JP2012029283A - 効率的無線送信機会ハンドオフ - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な送信機会（ＴＸＯＰ）ハンドオフを用いて無線ネットワーク内のオーバヘッドを減少させる回路、方法、装置を提供する。
【解決手段】ハンドオフはＨＴ制御又は他の適当なフィールドのようなＱｏＳフレームにおける一つまたはそれ以上のビットを設定することにより行われる。ハンドオフに対して許可ステーションにより多くの条件が設定される。例えば、ＴＸＯＰハンドオフを受けたステーションがデータをどこへ送信するか、残りのＴＸＯＰを受けたステーションが何をできるか、または受信ステーションによってどの形式のデータを送信できるか、などの条件が設定される。これらの条件は色々な論理の組み合わせによって組み合わされ、または除外される。
【選択図】図７

Description

本発明は、無線ネットワークのチャネル使用の改良に係り、特に無線ネットワークの効率的無線送信機会ハンドオフおよび他の高スループット改善に関する。

無線ネットワークにおけるバンド幅の拡大に対する要求はこの数年に亘って止むことが無く続き、弱まる兆しを見せない。幸いにしてカリフォルニアのパロ・アルト(Palo Alto)のエアゴ・ネットワークス(Airgo Networks)社がこの要求に対応するための製品を開発した。事実上、この製品は重要な入り口に到達した。エアゴ社が開発したネットワークは家庭用ビデオストリーミングや他の高データレートのアプリケーションに必要な１００Ｍビットのデータレートを初めて達成した。この様な驚くべきデータレートを達成するために、従来の回路技術を超える重要な改良が行われた。

この重要な改良の一つが無線プロトコルに必要なオーバヘッドの減少である。オーバヘッドを減少させるために必要な一つの関門が、無線ネットワーク内の一つ又はそれ以上のステーションによる無線媒体に対するアクセスの競争により生じる時間的な無駄である。

無線ネットワーク内での衝突を避けるために、データ送信を行うステーションに対してネットワークに空きが生じた直後の送信は許可されない。データ送信が必要なステーションは可能な時間のセットから不作為に選択された所定時間だけ待機するように要求される。この時間が経過したときにチャネルがまだ空いていれば、そのステーションはデータ送信ができる。この方法はチャネル争いと称される。

この待機時間は無駄な時間であり、その時間はデータ送信に全く使用されない。従って、このようなチャネル争いを減少させる回路、方法、および装置が求められる。これらの回路、方法、及び装置は更に従来の装置を含むネットワーク内で互換的に用いられることが望ましい。例えば、媒体上の無駄時間を減少させる新しいプロトコルを、この媒体を従来の１１ａ/ｂ/ｅ/ｉ/ｇ ＷＬＡＮ(wireless ＬＡＮ)装置と共用するＨＴ ＷＬＡＮ
(high-throughput wireless ＬＡＮ)装置に用いることができる。従って、現存するネットワーク、特に現在の８０２．１１ネットワークにおいて新しい効率的なプロトコルを制御する信号処理機構を提供する回路、方法、装置が更に求められている。

本出願は、２００５年３月１８日に出願された米国特許仮出願番号６０／６６３，５６７号の利益を主張する。

図１は本発明の一実施形態の無線ネットワークのブロック図を示す。 図２は本発明の一実施形態の無線ネットワーク内に伝送されるデータのタイミング図を示す。 図３は本発明の一実施形態による送信機会ハンドオフを示すタイミング図を示す。 図４は無線ネットワーク内のステーション間の送信機会の移転を示す。 図５Ａは本発明の一実施形態による送信機会の移転を示す。 図５Ｂは本発明の一実施形態による送信機会の移転を示す。 図５Ｃは本発明の一実施形態による送信機会の移転を示す。 図６は本発明の一実施形態による送信機会ハンドオフを示すフローチャート。 図７は本発明の一実施形態によるサービスデータフレームの質を示す。 図８は本発明の一実施形態によるＨＴ制御フィールドを示す。 図９は本発明の他の実施形態による送信機会ハンドオーバ制御形式の例を示す。 図１０Ａは本発明の他の実施形態に用いられる制御形式のいくつかを示す。 図１０Ｂは本発明の他の実施形態に用いられる制御形式のいくつかを示す。 図１０Ｃは本発明の他の実施形態に用いられる制御形式のいくつかを示す。 図１１は本発明の更に他の実施形態による送信機会ハンドオフデータフロー制御形式を示す。 図１２は本発明の他の実施形態に用いられる他の高スループット制御フィールドを示す。 図１３は本発明の他の実施形態による他の高スループット制御フィールドの例を示す。 図１４は本発明の他の実施形態において、受信通知要求、増強ブロック受信通知、ＴＸＯＰハンドオフが用いられたときのチャネル使用の利得を示す。 図１５はアクセスポイントからＩＰデータを介して音声を送信する３つのステーションを示す。 図１６は本発明の他の実施形態において第一、第二送信機会の間におけるデータ送信を示す。 図１７は本発明の他の実施形態において送信開始者と送信応答者との間の改良されたデータ送信を示す。 図１８は本発明の他の実施形態による送信開始者と送信応答者との間のデータ送信を示す。

この発明の実施形態により、効率的な送信機会（ＴＸＯＰ）ハンドオフを用いて無線ネットワーク内のオーバヘッドを減少させる回路、方法、装置を提供する。これらのハンドオフは現在のＴＸＯＰの間でアクセスの争いの発生を減少させる。この発明の実施形態において、一つまたはそれ以上のフレームまたはパケット内において一つ又はそれ以上のフィールド内の一つまたはそれ以上のビットを用いてＴＸＯＰが送信される。この発明の特定の実施形態においては、サービス品質（ＱｏＳ）フレーム内のビットを用いてＴＸＯＰが送信される。特に、ＱｏＳフレーム内の高スループット（ＨＴ）制御フィールド内のビットがＴＸＯＰハンドオフを示すようにセットされるが、他の形式のフレームまたはパケット内のＨＴ制御フィールドを用いても良い。種々の実施形態において、ＴＸＯＰハンドオフが用いられ、例えば、ＴＸＯＰハンドオフの特定の条件を示すのに用いられる。フレームによって指定されたフレームは主としてハンドオフを受け取るが、データフレームを受信しているステーションがＴＸＯＰハンドオフを受信しているステーションとは異なるステーションである場合に、どのステーションがＴＸＯＰハンドオフを受信しているのか指定するためにビットを用いることができる。

