JP7022965B2 - Wireless communication system, wireless communication method and wireless base station - Google Patents
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Description
本発明は、無線LAN(Local Area Network)の稠密環境において、各無線局のCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)制御に起因するスループットの低下を改善する無線通信システム、無線通信方法および無線基地局に関する。 The present invention provides a wireless communication system, a wireless communication method, and a wireless communication method for improving the decrease in throughput caused by CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) control of each wireless station in a dense environment of a wireless LAN (Local Area Network). Regarding wireless base stations.
近年、ノートパソコンやスマートフォン等の持ち運び可能で高性能な無線端末の普及により企業や公共スペースだけではなく、一般家庭でもIEEE802.11標準規格の無線LANが広く使われるようになっている。IEEE802.11標準規格の無線LANには、 2.4GHz帯を用いるIEEE802.11b/g/n 規格の無線LANと、5GHz帯を用いるIEEE802.11a/n/ac規格の無線LANがある。 In recent years, with the spread of portable and high-performance wireless terminals such as laptop computers and smartphones, wireless LANs of the IEEE 802.11 standard have come to be widely used not only in companies and public spaces but also in general households. The IEEE802.11 standard wireless LAN includes an IEEE802.11b / g / n standard wireless LAN that uses the 2.4 GHz band and an IEEE 802.11a / n / ac standard wireless LAN that uses the 5 GHz band.
IEEE802.11b規格やIEEE802.11g規格の無線LANでは、2400MHzから2483.5MHz間に5MHz間隔で13チャネルが用意されている。ただし、同一場所で複数のチャネルを使用する際は、干渉を避けるためスペクトルが重ならないようにチャネルを使用すると最大で3チャネル、場合によっては4チャネルまで同時に使用できる。 In the wireless LAN of the IEEE802.11b standard and the IEEE802.11g standard, 13 channels are prepared at 5MHz intervals between 2400MHz and 2483.5MHz. However, when using a plurality of channels in the same place, if the channels are used so that the spectra do not overlap to avoid interference, a maximum of 3 channels, and in some cases up to 4 channels can be used at the same time.
IEEE802.11a規格の無線LANでは、日本の場合は、5170MHzから5330MHz間と、5490MHzから5710MHz間で、それぞれ互いに重ならない8チャネルおよび11チャネルの合計19チャネルが規定されている。なお、IEEE802.11a規格では、チャネル当たりの帯域幅が20MHzに固定されている。 In the case of Japan, the IEEE802.11a standard wireless LAN defines a total of 19 channels, 8 channels and 11 channels that do not overlap each other, between 5170 MHz and 5330 MHz and between 5490 MHz and 5710 MHz, respectively. In the IEEE802.11a standard, the bandwidth per channel is fixed at 20 MHz.
無線LANの最大伝送速度は、IEEE802.11b規格の場合は11Mbps であり、IEEE802.11a規格やIEEE802.11g規格の場合は54Mbps である。ただし、ここでの伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度である。実際にはMAC(Medium Access Control )レイヤでの伝送効率が50~70%程度であるため、実際のスループットの上限値はIEEE802.11b規格では5Mbps 程度、IEEE802.11a規格やIEEE802.11g規格では30Mbps 程度である。また、伝送速度は、情報を送信しようとする無線局が増えればさらに低下する。 The maximum transmission speed of wireless LAN is 11 Mbps in the case of the IEEE802.11b standard, and 54 Mbps in the case of the IEEE802.11a standard and the IEEE802.11g standard. However, the transmission speed here is the transmission speed on the physical layer. Actually, the transmission efficiency in the MAC (Medium Access Control) layer is about 50 to 70%, so the upper limit of the actual throughput is about 5 Mbps in the IEEE802.11b standard, and 30 Mbps in the IEEE802.11a standard and the IEEE802.11g standard. Degree. Further, the transmission speed is further lowered as the number of radio stations that try to transmit information increases.
一方で、有線LANでは、Ethernet(登録商標)の100Base-T インタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたFTTH(Fiber to the home)の普及から、 100Mbps ~1Gbps 級の高速回線の提供が普及しており、無線LANにおいても更なる伝送速度の高速化が求められている。 On the other hand, for wired LAN, high-speed lines of 100 Mbps to 1 Gbps class will be provided due to the spread of FTTH (Fiber to the home) using optical fiber in each home, including the 100Base-T interface of Ethernet (registered trademark). It has become widespread, and there is a demand for even higher transmission speeds in wireless LANs.
