JP4751404B2 - パケット伝送速度を動的に適応させるための無線通信方法および装置 - Google Patents

パケット伝送速度を動的に適応させるための無線通信方法および装置 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムにおけるデータ伝送に関する。具体的に、本発明は、さまざまなフェーディング条件に応答してパケット伝送速度を動的に適応させることに関する。
無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)のような無線通信システムは、当技術分野においてよく知られている。一般に、そのようなシステムは、相互の間で無線通信信号を送信および受信する送受信機(つまり、通信局(STA))を備える。システムの種類に応じて、送受信機は、アクセスポイント(AP)、無線送信/受信ユニット(WTRU)、ノードまたは同様のものの形態をとることができる。
図1は、AP12が複数のWTRU14に通信サービスを提供する標準的な無線通信システム10を示す。AP12は、オプションのアクセス制御装置(AC)16を通じてネットワーク18と通信することができ、それによりインターネットまたは公共電話網(PSTN)へのアクセスのような追加のネットワークサービスをWTRU14に提供する。代替として、AP12は、AC16を経由することなく、ネットワーク18と直接通信することができる。
理想的には、システム10内のすべての接続は、パフォーマンスおよび全般的なシステム能力を最大化するために最高達成可能伝送速度で動作すべきである。しかし、受信機において比較的高い信号対雑音比(SNR)が必要となるため、高いデータ転送速度で許容可能な品質を達成することは必ずしも常に可能ではない。
このことは、パケットを受信する送受信機によって認識されるSNR条件に応じて、パケットが伝送される速度を調整することが有益になるような状況を作り出す。しかし、システム10は、受信した信号電力、SNR、またはパケット誤り率(PER)に関して認識したチャネル品質をパケットの送信元に転送するメカニズムを備えていない。したがって、システム10内のAP12およびWTRU14の伝送速度を調整するための決定の基準は、ローカル伝送条件に限定される。
本発明は、第1の送受信機が第2の送受信機から受け取る信号に基づいて、第2の送受信機に伝送されるパケットの伝送速度を調整するための、第1の送受信機(たとえばWTRU、AP、ノードなど)に使用する方法および装置に関する。1つの実施形態において、伝送PER(Tx PER)プロセスは、パケット伝送速度を調整するために使用される。もう1つの実施形態において、相対信号強度インジケータ(RSSI)ベースのプロセスが使用され、それにより第1の送受信機において第2の送受信機から受信されたパケットのRSSIがパケット伝送速度を調整するために使用される。もう1つの実施形態において、伝送品質インジケータは第2の送受信機において測定され第1の送受信機に送信されるが、これが品質インジケータに基づいて新しいパケット伝送速度を導き出す。オプションで、第2の送受信機は、好ましいパケット伝送速度を決定して、それを第1の送受信機に送信するが、これが適宜そのパケット伝送速度を調整する。
パケット伝送速度を決定するための2つの異なるプロセス(つまり、Tx PERプロセスおよびRSSIベースのプロセス)が本明細書において開示されるが、これらのプロセスは個別に使用されても、相互連動して使用されても、あるいは他のプロセスと併せて使用されてもよい。
本発明によれば、送受信機は、送受信機において行われた測定に基づいて、複数の使用可能な速度から好ましいデータ伝送速度を選択する。これらの測定値は、送受信機において受信されたパケットの受信信号強度(Rx電力)および送受信機によって伝送された信号のTx PERであり、これらは対応する肯定応答(ACK)がもう一方の送受信機から受信されないと毎回パケットは誤りになると仮定することによって推論されうる。送受信機は、許容可能なサービス品質(QoS)を保持しながら、同時に使用可能な最善のデータ伝送速度を迅速に確立することができる。その後、送受信機は、フェーディング条件の変化に対応してその伝送速度を適応させることができる。
本発明のさらに詳細な理解は、例示により示され、添付の図面と併せて理解される、以下の説明から得ることができる。
Figure 0004751404
これ以降使用されるAPという用語は、基地局、ノードB、サイトコントローラ、無線ルーター、またはAPが関連付けられているネットワークへの無線アクセスをWTRUに提供する無線環境における他の任意の種類のインターフェイス接続装置を含むが、これらに限定されることはない。
これ以降使用されるWTRUという用語は、クライアント局(CS)、ユーザー機器(UE)、局(STA)、移動局、固定または移動加入者ユニット、ページャ、または無線環境において動作することのできる他の任意の種類のユーザー装置を含むが、これらに限定されることはない。そのようなWTRUは、電話、テレビ電話、およびネットワーク接続を備えるインターネット対応電話などのパーソナル通信装置を含む。加えて、WTRUは、PDAおよび同様のネットワーク機能を有する無線モデムを装備したノートブックコンピュータのような携帯型パーソナルコンピュータ装置を含む。ポータブルであるか、または場所を変更することができるWTRUは、モバイルユニットと呼ばれる。
これ以降使用される無線接続は、相互の間でパケットを送受信することができるノードのペア間の無線通信として定義される。各無線接続は、パケットの送信機および受信機の役割がノード間で適切な時期に交互に切り替えられる一対のノードを含む。たとえば、2つのWTRUが単一のAPと通信しているようなインフラストラクチャモードにおいて動作している無線通信システムは、2つの無線接続から構成される。速度制御プロセスは各伝送ノードに常駐すべきであり、その目的は、各パケットがそれぞれのアクティブな無線接続に対して伝送される最適速度を決定することである。
好ましくは、本明細書において説明されるさまざまな送信機および受信機の機能を実装する回路が、特殊用途向け集積回路(ASIC)のような単一の集積回路上に組み入れられうる。しかし、回路はまた、複数の個別コンポーネント、および/または別個の集積回路を使用して容易に実装されうる。
本明細書において説明される特定の送信機および受信機の構成は、限定的ではなく例示的に示されるに過ぎない。本発明に従うその他の変形および変更は、当業者によって理解されるであろう。
