JP2006186603A - 無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 より高いスループットが得られる無線ネットワークを構成する無線装置を提供する。
【解決手段】 無線装置は、制御チャネルとデータチャネルとを有する。無線装置は、制御チャネルを用いて全方位性のビームパターンにより送信先へ通信要求ＲＴＳを送信し、アンテナのビームパターンを複数のビームパターンに変えながら送信先から通信許可ＣＴＳを受信して受信先と無線通信経路を確立する。そして、無線装置は、送信先と無線通信経路が確立されると、通信許可ＣＴＳを受信したときの電波強度が最大であるビームパターンを用いて制御チャネルと異なるデータチャネルを介して送信先へデータＤＡＴＡを送信し、送信先から確認応答ＡＣＫを受信する。
【選択図】 図９

Description

この発明は、無線装置に関し、特に、複数の無線装置によって、自律的、かつ、即時的に構築されるアドホックネットワークを構成する無線装置に関するものである。

アドホックネットワークは、複数の無線装置が相互に通信を行なうことによって自律的、かつ、即時的に構築されるネットワークである。アドホックネットワークでは、通信する２つの無線装置が互いの通信エリアに存在しない場合、２つの無線装置の中間に位置する無線装置がルータとして機能し、データパケットを中継するので、広範囲のマルチホップネットワークを形成することができる。

このようなアドホックネットワークは、被災地での無線通信網やＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）車車間通信でのストリーミングなど、様々な方面に応用されようとしている（非特許文献１）。

マルチホップ通信をサポートする動的なルーティングプロトコルとしては、テーブル駆動型プロトコルとオンデマンド型プロトコルとがある。テーブル駆動型プロトコルは、定期的に経路に関する制御情報の交換を行ない、予め経路表を構築しておくものであり、ＧＳＲ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）、ＦＳＲ（Ｆｉｓｈ−ｅｙｅ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）、ＯＬＳＲ（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｌｉｎｋ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）およびＤＳＤＶ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）等が知られている。

また、オンデマンド型プロトコルは、データ送信の要求が発生した時点で、初めて宛先までの経路を構築するものであり、ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｏｕｒｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）およびＡＯＤＶ（Ａｄ Ｈｏｃ Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｒｏｕｔｉｎｇ）等が知られている。

そして、従来のアドホックネットワークにおいては、送信元から送信先へデータ通信を行なう場合、送信元から送信先までのホップ数ができる限り少なくなるように経路が決定される（非特許文献２）。
渡辺正浩"無線アドホックネットワーク"，自動車技術会春季大会ヒューマトロニクスフォーラム，ｐｐ１８−２３，横浜，５月２００３年． Guangyu Pei, at al, "Fisheye state routing: a routing scheme for ad hoc wireless networks", ICC2000. Commun., Volume 1, pp70-74, L.A., June 2000.

しかし、アドホックネットワークにおいてマルチホップ通信を行なう場合、ホップ数が増えるとスループットが低下し、遅延時間が増加するという問題がある。

図１２は、アドホックネットワークの概念図である。アドホックネットワーク２００は、例えば、自動車２０１〜２０６からなる。この場合、アドホックネットワーク２００は、自動車間で無線通信を行なうネットワークである。

自動車２０１を送信元とし、自動車２０６を送信先としてキャリア周波数ｆ１で無線通信を行なう場合、自動車間の無線通信が時系列的に行なわれる。すなわち、最初、自動車２０１が送信機（Ｔｘ）として機能し、自動車２０２が受信機（Ｒｘ）として機能して自動車２０１，２０２間で無線通信が行なわれる。その後、自動車２０２が送信機（Ｔｘ）として機能し、自動車２０３が受信機（Ｒｘ）として機能して自動車２０２，２０３間で無線通信が行なわれる。以下同様にして自動車２０３，２０４間、自動車２０４，２０５間および自動車２０５，２０６間で無線通信が順次行なわれる。これによって、自動車２０１は、データ等を無線通信によって自動車２０６へ送信する。

このように、マルチホップ通信においては、自動車間（端末間）の無線通信が時系列的に行なわれて、自動車２０１から自動車２０６へデータ等が送信されるのは、次の理由による。図１３は、隣接する端末間における無線通信の概念図である。また、図１４は、隣接する端末間における無線通信の他の概念図である。なお、図１３および図１４における円は、各端末装置の通信範囲を表す。

図１３を参照して、端末装置Ｓ１は、端末装置Ｄ１へ送信要求ＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）を送信する。そして、端末装置Ｄ１は、端末装置Ｓ１からの送信要求ＲＴＳに応じて、送信許可ＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）を端末装置Ｓ１へ送信する。端末装置Ｓ１は、端末装置Ｄ１からの送信許可ＣＴＳに応じて、データＤＡＴＡを端末装置Ｄ１へ送信し、端末装置Ｄ１は、データＤＡＴＡを受信すると確認応答ＡＣＫを端末装置Ｓ１へ送信する。

このような端末装置Ｓ１と端末装置Ｄ１との無線通信において、端末装置Ｓ１が端末装置Ｄ１へ送信要求ＲＴＳを送信すると、端末装置Ｓ３は、この送信要求ＲＴＳを受信する。端末装置Ｓ３は、端末装置Ｓ１の通信範囲内に存在するからである。また、端末装置Ｄ１が送信要求ＲＴＳに応じて送信許可ＣＴＳを端末装置Ｓ１へ送信すると、端末装置Ｓ２は、この送信許可ＣＴＳを受信する。端末装置Ｓ２は、端末装置Ｄ１の通信範囲内に存在するからである。

この場合、端末装置Ｓ１と端末装置Ｄ１との間で無線通信が行なわれているので、端末装置Ｓ２は、端末装置Ｄ１へ送信できず、端末装置Ｓ３は、端間装置Ｓ１へ送信できない。そして、端末装置Ｓ２の通信範囲は、端末装置Ｓ３の通信範囲と異なっているので、端末装置Ｓ２およびＳ３は、それぞれ、端末装置Ｓ３およびＳ２の存在を知らない。したがって、端末装置Ｓ２およびＳ３は、相互に無線通信を直接行なうことができない。

図１４を参照して、端末装置Ｓ１は、図１３において説明したように端末装置Ｄ１と無線通信を行なっている。この場合、端末装置Ｓ１が端末装置Ｄ１へ送信要求ＲＴＳを送信すると、端末装置Ｓ２は、端末装置Ｓ１の送信要求ＲＴＳを受信する。端末装置Ｓ２は、端末装置Ｓ１の通信範囲内に存在するからである。そうすると、端末装置Ｓ２は、端末装置Ｄ２と無線通信を行なおうとしても、端末装置Ｄ２と無線通信を行なえない。端末装置Ｓ２が端末装置Ｄ２へ送信要求ＲＴＳを送信すると、端末装置Ｓ１が端末装置Ｓ２からの送信要求ＲＴＳを受信するからである。

このように、アドホックネットワークにおいては、隠れ端末問題に起因して無線通信のスループットが低下するという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、より高いスループットが得られる無線ネットワークを構成する無線装置を提供することである。

