JP2013517742A - エネルギー効率のよい送信のためのビット・レートおよび送信電力を選択する方法 - Google Patents

Abstract

伝搬時間距離決定方法は、ハンドセットからＡＰへとプローブ要求を送ることと、返りのＡＣＫを受信することとを含む。プローブ要求がＡＰへと伝搬するのにかかる時間と、ターンアラウンド時間と、ＡＣＫが伝搬してハンドセットへと返ってくるのにかかる時間とが、ハンドセットで測定される。ターンアラウンド時間が、測定された時間から減じられ、その結果が、距離決定を行うために使用される。電力の消費を減じるために、ハンドセットによってＡＰ局へと送られたプローブ要求の許容可能な受信をもたらす「最低総送信エネルギー」設定が、決定される。最低総送信エネルギー設定は、ビット・レート設定と送信電力設定とを含む。最低総送信エネルギー設定は、伝搬時間距離決定トランザクションの実行にあたり、プローブ要求がハンドセットから送られる場合にプローブ要求を送るために使用される。

Description

関連出願

本願は、Sridhara他による、「エネルギー効率のよいレンジングのためのプローブ・パケットのレートおよび変調を選択する方法」（Method of Selecting Rate and Modulation of Probe Packets for Energy Efficient Ranging）と題する、２０１０年１月１８日に出願された米国仮出願番号第６１／２９５，９１８号に関する、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９の下での権利を主張するものであり、上記仮出願は、引用によって本明細書に組み込まれる。

開示された実施形態は、エネルギー効率のよいパケット送信のためのビット・レートおよび送信電力を決定することに関する。

ユーザが複数のＡＰ（アクセス・ポイント）によってサービスされるエリア全体にわたって非ＡＰ局（たとえば、ＷｉＦｉ能力を有するセルラ電話ハンドセット）を携行する際に、そのハンドセットの位置をそのハンドセットで知ることは、有用であり、多くの応用例を有する。ハンドセットの位置を決定する１つの手法は、ＡＰ間の三角測量を含む。ハンドセットから多数のＡＰまでの距離が決定され、これらの距離と、ＡＰの位置についての他の情報とが、ハンドセットの位置を決定するために使用される。信号強度に基づいて距離を決定する方法が使用され得る。ＷｉＦｉ ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークにおいて、ハンドセットは、異なるビット・レート設定と異なる送信電力設定とを使用して、ＡＰに送信し得る。ビット・レート設定と送信電力設定との組み合わせは、ある送信の、あるビットを送信するために必要とされる、総エネルギーを決定する。ＡＰは、ビーコンと呼ばれる送信を、定期的に送信する。ＡＰがビーコンを送信するのに用いる送信電力は、ハンドセットにより、経時的に推定され得る。ビーコンを受信するハンドセットは、ビーコンがハンドセットにおいて受信される際に、信号強度（ＲＳＳＩ）の評価を行うことができる。ビーコンが送信された際に用いられた既知の送信電力と、ビーコンが受信された際に測定されたＲＳＳＩとから、ハンドセットは、チャネル損失の評価を行うことができる。ＡＰからハンドセットまでのチャネル損失と、ハンドセットからＡＰまでのチャネル損失は、一般的に対称である。チャネル損失と距離との間には関連があるので、判定されたチャネル損失の情報から、ハンドセットは、ハンドセットとＡＰとの間の距離を概算することができる。不都合なことに、送信機と受信機との間の環境と障害物が、チャネル損失に影響を及ぼし得る。ＡＰとハンドセットとの間に存在し得る異なる周囲の状況と障害物とに依存して、ハンドセットとＡＰとの間の同一の距離に対し、異なる信号強度が受信機で検出され得る。結果的に、距離の決定は、実質的な誤りを有し、やや信頼性に欠け、環境に左右される。

伝搬時間距離決定トランザクションおよび方法は、非ＡＰ局（たとえば、ＷｉＦｉ能力を有するセルラ電話ハンドセット）からＡＰへとプローブ要求送信を送ることと、ＡＰから返された、返りのアクノレッジメント送信（ＡＣＫ）を受信することと、を含む。プローブ要求がハンドセットからＡＰへと伝搬するのにかかる伝搬時間と、ＡＰがプローブ要求を受信し、ＡＣＫを返送するのにかかるターンアラウンド時間と、ＡＣＫがＡＰから返されハンドセットへと伝搬するのにかかる伝搬時間とが、ハンドセットで測定される。ターンアラウンド時間は、往復の伝搬時間を決定するために、測定された時間から減じられる。往復の伝搬時間は、ハンドセットからＡＰまでの距離の距離決定を行うのに使用される。距離決定は、「レンジング」と呼ばれることもある。そのような伝搬時間トランザクションにおける電力消費を減じるために、ハンドセットによってＡＰ局へと送られるプローブ要求の許容可能な受信をもたらす「最低総送信エネルギー」設定が決定される。許容可能な受信を達成することは、受信されているプローブ要求のある一定の信頼性が達成されるように、「最低総送信エネルギー」設定が絶対的に必要とされるエネルギーよりもわずかに大きい送信エネルギーを含むことを必要とし得る。

