JP5172609B2

JP5172609B2 - 無線通信装置、無線端末及び無線通信方法

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Publication number: JP5172609B2
Application number: JP2008282408A
Authority: JP
Inventors: 智哉旦代; 清利光; 雅裕高木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2013-03-27
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Description

この発明は、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装置に関する。

ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤは、ミリ波（６０ＧＨｚ帯）を利用し、最大で４Ｇビット／秒の高速無線通信を可能とする技術である（例えば、非特許文献１を参照。）。この技術により、非圧縮のハイビジョン映像（１９２０×１０８０ピクセル）を１０メートル程度まで伝送することができる。この技術では、直進性の強いミリ波を利用するため、１つのシンボルを連続的に異なる方向へ繰り返し送信する指向性繰返し符号送信方式（Repetition Coding）が用いられている。
ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎＶｅｒｓｉｏｎ１．０Ｏｖｅｒｖｉｅｗ

ところが、指向性繰返し符号送信方式において、端末がＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）に基づいたメディアアクセスを行う場合、端末の位置によってキャリアを検出するタイミングが異なる。このため、同一のシンボルであっても検出タイミングが遅い端末はキャリアのアイドル期間が長くなりパケットを送信する機会が大きくなり、検出タイミングが早い端末はキャリアのアイドル期間が短くなりパケットを送信する機会が小さくなるという、メディアアクセスの公平性の問題があった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御において各端末に公平な送信機会を与えることができる無線通信装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様は、同一のシンボルを方向の異なる複数のアンテナビームを切り替えて送信する繰り返しシンボル列を含むパケットによって通信を行う無線通信装置であって、前記パケットを受信して受信信号を得る受信部と、前記受信信号からシンボル期間毎にキャリアを検出するキャリア検出部と、前記受信信号から少なくとも２つの前記繰り返しシンボル列を含むように予め決められたスロット長を計測する計測部と、前記パケットの送信までの時間を前記スロット長の単位で減算する送信タイマー部と、前記スロット長の時間内に前記キャリアが検出された場合に前記送信タイマー部を前記スロット長の時間停止させる制御部と、前記受信部、前記キャリア検出部、前記計測部、前記送信タイマー部、及び前記制御部において行われる処理を繰り返し、前記送信タイマー部の値が送信タイミングとなった場合に前記パケットを送信する送信部とを具備する無線通信装置を提供することにある。

また、この発明の他の態様は、シンボル毎に方向の異なる複数のアンテナビームを切り替えて時間的に連続する複数のシンボルを含むスロットを単位とするパケットによって通信を行う無線通信装置であって、互いに識別可能な複数のパイロットシンボルによってパケット検出用スロットを生成するスロット生成部と、前記パケット検出用スロットを含む送信パケットを生成するパケット生成部と、前記送信パケットを送信する送信部とを具備する無線通信装置を提供することにある。

また、この発明の他の態様は、シンボル毎に方向の異なる複数のアンテナビームを切り替えて時間的に連続する複数のシンボルを含むスロットを単位とするパケットによって通信を行う無線通信装置であって、互いに識別可能な複数のパイロットシンボルにより構成されたパケット検出用スロットを含むパケットを受信して受信信号を得る受信部と、前記受信信号から前記シンボル期間毎にキャリアを検出するキャリア検出部と、前記キャリアが検出された場合に、前記パケット検出用スロットに含まれるパイロットシンボルに基づいて前記スロットの先頭時刻を求めてスロット同期を行うスロット同期部とを具備する無線通信装置を提供することにある。

したがってこの発明によれば、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御において各端末に公平な送信機会を与えることができる無線通信装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る無線通信装置１〜８が構成するネットワーク構成の一例を示したものある。図１では、無線通信装置１〜８が１つの周波数チャネルを共用して通信を行っており、同一のシンボルを予め決められた回数だけ繰返し、それぞれのシンボルを異なる方向に送信する。例えば、無線通信装置１は、同一のシンボルを４回だけ繰返し、それぞれのシンボルを異なる４方向（１１、１２、１３、１４）に送信するようなフィールドを含んだパケットの通信を行う。また、無線通信装置１〜８は、無線ＬＡＮで広く適用されているＣＳＭＡ／ＣＡ方式で通信を行う。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、パケットの衝突を回避するために、通信を開始しようとする各端末は、開始前にキャリア（電波）を検出し、キャリアが使用されていないことを確認してパケットを送信する。なお、無線通信装置１〜８は同一の構成であるため、以下の各実施形態では、無線通信装置１について説明する。

