JP2008504730A - 複数のアンテナを持つ通信システムにおいてパケットサイズに基づいて送信モードを選択する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナを持つ通信システムのための送信モード選択技術を提供する。
【解決手段】送信されるパケットの少なくとも一部分の長さに基づいて送信モードを選択する方法及び装置が提供される。複数アンテナの通信システムにおいて、パケットの一部分の長さに基づいて送信モードを選択してパケットが送信される。送信モードは送信に用いるべきアンテナ数かデータレート（又は両方）を表示できる。送信モードはまた、（ｉ）各サポートされている送信モードに対するパケットの予想送信時間を記録するモード選択テーブル、又は（ｉｉ）対応する送信モードを持つ１以上のパケット長しきい値等に基づいて選択される。ＡＣＫ（確認応答）パケットは、ＳＩＳＯモード（又は元のパケットよりも低次のＭＩＭＯ）のような所定の送信モードを用いて、又は元のパケットの送信モードとパケットの確認応答に用いるべき送信モードとの間の所定の関係に基づいて送信される。
【選択図】図５

Description

本発明は概略としてワイヤレス通信システムにおける伝送技術に関し、より詳細には、複数のアンテナを持つ通信システムのための送信モード選択技術に関する。

次世代ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）システムにおいて、増強された強健さおよび容量の双方を提供するために複数の送信および受信アンテナが導入されてきた。増強された強健さは、複数のアンテナを持つシステムにおいて導入された空間ダイバーシティおよび追加的な利得を利用する技術によって達成される。増強された容量はマルチパス・フェージング環境において帯域効率化Multiple Input Multiple Output（ＭＩＭＯ）技術によって達成される。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムは複数の送信アンテナ上で独立したデータストリームを送信することによって所与のチャネル帯域幅におけるデータレートを高くする。複数の受信アンテナにおいて各受信機はこれらのデータストリームの組み合せを受信する。

しかし、ＭＩＭＯ送信は通常、受信機が、例えばＭＩＭＯチャネル係数のような種々のパラメータを評価するための十分な情報を受信機に提供するために、より長いパケットヘッダを必要とする。この追加的なオーバーヘッドによって、特に、ＭＩＭＯシステムが比較的短いパケットを規則的に送信しているときには、ＭＩＭＯシステムにおける有効なスループットが低減されてしまう。特に、標準的なＷＬＡＮシステムは空中で非常に短い「ＡＣＫ」パケットによってパケットの各送信の受領を通知する。従って、ＭＩＭＯヘッダに関する追加的なオーバーヘッドによってＭＩＭＯシステムにおける有効なスループットは大幅に低減されてしまう。

従って、ＭＩＭＯシステムにおいて、比較的短いパケットが、低減されたオーバーヘッドおよび向上したスループットによって送信されることを可能とするシステムおよび方法への要望がある。

概略として、パケットのペイロードの部分のような、送信されるパケットの少なくとも一部分の長さに基づいて送信モードを選択するための方法および装置が提供される。従って、複数のアンテナを持つ通信システムにおいて、パケットの一部分の長さに基づいて送信モードを選択することによってパケットが送信される。送信モードは送信に用いるべきアンテナ数かデータレート（または両方）を示すことができる。一実施例において、最小の送信時間のサポートされている送信モードが選択される。他の実施例では、各サポートされている送信モードに対するパケットの予想送信時間を記録するモード選択テーブルがアクセスされる。さらに他の変更例において、送信モードが、対応する送信モードに対する１以上のパケット長のしきい値に基づいて選択される。

ＡＣＫ（確認応答）パケットは、本発明によって利益を受ける短いパケットの一例である。本発明の固定的な実施態様において、ＡＣＫメッセージは常にＳＩＳＯモード（または元のパケットよりも低い次数のＭＩＭＯモード）を用いて送信される。元のパケットを送信するのに用いる送信モードと、そのパケットの確認応答に用いるべき対応する送信モードとの間に予め規定した関係があってもよい。

