JP2007165980A - 無線通信装置及び無線通信装置の中継要否判断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 中継要否の判断を適切かつ簡易に行うことができる無線通信装置を提供する。
【解決手段】 本発明の無線通信装置は、基地局探索要求フレーム送信部２１と、基地局探索要求フレームに応答して１つ以上の無線基地局及び中継機能を備えた１つ以上の無線装置が送信した基地局探索応答フレームを受信する基地局探索応答フレーム受信部２２と、
基地局探索応答フレームの受信品質を測定する受信品質測定部２３と、中継機能を備えた無線装置が送信した基地局探索応答フレームの受信品質と無線基地局が送信した基地局探索応答フレームの受信品質とに基づいて、基地局探索応答フレームを送信した無線装置を中継して無線基地局と通信するか否かを判断する中継要否判断部２４とで構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、特に無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に適用可能な無線通信装置、該無線通信装置の中継要否判断方法に関する。

近年、無線ＬＡＮが普及し、企業や大学だけでなく、家庭でも利用されるようになってきた。フラットテレビ、ハードディスクレコーダ等の情報家電にも無線ＬＡＮが利用されつつある。例えば、テレビパネルとテレビチューナ間を無線化することにより、テレビパネルを別の部屋に持ち運んで見ることが可能になる。

家庭で無線ＬＡＮを利用する場合は、アクセスポイントを１つ設置してネットワークを形成するケースが多い。そして、端末は各部屋で利用される場合が多いため、アクセスポイントと端末間との間に一定の通信品質を確保すること、端末が利用される部屋によっては、アクセスポイントと端末間の通信距離を延長させることが課題であった。この問題を解決するために、外付けのアンテナを端末に追加拡張する方法があるが、外付けアンテナによる拡張は、端末の可搬性を損なうものであり、美観上も好ましくない。

そこで、外付けアンテナを用いない方法として、中継装置を設置し、端末―中継装置―アクセスポイントというネットワークを構築する方法が考えられる（例えば、特許文献１参照）。この文献は、アクセスポイントに直接通信できない端末が最初に発見した中継可能な端末を経由し、アクセスポイントと通信を行うシステムを提案している。
特開２００３−３４９９３７公報（図１、図８）

しかしながら、上述した特許文献１は、端末が常に中継端末を経由してアクセスポイントと通信を行う場合については考慮されているものの、中継端末を経由してアクセスポイントと通信を行うか、あるいは直接通信を行うかの判断については考慮されていない。端末の使用場所によっては、中継端末を経由せずにアクセスポイントと直接通信を行った方が良い場合もある。そのため、端末には中継端末を経由するか直接通信を行うかの判断を、適切かつ簡易に行うことが求められていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、中継端末を経由してアクセスポイントと通信を行うか、中継端末を経由せず直接通信を行うかの判断を、適切かつ簡易に行うことができる無線通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無線通信装置は、基地局探索要求フレームを送信する基地局探索要求フレーム送信部と、前記基地局探索要求フレームに応答して１つ以上の無線基地局及び中継機能を備えた１つ以上の無線装置が送信した基地局探索応答フレームを受信する基地局探索応答フレーム受信部と、前記基地局探索応答フレーム受信部で受信した各基地局探索応答フレームの受信品質を測定する受信品質測定部と、前記受信品質測定部において測定された、前記中継機能を備えた無線装置が送信した基地局探索応答フレームの受信品質と前記無線基地局が送信した基地局探索応答フレームの受信品質とに基づいて、前記基地局探索応答フレームを送信した無線装置を中継して無線基地局と通信するか否かを判断する中継要否判断部とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の無線通信装置の中継要否判断方法は、基地局探索要求フレームを送信する第１のステップと、前記基地局探索要求フレームに応答して１つ以上の無線基地局及び中継機能を備えた１つ以上の無線装置が送信した基地局探索応答フレームを受信する第２のステップと、前記第２のステップで受信した各基地局探索応答フレームの受信品質を測定する第３のステップと、前記第３のステップで測定された、前記中継機能を備えた無線装置が送信した基地局探索応答フレームの受信品質と前記無線基地局が送信した基地局探索応答フレームの受信品質とに基づいて、前記基地局探索応答フレームを送信した無線装置を中継して無線基地局と通信するか否かを判断する第４のステップとを備えたことを特徴とする。

本発明の無線通信装置によれば、中継端末を経由してアクセスポイントと通信を行うか、中継端末を経由せず直接通信を行うかの判断を、適切かつ簡易に行うことができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の無線通信装置が用いられる無線システムの全体構成例である。このシステムでは、無線基地局である１台のアクセスポイントＡＰ１０に対して、３台の端末（ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３，ＳＴＡ１４）が無線接続される。ＡＰ１０は、基幹ネットワークと接続されている。端末ＳＴＡ１１は、本発明に係る無線通信装置であり、ＡＰ１０との接続を望んでいる。ＳＴＡ１２とＳＴＡ１３は、中継機能を持った端末であり、ＳＴＡ１１と通信可能で、ＳＴＡ１１から送信された信号をＡＰ１０に転送すると共に、ＡＰ１０から信号をＳＴＡ１１に転送する機能を備える。

