JP4273000B2 - メディア品質の判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線パーソナルエリアネットワーク及び無線ローカルエリアネットワークに関する。特に本発明は、伝送メディアの現時点の品質を判定するネットワークの装置の機能を向上させる方法に関する。
（関連特許文献の相互参照）
本出願は、Ｋｎｕｔ Ｔ． Ｏｄｍａｎ及びＷｉｌｌｉａｍ Ｍ． Ｓｈｖｏｄｉａｎによる「メディア品質フィードバック」と題する２００２年１月２２日出願の米国仮出願第６０／３４９，３５８号の優先権を主張するものであり、この出願の内容は、本明細書において参照により引用される。

国際標準化機構（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ’ｓ：ＩＳＯ）の開放型システム間相互接続（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ：ＯＳＩ）標準は、エンドユーザと物理デバイスとの間の７層構造の階層を提供し、異なるシステムは、これらの階層を通して通信することができる。各層は、異なるタスクに関与し、ＯＳＩ標準は、層間だけでなく、標準に準拠するデバイス間の相互作用を指定する。

図１は、７層構造のＯＳＩ標準の階層を示している。図１からわかるように、ＯＳＩ標準１００は、物理層１１０、データリンク層１２０、ネットワーク層１３０、トランスポート層１４０、セッション層１５０、プレゼンテーション層１６０、及びアプリケーション層１７０を含む。

物理（ＰＨＹ）層１１０は、ビットストリームを電気、機械、機能及びプロシージャのレベルでネットワークを通して伝送する。この層は、データを伝送波で送受信するハードウェア手段となる。データリンク層１２０は、物理メディアでのビット表現及びメディアでのメッセージフォーマットを記述し、データブロック（フレームのような）を正しく同期させて送信する。ネットワーキング層１３０は、正しい送信先へのデータのルーティング及び転送を処理し、接続を維持し、終了させる。トランスポート層１４０は、エンドツーエンド制御及びエラーチェックを管理して確実にデータ転送を完結させる。セッション層１５０は、各エンドにおけるアプリケーション間の会話、交換及びダイアログを設定し、調整し、終了させる。プレゼンテーション層１６０は、着信及び発信データを、あるプレゼンテーションフォーマットから別のプレゼンテーションフォーマットに変換する。アプリケーション層１７０は、通信相手を識別し、サービス品質を確認し、ユーザ認証及びプライバシーを検討し、データ構文の全ての制約を確認するための層である。

ＩＥＥＥ ８０２委員会は、ＯＳＩ標準１００の物理層１１０及びデータリンク層１２０にほぼ対応するローカルネットワーク用の３層アーキテクチャを開発した。図２は、ＩＥＥＥ ８０２標準２００を示している。

図２に示すように、ＩＥＥＥ ８０２標準２００は、物理（ＰＨＹ）層２１０、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層２２０、及び論理リンク制御（ＬＬＣ）層２２５を含む。ＰＨＹ層２１０は、基本的にＯＳＩ標準１００におけるＰＨＹ層１１０と同様に動作する。ＭＡＣ層２２０及びＬＬＣ層２２５は、ＯＳＩ標準１００におけるデータリンク層１２０の機能を共有する。ＬＬＣ層２２５は、データを、ＰＨＹ層２１０で送受信することができるフレームに格納し、ＭＡＣ層２２０は、データリンクを通しての通信を管理して、データフレームを送信し、アクノリッジメント（ＡＣＫ）フレームを受信する。ＭＡＣ層２２０及びＬＬＣ層２２５は、エラーチェックだけでなく、受信及びアクノリッジされないフレームの再送信にも関与する。

図３は、ＩＥＥＥ ８０２標準２００を使用する無線ネットワーク３００のブロック図である。好適な実施形態においては、ネットワーク３００は、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、またはピコネットである。しかしながら、本発明は、帯域を幾つかのユーザが共有することになる他の設定、例えば無線ローカルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、または他の適切な無線ネットワークのような設定にも適用することができることを理解されたい。

ピコネットという用語を使用する場合、それは、アドホック機能で接続される装置のネットワークを指し、このネットワークでは、一つの装置が調整装置として機能し（すなわち、この装置はサーバとして機能する）、他の装置（ステーションまたはノードと呼ばれることもある）は、この調整装置からの時間割当て命令に従う（すなわち、これらの他の装置はクライアントとして機能する）。「装置（ｄｅｖｉｃｅ）」という用語を本開示の全体を通して明瞭化のために使用するが、「ステーション」、「ノード」及び「クライアント」という用語を「装置」に自由に置き換えて使用することができる。

調整装置は、指定装置、または単に、調整装置として機能するように選定される装置の内の一つの装置とすることができる。調整装置及び非調整装置との間の一つの主要な相違は、調整装置はネットワークの全ての装置と通信する機能を有する必要があるが、種々の非調整装置はネットワークの他の非調整装置の全てと通信する機能を有する必要が無いことである。

図３に示すように、ネットワーク３００は、調整装置３１０及び複数の非調整装置３２０を含む。調整装置３１０は、ネットワーク３００の動作を制御する機能を持つ。上述のように、調整装置３１０及び非調整装置３２０からなるシステムは、ピコネットと呼ぶことができ、この場合調整装置３１０は、ピコネット調整装置（ｐｉｃｏｎｅｔ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ：ＰＮＣ）と呼ぶことができる。非調整装置３２０の各々は、調整装置３１０に主無線リンク３３０を通して接続する必要があり、一つ以上の他の非調整装置３２０にも、ピアツーピアリンクとも呼ばれる副無線リンク３４０を通して接続することができる。

