JP2012531785A - ワイヤレスネットワークにおけるデータパケットの衝突を同期させるためのプロトコル - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも他の協調ノードを有するネットワークにおいて２つのノード間の信号の送信を同期させる方法に関する。本発明は、１つのノードＢからＣＴＣ信号を受信した後、少なくともタイミング表示を含むＣＴＳ信号を、前記協調ノードＣから第１のノードＡ及び第２のノードＢに放送することステップ１０５にある。前記第１及び第２のノードＡ、ＢがＣＴＳ信号を受信した後、第１の信号Ｓ１及び第２の信号Ｓ２は、前記タイミング表示に依存する少なくとも共通の時間期間中に、協調ノードＣを介して、第１のノードＡから第２のノードＢへ及び第２のノードＢから第１のノードＡへ夫々送信される。

Description

本発明は、データパケットの送信の分野、特にワイヤレス分散型ネットワークにおけるデータパケットの送信の分野に関する。

送信ネットワークの従来の考えは、干渉又は衝突は害を及ぼすと考えることである。これは特に、利用可能なスペクトル帯域幅が制限されるワイヤレスネットワークに当てはまる。ワイヤレスネットワークはそれ故に、送信が互いに干渉するのを防ぐように構成されている。

干渉を防ぐための標準的な技術は、例えば周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、搬送波感知多元接続（ＣＳＭＡ）又はその変異形を使用する、ワイヤレスチャンネルの予約を含む。スペクトルの利用を改善させるための、より高度な手法は、認可されない(unlicensed)装置がチャンネルを傍受(listen)し、認可される(licensed)装置からアイドル状態を見つけたときにのみ送信する認可されるスペクトルの二次使用により行われる。このような高度な"認知（コグニティブ）無線"の手法においてさえ、理想は、認可されない二次的な装置は、認可される装置に有害な干渉を引き起こすことを防ぐことである。

干渉が起こる又は防ぐことができない場合、マルチユーザ検出（ＭＵＤ）技術が受信器側で使用され、別々の送信器から生じる赤外線信号を分離する。しかしながら、このＭＵＤ手法は一般に、より複雑なハードウェアを受信器側に要求する。

最近は、電波スペクトルが利用する効率を向上させ、それによりネットワーク容量を増大させるために、干渉を活用する傾向がある。例えば、アナログネットワークコーディング（ＡＮＣ）及び物理層ネットワークコーディング（ＰＬＮＣ）の概念が取り入れられる。ＡＮＣ又はＰＬＮＣの何れか一方を使用して、干渉している同時送信が起こることを可能にすることによりネットワーク容量が改善される。

これらの技術を用いて、あるノードが送信を傍受し、次いで関心のある信号を取り出すために、干渉除去が適用される宛先ノードにアナログ信号を転送する。しかしながら、このような技術は幾つかの制限を示す。

これらの制限を説明するために、図１が参照され、この図は７つのノードＡからＧを有する一般的なネットワークの例を示す。

図１において、ノードＡ及びＢが夫々のデータパケットｐ１、ｐ２を相互に送ることを望むとき、これらノードは通常、（破線で示されるように）直接的且つ逐次的に行い、その後、これらノードは例えばＣＳＭＡを介してチャンネルを捕える、又は他の実施例において以前に送信スロットがＴＤＭを介して割り当てられる。

ネットワークが現在のＡＮＣ又はＰＬＮＣスキームを使用する場合、中間ルーターノード（本実施例ではノードＣ）がこれらノード間に存在するとき、ノードは同時に送信することを許可される。この目的のために、ノードＡ及びＢは共に、夫々データパケットｐ１及びｐ２を含む夫々のアナログ信号Ｐ１及びＰ２を中間ルーターノードＣに送信し、このノードＣは、結果生じる結合したアナログ信号Ｐ１＋Ｐ２、それ故にパケットｐ１及びｐ２の両方を有する信号を両方のノードＡ及びＢに戻す。上記結合したアナログ信号Ｐ１＋Ｐ２を受信し、自分自身が送った信号（ノードＡはＰ１、ノードＢはＰ２）を知っている、これらノードＡ及びＢの各々は、受信した結合信号から自分自身が送った信号を取り除くことにより、受信すべきアナログ信号（ノードＡはＰ２、ノードＢはＰ１）を推論(deduct)することができる。このスキームはより少ないチャンネルの使用となり、故にスループットの向上につながる。

しかしながら、現在のネットワーク、例えばワイヤレスＬＡＮ（ＷＬＡＮ）において、ＡＮＣ又はＰＬＮＣスキームの使用を認める機構は存在しない。送信ノードは、後で復号が可能であるようにパケットが衝突することを保証するために、これら送信を同期させなければならない。

特に、ＡＮＣ又はＰＬＮＣスキームにより提供される潜在的利益を実現するために、２つの主な問題が生じる。第１に、これらを復号するために、どの送信が混合されるかをノードが決定する方法を規定することが必要である。第２に、混合されることを許可された送信の開始及び終了時間を決定することが必要である。

