JP6270148B2 - Wireless communication method, wireless communication system, and wireless communication program - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信ネットワークに係り、特に、セル単位で構成される無線ネットワークにおいて、複数のセルにまたがる範囲における基地局と端末局との間で無線通信を行う無線通信方法、無線通信システム及び無線通信プログラムに関する。   The present invention relates to a radio communication network, and more particularly to a radio communication method, a radio communication system, and a radio communication method for performing radio communication between a base station and a terminal station in a range extending over a plurality of cells in a radio network configured in units of cells. The present invention relates to a wireless communication program.

現在、無線LANシステムは、無線局免許を必要としないアンライセンスバンドにおいて運用されており、他の無線システムとの周波数帯域の共有を図るため、無線LANシステムは、媒体アクセス制御方式としてCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を採用している。CSMA/CA方式とは、IEEE 802.11標準規格(例えば、非特許文献1参照)においてDCF(Distributed Coordination Function)方式として規定されている自律分散型の媒体アクセス制御方式である。CSMA/CA方式を用いることで、各端末はキャリアセンスおよびランダムバックオフによって信号の衝突を回避しつつ、自律分散的に送信権を獲得できる。   Currently, the wireless LAN system is operated in an unlicensed band that does not require a radio station license, and in order to share a frequency band with other wireless systems, the wireless LAN system is a CSMA / CA as a medium access control method. (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) is adopted. The CSMA / CA system is an autonomous distributed medium access control system defined as a DCF (Distributed Coordination Function) system in the IEEE 802.11 standard (see, for example, Non-Patent Document 1). By using the CSMA / CA scheme, each terminal can acquire transmission rights in an autonomous and distributed manner while avoiding signal collision by carrier sense and random backoff.

しかしながら、CSMA/CA方式を用いる場合、端末はあくまでランダムに送信権の獲得を試みるため、同一BSS(Basic Service Set)内にQoS(Quality of Service)を要求する端末が存在する場合でも、システムはQoSを保証した通信を行うことができない。また、各端末のチャネル状況は無線伝播路のフェージングの影響によって受信SNR(Signal-to-Noise power Ratio)が低下した端末が送信権を獲得した場合、無線リソースの利用効率は低下し、受信SNRが高い端末が送信権を獲得した場合と比較してスループットが低下する。   However, when the CSMA / CA method is used, the terminal tries to acquire the transmission right randomly, so even if there is a terminal requesting QoS (Quality of Service) in the same BSS (Basic Service Set), the system Communication with guaranteed QoS cannot be performed. In addition, when a terminal whose reception SNR (Signal-to-Noise power Ratio) has decreased due to the influence of fading of the radio propagation path acquires the transmission right, the use efficiency of the radio resource decreases and the reception SNR Compared with a case where a terminal having a higher acquisition right acquires a transmission right, the throughput decreases.

QoSを高い確率で保証し、無線リソースの利用効率を向上することにより高いスループットを達成するには、各端末のトラヒック状況およびチャネル状況に関する情報を収集し、収集したそれらの情報に基づいて無線リソースの割り当てを行う必要がある。   In order to achieve high throughput by guaranteeing QoS with high probability and improving utilization efficiency of radio resources, information on traffic status and channel status of each terminal is collected, and radio resources are based on the collected information. Need to be assigned.

そのような伝送を実現する手法として、セルラシステムのように無線リソースを集中管理するオペレータが、端末の状況に応じて動的に無線リソースを割り当てる、集中制御型リソースマネジメント(例えば、非特許文献2参照)が考えられる。   As a technique for realizing such transmission, centralized control type resource management (for example, Non-Patent Document 2) in which an operator who centrally manages radio resources like a cellular system dynamically allocates radio resources according to the status of a terminal. See).

しかしながら、アンライセンスバンドにおいて運用される規格の異なるすべてのシステムを、セルラシステムのようにオペレータが集中管理することは容易ではないため、セルラシステムにおける集中制御型リソースマネジメントを無線LANシステムに直接導入することは望ましくない。   However, since it is not easy for an operator to centrally manage all systems with different standards operated in the unlicensed band like a cellular system, centralized control type resource management in the cellular system is introduced directly into the wireless LAN system. That is not desirable.

そこで、異種の無線システムとの周波数共用を図りつつ、QoS保証および無線リソースの利用効率の向上を図る手法として、BSS内集中制御型OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)無線LANシステムが提案されている(例えば、非特許文献3参照)。   Therefore, a BSS centralized control OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) wireless LAN system has been proposed as a technique for improving QoS utilization and improving the utilization efficiency of radio resources while sharing frequencies with different types of radio systems. (For example, refer nonpatent literature 3).

BSS内集中制御型OFDMA無線LANシステムでは、BSS内のAP(基地局;Access Point)に接続する端末(以下、BSS内端末と称する)がCSMA/CA方式を用いて送信権を獲得した後、RTS(Request to Send)フレームを送信し、APがこれを受信後CTS(Clear to Send)フレームを送信する。その後BSS内の各端末がCTSフレームを順に送信する。これらの制御フレームを受信した、BSSに参加していない他の端末(以下、BSS外端末と称する)に、無線リソースを占有する時間を通知することで無線媒体の予約をし、予約した無線リソースをBSS内で共有できる。   In an intra-BSS centralized control type OFDMA wireless LAN system, after a terminal (hereinafter referred to as an intra-BSS terminal) connected to an AP (base station; Access Point) in the BSS acquires a transmission right using the CSMA / CA scheme, An RTS (Request to Send) frame is transmitted, and after the AP receives this, a CTS (Clear to Send) frame is transmitted. Thereafter, each terminal in the BSS transmits a CTS frame in order. Reserving the wireless medium by notifying other terminals that have received these control frames and not participating in the BSS (hereinafter referred to as non-BSS terminals) of the time for occupying the radio resources, and making the reserved radio resources Can be shared within the BSS.

以上の手順によって、BSS内端末で構成されるシステムは周辺の他の無線システムとの周波数共用を図りつつ、APを中心とした集中制御型リソースマネジメントを行っている。また、APはRTSフレームおよびCTSフレームによって各端末のトラヒック状況を収集しつつチャネル状況の推定を行う。集約したこれらの情報を基に、QoSを要求する端末に優先的に無線リソースを割り当てることにより高確率でQoSを保証し、また、あるサブチャネルに関して最も受信SNRの高い端末にそのサブチャネルを割り当てることでデータフレームの伝送レートを向上しスループットの向上を図っている。   Through the above procedure, the system configured with the terminals in the BSS performs centralized control type resource management centering on the AP while sharing the frequency with other wireless systems in the vicinity. Further, the AP estimates the channel status while collecting the traffic status of each terminal using the RTS frame and the CTS frame. Based on these collected information, QoS resources are guaranteed with high probability by preferentially allocating radio resources to terminals that request QoS, and the subchannel is allocated to the terminal having the highest received SNR with respect to a certain subchannel. In this way, the transmission rate of the data frame is improved to improve the throughput.

IEEE 802.11-2012, “IEEE Standard for Information Technology- Telecommunications and Information Exchange Between Systems- Local and Metropolitan Area Networks- Specific Requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, ”2012.IEEE 802.11-2012, “IEEE Standard for Information Technology- Telecommunications and Information Exchange Between Systems- Local and Metropolitan Area Networks- Specific Requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications,” 2012. S. Xie, Y. Liu, Y. Zhang, and R. Yu, “A Parallel Cooperative Spectrum Sensing in Cognitive Radio Networks, ”IEEE Trans. Vehic. Technol.,vol. 59, pp. 4079-4092, Oct. 2010.S. Xie, Y. Liu, Y. Zhang, and R. Yu, “A Parallel Cooperative Spectrum Sensing in Cognitive Radio Networks,” IEEE Trans. Vehic. Technol., Vol. 59, pp. 4079-4092, Oct. 2010 . S. Miyamoto, S. Sampei, and W. Jiang,“Novel DCF-Based Multi-User MAC Protocol for Centralized Radio Resource Management in OFDMA WLAN Systems, ”IEICE Trans. Commun., Vol. E96-B, no. 9, pp. 2301-2312, Sept. 2013.S. Miyamoto, S. Sampei, and W. Jiang, “Novel DCF-Based Multi-User MAC Protocol for Centralized Radio Resource Management in OFDMA WLAN Systems,” IEICE Trans. Commun., Vol. E96-B, no. 9, pp. 2301-2312, Sept. 2013.

