JPWO2016027428A1 - 通信装置 - Google Patents

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Abstract

通信装置は、無線通信部と送信中情報生成部と周囲信号存在情報生成部と衝突検出部とを有する。無線通信部は、アンテナを通じて無線フレームを送受信する。送信中情報生成部は、アンテナから無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報を生成する。周囲信号存在情報生成部は、無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報を生成する。衝突検出部は、無線通信部から送信された無線フレームの送信終了時点を送信中情報に基づいて決定し、この決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを周囲信号存在情報に基づいて決定し、この決定に従って、送信された無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する。

Description

本発明は、通信装置、衝突検出方法、およびプログラムに関する。
近年、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信が、企業の職場だけでなく家庭内や屋外などの広い範囲に普及している。この無線ＬＡＮの普及に伴い、限られた周波数資源での通信量が増加し、互いの通信の干渉問題が深刻になっている。
無線ＬＡＮ規格の１つであるＩＥＥＥ８０２．１１では、衝突回避機能付きキャリア感知多重アクセス（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：ＣＳＭＡ／ＣＡ）のアクセス制御方法が使用されている（特許文献１、非特許文献１参照）。このアクセス制御方法では、無線フレームを送信しようとする各通信装置（無線通信機）は、送信を開始する前に周りの通信装置が電波を出していないかを確認してから無線フレームの送信を開始する。
また、上記アクセス制御方法では、無線フレームの衝突を回避するために、通信装置は、周囲の通信装置が電波を出していれば、ある一定期間（バックオフ時間）だけ待った後、電波が出ていないかを再び調べ、周囲の通信装置が電波を出していなければ、あるランダムな時間経過後に自分が電波を送信する。通信装置は、周囲の通信装置が電波を出していないかを確認するために、キャリアセンスを使用する。
通信装置は、キャリアセンスを使用して無線チャネルの使用状況を確認し、ＩＥＥＥ８０２．１１の規格に合う信号のプリアンブル（同期を確立するための信号）を検出した場合は、信号の受信を行うので無線チャネル使用中（Ｂｕｓｙ：ビジー）となる。通信装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１の規格に合う信号のプリアンブルを検出できなかった場合で、予め設定されたキャリアセンス閾値より高い電力レベルが検出されたときは、ビジーと判断し、送信を待機する。また、通信装置は、キャリアセンス閾値より低い電力レベルが検出されたときは、無線チャネルを未使用（アイドル）と判断する。
他方、特許文献２には、以下のような技術が記載されている。２台の基地局が同時に送信できる通信システムにおいて、各基地局は、送信すべきデータが発生すると、そのデータの送信を開始する直前のフレームで送信予告情報を送信する。移動局は、受信した送信予告情報に基づいて干渉レベルを測定し、測定した干渉レベルから要求レートを決定して基地局に通知する。基地局は、上記要求レートを下りデータレートとしてデータを送信する。次に基地局は、データが送信中であるか否かを調べ、送信中であれば、送信中情報を送信する。移動局は、受信した送信中情報に基づいて干渉レベルを測定し、要求レートを決定して基地局に通知する。
また、特許文献３には、他の通信との干渉を抑制し、データ伝送効率を向上させた通信装置が記載されている。具体的には、通信装置は、複数のテスト用パケットを無線で送出するデータ送受信部と、複数のテスト用パケットと同じ周波数チャネルで空間電波信号の電力をセンシングし、空間電波信号のサンプルデータを出力する信号センシング部と、サンプルデータをサンプルデータが時系列にプロットされたデータである時系列サンプルデータに変換する計算処理部と、時系列サンプルデータに基づいて複数のテスト用パケットと他の通信との干渉によるパケット衝突を判定する衝突検出部とを有する。
再特ＷＯ２００７／０９１７３８ 特開２００５−２４４８５７ 特開２０１３−５０９７
無線ＬＡＮ規格 ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＳＯ−ＩＥＣ ７４９８−１ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｏｐｅｎ Ｓｏｕｒｃｅ Ｄｒｉｖｅｒｓ ｆｏｒ ＩＥＥＥ ８０２．１１ Ｆｗｄ ＦＷ Ｃｈａｎｎｅｌ ｂｕｓｙ ｃｙｃｌｅｓ、[平成２６年８月５日検索]、インターネット〈URL: http://permalink.gmane.org/gmane.linux.drivers.ath9k.devel/9887〉
ところで、通信装置が移動しながら無線フレームを送信する場合、通信装置の移動に伴って外部干渉による無線フレームの衝突が発生するケースがある。そのようなケースの一例を図１６に示す。図１６には、通信装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの通信装置が描かれている。通信装置Ａの無線通信可能エリア内には通信装置Ｂが存在しており、通信装置Ｃ、Ｄは通信装置Ａの無線通信可能エリア外に存在している。また通信装置Ｃの無線通信可能エリア内に通信装置Ｄが存在しており、通信装置Ａ、Ｂは通信装置Ｃの無線通信可能エリア外に存在している。このような状況の下で、通信装置Ａが通信装置Ｂへ無線フレームの送信を開始し、また通信装置Ｃが通信装置Ｄへ無線フレームの送信を開始したとする。無線フレームの送信開始時点では、通信装置Ａが送信した無線フレームは通信装置Ｂに届くが通信装置Ｃ、Ｄには届かず、また通信装置Ｃが送信した無線フレームは通信装置Ｄに届くが通信装置Ａ、Ｂには届かないため、外部干渉による通信衝突は発生しない。しかしながら、例えば通信装置Ｃが無線フレームを送信しながら図示の矢印方向に移動し、通信装置Ｃの無線通信可能エリア内に通信装置Ａ、Ｂが含まれるようになると、通信装置Ｂは、通信装置Ｃから送信される無線フレームが外部干渉となって、通信装置Ａから送信される無線フレームを最後まで正しく受信できない。
ＩＥＥＥ８０２．１１で規格化されているＣＳＭＡ／ＣＡのアクセス制御方法では、各通信装置は、無線フレームの送信を開始した後は周りの通信装置が電波を出しているかどうかを確認しない。そのため、図１６に示したような無線フレームの衝突は検出できない。一方、特許文献３に記載される通信装置では、無線フレームの送信を開始した後も空間電波信号の電力をセンシングしているため、図１６に示したような無線フレームの衝突は検出できる。しかしながら、特許文献３に記載される通信装置では、空間電波信号の電力をセンシングし、センシングした空間電波信号のサンプルデータをサンプルデータが時系列にプロットされたデータである時系列サンプルデータに変換し、その時系列サンプルデータに基づいて自通信装置から送信したパケットと他の通信との干渉によるパケット衝突を判定する、という比較的複雑な処理が必要になる。
本発明の目的は、上述した課題、すなわち、通信を開始した後の無線フレームの衝突を検出する処理が複雑になる、という課題を解決する通信装置を提供することにある。
本発明の第１の観点に係る通信装置は、
アンテナを通じて無線フレームを送受信する無線通信部を有する通信装置であって、
前記アンテナから前記無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報を生成する送信中情報生成部と、
前記無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報を生成する周囲信号存在情報生成部と、
前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する衝突検出部と
を有する。
本発明の第２の観点に係る衝突検出方法は、
アンテナを通じて無線フレームを送受信する無線通信部を有する通信装置が実行する衝突検出方法であって、