そのため、2009年に標準化が完了したIEEE802.11n規格では、これまで20MHzと固定されていたチャネル帯域幅が最大で40MHzに拡大され、また、空間多重送信技術(MIMO:Multiple input multiple output)技術の導入が決定された。IEEE802.11n規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で 600Mbps の通信速度を実現可能である。 Therefore, in the IEEE 802.11n standard, which was standardized in 2009, the channel bandwidth, which was previously fixed at 20 MHz, has been expanded to a maximum of 40 MHz, and the spatial multiplex transmission technology (MIMO: Multiple input multiple output) technology has been expanded. The introduction was decided. By applying all the functions specified in the IEEE802.11n standard for transmission and reception, it is possible to achieve a maximum communication speed of 600 Mbps at the physical layer.
さらに、2013年に標準化が完了したIEEE802.11ac規格では、チャネル帯域幅を80MHzや最大で 160MHz(または80+80MHz)まで拡大することや、空間分割多元接続(SDMA:Space Division Multiple Access)を適用したマルチユーザMIMO(MU-MIMO)送信方法の導入が決定している。IEEE802.11ac規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で約 6.9Gbps の通信速度を実現可能である。 Furthermore, in the IEEE802.11ac standard, which was standardized in 2013, the channel bandwidth can be expanded to 80 MHz or up to 160 MHz (or 80 + 80 MHz), and multi-access using Space Division Multiple Access (SDMA). It has been decided to introduce a user MIMO (MU-MIMO) transmission method. By applying all the functions specified in the IEEE802.11ac standard for transmission and reception, it is possible to achieve a maximum communication speed of approximately 6.9 Gbps at the physical layer.
また、現在策定中のIEEE802.11ax規格では、上記の20MHz,40MHz,80MHz, 160MHz,80+80MHzのチャネルを細かいサブチャネルに分け、フレームの送受信ができるOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) が規定される見込みである。OFDMAを用いると、上記チャネルを細かいサブチャネルに分けてリソースユニット単位で複数の無線局による同時送信が可能となる。さらに、IEEE802.11ax規格では、キャリアセンス閾値(CCA閾値)制御により周辺の他セルからの干渉を抑えつつ通信機会を増大する機能が規定される見込みである(非特許文献1)。 In addition, the IEEE802.11ax standard currently being formulated is expected to specify OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) that can transmit and receive frames by dividing the above 20MHz, 40MHz, 80MHz, 160MHz, and 80 + 80MHz channels into fine subchannels. Is. When OFDMA is used, the channel is divided into small subchannels, and simultaneous transmission by a plurality of radio stations is possible for each resource unit. Further, the IEEE802.11ax standard is expected to specify a function of increasing communication opportunities while suppressing interference from other peripheral cells by controlling a carrier sense threshold (CCA threshold) (Non-Patent Document 1).
IEEE802.11規格の無線LANは、 2.4GHz帯または5GHz帯の免許不要な周波数帯で運用するため、IEEE802.11規格の無線基地局は、無線LANセル(BSS:Basic Service Set )を形成する際に、自無線基地局で対応可能な周波数チャネルの中から1つの周波数チャネルを選択して運用する。 Since the IEEE802.11 standard wireless LAN operates in the 2.4 GHz band or the 5 GHz band, which does not require a license, the IEEE802.11 standard wireless base station is used when forming a wireless LAN cell (BSS: Basic Service Set). In addition, one frequency channel is selected and operated from the frequency channels that can be supported by the own radio base station.
自セルで使用するチャネル、帯域幅およびそれ以外のパラメータの設定値および自無線基地局において対応可能なその他のパラメータは、定期的に送信するBeaconフレームや、無線端末から受信するProbe Request フレームに対するProbe responseフレーム等に記載し、運用が決定された周波数チャネル上でフレームを送信し、配下の無線端末および周辺の他無線局に通知することで、セルの運用を行っている。 The channels used in the own cell, the bandwidth and other parameter settings, and other parameters that can be handled by the own wireless base station are the Beacon frames that are transmitted periodically and the Probe Request frames that are received from the wireless terminal. The cell is operated by describing it in the response frame or the like, transmitting the frame on the frequency channel whose operation has been decided, and notifying the subordinate wireless terminal and other wireless stations in the vicinity.
無線基地局において、周波数チャネルや帯域幅およびその他のパラメータの選択および設定方法には、次の4つの方法がある。
(1) 無線基地局の製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータ値をそのまま使用する方法
(2) 無線基地局を運用するユーザが手動で設定した値を使用する方法
(3) 各無線基地局が起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値を選択して設定する方法
(4) 無線LANコントローラなどの集中制御局で決定されたパラメータ値を設定する方法
In a radio base station, there are four methods for selecting and setting frequency channels, bandwidths, and other parameters.
(1) A method of using the default parameter values set by the manufacturer of the wireless base station as they are.
(2) How to use the value manually set by the user who operates the wireless base station
(3) A method of autonomously selecting and setting parameter values based on the wireless environment information detected by each wireless base station at its own station at startup.