また、図３は、装置間の双方向リンクを示しているが、これらのリンクは、単方向とすることもできる。この場合、各双方向リンク３３０，３４０を２つの単方向リンクとして示し、第１のリンクを一方向に、そして第２のリンクを逆方向に向くようにすることができる。

幾つかの実施形態においては、システムを調整する機能が付加されること、及びネットワーク３００の全ての装置３２０と通信するという要件を備えることを除いて、調整装置３１０を非調整装置３２０のいずれかと同じ種類の装置とすることができる。他の実施形態においては、調整装置３１０は、装置３２０の内の一つとして機能することがない独立した指定制御ユニットとすることができる。

次の開示の全体を通じて、調整装置３１０は、非調整装置３２０と同様な装置と考える。しかしながら、別の実施形態では専用の調整装置３１０を使用することができる。更に、個々の非調整装置３２０は、調整装置３１０の機能素子を含むが、これらの機能素子を使用せず、非調整装置として機能するようにすることができる。これは、どの装置も調整装置３１０と成り得るが、実際は一つの装置のみが所与のネットワークで調整装置の機能を実行する場合に相当する。

ネットワーク３００の各装置は、異なる無線装置、例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯情報端末（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄａｔａ ａｓｓｉｓｔａｎｔ：ＰＤＡ）、デジタルミュージックプレイヤー、または他のパーソナル無線装置とすることができる。

種々の非調整装置３２０は、利用可能な物理領域３５０に閉じ込められ、この領域は、調整装置３１０が非調整装置３２０の各々と無事に通信を行なえる度合いを基に設定される。調整装置３１０と通信することができる非調整装置３２０（またはその逆に非調整装置と通信することができる調整装置）のいずれもが、ネットワーク３００の利用可能な物理領域３５０内に位置する。しかしながら、上述のように、ネットワーク３００の全ての非調整装置３２０が他の全ての非調整装置３２０と通信する必要は無い。

図４は、図３のネットワーク３００の装置３１０，３２０のブロック図である。図４に示すように、各装置（すなわち、各調整装置３１０または非調整装置３２０）は、物理（ＰＨＹ）層４１０、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層４２０、及び一組の上部層４３０、及び管理エンティティ４４０を含む。

ＰＨＹ層４１０は、ネットワーク３００の残りのものと主無線リンク３３０または副無線リンク３４０を通して通信する。ＰＨＹ層４１０は、伝送可能なデータフォーマットでデータを生成及び受信し、そのデータをＭＡＣ層４２０が利用可能なフォーマットに、または利用可能なフォーマットから変換する。

ＭＡＣ層４２０は、ＰＨＹ層４１０が必要とするデータフォーマットと上部層４３０が必要とするデータフォーマットとの間のインターフェイスとして機能する。
上部層４３０は、装置３１０，３２０の機能を含む。これらの上部層４３０は、ＴＣＰ／ＩＰ，ＴＣＰ，ＵＤＰ，ＲＴＰ，ＩＰ，またはＬＬＣなどを含むことができる。

管理エンティティ４４０は、ＭＡＣ層４２０及びＰＨＹ層４１０にモニター機能及び制御機能を提供し、上部層とＭＡＣ層４２０との間の通信を容易にする。管理エンティティ４４０は、装置の動作を制御する装置管理エンティティ（ＤＭＥ）及びＭＡＣ層４２０の動作を管理するＭＡＣ層管理エンティティ（ＭＬＭＥ）を含む。別の実施形態では、ＤＭＥは、ステーション管理エンティティ（ＳＭＥ）と呼ぶことができる。

通常、ＷＰＡＮの調整装置３１０及び非調整装置３２０は、同じ帯域を共有する。従って、調整装置３１０は、その帯域の共有を調整する。種々の標準が作成されて、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）設定の帯域を共有するプロトコルが確立されている。例えば、ＩＥＥＥ標準８０２．１５．３によりＰＨＹ層４１０及びＭＡＣ層４２０に関する仕様がそのような設定に盛り込まれるが、この設定においては、帯域は時分割多重アクセス（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）方式を使用して共有される。この標準を使用して、ＭＡＣ層４２０は、フレーム及びスーパーフレームを定義し、これらのフレームを通して、装置３１０，３２０による帯域の共有が、調整装置３１０及び／又は非調整装置３２０により管理される。

＜装置ＩＤ及びＭＡＣアドレス＞
ネットワーク３００の装置３１０，３２０を動作させる際の一つの重要事項は、装置３１０，３２０の各々を一意的に識別することである。これを実行するには幾つかの方法がある。

装置がどのネットワークに含まれるかに関係なく、各装置３１０，３２０は、装置を識別するために使用される固有のＭＡＣアドレスを有する。通常、２つの装置３１０，３２０が同じＭＡＣアドレスを持たないように、製造業者がＭＡＣアドレスを装置に割り当てる。ＭＡＣアドレスを管理するために、本発明の好適な実施形態において使用する一連の標準は、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ． ８０２−１９９０の「ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ｌｏｃａｌ ａｎｄ Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｈｔｕｒｅ」に記載されている。

