JP2008061037A - 無線通信装置、無線通信方法、及び、無線通信プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】伝送路の状態の予測に基づく通信の衝突確率に基づき、より電力の消費が少ない通信手順で無線通信を行う無線通信装置を提供すること。
【解決手段】送信メッセージを含む送信パケット又は他の無線通信装置に対する通信制御情報を含む通信制御パケットの送受信を行う送受信手段と、前記送受信手段によるパケットの送信を制御する送信制御手段と、現在より後の所定期間に対する通信ネットワークのトラフィック状態の予測に基づく前記送信パケットの衝突確率に基づき、前記送信パケットの送信が衝突した場合の前記送信パケットの再送に係る再送エネルギーと、通信制御パケットの送受信に係る通信制御パケット送受信エネルギーとを算出するエネルギー算出手段とを有し、前記送信制御手段は、前記再送エネルギーと前記通信制御パケット送受信エネルギーとの比較に基づき、前記通信制御パケットの送信を行うように前記送受信手段を制御する無線通信装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信方法、及び、無線通信プログラムに関する。

従来から、無線通信において、互いに電波が到達しない端末局が、第三の端末に対して通信を行う際にパケットの衝突が生じることがあり、隠れ端末問題と呼ばれている。隠れ端末によりパケットの衝突が生じると、受信されなかったパケットを再送しなければならず、無線通信のスループットが低下する。ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、送信パケットよりもデータ量の小さなＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケット及びＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケットと呼ばれる、他の端末に対する通信制御情報を含む通信制御パケットを送受信すること（以後、「ＲＴＳ／ＣＴＳパケットの送受信」という。）により、当該端末局がチャンネル（通信権）を確保し、隠れ端末問題を解消している。ＲＴＳ／ＣＴＳパケットの送受信の手順等は、図１０で後述する。

ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、ＲＴＳパケットとＣＴＳパケット（以後、「ＲＴＳ／ＣＴＳパケット」という）を、それぞれの無線端末が最大電力で送信するが、電力消費を低減するために、ＲＴＳ／ＣＴＳパケットの送信電力を最適化する方法が開示されている（非特許文献１参照）。非特許文献１の方法は、隠れ端末問題は解決するが、送信パケットの送信時間が短いときには、ＲＴＳ／ＣＴＳパケットの送信時間と消費電力が無視できなくなり、スループットが低下するという問題がある。

そこで上記問題を解決したものとして、例えば、特開２００５−８０２２０号公報（特許文献１）には、小さいデータパケット（送信パケット）を送信する場合は、通信制御パケットの送受信を行わないことを原則として、所定の時間Ｔの期間内に受信したデータの送信元アドレス及びデータサイズを含む受信データ量テーブルに基づき、所定の条件が満たされた場合に、データパケットの送信に先立ち、データパケットよりもデータ量の小さな制御パケットを送信し、他の無線局から制御パケットに対する応答パケットを受信した後に、データパケットを送信する無線パケット通信装置等の技術が開示されている。より詳細には、所定時間に受信したデータ量の総和とパケット送信した無線局の総和が閾値以上である場合に、制御パケットを送信している。

上記特許文献１は、さらに、無線基地局が、無線端末局からの制御パケットの送信が必要であることを無線端末局に通知する必要が生じた場合に、先ず無線基地局から制御パケットを送信する技術が開示されている。

また、例えば、特開平１１−２５２１２４号公報（特許文献２）には、送信するデータに応じて、送信する際に伝送路の状態を検出し、その伝送路が使用状態の場合、送信する際に所定の信号を送受信することにより伝送路を確保して伝送路へのアクセスを制御する方法を選択するか否かを決定する通信装置等の技術が開示されている。より詳細には、ビジー時間が閾値以上の場合に、伝送路が使用状態にあるとしている。
特開２００５−８０２２０号公報 特開平１１−２５２１２４号公報 Ｄ．Ｑｉａｏ，Ｓ．Ｃｈｏｉ，Ａ．Ｊａｉｎ，Ｋ．Ｇ．Ｓｈｉｎ，"Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ＩＥＥＥ８０２．１１ａ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮＳ"， Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．１，ｐｐ．４３３−４３７，Ａｐｒ．２００３

しかしながら、無線通信の移動局は、固定局よりも電力のリソースが限られるため、消費する電力を低減する必要があるが、上記特許文献１及び２では、衝突によるパケットの再送に必要な電力については、考慮されていない。消費電力は、さらに、通信速度を含む通信環境によっても大きく変化するが、上記特許文献１及び２では、そのようなことは考慮されていない。

本発明は、上記の点に鑑みて、これらの問題を解消するために発明されたものであり、伝送路の状態の予測に基づく通信の衝突確率に基づき、より電力の消費が少ない通信手順で無線通信を行う無線通信装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の無線通信装置は次の如き構成を採用した。

本発明の無線通信装置は、送信メッセージを含む送信パケット又は他の無線通信装置に対する通信制御情報を含む通信制御パケットの送受信を行う送受信手段と、前記送受信手段によるパケットの送信を制御する送信制御手段と、現在より後の所定期間に対する通信ネットワークのトラフィック状態の予測に基づく前記送信パケットの衝突確率に基づき、前記送信パケットの送信が衝突した場合の前記送信パケットの再送に係る再送エネルギーと、通信制御パケットの送受信に係る通信制御パケット送受信エネルギーとを算出するエネルギー算出手段とを有し、前記送信制御手段は、前記再送エネルギーと前記通信制御パケット送受信エネルギーとの比較に基づき、前記通信制御パケットの送信を行うように構成することができる。

これにより、伝送路の状態の予測に基づく通信の衝突確率に基づき、より電力の消費が少ない通信手順で無線通信を行う無線通信装置を提供することができる。

また、上記目的を達成するために、前記エネルギー算出手段は、複数の送信速度毎に、前記再送エネルギーと前記通信制御パケット送受信エネルギーとを算出するように構成することができる。

これにより、送信速度毎にエネルギーを算出する無線通信装置を提供することができる。

また、上記目的を達成するために、前記送受信手段は、さらに、前記トラフィック状態の予測情報を他の通信装置より受信するように構成することができる。

これにより、他の通信装置よりトラフィック状態の予測情報を受信する無線通信装置を提供することができる。

また、上記目的を達成するために、前記送受信手段は、所定の周期毎に所定期間のトラフィック状態を他の通信装置より受信し、前記エネルギー算出手段は、前記送受信手段により受信された前記トラフィック状態に基づき、次の周期における前記所定期間のトラフィック状態を予測するように構成することができる。

これにより、次の周期における所定期間のトラフィック状態を、他の通信装置より受信するトラフィック状態に基づき予測する無線通信装置を提供することができる。

また、上記目的を達成するために、前記エネルギー算出手段は、最新の所定期間におけるトラフィック状態と次の所定期間におけるトラフィック状態とが等しいとして、前記次の所定期間のトラフィック状態を予測するように構成することができる。

これにより、過去の直近の所定期間のトラフィック状態から、次の期間のトラフィック状態を予測する無線通信装置を提供することができる。

また、上記目的を達成するために、前記エネルギー算出手段は、過去の所定期間に対するトラフィック状態の予測と前記過去の所定期間におけるトラフィック状態とを比較して、当該トラフィック状態が発生する発生確率を求め、前記発生確率に基づき、次の所定期間のトラフィック状態を予測するように構成することができる。

これにより、過去の予測と実際との比較結果を、次の予測に反映させる無線通信装置を提供することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の無線通信装置は、さらに、前記エネルギー算出手段が予測した前記次の周期における所定期間のトラフィック状態に基づき、前記送信パケットの送信に要するパケット送信時間より長い非通信時間の開始時刻を取得する非通信時刻取得手段と、アプリケーション毎に定められる、パケットの送信に対して許容される遅延時間を保持する遅延時間保持手段とを有し、前記非通信時間の開始時刻までの時間が前記遅延時間より短い場合に、前記エネルギー算出手段は、前記発生確率に基づいて、前記非通信時間の開始時刻に前記送信パケットを送信する場合の前記再送エネルギーを算出するように構成することができる。

