WO2005029730A1 - キャリアセンス多重アクセス方法、無線基地局装置及び無線端末装置 - Google Patents

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WO2005029730A1
WO2005029730A1 PCT/JP2004/012956 JP2004012956W WO2005029730A1 WO 2005029730 A1 WO2005029730 A1 WO 2005029730A1 JP 2004012956 W JP2004012956 W JP 2004012956W WO 2005029730 A1 WO2005029730 A1 WO 2005029730A1
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WO
WIPO (PCT)
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signature signal
transmitting
multiple access
carrier sense
access method
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/012956
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rahul Malik
Pek-Yew Tan
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Priority to US10/572,033 priority patent/US7804842B2/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0808—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering

Definitions

  • the present invention relates to a carrier sense multiple access method, a radio base station apparatus, and a radio terminal apparatus.
  • the present invention relates to a carrier sense multiple access (CSMA) method used in a wireless network such as a wireless LAN (Local Area Network), a wireless base station device, and a wireless terminal device.
  • CSMA carrier sense multiple access
  • IEEE802.il is a cost-effective solution for wirelessly connecting terminal devices, such as computers, over a network.
  • standards that support the physical layer at higher data rates are being extended.
  • the MAC (media access control) layer is subject to throughput saturation as the data rate increases (see Non-Patent Document 1, for example).
  • the limitation lies in the MAC (media access control) layer.
  • the IEEE802.11 working group recognizes the need for high-throughput wireless LANs based on both MAC and physical layer changes to existing wireless LANs.
  • Communication in the conventional wireless LAN system is based on the CSMA scheme, that is, The ability of the STA to transmit a data packet is determined by detecting whether the accessing medium is busy (busy) or idle (unused).
  • One approach to increasing the throughput in such a wireless LAN system is to use, for example, the advantages of the space division multiple access (SDMA) scheme. To make use of this, it is necessary to perform optimal scheduling such that APs transmit and receive to and from different STAs on different antennas.
  • SDMA space division multiple access
  • Non-Patent Document 1 "Throughput Analysis for IEEE802.11a Higher Data Rates"
  • media access is based on a contention-based access method such as the CSMA method (that is, the right to access the medium is contested by a plurality of STAs).
  • the STA that wishes to refrain from sending data packets when it detects that the media is busy. Therefore, at each access timing, only one of the plurality of STAs included in the wireless LAN system can transmit a data packet. Therefore, it is not easy to improve the throughput in a wireless LAN system.
  • An object of the present invention is to provide a carrier sense multiple access method, a wireless base station device, and a wireless terminal device that can improve the throughput in a wireless network.
  • a carrier sense multiple access method provides a radio base station supporting space division multiple access, comprising: an antenna unit for forming a directional beam; A carrier sense multiple access method executed in a wireless network having a station device and a wireless terminal device communicating with the wireless base station device, wherein the radio terminal device has the directivity according to a position of the wireless terminal device.
  • An assignment step belonging to a group defined by the reach of the beam; and a signature signal unique to each group is assigned to the wireless terminal device assigned in the assignment step. Allocating to the medium, detecting whether the signature signal allocated in the allocating step is present in the medium to be accessed, and detecting the presence of the signature signal in the medium as a result of the detection in the detecting step. If not, a transmitting step of simultaneously transmitting the signature signal and the data packet addressed to the wireless base station device is provided.
  • a radio base station apparatus is a radio base station compatible with space division multiplex access, comprising: an antenna unit for forming a directional beam; and a plurality of transmission / reception units capable of operating in parallel connected to the antenna unit.
  • a configuration is adopted that includes an assigning unit that assigns a unique signature signal to each group, and a notifying unit that notifies the wireless terminal device of the assigned signature signal.
  • the wireless terminal device of the present invention is unique to each group defined by the reach of the directional beam formed by the antenna unit of the wireless base station device that is the communication partner, and is notified from the wireless base station device.
  • FIG. 1 is a diagram showing a wireless LAN on which a CSMA method according to an embodiment of the present invention is executed.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a wireless LAN in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an access timing structure in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing in detail a transmission pattern in an uplink access period in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an extended CSMA algorithm according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a first example of a signature signal transmission method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a second example of a signature signal transmission method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a third example of a signature signal transmission method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an operation mode of the extended CSMA algorithm according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a timing chart of an extended CSMA algorithm according to one embodiment of the present invention.
  • a STA is defined by a directivity formed by an antenna unit of a wireless base station apparatus (AP in the present embodiment) in accordance with the position of a wireless terminal apparatus (hereinafter, referred to as "STA").
  • STA wireless terminal apparatus
  • a plurality of STAs can simultaneously perform media contention and data bucket transmission in the wireless LAN. Therefore, in order to effectively increase the total throughput of the wireless LAN, an embodiment of the present invention is described.
  • APs and STAs that execute such CSMA algorithms (hereinafter referred to as “extended CSMA algorithms”) are described. The following definitions are used for understanding the present invention.
  • a "wireless LAN” is a network implemented in a specific area based on a wireless access technology and provides LAN services to STAs through the wireless access technology. Includes any number of devices or nodes.
  • Wireless terminal device refers to a device that can access services provided by a wireless LAN.
  • Access point refers to a wireless base station device in a wireless LAN that controls access to the wireless LAN and maintains the access timing. Another major role of the AP is, for example, that the STA in the wireless LAN functions as a bridge to access devices in other networks.
  • Spatial division multiple access means that a plurality of STAs are simultaneously the same due to the physical separation in the space of the STAs and the function of a transmitting / receiving unit for transmitting / receiving signals (data packets) using directional beams.
  • An access mechanism that can communicate using frequency bands.
  • Media refers to a wireless channel on which a wireless LAN operates.
  • the "multi-beam antenna” refers to an antenna system that can form a directional beam in a plurality of different directions by minimizing crossover and inter-beam interference and realize SDMA.
  • the "media access control (MAC) layer” broadly refers to a network protocol used by each STA to enable access to media.
  • the "physical (PHY) layer” refers to an actual transmitting / receiving unit that transmits / receives signals (data packets) to / from a wireless LAN. This can be summarized as being some sub-layer powers, such as the MAC layer power and the control layer and the control layer.
  • Uplink refers to the direction of transmission from the STA to the AP.
  • Downlink refers to the direction of transmission (eg, broadcast, multicast, broadcast) from the AP to the STA.
  • the "simultaneous communication group” refers to a set of one or more STAs covered by one or more directional beams simultaneously formed by SDMA-compatible APs equipped with a multi-beam antenna.
  • the "beam area” refers to one reach of one or more directional beams formed simultaneously by the AP.
  • the "beam group” refers to a set of one or more STAs covered by one of one or more directional beams formed simultaneously by the AP.
  • Beam start beacon frame refers to an access allocated to a simultaneous communication group. Refers to the frame broadcast by the AP in all beam areas of the simultaneous communication group to signal the start of the communication period. Further, the frame may optionally include information on the downlink period and the scheduling for the beam group Z simultaneous communication group.
  • the "beam end beacon frame” refers to a frame broadcast from the AP to STAs in the beam group Z simultaneous communication group to notify the end of the access period assigned to the simultaneous communication group. .
  • the "polling Z monitoring contention notification frame" is used to broadcast the start of an uplink access period, the schedule for each STA to perform uplink access, and the period during which contention-based access is permitted.
  • AP force also belongs to each beam group
  • Contention-based channel access refers to a method in which individual STAs are assigned to shared media based on a non-scheduled distributed contention algorithm executed by each STA in order to achieve fairness in media access. Refers to the MAC mechanism to access.
  • Poly-based channel access refers to a MAC mechanism in which access to shared media is controlled by centralized control of allocating access to media by polling individual STAs.
  • the "hidden terminal” refers to a STA that is located in an area that can be covered by a beam that also radiates an AP force, but is located outside an area that can be covered by a beam that is radiated from another STA. Such a scenario can occur, for example, when multiple STAs are physically located at opposite ends of a wireless LAN!
  • Carrier Sense Multiple Access involves a process of detecting that the medium is idle for a certain period of time and waiting for a random knock-off value before executing data packet transmission. , Contention-based channel access technology.
  • CCA Certear channel assessment
  • the "signature signal” is assigned to a member STA of each beam group, and by using this, the STA determines whether another STA in the same beam group transmits an action Z. Refers to a signal that can be determined.
  • the "slot time” is defined as a fixed unit time including a CCA required time, a round-trip propagation delay time, and a MAC processing time.
  • the "detection time” is defined as a fixed unit time required to detect whether or not a force exists in a medium in which a signature signal exists.
  • FIG. 1 is a diagram showing a wireless LAN in which the CSMA method according to one embodiment of the present invention is executed.
  • the wireless LAN 100 shown in FIG. 1 is a typical wireless LAN including an AP 110 and a plurality of STAs 120, 130, 140.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of wireless LAN 100.
  • the STAs 120 to 140 have basically the same internal configuration, only the internal configuration of the STA 120 is shown in FIG. 2, and the description of the internal configuration of the STAs 130 and 140 is omitted. Also, it is obvious that the STAs included in the wireless LAN 100 are not limited to the three STAs 120-140. In the following description, one or more arbitrary STAs included in wireless LAN 100 may be referred to as “user”.
  • the API 10 which is a fixed network infrastructure device, is a multi-beam antenna 111 capable of forming a plurality of different directional beams 145a, 145b, 145c spatially separated by minimizing cross-over Z interference between beams. Having.
