(57)【要約】【課題】フレーム衝突処理方法及びシステムを提供して、衝突フレームに対する復元を実現する。【解決手段】本発明では、拡散シーケンスを用いて情報ビットを処理して受信ノードに送信するステップa、拡散シーケンスを用いて受信した信号全体に対して逆拡散処理を行い、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値、シンボルシフト、コードチップシフトを得るステップｂ、各シーケンス最大パワー加算値と閾値とを比較してフレーム衝突が生じたかを判定し、衝突フレームがある場合、復元させる必要のあるフレームに対してステップｄの処理を行い、その他は総最大シーケンス最大パワー加算値に対応するフレームにステップｄの処理を行うステップｃ、同期情報を取得し、シンボルシフト値に精密同期処理を行って復元できるフレームを確定し、メディアアクセス制御層ロードを取得するステップｄを有し、予め設定した規則でＮＡＶを設定する。【選択図】図１９
2008099289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームタイプ毎に唯一に対応する拡散シーケンスを予め設定し、
送信ノードが、前記拡散シーケンスを用いて、本ノードに入力される情報ビットに対して処理を行い、その後受信ノードに送信するステップaと、
受信ノードが、前記拡散シーケンスを用いて、受信した信号全体に対してそれぞれ逆拡散処理を行い、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを得るステップｂと、
受信ノードが、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値と、予め設定した閾値とを比較することによって、フレーム衝突が生じたか否かを判定し、衝突したフレームがある場合、該衝突フレームの関連情報に基づいて、復元させる必要のあるフレームを確定して、該フレームに対してステップｄの処理を行い、衝突したフレームがない場合、全てのシーケンス最大パワー加算値のうちの最大のシーケンス最大パワー加算値を総最大シーケンス最大パワー加算値とし、該シーケンス最大パワー加算値に対応する拡散シーケンスが対応するフレームを確定して、該フレームに対してステップｄの処理を行うステップｃと、
受信ノードが、フレームの同期情報を取得し、該フレームのシンボルシフト値に対して精密同期処理を行ってフレーム同期を実現することによって、復元できるフレームを確定し、前記フレームに対して検出を行って、該フレームのメディアアクセス制御層ロードを取得するステップｄと、
受信ノードが、メディアアクセス制御層において、予め設定した規則を用いてネットワーク割当てベクトルＮＡＶを設定するステップeと
を含むことを特徴とするフレーム衝突処理方法。
【請求項２】
送信ノードが、低データレートで送信する場合、
ステップaにおいて、前記送信ノードは、本ノードに入力される情報ビットを変調した後、前記拡散シーケンスを用いて、対応するフレームに対して拡散する処理を、前記拡散シーケンスを用いて前記情報ビット対して行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
送信ノードが、高データレートで送信する場合、
ステップaにおいて、前記送信ノードは、本ノードに入力される情報ビットのプリアンブルと物理層フレームヘッドとを１グループとし、メディアアクセス制御層ロードをもう１グループとし、前の１グループを変調し、そして、前記拡散シーケンスを用いて、対応するフレームに対して拡散し、後の１グループに対して相補コードキー入力拡散変調を行い、最後に、処理後の２グループのデータを多重する処理を、前記拡散シーケンスを用いて前記情報ビットに対して行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップｂにおいて、前記受信ノードが各拡散シーケンスを用いて、信号を逆拡散する処理は、
拡散シーケンスを用いて、受信したシーケンス全体を逆拡散して一つ目のシーケンスを取得し、そして、該拡散シーケンスのコードチップを順番にサイクリックシフトさせ、毎回シフトして得られた拡散シーケンスを用いて、受信した信号に対してそれぞれ逆拡散して、拡散シーケンスのコードチップ数と同一個数のシーケンスを取得し、且つ、各シーケンスに一つのコードチップシフトが対応されているステップｂ１と、
得られた各シーケンスに対して、スライドウィンドウを用いてそれぞれスライドパワー加算を行い、比較することによって、各シーケンスのシーケンス最大パワー加算値及び対応するシンボルシフトを得るステップｂ２と、
ステップｂ２におけるシーケンス最大パワー加算値を比較し、必要に応じて、対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを記録するステップｂ３と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップｂ３において、必要に応じて記録する処理は、全てのシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを記録し、或いは、シーケンス最大パワー加算値のうち、大きいほうから二つ又は大きいほうから特定数のシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを記録する処理であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップｃにおいて、前記受信ノードが各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値と予め設定した閾値とを比較することは、
各シーケンス最大パワー加算値と予め設定した閾値とを比較し、二つ以上のシーケンス最大パワー加算値が該閾値より大きい場合、フレーム衝突が生じたと判定し、その他の場合は、フレーム衝突がなかったと判定することであり、
或いは、全てのシーケンス最大パワー加算値を比較することにより最終的に最大のシーケンス最大パワー加算値及び最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値を取得し、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が予め設定した閾値より大きいか否かを判定し、大きい場合、二つのフレームの衝突が生じたと判定し、その他の場合は、フレーム衝突がなかったと判定することであり、
或いは、全てのシーケンス最大パワー加算値を比較することにより最終的に最大のシーケンス最大パワー加算値、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値を取得し、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が閾値より大きいか否かを判定し、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値だけが閾値より大きい場合、二つのフレームの衝突が生じたと判定し、最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が閾値より大きい場合、三つのフレームの衝突が生じたと判定し、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値がともに閾値より小さい場合、フレーム衝突がなかったと判定することであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップｃにおいて、衝突フレームの関連情報に基づいて、復元させる必要のあるフレームを確定することは、
衝突フレームの関連情報に基づいて衝突フレームを確定し、前記衝突フレームに対応する情報及び予め設定した復元規則を利用して、復元させる必要のある衝突フレームを確定することであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記予め設定した復元規則は、フレームの到達時間に基づいて設定された復元規則、フレームタイプに基づいて設定された復元規則、又は予め設定したフレームの優先度に基づいて設定された復元規則のうちの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップｃにおいて、前記衝突フレームの関連情報に基づいて、復元させる必要のあるフレームを確定することは、
衝突フレームの関連情報に基づいて衝突フレームを確定し、衝突フレームに基づいて、対応するフレーム衝突タイプを確定し、前記フレーム衝突タイプ及び予め設定したフレーム衝突タイプと復元フレームとの関係に基づいて、復元させる必要のある衝突フレームを確定することであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップｃにおいて、前記衝突フレームに基づいて、対応するフレーム衝突タイプを確定することは、衝突フレームのフレームタイプを確定し、シンボルシフトとコードチップシフトの大きさに基づいて衝突フレームの到達順番を確定してフレーム衝突のタイプを確定することであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップｄにおいて、前記受信ノードが、該フレームのシンボルシフト値に対する精密同期処理は、
シンボルシフト値をスタート位置とし、特定の数値で複数のシンボルを連続して取り、それに対して復調・復号化を行い、取ったシンボルがフレーム開始デリミタＳＦＤの場合、該シンボルシフト値が正しいことを示し、精密同期のシンボルシフト値が前記シンボルシフト値に等しく、その他の場合は、精密調整を行い、且つ、前記精密調整は、初期半径を予め設定し、前記シンボルシフト値を中心とし、該半径内でＳＦＤを順番に検索する処理であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ステップｃにおいて、フレーム衝突が発生したと判定する場合、前記ステップｄにおいて、前記受信ノードが復元できるフレームを確定することは、完全な同期情報を有しており、且つ、復元させる必要のある衝突フレームを、復元できるフレームと確定することであり、
ステップｃにおいて、フレーム衝突がなかったと判定した場合、前記ステップｄにおいて、前記受信ノードが復元できるフレームを確定することは、ステップｃにおいて総最大パワー加算値に対応するフレームが完全な同期情報を有していると確定して、そのフレームを復元できるフレームとすることであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップeにおいて用いられる予め設定した規則は、フレーム衝突が発生した場合、復元して得た送信要求ＲＴＳフレームを使用せずにＮＡＶを設定することによって、晒しノードのデータ送信を許すこと、復元して得た送信許可ＣＴＳフレームを利用してＮＡＶを設定することによって、隠れノードのデータ送信を禁止すること、復元して得たデータＤＡＴＡフレームを利用してＮＡＶを設定することを許すこと、又は、受信した衝突が発生しなかったＲＴＳフレームを使用せずにノードのＮＡＶを設定することのうちの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ステップeにおいて用いられる予め設定した規則は、フレーム衝突がなかった場合、受信したメディアアクセス制御層ロードのＮＡＶ値が該ノード自身のＮＡＶ値より大きいとき、前記ＮＡＶで自身のＮＡＶ値を更新し、その他の場合は自身のＮＡＶ値を維持することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
