JP7333355B2 - 無線通信システムにおけるシンボルの送信および受信 - Google Patents

Description

技術分野
本明細書に提示される実施形態は、無線通信システムにおけるパケット受信機へのシンボルの送信のための方法、パケット送信機、コンピュータプログラム、およびコンピュータプログラムプロダクトに関する。本明細書に提示される実施形態はさらに、無線通信システムにおけるパケット送信機からのシンボルの受信のための方法、パケット受信機、コンピュータプログラム、およびコンピュータプログラムプロダクトに関する。

背景
産業用通信システムは、典型的には、リアルタイムでの制約を伴う緊急を要するメッセージ（たとえば、障害発生時に人々および機器に被害が及ぶのを防ぐために迅速に処理されなければならない緊急コマンド）を配信することが必要とされている。これらのメッセージに加えて、同じ通信ネットワークは、典型的には、たとえばファームウェア更新、システム監視または診断のために、緊急性のないトラフィックも処理することが要求される。緊急を要するメッセージは通常短く、非常に速やかに送信することができるが、緊急性のないメッセージはかなり長く、長時間にわたって通信チャネルを占有する可能性がある。結果として、産業用通信ネットワークにおいて、さまざまな優先順位をメッセージに割当てるとともに当該優先順位に応じてこれらメッセージを処理するためのメカニズムが必要とされている。

この理由から、現在の通信ネットワーク規格は、パケット送信機とパケット受信機との間でパケットをやり取りするためのさまざまな優先順位レベルをサポートしている。パケット優先順位を実現する一例がＩＥＥＥ８０２．１１拡張分散調整機能（Enhanced Distribution Coordination Function：ＥＤＣＦ）によって表されている。これに従い、さまざまなトラフィックフローが同時に無線通信チャネルへのアクセスを要求しているときに優先順位が実現される。これによりパケット送信機のキュー内で衝突が起こった場合、その競合状態は、より優先順位の高いパケットが常に最初に送信されることによって解決される。同様のシステムが、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標：ＨＡＲＴは「Highway Addressable Remote Transducer（ハイウェイアドレス可能遠隔トランスデューサ）」の略称）およびＷＩＡ－ＰＡ（Wireless networks for Industrial Automation-Process Automation（産業用自動プロセス自動化のための無線ネットワーク）の略称）などの産業用無線規格においても用いられている。

優先順位に関して区別をするための別のメカニズムは、各送信の完了後の待ち時間として定義されるフレーム間隔（Inter Frame Space：ＩＦＳ）を適合させるためのものであり、これは、搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式（carrier-sense multiple access with collision avoidance：ＣＳＭＡ／ＣＡ）のチャネルアクセス方式に基づいて無線ネットワーク内に必然的に存在している。したがって、優先順位方式は、より短いＩＦＳを優先順位のより高いトラフィッククラスに割当てることによって実現され得る。このようなメカニズムは、たとえば、ＷＩＡ－ＰＡにおいて用いられている。

上述のすべてのメカニズムは、さまざまなパケットに優先順位を付ける何らかの方法を提供するものであって、これにより、優先順位の高いパケットに関する全体的な待ち時間を減らすことを可能にする。しかしながら、これらのメカニズムでも共有される制限がある。一例として、パケットの送信を開始した後、パケットの送信を停止することができるメカニズムがないため、新しいパケットは、送信中のパケットよりも優先順位が高いものであっても、現在のパケットの送信が終了するのを待たなければならない。より優先順位の低い送信中のパケットが優先順位のより高いパケットに比べて長い場合、待ち時間の大幅な質低下が予想され得る。

有線の産業用ネットワークにおいて、この問題を克服するための一方法は、プリエンプション戦略を実現することである。この文脈におけるプリエンプションとは、より優先順位の高いパケットを優先して、優先順位の低いパケットの送信を中断できることを意味している。このような一例が文献ＵＳ７，５５８，２６９Ｂ２に開示されており、これによれば、パケット送信機において、プリエンプションビットがインターネットプロトコル（Internet protocol：ＩＰ）パケットのヘッダに挿入されると、現在のパケットが停止中であることと、より優先順位の高い新しいパケットの送信が直ちに開始されることとがパケット受信機に通知される。

しかしながら、無線ネットワーク、特に無線の産業用通信システムのための同様のメカニズムは存在しない。それにも関わらず、このような機能は、さまざまな優先順位を有する複数のパケットの送信をサポートする無線通信システム、たとえば電力システムの自動化のために用いられるシステムなど、において必要とされている。

したがって、さまざまな優先順位を有する複数のパケットの送信および受信のためのメカニズムの改善が依然として必要とされている。

ＵＳ７，５５８，２６９Ｂ２

概要
本明細書における実施形態の目的は、上述の問題を引起すことなく、または少なくとも上述の問題を緩和もしくは軽減しつつ、さまざまな優先順位を有する物理層ＰＤＵのシンボルの効率的な送信および受信を可能にすることである。

第１の局面に従うと、物理層ＰＤＵの送信を準備するための方法が提供される。当該方法はパケット送信機によって実行される。当該方法は、パケット送信機からパケット受信機に送信中のシンボルの第１のストリームよりも高い優先順位を有するシンボルの第２のストリームを送信する必要があることを検出するステップを含む。当該方法は、シンボルの第１のストリームがプリエンプションされているパケットを示す専用タグを、シンボルの第１のストリームのうち最新の送信済みシンボルの後に挿入するステップを含む。当該方法は、パケット受信機にシンボルの第２のストリームを送信するために、専用タグの後にシンボルの第２のストリームのうち複数のシンボルを挿入するステップを含む。