（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態において、図１に示す無線通信装置１が送信するパケット構成の一例を示す図である。無線通信装置が送信するパケット６１は、４つの繰り返しシンボル列（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）の集合で構成されており、それぞれのシンボルが４回繰り返された構成となっている。例えばシンボルＳ１は、Ｓ１−１（６６）、Ｓ１−２（６７）、Ｓ１−３（６８）、Ｓ１−４（６９）が４シンボル繰り返されて１つの繰り返しシンボル列６２が構成されており、同様に、シンボルＳ２はＳ２−１（７０）、Ｓ２−２（７１）、Ｓ２−３（７２）、Ｓ２−４（７３）が４シンボル繰り返されて１つの繰り返しシンボル列６３が、シンボルＳ３はＳ３−１（７４）、Ｓ３−２（７５）、Ｓ３−３（７６）、Ｓ３−４（７７）が４シンボル繰り返されて１つの繰り返しシンボル列６４が、シンボルＳ４はＳ４−１（７８）、Ｓ４−２（７９）、Ｓ４−３（８０）、Ｓ４−４（８１）が４シンボル繰り返されて１つの繰り返しシンボル列６５が構成されている。さらに、それぞれのシンボルはシンボル毎に異なる方向へ送信される。例えば、シンボルＳ１−１（６６）は図１に示す１１の方向、シンボルＳ１−２（６７）は図１に示す１２の方向、シンボルＳ１−３（６８）は図１に示す１３の方向、シンボルＳ１−４（６９）は図１に示す１４の方向に送信される。

図３は、図２に示したパケット構成とスロットの関係の一例を示した図である。無線通信装置１がキャリア検出のために用いるスロットは、無線通信装置１が送信するパケットに含まれる少なくとも２つの繰り返しシンボル列を含んでいる。図３に示す例ではスロット１２１は繰り返しシンボル列６２と６３を含んでおり、スロット１２２は繰り返しシンボル列６４と６５を含んでいる。

図４は、第１の実施形態に係る無線通信装置１の構成例を示すブロック図である。無線通信装置１Ａは、アンテナ２１、無線部２２、受信部２３、キャリア検出部２４、スロット時間計測部２５、スロット判定部２６、送信タイマー２７、制御部２８、パケット生成部２９、送信部３０、及びメモリ３１を備える。送信タイマー２７は、バックオフ制御を行うためのバックオフカウンタであり、パケットの送信までの時間（バックオフ時間）をスロット長の単位でカウントダウンする。

アンテナ２１は、アダプティブ・アンテナで構成され、異なる複数の方向にアンテナビームを形成する。スロット時間計測部２５は、上述したように、少なくとも２つの繰り返しシンボル列を含むように予め決められたスロット長（時間）を計測する。キャリア検出部２４は、受信部２３で受信された信号からシンボル期間毎にキャリアを検出し、検出結果をメモリ３１に記憶する。スロット判定部２６は、スロット長の時間内にメモリ３１に記憶されたキャリアの検出結果をもとに当該スロットをビジー（キャリアあり）又はアイドル（キャリアなし）と判定する。制御部２８は、このスロット判定部２６のスロット判定結果に基づいて、送信タイマー２７をスロット長の単位でカウントダウン又は停止させる。送信タイマー２７が送信タイミングになった時に、パケット生成部２９で生成された送信パケットが送信部３０、無線部２２を介してアンテナから送信される。

次に、このように構成された無線通信装置１Ａの動作について説明する。図５は、無線通信装置１Ａが行う、キャリア検出処理からパケット送信処理までの処理手順の一例を示すフローチャートである。スロット時間計測部２５はスロット時間の計測を開始し（ステップＳ４１）、キャリア検出部２４はシンボル期間毎にキャリア検出処理を行い（ステップＳ４２）、キャリアの検出結果をメモリ３１に記憶する（ステップＳ４３）。スロット時間計測部２５は、スロット時間の終了を判定する（ステップＳ４４）。ステップＳ４４において、スロット時間が終了していなければ、キャリア検出部２４は、ステップＳ４２に移行して上記処理を繰り返し行う。スロット時間が終了すると、スロット判定部２６は、メモリ３１に記憶されたキャリア検出結果に基づいて当該スロット長の時間内にキャリアが検出されたか否かの判定を行う（ステップＳ４５）。ステップＳ４５において、キャリアが検出されていれば当該スロットをビジーと判定し（ステップＳ４６）、ステップＳ４１に移行して上記処理を繰り返す。

一方、ステップＳ４５において、キャリアが検出されていなければ当該スロットはアイドルと判定し（ステップＳ４７）、送信タイマー２７はスロット長の単位でカウントダウンする（ステップＳ４８）。制御部２８は、送信タイマー２７を参照して送信タイミングとなったか否かを判定し（ステップＳ４９）、送信タイミングでなければステップＳ４１に移行して上記キャリア検出処理を繰り返し実行する。ステップＳ４９の判定において、送信タイミングであれば、制御部２８は、パケット生成部２９により送信パケットを生成し、生成されたパケットを送信部３０、無線部２２、アンテナ２１を介して送信させる（ステップＳ５０）。

図６は、無線通信装置１Ａの構成に受信処理機能を追加した構成例を示すブロック図であり、図４に示すブロック図に復調部９１とパケット解析部９２とを設けたものである。なお、図４と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。