この発明によれば、無線装置は、アンテナ装置と、第１および第２の通信手段とを備える。アンテナ装置は、無指向性のビームパターンまたは各々が異なる指向性を有する複数のビームパターンを放射する。第１の通信手段は、第１のチャネルで通信経路を確立する。第２の通信手段は、第１の通信手段によって通信経路が確立されると、第１のチャネルと異なる第２のチャネルで通信経路を介してデータを送信するための通信を行なう。そして、第１の通信手段は、通信要求または通信許可を無指向性のビームパターンで送信するとともに、アンテナ装置のビームパターンを複数のビームパターンに順次変えながら通信要求または通信許可を受信する。また、第２の通信手段は、通信要求または通信許可を受信したときの受信電力が最大であるビームパターンを用いて通信を行なう。

好ましくは、第１の通信手段は、当該無線装置が送信元であるとき、無指向性のビームパターンで通信要求を受信先へ送信するとともに、アンテナ装置のビームパターンを複数のビームパターンに順次変えながら通信許可を受信先から受信する。第２の通信手段は、当該無線装置が送信元であるとき、通信許可を受信したときの受信電力が最大であるビームパターンを用いてデータを受信先へ送信するとともに受信先から確認応答を受信する。

好ましくは、第１の通信手段は、当該無線装置が受信先であるとき、アンテナ装置のビームパターンを複数のビームパターンに順次変えながら通信要求を送信元から受信するとともに、無指向性のビームパターンで通信許可を送信元へ送信する。第２の通信手段は、当該無線装置が受信先であるとき、通信要求を受信したときの受信電力が最大であるビームパターンを用いてデータを送信元から受信するとともに確認応答を送信元へ送信する。

好ましくは、第１の通信手段は、当該無線装置が送信元および受信先以外であるとき、アンテナ装置のビームパターンを複数のビームパターンに順次変えながら送信元または受信先からの通信要求および／または通信許可を受信し、通信要求および／または通信許可を受信したときのビームパターンを使用禁止ビームパターンとして設定する。

好ましくは、無線装置は、判定手段と、通信抑制手段とを更に備える。判定手段は、第１の無線装置から送信された電波が伝搬する領域を示す第１の伝搬領域と、第１の無線装置と無線通信を行なっている第２の無線装置から送信された電波が伝搬する領域を示す第２の伝搬領域との重複領域に当該無線装置が存在するか否かを判定する。通信抑制手段は、当該無線装置が重複領域に存在するとき、第１および第２の無線装置以外の無線装置との通信を抑制する。

好ましくは、判定手段は、第１の無線装置から前記第２の無線装置への通信要求および第２の無線装置から第１の無線装置への通信許可のうち、少なくとも１つを受信したとき、当該無線装置が重複領域に存在すると判定する。

好ましくは、判定手段は、通信要求および通信許可の両方を受信しないとき、当該無線装置が重複領域外に存在すると判定する。

好ましくは、通信抑制手段は、当該無線装置が重複領域に存在しているときに第３の無線装置から通信要求を受信すると、当該無線装置が重複領域に存在する第１の時間を設定し、通信要求に含まれる第３の無線装置が待機する第２の時間を第１の時間と比較し、第２の時間が第１の時間以下であるとき、第３の無線装置との通信を禁止する。

好ましくは、通信抑制手段は、第２の時間が第１の時間よりも長いとき、第３の無線装置との通信を許可する通信許可信号を第１の通信手段へ出力する。そして、第１の通信手段は、通信許可信号に応じて通信許可を第３の無線装置へ送信する。

好ましくは、通信抑制手段は、当該無線装置が重複領域外に存在するときに第３の無線装置から通信要求を受信すると、通信要求に含まれる第３の無線装置が重複領域に存在する第３の時間を当該無線装置が待機する第４の時間と比較し、第４の時間が第３の時間以下であるとき、第３の無線装置との通信を禁止する。

好ましくは、通信抑制手段は、第４の時間が第３の時間よりも長いとき、第４の時間の経過後に第３の無線装置との通信を許可する通信許可信号を第１の通信手段へ出力する。そして、第１の通信手段は、通信許可信号に応じて、第４の時間の経過後、通信許可を第３の無線装置へ送信する。

この発明による無線装置においては、第１および第２のチャネルの２つのチャネルを用いて無線通信が行なわれる。そして、第１のチャネルは、無指向性のビームパターンを用いて無線通信を行ない、第２のチャネルは、指向性のビームパターンを用いて無線通信を行なう。その結果、第１のチャネルを用いた無線通信と、第２のチャネルを用いた無線通信とを同時に行なうことが可能である。

従って、この発明によれば、無線ネットワークにおけるスループットを向上できる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、アドホックネットワークの構成図である。アドホックネットワーク１０は、複数の無線装置Ａ〜Ｉからなる。このアドホックネットワーク１０においては、たとえば、無線装置Ｉは、無線装置Ａから離れた位置にあり、直接パケットを受取ることができないので、無線装置Ａから送信されたパケットは、無線装置Ｅおよび無線装置Ｈによって中継されて無線装置Ｉへ届けられる。

図２は、図１に示す無線装置Ａの構成図である。他の無線装置Ｂ〜Ｉの構成も同一である。図２を参照して、無線装置Ａは、入力部１１と、表示部１２と、電子メールアプリケーション１３と、通信制御部１４と、アンテナ部２０とを備える。

アンテナ部２０は、他の無線装置から無線信号を受信するとともに、他の無線装置へ無線信号を送信する。図３は、図２に示すアンテナ部２０の構成図である。

アンテナ部２０は、アンテナ素子１〜７と、バラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６と、制御回路４１とを含む。アンテナ素子１〜６は、アンテナ素子７を中心にして略円形に配置される。そして、アンテナ部２０が送受信する電波の波長をλとした場合、アンテナ素子１〜６とアンテナ素子７との間隔は、約λ／４に設定される。

アンテナ素子１〜６は、無給電素子であり、アンテナ素子７は、給電素子である。バラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６は、それぞれ、アンテナ素子１〜６と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。これにより、可変容量素子であるバラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６は、それぞれ、無給電素子であるアンテナ素子１〜６に装荷される。

図４は、ビームパターンおよびセクタパターンを示す平面図である。図４の（ａ）は、オムニビームパターンを示す。オムニビームパターンは、全方位のビームパターンまたは無指向性のビームパターンである。

オムニビームパターンによる電波の受信においては、パケットを取得するための受信レベルの閾値をＡに設定したときに、自己の無線装置からｄ１だけ離れた無線装置から電力Ｐで指向性のビームパターンにより送信されたパケットを受取ることができるものとする。

図４の（ｂ）は、方位が分割されたセクタパターンを示す。同図を参照して、自己の無線装置を中心として、空間の方位が６０度ごとに６個のセクタ１〜セクタ６に分割される。セクタ１〜セクタ６に対応して、６個のセクタビームパターンが存在する。

図４の（ｃ）は、セクタ１に対応するビームパターンを簡略化した図である。セクタ１に対応するビームパターンは、セクタ１に対して設定される方位角の範囲で指向性送信または指向性受信を行なう。同様に、図４の（ｄ）は、セクタ２に対応するビームパターンを示す。そして、セクタ２に対応するビームパターンは、セクタ２に対して設定される方位角の範囲で指向性送信および指向性受信を行なう。