(4) How to set the parameter value determined by the centralized control station such as a wireless LAN controller
また、同一場所で同時に使えるチャネル数は、通信に用いるチャネル帯域幅によって、 2.4GHz帯の無線LANでは3つ、5GHz帯の無線LANでは2つ,4つ,9つ,または19のチャネルになるので、実際に無線LANを導入する際には無線基地局が自BSS内で使用するチャネルを選択する必要がある(非特許文献2)。 The number of channels that can be used simultaneously at the same location is 3, 4 for 2.4 GHz band wireless LAN, 2, 4, 9 or 19 channels for 5 GHz band wireless LAN, depending on the channel bandwidth used for communication. Therefore, when actually introducing a wireless LAN, it is necessary for the wireless base station to select a channel to be used in its own BSS (Non-Patent Document 2).
チャネル帯域幅を40MHz、80MHz、 160MHzまたは80+80MHzと広くする場合、5GHz帯において同一場所で同時に使えるチャネル数は、チャネル帯域幅が20MHzで19チャネルだったものが、9チャネル、4チャネル、2チャネルと少なくなる。すなわち、チャネル帯域幅が増加するにつれて、使えるチャネル数が低減することになる。 When the channel bandwidth is widened to 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz or 80 + 80 MHz, the number of channels that can be used simultaneously at the same location in the 5 GHz band is 9 channels, 4 channels, and 2 channels instead of 19 channels at 20 MHz. Less. That is, as the channel bandwidth increases, the number of available channels decreases.
使用可能なチャネル数よりもBSS数が多い無線LANの稠密環境では、複数のBSSが同一チャネルを使うことになる(OBSS:Overlapping BSS )。そのため無線LANでは、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)を用いて、キャリアセンスによりチャネルが空いているときにのみデータの送信を行う自律分散的なアクセス制御が使われている。 In a dense environment of a wireless LAN where the number of BSS is larger than the number of available channels, a plurality of BSS will use the same channel (OBSS: Overlapping BSS). Therefore, in the wireless LAN, autonomous decentralized access control is used in which data is transmitted only when the channel is free due to carrier sense by using CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance).
具体的には、送信要求が発生した無線局は、まず所定のセンシング期間(DIFS:Distributed Inter-Frame Space )だけキャリアセンスを行って無線媒体の状態を監視し、この間に他の無線局による送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行う。無線局は、引き続きランダム・バックオフ期間中もキャリアセンスを行うが、この間にも他の無線局による送信信号が存在しない場合に、チャネルの利用権を得る。なお、他の無線局による送受信は、予め設定されたキャリアセンス閾値よりも大きな信号を受信するか否かで判断される。チャネルの利用権を得た無線局は、同一BSS内の他の無線局にデータを送信し、またそれらの無線局からデータを受信できる。このようなCSMA/CA制御を行う場合、同一チャネルを使用する無線LANの稠密環境では、キャリアセンスによりチャネルがビジーになる頻度が高くなるためスループットが低下する。したがって、周辺環境をモニタリングし、使用するチャネル、送信電力値、キャリアセンス閾値、減衰値、OFDMAリソースユニット、収容トラヒック量や、環境情報に応じて同時送信の選定などを適切に実施することが重要になる。 Specifically, the radio station in which the transmission request is generated first performs carrier sense for a predetermined sensing period (DIFS: Distributed Inter-Frame Space) to monitor the state of the radio medium, and during this period, transmission by another radio station is performed. If no signal is present, a random backoff is performed. The radio station continues to perform carrier sense during the random backoff period, during which time it gains the right to use the channel if there is no transmission signal from another radio station. Transmission / reception by another radio station is determined by whether or not a signal larger than a preset carrier sense threshold value is received. A radio station that has obtained the right to use a channel can transmit data to other radio stations in the same BSS and receive data from those radio stations. When such CSMA / CA control is performed, in a dense environment of a wireless LAN using the same channel, the frequency of the channel becoming busy due to carrier sense increases, so that the throughput decreases. Therefore, it is important to monitor the surrounding environment and appropriately select the channel to be used, transmission power value, carrier sense threshold, attenuation value, OFDMA resource unit, accommodation traffic amount, and simultaneous transmission according to environmental information. become.
無線基地局におけるチャネルの選択などの上記パラメータの選択方法は、IEEE802.11標準規格で定まっていないため、各ベンダーが独自の方法を採用している。 Since the selection method of the above parameters such as channel selection in the radio base station is not defined by the IEEE802.11 standard, each vendor adopts its own method.
高効率無線LAN規格(IEEE802.11ax)では、OFDMAを用いた複数の無線端末局による同時送信機能と、CCA閾値制御により周辺の他セルからの干渉を抑えつつ通信機会を増大する機能が規定される見込みである。 The high-efficiency wireless LAN standard (IEEE802.11ax) stipulates a simultaneous transmission function by multiple wireless terminal stations using OFDMA and a function to increase communication opportunities while suppressing interference from other cells in the vicinity by CCA threshold control. Is expected.
