JP4733735B2 - 加速バックオフ機能を具備するｗｌａｎ送信スケジューラ - Google Patents

Description

本発明は、搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）システムに関する。特に、本発明は、端末用送信スケジューラ及びそのシステム内の端末に関する。

無線ＬＡＮ等の任意の搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）ネットワークにおいては、送信する時又は送信しない時を制御可能である必要がある。これは、使用される媒体を観察し、他者がその媒体を使用していない場合に送信することにより実現される。

この種類のアクセス方法における１つの重要な機能はバックオフ機能（Back-off function）である。ＣＡ（衝突回避）システムにおいて、共有媒体を観察し且つその観察に基づいて自局の送信機会を発見することは送受信機／送信機（ＴＸ）スケジューラの仕事である。

８０２．１１ネットワーク、すなわちＩＥＥＥ規格８０２．１１をサポートし且つこれに従って動作するネットワークにおいて、送受信機／送信機ＴＸディスパッチャ（すなわち、ＴＸスケジューラ）は、以下の点を考慮する必要がある。
− 非８０２．１１局（例えば、電子レンジ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ装置）から発信する媒体において検出されるエネルギー。
− 他の８０２．１１局からの送信。

ＴＸディスパッチャは、上記のエンティティを入力として見なす概念的な状態マシンを構成する。チャネル上の物理的イベントを各イベントに関するタイムスタンプを用いてコンパイルし、且つ他の局から送信される無線メッセージの内容を検査することにより、ＴＸディスパッチャは保留中の送信を共有媒体に発信する時（タイミング）を決定する。

ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、局が送信のために媒体にアクセスしてもよい時を厳密、且つ明確に制御する１組の規則を規定している。この１組の規則に関する問題は、決定論理は複雑になりＣＰＵ処理を必要とする一方で、タイミング要件が厳しいためハードウェア処理により適する点である。

決定論理の複雑性は、ＴＸディスパッチャ状態マシンをソフトウェアのみで実現することを選択するため８０２．１１チップの製造業者にとって、非常に難しい議論である。

しかしながら、媒体（チャネル）の持続時間（time course）は実際には多くの方法で断片化され、それによって、送信に対する前記規格を満たすソフトウェアの設計に関する深刻な問題が生じる。

状態マシンをソフトウェアにおいて実現することの欠点は、以下の点を原因とする：
−ＣＰＵが非常に高い周波数のイベントを処理する必要があるため、電力消費が増加する。
−ＣＰＵに対する性能要件が増加する（より高いクロック周波数（＝より大きな電力消費）又はより高機能なＣＰＵ（＝より高価な解決策）が必要である）。

上記の説明からわかるように、これはソフトウェアの観点からは単純なタスクであるが、インタラプトが非常に頻繁に引き起こされる可能性があり、時間不確実性が大きい。

上述の問題に対処するために、ソフトウェアにおいて実行される１つの第１のＴＸスケジューラ状態マシン（ＦＴＳＭ）、並びにそれが制御及び管理し且つハードウェアにおいて実行される１つの第２のＴＸスケジューラ状態マシン（ＳＴＳＭ）の２つの異なる状態マシンに、ＴＸスケジューラ状態マシンを分割することが従来技術において提案されている。

国際公開第ＷＯ０１／８６４３４Ａ２号には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプトロコル等の通信プロトコルを実現する状態マシンが示される。更に、決定及び状態遷移がある特定の時点において定期的に行われる同期式時分割二重通信（ＴＤＤ）方式が記述されている。この文献は同期式システムを説明するだけで、共有媒体における衝突の回避が非常に重要な非同期式システムには適用できない。

欧州特許出願第１３３３６２０Ａ２号公報は、単一のハードウェアバックオフカウンタ内で複数のバックオフカウンタを実現する方法を開示する。状態遷移が行われる場合、ソフトウェア又はハードウェアのいずれかがバックオフカウンタ値を調整及び比較する。

しかしながら、複雑なハードウェア及びソフトウェア解決策を必要とするため、前記周知の方法及びシステムは非常に複雑であり、多くのＣＰＵ時間及びバッテリ電力を浪費する。

