JP4726792B2

JP4726792B2 - 無線通信装置及び無線通信方法

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Publication number: JP4726792B2
Application number: JP2006529347A
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Inventors: ラフーマリク; ペクユータン; 大地今村; 純也山崎; 勝義中
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Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2011-07-20
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Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関し、より詳細には、無線ネットワークにおいてメディアアクセスオーバヘッドを低減する無線通信装置及び無線通信方法に関する。

図１は、複数の局１０１、１０２、１０３、１０４を含む無線ネットワーク１００を示している。無線ネットワークは、ネットワークの種類、つまり、インフラストラクチャまたはアドホックに応じて、無線または無線以外の他のネットワークへの接続性を各局に提供する。インフラストラクチャネットワークにおいて、この接続性は、通常、アクセスポイント（ＡＰ）によって達成される。図１の例では、局１０１がＡＰとして任意に指定されている。アドホックネットワークは、通常、同一場所に配置された複数の装置間の局所的なデータ転送のためにある。したがって、通常、アドホックネットワークには外部ネットワークへのリンクはない。

メディアアクセス制御
メディアアクセス制御（ＭＡＣ）のアーキテクチャには、基本的に、集中制御および分散制御という２つの異なる種類がある。集中制御システムでは、ネットワーク内の１つの局が、チャネル容量を個々の局に割り当て、チャネルへのアクセスを調整する役割を担っている。インフラストラクチャネットワークの場合、ＡＰ１０１が、通常、このネットワークコーディネータを担っている。アドホックネットワークの場合は、局またはノードの１つが、通常、ネットワークコーディネータの役割を担い、この機能を実行する。

集中制御ネットワークにおいて、ネットワークコーディネータは、通常、さまざまな局の要求に応じて、利用可能なチャネルリソースの利用方法についてスケジューリングを行う。そして、局は、このスケジュールを確認し、それに従う。このスケジュールは、ＩＥＥＥ８０２.１１規格に規定されたポイント・コーディネーション・ファンクション（ＰＣＦ：Point Coordination Function）メカニズムに従ってポーリングを行うか（非特許文献１）、または、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２規格にあるようなアプリオリなスケジュール通知およびタイミング同期（非特許文献２）によって通知される。

通常、分散チャネルアクセスメカニズムを用いて通信を行う局は、メディア上でデータの送信を競合する各局が、他の局との衝突の確率を低減するためにランダムバックオフを実行する一群として動作し、これによってネットワークの実効スループットを高める。ＩＥＥＥ８０２.１１規格に規定されたディストリビューテット・コーディネーション・ファンクション（ＤＣＦ：Distributed Coordination Function）（非特許文献１）は、そのようなシステムの一例である。基本的なＤＣＦアクセスメカニズムの拡張には、区別化されたメディアアクセス遅延によって実現される特定のトラフィッククラスへの優先的なアクセスが含まれている。この一例は、ＩＥＥＥ８０２.１１ｅ仕様書の草案（非特許文献３）にハイブリッド・コーディネーション・ファンクション・競合ベースチャネルアクセス（ＨＣＣＡ：Hybrid Coordination Function Contention Based Channel Access）として具体化されている。

集中チャネルアクセスは、繰返発生的／周期的な性質を有し一定レベルのサービス品質（ＱｏＳ：Quality of Service）を必要とするデータ、例えば、オーディオビジュアル（ＡＶ）や音声ストリーム、の配信に有益であることが証明されているが、バースト性の高いｈｔｔｐやｆｔｐのトラフィックのような繰り返し発生しないデータにとっては、分散チャネルアクセスメカニズムの方がより効率的であることが分かっている。ＩＥＥＥ８０２.１１（非特許文献１）や策定中の８０２.１１ｅ草案（非特許文献３）のような標準規格は、一定の流れ（ストリーム）のようなトラフィックとバースト性のトラフィックの両方に対応するチャネルアクセスメカニズムを規定することにより、両方の種類のトラフィックに応じるものである。

キャリアセンス多重アクセス
従来の競合ベースチャネルアクセスは、十分に研究のなされているキャリアセンス多重アクセス（ＣＳＭＡ：Carrier Sense Multiple Access）プロトコルを利用する。ＣＳＭＡプロトコルによれば、データを送信しようとする局は、非特許文献１に規定されたクリアチャネルアセスメント（ＣＣＡ：Clear Channel Assessment）アルゴリズムを用いてメディアのセンシングを行う。局は、メディアがアイドル状態にあることを検出すると、ランダムバックオフを選択する前に、メディアがアイドル状態を続けなければならない最低必須時間の間待機する。ランダムバックオフは、メディアがアイドル状態にあることを監視している間、一定のスロット間隔でデクリメントされる。

