単入力複数出力(SIMO)である。他方、現在の802.11システムの大部分では直交周波数分割多元方式(OFDM)が用いられている。というのは、OFDMでは、時間分散の大きいマルチパスチャネルを介した広帯域伝送における限られたRF帯域幅および送信電力を効率よく利用することができるからである。マルチパケット受信を実現するためのもう一つの代替的な方法が、マルチユーザOFDM、すなわち、直交周波数分割多元接続(OFDMA)である。また、OFDMAシステムに特有のマルチキャリアの特性は、適応的なビットローディングおよび電力制御と組み合わせた動的な副搬送波の割当ても可能にし、そのため、周波数およびマルチユーザダイバーシチを利用することにより、達成可能なデータ転送速度を向上させることができる。したがって、MIMO技術をOFDMと組み合わせて使用することは、広帯域無線システムにとって魅力的な解決法である。
しかし、リソース割当ての既存のやり方は、802.11のようなシステムにうまく適合せず、大部分のやり方は媒体アクセス制御の問題を考慮していない。しかも、既存の割当ての方法は、とてもマルチユーザMIMO/OFDMシステムの完全な解決法とはいえない。
例えば、MIMOシステムにおいて送信アンテナアレイを利用する主要な技術には、時空間符号化と送信ビームフォーミングの2つがある。これら2つの技術は、送信側で利用することのできるチャネルフィードバックに関する2つの異なる極端な仮説に基づくものである。時空間符号化はフィードバックを必要としないが、従来のビームフォーミングは正確なフィードバックを必要とする。時空間符号化は、その仮説において過度に悲観的であり、従来のビームフォーミングに伴う仮説はほとんど有効ではない。
前述のMIMOベースの無線ネットワークの欠点は、単に、従来のMIMOベースの無線ネットワークの問題の一部を概説するためのものにすぎず、網羅することを意図したものではない。以下に示す様々な限定的ではない実施形態の説明によれば、従来技術の他の問題がさらに明らかになる。
後述する詳細な説明および添付の図面に示す例示的で非限定的な実施形態の様々な態様の基本的または一般的な理解に役立つように、以下に本発明における簡単な概要を示す。しかし、この概要は、広範囲にわたる、あるいは網羅的な概説のためのものではない。この概要の唯一の目的は、後述する本発明の様々な実施形態のより詳細な説明への前段として、本発明のいくつかの例示的で非限定的な実施形態に関連するいくつかの概念を、簡略化した形で提示することである。
複数のアンテナを備えた受信機を有する無線ネットワークのための、クロスレイヤマルチパケット受信の媒体アクセス制御およびリソース割当ての方法が提供される。無線ネットワーク上のユーザ機器は、ランダムバックオフ期間の経過後に送信要求(RTS)(request to send)を行うことにより、データを送信するためにネットワークにアクセスする。送信要求に応じて、アクセスポイント(または他の受信機)は、物理層の使用を最適化する送信パラメータを決定する。送信側パラメータは、副搬送波、ビット、電力の割当ての情報を含むことができる。これらの送信パラメータは、受信側から、指定された送信側に向けて受信準備完了(CTS)(clear to send)メッセージとともに送信される。CTSメッセージが受信されると、送信パラメータに基づいてデータが送信される。
クロスレイヤマルチパケット受信の媒体アクセス制御およびリソース割当てのシステムおよび方法を、添付の図面を参照してさらに説明する。
背景技術の欄で論じたように、マルチユーザMIMOシステム(およびSIMOなど、他のマルチユーザ複数アンテナシステム)のための既存の媒体アクセスおよびリソース割当ての方法は効率が悪い。この非効率である理由の1つは、このようなシステムのリソース割当ての背後にある課題によるものである。例えば、同一チャネル干渉(co-channel interference)を定量化し、処理することは些細なタスクとはいえない。というのはこのタスクが、受信側における伝送方式および検出方法、チャネル情報の正確さ、ユーザの空間的分離の可能性、ならびに許容される全ユーザの送信電力に左右されるからである。第2の例としては、副搬送波ごとのユーザ集合(user set)の選択は通常、割当てを極めて複雑にする最適解の組み合わせ探索を必要とすることである。
図1は無線ネットワーク100の一例を示している。明確にするために単純な無線ローカル・エリア・ネットワークを示しているが、本発明は、様々なサイズの無線ネットワーク、およびより複雑なローカル・エリア・ネットワークにも使用できることを理解されたい。様々なユーザ機器(104、106、108)(以下、単にユーザと呼ぶ)が、ネットワークに接続している。実施形態によっては、ゲームコンソール、ハンドヘルドコンピュータ、ラップトップコンピュータ106、スマートフォン104、携帯情報端末108、デスクトップコンピュータ、または家電製品(電子レンジや冷蔵庫など)に内蔵されたコンピュータといった任意のユーザ機器を、無線ネットワークに接続することができる。ユーザ機器は、無線ネットワークへの内部接続を備えることもでき、または機器を無線ネットワークに接続するための外部機器(イーサネット(登録商標)あるいは無線アダプタなど)に接続することもできる。この図では、各ユーザはアクセスポイント102と無線通信状態にある。実施形態によっては、無線ネットワークが複数のアクセスポイントを含むこともできることを理解されたい。加えて、実施形態によっては、無線ネットワークは、インフラストラクチャモードではなく、ピア・ツー・ピア・モードで動作することができることも理解されたい。アクセスポイントもユーザ機器もそれぞれ複数のアンテナ(multiple antennas)を備えている。
アクセスポイント102は普通、イーサネット(登録商標)ネットワークなどの有線ネットワーク110に接続されている。しかし、アクセスポイントは、第2の無線ネットワークに接続することもできることを理解されたい。様々なサーバ112が有線ネットワークに接続されており、様々なサービス(ファイルサービス、電子メール、ウェブポータル、印刷サーバなど)を提供することができる。図示されていないが、ネットワークプリンタやスキャナといった他の機器も有線ネットワークを介して接続することができる。また普通、有線ネットワークは、インターネットなどの広域ネットワーク114にも接続されている。
[MIMO/OFDMベースのWLANの実施形態]
以下の表記を使用する。(・)*、(・)Τおよび(・)Ηは、それぞれ、共役、転置およびエルミート転置を表している。|・|は複素ノルムを表しており、E[・]は期待値の演算子であり、CN(μ,Σ)は、平均μ、共分散行列Σを有する複素ガウス分布を表している。
以下の表記を使用する。(・)*、(・)Τおよび(・)Ηは、それぞれ、共役、転置およびエルミート転置を表している。|・|は複素ノルムを表しており、E[・]は期待値の演算子であり、CN(μ,Σ)は、平均μ、共分散行列Σを有する複素ガウス分布を表している。
明確にするために、例示的な実施形態を、簡略化したMIMO/OFDMベースのWLANの状況で説明する。しかし、クロスレイヤの媒体アクセス制御およびリソース割当ては、別のマルチパケット受信無線ネットワークにおいても使用できることを理解されたい。詳細には、多数のモバイルユーザまたはノードがアクセスポイント(AP)と通信するMIMO/OFDMベースのWLANシステムのアップリンク伝送を説明する。この例示的なシナリオでは、システムに、それぞれMt個の送信アンテナを備えた合計Kt人のユーザが存在し、APはMr個の受信アンテナを備えている。媒体アクセス制御プロトコルの一つの特徴は、このプロトコルに、RTS及びCTS交換の使用による適応的なリソース割当てが組み込まれていることである。その結果、この例示の実施形態におけるマルチパケット受信機能は、SDMAの使用だけでなく、OFDMAの使用にも由来するものとなる。
図2は、一実施形態によるプロトコル動作を示している。ユーザは、送信を開始する前に、チャネルを検知して、保留中の送信があるかどうかを決定する。媒体がDIFS(distributed inter-frame space、分散フレーム間スペース)を超える期間にわたってアイドル状態にあると判明した場合には、各ユーザは[0,CW−1]の範囲に一様に分散されたランダム・バックオフ・カウンタ値を選択する。CWは競合ウィンドウ(contention window)である。CWはスロット単位で管理され、最初は、CWminになるように設定される。ランダムバックオフ期間が経過すると、送信元及び宛先のアドレス情報を搬送する送信要求(RTS)パケットによってアクセス要求が送られる。
APは送信側であるユーザの情報を事前に持っていないため、ブラインド検出の方法を適用してチャネル状態情報が推定され、複数のRTSパケットが同時に復号化される。RTSを検知する他のいずれのユーザも、そのバックオフタイマを一斉に停止状態にする。この実施形態では、RTSパケットはデータパケットの長さの情報も含んでいる。アクセス要求を受け取ると、APは、チャネルおよびパケットの長さの情報を利用して、副搬送波、ビットおよび電力のクロスレイヤリソース割当てを行う。また、時空間符号化ビームフォーマのパラメータも同時に計算される。SIFS(short inter−frame space:短いフレーム間スペース)の後に、指定されたユーザへ割当て結果およびチャネル情報を知らせるために、受信準備完了(CTS)パケットによってアクセス許可信号がブロードキャストされる。CTSパケットは、実際のチャネル利得ではなく、時空間符号化ビームフォーマパラメータを提供する。ユーザがCTSパケットを受け取ると、選択されたユーザは、SIFS期間にわたって待機し、データパケットの送信を開始する。データパケットのプリアンブルにおいて送信されるべき直交トレーニングシーケンスは、CTSパケットにおける受信ユーザアドレスの順序に従って選択することができる。データ送信が終了すると、APは受信パケットをチェックする。次いで、SIFS期間の後にデータ送信が正常に行われると、そのユーザに受信確認(acknowledge)(ACK)が返される。割当てに使用されるチャネル状態情報はRTSパケットの受信時に推定され、この情報は、ドップラー効果によりデータ送信の際には一部無効となっている可能性がある。
この実施形態におけるAPは、同時にRTSパケットを送るユーザの数が受信アンテナの数を超えない場合には、RTSパケットを正常に受信することができるものと仮定する。すると、同時にサポートできる許可されたユーザの数Kは、Mr以下である。詳細には、許可されるユーザは、最小バックオフ期間を同時に選択するユーザである。衝突が発生する場合(RTSパケットを同時に送るユーザの数がMrを超えるときなど)、競合ウィンドウは、その最大値CWmaxに達するまで、再送信のたびに倍になる。さらに、パケット誤りが検出され、ACKが受信確認タイムアウト期間(ACKtimeout)内に受信されない場合にも、再送信が行われる。パケットが正常に送信されると、CWはCWminにリセットされる。
RTS送信の際には、送信側において従来の時空間符号化が用いられる。したがってAPでは、複数のRTSパケットを受信するためにブラインド検出が適用される。RTSパケットを正常に復号化すると、APは送信元を特定し、データ送信段階において使用される直交トレーニングシーケンスを送信元に知らせることができる。その結果、データフレームのプリアンブルにおいてチャネル状態情報が推定され、この情報により、マルチユーザ検出を用いて、受信側で複数のデータパケットを分離することが可能になる。
