JP2005117165A - 無線ネットワークのための制御方法及び制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】指向性パターンと無指向性パターンを形成できるアンテナを含む各無線局は、送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は所定の搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御し、また、送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルから低減された送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルよりも低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する。
【選択図】図10
Description
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は所定の搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第1のステップと、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルから低減された送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルよりも低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第2のステップと、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルから低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第3のステップと、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記低減された送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第4のステップとのうち、
少なくとも2つのステップを含むことを特徴とする。
上記搬送波検出レベルから低減されたレベルは、上記搬送波検出レベルから、上記利得差分を減算してなるレベルであることを特徴とする。
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は所定の搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第1のステップと、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記最大送信電力レベルから低減された第1の送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第2のステップと、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記第1の送信電力レベルから低減された第2の送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第3のステップと、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルから低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第4のステップとのうち、
少なくとも2つのステップを含むことを特徴とする。
上記第1の送信電力レベルから低減された第2の送信電力レベルは、上記最大送信電力レベルから、指向性パターンの主ビームの最大利得と無指向性パターンの利得との利得差分の2倍を減算してなるレベルであり、
上記搬送波検出レベルから低減されたレベルは、上記搬送波検出レベルから、上記利得差分を減算してなるレベルであることを特徴とする。
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は所定の搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第1の制御手段と、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルから低減された送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルよりも低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第2の制御手段と、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルから低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第3の制御手段と、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記低減された送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第4の制御手段とのうち、
少なくとも2つの制御手段を備えたことを特徴とする。
上記搬送波検出レベルから低減されたレベルは、上記搬送波検出レベルから、上記利得差分を減算してなるレベルであることを特徴とする。
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は所定の搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第1の制御手段と、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記最大送信電力レベルから低減された第1の送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第2の制御手段と、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記第1の送信電力レベルから低減された第2の送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第3の制御手段と、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルから低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第4の制御手段とのうち、
少なくとも2つの制御手段を備えたことを特徴とする。
上記第1の送信電力レベルから低減された第2の送信電力レベルは、上記最大送信電力レベルから、指向性パターンの主ビームの最大利得と無指向性パターンの利得との利得差分の2倍を減算してなるレベルであり、
上記搬送波検出レベルから低減されたレベルは、上記搬送波検出レベルから、上記利得差分を減算してなるレベルであることを特徴とする。
図1は、本発明に係る実施形態であるアドホック無線ネットワークの構成を示す複数の無線局1−1乃至1−9(総称して、符号1を付す。)の平面配置図であり、図2は、図1の各無線局1の構成を示すブロック図である。
(a)無指向性放射パターンであるオムニパターンと、
(b)例えば図3に示すように、自局を中心とした水平面内の所定の方位角毎にセクタ形状のメインビームを選択的に変更可能な指向性パターンであるセクタビームパターンと、
(c)上記方位角毎にヌル点を形成可能な排他的セクタパターンと
を電気的な制御により選択的に切り換え可能なアンテナである。
(2)ノード無線局のアンテナが指向性モードで動作しているときは、ノード無線局は、そのビーム(主ローブ)をビーム幅w及び例えば利得Gdir(Gdir≫Gomni)を用いて特定の方向へ向けることができる。詳細後述する本発明者らのシミュレーションでは、ビーム幅は約60度である。
