JP4372688B2 - パケットベースデータ伝送システムにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法 - Google Patents
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Description
本発明は、一般的に、パケットベースデータ伝送システムに関し、特に、レガシーデバイスとの下位互換性(バックワードコンパチビリティ:Backward Compatibility)を維持しながら強化されたエラー制御が所望されるパケットベースワイヤレスローカルエリアネットワークにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法に関する。
プロトコルスタックおよび802.11ワイヤレスLAN標準
データ通信システムはしばしば、システムを作動させるのに必要なタスクのシーケンスをレイヤとして知られる論理的に関連するグループへ分類する、いわゆるプロトコルスタックによって説明される。概念的に、より高いレイヤはより高い抽象レベルを有する、たとえば、ユーザアプリケーションは最高レイヤにあり無線または銅線を介してデータを伝送する回路が最低レイヤにある。
802.11e草案は、その開発の一段階において、MACレイヤにおいてエラー制御コーディングをインプリメントする提案を含んでいた。このエラー制御コーディング(フォワードエラー訂正すなわちFECと呼ばれる)は、いくつかの送信エラーを受信機において訂正できるように、データに既知量の冗長度を加える標準技術である。パケットエラーの確率を低減すると必要な平均再送信数が低減されて平均送信遅延の低減を助けるため、これはサービス品質応用において非常に重要である。
802.11aハイレートPHYレイヤは5GHz無線帯域で動作する54Mbpsまでのデータレートを提供する。802.11gPHY標準草案は2.4GHz無線帯域において本質的に同一の変調フォーマットを使用し、そのためここで検討された問題はMAC−レベルFECから利益を得ようと試みる時に新しいIEEE802.11WLAN装置の大多数に当てはまる。
本発明の目的はパケットベースデータ伝送システム、特に、パケットベースワイヤレスローカルエリアネットワークにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法を提供することである。
添付図について本発明がより詳細に説明される。本発明に従って提案される方法は802.11e標準草案で提案されたものと同様なエラー制御コーディング構造を使用して例示されるが、この構造は決して必要なものではなく、発明部分はレガシー802.11デバイスとのコンパチビリティに影響を及ぼすことなく、スクランブリングの後で、PHYレイヤにおいて一般的なフォワードエラー訂正アルゴリズムをどのようにフレームに適用できるかということである。従来の802.11 PHYレイヤによりフレームに対して実施されるシーケンスが図5に示されており、判り易くするために802.11a PHYレイヤ内でのスクランブラシードのプリペンディングや802.11b PHYレイヤに対するプリアンブルシーケンス等のタスクはデータの一般的なヘッディングフォーマティングの下に含まれる。
送信装置のPHYレイヤはヘッダー(フレーム長情報を含む)、データ部およびFCS(またはFEC FCS)を含むMACレイヤからの従来の802.11フレームを受信してフォーマティングする。802.11a(または、802.11aに基づく他のPHY標準)の場合、ヘッダーはデスクランブラ初期化値がエラー制御コードにより保護されるようにそれにプリペンドされた16ビットサービスフィールド(オールゼロ)も持たなければならない。PHYレイヤにより加えられた他のフィールドも保護することができ、かつ望ましい。
受信装置における受信手順も図6に示されており、この方法の異なる段階の影響が図9に示されている。受信装置は随意受信フレームをデスクランブリングしてOFCSをチェックするか(正しく受信したフレームに対するエラー訂正ステップをスキップする送信エラーに対する低確率を利用したい非FEC−意識装置またはFEC−意識システム内で生じる)あるいはOFCSを即座に廃棄する(OFCSチェック段階を実施したくないFEC−意識装置内で生じる)ことにより開始する。
本発明に従った第1の実施例と同様に、送信装置のPHYレイヤはヘッダー、データおよびFCS(FEC FCS)を含む従来の802.11フレームをMACレイヤから受信する。802.11a(または802.11aに基づいた他のPHY標準)に対して、ヘッダーはやはりデスクランブラ初期化値がエラー制御コードにより保護されるようにそれにプリペンドされた16−ビットサービスフィールド(オールゼロ)を持たなければならない。PHYレイヤにより加えられる他のフィールドを保護することもでき、かつ望ましい。
本発明に従った方法の第2の実施例の受信手順も図10に示されている。本発明に従った方法の第1の実施例と同様に、受信装置は受信フレームをデスクランブリングしてOFCSをチェックするか(非FEC−意識装置内で生じる)あるいはOFCSを即座に廃棄することにより随意開始することができる。
送信フレームを漏れ聞く非FEC−ケーパブル受信装置にとって、本発明に従った方法の前記したいずれかの実施例に従って、拡張されたMACフレームは正しいヘッダー、データ部、および有効なフレームチェックシーケンスを有する有効な802.11 MACフレームとして見える。所期の受信者以外の受信装置はデータセクションを解釈しないため、追加FECプロセスは目に見えない。
Claims (9)
