WO2004114561A1

WO2004114561A1 - 無線パケット通信方法および無線パケット通信装置

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Publication number: WO2004114561A1
Application number: PCT/JP2004/008910
Authority: WO
Inventors: Kengo Nagata; Tomoaki Kumagai; Shinya Otsuki; Kazuyoshi Saito; Satoru Aikawa; Atsushi Ohta; Akinori Hirukawa; Yasuhiko Inoue
Original assignee: Nippon Telegraph And Telephone Corporation
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2004-12-29
Also published as: CN1751465B; CN1751465A; JPWO2004114561A1; EP2584859A1; EP1635492A4; JP4045286B2; EP1635492B1; KR20050098933A; EP2584859B1; US20060209874A1; KR100722631B1; EP1635492A1; CA2513343A1; US7813317B2; CA2513343C

Abstract

複数の無線チャネルと空間分割多重との併用が可能な２つの無線局の間で、空きチャネルと空間分割多重を用いてデータパケットを送信する。このとき、少なくとも１つの空きチャネルを検出した場合に、１つまたは複数のデータフレームから空きチャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のデータパケットを生成し、２つの無線局の間で空きチャネルと空間分割多重を用いて、パケット長が揃った複数のデータパケットを並列送信する。

Description

明細書無線バケツト通信方法おょぴ無線パケット通信装置技術分野

本発明は、 2つの無線局の間で、複数の無線チャネルや空間分割多重を利用して複数のデータパケットを並列送信する無線バケツト通信方法および無線バケツト通信装置に関する。背景技術

従来の無線パケット通信装置では、使用する無線チャネルを事前に 1つだけ決めておき、データバケツトの送信に先立って当該無線チャネルが空き状態力、否かを検出（キャリアセンス）し、当該無線チャネルが空き状態の場合にのみ 1つのデータパケットを送信していた。このような制御により、 1つの無線チャネルを複数の無線局で互いに時間をずらして共用することができた（（ IEEE802. ll"MAC and PHY Specification for Metropolitan Area Networks , IEEE 802. 11， 1998 ·

(2) 小電力データ通信システム Z広帯域移動アクセスシステム（C SMA) 標準規格、 ARIB SDT-T71 1. 0版、（社）電波産業会、平成 12年策定）。

このような無線バケツト通信装置において、最大スループットを向上させるために、例えば 1無線チャネルあたりの周波数帯域の拡大により無線区間のデータ伝送速度を高速化する方法がある。

しかし、例えば文献（飯塚ほか、 1 £ £ £ 802. 11 &準拠 5 GHz帯無線 L AN システム —パケット伝送特性一、 B - 5 - 124 、 2000年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、 2000年 9月）の中でも指摘されているように、パケット衝突回避のためには、バケツトの送信直後に無線区間のデータ伝送速度に依存しない一定の送信禁止期間を設ける必要がある。この送信禁止期間を設けると、無線区

' 間のデータ伝送速度が増大するにつれてデータパケットの転送効率（無線区'間のデータ伝送速度に対する最大スループットの比）が低下することになるので、無線区間のデータ伝送速度を上げるだけではスループットの大幅な向上は困難であつた。

これに対して、 1無線チャネルあたりの周波数帯域を拡大することなく最大スループットを向上させる方法として、空間分割多重技術（黒崎ほか、 M I MOチャネルにより lOOMbit/s を実現する広帯域移動通信用 S DM— C O F DM方式の提案、電子情報通信学会技術研究報告、 Α · P 2001-96, RCS2001-135 (2001-10) ) の適用が検討されている。この空間分割多重技術は、複数のアンテナから同じ無線チャネルで同時に異なるデータパケットを送信し、対向する無線局の複数のァンテナに受信された各データバケツトの伝搬係数の違いに対応するディジタル信号処理により、同じ無線チャネルで同時に送信された複数のデータパケットを受信する方式である。なお、伝搬係数等に応じて空間分割多重数が決定される。一方、各無線局がそれぞれ複数の無線通信インタフェースをもち、複数の無線チャネルの利用が可能な場合には、複数の無線局間でそれぞれ異なる無線チヤネルを用いることにより、 1つの無線チャネルを時間分割して通信する場合に比べてスループットの改善が期待できる。

し力、し、同時に使用する複数の無線チャネルの中心周波数が互いに近接している場合には、一方の無線チャネルから他方の無線チャネルが使用している周波数領域へ漏れ出す漏洩電力の影響が大きくなる。一般に、データパケットを伝送する場合には、送信側の無線局がデータパケットを送信した後に、受信側の無線局が受信したデータパケットに対して送達確認パケット（A C Kパケット， NA C Kパケット）を送信側の無線局へ返信する。送信側の無線局がこの送達確認パケットを受信しょうとするときに、同時に送信している他の無線チャネルからの漏洩電力の影響が問題となる。

例えば、図 2 1に示すように、無線チャネル # 1と無線チャネル # 2の中心周波数が互いに近接し、各無線チャネルから並列送信するデータバケツトの伝送所要時間が異なる場合を想定する。ここでは、無線チャネル # 1から送信されたデ一タパケットが短いので、それに対する A C Kバケツトが受信されるときに無線チャネル # 2は送信中である。そのため、無線チャネル # 1では、無線チャネル # 2からの漏洩電力により A C Kバケツトを受信できない可能性がある。このような状況では、同時に複数の無線チャネルを利用して送信を行ったとしてもスループットの改善は見込めない。

なお、このようなケースは、各無線チャネルの伝送速度が等しい場合には各デ一タパケットのバケツト長（伝送所要時間 =データサイズ）の違いにより発生し、各無線チャネルの伝送速度も考慮すると各データバケツトのパケット長（伝送所要時間 =データサイズ/伝送速度）の違いにより発生する。

ところで、無線 L ANシステムなどでは、ネットワークから入力するデータフレームのデータサイズは一定ではない。したがって、入力するデータフレームを順次にデータパケットに変換して送信する場合には、各データバケツトのバケツト長（伝送所要時間）も変化する。そのため、図 2 1に示すように同時に複数のデータバケツトを送信したとしても、各データパケットのバケツト長に違いが生じ、 A C Kパケットの受信に失敗する可能性が高くなる。

本発明の目的は、各無線局が複数の無線チャネルを同時に利用できる場合に、 2つの無線局間で複数のデータパケットを並列送信することができ、さらに無線チャネル間で電力漏洩が生じる場合であってもスループットを改善することができる無線パケット通信方法および無線バケツト通信装置を提供することである。発明の開示

請求項 1の発明は、複数の無線チャネルの利用が可能な 2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用ヽてデ一タパケットを送信する無線バケツト通信方法において、キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、 2つの無線局の間で、空き状態の複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信する。請求項 2の発明は、複数の無線チャネルの利用が可能な 2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線バケツト通信方法において、キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、バケツト長が揃った複数のデータバケツトを生成し、 2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チヤネルを用いて、複数のバケツト長が揃ったデータバケツトを並列送信する。

請求項 3の発明は、複数の無線チャネルの利用が可能であり、かつ無線チヤネル毎に伝送速度の設定が可能な 2つの無線局の間で、キヤリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度に応じてパケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、 2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チャネルを用いて、複数のバケツト長が揃ったデータバケツトを並列送信する。

請求項 4の発明は、複数の無線チャネルの利用が可能であり、力つ無線チヤネル毎に伝送速度の設定が可能な 2つの無線局の間で、キヤリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いて; ^一タパケットを送信する無線パケット通信方法において、キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度を同一の伝送速度に揃え、パケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、 2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チャネルを用いて、複数のバケツト長が揃つたデータパケットを並列送信する。

請求項 5の発明は、請求項 4において、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度をその中の最小の伝送速度に揃える。，請求項 6の発明は、空間分割多重の利用が可能な 2つの無 f泉局の間で、キヤリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、キャリアセンスにより少なくとも 1つの無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、バケツト長が揃った複' 数のデータバケツトを生成し、 2つの無線局の間で空き状態の 1つの無線チヤネルと空間分割多重を用いて、複数のバケツト長が揃ったデータバケツトを並列送信する。

請求項 7の発明は、請求項 1〜 5のいずれかにおいて、複数の無線チャネルと空間分割多重との併用が可能な 2つの無線局の間で、空き状態の複数の無線チヤネルと空間分割多重を用いて、複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のバケツト長が揄つたデータバケツトを並列送信する。

