JP7157396B2 - Tdd spチャネルアクセスwlanネットワークにおける未割り当てスロットの通知 - Google Patents
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Description
本出願は、2018年8月20日に出願された米国仮特許出願第62/719,787号に対する優先権及びその利益を主張するものであり、この文献はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
該当なし
該当なし
本特許文献中の資料の一部は、アメリカ合衆国及びその他の国の著作権法の下で著作権保護を受けることができる。著作権の権利所有者は、合衆国特許商標庁の一般公開ファイル又は記録内に表される通りに第三者が特許文献又は特許開示を複製することには異議を唱えないが、それ以外は全ての著作権を留保する。著作権所有者は、限定ではないが米国特許法施行規則§1.14に従う権利を含め、本特許文献を秘密裏に保持しておく権利のいずれも本明細書によって放棄するものではない。
1.1.WLANシステム
802.11などのWLANシステムでは、パッシブスキャン及びアクティブスキャンという2つのスキャンモードが規定される。以下は、パッシブスキャンの特性である。(a)ネットワークに参加しようと試みる新規局(STA)は、各チャネルを検査し、最大でMaxChannelTimeにわたってビーコンフレームを待つ。(b)ビーコンが受け取られなかった場合、新規STAは別のチャネルに移行し、従ってスキャンモードで信号を送信しないのでバッテリ電力を節約する。STAは、ビーコンを見逃さないように各チャネルにおいて十分な時間にわたって待つべきである。ビーコンが失われた場合、STAはさらなるビーコン送信間隔(BTI)にわたって待つべきである。
IEEE 802.11s(以下、802.11s)は、802.11標準に無線メッシュネットワーキング能力を加えた標準である。802.11sでは、新たなタイプの無線局と、メッシュネットワーク発見、ピアツーピア接続の確立及びメッシュネットワークを通じたデータのルーティングを可能にする新たなシグナリングとが規定される。
一般に、ミリメートル波帯におけるWLANでは、高い経路損失を考慮して通信にとって十分なSNRを提供するために、送信、受信、又はこれらの両方に指向性アンテナを使用する必要がある。送信又は受信において指向性アンテナを使用すると、スキャンプロセスも指向性になる。IEEE 802.11ad及び新たな標準802.11ayでは、ミリメートル波帯を介した指向性送受信のためのスキャン及びビームフォーミング手順が規定されている。
mm波WLANの最先端システムの例は、802.11ad標準である。
新規STAは、特定のSSID、SSIDリスト、又は全ての発見されたSSIDをスキャンするためにパッシブ又はアクティブスキャンモードで動作する。パッシブなスキャンを行うには、STAが、SSIDを含むDMGビーコンフレームをスキャンする。アクティブなスキャンを行うには、DMG STAが、所望のSSID又は1又は2以上のSSIDリスト要素を含むプローブ要求フレームを送信する。DMG STAは、プローブ要求フレームの送信前に、DMGビーコンフレームの送信又はビームフォーミングトレーニングの実行を行うことが必要な場合もある。
BFトレーニングは、セクタスイープを使用するBFトレーニングフレーム送信の双方向シーケンスであり、各STAが送信及び受信の両方に適したアンテナシステム設定を決定するために必要なシグナリングを行う。
このSLS BFトレーニング段階は、802.11ad標準のセクタレベルスイープ(SLS)必須段階に焦点を置く。SLS中には、一対のSTAが、異なるアンテナセクタを介して一連のセクタスイープ(SSW)フレーム(又は、PCP/APにおける送信セクタトレーニングの場合にはビーコン)を交換して、最も高い信号品質を提供するセクタを発見する。最初に送信を行う局はイニシエータと呼ばれ、2番目に行う局はレスポンダと呼ばれる。
図10に、STAにセンサ及びアクチュエータなどへの外部I/OをもたらすI/O経路12に結合されたバス14にコンピュータプロセッサ(CPU)16及びメモリ(RAM)18結合されたハードウェアブロック13内へのI/O経路12を示す、STAハードウェア構成の実施形態例10を示す。プロセッサ16上では、STAが「新規STA」又は既にネットワーク内に存在するSTAのうちの1つの機能を実行できるように、通信プロトコルを実装するプログラムを実行するための、メモリ18からの命令が実行される。また、このプログラミングは、現在の通信状況でどのような役割を果たしているかに応じて異なるモード(ソース、中間、宛先)で動作するように構成されると理解されたい。この図示のホストマシンは、近隣STAとの間でフレームを送受信する複数のアンテナ24a~24n、26a~26n、28a~28nへの無線周波数(RF)回路22a、22b、22cに結合されたmmWモデム20を含むように構成される。また、このホストマシンは、(単複の)アンテナ34への無線周波数(RF)回路32に結合されたsub-6GHzモデム30を含むことも分かる。