最低総送信エネルギー設定を決定し得るいくつかの手法が考えられ得る。第１の手法では、ビーコンがハンドセットで受信され、この受信が、チャネル損失の判定を行うために使用される。そして、所定の総送信エネルギー設定が、所定のチャネル損失を補償するために調節され、それによって最低総送信エネルギー設定が生成される。第２の手法では、プローブ要求のシーケンスが、ハンドセットからＡＰへと送信される。第１のプローブ要求が、高い総送信エネルギー設定を使用して送信され、返りのＡＣＫが受信される。シーケンス中の連続するプローブ要求の各々は、より低い総送信エネルギーを使用して送られる。プローブ要求のうちの１つが、ＡＣＫが返されるという結果にならなかった場合、シーケンスは停止する。最低総送信エネルギー設定は、ＡＣＫが返されるという結果になった最後のプローブ要求を送信するために使用された設定である。第３の手法では、二分探索技法が使用され、一方の設定ではプローブ要求の送信がＡＣＫの返送という結果になり、もう一方の設定ではプローブ要求の送信がＡＣＫの返送という結果にならない、２つの隣り合う総送信エネルギー設定が決定される。二分探索が用いられる場合、ステップ２０４において、総送信エネルギー設定は連続的に減じられるのではなく、総送信エネルギー設定は２値パターンで変更される。最低総送信エネルギー設定は、ＡＣＫの返送という結果になる、２つの設定のうちの１つである。主要な目的は、チャネル損失に応じた最小エネルギー設定を学習することである。学習されると、手順は繰り返される必要がない。最低総送信エネルギー設定を決定する他の手法も考えられ得る。

最低総送信エネルギー設定がどのように決定されるかに関わらず、その設定は、伝搬時間距離決定トランザクションにおいてハンドセットからＡＰへとプローブ要求を送るために使用される。一例において、伝搬時間距離決定トランザクションは、ハンドセットが、複数のＡＰによってサービスされるエリア内で、その位置を決定する、位置決定動作の一部である。

決定された最低総送信エネルギー設定の使用は、上述したように、レンジングを最適化するのに使用可能であるが、決定された最低総送信エネルギー設定は、データ・フレーム、制御フレーム、および管理フレームの、エネルギー効率のよい送信を含むが、これらに限定されない、他の無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）パケット送信を最適化するのにも使用可能である。最低総送信エネルギー設定を決定する方法は、プローブ要求を使用して実行されることができるが、この方法は、他のタイプの無線ＬＡＮパケットを使用して実行されることもできる。

上記は、概要であるため、必然的に簡潔化、一般化、および詳細の省略を含む。したがって、当業者は、この概要が単なる例示にすぎず、決して限定を意図するものではないということを理解するだろう。請求項によってのみ定義される、ここに説明されるデバイスおよび／または処理の他の態様、進歩的な構成、および利点は、ここで述べられる非限定的な発明の詳細な説明から明らかである。

図１は、低電力の伝搬時間距離決定トランザクションの図である。 図２は、最低総送信エネルギー設定が決定され得る第１の手法を示すフローチャートである。 図３は、最低総送信エネルギー設定が決定され得る第２の手法を示すフローチャートである。 図４は、図１の伝搬時間距離決定トランザクションにおけるエネルギー消費を減少させる方法のフローチャートである。 図５は、図１の低電力の伝搬時間距離決定トランザクションを位置決定の応用に使用した図である。 図６は、図５の非ＡＰ局３のブロック図である。 図７は、（送信電力設定が一定であると仮定して、）ビット・レート設定の変更がプローブ要求送信の総送信エネルギーをどのように変化させるかを示すグラフである。

図１は、低電力の伝搬時間距離決定トランザクションおよび方法１の図である。このトランザクションは、非ＡＰ局３（たとえば、セルラ電話ハンドセットのような移動通信デバイス）からＡＰ局４へ「プローブ要求」２と呼ばれる送信を送ることを含む。プローブ要求を送る際、ビット・レートが低いと、プローブ要求の各ビットを送信するためにハンドセットの送信機で必要とされる時間はより長くなる。ビット・レートが高いと、プローブ要求の各ビットを送信するためにハンドセットの送信機で必要とされる時間の長さはより短くなる。すなわち、プローブ要求２を送信するのにどれほど長くかかるかは、ビット・レートに依存する。しかしながら、プローブ要求２がハンドセット３からＡＰ４へと伝搬するのにかかる時間Ｔ１は、ハンドセット３とＡＰ４との間の距離の関数であり、使用されるビット・レートに依存しない。

次に、伝搬時間距離決定トランザクションには、ターンアラウンド時間Ｔ２がある。ターンアラウンド時間Ｔ２は一般的に、製造元ならびに適用可能なＩＥＥＥ８０２．１１規格の両方に依存する。ターンアラウンド時間Ｔ２は、ＡＰ４がプローブ要求２を受信し、ハンドセット３にアクノレッジメント送信（ＡＣＫ）４を返送するのにかかる時間である。時間Ｔ３は、ＡＰからハンドセットへのＡＣＫの伝搬時間である。ＡＰがＡＣＫを返送するのに加え、ＡＰ４は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格にしたがって、後にハンドセットへ「プローブ応答」６を返送する。伝搬時間に基づいた距離決定トランザクションは、「プローブ応答」６の受信にも、それまでに送られたプローブ応答にも依存しない。距離決定トランザクションは、ＡＣＫ５を使用して時間ＴＭを測定する。図１に示されているように、時間ＴＭは、プローブ要求の伝搬時間Ｔ１と、ＡＰのターンアラウンド時間Ｔ２と、ＡＰからハンドセットへと返されたＡＣＫの伝搬時間Ｔ３とを含む。

ＩＥＥＥ８０２．１１は、ＡＰがＡＣＫの返送を要求されるまでに費やすことを許容される最小の長さのターンアラウンド時間を規定している。しかしながら、ターンアラウンド時間Ｔ２の実際の長さは、ＡＰの種類および製造元によって異なる。とはいえ、ＡＰは普通、ハードウェアＭＡＣ処理回路を有するので、結果として、所与のＡＰのターンアラウンド時間は、ほぼ一定である。ハンドセットは、伝搬時間距離決定トランザクションにおいて、所与のＡＰのターンアラウンド時間Ｔ２を測定し、またはそうでなければ特徴づけることができ、ターンアラウンド時間を変数として除くことができる。ハンドセットがプローブ要求を送信するのにどれほど長くかかるかにビット・レートが影響を与えるのと同様に、ビット・レートは、ハンドセットがＡＣＫを受信するのにどれほど長くかかるかにも影響を与える。