上記のように、局は、ランダムバックオフを選択する前に、一定の時間待機する必要がある。この時間は、物理レイヤの処理オーバヘッド（ＣＣＡなど）および処理遅延の理由となる。ＭＡＣレベルにおいて、この一定時間の時間長におけるバリエーションは、応答フレームに対して、または、アクセスポイントのような優先度が高い局（一般に、メディアにアクセスしようとする際に他の局よりも優先的にアクセス権を得る能力がある局）に対して、または、優先度が高いトラフィックを有する局に対して、優先的なアクセスを提供することを目的としている。

局はランダムバックオフをゼロまでデクリメントすると送信を開始する。分散型の環境においては、２つの局が同時に送信を試みる確率が有限値として存在する。複数の局がメディア上で送信を行おうとして同時に競合すると、その結果、衝突が生じてネットワークのネットスループットが低下する。

図２は、一例として８０２.１１規格（非特許文献１）を用い、ある局が競合ベースのＤＣＦアクセスメカニズムを用いてメディア上でアクセスを試みるシナリオを示している。局は、時刻２０２でメディアがアイドル状態にあり、かつ送信すべきデータがあることを検出すると、ＤＣＦインタフレームスペース（ＤＩＦＳ：DCF Inter-Frame Space）２０５と呼ばれる一定のアイドル時間にわたる待機を開始する。また、同図には、応答または継続フレームに用いられるショートインタフレームスペース（ＳＩＦＳ：Short Inter-Frame Space）２０３、および、メディアアクセスを優先的に得るためにＡＰによって使用されるＰＣＦインタフレームスペース（ＰＩＦＳ：PCF Inter-Frame Space）２０４も示されている。上記のように、ＳＩＦＳおよびＰＩＦＳは、それぞれ応答フレームおよびアクセスポイントに高い優先度を与えるために用いられる。ＳＩＦＳおよびＰＩＦＳに加えて、８０２.１１ｅ仕様書の草案（非特許文献３）には、異なるＤＩＦＳレベルが、アクセスカテゴリインタフレームスペース（ＡＩＦＳ：Access Category Inter-Frame Spaces）の形で規定されている。これらは、主として、差別化されたサービスを異なるトラフィックカテゴリに提供することを目的とする。

ＤＩＦＳ区間が終了すると、局はランダムバックオフ値を選択し、メディアがアイドル状態にある間１スロット時間ごとにランダムバックオフ値のデクリメントを開始する２０６。時刻２０７で別の局がメディア上で送信２０８を行い、その結果、ＣＣＡはチャネルがビジー状態にあることを局に示し、バックオフのデクリメントの手順が先延ばしにされる。時刻２０９で上記別の局が送信を終了すると、元の局は、メディアがアイドル状態にあることを検出し、ＤＩＦＳの期間２１０待機し、バックオフカウンタの残りの値２１１をゼロまでデクリメントし、時刻２１２で送信２１３を開始する。

仮想キャリアセンシング
無線装置は解放されており接続線でつながれていないため、無線ネットワークはしばしば隠れ端末（hidden-nodes）問題に遭遇する。すなわち、受信局の通信可能な範囲内にある装置が送信局の通信可能な範囲内にないことがある。この例は、送信機から「隠れた」端末が送信されたフレームを受信できないというシナリオである。この結果、「隠れ局」が自己の送信を開始して受信機で衝突が生じることがある。

隠れ端末問題に対応するため、ＩＥＥＥ８０２.１１規格（非特許文献１）は仮想キャリアセンシングメカニズムを規定している。ＣＳＭＡ／ＣＡ技術に加えて、局はネットワークアロケーションベクタ（ＮＡＶ：Network Allocation Vector）を保持する。ＮＡＶは、予測されるメディアの利用期間を示すインジケータである。ＮＡＶセットを有する局は、メディアの状態に関係なく、キャリアセンシングメカニズムにより判断される通りには送信を開始しない。

送信を受ける局は、フレームの時間フィールドに含まれている情報を用いてＮＡＶを設定する。フレームの時間フィールドは、通常、任意の期待される応答フレームを完了するのに必要な時間を含んでいる。

仮想キャリアセンシングメカニズムを容易にするために設計されたもう１つのメカニズムは、非特許文献３に規定された送信要求／送信許可（ＲＴＳ／ＣＴＳ：Request-To-Send/Clear-To-Send）フレーム交換シーケンスである。図３は、時刻３０１においてメディアにアクセスした送信機がＲＴＳフレーム３０２の送信を先行させる例を示している。ＲＴＳフレームで指定された時間値は、受信局すべてのＮＡＶ３０３を時刻３０９まで設定することにより、対象とする送信およびその確認応答（acknowledgement）を「保護」する。ＲＴＳの受信側は、１つ分のＳＩＦＳ３０４の後に、ＣＴＳフレーム３０５で応答する。ＣＴＳフレーム３０５はまた、受信局のＮＡＶ３０６を時刻３０９まで設定する。ＲＴＳおよびＣＴＳフレームの送信が成功すると、その結果、送信機の電波の届く範囲と受信機の電波の届く範囲内にある局はすべて時刻３０９まで送信を開始することはない。これにより、衝突によるエラーの確率を低くしてデータ３０７および確認応答３０８を送信することができる。フレーム交換シーケンスが終了すると、局は、時刻３１３でメディアへのアクセスを試みる前に、メディアがアクティブでないＤＩＦＳ３１２期間の間待機する必要がある。優先度が高いアクセスポイントは、ＰＩＦＳ期間３１０の終了後、時刻３１１においてメディアにアクセスすることができる。

