CN111556582A - 无线通信系统、无线通信方法以及无线lan基站装置 - Google Patents

无线通信系统、无线通信方法以及无线lan基站装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无线通信系统、无线通信方法以及无线LAN基站装置。预定的STA包括：终端信息收集单元，从自己STA和其他STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；以及同时发送请求单元，根据终端信息掌握QoS数据帧的产生，并将请求同时发送的请求帧发送给AP，AP包括：终端信息收集单元；同时发送判定单元，通过接收请求帧，根据终端信息来选定同时发送的STA的组合；以及触发发送单元，对同时发送的STA指示同时发送，并发送包含控制同时发送所需的信息的触发帧，由触发帧指定的STA被配置为向AP同时发送无线帧。

Description

无线通信系统、无线通信方法以及无线LAN基站装置
本申请是基于申请号为201680011983.6、申请日为2016年02月23日、申请人为日本电信电话株式会社、发明名称为“无线通信系统、无线通信方法、无线LAN基站装置以及无线LAN终端装置”的发明提出的分案申请。
技术领域
本发明涉及多个无线LAN终端装置向一个无线LAN基站装置同时发送无线帧的无线通信系统、无线通信方法、无线LAN基站装置以及无线LAN终端装置。在本说明书中，将无线LAN终端装置简称为STA，将无线LAN基站装置简称为AP。
背景技术
在IEEE802.11ac无线LAN标准中，为了提高从AP向STA的下行方向的通信效率，采用了MU-MIMO(Multi-user multiple input multiple output多用户多输入多输出)。MU-MIMO能够从一个AP向多个STA同时传输无线帧。并且，为了进一步提高同时发送的效率，还提出了比较流量的特征量实施有效的流配对(flow pairing)的技术。
在非专利文献1中，关于下行方向的MU-MIMO等，规定了进行同时发送的过程或此时由AP和STA交换的无线帧。并且，还规定了将作为由MU-MIMO发送的无线帧的目的地的STA的组合群组化，并在附加GID(Group ID)之后同时发送的过程。与此相对，在非专利文献2中，示出了根据能够由AP收集的下行方向的流量特征量实施有效的下行MU-MIMO的群组构建方法。
另一方面，为了提高从STA向AP的上行通信的效率，研究了通过多个STA的上行方向的同时传输。从多个STA向一个AP的无线帧的同时发送能够利用空间或频率或者其两方的区域通过多路连接实现，但是如非专利文献3所示，在无线LAN系统中还未建立该方法。在非专利文献4中提出了在多个STA开始同时发送之前AP传输包含资源进程等信息的无线帧，并起到同时发送的触发作用的过程。
在先技术文献
非专利文献
非专利文献1:IEEE802.11ac,"Wireless LAN Medium Access Control(MAC)andPhysical(PHY)Layer Specifications",December 2013
非专利文献2:Y.Inoue,S.Shinohara,M.Mizoguchi,and M.Morikura,“Flow-Based User Pairing Scheme for Muti-User Transmissions over WLANs,”Proceedingsof the 11th IEEE Vehicular Technology Society Asia Pacific WirelessCommunications Symposium(APWCS),Ping Tung,Taiwan,Aug.28-29,2014.
非专利文献3:O.Aboul-Magd,“802.11HEW SG Proposed PAR,”doc.:IEEE802.11-14/0165r1,March 2014
非专利文献4:Jinyoung Chun,Wookbong Lee,“Uplink multi-usertransmission”,11-13/1388r0,LG Electronics
发明内容
发明所要解决的问题
在多个STA中，如引用文献4所示，即使利用由AP发送的作为触发的无线帧进行了上行方向的同时发送，也不能保证同时发送的STA的组合必然执行了有效的传输。例如，当多个STA执行同时发送时，可以预想到与由STA单个发送的情形相比各个STA的通信质量变差。因此，进行同时发送的STA期望由于无线帧传播而引起的特性劣化足够小。但是，由于没有选定该STA的组合的手段，因此与实际多个STA进行同时发送相比，各STA分别单独发送时可能更为有效。
本发明的目的在于，提供无线通信系统、无线通信方法、无线LAN基站装置以及无线LAN终端装置，当从多个STA向一个AP通过多路连接方式同时发送无线帧时，能够选定同时发送的STA，并对该STA进行同时发送。
用于解决问题的手段
根据第一发明，提供一种无线通信系统，其中，一个AP与多个STA连接，从多个STA向AP将无线帧通过多路连接方式进行同时发送，AP包括：终端信息收集单元，从多个STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；同时发送判定单元，根据终端信息来选定同时发送的STA的组合；以及触发发送单元，对同时发送的STA指示同时发送，并发送包含控制同时发送所需的信息的触发帧，由触发帧指定的STA被配置为向AP同时发送无线帧。