図４の（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）は、それぞれ、セクタ３，４，５，６に対応するビームパターンを示す。そして、セクタ３，４，５，６に対応するビームパターンは、それぞれ、セクタ３，４，５，６に対して設定される方位角の範囲で指向性送信および指向性受信を行なう。

セクタＫ（Ｋ＝１〜６）に対応するビームパターンによる指向性受信では、パケットを取得するための受信レベルの閾値をＡに設定したときに、自己の無線装置からｄ２（＞ｄ１）だけ離れた無線装置から電力Ｐで指向性送信されたパケットを受取ることができるものとする。

図４の（ｉ）は、回転セクタビームパターンを説明するための図である。同図に示すように、回転セクタビームパターンによる指向性送信では、セクタビームパターンをセクタ１に対応するビームパターン〜セクタ６に対応するビームパターンに順次変化させて、同一のパケットを送信する。回転セクタビームパターンによる指向性受信では、セクタビームパターンをセクタ１に対応するビームパターン〜セクタ６に対応するビームパターンに順次変化させて、受信レベルが閾値Ａ以上で、最大であるセクタビームパターンを特定する。

セクタビームパターンをセクタ１に対応するビームパターン〜セクタ６に対応するビームパターンに順次変化させるのに要する時間は、２００μｓｅｃとする。

再び、図３を参照して、制御回路４１は、制御電圧セットＣＶＬ１〜ＣＶＬ６をバラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６に供給する。バラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６は、それぞれ、制御電圧ＣＶＬ１〜ＣＶＬ６によって容量（リアクタンス値）が変化する。制御回路４１は、各バラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６におけるリアクタンス値が“ｈｉ”（最大値）または“ｌｏ”（最小値）になるように各制御電圧ＣＶＬ１〜ＣＶＬ６の電圧値を決定し、制御電圧セットＣＶＬ１〜ＣＶＬ６をバラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６へ供給する。例えば、制御回路４１は、２０Ｖからなる制御電圧ＣＬＶ１〜ＣＬＶ６をそれぞれバラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６へ供給してバラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６におけるリアクタンス値を”ｈｉ”に設定し、０Ｖからなる制御電圧ＣＬＶ１〜ＣＬＶ６をそれぞれバラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６へ供給してバラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６におけるリアクタンス値を”ｌｏ”に設定する。

この場合、制御回路４１は、バラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６におけるリアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６からなるリアクタンスセットｘ_ｍが表１に示すように変化するように制御電圧セットＣＶＬ１〜ＣＶＬ６をバラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６へ供給する。

リアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６の全てが“ｈｉ”であるとき（ｍ＝０）、アンテナ部２０は、全方位に感度があるオムニパターンに近いパターンからなるビームパターンを放射する（図４の（ａ）参照）。また、リアクタンス値ｘ_ｍ１が“ｌｏ”であり、リアクタンス値ｘ_ｍ２〜ｘ_ｍ６が“ｈｉ”であるとき（ｍ＝１）、アンテナ部２０は、０度の方向に指向性があるビームパターン（セクタ１に対応するビームパターン）を放射する。なお、アンテナ素子７（給電素子）からアンテナ素子１（無給電素子）への方向を０度の方向とする。

さらに、リアクタンス値ｘ_ｍ２が“ｌｏ”であり、リアクタンス値ｘ_ｍ１，ｘ_ｍ３〜ｘ_ｍ６が“ｈｉ”であるとき（ｍ＝２）、アンテナ部２０は、６０度の方向に指向性があるビームパターン（セクタ２に対応するビームパターン）を放射する。

以下、同様にして、各リアクタンス値ｘ_ｍ３〜ｘ_ｍ６が“ｌｏ”であり、それ以外のリアクタンス値が“ｈｉ”であるとき（ｍ＝３〜６）、アンテナ部２０は、それぞれ、１２０度、１８０度、２４０度および３００度の方向に指向性があるビームパターン（セクタ３〜セクタ６に対応するビームパターン）を放射する（図４参照）。

このように、制御回路４１は、無給電素子であるアンテナ素子１〜６に装荷されたバラクタダイオードＢＤ１〜ＢＤ６のリアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６を変えることによってビームパターンをセクタ１に対応するビームパターン〜セクタ６に対応するビームパターンに切換える。

また、制御回路４１は、アンテナ素子７（給電素子）と接続されており、アンテナ部２０が受信した電波をアンテナ素子７から受ける。そして、制御回路４１は、利得の制御、または閾値の設定などを行なう。

再び、図２を参照して、電子メールアプリケーション１３は、いわゆるメイラであって、入力部１１からのメッセージ、宛先などの入力に基づき、データを作成し、通信制御部１４にデータを送る。また、電子メールアプリケーション１３は、通信制御部１４から受けたデータに基づきメッセージを表示部１２に表示させる。

通信制御部１４は、ＡＲＰＡ（Advanced Research Projects Agency)インターネット階層構造に従って、通信制御を行なう複数のモジュールを備える。

無線インタフェースモジュール２４は、物理層に属し、ＩＥＥＥ８０２．１１に従って送信信号または受信信号の変復調および周波数変換などを行なう。

ＬＬＣモジュール２２は、ネットワーク層の上位層に属し、ＬＬＣプロトコルを実行する。

ＩＰモジュール１９は、インターネット層に属し、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を実行する。

ＴＣＰモジュール１７は、トランスポート層に属し、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を実行する。

ＵＤＰモジュール１８は、トランスポート層に属し、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を実行する。

ＳＭＴＰモジュール１５は、プロセス／アプリケーション層に属し、ＳＭＴＰ(Simple Mail Transfer Protocol)を実行する。

ルーティングプロトコルモジュール１６は、プロセス／アプリケーション層に属し、ルーティングプロトコルを実行する。

ＭＡＣモジュール２３は、ネットワーク層の下位層に属し、ＭＡＣプロトコルを実行する。本実施の形態のＭＡＣプロトコルは、無線ＬＡＮ国際標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ ＤＣＦをベースにし、図４で説明したアンテナ部２０の指向性通信に対応するように改良されたプロトコルである。

ＤＣＦ(Distributed Coordination Function)では、分散型のＭＡＣプロトコルを用いている。

図５は、チャネルアクセスの一方式であるＣＳＭＡ／ＣＡ方式の概念図である。ＤＣＦでは、チャネルアクセス方式として、図５に示すように、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)を採用している。送信元の無線装置Ａは、キャリアセンスによってチャネルの状態を調べ、チャネルがアイドル状態で、さらに、一定時間ＤＩＦＳ（Distributed Inter Frame Spacing)の間、アイドル状態が続くと、ＲＴＳパケットを送信する。そして、無線装置Ａは、キャリアセンスの際にビジー状態であれば、チャネルがアイドル状態になるまで待ち、アイドル状態になってから一定時間ＤＩＦＳの間、アイドル状態が続くと、無線装置固有のランダムなバックオフＷｉｎｄｏｗスロット分待った後に、ＲＴＳパケットを送信する。