前記アンテナから前記無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報を生成し、
前記無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報を生成し、
前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する。
本発明の第３の観点に係るプログラムは、
アンテナを通じて無線フレームを送受信する無線通信部を有するコンピュータを、
前記アンテナから前記無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報を生成する送信中情報生成部と、
前記無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報を生成する周囲信号存在情報生成部と、
前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する衝突検出部と
して機能させる。
本発明は上述した構成を有するため、通信を開始した後の無線フレームの衝突を検出する処理の簡素化が可能になる。
本発明の第１の実施形態に係る通信装置のブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る通信装置の衝突検出動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る通信装置におけるフレーム衝突時の送信中情報と周囲信号存在情報の状態の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る通信装置のブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る通信装置の格納時間決定部が期間の決定に使用するテーブルの構成例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る通信装置のブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る通信装置の衝突検出動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る通信装置のブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る通信装置において送信中情報および周囲信号存在情報として使用する有限カウンタの状態と送信フレームとの時間的な関係を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る通信装置において有限カウンタの値を０以上の値に変換する処理のフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る通信装置の衝突検出動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施形態に係る通信装置のブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係る通信装置のブロック図である。 本発明の第７の実施形態に係る通信装置のブロック図である。 本発明の第８の実施形態に係る通信装置のブロック図である。 無線フレームの送信後に他の無線フレームと衝突が発生する状況の一例を説明する図である。
[第１の実施形態]
次に本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[構成]
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る通信装置Ｎ１００は、アンテナＮ１１０、無線通信部Ｎ１２０、衝突検出部Ｎ１５０、記憶部Ｎ１９０を備えている。
無線通信部Ｎ１２０は、例えば非特許文献１に示されるＩＥＥＥ８０２．１１に準拠した方式を用いて、送りたいデータを電波の信号（フレーム）に変換してアンテナＮ１１０から送信し、逆にアンテナＮ１１０から受信した信号（フレーム）を、データとして変換して受け取る機能を有する。通信装置Ｎ１００は、無線通信部Ｎ１２０を使用して、例えば通信装置Ｎ１００と同様の構成を有する他の通信装置とデータを交換することができる。
無線通信部Ｎ１２０は、アンテナＮ１１０から信号を送信中であることを示す送信中情報Ｎ１３１を定期的に生成して衝突検出部Ｎ１５０に出力する送信中情報生成部Ｎ１３０と、周囲に存在する信号に関する情報である周囲信号存在情報Ｎ１４１を定期的に生成して衝突検出部Ｎ１５０に出力すると共に記憶部Ｎ１９０に保存する周囲信号存在情報生成部Ｎ１４０とを有する。送信中情報Ｎ１３１および周囲信号存在情報Ｎ１４１を生成する周期は任意である。その周期を短くすることにより、衝突検出精度を高めることができるが、処理量は増大する。逆に周期を長くすることにより処理量は削減されるが衝突検出精度は低下する。従って、その周期は、衝突検出精度と処理量との２つの要因を比較考量して決定される。
送信中情報Ｎ１３１は、現在、信号を送信中であるかないかを示す情報である。送信中情報生成部Ｎ１３０は、無線通信部Ｎ１２０の信号送信時にフラグをＯＮ、それ以外の時はフラグをＯＦＦにするような仕組みを備えることで、送信中情報Ｎ１３１の生成、出力を実現できる。
周囲信号存在情報Ｎ１４１は、閾値α以上のレベルの信号が自通信装置Ｎ１００の周囲に現在存在するかどうかを、例えば存在する場合にはフラグＯＮ、存在しない場合にはフラグＯＦＦとして表した情報である。無線通信部Ｎ１２０は、信号を受信する回路を有している。このため、周囲信号存在情報生成部Ｎ１４０は、無線通信部Ｎ１２０の信号受信回路が閾値αより大きなレベルの信号を受信している場合にフラグをＯＮ、それ以外の時はフラグをＯＦＦにするような仕組みを備えることで、周囲信号存在情報Ｎ１４１の生成、出力を実現できる。
ここで、閾値α以上のレベルの信号の存在確認は、例えば単位時間当たりの平均電力と閾値αとを比較する方法や、非特許文献１に示されるＩＥＥＥ８０２．１１に定義されているＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を使う方法を使用することができるが、それ以外の方法であってもよい。また、周囲信号存在情報Ｎ１４１は、通信装置Ｎ１００自身が送信中の場合（送信中情報Ｎ１３１がＯＮの場合）にＯＮになってもよい。また閾値αは、無線通信部Ｎ１２０の受信性能に依存してあらかじめ固定的に決まる値であり、例えば無線通信部Ｎ１２０の最低受信感度の値を用いることができる。
衝突検出部Ｎ１５０は、無線通信部Ｎ１２０から出力される送信中情報Ｎ１３１と周囲信号存在情報Ｎ１４１と、さらに記憶部Ｎ１９０に格納された過去の周囲信号存在情報Ｎ１４１とに基づいて、無線通信部Ｎ１２０が送信したフレームの他のフレームとの衝突の有無を判定する機能を有する。
記憶部Ｎ１９０は、無線通信部Ｎ１２０から出力される周囲信号存在情報Ｎ１４１を一定期間記憶する機能を有する。
アンテナＮ１１０は、特に１本に限定するものではなく、ダイバシティー技術などを用いて２本、或いはそれ以上としてもよい。
送信中情報生成部Ｎ１３０、周囲信号存在情報生成部Ｎ１４０、および衝突検出部Ｎ１５０は、例えばマイクロプロセッサ等のコンピュータとプログラムとで実現することができる。プログラムは、半導体メモリや磁気ディスク装置などのコンピュータ読取可能な記録媒体に記録されて提供され、コンピュータの立ち上げ時にコンピュータに読み取られ、そのコンピュータの動作を制御することにより、そのコンピュータ上に送信中情報生成部Ｎ１３０、周囲信号存在情報生成部Ｎ１４０、および衝突検出部Ｎ１５０を実現する。以降説明する他の実施形態においても同様にコンピュータとプログラムとで実現することが可能である。
[動作]
次に図２のフローチャートを参照して、本実施形態の動作について詳細に説明する。図２は通信装置Ｎ１００において、信号送信時における衝突検出判定処理の流れを示している。ここでは、非特許文献１のＩＥＥＥ８０２．１１の通信方式における例を示すが、同様にＣＳＭＡ／ＣＡを行う通信方式であればなんでもよく、特に限定するものではない。
