JP2010103992A - 多重ユーザ多重入出力基盤の無線ｌａｎシステムで競合期間の最小値を決定する装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ステーションがデータを送信する競合期間の長さを最適化する装置および方法を提供する。
【解決手段】複数の受信アンテナを備えたアクセスポイントであって、受信アンテナの個数およびアクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に基づいて競合期間最小値を決定する競合期間最小値決定部と、決定された競合期間の最小値をアクセスステーションに放送する放送部と、前記競合期間の最小値に基づいて算出された競合期間の間に前記アクセスステーションから送信されたデータを受信する受信部と、を備えることを特徴とするアクセスポイントを提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＭＩＭＯデータ送信システムに関し、より詳細には、ステーションがデータを送信する競合期間の長さを最適化する装置および方法に関する。

本発明は、多重入力多重出力（ＭＩＭＯ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）基盤の無線ＬＡＮシステムに関し、より具体的には、複数のステーション間に発生するデータ衝突問題を多重入力多重出力復号化技法を用いて解決する方法に関する。

無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）は、ケーブルを用いずに無線でネットワーク上のノード間に近距離通信網（ＬＡＮ）を構築する技術である。無線ＬＡＮは、有線ＬＡＮ特有の実現の容易性と拡張性をそのまま維持しながらもケーブル基盤のネットワーク構築作業によって招来する費用増加を防ぎ、ユーザにより便利なネットワーク接続環境を提供することができるという特徴がある。

最近、ＰＤＡ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ）、タブレットＰＣ（Ｔａｂｌｅｔ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）のような多様な種類の携帯型機器がその使用範囲を拡大しており、このような携帯型機器を介したネットワーク連結機能に対するユーザの需要が増加するに伴い、無線ＬＡＮに対する関心が急増する傾向にある。

活発に標準化作業が進められているＩＥＥＥ８０２．１１ｎは、物理階層（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）における高いデータ送信率を支援するために多重入力多重出力（以下、「ＭＩＭＯ」と称する）方式のシステム構成を採択している。ＭＩＭＯ通信方式は、複数の送信アンテナを用いて複数の経路を介して送信データを送信する方式と、複数の受信アンテナを用いて複数の経路を介して受信データを受信する方式が含まれる。このことにより、ＭＩＭＯ通信方式は、データ送信効率を向上させるとともに、マルチパス環境における干渉を現象させる。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｎの無線ＬＡＮ環境のステーション（ｓｔａｔｉｏｎ；ＳＴＡ）とアクセスポイント（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ；ＡＰ）は、それぞれ複数のアンテナを備え、この構成により、既存のバージョンに比べて物理階層においてより向上したデータ送信率が支援できるようになった。しかしながら、物理階層における性能向上にもかかわらず、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）階層のプロトコルが有する限界により、全体的なデータ送信スループットの向上を抑制している。

これにより、本発明では、ＭＩＭＯ技術をＭＡＣ階層に適用することによって上述したデータ衝突問題を低減する新しい技術を提案する。

本発明は、複数のステーションがそれぞれ送信したデータが衝突する可能性を低減することを目的とする。

また、本発明は、データ送信システムのデータ送信効率を向上させることを他の目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の一実施形態は、受信アンテナの個数とアクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に基づいて競合期間の最小値を決定し、前記競合期間の最小値に基づいて算出された競合期間の間に前記アクセスステーションから送信されたデータを受信するアクセスポイントを提供する。また、前記アクセスポイントにおいてデータを受信する方法を提供する。

本発明の一実施形態は、受信アンテナの個数とアクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に基づいて再送信するデータの最大値を決定し、再送信するデータの前記最大値に基づいて前記アクセスステーションから送信されたデータを受信するアクセスポイントを提供する。また、前記アクセスポイントにおいてデータを受信する方法を提供する。

本発明の一実施形態は、複数の受信アンテナを備えるアクセスポイントであって、前記受信アンテナの個数および前記アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に基づいて競合期間の最小値を決定する競合期間最小値決定部と、前記決定された競合期間の最小値を前記アクセスステーションに放送する放送部と、前記競合期間の最小値に基づいて算出された競合期間の間に前記アクセスステーションから送信されたデータを受信する受信部と、を備えることを特徴とするアクセスポイントを提供する。

本発明の一実施形態によれば、アクセスポイントから競合期間の最小値を受信する受信部と、前記競合期間の最小値に基づいて第１の競合期間を決定する競合期間決定部と、前記第１の競合期間内に前記アクセスポイントにデータを送信する送信部とを備え、前記データの送信が失敗した場合に、前記競合期間決定部は、前記第１の競合期間より大きい第２の競合期間を決定し、前記送信部は、前記第２の競合期間内に前記アクセスポイントに前記データを再送信することを特徴とするステーションを提供する。