データパケット送信時の送信側と受信側の構成の一例を、図3と図4とにそれぞれ示している。周波数帯域はN個の副搬送波に分割されている。ユーザkのシリアル・データ・ストリームは、デマルチプレクサ302により複数のパラレル分岐(parallel branches)に変換される。1つの時空間符号化OFDMブロックを形成するために、連続した2つのOFDMシンボルを組み合わせる。割当て結果は、制御情報306として、APからCTSパケットによってモバイルユーザの受信機に送られる。各副搬送波に割り当てられるビット数および電力(power)に応じて、適応変調器は対応するQAM変調方式304を使用することができる。次いで、時空間符号化ビームフォーマ308が副搬送波ごとに適用される。その結果得られるシンボルは、逆高速フーリエ変換(IFFT)312によって時間領域サンプルに変換することができる。次いでガードインターバルが加えられ(314)、これらのサンプルは、アンテナ316により周波数選択フェージングチャネルを介してAPに送信される。
受信側(APなど)では、ガードインターバルが除去され(404)、サンプルは、FFTブロック406によって周波数領域に逆変換される。異なるユーザのチャネルおよび時空間符号化ビームフォーマを用いて、マルチユーザ検出408が適用されてマルチアクセス干渉(MAI)が抑えられ(suppress)、すべてのユーザの送信信号が一緒に推定される。副搬送波、ビット、電力の割当て情報410を使用してマルチユーザ検出が行われる
チャネル平均フィードバック(channel mean feedback)は、空間フェージングチャネルが、フィードバック上で調整された非ゼロ平均およびチャネル白色共分散を有するガウスランダム変数としてモデル化される場合に注目したものである。このチャネルモデルは、フィードバック遅延によって生じる失効したチャネル状態情報や、チャネル推定、予測またはフィードバック誤りによって生じる不確実なチャネル状態情報といった、様々な種類の部分的チャネル状態情報に対応することができる。
チャネル状態情報は、実施形態によっては完全に推定されるものと仮定でき、RTSパケットの受信時に得られる。しかし、RTSとデータパケットの時間差により、そのようなチャネル状態情報は、実際のチャネル情報と比べると一部失効した状態になる。その結果、少なくともいくつかの実施形態においては、一部失効したチャネル状態情報および関連した送信機の設計を想定する。具体的には、副搬送波nおよびユーザkについて、Mr×MtのMIMOチャネルは以下のようにモデル化される。
ただし、
はフィードバック情報Hf[n,k]が与えられた場合のH[n,k]の条件付き平均(conditional mean)であり、
は関連するゼロ平均摂動行列(zero-mean perturbation matrix)である。決定的なペア
は、一部失効したチャネル状態情報をパラメータ化するものであり、分散σε 2[n,k]はチャネル状態情報の品質を表している。異なる送信アンテナと受信アンテナとのペアの間の有限インパルス応答(finite impulse response:FIR)チャネル
が独立であり、hμv[k]におけるLタップ
が無相関であるとき、
となる。ただし、ξは、時間領域における実際のチャネルと推定されるチャネルとの間の相関係数であり、σh 2は、許可されたすべてのユーザのすべてのFIRチャネルの総エネルギーである。ドップラー効果を考慮すると、ξは時間差tΔによって正規化されるドップラー周波数fdに依存する。すなわち、ξ=J0(2πfdtΔ)である。ただし、J0(・)は第1種の0次ベッセル関数である。
通常、インフラストラクチャモードの802.11ベースの無線ネットワークでは、異なるユーザ間で情報交換が行われない。その結果、各ユーザは、他のモバイルとAPとのリンクを考慮せずに、時空間符号化ビームフォーマを独自のチャネルに従って独立に設計する。時空間符号化ビームフォーマが、各ユーザの送信機ごとに構成される。送信機の構成はどのユーザおよび副搬送波でも同様であるため、以下では、ただ1つのユーザkおよび副搬送波nについて説明する。しかし、複数のユーザおよび複数の副搬送波があることを理解されたい。簡単にするために、以下の考察では角括弧[n,k]を省略する。
図5は、時空間符号化ビームフォーマの構造を示している。変調されたシンボルs1およびs2を使用してアラモウティ(Alamouti)時空間行列が生成される。しかし、実施形態によっては、他の時空間ブロック符号方式も使用できることを理解されたい。割合δ1、δ2を用いた送信電力の分割により、第1の基礎ビーム(basis beam)のためのδ1Pと第2の基礎ビームのためのδ2Pが得られる。次いで、電力ロード(power-loaded)されたシンボルに、2つのビームフォーミングベクトル
および
でそれぞれ乗じる。変数
は、平均ビット誤り率(BER)の性能を最適化するように調整できる。d2は、コンステレーションのスケーリングされたユークリッド平方距離であり、これは、電力ロードPとロードされたビット数bの関数である。次いで、閾値d0 2を使用して目標である
が達成される。
複数のユーザが同じ副搬送波上で送信を行うことができ、重畳された信号は、受信側において、複数のアンテナを使用して分離することができる。副搬送波ごとに、受信側(APなど)は、異なるユーザからの送信された変調シンボルを推定しようとする。次いで、副搬送波の割当て情報を使用して、この副搬送波に割り当てられた対応するユーザが特定される。この送信側の設計では、アーキテクチャを、各シンボルがビームによって送信される時空間ブロック符号化(STBC)システムとみなすことができる。その結果、本来はマルチユーザSTBCシステムのために設計されたマルチユーザ検出法(MUD)を適用して、異なるユーザの送信信号を一緒に検出することができる。一実施形態では、最尤(ML)マルチユーザ検出が用いられ、これは、事後確率を最大にする最適な受信アーキテクチャである。ゼロフォーシング(ZF)、最小平均二乗誤差(MMSE)、並列干渉除去(PIC)、連続干渉除去(SIC)といった別のMUDも、受信側においてより低い複雑度で用いることができることを理解されたい。
前述のように、SDMAおよび同一チャネル干渉(CCI)の存在の背後にある課題は、リソース割当て問題の解決を難しくする。これらの問題に対処するために、グループ化の手法が用いられる。この手法は、すべてのユーザをグループに分割し、望ましくは、異なるグループの任意のユーザのペアの間で生じる干渉を小さくしようとするものである。
システムスループットを最大にするためにクロスレイヤ法を用いる。これを達成するために、副搬送波ごとにすべての許容される組み合わせの中から最適なユーザの組み合わせを選択することができ、ビット数および電力が、一部失効したチャネル状態情報に基づいて割当てられる。この割当ての戦略に関してユーザの分離の影響を調べる。このような割当ての戦略では、ユーザが同じ副搬送波を共用することを可能にする条件を示そうとする。その場合、リソース割当て問題は、媒体アクセス制御と物理層両方の問題を考慮することによって定式化することができる。
MIMO/OFDMシステムにおける割当ては、各副搬送波上のユーザの選択、ならびにユーザごとのビット数および電力の割り当てを含む。適切な割当ての戦略では、分離可能性の低いユーザが同じ副搬送波に割り当てられないようにする必要がある。というのは、その結果生じる大きな干渉がシステム容量を大幅に低減することになるからである。これを成し遂げて、割当て問題を扱いやすくするために、相互の干渉が実質的に回避されるように、ユーザの割り当てが各ユーザの分離可能性に従って動的に制御される。ユーザの分離可能性は、ユーザ間のチャネル行列の相関によって決定することができる。しかし、一部失効したチャネル状態情報を利用する。その結果、様々なチャネル相関での性能を、異なるチャネルフィードバック品質と共に調べる。
完全なチャネル状態情報の場合には、時空間符号化ビームフォーマは従来のビームフォーマになる。したがって、受信アンテナ重みベクトル
および
は、
および
の第1列ベクトルに等しくなる。チャネル相関は、受信アンテナ重みベクトルに依存し、以下のように定まる。
次に、各ユーザが互いに干渉し合わずに、各ユーザを同じ副搬送波に割り当てることのできる条件を定める。式4で定められるρの影響を検討する。
図6は、MLマルチユーザ検出受信機の性能を、式2で定められるチャネルフィードバック品質ξの様々な値の下でのρの関数として示している。具体的には、図6は、それぞれ、ξ=1(605、610)、ξ=0.8(615、620)、およびξ=0.6(625、630)におけるシングルユーザ限界(single user bound)とMLDとの各グラフを示している。シングルユーザビット誤り率(BER)の限界は、ξが減少すると増加する。他方、ρの値は、BER性能に重大な影響を及ぼす。さらに、マルチユーザ検出の方法を使用するBERがシングルユーザ限界にきわめて近いρの範囲は、ξが減少するに従って小さくなる。しかし、BER曲線は、より平滑になる。よって、ユーザを同じ副搬送波に割り当てることができるか否かを判断するために、ξとρの両方の値を考慮することができる。ξthとρthを閾値とする。ξ>ξthかつρ<ρthである場合には、同じ副搬送波において2ユーザが許容される。よって、チャネルフィードバック品質ξが低いとき、実際のチャネルの相関は、失効したチャネル情報が与えられた場合には保証されない。
この無線ネットワークシステムは、各ペアのユーザ間の相関が閾値ρthより低くなるように副搬送波の割り当てが制御されるため、干渉なしとみなすことができる。ρthの値は、チャネルフィードバック品質ξおよび受信側で使用されるマルチユーザ検出アーキテクチャに従って決定される。よって、ユーザの各組み合わせの許容度を定義することができる。各組み合わせはユーザの部分集合に相当する。したがって、合計2K通りの可能な組み合わせが生まれる。例えば、K=4であるとする。(0,0,0,0)から(1,1,1,1)まで合計16通りの組み合わせを得ることができる。各組み合わせは、対応するユーザがこの集合の要素であるか否かを値1または0により示したユーザの集合に対応する。組み合わせが許容されるのは、対応するユーザ部分集合においてρthより高い相関を有するユーザの組が見つからない場合である。チャネルフィードバック品質ξは、許容される組み合わせをチェックするための間接的なパラメータであり、ρthの値を決定する際に役割を果たす。具体的には、1i,nを、第n番目の副搬送波上の第i番目の組み合わせの許容度指数として定義する。すなわち、
である。
例えば、ρth=0.5である4ユーザのシナリオについて説明する。副搬送波n上の相関行列が、
である場合には、16,n=1である。これは、ユーザ2とユーザ4を含む集合を表す第6番目の組み合わせ(0,1,0,1)が許容されることを示唆している。同様に、112,n=0は、組み合わせ(1,0,1,1)が許容されないことを示唆している。というのは、ユーザ1とユーザ4を同じ副搬送波に割り当てることができないからである。