ステップｂにおいて、前記受信ノードは前記拡散シーケンスを用いて信号全体に対して行う逆拡散処理は、
まず、任意の拡散シーケンスによって信号に対して逆拡散処理をして、対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを取得し、該シンボルシフト値に対して精密同期処理を行うことによって、該シーケンス最大パワー加算値とそれに対応するフレームの同期を実現するステップａ１と、
該フレームに同期させた後、該フレームのうちの既知のプリアンブルと一部既知のフレームヘッド情報とを利用して、受信した信号に対して干渉キャンセルを行い、残りの拡散シーケンスを利用して、干渉をキャンセルした後の信号に対して逆拡散処理を行うステップａ２と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップａ２において、前記干渉キャンセル処理は、
ステップａ１で得たフレームのプリアンブル情報を利用してチャネル推定を行ってチャネル係数を取得し、既知のプリアンブル情報、一部既知のフレームヘッド情報及び前記チャネル係数を利用して干渉の再生を行い、受信した信号から前記再生した干渉を減算する処理であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップａの後であって、ステップdの前には、さらに、
受信ノードが、得たシーケンス最大パワー加算値に基づいて対応するフレームを確定し、本ノードのステータス情報に基づいて、該フレームが復元処理必要のフレームであるかを判定するステップを含み、
該方法において、前記復元処理が必要と判定されたフレームのみに対して、ステップｂ及びステップｃにおける対応処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
フレーム衝突処理システムにおいて、送信ノードと受信ノードとを有しており、
送信ノードは、予め設定した拡散シーケンスを用いて、本ノードに入力される情報ビットに対して処理を行い、処理した後の情報ビットを受信ノードに送信し、
受信ノードは、予め設定した拡散シーケンスを用いて、受信した信号全体に対してそれぞれ逆拡散処理を行い、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを取得し、各シーケンス最大パワー加算値と、予め設定した閾値とを比較することによって、フレーム衝突が生じたか否かを判定し、衝突したフレームがある場合、該衝突フレームの関連情報に基づいて、復元する必要のあるフレームを確定し、フレーム衝突が生じなかった場合、全てのシーケンス最大パワー加算値のうちから、最大のシーケンス最大パワー加算値を選択して総最大シーケンス最大パワー加算値とし、該シーケンス最大パワー加算値に対応する拡散シーケンスが対応するフレームを確定し、確定されたフレームに対して精密同期処理を行うことによって、復元できるフレームを確定し、前記フレームに対して検出を行うことによって、そのメディアアクセス制御層ロードを取得し、メディアアクセス制御層において、予め設定した規則を用いてネットワーク割当てベクトルＮＡＶを設定することを特徴とするシステム。
【請求項１９】
前記送信ノードが低データレートで送信する場合、前記送信ノードは、ＭＯＤモジュールと拡散モジュールとを有しており、
ＭＯＤモジュールは、受信した情報ビットを変調して、拡散モジュールに送信し、
拡散モジュールは、予め設定した拡散シーケンスを利用して、受信した情報ビットのうちの対応するフレームを拡散することを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記送信ノードが高データレートで送信する場合、前記送信ノードは、ＭＯＤモジュール、拡散モジュール、相補コードキー入力ＣＣＫモジュール及び多重モジュールを有しており、
ＭＯＤモジュールは、情報ビットのうちのプリアンブルと物理層フレームヘッドとを受信し、それを変調して、拡散モジュールに送信し、
拡散モジュールは、予め設定した拡散シーケンスを利用して、受信したプリアンブルと物理層フレームヘッドとを拡散して、多重モジュールに送信し、
ＣＣＫモジュールは、情報ビットのうちのメディアアクセス制御層ロードを受信し、それに対してＣＣＫ拡散変調を行い、処理した後の情報を多重モジュールに送信し、
多重モジュールは、拡散モジュールとＣＣＫモジュールから送信された情報を多重して送出することを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記受信ノードは、逆拡散モジュール、閾値比較モジュール、同期モジュール及びＮＡＶ設定モジュールを有しており、
逆拡散モジュールは、予め設定した拡散シーケンスを用いて、受信した信号全体に対してそれぞれ逆拡散処理を行い、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを得て、閾値比較モジュールに送信し、
閾値比較モジュールは、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値と、予め設定した閾値とを比較することによって、フレーム衝突が生じたか否かを判定し、衝突したフレームがある場合、衝突フレームの関連情報に基づいて、復元させる必要のあるフレームを確定して、該フレームを同期モジュールに送信し、フレーム衝突が生じなかった場合、全てのシーケンス最大パワー加算値のうちから、最大のシーケンス最大パワー加算値を選択して総最大シーケンス最大パワー加算値とし、該シーケンス最大パワー加算値に対応する拡散シーケンスが対応するフレームを確定して、該フレームを同期モジュールに送信し、
同期モジュールは、該フレームに対して精密同期処理を行うことによって、復元できるフレームを確定し、前記フレームに対して検出を行うことによって、そのメディアアクセス制御層ロードを取得し、前記ロードをＮＡＶ設定モジュールに送信し、
ＮＡＶ設定モジュールは、予め設定した規則を用いてネットワーク割当てベクトルＮＡＶを設定することを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記逆拡散モジュールは、さらに逆拡散処理モジュール、スライドウィンドウ処理モジュール及び比較モジュールを有しており、
逆拡散処理モジュールは、拡散シーケンスを用いて、受信したシーケンス全体に対して逆拡散処理を行って一つ目のシーケンスを取得し、その後該拡散シーケンスのコードチップを順にサイクリックシフトさせ、シフトするたびに得た拡散シーケンスを用いて、受信した信号に対してそれぞれ逆拡散処理を行い、拡散シーケンスのコードチップ数と同一個数のシーケンスを得て、スライドウィンドウ処理モジュールに送信し、
スライドウィンドウ処理モジュールは、得た各シーケンスに対して、スライドウィンドウを用いてそれぞれスライドウィンドウパワー加算を行い、比較することによって、各シーケンスのシーケンス最大パワー加算値及び対応するシンボルシフトを得て、比較モジュールに送信し、
比較モジュールは、得たシーケンス最大パワー加算値を比較し、必要に応じて、対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを記録して閾値比較モジュールに送信することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記閾値比較モジュールが各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値と、予め設定した閾値とを比較することによってフレーム衝突が生じたか否かを判定することは、
各シーケンス最大パワー加算値と予め設定した閾値とを比較し、二つ以上のシーケンス最大パワー加算値が該閾値より大きい場合、フレーム衝突が生じたを判定し、その他の場合はフレーム衝突がなかったと判定し、
或いは、全てのシーケンス最大パワー加算値を比較することにより最終的に最大のシーケンス最大パワー加算値及び最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値を得て、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が予め設定した閾値より大きいか否かを判定し、大きい場合、二つのフレームの衝突が生じたと判定し、その他の場合はフレーム衝突がなかったと判定し、
或いは、全てのシーケンス最大パワー加算値を比較することにより最終的に最大のシーケンス最大パワー加算値、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値を得て、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が閾値より大きいか否かを判定し、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値だけが閾値より大きい場合、二つのフレームの衝突が生じたと判定し、最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が閾値より大きい場合、三つのフレームの衝突が生じたと判定し、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値がともに閾値より小さい場合、フレーム衝突がなかったと判定することであることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記閾値比較モジュールが衝突フレームの関連情報に基づいて復元させる必要のあるフレームを確定することは、
衝突フレームの関連情報に基づいて衝突フレームを確定し、前記衝突フレームに対応する情報及び予め設定した復元規則を利用して、復元させる必要のある衝突フレームを確定し、