本発明の一実施形態は、複数の受信アンテナを備えるアクセスポイントであって、受信アンテナの個数とアクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に基づいて再送信するデータの最大値を決定する制御部と、前記決定された再送信するデータの最大値を前記アクセスステーションに放送する放送部と、再送信するデータの前記最大値に基づいて前記アクセスステーションから送信されたデータを受信する受信部と、を備えることを特徴とするアクセスポイントを提供する。

本発明の一実施形態は、複数の受信アンテナを備えるアクセスポイントにおけるデータ受信方法であって、受信アンテナの個数とアクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に基づいて競合期間の最小値を決定し、前記決定された競合期間の最小値を前記アクセスステーションに放送し、前記競合期間の最小値に基づいて算出された競合期間の間に前記アクセスステーションから送信されたデータを受信する方法を提供する。

本発明によれば、複数のステーションがそれぞれ送信したデータが衝突する可能性を低減することができる。

また、本発明によれば、データ送信システムのデータ送信効率を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る競合期間の最小値に基づいて算出された競合期間内にデータをアクセスポイントにデータを送信するステーションの動作を示す図である。 本発明の一実施形態に係るアクセスポイントの構造を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るステーションの構造を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るアクセスポイントの構造を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るデータ受信方法を示すフローチャートである。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳しく説明する。本発明は、さまざまな異なる形態に表現されてもよく、以下に説明する一実施形態に制限されるものと理解すべきではない。むしろ、これら実施形態は開示が十分になされおり、発明の範囲は当業者に対して十分に伝達されるであろう。図面における参照数字は、要素を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る競合期間の最小値に基づいて算出された競合期間内にデータをアクセスポイントにデータを送信するステーションの動作を示す図である。以下、図１を参照しながら、本発明の一実施形態に係るステーションの動作について詳しく説明する。

第１ステーション１１０と第２ステーション１１１は、搬送波を感知して第１ステーション１１０と第２ステーション１１１で用いられる周波数帯域が他のステーションによって使用されているか否かを判断する。以下、第１及び第２ステーション１１０、１１１で用いられる周波数帯域を「チャンネル」という。以下、第１ステーション１１０、第２ステーション１１１、および図１には示されていない第３ステーションが同じチャンネルを用いるものと仮定する。図１には、第１期間１２０内に第１ステーション１１０および第２ステーション１１１は当該チャネルを用いてデータを送信していないが、図に示されていない第３ステーションが第１期間１２０内にチャネルを用いてデータを送信している。

第１ステーション１１０と第２ステーション１１１は、第１期間１２０後のＤＩＦＳ（ＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ） Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）期間の間を待機する。

第１ステーション１１０と第２ステーション１１１は、アクセスポイントから競合期間の最小値を受信する（図１に図示せず）。第１ステーション１１０と第２ステーション１１１は、競合期間の最小値に基づいて競合期間の長さを算出する。例えば、第１ステーション１１０と第２ステーション１１１は、競合期間の最小値を競合期間の長さで算出する。

待機期間１４０、送信期間１５０、ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ−Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ ｓｐａｃｅ）期間１６０、及び受信期間１７０を含む第２期間の間に、第１ステーション１１０または第２ステーション１１１はデータを送信する。第１ステーション１１０と第２ステーション１１１は、任意の乱数（ｒａｎｄｏｍ ｎｕｍｂｅｒ）に対応する時点が競合期間内にデータ送信が選択されるように、任意の乱数を発生する。すなわち、第１ステーション１１０と第２ステーション１１１は、競合期間の長さに応じて任意の乱数を発生させる。第１ステーション１１０と第２ステーション１１１は、それぞれ発生された任意の乱数に基づいてデータをアクセスポイントに送信する時点を決定する。

第１ステーション１１０と第２ステーション１１１は、時間の経過にしたがって、発生された乱数の値を減少させる。図１に示す実施形態では、乱数として第１ステーション１１０は「７」を発生し、第２ステーション１１１は「９」を発生している。第１、第２ステーション１１０、１１１は、それぞれ所定の長さのスロットごとに、発生した乱数の値を１つずつ減少させる。

更に詳細には、第１、第２ステーション１１０、１１１はチャンネルが使用中であるか否かを判断し、もしチャンネルが使用中でなければ、第１、第２ステーション１１０、１１１は、各々発生した乱数の値を１つずつ減少させる。

例えば、第１ステーション１１０は乱数として「７」を発生し、待機期間１４０、送信期間１５０、ＳＩＦＳ期間１６０、及び受信期間１７０を含む第２期間の開始時点から７番目のタイム（ｔｉｍｅ）スロット以降にデータを送信する。すなわち、第１ステーション１１０は、８番目のタイムスロットの開始時点からデータを送信し、その後、発生した乱数を「０」に減少させる。