割当ては、ユーザのすべての許容される組み合わせを考慮することによって決定される。APがK人のユーザからのRTSパケットを正常に受信するものとする。目標は、データパケットが最小通信時間内に送信されるように、副搬送波、ビット数、電力を割当てることである。通常、伝送時間を最小化することは、データ転送速度を最大化することと等価である。物理層から見ると、この目的は、QoS要件および総電力制約条件PTotalが与えられた場合に、総データ転送速度を最大にすることに設定することができる。しかしこれは、ネットワークスタックの上位層の問題を考慮する場合には、該当しない場合もある。例えば、異なるユーザは異なる長さのパケットを有する可能性があり、この長さは、アプリケーションの特性によって決定される。データ伝送時間は、最大数のOFDMシンボルを使用するユーザによって決定される。そのような場合には、総データ転送速度を最大にしても、最小通信時間は短縮されない。その結果、各OFDMシンボル内の割当てデータ転送速度がユーザのパケット長に比例するような追加の制約条件が加えられることになる。その場合、数学的には、最適化問題を以下のように定式化することができる。
他の基本サービスセット(BSSs)(Basic Service Sets)または近隣のシステムへの干渉を制限し、同じ送信電力の条件下で異なる方式を比較するために、式7Bで総電力制約条件が与えられている。しかしこれは、割当てにおいて類似の方法を適用することにより、個別の電力制約条件の事例にも容易に適用できることを理解されたい。上記各式において、βi,nはユーザkのパケット長であり、以下のように定義される。
問題を扱いやすくするために、βi,nを、式7Aにおいて区間[0,1]内の実数になるように緩めることができる。実数値のβi,nは、第n番目の副搬送波上の第i番目の組み合わせの時間共用係数(time sharing factor)であると解釈することができる。具体的には、データフレームを送信するのに使用されるOFDMシンボルの数がNsである場合には、第i番目の組み合わせが、Nsβi,n個のOFDMシンボルの期間にわたり第n番目の副搬送波に割り当てられる。例えば、4ユーザと第1の副搬送波について考える。データフレームはNs=40個のOFDMシンボルを含む。さらに、第4番目の組み合わせ((0,0,1,1)、ユーザ3とユーザ4を含む)と第13番目の組み合わせ((1,1,0,0)、ユーザ1とユーザ2を含む)が、β4,1=0.4、β13,1=0.6でこの副搬送波を共用する場合、ユーザ3とユーザ4は、この副搬送波の最初の16個のOFDMシンボルを占め、この副搬送波の残りの24個のOFDMシンボルは、ユーザ1とユーザ2によって共用されることになる。他方、fk,i,n(Pk,i,n)は、割当て電力Pk,i,nが与えられた場合の、副搬送波n上の第i番目の組み合わせのユーザkの速度関数である。適応的M−QAMが使用されるものとし、目標ビット誤り率
および送信電力Pが与えられたとすると、各シンボル内で送信され得るビット数は以下のように近似される。
ただし、d0 2は次式によって計算される。
あるいは、δ2>0でd0 2が見つからない場合には、
である。簡潔に記すために、
とする。特定のユーザkおよび副搬送波nについて、γk,nは等価のチャネル条件を表す。その場合、速度関数fk,i,n(Pk,i,n)は以下のように得られる。
ただし、φiは第i番目の組み合わせに含まれるユーザの集合を表している。1i,nもfk,i,n(Pk,i,n)も送信側と受信側の構造に左右される。
式7Dにおける制約条件は、(K−1)個の独立した式(independent equalities)を含んでいる。代わりに、この制約条件はK個の従属した式(dependent inequalities)に置換することもできる。というのは、a1≦a2≦…≦aK≦a1である場合、当然、a1=a2=…=aKということになるからである。すなわち、
である。ただし、[・]Kは、1≦[・]K≦KであるKに基づくモジュラス(modulus)を表している。例えば、[−1]K=K−1、[0]K=K、[K+1]K=1である。
fk,i,n(Pk,i,n)は凹関数である。しかし、式7Aの目的関数βi,nfk,i,n(Pk,i,n)は、(βi,n,Pk,i,n)においては凹でない場合もある。したがって、ck,i,n=Pk,i,nβi,nである場合には、式7A〜7Dを以下のように書き換えることができる。
βi,nfk,i,n(ck,i,n/βi,n)は、βi,n∈[0,1]およびck,i,n≧0の範囲内では凹である。他方、1i,nは、目的関数の凹性を変化させない。ラグランジアン(Lagrangian)は以下のように得られる。
ただし、λとtnはそれぞれ式13Bと式13Cのラグランジュ乗数であり、ukは式13Dのカルーシュ・キューン・タッカー(Karush−Kuhn−Tucker)(KKT)乗数である。次いで、最適解(ck,i,n *,βi,n *)のためのKKT条件の集合が以下のように得られる。
ただし、ψnは第n番目の副搬送波における許容される組み合わせの集合を表す。
(λ,u1,u2,…uK)の値が与えられた場合には、(ck,i,n *,βi,n *)の最適解が得られる。しかし、(λ,u1,u2,…uK)の値は、式13B、式13D、式15D、式15EのKKT条件を満たすために調整される。
よって、一実施形態による反復手法では、(λ,u1,u2,…,uK)の値を以下のようにして得る。
ステップ1:KKT乗数をu1=u2=…=uK=0に、λを非常に小さな値になるように初期設定する。
ステップ2:(λ,u1,u2,…uK)の現在の値に基づき、式16〜23を使用して(ck,i,n *,βi,n *)の最適解を一時的に計算する。
ステップ3:式13Bに基づくKKT条件が満たされるか否かを調べる。満たされる場合には、次のステップに進む。満たされない場合には、λの値を調整し、式13Bの総電力制約条件が満たされるまで更新されたλの値を使用してステップ2を繰り返す。
ステップ4:式13D、式15D、式15Eに基づくKKT条件がすべて満たされるかどうかを調べる。満たされる場合には終了する。
1つまたは複数の条件が満たされない場合には、(u1,u2,…uK)の値を反復的に探索する。
式24に基づいて次のユーザに切り替えて、式13D、式15D、式15EにおけるKKT条件がすべて満たされるまで反復手順を繰り返す。
ステップ5:ステップ3およびステップ4を繰り返す。
ステップ4の二分探索の手順は、条件
を満たすべき
の値が見つからないときに行うことができる。その場合、探索は、
と
という2つの場合の間で変動し得る。というのは、これらの2つの組み合わせは、代替として、同じ副搬送波を使用することもできるからである。よって、これらの2つの組み合わせは、
という臨界値(critical value)が与えられた場合、この副搬送波上で同じ値のGを有する(式20参照)。そのような場合には、共用係数βi,nを用いて区間(0,1)内の値を取ることができる。具体的には、同じ副搬送波n゜を共用する2つの組み合わせi1とi2があるものとする。組み合わせi1だけが選択される場合には、結果として生じるユーザk゜およびユーザ[k゜+1]Kの1OFDMシンボル当たりの合計速度は、それぞれ、
と
で表される。代替として、組み合わせi2だけが選択される場合には、結果として生じる1OFDMシンボル当たりの合計速度は、
及び
となる。
OFDMシステムを、20MHz帯域にわたる64個の副搬送波を用いてシミュレートする。無線チャネルは、指数関数的な電力遅延プロファイルおよび300ナノ秒の二乗平均平方根(root mean square)(RMS)遅延拡散を有する6パスのレイリー(Rayleigh)フェージングチャネルとしてモデル化される。このシミュレーションでは、各モバイルが備えている送信アンテナの数Mtは2であり、APにおける受信アンテナの数Mrは4であるものとする。パケット誤りおよび再送信の確率を低く維持するために、目標
として10−6を選択する。(式2で定義された)フィードバック品質ξは、正規化されたドップラー周波数によって決定され、通常は0.8以上である。結果として、ξは送信側において0.8(fdtΔ=0.15)になると仮定され、したがって、シミュレーションのためにρth=0.4を設定する。同様に、パケット長(ペイロードおよび媒体アクセス制御ヘッダを含む)も、100バイトから1000バイトまでの間で一様に分散させる。
図7は、2つの他の方式に優るクロスレイヤ方式での1パケット当たりの平均OFDMシンボル数を示している。具体的には、図7は、クロスレイヤ法730と、物理層最適化720と、固定的割当て710との曲線を示している。4ユーザのシナリオをシミュレートする。比較に使用される第1の方式は、上位層におけるパケット問題を考慮せずに(例えば、最初の問題から式7Dの制約条件なしで)物理層から見た生データ転送速度を最大化するものである。この方式を物理層最適化と呼ぶ。第2の方式を固定的割当てと呼び、これは、周波数分割多元接続(FDMA)および従来のビームフォーミングに基づく固定的変調を用いるものである。従来のビームフォーミングは、δ1=1およびδ2=0を設定することにより得られる。他方、1パケット当たりのOFDMシンボル数は、データ伝送に使用されるOFDMシンボル数をこのデータフレームに含まれるパケット数で割ったものとして定められる。
各データフレームの期間(duration)はユーザによって決定されることを思い出していただきたい。4ユーザの事例を説明する。1副搬送波当たりの送信信号対雑音比(SNR)は、SNR=PTotal/(N・N0)として定義される。ただし、N0は雑音電力である。このシミュレーションでは、N0=1としても一般性を失うことはない。この図から、クロスレイヤ法によって使用されるOFDMシンボルの数は、対象のSNRの範囲全体にわたって他の2つの方式のOFDMシンボル数よりもはるかに少ないことが容易にわかる。よって、クロスレイヤ法は、常に、スループットを改善し、リソースをより効率よく利用することができる。固定的割当てまたは物理層最適化を使用すると、使用するOFDMシンボル数はSNRが小さな領域では無限大に増加する。というのは、固定的割当ては通常効率が悪く、低い総電力バジェットでは割当てゼロになる場合もあるからである。他方、物理層最適化の場合には、全ユーザのデータ転送速度の総和を最大にするために、不良なチャネル条件を有する一部のユーザがオフにされる場合もある。その結果、OFDMシンボル数は、これらのオフにされたユーザに左右され、したがって、無限大に近づく傾向がある。よって、単一層内の最適化は効率的でない場合がある。これに対して、クロスレイヤ法はより多くの利点を持っている。
異なる方式でのスループット性能をシミュレーションおよび/または実験によって調べる。これらのシミュレーションまたは実験では、レイリーフェージングは各データフレーム内において準定常的(quasi-stationary)であり、異なるデータフレーム間では独立であるものとする。20Ktユーザを有するシステムを使用し、同時にサポートされ得る最大ユーザ数をKmax=Mr=4とする。また、トラフィック飽和も想定する。バックオフ手順において、CWminは8に等しく、CWmaxは256に等しい。