前提として、記憶部Ｎ１９０は、無線通信部Ｎ１２０より取り出した周囲信号存在情報Ｎ１４１を常に時間Ｔｓ分格納しているものとする。即ち、記憶部Ｎ１９０は、過去一定時間Ｔｓの間に出力された周囲信号存在情報Ｎ１４１を記憶しているものとする。これは既存の技術、例えばリングバッファなどを用いることで実現できる。ここで、時間Ｔｓの値は、使用する通信方式に依存して定められ、自身の送信フレームの前において最低限空けなければならない時間である。例えば、非特許文献１のＩＥＥＥ８０２．１１においては、自身のフレームの前にＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）と呼ばれる時間、何も送信せず空けなければならない。ＤＩＦＳの値は、例えば、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信方式かつＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）通信方式、２０ＭＨｚチャネル幅を使用する場合は、３４マイクロ秒となる。
さて、図２のフローチャートを参照すると、衝突検出部Ｎ１５０は、無線通信部Ｎ１２０より送信中情報Ｎ１３１を取得する（Ｆ１００）。次に衝突検出部Ｎ１５０は、取得した送信中情報Ｎ１３１を確認して、通信装置Ｎ１００内の無線通信部Ｎ１２０において送信が開始されたかどうかを判定する（Ｆ１１０）。衝突検出部Ｎ１５０は、送信が開始されていなければステップＦ１００に戻り、上述した処理と同様の処理を繰り返す。もし送信中と判断すると（Ｆ１１０：Ｙｅｓ）、衝突検出部Ｎ１５０は、記憶部Ｎ１９０に格納されている期間Ｔｓ分の周囲信号存在情報Ｎ１４１を参照し、期間Ｔｓ内にＯＮとなるものが存在するかどうかを判定する（Ｆ１１５）。ここで、判定する方式として、送信中情報がＯＮとなった時刻から過去の時刻の方に向かって記憶部Ｎ１９０に格納している周囲信号存在情報Ｎ１４１の値を参照し、一つでもＯＮが存在すれば衝突有りと判定する。
衝突検出部Ｎ１５０は、期間Ｔｓ内にＯＮとなった送信中情報が一つでも存在するならば（Ｆ１１５：Ｙｅｓ）、衝突有りと判定して終了する（Ｆ１４５）。もし存在しない場合（Ｆ１１５：Ｎｏ）は、衝突検出部Ｎ１５０は、送信が完了するまで待つ（Ｆ１２０：Ｎｏ）。送信が完了すると（Ｆ１２０：Ｙｅｓ）、衝突検出部Ｎ１５０は、周囲信号存在情報Ｎ１４１を一定期間Ｔｅにわたって確認する。すなわち、衝突検出部Ｎ１５０は、無線通信部Ｎ１２０より周囲信号存在情報Ｎ１４１を取得し（Ｆ１２５）、取得した周囲信号存在情報Ｎ１４１がＯＮかどうかを判断する（Ｆ１３０）。もし、ＯＮであれば（Ｆ１３０：Ｙｅｓ）、衝突検出部Ｎ１５０は、衝突有りと判定して終了する。もし、ＯＦＦであれば（Ｆ１３０：Ｎｏ）、衝突検出部Ｎ１５０は、送信が完了してから期間Ｔｅ経過したか否かを判断する（Ｆ１３５）。もし、Ｔｅ経過していなければ（Ｆ１３５：Ｎｏ）、衝突検出部Ｎ１５０は、Ｆ１２５に戻り、次の周囲信号存在情報Ｎ１４１の判断へ戻る。もし、Ｔｅ時間経過していたならば、衝突検出部Ｎ１５０は、衝突無しと判定する。
ここで、閾値ＴｅはＴｓと同様、通信方式に依存して定まる。例えば非特許文献１に示されるＩＥＥＥ８０２．１１の通信方式の場合、ＴｅはＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）と呼ばれる時間であり、ＯＦＤＭ通信方式かつＤＣＦ通信方式、２０ＭＨｚチャネル幅を使用する場合は、１６マイクロ秒となる。
[効果の説明]
このように本実施形態によれば、無線フレームの送信を開始した後の当該無線フレームと他の無線フレームとの衝突を検出することができる。その理由は、衝突検出部Ｎ１５０が、無線通信部Ｎ１２０から送信された無線フレームの送信終了時点から所定時間Ｔｅが経過するまでの期間内に、所定レベル以上の信号が存在するか否かに基づいて当該無線フレームと他の無線フレームとの衝突の有無を判断するためである。そのため、例えば図１６を参照して説明したような状況下で発生する無線フレームの衝突を検出することができる。以下、この点について詳細に説明する。
本実施形態では、図１６に示す各通信装置Ａ〜Ｄは、図１に示す通信装置Ｎ１００と同様の構成を有するものとする。また無線通信部Ｎ１２０は、非特許文献１のＩＥＥＥ８０２．１１のＣＳＭＡ／ＣＡのアクセス制御方法を使用して無線フレームの送受信を行うものとする。
初期の状態では、通信装置Ａの無線通信可能エリア内には通信装置Ｂが存在しており、通信装置Ｃ、Ｄは通信装置Ａの無線通信可能エリア外に存在している。また通信装置Ｃの無線通信可能エリア内に通信装置Ｄが存在しており、通信装置Ａ、Ｂは通信装置Ｃの無線通信可能エリア外に存在している。このような状況の下で、通信装置Ａが通信装置Ｂへ無線フレームの送信を開始し、また通信装置Ｃが通信装置Ｄへ無線フレームの送信を開始したとする。無線フレームの送信開始時点では、通信装置Ａが送信した無線フレームは通信装置Ｂに届くが通信装置Ｃ、Ｄには届かず、また通信装置Ｃが送信した無線フレームは通信装置Ｄに届くが通信装置Ａ、Ｂには届かないため、外部干渉による通信衝突は発生しない。
その後、例えば通信装置Ｃが無線フレームを送信しながら図示の矢印方向に移動し、通信装置Ｃの無線通信可能エリア内に通信装置Ａ、Ｂが含まれるようになったとする。すると、通信装置Ｂは、通信装置Ｃから送信される無線フレームが外部干渉となって、通信装置Ａから送信される無線フレームを最後まで正しく受信できなくなる。このとき、通信装置Ａの無線フレームの送信終了後も通信装置Ｃから無線フレームが送信され続けているならば、通信装置Ａの送信中情報Ｎ１３１と周囲信号存在情報Ｎ１４１とは、例えば図３に示すものとなる。即ち、通信装置Ａの送信中情報Ｎ１３１は、通信装置Ａから無線フレームを送信している期間ＯＮになり、周囲信号存在情報Ｎ１４１は、通信装置Ａから無線フレームを送信している期間ＯＮになると共に、通信装置Ａからの無線フレームの送信が終了した時点以降も通信装置Ｃからの無線フレームの影響によりＯＮになる。その結果、衝突検出部Ｎ１５０は、無線フレームの衝突有りと判定することになる。
また本実施形態によれば、無線フレームの送信を開始した後の当該無線フレームと他の無線フレームとの衝突を検出する処理の簡素化が可能になる。その理由は、自通信装置Ｎ１００が無線フレームを送信している期間は衝突検出せず、無線フレームの送信前後に的を絞って衝突検出を行うようにしたため、センシングした空間電波信号のサンプルデータをサンプルデータが時系列にプロットされたデータである時系列サンプルデータに変換し、その時系列サンプルデータに基づいて自通信装置から送信したパケットと他の通信との干渉によるパケット衝突を判定する、という比較的複雑な処理が不要になるためである。
また本実施形態によれば、閾値αレベル以上の信号が周囲に存在するかどうかを表す周囲信号存在情報Ｎ１４１における上記閾値αを、無線通信部Ｎ１２０で実行されるキャリアセンスの閾値より小さいレベルに設定しておくことにより、無線フレーム送信開始時点の無線フレームの衝突を検出することができる。即ち、干渉フレームの電力がキャリアセンスの閾値より小さい場合、各通信装置は互いの送信フレームの存在を正しく検知できないため、チャネルのビジー状態を正しく判定できない。その結果、自通信装置が送信した無線フレームと、検出できなかった干渉フレームとの衝突が発生する。閾値αをキャリアセンスの閾値より小さいレベルに設定しておくことで、そのような干渉フレームを検出でき、従って無線フレーム送信開始時点の衝突を検出することができる。さらに無線ＬＡＮ（ＣＳＭＡ／ＣＡ）では、たまたまＤＩＦＳに含まれるランダム時間が一致したときに衝突が発生する。そのような衝突は、本実施の形態によれば、自身のフレームが干渉フレームよりも短ければ検出することができる。
[第２の実施形態]
次に図４を参照して、本発明の第２の実施形態について詳細に説明する。
[構成]
図４を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る通信装置Ｎ１００は、図１に示した本発明の第１の実施形態に係る通信装置Ｎ１００におけるものと同様の機能を有する無線通信部Ｎ１２０と衝突検出部Ｎ１５０と記憶部Ｎ１９０とに加えて更に、格納時間決定部Ｎ１６０を備えている。
[動作]
格納時間決定部Ｎ１６０は、無線通信部Ｎ１２０から、送信するフレームの種類の情報を取得し、そのフレームの種類に応じて期間Ｔｓ、Ｔｅを決定する機能を有する。例えば、格納時間決定部Ｎ１６０は、非特許文献１のＩＥＥＥ８０２．１１で定義されるＤａｔａフレームを無線通信部Ｎ１２０が送信する場合は、Ｔｓ＝ＤＩＦＳ、Ｔｅ＝ＳＩＦＳとする。また格納時間決定部Ｎ１６０は、無線通信部Ｎ１２０がＡｃｋフレームを送信する場合は、Ｔｓ＝ＳＩＦＳ、Ｔｅ＝ＤＩＦＳとする。