以降の発明の詳細な説明と図面を参照することによって、本発明のさらなる特徴および効果とともに本発明のより完全な理解を得ることができる。

本発明は確認応答（アクノリッジメント）パケットのような比較的短いパケットがＭＩＭＯシステムにおいて低減されたオーバーヘッドおよび改善されたスループットで送信されることを可能とするシステムおよび方法を提供する。概略として、本発明は、送信されるメッセージが予め規定されたパケットサイズより小さい場合に、単一の送信アンテナシステムを用いる従来のSingle Input Single Output（ＳＩＳＯ）伝送のようなより低い次数のアンテナ構成を選択する。このように、一般的に短い送信継続時間については短いオーバーヘッドが利用され、全体的に向上したシステム容量がもたらされる。１つの代表的な固定的実施態様において、ＭＩＭＯ伝送を確認応答するＡＣＫパケットがＳＩＳＯモードで送信される。本発明のアプローチは、可能であれば、常に最も高い伝送レートを選択するであろうワイヤレスシステムにおけるレート／モード適応に対する直感的アプローチとは対称的である。本発明は、ＭＩＭＯ通信に関連する長いヘッダのオーバーヘッドについて、チャネルがより高いレートで送信するための可能な能力を有しているにもかかわらず（ＭＩＭＯモードではなくＳＩＳＯモードのような）より低いレートのモードの使用を保障することを認めている。

図１に本発明が動作できる代表的な従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ環境を示す。図１に示すように、代表的な従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム１００はソース信号Ｓ_１からＳ_Ｎｔ、送信機ＴＸ_１からＴＸ_Ｎｔ、送信アンテナ１１０−１から１１０−Ｎ_ｔ、受信アンテナ１１５−１から１１５Ｎ_ｒ、および受信機ＲＸ_１からＲＸ_Ｎｒからなる。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム１００は独立したデータストリームを複数の送信アンテナ１１０上で送信し、各受信機ＲＸがそれらのデータストリームの合成を受信する。

ここで用いられる「ＳＩＳＯ」という用語は、単一のデータストリーム（単一のレイヤ）をあるチャネルに送信するシステムを意味する。「ＳＩＳＯ」という用語は、例えば、ビーム形成または送信ダイバーシティタイプの構成において、実質的に同じ信号を送信する２つの送信アンテナを用いるシステム、および（受信ダイバーシティ／ビーム形成のタイプの構成におけるような）複数の受信アンテナを用いるシステムも含む。さらに、用語ＳＩＳＯは、単一の送信機であるが複数の受信アンテナを持つシステムを表現する場合にも用いられる。従って、ここでの用語において、「ＳＩＳＯ」という用語は、実際にどのように信号が生成されるかにかかわらず、そして、受信機がどのようにワイヤレス媒体を１つまたはいくつかの受信アンテナで「サンプリング」するかにかかわらず、同じチャネル帯域において単一の送信レイヤを持つ全てのシステムを包含する。同様に、ここで用いられる「ＭＩＭＯ」という用語は、複数の送信レイヤが存在するシステム、即ち、いくつかの区別できるストリームが異なるアンテナから同じ周波数チャネルに送信されるシステムを意味するものとする。なお、そのようなＭＩＭＯ送信を受信するための様々な構成の１以上の受信アンテナが存在し得る。レート向上のための標準的な実施態様において、送信アンテナと同じくらいの多くの受信アンテナ、あるいは送信アンテナよりも多い受信アンテナが存在することになる。

図２は、ＳＩＳＯ、ＭＩＭＯシステムに対するそれぞれの可能なデータレートのデータベース２１０、２５０の例示的な実施態様を記述するサンプルテーブルである。ＳＩＳＯの可能なデータレートのデータベース２１０はサポートされている各データレートの記録を含む。サポートされている各データレートに対して、可能なデータレートのデータベース２１０は、８０２．１１ａ／ｇ規格に従って、符号化およびＱＡＭ変調に関するシステムプロパティを示している。

ＭＩＭＯの可能なデータレートのデータベース２５０はサポートされている各データレートの記録を含み、２つの送信アンテナを前提としている。例示的実施態様において、サポートされているデータレート各々に対して、可能なデータレートのデータベース２５０は、８０２．１１ａ／ｇ規格に従って、符号化およびＱＡＭ変調に関する同じシステムプロパティを前提としている。従って、図２の各テーブルの最終行に示すように、ＭＩＭＯシステムは通常、ＳＩＳＯシステムよりも２倍多いＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムについてのデータビットを提供する。

図３に従来のＳＩＳＯ・ＯＦＤＭシステムに対するフレームフォーマット３００を示す。図３に示すように、フレームフォーマット３００はヘッダ部３１０およびペイロード部３２０を含む。ヘッダ部３１０は「ショート・プリアンブル」の期間３１１、「ロング・プリアンブル」の期間３１２および信号３１３を含む。ショート・プリアンブル３１１は一般に８μ秒の長さであり、代表的８０２．１１ｇ／ａシステムにおいて１０個のショート・プリアンブルからなる。ショート・プリアンブル３１１は、入着するパケットがあるかを検出し、無線回路における自動利得制御を調整するために受信機によって使用される。「ロング・プリアンブル」期間３１２は代表的８０２．１１ｇ／ａシステムにおいて一般に２個のロング・プリアンブルを含む。ロング・プリアンブル３１２は、チャネル評価、周波数オフセットおよびタイミング同期のような種々のパラメータを評価するために受信機によって使用される。信号フィールド３１３は、例えばデータレートおよびパケット長を受信機に示すために、フレームの物理レイヤのプロパティの情報を含む。ペイロード部３２０はＭＡＣレイヤに対して有用な実際の情報を搬送する。