本開示では、TDD SPチャネルアクセスのための未割り当てスロットに関する情報の配信を可能にする複数の要素について教示する。TDD SPは、WLAN 802.11標準に追加された新たなアクセススキームであると理解されるであろう。TDD SPを使用しないSTAでは、チャネルが占められていない時にSTAがチャネルの取得に成功するまでチャネルにアクセスしようとし続けることが1つの解決策である。TDD SPは、チャネルにアクセスしようと試みるSTAにおいて使用された場合、干渉の影響を受ける恐れがある近隣のTDD SPネットワークを知ることも他のネットワークに干渉の影響を与えることもなくそのスロットをスケジュールする。
図13に、TDD SPチャネルアクセスを使用するWLANスーパーフレームの実施形態例90を示す。この例では、スーパーフレーム90が複数のフィールド92を含むとともに、Tx又はRxに割り当てることができる複数のスロットに分割されたサービス期間94を含む。BTI98a、98b中に送信されるビーコンには、ビーコン間隔スケジューリング及びTX/RX方向通知(beacon interval scheduling and Tx/Rx directional announcements)が含まれる。BTI中に送信されるビーコンは、アクセススキームに割り当てられていない、又はビーコンによって空き及び未スケジュールとして定められた時間リソースを表す未使用のスケジュールリソース96(未スケジュールリソース)に関する情報を有する。ビーコンを受け取ったノードは、どのSTAに対してもスケジュールされていない、又は自機の対象とする送信には干渉しないと思われる他のSTAに対してスケジュールされた未スケジュールのTDDスロット96を把握することができる。一例として、この図には、送信(Tx)100及び受信(Rx)102のための複数の割り当て期間を示す。
TDD SPチャネルアクセスでは、各STAにTx及びRxスロットとして局(STA)スロット(サービス期間内のタイムスロット)が割り当てられる。現在展開されているように、TDD SPがスケジュールした各割り当てはスケジューリングを行うSTAのみに個別に送信され、従ってこの割り当てはこのSTA自体しか認識しない。しかしながら、これとは対照的に、本開示は、TDD SP又はその他のアクセスモードを運用する周辺エリア内のSTAに、チャネルアクセスを計画する関心がある方向のスロット割り当てに関する情報を提示し、従ってチャネル利用率を高める。
局(ノード)が他の局によるチャネルへのアクセスを認識するようになれば、ネットワーク内のノード間の効率及び共存を高めることができる。TDD SPチャネルアクセスの下では、ノードが感知せずにチャネルにアクセスできるので、他のノードにTDDチャネル使用を認識させることでTDD SPチャネルとの共存の可能性を高めることができる。
7.1.TDD SP割り当て及び方向性のブロードキャスト
TDDスケジュール(TDD Schedule)要素は、TDD SP内のTDDスロットに対するDMG STAのアクセス割り当てに関する情報を含む。この要素は、割り当てられたTDD-SP期間内でいつ送信を行って受信を期待すべきかについてSTAに通知するために使用される。
として例示するビットマップ及びアクセスタイプスケジュールフィールドのサイズは、TDDスロット構造要素内のTDD間隔サブフィールド当たりのTDDスロット数の値Mと、ビットマップサブフィールド内のTDD間隔数の値Qとの関数である。なお、この実施形態例では、各スロットがタイプ又はスケジュールを示すために2ビットを使用しているため、ビット単位でのサイズは2×Q×Mに等しくなり、これをオクテットに変換するために8で除算することによって
になると理解されたい。このフィールドのサイズを整数にするためにパディングが必要な場合には、「未割り当て」タイプのTDDスロットが使用される。ビットマップ及びアクセスタイプスケジュールフィールドが定めるTDDスロットは、TDDスロットスケジュール期間(TDD Slot Schedule Duration)サブフィールド値が示す期間にわたって繰り返される。
8.1.TDD SPアクセスの未割り当てスロットのブロードキャスト
STAは、未割り当てスロットを全方向にブロードキャストする。未割り当てスロットを示すために新たな割り当てIDが確保される。このIDは、割り当てタイプがTDD SPである間は、例えばゼロに割り当てることができる。この情報は、予備の割り当てID(Allocation ID)を含む新たなTDDスケジュール情報要素に追加される。「未割り当て」タイプとしてマーキングされたスロットは、AP又はPCPがそのBSS内の他のどのSTAとの送信又は受信にもこれらのスロットをスケジュールしていない旨の指標である。STAは、発見(Discovery)ビットが1に設定されたビーコンフレームを通じて、或いはSTAがAP又はPCPである場合には通常のビーコンを通じてTDDスケジューリング情報を送信することができる。
本開示によれば、STAは、各方向の未割り当てスロットを含むTDDスロットスケジュール及び構造要素に一意の割り当てIDを割り当てるように構成される。