  • API 10 A group assignment unit 112 that assigns each STA 120-140 to a beam group according to the position of the STA 120-140, a signature signal assignment unit 113 that assigns a unique signature signal to each assigned STA 120-140 for each beam group, It is connected to the multi-beam antenna 111 and can operate in parallel, and also supports wireless communication with the STA 120-140, such as signaling of signature signals to the STA 120-140 and transmission and reception of data packets to and from the STA 120-140 There are a plurality of (for example, N) transmission / reception units 1141, 1142, ⁇ , 114N.
  • the AP 110 has an extended CSMA algorithm executing unit 115 that executes the extended CSMA algorithm, similarly to the extended CSMA algorithm executing unit 123 in each of the STAs 120-140.
  • the STA 120 generally has a small demand for portability and mobility, and is a simple antenna capable of forming an omni-directional or quasi-omni-directional beam radiation pattern (generally, a single component). It has 121. Further, when the STA 120 attempts to transmit to the AP 110 and the transmitting / receiving unit 122 that is responsible for wireless communication with the API 10, such as receiving a signature signal signaled from the API 10 and transmitting / receiving a data packet to / from the API 10. And an extended CSMA algorithm execution unit 123 for executing the extended CSMA algorithm. The extended CSMA algorithm will be described in detail later.
  • the STAs 130 and 140 have the same configuration as the STA 120 and perform the same operation.
  • the API 10 with the multi-beam antenna 111 can form a set of beams directed in a plurality of different directions, including the omni-directional beam radiation pattern.
  • the group assignment unit 112 depends on the functions of the AP 110, such as the spatial and Z-angle separation of users (for example, STAs 120 to 140), traffic patterns, and the number of directional beams that can be formed and their resolution. Therefore, users who want to use the media 150 optimally belong to the beam group. Then, the signature signal allocating unit 113 allocates the assigned user a signature signal uniquely associated with each beam group.
  • Signature signal allocation is performed during the group assignment phase (ie, while the user is assigned to the simultaneous communication group and the beam group). In addition, due to the movement of the user, one or more users may join a new simultaneous communication group Z-beam group. Even when reassigned, the signature signal is reassigned.
  • each user transmits a data packet
  • by attaching a signature signal to the data packet it is possible to determine whether or not another user competing for the medium 150 is a user in the same beam group. can do. If another user in the same beam group is transmitting while it is transmitting, a collision will occur and transmission will be refrained. Further, it is possible to determine whether users of different beam groups are transmitting. In this case, since the API 10 can separately receive two transmissions based on the angular separation of a plurality of users, a plurality of users competing for the media 150 can transmit at the same time.
  • transmitting / receiving section 114 notifies the user of the signature signal through one-to-one frame exchange or through information element signaling exchange.
  • API 10 provides time-division services to users in these beam groups by signaling to the user the start and end of the period allowed to access user media 150 in each beam group. provide.
  • Traffic in wireless LAN 100 is characterized by either uplink or downlink.
  • the transmission and reception operations must be synchronized for all beams at all times. More specifically, this synchronization is ensured for the periods allocated to multiple users of each simultaneous communication group and divided for uplink and downlink. Also, the occurrence of these periods is synchronized across different beam groups within the simultaneous communication group. Such a timing structure will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of an access timing structure when the API 10 divides a user in the wireless LAN 100 into two simultaneous communication groups X and Y. The focus here is on the access period for simultaneous communication group X! I will explain.
  • Each simultaneous communication group X, Y consists of three simultaneously formed beam groups A, B, C.
  • Transmission pattern 153 is for a user belonging to a beam group A
  • the transmission pattern 15 4 is for a user belonging to the beam group B
  • the transmission pattern 155 is for a user belonging to the beam group C It is for
  • the access period 151 for the simultaneous communication group X is divided into a downlink access period 156 and an uplink access period 157.
  • Reference numeral 158 indicates a simultaneous communication group Z synchronization.
  • the beam start beacon frame 159 is broadcast by the API 10.
  • the beam start beacon frame 159 contains the start of the access period 151 assigned to the simultaneous communication group X, the length of the downlink access period 156, and optionally the scheduling of the downlink transmission in each beam group A, B, C. And
  • Polling Z monitoring which is the last frame transmitted in the downlink access period 156, is a contention notification frame 160, which broadcasts schedules for a plurality of users under different beam groups A, B, and C of the simultaneous communication group X. I do. Polling Z-monitoring contention broadcast frame 160 also reports the remaining period during which multiple users under beam groups A, B, and C can access on a contention basis after the scheduled transmission ends.
  • Reference numeral 161 is a beam end beacon frame indicating the end of the access period 151 of a plurality of users belonging to the simultaneous communication group X. Beam end beacon frame 161 is broadcast by API 10. The same transmission pattern applies to all other simultaneous communication groups such as simultaneous communication group Y.
  • Network traffic is classified according to statistics such as a data rate, a packet arrival rate, and a packet allowable delay time.
  • Common MAC mechanisms include contention based and polled based.
  • Polling-based channel access is an efficient mechanism for traffic that requires a certain quality of service (QoS), characterized in terms of a certain bandwidth and an acceptable delay time. Examples of such traffic include audio-Z video, voice and other multimedia content. It is.
  • Contention-based channel access is a mechanism for providing services to random Z irregular traffic such as the text and hypertext transfer protocols.
  • SDMA has strict synchronization requirements. Therefore, in terms of optimally scheduling uplink and downlink traffic for different beam groups, the AP 110 can efficiently reuse the channel bandwidth spatially and generate higher total throughput. Base channel access is better. It is clear that traffic that also emits API 10 power, ie downlink traffic, can be easily scheduled because the traffic characteristics are known to API 10. However, for uplink traffic that is periodically repeated, it is generally necessary for the user (source) to make a resource reservation so that the API 10 can allocate bandwidth in the polling Z monitoring contention notification frame 160. It becomes.
  • FIG. 4 shows the transmission pattern in the uplink access period 157 described in FIG. 3 in detail.
  • the transmission pattern of beam group A of simultaneous communication group X will be described as an example.
  • the schedule for each beam group A, B, C in the uplink access period 157 is broadcast.
  • each user first performs transmission in the polling-based access periods 171, 172, and 173 according to the schedule broadcast in the polling Z monitoring contention broadcast frame 160. After completion of the scheduled polling-based access period 171-173, the remaining period is used as a contention-based access period 174,175,176.
  • each user is relying on the broadcast schedule and each local clock to determine when to transmit.
  • the contention-based channel access mechanism is a carrier sensing technique that includes a process of confirming that the media is idle for a certain period of time before attempting to transmit. While the API 10 uses the multi-beam antenna 111, the user is simple and small! / ⁇ The SDMA wireless LAN 100 uses the omni-directional antenna 121 with form factor. V, that is, belongs to beam group A! /, Does a certain user, that is, a user located in the beam area of beam group A, refrain from transmitting during transmission of a user belonging to beam group B or beam group C? In the past, it was common to delay (the same applies to beam group and C).
  • the AP 110 can separate a plurality of transmissions emitted from different beam ranges. Due to the physical separation of multiple users and the use of only power control, multiple users located in different beam areas may become “hidden terminals” to each other, resulting in simultaneous uplink access. obtain. However, in practice, it is rare that multiple users are distributed in such a state.
  • the polling-based access period 173 of the beam group C ends earlier than the polling-based access periods 171 and 172 of the beam groups A and B.
  • the contention-based access period 176 for beam group C starts earlier than the contention-based access periods 174, 175 for beam groups A and B.
  • the API 10 can separately receive a plurality of transmissions emitted from the separated ranges.
  • a user belonging to beam group C can start contention-based channel access without waiting for the end of transmission in polling-based access periods 171 and 172.
  • the contention-based access periods i 74 and 175 can be started after the polling-based access periods 171 and 172 of the own group have ended. Therefore, it is possible to significantly reduce wasting the channel band.
  • the users belonging to each of the beam groups A, B, and C to simultaneously access the media, thereby increasing the number of users who can access at each timing as compared with the conventional case.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the extended CSMA algorithm according to one embodiment of the present invention.
  • step S701 the value of the backoff counter value (BackoffCounter) is initialized to “0”. Subsequently, in step S702, a CCA algorithm is used to determine whether the media 150 is busy or idle.
  • CCA algorithm channel Based on the received power level measurement. According to the specification of IEEE802.11a, there are two requirements for detection accuracy depending on whether a signal preamble is detected. Since the STA 120 generally uses an omnidirectional antenna 121, the STA 120 performs transmission in a certain beam area, and if one STA exists, the STA in the other beam area uses a medium 150 Is determined to be busy.
  • step S704 it is determined whether the data packet to be transmitted is new, that is, whether it is the first transmission attempt. If the data packet is new (S704: YES), the process proceeds to step S705, and if the data packet is not new, that is, if it is the second or more transmission attempt (S704: NO), the process proceeds to step S751.
  • the first stage S703 represents the conventional CSMA algorithm.
  • step S705 the idle duration of the medium 150 has already been set to DIFS (Distributed
  • Inter Frame Space is determined (that is, the same or exceeded). If the idle duration is equal to or exceeds the DIFS (S705: YES), the process proceeds to step S715 and immediately transmits a data packet. On the other hand, if the idle duration is shorter than DIFS (S705: NO), the flow proceeds to step S751.
  • step S751 it is determined whether or not the media idle duration has reached DIFS. If the media 150 changes to a busy state before the idle duration reaches the DIFS (S751: NO), the process immediately returns to step S702. If the idle state continues until the DIFS reaches the DIFS (S751: YES), the process returns to step S752. move on.
