JPH11168480A - 捕捉設備を強化した無線lan - Google Patents
捕捉設備を強化した無線lanInfo
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- JPH11168480A JPH11168480A JP25384198A JP25384198A JPH11168480A JP H11168480 A JPH11168480 A JP H11168480A JP 25384198 A JP25384198 A JP 25384198A JP 25384198 A JP25384198 A JP 25384198A JP H11168480 A JPH11168480 A JP H11168480A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W74/00—Wireless channel access, e.g. scheduled or random access
- H04W74/08—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access]
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Abstract
AN技術を提供する。 【解決手段】 受信機において、エネルギーが特定のレ
ベルより上であることが検出されたときは、プロセスは
メッセージインメッセージ(MIM)を実行する。MI
Mモードでは、キャリア検出された場合、エネルギー増
大は新しいメッセージにより引き起こされるか、あるい
は干渉する局により引き起こされる。キャリアが検出さ
れた場合、受信機は保持を開始し、最初のメッセージが
終わるとただちに新しいメッセージの受信を開始する。
キャリアが検出されない場合、受信機はキャリアを検出
するまで特定の時間待機するか、最初のメッセージの終
りまで待機し、その後、受信時は通常モードの開始に戻
る。通常モードの間、局に宛てられたものでないメッセ
ージが検出された場合、受信機は空き選択モードに入
る。
Description
アネットワーク(LAN)の分野に関し、特に、受信モ
ードにある局(無線局)の捕捉設備を強化するために強
化した保持制御機能を備えた無線LANに関するもので
ある。
2.11規格に説明されているように、衝突回避を備え
たキャリア検知多重アクセス(CSMA/CA)のよう
な受話前の通話スキームを使用した媒体アクセス制御
(MAC)に基づいている。このようなスキームによ
り、局は、特定のしきい値を越えて受信されたアクティ
ブな送信がないときに送信を開始することができる。
規格は、2、400−2、483.5MHzの工業、科
学、医療(ISM)帯域で動作するシステムのための規
格である。ISM帯域は世界中で利用可能であり、また
スペクトル拡散システムのための無許可の操作を行うこ
とができる。IEEE802.11は、アクセスポイン
トをベースとするネットワークおよび特別なネットワー
クのためのMACおよび物理レイヤ(PHY)プロトコ
ルに焦点を合せたものである。IEEE802.11
は、異なる符号化されたBPSKおよびQPSKを備え
た直接シーケンススペクトル拡散(direct sequence sp
read spectrum :DSSS)およびガウスPSKを備え
た周波数ホッピングスペクトル拡散(frequency hoppin
g spread spectrum :FHSS)、およびパルス位置変
調(PPM)を備えた赤外線などをサポートしている。
A/CAおよびビジーな媒体の状態に続くランダムなバ
ックオフ時間によって、物理的に互換性のあるレイヤプ
ロトコル間の相互運用性を許容している。さらに、AC
Kが受信されない場合において送信者により再送信がス
ケジュールされている際には、全ての有向トラヒックは
即時の肯定応答(ACKフレーム)を使用する。CSM
A/CAプロトコルは、最も発生する可能性があるポイ
ントにおいて媒体にアクセスしている多数の局の間にお
ける衝突の確率を低減するように設計されている。時間
の瞬間において衝突が発生する確率が最も高いのは、ビ
ジーな媒体に続いて媒体がフリーになった直後である。
これは、多数の局が媒体が利用可能になるのを待機して
いるためである。このため、媒体の回線争奪競合を解決
するためにランダムなバックオフ構成が使用されてい
る。基本的なCSMA/CAの媒体アクセス制御スキー
ムの挙動を図1に示した。IFSはフレーム間間隔を表
す。
は、位置に依存する受信レベル変動ないしキャリア検知
/延期しきい値に関しての限られたマージンによって、
時間がオーバラップする同チャネル送信の発生を常に防
止することができない。
カルエリアネットワーク内の局のための受信機は、共通
の無線通信チャネルを使用するとともに種々のモードの
CSMA/CA(衝突防止付きのキャリア検出多重アク
セスを採用している。通常モードでは、受信機はメッセ
ージを検知するために典型的な状態に従う。一方、プロ
セスは、エネルギーが特定レベルを越えたエネルギーの
増大が検知されたときに、プロセスはインメッセージ
(MIM)モードを実行する。MIMモードにおいて
は、キャリアが検知された場合、エネルギーの増大は新
しいメッセージにより生じる、あるいはエネルギーの増