図２は、端末ＳＴＡ１１の機能ブロック図である。ＳＴＡ１１は、ＡＰ探索要求フレーム（ＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ）を送信するＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ送信部２１、ＡＰ探索要求フレームに応答してＡＰ１０及びＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が送信したＡＰ探索応答フレーム（ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）を受信するＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ受信部２２、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ受信部２２で受信した各ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅの受信品質を測定する受信品質測定部２３、受信品質測定部２３における測定結果に基づいて、ＡＰ１０と直接通信を行うか、ＡＰ１０と直接通信を行わず中継端末を経由して通信を行うかを判断する中継要否判断部２４を備える。中継要否判断部２４には、中継要否判断に必要なデータである受信品質と伝送速度との関係を示すテーブルを保持するデータ保持部２５が付属している。

上述した構成において、以下、ＳＴＡ１１の動作について説明する。まず、ＳＴＡ１１がアクセスポイントおよび中継可能な無線端末を探索する動作について図３を用いて説明する。

図３は、ＳＴＡ１１がアクセスポイントおよび中継端末を探索する際のフレーム交換の様子を示すシーケンス図である。ＡＰ１０が形成するＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）のＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）は「ＳＳＩＤ１」とし、ＡＰ１０に接続する無線端末は、ＳＳＩＤをＳＳＩＤ１にセットしたものであるとする。

ＡＰ１０との接続を要望しているＳＴＡ１１は、ＳＳＩＤを「ＳＳＩＤ１」とセットしたＡＰ探索要求フレーム（ＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ）３１をＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ送信部２１から送信する。このＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ３１を受信したＡＰ１０と中継機能を備えた無線端末ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３は、ＡＰ探索応答フレーム（ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）３２〜３４を送信する。ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ受信部２２は、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３２〜３４を受信する。なお、中継機能を備えていない無線端末ＳＴＡ１４は、ＡＰ探索要求フレーム３１を受信できたとしてもＡＰ探索応答フレームを送信しない。

無線ＬＡＮの規格（ＩＥＥＥ８０２．１１）では、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅフレームのアドレスフィールドは３つあり、「宛先端末アドレス」、「送信元端末アドレス」、「ＢＳＳＩＤ識別子」を付加する。ＡＰ１０，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が送信する各ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｐｎｓｅフレーム３２〜３４の宛先端末アドレスはＳＴＡ１１のＭＡＣアドレスであり、送信元端末アドレスは、ＡＰ１０，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３のそれぞれのアドレスである。しかし、ＢＳＳＩＤ識別子は、ＢＳＳを形成するＡＰ１０のＭＡＣアドレスを記載するため、ＡＰ１０，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が送信するＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅフレーム３２〜３４のＢＳＳＩＤ識別子は、いずれもＡＰ１０のＭＡＣアドレスとなる。そこで、ＳＴＡ１１は、ＢＳＳＩＤ識別子と送信元端末アドレスが一致しているときにＡＰ１０が送信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅフレーム３２と判断する。一方、ＢＳＳＩＤ識別子と送信元端末アドレスが一致していない場合は、ＡＰ１０以外の無線端末が送信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３３，３４と判断する。この判断は、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ受信部２２で行う。

ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ受信部２２は、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３２〜３４のＢＳＳＩＤ識別子を比較することにより、無線端末が接続しているＡＰ１０以外の他のアクセスポイントを特定することができるため、複数のアクセスポイントによってＢＳＳが形成され、かつ、同一のＳＳＩＤを利用している場合はアクセスポイント毎にグルーピングしてＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅを処理する。具体的には、アクセスポイントがＡＰ１０ａ，ＡＰ１０ｂと二つある場合、ＳＴＡ１１が、ＡＰ１０ａが送信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ（ＰＲ＿ＡＰ１０ａ）とＡＰ１０ａに接続している中継端末ＳＴＡ＿ＡＰ１０ａが送信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ（ＳＴＡ＿ＡＰ１０ａ）と、ＡＰ１０ｂが送信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ（ＰＲ＿ＡＰ１０ｂ）とＡＰ１０ｂに接続している中継端末が送信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ（ＳＴＡ＿ＡＰ１０ｂ）の４つのＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅを受信した場合、ＡＰ１０ａに接続する場合には、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ（ＰＲ＿ＡＰ１０ａ）とＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ（ＳＴＡ＿ＡＰ１０ａ）を用いて、直接通信か、中継による通信かを判断する。つまり、ＡＰ１０ａとの直接通信か、中継による通信かを判断する際に、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ（ＰＲ＿ＡＰ１０ｂ）とＰｒｏｂｅＲｅｓｎｐｏｎｓｅ（ＳＴＡ＿ＡＰ１０ｂ）を含めないようにする。

以上の方法は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠したアドレスの使い方を用いて、アクセスポイントが送信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅか、中継機能を備えた無線端末が送信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅかを判断する方法であるが、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅそのものに、送信元を示す識別フィールドを新たに設けて実現しても良い。

次に、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅを受信したＳＴＡ１１の処理について説明する。

ＳＴＡ１１の受信品質測定部２３は、受信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３２、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３３、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３４の受信品質をそれぞれ測定する。受信品質としては、例えば、受信信号強度、受信信号電力対雑音電力比、受信信号対干渉電力比、受信信号の変調品質を示すＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）などがある。通信に誤り訂正符号を用いている場合は、誤り訂正により訂正したビット数、シンボル数を用いることもできる。また、ＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔとＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅの送受信を繰り返した場合は、フレーム誤り率を用いることもできる。