本発明は、1つまたは複数の無線接続に従事する送受信機(すなわちWTRU、AP、ノード)が、各無線チャネルの経時変化する伝搬条件に従ってその伝送速度を動的に適応させることができる新規な装置および方法である。これを行うために、本発明は、2つのプロセスに依存し、特定の測定値の可用性および妥当性に応じて好ましい伝送速度を決定する。第1のプロセスにおいて、Tx PERプロセスは、本発明においてTx PERベースのプロセスと呼ばれ、最善伝送速度を決定するために使用される。代替として、最善伝送速度は、伝送されたパケットのTx PERと相関する、そのRx電力に関連する受信パケットのRSSIまたはその他のメトリックに基づいて決定される。RSSIは、本明細書においてRSSIトレーニングプロセスと呼ばれるプロセスにおいて、Tx PERと相関性がある。RSSIはRSSIトレーニングプロセスの好ましい実施形態の説明において使用されるが、代替実施形態はSNRのような他のメトリックを使用することもできる。
図2は、本発明により構成されたWTRU100を示す模範的なブロック図である。本明細書においてWTRU100に対して開示される同様の模範的な構成はまた、APに組み込まれてもよい。WTRU100は、少なくとも1つのアンテナ102、送信機104、受信機106、プロセッサ108、伝送速度データベース110、およびメモリ112を含む。送信機104は、送信速度データベース110に格納されている複数の使用可能な伝送速度から選択された伝送速度で、アンテナ102を介して発信信号114を送信するように構成される。受信機106は、アンテナ102から着信信号116を受信するように構成される。プロセッサ108は、送信機104、受信機106、伝送速度データベース110、およびメモリ112に結合されている。プロセッサ108は、伝送速度データベース110から伝送速度を選択し、送信機104の現行伝送速度を選択された速度に変更する。この選択は、着信信号114の評価に基づいても、着信信号114および発信信号116の両方の評価に基づいてもよく、あるいは受信機106において受信された速度コマンドに基づいてもよい。メモリ112は、着信信号116および/または発信信号114に関してデータを格納するため、かつ/または受信機106において受信された速度コマンドに関してデータを格納するために使用される。プロセッサ108は、メモリ112に格納されているデータを処理するように構成され、送信機104の伝送速度を選択して変更するための将来のアクセスに備えてメモリ112に処理済みデータの結果を格納するように構成される。
WTRU100はさらに、合計成功パケット伝送カウンタ120、個別パケット伝送エラーカウンタ122、合計失敗パケット伝送カウンタ124、RSSIレベルの合計パケット伝送カウンタ126、およびRSSIレベルのパケット伝送エラーカウンタ128を含む複数のパケット伝送カウンタを含む。パケット伝送カウンタ120、122、124、126、および128の機能は、個別的に、または保守されるセットとして、データベース、プロセッサ、ソフトウェア、または同種のもののうちの1つまたは複数によって実施されうる。たとえば、パケット伝送カウンタ120、122、124、126、および128と関連付けられている測定値の複数のセットは、WTRU100が特定の通信リンクを介して通信する各STA、AP、WTRUまたは同種のものに関連付けられているパケット伝送速度を個別に制御するように保守されうる。
本発明により実施されるプロセスについて説明する前に、以下の表2に一覧されているいくつかの用語を定義することが有利である。本発明のプロセスはこれらの用語で説明されるが、これらの用語を採用することが必須ではなく、むしろ、用語はプロセスの態様を説明するために単に便利な方法であることを理解されたい。1つの実施態様において、パラメータはメモリに格納されて必要に応じて更新されうるか、または任意の適切な方法で保持されて更新されうる。
Figure 0004751404
Figure 0004751404
図3は、本発明により実施される全体的速度適応プロセス300を示す流れ図である。伝送速度は、図2のWTRU100のプロセッサ108によって実施される、Tx PERベースのプロセスまたはRSSIベースのプロセスを使用して決定される。どのプロセスを使用するかの決定は、RSSIベースのプロセスが以前トレーニングされているかどうか、および有効なRSSI測定が特定のRSSIレベルにおいて使用可能であるかどうかに基づいている。トレーニングされ使用可能である場合、RSSIベースのプロセスは、伝送速度を決定するために使用される。それ以外の場合、Tx PERベースのプロセスが使用される。いずれの場合においても、パケットはプロセスのうちの1つによって決定された速度で伝送され、その後のパケット伝送の成功または失敗は、RSSIベースのプロセスを動的にトレーニングするため、および伝送速度を調整するために使用される。
有効なRSSI測定は、送信機が最近パケットを送信したノードから、あらかじめ定められた期間(本明細書においてMaximum Durationと呼ぶ)内に受信されたパケットのRSSI測定として定義される。Maximum Durationは、チャネルのコヒーレンス時間を表している。受信されるパケットは、たとえばDATA、ACK、RTS、CTS、など、任意のタイプであってもよい。
図3に示されるように、全体的速度適応プロセス300は、第1の局(つまりWTRU100)が、第1の局のパケット伝送速度をデフォルトの速度に設定することにより(ステップ305)、初めてパケットを第2の局に初めて伝送する準備が整ったときに開始する。第1の局が第2の局に伝送するパケットを有する場合(ステップ310)、最後のMaximum Duration期間内に第2の局から受信されたパケットに使用可能な有効RSSI測定があるかどうかについて決定が行われる(ステップ315)。
継続期間内に受信されたパケットがない場合、または受信されたパケットにそのような測定が使用可能ではない場合、第1の局のパケット伝送速度を決定するためにTx PERベースのプロセスが呼び出される(ステップ320)が、これについては以下で詳細に説明される。
しかし、ステップ315において有効なRSSI測定が使用可能であると決定された場合、使用可能な有効RSSI測定のRSSIレベルの決定が実行される(ステップ325)。ステップ325において、有効なRSSI測定が複数のRSSIレベルに対して存在すると決定された場合、代表的なRSSIレベルが決定される。代表的なRSSIレベルは、最新のRSSI値に基づいてもよく、または統計値(平均など)であってもよく、複数のRSSI値に基づくかまたは他の値と併せてRSSI値に基づいていてもよい。ステップ330において、最後のMaximum Duration期間内のこのRSSIレベルにおいてRSSIプロセスがトレーニングされているかどうかの決定が行われる。トレーニングされている場合、第1の局のパケット伝送速度は、RSSIトレーニングプロセスによって決定されたRSSIレベルの好ましい速度に設定され(ステップ335)、パケットは伝送され(ステップ340)、RSSIトレーニングプロセスが呼び出される(ステップ345)。プロセス300は、第1の局が第2の局に伝送すべき別のパケットを有する場合、ステップ310に戻る。伝送したパケットの成功または失敗は、以下でTx PERプロセスが説明された後に説明されるように、RSSIトレーニングプロセス345によって指示された好ましい伝送速度を動的に更新するために使用される。