図１の伝搬時間に基づいた距離決定トランザクションでは、距離がハンドセット３で決定される。まず、時間ＴＭが測定される。合成往復伝搬時間Ｔ１＋Ｔ３を生成するために、ターンアラウンド時間Ｔ２が、測定された時間ＴＭから減じられる。この往復の伝搬時間は、ハンドセットからＡＰまでの距離の距離決定を行うために使用される。

この方法においてプローブ要求２を送る場合、ハンドセット３は、以下の規格、すなわち、８０２．１１（ａ）、または（ｂ）、または（ｇ）、または（ｎ）のうちの１つを使用するようにプログラムされ得る。どの規格が使用されるかが、使用され得る許容ビット・レート設定のセットを定義する。上述したように、低いビット・レートが使用されると、プローブ要求を送出するのに長時間かかる。したがって、ハンドセットの送信機は、長時間にわたってオン状態であり、これは多くのエネルギーを消費する。ハンドセットでＡＣＫを受信するのにも長時間かかるので、ハンドセットの受信機は、長時間にわたってオン状態であり、これは多くのエネルギーを消費する。このように、低いビット・レートを使用すると、比較的多くの量のエネルギーがハンドセットで消費される。高いビット・レートを使用すると、ハンドセットの送信機と受信機がオン状態である時間の長さを短くすることによってエネルギーの消費が減じられるが、ＡＰがプローブ要求を受信できないおそれがあり、および／または、ハンドセットがＡＣＫを受信できないおそれがある。所与の送信電力設定で、より高いビット・レートが使用されると、所与の距離にわたる雑音によってコンステレーションが損なわれている確率が高くなる。一般的に、より少ない雑音の量は信号を損ない得るので、ＡＰはプローブ要求を受信できない。

１つの新規な態様によると、ＡＰで許容可能な受信信号強度のためのプローブ要求の送信に対する「最低総送信エネルギー」という結果になる、ビット・レート設定と送信電力設定との組み合わせが、（「伝搬時間に基づいた距離決定方法」における使用のために）選択される。この特定の例における「総送信エネルギー設定」という用語は、ビット・レート設定と送信電力設定との組み合わせのことを言う。プローブ要求の許容可能な受信を達成することは、ある一定の通信の信頼性が達成されるように、最低総送信エネルギー設定が絶対的に必要とされるエネルギーよりもわずかに大きい送信エネルギーを含むことを必要とし得る。伝搬時間に基づいた距離決定トランザクションの実行における最低総送信エネルギー設定の使用は、距離決定トランザクションのエネルギー消費を減じる。ハンドセットが最低総送信エネルギー設定を決定し得る複数の手法がある。例示のために、３つの手法を下記において説明する。

最低総送信エネルギー設定を決定する第１の手法は、「テーブル」と呼ばれる、ある特定の情報の使用を含む。ＡＰ局のチップセットおよびハンドセットのチップセットの各ベンダーは一般的に、テーブルを提供する。このテーブルは、所与の規格の下で許容されるビット・レートのアレイの受信のために必要とされる最小信号強度を示す。このテーブルは基本的に、所与のチップセットの受信機の特性を表す。一般的に、ＡＰ局用に、そのようなテーブルがあり、ハンドセット用にも、そのような別のテーブルがある。ハンドセットは、必ずしもＡＰ用のテーブルを分かっているわけではないが、ハンドセット用のテーブルとＡＰ局用のテーブルは一般的に互いにそれほど異ならないので、ハンドセットは、下記のチャネル損失補償方法において、ハンドセット用のテーブルを使用する。ハンドセットが、上述した第２の手法または第３の手法、または任意の他の手法によって、ある時間期間にわたり、このテーブルを学習するということもまた考えられる。この情報は一般的にテーブルと呼ばれるが、この情報は、実際には、任意の適切な手法およびフォーマットで記憶されることができる。テーブルという用語は、記憶された情報の種類と情報との関係のことを言う。

ハンドセットがＡＰ局からビーコンを受信すると、ハンドセットは、ＡＰ局がビーコンを送信した際に用いた推定送信電力の知識を使用することと、ハンドセットがビーコンを受信した際に測定したＲＳＳＩを使用することとによって、上述した「チャネル損失」の評価を行う。最低総送信エネルギー設定は、所定の総送信エネルギー設定（一例では、この所定の総送信エネルギー設定は、テーブルから得られた最大許容ビット・レートを含む）を用いることと、判定されたチャネル損失を補償するために、この所定の総送信エネルギー設定を調節することとによって、決定される。送信エネルギーは、ビット・レート設定を下げることによって、または送信電力設定を上げることによって、またはその両方によって、増加し得る。チャネル損失を補償するための調節の結果は、ハンドセットが最低「総送信エネルギー」でＡＰ局に送信するために使用し得る、ビット・レート設定と送信電力設定である。この決定を行うためにＡＰ局から受信されなければならないビーコンは１つだけである。しかしながら、より望ましいチャネル損失平均値を得るために、複数のビーコンが使用されることもできる。

図２は、最低総送信エネルギーを決定する第１の手法のフローチャートである。ハンドセットは、初期送信電力設定（たとえば、その最大送信電力設定である１７ｄＢｍ）を有する。（ＡＰからハンドセットへのビーコン送信の）受信信号強度（たとえば、−６２ｄＢｍ）が、ハンドセットで決定される。その送信がビーコンだったことをハンドセットは知っており、ビーコンを送信するために使用された送信電力も知っているので、その送信を行うためにＡＰ局によって使用された送信電力は１７ｄＢｍであると分かる。したがって、ハンドセットは、チャネル損失が７９ｄＢ（１７ｄＢｍ＋６２ｄＢｍ）であると判定することができる（ステップ１０１）。

