JP5372829B2 - 設定方法、送信方法及び送受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線ネットワーク通信方法に関するものであって、より詳しくは多様なレートを有する通信方式において、仮想キャリアセンス方法とこれを用いた無線通信方法に関する。

最近インターネットの普及とマルチメディア資料の急激な増加によって、超高速通信網に対する需要が増えている。このうち、ランは、１９８０年代後半から導入され、初期に１−４Ｍｂｐｓ程度であった伝送量が、現在は１００Ｍｂｐｓの高速イーサネット（登録商標）が一般的に用いられており、最近ではギガビットイーサネット（登録商標）に対する研究が活発に進行している。一方、線無しでもネットワークに接続して通信をしようとする試みは、無線ランに対する研究開発を促進し、その結果、最近では無線ランの普及が次第に広がっている。無線ランは、有線ランに比べて、データ伝送率と安定性などは性能が落ちるが、線無しでもネットワークを構成することができ、移動性が良などの長所を有する。これによって、無線ランの市場は次第に大きくなってきている。

データ伝送量の増加に対する要求と無線伝送技術の発達によって、初期１−２ＭｂｐｓであったＩＥＥＥ ８０２．１１規格を向上させ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ａのような規格を確定し、現在８０２．１１ｇ規格を、標準化会議を通じて決定しているところである。特に、ＮＩＩバンドの５ＧＨｚ帯域において６−５４Ｍｂｐｓの伝送率を有する８０２．１１ａは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を伝送技術として用いており、ＯＦＤＭ伝送と５ＧＨｚ帯域の使用に対する関心の増加により、他の無線ラン規格に比べて脚光を浴びている。

最近、韓国通信公社は、ネスポット（Ｎｅｓｐｏｔ（商標登録））という無線ランを用いた無線インターネットサービスを商用化し、これをサービス中である。ネスポットとは、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂあるいはワイ・ファイ（Ｗｉ−Ｆｉ）の標準による無線ランを用いてインターネットを用いることができるようにするサービスをいう。無線データ通信システムのために現在標準化が完成されるか、研究中であるものとして、３Ｇ（３ ジェネレーション）信と呼ばれることもあるＷＣＤＭＡ（ワイドコードディビジョンマルチプルアクセス）、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｘ、ブルートゥース、ＩＥＥＥ ８０２．１５．３などがある。このうち、現在安い価格で無線データ通信ができるために最も広がった規格は、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｘに属するＩＥＥＥ ８０２．１１ｂである。ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂの標準を満たす無線ランは、最大伝送率１１Ｍｂｐｓでデータ伝送が可能であり、２．４Ｇｈｚ帯域、すなわち、所定の電界以下で許可を受けずに用いることができるＩＳＭ（インダストリアル、サイエンティフィック、メディカル）帯域を用いている。最近、５Ｇｈｚ帯域におけるＯＦＤＭ方式を用いて、最大５４Ｍｂｐｓのデータ伝送が可能なＩＥＥＥ ８０２．１１ａを採用した無線ランの普及が増えており、さらにＭＩＭＯ（マルチプルインプットマルチプットアウトプット）方式のＩＥＥＥ ８０２．１１ｎに対する研究が盛んである。現在、一般的に用いられているイーサネット（登録商標）や無線ランは、何れもキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ）方式を用いる。ＣＳＭＡ方式は、チャンネルの使用有無を検査し、チャンネルが用いられていなければ（使用終了）伝送し、そうでない場合には所定の時間後に再び伝送を試みる方式をいう。現在、ＣＳＭＡ方式を改良したＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式は有線ランに用いられ、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式は、パケット方式の無線データ通信に用いられている。ＣＳＭＡ／ＣＤ方式におけるステーションは、信号を伝送する中間に衝突の発生を感知すれば信号の伝送を中断する方式を用いる。ＣＳＭＡ方式が伝送前にチャンネルの使用有無を監視するとすれば、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式におけるステーションは信号の伝送中にチャンネル上で信号の衝突有無を監視する。ＣＳＭＡ／ＣＤ方式におけるステーションは、信号の伝送中に衝突が探知されれば伝送を中断して衝突事実を知らせるために、他のステーションにジャム信号を伝送する。ジャム信号を伝送した後にステーションは、ランダム時間だけ遅延（ランダムバックオフ）した後に再び信号を伝送する。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるステーションは、チャンネルが空くようになる場合でも直ちにデータを伝送せずに所定の時間を待った後、ランダムバックオフしてから信号を伝送して信号の衝突を回避する。伝送中である信号の衝突が発生した場合には、ランダムバックオフ時間を２倍単位で増加させて衝突の可能性をさらに低くする。

図１および図２は、従来の競争区間においてフレームを送信する過程を示す図面である。図１および図２は、ステーションにフレームが受信されているが、受信されるフレームは他のステーションを受信ステーションとしてフレームが伝送された場合を想定している。