第２の局面に従うと、ＰＤＵの送信を準備するためのパケット送信機が提供される。パケット送信機は処理回路を備える。処理回路は、パケット送信機に、パケット送信機からパケット受信機に送信中のシンボルの第１のストリームよりも高い優先順位を有するシンボルの第２のストリームを送信する必要があることを検出させるように構成される。処理回路は、パケット送信機に、シンボルの第１のストリームがプリエンプションされているパケットを示す専用タグを、シンボルの第１のストリームのうち最新の送信済みシンボルの後に挿入させるように構成されている。処理回路は、パケット受信機にシンボルの第２のストリームを送信するために、パケット送信機に、専用タグの後にシンボルの第２のストリームのうち複数のシンボルを挿入させるように構成されている。

第３の局面に従うと、ＰＤＵの送信を準備するためのパケット送信機が提供される。パケット送信機は、パケット送信機からパケット受信機に送信中のシンボルの第１のストリームよりも高い優先順位を有するシンボルの第２のストリームを送信する必要があることを検出するように構成された検出モジュールを備える。パケット送信機は、シンボルの第１のストリームがプリエンプションされているパケットを示す専用タグを、シンボルの第１のストリームのうち最新の送信済みシンボルの後に挿入するように構成された挿入モジュールを備える。パケット送信機は、パケット受信機にシンボルの第２のストリームを送信するために、専用タグの後にシンボルの第２のストリームのうち複数のシンボルを挿入するように構成された挿入モジュールを備える。

第４の局面に従うと、無線通信システムにおけるパケット受信機へのシンボルの送信のためのコンピュータプログラムが提供される。コンピュータプログラムは、パケット送信機の処理回路上で実行されると、パケット送信機に第１の局面に従った方法を実行させるコンピュータプログラムコードを含む。

第５の局面に従うと、物理層ＰＤＵの受信のための方法が提供される。当該方法は、パケット受信機によって実行される。当該方法は、複数のシンボルにフラグメント化されているシンボルの第１のストリームを受信するステップを含む。当該方法は、シンボルの第１のストリームがプリエンプションされているパケットを示す専用タグを、シンボルの第１のストリームのうち最新の受信済みシンボルの後に受信するステップを含む。

第６の局面に従うと、物理層ＰＤＵの受信のためのパケット受信機が提供される。パケット受信機は処理回路を備える。処理回路は、パケット受信機に、複数のシンボルにフラグメント化されているシンボルの第１のストリームを受信させるように構成されている。処理回路は、パケット受信機に、シンボルの第１のストリームがプリエンプションされているパケットを示す専用タグを、シンボルの第１のストリームのうち最新の受信済みシンボルの後に受信させるよう構成されている。

第７の局面に従うと、物理層ＰＤＵの受信のためのパケット受信機が提供される。パケット受信機は、複数のシンボルにフラグメント化されているシンボルの第１のストリームを受信するように構成された受信モジュールを備える。パケット受信機は、シンボルの第１のストリームがプリエンプションされているパケットを示す専用タグを、シンボルの第１のストリームのうち最新の受信済みシンボルの後に受信するように構成された受信モジュールを備える。

第８の局面に従うと、物理層ＰＤＵの受信のためのコンピュータプログラムが提供される。コンピュータプログラムは、パケット受信機の処理回路上で実行されると、パケット受信機に第５の局面に従った方法を実行させるコンピュータプログラムコードを含む。

第９の局面に従うと、第４の局面および第８の局面のうちの少なくとも１つに従ったコンピュータプログラムと、当該コンピュータプログラムが格納されているコンピュータ可読記憶媒体とを含むコンピュータプログラムプロダクトが提供される。コンピュータ可読記憶媒体は非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であり得る。

有利には、これらの方法、これらのパケット送信機、これらのパケット受信機、これらのコンピュータプログラム、およびこのコンピュータプログラムプロダクトは、さまざまな優先順位を有する物理層ＰＤＵのシンボルの効率的な送信および受信を可能にする。

有利には、これらの方法、これらのパケット送信機、これらのパケット受信機、これらのコンピュータプログラム、およびこのコンピュータプログラムプロダクトには、上述の問題または少なくとも上述の問題が生じない。

有利には、現在の物理層ＰＤＵの送信が終了するのを待つのではなく、現在のシンボルの送信が完了した直後に、優先順位のより高い物理層ＰＤＵの送信を開始させてもよい。

有利には、待ち時間は、最長で数百マイクロ秒またはさらには数ミリ秒かかる可能性のある物理層ＰＤＵ全体の送信が終了するのを待つという標準的なアプローチと比べて大幅に短縮される。

記載される実施形態の他の目的、特徴および利点が、以下の詳細な開示、添付の従属請求項および添付の図面から明らかになるだろう。

概して、添付の特許請求の範囲で使用されるすべての用語は、本明細書中で特に明示的に定義されない限り、当該技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈されるべきである。「或る／１つの／その要素、装置、構成要素、手段、モジュール、動作など」と言及する場合、それらはすべて、特に明記されない限り、その要素、装置、構成要素、手段、モジュール、動作などのうちの少なくとも１つの例を指すものとして広義に解釈されるべきである。本明細書に開示されるいずれの方法の動作も、明示的に記載されない限り、開示されるとおりの順序で実行されなくてもよい。

