CN106717053B - 无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

能够避免接收目的地地址字段的值与在无线通信终端中使用的MAC地址一致的可能性,并且有效地活用接收目的地地址字段。作为本发明的实施方式的无线通信用集成电路具备基带集成电路。所述基带集成电路响应于接收到发送源地址是第1无线通信装置、且接收目的地地址是本装置的第1帧,使用第1地址处理来生成第2帧,经由RF集成电路发送所述第2帧。所述第1地址处理在所述第2帧的接收目的地地址字段中的第1区域中设定第1值。所述第1值是与所述第1无线通信装置以及能够接收所述第2帧的其它无线通信装置的地址中的所述第1区域中能设定的值不同的值。

Description

无线通信装置
技术领域
本发明的实施方式涉及无线通信用集成电路、无线通信终端以及 无线通信方法。
背景技术
在IEEE Std 802.11ac-2013中,作为实施下行链路多用户MIMO (DownlinkMulti-User MIMO:DL-MU-MIMO)发送的方法,公开了对成为相同的多用户发送的对象的多个无线通信终端预先分配组标识符(Identifier;ID)的方法。在该方法中,在实际发送DL-MU-MIMO的物理数据包时,在物理数据包的头部(VHT-SIG-A 字段)插入该组ID。另外,公开了如下方法:在与DL-MU-MIMO 不同地将频率信道的宽度(带宽)从基准的20MHz宽度扩展而发送时,为了使物理数据包内的MAC(Medium Access Control;介质访问控制)帧的发送目的地地址的无线通信终端掌握通过该物理数据包内的扰频序列(scrambling sequence)通知在该物理数据包的发送中实际使用的频率信道的宽度(带宽),在该MAC帧的发送源地址(TA: Transmitting STA Address)字段的个体/组比特(Individual/Group bit:I/G比特)中设置1。I/G比特是TA字段的最初的比特,1在通常的使用中表示“组”,即表示该地址字段是组地址。通常,在TA 字段中保存发送源地址时,发送源地址表示某一个无线通信终端的MAC地址,所以为单播地址,所以I/G比特设定为表示“个别”的0,但通过在I/G比特中反而设置1,能够使接收到MAC帧的无线通信终端掌握通过物理数据包内的扰频序列(scramblingsequence)通知在该物理数据包的发送中实际使用的频率信道的宽度(带宽)。将I/G 比特设为1的发送源地址被称为“bandwidth signaling TA,带宽信令 TA”。
在IEEE 802.11-14/0598r0中,提出了利用了上述IEEE Std 802.11ac-2013的组ID的、上行链路多用户MIMO(Uplink Multi-User MIMO:UL-MU-MIMO)。作为针对从无线通信终端以单播方式发 送的RTS(Request to Send,请求发送)帧的响应,基站在RTS帧 的SIFS(Short InterFrame Space,短帧间间隔)之后发送的CTS (Clear to Send,清除发送)帧的接收目的地地址字段(RA:Receiving STA Address)中插入组ID。具体而言,在6个八位字节的MAC地 址字段的开头中插入6比特的组ID,之后插入42比特的事先定义的 图案(predefined pattern)。将这样插入了组ID的CTS帧与通常的 CTS帧区分而称为G CTS帧(CTS frame with Group ID)。接收到 G CTS帧的无线通信终端中的、组ID一致的多个无线通信终端在G CTS帧的SIFS之后实施UL-MU-MIMO发送。针对该UL-MU-MIMO 发送,基站在发送响应时,也发送在RA字段中插入了组ID的ACK 帧。将插入了该组ID的ACK帧称为G ACK帧(ACK frame with Group ID)。
在IEEE 802.11-14/0598r0中提出的方法中,有如下可能性:由 6比特的组ID和事先定义的42比特的图案构成的48比特的地址 (Group ID+predefined pattern)与在作为无线通信组的BSS(Basis Service Set)内实际存在的某些无线通信终端的MAC地址一致。另 外,即使预先以不与构成BSS的无线通信终端的MAC地址重复的方 式定义地址(GroupID+predefined pattern),由于有时新的无线通 信终端从中途加入到BSS,所以也无法避免这样将来加入的无线通信 终端的MAC地址与上述地址(Group ID+predefined pattern)重复 的可能性。在假设存在使用相同的MAC地址的无线通信终端的情况 下,发生无线通信终端无法区分接收到的CTS帧是G CTS帧还是发 往本终端的通常的CTS帧的问题。另外,假设具有与该地址(Group ID+predefined pattern)的值相同的MAC地址的无线通信终端在中 途加入到BSS的情况下,还考虑基站重新定义新的值的地址(Group ID+predefinedpattern)的方法,但必须对各无线通信终端通知该重 新定义的新的值。这成为针对高效的传送的开销,在对各无线通信终 端通知之前的期间无法进行UL-MU-MIMO发送,在将 UL-MU-MIMO用的组ID和DL-MU-MIMO用的组ID设为共同的情 况下变更组ID的情况下无法进行DL-MU-MIMO发送。
专利文献
专利文献1:美国专利第8503357号
非专利文献
非专利文献1:IEEE Std 802.11ac-2013
非专利文献2:IEEE 802.11-14/0598r0
发明内容
本发明的实施方式能够在避免接收目的地地址字段的值与在无 线通信终端中使用的MAC地址一致的可能性的同时,有效地活用接 收目的地地址字段。
作为本发明的实施方式的无线通信用集成电路具备基带集成电 路。所述基带集成电路响应于接收到发送源地址是第1无线通信装置、 且接收目的地地址是本装置的第1帧,使用第1地址处理来生成第2 帧,经由RF集成电路发送所述第2帧。在所述第1地址处理中,在 所述第2帧的接收目的地地址字段中的第1区域中设定第1值。所述 第1值是与所述第1无线通信装置以及能够接收所述第2帧的其它无 线通信装置的地址中的所述第1区域中能够设定的值不同的值。
附图说明
图1是第1实施方式的无线通信装置的功能框图。
图2是示出第1实施方式的无线通信系统的图。
图3是示出第1实施方式的基站以及终端之间的动作序列的例子 的图。
图4是示出第1实施方式的CTS帧的格式例的图。
图5是示出第1实施方式的送达确认响应帧的格式例的图。
图6是示出第1实施方式的送达确认响应帧的另一格式例的图。
图7是示出针对每个终端各自地发送送达确认响应帧的序列的 例子的图。
图8是第1实施方式的基站的基本的动作例的流程图。
图9是第1实施方式的终端的基本的动作例的流程图。
图10是示出第2实施方式的基站以及终端之间的动作序列的例 子的图。
图11是示出各终端依次发送送达确认响应帧的序列的例子的 图。
图12是示出第3实施方式的基站以及终端之间的动作序列的例 子的图。
图13是示出第3变形例的基站以及终端之间的动作序列的例子 的图。
图14是示出第4变形例的基站以及终端之间的动作序列的例子 的图。
图15是本发明的实施方式的终端以及基站的整体结构图。
图16是本发明的实施方式的无线通信装置的硬件框图。
图17是本发明的实施方式的无线设备的立体图。
图18是示出本发明的实施方式的存储卡的图。
图19是示出竞争期间的帧交换的一个例子的图。
图20是说明在上行链路OFDMA中向各终端分配资源单元的 图。
(符号说明)
10:MAC处理部;20:MAC共同处理部;30:发送处理部; 40:接收处理部;50:PHY处理部;60:MAC/PHY管理部;70:模 拟处理部(模拟处理部1~N);80:天线(天线1~N);90:上位处 理部;111:基带部;121:RF部;122:发送电路;123:接收电路; 112:控制电路;113:发送处理电路;114:接收处理电路;115、116、 215、216:DA变换电路;117、118、217、218:AD变换电路;301: 笔记本PC;305、315、355:无线通信装置;321:移动体终端;331: 存储卡;332:存储卡主体。
具体实施方式
以下,参照附图,详细说明本实施方式。作为无线LAN的标准 书已知的IEEE Std802.11TM-2012以及IEEE Std 802.11ac TM-2013 设为在本说明书中通过参照引入其全部内容(incorporated by reference)。
以下,参照附图,说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1示出第1实施方式的无线通信装置的功能框图。该无线通信 装置能够安装到无线通信基站或者与无线通信基站进行通信的无线 通信终端。无线通信基站(以下称为基站)也是无线通信终端(以下 称为终端)的一个方式。在以下称为终端时,在说明上,只要无需特 别区分两者,则还可以包括基站。
如图1所示,搭载于终端(非基站的终端以及基站)的无线通信 装置包括上位处理部90、MAC处理部10、PHY(Physical;物理) 处理部50、MAC/PHY管理部60、模拟处理部70(模拟处理部1~N) 以及天线80(天线1~N)。N是1以上的整数。在图中,N个模拟处 理部和N个天线一对一对地连接,但并非一定限定于该结构。例如, 也可以是,模拟处理部的个数是一个,两个以上的天线共同地连接于 该模拟处理部。MAC处理部10、MAC/PHY管理部60以及PHY处 理部50相当于进行和与其它终端(包括基站)的通信有关的处理的 控制部或者基带集成电路的一个方式。模拟处理部70相当于例如经 由天线80发送接收信号的无线通信部或者RF(Radio Frequency, 射频)集成电路的一个方式。本实施方式的无线通信用集成电路包括 该基带集成电路(控制部)以及RF集成电路的至少前者。基带集成 电路的功能既可以通过在CPU等处理器中工作的软件(程序)进行, 也可以通过硬件进行,还可以通过软件和硬件这两方进行。软件也可 以保存到ROM、RAM等存储器、硬盘、SSD等存储介质而通过处理器读出并执行。存储器既可以是SRAM、DRAM等易失性存储器, 也可以是NAND、MRAM等非易失性存储器。
上位处理部90进行用于相对MAC(Medium Access Control: 介质访问控制)层的上位层的处理。上位处理部90能够在与MAC处 理部10之间交互信号。作为上位层,作为代表性的例子可以举出 TCP/IP、UDP/IP、更上层的应用层等,但本实施方式不限于此。上 位处理部90也可以具备用于在MAC层与上位层之间交互数据的缓冲 器。也可以经由上位处理部90连接于有线基础设施。
MAC处理部10进行用于MAC层的处理。如上所述,MAC处 理部10能够在与上位处理部90之间交互信号。进而,MAC处理部 10能够在与PHY处理部50之间交互信号。MAC处理部10包括MAC 共同处理部20、发送处理部30以及接收处理部40。
MAC共同处理部20在MAC层中的发送接收中进行共同的处 理。MAC共同处理部20与上位处理部90、发送处理部30、接收处 理部40以及MAC/PHY管理部60连接,在与各个之间进行信号的交 互。
发送处理部30以及接收处理部40相互连接。另外,发送处理部 30以及接收处理部40分别与MAC共同处理部20以及PHY处理部 50连接。发送处理部30进行MAC层中的发送处理。接收处理部40 进行MAC层中的接收处理。
PHY处理部50进行用于PHY层的处理。如上所述,PHY处理 部50能够在与MAC处理部10之间交互信号。PHY处理部50经由 模拟处理部70连接于天线80。
MAC/PHY管理部60与上位处理部90、MAC处理部10(更详 细而言MAC共同处理部20)以及PHY处理部50的各个连接。 MAC/PHY管理部60管理无线通信装置中的MAC动作以及PHY动 作。
模拟处理部70包括模拟/数字以及数字/模拟(AD/DA)变换器、 RF电路,将来自PHY处理部50的数字信号变换为期望的频率的模 拟信号而从天线80发送,并且将从天线80接收的高频的模拟信号变 换为数字信号。此外,在此,在模拟处理部70中进行AD/DA变换, 但还能够是使PHY处理部50具有AD/DA变换功能的结构。
本实施方式的无线通信装置通过在一个芯片内作为构成要素包 括天线80(一体化),从而能够将该天线80的安装面积抑制得较小。 进而,在本实施方式的无线通信装置中,如图1所示,发送处理部30 以及接收处理部40共用N个天线80。发送处理部30以及接收处理 部40共用N个天线80,从而能够使图1的无线通信装置小型化。此 外,本实施方式的无线通信装置当然也可以具备与图1例示的结构不 同的结构。
在向无线介质发送信号时,PHY处理部50从发送处理部30接 受MAC帧。PHY处理部50对MAC帧进行前导码以及PHY头部的 追加、编码、调制等处理,并变换为PHY数据包。模拟处理部70将 作为数字信号的PHY数据包变换为期望的频率的模拟信号。天线80 向无线介质辐射来自模拟处理部70的模拟信号。此外,PHY处理部 50将表示在信号发送的期间中无线介质是忙的信号输出到MAC处理 部10(更正确而言是接收处理部40)。
另外,PHY处理部50进行与扩展了MIMO技术的上行链路多 用户MIMO(UplinkMulti-User MIMO:DL-MU-MIMO)以及 DL-MU-MIMO(Downlink Multi-User MIMO:DL-MU-MIMO)的 至少一方有关的处理。在第1实施方式以及后述第3实施方式中,设 为至少进行与UL-MU-MIMO有关的处理。另外,在后述第2实施方 式中,设为至少进行与DL-MU-MIMO有关的处理。在UL-MU-MIMO 中,基站用多个天线同时接收从多台终端以空分复用(在同一频带中同时)发送的流,并对接收信号进行MIMO解调,由此分离为各终 端的帧。由此,基站能够接收从多台终端在同一频带中同时发送的帧。 另外,在DL-MU-MIMO中,基站从多个天线针对多台终端分别以空 分复用发送流,各终端对接收信号进行MIMO解调,由此分离为帧, 接收发往本终端的帧。由此,基站能够向多台终端在同一频带中同时 发送帧。
在此,在DL-MU-MIMO中,使用被称为波束成形的技术。在 波束成形中,在各流中形成干扰相互最小或者变小那样的波束并发 送。由此,能够实现空分复用,基站能够与多台终端同时在同一频带 进行接收或者发送。为了进行这样的波束成形,基站需要取得本装置的天线与各终端的天线之间的传输路径响应(上行链路的传输路径响 应、下行链路的传输路径响应)的信息。例如,在下行链路的传输路 径响应的情况下,基站分别在发送处理部30中生成传输路径估计用 的帧(包括已知的比特图案)并将其发送给各终端,使各终端分别反 馈包括终端所估计出的传输路径响应的值的帧并由接收处理部40接 收,从而取得与各终端的下行链路的传输路径响应。在取得上行链路 的传输路径响应的情况下,使各终端发送传输路径估计用的帧(包括 已知的比特图案),基站根据从各终端接收到的帧的信号,在PHY 处理部50中估计传输路径响应。在PHY处理部50中,使用这些下 行链路的传输路径响应来进行波束成形、并且使用上行链路的传输路 径响应来进行MIMO解调。与这些下行链路的传输路径响应以及上 行链路的传输路径响应有关的信息也可以保存于PHY处理部50内的 缓冲器或者能够从PHY处理部50访问的存储器中。或者,也可以保 存于MAC/PHY管理部60或者能够从MAC/PHY管理部60访问的 存储器等中。此外,取得下行链路的传输路径响应的方法或者估计上 行链路的传输路径响应的方法不限于在此叙述的方法。
在UL-MU-MIMO中,基站从各终端用多个天线以空分复用接 收帧(更详细而言MIMO调制之后的PHY数据包),根据事先估计 出的上行链路的传输路径响应,在PHY处理部50中对接收信号进行 MIMO解调,从而分离为各帧。此时,能够使用ZF(Zero-Forcing, 迫零)法、MMSE(Minimum Mean Square Error,最小均方误差) 法、或者最大似然估计法等任意的手法。此外,还能够如在后述变形 例中说明那样,多个终端在上行链路的多个帧的开头侧(物理头部内) 追加相互正交的前导码,利用这些前导码来估计每个终端的上行链路 的传输路径响应。在该情况下,不事先估计上行链路的传输路径响应, 就能够实现UL-MU-MIMO。在各终端中,在MAC/PHY管理部60 中控制MAC处理部10以及PHY处理部50以在预先决定的定时(例 如,如后所述在从完成从基站接收的CTS帧的接收起(正确而言从 内包该CTS帧的物理数据包结束占有无线介质的时间点起。以后也 同样)经过SIFS之后)发送帧,从而从各终端以空分复用发送帧。