或いは、衝突フレームの関連情報に基づいて衝突フレームを確定し、衝突フレームに基づいて対応するフレーム衝突タイプを確定し、前記フレーム衝突タイプ及び予め設定したフレーム衝突タイプと復元フレームとの関係に基づいて、復元させる必要のある衝突フレームを確定することであることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ＮＡＶモジュールは、フレーム衝突が発生した場合、復元させて得たＲＴＳフレームを使用せずにＮＡＶを設定することによって、晒しノードのデータ送信を許すこと、復元させて得たＣＴＳフレームを利用してＮＡＶを設定することによって、隠れノードのデータ送信を禁止すること、復元させて得たＤＡＴＡフレームを利用してＮＡＶを設定することを許すこと、又は、受信した衝突が発生しなかったＲＴＳフレームを使用せずにノードのＮＡＶを設定することのうちの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ伝送技術分野に係り、特に、フレーム衝突処理方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいては、複数の移動端末から同時に信号が送信される場合、衝突によってフレームが失われる可能性が大きい。明らかに、フレームが失われることは、移動端末のデータ伝送に影響を与える。
【０００３】
そこで、現在、複数の解決案が提案されている。以下、これらの解決案に対してそれぞれ簡単に説明する。
【０００４】
無線ＬＡＮ基準においては、二種類のメディアアクセス制御アルゴリズムが定義されている。その一つは基本ＤＣＦアルゴリズム（DCF、Distributed Coordination Function）であり、もう一つは送信要求/送信許可ハンドシェイクＤＣＦ（RTS/CTS Handshaking DCF）アルゴリズムである。基本ＤＣＦアルゴリズムは、短いデータフレームの伝送に用いられ、ＲＴＳ/ＣＴＳハンドシェイクＤＣＦアルゴリズムは、長いデータフレームの伝送に用いられる。
【０００５】
他のメディアアクセス制御アルゴリズムのように、ＤＣＦアルゴリズムのアイデアも、衝突を回避することである。衝突の発生確率を低くするために、ＤＣＦアルゴリズムにより、例えば、物理キャリアセンス、ネットワーク割当ベクトル（NAV、Network Allocation Vector）設定、２進指数バックオフ（BEB、Binary exponential backoff）アルゴリズム及びＲＴＳ/ＣＴＳハンドシェイクチャネル保留など、衝突を回避する方法が複数定義されている。
【０００６】
しかしながら、ＤＣＦアルゴリズムにはまた次の問題が存在している。
【０００７】
（１）該アルゴリズムは、物理層の潜在的能力を充分に利用しておらず、即ち、物理層キャリアセンスの情報のみを利用している。実際に、物理層は、衝突回避のための更に多くの情報を提供できるが、ＤＣＦアルゴリズムは、この点を充分に考えていない。
【０００８】
（２）ＤＣＦアルゴリズムに使用されるＢＥＢアルゴリズムによっては、衝突を効果的に回避することができない。例えば、ネットワークノードが多い場合、ＢＥＢアルゴリズムを利用しても、複数のノードが同じ数のバックオフスロットを選択することで、衝突が発生する可能性がある。
【０００９】
（３）ＲＴＳ/ＣＴＳフレーム自身においても衝突が発生する可能性があるので、ＤＣＦアルゴリズムで定義されるＲＴＳ/ＣＴＳハンドシェイクチャネル保留によっても、データフレームが干渉を受けずに伝送されることを保証できない。
【００１０】
（４）衝突が発生したとき、ＤＣＦアルゴリズムにより、いかなる対策も提供できず、言い換えれば、衝突が発生したら、必ずデータフレームが失われることを意味する。
【００１１】
ＤＣＦアルゴリズムの上記問題に鑑みて、マルチパケット受信技術（MPR、Multiple Packet Reception）が提案されている。該技術によれば、従来の「衝突は、フレームが失われることに等しい」という物理層モデルを変え、無線ランダムアクセスネットワークの性能を大幅に向上させることができるので、将来に多く利用される技術である。現在、最も注目されるＭＰＲ技術は、ポリノミアル位相シーケンス（PPS、Polynomial Phase Sequence）に基づくマルチパケット受信技術である。ＰＰＳマルチパケット受信技術の主な考え方は、次のようになる。ノードごとにひとつの共通のコードブック（common code book）が記憶されており、コードブックには、いくつかの特徴シーケンス（color code）が含まれている。ノードから送信しようとするデータがある場合、共通のコードブックから一つの特徴シーケンスをランダムに選択して、送信される信号にマークを付ける。受信する際に、受信ノードは、共通のコードブックにおける全ての特徴シーケンスに対して全数検索を行って、受信した信号に含まれる特徴シーケンスを確定し、確定した特徴シーケンスに基づいて、複数の送信ノードから送信された信号を分離する。
【００１２】
ＰＰＳマルチパケット受信技術において、送信ノードごとに異なる特徴シーケンスを設定することがその主な考え方であるにも関わらず、異なる送信ノードが同一の特徴シーケンスを選択する可能性がないとは言えない。明らかに、異なる送信ノードが異なる特徴シーケンスを選択した場合、受信ノードは、信号処理方法によって異なる送信ノードの信号分離を行うことができる。一方、複数の送信ノードが同一の特徴コードワードを選択した場合、受信ノードは、これらのノードから送信された全ての信号を該特徴コードワードに基づいて復元することができない。
【００１３】
また、該ＰＰＳマルチパケット受信技術には他の問題も存在している。
【００１４】
（１）受信ノードは、受信した信号に含まれる特徴シーケンスを、共通のコードブックから全数検索によって確定するため、算出複雑度が非常に高い。また、複数のノードが同一の特徴コードワードを選択する確率を低くするために、ＰＰＳマルチパケット受信技術において、共通のコードブックのサイズがノード総数の８倍となるよう要求している。ネットワークにおけるノード数が非常に多いとき、共通のコードブックが非常に大きくなるため、受信ノードの複雑度を非常に高くなり、とても受け入れることができない状態になる。
【００１５】
（２）ＰＰＳマルチパケット受信技術においては、同一ノードから送信されるフレーム間の間隔が受信ノードのスライドウィンドウの長さより大きくなるよう要求される。該長さは、通常フレーム長の２倍である。しかし、メディアアクセス制御層プロトコルにおいて、ＣＴＳ、肯定確認（ＡＣＫ）のような制御フレームに対しては、短い時間間隔内にいちはやく応答しなければならないため、該技術は、従来のメディアアクセス制御層プロトコルと集積することができない。
【００１６】
従来の無線ランダムアクセスネットワークにおいて、さらにマルチパケット受信に関連する二つのクロスレイヤー設計案があって、一つがネットワーク・アシスト・ダイバーシティ・マルチアクセスアルゴリズム（NDMA、Network assisted Diversity Multiple Access）であり、もう一つがＭＰＲ-ｐアルゴリズムである。
【００１７】
ＮＤＭＡアルゴリズムは、タイムスロットの同期しているネットワークに応用される方法である。即ち、ノードは、各タイムスロットの開始タイミングのみにフレームを送信できる。明らかに、あるタイムスロットにおいて、複数のノードがフレームを送信した場合、フレーム衝突が発生する。ＮＤＭＡアルゴリズムにおいては、フレーム衝突が発生した場合、受信ノードは、フレームを送信した全てのノードに対して、受信ノードが充分な情報を取得して衝突が発生したフレームを復元できるまでに、その後のタイムスロットにおいて引き続きフレームを送信するよう通知する。且つ、どのノードのフレームが衝突したかを、受信ノードが識別できるように保証するために、ノードごとに唯一のＩＤを割当てることが必要であり、且つ異なるノードのＩＤは互いに直交する。
【００１８】
上記ＮＤＭＡアルゴリズムの主な欠点は、タイムスロットが同期するネットワークのみに適用し、非同期のネットワークには適用しないことである。しかし、例えば無線LAN  ＩＥＥＥ  ８０２.１１ｂ、ＩＥＥＥ  ８０２.１１ａ等の現在の大部分の無線ランダムアクセスネットワークは、いずれも非同期ネットワークである。
【００１９】
ＭＰＲ-ｐアルゴリズムの動作プロセスは、図１に示すように、送信ノードＴｘから、隣接する受信ノードＲｘに送信しようとするデータがある場合、Ｔｘは、まずＲＴＳをＲｘに送信し、該ＴｘからＲｘにフレームを送信することを要求する。該Ｔｘから送信されたＲＴＳフレームはＲｘだけでなく、Ｔｘの他の隣接ノードによりも受信される。該他の隣接ノードをノードＡとすると、該ノードＡは、ＲＴＳを正しく受信した場合、正常のバックオフアルゴリズムを行う。即ち、自身のネットワーク割当てベクトルを設定して、該ノードが、ＴｘとＲｘのデータやり取りが終わる前にチャネルにアクセスできないようにする。目的ノードＲｘは、ＲＴＳを正しく受信すると、ＴｘにＣＴＳフレームを応答し、Ｔｘの要求を受けて、Ｔｘのデータ送信開始を許すことを示す。ＭＰＲ-ｐアルゴリズムは、物理層がマルチパケット受信能力を有すると仮定しているため、ＴｘがデータをＲｘに送信すると共に、Ｒｘの他の隣接ノードもデータフレームをＲｘに送信できる。図１に示すように、ノードＢ、ノードＣも、Ｒｘにデータを送信できる。したがって、Ｒｘは、複数のデータフレームを受信できる。本例において、これらのデータフレームは、具体的にＴｘ、ノードＢとノードＣのデータフレームである。ＭＰＲ-ｐアルゴリズムは、物理層がマルチパケット受信能力を有すると仮定しているため、該仮定に基づいて、異なるノードから送信されたデータフレームを分離することができる。これらのフレームを分離した後、Ｒｘは、増強したＡＣＫフレームをさらに送信し、データを正しく受信したことを示し、且つ該増強したＡＣＫフレームには、Ｒｘにデータフレームを送信した全てのノードのアドレスが含まれている。即ち、上記例において、該ＡＣＫフレームには、Ｔｘ、ノードＢとノードＣのアドレスが含まれるべきである。
【００２０】
上記ＭＰＲ-ｐアルゴリズムに存在する主な問題は次のようになる。
【００２１】
（１）ネットワークからより多くの情報を提供するよう要求する。ＭＰＲ-ｐアルゴリズムは、各ノードが、自身の周囲にどの隣接ノードがあるかを知ることにより、該ノードの隣接ノード数情報を、ＣＴＳフレームによって他のノードに送信するように要求し、他のノードは、ＣＴＳフレームにおける隣接ノード数情報に基づいて、送信確率を算出し、該確率に基づいて、データ（ＤＡＴＡ）フレームを送信するか否かを判定する。しかし、ネットワークがダイナミックに変化するため、該情報を取得するために、各ノードが「プローブ」を定期的に送信しなければならない。明らかに、このような処理は、大量のネットワーク資源を占めることとなり、ネットワークの性能を大幅に低下させることになる。
【００２２】
（２）ＭＰＲ-ｐアルゴリズムは、従来プロトコルにおけるＣＴＳフレームとＡＣＫフレームのフォーマットを修正することを要求する。例えば、上述のように、ＣＴＳフレームに、隣接ノードの個数情報を入れることが必要である。また、該ノードのアドレス情報もＣＴＳフレームに入れることが必要である。該ノードのアドレス情報は、ＣＴＳフレームを受信したノードが、どのノードから送信されたＣＴＳフレームであるかを知るようにするものであり、それによって、該ノードに送信する必要のあるＤＡＴＡフレームが自身に存在するかを判定する。ＡＣＫフレームに複数のアドレスフィールドを入れる必要があり、受信ノードが一つのＡＣＫフレームを通して、受信した複数のデータフレームを応答できるようにする。
【００２３】
