JP6986052B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents
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Description
Std 802.11ac(TM)−2013と、次世代無線LAN規格であるIEEE Std 802.11ax用の仕様フレームワーク文書(Specification Framework Document)である2015年9月22日付けのIEEE 802.11−15/0132r9は、本明細書においてその全てが参照によって組み込まれる(incorporated by reference)ものとする。
図1に、第1の実施形態に係る無線通信装置の機能ブロック図を示す。この無線通信装置は、無線通信基地局(以下、基地局またはアクセスポイント)、または基地局と通信する無線通信端末(以下、端末)に実装されることができる。基地局は、主に中継機能を有する点を除いて、基本的に端末と同様の通信機能を有するため、無線通信端末の一形態である。機能ブロックの動作は、基本的に両者で共通するが、基地局と非基地局の端末とで異なる部分もある。以下の説明で無線通信端末または端末と言うときは、特に両者を区別する必要がない限り、基地局を指してもよい。
Sense)と、受信したフレームの中に記載されている媒体予約時間に基づく仮想的なキャリアセンス(Virtual Carrier Sense)との両方を包含してもよい。後者のように、仮想的に媒体をビジーであると判定する仕組み、或いは、仮想的に媒体をビジーであるとする期間は、NAV(Network Allocation Vector)と呼ばれる。なお、チャネル単位で行ったCCAまたはNAVに基づくキャリアセンス情報は、チャネル内の全リソースユニットに共通に適用してもよい。例えばキャリアセンス情報がアイドルを示すチャネルに属するリソースユニットは、すべてアイドルと判断してもよい。
(PLCP) service data unit)と呼んでいる。PHY処理部50は、抽出したペイロードを受信処理部40に渡し、受信処理部40はこれをMACフレームとして扱う。IEEE802.11規格では、このMACフレームを、MPDU(medium access control (MAC) protocol data
unit)と呼んでいる。加えて、PHY処理部50は、受信信号を受信開始した際に、その旨を受信処理部40に通知し、また受信信号を受信終了した際に、その旨を受信処理部40に通知する。また、PHY処理部50は、受信信号が正常に物理パケット(PHYパケット)として復号できた場合(エラーを検出しなければ)、受信信号の受信終了を通知すると共に、媒体がアイドルであるということを示す信号を、受信処理部40に渡す。PHY処理部50は、受信信号にエラーを検出した場合には、エラー種別に即した適切なエラーコードをもって、受信処理部40にエラーを検出したことを通知する。また、PHY処理部50は、媒体がアイドルになったと判定した時点で、媒体がアイドルであることを示す信号を受信処理部40に通知する。
Entity Service Access Point)に相当し、MAC/PHY管理部60とPHY処理部50との間のインターフェースは、IEEE802.11無線LAN(Local Area Network)におけるPLME SAP(Physical Layer Management Entity Service Access Point)に相当する。
Requestフレームや、あるいはリアエソシエーションプロセスで用いられるReassociation Requestフレームがある。基地局の通知手段は、非基地局の端末に、OFDMA通信への対応可否の情報を、管理フレームを介して通知してもよい。これに用いる管理フレームとしては、例えばBeaconフレームや、非基地局端末が送信したProbe Requestフレームに対する応答であるProbe Responseフレームがある。基地局は、自装置に接続している端末群をグループ化する機能を有していてもよい。基地局の上記の通知手段は、各端末にそれぞれが属するグループのグループ識別子であるグループIDを、管理フレームを介して通知してもよい。この管理フレームとしては、例えばGroup ID Managementフレームがある。
グループIDは、例えばIEEE Std 802.11ac−2013でダウンリンクMU−MIMO(Multi−User Multi−Input Multi−Output)(DL−MU−MIMO)のために規定されたグループID(6ビット)をOFDMAの場合も包含するように拡張したものでもよいし、これとは別の方法で定義したグループIDでもよい。
この再アソシエーションの手順では、端末から、再接続を要求する他の基地局に対して、再アソシエーション要求(Reassociation Request)フレームを送信する。当該他の基地局は、再アソシエーション要求フレームに対するACKフレームを送信後、再アソシエーション要求フレームに対する応答である再アソシエーション応答(Reassociation Response)フレームを送信する。
Bodyフィールドに設定する。フレームボディフィールドには、管理フレームの種類に応じた固有のフィールドの後に、1つまたは複数の情報エレメントを設定できる。情報エレメントは、図6に示すように、Element IDフィールド、Lengthフィールド、情報(Information)フィールドの各フィールドを有する。情報エレメントは、Element IDで識別される。情報フィールドは、通知する情報の内容を格納し、Lengthフィールドは、情報フィールドの長さ情報を格納する。
ここで述べた以外のフィールド(例えばレガシー規格の端末が認識できず、OFDMA対応端末が認識できるフィールド)が含まれていてもよい。なお、ランダムアクセス用トリガーフレーム501は、OFDMA対応端末の他、レガシー端末も受信および復号可能なフレームでよい。
STA 1 OBO =10
STA 2 OBO =3
STA 3 OBO =5
STA 4 OBO =4
STA 5 OBO =1
STA 6 OBO =8
STA 7 OBO =8
STA 8 OBO =10
であり、ランダムアクセス用トリガーフレーム501ではSTA未指定RU数は4であるため、それぞれから4を引いて、更新(減算)後のOBO値は、以下のようになる。0より小さい値は0に固定している。
