JP5493059B2 - データ通信方法、送信ユニットおよびコンピュータプログラム製品 - Google Patents

Description

本発明は共有ワイヤレスチャネルを介したデータ通信に関し、以下のステップを含む。
− 共有ワイヤレスチャネルを介して送信するデータパケットを準備するステップ。
− このチャネルでの信号の有無を検出するステップ。
− この検出ステップで無信号が検出された場合に、データパケットを送信するステップ。

このようなデータ通信方法は競合型アクセスプロトコルとして知られており、この方法では該当するワイヤレスチャネルが無信号であることを検出した後に、送信データパケットがリリースされる。いかなる信号でも検出した場合は、データパケットの送信は所定の、後の時刻に延期される。すぐ後の所定の時刻に、この検出ステップが繰り返され、もしチャネルに信号が検出されない場合は、このデータパケットは送信される。そうでなく、もしまた信号が検出された場合、このプロセスはさらにすぐ後の時刻に再実施される。

実際、レーダー装置、電子レンジ、コードレス電話、ブルートゥースのアプリケーション、ワイヤレスコンピュータネットワーク等、多くの装置が共有のワイヤレスチャネルで信号を送っている。

もしワイヤレスチャネルを共有する多くの装置が、比較的混雑した時間帯にデータパケットを送るためにチャネルを使用する場合、ある特定の装置が該当するチャネルで信号を検出する機会は増加し、従ってほんの数回の検出ステップの繰り返しの後に特定の信号を送信できる機会は減少する。更に、特定の装置は無限の待機ループに陥っている可能性もある。リアルタイムのアプリケーション、例えばリアルタイムで低レイテンシーのオーディオおよび／またはビデオのアプリケーションでは、この影響は望ましくない、ドロップアウトおよび／またはスタッタリング（stuttering）のような、信号品質の損失を惹き起こす。

更に、特定の装置が事前に定義された特性を満足するデータパケットを共有ワイヤレスチャネルに送信することを可能にするように割り当てられたタイムスロットを規定する非競合型プロトコルが知られている。

本発明の目的は、上記に対応した方法を提供することであり、これにより上記に示す欠点を低減することである。とりわけ、本発明は上記に対応した方法を得ることを目的としており、これにより特定の信号の送信条件に関するより良い制御が得られる。この本発明による方法は、もしデータパケットに関連した送信条件が満たされるならば、検出ステップでのいかなる信号検出に拘わらず、このデータパケットを送信するステップを更に含む。

もしデータパケットに関連した送信条件が満たされるならば、検出ステップでのいかなる信号検出に拘わらず、このデータパケットを送信することにより、競合型アクセスの特徴とスケジュール型アクセスの特徴の両方を持つハイブリッドなプロトコルが得られ、これは特定の送信条件を持つ信号に有利となる。

本発明は、ある場合には、ワイヤレスチャネルを共有する装置により検出された第１のデータパケットの送信が、第２のデータパケットの送信をその装置が実際に開始する前に完了してしまうということにより、送信データパケットの干渉が起こらないという考察に部分的に基づいている。更に、複数のデータパケットが同時に送信されるが、特定のデータパケットの受信品質は満足できるものであると思われる。それは例えば、該当するデータパケットの信号対ノイズ比が十分大きい場合、この該当するデータパケットが他のもう１つのデータパケットより大きな帯域を持つ場合、もし他の複数のデータパケットが例えばブルートゥースのアプリケーションにおいて一時的に他の周波数に変調されている場合、および／または該当するデータパケットともう１つまたは複数の他のデータパケットとの一時的なオーバーラップが比較的小さい場合である。本発明によるデータパケットの送信によって、共有ワイヤレスチャネルに信号が検出されたとしても、十分な受信品質が得られる顕著な機会があり、これにより特定信号の送信条件が満たされる。

尚、データパケットに関連した送信条件は最大レイテンシーの制限を含んでよく、これにより信号のリアルタイムデータ仕様が強化される。結果として、特定の信号の最大レイテンシーでの制御ができ、これにより、低レイテンシーのオーディオおよび／またはビデオのアプリケーションのような、システムのリアルタイム条件を満たすことになる。原則として、このデータパケットに関連した送信条件は、更に、または代替として、共有チャネルで要求ノイズレベルが満足される等の、他の仕様を含む。

