JP2015039244A - 高スループット端末を保護する方法およびデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】高スループット（ＨＴ）端末を保護するための方法およびデバイスが開示される。【解決手段】（１）ある端末によって送信された物理層（ＰＨＹ）のレガシー・プリアンブルが、レガシー・プリアンブルを使用しない別の端末によって復号化される。（２）ある端末が、パケットのプリアンブル中のビットを、パケットの残りの部分において如何なるタイプのＰＨＹが使用されることになるかを示すために使用することによって、別の端末によって識別される。（３）ある端末が、自端末とは異なったタイプの別の端末の存在下で媒体を予約するために、送信要求（ＲＴＳ）／送信許可（ＣＴＳ）、またはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆメッセージを送る。（４）アクセス・ポイント（ＡＰ）が、レガシー・プリアンブル、ＨＴ端末プリアンブル、および媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パケット伝送に対するＨＴ保護メカニズムを持つ動作またはサポートを表す性能情報要素（ＩＥ）を含む、ビーコンまたはアソシエーションメッセージを送信する。【選択図】図７

Description

本発明は、無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、互換性がない他の高スループット（High Throughput：ＨＴ）伝送およびレガシー伝送の存在下でのＨＴ伝送の保護に関する。

コンテンションを使用するレガシー端末（station）は、ＨＴの物理層（ＰＨＹ）のパケット・データ単位（PHY Packet Data Unit：ＰＰＤＵ）を解読できず、そしてその結果、レガシー端末は媒体がビジー（busy）であると解釈できないため、ＨＴ伝送は、レガシー端末に対する保護を必要とする。同様に、所与のＨＴ端末のＨＴ伝送は、ＨＴ ＰＨＹが非互換である場合における他のＨＴ端末に対する保護を必要とする。

図１に示されるように、各レガシーＰＰＤＵ１００は、レガシーＰＨＹプリアンブル／ヘッダ１０５と、通常は媒体アクセス制御（ＭＡＣ）のパケット・データ単位（Packet Data Unit：ＰＤＵ）であるレガシーＰＨＹペイロード１１０を含む。一例として、図２Ａおよび図２Ｂは、ＨＴデバイス（すなわちタイプＡ）および別のＨＴデバイス（すなわちタイプＢ）には異なったＰＨＹプリアンブル１１５、１２０があることを示す。タイプＡのデバイスには、レガシー・プリアンブル１０５と、ＰＨＹヘッダの一部としてのＭＩＭＯ性能のための新しいプリアンブル１１５の両方があり、タイプＢのデバイスには、新しいＰＨＹプリアンブル１２０のみがある。しかしながら、タイプＢのデバイスは、レガシー・プリアンブル１０５を復号化可能である。タイプＡとタイプＢのデバイスの両方のＨＴ ＰＨＹプリアンブル１１５、１２０は異なっている。この場合には、２つのデバイスは互いに通信可能でないことになる。また、タイプＡのデバイスは、いずれかのレガシー・デバイスが存在しない場合には非効率である。以下に、２つの考察されたシナリオ（１および２）を記述する。

シナリオ１は、異なった／互換性のないＰＨＹ層により動作する少なくとも３つの異なったタイプのデバイスを使用する。すなわち、１）図１に示されるような、レガシー・プリアンブル１０５のみを持つパケットを送信するレガシー・デバイス、２）図２Ａに示されるような、タイプＡのＨＴプリアンブル１１５を持つＰＰＤＵを送信するＨＴタイプＡのデバイス、３）図２Ｂに示されるような、タイプＢのＨＴプリアンブル１２０を持つＰＰＤＵを送信するＨＴタイプＢのデバイス、である。

シナリオ２はまた、少なくとも３つのタイプのデバイスを使用する。すなわち、１）図１に示されるような、レガシー・プリアンブル１０５のみを持つパケットを送信するレガシー・デバイス、２）図２Ｃに示されるような、混合形態のパケット（例えば、レガシー・プリアンブルとＨＴプリアンブルを含むＰＨＹプリアンブル）を送信するＨＴデバイス、３）図２Ｄで示されるような、ＨＴ ＰＨＹプリアンブル（すなわち、グリーン・フィールド（Green Field：ＧＦ）ＰＨＹプリアンブル１２０とＨＴプリアンブル１１５）のみを持つパケットを送信するＨＴデバイス、である。