前述のBSS内集中制御型無線LANシステムにおいて、面的に展開した場合無線セル間の重複がなければ高い確率でQoSを保証しながら、高効率データ伝送が可能になるが、今後ますます増加する無線LANセルの増加に伴うセル間重複通信環境には十分対応できない。   In the above-mentioned centralized control type wireless LAN system in BSS, high-efficiency data transmission can be achieved while guaranteeing QoS with high probability if there is no overlap between wireless cells when deployed in a plane, but it will increase in the future. It cannot sufficiently cope with an inter-cell overlapping communication environment accompanying an increase in wireless LAN cells.

図11は、重複セル環境における従来技術の適用例を示す図である。図11においては、重複セル環境の例として、BSS#1とBSS#2とBSS#3とは互いに重複し合う配置になっている。その通信環境において、非特許文献1、非特許文献2を適用すると次の(1)〜(4)に示す問題がある。
(1)CSMA/CA方式に基いて無線媒体の獲得競合をするため、同時に1つのBSSしか伝送できず、他のBSS内端末のQoS(遅延)保証が困難である。
(2)他のBSS内端末が無線リソースの繰り返し利用が可能なほどに空間的に離れていても、NAVにより同時通信が不可能である。
(3)ビーコンフレームやプローブ要求/応答フレームなど、マネージメントフレームの伝送に使用されるリソース量が膨大となる。
(4)端末は他のAPとの間のチャネル状況の方が良い場合でも現在アソシエイトしているAP宛にしかデータを伝送できないため、リソースに無駄が生じる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an application example of the related art in an overlapping cell environment. In FIG. 11, as an example of an overlapping cell environment, BSS # 1, BSS # 2, and BSS # 3 are arranged to overlap each other. When Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 are applied in the communication environment, there are the following problems (1) to (4).
(1) Since wireless medium acquisition competition is performed based on the CSMA / CA scheme, only one BSS can be transmitted at the same time, and it is difficult to guarantee QoS (delay) of other terminals in the BSS.
(2) Even if other intra-BSS terminals are spatially separated so that radio resources can be used repeatedly, simultaneous communication by NAV is impossible.
(3) The amount of resources used for transmission of management frames such as beacon frames and probe request / response frames becomes enormous.
(4) Since the terminal can transmit data only to the AP to which it is currently associated even when the channel status with other APs is better, resources are wasted.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高い通信品質を確保するとともに、スループットの低下を抑えることができる無線通信方法、無線通信システム及び無線通信プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a wireless communication method, a wireless communication system, and a wireless communication program capable of ensuring high communication quality and suppressing a decrease in throughput. To do.

本発明は、無線通信ネットワークに属する任意の無線セルにおいて、基地局および複数の端末局が前記無線セルに存在する通信構成における無線通信方法であって、複数のBSSによる協調BSS群を構築し、該協調BSS群に属する全基地局を集中制御する基地局をマスタ基地局、残りの基地局をスレーブ基地局とする選定を行う際に、全てのスレーブ基地局と直接通信できることを選定条件として前記マスタ基地局を選定するステップと、前記協調BSS群を構築した後、CSMA/CAおよびRTS/CTSフレーム交換の前処理を通じて、無線媒体の予約を前記協調BSS群単位で一度に行い、同時に、前記協調BSS群内端末のトラヒック情報およびチャネル情報を前記マスタ基地局が収集するステップと、前記マスタ基地局が収集した各端末のトラヒック情報およびチャネル情報を基に、前記協調BSS群単位で通信品質指標が向上するように無線リソースを割り当て、前記スレーブ基地局および前記端末局に対して割り当て結果を通知するステップと、前記割り当て結果が通知された前記スレーブ基地局および前記端末局が、割り当て結果に則って情報伝送を行い、前記マスタ基地局または前記スレーブ基地局に対して成否応答を行うステップとを有し、前記前処理は、前記マスタ基地局が、前記協調BSS群に属するいずれかの前記端末局からRTSフレームを受信し、他の前記端末局にCTSフレームの送信を要求するステップと、前記RTSフレームの送信元以外の前記端末局が、前記要求に応じてCTSフレームを送信するステップと、前記スレーブ基地局が、前記CTSフレームに基づき推定した前記端末局との間のチャネル情報を前記マスタ基地局に送信するステップと、前記マスタ基地局が、前記RTSフレーム及び前記CTSフレームそれぞれに基づき前記端末局との間のチャネル情報を推定し、さらに、前記RTSフレーム及び前記CTSフレームそれぞれから前記端末局のトラヒック情報を取得するステップとを含む、又は、前記マスタ基地局が、RTSフレームを送信するステップと、前記端末局が、前記RTSフレームの受信に応じてCTSフレームを送信するステップと、前記スレーブ基地局が、前記CTSフレームに基づき推定した前記端末局との間のチャネル情報を前記マスタ基地局に送信するステップと、前記マスタ基地局が、前記CTSフレームに基づき前記端末局との間のチャネル情報を推定し、さらに、前記CTSフレームそれぞれから前記端末局のトラヒック情報を取得するステップとを含むことを特徴とする。 The present invention is a wireless communication method in a communication configuration in which a base station and a plurality of terminal stations exist in the wireless cell in an arbitrary wireless cell belonging to a wireless communication network, and constructs a cooperative BSS group by a plurality of BSSs,該協tone BSS master base station base station for centrally controlling all the base stations belonging to the group, the rest of the base station when performing selection of a slave base station, selecting that you can communicate directly with all slave base stations conditions Selecting the master base station as follows, and after constructing the cooperative BSS group, through the pre-processing of CSMA / CA and RTS / CTS frame exchange, the wireless medium is reserved in units of the cooperative BSS group at the same time. The master base station collecting the traffic information and channel information of the terminals in the cooperative BSS group; Allocating radio resources based on the traffic information and channel information of each terminal so as to improve the communication quality index for each cooperative BSS group, and notifying the slave base station and the terminal station of the allocation result; the allocation result the is notified slave base station and the terminal station, in accordance with the assignment result perform information transmission, have a performing a success or failure response to the master base station or the slave base station, In the preprocessing, the master base station receives an RTS frame from any one of the terminal stations belonging to the cooperative BSS group, and requests the other terminal stations to transmit a CTS frame; The terminal station other than the transmission source transmits a CTS frame in response to the request; and the slave base station Transmitting to the master base station channel information between the terminal station estimated based on the CTS frame and the master base station communicating with the terminal station based on the RTS frame and the CTS frame, respectively. And further acquiring the traffic information of the terminal station from each of the RTS frame and the CTS frame, or the master base station transmitting the RTS frame, and the terminal A station transmitting a CTS frame in response to reception of the RTS frame, and a step of transmitting channel information between the slave base station and the terminal station estimated based on the CTS frame to the master base station And the master base station communicates with the terminal station based on the CTS frame. And estimating the channel information between the terminal stations and obtaining the traffic information of the terminal station from each of the CTS frames .