中継要否判断部２４は、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅの受信品質を直接比較せずに、ＡＰ１０が送信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３２とＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が送信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３３，３４を区別して、一方の受信品質に予め定めたオフセット値を付加して比較する。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａの場合、６，９，１２，１８，２４，３６，４８，５４［Ｍｂｐｓ］の８種類の伝送速度をサポートしている。無線環境が良好な場合は、５４Ｍｂｐｓといった高速の通信が可能となり、無線環境があまり良好で無い場合は、６Ｍｂｐｓといった低速の伝送速度となる。つまり、無線環境に応じて実際に利用できる通信品質が異なってくる。しかし、中継機能を考えた場合、ＳＴＡ１１とＳＴＡ１２間の通信品質が非常に良好で５４Ｍｂｐｓの通信が可能であったとしても、ＳＴＡ１１が送信したデータは、ＳＴＡ１２を中継してＡＰ１０に転送されるため、ＳＴＡ１２−ＡＰ１０間の伝送速度の影響を受けてしまう。従って、ＳＴＡ１１がＡＰ１０と直接通信をする場合に４８Ｍｂｐｓでの通信（ＳＴＡ１１と中継端末間よりも通信品質が悪い）が可能だった場合などは、ＡＰ１０と直接通信を行った方が全体的な通信効率は高くなる。つまり、中継の場合は、２ホップの転送になるため、単純にＳＴＡ１１とＡＰ１０間の通信品質とＳＴＡ１１とＳＴＡ１２間の通信品質を直接比較した結果のみによる判断は適切な判断とはいえない。そのため、中継要否判断部２４は、受信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅの通信品質に基づいて伝送速度を算出し、その伝送速度に相応の差が生じると判断した場合に中継機能を備えた端末を介してＡＰ１０と接続すると判断する。

図４に、受信信号強度と伝送速度の関係の対応表を示す。この対応表は、データ保持部２５に保持されている。中継要否判断部２４は、図４のような対応表を用いて、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｐｏｎｓｅの受信信号強度の測定結果から、ＡＰ１０、ＳＴＡ１２、ＳＴＡ１３との伝送速度を推定する。例えば、受信信号強度が−６８ｄＢｍであれば、３６Ｍｂｐｓの通信が可能であると判断する。ここでは、受信信号強度と伝送速度の関係を例にして示したが、受信信号強度の代わりに受信信号電力対雑音電力比など他の評価指標や、それらの組み合わせを用いてもよい。

前述したように、中継要否判断部２４は、受信したＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅの通信品質に基づいて伝送速度を算出し、その伝送速度に相応の差が生じると判断した場合に中継機能を備えた端末を介してＡＰ１０と接続すると判断する。以下に二つのケースを示す。

（１）ＡＰ１０と中継端末との伝送速度が認識できない場合
ＳＴＡ１１がＡＰ１０と中継端末（ＳＴＡ１２もしくはＳＴＡ１３）との伝送速度を認識できない場合、中継要否判断部２４は、中継端末とＡＰ１０間の伝送速度が、ＳＴＡ１１と中継端末間と同じ伝送速度であると仮定し、ＳＴＡ１１とＡＰ１０間の伝送時間とＳＴＡ１１が中継端末を介してＡＰ１０と通信を行う場合の伝送時間とを比較して、中継をするか否かを判断する。例えば、ＳＴＡ１１と中継端末間の伝送速度が４８Ｍｂｐｓであれば、中継端末とＡＰ１０間の伝送速度も４８Ｍｂｐｓであると仮定すると、Ｔ［Ｍｂｉｔ］のデータを伝送するための伝送時間の概算値Ｔ１はＴ１＝Ｔ／４８＋Ｔ／４８となる。一方、ＡＰ１０とＳＴＡ１１間の伝送速度が３６［Ｍｂｐｓ］であれば、Ｔ［Ｍｂｉｔ］のデータを伝送するための伝送時間の概算値Ｔ２はＴ２＝Ｔ／３６となる。２×Ｔ／４８＞Ｔ／３６であるため、中継要否判断部２４は、ＡＰ１０と直接通信を行うと判断する。なお、ここでは、伝送時間を直接比較した例を示したが、中継端末を介して転送する場合は、転送のための処理時間（例えばブリッジ処理時間や、中継端末でのアクセス処理時間）が必要となるので、その時間（Ｔｘ）を考慮してＴ１＋ＴｘとＴ２を比較すると、より一層精度良い判定が可能となる。

さらに、ＳＴＡ１１とＡＰ１０間の通信品質が悪い場合、ＳＴＡ１１と良好に通信できる中継端末とＡＰ１０との間の通信品質はさらに悪い場合が多いことから、ＡＰ１０と中継端末間の伝送速度を、中継端末とＳＴＡ１１間の伝送速度よりもＮランク低い伝送速度と仮定する。Ｎ＝１のときの具体例を説明する。ＳＴＡ１１と中継端末間の伝送速度が４８Ｍｂｐｓのときは、中継端末とＡＰ１０間の伝送速度を３６Ｍｂｐｓとみなす。同様にＮ＝２とすれば、中継装置とＡＰ間の伝送速度は２４Ｍｂｐｓとみなして処理する。こうすることで、ＡＰ１０と中継端末間の伝送速度推定をより正確なものにできる。