一実施形態では、RTS、CTS、ACKを含む制御フレームの形式は、現在の802.11a規格に基づいて設計され、フレーム制御フィールド(2バイト)、期間フィールド(2バイト)、受信側アドレス(RA)フィールド(6バイト)、送信側アドレス(TA)フィールド(6バイト、RTSのみ)、およびフレーム・チェック・シーケンス(FCS、4バイト)からなる。しかし、制御フレームには他の形式も使用できることを理解されたい。MPRがサポートされるため、CTSおよびACKフレームが正常なRTS要求またはデータ伝送をノードに確認するためには、複数のRAフィールドが必要とされ得る。すべての制御フレームを、同じ速度(6Mbpsなど)で送信することも、または可変の速度で送信することもできる。このシミュレーションで使用する他のパラメータを表1に示す。しかし、これらのパラメータは単なる例示にすぎず、実施形態によっては他のパラメータ値も使用できることを理解されたい。
MPRおよび適応的リソース割当てがともに設計されているクロスレイヤ法とは対照的に、従来の無線システムではMPRも適応的リソース割当ても適用されない。これらの従前の方法を、それぞれ、MPR+固定的リソース割当て(FRA:fixed resource allocation)、MPRなし+動的リソース割当て(DRA:dynamic resource allocation)、MPRなし+FRAと呼ぶ。比較のために用いる別の方式は、APが、複数のRTSパケットを検出するが、適応的リソース割当てを用いてただ1つのユーザだけにCTSを送るものである。この方式を、MRSD(Multiple RTS Reception with Single Data Packet Transmission)と呼ぶ。図8は、SNRが5dBから30dBまで増加する際に、様々な方法によって達成される平均スループットを示している。具体的には、図8は、クロスレイヤ法810と、MPR+FRA820と、MRSD830と、MPRなし+DRA840と、MPRなし+FRA850との各曲線を示している。データパケットの正常な受信は、そのパケットのすべてのビットが正しく復号化された場合としている。
その場合、平均スループットは、ある時間単位(ミリ秒など)内に正常に受け取られた平均パケット数と定められる。このシミュレーションには、非符号化システムを想定している。クロスレイヤ法は、その他の方式と比べ、平均スループットに関して著しい改善を達成することができる。さらに、MPR+FRAは、低SNR範囲を除くほとんどの場合において、MRSDおよびMPRなし+DRAよりも性能がよい。よってMPRは、SNRが増加するに従って、DRAと比べて重要な役割を果たす。というのは、複数のユーザを一度にスケジュールすることによって、チャネルアクセス競合に必要とされるオーバーヘッドを著しく低減することができるからである。この図をよく見ると、さらに、MPRなし方式の平均スループットは、MPRを使用する方式と比べて、異なるSNRに関してより安定性を有することが示されている。他方、MPRなし+DRA方式とMPRなし+FRA方式との間のスループットの差は、高SNR範囲では小さくなる。
上記の実験では、20Ktユーザを有するシステムを使用した。異なるネットワークサイズの下で各方式の性能を求めるシミュレーションも行った。図9は、ネットワークにおけるユーザ数が5から100まで増加する際の異なる方式の平均スループットを比較している。このシミュレーションでは、15dBのSNRを想定した。図9は、クロスレイヤ法910と、MPR+FRA920と、MRSD930と、MPRなし+DRA940と、MPRなし+MPR+FRA950との各曲線を示している。クロスレイヤ法は、小規模のシステムでも大規模のシステムでもその他の方式より優れた性能を示している。加えて、MPRなし+FRAの方法はMPRなし+DRAときわめて類似した性能を有しており、ユーザ数Ktの増加と共に単調に減少している。これらの方式では特に、アクセスを求めて競合するユーザの数が増加したときに、より多くの衝突が発生する。したがって、より多くのリソースが無駄になる。
これと対照的に、クロスレイヤ法またはMPR+FRA方式のピークスループットは、最小ネットワークサイズでは達成されない。具体的には、クロスレイヤ法を使用した場合には、Kt=5からKt=30までスループットが増加することが示されている。というのは、リソースが効率よく利用され、ユーザ数が比較的小さいときにはマルチユーザダイバーシチが十分に活用されないからである。よって、クロスレイヤ法における最大スループットに対応するユーザ数は、MPR+FRA方式におけるユーザ数よりも大きい。他方、MRSDのスループットは、ユーザ数が異なっても基本的に不変のままである。というのは、マルチユーザダイバーシチ利得を利用することができず、複数のRTSの受信制御を使用することにより、ユーザ数が増加したときの衝突を低減させることができるからである。
前述の実験では、ネットワークにおけるトラフィック飽和を想定している。しかし、トラフィック到着モードに関しては、一般的な想定を行う方がより現実に即している。ここでは、パラメータrjの位置分布に従ってユーザjの待ち行列のパケットを生成する。よって、連続する2つのパケット間の到着時間の間隔は、指数分布に従う。rjは到着の強度または単位時間内のパケット到着レート(packet arrival rate)である。Ktユーザの各パケット到着プロセスは独立であるものとし、ネットワーク容量をηで表す。具体的には、システムを安定状態または平衡状態に置くために、
がηよりも大きくならないようにすべきである。
図10は、異なるパケット到着レートの下での平均パケット遅延を示している。パケット遅延は、パケットが到着した時刻からこのパケットのACKが受信されるまでの時間間隔として定義される。具体的には、図10は、SNR=15dBおよびKt=20のときのパケット遅延を示している。図10は、クロスレイヤ法1050と、MPR+FRA1040と、MRSD1030と、MPRなし+DRA1020と、MPRなし+FRA1010との各曲線を示している。一般性を失うことなく、rで表されるパケット到着レートは、すべてのユーザについて同じであると想定される。MPR+FRAを使用した場合には、rが0.18パケット/ミリ秒より大きくなると、システムは不安定になる(例えば、平均パケット遅延が時間の経過とともに無限に増加するなど)。MRSD、MPRなし+DRAおよびMPRなし+FRAの性能はさらに悪く、パケット到着レートが、それぞれ、0.15パケット/ミリ秒、0.13パケット/ミリ秒、0.12パケット/ミリ秒より低くならない限り、無限のパケット遅延を生じる。これとは対照的に、クロスレイヤ法を使用した場合の平均パケット遅延は、トラフィック負荷が大きいときには、その他の方式の平均パケット遅延より著しく小さい。具体的には、パケットが0.18パケット/ミリ秒のレートで到着するとき、この方法は、MPR+FRAと比べて60%の遅延低減を達成することができる。加えて、パケット到着レートが0.26パケット/ミリ秒を超えない限り、システムを安定状態に保つこともできる。しかも、図8に示す結果から当然ながら、この方法を使用した場合のネットワーク容量ηは、15dBのSNRでは約5.2パケット/ミリ秒になる。したがって、これにより、累積パケット到着レートKt・rがネットワーク容量ηより小さいときには、システムは安定状態にあるという説が確認できる。他方、トラフィック負荷が減少するにつれて、異なる方式間のパケット遅延の格差は次第に減少し、最終的には消失する。
異なるSNRの値が与えられた場合のこれらの方式の平均パケット遅延を求める。図11は、パケット到着レートr=0.14パケット/ミリ秒およびKt=20であるとした場合の平均パケット遅延の比較を示している。具体的には、図11は、クロスレイヤ法1150と、MPR+FRA1140と、MRSD1130と、MPRなし+DRA1110と、MPRなし+FRA1120との各曲線を示している。予期されたように、平均パケット遅延は、SNRが増加するにつれて減少し、クロスレイヤ法は、全SNR範囲にわたって他の方式より著しく優れた性能を示している。システムを安定させるために、クロスレイヤ法によれば、MPR+FRA、MRSD、MPRなし+DRA、MPRなし+FRAと比べて、それぞれ、5dB、6dB、11dB、14dBのSNR利得が得られる。さらに、トラフィック負荷が軽い場合にパケット遅延の差が減少する図9とは異なり、異なる方式の遅延性能は、高SNRの場合でさえも収束しないことが示されている。これは、MPRなしの方式と比べて、MPRは、衝突の確率を大幅に低減させ、トラフィック負荷があまり軽くないときのパケット遅延を改善することができるからである。
図12は、異なるパケット到着レートの下での異なる方式のスループットを示している。具体的には、図12は、クロスレイヤ法1250と、MPR+FRA1240と、MRSD1230と、MPRなし+DRA1220と、MPRなし+FRA1210との各曲線を示している。各方式は、システムスループットに重大な影響を及ぼすパケット到着レートの閾値を有する。パケット到着レートがこの閾値より低いときには、スループットはパケット到着レートが増加するに従って直線的に増加する。そうでない場合には、スループットは基本的に不変のままである。この現象は容易に理解することができ、これらの閾値は、システムが不安定になり、パケット遅延がこれらの臨界点において無限となる傾向にある図10から得られる。代替的には、これらの閾値は、ネットワーク容量(飽和状態において達成される最大システムスループットなど)をユーザ数で割ったものを使用して決定することもできる。
図13は、一実施形態による受信側における例示的なシステムを示している。この例では、受信機は複数の受信アンテナ1380と、複数の送信アンテナとを有している。システムは、ハードウェアまたはソフトウェアとして実施され得る様々なコンポーネントを有している。この例示のシステムには、送信要求コンポーネント1310と、送信パラメータコンポーネント1320と、受信準備完了コンポーネント1330と、データ受信コンポーネント1340と、広域ネットワークアクセスコンポーネント1350との5つのコンポーネントがある。
送信要求コンポーネント1310は、送信元から送信要求(RTS)パケットを受け取る。このパケットはチャネル状態情報を含んでいる。送信パラメータコンポーネント1320は、送信要求において提供されたチャネル状態情報に少なくとも一部は基づいて、通信時間を最小化する送信パラメータを決定する。受信準備完了コンポーネント1330は、決定された送信パラメータを用いて受信準備完了(CTS)パケットを生成し、送信要求を行った送信元にこれを送信する。データ受信コンポーネントは、送信パラメータを使用して複数の送信元から受け取ったデータを復号化する。復号データの中には、インターネットなどの広域ネットワークにデータを伝送するために、広域ネットワークアクセスコンポーネント1350により送信されるものもある。
前述の例示的なシステムを説明する際に、図14および図15のフローチャートを参照すると、開示された形態に従って実施され得る方法がよりよく理解できる。説明を簡単にするために、これらの方法を一連のブロックとして図示し、説明するが、特許請求の対象は各ブロックの順序によって制限されるものではなく、ブロックの中には、本明細書で図示し、説明する順序と異なる順序で、および/または他のブロックと同時に行われ得るものもあることを理解し、認めるべきである。フローチャートによって非連続の、すなわち分岐したフローが示されている場合には、それは、同じまたは類似の結果を達成する、各ブロックの他の様々な分岐、フローパス、順序が実施され得るものと理解することができる。さらに、以下で示す方法を実施するのに、必ずしも図示のすべてのブロックが必要とは限らない。