本発明は、一般に、ソフトウェアにおいて実行される１つの第１のＴＸスケジューラ状態マシン（ＦＴＳＭ）及びハードウェアにおいて実行される１つの第２のＴＸスケジューラ状態マシン（ＳＴＳＭ）の２つの異なる状態マシンに分割されるＴＸスケジューラ状態マシン全体として説明される。２つの状態マシンの間の機能的分割においては、最も制約されるリアルタイム要件がＳＴＳＭ部に割り当てられ、全ての複雑な決定及び時間が重要ではない制御がＦＴＳＭに割り当てられる。ＳＴＳＭ部は、１つの状態である第１の状態（状態１）がバックオフ期間Ｂ_totが経過した時に存在し、第２の状態（状態２）が通信媒体が使用中（ＢＣ）として示される時に存在し、第３の状態（状態３）が監視期間中に存在し、第４の状態（状態４）がバックオフ期間の測定又は計測中に存在する４つの基本状態から成る多数の状態で動作し且つそれらの間で切り替わることが可能なＳＴＳＭコントローラを具備する。

本発明の１つの目的は、上述の周知の解決策ほど複雑ではなく、ハードウェア解決策によって、より小型のＣＰＵの使用及び必要なＣＰＵ処理時間の減少が可能になるため電力消費がかなり減少する組み合わされたソフトウェア及びハードウェア解決策を提供することである。

本発明は、独立請求項１及び１１において説明される特徴により規定される。

好適な実施形態は、添付の従属請求項２〜１０により規定される。

以下のソフトウェアにより管理されるハードウェアに関する利点の１つにより、本発明はより小型のＣＰＵを使用し且つ必要なＣＰＵ処理時間を減少できるため、電力消費はかなり減少する。複雑ではないハードウェア解決策及びより小型且つ／又はより単純なＣＰＵは各部の製造費も削減する。

図１は、無線ＬＡＮ等の任意の搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）ネットワークにおける無線通信用端末１００を概略的に示すブロック図である。端末１００は無線送信（Ｔｘ）部１１０及び無線受信（Ｒｘ）部１１５を具備し、これらの双方は例えば共通スイッチ及び／又はフィルタ１２５を介して端末アンテナ１２０に接続される。共通送受信部が個別の送信部及び受信部の代わりに使用されてもよい。端末は、データバスを介してＴｘ部１１０及びＲｘ部１１５を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）１３０を更に具備する。端末は、多くの他の末端ユニット（other terminal units:ＯＴＵ）１３５及びマンマシンインタフェース（ＭＭＩ）、フィルタ等の機能回路を更に具備し、それらのいくつかは前記ＣＰＵ１３０に接続され且つ／又は前記ＣＰＵ１３０により制御される。

ＯＴＵ１３５は情報をＴｘ部１１０に供給し、Ｔｘ部１１０はその情報を１つ以上の搬送波上で変調し、且つ変調情報信号を増幅し、その後、少なくとも１つの受信端末へ送信するため、その変調情報信号をエアインタフェースを介してアンテナ１２０に供給する。また、変調情報信号は、アンテナ１２０により受信され、情報信号を復調するＲｘ部１１５に供給される。復調情報信号は、更なる処理のため、ＯＴＵブロック１３５に供給される。

情報はデータパケット形式で送信される。データパケットは選択チャネルを介して送出される。チャネルはアイドル状態である必要があるため、端末１００は他の端末からのデータパケットのトラフィックに注意する必要がある。上述のように、送受信機／送信機ＴＸディスパッチャは以下の点を考慮する必要がある：
− 非８０２．１１局（例えば、電子レンジ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ装置）から発信する媒体において検出されるエネルギー。
− 他の８０２．１１局からの送信。

この種類のアクセス方法は、搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）システム及びバックオフ機能（back-off function）を伴う。ＣＳＭＡ／ＣＡシステムでは、共有媒体を観察し、且つその観察に基づいて自局／自端末の送信機会を発見することは送受信機／送信機（ＴＸ）スケジューラの仕事である。

スケジューラへの入力は以下のソースに関する：
１．ベースバンド送信／送受信（ＢＢ−ＴＸ）部１１０；
２．ベースバンド受信（ＢＢ−ＲＸ）部１１５；
３．送信禁止期間（Network Allocation vector:ＮＡＶ）タイマ部１４０；
４．無線周波数（ＲＦ）エネルギー検出部１１５*

前記入力は、クリアチャネル評価（Clear Channel Assessment:ＣＣＡ）部１４５により処理されることで、ＣＣＡ信号が生成される。このＣＣＡ信号は、ＣＰＵ１３０に制御されるＴＸスケジューラ１５０及びバックオフ機能に入力及び処理される。