（２）ＡＰ１０と中継端末との伝送速度が認識できる場合
ＳＴＡ１１が何らかの方法でＡＰ１０と中継端末との伝送速度を認識できる場合、中継要否判断部２４は、中継端末とＡＰ１０の伝送速度および中継端末とＳＴＡ１１間の伝送速度から、中継をした場合の伝送時間を算出し、ＳＴＡ１１とＡＰ１０間の伝送速度から算出される伝送時間と比較を行い、中継をするか否かを判断する。例えば、ＳＴＡ１１と中継端末間の伝送速度が４８Ｍｂｐｓ、中継端末とＡＰ１０間の伝送速度が３６Ｍｂｐｓであれば、Ｔ［Ｍｂｉｔ］のデータを伝送するための伝送時間の概算値Ｔ１はＴ１＝Ｔ／４８＋Ｔ／３６となる。一方、ＡＰ１０とＳＴＡ１１間の伝送速度が２４［Ｍｂｐｓ］であれば、Ｔ［Ｍｂｉｔ］のデータを伝送するための伝送時間の概算値Ｔ２はＴ２＝Ｔ／２４となる。Ｔ／４８＋Ｔ／３６＞Ｔ／２４であるため、中継要否判断部２４はＡＰ１０と直接通信を行うと判断する。なお、ここでは、伝送時間を直接比較した例を示したが、前述した（１）と同様、中継端末を介して転送する場合は、転送のための処理時間（例えばブリッジ処理時間や、中継装置でのアクセス処理時間）が必要となるので、その時間（Ｔｘ）を考慮して、Ｔ１＋ＴｘとＴ２を比較すると、より一層精度良い判定が可能となる。

中継要否判断部２４における中継要否判断精度をさらに高めるために、中継機能を備えた無線端末（ＳＴＡ１２もしくはＳＴＡ１３）が送出するＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｐｎｓｅに工夫を加えた実施形態を、図５を用いて説明する。なお、中継機能を備えた無線端末が複数になっても、基本的な処理は同じであるため、ここでは簡単のため、中継機能を備えた無線端末がＳＴＡ１２である場合を説明する。

図５は、ＡＰ１０，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１１間のフレーム交換の様子を示すシーケンス図である。図５において、ＡＰ１０がサポートしている伝送速度（サポートレート）は、Ｒ１，Ｒ２，・・・Ｒｎ［Ｍｂｐｓ］であり、ＳＴＡ１２との間で実際に用いられている伝送速度をＲｋ［Ｍｂｐｓ］としている。ＳＴＡ１１のＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ送信部２１は、ＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ３１を送信する。ＳＴＡ１２は、宛先端末アドレスをＳＴＡ１１のＭＡＣアドレス、ＢＳＳＩＤ識別子をＡＰ１０のＭＡＣアドレス、送信元端末アドレスをＳＴＡ１２としたＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３３を送信する。ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅに含む他の情報として、その端末がサポートしている伝送速度（サポートレート）をさらに通知する。具体的には、６，９，１２，１８，２４，３６，４８，５４［Ｍｂｐｓ］といった値（Ｒａｔｅ Ｓｅｔ）を通知する。

本実施形態では、ここで通知するサポートレートの最高速度Ｒｋを、ＳＴＡ１２がＡＰ１０との通信で用いているレートとする。例えば、ＳＴＡ１２はＡＰ１０と３６［Ｍｂｐｓ］（Ｒｋ＝３６）で通信している場合は、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３３で通知するＲａｔｅＳｅｔを６，９，１２，２４，３６［Ｍｂｐｓ］とする。これにより、ＳＴＡ１１は、ＡＰ１０と中継端末間の通信可能な速度を３６［Ｍｂｐｓ］と判断することができる。これにより、ＳＴＡ１１の中継要否判断部２４が中継端末を介してＡＰ１０と通信する場合の伝送時間をほぼ正確に算出できるので、中継をするか否かをより適切に判断できる。さらに、品質測定部２３におけるＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅの受信品質測定も不要となる。

ところで、中継端末ＳＴＡ１２自身の移動や電波環境の変化に伴い、ＡＰ１０と中継端末ＳＴＡ１２間の伝送速度が変化する場合がある。そのため、中継端末ＳＴＡ１２は、現時点で利用できる伝送速度を正しくＳＴＡ１１に通知する必要がある。本実施形態では、中継端末ＳＴＡ１２がＡＰ１０と正しく通信できた最後のデータフレームの伝送速度Ｒｋ［Ｍｂｐｓ］を、ＡＰ１０との最高速度であると決めてＳＴＡ１１に通知する。ここで、データフレームとしているのは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の場合、制御フレームは通信相手が送信してくるフレームの伝送速度の制限を受け、また、管理フレームは安定した通信を確立するために、一般的に低速の伝送速度が選択されるため、中継端末の判断で適切なレート制御ができるデータフレームの伝送速度を用いることとする。ＩＥＥＥ８０２．１１規格以外に準拠する無線通信装置の場合は、上記の考え方に合致していれば、データフレーム以外の伝送速度を用いて、ＡＰ１０との最高レートを決定しても良い。また、一定の測定期間を設けて、その測定期間内に正しく送信できたデータフレームの伝送速度の最低値や平均値を、ＡＰ１０との最高レートとして通知しても良い。最低値を用いた場合、ＳＴＡ１１はより安定したＡＰ１０と中継端末間の伝送速度を知ることができる。また、中継端末が受信したＡＰ１０からの基地局報知情報（Ｂｅａｃｏｎ）の受信電力を求め、その結果をＳＴＡ１１に通知してもよい。この場合は、ＳＴＡ１１が中継端末とＡＰ１０間の伝送速度、伝送時間を推定することになる。