第１ステーション１１０によりチャネルが使用されていない時、第２ステーション１１１は、乱数として「９」を発生し、７番目のタイムスロットまで継続して乱数の値を減少させる。第１ステーション１１０が８番目のタイムスロットの開始時点からチャンネルを占有してデータを送信するので、第２ステーション１１１は８番目のタイムスロットの開始時点から乱数の値を減少させない。このため、第２ステーション１１１が発生した乱数の値は「２」に維持される。

第１ステーション１１０は送信期間１５０の間にデータを送信し、ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）期間１６０の間を待機し、受信期間１７０の間に送信されたデータに対する送信確認メッセージを受信する。もしデータ送信が失敗した場合、第１ステーション１１０は、受信期間１７０の間に送信確認メッセージを受信することができない。この場合、第１ステーション１１０は、第３期間１９０の間にデータを再送信する。

以下、図１の実施形態では、第１ステーション１１０のデータ送信が成功したものと仮定する。第１ステーション１１０のデータ送信が成功すれば、第１ステーション１１０は、競合期間の長さを競合期間の最小値として決定する。

第１ステーション１１０と第２ステーション１１１は、待機期間１４０、送信期間１５０、ＳＩＦＳ期間１６０、及び受信期間１７０を含む第２期間以降のＤＩＦＳ期間の間を待機する。

第２ステーション１１１は、第３期間１９０の開始時点からチャンネルが使用中であるか否かを判断し、もしチャンネルがデータ送信のために用いられていなければ、第２ステーション１１１は、タイムスロット毎に発生した乱数の値を１つずつ減少させる。上記例示では、第３期間１９０の開始時点に第２ステーション１１１が発生した乱数の値は「２」である。したがって、第２ステーション１１１は、第３期間１９０の２番目のスロット１９１まで乱数の値を「０」に減少させ、第３期間１９０の３番目のタイムスロット１９２からはアクセスポイントにデータ送信を開始する。

したがって、第１ステーション１１１０は、待機期間１４０、送信期間１５０、ＳＩＦＳ期間１６０、及び受信期間１７０を含む第２期間にデータを送信し、第２ステーション１１１は、第３期間１９０にデータを送信する。本発明の他の実施形態によれば、第１ステーション１１０および第２ステーション１１１が同様に発生させた乱数により、第１ステーション１１０および第２ステーション１１１は同じ期間にデータを送信してもよい。この場合、データ衝突が発生し、アクセスポイントは、送信されたデータを成功的に受信することができない。

第２ステーション１１１が第３期間１９０の３番目のタイムスロット１９２においてデータ送信に成功すれば、第２ステーション１１１は、競合期間の長さを競合期間の最小値として決定し、次のデータを競合期間に基づいて送信する。

また、第２ステーション１１１が第３期間１９０の３番目のタイムスロット１９２においてデータ送信に失敗すれば、第２ステーション１１１は、競合期間の長さを増加させ、増加された競合期間の長さに基づいて送信失敗したデータをアクセスポイントに再送信する。

図２は、本発明の一実施形態に係るアクセスポイントの構造を示すブロック図である。以下、図２を参照しながら、本発明の一実施形態に係るアクセスポイントの動作について詳しく説明する。

図２を参照すると、アクセスポイント２００は、複数の受信アンテナ２１０と、競合期間最小値決定部２２０と、放送部２３０と、受信部２４０とを備える。

競合期間最小値決定部２２０は、受信アンテナ２１０の個数およびアクセスポイント２００にアクセスしたアクセスステーションの個数に基づいて競合期間の最小値を決定する。図２では、２つのアクセスステーション２５０、２６０を示す。なお、アクセスポイント２００にアクセス中のアクセスステーションの個数は、それより少なくてもよいし多くてもよい。本発明の一実施形態によれば、競合期間最小値決定部２２０は、競合期間の最小値がアクセスポイント２００にアクセス中のアクセスステーション２５０、２６０の個数に比例し、アクセスポイント２００の受信アンテナ２１０の個数に反比例するように決定する。

アクセスステーションの個数が多い場合に、アクセスステーションにより送信されたデータが互いに衝突する確率も増加する。本発明の一実施形態によれば、アクセスステーションの個数が多い場合には、競合期間最小値決定部２２０は競合期間の最小値を大きい値に決定し、データが互いに衝突する確率を減少させる。データが衝突する確率が減少すれば、アクセスポイント２００およびアクセスステーション２５０、２６０を含む多重ユーザ多重入出力システムのデータ送信効率が向上する。

また、受信アンテナ２１０の個数が多い場合、アクセスポイント２００は、複数のアクセスステーション２５０、２６０、または、アクセスステーションの複数のアンテナから送信されたデータを受信する。すなわち、受信アンテナの個数よりも少ない個数のアクセスステーションがデータを送信した場合、アクセスポイントは、それらのステーション２５０、２６０がから送信されたデータをすべて成功的に受信する。したがって、競合期間の最小値をより小さくする場合には、アクセスステーション２５０、２６０により送信されたデータが互いに衝突する確率は、受信アンテナの個数を多くする場合よりも低くなる。したがって、競合期間最小値決定部２２０は、競合期間の最小値が受信アンテナ２１０の個数に反比例するように決定する。

