(57)【要約】  受信機は、アナウンスメント信号の存在を調べるために、専用シグナリングチャネルをスキャンする受信ユニット（１０１）を含む。このアナウンスメント信号は、送信媒体にアクセスすることを望んでいる送信機を示す。受信ユニットはさらに、専用トラフィックチャネル上で、別の送信機からのデータ信号を受信するように動作する。さらに受信機は、新たな送信機によって引き起こされた干渉が許容可能か否かを推定する干渉推定器（１０５）を含む。プロセッサ（１０７）は、干渉が許容できない場合、干渉対策の処理を行うように用いられる。送信機は、限定することなく、アナウンスメント信号を送信することができる。送信機は、アドレスされた受信機から受信レディ信号を受信する場合、および、ネットワーク内の他の受信機からオブジェクショントーンを受信しない場合に送信を開始する。
2008532366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信媒体へアクセスしようとしている送信機を示すアナウンスメント信号（ＡＮＮ）を求めて専用シグナリングチャネル（ＳＣＨｉｎ）をスキャンし、かつ、専用トラフィックチャネル（ＴＣＨ）によって、別の送信機からのデータ信号を受信する受信ユニット（１０１）と、
前記アナウンスメント信号を送信している送信機の潜在的な媒体アクセスによって引き起こされるトラフィックチャネル上の干渉が許容可能であるか否かを推定する干渉推定器（１０５）と、
前記干渉が許容できない場合、干渉対策処理を行うプロセッサ（１０７）と
を備えてなる、集中化されていない媒体アクセス制御を有するネットワークのための受信機。
【請求項２】
前記専用シグナリングチャネルと前記トラフィックチャネルは、前記トラフィックチャネルのチャネル特性が前記シグナリングチャネルのチャネル特性に依存するものとなるように選択され、
前記干渉推定器（１０５）は、前記受信ユニット（１０１）によってスキャンされたアナウンスメント信号に基づいて前記干渉を推定するように動作する、請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
前記トラフィックチャネルは、前記送信媒体のある周波数帯域を占有し、前記シグナリングチャネルは、前記送信媒体の当該周波数帯域のうちの少なくとも一部を占有し、前記アナウンスメント信号は、前記データ信号と前記アナウンスメント信号とを重ね合わせたものから前記アナウンスメント信号を抽出することを可能にするために符合化スキームを用いて符合化され、
前記受信ユニット（１０１）は、前記周波数帯域においてチャネル信号を受信し、前記符号化スキームに関する情報を用いて前記チャネル信号から信号部分を抽出し、前記信号部分における前記アナウンスメント信号を検出するように動作する、請求項１または２に記載の受信機。
【請求項４】
前記受信ユニット（１０１）は、前記別の送信機に向けられたメインの受信ローブを有する受信ビームパターンを用いるようにされる、請求項１〜３のいずれかに記載の受信機。
【請求項５】
前記符号化スキームは、アナウンスメント信号を符号化するために確保された多元接続符号化スキームであり、前記受信ユニットは、前記チャネル信号に逆多元接続スキームを用いることによって前記信号部分を抽出するようになされる、請求項３に記載の受信機。
【請求項６】
前記多元接続スキームがＣＤＭＡスキームまたはＩＤＭＡスキームである請求項５に記載の受信機。
【請求項７】
前記干渉推定器（１０５）は、前記アナウンスメント信号に含まれる識別子が前記受信機を識別しない場合にのみアクティブとなるように動作する、請求項１〜６のいずれかに記載の受信機。
【請求項８】
前記プロセッサ（１０７）は、対策の処理として、前記送信が許容できないことを前記送信機に通知するために、前記受信機によるオブジェクショントーン（ＯＢＪ）を送信させるように動作する、請求項１〜７のいずれかに記載の受信機。
【請求項９】
前記プロセッサ（１０７）は、対策の処理として、前記アナウンスメント信号の入射方向を検出し、かつ、前記入射方向における受信アンテナ利得を低減するために前記受信ユニットを制御するように動作する、請求項１〜８のいずれかに記載の受信機。
【請求項１０】
前記プロセッサ（１０７）は、対策の処理として、前記送信機、前記別の送信機、または前記受信機の既知の特性に基づいて、マルチユーザ検出スキームまたは干渉除去スキームを用いるように動作する、請求項１〜９のいずれかに記載の受信機。
【請求項１１】
前記プロセッサ（１０７）は、対策の処理として、高送信電力または高データ冗長性を含む改善された送信ロバスト性を求めて、前記別の送信機とのネゴシエーションを用いるように動作する、請求項１〜１０のいずれかに記載の受信機。
【請求項１２】
前記プロセッサ（１０７）は、対策の処理として、より低い送信電力を求めて、前記アナウンスメント信号を送信している前記送信機とのネゴシエーションを用いるように動作する、請求項１〜１１のいずれかに記載の受信機。
【請求項１３】
前記干渉推定器（１０５）は、前記アナウンスメント信号の電力またはエネルギーと、前記データ信号の電力またはエネルギーとを決定し、かつ、前記決定された各値の間の関係に基づいて、前記干渉が許容可能であるか否かを推定するように動作する、請求項１〜１２のいずれかに記載の受信機。
【請求項１４】
前記干渉推定器（１０５）が以下の式を評価するように動作可能であり、
【数１】
2008532366.tif 000004
前記Ｐdataが前記トラフィックチャネルによって現在受信されているデータ信号電力であり、
ここで、Ｐnは雑音電力であり、ＰANNは、前記専用シグナリングチャネルにおけるアナウンスメント信号の受信電力であり、
ＳＩＮＲ0は、前記干渉が許容可能になるように保証される最小ＳＩＮＲである、請求項１〜１３のいずれかに記載の受信機。
【請求項１５】
前記プロセッサ（１０７）は、対策の処理として、前記トラフィックチャネルとは異なる別のシグナリングチャネル内で送信されるオブジェクション信号を送信するように動作する、請求項１〜１４のいずれかに記載の受信機。
【請求項１６】
前記別のシグナリングチャネルが帯域外チャネルである請求項１５に記載の受信機。
【請求項１７】
前記送信機によって前記受信機が識別されることを示す識別検出器をさらに備え、
前記プロセッサが、前記トラフィックチャネルを経由して前記受信機が前記別の送信機からデータを受信しない場合、受信レディ信号の送信を行わせるようにさらに動作する、請求項１〜１６のいずれかに記載の受信機。
【請求項１８】
前記受信機は、前記送信機からの信号の入射方向を検出し、かつ、前記検出された入射方向における受信アンテナ利得を増加させるように前記受信ユニット（１０１）を制御するよう動作する、請求項１７に記載の受信機。
【請求項１９】
前記受信ユニット（１０１）は、前記チャネル信号を受信するために、方向依存受信特性を用い、かつ、デフネス検出のための別のチャネル信号を受信するために、別の受信特性を用いるようになされている、請求項１〜１８に記載の受信機。
【請求項２０】
前記受信ユニット（１０１）は、時間間隔中に前記方向依存受信特性を用い、かつ、別の時間間隔中に前記別の受信特性を用いるようになされている、請求項１９に記載の受信機。
【請求項２１】
前記受信機が、前記別の送信機に向けられた前記方向依存受信特性を用いる場合、送信機に関する到着方向から信号を取得することができないことを示すために、別の専用シグナリングチャネル内で、前記通信ネットワークのためデフネス信号を送信するようになされる送信ユニットをさらに備える、請求項１９に記載の受信機。
【請求項２２】
前記受信機は、前記送信機によってアドレスされた受信機として識別された場合にのみ、デフネス状態を検出するように動作する、請求項１９〜２１のいずれかに記載の受信機。
【請求項２３】
送信媒体へのアクセスとアドレスされた受信機に対する通信とを送信機が実行しようとしていることを示すアナウンスメント信号（ＡＮＮ）を、専用シグナリングチャネル（ＳＣＨｉｎ）上で送信する送信ユニットと、
アドレスされていない受信機からのオブジェクション信号がないかをリスンする受信ユニットと、
オブジェクション信号が受信されない場合にのみ、専用データチャネル（ＴＣＨ）でのデータ信号の送信を開始するように前記送信ユニットを制御するプロセッサと
を備えてなる、集中化されていない媒体アクセス制御を有するネットワークのための送信機。
【請求項２４】
前記受信ユニットは、前記アドレスされた受信機からの受信レディ信号をリスンするように動作可能であり、
前記プロセッサは、前記アドレスされた受信機からの受信レディ信号が受信され、かつ、オブジェクション信号が受信されない場合にのみ、前記送信ユニットに対して、専用データチャネル（ＴＣＨ）でデータ信号の送信を開始するようにさらに制御することが可能である、請求項２３に記載の送信機。
【請求項２５】