根据第二发明，提供一种无线通信系统，其中，一个AP与多个STA连接，从多个STA向AP将无线帧通过多路连接方式进行同时发送，多个STA中的预定的STA包括：终端信息收集单元，从自己STA和其他STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；以及同时发送请求单元，根据终端信息掌握QoS(Quality of Service，服务质量)数据帧的产生，并将请求同时发送的请求帧发送给AP，AP包括：终端信息收集单元，从多个STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；同时发送判定单元，通过接收从预定的STA发送的请求帧，根据终端信息来选定同时发送的STA的组合；以及触发发送单元，对同时发送的STA指示同时发送，并发送包含控制同时发送所需的信息的触发帧，由触发帧指定的STA被配置为向AP同时发送无线帧。
在第一发明或第二发明的无线通信系统中，AP包括访问控制单元，当针对目的地为STA的无线帧和目的地为同时发送的多个STA的触发帧的每个执行单独的CSMA/CA控制时，访问控制单元设定待发送的帧数或数据量多的那一方容易取得访问权的CSMA/CA控制的参数，并发送通过该单独的CSMA/CA控制取得访问权的无线帧或触发帧。
在第一发明或第二发明的无线通信系统中，AP包括访问控制单元，当针对目的地为STA的无线帧和目的地为同时发送的多个STA的触发帧的每个执行通用的CSMA/CA控制时，访问控制单元选择待发送的帧数或数据量多的那一方的无线帧或触发帧，并通过该通用的CSMA/CA控制取得访问权来进行发送。
根据第三发明，提供一种无线通信方法，其中，一个AP与多个STA连接，从多个STA向AP将无线帧通过多路连接方式进行同时发送，AP具有：步骤1，从多个STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；步骤2，根据终端信息来选定同时发送的STA的组合；以及步骤3，对同时发送的STA指示同时发送，并发送包含控制同时发送所需的信息的触发帧，由触发帧指定的STA向AP同时发送无线帧。
根据第四发明，提供一种无线通信方法，其中，一个AP与多个STA连接，从多个STA向AP将无线帧通过多路连接方式进行同时发送，多个STA中的预定的STA具有：步骤1，从自己STA和其他STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；以及步骤2，根据终端信息掌握QoS数据帧的产生，并将请求同时发送的请求帧发送给AP，AP具有：步骤1，从多个STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；步骤2，通过接收从预定的STA发送的请求帧，根据终端信息来选定同时发送的STA的组合；以及步骤3，对同时发送的STA指示同时发送，并且发送包含控制同时发送所需的信息的触发帧，由触发帧指定的STA向AP同时发送无线帧。
在第三发明或第四发明的无线通信方法中，当针对目的地为STA的无线帧和目的地为同时发送的多个STA的触发帧的每个执行单独的CSMA/CA控制时，AP设定待发送的帧数或数据量多的那一方容易取得访问权的CSMA/CA控制的参数，并发送通过该单独的CSMA/CA控制取得访问权的无线帧或触发帧。
在第三发明或第四发明的无线通信方法中，当针对目的地为STA的无线帧和目的地为同时发送的多个STA的触发帧的每个执行通用的CSMA/CA控制时，AP选择待发送的帧数或数据量多的那一方的无线帧或触发帧，并通过该通用的CSMA/CA控制取得访问权来进行发送。
根据第五发明，提供一种无线通信系统的AP，在无线通信系统中，一个AP与多个STA连接，从多个STA向AP将无线帧通过多路连接方式进行同时发送，AP包括：终端信息收集单元，从多个STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；同时发送判定单元，根据终端信息来选定同时发送的STA的组合；以及触发发送单元，对同时发送的STA指示同时发送，并发送包含控制同时发送所需的信息的触发帧。
在第五发明的AP中，包括访问控制单元，当针对目的地为STA的无线帧和目的地为同时发送的多个STA的触发帧的每个执行单独的CSMA/CA控制时，访问控制单元设定待发送的帧数或数据量多的那一方容易取得访问权的CSMA/CA控制的参数，并发送通过该单独的CSMA/CA控制取得访问权的无线帧或触发帧。
在第五发明的AP中，包括访问控制单元，当针对目的地为STA的无线帧和目的地为同时发送的多个STA的触发帧的每个执行通用的CSMA/CA控制时，访问控制单元选择待发送的帧数或数据量多的那一方的无线帧或触发帧，并通过该通用的CSMA/CA控制取得访问权来进行发送。
根据第六发明，提供一种无线通信系统的STA，在无线通信系统中，一个AP与多个STA连接，从多个STA向AP将无线帧通过多路连接方式进行同时发送，STA包括：终端信息收集单元，从自己STA和其他STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；以及同时发送请求单元，根据终端信息掌握QoS数据帧的产生，并将请求同时发送的请求帧发送给AP。
发明效果