ハンドセットは、ＡＰが複数の許容ビット・レート設定の各々で受信するために必要とされる最小受信電力を示す最大許容ビット・レート・テーブル（下記のテーブル１を参照）を知っている。

テーブル１は、ＡＰが５４Ｍｂｐｓの送信を受信するために必要とされる最小ＲＳＳＩが−７１ｄＢｍであることを示している（５４Ｍｂｐｓは８０２．１１における最大ビット・レート送信である）。しかしながら、ハンドセットが１７ｄＢｍの送信電力設定を使用していた場合、ＡＰで受信される信号は、必要とされた−７１ｄＢｍではなく、（１７ｄＢｍの送信電力に７９ｄＢのチャネル損失を加えた）−６２ｄＢｍという、より高い信号強度を有するだろう。ハンドセットが１７ｄＢｍで送信しようとしていたのなら、ハンドセットは、必要な電力よりも９ｄＢｍ大きい電力で送信することになるだろう。したがって、ハンドセットは、８ｄＢｍという下げられた送信電力設定で送信し得ることを決定し、ＡＰは、引き続き５４ＭＢｐｓで受信することができる。このように、最低総送信エネルギーのこの決定は、送信電力を調節して１７ｄＢｍから８ｄＢｍの設定に下げ、総送信エネルギーを５４ＭＢｐｓのビット・レートを受信するのに必要な最低総送信エネルギーまで減少させることによって、総送信エネルギー設定を調節すること（ステップ１０２）を含む。最低総送信エネルギー設定は、５４Ｍｂｐｓのビット・レート設定と、８ｄＢｍの送信電力設定である。チャネルの非対称的な性質ゆえに不確定であり得るさらなる損失を考慮するために、送信電力設定を調節して８ｄＢｍに限りなく近づくように下げるのではなく、１７ｄＢｍの初期送信電力設定を調節して、いくらかより少ない量に下げることができる。この例における最低総送信エネルギー設定は、たとえば、５４Ｍｂｐｓのビット・レート設定と、９ｄＢｍの送信電力設定であることができる。

下記に、最低総送信エネルギー設定を決定することができる第１の手法の特定の例を示す。この特定の例において使用される変数は、次のような意味を有する。ＲＴｘは、ＲＴＴプローブの送信ビット・レートであり、Ｍｂｐｓで表される。Ｐｍａｘは、最大許容送信電力であり、ｄＢｍで表される。Ｃは、ハンドセットとＡＰとの間のチャネル損失であり、ｄＢで表される。Ｐｒｅｑは、最小必要受信電力であり、ｄＢｍで表される。ＰＴｘは、ＲＴＴプローブのためのハンドセットのＲＦ送信電力であり、ｄＢｍで表される。ＰＲｘは、プローブ・アクノレッジメントの受信電力である。Ｐｍｉｎは、最小許容電力であり、ｄＢｍで表される。ＴＴｘは、ＲＴＴプローブのためのハンドセットのＲＦ送信時間であり、マイクロ秒で表される。ＴＲｘは、受信されたＲＴＴプローブのビット・レートであり、Ｍｂｐｓで表される。Ｅは、ＲＴＴのためのハンドセットの合計ＲＦエネルギーであり、ｎＪで表される。インデクスｉは、ループするインデクスであり、テーブル１のテーブルの行を指定するインデクスでもある。プローブ要求の送信電力ＰＴｘは、Ｐｍｉｎ以上Ｐｍａｘ以下でなくてはならない。Ｐｍａｘの制約が生じるのは、ハンドセットの電力増幅器が最大出力能力を有する上に、ＦＣＣ制限が無線規格によって課されるからである。Ｐｍｉｎの制約が生じるのは、ＣＳＭＡ（キャリア・センス多元接続（carrier-sense multiple access））プロトコルが正常に動作するために、ハンドセットの送信が無線レンジで他のハンドセットにより受信されなくてはならないからである。

まず、チャネル損失Ｃが判定される（ステップ１０１）。ハンドセットは、ＡＰからのビーコンの受信信号強度を測定することと、ＡＰのビーコン送信電力を知っていることとによって、このチャネル損失Ｃを推定することができる。次に、ハンドセットは、ループする下記の方法を使用して、最低総送信エネルギー設定を決定する（ステップ１０２）。最大送信ビット・レートＲＴｘ，ｉから始まり、（Ｐｍａｘ−Ｃ）がＰｒｅｑ，ｉ以上かどうかの判定が行われる。答えが「はい」であれば、ビット・レートＲＴｘ，ｉは達成可能であると判定される。送信電力ＰＴｘ，ｉが、ｍａｘ（Ｐｍｉｎ，Ｐｒｅｑ，ｉ＋Ｃ）に設定される。これは、ＡＰにプローブ送信を受信させるための最小必要送信電力である。受信ビット・レートＲＲｘ，ｉが、ＲＴｘ，ｉの関数であると推定される。ＲＲｘ，ｉに基づいてＰＲｘ，ｉが推定される。たとえば、複数のストリーム、またはより高い帯域幅は、より大きな電力消費という結果になる。時間ＴＴｘ，ｉおよび時間ＴＲｘ，ｉが、所与のプローブの長さと、所与のＡＣＫの長さと、選択されたビット・レートとを使用して計算される。必要とされるエネルギーＥｉが計算される。一方、（Ｐｍａｘ−Ｃ）がＰｒｅｑ，ｉよりも小さい場合には、ＲＴｘ，ｉは達成可能でないと判定され、テーブル１から次に大きいビット・レートＲＴｘ，ｉを使用して、処理が繰り返される。この表記法では、この処理が２度目に実行される際、インデクスｉは、１から２へと増加する。テーブル１に示すように、考えられ得る送信ビット・レートＲＴｘ，ｉは、ｉが１だったこの方法における第１のパスでは、５４Ｍｂｐｓだったが、ｉが２であるこの方法における第２のパスでは、４８Ｍｂｐｓである。この方法のループは、ハンドセットの送信電力設定ＰＴｘとビット・レート設定ＲＴｘ（合わせて最低総送信エネルギー設定であるＰＴｘとＲＴｘ）が決定されるまで続く。

