CN106797661B - 无线通信用集成电路、无线通信终端以及无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

防止查询所需的开销增大到必要以上,提高系统吞吐量。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。所述基带集成电路根据与本装置建立有连接的其它无线通信装置的台数,决定与依照CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance,载波侦听多路访问/冲突避免)进行载波侦听时的退避时间有关的参数信息,经由RF集成电路,发送指示依照所述参数信息发送响应帧的第1帧。

Description

无线通信用集成电路、无线通信终端以及无线通信方法
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IEEE802.11ax中研究的上行链路多用户MIMO(Uplink Multi-User MIMO:UL-MU-MIMO)发送中,接入点(Access Point:AP)需要对许可上行链路发送的多个无线终端发送用于上行链路发送的触发帧。接收到触发帧的无线终端在触发帧的接收起一定时间之后,进行上行链路发送。由此,从多个无线终端同时进行上行链路发送。
即使AP对未保有上行链路发送用的数据的无线终端许可上行链路发送,由于不进行从该无线终端的数据发送,所以在对这样的无线终端许可了上行链路发送的情况下,造成相应的无线资源的浪费。因此,考虑AP在UL-MU-MIMO开始之前,事先查询是否有上行链路发送用的数据的方法。通过在UL-MU-MIMO开始之前,预先查询是否保有上行链路发送用的数据,AP能够可靠地对保有上行链路发送用的数据的无线终端提供发送许可。
其另一方面,这样的查询使UL-MU-MIMO开始延迟,还导致开销增加(MAC效率的降低)。
另外,AP在UL-MU-MIMO发送时,作为许可上行链路发送的无线终端的选择候补,能够从越多的无线终端中选择则组合候补越多。因此,能够选择更适合于UL-MU-MIMO发送的组合的无线终端选择(在用户相关、帧长、功率差等观点中),但为此需要对多个无线终端发送用于进行更适合的组合的查询,相应地,导致开销的增加。
专利文献1:日本特表2011-528218号公报
非专利文献1:IEEE Std 802.11ac(TM)-2013
非专利文献2:IEEE Std 802.11(TM)-2012
发明内容
本发明的实施方式的目的在于防止查询所需的开销增大。
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。所述基带集成电路根据与本装置建立有连接的其它无线通信装置的台数,决定依照CSMA/CA(CarrierSense Multiple Access/Collision Avoidance,载波侦听多路访问/冲突避免)进行载波侦听时的与退避时间有关的参数信息,经由RF集成电路,发送指示依照所述参数信息发送响应帧的第1帧。
附图说明
图1是示出第1实施方式的无线通信系统的图。
图2是示出接入点以及无线终端之间的动作序列的例子的图。
图3是示出查询帧的帧格式例子的图。
图4是示出决定了终端数、和CW_min以及CW_max的关系的表格的图。
图5是示出请求帧的格式例子的图。
图6是示出追加了限制时间字段的请求帧的格式例子的图。
图7是示出通知帧的格式的一个例子的图。
图8是示出追加了共同信息字段的通知帧的例子的图。
图9是示出设置有发送数据有无比特字段的请求帧的例子的图。
图10是示出设置有组ID字段的查询帧的例子的图。
图11是搭载于接入点的无线通信装置的功能框图。
图12是搭载于无线终端中的无线通信装置的功能框图。
图13是第1实施方式的接入点的动作的流程图。
图14是示出第1实施方式的无线终端的动作的流程图。
图15是示出第2实施方式的动作序列的例子的图。
图16是示出不包括CW_max字段的查询帧的例子的图。
图17是示出不包括终端信息字段的查询帧的例子的图。
图18是示出省略了CW_min以及CW_max字段的查询帧的例子的图。
图19是示出第5实施方式的无线终端的动作的流程图。
图20是示出第6实施方式的动作序列的例子的图。
图21是示出第7实施方式的终端或者接入点的整体结构例的图。
图22是示出第7实施方式的搭载于接入点或者终端的无线通信装置的硬件结构例子的图。
图23是第8实施方式的无线设备的立体图。
图24是示出第8实施方式的存储卡的图。
图25是示出竞争期间的帧交换的一个例子的图。
图26是示出在UL-MU-MIMO发送中使用的物理分组的概略格式例子的图。
图27是用于说明资源单元的分配的图。
图28是用于说明资源单元的方式的图。
(符号说明)
1:接入点(无线终端);12A、12B、12C、12D:天线;1、2、3、4:无线终端;1A、2A、3A、4A:天线;21:查询帧;26:通知帧;101、201:控制部;102、202:发送部;103、203:接收部;104、204:缓冲器;111、211:基带部;121、221:RF部;122、222:发送电路;123、223:接收电路;112、212:控制电路;113、213:发送处理电路;114、214: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,说明本发明的实施方式。在本说明书中通过参照引入作为无线LAN的标准已知的IEEE Std 802.11TM-2012以及IEEE Std 802.11ac TM-2013的全部内容(incorporated by reference,通过引用并入)。
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系统。
图1的无线通信系统是具备接入点(Access Point:AP)11和多个无线端1、2、3、4的无线网络。接入点11也是无线终端的一个方式。接入点11和各无线终端1~4作为访问控制而依照CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance,载波侦听多路访问/冲突避免)进行帧的发送接收。在此,设为接入点11和各无线终端1~4依照IEEE802.11标准进行无线通信,但不限于此。
接入点11具备多个天线,在图1的例子中,具备4个天线12A、12B、12C、12D。接入点11搭载用于与无线终端1~4进行无线通信的无线通信装置。无线通信装置具备:无线通信部或者RF集成电路,与无线终端1~4发送接收信号;以及控制部或者基带集成电路,通过经由无线通信部与无线终端1~4发送接收帧,从而控制与多个无线终端1~4的通信。
各无线终端1~4分别具备一个或者多个天线。在图1的例子中,各无线终端1~4分别具备1根天线1A、2A、3A、4A。各无线终端搭载用于与接入点11进行无线通信的无线通信装置。无线通信装置具备:无线通信部或者RF集成电路,与接入点11发送接收信号;以及控制部或者基带集成电路,通过经由无线通信部与接入点11发送接收帧,从而控制与接入点11的通信。
接入点11形成无线网络(称为第1网络),与接入点11进行通信的无线终端需要属于该无线网络。接入点11也可以连接到除了该无线网络以外的、有线或者无线的其它网络(称为第2网络)。接入点11中继这第1网络及第2网络之间的通信、或者中继属于第1网络的多个无线终端之间的通信。在各无线终端1~4中产生的数据帧被无线发送到接入点11,接入点11将该数据帧根据其发送目的地发送到第1网络的其它无线终端、或者转送到第2网络。
在本实施方式中,在将多个无线终端中产生的数据帧发送到接入点11时,能够以多用户(Multi-User)复用的方式发送。作为上行链路的多用户复用方式,能够通过上行链路多用户MIMO(Uplink Multi-User MIMO:UL-MU-MIMO)、或者上行链路的正交频分多址连接(UL-OFDMA:Uplink Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交频分多址)发送。在UL-MU-MIMO发送中,从多个无线终端以空分复用(在同一频率频带中同时)的方式发送帧,接入点11同时接收这些帧,进行MIMO解调,从而分离为各无线终端的帧。在UL-MU-MIMO发送中,能够这样从多个无线终端同时发送帧,所以能够提高系统吞吐量。
设为为了进行UL-MU-MIMO发送,接入点11取得上行链路的传输路径响应的信息,来作为本装置的天线与各无线终端的天线之间的传输路径信息。例如,接入点11使各无线终端发送传输路径推测用的帧(包括既知的比特图案或者码元图案),接入点11根据从各无线终端接收到的帧的信号,推测上行链路的传输路径响应。在接入点11中,根据推测出的上行链路的传输路径响应,计算接收权重(weight),使用接收权重进行MIMO解调。取得上行链路的传输路径响应的方法可以是任意的方法,不限定于在此叙述的方法。
在UL-MU-MIMO发送中,接入点11用多个天线,以空分复用的方式接收从各无线终端发送的帧,根据依据事先取得的传输路径响应计算出的接收权重,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 MeanSquare Error,最小均方误差)法、或者最大似然推测法等任意的手法。在各无线终端中,通过在预先决定的定时发送帧,从各无线终端以空分复用的方式发送帧。
在此,示出了事先取得传输路径响应的情况,但也可以在从各无线终端发送的帧的物理头部设定传输路径推测用的前导码信号,使用从各无线终端同时接收的帧的前导码信号,推测传输路径响应。此时,通过使从各无线终端发送的前导码信号相互正交,能够在接入点中分离并取得各前导码信号,因此,能够推测各无线终端的传输路径响应。能够利用传输路径响应,对前导码信号之后的字段部分进行解码。此外,各前导码信号之前的物理头部分是在各无线终端中相同的信号,所以即使同时接收,接入点也能够对该信号正确地解码。以下,详细说明。