これらの入力は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格により規定される規則セットに従って処理される。それらの規則は、局が送信のために媒体にアクセスしてもよい時、すなわちＴｘ部がデータパケットを送信できる時を厳密且つ明確に制御する。通常、ＴＸスケジューラ１５０はソフトウェア状態マシンとして実現される。この規則セットに関する問題は、大量のＣＰＵ処理を必要とする複雑な処理により、多くのＣＰＵ時間及びバッテリ電力を消費する点である。更に、チャネルトラフィック及びノイズ状況（ＲＦエネルギー検出により検出される）はＣＰＵ処理を頻繁に中断（interruptions)する原因となる。

図２は、図１の参照番号１５０で示す本発明のＴｘスケジューラ２００の一実施形態を具備する端末を示している。前記ＴＸスケジューラは、端末ＣＰＵ１３０内でソフトウェアプログラムとして実現される１つの第１のＴＸスケジューラ状態マシン（ＦＴＳＭ）２３０ａ及びハードウェア論理回路網内で実現される１つの第２のＴＸスケジューラ状態マシン（ＳＴＳＭ）部２３０ｂの２つの異なる状態マシンを具備する状態マシンとして説明される。２つの状態マシンの間の機能的分割においては、最も制約されるリアルタイム要件がＳＴＳＭ２３０ｂに割り当てられ、全ての複雑な決定及び時間が重要ではない制御がＦＴＳＭ２３０ａに割り当てられる。

本発明はクリアチャネル評価（ＣＣＡ）部２４５を具備し、これは、以下のソースの１つ以上から検索される入力によってＳＴＳＭ部２５０へのＣＣＡ信号を生成する：
１．ベースバンド送信（ＢＢ−ＴＸ）部２１０；
２．ベースバンド受信（ＢＢ−ＲＸ）部２１５；
３．ＮＡＶタイマ部２４０；
４．無線周波数（ＲＦ）エネルギー検出部２１５*

ある期間中のＣＣＡ信号の、時間における振幅変化の一例を図３に示す。ＣＣＡ信号のレベルが高い場合、選択チャネルはアイドル状態であり、レベルが低い場合、チャネルは使用中（ｂｕｓｙ）である。チャネル状態が使用中からアイドル状態に変化する度に、図３にＤＩＦで示される監視期間ＤＩＦＳが開始される。監視期間ＤＩＦＳ（Distributed Inter-Frame Space）が終了するとバックオフ期間が開始し、バックオフ期間が完了するか又はチャネルベースバンド内の無線周波数信号の検出により中断されるまで継続する。総バックオフ期間Ｂ_totの経過後、端末はデータパケットの送信を開始する。１０、２０、３０及び４０で示される期間中、ＣＣＡ機能は、チャネルが使用中（busy:ＢＣ）であると示す。１５、２５、３５及び４５で示される期間中、ＣＣＡ機能は、チャネルがアイドル状態（ＮＢ）であると示す。ＣＣＡ信号が使用中からアイドル状態に切り替わる度にＤＩＦＳ監視期間は開始し、前記期間が経過すると、総バックオフ期間の計測（又は測定）が開始する。しかしながら、図３に示すように、総バックオフ期間の計測は、ＣＣＡ信号のアイドル状態から使用中への切り替わりにより中断される場合がある。総バックオフ期間の計測は、計測が前回終了した値において開始される。バックオフ期間が総バックオフ期間の値で終了するまで、バックオフ期間は開始値にリロードされない。Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４は、総バックオフ期間、すなわちＢ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４のサブ期間又はサブ間隔を示し、この場合、バックオフサブ期間Ｂiの合計は結果として総バックオフ期間Ｂ_totになる。より一般的には、これはΣＢi＝Ｂ_totと説明される。総バックオフ期間が示される場合、データフレーム又はデータパケットが送信される送信待ち行列内にある時は、ベースバンド送信機は送信信号を受信する。送信期間５０の間、前記パッケージは送信され、チャネルは使用中になる。送信が終了すると、ＣＣＡ機能は使用中からアイドル状態に変化し、送信されるパケットの有無に関わらず、新しい一連の監視期間及びバックオフ期間が開始する。本発明によるスケジューラは、説明された原理に従って連続的に動作する。