（３）ＭＰＲ-ｐアルゴリズムは、データフレームのみに対して物理層のマルチパケット受信能力を利用し、ＣＴＳ、ＡＣＫのような制御フレームに対してはマルチパケット受信能力を利用していない。物理層の制御フレームに対するマルチパケット受信能力により、制御パケットが衝突した際に、復元して利用することができるが、ＭＰＲ-ｐアルゴリズムには、このような能力を利用する仕組みがない。したがって、ＣＴＳ、ＡＣＫのようなフレームが衝突して失われると、復元することができない。例えば、図１において、ＡＣＫフレームが衝突して運悪く失われると、Ｔｘ、ノードＢとＣは、ＡＣＫフレームを受信しなかったことを理由に、自身で送信したデータフレームが失われたと考えて、実に目的ノードにおいて該データフレームを正しく受信したとしても、その後にデータフレームを再送する。明らかに、該再送処理は、ネットワーク資源を再び占めるだけではなく、衝突が発生する可能性も依然として存在する。制御フレームのマルチパケット受信能力を充分に開発して利用すれば、このような再送を回避することができ、ネットワークの資源を効果的に利用することができる。
【００２４】
上記をまとめて、従来、衝突が発生したときのフレーム復元及び関連処理を解決する方法はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
上記問題に鑑みて、本発明が解決しようとする主な問題は、フレーム衝突処理方法を提供して、衝突フレームに対する復元を実現することである。
【００２６】
本発明が解決しようとするもう一つの問題は、フレーム衝突処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記問題を解決するために、本発明は、次の技術案を提供する。
【００２８】
本発明に係るフレーム衝突処理方法は、フレームタイプ毎に唯一に対応する拡散シーケンスを予め設定し、該方法は、更に
送信ノードが、上記拡散シーケンスを用いて、本ノードに入力される情報ビットに対して処理を行い、その後受信ノードに送信するステップaと、
受信ノードが、上記拡散シーケンスを用いて、受信した信号全体に対してそれぞれ逆拡散処理を行い、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを得るステップｂと、
受信ノードが、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値と、予め設定した閾値とを比較することによって、フレーム衝突が生じたか否かを判定し、衝突したフレームがある場合、該衝突フレームの関連情報に基づいて、復元する必要のあるフレームを特定して、該フレームに対してステップｄの処理を行い、衝突したフレームがない場合、全てのシーケンス最大パワー加算値のうちの最大のシーケンス最大パワー加算値を総最大シーケンス最大パワー加算値とし、該シーケンス最大パワー加算値に対応する拡散シーケンスが対応されるフレームを特定して、該フレームに対してステップｄの処理を行うステップｃと、
受信ノードが、フレームの同期情報を取得し、該フレームのシンボルシフト値に対して精密同期処理を行ってフレーム同期を実現することによって、復元できるフレームを特定し、上記フレームに対して検出を行って、該フレームのメディアアクセス制御層ロードを取得するステップｄと、
受信ノードが、メディアアクセス制御層において、予め設定した規則を用いてネットワーク割当てベクトルＮＡＶを設定するステップeとを含む。
【００２９】
本発明に係るフレーム衝突処理システムは、送信ノードと受信ノードとを有しており、そのうち、
送信ノードは、予め設定された拡散シーケンスを用いて、本ノードに入力される情報ビットに対して処理を行い、処理した後の情報ビットを受信ノードに送信し、
受信ノードは、予め設定された拡散シーケンスを用いて、受信した信号全体に対してそれぞれ逆拡散処理を行って、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを取得し、各シーケンス最大パワー加算値と、予め設定された閾値とを比較することによって、フレーム衝突が生じたか否かを判定し、衝突したフレームがある場合、該衝突フレームの関連情報に基づいて、復元する必要のあるフレームを特定し、フレーム衝突が生じなかった場合、全てのシーケンス最大パワー加算値のうちから、最大のシーケンス最大パワー加算値を選択して総最大シーケンス最大パワー加算値とし、該シーケンス最大パワー加算値に対応する拡散シーケンスが対応されるフレームを特定し、特定されたフレームに対して精密同期処理を行うことによって、復元できるフレームを特定し、上記フレームに対して検出を行うことによって、そのメディアアクセス制御層ロードを取得し、メディアアクセス制御層において、予め設定した規則を用いてＮＡＶを設定する。
【００３０】
本発明に係る物理層設計とメディアアクセス制御層設計に対してシミュレーションし、シミュレーション結果を、従来技術手段のシミュレーション結果と比較することにより、本発明における有効さを証明することができる。且つ、該有効さは、それぞれ受信ノードの物理層及びメディアアクセス制御層における効果から証明してもよい。
【００３１】
まず、物理層のチャネル、メディアアクセス制御層のデータロード長、フレーム構造、拡散シーケンス、送信ノード、受信ノード及び相応情報に対してシミュレーション設定を行い、具体的な物理層のシミュレーション設定は次のようになる。
【００３２】
チャネルを、レイリー（Rayleigh）ファスト減衰チャネルとして設定し、即ち、チャネル応答が各フレームにおいて不変を維持し、異なるフレームにおいてランダムに変化し、
基本ＤＣＦアルゴリズムに対しては、メディアアクセス制御層のデータロード長を１０００ビットと設定し、ＲＴＳ/ＣＴＳハンドシェイクＤＣＦアルゴリズムに対しては、データロード長を８０００ビットと設定し、
無線ＬＡＮ基準に基づいてフレーム構造を設定し、即ち、プリアンブル長が１４４ビットであり、物理層のフレームヘッド長が４８ビットであり、メディアアクセス制御層ロードには、メディアアクセス制御層パケットヘッドとメディアアクセス制御層のデータロードとが含まれ、
バーカーシーケンス（Barker  sequence）に基づいた四つの異なる多相複素拡散系列を拡散シーケンスとして採用し、長さが１１コードチップであり、
二つの送信ノードを設定し、各送信タイミングにおいて、この二つの送信ノードは、送信したいフレームを独立に生成し、且つこの二つの送信ノードのフレームが衝突するか否かは、予め設定された確率Ｐにより決定され、即ち、Ｐを衝突確率とし、（１-Ｐ）を衝突が発生しない確率とし、
一つの受信ノードを設定して、本発明による検出方法の実行に用いる。
【００３３】
また、遠近効果が存在する物理層に対するシミュレーションには、さらに追加設定が含まれる。詳しくは、近い送信ノードの送信パワーが遠い送信ノードより３０ｄＢ高いことや、各送信タイミングにおいて、０.５の確率で、一つの送信ノードをランダムに選択して近い送信ノードとし、もう一つを遠い送信ノードとする。
【００３４】
また、本発明に係る送信ノードは、高データレート及び低データレートに対して異なる拡散方式を採用することによって、帯域幅の従来無線ＬＡＮ基準との一致性を保証した。従来の基準において、１１コードチップ長のバーカーシーケンスを採用して拡散する。低データレートの場合、該バーカーシーケンスはフレーム全体に対して拡散するが、高データレートの場合、該バーカーシーケンスはプリアンブルと物理層フレームヘッドのみに対して拡散する。本発明は、単に該バーカーシーケンスを四つの１１コードチップ長のシーケンスに換え、拡散方式は変わらない。拡散方式が変わらず、拡散コード長が変わらないので、送信機全体構成の不変を保持でき、帯域幅を増加させない。
【００３５】
上記設定に基づいてシミュレーションして、図７〜図１４に示すシミュレーション結果が得られる。以下、これらのシミュレーション結果に対してそれぞれ説明する。
【００３６】
図７〜図１０は、遠近効果がなく、データレートが５.５Ｍｂｐｓの場合の物理層のシミュレーション結果を示す。計１６種類の衝突タイプがあるが、結果が類似するため、同一タイプの制御フレーム衝突、異なるタイプの制御フレーム衝突、制御フレームとデータフレームとの衝突及びデータフレームとデータフレームとの衝突といったいくつかの代表的な衝突タイプのシミュレーション結果のみを示す。シミュレーション結果によると、本発明に係る処理方法によって、従来受信方法よりはるかに優れた性能を得ることができ、特に、高いＳＮＲの場合、システムのフレーム誤り率を大幅に低下させることができる。
【００３７】
図１１〜図１２は、遠近効果がなく、データレートが１Ｍｂｐｓ、２Ｍｂｐｓ、１１Ｍｂｐｓの場合の物理層のシミュレーション結果を示す。図によると、本発明による送信機は、低データレート（１Ｍｂｐｓ、２Ｍｂｐｓ）、高データレート（１１Ｍｂｐｓ）に対していずれも効果的であり、システムのフレーム誤り率性能を大幅に向上させることができる。
【００３８】
図１３〜図１４は、遠近効果があって、データレートが５.５Ｍｂｐｓの場合の物理層のシミュレーション結果を示す。図によると、本発明による送信機処理方法はは、遠近効果のもとでも非常に効果的である。
【００３９】
メディアアクセス制御層に対しても、同様にまずシミュレーション設定をすることが必要であり、詳しくは、ネットワークトポロジー、フレーム到達分布、フレーム長、性能メトリックなどが含まれる。具体的なシミュレーション設定は次のものを含む。
【００４０】
ネットワークトポロジーを正方形グリッド（Square Grid）に設定し、該グリッドには、１６個のノードがあり、且つ、各ノードがグリッドの交差点に分布しており、各ノードは多くとも四つの隣接ノードを有し、且つ各ノードが隣接ノードの信号しか受信できない。
【００４１】
フレーム到達分布をポアソン分布（Poisson Distribution）と設定する。
【００４２】
フレーム長は、基本ＤＣＦアルゴリズムにおけるフレームロード長と同様に１０００ビットであり、ＲＴＳ/ＣＴＳハンドシェイクＤＣＦアルゴリズムにおけるフレームロード長は８０００ビットである。
【００４３】
性能メトリックは、ネットワークスループットと伝送遅延を含む。
【００４４】
また、メディアアクセス制御層シミュレーションにおいて、衝突が発生した時、一定の「復元確率」で衝突したフレームを復元させることが必要である。該「復元確率」は、物理層シミュレーションにより得られる。まず、物理層シミュレーションにおける衝突確率が１のときの各タイプの衝突のフレーム誤り率を得て、そして、フレーム誤り率を１で減算して「復元確率」を得る。３種類のＳＮＲ（３ｄＢ、7ｄＢ、１０ｄＢ）の場合の物理層フレーム誤り率のシミュレーション結果を表１と表２に示す。メディアアクセス制御層シミュレーションに使用される「復元確率」は、表１と表２から算出できる。
【表１】
2008099289.tif 000003
【表２】
2008099289.tif 000004
【００４５】