STA 1 OBO =10−4=6
STA 2 OBO =3−4=−1(→0)
STA 3 OBO =5−4=1
STA 4 OBO =4−4=0
STA 5 OBO =1−4=−3(→0)
STA 6 OBO =8−4=4
STA 7 OBO =8−4=4
STA 8 OBO =10−4=6
Controlフィールドの中で示してもよい。例えばIEEE802.11規格では、Multi−TIDサブフィールドが1、かつCompressed Bitmapサブフィールドが0の場合が、現状予約(Reserved)になっている。これを複数の端末に関する送達確認応答を通知するために拡張したBAフレームフォーマットであることを示すために用いるようにしてもよい。あるいは図12(B)ではビットB3−B8の領域が予約サブフィールドになっているが、この領域の一部または全てを、複数の端末に関する送達確認応答を通知するために拡張したBAフレームフォーマットであることを示すために定義してもよい。あるいは、このような通知を明示的に行わなくても良い。
Ack Bitmap)サブフィールドとを配置する。
Informationフィールド内から特定し、特定したTID Infoサブフィールドに後続するBlock Ack Starting Sequence Controlサブフィールドに設定された値(開始シーケンス番号)を特定し、開始シーケンス番号以降の各シーケンス番号の送信成功の可否を、Block Ackビットマップから特定する。AIDのビット長は、TID Infoサブフィールド長より短くてよく、AIDは、例えば、上述したように、TID Infoサブフィールドの一部の領域(例えば2オクテット(16ビット)のうち先頭から11ビット(B0−B10))に格納されている。
これにより、1つのBAフレームで、複数の端末のACKを通知できる。検査結果が失敗の端末については、ACKを通知する必要はないため、Multi−STA BAフレームでは当該端末に関する通知は行わなくてよい。受信側の端末は、自端末のACKがないため、送信に失敗したと判断できる。このように、複数の端末がアグリゲーションフレームおよび単一のフレームのいずれを送信する場合においても、BAフレームを流用した単一の送達確認応答フレームで、複数の端末に対する送達確認を行うことができる。
AID)でもよいし、MACアドレス等のその他の識別子でもよい。SIG1フィールドも、一例として、20MHzのチャネル幅で送信される。各端末のいずれもSIG1フィールドを復号可能である。SIG2フィールドはリソースユニット毎に個別に設定され、一例として、該当するデータフィールドの復号に必要なMCS等の情報が設定されてもよい。したがって、アクセスポイントからの信号を受信した各端末はSIG1フィールドを復号することで、自端末が復号すべきリソースユニットを把握できる。各端末は、それぞれ指定されたリソースユニットの信号を復号することで、送達確認応答フレームを受信する。なお、図13のフォーマット例では一例であり、1つまたは複数の他のフィールドがSIG2フィールドの前後、またはSIG1フィールドの前後に配置されてもよい。当該他のフィールドは、20MHz帯域幅でも、リソースユニット幅でもよい。当該他のフィールドの一部または全部は、L−STFおよびL−LTFと同様に、既知シンボルから構成されていてもよい。
DL−MU−MIMOは、ビームフォーミングと呼ばれる技術を用いることで、複数の端末に対して空間的に直交したビームを形成して送信を行う。DL−MU−MIMOについては、IEEE802.11ac規格で定められており、これに従って実行してもよい。
STA 1 OBO =6
STA 2 OBO =23
STA 3 OBO =1
STA 4 OBO =7
STA 5 OBO =18
STA 6 OBO =4
STA 7 OBO =4
STA 8 OBO =6
ランダムアクセス用トリガーフレーム503ではSTA未指定RU数は4であるため、各端末のOBO値からそれぞれから4を引いて、更新(減算)後のOBOは、以下のようになる。0より小さい値は0に固定している。
STA 1 OBO =6−4=2
STA 2 OBO =23−4=19
STA 3 OBO =1−4=−3(→0)
STA 4 OBO =7−4=3
STA 5 OBO =18−4=14
STA 6 OBO =4−4=0
STA 7 OBO =4−4=0
STA 8 OBO =6−4=2
一例として、本シーケンスでは、送信に失敗した端末は、CWO値を前回のCWO値よりも小さくする。このような制御により、端末間の公平性を担保する。以下、図14のシーケンスについて詳細に説明する。図7との差分を中心に説明し、図7と重複する説明は省略する。
STA 1 OBO =10
STA 2 OBO =3
STA 3 OBO =5
STA 4 OBO =4
STA 5 OBO =1
STA 6 OBO =8
STA 7 OBO =2
STA 8 OBO =10
であり、ランダムアクセス用トリガーフレーム501ではSTA未指定RU数は4であるため、それぞれから4を引いて、更新後のOBO値は、以下のようになる。0より小さい値は0に固定している。
STA 1 OBO =10−4=6
STA 2 OBO =3−4=−1(→0)
STA 3 OBO =5−4=1
STA 4 OBO =4−4=0
STA 5 OBO =1−4=−3(→0)
STA 6 OBO =8−4=4
STA 7 OBO =2−4=−2(→0)
STA 8 OBO =10−4=6
BAフレーム507には含めない。一部のデータフレームの受信に成功した場合は、Block Ack開始シーケンスコントロールサブフィールドおよびBlock Ackビットマップサブフィールドを介して一部受信に成功したデータフレームに関して通知を行えばよい。
開始時31(=2^5−1)
−<失敗時>→15(=2^4−1)
−<失敗時>→7(=2^3−1)
−<失敗時>→3(=2^2−1)
−<失敗時>→1(=2^1−1)
この更新の様子を図16に模式的に示す。送信に成功した場合は、CWOは、CWOmax=31に戻る。Pの値は基地局から端末に通知しておいてもよい。通知の方向は後述する各種の通知方法と同様の方法を用いてもよい。Pの値も調整量の一例である。
STA 1 OBO =6
STA 2 OBO =23
STA 3 OBO =1