例えば、第１の上述した問題に対処するために、最小周波数偏移変調(MSK: Minimum frequency Shift Keying)の変調信号の特別な場合に対し、文献、Katti他著、"Embracing Wireless Interference: Analog Network Coding"に複雑な解決法が提案されている。このような複雑な解決法は、受信したエネルギーの変動を測定することにより、２つのパケットが衝突した瞬間を推定するために、ＭＳＫについて当てはまる一定の信号エネルギー特性からの偏差を使用する。この方法は、ＭＳＫ信号についてのみ当てはまる。さらに、変動を推定するための追加のハードウェアが必要とされる。加えて、受信器は衝突が起こる正確な瞬間を知らないので、この処理はパケットの受信フェーズ中に実行されなければならない。

第２の問題に対処するために、Katti他の著者により使用される機構は、各々のパケットの開始及び終了時（すなわち、夫々プリアンブル及びポストアンブル）に既知のパイロットビットシーケンスを導入することにある。これは、彼らがアナログ復号に必要なパケットの開始及び終了を識別するのに必要である。この手法の欠点は、ＡＮＣ又はＰＬＮＣスキームを使用する機会が無いときでさえも、プリアンブル及びポストアンブルの両方を用いて、物理層の全てのフレームが拡張されなければならないことである。他の欠点は、プリアンブル及びポストアンブルは干渉することなく受信されなければならないことであり、それ故に受信ノードはパケットの開始を正確に識別することができる。Katti他において行われるような送信を無作為化することにより、この条件は必ずしも満たされるとは限らないと考えられる。

それ故に、本発明の目的は、上述した問題及び欠点を、衝突するパケットの送信の同期を可能にするプロトコルを提案することにより、克服することである。このようなプロトコルは、実際に分散型ワイヤレスネットワークで生じるＡＮＣ又はＰＬＮＣスキームの幾つかの制限を克服する。

本発明の第１の態様によれば、請求項１に挙げられるようなデータ信号の送信を同期させる方法を提供する。

それ故に、本発明は、例えばＭＳＫのような特定の種類の変調に限定されない及び物理層にある既知のビットシーケンスを用いたデータパケットの体系化された拡張を必要としないデータ信号の送信を同期させる方法を提供する。

本発明の第２の態様によれば、請求項１１に挙げられるようなデータ信号の送信を同期させるための協調ノードを提供する。

本発明の第３の態様によれば、請求項１３に挙げられるような、本発明の第１の態様による方法を実施するためのネットワークを提供する。

本発明の第４の態様によれば、ネットワークノードのコンピュータ手段においてロード及び実行されるとき、本発明の第１の態様による方法を実施するための命令を有するコンピュータプログラムプロダクトを提供する。

本発明の他の態様は、これに付随する従属請求項に挙げられている。

複数のノード及び通信装置のブロック図を有する一般的なネットワークを説明する図を示す。 本発明による信号を同時送信するための方法を説明するフローチャート。 本発明による信号を同時送信するための方法を使用する、３つのノードを有するネットワークを詳細に示す。 本発明による信号を同時送信するための方法を説明するタイミング図。

本発明の他の特徴及び利点は、付随する図面を参照して、限定しない例示的な実施例の以下の説明から明らかとなるだろう。

本発明の次の幾つかの実施例は、添付する図面を参照して詳細に説明される。

図２は、図１に描かれるネットワークに類似するネットワークに利用されるとき、本発明に従ってデータ信号を同時送信するための方法を説明するフローチャートを示す。

ステップ１０１において、ノードＡは、もう１つのノード、例えば図１のノードＢに少なくとも１つのデータパケットｐ１を送りたいというノードＡの要望を示す。そうするために、ノードＡは、ノードＡがノードＢにデータパケットｐ１を送る準備が整い、送る意思があることを示す"送信要求(Request-to-Send)"信号と呼ばれる（ＲＴＳ信号とも呼ばれる）第１の信号を発生し、送信する。

このようなＲＴＳ信号は、送信される予定のデータパケットｐ１を含んでいるデータ信号Ｓ１の送信期間と同様に、データパケットｐ１の意図される宛先（ここではノードＢ）の表示を含んでもよい。ノードＡはノードＢにデータパケットを送る予定であることをノードＢに知らせるために、このＲＴＳ信号が少なくとも宛先ノードＢに送られる。

宛先ノードと呼ばれる場所でこのＲＴＳ信号を受信した後、ノードＢは、さらに少なくとも１つのパケットｐ２もノードＡに送信するノードＢの同時要求(concurrent desire)を示す第２の信号、ステップ１０３では"ＣＴＣ(Clear-to-Code)信号"と呼ばれる信号を発生し、送信する。

上記ＣＴＣ信号は、送信される予定のデータパケットｐ２を含んでいるデータ信号Ｓ２の送信期間と同様に、データパケットｐ２の意図される宛先（ここではノードＡ）の表示を含んでもよい。上記ＣＴＣ信号は、ＣＴＣ信号をノードＢ及び他のノードが同時にデータ信号を送信したいと思うこと、及びこれらノードがその目的のために協調ノードを探すことの表示であると解釈する"協調(cooperating)ノード"と呼ばれる第３のノード、例えば図１のノードＣに少なくとも送信される。