図６を用いて第３の実施形態について説明する。図６は、図５と同様に、ＡＰ１０，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１１間のフレーム交換の様子を示すシーケンス図である。第３の実施形態は、中継機能を備えた無線端末ＳＴＡ１２が、ＳＴＡ１１が送信したＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ３１を受信し、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｐｎｓｅ３２を送信した後の処理を工夫したものである。本実施形態では、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３３を送信した中継端末（ＳＴＡ１２）は、予め定めた一定の期間、Ｂｅａｃｏｎフレーム３５−１，３５−２，・・・３５−ｎを送信することを特徴としている。

最初に送信するＢｅａｃｏｎ３５−１の送信開始タイミングは、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３３を送信してランダム時間が経過した後、もしくは、所定時間＋ランダム時間が経過後とし、その後は、一定周期でＢｅａｃｏｎ３５を送信する。なお、Ｂｅａｃｏｎ３５の送信周期は、ＡＰ１０のＢｅａｃｏｎ送信の周期と同じにする必要はなく、後述するようにＳＴＡ１１がＳＴＡ１１と中継端末間の通信品質を測定するのに十分な周期で送信をすると良い。また、Ｂｅａｃｏｎ送信期間も、ＳＴＡ１１がＳＴＡ１１と中継端末間の通信品質を測定するのに十分な期間とする。なお、Ｂｅａｃｏｎ送信の開始をランダム時間遅らせているのは、他の中継機能を備えた無線端末からのＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅやＢｅａｃｏｎ送信との衝突を軽減するためである。

そして、このＢｅａｃｏｎ３５に含まれるＲａｔｅＳｅｔは、中継端末ＳＴＡ１２がサポートしている全ての伝送速度とする。例えば、６，９，１２，２４，３６，４８，５４［Ｍｂｐｓ］とする。ＳＴＡ１１の中継要否判断部２４は、Ｂｅａｃｏｎ３５の受信品質とＢｅａｃｏｎ３５に含まれるＲａｔｅＳｅｔに基づいて、ＳＴＡ１１と中継端末ＳＴＡ１２間で使用できる伝送速度の推定を行う。第１の実施形態では、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３３の受信品質を用いてＳＴＡ１１と中継端末ＳＴＡ１２間の通信品質を測定したが、本実施形態のように一定期間の間に送信されるＢｅａｃｏｎ３５の受信品質を用いることにより、受信品質測定の精度がさらに向上するため、より適切な中継要否判断が可能となる。また、中継端末ＳＴＡ１２が常にＢｅａｃｏｎ送信を行わず、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３３を送信した後の所定の時間が経過した後にＢｅａｃｏｎ送信を行うことにより、中継をする可能性がある端末があるときのみのＢｅａｃｏｎ送信が可能になり、ネットワーク上の無駄なトラフックを軽減できるとともに、中継端末の低消費電力化に繋がるというメリットもある。

前述した第２、第３の実施形態では、中継端末ＳＴＡ１２が送信するＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３３のＲａｔｅＳｅｔの最高値を、ＡＰ１０と中継端末ＳＴＡ１２間の通信に使われている伝送速度とし、中継端末ＳＴＡ１２が送信するＢｅａｃｏｎ３５のＲａｔｅＳｅｔは、サポートしている全ての伝送速度とする例を示した。第４の実施形態では、中継端末ＳＴＡ１２が送信するＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ３３のＲａｔｅＳｅｔを、サポートしている全ての伝送速度とし、中継端末ＳＴＡ１２が送信するＢｅａｃｏｎ３５のＲａｔｅＳｅｔの最高値を、ＡＰ１０と中継端末ＳＴＡ１２間の通信に使われている伝送速度とする。この方法は、ＡＰ１０と中継端末ＳＴＡ１２間の伝送速度の変更が大きいような場合に有効である。なぜなら、中継端末ＳＴＡ１２がＢｅａｃｏｎ３５の送信をしている期間に、ＡＰ１０と中継端末ＳＴＡ１２間の伝送速度が変更されたとしても、その結果を中継端末ＳＴＡ１２のＢｅａｃｏｎ送信を通じて、ＳＴＡ１０に通知することができるためである。これにより、ＳＴＡ１０では、変更されたＡＰ１０と中継端末ＳＴＡ１２間の伝送速度に対応して中継要否の判断が行えるので、より適切な要否判断ができる。

図７を用いて第５の実施形態を説明する。本実施形態は、中継端末ＳＴＡ１２を介してＡＰ１０と接続しているＳＴＡ１１が、ＡＰ１０が定期的に送信している基地局情報報知フレーム（Ｂｅａｃｏｎ）７１を受信する。そして、受信したＢｅａｃｏｎ７１の受信品質とＳＴＡ１２との間の通信７０の品質とを比較し、その差が、予め定めたスレッショルド以下の場合、ＳＴＡ１１は、ＡＰ１０との直接通信に切り替えることを特徴としている。Ｂｅａｃｏｎ７１の受信品質とＳＴＡ１２との間の通信品質は、受信品質測定部２３にて行えばよい。また両者の比較と、中継要否の判断は、中継要否判断部２４で行う。

例えば、ＳＴＡ１１と中継端末ＳＴＡ１２間の通信７０の通信品質が劣化した場合や、逆に、ＳＴＡ１１とＡＰ１０間の通信品質が向上した場合は、直接通信の方が通信効率が良いと判断し、中継要否判断部２４が中継から直接通信に切り替える処理を行う。なお、中継端末ＳＴＡ１２とＳＴＡ１１間の通信７０の品質は、現在のデータ伝送の結果をもとに判断しても良いし、中継端末ＳＴＡ１２を介した通信を行うことを判断した際に用いた中継端末ＳＴＡ１２からのＰｒｏｂｅＲｅｓｐｐｏｎｓｅ３３やＢｅａｃｏｎ３５の受信品質結果（過去の結果）を用いても良い。この場合は処理の簡素化が見込まれる。