在DL-MU-MIMO中,基站从多个天线向各终端通过波束成形 发送帧。PHY处理部50利用根据下行链路的传输路径响应计算出的 发送权重,针对每个发送系统生成波束成形发送用的信号。之后,经 由模拟处理部70的处理,从与各发送系统对应的天线向空间辐射。在各终端中,通过在PHY处理部50中对接收信号进行解调,取得发 往本终端的帧(例如RA是本终端的MAC地址的帧)。
在从无线介质接收信号时,模拟处理部70将天线80所接收到的 模拟信号变换为PHY处理部50可处理的基带(Baseband)的信号, 变换为数字信号。PHY处理部50从模拟处理部70接受数字的接收信 号,检测其接收电平。将检测到的接收电平与载波侦听电平(阈值)进行比较,如果接收电平是载波侦听电平以上,则PHY处理部50将 表示介质(CCA:ClearChannel Assessment,空闲信道评估)忙的 信号输出到MAC处理部10(更正确而言,接收处理部40)。如果接 收电平小于载波侦听电平,则PHY处理部50将表示介质(CCA)闲 的信号输出到MAC处理部10(更正确而言,接收处理部40)。
PHY处理部50针对接收信号进行解调处理(包括MIMO解调)、 去掉前导码(preamble)以及PHY头部的处理等来抽出有效载荷。 在IEEE802.11标准中,在PHY侧,将该有效载荷称为PSDU(physical layer convergence procedure(PLCP)service data unit,物理层收 敛过程服务数据单元)。PHY处理部50将抽出的有效载荷送到接收 处理部40,接收处理部40将其处置为MAC帧。在IEEE802.11标准 中,将该MAC帧称为MPDU(medium accesscontrol(MAC)protocol data unit,介质访问控制协议数据单元)。另外,PHY处理部50在开始接收到接收信号时,将该意思通知给接收处理部40,并且在结束 接收接收信号时,将该意思通知给接收处理部40。另外,PHY处理 部50在能够将接收信号正常地解码为PHY数据包的情况下(未检测 到差错),通知接收信号的接收结束,并且将表示介质闲的信号送到接收处理部40。PHY处理部50在接收信号中检测到差错的情况下, 以适合于差错类别的适合的差错代码,对接收处理部40通知检测到 差错。另外,PHY处理部50在判定为介质变为闲的时间点,将表示 介质闲的信号通知给接收处理部40。
MAC共同处理部20分别中介从上位处理部90向发送处理部30 的发送数据的交接、以及从接收处理部40向上位处理部90的接收数 据的交接。在IEEE802.11标准中,将该MAC数据帧中的数据称为 MSDU(medium access control(MAC)service data unit,介质访 问控制服务数据单元)。另外,MAC共同处理部20一旦接受到来自 MAC/PHY管理部60的指示,将该指示变换为适合于发送处理部30 以及接收处理部40的指示而输出。
MAC/PHY管理部60例如相当于IEEE802.11标准中的SME (Station ManagementEntity,站点管理实体)。在该情况下, MAC/PHY管理部60与MAC共同处理部20之间的接口相当于 IEEE802.11标准中的MLME SAP(MAC subLayer Managament Entity Service AccessPoint,MAC子层管理实体服务接入点), MAC/PHY管理部60与PHY处理部50之间的接口相当于 IEEE802.11无线LAN中的PLME SAP(Physical Layer Management Entity ServiceAccess Point,物理层管理实体服务访问点)。
此外,在图1中,MAC/PHY管理部60被描绘成用于MAC管 理的功能部和用于PHY管理的功能部为一体,但也可以分开安装。
MAC/PHY管理部60保持管理信息库(Management Information Base,管理信息库;MIB)。MIB保持本终端的能力、 各种功能分别有效还是无效等的各种信息。例如,本终端还可以保持 是否应对UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO这样的信息。用于保持 /管理MIB的存储器既可以内包于MAC/PHY管理部60,也可以不 内包于MAC/PHY管理部60而独立地设置。在与MAC/PHY管理部 60独立地设置用于保持/管理MIB的存储器的情况下,MAC/PHY管 理部60能够参照该独立的存储器,并且关于存储器内的可改写的参 数能够进行改写。在基站中,其它非基站终端中的这些信息也能够通 过来自作为非基站的各终端的通知来取得,也可以与上述传输路径响 应和各种权重有关的信息合起来与和本终端有关的信息一起存储。在该情况下,MAC/PHY管理部60能够参照/改写与其它终端有关的信 息。或者,用于存储这些与其它终端有关的信息的存储器也可以与 MIB独立地保持/管理。在该情况下,使得MAC/PHY管理部60或 者MAC共同处理部20能够参照/改写该独立的存储器。
另外,作为基站的终端的MAC/PHY管理部60或者MAC共同 处理部20管理用于进行UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO的组的 生成以及组标识符(以下称为组ID)的赋予。基站从建立(后述)了 通信链路的多个终端中,组合进行UL-MU-MIMO或者 DL-MU-MIMO的终端来生成终端的组,根据MAC地址(或者后述 的关联ID)管理属于各组的终端群。例如,假设建立了通信链路的终 端存在10台(假设为终端1~10),则作为第1个组,组合终端1~4, 作为第2个组,组合无线终端1、3、5、6,作为第3个组,组合终端 6~10。对各组赋予唯一的组ID(组标识符)。此时,也可以使用在 IEEE Std 802.11ac-2013中为了用于DL-MU-MIMO而规定的组ID。在UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO通信中,通过组ID指定组, 以组单位进行多个终端的复用发送。基站通过将分组的结果作为组 ID,使用管理帧(详细内容后述)通知给各终端,由此各终端能够掌 握本装置属于哪一个组。作为分组的方法,例如可以利用与各终端的 下行链路或者上行链路的传输路径响应而将相关性低的终端集中为 相同的组,也可以使用其它方法来分组。
MAC处理部10处理数据帧、控制帧以及管理帧这3种MAC帧, 进行在MAC层中规定的各种处理。在此,说明3种MAC帧。
管理帧用于管理与其它终端之间的通信链路。作为管理帧,例如, 有为了形成IEEE802.11标准中的Basic Service Set(BSS)而报告BSS 的属性以及同步信息的信标(Beacon)帧、为了认证或者为了建立通 信链路而交换的帧等。此外,当建立了通信链路时,在此表现某个终 端完成了为了与另一台终端相互实施无线通信而所需的信息交换的 状态。作为必要的信息交换,例如有本终端应对的功能的通知、与方 式的设定有关的协商等。发送处理部30根据从MAC/PHY管理部60 经由MAC共同处理部20接受到的指示,生成管理帧。
与管理帧关联地,发送处理部30具有对其它终端经由管理帧通 知各种信息的通知单元。作为非基站的终端的通知单元也可以将能否 应对UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO的信息插入到管理帧而发 送,由此对基站通知该信息。该管理帧例如是在作为非基站终端在与 基站之间进行认证的过程之一的关联过程中使用的关联请求 (Association Request)帧、或者在重新关联过程中使用的重新关联 请求(Reassociation Request)帧。在MAC/PHY管理部60中也可以 设置有控制该通知单元以利用管理帧发送该信息的通知控制单元。另外,基站的通知单元也可以经由管理帧对非基站的终端通知能否应对 UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO的信息。该管理帧例如是信标 (Beacon)帧、作为针对非基站终端所发送的探测请求(Probe Request)帧的响应的探测响应(Probe Response)帧。MAC/PHY管 理部60也可以具备控制通知单元以利用管理帧发送这些信息的通知 控制单元。另外,基站的通知单元也可以经由管理帧通知对各终端分 别分配的组的组ID。该管理帧例如是组ID管理(Group IDManagement)帧。MAC/PHY管理部60也可以具备控制通知单元以 利用管理帧发送组ID的通知控制单元。
另外,接收处理部40具有从其它终端经由管理帧接收各种信息 的接收单元。作为一个例子,作为非基站的终端的接收单元也可以从 作为基站的终端接收能否应对UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO的 信息。另外,作为基站的终端的接收单元也可以从作为非基站的终端 接收能否应对UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO的信息。经由上述 管理帧发送接收的信息的例子是其一个例子,能够经由管理帧在终端 (包括基站)之间发送接收其它各种信息。
为了在与其它终端之间建立了通信链路的状态下将数据发送到 该其它终端,利用数据帧。例如,通过用户的应用操作,在终端中生 成数据,通过数据帧搬送上述数据。具体而言,将生成的数据,从上 位处理部90经由MAC共同处理部20送到发送处理部30,在发送处 理部30中生成将数据插入到帧主体字段中的数据帧,经由PHY处理 部50、模拟处理部70以及天线80发送。另外,如果接收处理部40 经由PHY处理部50接收到数据帧(如果掌握所接收到的MAC帧是 数据帧),则将该帧主体字段的信息作为数据抽出,经由MAC共同 处理部20送到上位处理部90。其结果,产生数据的写入、再现等应 用上的动作。
控制帧用于在与其它无线通信装置之间发送接收(交换)管理帧 以及数据帧时的控制。作为控制帧,例如有在开始管理帧以及数据帧 的交换之前为了预约介质而在与其它无线通信装置之间交换的RTS (Request to Send,请求发送)帧、CTS(Clear to Send,清除发送) 帧等。另外,作为其它控制帧的例子,有为了接收到的管理帧以及数 据帧的送达确认而发送的ACK(Acknowledgement)帧、BA (BlockAcK)帧等送达确认响应帧。这些控制帧也是在发送处理部 30中生成的。关于CTS帧、ACK帧、BA帧等作为针对接收到的 MAC帧的响应而发送的控制帧,在接收处理部40中进行响应帧的发 送判断,将帧生成所需的信息(控制帧的类别、在RA字段等中设定 的信息等)与发送指示一起输出到发送处理部30。发送处理部30根 据该帧生成所需的信息,生成适合的控制帧。
在本实施方式中,作为基站的终端在从作为非基站的终端接收到 RTS帧时响应的CTS帧中指定组ID,由此对属于该组ID的组的终 端群进行UL-MU-MIMO发送的许可或者指示。如之后在图4中详细 说明那样,响应CTS帧,将该CTS帧的RA字段的预定的第1区域 具体而言个体/组比特(Individual/Group bit:I/G比特:I/G比特) 设为“1”(第1值),在RA字段的预定的第2区域(例如第3~8比 特)中设定了组ID(发送了RTS帧的终端所属的组的组ID)。此外, 在第1~第3实施方式中,示出了在RA字段的预定的第2区域中设定 组ID的例子,但本发明不限于这些,如后述第1~第4变形例所示, 能够以在I/G比特中设定1为基础,实现各种实施方式。
如果基站的接收处理部40接收到RTS帧,则将用于生成上述 CTS帧的信息送到发送处理部30,发送处理部30利用该信息生成 CTS帧。发送处理部30除了以往的CTS帧生成处理以外,在该情况 下,还追加进行是否在CTS帧中进行UL-MU-MIMO发送的许可或 者指示的判断,与其对应地,生成通常的CTS帧,或者生成进行 UL-MU-MIMO发送的许可或者指示的CTS帧。也可以在MAC共同 处理部20、MAC/PHY管理部60中判断是否进行该UL-MU-MIMO 发送的许可或者指示,发送处理部30接收该许可或者指示的判断来 生成期望的CTS帧。或者,也可以在接收处理部40接收到RTS帧时, 在接收处理部40中判断是否在CTS帧中进行UL-MU-MIMO发送的 许可或者指示,与其对应地,指定CTS帧的RA字段,向发送处理部 30指示和通知生成CTS帧。在该情况下,也可以在MAC共同处理 部20、MAC/PHY管理部60中判断接收处理部40自身是否进行 UL-MU-MIMO发送的许可或者指示,在接收处理部40中接受该许 可或者指示的判断,对发送处理部30发出期望的CTS帧的生成指示。 通过做成将I/G比特设为1的CTS帧,从而没有该CTS帧的RA字 段的值与BSS内的终端的MAC地址或者将来加入到BSS的终端的 MAC地址一致的可能性,所以不会产生特别的问题就能够在RA字 段中设定组ID。
另外,接收到该CTS帧的终端的接收处理部40根据帧控制字段, 判定帧类别(类型以及子类型)是控制以及CTS。而且,RA字段的 I/G比特是1,所以能够掌握该CTS帧许可或者指示UL-MU-MIMO 发送、并且在RA字段内的预定的第2区域中插入有组ID。于是,从 该预定的第2区域抽出组ID。MAC/PHY管理部60比较该抽出的组 ID和本终端所属的组的组ID,在两者一致的情况下,控制MAC处 理部10以及PHY处理部50以在预先决定的定时进行UL-MU-MIMO 发送(从终端水平上的观点来看,分别向基站发送帧)。在通常的情 况下,在从基站接收到帧的终端中,如果帧类别(类型以及子类型) 是控制以及CTS,则期待RA字段的I/G比特(开头比特)是0。这 是因为,通常是拷贝RTS帧的TA字段的值而插入到CTS帧的RA 字段中。然而,本实施方式的CTS帧由于RA字段的I/G比特是1, 所以能够如上所述那样用作许可或者指示UL-MU-MIMO发送的帧。 在后面进一步对其进行详细叙述。此外,将RTS帧发送到基站的非 基站终端在RTS帧发送的SIFS之后接收到CTS帧的情况下,如果 该CTS帧是许可或者指示UL-MU-MIMO发送的帧,则也可以省略 抽出组ID、且与本终端所属的组的组ID进行比较的处理,在CTS 帧接收完成的SIFS之后发送帧。
另外,在本实施方式中,基站也可以在发送成为针对来自多个终 端的UL-MU-MIMO发送的响应的送达确认响应帧时,将送达确认响 应帧的RA字段的I/G比特设为1,在剩余的字段区域的一部分(在 此设为与CTS帧相同的预定的第2区域,但不限于此)中插入组ID。帧类别设定表示送达确认的值(例如Ack或者BlockAck等)。当接 收处理部40接收到来自UL-MU-MIMO发送的各终端的数据帧时, 将用于生成送达确认响应帧的信息(每个终端的数据帧的成功与否信 息(ACK信息)、在RA字段中设定的值、帧类别的值等)送到发送 处理部30,发送处理部30利用该信息来生成送达确认响应帧。关于 是否生成插入了组ID的送达确认响应帧,通过在发送处理部30或者 接收处理部40中接收到UL-MU-MIMO发送来判断,或者与进行许 可或者指示CTS帧中的UL-MU-MIMO发送的判断而得到的结果联 动。与进行许可或者指示CTS帧中的UL-MU-MIMO发送的判断而 得到的结果联动具体是指,在同一帧交换序列(在IEEE802.11标准 中相当于TXOP(Transmission Opportunity;发送权获得期间))内能够保持/参照在CTS帧时在任意的处理部或者管理部中进行许可或 者指示UL-MU-MIMO发送的判断而得到的结果,在生成送达确认响 应帧的情况下参照该保持的结果,与其对应地决定插入到RA字段中 的值。此时使用的送达确认响应帧的格式可以有再利用了BA帧的格式、新定义的帧等,详细内容后述。由此,没有该送达确认响应帧的 RA字段的值与BSS内的终端的MAC地址或者将来加入到BSS的终 端的MAC地址一致的可能性,所以不会发生特别的问题就能够在送 达确认响应帧的RA字段中设定组ID。接收到上述送达确认响应帧的 终端的接收处理部40根据帧控制字段判定帧类别是送达确认(例如 帧类型以及子类型是控制以及BlockAck(或者Ack)等)。而且, RA字段的I/G比特是1,所以掌握在RA字段内的预定的第2区域中 设定有组ID,从该预定的第2区域抽出组ID,通知给MAC/PHY管 理部60。MAC/PHY管理部60比较该抽出的组ID和本终端所属的组 ID,在两者一致的情况下对接收处理部40通知该意思,接收处理部 40(或者MAC/PHY管理部60)根据送达确认响应帧确定本终端的ACK信息,根据该ACK信息判断帧发送的成功与否。