大は妨害局により生じる。キャリアが検知された場合、
受信機は保持を行い、この結果、受信機は最初のメッセ
ージが終了するとただちに新しいメッセージの受信を開
始する。キャリアが検出されない場合、受信機はキャリ
アを検出するまで特定の時間あるいは第1のメッセージ
の終了まで待機し、その後に受信機は通常モードの開始
に戻る。通常のモードの間は、当該局に当てられたもの
ではないメッセージが受信された場合には、受信機は空
き選択モードに入る。空き選択モードでは、受信機は現
在のメッセージが終了するのと待機する。同時に、エネ
ルギーの増大が特定レベルを越えおよびキャリアが検出
されたときにはプロセスは保持を実行する。特定の時間
内にキャリアが検出されない場合、あるいはエネルギー
レベルが特定のレベルより下に減少した場合、受信機は
通常モードの開始に戻る。
ノイズおよび、符号間干渉(ISI)、隣接チャネル干
渉、および同チャネル干渉のような、異なる種類の干渉
に関する制約により特徴付けられる。ノイズ制約は、送
信機出力パワー、アンテナ利得、等方向性損失、マルチ
パスフェージングを含むパス損失、人的ノイズ、受信機
の劣化(雑音指数および機器損失)および問題となって
いる変調に対する必要とされるSNR(信号対雑音比)
のような電力バジェットパラメータに関連している。符
号間干渉は空気チャネルのインパルス応答により生じ、
また部分的には送信機および受信機回路(フィルタ処
理)内の不完全性により生じる。隣接チャネル干渉は、
フィルタ処理および変調された信号のスペクトルのよう
なチャネル整形条件に関連している。一定でない包絡線
変調において送信機電力内の非線形性による側波帯の再
生が生じる。同チャネル干渉は媒体の再利用条件に関連
している。所望および不所望の信号に関連する捕捉効果
特性は媒体の再利用に重要である。
ス損失を使用して解析される。しかしながら、セル計画
およびアクセスポイントの設置のために、レイトレーシ
ング手法はアクセスポイント間のパス損失の予測には非
常に有用である。下式は室内環境における種々のパス寝
室を例示したものである。距離により生じるパス損失に
加えて、マルチパスフェージング環境においては大規模
の変化および小規模の揺らぎが生じる。
(ダイポール−2dB)、λ=波長、dref =送信機か
らの基準距離、d=送信機と受信機の距離、γ0 =dre
f 以下(5ないし10メートルまでγ0 )の減衰指数、
γ=dref を越えた崩壊指数、NI F =j´番目のカテ
ゴリの床の数、LI F =i番目の床のカテゴリによる損
失、Nj w =j´番目のカテゴリの壁の数、Li W =j
´番目の壁のカテゴリにより損失、およびg=(線形)
の減衰率である。
方性損失を与える。1メートルに対する2.4GHzに
おけるこの損失は40dBである。3番目の項は指数パ
ス損失項であり、室内環境に対する共通の減衰指数が2
から6であり、距離当たり6dBから18dBの損失が
倍加していることを意味している。減衰指数の値は他の
項を考慮して決まる。4番目の項は壁による損失により
特徴付けされる。5番目の項は床により特徴付けされ
る。6番目の項は自由空間電播(γ=2)に対する減衰
指数に等しい減衰指数と組み合わされる0.2−0.6
bB/mにおけるこの室内損失に対する共通の値を備え
た距離に対して線形な損失を与えている。
マーケットのような典型的な室内環境に対する指数パス
損失により特徴付けされる、受信レベル対距離の変化を
示したものである。送信パワーレベルはここでは17d
Bmであり、また等方性損失(1メートルに対して)は
40dBである。
されている。セルは半径Rの六角形により示されてい
る。距離Dは干渉のために検査されているセルベースの
局の間の距離である。隣接するセルシステムは異なるチ
ャネルを使用しているときには、遠く離れているネット
ワークのセルシステムは離れたセルシステムからの干渉
が制限されている限り同じを再使用することができる。
同じチャネルの再使用が距離Dの他のセル内で許可され
ている場合、同チャネル簡約ファクタa=(D/R)が
同チャネル干渉を処理する重要なパラメータとして使用
される。
に対する最悪の干渉距離が示されている。アップリンク
とダウンリンクに対して別々のチャネルが使用されてい
る。隣接セルからの同チャネル干渉分担は常に存在して
いる。アップリンクとダウンリンクに対して別々のチャ
ネルがあることから、同チャネル干渉はすべてアップリ
ンクに依存するかすべてダウンリンクに依存するからの
いずれかである。アナログFMセルラーシステムに対し
ては、6つの隣接セルからの組み合わされた同チャネル
干渉は18dBのCSIR(同チャネルの信号対干渉
比)を越えることはない。さらに、6つの分担の総計は
同チャネル簡約ファクターa=(D/R)に基づく平均
の場合の6倍に対応していると推測される。MRE(媒
体再使用率)は単一のチャネルに対して割り当てられた
領域上のセル領域として規定される。これは、CSIR
=18dBに基づいて、以下の式を意味している。
LANとの間には顕著な差が存在している。LANでは
スループット/遅延特性、パケットエラー率、および公
平性を考慮する必要がある。加えて、LANは1つの局
が全体の「帯域」を得る場所におけるバーストタイプの
トラヒックを備えた環境に適用される。
