無線スター型ネットワークにおいてパケットを通信するための方法
【課題】マスターノード（マスター）と、スレーブノード（スレーブ）のセットとを含む直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）スター型ネットワークの性能を改善する。
【解決手段】スレーブのセットは、２つの別個のサブセットに分割される。第一のサブセット内のノードが送信し、一方でマスター及び第２のサブセット内のスレーブが受信する。次に、第２のサブセット内のスレーブが送信し、一方でマスター及び第１のサブセット内のスレーブが受信する。このようにして、各サブセット内のスレーブは、他方のサブセット内のスレーブによって送信されるパケットがマスターによって受信されていない場合、該他方のサブセット内のスレーブのための中継ノード（中継器）として機能する。
【解決手段】スレーブのセットは、２つの別個のサブセットに分割される。第一のサブセット内のノードが送信し、一方でマスター及び第２のサブセット内のスレーブが受信する。次に、第２のサブセット内のスレーブが送信し、一方でマスター及び第１のサブセット内のスレーブが受信する。このようにして、各サブセット内のスレーブは、他方のサブセット内のスレーブによって送信されるパケットがマスターによって受信されていない場合、該他方のサブセット内のスレーブのための中継ノード（中継器）として機能する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的にはスター型ネットワークにおける無線通信に関し、特に、ＯＦＤＭＡスター型ネットワークにおけるマスターノードとスレーブノードとの間の協調通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線スター型ネットワークは、マスターノード（マスター）と、スレーブノード（スレーブ）のセットとを含む。スレーブは、時分割多重を使用してマスターにパケットを順次送信するか、又は周波数分割多重が使用される場合には同時に送信する。送信が失敗した場合、パケットは再送信される。スター型ネットワークの性能を改善することが望ましい。
【０００３】
１つの改善は、時間ダイバーシティ、空間ダイバーシティ、又は周波数ダイバーシティを使用する。この結果、異なる受信状態が生じる。直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）は、信頼性のあるマルチパスチャネル、並びに周波数ダイバーシティ及び時間ダイバーシティを使用する高いデータレートを提供する。ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ（ＷｉＭＡＸ）標準規格、ＩＥＥＥ８０２．２２標準規格、及び３ＧＰＰ ＬＴＥ標準規格を参照されたい。
【０００４】
ＯＦＤＭＡスター型ネットワークでは、トラフィッククラスの優先度及び各パケットの緊急度を、パスダイバーシティを利用することなく高優先度トラフィックに関して低いレイテンシを達成するための、周波数（チャネル）選択の判断基準として使用することができる。ＯＦＤＭＡネットワークにおける、周波数選択性低速フェージングチャネルにわたる最適なサブキャリア配分が説明されてきた。
【０００５】
ＯＦＤＭＡネットワークにおけるパスダイバーシティは、複数のノードを、分散アンテナの集合として使用し、より高い信号対雑音（ＳＢＲ）比を得ることによって物理層における信頼性を高める。バックオフメカニズムを用いたＯＦＤＭＡのための分散したオポチュニスティック（opportunistic）アクセス方式は、チャネル状態情報を使用して衝突を回避する。リンク層において空間ダイバーシティを提供することもできる。
【０００６】
協調ノードの対は、ＯＦＤＭＡに半複信協調を使用して、前回受信したパケットに「ピギーバックする」ことによって各ＯＦＤＭＡスーパーフレーム内でデータを順次送信し、パスダイバーシティを達成することができる。しかしながら、協調しているノードの対は、単一のＯＦＤＭＡフレーム内で、送信状態と受信状態との間で複数回切り換えなくてはならない。さらに、信頼性のあるチャネルが利用可能であるとき、無条件の中継は効率を低下させる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施の形態は、マスターノード（マスター）と、スレーブノード（スレーブ）のセットとを含む直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）スター型ネットワークの性能を改善するための方法を立証した。スレーブのセットは、２つの別個のサブセットに分割される。第一のサブセット内のノードが送信し、一方でマスター及び第２のサブセット内のスレーブが受信する。次に、第２のサブセット内のスレーブが送信し、一方でマスター及び第１のサブセット内のスレーブが受信する。このようにして、各サブセット内のスレーブは、他方のサブセット内のスレーブによって送信されるパケットがマスターによって受信されていない場合、該他方のサブセット内のスレーブのための中継ノード（中継器）として機能することができる。
【０００８】
実施の形態は、２つの分割モードを提供する。階層型中継送信（ＨＲＴ）モードは、明示的なシグナリングを使用して中継能力を示す。確率型中継送信（ＳＲＴ）モードは、明示的なシグナリングを使用せず、送信と受信との間で切り換えるための追加のオーバーヘッド時間を必要とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施の形態は、パスダーバーシティを利用して、マスターノードとスレーブノードのセットとを含む時間制約のあるＯＦＤＭＡスター型ネットワークにおける信頼性を改善する、階層型中継送信モード及び確率型中継送信モードを提供する。
【００１０】
スレーブノードは２つのセットに分割される。第１のサブセットが送信する間、マスター及び第２のサブセットは受信モードで動作する。このようにして、第１のサブセット内のスレーブによる失敗した送信を、中継ノードとして機能する第２のサブセット内のスレーブによって再送信することができる。
【００１１】
ＨＲＴモード及びＳＲＴモードは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅ標準規格に従って定義される従来の反復直接送信モードよりも大幅に良好な性能を有する。パケット損失率は、約２桁小さい。
【００１２】
ＨＲＴモードは、いくつかの追加のシグナリングオーバヘッドで最高の全体性能を有する。ＳＲＴは、スーパーフレームの間、追加の送信／受信所要時間を要する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態によって使用されるＯＦＤＭＡスター型ネットワークの概略図である。
【図２】本発明の実施の形態によって使用されるスーパーフレームのブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態による、スレーブノードのセットを順次送信のためにサブセットに分割する概略図である。
【図４】本発明の実施の形態による、スレーブノードのセットを順次送信のためにサブセットに分割する概略図である。