IEEE802.11ax時代において、これらのOFDMAおよびCCA閾値制御の効果を最大限に活かすためには、同時送信を実施する無線端末局の適切な選定と、各々の無線端末局で用いるCCA閾値の適切な設定が重要である。 In the era of IEEE802.11ax, in order to make the best use of these OFDMA and CCA threshold control effects, appropriate selection of wireless terminal stations that perform simultaneous transmission and appropriate CCA threshold values used by each wireless terminal station are appropriate. The settings are important.
本発明は、OFDMAによる同時送信を行う無線端末局のグループ化と、各グループの無線端末局に設定するCCA閾値を最適化することにより、複数の無線端末局の同時送信機会を増加させてスループットの向上および遅延時間の短縮を可能にする無線通信システム、無線通信方法および無線基地局を提供することを目的とする。 The present invention increases the opportunity for simultaneous transmission of a plurality of wireless terminal stations by optimizing the grouping of wireless terminal stations that perform simultaneous transmission by OFDMA and the CCA threshold set for the wireless terminal stations of each group, and the throughput. It is an object of the present invention to provide a radio communication system, a radio communication method, and a radio base station that enable improvement and reduction of delay time.
第1の発明は、共用無線周波数帯上で、無線基地局の自セルに属する複数の無線端末局がOFDMAを用いて同時送信する無線通信システムにおいて、無線基地局は、自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得部と、無線環境情報に基づいて自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピング部と、無線端末局グルーピング部で生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリング部と、無線端末局グルーピング部で生成された各グループに、無線環境情報に応じて同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御部とを備え、無線環境情報取得部は、無線基地局と無線端末局との間の信号強度を示すRSSI値を取得する構成であり、パラメータ制御部は、パラメータとして、同一グループの複数の無線端末局の中から最小のRSSI値に対応する当該グループのCCA閾値を算出し、同一グループの複数の無線端末局に同一のCCA閾値を設定する構成であり、各グループの複数の無線端末局は、スケジューリング部で調整された送信機会に、パラメータ制御部で設定されたパラメータを用いて同時送信を行う構成である。 The first invention is a wireless communication system in which a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell of the wireless base station simultaneously transmit using OFDMA on a shared radio frequency band, in which the wireless base station has a plurality of members belonging to the own cell. Generated by the wireless environment information acquisition unit that acquires the wireless environment information of the wireless terminal station, the wireless terminal station grouping unit that groups multiple wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information, and the wireless terminal station grouping unit. A scheduling unit that adjusts the transmission opportunity of each group and a parameter control unit that calculates and sets the parameters required for simultaneous transmission according to the wireless environment information for each group generated by the wireless terminal station grouping unit. The wireless environment information acquisition unit is configured to acquire the RSSI value indicating the signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station, and the parameter control unit is configured to acquire the RSSI value indicating the signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station, and the parameter control unit is configured to acquire the RSSI value indicating the signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station. The configuration is such that the CCA threshold of the group corresponding to the minimum RSSI value is calculated and the same CCA threshold is set for a plurality of wireless terminal stations of the same group. The configuration is such that simultaneous transmission is performed using the parameters set by the parameter control unit at the transmission opportunity adjusted in.
無線端末局グルーピング部は、同時送信が可能な無線端末局の台数を上限に、RSSI値が近接する複数の無線端末局を同一グループに振り分ける構成としてもよい。 The wireless terminal station grouping unit may be configured to distribute a plurality of wireless terminal stations having close RSSI values to the same group, up to the number of wireless terminal stations capable of simultaneous transmission.
スケジューリング部は、各グループに対して所定の順番に送信機会を与えるアクセス権をスケジューリングする構成としてもよい。 The scheduling unit may be configured to schedule access rights that give transmission opportunities to each group in a predetermined order.
第2の発明は、共用無線周波数帯上で、無線基地局の自セルに属する複数の無線端末局がOFDMAを用いて同時送信する無線通信方法において、無線基地局は、自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得ステップと、無線環境情報に基づいて自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピングステップと、無線端末局グルーピングステップで生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリングステップと、無線端末局グルーピングステップで生成された各グループに、無線環境情報に応じて同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御ステップとを実行し、無線環境情報取得ステップでは、無線基地局と無線端末局との間の信号強度を示すRSSI値を取得する処理を行い、パラメータ制御ステップでは、パラメータとして、同一グループの複数の無線端末局の中から最小のRSSI値に対応する当該グループのCCA閾値を算出し、同一グループの複数の無線端末局に同一のCCA閾値を設定する処理を行い、各グループの複数の無線端末局は、スケジューリングステップで調整された送信機会に、パラメータ制御ステップで設定されたパラメータを用いて同時送信を行う。 The second invention is a wireless communication method in which a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell of the wireless base station simultaneously transmit using OFDMA on a shared radio frequency band, in which the wireless base station has a plurality of wireless base stations belonging to the own cell. Generated by a wireless environment information acquisition step for acquiring wireless environment information of a wireless terminal station, a wireless terminal station grouping step for grouping multiple wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information, and a wireless terminal station grouping step. A scheduling step that adjusts the transmission opportunity of each group and a parameter control step that calculates and sets the parameters required for simultaneous transmission according to the wireless environment information for each group generated by the wireless terminal station grouping step. In the wireless environment information acquisition step, the process of acquiring the RSSI value indicating the signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station is performed, and in the parameter control step, a plurality of wireless terminal stations of the same group are used as parameters. The CCA threshold of the group corresponding to the minimum RSSI value is calculated from among them, the process of setting the same CCA threshold for multiple wireless terminal stations of the same group is performed, and the multiple wireless terminal stations of each group are scheduled. Simultaneous transmission is performed using the parameters set in the parameter control step at the transmission opportunity adjusted in the step.
