(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信局からなる無線通信システムであって、
通信局毎に送信及び受信が可能な通信可能範囲を設定することが許容され、
各通信局は、メディアの占有状態を確認し、自局の通信可能範囲を設定し、
各通信局は、自局の信号検出能力を制御して受信可能範囲を設定し、自局の送信電力を制御して送信可能範囲を設定する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
各通信局は、他の通信局からの送信信号の検出若しくは送信信号に記載されている情報に応じて衝突を回避しながらアクセスを行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
各通信局は時分割複信にて多元接続を行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
各通信局は、自局の無線受信部の信号検出能力閾値を変更することにより、自局の信号検出能力を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
各通信局は、自局が設定した受信可能範囲に適応した送信可能範囲を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
所定の無線通信環境下において他の通信局と通信を行なう無線通信装置であって、
チャネル上で無線データを送受信する通信手段と、
メディアの占有状態を監視するメディア監視手段と、
前記メディア監視手段により確認されたメディア占有状態に基づいて、前記通信手段における通信可能範囲を設定する通信制御手段と、を具備し、
前記通信制御手段は、前記通信手段における信号検出能力を制御して受信可能範囲を設定し、前記通信手段における送信電力を制御して送信可能範囲を設定する、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
前記通信手段は、他の通信局からの送信信号の検出若しくは送信信号に記載されている情報に応じて衝突を回避しながらアクセスを行なう、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記通信手段は時分割複信にて多元接続を行なう、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記通信制御手段は、自局の無線受信部の信号検出能力閾値を変更することにより、前記通信手段における信号検出能力を制御する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記通信制御手段は、前記通信手段における受信可能範囲を変更したときに、送信可能範囲を適応的に設定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記通信制御手段は、前記通信手段における送信可能範囲を変更したときに、受信可能範囲を適応的に設定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記通信制御手段は、隣接局が自局の送信可能範囲よりも高い送信可能範囲に設定して送信していることを認識したことに応答して、自局の受信可能範囲を変更する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記通信制御手段は、自局から受信可能な周辺局の受信可能範囲外にいることを認識したことに応答して、自局の受信可能範囲を変更する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記通信制御手段は、通信中の相手局からの受信電力が十分に高く、送信電力を下げても所望の高いデータ・レートでの伝送が可能であると判断された場合に、通信可能範囲を変更する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記通信制御手段は、所望の通信相手以外の局からの信号がメディアを占有する状態が継続した場合に通信可能範囲を変更する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
前記通信制御手段は、電波の到達範囲の境界近傍に存在し通信可能な隣接局と判断すべきか否かがあいまいにならないように、通信可能範囲を変更する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
前記通信制御手段は、通信局固有の送信電力や送信信号精度、受信性能のばらつき、又は通信局周辺の干渉量の格差に応じて通信可能範囲を変更する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１８】
前記通信制御手段は、前記メディア監視手段により確認されたメディア占有状態に基づいて、自局の通信可能範囲に共存する通信局数が所定範囲となるように通信可能範囲を設定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１９】
前記通信制御手段は、受信可能な通信局数を制限するために自局の受信可能範囲を設定する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２０】
前記通信制御手段は、送信可能な通信局数を制限するために自局の送信可能範囲を設定する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２１】
前記通信制御手段は、時間帯に応じて自局の通信可能範囲を変化させるように設定する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２２】
前記通信制御手段は、特定通信局との通信時間帯近辺に限り自局の通信可能範囲を狭めるように設定する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の無線通信装置。
【請求項２３】
前記通信制御手段は、特定通信局との通信時間帯を決定するに先立ち、送受信局双方の送受信可能範囲に応じたメディア占有情報を抽出し、当該メディア占有情報に基づいて通信時間帯を決定する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の無線通信装置。
【請求項２４】
ネットワークに関する情報を記載したビーコン信号を報知して自律分散的に動作する無線通信環境下において通信局として動作し、
ビーコン信号を作成する手段と、ビーコン信号を解析する手段と、周辺局からのビーコン信号を受信するためのスキャン処理を実行する手段をさらに備え、
前記通信制御手段は、スキャン処理を実行する際に、自局の受信可能範囲を最大に設定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項２５】
前記通信制御手段は、スキャン処理により自局の通信可能範囲を拡大しても十分な帯域を確保できることが判明した場合には、通信可能範囲を拡大する処理を行なう、
ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信装置。
【請求項２６】
特定のマスタ局とのみ通信するスレーブ局として動作するとき、
前記通信制御手段は、自局の受信可能範囲を前記マスタ局の受信可能範囲以下に設定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項２７】
前記マスタ局から信号を受信したことに応答して、前記通信制御手段は、自局の存在を通知するための信号を前記マスタ局に返信するように制御する、
ことを特徴とする請求項２６に記載の無線通信装置。
【請求項２８】
他の通信局との間で送信電力に関する情報を前記通信手段を介して送受信する手段と、他の通信局から信号を受信したときの受信ＳＮＲを取得する手段をさらに備え、
ある通信局に対しデータ伝送を行なう際、前記通信制御手段は、該通信局から以前受け取った信号から得られる受信ＳＮＲと、該通信局及び自局の送信電力に基づいて該通信局における受信ＳＮＲを推定し、該推定結果に応じてデータ・レートを決定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項２９】
所定の無線通信環境下において他の通信局と通信を行なう通信局としての動作を制御する無線通信方法であって、
メディアの占有状態を監視するメディア監視ステップと、
前記メディア監視ステップにおいて確認されたメディア占有状態に基づいて、前記通信手段における通信可能範囲を設定する通信制御ステップと、を具備し、
前記通信制御ステップでは、前記通信手段における信号検出能力を制御して受信可能範囲を設定し、前記通信手段における送信電力を制御して送信可能範囲を設定する、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項３０】
所定の無線通信環境下において他の通信局からの送信信号の検出若しくは送信信号に記載されている情報に応じて衝突を回避しながらアクセスを行なう通信局としての動作を制御するための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータを、
チャネル上で無線データを送受信する通信手段と、
メディアの占有状態を監視するメディア監視手段と、
前記メディア監視手段により確認されたメディア占有状態に基づいて、前記通信手段における通信可能範囲を設定する通信制御手段と、して機能させ、
前記通信制御手段は、前記通信手段における信号検出能力を制御して受信可能範囲を設定し、前記通信手段における送信電力を制御して送信可能範囲を設定する、
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、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のように複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、各通信局がＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス）などに基づいて他の通信局からの送信信号の検出に応じて衝突を回避しながらアクセスを行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、各通信局がメディアの占有状態に応じて所望の通信機会を得て動作する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、各通信局がメディアの占有状態に応じて通信範囲を動的にコントロールして所望の通信機会を得て動作する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
複数のコンピュータを接続してＬＡＮを構成することにより、ファイルやデータなどの情報の共有化、プリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータ・コンテンツの転送などの情報の交換を行なったりすることができる。
【０００４】
従来、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線でＬＡＮ接続することが一般的であったが、この場合、回線敷設工事が必要であり、手軽にネットワークを構築することが難しいとともに、ケーブルの引き回しが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便である。
【０００５】
そこで、有線方式によるＬＡＮ配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。
【０００６】
近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。例えば、２．４ＧＨｚ帯や、５ＧＨｚ帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システムが規定されている。
【０００７】
無線ネットワークに関する標準的な規格の１つにＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）やＩＥＥＥ３０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ（例えば、非特許文献４を参照のこと）などの各種無線通信方式が存在する。
【０００８】
送受信手順
一般的には、無線技術を用いてローカル・エリア・ネットワークを構成するために、エリア内に「アクセス・ポイント」又は「コーディネータ」と呼ばれる制御局となる装置を１台設けて、この制御局の統括的な制御下でネットワークを形成する方法が用いられている。
【０００９】
アクセス・ポイントを配置した無線ネットワークでは、ある通信装置から情報伝送を行なう場合に、まずその情報伝送に必要な帯域をアクセス・ポイントに予約して、他の通信装置における情報伝送と衝突が生じないように伝送路の利用を行なうという、帯域予約に基づくアクセス制御方法が広く採用されている。すなわち、アクセス・ポイントを配置することによって、無線ネットワーク内の通信装置が互いに同期をとるという同期的な無線通信を行なう。
【００１０】
ところが、アクセス・ポイントが存在する無線通信システムで、送信側と受信側の通信装置間で非同期通信を行なう場合には、必ずアクセス・ポイントを介した無線通信が必要になるため、伝送路の利用効率が半減してしまうという問題がある。
【００１１】
これに対し、無線ネットワークを構成する他の方法として、端末同士が直接非同期的に無線通信を行なう「アドホック（Ａｄ−ｈｏｃ）通信」が考案されている。とりわけ近隣に位置する比較的少数のクライアントで構成される小規模無線ネットワークにおいては、特定のアクセス・ポイントを利用せずに、任意の端末同士が直接非同期の無線通信を行なうことができるアドホック通信が適当であると思料される。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムでは、制御局を配さなくとも自律分散的にピア・ツウ・ピア（Ｐｅｅｒ  ｔｏ  Ｐｅｅｒ）で動作するアドホック・モードが用意されている。
【００１２】
ここで、同一チャネル上に複数のユーザがアクセスする際、競合を回避する必要がある。競合を回避する代表的な通信手順として、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス）が知られている。ＣＳＭＡとは、キャリア検出に基づいて多重アクセスを行なう接続方式のことである。無線通信では自ら情報送信した信号を受信することが困難であることから、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）ではなくＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式により、他の通信装置の情報送信がないことを確認してから、自らの情報送信を開始することによって、衝突を回避する。
【００１３】
ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく通信方式について、図３３を参照しながら説明する。図示の例では、通信環境下に４台のＳＴＡ０〜＃３が存在するものとする。
【００１４】
送信データを持つ各通信局は、最後にパケットを検出してから所定のフレーム間隔ＤＩＦＳ（ＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）だけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、続いてランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、送信権利が与えられる。
【００１５】
図示の例では、他の周辺局より短いランダム・バックオフを設定したＳＴＡ０が送信権利を獲得し、ＳＴＡ１に対するデータ送信を開始することができる。
【００１６】
このデータ送信に際し、送信元のＳＴＡ０は、ＭＡＣフレームのヘッダ（ＭＡＣヘッダ）のＤｕｒａｔｉｏｎフィールドにおいて、ＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）の用途の情報が格納されており、データ通信のトランザクションが終了するまでの時間が記されている。
【００１７】
このデータ・フレームの送信先であるＳＴＡ１は、ＭＡＣヘッダに記載されているＤｕｒａｔｉｏｎ（後述）の期間だけ、自局宛てのデータの受信動作を行なう。そして、データ受信が完了すると、データ送信元のＳＴＡ０宛てにＡＣＫパケットを返す。
【００１８】
また、このデータ・フレームを受信したデータ送信先以外の通信局は、ＭＡＣヘッダのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドの記載を解読し、当該トランザクションが終了するまでメディアを監視することなくメディアが占有されている状態であると認識し、送信をストップさせる。この作業のことを、周辺局が「ＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）を立てる」などと呼ぶ。ＮＡＶは、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドで示された期間にわたり有効となる。例えば、受信先のＳＴＡ１がＡＣＫパケットを返すまでの期間がＤｕｒａｔｉｏｎとして指定される。
【００１９】
このようにして、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によれば、競合を回避しながら単一の通信局が送信権利を獲得するとともに、データ通信動作の期間中は周辺局がデータ送信動作を停止することにより衝突を回避することができる。
【００２０】
ここで、アドホック環境の無線ＬＡＮネットワークにおいては、隠れ端末問題が生じることが知られている。隠れ端末とは、ある特定の通信局間で通信を行なう場合、通信相手となる一方の通信局からは聞くことができるが他方の通信局からは聞くことができない通信局のことであり、隠れ端末同士ではネゴシエーションを行なうことができないため、上述したＣＳＭＡ／ＣＡ方式のみでは送信動作が衝突する可能性がある。
【００２１】
隠れ端末問題を解決する方法論の１つとして、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順によるＣＳＭＡ／ＣＡが知られている。ＩＥＥＥ８０２．１１においてもこの方法論が採用されている。
【００２２】
ＲＴＳ／ＣＴＳ方式では、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）を送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）を受信したことに応答してデータ送信を開始する。そして、隠れ端末はＲＴＳ又はＣＴＳのうち少なくとも一方を受信すると、ＲＴＳ／ＣＴＳ手続に基づくデータ伝送が行なわれると予想される期間だけ自局の送信停止期間を設定することにより、衝突を回避することができる。
【００２３】
図３４には、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順の動作例を示している。但し、無線通信環境下には、通信環境下に４台の通信局ＳＴＡ０〜ＳＴＡ３が存在するものとする。そして、ＳＴＡ２は隣接するＳＴＡ０と通信可能であり、ＳＴＡ０は隣接するＳＴＡ１、ＳＴＡ２と通信可能であり、ＳＴＡ１は隣接するＳＴＡ０、ＳＴＡ３と通信可能であり、ＳＴＡ３は隣接するＳＴＡ１と通信可能な状態にあるが、ＳＴＡ２はＳＴＡ１にとって隠れ端末となり、ＳＴＡ３はＳＴＡ０にとって隠れ端末となっている。
【００２４】
送信データを持つ各通信局は、最後にパケットを検出してから所定のフレーム間隔ＤＩＦＳ（ＤＣＦ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）だけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、送信権利が与えられる。
【００２５】
図示の例では、フレーム間隔ＤＩＦＳの後、他の周辺局より短いランダム・バックオフを設定したＳＴＡ０が送信権利を獲得し、ＳＴＡ１に対するデータ送信を開始することができる。
【００２６】