ステップ330において、RSSIプロセスが最後のMaximum Duration期間内にこのRSSIレベルでトレーニングされなかったことが決定された場合、第1の局のパケット伝送速度を決定するためにTx PERベースのプロセスが呼び出される(ステップ320)。次に、パケットは伝送され(ステップ340)、RSSIトレーニングプロセスが呼び出される(ステップ345)。
図4は、図3の全体的速度適応プロセス300のTx PERベースのプロセス320を示す流れ図である。一般に、Tx PERベースのプロセス320に従って、図2のWTRU100の送信機104は、受信側ノードへの伝送時に経験する伝送イベントに反応することによりそのパケット伝送速度を調整する。
図2のWTRU100の送信機104が連続パケット伝送エラーを経験した場合、そのパケット伝送速度は、本明細書においてRate Down Triggerと呼ばれる、あらかじめ定められたプランまたはパターンに従って減少される。Rate Down Triggerは、図2のWTRU100のメモリ112に格納されたベクトルであってもよい。Rate Down Triggerは、それぞれの連続パケット伝送エラーの後に、パケット伝送速度が次のパケット再伝送の試行の前に減少されるべきかどうか、またそうである場合はどのくらい減少されるべきであるかを指示する。次に、指示された速度の減少がある場合は、それが実施される。パケット伝送速度は、パケットの伝送が成功するまで、またはパケット伝送速度があらかじめ定められた最小パケット伝送速度に減少するまで、このように減少される。
たとえば、WTRU100がIEEE802.11aシステムで使用するように構成される場合、昇順ステップ(つまりサポートされるパケット伝送速度のレベル)でソートされたサポートされるパケット伝送速度は、6、9、12、18、24、36、48、および54Mbpsである。その場合、[0,0,1,1,2,2,1,0]のRate Down Triggerベクトルは、WTRU100が第3の再伝送の試行後(つまり特定のパケットの3回の伝送エラー後)までそのパケット伝送速度を減少させず、その時点でパケット伝送速度が1ステップだけ減少されることを示す。したがって、WTRU100が第3の伝送エラーの後に54Mbpsで動作している場合、伝送速度は1ステップ減少されて48Mbpsになり、再度パケットは再伝送されることになる。伝送エラーが引き続き生じる場合、速度は第4の再伝送でさらに1ステップ減少されて36Mbpsになり、その後第5の再伝送(18Mbpsに)および第6の再伝送(9Mbpsに)でさらに2ステップ減少され、次いで1ステップ(最低サポート速度の6Mbpsに)減少される。
一方、WTRU100の送信機104が連続して伝送の成功を経験する場合、送信機104の伝送速度はTx PERベースのプロセス320に従って増加される。この場合、伝送速度は、送信機104によって経験されたTx PERが、受信側ノードに伝送された十分なパケット数に対して特定のしきい値以下に低下したときに、次のサポートされるステップまで増加される。
図4に示されるように、ACKが受信された場合(ステップ405)、WTRU100の合計成功パケット伝送カウンタ120は増分され、WTRU100の個別パケット伝送エラーカウンタ122はゼロにリセットされる(ステップ430)。これらのカウンタ120、122は、以下で説明されるように、伝送速度が増加されるべきかどうかを決定するために使用される。
ステップ405においてACKが受信されない場合、WTRU100の合計失敗パケット伝送カウンタ124は増分され、個別パケット伝送エラーカウンタ122もまた増分される(ステップ410)。Rate Down Triggerベクトルは、パケット伝送速度が個別パケット伝送エラーカウント値に対して減少されるべきかどうか、またそうである場合はどのくらい減少されるべきであるかを決定するために検査される(ステップ415)。Rate Down Triggerが、パケット伝送速度は減少されるべきでないことを指示する場合、同パケットは再伝送されるように準備される。しかし、Rate Down Triggerがステップ415において、パケット伝送速度は1つまたは複数のステップだけ減少されるべきであることを指示する場合、パケット伝送速度はRate Down Triggerによって指示されるステップ数だけ減少され、合計成功パケット伝送カウンタ120および合計失敗パケット伝送カウンタ124はゼロにリセットされる(ステップ420)。次に、同パケットは、Rate Down Triggerによって指示されるパケット伝送速度で再伝送されるように準備される(ステップ425)。Tx PERベースのプロセス320は、パケット伝送速度がサポートされる最低伝送速度と等しくなるまで、またはACKが受信されるまで、通信セッション中に繰り返されうる。
伝送速度の減少を引き起こす前に連続するエラーイベントが経験されるよう要求することは、結果として、パケット衝突により生じたエラーイベントと劣悪な信号状態により生じたエラーイベントとを区別する傾向のある方法に至る。これはまた、パケットエラーイベントの数の平均を考慮する基準よりも迅速な速度減少反応を可能にし、すでに実施された速度減少がより確実な通信に至らないときに追加の伝送速度減少を行う。
ステップ405において伝送されたパケットに応答してACKが受信されなかったと決定された場合、合計成功パケット伝送カウンタ120は増分され、個別パケット伝送エラーカウンタ122はゼロにリセットされる(ステップ430)。次いで、伝送速度の増加が望ましいかどうか決定される。一般に、伝送エラーを生じるパケット伝送の比率は、伝送速度が増大するにつれて高まる。好ましい伝送速度は、引き続き許容可能なサービス品質を達成しながら、使用されうる最大のサポートされる速度である。サービス品質は、たとえば、伝送パケット誤り率として、または伝送成功に対する伝送エラーの比率として表されうる。したがって、送信機が、許容可能なサービス品質を維持するために必要とされるよりも大きい伝送エラー対伝送成功の比率の低下を経験した場合に、送信速度の増大が望ましい。