図５は、格納時間決定部Ｎ１６０が期間Ｔｓ、Ｔｅの決定に使用するテーブルの構成例を示す。この例のテーブルは、送信するフレームの種類毎に、ＴｓとＴｅの情報を保持している。当該テーブルは、例えば記憶部Ｎ１９０に記憶されている。格納時間決定部Ｎ１６０は、無線通信部Ｎ１２０から送信するフレームの種類を取得し、この取得したフレームの種類に対応してテーブルに保持されているＴｓとＴｅの情報を取得する。図５に示す例では、ＴｓとＴｅの情報としてＤＩＦＳとＳＩＦＳとが記載され、ＤＩＦＳとＳＩＦＳの具体的な時間（３４マイクロ秒や１６マイクロ秒など）は別途管理するようにしている。しかし、図５のテーブル中に具体的な時間を保持するようにしてもよい。
衝突検出部Ｎ１５０の動作は、格納時間決定部Ｎ１６０で決定されたＴｓ、Ｔｅを使用して衝突を検出する以外は第１の実施形態と同じである。例えば衝突検出部Ｎ１５０は、図２のステップＦ１１０において送信が開始されたことを検出すると、送信が開始されたフレームの種類を無線通信部Ｎ１２０から取得して格納時間決定部Ｎ１６０へ通知し、格納時間決定部Ｎ１６０で決定されたＴｓ、Ｔｅを使用してステップＦ１１５、Ｆ１３５を実行する。
[第３の実施形態]
次に図６を参照して、本発明の第３の実施形態について詳細に説明する。
[構成]
本実施形態は、図４に示した本発明の第２の実施形態に係る通信装置Ｎ１００の無線通信部Ｎ１２０の内部の構成をより具体化している。本実施形態に係る通信装置Ｎ１００の無線通信部Ｎ１２０は、ＰＨＹ処理部Ｎ１２２とＭＡＣ処理部Ｎ１２４とから構成される。
ＰＨＹ処理部Ｎ１２２は、非特許文献２に示されるＯＳＩの７階層における物理層（ＰＨＹ層）の処理を行う部分であり、ＭＡＣ処理部Ｎ１２４は、ＯＳＩの７階層におけるデータリンク層の処理を行う部分である。例えば、ＰＨＹ処理部Ｎ１２２では、非特許文献１に示されるＩＥＥＥ８０２．１１において規定されているＰＨＹ処理（ＰＬＣＰ Ｓｕｂｌａｙｅｒ、ＰＭＤ Ｓｕｂｌａｙｅｒ、ＰＨＹ Ｓｕｂｌａｙｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）を行う。またＭＡＣ処理部Ｎ１２４では、非特許文献１に示されるＩＥＥＥ８０２．１１において規定されているＭＡＣの処理（ＭＡＣ Ｓｕｂｌａｙｅｒ、ＭＡＣ Ｓｕｂｌａｙｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ等）を行う。
また無線通信部Ｎ１２０は、アンテナＮ１１０から信号を送信中であることを示す送信中情報Ｎ１３１を生成して衝突検出部Ｎ１５０に出力する送信中情報生成部Ｎ１３０を有する。本実施形態の送信中情報生成部Ｎ１３０は、ＭＡＣ処理部Ｎ１２４からＰＨＹ処理部Ｎ１２２にデータを送っているかどうかを示す情報を送信中情報Ｎ１３１として出力する。具体的には、送信中情報生成部Ｎ１３０は、アンテナＮ１１０から電波として送信するデータをＭＡＣ処理部Ｎ１２４からＰＨＹ処理部Ｎ１２２へ送信している時にフラグをＯＮ、それ以外の時はフラグをＯＦＦにするような仕組みを備えている。
また無線通信部Ｎ１２０は、周囲に存在する信号に関する情報である周囲信号存在情報Ｎ１４１を生成し、衝突検出部Ｎ１５０に出力すると共に記憶部Ｎ１９０に保存する周囲信号存在情報生成部Ｎ１４０を有する。本実施形態の周囲存在情報生成部Ｎ１４０は、ＰＨＹ処理部Ｎ１２２内のアンテナからの信号を受信する部分において、閾値α以上のレベルの信号が現在存在するかどうかをフラグ（ＯＮ、ＯＦＦ）として表した情報を周囲信号存在情報Ｎ１４１として出力する。
通信装置Ｎ１００のその他の構成は、図４に示した第２の実施形態に係る通信装置Ｎ１００の構成と同じである。
[動作]
次に図７のフローチャートを参照して、本実施形態の動作について詳細に説明する。図７は通信装置Ｎ１００において、信号送信時における衝突検出判定処理の流れを示している。
図７のフローチャートを参照すると、衝突検出部Ｎ１５０は、無線通信部Ｎ１２０より送信中情報Ｎ１３１を取得する（Ｆ２００）。次に衝突検出部Ｎ１５０は、取得した送信中情報Ｎ１３１を確認して、通信装置Ｎ１００内の無線通信部Ｎ１２０において送信が開始されたかどうかを判定する（Ｆ２１０）。本実施形態では、送信中情報Ｎ１３１はＭＡＣ処理部Ｎ１２４からＰＨＹ処理部Ｎ１２２へデータを送信しているかどうかを示す情報となっているため、実際にアンテナＮ１１０から送信されている時間とずれが生じる。このずれ時間Ｔｔｓは、構成する回路やシステムに依存して予め定まる固定値となる。衝突検出部Ｎ１５０は、ステップＦ２１０では、ずれ時間Ｔｔｓを考慮して送信開始を決定する。即ち、衝突検出部Ｎ１５０は、送信中情報Ｎ１３１がＯＮになった時点からＴｔｓ時間経過したか否かを判定することにより、送信開始時点を決定する。
衝突検出部Ｎ１５０は、送信が開始されていなければステップＦ２００に戻り、上述した処理と同様の処理を繰り返す。もし送信中と判断すると（Ｆ２１０：Ｙｅｓ）、衝突検出部Ｎ１５０は、記憶部Ｎ１９０に格納されている期間Ｔｓ分の周囲信号存在情報Ｎ１４１を参照し、期間Ｔｓ内にＯＮとなる周囲信号存在情報Ｎ１４１が存在するかどうかを判定する（Ｆ２１５）。衝突検出部Ｎ１５０は、期間Ｔｓ内にＯＮとなった周囲信号存在情報Ｎ１４１が一つでも存在するならば（Ｆ２１５：Ｙｅｓ）、衝突有りと判定して終了する（Ｆ２４５）。もし存在しない場合（Ｆ２１５：Ｎｏ）は、衝突検出部Ｎ１５０は、送信が完了するまで待つ（Ｆ２２０：Ｎｏ）。ここでも衝突検出部Ｎ１５０は、上記ずれ時間Ｔｔｓを考慮する。即ち、衝突検出部Ｎ１５０は、送信中情報Ｎ１３１がＯＦＦになった時点からＴｔｓ時間経過したか否かを判定することにより、送信終了時点を決定する。その後のステップＦ２２５、Ｆ２３０、Ｆ２３５、Ｆ２４０の処理は、図２のステップＦ１２５、Ｆ１３０、Ｆ１３５、Ｆ１４０の処理と同じである。
[第４の実施形態]
次に図８を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。
[構成]
本実施形態は、図４に示した本発明の第２の実施形態に係る通信装置Ｎ１００の無線通信部Ｎ１２０の内部の構成をより具体化している。本実施形態に係る通信装置Ｎ１００の無線通信部Ｎ１２０は、ＰＨＹ＆Ｌ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２３とＨ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２５とから構成される。
ＰＨＹ＆Ｌ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２３は、非特許文献２に示されるＯＳＩの７階層における物理層（ＰＨＹ層）とデータリンク層（ＭＡＣ層）の一部の処理（特に正確な時間制御が必要な処理）を行う部分である。また、Ｈ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２５は、ＯＳＩの７階層におけるデータリンク層（ＭＡＣ）層のうちＬ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２３が行う処理を除いた残りの処理を行う部分である。
例えば、ＰＨＹ＆Ｌ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２３は、非特許文献１に示されるＩＥＥＥ８０２．１１において明示されているＭＡＣの処理のうち、Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅフレームの送信処理、再送フレーム送信処理など、ＩＦＳ（Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）処理すなわちマイクロ秒単位での正確な時間制御が必要な処理を行い、Ｈ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２５は、残りのＭＡＣの処理を行う。
別の例では、非特許文献３に示されるＬｉｎｕｘ Ｋｅｒｎｅｌ Ｓｔａｃｋにおけるハードウェア部分がＰＨＹ＆Ｌ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２３に相当し、Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄｒｉｖｅｒ／Ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｒｉｖｅｒ／Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ ｄｒｉｖｅｒがＨ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２５に相当する。