第１の実施例において、ノードＢに送られたＲＴＳ信号はさらに前記協調ノードＣにも送られ、このノードＣはこのとき、ノードＡ及びＢがＲＴＳ及びＣＴＣ信号の両方の受信とデータ信号を交換したいことが知らされ、これら信号の同時伝送の同期を組織することができる。

他の実施例において、ＲＴＳ信号は宛先ノードＢだけに送られ、協調ノードＣには送られない。このような場合、ＣＴＣ信号を発生させるとき、ノードＢは、ノードＡがノードＢにデータパケットを送信したいという表示を組み込んでいる。このように、ＣＴＣ信号を受信するとき、協調ノードＣはノードＡ及びＢの両方が同時にデータパケットを交換したがっていることに気付く。

他の実施例において、協調ノードＣに送られるＣＴＣ信号は同様に、ノードＡにも放送される。上記実施例は、ノードＡが一度ＣＴＣ信号を受信すると、ノードＡは、そのＴＲＳ信号がノードＢにより正しく受信されたことを知るという利点がある。それ故に、ＣＴＣ信号は、ノードＢがＲＴＳ信号を受信した受領通知と同じである。これは特に、受領通知を受信しない限り、ネットワーク１がノードＡにＲＴＳ信号を再送信させるプロトコルを使用する場合に有用である。

協調ノードＣが一度ＣＴＣ信号を受信すると、この協調ノードＣは、ノードＡ及びＢの両方は、同時の時間期間中、互いに幾つかのデータ信号を送りたく、例えば上述したＡＮＣ又はＰＬＮＣスキームを実施することにより、このような同時送信を実施するための支援を求めていることを知る。その場合、ＣＴＣ信号は、上記ＡＮＣ又はＰＬＮＣスキームを使用する差し迫った送信(imminent transmission)を示し、さらに、混合されるノードＡ及びノードＢからの送信も識別する。

そうするために、協調ノードＣは、ステップ１０５において、"受信準備完了(Clear-to-send)信号"（ＣＴＳ信号とも呼ばれる）を発生し、ノードＡ及びノードＢに送る。この信号は、データ信号の同時送信が少なくとも共通の時間期間中、例えば明確な時間フレームにおいて起こり得ることをこれらノードに知らせる。このような情報は、少なくとも共通の時間期間中に夫々のデータ信号Ｓ１及びＳ２が時間で重複するようにこれらデータ信号Ｓ１及びＳ２の送信を開始するとき、両方のノードＡ及びＢが得ることが可能であるＣＴＣ信号にタイミング表示を挿入することにより、このタイミング表示から実施される。その意味では、前記共通の時間期間はＣＴＳ信号に挿入されるタイミング表示に依存する。

このようなタイミング表示は、例えば共通の送信の開始時間の表示にある。このような開始時間の表示を用いる場合、ノードＡ及びＢが一度ＣＴＳ信号を受信すると、これらノードは、このＣＴＳ信号から導き出せる、示される同じ共通の時間に夫々のデータ信号Ｓ１及びＳ２の送信を開始する。このような同期は、信号Ｓ１及びＳ２の夫々の期間がどんなに長くても、両方の信号Ｓ１及びＳ２の送信は少なくとも共通の時間期間中に重複することを保証する。

タイミング表示の前の例は、限定しない例であり、他の形式のタイミング表示も、これら表示がデータ信号の送信の重複を保証する限り、使用されることができる。例えば、協調ノードＣが一度信号Ｓ１及びＳ２の夫々の期間を知ると、時間が移動した、ノードＡ及びノードＢの別々の開始時間を計算することができる。このような時間の移動が送信される第１の信号の期間よりも小さい限り、前記重複は保証され、同時送信が起こる。この場合、ＣＴＳ信号におけるタイミング表示は、ノードＡ及びノードＢに対する夫々の送信開始時間の表示にある。

ノードＡ及びＢの別々の開始時間は、様々な異なる理由で協調ノードＣにより挿入される。例えば、協調ノードＣからノードＡまでの送信と、協調ノードＣからノードＢまでの送信との間に送信時間の差が存在する場合、協調ノードＣによる信号Ｓ１及びＳ２の受信が略同じ時間で開始するために、別々の開始時間がこの送信時間の差を補償するために挿入されることができる。

別々の開始時間を挿入するもう１つの理由は、ノードＡとＢとの間における受信器の処理能力の差である。例えば、受信器の処理能力はノードＡよりもノードＢでより多く制限されている場合、協調ノードＣは、ノードＢにおけるこれらの制限される受信器の処理能力により誘発される追加の相対遅延を考慮するために、ノードＢの送信開始時間と比較されるとき、ノードＡの送信開始時間を遅延させる。