Tx PERベースのプロセス320は、合計成功パケット伝送カウントと合計失敗パケット伝送カウントを最初に合計する(つまり、伝送開始以降または最後のパケット伝送速度の変更以降の合計パケット伝送数を求める)ことにより、パケット伝送速度の増加が望ましいかどうかを決定する。この合計は、しきい値(本明細書においてPackets Needed For Rate Increaseと呼ぶ)と比較される(ステップ435)。Packets Needed For Rate Increaseは、速度増加が許可されるために発生した最後のパケット伝送速度変更以降に伝送されているはずのパケットの最小数を示す。合計がPackets Needed For Rate Increaseよりも大きいか、またはこれと等しい場合、パケット伝送速度調整は許可されず、パケット伝送速度は増加されない。
合計成功パケット伝送カウントと合計失敗パケット伝送カウントの合計が、Packets Needed For Rate Increaseよりも大きいか、またはこれと等しい場合(ステップ435)、プロセス320は速度増加が正当化されるかどうか決定する。伝送失敗の比率が望ましいQoSを維持するために許可されている比率よりも小さい場合、速度増加は正当化される。伝送失敗の比率は、たとえば、伝送成功に対する伝送失敗の比率を決定することにより、または任意の他の適切な方法で指示されうる。パケット伝送速度の増加は、合計成功パケット伝送カウントに対する合計失敗パケット伝送カウントの比率が許容可能なQoSを維持するために必要とされる比率よりも小さい場合に、正当であると決定される。許容可能なQoSを維持するために必要とされる比率は、しきい値(本明細書においてRate Increase Ratioと呼ぶ)である。合計成功パケット伝送カウントに対する合計失敗パケット伝送カウントの比率が、ステップ440においてRate Increase Ratioよりも小さくないと決定された場合に、パケット伝送速度の増加は正当化されず、パケット伝送速度は調整されない。
しかし、合計成功パケット伝送カウントに対する合計失敗パケット伝送カウントの比率が、ステップ440においてRate Increase Ratioよりも小さいと決定された場合、パケット伝送速度は次に高いステップ(つまり次に大きいサポートされるパケット伝送速度)が使用可能であれば、その速度まで増加され、合計成功パケット伝送カウンタおよび合計失敗パケット伝送カウンタは共にゼロにリセットされる(ステップ445)。通信セッション中に、プロセス25は、サポートされる最大伝送速度に到達するか、またはACKが受信されなくなるまで繰り返されうる。
第1の局(本発明が実施される)と第2の局の間で通信が進行するにつれて、RSSIプロセスは第1の局において動的にトレーニングされる。RSSIプロセスがトレーニングされるとき、第1の局の好ましい伝送速度を決定するのは好ましくはRSSIプロセスである。RSSIベースの速度適応プロセスは、第1の局において第2の局から受信されたパケットの受信電力の変動に反応することにより、パケットが第1の局によって第2の局に送信されるパケット伝送速度を適合させる。模範的な実施形態において、受信電力は、受信されたパケットの測定されたRSSIに反映される。ただし、SNRまたは受信電力に関連する他のメトリックもまた、使用されうる。
RSSIベースのプロセスは、第1の局によって第2の局に送信されるパケットのTx PERを第1の局において第2の局から受信されたパケットのRSSIと動的に相関させる。この動的相関は、本明細書において、RSSIベースのプロセスをトレーニングすることと称される。相関は、第1の局によって使用されるそれぞれのサポートされる伝送速度ごとに別個に行われる。受信信号の電力の予想される範囲を別個のレベルに分割することは有用である。たとえば、受信される信号電力の予想される範囲が−97dBmから−64dBmである場合、範囲は3dBm間隔で区切られたレベル(たとえば−97dBmから−94dBm、−94dBmから−91dBm、...−67dBmから−64dBm、合計12の別個の電力レベル)に都合よく分割されうる。−97dBm未満の受信電力は、追加の電力レベルにグループ化され、−64dBmよりも大きい受信電力はさらにもう1つの電力レベルにグループ化されうる。−97dBmから−64dBmの範囲、3dBmごとに区切られたレベルへの範囲の分割、および12番目の別個の電力レベルは、限定ではなく例示のためのみに使用されることを理解されたい。
Tx PERと受信パケットのRSSIとの関係は、第1の局から第2の局に送信された各パケット、および第2の局から第1の局に送信された各パケットの第1の局における測定および情報を収集することによって決定される。第1の局から第2の局に送信された各パケットに関して収集された情報は、パケットが送信された伝送速度、および伝送が成功したか(ACK受信)、または伝送エラーを生じたか(ACK受信せず)どうかを含む。この情報から、Tx PERは、使用された各伝送速度において計算される。
第2の局から第1の局に送信されたパケットに関して収集された情報は、各受信パケットの信号強度の測定(RSSIなど)とパケットが受信された時刻を含む。RSSI測定は、Maximum Durationとして指定された時間の長さに対してのみ有効と見なされる。RSSIトレーニングの場合、あらゆるパケットタイプが使用されうる(たとえば、DATA、ACK、RTS、CTS、など)ことに留意されたい。Maximum Duration期間内に複数のパケットが第2の局から受信された場合、プロセスは、最後に受信されたパケットからRSSIを使用するか、または複数のパケットに基づいて統計(平均など)を計算することができる。成功した伝送の場合において伝送されたパケットを確認したACKフレームのRSSI測定は、パケットが送信されてACKが受信されるまでの間に経過した時間が短いため、特に関連している。したがって、第1の模範的な実施形態において、ACK信号のRSSIのみが使用される。
この実施形態において、RSSIトレーニングプロセスは、確認されている関連付けられた伝送パケットの伝送速度で受信された各ACKのRSSIと関連している。ACKが受信される場合、そのRSSIが測定され、そのRSSIレベルが決定され、パケット伝送は使用される伝送速度におけるそのRSSIレベルに帰属される。ACKが受信されない場合は、伝送エラーであると仮定される。その場合、伝送速度を選択するためにRSSIプロセスが使用されなかったのであれば、エラーは特定のRSSIレベルに帰属されない。しかし、伝送速度を選択するためにRSSIプロセスが使用されたのであれば、伝送速度を選択するために使用されたRSSIレベルは識別され、エラーはそのRSSIレベルおよび伝送速度に帰属される。送信されたパケットの現時点の合計数、および伝送エラーの数は、各伝送速度におけるRSSIレベルごとに保持される。各RSSIレベルおよび伝送速度のTx PERは、そのRSSIレベルおよび伝送速度のパケット伝送数で伝送エラー数を除算することにより計算される。