まず、図１を参照すれば、伝送されるフレームの受信が可能な場合である。ステーションはチャンネル上で伝送されるフレームを受信する。ステーションは、フレームが受信される間はチャンネルを介してフレームを伝送することができなくなる（物理的キャリアセンス）。受信されたフレームの媒体接近制御（ＭＡＣ）ヘッダーには、フレームを伝送した後に送信ステーションが、受信ステーションが伝送する確認応答フレーム（ＡＣＫ）を受信するまで必要な持続時間に対する情報が含まれている。受信ステーションは、フレームを受信して短いフレーム間の間隔（以下、ＳＩＦＳという）が過ぎた後に、これに対するＡＣＫを送信ステーションに伝送する。持続時間に対する情報を介してステーションは、ネットワーク割当ベクトル（以下、ＮＡＶという）を設定する（仮想キャリアセンス）。ステーションは、フレームを他のステーションに送信しようとする時、ＮＡＶ期間が過ぎてから分散フレーム間の間隔（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ以下、ＤＩＦＳという）を待った後に、ランダムバックオフをしてフレームを他のステーションに伝送することができる。ランダムバックオフをする途中で媒体にキャリアセンスがある場合であれば、ランダムバックオフを中断してチャンネルが空く時を待った後、チャンネルが空けば再びＤＩＦＳを待ってランダムバックオフを行う。

図２を参照すれば、ステーションがチャンネル上に伝送されるフレームを受信できない場合を示している。ステーションはチャンネル上でフレームが伝送される間はチャンネルを介してフレームを送信させることができなくなる（物理的キャリアセンス）。現在、チャンネル上で伝送されるフレームをある理由によって受信できない場合であれば、ステーションはＮＡＶを設定できなくなる。これはＮＡＶ値がフレーム内に情報として伝送されてくるためである。したがって、ＮＡＶを設定できなかったステーションは、ＤＩＦＳより長い拡張フレーム間の間隔（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ；以下、ＥＩＦＳという）を待った後にランダム時間の間遅延してフレームを伝送できる。図２においてステーションは、初めてフレーム受信を失敗した後にチャンネルが空けばＥＩＦＳを待つ。ＥＩＦＳが過ぎる前に（ＳＩＦＳ経過直後）前記フレームに対するＡＣＫフレームがチャンネル上で伝送されるようになるが、ステーションがＡＣＫも受信できなければ、ＡＣＫが過ぎた後に再びチャンネルが空けばＥＩＦＳを待ってランダムバックオフを実行した後にフレームを伝送する。すなわち、ステーションがチャンネル上のフレームを受信できなかった結果、ＮＡＶ値を知ることができず、仮想キャリアセンスすることができない場合には正常な場合より長い時間を待った後に競争しなければならないため、フレーム伝送競争で敗れる可能性が高まるようになり、これはデータ伝送率に悪い影響を与える。実際にステーションがチャンネル上のフレームを受信できない場合は、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａのように多様な変調方式とコーディング比率（以下、レートという）とを有する通信方法の場合に著しく表れ得る。すなわち、特定ステーションが支援できない支援することができないレートによって伝送されるフレームは、前記ステーションは解釈できなくなり、ＭＡＣヘッダーから持続時間情報を得ることができなくなる。したがって、支援できないレートによって伝送されるフレームから仮想チャンネルセンスを行えなくなり、これはステーションの性能低下として表れる。これによって、多様なレートによって伝送されるフレームから仮想チャンネルセンスを行ってステーションの性能を高めることができる通信方法が必要となる。

本発明は詳述した必要性によって案出されたものであり、本発明の目的は、多様なレートを支援する無線ネットワーク通信において仮想キャリアセンス方法とこれを用いた無線通信方法および装置を提供することにある。

また本発明の他の目的は、ＭＩＭＯ通信において仮想キャリアセンス方法とこれを用いた無線通信方法および装置を提供することにある。

本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されないまた他の目的は下記から当業者が明確に理解できる。

前記目的を達成するために、本発明の一態様に係わる無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンスの設定方法は、受信ステーションの観点で複数の変調方式によって送信されるフレームを受信して、フレームの基本変調方式によって変調した部分から仮想キャリアセンスのための情報を抽出する（ａ）ステップと、前記抽出された情報を用いて仮想キャリアセンスを設定する（ｂ）ステップとを含む。

前記目的を達成するために、本発明の他の態様に係わる無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンスの設定方法は、送信ステーションの観点で複数の変調方式によって送信されるフレームにおいてフレームの基本変調方式によって変調した部分に仮想キャリアセンスのための情報を付加する（ａ）ステップと、前記付加された情報と共にフレームを伝送する（ｂ）ステップとを含む。