上記ＮＡＶプロシージャは、ＲＴＳフレームを開始した局が何らかの理由でＣＴＳ受信後に送信に失敗するシナリオにおいては、メディアの帯域幅の点から非効率であることが分かる。このようなシナリオにおいては、ＮＡＶによって保護される期間が使用されないことになる。このままではメディアが未使用になってしまうようなシナリオに対応するため、非特許文献１はＮＡＶリセットプロシージャを提供している。

上記シナリオにおいて、ＲＴＳフレームを用いてＮＡＶを設定した各局は、その物理レイヤモデムが、前記ＲＴＳの発信元がチャネルにアクセスすることになっている時点においてメディアがアクティブになっていることが示されない場合、そのＮＡＶをリセットする、つまり、メディアへのアクセスを開始することができる。タイムアウト期間の後、各局は、ＮＡＶのリセットを行い、ＤＩＦの期間待機した後、送信前にランダムバックオフを行う。同様に、ＲＴＳを開始した前記局は、ＣＴＳタイムアウト後にＣＴＳが受信されない場合、バックオフプロシージャを実行することにより、メディアにアクセスすることができる。同様のＮＡＶリセットプロシージャは、フレーム交換シーケンスのフラグメントに示された時間値に基づいてＮＡＶを設定する局についても規定されている。
"Local and Metropolitan Area Networks - Specific Requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer (PHY) specifications", IEEE Std 802.11-1999, IEEE, August 1999 "Broadband Radio Access Networks (BRAN) HIPERLAN Type 2 Data Link Control (DLC) Layer", ETSI TS 101 761-1 v1.1.1, April 2000 "Draft Supplement to LAN/MAN Specific Requirements - Part 11: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: MAC Enhancements for Quality of Service (QoS)", IEEE Std 802.11e/D7.0, January 2004

非特許文献１に記載された従来技術においては、応答／継続フレームのためのチャネルアクセス、アクセスポイントによる優先フレームのためのチャネルアクセス、および局による通常のチャネルアクセスの差別化を容易にするため、少なくとも３つの独立したフレーム間タイミング、つまり、ＳＩＦＳ、ＰＩＦＳ、およびＤＩＦＳが必要である。非特許文献３では、さらに、ＤＩＦＳを４つの異なるＡＩＦＳインタフレームスペースと取り替えることによって通常のチャネルアクセスを実行する局のトラフィックを差別化する。

ほどほどの負荷状態にあるメディアの場合、局が送信に成功するまでに（他の局による送信の優先使用により）数回バックオフを行う必要があることは十分考えられる。ＤＣＦプロトコルのもとでは、連続する各バックオフには、バックオフカウンタのデクリメントプロセスを再び開始する前にＤＩＦＳ期間の間待機することが含まれている。

本発明はその１つの実施の形態において、本明細書に記載の方法によりインタフレームスペースの定義を動的に変更する手段を容易にすることによって、インタフレームスペースを低減する方法を述べている。

本発明の目的は、無線ネットワークにおいてメディアアクセスオーバヘッドを低減する無線通信装置及び無線通信方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、無線通信方法は、応答を必要としないことを示す信号または継続の意図がないことを示す信号を取得するステップと、インタフレームスペースを低減するために前記取得した信号に基づいてフレームタイミングを再定義するステップとを有する。

本発明の他の態様によれば、複数の局からなる無線ネットワークにおいてメディアアクセスオーバヘッドを低減する方法は、前記局が、インタフレームスペースの定義を再定義することによりインタフレームスペースの値を動的に低減し、前記方法は、受信信号に含まれる、応答を必要としないことを示す信号または継続の意図がないことを示す信号を検出するステップと、前記信号が検出された場合、インタフレームスペースの定義を、インタフレームスペースの値が小さくなるように再定義するステップとを有し、前記インタフレームスペースの値は、物理レイヤの性能に依存可能である。

本発明のさらに他の態様によれば、複数の局からなる無線ネットワークにおいてメディアアクセスオーバヘッドを低減する方法は、前記局が、インタフレームスペースの定義を再定義することによりインタフレームスペースを動的に低減し、前記方法は、メディアの使用の終了時間を決定するメディアアクティビティインジケータをチェックするステップと、メディアアクティビティインジケータがチェックされた場合、インタフレームスペースの定義を、インタフレームスペースが小さくなるように再定義するステップとを有する。