本開示によるSTAは、各方向の未割り当てスロットを含むTDDスロットスケジュール及び構造要素に一意の割り当てIDを割り当てる。STAは、未割り当てスロットを表す一意の割り当てIDを含むTDDスロットスケジュールを各方向に送信する。割り当ては、その方向の「未割り当て」タイプのスロットと、その送信方向には割り当てられておらず他の方向に割り当てられているスロットとを示す。全方向に未割り当て、及びその方向のみに未割り当てという2段階の未割り当てブロードキャストにより、改善されたスペクトル利用を可能にしながら依然として干渉を回避することができる。この実施形態では、スロットタイプを、(1)Txスロット、(2)Rxスロット、(3)その方向に未割り当て、(4)全方向に未割り当て、という4つのタイプのうちの1つとすることができる。なお、(4)全方向に未割り当てのタイプのあらゆるスロットは、(3)その方向に未割り当てのタイプでもある。しかしながら、タイプ4は、他の方向に関するさらなる情報も伝える。各方向は、その方向の未割り当てスロットを示すために異なるTDDスロットスケジュール要素を有する。少なくとも1つの実施形態では、STA及びAP/PCPの両方が、参加先のBSS内でこの情報をブロードキャストするように構成される。STAは、この割り当て情報を、発見(Discovery)ビットが1に設定されたビーコンフレームを通じて、或いは他のフレームで送信することができる。この手順では、各方向が未割り当てスロットに関する異なるTDDスロット情報を含む方向性情報が維持される。
本開示によれば、ビーコンフレームを通じてTDD SPスケジュール及び構造要素、拡張スケジュール要素及び/又は方向情報要素を受け取ったあらゆるSTAは、例えば受信方向のスペクトル割り当てに関する情報を抽出することができる。このビーコンフレームを受け取ったSTAは、この方向のチャネル使用に関する情報を抽出することができる。STAは、(1)この方向及び全方向の未割り当てスロットを処理する、(2)全方向にわたる未割り当てスロットを処理する、又は(3)この方向の未割り当てスロットのみを処理する、という行動のうちの1つを取ることができる。
方向及び割り当て情報を含むビーコンを受け取ったSTAは、特定の時間割り当てに関する潜在的干渉の存在について知らされる。通常、感知は準全方向アンテナを使用して行われるので、どの方向がこの干渉の影響を受ける恐れがあるかは分からない。潜在的干渉を検出したSTAは、潜在的干渉源の方向を特定するためにビームフォーミングをトリガすることができる。なお、この例におけるビームフォーミングの目的は、発見されたノードとのリンクの設定、或いは認証/関連付けを行うことではなく、潜在的干渉源を特定することにすぎない。このビームフォーミングは、発見されたSTAが使用しているチャネルアクセスのタイプ、TDDビームフォーミング、又は通常のビームフォーミングに基づいてトリガされる。本開示の1つの実施形態は、ビーコン又はSSWフレームと共にTRNフィールド(トレーニングフィールド)を送信することによってRxビームフォーミングを実行する。このことは、STAが他のSTAと通信する必要なく干渉方向を発見するのに役立つことができる。STAは、干渉源とのビームフォーミング後に干渉の到来方向を特定し、この方向のスペクトルへのアクセス時にこれを考慮することができる。
IEEE WLAN802.11に規定されるCCA手順を利用し、準全方向アンテナを使用してチャネルを感知するSTAは、利用したいと思っている方向の誤ったチャネル使用指示を取得することがある。チャネルが送信を行っておらず占められてもいない場合、CCAは合格とみなされる。チャネルが他の送信によって占められている場合、CCAは不合格とみなされる。STA CCAに合格した場合、チャネルは占められておらず、STAはこのチャネルに自由にアクセスできるはずである。しかしながら、STAは、感知された干渉に対して異なる方向に通信する予定であるため、CCAの不合格が誤報になることがある。
以下の概要は、本開示のいくつかの重要な要素を開示するものであるが、この概要は、本開示の重要な要素のみを説明するものとして解釈すべきではない。
提示した技術の説明した強化は、様々な無線通信局のプロトコル内に容易に実装することができる。また、無線通信局が、1又は2以上のコンピュータプロセッサ装置(例えば、CPU、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、コンピュータ対応ASICなど)、及び命令を記憶する関連するメモリ(例えば、RAM、DRAM、NVRAM、FLASH、コンピュータ可読媒体など)を含むように実装されることにより、メモリに記憶されたプログラム(命令)がプロセッサ上で実行されて、本明細書で説明した様々なプロセス法のステップを実行することが好ましいと理解されたい。
92 複数のフィールド
94 TDD-SPスケジュール済み
96 スケジュールされていないTDD-SPスロット
98a BTI
98b BTI
100 Tx
102 Rx
Claims (19)
- ネットワークにおける無線通信装置であって、
(a)指向性通信を使用して少なくとも1つの他の無線通信回路と無線で通信するように構成された無線通信回路と、
