図1Aは、1または複数の開示される実施形態を実行することができる例示的通信システム100の図である。通信システム100は、音声、データ、ビデオ、メッセージング、ブロードキャストなどのコンテンツを、複数の無線ユーザに提供する多重アクセスシステムとすることができる。通信システム100は、無線帯域幅を含む、システムリソースの共有によって、複数の無線ユーザがこのようなコンテンツにアクセスできるようにすることができる。例えば、通信システム100は、符号分割多元接続(CDMA)、時分割多元接続(TDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、直交FDMA(OFDMA)、シングルキャリアFDMA(SC−FDMA)など、1または複数のチャネルアクセス方法を使用することができる。
図1Aに示すように、通信システム100は、無線送受信ユニット(WTRU)102a、102b、102c、102d、無線アクセスネットワーク(RAN)104、コアネットワーク106、公衆交換電話網(PSTN)108、インターネット110および他のネットワーク112を含むことができるが、開示する実施形態は、任意の数のWTRU、基地局、ネットワークおよび/またはネットワーク要素についても考えることを理解されるであろう。WTRU102a、102b、102c、102dのそれぞれは、無線環境で動作する、および/または通信するように構成された任意のタイプのデバイスであることも可能である。例えば、WTRU102a、102b、102c、102dは、無線信号を送信および/または受信するように構成されることが可能であり、ユーザ機器(UE)、移動局、固定もしくは移動加入者ユニット、ページャ、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、スマートフォン、ラップトップ、ネットブック、パーソナルコンピュータ、無線センサ、家庭用電化製品などを含むことができる。
通信システム100はまた、基地局114aおよび基地局114bを含むことができる。基地局114a、114bのそれぞれは、WTRU102a、102b、102c、102dの少なくとも1つと無線でインタフェースをとって、コアネットワーク106、インターネット110および/またはネットワーク112などの、1または複数の通信ネットワークへのアクセスを容易にするように構成された任意のタイプのデバイスとすることもできる。例えば、基地局114a、114bは、無線基地局(BTS)、Node−B、eNode B、Home Node B、Home eNode B、サイトコントローラ、アクセスポイント(AP)、無線ルータなどであってよい。基地局114a、114bは、それぞれ単一要素として示されているが、基地局114a、114bは、任意の数の相互に接続された基地局および/またはネットワーク要素も含むことがあることを理解されよう。
基地局114aは、RAN104の一部である可能性があり、これは、基地局コントローラ(BSC)、無線ネットワークコントローラ(RNC)、リレーノードなど、他の基地局および/またはネットワーク要素(図示せず)を含むこともできる。基地局114aおよび/または基地局114bは、セル(図示せず)と呼ばれることがある特定の地理的領域内の無線信号を送信および/または受信するように構成されることが可能である。セルは、セルセクタにさらに分割されることが可能である。例えば、基地局114aと関連するセルは、3つのセクタに分割されることが可能である。従って、一実施形態では、基地局114aは3つのトランシーバ、すなわちセルの各セクタに1つを含むことができる。別の実施形態では、基地局114aは、多入力多出力(MIMO)技術を使用することができ、従って、セルの各セクタに複数のトランシーバを利用することができる。
基地局114a、114bは、エアインタフェース116によってWTRU102a、102b、102c、102dの1つまたは複数と通信することができ、エアインタフェースは、任意の好適な無線通信リンク(例えば、無線周波数(RF)、マイクロ波、赤外線(IR)、紫外線(UV)、可視光線など)であってもよい。エアインタフェース116は、任意の好適な無線アクセス技術(RAT)を使用して確立されてもよい。
より詳細には、上記のように、通信システム100は、多重アクセスシステムであることが可能であり、CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC−FDMAなどのような、1または複数のチャネルアクセス方式を使用することができる。例えば、RAN104中の基地局114aおよびWTRU102a、102b、102cは、広帯域CDMA(WCDMA(登録商標))を使用してエアインタフェース116を確立することができるユニバーサル移動体通信システム(UMTS)地上無線アクセス(UTRA)などの無線技術を実装することができる。WCDMAは、高速パケットアクセス(HSPA)および/またはEvolved HSPA(HSPA+)などの通信プロトコルを含むことができる。HSPAは、HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)および/またはHSUPA(High-Speed Uplink Packet Access)を含むことができる。
別の実施形態では、基地局114aおよびWTRU102a、102b、102cは、LTE(登録商標)および/またはLTE−Advanced(LTE−A)を使用してエアインタフェース116を確立することができるE−UTRA(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access)などの無線技術を実装することができる。
別の実施形態では、基地局114aおよびWTRU102a、102b、102cは、IEEE802.16(すなわち、WiMAX)、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV−DO、IS−2000(Interim Standard 2000)、IS−95、IS−856、GSM(登録商標)、EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution)、GERAN(GSM EDGE)などの無線技術を実装することができる。
図1Aの基地局114bは、例えば、無線ルータ、Home Node B、Home eNode B、またはアクセスポイントとすることができ、職場、家庭、車、学校などの局所的エリアにおける無線接続を容易にするための任意の好適なRATを使用することもできる。一実施形態では、基地局114bおよびWTRU102c、102dは、IEEE802.11などの無線技術を実装して、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)を確立することができる。別の実施形態では、基地局114bおよびWTRU102c、102dは、IEEE802.15などの無線技術を実装して、無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)を確立することができる。さらに別の実施形態では、基地局114bおよびWTRU102c、102dは、セルラベースのRAT(例えば、WCDMA、DCMA2000、GSM、LTE、LTE−Aなど)を使用して、ピコセルまたはフェムトセルを確立することができる。図1Aに示すように、基地局114bは、インターネット110への直接接続を有することができる。従って基地局114bは、コアネットワーク106を介してインターネット110にアクセスすることを必要としないことがある。
RAN104は、コアネットワーク106と通信することが可能であり、コアネットワーク106は、音声、データ、アプリケーションおよび/またはVoIPサービスをWTRU102a、102b、102c、102dの1または複数に提供するように構成された任意のタイプのネットワークであってもよい。例えば、コアネットワーク106は、呼制御、課金サービス、モバイル位置情報サービス、プリペイド通話、インターネット接続、ビデオ配信などを提供すること、および/または、ユーザ認証など高レベルセキュリティ機能を行うことができる。図1Aには示していないが、RAN104および/またはコアネットワーク106は、RAN104と同じRATを、または異なるRATを使用する、他のRANと直接通信または間接通信している場合があることを理解されるであろう。例えば、E−UTRA無線技術を使用している可能性があるRAN104に接続されていることに加えて、コアネットワーク106は、GSM無線技術を使用している別のRAN(図示しない)とも通信している可能性がある。
コアネットワーク106は、WTRU102a、102b、102c、102dが、PSTN108、インターネット110および/または他のネットワーク112にアクセスするためのゲートウェイとして働くこともできる。PSTN108は、旧来の電話サービス(POTS)を提供する回線交換電話網を含むことができる。インターネット110は、TCP/IPインターネットプロトコルスイート中のTCP、UDP、IPなど、共通の通信プロトコルを使用する、相互接続したコンピュータネットワークおよびデバイスのグローバルシステムを含むことができる。ネットワーク112は、他のサービスプロバイダによって所有および/または提供される有線通信または無線通信ネットワークを含むことができる。例えばネットワーク112は、RAN104と同じRATを、または異なるRATを使用することができる、1または複数のRANに接続された別のコアネットワークを含むことができる。
通信システム100のWTRU102a、102b、102c、102dの一部または全部は、マルチモード機能を含むことができ、すなわち、WTRU102a、102b、102c、102dは、様々な無線リンクを通じて様々な無線ネットワークと通信するための複数のトランシーバを含むことができる。例えば図1Aに示すWTRU102cは、セルラベースの無線技術を使用可能な基地局114aと、およびIEEE802無線技術を使用可能な基地局114bと、通信するように構成されることが可能である。
図1Bは、例示的WTRU102のシステム図である。図1Bに示すように、WTRU102は、プロセッサ118、トランシーバ120、送信/受信要素122、スピーカ/マイク124、キーパッド126、ディスプレイ/タッチパッド128、非リムーバブルメモリ130、リムーバブルメモリ132、電源134、GPSチップセット136および他の周辺機器138を含むことができる。WTRU102は、実施形態と一致している前述の要素の任意のサブコンビネーションも含むことができると理解されよう。
プロセッサ118は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと関連する1または複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、ASIC、FPGA(Field Programmable Gate Array)回路、その他の型の集積回路(IC)、状態機械などであってよい。プロセッサ118は、信号符号化、データ処理、電力制御、入力/出力処理、および/またはWTRU102が無線環境で動作できるようにするその他の機能を行うことができる。プロセッサ118は、トランシーバ120に結合することができ、トランシーバ120は、送信/受信要素122に結合することができる。図1Bはプロセッサ118およびトランシーバ120を別々の構成要素として示しているが、プロセッサ118およびトランシーバ120は、電子部品パッケージまたはチップに統合されることが可能であることを理解されるであろう。
送信/受信要素122は、エアインタフェース116を通じて基地局(例えば、基地局14a)へ信号を送信する、または基地局(例えば、基地局14a)から信号を受信するように構成されることが可能である。例えば、一実施形態では、送信/受信要素122は、RF信号を送信するおよび/または受信するように構成されたアンテナであってよい。別の実施形態では、送信/受信要素122は、例えば、IR、UV、または可視光線信号を送信するおよび/または受信するように構成されたエミッタ/検波器であってよい。さらに別の実施形態では、送信/受信要素122は、RFと光信号の両方を送受信するように構成されることが可能である。送信/受信要素122は、無線信号の任意の組合せも送信および/または受信するように構成されることが可能であることは理解されよう。
さらに、送信/受信要素122は図1Bでは単一要素として表しているが、WTRU102は任意の数の送信/受信要素122を含むこともできる。さらに詳細には、WTRU102はMIMO技術を使用することができる。従って、一実施形態では、WTRU102は、エアインタフェース116を通じて無線信号を送受信するための2つ以上の送信/受信要素122(例えば複数のアンテナ)を含むことができる。
トランシーバ120は、送信/受信要素122によって送信される信号を変調し、送信/受信要素122によって受信される信号を復調するように構成されてよい。上述のように、WTRU102は、マルチモード機能を有することができる。従って、トランシーバ120は、WTRU102が例えばUTRAおよびIEEE802.11など、複数のRATによって通信できるようにするための複数のトランシーバを含むことができる。