国際公開第２００５／００６７００号

IEEE802.11Wireless Network:The Definitive Guide，Second Edition

このように、異なったタイプのＨＴデバイスが互いに互換性のないＰＨＹ層を使用して動作する場合がある。例えば、第１のタイプのＨＴ端末の受信機が第２のタイプのＨＴ端末によって送信されたパケットを復号化できない場合、およびその逆の場合がある。

本発明では、複数の端末を含む無線通信ネットワークにおいて実施される、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎなどにおいて使用されるいくつかの方式などの異なった方式に対するＨＴとレガシーの相互接続の解決策を提供する拡張化を提案する。相互接続の解決策には、ＭＡＣおよびＰＨＹ層の保護メカニズム、プリアンブル信号方式、およびビーコン信号方式が含まれる。一実施形態においては、第１のタイプのＨＴ端末は、パケットの残りの部分でどのＰＨＹタイプが使用されることになるかを表すためにパケットのプリアンブル中のビットを使用することにより、第２のタイプのＨＴ端末によって識別される。別の実施形態においては、第２のタイプのＨＴ端末は、第１のタイプのＨＴ端末の存在下で媒体を予約するために、送信要求（ＲＴＳ）／送信許可（ＣＴＳ）、またはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆを送る。さらに別の実施形態においては、異なるタイプのＨＴ端末間でそれらの伝送を保護するために、レガシー・プリアンブル保護が使用される。さらに別の実施形態においては、アクセス・ポイントは、ビーコンまたはアソシエーションメッセージを使用してレガシー・プリアンブルに対するシステムにおける動作またはサポートを表す。

レガシー・プリアンブルおよびレガシーＰＨＹペイロードを含む従来のレガシーＰＰＤＵを例証する図である。 ＨＴタイプＡのデバイスが異なるかつ互換性のない物理層で動作する第１の従来のシナリオ（シナリオ１）を例証する図である。 ＨＴタイプＢのデバイスが異なるかつ互換性のない物理層で動作する第１の従来のシナリオ（シナリオ１）を例証する図である。 ＨＴデバイスが混合形態パケット及び／またはＨＴ ＰＨＹプリアンブルのみを持つパケットを送信する、第２の従来のシナリオ（シナリオ２）を例証する図である。 ＨＴデバイスが混合形態パケット及び／またはＨＴ ＰＨＹプリアンブルのみを持つパケットを送信する、第２の従来のシナリオ（シナリオ２）を例証する図である。 本発明に係る、ＰＨＹペイロードのＨＴタイプを表すビットを含むＨＴプリアンブルを使用するＰＰＤＵ構造を例証する図である。 本発明に係る、ＰＨＹペイロードのＨＴタイプを表すビットを含むＨＴプリアンブルを使用するＰＰＤＵ構造を例証する図である。 本発明に係る、レガシー・プリアンブルを使用して、保護されたＨＴ伝送を受信し、解読し、かつ送信するように構成された端末のブロック図である。 本発明に係る、性能情報要素（ＩＥ）を含む、ビーコンまたはアソシエーションメッセージを送信するように構成されたＡＰのブロック図である。 図５のＡＰによって送信されたビーコンまたはアソシエーションメッセージ中に含まれる性能ＩＥのフィールドを示す図である。 図５のＡＰおよび図４のＨＴ端末と同様な複数のＨＴ端末を含む無線通信システムを示す図である。