ルポイントの数は、必要とされる公平性およびピーク負
荷でのスループット/遅延性能を保証しつつ基盤施設コ
ストを節約するためにできる限り少なくする必要があ
る。室内無線LANでは、アップリンクおよびダウンリ
ンク送信に1つのチャネルだけが使用される。この単一
のチャネル構成は、この形式のLANのパケット交換接
続特性と同様に、同チャネル干渉のシナリオがセルラー
電話システムのものとは異なることを意味している。
接シーケンススペクトル拡散)システムおよびDS/C
DMA(直接シーケンス/符号分割多重アクセス)シス
テムに基づく無線LANの間の違いは基本的なものであ
る。DS/CDMAシステムでは、異なる符号によっ
て、受信レベルが過剰に相離しない限り個々のリンク間
で十分な分離が提供される。室内無線LANにおいて
は、フレームの送信の間に存在する干渉の最大レベルは
1つの隣接セル局からの干渉により支配される。このよ
うな隣接セルの干渉は、肯定応答フレーム(ACK)の
送信において発生するように、短時間において存在する
可能性がある。IEEE802.11CSMA/CA制
御技術はACKが送信される前は個々のキャリア検出に
適用されない。
リンクに対して同じチャネルが使用されている場合にお
ける、無線LANに対する最悪ケースの干渉距離が示さ
れている。1つの干渉が支配している、最悪ケースの距
離のシナリオでは、以下のCSIR要件が与えられる。
は次のようになる。
ビットの数は問題とならないことから、最悪の干渉の存
在の期間はあまり関連性のあるものではない。データパ
ケットの送信のためには、目標のFER(フレーム誤り
率)は1Kバイトのパケットの送信の間に10-2より良
くなければならない。このFER要件は、BER(ビッ
ト誤り率)が10-3よりも良くなければならないセルラ
ー電話システムに対する要件とは対照的である。IEE
E802.11DSS受信機に対しては、ノイズに対す
る検出マージンは10-6より良いBERに対応してい
る。しかしながら、IEEE802.11DSS受信機
の捕捉効果特性はノイズに対して使用される検出マージ
ンとは対応していない。
−チップのバーカーシーケンス+1、−1、+1、+
1、−1、+1、+1、+1、−1、−1、−1に基づ
いている。このシーケンスはPN(疑似ノイズ)符号シ
ーケンスとして使用され、また符号の持続時間は11−
チップの持続時間に対応している。11−チップの拡散
は占有された帯域を大きくしている。DSSS拡散は1
MHzから11MHzの有効帯域を増大している。同時
に、11−チップの拡散はマルチパスフェージングの衝
撃を減じている。遅延拡散10nsを有し2つのアンテ
ナから1つを選択している室内チャネルでは、1MHz
のシステムに対して必要とされるフェージングマージン
は9dBであるのに対して、1%の停止に必要とされる
フェージングマージンは4dBに減じられる。
的なブロックダイヤグラムが示されている。送信機セク
ションは、符号化器、拡散機、および送信機のフロント
エンドを含んでいる。受信機セクションは、受信機のフ
ロントエンド、相関子、および検出機複合器を含んでい
る。
のスパイク波形が理想的な場合、つまりフィルタ処理に
よる劣化なしに空気チャネルに対して示されている。後
続の符号に対する出力は破線で示されている。
のスパイク波形が示されており、これは同チャネル干渉
の存在を例証している。所望の信号の寄与を持つ相関子
の出力は実線で示されており、干渉信号の寄与は破線で
示されている。最も可能性が高いケースにおいて、干渉
からのスパイク波形の寄与は所望の信号のスパイク波形
のピークの間に位置する。Xppmのクロックのドリフ
ト(つまり、所望の信号の送信機内のクロックと干渉の
送信機内のクロックの間の差)は典型的なパケット送信
時間の5msに対して5Xの時間内シフトに対応してい
る。Xは低コストの回路構成では最大数十(ppm)で
ある。このため、干渉スパイク波形のピークはパケット
送信時間の間にオーバラップするスパイク波形のピーク
を持つ時間内にシフトする。
チャネルによる劣化を示した。著しいチャネル劣化にお
ける相関子の出力は実線で、また理想的なチャネルの相
関子の出力を破線で示した。干渉レベルに関して許容さ
れたマージンおよびクロックのドリフトは遅延拡散の増
大とともに減少する。クロック回路構成に対するより厳
密な要件を課することはMRE(媒体再利用率)に有用
である。これは、フレームの完全な受領の間におけるピ
ークに対する非オーバラップの可能性が減少するからで
ある。しかしながら、最も悪い状況は肯定応答機構によ
り引き起こされる。肯定応答フレーム(ACK)の送信
のためには、個々のキャリア検知が適用されず、このた
めに強い干渉の増大する危険性が生じる。ACKが干渉
する250μsの期間の間の時間内シフトは0.25X
nsだけである。この0.25Xnsは、Xの典型的な
値(数十ppm)に対して、スパイク波形内に後続する
2つの符号ピーク間の1μsと比べて非常に小さい。
zの帯域内の12のチャネル周波数を特定している。し
かしながら、互いに干渉することなしに同時に動作する
ことができるのは幾つかの非オーバラップのチャネルだ
けである。許容されたCSIRおよびASIR(隣接チ
ャネルの信号対干渉比)は特定の受信機機器に依存して
いる。加えて、CRS(キャリア検知)機能は正しいC