動作を簡単にするために、ネットワーク３００は、装置ＩＤをネットワーク３００の各装置３１０，３２０に割り当てて、その固有のＭＡＣアドレスとともに使用する。好適な実施形態では、ＭＡＣ４２０は、アドホック装置ＩＤを使用して装置３１０，３２０を識別する。これらの装置ＩＤを使用して、例えばネットワーク３００内のパケットを、パケットの送信先のアドホック装置ＩＤに基づいてルーティングすることができる。装置ＩＤは、通常、各装置３１０，３２０のＭＡＣアドレスよりもかなり小さい。好適な実施形態では、装置ＩＤは４ビットであり、ＭＡＣアドレスは４８ビットである。

各装置３１０，３２０は、装置ＩＤとＭＡＣアドレスとの間の対応関係をマッピングしたマッピングテーブルを保持する必要がある。このテーブルは、調整装置３１０が非調整装置３２０に供給する装置ＩＤ情報及びＭＡＣアドレス情報に基づいて書き込まれる。これによって各装置３１０，３２０は、装置ＩＤまたはＭＡＣアドレスのいずれかにより、それ自体及びネットワーク３００の他の装置を参照することができる。

本発明は、高速ＷＰＡＮ向けのＩＥＥＥ ８０３．１５．３標準で使用することができ、この標準はＩＥＥＥ ８０２．１５ ＷＰＡＭ^TM Ｔａｓｋ Ｇｒｏｕｐ ３（ＴＧ３）が現在開発中である。８０２．１５．３ワーキンググループのアーカイブを含む現在の８０２．１５．３標準案の詳細については、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｅｅ８０２．ｏｒｇ／１５／ｐｕｂ／ＴＧ３．ｈｔｍｌ．に掲載されている。本開示には、ＩＥＥＥ ８０２ ＬＡＮ／ＭＡＮ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｃｏｍｉｔｔｅｅウェブページに公開されている８０２．１５．３案に適合しないものは無いと考えられる。

＜スーパーフレーム＞
所与のネットワーク３００において利用可能な帯域は、調整装置３１０により一連の繰返しスーパーフレームにタイミング良く分割される。これらのスーパーフレームにより、どのようにして利用可能な転送時間を種々のタスク間で配分するかを決める。そして、個々のデータフレームは、これらのスーパーフレーム内でスーパーフレームに示されるタイミングに従って転送される。

図５は、本発明の好適な実施形態によるスーパーフレームのブロック図である。図５に示すように、各スーパーフレーム５００は、ビーコン期間５１０、競合アクセス期間（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ：ＣＡＰ）５２０、及び非衝突通信期間（ＣＦＰ）５３０を含む。

ビーコン期間５１０は、調整装置３１０がビーコンフレームをネットワーク３００の非調整装置３２０に送出するための時間として割り当てられる。このようなビーコンフレームは、スーパーフレーム内の装置の動作を調整するための情報を含む。各非調整装置３２０は、ネットワーク３００に参加する前にどのようにしてビーコン５１０を認識するかを知っており、ビーコン５１０を使用して既存のネットワーク３００を識別し、かつネットワーク３００内の通信を調整する。

ＣＡＰ５２０を使用してコマンドまたは非同期データを、ネットワークを通して送信する。ＣＡＰ５２０は、多くの実施形態で省くことができ、システムは、コマンドをＣＦＰ５３０の間においてのみ渡すことになる。

ＣＦＰ５３０は、複数のタイムスロット５４０を含む。これらのタイムスロット５４０は、調整装置３１０により、単一の送信側装置３１０，３２０、及び一つ以上の受信側装置３１０，３２０に割り当てられて、これらの装置の間の情報転送を可能にする。単一の送信側装置が、複数の受信側装置に対して同時に送信を行なう場合があるが、通常、各タイムスロット５４０は、特定の送信側装置−受信側装置ペアに割り当てられる。典型的なタイプのタイムスロットは、管理タイムスロット（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔｓ：ＭＴＳ）及び保証タイムスロット（Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔｓ：ＧＴＳ）である。

ＭＴＳは、調整装置３１０と非調整装置３２０の内の一つの非調整装置との間の管理情報を転送するために使用されるタイムスロットである。従って、調整装置３１０は、転送ペアの内の一方である必要がある。更に、ＭＴＳは、調整装置３１０が受信側装置である場合にアップリンクＭＴＳ（ＵＭＴＳ）として、また、調整装置３１０が送信側装置である場合にダウンリンクＭＴＳ（ＤＭＴＳ）として定義される。

ＧＴＳは、ネットワーク３００の装置３１０，３２０間の等時性の非管理データの転送に使用されるタイムスロットである。この非管理データは、２つの非調整装置３２０間で転送されるデータ、または調整装置３１０と非調整装置３２０との間で転送される非管理データを含み得る。

本明細書において使用されるように、ストリームは、一つの送信元装置と一つ以上の送信先装置との間の通信である。送信元装置及び送信先装置はネットワーク３００の装置３１０，３２０のいずれであっても良い。複数の送信先へのストリームの場合、送信先装置は、ネットワーク３００の装置３１０，３２０の全ての装置、または幾つかの装置とすることができる。

ある実施形態では、アップリンクＭＴＳは、ＣＦＰ５３０の先頭に配置され、ダウンリンクＭＴＳは、ＣＦＰ５３０の末尾に配置されて調整装置３１０が同じスーパーフレーム５００のダウンリンクＭＴＳでアップリンクＭＴＳに応答する機会を与えることができる。しかしながら、調整装置３１０が同じスーパーフレーム５００でリクエストに応答する必要は無い。その代わりに、調整装置３１０は、後のスーパーフレーム５００のその非調整装置３２０に割り当てられる別のダウンリンクＭＴＳで応答することができる。