前記目的を達成するために、本発明の他の態様に係わる無線ネットワーク通信の送受信装置は、複数の変調方式によって送信されるフレームを受信して、フレームの基本変調方式によって変調した部分から仮想キャリアセンスのための情報を抽出するフレーム受信部と、前記フレームに仮想キャリアセンス情報を付加する機能を有するフレーム生成部と、前記仮想キャリアセンス情報が付加されたフレームを送信する送信部とを含む。

上記のような本発明の無線ネットワーク通信において仮想キャリアセンスのための情報送受信および情報設定方法とこれを実現する装置によれば、次のような効果が１つあるいはそれ以上ある。

第一に、多様な変調方式によって送受信されるフレームの受信に誤りが発生しても仮想キャリアセンス情報が分かるため、無線通信にあたって遅延時間を減らすことができる。

第二に、このような仮想キャリアセンス情報がない無線ネットワーク通信の場合にもこのようなＮＡＶ値を伝送できるように変換することができるため、物理的キャリアセンスの外に衝突を回避しながら遅延時間を減らすことができる。

第三に、前記ＮＡＶ値を用いる既存の方式も予約ビットを読み取るようになれば互換が可能であるという長所がある。

第四に、既存のフレーム構造を変更しなくても物理層から仮想キャリアセンスのための情報を提供することができる。

既存の競争区間でフレームを送信する過程を示す図である。 既存の競争区間でフレームを送信する過程を示す図である。 既存の仮想キャリアセンス構造とフレーム構成とを例示した図である。 本発明の一実施形態によって仮想キャリアセンス情報の伝達を例示した図である。 本発明の一実施形態でフレームが受信できない場合の仮想キャリアセンスが実現されることを既存の方式と比較した例示図である。 本発明の一実施形態でフレームが受信できない場合の仮想キャリアセンスが実現されることを既存の方式と比較した例示図である。 本発明の一実施形態でフレームが受信できない場合の仮想キャリアセンスが実現されることを既存の方式と比較した例示図である。 ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）標準スペックに応じるＰＰＤＵフォーマットと本発明の実施形態に係わるＰＰＤＵフォーマットとを例示した図である。 ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）標準スペックに応じるＰＰＤＵフォーマットと本発明の実施形態に係わるＰＰＤＵフォーマットとを例示した図である。 ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）標準スペックに応じるＰＰＤＵフォーマットと本発明の実施形態に係わるＰＰＤＵフォーマットとを例示した図である。 ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）標準スペックに応じる無線ネットワーク通信における変調方式に対する情報を示す図である。 本発明の一実施形態に係る仮想キャリアセンス設定過程を示す図である。 本発明の一実施形態に係る受信プロシージャが既存の方式からどのように変更されるかを示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信過程を示す図である。 本発明の一実施形態により送信プロシージャが既存の方式からどのように変更されるかを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る仮想キャリアセンス過程を示す図である。 本発明の一実施形態に係わるＭＩＭＯ ＰＰＤＵの構造を示す図である。

以下の実施形態はＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）の無線ラン通信を中心に説明する。しかし、このような実施形態は、単に直交周波数分割多重化に限定されたものではなく、複数の変調方式によって通信される無線ネットワーク通信に適用することができる。

既存の仮想キャリアセンス技術の問題を図１および図２で説明すれば次の通りである。

仮想キャリアセンスに対して簡略に説明すれば、物理的キャリアセンスと異なり、定められた特定期間の間、媒体が占有されていると仮定するものである。すなわち、物理的キャリアセンスは実際媒体を検討して得るようになる反面、仮想キャリアセンスは送受信されるある値に定められるようになる。そして、このような値に基づいて媒体が占有される時間を予想して、その期間が過ぎた後に送信するようにする構造が仮想キャリアセンスである。その結果、物理的キャリアセンスと異なり、仮想キャリアセンスはデータを受けることができなかった場合、仮想キャリアセンスをすることができない問題点が生じる。まず、仮想キャリアセンスが正しくなされた場合は、図１の通りである。仮想キャリアセンスにあたって必要な情報であるネットワーク割当ベクトルを正確に受信した場合には（図１の場合）ＮＡＶ値を読み取るようになり、いつまで媒体が使用中であるかを知ることができる。反面、図２に示すように、受信フレームを読み取るのに問題が発生すれば、その内部にあるＮＡＶ値さえも読み取ることができなくなり、該当ステーションはＮＡＶ期間よりさらに長い期間（８０２．１１ａの実施形態ではＥＩＦＳ）を待たなければならない問題点がある。