前記受信ユニットは、前記アナウンスメント信号が送信されたものと同じシグナリングチャネルで前記受信レディ信号を受信し、かつ、別のシグナリングチャネルでオブジェクション信号を受信するようになされる、請求項２３または２４に記載の送信機。
【請求項２６】
前記受信ユニットは、前記トラフィックチャネルによってカバーされていない周波数帯域で前記オブジェクション信号を受信するように動作する、請求項２３〜２５のいずれかに記載の送信機。
【請求項２７】
前記プロセッサは、所定の時間周期（Ｔａ）内にオブジェクション信号が受信されない場合、送信を開始するように前記送信ユニットを制御するように動作する、請求項２３〜２６のいずれかに記載の送信機。
【請求項２８】
前記送信ユニットは、データ信号を送信する場合に使用されるものと同じビーム形成パターンを用いて前記アナウンスメント信号を送信するようになされる、請求項２４〜２７に記載の送信機。
【請求項２９】
送信媒体へアクセスしようとしている送信機を示すアナウンスメント信号（ＡＮＮ）を求めて専用シグナリングチャネル（ＳＣＨｉｎ）をスキャンするステップと（１０１）、
専用トラフィックチャネル（ＴＣＨ）で、別の送信機からのデータ信号を受信するステップと、
前記アナウンスメント信号を送信している送信機の潜在的な媒体アクセスによって引き起こされるトラフィックチャネル上の干渉が許容可能であるか否かを推定するステップと（１０５）、
前記干渉が許容できない場合、干渉対策処理を行うステップと（１０７）
を含んでなる、集中化されていない媒体アクセス制御を有するネットワークにおける受信方法。
【請求項３０】
送信媒体へのアクセスとアドレスされた受信機に対する通信とを送信機が実行しようとしていることを示すアナウンスメント信号（ＡＮＮ）を、専用シグナリングチャネル（ＳＣＨｉｎ）上で送信するステップと、
アドレスされていない受信機からのオブジェクション信号がないかをリスンするステップと、
オブジェクション信号が受信されない場合にのみ、専用データチャネル（ＴＣＨ）でのデータ信号の送信を開始するステップと
を含んでなる、集中化されていない媒体アクセス制御を有するネットワークにおける送信方法。
【請求項３１】
請求項２９に記載の受信方法、または、請求項３０に記載の送信方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ネットワークによるデータ送信の分野に関し、特に、媒体アクセス制御の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワークでは、一般に、複数のデバイスが、同じ送信媒体またはチャネルを共有する。媒体アクセスの問題がしょうじる、すなわち、２以上のデバイスが、共有媒体に同時にアクセスするのであれば、それらの送信は、互いに干渉し、コリジョンが生じ、システムパフォーマンスが低下する。媒体アクセス制御（ＭＡＣ）の役割は、デバイスが、順序正しくかつ効率的な方式で互いに通信することを可能にする規則を定義することによって、共有媒体へのアクセスを緩和することである。ＭＡＣプロトコルは、不足する無線帯域幅の効率的かつ公平な共有を保証する際に重要な役割を果たす。
【０００３】
ＭＡＣプロトコルは、大まかに、集中スキームと分散スキームとの２つのタイプに分類される。例えばＧＳＭやＵＭＴＳのように、インフラストラクチャベースのモバイルネットワークでは、媒体アクセスは、一般に、集中方式（centralized）によって制御される。例えば基地局のような専用ネットワークエンティティは、時間スロットまたは符号をモバイルデバイスに割り当て、従って、コリジョンを回避する。
【０００４】
インフラストラクチャのないモバイルネットワークである、いわゆるアドホックネットワークでは、ＭＡＣは分散方式で実行されねばならない。モバイルノードは、ネットワークに関するグローバルな知識なしに、コリジョンを最小化しなければならない。アドホックネットワークのための現在のＭＡＣアプローチは、通常、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）用のＩＥＥＥ  ８０２．１１規格に基づく。これは、コリジョン回避を備えたキャリアセンス多元アクセス（ｃａｒｒｉｅｒ  ｓｅｎｓｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  ａｖｏｉｄａｎｃｅ：ＣＳＭＡ／ＣＡ）メカニズムに基づく分散型調整機能（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＤＣＦ）を用いる。ＤＣＦは２つのフェーズ、すなわち、（ａ）送信機におけるキャリア感知と、（ｂ）調整情報の交換とを含む。後者は、送信機によって送信要求（ｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−ｓｅｎｄ：ＲＴＳ）メッセージを送信することにより、および、ＲＴＳメッセージに応答して受信機によってクリアトゥエンド（ｃｌｅａｒ−ｔｏ−ｅｎｄ：ＣＴＳ）メッセージを送信することによって実行される。一方または両方のメッセージが聞こえてしまう近隣ノードは、メッセージによって示されるような期間の間、送信を避けなければならない。これは、通信ノードペアの送信ノードと受信ノードの周りの共有媒体の全方向的な空間確保を保証する。
【０００５】
アドホックネットワークでは、モバイルデバイスは、ピアツーピア方法で互いに通信し、基地局またはその他任意の既存のネットワークインフラストラクチャの必要のない自主的に組織された無線ネットワークを確立する。（互いに遠く離れすぎていて）２つのデバイスが直接的な無線リンクを確立できないのであれば、その間にあるデバイスが、発信元から宛先へとデータを転送するためのリレーの役割をする。言い換えれば、モバイルデバイスは、同時に、データソース、データ受信装置、および、中間転送デバイスの役割をすることができる。モバイルデバイスは「ノード」と称される。
【０００６】
近隣ノードは、それらが信号の受信を妨害（オブジェクション）するか否かに関係なく沈黙させられる。送信機−受信機ノードの周りの領域内のチャネルをリザーブしてしまうことは、特に、ビーム形成アンテナが配置される場合には最適とはならない。
【０００７】
ビーム形成は、複数のアンテナ素子から構成されるいわゆる「スマートな」アンテナによって実施される。これら素子を用いて、モバイルデバイスは、送信電力を等しく放射するのではなく、すなわち、実質的に全方向にではなく、好ましい方向に「ビーム」を電気的作用によって形成する。機能に応じてして、そのようなアンテナシステムは、「スイッチビーム」アンテナ、または、「適応性」アンテナ、または、フェーズドアレイアンテナと称される。用語「ビーム形成パターン」は、指向性アンテナ利得特性全体を指す。限定されたアンテナ素子数および含まれる複雑さにより、ビーム形成パターン全体を制御することはできない。代わりに、通常は、意図したメインビーム、すなわち、増加したアンテナ利得を有するセクタと、幾つかのほぼ意図しないサイドビームとが存在する。このアンテナ利得の指向性調節は、送信と受信との両方のために行うことができる。
【０００８】
アドホックネットワークのための現在のＭＡＣプロトコルは、ビーム形成アンテナを用いる場合、適切ではない。理由は２つある。第１に、ビーム形成アンテナは、現在のＭＡＣプロトコルによって利用できない全方向アンテナに対し、潜在的な長所を備えている。第２に、現在のＭＡＣプロトコルを使用することは、ビーム形成アンテナが配置される場合、プロトコルの有効性および性能を低下させる副作用に至る。
【０００９】
アドホックネットワークにおいてビーム形成アンテナを使用する主な利点は、不足する無線リソースの空間再使用を増加させる能力である。この能力は、効果的なデータ送信のために重要である信号対雑音比（ＳＮＲ）が、ビームを、他の方向からの干渉を抑えながら、好ましい方向に形成することによって高められるという事実に帰する。従って、ある所与の領域においては、全方向アンテナが使用される場合と比べて、より多くの同時送信が期待される。
【００１０】
ペイロードデータが、指向的に送信および／または受信される一方、受信機および送信機の近隣がまだ、ＩＥＥＥ  ８０２．１１  ＤＣＦでなされたようにブロックされているのであれば、ＭＡＣプロトコルは、ビーム形成アンテナの潜在的な利点を活用しない。
【００１１】
しかしながら、前述したＲＴＳメッセージおよびＣＴＳメッセージが指向的に送られるのであれば、より厳しい副作用が起こる可能性が高い。この場合、現在受信しているノードの送信範囲内に位置決めされたノードが存在するかもしれないが、これらノードは、送られたＲＴＳもＣＴＳも受信しなかったかもしれない。これら「隠れ」ノードは、その後、送信を開始するかもしれない。これは、受信ノードにおける干渉を引き起こし、結果として、パケット損失となる。そのような状況は、「隠れ端末」問題と称される。