本発明によると、バックオフ期間Ｂ_tot及び監視期間ＤＩＦＳは、ハードウェア論理回路網により確定される。このハードウェア論理回路網を図２を参照して説明する。

図２を再度参照すると、本発明は、ＳＴＳＭ部２３０ｂの第２のＴＸスケジューラ状態マシン（ＳＴＳＭ）コントローラ２５５に対してＣＣＡ信号を生成するためのクリアチャネル評価（ＣＣＡ）回路２４５を具備する。ＳＴＳＭ部２３０ｂは第１及び第２のカウンタ、並びにＳＴＳＭコントローラ２５５を具備し、第１及び第２のカウンタはＳＴＳＭコントローラ２５５の別個の入力端子に接続される。従って、２つのカウンタ２６０、２６５からの出力信号はＳＴＳＭコントローラ２５５に入力される。状態マシンは、制御バス２７０ａ及び２７０ｂ上の制御信号によって各カウンタをそれぞれ制御する。図に示すように、各制御信号は、制御信号が対応するカウンタ２６０、２６５のＡＮＤゲート２６１、２６６に制御バスを介して入力される。各ＡＮＤゲート２６１，２６６は、各カウンタ２６０，２６５の入力に接続される。制御信号は、クロック信号２６２のカウンタ通過を停止する停止信号及びクロック信号２６２にカウンタを通過させる許可信号として動作する。また、カウンタは、端末の起動時においてのみ、制御バス２７１ａ及び２７１ｂを介してＦＴＳＭ２３０ａにより制御される。

第１のカウンタ２６１は、所定の監視期間（ＤＩＦＳ）を測定するために使用され、ＣＣＡ機能が「チャネル使用中（channel busy）」を信号で送信するとすぐに開始値にリロードされる。以下の説明において、このカウンタは監視期間カウンタ（ＧＰＣ）２６１としても示される。ＳＴＳＭＣ（２５５）は、バス２７２を介してＧＰＣ（２６０）をリロード及び動作できるリロード値部（２７５）に対してリロード信号を生成できる。

第２のカウンタ２６６は、バックオフカウンタとして使用され、ＧＰＣ２６０がゼロに到達するとすぐにゼロへのカウントダウンを行う。第２のカウンタ２６６は、チャネル使用中の状態においてリロードされない。以下の説明において、第２のカウンタ２６１はバックオフ期間カウンタ（ＢＰＣ）としても示される。このカウンタのデフォルト値はゼロに設定されてもよい。カウンタがゼロではない場合にのみ、カウンタはカウントダウンを行う（シングルショットカウンタ）。

チャネル／媒体がアイドル状態か又は使用中かに応じて、ＳＴＳＭコントローラ２５５は異なる状態になる。チャネルが使用可能である場合、すなわちチャネルが他の端末又はマイクロ波ソースの送信に使用されておらず、且つＣＣＡ信号がアイドル状態を示す場合、ＳＴＳＭコントローラ（ＳＴＳＭＣ）２５５は、監視待機状態（Wait_guard）、バックオフ待機状態、又はチャネルアイドル状態の３つの状態のうちの１つであってもよい。チャネル上に他のアクティビティが存在しない限り、ＳＴＳＭはアイドル状態とも呼ばれる第１の状態に留まる。１つのデータパケット又はデータフレームがベースバンドチャネルを介して送信される準備ができている場合、これは特別な遅延なしで送信される。しかしながら、チャネルが別の端末送信により占有される場合、すなわちチャネルが使用中であり且つＣＣＡ信号が使用中を示す場合、ＳＴＳＭコントローラ２５５はフリー待機状態になる。

ＳＴＳＭＣ２５５がチャネル使用中を示すＣＣＡ信号を受信すると、ＳＴＳＭＣ２５５はチャネルアイドル状態から第２の状態であるフリー待機状態に変化する。この第２の状態において、ＳＴＳＭＣ２５５はＣＣＡ信号を監視する。ＣＣＡ信号がチャネル使用中（ＢＣ）を示している限り、ＳＴＳＭＣ２５５は第２の状態に留まる。

ＣＣＡ信号がＢＣから非使用中（not_busy:ＮＢ）へ切り替わると、ＳＴＳＭＣ２５５はフリー待機状態から第３の状態である監視待機状態に変化し、制御バス２７０ａを介して監視期間カウンタ制御信号を計測開始に設定して監視期間カウンタ（ＧＰＣ）２６０を動作させる。カウンタ２６０が中断されない場合、カウンタ２６０はＤＩＦＳとも呼ばれる監視期間の間にわたって動作するように設定され、その後、停止してＳＴＳＭＣ２５５への監視期間経過信号を生成する。