ＲＴＳ信号がノードＣにも送信される実施例において、協調ノードＣは、ＲＴＳ信号にある表示から第１のデータ信号Ｓ１の期間を、及び受信したＣＴＣ信号にある表示から第２のデータ信号Ｓ２の期間を得る。ＲＴＳ信号がノードＣに送られない他の実施例において、第１のデータ信号Ｓ１の期間は、ノードＢによりＣＴＣ信号に加えられた補足的表示から得られることができる。それ故に、他の実施例において、協調ノードＣにより発生したＣＴＳ信号は、混合される第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間の最も長い期間を示す。

各ノードＡ及びＢが一度ＣＴＳ信号を受信すると、ステップ１０７の間に同時送信が実際に達成されることができ、ここでデータ信号Ｓ１はノードＡから協調ノードＣを介してノードＢへ送られる一方、データ信号Ｓ２は少なくとも共通の時間期間中にノードＢから協調ノードＣを介してノードＡに送られる。

上述した共通の時間期間は、ノードＡからの信号Ｓ１の送信及びノードＢからの信号Ｓ２の送信の両方が少なくとも重複している共通の時間フレーム又は時間期間とすることができる。２つのデータ信号が同じ期間を持つ特別な場合、これら同時送信が正確に重複することを保証する、同時送信のための時間期間は共通の開始点を用いて規定されることができる。

特定の実施例において、ステップ１０７は、２つのサブステップ１０９及び１１１に分割されることができる。

ステップ１０９において、ノードＡ及びＢの各ノードは、各々がデータパケットｐ１及びｐ２を有する夫々のデータ信号Ｓ１及びＳ２を協調ノードＣへ送信する。この同時送信は、同じ時間フレーム、すなわち少なくとも共通の時間期間中に起こる。好ましくは、この同時送信は同時に開始する。それ故に信号Ｓ１及びＳ２の送信は同期され、これら信号Ｓ１及びＳ２は、協調ノードＣの受信器により受信される。

次いで、ステップ１１１において、協調ノードＣは、受信したデータ信号Ｓ１及びＳ２に基づく混合データ信号Ｓ３をノードＡ及びノードＢの両方へ送信する。この混合信号Ｓ３は、ステップ１１３において所望のパケットを復号するために、ノードＡ及びＢの夫々の受信器により使用されることができる。

本発明の実施例において、ステップ１０９において協調ノードＣの受信器により互いに混合されたデータ信号Ｓ１及びＳ２が受信される。この場合、後続するステップ１１１の間に、協調ノードＣにより送信される混合信号Ｓ３は単に、受信した混合信号（すなわち、混合信号Ｓ３はデータ信号Ｓ１及びＳ２の足し算に等しい）を必要ならば増幅して、両方のノードＡ及びＢに転送することにある。しかしながら、このような事例は限定ではなく、混合信号Ｓ３は、任意のステップ１１０の間に、両方のデータ信号Ｓ１及びＳ２の他のデータ処理（例えばフィルタリング、たたみ込み、相関関係、量子化等）から生じることができる。

ステップ１０７の後、ノードＡ及びＢの各ノードは、例えばＳ１及びＳ３の足し算による結果である混合信号Ｓ３を受信する。ステップ１１３中に上記信号を復号するために、ノードＡ（夫々ノードＢ）は、ステップ１０５の間に送られたデータ信号Ｓ１（夫々Ｓ２）を混合信号Ｓ３から取り除く、それ故にデータ信号Ｓ２（夫々Ｓ１）を推論する。この推論したデータ信号Ｓ２（夫々Ｓ１）から、受信されるデータパケットｐ１（夫々ｐ２）を得ることが可能である。

既に予め説明したように、このようなプロトコルを用いて、ノードＡ及びＢの受信器は、ノードが協調ノードＣからＣＴＳ信号を受信した後、この協調ノードから受信した信号Ｓ３は、混合信号Ｓ１及びＳ２に基づいていることをそれとなく知っているので、どのデータ信号が混合されたかをはっきりと特定する必要はない。これは、各パケットの最初及び最後に既知のパイロットビットシーケンスを導入する必要性を軽減し、これが物理層の全フレームの不要な拡張を生じさせる。

さらに、このようなプロトコルは、混合信号が完全に同期されることを保証する。

上述した方法において、ＲＴＳ信号は、少なくとも１つの協調ノードＣ及びパケットに対する宛先ノードＢに送られると言われている。ある実施例において、この協調ノードは、ＲＴＳ信号を送信する前に、例えばネットワークの異なるノード間の距離若しくはこれらノードの利用可能性のようなチャンネル条件又は係数に基づいて、又は最もエネルギー効率のよい通信路に基づいて選択される。

他の実施例において、ＲＴＳ信号は、例えば特定の放送チャンネルを使用することにより、複数の潜在的な協調ノード、例えば図１のノードＣ、Ｄ、Ｅ又はＦに、或いはネットワークのノード全てに送られることができる。この場合、ノードＡ及びＢと実際に協調するノードの選択は、例えばネットワークの異なるノード間の距離若しくはこれらノードの利用可能性のようなチャンネル条件又は係数に基づいて、又は最もエネルギー効率の良い通信路に基づいて、ＲＴＳ信号を受信した後に行われる。