すなわち、データを送信するＳＴＡ０からＳＴＡ１に送信要求パケット（ＲＴＳ）が送信される。これに対し、受信先となるＳＴＡ１は、より短いフレーム間隔ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  ＩＦＳ）を以って、ＳＴＡ０に確認通知（ＣＴＳ）を返送する。そして、ＳＴＡ０は、ＣＴＳパケットを受信したことに応答し、フレーム間隔ＳＩＦＳを以ってデータ・パケットの送信を開始する。また、ＳＴＡ１は、データ・パケットの受信が完了すると、フレーム間隔ＳＩＦＳを以ってＡＣＫパケットを返す。
【００２７】
このとき、ＳＴＡ０及びＳＴＡ１の双方から隠れ端末となり得る位置にあるＳＴＡ２並びにＳＴＡ３では、伝送路の利用を検出してこの通信が終了するまで送信を行なわない制御を行なう。より具体的には、ＳＴＡ２では、ＲＴＳパケットに基づいてＳＴＡ１が送信元となるデータ送信が開始されたことを検出し、ＲＴＳパケットのＭＡＣヘッダのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドの記載（後述）を解読し、以後引き続くデータ・パケットの送信が完了するまでの間（ＡＣＫが終了するまでの期間）は、伝送路が既に利用されていることを認識し、ＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）を立てて送信待機することができる。
【００２８】
また、ＳＴＡ３では、ＣＴＳパケットに基づいてＳＴＡ１が受信先となるデータ送信が開始されたことを検出し、ＣＴＳパケットのＭＡＣヘッダのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドの記載（後述）を解読し、以後引き続くデータ・パケットの送信が完了するまでの間（ＡＣＫが終了するまでの期間）は、伝送路が既に利用されていることを認識し、ＮＡＶを立てて送信待機することができる。
【００２９】
このように、隠れ端末はＲＴＳ又はＣＴＳのうち少なくとも一方を受信すると、ＲＴＳ／ＣＴＳ手続に基づくデータ伝送が行なわれると予想される期間だけ自局の送信停止期間を設定するので、衝突を回避することができる。なお、ＲＴＳ／ＣＴＳ手続に従って送受信されるＣＴＳ、ＤＡＴＡ、ＡＣＫという一連のフレームの伝送レートは、基本的に、ＲＴＳで適用されたレートに従うことになる。
【００３０】
フレーム・フォーマットの構成
図３５には、ＩＥＥＥ８０２．１１の拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいて規定されているフレーム・フォーマットの構成例を示している。
【００３１】
各パケットの先頭には、パケットの存在を示すためのプリアンブルが付加されている。プリアンブルは、規格により既知のシンボル・パターンが定義されており、パケットの受信側ではこの既知パターンに基づき、受信信号がプリアンブルに値するか否かを判断し、信号の存在を認識することができる。
【００３２】
プリアンブルに続いて、シグナル・フィールドが定義されている。このシグナル・フィールドには当該パケットの情報部を復号するのに必要な情報が格納されている。当該パケットの復号に必要な情報はＰＬＣＰヘッダ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌヘッダ）と呼ばれ、ＰＬＣＰヘッダには、情報部（並びＰＬＣＰヘッダの一部であるＳｅｒｖｉｃｅフィールドも含まれる）の伝送レートを示すＲＡＴＥフィールド、情報部の長さを示すＬＥＮＧＴＨフィールド、パリティ・ビット、エンコーダのＴａｉｌビット、Ｓｅｒｖｉｃｅフィールドなどが含まれている。パケットの受信側では、ＰＬＣＰヘッダのＲＡＴＥフィールド並びＬＥＮＧＴＨフィールドの復号結果に基づき、以降の情報部の復号作業を行なうことができる。
【００３３】
ＰＬＣＰヘッダを格納しているＳＩＧＮＡＬ部は、雑音に強い符号化が施されており、６Ｍｂｐｓ相当で伝送される。一方、情報部は、通常パケットでは、受信機におけるＳＮＲなどに応じて、なるべくエラーが生じない範囲で最も高ビットレートが提供される伝送レート・モードにて伝送される。
【００３４】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいては、６、９、１２、１８、２４、３６、４８、５４Ｍｂｐｓと計８種類の伝送レート・モードが定義されている。したがって、送受信機が近隣に位置する際には、高いビットレートの伝送レート・モードが選択され、遠くに位置する通信局ではこの情報を復号することができない場合もある。
【００３５】
情報部は、ＰＳＤＵ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）として、上位レイヤであるリンク層に受け渡される。
【００３６】
図３５に示したように、信号の先頭部では信号の存在などを伝える目的で既知信号であるプリアンブルが送信されている。図３６には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるプリアンブルの構成を示している。同図中のＰｒｅ−１部並びにＰｒｅ−２部は、サブキャリア４本毎にエネルギが充填されている既知パターン信号であり、０．８マイクロ秒毎に同一波形が繰り返し送信される。また、Ｐｒｅ−３部並びにＰｒｅ−４部は、５２本のサブキャリアにエネルギが充填されている既知パターン信号であり、３．２マイクロ秒毎に同一波形が繰り返し送信される。パケットの受信側では、プリアンブルの先頭８．０マイクロ秒分の信号を処理して信号の存在検出を行なうことができる。
【００３７】
ＩＥＥＥ８０２．１１では、幾つかのフレーム・タイプが定義されている。図３７には、上述したＲＴＳ／ＣＴＳ手順で使用される、ＲＴＳ、ＣＴＳ、ＡＣＫ、Ｄａｔａの各フレームにおけるＰＳＤＵ部の構成を示している。
【００３８】
各フレームには、Ｆｒａｍｅ ＣｏｎｔｒｏｌフィールドとＤｕｒａｔｉｏｎフィールドが共通で定義されている。Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドは、当該フレームの種類や用途などを示す情報が格納されており、具体的には、以下の表１に示す情報が記載されている。また、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドには、ＮＡＶの用途の情報が格納されており、当該パケットのトランザクションが終了するまでの時間が記されている。
【００３９】
【表１】
0004710321.tif 000002
【００４０】
ＲＴＳフレームには、上記の他、宛先を示すＲｅｃｅｉｖｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ（ＲＡ）と、送信元を示すＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ（ＴＡ）と、チェックサムであるＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が存在する。
【００４１】
ＣＴＳフレーム並びＡＣＫフレームには、上記の他、宛先を示すＲＡとチェックサムであるＦＣＳが存在している。
【００４２】
Ｄａｔａフレームには、上記の他に、送信元や宛先通信局の特定を行なうアドレスフィールドが４つと、シーケンスフィールド（ＳＥＱ）と、上位レイヤに提供する正味の情報であるＦｒａｍｅ Ｂｏｄｙと、チェックサムであるＦＣＳが存在する。
【００４３】
図３４に示した例で言えば、ＳＴＡ０がＳＴＡ１に宛てて送信したＲＴＳパケットのＦｒａｍｅ ＣｏｎｔｒｏｌフィールドのＴｙｐｅ／ＳｕｂＴｙｐｅ情報には当該パケットがＲＴＳであることを示す情報が記載され、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドには当該パケット送受信トランザクションが終了するまでの時間（すなわち時刻Ｔ８までの時間）が記載され、ＲＡフィールドには宛先のＳＴＡ１のアドレスが記載され、ＴＡフィールドには、自局のアドレスが記載されている。
【００４４】
このＲＴＳパケットは、ＳＴＡ０の近隣に位置するＳＴＡ２でも受信される。ＳＴＡ２は、このＲＴＳ信号を受信すると、プリアンブルを発見することにより受信作業を開始し、さらにＰＬＣＰヘッダを復号して得られた情報に基づきＰＳＤＵを復号する。そして、ＰＳＤＵ内のＦｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドから当該パケットがＲＴＳパケットであることを認識しＳＴＡ０が何らかの情報を送信したい旨を知る。さらにＲＡフィールドから、自局が宛先通信局でないことを認識することができる。そして、ＳＴＡ２はＳＴＡ０の送信希望を妨げないように、当該ＲＴＳパケットによって開始されるトランザクションが終了するまでメディアを監視することなくメディアが占有されている状態であると認識し、ＮＡＶを立てて、送信動作を停止する。ＮＡＶは、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドで示された期間にわたり有効となり、ＳＴＡ２は時刻Ｔ８まで送信不許可状態となる。
【００４５】
一方、このＲＴＳパケットは宛先であるＳＴＡ１でも受信される。ＳＴＡ１は、上記と同様の手順によりＰＳＤＵを復号し、Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドから該パケットがＲＴＳパケットであることを認識し、さらにＲＡフィールドから、自局が宛先通信局であることを認識する。すなわち、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ０が自局宛てにパケットを送信したい旨を認識すると、フレーム間隔ＳＩＦＳだけおいて時刻Ｔ３でＣＴＳパケットを返送する。このＣＴＳパケットでは、ＰＳＤＵのＦｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドに当該パケットがＣＴＳパケットである旨が記載され、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドには該トランザクションが終了するまでの時間（すなわち時刻Ｔ８までの時間）が記載され、ＲＡフィールドには宛先であるＳＴＡ０のアドレスが記載されている。なお、ＣＴＳパケットの伝送レート・モードは、ＲＴＳと同一でなければならない。
【００４６】
このＣＴＳパケットは、ＳＴＡ１の近隣に位置するＳＴＡ３でも受信される。ＳＴＡ３は、このＲＴＳ信号を受信すると、プリアンブルを発見することにより受信作業を開始し、さらにＰＬＣＰヘッダを復号して得られた情報に基づきＰＳＤＵを復号する。そして、ＰＳＤＵ内のＦｒａｍｅ ＣｏｎｔｒｏｌフィールドにＣＴＳパケットである旨が記載され、さらにＲＡフィールドに自局以外の宛先が記載されていることから、「近隣のとある通信局がパケットの受信を予定している」旨を認識することができる。そして、ＳＴＡ３は、ＳＴＡ１の受信希望を妨げないように、当該ＲＴＳパケットによって開始されたトランザクションが終了するまでＮＡＶを立てて送信動作を停止する。ＮＡＶは、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドで示された期間にわたり有効となり、ＳＴＡ３も時刻Ｔ８まで送信不許可状態となる。
【００４７】
一方、このＣＴＳパケットは宛先であるＳＴＡ０でも受信される。ＳＴＡ０は、上記と同様の手順によりＰＳＤＵを復号し、Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドから該パケットがＲＴＳパケットであることを認識し、さらにＲＡフィールドから、自局が宛先通信局であることを認識する。すなわち、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ１の受信準備ができていることを認識し、フレーム間隔ＳＩＦＳだけおいて時刻Ｔ５でＤａｔａパケットを送信開始する。
【００４８】
Ｄａｔａパケット送信が時刻Ｔ６で終了し、ＳＴＡ１がこれを誤りなく復号できた場合には、フレーム間隔ＳＩＦＳだけおいて時刻Ｔ７でＡＣＫを返送し、これをＳＴＡ０が受信して１パケットの送受信トランザクションが時刻Ｔ８で終了する。時刻Ｔ８になると、近隣通信局であるＳＴＡ２並びにＳＴＡ３は、ＮＡＶを下ろして、通常の送受信状態へと復帰する。
【００４９】
これらの制御フレーム並びにデータ・フレームの送受信は、同一メディア上で行なわれ、基本的には、送信電力が制御されることはない。
【００５０】
ＣＳＭＡ手順におけるアクセス制御の例
ＣＳＭＡに基づくアクセス制御の基本動作については、図３３を参照しながら既に説明した。ここでは、通信局の存在を考慮したアクセス制御の振る舞いについて、図３８並びに図３９を参照しながら説明する。
【００５１】
図３８に示す例では、ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３という４つの通信局が存在し、ＳＴＡ０がＳＴＡ２宛てに送信を行ない、ＳＴＡ１がＳＴＡ３宛てに送信を行なっている。また、全局とも同一のメディア上で通信が行なわれているものとする。
【００５２】
このとき、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ２への送信を行なう前にメディアの占有状況を確認するため、ＳＴＡ１が送信している間は送信を行なうことができない。
【００５３】
また、図３９に示す例では、周辺にＳＴＡ４、ＳＴＡ５、ＳＴＡ６、ＳＴＡ７という４つの通信局がさらに存在し、ＳＴＡ４がＳＴＡ５宛てに送信を行ない、ＳＴＡ６がＳＴＡ７宛てに送信を行なっている。また、全局とも同一のメディア上で通信が行なわれている。
【００５４】
このとき、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ２への送信を行なう前にメディアの占有状況を確認するため、ＳＴＡ１に加えＳＴＡ４並びにＳＴＡ６が送信している間にも送信を行なうことができない。
【００５５】
このように、同一メディア（通信可能範囲内）で伝送を行なう通信局の台数が増大すると、自局の送信機会が失われていくのが必然である。
【００５６】
さらに、通信局が自局の受信可能な範囲に存在している周辺通信局の情報を保持する場合には、周辺通信局数が情報保持を可能な通信局数を超えないよう、情報保持可能な通信局数をワースト・ケースに備えて大きな数値に設定する必要がある。
【００５７】
ここで、上述したＲＴＳ／ＣＴＳ手順を含むＣＳＭＡに基づくアクセス制御方式における問題点について考察してみる。
【００５８】
（１）送信電力の不一致によるアクセス制御の不均一性
ＲＴＳ／ＣＴＳ手順を含むＣＳＭＡに基づくアクセス方式においては、送信電力が異なる通信局間でアクセス制御が不均一になるという問題が生じる。
【００５９】
図４０に示す例では、通信環境下においてＳＴＡ２、ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ３という４台の通信局が存在し、ＳＴＡ０がＳＴＡ２に宛てて情報を送信し、ＳＴＡ１がＳＴＡ３に宛てて情報を送信したい場合を想定している。同図では、基本的には隣り合う通信局同士のみが電波の到達範囲に位置しているものとする。また、ここでは、ＳＴＡ０の送信電力がＳＴＡ１の送信電力よりも低いために、ＳＴＡ１→ＳＴＡ０方向の信号はＳＴＡ０により受信されるが、ＳＴＡ０→ＳＴＡ１方向の信号はＳＴＡ１によって受信されない、という送信電力の不一致を想定する。
【００６０】
まず、所定のフレーム間隔だけメディアがクリアであることを確認し、さらにバックオフを設定した後、時刻Ｔ１において、ＳＴＡ１がＳＴＡ０宛てのＲＴＳ信号を送信する。
【００６１】
ＳＴＡ１→ＳＴＡ０方向の信号はＳＴＡ０により受信される（前述）ことから、ＳＴＡ０はＲＴＳ信号を受信し、当該トランザクションが終了する時刻Ｔ８までＮＡＶを設定し、送信不許可状態となる。ＳＴＡ１並びにＳＴＡ３は、既に述べたＲＴＳ／ＣＴＳ手順に基づいてデータの送受信を行ない、時刻Ｔ８にて終了する。
【００６２】
その後、同様にフレーム間隔だけメディアの監視を行なうとともにバックオフを設定した後、時刻Ｔ９においてＳＴＡ０がＲＴＳ信号を送信できたものと仮定する。このとき、ＳＴＡ０→ＳＴＡ１方向の信号はＳＴＡ１によって受信されない（前述）ことから、ＳＴＡ０からのＲＴＳ信号はＳＴＡ１には到達せず、ＳＴＡ０の送受信状態とは無関係にＳＴＡ１は信号の送信が行なえることになる。
【００６３】
要するに、高い送信電力での送信を行なうＳＴＡ１は、送信電力の低いＳＴＡ０と比較し、無条件に有利な立場におかれることになる。この結果、通信局間で公平なアクセス制御が求められる場合には、アクセスの不均一性の問題が生じることになる。
【００６４】
なお、無線パケットの送信に先立ってこの送信に必要な送信電力を決定する可変エリア・アドホック・ネットワークについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。しかしながら、この場合の無線通信装置は、送信経路毎の周波数利用効率及び所要転送時間と、発信する情報の重要度及び種類を考慮して送信電力を決定するが、メディアの占有状態を考慮するものではなく、言い換えれば、メディアの占有状態に応じて失われた送信機会を回復することはできない。
【００６５】
（２）大量の隣接局が存在した場合における送信機会の減少
図３８に示したように、ＣＳＭＡに基づくアクセス方式においては、同一メディア上で送受信を試みる通信局数に応じて送信可能な機会が減少する。ある通信局が、極めて隣接する場所に存在しており当該局との間のパスロスが他局との間のパスロスに比べて著しく小さい通信局との通信を行ないたい場合であっても、他の周辺局の信号を受信すると、衝突回避のため送信することが許されない。
【００６６】
（３）大量の隣接局が存在した場合における隣接局管理数の制限
例えば、通信局が電波の到達範囲内に存在するすべての通信局との間でリンクをはるという無線通信システムにおいては、各通信局はそれぞれ周辺局の情報を格納しておく必要がある。
【００６７】
ところが、格納可能な局数は、通信局のハードウェア的な制限、あるいはシステムの制限から限界があるケースが典型的である。この限界値を超えた周辺局数が存在した場合、例外処理を施す必要があるなど、処理が複雑になることが懸念される。
【００６８】
また、周辺局数のワースト値（最大値）を十分に大きな値に設定しておくことにより例外処理を施さないといった処置も考えられるが、周辺局の情報を格納するために無尽蔵に大規模な記憶領域を確保しておくことは、実装の観点から好ましくない。さらにシステムによっては、周辺局数が多過ぎて新たな通信局が収容できない場合もあるであろう。
【００６９】
【特許文献１】特開２００１−１２８２３１号公報
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９  Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
【非特許文献２】ＥＴＳＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−１ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ１： Ｂａｓｉｃ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ
【非特許文献３】ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−２ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ）Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ２： Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ） ｓｕｂｌａｙｅｒ
【非特許文献４】Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ  ｔｏ  ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ−Ｐａｒｔ  １１：  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ：  Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  ｉｎ  ｔｈｅ  ５ＧＨＺ  Ｂａｎｄ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００７０】