【図５】本発明の実施の形態による、スレーブノードのセットを順次送信のためにサブセットに分割する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態を使用する直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）スター型ネットワーク１００を示している。ネットワークは、マスター（Ｍ）ノード（マスター）１０１と、Ｎ個のスレーブ（Ｓ）ノード（スレーブ）のセット１０２とを含む。スレーブは無線チャネル１０３上でマスターと通信する。各チャネルは、マスターからスレーブへのダウンリンク（ＤＬ）１０４と、スレーブからマスターへのアップリンク（ＵＬ）１０５とを含む。ネットワークは周波数多重及び時分割多重を使用して干渉を回避する。
【００１５】
周波数リソースｒは、Ｍ＝ａＮ個のブロックに分割される。ここで、ａは定数である。パケット送信は、時間にわたって互いから独立している。異なるスレーブからマスターへのアップリンクチャネルも独立している。各リソースブロックの送信は、同じ送信電力、変調、及びチャネル符号化を使用することができる。
【００１６】
各アップリンクパケット１１０は、Ｌビットのデータ１１１と、Ｑビットのオプションのプロトコル固有のオーバーヘッド１１２とを含む。ビットレートは毎秒Ｒビットである。チャネル経路損失指数がαである場合、単一リソースブロックを使用したＬ＋Ｑビットの送信のためのパケット成功率はｅｘｐ（−ｃｄα）である。ここで、ｃは定数であり、ｄはスレーブとマスターとの間の距離である。送信時間は（Ｌ＋Ｑ）／Ｒである。代替的に、リソースブロック多重が使用される場合、送信は、２つのリソースブロックを使用して、同じパケット成功率で、Ｔｔｘ（Ｑ）＝（Ｌ＋Ｑ）／２Ｒ秒にＬ＋Ｑビットを送信することができる。
【００１７】
ソースノードと宛先ノードとの同じ対に関して、チャネルは最大Ｄ０個の独立したリソースブロックを可能にする。これは最大ダイバーシティ次数である。このため、スレーブが２Ｔｔｘ（Ｑ）秒にｒ≧２個のリソースブロックを使用してＬ＋Ｑビットを送信するとき、ダイバーシティ次数が増大することによって、成功確率が以下まで高められる。
【００１８】
【数１】
【００１９】
ここで、関数ｅｘｐは指数関数であり、関数ｍｉｎは最小値を返す。Ｔｔｘ（Ｑ）秒に２ｒ≧４個のリソースブロックを使用してＬビットを送信する成功確率を同じであると想定する。
【００２０】
ダイバーシティ次数を増大させる代わりに、より良好なチャネル符号、及び増大したデータレートで送信するための多重リソースブロックを使用して送信することが可能である。
【００２１】
スレーブノードｉとマスターとの間の距離はｄｉであり、スレーブｉ及びｊの対間の距離はｄｉｊである。単一リソースブロックを使用した、スレーブノードｉからマスターへのパケット送信の成功確率はＰｓ（ｄｉ，１）であり、スレーブｊが同じパケットを受信する成功確率はＰｓ（ｄｉｊ，１）である。マスターはこれらの確率を使用してスレーブをサブセットに割り当て、それに応じて、後述するようにアップリンク送信をスケジューリングする。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態によって使用されるスーパーフレーム２００を示している。各スーパーフレームは、リソース配分及び同期のためのビーコン２０１から開始する。ビーコンの後には、競合アクセス期間（ＣＡＰ）２０２と、無競合期間（ＣＦＰ）２０３と、グループ肯定応答（ＧＡＣＫ）２０４と、第１の拡張ＣＦＰ（ＥＣＦＰ）２０５及び第２のＥＣＦＰ２０６とが続く。ＥＣＦＰの後にもＧＡＣＫが続き得る。このため、成功率を高めるための３回の送信機会（ＴｘＯＰ）が存在する。
【００２３】
第１の送信は約２Ｔｔｘ（Ｑ）秒であり、第２の送信及び第３の送信はＴｔｘ（０）秒である。送信モードと受信モードとを切り換えるのに必要な時間はＴｔａ秒である。ＧＡＣＫにはＴｆｂ秒かかる。
【００２４】
送信方式
反復直接送信モード
従来の反復直接送信（ＲＤＴ）モードでは、第１のＴｘＯＰの間、各スレーブは周波数ダイバーシティ次数ａ＝Ｍ／Ｎ、及びオーバーヘッドＱ＝０を使用して送信する。スレーブｉに関する成功確率はＰｓ（ｄｉ，ａ）である。送信時間は以下である。
【００２５】
【数２】
【００２６】
マスターがスレーブからのパケットの受信に失敗した場合、マスターはＧＡＣＫ２０４において再送信を要求する。後続のＥＣＦＰの間のＴｔｘ（０）秒の時間割当量に適合するように、最大Ｍ／２個のスレーブが再送信する。
【００２７】
失敗パケットの個数はＫである。Ｋ＜Ｍ／２の場合、Ｍ／２個のスレーブのみが、ダイバーシティ次数１でそれぞれ２つのリソースブロックを使用して再送信する。Ｋ＜Ｍ／２の場合、各スレーブは、ダイバーシティ次数１で送信するための少なくとも２つのリソースブロックを有する。続いて、最も小さい成功確率を有するスレーブのダイバーシティ次数を増大させるために、２つのリソースブロックが一度に配分される。
【００２８】
ＲＤＴ初期化
送信が失敗したスレーブがセットＥ内で特定される。リソースブロックの残り個数はｒ＝Ｍ−２Ｋである。スレーブｉの成功確率は以下であり、
【００２９】
【数３】
【００３０】
スレーブｉのためのダイバーシティ次数はＤｉ＝Ｉ｛ｉ∈Ｅ｝である。ここで、Ｉ｛・｝はインジケーター関数である。
【００３１】
ステップ（１） 以下に従って、最小成功確率を有するスレーブを確定する。
【００３２】
【数４】
【００３３】
Ｄｉ＜Ｄ０の場合、以下に従って最小ダイバーシティ次数を有するスレーブを確定する。
【００３４】
【数５】
【００３５】
ステップ（２） スレーブｉのダイバーシティ次数を増大させるようにリソースブロックを配分する。次のように更新する。Ｐｉ←Ｄｉ＋１）、及びＤｉ←＋１、及びｒ←−２。
【００３６】
ステップ（３） ｒ＞０の場合、ステップ（１）に進む。そうでない場合、
【００３７】
ステップ（４） スレーブｉがダイバーシティ次数Ｄｉで２Ｄｉ個のリソースブロックを使用して再送信する。
【００３８】
スレーブｉからの再送信の成功確率はＰｓ（ｄｉ，Ｄｉ）である。後続の送信のための時間は以下である。
【００３９】
【数６】
【００４０】
ＲＤＴモードを上回って成功率を高めることが所望されている。
【００４１】
階層型中継送信モード
図３〜図５に示すように、ＲＤＴモードの場合のように、全てのスレーブノードに第１のＴｘＯＰ中に同時に送信させるのではなく、マスターはＮ個のスレーブのセット３１１を、複数のサブセット、たとえば第１のサブセットＡ（ｉ）３０１及び第２のサブセットＢ（ｊ）３０２に分割することができる。第１のサブセット及び第２のサブセットは別個である。マスターはスレーブを複数のサブセットにわたって均等に分散し、スレーブはサブセットで順次送信する。
【００４２】
第１のサブセットＡからのスレーブｉのみがパケットを送信し、一方でサブセットＢからのマスター及びスレーブｊは受信モードにある。次に、スレーブｊのみがパケットを送信し、一方で第１のサブセット内のマスター及びスレーブｉは受信モードにある。以下において、変数ｉ及びｊ上のシンボル「＾」は推定値を表す。
【００４３】
図５は、ネットワークが見通し障壁（line-of-sight barrier）４００を含む別の分割を示している。このように、分割は、距離、又は通常、成功確率に基づくことができる。
【００４４】