【００１２】
一般に、空間再使用と（制御パケットおよび／またはデータパケットの）コリジョンとの間にはトレードオフが存在すると言うことができる。空間再使用が多くなると、つまり、同じ物理チャネルを共有する同時送信がより接近すると、隠れ端末の数、および、コリジョンの確率も高くなる。
【００１３】
ビーム形成アンテナの第２の大きな問題は、「デフネス」（ｄｅａｆｎｅｓｓ）として知られている。第１のノードおよび第２のノードが存在すると仮定する。さらに、第１のノードが、第２のノードとの通信をセットアップすることを望んでいると仮定する。第２のノードのビーム形成パターンが、第１のノードの方向からの入力電力を抑制するようであれば、第２のノードは、第１のノードについて「聞こえない」（ｄｅａｆ）こととなる。
【００１４】
コリジョン回避のために、衡突回避情報の明示的な配信を提案するいくつかの解決策が知られている。これらの解決策では、やや広範囲な情報量が保持され、これによって、ノードは、ある方向に送信することが安全か否かを判断することができる。必要な情報は、通常は、制御パケットに含まれる。
【００１５】
別の既知の解決策は、ＲＴＳパケットの指向性送信と、ＣＴＳパケットの全方向送信とによって、空間再使用と隠れ端末との間のトレードオフに対処するものである。
【００１６】
他の既知の解決策は、指向性制御パケットとともに全方向トーンを用いるものである。
【００１７】
さらに、送信時間スロットが主張される競合解決フェーズと、次のデータ送信フェーズとを備えた解決策がある。しかしながら、そのようなアプローチは、同期されるモバイル端末を必要とする。
【００１８】
デフネスに対処するために、既知の解決策は、パックされた送信上でトーンを送信することを提案する。これらトーンは、デフネス状態が（恐らく）発生したことを近隣のノードに示すものとする。
【００１９】
最終的な結論として、上記説明によれば、ビームを形成する状況またはビームを形成しない状況では、既存のネットワークはあまりに制約が多く、従って、貴重な送信媒体を十分に利用していないか、あるいは、非常に複雑であるので、最適な利用のために高い費用をかけるものであることが明らかである。
【発明の開示】
【００２０】
本発明の目的は、集中化されていない（non-centralized）媒体アクセス制御を有するネットワーク用の効率的な概念を提供することである。
【００２１】
この目的は、請求項１に従った受信機、請求項２３に従った送信機、請求項２９に従った受信方法、請求項３０に従った送信方法、または、請求項３１に従ったコンピュータプログラムによって達成される。
【００２２】
本発明は、送信媒体を経由して送信の開始を行おうとする送信機が、何らの制限も無く、アナウンスメント信号を送ることによってその意図を外部に示すことができ、効率的な媒体アクセス制御が達成される点を見出してなされたものである。このアナウンスメント信号は、生じる送信が、別のシグナリングチャネル上のトラフィックによって妨害されないように、専用のシグナリングチャネル上に配置される。受信機が、意図した受信機から受信レディ（ｒｅａｄｙ−ｔｏ−ｒｅｃｅｉｖｅ）信号を受信する場合、受信レディ信号は、専用シグナリングチャネル内でも送信され、送信機が、他の受信機から何の妨害も受けないのであれば、この送信機は、送信を開始することができる。従って、集中化されていない媒体アクセス制御を有するネットワークの参加者は、集中化された管理部（centralized authority）を有することなく、互いの間のアクセス制御をネゴシエートする。送信機は、受信レディ信号を受信することなく、タイマーによって制御される一定の期間待機することができるので、受信レディ信号は必須ではないことが注目される。他にも可能性がある。オブジェクション信号がある場合には送信を回避し、オブジェクション信号がない場合には送信を許可することに基づくものとなる可能性である。
【００２３】
受信機側では、既に通信しているが、新たな送信機にアドレスされていない受信機、すなわち、この送信機がアナウンスメント信号を送っている受信機にのみ生じる問題がある。本発明に従うと、この受信機は、さらに別の送信機からの受信をすでに行っており、到来するアナウンスメント信号を求めて、専用シグナリングチャネルをこの連続的にスキャンする。アナウンスメント信号を求める専用シグナリングチャネルの連続スキャンは、別の専用トラフィックチャネルを経由した通常のデータ受信と並行して行われる。受信機がアナウンスメント信号を検知すると、受信機は、アナウンスメント信号を送信している送信機の潜在的な媒体アクセスによって引き起こされるトラフィックチャネル上の干渉が許容可能か否かを知るために、干渉の推定を実行しなければならない。新たな送信機が、既に送信している送信機との間でその通信を干渉しないと受信機が認識した場合には、何もする必要はない。本発明に従うと、受信機は、単に沈黙を保ち、アナウンスメント信号を無視する。
【００２４】
しかしながら、新たな送信機が、許容できない干渉をもたらすと受信機が推定した場合には、受信機は、新たな送信機が、既に存在している送信機／受信機ペアといかなる問題をも引き起こさないような干渉対策処理（interference counter-measure）を行う。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態では、アドホックネットワークの究極の目標は、できるだけ多くの送信機が参加できるということである。従って、干渉対策処理を動作させる受信機は、受信機が、他のどの有効な対策の処理も決められていない場合にのみオブジェクショントーンを送る。従って、既に通信している受信機は、実際に、新たな送信機を拒否する能力および権限を有する。
【００２６】
しかしながら、好ましくは、新たな送信機を拒否することは最後の選択の場合に限られる。ある状況においては、新たな送信機を拒否することにならない他の対策の処理には、送信機または更なる送信機に関する情報に基づき、マルチユーザ検出スキームを利用することが含まれる。あるいは、受信機は、新たな送信機によって引き起こされた干渉を低減するために干渉除去スキームを適用することができる。
【００２７】
あるいは、受信機は、別の対策として、アナウンスメント信号を送信している新たな送信機をヌルアウトするようなビーム形成を用いることができる。ビーム形成技術において知られているように、新たな送信機が、最小のアンテナ利得のセクション内に配置され、新たな送信機が、受信機と既存の送信機との間の通信を妨害しないように、受信機のフェーズドアンテナアレーが制御され得る。当然、そのようなビーム形成は、受信機と、既に送信している送信機との間の通信が、大きく妨害されないように注意深く実行されねばならない。
【００２８】
新たな送信機を拒否しない対策の処理には、他の可能性として、既に送信している送信機との受信機のネゴシエーションが含まれる。これによって、既に送信している送信機は、例えば、より高い冗長を加えることによって送信ロバスト性を高めることができる。
【００２９】
別の可能な対策としては、新たな送信機がその送信電力等を低減するように、既に受信している受信機が、新たな送信機とのネゴシエーションを開始することもできる。
【００３０】
好ましくは、アナウンスメント信号のための専用シグナリングチャネルは、帯域内チャネルである。つまり、トラフィックチャネルと同じ周波数帯域を使用する。アナウンスメント信号に加えて、アクノレッジメント信号（後述する）と同様に受信レディ信号を送信することも好ましい。これもまた、送信機からの全てのデータを受信機が受信した場合、専用帯域内シグナリングチャネル内で受信機によって送信される。
【００３１】
好ましくは帯域外シグナリングチャネルである更なるシグナリングチャネルでは、後述するように、デフネス信号と同様に、オブジェクション信号が送られる。
【００３２】
上記で概説したように、アナウンスメント信号は、好ましくは、データ送信に使用されるものと同じ通信チャネル内、すなわち、周波数帯域内において送信される。アナウンスメント信号とその他のデータ信号は、通信チャネル内で重なり合うので、アナウンスメント信号は、信号分離を可能にする符合化スキームを用いて符号化され得る。例えば、アナウンスメント信号もデータ信号も妨害されないように、アナウンスメント信号は、通信チャネル内で他の信号と直交するものとすることができる。
【００３３】
しかしながら、アナウンスメント信号は、使用されている同じ通信チャネル内で送信されるので、通信チャネルにアクセスしようとしているネットワークエンティティのインパクトが、受信されたアナウンスメントチャネルに基づいて演繹的に（a priori）判定され得る。従って、例えば、通信チャネル内で送信している他の受信機のような他のネットワークエンティティは、通信チャネル内で受信した信号からアナウンスメント信号を抽出することができ、さらに、新たな送信機がこの通信チャネル内でさらに送信した場合にもたらされる更なる干渉が許容可能であるか否かを判定することができる。