この発明の更に他の実施形態では許可したステーションまたは他のステーションあるいは装置によってハンドオフに対して種々の条件を設定することができる。例えば、ＴＸＯＰを受信しているステーションがＴＸＯＰの時間内にデータをどこへ送信するかの条件を設定することができる。この発明の種々の実施形態において、受信したステーションは許可したステーションにのみ返送することができ、この許可したステーションは一つ又はそれ以上の特定のステーションに送信でき、あるいはいかなるステーションに自由に送信できる。

受信ステーションが残りのＴＸＯＰにより何を為すことができるかを指定する条件を、送信を行った後で含めることができる。例えば、受信ステーションがデータ送信を行ってＴＸＯＰが終了すると、これが許可したステーションに送り返され、あるいは受信ステーションに許可が与えられ、受信ステーションはそれを自由に終了させ、あるいは他のステーションに対して条件付きあるいは無条件で移転することができる。

条件として、ＴＸＯＰハンドオフを受信したステーションによってどのような形式のデータを送信するかを指定することができる。例えば、送信機会の許可を含むフレームとして同じ送信標識（ＴＩＤ）を持つデータのみを指定する条件を送信することができる。或いは、ＱｏＳ制御フィールドのＴＩＤフィールド内に示されたようにＴＩＤが属する同じアクセスカテゴリー（ＡＣ）を持つデータに対して受信ステーションが残りの送信機会をどこに使うことができるかを条件で指定することができる。この発明の実施形態では、これらの条件を論理の組み合わせ内で互いに組み合わせ、或いは削除することができる。

ＴＸＯＰハンドオフはステーションに送信されるデータパケットまたはフレームに含ませることができ、或いはデータとは切り離して送信できる。ハンドオフ情報は高スループット制御フィールド内の品質サービスフレーム内に含ませることができるが、他の一つ又は複数のフィールドを用いることもできる。ＨＴ制御フィールド内の複数のビットを用いて上述の一つ又は複数の条件を指定することができる。

この発明の特定の実施形態においては、ＴＸＯＰハンドオフを受信したステーションがデータをどこへ送るかを指定する条件は、受信したステーションがその送信を行った後で残りのＴＸＯＰをどこへ送るかを指定する条件と一つのフィールド内で組み合わされる。この実施形態においては、送信できるデータ形式を指定する条件は第二フィールド内にセットされる。この発明の他の実施形態では、これらの条件は種々の異なる形態で組み合わせることができ、ＨＴ制御内の異なるフィールドあるいは他のフィールド内にセットできる。例えば、これらの条件の各々は別々のフィールド、即ち３個のフィールドを用いてセットできる。あるいは単一の組み合わせたフィールドを用いることもできる。

８０２．１１ネットワーク内では、ＨＴ制御フィールドはＨＴ装置によって送信されるパケット又はフレームのＭＡＣヘッダ内に形成することができる。他のＨＴ装置はこの制御フィールドをＨＴ装置用の追加的な信号処理機構として認識することができる。このフィールドの存在は「従来のＭＡＣヘッダ」内に留保されたビットのような多くの機構を介して通知することができる。ＨＴ制御フィールドは、ＨＴ装置が他のＨＴ装置に対してその受信動作を規定することを許可するビットを含むことができる。このフィールドはどのような長さであってもよく、必要な場合には従来の８０２．１１プロトコルに対して種々のＨＴ強化法を与えることができる。ＨＴ制御フィールドの一つの利点は、現在のＭＡＣヘッダ内の単一の留保ビットまたは組み合わせビットを用いてフレーム内にそれがあることを指示することができるのみで、多くの信号ビットを統合し適応させることができることである。

全てのＨＴ ＭＡＣ強化の信号をＨＴ制御フィールド内に統合することの一つの重要な利点は、ＭＡＣブロックの受信に際しての直列処理の複雑さを緩和することである。従って、ＨＴ ＭＡＣ強化の全てまたはその大部分を含めるためのＨＴ制御フィールドの選択は、現在の機構を提供するのみならず、複雑な構成を大幅に減少させる可能性を提供し、技術改良の時間を早くできる。この発明の種々の実施形態において、以上に説明した種々の特徴または他の特徴を含むようにできる。

以下の詳細な説明及び添付図面を参照することでこの発明の特徴及び利点のより十分な理解が可能となる。

図１はこの発明の一実施形態による無線ネットワークのブロック図である。図には複数の無線ステーションであるステーション１ １１０、ステーション２ １２０、ステーション３ １３０を含む。これらのステーションの各々は、デスクトップ、ノートブック、または携帯型のようなコンピュータ又は他の計算装置に含まれ、付加され、あるいは通信接続されて設けられる。或いは、これらのステーションの各々は、メディアプレイヤ又はレコーダ、ビデオゲームコンソール、またはセットトップボックスなどのような他の形式の電子装置に含まれ、付加され、或いは通信接続されることもできる。これらのステーションの一つ又は複数は、アクセスポイント、ルータ、ゲートウエイ、メディアエクステンダ、又は他の回路であってもよい。この実施形態では３つのステーションが示されているが、他の構成として例えば２、４、５または８個のステーションが含まれるものであってもよい。これらの実施形態は例示であり、この発明の実施形態もしくは特許請求の範囲がこれらのものに限定されることはない。

この実施形態ではこれらの３つのステーションの各々は他の二つのステーションにデータを送信できるが、他の実施形態ではただ一つのステーションがアクセスポイントとなり、他のステーションはこのアクセスポイントに対してデータの送信、受信のみ行うように構成される。例えば、ステーション１ １１０がアクセスポイントであると、ステーション２ １２０は最初にデータをステーション１ １１０に送り、ここからステーション３ １３０に送るようにすることで、ステーション２ １２０からステーション３ １３０へのデータのリレーを行う。

他の実施形態では、３つのステーションのうち２つがＨＴ装置であり、残りの一つが従来の装置である。この場合、ＨＴ装置はＨＴパケットまたは従来のパケットのいずれかを送受信し、従来の装置は従来のパケットのみを送受信することができる。