图26示出包括终端1~4发送的帧的物理分组的结构的例子。如图26那样,前导码信号配置于例如L-SIG字段与帧之间的前导码信号用的字段中。终端1~4的前导码信号1~4相互正交。此外,在前导码信号1~4之前配置的L-STF(Legacy-Short Training Field:传统短训练字段)、L-LTF(Legacy-Long Training Field:传统长训练字段)、L-SIG(LegacySignal Field:传统信号字段)等是例如IEEE802.11a等传统标准的终端可认识的字段,分别保存信号检测、频率校正(传输路径推测)、转送速度等信息。L-STF、L-LTF、L-SIG是UL-MU-MIMO发送的在多个终端中相同的信号。上述前导码信号与本实施方式的通信资源的一个例子对应。以下,说明前导码信号。
前导码信号由既知比特列或者既知的码元列构成。接入点11通过利用既知比特列来推测上行链路的传输路径响应,能够正确地在空间上分离(解码)前导码信号之后的字段。其能够使用公知的手法例如ZF(Zero-Forcing,迫零)法、或者MMSE(Minimum MeanSquare Error,最小均方误差)法、或者最大似然推测法等任意的方法来进行。作为一个例子,前导码信号配置于在MAC帧的开头侧配置的物理头部(PHY头部)内。在物理头部内的前导码信号之前的字段中,从各终端发送相同的信号,所以接入点即使同时接收到这些信号也能够解码。另一方面,各终端的前导码信号相互正交。因此,接入点11能够个别地识别从各终端同时接收到的前导码信号。由此,接入点11能够使用每个终端的前导码信号,推测从各终端向接入点11的上行链路的传输路径。在前导码信号之后,针对每个终端发送个别信号,但能够利用推测出的传输路径响应而分离这些信号。
作为终端间的前导码信号的正交化的方法,能够使用时间的、频率的以及码元的任意的方法。在时间正交的情况下,前导码信号用的字段被分割为多个区间,在不同的区间中发送各终端的前导码信号。在某个区间中,仅任意1台数终端发送前导码信号。即,成为在某个终端发送前导码信号的期间,其它终端什么也不发送的期间。在频率正交的情况下,各终端以相互处于正交关系的频率,发送前导码信号。在码元正交的情况下,各终端分别发送配置有包含于正交矩阵的相互不同的行(或者相互不同的列)的值列(更详细而言,与值列对应的符号列)的信号。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,都能够在接入点11识别各终端的前导码信号。
为了使各终端使用相互正交的前导码信号,接入点需要提供各终端使用的前导码信号及其发送方法的信息,具体而言在时间正交的情况下需要分别在哪个定时发送前导码信号(前导码信号在终端之间既可以相同也可以不同)的信息、在频率正交的情况下需要分别以哪个频率发送前导码信号(前导码信号在终端之间既可以相同也可以不同)的信息、在码正交的情况下需要使用哪个编码图案(正交矩阵的哪个行或者列的图案)来发送前导码信号的信息。
另一方面,在OFDMA中,对终端分配包括一个或者多个子载波的资源单元(也可以称为子信道、资源块、频率块等),来作为通信资源,以资源单元为基础,与多个终端同时进行通信。
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27示出在一个信道(在此记载为信道M)内的连续的频域中确保的资源单元(RU#1、RU#2、…RU#K)。在信道M中,配置有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子载波的多个资源单元。在资源单元之间也可以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。对信道内的各资源单元或者各子载波可以设定用于识别资源单元或者子载波的识别信息。作为一个例子,一个信道的带宽是20MHz、40MHz、80MHz、160MHz等,但不限定于这些。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。多个终端分别同时使用不同的资源单元,从而实现OFDMA通信。
资源单元的带宽(或者子载波数)既可以在各资源单元中共同,也可以针对每个资源单元而带宽(或者子载波数)不同。图28示意地示出一个信道内的资源单元的配置图案例。沿着纸面,横向与频域方向对应。图28(A)示出配置了相同的带宽的多个资源单元(RU#1、RU#2、…RU#K)的例子。图28(B)示出配置了比图28(A)大的带宽的多个资源单元(RU#11-1、RU#11-2、…、RU#11-L)的例子。图28(C)示出配置了3种以上的带宽的资源单元的例子。资源单元(RU#12-1、RU#12-2)具有最大的带宽,资源单元RU#11-(L-1)是与图28(B)的资源单元相同的带宽,资源单元(RU#K-1、RU#K)是与图28(A)的资源单元相同的带宽。
各终端在OFDMA中使用的资源单元数是一个或者多个,不限制于特定的值。在终端使用多个资源单元的情况下,也可以结合频率上连续的多个资源单元而用作为一个资源单元,也可以容许使用处于分离的部位的多个资源单元。图28(B)的资源单元#11-1也可以考虑为是结合了图28(A)的资源单元#1和#2而成的资源单元的一个例子。
一个资源单元内的子载波既可以在频域中连续,也可以由非连续地配置的多个子载波定义资源单元。在OFDMA中使用的信道不限定于一个,除了信道M以外,也可以在配置于频域中离开的位置的其它信道(在图2中是参照信道N)内,与信道M同样地确保资源单元,使用信道M和信道N这两方内的资源单元。在信道M和信道N中,资源单元的配置方法既可以相同,也可以不同。作为一个例子,一个信道的带宽如上所述是20MHz、40MHz、80MHz、160MHz等,但不限定于这些。还能够使用3个以上的信道。此外,还能够汇总信道M和信道N而考虑为一个信道。
此外,设为实施OFDMA的终端至少能够用作为后方兼容的对象的旧版终端中的基本信道宽度(如果将IEEE802.11a/b/g/n/ac标准对应终端作为旧版终端则是20MHz信道宽度)的信道,对包括帧的物理数据包(packet)进行接收以及解码(包括解调以及纠错码的解码等)。关于载波侦听,设为以基本信道宽度的单位进行。
载波侦听也可以包括与CCA(Clear Channel Assessment,空闲信道评估)的忙/闲有关的物理上的载波侦听(Physical Carrier Sense,物理载波侦听)以及基于在接收到的帧中记载的介质预约时间的虚拟的载波侦听(Virtual Carrier Sense,虚拟载波侦听)这两方。如后者那样,虚拟地将介质判定为忙的构造或者虚拟地将介质设为忙的期间被称为NAV(Network Allocation Vector,网络分配矢量)。此外,以信道单位进行的CCA或者基于NAV的载波侦听信息也可以在信道内的全部资源单元中共同地应用。例如,也可以将属于载波侦听信息表示闲的信道的资源单元全部判断为闲。
此外,OFDMA除了上述以资源单元为基础的OFDMA以外,还可以是以信道为基础的OFDMA。有时将该情况的OFDMA特别称为MU-MC(Multi-User Multi-Channel,多用户多通道)。在MU-MC中,接入点对多个终端分配多个信道(一个信道宽度是例如20MHz等),同时使用该多个信道,向多个终端同时发送或者从多个终端同时接收。在以后说明的OFDMA中,设想以资源单元为基础的OFDMA,但通过将以后说明的资源单元换读成信道等进行必要的换读,能够实现以信道为基础的OFDMA的实施方式。
此外,作为上行链路的多用户通信,也可以执行组合了UL-MU-MIMO和UL-OFDMA的方式(UL-MU-MIMO&OFDMA)。UL-OFDMA&MU-MIMO针对每个资源单元,在多个终端之间利用相同的资源单元来进行MU-MIMO发送。
在图1的例子中,接入点11具有4个天线,所以UL-MU-MIMO发送的最大可复用的数据流的数量是4,在各无线终端能够发送一个数据流的情况下,能够同时通信的终端数是4。也可以某1台无线终端具备多个天线,能够进行2个数据流的MIMO发送。在图1中,无线终端1~4与接入点11建立了无线链路,但除了图示的无线终端1~4以外,也可以还存在与接入点11建立有无线链路的其它终端。在此,所谓建立无线链路,是指在接入点11与无线终端之间进行关联处理以及认证处理,进行在通信中所需的参数交换、相互的能力掌握的状态。由此,接入点11还掌握属于本装置形成的网络的无线终端、即建立了无线链路的无线终端是否为与UL-MU-MIMO对应的无线终端等终端能力信息。
图2示出图1所示的接入点11与无线终端1~3之间的动作序列的例子。设想无线终端1、2分别具有希望发送到接入点11的数据、且无线终端3并未具有这样的数据的状况。在图中,实线的箭头的区间表示SIFS(short interframe space:短帧间隔),粗线的箭头的区间表示DIFS(distributed coordination function interframe space:分布式协调功能帧间隔)和退避(Back Off)时间的合计(载波侦听时间)。其中,SIFS以及DIFS是一个例子,只要是预先决定的时间,则也可以是其它时间(帧间隔)。此外,在其它实施方式中详细说明SIFS以及DIFS。图2的动作序列包括从查询帧21的发送至通知帧26的发送的请求时段(Request Phase)、和从通知帧26的发送后至BlockACK帧的发送为止的数据发送时段(DataTransmission Phase)。
接入点11决定以任意的触发实施UL-MU-MIMO发送。作为任意的触发,例如,既可以是定期的定时,也可以是能够通过某种方法推测为无线终端具有上行链路发送用的数据的情况(无线终端进行VoIP通信等实时通信等),还可以是有了从无线终端事先进行查询的请求的情况。也可以是在此叙述以外的触发。