ＰＨＹ＆Ｌ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２３は、アンテナＮ１１０から信号を送信中であることを示す送信中情報Ｎ１３１を生成して衝突検出部Ｎ１５０に出力する送信中情報生成部Ｎ１３０を有する。またＰＨＹ＆Ｌ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２３は、周囲に存在する信号に関する情報である周囲信号存在情報Ｎ１４１を生成し、衝突検出部Ｎ１５０に出力すると共に記憶部Ｎ１９０に保存する周囲信号存在情報生成部Ｎ１４０を有する。本実施形態では、送信中情報Ｎ１３１は、ＰＨＹ＆Ｌ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２３内のＭＡＣ処理部からＰＨＹ処理部にデータを送っているときにカウントアップされる有限カウンタである。また周囲信号存在情報Ｎ１４１は、ＰＨＹ＆Ｌ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２３のＰＨＹ処理部内のアンテナからの信号を受信する部分において閾値以上の信号を受信しているときにカウントアップされる有限カウンタである。
例えば、送信中情報Ｎ１３１と周囲信号存在情報Ｎ１４１は、非特許文献４において示されるtx_frame countとrx_clear countに相当する。これらの値はＯＮである場合にカウントされる有限カウンタである。例えば３２ビットのカウンタであれば０〜４２９４９６７２９５までカウントされ、４２９４９６７２９５の次は０となる。ここでは、送信中情報Ｎ１３１と周囲信号存在情報Ｎ１４１が有限カウンタの例を示したが、それらが単純なＯＮ、ＯＦＦ信号であれば第１の実施形態と同様になる。
図９は、送受信フレームとtx_frame countおよびrx_clear countの関係を示している。図９に示されるように、tx_frame countがカウントアップ開始された時点からＴｔｓ経過後に、アンテナＮ１１０から送信フレームの送信が開始される。またtx_frame countがカウントアップを停止した時点からＴｔｅ経過後に、アンテナＮ１１０からの送信フレームの送信が停止する。さらに、rx_clear countは、アンテナＮ１１０から送信フレームの送信が開始される時点よりＴｔｓ前からカウントを開始している。以下、図９をより詳細に説明する。
まず、図９の前半部分について説明する。フレームを送信する際、まずＭＡＣ処理部からＰＨＹ処理部にデータを送る。その際に送信中情報Ｎ１３１、すなわちtx_frame countがＯＮになる。周囲信号存在情報Ｎ１４１すなわちrx_clear countは、tx_frame_countがＯＮの時にＯＮになるとすると、このとき同時にＯＮとなる。ＰＨＹ処理部にデータを送ったタイミングと、空間上に実際に信号が送信されるタイミングとはデバイス遅延とＤＩＦＳなどに起因する時間だけのずれがある。そのずれの時間をＴｔｓとする。ＭＡＣ処理部からＰＨＹ処理部にデータが送信し終わると、tx_frame countはＯＦＦとなるが、ＰＨＹ処理部はデータを未だ送信し続けている。このずれの時間をＴｔｅとする。ここで、rx_clear countは、空間上にフレームすなわち周囲信号のエネルギーがある場合もＯＮとなるため、まだＯＮとなったままである。実際に空間上の送信が完了すると、rx_clear_countはＯＦＦとなる。
次に図９の後半部分について説明する。空間上にフレームが来た場合、そのエネルギー検出までに時間がかかる。エネルギー検出に要する時間をＴｒｓとすると、空間にフレームが来てからＴｒｓ経過後にrx_clear countはＯＮとなる。空間上のフレーム受信の完了時（エネルギーがなくなった際）にrx_clear countはＯＦＦとなる。
[動作]
本実施形態では、送信中情報Ｎ１３１と周囲信号存在情報Ｎ１４１とが単純なＯＮ、ＯＦＦフラグではなく有限カウンタであるため、そのままではカウンタの桁あふれに起因して誤動作するおそれがある。また送受信フレームとtx_frame countおよびrx_clear countとは図９に示したように時間的なずれが生じる。従って、本実施形態では、それらを考慮した処理が必要になる。
そのため、本実施形態では、有限カウンタがカウントアップされている場合にはカウンタの桁あふれがあっても、常に０以上の値になるように有限カウンタの値を変換して使用する。図１０は、有限カウンタの値を０以上の値に変換する処理のフローチャートである。この図１０の処理は、送信中情報生成部Ｎ１３０が送信中情報Ｎ１３１を衝突検出部Ｎ１５０に提供する際、周囲信号存在情報生成部Ｎ１４０が周囲信号存在情報Ｎ１４１を衝突検出部Ｎ１５０に提供すると共に記憶部Ｎ１９０に保存する際に実行される。以下、図１０の処理の詳細を説明する。
図１０を参照すると、まず、送信中情報生成部Ｎ１３０および送信信号存在情報生成部Ｎ１４０（以下、単に生成部と記す）は、対象となるcount（tx_frame countあるいはrx_clear count）の値をＰＨＹ＆Ｌ−ＭＡＣ処理部Ｎ１２３から取り出し、Ｃｓとして格納する（Ｓ１００）。次に生成部は、Ｃｓの値から過去のcount（記憶部Ｎ１９０に記憶しておいた後述するＣｅ）の値を減算し、Ｄｓｅとする（Ｓ１０５）。ここで、Ｃｅが記憶部Ｎ１９０に記憶されていない初めての場合は、ＣｅはＣｓの値とする。
次に生成部は、カウンタが０に戻ったかどうか、すなわち桁あふれが生じたかどうかを判定するためにＤｓｅが０以上の値かどうかを判定する（Ｓ１１０）。もし０以上の値でなければ（Ｓ１１０：Ｎｏ）、桁あふれ処理を行うためにＤｓｅの値にカウント可能な総数を加算する。例えば３２ビット分のカウンタであれば２の３２乗＝４２９４９６７２９６を加算する（Ｓ１１５）。他方、もし０以上の値であれば（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、生成部は、Ｄｓｅの値を対象の情報（tx_frame countあるいはrx_clear countを０以上の値に変換した情報）として衝突検出部Ｎ１５０へ通知しあるいは記憶部Ｎ１９０へ格納する（Ｓ１２０）。また、Ｃｓを過去の対象の情報Ｃｅとして記憶部Ｎ１９０へ記憶する（Ｓ１２５）。ここで、Ｃｓの値はcountの種類ごと、すなわち送信中情報Ｎ１３１、周囲信号存在情報Ｎ１４１ごとに別々の値として記憶部Ｎ１９０に記憶するものとする。
上記図１０の流れに示す方法によって、例えばＬ−ＭＡＣ処理にてフラグのＯＮをカウントアップしているために、衝突検出部Ｎ１５０の処理がＰＨＹ＆Ｌ−ＭＡＣ処理部よりも低速の場合でも対象となる情報の取得が可能となり、また記憶部Ｎ１９０にフラグＯＮ、ＯＦＦを全て記憶する場合と比較すると、記憶する情報量を大幅に削減できる。
次に、本実施形態における衝突検出部Ｎ１５０では、送受信フレームとtx_frame countおよびrx_clear countとの時間的なずれを考慮して衝突検出を行う。図１１は通信装置Ｎ１００において、信号送信時における衝突検出判定処理の流れを示している。
図１１のフローチャートを参照すると、衝突検出部Ｎ１５０は、無線通信部Ｎ１２０の送信中情報生成部Ｎ１３０より送信中情報Ｎ１３１を取得する（Ｆ３００）。次に衝突検出部Ｎ１５０は、取得した送信中情報Ｎ１３１を確認して、通信装置Ｎ１００内の無線通信部Ｎ１２０において送信が開始されたかどうかを判定する（Ｆ３１０）。本実施形態では、送信中情報Ｎ１３１はtx_frame countであり、実際にアンテナＮ１１０から送信されている時間と時間的なずれＴｔｓが生じる。衝突検出部Ｎ１５０は、ステップＦ３１０では、ずれ時間Ｔｔｓを考慮して送信開始を決定する。即ち、衝突検出部Ｎ１５０は、送信中情報Ｎ１３１がＯＮになった時点（カウント０以上になった時点）からＴｔｓ時間経過したか否かを判定することにより、送信開始時点を決定する。
衝突検出部Ｎ１５０は、送信が開始されていなければステップＦ３００に戻り、上述した処理と同様の処理を繰り返す。もし送信中と判断すると（Ｆ３１０：Ｙｅｓ）、衝突検出部Ｎ１５０は、記憶部Ｎ１９０に格納されている期間Ｔｓ分の周囲信号存在情報Ｎ１４１を参照し、期間Ｔｓ内にカウント０以上のものが存在するかどうかを判定する（Ｆ３１５）。但し、図９に示したように、送信フレームがアンテナから送信される時点より時間Ｔｔｓ前までの期間はrx_clear countが常にカウント０以上になるため、その期間は判定対象から除外する。衝突検出部Ｎ１５０は、期間Ｔｓ内にカウント０以上となった送信中情報が一つでも存在するならば（Ｆ３１５：Ｙｅｓ）、衝突有りと判定して終了する（Ｆ３４５）。もし存在しない場合（Ｆ３１５：Ｎｏ）は、衝突検出部Ｎ１５０は、送信が完了するまで待つ（Ｆ３２０：Ｎｏ）。ここでも衝突検出部Ｎ１５０は、ずれ時間Ｔｔｅを考慮する。即ち、衝突検出部Ｎ１５０は、送信中情報Ｎ１３１がＯＦＦになった時点からＴｔｅ時間経過したか否かを判定することにより、送信終了時点を決定する。