在本发明中，在STA中以QoS数据帧的产生为触发被选定为同时发送的STA，并通过触发帧被通知的多个STA能够在适当的定时通过多路连接方式开始同时发送。并且，本发明通过选定同时发送的数据传输效率良好的组合的STA，能够提高同时发送的吞吐量。
附图说明
图1是示出本发明的无线通信系统的配置例的图。
图2是示出本发明的无线通信系统中的AP和STA的配置例的图；
图3是示出本发明的无线通信系统中的实施例1的控制顺序的图；
图4是示出本发明的无线通信系统中的实施例2的控制顺序的图；
图5是示出本发明的无线通信系统中的实施例3的控制顺序的图；
图6是示出本发明的无线通信系统中的实施例4的控制顺序的图；
图7是示出本发明的无线通信系统中的实施例1的AP的同时发送控制过程的流程图；
图8是示出本发明的无线通信系统中的实施例2的AP的同时发送控制过程的流程图；
图9是示出本发明的无线通信系统中的实施例3的STA、AP的同时发送控制过程的流程图；
图10是示出本发明的无线通信系统中的实施例4的STA、AP的同时发送控制过程的流程图；
图11是示出访问控制部15的配置例1的图；
图12是示出访问控制部15的配置例2的图。
具体实施方式
图1示出本发明的无线通信系统的配置例。
在图1中，一个AP与多个STA1～STAn连接。实线表示能够在AP与STA1～STAn之间进行无线帧的收发。虚线表示STA1能够接收STA2和STA3发送的无线帧。
图2示出了本发明的无线通信系统中的AP和STA的配置例。
在图2中，AP和STA包括：无线通信部11，进行无线帧的收发和同时发送中的多路连接处理；控制部12，进行包括无线帧的收发控制在内的全体控制；信息管理部13，管理各个控制所需的信息；同时发送判定部14，收集各STA的终端信息，判定同时发送的STA的组合的选定和同时发送的数据传输效率的好坏，生成对同时发送的STA通知同时发送控制所需的信息的触发帧；以及访问控制部15，通过CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance防冲突的载波侦听多址访问)控制获取无线帧的访问权。这里，无线帧有AP发送的下行数据帧、STA发送的上行数据帧、用于控制STA的同时发送的终端信息、通知帧、请求帧、触发帧等控制信号。
以下，参照图3～图6所示的实施例1～4的控制顺序和图7～图10所示的实施例1～4的同时发送控制过程，对各实施例进行说明。
(实施例1)
图3示出了本发明的无线通信系统中的实施例1的控制顺序。
图7示出了作为本发明的无线通信系统中的实施例1的同时发送控制过程的步骤S11～S15。
AP在步骤S11中从STA1～STAn收集选定同时发送的STA和控制同时发送所需的终端信息并进行合计。终端信息是各STA中的流量信息、来自各STA的接收功率或信道状态等传播特性信息。
作为各STA中的流量信息，例如可例举：优先级高的访问类型的发送分组的有无或数量和比特大小、发送队列中否存在阈值以上的分组、发送分组的应用类别、与STA中生成的用户数据的生成率有关的信息、用户数据的产生频率、有无定期产生的发送分组等信息。STA通过在终端信息包含上行线路的数据帧的分组长度或分组的比特量的信息，能够决定AP设定作为分组发送禁止期间的NAV(Network Allocation Vector，网络分配矢量)时的NAV周期长度度。此外，根据从AP发送的下行方向的流量的应用类别预测上行方向的流量的产生，能够利用于同时发送的STA的组合的选定中。例如，在利用VoIP(Voice over IP IP网络电话)等应用的情况下，当在下行方向定期产生了发送分组时，能够预想上行方向也产生同样的发送分组。并且，能够在一段时间，AP收集STA的上行流量的统计值，预测有无定期产生的上行流量，并利用于同时发送的STA的选定中。
另外，当多个STA执行同时发送时，与由STA单个发送的情况相比，可预想到各个STA的通信质量变差，因此期望组合在执行同时发送时由于无线帧的传播所导致的特性劣化足够小的STA。为了判断该传播特性，比较STA发送的帧的接收功率值预测与AP之间的传播信道质量的结果和多个STA之间的特性，还能够将在执行同时发送时是否存在同等的接收功率值的STA的终端信息利用在同时发送判断中。
这里，作为终端信息的收集方法，可以有下述方法：从各STA定期或主动地发送包含终端信息的帧，或者响应AP的轮询使各STA依次应答，或者在来自各STA的上行数据帧承载终端信息，或者在作为对下行数据帧的应答帧例如ACK上承载终端信息。在上行数据帧包含终端信息的情况下，通过在上行方向的多个用户同时发送的数据帧中包含终端信息，AP能够持续进行基于本发明的多个用户的同时发送通信。另外，也可以利用在IEEE802.11e中规定的QoS控制域(QoS control field)内的信息，掌握STA中的QoS数据帧的产生。另外，也可以利用移动网络或有线网络这样的无线LAN以外的网络，在后台收集终端信息。例如，可以使用IEEE802.11k等，或其他信息交换顺序。
也可以并非是在AP上收集所有STA的终端信息，而是例如仅由具有上行流量的STA将终端信息传输给AP的方式。另外，在如后述的实施例3、4那样由预定的STA收集其他STA的终端信息的情况下，也可以是由预定的STA仅收集可听到的STA的终端信息的方式。