請求項 8の発明は、請求項 1〜 7のいずれかにおいて、無線局は、自局が少なくとも 1つの無線チャネルで送信中のときに、空き状態の無線チャネルのうち送信中の無茅泉チャネルからの漏洩電力の影響を受けなレ、無線チャネルを選択する。請求項 9の発明は、請求項 1〜 7のいずれかにおいて、無線局は、自局が少なくとも 1つの無線チャネルで送信中のときに、その送信が終了するまでキヤリァセンスを含む送信処理を禁止する。

請求項 1 0の発明は、請求項 1〜5のいずれかにおいて、無線局は、送信待ちのデータフレーム数が空きチャネル数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータパケットを並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が空きチヤネノレ数を越える場合に、空きチャネル数と同数のデータバケツトを生成して並列送信する。

請求項 1 1の発明は、請求項 1〜5のいずれかにおいて、無線局は、送信待ちのデータフレーム数 Kが空きチャネル数 Nを越える場合に、 N Kになる力、または N Kになる前に全無線チャネノレが空き状態になるか、または N≥ Kになる前に所定の時間が経過するか、または N ^ Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後の空きチャネル数に応じた数のデータパケットを生成して並列送信する。

請求項 1 2の発明は、請求項 1〜 5のいずれかににおいて、無線局は、送信待ちのデータフレーム数 Kが空きチャネル数 Nを下回る場合に、 N = Kになるか、または N == Kになる前に所定の時間が経過するか、または N = Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後に複数のデータバケツトを生成して並列送信する。

請求項 1 3の発明は、請求項 6において、無線局は、送信待ちのデータフレーム数が空間分割多重数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータバケツトを並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が空間分割多重数を越える場合に、空間分割多重数と同数のデータパケットを生成して並列送信する。

請求項 1 4の発明は、請求項 7において、無線局は、送信待ちのデータフレーム数が複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータパケットを並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が並列送信数を越える場合に、並列送信数と同数のデータパケットを生成して並列送信する。

請求項 1 5の発明は、請求項 7において、無線局は、送信待ちのデータフレーム数 Kが複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数 T を越える場合に、 T≥Kになる力、または Τ≥Κになる前に全無線チャネルが空き状態になる力、または Τ Κになる前に所定の時間が経過する力、、または τ≥ κになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後の並列送信数に応じた数のデータパケットを生成して並列送信する。

請求項 1 6の発明は、請求項 7において、無線局は、送信待ちのデータフレーム数 κが複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数 τ を下回る場合に、 τ = κになるか、または τ = κになる前に所定の時間が経過する力 \ または τ = κになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後に複数のデータバケツトを生成して並列送信する。

請求項 1 7の発明は、請求項 7において、無線局は、空きチャネル数、各無線チャネルの空間分割多重、および送信待ちのデータフレーム数の少なくとも 1つに基づいて、単一の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第 1のモードと、単一の無線チャネルと空間分割多重を用いる第 2のモードと、複数の無線チヤネルを用い空間分割多重を用いない第 3のモードと、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いる第 4のモードとのいずれかを選択する。

請求項 1 8の発明は、複数の無線チャネルの利用が可能な 2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信装置であり、送信バッファ手段と、チャネル状態管理手段と、データパケット生成手段と、パケット振り分け送信制御手段と、データフレーム管理手段とを備える。

送信バッファ手段は、送信すべきデータフレームを一時的に保持するとともに、保持しているデータフレームのァドレス情報とパケットサイズとを対応付けてデ一タパケット格納情報として保持し、バケツト送出の要求を受けた場合に要求されたデータパケットを読み出して出力する。チャネル状態管理手段は、予め定められた複数の無線チャネルのそれぞれの空き状態の判定情報を取得する。データバケツト生成手段は、入力する 1つまたは複数のデータフレームからデータ領域を抽出し、パケット長が揃った複数のデータブロックを生成し、このデータプロックに必要なへッダ情報を付加してデータパケットを生成する。パケット振り分け送信制御手段は、データバケツト生成手段で生成された各データバケツトと送信する無線チャネルとを対応付ける。

データフレーム管理手段は、送信バッファ手段から通知された各データフレームに関する情報と、チヤネル状態管理手段から通知された無線チャネルに関する情報に基づき、データパケットを生成する 1つまたは複数のデータフレームを決定し、 1つまたは複数のデータフレームから空きチャネル数に応じた複数のデータパケットを生成する方法を決定し、生成された複数のデータバケツトを送信する無線チャネルを決定し、送信バッファ手段に対して出力するデータフレームを指定し、データバケツト生成部に対して送信バッファ手段から出力された 1つまたは複数のデータフレームからデータパケットを生成する方法を通知し、パケット振り分け送信制御手段に対してデータバケツトと無線チャネルとの対応付けに必要な情報を通知し、 2つの無線局の間で、空き状態の複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信するための制御を行う。

請求項 1 9の発明は、請求項 1 8において、各無線チャネルで独立した複数の信号を同時に伝送する空間分割多重手段を含む。

請求項 2 0の発明は、請求項 1 8または請求項 1 9において、データフレーム管理手段は、キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、 1つまたは複数のデータフレームからバケツト長が揃つた複数のデータバケツトを生成する制御を行う。

請求項 2 1の発明は、請求項 1 8または請求項 1 9において、 2つの無線局は無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な手段を含み、データフレーム管理手段は、キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度に応じて、 1つまたは複数のデータフレームからバケツト長が揃った複数のデータパケットを生成する制御を行う。

請求項 2 2の発明は、請求項 1 8または請求項 1 9において、 2つの無線局は無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な手段を含み、データフレーム管理手段は、キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度を同一の伝送速度に揃え、 1つまたは複数のデータフレームからバケツト長が揃った複数のデータパケットを生成する制御を行う。

請求項 2 3の発明は、請求項 1 8または請求項 1 9において、自局が少なくとも 1つの無線チャネルで送信中のときに、空き状態の無線チャネルのうち送信中の無線チャネルカらの漏洩電力の影響を受けない無線チャネルを選択する手段を含む。

請求項 2 4の発明は、請求項 1 8または請求項 1 9において、自局が少なくとも 1つの無,線チャネルで送信中のときに、その送信が終了するまでキャリアセンスを含む送信処理を禁止する手段を含む。

請求項 2 5の発明は、請求項 1 8または請求項 1 9において、データフレーム管理手段は、空きチャネル数、各無線チャネルの空間分割多重、および送信待ちのデータフレーム数の少なくとも 1つに基づいて、単一の無 #泉チャネルを用い空間分割多重を用いない第 1のモードと、単一の無線チャネルと空間分割多重を用いる第 2のモードと、複数の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第 3のモードと、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いる第 4のモードとのいずれかを選択する手段を含む。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。図 2は、本発明の第 1の実施形態の動作例を示すタイムチヤ一トである。図 3は、本発明の第 2の実施形態の処理手順を示すフローチヤ一トである。図 4は、本発明の第 2の実施形態の動作例を示すタイムチヤ一トである。図 5は、本発明の第 3の実施形態の処理手順を示すフローチヤ一トである。図 6は、本発明の第 3の実施形態の動作例を示すタイムチヤ一トである。図 7は、本発明の第 4の実施形態の処理手順を示すフローチヤ一トである。図 8は、本発明の第 5の実施形態の処理手順を示すフローチヤ一トである。図 9は、本発明の第 7の実施形態の処理手順を示すフローチヤ一トである。図 1 0は、本発明の第 8の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。図 1 1は、 1つまたは複数のデータフレームからデータパケットを生成する方法を説明する図である。

図 1 2は、本発明の第 9の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。図 1 3は、本発明の第 1 0の実施形態の処理手順を示すフ口一チヤ'一トである。図 1 4は、本発明の第 1 0の実施形態の動作例を示すタィムチヤ一トである。図 1 5は、本発明の第 1 1の実施形態の処理手順を示すフローチヤ' ―トである。図 1 6は、本発明の第 1 2の実施形態の処理手順を示すフ口一チヤ' ―トである。図 1 7は、本発明の第 1 2の実施形態の動作例を示すタイムチヤ一トである。図 1 8は、本発明の第 1 3の実施形態の処理手順を示すフローチヤ'一トである。図 1 9は、本発明の第 1 4の実施形態の処理手順を示すフローチヤ' —トである。図 2 0は、本発明の第 1 3の実施形態の動作例を示すタイムチヤ一トである。図 2 1は、複数の無線チャネルの中心周波数が近接している場合の問題点を説明するタイムチヤ一トである。