  • step S752 similarly to step S704, it is determined whether the data packet to be transmitted is new, that is, whether the data packet is the first transmission attempt.
  • a random back-off value is selected and set to the back-off counter value (S760), and then the process proceeds to step S753. If it is the second or more transmission attempt (S752: NO), do nothing and go to step S753.
  • the random backoff value is a value set as an integer multiple of the slot time.
  • step S753 it is determined whether the backoff counter value is “0”. Back off cow If the counter value is “0” (S753: YES), the process proceeds to step S715 and immediately transmits a data packet. When the backoff counter value is not “0” (S753: NO), the process proceeds to step 714.
  • step 714 it is determined whether or not the idle state of the medium 150 continues for a further slot time (SlotTime). As a result of this determination, if the busy state occurs before the slot time (S714: NO), the process returns to step S702. If the slot time idle state continues (S714: YES), the backoff counter value is decremented by “1” in step S754. After decrementing, the process returns to step S753 again, and repeats steps S753, S714, and S754 until the back-off counter value becomes “0” and the data is transmitted or the medium 150 is busy during the process.
  • SlotTime slot time
  • step S709 which is the first step of the second stage S708, similarly to step S751, it is determined whether or not the data packet to be transmitted is new, that is, whether or not the data packet is the first transmission attempt.
  • a random back-off value is selected and set to the back-off counter value (S710), and the process proceeds to step S711. If it is the second or more transmission attempt (S709: NO), the process proceeds to step S711 without doing anything.
  • step S711 a determination is made as to whether or not a signature signal of the same beam group as the STA attempting to transmit the data packet is detected.
  • a signature signal of the same beam group that is, when another STA of the same beam group is transmitting a data packet (S711: YES)
  • the process returns to step S702, and when a signature signal is not detected (S711: NO). ) Proceed to step S755.
  • step S755 it is determined whether the back-off counter value is “0”. When the back-off force counter value is “0” (S755: YES), the data packet is immediately transmitted (S715). If the back-off counter value is not “0”! /, Proceed to the next step S756.
  • step S756 it is determined by the CCA whether the medium 150 is in an idle state or a busy state. If the medium 150 is determined to be idle (S756: YES), the process immediately proceeds to step S714 of the first stage S703. If the media 150 remains busy (S75 6:? ⁇ 0), and proceed to step 3757.
  • step S757 it is determined again whether or not a signature signal of the same beam group is detected.
  • the determination period in this step is a detection time (DetectionTime).
  • DetectionTime a detection time
  • the process immediately returns to step S702.
  • the signature signal of the same beam group is not detected (S757: NO)
  • the process proceeds to step S758, and the back-off counter value is decremented by “1”. After decrement, return to step S755 again.
  • the decrement (S754) in the process of the first stage S703 is performed in units of slot time (SlotTime)
  • the decrement (S758) in the process of the second stage S708 is performed in units of detection time (DetectionTime). Is This is because the detection time can be longer than the slot time, depending on the nature of the signature signal used. In such a case, if the knock-off counter value is decremented in slot time units, the back-off counter value may become "0" before the time for detecting one signature signal elapses. This implies that a transmission will occur and a collision will occur. Such a situation can be avoided by decrementing in units of detection time.
  • a key requirement of the above extended CSMA algorithm is that the STA 120 can detect the presence of the signature signals of the other STAs 130 and 140 in the medium 150 where multiple simultaneous transmissions can be performed.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a first example of a signature signal transmission method
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a second example of a signature signal transmission method
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a third example of a signature signal transmission method.
  • Wireless LAN 100 operating in the 5 GHz UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) band operates using 20 MHz channelization.
  • the 20 MHz spectrum mask 181 of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) transmission while conforming to the 20 MHz spectrum mask 181 of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) transmission, the 0th (ie, the center of the spectrum used) that is not used in the OFDM transmission 183 of only normal data packets is used. Part) subcarrier 182 frequency Used.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • the signature signal is transmitted with low power using 0th subcarrier 185.
  • the channelization in the 5 GHz UNII band is 20 MHz.
  • the spectrum occupied by the force baseband is 16.667 MHz as indicated by reference numeral 186.
  • the extra band excluding the 16.667 MHz spectrum occupation area 186 from the 20 MHz spectrum mask is used as a guard band and is provided to deal with roll-off in filter design.
  • the ⁇ 27th frequency not used in OFDM transmission 183 of only normal data packets that is, frequency C of subcarrier 191 at both boundaries of the spectrum to be used is used.
  • the signature signal is transmitted using the ⁇ 27th subcarrier 193.
  • the transmission of the 27th subcarrier 193 is performed with lower power than the transmission of other subcarriers in order to reduce the requirement imposed on the filter on the receiving side by reducing the power of the additional subcarrier.
  • both the 0th subcarrier 185 and the ⁇ 27th subcarrier 193 may be used simultaneously.
  • a frequency band not used for transmitting a data packet can be effectively used for transmitting a signature signal.
  • each user can determine whether or not the same signature signal assigned by the API 10 is transmitted.
  • a spreading code as the signature signal.
  • Spreading code with high autocorrelation characteristics The signature signal can be detected with a high degree of success. Further, by using a spreading code having low cross-correlation characteristics, the possibility of a signature signal detection error can be reduced.
  • the spreading code is used as a signature signal in this way, a signature indicating that another user in the same beam group has already transmitted by using a correlator (matched filter). The presence or absence of a signal can be accurately determined.
  • the signature signal is given a characteristic such that its average value becomes zero. By doing so, it is possible to minimize the effects of DC offsets that occur in the DZA converter of the transmitting user and the AZD converter of the receiving user.
  • the spreading code is used as a signature signal, even if the signature signal is transmitted at a lower transmission power than the data packet transmission, the low power can be compensated for by the processing gain on the receiving side.
  • each subcarrier in the frequency domain.
  • three orthogonal subcarriers 194 are obtained, that is, ⁇ 27th and 0th subcarriers.
  • Each of these subcarriers 194 can be used as a signature signal to be identified.
  • the three signature signals are associated with the ⁇ 27th and 0th subcarriers, respectively.
  • the number of each signature signal may be limited by the number of subcarriers, but the receiving device measures the power of each frequency to detect the signature signal at high speed. be able to.
  • the extended CSMA algorithm supports two state-determining values, a CCA value (ClearChannelAssessment) and a signature signal detection value (SignatureSignalDetection), as shown in Figure 9. It needs to be corrected as follows. These values are represented by three operation modes shown as decrement time units (DecrementTimeUnit) in FIG. 9, namely, operation modes shown in slot time (SlotTime), detection time (DetectionTime) and NZA (NoTransmissionTime). , 6 05 and 606 are decided.
  • STA1 the operation mode shown in FIG. 9 and the flow chart of the extended CSMA algorithm in FIG. 5, an operation example when three STAs (referred to as “STA1,” “STA2,” and “STA3” in this example) are explained.
  • STA1 and STA2 belong to the same beam group and share the same signature signal, while the third STA3 belongs to a different beam group and have different signature signals at the same time.
  • media 150 is busy
  • STA1 selected a random backoff value of "6”
  • STA2 selected a random backoff value of "4".
  • STA3 starts transmission at the moment of time 801.
  • STA1 and STA2 decrement their backoff counter values, as shown during each slot period (ie, periods 802, 803).
  • the CCA algorithm detects that the media 150 is busy, and as a result, the knock-off counter value is simply decremented by one.
  • Periods 804 and 805 indicate that the back-off counter values of STA1 and STA2 are reduced in detection time units, respectively.
  • each STA 120-140 is defined by the reach of the directional beam formed by multi-beam antenna 111 of API 10 according to the position of STA 120-140.
  • an API is used to assign a unique signature signal to each assigned STA 120—140 to each assigned STA 120—140.
  • 10 has a transceiver for each beam, so each STA simultaneously 0 can be communicated with, and the throughput in the wireless LAN 100 can be improved.
  • the wireless LAN 100 described in the present embodiment has several application fields. In other words, companies can use a laptop computer with wireless access on a desk, and sometimes move it to a conference room or the like for use.
  • the AP is connected to a home AV server consisting of a set-top box, media player, and portal to the Internet, and various devices with a wireless access function, such as a display panel, a camera, and a notebook. It can be used, for example, by a type computer accessing information stored on the Internet or a home AV server.
  • the wireless LAN 100 of the present embodiment can also be applied to a cellular hot spot such as a lobby of an office building or a coffee shop where a STA using a data service accesses.
  • the carrier sense multiplex access method, wireless base station device, and wireless terminal device of the present invention have an effect of improving the throughput in a wireless network, and are useful in a wireless network such as a wireless LAN.