図３に示すように、パケットを送信する全体の期間はヘッダ期間Ｔ＿ｈｅａｄとデータ期間Ｔ＿ｄａｔａの加算によって与えられる。先に示したように、本発明は、オーバーヘッドを減らしスループットを向上するために、予め規定されたしきい値よりも短いデータ長のパケットに対しては（ＭＩＭＯモードではなくＳＩＳＯモードのような）より低いレートのモードが採用されるべきであるという認識に立っている。

図４Ａから４Ｃに、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに対する例示的フレームフォーマット４００、４３０、４７０を示す。図４Ａから４Ｃの例において、第１列（Ｔｘ−ａ）は第１の送信アンテナ（Ｔｘ）から送信された信号を示しているが、第２列（Ｔｘ−ｂ）は２番目のＴｘアンテナに対するものである。図４Ａに示すように、例えば、フレームフォーマット４００はヘッダ部４１０およびペイロード部４２０を含む。ヘッダ部４１０はショート・プリアンブル（ＳＰ）期間、ロング・プリアンブル（ＬＰ）期間および２つの信号フィールドを含む。さらに、データ部４２０は第２のアンテナに対する第２のロング・プリアンブル（ＬＰ）期間、および２つのデータフィールドを（２つのアンテナの各々に対して１つ）含む。言い換えると、図４Ａにおいて、アンテナＴｘ−ａは通常のヘッダを送信する。このヘッダの後には、（例えば、より複雑なＭＩＭＯフォーマットに対する追加的なレート／パケット長／符号化情報を内包する）第２の信号フィールドが続き、そして、２番目のアンテナから送信されたロング・プリアンブルがその後に続く。その後、データが並列（ＭＩＭＯモード）で２つのアンテナＴｘ−ａおよびＴｘ−ｂから同時に送信される。図４Ｂおよび４Ｃは追加的な信号および／またはプリアンブルフィールドによる異なるＭＩＭＯプリアンブル技術を採用する。当業者には明らかなように、例示的フレームフォーマット４００、４３０、４７０のさらなるバリエーションが可能である。

図４Ａ〜４Ｃに示した例示的フレームフォーマット４００、４３０、４７０から分かるように、ＭＩＭＯシステムに対するヘッダは対応するＳＩＳＯシステムのものよりも長くなる。発明の一側面によると、送信機は最小の送信時間のサポートされているモードを選択する。一実施例において、図５および７と関連して下記に示すように、各サポートされているモードに対するパケットの予想送信時間を記録するためにモード選択テーブル７００が採用される。このように、最小の予想送信時間のサポートされているモードがパケットに対して選択される。さらなるバリエーションにおいて、１以上のパケット長のしきい値が設定され、各々は所与のサイズの範囲におけるパケットに対して用いる対応する送信モードを有する。さらに他の実施態様では、ＳＩＳＯモード（またはより低次のＭＩＭＯモード）がＡＣＫ（確認応答）メッセージを送信するために用いられる。パケットを送信するために用いる送信モードと、パケットの確認応答のために用いるべき対応する送信モードとの間に予め規定された関係があってもよい。例えば、さらに図６に関連して下記に示すように、送信モード選択テーブル６００は選択的に、所与の送信モードを用いて送信されたパケットが受信されるときには、ＡＣＫメッセージのために利用すべき送信モードを示すこともできる。

図５は本発明の特徴と取り入れたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機５００のブロック図である。先に示したように、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて、ＭＡＣからのデータが、いくつかの送信ブランチから同じチャネル帯域を用いて同時に送信されるために符号化され多重分離される。図５に示すように、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機５００がＭＡＣレイヤからパケットを受信する。各パケットが、ステージ５１０でセグメント化されていずれかの必要なゾーンに付加され、ステージ５１５で符号化され、ステージ５２５で複数の送信ブランチ上での送信のために多重分離される。ディマルチプレクサ５２５によって使用される送信モードについてさらに下記に述べる。図５の例示的実施例において、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機５００は２つの送信ブランチを利用する。多重分離されたデータが、ステージ５３０で選択的にインタリーブされ、ステージ５３５でＱＡＭ変調される。ステージ５４０でパイロット挿入が行われ、ステージ５４５でデータが並列化される。ステージ５５０で並列データがＦＦＴ変調される。サイクリック・プレフィクスＣＰ（またはガードインターバルＧＩ）がステージ５５５で加算され、ステージ５６０でアナログ信号に変換される。ＲＦステージ５６５が信号を対応するアンテナで送信する。