これにより、予測した非通信時刻までの時間と遅延時間との比較結果に基づき、再送エネルギーを算出する無線通信装置を提供することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の無線通信装置は、さらに、送信メッセージを含む送信パケット又は他の通信端末に対する通信制御情報を含む通信制御パケットの送受信を行う送受信手段と、通信ネットワークの現在より後の所定期間に対するトラフィック状態を予測する予測手段と、前記予測手段によって予測されたトラフィック状態に基づき、複数のパケット長毎の衝突確率情報を取得する確率取得手段と、前記衝突確率情報を送信する制御情報送信手段とを有する構成とすることができる。

これにより、他の通信端末に対して、パケット長毎の衝突確率情報を送信する無線通信装置を提供することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の無線通信方法は、複数の無線通信装置の間において、送信メッセージを含む送信パケット又は他の無線通信装置に対する通信制御情報を含む通信制御パケットの送受信を行う無線通信方法であって、通信ネットワークの現在より後の所定期間に対するトラフィック状態を予測する予測ステップと、前記予測ステップにおいて予測されたトラフィック状態に基づき、前記送信パケットの衝突確率情報を取得する衝突確率取得ステップと、前記衝突確率情報に基づき、前記送信パケットの通信が衝突した場合に前記送信パケットの再送に係る再送エネルギーと、通信権の獲得の通信制御パケットの送受信に係る通信制御パケット送受信エネルギーとを算出するエネルギー算出ステップと、無線通信装置が、前記送信パケットの送信を制御する送信制御ステップとを有し、前記送信制御ステップは、前記再送エネルギーと前記通信制御パケット送受信エネルギーとの比較に基づき、前記通信制御パケットの送信を行うように構成することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の無線通信プログラムは、コンピュータを、
送信メッセージを含む送信パケット又は他の通信端末に対する通信制御情報を含む通信制御パケットの送受信を行う送受信手段と、前記送受信手段によるパケットの送信を制御する送信制御手段と、現在より後の所定期間に対する通信ネットワークのトラフィック状態の予測に基づく前記送信パケットの衝突確率に基づき、前記送信パケットの送信が衝突した場合に前記送信パケットの再送に係る再送エネルギーと、通信権の獲得の通信制御パケットの送受信に係る通信制御パケット送受信エネルギーとを算出するエネルギー算出手段として機能させ、前記送信制御手段は、前記再送エネルギーと前記通信制御パケット送受信エネルギーとの比較に基づき、前記通信制御パケットの送信を行うように前記送受信手段を制御する無線通信プログラムとして構成することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の無線通信プログラムは、コンピュータを、他の通信端末に対して通信の制御情報を送信する制御情報送信手段と、送信メッセージを含む送信パケット又は他の通信端末に対する通信制御情報を含む通信制御パケットの送受信を行う送受信手段と、通信ネットワークの現在より後の所定期間に対するトラフィック状態を予測する予測手段と、前記予測手段によって予測されたトラフィック状態に基づき、複数のパケット長毎の衝突確率情報を取得する確率取得手段として機能させ、前記制御情報送信手段は、前記制御情報と、前記衝突確率情報とを送信するように前記送受信手段を制御する無線通信プログラムとして構成することができる。

本発明の無線通信装置によれば、伝送路の状態の予測に基づく通信の衝突確率に基づき、より電力の消費が少ない通信手順で無線通信を行う無線通信装置を提供することが可能になる。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

本発明の実施例の説明に先立って、本発明の無線通信装置によって行われる通信方法について、説明する。本発明の無線通信装置は、通信を行う際に、通信権の獲得手順を含まない通信方法と、通信制御パケットの送受信による通信権の獲得手順を含む通信方法との２つの通信方法に対応している。前者を第一の無線通信方法、後者を第二の無線通信方法と呼ぶ。第二の無線通信方法とは、典型的には、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるＲＴＳ／ＣＴＳパケットを用いる方法である。

（無線通信ネットワークの構成の例）
図１は、本発明の無線通信装置を有する無線通信ネットワークの例である。図１では、有線ネットワーク８００に接続されたアクセスポイント（以下、「ＡＰ」という。）の電波範囲に、端末２００ａから２００ｈが存在している。図１は、インフラストラクチャ・モードの構成の例であり、本発明の無線通信装置は、インフラストラクチャ・モードにおいて機能を最適に実現することができるが、アドホック・モードのネットワーク構成に設けられていてもよい。

なお、本実施例では、ＡＰを基地局、端末を端末局と呼ぶ。

（無線通信ネットワークの構成の例）
図２は、本発明の無線通信装置の機能構成の例の図である。図２では、本発明の無線通信装置として、無線通信装置１００及び無線通信装置２００の内部構成を説明する。

無線通信装置１００は、送受信手段１１０、及び、制御情報送信手段１２１を有する。無線通信装置１００は、さらに、トラフィック予測手段１４０を有してもよい。

送受信手段１１０は、無線通信手段１１１を有する。無線通信手段１１１は、パケットを送信又は受信する（以後、「送受信する」という。）手段である。送受信手段１１０が送受信するパケットは、送信メッセージを含むパケット、又は、他の通信端末に対する通信制御情報を含む通信制御パケットである。

送受信手段１００は、また、有線通信手段１１２を有してもよい。これにより、無線通信装置１００が、固定局として構成される。

制御情報送信手段１２１は、無線通信の制御情報の送信を制御する手段である。無線通信装置１００が、基地局として構成される場合には、制御情報送信手段１２１は、ビーコンを送信する手段となる。

トラフィック予測手段１４０は、過去の所定期間における、無線通信装置１００の通信時間及び／又は非通信時間を含む無線通信の状態（以後、「トラフィック」という）を取得し、未来の所定期間に対するトラフィックの予測を行う手段である。トラフィック予測手段は、予測手段１４２、又は、確率取得手段１４４を有する。

予測手段１４２は、未来の所定期間におけるトラフィックを予測する手段である。予測手段１４２は、例えば、所定の周期毎に所定期間内のトラフィック状況を取得し、次の周期における所定期間内のトラフィックを予測する。予測は、例えば、取得した過去のトラフィックが、次の所定期間においても同一であると仮定することに基づいてもよい。予測は、また、過去の予測に対する実際のトラフィック状況との誤差を、次の予測に対して反映させてもよい。

確率取得手段１４４は、予測された所定期間内のトラフィック状況に基づき、所定の時間長（想定されるパケット送信に要するパケット送信時間）毎に、各パケット送信時間より長い非通信時間の割合を取得し、その割合から所定期間における送信パケットの衝突確率を取得する手段である。

なお、予測手段１４２及び確率取得手段１４４は、必ずしも無線通信装置１００に設けられていなくてもよく、無線通信装置１００が、取得した過去のトラフィック状況を無線通信装置２００に送信することにより、無線通信装置２００がそれらの予測等を行ってもよい。

無線通信装置２００は、送受信手段２１０、送信制御手段２２０、エネルギー算出手段２４０、及び、記憶手段２７０を有する。送受信手段２１０は、無線通信手段２１１を有する。無線通信手段２１１は、パケットを送受信する手段である。無線通信手段２１１が送受信するパケットは、送信メッセージを含むパケット、又は、他の通信端末に対する通信制御情報を含む通信制御パケットである。

送信制御手段２２０は、送受信手段２１０によるパケットの送受信を制御する手段である。送信制御手段２２０は、エネルギー算出手段２４０が算出した消費エネルギーに基づき、第一の無線通信方法又は第二の無線通信方法の何れか一方により、無線通信を行うように送受信手段２１０を制御する。

エネルギー算出手段２４０は、送信パケットの衝突確率に基づき、送信パケットの送信が衝突した場合の当該送信パケットの再送に係る再送エネルギーと、通信制御パケットの送受信に係る通信制御パケット送受信エネルギーとを算出する手段である。第一の無線通信方法における消費エネルギーは、送信メッセージを含む送信パケットを送信する際に必要となる電力であるが、第一の無線通信方法によって、パケットの衝突が生じると、そのパケットを再送する必要が生じる。したがって、パケット衝突によって浪費されるエネルギーは、パケットの再送に係るエネルギーと略同一である。