同じことがＣＴＣ信号にも当てはまる。このＣＴＣ信号は少なくとも協調ノードＣに予め送られると言われていた。ある実施例において、この協調ノードＣは、例えばネットワークの異なるノード間の距離若しくはこれらノードの利用可能性のようなチャンネル条件又は係数に基づいて、ＣＴＣ信号を送信する前に選択される。

しかしながら、他の実施例において、このＣＴＣ信号は、例えば特定の放送チャンネルを使用することにより、ＲＴＳ信号を既に受信した複数の潜在的な協調ノードに、或いはネットワークのノード全てに送られることができる。ノードＡ及びＢと実際に協調するノードの選択は、例えばネットワークの異なるノード間の距離若しくはこれらノードの利用可能性のようなチャンネル条件又は係数に基づいて、ＣＴＣ信号を受信した後に行われてもよい。

これら潜在的な協調ノードの少なくとも１つは、この送信の適切な同期を保証するために、例えばＲＴＳ及びＣＴＣ信号の両方を受信することにより、又はノードＢにデータパケットを送信するというノードＡの意向に関する表示を含むＣＴＣ信号のみを受信することにより、ノードＡ及びノードＢに関する情報を受信すべきである。

ＲＴＳ及びＣＴＣ信号を複数の潜在的な協調ノードに放送する場合、これら潜在的な協調ノードの中で最良の協調ノードが（最適なチャンネル条件又は送信測定に基づいて）選択され、使用される。上記実施例は、信頼性（例えば協調ノードＣが故障する場合）及び適合性に関して有利である。

図３は、３つのノードＡ、Ｂ及びＣを有し、本発明に従ってデータ信号を同時送信するための方法を使用する、限定ではないネットワークの例を詳細に示す。

図３において、各々のノードＡ、Ｂ及びＣは、トランシーバモジュール（夫々、ＴＲ（Ａ）、ＴＲ（Ｂ）及びＴＲ（Ｃ））並びに処理モジュール（夫々、ＰＲＯＣ（Ａ）、ＰＲＯＣ（Ｂ）及びＰＲＯＣ（Ｃ））を有する。これらトランシーバモジュールは、データパケットを送受信することによりノードが他のノードと通信することを可能にして、処理器モジュールは、ノードが受信した信号を処理する、及び送信する信号を発生させることを可能にする。

本実施例において、各々のトランシーバモジュールは、送信モジュール（夫々、Ｔｘ（Ａ）、Ｔｘ（Ｂ）及びＴｘ（Ｃ））並びに受信モジュール（夫々、Ｒｘ（Ａ）、Ｒｘ（Ｂ）及びＲｘ（Ｃ））を有する。この様な有利な構造の場合、ノードはパケットを同時に受信及び送信することができる。しかしながら、これは限定しない例であり、各々のノードが別々の送信モジュールと受信モジュールの代わりに、単一のアンテナを持つトランシーバモジュールを示してもよい。このような代替の構成は、受信モードと送信モードとを切り替えるための追加の管理を必要とする。

図３から分かるように、送信モジュールＴｘ（Ａ）は最初に、ステップ１０１に従って上述したように、ＲＴＳ信号を受信モジュールＲｘ（Ｂ）に送る。任意に、この送信モジュールＴｘ（Ａ）はさらにＲＴＳ信号（破線で示す）を受信モジュールＲｘ（Ｃ）に、及び潜在的に他の表されていない潜在的な協調ノードの他の受信モジュールに、例えば放送チャンネルを介して送る。このようなＲＴＳ信号を受信するノードは、ノードＡが少なくともデータパケットｐ１をノードＢに送信する意思があることを知る。

ＲＴＳ信号を受信した後、ステップ１０３に従って上述したように、送信モジュールＴｘ（Ｂ）は、ＣＴＣ信号を受信モジュールＲｘ（Ｃ）に送る。任意に、送信モジュールＴｘ（Ｂ）はさらにＲＴＳ信号（破線で示す）を受信モジュールＲｘ（Ａ）に、及び潜在的に他の表されていない潜在的な協調ノードの他の受信モジュールに、例えば放送チャンネルを介して送り戻す。このようなＣＴＣ信号を受信するノードは、ノードＢが少なくともデータパケットｐ２をノードＡに送信する意思があることを知る。

ＣＴＣ信号を受信した後、協調ノードＣは、ノードＡ及びＢの間に同時送信が起こり得ることを知る。強調ノードＣの送信モジュールＴｘ（ｃ）はこのとき、ステップ１０５に従って上述したように、協調ノードＣがノードＡ及びＢの同時送信においてこれらノードを支援可能であるとこれらノードに知らせるために、受信モジュールＲｘ（Ａ）及びＲｘ（Ｂ）の両方にＣＴＳ信号を送る。

ＣＴＳ信号が一度受信モジュールＲｘ（Ａ）及びＲｘ（Ｂ）により受信されると、上述したようにステップ１０９及び１１１に従って、同時送信が起こり、ここで送信モジュールＴｘ（Ａ）は、少なくともデータパケットｐ１を有する第１のデータ信号Ｓ１を受信モジュールＲｘ（Ｃ）に送る一方、送信モジュールＴｘ（Ｂ）は、少なくともデータパケットｐ２を有する第２の信号Ｓ２を受信モジュールＲｘ（Ｃ）に送る。