本発明の一側面によると、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機５００はまた、図７と関連して下記に説明するように、送信モード選択器５２０および送信モード選択テーブル７００を含む。送信モード選択テーブル７００は、可能性ある各送信モードに対して、そのモードを用いる所与のパケットに対する予想合計送信時間だけでなく、そのモードが送受信機によってサポートされているかを表示する。送信モード選択器５２０は、例えば最小の送信時間を提供するような１つの適格あるモードを選択することができる。例えば、選択されたモードはアクティブな送信ブランチ数および符号化レートを表示してもよい。さらなるバリエーションにおいて、適切な送信モードを選択するために、送信モード選択器が受信パケットの長さを１以上の予め規定されたしきい値と比較することができ、各々は対応する送信モードを有している。

図６に、図４Ａによる従来のＳＩＳＯシステムおよびＭＩＭＯシステムに対するそれぞれの（例えば、情報ビット数の観点における）メッセージ長６１０、６２０に関連する、送信の合計継続時間（例えば、μ秒単位）を示す。なお、システムは整数個のＯＦＤＭデータシンボルしか送信できないので、図６に示すように、情報ビット数とパケット継続時間とは階段状の依存特性を示す。従って、情報ビット数があるしきい値を跨ぐと、非常に少量の有用な情報のみを搬送する場合であっても、ＯＦＤＭシンボル全体が加えられる。この作用はＯＦＤＭ変調では不可避なものである。数十または数百のＯＦＤＭデータシンボルからなるような長めのパケットに対しては、このエッジ作用は通常は無視できる。しかし、本発明は、より短いパケットが、より低次の送信モードを用いて低減されたオーバーヘッドおよび改善されたスループットで送信されることを認めるものである。

図６に示すように、横軸は送信される情報ビット数（ＭＡＣパケット長）を示し、縦軸は空中での全体的な送信継続期間（ヘッダ期間Ｔ＿ｈｅａｄおよびペイロード期間Ｔ＿ｄａｔａからの両オーバーヘッドを含む）を示す。縦軸の例示的目盛りは１つの従来ＯＦＤＭシンボルの倍数、即ち、４μ秒単位である。横軸の例示的目盛りは実際の使用されるデータレート（モード）による。例えば、図２に関連して上述した数値例に続いて、横軸の各ユニットは４３２／２（２１６ビット）のセグメントに対応し、それは、３／４レートの符号化および６４−ＱＡＭ変調を用いるＳＩＳＯの場合、２８８ビットに符号化され、１つのＯＦＤＭシンボルで送信される。

２次元ＭＩＭＯの実施例において、図２のテーブル２５０に示すように、再び３／４レート符号化および６４−ＱＡＭを用いて、２１６情報ビットの各セグメントが、１つのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシンボルにおいて送信アンテナの１つから送信された２８８ビットに対応する。このＭＩＭＯ設定において、２×２１６（４３２）ビット（即ち、一片）ずつ情報長が増大するごとに、送信期間が１つのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシンボルずつ増大する。一方、ＳＩＳＯにおいては、粒度は２１６ビットである。例えば、合計長２１７ビットは２つのＳＩＳＯ−ＯＦＤＭシンボルとして送信される。

図６に示すように、ＭＩＭＯヘッダのトレーニング部分における余分なオーバーヘッドのために、ＳＩＳＯシステムは、あるしきい値Ｌｅｎ＿ＴＨＲ＿１までの全体送信時間に関しては、ＭＩＭＯシステムを上回る性能を発揮する。しきい値Ｌｅｎ＿ＴＨＲ＿１とＬｅｎ＿ＴＨＲ＿２との間では２つのシステムは同様に効率的であり、Ｌｅｎ＿ＴＨＲ＿２以降はＭＩＭＯシステムがＳＩＳＯシステムよりもより効率的である。従って、チャネルが非常に高速なＭＩＭＯ送信をサポートしているときでさえ、非常に短いパケットの場合（即ち、パケットの長さがＬｅｎ＿ＴＨＲ＿１よりも短い場合）は、従来のＳＩＳＯが使用される。