STA 4 OBO =7
STA 5 OBO =18
STA 6 OBO =4
STA 7 OBO =4
STA 8 OBO =6
STA 1 OBO =6−4=2
STA 2 OBO =23−4=19
STA 3 OBO =1−4=−3(→0)
STA 4 OBO =7−4=3
STA 5 OBO =18−4=14
STA 6 OBO =4−4=0
STA 7 OBO =4−4=0
STA 8 OBO =6−4=2
上述した実施形態では、送信に失敗するごとにその端末のCWO値を小さくしたが、変形例1では、これに加えて、成功するごとにCWO値を大きくする、CWOの初期値(CWOini)を、CWOminとCWOmaxとの間に定義しておく。CWOinitの値は、ビーコンフレームまたはトリガーフレーム等で基地局から端末に通知してもよい。
開始時7
−<送信成功>→15
−<さらに送信成功>→31
−<送信失敗>→7
−<送信失敗>→3
初期CWOiniをCWOminから開始する。送信失敗の場合は、CWOを維持し、送信成功の場合は、CWOをCWOmaxまで徐々に増加させていく。変形例2に係る動作を模式的に図19に示す。
開始時7
−<送信成功>→15
−<さらに送信成功>→31
−<送信失敗>→15
−<送信失敗>→7
変形例3は、上述した実施形態および第1〜第2の変形例と組み合わせて用いる。変形例3では、N回連続で同じ判定(成功または失敗)になったときに、CWO値を変更する。そうでなければ、同じCWOを維持する。Nの値は、ビーコンフレームまたはトリガーフレーム等で、基地局からBSSに属する端末に通知する。一例としてNは2でもよいし、3以上でもよい。
基地局の動作として、ビーコンフレームで、次のランダムアクセス用トリガーフレーム(TF−R)の送信までの時間を、例えばtarget transmission timeとして通知する。当該次のランダムアクセス用トリガーフレームでは、さらに続けてランダムアクセス用トリガーフレームの送信があるかどうかを通知する。例えば、Frame Controlフィールドのmore dataフィールドをCascaded
Incidation ビットとして利用し、後続のランダムアクセス用トリガーフレームが存在する(予定されている)ことを通知する場合は当該ビットを1にする。後続のランダムアクセス用トリガーフレームは存在しない(予定されていない)ことを通知する場合は、当該ビットを0にする。ランダムアクセス用トリガーフレームの共通情報フィールド、端末情報フィールドまたはMACヘッダの予約領域等に、Cascaded Incidation ビットを設けてもよい。
transmission timeとして通知する。例えばtarget transmission timeを通知する情報エレメントを新規に定義してもよい。ランダムアクセス用トリガーフレーム561では、後続のランダムアクセス用トリガーフレーム562の送信が予定されているため、Cascaded Incidation ビットを1にする。ランダムアクセス用トリガーフレーム562では、後続のランダムアクセス用トリガーフレーム563が予定されているため、Cascaded Incidation ビットを1にする。ランダムアクセス用トリガーフレーム563では、後続のランダムアクセス用トリガーフレームは予定されていないため、Cascaded Incidation ビットを0にする。なお、図20では、基地局が送信するその他のフレームの図示(例えばMulti−STA BAフレームの図示)は省略している。
基地局が、ランダムアクセス用トリガーフレームに対する応答(UL−OFDMA)で送信に失敗している端末が多いと判断した場合に、強制的にCWO値をCWOmaxあるいはCWOinitに戻す指示をしてもよい。例えば、ランダムアクセス用トリガーフレームに、その通知用のビット(フィールド)を定義し、そのビットで、CWO値をCWOmaxあるいは初期値(CWOinit)に戻す指示を行う。当該ビットは共通情報フィールドまたは端末情報フィールド内に設けてもよいし、既存のフィールドの予約領域を利用してもよい。当該指示を受けた端末は、送信に失敗しても、次のランダムアクセス用トリガーフレームで当該通知用のビットが1であった場合は、CWOを初期値またはCWOmaxに戻す(どちらに戻すかは事前に決められているか、どちらを選択するかのビットを追加してもよい)。CWO値をCWOmaxあるいはCWOinitに戻すタイミングは、次にCWO値を更新するタイミング(送信に成功または失敗したタイミング)でもよいし、即時に変更して、変更後のCWO値でバックオフ値(OBO値)を取り直しても良い。なお、別の例として、CWO値を下げることを端末に禁止する指示も考えられる。本変形例のようにしてCWO値を調整することで、端末のランダムアクセスのタイミングをばらつかせることができる。なお、CWO値をCWOmaxあるいはCWOini以外の値、例えばCWOmaxとCWOminの中間に戻す指示でもよい。CWO値をCWOmaxあるいはCWOini等に変更することの指示は、送信に失敗した端末および成功した端末共通に適用してもよいし、少なくともいずれか一方にのみ適用するようにしてもよい。後者の場合、送信に失敗した端末への通知用のフィールド(通知フィールド)と、送信に成功した端末用の通知フィールドを定義し、それぞれ別々にCWO値の変更の指示を設定してもよい。
端末が、ランダムアクセス用トリガーフレームに対する応答送信(ランダムアクセス)後に、基地局からダウンリンク応答(Multi−STA BAフレーム等の送達確認応答フレームの応答)がなかった場合は、CWOをCWOmaxあるいは初期値(CWOinit)に戻してもよい。このような場合は、送信に失敗している端末が多いと判断されるため、CWO値をこのように変更することで、端末のランダムアクセスのタイミングをばらつかせることができる。なお、CWO値を、CWOmaxあるいは初期値(CWOinit)にする代わりに、先のCWO値をそのまま維持してもよい。本変形例は、上述した実施形態または他の変形例と組み合わせて用いることができる。
端末は、STA未指定RUでの送信に失敗した時に用いたOBO値(STA未指定RU数を減算する前のOBO値)を、次回のランダムアクセス用トリガーフレームに対して維持して使用してもよい。
これは、新たに選択権を獲得する端末が追加的に発生する可能性を考慮したものである。