WTRU102のプロセッサ118は、スピーカ/マイク124、キーパッド126、および/またはディスプレイ/タッチパッド128(例えば、液晶ディスプレイ(LCD)ディスプレイユニットもしくは有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイユニット)に結合することができ、これらからユーザ入力データを受信することができる。プロセッサ118は、スピーカ/マイク124、キーパッド126および/またはディスプレイ/タッチパッド128にユーザデータを出力することもできる。さらにプロセッサ118は、非リムーバブルメモリ130および/またはリムーバブルメモリ132など、任意のタイプの好適なメモリの情報にアクセスすることもでき、また任意のタイプの好適なメモリにデータを格納することもできる。非リムーバブルメモリ130には、RAM、ROM、ハードディスクまたは任意のタイプのメモリ記憶装置も含まれる。リムーバブルメモリ132には、加入者識別情報モジュール(SIM)カード、メモリスティック、SDメモリカードなどを含むことができる。他の実施形態では、プロセッサ118は、サーバまたは家庭用コンピュータ(図示せず)など、WTRU102に物理的に設置されていないメモリの情報にアクセスする、およびこのメモリにデータを格納することができる。
プロセッサ118は、電源134から電力を受け取ることができ、WTRU102内の他の構成要素に対して電力を分配および/または制御するように構成されてよい。電源134は、WTRU102に電力を供給するための任意の好適なデバイスであってもよい。例えば、電源134は、1または複数の乾電池(例えば、ニッケルカドミウム(NiCd)、ニッケル亜鉛(NiZn)、ニッケル水素(NiMH)、リチウムイオン(Li−ion)、その他)、太陽電池、燃料電池などを含むことができる。
プロセッサ118は、WTRU102の現在の位置に関する位置情報(例えば、経度および緯度)を提供するように構成可能なGPSチップセット136に結合されることも可能である。GPSチップセット136からの情報に加えて、またはこれに代えて、WTRU102は基地局(例えば基地局114a、114b)からエアインタフェース116を通じて位置情報を受信する、および/または2以上の近傍基地局から受信中の信号のタイミングに基づいてその位置を決定することができる。WTRU102は、一実施形態と合致しながら、任意の好適な位置決定方法によって位置情報を得ることができることは理解されよう。
プロセッサ118は、他の周辺機器138にさらに結合することができ、他の周辺機器138は、追加の特徴、機能および/または有線接続もしくは無線接続を提供する1または複数のソフトウェアおよび/またはハードウェアモジュールを含むことができる。例えば、周辺機器138には、加速度計、eコンパス、衛星トランシーバ、デジタルカメラ(写真またはビデオ用)、USBポート、振動デバイス、テレビジョントランシーバ、ハンズフリーハンドセット、Bluetooth(登録商標)モジュール、周波数変調(FM)無線ユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザなどが含まれる。
図1Cは、一実施形態によるRAN104およびコアネットワーク106の例示的システム図である。上記のように、RAN104は、UTRA無線技術を使用して、エアインタフェース116を通じてWTRU102a、102b、102cと通信することができる。RAN104は、コアネットワーク106と通信している可能性もある。図1Cに示すように、RAN104は、エアインタフェース116を通じてWTRU102a、102b、102cと通信するための1または複数のトランシーバをそれぞれ含むことができるNode−B140a、140b、140cを含むことができる。Node−B140a、140b、140cは、RAN104内の特定のセル(図示せず)とそれぞれ関連付けられることが可能である。RAN104は、RNC142a、142bもまた含むことができる。RAN104は、実施形態と合致する任意の数のNode−BおよびRNCを含むことができることは理解されよう。
図1Cに示すように、Node−B140a、140bはRNC142aと通信している可能性がある。さらに、Node−B140cは、RNC142bと通信している可能性がある。Node−B140a、140b、140cは、Iubインタフェースを介してそれぞれのRNC142a、142bと通信することができる。RNC142a、142bは、Iurインタフェースを介して互いと通信している可能性がある。RNC142a、142bのそれぞれは、接続されたそれぞれのNode−B140a、140b、140cを制御するように構成されることが可能である。また、RNC142a、142bのそれぞれは、アウターループ電力制御、負荷制御、許可制御、パケットスケジューリング、ハンドオーバ制御、マクロダイバーシチ、セキュリティ機能、データ暗号化などのような、他の機能を実行する、または支援するように構成されることが可能である。
図1Cに示すコアネットワーク106は、メディアゲートウェイ(MGW)144、移動通信交換局(MSC)146、サービングGPRSサポートノード(SGSN)148、および/またはゲートウェイGPRSサポートノード(GGSN)150を含むことができる。前述の要素のそれぞれをコアネットワーク106の一部として示しているが、これらの要素のいずれか1つがコアネットワーク事業者以外の事業体によって所有される、および/または稼働される場合があることを理解されるであろう。
RAN104の中のRNC142aは、IuCSインタフェースを介してコアネットワーク106内のMSC146に接続可能である。MSC146は、MGW144に接続可能である。MSC146およびMGW144は、WTRU102a、102b、102cに、PSTN108などの回線交換網へのアクセスを提供し、WTRU102a、102b、102cと伝統的な固定通信デバイスとの間の通信を容易にすることができる。
RAN104の中のRNC142aは、IuPSインタフェースを介してコアネットワーク106の中のSGSN148に接続可能である。SGSN148は、GGSN150に接続可能である。SGSN148およびGGSN150は、WTRU102a、102b、102cに、インターネット110などのパケット交換ネットワークへのアクセスを提供し、WTRU102a、102b、102cとIP対応デバイスとの間の通信を容易にすることができる。
上記のように、コアネットワーク106は、ネットワーク112にも接続可能であり、ネットワーク112は、他のサービスプロバイダによって所有されるおよび/または稼働される他の有線または無線ネットワークを含むことができる。
IEEE802.11ahタスクグループ(TG)は、サブ1GHz帯においてWiFiシステムをサポートするソリューションを開発するために設立された。802.11ah TGによって、次の使用事例、すなわち、センサおよびメータ(使用事例1)、バックホールセンサおよびメータデータ(使用事例2)、およびセルラオフロードのための範囲拡大(extended range)WiFi(使用事例3)が採用された。
802.11ahでは、使用事例の1つは、メータおよびセンサであって、単一BSS内で最大6,000個のSTAがサポートされることが可能である。スマートメータおよびセンサのようなデバイスは、サポートされるアップリンクおよびダウンリンクトラフィックに関連する非常に様々な要求を有する。例えば、センサおよびメータは、アップリンクトラフィックである可能性が最も高いサーバにそのデータを周期的にアップロードするように構成されることが可能である。センサおよびメータは、サーバによって問合せされる、または設定されることが可能である。サーバがセンサおよびメータに問い合わせる、またはこれらを設定するとき、問い合わせられたデータはセットアップインターバル内に届く必要があり、行われる任意の設定の確認が、一定のインターバル内に届く必要があることがある。これらのタイプのトラフィックパターンは、WLANシステムに想定される伝統的なトラフィックパターンとは非常に異なる。
802.11システムでは、省電力機構が定義されている。省電力のために、ステーション(STA)が、アウェイク状態とドーズ(スリープ)状態との間で移り変わることができる。APは、STAの省電力モードを認識し、ドーズ状態のSTAのトラフィックをバッファリングし、ビーコンフレームまたは短いビーコンフレーム中のトラフィック表示マップ(TIM)または配送TIM(DTIM)を使用してSTAに通知することができる。TIMは、アソシエーション識別子(AID)ビットマップまたは部分的仮想ビットマップを使用して表示される。STAは、TIMを受け取り、解釈することによって、バッファリングされたデータが自身用であると判断することができる。
STAは、ドーズ状態に入り、ビーコンまたは短いビーコンをリッスンするためにウェイクアップすることによって節電する。STAはTIMをチェックして、APがSTAのためにフレームをバッファリングしているかどうかを判断する。STAは、PS−Poll制御フレームをAPに送信して、APからバッファリングされたフレームを検索することができる。複数のSTAがAPにバッファリングされたフレームを有するとき、WLANにおけるSTAは、ランダムバックオフ機構(random back-off mechanism)を使用した後に、PS−Pollフレームを送信することができる。図2は、TIMおよびDTIM動作の一例を示す。
BSSが分散調整機能(distributed coordination function:DCF)の下で動作している際に、またはポイント調整機能(PCF)を使用するBSSのコンテンション期間(CP)の間に、現在APにおいてSTAのためにデータがバッファされていると判断すると、省電力(PS)モードで動作中のSTAは、短いPS−PollフレームをAPに送信することができ、APは直ちにデータで応答する、またはPS−Pollフレームを受け取ったことを知らせ、その後データで応答することができる。バッファされたデータがコンテンションフリー期間(contention free period:CFP)中に送信されることをTIMが示す場合、PSモードで動作しているCF−Poll対応(CF-Pollable)STAは、PSーPollフレームを送信しないことが可能であるが、バッファされたデータが受信される(またはCFPが終了する)までアクティブのままである。
全てのビーコンインターバルにおいて、APは、PSモードのSTAの宛先ごとのバッファ状態を含んでいる部分的仮想ビットマップをアセンブルすることができ、ビーコンフレームのTIMフィールドにこれを表示することができる。全てのビーコンインターバルにおいて、自動省電力配信(Automatic Power Save Delivery:APSD)対応のAPは、PSモードのSTAの宛先ごとに、(少なくとも1つの配信不能(nondelivery-enabled)アクセスカテゴリ(AC)が存在する場合)配信不能ACのバッファ状態を含んだ部分的仮想ビットマップをアセンブルすることができ、ビーコンフレームのTIMフィールドでこれを送出することができる。全てのACが配信可能であるとき、APSD対応APは、宛先ごとの全てのACに対してバッファ状態を含んだ部分的仮想ビットマップをアセンブルすることができる。フレキシブルマルチキャストサービス(flexible multicast service:FMS)が使用可能である場合、APは、全てのビーコンフレームにFMS記述子要素を含むことができる。FMS記述子要素は、APがバッファリングする、FMSグループにアドレス指定されたフレームを示すことができる。
現在の802.11規格における情報要素(IE)の最大長は、256バイトである。結果として、この最大IEサイズは、TIMがビットマップを使用して、ビットマップ中のビットにSTAのAIDをマッピングすることによって、バッファされたデータを有するSTAをシグナリングするとき、TIMでサポートされることが可能であるSTAの数に制限を設ける。ビットマップフィールドに加えて、TIMは、他の情報フィールド(例えば、DTIMカウント、DTIM期間、およびビットマップ制御)もまた含む。従って、TIMにおけるビットマップフィールドの最大サイズは、251バイトにさらに制限される。
さらに、現在の最大2,007個のAIDについては、最悪の場合(すなわち、完全なビットマップ)は、2,007ビット、すなわち2,007/8=251バイトが必要となり、これはTIM中のビットマップフィールドの最大サイズに達する。従って、ビットマップ構造を有する現在のTIMは、2,007を超えるSTAの最大数をサポートする802.11ah機能要件を満たさない可能性がある。
また、802.11規格に規定される現在のTIM構造に基づくと、サポートされるSTAの数が増えるにつれて、TIMの長さは増大する。例えば、最大2,007個のSTAでは、TIM中の最悪の場合のビットマップは、251バイトである。ステーションの最大数が、さらに大きい数、例えば6,000に増加する場合、最悪の場合のビットマップは、6,000/8=750バイトとなる。このような大きいサイズのTIMは、ビーコン伝送におけるTIMのオーバーヘッドを増大させることになり、これは特に、他の802.11システム(例えば、802.11n/11ac)よりもチャネル帯域幅がかなり小さい(例えば、1MHz、2MHz、最大8MHz)802.11ahシステムにおいて、極めて容認しがたいレベルである。
