JP5136570B2 - 通信方法及び通信装置、並びにコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、例えばデータ通信などを行う無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：構内情報通信網）システムに適用して好適な通信方法及び通信装置 、並びにコンピュータプログラムに関し、特に、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）にてアクセスを行う場合の技術に関する。

従来、無線ＬＡＮシステムのメディアアクセス制御としては、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１方式で規定されたアクセス制御などが広く知られている。ＩＥＥＥ８０２．１１方式の詳細については、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ）ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１，１９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓなどに記載されている。

従来のＩＥＥＥ８０２．１１方式のアクセス競合方法について、図１２を用いて説明する。ＩＥＥＥ８０２．１１方式においては、パケット間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）として、４種類のＩＦＳが定義されている。ここでは、そのうち３つについて説明する。ＩＦＳとしては、短いものから順にＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ ＩＦＳ）、ＰＩＦＳ（ＰＣＦ ＩＦＳ）、ＤＩＦＳ（ＤＣＦ ＩＦＳ）が定義されている。ＩＥＥＥ８０２．１１では、基本的なメディアアクセス手順としてＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が採用されており、送信機が何かを送信する前には、メディア状態を監視しながらランダム時間にわたりバックオフのタイマーを動作させ、この間に送信信号が存在しない場合に始めて送信権利が与えられる。

通常のパケットをＣＳＭＡの手順に従って送信する際（ＤＣＦ，Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎと呼ばれる）には、なんらかのパケットの送信が終了してから、まずＤＩＦＳだけメディア状態を監視し、この間に送信信号が存在しなければ、ランダムバックオフを行い、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、送信権利が与えられることになっている。一方、確認応答信号であるＡＣＫなどの例外的に緊急度の高いパケットを送信する際には、ＳＩＦＳのパケット間隔の後に送信することが許されている。これにより、緊急度の高いパケットは、通常のＣＳＭＡの手順に従って送信されるパケットよりも先に送信することが可能となる。
異なる種類のＩＦＳが定義されている理由はここにあり、パケットの送信権争いを、ＩＦＳがＳＩＦＳなのかＰＩＦＳなのか、ＤＩＦＳなのかに応じて優先付けが行われている。

次に、ＩＥＥＥ８０２．１１の拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａを例にとり、フレームフォーマット（パケットフォーマット）について図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるフレームフォーマットを示す図である。各パケットの先頭には、パケットの存在を示すためのプリアンブルが付加されている。プリアンブルは、規格にて既知のシンボルパターンが定義されており、受信機は既知パターンに基づき、受信信号がプリアンブルに値するか否かを判断する。

プリアンブルに続き、シグナルフィールドが定義されている。シグナルフィールドには該パケットの情報部を復号するのに必要な情報が格納されている。該パケットの復号に必要な情報はＰＬＣＰヘッダ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌヘッダ）と呼ばれ、ＰＬＣＰヘッダには、情報部（ならびＰＬＣＰヘッダの一部であるＳｅｒｖｉｃｅフィールドも含まれるが説明の簡素化のため以降情報部と総称する）の伝送レートを示すレート（ＲＡＴＥ）フィールド、情報部の長さを示すデータ長（ＬＥＮＧＴＨ）フィールド、パリティビット、エンコーダのテイル（Ｔａｉｌ）ビット、などが含まれている。受信機は、ＰＬＣＰヘッダのレートならびにデータ長フィールドの復号結果に基づき、以降の情報部の復号作業を行う。

ＰＬＣＰヘッダを格納しているシグナル部は、雑音に強い符号化がほどこされており、６Ｍｂｐｓ相当で伝送される。一方、情報部は、通常パケットでは、受信機におけるＳＮＲなどに応じて、なるべくエラーが生じない範囲で最も高ビットレートが提供される伝送レートモードにて伝送される。図１３に示したように、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいては、６，９，１２，１８，２４，３６，４８，５４Ｍｂｐｓと計８種類の伝送レートモードが定義されている。

したがって、送受信機が近隣に位置する際には、高いビットレートの伝送レートモードが選択され、遠くに位置する通信局では、この情報を復号することができない場合もある。情報部はＰＳＤＵ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）として上位レイヤであるリンク層に受け渡される。

図１４は、ＰＳＤＵのフレームフィールドを示す図である。ＩＥＥＥ８０２．１１では、いくつかのフレームタイプが定義されているが、ここでは、説明に必要な３種のフレームについてのみ説明を行う。

各フレームには、フレームコントロール（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）フィールドとデュレイション（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）フィールドが共通で定義されている。フレームコントロールフィールドは、該フレームの種類や用途などを示す情報が格納されている。また、デュレイションフィールドには、後に詳しく説明を行うＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）の用途の情報が格納されており、該パケットのトランザクションが終了するまでの時間が記されている。データフレームには、上記のほか送信元や宛先通信局他の特定を行うアドレスフィールドが４つと、シーケンスフィールド（ＳＥＱ）と、上位レイヤに提供する正味の情報であるフレームボディ（Ｆｒａｍｅ Ｂｏｄｙ）と、チェックサムであるＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が存在する。ＲＴＳフレームには、上記のほか、宛先を示すレシーバアドレス（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ：ＲＡ）と、送信元を示すトランスミッターアドレス（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ：ＴＡ）と、チェックサムであるＦＣＳが存在する。ＣＴＳフレームならびＡＣＫフレームには、上記のほか、宛先を示すＲＡとチェックサムであるＦＣＳが存在している。

ＩＥＥＥ８０２．１１におけるＲＴＳ／ＣＴＳ手順について図１１及び図１５を用いて説明する。アドホック環境の無線ＬＡＮネットワークにおいては、一般的に隠れ端末問題が生じることが知られており、この問題の多くを解決する方法論として、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順によるＣＳＭＡ／ＣＡが知られている。ＩＥＥＥ８０２．１１においても、この方法論が採用されている。

ＲＴＳ／ＣＴＳ手順の動作例を図１１を用いて説明する。図１１では、通信局ＳＴＡ０から通信局ＳＴＡ１宛てになんらかの情報（Ｄａｔａ）を送信する場合の例が示されている。通信局ＳＴＡ０は、実際の情報の送信に先立ち、情報の宛て先である通信局ＳＴＡ１に向けてＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケットをＣＳＭＡの手順に従って送信する。通信局ＳＴＡ１にてこれを受信できた場合には、ＲＴＳを受信できた旨を通信局ＳＴＡ０にフィードバックするＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケットを送信する。送信側である通信局ＳＴＡ０において、ＣＴＳを無事に受信が行われれば、メディアがクリアであるとみなし、すぐさま情報（Ｄａｔａ）パケットを送信する。通信局ＳＴＡ１にてこれを無事に受信し終えると、ＡＣＫを返送し、１パケット分の送受信トランザクションが終了する。

この手順において、どのような作用が生じるかを、図１３を用いて説明する。図１５では、通信局ＳＴＡ２、ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ３が存在しており、隣り合う通信局同士のみが電波の到達範囲に位置している場合を例に説明を行う。また、通信局ＳＴＡ０が通信局ＳＴＡ１に宛てて情報を送信したい場合を想定している。通信局ＳＴＡ０は、上述のＣＳＭＡの手順でメディアが一定期間（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで）クリアである旨を確認した後、時刻Ｔ１からＲＴＳパケットを通信局ＳＴＡ２に宛てて送信する。ＲＴＳパケットのフレームコントロールフィールドには該パケットがＲＴＳであることを示す情報が記載され、デュレイションフィールドには該パケット送受信トランザクションが終了するまでの時間（すなわち時刻Ｔ８までの時間）が記載され、ＲＡフィールドには宛先通信局（ＳＴＡ１）のアドレスが記載され、ＴＡフィールドには、自局（ＳＴＡ０）のアドレスが記載されている。

ここで注意が必要なのは、通信局ＳＴＡ０は、ＲＴＳを送信する時点で該トランザクションの終了時刻を決定しておく必要があり、故に今後送受信されるＣＴＳパケット、Ｄａｔａパケット、ＡＣＫパケットの伝送レートモードをＲＴＳを送信する時点で確定させておかなければならない点である。