【００３４】
通信チャネルが、例えばＣＤＭＡスキームのような多元接続スキームによって決定される場合、アナウンスメント信号は、実際の送信シナリオをエミュレートするために、好ましくはデータ送信時に使用されるＣＤＭＡスキームを用いて符号化される。
【００３５】
有利なことに、通信ネットワークの通信チャネルへのアクセスを要求するネットワークエンティティは、他のネットワークエンティティが、この通信チャネル内で信号を送受信している場合であっても、いつでも送信することができる。
【００３６】
上述したように、本発明の概念はまた、送信および／または受信のためにビーム形成技術を適用する通信システムによっても適用され得る。この状況では、本発明のアプローチは、用語「ＢｅａｍＭＡＣ」を用いて称される。
【００３７】
ＢｅａｍＭＡＣという名称は、ビーム形成技術によって達成されるアンテナ利得パターンを用いたアンテナシステムへのアプローチの適応性を示すものとする。しかしながら、ＢｅａｍＭＡＣはまた、全方向アンテナとでも作用する。さらに、それは、指向性アンテナと全方向アンテナとの両方を備えた異種混合シナリオに適用することができる。
【００３８】
ＢｅａｍＭＡＣは、２つのノードの周りの領域が、その通信のために明確に確保されるものではないという点で古典的なＭＡＣアプローチとは異なる。当然、プロトコルの目的は、依然として、チャネルアクセスの制限である。ＢｅａｍＭＡＣアプローチの主な寄与は、複雑なノード同期または複雑な競合解消プロトコルなく、最大ノードアクセスを可能にしながら、受信ノードにおける干渉を制限する点にある。
【００３９】
本発明は、空間再使用と、隠れ端末とのトレードオフのための解決策を提供する。コリジョンは、許容可能な干渉レベルを考慮しながら回避することができる。このアプローチは、モバイルデバイスの同期なしで作用する。これは、アドホックネットワークの大きな利点である。前のアプローチと比較して、本発明に従ったＭＡＣプロトコルは、大量のコリジョン回避情報の明示的な交換を必要とせず、従って、プロトコルオーバヘッドを低減する。
【００４０】
要約すると、本発明は、ビーム形成アンテナを用いて、あるいは、ビーム形成アンテナを用いずに、アドホックネットワークを可能にする際における主要な構築ブロックを提供する。これは、以下に示すような一般的利点を提供する。
【００４１】
ひとつは、８０２．１１と比較して、改善された空間再使用による、乏しい無線リソースのより効率的な利用である。
【００４２】
また、遅延ジッタをより低くする改善された公平さによる改善されたサービス（例えば、マルチメディアアプリケーション）品質である。
【００４３】
そして、全方向送信範囲を超えたリンクを可能にすることによるモバイルデバイスのより良好な接続性である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明の更なる実施形態が、以下の図面に関連付けられてより詳細に記載される。
【００４５】
図１は、例えば図２に示すようなアドホックネットワーク内のように、集中化されていない媒体アクセス制御を有するネットワーク用の発明的受信機の好ましい実施形態を説明する。
【００４６】
特に、本発明の受信機は、受信ユニット１０１を含む。受信ユニット１０１は、送信媒体へアクセスしようとしている送信機を示すアナウンスメント信号（ＡＮＮ）を求めて、専用シグナリングチャネルをスキャンし、専用トラフィックチャネル上の更なる送信機から、データ信号を受信する。受信ユニット１０１は、トラフィックチャネルで送信されたデータが、データ出力端子において出力されるように、トラフィックチャネルを処理するように動作する。受信ユニット１０１の他の出力は、干渉推定器に接続されている。本発明に従って、干渉推定器は、アナウンスメント信号を送信している送信機の可能な媒体アクセスによって引き起こされるトラフィックチャネル上の干渉が、許容可能であるか（例えば、耐えられるか、または、破壊されていないか）否かを推定するように動作する。新たな送信機によって引き起こされた干渉が許容可能であると干渉推定器が判定すると、新たな送信機に関して何も行われない。しかしながら、この干渉は許容できないと干渉推定器１０５が判定すると、干渉対策処理を行うようプロセッサ１０７が起動される。
【００４７】
本発明に従うと、この干渉対策は、オブジェクショントーンを発することかもしれない。しかしながら、本発明の好ましい実施形態では、この「ハードな」手段は、干渉問題を解決するためにその他全ての「よりソフトな」可能性が失敗した場合の、最後の可能性としてのみ見なされる。
【００４８】
好ましくは、アナウンスメント信号は、データ信号とアナウンスメント信号とを重ね合わせたものから、アナウンスメント信号を抽出することを可能にするために、符合化スキームを用いて符号化される。例えば、制御信号のアナウンスメントを送信するために確保されたアナウンスメント信号は、ＣＤＭＡスキームを用いて符号化される。しかしながら、アナウンスメント信号は、受信機において、更なる送信機によって送信されるデータに関して直交している直交シーケンスを用いて符号化することができるので、アナウンスメント信号は、例えば、対応する直交シーケンスを使用して抽出することができる。
【００４９】
あるいは、アナウンスメント信号を送信するための専用シグナリングチャネルは、必ずしも帯域内チャネルである必要はない。本実施形態は好ましいが、非常に正確で、かつ効率的な干渉の推定を可能にし、専用シグナリングチャネルが、実際のトラフィックチャネルを「シミュレートする」ので、ある状況においては、他の実施形態もまた役立つことができる。従って、トラフィックチャネル帯域外であるが、トラフィックチャネル帯域に近い専用シグナリングチャネル内でアナウンスメント信号を送信することはまた、アナウンスメント信号を利用すれば、高い可能性で、満足できる程度の干渉の推定を達成できるという結果になる。
【００５０】
あるいは、アナウンスメント信号のための帯域外シグナリングチャネルは、トラフィックチャネルからさらに遠くに位置し得る。この場合、アナウンスメント信号に基づいた干渉の推定は、正確さを失う。しかしながら、全くフラットなチャネル応答の送信媒体を有するネットワークに対する状況も存在する。この欠点は、所定の、または、ある専用チャネル推定器等を用いて適応的に決定される追加チャネル情報を用いて補償することができる。
【００５１】
最後に、干渉の推定は、別々に取得されたチャネル情報に完全に基づくことができる。これによって、干渉の推定は、受信したアナウンスメント信号のいかなる電力情報もエネルギー情報も無しで完全に行われる。この場合、例えば、アナウンスメント信号は、アナウンスメント信号を送信している送信機からの、送信信号の入射方向を検出するためにのみ使用することができる。一方、この方向から、アドレスされた受信機へのチャネルのチャネル情報は、別の情報ソースから検索することができる。しかしながら、干渉の推定のためにアナウンスメント信号を使用することは好ましく、シグナリングチャネルのチャネル特性が、トラフィックチャネルのチャネル特性に基づいたり、あるいは、その逆になることができるように、専用シグナリングチャネルと、トラフィックチャネルとを、互いに関連付けて配置することが好ましい。
【００５２】
本発明の受信機は、図２に示す通信シナリオ内で適用され得る。
【００５３】
例えば、本発明の受信機２０１は、別の送信機２０３からのデータ信号を受信している。同時に、さらに別の送信機２０５が、例えば、また別の受信機２０７へデータを送信するために、チャネルアクセスを要求する。チャネルにアクセスする前に、送信機２０５は、次のデータ送信を「シミュレートする」ために、通信チャネル内でアナウンスメント信号を送信する。
【００５４】
本発明のアプローチは、好ましくは、ビーム形成シナリオの状況内で使用され得る。ここでは、適応性のあるビーム形成アンテナが、送信または受信のために使用される。このアプローチは、アドホックネットワークにおける著しい容量利得、より長いバッテリ寿命によって反映されるネットワーク内のモバイルノードのより低い電力消費量、および、低減された放射に至ることが期待される。さらに、より良い有効範囲／接続性、および改良されたセキュリティを得ることができる。
【００５５】
本発明は、図３に示される従来技術シナリオに関連する問題を解決する。
【００５６】
例えば、図３ａは、全方向の場合を実証し、通信ノードの周りの領域を確保することによって、コリジョンが回避される。従って、（問題にはならないかもしれないが、）他のノードは、確保された領域内で通信する可能性はない。これは、全体のデータスループットを、可能なものよりも僅かな程度低減する。
【００５７】