接着，AP在步骤S12、S13中根据收集的终端信息来选定同时发送的STA的组合，计算由该组合的STA同时发送时的数据传输效率，并判定好坏。数据传输效率的计算首先基于数据率等选定相似性高的STA的组合，计算基于该STA的组合的同时发送的数据传输效率，数据率由在各STA产生的上行流量的帧大小、分组产生间隔、发送分组的访问类型、传播特性、各个STA的发送能力等决定。然后，对由选定的STA的组合进行同时发送的数据传输效率与由STA单个发送时的数据传输效率进行比较，如果前者的值高，则判定为同时发送的数据传输效率更好。或者，也可以对由选定的STA的组合进行同时发送的数据传输效率与预定的阈值进行比较，判定同时发送的数据传输效率的好坏。
其结果是，如果同时发送的数据传输效率不好，则在步骤S14中，AP不进行上行链路上的同时发送控制。另一方面，如果判定为同时传输的数据传输效率良好，则在步骤S15中，AP针对选定的同时发送的STA生成用于指示上行链路同时发送的触发帧TRG，并在执行通过CSMA/CA控制进行载波侦听取得访问权之后，发送该触发帧。
另外，在步骤S15中的访问权取得处理中，也可以进行下述处理：收发CSMA/CA控制中的RTS(Request to send，请求发送)/CTS(Clear to send，清除发送)帧，假定由选定的STA完成同时发送的时间并设定禁止其他STA的发送的NAV等。
在取得访问权的AP发送的触发帧中，包含使用为了判断同时发送而收集的终端信息选定的同时发送的STA的组合、各STA可利用的无线通信资源信息、频率以及定时调整所需要的信息。并且，也可以在触发帧中例如包含进行同时发送时的解调方式和降低编码率的惩罚信息。
通过AP发送的触发帧接受了同时发送的指示的STA、例如如图3所示的STA1～STAn基于指定的信息，通过频分多址连接方式(FDMA)、空分多址连接方式(SDMA、MU-MIMO)、其他多路连接方式中的任一方式或它们的组合进行同时发送。
然而，AP针对向STA发送的下行数据帧基于CSMA/CA控制取得访问权之后进行发送。因此，关于用于发送下行数据帧的CSMA/CA控制和用于发送指示上行数据帧同时发送的触发帧的CSMA/CA控制，在图2所示的AP的访问控制部15中需要进行调整。
这里，如果针对下行数据帧进行与访问类型相应的优先控制，则可考虑在触发帧中也进行与同时发送的上行数据帧的访问类型相应的优先控制的配置。与这样的访问类型相应的优先控制通过设定CSMA/CA控制的参数来进行。
在将CSMA/CA控制扩展的EDCA(Enhanced Distributed Channel Access增强型分布式信道访问)控制中，使用与访问类型AC相应的AIFS时间来代替判定信道处于空闲状态为止的DIFS时间。例如，优先级越高的访问类型，AIFS时间就设定得越短。作为决定防冲突的随机退避值的CW(Contention Window，竞争窗口)的最小值的CWmin和作为最大值的CWmax也根据访问类型来设定。例如，优先级越高的访问类型，CWmin和CWmax就设定为越小的值。另外，TXOP(Transmission Opportunity，传播机会)也根据访问类型来设定，TXOP是表示取得信道的访问权之后排他性的信道使用时间段的参数。例如，优先级越高的访问类型，TXOP的值就越大，在取得访问权后能够发送的帧数就越多。
在通过调整作为这样的EDCA参数的AIFS、CWmin、CWmax、TXOP来进行与访问类型相应的优先控制的情况下，针对每种访问类型，需要进行下行数据帧与触发帧之间的优先控制。例如，在对于下行数据帧和触发帧按照每个访问类型进行单独的CSMA/CA控制的配置例1的情况下，针对每个访问类型，设定待发送的帧数或数据量多的那一方容易取得访问权的EDCA参数。以下，参照图11具体进行说明。
另外，在对于下行数据帧和触发帧按照每个访问类型进行通用的CSMA/CA控制的配置例2的情况下，针对每个访问类型，设置选择部，以选择待发送的帧数或数据量多的那一方进行CSMA/CA控制。以下，参照图12具体进行说明。
图11了示出访问控制部15的配置例1。
在图11中，上行/下行发送管理功能部100输入AP中的下行数据帧和用于指示上行链路同时发送的触发帧，针对每个访问类型合计各帧数或数据量，将下行数据帧输入给下行数据帧用访问控制部20，并将触发帧输入给触发帧用访问控制部30。
下行数据帧用访问控制部20为在IEEE802.11e所示的配置，包括下行数据帧用访问类型映射部21、与访问类型对应的发送队列22-1～22-4及CSMA/CA控制部23-1～23-4、以及防冲突处理部24。下行数据帧用访问类型映射部21将下行数据帧插入到与访问类型相应的发送队列22-1～22-4。对于在各发送队列中进行等待的下行数据帧，由CSMA/CA控制部23-1～23-4以基于与访问类型相应的EDCA参数的优先级执行访问控制。
触发帧用访问控制部30为与下行数据帧用访问控制部20同样的配置，包括触发帧用访问类型映射部31、与访问类型对应的发送队列32-1～32-4、与访问类型对应的CSMA/CA控制部33-1～33-4、以及防冲突处理部24。触发帧用访问类型映射部31将触发帧插入至与访问类型相应的发送队列32-1～32-4。对于在各发送队列中进行等待的触发帧，由CSMA/CA控制部33-1～33-4以基于与访问类型相应的EDCA参数的优先级执行访问控制。
在与访问类型i相应的CSMA/CA控制部23-i、33-i中，也可以共同设定与访问类型i相应的EDCA参数的默认值，如果是相同的访问类型i，例如可以对EDCA参数的默认值进行加权，以使得触发帧的访问控制优先。这里，i是1～4。