このＲＴＳパケットは通信局ＳＴＡ０の近隣に位置する通信局ＳＴＡ２でも受信される。通信局ＳＴＡ２は、該ＲＴＳ信号を受信すると、プリアンブルを発見することにより受信作業を開始し、さらにＰＬＣＰヘッダを復号して得られた情報に基づきＰＳＤＵを復号する。ＰＳＤＵ内のフレームコントロールフィールドから該パケットがＲＴＳパケットであることを認識し通信局ＳＴＡ０が何らかの情報を送信したい旨を知る。さらにＲＡフィールドから、自局が宛先通信局でないことを認識する。すると、通信局ＳＴＡ２は通信局ＳＴＡ０の送信希望を妨げないように、該トランザクションが終了するまで、即ち図１５の例では、ＡＣＫの送信が完了する時刻Ｔ８までメディアを監視することなくメディアが占有されている状態であると認識し、送信をストップさせる。この作業をＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）をたてるなどと呼ぶ。ＮＡＶが立てられた状態では、デュレイションフィールドで示された期間にわたりＮＡＶが有効となり、通信局ＳＴＡ２は時刻Ｔ８まで送信不許可状態となる。

一方、このＲＴＳパケットは宛先である通信局ＳＴＡ１でも受信される。通信局ＳＴＡ１は、上記と同様の手順によりＰＳＤＵを復号することにより、通信局ＳＴＡ０が自局宛てにパケットを送信したい旨を認識すると、ＳＩＦＳ間隔をおいて時刻Ｔ３でＣＴＳパケットを返送する。ＣＴＳパケットの伝送レートモードは、ＲＴＳと同一でなければならない。また、ＰＳＤＵのフレームコントロールフィールドには該パケットがＣＴＳパケットである旨が記載され、デュレイションフィールドには該トランザクションが終了するまでの時間（すなわち時刻Ｔ８までの時間）が記載され、ＲＡフィールドには宛先通信局（ＳＴＡ１）のアドレスが記載されている。

このＣＴＳパケットは通信局ＳＴＡ１の近隣に位置する通信局ＳＴＡ３でも受信される。通信局ＳＴＡ１は、上記と同様の手順によりＰＳＤＵを復号することにより、「近隣のとある通信局が時刻Ｔ８までパケットの受信を予定している」旨を認識する。すると、通信局ＳＴＡ３は通信局ＳＴＡ１の受信希望を妨げないように、該トランザクションが終了するまでＮＡＶをたてて送信をストップさせる。ＮＡＶは、デュレイションフィールドで示された期間にわたり有効となり、通信局ＳＴＡ３も時刻Ｔ８まで送信不許可状態となる。
一方、このＣＴＳパケットは宛先である通信局ＳＴＡ０でも受信される。通信局ＳＴＡ０は、上記と同様の手順によりＰＳＤＵを復号することにより、通信局ＳＴＡ１は受信準備ができていることを認識し、ＳＩＦＳ間隔をおいて時刻Ｔ５でデータパケットを送信開始する。データパケット送信が時刻Ｔ６で終了し、通信局ＳＴＡ１がこれを誤りなく復号できた場合には、ＳＩＦＳ間隔をおいて時刻Ｔ７でＡＣＫを返送し、これを通信局ＳＴＡ０が受信して１パケットの送受信トランザクションが時刻Ｔ８で終了する。時刻Ｔ８になると、近隣通信局である通信局ＳＴＡ２ならびに通信局ＳＴＡ３は、ＮＡＶをおろして、通常の送受信状態へと復帰する。

まとめると、上記のＲＴＳパケットならびＣＴＳパケットのやりとりにより、ＲＴＳを受信できた「送信局であるＳＴＡ０の周辺局」とＣＴＳを受信できた「受信局であるＳＴＡ１の周辺局」において、送信が禁止され、これにより、周辺局からの突然の送信信号に妨害されることなく、通信局ＳＴＡ０から通信局ＳＴＡ１に宛てての情報送信ならびＡＣＫの返送が行われる。

特開平８−９８２５５号公報には、このような無線通信のアクセス制御の従来の一例についての開示がある。

特開平８−９８２５５号公報

ところで、ＩＥＥＥ８０２．１１においては、ＲＴＳのデュレイションフィールドにおいて、該パケットの送受信トランザクション終了までの期間を記載するため、ＲＴＳを送信する時点でＲＴＳ、ＣＴＳならびにデータパケットの伝送レートを確定させる必要があった。しかしながら、この手順においては、下記の問題が生じる。

・課題１：（ＲＴＳパケットならび）ＣＴＳパケットの到達範囲
ＣＴＳパケットは、本来、データパケットの受信を妨げる可能性のある全ての通信局宛てに送信を行うべきものであるが、ＩＥＥＥ８０２．１１規格では ＣＴＳパケットはデータパケットと同等の伝送レートで送信を行う必要があり、送信局と受信局の間で必要最低限の耐雑音特性を有する伝送レートでしか送信が行われない。したがって、受信局（ＣＴＳ送信局）からみて、送信局と同等の距離までのレンジに存在している通信局にしかＣＴＳパケットを届けることができないため、隠れ端末問題の根本的な解消には至らない。また、同様のことがＲＴＳパケットに関してもいえる。

・課題２：（送信不許可区間ＮＡＶの影響）
また、ＩＥＥＥ８０２．１１においては、自分宛て以外のＲＴＳ／ＣＴＳパケットを受信した端末は、トランザクションが終了するまで送信処理をストップさせる（ＮＡＶ）とされているが、実際には、ＣＴＳを送信した端末の受信に影響を与えない通信まで制限されることになっていた。この動作により、回線の利用効率を向上させることができなかった。

・課題３：ＣＴＳパケットが返送されなかった場合の影響
「データパケットの宛先局」がＲＴＳパケットを正しく受信できなかった場合、あるいは、何らかの理由により送信不許可となっていた場合、「データパケットの送信元局」にＣＴＳパケットが返送されないため、データパケットの送信が行われない。しかし、周辺でＲＴＳパケットを受信した通信局は、ＣＴＳが返送されたか否かに関わらずデータパケット送受信のトランザクションが終了するまで送信不許可となってしまい無駄である。

・課題４：伝送レートの不完全性
ＲＴＳパケットを送信する前にデータパケットの伝送レートを確定させておく必要があるが、送信局は受信局における受信状況をリアルタイムに把握できておらず、受信局の受信状況に応じた最適な伝送レートでデータパケットが伝送される可能性が低い。
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、無線ＬＡＮシステムなどの通信システムでのアクセス制御時の問題を解決することを目的とする。

本発明は、複数の通信装置で構成されるネットワーク内で、他の装置から送信される信号の検出により、他装置とパケットの通信タイミングが衝突しないアクセス制御を行う場合に、第一の通信装置は、第二の通信装置に対して送信要求パケットをアンテナから送信し、送信要求パケットに対する送信要求確認応答パケットを第二の通信装置からアンテナで受信し、送信要求確認応答パケットの受信に応じて第二の通信装置に対してデータパケットをアンテナから送信し、データパケットに対する受信確認応答に関するパケットを第二の通信装置からアンテナで受信し、送信要求パケットの物理ヘッダレイヤには、送信要求確認応答パケットが第一の通信装置によって受信終了するまでの時間に関する第一の情報が記載され、データパケットの物理ヘッダレイヤには、受信確認応答に関するパケットが第一の通信装置によって受信終了するまでの時間に関する第二の情報が記載され、第一の情報又は第二の情報に基づいて、第三の通信装置は自己の送信を禁止するようにしたものである。

本発明によると、メディアの利用効率が向上することになる。

本発明の一実施の形態による通信装置の配置例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による通信装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による通信装置の詳細な構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態によるフレームフォーマットの一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるＣＳＭＡ／ＣＡの一例（その１）を示すタイミング図である。 本発明の一実施の形態によるＣＳＭＡ／ＣＡの一例（その２）を示すタイミング図である。 本発明の一実施の形態によるフレームフィールドの一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による送受信手順の一例（その１）を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による送受信手順の一例（その２）を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による送受信手順の一例（その３）を示す説明図である。 従来のアクセス制御例を示したタイミング図である。 従来のパケット間隔の一例を示した説明図である。 従来のフレームフォーマットの一例を示した説明図である。 従来のフレームフィールドの一例を示した説明図である。 従来のＣＳＭＡ／ＣＡの一例を示したタイミング図である。