図３ｂは、従来技術によるビーム形成の場合を実証し、関連するノードは、指向性送信パターンおよび指向性受信パターンを用いて互いに通信する。増加した容量およびスループットを達成することができるが、図３ｃに示すように、コリジョンは起こり得る。
【００５８】
本発明の衡突回避の一例を図４ａに示す。セットアップされた好ましいチャネルの好ましい実施形態を図４ｂに示す。図４ａでは、ノードＣが、ＳＣＨinで、すなわち、通信チャネル４０１内で、アナウンスメントメッセージ（ＡＮＮ）を送信する。本発明によれば、ノードＣは、実際のデータ送信のために使用されるものと同一のビーム形成パターンで送信する。ノードＢは、このアナウンスメントメッセージを、過度に高い電力レベルで受信し、チャネルＳＣＨoutで、すなわち、更なる通信チャネル４０３内で、最終的な対策としてオブジェクション信号（オブジェクショントーン：ＯＢＪ）を送る。図４ｂに示すように、トラフィックチャネルとＡＮＮ信号のための専用シグナリングチャネルとを有する通信チャネル４０１と、更なる通信チャネル４０３とは、単なる一例であるが、周波数で分離される。ノードＣは、ＯＢＪを受信し、従ってデータを送信しない。
【００５９】
成功した送信シナリオを図５に示す。例えば、ノードＡにビーム形成された場合、すなわち、ノードＡから受信した場合、ノードＢは、アナウンスメントメッセージ（アナウンスメント信号）を、著しい電力レベルで受信せず、更なる干渉を無視することができる。しかしながら、ノードＣによってアドレスされるノードＤは、アナウンスメントメッセージを受信するかもしれないし、到着方向を推定し、受信に適するビーム形成を見つけ、例えば、ＳＣＨinで受信レディ（ＲＴＲ）信号を持ってノードＣに応答するかもしれない。このノードは、次に、ノードＤにデータを送信する。例えば、ノードＤは、ノードＣに、ＳＣＨinでアクノレッジメント（ＡＣＫ）信号を送り、送信の成功を示すことができる。従って、将来の送信機は、トラフィックチャネル、すなわちデータチャネル（通信チャネル）にアクセスする前に、シグナリングチャネルＳＣＨin（更なる通信チャネル）の送信をシミュレートする。隣接ノードは、受信したアナウンスメントメッセージに基づいて干渉レベルを推定し、干渉レベルが高すぎる場合には、妨害することができる。
【００６０】
上述したように、本発明の概念はまた、デフネス検出の場合にも適用され得る。
【００６１】
図６に示すように、ノードＣは、ノードＢからノードＡへの送信が進行している間、ノードＡへ送信しようとしている。しかしながら、図６に示すように、ノードＡは、ノードＢに指向的に感知するので、ノードＣから何も受信することはできない。
【００６２】
通信規格８０２．１１は、ノードＣのノードＡへの連続的なコンタクトの試みを許可することによって、このデフネス問題の解決を試みる。これは、無駄な信号送信となる。しかしながら、ノードＡは、ノードＢにビーム形成され続けるので、ノードＣのバックオフ間隔はますます大きくなり、ノードＢは、ノードＣの前に再びアクセスを取得しやすくなる。これは、ノードＣに対して不公平であり、パケット喪失に至る。
【００６３】
本発明によれば、各ノードは、指向的および全方向的のいずれに対しても、メッセージをアナウンスするために使用されるシグナリングチャネル（ＳＣＨin）を感知し得る。指向的でかつ全方向的なモードは、時間を切り換えることによって、あるいは、効率的な実装を可能にする信号処理ユニットを用いることによって達成される。本発明によれば、上述したように、ノードは、全方向的であって、指向的ではなく信号を受信した場合に、デフネスを検出する。デフネスを検出すると、ノードは、例えば、デフネストーン等を送ることによって、デフネス解決のための様々な手段を開始する。好ましくは、そのようなデフネストーンは、アナウンスメント信号を送信する送信機によって受信機がアドレスされた場合にのみ発せられる。
【００６４】
ＡＮＮ信号は、意図した受信機のＩＤを含み得ることが注目されるべきである。しかしながら、他の実施は、匿名のＡＮＮ信号を含む。この場合、デフネス信号は、聞こえない受信機のＩＤを含むべきである。これによって、「アナウンスしている」送信機は、意図している相手が聞こえているか否かを知ることができる。
【００６５】
図１に示される受信機の実施形態に再び示すように、受信ユニット１０１は、方向依存指向特性を有し得る。これは、例えば、更なる送信機に向けられたメインの受信ビーム（メインローブ）を有するビーム形成パターンによって決定される。したがって、受信ユニット１０１は、受信ビームパターンを形成するために構成され得る。
【００６６】
受信ユニット１０１は、データ受信用のアンテナユニットを備え得る。これは、送信機に関連する到着の方向を捉えるために、メイン受信ビームによって決定されるある方向からチャネル信号を受信する場合における最大アンテナ利得に対応するメイン受信ビームを有する受信ビームパターンを得るようにアンテナユニットの受信特性を操作するものである。
【００６７】
さらに、受信ユニット１０１は、通信チャネル内の通信ネットワークによって送信されている信号を受信するようになっている。上述したように、ある周波数帯域によって、通信チャネルが決定され得る。この場合、受信ユニットは、ある周波数帯域を占有するチャネル信号を提供するために、この周波数帯域の外側の周波数成分を抑えるようにすることができる。例えば、受信ユニット１０１は、ある周波数帯域のみを取得するように形成された特性を有するフィルタを備える。
【００６８】
しかしながら、通信チャネルは、あるＣＤＭＡスキームによって決定され得る。この場合、受信ユニット１０１は、あるＣＤＭＡスキームについての情報を用いて、すなわち、ＣＤＭＡスキームによって使用される直交シーケンスに関連する直交シーケンスを用いて、チャネル信号を受信することができる。
【００６９】
受信ユニットは、専用シグナリングチャネルを連続的にスキャンできることに注目されたい。しかしながら、アナウンスメント信号を取得するために、例えば１００ミリ秒毎のようなある時間インスタンスにおいてのみシグナリングチャネルをスキャンすることもできる。
【００７０】
下記では、隠れ端末問題が、図７に関して説明される。例えば、ノードＢからノードＡへの送信が進行している間、ノードＣは、ノードＤに送信しようとしている。８０２．１１規格によれば、ノードＣは、チャネルを感知し、従って、いかなる送信も聞かない。従って、ノードＣは送信要求（ＲＴＳ）を送る。また、ノードＤは送信クリア（ＣＴＳ）を送る。そして、ノードＣはデータトラフィックを送る。これは、ノードＡにおけるコリジョンとなり、パケット喪失が生じる。
【００７１】
ビーム形成に関連するこのデフネスシナリオを図８に示す。図示するように、ノードＡは、ノードＢに対し指向的に感知するので、ノードＣから何も受信することはできない。従って、ノードＣは、ノードＡにコンタクトすることを連続的に試みるが、それは無駄な信号送信になる。しかしながら、ノードＡは、ノードＢにビーム形成され続けるので、ノードＣのバックオフ間隔は益々大きくなり、ノードＢは、ノードＣよりも前に、アクセスを取得しやすくなる。これは、上述したように、不公平であり、パケット喪失につながる。
【００７２】
図７に再び示すように、ノードＣは、データ送信のためノードＣがチャネルを使用しようとしていることを示すために、同じビーム形成パターンで、ＳＣＨinでアナウンスメントメッセージを送信し得る。しかしながら、ノードＡは、ノードＢにビーム形成された場合、著しい大きさの電力レベルでアナウンスメント信号（アナウンスメントメッセージ）を受信しない。しかしながら、ノードＤは、アナウンスメントメッセージを受信し、到着方向を推定し、受信に適するビーム形成を発見し、例えば、ＳＣＨinでの受信レディ（ＲＴＲ）信号でノードＣに応答する。そして、ノードＣはノードＤへデータを送信し、ノードＤは、ノードＣに、ＳＣＨinでアクノレッジメント（ＡＣＫ）信号を送る。従って、チャネルは正しくアクセスされる。
【００７３】
デフネス検出のために、各ノードは、本発明に従って、指向的および全方向的のいずれにおいてもＳＣＨinで感知する。ここでは、定期的なスイッチング、または並列的な信号処理が使用される。例えば、再び図８に示すように、ノードＡは、全方向送信を用いて、ＳＣＨoutでデフネス（ＤＦＮ）トーンを送る。ノードＣはＤＦＮを受信する。しかしながら、ノードＣはデータを送信しないが、そのバックオフ間隔を縮小する。従って、より高いレベルの公平さと、低減されたシグナリングオーバヘッドが達成され得る。
【００７４】