もしくは、送信に失敗した端末のみをランダムアクセスの対象として指定するランダムアクセス用トリガーフレームを定義し、当該フレームを送信してもよい。例えば、送信に失敗した端末のみをランダムアクセスの対象として指定する通知ビットを、共通情報フィールド、端末情報フィールドまたはMACヘッダに設け、その通知ビットをオンにしたランダムアクセス用トリガーフレームを送信してもよい。通知ビットは、MACヘッダの任意のフィールドの予約領域を利用してもよいし、使用済みの領域をこの目的のために再利用してもよい。
基地局は、送信に成功(ランダムアクセスに成功した)端末に対し、次回以降のランダムアクセス用トリガーフレームに応答できる(ランダムアクセスできる)ための待ち回数または待ち時間の制限を与えてもよい。
基地局は、ランダムアクセス用トリガーフレームに対する応答で送信に成功した端末の受信品質を、送信が行われたリソースユニットについて測定する。受信品質の例として、受信RSSI (Received Signal Strength Indicator)、または受信EVM (Error Vector Magnitude)などがあるが、これらに限定されない。例えば、SN比(Signal to Noise Ratio)でもよい。基地局は、使用する指標に応じて、測定値が一定値以下または一定値以上かを判断して、受信品質が、応答に必要な基準を満たすか否か(悪いか否か)を判断する。
上述した実施形態または各変形例では、OBO値からSTA未指定RU数を減算した結果、OBO値が0以下になり、選択権を得た端末は、STA未指定RUの中から任意のリソースユニットを選択した。例えばランダムにリソースユニットを選択した。本変形例では、ランダムアクセス用トリガーフレーム待機時のOBO値に応じて、選択するリソースユニットを決定する。例えばOBO値が3の状態で、ランダムアクセス用トリガーフレームを受信し、STA未指定RU数が4であれば、OBO値は3−4=1(→0)になり選択権を獲得する。この場合、待機時のOBO値が3であったため、“3”に対応するリソースユニット(例えばRU#3)を選択する。OBOの値と、リソースユニットの対応付けは事前に定めておけばよい。1つの値に対して複数のリソースユニットが対応づけられてもよい。この場合、当該対応づけられた複数のリソースユニットの中からランダムに選択してもよい。
選択した乱数が、STA未指定RU数から1減算した値(すなわち“STA未指定RU数−1”)以下の値であれば、選択権を獲得し、STA未指定RUからリソースユニットを選択する。“STA未指定RU数−1”は一例であり、STA未指定RU数でもよいし、別の値でもよい。リソースユニットの選択は、OBO値とリソースユニットとを事前に対応付けておき、当該対応付けにしたがって行えばよい。ただし、ランダムに選択することも可能である。端末が選択したリソースユニットに基づき送信後、送信が成功したか成功したかに応じて、端末はMの値を初期値から調整してもよい。Mの値の最小値、最大値を定義し、その範囲内で調整してもよい。Mの調整方法は、上述した実施形態または各変形例においてCWOを変更するのと同様にして行えばよい。CWOを小さくする場合はMを小さくし、CWOを大きくする場合はMを大きくすることに相当する。なお、本段落で述べた、STA未指定RU数に応じてCWOを設定することは、他の変形例に適用してもよい。
上述した実施形態また各変形例では、送信に失敗した端末は自律的な判断でCWO値を調整したが、CWO値の調整を基地局が端末に指示してもよい。一例としてトリガーフレーム(図14の541、542参照)に、リソースユニット毎に端末を指定する情報に加えて、送信に失敗した端末への通知フィールドおよび送信に成功した端末への通知フィールドの少なくとも一方に、CWOの調整方法に関する情報を設定する。調整方法には、CWOを小さくする、大きくする、初期値に戻す、最大値にする、最小値にするなどの指示を設定する。CWOを小さくする、または大きくすることを指示する場合、前述した端末の動作と同様にして調整方法を決定すればよい。通知フィールドは、トリガーフレームの共通情報フィールドまたは端末情報フィールドに設けてもよい。または、MACヘッダの任意のフィールドの予約領域等を利用して、またはMACヘッダの使用済み領域を再利用して、通知フィールドを構成してもよい。例えば、端末は、トリガーフレームで自端末が指定されていないことを検出した場合は、失敗した端末用の通知フィールドで指定された調整方法に従って、CWO値の更新を行う。
基地局は、複数のSTA未指定RU(ランダムアクセス用のリソースユニット)を指定したトリガーフレーム(ランダムアクセス用トリガーフレーム)を送信する(S201)。当該フレームは、一部のリソースユニットについて、特定の端末の使用を指定していてもよい。基地局は、当該送信から一定時間内に、ランダムアクセス用トリガーフレームで指定したSTA未指定RUで、フレームが受信されたかを判断する(S202)。より詳細には、各STA未指定RUで受信された無線信号を復号し、フレームの検査を行うことで、フレームが正常に受信されたかを判断する。基地局は、フレームを正常に受信できた端末を指定する情報を含むフレームをダウンリンク送信する(S203)。当該フレームは、前述したようにMulti−STA BAフレームでもよいし、使用するリソースユニット毎に端末を割り当てたトリガーフレームでもよい。トリガーフレームの場合、正常に受信できた端末の指定を含めるものとする。ダウンリンク送信するフレームには、ランダムアクセス用トリガーフレームに対して端末が応答の可否(ランダムアクセス可否)の判断を制御するための値範囲(CWO値)の情報を含めてもよい。一例として、送信に成功した端末数(正常にフレームが受信されたリソースユニット数)を把握し、当該端末数(またはリソースユニット数)に応じて定めたCWO値に関する情報(初期値、最小値または最大値への設定指示など)を指定する情報を含めてもよい。CWO値に関する情報は、送信に成功した端末、失敗した端末用に別々に各々の通知フィールドに設定してもよいし、いずれか一方の端末みの通知フィールドを定義し、当該端末向けにのみ当該情報を設定してもよい。その他、ダウンリンク送信するフレームには、前述した各変形例に記載した情報を含めてもよい。