一方、第二の無線通信方法における消費エネルギーは、制御パケットの送受信に係る電力と、送信パケットを送信する際に必要となる電力である。第二の無線通信方法では、通信権を獲得しなくても衝突が生じない場合に浪費されるエネルギーは制御パケットの送受信に係るエネルギーと略同一となる。送信パケットが制御パケットに対して充分に大きい場合には、そのエネルギーは無視することができる。

エネルギー算出手段２４０は、予測手段２４２及び／又は確率取得手段２４４を有する。予測手段２４２は、予測手段１４２と、確率取得手段２４４は、確率取得手段１４４と、同一の機能及び構成を有するため、ここでは説明を省略する。

なお、予測手段２４２及び確率取得手段２４４は、必ずしも無線通信装置２００に設けられていなくてもよく、無線通信装置１００が予測手段１４２及び確率取得手段１４４によって取得した情報を、無線通信装置２００が受信する構成であってもよい。

無線通信端末２００は、非通信時刻取得手段２６０を有してもよい。非通信時刻取得手段２６０は、予測手段２４２等によって取得された未来の所定期間のトラフィック状況から、送信しようとする送信パケットのパケット送信時間よりも長い非通信時間と、その非通信時間に対応する時刻とを取得する手段である。非通信時刻取得手段２６０により、パケットを送信する際に、所定期間の中で、衝突確率の低い時刻を取得することができる。

記憶手段２７０は、無線通信装置２００が処理を実行する際に必要となる様々な情報を格納する手段である。記憶手段２７０は、固定値のパラメータを格納する手段であってもよく、また、無線通信装置２００が処理を実行する際のワークメモリであってもよい。記憶手段２７０は、また、無線通信装置２００がコンピュータとして構成される場合に、プログラムを格納するための手段であってもよい。

記憶手段２７０は、遅延時間保持手段２７２を有してもよい。遅延時間保持手段２７２は、アプリケーション毎に定められている、遅延の最大時間を保持する手段である。

図２の構成は、無線通信装置１００が固定局であり、さらに、無線通信装置２００が移動局である場合に、予測値の取得を、固定局である無線通信装置１００が行うことにより、無線通信装置１００を含む基本サービスセット内における予測値取得の処理の全体量を低減することができる。さらに、消費電力の制約が移動局よりも少ない固定局が、処理をより多く行う構成となり、基本サービスセット全体の予測値取得にかかる電力消費を好適にすることができる。予測値の取得に加えて、割合の取得を無線通信装置１００が行うことにより、さらに、基本サービスセット全体の処理量、及び、電力消費を好適にすることができる。

無線通信装置１００が基地局である場合には、さらに、予測値等の情報をビーコンに含ませることにより、無線通信装置２００は、常に最新の予測値等を受信することができる。

なお、基本サービスセットとは、無線ネットワークが、インフラストラクチャ・モードで構成される場合に、一の基地局と、基地局から出される電波の到達範囲にある端末局からなるネットワークのことである。

（期間Ｔにおける非無通信時間の例）
図３は、所定の周期（Ｔ）における期間Ｔの非通信時間の例である。図３では、期間Ｔとして、Ｘｗｉｎｄｏｗ期間における非通信時間の情報を取得している。図３の例では、Ｘｗｉｎｄｏｗ期間の始めから順に、４、５、１０、、、３、３、９、１９からなる非通信時間が含まれている。

図４は、図３の例における、非通信時間の時間長毎に当該時間長の非通信状態がＸｗｉｎｄｏｗ期間に何回あったかを示す数が格納されたテーブルであって、本発明の無線通信装置１００が有する時間長数取得手段１４０によって取得される情報の例である。

図５は、図３及び図４に基づき、次の期間におけるパケットの衝突確率を、パケット送信時間毎に表したテーブルであって、確率取得手段２４４等によって取得される情報の例である。なお、図５では、パケット長毎に衝突確率が取得されているが、本発明の無線通信装置によって取得される衝突確率は、パケット長毎に対応した時間長に限らず、連続した時間長毎に取得されてもよい。

（エネルギー算出の例）
エネルギー算出手段２４０等が実行するエネルギー算出は、例えば、次の＜１＞から＜６＞の処理によって実行される。以下の＜１＞から＜６＞の処理は、送信先となる端末がＡＰであるとして処理を行っているが、本発明の無線通信装置の送信先は、ＡＰに限らず、移動局であってもよい。

＜１＞非通信区間の数の取得
エネルギー算出手段２４０は、Ｘｗｉｎｄｏｗ期間における非通信時間の分布を、所定のシンボル長時間Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}長毎に取得する。すなわち、Ｘｗｉｎｄｏｗ期間をシンボル長時間Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}で分割した各区間をｉ（０≦ｉ≦ＭＡＸ、但しＭＡＸ＝Ｘｗｉｎｄｏｗ／Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}）とする。非通信区間の長さをＩＴＬとし、１つのＸｗｉｎｄｏｗ期間の中で、長さＩＴＬの非通信区間の数をｎｕｍｂｅｒ＿ｏｆ（ＩＴＬ）とする。

＜２＞送信先となる端末との距離の算出
エネルギー算出手段２４０は、次のようにＡＰから自端末への電波伝送損失Ｐ_ｌｏｓｓを計算し、ＡＰとの距離ｄを算出する。

Ｐ_ｌｏｓｓ＝Ｐ_{ＡＰｓｅｎｄ}−Ｐ_{ｒｅｃｉｅｖｅ} ・・・・・（１）
ｄ＝ｇ（Ｐ_{ｌｏｓｓ、}ｆ） ・・・・・・・・・・・（２）
但し、ｆは無線の周波数、
Ｐ_{ＡＰｓｅｎｄは、}ＡＰの出力電力、
Ｐ_{ｒｅｃｉｅｖｅ}は、端末側の受信電力レベル、
ｇは、通信環境に依存する関数、
である。

＜３＞パケット長の算出
エネルギー算出手段２４０は、送信メッセージのデータ長から、データの送信時間（パケット長）を算出する。

Ｔ_{ｄａｔａ_ｓｅｎｄ}＝Ｔ_{ｐｒｅａｍｂｌｅ}＋（Ｈｌｅｎ＋Ｄａｔａ＿ｌｅｎ）／ｒａｔｅ
・・・（３）
但し、Ｔ_{ｄａｔａ_ｓｅｎｄ}は、データの送信時間、
Ｔ_{ｐｒｅａｍｂｌｅ}は、ＰＬＣＰ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）プリアンブルの送信時間、
Ｈｌｅｎは、ＰＬＣＰヘッダのデータ長、
Ｄａｔａ＿ｌｅｎは、送信メッセージのデータ長、
ｒａｔｅは、送信速度
である。

＜４＞衝突確率の予測
ここでは、基本サービスセット等のネットワーク内のノード（基地局及び端末局）が一様に分布していると仮定して、以下の計算を行う。

＜４−１＞自端末のキャリア（無線による送受信）を、他の全ての端末局がセンスできない場合の、送信パケットの衝突確率をＣＰ０とし、及び、ＲＴＳパケットの衝突確率をＣＰ_ＲＴＳ０とすると、それぞれ次式（４）及び（５）で算出することができる。

但し、Ｔ_ＲＴＳは、ＲＴＳパケットの送信時間である。
なお、式（４）及び（５）において、ＣＰ０及びＣＰ_ＲＴＳ０は、何れも０以上１以下の範囲で正規化されている。

＜４−２＞自端末のキャリア（無線電波）の到達範囲が、半径ｄの円内である場合の、送信パケットの衝突確率をＣＰ、及び、ＲＴＳパケットの衝突確率をＣＰ_ＲＴＳとすると、それぞれ次式（６）及び（７）によって算出することができる。

ＣＰ＝ＣＰ０＊（１−ξ＊（１−ＣＰ０）） ・・・・・・・・・・（６）
ＣＰ_ＲＴＳ＝ＣＰ_ＲＴＳ０＊（１−ξ＊（１−ＣＰ_ＲＴＳ０）） ・・・・・（７）
但し、ξは、ＡＰのキャリアをセンスできる端末のうち、自端末のキャリアをセンスできるために通信の衝突が起きない端末の割合であって、次式（８）及び（９）で与えられる。