図９ａは、本発明の正しいチャネルアクセスシナリオを示す。特に、図９ａは、ノードＢとノードＡとの間で進行中の送信を示す。ここで、ノードＡは受信機である。ノードＣは、ノードＤに送信しようとしている。これを考慮し、ノードＣは、データ送信に使用される同じビーム形成パターンで、シグナリングチャネル上でアナウンスメント（ＡＮＮ）メッセージを送信する。ノードＡは、ノードＢにビーム形成された場合、著しい電力レベルでアナウンスメント信号を受信しない。このように、ノードＡは、対策の処理を行う必要はない。ノードＤは、アナウンスメント信号を受信し、このアナウンスメント信号の到着方向を推定し、その受信にふさわしいビーム形成を発見し、このアナウンスメント信号が発せられた同じシグナリングチャネル上で受信レディ（ＲＴＲ）トーンで返答する。その後、ノードＣは、そのデータをノードＤに送信し、ノードＤは、データ受信アクノレッジメント（ＡＣＫ）トーンをノードＣに送る。
【００７５】
図９ｂは、発明的なコリジョン回避シナリオを示す。ノードＡが受信機であり、ノードＡとノードＢとの間で進行中の送信がある。また、ノードＣは、ノードＤに送信しようとしている。ノードＣが、利得図の低利得部であった図９ａとは対照的に、ノードＡのアンテナ利得図は、図９ｂでは異なる。なぜならノードＣは「ヌルアウト」されていないからである。従って、ノードＡは、過度の電力レベルでアナウンスメントメッセージを受信し、従って、第２のシグナリングチャネル上で、すなわち、帯域外シグナリングチャネル上でオブジェクショントーンを送る。
【００７６】
ノードＣは、このオブジェクショントーンを受信し、従ってデータを送信しない。あるいは、ノードＡは、ノードＣの送信を可能にするために、別の「よりソフトな」対策の処理を実行できたかもしれない。そのような１つの対策の処理は、受信機Ａのアンテナパターンが、ノードＣに対してゼロまたは低利得部が向けられるように、ノードＡが、そのアンテナパターンを修正することであった。
【００７７】
図９ｃは、デフネス状態を示す。再び、ノードＢとノードＡとの間には、進行中の送信があり、ノードＣは、ノードＡに送信しようとしている。この目的のために、ノードＣは、データ送信のために使用しようとしているのと同じビーム形成パターンによって、帯域内シグナリングチャネルでアナウンスメントメッセージを送信する。しかしながら、ノードＡは、ノードＢにビーム形成されるので、アナウンスメントメッセージを受信しない。従って、ノードＡは、ノードＣの方向にあり、かつ、ノードＡとコンタクトするいずれの送信機に関しても「聞こえない」（ｄｅａｆ）。
【００７８】
デフネス検出のために、ノードＡは、（図９Ｄにおける全方向アンテナ図によって、破線で示すように、）指向的および全方向的のいずれの場合でもシグナリングチャネルを感知する。その後、アナウンスメントメッセージが全方向的に受信され、また、このアナウンスメントメッセージは、ノードＡを所望の受信者、すなわち宛先として示すので、ノードＡは、デフネスを検出する。
【００７９】
デフネス解決のために、ノードＡは、全方向送信を用いて、好ましくは帯域外シグナリングチャネルでデフネストーンを送る。ノードＣは、デフネストーンを受信し、従ってデータを送信しないが、そのバックオフ間隔を低減する。バックオフ間隔を低減することは、結果として、ノードＣが、低減されないバックオフ間隔と比較して短い周期内で再びノードＡとのコンタクトを試みるという事実になる。従って、ノードＣは、より短い周期であっても、送信を再試行することが許可される。この周期は、各デフネス状態が解決された後により短くなる。この手順は、より高いレベルの公平さと、低減されたシグナリングオーバヘッドとからなる利点を有する。なぜなら、これは、デフネスを解決する技術が完全にない場合となるが、ノードＣは、ノードＡに到達することを連続的に試みないからである。
【００８０】
この点において、デフネストーンは、匿名トーンであると述べられる。しかしながら、デフネストーンが匿名信号であるという事実は問題にはならない。なぜなら、デフネストーンは、アナウンスメント信号、または、アナウンスメント信号の後に来る識別信号でアドレスされた受信機によってのみ発せられるからである。
【００８１】
ＡＮＮ信号は、好ましくは、意図した受信機のＩＤを含む。従って、この受信機は、送信機側へビーム形成することによって処理を進める。本発明のＭＡＣプロトコルの詳細に従い、受信機はさらに、受信レディ（ＲＴＲ）メッセージを送信し、次に、ペイロードデータを受信するようになされる。ＲＴＲメッセージは、送信機か受信機のいずれかのＩＤを含むかもしれないし、含んでいないかもしれない。ＲＴＲメッセージはまた、データを含有しない単なる表示信号かもしれない。
【００８２】
意図する受信機の方向を知っている候補となる送信機は、データチャネル上のあるビーム形成パターンを使用することを予定している。このビーム形成パターンは、好ましくは、受信機に対するメインビームポインティングを含む。本発明によれば、このビーム形成パターンはまた、ＡＮＮを送信するために、シグナリングチャネル上でも使用される。従って、他の近隣ノードは、将来の送信機がデータチャネルにアクセスするのであれば、このデータチャネル上に発生すると予期される干渉を推定するために、ＡＮＮを用いることができる。
【００８３】
調節可能な幾つかの規則に従って、将来の送信機の現在受信中の各近隣ノードは、更なる干渉を考慮できるか否かを確認する。例えば、各近隣ノードは、現在受信した信号電力ＰDATAと、現在受信した雑音電力Ｐnおよび予期される付加的な干渉電力ＰANNとの比を計算する。この比が、しきい値ＳＮＲthresholdをまだ上回っているのであれば、ノードは、アナウンスされた送信を受け付けることができる。この規則は以下のように記述される。
【数１】
2008532366.tif 000003
【００８４】
その他の場合には、ノードがＡＮＮによってアナウンスされた送信を受け付けることができないのであれば、このノードは、送信を妨害するか、あるいは、その他の干渉低減対策を適用することができる。
【００８５】
一般に、本発明は、非ビーム形成アンテナに対しても同様に適用することができる。さらに、１を超えるデータチャネルも使用され得る。さらに、メッセージおよびトーンの数や種類、それらの使用法、および使用されるチャネルに関する様々な変更も可能である。例えば、アナウンスメントメッセージは、第１のＡＮＮに関するビーム形成と、拡張された送信範囲にわたった第２のＡＮＮの正確な受け取りとを可能にするために、２度送られ得る。この目的のために、ＡＮＮはまた、データを搬送することが意図されず、他のノードのビーム形成、および、ＯＢＪが発生しない場合、受信者のＩＤを含有する次のＡＮＮ信号の結果に終わることのない信号に分割される。
【００８６】
フェージングの確率を低減するために、帯域外シグナリングチャネル信号およびＯＢＪ（およびＤＦＮ）信号は、純粋なトーンが使用された場合と比較して、相当な周波数帯域におよび得る。
【００８７】
デフネス検出のために、２つのビーム形成パターンが使用され得る。これらはともに全方向的ではない。
【００８８】
下記では、本発明のプロトコルが、２つの例について説明される。
【００８９】
第１の例は、成功したチャネルアクセスを示し、第２の例は、ノードが、別のノードが送信するのをどのようにして阻止するかを示す。両方の例において、ビーム形成アンテナが配置されているものと仮定される。ノードｉはそれぞれ、第２のノードｊに対するメインローブを指し示すことができ、結果として、アンテナ利得パターンはＰijとなる。全方向アンテナは、特定のパターンＰij＝Ｐomniとして表すことができる。
【００９０】
図１１ａは、ノードＡがノードＢにデータを送信し、ノードＣがノードＤに送信しようとしているシナリオを示す。図示するビーム形成パターンは、線形的なアンテナ利得を示しているので、パターンは、送信を成功させるために、必ずしもオーバラップする必要はない。しかしながら、ノードＣがＴＣＨにアクセスすることを許可される前に、ＢｅａｍＭＡＣは、受信者（Ｄ）の識別子を含有するアナウンスメントメッセージ（ＡＮＮ）をＳＣＨINで送信することを要求する。ＡＮＮを送信するために、ノードＣは、パターンＰCDを用いて、意図する受信機に向けてビーム形成する。ノードＣが、ビーム形成アンテナを装備していない場合、全方向パターンＰOMNIを用いてＡＮＮを送信する。ＡＮＮを送信すると、ノードＣは、ＡＮＮに使用されたものと同じパターンＰCDを用いて、ＳＣＨINとＳＣＨOUTの両方でリスンする。問題となる状況はないので、最終的に通信が行われる。
【００９１】
図１１ｂでは、ノードＣはノードＥに送信ことを意図し、従って、アンテナパターンＰCEを用いて、ＳＣＨINおよびＳＣＨOUTでＡＮＮを送信する。ノードＢは、ノードＣのメインビーム方向に位置しているので、そのサイドローブの１つを経由してＡＮＮを受信する。それでもやはり、ＡＮＮはＳＣＨINで送られるので、ＴＣＨでノードＢによって現在受信されたパックされたデータは破壊されない。しかしながら、ノードＣがＴＣＨ上のノードＥへのデータ送信を続ける場合、コリジョン、あるいは少なくともＳＩＲ低下が生じる。そのような高い干渉を回避するために、ノードＢは、ＳＣＨout上にオブジェクショントーン（ＯＢＪ）を送ることによりノードＣの送信を妨害するか、あるいは他の対応策を適用する。ノードＣは、ＳＣＨout上でＯＢＪを検出し、バックオフ状態に入る。