本実施形態によれば、通信環境の変化に応じた最適な通信経路選択が実現できる。また、一旦通信が開始されたときの中継要否判断には、さらにオフセットをかけておくと、中継伝送と直接伝送が頻繁に切り替わることを防止できる。具体的には、中継端末を介して伝送している場合には、伝送時間を見積もる際のＴｘをより小さい値とし、直接通信を介して伝送している場合には、Ｔｘをより大きい値とする。これにより、中継伝送しているときは、中継伝送を維持しやすくなり、逆に直接通信をしているときは、直接伝送を維持しやすくなるため、中継伝送と直接伝送が必要以上に頻繁に切り替わることを防止できる。

図８を用いてこの実施形態の変形例を説明する。図８に示すように、中継端末ＳＴＡ１２を介してＡＰ１０と接続しているＳＴＡ１１は、ＡＰ１０が定期的に送信しているＢｅａｃｏｎ７１を受信した場合には、受信品質測定部２３でその受信品質を測定する。そして、中継要否判断部２４で第１の実施形態で示した中継要否判定を行い、当初の中継判断を満たさず、中継否と判断した場合に、ＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ送信部２１が再度ＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ信号７２を送信する。そして、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ受信部２２がＡＰ１０、中継端末ＳＴＡ１２からのＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ７３，７４を受信する。そして、第１の実施形態で示したようなＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅの受信品質測定を受信品質測定部２３で再び行い、中継端末ＳＴＡ１２との通信を継続するか、ＡＰ１０との直接通信に切り替えるかを中継要否判断部２４で再度判断する。この場合も、前述と同様に選択基準にオフセットをかけて、中継伝送と直接伝送が頻繁に切り替わることを防止しても良い。また、類似の効果を得る別の方法としては、中継伝送と直接伝送のいずれかを判断した後は、一定期間は、伝送経路を切り替えるのを禁止してもよい。

上述した実施形態で示した方法で、ＳＴＡ１１は、中継端末ＳＴＡ１２をしてＡＰ１０に接続するか、直接ＡＰ１０と接続するかを判断した上で、実際の通信を開始する。実際の通信方法は、本発明の限定するところではないが、一例を以下に説明する。ＳＴＡ１１は、中継端末を介する場合であっても、ＡＰ１０に対してアソシエーションを行う。具体的には、アソシエーションフレームの宛先アドレスを中継端末、送信元アドレスを自局、ＢＳＳＩＤをＡＰ１０のＭＡＣアドレスとして送信する。これを受信した中継端末ＳＴＡ１２は、ＢＳＳＩＤフィールドに記載されたＡＰ１０のＭＡＣアドレスを見て、そのフレームがＡＰ１０に転送すべきフレームであると判断する。中継端末ＳＴＡ１２は、ＡＰ１０にフレームを転送する際は、ＡＰ間通信の機能を用いて転送する。具他的には、宛先アドレス（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓ）をＡＰ１０、受信アドレス（Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ａｄｄｒｅｓｓ）をＡＰ１０、送信元アドレス（Ｓｏｕｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓ）をＳＴＡ１１、送信者アドレス（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ Ａｄｄｒｅｓｓ）を中継端末ＳＴＡ１２として転送する。このようにＡＰ１０にアソシエーションしているため、ＳＴＡ１１は、中継端末ＳＴＡ１２を介さずに直接ＡＰ１０と通信をするときにも、特別な手続きをする必要が無いので、スムーズな切り替えが可能となる。例えば、送信フレームの宛先アドレスをＡＰ１０に切り替えるだけでよい。そしてＡＰ１０は、ＳＴＡ１１からのデータが中継端末ＳＴＡ１２を介してＡＰ間通信で伝送されたものか、ＳＴＡ１１から直接受信したものであるかの判断を行い、その結果に応じて、ＳＴＡ１１宛のデータをＡＰ間通信で送信するか、直接通信とするかを切り替えるだけで良くなる。

以下では、ＳＴＡ１が中継伝送から直接通信へ、あるいは、直接通信から中継伝送へと切り替えるときの判断方法について説明する。

図９を用いて第６の実施形態を説明する。本実施形態は、中継端末を介さずに直接ＡＰ１０と通信すると判断したＳＴＡ１１は、ＡＰ１０との通信中に通信品質が劣化し、その結果、過去に測定した中継端末との通信品質に基づいた条件を満たさなくなり、中継端末を介して通信をした方が、通信効率が高いと判断した場合には、端末ＳＴＡ１１は、中継端末を介した通信に切り替えるものである。

中継端末を介さずにＡＰ１０と直接通信９０を行っているＳＴＡ１１は、ＡＰ１０との通信中に通信品質が劣化してきた場合に、再度、ＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ送信部２１は、ＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ信号９１を送信し、ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ受信部２２がＡＰ１０や中継端末ＳＴＡ１２からのＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ９２，９３を受信する。そして、第１の実施形態で示したような受信品質測定を行い、中継端末ＳＴＡ１２との通信を継続するか、ＡＰ１０との直接通信に切り替えるかを判断する。なお、この場合も、前述と同様に選択基準にオフセットをかけて、中継伝送と直接伝送が頻繁に切り替わることを防止しても良い。また、ＡＰ１０との通信中に通信品質が劣化したと判断する方法としては、過去に測定した中継端末との通信品質に基づいた条件を満たさなくなった場合に通信品質劣化と判断しても良いし、単純に、今のＡＰ１０との通信品質が、過去に測定したＡＰ１０との通信品質よりも劣化した場合に通信品質劣化と判断しても良い。