信号Ｓ１及びＳ２の送信は、好ましくは正確に同期される、すなわち図４に示されるように、例えば共通の開始時間を示すＣＴＳ信号に含まれるタイミング表示のおかげで、ほぼ同時に開始する。この場合、信号Ｓ１の期間が信号Ｓ２の期間よりも短いので、信号Ｓ１の送信は、信号Ｓ２の送信と完全に重複している。

しかしながら、信号Ｓ１及びＳ２の送信は、例えばＣＴＳ信号に示される、ノードＡ及びＢ夫々に対する時間をシフトした開始時間のおかげで、同時に正確に開始することなく、時間において部分的に重複してもよく、これはデータ信号の夫々の期間に依存する送信の重複を可能にする。時間の重複が部分的である後者の場合でさえも、利用可能なリソースの最適化が依然として起こる。

ある実施例において、ノードＣは、データ信号Ｓ１及びＳ２がＲＴＳ及びＣＴＣ信号に夫々示されることができるので、これら両方の信号の期間を知る。これら信号の夫々の期間を知っていると、ＰＲＯＣ（Ｃ）は、最も長い期間を決定することができ、及び少なくともこの最も長い期間中、受信モジュールＲｘ（Ｃ）に受信モードでいるよう指示する。これは特に、上記モジュールがその受信モードの期間を知る必要があるので、ノードＣが単一のアンテナを備えるトランシーバモジュールを有するとき有利である。

図３に示される構造（すなわち個別の送信及び受信モジュールを備えるトランシーバ）の場合、信号Ｓ１及びＳ２が一度完全に受信されると、これら両方の信号は混合され、上述したようにステップ１１１に従ってノードＡ及びＢに直接送信されることができる。各々のノードＡ及びＢは次いで、信号Ｓ１及びＳ２を含む混合信号を受信し、送った信号（ノードＡにはＳ１又はノードＢにはＳ２）の知識を用いて、ノードＡ及びＢは、受信した信号を推論し、データパケットｐ１及びｐ２を復号することが可能である。

ノードＣが単一のアンテナを備えるトランシーバモジュールを示す代替構造の場合、信号Ｓ１及びＳ２が一度トランシーバモジュールの受信モード中に完全に受信されると、このトランシーバモジュールが受信モードから送信モードに切り替える前に時間の隙間(time gap)が必要である。この目的のために、特定の時間期間は、以下に示されるに"ＳＩＦＳ(Short Inter-Frame Space)"と呼ばれる。

しかしながら、混合信号を単にノードＡ及びＢに再送信する代わりに、例えば増幅、再生、フィルタリング等のようは他の形式のデータ処理は、上述したステップ１１０に従って処理モジュールＰＲＯＣ（Ｃ）により達成されることができる。

図４は、図１に示されるようなネットワークに適用されるとき、本発明によるデータ信号を同時送信するための方法を説明するタイミング図を示す。

このタイミング図において、４つのタイミング線が平行に描かれている。Ｔｘ（Ａ）と呼ばれる第１の線は、ノードＡにより送信される信号を表している。Ｔｘ（Ｂ）と呼ばれる第２の線は、ノードＢにより送信される信号を表している。Ｔｘ（Ｃ）と呼ばれる第３の線は、ノードＣにより送信される信号を表している。最後に、Ｒｘ（Ｃ）と呼ばれる第４の線は、ノードＣにより受信される信号を表している。

このタイミング図において、起こる第１の事象は、データパケットをノードＢに送信する要望を示す、ノードＡによるＲＴＳ信号の送信である。このＲＴＳ信号は、宛先ノードＢ及び任意に協調ノードＣで受信される。起こる第２の事象は、ノードＡからのＲＴＳ信号の受信に応じて、ノードＢにより発生するＣＴＣ信号の協調ノードＣへ及び任意にノードＡへの送信である。ある実施例において、ＣＴＣ信号の送信は、"ＳＩＦＳ" （図４のＳＩＦＳ１）と呼ばれる第１の時間期間の後に好ましくは生じる。このようなＳＩＦＳの時間期間は、ＣＴＣ信号を発生させるために、ノードＢが受信したＲＴＳ信号を処理することを可能にする。その上、ノードＢが単一のアンテナを備えるトランシーバを表す場合、上記ＳＩＦＳ１の時間期間がさらに受信モードから送信モードに切り替えことを可能にする。

例えばＣＴＣは、ＡＮＣ又はＰＬＮＣスキームを使用して差し迫った同時送信を示し、混合されるノードＡ及びＢからの送信も識別する。このＣＴＣは第４のタイミング線に示されるように、少なくとも協調ノードＣにより受信される。この協調ノードＣは、ノードＡ及びＢが協調ノードＣの助けを受けてパケットを互いに送信したい、並びに例えばＡＮＣ又はＰＬＮＣスキームを用いる機会が存在していると判断する。