図７は、図６に示す無線通信装置１Ｂにおけるスロット同期処理の一例を示すフローチャートである。キャリア検出部２４はシンボル期間毎にキャリア検出処理を行い（ステップＳ１０１）、キャリアが検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。キャリアが検出されない場合はステップＳ１０１の処理を繰り返し行い、キャリアが検出された場合は、制御部２８はキャリアの検出時刻をメモリ３１に記憶する（ステップＳ１０３）。アンテナ２１、無線部２２、受信部２３を介して入力された信号は復調部９１で復調処理が行われ（ステップＳ１０４）、復調された信号はパケット解析部９２に入力されてパケットのフィールドの解析が行われる（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５のパケット解析の結果、制御部２８は受信した信号がビーコン（制御情報）であるか否かの判定を行い（ステップＳ１０６）、ビーコンでなければ終了し、ビーコンであればキャリア検出時刻をスロットの先頭時刻として設定する（ステップＳ１０７）。

図８Ａ〜８Ｃは、無線通信装置の配置と無線通信装置が送信する繰り返しシンボル列の一例を示した図である。図８Ａは、無線通信装置Ａ（２５１）、無線通信装置Ｂ（２５２）、無線通信装置Ｃ（２５３）、無線通信装置Ｄ（２５４）の４台の無線通信装置が配置されている。また、無線通信装置Ａは、１番目のシンボル２５５、２番目のシンボル２５６、３番目のシンボル２５７、４番目のシンボル２５８を送信する。図８Ｂも同様に無線通信装置Ａ（２５１）、無線通信装置Ｂ（２５２）、無線通信装置Ｃ（２５３）、無線通信装置Ｄ（２５４）の４台の無線通信装置が配置されており、無線通信装置Ｃは、１番目のシンボル２５９、２番目のシンボル２６０、３番目のシンボル２６１、４番目のシンボル２６２を送信する。図８Ｃも同様に無線通信装置Ａ（２５１）、無線通信装置Ｂ（２５２）、無線通信装置Ｃ（２５３）、無線通信装置Ｄ（２５４）の４台の無線通信装置が配置されており、無線通信装置Ｂは、１番目のシンボル２６３、２番目のシンボル２６４、３番目のシンボル２６５、４番目のシンボル２６６を送信する。

図９は、繰り返しシンボル列の１つを１スロットとした場合の、図８Ａ〜８Ｃに示す４台の無線通信装置の動作シーケンスの一例を示す図である。図９には、無線通信装置Ａのシーケンス４０１、無線通信装置Ｂのシーケンス４０２、無線通信装置Ｃのシーケンス４０３、及び無線通信装置Ｄのシーケンス４０４を示す。図８Ａに示すタイミングで無線通信装置Ａが送信パケット中の最後の繰り返しシンボル列を送信し、無線通信装置Ａが送信した１番目のシンボル３０１を無線通信装置Ｂは検出し（３１１）、無線通信装置Ａが送信した４番目のシンボル４５１を無線通信装置Ｃと（３２１）無線通信装置Ｄが（３２９）検出したものとする。無線通信装置Ｂは、時刻ｔ１のタイミングでスロット時間の計測を開始し、無線通信装置Ａ、無線通信装置Ｃ、無線通信装置Ｄは時刻ｔ２のタイミングでスロット時間の計測を開始する。いま、それぞれの無線通信装置がスロット時間の計測を開始した後の１番目のスロットにおける送信バックオフカウンタが、無線通信装置Ａ、無線通信装置Ｂ、無線通信装置Ｄは４、無線通信装置Ｃは２であるとする。この状態で、それぞれの無線通信装置はキャリアを検出しないため、スロット毎に送信バックオフカウンタをデクリメントし、最初に送信バックオフカウンタが０となった無線通信装置Ｃが図８Ｂに示したタイミングでパケットを送信する（３２２）。無線通信装置Ａは、無線通信装置Ｃが送信したパケットのシンボル３０２、３０３を検出し、無線通信装置Ｂは、無線通信装置Ｃが送信したパケットのシンボル３１２、３１３を検出し、無線通信装置Ｄは、無線通信装置Ｃが送信したパケットのシンボル３３０、３３１を検出する。したがって、無線通信装置Ａは、期間３０６をビジーと判定し、送信バックオフカウンタをデクリメントせずに待機する。一方、無線通信装置Ｂは、期間３１７をビジーと判定し、送信バックオフカウンタをデクリメントせずに待機する。また、無線通信装置Ｄは、期間３３４をビジーと判定し、送信バックオフカウンタをデクリメントせずに待機する。無線通信装置Ｃがパケットの送信を終了した後、無線通信装置Ａは時刻ｔ３のタイミングでスロット時間の計測を開始し、無線通信装置Ｂ、無線通信装置Ｃ、無線通信装置Ｄは時刻ｔ４のタイミングでスロット時間の計測を開始する。無線通信装置Ａの送信終了後に、無線通信装置Ａ、無線通信装置Ｂ、無線通信装置Ｄの送信バックオフカウンタの値がいずれも４であったのに対し、無線通信装置Ｃの送信終了後の送信バックオフカウンタの値は、無線通信装置Ａは２、無線通信装置Ｂは１、無線通信装置Ｄは２となりばらつきが生じているため、送信機会が不公平であるといえる。