SMA/CAの挙動にとって重要である。媒体のビジー
状態(MBUSY)は受信レベルがCRSしきい値を越
えたときに生じる。IEEE802.11DSSSは、
印加された送信パワーに依存するCRSしきい値に対す
る上限を説明している。17dBm(50mW)あるい
はそれより小さい送信出力に対しては、このしきい値は
−70dBmである。より高い送信パワーに対しては、
より低い(より感度のある)しきい値が適用されなけれ
ばならない。米国特許第5、553、316号(無線通
信システムにおける電力制御方法)は、送信パワーレベ
ルを決定する方法およびその関連するCRSしきい値レ
ベルが詳述されている。
越える距離に対する指数パス損失γ=3.5(10.5
dB/オクターブ)を有するシナリオに対する受信レベ
ルが示されている。CRSしきい値が−75dBmにお
いては、0および80メートルでのアクセスポイントか
らの送信は、必要とされるCSIRが10dB以下であ
るときに20メートルの距離内の局により十分に受信さ
れる。図6Aにおいて、ACKは20メートルの局から
0メートルのアクセスポイントに戻り、80メートルの
アクセスポイントにより隣接セル内の60メートルの局
への進行中の出力は妨害されない。
度の良いCRSしきい値を指数パス損失にしたがって適
用することができ、図6Aに示したのと同じ図が得られ
る。よって、同様に、指数パス損失にしたがってより小
さい感度のCRSしきい値をより小さいセルサイズに適
用することができ、図6Aに示したのと同じ形のずめい
が得られる。図6Bにおいて、2つの隣接セルの間には
10dBの壁損失がある。この場合、30メートルの局
から40メートルのアクセスポイントへのACKは20
メートルにおける局による0メートルのアクセスポイン
トからの送信の受領を妨害する。
用」と「再使用」の間の区別がもたらされる。アクティ
ブに送信している局(あるいはアクセスポイント)の回
りのすべての局(およびアクセスポイント)はDSSS
信号の受信レベルを計測する。受信レベルがCRSしき
い値を越えたときには、このような局は送信を開始する
ことができず、またパケット送信を据え置かなければな
らない。このような据え置きはセル境界には結合されな
い。図6Aを参照すれば、0および80メートルでのア
クセスポイントの回りの送信は半径20メートルでCS
IRが8dB付近のセルサイズに対して独立して開始さ
れる。アクセスポイント間のより小さい距離において
は、媒体は周波数共用される。図6Bにおいて、対称性
が妨害されており、このために0メートルのアクセスポ
イントの回りのセルの1つの端において局に対するいく
つかのエラーの危険性がある。
目標受信レベル、必要とされるCSIR、およびパス損
失条件(パス損失係数γ、マルチパスフェージング)、
パケットトラヒック(提供された負荷、パケットサイズ
の混合)、および性能基準(スループット、許容可能な
送信遅延)に依存する。
2Mbit/sのビット速度を特定している。データパ
ケットの信頼性ある送信のために許容可能なSNRおよ
びCSIR値はビット速度に依存する。SNRおよびC
SIRに関する送受信機の性能は機器および差動ないし
同期検出、チャネル整合フィルタ処理、システムのい
ず、および処理精度のような種々の信号処理機能の存在
に依存している。送受信機の機器が位相修正および周波
数オフセット補償(同期検出)およびチャネル整合フィ
ルタ処理を備えた拡張信号処理に基づくものである場
合、典型的な拡散遅延を持った室内チャネルにおいて生
じるシステム劣化は理論的なBER対SNR曲線に対し
て1−2dBにおいて近似することができる。
は、2つのタイプの捕捉効果を区別している。必要とさ
れるCSIRはどの信号、つまり所望の信号あるいは干
渉する信号が最初に到達するかに依存している。所望の
送信の間に干渉する信号が到達する場合に対しては2か
ら3dB捕捉比(ないしCSIR)が実行可能である。
所望の信号が干渉する信号の後に到達する場合、受信機
のリトレーンを十分にさせるためにはより高い捕捉率が
必要とされる。
に示したように、17dBmの送信パワーレベルおよび
−75dBmのCRSしきい値の組み合わせが、必要と
されるCSIRが10dBあるいはこれより良好(つま
り、よりローバスト)である20メートルまでの距離に
おいて、CSIRが6dBあるいはこれより良好である
24メートルまでの距離において、および理想的な捕捉
特性(CRIR=0dB)に対する30メートルまでの
距離において、信頼性のある動作をもたらす。図5Bを
一時的に参照して、所望の信号の後続するスパイク波形
のピーク間であるスパイク波形を生成する干渉波の到達
は、この干渉信号の強度が必要とされるCSIRに合致
する限りにおいて所望の信号の受領を害することはな
い。送受信機のデザインは所望の信号のスパイク波形の
追跡に関しては同チャネル干渉に対する堅牢性に対して
随意的に最適化される。このような堅牢性は短い持続期
間を有し個々のCRS機能を持たないするACKの送信
による干渉に関して好ましい。理論的には、より後に到
達する干渉波はより強力である。
びQPSKを特定している。加えて、符号当たりより多
くのビットを符号化することにりより高いビット速度を
提供するM−PSKおよびQAMスキームを備えた専有
モードを適用することができる。このような変調スキー
ムに対する送受信機の機器は理論的な曲線が示すよりも