并且，上行/下行发送管理功能部100基于每个访问类型合计下行数据帧和触发帧的各帧数或数据量的合计结果，对于相同的访问类型i的CSMA/CA控制部23-i、33-i，调整在发送队列22-i、32-i中等待发送的帧数或数据量多的那一方容易取得访问权的EDCA参数。
防冲突处理部24在下行数据帧用访问控制部20和触发帧用访问控制部30中是相同的。防冲突处理部24在各访问类型的访问控制中发送定时重叠时执行优先级高的那一方的访问控制，但是在相同访问类型的下行数据帧与触发帧之间，例如也可以优先执行触发帧的访问控制。
图12示出了访问控制部15的配置例2。
在图12中，配置例2是将配置例1的下行数据帧用访问控制部20的CSMA/CA控制部23-1～23-4和触发帧用访问控制部30的CSMA/CA控制部33-1～33-4共用而得的配置例。
上行/下行发送管理功能部100输入AP中的下行数据帧和用于指示上行链路同时发送的触发帧，针对每个访问类型合计各帧数或数据量，将下行数据帧输入给下行数据帧用访问类型映射部21，将触发帧输入给触发帧用访问类型映射部31。
下行数据帧用访问类型映射部21将下行数据帧插入到与访问类型相应的发送队列22-1～22-4中。触发帧用访问类型映射部31将触发帧插入到与访问类型相应的发送队列32-1～32-4中。对于在访问类型i的发送队列22-i中等待的下行数据帧和在发送队列32-i中等待的触发帧，选择部41-i选择其中一者，CSMA/CA控制部23-i以基于与访问类型i相应的EDCA参数的优先级执行访问控制。
上行/下行发送管理功能部100基于针对每个访问类型合计下行数据帧和触发帧的各帧数或数据量的合计结果，使访问类型i的选择部41-i选择在发送队列22-i、32-i中等待发送的帧数或数据量多的那一方，使CSMA/CA控制部23-i执行访问控制。在配置例1中，由于调整CSMA/CA控制部23-i、33-i的EDCA参数，因此下行数据帧和触发帧被选择的概率取决于随机退避值相同的统计概率，但在配置例2中，根据待发送的帧数或数据量来确定地选择其中一者。
当由于每个访问类型的访问控制而发送定时重叠时，防冲突处理部41执行优先级更高的那一方的访问控制。另外，由于访问控制而发送定时重叠可能是不同访问类型的触发帧和下行数据帧，也可能是不同访问类型的触发帧彼此或下行数据帧彼此的情形。
如上所述，在AP的访问控制部15中，如果发送用于同时发送目的地为STA的下行数据帧或上行数据帧的目的地为多个STA的触发帧，则在基于CSMA/CA控制取得访问权之后进行发送。另一方面，在STA中，如果发送上行数据帧，则也在基于CSMA/CA控制取得访问权之后进行发送。这里，例如在对于一个AP存在有发送请求的多个STA的情况下，如果分别进行CSMA/CA控制，则AP取得访问权的概率就会显著下降。与此相对，多个STA同时发送上行数据帧是消除各STA的发送请求，进而使得AP容易取得访问权，但这是可以高效地发送触发帧的情况。
在图11所示的配置例1中，当以触发帧的访问控制优先的方式对与各访问类型相应的EDCA参数的默认值进行加权时，可以根据有发送请求的STA数量来调整EDCA参数。例如，当产生了双向流量时，将AP中的CW大小设定为小于默认值，或者对于能够与该AP连接的STA或同时发送的STA利用信标帧或者其他无线或有线网络上的帧将CW大小设定为大于默认值，由此为发送用于同时发送的触发帧而实施载波侦听的AP能够优先开始发送。
(实施例2)
图4示出了本发明的无线通信系统中的实施例2的控制顺序。
图8示出了作为本发明的无线通信系统中的实施例2的同时发送控制过程的步骤S21～S29。
AP在步骤S21中，收集并合计从STA1～STAn选定同时发送的STA的和控制同时发送所需的终端信息。接着，AP在步骤S22、S23中根据收集的终端信息选定同时发送的STA的组合，计算该组合的STA同时发送时的数据传输效率，并判定好坏。这里，当同时发送的数据传输效率未被判定为好时，AP在步骤S24中进行不进行上行链路中的同时发送控制的处理。以上的处理与图7所示的实施例1的步骤S11～S14相同。
本实施例的特点在于：在步骤S23中同时传输的数据传输效率判定为好时，AP在对同时发送的STA发送用于指示上行链路同时发送的触发帧之际，使STA侧取得访问权。
这里，当AP判定同时传输的数据传输效率为好时，在步骤S25中，向同时发送的STA发送表示可同时发送的通知帧。接收了通知帧的STA中通过载波侦听和随机退避控制而取得访问权的STA将请求帧发送给AP。在图4的例子中，STA1发送请求帧。AP在步骤S26中接收到由取得访问权的STA发送的请求帧后，在步骤S27、S28中根据之前由AP收集的终端信息再次选定同时发送的STA的组合，再次计算该组合的STA同时发送时的数据传输效率，并判定好坏。此时，如果终端信息已被更新，则也存在与在步骤S22中选定的STA的组合不同的STA的组合被选定的情况。另外，取得访问权并发送了请求帧的STA处于空闲状态，因此也可以确定为同时发送的STA之一。
其结果是，当同时发送的数据传输效率未被判定为好时，在步骤S24中，AP不进行上行链路中的同时发送控制。另一方面，当同时传输的数据传输效率被再次判定为好时，在步骤S29中，AP对于所选定的同时发送的STA，生成并发送用于指示上行链路同时发送的触发帧。
如果接收到通知帧的STA取得访问权并发送请求帧，而接收到该请求帧的AP想要在SIFS时间后发送触发帧，则能够通过STA取得的访问权可靠地进行发送，能够开始同时发送。另外，如果假定从AP接收请求帧并发送触发帧直到对应的STA完成同时发送为止的时间，并根据STA发送的请求帧或另外收发的RTS/CTS帧对未被选定为同时发送的STA的其他STA等设定NAV，则根据AP的触发帧选定的STA能够可靠地执行同时发送。