二つのステーションが同時に送信を行うと、衝突が生じてデータは回復できないので再送する必要がある。有線ネットワークでは典型的に衝突検出（ＣＤ）スキームを用いているが、無線ネットワークでは衝突回避（ＣＡ）法が用いられる。

この衝突の機会はランダムバックオフタイムを用いることにより減少させることができる。一つの送信が終了すると、データ送信を行いたいステーションは送信の前に可能時間幅のなかでランダム時間だけ待機する。これにより、一つの送信が終わったあとで複数のステーションが同時に送信を開始する機会を減少させる。これでもまだ衝突が起きるときは、バックオフ時間の幅を大きくし、データ送信希望ステーションは再度アクセスを行う。

従って、これらのバックオフ時間はデータ送信に用いられない時間であり、失われた時間となる。これにより、ネットワークの全体のチャネル容量が減少される。これらのバックオフ時間の使用は以下の図面に示されている。

図２は図１に示したような無線ネットワーク内におけるデータ送信のタイミング図を示す。図示の状態に先立って、ステーション１ ２１０はタイムスロット、即ち送信機会を留保し、これは図中でＴＸＯＰ２１４として示されている。ステーション１ ２１０はこの時間にデータ送信を行うことができる。従って、データ２１２はステーション１からステーション２に送信される。

この送信後、ステーション１には送るべきデータはない。従って、ステーション１はその送信機会の残りの部分を放棄することができる。図２の場合には、ステーション２ ２２０、ステーション３ ２３０はいずれもデータ送信を必要としている。従って、各ステーションは可能なバックオフ時間の中からランダムバックオフ時間を選択する。選択されたバックオフ時間の後でステーションはデータ送信を行うことができる。この場合、ステーション３ ２３０はステーション２ ２２０より短いバックオフ時間を選択している。従って、バックオフ時間の経過後にステーション３ ２３０はデータを送信し、図示した送信機会ＴＸＯＰ２３８が割り当てられる。従って、ステーション３ ２３０はデータ２３４をステーション２ ２２０に送信し、データ２３６をステーション１ ２１０に送信する。

ネットワークに用いられる実際の無線プロトコルに応じて、この図示された実施形態に他の時間を用いることもできるが、簡単のためにここでは省略する。例えば、ステーション２ ２２０とステーション３ ２３０とは、チャネルが空いて使用できる状態であるか否かを決定する前に、データ２１２に続く待機時間を必要とする。

ここで、バックオフ時間２３２は未使用チャネル容量内の無駄時間となる。この場合、もし衝突が起きると状況はより悪くなり、ステーション２ ２２０とステーション３ ２３０は更なる衝突を避けるためにより長いランダムバックオフ時間を選択する必要がある。

従って、この実施形態では、ステーション１ ２１０が送信機会２１４を保有し、この時間内で送信権利を占有する。従って、ステーション１ ２１０はネットワーク内の他のステーションの一つにこの権利を自由に移転することができる。その一つの例を以下の図に示す。

図３はこの発明の実施形態による送信機会ハンドオフ（受け渡し）を示すタイミング図である。このタイミング図の前の段階において、ステーション１ ３１０は要求を出し、送信機会３１４として示される送信機会を留保している。これにより、ステーション１ ３１０はデータ３１２をステーション３ ３３０に送信する。この送信の結果、ステーション１ ３１０には送信するデータがなくなる。従って、ステーション１ ３１０はステーション３ ３３０に送信機会を移転する。このとき、ステーション３ ３３０はバックオフ時間を最後まで待たずにデータを送信できる。このように、この例ではステーション３ ３３０はデータ３３４をステーション２ ３２０に、データ３３６をステーション１ ３１０に送信する。

この例では、データ３１２がステーション１ ３１０からステーション３ ３３０に送信され、このデータが送信機会の移転のデータを含んでいたことになる。他の実施形態ではこのハンドオフは別個に送信されることもある。更に、ステーション１ ３１０がステーション３ ３３０にデータを送信すると、このデータは、使用はされないが、ネットワーク内の他のステーション、例えばステーション２ ３２０にも受信される。従って、この送信機会の移転はデータを受信するステーションに対して与えられなくてもよい。しかしながら、この発明の幾つかの実施形態では送信機会の移転情報を含むデータを受信するステーションにハンドオフは送信されている。従って、この発明の他の実施形態においては、ステーション１ ３１０からステーション３ ３３０へのデータ送信にはステーション２ ３２０への送信機会の移転を含ませることができる。

場合によっては、第二のステーションは送信機会の残りの部分（または使用可能な部分）すべてを使用することができず、それを元のステーションに戻し、或いは第三のステーションに送ることもできる。その例を以下の図に示す。

図４は無線ネットワーク内の幾つかのステーション間での送信機会の移転を示す。ステーション１ ４１０が要求し、送信機会が与えられている。ここではこれが送信機会４１４として示されている。従って、ステーション１ ４１０はデータ４１２をステーション３ ４３０に送信する。このデータは送信機会ハンドオフを有し、これによりステーション１ ４１０は送信機会４１４の残りの部分をステーション３ ４３０に移転する。

従って、ステーション３ ４３０はデータをステーション２ ４２０に送信する。しかしながら、ステーション３ ４３０では、そのデータのすべてを送信した後で送信機会３１４の未使用部分が残っていることが分かる。したがって、ステーション３ ４３０は送信機会４１４の残りをステーション２ ４２０にハンドオフすることができる。その後、ステーション２ ４２０はデータ、この場合はデータ４２２がステーション２ ４２０からステーション１ ４１０に送信される。送信機会を移転する他の例を以下の図に示す。

図５Ａ乃至図５Ｃはこの発明の実施形態による送信機会の移転の他の例を示す。図５Ａは複数のステーションとしてステーション１ ５１０、ステーション２ ５２０、ステーション３ ５３０を示す。これらのステーションは図１に示したステーションと同じものであってもよく、また同様のものであってもよい。

この場合、ステーション１ ５１０が要求して送信機会が与えられている。ステーション１ ５１０では、その要求の前後において、送信機会の使用可能な部分がそのデータ送信の完了後に残ることを確認している。この場合、ステーション１ ５１０はデータをステーション２ ５２０に送信する。

