(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルーターノードを有するワイヤレスネットワークにおけるノード間の通信のための方法において、
−第１及び第２の伝送ノードが、第１及び第２の受信ノードに夫々伝送される第１及び第２のデータ信号を送り、
−前記ルーターノードが、前記第１及び第２のデータ信号の干渉から結果生じる混合信号を受信し、前記混合信号が前記ルーターノードにより受信されていたヒアリング期間を表す情報を有する第１及び第２のルーターのアナログの肯定応答信号を、前記混合信号を送る前に、夫々前記第１及び第２の受信ノードに送り、
−前記ルーターノードが、前記混合信号を前記第１及び第２の受信ノードに送り、
−前記第１及び第２の受信ノードが、夫々の前記ルーターのアナログの肯定応答信号に基づいて、前記混合信号をデコードする、方法。
【請求項２】
前記混合信号が前記ルーターノードにより受信されたヒアリング期間を表す情報は、正確な期間を有するか、又はヒアリングの開始時間及び終了時間を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１及び第２の受信ノードは夫々、第２及び第１の伝送ノードであり、前記混合信号のデコードは、前記第１及び第２の伝送ノードに記憶される前記第１及び第２のデータ信号を使用することにより行われる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の受信ノードは、夫々前記第２及び第１の伝送ノードの近くに置かれ、前記混合信号のデコードは、適時聴取により、前記第１及び第２の受信ノードが傍受した第１及び第２の信号を夫々使用することにより行われる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の受信ノードは、前記第１及び第２のデータ信号を傍受するとき、夫々の聴取のアナログの肯定応答信号を前記ルーターに送る請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記混合信号を送るステップは、前記第１及び第２の聴取のアナログの肯定応答信号を受信したときに行われる請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記混合信号を前記第１及び第２のノードに送る前に、当該混合信号を増幅するステップを有する請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１及び第２の受信ノードが、前記混合信号を正確にデコードするとき、第１及び第２の最終的な肯定応答信号を前記ルーターノードに送るステップを有する請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ルーターノードは、前記第１の最終的な肯定応答信号を前記第１の伝送ノードにアナログ信号として転送し、前記第２の最終的な肯定応答信号を前記第２の伝送ノードにアナログ信号として転送するステップを有する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２のデータ信号は、前記ルーターノードによりデコードされたプリアンブルを有し、故に前記第１及び第２のデータ信号の特定を可能にする請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１及び第２のルーターのアナログの肯定応答信号はさらに、前記第１及び第２のデータ信号間に時間シフトを有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ネットワークにおいて第１及び第２の伝送ノードから第１及び第２の受信ノードに夫々伝送される第１及び第２のデータ信号の干渉から結果生じる混合信号を受信するための手段と、
前記混合信号をヒアリングする開始時間及び終了時間を有するアナログの肯定応答信号を作成するための手段と、
前記アナログの肯定応答信号を、前記第１及び第２の受信ノードに送ってから、前記混合信号を前記第１及び第２の受信ノードに送る手段と、
を有する通信装置。
【請求項１３】
ルーターノードとして働く請求項１２に記載の通信装置、及び正規ノードとして働く少なくとも２つの他の通信装置を有するネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス通信ネットワークに関する、及びさらに詳しくは、このようなネットワークにおけるノード間の通信のための方法に関する。
【０００２】