(实施例3)
图5示出了本发明的无线通信系统中的实施例3的控制顺序。
图9示出了作为本发明的无线通信系统中的实施例3的同时发送控制过程的步骤S30～S33和步骤S34～S39，步骤S30～S33是STA的处理，步骤S34～S39是AP的处理。
实施例1和实施例2是AP收集并合计各STA的终端信息，并选定同时发送的STA的组合的过程，但实施例3的特点在于：由预定的STAx收集自己和其他终端信息并进行合计，并判断是否可同时发送来通知给AP，AP根据该通知来选定同时发送的STA的组合。例如在图1所示的STA1中，假定听到STA2和STA3的上行帧，并收集它们的流量信息作为终端信息的情形。或者，STA1也可以通过在实施例1中说明的AP的方法从其他STA2～STAn收集终端信息。但是，假定AP也与实施例1同样地，独自收集STA1～STAn的终端信息。
预定的STAx在步骤S30中收集并合计选定同时发送的STA和控制同时发送所需的终端信息。接着，STAx在步骤S31、S32中根据自己和其他的终端信息来选定同时发送的STA的组合，计算该组合的STA同时发送时的数据传输效率，并判定好坏，当同时发送的数据传输效率未判定为好时，返回到步骤S31，再次进行终端信息的收集。另一方面，当同时发送的数据传输效率被判定为好时，在步骤S33中，STAx将表示可同时发送的请求帧发送给AP。请求帧中也可以包含执行同时发送的STA的组合信息或其终端信息、对AP上的访问权取得的请求、以及上行方向的多个用户同时发送中包含自己STA的请求。另外，STAx也可以在掌握自己和其他STA的QoS数据帧的产生时将请求帧发送给AP。
另一方面，AP在步骤S34中，从STA1～STAn收集并合计选定同时发送的STA和控制同时发送所需的终端信息。AP在步骤S35中从STA接收请求帧后，在步骤S36、S37中根据之前收集的终端信息来选定同时发送的STA的组合，计算该组合的STA同时发送时的数据传输效率，并判定好坏。此时，如果STA发送的请求帧中包含由STA判定的同时发送的STA的组合信息或其终端信息，则也可以与AP收集的终端信息结合用于选定同时发送的STA的组合的处理中。另外，如果终端信息已被更新，则也存在与在步骤S31中选定的STA的组合不同的STA的组合被选定的情况。
其结果是，当同时发送的数据传输效率未判定为好时，在步骤S38中，AP不进行上行链路中的同时发送控制。另一方面，当同时传输的数据传输效率被判定为好时，在步骤S39中，对于所选定的同时发送的STA，生成用于指示上行链路同时发送的触发帧，并在通过载波侦听和随机退避控制而取得访问权之后，发送该触发帧。
如果除去STA中的步骤S30～S33的处理，则AP中的步骤S34～S39的处理基本与实施例1的步骤S11～S15相同。在本实施例中，在根据由预定的STAx收集的终端信息来判断是否可同时发送之后，使用AP所收集的终端信息或者与由STAx判定的同时发送的STA的组合信息或其终端信息结合，最终选定同时发送的STA的组合，由此能够减轻AP中的处理负担。
(实施例4)
图6示出了本发明的无线通信系统中的实施例4的控制顺序。
图10示出了作为本发明的无线通信系统中的实施例4的同时发送控制过程的步骤S40～S43和步骤S44～S49，步骤S40～S43是STA的处理，步骤S44～S49是AP的处理。另外，实施例4的步骤S40～S42、S44～S48的处理与实施例3中的步骤S30～S32、S34～S38的处理相同，步骤S43、S49的处理与实施例3中的步骤S33、S39的处理不同。
预定的STAx在步骤S42中判定同时传输的数据传输效率好后，在步骤S43中生成表示可同时发送的请求帧，并在通过载波侦听和随机退避控制取得访问权之后发送给AP。该请求帧与在实施例3中由STA1发送给AP的请求帧相同，也可以包含同时发送的STA的组合信息或其终端信息。另一方面，AP在步骤S47中再次判定同时传输的数据传输效率好后，在步骤S49中，对于选定的同时发送的STA，生成并发送用于指示上行链路同时发送的触发帧。
这样，实施例4的特点在于：AP基于与实施例2同样地由预定的STAx取得的访问权来发送触发帧。因此，与实施例2同样地，如果STA取得访问权并发送请求帧，而接收到该请求帧的AP想要在SIFS时间发送触发帧，则能够通过STA取得的访问权可靠地进行发送，能够开始同时发送。另外，如果假定从AP接收请求帧并发送触发帧直到对应的STA完成同时发送为止的时间，并根据STA发送的请求帧或另外收发的RTS/CTS帧对未选定为同时发送的STA的其他STA等设定NAV，则根据AP的触发帧选定的STA能够可靠地执行同时发送。
在上述的实施例1～4中，说明了从多个STA执行上行方向的同时发送的过程，但在AP中存在向STA发送的下行数据帧的情况下，也可以连续进行下行方向的发送和上行方向的同时发送。例如，在上述的实施例1～4中，当AP开始控制上行方向的同时发送的控制时，判定下行数据帧的有无，如果没有下行数据帧，则如各实施例那样发送触发帧，使被选定为同时发送的组合的STA进行同时发送。另一方面，如果AP中存在下行数据帧，则也可以继下行数据帧和ACK的收发之后发送触发帧。在此情况下，也可以在将作为下行方向的目的地的STA和在上行方向上进行同时发送的STA的组合设定为共同的基础上，将下行数据帧和触发帧一起发送，在上行的数据帧加上下行数据帧的ACK进行发送。或者，也可以继AP的触发帧的发送、STA的上行同时发送之后发送下行数据帧。在这种连续处理的情况下，AP或STA所取得的访问权是假定了其收发时间段的访问权。