また、別の方法として、ＳＴＡ１１とＡＰ１０間の通信が、ＡＰ１０がサポートする最高のレート、もしくは、ＡＰ１０がサポートするレートの内、予め定めた１つ以上の伝送速度（例えば、５４Ｍｂｐｓ、４８Ｍｂｐｓ、３６Ｍｂｐｓ）で通信できていない場合は、定期的にＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔを送信し、中継端末との通信品質が向上していないかを確認しても良い。この方法は、元々、ＡＰ１０と高速に直接通信できず、かつ、その時はＳＴＡ１と中継端末ＳＴＡ１２との通信品質が良くなかったものの、後に、ＳＴＡ１と中継端末ＳＴＡ１２間の通信品質が向上してきた場合に有効な方法である。

ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、無線フレームを送信する際に帯域予約情報を付加して送信する。例えば、ＡＰ１０がＳＴＡ１４（図１参照）と通信したいときに、送信するフレームには帯域予約情報が付加されている。そして、ＡＰ１０とＳＴＡ１４以外の端末は、予約された期間はフレーム送信を抑止する。これにより、フレーム衝突を軽減でき通信効率が向上していた。しかし、中継を行うネットワークでは、そもそもＡＰ１０と通信できない無線端末に対応したネットワークであるため、該無線端末とＡＰ１０との間ではフレーム衝突が発生しないことが多い。そこで、本実施形態では、中継端末ＳＴＡ１２は、接続するＡＰ１０が自局以外の無線端末と通信するための帯域予約信号を受信した場合は、中継を要する無線端末ＳＴＡ１１に対して該予約期間の間送信を許可する信号を送信する。より具体的には、中継端末ＳＴＡ１２は、ＳＴＡ１１に対してＰｏｌｌｉｎｇフレームを送信する。そして、このＰｏｌｌｉｎｇフレームを受信したＳＴＡ１１は許可された期間だけデータ伝送を行う。これにより、中継をしているネットワークにおける通信効率の向上が可能となる。

第８の実施形態は、これまで説明した中継端末が基地局探索応答フレームを送信する場合は、常に無指向性アンテナ（図示せず）を用いて送信することを特徴とする。中継機能は、ＡＰ１０と直接通信できない無線端末ＳＴＡ１１を、ＡＰ１０と通信できるようにするためのものであったため、ＡＰ１０と反対方向にアンテナ指向性を持たせることが通信品質の向上に有効であったが、無指向性アンテナを用いることにより、ＡＰ１０と直接通信できない無線端末ＳＴＡ１１だけでなく、ＡＰ１０と直接通信はできるものの、通信品質が良好でない無線端末を、中継機能を備えた無線端末を介してＡＰ１０と接続させることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明において、アクセスポイントに接続する無線端末の台数や、中継機能を持った無線端末の台数は、本発明を限定するものではない。また、中継機能を持った無線端末は、中継専用装置であっても良いし、自らもアクセスポイントと通信を行う無線端末であっても良い。さらに本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の無線通信装置が用いられる無線システムの全体構成例を示す図。 本発明の無線通信装置ＳＴＡ１１の機能ブロック図。 無線通信装置ＳＴＡ１１がアクセスポイントおよび中継端末を探索する際のフレーム交換の様子を示すシーケンス図。 受信信号強度と伝送速度の関係を示す対応表。 第２の実施形態を説明するための図であって、アクセスポイントＡＰ１０，中継端末ＳＴＡ１２，無線通信装置ＳＴＡ１１間のフレーム交換の様子を示すシーケンス図。 第３の実施形態を説明するための図であって、アクセスポイントＡＰ１０，中継端末ＳＴＡ１２，無線通信装置ＳＴＡ１１間のフレーム交換の様子を示すシーケンス図。 第５の実施形態を説明するための図であって、アクセスポイントＡＰ１０，中継端末ＳＴＡ１２，無線通信装置ＳＴＡ１１間のフレーム交換の様子を示すシーケンス図。 第５の実施形態の変形例を説明するためのシーケンス図。 第６の実施形態を説明するための図であって、アクセスポイントＡＰ１０，中継端末ＳＴＡ１２，無線通信装置ＳＴＡ１１間のフレーム交換の様子を示すシーケンス図。

符号の説明

１０・・・アクセスポイント（ＡＰ）
１１・・・無線通信装置（ＳＴＡ）
１２，１３・・・中継機能を備えた無線端末（ＳＴＡ）
２１・・・ＰｒｏｂｅＲｅｑｕｅｓｔ送信部
２２・・・ＰｒｏｂｅＲｅｓｐｏｎｓｅ受信部
２３・・・受信品質測定部
２４・・・中継要否判断部
２５・・・データ保持部

Claims (12)