802.11e規格は、自動省電力配信(APSD)として定義される802.11省電力モードの拡張を含む。APがAPSDをサポートする場合、802.11e対応STAは、APにバッファリングされたフレームを配信するための方法を標準的な省電力モードとAPSDとの間で選択することができる。標準的な802.11規格省電力モードとAPSDとの違いは、APSDを用いるとSTAは、ビーコンを受信するためにアウェイク状態に移行してから、APにバッファリングされた最後のフレームの受取りを通知後にドーズ状態に戻るまでアウェイクしているのではなく、サービス期間(SP)の間アウェイクしていることである。APSDには、2つのタイプのSP、すなわちスケジュール外の(unscheduled)APSD(U−APSD)と、スケジュールされたAPSD(scheduled)(S−APSD)とが定義される。U−APSDは、拡張分散チャネルアクセス(Enhanced Distributed Channel Access:EDCA)を使用してチャネルにアクセスするSTAに対して定義され、S−APSDは、EDCAとハイブリッド調整機能(Hybrid Coordination Function:HCF)制御チャネルアクセス(Controlled Channel Access)(HCCA)の両方のアクセス機構に対して定義される。
U−APSDでは、STAが、トリガ可能となる、または配信可能となるアクセスカテゴリ(AC)を設定する。配信可能ACからのMACサービスデータユニット(MSDU)は、バッファリングされることが可能である。STAがウェイクアップし、トリガフレームをAPに送信して、スケジュール外のサービス期間に、バッファリングされたMSDUまたは管理フレームを検索する。スケジュール外のサービス期間(SP)が進行していない場合、STAがトリガ可能となるように構成したACと関連付けられたQoSデータまたはQoS nullフレームである、STAからのトリガフレームをAPが受信すると、スケジュール外のSPは始まる。APが配信可能なACと関連付けられ、このSTAに向けられた少なくとも1つのMSDUまたはMACプロトコルデータユニット(MPDU)を送信しようと試みた後に、スケジュール外のSPが終了する。QoS nullフレームは、標準的な省電力モードのPS−PollのU−APSDにおける代替物であって、たとえSTAにアップリンクで送信するデータフレームがない場合でも、STAがAPでバッファリングされたフレームの配信を要求できるようにする。
S−APSDでは、STAがまずAPとアソシエーション(接続)する。特定のトラフィックストリーム(TS)のACに応じて、STAは、トラフィック仕様(TSPEC)を含んだADDTS要求フレームをAPに送信することによって、スケジュールされ制御されたチャネルアクセス、またはコンテンションベースのチャネルアクセスを要求することができる。図3は、TSPEC IEのフレームフォーマットを示す。APは、APがTSに対応することができる場合、スケジュールIEを含んだADDTS応答フレームで応答することができる。
パワーセーブマルチポール(PSMP)機構は、802.11nで導入されている。PSMPでは、単一PSMPフレームが使用されて、複数のSTAをスケジュールすることが可能である。これはSTAが周期的に少量のデータを送信する場合には有効ある。
各STAが、クリアチャネル評価(clear channel assessment:CCA)を行うことなく、その受信機をDLフェーズに必要とされるまでシャットダウンし、スケジュールされているときULフェーズ中に送信できるように、PSMPフェーズの開始時にULおよびDLスケジュールを提供することによって、電力消費量が削減される。図4は、3つのSTAのPSMP動作の例を示す。
省電力は、STAとAPとの間の双方向ネゴシエーションにより実現されることが可能である。STAおよびAPは、省電力パラメータを交換し、省電力スケジュールおよびスリープスケジュールを設定するためにメッセージを交換することができる。
一実施形態では、1つの統一された情報要素(IE)が、省電力態様に対処するように定義されることが可能である。以後、統一されたIEは、「省電力仕様(PSS)IE」と呼ぶ。STAが、プローブ要求フレーム、アソシエーション要求フレームなどでAPにPSS IEを送信することができる。PSS IEでは、省電力およびスリープスケジュールを設定するには、STAとAPとの間の1ラウンドのパケット交換で十分とすることができる。
図5は、PSS IE500の例示的フォーマットを示す。PSS IE500は、次のフィールド、すなわち、要素IDフィールド502、長さフィールド504、マップフィールド506、トラフィック仕様フィールド508、MACスペックフィールド510、PHYスペックフィールド512、および他のオプション情報フィールド514を有することができる。
要素IDフィールド502は、これがPSS IEであることを識別するIDに設定される。長さフィールド504は、IEの残りの長さをオクテットで示す。MAPフィールド506は、PSS IEに含まれている情報である。トラフィック仕様フィールド508は、アップリンクおよびダウンリンクトラフィックパターンの仕様である。MACスペックフィールド510は、省電力に関連するMACパラメータおよび基本設定の仕様である。PHYスペックフィールド512は、PHYパラメータおよび省電力に関連する基本設定の仕様である。他のオプション情報フィールド514は、省電力仕様がPSS IE500を含んでいるフレームの終わりから始まり有効であると予想される継続時間など、省電力に関連する他の情報を含む。トラフィック仕様フィールド508は、実行に応じて様々な情報を含むことができる。トラフィック仕様フィールド508は、STAがサポートすることができるトラフィックパターンおよび使用事例に関連している。
図6A〜6Cは、PSS IEにおけるトラフィック仕様フィールド508の代替的フォーマットを示す。図6Aのフォーマットは、ULとDLの両トラフィックが指定される必要のあるセルラオフロードの使用事例において使用されることがある。この事例のトラフィック仕様フィールド610は、次のサブフィールド、すなわち、オプション611、UL最大インターバル612、UL最小インターバル613、ULデータレート614、ULデータ優先度615、DL最大インターバル616、DL最小インターバル617、DLデータレート618、およびDLデータ優先度619を含むことができる。オプションサブフィールド611は、(図6A〜6Cのフォーマットの中で)どのタイプのトラフィック仕様が使用されるかを示す。UL最大インターバルサブフィールド612は、ULトラフィックのための最大サービスインターバルを示す。UL最小インターバルサブフィールド613は、ULトラフィックのための最小サービスインターバルを示す。ULデータレートサブフィールド614は、APが1つのULサービスインターバル内でサポートすべきデータレートおよび/またはサイズを示す。ULデータ優先度サブフィールド615は、ULデータの優先度を示す。DL最大インターバルサブフィールド616は、DLトラフィックのための最大サービスインターバルを示す。DL最小インターバルサブフィールド617は、DLトラフィックのための最小サービスインターバルを示す。DLデータレートサブフィールド618は、APが1つのDLサービスインターバル内でサポートすべきデータレートおよび/またはサイズを示す。DLデータ優先度サブフィールド619は、DLデータの優先度を示す。
図6Bのフォーマットは、ULトラフィックが高容量を有し、DLトラフィックが散発的であって、主としてセンサおよびメータの構成メッセージの問合せをリレーすることを含む、センサまたはメータバックホールの使用事例において使用されることがある。この事例のトラフィック仕様フィールド620は、次のサブフィールド、すなわち、オプション621、UL最大インターバル622、UL最小インターバル623、ULデータレート624、ULデータ優先度625、DL最大インターバル626、およびDL最小インターバル627を含むことができる。サブフィールド621〜627の定義は、図6Aのサブフィールド611〜617と同じである。
図6Cのフォーマットは、ULトラフィックが周期的なセンサおよびメータセンサおよびメータの読み取り、および散発的なイベントがもたらす、火災報告のような報告を含む可能性があり、DLトラフィックは散発的であって、主としてセンサおよびメータの構成メッセージの問合せを含むセンサとメータの使用事例において使用されることがある。この事例のトラフィック仕様フィールド630は、次のサブフィールド、すなわち、オプション631、ウェイクアップ最大インターバル632、ウェイクアップ最小インターバル633、データレート634、およびデータ優先度635を含むことができる。オプションサブフィールド631は、(図6A〜6Cのフォーマットの中で)どのタイプのトラフィック仕様が使用されるかを示す。ウェイクアップ最大インターバルサブフィールド632は、利用可能であればSTAがウェイクアップしてULトラフィックを送信する、またはDLトラフィックを受信するための最大インターバルを示す。ウェイクアップ最小インターバルサブフィールド633は、利用可能であればSTAがウェイクアップしてULトラフィックを送信する、またはDLトラフィックを受信するための最小インターバルを示す。データレートサブフィールド634は、APが1つのウェイクアップインターバル内でサポートすべきデータレートおよび/またはサイズを示す。データ優先度サブフィールド635は、ULデータの優先度を示す。例えば、STAが、1秒以内に検出された火災を報告し、5秒以内に任意の問合せまたは構成を確認する必要があり、STAが、そのウェイクアップ頻度を1秒に2回以下(less than twice)に制限するバッテリー寿命を有する場合、その[ウェイクアップ最大インターバル,ウェイクアップ最小インターバル]=[1s,0.5s]である。
従来、アクセスカテゴリ(AC)に、センサおよびメータの優先度設定に対処するように定義されたものはない。一実施形態では、1または複数の優先度カテゴリが、センサおよびメータのために定義されることが可能である。例えば、新しい優先度カテゴリは、次の優先度設定、すなわち、定期報告(例えば、温度、湿度測定など)、優先度上昇報告(例えば、デバイスのバッテリー切れ、センサ読取値が予め設定されたしきい値に接近)、緊急(例えば、侵入者、火災検出など)、非常警報(例えば、患者の心臓発作、危険なガス放出など)を伴うことがある。
センサおよびメータ用の新しい優先度カテゴリは、例えばセンサ/メータと名付けられた、大きいカテゴリまたはアクセスカテゴリに属することが可能である。様々な優先度カテゴリは、アクセスカテゴリ内のEDCAパラメータの全部またはサブセットを使用して差別化されることが可能である。センサまたはメータ用の1または複数のさらなるアクセス優先度カテゴリは、初期コンテンションウィンドウサイズ、最大コンテンションウィンドウサイズ、新しい優先度カテゴリと関連付けられるフレーム送信間隔(AIFS:arbitration inter-frame space)のような様々なフレーム間隔などのような、それら独自のチャネルアクセスサービス品質(QoS)パラメータと関連付けられることが可能である。センサおよびメータ用の新しい優先度カテゴリは、既存のアクセスカテゴリと比べてより高い優先度またはより低い優先度とすることができる。センサおよびメータ用のさらなる優先度カテゴリは、センサの用途、バッテリー寿命時間、および状態などのような、STAのタイプと関連することが可能である。
MACスペックフィールド510は、STAに対する省電力関連のMACパラメータおよび基本設定(preference)を示す。図7は、PSS IE500中のMACスペックフィールド510の例示的フォーマットを示す。MACスペックフィールド510は、次のサブフィールド、すなわち、ACKモード702、DLデータ表示704、DLデータ検索706、ULデータメソッド708、SYNCメソッド710、および予約済みビット712を含むことができる。