本発明は上述したような技術的課題を勘案したものであり、その主な目的は、各通信局がＣＳＭＡなどに基づいて他の通信局からの送信信号の検出に応じて衝突を回避しながら好適にアクセスを行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００７１】
本発明のさらなる目的は、ＣＳＭＡに基づいてアクセス制御が行なわれる無線通信環境下において、各通信局がメディアの占有状態に応じて所望の通信機会を得て好適に動作することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００７３】
本発明のさらなる目的は、各通信局がそれぞれ独自に送信及び受信が可能な通信可能範囲を設定し、ＣＳＭＡに基づいてメディアへのアクセスを制御する通信環境下において、各通信局が区々の送信可能範囲を設定してもアクセス機会が不均一となることなく、公平にアクセス制御を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００７４】
本発明のさらなる目的は、各通信局がＣＳＭＡに基づいてメディアへのアクセスを制御する通信環境下において、周囲に存在する通信局数の増大した場合であっても、所望の送信可能機会を得ることができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００７５】
本発明のさらなる目的は、各通信局がＣＳＭＡに基づいてメディアへのアクセスを制御する通信環境下において、周囲に存在する通信局数の増大した場合であっても、隣接局に関する情報を好適に管理することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００７６】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、複数の通信局からなる無線通信システムであって、
通信局毎に送信及び受信が可能な通信可能範囲を設定することが許容され、
各通信局は、メディアの占有状態を確認し、自局の通信可能範囲を設定し、
各通信局は、自局の信号検出能力を制御して受信可能範囲を設定し、自局の送信電力を制御して送信可能範囲を設定する、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【００７７】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００７８】
本発明に係る無線通信システムでは、各通信局は、送信信号の検出、例えばＣＳＭＡ／ＭＡ手順に従い、衝突を回避しながらアクセス制御を行なう。あるいは、送信信号中に記載されている、Ｄｕｒａｔｉｏｎなどのパケット送信期間に関する情報や、隣接局の信号送信タイミングに関する情報に基づいて、衝突を回避しながらアクセス制御を行なう。そして、各通信局は時分割複信にて多元接続を行なうことができる。
【００７９】
本発明に係る無線通信システムでは、各通信局は、自局の信号検出能力を制御して受信可能範囲を設定することができる。また、自局の送信電力を制御して送信可能範囲を設定することができる。
【００８０】
すなわち、各通信局は、メディアの占有状態を確認し、自局の通信可能範囲に共存する通信局数が所定範囲となるように通信可能範囲を設定することができる。
【００８１】
例えば、通信局は、隣接局が自局の送信可能範囲よりも高い送信可能範囲に設定して送信していることを認識したことに応答して、自局の受信可能範囲を変更する。あるいは、通信局は、自局から受信可能な周辺局の受信可能範囲外にいることを認識したことに応答して、自局の受信可能範囲を変更するようにしてもよい。このような通信可能範囲の制御により、通信局は、周辺局との間でバランスを取り、公平で均一なアクセス制御を実現することができる。
【００８２】
また、通信局は、通信中の相手局からの受信電力が十分に高く、送信電力を下げても所望の高いデータ・レートでの伝送が可能であると判断された場合などに、与干渉量低減の目的で自律的に送受信可能範囲を変更するようにしてもよい。
【００８３】
また、通信局は、所望の通信相手以外の局からの信号がメディアを占有する状態が継続し、所望の通信相手に向けての送信時間を確保できないと判断された場合に、より多くの送信時間帯を確保する目的で送受信可能範囲を変更するようにしてもよい。
【００８４】
また、通信局は、１つ以上の周辺局が電波の到達範囲ぎりぎりのところに存在しており、通信可能な隣接局と判断すべきか否かがあいまいな場合には、これら隣接局を消し去り、あるいは確実な隣接局として収容するために送受信可能範囲を変更するようにしてもよい。
【００８５】
また、通信局は、通信局固有の送信電力や送信信号精度、又は受信性能のばらつき（通信局間格差）、通信局周辺の干渉量の格差などを埋める目的で、送受信可能範囲を変更するようにしてもよい。
【００８６】
また、通信局は、受信可能な通信局数を制限するために自局の受信可能範囲を設定することができる。したがって、周囲に存在する通信局数の増大した場合であっても、通信局が適当な通信可能範囲を設定することにより、ハードウェア的な負担を強いることなく、隣接局に関する情報を好適に管理することができる。
【００８７】
また、周囲に存在する通信局数の増大した場合には、その分だけメディアがクリアとなる時間が少なくなり、送信機会が減少することが予想される。このような場合、通信局は、適当な通信可能範囲を設定することにより、所望の送信可能機会を得ることができる。
【００８８】
また、通信局は、送信可能な通信局数を制限するために自局の送信可能範囲を設定するようにしてもよい。
【００８９】
通信局における通信可能範囲は、受信可能範囲と送信可能範囲により構成され、前者は信号検出能力により、後者は送信電力により、それぞれ独立して設定することができる。
【００９０】
また、通信局は、時間帯に応じて自局の通信可能範囲を変化させるように設定することができる。例えば、通信局は、特定通信局との通信時間帯近辺に限り自局の通信可能範囲を狭めるように設定するようにしてもよい。また、通信局は、特定通信局との通信時間帯を決定するに先立ち、送受信局双方の送受信可能範囲に応じたメディア占有情報を抽出し、当該メディア占有情報に基づいて通信時間帯を決定するようにしてもよい。
【００９１】
ここで、受信可能範囲と送信可能範囲を不均一に設定した場合には、ある通信局からの信号を受信可能であるが送信することはできない、あるいは逆にある通信局まで送信信号が到達してしまうが当該局からの信号を受信しない、といった現象が生じる。このような場合、高い送信電力で送信を行なう通信局が、無条件に有利な立場でメディアのアクセス権を獲得することができてしまうので、アクセス制御の不均一性が問題となる。
【００９２】
これに対し、本発明によれば、自局が設定した受信可能範囲に適応した送信可能範囲を設定し、あるいは、自局が設定した送信可能範囲に適応した受信可能範囲を設定することにより、通信局は受信可能範囲と送信可能範囲が極力均一となるように動作する。したがって、各通信局がそれぞれ独自に送信及び受信が可能な通信可能範囲を設定することが許容されている無線通信環境下においても、このようなアクセス制御の不均一性を解消することができる。
【００９３】
また、特定の通信局同士がそれぞれマスタ局及びマスタ局とのみ通信するスレーブ局として動作するとき、スレーブ局側は比較的低い処理能力しか必要とせず、且つ、マスタ局以外からの信号については受信する意思を持たない。したがって、このようなスレーブ局は自局の受信可能範囲をマスタ局の受信可能範囲以下に設定するようにしてもよい。また、スレーブ局として動作する通信局は、前記マスタ局から信号を受信したことに応答して、自局の存在を通知するための信号を前記マスタ局に返信するようにしてもよい。
【００９４】
また、各通信局同士で送信可能範囲に関する情報を交換し合うようにしてもよい。例えば、自律分散型の無線ネットワークにおいては、各通信局はそれぞれ独立対等にビーコン信号を報知するが、このビーコン内に自局の送信電力に関する情報を記載するようにする。
【００９５】
このように各通信局同士で互いの送信電力を認識し合う無線通信システムにおいては、データ送信を行なう通信局は、送信先となる通信局における受信ＳＮＲを推定して、適切なデータ・レートを決定することができる。すなわち、送信先の通信局から以前受け取った信号から得られる受信ＳＮＲと、送信先の通信局及び自局の送信電力に基づいて、送信先通信局における受信ＳＮＲを推定することができる。そして、この推定結果に応じて適当なデータ・レートを決定することができる。
【００９６】
また、本発明の第２の側面は、所定の無線通信環境下において他の通信局からの送信信号の検出若しくは送信信号に記載されている情報に応じて衝突を回避しながらアクセスを行なう通信局としての動作を制御するための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータを、
チャネル上で無線データを送受信する通信手段と、
メディアの占有状態を監視するメディア監視手段と、
前記メディア監視手段により確認されたメディア占有状態に基づいて、前記通信手段における通信可能範囲を設定する通信制御手段と、して機能させ、
前記通信制御手段は、前記通信手段における信号検出能力を制御して受信可能範囲を設定し、前記通信手段における送信電力を制御して送信可能範囲を設定する、
コンピュータ・プログラムである。
【００９７】
本発明の第２の側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第２の側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、無線通信装置として動作する。このような無線通信装置を複数起動して無線ネットワークを構築することによって、本発明の第１の側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００９８】
本発明によれば、ＣＳＭＡに基づいてアクセス制御が行なわれる無線通信環境下において、各通信局がメディアの占有状態に応じて所望の通信機会を得て好適に動作することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００９９】
また、本発明によれば、ＣＳＭＡに基づいてアクセス制御が行なわれる無線通信環境下において、各通信局がメディアの占有状態に応じて通信範囲を動的にコントロールして所望の通信機会を得て好適に動作することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【０１００】
また、本発明によれば、各通信局がそれぞれ独自に送信及び受信が可能な通信可能範囲を設定し、ＣＳＭＡに基づいてメディアへのアクセスを制御する通信環境下において、各通信局が区々の送信可能範囲を設定してもアクセス機会が不均一となることなく、公平にアクセス制御を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【０１０１】
また、本発明によれば、各通信局がＣＳＭＡに基づいてメディアへのアクセスを制御する通信環境下において、周囲に存在する通信局数の増大した場合であっても、通信範囲を動的にコントロールし、所望の送信可能機会を得ることができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【０１０２】
また、本発明によれば、各通信局がＣＳＭＡに基づいてメディアへのアクセスを制御する通信環境下において、周囲に存在する通信局数が増大した場合であっても、通信範囲を動的にコントロールして、隣接局に関する情報を好適に管理することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【０１０３】
本発明によれば、各通信局は信号受信の範囲を制御することが可能となるので、送信電力が異なる通信局間においても、アクセス制御の不均一性を大幅に軽減することができ、送信電力に極力依存しない公平なデータ伝送が可能となる。
【０１０４】
また、本発明によれば、周囲に多数の通信局が出現する場合であっても、信号受信の範囲を制御することで、送信不許可の時間帯を飛躍的に低減することができ、且つ送信電力をも同時に制御することにより、他局に与える干渉量のインパクトを最小限に抑えることができる
【０１０５】
したがって、本発明によれば、周辺局数や他局により利用されているメディア占有時間帯に応じて、信号送受信の範囲を制御することができるので、収容局数や収容トラフィックが制限された通信システムにおいても、信号送受信範囲の縮小と引き換えに収容可能な範囲内での良好な通信を確保することが可能となる。
【０１０６】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【０１０８】
本発明において想定している通信の伝搬路は無線であり、複数の通信局間でネットワークを構築する。本発明で想定している通信は蓄積交換型のトラヒックであり、パケット単位で情報が転送される。また、以下の説明では、各通信局は単一のチャネルを想定しているが、複数の周波数チャネルすなわちマルチチャネルからなる伝送媒体を用いた場合に拡張することも可能である。
【０１０９】
本発明に係る無線ネットワークでは、緩やかな時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームによりチャネル・リソースを効果的に利用した伝送制御が行なわれる。また、各通信局は、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：キャリア検出多重接続）に基づくアクセス手順に従い直接非同期的に情報を伝送することができる。本発明の一実施形態では、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１の拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａに通信環境を想定している。
【０１１０】
Ａ．無線通信装置の構成
図１には、本発明の一実施形態に係る無線ネットワークにおいて通信局として動作する無線通信装置の機能構成を模式的に示している。図示の無線通信装置１００は、同じ無線システム内では効果的にチャネル・アクセスを行なうことにより、衝突を回避しながらネットワークを形成することができる。
【０１１１】
図示の通り、無線通信装置１００は、インターフェース１０１と、データ・バッファ１０２と、中央制御部１０３と、送信データ生成部１０４と、無線送信部１０６と、タイミング制御部１０７と、アンテナ１０９と、無線受信部１１０と、受信データ解析部１１２と、情報記憶部１１３とで構成される。
【０１１２】
インターフェース１０１は、この無線通信装置１００に接続される外部機器（例えば、パーソナル・コンピュータ（図示しない）など）との間で各種情報の交換を行なう。
【０１１３】
データ・バッファ１０２は、インターフェース１０１経由で接続される機器から送られてきたデータや、無線伝送路経由で受信したデータをインターフェース１０１経由で送出する前に一時的に格納しておくために使用される。
【０１１４】
中央制御部１０３は、無線通信装置１００における一連の情報送信並びに受信処理の管理と伝送路のアクセス制御を一元的に行なう。基本的には、ＣＳＭＡに基づき、伝送路の状態を監視しながらランダム時間にわたりバックオフのタイマーを動作させ、この間に送信信号が存在しない場合に送信権を獲得するというアクセス制御を行なう。本実施形態では、中央制御部１０３は、さらに、メディアの占有状態を確認し、自局の通信可能範囲に共存する通信局数が所定範囲となるように通信可能範囲を設定する。
【０１１５】
送信データ生成部１０４は、自局から周辺局宛てに送信されるパケット信号やビーコン信号を生成する。ここで言うパケットには、データ・パケットの他、受信先の通信局への送信要求パケットＲＴＳや、ＲＴＳに対する確認応答パケットＣＴＳ、ＡＣＫパケットなどが挙げられる。例えばデータ・パケットは、データ・バッファ１０２に蓄積されている送信データを所定長だけ切り出し、これをペイロードとしてパケットが生成される。
【０１１６】
無線送信部１０６は、送信信号をＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）など所定の変調方式で変調する変調器や、デジタル送信信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、アナログ送信信号を周波数変換してアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた送信信号の電力を増幅するパワーアンプ（ＰＡ）など（いずれも図示しない）を含み、所定の伝送レートにて、伝送レートにてパケット信号の無線送信処理を行なう。本実施形態では、無線送信部１０６における送信電力を制御することにより、自局の送信可能範囲を設定することができる。また、本実施形態では、通信相手との間で区々に設定される送信電力と受信ＳＮＲに基づいて伝送レートを決定するが、この点の詳細については後述に譲る。
【０１１７】
無線受信部１１０は、アンテナ１０９を介して他局から受信した信号を電圧増幅する低雑音アンプ（ＬＮＡ）や、電圧増幅された受信信号を周波数変換によりダウンコンバートするダウンコンバータ、自動利得制御器（ＡＧＣ）、アナログ受信信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器、同期獲得のための同期処理、チャネル推定、ＯＦＤＭなどの復調方式により復調処理する復調器など（いずれも図示しない）で構成される。本実施形態では、無線受信部１１０における信号検出能力を制御することにより、自局の受信可能範囲を設定することができる。
【０１１８】
アンテナ１０９は、他の無線通信装置宛てに信号を所定の周波数チャネル上で無線送信し、あるいは他の無線通信装置から送られる信号を収集する。本実施形態では、単一のアンテナを備え、送受信をともに並行しては行なえないものとする。
【０１１９】
タイミング制御部１０７は、無線信号を送信並びに受信するためのタイミングの制御を行なう。例えば、自己のパケット送信タイミングやＲＴＳ／ＣＴＳ方式に則った各パケット（ＲＴＳ、ＣＴＳ、データ、ＡＣＫなど）の送信タイミング（フレーム間隔ＩＦＳやバックオフの設定）、他局宛てのパケット受信時におけるＮＡＶの設定、ビーコンの送受信などのタイミング制御を行なう。
【０１２０】
受信データ解析部１１２は、他局から受信できたパケット信号やビーコン信号を解析する。
【０１２１】
情報記憶部１１３は、中央制御部１０３において実行される一連のアクセス制御動作などの実行手順命令や、受信したパケットやビーコンの解析結果から得られる情報などを蓄えておく。
【０１２２】
本実施形態では、中央制御部１０３は、メディアの占有状態を確認し、自局の通信可能範囲に共存する通信局数が所定範囲となるように通信可能範囲を設定するという通信制御動作を実現する。
【０１２３】
例えば、受信可能な通信局数を制限するために自局の受信可能範囲を設定する。したがって、周囲に存在する通信局数の増大した場合であっても、通信局が適当な通信可能範囲を設定することにより、ハードウェア的な負担を強いることなく、隣接局に関する情報を好適に管理することができる。
【０１２４】
また、周囲に存在する通信局数の増大した場合には、その分だけメディアがクリアとなる時間が少なくなり、送信機会が減少することが予想されるが、適当な通信可能範囲を設定することにより、共存する通信局数を調整して、所望の送信可能機会を得るようにする。
【０１２５】
また、送信可能な通信局数を制限するために自局の送信可能範囲を設定することができる。
【０１２６】
ここで、無線送信部１０６における送信可能範囲と、無線受信部１１０における受信可能範囲をそれぞれ個別に設定する場合、受信可能範囲と送信可能範囲を不均一となると、高い送信電力で送信を行なう通信局が無条件に有利な立場でメディアのアクセス権を獲得することができてしまい、アクセス制御の不均一性が問題となる。そこで、受信可能範囲に適応した送信可能範囲を設定し、あるいは送信可能範囲に適応した受信可能範囲を設定することにより、通信局は受信可能範囲と送信可能範囲が極力均一となるように動作する。
【０１２７】
図２には、本実施形態に係る無線通信システムにおいて、通信局として動作する無線通信装置１００が、送信電力を変更する可能性がある場合において使用するフレーム・フォーマットの構成例を示している。
【０１２８】