本着想は、サブセットＡ内のスレーブｉからのパケットの受信に成功したサブセットＢ内のスレーブｊが、中継ノード（中継器）として動作することができるということである。パケットがマスターによって受信されず、かつスレーブｊがマスターに送信する際、高い成功確率を有する場合、後の再送信期間中にスレーブｉではなくスレーブｊにパケットを再送信させることが理にかなっている。スレーブｊがスレーブｉよりもマスターに近いとき、又はマスターへのより良好なチャネル、すなわち通常、マスターがパケットを受信する、より高い成功確率を有するときにこれは起こり得る。
【００４５】
したがって、第１の送信期間の間、サブセットＡ内のスレーブｉが送信し（３１１）、一方でサブセットＢ内のスレーブはサブセットＡ内のスレーブから送信を受信する（３１２）。次に、サブセットＢが送信し（３２２）、一方でサブセットＡが受信する（３２１）。
【００４６】
サブセットＡ内のスレーブｉは、２ａ個のリソースブロックを使用して、ダイバーシティ次数ａ＝Ｍ／Ｎで、パケットをＴｔｘ（０）秒で送信する。マスターは確率Ｐｓ（ｄ，ａ）でパケットの受信に成功し、サブセットＢ内のスレーブｊは、確率Ｐｓ（ｄｉｊ，ａ）でパケットの受信に成功する。
【００４７】
スレーブｊは、マスターに送信しているとき、スレーブｉからの受信に成功したパケットを明示的に指示する。マスターはこの指示を使用して、後述するように再送信をスケジューリングする。
【００４８】
サブセットＢ内のスレーブｊは、２ａ個のリソースブロックを使用して、ダイバーシティ次数ａ＝Ｍ／Ｎで、パケットをＴｔｘ（Ｎ／２）秒で送信する。マスターは確率Ｐｓ（ｄｊ，ａ）でパケットの受信に成功する。第１のＣＦＰの間のＨＲＴのための時間は以下である。
【００４９】
【数７】
【００５０】
後続の再送信の間、リソースは、最小成功確率を有するスレーブの送信を改善するために、各失敗した送信が１つの直接再送信又は間接（中継）再送信を有するように配分される。
【００５１】
ＨＲＴリソース配分
サブセットＡについて、マスターへの送信に成功しなかったスレーブｉは、最大Ｍ／２個のノードのセットＥ内にある。Ｋ≦Ｍ／２の場合、セットＥは前回の送信に成功しなかった全てのノードを含む。Ｋ＞Ｍ＝２の場合、マスターは最大成功確率を有するノードを選択する。これは、フレーム構成が全てのスレーブが再送信するのに十分なリソースを有せず、それにも関わらず別の送信機会が必要であるためである。このため、本方法は、可能な限り多くの送信を解消し、それによって次の送信機会において残りのノードのためにより多くのリソースを残すことを試みる。
【００５２】
スレーブｉからマスターへの失敗した送信を受信したサブセットＢ内のスレーブｊはセットＹ（ｉ）内にある。セットＥ内のスレーブ毎に、マスターは、以下に従って、２つのリソースブロック及びダイバーシティ次数１を使用して再送信するためのセットＹ内のスレーブを選択する。
【００５３】
【数８】
【００５４】
上述したように、残りのリソースブロックはｒ＝Ｍ−２Ｋであり、かつ以下である。
【００５５】
【数９】
【００５６】
再送信のダイバーシティ次数は以下である。
【００５７】
【数１０】
【００５８】
次に、以下のステップが実行される。
【００５９】
ステップ（１） 最小成功確率を有するスレーブはｉ＝ａｒｇ ｍｉｎｉ：Ｄｉｊ＜Ｐｉである。ｉｊ＜Ｄ０の場合、マスターは以下の最小ダイバーシティ次数を有するスレーブを選択する。
【００６０】
【数１１】
【００６１】
ステップ（２） マスターは、スレーブｉからのパケットを再送信するためのスレーブｊを以下のように選択する。
【００６２】
【数１２】
【００６３】
ステップ（３） マスターは以下に従ってリソースブロックを配分する。
【００６４】
【数１３】
【００６５】
ステップ（４） ｒ＞０の場合、ステップ（１）に進む。そうでない場合、
【００６６】
ステップ（５） スレーブｊがダイバーシティ次数Ｄｉｊで、２Ｄｉｊ個のリソースブロックを使用して、スレーブｉから受信したパケットを再送信する。
【００６７】
送信のための時間は以下である。
【００６８】
【数１４】
【００６９】
確率型中継送信モード
確率型中継送信（ＳＲＴ）モードでは、スレーブはＨＲＴの場合のように成功した受信を明示的に指示しない。そうではなく、マスターはスレーブが中継器として機能することができる尤度を求める。
【００７０】
第１の送信のための時間は以下である。
【００７１】
【数１５】
【００７２】
スレーブｊがスレーブｉから、マスターによって受信されなかったｆ個のパケットを受信した場合、ダイバーシティ次数Ｄの送信を用いた条件付き中継成功確率は以下である。
【００７３】
【数１６】
【００７４】
スレーブｊがスレーブｉから受信したパケットの中継に失敗する回数は、変数ｆｉｊに保持される。ここで、各スーパーフレームについて全ての要素がゼロに初期化される。ＳＲＴモードでは、セットＹ（ｉ）が、スレーブｉから潜在的にパケットを受信した全てのスレーブｊを特定する。すなわち、Ｙ（ｉ）＝ＢかつＹ（ｉ）＝Ａである。
【００７５】
失敗した送信へのリソース配分
各スレーブｉ∈Ｅについて、マスターは以下に従って、スレーブｉから受信したパケットを２つのリソースブロック及びダイバーシティ次数１を使用して中継するためのスレーブｊを選択する。
【００７６】
【数１７】
【００７７】
残りのリソースブロックの個数はｒ＝Ｍ−２Ｋであり、以下である。
【００７８】
【数１８】
【００７９】
また、以下をセットする。
【００８０】
【数１９】
【００８１】
次に、以下のステップが実行される。
【００８２】
ステップ（１） マスターは、以下に従って、最小成功確率を有するスレーブを確定する。
【００８３】
【数２０】
【００８４】
Ｄｉｊ＜Ｄ０の場合、マスターは、以下に従って、最小ダイバーシティ次数を有するスレーブｊを確定する。
【００８５】
【数２１】
【００８６】
ステップ（２） マスターは、スレーブｉから受信したパケットを再送信するためのスレーブｊを以下に従って確定する。
【００８７】
【数２２】
【００８８】
ステップ（３） マスターは以下に従ってリソースブロックを配分する。
【００８９】
【数２３】
【００９０】
ステップ（４） ｒ＞０の場合、ステップ（１）に進む。そうでない場合、
【００９１】
ステップ（５） スレーブｉがダイバーシティ次数Ｄｉｊで２Ｄｉｊ個のリソースブロックを使用して、スレーブｉから受信したパケットを再送信する。
【００９２】
ＳＲＴモードにおいて、各後続の送信の後、送信していないスレーブが送信しているスレーブからパケットを受信することができるため、セットＹ（ｉ）を更新することができる。後続の送信のそれぞれにかかる時間は以下である。
【００９３】
【数２４】
【００９４】
ネットワーク分割
ＨＲＴノード分割
スレーブｊがスレーブｉへの再送信に失敗する回数はｆｉｊである。マスターは全てのスレーブについて確率Ｐｓ（ｄｉ，１）を保持する。サブセットＢ内のスレーブのみがサブセットＡ内のスレーブｉから受信したパケットを再送信することができるため、セットＢ内のスレーブｊがサブセットＡ内のスレーブｉよりも高い成功確率を有する場合のみ性能を改善することができる。したがって、マスターは、最小成功確率を有するスレーブをサブセットＡに割り当て、より高い成功確率を有する他のスレーブをサブセットＢに割り当てる。
【００９５】
ＳＲＴノード分割