(b)無線ネットワーク上で動作するように構成された局内の、前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、
(c)前記プロセッサが実行できる命令を記憶した非一時的メモリと、
を備え、
(d)前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、
(i)前記局が時分割二重(TDD)チャネルアクセスを使用している時に、前記指向性通信の方向毎にサービス期間(SP)内の未割り当てスロットのレポートをブロードキャストし、従って送信方向の又は全送信方向にわたるスロット割り当てについて他の局に通知するステップと、
(ii)前記局が、他の局からの前記指向性通信の方向毎の前記サービス期間(SP)内の未割り当てスロットのレポートを受け取り、前記時分割二重(TDD)チャネルアクセスによってチャネルが占められていない時間及び方向を特定して、感知された通信信号が干渉脅威をもたらすかどうかを判定するステップと、
を実行すし、
(e)前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記未割り当てスロットのレポートを受け取って、可能性のある干渉が真(true)又は偽(false)のいずれであるかを判定するために別の局との受信機ビームフォーミングを実行するようにさらに構成される、
ことを特徴とする装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記局のベーシックサービスセット(BSS)内の又は該BSS外の他の局に前記未割り当てスロットのレポートをブロードキャストするステップを実行する、
請求項1に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、送信される発見シグナリング、ビーコンフレーム又は通知フレームに時分割二重サービス期間(TDD SP)の前記未割り当てスロットに関する情報を組み込むことによって前記ブロードキャストを実行する、
請求項1に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、時分割二重(TDD)スロットスケジュール内の各スロットに一意の割り当てIDを割り当てて、各方向の未割り当てスロットを示す構造要素を組み込むようにさらに構成される、
請求項1に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、全方向にわたる未割り当てスロットに関する情報を時分割二重(TDD)スケジュール要素に追加して、これに前記未割り当てスロットのマップ割り当てを識別するための一意の割り当てIDを割り当てるようにさらに構成される、
請求項1に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、全方向にわたる未割り当てスロットに関する情報を時分割二重サービス期間(TDD SP)スケジュール要素毎に追加して、これに前記未割り当てスロットのマップ割り当てを識別するための一意の割り当てIDを割り当てるようにさらに構成される、
請求項1に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、(a)前記送信方向において割り当てられていないスロット、及び(b)全送信方向にわたって割り当てられていないスロットを通信するために前記ブロードキャストを実行するようにさらに構成される、
請求項1に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、送信方向に送信される未割り当てスロットに関する情報を含むビーコン内で前記ブロードキャストを実行するように構成され、これによって前記ビーコンを受け取った他の局は、前記ネットワーク内の送信のスロット割り当て及び方向性に関する情報を取得することができる、
請求項1に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、たとえクリアチャネル評価(CCA)に合格しなかった場合でも、可能性のある干渉が偽(false)であると判定したことに応答してチャネルにアクセスするようにさらに構成される、
請求項1に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、ビーコンに添付されたビームフォーミングトレーニングフィールドを利用することによって前記ビームフォーミングを実行するように構成される、
請求項1に記載の装置。 - ネットワークにおける無線通信装置であって、
(a)指向性通信を使用して少なくとも1つの他の無線通信回路と無線で通信するように構成された無線通信回路と、
(b)無線ネットワーク上で動作するように構成された局内の、前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、
(c)前記プロセッサが実行できる命令を記憶した非一時的メモリと、
を備え、
(d)前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、