図23は、第2の実施形態に係る基地局(アクセスポイント)400の機能ブロック図である。このアクセスポイントは、通信処理部401と、送信部402と、受信部403と、アンテナ42A、42B、42C、42Dと、ネットワーク処理部404と、有線I/F405と、メモリ406とを備えている。アクセスポイント400は、有線I/F405を介して、サーバ407と接続されている。通信処理部401は、第1の実施形態で説明した制御部101と同様な機能を有している。送信部402および受信部403は、第1の実施形態で説明した送信部102および受信部102と同様な機能を有している。
ネットワーク処理部404は、第1の実施形態で説明した上位処理部と同様な機能を有している。ここで、通信処理部401は、ネットワーク処理部404との間でデータを受け渡しするためのバッファを内部に保有してもよい。このバッファは、DRAM等の揮発性メモリでもよいし、NAND、MRAM等の不揮発メモリでもよい。
具体的には、宛先IPアドレス、宛先ポート番号等を確認する。パケットのデータがHTTP GETリクエストのようなデータ転送要求である場合、ネットワーク処理部404は、このデータ転送要求で要求されたデータ(例えば、HTTP GETリクエストで要求されたURLに存在するデータ)が、メモリ406にキャッシュ(記憶)されているかを確認する。メモリ406には、URL(またはその縮小表現、例えばハッシュ値や、代替となる識別子)とデータとを対応づけたテーブルが格納されている。ここで、データがメモリ406にキャッシュされていることを、メモリ406にキャッシュデータが存在すると表現する。
有線I/F405は、受け取ったパケットをサーバ407へ送信する。
ここで、ネットワーク処理部404は、サーバ407から受信したデータを、URL(またはその縮小表現)と対応づけて、メモリ406にキャッシュデータとして保存する。
データに基づく情報は、例えば端末宛のデータの有無の情報、データのサイズに関する情報、データの送信に必要なパケットのサイズに関する情報でもよい。またデータの送信に必要な変調方式等の情報でもよい。
図24は、端末(非基地局の端末)または基地局の全体構成例を示したものである。この構成例は一例であり、本実施形態はこれに限定されるものではない。端末または基地局は、1つまたは複数のアンテナ1〜n(nは1以上の整数)と、無線LANモジュール148と、ホストシステム149を備える。無線LANモジュール148は、第1の実施形態に係る無線通信装置に対応する。無線LANモジュール148は、ホスト・インターフェースを備え、ホスト・インターフェースで、ホストシステム149と接続される。接続ケーブルを介してホストシステム149と接続される他、ホストシステム149と直接接続されてもよい。また、無線LANモジュール148が基板にはんだ等で実装され、基板の配線を介してホストシステム149と接続される構成も可能である。ホストシステム149は、任意の通信プロトコルに従って、無線LANモジュール148およびアンテナ1〜nを用いて、外部の装置と通信を行う。通信プロトコルは、TCP/IPと、それより上位の層のプロトコルと、を含んでもよい。または、TCP/IPは無線LANモジュール148に搭載し、ホストシステム149は、それより上位層のプロトコルのみを実行してもよい。この場合、ホストシステム149の構成を簡単化できる。本端末は、例えば、移動体端末、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ/サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置、自動車等でもよい。
無線LANモジュール148(または無線通信装置)は、IEEE802.11に加え、LTE(Long Term Evolution)またはLTE−Advanced(standards for mobile phones)のような他の無線通信規格の機能を備えていてもよい。
Circuit)211と、RF(Radio Frequency)IC221と、バラン225と、スイッチ245と、アンテナ247とを備える。
これらの要素のいくつかが、ベースバンドIC211または別のIC上に配置されてもよい。フィルタ222、232は、帯域通過フィルタでも、低域通過フィルタでもよい。
図26(A)および図26(B)は、それぞれ第4の実施形態に係る無線端末の斜視図である。図26(A)の無線端末はノートPC301であり、図26(B)の無線端末は移動体端末321である。ノートPC301および移動体端末321は、それぞれ無線通信装置305、315を搭載している。無線通信装置305、315として、これまで説明してきた無線端末に搭載されていた無線通信装置、または基地局11に搭載されていた無線通信装置、またはこれらの両方を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線端末は、ノートPCや移動体端末に限定されない。例えば、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ/サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置、自動車等にも搭載可能である。
第5の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、バス、プロセッサ部、及び外部インターフェース部を備える。プロセッサ部及び外部インターフェース部は、バスを介して外部メモリ(バッファ)と接続される。プロセッサ部ではファームウエアが動作する。このように、ファームウエアを無線通信装置に含める構成とすることにより、ファームウエアの書き換えによって無線通信装置の機能の変更を容易に行うことが可能となる。ファームウエアが動作するプロセッサ部は、本実施形態に係る制御部または制御部の処理を行うプロセッサであってもよいし、当該処理の機能拡張または変更に係る処理を行う別のプロセッサであってもよい。ファームウエアが動作するプロセッサ部を、本実施形態に係る基地局あるいは無線端末あるいはこれらの両方が備えてもよい。または当該プロセッサ部を、基地局に搭載される無線通信装置内の集積回路、または無線端末に搭載される無線通信装置内の集積回路が備えてもよい。
