JP5204225B2 - マルチユーザ無線チャネルを利用するネットワークのための経路指定プロトコル - Google Patents
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Description
本出願は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている、2007年7月6日出願した、「Superposition Coding for Wireless Mesh Networks」という名称の米国特許仮出願第60/958,622号による優先権を主張する。本出願の主題は、やはり参照によってその全体が本明細書に組み込まれている、本出願と同日に出願した、「Media−Access−Control Protocol for a Network Employing Multi−User Wireless Channels」という名称の米国特許出願第12/124,258号、参照整理番号Li10−31−52の主題と関連する。
このサブセクションでは、特に、重ね合せ符号化(SPC)および逐次干渉除去(SIC)の概要を述べる。この概要は、後続サブセクションで記載されるMACおよび経路指定プロトコルのいくつかの特徴を理解するのを助けることを意図している。SPC符号化およびSIC処理についてのそれ以上の詳細は、たとえば、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている、D. Tse、P. Viswanath、「Fundamentals of Wireless Communication」Chapter 6、Cambridge University Press、2005年に見ることができる。
ネットワーク100用のMACレイヤは、(1)チャネル推定情報、たとえば、ステーションのSNRテーブルにあるSNR値を、それぞれの隣接ステーションにフィードバックすることを可能にし、(2)たとえば、複数送信機から単一受信機への時間重複独立伝送、および単一送信機から複数受信機へのSPC符号化伝送により多層信号の使用を可能にし、(3)ネットワーク内の他の競合ステーションに対する長期公平性を維持するように設計される。対応するMACプロトコルは概して、IEEE標準802.11に明記されているMACプロトコルの拡張として取り扱うことができる。802.11MACプロトコルは、こうした設計目標を達成するために、後で説明するように修正される。
図8は、本発明の一実施形態に従って経路指定プロトコルを内部で実施することができる、ネットワーク100の断片800を示す。断片800は、i=1、2、...、6とラベルづけされた6つの無線リンクによって相互接続される5つのステーションS1〜S5を有する。図8は、ステーションS1〜S5の間の無線リンクの一部、すなわち、下の経路指定プロトコルの考察に直接関わるもののみを示すことに留意されたい。たとえば、ステーション(i)S1とS2、(ii)S1とS4の間の直接無線リンクは、省略されている。
T0=R(1)(1,P)τ1+R(1)(3,P)τ3 (14)
式(14)の右辺にある第1項は、総データ処理量へのトラフィックフローf1の寄与分を考慮に入れる。トラフィックフローf1は、リンクi=1におけるチャネル時間の割合τ1を占め、フル伝送電力PでSPC符号化なしで伝送される。第1項は、ステーションS3でのトラフィックフローf1向けのトラフィックフロー保存を想定し、このことは、着信データの量が発信データの量に等しい、または数学的にはR(1)(1,P)τ1+R(1)(2,P)τ2であることを意味する。同様に、式(14)の右辺にある第2項は、総データ処理量へのトラフィックフローf2の寄与分を考慮に入れる。トラフィックフローf2は、リンクi=3におけるチャネル時間の割合τ3を占め、やはりフル伝送電力PでSPC符号化なしで伝送される。第2項は、ステーションS5でのトラフィックフローf2向けのトラフィックフロー保存を想定し、または数学的にはR(1)(3,P)τ3+R(1)(4,P)τ4と想定する。
Tn=R(1)(1,p1)τ1’+R(2)(5,p5)τ1’ (15)
上式で、p1、p5は、それぞれ、リンクi=1、i=5においてトラフィックフローf1、f2’に割り当てられる伝送電力を示し、τ1’は、リンクi=1における新たなチャネル時間割合である。新たなトラフィックフロー構成のためのトラフィックフロー保存は、式(16a)〜(16b)で表される。
R(1)(1,p1)τ1’=R(2)(2,p2)τ2’ (16a)
R(2)(5,p5)τ1’=R(2)(6,P−p2)τ2’ (16b)
上式で、p2は、リンクi=2においてトラフィックフローf1に割り当てられる伝送電力を示し、τ2’は、そのリンクにおける新たなチャネル時間割合である。
R(1)(1,p1)τ1’≧R(1)(1,P)τ1 (17a)
R(2)(5,p5)τ1’≧R(1)(3,P)τ3 (17b)
式(17a)は、トラフィックフローf1に関する個々のデータ処理量は、経路変更の際に低下することが許されないことを明記している。同様に、式(17b)は、トラフィックフローf2に関する個々のデータ処理量もやはり低下することが許されないことを明記している。
Claims (10)
- 無線ネットワークの第1のステーションでの通信方法であって、
前記第2のステーションによって経路変更の候補として扱われる第1のトラフィックフローを識別する着信要請メッセージを、前記無線ネットワークの第2のステーションから受信するステップと、