以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図１０を参照して説明する。
本実施の形態において想定している通信の伝播路は無線であり、かつ単一の伝送媒体（周波数チャネルによりリンクが分離されていない場合）を用いて、複数の機器間でネットワークを構築する場合としてある。但し、複数の周波数チャネルが伝送媒体として存在する場合であっても、同様のことがいえる。また、本実施の形態で想定している通信は蓄積交換型のトラヒックであり、パケット単位で情報が転送される。

また、各通信局は、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：キャリア検出多重接続）に基づくアクセス手順に従い直接非同期的に情報を伝送するアドホック通信を行なうこともできる。

このように制御局を特に配置しない自律分散型の無線通信システムでは、各通信局はチャネル上でビーコン情報を報知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知する。通信局は伝送フレーム周期の先頭でビーコンを送信するので、伝送フレーム周期はビーコン間隔によって定義される。また、各通信局は、伝送フレーム周期に相当する期間だけチャネル上をスキャン動作することにより、周辺局から送信されるビーコン信号を発見し、ビーコンに記載されている情報を解読することによりネットワーク構成を知る（又はネットワークに参入する）ことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示している。この無線通信システムでは、特定の制御局を配置せず、各通信装置が自律分散的に動作し、アドホック・ネットワークが形成されている。同図では、通信装置＃０から通信装置＃６までが、同一空間上に分布している様子を表わしている。

また、同図において各通信装置の通信範囲を破線で示してあり、その範囲内にある他の通信装置と互いに通信ができるのみならず、自己の送信した信号が干渉する範囲として定義される。すなわち、通信装置＃０は近隣にある通信装置＃１、＃４、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃１は近隣にある通信装置＃０、＃２、＃４、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃２は近隣にある通信装置＃１、＃３、＃６、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃３は近隣にある通信装置＃２、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃４は近隣にある通信装置＃０、＃１、＃５、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃５は近隣にある通信装置＃４、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃６は近隣にある通信装置＃２、と通信可能な範囲にある。

ある特定の通信装置間で通信を行なう場合、通信相手となる一方の通信装置からは聞くことができるが他方の通信装置からは聞くことができない通信装置、すなわち「隠れ端末」が存在する。

図２は、本例のシステムに適用される通信局を構成する無線送受信機の構成例を示したブロック図である。この例では、アンテナ１がアンテナ共用器２を介して受信処理部３と送信処理部４に接続してあり、受信処理部３及び送信処理部４は、ベースバンド部５に接続してある。受信処理部３での受信処理方式や、送信処理部４での受信処理方式については、例えば無線ＬＡＮに適用可能な、比較的近距離の通信に適した各種通信方式が適用できる。具体的には、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ）方式、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：直交周波数分割多重）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｓｅｓｓ：符号分割多元接続）方式などが適用できる。

ベースバンド部５は、インターフェース部６とＭＡＣ（メディアアクセスコントロール）部７とＤＬＣ（データリンクコントロール）部８などを備えて、それぞれの処理部で、この通信システムに実装されるアクセス制御方式における各層での処理が実行される。
図３には、本発明の一実施形態に係る無線ネットワークにおいて通信局として動作する無線通信装置の機能構成をさらに詳細に示している。図示の無線通信装置は、制御局を配置しない自律分散型の通信環境下において、同じ無線システム内では効果的にチャネル・アクセスを行なうことにより、衝突を回避しながらネットワークを形成することができる。
図３に示す通り、無線通信装置１００は、インターフェース１０１と、データ・バッファ１０２と、中央制御部１０３と、ビーコン生成部１０４と、無線送信部１０６と、タイミング制御部１０７と、アンテナ１０９と、無線受信部１１０と、ビーコン解析部１１２と、情報記憶部１１３とで構成される。

インターフェース１０１は、この無線通信装置１００に接続される外部機器（例えば、パーソナル・コンピュータ（図示しない）など）との間で各種情報の交換を行なう。
データ・バッファ１０２は、インターフェース１０１経由で接続される機器から送られてきたデータや、無線伝送路経由で受信したデータをインターフェース１０１経由で送出する前に一時的に格納しておくために使用される。

中央制御部１０３は、無線通信装置１００における一連の情報送信並びに受信処理の管理と伝送路のアクセス制御を一元的に行なう。中央制御部１０３では、例えば、ビーコン衝突時における衝突回避処理などの動作制御が行なわれる。衝突回避の処理手順として、自局のビーコン送信位置の移動や、自局のビーコン送信停止、他局へのビーコン送信位置変更（ビーコン送信位置の移動又は停止）要求などが挙げられるが、これらの処理手順の詳細については後述に譲る。

ビーコン生成部１０４は、近隣にある無線通信装置との間で周期的に交換されるビーコン信号を生成する。無線通信装置１００が無線ネットワークを運用するためには、自己のビーコン送信位置や周辺局からのビーコン受信位置などを規定する。これらの情報は、情報記憶部１１３に格納されるとともに、ビーコン信号の中に記載して周囲の無線通信装置に報知する。ビーコン信号の構成については後述する。無線通信装置１００は、伝送フレーム周期の先頭でビーコンを送信するので、無線通信装置１００が利用するチャネルにおける伝送フレーム周期はビーコン間隔によって定義されることになる。

無線送信部１０６は、データ・バッファ１０２に一時格納されているデータやビーコン信号を無線送信するために、所定の変調処理を行なう。また、無線受信部１１０は、所定の時間に他の無線通信装置から送られてきた情報やビーコンなどの信号を受信処理する。
無線送信部１０６及び無線受信部１１０における無線送受信方式は、例えば無線ＬＡＮに適用可能な、比較的近距離の通信に適した各種の通信方式を適用することができる。具体的には、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）方式、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）方式などを採用することができる。

アンテナ１０９は、他の無線通信装置宛に信号を所定の周波数チャネル上で無線送信し、あるいは他の無線通信装置から送られる信号を収集する。図３の構成では、単一のアンテナを備え、送受信をともに並行しては行なえないものとしてある。

タイミング制御部１０７は、無線信号を送信並びに受信するためのタイミングの制御を行なう。例えば、伝送フレーム周期の先頭における自己のビーコン送信タイミングや、他の通信装置からのビーコン受信タイミング、他の通信装置とのデータ送受信タイミング、並びにスキャン動作周期などを制御する。

ビーコン解析部１１２は、隣接局から受信できたビーコン信号を解析し、近隣の無線通信装置の存在などを解析する。例えば、隣接局のビーコンの受信タイミングや近隣ビーコン受信タイミングなどの情報は近隣装置情報として情報記憶部１１３に格納される。

情報記憶部１１３は、中央制御部１０３において実行される一連のアクセス制御動作などの実行手順命令（衝突回避処理手順などを記述したプログラム）や、受信ビーコンの解析結果から得られる近隣装置情報などを蓄えておく。

次に、本実施の形態でのパケットのフレームフォーマットの例を、図４に示す。各パケットの先頭には、パケットの存在を示すためのプリアンブルが付加されている。また、プリアンブルに続き、シグナルフィールドが定義されている。シグナルフィールドには該パケットの情報部（ペイロード）を復号するのに必要な情報が格納されており、情報部の伝送レートを示すレート（ＲＡＴＥ）フィールド、情報部の長さを示すデータ長（ＬＥＮＧＴＨ）フィールド、パリティビット、エンコーダのテイル（Ｔａｉｌ）ビット、などが含まれている。ここまでは、従来（図１４の例）と同様である。

さらに本例では、「誤りにくく加工されたヘッダ領域として物理レイヤヘッダであるＰＬＣＰヘッダを想定し，」物理レイヤヘッダであるＰＬＣＰヘッダのフィールドとして、該パケットの送信電力を示すパワー（Ｐｏｗｅｒ）フィールド、該パケットの送受信が完了してから該パケットの受信に起因して送信されるべくパケットが送信し終えるまでの持続時間を示すデュレイション（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）フィールド、そして該パケットの送信に先立ち受信応答確認を行ったか否かの情報を含むカテゴリ（Ｃａｔｅｇｏｒｙ）フィールドが存在する。