在上述的实施例1和实施例3中，触发帧能够设定禁止周边终端进行发送的NAV。这里设定的NAV的周期长度基于所收集的终端信息来设定。关于NAV的设定及其修正，可考虑几个方法。
(1)触发帧不设定NAV，仅仅请求数据帧的发送。在此情况下，可以在STA发送数据帧之前，STA发送RTS帧，AP返回CTS帧，开始数据帧的发送。
(2)通过使用了针对可作为目的地的STA的触发帧或RTS帧的轮询来设定NAV。在此情况下，触发帧或RTS帧针对周边终端设定NAV，从一个以上的STA收集数据帧。最后再次发送触发帧，以触发同时发送。
(3)AP发送包含请求响应的多个目的地地址的触发帧或RTS帧，对于周边终端设定NAV。并且，也可以通过使触发帧的地址所指定的STA对于触发帧依次应答或者通过多路连接方式同时响应，来指定改变NAV周期长度。最后再次发送触发帧，以触发同时发送。
(4)发送第一触发帧作为触发帧，确认从指定的STA返回第二触发帧，再次发送第三触发帧，并从返回第二触发帧的STA接收数据帧。在本方法中，第一触发帧对于周边的终端基于收集的终端信息设定NAV周期长度，或者设定预先确定的NAV周期长度。STA接收第一触发帧，发送第二触发帧。此时，多个STA可以同时发送第二触发帧，也可以以第一指定的时间预定的定时发送第二触发帧，还可以向STA一台一台地发送第一触发帧，以使第二触发帧顺序返回。AP发送对于正常接收第二触发帧的STA指示发送的第三触发帧。此时，可以根据第二触发帧中包含的终端信息、正常发送了第二触发帧的组合，指定通过第三触发帧来改变NAV周期长度。这里，第一触发帧和第二触发帧以与RTS/CTS的交换相同地设定NAV，由第一触发帧设定的周边终端的NAV也可以在不发生第三触发帧时取消。第三触发帧可以包含作为用于STA同时发送的同步信号的信息，或具有作为发送权的转让的功能。在第三触发帧起到发送权转让功能的情况下，也可以不是在接收第二触发帧之后直接发送第三触发帧，而是在单个STA或多个STA进行下行方向的数据帧的发送之后发送第三触发帧。
在上述的实施例2和实施例4中，STA发送的请求帧能够对周边的终端设定禁止发送的NAV。这里设定的NAV周期长度是由AP预先通知的值，或者基于STA想要发送的数据帧所需的长度计算而得。关于NAV的设定及其修正，可考虑几个方法。
(1)请求帧不设定NAV，请求触发帧的发送。触发帧发送后的顺序可以通过在上述的实施例1和实施例3中所示的三个方法进行通信。
(2)通过使用请求帧的轮询来设定NAV，并请求触发帧的发送。在此情况下，请求帧对周边终端设定NAV，使AP发送触发帧。此时，在AP中，可以根据STA所指定的NAV周期长度等信息来决定、改变进行上行多个用户同时发送的STA的组合。在触发帧发送后，可以通过在上述的实施例1和实施例3所示的三个方法进行通信。由于NAV在请求帧中已被设定一次，因此能够通过之后的通信改变NAV周期长度。
在上述的实施例1～4中表示用于用户数据的调制方式和编码率的MCS索引例如可以如下在AP或STA中决定。MCS索引能够考虑迄今为止的通信结果来决定，或者考虑由于进行多个用户同时发送而造成的惩罚来决定。在考虑迄今为止的通信结果来决定的情况下，可以使用在相同的多个用户同时发送的条件下通信成功的MCS索引，或者使用与在相同的多个用户同时发送的条件下通信失败的MCS索引每个数据帧的比特数少的MCS索引而决定。在使用由于多个用户同时发送造成的惩罚的情况下，对于用于单一用户通信时的MCS索引，使用由于多个用户同时发送而被多路复用的STA的数量、或者多个用户同时发送的多路复用方式和多路复用的STA的数量来决定。多路复用方式例如是频分多址连接方式(FDMA)、空分多址连接方式(SDMA、MU-MIMO)、或者使用了这两者的多路连接方式。在FDMA的情况下，由于频率偏差导致的用户间干扰，在MU-MIMO的情况下，由于空间上的信号分离的不完全性导致的用户间干扰，可以想到通信质量下降，因此与此相应地将MCS索引改变为与低的比特数对应的索引为好。一般来说，与FDMA相比，MU-MIMO的惩罚更大。作为用于决定STA决定在数据帧中使用的MCS索引的方法，例如可考虑以下的方法。
(1)从AP通知用户的多路复用数及其多路复用方式，根据从该信息在STA中从预先存储的表中参考惩罚，来决定对应于与单一用户通信的情况相比低的比特数的MCS索引。
(2)估计在AP中使用的用户的多路复用数及其多路复用方式，根据假定的多路复用数和多路复用方式从预先存储的表中参考惩罚，来决定对应于与单一用户通信的情况相比低的比特数的MCS索引。另外，当决定惩罚时，也可以根据信道状态的传播特性信息与STA的相关值针对用户组合算出惩罚。
(3)从AP通知由于多个用户同时发送导致的惩罚，决定对应于与单一用户通信的情况相比低的比特数的MCS索引。
(4)从AP通知在多个用户同时发送中使用的MCS索引，并使用被指定的MCS索引。
作为惩罚的具体指标，可以使用指示应从可选择能够使用的MCS索引的选项少几级比特数的索引的值，或者能够使用量化作为信号对干涉噪声功率比(SINR)的降低量的值、或者量化1以下的数或用分贝表示的值而得到的值。例如，在使两个STA进行基于MU-MIMO的上行方向通信的情况下，能够通知将MCS索引降低一个或者通知SINR降低2dB。
符号说明
AP 无线LAN基站装置
STA 无线LAN终端装置
11 无线通信部