本発明のさらに他の態様によれば、複数の局からなる無線ネットワークにおいてメディアアクセスオーバヘッドを低減する方法は、前記局が、インタフレームスペースの定義を再定義することによりインタフレームスペースの値を動的に低減し、前記方法は、メディアアクティビティインジケータの指示どおりにメディアが使用されているはずの時点においてメディアが使用されない場合、メディアアクティビティインジケータをリセットするステップと、メディアアクティビティインジケータがリセットされた場合、インタフレームスペースの定義を、インタフレームスペースが小さくなるように再定義するステップとを有し、前記インタフレームスペースの値は、物理レイヤの性能に依存可能である。

インタフレームスペースの離散的表現は、次のように可能である。

本発明のさらに他の態様によれば、無線通信方法は、応答を必要としないことを示す信号または継続の意図がないことを示す信号を取得するステップと、最低限必要なインタフレームスペースの数を低減するために前記取得した信号に基づいてフレームタイミングを再定義するステップとを有する。

本発明のさらに他の態様によれば、複数の局からなる無線ネットワークにおいてメディアアクセスオーバヘッドを低減する方法は、前記局が、インタフレームスペースの定義を再定義することにより最低限必要なインタフレームスペースの数をＭからＮに（ともに整数、ＭはＮよりも大きい）動的に変更し、前記方法は、受信信号に含まれる、応答を必要としないことを示す信号または継続の意図がないことを示す信号を検出するステップと、前記信号が検出された場合、インタフレームスペースの定義を、含まれるタイムスロットが少なくなるように再定義するステップとを有する。

本発明のさらに他の態様によれば、複数の局からなる無線ネットワークにおいてメディアアクセスオーバヘッドを低減する方法は、前記局が、インタフレームスペースの定義を再定義することにより最低限必要なインタフレームスペースの数を３から２に動的に変更し、前記方法は、受信信号に含まれる、応答を必要としないことを示す信号または継続の意図がないことを示す信号を検出するステップと、前記信号が検出された場合、タイムスロットが２つになるようにインタフレームスペースの定義を再定義するステップとを有する。

本発明のさらに他の態様によれば、複数の局からなる無線ネットワークにおいてメディアアクセスオーバヘッドを低減する方法は、前記局が、インタフレームスペースの定義を再定義することにより最低限必要なインタフレームスペースの数をＭからＮに（ともに整数、ＭはＮよりも大きい）に動的に変更し、前記方法は、メディアの使用の終了時間を決定するメディアアクティビティインジケータをチェックするステップと、メディアアクティビティインジケータがチェックされた場合、含まれるタイムスロットが少なくなるようにインタフレームスペースの定義を再定義するステップとを有する。

本発明のさらに他の態様によれば、複数の局からなる無線ネットワークにおいてメディアアクセスオーバヘッドを低減する方法は、前記局が、インタフレームスペースの定義を再定義することにより最低限必要なインタフレームスペースの最小数をＭからＮに（ともに整数、ＭはＮよりも大きい）に動的に変更し、前記方法は、メディアアクティビティインジケータの指示どおりにメディアが使用されているはずの時点においてメディアが使用されない場合、メディアアクティビティインジケータをリセットするステップと、メディアアクティビティインジケータがリセットされた場合、含まれるタイムスロットが少なくなるようにインタフレームスペースの定義を再定義するステップとを有する。

さらに具体的には、本発明は、無線通信システムにおいて効率的なチャネルアクセスを達成するための方法とシステムを含む。本発明は、ネットワークノードの通信を容易にする無線ネットワークアダプタ４００において実施される。例えば、ＩＥＥＥ８０２.１１のような無線ネットワーク規格では、ＯＳＩアーキテクチャモデルの第１レイヤおよび第２レイヤの運用を規定している。これらは、図４における、物理レイヤモデム４０２およびメディアアクセスコントローラ４０１に関連している。本発明は、具体的には「ＩＦＳ低減モジュール」４０４において実施される。無線ネットワークアダプタは、さらに、アプリケーションがデータおよび制御情報を装置に送信する上位レイヤへのインタフェース４０５と、エアインタフェースをサポートする単一または複数のアンテナ４０６とを有する。

本発明の第１の実施例は、局間の適切な信号方式によりインタフレームスペースの定義を動的に変更し、それによりメディアアクセス遅延の低減効果を達成する手段を提供する。

本発明の第２の実施例は、送信されるフレームのＭＡＣヘッダのフィールドを用いてインタフレームスペーシングの定義を信号で伝えるメカニズムを提供することにより、第１の実施例に従ってメディアアクセスオーバヘッドを低減する方法を提供する。

第３の実施例は、第２の実施例と趣旨が類似しているが、ここではインタフレームスペーシングの定義を信号で伝える方法が、ＭＡＣ／物理レイヤの境界のサブレイヤにおいて送信されるフレームのプリアンブルの中のフィールドによって実施される。

第４の実施例は、第２の実施例と趣旨が類似しているが、ここではインタフレームスペーシングの定義を信号で伝える方法が、フレーム送信中に追加のサブキャリア上の送信によって物理レイヤにおいて実装される。