送信が完了すると（Ｆ３２０：Ｙｅｓ）、衝突検出部Ｎ１５０は、周囲信号存在情報Ｎ１４１を一定期間Ｔｅにわたって確認する。すなわち、衝突検出部Ｎ１５０は、無線通信部Ｎ１２０の周囲信号存在情報生成部Ｎ１４０より周囲信号存在情報Ｎ１４１を取得し（Ｆ３２５）、取得した周囲信号存在情報Ｎ１４１のカウントが０以上かどうかを判断する（Ｆ３３０）。もし、カウントが０以上であれば（Ｆ３３０：Ｙｅｓ）、衝突検出部Ｎ１５０は、衝突有りと判定して終了する。もし、カウントが０以上でなければ（Ｆ３３０：Ｎｏ）、衝突検出部Ｎ１５０は、送信が完了してから期間Ｔｅ経過したか否かを判断する（Ｆ３３５）。もし、Ｔｅ経過していなければ（Ｆ３３５：Ｎｏ）、衝突検出部Ｎ１５０は、Ｆ３２５に戻り、次の周囲信号存在情報Ｎ１４１の判断へ戻る。もし、Ｔｅ時間経過していたならば、衝突検出部Ｎ１５０は、衝突無しと判定する。
なお、Ｆ３１５では、単純にカウントが０以上のものが存在しているかどうかで判定しているが、カウントの揺らぎを考慮すると、期間Ｔｓにおける複数のカウント値を平均したほうがよい。つまり、期間Ｔｓにｎ個のカウント値Ｃｎが存在する場合、判定は、これらｎ個のカウント値Ｃｎの総和ΣＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）をｎで割った値が０以上かどうかを判定するようにしてよい。同様に、Ｆ３３０におけるカウントが０以上の判定処理も、複数時点のカウント値の平均値が０以上か否かを判定するようにしてもよい。
[第５の実施形態]
次に本発明の第５の実施形態について詳細に説明する。
図１２を参照すると、本実施形態に係る通信装置Ｎ１００は、無線通信部Ｎ１２０と衝突検出部Ｎ１５０と格納時間決定部Ｎ１６０と記憶部Ｎ１９０と電源管理部Ｎ１９５とを有する。このうち、無線通信部Ｎ１２０と衝突検出部Ｎ１５０と格納時間決定部Ｎ１６０と記憶部Ｎ１９０とは、図４に示した本発明の第２の実施形態における無線通信部Ｎ１２０と衝突検出部Ｎ１５０と格納時間決定部Ｎ１６０と記憶部Ｎ１９０と同様の機能を有する。但し、無線通信部Ｎ１２０は、周囲信号存在情報生成部Ｎ１４０を有し、送信中情報生成部Ｎ１３０は有していない。
電源管理部Ｎ１９５は、無線通信部Ｎ１２０が使用する電力（または電流）情報を取得し、これを送信中情報Ｎ１３１として、衝突検出部N１５０へ出力する送信中情報生成部Ｎ１３０を有する。無線通信部Ｎ１２０において、送信中は受信時または待機時と比較すると消費する電力が大きくなるため、無線通信部Ｎ１２０が使用する電力（または電流）の情報は送信中情報として利用することができる。送信中情報生成部Ｎ１３０が、無線通信部Ｎ１２０の電力を取得する方法は、既存の技術を使用すればよく、例えば無線通信部Ｎ１２０の回路（無線チップもしくは無線モジュールなど信号送信に関わる部分）に直接電流計ないし電流センサを挿入してもよいし、クランプ電力計ないしクランプ電力センサのように、コイルまたはホール素子を利用して無線通信部Ｎ１２０の上記回路を切断することなく測定してもよい。
また送信中情報生成部Ｎ１３０が、無線通信部Ｎ１２０の電力を取得する方法は、無線通信部Ｎ１２０のアンテナ側に流れる電流または電力、例えば送信アンテナ自身に流れる電流または電力情報、あるいは送信アンテナおよびその接続ケーブルの周囲から取得できる電流または電力情報を測定してもよい。
[動作]
本実施形態の動作は、基本的に図４に示した第２の実施形態と同じである。但し、本実施形態では、送信中情報生成部Ｎ１３０は、無線通信部Ｎ１２０が使用する電力（または電流）情報を送信中情報Ｎ１３１として生成する。
[第６の実施形態]
本実施形態は、図４に示した本発明の第２の実施形態に係る通信装置Ｎ１００の無線通信部Ｎ１２０の内部の構成をより具体化している。図１３を参照すると、本実施形態に係る通信装置Ｎ１００の無線通信部Ｎ１２０は、送受切替部Ｎ１１１と信号受信部Ｎ１１２と信号送信部Ｎ１１３と通信処理部Ｎ１１６とから構成される。
送受切替部Ｎ１１１は、送信と受信を切り替える回路であり、例えばアンテナＮ１１０から信号を送信する場合に信号送信部Ｎ１１３と接続し、アンテナＮ１１０から信号を受信する場合に信号受信部Ｎ１１２と接続する切り替え回路である。このような切り替え回路については、既存技術を用いればよく、例えば特許文献３に示される送受切替回路などの技術がある。本実施形態では、送受切替部Ｎ１１１に送信中情報生成部Ｎ１３０が存在する。送信中情報生成部Ｎ１３０は、送受切替部Ｎ１１１の切替状態を送信中情報Ｎ１３１として生成する。具体的には、送信中情報生成部Ｎ１３０は、送受切替部Ｎ１１１が信号送信部Ｎ１１３に接続している状態を送信中情報のＯＮ状態、送受切替部Ｎ１１１が信号送信部Ｎ１１３に接続されていない状態を送信中情報のＯＦＦ状態とする送信中情報Ｎ１３１を生成し、衝突検出部Ｎ１５０へ出力する。
信号受信部Ｎ１１２は、受信した信号のアナログ‐デジタル変換、復調処理など、受信信号からデータを取り出す処理を行う。周囲信号存在情報生成部Ｎ１４０は例えばこの信号受信部Ｎ１１２に存在するようにしてよい。
信号送信部Ｎ１１３は、送信する信号のデジタル‐アナログ変換、変調処理など、データから送信信号へ変換する処理を行う。
通信処理部Ｎ１１６は、例えば非特許文献１に示されるＩＥＥＥ８０２．１１における通信プロトコルの処理を行う。
[動作]
本実施形態の動作は、基本的に図４に示した第２の実施形態と同じである。但し、本実施形態では、送信中情報生成部Ｎ１３０は、送受切替部Ｎ１１１の切替状態に従って送信中情報Ｎ１３１を生成する。
[第７の実施形態]
次に本発明の第７の実施形態について詳細に説明する。
[構成]
図１４を参照すると、本発明の第７の実施形態に係る通信装置Ｎ１００は、図４に示した本発明の第２の実施形態に係る通信装置Ｎ１００におけるものと同様の機能を有する無線通信部Ｎ１２０と衝突検出部Ｎ１５０と記憶部Ｎ１９０と格納時間決定部Ｎ１６０とに加えて更に、検出用フレーム制御部Ｎ１９９を備えている。
検出用フレーム制御部Ｎ１９９は、フレーム衝突を検出するためにテストフレーム（検出用フレーム）を送信するように無線通信部Ｎ１２０にデータを送る機能を有する。
[動作]
検出用フレーム制御部Ｎ１９９は、衝突を検出するために自らテストフレームを送信するように無線通信部Ｎ１２０にデータを送る。送信するテストフレームは、ブロードキャストフレームでかつ送信時間が短くなるようにするとよい。送信時間を短くする方法として、高い伝送レートにする方法やデータ量を少なく（データ長を短く）する方法があげられる。
また検出用パケット制御部Ｎ１９９は、衝突を検出したい頻度に応じて検出用フレームの送信を増減する。検出用パケット制御部Ｎ１９９は、例えば自身の通信装置Ｎ１００が送信するデータ量が多いときに検出用フレームの送信を少なくするように制御する。また、検出用パケット制御部Ｎ１９９は、記憶部Ｎ１９０に格納されている過去の周囲信号存在情報を参照して、周囲に信号が多数存在する場合は、検出用フレームの送信を少なくするように制御する。
検出用フレーム制御部Ｎ１９９以外の無線通信部Ｎ１２０と衝突検出部Ｎ１５０と記憶部Ｎ１９０と格納時間決定部Ｎ１６０の動作は、図４に示した第２の実施形態と同様である。
また、本実施形態の通信装置Ｎ１００は、送信した検出用フレームのうち幾つのフレームが衝突したかによって衝突率を計算し、この衝突率に基づいて、送信パラメータ（例えばキャリアセンス感度、バックオフ時間、伝送レートなど）を調整する機能を有していてもよい。なお、このような送信パラメータを調整する機能は、本実施形態の通信装置のみならず、上記した第１乃至第６の実施形態や後述する第８の実施形態等、本発明の全ての実施形態に係る通信装置が有していてよい。
[第８の実施形態]
次に本発明の第８の実施形態について詳細に説明する。
[構成]
図１５を参照すると、本発明の第８の実施形態に係る通信装置Ｎ１００は、無線通信部Ｎ１２０と送信中情報生成部Ｎ１３０と周囲存在情報生成部Ｎ１４０と衝突検出部Ｎ１５０とを有している。
無線通信部Ｎ１２０は、アンテナＮ１１０を通じて無線フレームを送受信する機能を有する。