第6の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、クロック生成部を備える。クロック生成部は、クロックを生成して出力端子より無線通信装置の外部にクロックを出力する。このように、無線通信装置内部で生成されたクロックを外部に出力し、外部に出力されたクロックによってホスト側を動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側とを同期させて動作させることが可能となる。
第7の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置)の構成に加えて、電源部、電源制御部、及び無線電力給電部を含む。電源制御部は、電源部と無線電力給電部とに接続され、無線通信装置に供給する電源を選択する制御を行う。このように、電源を無線通信装置に備える構成とすることにより、電源を制御した低消費電力化動作が可能となる。
第8の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、SIMカードを含む。SIMカードは、例えば無線通信装置における制御部と接続される。このように、SIMカードを無線通信装置に備える構成とすることにより、容易に認証処理を行うことが可能となる。
第9の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、動画像圧縮/伸長部を含む。動画像圧縮/伸長部は、バスと接続される。このように、動画像圧縮/伸長部を無線通信装置に備える構成とすることにより、圧縮した動画像の伝送と受信した圧縮動画像の伸長とを容易に行うことが可能となる。
第10の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、LED部を含む。LED部は、送信部または受信部または制御部またはこれらのうちの複数と接続される。このように、LED部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
第11の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、例えば無線通信装置における制御部と接続される。このように、バイブレータ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
第12の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、ディスプレイを含む。ディスプレイは、図示しないバスを介して、無線通信装置の制御部に接続されてもよい。このようにディスプレイを備える構成とし、無線通信装置の動作状態をディスプレイに表示することで、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
本実施形態では、[1]無線通信システムにおけるフレーム種別、[2]無線通信装置間の接続切断の手法、[3]無線LANシステムのアクセス方式、[4]無線LANのフレーム間隔について説明する。
[1]通信システムにおけるフレーム種別
一般的に無線通信システムにおける無線アクセスプロトコル上で扱うフレームは、前述したように、大別してデータ(data)フレーム、管理(management)フレーム、制御(control)フレームの3種類に分けられる。これらの種別は、通常、フレーム間で共通に設けられるヘッダ部で示される。フレーム種別の表示方法としては、1つのフィールドで3種類を区別できるようにしてあってもよいし、2つのフィールドの組み合わせで区別できるようにしてあってもよい。IEEE802.11規格では、フレーム種別の識別は、MACフレームのフレームヘッダ部にあるFrame Controlフィールドの中のType、Subtypeという2つのフィールドで行う。データフレームか、管理フレームか、制御フレームかの大別はTypeフィールドで行われ、大別されたフレームの中での細かい種別、例えば管理フレームの中のBeaconフレームといった識別はSubtypeフィールドで行われる。
802.11ac−2013などの拡張規格を含む)では接続確立の手順の1つとしてアソシエーション(association)プロセスがあるが、その中で使われるAssociation RequestフレームとAssociation Responseフレームが管理フレームであり、Association RequestフレームやAssociation Responseフレームはユニキャストの管理フレームであることから、受信側無線通信端末に応答フレームであるACKフレームの送信を要求し、このACKフレームは上述のように制御フレームである。
接続の切断(リリース)には、明示的な手法と暗示的な手法とがある。明示的な手法としては、接続を確立している無線通信装置間のいずれか一方が切断のためのフレームを送信する。IEEE802.11規格ではDeauthenticationフレームがこれに当たり、管理フレームに分類される。通常、接続を切断するフレームを送信する側の無線通信装置では当該フレームを送信した時点で、接続を切断するフレームを受信する側の無線通信装置では当該フレームを受信した時点で、接続の切断と判定する。その後、非基地局の無線通信端末であれば通信フェーズでの初期状態、例えば接続するBSS探索する状態に戻る。無線通信基地局がある無線通信端末との間の接続を切断した場合には、例えば無線通信基地局が自BSSに加入する無線通信端末を管理する接続管理テーブルを持っているならば当該接続管理テーブルから当該無線通信端末に係る情報を削除する。例えば、無線通信基地局が自BSSに加入する各無線通信端末に接続をアソシエーションプロセスで許可した段階で、AIDを割り当てる場合には、当該接続を切断した無線通信端末のAIDに関連づけられた保持情報を削除し、当該AIDに関してはリリースして他の新規加入する無線通信端末に割り当てられるようにしてもよい。
後者の、接続相手の無線通信装置がまだ存在するかを確認するための管理フレームは、前者の場合の管理フレームとは異なるものであってもよい。また後者の場合の管理フレームの再送を制限するためのタイマーは、ここでは第2のタイマーとして前者の場合と同じものを用いたが、異なるタイマーを用いるようにしてもよい。