ACKモードサブフィールド702は、STAのULトラフィックの確認応答(ACK)モード(例えば、通常ACK、遅延ブロックACK(BA)、ACKなし等)を示す。DLデータ表示サブフィールド704は、APが、STAのためにバッファリングされたDLデータがあることを示すことができる方法を表示する(例えば、ビーコン中のTIM/DTIM、ULポール(例えば、STAはビーコン中のTIM/DTIMをリッスンしない)、DLユニキャスト、TIMを有する短いビーコン、PSMPスケジュールなど)。DLデータ検索サブフィールド706は、STAが、APからバッファリングされたDLデータを検索することができる方法を表示する(例えば、DL PSMPスロット、ULポール、コンテンションベースのユニキャストなど)。ULデータメソッドサブフィールド708は、STAが、そのULデータをAPに送信することができる方法を表示する(例えば、UL PSMPスロット、逆方向の許可(reverse directional grant:RDG)、コンテンションベースのチャネルアクセス、DLポールなど)。SYNCメソッドサブフィールド710は、STAが、延長された期間にドーズ状態に入るとき、APに同期された状態にとどまることができる方法を表示する(例えば、追加の同期をしない、AP−STAの双方向キャリブレーションなど)。予約済みビット712は、他の省電力関連のMACパラメータおよび基本設定に使用されることが可能である。例えば、予約済みビット712は、短いもしくは圧縮されたMACヘッダまたは短いもしくは圧縮されたMACヘッダ用のネゴシエーションプロトコルを使用する機能または基本設定のための表示に使用されることが可能である。さらに、予約済みビット712は、短いまたは圧縮されたMACヘッダにどのフィールドが含まれることが可能であるかなど、短いもしくは圧縮されたMACフレームフォーマットまたは圧縮されたMACヘッダのためのオプションを含むことができる。例えば、MAC基本設定は、短いまたは圧縮されたMACヘッダにQoSフィールドが含まれることが可能であるかどうかを表示することができる。
PHYスペックフィールド512は、STAに対する省電力関連のPHYパラメータおよび基本設定を示すことができる。図8は、PHYスペックフィールド512の例示的フォーマットを示す。PHYスペックフィールド512は、MCSサブフィールド802と、送信電力サブフィールド804と、予約済みビット806とを含むことができる。MSCサブフィールド802は、STAに送信するためにAPによって使用される変調および符号化方式(MCS)を示す。例えば、これはSTAが、ACKが使用されないことを示し、APがより強固な(robust)MCSを使用して送信エラーを回避することを望むとき有効である可能性がある。さらに、センサまたはメータがMIMO機能を持たない場合、MCSサブフィールド802は、これらがMIMO MCSの能力がないことを示すことができる。MCSは、APのビーコンまたはSTAがAPから受信した他のタイプのフレームをリッスンすることによって、STAによって推定されることが可能である。推定されたMCS値は、STAがAPと関連している期間に変化する可能性がある。送信電力サブフィールド804は、STAがAPに送信するとき、およびAPがSTAに送信するとき、使用される送信電力を示す。予約済みビット806は、他の省電力関連のPHYパラメータおよび基本設定のために使用されることが可能である。
PSS IE500またはPSS IE500のサブフィールドの任意のサブセットは、任意の従来のIEまたは新規のIEのサブフィールドまたはサブフィールドのサブセットとして、あるいは任意の制御フレームもしくは管理フレーム、またはMAC/物理レイヤコンバージェンスプロトコル(physical layer convergence protocol:PLCP)ヘッダの一部として、実装されることが可能であることに留意されたい。さらに、PSS IE500における、要素の任意のサブセット(例えば、優先度、スケジュール要求、トラフィックタイプ、DL/ULトラフィック表示メソッドなど)も、他のタイプの情報(機能など)と組み合わされて、STAおよびAPによって予め定義された、または合意されたSTAカテゴリを表すことが可能である。APは、STAカテゴリおよび/またはSTAカテゴリと関連付けられた特徴に関する情報を受信した後、暗示的にまたは明示的に、特徴またはSTAカテゴリに従ってふるまうことができ、これについては以下で詳細に説明する。
省電力応答(PSR)IEが、PSS IEに応答して送信されることが可能である。例えば、PSS IEを含んでいるプローブ要求フレームを受信した後、APは、PSR IEを含んでいるプローブ応答で応答することができる。APがPSS IEを含んでいるアソシエーション要求フレームを受信する場合、APは、PSR IEを含んでいるアソシエーション応答フレームで応答することができる。
図9は、PSR IE900の例示的フォーマットを示す。PSR IE900が、次のフィールド、すなわち、要素IDフィールド902、長さフィールド904、MAPフィールド906、結果フィールド908、スケジュールスペックフィールド910、MACスペックフィールド912、PHYスペックフィールド914、および他のオプション情報フィールド916を含むことができる。
要素IDフィールド902は、これがPSR IEであることを識別するIDである。長さフィールド904は、IEの残部の長さをオクテットで示す。MAPは、PSR IE900に含まれている情報である。結果フィールド908は、PSS IEを送信しているSTAが対応されることが可能であるかどうかの表示を含み、そうでなければ、PSR IE900の残部に提案されるスケジュールが含まれているかどうかの表示を含む。結果フィールド908の可能な値は、Successful、Successful_With_Assigned_Schedule、Fail、Fail_UL_Support、Fail_DL_Support、Fail_UL_DL_Support、Fail_MAC_Spec、Fail_PHY_Spec、Fail_With_Proposed_Schedule などとすることができる。スケジュールスペックフィールド910は、PSS IEによって示される省電力仕様を有するSTAがサポートされることが可能である場合の割り当てられるスケジュールの仕様、またはPSS IEによって表示されるSTA省電力仕様が対応されることが可能である場合の提案されるスケジュールを示す。MACスペックフィールド912は、省電力に関連するMACパラメータおよび基本設定の仕様を示し、これはPSS IE500におけるMACスペックフィールド510と同一である可能性がある。PHYスペックフィールド914は、省電力と関連するPHYパラメータおよび基本設定の仕様を示し、これはPSS IE500におけるPHYスペックフィールド512と同一である可能性がある。他のオプション情報フィールド916は、例えば、PSR IE900を含むフレームの終わりから始まる、割り当てられたスケジュールが有効であると予想される継続時間のような、省電力と関連する他の情報のために使用されることが可能である。
図10Aおよび図10Bは、PSR IE中のスケジュールスペックフィールド用の例示的フォーマットを示す。スケジュールスペックフィールドは、PSS IEに含まれているトラフィック仕様フィールドに応じて異なる情報を含むことができる。
図10Aのスケジュールスペックフィールドのフォーマットは、ULとDLの両トラフィックが指定される必要のあるセルラオフロードまたはセンサバックホールの使用事例に対して使用されることが可能である。スケジュールスペックフィールド1010は、次のサブフィールド、すなわち、オプション1011、開始ULビーコンインターバル1012、ULオフセット1013、UL周波数1014、開始DLビーコンインターバル1015、DLオフセット1016、およびDL周波数1017を含むことができる。
オプションサブフィールド1011は、どのタイプのスケジュールスペックが使用されているかを示すことができる。開始ULビーコンインターバルサブフィールド1012は、ULトラフィックが始まる開始ビーコンインターバルを示す。ビーコンは、常にターゲットビーコン送信時間(TBTT)に送信されることが可能であるとは限らないので、開始ULビーコンインターバルサブフィールド1012は、ターゲットとされるビーコンインターバルを始めるビーコンのTBTT、または時刻同期機能(TSF)タイマの特定の値を指すことができる。ULオフセットサブフィールド1013は、ビーコン、TBTT、またはTSFタイマの時間の基準ポイントからマイクロ秒または他の任意の時間単位でULインターバルオフセットを示す。UL周波数サブフィールド1014は、ビーコンインターバルの数、マイクロ秒、または他の時間単位で定義される、UL送信が繰り返される頻度を示す。開始DLビーコンインターバルサブフィールド1015は、DLトラフィックが始まる開始ビーコンインターバルを示す。ビーコンは、常にTBTTに送信されることが可能であるとは限らないので、開始DLビーコンインターバルサブフィールド1015は、ターゲットとされるビーコンインターバルを始めるビーコンのTBTT、またはTSFタイマの特定の値を指すことができる。DLオフセットサブフィールド1016は、ビーコン、TBTT、またはTSFタイマの時間の基準ポイントからマイクロ秒または他の任意の時間単位でDL送信オフセットを表示する。DL周波数サブフィールド1017は、ビーコンインターバルの数、マイクロ秒、または他の時間単位で定義される、DL送信が繰り返される頻度を示す。
図10Bのスケジュールスペックフィールドのフォーマット1020は、ウェイクアップインターバルが指定される必要のあるセンサおよびメータの使用事例に対して使用されることが可能である。スケジュールスペックフィールド1020は、オプション1021、開始ウェイクアップビーコンインターバル1022、ウェイクアップオフセット1023、およびウェイクアップ頻度1024サブフィールドを含むことができる。
オプションサブフィールド1021は、どのタイプのスケジュールスペックが使用されているかを示す。開始ウェイクアップビーコンインターバルサブフィールド1022は、STAがウェイクアップすることができる開始ビーコンインターバルを示す。ビーコンは、常にTBTTに送信されることが可能であるとは限らないので、開始ウェイクアップビーコンインターバルサブフィールド1022は、ターゲットとされるビーコンインターバルを始めるビーコンのTBTT、またはTSFタイマの特定の値を指すことができる。ウェイクアップオフセットサブフィールド1023は、ビーコン、TBTT、またはTSFタイマの時間の基準ポイントからマイクロ秒または他の任意の時間単位でウェイクアップインターバルオフセットを示す。ウェイクアップ頻度サブフィールド1024は、ビーコンインターバルの数、マイクロ秒、または他の時間単位で定義される、STAがウェイクアップする頻度を示す。
本明細書に開示する全てのタイミング関連パラメータは、任意の時間単位で、任意の基準を用いて実装されることが可能である。例えば、基準時間はTSFタイマ時間またはグリニッジ標準時(GTM)時間とすることができる。
図11Aおよび図11Bは、PSR IE900におけるスケジュールスペックフィールドの別の例示的フォーマットである。UL継続時間サブフィールド1102は、STAがPS−Poll、データフレーム、または他のフレームの送信など、ULアクセスを行うことができるUL期間の継続時間を指定する。DL継続時間サブフィールド1104は、STAがPS−Poll、データフレーム、または他のフレームの送信など、APからのDL送信を予想することができるDL期間の継続時間を指定する。DL送信は、STAのためのAPにおける任意のバッファリングされたDLパケットの(例えばビーコンまたは短いビーコン中の)TIMでAPによる表示によって先行されることがある。ウェイクアップ継続時間サブフィールド1106は、STAがウェイクアップすることができるウェイクアップ期間の継続時間を指定する。ウェイクアップ期間の間、STAは、ビーコン、短いビーコン、または他のタイプの管理フレームもしくは制御フレーム中のTIMをリッスンすることができ、ULのPS−PollをAPに送信して任意のバッファリングされたパケットを問い合わせる、もしくはDLパケットを検索することができ、DLデータもしくは他のタイプのフレームをAPから受信することができ、APへのデータフレームのUL送信を行うことができ、および/またはAPのTSFタイマもしくは他の基準タイマと再同期するために、APから同期情報を要求することができる。
別の実施形態では、APは、スケジュールスペックフィールド910に、STAが属する(1または複数の)グループに関連することができる、STAのパラメータを含むことができる。APは、ブロードキャストまたはユニキャスト管理、制御、データ、またはSTAのグループに割り当てられたパラメータを使用する他のタイプのフレームのいずれかを使用して、STAのためにDLおよびULチャネルアクセスを制御することができる。例えば、APは、スケジュールスペックフィールド910に、STAが属する(1または複数の)グループの1または複数のIDを含むことができる。APは、その後、グループのIDまたはSTAのグループと関連付けられる他の情報を含んで、STAのサブセットがビーコンまたは短いビーコン中の媒体にアクセスできるようにすることができる。この方式を用いると、STAのグループごとに、ビーコンインターバルまたはビーコンサブインターバルの異なる部分にアクセスすることができる。