本発明は例えば、センサネットワーク、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）又はその他の種類のワイヤレスネットワークに関連する。
【背景技術】
【０００３】
従来のワイヤレスネットワークは、例えば時分割又は周波数分割によるワイヤレスチャンネルの予約を使用する技術を含めることにより、異なるノード間の伝送が互いに干渉しないように設計される。
【０００４】
このようなシステムにおける伝送は、例えば容量を増大させるために、デジタルネットワークコーディング（ＤＮＣ）を用いて行われる。ＤＮＣの例示的な使用が図１ａ及び図１ｂに示され、ここでＤＮＣを用いて信号を交換する用意がある２つのノードＡ及びＢは、信号ａ（ｔ）及びｂ（ｔ）をデジタルパケットａ及びｂの形式でルーターノードＲに順次伝送する。パケットａ及びｂを完全に受信した後、前記ルーターノードは、例えば一次結合によって、これらパケットの中身を混合し、宛先の装置に、代数的結合ａ＋ｂに対応するデジタル信号を送信する。
【０００５】
信号ａ及びｂは順次伝送されなければならないので、これらネットワークは、伝送容量に関して主な欠点を示すことを述べておく。同時伝送を可能にするためにアナログ信号の干渉を用いる解決法が従って提案されている。それ故に、最近ではＤＮＣのアナログに相当するもの、アナログネットワークコーディング（ＡＮＣ）を用いることが提案されている。このようなコーディングの例示的な使用が図１ｃに見られ、ここでノードＡ及びＢは、パケットをアナログ信号Data[a](t)及びData[b](t)の形式でルーターノードＲに同時に伝送している。信号は、干渉のせいでワイヤレスチャンネルにわたり自然に混合し、故に、ルーターノードＲは混合信号MData[a,b](t)を受信し、この混合信号は次いで、含まれるパケットをルーターノードにおいてデコード又は回復されずに宛先ノードに転送される。次いで、混合処理を認識している宛先ノードは、所望のパケットを上手く回復することができる。
【０００６】
しかしながら、アナログネットワークコーディングを実行している現在のシステムにおいて、すなわち伝送のフィードバック及び肯定応答(acknowledge)に関して主な欠点が発生する。実際は、既知のシステムにおいて、宛先ノードは、干渉した信号を受信する前に、これら宛先ノードがこのような信号をデコードすることできるかを判断することはできない。その上、ルーターノード及び伝送ノードがデコードは上手く行われたかどうか、及び故に伝送が完全に完了したかどうかを知るための機構は存在しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上述した欠点の少なくとも幾つかを克服する通信方法を提案することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、ワイヤレスネットワークにおけるノード間の協調伝送のための方法を提供することである。
【０００９】
本発明の目的はさらに、例えば適時聴取(opportunistic listening)のような追加の機構から恩恵を受けることを実施することができる方法を提供することである。
【００１０】
加えて、本発明の目的は、ルーターノードとして働く１つの通信装置及び正規の伝送ノードとして働く複数の通信装置を有する如何なる形式のネットワークにおいて実行されることができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的のために、本発明に従うルーターノードをさらに有するワイヤレスネットワークにおけるノード間の通信のための方法は、以下のステップ、
−第１及び第２の伝送ノードが第１及び第２の受信ノードに夫々伝送される第１及び第２のデータ信号を送るステップ、
−前記ルーターノードは、前記第１及び第２のデータ信号の干渉から結果生じる混合信号を受信し、この混合信号がこのルーターノードにより受信されていたヒアリング期間を表す情報を有する第１及び第２のルーターのアナログの肯定応答信号を夫々前記第１及び第２の受信ノードに送るステップ、
−前記ルーターノードは、前記混合信号を前記第１及び第２の受信ノードに送るステップ、並びに
−前記第１及び第２の受信ノードは、夫々の前記ルーターのアナログの肯定応答信号に基づいて、前記混合信号をデコードするステップ
を有する。
【００１２】