競合期間最小値決定部２２０は、データ再送信回数の最大値と競合期間の最大値を考慮して競合期間の最小値を決定する。多重アクセスステーション２５０、２６０により送信されたデータが互いに衝突すれば、アクセスステーション２５０、２６０は、衝突したデータを再送信する。衝突したデータに対する再送信は、再送信回数の最大値に応じて制限される。

再送信回数の最大値が大きい値であれば、衝突したデータは繰り返し再送信される。再送信が繰り返されることにより、競合期間は競合期間の最小値に基づいて増加する。同じデータが何度も再送信されるので、各アクセスステーション２５０、２６０により再送信されるデータの個数も増加する。第１アクセスステーション２５０により再送信されるデータと第２アクセスステーションにより再送信または最初に送信されるデータとが衝突する確率も増加する。したがって、競合期間最小値決定部２２０は、データに対する再送信回数の最大値を考慮して競合期間の最小値を決定する。

本発明の一実施形態によれば、データの再送信が繰り返されることにより、競合期間は競合期間の最小値に基づいて増加する。再送信が繰り返されることにより、競合期間は競合期間の最小値の定数倍または指数倍で増加される。例えば、競合期間は、再送信が繰り返されることによって２倍、３倍、４倍と増加される。この競合期間の増加は、競合期間の最大値により制限される。

データ送信が失敗する場合、各アクセスステーション２５０、２６０は、競合期間を増加させる。ここで、競合期間の長さは、競合期間の最大値に応じて制限される。競合期間の長さは、各アクセスステーション２５０、２６０により送信されたデータが互いに衝突する確率に影響を及ぼす。したがって、競合期間の最大値が設定された場合、競合期間最小値決定部２２０は、競合期間の最大値を考慮して競合期間の最小値を決定する。

再び、図２を参照すると、放送部２３０は、競合期間最小値決定部２２０により決定された競合期間の最小値をアクセスステーション２５０、２６０に放送する。

アクセスステーション２５０、２６０は、競合期間の最小値に基づいて競合期間を算出する。アクセスステーション２５０、２６０は、同じ値の競合期間の最小値を受信するか、または、異なる競合期間の値を算出する。

図２を参照すると、各アクセスステーション２５０、２６０は、競合期間内の任意の時間にアクセスポイント２００にデータを送信し、受信部２４０は、アクセスステーション２５０、２６０から送信されたデータを受信する。

再送信の回数が制限された場合に、競合期間最小値決定部２２０は、下記の数式１に従って競合期間の最小値を決定する。

・・・・（数式１）

ＣＷ_ｍｉｎは競合期間の最小値、ｎはアクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数、ｘは同じ期間にデータを送信しているアクセスステーションの個数、Ｒは前記データに対する再送信回数の最大値である。更に、ｍは下記の数式２に従って決定され、ｐは下記の数式３に従って決定される。

・・・・（数式２）

ＣＷ_ｍａｘは競合期間の最大値である。

・・・・（数式３）

Ｎはアクセスポイント２００の受信アンテナ２１０の個数である。

上記数式１において、同じ期間にデータを送信する接続ステーションの個数ｘは、各アクセスステーション２５０、２６０が特定期間内にデータを送信する確率と特定アクセスポイント２００にアクセス中のアクセスステーション２５０、２６０の個数に基づいて決定される。各アクセスステーション２５０、２６０が特定の期間にデータを送信する確率は環境に応じて異なる。

アクセスポイント２００の受信アンテナ２１０の個数に応じて、同じ期間にデータを送信するアクセスステーションの個数ｘ推定される。アクセスポイント２００は、下記の表１に応じて同じ期間内にデータを送信するアクセスステーションの個数を設定する。

すなわち、競合期間最小値決定部２２０は、アクセスステーションの個数に０より大きく１より小さい係数を掛けて、アクセスポイント２００に実際にアクセス中のアクセスステーションの個数を算出することができる。競合期間最小値決定部２２０は、再送信回数が制限されれば数式１に応じて競合期間の最小値を決定する。また、再送信回数が制限されなければ、競合期間最小値決定部２２０は、下記の数式４に応じて競合期間の最小値を決定する。

・・・・・（数式４）

ＣＷ_ｍｉｎは競合期間の最小値、ｎはアクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数、ｘは同じ期間にデータを送信しているアクセスステーションの個数である。更に、ｍは下記の数式５に応じて決定され、ｐは下記の数式６に応じて決定される。