図 2 2は、本発明の無線バケツト通信装置の構成例を示すプロック構成図である。発明を実施するための最良の形態

[第 1の実施形態]

図 1は、本発明の第 1の実施形態のフローチヤ一トを示す。図 2は、本発明の第 1の実施形態の動作例を示す。ここでは、 2つの無線局の間で無線チャネル # 1 , # 2 , # 3が用意されているものとする。なお、送信バッファ内で送信待ちのデータフレームについては、この 2つの無線局間で送信される同一宛先のものを前提として説明する。

利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによつて空き状態の無線チャネルを検索する（S001) 。全チャネル数を M、検出した空きチャネル数を Nとする。空き状態の無線チャネルを 1つ以上検出した場合には、送信バッファを検索し、送信待ちのデータフレーム数 Kを取得する（S002, S003) 。送信待ちのデータフレームがない場合（K= 0 ) にはキャリアセンスに戻り、送信待ちのデータフレーム数 Κが 1以上の場合に次に進む（S004) 。ここで、 K = lまたは N == lの場合には、 1個のデータフレームから 1個のデータパケットを生成し、 1個の無線チャネルを用いて 1個のデータパケットを送信する（S005, S006, S00 7) 。

Κ≥ 2かつ Ν 2の場合には、まず送信待ちのデータフレーム数 Κと空きチヤネル数 Νとを比較する（S008) 。そして（Κ〉Ν) であれば、 Κ個のデータフレームから Ν個のデータフレームを選択して Ν個のデータパケットを生成し、 Ν個 (全て）の無線チャネルを用いて Ν個のデータパケットを並列送信する（S009)。このとき、 Κ— Ν個のデータフレームは次の送信機会まで待機する。一方、（Ν ≥ ) であれば、 Κ個（全て）のデータフレームを選択して Κ個のデータバケツトを生成し、 Κ個の無線チャネルを用いて Κ個のデータバケツトを並列送信する (S010) 。このとき、 Ν— Κ個の無線チャネルは空き状態のままである。以上の処理を繰り返す。

図 2 (1) に示す例はステップ S009に対応する。 Β寺刻 t 1におけるキヤリァセンスで 2つの無線チャネル # 1 , # 2が同時に空き状態であり、送信待ちのデータフレーム数 Kが 3であるので、これらの無線チャネル # 1， # 2を用いて 2つのデータパケットを生成して並列送信する。図 2 (2) に示す例はステップ S010に対応する。時刻 t 1におけるキャリアセンスで 3つの無線チャネル # 1〜# 3が同時に空き状態であり、送信待ちのデータフレーム数 Kが 2であるので、例えば無線チャネル # 1 , # 2を用いて 2つのデータバケツトを並列送信する。

このように、空き状態の無線チャネルが同時に複数存在する場合には、複数のデータフレームから複数のデータバケツトを選択して複数のデータバケツトを生成し、複数の無線チャネルを用いて並列送信するので、単位時間で送信できるデータフレームの数を大幅に増やすことが可能になる。

なお、図 2 (2) の無線チャネル # 3や、送信が終了して空き状態になった無線チャネルは、それぞれ独立に送信が可能であり、他の無線局との通信などに利用可能である。このとき、複数の無線チャネルが空き状態であれば、同様に並列送信を行うことも可能である。

また、図 2 (2) のように無線チャネルに余裕がある場合には、データパケットの一部をコピーして並列送信し、受信側でダイバーシティ効果を得るようにしてあよい。

[第 2の実施形態]

図 3は、本発明の第 2の実施形態のフローチャートを示す。図 4は、本発明の第 2の実施形態の動作例を示す。ここでは、 2つの無線局の間で無線チャネノレ # 1， # 2， # 3が用意されているものとする。なお、送信バッファ内で送信待ちのデータパケットについては、この 2つの無線局間で送信される同一宛先のものを前提として説明する。

本実施形態の特徴は、第 1の実施形態において空間分割多重方式を利用するところにある。利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによって空き状態の無線チャネルを検索する（S001) 。全チャネル数を M、検出した空きチャネル数を Nとする。空き状態の無線チャネルを 1つ以上検出した場合には、その無線チャネルの各空間分割多重数の総和を「並列送信数」として算出する（S 002, S101) 。ここでは簡単のために、各無線チャネルの空間分割多重数は同一であるとし、並列送信数は空きチャネル数 Nと空間分割多重数 Lの積（N L ) として説明する。

次に、送信バッファを検索し、送信待ちのデータフレームの数 Kを取得する（S 003) 。送信待ちのデータフレームがない場合 (K= 0 ) にはキャリアセンスに戻り、送信待ちのデータフレーム数 Κが 1以上の場合に次に進む（S004)。ここで、 Κ = 1の場合には第 1の実施形態と同様に、 1個の無線チャネルを用いて 1個のデータパケットを送信するが、図 3では省略している。

Κ 2かつ N L 2の場合には、まず送信待ちのデータフレーム数 Κと空きチャネル数 Νとを比較する（S008) 。そして（Ν≥Κ)'であれば、 Κ個（全て）のデータフレームを選択して Κ個のデータバケツトを生成し、 Κ個の無線チャネルを用いて Κ個のデータパケットを並列送信する（S010) 。このとき、空間分割多重方式は用いず、 Ν _ Κ個の無線チャネルは空き状態のままである。一方、（Κ >N) であれば、送信待ちのデータフレーム数 Kと並列送信数 NLとを比較する (S102) 。そして、（K：〉 NL) であれば、 K個のデータフレームから NL個のデータフレームを選択して NL個のデータパケットを生成し、 N個（全て）の無線チャネルと空間分割多重を用いて NL個のデータバケツトを並列送信する（S10 3) 。このとき、 K— NL個のデータフレームは次の送信機会まで待機する。また、（NL≥K) であれば、 K個（全て）のデータフレームから K個のデータパケットを生成し、 N個の無線チャネルと空間分割多重を用いて K個のデータパケットを並列送信する（S104) 。ここで、無線チャネルあたりの空間分割多重数については、 floor(KZN) 以上かつ ceil (K/N) 以下の数とする。なお、 f loor(x) は x以下の最大の整数（切り下げ）を表し、 ceil (x) は x以上の最小の整数（切り上げ）を表す。

図 4 (1) に示す例は、ステップ S103に対応する。時刻 t 1におけるキャリアセンスで 2つの無線チャネル # 1, # 2が同時に空き状態であり、それぞれの空間分割多重数 Lが 2であり、送信待ちのデータフレーム数 Kが 5であるので、これらの無線チャネル # 1, # 2と空間分割多重を用いて 4つのデータパケットを生成して並列送信する。

図 4 (2) に示す例は、ステップ S104に対応する。時刻 t 1におけるキャリアセンスで 2つの無線チャネル # 1， #2が同時に空き状態であり、それぞれの空間分割多重数 Lが 3であり、送信待ちのデータフレーム数 Kが 3である。ここでは無線チャネル # 1, #2と空間分割多重を用いて 3つのデータバケツトを並列送信する。なお、ステップ S104において、空間分割多重を最大限利用する場合には、 ceil (K/L) に対応する 1つの無線チャネルで空間分割多重により、 3つのデ一タパケットを並列送信することも可能である。

図 4 (3) に示す例は、ステップ S010に対応する。時刻 t 1におけるキヤリァセンスで 3つの無線チャネル # 1〜# 3が同時に空き状態であり、送信待ちのデータフレーム数が 2であるので、例えば無線チャネル # 1， # 2を用いて 2つのデータパケットを並列送信する。ここでは、空間分割多重は用いない。

[第 3の実施形態]

図 5は、本発明の第 3の実施形態のフローチャートを示す。図 6は、本発明の第 3の実施形態の動作例を示す。ここでは、 2つの無線局の間で無線チャネル # 1 , # 2， # 3が用意されているものとする。なお、送信バッファ内で送信待ちのデータバケツトについては、この 2つの無線局間で送信されるものを対象としている。

本実施形態の特徴は、第 2の実施形態において、空きチャネル数 N、空間分割多重数 L、送信待ちのデータフレーム数 Kに応じて、複数の無線チャネルと空間分割多重を使い分けるところにある。すなわち、単一の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第 1のモードと、単一の無線チャネルと空間分割多重を用いる第 2のモードと、複数の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第 3のモードと、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いる第 4のモードの何れかを選択する。