そのうち、表１のフレーム誤り率は、データフレームロードが１０００ビットであり、データ伝送速度が１１Ｍｂｐｓであり、衝突確率が１である場合のフレーム誤り率であり、表１（ａ）に対応するＳＮＲは３ｄＢであり、表１（ｂ）に対応するＳＮＲは７ｄＢであり、表１（ｃ）に対応するＳＮＲは10ｄＢである。表２のフレーム誤り率は、データフレームロードが８０００ビットであり、データ伝送速度が１１Ｍｂｐｓであり、衝突確率が１である場合のフレーム誤り率であり、表２（ａ）に対応するＳＮＲは３ｄＢであり、表２（ｂ）に対応するＳＮＲは７ｄＢであり、表２（ｃ）に対応するＳＮＲは10ｄＢである。
【００４６】
図１５〜図１６においては、基本ＤＣＦアルゴリズムと本発明に係るアルゴリズムのネットワークスループット性能と遅延性能とが示されている。図１５によると、本発明によれば、ネットワークスループット性能を大幅に向上させることができる。ＳＮＲが３ｄＢのとき、約５０％を向上でき、ＳＮＲが７ｄＢのとき、約６６％を向上できる。図１６によると、本発明によれば、ネットワークの伝送遅延を大幅に低下させることができる。
【００４７】
図１７〜図１８においては、ＲＴＳ/ＣＴＳハンドシェイクＤＣＦアルゴリズムと本発明に係るアルゴリズムのネットワークスループット性能と遅延性能とが示されている。図１７によると、本発明によれば、ネットワークスループット性能を大幅に向上させることができる。ＳＮＲが３ｄＢのとき、約３５％を向上でき、ＳＮＲが１０ｄＢのとき、約４１％を向上できる。図１８によると、本発明によれば、ネットワークの伝送遅延を大幅に低下させることができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、フレーム衝突処理方法及びシステムを提供して、衝突フレームに対する復元を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、図及び具体的な実施形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００５０】
ＰＰＳマルチパケット受信アルゴリズムに対する分析から分かるように、その複雑度の主な由来は、各ノードが他のノードと異なる拡散シーケンスを使用して拡散し、受信ノードが拡散シーケンスに基づいて、複数の信号を分離させることである。明らかに、もしネットワークにおけるノード数が非常に多いとき、拡散シーケンスも対応的に多数必要となり、受信ノードは、可能性のある全ての拡散シーケンスを全数検索する必要があるので、複雑度を向上させることになる。
【００５１】
実際に、ネットワークにおけるノード数が多い一方、フレームタイプが限られる数の種類しかない。例えば、無線ＬＡＮ基準ＩＥＥＥ８０２.１１の場合、ＲＴＳ、ＣＴＳ、ＤＡＴＡ、ＡＣＫの四種類のフレームしかない。したがって、ノードごとに唯一の拡散シーケンスを付与することから、フレームタイプ毎に唯一の拡散シーケンスを付与することに換えれば、受信ノードは、多くとも四つの拡散シーケンスを全数検索するだけでよいので、受信ノードの複雑度を大幅に低下させることができる。
【００５２】
したがって、本発明の主な考え方は次のようになる。各フレームタイプに対して対応する拡散シーケンスを設定し、送信ノードが物理層において該拡散シーケンスを利用してフレームを拡散することである。受信ノードは、信号を受信した後以下の処理を行う。物理層において、受信ノードは、拡散シーケンスに基づいて、受信した信号に対して逆拡散処理を行い、逆拡散処理の結果に基づいて、フレーム衝突が発生したか否かを判定し、衝突が発生したフレームのタイプ及び/又はフレームの到達時間に基づいて、復元する必要のあるフレームを特定して、フレーム復元処理を行い、メディアアクセス制御層において、予め設定された規則に基づいて、異なる衝突タイプに対して異なるＮＡＶ設定を行う。
【００５３】
説明を簡便化するために、以下、無線ＬＡＮ基準ＩＥＥＥ８０２.１１ｂを例として詳細に説明する。無線ＬＡＮ基準ＩＥＥＥ８０２.１１ｂには、ＲＴＳフレーム、ＣＴＳフレーム、ＤＡＴＡフレーム、及びＡＣＫフレームの四種類のフレーム構造が含まれる。各フレームタイプに対応する拡散シーケンスを設定する必要があることから、計四つの拡散シーケンスが必要となる。且つ、各拡散シーケンスは、長さが１１のコードチップに設定してもよい。また、各場合の復元処理及びＮＡＶの設定方式を定義する必要がある。
【００５４】
上記設定に基づいて、本発明に係る送信ノードは、まずこれらの拡散シーケンスを利用して、受信ノードに送信されるフレームに対して拡散処理を行い、拡散処理した後のフレームを、送信アンテナを介して受信ノードに送信する。
【００５５】
受信ノードは、信号を受信した後、まずこの四つの拡散シーケンスを利用して、ＲＡＫＥ受信に類似する処理をそれぞれ行い、処理を経て、フレーム衝突が発生したか否かを判断できる。衝突が発生しなかった場合、受信ノードは従来の処理を行う。例えば、信号検出、復調・復号化などの処理を行い、処理して得たメディアアクセス制御層ロードを本ノードのメディアアクセス制御層に伝送する。その後、受信ノードのメディアアクセス制御層は、さらにＮＡＶを設定する必要があり、受信したロードのＮＡＶ値が自身のＮＡＶ値より大きいとき、自身のＮＡＶ値を更新し、受信したロードのＮＡＶ値が自身のＮＡＶ値より小さいとき、自身のＮＡＶ値を維持する。
【００５６】
衝突が発生した場合、受信ノードは、まず物理層において、衝突したフレームの関連情報に基づいて、フレーム復元処理を行うか否か、及びどのフレームを復元させるかを判定し、フレーム復元した後、メディアアクセス制御層のロードを分離させ、前に特定したフレームの関連情報とともに本ノードのメディアアクセス制御層に伝送する。その後、受信ノードのメディアアクセス制御層は、さらに、物理層から送信されたフレームの関連情報及び復元して得たロードに基づいて対応するＮＡＶ設定を行う。
【００５７】
以下、送信ノードと受信ノードの具体的な処理をそれぞれ詳細に説明する。
【００５８】
送信ノードの処理は、具体的に、高データレート（５.５Ｍｂｐｓと１１Ｍｂｐｓ）と低データレート（１Ｍｂｐｓと２Ｍｂｐｓ）の二種類に分けられる。送信ノードの構成は、それぞれ図２（a）と図２（ｂ）に示されている。
【００５９】
図２（a）に示すように、低データレートの送信ノードの動作フローは、プリアンブル、物理層フレームヘッド及びメディアアクセス制御層ロードを含む、送信ノードに入力された情報ビットを変調するステップと、その後、上記拡散シーケンスを用いて、対応するフレームに対して拡散し、拡散した後のフレームを、送信アンテナを介して受信ノードに送信するステップとを含む。そのうち、該拡散処理は、図３（a）から知ることができる。
【００６０】
図２（ｂ）に示すように、高データレートの送信ノードの動作フローは、入力された情報ビットをグループ分けし、プリアンブルと物理層フレームヘッドとを１グループとし、メディアアクセス制御層ロードをもう１グループとするステップと、その後、前の１グループを変調し、上記拡散シーケンスを用いて、対応するフレームに対して拡散し、後の１グループに対して相補コードキー入力（ＣＣＫ：complementary code keying）拡散変調を行う（該二つの処理は、図３（ｂ）から知ることができる）ステップと、最後、拡散処理した後の２グループのデータを多重し、送信アンテナを介して受信側へ送信するステップとを含む。
【００６１】
低データレートと高データレートに対して異なる送信ノード構成を用いることは、無線ＬＡＮ基準とよりよいコンパチビリティーを保持するためである。図１によると、本発明に係る送信ノードは、帯域幅を増加しておらずに、従来の送信ノードとほとんど同じ構成を保持している。従来の送信ノードとの差異は、拡散シーケンスの数を換えただけであり、即ち、一つの拡散シーケンスから四つの拡散シーケンスになっていることである。
【００６２】
一般性を失わないように、ＲＴＳが拡散シーケンスＳＣ１、ＣＴＳが拡散シーケンスＳＣ２、ＤＡＴＡが拡散シーケンスＳＣ３、ＡＣＫが拡散シーケンスＳＣ4を採用すると仮定する。
【００６３】
以下、図４（a）に示す本発明に係る受信ノードを説明する。受信ノードが物理層においてフレーム復元を行うとき、まずデータに対して同期及びチャネル推定を行い、その後同期情報に基づいて、検出及び復調・復号化などの処理を行う。
【００６４】
従来の受信ノードの同期処理は次のようになる。拡散シーケンスを用いて受信信号を逆拡散し、その後拡散シーケンスを１コードチップシフトさせ、そしてさらに受信シーケンスを逆拡散し、関連ピークが現れたら、この際のシフトを記録し、上記操作を引き続き行う。１１コードチップ離れる箇所に二回目の関連ピークが現れたら、この際のシフトを記録し、上記操作を継続する。第一回の記録から２２コードチップ離れる箇所に三回目の関連ピークが現れたら、同期したと見なす。且つ、同期プロセスが完了した後、受信機は後続の検出プロセスに進む。
【００６５】
上記従来の受信ノードの同期プロセスによると、衝突がないときのフレーム同期にしか適用しない。衝突が発生した場合、多くとも上記一つのフレームしか同期できず、衝突した全てのフレームに対して同期することができない。
【００６６】
従来の受信ノードの同期プロセスにおける欠点を克服するために、本発明は、改良したフレーム同期アルゴリズムを提供している。具体的に、コードチップ同期、シンボル同期及びフレームタイプ同期の三種類である。説明を簡便化するために、シングルパスチャネル、長いＰＬＣＰの場合を例として説明する。
【００６７】
該処理は、図１９に示すように、次のステップに対応する。
【００６８】
ステップＡにおいて、この四つの拡散シーケンスを用いて、受信した信号全体に対してそれぞれ逆拡散処理を行う。
【００６９】
ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３及びＳＣ４を用いて逆拡散処理を行うことは、直列処理、即ち、ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３及びＳＣ４を順に処理してもよいし、並列処理、即ち、ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３及びＳＣ４を同時に処理してもよい。ただし、各拡散シーケンスの逆拡散処理は同じである。したがって、一個目の拡散シーケンス、即ちＳＣ１を例として、逆拡散処理を説明する。具体的な処理は次のものを含む。
【００７０】
ステップaにおいて、ＳＣ1を利用して、受信した信号全体に対して逆拡散して一個目のシーケンスを取得し、ＳＣ１のコードチップを1位サイクリックシフトさせ、受信した信号を逆拡散して二個目のシーケンスを取得し、その後、該サイクリックシフト及び逆拡散処理を９回繰り返して行って、計１１個のシーケンスを取得し、且つ、各シーケンスに、対応するコードチップシフトを有する。
【００７１】