図５Ｂにおいて、ステーション１ ５１０は送信機会の残りの部分をハンドオフする。この場合、送信機会はステーション２ ５２０に送られるデータの一部としてステーション２ ５２０に送られる。この発明の特定の実施形態においては、ハンドオフは一つのデータフレーム内で指示されるのみであり、このフレームによりアドレス指定されたステーションにはＴＸＯＰが許可される。この動作はフレームが単一であっても集合体であってもよい。あるいは、ハンドオフを含むデータフレームが実際にはステーション２ ５２０に送られていたとしても、ハンドオフはステーション３ ５３０に送られても良い。いずれの場合にも、ハンドオフは単一のステーションにのみ送られる。

図５Ｃでは、ステーション２ ５２０は、送信機会ハンドオフに規定されたハンドオフ制御形式に従って、データをステーション１またはステーション３ ５３０に送信する。ステーション２ ５２０がその送信を終了すると、送信機会は自動的に終了してステーション１ ５１０に戻され、あるいはステーション２ ５２０は送信機会ハンドオフに規定されたハンドオフ制御形式に従って残りの送信機会により何を行うかを決定する。

図６はこの発明の一実施形態による送信機会ハンドオフを示すフローチャートである。この実施形態においては、送信ステーションが送信機会を要求し、留保する。ステーションにおいて、そのステーションがデータ送信を終了した後で、送信機会の一部（あるいは使用可能の部分）が残っていることが確認されると、送信機会の残りは他のステーションにハンドオフを移転することができる。

図において、ステップ６１０において送信機会が要求され、留保される。ステップ６２０においてデータ送信が開始される。ステップ６３０において、送信機会のすべてが使われるかあるいは使用可能部分が残るのかが決定される。この決定は予め行っておくことができ、例えば、チャネル要求の前またはその期間内に行うことができる。もしも使用可能な部分が残らないと、データ送信はステップ６５０の終了まで継続させることができる。

使用可能な送信機会が残ると、ハンドオフはステップ６４０において送信データとともに、あるいは別個に送信される。ＨＴ制御フィールド又は他の適当なフィールドがこのハンドオフ命令を含むことができ、あるいは他のデータの使用に際してハンドオフ命令をどのように解釈するかを示すビットを含むことができる。ハンドオフを含むＨＴフィールドの例や他のＨＴデータおよび情報の例が図８、図１２、図１３に示されているが、これらは例示であってこれらに限定されるものではない。更に、送信機会の移転は以下に説明するような種々の制御値によって可能である。

送信機会の移転はステーション間の送信データの一部として送信できる。例えば、送信ステーションから受信ステーションへのデータフレームの一部として送信できる。この発明の特定の実施形態において、この移転はサービス品質（ＱｏＳ）フレームの一部として行われる。このフレームの一例を以下の図に示す。

図７はこの発明の実施形態に用いられるＱｏＳデータフレームの一例を示す。この形式のデータフレームは８０２．１１パケット送信のデータフレームとして用いられる。このフレームはフレーム制御フィールド７０２、時間ＩＤ７０４、アドレス７０６、７０８、７１０、７１４、シーケンス制御７１２、ＱｏＳ制御７１６、高スループット制御７１８、ＦＣＳ７２２を含む。フレーム本体７２０も含まれている。ＨＴ制御フィールドはＨＴ装置によってのみ行われる。受信した装置がＨＴ装置である場合、このＨＴ制御フィールドが確認され、１ビットまたは複数ビットの組み合わせがＨＴフィールドの存在を示している。例えば、ＱｏＳ制御内の１ビットがＨＴ制御フィールドの存在を示している。他の例ではフレーム内の複数ビットの組み合わせが用いられ、シーケンスコントロールフィールドがＨＴ制御フィールドの存在を示す。

これらのフィールドの長さは数バイトであり、各フィールドが図示されている。このデータフィールドの長さや、内容や、配置はこのフレーム内で種々の変形が可能であることは勿論である。例えば、ＱｏＳ制御７１６およびＨＴ制御７１８の位置を逆にすることは可能であり、他の部分を変えることも可能である。更に、ＱｏＳとＨＴ制御フィールドのバイト数は２バイトから４、８、または１６バイトとすることも可能である。同様に、フレーム本体７２０の長さも変えることができる。例えば、その長さを０バイトから２３１４バイトの間、あるいは０から２３１２バイトの間で変えることができる。更に、もしＨＴフィールドが図示したより長く、例えば４、８、１６バイトであると、その分、後のフレーム本体は短くなる。この発明の他の実施形態では、フレーム本体は２３１２バイトまたは２３１４バイトより短かいか、或いは長い。

この発明の種々の実施形態において、これらのフレームは異なるデータレートで送信することができる。例えば、８０２．１１．ａ、１１．ｂ、１１．ｇ、１１．ｎのレートを用いることができる。もし、これらのＨＴ ＱｏＳデータフレームがＲＴＳ−ＣＴＳのような媒体を保護するのに用いられる場合は、これらのフレームはより低いレートで送信される。

ＨＴ制御フィールド７１８の存在は、一つ又はそれ以上のフレーム内の一つ又はそれ以上のフィールド内の一つ又はそれ以上のビットを設定することによって示される。この発明の特定の実施形態において、ＨＴ制御フィールド７１８の存在又は使用は、ＱｏＳ制御フィールド７１６内の一つ又はそれ以上のビットを設定することによって示される。例えば、ＱｏＳ制御フィールド７１６内の予め予定されたビット７がＨＴ制御フィールド７１８の使用または内蔵を示すように設定される。この発明の特定の実施形態では、この発明の実施形態では情報を持たないＨＴ制御フィールドを持つＱｏＳフレームの送信が許可されているが、ＨＴ制御フィールドは送信側がフィールド内への内蔵の情報を持つときはＱｏＳデータフレーム内へ内蔵される場合のみである。

移転即ちハンドオフそれ自体はこれらのフィールドの一つ又はそれ以上のフィールド内に含ませることができる。さらに、移転即ちハンドオフの部分は一つ又はそれ以上のフレーム内に含ませることができる。特定の実施形態において、ハンドオフはＨＴ制御フィールド７１８内に含まれる。そのような制御フィールドの一例を以下の図に示す。