では、既存の仮想キャリアセンスがどうしてこのような問題点を発生させるのかを図３をもって説明する。

図３では、キャリアセンス構造を示している。２種類のキャリアセンスが支援されるが、その１つは物理的キャリアセンスであり、残りは仮想キャリアセンスである。物理的キャリアセンスの構造は次の通りである。物理層２１０で扱う情報は２１２の構造を有する。ＰＬＣＰプリアンブル２１４（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ Ｐｒｅａｍｂｌｅ：ＰＬＣＰ同期化信号）は、現在物理層であるデータが伝送されるということを予め知らせるために送られる信号である。その次に入力されるシグナル２１６は、基本変調方式によって変調して送られるが、これはその次のデータ２１８部分を受けるための情報を搭載している。シグナルの詳しい構造は、図８〜図１０に示している。このようなシグナルに入る情報の中にはレートというデータ部分の伝送において変調方式が何であるかを知らせる部分がある。これは多様な変調方式によって送受信を可能にする。図３において物理的キャリアセンスは、媒体にある信号が受信されているという事実を介してなされるが、すなわちＰＬＣＰプリアンブルが入ってくる瞬間、物理層では媒体接近制御層２２０に物理層が現在使用中であることを知らせる（２２２、使用中信号）。そして、このような受信が終わる瞬間、物理層の使用が終了したことを媒体接近制御層に知らせる（２２８）。物理的キャリアセンスは、あるステーションから送信するデータを他のステーションが知ることができない場合に問題になるため、仮想キャリアセンスが必要である。仮想キャリアセンスは、データ部分が含むＭＰＤＵ内部に持続期間値（ＮＡＶ値）として格納される所定の時間の間隔値を媒体接近制御層が読み取り、この期間は媒体が使用中であると認識する方式をいう。ここで、ＭＰＤＵとは、媒体接近制御プロトコルデータユニットのことで、ネットワークにある他のＭＡＣに伝送するためにＭＡＣが採択したデータである。しかし、このＮＡＶ値は、データ部分が正常に受信される場合に読み取ることができるため、もしもシグナルまでのみ受信可能で、その次には多様な方式によって変調して送信されるデータ部分を読み取ることができなければＮＡＶ値を読み取れなくなる。

図４では、既存の仮想キャリアセンス技術による遅延問題を解決するための本発明の実施形態を説明している。前述した通りすべてのステーションがＮＡＶを設定することができるように持続期間の情報をシグナルで与えるようにした（３２４）。その結果、ＮＡＶ値（すなわち持続期間）は、物理層で知ることができるようになるため、この値を媒体接近制御層に伝達することができるが（３２４）、このためには物理層から媒体接近制御層に受信に対する情報を渡すＰＨＹ−ＲＸＳＴＡＲＴ．ｉｎｄｉｃａｔｅ部分でベクトル値として与えることができる。このために既存のベクトル値の修正を要するが、これは図１３と図１５の部分で後述する。

一方、このようなＮＡＶ値は、既存の方式のようにデータ部分にも格納することができる。本発明はこのようなＮＡＶ値が多様な変調方式下に送受信される無線ネットワーク環境においてもステーションの受信レートに関わらず伝送されるようにする。

図５〜図７では、他のフレームが受信されなくてもＮＡＶ値を正しく読み取ることができる本発明の実施形態と既存の方式とを比較する。図５は、正常に受信された場合を示す。受信が終わった場合、ＮＡＶ値を読み取り、その期間だけ待った後（４５０）、次のフレーム伝送のための中止期間（ＤＩＦＳ、４２０）と、ランダムバックオフの期間（４４０）とが過ぎた後に送信ができる。しかし、ＮＡＶ値を読めなかった図６の場合は、ＮＡＶで設定した期間よりさらに長い期間（ＥＩＦＳ、４３０）を待った後、ランダムバックオフの期間を経て送信することができる。これは前記図１の説明で詳述した。次に本発明を適用した場合にあたって、データ部分が正常に受信できない場合を図７に示す。たとえ、データは受信できなくてもシグナルの部分に格納されたＮＡＶ値を知っているため、ＮＡＶの期間とＤＩＦＳ期間（４６０）とを経過した後、伝送ができるように構成された。したがって、受信エラーによる待機期間を短縮させるようになる。

図８では８０２．１１ａを一例として、既存のＰＰＤＵ（ＰＬＣＰ プロトコール データ ユニット、以下ＰＰＤＵという）フレームフォーマットを説明しており、本発明の実施のための修正されたＰＰＤＵフレームフォーマットが図９および図１０に示されている。ＰＰＤＵは、ＰＬＣＰヘッダー、ＭＡＣヘッダー、ＭＡＣデータフィールド、ＭＡＣとＰＬＣＰとのトレーラを含む完全なＰＬＣＰフレームである。ＰＬＣＰに対して簡略に説明すれば次の通りである。物理階層として無線電波を用いる場合は相対的に複雑な物理層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ， ＰＨＹ）が必要である。したがって、８０２．１１ａの物理層は媒体制御層のフレームを媒体に対応させる機能のＰＬＣＰ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）と、このようなフレームを伝送するＰＭＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｍｅｄｉｕｍ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）システムの一般的な構成要素に分けられる。ＰＬＣＰは、８０２．１１ネットワークにおいて物理層の上位の部分であって、各物理層は媒体接近制御層に補助フレームを提供する自身のＰＬＣＰを有する。そして、ＰＭＤは無線周波数（ＲＦ）信号を他のステーションに伝送することを担当している。本発明の実施形態として挙げられたＰＬＣＰヘッダーは、このような物理層と媒体制御層との間の相互作用で必要な基本的な情報を格納している。