送信中情報生成部Ｎ１３０は、通信装置Ｎ１００がアンテナＮ１１０から無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報Ｎ１３１を生成する機能を有する。
周囲存在情報生成部Ｎ１４０は、上記送信する無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報Ｎ１４１を生成する機能を有する。
衝突検出部Ｎ１５０は、上記送信された無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する機能を有する。より具体的には、衝突検出部Ｎ１５０は、無線通信部Ｎ１２０から送信された無線フレームの送信終了時点を送信中情報Ｎ１３１に基づいて決定する機能と、決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを周囲信号存在情報Ｎ１４１に基づいて決定する機能と、上記決定に従って上記送信された無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する機能とを有する。
[動作]
次に本実施形態に係る通信装置Ｎ１００の動作を説明する。
無線通信部Ｎ１２０は、アンテナＮ１１０を通じて無線フレームを周囲に送信する。その際、送信中情報生成部Ｎ１３０は、アンテナＮ１１０から無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報Ｎ１３０を生成して衝突検出部Ｎ１５０へ出力する。また周囲存在情報生成部Ｎ１４０は、上記無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報Ｎ１４１を生成して衝突検出部Ｎ１５０へ出力する。
衝突検出部Ｎ１５０は、無線通信部Ｎ１２０から送信された無線フレームの送信終了時点を送信中情報Ｎ１３１に基づいて決定する。また衝突検出部Ｎ１５０は、上記決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、上記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを周囲信号存在情報Ｎ１４０に基づいて決定する。そして衝突検出部Ｎ１５０は、上記決定に従って上記送信された無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する。すなわち、衝突検出部Ｎ１５０は、上記決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、上記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在すれば、上記送信された無線フレームが他の無線フレームと衝突したと判断する。
このように本実施形態によれば、通信を開始した後の無線フレームの衝突を検出する処理の簡素化が可能になる。その理由は、自通信装置Ｎ１００が無線フレームの送信を終了した時点から第１の時間が経過するまでの期間内に所定レベル以上の信号が存在するか否かを判断する処理は、センシングした空間電波信号のサンプルデータをサンプルデータが時系列にプロットされたデータである時系列サンプルデータに変換し、その時系列サンプルデータに基づいて自通信装置から送信したパケットと他の通信との干渉によるパケット衝突を判定する処理と比較して単純だからである。
以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
なお、本発明は、日本国にて２０１４年８月１９日に特許出願された特願２０１４−１６６５５０の特許出願に基づく優先権主張の利益を享受するものであり、当該特許出願に記載された内容は、全て本明細書に含まれるものとする。
本発明は、無線ＬＡＮにおけるフレームの衝突検出に利用することができる。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［付記１］
アンテナを通じて無線フレームを送受信する無線通信部を有する通信装置であって、
前記アンテナから前記無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報を生成する送信中情報生成部と、
前記無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報を生成する周囲信号存在情報生成部と、
前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する衝突検出部と
を有する通信装置。
［付記２］
過去一定時間の間に生成された前記周囲信号存在情報を記憶する記憶部を有し、
前記衝突検出部は、前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信開始時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信開始時点から第２の時間過去に溯った時点より前記決定した送信開始時点までの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記記憶部に記憶されている前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する
付記１に記載の通信装置。
［付記３］
前記所定レベルは、前記無線通信部で実行されるキャリアセンスの閾値より小さいレベルである
付記１または２に記載の通信装置。
［付記４］
前記無線通信部は、ＰＨＹ処理部とＭＡＣ処理部とを有し、
前記送信中情報生成部は、前記ＭＡＣ処理部から前記ＰＨＹ処理部にデータを送っているかどうかを示す情報を前記送信中情報として生成する
付記１に記載の通信装置。
［付記５］
前記ＭＡＣ処理部から前記ＰＨＹ処理部にデータを送っているかどうかを示す情報は、データを送っているときにカウントアップされる有限カウンタである
付記４に記載の通信装置。
［付記６］
前記衝突検出部は、前記ＭＡＣ処理部から前記ＰＨＹ処理部にデータを送ってから当該データが前記アンテナから送信されるまでに要する時間と前記送信中情報とに基づいて、前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を決定する
付記４または５に記載の通信装置。
［付記７］
前記無線通信部は、ＰＨＹ処理部とＭＡＣ処理部とを有し、
前記周囲信号存在情報生成部は、前記ＰＨＹ処理部内の前記アンテナからの信号を受信する部分において前記閾値以上の信号を受信しているか否かを示す情報を前記周囲信号存在情報として生成する
付記１に記載の通信装置。
［付記８］
前記ＰＨＹ処理部内の前記アンテナからの信号を受信する部分において前記閾値以上の信号を受信しているか否かを示す情報は、前記閾値以上に信号を受信しているときにカウントアップされる有限カウンタである
付記７に記載の通信装置。
［付記９］
前記送信中情報生成部は、前記無線通信部の信号送信に関わる部分の消費電流または消費電力を示す情報を前記送信中情報として生成する
付記１に記載の通信装置。
［付記１０］
前記送信中情報生成部は、前記アンテナから前記無線フレームを送信している際の前記アンテナに流れる電流または電力を示す情報を前記送信中情報として生成する
付記１に記載の通信装置。
［付記１１］
前記無線通信部は、送信と受信を切り替える送受切替部を有し、
前記送信中情報生成部は、前記送受切替部の切替状態を前記送信中情報として生成する
付記１に記載の通信装置。
［付記１２］
フレーム衝突を検出するためにテストフレームを送信するように前記無線通信部を制御する検出用フレーム制御部を有する
付記１に記載の通信装置。
［付記１３］
送信パラメータ（例えばキャリアセンス感度、バックオフ時間、伝送レートなど）を調整する機能を有する
付記１乃至１２の何れかに記載の通信装置。
［付記１４］
アンテナを通じて無線フレームを送受信する無線通信部を有する通信装置が実行する衝突検出方法であって、
前記アンテナから前記無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報を生成し、
前記無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報を生成し、
前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する
衝突検出方法。
［付記１５］
前記通信装置は、過去一定時間の間に生成された前記周囲信号存在情報を記憶する記憶部を有し、