図5は、図3の全体的速度適応プロセス300のRSSIトレーニングプロセス345を示す流れ図である。RSSIトレーニングプロセス345は、RSSIトレーニングプロセスがパケット伝送速度を決定するために以前使用されたかどうかの決定(ステップ505)と共に、パケットが伝送された後に開始する。以前使用されていない場合は、伝送されたパケットに応答してACKが受信されたかどうかに関して決定が行われる(ステップ510)。ステップ510において、ACKが受信されなかったことが決定された場合、特定のRSSIレベルに伝送エラーを帰属させる方法はなく、RSSIトレーニングプロセス345は終了する。ステップ510において、伝送されたパケットに応答してACKが受信されたことが決定された場合、ACKのRSSI測定はWTRU100のメモリ112から取り出され、RSSIレベルはプロセッサ108によって決定され、RSSIレベルの合計パケット伝送カウンタ126はそのRSSIレベルに対して増分される(ステップ515)。
ステップ505において、RSSIトレーニングプロセスがパケット伝送速度を決定するために以前使用されたことが決定された場合、伝送速度を決定するためにRSSIトレーニングプロセスによって使用されたRSSIレベルは識別される(ステップ520)。次いで、伝送されたパケットに対してACKが受信されたかどうか決定が行われる(ステップ525)。ステップ525においてACKが受信されなかったことが決定された場合、RSSIレベルの合計パケット伝送カウンタ126およびRSSIレベルのパケット伝送エラーカウンタ128は共にそのRSSIレベルに対して増分される(ステップ530)。ステップ525において、ACKが受信されたことが決定された場合、ACKのRSSI測定はWTRU100のメモリ112から取り出され、ACKのRSSIレベルはプロセッサ108によって決定され、RSSIレベルの合計パケット伝送カウンタ126はACKのRSSIレベルに対して増分される(ステップ535)。
この情報は、使用された各伝送速度に対して、各RSSIレベルにおけるTx PERを計算するために使用される(ステップ540)。この情報は、以下の表3のような表にまとめることもできる。ここでは、模範的なSTAがパケットを伝送するために使用する各伝送速度ごとに模範的なTx PER対RSSI統計を示している。
Figure 0004751404
図5に示されるように、所定のRSSIレベルおよび伝送速度のTx PER統計は、それぞれの新しいパケット伝送の後に適宜更新される(ステップ540)。パケットが最初に伝送された時に適切に受信されず、再伝送された場合、第2の伝送は明確なパケット伝送として処理される。伝送成功の場合、データベースは、ACKフレームのRSSI測定を、単独で、または伝送速度を決定するために使用されたRSSIと組み合わせて、使用して更新される。複数の有効なRSSI測定が使用可能である場合は、最新のRSSI測定、または統計(2つ以上の最新の測定の平均など)が、RSSIレベルを決定するために使用されうる。しかし、伝送されたパケットに時間的に極めて近接しているため、最近受信されたACKのRSSI測定を使用することが有利であると考えられる。
RSSIベースのプロセスはまた、望ましい目標伝送PERまたは最大許容PERを入力として使用する。目標伝送PERは、すべての伝送速度に対して同じでありうるか、または異なる速度に対して異なるものでありうる。たとえば、表3において、最大許容Tx PERはすべての速度に対して0.10で設定される。したがって、任意のRSSIレベルにおける好ましい伝送速度は、Tx PERが0.10を上回らないそのレベルにおける最大伝送速度である。そのようなTx PERが有効であるためには、そのようなPERを確立するために十分な数の測定が存在しなければならない。
有効なTx PERを確立するために必要とされるRSSIレベルに対して受信される最小パケット数は、構成可能な数であるべきである。たとえば、0.10を上回らないTx PERを確立するために、少なくとも10のパケットが受信されている必要がある。代替として、Tx PERは好ましくは、Tx PERの逆数の望ましい倍数と等しい好ましいパケット数が受信された後に限り、安定していると見なされる。たとえば、特定のRSSIレベルおよび伝送速度に対して望ましい倍数が2であり、目標Tx PER値が0.10である場合、Tx PER値が安定していると見なされるために、少なくとも2×(1/10)=20パケットがそのRSSIレベルおよび伝送速度において受信される必要がある。
表3において、太字体の値は、各RSSIレベルの好ましい伝送速度を示している。たとえば、−88dBmから−85dBmのRSSIレベルにおいて、速度1(1Mbps、0.01のPER)および速度2(2Mbps、0.08のPER)はいずれも、最小許容可能値の0.10よりも低いTx PERを有する。次に高い速度(図示せず)が最大許容値(たとえば0.15)よりも高いPERを有する場合、好ましい伝送速度は速度2であり、これはPERが最大許容値よりも小さい最高速度である。RSSIが低すぎて(たとえば、表3の−91dBmよりも低い)サポートされる速度のいずれも最大許容PERを下回るTx PER統計をもたらさない場合、RSSIベースのプロセスは、好ましくはフラグを使用して、サポートされる速度には許容可能Tx PERをもたらすものはないことを示すべきである。その場合、パケットは伝送されるべきではない。パケットを送信することは、目標または最大許容PERによって指示されるよりも、伝送エラーを生じる可能性が高くなるからである。代替として、好ましい伝送速度は、パケットを送信する前にサポートされる最低速度で設定されてもよい。この情報は、以下の表4に示すように要約されうる。
Figure 0004751404
図5に示されるように、RSSIレベルにおよび伝送速度に対してTx PERが計算された後、RSSIレベルの好ましい伝送速度はまた前述のように決定される(ステップ540)。伝送速度対RSSIレベルの統計が取得され、特定のRSSIレベルに対して安定していると決定された後、RSSIベースのプロセスは送信機の伝送速度を調整するために使用される。それ以外の場合、Tx PERベースのプロセスは、伝送速度を決定するために呼び出される。