- 各メッセージがフレーム長情報を含むヘッダーと、データ部とフレームチェックシーケンスとを含むパケットベースデータ伝送システムにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法であって、
送信装置において、
a)ヘッダーと、データ部とフレームチェックシーケンスとを含むメッセージを受信し、フレームのデータ部およびフレームチェックシーケンス内にギャップを挿入するステップと、
b)ギャップおよび将来の外部フレームチェックシーケンスを含むフレームの長さを反映するようにヘッダーの長さ情報を更新するステップと、
c)フレームの少なくとも一部にスクランブリングアルゴリズムを適用するステップと、
d)ステップc)においてスクランブルされたフレームの少なくとも一部にフォワードエラー訂正アルゴリズムを適用してフォワードエラー訂正データを発生するステップと、
e)発生されたフォワードエラー訂正データをギャップ内に挿入するステップと、
f)外部フレームチェックシーケンスを発生して、発生させられた外部フレームチェックシーケンスを前記フレーム内に含めるステップと、
g)ステップd)において前記フォワードエラー訂正アルゴリズムによって発生させられたフォワードエラー訂正データと、ステップf)において発生させられた前記外部フレームチェックシーケンスと、を含むスクランブルされたフレームを送信するステップと、を含み、
受信装置において、
h)フォワードエラー訂正データを有するスクランブルされたフレームおよびスクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを受信するステップと、
i)スクランブルされた前記フレームに含まれる前記外部フレームチェックシーケンスが正しいかどうかをチェックするステップと、
j)イエスであれば、外部フレームチェックシーケンスを除去し、フォワードエラー訂正データを除去し、フレームをデスクランブリングし、ギャップを除去し、ヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、
k)ノーであれば、外部フレームチェックシーケンスを除去し、挿入されたフォワードエラー訂正データに基づくエラー訂正アルゴリズムをフレームの残りの少なくとも一部に適用し、挿入されたフォワードエラー訂正データを除去し、フレームをデスクランブリングし、挿入されたギャップを除去し、ヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、を含む方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記外部フレームチェックシーケンスを発生するステップは、1)フォワードエラー訂正データを含むスクランブルされたフレームをデスクランブリングし、2)前記フレームの少なくとも一部にわたって外部フレームチェックシーケンスを計算し、3)計算された外部フレームチェックシーケンスを前記フレームのスクランブルされていない部分に含め、4)前記外部フレームチェックシーケンスを含む前記フレームを再スクランブリングする、ステップを含む方法。
- 各メッセージがフレーム長情報を含むヘッダーと、データ部とフレームチェックシーケンスとを含むパケットベースデータ伝送システムにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法であって、
送信装置において、
a)フレームのデータ部およびフレームチェックシーケンス内にギャップを挿入するステップと、
b)ギャップおよび将来の外部フレームチェックシーケンスを含むフレームの長さを反映するようにヘッダーの長さ情報を更新するステップと、
c)フレームの少なくとも一部にスクランブリングアルゴリズムを適用するステップと、
d)ステップc)においてスクランブルされたフレームの少なくとも一部にフォワードエラー訂正アルゴリズムを適用してフォワードエラー訂正データを発生するステップと、
e)発生されたフォワードエラー訂正データをギャップ内に挿入するステップと、
f)外部フレームチェックシーケンスを発生して、発生させられた外部フレームチェックシーケンスを前記フレーム内に含めるステップと、
g)ステップd)において前記フォワードエラー訂正アルゴリズムによって発生させられたフォワードエラー訂正データと、ステップf)において発生させられた前記外部フレームチェックシーケンスと、を含むスクランブルされたフレームを送信するステップと、を含み、
受信装置において、
h)フォワードエラー訂正データを有するスクランブルされたフレームおよびスクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを受信するステップと、
i)スクランブルされた前記フレームに含まれる前記外部フレームチェックシーケンスを廃棄し、フォワードエラー訂正データに基づいてエラー訂正アルゴリズムをフレームの残りの少なくとも一部に適用し、フォワードエラー訂正データを除去し、フレームをデスクランブリングし、ギャップを除去し、ヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、を含む方法。 - 請求項3に記載の方法であって、前記外部フレームチェックシーケンスを発生するステップは、1)フォワードエラー訂正データを含むスクランブルされたフレームをデスクランブリングし、2)前記フレームの少なくとも一部にわたって外部フレームチェックシーケンスを計算し、3)計算された外部フレームチェックシーケンスを前記フレームのスクランブルされていない部分に含め、4)前記外部フレームチェックシーケンスを含む前記フレームを再スクランブリングする、ステップを含む方法。