MAC处理部10在根据CSMA(Carrier Sense Multiple Access, 载波侦听多路访问)发送MAC帧的情况下,需要获得介质上的访问 权(发送权)。发送处理部30根据来自接收处理部40的载波侦听信 息,计发送定时。发送处理部30依照上述发送定时,对PHY处理部50给予发送指示,送出MAC帧。除了发送指示以外,发送处理部30 还可以一并指示在发送中使用的调制方式以及编码方式。除了这些以 外,发送处理部30还可以指示发送功率。MAC处理部10如果在获 得访问权(发送权)之后得到能占有介质的时间的期间(TXOP), 则虽然伴随QoS(Quality of Service,服务质量)属性等的限制,但 能够在与其它无线通信装置之间连续地交换MAC帧。例如,无线通 信装置根据后述CSMA/CA(Carrier Sense MultipleAccess with Carrier Avoidance,带有冲突避免的载波侦听多路访问)发送预定的 帧(例如RTS帧),在从其它无线通信装置正确地接收到响应帧(例 如CTS帧)的情况下,获得TXOP。当由该其它无线通信装置接收 到预定的帧时,该其它无线通信装置在最小帧间隔(ShortInterFrame Space,短帧间间隔)之后发送上述响应帧。另外,作为不使用RTS 帧而获得TXOP的方法,例如有直接以单播发送请求发送送达确认响 应帧的数据帧(也可以是如后述那样连接了帧或者有效载荷的形状的 帧)或者管理帧,正确地接收针对此的送达确认响应帧(ACK帧、 BlockAcK帧)的情况。或者,在发送了不请求发送送达确认响应帧 的帧、且在该帧的持续时间(Duration)字段(后述)中设定了发送 该帧的期间以上的期间的帧的情况下,也可以解释为从发送了该帧的 阶段获得了在Duration字段中记载的期间的TXOP。
接收处理部40管理载波侦听信息。该载波侦听信息包含:PHY 处理部50输入的与介质(CCA)的忙/闲有关的物理上的载波侦听 (Physical Carrier Sense,物理载波侦听)信息和基于在接收帧中记 载的介质预约时间的虚拟的载波侦听(Virtual CarrierSense,虚拟载 波侦听)信息这两方。如果某一个载波侦听信息表示忙,则视为介质 忙,在该期间中发送被禁止。此外,在IEEE802.11标准中,介质预 约时间记载于MAC头部中的所谓Duration/ID字段(以下简记为 Duration字段)。MAC处理部10在接收到发往其它无线通信装置的 (并非发给自己的)MAC帧的情况下,判定为从包括该MAC帧的 PHY数据包的结束起在介质预约时间内介质虚拟地忙。这样的虚拟地 判定为介质忙的构造、或者虚拟地设为介质忙的期间被称为NAV (Network Allocation Vector,网络分配矢量)。接收处理部40在NAV的期间从其它无线通信装置接收到包括向本装置所属的组的 UL-MU-MIMO发送的许可或者指示的帧(后述本实施方式的CTS 帧(参照图4)等)的情况下,即使是在设定了NAV的期间中,也容 许根据该许可或者指示进行帧的UL-MU-MIMO发送。
在此,数据帧也可以连接多个MAC帧或者多个MAC帧的有效 载荷部分。前者在IEEE802.11标准中被称为A(Aggregated,聚合) -MPDU,后者被称为A(Aggregated,聚合)-MSDU(MAC service data unit,MAC服务数据单元)。另外,在数据帧是A-MPDU的情 况等那样集中发送针对多个MAC帧的响应的情况下,并不使用ACK 帧,而使用BA(BlockACK)帧。
非基站的终端也可以对要连接的基站通知能否应对 UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO。在IEEE802.11标准中,阶段 性地规定了为了非基站的终端加入到基站为中心而构成的BSS(将此 称为基础设施(Infrastructure)BSS)并在BSS内能够交换数据帧而 经由的多个过程(procedure)。在此,为了非基站的终端对要连接的 基站通知能否应对上述UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO,也可以 在这些过程中,非基站的终端在向基站发送的管理帧中插入能否应对 上述UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO。
例如,有关联(association)这样的过程,从非基站的终端针对 该终端请求连接的基站发送关联请求(Association Request)帧。基 站在发送针对关联请求帧的ACK帧之后,发送针对关联请求帧的响 应帧的关联响应(Association Response)帧。终端在关联请求帧中插 入本终端的能力(capability),并将其发送,由此对基站通知本终端 的能力。在此,例如,终端也可以在关联请求帧中插入能否应对 UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO而发送。当然,也可以在用于向 其它基站重新连接的重新关联(reassociation)这样的过程中也插入 该通知。在该过程中,从非基站的终端针对请求重新连接的其它基站 发送重新关联请求(Reassociation Request)帧。该其它基站在发送 针对重新关联请求帧的ACK帧之后,发送针对重新关联请求帧的响 应帧的重新关联响应(Reassociation Response)帧。在此,终端在重 新关联请求帧中插入能否应对UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO而 发送。作为管理帧,除了关联请求帧、重新关联请求帧以外,如后所 述还可以使用信标帧、探测响应(ProbeResponse)帧等。信标帧基 本上是基站发送的帧,与表示BSS的属性的参数一起,还插入通知基 站自身的能力的参数。在此,作为通知该基站自身的能力的参数,基 站也可以加上能否应对UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO。探测响 应帧如后述那样是发送信标帧的终端在接收到探测请求(Probe Request)帧时发送的帧,是通知基本上与信标帧相同的内容的帧, 所以利用探测响应帧,基站也能够对发送了探测请求帧的终端通知能 否应对UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO。
此外,通过通知在上述中处理的信息中的其它信息,从而,如果 该信息有必须的部分,则能够省略通知。例如,定义与某个新的标准 或者做法对应的能力,如果与其对应则自然而然地能够应对 UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO,此时,也可以不通知应对 UL-MU-MIMO或者DL-MU-MIMO。
图2示出本发明的实施方式的无线通信系统。设为一个基站(AP: Access Point)100与多个作为非基站的终端(STA:STAtion)101~108 构成无线通信系统或者BSS1。在该BSS1中,基站100被设为 UL-MU-MIMO为有效的状态。基站100对BSS1内的终端群进行分 组,在此设为至少将终端101、102、103集中为相同的组,对该组赋 予组ID(例如也可以是在IEEE Std 802.11ac-2013中为了用于 DL-MU-MIMO而规定的组ID),对终端101~103通知组ID。另外, 设为终端101~103能够应对UL-MU-MIMO,UL-MU-MIMO被设为 有效的状态。此外,一个终端可以属于多个组,在该情况下,对终端 通知各组的组ID。
基站100在例如MIB中作为信息保持基站100自身能够应对 UL-MU-MIMO。设为终端101~103也例如具有该MIB,同样地设定 有能否应对UL-MU-MIMO。基站100例如还具有表示UL-MU-MIMO 是否为可使用的状态(有效的状态)的MIB。基站100在 UL-MU-MIMO是有效的情况下,也可以在发送处理部30中生成的 管理帧中作为信息插入能使用UL-MU-MIMO的意思。作为管理帧, 例如也可以使用信标帧、探测响应(Probe Response)帧等。探测响 应帧是在发送信标帧的终端(在基础设施BSS的情况下为基站)接收 管理帧的探测请求(ProbeRequest)帧、且该终端(基站)构成了与 在探测请求帧中要求的条件符合的BSS的情况下作为针对接收到的 探测请求帧的响应而发送的帧。信标帧是报告帧,即信标帧的接收目 的地地址(RA)是广播地址。另一方面,探测响应帧的RA是指定某 个终端的地址的单播地址。RA被设定于在MAC帧的开头中设置的 MAC头部的多个地址字段的开头中。此外,在信标帧、探测响应帧 中,作为表示BSS的属性的参数插入能使用UL-MU-MIMO的意思 的信息。能应对UL-MU-MIMO是能力,这也能够如上所述插入到信 标帧、探测响应帧中。
图3示出图2所示的基站100以及终端101~103的动作序列的例 子。示出如下情况下的序列:终端101~103分别具有希望发送到基站 100的数据,将包括这些数据的数据帧以UL-MU-MIMO从终端 101~103发送到基站100。如上所述,终端101~103通过基站100被集中到相同的组,事先被通知到该组的组ID。
假设终端102想要发送数据帧而观测介质的结果,检测到介质 忙,例如在被称为DIFS的期间与其接着的随机地决定的退避(back off)期间的期间中进行载波侦听,载波侦听结果为闲,获得了访问权 (发送权)。在该情况下,终端102为了从基站100得到数据帧的发 送许可,发送请求数据帧的发送许可的RTS帧71。终端102在发送 RTS帧71的阶段中,也可以不设想CTS帧接收后的数据帧发送为 UL-MU-MIMO发送。RTS帧71的帧类别(类型、子类型)是控制 以及RTS(发送许可请求)。RTS帧71的发送源地址(TA)是终端 102的MAC地址,接收目的地地址(RA)是基站100的MAC地址。 假设该RTS帧71被基站100接收到,并且被终端101、103也接收 到。终端101、103当接收到RTS帧71时,根据在RTS帧71的Duration 字段中记载的值,设定NAV。另外,终端101、103根据该RTS帧 71的TA,掌握对基站100发送了RTS帧71。
基站100当接收到RTS帧71时,确认帧类别、TA、RA等,掌 握帧类别(类型、子类型)是控制以及RTS(发送许可请求)、TA 是终端102、RA是基站100。基站100根据在TA字段中保存的MAC 地址,掌握终端102所属的组。基站100为了对终端102所属的组内 的终端群(终端101~103)许可数据帧的UL-MU-MIMO发送,生成 将RA字段的预定的第1区域(在此为开头比特)设定为“1”、将表 示终端102所属的组的组ID的值设定于RA字段的开头比特以外的 预定的第2区域中的CTS帧(本实施方式的CTS帧)。RA字段内 的开头比特以及该预定的第2区域以外的剩余的区域既可以是预约区 域,也可以设定事先定义的图案。在预约区域的情况下,在预约区域 内的各比特中可以设定任意的值(1或者0)。基站100在从RTS帧 71的接收完成起经过被称为SIFS的期间之后,发送这样生成的本实 施方式的CTS帧72。此外,在CTS帧中,不存在TA字段。此外, 基站100当从终端102接收到RTS帧71时,如上所述判断对终端102 所属的组内的终端群(终端101~103)是否许可UL-MU-MIMO发送, 在判断为许可UL-MU-MIMO发送的情况下,发送许可数据帧的 UL-MU-MIMO发送的CTS帧72。
图4(A)示出本实施方式的CTS帧的格式。CTS帧包括帧控制 (Frame Control)字段、持续时间(Duration)字段、RA字段、FCS (Frame Check Sequence,帧校验序列)字段。
帧控制字段中设定表示帧的类别等的信息。通过帧控制字段中的 类型(Type)、子类型(Subtype)这样的两个字段,进行帧类别的 识别。在CTS帧的情况下,帧类型(FrameType)中设定表示控制 (Control)的值,帧子类型(Frame Subtype)中设定表示CTS(发 送许可)的值。在FCS字段中,设定帧的FCS信息。为了在接收侧 检测帧主体部的错误而使用FCS信息。持续时间字段中如上所述设定 介质预约时间。
RA字段具有6个八位字节(48比特)的长度。在RA字段中, 在通常的CTS帧时保存接收目的地的终端的MAC地址,但在本实施 方式的CTS帧中,在RA字段中设定另外定义的格式的信息。图4(B) 示出本实施方式的CTS帧中的RA字段的格式例。将具有这样的格式 的RA在本说明书中称为组ID信令RA(Group ID signaling RA)。 开头比特是保存个体/组(Individual/Group)地址的字段,设定表示 组的“1”(第1值)。I/G比特对应于RA字段的预定的第1区域。在 本实施方式中,I/G比特是开头比特,但也可以将其它位置的比特定 义为I/G比特。另外,预定的第1区域可以不是1比特,也可以设为 2比特以上的多个比特。此时,多个比特也可以不是连续的比特,而 是分离的位置的比特。此外,在MAC地址中,开头比特表示个体/ 组地址,在各个终端(设备)的MAC地址(6个八位字节)中,I/G 比特为“0”。在通常的发送(单播发送)时,装置的MAC地址原样地 设定在RA字段中,所以RA字段的I/G比特是“0”。此外,在广播或 者多播发送时,RA字段的I/G比特被设定为“1”。通常,在CTS帧 的发送中,拷贝RTS帧的TA地址来使用,或者在如后述那样并未接 收RTS帧而自主地发送CTS帧的情况下插入本终端的MAC地址, 所以是单播,所以RA字段的I/G比特是“0”,但在本实施方式的CTS 帧中,将I/G比特设定为“1”是其特征之一。
第2个比特是预约(Reserved)字段。第3个至第8个这6比特 相当于上述预定的第2区域,设定组ID。剩下的40比特是预约字段。 在预约字段中,也可以设定任意的值(例如全0)。也可以将2个预 约字段中的某一方或者两方变更为设定事先定义的图案(predefinedpattern)。通过利用该图案,能够对用组ID指定的组内的终端群通 知追加的信息,例如用于重新确认该CTS帧是为了许可 UL-MU-MIMO发送而发送的帧的信息。另外,也可以为了指定 UL-MU-MIMO发送时的数据帧占有介质的时间即保存数据帧的物理 数据包长度而使用例如在图4(B)中设为预约字段的部分中的2个 八位字节。
在此,在由第3个至第8个这6比特构成的预定的第2区域中设 定了组ID,但设定组ID的区域不限于此。只要能够在各终端以及基 站中共同地认识RA字段中的设定了组ID的区域,则能够将任意的 区域定义为组ID的设定区域。关于组ID的设定区域,既可以事先定义为系统或者做法,也可以由基站决定组ID的设定区域,从基站对 相同的BSS内的各终端经由管理帧通知组ID的设定区域。此时,也 可以针对每个组,组ID的设定区域的位置不同,在该情况下,针对 每个组,分别通知各自的设定区域即可。
终端101~103接收从基站100发送的图4的格式的CTS帧72, 确认帧类别(帧类型、帧子类型)和RA字段。帧类型是控制(Control), 帧子类型是CTS,RA字段的开头比特(个体/组ID)的值是1,所以 掌握本帧是本实施方式的CTS帧,即是许可或者指示UL-MU-MIMO 发送的CTS帧。另外,掌握在RA字段的预定的第2区域(第3~8 比特)中设定了组ID。
终端101~103从RA字段的第3~8比特抽出组ID,比较抽出的 组ID和本终端所属的组的组ID。如果本终端属于多个组,则与本终 端所属的各组的组ID进行比较。比较的结果,在判断为本终端属于 从基站通知到的组ID的组的情况下,决定进行UL-MU-MIMO发送。即,生成包括向基站发送的数据的数据帧,在从本实施方式的CTS 帧的接收完成起经过SIFS之后,与属于相同的组的其它终端一起, 以空分复用发送数据帧(更详细而言是包括数据帧的物理数据包)。 或者,比较的结果,在判断为本终端属于从基站通知到的组ID的组之后,也可以在有从本终端向基站发送的数据帧的情况下,决定进行 UL-MU-MIMO发送。在该情况下,如果没有从本终端向基站发送的 数据帧,则即使在从CTS帧的接收完成起经过SIFS也不发送数据帧。 或者,比较的结果,在判断为本终端属于从基站通知到的组ID的组之后,在没有从本终端向基站发送的数据帧的情况下,也可以发送有 效载荷部是空的数据包(在IEEE802.11标准中,例如QoS Null帧等)。 在该情况下,进而接收到有效载荷部是空的数据包的基站中,通过解 释为发送源的终端在该TXOP中的其以后的上行链路发送机会不发 送数据帧,从而,例如设为是对该TXOP中的其以后的上行链路发送 机会减去与该发送源的终端相当的量而得到的复用数,将多个接收天 线用于来自剩余的终端的帧接收,由此能够提高接收性能。在终端101 以及终端103中,有要发送的数据帧,与发送了RTS帧71的终端102 不同,可能发生这样的状况。另外,如上所述在CTS帧72中指定了 保存UL-MU-MIMO发送时的数据帧的物理数据包长度的情况下,终 端101~103也可以分别具有将要发送的数据帧调整为该长度或者调整 为小于等于该长度的构造。终端101~103分别将要发送的数据帧调整 为该长度的方法参照在IEEE Std 802.11ac-2013中在进行 DL-MU-MIMO发送时使用的调整手法即可。由此,能够决定 UL-MU-MIMO发送的结束时间,基站能够在其结束时间的SIFS之 后,将送达确认响应帧发送到进行了UL-MU-MIMO发送的终端,在 该情况下为发送到终端101~103。