図面の簡単な説明
ここで、添付の図面を参照して、本発明の概念を例として説明する。

実施形態に従った無線通信システムを示す概略図である。 従来技術に従った２つの物理層ＰＤＵのシンボルの送信を示す概略図である。 一実施形態に従ったプリエンプションを用いた２つの物理層ＰＤＵのシンボルの送信を示す概略図である。 実施形態に従った方法を示すフローチャートである。 実施形態に従った方法を示すフローチャートである。 実施形態に従った方法を示すフローチャートである。 実施形態に従った方法を示すフローチャートである。 実施形態に従ったパケット送信機におけるバッファ処理を示す概略図である。 実施形態に従ったパケット送信機におけるバッファ処理を示す概略図である。 一実施形態に従ったパケット送信機の機能ユニットを示す概略図である。 一実施形態に従ったパケット受信機の機能ユニットを示す概略図である。 一実施形態に従ったコンピュータ可読手段を備えるコンピュータプログラムプロダクトの一例を示す図である。

詳細な説明
本発明の概念は、本発明の概念を含む特定の実施形態が示されている添付の図面を参照して以下においてより十分に説明されるだろう。しかしながら、本発明の概念は、多くの異なる形態で具現化され得るものであって、本明細書に記載される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全かつ完璧であるとともに本発明の概念の範囲を当業者に十分に伝えるように、例として提供されるものである。説明全体を通して、同様の番号は同様の要素を指している。破線によって示される動作または特徴はいずれも、任意なものと見なされるべきである。

図１は、本明細書に提示される実施形態が適用可能である無線通信システム１００を示す概略図である。いくつかの実施形態においては、無線通信システム１００は無線の産業用通信システムである。無線通信システム１００は、パケット送信機（Ｔｘ）１２０およびパケット受信機（Ｒｘ）１３０を備える。パケット送信機１２０およびパケット受信機１３０は、参照符号１１０で示されるように、無線チャネルなどの無線通信チャネルを介して互いに通信するように構成されている。以下においては、一般性を損なうことなく、パケット送信機１２０が物理層ＰＤＵをパケット受信機１３０に送信するものと想定する。いくつかの例においては、パケット送信機１２０およびパケット受信機１３０の各々は、無線通信システム１００におけるセンサ、ゲートウェイ、ブレーカ、プロテクタ、またはこれらのいずれかの組合せの一部であるか、これらと一体化されるか、またはこれらと並置される。

上述したように、典型的な無線通信システム１００においては、物理層ＰＤＵの送信が開始されるとプリエンプションは起こらない。図２は、２００において、シンボルの２つのストリーム２１０、２２０を概略的に示しており、ストリームの各々は、送信中である１つの物理層ＰＤＵを表わしており、シンボルの２つのストリーム２１０、２２０がプリアンブル２３０によって分離されている。したがって、図２に示されるように、通信チャネルがビジーである間、より優先順位の高い物理層ＰＤＵがパケット送信機１２０の送信キューに入る場合、パケット送信機１２０は、より優先順位の高い第２の物理層ＰＤＵのシンボルの送信を開始する前に、進行中の（すなわち、第１の物理層ＰＤＵのすべてのシンボルの）送信の完了を待たなければならない。

本明細書で開示される実施形態は、より優先順位の高い物理層ＰＤＵの待ち時間を減らすことを可能にするとともに、特に、待ち時間が少なく信頼性の高い産業用無線通信システム１００を対象としたカスタマイズされた物理（physical：ＰＨＹ）層に依存している。

データのビットストリームが不連続番号の直交周波数分割多重（orthogonal frequency-division multiplexing：ＯＦＤＭ）シンボルに符号化される際に適用されるＯＦＤＭ変調を、以下、具体例として使用することとする。しかしながら、当業者が理解するように、本明細書に開示される実施形態は、ＯＦＤＭを考慮しない無線通信システム１００にも適用可能である。実際には、ほとんどの無線通信システム１００においては、物理層ＰＤＵはＰＨＹ層において時間領域内の複数の連続するシンボルに分割されている。これらのシンボルの形状および長さは異なっている。

このように、本明細書に開示される実施形態は、無線通信システム１００におけるパケット送信機１２０からのシンボルの送信およびシンボルの受信を準備するためのメカニズムに関する。このようなメカニズムを得るために、パケット送信機１２０と、パケット送信機１２０によって実行される方法と、パケット送信機１２０の処理回路上で実行されるとパケット送信機１２０に当該方法を実行させるコードをたとえばコンピュータプログラムの形態で含むコンピュータプログラムプロダクトとが提供される。このようなメカニズムを得るために、パケット受信器１３０と、パケット受信器１３０によって実行される方法と、パケット受信器１３０の処理回路上で実行されるとパケット受信器１３０に当該方法を実行させるコードをたとえばコンピュータプログラムの形態で含むコンピュータプログラムプロダクトとがさらに提供される。

本明細書に開示される実施形態は、プリエンプションのためにＰＨＹ層において物理層ＰＤＵをシンボルにフラグメント化することに基づいている。次いで、パケット送信機１２０は、現在の物理層ＰＤＵのシンボルの送信が終了するのを待つのではなく、現在の物理層ＰＤＵの現在のシンボルの送信が完了した直後に、より優先順位の高い物理層ＰＤＵのシンボルの送信を開始するように構成されている。ＯＦＤＭシンボルなどの単一シンボルの送信時間は一般的に非常に短く、その範囲は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇでは４μｓから、カスタマイズされたシステムではさらにより短い時間となっている。したがって、待ち時間は、最長で数百マイクロ秒、またはさらには数ミリ秒かかる可能性のある物理層ＰＤＵ全体の送信を待つという従来のアプローチと比べて著しく短縮される。

複数のシンボルの物理層ＰＤＵを、プリエンプトされ得る１つの単数シンボルを有する複数の物理層ＰＤＵにフラグメント化する際に起こり得る１つの問題は、各々のシンボルがヘッダ情報を含まない可能性があることである。これは、パケット受信機１３０が異なる物理層ＰＤＵに属する複数のシンボルを区別できないので、パケット受信機１３０が物理層ＰＤＵの復号を成功させるために、物理層ＰＤＵの全シンボルが連続ストリームとして受信されなければならないことを意味している。