一実施例において、送信モードの選択はテーブルを用いて行われる。図７は、本発明の特徴を取り入れた送信モード選択テーブル７００の例示的実施態様を記述するサンプルテーブルである。図７に示すように、送信モード選択テーブル７００は複数の記録を含み、各々は異なる可能性ある送信モードに関連付けられている。可能性ある送信モード各々に対して、送信モード選択テーブル７００は、そのモードを用いる所与のパケットに対する予想される合計送信時間だけでなく、そのモードが送受信機でサポートされているか否かを示す。さらなるバリエーションにおいて、送信モード選択テーブル７００はまた、可能性ある送信モード各々に対するＡＣＫメッセージのための送信モードを示す。

従って、テーブルは、可能性ある送信モード各々（例えば、複数のＳＩＳＯレートまたはＭＩＭＯ規格で規定された他のレートを提示するＭＩＭＯレートと同様に、８０２．１１ｇ／ａによる６Ｍｂｐｓから５４ＭｂｐｓのＳＩＳＯレート）に対して、ワイヤレス伝搬チャネルが現在このデータレートをサポートしているか（「適格ある」レートがあるか）否か、および、空中で伝送される現在のＭＡＣからの入着パケットに対して、そのパケットをそれぞれのモードを用いて送信するのに要するであろう時間を記載する項目を表示する。通常、ＭＡＣレイヤは、以前の（成功したまたは失敗した）送信試行に基づいて、チャネルがどのレートをサポートするかを知る。第２の項目は、チャネルによってサポートされる適格あるモードに対して計算されるだけでよい。送信モード選択テーブル７００の最終行は、可能性ある送信モード各々に対して、受信機が受信パケットを確認応答するのに使用すべき送信モードを示す。

そして、システムは送信モード選択テーブル７００から最小送信時間を保障する１つの適格あるモードを選択できる。上記の例において、仮に、３／４レート符号化、６４−ＱＡＭ変調および対応するＳＩＳＯ−ＯＦＤＭモードを用いる２次元のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭモードが適格ありとなり、入着パケットがＬｅｎ＿ＴＨＲ＿１よりも短いとすると、送信モード選択テーブル７００からはＳＩＳＯ−ＯＦＤＭモードがそのより良い効率のために選択される。

送信モード選択テーブル７００のさらなるバリエーションにおいて、テーブル７００は種々のパケット長のしきい値についての記録、および各パケット長の範囲に対して使用されるべきモードの対応する表示を含むことができる。送信モード選択テーブル７００のさらなる他のバリエーションにおいては、レート・フォールバック手法によって、テーブル７００内の項目に利用できるレートが動的に埋められるようにしてもよい。適切なレート・フォールバックメカニズムの詳細な説明は、例えば、米国特許出願番号１０／６７０７４７号、２００３年９月２５日出願、発明の名称「Method and Apparatus for Rate Fallback in a Wireless Communication System」が参照され、ここに参照として取り込まれる。

先に示したように、ＡＣＫ（確認応答）パケットは、８０２．１１基準を実装するもののようなあらゆるＷＬＡＮ通信のシナリオにおいて、支配的な非常に短いパケットの一例である。ＡＣＫパケットはＡ局からＢ局へ送信されるあらゆるパケットの受領を確認するために必要となる。図８に本発明の固定的実施態様によるＡ局とＢ局間の例示的通信交換を示す。本発明の例示的な固定的実施態様において、全てのパケットがＭＩＭＯモードを用いて送信され、短い方のＡＣＫメッセージはＳＩＳＯモード（またはより低次のＭＩＭＯモード）を用いて送信される。パケットを送信するために用いる送信モードとそのパケットの確認応答のために用いるべき対応する送信モードとの間に予め規定された関係があってもよい。

図８に示すように、例えば、Ａ局からＢ局へワイヤレスチャネル８０５上で送信される全てのパケット８０８がＭＩＭＯモードを用いて通信される。パケット８０８はヘッダ部分８１０およびペイロード（データ）部分８２０からなる。パケット８０８の受領確認応答のためにＢ局からＡ局へワイヤレスチャネル８２５上で送信される短いＡＣＫメッセージ８２８はＳＩＳＯモードを用いて通信される。ＡＣＫメッセージ８２８はヘッダ部分８３０およびペイロード（データ）部分８４０からなる。