1つまたは複数の多層信号を用いて扱われる前記第1のトラフィックフローを、前記第1のステーションを通るように経路変更することが、現時点で前記第1のステーションによって扱われている他のそれぞれの1つまたは複数のトラフィックフローに対する1つまたは複数のデータ処理量を減少せずに、前記第1のトラフィックフローに対するデータ処理量を増大することが可能であるかどうか評価するステップと、
現時点で前記第1のステーションによって扱われている第2のトラフィックフローが、少なくとも1つの多層信号を用いて扱われているかどうか判定するステップと、
前記判定に基づいて、前記第2のトラフィックフローを経路変更の候補として識別する発信要請メッセージを伝送するステップと、
第3のステーションを通るように前記第2のトラフィックフローを経路変更するための提案を、前記無線ネットワークの第3のステーションから受信するステップと、
を含み、
前記提案が、前記発信要請メッセージの受信に応答して生成される、方法。
- 前記評価に基づいて、前記第1のステーションを通るように前記第1のトラフィックフローを経路変更するための提案を前記第2のステーションに伝送するステップと、
前記第2のステーションによって前記第1のトラフィックフローを経路変更するための前記提案を受諾すると、前記第1のトラフィックフローの扱いを引き受けるステップとをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のトラフィックフローおよび他の少なくとも1つのトラフィックフローを同時に扱うステップをさらに含む、請求項2に記載の方法。
- 前記評価するステップが、前記第1のトラフィックフローを扱う、
(i)前記第1のステーションが、前記第1のトラフィックフローに対応するデータをその上でエンコードしてある、対応する多層信号の第1ホップ受信機である構成、
(ii)前記第1のステーションが、前記第1のトラフィックフローに対応するデータをその上でエンコードしてある、対応する多層信号の第2ホップ受信機である構成、および
(iii)前記第1のステーションが、前記第1のトラフィックフローに対応するデータをその上でエンコードしてある、対応する多層信号の第2ホップ送信機である構成、の1つまたは複数に対応するデータ処理量を評価するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記評価するステップが、
前記構成の少なくとも1つに関して、前記構成において使われる無線リンクに対応する平均SNR値に基づいて、前記対応するデータ処理量を評価するステップと、
前記構成の少なくとも1つに関して、前記第1のステーションの所で、前記構成に対応する総データ処理量を最適化するように、前記対応する多層信号の異なる層の間の電力割当てを変えるステップとをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記第1のステーションの付近にある様々なトラフィックフローによって占められるチャネル時間のそれぞれの割合を監視するステップをさらに含み、前記監視するステップが、
隣接ステーションからの伝送をリッスンするステップを含み、前記伝送の少なくともいくつかが、前記第1のステーションが予定受信機ではないパケットを搬送し、さらに、
前記パケットの少なくともヘッダーを処理して、チャネル時間の前記それぞれの割合を導き出すステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 無線ネットワークの第2のステーションでの通信方法であって、
現時点で前記第2のステーションによって扱われている第1のトラフィックフローが、少なくとも1つの多層信号を用いて扱われているかどうか判定するステップと、
前記判定に基づいて、前記第1のトラフィックフローを経路変更の候補として識別する要請メッセージを伝送するステップと、
前記第1のステーションを通るように前記第1のトラフィックフローを経路変更するための提案を、前記無線ネットワークの第1のステーションから受信するステップであって、前記提案は、前記要請メッセージの受信に応答して生成される、受信するステップと、
前記提案に対応するデータ処理量を、前記要請メッセージに応答して前記無線ネットワークの他の1つまたは複数のステーションから受信される1つまたは複数の追加提案に対応する1つまたは複数のデータ処理量と比較するステップと、
を含む、方法。
- 前記第1のステーションを通るように前記第1のトラフィックフローを経路変更することが、現時点で前記第1のステーションによって扱われている他の1つまたは複数のトラフィックフローに対する1つまたは複数のデータ処理量を減少せずに、前記第1のトラフィックフローに対するデータ処理量を増大することが可能であるかどうかを前記第1のステーションが評価する、請求項7に記載の方法。
- 前記提案を評価するステップであって、前記比較するステップは、該評価するステップの一部である、前記提案を評価するステップと、
前記評価に基づいて、前記第1のステーションを通るように前記第1のトラフィックフローを経路変更するステップと、
前記第1のトラフィックフローに対応する速度を閾値と比較するステップとをさらに含み、前記要請メッセージを伝送する前記ステップが前記比較にさらに基づく、請求項7に記載の方法。
- 前記第1及び第2のステーションは、最大で2つのホップによって離れている、請求項7に記載の方法。
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