既存のフレームのフォーマットを簡略に説明すれば、図８でシグナル部分は基本変調方式（ＢＰＳＫ、ｒ＝１／２）によって変調して１つのシンボルが伝送される（５２０）。これは最も重要な情報であるため、あるステーションにおいても読み取れるようにするために基本変調方式を採択したものである。ここに格納される情報は、その次に伝送されるデータ（前記ＭＰＤＵを含む部分）を読み取るための変調レート率と、１ビットの予約ビット、データの長さ、パリティビット、そしてテールビットから構成されている（５１０）。そしてＰＬＣＰヘッダーの一部分であるが、２４ｂｉｔまで含むことができるＢＰＳＫ方式のＯＦＤＭシンボルの特性のため、サービス情報はデータ部分に格納して伝送される。基本変調方式であるＢＰＳＫ（ｒ＝１／２）を含んだ変調方式のデータ伝送量と、ＯＦＤＭシンボルに対する情報とは、図１１の変調方式（６１０、６３０、６６０）によって分かる。シグナルは、図１１の６１０で示すように、最も低い伝送率（６Ｍｂｉｔ／ｓ）に送り、また符号化レートも最も低いものを用いて、一つのシンボル当たり送ることができる実際情報は２４ビットである。これはすべてのステーションが読み取ることができる速度で送るために採択したものである。符号化レート（６３０）は、エラー検討のための情報を搭載したビットと実際情報との間の比率を意味する。すなわち、４８ビットを送れば、このうち１／２が実際データであるため、一つのシンボル当たり伝送される実際データは２４ビットとなる（６６０）。

本発明の実施形態（図９および図１０）に示すように、シグナル部分を２つのＯＦＤＭシンボルで構成しているが、これは前述したＮＡＶ値を格納するためである。また、既存プロトコルとの互換のために予約ビットを１とセッティングして送るようにし、持続期間情報は直ちにデータに格納されるＮＡＶ値と同一の大きさと値を有するようになる（５３０、５５０）。持続期間値を格納するために１つのシンボルとして伝送されたシグナルは２つのシンボルとして伝送され（５４０、５６０）、ＢＰＳＫ（ｒ＝１／２）では２４ビットを送信できる特性上、４８ビットを伝送するためにパッドビットを付加して伝送するようになる。勿論、他の無線通信プロトコルによる場合、このようなＮＡＶ値は新たに追加されることもできる。各実施形態の状況によってＮＡＶ値をデータ値に格納する場合であれば、同じ値を基本変調する部分とデータ部分との両側に格納して送信することができる。

説明したように従来のＰＰＤＵフレームの構造を修正してＮＡＶを設定することもできるが、従来のＩＥＥＥ ８０２．１１ａ標準ＰＰＤＵフレームフォーマット（図８）によってＮＡＶを設定することも可能である。これについては図１６によって説明する。

次に、このようなＮＡＶ、すなわち持続期間情報が基本変調方式によって伝送された場合に対する送受信の処理を説明する。図１２では受信された場合の処理について示している。情報が受信されたことを知らせる所定の信号（図８〜図１０で示すＰＬＣＰプリアンブル）を検出するようになれば（Ｓ１１０）、受信側はその次に基本情報（シグナルシンボル）を受信するようになる（Ｓ１２０）。この場合、基本情報の特定予約ビットを別にとるが（シンボルの予約ビットが１とセットされる方式）、これは新しいデータの伝送を知らせるため、この場合に基本変調方式によって伝送された情報からＮＡＶ情報を抽出するようになる（Ｓ１３０）。また、パリティビットを検討して、受信されたデータに誤りがないのかを検討するようになる。このような過程を経て受信されたフレームが新しい方式のフレームではなければ、これは既存の方式と認識して処理するようになる。既存の方式によって処理する場合、変調レートが受信可能な範囲であれば、その次にシンボルを該当変調レートにより受信するようになり、そのシンボル内に存在するＮＡＶ値を有するようになる（Ｓ１７０）。しかし、変調レートが受信可能な範囲でなければ、ＮＡＶ値を読み取ることができないため、ＮＡＶ期間でなく、ＥＩＦＳ期間だけ待つ（Ｓ１８０）。本発明による場合、シグナルからＮＡＶ値が分かるため（Ｓ１５０）、その次にデータの変調レートの支援有無に関わらずＮＡＶ期間後で送信することができる。

図１２のＳ１３０、Ｓ１４０、Ｓ１５０は、本発明を８０２．１１ａに適用した時に分かり得る一実施形態であり、この場合はＮＡＶ値を誤ることなく読み取れることを示している。