例えば、通信装置＃０が通信装置＃１に対してデータを送信する場合に、通信装置＃０が送信するＲＴＳパケットに起因して生じる通信装置＃１ＣＴＳパケットの送信を確保するために、ＲＴＳパケットのデュレイション（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）フィールドには、＃１からのＣＴＳの送信が完了するまでの時間が記載されることになる。ＣＴＳの送信が完了するまで、他の端末が送信を控えることにより、通信装置＃１のＣＴＳパケットの送信が確保されることになる。同様に、通信装置＃０が通信装置＃１に対して送信するデータパケットのデュレイション（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）フィールドには、＃１からのＡｃｋの送信が完了するまでの時間が記載されることになる。従って、本実施の形態では、デュレイション（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）フィールドに設定される時間情報は、直前に受信したパケットの伝送品質を考慮して次に送信するパケットの送信レートを決定し、その決定された送信レートから計算されたデュレイション値を設定することができる。これにより、従来は、ＲＴＳを送信する局が、ＲＴＳ送信時にデータレートを決定しデュレイション値が計算されており、その後の伝搬路の状態変動による送信レートの変化を考慮できなかった問題点があったが、本実施の形態では、この問題は生じない。

また、本実施の形態では、送信されるパケットの種類（ＲＴＳ，ＣＴＳ，Ｄａｔａ，Ａｃｋなど）に関わらず、必要以上に長いＮＡＶは設定しないよう制御されることにより、メディアの利用効率が向上することになる。

なお、デュレイションフィールドには、該当するパケットの送信開始時刻からそのパケットの受信に起因して送信されるべくパケットが送信し終えるまでの時間を格納するように取り決めてもかまわないが、作用自体はそのパケットの送信時刻内での送信を無条件に不許可とすること以外は従来とほとんど同様であり、下記では、説明を割愛する。

本来ＰＬＣＰヘッダは、該パケットを受信するのに必要な情報のみが記載されるが、本例では、それだけではなく、「該パケットの送信前に受信応答確認を行ったか否か」の事前情報と、「該パケットの受信に起因して送信されるべく次のパケット」に関する次パケットの予約情報をも記載する。さらに、該パケットの送信電力も記載し、受信側における送信電力決定のための一情報として用いらせることもある。あとは、従来と同様である。下記では、説明の簡略化の都合上、これらのフィールドが全て定義されている場合を例にとって説明を行うが、必ずしも全てのフィールドが定義されていなければ、本発明の効果が得られないわけではない。

各通信局は、パケットの受信を認識し、ＰＳＤＵを復号した結果、該パケットが自局宛てだと判断されなかった場合は、常にＰＬＣＰヘッダ内のデュレイションフィールドで示された時間にわたり送信を不許可とする処理を行う。

また、各通信局は、パケットの受信を認識し、ＰＳＤＵを復号した結果、該パケットが自局宛てだと判断されなかった場合で、かつＰＬＣＰヘッダ内のカテゴリフィールドから「該パケットの送信に先立ち受信応答確認を行っていない」旨の情報を抽出した場合、該パケットが自局宛てだと判断されなかった時点で受信動作をストップさせ、通常の送受信状態へと遷移する。

ＰＬＣＰヘッダを格納しているシグナル（ＳＩＧＮＡＬ）部は、雑音特性に優れた、雑音に特に強い符号化がほどこされており、例えば情報部（ペイロード部分）の最低レートよりも低い４Ｍｂｐｓ相当で伝送される。また、あまりにも受信電力が低いなど受信ＳＮＲが低い場合には、プリアンブル部の発見ができずに、パケットを受信したと認識できない。したがって、パケットを受信したと認識した場合、情報部の伝送レートに関わらず、デュレイションフィールドを誤りなく抽出できることになる。

図７は、ＰＳＤＵのフレームフィールドを示す図である。ここでは、従来との差分の説明に必要な４種のフレームについてのみ説明を行う。

各フレームには、該フレームの種類や用途などを示す情報が格納されているフレームコントロール（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）フィールドが共通で定義されている。従来存在していたデュレイションフィールドは、本例では物理レイヤヘッダであるＰＬＣＰヘッダにて送信されることから、このフィールドには配置してない。データフレームには、従来定義されていたフィールドに加え、ＡＲＱの方法を指示するＡＣＫタイプフィールド、ＡＣＫの対象フレームを示すＡＣＫ ＳＥＱフィールドが存在する。ＲＴＳフレームには、従来定義されていたフィールドに加え、ＡＲＱの方法を指示するＡＣＫタイプフィールド、ＡＣＫの対象フレームを示すＡＣＫ ＳＥＱフィールド、後に送信するデータフレームのビット数を示すデータ長（ＤＡＴＡ ＬＥＮ）フィールドが存在する。ＣＴＳフレームには、従来定義されていたフィールドに加え、後に送信されてくるデータフレームの伝送レートを指示するレートフィールド、ＡＲＱの方法を指示するＡＣＫタイプフィールド、ＡＣＫの対象フレームを示すＡＣＫ ＳＥＱフィールドが存在する。ＡＣＫフレームには、従来定義されていたフィールドに加え、ＡＣＫの対象フレームを示すＡＣＫ ＳＥＱフィールドが存在する。

通信局は、パケットを受信した場合、フレームの宛先アドレスフィールドを参照することにより、該パケットが自局宛てであるか否かを判断するのは、従来のとおりである。

・ＣＳＭＡ手順
図６は、本実施の形態におけるＲＴＳ／ＣＴＳ手順の一例を示す図である。
図６では、従来例で説明した図１５と同様の状況を想定している。下記では、主に従来と異なる点についての説明を行い、従来と同様の手順については一部説明を省略する。
通信局ＳＴＡ０は、従来のＣＳＭＡ手順でメディアが一定期間（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで）クリアである旨を確認した後、時刻Ｔ１からＲＴＳパケットを通信局ＳＴＡ２に宛てて送信する。ＲＴＳパケットのデュレイションフィールドには、ＲＴＳの受信に起因して送信されるＣＴＳの受信が完了するまでの時間（すなわちＴ２からＴ４までの時間）が記載される。このとき、デュレイションフィールドに記載する時間長は、時刻Ｔ４までの時間に若干のマージンをもたせて時刻Ｔ５あたりまでの時間を記載してもかまわない。また、カテゴリフィールドには、「該パケットの送信に先立ち受信側とのパケットのやりとりがなかった旨（即ち、時刻Ｔ１の直前でＲＴＳパケットの宛先からなんらかのパケットを受信していない旨）」を示す情報を記載する。また、パワーフィールドには、ＲＴＳパケットの送信電力を示す情報を記載する。さらに、ＰＳＤＵ内のデータ長には、直後に送信したいデータパケットに格納するビット数を示す情報を記載する。

このＲＴＳパケットは通信局ＳＴＡ０の近隣に位置する通信局ＳＴＡ２でも受信される。通信局ＳＴＡ２は、仮にＰＳＤＵの復号に失敗したとしても、ＰＬＣＰヘッダ部は雑音特性に優れているため正しく復号できる可能性が高い。ＰＬＣＰヘッダ内のレートフィールドとデータ長フィールドから時刻Ｔ２を認識し、さらにデュレイションフィールドを参照することにより時刻Ｔ４を認識し、Ｔ４までの時間、ＮＡＶを立てて、送信不許可とする。

このＲＴＳパケットは宛先である通信局ＳＴＡ１でも受信される。通信局ＳＴＡ１は、ＰＬＣＰヘッダを復号し、通信局ＳＴＡ２同様、ＰＬＣＰヘッダ内のデュレイションフィールド等を参照することによりＴ４までの時間ＮＡＶを立てようとするかもしれないが、さらにＰＳＤＵをも復号に成功すると、該パケットの宛先が自局であることを認識してＮＡＶの設定は行わない。さらに、通信局ＳＴＡ０から自局宛てにデータパケットの送信要求があることを認識し、ＳＩＦＳ間隔をおいて時刻Ｔ３でＣＴＳパケットを返送する。通信局ＳＴＡ１はＣＴＳパケットの返送に先立って、ＲＴＳパケットの受信クオリティを評価し、この評価結果に基づいて後に送られてくるデータパケットの伝送レートを決定する。決定プロセスは本例の本質ではないので説明は割愛する。