・・・・（数式５）

ＣＷ_ｍａｘは競合期間の最大値である。

・・・・（数式６）

Ｎはアクセスポイント２００の受信アンテナ２１０の個数である。

アクセスポイント２００にアクセス中のアクセスステーションの個数は、時間によって変化する。例えば、第１アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションは、第２アクセスポイントにハンドオーバすることもあるし、第２アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションが第１アクセスポイントにハンドオーバすることもある。また、第１アクセスポイントのカバレージ内に位置したステーションが電源ＯＮされてアクセスポイントを介して無線ネットワークにアクセスすることもある。

競合期間最小値決定部２２０は、時間によって変化するアクセスステーション２５０、２６０の個数を考慮して競合期間の最小値を決定する。

競合期間最小値決定部２２０は、各アクセスステーション２５０、２６０により送信されたデータの送信成功確率とデータの衝突確率に基づいてアクセスステーションの個数を更新する。もしアクセスポイント２００にアクセス中のアクセスステーション２５０、２６０の個数が増加すれば、各アクセスステーション２５０、２６０が同じ期間にデータを送信する確率も増加する。アクセスステーション２５０、２６０が同じ期間にデータを送信すれば、各アクセスステーション２５０、２６０から送信されたデータは互いに衝突し、データ送信は失敗する。

したがって、データの送信成功確率が減少したり、データの衝突確率が増加したりすれば、競合期間最小値決定部２２０は、アクセスポイント２００にアクセス中のアクセスステーション２５０、２６０の個数が増加したものと判断する。

これとは逆に、データの送信成功確率が増加したり、データの衝突確率が減少したりすれば、競合期間最小値決定部２２０は、アクセスポイント２００にアクセス中のアクセスステーション２５０、２６０の個数が減少したものと判断する。

競合期間最小値決定部２２０は、所定の時間以上データを送信しないアクセスステーションは、アクセスポイント２００に対するアクセスを中止したものと判断する。競合期間最小値決定部２２０は、アクセスを中止したアクセスステーションを無視することによりアクセスステーションの個数を更新する。

さらに、第１アクセスステーション２５０は高いデータ送信率でデータを送信し、第２アクセスステーション２６０は低いデータ送信率でデータを送信する。低いデータ送信率でデータを送信するアクセスステーションがいくつかある場合に、競合期間最小値決定部２２０は、アクセスステーションのデータ送信率を考慮して競合期間の最小値を決定する。

例えば、競合期間最小値決定部２２０は、数式１および数式４において、ｎの代りにα・ｎを用いて、低いデータ送信率でデータを送信するアクセスステーションの影響を考慮してもよい。ここで、αは「０」よりは大きく「１」よりは小さい実数である。

図３は、本発明の一実施形態に係るステーションの構造を示すブロック図である。以下、図３を参照しながら、本発明の一実施形態に係るステーションの動作について詳しく説明する。

図３を参照すると、ステーション３００は、受信部３２０と、競合期間決定部３３０と、送信部３４０とを備える。ステーション３００は、アンテナ３１０を備えてもよく、または、１つ以上のアンテナ（図示せず）を備えてもよい。

受信部３２０は、アクセスポイント２００から競合期間の最小値を受信する。ここでは、競合期間の最小値は、アクセスポイント２００の受信アンテナ２１０の個数に基づいて決定されるものとする。

競合期間決定部３３０は、競合期間の最小値に基づいて第１競合期間の値を決定する。競合期間決定部３３０は、第１競合期間の長さが競合期間の最小値の定数倍（２倍、３倍、４倍等）となるように決定する。

送信部３４０は、第１競合期間内のある時点にアクセスポイント２００にデータを送信する。図１を参照して説明したように、送信部３４０は、乱数を生成し、生成された乱数に基づいて決定される第１競合期間内の任意の時点にデータをアクセスポイント２００に送信する。

また、送信部３４０から送信されたデータは、アクセスポイント２００において成功的に受信されないことがある。データ送信が失敗した場合に、競合期間決定部３３０は、第１競合期間の長さよりもさらに長い第２競合期間の長さを決定する。競合期間決定部３３０は、第２競合期間の長さが競合期間の最小値の定数倍となるように決定する。

送信部３４０は、第２競合期間内のある時点にアクセスポイント２００にデータを再送信する。第２競合期間は、第１競合期間よりもさらに長い期間である。したがって、送信部３４０が第２競合期間にデータを再送信すれば、再送信されたデータが再び衝突する確率は減少する。

データ再送信に成功した送信部３４０は、第２競合期間内の任意の時点に追加データをアクセスポイント２００に送信してもよい。

図４は、本発明の一実施形態に係るアクセスポイントの構造を示すブロック図である。以下、図４を参照しながら、本発明の一実施形態に係るアクセスポイントの動作について詳しく説明する。