スーパーフレーム５００は、時間的に繰り返される固定時間の構成である。スーパーフレーム５００の特定の継続期間はビーコン５１０に記述される。実際、ビーコン５１０は通常、どの位の頻度でビーコン５１０が繰り返されるかについての情報を含み、この頻度は、スーパーフレーム５００の継続期間に実質的に対応する。ビーコン５１０は、各タイムスロット５４０の送信側装置及び受信側装置の識別情報、及び調整装置３１０の識別情報のようなネットワーク３００についての情報も含む。

ネットワーク３００のシステムクロックは、ビーコン５１０の生成及び受信を通して同期させることが好ましい。各非調整装置３２０は、有効なビーコン５１０を無事に受信すると同期時点を記憶し、次にこの同期時点を使用して自身のタイミングを調整する。

図５には示さないが、ＣＦＰ５３０のタイムスロット５４０の間にガードタイムを分散配置することが好ましい。２つの送信が、空間位置に基づくクロック精度における不可避の誤差及び伝搬時間の差異に起因して時間的に重複することを防止するために、ガードタイムがＴＤＭＡシステムにおいて使用される。

ＷＰＡＮでは、伝搬時間は通常、クロック精度に比べて重要ではない。従って、必要とするガードタイムの長さは、主としてクロック精度及び前の同期イベントからの継続期間に基づくことが好ましい。このような同期イベントは通常、非調整装置３２０がビーコンフレームを調整装置３１０から無事に受信するときに発生する。

簡素化の点から、単一のガードタイム値をスーパーフレーム全体に使用することが好ましい。ガードタイムは、各ビーコンフレーム、ＧＴＳ，ＡＴＳ及びＭＴＳの末尾に配置することが好ましい。

スーパーフレーム５００の正確な設計は、実施形態に従って変わり得る。図６は、特定のスーパーフレーム設計の一例を示している。図６に示すように、転送方式６００において、利用可能な転送時間を複数のスーパーフレーム６１０に分割する。各個々のスーパーフレーム６１０は、ビーコンフレーム６２０、アップリンクＭＴＳ６３０、複数のＧＴＳ６４０、及びダウンリンクＭＴＳ６６０を含む。この例示としてのスーパーフレームは、競合アクセス期間を含まない。

ビーコンフレーム６２０は、アソシエーションＩＤ（ＩＥＥＥ ８０２．１５．３標準案の装置ＩＤとして知られる）によって現在のスーパーフレーム６１０に割り当てられる非調整装置３２０を示す。また、このフレームは、受信−送信テーブルを通して個々のＧＴＳ６４０に対応する送信側装置／受信側装置割当てを示す。

図６に示す例示としてのスーパーフレーム構造では、アップリンクＭＴＳ６３０は、現在のスーパーフレーム６１０に割り当てられる非調整装置３２０のために割り当てられて、この非調整装置が信号を調整装置３１０にアップロードする。他の全ての非調整装置３２０は、このタイムスロットの間は現在のチャネルで送信を行なわない状態を維持する。マルチチャネルを使用する別の実施形態では、そのチャネルの他の全ての非調整装置３２０は別のチャネルで継続して送信を行なうことができるが、アップリンクＭＴＳ６３０の間は、そのチャネルで送信を行なわない状態を維持する必要がある。

複数のＧＴＳ６４０は、装置３１０，３２０の各々に対して割り当てられるタイムスロットであり、このタイムスロットによって装置間の通信が可能になる。これらの装置は、ビーコン６２０の受信−送信テーブルに示される情報に従って通信を行なう。各ＧＴＳ６４０は、一つ以上のデータフレームを送信するために十分に長いことが好ましい。送信側装置／受信側装置の組に複数のＧＴＳ６４０が割り当てられる場合、これらのＧＴＳは連続することが好ましい。

ダウンリンクＭＴＳ６６０は、調整装置３１０のために割り当てられて、現在のスーパーフレーム６１０に割り当てられる非調整装置３２０に信号をダウンロードする。他の全ての非調整装置３２０は、このタイムスロットの間の全ての転送を無視する。

アップリンクＭＴＳ６３０及びダウンリンクＭＴＳ６６０の長さは、可能な最長の管理フレーム、即時アクノリッジメント（ＡＣＫ）フレーム、及び受信側装置−送信側装置間のターンアラウンドタイムを処理することができるように選択される必要がある。ＧＴＳ６４０の場合、長さ及び数は、送信するフレーム、例えば短いＭＰＥＧフレーム、最長許容長の長いフレーム、及びストリーミング対即時ＡＣＫ動作、という特定要件に適合するように選択される必要がある。

開示する実施形態は、複数のＧＴＳ６４０、ＧＴＳ６４０の前に配置される一つのアップリンクＭＴＳ６３０、及びＧＴＳ６４０の後に配置される一つのダウンリンクＭＴＳ６６０を使用するが、ＧＴＳ６４０及びＭＴＳ６３０，６６０の数、分布及び配置は別の実施形態では変更することができる。本発明の好適な実施形態を以下に記載する。また、本明細書に記載する実施形態はＷＰＡＮ（またはピコネット）に関連するが、当然のことながら、例えば、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）または他の適切な無線ネットワークのような、帯域が幾つかのユーザの間で共有される他の設定にも本発明を適用することができる。