ステップbにおいて、取得した１１個のシーケンスに対して、長さが１９２のスライドウィンドウを用いてそれぞれスライドパワー加算を行う。即ち、まず一個目のシンボルから１９２個目のシンボルまでのパワー加算値を求める。そして、ウィンドウを１シンボル移動させ、その後、二個目のシンボルから１９３個目のシンボルまでのパワー加算値を求め、さらにウィンドウを移動させ、同様の方法で残りのシンボルに対して処理を行う。そのうち、１９２は、プリアンブルと物理層フレームヘッドの長さの和である。該シーケンスに対して得られた全てのパワー加算値を比較することにより、最大のパワー加算値及び対応するシンボルシフトを得ることができ、該最大パワー加算値をシーケンス最大パワー加算値という。ステップaで得られた１１個のシーケンスのそれぞれは、ステップｂを介して、シーケンス最大パワー加算値及び対応するシンボルシフトを得ることができるので、計１１個のシーケンス最大パワー加算値及び対応するシンボルシフトを得ることができ、且つ、各シーケンスには一つのコードチップシフトが対応している。
【００７２】
ステップｃにおいて、ステップｂで得た１１個のシーケンス最大パワー加算値を比較し、必要に応じて、対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを記録し、得られた三つの値はいずれも拡散シーケンスＳＣ１に対応する。
【００７３】
検出する必要のあるフレーム衝突タイプを特定しなかった場合、即ち、任意の複数のフレームの衝突を検出する必要がある場合、ステップｃにおいて、該１１個のシーケンス最大パワー加算値及び対応するシンボルシフト及びコードチップシフトを記録する必要がある。全てのシーケンス最大パワー加算値及び対応する情報を記録することは、同一タイプの複数のフレームがフレーム衝突した可能性があるからである。
【００７４】
ただいくつかのフレームの衝突を検出する必要がある場合、ステップｃにおいて、対応する数のシーケンス最大パワー加算値及び対応する情報のみを記録してよい。例えば、ただ二つのフレームの衝突を検出する必要がある場合、ステップｃにおいて、最大のシーケンス最大パワー加算値及び二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び対応する情報のみを記録してよい。類似的に、ただ三つのフレームの衝突を検出する必要がある場合、ステップｃにおいて、前の三つのシーケンス最大パワー加算値及び対応する情報のみを記録してよい。
【００７５】
ステップＢにおいて、拡散シーケンスＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３及びＳＣ４に対応するシーケンス最大パワー加算値と予め設定した閾値とを比較することにより、衝突したフレームがあるか否かを判定する。衝突したフレームがある場合、衝突フレームの関連情報に基づいて、復元する必要のあるフレームを確定し、その後、ステップＣの処理を行う。衝突したフレームがない場合、全てのシーケンス最大パワー加算値のうちの最大のシーケンス最大パワー加算値に対応する拡散シーケンスが対応されるフレームに対してステップＣの処理を行い、該最大のシーケンス最大パワー加算値を総最大シーケンス最大パワー加算値という。
【００７６】
該ステップにおいて、これらのシーケンス最大パワー加算値と予め設定した閾値とを比較することにより衝突したフレームがあったか否かを判定する処理は、具体的に、各シーケンス最大パワー加算値と予め設定した閾値とを比較し、二つ以上のシーケンス最大パワー加算値が該閾値より大きい場合、フレーム衝突が生じたと判定し、且つ、衝突したフレームのタイプは、閾値より大きいこれらのシーケンス最大パワー加算値によって確定できる。具体的に、衝突したフレームのタイプは、これらのシーケンス最大パワー加算値が対応する拡散シーケンスに対応するフレームのタイプである。
【００７７】
そのうち、閾値の設定がシステム性能及び算出複雑度を同時に影響するため、閾値を予め設定する際に、実際の状況に応じて総合的に考慮し、適切に設定することが必要となる。閾値が比較的小さい場合、フレーム判定が漏れる確率は低下し、システムも比較的よい性能を有するが、システムの算出複雑度が大きくなる。閾値が大きすぎる場合、システムの算出複雑度は低下するが、フレーム判定が漏れる確率が大きくなり、システム性能も低下する。実際には、システムが許容する算出複雑度と要求される性能に応じて設定することが必要となる。例えば、システム性能が第一目標であれば、比較的小さい閾値を選択し、大きい算出複雑度の変わりに高い性能を取り換える。逆の場合、比較的大きい閾値を選択する。
【００７８】
上記処理により、任意の複数のフレームの衝突を判定することができる。実際のシステムにおいて、三つより多いフレームの衝突が少ないため、ここでは、二つのフレームの衝突及び三つのフレームの衝突に対して詳細に説明する。
【００７９】
二つのフレームの衝突の場合、全てのシーケンス最大パワー加算値を比較することにより最終的に最大のシーケンス最大パワー加算値及び最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値を得て、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が予め設定した閾値より大きいかを判断する。大きいとき、二つのフレームの衝突が生じたと判定し、その他の場合はフレーム衝突がなかったと判定する。
【００８０】
三つのフレームの衝突の場合、全てのシーケンス最大パワー加算値を比較することにより最終的に最大のシーケンス最大パワー加算値、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値を得て、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が閾値より大きいか否かを判定し、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値だけが閾値より大きい場合、二つのフレームの衝突が生じたと判定し、最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が閾値より大きい場合、三つのフレームの衝突が生じたと判定し、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値がともに閾値以下の場合、フレーム衝突がなかったと判定する。
【００８１】
明らかに、上記二つのフレーム及び三つのフレームに対する説明より、四つ以上のフレームが衝突したときの処理を直接推論することができ、ここでは、三つのフレームより多いフレームの衝突の処理に対して詳細な説明をしない。
【００８２】
また、上記記載によると、衝突したと判定されたフレームは、同一タイプのフレームの可能性もあるし、異なるタイプのフレームの可能性もある。
【００８３】
上記ステップＢにおいて、衝突フレームの関連の情報に基づいて、復元する必要のあるフレームを確定することが必要である。復元する必要のあるフレームを確定する前に、まず、フレームの関連情報に対応する復元順を設定することが必要である。例えば、フレームの到達時間及び/又は異なるフレームタイプに対応する復元順を設定してもいい。具体的な設定方法として、システム要求に応じて設定してよい。例えば、最も早く到達した一つ又は複数のフレームを復元フレームに設定するか、又は、最後に到達した一つ又は複数のフレームを復元フレームに設定し、又は、あるタイプのフレームを復元フレームに設定する。もちろん、フレームタイプ及びフレームの到達時間を組み合わせて設定してもよい。
【００８４】
具体的に、フレームタイプに応じて復元し、且つ、ネットワーク最大スループットを目標とする場合、ＲＴＳ、ＣＴＳ、ＤＡＴＡ及びＡＣＫフレームに対して、二つの衝突フレームが同じ目的アドレスを有すると設定するとき、復元優先度が高いフレームから復元させ、且つフレームの優先度をＡＣＫ=ＤＡＴＡ＞ＣＴＳ＞ＲＴＳと定義する。即ち、ＤＡＴＡフレームとＡＣＫは、どんな衝突タイプでも復元させる必要がある。また、優先度が最も低いＲＴＳフレームに対して、更に設定し、他のフレームがＲＴＳフレームと衝突したときに、他のフレームの目的アドレスがＲＴＳと異なり、且つＲＴＳフレームの終了が遅いときだけ、ＲＴＳフレームを復元させる。
【００８５】
フレームタイプに基づいてフレームを復元させる上記設定に基づいて、更に、到達時間に基づいてどのフレームを復元させるか判定することを設定できる。例えば、衝突フレームの優先度が同じであると判定した場合、到達時間に基づいて、どのフレームが先に到達し、どのフレームが後に到達したかを判定でき、予め設定した規則に基づいて、対応するフレームに対して復元処理を行う。
【００８６】
衝突タイプ、フレームの優先度及び到達時間に基づいて如何にフレームを復元させるかは、表３に与えられる操作を参照して処理することができる。
【００８７】
説明を簡便化するために、フレーム衝突タイプを設定してもよい。そして、フレーム衝突タイプに基づいて対応する復元方式を設定する。
【００８８】
以下、無線ＬＡＮ基準IＥＥＥ８０２.１１ｂを例として、二つのフレームの衝突だけを考慮する場合のフレーム衝突タイプの確定を説明する。IＥＥＥ８０２.１１ｂにおいて、四つのフレームタイプがあり、衝突した後のフレーム到達順番に基づいて、フレーム衝突を計１６種類の衝突タイプに分けられる。即ち、ＲＴＳ-ＲＴＳ衝突、ＲＴＳ-ＣＴＳ衝突、ＲＴＳ-ＤＡＴＡ衝突、ＲＴＳ-ＡＣＫ衝突、ＣＴＳ-ＲＴＳ衝突、ＣＴＳ-ＣＴＳ衝突、ＣＴＳ-ＤＡＴＡ衝突、ＣＴＳ-ＡＣＫ衝突、ＤＡＴＡ-ＲＴＳ衝突、ＤＡＴＡ-ＣＴＳ衝突、ＤＡＴＡ-ＤＡＴＡ衝突、ＤＡＴＡ-ＡＣＫ衝突、ＡＣＫ-ＲＴＳ衝突、ＡＣＫ-ＣＴＳ衝突、ＡＣＫ-ＤＡＴＡ衝突、ＡＣＫ-ＡＣＫ衝突である。そのうち、一個目のフレームは衝突において先に到達したフレームを示す。二個目のフレームは衝突において後に到達したフレームを示す。
【００８９】
上記の内容からわかるように、衝突タイプ情報は、同期アルゴリズムにより得られる。具体的に、衝突が発生した場合、同期アルゴリズムにより出力されたフレームタイプ情報に基づいて、衝突した二つのフレームのタイプを判定することができ、そして、シンボルシフト及びコードチップシフトの大きさに基づいて、二つのフレームの到達順番を判定する。このようにして、衝突タイプを判定できる。
【００９０】
ステップＣにおいて、復元させる必要のあるフレームの同期情報を取得し、該フレームのシンボルシフト値に対して精密同期処理を行うことにより、フレーム同期を実現する。
【００９１】
フレームの同期情報は、フレームタイプ、コードチップシフト情報及びシンボルシフト値を含む。これらの情報は、シーケンス最大パワー加算値に対応する拡散シーケンスによって決定することができる。
【００９２】
拡散シーケンスによって確定したシンボルシフト値は粗同期のシンボルシフト値に過ぎない。具体的に、プリアンブルの後部には、１６個の既知シンボルを有しており、フレーム開始デリミタ（ＳＦＤ、Start  Frame  Delimiter）といい、物理層フレームヘッドの開始を示す。シーケンス最大パワー加算値から得たシンボルシフト値により、ＳＦＤの位置を直接確定できないかもしれない。ＳＦＤを正しく見つけてはじめて、フレームまでに同期させたといえる。したがって、シンボルシフト値からＳＦＤを確定できるか否かに基づいて、該シンボルシフト値が正しいか否かを判断することが必要である。正しくない場合、フレーム同期を実現するために、シンボルシフト値を精密調整することにより、ＳＦＤを確定する必要がある。