【００９２】
効率的な干渉の推定のために、ＡＮＮメッセージとデータパケットとは同じ電力で送信されることが好ましい。従って、ＰANNは、干渉電力の推定として使用することができる。妨害が送られなければ、これは受信ノードにおける干渉電力レベルを高める。ＡＮＮメッセージは、好ましくはＳＣＨINで、すなわち、データパケットと同じ周波数帯域で送信されるので、ＡＮＮのチャネルフェージングは、意図したデータ信号送信のものと本質的に同じである。
【００９３】
下記では、本発明の主要機能を、図１０ａ、１０ｂ、１３、１４ａ〜１５を参照して要約する。
【００９４】
図１０ａは、アドホックネットワーク内の通信ノードによって取られ得る幾つかの状態を有する状態推移図を示す。一般に、各状態は、３つの行を有する円を有する。上の行は、トラフィックチャネル（ＴＣＨ）に関する状態を示し、中央の行は、帯域内シグナリングチャネル（ＳＣＨin）に関する状態を示し、下の行は、帯域外シグナリングチャネル（ＳＣＨout）に関する状態を示す。これは、例えば、状態１０１０ではＴＣＨ上で何も起こらない一方、両方のシグナリングチャネル上に指向性受信アンテナ設定が存在することを意味する。状態間の矢印によって示される状態推移に関して、水平ラインより上のテキストは、あるイベントを示す一方、水平ラインより下のテキストは、このイベントへの反応を示している。
【００９５】
第１の状態はアイドルノード１０００であり、全方向受信アンテナ設定（ＲＸ  ｏｍｎｉ）を有する。その後、ノード１０００は、受信機への通信を企図する。この目的のために、送信機は、そのタイマーＴａを開始させ、その送信アンテナを指向性送信アンテナ設定（Ｔｘｄｉｒ）になるようビームを形成する。その後、アナウンスメント信号ＡＮＮが送信される。現在、受信機は、別の状態、つまり送信がアナウンスされた状態にある。それは、図１０ａにおいて１０１０で示される。タイマーＴａが時間切れになったとき、すなわち、受信レディ信号が受信されたとき、状態１０１０から状態１０００への後退が起こる。しかしながら、受信レディ信号が受信され、妨害が検出されず、タイマーＴａが時間切れになった場合、送信機は、指向性設定されたその送信アンテナを用いて、トラフィックチャネル上でのデータ送信を開始する。さらに、別のタイマーＴａｃｋが開始する。送信機がそのデータを送信した場合、アクノレッジメント信号を待つ状態１０２０に至り、アドレスされた受信機による全データの完全かつ正しい受信が確認される。このアクノレッジメント信号が受信されるや否や、あるいは、タイマーＴａｃｋが時間切れになるとすぐに、状態１０２０から状態１０００への状態推移が起こる。
【００９６】
しかしながら、送信機が状態１０１０にあり、アドレスされていない別の受信機からオブジェクション信号を、あるいは、アドレスされた受信機からデフネストーンを受信した場合、通信ノードは、図１０ａにおいてバックオフ状態と呼ばれる状態１０３０に進む。この状態では、送信機は、バックオフタイマーＴｂｏの時間切れまで待ち、所望の受信機とのコンタクトを再試行するアイドル状態１０００に再び入る。好ましい実施形態では、状態１０３０のノードが、状態１０３０のノードを識別するアナウンスメント信号をリスンすることができるように、受信アンテナが全方向受信状態に設定される。従って、状態１０３０のノードは、ノードが送信できるまで待機するバックオフ状態にある別の送信機（状態１０００と状態１０４０との間の太矢印と同様に、状態１０３０から状態１０４０への矢印によって示される）から情報を受信することができる。
【００９７】
状態１０００、１０１０、１０２０および１０３０は、通信ノードの「送信機特徴」に相当する。この特徴はまた、図１３におけるブロック１３００および１３１０によって示される。さらに、本発明の受信機の主要な機能のフローチャートが示されている図１５が参照される。送信機が状態１０００から状態１０１０に移る場合、１５００では、シグナリングチャネル（ＳＣＨｉｎ）でアナウンスメント信号を送るステップが行われる。そして、受信機は、シグナリングチャネル上で、識別された受信機からの受信レディ信号がないかをリスンする（ステップ１５１０）。さらに、受信機は、図１０ａに示すタイマーＴａと等しい所定の期間、オブジェクショントーンがないかをリスンする。さらに、対策の処理として、送信機が、（恐らく）妨害している受信機とネゴシエートしなければならない場合もあり得る（ステップ１５２０）。妨害が受信されない場合、および、受信レディ信号が受信される場合、トラフィックチャネルを経由したデータ送信が開始され完了した後に、送信機は、状態１０１０から状態１０２０へジャンプする（ステップ１５３０）。
【００９８】
通信中のノードは、このノードを識別するアナウンスメント信号を求めてスキャンする場合、状態１０００から状態１０４０へジャンプする。そして、到着方向（direction of arrival;ＤＯＡ）が検出され、次のビーム形成が実行され、指向性送信アンテナパターンを用いて受信レディ信号が送信される。さらに、タイマーＴｒが開始される。タイマーＴｒが時間切れになりデータが受信されない場合、状態１０４０から状態１０００への単純な後退が起こる。あるいは、現在、状態１０４０にある受信機が、アナウンスメント信号を転送した送信機からデータを受信する。データの受信の終了後、状態１０４０にある受信機は、指向性送信アンテナを用いてアクノレッジメント信号（ＡＣＫ）を送り、アイドル状態１０００にジャンプして戻る。
【００９９】
状態１０５０は、アドレスされていないが、トラフィックチャネルを経由してデータを受信している現在アクティブな受信機を示す。そのような受信機は、専用シグナリングチャネルをスキャンすることによってアナウンスメント信号を受信し、トラフィックチャネルで送信している新たな送信機によって引き起こされる干渉が許容可能であるか否かを知るために、予想された干渉を評価する。許容できない場合、オブジェクショントーンを発するようなハードな手段となり得るか、または、マルチユーザスキーム、干渉している送信機をヌルアウトするためのビーム形成処理、送信電力を低減するための到来する送信機との、あるいは、送信電力を高めるため、または受信データに含まれる冗長性を高めるための既存の送信機との明示的なネゴシエーションを適用するような「ソフトな」手段であり得る対策の処理を講じる。これは、実際に送信している送信機内に位置している誤り訂正エンコーダによって使用される低下されたコードレートによって行うことができる。
【０１００】
あるいは、通信ノードは、アナウンスメント信号によって識別される場合、デフネス状態になり得る。このデフネス状態は、全方向アンテナ特性と指向性アンテナ特性とを切り換えることによって検出される。このデフネス状態が検出されると、受信機は、当然に、トラフィックチャネルを経由して、既に存在している「送信機パートナ」からのデータの受信を継続するが、デフネストーンを発する。さらに、図１０ａに示すように、送信パートナとの送信が終了した後に公平性のある手段を実行しようとして受信機に達することを試みる送信機に対して、状態１０６０にある受信機が、「公平性フラグ」を設定する。１つの可能性は、受信機に到達することを試みる送信機の方向にビーム形成動作を行うことである。別の可能性は、聞こえなくて拒絶された（deafness-rejected）送信機に、受信機にコンタクトする公平な機会を与えるべく、一定期間、受信機にコンタクトするあらゆる他の要求を拒否することである。
【０１０１】
図１０ｂは、チャネル、メッセージ、およびトーンに関する概要を示す。
【０１０２】
以下、図１３を説明する。図１０ａの状態図に関して、受信機１は、状態１０４０に相当する。すなわち、受信機は、デフネスであることや、干渉に関連するあらゆる問題がなく、例えば別の送信機１３１０のような送信機と通信中である。図１３のブロック１３３０に示す受信機２は、状態１０４０における別の受信機に相当する。これは現在アイドル状態であるが、送信機によってアドレスされ、少なくともデフネスに関する問題と遭遇し得る。最後に、図１３のブロック１３４０に示す受信機３は、図１０ａの状態１０００におけるノードのように、現在アイドル状態であるが、アドレスされていない受信機である。
【０１０３】
図１４ａは、現在アイドル状態であるが送信機によってアドレスされている受信機２によって実施されることが可能なステップのシーケンスを示す。ステップ１４００では、受信機は、アナウンスメント信号がないかをリスンしている。
【０１０４】
一般に、デフネス検出は、アナウンスメント信号を検出する前にステップ１４０１で場合により実行され得る。しかしながら、指向性アンテナ設定を用いてアナウンスメント信号を検出することは、デフネス状態を自動的に排除することであることが注目されるべきである。
