JP2012523201A

JP2012523201A - 衝突回避のための方法及び装置

Info

Publication number: JP2012523201A
Application number: JP2012504680A
Authority: JP
Inventors: カシェル，アッサフ
Original assignee: インテルコーポレイション
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: US8369351B2; CN101860478A; WO2010117533A2; JP5341250B2; WO2010117533A3; BRPI1013827A2; EP2417822A2; KR20110139766A; KR101331632B1; SG175112A1; US20100254403A1; EP2417822A4

Abstract

無線通信デバイス、無線通信システム及び方法は、パケットのヘッダを送信する前に、パケット長フィールドを送信することにより、衝突を回避する。

Description

パーソナル無線エリアネットワーク（WPAN：personal wireless area network）は、１人の人に近い計算デバイス（例えば、電話及びパーソナルデジタルアシスタント）の間での通信に使用されるネットワークである。デバイスは、該当する人に属してもよく、属さなくてもよい。WPANの到達範囲は数メートルになり得る。WPANは、パーソナルデバイス自体の間での個人間通信に使用されてもよく、高レベルのネットワーク及びインターネット等への上りリンクを介した接続のために使用されてもよい。

IEEE802.15.3 TG3c（Task Group 3c）は、2005年3月に形成された。TG3cは、既存の802.15.3無線パーソナルエリアネットワーク（WPAN）標準（例えば、IEEE802.15.3-2003）のための代替の物理レイヤ（PHY）に基づくミリメートル波（mmWave：millimeter-wave）を策定している。このmmWave WPANは、FCC 47 CFR 15.255により規定された57-64GHzの無免許の帯域を含む帯域で動作し得る。ミリメートル波WPANは、高速インターネットアクセス、ストリーミングコンテンツのダウンロード（例えば、ビデオオンデマンド、高解像度テレビ（HDTV：high-definition television）、ホームシアター等）、リアルタイムストリーミング及びケーブル置換のための無線データバスのように、非常に高いデータレート（毎秒2ギガビット（2Gbps）以上）の用途を可能にし得る。

しかし、mmWave通信リンクは、フリースの伝達公式（Friis transmission equation）、酸素の吸収及び障害物を通じた高い減衰のため、低い周波数（例えば、2.4GHz及び5GHz帯域）で動作するものに比べてかなりロバスト性が低い。更に、mmWave通信リンクは、通信範囲を増加させるために、指向性アンテナ及び／又はアンテナアレイを使用してもよい。指向性アンテナの使用は、リンクを移動性に対して非常に敏感にする。例えば、デバイスの方向又は近くの物体及び／又は人の移動におけるわずかな変化がリンクを妨害し得る。60GHz通信標準は、直交周波数分割多重（OFDM：orthogonal frequency-division multiplexing）及びシングルキャリア（SC：single carrier）の双方の物理レイヤを有する傾向にある。或る標準では、物理レイヤの一方のみが必須であり、或る他の標準では、OFDM及びSCの双方とも必須ではない。キャリア検知多重アクセス（CSMA：Carrier Sense Multiple Access）通信方式では、デバイスは、パケットヘッダに含まれる情報に従ってパケット長を判定してもよく、他のデバイスの送信との衝突を回避するために、この情報を使用してもよい。

しかし、SCを使用したデバイスは、受信したOFDMパケットのパケット長を復号化することができない可能性があり、OFDMを使用したデバイスは、SCパケット長を復号化することができない可能性がある。そして、他のデバイスが送信している間にパケットを送信しようとする可能性がある。このことは、衝突を生じる可能性がある。

本発明の例示的な実施例による無線通信ネットワークの概略図本発明の例示的な実施例によるパケットの概略図本発明の或る実施例による無線通信デバイスのブロック図本発明のある実施例に従って衝突を回避する方法のフローチャート

本発明として考えられる対象は、明細書の最後の部分に特に示されており、明確に特許請求の範囲に記載されている。しかし、構成及び動作方法の双方としての本発明は、本発明の目的、特徴及び利点と共に、添付図面と共に読まれたときに以下の詳細な説明を参照することにより最も良く理解できる。