このような方法は、前記アナログの肯定応答信号に基づいて、受信ノードが第１のデータ信号と第２のデータ信号との間の干渉により生じた混合信号がデコードすることが可能であるかを検査することを可能にする。この検査は、混合信号がルーターノードによって転送される前に行われる。それ故に、前記受信ノードは、伝送処理の初期に、これらノードが干渉信号の受信を許可すべきかどうか、若しくは普通の"干渉していない／混合していない"伝送モードに戻すべきであるかを判断するので、この方法はアナログネットワークコーディングの決定を最適化するのに役立つ。
【００１３】
本発明のある実施例によれば、ルーターノードにより混合信号が受信されたヒアリング期間を表す情報は、正確な期間を有するか、又はヒアリングの開始時間及び終了時間を有する。
【００１４】
この方法は、異なるネットワークアーキテクチャにおいて実行されてもよい。それ故に、例示的な実施例において、第１及び第２の受信ノードは夫々、第２及び第１の伝送ノードであり、混合信号のデコードは、これら第１及び第２の伝送ノードに記憶される第１及び第２のデータ信号を使用することにより行われる。他の実施例において、前記第１及び第２の受信ノードは、夫々第２及び第１の伝送ノードの近くに置かれ、混合信号のデコードは、適時聴取により、第１及び第２の受信ノードが傍受(overheard)した第１及び第２の信号を使用することにより行われる。
【００１５】
適時聴取は、ノードがこのノードの近くにあるパケット全てを聴取し、限られた時間に聞いたパケットの全てを記憶する機構である。
【００１６】
本出願において、第１及び第２の受信ノードは、第１及び第２のデータ信号を傍受するとき、夫々の聴取のアナログの肯定応答信号をルーターに送る。無駄な伝送を避けるために、例示的な実施例において、混合信号は、第１及び第２の聴取のアナログの肯定応答信号を受信したときにのみ送られる。
【００１７】
現在のシステムは、データ信号の宛先ノードが混合信号から所望のパケットを上手く回復できない場合、フィードバック機構が設けられてなく、従って伝送において高い誤り率となるという欠点も示す。
【００１８】
本発明は従って、実施例において、混合信号を正確にデコードするとき、第１及び第２の受信ノードが第１及び第２の最終的な肯定応答信号をルーターノードに送るステップを有する。
【００１９】
ある特定の実施例において、ルーターノードは、第１の最終的な肯定応答信号を第１の伝送ノードにアナログ信号として転送し、第２の最終的な肯定応答信号を第２の伝送ノードにアナログ信号として転送する。
【００２０】
この場合、伝送ノードは、データ信号が受信されたかを分かっており、受信されていない場合、これら伝送ノードは、例えば上手く回復されなかったパケットを再送信することにより、調節機構を実行することができる。
【００２１】
もう１つの特定の実施例において、第１及び第２のデータ信号は、ルーターノードによりデコードされるプリアンブル(preamble)を有し、故に第１及び第２のデータ信号の特定を可能にする。
【００２２】
このような実施例において、前記第１及び第２のルーターのアナログの肯定応答信号はさらに、第１及び第２のデータ信号間に時間シフトを有する。
【００２３】
本発明は、
−ネットワークおいて他の通信装置からデータ信号を受信するための手段、
−データ信号を受信する際、このデータ信号をヒアリングする開始時間及び終了時間を有するルーターのアナログの肯定応答信号を作成するための手段、並びに
−前記ノードからアナログの肯定応答信号を受信したり、前記ノードにアナログの肯定応答信号を転送したりするための手段
を有する通信装置にも関する。
【００２４】
本発明のさらに他の態様は、上述したようなルーターノードとして働く通信装置、及び正規のノードとして働く少なくとも２つの他の通信装置を有するネットワークにも関する。
【００２５】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載の実施例から明らかであると共に、これら実施例を参照して説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１ａ】従来のデジタルネットワークコーディング及びアナログネットワークコーディングのシーケンスを示す。
【図１ｂ】従来のデジタルネットワークコーディングのシーケンスを示す。
【図１ｃ】従来のアナログネットワークコーディングのシーケンスを示す。
【図２ａ】本発明による方法を用いて伝送が行われているネットワークのアーキテクチャを示す。
【図２ｂ】本発明による方法を用いて伝送が行われているネットワークのアーキテクチャを示す。
【図３】図２ａに示されるアーキテクチャに対応する、本発明による方法のシーケンスを示す時間図。
【図４】802.11ベースのＷＬＡＮ及びＡＮＣを備えるシステムの一般的な実施を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、例として添付の図面を参照して詳細に説明される。