マスターは確率Ｐｓ（ｄｉ，１）及びＰｓ（ｄｉｊ，１）を保持する。マスターは、直接送信及び間接送信の成功確率を検討して分割を確定する。マスターは、最小累積成功確率を有するスレーブｉを確定する。各スレーブｊは、１つのスレーブｉのための中継器として機能することができ、各スレーブノードｉは中継器として２つのスレーブｊを有することができると想定される。
【００９６】
スレーブｉ及び全ての中継スレーブｊがダイバーシティ次数１で１回パケットを送信するとき、成功確率はｚ（ｉ）に保持される。スレーブｉ又は中継スレーブｊによる再送信の場合、成功確率はｖ（ｉ）に保持される。
【００９７】
中継スレーブｊに関連付けられるスレーブｉはセットＳ内にある。中継器に関連付けられないスレーブノードはセットＲ内にある。
【００９８】
ステップ（１） マスターはｚ（ｉ）＝ｖ（ｉ）＝Ｐｓ（ｄｉ，１）を初期化し、Ｓ及びＲ、並びに有向エッジセットＵをセットする。マスターはセットＵに従ってスレーブを分割する。
【００９９】
ステップ（２） マスターは、以下に従って、最小成功確率を有するスレーブを確定し、
【０１００】
【数２５】
【０１０１】
セットＳが空である場合、ステップ（７）に進む。
【０１０２】
ステップ（３） マスターは、以下に従って、最大成功確率を有するスレーブを確定し、
【０１０３】
【数２６】
【０１０４】
ここで、関数ｍａｘは最大値を返す。
【０１０５】
ステップ（４） 中継スレーブを使用することによって再送信の成功確率が高まらない場合、すなわちｑ（ｉ，ｊ，０，１）≦ｖ（ｉ）である場合、スレーブｉは追加の中継スレーブに関連付けられる必要がない。したがって、スレーブｉをセットＳから取り除き、ステップ（２）に進む。
【０１０６】
ステップ（５） 有向エッジ（ｉ，ｊ）をセットＵに追加する。スレーブｊをセットＲから除去する。セットＵがスレーブｉから発生する２つのエッジを有する場合、スレーブｉをセットＳから除去する。
【０１０７】
ステップ（６） 以下のようにｚ（ｉ）及びｖ（ｉ）を更新し、
【０１０８】
【数２７】
【０１０９】
ステップ（２）に進む。
【０１１０】
ステップ（７） マスターは、有向エッジセットＵに従って、スレーブをサブセットに割り当てる。
【０１１１】
有向エッジセットＵは、ツリー構造及び周期を形成する。ツリー構造の場合、ツリーの隣接するレベルのスレーブは、交互のサブセットに割り当てられる。周期が偶数のノードを含む場合、ノードを交互のサブセットに割り当てることができる。ノードの個数が奇数である場合、エッジが削除され、周期がツリーになる。
【０１１２】
本発明を好ましい実施の形態の例として説明してきたが、本発明の精神及び範囲内で様々な他の適応及び変更を行うことができることは理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神及び範囲内に入るすべての変形及び変更を包含することである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的にはスター型ネットワークにおける無線通信に関し、特に、ＯＦＤＭＡスター型ネットワークにおけるマスターノードとスレーブノードとの間の協調通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線スター型ネットワークは、マスターノード（マスター）と、スレーブノード（スレーブ）のセットとを含む。スレーブは、時分割多重を使用してマスターにパケットを順次送信するか、又は周波数分割多重が使用される場合には同時に送信する。送信が失敗した場合、パケットは再送信される。スター型ネットワークの性能を改善することが望ましい。
【０００３】
１つの改善は、時間ダイバーシティ、空間ダイバーシティ、又は周波数ダイバーシティを使用する。この結果、異なる受信状態が生じる。直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）は、信頼性のあるマルチパスチャネル、並びに周波数ダイバーシティ及び時間ダイバーシティを使用する高いデータレートを提供する。ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ（ＷｉＭＡＸ）標準規格、ＩＥＥＥ８０２．２２標準規格、及び３ＧＰＰ ＬＴＥ標準規格を参照されたい。
【０００４】
ＯＦＤＭＡスター型ネットワークでは、トラフィッククラスの優先度及び各パケットの緊急度を、パスダイバーシティを利用することなく高優先度トラフィックに関して低いレイテンシを達成するための、周波数（チャネル）選択の判断基準として使用することができる。ＯＦＤＭＡネットワークにおける、周波数選択性低速フェージングチャネルにわたる最適なサブキャリア配分が説明されてきた。
【０００５】
ＯＦＤＭＡネットワークにおけるパスダイバーシティは、複数のノードを、分散アンテナの集合として使用し、より高い信号対雑音（ＳＢＲ）比を得ることによって物理層における信頼性を高める。バックオフメカニズムを用いたＯＦＤＭＡのための分散したオポチュニスティック（opportunistic）アクセス方式は、チャネル状態情報を使用して衝突を回避する。リンク層において空間ダイバーシティを提供することもできる。
【０００６】
協調ノードの対は、ＯＦＤＭＡに半複信協調を使用して、前回受信したパケットに「ピギーバックする」ことによって各ＯＦＤＭＡスーパーフレーム内でデータを順次送信し、パスダイバーシティを達成することができる。しかしながら、協調しているノードの対は、単一のＯＦＤＭＡフレーム内で、送信状態と受信状態との間で複数回切り換えなくてはならない。さらに、信頼性のあるチャネルが利用可能であるとき、無条件の中継は効率を低下させる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施の形態は、マスターノード（マスター）と、スレーブノード（スレーブ）のセットとを含む直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）スター型ネットワークの性能を改善するための方法を立証した。スレーブのセットは、２つの別個のサブセットに分割される。第一のサブセット内のノードが送信し、一方でマスター及び第２のサブセット内のスレーブが受信する。次に、第２のサブセット内のスレーブが送信し、一方でマスター及び第１のサブセット内のスレーブが受信する。このようにして、各サブセット内のスレーブは、他方のサブセット内のスレーブによって送信されるパケットがマスターによって受信されていない場合、該他方のサブセット内のスレーブのための中継ノード（中継器）として機能することができる。
【０００８】
実施の形態は、２つの分割モードを提供する。階層型中継送信（ＨＲＴ）モードは、明示的なシグナリングを使用して中継能力を示す。確率型中継送信（ＳＲＴ）モードは、明示的なシグナリングを使用せず、送信と受信との間で切り換えるための追加のオーバーヘッド時間を必要とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施の形態は、パスダーバーシティを利用して、マスターノードとスレーブノードのセットとを含む時間制約のあるＯＦＤＭＡスター型ネットワークにおける信頼性を改善する、階層型中継送信モード及び確率型中継送信モードを提供する。
【００１０】