完全なスケジューリングは、スケジュールスペックフィールド910およびMACスペックフィールド912の組合せを使用して取得されることが可能である。例えば、図10Aまたは図11Aのスケジュールスペックフォーマットが使用され、MACスペックフィールドがDL表示はビーコン中のDTIMであることを示し、DLデータ検索はPSMPスロットであり、およびULデータメソッドがコンテンションベースのユニキャストである場合に、STAは、ビーコンの終わりからULオフセットのタイミングオフセットを有する開始ULビーコンインターバルにおいてコンテンションベースのメソッドを使用して媒体へのアクセスを開始し、その後UL周波数ビーコンインターバルごとにプロセスを繰り返すことができる。STAは、開始DLビーコンインターバルおよびその後全てのDL周波数ビーコンインターバルに始まるビーコン中のDTIMをリッスンすることもできる。DTIMが、STAのためにパケットがバッファリングされていることを示す場合、STAは、ビーコンの終わりからカウントするDLオフセットで再びウェイクアップして、その割り当てられたPSMPスロットを使用してバッファリングされたパケットを受信することができる。あるいは、ビーコンは、STAが従うことができる新しいPSMPスケジュールを含むことができる。
PSR IE900またはPSR IE900のサブフィールドの任意のサブセットは、任意の従来のIEまたは新しいIEのサブフィールドまたはサブフィールドのサブセットとして、あるいは任意の制御フレームもしくは管理フレームまたはMACヘッダ/PLCPヘッダの一部として、実装されることが可能であることに留意されたい。
別の実施形態では、APは、様々な使用事例の様々な必要性に対応するために、ビーコンインターバルを数個のサブインターバルに分割することができる。一部のSTAは、パケットを周期的にアップロードおよびダウンロードする必要がある可能性があり、他の一部のSTAは、ウェイクアップして構成をリッスンし、パケットを問い合わせる必要がある可能性があり、さらに他の一部のSTAは、いくつかの予め定義されたイベントが発生するとき、パケットをアップロードする可能性があるので、APは、1または複数のビーコンインターバルを1または複数のサブインターバルに分割し、これらのそれぞれに異なるアクセスポリシーを割り当てることができる。例えば、ビーコンインターバルが、次のサブインターバル、すなわち、ビーコン後のあるオフセット時間後にDLおよびULのPSMPインターバルを含むことができる、スケジュールされたサブインターバル、(例えば、STAの予期しないウェイクアップに対して、およびアソシエーションを行うために新しく到着したSTAに対して)通常のコンテンションベースの媒体アクセスが使用されるサブインターバル、および/または高優先度のSTAがコンテンションベースの媒体アクセスを使用して送信することができるサブインターバルなどの1または複数に分割されることがある。
図12は、APによるSTAのためのビーコンインターバル分割およびスケジュール割当ての例を示す。この例では、各ビーコンインターバルは、ビーコン期間と、スケジュールされたインターバルと、コンテンションベースのインターバルとを含む。図12は各ビーコンインターバルについて、1つのスケジュールされたインターバルが含まれることを示しているが、PSMP機構を使用して実装される、またはされないことがあるビーコンインターバルに、複数のスケジュールされたインターバルが存在することがありうる。ビーコンインターバルには、STAが、STA優先度、バッテリー寿命要求、遅延限界などの、様々な基準に基づいてウェイクアップして、送信または受信することができる、複数のコンテンションベースのインターバルもまた存在する可能性がある。
ビーコンサブインターバル(例えば、図12のPSMPインターバル、インターバル1、・・・、インターバルk)は、短いビーコン(図12には示さず)によって開始されることが可能である。ビーコンサブインターバルの開始にあることが可能である短いビーコンは、STAのグループIDなど、ULチャネルアクセスのためのパラメータ、または次のビーコンサブインターバルでULチャネルアクセスを行うことができるSTAの特定のグループと関連付けられることが可能である他のパラメータを含むことができる。
ビーコンインターバル分割は、他の方法で実行されることができる。例えば、1または複数のビーコンインターバルは、STAの1または複数のグループのためのコンテンションベースのチャネルアクセスに使用されることができ、1または複数のビーコンインターバルは、STAの1または複数のグループのためのコンテンションフリーのチャネルアクセスに使用されることができる。ビーコンインターバルまたはサブインターバルは、STAの1または複数のグループによって使用されることができる。STAは、スケジュール要求、QoS要求、休止スケジュール、STAのタイプ、空間位置、チャネル特性、STA機能および基本設定などに基づいてグループ化されることができる。
APは、様々な基準によって、例えば、STAがプローブ要求フレーム、アソシエーションもしくは再アソシエーション要求フレーム、または任意の他の管理および制御フレーム内でAPに送信したPSS IEに基づいて、STAに異なるウェイクアップスケジュールを割り当てることができる。STAが割り当てられた時間の間にパケットをうまく送信または受信しなかった場合、STAは、その目的のために特別に設計される、または意図的に軽くスケジュールされることが可能である別のコンテンションベースのインターバルを使用して、その送信および/または受信を完了することができる。スケジュールのない可能性のある、新しく到着したSTAが、その目的のために特別に設計される、または意図的に軽くスケジュールされることが可能である1もしくは複数のコンテションベースのインターバルを使用して、プロービング、アソシエーションなどを行うことができる。
重複するBSSとの共存を可能にするために、APはそのビーコンインターバルの全部ではなく一部をスケジュールすることができる。あるいは、APは、重複するBSS内の隣接APと、そのビーコンインターバルのどの(1または複数の)部分をスケジュールされる部分とすべきか、および/または、重複するBSSにおけるリソースの公平な割当てを可能にするためにいくつのSTAをコンテンションベースのインターバルにスケジュールするかを調整することができる。
割り当てられたスケジュールの一例が図12に示されている。図12では、STA1〜STA4が、APから送信および/または受信する高い優先度の周期的なパケットを有し、STA1が、全てのビーコンインターバルでウェイクアップして周期的なパケットをAPに送信する、およびAPから受信する必要があり、STA2が、2ビーコンインターバルごとにウェイクアップしてAPにパケットを送信する必要があり、STA3およびSTA4が、数ビーコンインターバルごとにウェイクアップしてAPに送信する必要があると仮定される。STA6〜STA166および潜在的には他の多くのSTAが、周期的なパケットをAPに送信する、およびAPから受信することができる。図12の例では、STA1は、ビーコンインターバルごとにウェイクアップして1つのULおよび1つのDL PSMPスロットを使用し、残りの期間はドーズ状態に戻るようにスケジュールされ、STA2は、2ビーコンインターバルごとにウェイクアップして1つのUL PSMPスロットを使用し、残りの期間はドーズ状態に戻るようにスケジュールされ、STA3およびSTA4は、2ビーコンインターバルごとにウェイクアップして、1つのUL PSMPスロットを使用し、残りの期間はドーズ状態に戻るようにスケジュールされ、STA6〜STA15は、Nビーコンインターバルごとにウェイクアップして、インターバル1を使用し、コンテンションベースの媒体アクセスを用いてそのパケットを送信および受信するようにスケジュールされ、STA16〜STA166は、Nビーコンインターバルごとにウェイクアップして、その割り当てられたインターバルを使用し、コンテンションベースの媒体アクセスを用いてそのパケットを送信および受信するようにスケジュールされる。
APは、送信すべき周期的な高優先度のパケットを有するSTAに対してPSMP ULおよびDLスロットを割り当てることができる。標準または低優先度のパケットについては、(例えば、パケットの到着時間が予測できないとき)、APは、同様の特徴のSTAのグループを、1または複数のコンテンションベースのインターバルでそのパケットを送信または受信するように割り当てることができる。
例えば、媒体が別のSTAによって(例えば、重複するBSSから)占有される場合、ビーコンまたは短いビーコンが、常にTBTTで送信されるとは限らない可能性がある。ビーコンまたは短いビーコン送信時間の変化に合わせて調整するために、ビーコンインターバル分割におけるスケジューリング柔軟性が必要とされることがある。例えば、ビーコンまたは短いビーコンにおいて肯定のTIM表示を有するSTAが、そのDLデータを検索することができるビーコンサブインターバルは、ビーコンまたは短いビーコンの直後に続くことができる。ビーコン送信が遅れる場合、APは、DLデータ検索ビーコンインターバルが短縮されて他のビーコンサブインターバルが予めスケジュールされたように進行することができるように、ビーコン中の肯定のTIM表示の数を調整することができる。例えば、一般性を失わず、ビーコンまたは短いビーコンのTBTTは、時間0にあり、肯定のTIM表示を有するSTAのDLデータ検索期間は、ビーコンの終わりと40msとの間(ビーコンサブインターバル)となるようにスケジュールされ、ビーコンまたはサブビーコンをリッスンしないSTAの別のグループは、40msから80msの期間(ビーコンサブインターバル2)にウェイクアップするようにスケジュールされると仮定される。ビーコンまたは短いビーコンが遅れて、7msに送信される場合、APは、ビーコンまたは短いビーコン中の肯定のTIM表示の数を削減することができ、肯定のTIM表示のあるSTAがそのDLデータ検索を40msに完了することができるようにし(すなわち、ビーコンサブインターバル1が、ビーコンまたは短いビーコンの遅延後の40msに終わる)、ビーコンサブインターバル2は、遅れたビーコンまたは短いビーコンによって引き起こされる悪影響なしに、最初にスケジュールされたとおり40msで進行することができる。ビーコンサブインターバル2は、ビーコンまたは短いビーコンをリッスンしない可能性のある、40msでウェイクアップするようにスケジュールされたセンサSTAにサービスを提供することがあるので、このビーコンサブインターバルは、最初にスケジュールされたとおり開始する必要があることがある。
TIM表示をリッスンするSTAが、そのDLパケットを時間内に検索することを保証するために、APは、全てのビーコンインターバルのように、頻繁にウェイクアップしてそのパケットを検索し(例えばコンセントによって電力を供給されるSTA)、そのパケットがあまり遅延に影響を受けないもの(例えば背景またはベストエフォートトラフィック)であることを示しているSTAの肯定表示を削除することができる。
あるいは、APは、最初にスケジュールされていた1または複数のビーコンサブインターバルの継続時間を削除することができる。APは、ビーコンまたは短いビーコン中のこれらのビーコンサブインターバルに対して新しいスケジュールを告知(announce)することができる。上記の同じ例において、ビーコンまたは短いビーコンが遅れて、7msに送信される場合、APは、40msで即座に終了する、短い継続時間のビーコンサブインターバル1の、および/または短い継続時間の他のビーコンサブインターバルのスケジュール告知を、ビーコンまたは短いビーコンに含むことができる。第2のビーコンサブインターバルは、その後、遅れたビーコンまたは短いビーコン送信からの悪影響を受けることなく、最初にスケジュールされたように進行することができる。
あるいは、APは、ビーコン、短いビーコン、または他のタイプの制御もしくは管理フレームを使用してビーコンサブインターバルの終わりを告知することができる。上記の例では、ビーコンまたは短いビーコンが遅れて、7msに送信される場合、APは、40msに(または、より早いもしくはより遅い時点に)短いビーコンまたは任意の他のタイプの制御もしくは管理フレームを送信して、ビーコンサブインターバル1の終わりおよびビーコンサブインターバル2の開始を、例えば(1または複数の)後続のビーコンサブインターバルにアクセスする可能性があるSTAのグループのIDの情報を含めることによって、告知することができる。ビーコン、短いビーコン、または任意の制御もしくは管理フレームは、ドーズ状態に入る、またはドーズ状態からウェイクアップした可能性のあるSTAに対して同期の目的を果たすことも可能である。
さらに別の実施形態では、APは、ビーコン、短いビーコン、または他のタイプの制御もしくは管理フレームを使用して、例えば、1または複数のビーコンサブインターバルのスケジュール、ビーコン/短いビーコンに続く各ビーコンインターバルもしくはビーコンサブインターバルにアクセスすることができるSTAのグループのID、STAの各グループに対してビーコンインターバルもしくはサブインターバルに使用されるEDCAパラメータなどを含めることによって、各ビーコンインターバルもしくはサブインターバルの継続時間および/またはアクセスポリシーを動的に調整することができる。各ビーコンインターバルまたはサブインターバルの継続時間および/またはアクセスポリシーを動的に調整することによって、APは、関連イベントを検出するとき送信すべきバースト的なデータを有するイベント駆動センサのグループ、またはオフロードを必要とするカバレッジエリアに移動するセルラSTAの大型グループなど、STAの様々なグループからの様々なトラフィック負荷、またはTIMをリッスンするSTAのDLデータのバーストに対して動的なサポートを提供することができる。さらに、APは、多様なQoS要求および動的なトラフィック負荷を有する種々のSTAに対して、適切なQoSサポートを提供することができる。STAは、ビーコンまたは短いビーコンをリッスンすることができ、これらが次のビーコンインターバルまたはサブインターバルにアクセスすることを許可されていないと判断する場合、STAはドーズ状態に入り、次のビーコンまたは短いビーコンをリッスンするためにウェイクアップすることができる。次のビーコンまたは短いビーコンは、将来のビーコンインターバルまたはサブインターバルのためにこれらの新しいアクセスポリシーを提供することができる。