本発明の第５の実施例は、メディアアクティビティインジケータに含まれる情報を解釈することにより、つまり第１の実施例と類似した趣旨を意図して仮想キャリアセンシングメカニズムによって、インタフレームスペースの定義を動的に変更する手段を提供する。

第６の実施例は、第１の実施例と類似した趣旨を意図して仮想キャリアセンシングメカニズムのリセットの時点で、インタフレームスペースの定義を動的に変更する手段を規定する。

本発明によれば、無線ネットワークにおけるメディアアクセスオーバヘッドを低減することができるため、メディア使用効率を向上させ、その結果ネットワークスループットの全体的な向上を実現することができる。

図面に示すように、本発明は、無線ネットワークアクセスのための装置および方法において実施される。これは、通常、無線ネットワークアダプタ４００と呼ばれ、無線ネットワークのあらゆる局に組み込まれている。さらに具体的には、本発明は、メディアアクセスコントローラ４０１で物理的に実現されるＩＦＳ低減モジュールにおいて実施される。しかし、以下の説明から明らかなように、具体的な実施態様によっては、ＩＦＳ低減モジュール４０４は、物理レイヤモデム４０２および境界サブレイヤ４０３との一定の情報交換を必要とし得る。

フレーム送信のイニシエータは、送信フレームが受信側からの応答を期待するフレームかどうか、または、送信フレームに続く継続フレームの送信があるかどうかを知っている。アクティブな局はすべて、自己がフレームの受信対象者であるかどうかを決定するために少なくとも全フレームのヘッダを処理するため、局は、送信５０１に「応答要求／継続（response-solicited/continuation）」信号５０２を埋め込むことができる。

「応答要求」フィールドセットを有するフレームを受信する局は、このフレームの受信終了５０３後の第１のタイムスロット５０４を応答フレームに使用する時間として定義する。第２のスロット５０５は、アクセスポイントが優先的にメディアにアクセスするために予約された時間として定義され、第３のスロット５０６は、局が送信を開始する前に従うべき「最小メディアアイドル」時間を示す。５０４、（５０４＋５０５）、および（５０４＋５０５＋５０６）によって示されるタイミングのセットは、それぞれ、非特許文献１に記載されたＳＩＦＳ、ＰＩＦＳ、およびＤＩＦＳタイミングに相当する。本発明の方法を用いて、５０４および（５０４＋５０５）によって示されるタイミングのセットは、それぞれ、ショートＰＩＦＳ（ｓＰＩＦＳ）およびショートＤＩＦＳ（ｓＤＩＦＳ）と解釈される。これらの異なるタイムスロットは、ＭＡＣプロトコルに必要とされる区別化されたメディアアクセスを提供する。ここで留意すべきは、本実施の形態において、「スロット」という語は一般的な意味で使用されており、非特許文献１における定義とは異なっている。しかし、タイムスロット５０４、５０５、５０６の絶対時間は、装置の物理レイヤモデム４０２の実施態様によって決まる。

フレームイニシエータによって応答が要求されずかつ継続データ送信が行われないフレーム送信の場合、「応答要求／継続」信号５１２は、送信５１１においてはクリアされている。このようなシナリオ５１０においては、メディアアクセス制御を容易にするために少なくとも２つのスロットが必要である。受信後の第１のスロット５０４は、アクセスポイントが優先的なメディアアクセスを得るために予約されており、第２のスロット５０５は、局が送信を開始する前に従うべき「最小メディアアイドル」時間として使用することができる。したがって、シナリオ５１０の場合、「応答要求／継続」信号を適切に解釈することにより、既存のシナリオ５００と比べて、あるフレームタイプのアクセスオーバヘッドがどのようにして低減可能であるかを理解することができる。

ここで留意すべきは、シナリオ５１０の新しいＰＩＦＳつまりショートＰＩＦＳ（ｓＰＩＦＳ）および新しいＤＩＦＳつまりショートＤＩＦＳ（ｓＤＩＦＳ）は、シナリオ５００のＰＩＦＳおよびＤＩＦＳのスロット長よりもそれぞれ短く設定しさえすればよく、決してｓＰＩＦＳ＝ＰＩＦＳおよびｓＤＩＦＳ＝ＤＩＦＳに限定されないことである。

また、ここで留意すべきは、上記の「応答要求／継続」信号は暗黙のうちに実施することができることである。この場合、ＭＡＣフレームの既存要素を用いて応答／継続が期待されているかどうかを決定する。他方では、「応答要求／継続」信号を明示的に実施するいくつかの方法がある。

上記のように、１つの方法は、フレームを受信するすべてのアクティブな局のＭＡＣコントローラによって解釈されるフィールドとして、フレームのヘッダに情報を組み込むことである。これはフレーム６００に示されている。この場合、「応答要求／継続」はフレームのＭＡＣヘッダ６０１において６０２として呼ばれる。