在本例子中,指定了终端101~103所属的组的组ID,所以在从 完成从终端101~103接收CTS帧起经过SIFS之后,向基站100以空 分复用发送数据帧73、74、75。此外,SIFS是一个例子,只要是固 定时间,则也可以是其它时间或者IFS。也可以是比SIFS长的IFS。 这被应用于本说明书的整体。关于DIFS等其它种类的IFS也同样地, 只要是固定时间则也可以是其它时间或者IFS。终端101、103接收终 端102所发送的RTS帧71,根据该RA字段掌握向基站100发送了 RTS帧71,所以能够判断为从基站100接收到CTS帧72(如上所述 在CTS帧中不存在TA字段)。此外,由于隐藏终端等的理由,还有 终端101或者103未接收到RTS帧71的可能性。在该情况下,CTS 帧72的发送源既可以视为是本终端所连接的基站100,也可以设为不 进行数据帧的发送。此外,在各数据帧73、74、75的RA字段中, 保存基站100的MAC地址,在TA字段中保存各终端的MAC地址。 此外,各数据帧73、74、75的RA字段以及TA字段的开头比特(个 体/组ID)是“0”。此外,在本例子中,终端102在发送了在TA字段 中设定了本终端的MAC地址的RTS帧之后,接收设定有本终端所属 的组的组ID的CTS帧,但不接收在RA字段中设定了本终端的MAC 地址的CTS帧。在该情况下,终端102也无需进行在RA字段中设定了本终端的MAC地址的RTS帧的重发(即取消该RTS帧的重发)。 MAC/PHY管理部60以及接收处理部40进行该判断即可。
这样,具有图4所示的格式的本实施方式的CTS帧通知 UL-MU-MIMO发送的许可或者指示,并且还作为决定UL-MU- MIMO发送的开始定时的触发而发挥功能。此外,关于从终端101~103 向基站100发送的数据帧的个数或者长度,在如上所述在CTS帧中 不通知的情况下,事先定义并依照此定义。
在此,详细说明基站100将RTS帧(参照图3的RTS帧71)的 接收作为触发,发送具有图4所示的格式的本实施方式的CTS帧, 由此能够许可或者指示UL-MU-MIMO的发送的理由。
在IEEE Std 802.11-2012中,在发送RTS帧时,考虑来自本终 端的RTS帧发送的长度和来自发送目的地的CTS帧发送,来设定RTS 帧的Duration(持续时间)值。在发送目的地以外的终端中的NAV 设定中,使用Duration值。另外,在IEEE Std 802.11-2012中,在9.3.2.4节中描述了在RTS帧的发送目的地以外的终端中起因于该 RTS帧的接收而对所设定的NAV进行复位的动作。具体而言,即使 在从RTS帧的接收完成起经过将2×SIFS(参照图3的CTS帧72的 前后的SIFS)、CTS帧的发送时间(CTS帧的传送速率由RTS帧的 传送速率决定)以及2×SlotTime相加而得到的时间,只要不能进行 CCA检测(例如CTS帧72之后的SIFS后的CCA检测),则对NAV 进行复位。此外,SlotTime是能够检测CCA的时间,留富余而取两倍的时间。
因此,在考虑以RTS帧为触发的帧序列的情况下,至少必须将 与以往的CTS帧相同的长度、并且使用了以RTS的发送速率为基础 而唯一地决定的发送速率的控制帧作为UL-MU-MIMO发送的许可 或者指示以及用于通知成为对象的组ID的响应帧来发送。
另一方面,CTS帧、ACK帧、BA(BlockAck)帧这样的响应 的控制帧拷贝发动其响应的帧(在CTS帧的情况下为RTS帧、在ACK 帧的情况下为Data帧(还包括Aggregate的情况)、在BA帧的情况 下为Data帧(还包括Aggregate的情况))的TA字段来用于该控制 帧的RA字段。而且,TA字段在通常的发送中指定发送帧的终端的 MAC地址,即单播地址,所以I/G比特必须设定为0。因此,在接收 期待为响应帧中的TA字段的I/G比特是0的帧而发动的该响应帧中, 能够将RA字段的I/G比特用于识别组ID是否包含于RA字段中。即, 如果RA字段的I/G比特是1,则能够判断为组ID包含于RA字段中。
另外,IEEE Std 802.11ac-2013中的、使用bandwidth signaling TA的帧是RTS帧(或者内包RTS帧的control wrapper帧。此外关 于CTS帧也是同样的),针对此的响应帧为CTS帧。在拷贝bandwidth signaling TA,并将拷贝的值用于CTS帧的RA字段时,I/G比特从1返回到0。即,即使是接收使用了bandwidth signaling TA的帧而发 动的响应帧,在RA字段中I/G比特为0。因此,从该点来看,也能 够将RA字段的I/G比特用于识别组ID是否包含于RA字段中(是否 被用作MAC地址的一部分)。此外,在本实施方式中,如果判断为 与使用bandwidth signaling TA的帧对应地发送不进行 UL-MU-MIMO发送的许可或者指示的通常的响应帧,则在对所接收 到的帧的发送源地址字段进行拷贝得到的值的开头比特的值是1的情 况下,将把所拷贝得到的值的开头比特的值变更为0的结果设定于针 对该帧的响应帧的接收目的地地址字段即可。在该情况下,接收处理 部40将这样把开头比特的值变更为0的地址作为用于生成响应帧的 信息送到发送处理部30。
这样的关于RTS帧以及CTS帧的制约下,在本实施方式中,从 终端102接收到RTS帧的基站100利用组ID,向包括终端102的、 属于用该组ID指定的组的终端群发送将CTS帧的RA字段如图4(B) 那样变更的帧(本实施方式的CTS帧)而作为许可或者指示 UL-MU-MIMO发送的帧。于是,接收到该CTS帧的终端群判断为包 括终端102在内本终端属于该组ID表示的组,进行UL-MU-MIMO 发送。作为具体的动作,终端101~103当接收到该CTS帧时,掌握 帧类别(类型、子类型)是控制以及CTS,确认RA字段的开头比特 (I/G比特)。如果判断为该比特是1,则作为组ID抽出第3~第8 个比特B2-B7的区域(预定的第2区域)的值。确认所抽出的组ID 是否与本终端所属的组的组ID一致,在一致的情况下,在从CTS帧 的接收完成起的SIFS之后,发送数据帧。其结果,进行来自多个终 端的UL-MU-MIMO发送。
在图3中,基站100接收从终端101~103以UL-MU-MIMO发 送的数据帧,对接收信号进行MIMO解调而针对每个流分离,取得 从各终端发送的数据帧。从各终端发送的数据帧的TA是各终端的 MAC地址,TA的开头比特(I/G比特)是0。RA是基站101的MAC 地址,RA的开头比特(I/G比特)是0。事先定义了作为终端(包括 基站)的MAC地址的开头比特能够取的值是0。此外,无需在向基 站进行UL-MU-MIMO发送的数据帧或者包含该数据帧的物理数据 包中插入组ID。基站100根据数据帧的FCS字段,判断各终端的数 据帧的接收是否成功。基站100生成保存了各终端是否成功接收数据 帧的信息(ACK信息)的送达确认响应帧76,在从UL-MU-MIMO 发送信号的接收完成起经过SIFS之后,发送送达确认响应帧76。
在该送达确认响应帧中,也能够利用在RA字段中插入组ID的 手法。发送了TA字段是本终端的MAC地址、且RA字段是基站100 的MAC地址的数据帧的终端作为其响应期待接收单播的响应帧。即, 期待接收RA字段是本终端所发送的数据帧的TA字段的值的拷贝的 响应帧。因此,能够将针对发送到基站100的数据帧的响应帧的RA 字段的I/G比特用于识别在RA字段中是否设定了组ID。即,如果I/G 比特是1,则能够判断为在RA字段中设定了组ID。此外,也可以与 上述CTS帧72的情况同样地,在RA字段内的指定I/G比特和组ID 的区域以外的场所设定例如事先定义的图案,也可以例如将2个八位 字节用于指定UL-MU-MIMO发送时的数据帧占据介质的时间,即保 存数据帧的物理数据包长度。如果在送达确认响应帧76中指定有保 存UL-MU-MIMO发送时的数据帧的物理数据包长度,则终端 101~103在同一TXOP内可继续发送数据帧的情况下,通过设置将接 下来分别发送的数据帧调整为该长度或者调整为小于等于该长度那 样的构造,从而能够决定接下来的UL-MU-MIMO发送的结束时间,基站能够在该结束时间的SIFS之后,将针对该接下来的 UL-MU-MIMO发送的送达确认响应帧发送到进行了UL-MU-MIMO 发送的终端,在该情况下为发送到终端101~103。
在此,作为送达确认响应帧的格式,既可以定义新帧,也可以再 利用BA(BlockAck)帧来扩展BA格式。
在再利用BA帧的情况下,与通常的BA帧同样地,帧类型为控 制(Control),帧子类型为BlockAck。也可以将这样再利用了BA 帧的帧称为Multi-Station Block Ack。图5(A)示出再利用BA帧的 情况下的帧格式例。图5(B)示出BA帧中的BA控制(BA Control) 字段的格式的例子,图5(C)示出BA帧中的BA信息(BA Information)字段的格式的例子。可以在BA控制字段中表示是为了 通知与多个终端有关的送达确认响应信息而扩展的BA帧格式。例如, 在IEEE802.11标准中,Multi-TID子字段是1、且Compressed Bitmap (压缩的位图)子字段是0的情况为现状预约(Reserved),但也可 以将此用于表示是为了通知与多个终端有关的送达确认响应信息而 扩展的BA帧格式。或者,在图5(B)中,比特B3-B8的区域为预 约子字段,但也可以为了表示是为了通知与多个终端有关的送达确认 响应信息而扩展的BA帧格式而定义将该区域的一部分或者全部。
BA帧中的RA字段中保存具有图4(B)所示的格式的组ID信 令RA(Group IDsignaling RA)。在BA控制字段的多用户 (Multi-User)子字段中,通知用BA信息字段报告的用户数(终端 数)。在BA信息字段中,针对每个用户(终端)配置关联ID(Association ID:AID)用的子字段(在图5(C)中记载为Per TID Info)、Block Ack开始序列控制(Block AckStarting Sequence Control)子字段以 及Block Ack位图(Block Ack Bitmap)子字段。在关联ID子字段中, 为了进行用户识别而插入AID。在Block Ack开始序列控制子字段中, 保存该BlockAck帧表示的送达确认信息的最初的MSDU的序列编 号。在Block Ack位图子字段中,插入由Block Ack开始序列编号以 后的各序列编号的接收成功与否的比特(ACK信息)构成的位图 (Block Ack位图)。此外,也可以在该BA帧中设置许可或者指示 通过同一TXOP中的同一组ID进行的UL-MU-MIMO发送的字段。 作为BA控制字段,在图5(B)中,比特B3-B8的区域为预约子字 段,但例如将该区域的一部分用作继续许可或者指示通过同一TXOP 中的同一组ID进行的UL-MU-MIMO发送即可。也可以设置于RA 字段的一部分中。在该情况下,如果该信息是1比特,例如如果其值 是1则表示可继续,如果是0则表示不能继续,认为是充分的。由此, 在接收到该BA帧的终端中,能够在同一TXOP内再次在BA帧的 SIFS之后继续进行UL-MU-MIMO发送。
在送达确认响应帧76是再利用了BA帧的帧的情况下,接收到 该送达确认响应帧76的终端确认送达确认响应帧76的帧控制字段的 帧类型以及帧子类型。如果检测到它们是控制以及BlockAck,则接 下来确认RA字段的I/G比特,由于该值是1,所以判断为该RA字段保存有具有图4(B)所示的格式的组ID信令RA(Group ID signaling RA)。然后,将RA字段的第3~8个比特的值作为组ID抽 出,比较所抽出的组ID和本终端所属的组的组ID。在所抽出的组ID 与本终端所属的组的组ID一致的情况下,根据Block Ack位图字段 确定针对本终端所发送的(一个以上的)数据帧的ACK信息,判断 本终端所发送的数据帧的发送成功与否。例如,从BA信息字段内确 定保存有本终端的AID的TID Info子字段,确定在与所确定的TID Info子字段的后面接续的Block Ack开始序列控制子字段中设定的值 (开始序列编号),根据Block Ack位图确定开始序列编号以后的各 序列编号的发送成功与否。AID的比特长度比TID Info子字段长度短 即可,将AID保存于TID Info子字段的一部分的区域(例如2个八 位字节(16比特)中的从开头起的11个比特(B0-B10))中。此外, 在BA控制字段中表示是为了通知与多个终端有关的送达确认响应信 息而扩展的BA帧格式的情况下,也可以插入如下过程:在根据送达 确认响应帧76的帧控制字段的帧类型以及帧子类型检测到是控制以 及BlockAck之后,如果确认RA字段而判别为RA字段保存有组ID 信令RA,则确认BA控制字段来确认是否为为了通知与多个终端有 关的送达确认响应信息而扩展的BA帧格式。在该情况下,如果是为 了通知与多个终端有关的送达确认响应信息而扩展的BA帧格式,则 继续进行从RA字段抽出组ID的作业以后的处理,如果不是为了通 知与多个终端有关的送达确认响应信息而扩展的BA帧格式,则处理 为接收到的帧是错误的。
在向多个终端不返回BA帧而返回ACK帧的情况下,也可以将 各BA信息字段的TIDInfo子字段中的一个比特(例如2个八位字节 (16比特)中的、从开头起的第12比特(如果将开头设为B0则为 B11))用作表示是ACK还是BA的比特(ACK/BA比特),在该比 特中设定表示ACK的值。在设定了表示ACK的值的情况下,省略 Block Ack开始序列控制子字段以及BlockAck位图子字段。由此, 能够通过一个帧通知多个终端的ACK。
在上述例子中,示出了再利用BA帧来响应BA或者ACK的情 况,但在定义新帧作为设定组ID的送达确认响应帧的情况下,能够 使用例如图6所示的格式。设帧控制字段的帧类型为控制,关于子类 型,例如作为子类型,定义新的值作为Group ID Ack。如果在此将子类型设定为与以往同样的ACK,则在与组ID信令RA不对应的终端 中,存在由于与以往的ACK帧长度不同而将所接收到的帧处理为错 误的可能性,所以子类型应定义与ACK不同的新的值。在RA字段 中,设定具有图4(B)所示的格式的组ID信令RA(Group ID signaling RA)。在Ack位图字段中,保存表示各终端的接收成功与否的信息 (ACK信息)。Ack位图字段的格式可以是任意的格式,作为一个 例子可以采用与BlockAck的情况的BA信息字段(参照图5(C)) 同样的格式。不限于此,只要终端、序列编号以及ACK信息的对应 关系明确,则可以采用任意的格式。此外,在UL-MU-MIMO发送中 发送的数据帧数限定于一个的情况下,也可以从送达确认响应帧省略 与序列编号有关的信息。此时,也可以在管理帧中事先通知指定属于 相同的组的各终端的顺序的信息,在Ack位图字段中,按照该顺序关 于各终端逐个配置ACK信息。由此,无需在Ack位图字段中插入识 别终端的信息(AID等信息),所以具有能够缩短ACK位图字段长 度的优点。在该情况下,接收到送达确认响应帧的终端在Ack位图字 段中确定与预先通知到的本终端的次序对应的位置的比特,从确定的 比特抽出ACK信息。在如BlockAck中的图5(C)的例子那样保存 开始序列编号和该开始序列编号以后的各序列编号的ACK信息的情 况下,也能够预先指定各终端的次序而同样地实施。即,在Ack位图 字段中确定与预先通知到的本终端的次序对应的位置的字段,从确定 的字段的开头侧的区域确定开始序列编号,从后侧的区域的各比特抽 出该开始序列编号以后的各序列编号的ACK信息即可。在此,事先 通过管理帧通知了指定各终端的次序的信息,但也可以将指定各终端 的次序的字段追加到图6的送达确认响应帧(例如追加到RA字段与 Ack位图字段之间),利用此来各终端掌握本终端的次序。在该新帧 中,也可以如在BA帧的情况下叙述那样,在帧中设置表示许可或者 指示通过同一TXOP中的同一组ID进行的UL-MU-MIMO发送的信 息。例如,将该信息能够作为用作组ID信令RA的RA字段的一部 分子字段而插入。
此外,在本实施方式中,将组ID和针对各终端的ACK信息保 存于一个送达确认响应帧,并同时发送到各终端,但也可以如图7所 示,针对各终端各自地生成送达确认响应帧76a、76b、76c,并分别 以SIFS间隔依次发送。在该情况下,送达确认响应帧可以是公知的Ack帧或者BA帧,在各个送达确认响应帧的RA字段中设定各终端 的MAC地址(I/G比特是0)即可。
图8是本实施方式的基站的基本的动作例的流程图。