送信待ちのデータフレーム数 Kが 1の場合は、 1個のデータフレームから 1個のデータバケツトを生成し、 1個の無線チャネルを用いて 1個のデータバケツトを送信する（S005， S007、第 1のモード）。送信待ちのデータフレーム数 Kが 2 以上ならば空き状態の無線チャネル数 Nを調べ、（N = l ) であれば K個のデータフレームから複数（最大 L個）のデータフレームを選択して複数のデータパケットを生成し、 1個の無線チャネルと空間分割多重を用いて複数のデータバケツトを並列送信する（S006， S107、第 2のモード）。

(N≥ 2 ) であれば、送信待ちのデータフレーム数 Kと、空き状態の無線チヤネル数 Nおよび空間分割多重数 Lをそれぞれ比較する。（K：〉 N) かつ（K > L ) であれば、複数の無線チャネルのみあるいは 1つの無線チャネルと空間分割多重を用いて全てのデータパケットを送信することはできない。そのため、 K個のデ一タフレームから複数（最大 L N個）のデータフレームを選択して複数のデータバケツトを生成し、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いて複数のデータパケットを並列送信する（S105， S109、第 4のモード）。ここで、無線チャネルあたりの空間分割多重数については、 floo KZN) 以上かつ ceil (K/N) 以下の数とする。

(N≥K) または（L≥K) であれば Kと Nとを比較し、（N≥K) であれば、 K個（全て）のデータフレームから K個のデータパケットを生成し、 K個の無線チャネルを用いて K個のデータパケットを並列送信する（S106, S108, 第 3のモード）。ここでは、空間分割多重は用いない。一方、（Κ〉Ν) であれば、（L ≥Κ) であることを考慮すると 1つの無線チャネルで送信可能であるので、 κ個 (全て）のデータフレームから Κ個のデータパケットを生成し、 1個の無線チヤネルと空間分割多重を用いて複数（Κ個）のデータパケットを並列送信する（S10 7) 。

図 6 (1) に示す例は、ステップ S006からステップ S107に対応する。時刻 t lにおけるキヤリアセンスで無線チャネル # 1が空き状態であり、空間分割多重数 L が 2であり、送信待ちのデータフレーム数が 3であるので、無線チャネル # 1 と空間分割多重を用いて 2つのデータパケットを並列送信する。

図 6 (2) に示す例は、ステップ S108に対応する。時刻 t 1におけるキヤリァセンスで 3つの無線チャネ^/ # 1〜# 3が同時に空き状態であり、送信待ちのデータフレーム数 Kが 2であるので、例えば無線チャネル # 1， # 2を用いて 2つのデータパケットを並列送信する。ここでは、空間分割多重は用いない。

図 6 (3) に示す例は、ステップ S108に対応する。日寺刻 t 1におけるキヤリァセンスで 2つの無線チャネル # 1， # 2が同時に空き状態であり、それぞれの空間分割多重数 Lが 2であり、送信待ちのデータフレーム数 Kが 3である。ここでは無茅泉チャネル # 1， # 2と空間分割多重を用いて 3つのデータバケツトを並列送信する。

なお、例えば第 1のモード〜第 3のモードで運用することも可能である。この場合には、条件 1として「空間分割多重と複数チャネル併用のうち、同時送信可能なデータフレーム数が多いものを優先的に利用する」、条件 2として「空間分割多重よりも複数チャネル併用を優先的に利用する」としたときに、条件 2より条件 1を優先する場合などが想定される。

[第 4の実施形態]

以上示した実施形態は、送信待ちのデータフレーム数 Kが空きチャネル数 N、あるいは並列送信数 N Lより大きいとき（K > N， K >N L) 、第 1の実施形態のステ、ンプ S009、第 2の実施形態のステップ S10³、第 3の実施形態のステップ S 109に示すように、全ての無線チャネルを用いて送信待ちのデータフレームを最大限送信している。しかし、一部のデータフレームは送信できずに残り、次の送信機会まで待機する。このような場合には、すべてのデータフレームを 1回で送信できる条件が整うまで（N≥Kになるまで）、待機した方が伝送効率が高くなることがある。ただし、その条件が整うまで無制限に待機すると却って伝送効率が低下することがあるので、時間的な制限が必要になる。また、送信バッファの蓄積状況も考慮する必要がある。

図 7は、本発明の第 4の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、第 1の実施形態における（K > N) の場合における待機条件を示す。

ステップ S008で（K > N) のときに、 N≥Kになる前に全チャネルが空き状態である場合（N=M) には、待機しても K個のデータパケットを同時に送信する機会は生じないので、 K個のデータフレームから選択 ·生成された N個のデータパケットを N個の無線チャネルを用いて並列送信する（S201， S009) 。

また、全チャネルが空き状態でない場合（M> N) には、本処理を開始してから N≥ Kになる前に所定時間 tが経過する力 \ N≥ Kになる前に送信バッファ内のデータフレーム数 Kがバッファしきい Wを超えるまで待機し、その時点で K 個のデータフレームから選択 ·生成された N個のデータパケットを N個の無 f泉チャネルを用いて並列送信する（S202, S203, S009) 。なお、バッファしきいィ jtW は、データフレーム数を単位とするか、データフレームの総データサイズを単位としてもよ、。

[第 5の実施形態]

図 8は、本発明の第 5の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、第 2の実施形態における（K > N L) の場合における待機条件を示す。

ステップ S102で（K > N L) のときに、 N L≥Kになる前に全チャネルが空き状態である場合（N =M) には、待機しても K個のデータパケットを同時に送信する機会は生じないので、 K個のデータフレームから選択'生成された N L個のデータバケツトを N個の無線チャネルと空間分割多重を用いて並列送信する（S20 1, S103) 。

また、全チャネルが空き状態でない場合（M> N) には、本処理を開始してから N L≥ Kになる前に所定時間 tが経過するか、 N L Kになる前に送信バッファ内のデータフレーム数 Kがバッファしきい値 Wを超えるまで待機し、その時点で Κ個のデータフレームから選択■生成された N L個のデータバケツトを Ν個の無線チャネルと空間分割多重を用いて並列送信する（S202, S203, S103)。なお、バッファしきい値 Wは、データフレーム数を単位とするか、データフレームの総データサイズを単位としてもよい。

[第 6の実施形態] .

以上示した実施形態は、送信待ちのータフレーム数 Κが空きチャネル数 Νまたは並列送信数 N Lより小さいとき（N≥K， N L≥ ) 、第 1〜第 5の実施形態のステップ S010や、第 2および第 5の実施形態のステップ S104に示すように、すべての送信待ちのデ^"タフレームを送信する一方で、無線チャネル Kや並列送信数 N Lに余裕がある。このような場合には、無 f泉チャネルを最大限活用できる条件が整うまで（N = K、 N L = Kになるまで）、待機した方が伝送効率が高くなることがある。ただし、その条件が整うまで無制限に待機すると却って伝送効率が低下することがあるので、時間的な制限が必要になる。また、送信バッファの蓄積状況も考慮する必要がある。

第 6の実施形態では、第 1〜第 5の実施形態のステップ S008において、 N > K の状態から Ν = Κになるか、本処理を開始してから Ν = Κになる前に所定時間 t が経過するか、 N = Kになる前に送信バッファ内のデータフレーム数 KがバッファしきいtWを超えるまで待機し、その後に K個の無線チャネルを用いて K個のデータフレームから生成された K個のデータパケットを並列送信する（S010) 。同様に、第 2およぴ第 5の実施形態のステップ S102において、 N L〉Kの状態から N L = Kになる力本処理を開始してから N L = Kになる前に所定時間 tが経過するか、 N L二 Kになる前に送信バッファ内のデータフレーム数 Kがバッファしきレ、 Wを超えるまで待機し、その後に N個の無茅泉チャネルと空間分割多重を用いて K個のデータフレームから生成された K個のデータバケツトを並列送信する (S104) 。

[第 7の実施形態]

図 9は、本発明の第 7の実施形態のフローチャートを示す。本実施形態の特徴は、第 1の実施形態において、 2つの無線局間で送信される送信バッファ内の送信待ちのデータフレームのうち、バケツト長が揃ったデータフレームを対象とするところにある。