図８はこの発明の実施形態に用いられるＨＴ制御フィールドを示す。この例ではＨＴ制御フィールドは２バイトの制御フィールドであって、統合されたＭＳＤＵがあるか否かを示す１ビットと、送信機会ハンドオフ制御形式を示す２ビットと、送信機会ハンドオフデータフロー制御形式を示す２ビットと、残りの留保された１１ビットとを含む。他の実施形態では、他のハンドオフパラメータを含ませることができ、これらの制御のビットの位置および数は変更可能である。

送信機会が他のステーションにハンドオフ、即ち移転されると、無条件の許可、あるいは種々の制限がこの移転を受けたステーションに設定される。これらの条件は、受信したステーションからデータを送るステーションの制限、どのようなデータを送信できるかの制限、受信ステーションがデータ送信を終了した後で送信機会の残りの部分を使ってどのようなことを行い得るかの制限を含む。他の実施形態においては他の制限が用いられ、これらのすべての制限が種々の論理の組み合わせにより組み合わされる。

送信の残りの部分の許可はいかなる条件も付けずに与えられ、あるいはアクセスポイントのような許可ステーションまたは他のステーションによって条件が設定される。例えば、受信ステーションが送信機会の残りに対してデータを送ることができるか否かの許可が条件なしで与えられ、または受信ステーションが許可ステーションに対してデータを送り返すことのみが許可される。あるいは、許可を受けたステーションは他の定められた一つまたはそれ以上のステーションにのみデータの送信を許可される。

更に、受信ステーションが送信を終えた後に残った送信機会はその受信ステーションに無条件で与えられ、この受信ステーションはその残りの部分で何を行うかを自由に決定でき、例えばこの送信機会を更に他へ移転することができる。或いは、この受信ステーションに対して条件を与えることもできる。例えば、送信機会の残りの部分は元のステーションに返送でき、または受信ステーションがその送信を終えた後で残りの送信機会を消去させることもできる。

更に、受信ステーションに対して送信データの形式を随意に指定するように条件を付けることができる。例えば、移転を含むデータフレームと同じ送信標識（ＴＩＤ）を持つように送信データに条件を付けることができる。更に、データ送信は、ＱｏＳ制御フィールドのＴＩＤフィールド内に示されたＴＩＤに属する同じアクセスカテゴリを持つデータに限定することができる。これらの制御の目的、ＴＸＯＰの残りの部分、データ形式などの制御はこの発明の実施形態における送信ハンドオフ内に含めることができる。例えば、所定の実施形態において、ＴＸＯＰが許可されたステーションによって送信されるフレームの許可されたＡＣは８０２．１１ｅルールによって決定される。更に、これらの条件は種々のロジックの組み合わせによって設定される。

送信機会ハンドオフ制御形式および送信機会ハンドオフデータフロー制御形式の意味は、この発明の実際の実施形態に応じて変化する。この発明の実施形態の特定の例について以下の図に示される。

図９はこの発明の特定の実施形態による送信機会ハンドオフ（またはハンドオーバ）制御形式の例を示す図である。これらの制御形式は送信機会のハンドオフを受信したステーションがデータをどこへ送信するかの目的を限定することができる。この特定の例において、図示された最初の状態では送信機会ハンドオフはなしである。即ち、これらの制御ビットが図示のように設定されていると、送信機会の転移は起こらない。このように、ハンドオフが必要でないときは制御ビットは、例えば、ＴＸＯＰの期間にステーションによって送信される最終フレームの間、およびＴＸＯＰの利用可能な部分がある間に、このように設定されなければならない。このような設定は、従来装置との間で通信を行う場合に有用である。

図示の第二の状態においては、受信ステーションに与えられた送信機会は、許可を与えたステーションにデータを返送するときのみ用いることができる。更に、第二の受信ステーションがデータ送信を終了すると、送信機会は終了する。このことは以下に図示される。

図１０Ａは送信機会が受信ステーションにハンドオフされたときの無線ネットワークを示し、ここでは送信機会は許可を与えたステーションにデータを返送するときのみ使用可という条件が付されている。この場合、受信ステーションのデータ送信が終了すると、この送信機会が消去される。即ち、ステーション１ １０１０は送信機会の許可を含むデータをステーション２ １０２０に送信する。送信機会の残りの部分に対して、ステーション２ １０２０はステーション１ １０１０にデータを返送することのみが許可される。ステーション２ １０２０のデータ送信が終了すると、送信機会は終了となる。

図９に示した例において第三の状態では、受信ステーションにハンドオフされた送信機会は、許可を与えたステーションにデータを返送することのみ許可される。更に、この受信ステーションがデータ送信を終了すると、この送信機会は許可を与えた元のステーションに返送される。この場合の例が図１０Ｂに示される。

図１０Ｂは、許可を与えたステーションにデータを返送するためにのみ送信機会を用いることができる条件の下で、送信機会が受信ステーションにハンドオフされたときの無線ネットワークを示す。この場合、受信ステーションがデータ送信を終了すると、送信機会は許可を与えたステーションに返送される。図において、ステーション１ １０１０はステーション２ １０２０に対する送信機会の許可を含むデータを送信する。送信機会の残りの部分に対して、ステーション２ １０２０はステーション１ １０１０に対するデータ返送のみ許可される。ステーション２の送信が終了すると、送信機会はステーション１ １０１０に返送される。この動作はステーション１ １０１０に対する明示された許可に基づいて行われる場合と、ステーション１ １０１０が閾値時間より長い空き時間を検出した後で許可を取り直す場合とがある。

図９に示された例の第四の場合、受信ステーションにハンドオフされた送信機会は受信ステーションから他の任意のステーションにデータを送信するために用いることができる。更に、受信ステーションがデータ送信を終了すると、受信ステーションは送信機会の残りの部分で何を行うかを決定できる。この一例を図１０Ｃに示す。

図１０Ｃでは送信機会が受信ステーションにハンドオフされるが、この送信機会の残りによりデータをどこに送るかの条件は設定されない。更に、受信ステーションのデータ送信が終了すると、送信機会の残りの部分は無条件で許可され、受信ステーションはそれによって何を行うかを決定することができる。