図４を参照すると、アクセスポイント４００は、受信部４２０と、制御部４３０と、放送部４４０とを備える。アクセスポイント４００は、受信アンテナ４１０も備える。

制御部４３０は、受信アンテナ４１０の個数およびアクセスポイントにアクセスしているアクセスステーションの個数に基づいてデータ再送信回数の最大値を決定する。図４に示すように、アクセスポイント４００にアクセス中のアクセスステーションには、４５０と４６０が付されている。なお、アクセスポイント４００にアクセスしているアクセスステーションの個数は、それより少なくてもよいし、多くてもよい。

制御部４３０は、アクセスポイント４００にアクセス中のアクセスステーション４５０、４６０の個数に比例するようにデータ再送信回数の最大値を決定する。アクセスステーション４５０、４６０の個数が増加すれば、各アクセスステーション４５０、４６０が送信するデータが互いに衝突する確率が増加する。したがって、制御部４３０は、アクセスステーション４５０、４６０の個数が増加する場合に、データ再送信回数の最大値を大きい値に設定する。

制御部４３０は、受信アンテナ４１０の個数に反比例するようにデータ再送信回数の最大値を決定する。受信アンテナ４１０の個数が増加すれば、より多くのデータを同時に受信することができる。各アクセスステーション４５０、４６０が送信するデータが互いに衝突する確率が減少する。制御部４３０は、受信アンテナ４１０の個数が増加する場合に、データ再送信回数の最大値を小さい値に設定する。

放送部４４０は、決定されたデータ再送信回数の最大値をアクセスポイント４００にアクセス中の各アクセスステーション４５０、４６０に放送する。

受信部４２０は、データ再送信回数の最大値に基づいてアクセスポイント４００にアクセス中のアクセスステーション４５０、４６０から送信されたデータを受信する。

一つ又はそれ以上のアクセスステーション４５０、４６０により送信されたデータを受信部４２０が成功裏に受信した場合に、放送部４４０は、成功裏にデータを受信したことをアクセスステーションに送信するため、受信したデータに対する受信確認メッセージをアクセスステーション４５０、４６０に送信する。アクセスステーション４５０、４６０は、受信確認メッセージを受信することで、データ送信が成功したものと判断する。アクセスステーション４５０、４６０が受信確認メッセージを受信しなかった場合、アクセスステーション４５０、４６０は、データ送信が失敗したものと判断し、データをアクセスポイント４００に再送信する。アクセスステーション４５０、４６０が送信失敗したデータをアクセスポイント４００に再送信する回数は、データ再送信回数の最大値に応じて制限される。

制御部４３０は、各アクセスステーション４５０、４６０により送信されたデータの送信成功確率または上述した関係に対応するデータの衝突確率に基づいてアクセスステーションの個数を更新する。もしアクセスポイント４００にアクセス中のアクセスステーション４５０、４６０の個数が増加すれば、各アクセスステーション４５０、４６０が同じ期間にデータを送信する確率が増加する。複数のアクセスステーション４５０、４６０が同じ期間にデータを送信すれば、各アクセスステーション４５０、４６０が送信したデータは互いに衝突し、データ送信は失敗する。

したがって、各アクセスステーション４５０、４６０により送信されたデータの送信成功確率が減少した場合、又は、データの衝突確率が増加した場合、制御部４３０は、アクセスポイント４００にアクセス中のアクセスステーション４５０、４６０の個数が増加したものと判断する。

これとは逆に、各アクセスステーション４５０、４６０により送信されたデータの送信成功確率が増加した場合、又は、データの衝突確率が減少した場合、制御部４３０は、アクセスポイント４００にアクセス中のアクセスステーション４５０、４６０の個数が減少したものと判断する。

制御部４３０は、所定の時間以上データを送信しないアクセスステーションは、アクセスポイント４００に対するアクセスを中止したものと判断する。制御部４３０は、アクセスを中止したアクセスステーションを考慮してアクセスステーションの個数を更新する。また、制御部４３０では、アクセスポイント４００にアクセス中のアクセスステーションの個数を判断する場合に、アクセスを中止したアクセスステーションは無視してもよい。

図５は、本発明の一実施形態に係るデータ受信方法をステップ別に説明したフローチャートである。以下、図５を参照しながら、本発明の一実施形態に係るデータ受信方法について詳しく説明する。

図５は、アクセスポイントにより実行されるデータ受信方法である。ステップＳ５１０では、アクセスポイントは、受信アンテナの個数およびアクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に基づいて競合期間の最小値を決定する。ステップＳ５１０では、アクセスポイントは、アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に比例するように競合期間の最小値を決定する。

また、アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数が多い場合、アクセスポイントは、ステップＳ５１０では、競合期間の最小値を大きい値に決定する。

更に、ステップＳ５１０では、アクセスポイントは、受信アンテナの個数に反比例して競合期間の最小値を決定する。受信アンテナの個数が増加させれば、アクセスポイントは、複数のアクセスステーションから送信されたデータを成功裏に受信することができる。ステップＳ５１０では、受信アンテナの個数が増加する場合、アクセスポイントは、競合期間の最小値を小さい値に決定する。