1. 基地局探索要求フレームを送信する基地局探索要求フレーム送信部と、
   前記基地局探索要求フレームに応答して１つ以上の無線基地局及び中継機能を備えた１つ以上の無線装置が送信した基地局探索応答フレームを受信する基地局探索応答フレーム受信部と、
   前記基地局探索応答フレーム受信部で受信した各基地局探索応答フレームの受信品質を測定する受信品質測定部と、
   前記受信品質測定部において測定された、前記中継機能を備えた無線装置が送信した基地局探索応答フレームの受信品質と前記無線基地局が送信した基地局探索応答フレームの受信品質とに基づいて、前記基地局探索応答フレームを送信した無線装置を中継して無線基地局と通信するか否かを判断する中継要否判断部と
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記中継要否判断部は、前記中継機能を備えた無線装置が送信した基地局探索応答フレームの受信品質が、前記無線基地局が送信した基地局探索応答フレームの受信品質よりも予め定めたスレッショルド以上の差がある場合に、該基地局探索応答フレームを送信した無線装置を中継して前記無線基地局と通信すると判断することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記中継要否判断部は、前記中継機能を備えた無線装置が送信した基地局探索応答フレームの受信品質から推定された前記無線基地局と前記中継機能を備えた無線装置間の信号の伝送時間と、前記中継機能を備えた無線装置と前記無線通信装置間の信号の伝送時間と、前記無線基地局と前記無線通信装置と間の信号の伝送時間に基づいて、前記基地局探索応答フレームを送信した無線装置を中継して前記無線基地局と通信するか否かを判断することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
4. 前記中継機能を備えた無線装置から送信される基地局探索応答フレームには、使用可能な伝送速度の情報であるサポートレート情報が付加され、該サポートレート情報の中の最高レートを、前記中継機能を備えた無線装置が前記無線基地局との間の通信で使用している伝送速度とすることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
5. 前記基地局探索応答フレーム受信部はさらに、前記基地局探索要求フレームを受信した前記中継機能を備えた無線装置から送信される基地局報知情報を受信し、
   前記受信品質測定部はさらに、受信した前記基地局報知情報の受信品質を測定し、
   前記中継要否判断部はさらに、測定された前記基地局報知情報の受信品質に基づいて、前記基地局探索応答フレームを送信した無線装置を中継して無線基地局と通信するか否かを判断することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
6. 前記中継機能を備えた無線装置による前記基地局報知情報の送信開始タイミングは、前記基地局探索応答フレームを送信してからランダム時間経過後であることを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。
7. 前記基地局報知情報は、使用可能な伝送速度の情報であるサポートレート情報が付加され、該サポートレート情報の中での最高レートを、前記中継機能を備えた無線装置が前記無線基地局との間の通信で使用している伝送速度することを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。
8. 前記基地局探索応答フレーム受信部はさらに、前記無線基地局から送信された基地局報知情報を受信し、前記受信品質測定部は、前記基地局報知情報の受信に応答して、前記中継機能を備えた無線装置との通信品質と前記無線基地局との通信品質を測定し、前記中継要否判断部はさらに、前記中継機能を備えた無線装置との通信品質と前記無線基地局との通信品質とを比較し、該比較結果に基づいて、前記中継機能を備えた無線装置との通信から前記無線基地局との直接通信に切り替える処理を行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
9. 前記基地局探索応答フレーム受信部はさらに、前記無線通信装置が前記中継機能を備えた無線装置を中継して前記無線基地局と通信を行っている場合、前記無線基地局から送信された基地局報知情報を受信し、前記受信品質測定部は、前記基地局報知情報の受信に応答して、前記中継機能を備えた無線装置との通信品質と前記無線基地局との通信品質を測定し、前記中継要否判断部はさらに、前記中継機能を備えた無線装置との通信品質と前記無線基地局との通信品質とを比較し、前記中継要否判断部において、前記中継機能を備えた無線装置との通信品質と前記無線基地局との通信品質との差が予め定めたスレッショルド以下であると判断された場合、前記基地局探索要求フレーム送信部は、基地局探索要求フレームを再度送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
10. 前記基地局探索応答フレーム受信部はさらに、前記無線通信装置が前記無線基地局と直接通信を行っている場合、前記無線基地局から送信された基地局報知情報を受信し、前記受信品質測定部は、前記基地局報知情報の受信に応答して、前記中継機能を備えた無線装置との通信品質と前記無線基地局との通信品質を測定し、前記中継要否判断部は、前記中継機能を備えた無線装置との通信品質と前記無線基地局との通信品質とを比較し、前記中継要否判断部において、前記中継機能を備えた無線装置との通信品質と前記無線基地局との通信品質との差が予め定めたスレッショルド以下であると判断された場合、前記基地局探索要求フレーム送信部は、基地局探索要求フレームを再度送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
11. 前記中継機能を備えた無線装置が、前記無線基地局が送信した前記無線装置以外の無線装置と通信するための帯域予約信号を受信した場合は、該予約期間内に送信を許可する信号を、前記中継機能を備えた無線装置から受信することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
12. 基地局探索要求フレームを送信する第１のステップと、
    前記基地局探索要求フレームに応答して１つ以上の無線基地局及び中継機能を備えた１つ以上の無線装置が送信した基地局探索応答フレームを受信する第２のステップと、
    前記第２のステップで受信した各基地局探索応答フレームの受信品質を測定する第３のステップと、
    前記第３のステップで測定された、前記中継機能を備えた無線装置が送信した基地局探索応答フレームの受信品質と前記無線基地局が送信した基地局探索応答フレームの受信品質とに基づいて、前記基地局探索応答フレームを送信した無線装置を中継して無線基地局と通信するか否かを判断する第４のステップとを備えたことを特徴とする無線通信装置の中継要否判断方法。

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