また、上記発明に基づいて仮想キャリアセンスが可能であれば、ステーションはＮＡＶ期間の間送信せずにＮＡＶ期間が過ぎた後、ＤＩＦＳの期間後で競争ウインドウなどを介して送信ができる。このような手続は、８０２．１１ａを例にあげた図１３によって既存のフレーム構成がどのように変換されたかを示している。すなわち、既存の方式が１つのシンボルからなるシグナルを受信するが、本発明による場合、２つのシンボルを読み取るようになり（８２０）、そのシンボルの構成は図１０を適用した（８３０）。また、シグナルを介して得られたＮＡＶ値を物理層から媒体接近制御層に伝達するために、次のようにベクトル値が変換される（８１０）。

すなわち、物理層のシンボルを介して得られたＮＡＶ持続期間値を媒体接近制御層に送るために既存のＲＸＶＥＣＴＯＲ値を修正した。

一方、このような新しい方式の仮想キャリアセンスのためのフレーム伝送の一例は図１４に示している。これは既存のフレーム伝送においてＰＬＣＰヘッダーの部分にＮＡＶ値を格納することを特徴とする。まず、ＰＬＣＰプリアンブルを生成し（Ｓ２１０）、これを含むＰＰＤＵフレームを生成する（Ｓ２２０）。このフレームの生成にあたって、前述した予約ビットを１にし、伝送するデータに対する誤り検討のためのパリティビットの設定段階が必要である。そして、チャンネルが使用可能であれば、フレームを伝送して受信モードに切り換える（Ｓ２４０、Ｓ２９０）。しかし、チャンネルが使用中であれば、以前に受信したＰＰＤＵフレームからＮＡＶ値を得ることができたかを検討し（Ｓ２５０）、その値がある場合はその持続時間が過ぎてからチャンネル競争を介して送信し（Ｓ２６０）、そうでない場合は予測された持続時間（ＥＩＦＳ）が過ぎてからチャンネル競争を介して送信するようになる（Ｓ２７０）。

フレーム伝送のための媒体接近制御層と物理層との間の情報交換は図１５に示す。媒体接近制御層から生成したＮＡＶ値を物理層に伝達するために次のように変換される（１０１０）。

このように伝達された持続期間値は、前述したように、２つのシンボルで構成されたシグナルに格納して伝送するようになるが（１０２０）、このシグナルに含まれたフレームのフォーマットは図１０を適用した（１０３０）。

図１６は、本発明の他の実施形態に係る受信ステーションの仮想キャリアセンス過程を示す図面である。本実施形態でフレームの構造は、従来のフレーム構造と同一であるがデータの長さに含まれた情報によって受信ステーションが仮想キャリアセンスすることができる。受信ステーションの仮想キャリアセンスのために、送信ステーションはフレームのデータ部分の長さとフレーム間の間隔（ＳＩＦＳ、ＤＩＦＳなど）と他のフレームのプリアンブルの長さとシグナルおよびデータの長さを加えた値をフレームの長さフィールドに記録する。

受信ステーションは、無線媒体を介して伝送されるフレームのＰＬＣＰプリアンブルを検出する（Ｓ３１０）。ＰＬＣＰプリアンブルを検出したステーションは、ＯＦＤＭシンボルを受信することができる状態になる。ＰＬＣＰプリアンブルを検出したステーションは、フレームからシグナルシンボルを受信する（Ｓ３２０）。シグナルシンボルにはレートと長さに関する情報が含まれている。

シグナルシンボルを受信してから、受信ステーションは、フレームが仮想ＮＡＶが設定されたフレームであるかを判断する（Ｓ３３０）。一実施形態において、仮想ＮＡＶが設定されたフレームであるかは予約ビット値を基準に判断する。例えば、予約ビットが‘０’と設定された場合には、受信されたフレームは仮想ＮＡＶが設定されない従来のフレームであり、予約ビットが‘１’と設定された場合には、受信されたフレームは仮想ＮＡＶが設定されたフレームである。他の実施形態において、仮想ＮＡＶが設定されたフレームであるか否かは、レートを用いる。レートは総４ビットであって、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａは図１１に示したように、総８個のレートを有する。予約されている８個のレートを用いて仮想ＮＡＶが設定されたフレームであるか否かを知らせる。

受信されたフレームが、仮想ＮＡＶが設定されたフレームである場合に、受信ステーションはＮＡＶを計算する（Ｓ３４０）。ＮＡＶはレートとデータの長さを用いて計算することができる。すなわち、受信ステーションは、データの長さをレートによって分けてＮＡＶを計算する。ＮＡＶを計算した受信ステーションは計算された値でＮＡＶを設定する（Ｓ３５０）。