第2の発明の無線通信方法において、無線端末局グルーピングステップでは、同時送信が可能な無線端末局の台数を上限に、RSSI値が近接する複数の無線端末局を同一グループに振り分ける処理を行い、スケジューリングステップでは、各グループに対して所定の順番に送信機会を与えるアクセス権をスケジューリングする処理を行う。 In the wireless communication method of the second invention, in the wireless terminal station grouping step , a process of distributing a plurality of wireless terminal stations having close RSSI values to the same group is performed up to the number of wireless terminal stations capable of simultaneous transmission. In the scheduling step , the process of scheduling the access right that gives each group a transmission opportunity in a predetermined order is performed.
第3の発明は、共用無線周波数帯上で、無線基地局の自セルに属する複数の無線端末局がOFDMAを用いて同時送信する無線通信システムの無線基地局において、自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得部と、無線環境情報に基づいて自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピング部と、無線端末局グルーピング部で生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリング部と、無線端末局グルーピング部で生成された各グループに、無線環境情報に応じて同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御部とを備え、無線環境情報取得部は、無線基地局と無線端末局との間の信号強度を示すRSSI値を取得する構成であり、パラメータ制御部は、パラメータとして、同一グループの複数の無線端末局の中から最小のRSSI値に対応する当該グループのCCA閾値を算出し、同一グループの複数の無線端末局に同一のCCA閾値を設定する構成であり、各グループの複数の無線端末局に対して、スケジューリング部で調整された送信機会に、パラメータ制御部で設定されたパラメータを用いて同時送信を行わせる構成である。
The third invention is a radio base station of a radio communication system in which a plurality of radio terminal stations belonging to the own cell of the radio base station simultaneously transmit using OFDMA on a shared radio frequency band, and a plurality of radios belonging to the own cell. Generated by the wireless environment information acquisition unit that acquires the wireless environment information of the terminal station, the wireless terminal station grouping unit that groups multiple wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information, and the wireless terminal station grouping unit. It is equipped with a scheduling unit that adjusts the transmission opportunity of each group and a parameter control unit that calculates and sets the parameters required for simultaneous transmission according to the wireless environment information for each group generated by the wireless terminal station grouping unit. The wireless environment information acquisition unit is configured to acquire the RSSI value indicating the signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station, and the parameter control unit is configured to acquire the RSSI value indicating the signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station, and the parameter control unit is among a plurality of wireless terminal stations in the same group as parameters. The CCA threshold of the group corresponding to the minimum RSSI value is calculated from, and the same CCA threshold is set for a plurality of wireless terminal stations of the same group. Scheduled for a plurality of wireless terminal stations of each group. The configuration is such that simultaneous transmission is performed using the parameters set by the parameter control unit at the transmission opportunity adjusted by the unit.
本発明、共用無線周波数帯を用いる無線基地局および無線端末局が密集している環境において、OFDMAによる同時送信が可能な無線端末局のグルーピングを行い、グループごとにCCA閾値を設定しているため、無線端末局における同時送信機会が増加し、スループットが向上する。また、送信機会が増えるため無線端末局のアクセス時間が短くなり、トラヒックの遅延時間が短くなる効果も期待できる。 In the present invention, in an environment where wireless base stations and wireless terminal stations using a shared radio frequency band are densely packed, wireless terminal stations capable of simultaneous transmission by OFDMA are grouped and a CCA threshold is set for each group. , The opportunity for simultaneous transmission at wireless terminal stations increases, and throughput improves. In addition, since the transmission opportunity increases, the access time of the wireless terminal station is shortened, and the effect of shortening the traffic delay time can be expected.
図1は、本発明の無線通信システムの構成例を示す。
図1において、無線基地局APは、無線端末局STA1~STA6をグルーピングし、グループごとに送信機会を与えるアクセス権のスケジューリングとCCA閾値を設定する。各グループの無線端末局STAは、設定されたスケジューリングとCCA閾値によるアクセス制御を行い、共用無線周波数帯上でOFDMAを用いて同時送信する。以下、無線基地局APにおける無線端末局STAのグルーピングの方法、スケジューリングの方法、およびCCA閾値の設定方法について説明する。
FIG. 1 shows a configuration example of the wireless communication system of the present invention.