スレーブノードは２つのセットに分割される。第１のサブセットが送信する間、マスター及び第２のサブセットは受信モードで動作する。このようにして、第１のサブセット内のスレーブによる失敗した送信を、中継ノードとして機能する第２のサブセット内のスレーブによって再送信することができる。
【００１１】
ＨＲＴモード及びＳＲＴモードは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅ標準規格に従って定義される従来の反復直接送信モードよりも大幅に良好な性能を有する。パケット損失率は、約２桁小さい。
【００１２】
ＨＲＴモードは、いくつかの追加のシグナリングオーバヘッドで最高の全体性能を有する。ＳＲＴは、スーパーフレームの間、追加の送信／受信所要時間を要する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態によって使用されるＯＦＤＭＡスター型ネットワークの概略図である。
【図２】本発明の実施の形態によって使用されるスーパーフレームのブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態による、スレーブノードのセットを順次送信のためにサブセットに分割する概略図である。
【図４】本発明の実施の形態による、スレーブノードのセットを順次送信のためにサブセットに分割する概略図である。
【図５】本発明の実施の形態による、スレーブノードのセットを順次送信のためにサブセットに分割する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態を使用する直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）スター型ネットワーク１００を示している。ネットワークは、マスター（Ｍ）ノード（マスター）１０１と、Ｎ個のスレーブ（Ｓ）ノード（スレーブ）のセット１０２とを含む。スレーブは無線チャネル１０３上でマスターと通信する。各チャネルは、マスターからスレーブへのダウンリンク（ＤＬ）１０４と、スレーブからマスターへのアップリンク（ＵＬ）１０５とを含む。ネットワークは周波数多重及び時分割多重を使用して干渉を回避する。
【００１５】
周波数リソースｒは、Ｍ＝ａＮ個のブロックに分割される。ここで、ａは定数である。パケット送信は、時間にわたって互いから独立している。異なるスレーブからマスターへのアップリンクチャネルも独立している。各リソースブロックの送信は、同じ送信電力、変調、及びチャネル符号化を使用することができる。
【００１６】
各アップリンクパケット１１０は、Ｌビットのデータ１１１と、Ｑビットのオプションのプロトコル固有のオーバーヘッド１１２とを含む。ビットレートは毎秒Ｒビットである。チャネル経路損失指数がαである場合、単一リソースブロックを使用したＬ＋Ｑビットの送信のためのパケット成功率はｅｘｐ（−ｃｄα）である。ここで、ｃは定数であり、ｄはスレーブとマスターとの間の距離である。送信時間は（Ｌ＋Ｑ）／Ｒである。代替的に、リソースブロック多重が使用される場合、送信は、２つのリソースブロックを使用して、同じパケット成功率で、Ｔｔｘ（Ｑ）＝（Ｌ＋Ｑ）／２Ｒ秒にＬ＋Ｑビットを送信することができる。
【００１７】
ソースノードと宛先ノードとの同じ対に関して、チャネルは最大Ｄ０個の独立したリソースブロックを可能にする。これは最大ダイバーシティ次数である。このため、スレーブが２Ｔｔｘ（Ｑ）秒にｒ≧２個のリソースブロックを使用してＬ＋Ｑビットを送信するとき、ダイバーシティ次数が増大することによって、成功確率が以下まで高められる。
【００１８】
【数１】
【００１９】
ここで、関数ｅｘｐは指数関数であり、関数ｍｉｎは最小値を返す。Ｔｔｘ（Ｑ）秒に２ｒ≧４個のリソースブロックを使用してＬビットを送信する成功確率を同じであると想定する。
【００２０】
ダイバーシティ次数を増大させる代わりに、より良好なチャネル符号、及び増大したデータレートで送信するための多重リソースブロックを使用して送信することが可能である。
【００２１】
スレーブノードｉとマスターとの間の距離はｄｉであり、スレーブｉ及びｊの対間の距離はｄｉｊである。単一リソースブロックを使用した、スレーブノードｉからマスターへのパケット送信の成功確率はＰｓ（ｄｉ，１）であり、スレーブｊが同じパケットを受信する成功確率はＰｓ（ｄｉｊ，１）である。マスターはこれらの確率を使用してスレーブをサブセットに割り当て、それに応じて、後述するようにアップリンク送信をスケジューリングする。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態によって使用されるスーパーフレーム２００を示している。各スーパーフレームは、リソース配分及び同期のためのビーコン２０１から開始する。ビーコンの後には、競合アクセス期間（ＣＡＰ）２０２と、無競合期間（ＣＦＰ）２０３と、グループ肯定応答（ＧＡＣＫ）２０４と、第１の拡張ＣＦＰ（ＥＣＦＰ）２０５及び第２のＥＣＦＰ２０６とが続く。ＥＣＦＰの後にもＧＡＣＫが続き得る。このため、成功率を高めるための３回の送信機会（ＴｘＯＰ）が存在する。
【００２３】
第１の送信は約２Ｔｔｘ（Ｑ）秒であり、第２の送信及び第３の送信はＴｔｘ（０）秒である。送信モードと受信モードとを切り換えるのに必要な時間はＴｔａ秒である。ＧＡＣＫにはＴｆｂ秒かかる。
【００２４】
送信方式
反復直接送信モード
従来の反復直接送信（ＲＤＴ）モードでは、第１のＴｘＯＰの間、各スレーブは周波数ダイバーシティ次数ａ＝Ｍ／Ｎ、及びオーバーヘッドＱ＝０を使用して送信する。スレーブｉに関する成功確率はＰｓ（ｄｉ，ａ）である。送信時間は以下である。
【００２５】
【数２】
【００２６】
マスターがスレーブからのパケットの受信に失敗した場合、マスターはＧＡＣＫ２０４において再送信を要求する。後続のＥＣＦＰの間のＴｔｘ（０）秒の時間割当量に適合するように、最大Ｍ／２個のスレーブが再送信する。
【００２７】
失敗パケットの個数はＫである。Ｋ＜Ｍ／２の場合、Ｍ／２個のスレーブのみが、ダイバーシティ次数１でそれぞれ２つのリソースブロックを使用して再送信する。Ｋ＜Ｍ／２の場合、各スレーブは、ダイバーシティ次数１で送信するための少なくとも２つのリソースブロックを有する。続いて、最も小さい成功確率を有するスレーブのダイバーシティ次数を増大させるために、２つのリソースブロックが一度に配分される。
【００２８】
ＲＤＴ初期化
送信が失敗したスレーブがセットＥ内で特定される。リソースブロックの残り個数はｒ＝Ｍ−２Ｋである。スレーブｉの成功確率は以下であり、
【００２９】
【数３】
【００３０】
スレーブｉのためのダイバーシティ次数はＤｉ＝Ｉ｛ｉ∈Ｅ｝である。ここで、Ｉ｛・｝はインジケーター関数である。
【００３１】
ステップ（１） 以下に従って、最小成功確率を有するスレーブを確定する。
【００３２】
【数４】
【００３３】
Ｄｉ＜Ｄ０の場合、以下に従って最小ダイバーシティ次数を有するスレーブを確定する。
【００３４】
【数５】
【００３５】
ステップ（２） スレーブｉのダイバーシティ次数を増大させるようにリソースブロックを配分する。次のように更新する。Ｐｉ←Ｄｉ＋１）、及びＤｉ←＋１、及びｒ←−２。
【００３６】
ステップ（３） ｒ＞０の場合、ステップ（１）に進む。そうでない場合、
【００３７】
ステップ（４） スレーブｉがダイバーシティ次数Ｄｉで２Ｄｉ個のリソースブロックを使用して再送信する。
【００３８】