このループする方法を使用して、ハンドセットは、最小エネルギーＥｉをもたらすビット・レート設定ＲＴｘ，ｉを選択する。２つのビット・レート設定が同一のエネルギーをもたらす場合、より低いビット・レートは、雑音および干渉が存在しても、より確実に復号されることができるので、ハンドセットは、ロバスト性を高めるために、より低いビット・レート設定を選択することができる。あるいは、ハンドセットは、ＲＴＴレンジング持続時間を最小化するために、より高いビット・レート設定を選択することによって、総チャネル容量を増加させることができる。ＲＴＴレンジングでは大概そうであるように、プローブの長さおよびＡＣＫの長さＬが一定ならば、ハンドセットは、考えられ得るチャネル損失Ｃの値（またはレンジ）の各々に対する、最適なビット・レートＲＴｘと、最適な送信電力ＰＴｘとを事前計算することができる。するとハンドセットは、チャネル損失を推定した後、使用する最良のビット・レート設定および送信電力設定を、たとえばテーブルにおいて、ルック・アップするだけでよい。

図３は、最低総送信エネルギー設定が決定され得る第２の手法を示すフローチャートである。総送信エネルギー設定は当初、高いレベルに設定されており（ステップ２０１）、プローブ要求は、この総送信エネルギー設定を使用して送信される（ステップ２０２）。ＡＰ局がＡＣＫを返送し（ステップ２０３）、総送信エネルギー設定が下げられる（ステップ２０４）。プローブ要求の送信（ステップ２０２）が繰り返される。このように、プローブ要求のシーケンスがハンドセットから送信され、ここにおいて、このシーケンスにおける連続するプローブ要求は、漸減する総送信エネルギーを有する。各プローブ要求に対し、ＡＰ局はＡＣＫを返送する。このシーケンスのあるポイントで、総送信エネルギーが非常に低いために、ＡＰ局がプローブ要求を受信しない。したがって、ＡＰ局は、ＡＣＫを返送しない。ＡＣＫが受信されない場合（ステップ２０３）、「最低総送信エネルギー」設定には、ＡＣＫが受信されるという結果になった最後の総送信エネルギー設定が割り当てられる（ステップ２０５）。この最低総送信エネルギー設定は、後に、「伝搬時間に基づいた距離決定トランザクション」においてプローブ要求を送るために使用される。

第３の手法において、最低総送信エネルギー設定は、許容ビット・レート設定のアレイのインデクスの二分探索を使用して決定される。中間レベルの総送信エネルギー設定が、第１のプローブ要求を送るために使用される。ＡＣＫが受信された場合、第２のプローブ要求のための総送信エネルギーは、第１の中間レベルの総送信エネルギー設定の０．５倍になる。しかしながら、ＡＣＫが受信されなかった場合、第２のプローブ要求のための総送信エネルギーは、第１の中間レベルの総送信エネルギー設定の２．０倍になる。この処理は、一方の設定ではプローブ要求の送信がＡＣＫの返送という結果になり、もう一方の設定ではプローブ要求の送信がＡＣＫの返送という結果にならない、２つの隣り合う総送信エネルギー設定が見つかるまで、二分探索によって繰り返される。最低総送信エネルギー設定は、ＡＣＫが返送されるという結果になる、これらの２つの設定のうちの１つである。

「最低総送信エネルギー」設定が決定される特定の手法に関わらず、この設定は、「伝搬時間距離決定トランザクション」において、後続の距離決定プローブ要求を送るために使用される。それらのプローブ要求を送るために「最低総送信エネルギー」設定を使用することによって、ハンドセットの総エネルギー消費が減じられる。これは、よりエネルギー効率のよい送信のためのテーブルを学習する手法である。

図４は、伝搬時間に基づいた距離決定トランザクションにおける電力消費を減じる方法３００の図である。第１のステップ３０１において、ハンドセット３によってＡＰ４へと送られるプローブ要求の許容可能な受信をもたらす最低総送信エネルギー設定（たとえば、ビット・レート設定および送信電力設定）が決定される。第２のステップ３０２において、決定された最低総送信エネルギー設定が、伝搬時間距離決定トランザクションにおいてハンドセット３からＡＰ４へとプローブ要求２を送出するために使用される。