一方、送信先の無線装置Ｂは、ＲＴＳパケットを受信すると、一定時間ＳＩＦＳ(Short Inter Frame Spacing)の後、送信元の無線装置ＡへＣＴＳパケットを送信する。また、送信元の無線装置Ａは、ＣＴＳパケットを受信すると、一定時間ＳＩＦＳの後にＤＡＴＡパケットを送信先の無線装置Ｂへ送信する。さらに、送信先の無線装置Ｂは、Ｄａｔａパケットを受信すると、一定時間ＳＩＦＳの後、送信元の無線装置ＡへＡＣＫ（Acknowledge)パケットを送信する。

ここで、ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットには、送信先の無線装置のアドレスと、ＡＣＫパケットの受信が完了するまでの時間である送信継続時間が格納されている。ＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットを受信した無線装置は、送信先のアドレスが自己のアドレスでない場合には、ＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットを受信してから送信継続時間だけＮＡＶ(Network Allocation Vector)を設定することによって、パケットの送信を禁止する。

本実施の形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＤＣＦと同様に、上述のＣＳＭＡ／ＣＡによるチャネルアクセス方式を基本的に採用する。

図６は、ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットの構成図である。図６の（ａ）は、ＲＴＳパケットの構成を示し、図６の（ｂ）は、ＣＴＳパケットの構成を示す。

ＲＴＳパケットは、トーンと制御パケット部とから構成される。制御パケット部は、ＲＴＳを示すフレームの種類と、送信先アドレスと、送信元アドレスと、送信継続時間とを含む。ここで、トーンは、ノイズとの区別が可能な所定の信号である。トーンのビット長は、パケットを受信する無線装置が回転セクタビームパターンにより指向性受信を行なうときに、すべてのセクタビームパターンでトーンが受信できるための長さとする。つまり、トーンのビット長は、パケットを受信する無線装置が回転セクタビームパターンによる指向性受信に要する時間にトーンの伝送速度を乗算して得られるビット長以上である。パケットを受信する無線装置が回転セクタビームパターンによって指向性受信を行なうときに要する時間が２００μｓｅｃのときには、トーンのビット長は、２００μｓｅｃ×トーンの伝送速度（ビット／μｓｅｃ）以上であり、たとえば、２１０μｓｅｃ×トーンの伝送速度（ビット／μｓｅｃ）に設定される。

ＣＴＳパケットは、トーンと制御パケット部とから構成される。制御パケット部は、ＣＴＳを示すフレームの種類と、送信先アドレスと、送信元アドレスと、送信継続時間とを含む。トーンのビット長は、ＲＴＳパケットと同様である。

図７は、図２に示すＭＡＣモジュール２３の構成を示す概略図である。ＭＡＣモジュール２３は、制御チャネル２３Ａと、データチャネル２３Ｂとを含む。制御チャネル２３Ａは、周波数ｆ１でＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットを送受信し、データチャネル２３Ｂは、周波数ｆ１と異なる周波数ｆ２でデータ（ＤＡＴＡ）パケットおよびＡＣＫパケットを送受信する。

ＭＡＣモジュール２３は、制御チャネル２３Ａを用いてＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットを他の無線装置と交換し、データチャネル２３Ｂを用いてデータパケットおよびＡＣＫパケットを他の無線装置と交換する。

図８は、２つのチャネルを用いた無線通信を説明するための無線装置の配置図である。５個の無線装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが配置されている場合を想定する。そして、無線装置Ｃを送信元とし、無線装置Ｄを受信先として、無線装置Ｃ，Ｄ間で無線通信を行なう場合について説明する。

送信元である無線装置ＣのＭＡＣモジュール２３および受信先である無線装置ＤのＭＡＣモジュール２３は、パケットを送受信するチャネルを制御チャネル２３Ａに設定する。そして、無線装置Ｃは、アンテナ部２０のビームパターンをオムニビームパターンに設定してキャリアセンスを行ない、通信状態でなければ、ＲＴＳパケットを生成し、その生成したＲＴＳパケットを制御チャネル２３Ａを介してアンテナ部２０へ出力し、ＲＴＳパケットをオムニビームパターンで送信する。

一方、無線装置Ｄのアンテナ部２０は、ビームパターンをセクタ１に対応するビームパターン〜セクタ６に対応するビームパターンに順次切換えながら無線装置ＣからのＲＴＳパケットを受信する。

そして、無線装置Ｄのアンテナ部２０は、ＲＴＳパケットを受信すると、その受信したＲＴＳパケットをＭＡＣモジュール２３へ送信する。無線装置ＤのＭＡＣモジュール２３は、ＲＴＳパケットを受信すると、ＣＴＳパケットを生成し、その生成したＣＴＳパケットを制御チャネル２３Ａを介してアンテナ部２０へ送信する。

そうすると、無線装置Ｄのアンテナ部２０は、オムニビームパターンでＣＴＳパケットを送信する。そして、無線装置Ｃのアンテナ部２０は、ビームパターンをセクタ１に対応するビームパターン〜セクタ６に対応するビームパターンに順次切換えながら無線装置ＤからのＣＴＳパケットを受信する。

このようにして、無線装置Ｃ，Ｄは、制御チャネル２３Ａを用いてＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットを交換する。そして、無線装置Ｄは、ＲＴＳパケットを無線装置Ｃから受信するときに電波強度が最大になるビームパターン（セクタ１に対応するビームパターン〜セクタ６に対応するビームパターンのいずれか）を特定する。また、無線装置Ｃは、ＣＴＳパケットを無線装置Ｄから受信するときに電波強度が最大になるビームパターン（セクタ１に対応するビームパターン〜セクタ６に対応するビームパターンのいずれか）を特定する。

また、無線装置Ｃ，Ｄに隣接する無線装置Ｂ，Ｅは、アンテナ部２０のビームパターンをセクタ１に対応するビームパターン〜セクタ６に対応するビームパターンに順次切換えながらキャリアセンスを行なう。そうすると、無線装置Ｂ，Ｅは、ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットが無線装置Ｃ，Ｄ間で交換されているとき、無線装置Ｃ，ＤからのＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットを受信する。

より具体的には、無線装置Ｂは、無線装置ＣがＲＴＳパケットをオムニビームパターンで送信したとき、セクタＳＣ１に対応するビームパターンでＲＴＳパケットを受信する。また、無線装置Ｂは、無線装置ＤがＣＴＳパケットをオムニビームパターンで送信したとき、セクタＳＣ６に対応するビームパターンでＣＴＳパケットを受信する。

そして、無線装置Ｅは、無線装置ＣがＲＴＳパケットをオムニビームパターンで送信したとき、セクタＳＣ２に対応するビームパターンでＲＴＳパケットを受信する。また、無線装置Ｅは、無線装置ＤがＣＴＳパケットをオムニビームパターンで送信したとき、セクタＳＣ１に対応するビームパターンでＣＴＳパケットを受信する。

そうすると、無線装置Ｂは、セクタＳＣ１，ＳＣ６をＤＮＡＶ（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）として設定し、セクタＳＣ１，ＳＣ６に対応するビームパターンを用いた無線通信を禁止する。