但し、Ｒは、ＡＰが一定の電力Ｐ_{ＡＰｓｅｎｄｍａｘ}で出力する場合に、通信可能な距離であって、次式（１０）で与えられる。

Ｒ＝ｈ（Ｐ_{ＡＰｓｅｎｄｍａｘ}，ｆ） ・・・・・・・・・・・・・・・（１０）
但し、ｈは、通信環境に依存する関数である。

＜５＞エネルギーの算出
エネルギー算出手段２４０は、データの送信速度と必要最小電波受信レベルとの関係に基づき、自端末が送信可能な電力と、式（１）で求めた電波伝搬損失とから、送信可能な送信速度毎に、式（１１）から（１２）によって、エネルギーを算出する。ここで算出するエネルギーは、送信パケットが衝突した場合に、再送に係る再送エネルギーＥ_ＣＰ、及び、ＲＴＳ／ＣＴＳパケットの送受信に係るエネルギーＥ_{ＲＴＳ／ＣＴＳ}である。

Ｅ_ＣＰ＝Ｅ_{ｄａｔａ_ｓｅｎｄ}＊ＣＰ ・・・・・・・・・・・・・・・・・（１１）
Ｅ_{ｄａｔａ_ｓｅｎｄ}＝Ｔ_{ｄａｔａ_ｓｅｎｄ}＊（Ｐｃ＋Ｐｓ）＋Ｔ_ＳＩＦＳ＊Ｐｃ＋Ｔ_ＡＣＫ＊（Ｐｃ＋Ｐｒ） ・・・・・（１２）
Ｅ_{ＲＴＳ／ＣＴＳ}＝Ｔ_ＲＴＳ＊（Ｐｃ＋Ｐｓ）＊（１＋ＣＰ_ＲＴＳ）＋Ｔ_ＳＩＦＳ＊Ｐｃ＋Ｔ_ＣＴＳ＊（Ｐｃ＋Ｐｒ） ・・・・・（１３）
但し、Ｐｃは、自端末の基本消費電力、
Ｐｒは、受信時に加わる消費電力、
Ｐｓは、送信時に加わる消費電力、
Ｔ_ＡＣＫは、ＡＣＫパケットの受信に係る時間、
Ｔ_ＲＴＳは、ＲＴＳパケットの送信時間
Ｔ_ＳＩＦＳは、ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間、
Ｔ_ＣＴＳは、ＣＴＳパケットの送信時間
である。

また、データの送信速度と必要最小電波受信レベルとの関係は、例えば、図１８に示される値を用いる。図１８は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａの電波受信特性の図である。

＜６＞エネルギーの比較による最小エネルギーの決定
エネルギー算出手段２４０は、Ｅ_ＣＰとＥ_{ＲＴＳ／ＣＴＳ}とに基づき、最小エネルギーＥ_ＯＰＴを次式（１４）によって算出する。

送信制御手段２２０は、エネルギーの比較に基づき、ＲＴＳ／ＣＴＳパケットの送受信を行わない第一の無線通信方法と、ＲＴＳ／ＣＴＳパケットの送受信を行う第二の無線通信方法との、何れの方法によって無線通信を行うかを決定する。

（予測方法の例）
予測手段２４２等が予測に用いる方法の例を次に説明する。予測手段２４２等は、期間Ｔを１からｎの区間に分割し、各区間に対して次式（１５）によって予測を行う。

χ（ｐ）_ｔ＋１,m＝αχ（ｐ）_ｔ,m＋（１−α）χ（ｅ）_ｔ,m・・・・・・・（１５）
但し、χは、その区間において無線通信がある場合には１，無線通信が全く無い場合には０、
χ（ｐ）_ｔ,mは、ｔ番目の期間Ｔにおけるｍ番目の区間に対する予測値、
χ（ｅ）_ｔ,mは、ｔ番目の期間Ｔにおけるｍ番目の区間の実際の値、
αは、重みづけのための定数であって、０≦α≦１、
である。

例えば、α＝０．６、χ（ｐ）_ｔ,m＝０．５の場合に、
χ（ｐ）_ｔ＋１,m＝０．７（但し、χ（ｅ）_ｔ,m＝１のとき）
χ（ｐ）_ｔ＋１,m＝０．３（但し、χ（ｅ）_ｔ,m＝０のとき）
となる。

そこで、例えば、χ（ｐ）_ｔ＋１,mが０．５以上の場合に、ｔ＋１番目の期間における区間ｍが通信区間であるとし、χ（ｐ）_T＋１,mが０．５未満の場合に、ｔ＋１番目の期間における区間ｍが非通信区間であるとすることにより、非通信区間からなる非通信時間の時間長及び時間長毎の数を取得することができる。

また、例えば、χ（ｐ）_ｔ＋１,mが０．５以上の場合に、ｔ＋１番目の期間における区間ｍが通信区間であるとし、χ（ｐ）_T＋１,mが０．５未満の場合に、ｔ＋１番目の期間における区間ｍが非通信区間であるとすることにより、非通信区間からなる非通信時間の時間長、及び、通信区間からなる通信時間の時間長を取得し、さらに非通信区間と通信区間との時間長を経時順に取得することにより、数列として取得することができる。

（本発明の無線通信装置のより詳細な例）
図６から図８、図１１から図１３、及び、図１５から図１７は、本発明の無線通信装置１００及び２００を、より詳細に説明する図である。図６等においては、エネルギーの算出は、式（１）から（１４）に基づいて行われてもよい。また、エネルギー算出に用いるトラフィックの予測は、例えば、式（１５）に基づいてもよい。

（本発明の無線通信装置の例（その１））
図６及び図７は、時間長毎の数のテーブルを基地局が取得し、取得されたテーブルに基づき、端末局が衝突確率を計算する場合の例である。

（本発明の無線通信装置の例（基地局・その１））
図６は、基地局の構成の例である。図６の基地局１００ａは、無線送受信処理部１１０ａ、アクセス制御部１９０ａ、及び、上位レイヤ送受信部１２０ａを有する。無線送受信処理部１１０ａは、無線による送受信を行う手段であり、上位レイヤ送受信部１２０ａは、上位層からの送受信要求を介する手段である。

アクセス制御部１９０ａは、上位レイヤ送受信部１２０ａと無線送受信処理部１１０ａとの間に設けられ、無線送受信処理部１１０ａによって外部から受信されたデータを上位レイヤ送受信部１２０ａに伝達し、また、上位レイヤ送受信部１２０ａから入力される送信データを無線送受信処理部１１０ａに出力する。アクセス制御部１９０ａは、さらに、データが送受信される際の非通信時間を取得し、それらの時間長毎の数の統計を取得する。

アクセス制御部１９０ａは、統計部１８０ａ、パケット受信部１９１ａ、受信バッファ１９２ａ、ＡＣＫ送信部１９３ａ、及び、送信バッファ１９４ａを有する。パケット受信部１９１ａは、無線送受信処理部１１０ａが無線通信によって受信するパケットを受信する手段であって、受信したパケットからデータを取り出して受信バッファ１９２ａに出力し、さらに、ＡＣＫ送信部１９３ａに対してパケットを受信したことを通知する。

受信バッファ１９２ａは、パケット受信部１９１ａが出力するデータを一時的に格納する手段であって、上位レイヤ送受信部１２０ａの処理速度に合わせて、又は、上位レイヤ送受信部１２０ａの要求に応じてデータを出力する。

ＡＣＫ送信部１９３ａは、パケット受信部１９１ａからパケットを受信したことを通知されると、パケット受信に対するＡＣＫ信号を、パケット送信元の無線通信装置に対して送信する。

送信バッファは、上位レイヤ送受信部１２０ａが送信を要求するデータを一時的に格納する手段であって、上位レイヤ送受信部１２０ａの処理速度に合わせて、又は、上位レイヤ送受信部１２０ａの要求に応じてデータを格納し、通信速度に合わせて無線送受信処理部１１０ａに出力する。