例えば、複数の無線通信装置と通信または競合することを想定した無線LANシステムがある。IEEE802.11無線LANではCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Carrier Avoidance)をアクセス方式の基本としている。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了から固定時間を置いて送信を行う方式では、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置で同時に送信を行うことになり、その結果、無線信号が衝突してフレーム送信に失敗する。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了からランダム時間待つことで、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置での送信が確率的に分散することになる。よって、ランダム時間の中で最も早い時間を引いた無線通信装置が1つなら無線通信装置のフレーム送信は成功し、フレームの衝突を防ぐことができる。ランダム値に基づき送信権の獲得が複数の無線通信装置間で公平になることから、Carrier Avoidanceを採用した方式は、複数の無線通信装置間で無線媒体を共有するために適した方式であるということができる。
IEEE802.11無線LANのフレーム間隔について説明する。IEEE802.11無線LANで用いられるフレーム間隔は、distributed coordination function interframe space(DIFS)、arbitration interframe space(AIFS)、point coordination function interframe space(PIFS)、short interframe space(SIFS)、extended interframe space(EIFS)、reduced interframe space(RIFS)などがある。
CWの初期値はCWminで与えられ、再送するたびにCWの値はCWmaxになるまで増やされる。CWminとCWmaxとの両方とも、AIFSと同様アクセスカテゴリごとの値を持つ。W_DATA1の送信先の無線通信装置では、データフレームの受信に成功し、かつ当該データフレームが応答フレームの送信を要求するフレームであるとそのデータフレームを内包する物理パケットの無線媒体上での占有終了時点からSIFS時間後に応答フレーム(W_ACK1)を送信する。W_DATA1を送信した無線通信装置は、W_ACK1を受信すると送信バースト時間制限内であればまたW_ACK1を内包する物理パケットの無線媒体上での占有終了時点からSIFS時間後に次のフレーム(例えばW_DATA2)を送信することができる。
a−c,b−c,a−b−cの組み合わせだけでなく、a−a,a−b−b,a−a−b−b−c−cなどの同じ要素の複数の組み合わせも含む表現である。また、a−b−c−dの組み合わせのように、a,b,c以外の要素を含む構成もカバーする表現である。
[1]
複数の周波数成分を指定する情報を含む第1フレームを送信する送信部と、
前記複数の周波数成分のそれぞれで第2フレームが受信されたかを判断する制御部と、を備え、
前記送信部は、前記第1フレームへの応答可否を判断するために用いられる、前記第2フレームが受信された前記周波数成分の個数に応じた第1の値範囲に関する第1情報を含む第3フレームを送信する、
無線通信装置。
[2]
前記第3フレームは、前記第2フレームが受信されなかった端末への通知用の第1フィールドを含み、
前記第1情報は、前記第3フレームにおける前記第1フィールドに設定される
[1]に記載の無線通信装置。
[3]
前記第3フレームは、前記第2フレームが受信された端末への通知用の第2フィールドを含み、
前記第1情報は、前記第3フレームにおける前記第2フィールドに設定される
[1]ないし[2]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[4]
前記制御部は、前記第2フレームが受信された前記周波数成分の個数に応じて、次に送信する前記第1フレームで指定する周波数成分の個数を調整する
[1]ないし[3]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[5]
前記第3フレームは、前記第2フレームが受信された端末への通知用の第3フィールドを含み、
前記制御部は、前記第1フレームへの応答を待機する前記第1フレームの受信回数または前記第1フレームへの応答を待機する時間を指定する第2情報を、前記第3フレームにおける前記第3フィールドに設定する
[1]ないし[4]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[6]
前記制御部は、前記第2フレームの通信品質を測定し、
前記第3フレームは、前記通信品質が基準を満たす前記第2フレームを送信した端末の識別子を含み、前記通信品質が基準を満たさない前記第2フレームを送信した端末の識別子を含まない
[1]ないし[5]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[7]
前記第1フレームは、特定の1台の端末が使用することを指定した少なくとも1つの第2周波数成分と、前記複数の周波数成分が任意の端末によって使用されることが許容されることを指定する情報を含む、
[1]ないし[6]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[8]
少なくとも1つのアンテナをさらに備えた[1]ないし[7]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[9]
複数の周波数成分を指定する情報を含む第1フレームを送信し、
前記複数の周波数成分のそれぞれで第2フレームが受信されたかを判断し、
前記第2フレームが受信された前記周波数成分の個数に応じて、前記第1フレームへの応答可否を判断するために用いられる第1の値範囲に関する第1情報を含む第3フレームを送信する、
無線通信方法。
[10]
複数の周波数成分を指定する情報を含む第1フレームを受信する受信部と、
第1の値範囲から選択した任意の値である第1値と、前記第1フレームで指定されている前記周波数成分の個数とに応じて、前記第1フレームへの応答可否を判断する制御部と、
応答が決定された場合に、前記複数の周波数成分から選択した前記周波数成分を用いて第2フレームを送信する送信部とを備え、
前記制御部は、前記第2フレームの送信に成功したかに応じて前記第1の値範囲の大きさを調整する