＜ 例 ＞
ＡＣＫは通常、１４バイト（即ち、１１２ビット）の長さしかない。従って、ＡＣＫメッセージは、図２のＳＩＳＯテーブル２１０（右端の行）によると、データレートが３６、４８および５４Ｍｂｐｓのモードに対しては単一のＳＩＳＯ−ＯＦＤＭシンボルに収まり、データレート１８Ｍｂｐｓから２４Ｍｂｐｓに対しては（追加のオーバーヘッドがないものとして）２つのＳＩＳＯ−ＯＦＤＭシンボルに収まる。１２、９および６ＭｂｐｓのＳＩＳＯレートに対しては、それぞれ合計数３、４および５個のＯＦＤＭシンボルが必要となる。一方、ＭＩＭＯ送信に対して、２次元ＭＩＭＯシステム（２つのＴｘアンテナ）が上記の例と同じ潜在的なチャネル符号化およびＱＡＭ変調構成を用いるという前提の下、単一のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシンボルが１１２個のＡＣＫビットを捕捉するためのＭＩＭＯデータレートモードは、２×１８Ｍｂｐｓから２×５４Ｍｂｐｓの範囲のレートモードである。さらに、図２のテーブル２５０中のより低いレートのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭモードに対して、２×６Ｍｂｐｓモードを除いて、ＡＣＫは２個のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシンボルに収まる。概略として、１１２ビットのＡＣＫメッセージは、テーブル２５０のいかなるＭＩＭＯレートに対しても、３個のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシンボルには収まる。

標準的なシナリオにおいて、チャネルがＲ-Ｍｐｂｓ（Ｒは６から５４に等しい）の従来（ＳＩＳＯ）のあるレートをサポートするものとすると、多くの場合、チャネルはｎ×Ｒ-Ｍｐｂｓの対応するＭＩＭＯレートもサポートすることになる（ｎは送信次元であり、例えば２である）。（これは実際の伝搬環境による。）従って、合計パケット期間という点での比較は図６に示されるようなものとなる（５４Ｍｂｐｓ対２×５４Ｍｂｐｓ、および３６Ｍｂｐｓ対２×３６Ｍｂｐｓの例を検討する図６の最終段における情報ビット数を参照）。上述に基づいて、（横軸目盛り）３情報ビット長の目盛りまでについては、ＳＩＳＯシステムはＭＩＭＯシステムよりも高い性能を示す。両方の例（３６／２×３６および５４／２×５４）において、１つのシンボルは常に１１２ビットのＡＣＫを送信するのに十分である。従って、チャネルが高いＭＩＭＯレートをサポートしていたとしても、ＳＩＳＯモードが確認応答に使用されるべきである。

他のシナリオにおいて、チャネルにサポートされるＳＩＳＯとＭＩＭＯモード間のレートの上記前提がさらに展開された場合、図７からのモード選択テーブル７００の手法は使用されるべきモードを表示する。

なお、本発明が２つの送信次元の例示的ＭＩＭＯの場合について説明されてきたが、当業者には分かるように、本発明は３以上の送信アンテナを同様に持つような高次元のＭＩＭＯシステムにも適用できる。短いパケットに対しては、ＳＩＳＯモードがＭＩＭＯモードよりも高い性能を発揮し、より高いレートのＭＩＭＯモードをサポートするチャネルの可能な能力にかかわらず、ＳＩＳＯモード（または、適切であれば、より低次のＭＩＭＯモード）が使用されるべきである。

さらに、あるシステム設定が、ＭＩＭＯ能力がある場合でもＳＩＳＯ送信を用いることを選択した場合、受信機は通常、受信ダイバーシティを実行するために、複数の受信アンテナブランチを用いることができる（あるいはＭＩＭＯ信号レイヤの分離のために用いることができる）。通常はこれによってかなり受信品質が改善し、ＳＩＳＯモードにある送信機がより高いデータレートを平均して用いることが可能になる。より高いレートを用いることによって、全体の送信時間が減るように、より少ないデータシンボルが送信されることになる。標準的なＭＩＭＯ受信機は、受信機がパケットの始まりにおいてそのパケットが従来のＳＩＳＯ送信のものであると発見した場合に、自動的に受信ダイバーシティを用いる（即ち、有効な「ＳＩＭＯ」モードに移行する）。より高い可能な平均データレートによって、ＳＩＳＯ・ＯＦＤＭシンボル数は低減され、合計送信時間をさらに短くする。

例えば、長いパケットに対して２×２４ＭｂｐｓＭＩＭＯ送信を用いるシステムは、ＡＣＫに対して１×２４Ｍｂｐｓ・ＳＩＳＯモードに切り換えることはないが、その目的のために、例えば、１×３６または１×５４・ＳＩＳＯモードに上げることはできる。これによって、１１２ビットのデータを送信することを必要とするＳＩＳＯ−ＯＦＤＭデータシンボルの量が２から１に減り、さらに全体送信時間が減る。このモード／レートの最適化は、図７との関連で上述したモード選択テーブル７００を用いることによって、一般の場合に対して最適に管理される。