在决定了UL-MU-MIMO发送的实施时,作为用于UL-MU-MIMO发送的准备,接入点11为了对无线终端查询是否具有上行链路发送用的数据,而发送查询帧21。因此,接入点11从建立有无线链路、并且与UL-MU-MIMO发送对应的无线终端中选择一个或者多个无线终端。接入点11作为确定所选择的无线终端的信息,将所选择的无线终端的识别信息设定到查询帧的各个对应的字段(终端信息字段)中。由此,接入点11指定作为查询目的地的无线终端。在此,所选择的终端数可以是任意的数量,可以是一个或者多个。所选择的终端数既可以是与在UL-MU-MIMO发送中能够复用的数据流数(复用数)的最大值相同的值,也可以大于该值,还可以小于该值。
关于通过查询帧指定的无线终端的组合,可以通过任意的方法决定。既可以是以建立无线链路、且与UL-MU-MIMO发送对应的无线终端群为对象,通过轮循进行选定的方法,也可以是随机地选择的方法。或者,也可以是选择具有大小相同或者接近的数据的无线终端群的方法、或者选择数据的产生周期相同或者接近的线终端群的方法。或者,在事先掌握了与各无线终端的传输路径响应(信道矩阵)的情况下,也可以选择空间相关小(干扰小)的无线终端的组合。
另外,接入点11根据通过查询帧指定的终端数,决定作为竞争窗的最小值的最小竞争窗(CW_min)以及作为竞争窗的最大值的最大竞争窗(CW_max),来作为与进行CSMA/CA的载波侦听时的退避时间有关的参数信息。接入点11在查询帧21的相应的字段分别设定所决定的CW_min以及CW_max的值。接收到查询帧21的无线终端在查询帧21中指定有本装置、并且具有上行链路发送用的数据的情况下,将表示具有上行链路发送用的数据的请求帧,作为针对查询帧的响应帧而发送。在该请求帧的发送时,依照通过查询帧指定的CW_min以及CW_max,进行基于CSMA/CA的访问。即,依照通过查询帧指定的CW_min以及CW_max,决定用于请求帧的发送的载波侦听的退避时间。
在此,图3示出接入点11发送的查询帧21的帧格式例。
查询帧具有帧控制(Frame Control)字段、持续时间(Duration)字段、RA字段、TA字段、多个终端信息(STA Info)字段、CW_min字段、CW_max字段、FCS(Frame CheckSequence:帧校验序列)字段。
帧控制字段被设定表示帧的类别等的信息。用帧控制字段中的类型(Type)、子类型(Subtype)这两个字段,进行帧类别的识别。查询帧用的子类型的值新定义,类型为表示控制帧的值。其中,类型并不排除并非控制帧而设为管理帧或者数据帧的情况。此外,在其它实施方式中,详细说明控制帧、管理帧以及数据帧。
在FCS字段设定帧的FCS信息(例如CRC(Cyclic Redundancy Code,循环冗余码)等)。在接收侧,为了检测帧主体部的错误而使用FCS信息。
在持续时间字段设定介质预约时间。在接收到发往其它无线终端的(并非发给自己的)帧的情况下,判定为在该介质预约时间内,介质假想地忙。这样的假想地将介质判定为忙的构造、或者假想地将介质设为忙的期间被称为NAV(Network Allocation Vector:网络分配矢量)。
在RA字段保存帧的接收目的地的无线终端的MAC地址。在查询帧中,在RA字段设定广播地址或者多播地址即可。也可以考虑省略RA字段。在TA字段保存帧的发送源的无线终端的MAC地址。在查询帧中,设定接入点11的MAC地址即可。
终端信息字段被设定与接入点11所指定的终端数对应的个数。在终端信息字段中设定该指定的终端的识别信息。识别信息既可以是终端的MAC地址,也可以是在关联时接入点11分配的关联ID(AID),另外,也可以是在终端间唯一的ID。另外,如果在终端信息字段中有对该指定的终端个别地通知的信息,则也可以设定这样的信息。
在CW_min字段设定最小竞争窗(CW_min)的值,在CW_max字段设定最大竞争窗(CW_max)的值。关于CW_min以及CW_max的值,在标准或者系统中事先决定,但在请求帧的发送时,使无线终端使用通过查询帧的CW_min字段以及CW_max字段通知的值。即,使所使用的CW_min以及CW_max的值临时地变更。
在此,详细说明CW_min以及CW_max。
在基于CSMA/CA方式的访问控制中,无线终端在无线信道成为空闲状态之后,在预先决定的一定时间和随机地决定的退避时间的期间进行载波侦听,如果确认是闲,则获得帧发送权,发送帧。将该算法称为退避算法。在本实施方式中,设为退避时间之前的预先决定的一定时间是DIFS,但也可以使用其它值。另外,退避时间是通过对随机数的值乘以被称为时隙的一定时间来决定的。即,退避时间=随机数×时隙。
随机数是0以上、且根据竞争窗(CW)以下的范围生成的随机的整数值。CW的值可变,是CW_min以及CW_max的范围的值。即,CW_min≤CW≤CW_max。最初,CW的值被设定为CW_min。如果假设CW_min是7,则从0~7的范围生成随机数。如果生成的随机数是3、时隙是9μs,则退避时间是27μs。
在获得发送权的无线终端发送帧,却未从对方装置在SIFS之后返回ACK帧,则无线终端进行帧的重发。此时,也依照退避算法,在DIFS和随机地决定的退避时间的期间进行载波侦听,在确认为是闲时,获得帧发送权,发送帧。此时,在生成用于决定退避时间的随机数时,在0~CW以下的范围内生成随机数,但CW的值更新为(CW_min+1)×2-1。在上述例子中,CW_min是7,所以(7+1)×2-1=15被设定为CW。因此,从0~15的范围生成随机数。然后,通过生成了的随机数×时隙,计算退避时间。
在本次的帧发送也失败了的情况下,下次的CW的值被设定为(CW_min+1)×22-1=31。更一般而言,如果将帧的重发次数设为n,则CW的值成为(CW_min+1)×2n-1。这样,CW的值根据帧的重发次数而增加。然后,如果CW的值达到CW_max,则以后被固定为CW_max。可以说CW_min是规定随机数的范围的最小值的值,CW_max是规定随机数的范围的最大值的值。
如上所述,接入点11通过查询帧指定在无线终端发送请求帧时所使用的CW_min以及CW_max的值。
在此,通过查询帧指定的终端数大的情况下,如果上述竞争窗小,则退避时间变短,帧冲突发生必要以上的可能性变高。其导致由于帧重发而查询期间变长。此处所称的查询期间是指接入点11收集请求帧所需的期间。另一方面,通过查询帧指定的终端数小的情况下,如果上述竞争窗大,则尽管帧冲突的可能性低,退避时间也不必要地变长,直至获得发送权的时间变长的可能性变高。其导致查询期间变长,系统吞吐量降低。
因此,接入点11根据所指定的终端数决定CW_min以及CW_max的值,通过查询帧通知所决定的CW_min以及CW_max的值。
具体而言,所指定的终端数越大,将CW_min以及CW_max的值设定得越大。例如,如图4所示,也可以准备根据终端数决定有CW_min以及CW_max的值的表格,根据所指定的终端数,参照该表格,从而决定CW_min以及CW_max的值。或者,也可以预先分别制作将终端数作为输入变量,将CW_min以及CW_max的值作为输出变量的函数,对这些函数提供所指定的终端数,从而决定CW_min以及CW_max的值。
另外,作为其它方法,也可以针对CW_min以及CW_max的预先决定的初始值,根据所指定的终端数,使初始值增加或者减少。例如,也可以在所指定的终端数为基准值的情况下,保持初始值不变,在超过基准值的情况下,根据超过初始值的数量,使初始值的值增加,在低于基准值的情况下,使初始值的值降低。或者,也可以将初始值设为最低值,根据所指定的终端数,以仅使初始值增加的方式变更。
作为决定CW_min以及CW_max的值时的基本的考虑方法,根据希望将帧的冲突率设为何种程度来决定即可。例如,在终端数是2、竞争窗大为4的情况下,能够考虑为帧冲突率为2/4=0.5。在终端数是8时,为了根据相同的考虑将帧冲突率设为0.5,使竞争窗大小为16即可。因此,也可以在终端数是2时,将CW_min设定为4,在终端数是8时,将CW_min设定为16。CW_max也可以通过同样的考虑方法决定。
在此,决定了CW_min以及CW_max这两方的值,但也可以仅决定CW_min的值,而CW_max使用预先决定的值。在该情况下,查询帧不需要CW_max字段。相反地,也可以仅决定CW_max的值,而CW_min使用预先决定的值。在该情况下,查询帧不需要CW_min字段。在前者的情况下,具有从最初的发送(并非重发)开始,就能够发挥查询时间变短而吞吐量提高这样的本实施方式的效果,即使在重发的情况下,从第1次重发就能够发挥本实施方式的效果的优点。在后者的情况、在(并非重发)最初的发送以及重发次数少的期间中,无法发挥本实施方式的效果,但在重发次数变多时,能够发挥本实施方式的效果。在决定CW_min以及CW_max这两方的情况下,能够得到前者以及后者这两方的优点。
如上所述,接收到从接入点11发送的查询帧21的无线终端在查询帧中指定有本装置、并且具有上行链路发送用的数据时,生成请求帧,向接入点11发送请求帧。
图5示出请求帧的格式例子。请求帧具有帧控制(Frame Control)字段、持续时间(Duration)字段、RA字段、TA字段、数据大小字段、容许延迟字段、FCS(Frame CheckSequence)字段。