一例として与えられ、かつ添付図面に関連して理解されるべき、以下の詳細な説明から、本発明のより詳細な理解を得ることができる。

本明細書で参照される場合、用語「端末（station）」は、限定するものではないが、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）、ユーザ設備（User Equipment：ＵＥ）、移動端末、固定式または移動式の加入者ユニット、ページャ、または無線環境において動作する能力のある他の任意のタイプのデバイスをも含む。本明細書で参照される場合、用語「アクセス・ポイント（ＡＰ）」は、限定するものではないが、基地局、ノードＢ、サイトコントローラ、または無線環境における他の任意のタイプのインタフェース・デバイスをも含む。

本発明の特徴は、集積回路（ＩＣ）に組み込むこと、または相互接続された複数の部品を含む回路において構成することができる。

本発明は、図１および図２において示されたように、シナリオ１および／またはシナリオ２に関して上述されたものなどの異なる／互換性のないＰＨＹ層を使用して動作するＨＴデバイスのインターオペラビリティー（相互運用性）を可能とする。互換性のないＰＨＹペイロードによってもたらされたインターオペラビリティーの問題を解決するために、ＭＡＣおよびＰＨＹレベルの保護技法が使用される。さらに、インターオペラビリティーを容易にするために、ＨＴプリアンブルにおける信号方式が実施される。最後にインターオペラビリティー機能のサポートを促進するために、ビーコン信号方式が使用される。

図３Ａおよび図３Ｂにより例証された一実施形態において、ＰＰＤＵ（すなわち、パケット）のプリアンブル構造が、タイプＡおよびタイプＢの両方のＨＴ端末に対して使用され、それにより、ＨＴプリアンブルは、パケットの残りの部分においてどのＰＨＹペイロード・タイプが使用されることになるかを表すビットを含む。ＨＴ端末のそれぞれは、基本速度／変調にて送られるＰＨＹプリアンブルを復号化するように構成された受信機を使用してレガシー・プリアンブル１０５を復号化することができる。ＨＴ ＰＨＹプリアンブルは、変調および符号化方式（ＭＣＳ）、またはパケットの残りの部分に対して使用されるＰＨＹペイロード・タイプについての情報を提供する。しかしながら、ＰＨＹ層の伝送に互換性がない（例えば、時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）伝送は非ＳＴＢＣ ＰＨＹ伝送と互換性がない）ために、パケットの残りの部分を復号化することが可能でない場合がある。第１のＨＴ端末は両方のＰＨＹプリアンブルを復号化する際に問題を有さないだろう。しかしながら、第２のＨＴ端末は、レガシー・プリアンブル、およびパケットの残りの部分（すなわち、ペイロード）に対して使用されるＰＨＹペイロード・タイプを表すビットを復号化することができる。

第２のＨＴ端末は、パケットの残りを復号化することができる。しかしながら、パケットの残りが復号化されないとしても、第２のＨＴ端末は、伝送の残りの部分に対してＮＡＶタイマを設定するためにレガシーＰＨＹプリアンブルから十分な情報を抽出するであろう。この実施形態においてはまた、第１のＨＴ端末が、ＰＨＹプリアンブル中のあるビットに基づき、第２のＨＴ端末のプリアンブルを識別し、そしてパケットの残りの部分を復号化することができる。

ＭＡＣレベルの保護メカニズムにおいて、ＭＡＣ層の信号方式は、ＮＡＶ（Network Allocation Vector）を設定するために使用されるが、ＮＡＶはＭＡＣレベルの搬送波検知手順である。ＭＡＣ層の信号方式は、伝送の前にシステムにＮＡＶを設定するために、ＲＴＳ／ＣＴＳまたはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのメカニズムを使用することにより、または送信されたパケットのＭＡＣヘッダ中のデュレーションフィールド（duration field）を単に適切に設定することにより、実施することが可能であろう。

ＰＨＹレベルの保護メカニズムにおいて、レガシー信号フィールドの、レガシーＰＨＹ層コンバージェンス手順（PHY Layer Convergence Procedure：ＰＬＣＰ）の速度および長さフィールドが保護のために必要なデュレーションを表すように設定される。レガシー信号フィールドは、ＰＰＤＵのＨＴ部分に先行する。レガシー信号フィールドは、すべての端末がそれを受信することができるように、無指向性アンテナ・パターンおよびレガシーＭＣＳを使用して送信される。この保護の方法は、レガシー信号（Ｌ−ＳＩＧ）フィールドのＴＸＯＰ（transmit opportunity）保護と呼ばれる。