伝送レートを決定すると、ＲＴＳパケットで知らされているデータパケットのビット数と決定した伝送レートから、データパケットの時間長を計算し、上記と同様の手順でＣＴＳパケットの受信に起因して送信されてくるデータパケットの送信が終了する時刻であるＴ６までの時間をＣＴＳパケットのＰＬＣＰヘッダ内のデュレイションフィールドに書き込む。または若干のマージンをもたせてＴ７あたりまでの時間を書き込む場合もある。また、ＣＴＳパケットはＲＴＳパケットの受信に起因してＲＴＳパケットの送信元宛てに送信を行うことから、カテゴリーフィールドには、「該パケットの送信に先立ち受信側とのパケットのやりとりがあった旨」を示す情報を記載する。

また、送信電力として、ＲＴＳパケットで記載されていたパワーフィールドで指示された送信電力を設定し、パワーフィールドには、この送信電力を示す値を記載する。通信局ＳＴＡ１がＲＴＳパケットで記載されていたパワーフィールドで指示された送信電力での送信ができない場合には、自局が送信可能な送信電力の範囲内で、ＲＴＳパケットにて指示された送信電力に最も近い値を設定し、その送信電力をＣＴＳパケットのパワーフィールドに記載する。さらに、ＣＴＳパケットのＰＳＤＵ内のレートフィールドに決定した伝送レートを書き込む。ＣＴＳパケット自身のＰＳＤＵは（多くの場合において最も）雑音特性に優れている伝送レートにて伝送を行い、ＣＴＳパケットが復号できない可能性をできるだけ小さくしておく。

一方、通信局ＳＴＡ１がＲＴＳパケットのＰＬＣＰヘッダの復号には成功したもののＰＳＤＵの復号に失敗した場合は、ＰＬＣＰヘッダから得られたデュレイションフィールド等で指示されたＴ４までの時間はＮＡＶをたてて、通信局ＳＴＡ１も送信不許可とする。この場合、予期される時刻Ｔ４までに通信局ＳＴＡ１からＣＴＳパケットが返送されないため、通信局ＳＴＡ０は、再度ランダムバックオフの手順にしたがって、ＲＴＳパケットの再送を試みる。このとき、通信局ＳＴＡ２も時刻Ｔ４にはＮＡＶをおろし、通常の送信可能状態へと変遷し、ＣＴＳパケットが返送されなかった被害は最小限に収まる。

通信局ＳＴＡ１がＲＴＳパケットのＰＳＤＵの復号に成功した場合、上記の手順により、予定どおり時刻Ｔ４にＣＴＳパケットが返送されてくる。ＣＴＳパケットは、雑音特性に優れている伝送レートにて転送されてくるため、誤りなくＰＳＤＵを送受できる可能性は高い。

このＣＴＳパケットは通信局ＳＴＡ１の近隣に位置する通信局ＳＴＡ３でも受信される。通信局ＳＴＡ３は、ＣＴＳパケットのＰＬＣＰ内のデュレイションフィールド等を復号し、さらにＰＳＤＵ内のＲＡアドレスが自局でないことを確認すると、デュレイションフィールド等で示された時間にわたりＮＡＶをたてて送信をストップさせる。結果として、通信局ＳＴＡ３は、デュレイションフィールドで示された時刻である時刻Ｔ６まで送信不許可状態となる。

このＣＴＳパケットは宛先である通信局ＳＴＡ０でも受信される。通信局ＳＴＡ０は、ＰＳＤＵを復号することにより、通信局ＳＴＡ１の受信準備ができており、かつ、レートフィールドで示された伝送レートでの受信を希望していることを認識する。通信局ＳＴＡ０は、指示された伝送レートにてデータパケットを生成し、さらにＰＬＣＰヘッダのデュレイションフィールドに、上記と同様の手順で、データパケットの受信に起因して送信されてくるＡＣＫパケットの受信が終了するまでの時間を書き込む。また、データパケットはＣＴＳパケットの受信に起因してＣＴＳパケットの送信元宛てに送信を行うことから、カテゴリーフィールドには、「該パケットの送信に先立ち受信側とのパケットのやりとりがあった旨」を示す情報を記載する。

また、送信電力として、ＣＴＳパケットで記載されていたパワーフィールドで指示された送信電力を設定し、パワーフィールドには、この送信電力を示す値を記載する。通信局ＳＴＡ０がＣＴＳパケットで記載されていたパワーフィールドで指示された送信電力での送信ができない場合には、自局が送信可能な送信電力の範囲内で、ＣＴＳパケットにて指示された送信電力に最も近い値を設定し、その送信電力を送信するデータパケットのパワーフィールドに記載する。上記の手順で生成されたデータパケットは、ＣＴＳパケットからＳＩＦＳ間隔をおいて時刻Ｔ５で送信開始される。

また、先に送信したＲＴＳパケットの送信電力とＣＴＳパケットで指示された送信電力が異なっていた場合には，ＲＴＳパケットを送信したときの送信電力を設定する場合もある。

データパケットは通信局ＳＴＡ０の近隣に位置する通信局ＳＴＡ２で受信され、通信局ＳＴＡ２は、データパケットのＰＬＣＰヘッダの情報を復号することにより、該データパケットが時刻Ｔ６まで行われる旨ならびその後時刻Ｔ８までは送信を不許可にしてほしい旨を了解し、時刻Ｔ６から時刻Ｔ８にわたりＮＡＶをたてて送信不許可とする。このプロセスは、データパケットのＰＳＤＵを正しく復号できなくても行われる。

データパケットは当然ながら宛先である通信局ＳＴＡ１でも受信され、データパケット送信が時刻Ｔ６で終了し、通信局ＳＴＡ１がこれを誤りなく復号できた場合には、ＳＩＦＳ間隔をおいて時刻Ｔ７でＡＣＫを返送し、これを通信局ＳＴＡ０が受信して１パケットの送受信トランザクションが時刻Ｔ８で終了する。通信局ＳＴＡ１は、ＣＴＳパケットを生成する際とほぼ同様の手順に従いＡＣＫパケットを生成するが、ＡＣＫパケットのＰＬＣＰヘッダ内のデュレイションフィールドには、値０を格納するなど、周辺局に対して、「ＡＣＫパケットの送信終了後、送信不許可にする時間帯はない旨」を伝達する。

なお、通信局ＳＴＡ３は時刻Ｔ６に、通信局ＳＴＡ２は時刻Ｔ８においてＮＡＶをおろして、通常の送受信状態へと復帰する。

図５は、本実施の形態におけるＲＴＳ／ＣＴＳ手順の他の一例を示す図である。
図６では、ＩＥＥＥ８０２．１１同様、データパケットの直後にＡＣＫパケットを返送する場合を例にとったが、データパケットの直後にＡＣＫパケットを返送しない場合もある。その場合の一例が図５に記載されている。

図５の例で送信されるパケットのデュレイションフィールドには、当該パケットの送信完了後、送信不許可にしてほしい時間の長さが［μｓｅｃ］単位で記載されている。但し、Ｄｕｒａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄは、必ずしも［ｕｓｅｃ］単位で長さ情報が記載されているフィールドで構成されている必要はなく，宛先以外の通信局に所望の時間帯にわたり送信不許可状態を指示することができる情報あるいは情報群で構成されていればその目的は達成される。

カテゴリーフィールドには、当該パケットが前触れなしに送信されている場合（例えば、ＲＴＳパケット）には１が、前触れがあって送信されている場合（例えば、ＲＴＳパケットの受信をトリガーとして送信を行なうＴＳパケット）には０が格納される。

デュレイションフィールドの値と、カテゴリーフィールドの値との関係を表に纏めると以下のようになる。

図５の例においては、時刻Ｔ５までは図６とまったく同様の手順を踏み、時刻Ｔ５において通信局ＳＴＡ０がデータパケットを送信する際にはＰＬＣＰヘッダ内のデュレイションフィールドに値０を格納するなど、周辺局に対して、「ＡＣＫパケットの送信終了後、送信不許可にする時間帯はない旨」を伝達する。

このデータパケットは通信局ＳＴＡ０の近隣に位置する通信局ＳＴＡ２で受信され、通信局ＳＴＡ２は、データパケットのＰＬＣＰヘッダの情報を復号することにより、該パケットの送信に先立ち受信側とのパケットのやりとりが行われた旨と、該データパケットが時刻Ｔ６まで行われる旨と、その後送信不許可にする時間帯は存在しない旨を認識し、かつＰＳＤＵの宛先アドレスフィールドを参照することにより、該パケットが自局宛てではないことを知る。すると（該パケットが自分宛てではなく、かつ該パケットの送信に先立ち受信側とのパケットのやりとりがあって、かつ該パケット送信完了後に送信不許可にする時間帯は存在しないことを知ると）、通信局ＳＴＡ２は、該パケットが自局宛てではないことを知った時点で受信動作を終了し、通常の送受信状態へと復帰する。通信局ＳＴＡ２が送信すべきデータを保有している場合には、ＣＳＭＡのランダムバックオフの手順を起動し、送信権利獲得の手順を起動する。