無線通信装置。
[11]
前記受信部は、前記第2フレームの送信後に第3フレームを受信し、
前記制御部は、前記第3フレームに基づき前記第2フレームの送信に成功したか判断する
[10]に記載の無線通信装置。
[12]
前記制御部は、前記第3フレームに基づき、前記第2フレームの送信に成功した他端末の台数を特定し、前記送信に成功した他端末の台数に応じて前記第1の値範囲を調整する
[11]に記載の無線通信装置。
[13]
前記制御部は、前記第2フレームの送信に失敗したと判断した場合、前記第1の値範囲を小さくする、初期値に戻す、または、維持する
[10]ないし[12]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[14]
前記制御部は、前記第2フレームの送信に失敗したと判断した場合、次に前記第1フレームを受信した場合に、前回選択した前記第1値を用いて、前記前記第1フレームへの応答可否を判断する
[10]ないし[13]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[15]
前記制御部は、前記第2フレームの送信に成功したと判断した場合、前記第1の値範囲を大きくする
[10]ないし[14]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[16]
前記制御部は、前記第1フレームで指定されている前記複数の周波数成分の個数に基づいて前記第1値範囲を設定する
[10]ないし[15]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[17]
前記制御部は、前記複数の周波数成分からランダムに前記周波数成分を選択する
[10]ないし[16]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[18]
前記制御部は、前記複数の周波数成分から、前記第1値に応じた前記周波数成分を選択する
[10]ないし[17]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[19]
前記第1フレームは、特定の1台の端末が使用することを指定した少なくとも1つの第2周波数成分と、前記複数の周波数成分が任意の端末によって使用されることが許容されることを指定する情報を含む
[10]ないし[18]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[20]
少なくとも1つのアンテナをさらに備えた[10]ないし[19]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
Claims (5)
- 無線通信装置であって、
OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)ランダムアクセス用の周波数成分を特定する第1フィールドを1つ以上含む第1フレームを受信する受信部と、
前記第1フィールドから前記OFDMAランダムアクセス用の周波数成分の個数を判断し、第1の値範囲から選択した任意の値である第1値と、前記OFDMAランダムアクセス用の周波数成分の個数とに応じて、前記第1フレームへの応答可否を判断する制御部と、
前記第1フレームへの応答可が決定された場合に、前記第1フィールドにより特定される周波数成分から一つの周波数成分を選択し、前記一つの周波数成分を用いて第2フレームを送信する送信部と、を備え、
前記受信部は、1つ以上の無線通信装置に対する第2フレームの送達確認情報を含む第3フレームを受信し、
前記制御部は、前記第3フレームに含まれる前記送達確認情報に基づき、前記送信部から送信された前記第2フレームの送信が成功したかを判断し、前記第2フレームの送信が成功したかに応じて前記第1の値範囲を調整する
無線通信装置。 - 前記第1フレームは、特定の端末に対して、前記OFDMAランダムアクセス用の周波数成分と異なる第2周波数成分を用いて前記第2フレームの送信を行うことを指定した第2情報を含み、
前記制御部は、前記無線通信装置が前記第2情報で前記特定の端末として指定されていない場合に、前記第1値と前記OFDMAランダムアクセス用の周波数成分の個数とに基づく前記応答可否の判断を行い、
前記制御部は、前記無線通信装置が前記第2情報で前記特定の端末として指定されている場合には、前記第1値と前記OFDMAランダムアクセス用の周波数成分の個数とに基づく前記応答可否の判断を行わず、
前記送信部は、前記無線通信装置が前記第2情報で前記特定の端末として指定されている場合には、前記第2周波数成分を用いて、前記第2フレームを送信する
請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記無線通信装置がアップリンク送信の要求を有しているときのみ、前記第1値と前記OFDMAランダムアクセス用周波数成分の個数とに基づく前記応答可否の判断を行う
請求項1又は2に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記無線通信装置が前記アップリンク送信の要求を有しているときのみ、前記第1の値範囲から前記第1値を選択する処理を行う
請求項1〜3のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)ランダムアクセス用の周波数成分を特定する第1フィールドを1つ以上含む第1フレームを受信し、
前記第1フィールドから前記OFDMAランダムアクセス用の周波数成分の個数を判断し、第1の値範囲から選択した任意の値である第1値と、前記OFDMAランダムアクセス用の周波数成分の個数とに応じて、前記第1フレームへの応答可否を判断し、
前記第1フレームへの応答可が決定された場合に、前記OFDMAランダムアクセス用の周波数成分から一つの周波数成分を選択し、前記一つの周波数成分を用いて第2フレームを送信し、
1つ以上の無線通信装置に対する第2フレームの送達確認情報を含む第3フレームを受信し、
前記第3フレームに含まれる前記送達確認情報に基づき、前記第2フレームの送信が成功したかを判断し、前記第2フレームの送信が成功したかに応じて前記第1の値範囲を調整する
無線通信方法。
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