図13は、APとSTAとの間の双方向ネゴシエーションによる省電力のための例示的プロセスのシグナリング図である。新しく到着したSTAが、PSS IEを含んだプローブ要求フレームおよび/または(再)アソシエーション要求フレームをAPに送信することができる(1302)。PSS IEは、APによってサポートされるべき必要性、並びに短いまたは圧縮されたMACヘッダ、MIMOなどのような、その特性および基本設定を示すことができる。APは、STAがサポートされることが可能であるかどうかを判断する。APは、PSR IEを含んだプローブ応答フレームおよび/または(再)アソシエーション応答フレームをSTAに送信する(1304)。
APは、各ビーコンインターバルを数個のサブインターバルに分割することができる。PSMPインターバルは、PSMPスロットを含み、APは、PSMPスロットを使用して、最も高い優先度および/または非常に周期的なトラフィックを有するSTAをサポートすることができる。複数のインターバル/サブインターバルが、様々な優先度に割り当てられることが可能である。APは、各ビーコンインターバルまたはサブインターバルに一定数のSTAを割り当てて、ビーコンインターバルまたはサブインターバルに割り当てられた各STAがチャネルにアクセスする十分な機会を確実に有するようにする。
STAがサポートされることができない場合、APは、STAがサポートされることが可能ではないことをプローブ応答フレームまたは(再)アソシエーション応答フレームに示すことができ、それがサポートされることが可能ではない理由も示すことができる。あるいは、APは、それがサポートすることができる最大トラフィック並びに/またはMACおよびPHY設定をSTAに示すことができる。STAは、調整されたPSS IEと共に、新しいプローブ要求または(再)アソシエーション要求フレームをAPに送信することができる。あるいは、STAがサポートされることが可能ではない場合、APは、無線媒体における輻輳を減らすために、プローブ要求フレームに応答したプローブ応答フレームを送信しなくてもよい。
STAがサポートされることが可能であり、プローブ応答フレームにおいてPSS IEが受信される場合、APは、要求されるサポートがAPによって提供可能であることを示す結果フィールドを含んだPSR IEと共に、プローブ応答フレームを送信することができる。APは、STAからアソシエーション要求が受信されるまで、またはSTAによる別のAPへのアソシエーション要求が聞き取られるまで、一定の期間の間、リソースの予約を保持することができる。
STAがサポートされることが可能であり、PSS IEが(再)アソシエーション要求フレームで受信される場合、APは、STAカテゴリ、トラフィック優先度、AC、スケジュール要求、MACもしくはPHYパラメータ基本設定、特徴および機能(例えば、ある一定のMCSがサポートされることが可能であるかどうか、またはSTAがMIMO、マルチユーザMIMO(MU−MIMO)、短い/圧縮されたMACヘッダもしくはフレームをサポートするかどうかなど)のような基準に基づいて、STAを1または複数のグループに分けることができる。APは、PSR IEの任意の管理(例えば、アソシエーション応答フレーム)、制御、またはデータパケット/フレームに、割り当てられたグループに関連するパラメータを含んで、(1または複数の)割り当てられたグループをSTAに示すことができる。
PSS IEが、(再)アソシエーション要求フレームで受信される場合、APは、(再)アソシエーション応答フレーム中のPSR IEを使用して、STAのスケジュール、MACスペック、PHYスペックをSTAに示す。PSR IEは、STAに対して、または、センサ、メータ、携帯電話など、STAが属するSTAの優先クラスに対して、コンテンションウィンドウサイズ、AIFSサイズなど、チャネルアクセスパラメータを含むことができる。PSR IEは、例えば、MIMOまたはMU−MIMOが使用されるべきか、短いまたは圧縮MACフレームフォーマットまたはフレームヘッダが使用されるべきかなど、MACパラメータおよびPHYパラメータを含むことができる。
各ビーコンまたは短いビーコンにおいて、APは、各STAに対して割り当てられたスケジュールを評価し、ウェイクアップしてビーコン/短いビーコンをリッスンするようにスケジュールされたSTAに対して、任意のバッファリングされたパケットの表示を含めることができる。APは、そのビーコンまたは短いビーコンに、STAのグループの(1または複数の)IDのような、ULチャネルアクセスのためのパラメータ、または次のビーコンインターバルもしくはサブインターバルでULチャネルアクセスを行うことができるSTAの特定のグループに関連付けられる他のパラメータを含むことができる。このようなULチャネルアクセスは、DLデータを検索するためのPS−Poll、データおよびプローブ要求フレーム、認証要求フレーム、もしくは(再)アソシエーション要求フレームのような他のタイプの管理もしくは制御フレームのUL送信など、様々な送信を含むことができる。STAのグループが、複数のビーコンインターバルまたはビーコンサブインターバルにアクセスすることを許可されることが可能であるが、他のビーコンインターバルまたはビーコンサブインターバルにアクセスすることは許可されない。
APは、ビーコンインターバルまたはサブインターバルにSTAのグループのためのアクセスの継続時間を含むことができる。例えば、APが、指向性またはセクタ化されたビーコンまたは短いビーコンを送信することができる場合、指向性またはセクタ化されたビーコンまたは短いビーコンは、それが指向性であることまたはセクタ化されていることの表示を含むことができる。さらに、指向性またはセクタ化されたビーコンまたは短いビーコンは、指向性またはセクタ化されたビーコンまたは短いビーコンを受信したSTAまたはSTAのグループが、コンテンションフリーまたはコンテンションベースのいずれかの方法でAPへの送信を試みることができる期間を表示することができる。DLデータ表示方法(例えば、ULポール)についてネゴシエーションを行ったSTAについては、APは、ビーコン内でこれらに対してバッファリングされたパケットに関する情報を含む必要がないことがあり、STAは単に、スケジュールおよびMACスペックおよびPHYスペックに従ってウェイクアップして、ULポールをAPに送信してバッファリングされたデータについて尋ねることができる。スケジュールおよびMACスペックおよびPHYスペックに従って、APおよびSTAは、DL送信およびUL送信を行うことができる。
確立されたスケジュールは、PSSもしくはPSR IEを含んでいるアクションフレームを使用して、APまたはSTAによって変更されることが可能である。STAが、新しいトラフィック仕様、MACスペック、およびPHYスペックフィールドと共にPSS IEを含んだアクションフレームを送信することによって、スケジュール変更を要求することができる。例えば、STAは、STAがオフになるとき、または新しいアプリケーションが始まったとき、スケジュールの変更を要求することができる。APは、新しいスケジュールがサポートされることが可能である場合、新しいスケジュールに指定するPSR IEを有するアクションフレームで応答することができる。APは、スケジュールスペックが全て「0」に設定され、いかなる既存スケジュールも削除することになるPSR IEを有するアクションフレームで応答することもできる。
APは、新しいスケジュールスペックフィールド、MACスペックフィールド、およびPHYスペックフィールドと共に新しいPSR IEを含んだアクションフレームまたは任意の管理フレームもしくは制御フレームを送信することによって、スケジュール変更を要求することができる。例えば、APは、APがより高い優先度の他のSTAをサポートする必要があるとき、または干渉が増えたもしくは減ったとき、スケジュールの変更を要求することができる。APは、スケジュールスペックが全て「0」に設定され、いかなる既存スケジュールも削除することになるPSR IEを有するアクションフレームまたは任意の管理フレームもしくは制御フレームを送信することができる。STAは、同じPSR IEを含んだアクションフレームまたは任意の管理フレームもしくは制御フレームで応答して、新しいスケジュールのその受け入れを確認することができる。STAは、新しい双方向ネゴシエーションを開始するために、新しいスケジュールが受け入れられない場合、新しいPSS IEを有するアクションフレームまたは任意の管理フレームもしくは制御フレームで応答することもできる。
省電力のための双方向ネゴシエーションについての上述した実施形態は、火災、侵入者探知などに使用されるセンサなどのような、その送受信の挙動が一般的にイベント駆動型であるSTAによって実行されることができる。このタイプのSTAは、そのデータを配信するために、単にコンテンションベースのインターバル中にウェイクアップし、(例えば、より高いACまたは優先度設定を用いて)媒体アクセスコンテンションに参加する。
別の実施形態では、APは、STAステータス情報を使用して、省電力モードでSTAのTIM要素中の部分仮想ビットマップをアセンブルすることができる。省電力モードのSTAステータスは、リッスンしている、またはリッスンしていないとすることができる。リッスンしている状態は、省電力モードのSTAがアウェイクし、次のTIM/DTIMを求めてリッスンすることを意味し、リッスンしていない状態は、STAがそのWLANエアインタフェースでいかなる信号を受信するためにも利用できないことを意味する。STAステータスに基づくTIM方式を用いると、TIM中の部分的仮想ビットマップは、TIM要素を含んだフレームが送信されるときに、リッスン状態のSTAに対して肯定のトラフィック表示を含む。肯定のトラフィック表示は、対応するビットマップビットが、対応するSTAに対してバッファされたデータを示す1に設定されることを意味する。
省電力モードで動作しているSTAは、STAのリッスンインターバルおよびReceiveDTIMパラメータによって決定されたように、ビーコンフレームを周期的にリッスンする。これらのパラメータは、MLME-ASSOCIATE/REASSOCIATEプリミティブで、およびMLME-POWERMGTプリミティブで提供され、これらはまた、APとSTAとの間でアソシエーション/再アソシエーション管理フレームを通じて伝えられる。従って、STAが省電力モードに入るとき、APとSTAの両方が、時間内のいかなる時点でもSTAのリッスンしている状態、またはリッスンしていない状態を認識している。STAステータスに基づくTIM方式は、オーバーヘッドおよび複雑さを発生させることなく、このような認識を用いてTIM効率を向上させる。
別の実施形態に従って、グループベースのPSMP動作が行われることができる。多数のSTAがあって、各STAがアップリンクにおいて大体同じ長さのデータを周期的に送信する、または大体同じ長さのデータを受信する必要のあるエネルギーメータのような利用については、各STAは、ほぼ同じ継続時間に対するチャネルリソースを周期的に必要とする。PSMP動作は、STAのグループおよび各グループ内のそのスケジュールを予め定義することによって、グループベースのPSMP動作に拡張されることが可能である。(AIDの代わりに)PSMPグループIDがPSMPフレームで使用されて、同じグループに属している(ユニキャストされるアップリンクおよび/またはダウンリンクデータを有する)STAをアドレス指定することが可能である。
STAがPSMPグループの一部となることを望む場合、STAは、PSMP要求フレームを送信することができる。PSMP要求フレームは、ULで送信されるデータの周期性およびペイロードを含むことができる。
APは、PSMPグループ構成フレーム(ブロードキャストまたはユニキャストされる管理フレーム)を送信することによって、PSMPグループを構成することができる。PSMPグループ構成フレームは、特定のグループに対するPSMPフレーム中のDL送信順序、特定のグループに対するPSMPフレーム中のUL送信順序、STAごとに異なる持続時間が割り当てられる場合、各STAのアップリンクおよびダウンリンク送信の持続時間(time duration)などのような情報を含むことができる。制御シグナリングオーバーヘッドを節減するために、APは、アップリンクおよびダウンリンクにおいて各STAに同一の継続時間を割り当てることができる。APは、同様のリソースを必要とするSTAをグループ化することができる。