受信されたフレームが従来のフレームである場合に、受信ステーションはシグナルシンボルから得られたレートが、自体が支援可能なレートであるかを判断する（Ｓ３６０）。支援可能なレートである場合に受信ステーションはＭＰＤＵを得ることができ、ＭＰＤＵの持続によってＮＡＶを設定する（Ｓ３７０）。支援することができないレートである場合、受信ステーションは持続時間を予測してＥＩＦＳでＮＡＶを設定する（Ｓ３８０）。ＥＩＦＳは、物理的キャリアセンスがない状態からＳＩＦＳと最も低いレートのＡＣＫフレームの時間およびＤＩＦＳとランダムバックオフを含んだ時間である。

次に、送信ステーションが長さおよびレートにＮＡＶ情報を含む方式について説明する。図８〜図１０を参照して、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａ標準ＰＰＤＵフレームのレートは４ビットであって、総１６個のレートを指定することができる。長さは総１２ビットであって、総４０９６バイトまで表示することができる。本実施形態では長さに仮想キャリアセンスのためのＮＡＶを設定する。しかし、長さの単位をバイトとすることは例示的なことであって、ＯＦＤＭシンボルの個数としたり、時間、例えば、マイクロ秒にすることもできる。

例えば、レートが５４Ｍｂｐｓであり、データが１５００バイトであれば、長さは次のように計算することができる。ＯＦＤＭシンボルは、４マイクロ秒の時間の間伝送され、５４Ｍｂｐｓである時、１つのＯＦＤＭシンボルは２１６バイトの情報を伝送することができる。一方、ＳＩＦＳは１６マイクロ秒であり、データに対するＡＣＫフレームはプリアンブル１６マイクロ秒とシグナル４マイクロ秒とデータ（ＭＰＤＵ）１６バイト（１ＯＦＤＭシンボル）である。ＳＩＦＳは、４個のＯＦＤＭシンボルに該当するため、２１６＊４＝８６４バイトに該当する。ＡＣＫフレームは、総６個のＯＦＤＭシンボルに該当するため、２１６＊６＝１２９６バイトに該当する。したがって、送信ステーションは、１５００＋８６４＋１２９６＝３６６０バイトをフレームの長さフィールドに記録する。

レートが６Ｍｂｐｓであり、データが１５００バイトであれば、長さは次のように計算することができる。ＯＦＤＭシンボルは２４バイトに該当する。したがって、長さフィールドには１５００＋２４＊４＋２４＊６＝１７４０バイトが記録される。

このような物理層の仮想キャリアセンスは、ＭＩＭＯ方式の無線ラン通信においても適用することができる。以下では図１７を参照して、ＭＩＭＯ方式の無線ラン通信において物理層の仮想キャリアセンスについて説明する。

図１７は、本発明の一実施形態に係わるＭＩＭＯ ＰＰＤＵの構造を示す図面である。

ＭＩＭＯ ＰＰＤＵは、複数のプリアンブルを含まなければならない。図１７の実施形態は、２つのアンテナを用いるＭＩＭＯ ＰＰＤＵの構造を示す。本実施形態のＭＩＭＯフレームは、既存のＳＩＳＯステーションもシグナルを受信することができるように第２アンテナのためのプリアンブルをシグナルの後ろに位置づけた。

データフレームは、第１ＰＬＣＰプリアンブル（１２１０）とシグナル（１２２０）と第２ＰＬＣＰプリアンブル（１２３０）とデータ（１２４０）とを含む。

送信ステーションは、シグナル（１２２０）の長さに第２ＰＬＣＰプリアンブル（１２３０）をバイトで換算した値とデータ（１２４０）のバイト数とＳＩＦＳをバイトで換算した値とＡＣＫフレームをバイトで換算した値とを記録する。

本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せずに、他の具体的な形態で実施し得るということを理解できる。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないと理解すべきである。これは本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその均等概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈しなければならない。特に、本発明の一実施形態において、直交周波数分割多重化方式の一例として８０２．１１ａを引用しているが、これは単純な実施形態をしめしたものであり、多様な変調方式を用いる無線ネットワーク通信の何処にも用いることができる発明である。

２１４ ＰＬＣＰプリアンブル
２１６ シグナル
２１８ データ
２３２ 物理的キャリアセンス
２３４ 仮想キャリアセンス
３１４ ＰＬＣＰプリアンブル
３１６ シグナル
３１８ データ
３３２ 物理的キャリアセンス
３３４ 仮想キャリアセンス
４４０ ＳＩＦＳ
４２０ ＤＩＦＳ
４３０ ＥＩＦＳ
４４０ ランダムバックオフ
４５０ ＮＡＶ
５２０ シグナル
５４０ シグナル
５６０ シグナル

Claims (20)