そのほかの手順は、図６で説明したものと同様であるが、データパケットは宛先である通信局ＳＴＡ１でも受信されると、データパケット送信が時刻Ｔ６で終了し、通信局ＳＴＡ１がこれを誤りなく復号できた場合には、ＡＣＫパケットは別の機会にて送信を行う。図５で示した手順によれば、図１５に示す従来方式では通信局ＳＴＡ２はＴ８まで送信不許可期間となっていた状態を回避することができ、回線効率を向上することが可能となる。

・ＡＣＫのバリエーション
図５に示したように、データパケットを送信した直後にＡＣＫパケットを返送しない場合のＡＲＱ手順について図８、図９ならび図１０を用いて説明する。この場合、ＡＣＫの返送方法として、少なくとも２つのバリエーションが存在し、図５で示したようにデータパケットを誤りなく受信したらすぐさまＡＣＫを返送する即時ＡＣＫと、データパケットを誤りなく受信したらＡＣＫを送信するまでの間定められた期間をカウントしてからＡＣＫを返送する遅延ＡＣＫが定義される。即時ＡＣＫに関しては、従来例ならび図５で示したような手順を踏む一方、遅延ＡＣＫでは、下記の手順がとられる。
１．データパケットを誤りなく受信したらＡＣＫパケット送信までのタイマーを起動し、該タイマーが終了した時点（ｅｘｐｉｅｒ）でＡＣＫパケットの送信を試みる。
２．上記タイマーが終了する以前に、ＡＣＫを返送すべき相手通信局宛てに何らかのパケットを送信することになった場合には、そのデータに、ＡＣＫ情報をも記載し、上記タイマーをリセットする。

遅延ＡＣＫのもう１つの例としては、下記の手順がとられることもある。
１．データパケットを誤りなく受信したら誤りなく受信したパケットの場合を記録しておくが、ＡＣＫは送信しない。
２．ＡＣＫを送信すべき相手通信局宛に何らかのパケットを送信することになった場合に、そのデータに、ＡＣＫ情報をも記載し送信する。
３．送信したデータに関して、ＡＣＫが一定期間返送されてこない場合には、再送要求を送信する。
この場合、先に示した例と異なり、ＡＣＫ返送のためのタイマーを持たない。ＡＣＫが一定期間返送されてこない場合には再送要求を送信する制御は、一般的な再送手順である。

ＡＣＫに複数のバリエーションがある場合、図７に示したように、送信するデータやその他の制御用フレームにおいて、どのようにＡＣＫを返送するかを示すＡＣＫタイプフィールドが定義されており、送信側は、ＲＴＳフレームならびデータフレームにて、受信側からどのようにＡＣＫを返送してほしいかを示すリクエスト情報をこのフィールドに記載し、ＣＴＳフレームにて、どのようにＡＣＫを返送するかを示す確認情報をこのフィールドに記載する。さらに、いずれのフレームにおいてもＡＣＫが相乗りする可能性があるため、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドが定義されている。ＡＣＫ ＳＥＱフィールドは、下記のように用いられる。

例えば、通信局ＳＴＡ０が通信局ＳＴＡ１に向けてＳＥＱ番号０２３のリンクレイヤパケットを送信する場合を想定する。このとき、データパケットのＳＥＱフィールドには、番号０２３が記載される。例えば、このデータパケットが受信できた旨を返送する際には、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドに番号０２３を記載する。データパケットが受信できた旨は、ＲＴＳ／ＣＴＳ／Ｄａｔａ／ＡＣＫのいずれのフレームにおいて返送してもよいことから、図７に示した全てのフレームにおいてＡＣＫ ＳＥＱフィールドが定義されている。ここでは、説明を簡略化する都合上、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドが一つしかないように記載されているが、実際には、複数のＡＣＫ ＳＥＱフィールドが各フレームに存在してもかまわない。

・図８の例の説明
図８は、本例の無線通信システムにおける送受信手順の第１の例を示す図である。ここでは、通信局ＳＴＡ０から通信局ＳＴＡ１に宛てて、２つのデータパケットを送信する場合を例にとっている。

通信局ＳＴＡ０は、時刻Ｔ０において、データパケットの送信手順を起動し、ＣＳＭＡの手順に従い送信権利を獲得するためにバックオフカウントを開始する。時刻Ｔ１において、バックオフカウントが完了し、この間メディアがクリアであることを確認したので、ＲＴＳパケットを送信する。このとき、ＲＴＳパケットのＡＣＫタイプフィールドには遅延ＡＣＫにてＡＣＫを返送してほしい旨のリクエスト情報を記載し、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには本パケットにＡＣＫ情報が相乗りされていない旨を示す情報を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ１は、時刻Ｔ２においてＣＴＳパケットを返送する。このとき、ＣＴＳパケットのＡＣＫタイプフィールドには指示どおり遅延ＡＣＫにてＡＣＫを返送する旨の確認情報を記載し、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには本パケットにＡＣＫ情報が相乗りされていない旨を示す情報を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ０は、時刻Ｔ３でデータパケットを送信する。このとき、データパケットのＡＣＫタイプフィールドには遅延ＡＣＫ（Ｄｅｌ．Ａｃｋ）にてＡＣＫを返送してほしい旨のリクエスト情報を再度記載し、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには本パケットにＡＣＫ情報が相乗りされていない旨を示す情報を記載し、ＳＥＱフィールドには本パケットのシーケンス番号（例えば０２３）を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ１は、時刻Ｔ４から、ＡＣＫ返送のためのタイマーを起動する。また、このタイマーが完了するよりも以前に、通信局ＳＴＡ０は、再度通信局ＳＴＡ１に宛ててデータパケットを送信すべくランダム時間の遅延の後にＲＴＳパケットを時刻Ｔ５で送信する。このとき、ＲＴＳパケットのＡＣＫ Ｔｙｐｅフィールドには今度は即時ＡＣＫにてＡＣＫを返送してほしい旨のリクエスト情報を記載し、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには本パケットにＡＣＫ情報が相乗りされていない旨を示す情報を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ１は、時刻Ｔ６においてＣＴＳパケットを返送する。このとき、ＣＴＳパケットのＡＣＫタイプフィールドには即時ＡＣＫにてＡＣＫを返送する旨の確認情報を記載する。また通信局ＳＴＡ１は、通信局ＳＴＡ０宛ての未送信のＡＣＫを保持していることから、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには先に受信したシーケンス番号０２３のパケットの受信確認応答であるＡＣＫ情報を相乗りさせ、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドにＡＣＫの対象であるデータフレームのシーケンス番号０２３を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ０は、先のデータフレームが誤りなく受信できた旨を確認しつつ、次のデータパケットを時刻Ｔ７で送信する。このとき、データパケットのＡＣＫタイプフィールドには即時ＡＣＫ（Ｉｍｄ．Ａｃｋ）にてＡＣＫを返送してほしい旨のリクエスト情報を再度記載し、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには本パケットがＡＣＫ情報が相乗りされていない旨を示す情報を記載し、ＳＥＱフィールドには本パケットのシーケンス番号（例えば０２４）を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ１は、ＡＣＫを即時に送ってほしい旨を認識していることから、今度は時刻Ｔ８において即時ＡＣＫパケットを返送する。ＡＣＫパケットのＡＣＫ ＳＥＱフィールドには先に受信したシーケンス番号０２４を記載する。

・図９の例の説明
図９は、本実施の形態の無線通信システムにおける送受信手順の第２の例を示す図である。ここでも、通信局ＳＴＡ０から通信局ＳＴＡ１に宛てて、２つのデータパケットを送信する場合を例にとっている。

図８に示した第１の例では、通信局ＳＴＡ０が送信するデータパケットの一つ目では遅延ＡＣＫを指示し、二つ目では即時ＡＣＫを指示した場合を示した。図９に示した第２の例では、両データパケットとも遅延ＡＣＫを指示する場合を示す。時刻Ｔ４までのプロセスは、図８の第１の例と同様なので説明を省略する。