本発明は、無線通信ネットワークに属する任意の無線セルにおいて、基地局および複数の端末局が前記無線セルに存在する通信構成における無線通信システムであって、複数のBSSによる協調BSS群を構築し、該協調BSS群に属する全基地局を集中制御する基地局をマスタ基地局、残りの基地局をスレーブ基地局とする選定を行う際に、全てのスレーブ基地局と直接通信できることを選定条件として前記マスタ基地局を選定する手段と、前記協調BSS群を構築した後、CSMA/CAおよびRTS/CTSフレーム交換の前処理を通じて、無線媒体の予約を前記協調BSS群単位で一度に行い、同時に、前記協調BSS群内端末のトラヒック情報およびチャネル情報を前記マスタ基地局が収集する手段と、前記マスタ基地局が収集した各端末のトラヒック情報およびチャネル情報を基に、前記協調BSS群単位で通信品質指標が向上するように無線リソースを割り当て、前記スレーブ基地局および前記端末局に対して割り当て結果を通知する手段と、前記割り当て結果が通知された前記スレーブ基地局および前記端末局が、割り当て結果に則って情報伝送を行い、前記マスタ基地局または前記スレーブ基地局に対して成否応答を行う手段とを有し、前記前処理は、前記マスタ基地局が、前記協調BSS群に属するいずれかの前記端末局からRTSフレームを受信し、他の前記端末局にCTSフレームの送信を要求する処理と、前記RTSフレームの送信元以外の前記端末局が、前記要求に応じてCTSフレームを送信する処理と、前記スレーブ基地局が、前記CTSフレームに基づき推定した前記端末局との間のチャネル情報を前記マスタ基地局に送信する処理と、前記マスタ基地局が、前記RTSフレーム及び前記CTSフレームそれぞれに基づき前記端末局との間のチャネル情報を推定し、さらに、前記RTSフレーム及び前記CTSフレームそれぞれから前記端末局のトラヒック情報を取得する処理とを含む、又は、前記マスタ基地局が、RTSフレームを送信する処理と、前記端末局が、前記RTSフレームの受信に応じてCTSフレームを送信する処理と、前記スレーブ基地局が、前記CTSフレームに基づき推定した前記端末局との間のチャネル情報を前記マスタ基地局に送信する処理と、前記マスタ基地局が、前記CTSフレームに基づき前記端末局との間のチャネル情報を推定し、さらに、前記CTSフレームそれぞれから前記端末局のトラヒック情報を取得する処理とを含むことを特徴とする。 The present invention is a wireless communication system in a communication configuration in which a base station and a plurality of terminal stations exist in the wireless cell in an arbitrary wireless cell belonging to a wireless communication network, and constructs a cooperative BSS group by a plurality of BSSs,該協tone BSS master base station base station for centrally controlling all the base stations belonging to the group, the rest of the base station when performing selection of a slave base station, selecting that you can communicate directly with all slave base stations conditions As the means for selecting the master base station and the cooperative BSS group, the wireless medium is reserved at the same time in units of the cooperative BSS group through preprocessing of CSMA / CA and RTS / CTS frame exchange, Means for collecting the traffic information and channel information of the terminals in the cooperative BSS group by the master base station; Based on the traffic information and channel information of each terminal, a radio resource is allocated so as to improve a communication quality index in units of the cooperative BSS group, and means for notifying the allocation result to the slave base station and the terminal station; the allocation result notified the slave base station and the terminal station, allocation result perform information transmission in accordance with the, have a means for performing the success or failure response to the master base station or the slave base station, wherein The pre-processing includes a process in which the master base station receives an RTS frame from any one of the terminal stations belonging to the cooperative BSS group, and requests other terminal stations to transmit a CTS frame; and transmission of the RTS frame The terminal station other than the original station transmits a CTS frame in response to the request, and the slave base station transmits the CTS frame. Processing to transmit channel information between the terminal station estimated based on the master base station to the master base station, and the master base station obtains channel information between the terminal station based on the RTS frame and the CTS frame, respectively. And the process of acquiring the traffic information of the terminal station from each of the RTS frame and the CTS frame, or the master base station transmits the RTS frame, and the terminal station A process of transmitting a CTS frame in response to reception of an RTS frame, a process of transmitting channel information between the slave base station and the terminal station estimated based on the CTS frame to the master base station, and the master The base station estimates channel information with the terminal station based on the CTS frame, and further, the C And a process of acquiring traffic information of the terminal station from each TS frame .

本発明は、コンピュータに、前記無線通信方法を実行させるための無線通信プログラムである。   The present invention is a wireless communication program for causing a computer to execute the wireless communication method.

本発明によれば、協調BBSのエリア内において、高い通信品質を確保するとともに、スループットの低下を抑えることができるという効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain an effect of ensuring high communication quality and suppressing a decrease in throughput in the cooperative BBS area.

本発明の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the radio | wireless communications system by embodiment of this invention. 協調BSS群内のマスタAPとスレーブAPの決定の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of determination of the master AP and slave AP in a cooperation BSS group. 協調BSS群内の端末がマスタAP若しくはスレーブAPとアソシエイトする例を示す図である。It is a figure which shows the example which the terminal in a cooperation BSS group associates with a master AP or a slave AP. 従来技術によるBSS内集中制御型無線LAN技術を示す図である。It is a figure which shows the BSS centralized control type wireless LAN technique by a prior art. 本発明の実施形態によるBSS内集中制御型無線LAN技術を示す図である。1 is a diagram illustrating a BSS centralized control type wireless LAN technology according to an embodiment of the present invention. FIG. 従来技術によるBSS内集中制御型無線LAN技術を示す図である。It is a figure which shows the BSS centralized control type wireless LAN technique by a prior art. 本発明の実施形態によるBSS内集中制御型無線LAN技術を示す図である。1 is a diagram illustrating a BSS centralized control type wireless LAN technology according to an embodiment of the present invention. FIG. 上りリンク通信のシミュレーションの設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the simulation of uplink communication. NRT端末のオファードロードとQoS満足率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the offered load of an NRT terminal, and a QoS satisfaction rate. NRT端末のオファードロードとスループットの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the offer load of NRT terminal, and a throughput. 重複セル環境における従来技術の適用例を示す図である。It is a figure which shows the example of application of the prior art in an overlapping cell environment.

以下、本発明の実施形態による無線通信システムを説明する。始めに、図1を参照して本発明の実施形態による無線通信システムの概略を説明する。図1は、本発明の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。   Hereinafter, a wireless communication system according to an embodiment of the present invention will be described. First, an outline of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.

本実施形態では、複数BSSによる協調BSS群を構築し、協調BSS群の中で属する全APを集中制御するAPをマスタAP、残りのAPをスレーブAPとする。そして、協調BSS群のマスタAPの選定条件として、全てのスレーブAPと直接通信できること若しくは全てのスレーブAPにアソシエイトしている端末と直接通信できることとする。協調BSS群を構築した後、CSMA/CAおよびRTS/CTSフレーム交換などの前処理を通じて、無線媒体の予約を協調BSS群単位で一度に行い、同時に、協調BSS群内端末のトラヒック情報およびチャネル情報をマスタAPへ収集する。   In the present embodiment, a cooperative BSS group including a plurality of BSSs is constructed, and an AP that performs central control of all APs belonging to the cooperative BSS group is a master AP, and the remaining APs are slave APs. Then, as a selection condition of the master AP of the cooperative BSS group, it is possible to directly communicate with all the slave APs or to directly communicate with a terminal associated with all the slave APs. After constructing the cooperative BSS group, the wireless medium is reserved at a time for each cooperative BSS group through preprocessing such as CSMA / CA and RTS / CTS frame exchange, and at the same time, traffic information and channel information of terminals in the cooperative BSS group Are collected to the master AP.

次に、協調BSS群のマスタAPは収集した各端末のトラヒック情報およびチャネル情報を基に、協調BSS群単位でシステムスループットやQoSなどの通信品質指標が向上するように無線リソースを割り当てること、及びその割り当て結果を各スレーブAPおよび各協調BSS群内端末へ周知する。そして、割り当ての結果が周知された各スレーブAPおよび各協調BSS群内端末は、その割り当て結果に則って基地局APと情報伝送を行うこと、及びAPに対して成否応答を行う。   Next, based on the collected traffic information and channel information of each terminal, the master AP of the cooperative BSS group allocates radio resources so that the communication quality index such as system throughput and QoS is improved for each cooperative BSS group, and The allocation result is communicated to each slave AP and each cooperative BSS group terminal. Then, each slave AP and each cooperative BSS in-group terminal whose allocation result is well-known perform information transmission with the base station AP according to the allocation result, and perform a success / failure response to the AP.