送信の順序は、グループの個々のSTAのアソシエーションID(AID)または部分的AIDのシーケンスによって示されることができる。PSMPアップリンク送信時間(UTT)は、短フレーム間隔(SIFS)またはaIUStimeによって分けることができる。sub−1GHz帯域のフレームは802.11nまたは802.11acのそれよりもかなり長いので、これはさらに短い可能性がある。スリープインターバル間の継続時間は、デバイス構成要素をオンおよびオフにするのに十分な長さである必要がある。
PSMPグループ構成管理フレームを受信すると、STAは、それが特定のPSMPグループに入っているかどうかを判断し、PSMPグループにおけるそれ自体のUTTおよびダウンリンク伝送時間(DTT)を計算し、PSMPグループシーケンスにおけるその送信/受信順序を取得する。STAが、告知されたPSMPグループの一部である場合、STAは、グループ内の予め定義されたDTT順序に従ってそのPSMPのDTTスロットを待ち、データを受信することができる。STAは、その後スリープモードに入ることができる。アップリンク送信については、STAは、そのPSMPのUTTを待って、クリアチャネル評価(CCA)を行うことなく、およびいかなるNAV(network allocation vector)設定も無視することなく、スケジュールされたアップリンクデータを送信することができる。
STAが送信または受信されるデータの長さの変更を望む場合、STAは、送信または受信されるデータの差分の(differential)または完全な(absolute)ペイロードを含んだPSMP要求制御フレームを送信することができる。STAが、送信または受信されるデータの周期性を変更することを望む場合、STAは、送信または受信されるデータの差分のまたは完全な周期性を含んだPSMP要求制御フレームを送信することができる。
直交周波数分割多重(OFDM)システムでは送信信号のガウス性により、ピーク対平均電力比(PARP)が高いことは、よく知られている問題である。電力増幅器は、送信信号の偏位を調整するためにバックオフを適用しなければならないので、PAPRが高いことが送信電力の効率の悪さにつながる。
従来の802.11OFDM規格のDCキャリア(すなわち、ゼロ周波数トーン)は、データ伝送に使用されない。これは、DCオフセット発生に伴う周知の問題を有するダイレクトコンバージョン受信機の実行を容易にするためである。従って、DCキャリアで送信されるいかなるデータも、他のサブキャリア上のそれと比べてより高い誤り率を有することになる。
一実施形態では、送信されるOFDMシンボルの総合的なPAPRが低減されるように、少量のエネルギーが、DCキャリアで送信されることが可能である。802.11ahの1MHzモードについては、FFTサイズは32であり、そのうちの24がデータであり、2がパイロットであり、1がDCであり、残りの5が帯域端トーンである。図14は、802.11ahの1MHzモードに対するトーン割当てを示す。例えば、DCキャリアには、+1または−1の値が挿入されることが可能である。この値(+1または−1)を決定するために、各OFDMシンボルについて、例えば図14のトーンに割り当てられるように、データとパイロットシンボルに4倍オーバーサンプルされるIFFTが行われることが可能である。このシンボルをSnと示すことにする。これはオーバーサンプルされているので、Snの長さは128である(FFTサイズが32の場合)。
PAPRが、DC=+1およびDC=−1について、次のように計算される:
PAPRを最小にするDCキャリア値は、APによって選択されることが可能である。
別の実施形態では、パイロット値は、送信されるOFDMシンボルのPAPRを最小にするように選ばれることが可能である。パイロットビット(例えば、802.11ahにおいてはOFDMシンボルごとに2パイロットビット)は、位相オフセット訂正のために受信機によって使用される。パイロットビットは、通常知られている固定値、+1または−1である。この実施形態では、パイロット値を固定する代わりに、DCキャリアについて上述した同様の方法で、送信されるOFDMシンボルのPAPRを最小にするように、特定のパイロット値が選ばれる。例えば、トーン位置(−7,7)のOFDMシンボルごとに2パイロットビットを有する802.11ahについては、4つの可能なパイロット組合せ、(+1,+1)、(+1,−1)、(−1,+1)、(−1,−1)がある。OFDMシンボルのPAPRは、これらの4つの組合せのそれぞれについて計算されることになり、PAPRを最小にするものが、送信に選択されることが可能である。送信電力の増加はない。
受信機は、位相訂正を行うために、送信されたパイロット値を回復する必要がある。チャネル推定は、最初のOFDMデータ(またはSIG)シンボルより前に利用できるので、受信機は、パイロットトーンに対して推定されたチャネル係数を使用してパイロット値のそれぞれにシンボル検出を行うことができる。パイロットは、+1または−1であることを強いられるので、これは本質的に2相位相変調(BPSK)検出である。パイロット値が検出されると、検出されたパイロット値を使用して、位相訂正が進行する。あるいは、受信機は、パイロット値および位相オフセットを共に推定することができ、最大位相オフセットが範囲
にあると仮定する。
上述の2つの実施形態は、結合されて、PAPRをさらに大きく低減することができる。図15は、64直交振幅変調(QAM)を用いた802.11ahの実施形態によるPAPRの低減を示す。
OFDM信号のPAPRは、インターリーバ(ビットおよび/またはシンボル)を変化させること、およびより低いPAPRを有するOFDM信号を生じるインターリーバを選ぶことによって、低減されることが可能である。所与のKインターリーバを考えると、OFDMシンボルごとにlog2(K)追加ビットが、インターリーバが使用された受信機に信号を発する必要がある。これはスループットの低減につながる。一実施形態では、パイロット値が使用されて、オーバーヘッドを追加することなく、この情報をシグナリングすることが可能である。例えば、24データトーン、2パイロット、および1DCを有する32ポイントFFTシステムでは、4つのインターリーバのうちの1つが、各OFDMシンボルに対して送信機におけるPAPRを最小にするように選択されることが可能であり、パイロット値(−1,−1)、(−1,1)、(1,−1)および(1,1)のうちの1つが使用されて、この情報を受信機にシグナリングすることが可能である。
受信機は、送信されたパイロット値を回復して、位相訂正を行い、どのデインタリーバを使用すべきかを判断する必要がある。最初のOFDMデータ(またはSIG)シンボルより前にチャネル推定が利用可能であるので、受信機は、パイロットトーンに対して推定されたチャネル係数を使用してパイロット値のそれぞれにシンボル検出を行うことができる。パイロットは+1または−1であることを強いられるので、これは本質的にBPSK検出である。パイロット値が検出されると位相訂正が進行する。あるいは、受信機は、パイロット値および位相オフセットを共に推定することができ、最大位相オフセットが範囲
にあると仮定する。パイロット値は、4つの予め割り当てられたインターリーバのうちのどれが送信機で使用されたかを示し、従って、STAがシンボルに対する正しいデインタリーバを選ぶことができるようにする。
物理レイヤベースの省電力機構の実施形態について、以下に説明する。図16は、802.11ah 1MHzモードで動作する物理レイヤパケットの例示的フォーマットを示す図である。図17は、図16のパケット中のSIGフィールド1600の例示的フォーマットを示す。STAが、SIGフィールド1600を受信し、復号し、電力を節約するためにパケットの残部を復号することなく、例えばSIGフィールド1600に含まれるある一定の情報に基づいてスリープ状態に入ることができる。
一実施形態では、方向表示ビットが、パケットに含まれて、パケットがAPから受信されるか、APに向かうかを表示することができる。例えば、802.11ahの1MHzモード動作のためのパケットのSIGフィールド1600に現在予約されているビットの中の1ビットまたは2以上のビットが、表示ビットとして使用されることができる。
STAがパケットを受信するとき、STAは、物理レイヤコンバージェンスプロトコル(PLCP)ヘッダのSIGフィールド1600を復号し、復号されたSIGフィールド内の(1または複数の)方向表示ビットをチェックする。方向表示ビットが、パケットはAPに向かうことを示す場合、STAは、長さフィールドに表示されるパケット継続時間の終わりまでパケット全体を復号することなくスリープモードに入ることができる。方向表示ビットが、パケットはAPから送信されたことを示す場合、STAは、パケットをリッスンし、パケットを復号することができる。
以下に説明する(1または複数の)MAC継続時間表示ビットがパケットに存在しない場合、およびSTAが、パケットを送信することを望む、もしくはAPからのパケットを期待する場合、STAは、長さ継続時間後にスリープモードから抜け出すことができる。STAは、所定の期間(例えば、DIFS)の後に、パケットの終わりでチャネルアクセスを求めて競う手順を開始することができる。方向表示ビットは、2以上のSTAおよび/またはAPへの、またはこれらからのパケットの宛先を表示するために使用されることができる。
別の実施形態では、1または複数のビット(例えば、MAC継続時間表示ビットと呼ばれるもの)が、SIGフィールド1600に定義されることができる。MAC継続時間表示ビットは、MACヘッダがNAV設定を含んでいるかどうかを示すNAV設定インジケータとして使用されることができる。MAC継続時間表示ビットは、肯定応答(ACK)表示ビット1710の代わりに使用されることが可能であり、これは、SIGフィールド1600に1ビットの節約を実現することができる。
SIGフィールドのACK表示ビット1710は、NAV設定またはMAC媒体予約継続時間を示すように拡張されることが可能である。パケットの802.11ah SIGフィールドでは、2ビット(ACK表示ビット1710)が使用されて、パケットへの応答として予想される肯定応答のタイプを示す(すなわち、初期ACK表示):ACK(値「00」)、ブロックACK(BA)(値「01」)およびACKなし(値「10」)。値「11」は、現在予約されている。MACヘッダの継続時間フィールドの非ゼロ値は、PLCPヘッダのSIGフィールド内のACK表示ビット1710に現在予約されているビット組合せ「11」を使用することによって、表示されることが可能である。
あるいは、ACK表示ビット1710に予約されたビット組合せ「11」は使用されて、通常のACKまたはブロックACK(BA)と関連付けられないMACヘッダ内の継続時間フィールドに含まれた非ゼロ値があることを示すことができる。
あるいは、ACK表示ビット1710中の予約されたビット組合せ「11」は、ACK(値「00」)、BA(値「01」)およびACKなし(値「10」)表示に対応する場合を除き、MACヘッダ内の継続時間フィールドに含まれた非ゼロ値があることを示すために使用されることが可能である。
送信要求(request-to-send:RTS)フレーム内のACK表示フィールドは、「11」に設定されて、MACヘッダ内の継続時間フィールドに含まれた非ゼロ値があることを示すことが可能である。RTSフレーム内のACK表示フィールドは、「00」に設定されて、RTSフレームに応答してRTSフレームに続いて送信された送信準備完了(clear-to- send:CTS)フレームがあることを示すことができる。あるいは、RTSフレーム内のACK表示フィールドは、応答フレーム(すなわち、CTSフレーム)およびACKフレームが同じオクテット単位の長さを有するため、(例えば、ACKフレームと同じ長さの応答フレームを表示するために)値「00」に設定されることが可能である。
CTSフレーム内のACK表示フィールドは、「11」に設定されて、MACヘッダ内の継続時間フィールドに含まれた非ゼロ値があることを示すことができる。
例えば、ACKフレームがパケット交換に使用されて、フラグメント化されたMSDUを送信する時、ACKフレーム内のACK表示フィールドは、「11」に設定されて、MACヘッダ内の継続時間フィールドに含まれた非ゼロ値があることを示すことができる。
いかなるフレーム内のACK表示ビット1710も、STAまたはAPによって「00」に設定されて、ACKフレームと同じ長さである応答フレームを表示し、「意図しない」受信中のSTA/APが応答フレームを保護するために媒体アクセスを延期できるようにすることができる。いかなるフレーム内のACK表示ビット1710も、STAまたはAPによって「01」に設定されて、BAフレームと同じ長さである応答フレームを表示し、「意図しない」受信中のSTA/ATが応答フレームを保護するために媒体アクセスを延期できるようにすることができる。いかなるフレーム内のACK表示ビット1710も、STAまたはAPによって「10」に設定されて、ACKフレームである、またはACKフレームではない可能性がある応答フレームがないことを示すことができる。