数dB悪いSNR性能図を生じる。DSSSの特質によ
り、これらのより高いビット速度は図6A−6Bに関連
して上記した同チャネル干渉のシナリオにおける良好な
捕捉効果特性を提供する。個々のアップリンクおよびダ
ウンリンクの信頼性に基づく自動速度選択スキームは随
意的に適用することができる。基本的な速度適用のスキ
ームの一例は、非確認のパケット送信の後、速度が逆に
落ち、また特定の数(例えば、10)の後続する正しく
肯定応答されたパケット送信の後に、ビット速度が増大
することである。
部分における局への送信は隣接セルからの同チャネル干
渉を最も受けやすい。図6Aのような指数曲線に完全に
対応するパス損失に対しては、適用されたCRSしきい
値は特定のCSIRが予測された密閉領域を生じる。実
際には、マルチパスフェージングの存在および固い壁が
理想的な場合の曲線を乱す。
きい値を越えて受信しないときには、これらは同時に送
信することが許容される。この場合、適用されるビット
速度に依存した必要とされるCSIRは非常に関連して
いる。種々のCSIR状況の発生は隣接セル内のネット
ワーク負荷に依存している。捕捉効果の堅牢性おybお
いトラヒックのプロセスはアップリンクおよびダウンリ
ンクに対して使用されるビット速度への収容を許容す
る。隣接セルにおける負荷がより低い場合、より高いビ
ット速度をより頻繁に使用することができる。より高い
負荷においては、セルの外側部分におけるアクセスポイ
ントから局への送信は干渉により送信の切断によりフォ
ールバック速度でしばしば行われる。実際には、近代的
なクライアント−サーバ応用のLANに対するネットワ
ーク負荷は、多くの時間の間アクティビティの低い個々
のリンク上の伝送バーストにより特徴付けされるバース
トタイプのトラヒックを大部分含んでいる。よって、好
ましくはより高い速度が多くの時間使用され、また隣接
セルが高負荷の場合には、テスト応用により喚起された
ように、システムはセルの外側部分においてより低い速
度に切換える。
M帯域内で利用可能なのは幾つかの独立したDSSSチ
ャネルだけである。よって、チャネル当たりの良好な媒
体の再利用を得るためには、いくつかの戦略に従う必要
がある。2つのこのような戦略は、(1)セルサイズお
よび必要とされるCSIRに基づいてCRSしきい値を
設定すること、および(2)固定したCRSしきい値を
使用すること、である。
き出されたMREおよび必要とされるCSIRは、高い
密度のアクセスポイントおよび小さいセルに随意的に適
用される。しかしながら、このような応用はCRSしき
い値が潜在的にIEEE802.11DSSSの−70
dBないし17dBmより低い送信電力レベルの制限を
越えることを意味し、そうでなければCRSしきい値が
制限要素となってしまう。完全に満たされた2次元空間
(つまり、大きな多セル領域)において、2Mビット/
sのビット速度および最小限必要とされる3dBのCS
IRはチャネル当たり0.2Mビット/sのスループッ
ト密度を生じる。自動速度選択スキームを3あるいは4
Mビット/sのビット速度を組み合わせることで、著し
い同チャネル干渉が存在しない期間と同様に内側のセル
部分においてより高い動作速度とできる。このような自
動的な速度選択によりチャネル当たり0.3Mビット/
sのスループット密度とすることができる。
dBmの送信電力が適用された場合、より小さいセルを
有する別のいくつかのアクセスポイントがγ=3.5に
おける60メートルより小さく規定される近くの隣接セ
ルの間の共用が発生する。よって局はより近いアクセス
ポイントと関連し、一方、さらに離れたセルからの干渉
は相対的に小さくなる(つまり実際のCSIRが改善さ
れる)。よって、セルの外側部分ではより高いビット速
度が使用されるが、半径60メートル(0.94ヘクタ
ール)以内には単一の送信アクティビティだけが存在で
きる。チャネル当たりヘクタール当たり4Mビット/s
のスループット密度は、自動速度選択に結合されたとき
に、1および2Mビット/sの基本的なビット速度に加
えて、3および4Mビット/sの専有ビット速度におい
て可能である。実際には、具体的な壁および床のような
妨害物の存在により別の隔離が提供される。
る目標受信レベルおよび必要とされるCSIRの両方に
基づくCRSしきい値は、典型的な室内環境において最
適な媒体の再利用のために好ましい。DSSS信号配置
は、隣接セル内のACKに関する専用デザインにより得
られる非常に都合の良い捕捉効果特性を提供する。高い
スループット密度を実現するためには高いアクセスポイ
ント密度が必要とされる。自動速度選択は、基本的な1
および2Mビット/sと同様に3および4Mビット/s
の専有ビット速度の適用と組み合わされる。自動速度選
択により、信頼性のある接続が存在するときにフォール
フォワードが、また強力な同チャネル干渉の存在下でフ
ォールバックがそれぞれ提供される。自動速度選択によ
り、位置および負荷に依存する干渉に対して動的なビッ
ト速度が適用される。CRSしきい値および送信電力レ
ベルに対するIEEE802.11による上記の制限な
しに、各利用可能なチャネルに対するセル当たり0.3
Mビット/sのスループット密度が大きな多セル環境に
おいて可能となる。
対しては、典型的な送信電力レベルは17dBmであ