<第1実施形態>
次に、本発明の第1実施形態による無線通信システムを説明する。ここでは、重複セル環境における上りリンク通信について説明する。始めに、本実施形態による協調BSS群の構築について説明する。図2は、協調BSS群内のマスタAPとスレーブAPの決定の一例を示す図である。図3は、協調BSS群内の端末がマスタAP若しくはスレーブAPとアソシエイトする例を示す図である。
<First Embodiment>
Next, a radio communication system according to the first embodiment of the present invention will be described. Here, uplink communication in an overlapping cell environment will be described. First, the construction of the cooperative BSS group according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of determining a master AP and a slave AP in the cooperative BSS group. FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which terminals in a cooperative BSS group associate with a master AP or a slave AP.

まず、協調BSS群を構築するには、マスタAP及びスレーブAPを決定する必要がある。AP#Xは起動時にチャネルを一定期間スキャンし、M−APの有無を調べる。具体的には、マスタAPからのマネージメントフレームを1つ若しくは複数を受信した場合、その中から最も自分との間の通信信頼性の高い(例えば、最大RSSI若しくは最少受信誤り率などの通信品質を表す指標を用いる)マスタAPに協調参加フレームを送信し、自身はスレーブAPとなる。   First, in order to construct a cooperative BSS group, it is necessary to determine a master AP and a slave AP. AP # X scans the channel for a certain period at the time of activation and checks for the presence of M-AP. Specifically, when one or a plurality of management frames are received from the master AP, the communication reliability with itself is highest (for example, communication quality such as maximum RSSI or minimum reception error rate). A cooperative participation frame is transmitted to the master AP (using an index to represent), and itself becomes a slave AP.

マスタAPを決定する方針としてはいろいろなものが適用できる。例えば、スループットがある基準値よりも低いBSSセルのAPをマスタAPに設定する、或いはスループットがある基準値よりも高いBSSセルのAPをマスタAPに設定する。また、判断の基準もスループット値だけではなく、フレーム誤り率やリソース占有率など、無線ネットワークの通信品質の向上に有効と思われるあらゆる指標の利用できる。また、数値指標の基準は絶対的なものと相対的なものの両方が適用できる。すなわち、絶対的な値を設けて数値指標の基準とすることと、複数の無線セルの値をお互いに比較し合い高いほうあるいは低い方を数値指標の基準とするようにしてもよい。   Various policies can be applied to determine the master AP. For example, an AP of a BSS cell whose throughput is lower than a certain reference value is set as a master AP, or an AP of a BSS cell whose throughput is higher than a certain reference value is set as a master AP. In addition, not only the throughput value but also any index that seems to be effective for improving the communication quality of the wireless network, such as the frame error rate and the resource occupancy rate, can be used as a criterion for judgment. In addition, both absolute and relative standards can be applied for numerical index. That is, an absolute value may be provided as a reference for the numerical index, and values of a plurality of radio cells may be compared with each other so that the higher or lower value is used as the reference for the numerical index.

次に、マスタAPからのマネージメントフレームを受信できなかった場合、AP#X自身がマスタAPとなる。ただし、マスタAPが送信するマネージメントフレーム(ビーコン・プローブ応答等)に、自身がマスタAPであることを示す情報を記載する。   Next, when the management frame cannot be received from the master AP, AP # X itself becomes the master AP. However, information indicating that it is the master AP is described in the management frame (beacon / probe response, etc.) transmitted by the master AP.

次に、決定した協調BSS群内のマスタAPとスレーブAPが端末とアソシエイトする必要がある。まず、端末がマスタAPにアソシエイトする場合、通常無線LANのアソシエイション処理をマスタAPと行えばよい(図3(1))。   Next, the master AP and the slave AP in the determined cooperative BSS group need to associate with the terminal. First, when the terminal associates with the master AP, the normal wireless LAN association process may be performed with the master AP (FIG. 3 (1)).

次に、端末がスレーブAPを含む複数のAPにアソシエイトする場合、端末はアソシエイトしたいスレーブAPを含む複数のAPに対してアソシエイション要求フレームを送信し、複数のAPの中から応答フレームを受信できたAPとアソシエイションする(図3(2))。ただし、スレーブAPが現在どのマスタAPと協調しているかは、マネージメントフレームに記載されているものとする。   Next, when the terminal associates with a plurality of APs including the slave AP, the terminal can transmit an association request frame to the plurality of APs including the slave AP to be associated and receive a response frame from the plurality of APs. Associate with the AP (Fig. 3 (2)). However, which master AP the slave AP is currently cooperating with is described in the management frame.

次に、協調BSS群の構築ができた後の重複セル環境における上りリンク通信について説明する。図4は、従来技術によるBSS内集中制御型無線LAN技術を示す図である。図5は、本発明の実施形態によるBSS内集中制御型無線LAN技術を示す図である。   Next, uplink communication in an overlapping cell environment after the cooperative BSS group has been constructed will be described. FIG. 4 is a diagram showing a BSS centralized control type wireless LAN technology according to the prior art. FIG. 5 is a diagram illustrating a BSS centralized control type wireless LAN technology according to an embodiment of the present invention.

従来技術(図4)では、あるBSS#1が通信権を獲得した場合の通信プロトコル(通信動作)を説明する。まず、BSS#1内の端末は、ランダムバックオフ後RTSフレームを送信する。これを受信したBSS#1のAPは、CTSフレームを送信し、RTSフレームを送信した端末以外の全BSS#1内端末にCTSフレームの送信を要求する。   In the prior art (FIG. 4), a communication protocol (communication operation) when a certain BSS # 1 acquires a communication right will be described. First, a terminal in BSS # 1 transmits an RTS frame after random backoff. Upon receiving this, the AP of BSS # 1 transmits a CTS frame, and requests transmission of the CTS frame to all terminals in BSS # 1 other than the terminal that transmitted the RTS frame.

次に、RTSを送信した端末以外のBSS#1の端末は、順にCTSフレームを送信し、干渉源になり得るBSS#1外端末に対して無線媒体の予約を行う。BSS#1内端末が送信したRTS/CTSフレームの中には各自のトラヒック情報が記載されているため、APはこれらのRTS/CTSフレームを受信することで各BSS#1内端末のトラヒック情報を収集できる。   Next, the terminals of the BSS # 1 other than the terminal that transmitted the RTS transmit CTS frames in order, and make a radio medium reservation for the terminals outside the BSS # 1 that can be an interference source. Since the traffic information of each terminal is described in the RTS / CTS frame transmitted by the terminal in BSS # 1, the AP receives the traffic information of each terminal in BSS # 1 by receiving these RTS / CTS frames. Can be collected.

また、BSS#1内端末が送信したRTS/CTSフレームの中にはチャネル情報の推定に用いるプリアンブル部分が含まれているため、APはこれらのRTS/CTSフレームを受信することで各BSS#1内端末のチャネル情報を推定する形で全BSS#1内端末のチャネル情報を間接的に収集できる。   In addition, since the RTS / CTS frame transmitted by the terminal in BSS # 1 includes a preamble portion used for channel information estimation, the AP receives each RTS / CTS frame to receive each RSS / CTS frame. The channel information of all BSS # 1 internal terminals can be indirectly collected by estimating the channel information of the internal terminals.

APはこれらのフレームによって収集した情報を基に、BSS#1内通信リソースの割り当てを実施し、更にリソース割り当ての結果をRBI(Resouce Block Information)フレームで割り当て結果を通知する。RBIフレームを受信した各BSS#1内端末は割り当て結果に沿ってデータフレームの伝送を行い、そしてAPからの成否応答を受け取った後通信権を解放する。   The AP allocates communication resources in BSS # 1 based on the information collected by these frames, and further notifies the allocation result of the resource allocation in an RBI (Resource Block Information) frame. Each terminal in BSS # 1 that has received the RBI frame transmits a data frame according to the allocation result, and releases the communication right after receiving a success / failure response from the AP.