図において、ステーション１ １０１０は送信機会の許可を含むデータをステーション２ １０２０に送信する。送信機会の残りの部分の間に、ステーション２ １０２０はデータを無線ネットワーク内の他のステーションに送信できる。さらに、ステーション２ １０２０が送信を終了すると、このステーションは送信機会の残りを用いて所望のどのような動作も行うことができる。例えば、この送信機会を終了させることができ、あるいは他のステーションに移転することもでき、その際、前記した種々の条件をつけても或いは付けなくてもよい。

以上、種々の限定の組み合わせを示したが、他の組み合わせや異なる数の組み合わせをこの発明の種々の実施形態において用いることができる。更に、ＨＴ制御又は他のフィールド内の他のデータビットをこの発明の種々の実施形態において用いることもできる。

更に、送信機会部分のハンドオフを受信したステーションによって送信されるデータ形式に関する限定を含むことができる。これらの限定はハンドオフそれ自体の部分として指定することもできるるが、あるいは他の方法でもよい。この発明の他の実施形態において、上述したように、送信機会ハンドオフデータ制御形式フィールド内にこの限定を含ませることができる。その一例を以下に図示する。

図１１はこの発明の一実施形態による送信機会ハンドオフデータフロー制御形式を示す図である。この例では、４つの状態すべてを２ビットで表して制御が行われ、その最後の状態は留保状態である。

第一の状態では、送信機会ハンドオフを受信したステーションは、送信機会の許可に含まれているフレームと同一の送信標識を持つデータのみを送信できる。

第二の状態では、ＱｏＳ制御フィールドのＴＩＤフィールド内に示されているようにＴＩＤが属する同じＡＣを有するデータに対する残りの送信機会のみを用いることができる。最後の状態では残りの送信機会はどのデータにも使用可能である。

ＨＴ制御フィールドは統合されたＭＳＤＵとＴＸ機会ハンドオフ以外の他の信号情報を含む。例えば、ＨＴ制御フィールドは、８０２．１１ａ/ｂ/ｇ/ｅ/ｉのような従来の標準を超えるＨＴ装置によって標準化され、使用されたＭＡＣ層強化のすべてあるいは大部分を持つことができる。この強化は例えば、高速フィードバック、アンテナ選択、ＴＸビーム形成の較正、サウンドフレーム送信要求、および他のＭＡＣ層係数強化などである。ＨＴ制御フィールドの更に二つの例が以下に図示される。

図１２はこの発明の更に他の実施形態に用いられる他の高スループット制御フィールドを示す図である。この例では、高スループット制御フィールドは少なくとも２バイトを持ち、各フィールドの最初と最後のビットが示されている。この高スループット制御フィールドは、Ａ−ＭＤＳＵフィールド１２１０、送信機会ハンドオーバフィールド１２１２、ハンドオーバ終了フィールド１２１４、ＨＴ確認１２１６、ＭＣＳ要求１２１８、ＭＣＳフィードバック有効１２２０、ＭＣＳフィードバック１２２２、ＭＩＭＯトレーニング要求１２２４、留保ビット１２２６などを含む。

前述したように、Ａ−ＭＤＳＵビット１２１０は統合ＭＤＳＵフレームが用いられているか否かを示す。

送信機会ハンドオーバ１２１２はこの場合、２ビットで四つの状態を表すが、他の実施形態では異なる数の状態を表すために異なる数のビットを用いてもよい。第一の状態では、ハンドオーバはできない。第二の状態ではハンドオーバが可能であるが、単一のフレームのみ可能である。即ち、第一ステーションが第二ステーションに送信機会をハンドオフすると、第二ステーションは第一ステーションにその送信機会を返送する前に単一フレームの送信のみ可能となる。

第三の状態では、一定割合の残りの送信機会がハンドオフされる。この割合は規定によって決定され、またはこのフィールド又は他のフィールド内に規定される。例えば、第一ステーションは残りの送信機会時間を第二ステーションにハンドオフする。第二ステーションはこの時間内に複数フレームを送信し、この割合が終了すると送信機会は第一ステーションに返送される。この発明の更に他の実施形態において、所定割合の時間の送信機会のハンドオーバの代わりに、送信機会は最大残り時間によって上限が定められた一定量の時間に対して移転される。第四の状態において、ハンドオーバは送信機会の全体の残り部分に対して実施可能である。

許可ステーションは送信機会の残り部分に対して留保の権利を有する。たとえば、許可ステーションは送信機会を受信ステーションに送信し、受信ステーションがその送信を完了すると、その送信機会は許可ステーションに返送される。更に、上述したように、許可ステーションは一定割合の残り時間に対する送信機会を送信し、その後、この送信機会は許可ステーションに返送される。

許可ステーションが送信機会の残り部分に対して留保の権利を持つと、その機会は複数の方法のうちの一つにより許可ステーションに返送される。例えば、ハンドオーバ完了ビット１２１４は、受信ステーションが送信を完了し、元の許可ステーションが送信機会の制御を取り戻したことを示すように設定することができる。或いは、媒体が一定時間フリー、例えばＰＩＦＳ時間フリーであると、許可ステーションは送信機会の残りに対して制御するようになる。例えば、許可ステーションのみがＴＸＯＰハンドオーバフィールド１２１２を用い、受信ステーションのみがハンドオーバ完了フィールド１２１４を使用する。

高スループット通知フィールド１２１６は直前のすべてのＭＰＤＵ／ＰＰＤＵフレームがエラー無しで受信されたことを示すために用いられる。更に、最新の推奨ＭＣＳを常に送信できる能力を持つアクセスポイント即ちステーションは、ＭＣＳフィードバック有効ビット又はフレーム１２２０および関連ＭＣＳフィードバック値をＭＣＳフィードバックフィールド１２２２に設定することにより、そのようにすることができる。明らかにＭＣＳフィードバックを必要とするアクセスポイント即ちステーションは、ＭＣＳ要求ビット１２１８を設定することによってその動作を行うことができる。ＭＣＳフィードバックが送信される時間制限（強制されることはあるが）はないが、ＭＣＳ要求が必要なときは、その要求をＭＣＳ要求フィールド１２１８に設定することにより、ＭＣＳフィードバックを取得するために応答者に追加の時間が与えられ、後のフレームにおけるＭＣＳフィードバックフィールド１２２２にそれを含めることができる。