基站从BSS内的终端接收RTS帧(S101)。即,接收帧类别(类 型、子类型)是控制(Control)以及RTS的帧。基站预先管理 UL-MU-MIMO发送用的组,根据RTS帧的TA,确定发送了RTS 帧的终端所属的组(S102)。然后,生成将个体/组比特(I/G比特) 设定为1,将该确定的组的组ID设定于RA字段的预定的第2区域(图 4(B)的B2~B7比特,即第3~8个比特)中的CTS帧(S103)。此 时,关于CTS帧的帧控制字段的帧类别(类型、子类型),与通常 的CTS帧同样地设定表示控制以及CTS的值。基站在从RTS帧的接 收完成起的SIFS之后,发送所生成的CTS帧(该S103)。此外,如 上所述,严格而言在S101之后、且S103之前的期间,判断是否向RTS帧的发送源终端所属的组发送UL-MU-MIMO发送的许可或者 指示。例如,也可以在仅接着S101之后进行该判断,在S102中确定 了组之后,根据在基站中保持的信息,判断仅从RTS帧的发送源终 端进行单用户(Single-User;SU)发送、或者从所确定的组进行 UL-MU-MIMO发送。在判断为仅从RTS帧的发送源终端进行SU发 送的情况下,不进行S103而生成并发送通常的CTS帧,不进行后述 S104而仅从RTS帧的发送源终端接收数据帧,不进行S105而生成并 发送以往的送达确认响应帧。
基站在从CTS帧的发送完成起经过SIFS之后,接收从属于通过 CTS帧通知的组ID的组的终端群进行UL-MU-MIMO发送的数据帧 (S104)。基站通过对所接收到的UL-MU-MIMO发送信号进行 MIMO解调,取得每个流的信号,通过对信号进行解码,得到各终端 的数据帧。基站根据数据帧的FCS信息,判定接收成功与否,生成表 示接收成功与否的信息(ACK信息)(S105)。在针对每个终端接 收多个数据帧的情况下,生成各数据帧的ACK信息。基站生成响应 帧作为送达确认响应帧,在该响应帧中,将RA字段的I/G比特设定 为1,将组ID设定于RA字段的预定的第2区域(图4(B)的B2~B7 比特,即第3~8个比特),并且将针对各终端的数据帧的ACK信息 根据所使用的帧格式保存于预定的字段(该S105)。基站在从 UL-MU-MIMO发送信号的接收完成起的SIFS之后,向各终端同时 发送所生成的响应帧(该S105)。在继续许可或者指示通过同一TXOP 中的同一组ID进行的UL-MU-MIMO发送的情况下,在同一TXOP 中反复进行S104和S105。
图9是本实施方式的终端的基本的动作例的流程图。
具有要向基站发送的数据的终端如果例如获得DIFS以及根据需 要通过退避期间的载波侦听来获得访问权(发送权),则将RTS帧 发送到基站(S201)。RTS帧的TA地址是获得了该访问权的终端的 MAC地址(I/G比特是0),RA地址是基站的MAC地址(I/G比特 是0)。关于在步骤S201中发送了RTS帧的终端以外的终端,也应 用以下说明的步骤S202~S208。
终端接收从接收到RTS帧的基站发送的CTS帧(S202)。终端 根据该CTS帧的帧控制字段,调查帧类别(类型、子类型),掌握 是控制以及CTS。而且,由于该CTS帧的RA字段的I/G比特(开 头比特)是1,所以判断为在RA字段的预定的第2区域(图4(B) 的B2~B7比特,即第3~8个比特)中设定有组ID,从该预定的第2 区域读出组ID(S203)。
终端比较读出的组ID和本终端所属的组的组ID(S204)。在两 个组ID一致的情况下(“是”),判断为属于从基站许可或者指示了 UL-MU-MIMO发送的组,决定向基站UL-MU-MIMO发送数据帧。 然后,终端生成包括希望向基站发送的数据的数据帧,在从CTS帧 的接收完成起经过SIFS之后,向基站进行UL-MU-MIMO发送 (S205)。在组ID不一致的情况下(“否”),判断为本终端不属于 从基站许可或者指示了UL-MU-MIMO发送的组,不进行发送。
终端在数据帧的发送之后,接收从基站发送的送达确认响应帧 (参照图5或者图6)。终端根据送达确认响应帧的帧控制字段,判 定帧类别(类型、子类型)。例如,在再利用了图5的BlockAck的 响应帧的情况下,帧类别(类型、子类型)是控制以及BlockAck, RA字段的个体/组ID比特是1。在该情况下,终端如果掌握这些帧类 别以及个体/组ID比特,则判断为在预定的第2区域(图4(B)的 B2~B7比特,即第3~8个比特)中设定有组ID,从该区域读出组ID (S206)。终端比较读出的组ID和本终端所属的组的组ID(S207)。 如果两个组ID一致(“是”),则确定与本终端的AID对应的Block Ack 开始序列控制子字段和Block Ack位图子字段,根据所确定的这些子 字段,确定本终端所发送的数据帧的ACK信息,根据ACK信息判定 数据帧发送成功与否(S208)。在两个组ID不一致的情况下,判断 为保存有属于其它组的终端的ACK信息,什么都不进行。即,在两 个组ID不一致的情况下,处理为未接收到送达确认响应帧。在两个 组ID不一致的情况和在S108中判定为发送的任意数据帧不成功的情 况下,与以往的重发处理同样地,在得到了本终端再次向基站发送的 机会的情况下,发送重发对象的数据帧。该本终端再次向基站发送的 机会也可以是与S205的UL-MU-MIMO发送相同的TXOP内。在继 续接受到通过同一TXOP中的同一组ID进行的UL-MU-MIMO发送 的许可或者指示的情况下,如果是同一TXOP,则返回到S205。此外, 在该情况下,S208的处理和S205的处理也可以前后颠倒。
在步骤S206中,在送达确认响应帧是图6所示那样的新定义的 帧的情况下,帧类别(类型、子类型)是控制以及例如Group ID Ack, RA字段的I/G比特是1。在该情况下,终端如果掌握这些帧类别以及 I/G比特,则判断为在预定的第2区域(图4(B)的B2~B7比特, 即第3~8个比特)中设定有组ID,从该区域读出组ID(S206)。然 后,比较该组ID和本终端所属的组的组ID(S207),在一致的情况 下(“是”),根据Ack位图字段,确定本终端的ACK信息,根据ACK 信息判定数据帧发送成功与否(S208)。
以上,根据本实施方式,在发送由来自终端的单播的MAC帧引 导而发送的MAC帧、且进行UL-MU-MIMO发送的许可或者指示的 MAC帧时,将MAC帧的RA字段的I/G比特设为1,在剩余的字段 区域的一部分中插入比MAC地址短的为了多用户而定义的组ID。具 体而言,针对从终端接收的RTS帧,响应将RA字段的I/G比特(开 头比特)设为“1”、在RA字段的预定的第2区域(第3~8比特)中 插入了该终端所属的组的组ID的CTS帧。由此,没有该CTS帧的 RA字段的值与BSS内的终端的MAC地址或者将来加入到BSS的终 端的MAC地址一致的可能性,所以不会发生特别的问题就能够在RA 字段中设定组ID。另外,能够利用现有的RTS-CTS的构造来实现 UL-MU-MIMO发送,无需新定义用于许可或者指示UL-MU-MIMO 发送的帧。
另外,接收到上述CTS帧的终端根据帧控制字段,判定为帧类 别(类型以及子类型)是控制以及CTS,RA字段的I/G比特是1, 所以能够掌握该CTS帧是许可或者指示UL-MU-MIMO发送的帧、 并且在RA字段内的预定字段区域中插入有组ID。然后,终端从RA 字段读出组ID,在本终端属于与该组ID一致的组的情况下,在预先 决定的定时进行UL-MU-MIMO发送。在通常的情况下,如果帧类别 (类型以及子类型)是控制以及CTS,则RA字段的I/G比特(开头 比特)是0。这是因为,在通常情况下是拷贝RTS帧的TA字段的值 而插入到CTS帧的RA字段中。然而,在本实施方式的CTS帧中, 将RA字段的I/G比特设定为1,所以接收到CTS帧的终端能够识别 为本CTS帧是许可或者指示UL-MU-MIMO发送的帧,在RA字段 内插入有组ID。
另外,根据本实施方式,在发送成为针对来自多个终端的 UL-MU-MIMO发送的响应的送达确认响应帧(挪用了BA帧的帧、 或者新定义的帧等)时,将送达确认响应帧的RA字段的I/G比特设 为1,在剩余的字段区域的一部分中插入组ID。由此,没有该送达确 认响应帧的RA字段的值与BSS内的终端的MAC地址或者将来加入 到BSS的终端的MAC地址一致的可能性,所以不会发生特别的问题 就能够在RA字段中设定组ID。
另外,接收到上述送达确认响应帧的终端根据帧控制字段判定为 帧类别(类型以及子类型)是控制以及BlockAck(或者例如如Group ID Ack那样送达确认响应帧的一种),RA字段的I/G比特是1,所 以能够掌握该送达确认响应帧是保存有针对UL-MU-MIMO发送的ACK信息的帧、并且在RA字段内的预定的第2区域中设定有组ID。 然后,终端从RA字段的该预定的第2区域读出组ID,在本终端属于 与该组ID一致的组的情况下,通过预先决定的方法,根据送达确认 响应帧确定本终端的ACK信息,判断数据帧发送成功与否。此外, 在系统或者做法上容许了在广播地址或者多播地址(在该情况下,设 I/G比特为1)中设定送达确认响应帧的RA字段的情况下,也可以仅 在确认了RA字段的值与广播地址或者多播地址不一致的情况下,判 断为在预定的第2区域中插入有组ID。
此外,在本实施方式中,以UL-MU-MIMO发送的情况进行了 说明,但还可以应用于上行链路的OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交频分多址)。上行链路OFDMA (UL-OFDMA)是将一个或者多个子载波作为资源单元(也可以称 为子信道、资源块、频率块等)分配给终端,并以资源单元为基础同 时进行来自多个终端的接收的通信方式。资源单元是成为进行通信的 资源的最小单位的频率分量。资源单元是成为进行通信的资源的最小 单位的频率分量。图20示出在一个信道(在此描述为信道M)的连 续的频域内确保的资源单元(RU#1、RU#2、…RU#K)。在信道M 中,配置了相互正交的多个子载波,在信道M内定义了包括一个或 者多个连续的子载波的多个资源单元。也可以在资源单元之间配置一 个以上的子载波(保护子载波),但保护子载波不是必须的。也可以 对信道内的各子载波赋予用于识别子载波的编号。作为一个例子,一 个信道的带宽是20MHz、40MHz、80MHz、160MHz等,但不限于 这些。也可以集中20MHz的多个信道而作为一个信道。也可以根据 带宽而信道内的子载波数或者资源单元数不同。通过由多个终端分别 同时使用不同的资源单元来实现上行链路OFDMA通信。此外,还能 够将资源单元设为20MHz的信道,以20MHz的信道单位对各终端分 配资源单元。在UL-MU-MIMO的情况下,通过流分离了各终端,但 在上行链路OFDMA(UL-OFDMA)的情况下,代替该流而置换为以 资源单元分离各终端即可。如果参照本实施方式中的与 UL-MU-MIMO发送有关的描述,则某个终端发送RTS帧,针对此,基站发送组ID信令RA的CTS帧,从而能够通过与该组ID一致的 多个终端进行UL-OFDMA发送。另外,通过在UL-OFDMA发送后 的送达确认响应帧中也应用组ID信令RA,能够在一个帧中集中进行 向进行了UL-OFDMA发送的多个终端的送达确认响应。这样的从 UL-MU-MIMO向UL-OFDMA的置换还能够应用于后述的实施方 式。
(第2实施方式)
在本实施方式中,基站发送将I/G比特设为1、在预定的第2区 域中包括设定了组ID的RA字段的CTS帧(设定了组ID信令RA 的CTS帧),从而针对该组内的终端群进行下行链路多用户MIMO 发送的预告(是下行链路多用户MIMO发送的对象的通知)。基站 在CTS帧的发送之后的SIFS之后,针对该组内的终端群,以下行链 路多用户MIMO发送数据帧。在本实施方式中,挪用CTS-To-Self, 基站不以来自终端的RTS帧为触发而发送CTS帧。此外,在通常的 CTS-To-Self中,在从基站发送CTS帧的情况下,在RA字段中设定 基站的MAC地址(I/G比特是0),但在本实施方式中,在CTS帧 的RA字段中并不设定该基站的MAC地址,而设定组ID信令RA(I/G 比特是1、预定的第2区域是组ID)。
图10示出图2所示的基站100以及终端106~108的动作序列的 例子。示出基站100具有向终端106~108发送的数据,将这些数据向 终端106~108进行DL-MU-MIMO发送的情况的序列。设为预先通过 基站100为了DL-MU-MIMO发送而对终端106~108进行分组,从基站100通知组ID。
假设基站100想要发送数据帧而观测了介质的结果,检测为介质 忙,例如,在DIFS和与此接着的随机地决定的退避期间的期间中进 行载波侦听,载波侦听结果是闲,获得了访问权。在该情况下,基站 100为了对BSS内的终端群设定NAV,生成并发送CTS帧81。CTS 帧81具有与第1实施方式所述的图4所示的CTS帧相同的格式。即, 在RA字段的预定的第1区域具体而言开头比特(I/G比特)中设定1, 在预定的第2区域(第3~第8比特)中设定终端106~108所属的组的 组ID。RA字段内的其它区域为预约字段。或者,也可以在RA字段 内的其它区域的一部分或者全部中设定事先定义的图案。另外,在作 为第1实施方式和本实施方式这两方的用途而使用利用了组ID信令 RA的CTS帧的情况下,为了区分其用途,也可以针对进行 UL-MU-MIMO发送的许可或者指示的第1实施方式中的CTS帧,在 RA字段内的除了第1区域和第2区域以外的其它区域的一部分中示 出是表示是UL-MU-MIMO发送的预告的本实施方式中的CTS帧。 在该情况下,如果该信息是1比特,例如如果其值是0则表示是 UL-MU-MIMO发送的许可或者指示,如果是1则表示是 UL-MU-MIMO发送的预告,认为是充分的。此外,由于是CTS帧, 所以不存在TA字段。
该CTS帧81由包括终端106~108的BSS内的终端群接收。接 收到CTS帧81的终端根据CTS帧81的帧控制字段确认帧类别(类 型、子类型),掌握为是控制以及CTS。然后,确认RA字段的开头 比特(I/G比特),掌握该比特的值是1。由于I/G比特是1,所以判 断为RA字段的值不是本终端的MAC地址,依照在Duration字段中 设定的值,设定NAV。另外,终端根据I/G比特是1来判断为在RA 字段的预定的第2区域(第3~第8比特)中设定有组ID,从该预定 的第2区域读出组ID。终端106~108将读出的组ID与本终端所属的 组的组ID进行比较,由于两者一致,所以判断为在从CTS帧81的 发送完成起的SIFS之后从基站100向本终端进行DL-MU-MIMO发 送,进行接收等待。但是,终端有可能从邻接的其它基站接收图4的 格式的CTS帧,在该情况下,在CTS帧中不存在TA字段,所以仅 根据上述说明就无法区分是来自本终端所连接的基站的CTS帧还是 来自本终端未连接的其它基站的CTS帧,而会针对来自未连接的该 其它基站的CTS帧判断为在其SIFS之后向本终端有DL-MU-MIMO 发送,进行接收等待。因此,也可以在邻接的基站彼此中,事先以不 相互重复的方式对各个BSS内的组分配组ID。作为该方法,例如, 既可以事先静态地设定能够对各基站分配的组ID的范围,或者也可 以在基站彼此中以有线或者无线方式形成控制用的通信路径,经由该 通信路径交换与组ID有关的信息,由此避免分别赋予的组ID重复。 在无线的情况下,例如通过信标帧、探测响应帧通知在本BSS中使用 或者预定使用的组ID,其它基站如果接收到这些帧则将所通知到的组 ID以外的值用作该其它基站所构成的BSS中的组ID。该其它基站也 同样地如果通知在该其它基站所构成的BSS中使用或者预定使用的 组ID,则能够避免在基站彼此中分别赋予的组ID重复。或者,也可 以通过将上述事先定义的图案插入到CTS帧中,并使该图案在本BSS 和邻接BSS中不重复,由此能够在终端中区分CTS帧。在使用该图 案来区分CTS帧的情况下,作为使在基站彼此中分别赋予的该图案 不重复的方法,参照防止上述组ID中的重复的方法即可。或者,也 可以在物理数据包的头部中加工而插入BSSID(与在基础设施BSS 中形成该BSS的基站的MAC地址等价)的一部分信息,例如最后的 9比特,终端在接收时通过物理数据包的头部分的该BSSID关联信息 是否与本BSS一致来区分CTS帧,并且进而也可以通过该BSSID关 联信息和组ID信令RA的CTS帧中的图案的组合来区分CTS帧。
此外,如上所述,通常在不接收来自终端的RTS帧而从基站发 送CTS帧的情况(CTS-To-Self的情况)下,在RA字段中设定有基 站100的MAC地址(I/G比特是0)。然而,在本实施方式中,其特 征在于,并不保存基站100的MAC地址,而是将把I/G比特设为1、 将预定的第2区域作为组ID的结果保存为RA地址。