また、無線装置Ｅは、セクタＳＣ１，ＳＣ２をＤＮＡＶとして設定し、セクタＳＣ１，ＳＣ２に対応するビームパターンを用いた無線通信を禁止する。

無線装置Ｃ，ＤのＭＡＣモジュール２３は、無線装置Ｃ，Ｄ間でＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットを交換すると、パケットを送受信するチャネルをデータチャネル２３Ｂに設定する。また、無線装置Ｃのアンテナ部２０は、ビームパターンを無線装置ＤからＣＴＳパケットを受信したときに電波強度が最大になるビームパターンに設定し、無線装置Ｄのアンテナ部２０は、ビームパターンを無線装置ＣからＲＴＳパケットを受信したときに電波強度が最大になるビームパターンに設定する。即ち、無線装置Ｃは、セクタＳＣ６に対応するビームパターンを電波強度が最大になるビームパターンとして設定し、無線装置Ｄは、セクタＳＣ３に対応するビームパターンを電波強度が最大になるビームパターンとして設定する。

そうすると、無線装置ＣのＭＡＣモジュール２３は、データチャネル２３Ｂを介してデータをアンテナ部２０へ送信し、アンテナ部２０は、電波強度が最大になるビームパターンを用いてデータを無線装置Ｄへ送信する。また、無線装置Ｄのアンテナ部２０は、電波強度が最大になるビームパターンを用いて無線装置Ｃからのデータを受信してＭＡＣモジュール２３へ送信し、ＭＡＣモジュール２３は、データチャネル２３Ｂを介してデータを受信する。

そして、無線装置ＤのＭＡＣモジュール２３は、データの受信に応じて、ＡＣＫパケットを生成し、その生成したＡＣＫパケットをデータチャネル２３Ｂを介してアンテナ部２０へ送信し、アンテナ部２０は、電波強度が最大になるビームパターンを用いてＡＣＫパケットを無線装置Ｃへ送信する。

無線装置Ｃのアンテナ部２０は、電波強度が最大になるビームパターンを用いて無線装置ＤからのＡＣＫパケットを受信してＭＡＣモジュール２３へ送信し、ＭＡＣモジュール２３は、データチャネル２３Ｂを介してＡＣＫパケットを受信する。

無線装置Ｃ，Ｄが相互に無線通信を行なっているとき、無線装置Ｂは、セクタＳＣ１，ＳＣ６をＤＮＡＶとして設定するが、セクタＳＣ１，ＳＣ６以外のセクタは、ＤＮＡＶとして設定されておらず、かつ、上述したように制御チャネル２３Ａおよびデータチャネル２３Ｂは、相互に異なる周波数でパケットを送受信するので、無線装置Ｂは、無線装置Ｃ，Ｄ間の無線通信と混信せずに、制御チャネル２３Ａを用いて無線装置ＡとＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットを交換できる。そして、無線装置Ａ，Ｂ間でＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットの交換が終了すると、無線装置Ａ，Ｂは、電波強度が最大であるビームパターンを用いて相互にデータパケットおよびＡＣＫパケットを交換する。

従って、無線装置Ａ，Ｂは、無線装置Ｃ，Ｄ間の無線通信と混信せずに無線通信を行なうことができる。その結果、無線ネットワークにおける無線通信のスループットを向上できる。

図９は、制御チャネル２３Ａおよびデータチャネル２３Ｂを用いた無線通信の動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、送信元および受信先は、パケットを送受信するチャネルを制御チャネル２３Ａに設定する（ステップＳ１）。

そして、送信元は、オムニビームパターンを用いてキャリアセンスを行ない（ステップＳ２）、他の無線装置が通信状態であるか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、送信元は、他の無線装置が通信状態であると判定したとき、一定時間（ＤＩＦＳ＋Ｂａｃｋ−ｏｆｆ）、待機する（ステップＳ４）。

そして、ステップＳ３において、他の無線装置が通信状態でないと判定されるまで、ステップＳ２〜ステップＳ４が繰返し実行される。

ステップＳ３において、他の無線装置が通信状態でないと判定されると、送信元は、オムニビームパターンでＲＴＳパケットを送信し（ステップＳ５）、受信先は、ビームパターンをセクタ１に対応するビームパターン〜セクタ６に対応するビームパターンに順次切換えながらＲＴＳパケットを受信する（ステップＳ６）。

そして、受信先は、ＲＴＳパケットの受信後、一定期間（ＳＩＦＳ）、待機し（ステップＳ７）、その後、ＣＴＳパケットを送信する（ステップＳ８）。その後、送信元は、一定時間内にＣＴＳパケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ９）。

ステップＳ９において、送信元が一定時間内にＣＴＳパケットを受信しなかったと判定されたとき、上述したステップＳ２〜ステップＳ９が繰返し実行される。

そして、ステップＳ９において、送信元が一定時間内にＣＴＳパケットを受信したと判定されたとき、送信元および受信先は、電波強度が最大であるビームパターンを特定する（ステップＳ１０）。また、送信元および受信先に隣接する無線装置は、上述した方法によってＤＮＡＶを設定する（ステップＳ１１）。

その後、送信元および受信先は、パケットを送受信するチャネルをデータチャネル２３Ｂに設定する（ステップＳ１２）。そして、送信元は、データチャネル２３Ｂを用いて電波強度が最大であるビームパターンでデータＤＡＴＡを受信先へ送信する（ステップＳ１３）。

そうすると、受信先は、電波強度が最大であるビームパターンでデータＤＡＴＡを受信し（ステップＳ１４）、電波強度が最大であるビームパターンを用いてＡＣＫパケットを送信元へ送信する（ステップＳ１５）。そして、送信元は、電波強度が最大であるビームパターンを用いてＡＣＫパケットを受信する（ステップＳ１６）。これにより、一連の動作が終了する。

このように、送信元は、制御チャネル２３Ａを用いてＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットを受信先と交換して無線通信経路を確立する。そして、送信元は、受信先との間で無線通信経路が確立されると、無線通信経路を確立するときに検出した電波強度が最大になるビームパターンを用いてデータチャネルによりデータパケットおよびＡＣＫパケットを交換する。

また、送信元および受信先に隣接する無線装置は、送信元または受信先からＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットを受信する方向をＤＮＡＶとして設定する。従って、送信元および受信先に隣接する無線装置は、送信元および受信先間の無線通信との混信を回避して、ＤＮＡＶとして設定した方向以外の方向に存在する無線装置と無線通信を行なうことができる。その結果、無線ネットワーク全体のスループットを向上できる。

次に、無線ネットワークのスループットを向上させる他の方法について説明する。５個の無線装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが図８に示すトポロジーで配置されており、無線装置Ｂ，Ｅが無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在している場合を想定する。

なお、レンズ領域とは、オムニビームパターンで無線装置Ｃから送信された電波が伝搬する伝搬領域と、オムニビームパターンで無線装置Ｄから送信された電波が伝搬する伝搬領域との重複領域を言う。

無線装置Ｂ，Ｅが無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在しているときに、無線装置Ｂが無線装置Ａと無線通信を行なうのであれば、上述したように無線装置Ｃ，Ｄ間の無線通信と混信しない。

しかし、無線装置Ｂがレンズ領域内に存在する無線装置Ｅと無線通信を行なおうとしてオムニビームパターンでＲＴＳパケットを無線装置Ｅへ送信すると、無線装置Ｃ，Ｄ間の無線通信と混信する。無線装置Ｂからオムニビームパターンで送信されたＲＴＳパケットは、無線装置ＤのセクタＳＣ３に対応するビームパターンによって受信されるからである。