(3)従って、所定量の入力電力に関しては、指向性のセクタパターンのアンテナによる送信エリアの半径Rdirの方が対応する全方向性のオムニパターンのアンテナの場合の送信エリアの半径Romniより格段に大きくなる。
(4)ノード無線局Nnの近傍ノード無線局を、ノード無線局Nnの全方向性の送信エリア内にあるノード無線局の集合として定義する。これらは、ノード無線局Nnからシングルホップ分だけ離れているものとする。これは、ノード無線局Nnの全方向性の送信エリアより外側にあるノード無線局は、たとえノード無線局Nnからそのノード無線局に向けて形成される指向性ビームを使用すれば、ノード無線局Nnからシングルホップで到達可能であっても、ノード無線局Nnの近傍ノード無線局としては考慮されないことを意味する。指向性データ通信の観点からすると、これは、例えばNnであるノード無線局の例えばNmである近傍ノード無線局は常に強力な近傍ノード無線局であることを意味する。図14に示すように、ノード無線局Nnがその近傍ノード無線局Nmに向けて指向性ビームを形成するとき、ノード無線局Nmはそうして形成される送信エリア内に完全に存在している(図14
参照。)。それ故、ノード無線局Nmにおけるノード無線局Nnから受信された信号の強度は常に、他の干渉が存在しても適正な捕捉を確実にするに足る大きさである。従って、ノード無線局Nm又はNnのいずれかによる外側への移動に起因して、ノード無線局Nnからのデータパケット転送の間に、ノード無線局Nmとの無線接続が断たれ、又は接続が弱まる可能性はかなり低い。
(5)これにより、非特許文献4で指摘されているようなこうした無線ネットワークにおける隠れ端末の問題点は緩和される。ここで、ノード無線局Nnが指向性ビームであるセクタパターンによってノード無線局Nmと無線通信している図14について以下に考察する。ノード無線局Npはノード無線局Nqとの無線通信を希望している。ノード無線局Npがノード無線局Nnの近傍内に存在していれば、ノード無線局Npはセクタパターンの指向性ビームをノード無線局Nn及び/又はNmに向けて形成することができないため、この無線通信は開始されない。しかしながら、ノード無線局NpがNnの近傍より外側に存在していれば、ノード無線局Npはノード無線局Nqに向けて指向性ビームを形成し、無線通信を始める。これにより、ノード無線局Nmの受信との干渉が生じる可能性があるが、指向性送信電力が制御されれば、ノード無線局Npからノード無線局Nqへの無線通信がノード無線局Nmにおけるノード無線局Nnからの受信を妨げることはない。
(6)しかしながら、この仮定の結果として、より大きいエリア半径の指向性ビームの使用により、全方向性のオムニアンテナを使用するものに比べてより少ないホップ数で宛先無線局に到達できることから、指向性アンテナを使用すれば達成され得たはずのマルチホップ効率は犠牲にされる。しかしながら、能力評価において実証されるように、本発明者らが得ようとしているものはSDMA効率である。
フルパワーの送信電力レベルP;
[数2]
低減された第1の送信電力レベルp1=P−Gdif;
[数3]
低減された第2の送信電力レベルp2=P−2×Gdif(<p1);
[数4]
差分利得Gdif=(セクタパターンの主ビームの最大利得)−(オムニパターンの利得);
[数5]
通常の搬送波検出レベルCSL;
[数6]
低減された搬送波検出レベルCSL1。
(ケース1)DNAV制御テーブルにおいて、受信したRTS信号又はCTS信号の方位角に対応する制御データの欄が「使用可能」であるとき、RTS信号又はCTS信号に含まれている通信持続時間を現在時刻に加算することにより通信終了時刻を計算し、受信したRTS信号又はCTS信号の方位角に対して当該計算した「時刻データ」を記録する。
(ケース2)DNAV制御テーブルにおいて、受信したRTS信号又はCTS信号の方位角に対応する制御データの欄が所定の「時刻データ」であるときに、RTS信号又はCTS信号に含まれている通信持続時間を現在時刻に加算することにより通信終了時刻を計算し、その計算した通信終了時刻がすでに記録済みの「時刻データ」の時刻と同じ又は早い時刻であるときは何も処理をしないが、その計算した通信終了時刻がすでに記録済みの「時刻データ」の時刻よりも遅いときは、遅い方の当該計算した通信終了時刻を当該方位角の「時刻データ」として記録する。
図23は第2の実施形態に係るアドホック無線ネットワークにおけるマルチホップの無線通信制御処理を実行する各無線局の平面図である。第2の実施形態に係る無線通信システムは、第1の実施形態に係る無線通信システムに比較して、無線通信システム自体のハードウエアは同一であるが、第1の実施形態におけるシングルホップの無線通信ルーティングに対して、図23に示すように、他のノード無線局と無線リンクを少なくとも1つをそれぞれ有するノード無線局1−1乃至1−7のうち、発信元無線局から宛先無線局まで複数ホップ、すなわちマルチホップの無線通信ルーチィングを実施するものであり、ここで、特に、各周辺隣接無線局は、他の無線局と無線通信を開始するときに、図9に示すように、トーン信号及びRTS信号を送信し、もしくはそれに応答してトーン信号及びCTS信号を送信するときに、DNAV制御テーブルを参照して使用可能な方位角のセクタパターンのみを用いて無線通信を行うことを特徴としている。具体的には、マルチホップの無線通信において、図9、図15及び図16の無線通信制御処理を実行する。
A1乃至A6…非励振素子、
NS…発信元無線局、
ND…宛先無線局、
NX,NY…隣接無線局、
1,1−1乃至1−9,1−i,1−j,1−k,Ns,Nr,Nn,Nm,Np,Nq,Nx,Ny,Nz,NA,NB,NC,ND…ノード無線局、
1L…低雑音増幅器(LNA)、
2…ダウンコンバータ、
3…A/D変換器、
4…復調器、
5…給電用同軸ケーブル、
6…サーキュレータ、
7…無線送信機、
11…接地導体、
12−1乃至12−6…可変リアクタンス素子、
20…適応制御型コントローラ、
21…学習シーケンス信号発生器、
100…アレーアンテナ装置。
101…可変ビームアンテナ、
102…サーキュレータ、
103…指向制御部、
104…パケット送受信部、
105…トラヒックモニタ部、
106…回線制御部、
107…上位レイヤ処理装置、
130…パケット受信部、
131…高周波受信機、
132…復調器、
133…受信バッファメモリ、
140…パケット送信部、
141…送信タイミング制御部、
142…送信バッファメモリ、
143…変調器、
144…高周波送信機、
151…管理制御部、
152…検索エンジン、
153…更新エンジン、
154…データベースメモリ、
155…クロック回路、
160…拡散符号発生器。
Claims (8)
- 所定のビーム幅を有する指向性パターンと、無指向性パターンの双方のアンテナパターンを形成できるアンテナをそれぞれ含む複数の無線局を備え、上記複数の無線局のうちの各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークのための制御方法において、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は所定の搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第1のステップと、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルから低減された送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルよりも低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第2のステップと、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルから低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第3のステップと、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記低減された送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第4のステップとのうち、