【００９３】
ステップＣにおいて、フレームのシンボルシフト値に対して精密同期を行う具体的処理は次のようになる。
【００９４】
該シンボルシフト値をスタート位置とし、１２８個のシンボル離れる箇所から１６個のシンボルを連続して取り、即ち、１２９-１４４個目のシンボルを取り、それに対して復調・復号化を行う。該１６個のシンボルがＳＦＤである場合、該シンボルシフト値が正しいことを示し、精密同期のシンボルシフト値が該シンボルシフト値に等しい。一方、該１６個のシンボルがＳＦＤでない場合、該シンボルシフト値に対して精密調整する必要があることを示す。且つ精密調整の具体的方法は、初期半径を予め設定し、ステップＣで得たシンボルシフト値を中心として、該半径内においてＳＦＤを順番に検索する。検索を通じてＳＦＤを探した場合、検索を終了し、成功に同期したと確定し、正しいシンボルシフト値を出力する。その他の場合は、ＳＦＤを探すまでに引き続き検索し、且つ、該引き続き行われる検索は、検索範囲を一定に拡大して、引き続き検索してもよい。最終的にＳＦＤを探せなかった場合、同期の失敗を確定する。同期が失敗すると、受信ノードがフレームのスタート位置を正しく探せないということなので、送信信号を検出できない。このとき、受信ノードは、該フレームを廃棄し、後続の検出処理をしない。
【００９５】
ステップＤにおいて、ステップＣの処理に基づいて、復元できるフレームを確定し、該フレームに対して検出を行う。
【００９６】
上記ステップＢ及びＣの処理は、複数の結果を有する。一つの結果は、衝突が発生し、且つ各復元させる必要のある衝突フレームの同期情報を取得し、即ち、フレームタイプ、シンボルシフト値及びコードチップシフト値を取得する。この状況において、復元させる必要のある各フレームは全部復元できる。もう一つの結果は、衝突が発生し、一つ又はいくつかの復元させる必要のあるフレームの同期情報しか取得できなかったというものである。この状況において、同期情報が取得された衝突フレームのみを復元させることができる。もう一つの結果は、衝突しなかったことである。また、衝突したか否かにかかわらず、同期が失敗する可能性がある。
【００９７】
ステップＤにおいて、同期が失敗すると、該フレームを直接廃棄する。同期が成功し、且つ衝突が発生しなかった場合、該フレームの同期情報を直接利用してフレームの検出、復調・復号化などの操作を行うことにより、該フレームを復元させる。その後、該フレームからメディアアクセス制御層ロードを分離して、メディアアクセス制御層に伝送する。同期が成功し、且つ上記のような衝突が発生した場合、復元できるフレーム、即ち、完全な同期情報を有しており、且つ復元させる必要のあるフレームに対して処理を行う。具体的に、まずフレームの同期情報を利用して直列干渉キャンセルを行うことにより、衝突したフレームに対して干渉キャンセル及び検出を行う。そして、検出したフレームに対して復調及び復号化を行うことにより、初期の送信されたフレームを復元させ、その後、復元したフレームからメディアアクセス制御層のロードを分離して、メディアアクセス制御層に送信する。
【００９８】
ステップＥにおいて、受信ノードは、メディアアクセス制御層のロードを受信した後、メディアアクセス制御層において、予め設定した規則を用いて、ＮＡＶ設定を行う。
【００９９】
ＮＡＶ設定の主な目的は、衝突確率を低下させることである。
【０１００】
予め設定した規則は、復元して得たＲＴＳフレームを使用せずにＮＡＶを設定することによって、晒しノードのデータ送信を許してもよく、又は、復元して得たＣＴＳフレームを利用してＮＡＶを設定することによって、隠れノードのデータ送信を禁止してもよく、又は、復元して得たＤＡＴＡフレームを利用してＮＡＶを設定してもよい。異なる衝突タイプに対するＮＡＶの設定準則を表３に示している。
【０１０１】
システム性能を更に向上させるために、ＮＡＶの設定準則を更に設定してもよい。例えば、受信した、衝突が発生しなかったＲＴＳフレームを使用せずにノードのＮＡＶを設定する。
【表３】
2008099289.tif 000005
【０１０２】
表３においては、ネットワークの最大スループットを取得することを目的とする場合に、異なる衝突タイプに対する操作が示されている。表３において、行は、衝突において先に到達したフレームを示し、列は、衝突において後に到達したフレームを示す。衝突タイプ毎に、フレーム復元をするか否か、及びＮＡＶを設定するか否かに対応する操作が表３に示されている。受信ノードは、受信信号に対して受信処理を行うとき、表３に示す処理に基づいて、対応する操作をすればよい。
【０１０３】
また、システムの算出複雑度を低下させるために、上記ステップＡにおいてまず、ある拡散シーケンスを用いて逆拡散処理を行って該フレームに対して同期してもよい。具体的な同期処理は、ステップＣと同じであるため、ここでは説明を省略する。該フレームを同期した後、該フレームにおける既知のプリアンブル及び一部既知のフレームヘッド情報とを利用して、受信した信号に対して干渉キャンセルを行う。干渉キャンセルした後、残りの三つの拡散シーメンスを利用して、干渉キャンセルした後の信号に対して逆拡散処理を行う。
【０１０４】
上記ステップＢにおいては、依然として、この四つの拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値と予め設定した閾値との大きさを比較することにより、衝突したフレームがあるか否かを判定する。
【０１０５】
対応的に、上記ステップＣにおいて、一個目のフレームに対して精密同期をしなくてもよい。これは、衝突が発生したフレームがなく、且つ該一個目のフレームに対応する最大パワー加算値が最終の最大シーケンス最大パワー加算値である場合、ステップＣにおいてフレーム同期処理をしなくてもいいことを意味する。
【０１０６】
上記ステップＡの干渉キャンセル処理は、具体的に次のようになる。
【０１０７】
図５においては、長いＰＬＣＰと短いＰＬＣＰの場合、１１Ｍｂｐｓと５．５Ｍｂｐｓデータレート時のＲＴＳのフレーム構造が示されている。フレームは、プリアンブル、物理層フレームヘッド及びメディアアクセス制御層ロードの三部分に分けられる。図５によると、プリアンブルは完全に既知であり、物理層フレームヘッドは一部既知である。フレームタイプが確定された後、メディアアクセス制御層ロードのフレームヘッドも一部既知になる。上記既知又は一部既知部分は、フレーム全体長さの大部分を占める。長いＰＬＣＰのとき、既知と一部既知部分は、フレーム全体長さのそれぞれ６５％と２２％を占める。短いＰＬＣＰのとき、既知と一部既知部分は、フレーム全体長さのそれぞれ５７％と１９％を占める。１１Ｍｂｐｓのデータレートの場合、既知と一部既知部分の占める比重が更に大きい。上記によると、既知と一部既知部分は、フレーム全体長さ絶大部分を占めている。したがって、受信ノードは、これらの情報を利用して干渉キャンセルを行うことができる。それによって、性能を向上させると共に、受信ノードの算出複雑度を大幅に低下させることができる。
【０１０８】
既知のプリアンブルと一部既知のフレームヘッド情報を利用して干渉キャンセル処理を行うことは、具体的に、一個目のフレームのプリアンブルを利用してチャネル推定を行って、チャネル係数を取得し、その後、既知のプリアンブル情報、一部既知のフレームヘッド情報及びチャネル係数を利用して干渉の再生を行い、そして、二個目のフレームの同期及びメディアアクセス制御層ロード検出のために、受信した信号から上記再生した干渉を引いて、受信信号の信号と干渉のパワー比率を更に向上させる。また、干渉再生時に、例えば高いＳＮＲ又は遠近効果が存在する場合、メディアアクセス制御層ロード部分の干渉再生を行うことによって、よりよい性能を取得できる。
【０１０９】
また、受信ノードの複雑度を更に低下させるために、受信ノードは、本ノードの状態情報に基づいて、受信したフレームを復元させるかどうかについて判断してもよい。例えば、あるノードからＤＡＴＡフレームを送信しなかったと仮定すれば、該ノードに送信されるＡＣＫフレームが必ずない。上記ステップＡにおいて、該ノードが物理層において異なる拡散シーケンスを利用して逆拡散するとき、ＡＣＫフレームを発見すると、該フレームを直接廃棄して、信号検出、復調・復号化などの処理をしなくてもよい。処理後の情報もメディアアクセス制御層に伝送する必要がない。明らかに、該処理は、受信ノードが信号を検出し、復調・復号化した後にメディアアクセス制御層に伝送し、メディアアクセス制御層において該フレームが自身のフレームでないと判定して廃棄する手段と比べ、受信ノードの処理負担を減少させた。
【０１１０】
本発明の手段において、上記送信ノードと受信ノードとがシステムを構成し、該システムを、フレーム衝突処理システムという。
【０１１１】
該システムにおいて、送信ノードは、予め設定した拡散シーケンスを用いて、本ノードに入力される情報ビットに対して処理を行い、処理した後の情報ビットを受信ノードに送信する。
【０１１２】
受信ノードは、予め設定した拡散シーケンスを用いて、受信した信号全体に対してそれぞれ逆拡散処理を行い、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを取得し、各シーケンス最大パワー加算値と、予め設定した閾値とを比較することによって、フレーム衝突が生じたか否かを判定し、衝突したフレームがある場合、該衝突フレームの関連情報に基づいて、復元させる必要のあるフレームを確定し、フレーム衝突が生じなかった場合、全てのシーケンス最大パワー加算値のうちから、最大のシーケンス最大パワー加算値を選択して総最大シーケンス最大パワー加算値とし、該シーケンス最大パワー加算値に対応する拡散シーケンスが対応するフレームを確定し、確定されたフレームに対して精密同期処理を行うことによって、復元できるフレームを確定し、上記フレームを検出することによって、そのメディアアクセス制御層ロードを取得し、メディアアクセス制御層において、予め設定した規則を用いてネットワーク割当てベクトルＮＡＶを設定する。
【０１１３】
上述のように、上記送信ノードは、低データレートで送信してもよいし、高データレートで送信してもよい。低データレートで送信する場合、図３（ａ）に示すように、該ノードは、ＭＯＤモジュールと拡散モジュールとを有しており、そのうち、
ＭＯＤモジュールは、受信した情報ビットを変調して、拡散モジュールに送信し、
拡散（Spreading）モジュールは、予め設定した拡散シーケンスを利用して、受信した情報ビットのうちの対応するフレームを拡散する。
【０１１４】
上記送信ノードが、高データレートで送信する場合、図３（ｂ）に示すように、ＭＯＤモジュール、拡散モジュール、ＣＣＫモジュール及び多重モジュールを有しており、そのうち、
ＭＯＤモジュールは、情報ビットのうちのプリアンブルと物理層フレームヘッドとを受信し、それを変調して、拡散モジュールに送信し、
拡散モジュールは、予め設定した拡散シーケンスを利用して、受信したプリアンブルと物理層フレームヘッドとを拡散して、多重モジュールに送信し、