ステップＳ５１０では、アクセスポイントは、送信が失敗したデータに対するデータ再送信回数の最大値を考慮して競合期間の最小値を決定する。アクセスステーションは、送信が失敗したデータをアクセスポイントに再送信する。その再送信回数は、再送信回数の最大値に応じて制限される。

もし再送信回数の最大値が大きい値であれば、送信に失敗したデータは繰り返し再送信される。再送信が繰り返されることにより、再送信されたデータと他のアクセスステーションにより送信されたデータとが衝突する確率が増加する。ステップＳ５１０では、アクセスポイントは、競合期間の最小値は再送信回数の最大値を考慮して決定する。

ステップＳ５１０では、アクセスポイントは、競合期間の最大値を考慮して競合期間の最小値を決定する。複数のアクセスステーションにより送信されたデータが互いに衝突すれば、各アクセスステーションは競合期間を増加させ、増加された競合期間内の任意の時点に各データを再送信する。競合期間の長さは、競合期間の最大値に応じて制限される。競合期間の長さは、各アクセスステーションにより送信されたデータが互いに衝突する確率に影響を及ぼす。したがって、競合期間の最大値が設定された場合、ステップＳ５１０では、競合期間の最大値を考慮して競合期間の最小値が決定される。

ステップＳ５１０では、アクセスポイントは、各アクセスステーションにより送信されたデータの送信成功確率またはデータの衝突確率に基づいて、アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数を更新する。データの送信成功確率が減少したり、又は、データの衝突確率が増加した場合、ステップＳ５１０では、アクセスポイントは、アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数が増加したものと判断する。

また、データの送信成功確率が増加したり、又は、データの衝突確率が減少した場合、ステップＳ５１０では、アクセスポイントは、アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数が減少したものと判断する。

ステップＳ５２０では、アクセスポイントは、決定された競合期間の最小値をアクセスステーションに放送する。アクセスステーションは、競合期間の最小値に基づいて競合期間を算出する。

ステップＳ５３０では、アクセスポイントは、競合期間の最小値に基づいて算出された競合期間内の任意の時点にアクセスステーションから送信されたデータを受信する。ステップＳ５３０では、各アクセスステーションは、乱数を生成し、競合期間内に乱数に対応する任意の時点にデータをアクセスポイントに送信し、アクセスポイントは、アクセスステーションから送信されたデータを受信する。

なお、本発明の上述した実施形態に係るデータ送信方法及びデータ受信方法は、コンピュータにより実行される多様な動作を実行するためのプログラム命令を含むコンピュータ読取可能な記録媒体を含む。当該記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて含めてもよく、記録媒体およびプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知であり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、およびＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。また、記録媒体は、プログラム命令、データ構造などを保存する信号を送信する搬送波を含む光または金属線、導波管などの送信媒体でもある。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含む。例えば、本発明において説明されたアクセスポイントまたはステーションの動作のすべてまたは一部をコンピュータプログラムによって実現することができる。この場合に、このコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読取可能な記録媒体も本発明に含まれる。

上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。

２００、４００：アクセスポイント
２１０、４１０：受信アンテナ
２２０：競合期間最小値決定部
２３０、４４０：放送部
２４０、３２０、４２０：受信部
２５０、２６０、４５０、４６０：アクセスステーション
３００：ステーション
３３０：競合期間決定部
３４０：送信部

Claims (20)

1. 複数の受信アンテナと、
   前記受信アンテナの個数および前記アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に基づいて競合期間の最小値を決定する競合期間最小値決定部と、
   前記決定された競合期間の最小値を前記アクセスステーションに放送する放送部と、
   前記競合期間の最小値に基づいて算出された競合期間内に前記アクセスステーションから送信されたデータを受信する受信部と、
   を備えることを特徴とするアクセスポイント。
2. 前記競合期間最小値決定部は、
   前記アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に比例し、前記受信アンテナの個数に反比例して前記競合期間の最小値を決定することを特徴とする請求項１に記載のアクセスポイント。
3. 前記競合期間最小値決定部は、
   前記アクセスステーションによるデータ再送信回数の最大値および競合期間の最大値をさらに考慮して前記競合期間の最小値を決定することを特徴とする請求項２に記載のアクセスポイント。
4. 前記競合期間最小値決定部は、
   下記の数式１に応じて前記競合期間の最小値を決定することを特徴とする請求項１に記載のアクセスポイント。
   
   
   ＣＷ_ｍｉｎは競合期間の最小値、ｎはアクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数、ｘは同じ期間にデータを送信するアクセスステーションの個数、Ｒは前記データ再送信回数の最大値である。ｍは下記の数式２に応じて決定され、ｐは下記の数式３に応じて決定される。
   