協調ノードＣはその後、ＣＴＳ信号を発生させ、この信号をノードＡ及びＢに送信し、これらノードに同時送信が後で起こることを知らせる。特定の実施例において、このＣＴＳ信号の送信は好ましくは、第２の"ＳＩＦＳ"の時間期間（図４ではＳＩＦＳ２）の後に起こり、もう一度、ＣＴＳ信号を発生させるために受信したＣＴＣ信号を処理するのに十分な時間を協調ノードに与える。その上、強調ノードＣが単一のアンテナを備えるトランシーバを表す場合、上記ＳＩＦＳ２の時間期間がさらに受信モードから送信モードにも切り替えることを可能にする。

受信したＣＴＳ信号に基づいて、信号Ｓ１及びＳ２のノードＡ及びＢからの送信は、例えばこれら送信が開始すべき正確な共通の時間をＣＴＳ信号に示すことにより、略同時に同期させることができる。他の特定の実施例において、ノードＡ及びＢは、第３の"ＳＩＦＳ"の時間期間（図４ではＳＩＦＳ３）の後に信号Ｓ１及びＳ２の送信を始め、もう一度、受信したＣＴＳ信号を処理するのに十分な時間をノードＡ及びＢに与え、並びにノードＡ又はＢが使用する単一のアンテナのトランシーバが受信モードから送信モードへ切り替えることを可能にする。

第４のタイミング線に示されるように、信号Ｓ１及びＳ２の混合した送信は協調ノードＣで受信される。本実施例において、信号Ｓ１は信号Ｓ２よりも短く、それ故に信号Ｓ１の送信は、信号Ｓ２の送信が終わる前に終了する。しかしながら、協調ノードＣは、信号Ｓ１（ノードＣにより直接受信されるときはＲＴＳ信号を介して、又はＲＴＳ信号がノードＣにより直接受信されないときはＣＴＣ信号を介して間接的にの何れか一方で）及び信号Ｓ２（ＣＴＣ信号を介して）の両方の時間期間が知らされる上述した実施例において、協調ノードＣは、最も長い時間期間を推論することができ、全ての混合信号が受信されることを保証するために、少なくともこの最も長い時間期間、受信モードのままでいる。

この限定ではない実施例において、協調ノードＣは次いで、ここでは単に、受信したとおりの信号Ｓ１及びＳ２の混合に基づいて、混合信号Ｓ３を転送する。もう一度、好ましい実施例において、この混合信号Ｓ３の送信は好ましくは、第４の"ＳＩＦＳ"の時間期間（図４ではＳＩＦＳ４）の後に起こり、協調ノードＣが単一のアンテナを備えるトランシーバを表す場合、受信モードから送信モードへ切り替えることを可能にする。その上、ステップ１０９に従う信号Ｓ１及びＳ２の受信と、ステップ１１１に従う送信との間に、何らかの種類の処理（ステップ１１０）が存在する場合、上記ＳＩＦＳ４の時間期間は、混合したＳ３信号を発生させ、この信号を処理するために、受信信号を処理するのに十分な時間を協調ノードＣに与える。

上記の投入される４つの"ＳＦＩＳ"の時間期間ＳＩＦＳ１、ＳＦＩＳ２、ＳＦＩＳ３及びＳＦＩＳ４は、別々に規定されることができ、又は同じ時間期間を示すことができる。このようなＳＩＦＳは同様に、ネットワークにより用いられる物理層に依存することができ、それ故に前記物理層により使用される規格で規定される最小の時間期間を示すことができる。

最後に、混合信号Ｓ３が一度ノードＡ及びＢの両方で受信されると、所望のパケットをKatti他に類似の方法で復号するために、これらノードの夫々の受信器により使用されることができる。

上述したＲＴＳ、ＣＴＣ及びＣＴＳ信号は、例えばＩＥＥＥ規格と共に使用されるＭＡＣメッセージのような、ネットワークにより使用されるプロトコルにおいて既に利用可能である形式のように、起こるデータ送信を示すことが可能であるノード間メッセージに適切な如何なる形式をとることができる。

本発明は、例えば物理層において特定のコーディングを利用することにより、データパケットの協調衝突が実施され得る如何なる種類のネットワークに利用されることができるのに対し、本発明は特に、例えばスループットの向上に関する改善される性能を保証する分散型のワイヤレスネットワーク、例えばＷＬＡＮ、ＷＰＡＮ又はＷＢＡＮに適している。

本発明は、ネットワークノードのコンピュータ手段にロード及び実行されるとき、上述したような方法のステップの何れかを実行することが可能であるコンピュータプログラムプロダクトにも関する。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又はその一部として供給される適切な媒体に記憶／配布されてもよいが、他の形式、例えばインターネット又は他の有線若しくはワイヤレス通信システムを介して配布されてもよい。

本発明は、図面及び上記記載において詳細に説明及び開示されている一方、このような説明及び開示は、説明的又は例示的であり、制限的ではないと考えるべきであり、本発明は開示される実施例に限定されない。開示される実施例の他の変形例は、図面、明細書及び添付の図面を研究することにより、請求する本発明を実施する当業者により理解及びもたらされることができる。