説明を簡潔且つ明瞭にするため、図面に示す要素は必ずしも縮尺通りに記載されているとは限らないことが分かる。例えば、明瞭にするため、或る要素の寸法は、他の要素に比較して誇張されることがある。更に、適切と考えられる場合には、対応する要素又は同一の要素を示すために、参照符号が図面の間で繰り返されることがある。

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、複数の特定の詳細が示されている。しかし、本発明は、これらの特定の詳細なしに実施されてもよいことが当業者により分かる。他の場合にも、本発明をあいまいにしないように、周知の方法、手順、構成要素及び回路は詳細に記載されない。

以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のバイナリデジタル信号又はデータビットでの動作のアルゴリズム及びシンボル表現について提示されている。これらのアルゴリズムの記載及び表現は、当業者の成果の内容を他の当業者に伝えるために、データ処理分野の当業者により使用される技術である。

特に言及しない限り、以下の説明から明らかであるように、明細書を通じて“処理”、“計算”、“算出”、“判定”等のような用語を利用した説明は、計算システムのレジスタ及び／又はメモリ内の物理量（電気量等）として表されたデータを、計算システムのメモリ、レジスタ若しくは他のこのような情報記憶装置又は送信デバイス内の物理量として同様に表された他のデータに操作及び／又は変換するコンピュータ若しくは計算システム又は同様の電子計算デバイスの動作及び／又は処理を示すことが分かる。ここで使用される単数の用語は、１つ又は１つより多くのものとして規定される。ここで使用される複数の用語は、２つ又は２つより多くのものとして規定される。ここで使用される「他」という用語は、少なくとも第２のもの又はそれより多くのものとして規定される。ここで使用される「含む」及び／又は「有する」という用語は、「有する」として規定されるが、これに限定されない。ここで使用される「結合」という用語は、例えば、機械的、電子的、デジタル的、直接的、ソフトウェアにより、ハードウェア等により、何らかの所望の形式で動作可能に接続されているものとして規定される。

本発明は、様々な用途で使用され得ることがわかる。ここに開示される回路及び技術は、無線システムの局のような多くの装置で使用されてもよい。しかし、本発明はこの点に限定されない。本発明の範囲内に含まれることを意図する局は、一例として、無線ローカルエリアネットワーク（WLAN：wireless local area network）局、無線パーソナルエリアネットワーク（WPAN：wireless personal area network）局等を含む。

本発明の範囲内であることを意図するWPAN局の種類は、移動局、アクセスポイント、スペクトル拡散信号（例えば、FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）、DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）、CCK（Complementary Code Keying）、OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）等）を送受信する局を含むが、これらに限定されない。

まず図１を参照すると、本発明の例示的な実施例による無線通信ネットワーク100の概略図が示されている。本発明の例示的な実施例によれば、無線通信ネットワーク100は、例えば、WPANでもよい。WPAN100は、例えば、IEEE802.15.3タスクグループ3c（TG3c）により策定されている標準に従って動作してもよい。TG3cは、既存の802.15.3無線パーソナルエリアネットワーク（WPAN）標準802.15.3-2003について、ミリメートル波（mmWave）に基づく代替の物理レイヤ（PHY）を策定している。

本発明のこの例示的な実施例によれば、WPAN100は、局120、130及び140を含んでもよい。局120、130及び140は、それぞれデバイス（DEV）（例えば、DEV1、DEV2及びDEV3）として図示されている。局120、130及び140は、カメラ、マウス、イヤホン、スピーカ、ディスプレイ、移動パーソナルデバイス等を含んでもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。更に、DEV1、DEV2及びDEV3のそれぞれは、必要に応じて、他のWPANにサービス提供してもよく、及び／又は他のWPANの一部でもよい。

本発明のこの例示的な実施例によれば、DEV1 130及びDEV2 120は、必要に応じて、直接リンク150を介してOFDM信号を送受信してもよい。DEV3 140は、例えば直接リンク160を介して、DEV1 160にSC信号を送信してもよい。DEV3 140は、パケット長フィールドを含むデータパケットをDEV1 130に送信又は提供してもよい。DEV3 140及び／又はDEV2 120及び／又はDEV1 130は、パケットのヘッダの前にパケット長フィールドを送信してもよい。パケット長フィールドは、時間単位のパケット長を含んでもよく、デバイスは、衝突を回避するために、復号化されたパケット長に基づいて送信を回避してもよく、遅延させてもよく、妨げてもよい。