（シナリオ１およびシナリオ２に適用する）第２の実施形態においては、第２のＨＴ端末（ＨＴタイプＢのデバイス）は、第１のＨＴ端末の存在下で媒体を予約するために、ＲＴＳ／ＣＴＳまたはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆを送る。

（シナリオ１および２の両方に適用される）別の実施形態においては、望ましいネットワークＡＰは、上で提案された方法により、ＨＴ保護メカニズムによりレガシー・プリアンブル、ＨＴ端末プリアンブル、およびＭＡＣパケット伝送をＨＴ保護メカニズムによりサポートする。あるいはまた、ＡＰがＨＴ端末をサポートしないなら、それはビーコンまたはアソシエーションメッセージにおいてこの情報を表す。したがって、ＨＴ端末は、レガシー・プリアンブルを使用して、レガシー形態にて動作する。

レガシー信号フィールド（ＰＬＣＰ速度および長さフィールド）は、保護するための全体の期間を表すために使用でき、必要とされた時には、非周期的に送ることができる。レガシー・プリアンブルは、後続する実際のＭＡＣパケットの有無にかかわらず送ることが可能である。このことは、保護されたデュレーションにおけるあらゆるパケットと共にレガシー信号フィールドを送ることを必要とはしない。これはまた、ＨＴ伝送を保護するためのレガシー・パケット（ＭＡＣレベル）を送信するオーバヘッドを回避する。その上、第１のＨＴ端末（シナリオ１のＨＴ端末タイプＡ）は、レガシー端末が存在しないとＰＨＹプリアンブルを送らない。ビーコン上で送られる情報は、ネットワーク中にレガシー端末があるかを見つけるために、シナリオ１におけるようなタイプＡの第１のＨＴ端末により使用可能である。

図４は、本発明による、レガシー・プリアンブルを使用してＨＴ伝送を受信し、解読し、かつ送信するように構成されたＨＴ端末４００のブロック図である。ＨＴ端末４００は、処理装置４０５、送信機４１０、受信機４１５、並びに送信機４１０および受信機４１５に電気的に接続されたアンテナ４２０を含む。処理装置４０５は、本発明により、保護されたＨＴ伝送を生成し、かつ解読するように構成され、それにより、ＰＨＹペイロード・タイプを表すビットを持つプリアンブルを有するＨＴ伝送にレガシー・プリアンブルが先行する。

図５は、本発明による、レガシー・プリアンブルを使用してＨＴ伝送を保護するように構成されたＡＰ５００のブロック図である。ＡＰ５００は、処理装置５０５、送信機５１０、受信機５１５、並びに送信機５１０および受信機５１５に電気的に接続されたアンテナ５２０を含む。処理装置５０５は、アンテナ５２０を介して送信機５１０による伝送のためにビーコンまたはアソシエーションメッセージを発生させるように構成される。ビーコンまたはアソシエーションメッセージは、上で提案された方法による、レガシー・プリアンブル、ＨＴ端末プリアンブル、およびＭＡＣパケット伝送に対するＨＴ保護メカニズムを持つ動作またはサポートを表す情報を含むことができる。

図６は、ＨＴ保護メカニズムに対するサポートを表す、ＡＰ５００によって送信されるビーコンまたはアソシエーションメッセージ中に含まれる性能の情報要素（Information Element：ＩＥ）のフィールドを示す。フィールドの順序は重要ではなく、所与の実施方法に対して任意に指定可能である。そのフィールドを新規の性能ＩＥ中に含むことができ、またはそのフィールドを既存の性能ＩＥに加えることができる。