統計部１８０ａは、パケット受信部１９１ａのパケットの受信状況に基づき、伝送路の使用状況を統計的に取得する手段である。より詳細には、統計部１８０ａは、非通信時間（アイドル時間）の時間長毎の数を取得する。統計部１８０ａによって取得された非通信時間の時間長毎の数は、送信バッファ１９４ａに対して出力され、無線送受信処理部１１０ａによって、端末局に対して送信される。

（本発明の無線通信装置の例（端末局・その１））
図７は、端末局の構成の例である。図７の端末局２００ａは、無線送受信処理部２１０ａ、アクセス制御部２９０ａ、及び、上位レイヤ送受信部２２０ａを有する。無線送受信処理部２１０ａは、無線による送受信を行う手段であり、上位レイヤ送受信部２２０ａは、上位層からの送受信要求を介する手段である。

アクセス制御部２９０ａは、上位レイヤ送受信部２２０ａと無線送受信処理部２１０ａとの間に設けられ、無線送受信処理部２１０ａによって外部から受信されたデータを上位レイヤ送受信部２２０ａに伝達し、また、上位レイヤ送受信部２２０ａから入力される送信データを無線送受信処理部２１０ａに出力する。アクセス制御部２９０は、さらに、基地局１００ａから受信した非通信時間の時間長毎の数に基づき、通信方法を決定する。

アクセス制御部２９０ａは、電波伝送損失計算部２８０ａ、送信電力決定部２８１ａ、送信速度計算部２８２ａ、送信時間計算部２８３ａ、割合計算部２８４ａ、衝突確率予測部２８５ａ、パケット送信方法決定部２８６ａ、パケット受信部２９１ａ、受信バッファ２９２ａ、ＡＣＫ送信部２９３ａ、及び、送信バッファ２９４ａを有する。

電波伝送損失計算部２８０ａは、無線送受信処理部２１０ａの無線通信の状況に基づき、伝送路の電波伝送損失を計算する。

送信速度計算部２８２ａは、電波伝搬損失から基地局との距離を算出し、その距離と送信電力との関係で、パケットを送信する際の通信速度を算出する手段であり、送信時間計算部２８３ａは、送信速度計算部２８２ａにより算出された送信速度でパケットを送信する際の送信に係る時間、すなわちパケット送信時間を計算する手段である。

割合計算部２８４ａは、送信時間計算部２８３ａによって計算したパケット送信時間より長い非通信時間の割合を計算する。衝突確率予測部２８６ａは、割合計算部２８４ａで計算された、パケット長より長い非通信区間の割合に基づき、送信パケット間の衝突確率を予測する。

パケット通信方法決定部２８９ａは、衝突確率予測部２８６ａで予測された衝突確率に基づき、算出された再送エネルギーを通信制御パケット送受信エネルギーとを比較することにより、パケットの送信に際して、通信権の獲得を行わない第一の無線通信方法と、通信権の獲得手順を有する第二の無線通信方法との何れか一方の方法を選択し、通信方法を決定する。

（本発明の無線通信装置（端末局・その１）の処理の例のフロー）
図８は、本発明の無線通信装置（端末局・その１）の処理の例のフローであって、基地局１００ａから受信する情報等に基づき、第一の無線通信方法又は第二の無線通信方法の何れか一方により、パケットの送信を行う場合の処理の例である。

図８のステップＳ１０１では、割合計算部２８４ａが、無線送受信処理部２１０ａによって受信された非通信時間の時間長毎の数を、パケット受信部２９１ａ及び受信バッファ２９２ａを介して受信する。ステップＳ１０２では、送信バッファ２９４ａが、上位レイヤ送受信部１２０ａから送信要求されたデータの有無を確認する。データが無い場合には、ステップＳ１０１に進み、データがある場合には、ステップＳ１０３に進む。データの送信要求があるまで、ステップＳ１０１とステップＳ１０２を繰り返す。

ステップＳ１０２に続くステップＳ１０３では、電波伝搬損失計算部２８０ａが、無線通信装置１００ａ（ＡＰ）からの電波の受信レベルに基づき、電波の伝搬損失を計算し、取得する。ステップＳ１０３に続いてステップＳ１０４では、送信電力決定部２８１ａが、出力電力を最小値に設定して初期化し、さらに、送信速度計算部２８２ａが、送信速度を０として初期化する。

ステップＳ１０４に続いてステップＳ１０５では、送信速度計算部２８２ａが、電波伝搬損失から基地局との距離を算出し、その距離と出力電力との関係で、送信可能な最大速度の計算を行い、送信速度を決定する。ステップＳ１０５に続いてステップＳ１０６では、送信速度計算部２８２ａが、ステップＳ１０５で決定された送信速度が、直前の送信速度と異なるか否かを判断する。送信速度が異なる場合には、ステップＳ１１１に進み、送信方法の決定等を行う。送信速度が直前の送信速度と等しい場合には、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０６に続くステップＳ１０７では、送信電力決定部２８１ａが、ステップＳ１０４で初期化された送信電力に対して、１ｄＢｍを加えた値を、出力電力として設定する。なお、２回目以降に実行されるステップＳ１０７では、既に設定されている出力電力に対して、１ｄＢｍを加えた値を、新たな出力電力として設定する。ステップＳ１０７に続くステップＳ１０８では、無線送受信処理部２１０ａが、ステップＳ１０７で設定された出力電力が、無線通信装置２００ａの最大出力電力より大きいか否かを判断する。最大出力電力より大きい場合には、ステップＳ１０９に進み、最大出力電力より小さい場合には、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０８の処理により、最大出力電力以下の１ｄＢｍ毎の全ての電力に対応する送信可能な最大速度について、パケットの衝突によるエネルギーの損失の予測を行うことができ、最適な送信速度、送信方法、及び／又は送信時刻等を定めることができる。なお、ステップＳ１０８では、最大出力電力として、無線通信装置２００ａの最大出力電力を用いているが、本発明の無線通信装置は、この例に限らない。最大出力電力を、無線通信装置の操作者が図示しない入力手段等によって設定する構成であってもよい。また、最大出力電力を、図示しない制御部が送信パケットに含まれる送信メッセージの種類に基づき、定める構成であってもよい。

ステップＳ１０６に続くステップＳ１１１では、送信時間計算部２８３ａが、送信バッファ２９４ａに格納されているデータを、ステップＳ１０６で決定した送信速度で送信する場合の、送信に係る時間（パケット長）を計算する。

ステップＳ１１１に続いてステップＳ１１２に進み、割合計算部２８４ａが、パケット受信部２９１ａより受信した、非通信時間の時間長毎の数に基づき、ステップＳ１１１で取得したパケット長より長い非通信時間の、期間Ｔに対する割合を計算して取得する。

ステップＳ１１２に続いてステップＳ１１３に進み、衝突確率予測部２８６ａが、割合計算部２８４ａで取得された割合に基づき、衝突確率を予測する。

ステップＳ１１３に続いてステップＳ１１４に進み、パケット送信方法決定部２８９ａが、再送エネルギー（衝突による消費エネルギー）を計算し、その値（１）を取得する。なお、値（１）は、パケットを送信する際に、上記衝突確率で、通信の衝突が生じた場合に、再送に必要なエネルギー量の値である。

ステップＳ１１４に続いてステップＳ１１５に進み、パケット送信方法決定部２８９ａが、通信制御パケット（例えば、ＲＴＳ／ＣＴＳパケット）の送受信による消費エネルギー（２）を計算し、その値（２）を取得する。

ステップＳ１１５に続いてステップＳ１１６に進み、パケット送信方法決定部２８９ａが、ステップＳ１１４で取得されたエネルギーの値（１）と、ステップＳ１１５で取得されたエネルギーの値（２）とを比較し、（１）≦（２）の場合には、ステップＳ１１７に進み、（１）＞（２）の場合には、ステップＳ１１８に進む。

ステップＳ１１６に続くステップＳ１１７では、パケット送信方法決定部２８９ａが、パケットの送信に際して第一の無線通信方法によることを決定する。一方、ステップＳ１１６に続くステップＳ１１８では、パケット送信方法決定部２８９ａが、パケットの送信に際して第二の無線通信方法によることを決定する。