本発明の少なくとも１つの実施例によれば、パケット長フィールドは、大きい単位（例えば、マイクロ秒、OFDMシンボル、SCブロック）且つ低レートの変調で符号化されてもよい。これは復号化するのに簡単且つロバスト（robust）である。パケット長フィールドは、OFDMデバイス（例えば、DEV1 130及びDEV2 120）とSCデバイス（例えば、DEV3 140）との双方により復号化可能でもよい。パケットの長さは大きい単位で符号化されてもよいため、長いパケット長を符号化するために数ビット（例えば、1msでは10ビット）が必要になってもよい。しかし、本発明の範囲は本発明のこの例示的な実施例に限定されない。

パケット長フィールドは、BPSK（Biphase Shift Keying）に従って変調され、Golay系列、最大長（maximum length）系列、Walsh Hadamard系列及びCAZAC（constant amplitude zero autocorrelation）系列から選択された系列により、変調されたパケット長フィールドを拡散してもよい。例えば、符号化は、何らかの拡散（例えば、32ポイントのGolay系列等による拡散）を用いたBPSK及び／又はQPSK（quadrature phase shift keying）でもよい。

本発明の１つの例示的な実施例によれば、OFDM及びSCデバイスにより復号化され得るロバストな変調は、必要に応じて、QPSKでの系列の符号化を行い、32チップ毎に2ビットを有効にする32チップ系列での拡散を行うことを含んでもよい。この例示的な実施例によれば、10ビットを符号化するために必要な長さは、160SCチップでもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。

図２を参照すると、本発明の例示的な実施例によるパケット200の概略図が示されている。本発明の実施例によれば、パケット200は、マルチキャリアパケット（例えば、OFDM及び／又はSCパケット）でもよい。１つの例示的な実施例によれば、パケット200は、プリアンブル210と、長さのフィールド220と、ヘッダ230と、変調データ240とを含んでもよい。

図３を参照すると、本発明の或る実施例による無線通信デバイスのブロック図が示されている。この例示的な実施例によれば、無線通信デバイス300は、通信プロセッサ310と、変調器320と、拡散器330と、復号化器340と、MIMO（multiple-input-multiple-output）送受信システム350と、複数のアンテナ360とを含んでもよい。この例示的な実施例によれば、MIMO送受信システム350は、少なくとも１つの受信機（RX）352と、少なくとも１つの送信機（TX）354とを含んでもよい。デバイス300は、必要に応じてSCデバイス及び／又はOFDMデバイスの双方として動作してもよい。本発明の或る実施例では、MIMO送受信システム350は、複数の送信機と複数の受信機とを含んでもよい。しかし、必要に応じて、全ての送信機及び／又は受信機が動作中でなくてもよい。

アンテナ360は、１つ以上のアンテナを含んでもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。アンテナ360は、指向性アンテナ、アンテナアレイ、ダイポールアンテナ等を含んでもよい。

動作中に、通信プロセッサ310は、必要に応じて、無線通信の送信を制御し、他のデバイスとの衝突を回避してもよい。例えば、TX354は、パケット（例えば、パケット長フィールド220を含むパケット200）を送信してもよい。TX354は、ヘッダ230を送信する前に、パケット長フィールド220を送信してもよい。パケット長フィールド220は、時間単位（例えば、ミリ秒、マイクロ秒、秒）のパケット長を含んでもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。

１つの例示的な実施例によれば、変調器320は、BPSKに従ってパケット長フィールドを変調してもよく、拡散器330は、必要に応じて、Golay系列、最大長系列、Walsh Hadamard系列及び／又はCAZAC（constant amplitude zero autocorrelation）系列から選択された系列により、変調されたパケット長フィールドを拡散してもよい。１つの他の例示的な実施例によれば、変調器320は、QPSKに従ってパケット長フィールド220を変調してもよく、拡散器330は、必要に応じて、Golay系列により、変調されたパケット長フィールドを拡散してもよい。