パケットの復号に必要な情報はＰＬＣＰヘッダ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌヘッダ）と呼ばれ、ＰＬＣＰヘッダには、情報部（並びＰＬＣＰヘッダの一部であるＳｅｒｖｉｃｅフィールドも含まれる）の伝送レートを示すＲＡＴＥフィールド、情報部の長さを示すＬＥＮＧＴＨフィールド、自局の送信電力を示すＰｏｗｅｒフィールド、パリティ・ビット、エンコーダのＴａｉｌビット、Ｓｅｒｖｉｃｅフィールドなどが含まれている。
【０１２９】
パケットの受信側では、ＰＬＣＰヘッダのＲＡＴＥフィールド並びＬＥＮＧＴＨフィールドの復号結果に基づき、以降の情報部の復号作業を行なうことができる。また、ＰＬＣＰヘッダのＰｏｗｅｒフィールドを参照することにより、通信相手の送信電力を把握することができる。
【０１３０】
なお、図示の例では、ＰＬＣＰヘッダ内に送信電力レベルを示すフィールドを付加したが、かかる情報が必ずしもＰＬＣＰヘッダ内に存在している必要はなく、例えばＭＡＣヘッダ相当の場所に配置したり、ビーコンのみに記載したりするようにしてもよい。要するに、データの送受信を行なう通信局間で互いの送信電力レベルを把握できることが重要であり、その仕組み自体は任意である。
【０１３１】
Ｂ．無線受信部における信号検出能力制御
既に述べたように、信号の先頭部には、既知信号であるプリアンブルが送信され、受信機側ではプリアンブルを利用して信号の存在を検出することができる。一般に、信号検出は同期処理の一部として位置付けられている。
【０１３２】
図３には、無線通信装置１００内で無線受信部１１０に含まれている、同期処理回路の構成例を示している。以下、信号検出に際して行なわれる、プリアンブルに対して施す処理について、同図を参照しながら説明する。
【０１３３】
同期処理回路においては、信号の検出に加え、周波数オフセットの検出並びに補正、信号受信時刻の抽出が行なわれる。
【０１３４】
デジタル変換及びデジタル・フィルタ処理後の受信信号が、シンボル入力（Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｐｕｔ）端子から同期処理回路に入力される。また、同期処理回路の出力は、シンボル出力（Ｓｙｍｂｏｌ Ｏｕｔｐｕｔ）端子から逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）（図示しない）に入力される。Ｓｙｎｃ Ｖａｌｉｄ端子は、シンボル出力端子から出力される信号の有効性（Ｖａｌｉｄ）を示す。
【０１３５】
受信信号を捕捉していない間は、セレクタ（Ｓｅｌ）はプリアンブル検出器（Ｐｒｅａｍｂｌｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）へと受信信号を注入する。プリアンブル検出器では、信号のプリアンブルを検出する処理が行なわれる。検出は、先頭８．０マイクロ秒分をサーチすることにより行なわれる。
【０１３６】
プリアンブル検出器がブロードキャスト・バースト（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｂｕｒｓｔ）のプリアンブルを検出すると、セレクタに対し、バッファ（Ｂｕｆｆｅｒ）並びに周波数オフセット推定部（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｏｆｆｓｅｔ Ｅｓｔｉｍａｔｅ）に受信信号を注入するよう指示を出すとともに、受信したプリアンブルから推定したラフな周波数補正値を周波数オフセット推定部へと伝達する。
【０１３７】
周波数オフセット推定部は、プリアンブル検出器から伝達された値と、プリアンブルの後半８．０マイクロ秒分を受信することにより、補正周波数オフセット値を算出し、ＦＩＦＯバッファから出力される受信信号（プリアンブルの後半８．０マイクロ秒分）を該補正周波数オフセット値で補正する（同図中の乗算器）。
【０１３８】
周波数オフセットが補正された信号は、再度、もう１つのＦＩＦＯバッファに格納されるとともに、高精度の受信タイミングを検出するため精密タイミング検出器（Ｐｒｅｃｉｓｅ Ｔｉｍｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔ）へと注入される。精密タイミング検出器では、プリアンブルの後半部をリファレンスとの間で相互相関をとることにより、受信タイミングを検出する。検出されたタイミングはＦＩＦＯバッファ、並びにタイミング・カウンタ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｃｏｕｎｔｅｒ）を介してＳｙｎｃ Ｖａｌｉｄ端子へと伝達される。
【０１３９】
タイミング・カウンタでは、ブロードキャスト・バーストの受信タイミングを基に、ＯＦＤＭシンボルの切れ目などを認識し、ビーコン送信間隔の周期などの管理を行なう。
【０１４０】
図４には、プリアンブル検出器の構成例を示している。また、図５には、プリアンブル検出器における出力信号の一例を示している。
【０１４１】
プリアンブル検出器が動作している間は、受信タイミングが不明なだけでなく、周波数オフセットも２００ｋＨｚ以上のっているかもしれない状態での受信となる。ここでは、検出特性を周波数オフセットになるべく依存させない方法論で実現することを考慮し、受信信号の自己相関値を検出に用いる場合を想定し、図４を参照しながら説明する。勿論、受信信号と既知パターンとの相互相関値を検出に用いる場合でも同様のことが可能であり、この場合は図４に示したプリアンブル検出器の構成が相互相関計算に置き換わるだけであり、それ以外の本発明を構成する上で本質的な違いはない。
【０１４２】
図示のプリアンブル検出器では、０．８マイクロ秒前に受信した信号との自己相関を８．０マイクロ秒にわたり算出し、これらの合計を複素数値として得る。そして、同検出回路の出力は、複素数値で得られた自己相関値の絶対値（Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ Ｏｕｔｐｕｔ）と、その位相値（Ａｒｇ）に２分岐される。位相値は周波数オフセット値として後段の処理にて用いられ、相関の絶対値は信号検出に用いられる。プリアンブルの前半８．０マイクロ秒の部分が０．８マイクロ秒毎に繰り返し送信されていることを利用すると、周波数オフセットがのっている状態でも図４に示すような回路でプリアンブル検出器を構成可能である、という点を十分理解されたい。
【０１４３】
図４に示すような回路にプリアンブル信号を入力すると、相関の絶対値は時系列で図５に示すように得られる。図５に例示した波形の最大値を示している時刻がプリアンブルの前半８．０マイクロ秒の部分を受信し終えた時刻に相当している。プリアンブル検出器は、図４に示す回路の出力である相関の絶対値を監視し、この値がある閾値を超えると信号が存在するものと認識する。図５に示す例では、この閾値として０．３２５程度の値が設定されている。
【０１４４】
図４に示したようなプリアンブル検出器から出力される自己相関の絶対値の最大値は、受信ＳＮＲに応じて図６に示すような分布をとることが判っている。すなわち、自己相関の絶対値の最大値は、受信ＳＮＲが０ｄＢならおよそ０．３５から０．５５の範囲内となり、受信ＳＮＲが３ｄＢならおよそ０．５５から０．７０の範囲内となり、…といった具合であり、受信ＳＮＲと自己相関の絶対値の最大値は強い相関関係にある。
【０１４５】
したがって、プリアンブル検出器に設定する閾値を変更することにより、およその信号の検出精度すなわち受信感度を制御することが可能であり、これは無線通信装置１００の受信可能範囲を調整できることを意味する。受信感度を上げても、低いＳＮＲでも検出することができる。
【０１４６】
例えば、受信ＳＮＲが０ｄＢ以上の信号を受信するよう設定する場合には閾値を０．３２５と設定し、受信ＳＮＲが３ｄＢ以上の信号を受信するよう設定する場合には、閾値を０．５５（あるいはもう少し小さい値）と設定すればよい。閾値を０．５５と設定された場合には、受信ＳＮＲが０ｄＢ近辺のプリアンブル信号を受信しても自己相関の絶対値の最大値は０．５５を上回ることがなく、検出されなくなるからである。
【０１４７】
また、もう１つの信号検出能力制御方法として、信号受信系にスイッチとアッテネータを挿入し、信号検出能力を落としたい場合には、受信信号をアッテネータ経由で受信信号として採用するという手段も採り得る。
【０１４８】
さらに他の信号検出能力制御方法として、受信機のＡＤコンバータのビット幅を調整することも可能である。すなわち、信号検出能力を下げる場合には、少ないビット幅のＡＤコンバータを利用し、省電力化に努めるとともにより多くの量子化誤差を許容し、等価的に受信信号のＳＮＲを低減させる。
【０１４９】
Ｃ．通信局間での送信電力の相違によるアクセス制御の不均一性
本発明に係る無線通信システムでは、各通信局がそれぞれ独自に送信及び受信が可能な通信可能範囲を設定することが許容されている。ところが、既に述べたように、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順を含むＣＳＭＡに基づくアクセス方式においては、通信局の送信電力制限に格差が生じている場合には、アクセス制御が不均一になるという問題が生じる（例えば、図４０を参照のこと）。
【０１５０】
そこで、本実施形態では、各通信局は、信号検出能力値に基づいて信号検出能力を設定し、送信可能範囲と受信可能範囲とがほぼ同じとなるように自局の通信可能範囲を構成することにより、アクセス制御の不均一性を解消するようにしている。
【０１５１】
例えば、以下の表に示すように、送信電力が大きい通信局にはより低いＳＩＮＲ環境での信号検出能力を強要し、送信可能範囲と同様に広い受信可能範囲を設定するようにしている。逆に、送信電力が低い通信局には低いＳＩＮＲ環境での信号検出能力を持たせないようにし、送信可能範囲が狭ければその分だけ受信可能範囲も狭くするようにしている。
【０１５２】
【表２】
0004710321.tif 000003
【０１５３】
勿論、本発明の要旨は上記の表に示した値に限定されるものではなく、送信電力値が大きくなるに応じて、信号検出能力が下がるように設定されるという点が重要である。送受信可能範囲を一致させる目的からは、送信電力値と信号検出能力閾値のステップ（変化量）は同一であることが好ましい。
【０１５４】
なお、信号検出能力を落としてより高いＳＮＲの信号でないと受信しない場合、メディア・アクセス制御的には信号が存在した場合でも送信が許可されることにはなるが、干渉電力が存在していることに変わりはない。したがって、信号検出能力を上げることにより、干渉電力のダイナミック・可能範囲が大きくなることになり、伝送データ・レートが可変である場合には、より保守的な伝送データ・レートの選択を試みるよう処理を行なうことが必要となる場合もある。
【０１５５】
このようなことを鑑みて、上述の説明では送信電力値と信号検出能力を同一ステップで制御する場合を表記したが、下表に示すように、信号検出能力のステップを送信電力のステップよりも小さく設定することも考えられる。あるいは逆に、信号検出能力のステップを送信電力のステップよりも大きく設定してもよい。
【０１５６】
【表３】
0004710321.tif 000004
【０１５７】
【表４】
0004710321.tif 000005
【０１５８】
送信電力値並びに信号検出能力は、通信局毎に固定値であってもよいし可変であっても構わないが、本発明の１つのポイントは、通信局がこれらを動的に制御することにより状況に応じた送受信可能範囲を制御することにある。なお、同一の無線通信システム内では、すべての通信局が同一のルールに従って動作することがより望ましい。
【０１５９】
このように送信電力値並びに信号検出能力を制御／設定することにより、通信局の送信電力制限に格差が生じ、アクセス制御が不均一になる状況（図４０を参照のこと）において、送信電力の低いＳＴＡ０の送信機会が無条件に低減するといった問題は改善される。
【０１６０】
図７には、図４０に示した例と同様の状況下で、通信局の送信電力値並びに信号検出能力を制御／設定するという本発明に係る制御を加えた場合のアクセス・シーケンスを示している。
【０１６１】
図７に示す例では、ある無線通信環境下にＳＴＡ２、ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ３という４台の通信局が存在している。そして、ＳＴＡ０がＳＴＡ２に宛てて情報を送信し、ＳＴＡ１がＳＴＡ３に宛てて情報を送信したいという場合を想定している。ここで、基本的には隣り合う通信局同士のみが電波の到達範囲に位置しているが、ＳＴＡ０の送信電力がＳＴＡ１の送信電力よりも低いために、ＳＴＡ１→ＳＴＡ０方向の信号は受信されるが、ＳＴＡ０→ＳＴＡ１方向の信号は受信されない。さらに、同図に示す例では、ＳＴＡ０の送信電力が低いため、ＳＴＡ０の信号検出能力がＳＴＡ１の信号検出能力よりも低く設定されることになる。
【０１６２】
まず、時刻Ｔ１で、ＳＴＡ１がＲＴＳ信号を送信するが、ＳＴＡ０の信号検出能力は低く設定されているため、これを受信しない。ＳＴＡ１並びにＳＴＡ３は既に述べた手順に基づいてデータの送受信を行ない、時刻Ｔ８にて終了する。
【０１６３】
ＳＴＡ０は、ＳＴＡ１からのＲＴＳ信号を受信しないことから、時刻Ｔ８までの間にＮＡＶを立てて送信待機を行なうことはない。すなわち、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ１とＳＴＡ３間でＲＴＳ／ＣＴＳ手続きに従ってデータ伝送が行なわれている期間に、これと並行して、ＳＴＡ２とのデータ伝送を行なうことができる。すなわち、時刻Ｔ１'でＳＴＡ２に向けてＲＴＳ信号を送信し、同様に既に述べた手順に基づいてデータの送受信を行なうことができる。
【０１６４】
図４０に示した例では、ＳＴＡ０は送信電力に比し信号検出能力を高く設定し過ぎていたため、ＳＴＡ１からの送信信号に干渉されてメディア・アクセスを行なうことができなかった。これに対し、図７に示す例では、ＳＴＡ０は送信電力に相応するように信号検出能力を低く設定することにより、ＳＴＡ１からの干渉を受けずにメディア・アクセスを行なうことができるようになっている。すなわち、高い送信電力での送信を行なうＳＴＡ１が無条件に有利な立場におかれるという状況を解決することができる訳である。
【０１６５】
図７に示した例において、ＳＴＡ０は、小さな送信電力用のアンプしか持たないが、当初は受信可能範囲を最大化するため、表２又は表３に示したようなシステム全般で標準的に設定されるべく送信電力と信号検出能力のバランスに比べて送信可能範囲よりも受信可能範囲が広く設定されていたとする。この状態であっても、ＳＴＡ０の周辺に存在するすべての通信局が同様の送信可能範囲と受信可能範囲の設定をしていれば、双方向性は確保され、問題は生じない。したがって、自局の送信電力を上回る通信局を発見しない限り、上述したような信号検出能力を設定する処理を行なうことはない。
【０１６６】
しかし、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ１からの信号を受信し、ＳＴＡ１が自局の送信電力よりも高い送信電力で送信していることを認識すると、現状では標準的なバランスよりも受信可能範囲が送信可能範囲よりも広く設定されていることを問題点として認識し、信号検出能力の制御により自局の受信可能範囲を変更するようにする。
【０１６７】
または、ＳＴＡ０が、他の通信局（ＳＴＡ４）からの信号を受信し、ＳＴＡ４の送信電力よりも高い送信電力で自局が送信していることを認識しなかった場合であっても、ＳＴＡ０からＳＴＡ４に対して信号を送信してもＳＴＡ４からは一向に応答がないなど、ＳＴＡ４にとってＳＴＡ０は受信可能範囲外にいると推測される場合には、ＳＴＡ０はＳＴＡ４よりも広い受信可能範囲を設定してしまっているものと判断し、受信可能範囲を変更して、ＳＴＡ４を隣接局から消し去るようにする。
【０１６８】
なお、図４０に示したようなアクセス制御の不均一性の原因を、ＳＴＡ０が送信電力に比し信号検出能力を高く設定し過ぎていたのではなく、ＳＴＡ１が送信電力に比し信号検出能力を低く設定し過ぎていたと捉えられる場合には、ＳＴＡ１の信号検出能力をより高く設定し直すようにしてもよい。この場合、ＳＡＴ１は、ＳＴＡ０からのＲＴＳ信号の受信することができ、所定期間だけＮＡＶを立てて送信動作を待機し、ＳＴＡ０の通信動作を干渉しないようにすることができる。この場合も、高い送信電力での送信を行なうＳＴＡ１が無条件に有利な立場に置かれるという状況を解決することができる。
【０１６９】
Ｄ．過密に通信局が存在する場合の通信可能範囲の制御
周辺に通信局が過密に存在する場合、通信局の送信機会が減少する、隣接局管理のための処理が複雑化する、といった問題が発生することは既に述べた通りである。
【０１７０】
本実施形態では、送信電力値並びに信号検出能力を制御／設定し、周辺に存在する通信局の疎密に応じて通信可能範囲を設定することにより、このような問題にも対処することができる。以下では、周辺に通信局が過密に存在する場合への対応方法について詳解する。
【０１７１】
図３８を参照しながら既に説明したように、多くの通信局が近隣に存在する場合、ＳＴＡ０はリソースを信号受信可能な範囲内に存在する周辺局とシェアする必要があり、所望の通信機会を得られないケースもある。ここでは、すべての通信局が同一の送信電力並びに信号検出能力を持っているものと仮定している。
【０１７２】
このような場合、ＳＴＡ０は、上述したような手順により信号検出能力を下げ、自局が受信できる受信可能範囲を小さくするよう制御する。図８には、この場合の様子を模式的に示している。図８と図３８と比較すると明らかなように、ＳＴＡ０は信号検出能力を下げることにより、自局の受信可能な範囲をＳＴＡ２とＳＴＡ１に制限した。この結果、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ６やＳＴＡ４からの被干渉自体は依然として存在するものの、メディア・アクセス制御の観点からはＳＴＡ１のみとのメディアのシェアを行なえばよいことになるので、より多くの通信機会を得ることができる。
【０１７３】
この場合、ＳＴＡ０のみが信号検出能力を下げたため、ＳＴＡ０のみが他局とのアクセス制御に調和しない（信号検出能力と比べ、送信電力が高くなり、アクセス制御が公平でなくなる）ことになり、周辺局に迷惑をかける。
【０１７４】
具体的には、図９に示すように、ＳＴＡ０からの送信信号はＳＴＡ４並びＳＴＡ６に到達するものの、ＳＴＡ４並びにＳＴＡ６からの送信信号はＳＴＡ０に到達しないということになる。これにより、ＳＴＡ６並びにＳＴＡ４は、ＳＴＡ０の送信を妨げないよう自局の送信動作を制御するが、ＳＴＡ０はＳＴＡ４並びにＳＴＡ６の送信には感知しないで干渉する、という具合である。要するに、送信可能範囲と受信可能範囲が異なっていると、伝送メディア獲得機会の観点から公平な通信環境でなくなってしまう。
【０１７５】
そこで、ＳＴＡ０は、周辺局の過密により信号検出能力を下げたことに応じて、上記の表２〜表４に示したように、送信電力も下げる処理を併せて行なうようにする。これによって、送信可能範囲と受信可能範囲がほぼ一致し、周辺他局への与干渉量を信号検出能力を下げる前と同等にすることが可能となるので、ＳＴＡ０の都合によって周辺局に迷惑をかけることがなくなる。図１０には、ＳＴＡ０が信号検出能力を下げたことに応じて送信電力も下げる処理を行ない、送信可能範囲を受信可能範囲と一致させた様子を示している。
【０１７６】
送受信可能範囲を一致させる目的からは，送信電力値と信号検出能力閾値のステップ（変化量）は表２に示したように同一であることが好ましい。
【０１７７】
本実施形態に係る無線通信システムにおいて、通信局が自局の通信可能範囲を変更する決定要因としては、さまざまなケースが挙げられる。
【０１７８】
例えば、通信中の相手局からの受信電力が十分に高く、送信電力を下げても所望の高いデータ・レートでの伝送が可能であると判断された場合などに、与干渉量低減の目的で自律的に送受信可能範囲を変更する場合がある。なお、この場合、送信電力を下げた後に所望の高いデータ・レートでの伝送が困難と判断された場合には、送信電力を再度上げることがある。
【０１７９】
また、通信局は、所望の通信相手以外の局からの信号がメディアを占有する状態が継続し、所望の通信相手に向けての送信時間を確保できないと判断された場合に、より多くの送信時間帯を確保する目的で送受信可能範囲を変更する場合がある。
【０１８０】
また、通信局は、周辺局が多過ぎて、自局がハンドルできる周辺局数を超えたと判断した場合には、周辺局の存在そのものを減らす目的で送受信可能範囲を変更する場合がある。
【０１８１】
また、通信局は、１つ以上の周辺局が電波の到達範囲ぎりぎりのところに存在しており、通信可能な隣接局と判断すべきか否かがあいまいな場合には、これら隣接局を消し去り、あるいは確実な隣接局として収容するために送受信レンジを変更することがある。