なお、ここに記載された実施例およびそのバリエーションは本発明の原理の単なる説明に過ぎず、当業者によって様々な変更が本発明の範囲と精神を逸脱することなく実施され得る。

図１はＮ_ｔ個の送信機およびＮ_ｒ個の受信機で構成される従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムを示す図である。 図２は、ＳＩＳＯおよびＭＩＭＯシステムに対してそれぞれ可能な伝送レートのデータベースの例示的実施態様を記述するサンプルテーブルである。 図３は従来のＳＩＳＯ・ＯＦＤＭシステムに対するフレームフォーマットを示す図である。 ＭＩＭＯ・ＯＦＤＭシステムに対する例示的フレームフォーマットを示す図である。 ＭＩＭＯ・ＯＦＤＭシステムに対する例示的フレームフォーマットを示す図である。 ＭＩＭＯ・ＯＦＤＭシステムに対する例示的フレームフォーマットを示す図である。 図５は本発明の特徴を取り入れたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機のブロック図である。 図６は図４Ａによる従来のＳＩＳＯシステムおよびＭＩＭＯシステムに対するメッセージ長に関連する送信の合計継続時間を示す図である。 図７は本発明の特徴を取り入れた送信モード選択テーブルの代表的実施態様を記述するサンプルテーブルである。 図８は本発明の固定的な実施によるＡ局とＢ局との間の例示的な通信交換を示す図である。

符号の説明

１００．ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム
ＴＸ１〜ＴＸＮ_ｔ．送信機
１１０−１〜１１０−Ｎ_ｔ．送信アンテナ
１１５−１〜１１５−Ｎ_ｔ．受信アンテナ
ＲＸ１〜ＲＸＮ_ｔ．受信機
４１０．ヘッダ部
４２０．ペイロード部
５００．ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機
５２０．送信モード選択器
７００．送信モード選択テーブル
８０５、８２５．ワイヤレスチャネル
８０８．パケット
８１０、８３０．ヘッダ部分
８２０、８４０．ペイロード（データ）部分
８２８．ＡＣＫメッセージ

Claims (40)