本発明による他の有利な実施形態は下記の請求項に記載されている。

本発明はまた、共有のワイヤレスチャネルを介したデータ通信のための送信ユニットに関する。

更に、本発明はコンピュータプログラム製品に関する。

ほんの一例として、本発明による実施形態を、これに伴う以下の図を参照して説明する。

図１は、従来方法のフローチャートを示す。 図２ａは、第１の状態で従来の方法を用いた共有のワイヤレスチャネルにおける信号シーケンスを示す。図２ｂは、第１の状態で従来の方法を用いた共有のワイヤレスチャネルにおける信号シーケンスを示す。 図３は、本発明による方法の実施形態のフローチャートを示す。 図４は、図３の方法を用いた共有ワイヤレスチャネルの第１の信号シーケンスを示す。 図５は、図３の方法を用いた共有ワイヤレスチャネルの第２の信号シーケンスを示す。 図６は、図３の方法を用いた共有ワイヤレスチャネルの第３の信号シーケンスを示す。 図７は、本発明による送信ユニットを示す。

尚、これらの図は単に本発明による好ましい実施形態を示すものである。図中で同じ参照番号は同じ部分かまたは対応する部分を示す。

図１は共有ワイヤレスチャネルを介したデータ通信の従来方法のフローチャート１を示す。この方法は競合型アクセスプロトコルに対応している。

第１の状態１０では、従来の方法で動作するシステムは、データパケットが共有ワイヤレスチャネルに送り込まれなければならないかチェックする。もし送り込まれない場合は、システムは矢印１１に従って同じ状態に留まる。もし送り込まれる場合は、データパケットを共有ワイヤレスチャネルを介して送信する準備を行う。例えばデータパケットをバッファに格納し、矢印１２に従い第２の状態２０に入る。第２の状態では、該当するチャネルに信号が有るかどうか検出される。もし信号が有れば、矢印２１に従って第３の状態６０に入り、データパケットは送信される。データパケットを送った後、システムは矢印６１に従って第１の状態１０に戻る。

図２ａは上記の第１の状態における、従来の方法を用いた共有ワイヤレスチャネルでの信号シーケンスを示す。時間軸１００に沿って、クリアチャネルアセスメント（clear channel assessment）とも呼ばれる検出期間１１０が、共有ワイヤレスチャネルに有るいかなる信号を検出するために確保される。次に、データパケットＤＡＴが送信され、これに続いて確認信号ＡＣＫが、チャネルを介してデータパケットＤＡＴを受信する受信装置により送信される。

図１に戻り、もし第２の状態で、チャネルでの有信号が検出された場合は、従来の方法を実施しているシステムは矢印２２に従い、第４の状態４０に入り、ここで待機時間を計算する。この待機時間はバックオフタイム（back-off time）とも呼ばれる。次にシステムは矢印２３に従い第５の状態５０に入り、ここでシステムは矢印２４に従って第２の状態２０に入る前に、該待機時間だけ待機する。該当チャネルで信号が全く検出されない場合は、データパケットが送信される。

図２ｂはチャネルがビジーであることが検出されている第２の状態における、従来方法を用いた共有ワイヤレスチャネルでの信号シーケンスを示す。このプロセスでは、データパケットＤＡＴは、第１の検出期間１１０、待機時間１３０、そして第２の検出期間１２０の後で、送信される。

図３は本発明による方法の１つの実施形態のフローチャートを示す。ここでは新たな第６の状態３０が導入されている。この状態３０には、矢印２２に従い、第２の状態２０において信号が検出された後に入る。第６の状態３０では、準備されたデータパケットに関連した送信条件が満たされているかどうかチェックされる。この送信条件は、本発明による方法を実施するために実装されたシステムに該データを入力するボックス７０により象徴的に示されている。もし該条件が満足されていれば、矢印２６に従って入る第３の状態６０において、データパケットが送信される。図２aに示す信号シーケンスが得られる。これに対しもし該条件が満足されていなければ、上記のように、第４の状態において待機時間が計算される。こうして、図２ｂに示す信号シーケンスが得られる。

準備されたデータパケットに関連した送信条件は、例えば最大レイテンシー制限、または、他の遅延したデータパケットに関連した、他の動的な一時的動作を含む。

本発明による好ましい実施形態では、本方法は更に共有ワイヤレスチャネルを介して送信する複数のデータパケットを準備することと、該送信ステップで、単一のデータパケットでなく複数のデータパケットを送信することとを含む。

図４は本発明による方法を用いた、共有ワイヤレスチャネルでの第１の信号シーケンスを示す。ここではデータフレームとも呼ばれる、複数のデータパケットＤＡＴ１−ＤＡＴＮが単一の検出期間またはクリアチャネルアセスメント１１０の後で送信される。データパケットＤＡＴ１、ＤＡＴ２、．．．、ＤＡＴＮの送信の後、対応する確認信号ＡＣＫ１、ＡＣＫ２、．．．、ＡＣＫＮが受信装置により送信され、これによりデータパケットが正常な順序で受信されたことを示す。単一の検出期間１１０の後で、複数のデータパケット送信することにより、検出期間１１０の数を削減することができ、これにより共有ワイヤレスチャネルのオーバヘッドが削減される。