次に、図5を参照して、本実施形態による無線通信システムの通信動作を説明する。まず、協調BSS群内のある端末は、ランダムバックオフ後RTSフレームを送信する(図5(1))。   Next, the communication operation of the wireless communication system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, a certain terminal in the cooperative BSS group transmits an RTS frame after random backoff (FIG. 5 (1)).

次に、これを受信した協調BSS群のマスタAPは、CTSフレームを送信し、RTSフレームを送信した端末以外の協調BSS群内の各端末がCTSフレームの送信を要求する(図5(2))。   Next, the master AP of the cooperative BSS group that has received this transmits a CTS frame, and each terminal in the cooperative BSS group other than the terminal that transmitted the RTS frame requests transmission of the CTS frame (FIG. 5 (2)). ).

次に、RTSを送信した端末以外の協調BSS群内の各端末は、順にCTSフレームを送信し、無線媒体の予約を行う(図5(3))。   Next, each terminal in the cooperative BSS group other than the terminal that transmitted the RTS transmits a CTS frame in order to reserve a wireless medium ((3) in FIG. 5).

次に、協調BSS群内の各端末からのCTSフレームを受信した各スレーブAPは、まずそのCTSフレームに含まれるプリアンブル部分を基にチャネル情報を推定する。続いて、その推定で得られたチャネル情報CSI(Channel State Information)をCSIフレームのペイロードに記載して、マスタAPへ送信する(図5(4))。   Next, each slave AP that has received the CTS frame from each terminal in the cooperative BSS group first estimates channel information based on the preamble portion included in the CTS frame. Subsequently, channel information CSI (Channel State Information) obtained by the estimation is described in the payload of the CSI frame and transmitted to the master AP (FIG. 5 (4)).

この時点で、協調BSS群内の端末が送信したRTS/CTSフレームの中には各自のトラヒック情報が記載されているため、APはこれらのRTS/CTSフレームを受信することで各協調BSS群内の端末のトラヒック情報を収集できる。また、協調BSS群内の端末が送信したRTS/CTSフレームの中にはチャネル情報の推定に用いるプリアンブル部分が含まれているため、マスタAPはこれらのRTS/CTSフレームを受信することで各協調BSS群内の端末のチャネル情報を収集できる。   At this time, since the traffic information of each node is described in the RTS / CTS frame transmitted by the terminals in the cooperative BSS group, the AP receives the RTS / CTS frame, thereby receiving the RTS / CTS frame. Can collect the traffic information of other terminals. In addition, since the RTS / CTS frame transmitted by the terminals in the cooperative BSS group includes a preamble portion used for channel information estimation, the master AP receives each RTS / CTS frame and receives each RTS / CTS frame. Channel information of terminals in the BSS group can be collected.

さらに、マスタAPは、端末とスレーブAP間のチャネル情報をスレーブAPが送信したCSIフレームを受信することでチャネル情報を収集できる。APはこれらのフレームによって収集したトラヒック情報およびチャネル情報を基に、協調BSS群単位で通信リソースの割り当てを実施し、更にリソース割り当ての結果をRBI(Resource Block Information)フレームで割り当て結果を通知する(図5(5))。   Furthermore, the master AP can collect the channel information by receiving the CSI frame transmitted by the slave AP with the channel information between the terminal and the slave AP. The AP allocates communication resources in units of cooperative BSS groups based on the traffic information and channel information collected by these frames, and further notifies the allocation result in an RBI (Resource Block Information) frame. FIG. 5 (5)).

次に、RBIフレームを受信した協調BSS群内の各端末は割り当て結果に沿ってデータフレームの伝送を行う(図5(6))。   Next, each terminal in the cooperative BSS group that has received the RBI frame transmits a data frame according to the allocation result (FIG. 5 (6)).

次に、協調BSS群内の各端末はマスタAP、スレーブAPからの成否応答を受け取った後に通信権を解放する(図5(7))。   Next, each terminal in the cooperative BSS group releases the communication right after receiving the success / failure response from the master AP and the slave AP (FIG. 5 (7)).

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態による無線通信システムを説明する。ここでは、重複セル環境における下りリンク通信について説明する。協調BSS群の構築方法は前述した方法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。図6は、従来技術によるBSS内集中制御型無線LAN技術を示す図である。図7は、本発明の実施形態によるBSS内集中制御型無線LAN技術を示す図である。
Second Embodiment
Next, a radio communication system according to the second embodiment of the present invention will be described. Here, downlink communication in an overlapping cell environment will be described. Since the method for constructing the cooperative BSS group is the same as the method described above, detailed description thereof is omitted here. FIG. 6 is a diagram showing a BSS centralized control type wireless LAN technology according to the prior art. FIG. 7 is a diagram illustrating a BSS centralized control type wireless LAN technology according to an embodiment of the present invention.

従来技術(図6)では、あるBSS#1が通信権を獲得した場合の通信プロトコル(通信動作)を説明する。まず、BSS#1内のAPは、ランダムバックオフ後RTSフレームを送信し、全BSS#1内端末にCTSフレームの送信を要求する。   In the prior art (FIG. 6), a communication protocol (communication operation) when a certain BSS # 1 acquires a communication right will be described. First, the AP in BSS # 1 transmits an RTS frame after random backoff, and requests all terminals in BSS # 1 to transmit CTS frames.

次に、APからのRTSを受信したBSS#1内の各端末は、順にCTSフレームを送信し、無線媒体の予約を行う。BSS#1内端末が送信したCTSフレームの中には各自のトラヒック情報が記載されているため、APはこれらのRTS/CTSフレームを受信することで各BSS#1内端末のトラヒック情報を収集できる。   Next, each terminal in the BSS # 1 that has received the RTS from the AP transmits a CTS frame in order to reserve the wireless medium. Since the traffic information of each terminal is described in the CTS frame transmitted by the terminal in BSS # 1, the AP can collect the traffic information of each terminal in BSS # 1 by receiving these RTS / CTS frames. .

また、BSS#1内端末が送信したCTSフレームの中にはチャネル情報の推定に用いるプリアンブル部分が含まれているため、APはこれらのCTSフレームを受信することで各BSS#1内端末のチャネル情報を推定する形で全BSS#1内端末のチャネル情報を間接的に収集できる。   In addition, since the CTS frame transmitted by the terminal in BSS # 1 includes a preamble portion used for channel information estimation, the AP receives these CTS frames, and thereby the channel of each terminal in BSS # 1 The channel information of all the terminals in BSS # 1 can be collected indirectly by estimating the information.

次に、APはこれらのフレームによって収集した情報を基に、BSS#1内通信リソースの割り当てを実施し、更にリソース割り当ての結果をRBI(Resouce Block Information)フレームで割り当て結果を通知する。RBIフレームを受信した各BSS#1内端末は割り当て結果に沿ってデータフレームの伝送を行い、そして端末からの成否応答を受け取った後通信権を解放する。   Next, the AP allocates communication resources in BSS # 1 based on the information collected by these frames, and further notifies the allocation result of the resource allocation in an RBI (Resource Block Information) frame. Each terminal in BSS # 1 that has received the RBI frame transmits a data frame according to the allocation result, and releases the communication right after receiving a success / failure response from the terminal.

次に、図7を参照して、本実施形態による無線通信システムの通信動作を説明する。まず、協調BSS群内のマスタAPは、ランダムバックオフ後RTSフレームを送信し、全協調BSS群内の端末にCTSフレームの送信を要求する(図7(1))。   Next, the communication operation of the wireless communication system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, the master AP in the cooperative BSS group transmits an RTS frame after random backoff, and requests the terminals in all the cooperative BSS groups to transmit the CTS frame (FIG. 7 (1)).

次に、マスタAPからのRTSを受信した協調BSS群内の各端末は、順にCTSフレームを送信し、無線媒体の予約を行う(図7(2))。   Next, each terminal in the cooperative BSS group that has received the RTS from the master AP transmits a CTS frame in order to reserve the wireless medium (FIG. 7 (2)).