このような問題は、レンズ領域外の無線装置がレンズ領域内の無線装置と無線通信を行なう場合にも生じる。

そこで、レンズ領域内に存在する無線装置と無線通信を行なう場合に、混信を避けて無線通信を行なう方法について説明する。

無線装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各々において、ＭＡＣモジュール２３は、アイドル時間Ｔ_ｉとレンズ時間Ｔ_ｌとを有する。アイドル時間Ｔ_ｉは、各無線装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおいて制御チャネル２３Ａが設定される時間長である。そして、アイドル時間Ｔ_ｉは、０からＴ_ｍａｘまで計測され、チャネルが制御チャネル２３Ａに設定されると、”０”に設定される。なお、Ｔ_ｍａｘは、無線通信の最大間隔に設定される。

レンズ時間Ｔ_ｌは、各無線装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅがレンズ領域内に存在すると判定されると、計測が開始され、送信元と受信先との間の無線通信が終了するとリセットされる。

なお、各無線装置がレンズ領域内に存在するか否かは、送信元からＲＴＳパケットを受信し、かつ、受信先からＣＴＳパケットを受信したか否かにより判定される。

ＲＴＳパケットは、送信元のアイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓおよびレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓに対応するように変更される。即ち、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓおよびレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓを用いるとき、ＲＴＳパケットは、図６の（ａ）に示す制御パケット部にアイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓおよびレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓを追加した構成からなる。

図１０は、レンズ領域内の無線装置との無線通信を説明するための図である。無線装置Ｃが無線装置Ｄとの間でデータパケットおよびＡＣＫパケットの交換を行なっているとき、無線装置Ｂは、データチャネル２３Ｂを用いてデータパケットをセクタＳＣ６に対応するビームパターンにより送信すると、無線装置Ｅは、セクタＳＣ３をＤＮＡＶに設定していないので、無線装置Ｂからのデータパケットをセクタ３に対応するビームパターンにより受信できる。

しかし、無線装置Ｄは、無線装置Ｂから送信されたデータパケットをセクタＳＣ３に対応するビームパターンで受信するので、無線装置Ｂ，Ｅ間でデータパケットおよびＡＣＫパケットの交換が行なわれると無線通信の混信が生じる。

そこで、無線装置ＢからＲＴＳパケットを受信した受信先の無線装置Ｅは、次のような動作を行なう。

受信先の無線装置Ｅが無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在する場合、無線装置Ｅは、ＲＴＳパケットに含まれるアイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓが自己のレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｄよりも長いか否かを判定する。そして、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｄよりも長いとき、無線装置Ｅは、制御チャネル２３Ａを用いてＣＴＳパケットを無線装置Ｂへ送信する。つまり、無線装置Ｂ，Ｅ間の無線通信が許容される。

レンズ時間Ｔ_ｌ ^ｄは、無線装置Ｃ，Ｄ間の無線通信が終了すれば、リセットされ、無線装置Ｂは、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓの間、待機状態である。そうすると、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｄよりも長いとき、無線装置Ｂは、無線装置Ｃ，Ｄ間の無線通信が終了してからデータパケットおよびＡＣＫパケットの交換を行なうので、無線装置Ｃ，Ｄ間の無線通信と混信を生じない。従って、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｄよりも長いとき、無線装置Ｅは、ＣＴＳパケットを無線装置Ｂへ送信することにしたものである。

一方、受信先の無線装置Ｅが送信元である無線装置Ｂのレンズ領域内に存在しない場合、無線装置Ｅは、送信元である無線装置Ｂのレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓが０であるか否かを判定し、レンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓが０でないとき、更に、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓよりも長いか否かを判定する。そして、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓよりも長いとき、無線装置Ｅは、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄの経過後にＣＴＳパケットを無線装置Ｂへ送信する。

レンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓが０でないことは、送信元の無線装置Ｂがレンズ領域内に存在していることを意味し、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓよりも長いとき、送信元である無線装置Ｂがレンズ領域内に存在しなくなってから受信先の無線装置Ｅが無線通信を行なうことを意味する。その結果、無線装置Ｂ，Ｅ間で無線通信が行なわれても、無線装置Ｃ，Ｄ間の無線通信と混信しない。従って、レンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓが０でなく、かつ、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓよりも長いとき、無線装置Ｅは、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄの経過後にＣＴＳパケットを無線装置Ｂへ送信することにしたものである。

図１１は、レンズ領域内に存在する無線装置と無線通信を行なうときの動作を説明するためのフローチャートである。

無線装置Ｃは、無線装置Ｄと無線通信を実行している（ステップＳ２１）。そして、送信元である無線装置Ｂは、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓおよびレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓを設定し、受信先である無線装置Ｅは、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄを設定する（ステップＳ２２）。

そして、無線装置Ｂは、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓおよびレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓを含むＲＴＳパケットを生成し、その生成したＲＴＳパケットを制御チャネル２３Ａを用いてオムニビームパターンにより送信する（ステップＳ２３）。

受信先の無線装置Ｅは、アンテナ部２０のビームパターンをセクタ１に対応するビームパターン〜セクタ６に対応するビームパターンに順次切換えながら無線装置ＢからのＲＴＳパケットを受信する（ステップＳ２４）。

そして、無線装置Ｅは、ＲＴＳパケットを受信したビームパターンに対応するセクタを検出し、その検出したセクタに基づいて、無線装置ＢがＤＮＡＶの方向に存在するか否かを判定する（ステップＳ２５）。より具体的には、無線装置Ｅは、ＲＴＳパケットを受信したビームパターンに対応するセクタを検出し、その検出したセクタの方向を無線装置Ｂが存在する方向と認定する。そして、無線装置Ｅは、その検出したセクタがＤＮＡＶとして設定されていれば、無線装置Ｂが無線装置ＥのＤＮＡＶの方向に存在すると判定し、その検出したセクタがＤＮＡＶとして設定されていなければ、無線装置Ｂが無線装置ＥのＤＮＡＶの方向に存在しないと判定する。

ステップＳ２５において、無線装置Ｂが無線装置ＥのＤＮＡＶの方向に存在すると判定されたとき、一連の動作は終了する。

一方、ステップＳ２５において、無線装置Ｂが無線装置ＥのＤＮＡＶの方向に存在しないと判定されたとき、無線装置Ｅは、自己が無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在するか否かを更に判定する（ステップＳ２６）。より具体的には、無線装置Ｅは、無線装置ＣからＲＴＳパケットを受信し、かつ、無線装置ＤからＣＴＳパケットを受信したか否かにより、自己が無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在するか否かを判定する。

そして、無線装置Ｅは、自己が無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在すると判定したとき、レンズ時間Ｔ_ｌ ^ｄを設定する（ステップＳ２７）。その後、無線装置Ｅは、無線装置Ｂから受信したＲＴＳパケットに含まれるアイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓを検出し、その検出したアイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｄよりも長いか否かを判定する（ステップＳ２８）。