図6は、全体的速度適応プロセス300の代替RSSIトレーニングプロセス345’を示す流れ図であり、送信機電力およびチャネル状態は、一般的な場合のように、Maximum Duration期間とほぼ等しい期間にわたって概ね一定を保つことが想定されている。
パケットが伝送された後、伝送されたパケットに対してACKが受信されたかどうかに関して決定が行われる(ステップ605)。ACKが受信された場合、ACK信号のRSSI測定は、WTRU100のメモリ112から取り出され、そのRSSIレベルが決定されて、RSSIレベルの伝送のカウントが増分される(ステップ610)。次いで、RSSIレベルに対して伝送パケット誤り率(Tx PER)は更新され、Tx PERがRSSIレベルに対して安定しているかどうか決定が行われ、安定している場合は、好ましいパケット伝送速度がRSSIレベルに対して更新される(ステップ615)。
ステップ605において、伝送されたパケットに対してACKが受信されなかったことが決定された場合、最後のMaximum Duration期間内に第2の局から受信されたパケットに使用可能なRSSI測定があるかどうかについて決定が行われる(ステップ620)。決定されなかった場合は、特定のRSSIレベルに伝送エラーを帰属させる方法はなく、プロセス345’は終了する。しかし、ステップ620において、1つまたは複数のRSSI測定が使用可能であることが決定された場合、測定のRSSIレベルが決定される。ステップ625において複数のRSSIレベルが見い出された場合、代表的なRSSIレベルが決定され、RSSIレベル合計パケット伝送カウンタ126およびRSSIレベルパケット伝送エラーカウンタ128がRSSIレベルに対して増分される。次いで、RSSIレベルのTx PERが更新され、Tx PERがRSSIレベルに対して安定しているかどうかに関して決定が行われる。安定している場合、RSSIレベルの好ましいパケット伝送速度が更新される(ステップ615)。
RSSIトレーニングプロセス345および345’は進行中のプロセスであることに留意されたい。Tx PERは、図5または図6に従って、すべてのパケットの伝送に続いて、または代替としてすべてのNパケットの伝送の後、RSSIレベルが「トレーニング済み」と見なされた後であっても、着信パケットのRSSIレベルにおいて更新される。古い統計は、大きな期間が経過した後に、またはメモリ内に保持することにより最新の測定の好ましい数のみを使用して(たとえば100)、メモリ112から削除されうる。代替として、メモリ112内に格納されたRSSI統計は、定期的にフラッシュアウトされ、RSSIトレーニングプロセス345または345’は最初から再開される。
図7に示される本発明の1つの実施形態において、第2の局に伝送している第1の局は、第2の局から受信された速度コマンドに応答してその伝送速度を調整する。この実施形態は、第2の局において測定を行うこと、その測定から好ましい速度を決定すること、速度コマンドを生成すること、速度コマンドを第1の局に送信すること、好ましい速度を第1の局において実施することを含む。オプションで、測定自体は第1の局に送信されうるが、第1の局はその測定から好ましい伝送速度を決定する。好ましい速度を決定するために使用される測定は、リンク品質インジケータおよび/または、第1の局から第2の局において受信された信号のRSSIまたはSNRなどの他の測定を含むことができる。第2の局から第1の局への速度コマンドは、好ましくは、第2の局によって第1の局に送信されたパケットのMACヘッダ内に位置するが、これはまたフレームのペイロード、あるいは1つまたは複数の専用パケットのような他の手段を通じて伝送されてもよい。
この実施態様は、許容伝送速度の各々について、望ましいQoS(たとえばPER)を達成するために必要な感度(たとえばSNR)をメモリ内に格納していることを仮定している。この情報が第2の局によって取得される方法は、事前構成、トレーニングなどを含むことができ、本発明のこの実施の範囲を逸脱するものである。
第2の局が第1の局から受信するすべてのパケットについて(第2の局以外のノードに宛てられたパケットを含む)、第2の局は、パケットのSNRおよびパケットが受信された時刻を測定してメモリに格納する。その後、第2の局が第1の局にパケットを送信する必要があるときは常に、最後のMaximum Duration期間内に第1の局からパケットを受信しているかどうかメモリを確認する。パケットを受信した場合、第2の局は、SNR測定から統計(たとえば、最後のMaximum Duration期間内に受信されたパケットの平均SNR、または最新の有効SNRなど)を生成し、それをメモリに格納されている感度数値と比較する。好ましい速度は、生成されたSNR統計が、望ましいQoSを達成するために必要なSNRよりも優れている最高速度である。次いで、第2の局は、望ましい速度を速度コマンドにエンコードし、それを第1の局に送信する。
第2の局が最後のMaximum Duration期間に第1の局からパケットを受信してない場合、第2の局は好ましい伝送速度を、デフォルトの速度、パケットを良好に受信した前回の速度、または第1の局に送信した前回の速度コマンドに指示されている速度のいずれかに設定する。代替として、第1の局が使用すべき伝送速度を第2の局が提供していないので、その伝送速度を決定するタスクを第1の局にゆだねることを示す信号を送信することができる。第2の局は、望ましい速度または信号を速度コマンドにエンコードし、それを第1の局に送信する。次いで、第1の局は、最新の速度コマンドおよびそれが受信された時刻をメモリに格納し、第2の局に伝送するときにそれを実施する。
図7は、伝送速度コマンドが第2の局において生成され、第1の局に送信される速度適応プロセス700を示す流れ図である。第1の局が第2の局に送信するパケットを有する場合(ステップ705)、最後のMaximum Duration期間内に第2の局から有効な速度コマンドを受信しているかどうかを確認するためにそのメモリ112を調べる(ステップ710)。受信している場合、第1の局は受信した最新の速度コマンドに従ってその伝送速度を設定する(ステップ715)。有効な速度コマンドが使用可能ではない場合、第1の局は前述のようにその伝送速度を決定する(ステップ720)。その後、パケットは伝送される(ステップ725)。
本発明の特徴および要素は特定の組み合わせで好ましい実施形態において説明されるが、各々の特徴または要素は、他の特徴および要素を使用せずに単独で使用されうるか、または本発明のその他の特徴および要素とのさまざまな組み合わせ、あるいはそれらを使用せずに使用されうる。