基站100在从CTS帧81的发送完成起经过SIFS之后,向在CTS 帧81中指定的组内的终端106~108DL-MU-MIMO发送分别发往终端 106~108的数据帧(将这些数据帧集中称为82)。此时,也可以与IEEE Std 802.11ac的标准匹配地,在向各终端发送的物理数据包的头部 (VHT-SIG-A字段)插入组ID。终端106~108等待接收从基站100 进行DL-MU-MIMO发送的信号,并对所接收到的信号进行MIMO 解调,从而抽出发往本终端的数据帧。此外,各终端也可以仅在物理 数据包的头部中包含的组ID与本终端所属的组的组ID一致时进行数 据帧的解码。各终端根据数据帧的FCS信息判定接收成功与否,生成 表示成功与否的判定结果(ACK信息)的送达确认响应帧83、84、 85。终端106~108在来自基站100的MIMO信号的接收完成之后经 过SIFS之后,向基站100以UL-MU-MIMO方式发送送达确认响应 帧83~85。此外,送达确认响应帧83~85的格式既可以是通常的ACK 帧,也可以是BA帧。在此,UL-MU-MIMO发送了送达确认响应帧 83~85,但也可以如图11所示,终端106~108各隔开SIFS间隔依次 发送送达确认响应帧83a、84a、85a。关于输出送达确认响应帧的顺 序,针对每个组事先从基站100对各组内的终端经由管理帧进行通知 即可。或者,也可以参照IEEE Std802.11ac-2013,在发往终端106 的数据帧中,使用A-MPDU结构不插入送达确认响应请求(Block Ack Request;BAR)帧而对终端106催促发送送达确认响应帧(将该手 法称为implicit BAR),在发往终端107以及终端108的数据帧中不 进行implicit BAR,其结果,在从数据帧82发送完成起的SIFS之后, 从终端106接收送达确认响应帧,在从来自终端106的送达确认响应 帧的接收完成起的SIFS之后,向终端107发送送达确认响应请求帧 (将该手法称为explicit BAR),其结果,从发往终端107的送达确 认响应请求帧的发送完成起的SIFS之后,从终端107接收送达确认 响应帧,在从来自终端107的送达确认响应帧的接收完成起的SIFS 之后,向终端108发送送达确认响应请求帧,其结果,从发往终端108 的送达确认响应请求帧的发送完成起的SIFS之后,从终端108接收 送达确认响应帧。
以上,根据本实施方式,基站发送设定了组ID信令RA的CTS 帧,由此能够利用CTS帧来对该组ID的组内的终端群通知是下行链 路多用户MIMO发送的对象。
(第3实施方式)
在第1实施方式中,将RTS帧的接收作为通过基站通知上行链 路多用户MIMO发送的许可或者指定的CTS帧的发送的触发,但在 本实施方式中,基站不从终端接收RTS帧而发送CTS帧。不需要发 送RTS帧,所以能够快速地开始UL-MU-MIMO发送。
图12示出图2所示的基站100以及终端101~103的动作序列的 例子。示出终端101~103具有要向基站100发送的数据,并将这些数 据向基站100进行UL-MU-MIMO发送的情况的序列。假设终端 101~103预先由基站100为了UL-MU-MIMO发送而被分组为相同的 组,并被通知到了组ID。
假设基站100想要发送数据帧而观测了介质的结果,检测为介质 忙,例如在DIFS和与此接着的随机地决定的退避期间的期间中进行 载波侦听,载波侦听结果为闲,获得了访问权。此时,基站100生成 并发送具有与第1实施方式所述的图4所示的例子相同的格式的CTS 帧91。即,CTS帧91的RA字段的开头比特(I/G比特)是1,在 RA字段内的预定的第2区域(第3~第8比特)中设定终端101~103 所属的组的组ID。设为RA字段内的其它区域是预约字段。或者,也 可以在RA字段内的其它区域的一部分或者全部中设定事先定义的图 案。此外,由于是CTS帧,所以不存在TA字段。
该CTS帧91由包括终端101~103的BSS内的终端群接收。接 收到CTS帧91的终端根据CTS帧91的帧控制字段确认帧类别(类 型、子类型),掌握为是控制以及CTS。然后,确认RA字段的开头 比特(I/G比特),终端掌握该比特的值是1。终端根据I/G比特是1 来判断为在RA字段的预定的第2区域中设定有组ID,从该预定的第 2区域读出组ID。终端将所读出的组ID与本终端所属的组的组ID进 行比较。在终端101~103以外的终端中,由于两者不一致所以判断为 本终端未被指定为UL-MU-MIMO发送的对象。另一方面,在终端 101~103中,由于两者一致,所以判断为被指定为UL-MU-MIMO发 送的对象。终端101~103在从CTS帧91的接收完成起的SIFS之后, 将数据帧92、93、94向基站100进行UL-MU-MIMO发送。此外, 数据帧92、93、94的TA是终端101~103的MAC地址(I/G比特是 0),RA是基站100的MAC地址(I/G比特是0)。在该动作中, 终端101~103在接收到CTS帧91的情况下,视为从本终端所连接的 基站接收到该CTS帧91。由此,即使在CTS帧91中不存在TA字 段,由于能够将数据帧的发送目的地判断为该基站,所以能够实现 UL-MU-MIMO发送。但是,终端有可能从邻接的其它基站接收图4 的格式的CTS帧,在该情况下在CTS帧中不存在TA字段,所以仅 根据上述说明就无法区分是来自本终端所连接的基站的CTS帧还是 来自本终端未连接的其它基站的CTS帧,会向未连接的该其它基站 发送数据帧。因此,在邻接的基站彼此中,也可以事先以不相互重复 的方式对各个BSS内的组分配组ID。作为该方法,例如,既可以事 先静态地设定能够对各基站分配的组ID的范围,或者也可以通过在 基站彼此中以有线或者无线方式形成控制用的通信路径,经由该通信 路径交换与组ID有关的信息,由此避免分别赋予的组ID重复。在无 线的情况下,例如,通过信标帧、探测响应帧通知在本BSS中使用或 者预定使用的组ID,其它基站如果接收到这些帧则将所通知到的组 ID以外的值用作该其它基站所构成的BSS中的组ID。该其它基站也 同样地如果通知在该其它基站所构成的BSS中使用或者预定使用的 组ID,则能够避免在基站彼此中分别赋予的组ID重复。或者,也可 以通过将上述事先定义的图案插入到CTS帧中,并使该图案在本BSS 和邻接BSS中不重复,由此能够在终端中区分CTS帧。在使用该图 案来区分CTS帧的情况下,作为在基站彼此中分别赋予的该图案不 重复的方法,也参照防止上述组ID中的重复的方法即可。或者,也 可以在物理数据包的头部中加工而插入BSSID(与在基础设施BSS 中形成该BSS的基站的MAC地址等价)的一部分信息,例如最后的 9比特,终端在接收时通过物理数据包的头部分的该BSSID关联信息是否与本BSS一致来区分CTS帧,并且进而也可以通过该BSSID关 联信息和组ID信令RA的CTS帧中的图案的组合来区分CTS帧。
以后的序列与第1实施方式的图3相同。即,基站100对从终端 101~103以UL-MU-MIMO方式发送的数据帧的信号进行MIMO解 调并针对每个流分离,取得各终端的数据帧。从各终端发送的数据帧 的TA是各终端的MAC地址(个体/组字段是0),RA是基站101 的MAC地址(个体/组字段是0)。基站100根据数据帧的FCS字段 内的FCS信息,判断各终端的数据帧的接收是否成功。基站100生成 保存了各终端的数据帧接收成功与否的信息(ACK信息)的送达确 认响应帧95,在从UL-MU-MIMO发送信号的接收完成起经过SIFS 之后,发送送达确认响应帧95。对于该送达确认响应帧95,也能够 利用在RA字段中插入组ID的手法。其详细的说明如在第1实施方 式的说明中叙述,所以省略。
以上,根据本实施方式,从基站不以来自终端的RTS帧的接收 为触发而发送将I/G比特设为1、并且具有设定了组ID的RA字段的 CTS帧。因此,除了第1实施方式的效果以外,与不需要发送RTS 帧相应地,能够快速地开始UL-MU-MIMO发送。
以下,说明基于上述各实施方式的变形例。此前将RA字段的I/G 比特设为1,在RA字段内的预定的第2区域中设定了组ID,但在以 下的各变形例中示出不设定组ID的方式。各变形例所述的方式或者 技术上的思想能够应用于上述各实施方式。
(第1变形例)
在第1实施方式中,作为针对RTS帧的响应,发送将I/G比特 设为1、在预定的第2区域中包括设定了组ID的RA字段的CTS帧, 从而针对该组内的终端群进行了上行链路复用发送(UL-MU-MIMO 发送或者UL-OFDMA发送)的许可或者指示。在该情况下,进行上 行链路复用发送的终端限于属于在CTS帧中指定的组ID的组的终 端,但还能够采用不限于属于该组的终端的方法。
具体而言,基站作为针对RTS帧的响应,发送将RA字段的I/G 比特设为1的CTS帧。RA字段中的I/G比特以外的区域既可以设定 为任意的值,也可以设定预先决定的值(比特图案)。由此,基站针 对任意的终端指示上行链路复用发送。发送了RTS帧的终端以及接 收到该RTS帧的其它终端(除了基站以外)在接收到从基站发送的 CTS帧的情况下,由于I/G比特为1,所以能够通过在第1实施方式 中说明的理由,判断为许可或者指示了上行链路复用发送。
终端根据是否具有希望上行链路发送的数据等的理由,自由地决 定是否进行上行链路发送。终端在决定了进行上行链路发送的情况 下,在UL-OFDMA的情况下,从多个资源单元通过事先决定的方法 选择资源单元,以选择的资源单元,在从CTS帧的接收完成起经过 SIFS等事先决定的时间之后,将数据帧进行上行链路发送。在 UL-MU-MIMO的情况下,从多个空间资源(在空间、时间或者频率 上相互处于正交关系的多个前导码)通过事先决定的方法选择空间资 源,利用选择出的空间资源在从CTS帧的接收完成起经过SIFS等事先决定的时间之后,将数据帧进行上行链路发送即可。
说明空间资源。在UL-MU-MIMO的情况下,基站除了使用事 先从多个终端取得的上行链路的传输路径响应来进行接收的方法以 外,还能够通过对从多个终端分别发送的帧,在帧的开头侧(物理头 部内)赋予相互正交的前导码,由此基站利用该前导码来掌握每个终 端的上行链路的传输路径响应,根据所掌握的传输路径响应,对前导 码之后的部分进行解码。作为终端之间的前导码的正交化的方法,也 可以使用时间正交、频率正交、码正交的任意一种方法。在时间正交 的情况下,前导码字段被分割为多个区间,各终端在相互不同的区间 中发送前导码数据。在某个区间中,只有某1台终端发送前导码数据。 即,在终端之间发送前导码数据的时间上的位置不同。在某个终端发 送前导码数据的期间中,其它终端成为什么都不发送的期间。在时间 正交的情况下,前导码不仅包括所发送的前导码数据,而且还包括与 在哪个时间发送有关的信息。在频率正交的情况下,各终端以相互处 于正交关系的频率发送前导码数据。在频率正交的情况下,前导码不 仅包括要发送的前导码数据,而且还包括与以哪个频率(子载波)发 送有关的信息。在码正交的情况下,各终端分别发送配置了在正交矩 阵的相互不同的行(或者相互不同的列)中包含的多个值(与多个值 的各个对应的符号)的前导码数据。正交矩阵的各行(或者各列)处 于相互正交的关系。不论是哪一个正交化的方法,在接入点11中都 能够识别各终端的前导码。
在多个终端选择了相同的资源(资源单元或者空间资源)的情况 下,在基站中从这些终端发送的数据帧的解码失败,但关于终端的选 择未重复的资源,基站正常地对利用这些资源发送的数据帧进行解 码,由此实现上行链路复用发送(UL-MU-MIMO发送或者 UL-OFDMA发送)。此外,关于上行链路复用发送是UL-MU-MIMO 和UL-OFDMA中的哪一个方式,既可以事先决定,也可以在CTS 帧的RA字段中设置指定哪一个方式的区域,并由基站在该区域中设 定指定方式的信息。
作为其它动作例,还能够采用针对RTS帧,基站不发送CTS帧 而发送上行链路复用发送用的触发帧的结构。在该情况下,将触发帧 的RA字段的I/G比特设定为1。发送了RTS帧的终端以及接收到该 RTS帧的其它终端(除了基站以外)在接收到从基站发送的帧的情况下,由于I/G比特为1,所以判断为所接收到的帧是触发帧。通过将 I/G比特设为1来通知是触发帧,所以帧控制字段的类型以及子类型 的值也可以挪用现有的值。触发帧由任意的格式构成即可。也可以在 触发帧中设置设定用于确定能使用的多个资源的信息的字段,接收触 发帧、并且决定了进行上行链路发送的终端从在该字段中指定的多个 资源中选择所使用的资源。也可以与CTS帧的情况同样地,在触发 帧中设置指定是UL-MU-MIMO和UL-OFDMA中的哪一个方式的区 域,基站在该区域中设定指定方式的信息(这关于以下说明的其它变形例以及实施方式也同样地应用)。另外,也可以在触发帧中包括指 定许可或者指示上行链路复用发送的多个终端的信息,只有在该信息 中指定的终端能够进行上行链路发送。
(第2变形例)
作为针对在第1变形例中从多个终端进行了上行链路复用发送 的多个数据帧的送达确认响应,也可以使用在图5(A)~图5(C) 中说明的Multi-Station Block Ack。但是,此时也可以将RA字段的 I/G比特设为1,在RA字段内的其它区域中设定任意的值或者预先决 定的值(比特图案)。但是,设为RA字段的比特列不与广播地址或 者多播地址一致。或者,也可以选择进行了上行链路复用发送的终端 中的1台终端,并在该其它区域中设定所选择的终端的地址的I/G比 特以外的地址部分。关于要选择的终端,既可以随机地选择,在事先 与基站进行了RTS帧以及CTS帧的交换的终端进行上行链路发送的 情况下也可以选择该终端。
进行了上行链路发送的终端在接收到RA字段的I/G比特是1、 并且帧控制字段的类型以及子类型是控制(Control)以及BlockAck 的帧的情况下,将该帧认识为是Multi-Station Block Ack。在上述其 它区域中设定预先决定的比特图案或者终端的地址部分的情况下,也 可以将设定有该比特图案或者地址部分作为条件。在将设定有地址部 分作为条件的情况下,进行了上行链路发送的终端在RTS帧的接收 时存储发送了该RTS帧的终端等的地址。
也可以在第1实施方式中使用在本变形例中叙述的 Multi-Station Block Ack的结构。即,在第1实施方式中,在RA字 段的预定的第2区域中设定了组ID,但也可以不设定组ID,而使用 与本变形例同样的RA字段的格式。
(第3变形例)
在第1变形例中,将CTS帧的接收作为触发,多个终端将包括 希望发送的数据的数据帧上行链路复用发送(UL-MU-MIMO发送或 者UL-OFDMA发送),但也可以不发送数据,而发送上行链路复用 发送的请求(即,持有希望发送的数据的意思的通知)。即,如图13 所示,基站为了知道持有上行链路发送的请求的终端,作为针对RTS 帧71的响应,发送将RA字段的I/G比特设定为1的CTS帧400。 发送了RTS帧71的终端以及接收了该RTS帧的其它终端(在此至少 包括终端102、103)在接收到从基站发送的CTS帧400的情况下, 确认I/G比特为1,在具有上行链路发送的请求的情况下,发送事先 定义的请求通知用的帧(请求帧)401~403。该帧也可以是Null Data Packet(NDP)。此时的帧发送也可以是UL-MU-MIMO发送或者UL-OFDMA发送(通过与第1变形例同样的方法发送)。或者,也 可以以CSMA/CA为基础,以单播发送帧。在以CSMA/CA为基础的 情况下,既可以设置用于受理上行链路发送的请求的时间上的限制, 仅在该时间的期间中受理,也可以在从一定数量的终端受理了请求的 时间点,结束受理。终端102发送RTS帧71,所以也可以不发送请 求帧402。基站即使未从终端102接收到请求帧402,也解释为终端 102具有上行链路发送的请求即可。由于CTS帧400的RA字段的I/G 比特为1,从而终端102能够解释为本终端的上行链路发送的请求到 达了基站。也可以在CTS帧400的RA字段的I/G比特以外的区域中, 设定能够在请求帧的发送中使用的资源(资源单元或者空间资源)的 信息。终端101~103也可以从在该信息中指定的资源中,以通过随机 选择等预定的方法选择出的资源,发送请求帧。
基站也可以从通知了上行链路发送的请求的终端中,选定进行上 行链路复用发送的终端,向所选定的终端发送触发帧404。关于触发 帧404的格式,任意地决定即可。也可以针对触发帧新定义帧控制字 段的类型以及子类型的值。也可以在RA字段中设定广播地址或者多 播地址,还能够采用不设置RA字段的格式。也可以在触发帧中,设 置设定针对所选定的每个终端确定在上行链路发送中使用的资源的 信息的字段,各终端使用在该字段中指定的资源。触发帧既可以在从 请求帧的接收起的SIFS等一定时间之后发送,也可以以CSMA/CA 为基础获得访问权,发送触发帧404。接收触发帧404并且选定的终 端(在此为终端101~102)在从触发帧404的接收完成起的SIFS等预 先决定的时间之后,将数据帧405、406上行链路复用发送 (UL-MU-MIMO发送或者UL-OFDMA发送)。之后,基站也可以 与第2变形例同样地发送送达确认响应帧。
在本变形例中,针对终端102所发送的RTS帧71,基站发送了 CTS帧400,但所发送的帧不限于CTS帧。例如,也可以发送触发帧。 在该情况下,接收到RTS帧71并且接收到触发帧的终端在具有上行 链路发送的请求的情况下,发送请求帧。
(第4变形例)