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Abstract

　無線ネットワークにおけるスループットを向上させることができるキャリアセンス多重アクセス方法。この方法は、指向性ビームを形成するマルチビームアンテナ（１１１）を備えたＳＤＭＡ対応のＡＰ（１１０）及びＡＰ（１１０）と通信するＳＴＡ（１２０、１３０、１４０）を有する無線ネットワーク、例えば、無線ＬＡＮ（１００）にて、実行される。この方法では、まず、ＳＴＡ（１２０～１４０）の位置に応じて、ＡＰ（１１０）はＳＴＡ（１２０～１４０）を、指向性ビームの到達範囲によって定められるビームグループに配属する。そして、配属したＳＴＡ（１２０～１４０）に、ビームグループ毎にグループ判別用の固有のシグネチャ信号を割り当てる。  

Description

明 細 書
キャリアセンス多重アクセス方法、無線基地局装置及び無線端末装置 技術分野
[0001] 本発明は、無線 LAN (Local Area Network)等の無線ネットワークにて用いられるキ ャリアセンス多重アクセス (CSMA)方法、無線基地局装置及び無線端末装置に関 する。
背景技術
[0002] IEEE802.i lは、例えばコンピュータ等の端末装置をネットワークで無線接続する 費用効率の高いソリューションである。また、信号処理技術や変調技術の進展によつ て、物理レイヤをより高速なデータレートでサポートする規格の拡張がなされている。 一方、 MAC (メディアアクセス制御）レイヤはデータレートの増加に伴 、スループット の飽和が発生することが研究により示されており（例えば、非特許文献 1参照）、現在 の IEEE802.i lシステムにおける主要な制約は、 MAC (メディアアクセス制御）レイ ャにあると言える。 IEEE802.i lのワーキンググループは、既存の無線 LANに対す る MACレイヤ及び物理レイヤ両方の変更に基づぐ高スループットの無線 LANの必 要性を認識している。
[0003] 既存の無線 LANでサポートされるデータレートは、現在及び将来想定されるアプリ ケーシヨン用としては十分である。無線 LANは、従来より時分割多重アクセス方式を 採用しているため、問題は、無線ネットワークが同時にサポート可能な高速データレ ートアプリケーションのユーザ数にある。この問題は、より高いスループットの必要性 の問題として概括することができる。より高いスループットを実現するには、国際標準 ィ匕機構 (ISO)のオープンシステム相互接続 (OSI)参照モデルにおける、レイヤ 2より 上位のレイヤ又は MACレイヤで測定されるデータレートを高める必要がある。単一 の無線基地局装置 (例えば、アクセスポイント (AP) )及び複数の無線端末装置 (ST A)が含まれる基本的な無線 LANシステムにおける全ての無線装置の総スループッ トを増カロさせるという要求事項を満たすために、スループットは、 APで測定される。
[0004] 従来の無線 LANシステムにおける通信は CSMA方式に基づいている、すなわち、 STAがデータパケットの送信を行うことができるか否力が、アクセスするメディアがビ ジー (使用中）であるかアイドル (未使用）であるかを検出することによって判断されて いる。このような無線 LANシステムにおいてスループットを増加するための 1つのァプ ローチとして、例えば空間分割多重アクセス（SDMA)方式の利点を利用することが 挙げられる。これを利用するには、 APが異なるアンテナには異なる STAとの送受信 を行うなど、最適にスケジューリングする必要がある。
非特許文献 1： "Throughput Analysis for IEEE802.11a Higher Data Rates",
IEEE802.i l/02-138rO, 2002年 3月
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] しかしながら、従来の無線 LANシステムにおいては、 CSMA方式のような競合べ ースの（つまり、複数の STAによってメディアにアクセスする権利が争われる）ァクセ ス方式に基づ 、てメディアアクセスを行おうとする STAは、メディアがビジーであると 検出したときにデータパケットの送信を控える。このため、各アクセスタイミングにおい て、無線 LANシステムに含まれる複数の STAのうち 1つしかデータパケットの送信を 行うことができない。したがって、無線 LANシステムにおけるスループットを向上する ことは容易ではない。
[0006] 本発明の目的は、無線ネットワークにおけるスループットを向上させることができる キャリアセンス多重アクセス方法、無線基地局装置及び無線端末装置を提供すること である。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明のキャリアセンス多重アクセス方法は、指向性ビームを形成するアンテナ部 と前記アンテナ部に接続される並列動作が可能な複数の送受信部とを備えた空間 分割多重アクセス対応の無線基地局装置及び前記無線基地局装置と通信する無線 端末装置を有する無線ネットワークにて実行するキャリアセンス多重アクセス方法で あって、前記無線端末装置の位置に応じて、前記無線端末装置を、前記指向性ビー ムの到達範囲によって定められるグループに配属する配属ステップと、前記配属ステ ップで配属した前記無線端末装置に、前記グループ毎に固有のシグネチヤ信号を割 り当てる割り当てステップと、アクセスするメディアに前記割り当てステップで割り当て られた前記シグネチヤ信号が存在するか否かを検出する検出ステップと、前記検出 ステップでの検出の結果、前記メディアに前記シグネチヤ信号が存在しない場合、前 記シグネチヤ信号と前記無線基地局装置宛てのデータパケットとを同時に送信する 送信ステップと、を有するようにした。
[0008] 本発明の無線基地局装置は、指向性ビームを形成するアンテナ部と前記アンテナ 部に接続される並列動作が可能な複数の送受信部とを備えた空間分割多重ァクセ ス対応の無線基地局装置であって、通信相手である無線端末装置の位置に応じて、 前記無線端末装置を、前記指向性ビームの到達範囲によって定められるグループに 配属する配属手段と、配属された前記無線端末装置に、前記グループ毎に固有の シグネチヤ信号を割り当てる割り当て手段と、割り当てたシグネチヤ信号を前記無線 端末装置に通知する通知手段と、を有する構成を採る。
[0009] 本発明の無線端末装置は、通信相手である無線基地局装置のアンテナ部によって 形成される指向性ビームの到達範囲によって定められるグループ毎に固有であって 前記無線基地局装置から通知されたシグネチヤ信号を受信する受信手段と、ァクセ スするメディアに前記シグネチヤ信号が存在するか否かを検出する検出手段と、前記 検出手段の検出の結果、前記メディアに前記シグネチヤ信号が存在しない場合、バ ックオフ値をデクリメントするデクリメント手段と、前記デクリメント手段によって前記バッ クオフ値が零までデクリメントされたとき、前記シグネチヤ信号と前記無線基地局装置 宛てのデータパケットとを同時に送信する送信手段と、を有する構成を採る。
発明の効果
[0010] 本発明によれば、無線ネットワークにおけるスループットを向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]本発明の一実施の形態に係る CSMA方法が実行される無線 LANを示す図 [図 2]本発明の一実施の形態における無線 LANの構成を示すブロック図
[図 3]本発明の一実施の形態におけるアクセスタイミング構造を説明するための図 [図 4]本発明の一実施の形態におけるアップリンクアクセス期間の送信パターンを詳 細に示す図 [図 5]本発明の一実施の形態に係る拡張 CSMAアルゴリズムを説明するためのフロ 一図
[図 6]本発明の一実施の形態におけるシグネチヤ信号の送信方法の第 1例を説明す るための図
[図 7]本発明の一実施の形態におけるシグネチヤ信号の送信方法の第 2例を説明す るための図
[図 8]本発明の一実施の形態におけるシグネチヤ信号の送信方法の第 3例を説明す るための図
[図 9]本発明の一実施の形態に係る拡張 CSMAアルゴリズムの動作モードを説明す るための図
[図 10]本発明の一実施の形態に係る拡張 CSMAアルゴリズムのタイミングチャート 発明を実施するための最良の形態
[0012] 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
[0013] 本実施の形態では、無線端末装置（以下「STA」と言う）の位置に応じて、 STAを、 無線基地局装置 (本実施の形態では、 AP)のアンテナ部によって形成される指向性 ビームの到達範囲によって定められるグループに配属し、グループ毎に固有のシグ ネチヤ信号を割り当てることにより各 STAにシグネチヤ信号を持たせる場合にっ ヽて 説明する。
[0014] ここでは、複数の STAが無線 LANにおいて同時にメディア競合及びデータバケツ ト送信を行うことができ、よって、無線 LANの総スループットを効果的に上げるために 、本発明の一実施の形態に係る CSMAアルゴリズム（以下「拡張 CSMAァルゴリズ ム」と言う）を実行する AP及び STAについて記載する。本発明の理解のために、以 下の定義が用いられる。
[0015] 「無線 LAN」とは、ある特定のエリアにて実施され無線アクセス技術に基づくネット ワークであり、無線アクセス技術を通じて STAに LANサービスを提供する。任意数の 機器又はノードを含む。
[0016] 「無線端末装置（STA)」とは、無線 LANにより提供されるサービスにアクセスするこ とができる機器を指す。 [0017] 「アクセスポイント（AP)」とは、無線 LANへのアクセスを制御し、アクセスタイミング を持続する役割を負う無線 LANにおける無線基地局装置を指す。 APの他の主な役 割は、例えば、無線 LAN内の STAが他のネットワーク内の機器にアクセスするため のブリッジとして機能することである。
[0018] 「空間分割多重アクセス（SDMA)」とは、 STAの空間上の物理的分離及び指向性 ビームを用いて信号 (データパケット)を送受信する送受信部の機能によって、複数 の STAが同時に同一周波数帯を用いて通信することが可能なアクセスメカニズムを 指す。