従来の無線通信システムを示す図である。 本発明により構成されたWTRUを示す模範的なブロック図である。 本発明により実施された全体的速度適応プロセスを示す流れ図である。 図3の全体的速度適応プロセスのTx PERベースのプロセスを示す流れ図である。 図3の全体的速度適応プロセスのRSSIトレーニングプロセスを示す流れ図である。 図3の全体的速度適応プロセスのRSSIトレーニングプロセスの代替実施形態を示す流れ図である。 図3の全体的速度適応プロセスの代替RSSIトレーニングプロセスの例を示す図である。

Claims (22)

  1. 相対的信号強度インジケータ(RSSI)のトレーニングプロセスを実行する方法であって、
    使用可能なパケットを伝送するためのデフォルトのパケット伝送速度を決定するステップと、
    前記デフォルトの伝送速度で第1の無線送信/受信ユニット(WTRU)に前記パケットを伝送するステップと、
    伝送されたパケットに基づいてパケット伝送速度を決定するために相対信号強度インジケータ(RSSI)トレーニングプロセスを実行するステップであって
    前記RSSIトレーニングプロセス中に前記伝送されたパケットに応答してアクノレッジメント(ACK)メッセージが受信された条件に基づいて、前記ACKメッセージのRSSI測定のRSSIレベルを決定し、前記RSSIレベルのための合計パケット伝送のカウントを増分するサブステップと、
    前記RSSIトレーニングプロセス中に前記伝送されたパケットに応答してアクノレッジメント(ACK)メッセージが受信されない条件に基づいて、前記RSSIレベルのためのエラーのカウントと合計パケット伝送のカウントを増分するサブステップと
    前記RSSIレベルのための前記エラーのカウントと前記合計パケット伝送のカウントとに基づいて、前記RSSIレベルのために好ましいパケット伝送速度を更新し、所定の伝送速度レベルの数だけ前記パケット伝送速度を更新するサブステップとを含むステップと
    を備えることを特徴とする方法。
  2. あらかじめ定められた期間内に第2のWTRUから受信された少なくとも1つのパケットに使用可能な少なくとも1つの有効なRSSI測定があるかを決定するステップ
    をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. もし有効なRRSI測定が使用可能な場合、前記少なくとも1つの使用可能なRSSI測定の前記RSSIレベルを決定するステップと、
    前記決定された前記RSSIレベルが前記あらかじめ定められた期間内に前記RSSIトレーニングプロセスに以前使用されたかどうかを決定するステップと
    をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記RSSIトレーニングプロセスによって決定されたように、前記RSSIレベルに対して確立された好ましいパケット伝送速度に前記パケット伝送速度を設定するステップ
    をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. もし有効なRRSI測定が使用可能でない場合、前記パケット伝送速度を決定するために伝送パケット誤り率(PER)ベースのプロセスを実行するステップ
    をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  6. もし前記決定されたRSSIレベルが前に使用されていなかった場合、前記パケット伝送速度を決定するために伝送パケット誤り率(PER)ベースのプロセスを実行するステップ
    をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  7. アクセスポイント(AP)のパケット伝送速度を管理する方法であって、
    使用可能なパケットを伝送するためのデフォルトのパケット伝送速度を決定するステップと、
    前記選択された前記デフォルトの伝送速度で第1の無線送信/受信ユニット(WTRU)に前記パケットを伝送するステップと、
    伝送されたパケットに基づいてパケット伝送速度を決定するために相対信号強度インジケータ(RSSI)トレーニングプロセスを実行するステップであって
    前記RSSIトレーニングプロセス中に前記伝送されたパケットに応答してアクノレッジメント(ACK)メッセージが受信された条件に基づいて、前記ACKメッセージのRSSI測定のRSSIレベルを決定し、前記RSSIレベルのための合計パケット伝送のカウントを増分するサブステップと、
    前記RSSIトレーニングプロセス中に前記伝送されたパケットに応答してアクノレッジメント(ACK)メッセージが受信されない条件に基づいて、前記RSSIレベルのためのエラーのカウントと合計パケット伝送のカウントを増分するサブステップと
    前記RSSIレベルのための前記エラーのカウントと前記合計パケット伝送のカウントとに基づいて、前記RSSIレベルのために好ましいパケット伝送速度を更新し、所定の伝送速度レベルの数だけ前記パケット伝送速度を更新するサブステップとを含むステップと
    を備えることを特徴とする方法。
  8. あらかじめ定められた期間内に第2のWTRUから受信された少なくとも1つの伝送されたパケットに使用可能な少なくとも1つの有効なRSSI測定があるかどうかを決定するステップ
    をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. もし少なくとも1つの有効なRSSI測定が使用可能な場合、前記少なくとも1つの有効なRSSI測定の前記RSSIレベルを決定するステップと、
    決定された前記RSSIレベルが前記あらかじめ定められた期間内に前記RSSIトレーニングプロセスに以前使用されたかどうかを決定するステップと
    をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. もし決定された前記RSSIレベルが前記あらかじめ定められた期間内に前記RSSIトレーニングプロセスに以前使用された場合、前記RSSIトレーニングプロセスによって決定されたように、前記RSSIレベルに対して確立された好ましいパケット伝送速度に前記パケット伝送速度を設定するステップ
    をさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. もし少なくとも1つの有効なRSSI測定が使用可能な場合、前記パケット伝送速度を決定するために伝送パケット誤り率(PER)ベースのプロセスを実行するステップ
    をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  12. もし決定された前記RSSIレベルが前記あらかじめ定められた期間内に前記RSSIトレーニングプロセスに以前使用された場合、前記パケット伝送速度を決定するために伝送パケット誤り率(PER)ベースのプロセスを実行するステップ
    をさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の方法。
  13. パケット伝送速度を調整するためのアクセスポイント(AP)であって、
    前記APのデフォルトのパケット伝送速度を決定するように構成されたプロセッサと、
    前記プロセッサによって決定された前記デフォルトのパケット速度で第1の無線送信/受信ユニット(WTRU)にパケットを伝送するように構成された送信機であって、前記プロセッサは前記パケットに相対信号強度インジケータ(RSSI)トレーニングプロセスを実行して、伝送されたパケットに基づいてパケット伝送速度を決定し、あらかじめ定められた期間内に前記第1のWTRUから受信された少なくとも1つのパケットに使用可能な少なくとも1つのRSSI測定があるかどうかを決定する送信機とを備え、
    前記RSSIトレーニングプロセス中に前記伝送されたパケットに応答してアクノレッジメント(ACK)メッセージが受信された条件に基づいて、前記ACKメッセージのRSSI測定のRSSIレベルを決定し、前記RSSIレベルのための合計パケット伝送のカウントを増分し、
    前記RSSIトレーニングプロセス中に前記伝送されたパケットに応答してアクノレッジメント(ACK)メッセージが受信されない条件に基づいて、前記RSSIレベルのためのエラーのカウントと合計パケット伝送のカウントを増分し、
    前記RSSIレベルのための前記エラーのカウントと前記合計パケット伝送のカウントとに基づいて、前記RSSIレベルのために好ましいパケット伝送速度を更新し、所定の伝送速度レベルの数だけ前記パケット伝送速度を更新する
    ことを特徴とするAP。
  14. 前記プロセッサが、あらかじめ定められた期間内に第2のWTRUから受信された少なくとも1つのパケットに使用可能な少なくとも1つのRSSI測定がある場合、前記少なくとも1つの有効なRSSI測定の前記RSSIレベルを決定し、前記RSSIレベルが前記あらかじめ定められた期間内に前記RSSIトレーニングプロセスに以前使用されたかどうかを決定するように構成されていることを特徴とする請求項13に記載のAP。
  15. 前記プロセッサが、あらかじめ定められた期間内に他のWTRUから受信された少なくとも1つのパケットに使用可能な少なくとも1つのRSSI測定がない場合、前記パケット伝送速度を決定するために伝送パケット誤り率(PER)ベースのプロセスを実行するように構成されていることを特徴とする請求項13に記載のAP。
  16. 前記プロセッサが、前記RSSIレベルが前記あらかじめ定められた期間内に前記RSSIトレーニングプロセスによって以前使用されなかった場合、前記パケット伝送速度を決定するために伝送パケット誤り率(PER)ベースのプロセスを実行するように構成されていることを特徴とする請求項15に記載のAP。
  17. 前記プロセッサが、前記RSSIレベルが前記あらかじめ定められた期間内に前記RSSIトレーニングプロセスによって以前使用された場合、前記パケット伝送速度を、前記RSSIトレーニングプロセスによって決定されたように、前記RSSIレベルに対して確立された好ましいレベルに設定するように構成されていることを特徴とする請求項15に記載のAP。
  18. 送受信機のパケット伝送速度を調整するための集積回路(IC)であって、
    送受信機のデフォルトのパケット伝送速度を決定するように構成されたプロセッサと、
    前記プロセッサによって決定された前記デフォルトのパケット速度でもう1つの送受信機にパケットを伝送するように構成された送信機であって、前記プロセッサは前記パケットに相対信号強度インジケータ(RSSI)トレーニングプロセスを実行して、伝送されたパケットに基づいてパケット伝送速度を決定し、あらかじめ定められた期間内に前記もう1つの送受信機から受信された少なくとも1つのパケットに使用可能な少なくとも1つのRSSI測定があるかどうかを決定する送信機とを備え、
    前記RSSIトレーニングプロセス中に前記伝送されたパケットに応答してアクノレッジメント(ACK)メッセージが受信された条件に基づいて、前記ACKメッセージのRSSI測定のRSSIレベルを決定し、前記RSSIレベルのための合計パケット伝送のカウントを増分し、
    前記RSSIトレーニングプロセス中に前記伝送されたパケットに応答してアクノレッジメント(ACK)メッセージが受信されない条件に基づいて、前記RSSIレベルのためのエラーのカウントと合計パケット伝送のカウントを増分し、
    前記RSSIレベルのための前記エラーのカウントと前記合計パケット伝送のカウントとに基づいて、前記RSSIレベルのために好ましいパケット伝送速度を更新し、所定の伝送速度レベルの数だけ前記パケット伝送速度を更新する
    ことを特徴とするIC。
  19. 前記プロセッサが、あらかじめ定められた期間内に前記もう1つの送受信機から受信された少なくとも1つのパケットに使用可能な少なくとも1つの有効なRSSI測定がある場合、前記少なくとも1つの有効なRSSI測定の前記RSSIレベルを決定し、前記RSSIレベルが前記あらかじめ定められた期間内に前記RSSIトレーニングプロセスに以前使用されたかどうかを決定するように構成されていることを特徴とする請求項18に記載のIC。
  20. 前記プロセッサが、あらかじめ定められた期間内に前記もう1つの送受信機から受信された少なくとも1つのパケットに使用可能な少なくとも1つのRSSI測定がない場合、前記パケット伝送速度を決定するために伝送パケット誤り率(PER)ベースのプロセスを呼び出すように構成されていることを特徴とする請求項18に記載のIC。
  21. 前記プロセッサが、前記RSSIレベルが前記あらかじめ定められた期間内に前記RSSIトレーニングプロセスによって以前使用されなかった場合、前記パケット伝送速度を決定するために伝送パケット誤り率(PER)ベースのプロセスを呼び出すように構成されていることを特徴とする請求項20に記載のIC。
  22. 前記プロセッサが、前記RSSIレベルが前記あらかじめ定められた期間内に前記RSSIトレーニングプロセスによって以前使用された場合、前記パケット伝送速度を、前記RSSIトレーニングプロセスによって決定されたように、前記RSSIレベルに対して確立された好ましいレベルに設定するように構成されていることを特徴とする請求項20に記載のIC。
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