(i)前記局が時分割二重(TDD)チャネルアクセスを使用している時に、前記局のベーシックサービスセット(BSS)の内部又は外部のいずれかにおいて前記指向性通信の方向毎にサービス期間(SP)内の未割り当てスロットのレポートをブロードキャストし、従って送信方向の又は全送信方向にわたるスロット割り当てについて他の局に通知するステップを実行し、
(ii)前記ブロードキャストは、送信される発見シグナリング、ビーコンフレーム又は通知フレームに時分割二重サービス期間(TDD SP)の前記未割り当てスロットに関する情報を組み込むように構成され、前記命令は、
(iii)前記局が、他の局からの前記指向性通信の方向毎の前記サービス期間(SP)内の未割り当てスロットのレポートを受け取り、前記時分割二重(TDD)チャネルアクセスによってチャネルが占められていない時間及び方向を特定して、感知された通信信号が干渉脅威をもたらすかどうかを判定するステップと、
(iv)前記未割り当てスロットのレポートを受け取って、可能性のある干渉が真(true)又は偽(false)のいずれであるかを判定するために別の局との受信機ビームフォーミングを実行し、たとえクリアチャネル評価(CCA)に合格しなかった場合でも、可能性のある干渉が偽(false)であると判定したことに応答してチャネルにアクセスするステップと、
をさらに実行する、
ことを特徴とする装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、時分割二重(TDD)スロットスケジュール内の各スロットに一意の割り当てIDを割り当てて、各方向の未割り当てスロットを示す構造要素を組み込むようにさらに構成される、
請求項11に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、全方向にわたる未割り当てスロットに関する情報を時分割二重(TDD)スケジュール要素に追加して、これに前記未割り当てスロットのマップ割り当てを識別するための一意の割り当てIDを割り当てるようにさらに構成される、
請求項11に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、全方向にわたる未割り当てスロットに関する情報を時分割二重サービス期間(TDD SP)スケジュール要素毎に追加して、これに前記未割り当てスロットのマップ割り当てを識別するための一意の割り当てIDを割り当てるようにさらに構成される、
請求項11に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、(a)前記送信方向において割り当てられていないスロット、及び(b)全送信方向にわたって割り当てられていないスロットを通信するために前記ブロードキャストを実行するようにさらに構成される、
請求項11に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、送信方向に送信される未割り当てスロットに関する情報を含むビーコン内で前記ブロードキャストを実行するように構成され、これによって前記ビーコンを受け取った他の局は、前記ネットワーク内の送信のスロット割り当て及び方向性に関する情報を取得することができる、
請求項11に記載の装置。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、ビーコンに添付されたビームフォーミングトレーニングフィールドを利用することによって前記ビームフォーミングを実行するように構成される、
請求項11に記載の装置。 - ネットワークにおける無線通信の実行方法であって、
(a)無線用に構成された無線通信回路を実行するステップと、
(b)指向性通信を使用して少なくとも1つの他の無線通信回路と通信するように構成された無線通信回路から未割り当てスロットのレポートをブロードキャストするステップと、
を含み、
(c)前記未割り当てスロットのレポートは、前記レポートを送信する局が時分割二重(TDD)チャネルアクセスを使用している時に、前記指向性通信の方向毎にサービス期間(SP)内でブロードキャストされ、従って送信方向の又は全送信方向にわたるスロット割り当てについて他の局に通知し、前記方法は、
(d)前記局が、他の局からの前記指向性通信の方向毎の前記サービス期間(SP)内の未割り当てスロットのレポートを受け取り、前記時分割二重(TDD)チャネルアクセスによってチャネルが占められていない時間及び方向を特定して、感知された通信信号が干渉脅威をもたらすかどうかを判定するステップと、
(e)前記未割り当てスロットのレポートを受け取った時に、可能性のある干渉が真(true)又は偽(false)のいずれであるかを判定するために別の局との受信機ビームフォーミングを実行するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。 - (a)たとえクリアチャネル評価(CCA)に合格しなかった場合でも、可能性のある干渉が偽(false)であると判定したことに応答してチャネルにアクセスするステップと、
をさらに含む、請求項18に記載の方法。
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