しかしながら、従来のネットワーク構成は、非調整装置３２０は、これらの装置が高すぎる電力レベルで送信を行なっているかどうかを通知する方法を持たないので、これらのネットワーク構成が普通に動作するよりも高い電力レベルまたは遅い転送速度で動作してしまう。本発明は、このようなフィードバックを可能にするシステム及び方法を提供する。

この節のタイトルに一致する形で、本発明から選択した特徴に関して以下に簡単に記載する。本発明をより完全に記載することが本文書全体の主題である。
本発明の目的は方法を提供することにあり、この方法によりネットワークの各装置が、この装置とネットワークの他の装置の各々との間のメディアの品質を継続的にモニターすることができる。

本発明の別の目的はメディア品質を判定する方法を提供することにあり、この方法により、受信側装置が使用する受信フォーマットと対立する送信フォーマットを送信側装置が使用する確率が低くなる。

本発明の別の特徴は、各装置が、装置に割り当てられる管理タイムスロットの間に信号を送信し、ネットワークの全ての他の装置が、既知の周波数でその装置から信号を確実に受信できることを保証することである。

これらの目的及び他の目的は、ローカル装置が、無線ネットワークにおけるローカル装置と複数のリモート装置との間の複数の伝送経路のメディア品質を判定する方法によって達成され、この場合ローカル装置及びリモート装置の各々には、スーパーフレーム構成における複数の管理タイムスロットの内の少なくとも一つが割り当てられ、この方法は、ローカル装置に割り当てられる管理タイムスロットの各々の間に、一組の送信基準に従って、ローカル装置からネットワーク調整装置にローカルフレームを送信すること、リモート装置の内の一つに割り当てられる管理タイムスロットの各々の間に、一組の受信基準に従ってリモートフレームを受信すること、ローカル装置とリモートフレームを送信したリモート装置との間の伝送メディアに関する品質情報を判定すること、品質情報に基づいて、リモート装置への送信のためのローカル装置における一組の変形送信基準を決定すること、品質情報に基づいて、リモート装置からの送信のためのローカル装置における一組の変形受信基準を決定すること、一組の変形送信基準及び一組の変形受信基準をそれぞれ新規の送信基準及び新規の受信基準としてローカル装置に保存することを備える。ローカルフレームは、ローカル装置がネットワーク調整装置に送信する管理データを有する場合には管理フレームであり、ローカル装置が調整装置に送信する管理データを有さない場合には空フレームである。

品質情報は、信号対ノイズ比の値とすることができる。ローカル装置は、この信号対ノイズ比の値を保存することが好ましい。
この方法は、新規の送信基準を使用して、ローカルユニットに割り当てられるタイムスロットの間に、ローカル装置からリモート装置の内の一つにデータを送信する。

送信基準は、プリアンブルサイズ、送信電力、転送速度、使用する転送エラー補正量、アクノリッジメントポリシー、及びフラグメントサイズの内の少なくとも一つを含むことが好ましい。受信基準は、プリアンブルサイズ、送信電力、転送速度、使用する転送エラー補正量、アクノリッジメントポリシー、及びフラグメントサイズの内の少なくとも一つを含むことが好ましい。

一組の変形送信基準は、一組の変形受信基準を決定する際に使用するものとは異なる一組の基準を使用して決めることが好ましい。
本発明に対するより完全な評価及び本発明に付随する多くの利点は、次に示す詳細な記述を添付の図面と関連付けて考察しながら参照することにより、より一層本発明の理解が深まれば容易に得られるものである。

次に、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら記載する。図面においては、同様な参照番号は、同じ、または対応する構成要素を指す。
通常動作状態では、多くの場合、装置は、装置が高すぎる転送速度で送信を行なっていることを通知することができるが、この通知は、これらの装置が接続を試みる対象となる送信先の装置３１０，３２０が、高すぎる転送速度で送信を行なっているこれらの装置からの送信を受信できないという単なる事実によるものである。しかしながら、これらの装置には、これらの装置が低すぎる転送速度で動作しているかどうかを判断する有効な手段がなかった。何故なら、所定のデータパケットの送信先装置３１０，３２０は、良好な転送速度であろうと、或いは低すぎる転送速度であろうと、パケットを無事に受信してしまうからである。今までは、送信側装置３１０，３２０が送信を行なうために最適な設定を選択できるようにするフィードバックが無かった。

以下に記載する好適な実施形態によって、装置３１０，３２０は、動作プロトコルに何も付加することなく、適切な転送速度及びアクノリッジメントポリシーを伝送メディアの現在の状態に基づいて選択することができる。

好適な実施形態では、「ピング（ｐｉｎｇ）」信号として使用される空フレームを採用するが、この空フレームは、他のトラフィックが無い、所定の非調整装置３２０に割り当てられるどのＭＴＳの間でも非調整装置３２０から調整装置３１０に送信される。これらの空フレームを使用することにより、システムは、各非調整装置３２０がその装置に割り当てられるＭＴＳで送信が行なえることを保証する。このようにして、他の非調整装置３２０は、メディア情報、すなわち伝送メディアの品質、他の非調整装置３２０の全てに関する情報を得ることができ、明示的なフィードバック信号またはいずれか他の信号のフィードバック情報フィールドを使用する必要がない。

調整装置３１０にこれらの空フレームを受け入れさせることにより、非調整装置３２０は、メディア情報、すなわち伝送メディアの品質についての情報を調整装置３１０から得ることができ、明示的なフィードバック信号またはいずれか他の信号のフィードバック情報フィールドを使用する必要がない。