図７は、図５のＡＰ５００、および図４のＨＴ端末４００（ＰＨＹタイプＢ）と同様な複数のＨＴ端末４００1〜４００Nを含む無線通信システム７００を示す。ＡＰ５００によって送信されたビーコンにおいて、ＲＴＳ／ＣＴＳまたはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆサブフィールドによるＨＴ ＰＨＹタイプＢの保護が、このメカニズムをサポートすることを表すなら、ＨＴ端末４００の１つが、ＲＴＳメッセージをＡＰ５００に送信することによってＴＸＯＰを開始することができる。ＡＰ５００は次に、ＣＴＳメッセージを送信することによって、ＲＴＳメッセージに応答する。また、ＨＴ端末４００およびＡＰ５００は、ＰＨＹタイプＢのＨＴ送信を保護するためにＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆメッセージを使用することもできる。

実施形態
１．第１のタイプの端末（station）および第２のタイプの端末を含む無線通信システムにおいて実施される高スループット（ＨＴ）伝送の方法であって、
該第１の端末が、少なくとも１つのＨＴの物理層（ＰＨＹ）のパケット・データ単位（ＰＰＤＵ）を送信するステップであって、該ＰＰＤＵはＨＴプリアンブルおよびＨＴ ＰＨＹペイロードを含み、該ＨＴプリアンブルが該ＨＴ ＰＨＹペイロードに関連付けられた情報を含むステップと、
該第２の端末が、該第１の端末から該ＰＰＤＵを受信するステップと、
該第２の端末が、該ＨＴ ＰＨＹペイロードを復号化できなくとも、該ＨＴプリアンブルから該ＨＴ ＰＨＹペイロードに関連付けられた情報を抽出するステップと
を含むことを特徴とする方法。

２．該第１の端末によって送信された該ＨＴ ＰＰＤＵがレガシーＰＨＹプリアンブルを含み、
当該方法は、
該第２の端末が、該レガシーＰＨＹプリアンブル中に含まれる情報に基づき、該送信に対するＮＡＶのタイマを設定するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１に記載の方法。

３．該第１の端末によって送信された該ＨＴ ＰＰＤＵがレガシーＰＨＹプリアンブルを含み、
当該方法は、
該第２の端末が、該ＨＴプリアンブル中に含まれる少なくとも１ビットに基づき、該送信に対するＮＡＶのタイマを設定するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１および２のいずれかに記載の方法。

４．該第１の端末および第２の端末が無線通信に関与することであって、該第１の端末によって送信されたＰＰＤＵが該第２の端末の性能と非互換であることを特徴とする実施形態１乃至３のいずれか１つに記載の方法。

５．該第２の端末が該第１の端末を識別するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１乃至４のいずれか１つに記載の方法。

６．該第２の端末が該ＰＰＤＵ全体を復号化するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１乃至４のいずれか１つに記載の方法。

７．該第１の端末が該第２の端末を識別するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１乃至４のいずれか１つに記載の方法。

８．該第２の端末が、媒体を予約するためにアクセス・ポイント（ＡＰ）に、送信要求（ＲＴＳ）／送信許可（ＣＴＳ）メッセージを送り、またはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ保護サポートを提供する要求を送ることを特徴とする実施形態１乃至７のいずれか１つに記載の方法。

９．該第２の端末が、該システムにおいて少なくとも１つの第１の端末の存在下にあることを特徴とする実施形態１乃至７のいずれか１つに記載の方法。

１０．該ＲＴＳ／ＣＴＳまたはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ保護サポートが、該ＡＰによって送信されたビーコン中に表されることを特徴とする実施形態８に記載の方法。

１１．保護された高スループット（ＨＴ）伝送を送信するための送信機と、
少なくとも１つのＨＴの物理層（ＰＨＹ）のパケット・データ単位（ＰＰＤＵ）を発生する処理装置であって、該ＰＰＤＵが、ＨＴプリアンブルおよびＨＴ ＰＨＹペイロードを含み、該ＨＴプリアンブルが該ＨＴ ＰＨＹペイロードに関連付けられた情報を含む処理装置と、
他のＨＴ端末から受信されたレガシーＰＨＹプリアンブルを復号化する受信機と
を備えたことを特徴とするＨＴ端末。