在第2实施方式中,设想了基站在进行DL-MU-MIMO发送的 情况下事先取得下行链路的传输路径响应,但也可以是,为了从多个 终端取得该下行链路的传输路径响应,多个终端以UL-OFDMA或者 UL-MU-MIMO将下行链路的传输路径响应发送到基站。基站为了从 多个终端取得下行链路的传输路径响应,如图14所示发送探测 (sounding)用的帧411。作为该帧,也可以使用Null Data Packet (NDP)。NDP是不具有数据字段的物理数据包(即MAC头部也不 包括)。在基站具有多个天线的情况下,也可以从多个天线同时发送 NDP的信号。也可以在NDP的发送之前,从任意的终端接收RTS帧 等成为NDP的发送的触发的帧(相当于第1变形例的RTS帧),作 为针对该接收的响应发送NDP。发送了该帧的终端以及接收了该帧的终端也可以作为针对该帧的响应而接收到NDP,从而判断为取得传输 路径响应并反馈。
接收到该NDP的多个终端101~103根据NDP估计传输路径来取 得下行链路的传输路径响应,在从NDP的接收完成起的SIFS等预先 决定的时间之后,将包括所取得的传输路径响应的帧411~413上行链 路复用发送(UL-OFDMA或者UL-MU-MIMO)。上行链路复用发 送的方法与第1变形例相同即可。帧的种类既可以是管理帧也可以是 数据帧。此外,作为一个例子,该帧的发送源地址是本终端,接收目 的地地址是基站。返回传输路径响应的多个终端既可以是事先通过某 些方法从基站通知到了有下行链路发送的终端,也可以是接收到NDP 的全部终端。或者,也可以由本终端随机地决定是否返回传输路径响 应。此外,在2台以上的终端以相同的资源发送的情况下,基站无法 正常地解码来自这些终端的帧。
基站接收从多个终端上行链路复用发送的帧,关于正常地进行了 解码的终端,取得下行链路的传输路径响应。基站确定发送了解码成 功的帧的终端,生成集中地包括针对所确定的终端的ACK的送达确 认响应帧414并发送。此时,作为送达确认响应帧414,利用上述 Multi-Station Block Ack。将RA字段中的I/G比特设为1,将其以外 的区域既可以设为任意的值,也可以设定预先决定的值(比特图案)。 在存在发送了作为探测用的帧411的发送的触发的帧(相当于第1变 形例的RTS帧)的终端的情况下,也可以设定该终端的地址的I/G比 特以外的地址部分。
如在第1实施方式的说明中叙述那样,在利用Multi-Station Block Ack向多个终端返回ACK而不返回BA的情况下,将各BA信 息字段的TID Info子字段中的一个比特(例如从开头起的第12比特 (如果将开头设为B0则为B11))用作表示是ACK还是BA的比特 (ACK/BA比特),在该比特中设定表示ACK的值即可。在该情况 下,省略Block Ack开始序列控制子字段以及Block Ack位图子字段 即可。由此,能够用一个帧通知多个终端的ACK。
进行了上行链路复用发送的多个终端接收送达确认响应帧414, 由于I/G比特是1,所以判断为该帧是Multi-Station Block Ack,通过 是否存在保存有本终端的AID的TIDInfo子字段来判断发送是否成 功。通过将I/G比特设为1,能够挪用现有的BA帧(即,不新定义 帧类型以及子类型、或者不定义新的帧格式)来实现Multi-Station Block Ack。在上述其它区域中设定预先决定的比特图案或者终端的 地址部分的情况下,也可以将设定有该比特图案或者地址部分作为条 件。
在上述例子中,基站发送探测用的帧,从多个终端通过上行链路 复用取得了下行链路的传输路径响应,但也可以通过上行链路复用来 取得其它信息,并发送集中地包括针对此的ACK的送达确认响应帧。 例如,在基站想掌握多个终端希望以UL-OFDMA使用的资源单元的 信息的情况下,也可以发送请求该信息的发送的帧,接收到该帧的多 个终端将包括该信息的帧上行链路复用发送(UL-OFDMA或者 UL-MU-MIMO)。在此时的上行链路复用发送中使用UL-OFDMA 的情况下,也可以使用任意的资源单元,或者在事先指定的情况下使用该指定的资源单元。基站接收从多个终端上行链路复用发送的帧, 关于正常地进行了解码的终端,取得上述信息。基站与上述同样地确 定发送了解码成功的帧的终端,生成集中地包括针对所确定的终端的 ACK的送达确认响应帧并发送。之后,基站也可以发送此前叙述的 CTS帧或者触发帧,在开始UL-OFDMA的情况下,根据上述所取得 的信息,在UL-OFDMA中指定各终端使用的资源单元。
(第4实施方式)
图15是示出终端(包括基站)的整体结构例的图。该结构例是 一个例子,本实施方式不限于此。终端具备一个或者多个天线1~n(n 是1以上的整数)、无线LAN模块148以及主机系统149。无线LAN 模块148对应于第1~第3中的任意一个实施方式的无线通信装置。无线LAN模块148具备主机接口,通过主机接口连接于主机系统149。 除了经由连接电缆连接于主机系统149以外,也可以直接连接于主机 系统149。另外,还能够采用通过焊料等将无线LAN模块148安装于 基板,并经由基板的布线连接于主机系统149的结构。主机系统149依照任意的通信协议,使用无线LAN模块148以及天线1~n,与外 部的装置进行通信。通信协议也可以包括TCP/IP和比其上位的层的 协议。或者,TCP/IP也可以搭载于无线LAN模块148,主机系统149 仅执行比其上位层的协议。在该情况下,能够简化主机系统149的结 构。本终端例如可以是移动体终端、TV、数字照相机、可穿戴设备、 平板、智能手机、游戏装置、网络存储装置、监视器、数字音频播放 器、Web照相机、视频照相机、投影仪、导航系统、外部适配器、内 部适配器、机顶盒、网关、打印机服务器、移动接入点、路由器、企 业/服务提供商接入点、便携式装置、手持式装置等。
图16示出无线LAN模块的硬件结构例。该结构还能够应用于无 线通信装置搭载于非基站的终端以及基站中的任意一个的情况。即, 能够应用为图1所示的无线通信装置的具体的结构的一个例子。在该 结构例中,天线仅为1个,但也可以具备2个以上的天线。在该情况 下,也可以与各天线对应地配置发送系统(216、222~225)、接收系 统(232~235)、PLL242、晶体振荡器243以及开关245的多个集合, 各集合分别与控制电路212连接。
无线LAN模块(无线通信装置)具备基带IC(Integrated Circuit, 集成电路)211、RF(Radio Frequency,射频)IC221、平衡-不平 衡变压器(balun)225、开关245以及天线247。
基带IC211具备基带电路(控制电路)212、存储器213、主机 接口214、CPU215、DAC(Digital to Analog Conveter,数字模拟转 换器)216以及ADC(Analog to DigitalConverter,模拟数字转换器) 217。
基带IC211和RF IC221也可以形成于相同的基板上。另外,基 带IC211和RF IC221也可以由一个芯片构成。DAC216以及ADC217 这两方或者某一方既可以配置于RF IC221,也可以配置于其它IC。 另外,存储器213以及CPU215这两方或者某一方也可以配置于与基 带IC不同的IC。
存储器213保存在与主机系统之间交接的数据。另外,存储器 213保存对终端或基站通知的信息、或者从终端或基站通知到的信息、 或者它们两方。另外,存储器213也可以存储CPU215的执行所需的 程序,用作CPU215执行程序时的作业区域。存储器213既可以是SRAM、DRAM等易失性存储器,也可以是NAND、MRAM等非易 失存储器。
主机接口214是用于与主机系统连接的接口。接口可以是 UART、SPI、SDIO、USB、PCI Express等中的任意一种。
CPU215是通过执行程序而控制基带电路212的处理器。基带电 路212主要进行MAC层的处理以及物理层的处理。基带电路212、 CPU215或者它们两方对应于控制通信的通信控制装置或者控制通信 的控制部。
基带电路212以及CPU215的至少一方也可以包括生成时钟的时 钟生成部,通过由该时钟生成部生成的时钟,管理内部时间。
基带电路212对要发送的帧,作为物理层的处理进行物理头部的 附加、编码、加密、调制处理(也可以包括MIMO调制)等,例如 生成2种数字基带信号(以下称为数字I信号和数字Q信号)。
DAC216对从基带电路212输入的信号进行DA变换。更详细而 言,DAC216将数字I信号变换为模拟的I信号,将数字Q信号变换 为模拟的Q信号。此外,还可能有不进行正交调制而原样地以一个系 统的信号发送的情况。也可以具备多个天线,在将一个系统或者多个系统的发送信号与天线的数量对应地分开而发送的情况下,也可以设 置与天线的数量对应的数量的DAC等。
RF IC221作为一个例子是RF模拟IC或者高频IC或者它们两 方。RF IC221具备滤波器222、混频器223、预放大器(PA)224、 PLL(Phase Locked Loop:相位同步电路)242、低噪声放大器(LNA)、 平衡-不平衡变压器235、混频器233以及滤波器232。这些要素中 的几个也可以配置于基带IC211或者其它IC上。滤波器222、232既 可以是带通滤波器,也可以是低通滤波器。
滤波器222由从DAC216输入的模拟I信号以及模拟Q信号的 各个,抽出期望带宽的信号。PLL242使用从晶体振荡器243输入的 振荡信号,对振荡信号进行分频或者倍频或者它们两方,由此生成与 输入信号的相位同步的一定频率的信号。此外,PLL242具备VCO(Voltage Controlled Oscillator,压控振荡器),根据从晶体振荡器 243输入的振荡信号,利用VCO来进行反馈控制,由此得到该一定 频率的信号。所生成的一定频率的信号被输入到混频器223以及混频 器233。PLL242相当于生成一定频率的信号的发送装置的一个例子。
混频器223利用从PLL242供给的一定频率的信号,将通过了滤 波器222的模拟I信号以及模拟Q信号上变频为无线频率。预放大器 (PA)将由混频器223生成的无线频率的模拟I信号以及模拟Q信 号放大至期望的输出功率。平衡-不平衡变压器225是用于将平衡信号(差动信号)变换为不平衡信号(单端信号)的变换器。在RF IC221 中处理平衡信号,但从RF IC221的输出至天线247为止处理不平衡 信号,所以通过平衡-不平衡变压器225进行它们的信号变换。
开关245在发送时与发送侧的平衡-不平衡变压器225连接,在 接收时与接收侧的平衡-不平衡变压器234或者RF IC221连接。开 关245的控制既可以通过基带IC211或者RF IC221进行,也可以存 在控制开关245的其它电路,并由该电路进行开关245的控制。
由预放大器224放大的无线频率的模拟I信号以及模拟Q信号 在平衡-不平衡变压器225中被进行平衡-不平衡变换之后,从天线 247作为电波发射到空间。
天线247既可以是芯片天线,也可以是在印刷基板上通过布线形 成的天线,还可以是利用线状的导体元件形成的天线。
RF IC221中的LNA234将从天线247经由开关245接收到的信 号在将噪声抑制得较低的状态下放大至可解调的电平。平衡-不平衡 变压器235对由低噪声放大器(LNA)234放大的信号进行不平衡- 平衡变换。混频器233使用从PLL242输入的一定频率的信号,将由平衡-不平衡变压器235变换为平衡信号的接收信号下变频为基带。 更详细而言,混频器233具有根据从PLL242输入的一定频率的信号 生成相位相互错开了90°的载波的单元,利用相位相互错开了90°的载 波,对由平衡-不平衡变压器235变换的接收信号进行正交解调来生 成相位与接收信号相同的I(In-phase)信号和相位比其延迟了90°的 Q(Quad-phase)信号。滤波器232从这些I信号和Q信号抽出期望 频率分量的信号。由滤波器232抽出的I信号以及Q信号被调整增益 之后,从RF IC221输出。
基带IC211中的ADC217对来自RF IC221的输入信号进行AD 变换。更详细而言,ADC217将I信号变换为数字I信号,将Q信号 变换为数字Q信号。此外,还可能有不进行正交解调而仅接收一个系 统的信号的情况。
在设置多个天线的情况下,也可以设置与天线的数量对应的数量 的ADC。基带电路212根据数字I信号以及数字Q信号,进行解调 处理、纠错码处理、物理头部的处理等物理层的处理(也可以包括 MIMO解调)等,得到帧。基带电路212针对帧进行MAC层的处理。 此外,基带电路212在安装了TCP/IP的情况下,还可以具有进行 TCP/IP的处理的结构。
上述各部的处理的详细内容根据图1的说明来看是自明的,所以 省略重复的说明。
(第5实施方式)
图17(A)以及图17(B)分别是第5实施方式的无线设备的立 体图。图17(A)的无线设备是笔记本PC301,图17(B)的无线设 备是移动体终端321。分别对应于终端(包括基站)的一个方式。笔 记本PC301以及移动体终端321分别搭载了无线通信装置305、315。 作为无线通信装置305、315,能够使用在此前说明的终端(包括基站) 中搭载的无线通信装置。搭载无线通信装置的无线设备不限于笔记本 PC、移动体终端。例如,还能够搭载于TV、数字照相机、可穿戴设 备、平板、智能手机等中。
另外,搭载于终端(包括基站)的无线通信装置还能够搭载于存 储卡。图18示出将该无线通信装置搭载于存储卡的例子。存储卡331 包括无线通信装置355和存储卡主体332。存储卡331为了与外部的 装置的无线通信而利用无线通信装置335。此外,在图18中,省略了 存储卡331内的其它要素(例如存储器等)的记载。
(第6实施方式)
在第6实施方式中,除了第1~5中的任意一个实施方式的无线通 信装置的结构以外,还具备总线、处理器部以及外部接口部。处理器 部以及外部接口部经由总线连接于缓冲器。在处理器部中,固件工作。 这样,通过做成将固件包含于无线通信装置中的结构,能够通过固件 的改写来容易地变更无线通信装置的功能。
(第7实施方式)
在第7实施方式中,除了第1~5中的任意一个实施方式的无线通 信装置的结构以外,还具备时钟生成部。时钟生成部生成时钟并从输 出端子向无线通信装置的外部输出时钟。这样,通过将在无线通信装 置内部生成的时钟输出到外部,利用输出到外部的时钟使主机侧工 作,从而能够使主机侧和无线通信装置侧同步地工作。
(第8实施方式)
在第8实施方式中,除了第1~5中的任意一个实施方式的无线通 信装置的结构以外,还包括电源部、电源控制部以及无线电力供电部。 电源控制部与电源部和无线电力供电部连接,进行选择对无线通信装 置供给的电源的控制。这样,通过做成在无线通信装置中具备电源的 结构,能够进行控制了电源的低功耗化工作。
(第9实施方式)
在第9实施方式中,除了第8实施方式的无线通信装置的结构以 外,还包括SIM卡。SIM卡例如与无线通信装置中的MAC处理部 10、MAC/PHY管理部60或者控制部112连接。这样,通过做成在 无线通信装置中具备SIM卡的结构,能够容易地进行认证处理。
(第10实施方式)
在第10实施方式中,除了第6实施方式的无线通信装置的结构 以外,还包括运动图像压缩/解压部。运动图像压缩/解压部与总线连 接。这样,通过做成在无线通信装置中具备运动图像压缩/解压部的结 构,能够容易地进行压缩的运动图像的传送和接收到的压缩运动图像 的解压。
(第11实施方式)
在第11实施方式中,除了第1~5中的任意一个实施方式的无线 通信装置的结构以外,还包括LED部。LED部例如与MAC处理部 10、MAC/PHY管理部60、发送处理电路113、接收处理电路114、 控制部112的至少一个连接。这样,通过做成在无线通信装置中具备 LED部的结构,能够对用户容易地通知无线通信装置的工作状态。
(第12实施方式)
在第12实施方式中,除了第1~5中的任意一个实施方式的无线 通信装置的结构以外,还包括振动器部。振动器部例如与MAC处理 部10、MAC/PHY管理部60、发送处理电路113、接收处理电路114、 控制部112的至少一个连接。这样,通过做成在无线通信装置中具备 振动器部的结构,能够对用户容易地通知无线通信装置的工作状态。
(第13实施方式)
在本实施方式中,说明[1]无线通信系统中的帧类别、[2]无线通 信装置之间的连接切断的手法、[3]无线LAN系统的访问方式、[4]无 线LAN的帧间隔。
[1]通信系统中的帧类别
一般而言,在无线通信系统中的无线访问协议上处理的帧如上所 述被大致分成数据(data)帧、管理(management)帧、控制(control) 帧这3种。通常,在帧间共同地设置的头部中表示它们的类别。作为 帧类别的显示方法,既可以能够用一个字段区分3种,也可以能够用 两个字段的组合来区分。在IEEE802.11标准中,利用位于MAC帧 的帧头部的帧控制(Frame Control)字段中的类型(Type)、子类 型(Subtype)这样的两个字段,进行帧类别的识别。用类型字段进 行数据帧、管理帧、控制帧的大致区分,用子类型字段进行大致区分后的帧中的更细的类别、例如管理帧中的信标(Beacon)帧这样的识 别。