開示するシステム及び方法は、いずれの無線ネットワークにおいても、例えばＩＥＥＥ ８０２．１５．３標準に基づくネットワークにおいて、またはメディア品質が既知であるべき他のいずれかのプロトコルにおいて使用することができる。しかしながら、空フレームの転送により、開示するシステム及び方法が超広帯域（ｕｌｔｒａｗｉｄｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ：ＵＷＢ）信号に特に適するものとなる。何故なら、非調整装置３２０が送信を行なう際に大きなオーバーヘッドが伴わないからである。

各スーパーフレームの長さ（すなわち、ビーコン間の間隔）は、情報を更新し続けるために十分に短い必要がある。好適には、この長さは８ステーションのネットワークでは５０ｍｓよりも短い。しかしながら、任意の適切なスーパーフレーム長（ビーコン間隔）を、メディア情報を十分最新の状態に維持できるように選択することができる。この長さは、特定の実施形態によって変わり得る。

別の実施形態では、ネットワークは、アクノリッジメント（ＡＣＫ）フレームの受信品質情報フィールドを使用してメディア情報を渡すことができる。例えば、各ＡＣＫフレームは、フレームが受信されたことの通知だけでなく、受信フレームの受信電力、信号強度などの通知も含むことができる。しかしながら、これには次のことが必要となる。（１）装置３１０，３２０が必ずＡＣＫフレームを受信する、（２）装置がＡＣＫフレームを得るために追加の信号を送信する必要がある、（３）任意の装置は、ＡＣＫフレームにより最新のステータスを取得する必要があるので、第１フレームを不適切なパラメータを使用して送信すれば、その第１フレームを無駄にする形で利用することとなる。

＜はじめに＞
本発明の好適な実施形態は、調整装置３１０を含む幾つかの装置３２０から構成されるネットワーク技術（図３参照）を使用して無線メディアにアクセスするＴＤＭＡ法に関する。

以下に開示する好適な実施形態は、３つの重要な要件を満たす。本実施形態は、装置３１０，３２０当たり２５Ｍｂｐｓの等速度で少なくとも３つの装置３１０，３２０をサポートする。本実施形態は、ネットワーク３００に接続される装置及びネットワーク３００から切断される装置をサポートする。また、本実施形態は、２つの転送速度をサポートし、一つはプリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）用の転送速度であり、もう一つはデータ用の転送速度である。

＜プリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅｓ）＞
プリアンブルは、２つの装置３１０，３２０の間で転送されて受信側で取得する各フレームの先頭に使用される。このプリアンブルによって、受信側装置は、送信側装置を定め、送信側装置と同期することができ、受信側装置が変調されたペイロードをどのようにしてフレームから抽出するかについて知るように受信側装置自体を導くことができる。メディア品質及び伝送パラメータに応じて、このプリアンブルの長さを変えることができる。例えば、信号品質が悪いというメディア条件であったとすると、より長いプリアンブルが必要となり、この長いプリアンブルによって、着信フレームを処理するように受信側装置を準備するためのより長い時間が与えられる。しかしながら、メディア条件が良好で信号品質が悪いとすると、フレームにはより短いプリアンブルが付与され得る。

本発明の一つの特徴は、ＰＭＤのプリアンブルの長さが、必要に応じて変えられることである。
好適な実施形態では、ネットワーク３１０は、デフォルトの短いプリアンブルで始め、悪いメディア品質伝送の間に長いプリアンブルに変える。しかしながら、別の実施形態では、初期パケットが無事に転送されることを保証するために、ネットワーク３００は、長いプリアンブルで始め、良好なメディア品質伝送の間に短いプリアンブルに切り替える。他の実施形態では、スーパーフレーム５００，７１０の或る部分、例えばビーコン及びＭＴＳには必ず長いプリアンブルが使用されて、これらの部分があらゆる環境下で無事に転送されることが保証される。

以下に例を示すために、メディア品質が、２つの装置３１０，３２０の間の両方向で同じであると仮定する。従って、受信信号は、他方の装置の受信品質を示すことができる。また、所定の装置３１０，３２０のＰＨＹ層４１０が信号対ノイズ比（ＳＮＲ）指示子を該当するＭＡＣ層４１０に配信できると仮定する。

＜ネットワーク動作＞
上述のように、スーパーフレームは、一つ以上のＭＴＳを周期的に含むことができる。特に各スーパーフレームでは、ネットワークの一つの非調整装置３２０には少なくとも一つのＭＴＳが割り当てられることが好ましい。連続するスーパーフレームの利用可能なＭＴＳは、適切なアルゴリズムを使用して非調整装置３２０に配信されるので、各非調整装置３２０には少なくとも一つのＭＴＳが周期的に割り当てられる（図７及び関連する開示を参照）。

本発明の好適な実施形態によれば、全ての非調整装置３２０は、動作状態を維持したままであり、全てのＭＴＳの全てのトラフィックを受信する。これらの装置は、スーパーフレーム５００，７１０の他の部分の間は低電力スリープモードとなるが、ＭＴＳがどの装置に割り当てられているかに関係なく、これらの装置は必ず各ＭＴＳの間に受信を行なうことができる。ＭＴＳは、スーパーフレームの残りの部分に比べて短いので、ＭＴＳによって消費電力が大幅に増大することはない。