ＣＣＡ信号がＮＢからＢＣに切り替えられると、ＳＴＳＭＣ２５５は第３の状態である監視待機状態から第２の状態であるフリー待機状態に変化する。ＳＴＳＭＣ２５５は、制御バス２７０ａを介してＧＰＣ制御信号を計測停止に設定し、監視期間カウンタ２６０に計測を停止させる。更に、ＳＴＳＭＣ２５５は制御信号をリロード値部２７５へ転送し、監視期間カウンタ２６０を監視期間の開始値にリロードする。

ＣＣＡ信号がＢＣからＮＢに切り替わるまで、ＳＴＳＭＣ２５５は第２の状態に留まる。

しかしながら、ＣＣＡ信号が全監視期間の間、ＮＢを示し続ける場合、ＧＰＣ２６０は、上述のように、ＳＴＳＭＣ２５５にＤＩＦＳ期間が経過したことを示す監視期間経過信号を生成する。監視期間が経過すると、ＳＴＳＭＣ２５５は次の第４の状態であるバックオフ待機状態に切り替わる。また、ＳＴＳＭＣ２５５は、制御バス２７０ｂを介してバックオフ期間カウンタ制御信号を計測中に設定してバックオフ期間カウンタ（ＢＰＣ）２６５を開始し、ＢＰＣ制御信号が計測を示し且つバックオフ期間が終了したことを示す停止値にカウンタ２６５が到達しない限り、ＢＰＣ２６５を動作させ続ける。

ＣＣＡ信号がＮＢからＢＣに切り替わると、ＳＴＳＭＣ２５５はＢＰＣ制御信号を計測中から計測停止に切り替える。

ＢＰＣ２６５が中断されない場合、ＢＰＣ２６５は全バックオフ期間にわたって動作する。バックオフ期間の最後に到達すると、ＢＰＣ２６５は、バックオフ期間が終了したことを示すバックオフ期間経過信号をＳＴＳＭＣ２５５に対して生成する。

バックオフ期間経過信号がバックオフ期間の終了を示し、監視期間経過信号が監視期間の終了を示し、且つＣＣＡ信号がＮＢを示している場合、ＳＴＳＭＣ２５５は送信制御スイッチ２８０に対してバックオフアイドルを示す信号を生成する。ＣＰＵ２３０ａにより制御される送信制御スイッチ２８０が、信号送信が送信部１１０、２１０により受信されるのを許可するように設定される場合、ＳＴＳＭＣ２５５は送信部１１０、２１０へ信号を送信して待ち行列に入れられたデータ情報を送信できる。送信されるデータ情報がない場合、ＣＰＵ２３０ａにより制御される送信制御スイッチ２８０は、送信部１１０、２１０への前記信号送信を阻止するように設定される。

しかしながら、バックオフ期間及びＢＰＣ２６５が動作している間にＣＣＡ信号が使用中に変化すると、ＳＴＳＭＣ２５５は第４の状態から第２の状態であるフリー待機状態に戻るように変化する。ＳＴＳＭＣ２５５は、ＢＰＣ制御信号をバックオフカウンタ２６５を中断する計測停止に設定することにより、ＢＰＣ２６５を一時的に中断する。ＧＰＣ２６０とは異なり、ＢＰＣ２６５は計測中断においてリロードされない。ＢＰＣ２６５は中断の時点におけるカウンタ値を保存（及び／又は格納）する。ＢＰＣ制御信号がＳＴＳＭＣ２５５によって計測開始に切り替えられると、この中断カウンタ値がＢＰＣの開始値になる。しかしながら、ＳＴＳＭＣ２５５が第４の状態であるバックオフ待機状態に再度なるまで、ＢＰＣ制御信号は計測開始に切り替わらない。ＳＴＳＭＣ２５５は第３の状態である保護待機期間を通過及び実行する必要があり、ＧＰＣ２６０は、上述のように、監視期間ＤＩＦＳが経過したことを示すＳＴＳＭＣ２５５に対して監視期間経過信号を生成する必要がある。