したがって、提案される発明概念によれば、以下において専用タグと称される特別なプリアンブルは、より優先順位の低い物理層ＰＤＵの送信がより優先順位の高い物理層ＰＤＵによってプリエンプトされるたびに、パケット送信機１２０によって挿入される。このようなプリエンプトされた送信ストリームの一例を図３に示す。図３は３００において、シンボルに関して、シンボルの２つのシーケンスを概略的に示す。各シーケンスが、送信中の１つの物理層ＰＤＵを表わしている。プリアンブル２３０の後、シンボルの第１のストリームの第１の部分２１０ａが送信され、次いで、専用タグ２４０が（たとえば、１つ以上のシンボルの形態で）送信され、次いで、シンボルの第２のストリーム２２０が送信され、次いで、シンボルの第１のストリームの第２の部分２１０ｂにおいて、第１のストリームの残りのシンボルが送信される。パケット受信機１３０は、このような専用タグを検出すると、プリエンプション中であることを理解し、受信中のシンボルのストリームの処理を一時停止し、新たなストリームのシンボルの処理を開始する。

ここで図４を参照すると、一実施形態に従ったパケット送信機１２０によって実行される、シンボルの送信を準備するための方法が示されている。

シンボルの第１のストリームよりも優先順位の高いシンボルの第２のストリームを送信する必要がある場合、パケット送信機１２０がシンボルの第１のストリームを送信するものと想定する。第１の例に従うと、シンボルの第２のストリームは、無線通信システム１００における制御機能に関係しているのに対して、シンボルの第１のストリームは、無線通信システム１００において捕捉されるセンサデータに関係している。第２の例に従うと、シンボルの第２のストリームは、無線通信システム１００におけるアラームイベントに関係しているのに対して、シンボルの第１のストリームは、無線通信システム１００における制御機能または無線通信システム１００において捕捉されるセンサデータに関係している。シンボルの各ストリームは、パケット送信機１２０からパケット受信機１３０に送信される１つ以上のそれぞれ対応する物理層ＰＤＵに属する可能性がある。したがって、いくつかの実施形態においては、シンボルの各ストリームはそれぞれ対応する物理層ＰＤＵの一部をなしている。特に、パケット送信機１２０は、アクションＳ１０２を実行するように構成される。

Ｓ１０２：パケット送信機１２０は、シンボルの第２のストリームをパケット受信機１３０に送信する必要があることを検出する。シンボルの第２のストリームは、パケット送信機１２０からパケット受信機１３０に送信中のシンボルの第１のストリームよりも高い優先順位を有する。

無線通信システム１００の物理層におけるシンボルからシンボルへのフラグメント化は、プリエンプションを実現するために用いられる。上述したように、いくつかの例においては、シンボルはＯＦＤＭシンボルである。専用タグは、このようなプリエンプションが行われていることをパケット受信機１３０に通知するために、シンボル送信機によって挿入される。上述したように、いくつかの例においては、専用タグは特別なプリアンブルである。いくつかの非限定的な例においては、専用タグは、パケット送信機１２０およびパケット受信機１３０の両方によって専用タグとして認識される複数ビットの特定のシーケンス（すなわち、特定のビットパターンを有する複数ビットのシーケンス）で構成される。このため、特別なプリアンブルは、このような複数ビットの特定のシーケンスで構成され得る。特に、パケット送信機１２０は、アクションＳ１０４を実行するように構成される。

Ｓ１０４：パケット送信機１２０は専用タグを挿入する。いくつかの例においては、専用タグは、シンボルの第１のストリームのうち最新の送信済みシンボルの後にシンボルのストリームに配置されるように挿入される。専用タグは、シンボルの第１のストリームがプリエンプションされていることを示す。したがって、専用タグは、シンボルの第１のストリームがプリエンプションされていることをパケット受信機１３０に通知する。

次いで、優先されたシンボルのストリームのうち複数のシンボルが挿入される。特に、パケット送信機１２０はアクションＳ１０６を実行するように構成される。

Ｓ１０６：パケット送信機１２０は、パケット受信機１３０にシンボルの第２のストリーム２２０を送信するために専用タグ２４０の後にシンボルの第２のストリーム２２０のうち複数のシンボルを挿入する。

ここで、パケット送信機１２０によって実行される、無線通信システム１００におけるパケット受信機１３０へのシンボルの送信のさらなる詳細に関する実施形態を開示する。

いくつかの局面においては、シンボルの第２のストリーム２２０が送信される。特に、一実施形態に従うと、パケット送信機１２０は、以下を実行するように構成される（オプションのアクションＳ１０６）。

Ｓ１０８：パケット送信機１２０は、シンボルの第２のストリーム２２０をパケット受信機１３０に向けて送信する。

いくつかの局面においては、送信する必要のあるシンボルの第１のストリーム２１０，２１０ａ，２１０ｂのより多くのシンボルが存在する。したがって、一実施形態に従うと、シンボルの第１のストリーム２１０，２１０ａ，２１０ｂの残りのシンボルはいずれも、シンボルの第２のストリーム２２０の後に挿入（および送信）される。