所定の非調整装置３２０は、その装置に割り当てられる各アップリンクＭＴＳの間、いずれかの必要なネットワークメンテナンスフレームを調整装置３１０に送信する。同様に、所定の非調整装置３２０は、その装置に割り当てられる各ダウンリンクＭＴＳの間、いずれかの必要なネットワークメンテナンスフレームを調整装置３１０から受信する。しかしながら、従来のネットワークにおける場合と異なり、非調整装置３２０が割り当てられたＭＴＳのうちの一つの間に送信／受信するものを持たないときには、送信を行なわない状態を維持するのではなく、この装置は調整装置３１０に向けられる空フレームを送信する。この好適な実施形態によれば、調整装置３１０は、ネットワークにおける全体的なアクノリッジメントポリシーに関係なく、必ずこれらの空フレームを受け入れる（すなわち、非調整装置３２０にＡＣＫフレームを送信することにより）必要がある。

次に各ＭＴＳの間に、他の非調整装置３２０の全ては、ＭＴＳに割り当てられた装置３２０が送信するフレーム及び調整装置３１０からのあらゆるＡＣＫフレームの両方を受信する。各非調整装置３２０は、それが管理フレームであろうと、或いは空フレームであろうと、必ず何かを送信し、調整装置３１０は、多くの場合、ＡＣＫフレームで応答する。

各装置から一つ以上のＭＴＳの間に受信する一つ以上の着信信号の解析に基づいて、他の装置の各々は或る信号品質パラメータ、例えば信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を求めることができる。これらの値は、ネットワーク３００の他の装置の各々の相対ＳＮＲを示す各装置のテーブルに保存することが好ましい。

好適には、各非調整装置３２０のＰＨＹ層４１０は、受信する空／管理フレームの品質に基づいて、現在のＭＴＳに割り当てられている非調整装置３２０のＳＮＲを決定し、調整装置３１０が現在のＭＴＳに割り当てられている非調整装置３２０に向けて送信するＡＣＫフレームのＳＮＲに基づいて、調整装置３１０のＳＮＲを決定する。

従ってこのプロセスを通して、全ての非調整装置３２０は周期的に、ネットワークの全ての他の装置３１０，３２０に関するＳＮＲ読み取り値を算出することが可能である。各非調整装置３２０にはＭＴＳが或る合理的な頻度で割り当てられる必要があり、ＭＴＳが単なる空フレームである場合でも必ず何かをそのＭＴＳで送信する。更に、調整装置３１０は、ほとんどのＭＴＳフレーム及び全ての空フレームに応答するので、この装置は更に多い頻度で送信を行なうことになる。

一旦、装置３１０，３２０のＳＮＲを算出すると、非調整装置３２０はこのＳＮＲ値を、ネットワーク情報ベースで設定される設定しきい値と比較する。次に、この比較に基づいて、その装置への転送に対して、或る伝送パラメータが割り当てられる。これらのパラメータはフラグメントサイズ、ＰＨＹ速度、プリアンブル長、ＦＥＣの使用、ＡＣＫポリシー、送信電力などを含むことができる。本開示の一例として、装置は、ＳＮＲ比較に基づいて、長いプリアンブルまたは短いプリアンブルのいずれかを選択する。別の実施形態では、他のパラメータも変えることができる。更に、複数のしきい値を設けて、２つよりも多くのパラメータを選択するようにすることができる。

各非調整装置３２０のＭＡＣ層４２０は、テーブルを保持することが好ましく、このテーブルは、ネットワーク３００の他の装置３１０，３２０の各々に関する、上述した比較に基づいて求められる現在の好適なプリアンブル長を含む。上述のように、別の実施形態では、このテーブル記入には、好適な転送ＡＣＫポリシー、好適な転送速度などのような追加のパラメータが含まれ、これらのパラメータは特定の装置への送信を行なう際に使用する必要がある。装置３１０，３２０は、ネットワーク３００の他の装置３１０，３２０に割り当てられるＭＴＳの間に行なわれるＳＮＲ比較及び調整装置３１０からのいずれかの該当するＡＣＫに基づいて、これらのフィールドへの記入を行なう。

好適には、各非調整装置３２０は、もしあるのならば、判定フィードバック等化器（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ：ＤＦＥ）により、ＳＮＲ値が処理される前に、ＳＮＲ値を使用する。プリアンブル比率を変更し、そしてＰＨＹペイロード比率をそのままにしておく唯一の理由は、ＤＦＥが、マルチパスチャネル効果を補償するのに十分なレベルにまで信号を改善するからである。

次に、所定の非調整装置３２０がフレームをいずれか所定の装置３１０，３２０に送信するとき、この非調整装置は、その装置３１０，３２０に向けて行なう送信に対応する現在のプリアンブルモード（または求められた他のパラメータの全て）をテーブルから読み取ることができ、そのプリアンブル長（または他のパラメータ）をＰＨＹ層４１０に通知する。次にＰＨＹ層４１０は、それに応じてフレームを準備することができる。

同様にして、所定の装置３１０，３２０からフレームを受信するとき、その装置３１０，３２０から受信するメッセージに対応する現在のプリアンブルモード（または他のパラメータ）をテーブルから読み取ることができ、そしてＰＨＹ層４１０に通知することができる。次にＰＨＹ層４１０は、それに応じて着信フレームを処理することができる。

単一のプリアンブルテーブルを保持することができるが、ほんの少しだけ異なるＳＮＲしきい値を使用して記入された別個の送信側プリアンブルテーブルと受信側プリアンブルテーブルとを保存することが好ましい。特に、長いプリアンブルを使用するための送信ＳＮＲしきい値は、長いプリアンブルを使用するための受信ＳＮＲしきい値よりも小さくする必要がある。従って、送信側装置として動作する場合、非調整装置３２０は、受信側装置として動作していた場合よりも高い確率で長いプリアンブルを使用することになる。