上述のように、全バックオフ期間が経過する、すなわちＢＰＣが停止値に到達すると、ＢＰＣは状態マシンＳＴＳＭＣ２５５に対してバックオフ期間経過信号を生成し、ＳＴＳＭＣ２５５は送信制御スイッチ２８０にバックオフアイドルを信号で送信し、送信制御スイッチ２８０は送信のためにその信号を送信機１１０に転送するか、あるいはその信号を阻止する。ＳＴＳＭＣ２５５はアイドル状態である第１の状態に戻り、この状態においてＳＴＳＭＣはＣＣＡ信号を監視する。

本発明の上記の実施形態において、ＴＸスケジューラは、通信媒体を介して送信されるデータフレーム又はパケットの１つの単一待ち行列を供給するものとしてだけ説明した。しかしながら、Ｎ個の異なるデータパケット待ち行列を送信する必要がある別の実施形態においては、供給される待ち行列ごとに１つのＳＴＳＭ部２３０ｂを追加し、各ＳＴＳＭ部をＣＰＵに接続するだけでよい。ＣＰＵは、ＳＴＳＭ部ごとに上述の制御信号を受信及び設定するようにアップグレードされる。

図４における状態チャートは、本発明の一実施形態におけるＳＴＳＭＣ２５５の動作を示している。

この例において、動作は、ＳＴＳＭＣ２５５がチャネルアイドル状態である状態１にある時に開始する。チャネルアイドル状態において、ＳＴＳＭＣは待機してＣＣＡ部１４５、２４５からのＣＣＡ信号を監視する。チャネル使用中（busy_channel）を示すＣＣＡ信号が受信されると、ＳＴＳＭＣ２５５はフリー待機状態である状態２に変化する。ＣＣＡ信号がＢＣからＮＢに変化すると、ＳＴＳＭＣは監視待機状態である状態３に変化し、ＧＰＣ制御信号を計測開始に設定することにより監視期間カウンタ２６０を開始する。状態３において、ＳＴＳＭＣはＣＣＡ信号と監視期間経過信号を示すＧＰＣ２６０からの出力とを継続的に監視する。監視期間経過信号が設定される前にＣＣＡ信号がＢＣに変えられると、ＧＰＣ２６０は停止及びリロードされ、ＳＴＳＭＣは状態２に戻る。

ＣＣＡ信号がＢＣからＮＢに変化して新しい監視期間が開始されると、ＳＴＳＭＣは状態３に戻る。監視期間経過信号が設定される前にＣＣＡ信号がＢＣに変化せず、ＳＴＳＭＣ２５５が監視期間経過信号を受信すると、監視期間は終了する。次に、ＳＴＳＭＣはバックオフ待機状態である状態４に変化し、ＢＰＣ制御信号を計測開始に設定する。状態４において、ＳＴＳＭＣは、ＣＣＡ信号とバックオフ期間経過信号を示すＢＰＣ２６５からの出力とを継続的に監視する。ＣＣＡ信号がバックオフ期間中にＢＣを突然示すと、ＳＴＳＭＣはバックオフ待機状態である状態４からフリー待機状態である状態２に変化し、ＢＰＣ２６５は現在のカウンタバックオフ期間値（バックオフ期間の最後までの残りの時間を示す）において停止される。計測開始信号が再度受信されると（ＳＴＳＭＣが状態４に戻ると）、ＢＰＣ２６５はこの値において開始し、ＧＰＣ２６０はリロードされる。ＣＣＡ信号がＢＣからＮＢへ変化し且つ新しい監視期間が開始されると、ＳＴＳＭＣはフリー待機状態から状態３である監視待機状態に変化する。ＳＴＳＭＣ２５５が状態３にあり且つ監視期間経過信号が設定される前にＣＣＡ信号＝ＢＣを受信しない場合、ＳＴＳＭコントローラは状態４に進み、バックオフ期間計測を現在のカウンタバックオフ期間値から開始する。

ＳＴＳＭＣ２５５がバックオフ待機状態においてバックオフ期間経過信号を受信すると、バックオフ期間は終了し、ＳＴＳＭＣ２５５はバックオフ待機状態からアイドル状態である状態１に変化する。ＳＴＳＭＣ２５５は、送信機１１０、２１０に格納データパケット又はデータフレームを送信させるために、制御スイッチ２８０へバックオフアイドルを信号で送信する。ＣＣＡ信号がＮＢからＢＣに変化し且つ上述の動作ステップが再度実行されるまで、ＳＴＳＭＣ２５５はチャネルアイドル状態である状態１において待機する。