図14は、送信側のユーザ機器が実行する方法1400を示している。ステップ1405で、チャネルが空いているかどうか決定するためにチャネルが検知される。チャネルがアイドル状態にあるときには(ステップ1410)、送信側は、ステップ1415にて競合期間(contention period)を超えないランダムな期間にわたって待機する。ランダムな期間は擬似ランダム期間として得ることを理解されたい。ステップ1420で、受信側へ送信要求(RTS)フレームが送られる。このフレームは、アドレス情報およびチャネル状態情報を含んでいる。衝突が発生した場合には、競合期間が倍になり、ステップ1415およびステップ1420が繰り返される。最終的に、ステップ1430にて送信パラメータと共に受信側から受信準備完了フレームを受信する。ステップ1440にて送信パラメータに従ってデータが送信される。ステップ1445にて、本方法は引き続き、次のデータの送信を行う。
図15は、受信側の方法1500を示している。簡潔かつ明瞭にするために、この方法を単一の送信元との通信について示している。しかし、受信側は同時に複数の送信側とやりとりすることを理解されたい。
ステップ1505で、送信要求(RTS)フレームを受け取る。RTSパケットは、チャネル状態情報およびアドレス情報を含んでいる。ステップ1510にて、RTSパケット内のアドレス情報を使用するなどによって、送信元が特定される。ステップ1515で、特定された送信元に受信確認(ACK)が送信される。ステップ1520で、前述のステップ1〜5を実行するなどによって、物理層を効率よく使用するための送信パラメータが決定される。ステップ1525で、決定された送信パラメータとともに受信準備完了(CTS)フレームが送られる。ステップ1530で、送信元からデータを受け取る。
[ユーザ機器の例]
前述のように、本発明は、無線ネットワークにおいて、複数のアンテナを有する送信側または受信側として機能することが求められる任意の機器に適用できる。したがって、あらゆる種類のハンドヘルド式、携帯式などのコンピューティング機器およびコンピューティングオブジェクトを、本発明と関連して、すなわち、無線機器がデータを受信し、処理し、または記憶させるのに役立ち得るあらゆる場合において使用することが企図されていることを理解すべきである。したがって、以下の図16に示す汎用ユーザ機器は一例にすぎず、本発明は、無線ネットワークの相互運用性および相互作用を有するあらゆるコンピューティング機器を用いて実施できる。
前述のように、本発明は、無線ネットワークにおいて、複数のアンテナを有する送信側または受信側として機能することが求められる任意の機器に適用できる。したがって、あらゆる種類のハンドヘルド式、携帯式などのコンピューティング機器およびコンピューティングオブジェクトを、本発明と関連して、すなわち、無線機器がデータを受信し、処理し、または記憶させるのに役立ち得るあらゆる場合において使用することが企図されていることを理解すべきである。したがって、以下の図16に示す汎用ユーザ機器は一例にすぎず、本発明は、無線ネットワークの相互運用性および相互作用を有するあらゆるコンピューティング機器を用いて実施できる。
図16は、本発明が実施できる適切なコンピューティングシステム環境1600の一例を示している。しかし、上記から明らかなように、コンピューティングシステム環境1600は、適切なコンピューティング環境の一例にすぎず、本発明の用途または機能の範囲に関するいかなる限定も示唆するものではない。またコンピューティング環境1600は、例示的な動作環境1600に示した構成要素のいずれか1つまたはこれらの組み合わせに関連する依存関係または要件を有するものとも解釈されるべきではない。
図16を参照すると、本発明を実施する例示的なリモート機器は、コンピュータ1610としてユーザ機器を有している。コンピュータ1610の構成要素には、それだけには限られないが、処理ユニット1620と、システムメモリ1630と、システムメモリを含む様々なシステム構成要素を処理ユニット1620と接続するシステムバス1621が含まれている。システムバス1621は、様々なバスアーキテクチャのいずれかを使用したメモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、およびローカルバスを含む数種類のバス構造のいずれかとすることができる。
コンピュータ1610は、通常、様々なコンピュータ可読媒体を含んでいる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ1610がアクセスできる任意の利用可能な媒体とすることができる。例をあげると、それだけには限られないが、コンピュータ可読媒体には、コンピュータ記憶媒体および通信媒体が含まれる。コンピュータ記憶媒体には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、その他のデータといった情報の記憶のための任意の方法または技術で実施された揮発性と不揮発性の両方、取り外し可能と取り外し不能の両方の媒体が含まれる。コンピュータ記憶媒体には、それだけには限られないが、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリなどのメモリ、CD−ROM、ディジタル多用途ディスク(DVD)などの光ディスク記憶、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶などの磁気記憶デバイス、あるいは、所望の情報を記憶するのに使用することができ、コンピュータ1610からアクセスすることのできる他の任意の媒体が含まれる。通信媒体は、通常、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたはその他のデータを、搬送波やその他の搬送機構といった変調データ信号として実施するものであり、任意の情報受渡し媒体を含む。
システムメモリ1630は、読取り専用メモリ(ROM)および/またはランダム・アクセス・メモリ(RAM)といった揮発性および/または不揮発性メモリとしてコンピュータ記憶媒体を含み得る。基本入出力システム(BIOS)は、起動時などにおいてコンピュータ1610内の要素間で情報を転送するのに役立つ基本ルーチンを含んでおり、メモリ1630に記憶することができる。メモリ1630は、通常、処理ユニット1620から即座にアクセスすることができ、および/または処理ユニット1620によって現在処理されているデータおよび/またはプログラムモジュールも含む。例をあげると、それだけに限らないが、メモリ1630は、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、その他のプログラムモジュール、およびプログラムデータも含み得る。
またコンピュータ1610は、他の取り外し可能または取り外し不能、揮発性または不揮発性コンピュータ記憶媒体を有していてもよい。例えば、コンピュータ1610は、取り外し不能な不揮発性磁気媒体との間で読取りまたは書込みを行うハード・ディスク・ドライブ、取り外し可能な不揮発性磁気ディスクとの間で読取りまたは書込みを行う磁気ディスクドライブ、および/または、CD−ROMなどの光メディアといった取り外し可能な不揮発性光ディスクとの間で読取りまたは書込みを行う光ディスクドライブを含むことができる。例示的な動作環境において使用され得る他の取り外し可能または取り外し不能、揮発性または不揮発性コンピュータ記憶媒体には、それだけには限られないが、磁気テープカセット、フラッシュ・メモリ・カード、ディジタル多用途ディスク、ディジタル・ビデオ・テープ、ソリッドステートRAM、ソリッドステートROMなどが含まれる。ハード・ディスク・ドライブは通常、インターフェースなどの取り外し不能メモリインターフェースを介してシステムバス1621に接続されており、磁気ディスクドライブまたは光ディスクドライブは通常、インターフェースなどの取り外し可能メモリインターフェースによってシステムバス1621に接続されている。
ユーザは、キーボードや、一般にマウス、トラックボール、タッチパッドと呼ばれるポインティングデバイスといった入力装置を介してコンピュータ1610にコマンドおよび情報を入力することができる。他の入力装置には、マイクロホン、ジョイスティック、ゲームパッド、衛星パラボラアンテナ、スキャナなどが含まれる。上記その他の入力装置は、多くの場合、ユーザ入力1640およびシステムバス1621に接続された(1つまたは複数の)関連するインターフェースを介して処理ユニット1620に接続されるが、パラレルポート、ゲームポート、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)といった他のインターフェースおよびバス構造によって接続することもできる。またシステムバス1621には、グラフィックスサブシステムが接続されていてもよい。またシステムバス1621には、出力インターフェース1650といったインターフェースを介してモニタや別の種類の表示装置も接続されており、出力インターフェース1650はさらにビデオメモリとやりとりすることができる。また、モニタ以外に、コンピュータは、スピーカやプリンタといった他の周辺の出力装置を含んでいてもよく、これらの装置は出力インターフェース1650を介して接続できる。
コンピュータ1610は、リモートコンピュータ1670などの1つまたは複数の他のリモートコンピュータへの論理接続を使用した分散環境において動作することができる。これらのリモートコンピュータはさらに、機器1610とは異なる機能を有することもできる。リモートコンピュータ1670は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークPC、ピアデバイスまたは他の一般のネットワークノード、あるいは他の任意のリモートメディア消費機器または伝送機器とすることができ、コンピュータ1610に関して前述した各要素のいずれかまたは全部を含み得る。図16に示した論理接続は、無線ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)といったネットワーク1671を含むが、他のネットワークまたはバスを含んでいてもよい。
コンピュータ1610は、複数のアンテナを有するネットワークインターフェースまたはアダプタを介して無線LAN1671に接続されている。WANネットワーク環境で使用される場合には、コンピュータ1610は通常、モデムといった通信コンポーネント、またはインターネットなどのWANを介して通信を確立する他の手段を有している。モデムなどの通信コンポーネントは、内蔵でも外付けでもよく、入力1640のユーザ入力インターフェース、または他の適切な機構を介してシステムバス1621に接続できる。ネットワーク環境では、コンピュータ1610に関連して示すプログラムモジュール、またはその一部分が、リモート記憶装置に記憶されていてもよい。
また、本発明の方法および装置は、電気配線またはケーブル布線や、光ファイバや、他の任意の形の伝送によるものなど、何らかの伝送媒体を介して伝送されるプログラムコードとして実現される通信によって実施されてもよく、その場合、プログラムコードが受け取られ、EPROM、ゲートアレイ、プログラマブル論理回路(PLD)、クライアントコンピュータなどといったマシンにロードされ、実行されるときに、このマシンは、本発明を実施する装置になる。汎用プロセッサ上で実施されると、プログラムコードは、プロセッサと組み合わさって、本発明の機能を呼び出すように動作する固有の装置を提供する。加えて、本発明と関連して使用される記憶技術はいずれも、常に、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせとすることができる。