シンボルの第１のストリームのうち最後のシンボルの終端にマーク付けするためのさまざまな方法があり得る。一実施形態に従うと、シンボルの第２のストリームのうち予め定められた数のシンボルが専用タグの後に挿入される。パケット送信機１２０およびパケット受信機１３０はともにこの予め定められた数を認識している。いくつかの例においては、予め定められた数の値は固定されている。他の例においては、予め定められた数の値は、パケット送信機１２０からパケット受信機１３０に事前に（または、少なくともシンボルの第２のストリームのうち複数シンボルの送信の開始時に）通信される。他の局面においては、第２の専用タグは、シンボルの第２のストリームのうち最後のシンボルの後に挿入される。この第２の専用タグを検出すると、パケット受信機１３０は、次のシンボルがシンボルの第１のストリームに属していることを知る。

パケット送信機１２０に関するさらなる局面、例および実施形態を以下に開示する。
ここで図５を参照すると、一実施形態に従ったパケット受信機１３０によって実行される、無線通信システム１００におけるパケット送信機１２０からのシンボルの受信のための方法が示される。

上述したように、シンボルの第１のストリームよりも優先順位の高いシンボルの第２のストリームを送信する必要がある場合、パケット送信機１２０がシンボルの第１のストリームを送信するものと想定する。この場合、さらに、パケット受信機１３０がこのシンボルの第１のストリームを受信するものと想定する。したがって、パケット受信機１３０は、アクションＳ２０２、Ｓ２０４を実行するように構成される。

Ｓ２０２：パケット受信機１３０はシンボルの第１のストリームを受信する。上述したように、シンボルの第１のストリームはシンボルにフラグメント化される。

Ｓ２０４：パケット受信機１３０は、シンボルの第１のストリームのうち最新の受信済みシンボルの後に専用タグ２４０を受信する。専用タグは、シンボルの第１のストリームがプリエンプションされていることを示す。このため、専用タグは、シンボルの第１のストリームがプリエンプションされていることをパケット受信機１３０に通知する。

パケット受信機１３０によって実行される、無線通信システム１００におけるパケット送信機１２０からのシンボルの受信についてのさらなる詳細に関する実施形態をここで開示する。

いくつかの局面においては、パケット受信機１３０は、専用タグの後に、シンボルの第２のストリームのうち複数のシンボルを受信する。特に、一実施形態に従うと、パケット受信機１３０は、以下の（オプションの）アクションＳ２０６を実行するように構成される。

Ｓ２０６：パケット受信機１３０は、専用タグ２４０の後に、シンボルの第２のストリーム２２０のうち複数のシンボルを受信する。上述したように、シンボルの第２のストリームはシンボルにフラグメント化される。

いくつかの局面においては、パケット受信機１３０は、最後に、シンボルの第１のストリームのうち残りのシンボルをいずれも受信する。このため、一実施形態に従うと、シンボルの第１のストリーム２１０，２１０ａ，２１０ｂのうち残りのシンボルはいずれも、シンボルの第２のストリーム２２０のうち複数のシンボルの後にパケット受信機１３０によって受信される。

上述したように、シンボルの第１のストリームのうち最後のシンボルの終端にマーク付けするためのさまざまな方法があり得る。一実施形態に従うと、シンボルの第２のストリームのうち予め定められた数のシンボルが専用タグの後に受信される。パケット送信機１２０およびパケット受信機１３０はともに、この予め定められた数を認識している。上述したように、他の局面においては、第２の専用タグは、シンボルの第２のストリームのうち最後のシンボルの後に挿入される。この第２の専用タグを検出すると、パケット受信機１３０は、次のシンボルがシンボルの第１のストリームに属していることを知る。

次に、パケット送信機１２０およびパケット受信機１３０に関するさらに他の局面、例および実施形態について説明する。

パケット受信機１３０は、各々の物理層ＰＤＵにおける受信中の専用タグに関するシンボルのストリームを連続的にスキャンし得る。一実施形態に従うと、このような専用タグが検出されると、図６のフローチャートに従った処理が実行される。

Ｓ３０１：パケット受信機１３０がプリアンブルを検出する。
Ｓ３０２：パケット受信機１３０は、別の物理層ＰＤＵに属する（上記にてシンボルの第１のストリームと称される）シンボルのストリームが処理中であるかどうかをチェックする。処理中である場合、アクションＳ３０３に進み、処理中でない場合、アクションＳ３０４に進む。

Ｓ３０３：パケット受信機１３０は、専用タグの後にシンボルのための通常の物理層ＰＤＵ処理を開始する。

Ｓ３０４：パケット受信機１３０は、検出されたプリアンブルが上述の専用タグであるかどうかをチェックする。専用タグである場合、アクションＳ３０５に進み、専用タグでない場合、アクションＳ３０６に進む。

Ｓ３０５：パケット受信機１３０がスケジューリングのエラーを信号で伝え、実施中の物理層ＰＤＵ処理が中断される。

Ｓ３０６：パケット受信機１３０が、ＲＡＭにおけるアドレスを処理するパケット受信機１３０内の機能ブロックに「ＰＤＵ中断」信号を送信し、その結果、優先順位の高い新しいシンボルのストリームが、処理中のシンボルのストリームとは異なるアドレス空間を占有することが可能となる。

Ｓ３０７：専用タグの後のシンボルが処理され、新しいアドレス空間に格納される。
Ｓ３０８：優先順位の高いシンボルのストリームのうち全シンボルが処理されると、「中断完了」信号がアドレス処理ブロックに送られて、元の優先順位の低いシンボルのストリームの処理が再開される。