通信局ＳＴＡ１は、上記の第１の例と同様、時刻Ｔ４から、ＡＣＫ返送のためのタイマーを起動する。
このタイマーが完了するよりも以前に、通信局ＳＴＡ０は、再度通信局ＳＴＡ１に宛ててデータパケットを送信すべくランダム時間の遅延の後にＲＴＳパケットを時刻Ｔ５で送信する。このとき、ＲＴＳパケットのＡＣＫタイプフィールドには再度遅延ＡＣＫにてＡＣＫを返送してほしい旨のリクエスト情報を記載し、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには本パケットにＡＣＫ情報が相乗りされていない旨を示す情報を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ１は、時刻Ｔ６においてＣＴＳパケットを返送する。このとき、ＣＴＳパケットのＡＣＫタイプフィールドには指示どおり遅延ＡＣＫにてＡＣＫを返送する旨の確認情報を記載する。また通信局ＳＴＡ１は、通信局ＳＴＡ０宛ての未送信のＡＣＫを保持していることから、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには先に受信したシーケンス番号０２３のパケットの受信確認応答であるＡＣＫ情報を相乗りさせ、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドにＡＣＫの対象であるデータフレームのシーケンス番号０２３を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ０は、先のデータフレームが誤りなく受信できた旨を確認しつつ、次のデータパケットを時刻Ｔ７で送信する。このとき、データパケットのＡＣＫタイプフィールドには遅延ＡＣＫにてＡＣＫを返送してほしい旨のリクエスト情報を再度記載し、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには本パケットにＡＣＫ情報が相乗りされていない旨を示す情報を記載し、ＳＥＱフィールドには本パケットのシーケンス番号（例えば０２４）を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ１は、誤りなく情報を取り出せたことを確認すると、ＡＣＫ返送のためのタイマーを起動する。今回は、タイマーが完了するまでの間に通信局ＳＴＡ０宛てのパケット送信が発生しなかったため、通信局ＳＴＡ１は、通信局ＳＴＡ０に宛ててＡＣＫフレームの送信プロセスを起動する。タイマーが完了すると、ＡＣＫフレームを送信すべくランダム時間の遅延の後に、ＡＣＫフレームを時刻Ｔ９にて送信する。このとき、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには先に受信したデータフレームのシーケンス番号である０２４を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ０は、ＡＣＫフレームのＡＣＫ ＳＥＱフィールドを抽出することにより、シーケンス番号０２４のデータパケットが誤りなく復号されたことを認識しつつ、該ＡＣＫフレームに対する応答信号を即座に時刻Ｔ１０にて送信する。応答信号は、従来のＡＣＫフレームと同様のフィールドを有していればよい。

以上では、遅延ＡＣＫの送受信に関わり、誤りなくデータを受信した局がＡＣＫ返送のためのタイマーをセットする場合を例にとり説明を行ったが、ＡＣＫ返送のためのタイマーを持たない場合でもほぼ同様のシーケンスがとられる。
この場合、上記図９と異なる点は、時刻Ｔ９からである。

通信局ＳＴＡ１は未返送のＡＣＫ情報を保持しているが、これを送信していない。ここで、通信局ＳＴＡ０は、先に時刻Ｔ７で送信したシーケンス番号０２４のパケットに対するＡＣＫが一定期間にわたり返送されてこないことを理由に、シーケンス番号０２４が受信されなかったのかもしれないと判断し、時刻Ｔ９にて再送要求のためのＲＴＳパケットを送信する（図示せず）。これを受信した通信局ＳＡＴ１は、該パケットは既に受信済であることを示したＡＣＫ情報を記載した上で、ＣＴＳパケットを時刻Ｔ１０にて返送する（ＣＴＳパケットのかわりにＡＣＫパケットを返送する場合もある）。このとき、通信局ＳＡＴ１は、再送を要求しないことから、ＣＴＳ（ＡＣＫ）パケットのデュレイションフィールドには０を格納する。このＣＴＳパケットを受信した通信局ＳＴＡ０は、シーケンス番号０２４のパケットが無事に受信されていることを認識する。
上記の例では、ＡＣＫフレームには、送信元通信局を示すフィールドが存在しなかったが、送信元通信局を示すフィールドが存在する場合もある。

・図１０の例の説明
図１０は、本実施の形態の無線通信システムにおける送受信手順の第３の例を示す図である。ここでも、通信局ＳＴＡ０から通信局ＳＴＡ１に宛てて、２つのデータパケットを送信する場合を例にとっている。

図８及び図９で示した例では、通信局ＳＴＡ０はデータパケットの二つ目を送信するに先立ちランダムバックオフの手順をふむ例を示した。図１０に示す第３の例では、両データパケットとも即時ＡＣＫを指示する場合で、かつ送信局に連続したデータパケットの送信が許されている場合の例を示す。

通信局ＳＴＡ０は、時刻Ｔ０において、データパケットの送信手順を起動し、ＣＳＭＡの手順に従い送信権利を獲得するためにバックオフカウントを開始する。Ｔ１において、バックオフカウントが完了し、この間メディアがクリアであることを確認したので、ＲＴＳパケットを送信する。このとき、ＲＴＳパケットのＡＣＫタイプフィールドには即時ＡＣＫにてＡＣＫを返送してほしい旨のリクエスト情報を記載し、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには本パケットにＡＣＫ情報が相乗りされていない旨を示す情報を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ１は、時刻Ｔ２においてＣＴＳパケットを返送する。このとき、ＣＴＳパケットのＡＣＫタイプフィールドには指示どおり即時ＡＣＫにてＡＣＫを返送する旨の確認情報を記載し、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには本パケットにＡＣＫ情報が相乗りされていない旨を示す情報を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ０は、時刻Ｔ３でデータパケットを送信する。このとき、データパケットのＡＣＫタイプフィールドには即時ＡＣＫにてＡＣＫを返送してほしい旨のリクエスト情報を再度記載し、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには本パケットにＡＣＫ情報が相乗りされていない旨を示す情報を記載し、ＳＥＱフィールドには本パケットのシーケンス番号（例えば０２３）を記載する。さらに、カテゴリーフィールド等において、本データパケットが、次のデータパケットのためのＲＴＳメッセージとしても機能することを伝える。

これを受信した通信局ＳＴＡ１は、時刻Ｔ４にて、即時ＡＣＫを返送する。ＡＣＫパケットのＡＣＫ ＳＥＱフィールドには先に受信したシーケンス番号０２３を記載する。さらに、カテゴリーフィールド等において、該ＡＣＫパケットが次のデータパケットのためのＣＴＳメッセージとしても機能することを伝える。

これを受信した通信局ＳＴＡ０は、先のデータフレームが誤りなく受信できた旨を確認しつつ、次のデータパケットを時刻Ｔ５で送信する。このとき、データパケットのＡＣＫタイプフィールドには即時ＡＣＫにてＡＣＫを返送してほしい旨のリクエスト情報を再度記載し、ＡＣＫ ＳＥＱフィールドには本パケットがＡＣＫ情報が相乗りされていない旨を示す情報を記載し、ＳＥＱフィールドには本パケットのシーケンス番号（例えば０２４）を記載する。

これを受信した通信局ＳＴＡ１は、ＡＣＫを即時に送ってほしい旨を認識していることから、今度は時刻Ｔ６において即時ＡＣＫパケットを返送する。ＡＣＫパケットのＡＣＫ ＳＥＱフィールドには先に受信したシーケンス番号０２４を記載する。

なお、ＣＴＳを雑音に強い伝送レートで伝送することが考えられる。ＰＬＣＰヘッダに、デュレイションフィールド等が記載されていないため、情報部の伝送レートによっては、デュレイションフィールド等が遠くの通信局において誤りなく抽出できない場合が存在する。しかし、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順を併用したＣＳＭＡ／ＣＡにおいては、ＣＴＳは干渉元となりえる通信局に対しても伝送を行う必要がある。

そこで、ＣＴＳパケットに関しては、データパケットの伝送レートなどに関わらず、最も雑音に強い伝送レートにて伝送を行うと、データパケットを受信している最中に干渉を減らすことが可能となり、効率のよい送受信を行える。