さらに、開示の発明は、標準的プログラミングおよび/または工学的技法を使用して、コンピュータまたはプロセッサベースの機器を、本明細書に詳述した態様を実施するように制御するためのソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはこれらの任意の組み合わせを製造するシステム、方法、装置、または製造品として実施することができる。「製造品(article of manufacture)」(あるいは、「コンピュータプログラム製品(computer program product)」)という用語は、本明細書で使用する場合、任意のコンピュータ可読デバイス、搬送波または媒体からアクセスすることのできるコンピュータプログラムを包含するものである。例えば、コンピュータ可読媒体には、それだけに限らないが、磁気記憶デバイス(ハードディスク、フロッピー(登録商標)ディスク、磁気ストリップなど)、光ディスク(コンパクトディスク(CD)、ディジタル多用途ディスク(DVD)など)、スマートカード、フラッシュメモリ・デバイス(カード、スティックなど)が含まれ得る。加えて、搬送波を用いて、電子メールを送受信する際や、インターネットやローカル・エリア・ネットワーク(LAN)といったネットワークにアクセスする際に使用されるようなコンピュータ可読電子データを搬送することができることも知られている。
前述のシステムは、複数のコンポーネント間の対話に関連して説明されている。このようなシステムおよびコンポーネントは、それらのコンポーネントもしくは指定の下位コンポーネント、指定のコンポーネントもしくは下位コンポーネントの一部、および/または追加のコンポーネント、ならびにこれらの様々な組換えまたは組み合わせによるコンポーネントを含み得ることが理解できる。また、下位コンポーネントは、親コンポーネント内に含まれるのではなく、他のコンポーネントと通信可能な状態で結合されたコンポーネントとして実施することもできる。加えて、1つまたは複数のコンポーネントが、集約的機能を提供する単一のコンポーネントに組み合わされてもよく、複数の別々の下位コンポーネントに分割されてもよく、統合機能を提供するために、管理層などの任意の1つまたは複数の中間層を設けて、そのような下位コンポーネントが通信可能な状態で結合されてもよいことにも留意すべきである。また、本明細書で示すコンポーネントはいずれも、本明細書では具体的に示さないが、当分野の技術者には公知の1つまたは複数の他のコンポーネントとやりとりしてもよい。
以上、本発明を様々な図の好ましい実施形態との関連で説明したが、他の類似の実施形態が使用されてもよく、本発明から逸脱することなく本発明と同じ機能を実施するために、前述の各実施形態への改変および追加を行うこともできることを理解すべきである。
例示した実施形態は、本発明を、IEEE802.11のようなシステムといった特定のネットワークの状況において利用することに言及しているが、本発明はそれだけに限定されるものではなく、マルチパケット受信の媒体アクセス制御およびリソース割当ての方法を提供するためにどんな無線ネットワークにおいても用いることができる。特に、この技法は、無線パーソナル・エリア・ネットワーク、無線メトロポリタン・エリア・ネットワーク、無線広域ネットワークといった様々なサイズの無線ネットワークにおいて用いることができる。さらに本発明は、複数の処理チップまたは処理装置において、またはこれらにまたがって実施することもできる。したがって、本発明は、どんな1つの実施形態にも限定されるべきでなく、添付の特許請求の範囲による広さおよび範囲を有するものとして解釈されるべきである。
Claims (20)
- マルチパケット受信無線ネットワークにおいてデータを送信する方法を実行するコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
チャネルを検知して、マルチパケット受信ネットワーク内に保留中の送信があるか否かを決定するステップと、
前記チャネルが第1の所定の期間を超える期間にわたってアイドル状態にある場合には、所定の初期の競合ウィンドウを超えないランダムな期間にわたり待機して、送信要求制御フレームを送信するステップと、
ある受信機から受信準備完了制御フレームを受信した場合には、第2の所定の期間にわたり待機して、前記受信準備完了制御フレームによって指定されるパラメータに基づいて前記データを送信するステップと
を含む、コンピュータ可読媒体。 - 前記受信準備完了フレームにより指定されるパラメータに基づいてデータを送信するステップは、時空間符号化OFDMブロックを形成することによって前記データを送信するステップを含むものであり、前記時空間符号化OFDMブロックは、前記パラメータの一部として指定される連続した2つのOFDMシンボルを組み合わせることによって形成されるものである、請求項1に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記方法は、送信要求が行われたときに衝突が発生すると、
前記競合ウィンドウを倍にするステップと、
前記第1の所定の期間を超える期間にわたって前記チャネルがアイドル状態となるのを待機するステップと、
倍となった競合ウィンドウを超えないランダムな期間にわたり待機するステップと、
送信要求制御フレームを送信するステップと
をさらに含むものである、請求項1に記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記方法は、送信要求制御フレームを正常に送信すると、前記競合ウィンドウを前記初期の競合ウィンドウにリセットするステップをさらに含む、請求項3に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記方法は、受信確認タイムアウト期間内に受信側から受信確認を受け取らない場合には、送信要求制御フレームを再送信するステップをさらに含むものである、請求項1に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記無線ネットワークは、無線ローカル・エリア・ネットワークまたはMIMO無線ネットワークの少なくともいずれかである、請求項1に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記受信側が複数の受信アンテナを有する無線アクセスポイントである、請求項1に記載のコンピュータ可読媒体。
- マルチパケット受信無線ネットワークにおいて物理層を効率的に利用するための方法であって、
受信側において複数の受信アンテナのうちの1つを介して受信した複数の送信要求フレームのそれぞれについて、
前記送信要求に関連付けられた送信元を特定するステップと、
特定された送信元へ受信確認を返すステップと、
マルチパケットの受信に際して前記物理層を効率よく利用するための送信パラメータを決定するステップと、
決定された送信パラメータと共に受信準備完了フレームを特定された送信元へ送信するステップと
を含む方法。 - 前記決定された送信パラメータと共に受信準備完了フレームを送信するステップは、送信に際して使用するOFDMブロックと共に受信準備完了フレームを送信するステップを含むものである、請求項8に記載の方法。
- 前記決定された送信パラメータと共に受信準備完了フレームを送信するステップは、副搬送波、ビット、電力の割当て情報と共に受信準備完了フレームを送信するステップを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記受信側が無線アクセスポイントである、請求項8に記載の方法。
- 前記無線ネットワークがMIMO無線ローカル・エリア・ネットワークである、請求項8に記載の方法。
- 前記マルチパケットの受信に際して物理層を効率よく利用するための送信パラメータを決定するステップは、データ送信に要する通信時間を低減するために、副搬送波、ビット、電力の割当て情報を決定するステップを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記送信側はSIMO機器である、請求項8に記載の方法。
- 複数の送信側から送信されたデータを受信するステップと、
決定されたパラメータを用いて各送信側から送信されたデータを復号化するステップと
をさらに含む請求項8に記載の方法。 - MIMOベースの無線ローカルネットワークにおいて物理層を効率的に利用するためのシステムであって、
複数の受信アンテナと、
複数の送信アンテナと、
チャネル状態情報を含んだ送信要求フレームを送信側から受け取る送信要求コンポーネントと、
前記送信要求により提供されたチャネル状態情報に少なくとも一部は基づいて、通信時間を最小化する送信パラメータを決定する送信パラメータコンポーネントと、
決定された送信パラメータを用いて受信準備完了フレームを生成し、前記送信要求を行った送信側へ前記受信準備完了フレームを送信する受信準備完了コンポーネントと
を備えたシステム。 - 各々が複数の送信アンテナを有しており、送信要求を生成する送信側として動作する複数のユーザ機器をさらに備えた請求項16に記載のシステム。
- 各受信側が、決定された送信パラメータに基づいて前記受信側へ送信されたデータを復号化するデータ受信コンポーネントをさらに備えている、請求項16に記載のシステム。
- 各受信側が、復号化されたデータを広域ネットワークに伝送する広域ネットワークアクセスコンポーネントをさらに備えている、請求項18に記載のシステム。
- 前記送信パラメータが、副搬送波、ビット、電力の割当て情報を含む、請求項16に記載のシステム。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011015399A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Ntt Docomo Inc | 端末を選択する装置および方法 |
JP2013537739A (ja) * | 2010-07-20 | 2013-10-03 | インテル コーポレイション | マルチユーザ伝送のためのメディアアクセス手法 |
WO2016072001A1 (ja) * | 2014-11-06 | 2016-05-12 | 富士通株式会社 | 無線通信システム、基地局、端末および処理方法 |
Families Citing this family (62)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8189621B2 (en) | 2006-05-12 | 2012-05-29 | Microsoft Corporation | Stack signaling to application with lack of requested bandwidth |
US8144793B2 (en) | 2006-12-12 | 2012-03-27 | Microsoft Corporation | Cognitive multi-user OFDMA |
US7929623B2 (en) * | 2007-03-30 | 2011-04-19 | Microsoft Corporation | FEC in cognitive multi-user OFDMA |