「応答要求／継続」信号の代わりの実施例は、フレーム６１０に示されている。この場合、当該信号は送信のプリアンブル６１１にビットまたはビットの組み合わせ６１２として組み込まれている。

日本特許出願第２００３−３２４７９３において、本出願人は、複数ユーザに同時にサービスを提供するために空間分割多重アクセスを使用する無線ネットワークにおける特定の空間ビームの使用を信号で伝える方法について説明した。これは、シグニチャ信号の方法によって達成され、その実施例はＯＦＤＭスペクトルの未使用のサブキャリア上の送信である。本発明の代替実施例において、「応答要求／継続」信号は追加のサブキャリアまたはサブキャリアの組み合わせでの送信の形態をとることもできる。これは、ＯＦＤＭシンボル６２１が、シンボルの周波数領域表現６２２で表記されているようにサブキャリアの追加ペア６２３をアクティブにすることによって「報知／意味付け」される６２０において示される。

フレーム６００、６１０、６２０は、異なるタイプの「応答要求／継続」信号の実施態様を提供する。６００は、ＭＡＣコントローラ４０１のような装置において解釈され実施されて実現を図るものであるが、６２０の方法は物理レイヤモデム４０２において解釈され実施されて物理レイヤでの実現を図る。また、６１０はＭＡＣ／物理境界サブレイヤ４０３における「応答要求／継続」信号の実施態様を示している。以上説明してきたさまざまな種類のシグナリング方法から明らかなように、同様の目的でいくつかの変種も可能である。本発明が前述の方法の特定の形態または変形に限定されないことが理解される。

非特許文献１に記載されているように、ＣＳＭＡ／ＣＡを実行する局は、物理的なキャリアセンシングメカニズムと仮想的なキャリアセンシングメカニズムの両方を利用する。仮想的なキャリアセンシングを実施するためにネットワーク割り当てベクタが使用される。図７では、送信元の局が、その通信可能な範囲内の各局のＮＡＶ７０２を設定するＲＴＳフレーム７０１を最初に送信するシナリオを示している。１つ分のＳＩＦＳ７０３の後、宛先がＣＴＳフレーム７０４で応答する。その結果、宛先局の通信可能な範囲内にある各局がそのＮＡＶ７０５を設定する。ＣＴＳの後にＳＩＦＳを１つ分あけて、送信元はそのデータ送信７０６を開始する。図３のシナリオと同様に、フレーム交換シーケンスが、宛先によるＡＣＫフレーム７０７の送信で終了することが理想的である。ＡＣＫフレームが送信／受信されない場合であっても、本発明による方法では、ＮＡＶを継続フレームまたは応答フレームを必要としないものと解釈することを推奨する。したがって、これに続くバックオフプロシージャでは、局は、時間７０８をアクセスポイントによる優先使用のための時間として定義し、時間７０９をメディアにアクセスを試みる局がランダムバックオフを実行するまでに待機しなければならない最小時間として定義することができる。そのため、時間７０８および時間７０９は、ショートＰＩＦＳ（ｓＰＩＦＳ）およびショートＤＩＦＳ（ｓＤＩＦＳ）と推断することができる。これは、局が、メディアへのアクセスを試みる前にＤＩＦＳの間待機する必要がある（つまり、ＳＩＦＳおよびＰＩＦＳに優先する）従来技術の場合とは逆である。

同様に、ＮＡＶリセットは同じ方法、つまり、応答フレームまたは継続フレームを必要としないと解釈され、ＮＡＶリセットに続いてメディアにアクセスを試みる局も同様に、最初のスロットをアクセスポイントによる優先使用のための時間として、後続のスロットを局がそのランダムバックオフをデクリメントするまでに待機しなければならない最小時間として定義する。その結果、インタフレームスペースが減少し、これによりメディアの利用効率が向上して、スループットも高まる。

図８は、ＩＥＥＥ８０２.１１（非特許文献１）のネットワークの状況において本発明により実施される方法を実行できるように、ＩＦＳ低減モジュール４０４の動作を説明する決定ツリーを示している。決定ツリーは、フレームごとに実行される。決定ツリーへの入口８０１において、ＩＦＳ低減モジュールは複数のパスのうち１つを選択するが、これにより２スロットの８０２または３スロットの８０３のいずれのタイミングモードを使用するかを決定するよう導かれる。パス８０４は、応答要求／継続を期待する信号がフレームに埋め込まれている場合に採用されるパスを示している。パス８０５は、フレームに応答または継続がない場合にたどるパスを示している。パス８０６は、ＮＡＶリセットが局で発生する場合にたどり、パス８０７は、現在のＮＡＶが期限切れの場合にたどる。パス８０８は、デフォルトのパス、つまり、局が他の条件を識別できない場合の「その他の場合」のパスを表している。その結果、デフォルト／従来技術のタイミング８０３が採用される。