【０１８２】
また、通信局は、自局から受信可能な周辺局の受信可能範囲外にいることを認識したことに応答して、自局の受信可能範囲を変更するようにしてもよい。例えば、通信局Ａと通信局Ｂが存在した場合で、通信局Ａにおいては通信局Ｂからの信号を受信することが可能であるにも拘わらず、通信局Ａが通信局Ｂに対して信号を送信しても通信局Ｂからは一向に応答がないなど、通信局Ｂにおいては通信局Ａの存在が認識されていないと判断される場合、通信局Ａは通信局Ｂを隣接局から消し去るために（送）受信可能範囲を変更することがある。
【０１８３】
ここで、通信局における受信可能範囲の変更は、上記とはやや異なる観点から行なわれる場合もある。すなわち、受信可能範囲の変更は、通信局固有の送信電力や送信信号精度、又は受信性能のばらつき（通信局間格差）を埋める目的で行なわれる場合もある。この目的で受信可能範囲を変更する場合には、表２〜表４に記した信号検出能力の調整ステップよりも細かく調整され、送信可能範囲の変更を伴わない場合もある。
【０１８４】
なお、受信可能範囲の細かな調整は、通信局固有の性能のばらつきを埋める以外に、通信局周辺の干渉量の格差などを埋める目的で行なわれることもある。
【０１８５】
図１１には、通信局が受信可能範囲の制御により送信可能範囲を適応的に設定するための手順をフローチャートの形式で示している。
【０１８６】
周辺に存在する通信局数の変動や、近隣の通信局において通信可能範囲を再設定するなど、所定のトリガが発生したことに応答して（ステップＳ１）、通信局は、信号検出能力を変更することにより、自局の受信可能範囲を適当な値に設定する（ステップＳ２）。そして、自局の送信電力を制御し、送信可能範囲を受信可能範囲に適応するように設定する（ステップＳ３）。
【０１８７】
ここで、ステップＳ１において受信可能範囲を変更するトリガとして、以下の事象が挙げられる。
（１）所望の通信相手以外の局からの信号がメディアを占有する状態が継続し、所望の通信相手に向けての送信時間を確保できないと判断された場合
（２）周辺局が多過ぎて、自局がハンドルできる周辺局数を超えたと判断した場合
（３）１つ以上の周辺局が電波の到達範囲ぎりぎりのところに存在しており、通信可能な隣接局と判断すべきか否かがあいまいな場合
（４）自局から受信可能な周辺局の受信可能範囲外にいることを認識した場合
（５）通信局固有の送信電力や送信信号精度、又は受信性能のばらつき（通信局間格差）を埋める必要がある場合
【０１８８】
また、図１２には、送信可能範囲の制御により受信可能範囲を適応的に設定するための手順をフローチャートの形式で示している。
【０１８９】
周辺に存在する通信局数の変動や、近隣の通信局において通信可能範囲を再設定するなど、所定のトリガが発生したことに応答して（ステップＳ１１）、通信局は、送信電力を変更することにより、自局の送信可能範囲を適当な値に設定する（ステップＳ１２）。そして、自局の信号検出能力を制御し、受信可能範囲を送信可能範囲に適応するように制御する（ステップＳ１３）。
【０１９０】
ここで、ステップＳ１１において送信可能範囲を変更するトリガとして以下の事象が挙げられる。
（１）通信中の相手局からの受信電力が十分に高く、送信電力を下げても所望の高いデータ・レートでの伝送が可能であると判断された場合
（２）１つ以上の周辺局が電波の到達範囲ぎりぎりのところに存在しており、通信可能な隣接局と判断すべきか否かがあいまいな場合
【０１９１】
Ｅ．自律分散型ネットワークへの適用
前項までで、通信局が送信電力値並びに信号検出能力を制御／設定することにより、通信局間での送信可能範囲の不一致によるアクセス制御の不均一性の問題や、大量の隣接局が存在するときの送信機会などの問題を解決することができるという点を説明してきた。
【０１９２】
この項では、このような通信局における通信可能範囲の制御／設定を行なう仕組みを自律分散型ネットワークに適用した場合について詳解する。
【０１９３】
Ｅ−１．ネットワーク構成
制御局と被制御局の関係を特に持たない自律分散型の無線通信システムでは、各通信局はチャネル上でビーコン情報を報知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知する。通信局は伝送フレーム周期（以下、「スーパーフレーム（Ｓｕｐｅｒ  Ｆｒａｍｅ）」とも呼ぶ）の先頭でビーコンを送信するので、伝送フレーム周期はビーコン間隔によって定義される。スーパーフレームは例えば８０ミリ秒であるが、特に８０ミリ秒に限定されるものではない。
【０１９４】
また、各通信局は、伝送フレーム周期に相当する期間だけチャネル上をスキャン動作することにより、周辺局から送信されるビーコン信号を発見し、ビーコンに記載されている情報を解読することによりネットワーク構成を知る（又はネットワークに参入する）ことができる。
【０１９５】
各通信局のビーコン送信手順について、図１３を参照しながら説明する。
【０１９６】
各通信局は、周辺で発信されるビーコンを聞きながら、ゆるやかに同期する。新規に通信局が現われた場合、新規通信局は既存の通信局のビーコン送信タイミングと衝突しないように、自分のビーコン送信タイミングを設定する。
【０１９７】
また、周辺に通信局がいない場合、通信局０１は適当なタイミングでビーコンを送信し始めることができる。ビーコンの送信間隔は８０ミリ秒である。図１３中の最上段に示す例では、Ｂ０１が通信局０１から送信されるビーコンを示している。
【０１９８】
以降、通信範囲内に新規に参入する通信局は、既存のビーコン配置と衝突しないように、自己のビーコン送信タイミングを設定する。
【０１９９】
例えば、図１３中の最上段に示すように、通信局０１のみが存在するチャネル上において、新たな通信局０２が現われたとする。このとき、通信局０２は、通信局０１からのビーコンを受信することによりその存在とビーコン位置を認識し、図１３の第２段目に示すように、通信局０１のビーコン間隔のほぼ真中に自己のビーコン送信タイミングを設定して、ビーコンの送信を開始する。
【０２００】
さらに、新たな通信局０３が現われたとする。このとき、通信局０３は、通信局０１並びに通信局０２のそれぞれから送信されるビーコンの少なくとも一方を受信し、これら既存の通信局の存在を認識する。そして、図１３の第３段に示すように、通信局０１及び通信局０２から送信されるビーコン間隔のほぼ真中のタイミングで送信を開始する。
【０２０１】
以下、同様のアルゴリズムに従って近隣で通信局が新規参入する度に、ビーコン間隔が狭まっていく。例えば、図１３の最下段に示すように、次に現われる通信局０４は、通信局０２及び通信局０１それぞれが設定したビーコン間隔のほぼ真中のタイミングでビーコン送信タイミングを設定し、さらにその次に現われる通信局０５は、通信局０２及び通信局０４それぞれが設定したビーコン間隔のほぼ真中のタイミングでビーコン送信タイミングを設定する。
【０２０２】
但し、帯域（スーパーフレーム）内がビーコンで溢れないように、最小のビーコン間隔Ｂminを規定しておき、Ｂmin内に２以上のビーコン送信タイミングを配置することを許容しない。例えば、８０ミリ秒のスーパーフレームでミニマムのビーコン間隔Ｂminを５ミリ秒に規定した場合、電波の届く範囲内では最大で１６台の通信局までしか収容できないことになる。
【０２０３】
スーパーフレーム内に新規のビーコンを配置する際、各通信局はビーコン送信の直後に優先利用領域（ＴＰＰ）を獲得することから（後述）、１つのチャネル上では各通信局のビーコン送信タイミングは密集しているよりもスーパーフレーム内で均等に分散している方が伝送効率上より好ましい。したがって、図１３に示したように、基本的に自身が聞こえる範囲でビーコン間隔が最も長い時間帯のほぼ真中でビーコンの送信を開始するようにしている。但し、各通信局のビーコン送信タイミングを集中して配置し、残りのスーパーフレームでは受信動作を停止して装置の消費電力を低減させるという利用方法もある。
【０２０４】
図１４には、１スーパーフレーム内で配置可能なビーコン送信タイミングの構成例を示している。但し、同図に示す例では、８０ミリ秒からなるスーパーフレームにおける時間の経過を、円環上で時針が右回りに運針し８０ミリ秒毎に巡回する時計のように表している。
【０２０５】
図１４に示す例では、０からＦまでの合計１６個の位置がビーコン送信を行なうことができる時刻すなわちビーコン送信タイミングを配置可能なスロットとして構成されている。図１３を参照しながら説明したように、既存の通信局が設定したビーコン間隔のほぼ真中のタイミングで新規参入局のビーコン送信タイミングを順次設定していくというアルゴリズムに従って、ビーコン配置が行なわれたものとする。Ｂminを５ミリ秒と規定した場合には、１スーパーフレームにつき最大１６個までしかビーコンを配置することができない。すなわち、１６台以上の通信局はネットワークに参入できない。
【０２０６】
なお、図１３並びに図１４では明示されていないが、各々のビーコンは、各ビーコン送信時刻であるＴＢＴＴ（Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ）から故意に若干の時間オフセットを持った時刻で送信されている。これを「ＴＢＴＴオフセット」と呼ぶ。本実施形態では、ＴＢＴＴオフセット値は擬似乱数にて決定される。この擬似乱数は、一意に定められる擬似ランダム系列ＴＯＩＳ（ＴＢＴＴ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）により決定され、ＴＯＩＳはスーパーフレーム毎に更新される。
【０２０７】
ＴＢＴＴオフセットを設けることにより、２台の通信局がスーパーフレーム上では同じスロットにビーコン送信タイミングを配置している場合であっても、実際のビーコン送信時刻をずらすことができ、あるスーパーフレームにはビーコンが衝突しても、別のスーパーフレームでは各通信局は互いのビーコンを聞き合う（あるいは、近隣の通信局は双方のビーコンを聞く）ことができる。通信局は、スーパーフレーム毎に設定するＴＯＩＳをビーコン情報に含めて周辺局に報知する（後述）。
【０２０８】
また、各通信局は、データの送受信を行なっていない場合には、自局が送信するビーコンの前後は受信動作を行なうことが義務付けられる。また、データ送受信を行なわない場合であっても、数秒に一度は１スーパーフレームにわたり連続して受信機を動作させてスキャン動作を行ない、周辺ビーコンのプレゼンスに変化がないか、あるいは各周辺局のＴＢＴＴがずれていないかを確認することも義務付けられる。そして、ＴＢＴＴにずれを確認した場合には、自局の認識するＴＢＴＴ群を基準に−Ｂmin／２ミリ秒以内をＴＢＴＴと規定しているものを「進んでいる」、＋Ｂmin／２ミリ秒以内をＴＢＴＴと規定しているものを「遅れている」ものと定義し、最も遅れているＴＢＴＴに合わせて時刻を修正する。
【０２０９】
Ｅ−２．優先送信区間ＴＰＰ
制御局と被制御局の関係を特に持たない通信環境下で、通信局として動作する無線通信装置１００は、緩やかな時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームにより伝送チャネルを効果的に利用した伝送制御、又はＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダム・アクセスなどの通信動作を行なう。
【０２１０】
本実施形態では、各通信局はビーコンを一定間隔で送信しているが、ビーコンを送信した後しばらくの間は、該ビーコンを送信した局に送信の優先権を与えることで、信号の往来を自律分散的に管理し、通信帯域（ＱｏＳ）を確保するようにしている。図１５には、ビーコン送信局に優先権が与えられる様子を示している。本明細書では、この優先区間をＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ（ＴＰＰ）と定義する。
【０２１１】
図１６には、ビーコン送信局に優先送信期間ＴＰＰを与える場合のスーパーフレーム（Ｔ＿ＳＦ）の構成例を示している。同図に示すように、各通信局からのビーコンの送信に続いて、そのビーコンを送信した通信局のＴＰＰが割り当てられるが、ＴＰＰに続く区間はＦａｉｒｌｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ（ＦＡＰ）と定義される。ＦＡＰでは、ビーコン送信局は他の通信局と同様に通常のＣＳＭＡ／ＣＡ方式により通信を行なう。そして、次の通信局からのビーコン送信タイミングでＦＡＰが終わり、以降は同様にビーコン送信局のＴＰＰとＦＡＰが続く。
【０２１２】
図１７には、通信局がＴＰＰ区間及びＦＡＰ区間においてそれぞれ送信を開始するための動作を図解している。
【０２１３】
ＴＰＰ区間内では、通信局は、自局のビーコンを送信した後、より短いバケット間隔ＳＩＦＳの後に送信を開始することができる。図示の例では、ビーコン送信局はＳＩＦＳの後にＲＴＳパケットを送信する。そして、その後も、送信されるＣＴＳ、データ、ＡＣＫの各パケットも同様にＳＩＦＳのフレーム間スペースで送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連の通信手順を実行することができる。
【０２１４】
これに対し、ＦＡＰ区間では、ビーコン送信局は、他の周辺局と同様にＬＩＦＳ＋ランダム・バックオフだけ待機してから送信開始する。言い換えれば、すべての通信局にランダムなバックオフにより送信権が均等に与えられることになる。図示の例では、他局のビーコンが送信された後、まずＬＩＦＳだけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、ＲＴＳパケットを送信する。なお、ＲＴＳ信号に起因して送信されるＣＴＳ、データ、ＡＣＫなどの一連のパケットはＳＩＦＳのフレーム間スペースで送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連の通信手順を実行することができる。
【０２１５】
上述した信号の往来管理方法によれば、優先度の高い通信局がより短いフレーム間スペースを設定することで優先的に送信権を獲得することができる。但し、上述した実施形態では、優先送信期間ＴＰＰは、最小ビーコン間隔以下の一定期間に固定され、その後はＦＡＰというすべての通信局が共通のＩＦＳとランダム・バックオフで均等な条件で通信権を得る期間へと移行する。
【０２１６】
図１８には、通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図を示している。
【０２１７】
通信局は、通常動作モード下では、長いフレーム間隔ＬＩＦＳと、さらにランダム・バックオフだけ待機してから送信開始する。
【０２１８】
ここで、自局のビーコン送信タイミングＴＢＴＴが到来し、ビーコンを送信した後、優先送信モードに遷移し、優先送信期間ＴＰＰを獲得し、優先送信モードへ遷移する。
【０２１９】
優先送信モード下では、ＬＩＦＳよりも短いフレーム間隔ＳＩＦＳの待機時間だけで送信することにより、近隣局に邪魔されず、送信権を獲得することができる。
【０２２０】
通信局は、上位レイヤから要求される帯域量に相当する長さの優先送信期間ＴＰＰだけ優先送信モードを継続する。
【０２２１】
そして、ＴＰＰが終了し、ＦＡＰへ移行したとき、あるいは他局のビーコンを受信したときには、優先送信モードから通常動作モードへ復帰する。
【０２２２】
また、図１９には、通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図についての他の例を示している。図示の例では、自局が優先送信権を獲得しているＴＰＰ期間に相当する優先送信モードと、すべての通信局が優先送信権を得ていないＦＡＰ期間に相当する通常送信モードと、他局の優先送信期間ＴＰＰに相当する非優先送信モードという３つの状態が定義されている。
【０２２３】
通信局は、通常動作モード下では、通常のフレーム間隔ＭＩＦＳにランダム・バックオフを加えた期間だけ待機してから送信開始する。ＦＡＰの期間中はシステム内のすべての通信局は、ＭＩＦＳ＋バックオフにて送信する
【０２２４】
ここで、自局のビーコン送信タイミングＴＢＴＴが到来し、ビーコンを送信した後、優先送信モードに遷移し、優先送信期間ＴＰＰを獲得する。
【０２２５】
優先送信モード下では、ＭＩＦＳよりも短いフレーム間隔ＳＩＦＳの待機時間だけで送信することにより、近隣局に邪魔されず、送信権を獲得することができる。通信局は、上位レイヤから要求される帯域量に相当する長さの優先送信期間ＴＰＰだけ優先送信モードを継続する。そして、ＴＰＰが終了し、ＦＡＰへ移行したときには、通常送信モードへ復帰する。
【０２２６】
また、他局からのビーコンを受信し、当該他局の優先送信期間に突入したときには、非優先送信モードに遷移する。非優先送信モード下では、通常送信モード時のフレーム間隔ＭＩＦＳよりもさらに長いフレーム間隔ＬＩＦＳにランダム・バックオフを加えた期間だけ待機してから送信開始する。
【０２２７】
そして、他局のＴＰＰが終了し、ＦＡＰへ移行したときには、通常送信モードへ復帰する。
【０２２８】
各通信局は、基本的にはスーパーフレーム毎に１回のビーコンを送信するが、場合に応じて、複数個のビーコンあるいはビーコンに類する信号を送信することが許容され、ビーコンを送信する度にＴＰＰを獲得することができる。言い換えれば、通信局は、スーパーフレーム毎に送信するビーコンの個数に応じて優先的な送信用のリソースを確保できることになる。ここで、通信局がスーパーフレームの先頭で必ず送信するビーコンのことを「正規ビーコン」、それ以外のタイミングでＴＰＰ獲得又はその他の目的で送信する２番目以降のビーコンのことを「補助ビーコン」と呼ぶ。
【０２２９】
通信局において、例えば通信プロトコルの上位レイヤからの要求により、スーパーフレーム毎に１回のビーコン送信で得られる優先送信期間ＴＰＰを超えた通信帯域が必要となった場合には、例えば正規ビーコン以外に補助ビーコンを送信して、さらにＴＰＰの獲得を行なう。
【０２３０】
図２０には、通信局が補助ビーコンという仮想的なビーコンを複数送信して、この優先期間を増やす様子を示している。図示の例では、通信局＃１は、上位レイヤから要求された通信帯域を確保するために、スーパーフレーム内で空いているビーコン・スロットを発見し、自局の補助ビーコンを配置することにより、１スーパーフレームで複数のＴＰＰを得ている。
【０２３１】
Ｅ−３．ビーコンのフレーム・フォーマット
図２１には、本実施形態に係る自律分散型の無線通信システムにおいて送信されるビーコン・フレームのフォーマット一例を示している。
【０２３２】
図示の例では、ビーコンには、受信対象局を一意に示すアドレスであるＲＡ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールドと送信元局を一意に示すアドレスであるＴＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールドと、当該ビーコンの種類を示すＴｙｐｅフィールドと、周辺局から受信可能なビーコンの受信時刻情報であるＮＢＯＩ／ＮＢＡＩ（Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ／Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ  Ｂｅａｃｏｎ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）フィールドと、当該ビーコンを送信したスーパーフレームにおけるＴＢＴＴオフセット値（前述）を示す情報であるＴＯＩＳ（ＴＢＴＴ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）フィールドと、ＴＢＴＴの変更やその他各種の伝達すべき情報を格納するＡＬＥＲＴフィールドと、当該通信局が優先的にリソースを確保している量を示すＴｘＮｕｍフィールドと、当該スーパーフレーム内で複数のビーコンを送信する場合に当該ビーコンに割り振られた排他的な一意のシリアル番号を示すＳｅｒｉａｌフィールドと、当該通信局の信号検出能力レベルを示すＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌフィールドと、当該通信局が属する論理ネットワークを示すＮｅｔＩＤフィールドと、当該通信局がアクセス制御とは無関係に内包している時刻情報を通達するＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）フィールドなどが含まれている。
【０２３３】
また、ビーコン中にはその他の情報を通達するフィールドも存在するが、本発明の要旨には直接関連しないため、これらをまとめてＥＴＣフィールドと記載しておく。ＥＴＣフィールドには、当該ビーコンの送信直後にデータを送信する予定のある特定局に向けたページング情報などの情報が含まれることもある。