少なくとも2つのステップを含むことを特徴とする無線ネットワークのための制御方法。 - 上記最大送信電力レベルから低減された送信電力レベルは、上記最大送信電力レベルから、指向性パターンの主ビームの最大利得と無指向性パターンの利得との利得差分を減算してなるレベルであり、
上記搬送波検出レベルから低減されたレベルは、上記搬送波検出レベルから、上記利得差分を減算してなるレベルであることを特徴とする請求項1記載の無線ネットワークのための制御方法。 - 所定のビーム幅を有する指向性パターンと、無指向性パターンの双方のアンテナパターンを形成できるアンテナをそれぞれ含む複数の無線局を備え、上記複数の無線局のうちの各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークのための制御方法において、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は所定の搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第1のステップと、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記最大送信電力レベルから低減された第1の送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第2のステップと、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記第1の送信電力レベルから低減された第2の送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第3のステップと、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルから低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第4のステップとのうち、
少なくとも2つのステップを含むことを特徴とする無線ネットワークのための制御方法。 - 上記最大送信電力レベルから低減された第1の送信電力レベルは、上記最大送信電力レベルから、指向性パターンの主ビームの最大利得と無指向性パターンの利得との利得差分を減算してなるレベルであり、
上記第1の送信電力レベルから低減された第2の送信電力レベルは、上記最大送信電力レベルから、指向性パターンの主ビームの最大利得と無指向性パターンの利得との利得差分の2倍を減算してなるレベルであり、
上記搬送波検出レベルから低減されたレベルは、上記搬送波検出レベルから、上記利得差分を減算してなるレベルであることを特徴とする請求項3記載の無線ネットワークのための制御方法。 - 所定のビーム幅を有する指向性パターンと、無指向性パターンの双方のアンテナパターンを形成できるアンテナをそれぞれ備えた複数の無線局を備え、上記複数の無線局のうちの各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークのための制御装置において、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は所定の搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第1の制御手段と、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルから低減された送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルよりも低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第2の制御手段と、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルから低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第3の制御手段と、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記低減された送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第4の制御手段とのうち、
少なくとも2つの制御手段を備えたことを特徴とする無線ネットワークのための制御装置。 - 上記最大送信電力レベルから低減された送信電力レベルは、上記最大送信電力レベルから、指向性パターンの主ビームの最大利得と無指向性パターンの利得との利得差分を減算してなるレベルであり、
上記搬送波検出レベルから低減されたレベルは、上記搬送波検出レベルから、上記利得差分を減算してなるレベルであることを特徴とする請求項5記載の無線ネットワークのための制御装置。 - 所定のビーム幅を有する指向性パターンと、無指向性パターンの双方のアンテナパターンを形成できるアンテナをそれぞれ備えた複数の無線局を備え、上記複数の無線局のうちの各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークのための制御装置において、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は所定の搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第1の制御手段と、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で無指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記最大送信電力レベルから低減された第1の送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第2の制御手段と、
送信側の無線局から指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は上記第1の送信電力レベルから低減された第2の送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルで無線信号を受信するように制御する第3の制御手段と、
送信側の無線局から無指向性パターンで無線信号を送信しかつ受信側の無線局で指向性パターンで無線信号を受信するときに、送信側の無線局は最大送信電力レベルで無線信号を送信し、受信側の無線局は上記搬送波検出レベルから低減されたレベルで無線信号を受信するように制御する第4の制御手段とのうち、
少なくとも2つの制御手段を備えたことを特徴とする無線ネットワークのための制御装置。 - 上記最大送信電力レベルから低減された第1の送信電力レベルは、上記最大送信電力レベルから、指向性パターンの主ビームの最大利得と無指向性パターンの利得との利得差分を減算してなるレベルであり、
上記第1の送信電力レベルから低減された第2の送信電力レベルは、上記最大送信電力レベルから、指向性パターンの主ビームの最大利得と無指向性パターンの利得との利得差分の2倍を減算してなるレベルであり、
上記搬送波検出レベルから低減されたレベルは、上記搬送波検出レベルから、上記利得差分を減算してなるレベルであることを特徴とする請求項7記載の無線ネットワークのための制御装置。
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