在帧控制字段新定义请求帧用的子类型的值,类型设为表示控制帧的值即可。其中,并不排除并非控制帧而设为管理帧或者数据帧的情况。RA字段设定接入点11的MAC地址即可。TA字段设定发送请求帧的无线终端的MAC地址即可。在数据大小字段中,设定表示希望ACK链路发送的数据大小的值。容许延迟设定在应用中容许的延迟的值。接入点11能够在判断是否将该无线终端选定为本次的UL-MU-MIMO发送的对象、决定在UL-MU-MIMO发送中容许的发送数据大小时利用数据大小、容许延迟。数据大小字段、容许延迟字段并非必须的,还能够无它们两方或者一方。另外,也可以在请求帧的开头侧追加既知图案的前导码。由此,接收到请求帧的接入点11也可以利用该前导码取得从无线终端的天线向接入点11的各天线的上行链路的传输路径响应。也可以利用该传输路径响应,进行后来从无线终端UL-MU-MIMO发送的数据帧的MIMO解调。上行链路的传输路径响应也可以在查询帧的发送之前取得等通过其它方法来取得。
在图2的例子中,通过查询帧21指定无线终端1、2,未指定无线终端3。接收到查询帧21的无线终端1、2具有上行链路发送用的数据,所以发送请求帧22、24。依照CSMA/CA的访问控制进行请求帧22、24的发送,此时,利用通过询帧21通知了的CW_min以及CW_max,决定退避时间。如前所述,最初,无线终端1、2的任意无线终端都将竞争窗(CW)的值设定为CW_min。在图2的例子中,最初无线终端1依照退避算法获得发送权,发送请求帧22。接入点11成功接收来自无线终端1的请求帧22,在从接收完成到SIFS之后回送ACK帧23。接下来,无线终端2获得发送权,发送请求帧24。接入点11成功接收来自无线终端2的请求帧24,在从接收完成到SIFS之后回送ACK帧25。假设,在接入点11接收请求帧失败了的情况下,不回送ACK帧,未接收到ACK帧的无线终端判断为请求帧的发送失败。在该情况下,无线终端依照前述的算法更新CW的值,进行请求帧的重发。在反复进行了重发的情况下,最大,将竞争窗扩大至从接入点11通知的CW_max。
接入点11在预先决定了的条件成立的情况下,结束查询期间,中止请求帧的接收。接入点11决定许可UL-MU-MIMO发送的无线终端,发送作为UL-MU-MIMO发送的触发的通知帧26。
作为预先决定的条件,有从查询帧21的发送完成到了事先决定的时间(限制时间)的情况。或者,有到了该事先决定的时间、和从通过查询帧21指定的所有无线终端接收到请求帧中的一方成立的情况。关于其它例子,在后述的其它实施方式中叙述。
在此,关于限制时间,也可以如图6所示,准备保存限制时间(Time Limit)的字段,并通过该字段通知限制时间。即使通过查询帧指定的无线终端有上行链路发送用的数据的情况下,也可以在判断为在限制时间之前赶不上接入点11中的接收的情况下,不进行请求帧的发送。或者,也可以通过查询帧将用于无线终端发送请求帧的截止时间作为限制时间通知,无线终端在经过了帧中通知的截止时间的情况下,不进行请求帧的发送。在该情况下,接入点11从自身的限制时间追溯,计算请求帧发送的截止时间,将计算出的值作为限制时间通知给无线终端即可。
在图2的例子中,接入点11从通过查询帧指定的无线终端1、2的全部接收到请求帧,所以结束查询期间,在从最后接收到的请求帧的接收完成到SIFS之后,发送作为UL-MU-MIMO发送的触发的通知帧26。在根据限制时间到达而发送通知帧的情况下,接入点11也可以在依照CSAM/CA的访问控制进行载波侦听而获得发送权之后,发送通知帧。
图7示出该通知帧26的格式的一个例子。通知帧26具有帧控制(Frame Control)字段、持续时间(Duration)字段、RA字段、TA字段、多个终端信息(STA Info)字段、FCS(FrameCheck Sequence)字段。图中,为了与图3的查询帧的终端信息字段(STA Info 1~STA Infon)区分,将终端信息字段记载为STA Info For MIMO 1~STA Info n For MIMO。
在帧控制字段中新定义通知帧用的子类型的值,类型为表示控制帧的值即可。但是,类型并不排除并非控制帧而为管理帧或者数据帧的情况。RA字段设定广播地址或者多播地址即可。有可以考虑省略RA字段。TA字段设定接入点11的MAC地址即可。
终端信息字段被设定与接入点11许可了ACK链路多用户MIMO发送的终端数对应的个数。通过图3的查询帧设定终端候补的量的终端信息字段,相对于此,在图7中,设定实际上许可的终端的量的终端信息字段,所以通知帧和查询帧中终端信息字段的个数未必相同。
在通知帧的终端信息字段设定该许可了的终端的识别信息。识别信息既可以是终端的MAC地址,也可以是关联ID(AID)以及在终端之间唯一的ID。另外,也可以在终端信息字段设定在ACK链路多用户MIMO发送时无线终端使用的参数信息、许可发送的数据长度等对该许可的终端个别地通知的信息。作为参数信息,也可以通知规定转送速率的MCS(Modulation and Coding Scheme,调制和编码方案)、在无线终端上行链路发送的数据帧的开头附加的前导码(用于传输路径响应的推测的前导码)的图案的信息(将该前导码附加到数据帧的结构的情况)。另外,在无线终端具有多个天线、能够发送多个流的情况下,也可以通知许可发送的流数。此外,如图8所示,也可以在通知帧中设置共同信息(CommonInformation)字段。在共同信息字段设定对所许可的终端群共同地通知的信息。例如,也可以将对各无线终端许可的发送数据大小设定为在该字段中共同的值。在无线终端发送的数据小于通过终端信息字段或者共同信息字段指定的发送数据大小时,既可以附加填充数据,也可以对该大小不足的量什么都不发送。
从接入点11接收通知帧26、通过该通知帧26被许可了上行链路发送的无线终端1、2在从通知帧26的接收完成到SIFS之后,将包括上行链路发送用的数据的数据帧27、28发送到接入点11。由此,从各无线终端1、2发送的数据帧的发送定时同步,从各无线终端1、2以空分复用的方式进行帧发送(UL-MU-MIMO发送)。在图2的例子中,通过通知帧26将无线终端1、2指定为许可终端,所以无线终端1、2分别在从通知帧26的接收完成到SIFS之后,发送数据帧27、28。此外,也可以如上叙述,在被许可了上行链路发送的各无线终端1、2发送的数据帧的开头侧追加用于传输路径响应的推测的前导码、更具体而言在这些无线终端之间相互正交的图案的前导码。接入点11也可以利用该前导码取得各无线终端1、2各自的天线与接入点11的天线之间的上行链路的传输路径信息,利用该传输路径信息,进行前导码之后的帧部分的MIMO解调。为了使得在各无线终端1、2中使用相互正交的图案的前导码,既可以在通知帧26的终端信息字段设定各个无线终端使用的前导码图案的信息,也可以通过其它方法事先向各无线终端分别通知所使用的前导码图案。
接入点11在从无线终端1、2接收到数据帧时,通过MIMO解调,分解为各无线终端的数据帧27、28,针对每个数据帧,根据FCS信息检查是否正常地接收到数据帧。然后,生成表示是否正常地接收的检查结果的确认响应信息,生成包括各无线终端的确认响应信息的BlockACK帧29。接入点11将BlockACK帧29发送到发送了数据帧的无线终端1、2。无线终端1、2从BlockACK帧检测本装置的送达确认响应信息,掌握数据帧的发送是否成功。在此,发送了BlockACK帧,但也可以针对发送了数据帧的各个终端的每一个,向接收成功了的终端回送ACK帧。在该情况下,接收到ACK帧的终端判断为数据帧的发送成功,未接收到ACK帧的终端判断为数据帧的发送失败。或者,还能够发送汇总包括各个无线终端的检查结果的多个帧而得到的超级帧。
在图3的查询帧中,在各个字段设定了CW_min以及CW_max,但作为变形例,也可以在各终端信息字段设定这些值。在该情况下,也可以省略CW_min字段以及CW_max字段。另外,在各终端信息字段中设定CW_min以及CW_max的值的情况下,也可以针对每个无线终端变更CW_min以及CW_max的值。例如,在得知存在需要紧急地发送数据的无线终端的情况下,也可以使该无线终端的CW_min的值小于其它无线终端。由此,能够相对地缩短具有紧急数据的无线终端的退避时间,提高能够可靠地发送请求帧的可能性。
在上述实施方式中,无线终端仅在具有上行链路发送用的数据的情况下发送了请求帧。作为其它方法,无线终端也可以不管是否具有上行链路发送用的数据,都发送请求帧。在该情况下,也可以在请求帧中设置设定用于确定是否具有上行链路发送用的数据的信息的字段,并在该字段设定与有无上行链路发送用的数据有关的信息。图9示出设置有设定发送数据有无的比特的字段的请求帧的例子。接入点11从回送了请求帧的无线终端中的、具有上行链路发送用的数据的无线终端中,选择进行UL-MU-MIMO发送的无线终端即可。
另外,在上述实施方式中,通过在查询帧的各终端信息字段设定选择为查询目的地的无线终端的识别信息,而指定了无线终端,但还能够采用指定无线终端的组的方法,而不指定各个无线终端。在该情况下,事先生成多个无线终端的组,在查询帧的组ID字段设定选择为查询目的地的组的识别信息(组ID)即可。在该情况下,设为接入点11事先通过管理帧等向各无线终端通知分别属于哪个组。图10示出通知组ID的情况的查询帧的格式例。在无线终端除了识别信息以外没有要个别地通知的信息的情况下,也可以省略终端信息字段,在图10中就省略了。接入点11组合无线终端来生成组的方法可以是任意的方法,例如,在事先掌握了与各无线终端的传输路径响应(信道矩阵)的情况下,也可以将空间相关小的(干扰小的)无线终端集中到相同的组。也可以相同的无线终端属于多个组。这样,通过指定组ID,相比于指定各个无线终端的识别信息的情况,能够缩短查询帧的长度。另外,接入点11在事先生成无线终端的组的时间点决定各组中的查询终端数,所以也可以预先在组的通知时,通知与终端数对应的CW_min以及CW_max。在该情况下,在查询帧中不需要CW_min字段以及CW_max字段。
图11是接入点11中搭载的无线通信装置的功能框图。如上所述,除了无线终端侧的网络以外,接入点11也可以还连接到与其不同的网络。在图7中,示出了与无线终端侧的网络连接的装置结构。