これにより、ＳＮＲがしきい値に近いときに生じる問題を解決することができる。２つの別個のしきい値を使用することなく、一つの装置３１０，３２０が長いプリアンブルを送信することを選択する一方で、他の装置３１０，３２０が短いプリアンブルを受信することを選択することができる。これにより、データが不正確に受信されることが考えられる。しかしながら、送信しきい値及び受信しきい値を適宜調整することにより、プロトコルは、エラーが生じる場合に、エラーは、この送信側装置が短いプリアンブルを送信する必要のみがあったときに、長いプリアンブルを送信するために生じるものであることを確認することができる。これは、長いプリアンブルを受信しようとする装置３１０，３２０は、短いプリアンブルを有するフレームを受信できないが、短いプリアンブルを受信しようとする装置３１０，３２０は長いプリアンブルを受信することができるからである。

上に示したように、ネットワーク３００は、プリアンブルの最良の状態での長さ及び最悪の状態での長さの両方をサポートする。伝送状態が悪い場合、最悪の状態の（長い）プリアンブル長を使用することができる。また伝送状態が良い場合、最良の状態の（短い）プリアンブル長を使用することができる。更に、プリアンブルは装置毎に設定されるので、種々の装置３１０，３２０の間の状態に基づき、必要に応じてネットワーク３００内で異なるプリアンブル長を使用することができる。

幾つかの実施形態では、送信側装置３１０，３２０は、無難でないパラメータ（例えば、短いプリアンブル）を使用する転送が無事に行なわれない場合に、より無難なパラメータ（例えば、長いプリアンブル）に戻すこともできる。言い換えれば、装置３１０，３２０が、そのデータベースからのパラメータを使用してフレームを送信して、送信が無事に行なわれない、例えば装置が応答またはＡＣＫフレームを受信しない場合、送信側装置３２０は、データベースの関連する記入が示す内容に関係なく、より無難なパラメータを使用して送信を行なうことができる。

同様にして、受信側装置３１０，３２０は、無難でないパラメータ（例えば、短いプリアンブル）を使用する転送が無事に行なわれない場合に、より無難なパラメータ（例えば、長いプリアンブル）に戻すこともできる。言い換えれば、受信側装置３１０，３２０が、そのデータベースからのパラメータを使用してフレームを無事に受信できない場合、受信側装置３２０は、データベースの関連する記入が示す内容に関係なく、より無難なパラメータを使用するように変更することができる。

誤ったプリアンブルモードを使用する最悪の状態のシナリオは、装置３１０，３２０からの２つの送信の間の最長時間であり、この最長時間はスーパーフレーム長×ＭＴＳサイクル長、または本実施形態においては４×１６ｍｓである。換言すれば、装置が誤ったパラメータを使用すると、装置が、より成功の可能性が高いパラメータを使用して再度送信を行なう時間に等しい時間をロスしてしまう。

ここに開示した実施形態では２つのプリアンブル長しか使用していないが、別の実施形態では同じメカニズムを利用して複数のプリアンブル長を使用することができる。このような実施形態では、複数のしきい値を設けてどのプリアンブルを各装置に割り当てるべきかを決める必要がある。

明らかなことであるが、本発明の変形及び変更は上述の示唆を参照すれば可能である。従って、添付の請求項の技術範囲内で、本発明を本明細書に特定の形で記載した以外の方法で実施することが可能であることは理解されるべきものと考えられる。

７層ＯＳＩ標準の階層を示す図である。 ＩＥＥＥ ８０２標準を示す図である。 本発明の好適な実施形態による無線ネットワークのブロック図である。 図３のネットワークの装置のブロック図である。 本発明の好適な実施形態によるスーパーフレームのブロック図である。 本発明の好適な実施形態による特定のスーパーフレーム構成のブロック図である。

Claims (1)

1. ローカル装置が、無線ネットワークにおける前記ローカル装置と複数のリモート装置との間の複数の伝送経路のメディア品質を判定する方法であって、前記ローカル装置及び前記リモート装置の各々には、スーパーフレーム構成における複数の管理タイムスロットの内の少なくとも一つが割り当てられ、
   前記ローカル装置に割り当てられる前記管理タイムスロットの各々の間に、一組の送信基準に従って、前記ローカル装置からネットワーク調整装置にローカルフレームを送信すること、
   前記リモート装置の内の一つに割り当てられる前記管理タイムスロットの各々の間に、一組の受信基準に従ってリモートフレームを受信すること、
   前記ローカル装置と前記リモートフレームを送信した前記リモート装置との間の伝送メディアに関する品質情報を判定すること、
   前記品質情報に基づいて、前記リモート装置への送信のための前記ローカル装置における一組の変形送信基準を決定すること、
   前記品質情報に基づいて、前記リモート装置からの送信のための前記ローカル装置における一組の変形受信基準を決定すること、
   前記一組の変形送信基準及び前記一組の変形受信基準を、それぞれ新規の送信基準及び新規の受信基準として前記ローカル装置に保存することを備え、
   前記ローカルフレームは、前記ローカル装置がネットワーク調整装置に送信する管理データを有する場合には管理フレームであり、前記ローカル装置が前記調整装置に送信する管理データを有さない場合には空フレームである、方法。

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