本発明によると、ＳＴＳＭＣの上述の動作は、動作ステップにおいて説明された方法がコード化されたハードウェア論理回路網によって実現可能である。ＦＴＳＭにおいて必要なソフトウェアコードはロード又はプログラムされ、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ、デジタル処理部等が前記コードにアクセスできるデジタルメモリ記憶装置に格納される。

当業者にとって、ＳＴＳＭＣ２５５は論理回路網を実現するためのプログラミング言語ＶＨＤＬ（仮想ハードウェア定義言語）及び対応する実現ツールにより設計及び実現可能である。

一例として、本発明によるＳＴＳＭＣ２５５を実現するためのＶＨＤＬによるコードは以下のように記されてもよい：
case state is
when idle =>
if (busy = '1') or (backoff_cntr/= 0) then
state <= wait_free;
guard_cntr <= unsigned2int(guard_reload);
end if;
when wait_free =>
guard_cntr <= unsigned2int(guard_reload);
if busy = '0' then
state <= wait_guard;
end if;
when wait_guard =>
if busy = '1' then
state <= wait_free;
guard_cntr <= unsigned2int(guard_reload);
elsif guard_cntr = 0 then
state <= wait_backoff;
else
guard_cntr <= guard_cntr - 1;
end if;
when wait_backoff =>
if busy = '1' then
state <= wait_free;
guard_cntr <= unsigned2int(guard_reload);
elsif backoff_cntr = 0 then
state <= idle;

ＳＴＳＭＣが４つの説明された基本状態で動作するように設計される上述の本発明による送信スケジューラを使用することにより、端末装置のＣＰＵを動作するソフトウェアを実質的に減少できるため、端末の電力消費をかなり減少する。例えば、欧州特許出願第１３３３６２０号公報において先に開示された単一のハードウェアバックオフカウンタにおいて複数のバックオフカウンタを実現するための周知の方法を実行するためには、非常に強力且つ電力を消費するＣＰＵが必要であることは容易に理解される。前記の従来技術の文献において必要なハードウェア回路は、４つの基本状態のみが必要な本発明により提供されるハードウェア回路と比較してかなり複雑である。

本発明の一実施形態において、第１の送信スケジューラ状態マシン（ＦＴＳＭ、ＣＰＵ、２３１）は、特に端末の起動時等のいくつかの面において第２の送信スケジューラ状態マシン（ＳＴＳＭ）部２３０ｂを制御及び管理できる。しかしながら、好適な実施形態において、ＳＴＳＭコントローラ（ＳＴＳＭＣ、２５５）はＦＴＳＭ２３１の干渉を受けずに動作している。

本発明は上述の好適な実施形態に限定されない。種々の変更、変形及び均等物が使用されてもよい。一例として、１つ以上の他の状態が本発明による状態マシンＳＴＳＭＣに追加される場合、そのような動作は単純な変形と見なされ、結果として本発明の範囲内で可能な実施形態になる。従って、上記の実施形態は、添付の請求の範囲により規定される本発明の範囲を限定するものと見なされてはならない。

無線通信用端末１００を概略的に示すブロック図である。 本発明のＴｘスケジューラ２００の一実施形態を具備する端末を概略的に示すブロック図である。 ＣＣＡ信号、並びに、バックオフ期間及び送信期間がどのようにリアルタイムで制御されるかを示す図である。 本発明の一実施形態における状態マシンコントローラの１つの動作を示す状態図である。

Claims (11)