图11的无线通信装置具备控制部101、发送部102、接收部103、天线12A、12B、12C、12D以及缓冲器104。控制部101对应于控制与无线终端的通信的控制部或者基带集成电路,作为一个例子,发送部102和接收部103形成经由天线发送接收帧的无线通信部或者RF集成电路。控制部101的处理以及发送部102和接收部103的数字区域的处理的全部或者一部分既可以通过在CPU等处理器中动作的软件(程序)进行,也可以通过硬件进行,还可以通过这些软件和硬件的两方进行。接入点也可以具备进行控制部101、发送部102以及接收部103的全部或者一部分的处理的处理器。
缓冲器104是用于在上位层与控制部101之间交接数据帧的存储部。为了向无线终端侧的网络的中继,上位层将从其它网络接收的帧(例如在MAC帧的有效载荷部中保存的数据等)保存到缓冲器104中,或者从控制部101接受从无线终端侧的网络接收的帧的数据,送到上位层。上位层也可以进行TCP/IP、UDP/IP等比MAC层更上位的通信处理。另外,上位层也可以进行处理数据的应用层的处理。上位层的动作既可以通过利用CPU等处理器的软件(程序)的处理进行,也可以通过硬件进行,还可以通过软件和硬件这两方进行。
控制部101主要进行MAC层的处理。控制部101管理无线信道的访问,在期望定时,控制帧的发送。控制部101经由发送部102以及接收部103发送接收帧,从而控制与各无线终端的通信。另外,控制部101也可以控制为定期地发送信标帧。控制部101也可以包括生成时钟的时钟生成部。另外,控制部101也可以构成为从外部输入时钟。控制部101也可以通过由时钟生成部生成了的时钟、或者从外部输入的时钟管理内部时间。另外,控制部101也可以将由时钟生成部制作的时钟输出到主机CPU等外部。
控制部101接受来自无线终端的关联请求,根据需要经由认证等过程,与该无线终端建立无线链路。控制部101使用内部或者外部的可访问的存储装置,来管理与建立有无线链路的无线终端有关的信息。控制部101决定通过任意的触发进行UL-MU-MIMO发送的查询,生成查询帧。控制部101从与接入点11连接中的无线终端中选择要查询的无线终端。另外,根据所选择出的终端数,决定CW_min以及CW_max的值。在各个终端信息字段设定所选择出的无线终端的识别信息等,在各自的字段设定CW_min以及CW_max的值,从而生成查询帧。在此,也可以不选择各个无线终端,而选择组。在该情况下,控制部101事先组合无线终端而生成组,通过管理帧等对各无线终端事先通知分别属于哪个组。此时,在生成无线终端的组的时间点,决定各组中的查询终端数,所以也可以预先在组的通知时,与组ID对应起来通知与终端数对应的CW_min以及CW_max。控制部101在选择组的情况下,在查询帧中设置组的识别信息用字段,在该字段设定所选择出的组的识别信息(组ID)即可。在该情况下,在无线终端除了识别信息以外无要个别地通知的信息的情况下,也可以省略终端信息字段。另外,在组的通知时,在预先通知了与终端数对应的CW_min以及CW_max的情况下,在查询帧中不需要CW_min字段以及CW_max字段。
控制部101依照CSMA/CA的访问控制,从发送部102发送生成的查询帧。例如,在使用DIFS和接着它的随机数而决定的退避时间的期间,进行载波侦听,如果获得发送权,则将查询帧输出到发送部102。
发送部102对从控制部101输入的帧进行物理头部的附加、调制处理等期望的物理层的处理。另外,针对物理层处理后的帧进行DA变换、抽出期望频带的信号分量的滤波处理、频率变换。发送部102对频率变换之后的信号进行放大,从一个天线或者多个天线向空间作为电波放射。此外,在图示的例子中,设置有一个发送部,但也可以设置多个发送部,并针对每个发送部连接一个天线。
另外,控制部101经由接收部103进行载波侦听信息的管理。具体而言,也可以包含从接收部103输入的与介质(CCA)的忙以及闲有关的物理上的载波侦听信息、和基于在接收帧中记载的介质预约时间的假想上的载波侦听信息这两方。如果某一方的载波侦听信息表示忙,则视为介质忙,该期间的信号的发送被禁止。
通过各天线接收到的信号,在接收部103中被放大、被频率变换(下变频),并被进行滤波处理。滤波处理后的信号进一步由AD变换变换为数字信号,经由解调等物理层的处理,向控制部101输入帧。控制部101解析帧,来进行与解析结果对应的动作。此外,在并非UL-MU-MIMO发送的通常的发送的帧(请求帧等)的情况下,既可以处理由多个天线中的任意一个或者事先决定的天线接收到的信号,也可以使用分集技术处理来处理由各天线接收到的信号而取得帧。或者,也可以通过其它方法处理接收信号。控制部101在接收到请求帧的情况下,掌握为发送了该请求帧的无线终端具有上行链路发送用的数据。根据请求帧,选择进行UL-MU-MIMO发送的无线终端,生成并发送指定了所选择的无线终端的通知帧。另外,在接收到UL-MU-MIMO发送的信号的情况下,通过根据事先取得的与各无线终端之间的传输路径信息,在接收部103中进行MIMO解调,分离为每个无线终的数据帧。此外,在图示的例子中,设置有1个接收部,但也可以配置多个接收部,针对每个接收部,将一个天线共同地连接到对应的发送部。
此外,控制部101也可以访问用于保存对各终端通知的信息、或者从各终端通知的信息、或者它们两方的存储装置来读出该信息。存储装置既可以是内部存储器,也可以是外部存储器,还可以是易失性存储器,还可以是非易失存储器。另外,除了存储器以外,存储装置也可以是SSD、硬盘等。
上述控制部101和发送部102的处理的切分是一个例子,还能够采用与上述方式不同的方式。例如,也可以在控制部101中进行直至数字区域的处理以及DA变换,在发送部102中进行DA变换之后的处理。控制部101和接收部103的处理的切分也同样地,在接收部103中进行直至AD变换之前的处理,在控制部101中进行包括AD变换之后的处理的数字区域的处理。作为一个例子,本实施方式的基带集成电路对应于控制部101、发送部102中的进行物理层的处理的部分以及进行DA变换的部分、以及接收部103中的进行AD变换以后的处理的部分,RF集成电路对应于发送部102中的进行DA变换之后的处理的部分、和接收部103中的进行AD变换之前的处理的部分。本实施方式的无线通信用集成电路包括基带集成电路以及RF集成电路中的至少基带集成电路。也可以通过在此叙述以外的方法,切分块间的处理、或者基带集成电路以及RF集成电路间的处理。
图12是搭载于无线终端1的无线通信装置的功能框图。搭载于无线终端2~4的无线通信装置具有与无线终端1相同的结构,所以省略说明。
图12的无线通信装置具备控制部201、发送部202、接收部203、天线1A以及缓冲器204。控制部201对应于控制与接入点11的通信的控制部或者基带集成电路,作为一个例子,发送部202和接收部203对应于发送接收帧的无线通信部或者RF集成电路。控制部201的处理、以及发送部202和接收部203的数字区域的处理的全部或者一部分既可以通过在CPU等处理器中动作的软件(程序)进行,也可以通过硬件进行,还可以通过这些软件和硬件这两方进行。终端也可以具备进行控制部201、发送部202以及接收部203的全部或者一部分的处理的处理器。
缓冲器204是用于在上位层与控制部201之间交接数据的存储部。上位层生成向其它无线终端、接入点11、或者服务器等其它网络上的装置发送的数据并保存到缓冲器204中,或者,经由缓冲器201接受从网络接收到的帧的数据。上位层也可以进行TCP/IP、UDP/IP等MAC层的上位的通信处理。另外,上位层也可以进行处理数据的应用层的处理。上位层的处理既可以通过在CPU等处理器中动作的软件(程序)进行,也可以通过硬件进行,还可以通过这些软件和硬件这两方进行。
控制部201主要进行MAC层的处理。控制部201经由发送部202以及接收部203,与接入点11发送接收帧,从而控制与接入点11的通信。控制部201经由天线1A以及接收部203,接收例如从接入点11定期地发送的信标帧。控制部201也可以包括时钟生成部。另外,控制部201也可以构成为从外部输入时钟。控制部201也可以通过时钟管理内部时间。也可以将由时钟生成部制作出的时钟输出到外部。
在控制部201中,作为一个例子,接收信标帧而对接入点11进行关联请求,根据需要经由认证等过程,与该接入点11建立无线链路。控制部201在从接入点11接收到查询帧的情况下,检查是否在各终端信息字段的任意一个中设定有本装置的识别信息。在设定有本装置的识别信息的情况下,判断为被选定为UL-MU-MIMO发送的候补终端,通过确认缓冲器中是否有未发送的数据,确定是否有上行链路发送用的数据。另外,确定在查询帧中保存的CW_min以及CW_max的值。控制部201根据确认的结果生成请求帧,依照CSMA/CA的访问控制,经由发送部202以及天线1A发送。在未回送针对请求帧的ACK帧的情况下,重发请求帧。在请求帧的发送以及重发时,为了决定退避时间,利用在上述确定的CW_min(以及CW_max)。另外,控制部201在从接入点11接收到通知组的管理帧等帧的情况下,掌握本装置所属的组的组ID。在查询帧中并非指定各终端的识别信息而指定了组的情况下,判断所指定的组是否与本装置所属的组一致,在一致的情况下,进行与指定了上述本装置的情况的相同的处理。在通知本装置所属的组的帧中还通知有与该组对应的CW_min以及CW_max的情况下,也可以存储在该帧中通知的CW_min以及CW_max的值,在接受到指定有本装置所属的组的查询帧时,利用该存储了的CW_min以及CW_max的值,进行请求帧的发送以及再发送。
发送部202对从控制部201输入的帧进行物理头部的附加、调制处理等期望的物理层的处理。另外,针对物理层的处理后的帧,进行DA变换、抽出期望频带的信号分量的滤波处理、频率变换(上变频)。发送部202对频率变换之后的信号进行放大,作为电波从天线向空间放射。