ＰＤＵが処理された後、シンボルのデータコンテンツが、ハードウェアおよびソフトウェアの両方によってアクセス可能なＲＡＭに書込まれる。優先順位の低いシンボルのストリームのデータと優先順位の高いシンボルのストリームのデータとを区別するために、これら２つのストリームのデータがＲＡＭ内の異なるアドレスに書込まれる。これは、アドレス処理ブロックに「ＰＤＵ中断」信号および「中断完了」信号を送ることによって対処され得る。しかしながら、物理層ＰＤＵの処理が開始されると、入来するシンボルがすべて、データとして解釈されることとなる。したがって、上述の専用タグは、その処理が「ＰＤＵ中断」信号の送信前に始まっているので、依然として、優先順位の低い物理層ＰＤＵについてのデータとして解釈されることとなるだろう。この問題を解決するために、図７のフローチャートに示されるように、「ＰＤＵ中断」信号が受信される（Ｓ４０１）と、アドレス処理ブロックは、まず、ポインタを１シンボル分だけ戻して専用タグを破棄し（Ｓ４０２）、現在のアドレスポインタを記憶し（Ｓ４０３）、アドレスポインタを次のＰＤＵの先頭に移動させ（Ｓ４０４）、「中断完了」信号が検出されるまでアドレスポインタをインクリメントし、アドレスポインタを記憶位置に戻す（Ｓ４０５）。

アドレス中断プロセスは、パケット受信機１３０がさまざまなシンボルのストリームを切替えること、および、部分的に復号された物理層ＰＤＵに関する情報を記憶することを可能にする。ソフトウェア層は、物理層ＰＤＵが完全に復号されるまでこの挙動について通知されないので、シンボルレベルのフラグメント化またはプリエンプションメカニズムを認識する必要はない。

シンボルの第１のストリームは、物理層自体において、または物理層よりも上位のプロトコル層においてプリエンプションされる可能性がある。これに関連する局面をここで、図８および図９を参照して開示する。

プリエンプションメカニズムは物理層（すなわちプロトコル層１）において実装されており、ここで、ベースバンドは、上位層（すなわち、プロトコル層１よりも上位のプロトコル層：以下、仮想層と記載する）における入力バッファから入来するバイトのストリームからシンボルを生成する。この代替例のパケット送信機１２０が図８に概略的に示されている。この代替例は、パケット送信機１２０が、２つの入力バッファ１２７ａ、１２７ｂに接続された２つのベースバンドモジュール１２８ａ、１２８ｂを有することを必要とする。一方は、優先順位の高いバイトのストリーム２６０のためのものであり、もう一方は、優先順位の低いバイトのストリーム２６０のためのものであり、セレクタ１２９ａはアンテナに接続されている。この場合、セレクタは、プリエンプションが必要なときに２つのベースバンドモジュールを切替えるように構成されている。優先順位の低いシンボルのストリーム２１０よりも優先される優先順位の高いシンボルのストリーム２２０のうち第１のシンボルは、プリエンプションが進行中であることを認識するためにパケット受信機１３０によって必要とされる専用タグ２４０である。

代替的には、プリエンプションは、仮想層において直接実現される。したがって、いくつかの実施形態においては、パケットはバイトレベルでフラグメント化される。この代替例についてのパケット送信機１２０は、図９に概略的に示されている。セレクタ１２９ｂは、優先順位の低いバッファ１２７ａから入来するバイトのストリーム２７０から、優先順位の高いバッファ１２７ｂから入来するバイトのストリーム２８０に切替えるように構成されている。このため、この代替例に従うと、１つのベースバンドモジュール１２８ａだけが必要となる。プリエンプション中であることをパケット受信機１３０に認識させるために、優先順位の高いバイトのストリーム２８０の先頭に専用タグ２９０が挿入される。この代替例では、ハードウェアリソースの使用頻度の低下（たとえば、ベースバンドモジュールを１つだけ）と、（典型的にはバイトがシンボルよりも短いので）プリエンプション時間の短縮とが可能となり得る。

図１０は、いくつかの機能ユニットに関して、一実施形態に従ったパケット送信機１２０の構成要素を概略的に示す。処理回路１２２は、たとえば記憶媒体１２６の形態で（図１２のような）コンピュータプログラムプロダクト１２１０ａに格納されたソフトウェア命令を実行することができる好適な中央処理ユニット（central processing unit：ＣＰＵ）、マルチプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor：ＤＳＰ）などのうちの１つ以上の任意の組合わせを用いて提供される。処理回路１２２はさらに、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit：ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array：ＦＰＧＡ）として提供されてもよい。

特に、処理回路１２２は、パケット送信機１２０に上述したような１セットの動作またはアクションを実行させるように構成される。たとえば、記憶媒体１２６は当該１セットの動作を格納してもよく、処理回路１２２は、記憶媒体１２６から当該１セットの動作を取出してパケット送信機１２０に当該１セットの動作を実行させるように構成されてもよい。当該１セットの動作は、実行可能な命令のセットとして提供されてもよい。このため、処理回路１２２は、これにより本明細書に開示される方法を実行するように構成される。

記憶媒体１２６はまた、たとえば、磁気メモリ、光メモリ、ソリッドステートメモリ、またはさらには遠隔搭載メモリのうちいずれか１つまたはこれらの組合わせであり得る永続的なストレージを備え得る。

パケット送信機１２０はさらに、パケット受信機１３０との通信のための通信インターフェイス１２４を含み得る。このため、通信インターフェイス１２４は、アナログ構成要素およびデジタル構成要素を備える１つ以上の送信機および受信機を含み得る。

処理回路１２２は、たとえばデータおよび制御信号を通信インターフェイス１２４および記憶媒体１２６に送ることによって、データおよびレポートを通信インターフェイス１２４から受信することによって、かつ、データおよび命令を記憶媒体１２６から取出すことによって、パケット送信機１２０の全体的動作を制御する。パケット送信機１２０の他の構成要素や関連する機能は、本明細書で提示される概念を不明瞭にしないために記載されない。