[0019] 「メディア」とは、無線 LANが動作する無線チャネルを指す。
[0020] 「マルチビームアンテナ」とは、クロスオーバ及びビーム間干渉が最小になるようにし て複数の異なる方向に指向性ビームを形成し、 SDMAを実現することができるアン テナシステムを指す。
[0021] 「メディアアクセス制御（MAC)レイヤ」とは、メディアへのアクセスを可能とするため に個々の STAにて用いられるネットワークプロトコルについて幅広く指す。
[0022] 「物理 (PHY)レイヤ」とは、無線 LANにお 、て信号 (データパケット）を送受信する 実際の送受信部を指す。これは、例えば、 MAC力ものコンパージエンスレイヤ及び 制御レイヤ等の幾つかのサブレイヤ力もなるものと概括できる。
[0023] 「アップリンク」とは、 STAから APへの送信の方向を指す。
[0024] 「ダウンリンク」とは、 APから STAへの送信（例えば、ュ-キャスト、マルチキャスト、 ブロードキャスト）の方向を指す。
[0025] 「同時通信グループ」とは、マルチビームアンテナを備えた SDMA対応の APが同 時に形成する 1つ以上の指向性ビームによりカバーされる 1つ以上の STAの集合を 指す。
[0026] 「ビーム域」とは、 APが同時に形成する 1つ以上の指向性ビームの中の 1つの到達 範囲 (カバレッジ)を指す。
[0027] 「ビームグループ」とは、 APが同時に形成する 1つ以上の指向性ビームの中の 1つ によりカバーされる 1つ以上の STAの集合を指す。
[0028] 「ビームスタートビーコンフレーム」とは、同時通信グループに割り当てられたァクセ ス期間の開始を報知するために、同時通信グループの全てのビーム域で APによりブ ロードキャストされるフレームを指す。また、オプションとして、ダウンリンク期間及びビ ームグループ Z同時通信グループ用のスケジューリングに関する情報を含むフレー ムであっても良い。
[0029] 「ビームエンドビーコンフレーム」とは、同時通信グループに割り当てられたアクセス 期間の終了を報知するために、ビームグループ Z同時通信グループ内の STAに対 し、 APからブロードキャストされるフレームを指す。
[0030] 「ポーリング Z監視競合報知フレーム」とは、アップリンクのアクセス期間の開始、個 々の STAがアップリンクのアクセスを行なうためのスケジュール、及び、競合ベースで のアクセスが認められる期間を報知するために、 AP力も各ビームグループに属する
STAに対してブロードキャストされるフレームを指す。
[0031] 「競合ベースチャネルアクセス」とは、メディアアクセスにおける公平性を実現するた めに、各 STAによって実行されるスケジューリングなしの分散型の競合アルゴリズム に基づいて、個々の STAが共有のメディアにアクセスする MACメカニズムを指す。
[0032] 「ポーリングベースチャネルアクセス」とは、個々の STAに対してポーリングを行なう ことによりメディアへのアクセスを割り当てるという集中制御によって、共有のメディア へのアクセスが統制される MACメカニズムを指す。
[0033] 「隠れ端末」とは、 AP力も放射されるビームがカバーし得るエリア内にありながら、 他の STAから放射されるビームがカバーし得るエリア外に位置する STAを指す。こ のようなシナリオは、例えば、複数の STAが物理的に無線 LANの正反対の端部に 位置して!/ヽる場合に起こり得る。
[0034] 「キャリアセンス多重アクセス（CSMA)」とは、ある一定期間の間、メディアがアイド ルであることを検出して力もランダムノックオフ値だけ待機した後にデータパケット送 信を実行するプロセスを伴う、競合ベースチャネルアクセス技術を指す。
[0035] 「クリアチャネルアセスメント（CCA)」とは、 CSMA方式の STAがメディアの状態（ビ ジー又はアイドル)を判定するために用いるアルゴリズムを指す。
[0036] 「シグネチヤ信号」とは、各ビームグループのメンバー STAに割り当てられ、それを 用いることで、 STAが同一ビームグループ内の他の STAの行動 Z送信の有無を判 定することができる信号を指す。
[0037] 「スロット時間」とは、 CCA所要時間、往復伝搬遅延時間及び MAC処理時間を含 む一定の単位時間と定義される。
[0038] 「検出時間」とは、メディアにシグネチヤ信号が存在する力否かを検出するのに必要 な一定の単位時間と定義される。
[0039] 以下の記載においては、説明上、本発明の完全な理解を提供するために、特定の 数、時間、構造、プロトコル名、及びその他のパラメータを示す。し力しながら、本発 明がこれらの特定の詳細無くして実施されても良いということは当業者にとって明らか であろう。本発明を無用に不明確なものとすることがないよう、下記の実施の形態で はブロック図に公知の構成要素やモジュールが示されて 、る。
[0040] 本発明の完全な理解のため、以下の記載おいては、幾つかの動作シーケンス、デ ータ構造及び演算技術が示される。幾つかのデータ構造は、本発明の実施の形態と してのみ用いられ機能するものである。本発明が適用される実際の状況によっては、 新たな情報が付加されたり、ある構成が省略されたりし得るものであることは、当業者 にとつて明らかである。
[0041] 図 1は、本発明の一実施の形態に係る CSMA方法が実行される無線 LANを示す 図である。
[0042] 図 1に示す無線 LAN100は、 AP110及び複数の STA120、 130、 140から構成さ れる典型的な無線 LANである。また、図 2は、無線 LAN 100の構成を示すブロック 図である。
[0043] なお、 STA120— 140は、基本的に同一の内部構成を有するため、図 2において は、 STA120の内部構成のみ示し、 STA130、 140の内部構成の記載を省略する。 また、無線 LAN100に含まれる STAが 3つの STA120— 140に限定されないことは 明らかである。また、以下の記載においては、無線 LAN100に含まれる 1つ以上の 任意の STAを「ユーザ」と言うことがある。
[0044] 固定ネットワークインフラ機器である API 10は、ビーム間クロスオーバ Z干渉を最 小にして空間的に分離された複数の異なる指向性ビーム 145a、 145b, 145cを形 成可能なマルチビームアンテナ 111を有する。さらに、 API 10は、無線 LAN100内 の STA120— 140の位置に応じて各 STA120— 140をビームグループに配属する グループ配属部 112と、配属した STA120— 140に、ビームグループ毎に固有のシ グネチヤ信号を割り当てるシグネチヤ信号割り当て部 113と、マルチビームアンテナ 1 11に接続され並列動作が可能であり、かつ、 STA120— 140へのシグネチヤ信号の シグナリングや STA120— 140とのデータパケットの送受信等、 STA120— 140との 無線通信をつ力さどる複数 (例えば、 N個）の送受信部 114 1、 114 2、 · ··, 114 Nとを有する。以下、送受信部 114 1一 114 Nのうち任意のものを「送受信部 114」 と言う。さらに、 AP110は、各 STA120— 140における拡張 CSMAアルゴリズム実 行部 123と同様に、拡張 CSMAアルゴリズムを実行する拡張 CSMAアルゴリズム実 行部 115を有する。
[0045] STA120は一般に、携帯性と機動性の要請力も小型であり、全指向性又は準全指 向性のビーム放射パターンを形成可能な簡易なアンテナ (概して、単一の構成要素 からなる） 121を有する。さらに、 STA120は、 API 10からシグナリングされたシグネ チヤ信号の受信や API 10とのデータパケットの送受信等、 API 10との無線通信を つかさどる送受信部 122と、 AP 110への送信を行おうとするときに拡張 CSMAアル ゴリズムを実行する拡張 CSMAアルゴリズム実行部 123とを有する。拡張 CSMAァ ルゴリズムについては後で詳述する。 STA130、 140は、 STA120と同様の構成を 有し、同様の動作を実行する。
[0046] マルチビームアンテナ 111を備えた API 10は、全指向性ビーム放射パターンを含 めて、複数の異なる方向に指向されたビームの集合を形成することができる。
[0047] グループ配属部 112では、ユーザ（例えば STA120— 140)の空間的 Z角度的分 離、トラフィックパターン、及び、形成可能な指向性ビームの数やその分解能等の AP 110の機能に依存して、メディア 150の最適利用を図るベぐユーザをビームグルー プに配属する。そして、シグネチヤ信号割り当て部 113では、配属したユーザに、ビ ームグループ毎に固有に関連づけられたシグネチヤ信号を割り当てる。
[0048] シグネチヤ信号の割り当ては、グループ配属フェーズ (すなわち、ユーザが同時通 信グループ及びビームグループに配属される間）において行なわれる。また、ユーザ の移動により 、つでも、又はユーザが新たな同時通信グループ Zビームグループに 再配属されるときに ヽっでも、シグネチヤ信号の再割り当てが行われる。
[0049] このように、各ユーザがデータパケットを送信する際にデータパケットにシグネチヤ 信号を付すことによって、メディア 150を競合する他のユーザ力 同一ビームグルー プ内のユーザであるか否かを判断することができる。同一ビームグループ内の他のュ 一ザが送信中のときに自身が送信を行なってしまうと衝突が生じるため、送信は控え られる。さらに、異なるビームグループのユーザが送信を行なっているかを判断するこ とができる。この場合、 API 10は複数ユーザの角度的分離に基づいて 2つの送信を 分けて受信することができるため、メディア 150を競合する複数のユーザが同時に送 信を行うことができるようになる。
[0050] そして、送受信部 114では、 1対 1のフレーム交換を通じて、又は、情報要素シグナ リングの交換を通じて、ユーザにシグネチヤ信号を通知する。 API 10は、各ビームグ ループ内のユーザカ ディア 150にアクセスすることを認められる期間の開始及び終 了をユーザにそれぞれシグナリングすることにより、これらのビームグループ内のユー ザに対して時分割でサービスを提供する。