在接收部203中处理通过天线1A接收到的信号。例如,从接入点11接收查询帧或者通知帧的信号,在接收部203中处理。接收信号在接收部203中被放大,被进行频率变换(下变频),通过滤波处理中被抽出期望频带分量。将所抽出的信号进一步通过AD变换变换为数字信号,经由解调等物理层的处理,向控制部201输入帧。控制部201解析输入的帧,根据解析结果进行动作。例如,在接收到查询帧的情况下,进行上述动作,在存在上行链路发送用的数据的情况下,生成并发送请求帧。在检测到通知帧的情况下,确认在通知帧中是否将本装置指定为UL-MU-MIMO发送的终端。具体而言,确认是否在各终端信息字段的任意一个中设定有本装置的识别信息,在设定有的情况下,判断为指定了本装置。在该情况下,从缓冲器读出数据,构筑数据帧,经由发送部202以及天线1A发送。在从通知帧的接收完成至SIFS等预先决定了的时间之后,进数据帧的发送。由此,在相同的定时,从接收到通知帧的各无线终端发送数据帧,进行UL-MU-MIMO发送(空分复用发送)。
控制部201也可以访问用于保存对接入点11通知的信息、或者从接入点11通知了的信息、或者它们两方的存储装置而读出信息。存储装置既可以是内部存储器,也可以是外部存储器,还可以是易失性存储器,还可以是非易失存储器。另外,除了存储器以外,存储装置也可以是SSD、硬盘等。
上述的控制部201和发送部202的处理的切分是一个例子,还能够采用与上述方式不同的方式。例如,也可以在控制部201进行直至数字区域的处理以及DA变换,在发送部202中进行DA变换之后的处理。控制部201和接收部203的处理的切分也同样地,也可以在接收部203中进行直至AD变换之前的处理,在控制部201中进行包括AD变换之后的处理的数字区域的处理。作为一个例子,本实施方式的基带集成电路对应于控制部201、发送部202中的进行物理层的处理的部分及进行DA变换的部分、以及接收部203中的进行AD变换以后的处理的部分,RF集成电路对应于发送部202中的进行DA变换之后的处理的部分、和接收部203中的进行AD变换以前的处理的部分。本实施方式的无线通信用集成电路包括基带集成电路以及RF集成电路中的、至少基带集成电路。也可以通过在此叙述以外的方法,来切分块间的处理、或者基带集成电路以及RF集成电路间的处理。
图13是第1实施方式的接入点的动作的流程图。
接入点11决定UL-MU-MIMO发送的执行,选择作为对象候补的无线终端(S101)。接入点11根据所选择的无线终端的台数,决定无线终端在发送(以及再发送)请求帧时使用的CW_min以及CW_max。接入点通过在各个终端的终端信息字段中设定所选择的无线终端的识别信息,并且在各个字段中设定所决定的CW_min以及CW_max,从而生成查询帧。接入点依照CSMA/CA的访问控制,发送查询帧(S103)。
接入点在查询期间的期间中,等待来自具有上行链路发送用的数据的无线终端的请求帧(S104)。在不管有无上行链路发送用的数据,都发送请求帧的结构的情况下,等待来自通过查询帧通知的各无线终端的请求帧。接入点判断经过了预先决定的期间的情况、或者从通过查询帧指定的所有无线终端接收到请求帧的情况等预先决定的条件是否成立(S105),在该条件成立了的情况下,结束查询期间,决定进行UL-MU-MIMO发送的无线终端。然后,生成作为UL-MU-MIMO开始的触发的通知帧,发送生成的通知帧(S106)。接入点在从通知帧的发送完成至SIFS等一定时间之后,接收从各无线终端发送的数据帧的信号,进行MIMO解调,从而取得来自各无线终端的数据帧(S107)。
图14是示出本实施方式的无线终端的动作的流程图。
无线终端在从接入点11接收到查询帧(S201)时,调查在查询帧中是否指定有本装置(S202)。在指定有本装置的情况下,确认是否有上行链路发送用的数据,并且确认查询帧内的CW_min以及CW_max的值(S203)。无线终端根据确认的结果,依照CSMA/CA的访问控制,向接入点发送请求帧(S204)。在仅在具有上行链路发送用的数据的情况下发送请求帧的系统结构的情况下,仅在有上行链路发送用的数据的情况下,发送请求帧,在无这样的数据的情况下,不需要请求帧的发送。此外,也可以仅在需要发送请求帧的情况下,确认查询帧内的CW_min以及CW_max的值。在请求帧的发送以及再发送中,依照通过查询帧通知的CW_min以及CW_max决定退避时间。
无线终端在具有上行链路发送用的数据而将请求帧发送到接入点的情况下,等待之后的从接入点发送的通知帧。无线终端在接收到通知帧时(步骤S205),检查是否在通知帧内将本装置指定为UL-MU-MIMO发送的终端(S206)。在未指定本装置的情况下,本次,决定不进行UL-MU-MIMO发送。在指定有本装置的情况下,在从通知帧的接收完成至SIFS等预先决定的时间之后,发送数据帧(S207)。从在通知帧中指定的其它无线终端也在相同的定时发送数据帧,所以由此实现UL-MU-MIMO发送(空分复用发送)。
以上,根据本实施方式,接入点根据UL-MU-MIMO的查询终端数,变更CSMA/CA的退避参数(CW_min以及CW_max的至少一方)。在查询数少的情况下,能够通过减小CW_min以及CW_max的至少一方来减小退避期间,缩短查询期间。由此,能够防止必要以上的开销增大。另一方面,在查询数多的情况下,通过增大CW_min以及CW_max的至少一方的值来增大退避期间,能够防止帧冲突的概率增大。其结果,能够防止重发所引起的查询期间增大必要以上。
(第2实施方式)
在第1实施方式中,在接收成功了无线终端所发送的请求帧的情况下,接入点回送ACK帧,但也可以将系统构成为不管请求帧的接收可否成功,接入点都不发送ACK帧。由此,虽然无法保证无线终端所发送的请求帧的到达性,但能够缩短查询期间。
图15示出第2实施方式的动作序列的例子。如果接入点决定实施UL-MU-MIMO发送,则发送查询帧21A。图16示出查询帧21A的格式例。与第1实施方式不同,在查询帧21A中不包括CW_max字段即可。其原因为,接入点针对无线终端发送的请求帧不回送ACK帧,所以无线终端无法判断帧发送可否成功,不进行帧重发的缘故。也就是说,在本实施方式中,无线终端仅在最初的请求帧的发送时,利用通过查询帧指定的CW_min来决定退避期间。
以上,根据本实施方式,通过成为不回送针对请求帧的ACK帧的系统结构,能够缩短查询期间,提高系统的吞吐量。
(第3实施方式)
在第1实施方式中,作为用于查询期间结束的条件,叙述了从通过查询帧指定的无线终端接收到请求帧的情况、以及经过了限制时间的情况。
作为其它例子,接入点也可以在从事先决定的数量的无线终端接收到请求帧的情况下,结束查询期间。事先决定的数量是指,通过查询帧指定的无线终端的数量以下的值。例如,也可以在查询帧中指定接入点能够实现的最大复用数以上的数量的无线终端,在请求帧的接收数达到该最大复用数的情况下,结束查询期间。例如,接入点本来预定了2个无线终端的复用,但由于不知道可否从无线终端接收响应(请求帧),所以考虑略多地查询4个无线终端,在从2个无线终端接收到请求帧的时间点,结束查询期间。
以上,根据本实施方式,能够提高更提前地开始接入点所希望的复用数下的UL-MU-MIMO发送的可能性。
(第4实施方式)
在第1~第3实施方式中,接入点通过查询帧指定了请求响应的无线终端,但在将已连接到接入点(已建立无线链路)的所有无线终端作为指定对象的情况下,还能够通过查询帧不明示地进行无线终端的指定。
图17示出第4实施方式的查询帧的格式例子。在该帧格式中,不存在终端信息字段。接入点也可以根据与接入点建立有连接(无线链路)的无线终端的台数,决定CW_min以及CW_max的值(或者它们中的某一方的值)。或者,也可以根据与接入点建立有连接的无线终端数中的、与UL-MU-MIMO发送对应的无线终端的台数决定。在存在迁移到节电模式等低功耗状态的无线终端时,也可以去掉该无线终端,而对无线终端数进行计数。在有对各无线终端共同地通知的信息的情况下,也可以追加上述共同信息字段,在该字段中设定共同地通知的信息。另外,在使请求帧的开头侧附加相互正交的前导码的情况下,也可以使用该共同信息字段来通知前导码图案的信息。
从接入点接收到帧的无线终端根据帧控制字段的类型和子类型的值,掌握是与UL-MU-MIMO发送有关的查询帧。无线终端在具有上行链路发送用的数据的情况下,回送响应(请求帧)。或者,不管是否具有上行链路发送用的数据,都回送包括有无上行链路发送用的数据的信息的响应(请求帧)。事先在标准或者系统中,决定通过这些中的哪个方法回送请求帧。或者,还能够在查询帧中另行追加用于识别通过哪个方法回送请求帧的字段,并根据该字段进行判断。此外,在未对应于UL-MU-MIMO发送的无线终端接收到查询帧的情况下,也可以忽略查询帧而不回送请求帧。
在本实施方式中,作为查询期间的结束,接入点既可以从事先决定的数量的无线终端接收到请求帧的情况下结束查询期间,也可以在经过了限制时间的情况下结束查询期间。或者,也可以在这些条件中的某一方成立了的情况下结束查询期间。
以上,根据本实施方式,能够从查询帧中省略终端信息字段,所以能够缩短查询帧的帧长。
(第5实施方式)
在第1~第4实施方式中,接入点决定CW_min以及CW_max的值,通过查询帧通知了这些值,但也可以在无线终端侧计算与退避时间有关的参数信息(CW_min以及CW_max的值)。在该情况下,也可以从查询帧中省略CW_min以及CW_max字段。图18示出省略了CW_min以及CW_max字段的查询帧的帧格式例。
接收到查询帧的无线终端掌握通过查询帧指定的无线终端的台数,根据所掌握的台数,决定在请求帧的发送时应用的CW_min以及CW_max的值。关于CW_min以及CW_max的值的决定方法,使用与在第1实施方式中叙述的接入点决定的情况相同的方法即可。
作为掌握通过查询帧指定的无线终端的台数的方法,也可以对查询帧中保存的无线终端的识别信息的个数(终端信息字段数)进行计数。或者,也可以在查询帧中设置设定所指定的无线终端的台数的字段,根据该字段进行判断。另外,在查询帧中设定有组ID的情况下,也可以根据将组的组ID和属于该组的终端一览(或者属于组的终端数)对应起来的信息,确定终端数。事先从接入点取得组ID和终端一览的对应信息即可。在本段落中叙述那样的在帧中保存的无线终端的识别信息、无线终端的台数、组ID等是用于确定进行CSMA/CA的载波侦听时的退避时间(更详细而言,CW_min以及CW_max的值)的信息的一个例子。