US7970085B2 (en) | 2007-05-08 | 2011-06-28 | Microsoft Corporation | OFDM transmission and reception for non-OFDMA signals |
US8374130B2 (en) * | 2008-01-25 | 2013-02-12 | Microsoft Corporation | Orthogonal frequency division multiple access with carrier sense |
KR101423033B1 (ko) * | 2008-02-01 | 2014-07-28 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 무선통신시스템에서 데이터 전송 장치 및 방법 |
US8045574B2 (en) * | 2008-02-27 | 2011-10-25 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Contention protocols for wireless medium access in communication networks |
KR101452504B1 (ko) * | 2008-06-18 | 2014-10-23 | 엘지전자 주식회사 | Vht 무선랜 시스템에서의 채널 접속 방법 및 이를지원하는 스테이션 |
US8670395B2 (en) * | 2008-06-26 | 2014-03-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | System and method for priority driven contention scheme for supporting enhanced QoS in a wireless communication network |
US8824495B2 (en) * | 2008-07-02 | 2014-09-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | System and method for reservation of disjoint time intervals in wireless local area networks |
KR100988145B1 (ko) * | 2008-10-23 | 2010-10-18 | 주식회사 팬택 | 다중 사용자 다중 입출력 기반의 무선랜 시스템에서 경쟁 시간 구간의 최소값을 결정하는 장치 및 방법 |
EP2359663B1 (en) * | 2008-11-21 | 2016-10-19 | InterDigital Patent Holdings, Inc. | Method and apparatus for multiple carrier utilization in wireless communications |
US8295167B2 (en) * | 2009-02-23 | 2012-10-23 | Cox Communications, Inc. | Mitigating network impairments |
US8989106B2 (en) * | 2009-02-27 | 2015-03-24 | Qualcomm Incorporated | Methods and apparatuses for scheduling uplink request spatial division multiple access (RSDMA) messages in an SDMA capable wireless LAN |
JP2010252049A (ja) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Sony Corp | 通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システム |
ES2727573T3 (es) | 2009-10-28 | 2019-10-17 | Electronics & Telecommunications Res Inst | Método de ahorro de energía en sistema de comunicación inalámbrica |
US8434336B2 (en) | 2009-11-14 | 2013-05-07 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for managing client initiated transmissions in multiple-user communication schemes |
TW201125312A (en) * | 2010-01-11 | 2011-07-16 | Ralink Technology Corp | Wireless transmission method for spatial division multiple access system |
US8406175B2 (en) * | 2010-02-19 | 2013-03-26 | Raytheon Bbn Technologies Corp. | Carrier sense multiple access (CSMA) protocol with multi-packet reception (MPR) in a wireless ad hoc network |
US8259745B2 (en) * | 2010-03-29 | 2012-09-04 | Intel Corporation | Enhanced carrier sensing for multi-channel operation |
JP2011217234A (ja) * | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Advanced Telecommunication Research Institute International | 無線通信システム |
CN102859895B (zh) | 2010-04-19 | 2015-07-08 | 三星电子株式会社 | 用于mu-mimo无线网络中的多用户传输机会的方法和系统 |
CN102291218B (zh) * | 2010-06-21 | 2016-06-15 | 夏普株式会社 | 信道状态信息反馈资源分配方法和信道状态信息反馈方法 |
US8953578B2 (en) | 2010-06-23 | 2015-02-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and system for contention avoidance in multi-user multiple-input-multiple-output wireless networks |
US9232543B2 (en) | 2010-07-07 | 2016-01-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and system for communication in multi-user multiple-input-multiple-output wireless networks |
US9131395B2 (en) * | 2010-09-08 | 2015-09-08 | Broadcom Corporation | Acknowledgment and/or receiver recovery mechanisms for scheduled responses within multiple user, multiple access, and/or MIMO wireless communications |
JP6032754B2 (ja) | 2010-10-01 | 2016-11-30 | フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ | 無線ネットワークでデータパケット送信をスケジューリングするデバイス及び方法 |
EP2437428A1 (en) | 2010-10-01 | 2012-04-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device and method for load balancing for data packet transmissions in wireless networks |
US8917743B2 (en) * | 2010-10-06 | 2014-12-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and system for enhanced contention avoidance in multi-user multiple-input-multiple-output wireless networks |
WO2012065278A1 (en) * | 2010-11-15 | 2012-05-24 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Two-dimensional ue pairing in mimo systems |
CN102395147B (zh) * | 2011-08-26 | 2014-04-09 | 上海交通大学 | 基于自适应退避窗和退避速度的节点优化接入方法 |
US9143274B2 (en) * | 2011-10-31 | 2015-09-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Traffic backfilling via network coding in a multi-packet reception network |
CN102368858B (zh) * | 2011-12-07 | 2014-03-26 | 广州市香港科大霍英东研究院 | 一种有效数据与协调信息并行传输的方法 |
US9807733B2 (en) * | 2012-01-19 | 2017-10-31 | Silver Spring Networks, Inc. | Transceiver hopping communications system |
US9584179B2 (en) | 2012-02-23 | 2017-02-28 | Silver Spring Networks, Inc. | System and method for multi-channel frequency hopping spread spectrum communication |
CN108650715B (zh) * | 2012-06-19 | 2022-04-15 | 韩国电子通信研究院 | 无线局域网系统的基于时隙的信道接入控制装置和方法 |