図１０は、繰り返しシンボル列の２つを１スロットとした場合の、図８Ａ〜８Ｃに示す４台の無線通信装置の動作シーケンスの一例を示す図である。図１０には、無線通信装置Ａのシーケンス４０５、無線通信装置Ｂのシーケンス４０６、無線通信装置Ｃのシーケンス４０７、及び無線通信装置Ｄのシーケンス４０８を示す。図８Ａに示すタイミングで無線通信装置Ａが送信パケット中の最後の繰り返しシンボル列を送信し、無線通信装置Ａが送信した１番目のシンボル３５１を無線通信装置Ｂは検出し（３５２）、無線通信装置Ａが送信した４番目のシンボル５０１を無線通信装置Ｃと（３５３）無線通信装置Ｄが（３５４）検出したものとする。無線通信装置Ｂは時刻ｔ１のタイミングでスロット時間の計測を開始し、無線通信装置Ａ、無線通信装置Ｃ、無線通信装置Ｄは時刻ｔ２のタイミングでスロット時間の計測を開始する。いま、それぞれの無線通信装置がスロット時間の計測を開始した後の１番目のスロットにおける送信バックオフカウンタが、無線通信装置Ａ、無線通信装置Ｂ、無線通信装置Ｄは４、無線通信装置Ｃは２であるとする。この状態で、それぞれの無線通信装置はキャリアを検出しないため、スロット毎に送信バックオフカウンタをデクリメントし、最初に送信バックオフカウンタが０となった無線通信装置Ｃが図８Ｂに示したタイミングでパケットを送信する（３７３）。無線通信装置Ａは、無線通信装置Ｃが送信したパケットのシンボル３５５、３５６を検出し、無線通信装置Ｂは無線通信装置Ｃが送信したパケットのシンボル３６３、３６４を検出し、無線通信装置Ｄは無線通信装置Ｃが送信したパケットのシンボル３７４、３７５を検出する。したがって、無線通信装置Ａは期間３５９をビジーと判定し、送信バックオフカウンタをデクリメントせず待機する。また、無線通信装置Ｂは期間３６７をビジーと判定し送信バックオフカウンタをデクリメントせず待機する。また、無線通信装置Ｄは期間３７８をビジーと判定し送信バックオフカウンタをデクリメントせず待機する。無線通信装置Ｃがパケットの送信を終了した後、無線通信装置Ａは時刻ｔ３のタイミングでスロット時間の計測を開始し、無線通信装置Ｂ、無線通信装置Ｃ、無線通信装置Ｄは時刻ｔ４のタイミングでスロット時間の計測を開始する。無線通信装置Ａ、無線通信装置Ｂ、無線通信装置Ｄは無線通信装置Ａの送信終了後に送信バックオフカウンタの値がいずれも４であったのに対し、無線通信装置Ｃの送信終了後の送信バックオフカウンタの値は無線通信装置Ａ、無線通信装置Ｂ、無線通信装置Ｄとも２となっており、全て同じ送信バックオフカウンタ値であるため、送信機会が公平であるといえる。

したがって、上記第１の実施形態のように、少なくとも２以上の繰り返しシンボル列を含む単位を１スロットとすることにより、指向性繰返し符号方式を用いた場合であっても、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセスにおいて各端末の送信機会の公平性を保つことができる。

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態において、図１に示す無線通信装置１が送信するパケット構成の一例を示す図であり、図２に示すパケット構成を変形したものである。無線通信装置１が送信するパケット１２１は、図２に示したパケット６１の先頭に２つのパケット検出用シンボル列（１２２、１２３）を付加したものである。パケット検出用シンボル列１２２は、Ａ１（１２４）、Ａ２（１２５）、Ａ３（１２６）、Ａ４（１２７）の４つのパケット検出用パイロットシンボルから構成されており、パケット検出用シンボル列１２３は、Ｂ１（１２８）、Ｂ２（１２９）、Ｂ３（１３０）、Ｂ４（１３１）の４つのパケット検出用パイロットシンボルから構成されている。

それぞれのパケット検出用パイロットシンボルのシンボル長は、繰り返しシンボル列を構成するシンボルのシンボル長に等しく、パケット検出用シンボル列を構成するパケット検出用パイロットシンボルの個数は、繰り返しシンボル列を構成するシンボルの個数に等しい。また、それぞれのパケット検出用パイロットシンボルは、当該シンボルがパケット検出用シンボル列の中の何番目のシンボルであるか対応付けられているものとする。

図１２は、図１１に示したパケット構成とスロットの関係の一例を示した図である。無線通信装置１がキャリア検出のために用いるスロットは、少なくとも１つのパケット検出用シンボル列或いは繰り返しシンボル列を含んでいる。図１２に示す例では、スロット１３２はパケット検出用シンボル列１２２を、スロット１３３はパケット検出用シンボル列１２３を、スロット１３４は繰り返しシンボル列６２を、スロット１３５は繰り返しシンボル列６３を、スロット１３６は繰り返しシンボル列６４を、スロット１３７は繰り返しシンボル列６５を含んでいる。