[0051] 無線 LAN100におけるトラフィックはアップリンクかダウンリンクかによつて特徴付け られる。（STAが全指向性アンテナを用いるという想定に基づく）他のビームにおける 衝突、及び (実際の RFコンポーネントの設計において、アイソレーションが十分でな いことによる) AP110自体により生じる衝突を避けるため、 AP110においては、常に 全てのビームに対して、送受信動作の同期が確保されていなければならない。より具 体的には、この同期は、各同時通信グループの複数ユーザに割り当てられアップリン ク用及びダウンリンク用に分割された期間についてそれぞれ確保される。また、これら の期間の発生は、同時通信グループ内の異なるビームグループ間にわたつて同期さ れる。このようなタイミング構造について、図 3を用いて説明する。
[0052] 図 3は、 API 10が無線 LAN100内のユーザを 2つの同時通信グループ X、 Yに分 けたときのアクセスタイミング構造の例を説明するための図である。なお、ここでは、同 時通信グループ X用のアクセス期間に主眼を置！、て説明する。
[0053] 同時通信グループ Xに属するユーザは、アクセス期間 151においてアクセスするこ とが許可される。同時通信グループ Yに属するユーザは、アクセス期間 152において アクセスすることが許可される。各同時通信グループ X、 Yは、 3つの同時に形成され たビームグループ A、 B、 Cからなる。送信パターン 153は、ビームグループ Aに属す るユーザのためのものであり、送信パターン 154は、ビームグループ Bに属するユー ザのためのものであり、送信パターン 155は、ビームグループ Cに属するユーザのた めのものである。
[0054] また、同時通信グループ X用のアクセス期間 151は、ダウンリンクアクセス期間 156 及びアップリンクアクセス期間 157に分けられる。参照番号 158は、同時通信グルー わせ Z同期を示している。
[0055] ビームスタートビーコンフレーム 159は、 API 10によってブロードキャストされる。ビ 一ムスタートビーコンフレーム 159は、同時通信グループ Xに割り当てられたアクセス 期間 151の開始と、ダウンリンクアクセス期間 156の長さと、オプションとして各ビーム グループ A、 B、 C内のダウンリンク送信のスケジュールとを示す。
[0056] ダウンリンクアクセス期間 156に送信される最終フレームである、ポーリング Z監視 競合報知フレーム 160は、同時通信グループ Xの異なるビームグループ A、 B、 C下 の複数のユーザのためのスケジュールを報知する。ポーリング Z監視競合報知フレ ーム 160は、ビームグループ A、 B、 C下の複数のユーザがスケジューリングされた送 信が終了した後に競合ベースでアクセスすることができる、残りの期間についても報 知する。参照番号 161は、同時通信グループ Xに属する複数のユーザのアクセス期 間 151の終了を示すビームエンドビーコンフレームである。ビームエンドビーコンフレ ーム 161は、 API 10によりブロードキャストされる。同時通信グループ Y等、他の全て の同時通信グループについても同様の送信パターンとなる。
[0057] ネットワークトラフィックはデータレート、パケットインターァライバルレート、パケット許 容遅延時間などの統計値によって分類される。一般的な MACメカニズムとしては、 競合ベースとポーリングベースが挙げられる。ポーリングベースチャネルアクセスは、 ある一定の帯域と許容遅延時間の観点から特徴付けられるある一定の QoS (Quality of Service)を要求するトラフィックのための効率的なメカニズムである。そのようなトラ フィックの例としては、音声 Z映像、声及びその他のマルチメディアコンテンツが含ま れる。一方、競合ベースチャネルアクセスは、ノ、ィパーテキスト転送プロトコル等のラ ンダム Z非定期的なトラフィックに対してサービス提供するためのメカニズムである。
[0058] 上述の通り、 SDMAにおいては厳しい同期要求がある。したがって、異なるビーム グループのアツプリンク及びダウンリンクのトラフィックを最適にスケジューリングするこ とで AP 110がチャネル帯域を空間的に効率良く再利用でき、より高 、総スループット を生むことができる点では、ポーリングベースチャネルアクセスの方がよい。 API 10 力も発されるトラフィック、すなわち、ダウンリンクのトラフィックについては、トラフィック 特性が API 10に既知であるため、容易にスケジューリングできることが明らかである 。ところが、定期的に繰り返されるアップリンクのトラフィックについては一般に、 API 1 0がポーリング Z監視競合報知フレーム 160において帯域を付与することができるよ う、ユーザ (送信元）がリソース予約を行なうことが必要となる。
[0059] 図 4は、図 3において説明した、アップリンクアクセス期間 157における送信パター ンを詳細に記したものである。
[0060] ここでは、同時通信グループ Xのビームグループ Aにつ!/、ての送信パターンを例に 取る。ダウンリンクアクセス期間 156の終了を示すポーリング Z監視競合報知フレー ム 160の送信により、アップリンクアクセス期間 157での、各ビームグループ A、 B、 C のためのスケジュールが報知される。
[0061] アップリンクアクセス期間 157の間に、まず各ユーザは、ポーリング Z監視競合報知 フレーム 160で報知されたスケジュールに従って、ポーリングベースアクセス期間 17 1、 172、 173において送信を行う。スケジューリングされたポーリングベースアクセス 期間 171— 173の完了後、残りの期間は、競合ベースアクセス期間 174、 175、 176 として用いられる。ポーリングベースチャネルアクセスの間、各ユーザは、報知された スケジュール及び各々のローカルクロックを頼りに、どのタイミングで送信を行なうかを 決定している。
[0062] 競合ベースチャネルアクセスのメカニズムは、送信を試みる前に一定時間にわたつ てメディアがアイドルであることを確認するプロセスを含むキャリアセンス技術である。 API 10がマルチビームアンテナ 111を用いる一方でユーザがシンプルで小さ!/ヽフォ ームファクタの全指向性のアンテナ 121を用いる SDMA方式の無線 LAN100にお V、ては、ビームグループ Aに属して!/、るユーザすなわちビームグループ Aのビーム域 に所在して 、るユーザは、ビームグループ B又はビームグループ Cに属するユーザ の送信中に送信を控えるか遅延させることが従来では一般的であった (ビームグルー プ 、 Cについても同様)。マルチビームアンテナ 111が指向性を有するため、 AP11 0は異なるビーム域より発される複数の送信を分離することが可能である。複数のュ 一ザの物理的分離及び電力制御のみの利用により、異なるビーム域に位置する複 数のユーザが互いに「隠れ端末」になり、結果として同時にアップリンクのアクセスを 行ってしまう状況は生じ得る。しかしながら、実際には、そのような状態で複数のユー ザが分散することはまれである。
[0063] 図 4の例によると、ビームグループ Cのポーリングベースアクセス期間 173は、ビー ムグループ A、 Bのポーリングベースアクセス期間 171、 172よりも早く終了する。結果 として、ビームグループ Cの競合ベースアクセス期間 176は、ビームグループ A、 Bの 競合ベースアクセス期間 174、 175よりも早く開始される。
[0064] API 10は各々分離された範囲から発される複数の送信を分けて受信することがで きる。ビームグループ Cに属するユーザは、本発明に係る拡張 CSMAアルゴリズムを 利用すれば、ポーリングベースアクセス期間 171、 172での送信の終了を待つことな く競合ベースチャネルアクセスを開始することができる。ビームグループ A、 Bについ ても同様に、自グループのポーリングベースアクセス期間 171、 172が終わりしだい、 競合ベースアクセス期間 i 74、 175を開始することができる。よって、チャネル帯域を 無駄にしてしまうことを大幅に削減することができる。さらに、各ビームグループ A、 B 、 Cに属するユーザ力 同時にメディアにアクセスすることが可能となり、各タイミング でアクセス可能なユーザの数を従来に比べて増加させることができる。
[0065] 次!、で、 STA120 (STA130、 140も同様）にお!/、て実行される拡張 CSMAアル ゴリズムについて説明する。図 5は、本発明の一実施の形態に係る拡張 CSMAアル ゴリズムを説明するためのフロー図である。
[0066] まず、ステップ S 701でバックオフカウンタ値（BackoffCounter)の値が「0」に初期化 される。続いてステップ S702において、メディア 150がビジーであるかアイドルである かを確認するために CCAアルゴリズムが用いられる。 CCAアルゴリズムは、チャネル の受信電力レベル測定に基づいている。 IEEE802. 11aの仕様によれば、信号の プリアンブルが検出されたかどうかによって、検出確度についての 2つの要件がある。 STA120は一般に全指向性のアンテナ 121を用いて!/、るので、ある 1つのビーム域 にお 、て送信を行なって 、る STAが存在する場合、他のビーム域における STAで は、メディア 150がビジーであると判断される。
[0067] CCAアルゴリズムの結果、メディア 150がアイドルであると判定された場合（S702： YES)、第一ステージ S703側のフローに入り、まずステップ S704に進む。ステップ S 704では、送信しょうとするデータパケットが新しいか否力、つまり、 1回目の送信試 行であるか否かを判定する。データパケットが新しい場合 (S704 : YES)、ステップ S 705に進み、データパケットが新しくない場合、つまり、 2回目あるいはそれ以上の送 信試行の場合（S704 :NO)、ステップ S751に進む。なお、第一ステージ S703は従 来の CSMAアルゴリズムを表す。
[0068] ステップ S705では、メディア 150のアイドル持続時間が既に DIFS (Distributed