そして、ステップＳ２８において、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｄ以下であると判定されたとき、一連の動作は終了する。つまり、無線装置Ｂ，Ｅ間の無線通信が禁止される。

一方、ステップＳ２８において、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｄよりも長いと判定されたとき、無線装置Ｅは、ＣＴＳパケットを作成して無線装置Ｂへ送信する（ステップＳ２９）。そして、無線装置Ｂは、無線装置ＥからＣＴＳパケットを受信し、チャネルをデータチャネル２３Ｂに切換え、無線装置Ｅとの間でデータパケットおよびＡＣＫパケットを交換し、無線装置Ｅと無線通信を行なう（ステップＳ３０）。

ステップＳ２６において、無線装置Ｅが無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在しないと判定されたとき、無線装置Ｅは、無線装置Ｂから受信したＲＴＳパケットに含まれるレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓを検出し、その検出したレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓが“０”でないか否かを判定する（ステップＳ３１）。

ステップＳ３１において、レンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓが“０”であると判定されたとき、一連の動作は、上述したステップＳ２９へ移行し、ステップＳ２９，Ｓ３０が実行される。

ステップＳ３１において、レンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓが“０”でないと判定されたとき、ステップＳ２９へ移行することにしたのは、レンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓが“０”でないことは、送信元である無線装置Ｂが無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在しないことを意味し、ステップＳ３１が実行されるのは、ステップＳ２６において無線装置Ｅが無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在しないと判定されたときであるので、無線装置Ｂ，Ｅの両方が無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在しないことになり、無線装置Ｂ，Ｅ間で無線通信が行なわれても、無線装置Ｃ，Ｄ間の無線通信と混信しないからである。

一方、ステップＳ３１において、レンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓが“０”でないと判定されたとき、無線装置Ｅは、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓよりも長いか否かを更に判定する（ステップＳ３２）。

ステップＳ３２において、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓ以下であると判定されたとき、無線装置Ｅが無線通信を行なうことができる時点で無線装置Ｂは、無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在しているので、一連の動作は終了する。つまり、無線装置Ｂ，Ｅ間の無線通信が禁止される。

一方、ステップＳ３２において、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄがレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓよりも長いと判定されたとき、無線装置Ｅは、アイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄの経過後、ＣＴＳパケットを生成して無線装置Ｂへ送信する（ステップＳ３）。その後、一連の動作は、ステップＳ３０へ移行する。そして、ステップＳ３０の後、一連の動作は、終了する。

上述したように、送信元（無線装置Ｂ）が受信先（無線装置Ｅ）のＤＮＡＶの方向に存在しているとき、無線装置Ｅは、無線通信を行なうことができないので、無線装置Ｂ，Ｅ間の無線通信は、禁止される（ステップＳ２５の“ＹＥＳ”参照）。

また、送信元（無線装置Ｂ）および受信先（無線装置Ｅ）の両方が無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在し、かつ、送信元（無線装置Ｂ）のアイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓが受信先（無線装置Ｅ）のレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓ以下であるとき、送信元（無線装置Ｂ）が無線通信を行なうことができる時点で受信先（無線装置Ｅ）は、無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在しているので、無線装置Ｂ，Ｅ間の無線通信が禁止される（ステップＳ２８の“ＮＯ”参照）。

更に、送信元（無線装置Ｂ）が無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在し、かつ、受信先（無線装置Ｅ）が無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在しない場合に、受信先（無線装置Ｅ）のアイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄが送信元（無線装置Ｂ）のレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓ以下であるとき、受信先（無線装置Ｅ）が無線通信を行なうことができる時点で送信元（無線装置Ｂ）は、無線装置Ｃ，Ｄのレンズ領域内に存在しているので、無線装置Ｂ，Ｅ間の無線通信が禁止される（ステップＳ３２の“ＮＯ”参照）。

そして、送信元（無線装置Ｂ）のアイドル時間Ｔ_ｉ ^ｓが受信先（無線装置Ｅ）のレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｄよりも長いとき、および受信先（無線装置Ｅ）のアイドル時間Ｔ_ｉ ^ｄが送信元（無線装置Ｂ）のレンズ時間Ｔ_ｌ ^ｓよりも長いとき、無線装置Ｂ，Ｅ間の無線通信が許可される（ステップＳ２８の“ＹＥＳ”およびステップＳ３２の“ＹＥＳ”参照）。

このように、アイドル時間Ｔ_ｉおよびレンズ時間Ｔ_ｌを用いることにより、レンズ領域内に存在する無線装置との無線通信を一律に禁止するのではなく、レンズ領域内に存在する無線装置との無線通信を一定の場合に制限できる。その結果、無線通信の相手の無線装置がレンズ領域内に存在していても、混信を回避しながら無線通信を行なうことができ、無線ネットワーク全体のスループットを向上できる。

［その他のプロトコル］
この発明においては、以下のプロトコルをＭＡＣプロトコルに含めてもよい。

（１）キャリアセンス
既に無線通信を行なったことのある無線装置は、ＲＴＳパケットを送信する前またはＲＴＳパケットに応答する前に、データチャネル２３Ｂを用いて他の無線通信が行なわれていないことを確認する。即ち、既に無線通信を行なったことのある無線装置は、制御パケット（ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケット）の交換前にデータチャネル２３Ｂを用いてキャリアセンスを行なう。

そして、各無線装置は、データチャネル２３Ｂを用いて他の無線通信が行なわれていないことを確認した後、制御パケットを交換する。

これにより、無線通信の混信をより正確に回避できる。

（２）衝突回避
データチャネル２３Ｂで衝突が生じた無線装置は、データチャネル２３Ｂがフリーになるまで以前の無線通信を再開しない。これは、衝突が原因で無線通信を終了させた無線装置に制御チャネル２３Ａへ移行させるのに十分な時間を与えるために実行される。

（３）ネガティブＣＴＳ
ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットの交換により、レンズ領域内の無線装置は、新しい無線通信の確立が制限される期間を検知できる。そして、ＲＴＳパケットを受信するレンズ領域内の無線装置は、データ送信する能力がないことを送信元に知らせるために、ネガティブＣＴＳ（ＮＣＴＳ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＣＴＳ）パケットを送信元へ送信する。ＮＣＴＳパケットは、無線通信を行なうことができない時間長を含む。

従って、ＮＣＴＳパケットを受信した送信元は、ＮＣＴＳパケットに含まれる時間長を検出し、その検出した時間長が経過した後にＲＴＳパケットを再度送信する。

これにより、混信を回避して無線ネットワーク全体のスループットを向上できる。

なお、上記においては、送信元からＲＴＳパケットを受信し、かつ、受信先からＣＴＳパケットを受信した場合に、各無線装置は、自己が送信元および受信先のレンズ領域内に存在すると判定すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットのうち、少なくとも一方を受信すると、各無線装置は、自己が送信元および受信先のレンズ領域内に存在すると判定する。

ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットに含まれる送信元アドレスおよび送信先アドレス（図６参照）により、各無線装置は、ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットを受信し得る領域に存在するか否かを判定できるからである。

従って、各無線装置は、ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットの両方を受信しないとき、自己がレンズ領域に存在しないと判定する。