图19是示出第5实施方式的无线终端的动作的流程图。对图15的流程图追加了步骤S208。以与图15的区别为中心进行说明。
无线终端通过查询帧指定有本装置的情况下(步骤S202的“是”),计算通过查询帧指定的终端台数(本装置以及其它装置的合计台数)。例如,通过从查询帧的各终端信息字段分别读出无线终端的识别信息,对读出的识别信息的个数进行计数,从而确定候补终端台数。在能够对终端信息字段的个数进行计数的情况下,也可以对该字段数进行计数。或者,在查询帧内设置有保存候补终端数的字段的情况下,也可以根据该字段来确定候补终端数。无线终端根据候补终端数,通过与在第1实施方式中接入点进行计算的情形同样的方法,决定CW_min以及CW_max的值。如果决定了CW_min以及CW_max的值,则进入到步骤S203,以后与图15相同。此外,本流程图的步骤的顺序不限定于图示的例子,只要得到目的的动作,则能够变更顺序。例如,还能够使步骤S203和步骤S208的顺序相逆。
以上,根据本实施方式,通过在无线终端侧决定退避时间的参数信息(CW_min以及CW_max的值),能够简化接入点的结构。另外,能够降低从接入点发送的查询帧的帧长度。
(第6实施方式)
在此前叙述的实施方式中,查询帧的发送的触发是接入点的判断,但在本实施方式中,接入点以从任意的1台无线终端接收到请求帧为触发,向其它无线终端,发送是否具有上行链路发送用的数据的查询帧。以下,以扩展了第2实施方式(参照图15)的形式说明本实施方式,但第1及第3~第5实施方式也能够同样地扩展。
图20是示出第6实施方式的接入点以及无线终端之间的动作序列的例子的图。
无线终端1具有上行链路发送用的数据,请求提供UL-MU-MIMO发送该数据,所以发送请求帧24。该请求帧的格式既可以与此前的实施方式相同(参照图5),也可以是与其独立地定义的格式。无线终端1发送请求帧24,所以在DIFS和随机决定的退避时间的期间中,进行载波侦听,获得发送权。此时的退避时间可以是通过以往的方法决定的退避时间。也就是说,与通过查询帧通知的CW_min以及CW_max独立地,通过事先在标准或者系统中决定的CW_min以及CW_max来决定。接入点11在从无线终端1接收到请求帧24时,在SIFS之后,发送查询帧21B。
在查询帧21B中,如在第2实施方式中叙述,至少通知CW_min,但根据除了无线终端1以外的作为查询目的地的无线终端数,决定此时的CW_min即可。在决定CW_max的情况下,也可以同样地决定。另外,在查询帧21B中,不需要发送了作为触发的请求帧24的无线终端1的终端信息字段。在图20的例子中,无线终端2和无线终端3被选定为查询目的地,仅为无线终端2、3的终端信息字段即可。无线终端2、3分别针对查询帧21B,对接入点11响应请求帧22、23。请求帧22、23的格式既可以与无线终端1所发送的请求帧24相同,也可以不同。
接入点11将发送了作为触发的请求帧24的无线终端1、和发送了针对查询帧21B的响应帧(请求帧)22、30的无线终端2、3,选定为进行UL-MU-_MIMO发送的终端,发送指定了这些无线终端1~3的通知帧26A。接收到通知帧26A的无线终端1~3确认通过通知帧26A指定有本装置,在从通知帧26A的接收完成至SIFS之后,分别发送数据帧27、28、31。接入点11发送包括表示数据帧27、28、31的接收是否成功的检查结果的确认响应信息的BlockACK帧29A。
以上,根据本实施方式,能够从查询帧中省略作为查询帧发送的发动的触发的无线终端1的终端信息字段,所以能够缩短查询帧。另外,发送了作为触发的请求帧24的无线终端1无需响应查询帧,所以能够缩短从查询帧发送至UL-MU-MIMO发送开始的时间。另外,至少无线终端1具有上行链路发送用的数据,所以能够防止针对查询帧,查询目的地的所有无线终端都不具有上行链路发送用的数据这样的状况。
(第7实施方式)
图21是示出终端(非接入点的终端)或者接入点的整体结构例的图。该结构例是一个例子,本实施方式不限定于此。终端或者接入点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与第1实施方式的无线通信装置对应。无线LAN模块148具备主机/接口,通过主机/接口与主机系统149连接。除了经由连接电缆与主机系统149连接以外,也可以与主机系统149直接连接。另外,还能够采用通过焊锡等将无线LAN模块148安装于基板,经由基板的布线与主机系统149连接的结构。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和比其更上位的层的协议。或者,也可以TCP/IP搭载于无线LAN模块148中,主机系统149仅执行比其更上位层的协议。在该情况下,能够简化主机系统149的结构。本终端也可以是例如移动体终端、TV、数字照相机、可穿戴设备、平板电脑、智能手机、游戏装置、网络存储设备装置、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、可移动接入点、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22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接入点的终端以及接入点中的任意一个的情况。即,能够应用为图11或图12所示的无线通信装置的具体结构的一个例子。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(基准信号源)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。
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保存对终端或接入点通知的信息、或者从终端或接入点通知到的信息、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执行程序时的工作区。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、PCIExpress等中的任意的接口。
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,生成例如2种数字基带信号(以下称作数字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振荡器的一个例子。
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RFIC221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低噪声放大器(LNA)234或者RF IC221连接。开关245的控制既可以通过基带IC211或者RFIC221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。此外,也可以采用使平衡-不平衡变压器235和LNA234的顺序相反的结构。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,还能够作成进行TCP/IP的处理的结构。
上述各部的处理的详情根据图11、图12的说明是显而易见的,所以重复的说明省略。
(第8实施方式)
图23(A)以及图23(B)分别是第8实施方式的无线设备的立体图。图23(A)的无线设备是笔记本PC301,图23(B)的无线设备是移动体终端321。分别与终端(包括接入点)的一个方式对应。笔记本PC301以及移动体终端321分别搭载有无线通信装置305、315。作为无线通信装置305、315,能够使用搭载于此前说明的终端(包括接入点)的无线通信装置。搭载无线通信装置的无线设备不限定于笔记本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、平板电脑、智能手机等中。
另外,搭载于终端(包括接入点)的无线通信装置还能够搭载于存储卡。图24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为了与外部装置的无线通信而利用无线通信装置335。此外,在图24中,存储卡331内的其它要素(例如存储器等)的记载省略。
(第9实施方式)
在第9实施方式中,除了上述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与缓冲器连接。固件在处理器部中动作。这样,通过设为将固件包含于无线通信装置中的结构,能够利用固件的改写容易地变更无线通信装置的功能。
(第10实施方式)
在第10实施方式中,除了上述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动作,能够使主机侧和无线通信装置侧同步地动作。
(第11实施方式)
在第11实施方式中,除了上述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,通过设为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动作。
(第12实施方式)
在第12实施方式中,除了上述无线通信装置的结构以外,还包括SIM卡。SIM卡与例如无线通信装置中的发送部或者接收部或者控制部连接。这样,通过设为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13实施方式)