ステップＳ１１７又はステップＳ１１８に続いて、ステップＳ１１９に進み、送信電力決定部２８１ａが、ステップＳ１０５において新たに決定された送信速度で、ステップＳ１１６により決定された送信方法によりパケットを送受信した場合の消費エネルギーを計算する。第一の無線通信方法による場合の消費エネルギーは、送信パケットの送信に要するエネルギー及び再送エネルギーであり、第二の無線通信方法による場合の消費エネルギーは、送信パケットの送信に要するエネルギー及び通信制御パケットの送受信に要するエネルギーである。

ステップＳ１１９に続いてステップＳ１２０に進み、送信電力決定部２８１ａが、ステップＳ１１９で計算されたエネルギーの値と、図示しない記憶部に記憶されている、送信速度、出力電力、及び、送信方法によりパケットを送信した場合の消費エネルギーの値とを比較し、ステップＳ１１９で計算されたエネルギーの値が小さい場合には、ステップＳ１２１に進み、そうでない場合には、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１２０に続いてステップＳ１２１に進み、送信速度計算部２８２ａが、ステップＳ１０５で決定された送信速度が、送信しようとするデータに対して求められる送信速度に対応しているか否かを判断する。対応している場合には、ステップＳ１２２に進み、対応していない場合には、ステップＳ１０７に進む。

なお、送信しようとするデータに対して定められる送信速度の例として、例えば、メールの送受信、ウェブ閲覧、掲示板、チャット、及び、遠隔制御等は数Ｍｂｐｓ程度が好適である。また、送信しようとするデータに対して求められる送信速度として、例えば、アプリケーション毎に定められる最大の遅延速度を用いてもよい。例えば、ＶｏＩＰ電話等は、許容される遅延時間が少ない。

ステップＳ１２１に続くステップＳ１２２では、アクセス制御部２９０ａの図示しない制御部が、送信速度、出力電力、及び、送信方法の組合せが定まったことを判断し、無線送受信処理部２１０ａが送信する際の条件を、その組合せによるものに変更し、図示しない記憶部に記憶させ、ステップＳ１０７に進む。

以上のステップＳ１０４からステップＳ１０７の処理を、最大出力電力となるまで繰り返すことにより、最小の消費エネルギーで送信できる、送信速度、出力電力、及び、送信方法の組合せが得られる。

一方、ステップＳ１０８に続くステップＳ１０９では、無線送受信処理部２１０ａが、最終的に図示しない記憶部に記憶されている送信速度、送信方法、出力電力の組合せで、送信バッファ２９４ａに格納されているデータをパケットとして送信する。

（第一の無線通信方法を説明する図）
図９及び図１０は、第一の無線通信方法及び第二の無線通信方法を、それぞれ説明する図である。図９は、第一の無線通信方法を説明する図であって、データの送信に際して通信権の獲得手順を含まない無線通信方法の図である。

図９では、データを送信する通信端末（端末局）が、ＡＰ（基地局）に対して、制御パケット等の送信をすることなく、データの本体を送信する。ＡＰは、そのデータの受信が終了すると、ＡＣＫパケットを送信する。

（第二の無線通信方法を説明する図）
図１０は、第二の無線通信方法を説明する図であって、データの送信に際して通信権の獲得手順を有する無線通信方法の図である。図１０では、データを送信する通信端末（端末局）が、ＡＰ（基地局）に対して、データの送信に先立ってＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケットを送信する。ＲＴＳパケットは、ＡＰが受信する他に、通信端末の電波圏内にある他の端末によっても受信される。ＲＴＳパケットを受信した他の端末は、データの送信を行わないＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）期間に入る。

一方、ＲＴＳパケットを受信したＡＰは、通信端末に対してＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケットを送信する。ＣＴＳパケットは、通信端末によって受信される他に、他の端末によっても受信される。ＣＴＳパケットを受信した端末のうち、ＲＴＳパケットの受信によってＮＡＶ期間になっている端末の他の端末は、ＣＴＳパケットの受信に基づき、ＮＡＶ期間に入る。

ＲＴＳパケットを送信した後、ＡＰよりＣＴＳパケットを受信した通信端末は、データのパケットを送信する。ＡＰは、データの受信が終了すると、ＡＣＫパケットを送信する。

ＲＴＳパケット又はＣＴＳパケットの受信に基づき、ＮＡＶ期間に入っていた他の端末は、ＲＴＳパケット又はＣＴＳパケットに含まれる期間が経過した後、データの送信を行うことが可能になる。

（本発明の無線通信装置の例（基地局・その２））
図１１及び図１２は、図４及び図５で説明した、非通信時間の時間長毎の数のテーブル及びパケット送信時間毎の衝突確率を取得する無線通信装置の例であって、基地局が、時間長毎の数のテーブルに基づく時間長毎の衝突確率の予測を行う場合の例である。

図１１は、基地局の構成の例である。図１１の基地局１００ｂは、図６の基地局１００ａと似た構成であるが、アクセス制御部１９０ｂに確率計算部１８１ｂが含まれている点が、基地局１００ａとは異なっている。そこで、ここでは、確率計算部１８１ｂに係る説明を行い、他は省略する。

確率計算部１８１ｂは、統計部１８０ｂによって取得された時間長毎の数に基づき、所定の時間長毎に、通信の衝突確率の計算を行う。所定の時間長とは、例えば、想定される複数のパケット送信時間である。衝突確率の計算は、上述の「＜４＞衝突確率の予測」に記載の手順によって行うとよい。確率計算部１８１ｂは、計算した衝突確率を送信バッファ１９４ｂに出力する。

無線送受信処理部１１０ｂは、送信バッファ１９４ｂに出力された衝突確率を、端末局に対して送信する。

（本発明の無線通信装置の例（端末局・その２））
図１２は、図１１の基地局より受信した送信時間毎の衝突確率に基づき、第一の無線通信方法と、第二の無線通信方法とを選択する端末局の構成の例である。図１２の端末局２００ｂは、図７の端末局２００ａと似た構成であるが、アクセス制御部２９０ｂに割合計算部がなく、受信した衝突確率を用いる点が異なっている。そこで、ここでは、受信した送信時間毎の衝突確率を用いて、送信パケットの衝突確率を求める処理に係る部分の説明を行い、他は省略する。

送信時間計算部２８３ｂは、送信しようとするデータのパケット送信時間を計算して、衝突確率予測部２８６ｂに対して出力する。衝突確率予測部２８６ｂは、受信バッファ２９２ｂより、基地局１００ｂが計算し、無線送受信処理部２０１ｂによって受信された送信時間毎の衝突確率を取得し、送信したいパケットの送信時間に対応する衝突確率を参照することにより、衝突確率の予測を行う。

以上の処理により、衝突確率が得られ、データを送信するのに好適な送信速度、出力電力、及び、無線通信方法を決定することができる。

（本発明の無線通信装置（端末局・その２）の処理の例のフロー）
図１３は、本発明の無線通信装置（端末局・その２）の処理の例のフローであって、基地局１００ｂから受信する情報等に基づき、第一の無線通信方法又は第二の無線通信方法の何れか一方により、パケットの送信を行う場合の処理の例である。

図１３において、ステップＳ２０２からステップＳ２０９、及び、ステップＳ２１３からステップＳ２２１は、図８における、ステップＳ１０２からステップＳ１０９、及び、ステップＳ１１４からステップＳ１２２の処理と同一であるので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ２０１では、衝突確率予測部２８６ｂが、無線送受信処理部２１０ｂによって受信された非通信時間の時間長毎の数を、パケット受信部２９１ｂ及び受信バッファ２９２ｂを介して受信する。

ステップＳ２１１では、送信時間計算部２８３ｂが、送信バッファ２９４ｂに格納されているデータを、ステップＳ２０６で決定した送信速度で送信する場合の、パケット送信時間を計算する。

ステップＳ２１１に続いてステップＳ２１２に進み、衝突確率予測部２８６ｂが、基地局１１０ｂより受信された、パケット送信時間毎の衝突確率を参照して、ステップＳ２１１で計算されたパケット送信時間を要するデータを送信する際の衝突確率を予測する。