管理帧是在与其它无线通信装置之间的物理上的通信链路的管 理中使用的帧。例如有为了进行与其它无线通信装置之间的通信设定 而使用的帧、用于释放通信链路(即切断连接)的帧、与无线通信装 置中的省电动作相关的帧。
数据帧是在与其它无线通信装置建立了物理上的通信链路之后 将在无线通信装置的内部生成的数据发送到其它无线通信装置的帧。 数据是在本实施方式的上位层生成,例如通过用户的操作来生成。
控制帧是在与其它无线通信装置之间收发(交换)数据帧时的控 制中使用的帧。在无线通信装置接收到数据帧、管理帧的情况下为了 其送达确认而发送的响应帧属于控制帧。响应帧例如是ACK帧、 BlockAck帧。另外,RTS帧、CTS帧也是控制帧。
这些3种帧在物理层中经由根据需要的处理而成为物理数据包, 经由天线送出。此外,在IEEE802.11标准(包括上述IEEEStd 802.11ac-2013等扩展标准)中,作为连接建立的过程之一有关联 (association)过程,其中使用的关联请求(Association Request)帧和关联响应(Association Response)帧是管理帧,关联请求帧、关联 响应帧是单播的管理帧,所以对接收侧无线通信终端请求发送作为响 应帧的ACK帧,该ACK帧如上所述是控制帧。
[2]无线通信装置之间的连接切断的手法
在连接的切断(释放)中,有明示的手法和暗示的手法。作为明 示的手法,建立了连接的无线通信装置之间的某一方发送用于切断的 帧。在IEEE802.11标准中,解除认证(Deauthentication)帧与其相 当,被分类为管理帧。通常,在发送切断连接的帧这一侧的无线通信 装置中,在发送了该帧的时间点判定为连接的切断,在接收切断连接 的帧这一侧的无线通信装置中,在接收到该帧的时间点判定为连接的 切断。之后,如果是非基站的无线通信终端,则返回到通信阶段中的 初始状态、例如进行连接的BSS探索的状态。在无线通信基站切断了 与某个无线通信终端之间的连接的情况下,例如,如果无线通信基站 持有管理加入到本BSS的无线通信终端的连接管理表格,则从该连接 管理表格删除与该无线通信终端相关的信息。例如,在无线通信基站 对加入到本BSS的各无线通信终端在关联过程中许可了连接的阶段 中,在分配AID的情况下,也可以删除与切断了该连接的无线通信终 端的AID关联的保持信息,关于该AID释放而分配给其它新加入的 无线通信终端。
另一方面,作为暗示的手法,在从建立了连接的连接对方的无线 通信装置在一定期间内未检测到帧发送(数据帧以及管理帧的发送或 者针对本装置所发送的帧的响应帧的发送)的情况下,进行连接状态 的切断的判定。有这样的手法是因为在如上所述判定连接的切断那样 的状况中考虑了通信距离远离连接目的地的无线通信装置而不能接 收或者不能解码无线信号等无法确保物理上的无线链路的状态。即, 这是因为无法期待切断连接的帧的接收。
作为通过暗示的方法判定连接的切断的具体例,使用定时器。例 如,在发送请求送达确认响应帧的数据帧时,启动限制该帧的重发期 间的第1定时器(例如数据帧用的重发定时器),如果第1定时器到 期之前(即经过期望的重发期间之前)未接收到向该帧的送达确认响 应帧,则进行重发。如果接收到向该帧的送达确认响应帧,则第1定 时器被停止。
另一方面,如果未接收到送达确认响应帧而第1定时器到期,则 例如发送用于确认连接对方的无线通信装置是否仍(在通信范围内) 存在(换言之,可否确保无线链路)的管理帧,与此同时启动限制该 帧的重发期间的第2定时器(例如管理帧用的重发定时器)。与第1 定时器同样地,在第2定时器中也是如果第2定时器到期之前未接收 到向该帧的送达确认响应帧则进行重发,并在第2定时器到期时判定 为连接被切断。也可以在判定为连接被切断的阶段,发送切断所述连 接的帧。
或者,当从连接对方的无线通信装置接收到帧时启动第3定时 器,每当从连接对方的无线通信装置新接收到帧时停止第3定时器, 再次从初始值启动。如果第3定时器到期,则与上述同样地发送用于 确认连接对方的无线通信装置是否仍(在通信范围内)存在(换言之, 可否确保无线链路)的管理帧,与此同时启动限制该帧的重发期间的 第2定时器(例如管理帧用的重发定时器)。在该情况下也是,如果 第2定时器到期之前未接收到向该帧的送达确认响应帧则进行重发, 并在第2定时器到期时判定为连接被切断。在该情况下也可以在判定 为连接被切断的阶段发送切断所述连接的帧。后者的用于确认是否仍 存在连接对方的无线通信装置的管理帧也可以是与前者的情况的管 理帧不同的帧。另外,后者的情况的用于限制管理帧的重发的定时器 在此设为第2定时器而使用了与前者的情况相同的定时器,但也可以 使用不同的定时器。
[3]无线LAN系统的访问方式
例如有设想了与多个无线通信装置通信或者竞争的无线LAN系 统。在IEEE802.11无线LAN中,将CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Carrier Avoidance,带有冲突避免的载波侦听多路访问) 作为访问方式的基本。在掌握某个无线通信装置的发送并从其发送结 束隔开固定时间而进行发送的方式中,在掌握了该无线通信装置的发 送的多个无线通信装置中同时进行发送,其结果,无线信号冲突而帧 发送失败。通过掌握某个无线通信装置的发送并从其发送结束等待随 机时间,由此在概率上分散了掌握了该无线通信装置的发送的多个无 线通信装置中的发送。因此,如果在随机时间中抽出最早的时间的无 线通信装置是一个,则无线通信装置的帧发送会成功,能够防止帧的 冲突。根据随机值,发送权的获得在多个无线通信装置之间变得公平, 所以采用了Carrier Avoidance的方式是适合于在多个无线通信装置 之间共享无线介质的方式。
[4]无线LAN的帧间隔
说明IEEE802.11无线LAN的帧间隔。在IEEE802.11无线LAN 中使用的帧间隔有分布式协调功能帧间间隔(distributed coordination function interframe space,DIFS)、仲裁帧间间隔 (arbitration interframe space,AIFS)、点协调功能帧间间隔(point coordination function interframe space,PIFS)、短帧间间隔(shortinterframe space,SIFS)、扩展帧间间隔(extended interframe space, EIFS)、缩减帧间间隔(reduced interframe space,RIFS)这6种。
关于帧间隔的定义,在IEEE802.11无线LAN中定义为在发送 之前确认载波侦听空闲而应该空开的连续期间,不讨论严密的从前面 的帧起的期间。因此,在此处的IEEE802.11无线LAN系统中的说明 中,沿用该定义。在IEEE802.11无线LAN中,将在基于CSMA/CA 随机访问时等待的时间设为固定时间与随机时间之和,可以说为了使 固定时间变得明确而进行了这样的定义。
DIFS和AIFS是在根据CSMA/CA与其它无线通信装置竞争的 竞争期间中尝试帧交换开始时使用的帧间隔。DIFS是在没有基于业 务类别区分优先权时使用,AIFS是在基于业务类别(Traffic Identifier:TID)设置了优先权的情况下使用。
在DIFS和AIFS中涉及的动作是类似的,所以以后主要使用 AIFS进行说明。在IEEE802.11无线LAN中,在MAC层中进行包 括帧交换的开始等的访问控制。进而,在从上位层送来数据时与QoS (Quality of Service,服务质量)对应的情况下,与数据一起通知业务类别,根据业务类别,针对数据进行访问时的优先度的分级。将该 访问时的等级称为访问范畴(Access Category;AC)。因此,针对 每个访问范畴,设置AIFS的值。
PIFS是用于使得能够进行相比于竞争的其它无线通信装置具有 优先权的访问的帧间隔,期间比DIFS以及AIFS中的任意值都短。 SIFS是在响应系列的控制帧的发送时或者在一旦获得了访问权之后 突发地继续进行帧交换的情况下可使用的帧间隔。EIFS是在帧接收 失败(判定为接收到的帧错误)的情况下发动的帧间隔。
RIFS是在一旦获得了访问权之后突发地向同一无线通信装置连 续地发送多个帧的情况下可使用的帧间隔。在使用RIFS的期间中, 不要求来自发送对方的无线通信装置的响应帧。
在此,图19示出IEEE802.11无线LAN中的基于随机访问的竞 争期间的帧交换的一个例子。
设想如下情况:在某个无线通信装置中发生了数据帧 (W_DATA1)的发送请求时,载波侦听的结果认识为介质忙(busy medium)。在该情况下,在从载波侦听为闲的时间点起空开固定时 间AIFS,之后空开随机时间(random backoff)时,将数据帧 W_DATA1发送到通信对方。此外,载波侦听的结果,在认识为介质 不忙、即介质是闲(idle)的情况下,从开始了载波侦听的时间点起 空开固定时间AIFS,将数据帧W_DATA1发送到通信对方。
随机时间是对根据从0以整数提供的竞争窗口(Contention Window:CW)期间的均匀分布导出的伪随机整数乘以时隙时间而得 到的。在此,将对CW乘以时隙时间的结果称为CW时间宽度。CW 的初始值是用Cwmin给予的,每当重发时CW的值增加直至成为 CWmax。CWmin和CWmax这两方都与AIFS同样地具有每个访问 范畴的值。在W_DATA1的发送目的地的无线通信装置中,如果数据 帧的接收成功、并且该数据帧是请求发送响应帧的帧,则从内包该数 据帧的物理数据包的无线介质上的占有结束时间点起的SIFS之后, 发送响应帧(W_ACK1)。发送了W_DATA1的无线通信装置在接 收到W_ACK1时如果是发送突发时间限制内,则能够再从内包 W_ACK1的物理数据包的无线介质上的占有结束时间点起的SIFS之 后发送下一个帧(例如W_DATA2)。
AIFS、DIFS、PIFS以及EIFS为SIFS和时隙时间的函数,但 针对每个物理层规定了SIFS和时隙时间。另外,关于AIFS、CWmin 以及CWmax等针对每个访问范畴设置了值的参数,能够针对每个通 信组(在IEEE802.11无线LAN中,Basic Service Set(BSS))设定, 但制定有默认值。
例如,在802.11ac的标准制定中,设为SIFS是16μs,时隙时间 是9μs,由此设为PIFS为25μs,DIFS为34μs,在AIFS中,访问范 畴为BACKGROUND(AC_BK)的帧间隔的默认值为79μs,BEST EFFORT(AC_BE)的帧间隔的默认值为43μs,VIDEO(AC_VI) 和VOICE(AC_VO)的帧间隔的默认值为34μs,CWmin和CWmax 的默认值分别在AC_BK和AC_BE下为31和1023,在AC_VI下为 15和31,在AC_VO下为7和15。此外,EIFS是基本上是SIFS和 DIFS和以最低速的必须的物理速率发送时的响应帧的时间长度之和。 此外,在能够进行高效的EIFS的获取方式的无线通信装置中,还能 够推测将向发动了EIFS的物理数据包的响应帧进行搬送的物理数据 包的占有时间长度,并设为SIFS、DIFS以及该推测时间之和。在本 实施方式中,将使用这样的帧间隔的参数的无线通信系统设想为通信 范围宽的干扰系统。
此外,在本实施方式中,各终端发送的帧既可以是不同内容的帧, 也可以是同一内容的帧。作为一般的表现,在表现为多个终端发送第 X帧或者基站接收多个第X帧时,这些第X帧的内容既可以相同,也 可以不同。
另外,在从多个终端向基站的上行链路复用发送中,除了上述 UL-MU-MIMO以及UL-OFDMA以外,还能够采用组合了OFDMA 和MU-MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)的通信方式(称为 OFDMA&MU-MIMO)。在OFDMA&MU-MIMO的情况下,针对 每个资源单元,多个终端利用相同的资源单元进行MU-MIMO发送。 在上述各实施方式或者各变形例中,作为上行链路复用发送也可以使 用OFDMA&MU-MIMO。
在本实施方式中使用的用语应当被广泛解释。例如,用语“处理 器”也可以包含通用目的处理器、中央处理装置(CPU)、微型处理 器、数字信号处理器(DSP)、控制器、微型控制器、状态机等。根 据状况,“处理器”也可以指面向特定用途的集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑电路(PLD)等。“处理器”也可以指多 个微型处理器那样的处理装置的组合、DSP以及微型处理器的组合、 与DSP芯协作的一个以上的微型处理器。
作为其它例子,用语“存储器”也可以包含能够保存电子信息的任 意的电子部件。“存储器”也可以指随机访问存储器(RAM)、只读存 储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读 存储器(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、非易失性随机 访问存储器(NVRAM)、闪存存储器、磁或者光学数据存储设备, 它们能够通过处理器读出。如果处理器针对存储器读出者写入信息或 者进行它们两方,则可以说存储器与处理器电通信。存储器也可以与 处理器合并,在该情况下也可以说存储器与处理器电通信。
此外,本发明不原样地限定于上述实施方式,在实施阶段中在不 脱离其要旨的范围内能够使构成要素变形而具体化。另外,能够通过 在上述实施方式中公开的多个构成要素的适当的组合来形成各种发 明。例如,也可以从实施方式所述的全部构成要素删除几个构成要素。 进而,也可以适当组合不同的实施方式的构成要素。

Claims (9)

1.一种无线通信装置,具备:
接收部,接收发送源地址是第1无线通信装置的地址、且接收目的地地址是所述无线通信装置的地址的第1帧,该第1帧是请求发送许可的帧;以及
发送部,响应于接收到所述第1帧,发送使用第1地址处理或者第2地址处理来生成的第2帧,该第2帧是许可发送的帧,
所述第1地址处理是在所述第2帧的接收目的地地址字段中的第1区域中设定预先决定的第1值的处理,
所述第2地址处理是拷贝所述第1帧的发送源地址字段的值来设定到所述第2帧的接收目的地地址字段中的处理,
所述第1值是与所述第1无线通信装置的地址中的所述第1区域的值不同的值,
所述第1值是与能够接收所述第2帧的其它无线通信装置的地址中的所述第1区域的值不同的值,
所述发送部在许可所述第1无线通信装置以及所述其它无线通信装置的复用发送时,发送使用所述第1地址处理来生成的所述第2帧,在仅许可所述第1无线通信装置的发送时,发送使用所述第2地址处理来生成的所述第2帧。
2.根据权利要求1所述的无线通信装置,其特征在于,
所述第1区域是所述第2帧的接收目的地地址字段的开头比特。
3.根据权利要求2所述的无线通信装置,其特征在于,
所述第1值是1。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的无线通信装置,其特征在于,
在发送使用所述第1地址处理来生成的所述第2帧之后,所述接收部接收通过空分复用或者OFDMA(正交频分多址)发送的多个第3帧。
5.根据权利要求4所述的无线通信装置,其特征在于,
所述发送部发送使用所述第1地址处理来生成的第4帧,所述第4帧包括表示所述多个第3帧的接收的成功与否的信息。
6.根据权利要求1所述的无线通信装置,其特征在于,
所述第1区域是开头比特,
所述第1无线通信装置以及所述其它无线通信装置的各地址中的所述开头比特的值是0,
在所述第2地址处理中,在对所述第1帧的发送源地址字段进行拷贝得到的值的所述开头比特的值是1的情况下,把将所述拷贝得到的值的所述开头比特的值变更为0而得到的值设定到所述第2帧的接收目的地地址字段中。
7.根据权利要求1~3、6中的任意一项所述的无线通信装置,其特征在于,
所述无线通信装置还具备至少一个天线。
8.一种无线通信装置,具备:
接收部,接收通过空分复用或者OFDMA(正交频分多址)发送的第1帧和第2帧;以及
发送部,使用第1地址处理来生成表示所述第1帧和所述第2帧的接收的成功与否的第3帧,并发送所述第3帧,
所述第1帧的发送源地址是第1无线通信装置的地址、接收目的地地址是所述无线通信装置的地址,
所述第2帧的发送源地址是第2无线通信装置的地址、接收目的地地址是所述无线通信装置的地址,
所述第1地址处理是在所述第3帧的接收目的地地址字段中的第1区域中设定预先决定的第1值的处理,
所述第1值是与所述第1无线通信装置的地址中的所述第1区域的值不同的值,
所述第1值是与所述第2无线通信装置的地址中的所述第1区域的值不同的值。
9.根据权利要求8所述的无线通信装置,其特征在于,
所述无线通信装置还具备至少一个天线。
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