パケット検出用シンボル列を構成するパケット検出用パイロットシンボルのフォーマットの一例を図１３〜１５に示す。図１３に示すパケット検出用シンボル列１２２Ａは、４つのパケット検出用パイロットシンボル２０１、２０２、２０３、２０４から構成されており、パケット検出用パイロットシンボル２０１には信号系列１が割当てられており、パケット検出用パイロットシンボル２０２には信号系列２が、パケット検出用パイロットシンボル２０３には信号系列３が、パケット検出用パイロットシンボル２０４には信号系列４が割り当てられている。また、信号系列１はパケット検出用スロットの１番目に送信される系列、信号系列２はパケット検出用スロットの２番目に送信される系列、信号系列３はパケット検出用スロットの３番目に送信される系列、信号系列４はパケット検出用スロットの４番目に送信される系列、と予め決められており、ビーコン等で報知される。

図１４に、パケット検出用シンボル列を構成するパケット検出用パイロットシンボルのフォーマットの他の例を示す。図１４に示すパケット検出用シンボル列１２２Ｂは、４つのパケット検出用パイロットシンボル２１１、２１２、２１３、２１４から構成されており、パケット検出用パイロットシンボル２１１は信号系列Ａ（２１５）と信号系列１（２１６）から構成されており、パケット検出用パイロットシンボル２１２は信号系列Ａ（２１５）と信号系列２（２１７）から、パケット検出用パイロットシンボル２１３は信号系列Ａ（２１５）と信号系列３（２１８）から、パケット検出用パイロットシンボル２１４は信号系列Ａ（２１５）と信号系列４（２１９）から構成されている。また、信号系列１はパケット検出用スロットの１番目に送信される系列、信号系列２はパケット検出用スロットの２番目に送信される系列、信号系列３はパケット検出用スロットの３番目に送信される系列、信号系列４はパケット検出用スロットの４番目に送信される系列、と予め決められており、ビーコン等で報知される。

また、図１５にパケット検出用シンボル列を構成するパケット検出用パイロットシンボルのフォーマットの他の例を示す。図１５に示すパケット検出用シンボル列１２２Ｃは、４つのパケット検出用パイロットシンボル２３１、２３２、２３３、２３４から構成されており、パケット検出用パイロットシンボル２３１は初期位相がπ／４の信号系列Ｂから構成されており、パケット検出用パイロットシンボル２３２は初期位相が３π／４の信号系列Ｂから、パケット検出用パイロットシンボル２３３は初期位相が５π／４の信号系列Ｂから、パケット検出用パイロットシンボル２３４は初期位相が７π／４の信号系列Ｂから構成されている。また、初期位相がπ／４の信号系列Ｂはパケット検出用スロットの１番目に送信される系列、初期位相が３π／４の信号系列Ｂはパケット検出用スロットの２番目に送信される系列、初期位相が５π／４の信号系列Ｂはパケット検出用スロットの３番目に送信される系列、初期位相が７π／４の信号系列Ｂはパケット検出用スロットの４番目に送信される系列、と予め決められており、ビーコン等で報知される。

図１６は、第２の実施形態に係る無線通信装置１の構成例を示すブロック図である。図１６の無線通信装置１Ｃは、アンテナ２１、無線部２２、受信部２３、キャリア検出部２４、パケット検出シンボル識別部１５１、スロット同期部１５２、復調部９１、パケット解析部９２、送信タイマー２７、制御部２８、パケット検出スロット生成部１５３、パケット生成部２９、及び送信部３０を備える。なお、図４及び図６と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。

パケット検出スロット生成部１５３は、互いに識別可能な複数のパケット検出用パイロットシンボルを含むパケット検出用スロットを生成し、パケット生成部２９に出力する。パケット検出シンボル識別部１５１は、パケット検出用スロットに含まれるパケット検出用パイロットシンボルを識別し、その識別結果に基づいて当該シンボルがパケット検出用スロットの中の何番目の検出用パイロットシンボルであるかを検出する。スロット同期部１５２は、パケット検出シンボル識別部１５１による検出結果に基づいてスロットの先頭時刻を求めスロット同期を行う。

図１７は、無線通信装置１Ｃにおける送信パケット生成処理の一例を示すフローチャートである。制御部２８はインデックスｉをｉ＝１に初期化し（ステップＳ１６１）、パケット検出スロット生成部１５３は、パケット生成部２９により生成されるパケットのパケット検出用スロットにｉ番目のパケット検出用パイロットシンボルを挿入する（ステップＳ１６２）。制御部２８は予め決められた数だけ検出用パイロットシンボルが挿入されたか否かを判定し（ステップＳ１６３）、予め決められた数だけ検出用パイロットシンボルが挿入されていなければｉに１を加えて（ステップＳ１６５）、ステップＳ１６２以降の処理を繰り返す。ステップＳ１６３において、予め決められた数だけパケット検出用パイロットシンボルが挿入されていれば、制御部２８は後続のスロットに繰り返しシンボル列を挿入し（ステップＳ１６４）、パケット生成を終了する。