TX354は、データ送信に使用する変調レートより低い変調レートで内部接続及びビームフォーミングに使用され得る物理（PHY）レイヤ（例えば、制御PHYとして示されてもよい）でヘッダ230を送信可能でもよい。例えば、必要に応じて、32の拡散及び1/4の符号化レートのBPSK変調を用いたヘッダの送信が使用されてもよい。他の例は、必要に応じて、BPSK変調及び1/2の符号化レートを用いたヘッダの送信である。TX354は、必要に応じてシングルキャリア（SC：single carrier）変調方式に従って及び／又はマルチキャリア変調方式（例えば、OFDM）に従ってパケット（例えば、パケット200）を送信可能でもよいことが、当業者に分かる。

本発明の例示的な実施例によれば、RX352は、必要に応じて、シングルキャリア又はマルチキャリアでパケット長フィールド220を受信してもよい。復号化器340は、パケット長フィールド情報を復号化してもよく、通信プロセッサ310は、パケット長フィールドに示された時間についてのパケット長情報に基づいて、TX354及び／又はMIMO送受信システム350の送信の開始を回避してもよい。しかし、本発明の範囲はこの例示的な実施例に限定されない。

図４は、本発明の或る実施例に従って衝突を回避する方法のフローチャートである。本発明の例示的な実施例によれば、この方法は、局が他のネットワークの局からパケット長フィールドを受信することで開始してもよい（テキストボックス410）。局は、必要に応じて、シングルキャリア（SC）又はマルチキャリア（例えば、OFDM）でパケット長フィールドを受信してもよい。局は、パケット長フィールド情報を復号化し（テキストボックス420）、パケット長情報に基づいて送信の開始を回避してもよい（テキストボックス430）。例えば、パケット長フィールドの情報は、時間単位でもよく、送信の回避又は遅延は、必要に応じて復号化されたパケット長フィールドに示された期間でもよい。

或る実施例によれば、局は、送信用のパケットを生成してもよい（テキストボックス440）。局は、ロバストな変調方式によりパケット長フィールドを変調してもよい（テキストボックス450）。例えば、局は、BPSK及び／又はQPSKに従ってパケット長フィールドを変調し、Golay系列により、変調されたパケット長フィールドを拡散してもよい（テキストボックス460）。局は、所望の変調方式に従ってパケット長フィールドを送信してもよい（テキストボックス470）。例えば、局は、必要に応じて、シングルキャリア（SC）変調方式及び／又はマルチキャリア変調方式（OFDM等）に従ってパケットを送信してもよい。局は、このパケットのヘッダを送信する前にパケット長フィールドを送信してもよい。局は、データ送信に使用される変調レートより低い変調レートで内部接続及びビームフォーミングに使用され得る物理レイヤ部分でヘッダを送信してもよい（テキストボックス480）。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。

本発明の特定の特徴についてここに図示及び記載したが、多くの変更、置換、変形及び等価が当業者に思い浮かぶ。従って、特許請求の範囲は、本発明の真の要旨内に入る全てのこのような変更及び変形をカバーすることを意図することが分かる。