Inter Frame Space)に達している（つまり、同じ又は超過している）か否かを判定する。 アイドル持続時間が DIFSと同じか超えていた場合（S705 :YES)、ステップ S715に 進み直ちにデータパケットを送信する。一方、アイドル持続時間が DIFSより小さい場 合（S 705 : NO)ステップ S 751に進む。
[0069] ステップ S751では、メディアのアイドル持続時間が DIFSに達したかどうかを判定 する。アイドル持続時間が DIFSに達する前にメディア 150がビジー状態に変わった 場合 (S751 :NO)、即座にステップ S702に戻り、 DIFSに達するまでアイドル状態が 持続した場合（S751： YES)、ステップ S752に進む。
[0070] ステップ S752では、ステップ S704と同様に、送信しょうとするデータパケットが新し いか否か、つまり、 1回目の送信試行である力否かを判定する。 1回目の送信試行の 場合 (S752 : YES)、ランダムバックオフ値を選択しバックオフカウンタ値にセット（S7 06)した後、ステップ S753に進む。 2回目以上の送信試行の場合（S752 : NO)、何 もせずにステップ S753へ進む。ランダムバックオフ値は、スロット時間の整数倍として 設定された値である。
[0071] ステップ S753では、バックオフカウンタ値が「0」かどうかを判定する。バックオフカウ ンタ値が「0」の場合（S753： YES)、ステップ S715へ進み直ちにデータパケットを送 信する。バックオフカウンタ値が「0」でない場合（S753 : NO)、ステップ 714へ進む。
[0072] ステップ 714では、メディア 150のアイドル状態がさらにスロット時間（SlotTime)継続 するか否かを判定する。この判定の結果、スロット時間にいたる前にビジー状態にな つた場合（S714 :NO)、ステップ S702に戻る。スロット時間アイドル状態が継続した 場合（S714 : YES)、ステップ S754において、バックオフカウンタ値を「1」だけデクリ メントする。デクリメント後再びステップ S753へ戻り、バックオフカウンタ値が「0」になり 送信されるか又は途中でメディア 150がビジー状態となるまで、ステップ S753、 S71 4、 S754を繰り返す。
[0073] ところで、ステップ S702において、メディア 150がビジー状態と判定された場合（S7 02 : NO)、第二ステージ S 708へ進む。第二ステージ S 708は拡張 CSMAアルゴリ ズムの部分を表す。第二ステージ S708の最初のステップであるステップ S709では、 ステップ S751と同様、送信しょうとするデータパケットが新しいか否力、つまり、 1回目 の送信試行である力否かを判定する。 1回目の送信試行の場合 (S709 : YES)、ラン ダムバックオフ値を選択しバックオフカウンタ値にセット（S710)した後、ステップ S71 1に進む。 2回目以上の送信試行の場合（S709 : NO)、何もせずにステップ S711へ 進む。
[0074] ステップ S711では、このデータパケットの送信を試みる STAと同じビームグループ のシグネチヤ信号が検出される力否かの判定を行う。同じビームグループのシグネチ ャ信号が検出された場合、つまり同一ビームグループの他の STAがデータパケット 送信中の場合 (S711： YES)ステップ S702へ戻り、シグネチヤ信号が検出されなか つた場合（S711： NO)ステップ S755へ進む。
[0075] ステップ S755では、バックオフカウンタ値が「0」か否かの判定を行う。バックオフ力 ゥンタ値が「0」の場合（S755： YES)即座にデータパケットを送信する（S715)。バッ クオフカウンタ値が「0」でな!/、場合、次のステップ S756へ進む。
[0076] ステップ S756では、 CCAによりメディア 150がアイドル状態かビジー状態であるか を判定する。メディア 150がアイドルと判定されれば (S756 : YES)、即座に第一ステ ージ S703のステップ S714へ進む。メディア 150がビジー状態のままであれば（S75 6 :?^0)、ステップ3757へ進む。
[0077] ステップ S757では、再度同一ビームグループのシグネチヤ信号が検出されるか否 かを判定する。このステップでの判定期間は、検出時間（DetectionTime)である。この ステップで、同一ビームグループのシグネチヤ信号が検出された場合（S757： YES) 即座にステップ S702に戻る。一方、同一ビームグループのシグネチヤ信号が検出さ れなかった場合（S757 :NO)ステップ S758へ進み、バックオフカウンタ値を「1」だけ デクリメントする。デクリメント後再びステップ S755へ戻る。
[0078] 第 1ステージ S703のプロセスにおけるデクリメント（S754)がスロット時間（SlotTime )単位で行われるのに対して、第 2ステージ S708のプロセスにおけるデクリメント（S7 58)は検出時間（DetectionTime)単位で行われる。これは、用いられるシグネチヤ信 号の性質によっては、検出時間がスロット時間よりも長くなり得るためである。このよう な場合に、ノ ックオフカウンタ値をスロット時間単位でデクリメントすると、 1回のシグネ チヤ信号の検出時間が経過する前にバックオフカウンタ値が「0」になってしまうことが ある。これは、結果として送信が行われて衝突が起きてしまうことを示唆している。検 出時間単位でのデクリメントを行うことにより、このような状況の発生を回避することが できる。
[0079] 上記の拡張 CSMAアルゴリズムにおいて主要な要件となるのは、 STA120力 複 数の同時送信が行われ得るメディア 150において他の STA130、 140のシグネチヤ 信号の存在を検出できることである。
[0080] 以下、シグネチヤ信号の送信方法について 3つの例を挙げて説明する。図 6は、シ グネチヤ信号の送信方法の第 1の例を説明するための図であり、図 7は、シグネチヤ 信号の送信方法の第 2の例を説明するための図であり、図 8は、シグネチヤ信号の送 信方法の第 3の例を説明するための図である。
[0081] 5GHzの UNII (Unlicensed National Information Infrastructure)帯で動作する無線 LAN100は、 20MHzのチヤネライゼーシヨンを用いて動作する。図 6に示す例では 、 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)送信の 20MHzスぺクトノレマ スク 181に準拠しつつ、通常のデータパケットのみの OFDM送信 183では使用され ない 0番目（すなわち、使用するスペクトルの中央部）のサブキャリア 182の周波数を 用いる。
[0082] すなわち、データパケット及びシグネチヤ信号の OFDM送信 184において、シグネ チヤ信号は、 0番目のサブキャリア 185を用いて低電力で送信される。
[0083] 5GHzの UNII帯におけるチヤネライゼーシヨンは 20MHzとなっている力 ベース バンドのスペクトル占域は参照番号 186で示す通り 16. 667MHzである。つまり、 20 MHzスペクトルマスクから 16. 667MHzスペクトル占域 186を除いた余剰帯域は、 ガードバンドとして用いられており、フィルタ設計におけるロールオフに対処するため に設けられたものである。
[0084] 図 7に示す例では、通常のデータパケットのみの OFDM送信 183では使用されな い ± 27番目、すなわち、使用するスペクトルの両境界部のサブキャリア 191の周波 ¾Cを用いる。
[0085] すなわち、データパケット及びシグネチヤ信号の OFDM送信 192において、シグネ チヤ信号は、 ± 27番目のサブキャリア 193を用いて送信される。追加サブキャリアの 電力を低減することで受信側のフィルタに課される要件を緩和するために、士 27番 目のサブキャリア 193の送信は他のサブキャリアの送信よりも低電力で行われる。
[0086] 図 7の例では、シグネチヤ信号の送信のために得られるスペクトルが図 6の例の 2倍 であるため、 2倍のシグネチヤ情報を送信することが可能となる。これにより、コードス ペースまたは所与の長さのコードでアドレス可能なビーム域の数を 2倍にすることが できたり、検出時間を半減したりすることができる。また、受信側での相関器及びコー ドの同期を容易にすることもできる。
[0087] なお、 0番目のサブキャリア 185及び ± 27番目のサブキャリア 193の両方を同時に 使用しても良い。
[0088] 上記のいずれの例においても、データパケットの送信に使用されない周波数帯を、 シグネチヤ信号の送信に有効利用することができる。
[0089] 異なるビームグループに属する複数のユーザが同時にシグネチヤ信号を送信し得 るため、各ユーザは API 10から割り当てられたものと同じシグネチヤ信号が送信され ている力否かを判断することができる必要がある。したがって、シグネチヤ信号として 例えば拡散コードを使用することが好ましい。高い自己相関特性を有する拡散コード を使用することで、高い成功度をもって、シグネチヤ信号の検出を行うことができる。 また、低い相互相関特性を有する拡散コードを使用することで、シグネチヤ信号の検 出誤りの可能性を低減することができる。このように、拡散コードをシグネチヤ信号とし て使用すると、相関器 (マッチドフィルタ）を用いて、同一ビームグループ内の他のュ 一ザが既に送信を行なって 、るかと 、うことを示唆するシグネチヤ信号の有無を精度 良く判定することができる。
[0090] また、図 6に示すように、 0番目のサブキャリア 185をシグネチヤ信号の送信に用い る場合は、シグネチヤ信号にその平均値が零になるような特性を持たせる。このように することにより、送信を行っているユーザの DZAコンバータ及び受信を行っているュ 一ザの AZDコンバータでそれぞれ生じる DCオフセットの影響を最小化することがで きる。
[0091] また、拡散コードをシグネチヤ信号として使用すると、シグネチヤ信号の送信をデー タパケットの送信より低 ヽ送信電力で行っても、受信側での処理利得によってその低 電力を補うことができる。