12 控制部
13 信息管理部
14 同时发送判定部
15 访问控制部

Claims (5)

1.一种无线通信系统，其中，一个无线LAN基站装置(以下称为“AP”)与多个无线LAN终端装置(以下称为“STA”)连接，从多个STA向AP将上行无线帧通过多路连接方式进行同时发送，所述无线通信系统的特征在于，
所述AP包括：
终端信息收集单元，从所述多个STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；
同时发送判定单元，根据所述终端信息来选定同时发送的STA的组合；
触发发送单元，对同时发送所述上行无线帧的STA指示同时发送，并发送包含控制同时发送所需的信息的触发帧；
访问控制单元，通过CSMA/CA控制取得信道访问权，所述信道访问权用于从所述AP向所述STA发送下行无线帧和所述触发帧；以及
优先控制单元，当获取所述信道访问权时，在所述下行无线帧和所述触发帧之间进行优先控制。
2.一种无线通信系统，其中，一个无线LAN基站装置(以下称为“AP”)与多个无线LAN终端装置(以下称为“STA”)连接，从多个STA向AP将上行无线帧通过多路连接方式进行同时发送，所述无线通信系统的特征在于，
所述多个STA中的预定的STA包括：
终端信息收集单元，从自己STA和其他STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；以及
同时发送请求单元，根据所述终端信息掌握QoS(Quality of Service，服务质量)数据帧的产生，并将请求同时发送的请求帧发送给所述AP，
所述AP包括：
终端信息收集单元，从所述多个STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；
同时发送判定单元，通过接收从所述预定的STA发送的所述请求帧，根据由所述预定的STA以及所述AP收集的所述终端信息来选定同时发送的STA的组合；
触发发送单元，对同时发送所述上行无线帧的STA指示同时发送，并发送包含控制同时发送所需的信息的触发帧；
访问控制单元，通过CSMA/CA控制取得信道访问权，所述信道访问权用于从所述AP向所述STA发送下行无线帧和所述触发帧；以及
优先控制单元，当获取所述信道访问权时，在所述下行无线帧和所述触发帧之间进行优先控制。
3.一种无线通信方法，其中，一个无线LAN基站装置(以下称为“AP”)与多个无线LAN终端装置(以下称为“STA”)连接，从多个STA向AP将上行无线帧通过多路连接方式进行同时发送，所述无线通信方法的特征在于，
所述AP具有：
步骤1，从所述多个STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；
步骤2，根据所述终端信息来选定同时发送的STA的组合；
步骤3，对同时发送所述上行无线帧的STA指示同时发送，并发送包含控制同时发送所需的信息的触发帧；
步骤4，通过CSMA/CA控制取得信道访问权，所述信道访问权用于从所述AP向所述STA发送下行无线帧和所述触发帧；以及
步骤5，当获取所述信道访问权时，在所述下行无线帧和所述触发帧之间进行优先控制。
4.一种无线通信方法，其中，一个无线LAN基站装置(以下称为“AP”)与多个无线LAN终端装置(以下称为“STA”)连接，从多个STA向AP将上行无线帧通过多路连接方式进行同时发送，所述无线通信方法的特征在于，
所述多个STA中的预定的STA具有：
步骤1，从自己STA和其他STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；以及
步骤2，根据所述终端信息掌握QoS(Quality of Service，服务质量)数据帧的产生，并将请求同时发送的请求帧发送给所述AP，
所述AP具有：
步骤1，从所述多个STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；
步骤2，通过接收从所述预定的STA发送的所述请求帧，根据由所述预定的STA和所述AP收集的所述终端信息来选定同时发送的STA的组合；
步骤3，对同时发送所述上行无线帧的STA指示同时发送，并且发送包含控制同时发送所需的信息的触发帧；
步骤4，通过CSMA/CA控制取得信道访问权，所述信道访问权用于从所述AP向所述STA发送下行无线帧和所述触发帧；以及
步骤5，当获取所述信道访问权时，在所述下行无线帧和所述触发帧之间进行优先控制。
5.一种无线通信系统的无线LAN基站装置，在所述无线通信系统中，一个无线LAN基站装置与多个无线LAN终端装置(以下称为“STA”)连接，从多个STA向无线LAN基站装置将上行无线帧通过多路连接方式进行同时发送，所述无线LAN基站装置的特征在于，包括：
终端信息收集单元，从所述多个STA收集终端信息，该终端信息用于选定同时发送的STA和控制同时发送；
同时发送判定单元，根据所述终端信息来选定同时发送的STA的组合；
触发发送单元，对同时发送所述上行无线帧的STA指示同时发送，并发送包含控制同时发送所需的信息的触发帧；
访问控制单元，通过CSMA/CA控制取得信道访问权，所述信道访问权用于从所述AP向所述STA发送下行无线帧和所述触发帧；以及
优先控制单元，当获取所述信道访问权时，在所述下行无线帧和所述触发帧之间进行优先控制。
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