る。この送信電力レベルにおいて、IEE802.11
DSSは−70dB以下のCRSしきい値を記述してい
る。ヘクタール当たりチャネル当たり4Mビットまでの
スループット密度は高密度のアクセスポイントと接続し
たときにこれらの設定で可能である。より低い密度のア
クセスポイントおよび20メートルより大きな半径を有
するセルサイズではより低いCRSしきい値が好まし
い。このより低いCRSしきい値はパス損失係数および
サポートされるビット速度に対して必要とされるCSI
Rに依存している。
による無線LAN上の局に対する受信機の実施形態がど
のように通常の受信モードで入力データと、またメッセ
ージ空き選択モードでメッセージと作用するのかを規定
する。詳細な内部制御信号は省略する。
いては、最初の受信した送信が局が意図した受取者を示
している合致する宛先アドレス(MACヘッダフィール
ド内に含まれる)を含むとき、あるいは受信した送信の
アドレスが復号化されていないとき、受信した局は通信
が完全に受領されるまであるいは第2の受信された通信
が特定のしきい値レベルを越えて到達するまで通信を処
理を続ける。特定の受信レベルの増大しきい値を越える
第2の送信が到達したら、受信機はメッセージインメッ
セージモード(「MIMモード」)に推移する。受信機
は、第2の受信した送信の到達の間は最初に受信した送
信をビット誤りなしに処理することができない。
スを含まないときには、局は受信レベルが、局に宛てら
れた可能性のあるメッセージアドレスを示す特定のしき
い値レベルから増大するかどうかを監視する。受信機は
メッセージをメッセージ空き選択モード(「HUNTモ
ード」)に入れる。このような受信レベルが特定のしき
い値を越える増大が生じたときには、受信機は最も強く
受信した送信に自動的に集束するために保持を開始す
る。この最も強く受信した送信は最小要求捕捉率が合致
した場合にのみ正しく受信される。
を正しく復調するために典型的な状態に従う。一方、プ
ロセスはエネルギーレベルの指示器を監視してエネルギ
ーの飛び越しが検出されたときにMIMモードにトリガ
する。HUNTモードでは、受信機は現在のメッセージ
が終了するために待機するアイドル状態にある。同時
に、プロセスはエネルギーレベルの指示器を監視し、エ
ネルギーの飛び越しが検出されたときにHuntモード
トレーニング状態にトリガする。
る受信レベルの増大のしきい値は受信する局の捕捉特定
に基づいている。後で開始される第2の送信が干渉する
が、MIMモードにおける飛び越しに対するしきい値
(MIMDLVL)は良くトレーニングされた後の最初
の受信に対する信頼性のあるデータ検出を継続するため
に受信機の能力に基づいている。HUNTモードにおけ
る飛び越しに対するしきい値(HUNTDLVL)は良
くトレーニングされた受信機の能力に基づいており、問
題の受信機に対して関連しない、最初に開始された送信
が存在し続けるとともに背景干渉を常に与えるときで
も、第2の開始される送信に対する信頼性のあるデータ
検出を行う。
DA、AS1、AS2、TRAIN、HEAD、DAT
A、WIFS、MIN、HUNT、HAS1、およびH
AS2の説明である。スロットカウンタ「sc」(図示
せず)は状態マシン10と平行に維持される。このスロ
ットカウンタは0から19までをカウントし、また符号
間隔(1μs)に一度だけ増分される。
態 この状態においては、受信機は多少アイドルである。キ
ャリア検出機は使用禁止である。AGCは非活動状態で
ある。この状態は5符号間隔の間だけパスされ、送信機
の電力ステージのランプアップおよびMACの決定のよ
うな種々の遅延が許容される。
ティブである。スロットの終りにおいて(スロットカウ
ンタ=19)、キャリア検出機およびAGCの状態によ
って次の状態が決定される。キャリアはDSSSモデム
信号が存在し、キャリア検出回路により認識され、また
AGCにより計測されるエネルギーレベルがキャリア検
出しきい値を越えたときに検出される。キャリアが検出
されないときには、現在および先のスロットのエネルギ
ーレベルが記憶される。この情報はサイレンスレベルを
決定するために使用される。
定されない(インレンジが「0」)のときには、このス
ロット内のエネルギー計測は無効である。
ともにAGDが決定されたとき(インレンジが「1」)
には、このスロット内のエネルギー計測が使用のために
十分に信頼性があるものである。このスロットは2つの
アンテナから1つを選択するための第1のアンテナ選択
スロットとして使用される。AGC決定およびエネルギ
ーレベルが記憶される。
レベルが遅延しきい値を越えたときには、MBUSYが
オンとなる。
ルが計測される。スロットの終りにおいて、他のアンテ
ナが選択されまた状態マシンは第2のアンテナ選択状態
AS2にジャンプする。
ルが計測される。スロットの終りには、最も大きなレベ
ルのアンテナが選択され、また状態マシンは受信機トレ
ーニング状態(TRAIN)にジャンプする。このAS
2状態の終りには、両方のアンテナに対する信号レベル
およびAGC決定が記憶される。
トレーニングされる。AGCは固定され、またエネルギ
ーレベル計測が継続される。符号のタイミング、周波数
オフセット補償、およびチャネル推定に対する受信機の
デジタル信号処理回路がトレーニングされた後、データ
検出は十分に信頼性あるものである。IEEE802.