1. 複数の変調方式によって送信されるフレームを受信して、フレームの基本変調方式によって変調した部分から持続期間情報フィールドを含む第１フィールドを含む仮想キャリアセンスのための情報を抽出する（ａ）ステップと、
   抽出された前記仮想キャリアセンスのための情報を用いて仮想キャリアセンスの行う（ｂ）ステップを含み、
   前記（ｂ）ステップは、ＰＨＹ−ＲＸＳＴＡＲＴ．ｉｎｄｉｃａｔｅのベクトル値として前記仮想キャリアセンスのための情報を格納することにより前記仮想キャリアセンスのための情報を媒体接近制御層に送るステップを含む無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンスの設定方法。
2. 前記複数の変調方式の１つは直交周波数分割方式である請求項１に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンスの設定方法。
3. 仮想キャリアセンスのための前記情報は同期化のための情報の後に続いている請求項１に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンスの設定方法。
4. 前記基本変調方式は、すべてのステーションが認識できる速度の方式である請求項１に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンスの設定方法。
5. 前記（ａ）ステップにおいて、受信した前記フレームの前記基本変調方式によって変調された部分に誤りが発生していないことを確認した後に前記仮想キャリアセンスのための情報が抽出される、請求項１に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンスの設定方法。
6. 前記仮想キャリアセンスのための情報は、前記情報の後に受信されるデータに含まれる仮想キャリアセンスのための情報と同一の長さのビットおよび同一の値を有する請求項１に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンスの設定方法。
7. 前記仮想キャリアセンスによる持続時間が経過した後、フレームを伝送するステップをさらに含む請求項１に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンスの設定方法。
8. 前記仮想キャリアセンスのための情報は、仮想キャリアセンスのための区間をバイトで換算した値を含む請求項１に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンスの設定方法。
9. 複数の変調方式によって送信されるフレームにおいて、フレームの基本変調方式によって変調した部分に対し、持続期間情報フィールドを含む第１フィールドを含む仮想キャリアセンスのための情報を付加する（ａ）ステップと、
   前記付加された情報を含んでいる前記フレームを伝送する（ｂ）ステップを含み、
   前記（ａ）ステップは、ＰＨＹ−ＴＸＳＴＡＲＴ．ｒｅｑｕｅｓｔのベクトル値として前記仮想キャリアセンスのための情報を格納することにより物理層に送るステップをさらに含む無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンス情報の送信方法。
10. 前記複数の変調方式の１つは直交周波数分割方式である請求項９に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンス情報の送信方法。
11. 前記仮想キャリアセンスのための前記情報は同期化のための情報の後に続いている請求項９に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンス情報の送信方法。
12. 前記基本変調方式は、すべてのステーションが認識できる速度の方式である請求項９に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンス情報の送信方法。
13. 前記（ａ）ステップの仮想キャリアセンスのための情報を付加する際に、基本変調方式によって変調した部分に誤り検討のためのパリティビットを設定する請求項９に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンス情報の送信方法。
14. 前記仮想キャリアセンスのための情報は、前記情報を含んだ部分の後に送信されるデータに含まれる仮想キャリアセンスのための情報と同一の長さのビットおよび同一の値を有する請求項９に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンス情報の送信方法。
15. 前記仮想キャリアセンスのための情報は、仮想キャリアセンスのための区間をバイトで換算した値を含む請求項９に記載の無線ネットワーク通信のための仮想キャリアセンスの送信方法。
16. 複数の変調方式によって送信されるフレームを受信して、フレームの基本変調方式によって変調した部分から持続期間情報フィールドを含む第１フィールドを含む仮想キャリアセンスのための情報を抽出するフレーム受信部と、
    前記フレームに仮想キャリアセンスのための情報を付加する機能を有するフレーム生成部と、
    前記仮想キャリアセンスのための情報が付加されたフレームを送信する送信部を含み、
    前記フレーム受信部は、ＰＨＹ−ＲＸＳＴＡＲＴ．ｉｎｄｉｃａｔｅのベクトル値として前記仮想キャリアセンスのための情報を格納することにより前記仮想キャリアセンスのための情報を媒体接近制御層に送り、
    前記フレーム生成部は、ＰＨＹ−ＴＸＳＴＡＲＴ．ｒｅｑｕｅｓｔのベクトル値として前記仮想キャリアセンスのための情報を格納することにより物理層に送る、無線ネットワーク通信の送受信装置。
17. 前記生成されたフレームを送信する際に、抽出された前記仮想キャリアセンスのための情報を用いて衝突を回避するように前記フレームを送信する請求項１６に記載の無線ネットワーク通信の送受信装置。
18. 前記生成された仮想キャリアセンスのための情報は、仮想キャリアセンスのための区間をバイトで換算した値を含む請求項１６に記載の無線ネットワーク通信の送受信装置。
19. 請求項１に記載の方法をコンピュータで実行するためのプログラムを記録した記録媒体。
20. 請求項９に記載の方法をコンピュータで実行するためのプログラムを記録した記録媒体。

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