在第13实施方式中,除了上述无线通信装置的结构,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,通过设为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转送和接收的压缩运动图像的解压。
(第14实施方式)
在第14实施方式中,除了上述实施方式的无线通信装置的结构以外,还包括LED部。LED部与发送部或者接收部或者控制部连接。这样,通过设为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动作状态。
(第15实施方式)
在第15实施方式中,除了上述实施方式的无线通信装置的结构以外,还包括振动器部。振动器部与发送部或者接收部或者控制部连接。这样,通过设为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动作状态。
(第16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
一般地在无线通信系统中的无线访问协议上处置的帧被大致区分成数据(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表示这些类别。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进行区分。在IEEE802.11标准中,用处于MAC帧的帧头部的Frame Control字段中的Type、Subtype这样的两个字段进行帧类别的识别。用Type字段进行数据帧、管理帧、控制帧的大致区分,用Subtype字段,进行大致区分了的帧中的更细的识别、例如管理帧中的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)数据帧时的控制所使用的帧。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。响应帧是例如ACK帧、BlockACK帧。另外,RTS帧、CTS帧也是控制帧。
这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,建立有连接的无线通信装置之间的任意一方发送用于切断的帧。在IEEE802.11标准中,Deauthentication帧与其相当,被分类为管理帧。通常,在发送要切断连接的帧的一侧的无线通信装置中发送该帧的时间点、在接收要切断连接的帧的一侧的无线通信装置中接收到该帧的时间点,判定为连接切断。之后,如果是非接入点的无线通信终端,则返回到通信阶段(phase)中的初始状态例如连接的BSS探索的状态。在无线通信接入点切断了与某个无线通信终端之间的连接的情况下,如果例如无线通信接入点具有管理加入到本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,在无线通信接入点对加入到本BSS的各无线通信终端在关联过程中许可了连接的阶段,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关联起来的保持信息,关于该AID释放并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(pointcoordination function interframe space,PIFS)、短帧间间隔(short interframespace,SIFS)、扩展帧间间隔(extended interframe space,EIFS)、缩减帧间间隔(reducedinterframe 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25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,在各实施方式中,接入点或者多个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,在表现为接入点或者多个终端发送第X帧或者接入点接收多个第X帧时,这些第X帧的内容既可以相同,也可以不同。
此外,多个终端发送的帧既可以是不同的内容的帧,也可以是相同的内容的帧。作为一般的表现,在表现为多个终端发送或者接收第X帧时,这些第X帧的内容既可以相同,也可以不同。X是任意的值。同样地,在表现为终端(时间系列的方式)发送多个第X帧时,这些第X帧的内容既可以相同,也可以不同。X是任意的值。
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 (16)

1.一种无线通信装置,具备:
控制部,选择与本装置建立有连接的其它无线通信装置中的要查询是否具有上行链路发送用的数据的所述其它无线通信装置,根据所选择的所述其它无线通信装置的台数决定与依照CSMA/CA进行载波侦听时的退避时间有关的参数信息,其中,该CSMA/CA是载波侦听多路访问/冲突避免;
发送部,发送第1帧,该第1帧包括确定所选择的所述其它无线通信装置的信息且对所选择的所述其它无线通信装置查询是否具有所述上行链路发送用的数据,该第1帧指示依照所述参数信息发送响应帧;以及
接收部,从具有所述上行链路发送用的数据的其它无线通信装置接收第2帧作为所述第1帧的响应帧,
所述控制部从发送了所述第2帧的其它无线通信装置中选择要进行上行链路的多用户复用发送的无线通信装置。
2.根据权利要求1所述的无线通信装置,其特征在于,
所述参数信息是确定生成用于计算所述退避时间的随机数的随机数的范围的信息,
所述控制部以所述其它无线通信装置的台数越多使所述随机数的范围越大的方式决定所述参数信息。
3.根据权利要求1或2所述的无线通信装置,其特征在于,
所述控制部根据与所述无线通信装置建立有连接的其它无线通信装置中的、与上行链路的多用户复用方式对应的其它无线通信装置的台数决定所述参数信息。
4.根据权利要求1或2所述的无线通信装置,其特征在于,
所述控制部根据与所述无线通信装置建立有连接的其它无线通信装置中的、未迁移到低功耗模式的无线通信装置的台数决定所述参数信息。
5.根据权利要求1所述的无线通信装置,其特征在于,
在从所述其它无线通信装置中的1台接收到第6帧的情况下,所述控制部从发送了所述第6帧的所述其它无线通信装置以外的无线通信装置中选择要查询是否具有所述上行链路发送用的数据的所述其它无线通信装置,从发送了所述第6帧的所述其它无线通信装置以及发送了所述响应帧的所述其它无线通信装置中选择要进行所述上行链路的多用户复用发送的无线通信装置。
6.根据权利要求1、2或5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。
7.一种无线通信装置,具备:
控制部,选择与本装置建立有连接的其它无线通信装置中的要查询是否具有上行链路发送用的数据的所述其它无线通信装置,根据所选择的所述其它无线通信装置的台数决定与依照CSMA/CA进行载波侦听时的退避时间有关的参数信息,其中,该CSMA/CA是载波侦听多路访问/冲突避免;
发送部,发送第1帧,该第1帧包括确定所选择的所述其它无线通信装置的信息且对所选择的所述其它无线通信装置查询是否具有所述上行链路发送用的数据,该第1帧指示依照所述参数信息发送响应帧;以及
接收部,接收包括确定有无所述上行链路发送用的数据的信息的第3帧来作为所述第1帧的响应帧,
所述控制部从具有所述上行链路发送用的数据的其它无线通信装置中选择要进行上行链路的多用户复用发送的无线通信装置。
8.根据权利要求7所述的无线通信装置,其特征在于,
所述发送部发送第4帧,该第4帧包括确定从所述其它无线通信装置中选择出的要进行所述上行链路的多用户复用发送的无线通信装置的信息,
所述接收部在从所述第4帧的发送完成起一定时间之后从通过所述第4帧确定的无线通信装置接收以多用户复用方式发送的第5帧。
9.根据权利要求8所述的无线通信装置,其特征在于,
所述发送部在所述第1帧发送之后在预先决定的条件成立的情况下进行所述第4帧的发送。
10.根据权利要求9所述的无线通信装置,其特征在于,
在作为所述预先决定的条件而在所述第1帧发送之后经过了预先决定的限制时间的情况、在所述第1帧发送之后接收到来自预先决定的数量的无线通信装置的响应帧的情况、从通过所述第1帧指定的所有无线通信装置接收到响应帧的情况的至少任意一个成立的情况下,所述发送部进行所述第4帧的发送。
11.根据权利要求7至10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。
12.一种无线通信装置,具备:
接收部,从基站接收第1帧,该第1帧包括指定一个以上的无线通信装置的信息;
控制部,根据由所述第1帧的所述信息指定的所述无线通信装置的台数,决定CSMA/CA中使用的竞争窗的参数信息,在基于从根据所述参数信息确定的所述竞争窗随机选择的值来决定的退避时间的期间执行载波侦听,其中,该CSMA/CA是载波侦听多路访问/冲突避免;以及
发送部,根据在所述载波侦听的结果是闲时获得的发送权来发送针对所述第1帧的响应帧。
13.根据权利要求12所述的无线通信装置,其特征在于,
所述参数信息作为竞争窗包括随机数的范围。
14.根据权利要求12或13所述的无线通信装置,其特征在于,
在所述第1帧包括确定本装置的信息、并且本装置具有上行链路发送用的数据的情况下,所述发送部根据所述载波侦听的结果发送针对所述第1帧的所述响应帧。
15.根据权利要求12或13所述的无线通信装置,其特征在于,
所述发送部在所述第1帧包括确定本装置的信息的情况下,根据所述载波侦听的结果发送包括确定有无上行链路发送用的数据的信息的第2帧作为针对所述第1帧的所述响应帧。
16.根据权利要求12或13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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