【０２３４】
ＲＡ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールドには、通常、ビーコンは報知情報であるため、ブロードキャスト・アドレスが格納される。但し、帯域確保の目的で補助ビーコンとして送信される場合には受信先局を一意に示す場合もある。また、ＴＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールドには、自局を一意に示すアドレスが格納される。
【０２３５】
Ｔｙｐｅフィールドには、当該ビーコンの種類が８ビット長のビットマップ形式で記述される。本実施形態では、ビーコンが、各通信局が１スーパーフレーム毎のその先頭で１回だけ送信する「正規ビーコン」、あるいは優先的送信権を得るために送信されている「補助ビーコン」のいずれであるかを識別するための情報として、プライオリティを示す０から２５５までの値を用いて示される。具体的には、１スーパーフレーム毎に１回送信することが必須である正規ビーコンの場合は最大のプライオリティを示す２５５が割り当てられ、補助ビーコンに対してはトラフィックのプライオリティに相当する０から２５４までのいずれかの値が割り当てられる。
【０２３６】
ＮＢＯＩフィールドは、スーパーフレーム内において自局が受信可能な隣接局のビーコンの位置（受信時刻）を記述した情報である。本実施形態では、図１４に示したように１スーパーフレーム内で最大１６個のビーコンを配置なスロットが用意されていることから、受信できたビーコン・スロットの配置に関する情報を１６ビット長のビットマップ形式で記述する。すなわち、自局の正規ビーコンの送信時刻ＴＢＴＴをＮＢＯＩフィールドの先頭ビット（ＭＳＢ）にマッピングするとともに、その他の各スロットを自局のＴＢＴＴを基準とした相対位置（オフセット）に対応するビット位置にそれぞれマッピングする。そして、自局の送信ビーコン並びに受信可能なビーコンの各スロットに割り当てられたビット位置に１を書き込み、それ以外のビット位置は０のままとする。
【０２３７】
図２２にはＮＢＯＩの記述例を示している。同図に示す例では、通信局０が「１１００，００００，０１００，００００」のようなＮＢＯＩフィールドを作っている。これは、図１４に示したように最大１６局を収容可能な各スロットに通信局０〜ＦがそれぞれＴＢＴＴを設定しているような通信環境下で、通信局０が、「通信局１並び通信局９からのビーコンが受信可能である」旨を伝えることになる。つまり、受信ビーコンの相対位置に対応するＮＢＯＩの各ビットに関し、ビーコンが受信可能である場合にはマーク、受信されてない場合にはスペースを割り当てる。また、ＭＳＢが１になっているのは自局がビーコンを送信しているためで、自局がビーコンを送信している時刻に相当する場所もマークする。
【０２３８】
各通信局は、あるチャネル上でお互いのビーコン信号を受信すると、その中に含まれるＮＢＯＩの記述に基づいて、チャネル上でビーコンの衝突を回避しながら自己のビーコン送信タイミングを配置したり周辺局からのビーコン受信タイミングを検出したりすることができる。
【０２３９】
また、ＮＢＡＩフィールドは、ＮＢＯＩフィールドと同様のフォーマットで、自局が実際に受信処理を行なっているビーコンを特定する情報が記載される。
【０２４０】
ＴＯＩＳフィールドでは、上述のＴＢＴＴオフセットを決定する擬似ランダム系列が格納されており、当該ビーコンがどれだけのＴＢＴＴオフセットを以って送信されているかを示す。ＴＢＴＴオフセットを設けることにより、２台の通信局がスーパーフレーム上では同じスロットにビーコン送信タイミングを配置している場合であっても、実際のビーコン送信時刻がずらすことができ、あるスーパーフレームにはビーコンが衝突しても、別のスーパーフレームでは各通信局は互いのビーコンを聞き合う（あるいは、近隣の通信局は双方のビーコンを聞く）ことができる。
【０２４１】
図２３には、ＴＢＴＴと実際のビーコン送信時刻を示している。図示のように、ＴＢＴＴ、ＴＢＴＴ＋２０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋４０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋６０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋８０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋１００マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋１２０マイクロ秒のいずれかの時刻となるようＴＢＴＴオフセットを定義している。通信局は、スーパーフレーム毎に、どのＴＢＴＴオフセットで送信するかを決定し、ＴＯＩＳを更新する。また、送信局が意図した時刻に送信できない場合には、ＴＯＩＳにオールゼロなどを格納し、ビーコンを受信可能な周辺局に対し、今回のビーコン送信タイミングは意図した時刻に行なえなかった旨を伝達する。
【０２４２】
ＡＬＥＲＴフィールドには、異常状態において、周辺局に対して伝達すべき情報を格納する。例えば、ビーコンの衝突回避などのため自局の正規ビーコンのＴＢＴＴを変更する予定がある場合や、また周辺局に対し補助ビーコンの送信の停止を要求する場合には、その旨をＡＬＥＲＴフィールドに記載する。
【０２４３】
ＴｘＮｕｍフィールドは、当該局がスーパーフレーム内で送信している補助ビーコンの個数が記載される。通信局はビーコン送信に続いてＴＰＰすなわち優先送信権が与えられることから、スーパーフレーム内での補助ビーコン数は優先的にリソースを確保して送信を行なっている時間率に相当する。
【０２４４】
Ｓｅｒｉａｌフィールドには、当該スーパーフレーム内で複数のビーコンを送信する場合に当該ビーコンに割り振られた排他的な一意のシリアル番号が書き込まれる。当該ビーコンのシリアル番号として、スーパーフレーム内に送信する各々のビーコンに排他的な一意の番号が記載される。本実施形態では、自局の正規ビーコンを基準に、何番目のＴＢＴＴで送信している補助ビーコンであるかの情報が記載される。
【０２４５】
Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌフィールドには、当該ビーコン送信局がどのレベル（受信ＳＩＮＲ）までの受信信号を受信信号として検出しているかの情報を格納する。通信局は、通信可能なエリアを制御する目的で受信機におけるプリアンブル検出精度を下げ、低いＳＩＮＲで受信された信号を故意に受信信号として検出しない場合がある。当該フィールドは、当該ビーコン送信局におけるこの制御状況を通達するものである。ビーコンを受信した通信局側では、このフィールドを参照することにより、当該ビーコン送信元局宛てのデータ・レートを調整したり、自己のプリアンブル検出精度を同調させたりすることがある。
【０２４６】
ＮｅｔＩＤ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）フィールドは、当該ビーコン送信局のオーナーなどを示す識別子である。ビーコンを受信した通信局側では、当該フィールドを参照することにより、自局と当該ビーコン送信局が論理的に同一のネットワークに属しているか否かを認識することができる。
【０２４７】
ＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）フィールドは、当該ビーコン送信局が内包している時刻情報を通達するフィールドである。この時刻はメディア・アクセスの用途とは別の用途で、主にアプリケーションの同期の目的で用いられる。ビーコンの送信時刻の変更やＴＤＭＡ構造保持のためのクロック補正や、ＴＢＴＴオフセットなどといったアクセス制御とは無関係に、送信局の備えるクロックに忠実にフリーランではじき出される当該信号の送信時刻を掲載する。ビーコンを受信した通信局側では、この値を受信時刻とともに上位レイヤに提供し、当該ビーコン送信局から送信される情報の基準時刻情報として保持することがある。
【０２４８】
Ｅ−４．ビーコンのＴＢＴＴ設定
通信局は電源投入後、まずスキャン動作すなわちスーパーフレーム長以上にわたり連続して信号受信を試み、周辺局の送信するビーコンの存在確認を行なう。この過程で、周辺局からビーコンが受信されなかった場合には、通信局は適当なタイミングをＴＢＴＴとして設定する。
【０２４９】
一方、周辺局から送信されるビーコンを受信した場合には、周辺局から受信した各ビーコンのＮＢＯＩフィールドを当該ビーコンの受信時刻に応じてシフトしながら論理和（ＯＲ）をとって参照することにより、最終的にマークされていないビット位置に相当するタイミングの中からビーコン送信タイミングを抽出する。周辺通信局から受信した各ビーコンのＮＢＯＩフィールドを当該ビーコンの受信時刻に応じてシフトしながらＯＲで参照することにより得られた０／１の系列を受信ＮＢＯＩテーブル（Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅ）と呼ぶ。
【０２５０】
基本的には、通信局はビーコン送信の直後に優先利用領域（ＴＰＰ）を獲得することから、各通信局のビーコン送信タイミングはスーパーフレーム内で均等に分散している方が伝送効率上より好ましい。したがって、周辺局から受信したビーコンから得たＮＢＯＩのＯＲをとった結果、スペースのランレングスが最長となる区間の中心をビーコン送信タイミングとして定める。但し、ランレングスが最長となるＴＢＴＴ間隔が最小のＴＢＴＴ間隔よりも小さい場合（すなわちＢmin以下の場合）には、新規通信局はこの系に参入することができない。
【０２５１】
図２４には、新規に参入した通信局が周辺局から受信したビーコンから得た各ビーコンのＮＢＯＩに基づいて自局のＴＢＴＴを設定する様子を示している。
【０２５２】
通信局は電源投入後、まずスキャン動作すなわちスーパーフレーム長以上にわたり連続して信号受信を試み、周辺局の送信するビーコンの存在確認を行なう。この過程で、周辺局からビーコンが受信されなかった場合には、通信局は適当なタイミングをＴＢＴＴとして設定する。一方、周辺局から送信されるビーコンを受信した場合には、周辺局から受信した各ビーコンのＮＢＯＩフィールドを当該ビーコンの受信時刻に応じてシフトしながら論理和（ＯＲ）をとって参照することにより、最終的にマークされていないビット位置に相当するタイミングの中からビーコン送信タイミングを抽出する。
【０２５３】
図２４に示す例では、新規に登場した通信局Ａに着目し、通信局Ａの周辺には通信局０、通信局１、通信局２が存在しているという通信環境を想定している。そして、通信局Ａは、スキャン動作によりスーパーフレーム内にこの３つの局０〜２からのビーコンが受信できたとする。
【０２５４】
ＮＢＯＩフィールドは、周辺局のビーコン受信時刻を自局の正規ビーコンに対する相対位置に対応するビット位置にマッピングしたビットマップ形式で記述している（前述）。そこで、通信局Ａでは、周辺局から受信できた３つのビーコンのＮＢＯＩフィールドを各ビーコンの受信時刻に応じてシフトして時間軸上でビットの対応位置を揃えた上で、各タイミングのＮＢＯＩビットのＯＲをとって参照する。
【０２５５】
周辺局のＮＢＯＩフィールドを統合して参照した結果、得られている系列が図２２中“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”で示されている「１１０１，０００１，０１００，１０００」であり、１はスーパーフレーム内で既にＴＢＴＴが設定されているタイミングの相対位置を、０はＴＢＴＴが設定されていないタイミングの相対位置を示している。この系列において、スペース（ゼロ）の最長ランレングスは３であり、候補が２箇所存在していることになる。図２４に示す例では通信局Ａは、このうち１５ビット目を自局の正規ビーコンのＴＢＴＴに定めている。
【０２５６】
通信局Ａは、１５ビット目の時刻を自局の正規ビーコンのＴＢＴＴ（すなわち自局のスーパーフレームの先頭）として設定し、ビーコンの送信を開始する。このとき、通信局Ａが送信するＮＢＯＩフィールドは、ビーコン受信可能な通信局０〜２のビーコンの各受信時刻を、自局の正規ビーコンの送信時刻からの相対位置に相当するビット位置をマークしたビットマップ形式で記載したものである、図２４中の“ＮＢＯＩ ｆｏｒ ＴＸ（１ＢｅａｃｏｎＴＸ）”で示す通りとなる。
【０２５７】
なお、通信局Ａが優先送信権利を得るなどの目的で補助ビーコンを送信する際には、さらにこの後、周辺局のＮＢＯＩフィールドを統合した“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”で示されている系列のスペース（ゼロ）の最長ランレングスを探し、探し当てたスペースの箇所に補助ビーコンの送信時刻を設定する。図２４に示す例では、２つの補助ビーコンを送信する場合を想定しており，“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”の６ビット目と１１ビット目のスペースの時刻に補助ビーコンの送信タイミングを設定している。この場合、通信局Ａが送信するＮＢＯＩフィールドは、自局の正規ビーコンと周辺局の受信ビーコンの相対位置に加え、さらに自局が補助ビーコンの送信を行なっている箇所（正規ビーコンに対する相対位置）にもマークされ、“ＮＢＯＩ ｆｏｒ ＴＸ （３ Ｂｅａｃｏｎ ＴＸ）”で示されている通りとなる。
【０２５８】
各通信局が上述したような処理手順で自局のビーコン送信タイミングＴＢＴＴを設定してビーコンの送信を行なう場合、各通信局が静止して電波の到来範囲が変動しないという条件下では、ビーコンの衝突を回避することができる。また、送信データの優先度に応じて、補助ビーコン（又は複数のビーコンに類する信号）をスーパーフレーム内で送信することにより、優先的にリソースを割り当て、ＱｏＳ通信を提供することが可能である。また、周辺から受信したビーコン数（ＮＢＯＩフィールド）を参照することにより、各通信局がシステムの飽和度を自律的に把握することができるので、分散制御システムでありながら、通信局毎に系の飽和度を加味しつつ優先トラヒックの収容を行なうことが可能となる。さらに、各通信局が受信ビーコンのＮＢＯＩフィールドを参照することで、ビーコン送信時刻は衝突しないように配置されるので、複数の通信局が優先トラヒックを収容した場合であっても、衝突が多発するといった事態を避けることができる。
【０２５９】
Ｅ−５．受信信号のＳＩＮＲ並びに信号検出能力閾値の測定
本発明では、信号を受信すると、当該信号の受信ＳＩＮＲ値を測定、あるいは信号検出時に得られた相関の絶対値の最大値を保持し、受信信号への付加情報としてメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤに通達する。メディア・アクセス制御レイヤでは、この付加情報を基に、当該信号がどの信号検出能力レベルであれば受信可能であるかを得ることができる。
【０２６０】
通信局が受信した信号を受信可能な信号検出能力レベルのことをＲｘ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌと呼ぶ。特に、ビーコンを受信した際には、Ｒｘ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌは、ビーコンで伝送されてきた情報とともに各種用途で用いられるが、詳細については後述する。また、信号検出能力閾値をＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌと呼ぶ。「Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを上げる」とは「信号検出能力を落とす」という意味で定義している。
【０２６１】
Ｅ−６．所望の空きＴＢＴＴが見つからない場合の処理
本実施形態に係る自律分散型のネットワーク・システムでは、既に述べたように、図２４に示したように周辺局から受信したビーコンのＯＲを取っていく手順により、自局が使用可能なビーコン送信時刻を抽出することができる。
【０２６２】
ところが、周辺に過密に通信局が存在する場合には、自局がビーコンを送信するための空きの時間帯がもはや存在しないことも想定される。以下では、このように所望の空きＴＢＴＴが見つからない場合の処理について説明する。
【０２６３】
図２５には、通信局が自局のビーコン送信時刻を設定するための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理動作は、例えば通信局がスキャン処理を行ない最新のＮＢＯＩ情報を取得した後に行なわれる。
【０２６４】
まず、自局のＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌをデフォルトの値に設定する（ステップＳ２１）。デフォルト値は、現在の当該通信局のＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌ、あるいは初期状態の場合は、最大能力の値である。
【０２６５】
次いで、受信した各ビーコンのＮＢＯＩビットのＯＲをとり、Ｒｘ  ＮＢＯＩ  Ｔａｂｌｅを作成する。ＮＢＯＩのＯＲをとる処理は、図２４で示した手順に従って行なわれる。このとき、自局のＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを下回るＲｘ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌが付加情報として与えられているビーコン（すなわち、自局よりも信号検出能力が高くより広い受信可能範囲を設定している通信局からの受信ビーコン）は、集計から外した上で、Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅを作成する（ステップＳ２２）。
【０２６６】
次いで、得られたＲｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅから、自局の新規ビーコンを送信するための時刻の抽出を試みる（ステップＳ２３）。ここで、自局の新規ビーコン送信用の時刻が抽出された場合には、当該時刻を送信ビーコン時刻として設定し、本処理ルーチン全体を終了する。
【０２６７】
一方、自局の新規ビーコン送信用の時刻が抽出されなかった場合には（ステップＳ２３）、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを上げ（すなわち、信号検出能力を低下し）、自局の受信可能範囲を縮小するための処理に移行する。その前に、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを上げることによって、当該通信局が現在通信しているコネクションが断絶されることがないか、所望のデータ量の転送が不可能になることはないかなどの判断が必要に応じて行なわれる（ステップＳ２４）。
【０２６８】
そして、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを上げても構わないと判断された場合には、自局のＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを１段階上げた上で（ステップＳ２５）、ステップＳ２２に戻り、上述した処理を繰り返し実行する。
【０２６９】
また、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを上げることにより現在通信しているコネクションに影響があるので新規送信ビーコン時刻の抽出を諦めると判断した場合には（ステップＳ２４）、相応の処理を行なった後（ステップＳ２６）、本処理ルーチン全体を終了する。
【０２７０】
図２６には、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを上げて受信可能範囲を縮小しながら、Ｒｘ  ＮＢＯＩ  Ｔａｂｌｅを作成して空きスロットを探索するための処理動作を具体的に示している。
【０２７１】
同図に示す例では、図２４の場合と同様に、新規に登場した通信局Ａに着目している。通信局Ａの周辺には通信局０、通信局１、並びに通信局２が存在しており、通信局Ａはスキャン動作によりスーパーフレーム内にこれら３つの通信局からのビーコンを受信することができる。このうち、通信局０、通信局１からの各受信ビーコンに付加されているＲｘ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌはそれぞれ１、２であり、通信局２からの受信ビーコンのＲｘ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌは２以上であるとする。