図５は、位置決定の応用例における低電力の伝搬時間距離決定トランザクションの使用図である。ハンドセット３は、いくつかのＡＰ４、７、８の各々と、低電力の伝搬時間距離決定トランザクションを行うことによって、距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を決定する。これらのＡＰのうちの１つにプローブ要求を送るために使用された最低総送信エネルギー設定は、これらのＡＰのうちの別の１つにプローブ要求を送るために使用された最低総送信エネルギー設定とは異なり得る。距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の決定は、ＡＰ４、７、８についての位置情報Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３とともに、三角測量によってハンドセット３の位置Ｌ４を決定するためにハンドセット３によって使用される。ハンドセット３は一般的に、ランダムな雑音源からのエラーを減じる平均結果を得るために、各ＡＰ局に複数のプローブ要求を送出する。位置決定は、位置に基づいたコンテキスト・アウェアな計算のために使用されることができる。そのような距離決定トランザクションがどれほど頻繁に実行されるかは、一般的に、ハンドセットで実行中のアプリケーション・プログラムに依存する。距離決定トランザクションは、ハンドセットが絶えずＡＰと「関連づけ」られなくても、ハンドセットが絶えずネットワークに接続されなくても、正しく実行されることができる。ハンドセット３が複数のＡＰ４、７、８によってサービスされるエリアじゅうを移動する際、ハンドセット３は、低電力の距離決定トランザクションと三角測量による決定とを定期的に実行することにより、その位置情報Ｌ４を定期的に更新する。距離決定トランザクションは、毎秒１回といった比較的高い頻度で行われ得る。距離決定トランザクションは、ローミングのためにバックグラウンド・スキャニングが行われるよりも高い頻度で実行され得る。

図６は、図５の非ＡＰ局３の簡潔なブロック図である。この例における非ＡＰ局３は、セルラ電話機能と８０２．１１機能とを有する、セルラ電話ハンドセットである。セルラ電話機能は、アンテナ４００と、無線周波数（ＲＦ）トランシーバ集積回路４０１と、デジタル・ベースバンド集積回路４０２と、ユーザ・インタフェース回路４０３とを含む。ユーザ・インタフェース回路は、たとえば、キーパッドと、ディスプレイ・スクリーンと、マイクロフォンと、スピーカとを含むことができる。セルラ電話機能は、セルラ電話通信を行うために使用可能である。８０２．１１機能は、アンテナ４０４と、ＲＦトランシーバ集積回路４０５と、８０２．１１プロトコル処理ユニット４０６とを含む。プロトコル処理ユニット４０６は、図示されていない他のパーツの中でも特に、デジタル・プロセッサ４０７とメモリ４０８とを含む。メモリは、プロセッサによって実行可能な、（プログラムとも呼ばれる）プロセッサ実行可能命令のセットを記憶する。セルラ電話機能と８０２．１１機能は、バス４０９を介して互いに伝達し合う。メモリ４０８におけるプログラム４１０のうちの１つは、最低総送信エネルギー設定を決定し、その最低総送信エネルギー設定を利用する距離決定トランザクションを開始し、制御するプログラムである。ブロック４１１は、プロセッサ４０７による、ビット・レート設定の決定と、記憶と、使用とを表す。矢印４１２は、プロセッサ４０７からトランシーバ４０５の送信部への、送信電力設定の伝達を表す。矢印４１３は、トランシーバ４０５の受信部からプロセッサ４０７への、受信信号強度の指示の伝達を表す。

図７は、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）によるプローブ要求の送信に関し、ビット・レート設定を変更することが総送信エネルギーをどれほど変化させるかを示したグラフである。このグラフにおいて、総送信エネルギー値は正規化されている。５４Ｍｂｐｓ、４８Ｍｂｐｓ、３６Ｍｂｐｓのビット・レート設定が同一の概算総送信エネルギーをもたらす図７の例では、最低ビット・レート設定である３６ＭｂｐｓがＳＮＲ（信号対雑音比）を増大させるために使用される。

このグラフにおける総送信エネルギー値の決定には、下記のパラメータと値が使用された。第一に、通信を受信した後、ハンドセットは、プローブ要求を送信するまでに、ある長さのｄｉｆｓ時間（ＭＡＣパラメータｄｉｆｓ＝３４マイクロ秒）の間、待機する。ｄｉｆｓとｓｉｆｓの値は、ハンドセットとＡＰがどのようにチャネルを使用するかを決定する、ＭＡＣ「キャリア検知多元接続」チャネル接続メカニズム・パラメータである。このｄｉｆｓ時間の間、ハンドセットの受信機はオン状態であり、一例では、３７５ｍＷ消費している。第二に、ハンドセットがプローブ要求を送る。プローブの長さは３３バイトである。この時間の間、ハンドセットの送信機はオン状態であり、９６１ｍＷ消費している。第三に、ハンドセットは、リスニング・モードで、最大かつ最悪のケースの長さのｓｉｆｓ時間（ＭＡＣパラメータｓｉｆｓ＝１６マイクロ秒）の間、待機し、３７５ｍＷの受信電力を消費する。第四に、ハンドセットの受信機がＡＣＫを受信する。ＡＣＫの長さは１４バイトである。ＡＣＫを受信するのに必要とされる時間の長さは、ビット・レート設定に依存する。ハンドセットの受信機は、この時間の間、オン状態であり、ハンドセットは、９６１ｍＷ消費している。

１つ以上の例示的な実施形態において、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実現され得る。ソフトウェアで実現される場合、機能は、コンピュータ読取可能な媒体により、１つ以上の命令またはコードとして、記憶または伝送され得る。コンピュータ読取可能な媒体は、コンピュータ記憶媒体と、ある場所から別の場所へのコンピュータ・プログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体と、の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の入手可能な媒体であることができる。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ読取可能な媒体は、所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形態で搬送または記憶するために使用され、コンピュータによってアクセスされ得る、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、または他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶装置、または任意の他の媒体を含むことができる。さらに、いかなる接続も、コンピュータ読取可能な媒体と適切に称される。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、ツイスト・ペア、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、または、赤外線、無線、マイクロ波といった無線技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他の遠隔ソースから伝送される場合、同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、ツイスト・ペア、ＤＳＬ、または、赤外線、無線、マイクロ波といった無線技術が、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用されるディスク（diskおよびdisc）は、コンパクト・ディスク（ＣＤ）（disc）、レーザーディスク（登録商標）（disc）、光ディスク（disc）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）（disc）、フロッピー（登録商標）ディスク（disk）、およびブルーレイ（登録商標）ディスク（disc）を含み、ディスク（disc）は、レーザーを用いてデータを光学的に再生するが、ディスク（disk）は、通常、データを磁気的に再生する。上記したものの組み合わせもまた、コンピュータ読取可能な媒体の範囲内に含まれるべきである。１つの特定の例では、図６のメモリ４０８が、コンピュータ実行可能命令であるプログラム４１０を記憶したコンピュータ読取可能な媒体であり、ここにおいて、プログラム４１０は、図６のプロセッサ４０７によってアクセスおよび実行され、プログラム４１０の実行により、図６の非ＡＰ局３は、図４の方法を実行する。