図１１は、いくつかの機能ユニットに関して、一実施形態に従ったパケット受信機１３０の構成要素を概略的に示す。処理回路１３２は、たとえば記憶媒体１３６の形態で（図１２のような）コンピュータプログラムプロダクト１２１０ｂに格納されたソフトウェア命令を実行することができる好適な中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マルチプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの１つ以上の任意の組合わせを用いて提供される。処理回路１３２はさらに、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）として提供され得る。

特に、処理回路１３２は、パケット受信器１３０に、上で開示したような１セットの動作またはアクションを実行させるように構成される。たとえば、記憶媒体１３６は当該１セットの動作を格納し得るとともに、処理回路１３２は、記憶媒体１３６から当該１セットの動作を取出してパケット受信機１３０に当該１セットの動作を実行させるように構成され得る。当該１セットの動作は実行可能な命令のセットとして提供されてもよい。したがって、処理回路１３２は、これにより、本明細書に開示される方法を実行するように構成される。

記憶媒体１３６はまた、たとえば、磁気メモリ、光メモリ、ソリッドステートメモリ、またはさらには遠隔搭載メモリのうちいずれか１つまたはこれらの組合わせであり得る永続的なストレージを備え得る。

パケット受信機１３０はさらに、パケット送信機１２０との通信のための通信インターフェイス１３４を含み得る。このため、通信インターフェイス１３４は、アナログ構成要素およびデジタル構成要素を備える１つ以上の送信機および受信機を備え得る。

処理回路１３２は、たとえば、データおよび制御信号を通信インターフェイス１３４および記憶媒体１３６に送ることによって、データおよびレポートを通信インターフェイス１３４から受信することによって、かつ、データおよび命令を記憶媒体１３６から取出すことによって、パケット受信機１３０の全体的動作を制御する。パケット受信機１３０の他の構成要素や関連する機能は、本明細書に提示されている概念を不明瞭にしないために記載しない。

図１２は、コンピュータ可読手段１２３０を備えるコンピュータプログラムプロダクト１２１０ａ、１２１０ｂの一例を示す。このコンピュータ可読手段１２３０には、コンピュータプログラム１２２０ａを格納することができ、コンピュータプログラム１２２０ａは、処理回路１２２ならびにこれに動作可能に連結されたエンティティおよびデバイス、たとえば通信インターフェイス１２４および記憶媒体１２６に、本明細書に記載する実施形態に従った方法を実行させることができる。このため、コンピュータプログラム１２２０ａおよび／またはコンピュータプログラムプロダクト１２１０ａは、本明細書で開示するようなパケット送信機１２０の任意のアクションを実行するための手段を提供し得る。このコンピュータ可読手段１２３０には、コンピュータプログラム１２２０ｂを格納することができ、コンピュータプログラム１２２０ｂは、処理回路１３２ならびにこれに動作可能に連結されたエンティティおよびデバイス、たとえば通信インターフェイス１３４および記憶媒体１３６に、本明細書に記載する実施形態に従った方法を実行させることができる。したがって、コンピュータプログラム１２２０ｂおよび／またはコンピュータプログラムプロダクト１２１０ｂは、本明細書に開示するパケット受信機１３０の任意のアクションを実行するための手段を提供し得る。

図１２の例においては、コンピュータプログラムプロダクト１２１０ａ、１２１０ｂは、コンパクトディスク（compact disc：ＣＤ）またはデジタル多用途ディスク（digital versatile disc：ＤＶＤ）またはブルーレイディスクなどの光ディスクとして示されている。コンピュータプログラムプロダクト１２１０ａ、１２１０ｂはまた、ランダムアクセスメモリ（random access memory：ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（read-only memory：ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能読取り専用メモリ（erasable programmable read-only memory：ＥＰＲＯＭ）、または、電気的消去可能なプログラム可能読取り専用メモリ（electrically erasable programmable read-only memory：ＥＥＰＲＯＭ）などのメモリとして具現化され得るとともに、より特定的にはユニバーサル・シリアル・バス（universal serial bus：ＵＳＢ）メモリなどの外部メモリまたはコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリなどのフラッシュメモリにおけるデバイスの不揮発性記憶媒体として具現化され得る。このため、コンピュータプログラム１２２０ａ、１２２０ｂは、ここでは、図示される光ディスク上のトラックとして概略的に示されており、コンピュータプログラム１２２０ａ、１２２０ｂはコンピュータプログラムプロダクト１２１０ａ、１２１０ｂに適した任意の方法で格納することができる。

いくつかの実施形態を参照しながら主に本発明の概念を説明してきた。しかしながら、当業者によって容易に理解されるように、上に開示したもの以外の他の実施形態が、添付の特許請求の範囲によって定義されるように本発明の概念の範囲内で等しく実現可能である。

Claims (18)