【０２７２】
まず、通信局Ａは、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌをデフォルト値である０に設定し、この３つの通信局０〜２からの受信ビーコンのＮＢＯＩフィールドを、各ビーコンの受信時刻に応じてシフトした上で、ＯＲで参照することにより、Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅを抽出する。
【０２７３】
Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌを０に設定して得られたＲｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅは図中の（Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅ ＠ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌ＝０）で示されている通り、空きスロットは存在しない。
【０２７４】
そこで、通信局Ａは、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを１だけインクリメントし、信号検出能力を１ステップだけ落とした（自局の受信可能範囲を１ステップだけ小さくした）上で、ＯＲで参照することにより、同様にＲｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅを抽出する。この場合、通信局０からの受信ビーコンにはＲｘ  Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌとして１が付加されていることから、集計対象から外される。したがって、同図中の（ＲＸ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅ ＠ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌ＝１）で示されている通り、空きスロットが現れる。この段階で獲得できる空きスロットで十分であれば、通信局Ａは、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを１として決定する。
【０２７５】
他方、ここで現れている空きスロット数ではまだ帯域確保に不十分である場合には、通信局Ａは、さらにＳｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌを１だけインクリメントして２とし、信号検出能力をさらに１ステップだけ落とした（自局の受信可能範囲をさらに１ステップだけ小さくした）上で、ＯＲで参照することにより、同様にＲｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅを抽出する。この場合、通信局１からの受信ビーコンにはＲｘ  Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌとして２が付加されていることから、集計対象から外される。したがって、同図中の（ＲＸ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅ ＠ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌ＝２）で示されている通り、さらに多数の空きスロットが現れる。この段階で獲得できる空きスロットで十分であれば、通信局Ａは、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを２として決定する。
【０２７６】
このようなアルゴリズムなどで空き時刻となるタイミングから自局のビーコン送信時刻と設定し、無線通信システムは定常状態に移っていく。
【０２７７】
さらに、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを変更することにより受信レンジを調整したことに応じて、送信レンジを調整するため、上述したように例えば表２〜表４などに示された形式に従って送信電力も併せて調整し、アクセス制御の均一性を保つようにする。
【０２７８】
なお、通常のビーコン送信時刻を設定する際の処理も、補助ビーコンを送信する場合も、同様の空きスロット探索アルゴリズムが適用可能となる。
【０２７９】
なお、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌは必ずしもスーパーフレームにわたり同じ値が設定されるとも限らない。例えば、通信局の存在自体は広くアナウンスしたいが、特定局に宛てた通信は狭いレンジで構わないような場合には、正規のビーコンの送信時間帯近辺は送受信可能範囲とも大きくとるための値を設定し、上記特定局宛ての通信用途で送信される補助ビーコンと優先送信区間ＴＰＰの時間帯近辺は送受信可能範囲とも狭めるための値を設定するなどということも可能である。
【０２８０】
これにより、近隣に位置する特定局宛てに帯域を確保したいが、そのための補助ビーコンの送信時間帯が見つからない場合には、補助ビーコン送信のためにＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを上げた状態で空きＴＢＴＴを抽出し、当該補助ビーコンに関わる時間帯に限りＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを上げ、さらに送信電力を下げて送信する。この場合の制御方法について以下に詳解する。
【０２８１】
通信局は、通信プロトコルの上位レイヤより特定の通信相手に向けた帯域の確保を指示されたが、スーパーフレーム内の多くのスロットが周辺局により既に使用されており、指示された帯域を確保することができないという場面を想定する。このような場合、通信局は、図２５に示した処理手順に従い、Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌを上げながら（すなわち受信可能範囲を狭くしながら）空きスロットを検出する処理を開始する。このとき、Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌを上げることに伴い送信電力を下げるため、相手局における受信ＳＩＮＲが減少する現象も加味して補正をかけながら必要スロット数を調整する。なお、相手局における受信ＳＩＮＲが減少する現象の補正方法については後述する。
【０２８２】
この処理の結果、Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌを２と設定した場合に必要な帯域が確保できると判断された場合、当該相手局宛ての送信のために確保する優先送信区間の時間帯近辺のみにおいてＳｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌ並びに送信電力レベルを２に設定し、当該時間帯近辺のみ送信可能範囲及び受信可能範囲を狭める。
【０２８３】
図４１には、通信局が時間帯に応じて送信電力並びに信号検出電力を変動させる様子を示している。図示の例では、時刻Ｔ０からスーパーフレームが開始しているが、このスーパーフレーム内で、通信局は、時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から始まる各時間帯が特定局に向けた帯域確保のために必要なスロットである。通信局は、通常は送信電力及び信号検出電力のレベルを０としているが、時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から始まる各時間帯の近辺においては送信電力及び信号検出電力のレベルを２に設定し、送信可能範囲及び受信可能範囲を狭めている。これによって、他の周辺局に迷惑をかけることなく、特定局へ向けたスロットの確保が可能となる。なお、不要な干渉信号の検出などを避ける目的から、受信可能範囲の変更は、それぞれの時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３よりも少し前から実行することが好ましい。
【０２８４】
特定の通信局への送信時間帯だけ送受信可能範囲を変更する場合には、送信局における送受信可能範囲の設定に伴い、受信局側でも送受信可能範囲を変更することもある。この場合、受信局においても、図４１に示したと同様に、時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から始まる時間帯は、特低局からの受信信号確保のために、この時間帯近辺のみ信号検出電力のレベル並びに送信電力のレベルをより低い２に設定する。受信局は、受信可能範囲を変更することにより、不要な干渉信号の検出などによる受信信号の取りこぼしを抑えることができる。また、受信局は、データを受信するとＡＣＫの返送などを行なうが、送信可能範囲を変更することにより、ＡＣＫの送信による受信局の周辺局に対する与干渉の削減が可能となる。これらの結果として、周波数の一層の有効利用を図ることができる。
【０２８５】
アドホック通信環境では、通信局が各所で散乱していることから、周辺メディア占有の状態が送信局と受信局とで異なる場合がある。図４２には、送信局ＳＴＡ１と受信局ＳＴＡ０とで周辺局トラヒックが相違する様子を図解している。同図に示す例では、ＳＴＡ１の周辺局はＳＴＡ４とＳＴＡ５であるが、ＳＴＡ０の周辺局はＳＴＡ２とＳＴＡ３であり、ＳＴＡ０における周辺局トラフィックとＳＴＡ１における周辺局トラフィックには大きな違いが生じていることになる。
【０２８６】
このような場合には、通信局ＳＴＡ１は、通信局ＳＴＡ０に対して情報の送信を開始する前に、周辺局の優先送信区間の利用状況を幾つかのＳｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌと組にして報告させてから、優先送信区間と送受信可能範囲を決定するようにする。
【０２８７】
図４３には、通信局が周辺局の優先送信区間の利用状況とＳｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌに基づいて自局の優先送信区間と送受信可能範囲を決定するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０２８８】
情報の送信元であるＳＴＡ１は、通信プロトコルの上位レイヤより通信局ＳＴＡ０に向けた帯域確保を指示されたとする。ここで、スーパーフレーム内の多くのスロットが周辺局により既に使用されており、指示された帯域を確保することができない場合を想定する。
【０２８９】
すると、通信局ＳＴＡ１は、通信局ＳＴＡ０に宛てて、「スキャン結果に基づき、Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌを上げながら空きスロットの検出を試みる処理を行ない、結果を報告してほしい」旨のリクエストを送信する（ステップＳ５１）。
【０２９０】
さらに、通信局ＳＴＡ１は、スキャン処理を起動し、周辺局のメディア占有状態を確認する（ステップＳ５２）。
【０２９１】
一方、通信局ＳＴＡ０は、通信局ＳＴＡ１からのリクエストを受信すると、同様にスキャン処理を起動する。そして、スキャン結果に基づいて、図２５に示した処理手順に従って、Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌを上げながら空きスロットの検出を試みる処理を行ない、各Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌにおいて検出された空きスロット数を抽出しておく（ステップＳ５３）。さらに、通信局ＳＴＡ０は、この情報群を通信局ＳＴＡ１に返送する（ステップＳ５４）。
【０２９２】
通信局ＳＴＡ１は、通信局ＳＴＡ０から情報群を受信すると、ＳＴＡ１のビーコンから得られているＮＢＯＩ情報をこの情報群へと差し替えた上で、図２５に示した処理手順に従って、Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌを上げながら空きスロットの検出を試みる処理を行ない、当該トラフィック収容のための優先送信区間における送信可能範囲及び受信可能範囲の抽出を行なう（ステップＳ５５）。
【０２９３】
通信局ＳＴＡ１は、空きスロットの検出を試みる処理において、通信局ＳＴＡ０から受信した、Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌ毎の空きスロット情報を利用することにより、受信局となるＳＴＡ０のＳｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌが変更された状態でのＳＴＡ０周辺局のトラフィックを加味して空きスロットの検出を行なうことが可能となる。このとき、Ｓｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌを上げることに伴い送信電力を下げるため、相手局における受信ＳＩＮＲが減少する現象も加味して補正をかけながら、必要スロット数を調整することも肝要である。
【０２９４】
このような手順を踏むことで、特定通信局間で送受信を行なう時間帯においては、送信局及び受信局の双方の周辺局の占有状態を加味して、事前に送受信可能範囲を変更して送受信する時間帯を決定することが可能となる。
【０２９５】
Ｅ−７．スキャン時の動作
通信局は、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを変更することにより、受信可能範囲（と送信可能範囲）を制限することになった場合、定常状態においては、設定されたＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌに応じて受信信号の有無を確認するため、受信可能範囲外の様子をうかがい知ることができなくなる。
【０２９６】
ところが、自律分散型のネットワーク・システムにおいては、上述の通り一定期間毎にスキャン処理を行なうが、この際には、制限された通信可能範囲外の周辺局の情報をも抽出する必要がある。この目的から、通信局は、スキャン動作時には一時的にＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを最小に設定し（すなわち信号検出能力を最大にし）、信号の受信を行なう。
【０２９７】
このスキャン処理の最中には、定常状態では存在しなかった通信局のビーコンが受信されることになるが、そのようなビーコンに付加されているＲｘ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌは設定されたＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを下回っている筈である。したがって、新規の通信局からのビーコンが受信された場合であっても、当該ビーコンのＲｘ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌが設定されているＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを下回っている場合には、当該通信局並びにビーコンは存在しないものとして基本的な処理を施す。
【０２９８】
また、通信局は、スキャン処理を行なった結果、設定されているＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを下回るＲｘ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌが付加されているビーコンを集計対象としてＲｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅを作成する。ここで、Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅに空きが発生していることが判った場合には、送受信可能範囲を拡張するために、当該空き時刻に自局のＴＢＴＴを変更する処理を起動するようにしてもよい。Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅに空きが発生している場合とは、要するにＳｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌを下げて通信可能範囲を拡大しても、通信局が十分な帯域を確保できることを意味する。
【０２９９】
この場合、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌをデクリメントするなり、Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅに空きが発生する最小値まで戻すなりの、受信可能範囲を拡張する処理が行なわれる。また、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌの変更に起因して、送信電力の変更も併せて行ない、送信レンジを拡張する。
【０３００】
Ｅ−８．送受信可能範囲の拡大処理
例えば、図２６に示したような状況でＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを最大レンジに設定できずに定常状態に入った後に。通信局１が消失した場合には、通信局ＡはＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを下げる（すなわち、信号検出能力を上げて受信可能範囲を拡大する）ことが可能となる。以下では、一旦上げたＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを下げる（すなわち通信可能範囲を拡大する）場合の処理について説明する。
【０３０１】
図２７には、ＳＴＡ０が何らかの都合により自局のＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌとして２を設定しているものの、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌ ０まで変更し、受信可能範囲を最大レンジまで延ばしても、干渉する通信局が存在していない状態を示している。このような場合には、ＳＴＡ０のＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを０にし、最大限の通信可能範囲で通信動作を行なうべきである。
【０３０２】
図２８には、通信局が自局の通信可能範囲を拡大するための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理動作は、例えば上述したスキャン処理を行ない、周囲に関する最新の通信状況を把握した後に実行される。（送）受信可能範囲を限定しており、且つ（送）受信可能範囲を拡張したい通信局は、下記の処理を行なう。
【０３０３】
まず、通信局は、現行のＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを下回るＲｘ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌのビーコンのみを抽出する（ステップＳ３１）。
【０３０４】
次いで、通信局は、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌをデクリメントする（ステップＳ３２）。そして、先行ステップＳ３２で更新されたＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌ以上のＲｘ Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを伴うビーコンを集計対象として、Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅを作成する（ステップＳ３３）。
【０３０５】
ここで得られたＲｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅにおいて、自局が設定しているビーコン送信タイミングＴＢＴＴに相当するビット位置がマークされているかどうかを判別する（ステップＳ３４）。
【０３０６】