In FIG. 1, the radio base station AP groups radio terminal stations STA1 to STA6, and sets access right scheduling and CCA threshold values that give transmission opportunities for each group. The radio terminal station STA of each group performs set scheduling and access control based on the CCA threshold value, and simultaneously transmits using OFDMA on the shared radio frequency band. Hereinafter, a method of grouping the radio terminal station STA in the radio base station AP, a method of scheduling, and a method of setting the CCA threshold value will be described.
図2は、無線基地局APおよび無線端末局STAの構成例を示す。
図2において、無線基地局APは、無線端末局STAとデータ送受信を行う無線通信部11と、自セルに属する無線端末局STAの無線環境情報(RSSIやSINR)を取得する無線環境情報取得部12と、その無線環境情報に基づいて自セルに属する無線端末局STAのグルーピングを行う無線端末局グルーピング部13と、グループごとの送信機会を調整するスケジューリング部14と、グループごとに適切なパラメータ(CCA閾値)を算出して設定するパラメータ制御部15と、キャリアセンスによりアクセス権を獲得するアクセス権獲得部16とにより構成される。
FIG. 2 shows a configuration example of a radio base station AP and a radio terminal station STA.
In FIG. 2, the wireless base station AP is a wireless communication unit 11 that transmits / receives data to / from the wireless terminal station STA, and a wireless environment information acquisition unit that acquires wireless environment information (RSSI or SINR) of the wireless terminal station STA belonging to the own cell. 12, the wireless terminal
無線端末局STAは、無線基地局APとデータ送受信を行う無線通信部21と、無線基地局APから通知されたグルーピング情報、スケジューリング情報、パラメータを保持する無線基地局通知情報保持部22と、そのパラメータを用いたキャリアセンスによりアクセス権を獲得するアクセス権獲得部23と、そのグルーピングおよびスケジューリングに従ってOFDMAを用いた同時送信を行う送信制御部24とにより構成される。
The wireless terminal station STA has a
図3は、無線基地局APの処理手順例を示す。
図3において、無線基地局APの無線環境情報取得部12は、自セルに属する無線端末局STAの無線環境情報として、無線基地局APと無線端末局STAとの間の信号強度を示すRSSI値を取得する(S1)。
FIG. 3 shows an example of the processing procedure of the radio base station AP.
In FIG. 3, the radio environment
次に、無線端末局グルーピング部13は、RSSI値に基づいて自セルに属する無線端末局STAのグルーピングを行う(S2)。まず、グループに所属するSTA台数の上限として、OFDMAにより同時送信可能な台数を設定する。次に、同時送信可能台数を上限に、RSSI値が近接するSTAを同一グループに振り分ける。すなわち、同一グループのSTAのRSSI値は所定の範囲内となり、グループごとにRSSI値の所定の範囲は異なることになる。図1に示す例では、グループ1はSTA1,STA2、グループ2はSTA3,STA4、グループ3はSTA5,STA6となる。ここでは、グループ1,2,3の順にRSSI値は小さくなるが、各グループで同時送信しようとするSTAのRSSI値は所定の範囲内で近接している。
Next, the wireless terminal
次に、スケジューリング部14は、グループごとの送信機会を調整するスケジューリングを行う(S3)。例えば、図4に矢印で示すように、グループ1,2,3の順番に送信機会を与えることにより、グループ間の送信機会の均等化を図る。
Next, the
次に、パラメータ制御部15は、グループごとのパラメータとして、グループに属する無線端末局STAのRSSI値に反比例する、例えばRSSI値の最小値に対応するCCA閾値を算出して設定する(S4)。CCA閾値を調整することにより信号受信感度を変更できる。例えば、CCA閾値を-75dBmに設定すると、-75dBm以上の信号のみを受信することになる。本発明では、各グループに属する全ての無線端末局STAに対して同一のCCA閾値を設定する。
Next, the
ここで、無線基地局APは、各グループに属する全ての無線端末局STAからの信号を正常に受信する必要があるため、設定するCCA閾値は、当該グループの中でAP-STA間のRSSI値が最小の無線端末局STA、すなわち最も受信信号レベルが弱い無線端末局STAに合わせる。 Here, since the radio base station AP needs to normally receive the signals from all the radio terminal station STAs belonging to each group, the CCA threshold value to be set is the RSSI value between AP and STA in the group. Matches the radio terminal station STA with the smallest, that is, the radio terminal station STA with the weakest received signal level.