１２．該レガシーＰＨＹプリアンブル中に含まれる情報に基づき、該伝送に対するＮＡＶのタイマが設定されることを特徴とする実施形態１１に記載のＨＴ端末。

１３．該ＨＴプリアンブル中に含まれる少なくとも１ビットに基づき、該送信に対するＮＡＶのタイマが設定されることを特徴とする実施形態１１に記載のＨＴ端末。

１４．該受信機が、混合形態のＰＰＤＵおよび非ＨＴ ＰＰＤＵの両方を復号化することを特徴とする実施形態１１に記載のＨＴ端末。

１５．該受信機が、グリーン・フィールド（ＧＦ）形態のＰＰＤＵ、混合形態のＰＰＤＵおよび非ＨＴ形式のＰＰＤＵの全てを復号化することを特徴とする実施形態１１に記載のＨＴ端末。

１６．高スループット（ＨＴ）送信を保護する方法であって、
当該方法は、
非アクセス・ポイント（non-ＡＰ）の端末が、アクセス・ポイント（ＡＰ）への送信要求（ＲＴＳ）フレームを含む要求信号を送信することによって、ＴＸＯＰを始動するステップと、
該ＡＰが、応答の送信許可（ＣＴＳ）フレームにより該非ＡＰ端末に応答するステップと
を含むことを特徴とする方法。

１７．該非ＡＰ端末および該ＡＰが、ＨＴ伝送を保護するためにＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆメッセージを使用することを特徴とする実施形態１６に記載の方法。

１８．アソシエーションメッセージを発生させるように構成された処理装置であって、該アソシエーションメッセージが、レガシー・プリアンブル、高スループット（ＨＴ）端末プリアンブル、および媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パケット伝送に対するＨＴ保護メカニズムを持つ動作またはサポートを表す複数のフィールドを有する性能情報要素（ＩＥ）を含む処理装置と、
アンテナと、
該アソシエーションメッセージを送信するために該処理装置および該アンテナに電気的に接続された送信機と
を備えたことを特徴とするアクセス・ポイント（ＡＰ）。

１９．アクセス・ポイント（ＡＰ）であって、
ビーコンを発生させるように構成された処理装置であって、該ビーコンが、レガシー・プリアンブル、高スループット（ＨＴ）端末プリアンブル、および媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パケット伝送に対するＨＴ保護メカニズムを持つ動作またはサポートを表す複数のフィールドを有する性能情報要素（ＩＥ）を含む処理装置と、
アンテナと、
該ビーコンを送信するために該処理装置および該アンテナに電気的に接続された送信機と
を備えたことを特徴とするアクセス・ポイント（ＡＰ）。

本発明の特徴および要素が好適な実施形態において特定の組み合わせにて記述されているが、それぞれの特徴または要素は単独で（好適な実施形態の他の特徴および要素なしで）、または本発明の他の特徴および要素のあるなしにかかわらず、様々な組み合わせにて使用可能である。

Claims (4)

1. 第１のアソシエーションメッセージを送信するように構成された高スループット（ＨＴ）端末（ＳＴＡ）と、
   前記第１のアソシエーションメッセージを受信し、
   高スループット（ＨＴ）保護メカニズムに対するサポートを示す性能の情報要素（ＩＥ）を含む第２のアソシエーションメッセージを生成し、
   前記第２のアソシエーションメッセージをアンテナを介して送信するように構成されたアクセスポイント（ＡＰ）とを備え、
   前記ＨＴ ＳＴＡは、ＨＴ保護メカニズムに対するサポートを示す性能の情報要素（ＩＥ）を含む前記第２のアソシエーションメッセージを受信するようにさらに構成されたことを特徴とするシステム。
2. 前記ＨＴ保護メカニズムは、レガシー信号（Ｌ−ＳＩＧ）の送信機会（ＴＸＯＰ）保護メカニズムであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１のアソシエーションメッセージは、アソシエーション要求メッセージであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記第２のアソシエーションメッセージは、アソシエーション応答メッセージであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

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