この発明においては、制御チャネル２３Ａを用いてＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットを交換するＭＡＣモジュール２３は、「第１の通信手段」を構成し、データチャネル２３Ｂを用いてデータパケットおよびＡＣＫパケットを交換するＭＡＣモジュール２３は、「第２の通信手段」を構成する。

また、ＲＴＳパケットおよび／またはＣＴＳパケットを受信したか否かにより無線装置がレンズ領域に存在するか否かを判定するＭＡＣモジュール２３は、「判定手段」を構成する。

更に、一定の場合（Ｔ_ｉ ^ｓ≦Ｔ_ｌ ^ｄ，Ｔ_ｉ ^ｓ≦Ｔ_ｌ ^ｓ）に他の無線装置との無線通信を禁止するＭＡＣモジュール２３は、「通信抑制手段」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、より高いスループットが得られる無線ネットワークを構成する無線装置に適用される。

アドホックネットワークの構成図である。 図１に示す無線装置の構成図である 図２に示すアンテナ部の構成図である。 ビームパターンおよびセクタパターンを示す平面図である。 チャネルアクセスの一方式であるＣＳＭＡ／ＣＡ方式の概念図である。 ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットの構成図である。 図２に示すＭＡＣモジュールの構成を示す概略図である。 ２つのチャネルを用いた無線通信を説明するための無線装置の配置図である。 制御チャネルおよびデータチャネルを用いた無線通信の動作を説明するためのフローチャートである。 レンズ領域内の無線装置との無線通信を説明するための図である。 レンズ領域内に存在する無線装置と無線通信を行なうときの動作を説明するためのフローチャートである。 アドホックネットワークの概念図である。 隣接する端末間における無線通信の概念図である。 隣接する端末間における無線通信の他の概念図である。

符号の説明

１〜７ アンテナ素子、１０，２００ アドホックネットワーク、１１ 入力部、１２ 表示部、１３ 電子メールアプリケーション、１４ 通信制御部、１５ ＳＭＴＰモジュール、１６ ルーティングプロトコルモジュール、１７ ＴＣＰモジュール、１８ ＵＤＰモジュール、１９ ＩＰモジュール、２０ アンテナ部、２２ ＬＬＣモジュール、２３ ＭＡＣモジュール、２３Ａ 制御チャネル、２３Ｂ データチャネル、２４ 無線インターフェースモジュール、４１ 制御回路、２０１〜２０６ 自動車、Ａ〜Ｉ 無線装置、ＢＤ１〜ＢＤ６ バラクタダイオード。

Claims (11)

1. 無指向性のビームパターンまたは各々が異なる指向性を有する複数のビームパターンを放射するアンテナ装置と、
   第１のチャネルで通信経路を確立する第１の通信手段と、
   前記第１の通信手段によって前記通信経路が確立されると、前記第１のチャネルと異なる第２のチャネルで前記通信経路を介してデータを送信するための通信を行なう第２の通信手段とを備え、
   前記第１の通信手段は、通信要求または通信許可を前記無指向性のビームパターンで送信するとともに、前記アンテナ装置のビームパターンを前記複数のビームパターンに順次変えながら前記通信要求または前記通信許可を受信し、
   前記第２の通信手段は、前記通信要求または前記通信許可を受信したときの受信電力が最大であるビームパターンを用いて前記通信を行なう、無線装置。
2. 前記第１の通信手段は、当該無線装置が送信元であるとき、前記無指向性のビームパターンで前記通信要求を受信先へ送信するとともに、前記アンテナ装置のビームパターンを前記複数のビームパターンに順次変えながら前記通信許可を前記受信先から受信し、
   前記第２の通信手段は、当該無線装置が送信元であるとき、前記通信許可を受信したときの受信電力が最大であるビームパターンを用いて前記データを前記受信先へ送信するとともに前記受信先から確認応答を受信する、請求項１に記載の無線装置。
3. 前記第１の通信手段は、当該無線装置が受信先であるとき、前記アンテナ装置のビームパターンを前記複数のビームパターンに順次変えながら前記通信要求を送信元から受信するとともに、前記無指向性のビームパターンで前記通信許可を前記送信元へ送信し、
   前記第２の通信手段は、当該無線装置が受信先であるとき、前記通信要求を受信したときの受信電力が最大であるビームパターンを用いて前記データを前記送信元から受信するとともに確認応答を前記送信元へ送信する、請求項１に記載の無線装置。
4. 前記第１の通信手段は、当該無線装置が送信元および受信先以外であるとき、前記アンテナ装置のビームパターンを前記複数のビームパターンに順次変えながら前記送信元または前記受信先からの前記通信要求および／または前記通信許可を受信し、前記通信要求および／または前記通信許可を受信したときのビームパターンを使用禁止ビームパターンとして設定する、請求項１に記載の無線装置。
5. 第１の無線装置から送信された電波が伝搬する領域を示す第１の伝搬領域と、前記第１の無線装置と無線通信を行なっている第２の無線装置から送信された電波が伝搬する領域を示す第２の伝搬領域との重複領域に当該無線装置が存在するか否かを判定する判定手段と、
   当該無線装置が前記重複領域に存在するとき、前記第１および第２の無線装置以外の無線装置との通信を抑制する通信抑制手段とを更に備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無線装置。
6. 前記判定手段は、前記第１の無線装置から前記第２の無線装置への通信要求および前記第２の無線装置から前記第１の無線装置への通信許可のうち、少なくとも１つを受信したとき、当該無線装置が前記重複領域に存在すると判定する、請求項５に記載の無線装置。
7. 前記判定手段は、前記通信要求および前記通信許可の両方を受信しないとき、当該無線装置が前記重複領域外に存在すると判定する、請求項６に記載の無線装置。
8. 前記通信抑制手段は、当該無線装置が前記重複領域に存在しているときに第３の無線装置から通信要求を受信すると、当該無線装置が前記重複領域に存在する第１の時間を設定し、前記通信要求に含まれる前記第３の無線装置が待機する第２の時間を前記第１の時間と比較し、前記第２の時間が前記第１の時間以下であるとき、前記第３の無線装置との通信を禁止する、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の無線装置。
9. 前記通信抑制手段は、前記第２の時間が前記第１の時間よりも長いとき、前記第３の無線装置との通信を許可する通信許可信号を前記第１の通信手段へ出力し、
   前記第１の通信手段は、前記通信許可信号に応じて前記通信許可を前記第３の無線装置へ送信する、請求項８に記載の無線装置。
10. 前記通信抑制手段は、当該無線装置が前記重複領域外に存在するときに第３の無線装置から通信要求を受信すると、前記通信要求に含まれる前記第３の無線装置が前記重複領域に存在する第３の時間を当該無線装置が待機する第４の時間と比較し、前記第４の時間が前記第３の時間以下であるとき、前記第３の無線装置との通信を禁止する、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の無線装置。
11. 前記通信抑制手段は、前記第４の時間が前記第３の時間よりも長いとき、前記第４の時間の経過後に前記第３の無線装置との通信を許可する通信許可信号を前記第１の通信手段へ出力し、
    前記第１の通信手段は、前記通信許可信号に応じて、前記第４の時間の経過後、前記通信許可を前記第３の無線装置へ送信する、請求項１０に記載の無線装置。

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