【０１０５】
デフネス状態では、全方向受信アンテナ設定を用いて、アナウンスメントメッセージのみが検出される。ステップ１４００でアナウンスメント信号が受信され、ステップ１４０１でデフネス状態に遭遇しなかった場合、受信機ＩＤ復号ステップ１４０２が実行される。
【０１０６】
しかしながら、デフネス状態が検出される（ＡＮＮが全方向のみで受信される）場合、ＡＮＮ信号はまた、聞こえていない受信機が、意図した受信者であるかを知るためにも復号される。聞こえていない受信機が、ＡＮＮ信号の受信者である場合にのみ、（匿名のデフネストーンが）全方向アンテナ設定を用いて発せられる。
【０１０７】
デフネスではない受信機が、新たな送信機が受信機と通信することを望んでいると判定すると、送信機１への受信機ビームアライメントがステップ１４０３で行なわれる。最後に、ステップ１４０４において、受信レディ信号が送信される。ステップ１４０４の後、他の受信機がオブジェクショントーンを発していなければ、受信機は状態１０４０にある。
【０１０８】
図１４ｂは、別の受信機と送信中であり、アナウンスメント信号によって識別されない受信機の状態を示す。この場合、干渉推定ステップ１４０５が実行されねばならない。許容可能な干渉が推定される場合にのみ、図１４ｂに示す受信機は、それ以上何もしない（ブロック１４０６）。しかしながら、許容できない干渉に遭遇した場合、ステップ１４０７において、干渉対策処理が動作される。「最もハードな」対策の処理は、ブロック１４７における対策（４）、すなわち、図１０ａの状態１０５０に示すようなオブジェクショントーンを発することである。その他の、より適度な対策は、この受信機の受信機ＩＤに基づく、あるいは、この受信機と既に通信している送信機の情報に基づくマルチユーザ検出スキームの実施であり得る。従って、許容可能な干渉しきい値は、恐らくは、新たな送信機がこのしきい値未満を保つように、好ましくは高くすることができる。
【０１０９】
このしきい値を操作するための他の代替例は、受信機が、新たな送信機を「ヌルアウト」するために、ビーム形成処理を実行する時である。ここでは、許容可能な干渉しきい値は、同じ値を保つが、新たな送信機の許容可能な干渉電力が上がる。しかしながら、このステップは、既存の送信機に対する通信が妨害されないように実行されねばならない。当然ながら、このビーム形成の結果、受信機と、現在送信している送信機との間の信号対雑音比が低減される。しかしながら、低減された信号対雑音比が、未だに許容可能な信号対雑音比よりも高い場合、これは問題ではない。
【０１１０】
他の対策は、受信機が、その送信電力を低減するために、新たな送信機とのネゴシエーションを開始するとき、または、更なる冗長が送信データに含まれるかを確認するために、現在通信中の送信機とのネゴシエーションを開始するときである。これに関連して幾つかの実現性が可能である。しかしながら、いずれのネゴシエーションも、結果として、より複雑なプロトコルとなることが注目されるべきである。従って、受信機と、２つの「競合する」送信機の１つとの間の通信を要求する手段に関しては、「受信機のみの」手段が好ましい。
【０１１１】
図１４ｃは、別の受信機状態、すなわち、現在アイドルであり、アドレスされていない受信機を示す。この受信機は、図１０ａの状態１０００に対応し、受信機は、連続的にアナウンスメント信号がないかをリスンする。アナウンスメント信号が受信された場合、受信機は、含まれる受信機ＩＤを復号する。受信機がアドレスされていない場合、その後何も行われない。受信機は、単に、専用シグナリングチャネル上で生じる次のアナウンスメント信号を待ち始める。
【０１１２】
本発明の方法の、ある実装要求に依存して、本発明の方法は、ハードウェアで、あるいはソフトウェアで実施することができる。この実装は、デジタル記憶媒体、特に、本発明の方法が実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働する、格納された電子的読取可能制御信号を有するディスクまたはＣＤを用いて行われる。一般に、本発明は、計算機読取可能キャリアに格納されたプログラムコードを備えたコンピュータプログラム製品であり、このプログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で動作する場合、本発明の方法を行うために動作する。言い換えると、従って、本発明の方法は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で動作する場合、本発明の方法のうちの少なくとも１つを行うためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明に従った受信機のブロック図を示す。
【図２】発明的なネットワークシナリオの実施形態を示す。
【図３ａ】通信ノードの周りの領域を確保することによってコリジョン回避が得られる従来技術状態を示す。
【図３ｂ】一般的なビーム形成状態を図示する。
【図３ｃ】図３ｂで示されるビーム形成におけるコリジョン状態を図示する。
【図４ａ】ノードＡとノードＢとの間での送信中にノードＣがアナウンスメントメッセージを送信し、ノードＣが、ノードＢからオブジェクショントーンを受信する状態を示す。
【図４ｂ】トラフィックチャネル、帯域内シグナリングチャネル、および帯域外シグナリングチャネルを含むチャネル分布の概要である。
【図５】ノードＣがアナウンスメント信号を送信し、妨害が発されない状態を示す。
【図６】ノードＡがノードＢと通信し、ノードＡが、ノードＣに関して聞こえていない（ｄｅａｆ）状態を示す。
【図７】ＩＥＥＥ  ８０２．１１規格の下で起こり得る問題のある状況を示す。
【図８】ノードＣに対して不公平な結果となり得る問題のある別の状況を例示する。
【図９ａ】本発明に従ってノードＣとノードＤとの間で成功したチャネルアクセスを示す。
【図９ｂ】ノードＡがオブジェクション信号を送った後の本発明に従ったコリジョン回避シナリオを示す。
【図９ｃ】ノードＣの不公平な取り扱いになり得るデフネスに関する問題のある状況を示す。
【図９ｄ】ノードＣの公平な取り扱いになり得る本発明に従ったデフネス検出および解決シナリオを示す。
【図１０ａ】本発明の好ましい実施形態に従った状態遷移図を示す。
【図１０ｂ】本発明の好ましい実施形態に従ったチャネル、メッセージ、およびトーンに関する概要を示す。
【図１１ａ】成功したチャネルアクセスシナリオを示す。
【図１１ｂ】成功した衡突回避シナリオを示す。
【図１２】成功したデフネス検出および解決シナリオを示す。
【図１３】ある送信機および受信機の状態／状況に関する概要を示す。
【図１４ａ】現在アイドルであるが送信機によってアドレスされている受信機によって実行されるステップのフローチャートを示す。
【図１４ｂ】別の送信機と送信中であり、アナウンスメント信号によってアドレスされていない受信機によって実行されるステップのフローチャートである。
【図１４ｃ】現在アイドルでありアドレスされていない受信機によって実行されるステップのフローチャートである。
【図１５】現在送信を行っていないが、送信を開始しようとしている送信機によって実行されるステップのフローチャートである。
【図１】
2008532366.tif 000005
【図２】
2008532366.tif 000006
【図３ａ】
2008532366.tif 000007
【図３ｂ】
2008532366.tif 000008
【図３ｃ】
2008532366.tif 000009
【図４ａ】
2008532366.tif 000010
【図４ｂ】
2008532366.tif 000011
【図５】
2008532366.tif 000012
【図６】
2008532366.tif 000013
【図７】
2008532366.tif 000014
【図８】
2008532366.tif 000015
【図９ａ】
2008532366.tif 000016
【図９ｂ】
2008532366.tif 000017
【図９ｃ】
2008532366.tif 000018
【図９ｄ】
2008532366.tif 000019
【図１０ａ】
2008532366.tif 000020
【図１０ｂ】
2008532366.tif 000021
【図１１】
2008532366.tif 000022
【図１２】
2008532366.tif 000023
【図１３】
2008532366.tif 000024
【図１４ａ】
2008532366.tif 000025
【図１４ｂ】
2008532366.tif 000026
【図１４ｃ】
2008532366.tif 000027
【図１５】
2008532366.tif 000028
【国際調査報告】
2008532366.tif 000029
2008532366.tif 000030