ＣＣＫモジュールは、情報ビットのうちのメディアアクセス制御層ロードを受信し、それに対してＣＣＫ拡散変調を行い、処理した後の情報を多重モジュールに送信し、
多重モジュールは、拡散モジュールとＣＣＫモジュールから送信された情報を多重して送信する。
【０１１５】
上記受信ノードは、図４（ｂ）に示すように、逆拡散モジュール、閾値比較モジュール、同期モジュール及びＮＡＶ設定モジュールを有しており、そのうち、
逆拡散モジュールは、予め設定した拡散シーケンスを用いて、受信した信号全体に対してそれぞれ逆拡散処理を行い、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを得て、閾値比較モジュールに送信し、
閾値比較モジュールは、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値と、予め設定した閾値とを比較することによって、フレーム衝突が生じたか否かを判定し、衝突したフレームがある場合、衝突フレームの関連情報に基づいて、復元させる必要のあるフレームを確定し、該フレームを同期モジュールに送信し、フレーム衝突が生じなかった場合、全てのシーケンス最大パワー加算値のうちから、最大のシーケンス最大パワー加算値を選択して総最大シーケンス最大パワー加算値とし、該シーケンス最大パワー加算値に対応する拡散シーケンスが対応するフレームを確定し、該フレームを同期モジュールに送信し、
同期モジュールは、該フレームに対して精密同期処理を行うことによって、復元できるフレームを確定し、上記フレームを検出することによって、そのメディアアクセス制御層ロードを取得し、上記ロードをＮＡＶ設定モジュールに送信し、
ＮＡＶ設定モジュールは、予め設定した規則を用いてＮＡＶを設定する。
【０１１６】
上記逆拡散モジュールは、さらに逆拡散処理モジュール、スライドウィンドウ処理モジュール及び比較モジュールを有しており、そのうち、
逆拡散処理モジュールは、拡散シーケンスを用いて、受信したシーケンス全体に対して逆拡散処理を行って一つ目のシーケンスを取得し、その後、該拡散シーケンスのコードチップを順番にサイクリックシフトさせ、毎回シフトして得られた拡散シーケンスを用いて、受信した信号に対してそれぞれ逆拡散して、拡散シーケンスのコードチップ数と同一のシーケンスを取得し、スライドウィンドウ処理モジュールに送信し、
スライドウィンドウ処理モジュールは、得た各シーケンスに対して、スライドウィンドウを用いてそれぞれスライドウィンドウパワー加算を行い、比較することによって、各シーケンスのシーケンス最大パワー加算値及び対応するシンボルシフトを得て、比較モジュールに送信し、
比較モジュールは、得たシーケンス最大パワー加算値を比較し、必要に応じて、対応するシーケンス最大パワー加算値、対応するシンボルシフト及び対応するコードチップシフトを記録して閾値比較モジュールに送信する。
【０１１７】
上記閾値比較モジュールにおいて、各拡散シーケンスに対応するシーケンス最大パワー加算値と、予め設定した閾値とを比較することによってフレーム衝突が生じたか否かを判定することは、各シーケンス最大パワー加算値と予め設定した閾値とを比較して、二つ以上のシーケンス最大パワー加算値が該閾値より大きい場合、フレーム衝突が生じたと判定し、その他の場合は、フレーム衝突がなかったと判定し、
或いは、全てのシーケンス最大パワー加算値を比較することにより最終的に最大のシーケンス最大パワー加算値及び最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値を得て、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が予め設定した閾値より大きいか否かを判定し、大きい場合、二つのフレームの衝突が生じたと判定し、その他の場合は、フレーム衝突がなかったと判定し、
或いは、全てのシーケンス最大パワー加算値を比較することにより最終的に最大のシーケンス最大パワー加算値、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値を得て、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が予め設定した閾値より大きいか否かを判定し、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値だけが閾値より大きい場合、二つのフレームの衝突が生じたと判定し、最終的に三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値が閾値より大きい場合、三つのフレームの衝突が生じたと判定し、最終的に二番目に大きいシーケンス最大パワー加算値及び三番目に大きいシーケンス最大パワー加算値がともに閾値より小さい場合、フレーム衝突がなかったと判定する。
【０１１８】
上記閾値比較モジュールにおいて、衝突フレームの関連情報に基づいて復元させる必要のあるフレームを確定することは、衝突フレームの関連情報に基づいて衝突フレームを確定し、上記衝突フレームに対応する情報及び予め設定した復元規則を利用して、復元させる必要のある衝突フレームを確定し、
或いは、衝突フレームの関連情報に基づいて衝突フレームを確定し、衝突フレームに基づいて対応するフレーム衝突タイプを確定し、上記フレーム衝突タイプ及び予め設定したフレーム衝突タイプと復元フレームとの関係に基づいて、復元させる必要のある衝突フレームを確定する。
【０１１９】
上記ＮＡＶモジュールは、具体的に、フレーム衝突が発生した場合、復元させて得たＲＴＳフレームを使用せずにＮＡＶを設定することによって、晒しノードのデータ送信を許すこと、復元させて得たＣＴＳフレームを利用してＮＡＶを設定することによって、隠れノードのデータ送信を禁止すること、復元させて得たＤＡＴＡフレームを利用してＮＡＶを設定すること、又は、受信した、衝突が発生しなかったＲＴＳフレームを使用せずにノードのＮＡＶを設定することのうちの少なくともいずれか一つのことを行う。
【０１２０】
また、上記ＮＡＶモジュールは、フレーム衝突がなかった場合、受信したメディアアクセス制御層ロードのＮＡＶ値が本ノード自身のＮＡＶ値より大きいとき、上記ＮＡＶで自身のＮＡＶ値を更新し、小さいとき、自身のＮＡＶ値を維持する。
【０１２１】
上記は本発明の比較的好ましい実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】図１は、従来のＭＰＲ-ｐアルゴリズムによる処理を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明に係る低データレートに対する送信ノードの構成図である。図２（ｂ）は、本発明に係る高データレートに対する送信ノードの構成図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明に係る低データレートの場合にフレームに対して拡散する拡散方式を示す図である。図３（ｂ）は、本発明に係る高データレートの場合にフレームに対して拡散する拡散方式を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明に係る受信ノードの処理を示す図である。図４（ｂ）は、本発明に係る受信ノードの構成図である。
【図５】図５は、フレームで、既知プリアンブル及び一部既知フレームヘッドが占める比例を示す図である。
【図６】図６は、二つのフレームが衝突する場合と複数のフレームが衝突する場合の比例を示す図である。
【図７】図７は、遠近効果がなく、且つデータレートが５.５Ｍｂｐｓ時、同一タイプの制御フレームが衝突する場合のシステムフレーム誤り率性能のシミュレーション結果図である。
【図８】図８は、遠近効果がなく、且つデータレートが５.５Ｍｂｐｓ時、異なるタイプの制御フレームが衝突する場合のシステムフレーム誤り率性能のシミュレーション結果図である。
【図９】図９は、遠近効果がなく、且つデータレートが５.５Ｍｂｐｓ時、制御フレームとデータフレームが衝突する場合のシステムフレーム誤り率性能のシミュレーション結果図である。
【図１０】図１０は、遠近効果がなく、且つデータレートが５.５Ｍｂｐｓ時、データフレーム同士が衝突する場合のシステムフレーム誤り率性能のシミュレーション結果図である。
【図１１】図１１は、遠近効果がなく、且つデータレートが１Ｍｂｐｓと２Ｍｂｐｓ時、異なるタイプの制御フレームが衝突する場合のシステムフレーム誤り率性能のシミュレーション結果図である。
【図１２】図１２は、遠近効果がなく、且つデータレートが５.５Ｍｂｐｓと１１Ｍｂｐｓ時、異なるタイプの制御フレームが衝突する場合のシステムフレーム誤り率性能のシミュレーション結果図である。
【図１３】図１３は、遠近効果があって、且つデータレートが５.５Ｍｂｐｓ時、異なるタイプの制御フレームが衝突する場合のシステムフレーム誤り率性能のシミュレーション結果図である。
【図１４】図１４は、遠近効果があって、且つデータレートが５.５Ｍｂｐｓ時、データフレーム同士が衝突する場合のシステムフレーム誤り率性能のシミュレーション結果図である。
【図１５】図１５は、基本ＤＣＦアルゴリズムと本発明に係るアルゴリズムのネットワークスループット性能の比較図である。
【図１６】図１６は、基本ＤＣＦアルゴリズムと本発明に係るアルゴリズムの伝送遅延性能の比較図である。
【図１７】図１７は、ＲＴＳ/ＣＴＳハンドシェイクＤＣＦアルゴリズムと本発明に係るアルゴリズムのネットワークスループット性能の比較図である。
【図１８】図１８は、ＲＴＳ/ＣＴＳハンドシェイクＤＣＦアルゴリズムと本発明に係るアルゴリズムの伝送遅延性能の比較図である。
【図１９】図１９は、本発明に係る受信ノードの処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２３】
ａ〜ｅ…ステップ、Ａ〜Ｅ…ステップ、Ａ〜Ｂ…ノード、ａ１〜ａ２…ステップ、ｂ１〜ｂ３…ステップ
【図１】
2008099289.tif 000006
【図２】
2008099289.tif 000007
【図３】
2008099289.tif 000008
【図４】
2008099289.tif 000009
【図５】
2008099289.tif 000010
【図６】
2008099289.tif 000011
【図７】
2008099289.tif 000012
【図８】
2008099289.tif 000013
【図９】
2008099289.tif 000014
【図１０】
2008099289.tif 000015
【図１１】
2008099289.tif 000016
【図１２】
2008099289.tif 000017
【図１３】
2008099289.tif 000018
【図１４】
2008099289.tif 000019
【図１５】
2008099289.tif 000020
【図１６】
2008099289.tif 000021
【図１７】
2008099289.tif 000022
【図１８】
2008099289.tif 000023
【図１９】
2008099289.tif 000024