要約すると、通信システムは、ネットワーク内の局に通信サービスを提供できるネットワークアダプタをそれぞれ備える複数の局を有し、これにおいて、前記ネットワークアダプタが、請求の範囲に記載のアダプタによって提供されるサービスをアプリケーションが利用できるようにする上位レイヤへのインタフェースと、ネットワークのリソースへの装置のアクセスを制御するメディアアクセスコントローラであって、メディアアクセスオーバヘッドの削減を容易にすることによりネットワークスループットを高めるＩＦＳ低減モジュールを含む前記メディアアクセスコントローラと、ネットワークによって使用される送信インタフェースをサポートしてネットワークメディア上の送受信の手段を提供する物理レイヤモデムと、前記メディアアクセスコントローラおよび物理レイヤモデム間のインタフェースと、物理レイヤモデムによって使用中の送信方式に応じて単数または複数のアンテナを含み、前記モデムがネットワークメディアを介して信号を送受信するアレイと、を有している。

インタフレームスペースの定義を再定義することで最低限必要なインタフレームスペースの数を動的に変更することによりアクセスオーバヘッドを低減する局のための方法が提供され、前記方法が、送信側が送信と共に受信側からの応答フレームを期待することまたは別のフレームを継続する意図があることを信号で伝えることと、すべての受信側局のメディアアクセスコントローラが前記信号を解釈し、まもなく到着するフレームのアクセスタイミングを適切に修正してより少ない／短いタイムスロットを含むようにし、その結果メディア使用をさらに効率的にすることを含む。

上記の説明に従い、最低限必要なインタフレームスペースの数を３から２に動的に変更することによりアクセスオーバヘッドを低減する方法は、送信側が送信と共に受信側からの応答フレームを期待することまたは別のフレーム送信を継続する意図があることを信号で伝えることと、すべての受信側局のメディアアクセスコントローラが前記信号を解釈し、まもなく到着するフレームのアクセスタイミングを適切に修正して、肯定の信号は最低３つのアクセスタイムスロット、否定の信号は２つのアクセスタイムスロットにすることを含む。

前述のように、応答を期待することを示す信号または継続の意図があることを示す信号を受信する局が、送信に続く第１のアイドルタイムスロットを、信号で伝えられる応答／継続のために予約された時間として解釈し、送信に続く第２のアイドルタイムスロットを、ネットワークコントローラが優先的なメディアアクセスを得るために予約された時間として解釈し、送信に続く第３のアイドルタイムスロットを、メディア上で送信の開始を待つ局がそのバックオフプロシージャを開始する／送信を開始するまで待機しなければならない最小時間として解釈する方法。

前述のように、応答を期待しないことを示す信号または継続の意図がないことを示す信号を受信する局が、送信に続く第１のアイドルタイムスロットを、ネットワークコントローラが優先的なメディアアクセスを得るために予約された時間として解釈し、送信に続く第２のアイドルタイムスロットを、メディア上で送信の開始を待つ局がそのバックオフプロシージャを開始する／送信を開始するまで待機しなければならない最小時間として解釈する方法。

前述のように、フレームのＭＡＣヘッダ内の適切なフィールドを挿入／修正／解釈することにより信号情報を送信する方法。

前述のように、フレームのプリアンブル内の適切なフィールドを挿入／修正／解釈することにより信号情報を送信する方法。

前述のように、フレームの単一または複数のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアの追加（セット）をアクティブにすることにより信号情報を送信する方法。

局が前記インタフレームスペースの定義を再定義して最低限必要なインタフレームスペースの数を動的に変更することによりアクセスオーバヘッドを低減するもう１つの方法が提供され、前記方法は、局がそのメディアアクティビティインジケータをその物理キャリアセンシングと共にチェックするステップと、メディアの使用の終了時間を決定するステップと、前記局のメディアアクセスコントローラがまもなく到着するフレームのアクセスタイミングを適切に修正してより少ないまたは短いタイムスロットを含むようにして、その結果メディア使用の効率を高めるステップとを有している。

局が前記インタフレームスペースの定義を再定義して最低限必要なインタフレームスペースの数を動的に変更することによりアクセスオーバヘッドを低減するさらにもう１つの方法が提供され、前記方法は、メディアアクティビティインジケータの指示通りにメディアが使用されているはずの時点において物理キャリアセンシング技法がメディアが使用状態であることを示さない場合に、局がそのメディアアクティビティインジケータをリセットするステップと、前記局のメディアアクセスコントローラがまもなく到着するフレームのアクセスタイミングを適切に修正してより少ないまたは短いタイムスロットを含むようにして、その結果メディア使用の効率を高めるステップとを有している。

当該通信システムで説明されているＩＦＳ低減システムは、上記の方法を実施するためにさらに提供される。

この出願は、２００４年３月８日出願の日本特許出願第２００４−０６４４５７および２００４年１０月１８日出願の日本特許出願第２００４−３０３２５３に基づく。これらの内容はすべてここに含めておく。