【００２８】
本発明は、ルーターノードをさらに有するネットワークにおいて、正規ノードに対応する通信装置の間で通信を行うための方法に関する。
【００２９】
このような方法が適用されるネットワークアーキテクチャの例が図２ａ及び２ｂに示される。
【００３０】
両方のアーキテクチャは、ルーターノード２、並びに１、３として参照される第１及び第２の伝送ノードを有する。これらネットワークは、第１及び第２の受信ノードも有し、これらは以下の通りである、
−図２ａに示される第１のアーキテクチャにおいて、第１及び第２の受信ノードは夫々第１及び第２の伝送ノードに対応する、
−図２ｂに示される第２のアーキテクチャにおいて、４及び５として参照される第１及び第２の受信ノードは、前記第１及び第２の伝送ノードとは別である。
【００３１】
本発明による方法は、伝送ノード１及び３が夫々のメッセージa(t)及びb(t)を同時にルーターノード２に送ることができる。アナログネットワークコーディングが使用されるので、これらメッセージは、アナログ信号Data[a](t)及びData[b](t)の形式で送られる。第１のネットワークアーキテクチャに関するこのルーターノード２への同時伝送は図３の最初の図に見ることができる。
【００３２】
ルーターノード２は、両方のアナログ信号が干渉することを可能にして、次いで混合信号MData[a,b](t)が形成される。
【００３３】
ルーターノード２は、この混合信号をヒアリングする期間及び／又は開始時間及び終了時間を決定する。この情報に基づいて、ルーターノード２は、第１及び第２の受信ノード１及び３に夫々伝送される２つのルーターのアナログの肯定応答信号AACK(a)及びAACK(b)を作成する。
【００３４】
第１及び第２のアーキテクチャを区別することにより、この方法の残りを説明する。
【００３５】
第１のアーキテクチャにおいて、第１の伝送ノードは、信号a(t)を、実際には第２の伝送ノードである第１の受信ノードに送り、この第２の伝送ノードは、信号b(t)を、実際には第１の伝送ノードである第２の受信ノードに送る。ルーターのアナログの肯定応答信号をこれら受信ノードに送った後、ルーター２は、混合メッセージMData[a,b](t)を転送する。
【００３６】
それ故に、この場合、ノード３は以下の要素、
−ルーターノードから受信した混合信号MData[a,b](t)、
−この混合信号をヒアリングするルーターノードの期間を示すアナログの肯定応答信号、
−単独で伝送されるため、送信b(t)の開始及び終了時間、
−２つの伝送間の伝送遅延であり、この遅延は既定される又はネットワークの他のプロトコルにより決められるので、ノード３が第１及び第２のデータ信号間の伝送順を決めることを可能にさせる伝送遅延
を得る。従って、これら要素の全てに基づいて、ノード３は、混合信号MData[a,b](t)から信号データData[b](t)を取り去ることによりアナログデコーディングを行い、ノード１により送られた最初のメッセージa(t)を回復する。
【００３７】
ここで、図２ｂに示される第２のアーキテクチャを考えてみると、受信ノード４及び５は、伝送ノード１及び２とは別である。この場合、信号a(t)及びb(t)は別々のノードにより送られるので、受信ノードは、信号a(t)及びb(t)の何れも記憶しない。従って、干渉信号MData[a,b](t)をデコードすることは不可能である。この問題を解決するために、本発明のある実施例において、後で述べられるような適時聴取の機構を実行することが提案される。ノード３により送られる信号b(t)の宛先ノードであるノード５は、ノード１及び２の近くに置かれる。従って、ノード１が信号a(t)をノード２に伝送するとき、ノード５は、ノード１及び２の間の信号伝送を傍受し、それ故にa(t)を得る。a(t)をヒアリングしているとき、ノード５は、聴取のアナログの肯定応答信号をルーターノードに送る。
【００３８】
類似の適時聴取がノード４に起こり、このノード４はノード３からノード２に伝送されるときの信号b(t)を傍受する。
【００３９】
ルーターノードがノード４及び５からの聴取のアナログの肯定応答信号を両方とも受信したとき、これらノードによる混合信号のデコードは可能であることを意味している。従って、ルーターノードは、信号の混合を可能にして、次いでMData[a,b](t)をノード４及び５に転送する。
【００４０】
受信ノード４及び５は次いでアナログデコーティングシステムを用いてMData[a,b](t)をデコードする。
【００４１】