Claims

パケットのヘッダを送信する前に、パケット長を含むパケットのパケット長フィールドを送信することにより、衝突を回避するステップを有する方法。
時間単位で前記パケット長を提供するステップと、
前記パケット長に基づいて送信を回避するステップと
を有する、請求項１に記載の方法。
BPSK（Biphase Shift Keying）に従って前記パケット長フィールドを変調するステップと、
Golay系列、最大長系列、Walsh Hadamard系列及びCAZAC（constant amplitude zero autocorrelation）系列から選択された系列により、前記変調されたパケット長フィールドを拡散するステップと
を有する、請求項２に記載の方法。
QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）に従って前記パケット長フィールドを変調するステップと、
Golay系列、最大長系列、Walsh Hadamard系列及びCAZAC（constant amplitude zero autocorrelation）系列から選択された系列により、前記変調されたパケット長フィールドを拡散するステップと
を有する、請求項２に記載の方法。
データ送信に使用される変調レートより低い変調レートで内部接続及びビームフォーミングに使用される物理レイヤで前記ヘッダを送信するステップを有する、請求項１に記載の方法。
シングルキャリア（SC）変調方式に従って前記パケットを送信するステップを有する、請求項１に記載の方法。
マルチキャリア変調方式に従って前記パケットを送信するステップを有する、請求項１に記載の方法。
シングルキャリア又はマルチキャリアで前記パケット長フィールドを受信するステップと、
パケット長フィールド情報を復号化するステップと、
前記パケット長情報に基づいて送信の開始を回避するステップと
を有する、請求項１に記載の方法。
パケット長に基づいて衝突を回避するために、パケットのヘッダを送信する前に、パケット長フィールドを送信する送信機を有する無線通信デバイス。
前記パケット長フィールドは、時間単位のパケット長を有する、請求項９に記載の無線通信デバイス。
BPSK（Biphase Shift Keying）に従って前記パケット長フィールドを変調する変調器と、
Golay系列、最大長系列、Walsh Hadamard系列及びCAZAC（constant amplitude zero autocorrelation）系列から選択された系列により、前記変調されたパケット長フィールドを拡散する拡散器と
を有する、請求項９に記載の無線通信デバイス。
QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）に従って前記パケット長フィールドを変調する変調器と、
Golay系列、最大長系列、Walsh Hadamard系列及びCAZAC（constant amplitude zero autocorrelation）系列から選択された系列により、前記変調されたパケット長フィールドを拡散する拡散器と
を有する、請求項９に記載の無線通信デバイス。
前記送信機は、データ送信に使用される変調レートより低い変調レートで内部接続及びビームフォーミングに使用される物理レイヤで前記ヘッダを送信可能である、請求項９に記載の無線通信デバイス。
前記送信機は、シングルキャリア（SC）変調方式に従って前記パケットを送信可能である、請求項９に記載の無線通信デバイス。
前記送信機は、マルチキャリア変調方式に従って前記パケットを送信可能である、請求項９に記載の無線通信デバイス。
シングルキャリア又はマルチキャリアで前記パケット長フィールドを受信する受信機と、
パケット長フィールド情報を復号化する復号化器と、
前記パケット長情報に基づいて送信の開始を回避する通信プロセッサと
を有する、請求項９に記載の無線通信デバイス。
２つ以上の局を有する無線通信システムであって、
局は、パケット長に基づいて衝突を回避するために、パケットのヘッダを送信する前に、パケット長を含むパケット長フィールドを送信する送信機を有する無線通信システム。
前記パケット長は、時間単位である、請求項１７に記載の無線通信システム。
前記局は、
BPSK（Biphase Shift Keying）に従って前記パケット長フィールドを変調する変調器と、
Golay系列、最大長系列、Walsh Hadamard系列及びCAZAC（constant amplitude zero autocorrelation）系列から選択された系列により、前記変調されたパケット長フィールドを拡散する拡散器と
を有する、請求項１７に記載の無線通信システム。
QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）に従って前記パケット長フィールドを変調する変調器と、
Golay系列、最大長系列、Walsh Hadamard系列及びCAZAC（constant amplitude zero autocorrelation）系列から選択された系列により、前記変調されたパケット長フィールドを拡散する拡散器と
を有する、請求項１７に記載の無線通信システム。
前記送信機は、データ送信に使用される変調レートより低い変調レートで内部接続及びビームフォーミングに使用される物理レイヤで前記ヘッダを送信可能である、請求項１７に記載の無線通信システム。
前記送信機は、シングルキャリア（SC）変調方式に従って前記パケットを送信可能である、請求項１７に記載の無線通信システム。
前記送信機は、マルチキャリア変調方式に従って前記パケットを送信可能である、請求項１７に記載の無線通信システム。
シングルキャリア又はマルチキャリアで前記パケット長フィールドを受信する受信機と、
パケット長フィールド情報を復号化する復号化器と、
前記パケット長情報に基づいて送信の開始を回避する通信プロセッサと
を有する、請求項１７に記載の無線通信システム。