サウンド用のフレームはフィールド１２２４内のＭＩＭＯトレーニング要求の受信に応じて送信される。留保ビット１２２６は色々な目的、例えば明らかな確認の使用または定義を示すために、追加的な状態フィードバックのため、追加的な情報の要求のため、または更に将来の拡張のために用いることができる。

この発明の各実施形態においては高スループット制御フィールドの長さは可変である。この長さは高スループット制御フィールド又は他の適当なフィールド内のフィールドにより規定することができる。その一例を以下の図に示す。

図１３はこの発明の他の実施形態における高スループット制御フィールドの他の例を示す。この高スループット制御フィールドには高スループット制御長フィールド１３１０が含まれる。この例においては高スループット制御長フィールド１３１０は２ビットを有し、合計４個の状態を示す。第一の状態では、高スループット制御フィールドは１バイト長を有し、その長さは以下の３つの状態において順次１バイトずつ増加する。この発明の種々の実施形態において、このフィールドの長さは状態に応じて種々の長さを持つようにでき、またその状態の表示も種々の方法で可能である。図示したように、高スループット制御長フィールド１３１０により規定された長さに応じて高スループット制御フィールド内で種々のフィールドを追加し、あるいは削除することができる。他の実施形態において、高スループット制御長フィールド１３１０の機能として、フィールドの追加、削除ができる。

上述の図から明らかなように、この発明の実施形態による送信ハンドオフ機構の使用はチャネルの使用率はオーバヘッドを減少させることで大幅に増加し、特に、一つ又はそれ以上のアクセスまたはバックオフ時間を少なくすることにより増加する。チャネル使用率の更なる改善は、エアゴ・ネットワークス社により開発された改良ブロック確認技術を用いることにより実現できる。これらの技術は「無線パケットネットワーク用のブロック確認プロトコル」と題して２００６年３月７日に出願された米国出願番号１１/ 、 号（代理人整理番号：０２１２４５−００４０１０ＵＳ）の明細書に記載されている。この発明の実施形態における種々の確認技術および送信機会ハンドオフにより得られる利得は以下の図に示す。

図１４は、この発明の一実施形態において確認要求、増強ブロック確認、ＴＸＯＰハンドオフが用いられたときのチャネル使用率の利得を示す。第一の例ではステーション１ １４１０はデータ１４０２をステーション２ １４２０に送信する。ステーション２ １４２０はデータ１４０４をステーション１ １４１０に返送することで応答する。比較のために、データ１４０２は従来のブロック確認要求を含み、データ１４０４は従来のブロックＡＣＫ確認を含む。図から明らかなように、ここに示された例の中ではこの送信は最長の送信である。

第二の例では、ステーション１ １４１０はデータ１４１２をステーション２に送信する。このデータにはブロックＡＣＫ要求は含まれず、むしろブロックＡＣＫ要求は包含され、あるいはデータ１４１２のフィールド内に含まれる。ステーション２ １４２０は従来のブロックＡＣＫ確認に応答する。

第三の例において、明示ブロックＡＣＫ確認が用いられ、ステーション２ １４２０は増強ブロックＡＣＫ確認に応答する。例えば、増強ブロックＡＣＫ確認は確認されるフレーム数をダイナミックに表示し、異なるＴＩＤを持つフレームは一つのＡＣＫにより確認される。

第４の例において、増強ブロックＡＣＫ確認およびＴＸＯＰハンドオフとともに確認要求が用いられ、他の例において見られるアクセス遅延が減少できる。図から明らかなように、これらの確認および送信ハンドオフ技術を用いることで、データ送信に必要なオーバヘッドを大幅に減らすことができる。この結果、ネットワークにおいてデータレートを増加することができる。

送信機会の許可を限定することにより送信機会の未使用の部分を許可ステーションに戻すことで、多くのステーション間でインターネットプロトコル音声データ（ＶＯＩＰ）を送信する際に特に有効となる。この一例を以下の図に示す。

図１５はアクセスポイントを介して３つのステーション間でＶＯＩＰデータを送信する場合を示す。図において、ステーション１ １５２０、ステーション２ １５３０、ステーション３ １５４０がアクセスポイント１５１０を介してＩＰデータ上で音声を送信する。各ステーションがその送信を終了するたびに、送信機会の許可が元の許可ステーション、この場合はアクセスポイント１５１０、に返送される。

この発明の実施形態によって提供される送信機会ハンドオフ効率は、各送信機会の時間内でのチャネル使用率を大きく増加させる。しかしながら、送信機会の時間が終了すると、データ送信を必要とするステーションは再度新しくＴＸＯＰを要求し、返送する必要がある。その一例を以下の図に示す。

図１６はこの発明の一実施形態において第一、第二送信機会におけるデータ送信の状態を示す。各送信機会の期間において、この発明の実施形態において用いられるハンドオフまたは許可はチャネル使用率を大きく増加させる。しかしながら、送信機会の終了後には、アクセスが行われ、新しい送信機会が留保されるときにチャネル使用率は低下する。

図１７は送信イニシエータと送信レスポンダとの間のデータ送信がこの発明の一実施形態において改善されることを示す。図において、送信イニシエータ１７１０は一連のデータフレームを送信し、各フレームはＴＸＯＰの時間内において送信レスポンダ１７２０によって順次確認される。これらのステーションは、例えば８０２．１１ｅ標準に応じてデータの送信、受信を行う。

図１８はこの発明の一実施形態による送信イニシエータと送信レスポンダとの間のデータ送信の状態を示す。この図において、送信イニシエータ１８１０と送信レスポンダ１８２０とは送信機会１８３０を共有し、この発明の一実施形態によるチャネルを介してデータを送信、返信する。図から明らかなように、図１７に示した例と比べて、この図示の例ではチャネル使用率は大きく向上している。この例では、ＴＸＯＰハンドオーバ時間は受信フレームの時間フィールドから抽出され、あるいは他の機構から抽出される。この場合、この発明の一実施形態による統合されたＭＣＳフィードバックと統合された高スループット確認とを使用することができる。

上述した図面と明細書の説明はこの発明の各実施形態を図示し、説明するためのものである。これらの詳細な説明はこの発明を完全に、あるいは限定的に説明するものではなく。上述の説明にあるように多くの変形や変化も可能である。説明された実施形態はこの発明の特徴とその実際の適用を最もよく説明するために選択され、記述されたもので、当業者がこの発明を種々の実施形態とその変形例の中で最良の形で使用でき、期待された特定の使用に適応するものである。