次に、協調BSS群内の各端末からのCTSフレームを受信した各スレーブAPは、まずそのCTSフレームに含まれるプリアンブル部分を基にチャネル情報を推定する。続いて、その推定で得られたチャネル情報CSI(Channel State Information)をCSIフレームのペイロードに記載して、マスタAPへ送信する(図7(3))。   Next, each slave AP that has received the CTS frame from each terminal in the cooperative BSS group first estimates channel information based on the preamble portion included in the CTS frame. Subsequently, channel information CSI (Channel State Information) obtained by the estimation is described in the payload of the CSI frame and transmitted to the master AP (FIG. 7 (3)).

この時点で、協調BSS群内の端末が送信したCTSフレームの中には各自のトラヒック情報が記載されているため、APはこれらのCTSフレームを受信することで各協調BSS群内の端末のトラヒック情報を収集できる。また、協調BSS群内の端末が送信したCTSフレームの中にはチャネル情報の推定に用いるプリアンブル部分が含まれているため、マスタAPはこれらのCTSフレームを受信することで各協調BSS群内の端末のチャネル情報を収集できる。更に、マスタAPは、端末とスレーブAP間のチャネル情報をスレーブAPが送信したCSIフレームを受信することでチャネル情報を収集できる。   At this time, since the traffic information of each terminal is described in the CTS frame transmitted by the terminal in the cooperative BSS group, the AP receives the CTS frame to thereby receive the traffic of the terminal in each cooperative BSS group. Information can be collected. In addition, since the CTS frame transmitted by the terminals in the cooperative BSS group includes a preamble portion used for channel information estimation, the master AP receives these CTS frames to receive the CTS frame. Collect terminal channel information. Further, the master AP can collect the channel information by receiving the CSI frame transmitted by the slave AP with the channel information between the terminal and the slave AP.

APはこれらのフレームによって収集したトラヒック情報およびチャネル情報を基に、協調BSS群単位で通信リソースの割り当てを実施し、更にリソース割り当ての結果をRBI(Resource Block Information)フレームで割り当て結果を通知する(図7(4))。   The AP allocates communication resources in units of cooperative BSS groups based on the traffic information and channel information collected by these frames, and further notifies the allocation result in an RBI (Resource Block Information) frame. FIG. 7 (4)).

次に、RBIフレームを受信した協調BSS群内の各端末は割り当て結果に沿ってデータフレームの伝送を行う(図7(5))。   Next, each terminal in the cooperative BSS group that has received the RBI frame transmits a data frame in accordance with the allocation result (FIG. 7 (5)).

次に、協調BSS群内のマスタAP、スレーブAPは各端末からの成否応答を受け取った後通信権を解放する(図7(6))。   Next, after receiving a success / failure response from each terminal, the master AP and slave AP in the cooperative BSS group release the communication right (FIG. 7 (6)).

次に、前述した無線通信システムの数値実験について説明する。前述した無線通信システムの伝送特性を評価するため、上りリンク通信について計算機シミュレーションを行った。図8は、上りリンク通信のシミュレーションの設定例を示す図である。シミュレーション諸元と想定する端末配置はここに示す通りである。   Next, a numerical experiment of the above-described wireless communication system will be described. In order to evaluate the transmission characteristics of the wireless communication system described above, a computer simulation was performed for uplink communication. FIG. 8 is a diagram illustrating a setting example of simulation of uplink communication. The terminal arrangements assumed as simulation specifications are as shown here.

伝送空間内に2台のAP(AP#1、AP#2)が存在する。AP間の距離は30(m)とする。AP#1には2端末(STA#1−1、STA#1−2)が属し、BSS#1を形成する。AP#2には2端末(STA#2−1、STA#2−2)が属し、BSS#2を形成する。各APおよび各端末は、図8に示す地点に存在するものとする。全端末(4端末)のうち、STA#1−1のみRT端末、それ以外の3端末はNRT端末であるものとする。   There are two APs (AP # 1, AP # 2) in the transmission space. The distance between APs is 30 (m). Two terminals (STA # 1-1 and STA # 1-2) belong to AP # 1 and form BSS # 1. Two terminals (STA # 2-1, STA # 2-2) belong to AP # 2, and BSS # 2 is formed. It is assumed that each AP and each terminal exists at a point shown in FIG. Of all the terminals (four terminals), only the STA # 1-1 is an RT terminal, and the other three terminals are NRT terminals.

比較対象として、各BSSでIEEE802.11で規定されているDCF方式を用いた上りリンク伝送するシステムおよびBSS内集中制御型OFDMA方式を用いた上りリンク伝送するシステム(非特許文献3)を用いる。   As a comparison object, a system that performs uplink transmission using the DCF method defined by IEEE 802.11 in each BSS and a system that performs uplink transmission using a BSS centralized control type OFDMA method (Non-patent Document 3) are used.

従来技術(その1)DCF方式(802.11 DCF)では、AP(AP#1、#2)および各端末(STA#1−1〜#2−2)は、各々、自律的にDCFに従って媒体アクセスを行う。BSS#1の端末(STA#1−1、 #1−2)はAP#1宛に、BSS#2の端末(STA#2−1、 #2−2)はAP#2宛に伝送する。   Prior Art (Part 1) In the DCF method (802.11 DCF), the AP (AP # 1, # 2) and each terminal (STA # 1-1 to # 2-2) are autonomously in accordance with the DCF. Access. BSS # 1 terminals (STA # 1-1, # 1-2) transmit to AP # 1, and BSS # 2 terminals (STA # 2-1, # 2-2) transmit to AP # 2.

従来技術(その2)BSS内集中制御型OFDMA方方式(非特許文献3)(OFDMA w/o Inter−BSS Coop.)では、APは自身が属するBSS内の端末のトラヒック状況およびチャネル状況を基に、各端末の媒体アクセスを制御する。例えば、AP#1は、BSS#1に属する端末STA#1−1およびSTA#1−2のトラヒック状況およびチャネル状況を基に、これら2つ端末へのリソース割り当てを決定することで、これら2端末の媒体アクセスを制御する。   In the prior art (part 2) BSS centralized control type OFDMA method (Non-patent Document 3) (OFDMA w / o Inter-BSS Coop.), The AP is based on the traffic status and channel status of the terminal in the BSS to which the AP belongs. In addition, the medium access of each terminal is controlled. For example, AP # 1 determines resource allocation to these two terminals based on the traffic status and channel status of the terminals STA # 1-1 and STA # 1-2 belonging to the BSS # 1, so that these 2 Control the medium access of the terminal.

本実施形態によるBSS間集中制御型OFDMA方式(OFDMA w/ Inter−BSS Coop.)では、AP#1がマスタ AP、AP#2がスレーブAPとなり、2つのAPと4端末から構成される1つの協調BSSを形成する。   In the inter-BSS centralized control OFDMA scheme (OFDMA w / Inter-BSS Coop.) According to the present embodiment, AP # 1 is a master AP, AP # 2 is a slave AP, and one AP is composed of two APs and four terminals. Form a collaborative BSS.

エリアスループットとは、2つのBSSが利用するエリア内で達成されるスループットである。本特性評価では、BSSの位置は変わらないので、エリアスループットはシステムスループットになる。すなわち、2つのBSSを含むネットワーク全体で得られるスループットである。ここで、QoS満足率とは、RT端末が送信するすべてのパケットのうち、要求遅延時間内に送信されたパケットの割合を指す。

Figure 0006270148
Area throughput is the throughput achieved in an area used by two BSSs. In this characteristic evaluation, since the position of the BSS does not change, the area throughput becomes the system throughput. That is, the throughput obtained in the entire network including two BSSs. Here, the QoS satisfaction rate refers to a ratio of packets transmitted within the requested delay time among all packets transmitted by the RT terminal.
Figure 0006270148

図9は、NRT端末のオファードロードとQoS満足率の関係を示す図である。図9に示すように、NRT端末のオファードロードが増加するに従い、従来方式(従来DCF方式および従来BSS内集中制御型OFDMA方式)のQoS満足率は低下する。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the offered load of the NRT terminal and the QoS satisfaction rate. As shown in FIG. 9, as the offered load of the NRT terminal increases, the QoS satisfaction rate of the conventional system (conventional DCF system and conventional BSS centralized control type OFDMA system) decreases.