前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信開始時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信開始時点から第２の時間過去に溯った時点より前記決定した送信開始時点までの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記記憶部に記憶されている前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する
付記１４に記載の衝突検出方法。
［付記１６］
前記所定レベルは、前記無線通信部で実行されるキャリアセンスの閾値より小さいレベルである
付記１４または１５に記載の衝突検出方法。
［付記１７］
前記無線通信部は、ＰＨＹ処理部とＭＡＣ処理部とを有し、
前記ＭＡＣ処理部から前記ＰＨＹ処理部にデータを送っているかどうかを示す情報を前記送信中情報として生成する
付記１４に記載の衝突検出方法。
［付記１８］
前記ＭＡＣ処理部から前記ＰＨＹ処理部にデータを送っているかどうかを示す情報は、データを送っているときにカウントアップされる有限カウンタである
付記１７に記載の衝突検出方法。
［付記１９］
前記無線フレームの送信終了時点の判断では、前記ＭＡＣ処理部から前記ＰＨＹ処理部にデータを送ってから当該データが前記アンテナから送信されるまでに要する時間と前記送信中情報とに基づいて、前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を決定する
付記１７または１８に記載の衝突検出方法。
［付記２０］
前記無線通信部は、ＰＨＹ処理部とＭＡＣ処理部とを有し、
前記ＰＨＹ処理部内の前記アンテナからの信号を受信する部分において前記閾値以上の信号を受信しているか否かを示す情報を前記周囲信号存在情報として生成する
付記１４に記載の衝突検出方法。
［付記２１］
前記ＰＨＹ処理部内の前記アンテナからの信号を受信する部分において前記閾値以上の信号を受信しているか否かを示す情報は、前記閾値以上に信号を受信しているときにカウントアップされる有限カウンタである
付記２０に記載の衝突検出方法。
［付記２２］
前記無線通信部の信号送信に関わる部分の消費電流または消費電力を示す情報を前記送信中情報として生成する
付記１４に記載の衝突検出方法。
［付記２３］
前記アンテナから前記無線フレームを送信している際の前記アンテナに流れる電流または電力を示す情報を前記送信中情報として生成する
付記１４に記載の衝突検出方法。
［付記２４］
前記無線通信部は、送信と受信を切り替える送受切替部を有し、
前記送受切替部の切替状態を前記送信中情報として生成する
付記１４に記載の衝突検出方法。
［付記２５］
前記無線通信部からフレーム衝突を検出するためのテストフレームを送信する
付記１３に記載の衝突検出方法。
［付記２６］
送信パラメータ（例えばキャリアセンス感度、バックオフ時間、伝送レートなど）を調整する段階を有する
付記１４乃至２５の何れかに記載の通信装置。
［付記２７］
アンテナを通じて無線フレームを送受信する無線通信部を有するコンピュータを、
前記アンテナから前記無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報を生成する送信中情報生成部と、
前記無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報を生成する周囲信号存在情報生成部と、
前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する衝突検出部と
して機能させるためのプログラム。
Ｎ１００…通信装置
Ｎ１１０…アンテナ
Ｎ１２０…無線通信部
Ｎ１３０…送信中情報生成部
Ｎ１４０…周囲信号存在情報生成部
Ｎ１５０…衝突検出部
Ｎ１９０…記憶部

Claims (10)

  1. アンテナを通じて無線フレームを送受信する無線通信部を有する通信装置であって、
    前記アンテナから前記無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報を生成する送信中情報生成部と、
    前記無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報を生成する周囲信号存在情報生成部と、
    前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する衝突検出部と
    を有する通信装置。
  2. 過去一定時間の間に生成された前記周囲信号存在情報を記憶する記憶部を有し、
    前記衝突検出部は、前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信開始時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信開始時点から第２の時間過去に溯った時点より前記決定した送信開始時点までの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記記憶部に記憶されている前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する
    請求項１に記載の通信装置。
  3. 前記無線通信部は、ＰＨＹ処理部とＭＡＣ処理部とを有し、
    前記送信中情報生成部は、前記ＭＡＣ処理部から前記ＰＨＹ処理部にデータを送っているかどうかを示す情報を前記送信中情報として生成する
    請求項１に記載の通信装置。
  4. 前記衝突検出部は、前記ＭＡＣ処理部から前記ＰＨＹ処理部にデータを送ってから当該データが前記アンテナから送信されるまでに要する時間と前記送信中情報とに基づいて、前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を決定する
    請求項３に記載の通信装置。
  5. 前記無線通信部は、ＰＨＹ処理部とＭＡＣ処理部とを有し、
    前記周囲信号存在情報生成部は、前記ＰＨＹ処理部内の前記アンテナからの信号を受信する部分において前記閾値以上の信号を受信しているか否かを示す情報を前記周囲信号存在情報として生成する
    請求項１に記載の通信装置。
  6. 前記送信中情報生成部は、前記無線通信部の信号送信に関わる部分の消費電流または消費電力を示す情報を前記送信中情報として生成する
    請求項１に記載の通信装置。
  7. 前記送信中情報生成部は、前記アンテナから前記無線フレームを送信している際の前記アンテナの消費電流または消費電力を示す情報を前記送信中情報として生成する
    請求項１に記載の通信装置。
  8. 前記無線通信部は、送信と受信を切り替える送受切替部を有し、
    前記送信中情報生成部は、前記送受切替部の切替状態を前記送信中情報として生成する
    請求項１に記載の通信装置。
  9. アンテナを通じて無線フレームを送受信する無線通信部を有する通信装置が実行する衝突検出方法であって、
    前記アンテナから前記無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報を生成し、
    前記無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報を生成し、
    前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する
    衝突検出方法。
  10. アンテナを通じて無線フレームを送受信する無線通信部を有するコンピュータを、
    前記アンテナから前記無線フレームを送信しているか否かを表す送信中情報を生成する送信中情報生成部と、
    前記無線フレームと同じ無線チャネルに所定レベル以上の信号が存在しているか否かを表す周囲信号存在情報を生成する周囲信号存在情報生成部と、
    前記無線通信部から送信された前記無線フレームの送信終了時点を前記送信中情報に基づいて決定し、該決定した送信終了時点から第１の時間が経過するまでの期間内に、前記無線フレームを送信した無線チャネル上に所定レベル以上の信号が存在するか否かを前記周囲信号存在情報に基づいて決定し、該決定に従って前記送信された前記無線フレームが他の無線フレームと衝突したか否かを判断する衝突検出部と
    して機能させるためのプログラム。
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