11DSSSフレームヘッダのSFD(開始フレーム区
切り文字)を含む最初の部分は、アンテナ選択が完了し
た後の48μsから124μsの間に予測される。遠隔
の局が、1つのアンテナがフェージングによる非常に低
い信号を得た可能性と共に、IEEE802.11DS
SSプリアンブル/ヘッダの固定フォーマットの送信を
開始した未知の瞬間(局所的なアンテナのスロット化に
関する)により、SFDが予測される瞬間に対する時間
内マージンが与えられる。
Dにジャンプする。SFDが「SFD検出ウインド」内
で検出されないときには、状態マシンは状態HUNTに
ジャンプする。LENGTHフィールドが決定できない
とき、受信機は「最大長」を使用する。この状態におい
て、エネルギーレベルが「メッセージインメッセージの
デルタレベル」(MIMDKVL)よりも増大した場
合、受信機はそれを他のメッセージであると推測し、M
IM状態にジャンプする。他の実施形態において、受信
されたデータはSFD検出まで呼出符号バッファ内に記
憶される。
各スロットに選択されたレジスタの信号レベル内で更新
される。DATA位相までビットの「Huntモード」
がリセットされ続ける。
ッダが処理される。受信機クロックは好ましくは1MH
zである。CRCチェッカが有効にされる。CRCシフ
トレジスタは全てリセットされる。SFD後の最初の8
ビットがSIGNALフィールドである。このSIGN
ALフィールドはメッセージのデータ部分の速度を決定
するために使用される。有効な値は0Ah=1Mビット
/sおよび14h=2Mビット/sである。次の8ビッ
ト(SERVICEフィールド)は使用されない。続く
16ビットは、LENGTHフィールドであり、記憶さ
れる。LENGTHの値はマイクロ秒(μs)でのメッ
セージの長さを示している。
THフィールドはCRCチェッカーにより多項式X16+
X12+X 5+1を使用して処理される。結果物はIEE
E802.11DSSSヘッダの最後の16ビットと比
較される。ヘッダが有効である場合、受信機は受信クロ
ックをSIGNALフィールドにより決定される速度に
切換える。有効でないヘッダが受信された場合(つま
り、誤ったCRCあるいは仕様にないSIGNALフィ
ールド)、受信機はHUNT状態にジャンプする。
セージのデルタレベル」(MIMDLVL)より多く増
大した場合、受信機は他のメッセージであると推測し、
またMIM状態にジャンプする。
る。受信機はデータを使用しないので、データに対して
透過的である。この状態の長さは「LENGTH」の値
により決定される。マイクロ秒(μs)毎に、カウンタ
がLENGTHに到達するまで増分され、これによりメ
ッセージの終りが信号出力される。この状態において、
エネルギーレベルが「メッセージのデルタレベル」(M
IMDLVL)より多く増大した場合、受信機はそれが
他のメッセージであると推定し、またよて、MIM状態
にジャンプする。MAC制御器はソース局および宛先局
のアドレス情報を使用する。MACが宛先アドレス(例
えば、グループアドレス)がそれ自身の受信局のアドレ
スと合致しなと決定した場合、MACは「Huntモー
ド」に移行するために送受信機にコマンドを供給する。
なお、ビット「Huntモード」はこの状態においての
み設定される。データ位相状態において、メッセージの
終りは、LENGTHフィールドだけにより決定され、
キャリア損失ないしエネルギー降下によっては決定され
ない。
の状態の終りにおいて、問題の送信を受信する全ての局
がそれらのスロット化を同期して再開するために、スロ
ット化システムがリセットされる。状態マシンはCDI
状態にジャンプし、次のメッセージに備える。カウンタ
は、パラメータ「SIFS」に到達するまで各マイクロ
秒(μs)毎に増分される。
る、選択されたアンテナ上でのエネルギー増大を状態マ
シンが検出した後に到達する。図9を参照して、エネル
ギー増大の検出後、受信機はエネルギーレベルおよびキ
ャリア検出状態を次のスロット内の選択されたアンテナ
において計測する。キャリア信号が検出された場合、エ
ネルギーレベルの増大は第2のメッセージからのもので
ある。状態マシンはまた新しい状況に基づく保持に続い
てアンテナ選択を行う。現在のスロットは第1のアンテ
ナ選択スロットとして使用され、AGC設定およびエネ
ルギーレベルが記憶され、また状態マシンは第2のアン
テナ選択スロットのためにAS2にジャンプする。MB
USYは維持される。
ベルの増大は干渉波により生じたものである。受信機
は、キャリアが検出されるまで、あるいは第1のメッセ
ージの終りまでこの状態にとどまる。第1のメッセージ
のCRCが正しい場合、最初のメッセージの終りがメッ
セージながらカウンタ(cnt)により決定される。状
態マシンは次いでWIFS状態にジャンプする。第1の
メッセージのCRCが間違っているか、あるいはSFD
が時間ウインド内に検出されない場合、状態マシンは、
エネルギーレベルが遅延しきい値より下に低下するか、
あるいはメッセージ長さカウンタが満了するまで(この
場合には長さはその最大値にセットされる)のいずれか
の後に、CDI状態に戻る。この最後の状態では、MB
USYは維持され、またスロット毎に、メッセージ長さ
カウンタが満了する前に他のメッセージが到達しない場
合に妥当性検査のために他のアンテナが選択される。
選択モード)状態 この状態においてあは、受信機は2つのアンテナの1つ
上でエネルギー増大を待機する。最も高いデルタレベル
のアンテナがメッセージを受信するために使用される。