両方のアーキテクチャにおいて、混合したメッセージを上手くデコードするとき、伝送処理の正常な完了を示すために、受信ノードは夫々最終的な肯定応答信号をルーターノードに送る。このルーターノードは次いで、これら最終的な肯定応答信号を最初の伝送ノードに転送する。
【００４２】
受信ノードがデータパケットを上手く回復できなかった場合、ルーターノードはこの失敗に気付く。
【００４３】
本発明による方法は、上述したアーキテクチャに制限されず、ルーターノードとして働く少なくとも１つの通信装置、及び正規ノードとして働く少なくとも２つの通信装置を有する如何なるワイヤレスネットワークにおいても実行されることができる。ここで、ルーターノードは以下の特徴
−正規ノードから受信した信号伝送を干渉可能にするための手段、
−ヒアリングしたアナログ信号に関する情報を含むルーターのアナログの肯定応答信号を作成し、伝送するための手段、
−ある正規ノードから受信した肯定応答信号をもう１つの正規ノードに転送するための手段、並びに
−データパケットのプリアンブルをデコードするためであり、従って干渉信号における受信した各メッセージのソースを決めるための手段
を幾つか若しくは全てを含んでいる。
【００４４】
幾つかの特定の実施例において、ルーターノードは、アナログ信号をヒアリングする開始時間及び終了時間を含む前記ルーターのアナログの肯定応答信号以外の如何なる形式の肯定応答信号を作成も送信もしない。
【００４５】
正規ノードは、以下の特徴、
−完全なデータパケット又はデータ信号を他のノードに伝送するための手段、
−例えば他のアナログデコーディング中に使用するためのデータ信号を伝送の前後に記憶するための手段、並びに
−適時聴取によってデータ信号が傍受された場合、聴取のアナログの肯定応答信号を伝送するための手段
の幾つか又は全てを含んでいる。
【００４６】
本発明による方法は例えば、１つのルーターノード及び３つの正規ノードを有するネットワークにおいて実施されてもよく、ここで正規ノードの１つは伝送及び受信ノードの両方であり、残りの２つは１つの役割だけ、すなわち伝送又は受信の役割を持つだけである。
【００４７】
他の例示的な実施例において、ネットワークがメッセージを円形方式で伝送する３つのノードＡ、Ｂ及びＣを有する、すなわちノードＡはノードＢにメッセージを伝送し、ノードＢはノードＣにメッセージを伝送し、ノードＣはノードＡにメッセージを伝送すると仮定してみる。
【００４８】
このような場合において、ルーターノードは、各信号を伝送する開始時間及び終了時間を表す情報を有する３つのアナログの肯定応答信号を作成するので、各ノードは結果生じる干渉信号にこれら３つの信号が寄与していると判断する。
【００４９】
図４は、左側にある802.11ベースのワイヤレスＬＡＮ（ＷＬＡＮ）の一般的な実施と、アナログネットワークコーディング（ＡＮＣ）を実施するシステムとの比較を示す。右側に見られるように、ＡＮＣがプロトコルのスタックで実施されているとき、パケットフローに対し２つの可能性があり、これらは矢印で示される。
【００５０】
本発明は、図４に見られるように、多くの処理は中間ルーターノードによりアナログ領域で行われ、これがエネルギー消費を減少させることができるので、エネルギー消費が危険である応用に特に有用である。
【００５１】
本発明はより特に、例えば医用ネットワーク又は家庭内照明ネットワークのようなセンサネットワークのためとしているが、例えばＰＡＮ、ＬＡＮ及びＭＡＮのような如何なる形式のワイヤレスシステムのためでもよい。
【００５２】
本明細書及び請求項において、要素が複数あることを述べないことが、これら要素が複数あることを排除するものではない。さらに、「有する」という用語が挙げられた以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。
【００５３】
請求項において括弧内に参照符号を含むことは、理解を助けるつもりであり、限定するつもりではない。
【００５４】
本開示を読むことにより、他の修正が当業者に明らかとなるだろう。このような修正は、ワイヤレス通信の分野において既知であり、ここで既に述べた特徴に代わり若しくは特徴に加えて使用される、他の特徴を含んでもよい。
【図１ａ】
0005579743.tif 000002
【図１ｂ】
0005579743.tif 000003
【図１ｃ】
0005579743.tif 000004
【図２ａ】
0005579743.tif 000005
【図２ｂ】
0005579743.tif 000006
【図３】
0005579743.tif 000007
【図４】
0005579743.tif 000008