各グループの複数の無線端末局STAは、グループごとに設定されるスケジューリングの順番で、無線基地局で算出され通知されたCCA閾値を用いてアクセス制御を行い、送信権を獲得したときに、OFDMAを用いて同時送信する。 Multiple wireless terminal station STAs in each group perform access control using the CCA threshold value calculated and notified by the wireless base station in the order of scheduling set for each group, and when the transmission right is acquired, OFDMA Simultaneously transmit using.
図5は、本発明による効果を示す計算機シミュレーション結果を示す。
図5において、横軸は無線基地局APの密度、縦軸は無線通信システム全体のスループットである。A1はグルーピングおよびCCA閾値制御を行わない場合であり、A2はランダムグルーピングとグループごとのCCA閾値制御を行う場合であり、A3は本発明によるグルーピングとグループごとのCCA閾値制御を行う場合である。
FIG. 5 shows a computer simulation result showing the effect of the present invention.
In FIG. 5, the horizontal axis is the density of the radio base station AP, and the vertical axis is the throughput of the entire wireless communication system. A1 is a case where grouping and CCA threshold control are not performed, A2 is a case where random grouping and CCA threshold control for each group are performed, and A3 is a case where grouping and CCA threshold control for each group are performed according to the present invention.
A3の場合は、RSSI値がほぼ同等な無線端末局STAをグループ化し、かつ無線基地局APに近い(RSSI値が大きい)グループほどCCA閾値を大きくするため、同時送信がしやすいパラメータ設定となり、スループットの向上および遅延時間の短縮が可能になる。一方、A2の場合は、グルーピングがランダムのため、グループごとにCCA閾値制御を行っても、同時送信によるスループットの改善効果が小さい。 In the case of A3, the wireless terminal station STAs having almost the same RSSI value are grouped, and the group closer to the wireless base station AP (larger RSSI value) increases the CCA threshold value, so that the parameter setting makes it easier to transmit at the same time. It is possible to improve the throughput and reduce the delay time. On the other hand, in the case of A2, since the grouping is random, even if the CCA threshold control is performed for each group, the effect of improving the throughput by simultaneous transmission is small.
11 無線通信部
12 無線環境情報取得部
13 無線端末局グルーピング部
14 スケジューリング部
15 パラメータ制御部
16 アクセス権獲得部
21 無線通信部
22 無線基地局通知情報保持部
23 アクセス権獲得部
24 送信制御部
11
Claims (6)
前記無線基地局は、
前記自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得部と、
前記無線環境情報に基づいて前記自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピング部と、
前記無線端末局グルーピング部で生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリング部と、
前記無線端末局グルーピング部で生成された各グループに、前記無線環境情報に応じて前記同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御部と
を備え、
前記無線環境情報取得部は、前記無線基地局と前記無線端末局との間の信号強度を示すRSSI値を取得する構成であり、
前記パラメータ制御部は、前記パラメータとして、同一グループの複数の無線端末局の中から最小の前記RSSI値に対応する当該グループのCCA閾値を算出し、同一グループの複数の無線端末局に同一のCCA閾値を設定する構成であり、
前記各グループの複数の無線端末局は、前記スケジューリング部で調整された送信機会に、前記パラメータ制御部で設定された前記パラメータを用いて前記同時送信を行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 In a wireless communication system in which multiple wireless terminal stations belonging to the own cell of a wireless base station simultaneously transmit using OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) on a shared wireless frequency band.
The radio base station is
A wireless environment information acquisition unit that acquires wireless environment information of a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell, and
A wireless terminal station grouping unit that groups a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information.
A scheduling unit that adjusts the transmission opportunity of each group generated by the wireless terminal station grouping unit,
Each group generated by the wireless terminal station grouping unit is provided with a parameter control unit that calculates and sets the parameters required for the simultaneous transmission according to the wireless environment information.
The wireless environment information acquisition unit is configured to acquire an RSSI value indicating a signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station.
As the parameter, the parameter control unit calculates the CCA threshold value of the group corresponding to the minimum RSSI value from the plurality of wireless terminal stations of the same group, and the same CCA is used for the plurality of wireless terminal stations of the same group. It is a configuration that sets a threshold value.
The plurality of wireless terminal stations of each group are configured to perform the simultaneous transmission using the parameters set by the parameter control unit at the transmission opportunity adjusted by the scheduling unit. system.
前記無線端末局グルーピング部は、前記同時送信が可能な無線端末局の台数を上限に、前記RSSI値が近接する複数の無線端末局を同一グループに振り分ける構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 In the wireless communication system according to claim 1 ,
The wireless terminal station grouping unit is a wireless communication system characterized in that a plurality of wireless terminal stations having close RSSI values are distributed to the same group, up to the number of wireless terminal stations capable of simultaneous transmission. ..
前記スケジューリング部は、前記各グループに対して所定の順番に前記送信機会を与えるアクセス権をスケジューリングする構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 In the wireless communication system according to claim 1,
The scheduling unit is a wireless communication system characterized in that it is configured to schedule access rights that give the transmission opportunity to each group in a predetermined order.