利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによって空き状態の無線チャネルを検索し（S001) 、送信バッファを検索して送信待ちのデータフレーム数 Kを取得する（S002， S003) 。ここで、 K= lまたは N = lの場合には、 1個のデータフレームから 1個のデータバケツトを生成し、 1個の無線チャネルを用いて 1個のデータバケツトを送信する（S005, S006，S007)。

K 2かつ N≥ 2の場合に、パケット長（伝送所要時間）が揃ったデータフレームを選択し、そのデータフレーム数を Pとする（S301) 。例えば、送信バッファ上のデータフレームの中で、先頭のデータフレームとパケット長が等しい全てのデータフレームを選択する。

次に、バケツト長が揃ったデータフレーム数 Pと空きチャネル数 Nとを比較する（S³02) 。そして（P〉N) であれば、 P個のデータフレームから N個のデータフレームを選択して N個のデータパケットを生成し、 N個（全て）の無線チヤネルを用いて N個のデータパケットを並列送信する（S303) 。このとき、 P _ N 個のデータフレームは次の送信機会まで待機する。一方、（N P) であれば、 P個（全て）のデータフレームを選択して K個のデータパケットを生成し、 P個の無線チャネルを用いて P個のデータパケットを並列送信する（S304) 。このとき、 N— P個の無線チャネルは空き状態のままである。以上の処理を繰り返す。本実施形態は、複数の無線チャネルで複数のデータパケットを並列送信する場合に、例えば図 2に示すようにそれぞれのパケット長を揃えることにより、無線チャネル間で漏洩電力の影響を回避することができる。すなわち、並列送信したデータバケツトは同時に送信終了となるので、その送信後の A C Kバケツトは、漏洩電力の影響を受けることなく受信することができる。

なお、並列送信する複数のデータバケツトのバケツト長が互いに等しくない場合には、バケツト長の差に相当する分だけ各データバケツトの送信終了の時刻が異なることになるため、各 A C Kバケツトの受信タイミングにもパケット長の差に相当する分だけ差が生じることになる。し力し、各データパケットのパケット長の差が十分に小さく、各データバケツトの送信終了時刻の差が A C Kバケツトの受信を開始するまでの時間よりも短ければ、漏洩電力の影響を受けることなく各 A C Kパケットを受信できる。したがって、例えばステップ S301において、送信バッファ上のデータフレームの中で、バケツト長の差が十分に小さい全てのデータフレームの数 Pを取得してもよレ、。

このように、空き状態の無線チャネルが同時に複数存在する場合には、複数の無線チャネルを用いてバケツト長が揃った複数のデータパケットを並列送信するので、単位時間で送信できるデータパケットの数を大幅に増やし、かつ確実にスノレープットを高めることが可能になる。

なお、本実施形態は、第 1の実施形態にステップ S301を追加し、 Kを Pに置き換えた処理に対応する。同様に、第 2の実施形態〜第 5の実施形態にもステップ S 301を追加し、 Kを Pに置き換えることにより同様に処理することができる。

[第 8の実施形態]

以上示した実施形態は、送信バッファ内の送信待ちのデータフレーム数 K、またはその中のバケツト長が揃ったデータフレーム数 Ρと、空きチヤネノレ数 Νまたは並列送信数との関係に基づいて、並列送信に用いる無線チャネルとデータフレ一ム数を対応付けていた。第 8の実施形態の特徴は、送信バッファに存在する送信待ちの 1つまたは複数のデータフレームから、空きチヤネノレ数 Νに対応する Ν 個のデータバケツトを生成し、並列送信するところにある。

図 1 0は、本発明の第 8の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は同一とする。

利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによって空き状態の無線チャネルを検索する（S001) 。検出した空きチャネル数を Νとする。空き状態の無線チャネルを 1つ以上検出した場合には、送信バッファに送信待ちのデータフレームが存在する力検索する（S002， S401) 。送信待ちのデータフレームが存在しない場合にはキャリアセンスに戻り、送信待ちのデータフレームがあれば次に進む（S402) 。ここで、 N = lの場合には、 1つまたは複数のデータフレームから 1個のデータパケットを生成し（S006, S403) 、 1個の無線チャネルを用いて 1個のデータパケットを送信する（S⁴0⁴) 。

空きチャネル数 Nが 2以上の場合に、送信バッファ上の 1つまたは複数のデータフレームから、パケット長 (データサイズ) が揃った N個のデータパケットを生成する（S405) 。次に、 N個の無線チャネルを用いて、パケット長が揃った N 個のデータパケットを並列送信する（S406)。

ここで、 1つまたは複数のデータフレームから 1個のデータバケツトを生成する方法、並列送信する複数のデータパケットを生成する方法としては、次の方法がある。例えばデータフレームが 2つで空きチヤネノレ数が 1つの場合には、図 1 1 (1) に示すようにデータフレームを連結して 1つのデータバケツトを生成する。また、データフレームが 1つで空きチヤネノレ数が 2つの場合には、図 1 1 (2) に示すようにデータフレームを分割して 2つのデータパケットを生成する。また、データフレームが 3つで空きチャネル数が 2つの場合には、図 1 1 (3) に示すように、例えばデータフレーム 2を分割してそれぞれデータフレーム 1およびデータフレーム 3と結合し、 2つのデータパケットを生成する。あるいは、 3つのデ一タフレームを連結してから 2分割しても同様である。また、図 1 1 (4) に示すように、データフレーム 1とデータフレーム 2を糸且み合わせ、データフレーム 3 にダミービットを付カ卩し、パケット長が揃った 2つのデータバケツトを生成する。また、後述する実施形態のように、複数の無線チャネルの各伝送速度が異なる場合には、各データフレームのサイズ比を伝送速度比に対応させてバケツト長が同じになるように調整する。

[第 9の実施形態]

図 1 2は、本発明の第 9の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は同一とする。

本実施形態の特徴は、第 8の実施形態において空間分割多重方式を利用するところにある。利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによって空き状態の無線チャネルを検索する（S001) 。検出した空きチャネル数を Nとする。空き状態の無線チャネルを 1つ以上検出した場合には、その無線チャネルの各空間分割多重数の総和を「並列送信数」として算出する（S002, S101) 。ここでは簡単のために、各無線チャネルの空間分割多重数は同一であるとし、並列送信数は空きチャネル数 Nと空間分割多重数 Lの積（N L) として説明する。

次に、送信バッファに送信待ちのデータフレームが存在する力検索する（S002, S401)。送信待ちのデータフレームが存在しなレ、場合にはキヤリアセンスに戻り、送信待ちのデータフレームがあれば次に進む（S402) 。ここで、 N = lの場合には、送信バッファ上の 1つまたは複数のデータフレームから、パケット長（データサイズ）が揃った L個のデータパケットを生成し（S006, S407) 、 1個の無線チャネルと空間分割多重を用いて L個のデータパケットを並列送信する（S408)。空きチャネル数 Nが 2以上の場合に、送信バッファ上の 1つまたは複数のデータフレームから、パケット長（データサイズ）が揃った N L個のデータパケットを生成する（S409) 。次に、 N個の無線チャネルと空間分割多重を用いて、パケット長が揃った N L個のデータパケットを並列送信する（S410) 。

[第 1 0の実施形態]

図 1 3は、本発明の第 1 0の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は、無線チャネル毎に設定可能とする。利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによって空き状態の無線チャネルを検索する（S001) 。検出した空きチャネル数を Nとする。空き状態の無線チャネルを 1つ以上検出した場合には、送信バッファに送信待ちのデータフレームが存在する力検索する（S002， S401) 。送信待ちのデータフレームが存在しない場合にはキヤリアセンスに戻り、送信待ちのデータフレームがあれば次に進む（S402) 。ここで、 N = lの場合には、 1個または複数のデータフレームから 1個のデータパケットを生成し（S006， S403) 、 1個の無線チャネルを用いて 1個のデータパケットを送信する（S404) 。

空きチャネル数 Nが 2以上の場合に、各無線チャネルの伝送速度を検出する (S411) 。次に、送信バッファ上の 1つまたは複数のデータフレームから、各無線チャネルの伝送速度に応じてバケツト長（伝送所要時間 =バケツトサイズ/伝送速度）が揃った N個のデータパケットを生成する（S412) 。次に、 N個の無線チャネルの伝送速度と各データパケットを対応付け、パケット長が揃った N個のデータパケットを並列送信する（_S413) 。