ステップＳ２１２に続いてステップＳ２１３からステップＳ２２１の処理を行うことにより、送信速度、出力電力、及び、無線通信方法の好適な組合せを得ることができる。

（期間Ｔにおける通信時間等の例）
図１４は、所定の周期（Ｔ）における期間Ｔの次の期間の非通信時間及び非通信時間毎の確率を説明する図である。図１４では、期間Ｔの次の期間として、次のＸｗｉｎｄｏｗ期間における非通信時間の情報を取得している。図１４の例では、次のＸｗｉｎｄｏｗ期間の始めから順に、２、４、４、５、１３、１０、、、４、９、５、９、１７、１９というように通信時間と非通信時間の各時間長が時系列で表されている。図１４には、さらに、各通信時間及び各非通信時間における通信の発生確率pがそれぞれ示されている。

図１４に示す各時間長は、例えば、上述の（予測方法の例）により予測される各通信区間と各非通信区間とを集計することによって取得されてもよい。さらに、通信の発生確率pは、例えば、式（１５）により算出される各区間における通信の発生確率ｘ（ｐ）を利用して取得されてもよい。より具体的には、例えば、各通信時間及び各通信時間に含まれる各通信区間及び各非通信区間における通信の発生確率ｘ（ｐ）の平均値を各通信時間及び各通信時間における通信の発生確率pとしてもよく、あるいは、各通信時間及び各通信時間に含まれる各通信区間及び各非通信区間における通信の発生確率ｘ（ｐ）の内最も高い発生確率ｘ（ｐ）を各通信時間及び各通信時間における通信の発生確率pとしてもよい。

（本発明の無線通信装置の例（基地局・その３））
図１５及び図１６は、図１４で説明した、通信時間及び非通信時間の時系列と、各通信時間及び各非通信時間における通信の発生確率を取得する無線通信装置の例である。

図１５は、基地局の構成の例である。図１５の基地局１００ｄは、パケット受信部１９１ｄの受信状況に基づき、次のＸＷｉｎｄｏｗ期間における通信時間と非通信時間の区間毎の予測を行う。基地局１００ｄは、図６における基地局１００aに対して、統計部１８０aに代えて予測部１８０ｄと時系列及び重み生成部１８１ｄとを有する。その他の処理部は、基地局１００aと略同一の機能及び構成であるので、ここでは説明を省略する。

予測部１８０ｄは、パケット受信部１９１ｄの受信状況に基づき、所定の周期（Ｔ（ＸＷｉｎｄｏｗ））毎に、ＸＷｉｎｄｏｗ期間において通信時間及び非通信時間を取得し、次の期間における通信状況を予測する。

時系列及び重み生成部１８１ｄは、予測部１８０ｄによって予測された通信状況を集計して通信時間及び非通信時間の時系列を生成するとともに、通信時間と非通信時間毎に、通信の発生確率を予測して、時系列及び通信の発生確率を送信バッファ１９４ｄに出力する。

無線送受信処理部１１０ｄは、送信バッファ１９４ｄに出力された時系列及び通信の発生確率を、端末局に対して送信する。

（本発明の無線通信装置の例（端末局・その３））
図１６は、端末局の構成の例である。図１６の端末局２００ｄは、図７の端末局２００aと送信時刻決定部２８５ｄ及び衝突確率予測部２８６ｄ以外は同様の構成であるため、ここでは、送信時刻決定部２８５ｄ及び衝突確率予測部２８６ｄに係る説明を行い、他は省略する。

送信時刻決定部２８５ｄは、基地局１００ｄから受信された通信時間と非通信時間とからなる時系列に基づき、送信しようとするパケットのパケット送信時間より長い非通信時間のＸＷｉｎｄｏｗ期間における開始時刻を、送信時刻の候補として決定する。

衝突確率予測部２８６ｄは、基地局１００ｄから受信された通信の発生確率に基づき、候補となった各送信時刻に送信パケットを送信した場合の衝突確率を、それぞれ予測する。この場合、各送信時刻に対応する時系列上の各非通信時間における通信の発生確率を送信パケットの衝突確率として予測するとよい。

（本発明の無線通信装置（端末局・その３）の処理の例のフロー）
図１７は、本発明の無線通信装置（端末局・その３）の処理の例のフローであって、基地局１００ｄから受信する情報等に基づき、第一の無線通信方法又は第二の無線通信方法の何れか一方により、パケットの送信を行う場合の処理の例である。図１７のステップＳ４０１及びステップＳ４１３からステップＳ４１７以外の処理は、図８に示す処理の例のフローと同様であるため、ここでは説明を省略する。

ステップＳ４０１では、送信時刻決定部２８５ｄが、無線送受信処理部２１０ｄによって受信された通信時間及び非通信時間の時系列と各通信時間及び各非通信時間における通信の発生確率とを、パケット受信部２９１ｄ及び受信バッファ２９２ｄを介して受信する。

ステップＳ４１３では、送信時刻決定部２８５ｄが、通信時間と非通信時間の時系列から、ステップＳ４１１で計算されたパケット送信時間よりも長い非通信時間のＸＷｉｎｄｏｗ期間における開始時刻を取得し、さらに、その非通信時間に対応する通信の発生確率から衝突確率を取得する。

ステップＳ４１３に続いてステップＳ４１４に進み、送信時刻決定部２８５ｄが、ステップＳ４１３で取得した非通信時間のうち、衝突しない確率が最も高い時間を選択し、その開始時刻を送信時刻とする。ステップＳ４１４に続いてステップＳ４１６に進み、送信時刻決定部２８５ｄが、送信するデータが、ステップＳ４１４で決定した送信時刻まで送信遅延が許容されるか否かを判断する。送信遅延が許容されるか否かは、アプリケーション毎に記憶部に記憶されている許容時間に基づいて判断される。送信遅延が許容される場合は、ステップＳ４１７に進み、送信遅延が許容されない場合は、ステップＳ４１５に進む。ステップＳ４１５では、ステップＳ４１４又は直前のステップＳ４１５で選択された送信時刻よりも前の時刻であって、衝突しない確率が次に高い時刻を選択する。ステップＳ４１５とステップＳ４１６の処理を繰り返すことにより、好適な送信時刻を決定することができる。

ステップＳ４１６に続くステップＳ４１７では、パケット送信方法決定部２８９ｄが、ステップS４１４〜S４１６により決定された送信時刻に送信パケットを送信し、衝突が生じた場合の再送エネルギーを計算し、その値（１）を取得する。

以上の処理により、好適な時刻に好適な通信方法によって無線通信を行うことができる。

なお、図６以降で説明した本発明の無線通信装置と、図２における本発明の無線通信装置との対応は、以下の通りである。統計部１８０、予測部１９０、確率計算部１８１ｂ、時系列及び重み生成部１８１ｄは、トラフィック予測手段１４０に対応する。パケット受信部１９１、受信バッファ１９２、ＡＣＫ送信部１９３、送信バッファ１９４は、送受信手段１１０に対応する。また、電波伝搬損失計算部２８０、送信電力決定部２８１、送信速度計算部２８２、送信時間計算部２８３、及び、衝突確率予測部２８６は、エネルギー算出手段２４０に対応する。送信時刻決定部２８５は、非通信時刻取得手段２６０に対応する。パケット送信方法決定部２８９は、送信制御手段２２０に対応する。パケット受信部２９１、受信バッファ２０２、ＡＣＫ送信部２９３、及び、送信バッファ２９４は、送受信手段２１０に対応する。

以上、発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は、この最良の形態で述べた実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能である。

本発明の無線通信装置を有する無線通信ネットワークの構成の例。 本発明の無線通信装置の機能構成の例。 所定の周期（Ｔ）における期間Ｔの非通信時間の例。 非通信時間の時間長毎の数のテーブルの例。 次の期間におけるパケットの衝突確率をパケット長毎に表したテーブルの例。 本発明の無線通信装置の例（基地局・その１）。 本発明の無線通信装置の例（端末局・その１）。 本発明の無線通信装置（端末局・その１）の処理の例のフロー。 通信権の獲得手順を含まない通信方法の例。 通信権の獲得手順を有する通信方法の例。 本発明の無線通信装置の例（基地局・その２）。 本発明の無線通信装置の例（端末局・その２）。 本発明の無線通信装置（端末局・その２）の処理の例のフロー。 所定の周期（Ｔ）における期間Ｔの次の期間の非通信時間の予測の例 本発明の無線通信装置の例（基地局・その３）。 本発明の無線通信装置の例（端末局・その３）。 本発明の無線通信装置（端末局・その３）の処理の例のフロー。 ＩＥＥＥ８０２．１１ａの電波受信特性。