図9の横軸に示す▲は、それぞれ、従来DCF方式および従来BSS内集中制御型OFDMA方式において、所要QoS満足率を達成可能な最大オファードロードを示している。これ以上、過負荷になるとQoS満足率≧99%を達成できない。   The ▲ shown on the horizontal axis of FIG. 9 indicates the maximum offered load that can achieve the required QoS satisfaction rate in the conventional DCF method and the conventional BSS centralized control type OFDMA method, respectively. If the load is overloaded, the QoS satisfaction rate ≧ 99% cannot be achieved.

図10は、NRT端末のオファードロードとスループットの関係を示す図である。図10の横軸に示す▲は、それぞれ、従来DCF方式および従来BSS内集中制御型OFDMA方式において、所要QoS(QoS満足率≧99%)を達成可能な最大オファードロードを示している。また、図10の縦軸に示す▲は、所要QoS満足率を維持可能なエリアスループットの最大値を示している。   FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the offered load and throughput of the NRT terminal. The ▲ shown on the horizontal axis in FIG. 10 indicates the maximum offered load that can achieve the required QoS (QoS satisfaction rate ≧ 99%) in the conventional DCF method and the conventional BSS centralized control type OFDMA method, respectively. Also, the ▲ shown on the vertical axis in FIG. 10 indicates the maximum area throughput that can maintain the required QoS satisfaction rate.

従来方式(従来DCF方式および従来BSS内集中制御型OFDMA方式)において、NRT端末から横軸の▲を超えるトラヒックが生起すると、より高いエリアスループットが得られるが、RT端末は所要QoSを維持できなくなる。所要QoS満足率の確保を第一の目的とする場合、横軸の▲を超えるトラヒックが生起すると、ネットワークとして破綻することとなる。   In the conventional system (conventional DCF system and conventional BSS centralized control type OFDMA system), if traffic exceeding the horizontal axis ▲ occurs from the NRT terminal, higher area throughput can be obtained, but the RT terminal cannot maintain the required QoS. . When the first purpose is to secure the required QoS satisfaction rate, if traffic exceeding the horizontal axis ▲ occurs, the network will fail.

一方、本実施形態による無線通信システムの方式の場合、今回の評価環境では、伝送空間内に1つの協調BSSしか存在しない(全端末が協調BSSに属する)ため、NRT端末のオファードロードに関わらず、RT端末は所要QoSを維持できることが分かる。   On the other hand, in the case of the wireless communication system according to the present embodiment, only one cooperative BSS exists in the transmission space in this evaluation environment (all terminals belong to the cooperative BSS). It can be seen that the RT terminal can maintain the required QoS.

以上説明したように、異種の無線システムとの周波数共用を図りつつ、QoS保証および無線リソースの利用効率の向上を図ることが可能なBSS(Basic Service Set)内集中制御型無線LANシステムにおいて、無線セルが重複した場合、各BBS内のAPが個別にリソースマネジメントを行うため、QoSの未保証、NAVによる通信保留、制御フレームの増大、最適なリソース割り当て不可により、通信品質およびシステムスループットが低下するという問題がある。   As described above, in the BSS (Basic Service Set) centralized control type wireless LAN system capable of improving the QoS guarantee and the utilization efficiency of the radio resources while sharing the frequency with the different types of radio systems, When cells overlap, APs in each BBS perform resource management individually, so communication quality and system throughput decrease due to QoS unguaranteed, communication suspension by NAV, increase in control frames, and inability to allocate optimal resources There is a problem.

本実施形態では、複数BSSによる協調BSS群を構築し、協調BSS群に属する全APを集中制御するマスタAPにより、周辺の他の無線システムとの周波数共用を図りつつ、集中制御型リソースマネジメントを行うようにした。   In the present embodiment, a coordinated BSS group composed of a plurality of BSSs is constructed, and a centralized control type resource management is performed while sharing frequencies with other wireless systems in the vicinity by a master AP that centrally controls all APs belonging to the coordinated BSS group. I did it.

この構成により、複数のBSSを包含する協調BSSは、CSMA/CA方式に基づいても内包する複数の重複BSSが同時伝送できるため、複数のBSS内端末のQoS(遅延)保証が可能になる。また、協調BSS内端末が空間的に離れていれば、無線リソースの繰り返し利用による同時通信が可能になる。   With this configuration, a coordinated BSS including a plurality of BSSs can simultaneously transmit a plurality of overlapping BSSs included even based on the CSMA / CA scheme, so that QoS (delay) of a plurality of terminals in the BSS can be guaranteed. Further, if the terminals in the cooperative BSS are spatially separated, simultaneous communication by repeated use of radio resources becomes possible.

また、ビーコンフレームやプローブ要求/応答フレームなど、マネージメントフレームの伝送は複数のBSSのAPから1つの協調BSSのマスタAPへ集約でき、使用される無線リソースの量は軽減できる。また、協調BSS内端末は複数のAPとのアソシエイトが可能となり、無線リソースの利用自由度が向上する。   Further, transmission of management frames such as beacon frames and probe request / response frames can be aggregated from a plurality of BSS APs to one cooperative BSS master AP, and the amount of radio resources used can be reduced. In addition, the terminal in the cooperative BSS can associate with a plurality of APs, and the degree of freedom of use of radio resources is improved.

以上の効果によって、最終的に本発明技術を実施した無線ネットワークでは、従来技術を適用した無線ネットワークに比べ、同様なQoSを確保しながら、より高いエリアスループット、短い伝送遅延などを向上した通信品質を実現することができる。   Due to the above effects, the wireless network that finally implemented the technology of the present invention has improved communication quality with higher area throughput, shorter transmission delay, etc. while ensuring the same QoS as compared with the wireless network to which the conventional technology is applied. Can be realized.

前述した実施形態におけるAP、端末をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、PLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。   You may make it implement | achieve AP and a terminal in embodiment mentioned above with a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time. Further, the program may be for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system. It may be realized using hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array).

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention has been described with reference to drawings, the said embodiment is only the illustration of this invention, and it is clear that this invention is not limited to the said embodiment. is there. Therefore, additions, omissions, substitutions, and other modifications of the components may be made without departing from the technical idea and scope of the present invention.

協調BBSのエリア内において、高い通信品質を確保するとともに、スループットの低下を抑えることが不可欠な用途に適用できる。   In the area of the cooperative BBS, high communication quality can be ensured and it can be applied to an application indispensable to suppress a decrease in throughput.

AP・・・アクセスポイント(基地局)、STA・・・端末、M−AP・・・マスタAP、S−AP・・・スレーブ端末   AP ... access point (base station), STA ... terminal, M-AP ... master AP, S-AP ... slave terminal

Claims (3)