本実施形態は、第 9の実施形態の空間分割多重を利用する方法においても同様に適用することができる。

ここで、 2つの無線チャネルの伝送速度が 12Mbit/sおよび 24Mbit/s の場合に、 3つのデータフレームから 2つのデータバケツトを生成する過程について図 1 4を参照して説明する。 3つのデータフレームの各データ領域には、それぞれ 500バイトのデータブロック B 1， 1500バイトのデータブロック B 2 , 1000バイトのデータブロック B 3が含まれている。このとき、例えばデータブロック B 2を 2つのデータブロック B 2 a， B 2 bに分割し、データプロック B 1， B 2 aを連結し、データプロック B 2 b， B 3を連結する。本例では、各データプロック B 1 , B 2 a , B 2 b , B 3のデータサイズがそれぞれ 500， 500, 1000， 1000 であるため、 1番目のデータフレームのデータ領域のサイズは 1000バイトになり、 2番目のデータフレームのデータ領域のサイズは 2000バイトになる。このデータフレームに宛先無線局の I D情報およびデータフレームの順番を表すシーケンス番号（宛先毎に独立した連続番号）を含む制御情報を付加することにより、データパケットが生成される。このようにして生成された 2つのデータバケツトのデータ領域のサイズの比が 1： 2であり、対応する無線チャネルの伝送速度の比と同一になるため、データパケットを伝送所要時間、すなわちパケット長が同一になる。

[第 1 1の実施形態]

図 1 5は、本発明の第 1 1の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は、無線チャネル毎に設定可能とする。本実施形態では、第 1 0の実施形態において、ステップ S411で各無線チャネルの伝送速度を検出する代わりに、各無線チャネルの伝送速度を同一の伝送速度に揃える（S414) 。例えば、各無f泉チャネルの伝送速度の中の最小の伝送速度に揃える。これにより、第 8の実施形態のように各無線チャネルの伝送速度が最初から同一の場合と同様の処理が可能となる（S405， S406) 。

[第 1 2の実施形態]

図 1 6は、本発明の第 1 2の実施形態のフ口一チヤ一トを示す。図 1 7は、本発明の第 1 2の実施形態の動作例を示す。ここでは、利用可能な全ての無線チヤネルの伝送速度は同一とする。本実施形態は、第 8の実施形態において、空き状態の無線チャネルを 1つ以上検出した場合に、自局が他の無線チャネルで送信中であるか調べ、送信中の場合にはそれが終了するまで送信を禁止する（S501) 。図 1 7に示す例では、時刻 t 1では無線チャネル # 2 , # 3が空き状態であるにもかかわらず、無線チャネル # 1で送信中のため、その送信が終了してから時刻 t 2で 3チャネルを用いた並列送信が行われている。これにより、無線チャネル間で漏洩電力の影響を回避することができる。

また、ステップ S501において、空き状態として検出された N個の無線チャネルについて、自局の送信中の無線チャネルからの漏洩電力の影響を受けない無線チャネルを選択し、その数を空きチャネル数 Nとしてもよい。

本実施形態は、第 9の実施形態の空間分割多重を利用する方法、第 1 0および第 1 1の実施形態の各無線チャネル毎に伝送速度が設定可能な方法に加えて、第 1〜第 7の実施形態においても同様に適用することができる。

[第 1 3の実施形態]

図 1 8は、本発明の第 1 3の実施形態のフローチャートを示す。図 2 0は、本発明の第 1 3の実施形態の動作例を示す。ここでは、利用可能な全ての無線チヤネルの伝送速度は同一とする。

本実施形態は、第 8の実施形態において、空き状態の無線チャネルを 1つ以上検出し、送信バッファにデータフレームが存在するときに、空きチヤネ /レ数 Nが十分か否かを識別するために空きチャネル数 Nと閾値 Nthとを比較する（S601)。

(Nく Nth) であれば、空きチャネル数 Nが増えて（N Nth) になるまで待機し、（N≥Nth) になったときにデータフレームからデータパケットの生成のステツプ S405に進む。

—方、（N Nth) になる前に所定時間 tが経過した場合には（S602) 、その時点で送信待ちのデータフレームからデータバケツトの生成のステップ S405に進み、 N個の無線チャネルを用いた送信処理を行う。

図 2 0に示す例では、 Nth= 3とし、時刻 t 1では無線チャネル # 2， # 3が空き状態である。このとき（Nく Nth) であるので待機し、所定時間 tが経過する前の時刻 t 2で空きチャネル数 Nが 3 (N≥Nth) となったので、この 3個の無線チャネルを用いて並列送信が行われる。

本実施形態は、第 4の実施形態と同様の待機条件を設定するものであり、空きチャネル数 Nが少ない場合に待機することにより、伝送効率の向上を図るものである。ただし、その条件が整うまで無制限に待機すると却って伝送効率が低下することがあるので、時間的な制限を設けている。また、第 4の実施形態と同様に、送信バッファの蓄積状況を考慮するようにしてもよい。

また、本実施形態は、第 9の実施形態の空間分割多重を利用する方法、第 1 0 および第 1 1の実施形態の各無線チャネル毎に伝送速度が設定可能な方法においても同様に適用することができる。また、第 1 2の実施形態と第 1 3の実施形態は組み合わせて用いることができる。

[第 1 4の実施形態]

図 1 9は、本発明の第 1 4の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は同一とする。

本実施形態は、第 8の実施形態において、空き状態の無線チャネルを 1つ以上検出したときに、送信バッファに送信待ちのデータフレームの総データサイズを検索し、その総データサイズを Dとする（S611) 。そして、総データサイズ Dと閾値 Dthとを比較する（S612) 。（D < Dth) であれば、ただちに送信せず、送信待ちのデータフレームが増えて（D≥D th) になるまで待機し、（D≥Dth) になったときにデータフレームからデータバケツトの生成のステップ S405に進む _t —方、（D≥Dth) になる前に所定時間 tが経過した場合には（S613) 、その時点で送信待ちのデータフレームからデータバケツトの生成のステップ S405に進む。

本実施形態は、第 4の実施形態と同様の待機条件を設定するものであり、送信バッファの総データサイズ Dが小さレ、場合に待機することにより、伝送効率の向上を図るものである。ただし、その条件が整うまで無制限に待機すると却って伝送効率が低下することがあるので、時間的な制限を設けている。また、第 4の実施形態と同様に、送信バッファの蓄積状況を考慮するようにしてもよい。

本実施形態は、第 9の実施形態の空間分割多重を利用する方法、第 1 0および第 1 1の実施形態の各無線チャネル毎に伝送速度が設定可能な方法においても同様に適用することができる。また、第 1 2の実施形態と第 1 4の実施形態は組み合わせて用いることができる。

また、第 1 3の実施形態における空きチャネル数 Nと閾値 Nthとの関係、第 1 4の実施形態における送信バッファの総データサイズ Dと閾値 Dthとの関係を組み合わせ、例えば両者の論理積の関係を待機条件としてもよい。

[無線パケット通信装置の構成]

図 2 1は、本発明の無線パケット通信装置の実施形態を示す。ここでは、 3個の無線チャネル # 1 , # 2， # 3を用いて 3個のデータバケツトを並列に送受信可能な無線パケット通信装置の構成について示すが、その並列数は任意に設定可能である。なお、各無線チャネルごとに空間分割多重を利用する場合には、複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数のデータパケットを並列に送受信可能であるが、ここでは空間分割多重については省略する。図において、無線パケット通信装置は、送受信処理部 1 0—1， 1 0—2 , 1 0— 3と、送信バッファ 2 1，データパケット生成部 2 2，データフレーム管理部 2 3，チャネル状態管理部 2 4 , パケット振り分け送信制御部 2 5，パケット順序管理部 2 6およびへッダ除去部 2 7とを備える。

送受信処理部 1 0— 1， 1 0—2， 1 0— 3は、互いに異なる無,線チヤネノレ # 1， # 2 , # 3で無線通信を行う。これらの無線チャネルは、互いに無線周波数などが異なるので互いに独立であり、同時に複数の無線チャネルを利用して無線通信できる構成になっている。各送受信処理部 1 0は、変調器 1 1，無線送信部 1 2，アンテナ 1 3，無線受信部 1 4，復調器 1 5 , バケツト選択部 1 6およびキャリア検出部 1 7を備える。