SIGフィールド1600中の2以上のビットのフィールドが使用されて、MACヘッダ内の継続時間フィールドに含まれる実際の値の量子化値を示すことができる。例えば、継続時間フィールド値の2以上の最上位ビット(MSB)が、SIGフィールド1600で送信されることができる。SIGフィールド1600を受信した後、STAは、MACヘッダを復号することなく、そのNAVを設定することができる。NAVが送信よりも長くなるように、継続時間フィールドのceiling量子化が使用されることができる。これは、送信が信号中にSTAがウェイクアップする機会を最小限にすることができる。
STAがPLCPヘッダを受信するとき、STAはSIGフィールドを復号し、復号されたSIGフィールド内のMAC継続時間表示ビット(またはACK表示ビット)をチェックする。MAC継続時間表示ビットが存在し、MAC継続時間がゼロであることを示す場合、およびSTAがパケットの送信を望んでいる、もしくはAPからのパケットを期待している場合、STAはPPDU長さ継続時間の間スリープに入り、その後スリープから抜け出すことができる。
MAC継続時間表示ビットが存在し、MAC継続時間が非ゼロであることを示す場合、STAはパケットの復号を決定して、MACヘッダを取得することができる。MACヘッダを復号した後、STAは、継続時間フィールドの値を調べ、それに応じてNAVを設定することができる。STAは次いで、NAVの継続時間の間スリープに入り、その後スリープから抜け出すことができる。
あるいは、MAC継続時間フィールドが、MACヘッダの代わりに、またはMACヘッダに加えて、SIGフィールドに含まれて、パケットの継続時間を表示することが可能である。STAは、SIGフィールド中のMAC継続時間フィールドをチェックし、それに応じてNAVを設定することができる。STAは、NAVの継続時間の間スリープに入り、その後スリープから抜け出すことができる。
STAが、MACヘッダを復号することができない場合、進行中のパケット送信および受信を中断する恐れがある、無線媒体にアクセスしようとする早過ぎる試みを防止するために、STAはそのNAVをデフォルト値に設定することができる。STAは、NAVの継続時間の間スリープに入り、その後スリープから抜け出すことができる。例えばこのデフォルト値は、最悪の場合のシナリオのシステムパラメータに基づくことができる(例えば、デフォルト値は、最長のパケット継続時間または最長のTXOPなどに基づくことができる)。
ACK表示ビット1710がこのために使用され、ACK表示ビット1710が、「11」に設定される場合、STAはそれを、通常のACKまたはBAフレームと関連付けられる可能性がある、または可能性がない、MACヘッダの継続時間フィールド内の非ゼロ値の表示として解釈することができ、従ってパケットを復号してMACヘッダを取得し、それに応じてNAVを設定することができる。STAは、NAVの継続時間の間スリープに入り、その後スリープから抜け出すことができる。あるいは、STAはそれを、ACK(値「00」)、BA(値「01」)、およびACKなし(値「10」)表示に対応する場合を除く、MACヘッダの継続時間フィールド内の非ゼロ値の表示として解釈することができ、従って、パケットを復号してMACヘッダを取得し、それに応じてNAVを設定することができる。STAは次いで、NAVの継続時間の間スリープに入り、その後スリープから抜け出すことができる。
802.11ahでは、SIGフィールドに基づいて計算されたSIGフィールド1600のCRCフィールド1720に、4ビットが割り当てられる。送信機は、SIGフィールドに基づいてCRCを計算し、ターゲット受信機の部分AID(PAID)のLSBまたはMSBでCRCをマスク(例えば、ビット排他OR(XOR)演算)することができる。このSTA固有のSIGフィールドは、追加ビットを使用することなく、ある程度の省電力を取り入れることができる。PAIDがSIGフィールドに含まれないので、これは、1MHzモードに対して実行されることが可能である。これは、上述のMAC継続時間表示ビットと結合されることが可能である。
STAがPLCPヘッダを受信するとき、STAは、SIGフィールド1600を復号し、SIGフィールド上でCRCを計算する。STAは、CRCおよびPAIDのLSBもしくはMSBのビットXOR演算を行う。XOR演算の出力がゼロである場合、STAは、パケットが自身に向けられたものである可能性があると結論付け、従ってパケットの残りを復号することができる。そうでなければ、STAは、受信されたパケットは、自身に向けられたものではないと結論付けることができ、STAはスリープ状態に入ることができる。この場合、MAC継続時間表示ビットが存在すれば、STAは上述した手順に従うことができる。
送信機でSIGフィールド1600を符号化するためにテイルバイティングが使用される場合、SIGフィールド1600を復号するのにテイルバイティングビタビ復号器(tail biting Viterbi decoder)が使用されることが可能である。SIGフィールド1600の畳み込み符号器は、送信機においてSIGフィールド1600の最後の6ビットで初期化されることが可能である。受信機では、ビタビ復号器の開始状態は、終了状態と同一になる。これにより受信機が、トレリスをゼロ状態まで終了させることなく、畳み込み符号化されたパケットを復号することが可能になる。これは、これまでテイルビットとして使用されていた、SIGフィールド1600内の6テイルビット1730を解放する。これらの6つのビットは、方向表示ビットおよび/または継続時間表示ビットを含めるために使用されることが可能である。あるいは、MAC継続時間フィールドは、フレームタイプを表示することによって、暗黙的に表示されることが可能である。ACKポリシータイプに加えて、受信機は、継続時間フィールドを単独で計算することができる。あるいは、それは、PAIDの9ビットからの6ビット(LSBまたはMSB)を含めることができる。上記の方法のいかなる組合せも可能である。
実施形態は、IEEE802.11プロトコルを参照して上述しているが、実施形態は、開示した特定のシナリオに限定されず、任意の他の無線システムにも同様に適用できることに留意されたい。上述した実施形態は、802.11ah動作または他のWiFiシステムの1MHz、2MHz、またはさらに高い帯域幅モードのいずれか、または全部に適用できる可能性があることにも注意すべきである。
実施形態
1.WLANにおける省電力のための方法。
2.STAが、STAをSTAの特定のグループに関連付けるパラメータをAPから受信するステップを含む、実施形態1に記載の方法。
3.STAが、パラメータに基づいてSTAのグループに許可された期間に、チャネルアクセスを行うステップを含む、実施形態2に記載の方法。
4.STAが、STAのグループに許可されたアクセススロットに関する情報をAPから受信するステップをさらに含む、実施形態2または3のいずれか1つに記載の方法。
5.STAが、そのアクセススロットの間にチャネルにアクセスする、実施形態4に記載の方法。
6.STAが、ドーズ状態からのウェイクアップのスケジュールをAPから受信するステップをさらに含む、実施形態2乃至5のいずれか1つに記載の方法。
7.STAが、このスケジュールに基づいてドーズ状態に入り、ドーズ状態からウェイクアップする、実施形態6に記載の方法。
8.STAがセンサまたはメータであり、最も高いチャネルアクセス優先度がSTAに与えられる、実施形態2乃至7のいずれか1つに記載の方法。
9.STAが、STAの省電力パラメータをAPに示すステップをさらに含む、実施形態2乃至8のいずれか1つに記載の方法。
10.STAが、省電力パラメータに基づいてSTAの特定のグループに割り当てられる、実施形態9に記載の方法。
11.STAがビーコン中のTIMまたはDTIMをリッスンしないことを、STAがAPに示すステップをさらに含む、実施形態2乃至10のいずれか1つに記載の方法。
12.STAが、セクタ化されたビーコンまたは短いビーコンをAPから受信する、実施形態2乃至11のいずれか1つに記載の方法。
13.セクタ化されたビーコンまたは短いビーコンが、ビーコンまたは短いビーコンがセクタ化されているという表示を含む、実施形態12に記載の方法。
14.セクタ化されたビーコンまたは短いビーコンが、セクタ化されたビーコンまたは短いビーコンを受信するSTAがAPに送信することを許可される期間を示す、実施形態12または13のいずれか1つに記載の方法。
15.STAが、ビーコンまたは短いビーコンによってSTAのグループと関連付けられるパラメータを受信する、実施形態2乃至14のいずれか1つに記載の方法。
16.STAのグループが、ある一定の期間にチャネルにアクセスすることを許可され、STAの他のグループが、そのある一定の期間にチャネルにアクセスすることを許可されない、実施形態15に記載の方法。
17.STAが、ACK表示ビットを含んだフレームを受信するステップをさらに含む、実施形態2乃至16のいずれか1つに記載の方法。
18.ACK表示ビットが、フレームのMACヘッダ内の継続時間フィールドに含まれた非ゼロ値があって、ACKフレームまたはブロックACKフレームではないフレームの存在を示す、実施形態17に記載の方法。
19.STAが、ACK表示ビットに基づいてドーズ状態に入るステップを含む、実施形態17または18のいずれか1つに記載の方法。
20.WLANにおいて省電力機構を実行するように構成されたSTA。
21.STAをSTAの特定のグループに関連付けるパラメータをAPから受信するように構成されたプロセッサを含む、実施形態20に記載のSTA。
22.プロセッサが、パラメータに基づいてSTAのグループに許可された期間にチャネルアクセスを行うように構成された、実施形態21に記載のSTA。
23.プロセッサが、STAのグループに許可されたアクセススロットに関する情報をAPから受信するように構成された、実施形態21または22のいずれか1つに記載のSTA。
24.STAが、そのアクセススロットの間にチャネルにアクセスする、実施形態23に記載のSTA。
25.プロセッサが、ドーズ状態からのウェイクアップのスケジュールをAPから受信するように構成された、実施形態21乃至24のいずれか1つに記載のSTA。
26.プロセッサが、スケジュールに基づいてドーズ状態に入り、ドーズ状態からウェイクアップする、実施形態25に記載のSTA。
27.STAがセンサまたはメータであり、最も高いチャネルアクセス優先度がSTAに与えられる、実施形態21乃至26のいずれか1つに記載のSTA。
28.プロセッサが、STAの省電力パラメータをAPに示すように構成された、実施形態21乃至27のいずれか1つに記載のSTA。
29.STAが、省電力パラメータに基づいてSTAの特定のグループに割り当てられる、実施形態28に記載のSTA。
30.プロセッサが、STAがビーコン中のTIMまたはDTIMをリッスンしないことをAPに示すように構成された、実施形態21乃至29のいずれか1つに記載のSTA。
31.プロセッサが、セクタ化されたビーコンまたは短いビーコンをAPから受信するように構成された、実施形態21乃至30のいずれか1つに記載のSTA。
32.セクタ化されたビーコンまたは短いビーコンが、ビーコンまたは短いビーコンがセクタ化されているという表示を含む、実施形態31に記載のSTA。
33.セクタ化されたビーコンまたは短いビーコンが、セクタ化されたビーコンまたは短いビーコンを受信するSTAがAPに送信することを許可される期間を示す、実施形態31または32のいずれか1つに記載のSTA。
34.プロセッサが、ビーコンまたは短いビーコンによってSTAのグループと関連付けられるパラメータを受信するように構成された、実施形態21乃至33のいずれか1つに記載のSTA。
35.STAのグループが、ある一定の期間にチャネルにアクセスすることを許可され、STAの他のグループが、そのある一定の期間にチャネルにアクセスすることを許可されない、実施形態34に記載のSTA。
36.プロセッサが、ACK表示ビットを含んだフレームを受信するように構成された、実施形態21乃至35のいずれか1つに記載のSTA。
37.ACK表示ビットが、フレームのMACヘッダ内の継続時間フィールドに含まれた非ゼロ値があって、ACKフレームまたはブロックACKフレームではないフレームの存在を示し、プロセッサが、ACK表示ビットに基づいてドーズ状態に入るように構成された、実施形態36に記載のSTA。
特徴および要素について特定の組合せで上述したが、各特徴または要素は、単独で、または他の特徴および要素とのいかなる組合せでも使用できることを当業者は理解するであろう。さらに、本明細書に記載された方法は、コンピュータまたはプロセッサで実行するためにコンピュータ可読媒体に組み込まれたコンピュータプログラム、ソフトウェアまたはファームウェアで実行することができる。コンピュータ可読媒体の例には、電子信号(有線または無線接続によって送信される)およびコンピュータ可読記憶媒体が含まれる。コンピュータ可読記憶媒体の例には、ROM、RAM、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、並びにCD−ROMディスクおよびデジタル多用途ディスク(DVD)などの光媒体が含まれるが、これらに限定されない。ソフトウェアと関連したプロセッサが使用されて、WTRU、UE、端末、基地局、RNCまたは任意のホストコンピュータで使用する無線周波数トランシーバを実装することができる。