AGCは固定される。
て、現在のエネルギーレベルが記憶され、また新しいデ
ルタレベル(現在のレベル−前の2つのスロットのレベ
ル)が決定される。デルタレベルがHUNTDLVLよ
りも大きく且つキャリアが検出されないときには他のメ
ッセージが受信されていると推定される。次の2つのス
ロットがどのアンテナが最も高いデルタレベルを有する
かを決定するために使用される。エネルギーレベルの増
大が生じないとき、あるいは増大が生じるがキャリアが
検出されないとき(つまり干渉による場合)、受信機
は、最初のメッセージのCRCが正しい場合にメッセー
ジ長さカウンタが満了したときに状態WIFSにジャン
プする。CRCが誤りであり、あるいはSFDが検出さ
れないときには、エネルギーレベルが遅延しきい値より
下になった後、あるいはメッセージ長さカウンタが満了
するまで(この場合、長さは最大にセットされる)状態
マシンはCDI状態に戻る。
のスロットの信号レベルが更新され、また他のアンテナ
が選択される。
1)状態 この状態においては、現在のアンテナのデルタエネルギ
ーレベルが計測される。スロットの終りにおいて、他の
アンテナが選択され、また状態マシンはHAS2、第2
のHuntモードのアンテナ選択にジャンプする。
2)状態 この状態では現在のアンテナのデルタエネルギーレベル
が計測される。スロットの終りにおいて、最も大きな信
号レベルのアンテナが選択され、また状態マシンはトレ
ーニング状態にジャンプする。
原理を応用した単なる例示である。例示した各実施形態
の詳細事項は、本発明の必須事項を説明した請求の範囲
を限定する意図ではない。
A/CAの挙動を示した説明図である。
特徴付けられる受信レベル対距離の変化を示した説明図
である。
悪のケースを例示した説明図である。
を例示した説明図である。
ラムを示した説明図である。
線)における相関子の出力を示した説明図である。
渉信号寄与がある場合(破線)の相関子の出力を示した
説明図である。
チャネル(破線)での相関子の出力を示した説明図であ
る。
ントおよびアクセスポイントから20メートルにおける
局の回りの受信レベル(実線)およびアクセスポイント
からの信号に関する6dBおよび10dBのマージンに
対する基準レベル(破線)を示したグラフの図である。
イントおよび10dBの壁損失がある場合のアクセスポ
イントから20および10メートルにおける局の回りの
受信レベル(実線)を示した説明図である。
した説明図である。
信機の状態マシンのCDA(キャリア検出アクティブ)
のスロットダイヤグラムを示した説明図である。
ジインメッセージ)のスロットダイヤグラムを示した説
明図である。
スロットダイヤグラムを示した説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 共通の無線通信チャネルを使用しまたC
SMA/CA(衝突防止付きのキャリア検出多重アクセ
ス)プロトコルを採用している無線のローカルエリアネ
ットワーク内の局用の受信機を操作するための方法にお
いて、 メッセージを検出するステップ、 前記メッセージが前記局に宛てられたときを決定するス
テップ、 前記メッセージが前記局に宛てられたときに前記メッセ
ージを復調するステップ、 前記メッセージが復調されたときに第1の特定レベルを
越える第1のエネルギーの増大を検出するステップ、 前記エネルギーの増大の検出の際にキャリアを検出する
ステップ、 前記キャリアの検出を保持するステップ、 第2の特定レベルを越える第2のエネルギー増大を検出
するステップ、 前記エネルギーの増大が検出されたときに、前記キャリ
アを検出するステップ、および前記第2のエネルギー増
大および前記キャリアの検出により保持を行うステップ
を含む方法。 - 【請求項2】 前記第1の特定のレベルを決定するステ
ップ、および前記第2の特定レベルを決定するステップ
をさらに含む請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 共通の無線通信チャネルを使用しまたC
SMA/CA(衝突防止付きのキャリア検出多重アクセ
ス)プロトコルを採用している無線のローカルエリアネ
ットワーク内の局用の受信機において、 メッセージを検出するための検出手段、 前記メッセージが前記局に宛てられたときを決定するた
めの手段、 前記メッセージが前記局に宛てられたときに前記メッセ
ージを復調するための手段、 前記メッセージが復調されたときに第1の特定レベルを
越える第1のエネルギーの増大を検出するための第2の
検出手段、 前記エネルギーの増大の検出の際にキャリアを検出する
ための第3の検出手段、 前記キャリアの検出を保持するための第1の保持手段、 第2オンエネルギーの増大が第2の特定のレベルを越え
たことを検出するための第4の検出手段、 前記第2のエネルギーの増大が検出されたときに前記キ
ャリアを検出するための第5の検出手段、および前記第
2のエネルギーの増大の検出および前記キャリアの検出
の際に保持を行う第2の保持手段を含む受信機。 - 【請求項4】 前記第1の特定のレベルを決定するため
の第1の決定手段、および前記第2の特定のレベルを決
定するための第2の決定手段をさらに含む請求項3記載
の受信機。
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US08/925416 | 1997-09-08 |
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