スレーブｉからの再送信の成功確率はＰｓ（ｄｉ，Ｄｉ）である。後続の送信のための時間は以下である。
【００３９】
【数６】
【００４０】
ＲＤＴモードを上回って成功率を高めることが所望されている。
【００４１】
階層型中継送信モード
図３〜図５に示すように、ＲＤＴモードの場合のように、全てのスレーブノードに第１のＴｘＯＰ中に同時に送信させるのではなく、マスターはＮ個のスレーブのセット３１１を、複数のサブセット、たとえば第１のサブセットＡ（ｉ）３０１及び第２のサブセットＢ（ｊ）３０２に分割することができる。第１のサブセット及び第２のサブセットは別個である。マスターはスレーブを複数のサブセットにわたって均等に分散し、スレーブはサブセットで順次送信する。
【００４２】
第１のサブセットＡからのスレーブｉのみがパケットを送信し、一方でサブセットＢからのマスター及びスレーブｊは受信モードにある。次に、スレーブｊのみがパケットを送信し、一方で第１のサブセット内のマスター及びスレーブｉは受信モードにある。以下において、変数ｉ及びｊ上のシンボル「＾」は推定値を表す。
【００４３】
図５は、ネットワークが見通し障壁（line-of-sight barrier）４００を含む別の分割を示している。このように、分割は、距離、又は通常、成功確率に基づくことができる。
【００４４】
本着想は、サブセットＡ内のスレーブｉからのパケットの受信に成功したサブセットＢ内のスレーブｊが、中継ノード（中継器）として動作することができるということである。パケットがマスターによって受信されず、かつスレーブｊがマスターに送信する際、高い成功確率を有する場合、後の再送信期間中にスレーブｉではなくスレーブｊにパケットを再送信させることが理にかなっている。スレーブｊがスレーブｉよりもマスターに近いとき、又はマスターへのより良好なチャネル、すなわち通常、マスターがパケットを受信する、より高い成功確率を有するときにこれは起こり得る。
【００４５】
したがって、第１の送信期間の間、サブセットＡ内のスレーブｉが送信し（３１１）、一方でサブセットＢ内のスレーブはサブセットＡ内のスレーブから送信を受信する（３１２）。次に、サブセットＢが送信し（３２２）、一方でサブセットＡが受信する（３２１）。
【００４６】
サブセットＡ内のスレーブｉは、２ａ個のリソースブロックを使用して、ダイバーシティ次数ａ＝Ｍ／Ｎで、パケットをＴｔｘ（０）秒で送信する。マスターは確率Ｐｓ（ｄ，ａ）でパケットの受信に成功し、サブセットＢ内のスレーブｊは、確率Ｐｓ（ｄｉｊ，ａ）でパケットの受信に成功する。
【００４７】
スレーブｊは、マスターに送信しているとき、スレーブｉからの受信に成功したパケットを明示的に指示する。マスターはこの指示を使用して、後述するように再送信をスケジューリングする。
【００４８】
サブセットＢ内のスレーブｊは、２ａ個のリソースブロックを使用して、ダイバーシティ次数ａ＝Ｍ／Ｎで、パケットをＴｔｘ（Ｎ／２）秒で送信する。マスターは確率Ｐｓ（ｄｊ，ａ）でパケットの受信に成功する。第１のＣＦＰの間のＨＲＴのための時間は以下である。
【００４９】
【数７】
【００５０】
後続の再送信の間、リソースは、最小成功確率を有するスレーブの送信を改善するために、各失敗した送信が１つの直接再送信又は間接（中継）再送信を有するように配分される。
【００５１】
ＨＲＴリソース配分
サブセットＡについて、マスターへの送信に成功しなかったスレーブｉは、最大Ｍ／２個のノードのセットＥ内にある。Ｋ≦Ｍ／２の場合、セットＥは前回の送信に成功しなかった全てのノードを含む。Ｋ＞Ｍ＝２の場合、マスターは最大成功確率を有するノードを選択する。これは、フレーム構成が全てのスレーブが再送信するのに十分なリソースを有せず、それにも関わらず別の送信機会が必要であるためである。このため、本方法は、可能な限り多くの送信を解消し、それによって次の送信機会において残りのノードのためにより多くのリソースを残すことを試みる。
【００５２】
スレーブｉからマスターへの失敗した送信を受信したサブセットＢ内のスレーブｊはセットＹ（ｉ）内にある。セットＥ内のスレーブ毎に、マスターは、以下に従って、２つのリソースブロック及びダイバーシティ次数１を使用して再送信するためのセットＹ内のスレーブを選択する。
【００５３】
【数８】
【００５４】
上述したように、残りのリソースブロックはｒ＝Ｍ−２Ｋであり、かつ以下である。
【００５５】
【数９】
【００５６】
再送信のダイバーシティ次数は以下である。
【００５７】
【数１０】
【００５８】
次に、以下のステップが実行される。
【００５９】
ステップ（１） 最小成功確率を有するスレーブはｉ＝ａｒｇ ｍｉｎｉ：Ｄｉｊ＜Ｐｉである。ｉｊ＜Ｄ０の場合、マスターは以下の最小ダイバーシティ次数を有するスレーブを選択する。
【００６０】
【数１１】
【００６１】
ステップ（２） マスターは、スレーブｉからのパケットを再送信するためのスレーブｊを以下のように選択する。
【００６２】
【数１２】
【００６３】
ステップ（３） マスターは以下に従ってリソースブロックを配分する。
【００６４】
【数１３】
【００６５】
ステップ（４） ｒ＞０の場合、ステップ（１）に進む。そうでない場合、
【００６６】
ステップ（５） スレーブｊがダイバーシティ次数Ｄｉｊで、２Ｄｉｊ個のリソースブロックを使用して、スレーブｉから受信したパケットを再送信する。
【００６７】
送信のための時間は以下である。
【００６８】
【数１４】
【００６９】
確率型中継送信モード
確率型中継送信（ＳＲＴ）モードでは、スレーブはＨＲＴの場合のように成功した受信を明示的に指示しない。そうではなく、マスターはスレーブが中継器として機能することができる尤度を求める。
【００７０】
第１の送信のための時間は以下である。
【００７１】
【数１５】
【００７２】
スレーブｊがスレーブｉから、マスターによって受信されなかったｆ個のパケットを受信した場合、ダイバーシティ次数Ｄの送信を用いた条件付き中継成功確率は以下である。
【００７３】
【数１６】
【００７４】
スレーブｊがスレーブｉから受信したパケットの中継に失敗する回数は、変数ｆｉｊに保持される。ここで、各スーパーフレームについて全ての要素がゼロに初期化される。ＳＲＴモードでは、セットＹ（ｉ）が、スレーブｉから潜在的にパケットを受信した全てのスレーブｊを特定する。すなわち、Ｙ（ｉ）＝ＢかつＹ（ｉ）＝Ａである。
【００７５】
失敗した送信へのリソース配分
各スレーブｉ∈Ｅについて、マスターは以下に従って、スレーブｉから受信したパケットを２つのリソースブロック及びダイバーシティ次数１を使用して中継するためのスレーブｊを選択する。
【００７６】
【数１７】
【００７７】
残りのリソースブロックの個数はｒ＝Ｍ−２Ｋであり、以下である。
【００７８】
【数１８】
【００７９】
また、以下をセットする。
【００８０】
【数１９】
【００８１】
次に、以下のステップが実行される。
【００８２】
ステップ（１） マスターは、以下に従って、最小成功確率を有するスレーブを確定する。
【００８３】
【数２０】
【００８４】
Ｄｉｊ＜Ｄ０の場合、マスターは、以下に従って、最小ダイバーシティ次数を有するスレーブｊを確定する。
【００８５】
【数２１】
【００８６】
ステップ（２） マスターは、スレーブｉから受信したパケットを再送信するためのスレーブｊを以下に従って確定する。
【００８７】
【数２２】
【００８８】