- 各メッセージがフレーム長情報を含むヘッダーと、データ部とフレームチェックシーケンスとを含むパケットベースデータ伝送システムにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法であって、
送信装置において、
a)フレーム長さの将来の拡張を見込むためにヘッダーの長さ情報を更新するステップと、
b)フレームの少なくとも一部にスクランブリングアルゴリズムを適用するステップと、
c)ステップb)においてスクランブルされたフレームの少なくとも一部にフォワードエラー訂正アルゴリズムを適用してフォワードエラー訂正データを発生するステップと、
d)発生されたフォワードエラー訂正データをスクランブルされたフレームのデータ部およびフレームチェックシーケンス内に挿入するステップと、
e)外部フレームチェックシーケンスを発生して、発生させられた外部フレームチェックシーケンスを前記フレーム内に含めるステップと、
f)ステップc)において前記フォワードエラー訂正アルゴリズムによって発生させられたフォワードエラー訂正データと、ステップe)において発生させられた前記外部フレームチェックシーケンスと、を含むスクランブルされたフレームを送信するステップと、を含み、
受信装置において、
g)送信されたフォワードエラー訂正データを有するスクランブルされたフレームおよびスクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを受信するステップと、
h)スクランブルされた前記フレームに含まれる前記外部フレームチェックシーケンスが正しいかどうかをチェックするステップと、
i)イエスであれば、スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを除去し、フォワードエラー訂正データをフレームから除去し、フレームをデスクランブリングしてヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、
j)ノーであれば、スクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを除去し、フォワードエラー訂正データに基づいてエラー訂正アルゴリズムをフレームの少なくとも一部に適用し、挿入されたフォワードエラー訂正データをフレームから除去し、フレームをデスクランブリングしてヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、を含む方法。 - 請求項5に記載の方法であって、前記外部フレームチェックシーケンスを発生するステップは、1)フォワードエラー訂正データを含むスクランブルされたフレームをデスクランブリングし、2)前記フレームの少なくとも一部にわたって外部フレームチェックシーケンスを計算し、3)計算された外部フレームチェックシーケンスを前記フレームのスクランブルされていない部分に含め、4)前記外部フレームチェックシーケンスを含む前記フレームを再スクランブリングする、ステップを含む方法。
- 各メッセージがフレーム長情報を含むヘッダーと、データ部とフレームチェックシーケンスとを含むパケットベースデータ伝送システムにおけるメッセージのエラー制御コーディングおよびデコーディング方法であって、
送信装置において、
a)フレームの長さの将来の拡張を見込むためにヘッダーの長さ情報を更新するステップと、
b)フレームの少なくとも一部にスクランブリングアルゴリズムを適用するステップと、
c)ステップb)においてスクランブルされたフレームの少なくとも一部にフォワードエラー訂正アルゴリズムを適用してフォワードエラー訂正データを発生するステップと、
d)発生されたフォワードエラー訂正データをスクランブルされたフレームのデータ部およびフレームチェックシーケンス内に挿入するステップと、
e)外部フレームチェックシーケンスを発生して、前記発生させられた外部フレームチェックシーケンスを前記フレーム内に含めるステップと、
f)ステップc)において前記フォワードエラー訂正アルゴリズムによって発生させられたフォワードエラー訂正データと、ステップe)において発生させられた前記外部フレームチェックシーケンスと、を含むスクランブルされたフレームを送信するステップと、を含み、
受信装置において、
g)送信されたフォワードエラー訂正データを有するスクランブルされたフレームおよびスクランブルされた外部フレームチェックシーケンスを受信するステップと、
h)スクランブルされた前記フレームに含まれる前記外部フレームチェックシーケンスを廃棄し、フォワードエラー訂正データに基づいてエラー訂正アルゴリズムをフレームに適用し、挿入されたフォワードエラー訂正データをフレームから除去し、フレームをデスクランブリングしてヘッダーの長さ情報をそのオリジナル値に更新するステップと、を含む方法。 - 請求項7に記載の方法であって、前記外部フレームチェックシーケンスを発生するステップは、1)フォワードエラー訂正データを含むスクランブルされたフレームをデスクランブリングし、2)前記フレームの少なくとも一部にわたって外部フレームチェックシーケンスを計算し、3)計算された外部フレームチェックシーケンスを前記フレームのスクランブルされていない部分に含め、4)前記外部フレームチェックシーケンスを含む前記フレームを再スクランブリングする、ステップを含む方法。
- 前記いずれかの項に記載の方法であって、全てのステップが送信装置および受信装置の物理的プロトコルレイヤにおいて、それぞれ、実施される方法。
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