他の無線パケット通信装置が互いに異なる無線チャネル # 1， # 2， # 3を介して送信した無線信号は、それぞれ対応する送受信処理部 1 0— 1， 1 0— 2， 1 0— 3のアンテナ 1 3を介して無線受信部 1 4に入力される。各無線チャネル対応の無線受信部 1 4は、入力された無線信号に対して周波数変換，フィルタリング，直交検波および AD変換を含む受信処理を施す。なお、各無線受信部 1 4 には、それぞれ接続されたアンテナ 1 3が送信のために使用されていない時に、各無線チャネルにおける無線伝搬路上の無線信号が常時入力されており、各無線チャネルの受信電界強度を表す R S S I信号がキャリア検出部 1 7へ出力される。また、無線受信部 1 4に対応する無線チャネルで無線信号が受信された場合には、受信処理されたベースバンド信号が復調器 1 5へ出力される。

復調器 1 5は、無線受信部 1 4から入力されたベースバンド信号に対してそれぞれ復調処理を行い、得られたデータパケットはパケット選択部 1 6へ出力される。パケット選択部 1 6は、入力されたデータパケットに対して C R Cチェックを行い、データパケットが誤りなく受信された場合には、そのデータパケットが自局に対して送信されたもの力否かを識別する。すなわち、各データパケットの宛先 I Dが自局と一致するか否かを調べ、自局宛てのデータパケットをバケツト順序管理部 2 6へ出力するとともに、図示しない送達確認パケット生成部で送達確認パケットを生成して変調器 1 1に送出し、応答処理を行う。このとき、送達確認バケツトの送信にあたって、伝送速度の設定や空間分割多重を適用しないなどの送信モードの設定を行うようにしてもよい。一方、自局宛でないデータパケットの場合には、バケツト選択部 1 6で当該バケツトカ S破棄される。

パケット順序管理部 2 6は、入力された各データパケットに付加されているシ一ケンス番号を調べ、受信した複数のデータパケットの並ぴを適切な順番、すなわちシーケンス番号順に並べ替える。その結果を受信データバケツト系列としてヘッダ除去部 2 7へ出力する。ヘッダ除去部 2 7は、入力された受信データパケット系列に含まれている各々のデータバケツトからヘッダ部分を除去し、受信デ一タフレーム系列として出力する。

キャリア検出部 1 7は、 R S S I信号が入力されると、その信号によって表される受信電界強度の値と予め設定した閾値とを比較する。そして、所定の期間中の受信電界強度が連続的に閾値よりも小さい状態が継続すると、割り当てられた無線チャネルが空き状態であると判定し、それ以外の場合には割り当てられた無線チャネルがビジーであると判定する。各無線チャネルに対応するキャリア検出部 1 7は、この判定結果をキヤリァ検出結果 CS 1〜CS 3として出力する。なお、各送受信処理部 1 0において、アンテナ 1 3が送信状態である場合にはキャリア検出部 1 7に R S S I信号が入力されない。また、アンテナ 1 3が既に送信状態にある場合には、同じアンテナ 1 3を用いて他のデータパケットを無線信号として同時に送信することはできない。したがって、各キャリア検出部 1 7は R S S I信号が入力されなかつた場合には、割り当てられた無線チャネルがビジーであることを示すキヤリァ検出結果を出力する。

各無線チャネルに対応するキャリア検出部 1 7から出力されるキャリア検出結果 CS 1〜CS 3は、チャネル状態管理部 2 4に入力される。チャネル状態管理部 2 4は、各無線チャネルに対応するキヤリァ検出結果に基づいて各無線チャネルの空き状態を管理し、空き状態の無線チャネルおよび空きチャネル数などの情報をデータフレーム管理部 2 3に通知する（図 2 1 , a ) 。

一方、送信バッファ 2 1には、送信すべき送信データフレーム系列が入力され、バッファリングされる。この送信データフレーム系列は、 1つあるいは複数のデ一タフレームで構成される。送信バッファ 2 1は、現在保持しているデータフレ一ムの数、宛先となる無線パケット通信装置の I D情報、データサイズ、バッファ上の位置を表すァドレス情報などをデータフレーム管理部 2 3に逐次通知する ( b ) 。

データフレーム管理部 2 3は、送信バッファ 2 1から通知された各宛先無線局 I Dごとのデータフレームに関する情報と、チャネル状態管理部 2 4から通知された無線チャネルに関する情報に基づき、上述した第 1〜第 1 4の実施形態に示した各種の制御アルゴリズムに従い、どのデータフレームからどのようにデータパケットを生成し、どの無線チャネルで送信するかを決定し、それぞれ送信バッファ 2 1，データ.パケット生成部 2 2およびデータバケツト振り分け送信制御部 2 5に通知する（c , d , e ) 。例えば、第 1の実施形態においては、空き状態の無線チャネル数 Nが送信バッファ 2 1にある送信待ちのデータフレーム数 Kより少ない場合に、空き状態の無線チャネル数 Nを並列送信するデータパケット数として決定し、送信バッファ 2 1に対して K個のデータフレームから N個のデータフレームを指定するアドレス情報を通知する（c ) 。また、データパケット生成部 2 2に対しては、送信バッファ 2 1から入力したデータフレームから N個のデータパケットを生成するための情報を通知する（d ) 。また、パケット振り分け送信制御部 2 5に対しては、データバケツト生成部 2 2で生成された N個のデータパケットと空き状態の無線チャネルとの対応を指示する（e ) 。他の実施形態の制御アルゴリズムにお、ても同様である。

送信バッファ 2 1は、出力指定されたデータフレームをデータバケツト生成部 2 2に出力する ( f ) 。データパケット生成部 2 2は、各データフレームからデータ領域を抽出し、パケット長が揃った複数のデータブロックを生成し、このデ一タブ口ックに当該データパケットの宛先となる宛先無線局の I D情報やデータフレームの順番を表すシーケンス番号などの制御情報を含むへッダ部と、誤り検出符号である C R C符号（F C S部）を付加してデータパケットを生成する。また、制御情報には、受信側の無線局がデータパケットを受信した際に、元のデータフレームに変換するために必要な情報も含まれる。バケツト振り分け送信制御部 2 5は、データバケツト生成部 2 2から入力された各データバケツトと各無線チャネルとの対応付けを行う。

このような対応付けの結果、無線チャネル # 1に対応付けられたデータパケットは送受信処理部 1 0— 1内の変調器 1 1に入力され、無線チャネル # 2に対応付けられたデータバケツトは送受信処理部 1 0— 2内の変調器 1 1に入力され、無線チャネル # 3に対応付けられたデータパケットは送受信処理部 1 0 _ 3内の変調器 1 1に入力される。各変調器 1 1は、バケツト振り分け送信制御部 2 5からデータパケットが入力されると、そのデータバケツトに対して所定の変調処理を施して無線送信部 1 2に出力する。各無線送信部 1 2は、変調器 1 1から入力された変調処理後のデータパケットに対して、 D A変換，周波数変換，フィルタリング及び電力増幅を含む送信処理を施し、それぞれ対応する無線チャネルを介してアンテナ 1 3からデータパケットとして送信する。産業上の利用可能性

本発明は、同時に複数の無線チャネルが空き状態であれば、 1つまたは複数のデータフレームから生成された複数のデータパケットを同時に並列送信するので、最大スループットが大幅に改善され、効率的な無線バケツト通信が実現する。さらに、検出した空きチャネル数と送信待ちのデータフレーム数とに基づいて並列送信するデータフレーム数を適切に決めることにより、実質的なスループットを更に改善することが可能である。また、複数の無線チャネルを同時に用い、複数のデータパケットを並列送信した場合であっても、各データパケットのパケット長を揃えることにより、送信中の無線チャネルからの漏洩電力の影響によつて送達確認パケットが受信不可能になるような問題が生じないので、ス /レープットが改善される。

Claims

請求の範囲

( 1 ) 複数の無線チャネルの利用が可能な 2つの無線局の間で、キヤリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータバケツトを送信する無線パケット通信方法において、

前記キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、前記 2つの無線局の間で、空き状態の複数の無線チャネルを用レ、て複数のデータバケツトを並列送信する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 2 ) 複数の無線チャネルの利用が可能な 2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータバケツトを送信する無線パケット通信方法において、

前記キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、パケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、前記 2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チャネルを用いて、複数のパケット長が揃つたデータパケットを並列送信する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 3 ) 複数の無線チャネルの利用が可能であり、かつ無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な 2つの無 f泉局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、 .