図１８は無線通信装置１Ｃにおける送受信処理の一例を示すフローチャートである。キャリア検出部２４はシンボル期間毎にキャリア検出処理を行い（ステップＳ１７１）、キャリアが検出されたか否かの判定を行う（ステップＳ１７２）。キャリアが検出されると、パケット検出シンボル識別部１５１はパケット検出用スロットに含まれるパケット検出用パイロットシンボルをもとに、当該パケット検出用パイロットシンボルがパケット検出用スロットの中の何番目のシンボルであるかを識別する（ステップＳ１７３）。スロット同期部１５２はパケット検出シンボル識別部１５１の識別結果に基づいてスロット同期を行う（ステップＳ１７４）。スロット同期は、パケット検出シンボル識別部１５１が識別したパケット検出用パイロットシンボルの順番をもとに、１番目のパケット検出用パイロットシンボルの先頭時刻をスロットの先頭時刻として設定するような処理である。スロット同期をとった後、復調部９１は復調処理を行い（ステップＳ１７５）、パケット解析部９２は復調された信号のパケット解析を行う（ステップＳ１７６）。

一方、ステップＳ１７２においてキャリアが検出されない場合には、送信データがあるか否かの判定を行い（ステップＳ１７７）、送信データがなければステップＳ１７１以降の処理を繰り返す。送信データがあれば、送信タイマー２７はパケットの送信までの時間（バックオフ時間）をスロット長の単位でカウントダウンする（ステップＳ１７８）。制御部２８は、送信タイマー２７を参照して送信タイミングとなったか否かを判定する（ステップＳ１７９）。送信タイミングでなければステップＳ１７１以降の処理を繰返し、送信タイミングであれば制御部２８は、パケット生成部２９により送信パケットを生成し（ステップＳ１８０）、生成されたパケットを送信部３０、無線部２２、アンテナ２１を介して送信させる（ステップＳ１８１）。ステップＳ１７６およびステップＳ１８１の後にユーザからの要求等により通信が終了であるか否かの判定を行い（ステップＳ１８２）、通信終了であれば終了し、通信終了でなければステップＳ１７１以降の処理を繰り返す。

このようにパケット検出用パイロットシンボルを挿入することにより、スロットの先頭時刻を検出しスロット同期を取ることができるので、指向性繰り返し送信を用いた場合であっても、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセスにおいて各端末の送信機会の公平性を保つことができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第２の実施形態の無線通信装置を用いてＲＴＳ／ＣＴＳ交換を行うようにしたものである。ＲＴＳ／ＣＴＳ交換では、送信しようとする端末局は、宛先に向けてＲＴＳ（Request to Send：送信要求）を送信し、このＲＴＳに応じて宛先から送信されるＣＴＳ（Clear to Send：送信応答）を受信した後に、データを送信する。

図１９Ａ，１９Ｂは、無線通信装置の配置と無線通信装置が送信する繰り返しシンボル列の一例を示した図である。図１９Ａは、無線通信装置Ａ（２５１）、無線通信装置Ｂ（２５２）、無線通信装置Ｃ（２５３）、無線通信装置Ｄ（２５４）と無線通信装置Ａ（２５１）が送信した信号を検出できない位置に存在する無線通信装置Ｑ（６０２）および無線通信装置Ｃ（２５３）が送信した信号を検出できない位置に存在する無線通信装置Ｐ（６０１）の６台の無線通信装置が配置されている。即ち、無線通信装置Ｐは無線通信装置Ｃに対して隠れ端末となっており、無線通信装置Ｑは無線通信装置Ａに対して隠れ端末となっている。図１９Ａでは、無線通信装置Ａが送信するＲＴＳパケットの１番目のシンボル２５５、無線通信装置Ａが送信するＲＴＳパケットの２番目のシンボル２５６、無線通信装置Ａが送信するＲＴＳパケットの３番目のシンボル２５７、無線通信装置Ａが送信するＲＴＳパケットの４番目のシンボル２５８を示している。実際は１番目のシンボル２５５から４番目のシンボル２５８までのシンボルが複数繰り返されてＲＴＳパケットが構成されている。

図１９Ｂには、無線通信装置Ｃが送信するＣＴＳパケットの１番目のシンボル２５９、無線通信装置Ｃが送信するＣＴＳパケットの２番目のシンボル２６０、無線通信装置Ｃが送信するＣＴＳパケットの３番目のシンボル２６１、無線通信装置Ｃが送信するＣＴＳパケットの４番目のシンボル２６２が表されており、実際は１番目のシンボル２５９から４番目のシンボル２６２までのシンボルが複数繰り返されてＣＴＳパケットが構成されている。