Ｒｘ  ＮＢＯＩ  Ｔａｂｌｅにおいて自局のＴＢＴＴに相当するビット位置がマークされていなければ、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを現状まで更新しても、帯域が確保され、問題ない筈であり、今後のＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌをこのレベルまで下げることができることが認識される（ステップＳ３５）。但し、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌがまだ０よりも大きい場合には（ステップＳ３４）、さらに受信可能範囲を拡張するため、ステップＳ３２に戻り、上述と同様の処理を繰り返すこともある。
【０３０７】
このようにして、Ｓｅｎｓｅ ＬｅｖｅｌをデクリメントしながらＲｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅを作成し、自局のビーコン送信タイミングＴＢＴＴのビット位置がマークされていない場合にはそのＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌに変更する処理が行なわれる。
【０３０８】
このような通信可能範囲の拡大処理は、通信局がハンドルしているアプリケーションの要求と見合う場合に行なわれる処理であり、スキャン処理を行なう度に必ず起動しなければならないというものではない。
【０３０９】
Ｆ．マスタ／スレーブ関係のある通信局の収容
上述したような自律分散型の無線通信システムでは、すべての通信局がビーコンを送信することを想定している。しかしながら、要求トラヒック量などはそれほど多くないものの、低処理しか行なわない通信局をも同時に収容する場合もある。
【０３１０】
図２９には、低処理通信局が存在するシステムのネットワーク・トポロジを示している。同図において、ＳＴＡ０からＳＴＡ７までは通常の通信局であり、それぞれ１スーパーフレーム毎に１回以上のビーコンを送信しており、互いに送受信できる通信可能範囲に存在していれば、ダイレクトに通信を行なうことができる立場にある。
【０３１１】
ここで、ＳＴＡ１にしか接続を要求しない低処理通信局ＳＴＡ−Ｘの存在を考えてみる。この通信局ＳＴＡ−Ｘは、例えばＳＴＡ１からストリーム配信されるコンテンツの受信処理しか行なわないといったように、アプリケーション的にＳＴＡ１の極めて近隣でしか動作しないことが明らかな通信局である。
【０３１２】
このような場合、ＳＴＡ−Ｘは、敢えてビーコンを送信することなく、ＳＴＡ１にアソシエーションを要求するメッセージを送信することで自局の存在を示し、ＳＴＡ１にリソースを分けてもらう処理が施される。
【０３１３】
このような低処理通信局ＳＴＡ−Ｘの通信手順について、さらに詳解する。
【０３１４】
ＳＴＡ−Ｘは、基本的には、自律的に送信アクションを起こすことはない。すなわち、ＳＴＡ−Ｘに送信データが存在した場合であっても、ＳＴＡ１からＳＴＡ−Ｘ宛てに送信されるポーリング・パケットに応答するという形式により、ＳＴＡ−ＸからＳＴＡ１へのデータ送信が行なわれる。ＳＴＡ１は、このような低処理通信局ＳＴＡ−Ｘが自局と通信を行なうことを認識すると、自局が正規ビーコンを送信した直後の優先送信区間ＴＰＰにて、当該低処理通信局ＳＴＡ−Ｘ宛にポーリング・パケットを送信する処理を起動する。
【０３１５】
図３０には、低処理通信局とその接続先となる通信局間で行なわれる通信手順を示している。ＳＴＡ１からＳＴＡ−Ｘへのデータ送信は勿論のこと、ＳＴＡ−ＸからＳＴＡ１へのデータ送信もＳＴＡ１のＴＰＰ内で行なわれる。同図では４種類のバリエーションが示されている。
【０３１６】
図３０（１）では、ＳＴＡ１は、自局のビーコンの送信に引き続き、ＳＴＡ−Ｘ宛てにポーリング・フレーム（Ｐｏｌｌ）が送信される。ポーリング・フレームのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドには、例えばＳＴＡ−Ｘが送信してくるであろうと予測される少量のデータを受信するのに十分な時間が格納されている。これに呼応して、ＳＴＡ−Ｘは送信データが存在すれば、データ（Ｄａｔａ−Ｘ）を送信する。そして、ＳＴＡ１はデータ受信に成功するとＡＣＫを返送する。同図では、この後さらに、ＳＴＡ１からＳＴＡ−Ｘに宛てたデータ（Ｄａｔａ−１）の送信が行なわれている。
【０３１７】
また、図３０（２）には、ＳＴＡ１が自局のビーコンの送信に引き続いてＳＴＡ−Ｘ宛てにポーリング・フレーム（Ｐｏｌｌ）を送信したものの、ＳＴＡ−Ｘには送信データが存在しない場合の通信手順を示している。この場合、ＳＴＡ−Ｘは、自局の存在をＳＴＡ１に通達するために、Ｋｅｅｐ  Ａｌｉｖｅフレームを返信する。ＳＴＡ１は、Ｋｅｅｐ Ａｌｉｖｅフレームを受信することにより、ＳＴＡ−Ｘがまだ通信可能範囲に存在し、通信状態にあることを認識する。なお、Ｋｅｅｐ ＡｌｉｖｅフレームはＰｏｌｌｉｎｇフレームの受信毎に受信する必要はなく、少なくとも数回に１回程度、若しくはＳＴＡ−Ｘが消失したと認識することがないような頻度で送信すればよい。
【０３１８】
ポーリング・フレームのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドには、少量のデータを受信するのに十分な時間が格納されているが、ＳＴＡ−Ｘがこれを上回る時間を要する送信データを保持している場合も想定される。図３０（３）にはこの場合の送受信手順を示している。
【０３１９】
ＳＴＡ１はポーリング・フレームを送信する。そして、これを受信したＳＴＡ−Ｘは、データの送信を試みるが、ポーリング・フレームのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドで示された時間内でデータの送信ができないことが分かる。そこで、ＳＴＡ−Ｘは、データの代わりにＲＴＳフレームをＳＴＡ１に宛てて送信する。ＳＴＡ１はＲＴＳフレームの受信に呼応してＣＴＳフレームを返送し、さらにＳＴＡ−ＸがＣＴＳの受信に呼応してデータ送信を開始する。すなわち、ＳＴＡ−Ｘは、ポーリング・フレームの受信に呼応してＲＴＳ／ＣＴＳ手順に基づくアクセス動作を起動する訳である。
【０３２０】
また、図３０（４）には、ＳＴＡ１が、自局のビーコン送信直後に獲得する優先送信期間ＴＰＰを利用して、データ送信を行なっている様子を示している。図示のように、ＳＴＡ１は、ポーリング・フレームを送信することなく、自局に接続している低処理通信局ＳＴＡ−Ｘ宛てにデータ送信を開始している。ＳＴＡ−Ｘは、データを正常に受信するとＡＣＫフレームを返信する。
【０３２１】
そして、ＳＴＡ１は、自局の送信データが存在しなくなった時点で、ＳＴＡ−Ｘに対し送信データの有無を問うためのポーリング・フレームを送信している。図示の例では、ポーリング・フレームのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドで示された時間内でデータの送信ができないことから、ＳＴＡ−Ｘは、ポーリング・フレームの受信に呼応してＲＴＳ／ＣＴＳ手順に基づくアクセス動作を起動している。
【０３２２】
上述したように、低処理通信局は、接続先となる通信局（図２９〜図３０に示した例ではＳＴＡ１）以外とは直接に通信を行なう必要はない。したがって、低処理通信局は、自局の信号検出能力をその接続先通信局に合わせて設定するようにしてもよい。低処理通信局は、接続先通信局となる信号検出能力をビーコン情報から得ることができるので、これに合わせることができる。
【０３２３】
あるいは、低処理通信局は、接続先通信局以外の信号については受信する意志を持たないため、信号検出能力を接続先通信局よりも低く（すなわちＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを高く）設定することも好ましい。
【０３２４】
Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌをデフォルト値から変更した低処理通信局は、上述したような理由から、例えば表２に示したような関係に基づいて送信電力値を変更することも望ましい形態である。
【０３２５】
Ｇ．データ・レート決定手順
本実施形態に係る無線通信システムにおいて使用されるフレーム・フォーマットの構成は、図２に示した通りである。
【０３２６】
基本的には、図３５に示したものと大きな変更が加わる必要はないが、当該信号の送信電力レベル（Ｐｏｗｅｒ）を示すフィールドが付加されている。ここでは、ＰＬＣＰヘッダ内に送信電力レベルを示すフィールドを付加したが、必ずしもＰＬＣＰヘッダ内に存在している必要はなく、ＭＡＣヘッダ相当の場所に存在しているケースや、ビーコンのみに存在していることもある。すなわち、データの送受信を行う通信局間で互いの送信電力レベルを把握できるという点が重要である。
【０３２７】
このように各通信局同士で互いの送信可能範囲を認識し合う無線通信システムにおいては、データ送信を行なう通信局は、送信先となる通信局における受信ＳＮＲを推定して、適切なデータ・レートを決定することができる。すなわち、送信先の通信局から以前受け取った信号から得られる受信ＳＮＲと、送信先の通信局及び自局の送信可能範囲に基づいて、送信先通信局における受信ＳＮＲを推定することができる。そして、この推定結果に応じて適当なデータ・レートを決定することができる。
【０３２８】
データの送信に先立って、直前に受信側からのフィードバックがない場合に、データ・レートを決定するための処理手順について、図３１を参照しながら説明する。
【０３２９】
同図では、ＳＴＡ−０とＳＴＡ−１がデータのやりとりをしている場合を想定している。ＳＴＡ−０は、ＳＴＡ−１からデータなど何らかの信号を受信することにより、ＳＴＡ−１から受信された信号の受信ＳＩＮＲを情報［１］として保持し、さらにＳＴＡ−１の送信電力レベルを情報［２］として保持する。
【０３３０】
そして、ＳＴＡ−０は、ＳＴＡ−１への送信データ・レートを決定する手順として、下記の処理を行なう。
【０３３１】
まず、上記の情報［１］並びに情報［２］と自局の送信電力レベルから、ＳＴＡ−０が送信した信号のＳＴＡ−１における受信ＳＩＮＲ値を推定し、この推定値を情報［３］として抽出する。情報［３］は下式により算出される。
【０３３２】
情報［３］＝情報［１］− 情報［２］＋自局の送信電力レベル
【０３３３】
これにより得られた情報［３］から、データ送信先における受信ＳＩＮＲと好適なデータ・レートを決定する。例えば、通信局は受信ＳＩＮＲとデータ・レート・クラスの関係を示すルックアップ・テーブルを保持し、このテーブルを参照することによりデータ・レートを決定する。
【０３３４】
なお、データ・レートをプロセスにおいては、単純にルックアップ・テーブルを参照するだけではなく、エラー・レートなどを加味してルックアップ・テーブルを参照してもよい。あるいは、過去に得られた情報［３］に基づいてフィルタリングを行なった結果を基にデータ・レートを決定するようにしてもよい。
【０３３５】
要するに、通信相手における受信ＳＩＮＲを推定する際に、自局における受信ＳＩＮＲ値と、自局の送信電力レベルと、相手局の送信電力レベルを考慮することが重要なのである。
【０３３６】
図３２には、通信局がデータ・レートを決定するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０３３７】
まず、データ送信先となる通信局から何らかの信号を受信し（ステップＳ４１）、この受信信号より受信ＳＩＮＲを測定し、これを変数Ｘ１［ｄＢ］として格納する（ステップＳ４２）。
【０３３８】
さらに、受信信号のＰＬＣＰヘッダに記載されている送信電力（Ｐｏｗｅｒ）を抽出し、これを変数Ｘ２［ｄＢｍ］として格納する（ステップＳ４３）。
【０３３９】
また、自局が設定している送信電力を変数Ｘ４［ｄＢｍ］として格納する（ステップＳ４４）。
【０３４０】
そして、データ送信先において期待される受信ＳＩＮＲを変数Ｘ３［ｄＢ］とし、下式により算出する（ステップＳ４５）。
【０３４１】
Ｘ３＝Ｘ１−Ｘ２＋Ｘ４
【０３４２】
最後に、当該データ送信先に対しデータ送信するに際して適当なデータ・レートを所定の関数から引き出して（ステップＳ４６）、本処理ルーチン全体を終了する。
【産業上の利用可能性】
【０３４３】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０３４４】
本明細書では、自律分散型の無線ネットワークにおいて、各通信局が他の通信局からの送信信号の検出に応じて衝突を回避しながらメディアへのアクセス制御を行なうときに自局の通信可能範囲を設定する場合を主な実施形態として説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。
【０３４５】
例えば、各通信局がＣＳＭＡを始めとしてメディアの占有状態に応じてメディアへのアクセスを制御する通信システムであれば、自律分散以外の形態のネットワークであっても、本発明を同様に適用することができる。また、各通信局が複数の周波数チャネル上をホッピングして通信を行なうマルチチャネル型の通信システムに対しても、本発明を適用することができる。
【０３４６】
また、本明細書では、無線ＬＡＮを例に本発明の実施形態について説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、より低いＳＮＲ環境での信号送受信を行なうウルトラワイドバンド（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）のような通信方式に対しても、本発明を好適に適用することが可能である。
【０３４７】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の記載を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０３４８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る無線ネットワークにおいて通信局として動作する無線通信装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、送信電力を変更する可能性がある場合において使用するフレーム・フォーマットの構成例を示した図である。
【図３】図３は、同期処理回路の構成例を示した図である。
【図４】図４は、プリアンブル検出器の構成例を示した図である。
【図５】図５は、プリアンブル検出器における出力信号の一例を示した図である。
【図６】図６は、プリアンブル検出器の出力信号値の分布を示した図である。
【図７】図７は、図４０に示した例と同様の状況下で、通信局の送信電力値並びに信号検出能力を制御／設定するという本発明に係る制御を加えた場合のアクセス・シーケンスを示した図である。
【図８】図８は、周辺に過密に通信局が存在することに応じて、通信局が自局の受信可能範囲を小さくするように制御する様子を示した図である。
【図９】図９は、通信局が自局の受信可能範囲を制御したことに伴う送受信可能範囲が不一致となる様子を示した図である。
【図１０】図１０は、ＳＴＡ０が信号検出能力を下げたことに応じて送信電力も下げる処理を行ない、送信可能範囲を受信可能範囲と一致させた様子を示した図である。
【図１１】図１１は、通信局が受信可能範囲の制御により送信可能範囲を適応的に設定するための手順を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、通信局が送信可能範囲の制御により受信可能範囲を適応的に設定するための手順を示したフローチャートである。
【図１３】図１３は、各通信局のビーコン送信手順を説明するための図である。
【図１４】図１４は、１スーパーフレーム内で配置可能なビーコン送信タイミングの構成例を示した図である。
【図１５】図１５は、ビーコン送信局に優先権が与えられる様子を示した図である。
【図１６】図１６は、ビーコン送信局に優先送信期間ＴＰＰを与える場合のスーパーフレーム（Ｔ＿ＳＦ）の構成例を示した図である。
【図１７】図１７は、通信局がＴＰＰ区間及びＦＡＰ区間においてそれぞれ送信を開始するための動作を示した図である。
【図１８】図１８は、通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図を示した図である。
【図１９】図１９は、通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図についての他の例を示した図である。
【図２０】図２０は、通信局が補助ビーコンという仮想的なビーコンを複数送信して、この優先期間を増やす様子を示した図である。
【図２１】図２１は、自律分散型の無線通信システムにおいて送信されるビーコン・フレームのフォーマット一例を示した図である。
【図２２】図２２は、ＮＢＯＩの記述例を示した図である。
【図２３】図２３は、ＴＢＴＴと実際のビーコン送信時刻を示した図である。
【図２４】図２４は、新規に参入した通信局が周辺局から受信したビーコンから得た各ビーコンのＮＢＯＩに基づいて自局のＴＢＴＴを設定する様子を示した図である。
【図２５】図２５は、通信局が自局のビーコン送信時刻を設定するための処理手順を示したフローチャートである。
【図２６】図２６は、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌを上げて受信可能範囲を縮小しながら、Ｒｘ  ＮＢＯＩ  Ｔａｂｌｅを作成して空きスロットを探索するための処理動作を説明するための図である。
【図２７】図２７は、通信局が受信可能範囲を最大レンジまで延ばしても、干渉する通信局が存在していない状態を示した図である。
【図２８】図２８は、通信局が自局の通信可能範囲を拡大するための処理手順を示したフローチャートである。
【図２９】図２９は、低処理通信局が存在するシステムのネットワーク・トポロジを示した図である。
【図３０】図３０は、低処理通信局とその接続先となる通信局間で行なわれる通信手順を示した図である。
【図３１】図３１は、各通信局同士で互いの送信可能範囲を認識し合う無線通信システムにおいて、通信局がデータ・レートを決定するための処理手順を説明するための図である。
【図３２】図３２は、通信局がデータ・レートを決定するための処理手順を示したフローチャートである。
【図３３】図３３は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく送受信手順（従来例）を説明するための図である。
【図３４】図３４は、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順に基づくアクセス制御（従来例）を説明するための図である。
【図３５】図３５は、ＩＥＥＥ８０２．１１の拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいて規定されているフレーム・フォーマットの構成例を示した図である。
【図３６】図３６は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるプリアンブルの構成を示した図である。
【図３７】図３７は、ＩＥＥＥ８０２．１１で定義されている各フレーム・タイプのＰＳＤＵ部の構成例を示した図である。
【図３８】図３８は、通信局の存在を考慮した場合におけるＣＳＭＡ手順に基づくアクセス制御の振る舞いを説明するための図である。
【図３９】図３９は、通信局の存在を考慮した場合におけるＣＳＭＡ手順に基づくアクセス制御の振る舞いを説明するための図である。
【図４０】図４０は、送信電力の不一致によるアクセス制御の不均一性を説明するための図である。
【図４１】図４１は、通信局が時間帯に応じて送信電力並びに信号検出電力を変動させる様子を示した図である。
【図４２】図４２は、送信局ＳＴＡ１と受信局ＳＴＡ０とで周辺局トラヒックが相違する様子を示した図である。
【図４３】図４３は、通信局が周辺局の優先送信区間の利用状況とＳｅｎｓｅ  Ｌｅｖｅｌに基づいて自局の優先送信区間と送受信可能範囲を決定するための処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０３４９】
１００…無線通信装置
１０１…インターフェース
１０２…データ・バッファ
１０３…中央制御部
１０４…送信データ生成部
１０６…無線送信部
１０７…タイミング制御部
１０９…アンテナ
１１０…無線受信部
１１２…受信データ解析部
１１３…情報記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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