ある特定の具体的な実施形態を教示のために上述したが、この特許明細書の教示は、一般的な応用性を有するものであり、上述した特定の実施形態に限定されない。最低総送信エネルギー設定の決定は、距離決定方法の一部として上述されたが、最低総送信エネルギー設定の決定は、距離決定方法の一部である必要はなく、むしろ、プローブ・パケット以外のパケットの送信や距離決定方法以外の応用例におけるエネルギー消費を減じることに、広く応用可能である。ビット・レートを調節する１つの手法は、ＭＩＭＯ送信機においてストリームの数を調節することである。このように、説明された特定の実施形態のさまざまな特徴の、さまざまな変更、適応、および組み合わせが、以下に示す特許請求の範囲から逸脱せずに実現されることができる。

Claims (23)

1. （ａ）ハンドセットによってアクセス・ポイント局（ＡＰ局）へと送られるプローブ要求の許容可能な受信をもたらす最低総送信エネルギー設定を決定することと、
   （ｂ）伝搬時間距離決定トランザクションにおいて、前記ハンドセットからプローブ要求を送出するために、前記（ａ）で決定された最低総送信エネルギー設定を使用することと
   を備える方法。
2. 前記最低総送信エネルギー設定は、ビット・レート設定と送信電力設定とを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記（ａ）の決定することは、
   前記ハンドセットで前記ＡＰ局からの信号を受信することと、ここにおいて、前記信号が特定の総送信エネルギーを用いて送信されたものであることを前記ハンドセットは知っている、
   前記ＡＰ局から前記ハンドセットへの前記信号の送信に含まれたチャネル損失を判定することと、
   所定の総送信エネルギー設定を用いることと、前記判定されたチャネル損失を補償するために前記所定の総送信エネルギー設定を調節することとによって、前記最低総送信エネルギー設定を決定することと
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記（ａ）の決定することは、
   前記ハンドセットから前記ＡＰ局へ、漸減する総送信エネルギー設定を使用して、送信のシーケンスを送ることであって、送信がアクノレッジメント（ＡＣＫ）の返受信なしに送られるまで、送信のシーケンスを送ることと、
   前記（ａ）の最低総送信エネルギー設定を、最低総送信エネルギーを有し、かつ、ＡＣＫが返受信されるという結果になった、前記シーケンスにおいて使用された前記総送信エネルギー設定に決定することと
   を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記（ａ）の決定することは、
   前記ハンドセットから前記ＡＰへ送信のシーケンスを送ること、ここにおいて、前記シーケンスの送信の総送信エネルギー設定が、二分探索パターンで変更され、アクノレッジメント（ＡＣＫ）が返受信されるという結果になった送信の最低総送信エネルギー設定が決定される、
   を含む、請求項１に記載の方法。
6. （ａ）ハンドセットによってアクセス・ポイント局（ＡＰ局）へと送られるプローブ要求の許容可能な受信をもたらす、所定の送信電力に対する最大ビット・レートである、ビット・レートを決定することと、
   （ｂ）伝搬時間距離決定トランザクションにおいて、前記ハンドセットから前記ＡＰ局へとプローブ要求を送出するために、前記（ａ）で決定されたビット・レートを使用することと、ここにおいて、前記プローブ要求は、前記所定の送信電力を使用して送られる、
   を備える方法。
7. 前記（ａ）で決定されたビット・レートは、複数の許容ビット・レート設定から選択されたビット・レートである、請求項６に記載の方法。
8. 前記（ａ）の決定することは、
   前記ハンドセットで前記ＡＰ局からの信号を受信することによって、チャネル損失を判定することと、
   前記判定されたチャネル損失を補償するために総送信エネルギー設定のビット・レートを調節することによって、前記（ａ）のビット・レートを決定することと
   を含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記（ａ）の決定することは、
   前記ハンドセットから前記ＡＰ局へ、漸増するビット・レートを使用して、送信のシーケンスを送ることであって、送信は送られたがアクノレッジメント（ＡＣＫ）が返受信されなくなるまで、送信のシーケンスを送ることと、ここにおいて、前記シーケンスの送信はすべて、同一の送信電力設定を使用して送られる、
   前記（ａ）のビット・レートを、ＡＣＫが返受信されるという結果になった、前記シーケンスにおいて使用された最大ビット・レートに決定することと
   を含む、請求項６に記載の方法。
10. （ａ）ハンドセットによってアクセス・ポイント局（ＡＰ局）へと送られるプローブ要求の許容可能な受信をもたらす、所定のビット・レートに対する最低送信電力設定である、送信電力設定を決定することと、
    （ｂ）伝搬時間距離決定トランザクションにおいて、前記ハンドセットから前記ＡＰ局へとプローブ要求を送出するために、前記（ａ）で決定された送信電力設定を使用することと、ここにおいて、前記プローブ要求は、前記所定のビット・レートを使用して送られる、
    を備える方法。
11. 前記（ａ）の決定することは、
    前記ハンドセットで前記ＡＰ局からの信号を受信することによって、チャネル損失を判定することと、
    前記判定されたチャネル損失を補償するために総送信エネルギー設定の送信電力設定を調節することによって、前記（ａ）の送信電力設定を決定することと