図２０は、パケット検出用シンボル列を挿入し、１つの繰り返しシンボル列を１スロットとした場合の、図１９Ａ、１９Ｂに示す６台の無線通信装置の動作シーケンスの一例を示す図である。図２０には、無線通信装置Ｃ宛てのＲＴＳパケットおよびＤａｔａパケットを送信する無線通信装置Ａのシーケンス７０１、無線通信装置Ａから受信したＲＴＳパケットの応答として無線通信装置Ａ宛てのＣＴＳパケットを送信する無線通信装置Ｃのシーケンス７０２、無線通信装置Ｐのシーケンス７０３を、無線通信装置Ｑのシーケンス７０４を示す。無線通信装置Ａは無線通信装置Ｃ宛てのＲＴＳパケットを送信し（７１２）、無線通信装置Ｃはこれを受信する（７１８）。無線通信装置Ｐは無線通信装置Ａが送信したＲＴＳパケットを受信できる位置にいるためＲＴＳパケットを受信するが、自端末宛てのＲＴＳパケットではないため、ＮＡＶをビジーと判定しＲＴＳパケットに記載された期間だけ送信を行わない（７２５）。無線通信装置ＡからＲＴＳパケットを受信した無線通信装置Ｃは無線通信装置Ａ宛てのＣＴＳパケットを送信し（７２０）、無線通信装置Ａはこれを受信する（７１４）。無線通信装置Ｑは無線通信装置Ｃが送信したＣＴＳパケットを受信できる位置にいるためＣＴＳパケットを受信するが、自端末宛てのＣＴＳパケットではないため、ＮＡＶをビジーと判定しＣＴＳパケットに記載された期間だけ送信を行わない（７２８）。無線通信装置ＣからＣＴＳパケットを受信した無線通信装置ＡはＤａｔａパケットの送信を行う（７１６）。無線通信装置Ｐと無線通信装置ＱはＮＡＶをビジーと設定しているため、無線通信装置ＡのＤａｔａパケット送信に干渉を与えることなく、また無線通信装置ＣのＤａｔａパケット受信に干渉を与えることがない。

このようにすることで、上記第２の実施形態と同様の効果を奏するとともに、ＲＴＳ／ＣＴＳパケットにより指向性繰返し符号送信方式を用いることで、隠れ端末問題を防ぐことが可能となる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第２の実施形態の無線通信装置において、パケットの検出精度を高めるようにしたものである。なお、この第４の実施形態は、第１の実施形態の無線通信装置についても同様に適用可能である。

図２１は、本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置１の構成の一例を示すブロック図である。無線通信装置１Ｃは、上記図１６のブロック図において、アンテナ２１を複数本設け、アンテナウェイト付加部８０１、アンテナウェイト制御部８０２、受信ウェイト制御タイマー８０３を追加したものである。

図２２は、図２１に示す無線通信装置１Ｃが行うキャリア検出処理の一例を示すフローチャートを示しており、図１８のフローチャートのキャリア検出処理Ｓ１７１の詳細な処理内容である。アンテナウェイト制御部８０２はアンテナウェイト付加部８０１にアンテナウェイトを設定し（ステップＳ９０１）、キャリア検出部２４はキャリア検出処理を行う（ステップＳ９０２）。アンテナウェイト制御部８０２は受信ウェイト制御タイマー８０３を参照しｎ分の１シンボル時間経過したか否かの判定を行う（ステップＳ９０３）。なお、ｎは予め決められた整数である。ステップＳ９０３においてｎ分の１シンボル時間経過していなければステップＳ９０２以降の処理を繰返し、ｎ分の１シンボル時間経過していれば１シンボル時間経過したか否かの判定を行う（ステップＳ９０４）。１シンボル時間経過していなければ、アンテナウェイト制御部８０２はアンテナウェイト付加部８０１によりアンテナウェイトを変更し（ステップＳ９０５）、ステップＳ９０２以降の処理を繰り返す。一方、ステップＳ９０４において、１シンボル時間経過していれば、アンテナウェイト制御部８０２はプリアンブル期間が経過したか否かを判定し（ステップＳ９０６）、プリアンブル期間経過していなければステップＳ９０１以降の処理を繰返し、プリアンブル期間が経過していれば終了する。

図２３は、無線通信装置の送信信号と受信ウェイトの一例を示した図である。無線通信装置Ａ（９５１）が９５３に示す指向性で１シンボルを送信している期間に、無線通信装置Ｃ（９５２）は４種類の受信ウェイト９５４、９５５、９５６、９５７で信号の検出を行う。図２３に示す例では、無線通信装置Ｃ（９５２）が受信ウェイト４（９５７）で無線通信装置Ａ（９５１）からの信号を検出した場合に、最も検出特性が高くなる。