1. 搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）ネットワーク内でデータ情報を送信及び／又は受信可能な端末装置のための送信スケジューラであって、前記端末装置は、
   中央処理装置（ＣＰＵ）と、
   前記ＣＰＵにより実行されるソフトウェアプログラムを格納するためのソフトウェアプログラム格納手段と、
   無線周波数チャネル等の通信媒体を介してデータ情報を送信するための送信部（１１０、２１０）と、
   前記ネットワーク内の無線周波数チャネル等の通信媒体を介してデータ情報を受信するための受信部とを有し、
   前記送信スケジューラは、１つの第１の送信スケジューラ状態マシン（ＦＴＳＭ、ＣＰＵ、２３１）、及び、ハードウェア論理回路網において実現される１つの第２の送信スケジューラ状態マシン（ＳＴＳＭ）部（２３０ｂ）の２つの異なる状態マシンに分割され、
   前記２つの状態マシンへの機能的分割は、最も制約されるリアルタイム要件が前記ＳＴＳＭ部に割り当てられ、全ての複雑な決定及び時間が重要ではない制御が前記ＦＴＳＭに割り当てられていて、
   前記ＳＴＳＭ部（２３０ｂ）はＳＴＳＭコントローラ（２５５）を具備し、
   当該ＳＴＳＭコントローラ（２５５）は、４つの状態の間で１つの状態で動作可能であって、前記４つの状態は、総バックオフ期間が経過した時に存在する第１の状態（状態１）、前記通信媒体が使用中（ＢＣ）として示される時に存在する第２の状態（状態２）、監視期間（ＤＩＦＳ）中に存在する第３の状態（状態３）、及び、各バックオフ期間の計測中に存在する第４の状態（状態４）とする
   ことを特徴とする送信スケジューラ。
2. 前記ＳＴＳＭコントローラ（ＳＴＳＭＣ、２５５）は、前記ＦＴＳＭ（２３１）の干渉を受けずに動作することを特徴とする請求項１に記載の送信スケジューラ。
3. 前記ＳＴＳＭ部は、所定の監視期間ＤＩＦＳを測定し且つ前記監視期間が経過した場合に前記ＳＴＳＭＣに信号を入力するための第１のカウンタである監視期間カウンタ（２６０）を具備することを特徴とする請求項２に記載の送信スケジューラ。
4. 前記ＳＴＳＭ部は、前記所定のバックオフ期間（Ｂ_tot)を測定し且つ前記バックオフ期間が経過した場合に前記ＳＴＳＭＣに信号を入力するための第２のカウンタであるバックオフ期間カウンタ（２６５）を具備することを特徴とする請求項２又は３に記載の送信スケジューラ。
5. 前記ＳＴＳＭ部は、前記通信媒体を監視し、前記媒体が使用中（ＢＣ）又はアイドル状態（ＮＢ）であることを示すクリアチャネル割り当て(ＣＣＡ）信号を生成し且つ前記ＣＣＡ信号を前記ＳＴＳＭコントローラへ送信できるクリアチャネル割り当て（ＣＣＡ）部（１４５、２４５）に接続されることを特徴とする請求項４に記載の送信スケジューラ。
6. 前記ＣＣＡ部は、
   ａ．ベースバンド送信（ＢＢ−ＴＸ）部（２１０）；
   ｂ．ベースバンド受信（ＢＢ−ＲＸ）部（２１５）；
   ｃ．ＮＡＶタイマ部（２４０）；
   ｄ．無線周波数（ＲＦ）エネルギー検出部（２１５＊）
   により生成される信号の少なくとも１つを処理できることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の送信スケジューラ。
7. 前記ＦＴＳＭ（２３１）は、前記ＣＰＵ（２３０ａ）により実行可能であり、且つプログラムソフトウェア記憶装置に格納可能なプログラムソフトウェアコードを有するプログラムソフトウェアにおいて実現されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の送信スケジューラ。
8. 前記ＳＴＳＭＣ（２５５）は、前記ＧＰＣ（２６０）をリロード及び動作できるリロード値部（２７５）に対してリロード信号を生成できることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の送信スケジューラ。
9. 前記ＣＰＵ（２３０ａ）により制御される送信制御スイッチ（２８０）が、信号送信が前記送信部（１１０、２１０）により受信されるのを許可するように設定される場合、前記ＳＴＳＭＣ（２５５）は、待ち行列に入れられたデータ情報を送信するために前記送信部（１１０、２１０）へ信号を送信できることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の送信スケジューラ。
10. 送信しようとするデータ情報がない場合、前記ＣＰＵ（２３０ａ）により制御される前記送信制御スイッチ（２８０）は、前記送信部（１１０、２１０）への前記信号送信を阻止するように設定されることを特徴とする請求項９に記載の送信スケジューラ。
11. 搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）ネットワークにおいてデータ情報を送信及び／又は受信可能な端末装置であって、
    中央処理装置（ＣＰＵ）と、
    前記ＣＰＵにより実行されるソフトウェアプログラムを格納するためのソフトウェアプログラム格納手段と、
    前記ネットワーク内の無線周波数チャネル等の通信媒体を介してデータ情報を送信するための送信部（１１０）と、
    無線周波数チャネル等の通信媒体を介してデータ情報を受信するための受信部とを有し、
    前記端末装置は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の送信スケジューラを具備することを特徴とする端末装置。

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