US9232502B2 (en) | 2012-10-31 | 2016-01-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and system for uplink multi-user multiple-input-multiple-output communication in wireless networks |
KR101402932B1 (ko) * | 2012-12-12 | 2014-06-02 | 서울대학교산학협력단 | Mu-mimo 네트워크의 충돌 해결 방법 및 이를 이용한 mu-mimo 네트워크의 랜덤 액세스 방법 |
US9369247B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-06-14 | Blackberry Limited | Simultaneously accessing shared resources |
US9419752B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-08-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Transmission opportunity operation of uplink multi-user multiple-input-multiple-output communication in wireless networks |
CN104219735A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 中国电信股份有限公司 | 基于多包接收的无线传感网媒体接入控制方法与通信系统 |
FR3008266B1 (fr) * | 2013-07-03 | 2015-08-07 | Commissariat Energie Atomique | Procede et systeme d'acces multiple avec multiplexage frequentiel de requetes d'autorisation d'envoi de donnees |
US9419777B2 (en) * | 2013-07-15 | 2016-08-16 | Zte Corporation | Full duplex operation in a wireless network |
US9295074B2 (en) | 2013-09-10 | 2016-03-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Acknowledgement, error recovery and backoff operation of uplink multi-user multiple-input-multiple-output communication in wireless networks |
US9787333B2 (en) * | 2013-09-13 | 2017-10-10 | Hewlett Packard Enterprise Development Lp | Subcarrier power reallocation |
KR101516271B1 (ko) * | 2013-11-14 | 2015-05-04 | 광주과학기술원 | 무선통신시스템 및 무선통신시스템의 패킷통신방법 |
US9912463B2 (en) * | 2013-12-13 | 2018-03-06 | Zte Corporation | Full duplex transmission setup and release mechanism |
ES2855125T3 (es) * | 2014-01-27 | 2021-09-23 | Huawei Tech Co Ltd | Método y aparato de contienda de canales |
KR101901450B1 (ko) * | 2014-03-11 | 2018-09-21 | 엘지전자 주식회사 | 무선랜에서 프레임을 전송하는 방법 및 장치 |
KR20150106582A (ko) * | 2014-03-12 | 2015-09-22 | 삼성전기주식회사 | 무선 통신 단말 장치, 무선 통신 시스템 및 그 방법 |
US10038543B2 (en) | 2014-07-01 | 2018-07-31 | Mediatek Singapore Pte. Ltd. | Many to one communications protocol |
ES2965865T3 (es) * | 2014-08-19 | 2024-04-17 | Ericsson Telefon Ab L M | Prevención de colisiones con transmisión sincronizada |
US10153873B2 (en) * | 2014-08-20 | 2018-12-11 | Newracom, Inc. | Physical layer protocol data unit format applied with space time block coding in a high efficiency wireless LAN |
WO2016060791A1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-04-21 | Daniel Joseph Lyons | Simultaneous communication with multiple wireless communication devices |
US9954754B2 (en) | 2014-10-31 | 2018-04-24 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Random access method and terminal supporting the same |
US10575284B2 (en) * | 2014-12-26 | 2020-02-25 | Newracom, Inc. | Systems and methods for multi-user transmission |
WO2016129932A1 (ko) | 2015-02-10 | 2016-08-18 | 주식회사 윌러스표준기술연구소 | 복수의 채널을 이용하는 무선 통신 방법 및 무선 통신 단말 |
CN104601213B (zh) * | 2015-02-12 | 2018-01-30 | 郑州大学 | Mu‑miso无线携能通信系统的鲁棒构造方法 |
KR101754527B1 (ko) * | 2015-03-09 | 2017-07-06 | 한국항공우주연구원 | 패킷 부호화 장치 및 방법 |
US10159093B2 (en) | 2015-08-25 | 2018-12-18 | Qualcomm Incorporated | Access point (AP) controlled uplink RTS/CTS configuration and disablement |
US10440723B2 (en) * | 2017-05-17 | 2019-10-08 | Cisco Technology, Inc. | Hierarchical channel assignment in wireless networks |
CN115715013A (zh) * | 2021-08-17 | 2023-02-24 | 华为技术有限公司 | 通信方法及相关装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100754722B1 (ko) * | 2004-05-12 | 2007-09-03 | 삼성전자주식회사 | 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보를 이용한 데이터송수신 장치 및 방법 |
US20070076812A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Broadcom Corporation | Technique to provide proprietary MIMO format in a product and ability to support a new standard when the new standard is developed |
-
2007
- 2007-10-01 US US11/865,477 patent/US20090086706A1/en not_active Abandoned
-
2008
- 2008-09-19 KR KR1020107007198A patent/KR20100065355A/ko not_active Application Discontinuation
- 2008-09-19 WO PCT/IB2008/003827 patent/WO2009098541A2/en active Application Filing
- 2008-09-19 JP JP2010527570A patent/JP2011517860A/ja not_active Withdrawn
- 2008-09-19 CN CN200880109820A patent/CN101828416A/zh active Pending
- 2008-09-19 EP EP08872226.9A patent/EP2196052A4/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011015399A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Ntt Docomo Inc | 端末を選択する装置および方法 |
JP2013537739A (ja) * | 2010-07-20 | 2013-10-03 | インテル コーポレイション | マルチユーザ伝送のためのメディアアクセス手法 |
WO2016072001A1 (ja) * | 2014-11-06 | 2016-05-12 | 富士通株式会社 | 無線通信システム、基地局、端末および処理方法 |
RU2660463C1 (ru) * | 2014-11-06 | 2018-07-06 | Фудзицу Лимитед | Система беспроводной связи, базовая станция, терминал и способ обработки |
US10517117B2 (en) | 2014-11-06 | 2019-12-24 | Fujitsu Limited | Wireless communications system, base station, terminal, and processing method |
US11219066B2 (en) | 2014-11-06 | 2022-01-04 | Fujitsu Limited | Wireless communications system, base station, terminal, and processing method |
Also Published As
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