1. 物理層プロトコルデータユニットＰＤＵの送信を準備するための方法であって、無線通信システム（１００）においてパケット送信機（１２０）によって実行される前記方法は、
   前記パケット送信機（１２０）からパケット受信機（１３０）へ送信中のシンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）よりも優先順位の高いシンボルの第２のストリーム（２２０）を送信する必要があることを検出するステップ（Ｓ１０２）を含み、シンボルの各ストリームは対応する物理層ＰＤＵの一部であり、前記方法はさらに、
   物理層においてプリエンプションされている前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）を示す専用タグ（２４０）を、前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）のうち最新の送信済みシンボルの後に挿入するステップ（Ｓ１０４）と、
   前記パケット受信機（１３０）に前記シンボルの第２のストリーム（２２０）を送信するために、前記専用タグ（２４０）の後に前記シンボルの第２のストリーム（２２０）のうち複数のシンボルを挿入するステップ（Ｓ１０６）とを含む、方法。
2. 前記シンボルの第２のストリーム（２２０）を前記パケット受信機（１３０）に向けて送信するステップ（Ｓ１０８）をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）のうち残りのシンボルがいずれも、前記シンボルの第２のストリーム（２２０）の後に挿入される、請求項１に記載の方法。
4. 前記シンボルの第２のストリーム（２２０）のうち予め定められた数のシンボルが前記専用タグ（２４０）の後に挿入される、請求項１に記載の方法。
5. 前記パケット送信機（１２０）は、センサ、ゲートウェイ、ブレーカ、プロテクタ、またはこれらのいずれかの組合わせである、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 物理層プロトコルデータユニットＰＤＵの受信のための方法であって、無線通信システム（１００）においてパケット受信機（１３０）によって実行される前記方法は、
   シンボルにフラグメント化されているシンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）を受信するステップ（Ｓ２０２）を含み、シンボルの各ストリームは対応する物理層ＰＤＵの一部であり、前記方法はさらに、
   物理層においてプリエンプションされている前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）を示す専用タグ（２４０）を、前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）のうち最新の受信済みシンボルの後に受信するステップ（Ｓ２０４）とを含む、方法。
7. シンボルにフラグメント化されている前記シンボルの第２のストリーム（２２０）のうち複数のシンボルを、前記専用タグ（２４０）の後に受信するステップ（Ｓ２０６）をさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）のうち残りのシンボルはいずれも、前記シンボルの第２のストリーム（２２０）のうち前記複数のシンボルの後に受信される、請求項７に記載の方法。
9. 前記シンボルの第２のストリーム（２２０）のうち予め定められた数のシンボルが前記専用タグ（２４０）の後に受信される、請求項６に記載の方法。
10. 前記パケット受信機（１３０）は、センサ、ゲートウェイ、ブレーカ、プロテクタ、またはこれらのいずれかの組合わせである、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記複数のシンボルがＯＦＤＭシンボルである、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記専用タグ（２４０）が特別なプリアンブルである、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）が、前記物理層自体において、または前記物理層よりも高いプロトコル層においてプリエンプションされている、請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記無線通信システム（１００）が無線の産業用通信システム（１００）である、請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 物理層プロトコルデータユニットＰＤＵの送信を準備するための、無線通信システム（１００）におけるパケット送信機（１２０）であって、処理回路（１２２）を備え、前記処理回路は、前記パケット送信機（１２０）に、
    前記パケット送信機（１２０）からパケット受信機（１３０）への送信中であるシンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）よりも優先順位の高いシンボルの第２のストリーム（２２０）を送信する必要があることを検出させ、シンボルの各ストリームは対応する物理層ＰＤＵの一部であり、さらに、
    物理層においてプリエンプションされている前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）を示す専用タグ（２４０）を、前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）のうち最新の送信済みシンボルの後に挿入させ、
    前記パケット受信機（１３０）に前記シンボルの第２のストリーム（２２０）を送信するために、前記専用タグ（２４０）の後に前記シンボルの第２のストリーム（２２０）のうち複数のシンボルを挿入させる、パケット送信機（１２０）。
16. 物理層プロトコルデータユニットＰＤＵの受信のための、無線通信システム（１００）におけるパケット受信器（１３０）であって、処理回路（１３２）を備え、前記処理回路は、前記パケット受信器（１３０）に、
    シンボルにフラグメント化されているシンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）を受信させ、シンボルの各ストリームは対応する物理層ＰＤＵの一部であり、さらに、
    物理層においてプリエンプションされている前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）を示す専用タグ（２４０）を、前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）のうち最新の受信済みシンボルの後に受信させる、パケット受信器（１３０）。
17. 物理層プロトコルデータユニットＰＤＵの送信を準備するためのコンピュータプログラム（１２１０ａ）であって、コンピュータコードを含み、前記コンピュータコードは、無線通信システム（１００）におけるパケット送信機（１２０）の処理回路（１２２）上で実行されると、前記パケット送信機（１２０）に、
    前記パケット送信機（１２０）からパケット受信機（１３０）へ送信中のシンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）よりも優先順位の高いシンボルの第２のストリーム（２２０）を送信する必要があることを検出させ（Ｓ１０２）、シンボルの各ストリームは対応する物理層ＰＤＵの一部であり、さらに、
    物理層においてプリエンプションされている前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）を示す専用タグ（２４０）を、前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）のうち最新の送信済みシンボルの後に挿入させ（Ｓ１０４）、
    前記パケット受信機（１３０）に前記シンボルの第２のストリーム（２２０）を送信するために、前記専用タグ（２４０）の後に前記シンボルの第２のストリーム（２２０）のうち複数のシンボルを挿入させる、コンピュータプログラム（１２１０ａ）。
18. 物理層プロトコルデータユニットＰＤＵの受信のためのコンピュータプログラム（１２１０ｂ）であって、コンピュータコードを含み、前記コンピュータコードは、無線通信システム（１００）におけるパケット受信器（１３０）の処理回路（１３２）上で実行されると、前記パケット受信器（１３０）に、
    シンボルにフラグメント化されているシンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）を受信させ（Ｓ２０２）、シンボルの各ストリームは対応する物理層ＰＤＵの一部であり、さらに、
    物理層においてプリエンプションされている前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）を示す専用タグ（２４０）を、前記シンボルの第１のストリーム（２１０，２１０ａ，２１０ｂ）のうち最新の受信済みシンボルの後に受信させる（Ｓ２０３）、コンピュータプログラム（１２１０ｂ）。

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