Claims (34)

1. 高スループット装置を用いてデータフレームを送信する方法であって、
   データフレームは高スループット制御フィールドを有し、
   この高スループット制御フィールドはパフォーマンス増強のための高スループット装置にのみ関連する情報を含む、無線ネットワークでデータを送信する方法。
2. 高スループット制御フィールドは８０２．１１ＭＡＣフレームに内蔵される請求項１に記載の方法。
3. 高スループット制御フィールドは８０２．１１ＭＡＣフォーマットでなるフレーム内に内蔵される請求項１に記載の方法。
4. 高スループット装置は従来装置を増強した装置であり、高スループット制御フィールドは高スループット装置でのみ用いられる、請求項１に記載の方法。
5. 従来装置は、８０２．１１ａ、８０２．１１ｅ、８０２．１１ｉ、８０２．１１ｇからなるグループから選択された無線標準に従った装置である、請求項４に記載の方法。
6. ＨＴ制御フィールドの使用は従来フレームフォーマット内の少なくとも一つの留保ビットの使用により指示される、請求項１に記載の方法。
7. 従来フレームフォーマットは８０２．１１ａ、８０２．１１ｅ、８０２．１１ｉ、８０２．１１ｇからなるグループから選択された無線標準に従う、請求項６に記載の方法。
8. 高スループット制御フィールドの使用は、従来フレームフォーマット内の組み合わせビットの使用により指示される、請求項１に記載の方法。
9. 従来フレームフォーマットは８０２．１１ａ、８０２．１１ｅ、８０２．１１ｉ、８０２．１１ｇからなるグループから選択された無線標準に従う、請求項８に記載の方法。
10. データフレームは８０２．１１ｎ標準に従う装置によって送信される、請求項１に記載の方法。
11. 高スループット制御フィールドは高スループット関連ＭＡＣ増強の信号強化により受信装置を単純化するために用いられる、請求項１に記載の方法。
12. 送信機会を留保し、
    送信機会の移転指示を含むデータフレームを送信し、
    前記指示はデータフレーム中の高スループット制御フィールド内の少なくとも１ビットを用いて表される、無線ネットワークにデータを送信する方法。
13. 前記データフレームはサービス品質フレームである、請求項１２に記載の方法。
14. 前記送信機会の留保は、
    ステーションからのチャネルを用いた送信が無いことを決定し、
    可能時間のセットから一つの時間を選択し、
    その時間まで待機し、
    ステーションからのチャネルを用いた送信がないことを決定する、
    請求項１２に記載の方法。
15. 前記送信機会の移転は少なくとも一つの条件を含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記少なくとも一つの条件は、前記サービス品質フレームのうちの高スループット制御フィールド中の少なくとも１ビットを用いて指定される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記少なくとも一つの条件は、前記送信機会の残りに対してデータをどこへ送信できるかに限定される、請求項１５に記載の方法。
18. 前記少なくとも一つの条件は、前記送信機会の残りに対してどのデータ形式で送信できるかに限定される、請求項１５に記載の方法。
19. 前記少なくとも一つの条件は、前記送信機会を更にどこへ移転できるかに限定される、請求項１５に記載の方法。
20. 無線ネットワーク内の第一ステーションに送信機会を留保し、
    前記送信機会の移転を含むサービス品質フレームを無線ネットワーク内の第二ステーションに送信し、
    前記送信機会の移転は少なくとも一つの条件を第二ステーションに設定する、無線ネットワーク内にデータを送信する方法。
21. 前記送信機会の留保は、
    第一ステーションにおいて、チャネルを用いた送信を行っているステーションがないことを決定し、
    可能な時間のセットから一つの時間を選択し、
    その時間まで待機し、
    チャネルを用いた送信を行っているステーションがないことを決定する、請求項２０に記載の方法。
22. 前記少なくとも一つの条件は、サービス品質フレームにおける高スループット制御フィールド内の複数ビットを用いて指定される、請求項２０に記載の方法。
23. 前記少なくとも一つの条件は、前記送信機会の残りに対してデータをどこへ送信できるかに限定される、請求項２２に記載の方法。
24. 前記少なくとも一つの条件は、前記送信機会の残りに対してどのデータ形式で送信できるかに限定される、請求項２２に記載の方法。
25. 前記少なくとも一つの条件は、前記送信機会を更にどこへ移転できるかに限定される、請求項２２に記載の方法。
26. 無線ネットワーク内における第一ステーションにおいて、
    送信機会を留保し、
    送信機会の移転を含むサービス品質フレームを送信し、
    前記無線ネットワーク内における第二ステーションにおいて、
    前記送信機会の移転を含むサービス品質フレームを受信し、
    前記サービス品質フレームのうちの高スループット制御フィールド内の少なくとも１ビットを用いて前記送信機会が移転される、無線ネットワーク内でデータを送信する方法。
27. 前記無線ネットワークは更に第三ステーションを有し、この第三ステーションは送信機会の移転ができない、請求項２６に記載の方法。
28. 前記無線ネットワークは更に第三ステーションを有し、この第三ステーションは高スループット制御フィールドを持たない、請求項２６に記載の方法。
29. 前記送信機会の留保は、
    チャネルを用いた送信を行っているステーションがないことを決定し、
    可能な時間のセットから一つの時間を選択し、
    その時間まで待機し、
    チャネルを用いた送信を行っているステーションがないことを決定する、請求項２６に記載の方法。
30. 前記送信機会の移転は少なくとも一つの条件を含む、請求項２６に記載の方法。
31. 前記少なくとも一つの条件は、前記サービス品質フレームのうちの高スループット制御フィールド中の少なくとも１ビットを用いて指定される、請求項３０に記載の方法。
32. 前記少なくとも一つの条件は、前記送信機会の残りに対してデータをどこへ転送できるかに限定される、請求項３０に記載の方法。
33. 前記少なくとも一つの条件は、前記送信機会の残りに対してどのデータ形式を送信できるかに限定される、請求項３０に記載の方法。
34. 前記少なくとも一つの条件は、前記送信機会を更にどこへ移転できるかに限定される、請求項３０に記載の方法。

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