無線通信ネットワークに属する任意の無線セルにおいて、基地局および複数の端末局が前記無線セルに存在する通信構成における無線通信方法であって、
複数のBSSによる協調BSS群を構築し、該協調BSS群に属する全基地局を集中制御する基地局をマスタ基地局、残りの基地局をスレーブ基地局とする選定を行う際に、全てのスレーブ基地局と直接通信できることを選定条件として前記マスタ基地局を選定するステップと、
前記協調BSS群を構築した後、CSMA/CAおよびRTS/CTSフレーム交換の前処理を通じて、無線媒体の予約を前記協調BSS群単位で一度に行い、同時に、前記協調BSS群内端末のトラヒック情報およびチャネル情報を前記マスタ基地局が収集するステップと、
前記マスタ基地局が収集した各端末のトラヒック情報およびチャネル情報を基に、前記協調BSS群単位で通信品質指標が向上するように無線リソースを割り当て、前記スレーブ基地局および前記端末局に対して割り当て結果を通知するステップと、
前記割り当て結果が通知された前記スレーブ基地局および前記端末局が、割り当て結果に則って情報伝送を行い、前記マスタ基地局または前記スレーブ基地局に対して成否応答を行うステップと
を有し、
前記前処理は、
前記マスタ基地局が、前記協調BSS群に属するいずれかの前記端末局からRTSフレームを受信し、他の前記端末局にCTSフレームの送信を要求するステップと、
前記RTSフレームの送信元以外の前記端末局が、前記要求に応じてCTSフレームを送信するステップと、
前記スレーブ基地局が、前記CTSフレームに基づき推定した前記端末局との間のチャネル情報を前記マスタ基地局に送信するステップと、
前記マスタ基地局が、前記RTSフレーム及び前記CTSフレームそれぞれに基づき前記端末局との間のチャネル情報を推定し、さらに、前記RTSフレーム及び前記CTSフレームそれぞれから前記端末局のトラヒック情報を取得するステップとを含む、
又は、
前記マスタ基地局が、RTSフレームを送信するステップと、
前記端末局が、前記RTSフレームの受信に応じてCTSフレームを送信するステップと、
前記スレーブ基地局が、前記CTSフレームに基づき推定した前記端末局との間のチャネル情報を前記マスタ基地局に送信するステップと、
前記マスタ基地局が、前記CTSフレームに基づき前記端末局との間のチャネル情報を推定し、さらに、前記CTSフレームそれぞれから前記端末局のトラヒック情報を取得するステップとを含む
ことを特徴とする無線通信方法。
In any radio cell belonging to a radio communication network, a radio communication method in a communication configuration in which a base station and a plurality of terminal stations exist in the radio cell,
When constructing a cooperative BSS group by a plurality of BSSs and selecting a base station that centrally controls all base stations belonging to the cooperative BSS group as a master base station and the remaining base stations as slave base stations, all slaves are selected. a step of selecting the master base station as a selection condition that you can communicate directly with the base station,
After constructing the cooperative BSS group, through pre-processing of CSMA / CA and RTS / CTS frame exchange, wireless medium reservation is performed at a time in units of the cooperative BSS group, and at the same time, traffic information of terminals in the cooperative BSS group Collecting channel information by the master base station;
Based on the traffic information and channel information of each terminal collected by the master base station, radio resources are allocated so as to improve the communication quality index in units of the cooperative BSS group, and allocated to the slave base station and the terminal station Notifying the result,
The allocation result notified the slave base station and the terminal station, in accordance with the assignment result perform information transmission, have a performing a success or failure response to the master base station or the slave base station,
The pretreatment includes
The master base station receiving an RTS frame from any of the terminal stations belonging to the cooperative BSS group and requesting the other terminal stations to transmit a CTS frame;
The terminal station other than the source of the RTS frame transmits a CTS frame in response to the request;
The slave base station transmitting channel information with the terminal station estimated based on the CTS frame to the master base station;
The master base station estimates channel information with the terminal station based on the RTS frame and the CTS frame, and further obtains traffic information of the terminal station from the RTS frame and the CTS frame, respectively. Including
Or
The master base station transmitting an RTS frame;
The terminal station transmitting a CTS frame in response to receiving the RTS frame;
The slave base station transmitting channel information with the terminal station estimated based on the CTS frame to the master base station;
The master base station estimating channel information with the terminal station based on the CTS frame, and further acquiring the traffic information of the terminal station from each of the CTS frames. Communication method.
無線通信ネットワークに属する任意の無線セルにおいて、基地局および複数の端末局が前記無線セルに存在する通信構成における無線通信システムであって、
複数のBSSによる協調BSS群を構築し、該協調BSS群に属する全基地局を集中制御する基地局をマスタ基地局、残りの基地局をスレーブ基地局とする選定を行う際に、全てのスレーブ基地局と直接通信できることを選定条件として前記マスタ基地局を選定する手段と、
前記協調BSS群を構築した後、CSMA/CAおよびRTS/CTSフレーム交換の前処理を通じて、無線媒体の予約を前記協調BSS群単位で一度に行い、同時に、前記協調BSS群内端末のトラヒック情報およびチャネル情報を前記マスタ基地局が収集する手段と、
前記マスタ基地局が収集した各端末のトラヒック情報およびチャネル情報を基に、前記協調BSS群単位で通信品質指標が向上するように無線リソースを割り当て、前記スレーブ基地局および前記端末局に対して割り当て結果を通知する手段と、
前記割り当て結果が通知された前記スレーブ基地局および前記端末局が、割り当て結果に則って情報伝送を行い、前記マスタ基地局または前記スレーブ基地局に対して成否応答を行う手段と
を有し、
前記前処理は、
前記マスタ基地局が、前記協調BSS群に属するいずれかの前記端末局からRTSフレームを受信し、他の前記端末局にCTSフレームの送信を要求する処理と、
前記RTSフレームの送信元以外の前記端末局が、前記要求に応じてCTSフレームを送信する処理と、
前記スレーブ基地局が、前記CTSフレームに基づき推定した前記端末局との間のチャネル情報を前記マスタ基地局に送信する処理と、
前記マスタ基地局が、前記RTSフレーム及び前記CTSフレームそれぞれに基づき前記端末局との間のチャネル情報を推定し、さらに、前記RTSフレーム及び前記CTSフレームそれぞれから前記端末局のトラヒック情報を取得する処理とを含む、
又は、
前記マスタ基地局が、RTSフレームを送信する処理と、
前記端末局が、前記RTSフレームの受信に応じてCTSフレームを送信する処理と、
前記スレーブ基地局が、前記CTSフレームに基づき推定した前記端末局との間のチャネル情報を前記マスタ基地局に送信する処理と、
前記マスタ基地局が、前記CTSフレームに基づき前記端末局との間のチャネル情報を推定し、さらに、前記CTSフレームそれぞれから前記端末局のトラヒック情報を取得する処理とを含む
ことを特徴とする無線通信システム。
In any radio cell belonging to a radio communication network, a radio communication system in a communication configuration in which a base station and a plurality of terminal stations exist in the radio cell,
When constructing a cooperative BSS group by a plurality of BSSs and selecting a base station that centrally controls all base stations belonging to the cooperative BSS group as a master base station and the remaining base stations as slave base stations, all slaves are selected. means for selecting said master base station as a selection condition that you can communicate directly with the base station,
After constructing the cooperative BSS group, through pre-processing of CSMA / CA and RTS / CTS frame exchange, wireless medium reservation is performed at a time in units of the cooperative BSS group, and at the same time, traffic information of terminals in the cooperative BSS group Means for the master base station to collect channel information;
Based on the traffic information and channel information of each terminal collected by the master base station, radio resources are allocated so as to improve the communication quality index in units of the cooperative BSS group, and allocated to the slave base station and the terminal station A means of notifying the result;
The allocation result notified the slave base station and the terminal station performs information transmission in accordance with the assignment result, we have a means for performing the success or failure response to the master base station or the slave base station,
The pretreatment includes
Processing in which the master base station receives an RTS frame from any of the terminal stations belonging to the cooperative BSS group and requests the other terminal stations to transmit a CTS frame;
A process in which the terminal station other than the source of the RTS frame transmits a CTS frame in response to the request;
A process in which the slave base station transmits channel information with the terminal station estimated based on the CTS frame to the master base station;
The master base station estimates channel information with the terminal station based on the RTS frame and the CTS frame, and further acquires the traffic information of the terminal station from the RTS frame and the CTS frame, respectively. Including
Or
A process in which the master base station transmits an RTS frame;
A process in which the terminal station transmits a CTS frame in response to reception of the RTS frame;
A process in which the slave base station transmits channel information with the terminal station estimated based on the CTS frame to the master base station;
And a process in which the master base station estimates channel information with the terminal station based on the CTS frame, and further acquires traffic information of the terminal station from each of the CTS frames. Communications system.
コンピュータに、請求項1に記載の無線通信方法を実行させるための無線通信プログラム。   A wireless communication program for causing a computer to execute the wireless communication method according to claim 1.
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