ステップ（３） マスターは以下に従ってリソースブロックを配分する。
【００８９】
【数２３】
【００９０】
ステップ（４） ｒ＞０の場合、ステップ（１）に進む。そうでない場合、
【００９１】
ステップ（５） スレーブｉがダイバーシティ次数Ｄｉｊで２Ｄｉｊ個のリソースブロックを使用して、スレーブｉから受信したパケットを再送信する。
【００９２】
ＳＲＴモードにおいて、各後続の送信の後、送信していないスレーブが送信しているスレーブからパケットを受信することができるため、セットＹ（ｉ）を更新することができる。後続の送信のそれぞれにかかる時間は以下である。
【００９３】
【数２４】
【００９４】
ネットワーク分割
ＨＲＴノード分割
スレーブｊがスレーブｉへの再送信に失敗する回数はｆｉｊである。マスターは全てのスレーブについて確率Ｐｓ（ｄｉ，１）を保持する。サブセットＢ内のスレーブのみがサブセットＡ内のスレーブｉから受信したパケットを再送信することができるため、セットＢ内のスレーブｊがサブセットＡ内のスレーブｉよりも高い成功確率を有する場合のみ性能を改善することができる。したがって、マスターは、最小成功確率を有するスレーブをサブセットＡに割り当て、より高い成功確率を有する他のスレーブをサブセットＢに割り当てる。
【００９５】
ＳＲＴノード分割
マスターは確率Ｐｓ（ｄｉ，１）及びＰｓ（ｄｉｊ，１）を保持する。マスターは、直接送信及び間接送信の成功確率を検討して分割を確定する。マスターは、最小累積成功確率を有するスレーブｉを確定する。各スレーブｊは、１つのスレーブｉのための中継器として機能することができ、各スレーブノードｉは中継器として２つのスレーブｊを有することができると想定される。
【００９６】
スレーブｉ及び全ての中継スレーブｊがダイバーシティ次数１で１回パケットを送信するとき、成功確率はｚ（ｉ）に保持される。スレーブｉ又は中継スレーブｊによる再送信の場合、成功確率はｖ（ｉ）に保持される。
【００９７】
中継スレーブｊに関連付けられるスレーブｉはセットＳ内にある。中継器に関連付けられないスレーブノードはセットＲ内にある。
【００９８】
ステップ（１） マスターはｚ（ｉ）＝ｖ（ｉ）＝Ｐｓ（ｄｉ，１）を初期化し、Ｓ及びＲ、並びに有向エッジセットＵをセットする。マスターはセットＵに従ってスレーブを分割する。
【００９９】
ステップ（２） マスターは、以下に従って、最小成功確率を有するスレーブを確定し、
【０１００】
【数２５】
【０１０１】
セットＳが空である場合、ステップ（７）に進む。
【０１０２】
ステップ（３） マスターは、以下に従って、最大成功確率を有するスレーブを確定し、
【０１０３】
【数２６】
【０１０４】
ここで、関数ｍａｘは最大値を返す。
【０１０５】
ステップ（４） 中継スレーブを使用することによって再送信の成功確率が高まらない場合、すなわちｑ（ｉ，ｊ，０，１）≦ｖ（ｉ）である場合、スレーブｉは追加の中継スレーブに関連付けられる必要がない。したがって、スレーブｉをセットＳから取り除き、ステップ（２）に進む。
【０１０６】
ステップ（５） 有向エッジ（ｉ，ｊ）をセットＵに追加する。スレーブｊをセットＲから除去する。セットＵがスレーブｉから発生する２つのエッジを有する場合、スレーブｉをセットＳから除去する。
【０１０７】
ステップ（６） 以下のようにｚ（ｉ）及びｖ（ｉ）を更新し、
【０１０８】
【数２７】
【０１０９】
ステップ（２）に進む。
【０１１０】
ステップ（７） マスターは、有向エッジセットＵに従って、スレーブをサブセットに割り当てる。
【０１１１】
有向エッジセットＵは、ツリー構造及び周期を形成する。ツリー構造の場合、ツリーの隣接するレベルのスレーブは、交互のサブセットに割り当てられる。周期が偶数のノードを含む場合、ノードを交互のサブセットに割り当てることができる。ノードの個数が奇数である場合、エッジが削除され、周期がツリーになる。
【０１１２】
本発明を好ましい実施の形態の例として説明してきたが、本発明の精神及び範囲内で様々な他の適応及び変更を行うことができることは理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神及び範囲内に入るすべての変形及び変更を包含することである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスターノードと、Ｎ個のスレーブノードのセットとを含む無線スター型ネットワークにおいてパケットを通信するための方法であって、前記ネットワークは直交周波数分割多元接続を使用し、
前記マスターノードによって、第１のサブセットＡ（ｉ）及び第２のサブセットＢ（ｊ）内の前記スレーブノードのセットを分割するステップであって、前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットは別個である、分割するステップと、
前記マスターノード及び前記スレーブノードの第２のサブセットが受信モードで動作している間のみ前記スレーブノードの第１のサブセットによってパケットを送信するステップと、
前記マスターノード及び前記スレーブノードの第１のサブセットが受信モードで動作している間のみ前記スレーブノードの第２のサブセットによってパケットを送信するステップと
を含む、無線スター型ネットワークにおいてパケットを通信するための方法。
【請求項２】
前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットにわたって前記Ｎ個のスレーブノードを均等に分散するステップをさらに含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
各パケットは、Ｌビットのデータと、Ｑビットのオプションのプロトコル固有のオーバーヘッドとを含み、ビットレートは毎秒Ｒビットであり、チャネル経路損失指数はαであり、単一リソースブロックを使用したＬ＋Ｑビットの送信のパケット成功率はｅｘｐ（−ｃｄα）であり、ここで、ｃは定数であり、ｄは前記スレーブノードと前記マスターノードとの間の距離であり、送信時間は（Ｌ＋Ｑ）／Ｒであり、前記マスターノードと前記スレーブノードとの間のチャネルによって、最大Ｄ０個の独立リソースブロックが可能になり、前記スレーブノードは２Ｔｔｘ（Ｑ）秒にｒ≧２個のリソースブロックを使用してＬ＋Ｑビットを送信し、ダイバーシティ次数が増大することによって、成功確率が以下まで高まり、
【数１】
ここで、関数ｅｘｐは指数関数であり、関数ｍｉｎは最小値を返す、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記スレーブノードｉと前記マスターノードとの間の距離はｄｉであり、前記スレーブノードｉと前記スレーブノードｊとの間の距離はｄｉｊであり、単一リソースブロックを使用して前記スレーブノードｉから前記マスターノードに前記パケットを送信する成功確率はＰｓ（ｄｉ，１）であり、前記スレーブノードｊが前記パケットを受信する成功確率はＰｓ（ｄｉｊ，１）である、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記マスターノードによって、前記スレーブノードの第１のサブセットから前記パケットを受信する成功確率に基づいて、前記スレーブノードを前記第２のサブセットに割り当てるステップをさらに含む、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記分割するステップは、前記マスターノードと前記スレーブノードのセットとの間の距離に従う、