    を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記（ａ）の決定することは、
    前記ハンドセットから前記ＡＰ局へ、漸減する送信電力設定を使用して、送信のシーケンスを送ることであって、送信は送られたがアクノレッジメント（ＡＣＫ）が返受信されなくなるまで、送信のシーケンスを送ることと、ここにおいて、前記シーケンスの送信はすべて、同一のビット・レート設定を使用して送られる、
    前記（ａ）の送信電力設定を、ＡＣＫが返受信されるという結果になった、前記シーケンスにおいて使用された最小送信電力設定に決定することと
    を含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記（ａ）の決定することは、
    前記ハンドセットから前記ＡＰへ送信のシーケンスを送ること、ここにおいて、各送信は、総送信エネルギー設定を使用して送られ、前記シーケンスの送信の総送信エネルギー設定が、二分探索パターンで変更され、アクノレッジメント（ＡＣＫ）が返受信されるという結果になった送信の最低総送信エネルギー設定が決定される、
    を含む、請求項１０に記載の方法。
14. （ａ）非アクセス・ポイント局（非ＡＰ局）からアクセス・ポイント局（ＡＰ局）へとプローブ要求を送ることと、ここにおいて、前記プローブ要求は、複数の許容ビット・レートのうちの１つを使用して送られ、各ビット・レートは、プローブ要求を送るために使用されると、前記非ＡＰ局による対応する量のエネルギーの消費という結果になり、前記プローブ要求を送るために使用された前記１つのビット・レートは、前記非ＡＰ局による最大送信エネルギー消費量に対応するビット・レートではない、
    （ｂ）前記プローブ要求に応答して、前記非ＡＰ局でアクノレッジメント送信（ＡＣＫ）を受信することと、
    （ｃ）前記（ａ）のプローブ要求を送ることと、前記（ｂ）のＡＣＫを受信することとの間の時間長さを決定することと、
    （ｄ）前記非ＡＰ局と前記ＡＰ局との間の距離を示す距離情報を決定するために、前記時間長さを使用することと
    を備える方法。
15. アクセス・ポイント局（ＡＰ局）と伝搬時間距離決定トランザクションを行う非アクセス・ポイント局（非ＡＰ局）であって、
    前記非ＡＰ局は、前記非ＡＰ局によって前記ＡＰ局へと送られるプローブ要求の許容可能な受信をもたらす最低総送信エネルギー設定を決定し、
    前記非ＡＰ局は、前記伝搬時間距離決定トランザクションにおいて前記非ＡＰ局からプローブ要求を送出するために、前記決定された最低総送信エネルギー設定を使用する
    非ＡＰ局。
16. 前記最低総送信エネルギー設定は、ビット・レート設定と送信電力設定とを含む、請求項１５に記載の非ＡＰ局。
17. 前記非ＡＰ局は、ＩＥＥＥ８０２．１１通信機能を有するセルラ電話であり、前記ＩＥＥＥ８０２．１１通信機能は、前記伝搬時間距離決定トランザクションにおいて前記プローブ要求を送る、請求項１５に記載の非ＡＰ局。
18. 前記伝搬時間距離決定トランザクションは、前記プローブ要求が前記非ＡＰ局から送られる時間と、それに応答してアクノレッジメント（ＡＣＫ）が前記非ＡＰ局で受信される時間との間の時間差を測定することを含む、請求項１５に記載の非ＡＰ局。
19. 装置であって、
    アンテナと、
    前記アンテナに結合された手段であって、
    （ａ）非アクセス・ポイント局（非ＡＰ局）によってアクセス・ポイント局（ＡＰ局）へと送られるプローブ要求の許容可能な受信をもたらす最低総送信エネルギー設定を決定し、
    （ｂ）伝搬時間距離決定トランザクションにおいて、前記非ＡＰ局から前記アンテナによってプローブ要求を送出するために、前記（ａ）で決定された最低総送信エネルギー設定を使用する、
    手段と
    を備える装置。
20. 前記最低総送信エネルギー設定は、ビット・レート設定と送信電力設定とを含む、請求項１９に記載の装置。
21. 前記手段は、さらに、
    前記ＡＰ局から前記非ＡＰ局への信号の送信に含まれたチャネル損失を判定することと、
    所定の総送信エネルギー設定を用いることと、前記判定されたチャネル損失を補償するために前記所定の総送信エネルギー設定を調節することとによって、前記最低総送信エネルギー設定を決定することと
    によって、前記最低総送信エネルギーを決定する、請求項１９に記載の装置。
22. 前記手段は、さらに、
    前記非ＡＰ局に、前記非ＡＰ局から前記ＡＰ局へ、異なる総送信エネルギー設定を使用して、送信のシーケンスを送るようにさせることと、
    前記（ａ）の最低総送信エネルギー設定を、ＡＣＫが返送されるという結果になった、前記シーケンスの送信において使用された総送信エネルギー設定に決定することと
    によって、前記最低総送信エネルギー設定を決定する、請求項１９に記載の装置。
23. コンピュータ・プログラム製品であって、
    非ＡＰ局（非ＡＰ局）によってアクセス・ポイント局（ＡＰ局）へと送られるプローブ要求の許容可能な受信をもたらす最低総送信エネルギー設定を決定するコードと、
    伝搬時間距離決定トランザクションにおいて、前記非ＡＰ局からプローブ要求を送出するために、前記決定された最低総送信エネルギー設定が使用されるようにするコードと
    を記録したコンピュータ読取可能な媒体
    を備える、コンピュータ・プログラム製品。

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