前記キヤリアセンスにより同時に複数の無,镰チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度に応じてバケツト長が揃った複数のデータバケツトを生成し、前記 2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チャネルを用いて、複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 4 ) 複数の無線チャネルの利用が可能であり、かつ無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な 2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータバケツトを送信する無線バケツト通信方法におレ、て、

前記キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度を同一の伝送速度に揃え、パケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、前記 2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チャネルを用いて、複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 5 ) 請求項 4に記載の無線パケット通信方法において、

空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度をその中の最小の伝送速度に揃えることを特徴とする無線パケット通信方法。

( 6 ) 空間分割多重の利用が可能な 2つの無線局の間で、キャリアセンスによつて空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータバケツトを送信する無線パケット通信方法において、

前記キャリアセンスにより少なくとも 1つの無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、パケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、前記

2つの無線局の間で空き状態の 1つの無線チャネルと前記空間分割多重を用いて、複数のバケツト長が揃ったデータバケツトを並列送信する

ことを特 ί敷とする無線パケット通信方法。

( 7 ) 請求項 1〜 5のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、複数の無線チャネルと空間分割多重との併用が可能な前記 2つの無線局の間で、空き状態の複数の無線チャネルと前記空間分割多重を用いて、複数の無線チヤネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のバケツト長が揃ったデータパケットを並列送信する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 8 ) 請求項 1〜 7のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、前記無線局は、自局が少なくとも 1つの無線チャネルで送信中のときに、空き状態の無線チャネルのうち送信中の無線チャネルからの漏洩電力の影響を受けない無線チャネルを選択することを特徴とする無線バケツト通信方法。

( 9 ) 請求項 1〜 7のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、前記無線局は、自局が少なくとも 1つの無線チャネルで送信中のときに、その送信が終了するまでキヤリアセンスを含む送信処理を禁止する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 1 0 ) 請求項 1〜 5のいずれかに記載の無線バケツト通信方法において、

' 前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数が空きチャネル数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータバケツ 1、を並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が空きチャネル数を越える場合に、空きチャネル数と同数のデータパケットを生成して並列送信する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 1 1 ) 請求項 1〜 5のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数 Kが空きチャネル数 Nを越える場合に、 N≥Kになる力または N≥Kになる前に全無線チャネルが空き状態になるか、または N ^ Kになる前に所定の時間が経過するか、または N≥Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後の空きチャネル数に応じた数のデータバケツトを生成して並列送信する

ことを特徴とする無線バケツト通信方法。

( 1 2 ) 請求項 1〜 5のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数 Kが空きチャネル数 Nを下回る場合に、 N = Kになる力、または N = Kになる前に所定の時間が経過するか、または N = Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後に複数のデータパケットを生成して並列送信することを特徴とする無線バケツト通信方法。

( 1 3 ) 請求項 6に記載の無線パケット通信方法において、

前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数が空間分割多重数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータバケツトを並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が前記空間分割多重数を越える場合に、前記空間分割多重数と同数のデータパケットを生成して並列送信する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 1 4 ) 請求項 7に記載の無線バケツト通信方法において、

前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数が複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータパケットを並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が前記並列送信数を越える場合に、前記並列送信数と同数のデータパケットを生成して並列送信する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 1 5 ) 請求項 7に記載の無線パケット通信方法において、

前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数 Kが複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数 τを越える場合に、 τ≥κになるか、または Τ Κになる前に全無線チャネルが空き状態になるか、または Τ Κになる前に所定の時間が経過するか、または Τ≥ Κになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後の前記並列送信数に応じた数のデータパケットを生成して並列送信する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 1 6 ) 請求項 7に記載の無線バケツト通信方法において、

前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数 Κが複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数 Τを下回る場合に、 Τ = Κになるか、または Τ = Κになる前に所定の時間が経過するか、または Τ = Κになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後に複数のデータバケツトを生成して並列送信する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 1 7 ) 請求項 7に記載の無線パケット通信方法において、

前記無線局は、空きチャネル数、各無線チャネルの空間分割多重、および送信待ちのデータフレーム数の少なくとも 1つに基づいて、単一の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第 1のモードと、単一の無線チャネルと空間分割多重を用いる第 2のモードと、複数の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第 3のモードと、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いる第 4のモードとのいずれかを選択する

ことを特徴とする無線パケット通信方法。

( 1 8 ) 複数の無線チャネルの利用が可能な 2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータバケツトを送信する無線パケット通信装置において、

送信すべきデータフレームを一時的に保持するとともに、保持しているデータフレームのァドレス情報とバケツトサイズとを対応付けてデータバケツト格納情報として保持し、バケツト送出の要求を受けた場合に要求されたデータバケツトを読み出して出力する送信バッファ手段と、

予め定められた複数の無線チャネルのそれぞれの空き状態の判定情報を取得するチヤネル状態管理手段と、

入力する 1つまたは複数のデータフレームからデータ領域を抽出し、バケツト長が揃った複数のデータプロックを生成し、このデータブロックに必要なヘッダ情報を付加してデータバケツトを生成するデータバケツト生成手段と、

前記データバケツト生成手段で生成された各データパケットと送信する無線チャネルとを対応付けるパケット振り分け送信制御手段と、

前記送信バッファ手段から通知された各データフレームに関する情報と、前記チャネル状態管理手段から通知された無線チャネルに関する情報に基づき、データパケットを生成する 1つまたは複数のデータフレームを決定し、 1つまたは複数のデータフレームから空きチャネル数に応じた複数のデータパケットを生成する方法を決定し、生成された複数のデータバケツトを送信する無線チャネルを決定し、前記送信バッファ手段に対して出力するデータフレームを指定し、前記デ一タパケット生成部に対して前記送信バッファ手段から出力された 1つまたは複数のデータフレームからデータパケットを生成する方法を通知し、前記パケット振り分け送信制御手段に対して前記データパケットと無線チャネルとの対応付けに必要な情報を通知するデータフレーム管理手段と

を備え、前記 2つの無線局の間で、空き状態の複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信することを特徴とする無線バケツト通信装置。

( 1 9 ) 請求項 1 8に記載の無線バケツト通信装置において、

前記各無線チャネルで独立した複数の信号を同時に伝送する空間分割多重手段を含む

ことを特徴とする無線バケツト通信装置。

( 2 0 ) 請求項 1 8または請求項 1 9に記載の無線バケツト通信装置において、前記データフレーム管理手段は、前記キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、 1つまたは複数のデータフレームからバケツト長が揃った複数のデータバケツトを生成する制御を行うことを特徵とする無 Iパケット通信装置。

( 2 1 ) 請求項 1 8または請求項 1 9に記載の無線バケツト通信装置において、前記 2つの無線局は無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な手段を含み、前記データフレーム管理手段は、前記キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チヤネルの伝送速度に応じて、 1つまたは複数のデータフレームからパケット長が揃つた複数のデータパケットを生成する制御を行う

ことを特徴とする無線バケツト通信装置。

( 2 2 ) 請求項 1 8または請求項 1 9に記載の無線バケツト通信装置において、前記 2つの無線局は無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な手段を含み、前記データフレーム管理手段は、前記キヤリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無泉チヤネルの伝送速度を同一の伝送速度に揃え、 1つまたは複数のデータフレームからパケット長が揃った複数のデータバケツトを生成する制御を行う

ことを特徴とする無線パケッ.ト通信装置。

( 2 3 ) 請求項 1 8または請求項 1 9に記載の無線パケット通信装置において、自局が少なくとも 1つの無線チャネルで送信中のときに、空き状態の無線チヤネルのうち送信中の無線チャネルからの漏洩電力の影響を受けない無線チャネルを選択する手段を含む

ことを特徴とする無線パケット通信装置。 ( 2 4 ) 請求項 1 8または請求項 1 9に記載の無線バケツト通信装置において、自局が少なくとも 1つの無線チャネルで送信中のときに、その送信が終了するまでキヤリアセンスを含む送信処理を禁止する手段を含む

ことを特徴とする無線パケット通信装置。

( 2 5 ) 請求項 1 9に記載の無線バケツト通信装置において、

前記データフレーム管理手段は、空きチャネル数、各無線チャネルの空間分割多重、および送信待ちのデータフレーム数の少なくとも 1つに基づいて、単一の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第 1のモードと、単一の無線チヤネルと空間分割多重を用いる第 2のモードと、複数の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第 3のモードと、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いる第 4のモードとのいずれかを選択する手段を含む

ことを特徴とする無線パケット通信装置。