原則として、データパケットの送信の後で、もう１種類の確認信号を送信するタイムスロットを割り当てることができる。このもう１種類の確認信号は、例えば、受信機によってデータパケットが正常な順序で受信されなかった場合の否定確認信号である。しかしながら、データ信号の受信が正しくない場合は、共有ワイヤレスチャネルは通常は同じ内容の否定確認信号で満たされ、従ってデータパケットが正しく送信される機会が低減される。このため、確認信号の適用は図４に関連して説明したプロトコルで行うことが望ましい。

本発明によるもう１つの実施形態では、複数のデータパケットが送信され、これに続いてデータパケットを受信する装置による確認信号の送信のための複数のタイムスロットを割り当てる。このようにして得られたシーケンスが図５に示されており、この図５は本発明による方法を用いた共有ワイヤレスチャネルでの第２の信号シーケンス示している。ここでも、原則として、確認信号ＡＣＫかまたは否定確認信号ＮＡＣＫのどちらに対しても、タイムスロットが割り当てられる。否定確認信号ＮＡＣＫを採用したプロトコルを選択すると、バックオフ静止期間が比較的長く、従って干渉の問題が低減され、プロトコルの効率が改善される。

図６は本発明による第３の実施形態を用いた共有ワイヤレスチャネルでの第３の信号シーケンスを示す。ここでは図５に示すように、固定割当タイムスロット１３０が採用されている。次に、少なくとも１つのデータパケットＲＥＴＲ１の繰り返し送信のためのタイムスロット１４０が割り当てられる。任意に確認信号ＡＣＫまたはＮＡＣＫがこれに続く。繰り返し送信のための、このタイムスロット１４０は、固定タイムスロット１３０でのＮＡＣＫ信号の有無に依存して、フレキシブルに割り当てられる。

尚、図６の固定割当タイムスロット１３０は他の実装も可能である。例えば、別の上記タイムスロット割り当てに基づくもの、例えば、図４に示す信号シーケンスに基づくものである。

共有ワイヤレスチャネルにおいて、信号が検出された後の待機時間で待機することにより、送信用に準備されたデータパケットの送信によって割り込みされることなく、該当チャネルに信号を送る動作中の他の装置がデータパケットの送信を完了することができる。

待機時間を計算するステップは、該当するチャネルが空いているかどうかをチェックするために既に実施された検出ステップの数を決定することを含んでもよい。例として、待機時間は前記の連続した検出ステップの指数関数で計算されてもよい。

本発明による１つの有利な実施形態では、データパケットに関連した送信条件はデータパケットタイプに依存した送信優先度を含む。従って、例えば、検出ステップで検出された検出信号は１つの優先度区分に分類される。次のステップでは、該データパケットは該検出信号および該データパケットの相対的な優先度に依存して一つ一つ送信される。本発明により、該データパケットの送信は、もし該データパケットに該検出信号の優先度より高い優先度が与えられていれば、実行され得る。逆に、もし該検出信号の優先度が該データパケットの優先度より高ければ、該データパケットは送信されないと決定され、待ち状態となる。

更に、送信のための単一のデータパケットを準備することの代替方法として、複数のデータパケットが、例えば一連のメモリバッファに準備されてよい。異なる送信優先度を複数の準備されたデータパケットに、例えばこれらのデータパケットタイプに基づいて与えることも可能である。例として、オーディオデータ、ビデオデータ、コンピュータデータのそれぞれに、異なる送信優先度を与えることが可能である。送信優先度はまた、追加のあるいは代替の、データパケット情報、例えばデータ量、に基づいて与えることも可能である。次のステップとして、この複数のデータパケットのそれぞれに与えられた送信優先度に基づいて、特定のデータパケットが選択できる。これにより、選択されたデータパケットが送信される最初のデータパケットとなるように決定される。選択されたデータパケットを送信した後、この選択ステップをまた実行すること、および／または新しいデータパケットを送信する準備をすることができる。

図７は本発明による送信ユニット２００を示す。この送信ユニット２００は送信素子２１０とプロセッサ２２０とを備え、プロセッサ２００は、上記のような本発明によるステップを実行するため、例えばデータパケットの準備や該当チャネルでの信号の有無を検出するために設けられており、信号が検出されなかった場合は送信素子２１０にデータパケットを送信させるために、および／または、もしデータパケットに関連した送信条件が満たされている場合は、検出ステップにおけるいかなる信号検出に拘わらず、送信素子２１０にデータパケットを送信させるために設けられている。全てのプロセスを実行するために、この送信ユニットは更に、アナログオーディオ入力ポート２３０、オーディオ復調器２４０、オーディオバッファ２５０、データパケットフレームを組み立てるフレーミングユニット２６０、デジタルモデム２７０、ならびにフレーミングユニット２５０およびデジタルモデム２７０を設定するための設定レジスタ２８０を備える。