請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記スレーブノードの第２のサブセットは、前記マスターノードが前記スレーブノードの第１のサブセットからの前記パケットの受信に成功しなかった場合、前記スレーブノードの第１のサブセットからの受信に成功した前記パケットを送信する、
請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記スレーブノードの第２のサブセットは、前記スレーブノードの第１のサブセットからの前記パケットの受信に成功したとき、前記マスターノードに明示的に指示する、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記マスターノードが前記スレーブノードの第１のサブセットからの前記パケットの受信に成功しなかった場合、前記マスターノードによって、前記スレーブノードの第２のサブセットから、前記スレーブノードの第１のサブセットからの受信に成功した前記パケットを送信する最大成功確率を有するスレーブノードを選択するステップをさらに含む、
請求項５記載の方法。
【請求項１】
マスターノードと、Ｎ個のスレーブノードのセットとを含む無線スター型ネットワークにおいてパケットを通信するための方法であって、前記ネットワークは直交周波数分割多元接続を使用し、
前記マスターノードによって、第１のサブセットＡ（ｉ）及び第２のサブセットＢ（ｊ）内の前記スレーブノードのセットを分割するステップであって、前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットは別個である、分割するステップと、
前記マスターノード及び前記スレーブノードの第２のサブセットが受信モードで動作している間のみ前記スレーブノードの第１のサブセットによってパケットを送信するステップと、
前記マスターノード及び前記スレーブノードの第１のサブセットが受信モードで動作している間のみ前記スレーブノードの第２のサブセットによってパケットを送信するステップと
を含む、無線スター型ネットワークにおいてパケットを通信するための方法。
【請求項２】
前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットにわたって前記Ｎ個のスレーブノードを均等に分散するステップをさらに含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
各パケットは、Ｌビットのデータと、Ｑビットのオプションのプロトコル固有のオーバーヘッドとを含み、ビットレートは毎秒Ｒビットであり、チャネル経路損失指数はαであり、単一リソースブロックを使用したＬ＋Ｑビットの送信のパケット成功率はｅｘｐ（−ｃｄα）であり、ここで、ｃは定数であり、ｄは前記スレーブノードと前記マスターノードとの間の距離であり、送信時間は（Ｌ＋Ｑ）／Ｒであり、前記マスターノードと前記スレーブノードとの間のチャネルによって、最大Ｄ０個の独立リソースブロックが可能になり、前記スレーブノードは２Ｔｔｘ（Ｑ）秒にｒ≧２個のリソースブロックを使用してＬ＋Ｑビットを送信し、ダイバーシティ次数が増大することによって、成功確率が以下まで高まり、
【数１】
ここで、関数ｅｘｐは指数関数であり、関数ｍｉｎは最小値を返す、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記スレーブノードｉと前記マスターノードとの間の距離はｄｉであり、前記スレーブノードｉと前記スレーブノードｊとの間の距離はｄｉｊであり、単一リソースブロックを使用して前記スレーブノードｉから前記マスターノードに前記パケットを送信する成功確率はＰｓ（ｄｉ，１）であり、前記スレーブノードｊが前記パケットを受信する成功確率はＰｓ（ｄｉｊ，１）である、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記マスターノードによって、前記スレーブノードの第１のサブセットから前記パケットを受信する成功確率に基づいて、前記スレーブノードを前記第２のサブセットに割り当てるステップをさらに含む、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記分割するステップは、前記マスターノードと前記スレーブノードのセットとの間の距離に従う、
請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記スレーブノードの第２のサブセットは、前記マスターノードが前記スレーブノードの第１のサブセットからの前記パケットの受信に成功しなかった場合、前記スレーブノードの第１のサブセットからの受信に成功した前記パケットを送信する、
請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記スレーブノードの第２のサブセットは、前記スレーブノードの第１のサブセットからの前記パケットの受信に成功したとき、前記マスターノードに明示的に指示する、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記マスターノードが前記スレーブノードの第１のサブセットからの前記パケットの受信に成功しなかった場合、前記マスターノードによって、前記スレーブノードの第２のサブセットから、前記スレーブノードの第１のサブセットからの受信に成功した前記パケットを送信する最大成功確率を有するスレーブノードを選択するステップをさらに含む、
請求項５記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１３９４６０（Ｐ２０１１−１３９４６０Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−２８５９５１（Ｐ２０１０−２８５９５１）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（５９７０６７５７４）ミツビシ・エレクトリック・リサーチ・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド (484)
【住所又は居所原語表記】２０１ ＢＲＯＡＤＷＡＹ， ＣＡＭＢＲＩＤＧＥ， ＭＡＳＳＡＣＨＵＳＥＴＴＳ ０２１３９， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８５９５１（Ｐ２０１０−２８５９５１）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（５９７０６７５７４）ミツビシ・エレクトリック・リサーチ・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド (484)
【住所又は居所原語表記】２０１ ＢＲＯＡＤＷＡＹ， ＣＡＭＢＲＩＤＧＥ， ＭＡＳＳＡＣＨＵＳＥＴＴＳ ０２１３９， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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