符号の説明

１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ 無線通信装置
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ 無線通信装置
１１０、２１０ 送受信手段
１１１、２１１ 無線通信手段
１１２ 有線通信手段
１２１ 制御情報送信手段
１４０ トラフィック予測手段
１４２、２４２ 予測手段
１４４，２４４ 確率予測手段
２２０ 送信制御手段
２４０ エネルギー算出手段
２４２ 予測手段
２４４ 確率取得手段
２６０ 非通信時刻取得手段
２７０ 記憶手段
２７２ 遅延時間保持手段
１８０ａ、１８０ｂ 統計部
１８０ｃ、１８０ｄ 予測部
１８１ｂ 確率計算部
１８１ｃ 時系列情報生成部
１８１ｄ 時系列及び重み生成部
１９０ａ、１９０ｂ、１９０ｃ、１９０ｄ アクセス制御手段
１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｃ、１９１ｄ パケット受信部
１９２ａ、１９２ｂ、１９２ｃ、１９２ｄ 受信バッファ
１９３ａ、１９３ｂ、１９３ｃ、１９３ｄ ＡＣＫ送信部
１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄ 送信バッファ
２８０ａ、２８０ｂ、２８０ｃ、２８０ｄ 電波伝搬損失計算部
２８１ａ、２８１ｂ、２８１ｃ、２８１ｄ 送信電力決定部
２８２ａ、２８２ｂ、２８２ｃ、２８２ｄ 送信速度計算部
２８３ａ、２８３ｂ、２８３ｃ、２８３ｄ 送信時間計算部
２８４ａ 割合計算部
２８５ｃ、２８５ｄ、 送信時刻決定部
２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｄ 衝突確率予測部
２８９ａ、２８９ｂ、２８９ｃ、２８９ｄ パケット送信方法決定部
２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃ、２９０ｄ アクセス制御手段
２９１ａ、２９１ｂ、２９１ｃ、２９１ｄ パケット受信部
２９２ａ、２９２ｂ、２９２ｃ、２９２ｄ 受信バッファ
２９３ａ、２９３ｂ、２９３ｃ、２９３ｄ ＡＣＫ送信部
２９４ａ、２９４ｂ、２９４ｃ、２９４ｄ 送信バッファ

Claims (11)

1. 送信メッセージを含む送信パケット又は他の無線通信装置に対する通信制御情報を含む通信制御パケットの送受信を行う送受信手段と、
   前記送受信手段によるパケットの送信を制御する送信制御手段と、
   現在より後の所定期間に対する通信ネットワークのトラフィック状態の予測に基づく前記送信パケットの衝突確率に基づき、前記送信パケットの送信が衝突した場合の前記送信パケットの再送に係る再送エネルギーと、通信制御パケットの送受信に係る通信制御パケット送受信エネルギーとを算出するエネルギー算出手段とを有し、
   前記送信制御手段は、前記再送エネルギーと前記通信制御パケット送受信エネルギーとの比較に基づき、前記通信制御パケットの送信を行うように前記送受信手段を制御することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記エネルギー算出手段は、複数の送信速度毎に、前記再送エネルギーと前記通信制御パケット送受信エネルギーとを算出することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記送受信手段は、さらに、前記トラフィック状態の予測情報を他の通信装置より受信することを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
4. 前記送受信手段は、所定の周期毎に所定期間のトラフィック状態の情報を他の通信装置より受信し、
   前記エネルギー算出手段は、前記送受信手段により受信された前記トラフィック状態に基づき、次の周期における前記所定期間のトラフィック状態を予測することを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
5. 前記エネルギー算出手段は、最新の所定期間におけるトラフィック状態と次の所定期間におけるトラフィック状態とが等しいとして、前記次の所定期間のトラフィック状態を予測することを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
6. 前記エネルギー算出手段は、過去の所定期間に対するトラフィック状態の予測と前記過去の所定期間におけるトラフィック状態とを比較して、当該トラフィック状態が発生する発生確率を求め、前記発生確率に基づき、次の所定期間のトラフィック状態を予測することを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
7. 前記エネルギー算出手段が予測した前記次の周期における所定期間のトラフィック状態に基づき、前記送信パケットの送信に要するパケット送信時間より長い非通信時間の開始時刻を取得する非通信時刻取得手段と、
   アプリケーション毎に定められる、パケットの送信に対して許容される遅延時間を保持する遅延時間保持手段とを有し、
   前記非通信時間の開始時刻までの時間が前記遅延時間より短い場合に、前記エネルギー算出手段は、前記発生確率に基づいて、前記非通信時間の開始時刻に前記送信パケットを送信する場合の前記再送エネルギーを算出すること
   を特徴とする請求項６記載の無線通信装置。
8. 送信メッセージを含む送信パケット又は他の通信端末に対する通信制御情報を含む通信制御パケットの送受信を行う送受信手段と、
   通信ネットワークの現在より後の所定期間に対するトラフィック状態を予測する予測手段と、
   前記予測手段によって予測されたトラフィック状態に基づき、複数のパケット長毎の衝突確率情報を取得する確率取得手段と、
   前記衝突確率情報を送信する制御情報送信手段と
   を有することを特徴とする無線通信装置。
9. 複数の無線通信装置の間において、送信メッセージを含む送信パケット又は他の無線通信装置に対する通信制御情報を含む通信制御パケットの送受信を行う無線通信方法であって、
   通信ネットワークの現在より後の所定期間に対するトラフィック状態を予測する予測ステップと、
   前記予測ステップにおいて予測されたトラフィック状態に基づき、前記送信パケットの衝突確率情報を取得する衝突確率取得ステップと、
   前記衝突確率情報に基づき、前記送信パケットの通信が衝突した場合に前記送信パケットの再送に係る再送エネルギーと、通信権の獲得の通信制御パケットの送受信に係る通信制御パケット送受信エネルギーとを算出するエネルギー算出ステップと、
   無線通信装置が、前記送信パケットの送信を制御する送信制御ステップとを有し、
   前記送信制御ステップは、前記再送エネルギーと前記通信制御パケット送受信エネルギーとの比較に基づき、前記通信制御パケットの送信を行うことを特徴とする無線通信方法。
10. コンピュータを、
    送信メッセージを含む送信パケット又は他の通信端末に対する通信制御情報を含む通信制御パケットの送受信を行う送受信手段と、
    前記送受信手段によるパケットの送信を制御する送信制御手段と、
    現在より後の所定期間に対する通信ネットワークのトラフィック状態の予測に基づく前記送信パケットの衝突確率に基づき、前記送信パケットの送信が衝突した場合に前記送信パケットの再送に係る再送エネルギーと、通信権の獲得の通信制御パケットの送受信に係る通信制御パケット送受信エネルギーとを算出するエネルギー算出手段として機能させ、
    前記送信制御手段は、前記再送エネルギーと前記通信制御パケット送受信エネルギーとの比較に基づき、前記通信制御パケットの送信を行うように前記送受信手段を制御することを特徴とする無線通信プログラム。
11. コンピュータを、
    他の通信端末に対して通信の制御情報を送信する制御情報送信手段と、
    送信メッセージを含む送信パケット又は他の通信端末に対する通信制御情報を含む通信制御パケットの送受信を行う送受信手段と、
    通信ネットワークの現在より後の所定期間に対するトラフィック状態を予測する予測手段と、
    前記予測手段によって予測されたトラフィック状態に基づき、複数のパケット長毎の衝突確率情報を取得する確率取得手段として機能させ、
    前記制御情報送信手段は、前記制御情報と、前記衝突確率情報とを送信するように前記送受信手段を制御することを特徴とする無線通信プログラム。

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