本発明による方法は、少なくとも一部分はアプリケーションソフトウェアに実装できる。しかしながら、本発明による方法はまた、少なくとも一部分はハードウェアにも実装でき、例えばＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはＤＳＰといった部品に実装できる。

本発明はここで説明した実施形態に制限されるものではない。多くの変形実施が可能であると理解される。

例として、データパケットのパケットサイズは共有ワイヤレスチャネルにおける典型的なデータ送信環境に適合するように最適化され得る。

このような他の変形実施は当業者にとっては明白であろうし、下記の請求項で掲げる本発明の範囲にあると考えられる。

Claims (13)

1. 共有ワイヤレスチャネルを介したデータ通信の方法であって、以下のステップ、
   − 前記共有ワイヤレスチャネルを介して送信するデータパケットを準備するステップと
   − 前記チャネルがビジーであるか否かを検出するステップと、
   − 前記検出ステップで前記チャネルがビジーであることが検出されなかった場合に、データパケットを送信するステップとを含み、
   前記方法は更に以下のステップ、
   −もし前記データパケットに関連した送信条件が満たされるならば、前記検出ステップで前記チャネルがビジーであることが検出された場合であっても、前記データパケットを送信するステップを含むことを特徴とする。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記データパケットに関連した前記送信条件は、リアルタイムのアプリケーションの条件を満たす最大レイテンシーの制限を含むことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、
   更に、前記共有ワイヤレスチャネルを介して送信する複数のデータパケットを準備することと、
   前記送信ステップで前記複数のデータパケットを送信することとを含むことを特徴とする方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法において、
   データパケットを送信した後に、前記データパケットを受信する少なくとも１つの装置により確認型信号を送信するため、タイムスロットが割り当てられることを特徴とする方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の方法において、
   前記複数のデータパケットを送信した後に、データパケットを受信する装置により確認型の信号を送信するため、複数のタイムスロットが割り当てられることを特徴とする方法。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の方法において、
   １つ以上のデータパケットを送信した後に、少なくとも１つのデータパケットを繰り返し送信するため、タイムスロットが割り当てられることを特徴とする方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の方法において、
   もし前記検出ステップで信号が検出された場合、
   待機時間だけ待機するステップと、
   前記検出ステップを進めるステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の方法において、
   待機時間をそれ以前の待機時間に依存して計算することをさらに含むことを特徴とする方法。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の方法において、
   前記データパケットに関連した前記送信条件は、データパケットタイプに依存した送信優先度を含むことを特徴とする方法。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の方法において、
    前記検出ステップで検出された検出信号は１つの優先度区分に分類され、
    前記データパケットは前記検出された信号および前記データパケットのそれぞれの優先度の相対的な優先度に依存して送信されることを特徴とする方法。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法において、
    − 前記共有ワイヤレスチャネルを介して送信する複数のデータパケットを準備するステップと、
    − 前記複数のデータパケットのそれぞれに与えられた送信優先度に基づいて、前記複数のデータパケットから特定のデータパケットを選択するステップと、
    − 前記選択されたデータパケットを送信するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
12. 共有ワイヤレスチャネルを介してデータ通信を行うための送信ユニットであって、
    前記共有ワイヤレスチャネルを介してデータパケットを送信するために設けられる送信素子と、
    − 前記共有ワイヤレスチャネルを介して送信するデータパケットを準備することと、
    − 前記チャネルがビジーであるか否かを検出することと、
    − 前記検出することのステップで前記チャネルがビジーであることが検出されなかった場合に、前記送信素子に前記データパケットを送信させることと、
    を行うために設けられるプロセッサとを備え、
    前記プロセッサは、
    − 前記検出ステップにおいて前記チャネルがビジーであることが検出された場合であっても、もし前記データパケットに関連した送信条件が満たされている場合は、前記送信素子に前記データパケットを送信させること、
    をさらに実行するために設けられることを特徴とする送信ユニット。
13. 共有ワイヤレスチャネルを介してデータ通信を行うためのコンピュータプログラムであって、以下のステップ
    − 前記共有ワイヤレスチャネルを介して送信するデータパケットを準備するステップと、
    − 前記チャネルがビジーであるか否かを検出するステップと、
    − 前記検出ステップで前記チャネルがビジーであることが検出されなかった場合に、前記データパケットを送信するステップと、
    をプロセッサに実行させる命令を含み、
    前記コンピュータプログラムは、以下のステップ
    − 前記検出ステップにおいて前記チャネルがビジーであることが検出された場合であっても、もし前記データパケットに関連した送信条件が満たされている場合は前記データパケットを送信させるステップ、
    をプロセッサに実行させる命令をさらに含むことを特徴とするコンピュータプログラム。

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