請求項において、"有する"という用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、複数あることを述べないことが、それが複数あることを排除するものではない。単一の処理器又は他のユニットが請求項に挙げられる幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。異なる方法が互いに異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの方法の組み合わせが有利に使用されることができないことを示しているのではない。請求項における如何なる参照符号も本発明の範囲を限定すると考えるべきではない。

Claims (15)

1. 第１のノード及び第２のノード、並びに少なくとも１つの協調ノードを有するネットワークにおいて、少なくとも前記第１のノードと前記第２のノードとの間のデータ信号の送信を同期させるための方法において、
   −前記第２のノードが送信したＣＴＣ信号を、前記協調ノードが受信した後、少なくともタイミング表示を含むＣＴＳ信号を、前記協調ノードから前記第１のノード及び前記第２のノードに放送するステップ、並びに
   −前記第１及び第２のノードが前記ＣＴＳ信号を受信した後、少なくとも前記タイミング表示に依存する共通の時間期間中に前記協調ノードを介して、前記第１のノードから前記第２のノードへ第１のデータ信号を、前記第２のノードから前記第１のノードへ第２のデータ信号を送信するステップ、
   を有する方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   −前記第１のノードから少なくとも前記第２のノードにＲＴＳ信号を送信するステップ、及び
   −前記第２のノードＢが前記ＲＴＳ信号を受信した後、前記ＣＴＣ信号を前記第２のノードから少なくとも協調ノードに送信するステップ、
   からなる先行するステップをさらに有することを特徴とする方法。
3. 前記ＣＴＣ信号を送信するステップは、前記ＲＴＳ信号を受信してから第１の既定の時間期間の後に起こることをさらに特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記ＣＴＳ信号を放送するステップは、前記ＣＴＣ信号を受信してから第２の既定の時間期間の後に起こることをさらに特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記ＲＴＳ信号は前記協調ノードにも送信されることを特徴とする請求項２、３又は４に記載の方法。
6. 前記ＲＴＳ信号は、前記第１のノードＡが送る前記第１のデータ信号の前記時間期間を示す第１の時間期間の値を有すること、前記ＣＴＣ信号は、前記第２のノードＢが送る前記第２のデータ信号の前記時間期間を示す第２の時間期間の値を有すること、並びに前記ＣＴＳ信号は、前記第１及び第２の時間期間の値の中で最も長い時間期間の値に基づいて発生すること、をさらに特徴する請求項５に記載の方法。
7. 前記ＣＴＣ信号は前記第１のノードにも送信されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記協調ノードを介して、前記第１のノードから前記第２のノードに第１の信号を、及び前記第２のノードから前記第１のノードに第２の信号を送信する前記ステップは、
   −前記第１のノードから前記協調ノードに前記第１の信号を、及び前記第２のノードから前記協調ノードに前記第２の信号を送信するステップ、並びに
   −前記協調ノードから前記第１のノード及び第２のノードに、少なくとも前記第１及び第２の信号に基づく第３の信号を送信するステップ、
   を有する方法。
9. 前記第１及び第２の信号を送信するステップは、前記ＣＴＳ信号を受信してから第３の既定の時間期間の後に起こることをさらに特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記第３の信号を送信するステップは、前記第１及び第２の信号を完全に受信してから第４の既定の時間期間の後に起こることをさらに特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
11. 第１のノードと第２のノードとの間の信号の送信を同期させるための協調ノードは、
    −前記第２のノードから少なくともＣＴＣ信号を受信し、ＣＴＳ信号を前記第１及び第２のノードに送信するように構成されるトランシーバモジュール、並びに
    −第１及び第２のノードが少なくとも共通の時間期間中にデータ信号を送信するのを可能にするタイミング表示を含む前記ＣＴＳ信号を発生させるように構成される処理モジュール、
    を有する協調ノード。
12. 前記トランシーバモジュールは、前記第１のノードからＲＴＳ信号を受信するように構成される、及び前記処理モジュールは、受信した前記ＳＴＳ信号に含まれる情報に依存して前記ＣＴＳ信号を発生させるように構成されることをさらに特徴とする請求項１１に記載の協調ノード。
13. 第１のノード、第２のノード及び請求項１１又は１２に従う少なくとも１つの協調ノードを有するデータ送信ネットワークにおいて、前記第１のノードは、少なくとも第２のノードにＲＴＳ信号を送信する、前記第２のノードは少なくとも前記協調ノードにＣＴＣ信号を送信する、並びに第１及び第２のノードの両方は、前記協調ノードからタイミング表示を含むＣＴＳ信号を受信し、前記タイミング表示に依存する少なくとも共通の時間期間中に第１及び第２のデータ信号を夫々送信するように構成される、ことをさらに特徴とするデータ送信ネットワーク。
14. 請求項１３に記載のデータ送信ネットワークにおいて、アナログネットワークコーディング又は物理層ネットワークコーディングを用いるワイヤレスネットワークであるデータ送信ネットワーク。
15. 通信装置のコンピュータ手段にロード及び実行されるとき、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法のステップを実行するための命令を有するコンピュータプログラムプロダクト。

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