前記無線基地局は、
前記自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得ステップと、
前記無線環境情報に基づいて前記自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピングステップと、
前記無線端末局グルーピングステップで生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリングステップと、
前記無線端末局グルーピングステップで生成された各グループに、前記無線環境情報に応じて前記同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御ステップと
を実行し、
前記無線環境情報取得ステップでは、前記無線基地局と前記無線端末局との間の信号強度を示すRSSI値を取得する処理を行い、
前記パラメータ制御ステップでは、前記パラメータとして、同一グループの複数の無線端末局の中から最小の前記RSSI値に対応する当該グループのCCA閾値を算出し、同一グループの複数の無線端末局に同一のCCA閾値を設定する処理を行い、
前記各グループの複数の無線端末局は、前記スケジューリングステップで調整された送信機会に、前記パラメータ制御ステップで設定された前記パラメータを用いて前記同時送信を行う
ことを特徴とする無線通信方法。 In a wireless communication method in which multiple wireless terminal stations belonging to the own cell of a wireless base station simultaneously transmit using OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) on a shared wireless frequency band.
The radio base station is
A wireless environment information acquisition step for acquiring wireless environment information of a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell, and
A wireless terminal station grouping step for grouping a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information,
A scheduling step that adjusts the transmission opportunity of each group generated in the wireless terminal grouping step, and
A parameter control step for calculating and setting the parameters required for the simultaneous transmission according to the wireless environment information is executed for each group generated in the wireless terminal station grouping step.
In the wireless environment information acquisition step, a process of acquiring an RSSI value indicating a signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station is performed.
In the parameter control step, as the parameter, the CCA threshold value of the group corresponding to the minimum RSSI value is calculated from the plurality of wireless terminal stations of the same group, and the same CCA is applied to the plurality of wireless terminal stations of the same group. Perform the process of setting the threshold value
A wireless communication method, wherein a plurality of wireless terminal stations in each group perform the simultaneous transmission using the parameters set in the parameter control step at the transmission opportunity adjusted in the scheduling step.
前記無線端末局グルーピングステップでは、前記同時送信が可能な無線端末局の台数を上限に、前記RSSI値が近接する複数の無線端末局を同一グループに振り分ける処理を行い、
前記スケジューリングステップでは、前記各グループに対して所定の順番に前記送信機会を与えるアクセス権をスケジューリングする処理を行う
ことを特徴とする無線通信方法。 In the wireless communication method according to claim 4 ,
In the wireless terminal station grouping step , a process of distributing a plurality of wireless terminal stations having close RSSI values to the same group is performed up to the number of wireless terminal stations capable of simultaneous transmission.
In the scheduling step , a process of scheduling access rights that give the transmission opportunity to each group in a predetermined order is performed .
A wireless communication method characterized by that.
前記自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得部と、
前記無線環境情報に基づいて前記自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピング部と、
前記無線端末局グルーピング部で生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリング部と、
前記無線端末局グルーピング部で生成された各グループに、前記無線環境情報に応じて前記同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御部と
を備え、
前記無線環境情報取得部は、前記無線基地局と前記無線端末局との間の信号強度を示すRSSI値を取得する構成であり、
前記パラメータ制御部は、前記パラメータとして、同一グループの複数の無線端末局の中から最小の前記RSSI値に対応する当該グループのCCA閾値を算出し、同一グループの複数の無線端末局に同一のCCA閾値を設定する構成であり、
前記各グループの複数の無線端末局に対して、前記スケジューリング部で調整された送信機会に、前記パラメータ制御部で設定された前記パラメータを用いて前記同時送信を行わせる構成である
ことを特徴とする無線基地局。 In a radio base station of a radio communication system in which multiple radio terminal stations belonging to the own cell of the radio base station simultaneously transmit using OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) on the shared radio frequency band.
A wireless environment information acquisition unit that acquires wireless environment information of a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell, and
A wireless terminal station grouping unit that groups a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information.
A scheduling unit that adjusts the transmission opportunity of each group generated by the wireless terminal station grouping unit,
Each group generated by the wireless terminal station grouping unit is provided with a parameter control unit that calculates and sets the parameters required for the simultaneous transmission according to the wireless environment information.
The wireless environment information acquisition unit is configured to acquire an RSSI value indicating a signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station.
As the parameter, the parameter control unit calculates the CCA threshold value of the group corresponding to the minimum RSSI value from the plurality of wireless terminal stations of the same group, and the same CCA is used for the plurality of wireless terminal stations of the same group. It is a configuration that sets a threshold value.
The feature is that the plurality of wireless terminal stations of each group are allowed to perform the simultaneous transmission using the parameters set by the parameter control unit at the transmission opportunity adjusted by the scheduling unit. Radio base station to do.
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