本発明は、複数の局を含む無線ネットワークに適用可能である。

単一または複数の送信チェーンをそれぞれ備える複数の局を含む無線ネットワークを示す図。局の１つはアクセスポイントに指定され、ネットワークコーディネータおよび外部ネットワークへのゲートウェイの機能を果たすことができる。非特許文献１に規定されているＤＣＦプロトコルを使用するメディアアクセスの例を示す図非特許文献１に規定されている仮想キャリアセンシングの例を示す図本発明の実施例を示す図本発明の１つの実施例に従ってメディアアクセス時間が短縮される過程を示す図図５で説明されている方法が本発明の３つの別個の実施例を使用して達成される過程を示す図本発明の１つの実施例に従い仮想キャリアセンシングの使用を採用してメディアアクセス時間を短縮する過程を示す図非特許文献１の状況に適用された本発明の実施例により採用されるプロセスを表す決定ツリーを示す図

Claims

受信フレームに含まれる、応答を必要とするか否かまたは継続の意図があるか否かを示す信号を検出する検出手段と、
前記信号から、応答を必要としない、かつ、継続の意図がないことが検出された場合、前記受信フレーム後のインタフレームスペースを低減するように、前記インタフレームスペースを再定義するインタフレームスペース低減手段と、
を有する無線通信装置。
前記信号は前記受信フレームのヘッダに含まれている請求項１記載の無線通信装置。
前記信号は前記受信フレームのプリアンブルに含まれている請求項１記載の無線通信装置。
前記信号は前記受信フレームのフッタに含まれている請求項１記載の無線通信装置。
前記信号は、前記受信フレームのマルチキャリアシンボルにおいて追加のサブキャリアまたはサブキャリアの組み合わせの形をとっている請求項１記載の無線通信装置。
前記検出手段は、前記受信フレームに含まれる、通信相手装置からの送信要求を示すＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ−Ｔｏ−Ｓｅｎｄ）を検出したとき、送信許可を示すＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ−Ｔｏ−Ｓｅｎｄ）を前記通信相手装置へ送信すると共に、他の無線通信装置に対して所定の時間まで送信を停止させるＮＡＶ（ＮｅｔｗｏｒｋＡｌｌｏｃａｔｉｏｎＶｅｃｔｏｒ）を設定させ、
前記インタフレームスペース低減手段は、前記所定時間後の第１のタイムスロットを、優先的なメディアアクセスを得る信号のために予約された時間として、そして、前記第１のタイムスロットを含む第２のタイムスロットを、メディア上で送信開始を待つ局がバックオフプロシージャを開始するかまたは送信を開始するまで待機しなければならない最小時間として、前記インタフレームスペースを再定義する、請求項１に記載の無線通信装置。
前記インタフレームスペース低減手段は、
前記信号から、応答を必要としない、かつ、継続の意図がないことが検出された場合、前記受信フレーム後のインタフレームスペース中に含まれるタイムスロット数が少なくなるように、またはタイムスロット長が短くなるように、前記インタフレームスペースを再定義する、請求項１に記載の無線通信装置。
複数の無線通信装置からなる無線ネットワークにおける無線通信方法であって、
各無線通信装置において受信される受信フレームに含まれる、応答を必要とするか否かまたは継続の意図があるか否かを示す信号を検出するステップと、
前記信号から、応答を必要としない、かつ、継続の意図がないことが検出された場合、前記受信フレーム後のインタフレームスペースを低減するように、前記インタフレームスペースを再定義するステップと、
を有する無線通信方法。
前記インタフレームを再定義するステップにおいて、
前記信号から、応答を必要としない、かつ、継続の意図がないことが検出された場合、前記受信フレーム後のインタフレームスペース中に含まれるタイムスロット数が少なくなるように、またはタイムスロット長が短くなるように、前記インタフレームスペースを再定義する、請求項８に記載の無線通信方法。
前記無線通信装置は、前記信号から、応答を必要とすることまたは継続を意図することを検出した場合、
前記受信フレームに続く第１のタイムスロットを、応答信号または継続信号の送信のために予約された時間として、
前記第１のタイムスロットに続く第２のタイムスロットを、優先的なメディアアクセスを得る信号のために予約された時間として、
前記第２のタイムスロットに続く第３のタイムスロットを、メディア上で送信開始を待つ局がバックオフプロシージャを開始するかまたは送信を開始するまで待機しなければならない最小時間として、
前記インタフレームスペースを再定義する請求項１に記載の無線通信装置。
前記無線通信装置は、前記信号から、応答を必要としない、かつ、継続の意図がないことを検出した場合、
前記受信フレームに続く第１のタイムスロットを、優先的なメディアアクセスを得る信号のために予約された時間として、
前記第１のタイムスロットに続く第２のタイムスロットを、メディア上で送信開始を待つ局がバックオフプロシージャを開始するかまたは送信を開始するまで待機しなければならない最小時間として、
前記インタフレームスペースを再定義する請求項１に記載の無線通信装置。