チャネル占有率情報を用いた最小CWサイズ選択によるIEEE802.11ユーザとの周波数共用法の一検討

摘要

本稿では，CSMA/CAで動作する無線LANの既存無線通信システム（Primary User:PU)と新規参入無線通信システム（Secondaty User:SU)のチャネル占有率（Channel Occupancy Rate:COR)情報に基づく周波数共用法の検討を行った.CORは，チャネルの時間的な占有状況を表しており，平均スループットにほぼ比例することから，本周波数共用法ではPUのCORを保護した上でSUのCORを最大化することを目的とする.従来研究では，SUは送信PUと送信SUがそれぞれ1台の場合で上記の目的を達成するため最適最小CWサイズを設定する方法が提案されている.送信PUと送信SUが複数台の場合，衝突等のデータ再送により，送信PUにおける平均CWサイズは変化する.PUの平均CWサイズ情報は，最適最小CWの設定に必要であるが，従来研究ではPUの平均CWサイズ情報の取得方法について検討が行われていない.そこで，SUは送信PUのデータ再送確率を推定し，平均CWサイズ情報を得ることで最小CWサイズを設定する方法を提案する.さらに，SUはPUのCOR推定値にマージンを加えることで目的を達成する最小CWサイズ設定時間を短縮することが可能となる.計算機シミュレーションにより，送信PUが複数台存在する環境下において提案方式ではPUのスループット特性を保護可能であることを示す.%In this paper, we investigated a spectrum sharing technique based on Channel Occupancy Rate (COR) information of the Primary Users (PUs) by the Secondary Users (SUs). Both PUs and SUs perform based on the IEEE 802.11 MAC protocol, i.e., CSMA/CA. COR indicates the temporal channel occupancy and it is approximately equivalent to the throughput performance. Thus, a purpose of the spectrum sharing technique is the maximization of SU COR under a constraint of PU COR protection. In a related work, an optimum minimum CW based on COR has been derived analytically. In the analysis it assume no collision, however this is not practical assumption and in the case of higher collision probability this analysis is not valid. Therefore, in this paper, we propose the minimum CW setting method based on estimated COR and collision probability. For the collision probability estimation, we introduce two methods. In the first one, it assumes that the PU collision can be detected by SU perfectly. In the second one, SU can detect a collision but not possible to recognize either a PU collision or not. By computer simulations, we have shown that the conventional method can not protect PU throughput performance when there are multiple PUs and COR of PUs is high. On the other hand, the proposed method can protect PUs.