なお、上述した実施の形態では、送信や受信を行う専用の通信装置とした構成した例について説明したが、例えば各種データ処理を行うパーソナルコンピュータ装置に、本例の送信部や受信部に相当する通信処理を行うボードやカードなどを装着させた上で、ベースバンド部での処理を、コンピュータ装置側の演算処理手段で実行するソフトウェアを実装させるようにしても良い。

１ ‥‥‥ アンテナ
２ ‥‥‥ アンテナ共用器
３ ‥‥‥ 受信処理部
４ ‥‥‥ 送信処理部
５ ‥‥‥ ベースバンド部
６ ‥‥‥ インターフェース部
７ ‥‥‥ ＭＡＣ（メディアアクセスコントロール）部
８ ‥‥‥ ＤＬＣ（データリンクコントロール）部
１００ ‥‥‥ 無線通信装置
１０１ ‥‥‥ インターフェース
１０２ ‥‥‥ データ・バッファ
１０３ ‥‥‥ 中央制御部
１０４ ‥‥‥ ビーコン生成部
１０６ ‥‥‥ 無線送信部
１０７ ‥‥‥ タイミング制御部
１０９ ‥‥‥ アンテナ
１１０ ‥‥‥ 無線受信部
１１２ ‥‥‥ ビーコン解析部
１１３ ‥‥‥ 情報記憶部

Claims (16)

1. 複数の通信装置で構成されるネットワーク内で、他の装置から送信される信号の検出により、他装置とパケットの通信タイミングが衝突しないアクセス制御を行う通信方法において、
   第一の通信装置は、
   第二の通信装置に対して送信要求パケットをアンテナから送信し、前記送信要求パケットに対する送信要求確認応答パケットを前記第二の通信装置からアンテナで受信し、
   前記送信要求確認応答パケットの受信に応じて第二の通信装置に対してデータパケットをアンテナから送信し、
   前記データパケットに対する受信確認応答に関するパケットを前記第二の通信装置からアンテナで受信し、
   前記送信要求パケットの物理ヘッダレイヤには、前記送信要求確認応答パケットが前記第一の通信装置によって受信終了するまでの時間に関する第一の情報が記載され、
   前記データパケットの物理ヘッダレイヤには、受信確認応答に関するパケットが前記第一の通信装置によって受信終了するまでの時間に関する第二の情報が記載され、
   前記第一の情報又は第二の情報に基づいて、第三の通信装置は自己の送信を禁止する
   通信方法。
2. 請求項１記載の通信方法において、
   前記第一の情報および前記第二の情報は、受信終了するまでの時間を示す
   通信方法。
3. 請求項１記載の通信方法において、
   前記それぞれのパケットのヘッダ領域において送信される情報として、該パケットが他のパケットの受信に起因して送信される次のパケットに関する予約情報を設定する
   通信方法。
4. 請求項１記載の通信方法において、
   それぞれのパケットの送信に起因して生じるパケットの送信を確保するための情報と該パケットが他のパケットの受信に起因して送信される次のパケットに関する予約情報により、送信が許可された時間であるか若しくは送信が許可されていない時間であるかを判断する
   通信方法。
5. 請求項１記載の通信方法において、
   前記パケットに含まれるアクセス予約を制御する情報に含まれる、前記第一の情報および前記第二の情報は、雑音特性に優れた通信方式で伝送される
   通信方法。
6. 請求項１記載の通信方法において、
   受信したパケットのヘッダに含まれる宛先アドレスから、自局宛のパケットであることが判断されなかった場合に、そのパケットに含まれる前記第一の情報および前記第二の情報で示される時刻まで送信処理を停止する
   通信方法。
7. 請求項６記載の通信方法において、
   前記受信したパケットのアクセス予約情報を判断して、当該パケットがアクセス予約を行っていないことを確認し、かつ
   前記受信したパケットのカテゴリフィールドを判断して、当該パケットが他のパケットの受信に起因して送信される次のパケットに関する予約情報から、他のパケットの送信に起因して生じていることを確認し、かつ
   自局が送信不許可状態でない場合に、アクセス権利獲得動作を行う
   通信方法。
8. 複数の通信装置で構成されるネットワーク内で、他の装置から送信される信号の検出により、他装置とパケットの通信タイミングが衝突しないアクセス制御を行う通信装置において、
   当該通信装置は、
   他の通信装置に対して送信要求パケットをアンテナから送信し、前記送信要求パケットに対する送信要求確認応答パケットを前記他の通信装置からアンテナで受信し、
   前記送信要求確認応答パケットの受信に応じて前記他の通信装置に対してデータパケットをアンテナから送信し、
   前記データパケットに対する受信確認応答に関するパケットを前記他の通信装置からアンテナで受信し、
   前記送信要求パケットの物理ヘッダレイヤには、前記送信要求確認応答パケットが前記他の通信装置によって受信終了するまでの時間に関する第一の情報が記載され、
   前記データパケットの物理ヘッダレイヤには、前記受信確認応答に関するパケットが前記他の通信装置によって受信終了するまでの時間に関する第二の情報が記載され、
   前記第一の情報又は第二の情報に基づいて、当該通信装置と前記他の通信装置以外のさらに別の通信装置で自己の送信を禁止する
   通信装置。
9. 請求項８記載の通信装置において、
   前記第一の情報および前記第二の情報は、受信終了するまでの時間を示す
   通信装置。
10. 請求項８記載の通信装置において、
    当該通信装置の制御で設定されるパケットのヘッダ領域において送信される情報として、
    該パケットが他のパケットの受信に起因して送信される次のパケットに関する予約情報を設定する
    通信装置。
11. 請求項８記載の通信装置において、
    当該通信装置の制御部は、パケットの送信に起因して生じるパケットの送信を確保するために必要な情報と該パケットが他のパケットの受信に起因して送信される次のパケットに関する予約情報により、送信が許可された時間であるか若しくは送信が許可されていない時間であるかを判断する
    通信装置。
12. 請求項８記載の通信装置において、
    当該通信装置の制御部の制御で記載される、前記パケットに含まれるアクセス予約を制御する情報に含まれる、前記第一の情報および前記第二の情報は、雑音特性に優れた通信方式で伝送される
    通信装置。
13. 請求項８記載の通信装置において、
    受信したパケットのヘッダに含まれる宛先アドレスから、自局宛のパケットであることが判断されなかった場合に、そのパケットに含まれる前記第一の情報および前記第二の情報で示される時刻まで送信処理を停止する
    通信装置。
14. 請求項１３記載の通信装置において、
    当該通信装置の制御部は、前記受信したパケットのアクセス予約情報を判断して，当該パケットがアクセス予約を行っていないことを確認し、かつ
    前記受信したパケットのカテゴリフィールドを判断して、当該パケットが他のパケットの受信に起因して送信される次のパケットに関する予約情報から、他のパケットの送信に起因して生じていることを確認し、かつ
    自局が送信不許可状態でない場合に、アクセス権利獲得動作を行う
    通信装置。
15. 複数の通信装置で構成されるネットワーク内で、他の装置から送信される信号の検出により、他装置とパケットの通信タイミングが衝突しないアクセス制御を行うための処理をコンピュータシステム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータプログラムであって、
    第一の通信装置は、
    第二の通信装置に対して送信要求パケットをアンテナから送信し、前記送信要求パケットに対する送信要求確認応答パケットを前記第二の通信装置からアンテナで受信し、
    前記送信要求確認応答パケットの受信に応じて第二の通信装置に対してデータパケットをアンテナから送信し、
    前記データパケットに対する受信確認応答に関するパケットを前記第二の通信装置からアンテナで受信し、
    前記送信要求パケットの物理ヘッダレイヤには、前記送信要求確認応答パケットが前記第一の通信装置によって受信終了するまでの時間に関する第一の情報が記載され、
    前記データパケットの物理ヘッダレイヤには、前記受信確認応答に関するパケットが前記第一の通信装置によって受信終了するまでの時間に関する第二の情報が記載され、
    前記第一の情報又は第二の情報に基づいて、第三の通信装置は自己の送信を禁止する
    コンピュータプログラム。
16. 請求項１５記載のコンピュータプログラムにおいて、
    受信したパケットのヘッダに含まれる宛先アドレスから、自局宛のパケットであることが判断されなかった場合に、そのパケットに含まれる前記第一の情報および前記第二の情報で示される時刻まで送信処理を停止させる
    コンピュータプログラム。

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