[0092] シグネチヤ信号として拡散コードを使う代わりに、周波数領域における各サブキヤリ ァの直交性を利用することもできる。図 8に示されるように、 3つの直交しているサブキ ャリア 194、つまり ± 27番目と 0番目のサブキャリアが得られる。これらのサブキャリア 194をそれぞれ識別されるシグネチヤ信号として使うことができる。この例では、 3つ のシグネチヤ信号をそれぞれ ± 27番目と 0番目のサブキャリアに関連付ける。このメ 力-ズムでは、各シグネチヤ信号の数がサブキャリア数によって限定される力もしれな いが、受信側の装置が各周波数の電力を測定することにより、シグネチヤ信号の検 出を高速に行うことができる。
[0093] シグネチヤ信号の概念をサポートするために、拡張 CSMAアルゴリズムが図 9に示 されるように、ステートを決定づける 2つの値、 CCA値（ClearChannelAssessment)及 びシグネチヤ信号検出値（SignatureSignalDetection)をサポートするように修正する 必要がある。これらの値は、図 9においてデクリメント時間単位（DecrementTimeUnit) として示されている 3つの動作モード、すなわち、スロット時間（SlotTime)、検出時間（ DetectionTime)及び NZA (NoTransmissionTime)に示されている動作モード 604、 6 05、 606を決定する。
[0094] 図 9に示す動作モードや図 5の拡張 CSMAアルゴリズムのフロー図に従って、 3つ の STA (この例では「STA1」「STA2」「STA3」と称す）が存在するときの動作例を 説明する。 STA1及び STA2は同一ビームグループに所属し同一のシグネチヤ信号 を共有している一方、 3つ目の STA3は異なるビームグループに所属しており、同時 に異なるシグネチヤ信号を持っている。最初に、メディア 150がビジーであり、 STA1 力 Sランダムバックオフ値として「6」を選び、 STA2がランダムバックオフ値として「4」を 選んだと想定する。図 10に示しているように、 STA3は時刻 801の瞬間で送信を開 始している。この瞬間まで、 STA1及び STA2は、各スロット期間中（すなわち、期間 802、 803)にそれぞれ示されるように、それぞれのバックオフカウンタ値をデクリメント する。 STA3がいつたん送信しはじめると、 CCAアルゴリズムはメディア 150がビジー であると検出し、結果として、ノ ックオフカウンタ値が「1」ずつデクリメントされるだけで ある。期間 804や 805は、それぞれ検出時間単位で STA1と STA2のバックオフカウ ンタ値を減らすことを示して 、る。
[0095] 時刻 806では、 STA2のランダムバックオフ（「4」に選択された）が完了し STA2が 送信し始めることを示している。これにより、 STA1は、 STA2が送信している期間 80 7の間は、動作モードを図 9の参照番号 606で示される動作モードに変え送信を控え る必要がある。 STA2の送信が完了すれば、 STA1は CCAアルゴリズムを用いてメ ディア 150がビジーであるとは検出できず、それゆえに図 9の参照番号 604で示され る動作モードに切り替える。ノ ックオフカウンタ値を「0」までデクリメントした後 (スロット 時間単位で）、 STA1はメディア 150へのアクセス権を得、参照番号 808で示されて Vヽる瞬間に送信を開始する。
[0096] このように、本実施の形態によれば、 STA120— 140の位置〖こ応じて、各 STA120 一 140を、 API 10のマルチビームアンテナ 111によって形成される指向性ビームの 到達範囲によって定められるビームグループに配属し、配属された各 STA120— 14 0に、ビームグループ毎に固有のシグネチヤ信号を割り当てるため、同時にメディア 1 50を競合する複数の STAがそれぞれ異なるビームグループに属する場合は、 API 10がビーム毎の送受信機を有しているので、各 STAは同時に SDMA対応の AP11 0と通信することができ、無線 LAN100におけるスループットを向上させることができ る。
[0097] なお、本実施の形態で説明した無線 LAN100には、幾つかの応用分野がある。す なわち、企業においては、無線アクセス対応のノート型コンピュータを机上で用い、 時々、これを会議室等へ移動させて用いることができる。一方、家庭においては、 AP を、セットトップボックス、メディアプレーヤ及びインターネットへのポータルからなるホ ーム AVサーバに接続し、無線アクセス機能を備えた各種の機器、例えば、表示パネ ル、カメラ、ノート型コンピュータ等がインターネットやホーム AVサーバに格納された 情報にアクセスする等して用いることができる。
[0098] また、本実施の形態の無線 LAN100は、データサービスを利用する STAがァクセ スするオフィスビルのロビーやコーヒーショップ等のセルラーホットスポットにも応用す ることがでさる。
[0099] 本明細書は、 2003年 9月 17日出願の特願 2003— 324793に基づく。この内容は 全てここに含めておく。
産業上の利用可能性
[0100] 本発明のキャリアセンス多重アクセス方法、無線基地局装置及び無線端末装置は 、無線ネットワークにおけるスループットを向上させる効果を有し、無線 LAN等の無 線ネットワークにおいて有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 指向性ビームを形成するアンテナ部と前記アンテナ部に接続され且つ並列動作が 可能な複数の送受信部とを備えた空間分割多重アクセス対応の無線基地局装置及 び前記無線基地局装置と通信する無線端末装置を有する無線ネットワークにて実行 するキャリアセンス多重アクセス方法であって、
前記無線端末装置の位置に応じて、前記無線端末装置を、前記指向性ビームの 到達範囲によって定められるグループに配属する配属ステップと、
前記配属ステップで配属した前記無線端末装置に、前記グループ毎に固有のシグ ネチヤ信号を割り当てる割り当てステップと、
アクセスするメディアに前記割り当てステップで割り当てられた前記シグネチヤ信号 が存在するか否かを検出する検出ステップと、
前記検出ステップでの検出の結果、前記メディアに前記シグネチヤ信号が存在しな い場合、前記シグネチヤ信号と前記無線基地局装置宛てのデータパケットとを同時 に送信する送信ステップと、
を有するキャリアセンス多重アクセス方法。
[2] 前記送信ステップは、
前記検出ステップでの検出の結果、前記メディアに前記シグネチヤ信号が存在しな V、場合、ノ ックオフ値をデクリメントするデクリメントステップを有し、
前記デクリメントステップで前記バックオフ値が零までデクリメントされたとき、前記シ グネチヤ信号と前記データパケットとの同時送信を行う請求の範囲 1記載のキャリア センス多重アクセス方法。
[3] 前記デクリメントステップは、
前記メディアの状態を判定する判定ステップを有し、
前記判定ステップで判定した前記メディアの状態に応じた時間単位で、バックオフ 値のデクリメントを行う請求の範囲 2記載のキャリアセンス多重アクセス方法。
[4] 前記シグネチヤ信号は、前記検出ステップでの検出時間が所定のスロット時間より 長くなる特性を有し、
前記デクリメントステップは、 前記バックオフ値のデクリメントを、前記検出時間が経過する毎に行う請求の範囲 1 記載のキャリアセンス多重アクセス方法。
[5] 前記送信ステップは、
通信に使用する周波数帯のうち、前記データパケットの送信に使用されな ヽ中央 部の周波数を、前記シグネチヤ信号の送信に使用する請求の範囲 1記載のキャリア センス多重アクセス方法。
[6] 前記送信ステップは、
通信に使用する周波数帯のうち、前記データパケットの送信に使用されな ヽ両境 界部の周波数を、前記シグネチヤ信号の送信に使用する請求の範囲 1記載のキヤリ アセンス多重アクセス方法。
[7] 前記送信ステップでは、
通信に使用する周波数帯のうち、前記データパケットの送信に使用されな ヽ中央 部及び両境界部の周波数を、前記シグネチヤ信号の送信に使用する請求の範囲 1 記載のキャリアセンス多重アクセス方法。
[8] 前記シグネチヤ信号は、通信に使用する周波数帯のうち、前記送信ステップでの前 記データパケットの送信に使用されない複数の周波数に前記グループ単位で関連 付けられ、
前記送信ステップは、
自己のシグネチヤ信号に関連付けられた周波数を用いて、前記シグネチヤ信号の 送信を行う請求の範囲 1記載のキャリアセンス多重アクセス方法。
[9] 前記シグネチヤ信号は、所定レベル以上の自己相関特性及び所定レベル以下の 相互相関特性を有し、
前記検出ステップは、
前記シグネチヤ信号を用いて相関演算を行うことで前記シグネチヤ信号の有無の 検出を行う請求の範囲 1記載のキャリアセンス多重アクセス方法。
[10] 前記中央部の周波数を使用して送信される前記シグネチヤ信号は、その平均値が 零である特性を有する請求の範囲 5記載のキャリアセンス多重アクセス方法。
[11] 前記送信ステップは、 前記シグネチヤ信号の送信を、前記データパケットの送信より低!ヽ送信電力で行う 請求の範囲 1記載のキャリアセンス多重アクセス方法。
[12] 指向性ビームを形成するアンテナ部と前記アンテナ部に接続される並列動作が可 能な複数の送受信部とを備えた空間分割多重アクセス対応の無線基地局装置であ つて、
通信相手である無線端末装置の位置に応じて、前記無線端末装置を、前記指向 性ビームの到達範囲によって定められるグループに配属する配属手段と、
配属された前記無線端末装置に、前記グループ毎に固有のシグネチヤ信号を割り 当てる割り当て手段と、
割り当てたシグネチヤ信号を前記無線端末装置に通知する通知手段と、 を有する無線基地局装置。
[13] 通信相手である無線基地局装置のアンテナ部によって形成される指向性ビームの 到達範囲によって定められるグループ毎に固有であって前記無線基地局装置から 通知されたシグネチヤ信号を受信する受信手段と、
アクセスするメディアに前記シグネチヤ信号が存在する力否かを検出する検出手段 と、
前記検出手段の検出の結果、前記メディアに前記シグネチヤ信号が存在しない場 合、ノ ックオフ値をデクリメントするデクリメント手段と、
前記デクリメント手段によって前記バックオフ値が零までデクリメントされたとき、前記 シグネチヤ信号と前記無線基地局装置宛てのデータパケットとを同時に送信する送 信手段と、
を有する無線端末装置。
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