1. 複数のアンテナを持つ通信システムにおける送信方法であって、
   送信される１以上のパケットの少なくとも一部分の長さに基づいて送信モードを選択するステップ
   からなる方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記送信される１以上のパケットの少なくとも一部分が該送信される１以上のパケットのペイロード部分である方法。
3. 請求項１記載の方法において、前記選択するステップがさらに、最小の送信時間のサポートされている送信モードを選択するステップからなる方法。
4. 請求項１記載の方法において、前記選択するステップがさらに、該送信されるパケットのペイロード部分の長さが減少するにつれてより短いヘッダとなる、サポートされている送信モードを選択するステップからなる方法。
5. 請求項１記載の方法において、前記選択するステップがさらに、各サポートされている送信モードに対するパケットの予想送信時間を記録するモード選択テーブルにアクセスするステップからなる方法。
6. 請求項１記載の方法において、前記選択するステップがさらに、該送信される１以上のパケットの少なくとも一部分の長さと１以上のしきい値とを比較するステップからなり、各しきい値が異なる送信モードに対応している、方法。
7. 請求項１記載の方法において、前記選択するステップがさらに、受信パケットに対する確認応答（ＡＣＫ）を送るための送信モードを選択するステップからなり、該ＡＣＫに対して選択された該送信モードが、前記受信パケットを送信するために使用された送信モードに基づいている方法。
8. 請求項１記載の方法において、前記送信モードを選択するステップがさらに、所与の送信モードがチャネルによってサポートされているかに基づいている方法。
9. 請求項１記載の方法において、前記選択するステップがさらに、より低次のＭＩＭＯ送信モードを選択するステップからなる方法。
10. 請求項９記載の方法において、該より低次のＭＩＭＯ送信モードがＡＣＫメッセージを送るために使用される方法。
11. 請求項１記載の方法において、前記選択するステップがさらに、ＳＩＳＯ送信モードを選択するステップからなる方法。
12. 請求項１１記載の方法において、前記ＳＩＳＯ送信モードがＡＣＫメッセージを送るために使用される方法。
13. 請求項１記載の方法であって、さらに、信号を送信するために用いるアンテナ数を該選択された送信モードに基づいて決定するステップからなる方法。
14. 請求項１３記載の方法であって、さらに、該１以上のパケットを該決定された数のアンテナで送信するステップからなる方法。
15. 請求項１記載の方法において、前記送信モードが前記送信のために用いるデータレートを示す方法。
16. 請求項１記載の方法において、該選択するステップがさらに、少なくとも第１のモードと第２のモードとの間で選択するステップからなり、該第１のモードにおいてペイロード部分が第１の長さのヘッダとともに送信され、該第２のモードにおいてペイロード部分が該第１の長さとは異なる第２の長さのヘッダとともに送信される方法。
17. 複数のアンテナを持つ通信システムにおいてパケットを送信する送受信機であって、
    前記パケットの少なくとも一部分の長さに基づいて送信モードを選択する送信モード選択器
    からなる送受信機。
18. 請求項１７記載の送受信機であって、さらに、各サポートされている送信モードに対するパケットの予想送信時間を記録するモード選択テーブルを格納するメモリ
    からなる送受信機。
19. 請求項１８記載の送受信機において、前記送信モード選択器が、サポートされている送信モードを選択するために前記モード選択テーブルにアクセスする送受信機。
20. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モードが前記送信に用いるアンテナ数を示す送受信機。
21. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モードが前記送信に用いるデータレートを示す送受信機。
22. 請求項１７記載の送受信機において、送信される１以上の前記パケットの少なくとも一部分が、該送信される１以上のパケットのペイロード部分である送受信機。
23. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モード選択器が、最小の送信時間のサポートされている送信モードを選択する送受信機。
24. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モード選択器が、該送信されるパケットのペイロード部分の長さが減少するにつれてより短いヘッダとなる、サポートされている送信モードを選択する送受信機。
25. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モード選択器が該送信される１以上のパケットの少なくとも一部分の長さと１以上のしきい値とを比較し、各しきい値が異なる送信モードに対応している送受信機。
26. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モード選択器が受信パケットに対する確認応答（ＡＣＫ）を送るための送信モードを選択し、該ＡＣＫに対して選択された該送信モードが、前記受信パケットを送信するために使用された送信モードに基づいている送受信機。
27. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モード選択器が所与の送信モードがチャネルによってサポートされているかに基づいて前記送信モードを選択する送受信機。
28. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モード選択器がより低次のＭＩＭＯ送信モードを選択する送受信機。
29. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モード選択器がＳＩＳＯ送信モードを選択する送受信機。
30. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モード選択器が、信号を送信するために用いるアンテナ数を該選択された送信モードに基づいて決定する送受信機。
31. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モード選択器が前記送信に用いるデータレートを選択する送受信機。
32. 請求項１７記載の送受信機において、前記送信モード選択器が、少なくとも第１のモードと第２のモードとの間で選択を行い、該第１のモードにおいてペイロード部分が第１の長さのヘッダとともに送信され、該第２のモードにおいてペイロード部分が該第１の長さとは異なる第２の長さのヘッダとともに送信される送受信機。
33. 請求項１７記載の送受信機において、前記パケットが、複数の送信ブランチを用いて同じチャネル帯域を介して同時送信するために符号化および多重分離される送受信機。
34. 請求項１７記載の送受信機において、前記パケットがＱＡＭ変調技術を用いて変調される送受信機。
35. 請求項１７記載の送受信機において、前記パケットが高速フーリエ変換変調技術を用いて変調される送受信機。
36. 複数のパケットを複数のアンテナを介して実質的に同時にかつ実質的に同じ周波数帯で送信する送受信機であって、
    少なくとも２つの送信モード間で選択を行う送信モード選択器であって、第１の送信モードにおいて該送受信機が前記複数のパケットをＮ個のアンテナを介してデータレートＲで送信し、第２の送信モードにおいて該送受信機が前記複数のパケットを、（ｉ）Ｎより少ないアンテナ数、および（ｉｉ）Ｒより小さいデータレート、のうちの少なくとも１つを用いて送信する送信モード選択器
    からなる送受信機。
37. 請求項３６記載の送受信機において、前記送信モード選択器が前記送信モードの１つを、送信されるパケットの少なくとも一部分の長さに基づいて選択する送受信機。
38. 請求項３６記載の送受信機において、前記送信モード選択器が該送信される１以上のパケットの少なくとも一部分の長さと１以上のしきい値とを比較することによって前記送信モードの１つを選択し、各しきい値が前記送信モードの１つに対応している送受信機。
39. 請求項３６記載の送受信機において、前記送信モード選択器が、信号を送信するために用いるアンテナ数を前記選択された送信モードに基づいて決定する送受信機。
40. 請求項３６記載の送受信機において、前記送信モード選択器が前記送信に用いるデータレートを選択する送受信機。

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