   ＣＷ_ｍａｘは競合期間の最大値である。
   
   Ｎは受信アンテナの個数である。
5. 前記ｎは、アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に０より大きく１より小さい係数を掛けたことを特徴とする請求項４に記載のアクセスポイント。
6. 前記競合期間最小値決定部は、
   下記の数式４に応じて前記競合期間の最小値を決定することを特徴とする請求項１に記載のアクセスポイント。
   
   ＣＷ_ｍｉｎは競合期間の最小値、ｎはアクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数、ｘは同時にデータを送信するアクセスステーションの個数である。ｍは下記の数式５に応じて決定され、ｐは下記の数式６に応じて決定される。
   
   ＣＷ_ｍａｘは競合期間の最大値である。
   
   Ｎは受信アンテナの個数である。
7. 前記ｎは、アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に０より大きく１より小さい係数を掛けたことを特徴とする請求項６に記載のアクセスポイント。
8. 前記競合期間最小値決定部は、
   前記アクセスステーションにより送信されたデータの送信成功確率または前記データの衝突確率に基づいて前記アクセスポイントにアクセス中の前記アクセスステーションの個数を更新することを特徴とする請求項１に記載のアクセスポイント。
9. 前記競合期間最小値決定部は、
   所定の時間以上データを送信しないアクセスステーションはアクセスを中止したものと判断し、前記判断に応じて前記アクセスポイントにアクセス中の前記アクセスステーションの個数を更新することを特徴とする請求項１に記載のアクセスポイント。
10. アクセスポイントから競合期間の最小値を受信する受信部と、
    前記競合期間の最小値に基づいて第１競合期間の長さを決定する競合期間決定部と、
    前記第１競合期間内の第１時点に前記アクセスポイントにデータを送信する送信部と、
    を備え、
    前記競合期間決定部は、前記データの送信が失敗した場合に、前記第１競合期間の長さよりもさらに長い第２競合期間の長さを決定し、
    前記送信部は、前記第２競合期間内の第２時点に前記アクセスポイントに前記データを再送信することを特徴とするステーション。
11. 前記競合期間決定部は、
    前記第１競合期間の長さまたは前記第２競合期間の長さが前記競合期間の最小値の定数倍となるように前記競合期間の長さを決定することを特徴とする請求項１０に記載のステーション。
12. 複数の受信アンテナと、
    前記受信アンテナの個数および前記アクセスポイントにアクセス中のアクセスステーションの個数に基づいてデータ再送信回数の最大値を決定する制御部と、
    前記決定されたデータ再送信回数の最大値を前記アクセスステーションに放送する放送部と、
    前記データ再送信回数の最大値に基づいて前記アクセスステーションから送信されたデータを受信する受信部と、
    を備えることを特徴とするアクセスポイント。
13. 前記制御部は、
    前記アクセスポイントにアクセス中の前記アクセスステーションの個数に比例し、前記受信アンテナの個数に反比例して前記データ再送信回数の最大値を決定することを特徴とする請求項１２に記載のアクセスポイント。
14. 前記制御部は、
    前記アクセスステーションにより送信されたデータの送信成功確率または前記データの衝突確率に基づいて前記アクセスステーションの個数を更新することを特徴とする請求項１２に記載のアクセスポイント。
15. 前記制御部は、
    所定の時間以上データを送信しないアクセスステーションはアクセスを中止したものと判断し、前記判断に応じて前記アクセスポイントにアクセス中の前記アクセスステーションの個数を更新することを特徴とする請求項１２に記載のアクセスポイント。
16. アクセスポイントが複数の受信アンテナを用いてデータを受信する方法であって、
    前記受信アンテナの個数および前記アクセスポイントにアクセス中の前記アクセスステーションの個数に基づいて競合期間の最小値を決定するステップと、
    前記決定された競合期間の最小値を前記アクセスステーションに放送するステップと、
    前記競合期間の最小値に基づいて算出された競合期間内に前記アクセスステーションから送信されたデータを受信するステップと、
    を含むことを特徴とするデータ受信方法。
17. 前記アクセスポイントにアクセス中の前記アクセスステーションの個数に比例し、前記受信アンテナの個数に反比例して前記競合期間の最小値を決定することを特徴とする請求項１６に記載のデータ受信方法。
18. データ再送信回数の最大値および前記競合期間の最大値を考慮して前記競合期間の最小値を決定することを特徴とする請求項１７に記載のデータ受信方法。
19. 前記アクセスステーションにより送信されたデータの送信成功確率または前記データの衝突確率に基づいて前記アクセスポイントにアクセス中の前記アクセスステーションの個数を更新することを特徴とする請求項１６に記載のデータ受信方法。
20. 所定期間内にデータを送信しないアクセスステーションを考慮して、前記アクセスポイントにアクセス中の前記アクセスステーションの個数を更新することを特徴とする請求項１６に記載のデータ受信方法。