このように、１シンボル期間で２以上の受信ウェイトでパケット検出を行うことにより、パケットの検出精度を高めることができる。

なお、この発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明に係る無線通信装置が構成するネットワーク構成の一例を示す図。第１の実施形態に係る無線通信装置が送信するパケット構成の一例を示す図。図２に示したパケット構成とスロットの関係の一例を示した図。第１の実施形態に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図。図４に示す無線通信装置におけるキャリア検出処理からパケット送信処理までの処理手順の一例を示すフローチャート。図４に示す無線通信装置に受信機能を追加した構成例を示すブロック図。図６に示す無線通信装置におけるスロット同期処理の一例を示すフローチャート。無線通信装置の配置と無線通信装置が送信する繰り返しシンボル列の一例を示した図。無線通信装置の配置と無線通信装置が送信する繰り返しシンボル列の一例を示した図。無線通信装置の配置と無線通信装置が送信する繰り返しシンボル列の一例を示した図。１つの繰り返しシンボル列を１スロットとした場合の、図８Ａ〜８Ｃに示す４台の無線通信装置の動作シーケンスの一例を示す図。２つの繰り返しシンボル列を１スロットとした場合の、図８Ａ〜８Ｃに示す４台の無線通信装置の動作シーケンスの一例を示す図。第２の実施形態に係る無線通信装置が送信するパケット構成の一例を示す図。図１１に示したパケット構成とスロットの関係の一例を示した図。パケット検出用パイロットシンボルのフォーマットの一例を示す図。パケット検出用パイロットシンボルのフォーマットの他の例を示す図。パケット検出用パイロットシンボルのフォーマットの他の例を示す図。第２の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。図１６に示す無線通信装置における送信パケット生成処理の一例を示すフローチャート。図１６に示す無線通信装置における送受信処理の一例を示すフローチャート。無線通信装置の配置と無線通信装置が送信する繰り返しシンボル列の一例を示した図。無線通信装置の配置と無線通信装置が送信する繰り返しシンボル列の一例を示した図。パケット検出用シンボル列を挿入し、１つの繰り返しシンボル列を１スロットとした場合の、図１９Ａ、１９Ｂに示す６台の無線通信装置の動作シーケンスの一例を示す図。第４の実施形態に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図。図２１に示す無線通信装置が行うキャリア検出処理の一例を示すフローチャート。図２１に示す無線通信装置の送信信号と受信ウェイトの一例を示す図。

符号の説明

１〜８…無線通信装置、２１…アンテナ、２２…無線部、２３…受信部、２４…キャリア検出部、２５…スロット時間計測部、２６…スロット判定部、２７…送信タイマー、２８…制御部、２９…パケット生成部、３０…送信部、３１…メモリ、９１…復調部、９２…パケット解析部、１５１…パケット検出シンボル識別部、１５２…スロット同期部、１５３…パケット検出スロット生成部、８０１…アンテナウェイト付加部、８０２…アンテナウェイト制御部、８０３…受信ウェイト制御タイマー。

Claims

同一のシンボルを方向の異なる複数のアンテナビームを切り替えて送信する繰り返しシンボル列を含むパケットによって通信を行う無線通信装置であって、
前記パケットを受信して受信信号を得る受信部と、
前記受信信号からシンボル期間毎にキャリアを検出するキャリア検出部と、
前記受信信号から少なくとも２つの前記繰り返しシンボル列を含むように予め決められたスロット長を計測する計測部と、
前記パケットの送信までの時間を前記スロット長の単位で減算する送信タイマー部と、
前記スロット長の時間内に前記キャリアが検出された場合に前記送信タイマー部を前記スロット長の時間停止させる制御部と、
前記受信部、前記キャリア検出部、前記計測部、前記送信タイマー部、及び前記制御部において行われる処理を繰り返し、前記送信タイマー部の値が送信タイミングとなった場合に前記パケットを送信する送信部と
を具備することを特徴とする無線通信装置。
前記キャリア検出部は、１シンボル期間内に複数の受信ウェイトによって前記キャリアを検出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
同一のシンボルを方向の異なる複数のアンテナビームを切り替えて送信する繰り返しシンボル列を含むパケットによって通信を行う無線端末であって、
前記方向の異なる複数のアンテナビームを形成するアンテナと、
前記パケットを受信して受信信号を得る受信部と、
前記受信信号からシンボル期間毎にキャリアを検出するキャリア検出部と、
前記受信信号から少なくとも２つの前記繰り返しシンボル列を含むように予め決められたスロット長を計測する計測部と、
前記パケットの送信までの時間を前記スロット長の単位で減算する送信タイマー部と、
前記スロット長の時間内に前記キャリアが検出された場合に前記送信タイマー部を前記スロット長の時間停止させる制御部と、
前記受信部、前記キャリア検出部、前記計測部、前記送信タイマー部、及び前記制御部において行われる処理を繰り返し、前記送信タイマー部の値が送信タイミングとなった場合に前記パケットを前記アンテナから送信する送信部と
を具備することを特徴とする無線端末。
同一のシンボルを方向の異なる複数のアンテナビームを切り替えて送信する繰り返しシンボル列を含パケットによって通信を行う無線通信装置で実行される無線通信方法であって、
前記パケットを受信して受信信号を得る受信ステップと、
前記受信信号からシンボル期間毎にキャリアを検出するキャリア検出ステップと、
前記受信信号から少なくとも２つの前記繰り返しシンボル列を含むように予め決められたスロット長を計測する計測ステップと、
前記パケットの送信までの時間を前記スロット長の単位で減算する送信タイマーステップと、
前記スロット長の時間内に前記キャリアが検出された場合に前記送信タイマーステップを前記スロット長の時間停止させる制御部ステップと、
前記受信ステップ、前記キャリア検出ステップ、前記計測ステップ、前記送信タイマーステップ、及び前記制御ステップにおいて行われる処理を繰り返し、前記送信タイマーステップの値が送信タイミングとなった場合に前記パケットを送信する送信ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。