JP2010232984A

JP2010232984A - 無線通信装置、無線通信方法、無線通信プログラム及び記録媒体

Info

Publication number: JP2010232984A
Application number: JP2009078657A
Authority: JP
Inventors: Makoto Zaitsu; 誠材津
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】再送信及びデータレートの変更の発生頻度を小さくしてメディアの使用効率を向上させる無線通信装置等を提供する。
【解決手段】本発明の無線通信装置は、データレートを変更して他の無線通信装置と送受信する無線通信装置において、前記他の無線通信装置からパケットを受信する受信手段と、前記受信したパケットに基づいて受信品質を示す受信電界強度情報を算出する算出手段と、前記受信電界強度情報と前記データレートとを対応付けされたテーブルを記憶する記憶手段と、前記テーブルに基づいて最適なデータレートを決定する決定手段と、前記決定された最適なデータレートを前記他の無線通信装置に送信する送信手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、データレートを変更して送信する無線ＬＡＮ通信機能を有する無線通信装置、無線通信方法、無線通信プログラム及び記録媒体に関する。

ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ規格の無線ＬＡＮシステムにおいて、送信端末の送信が成功したか否かは、受信端末からのＡＣＫ（Acknowledgment）応答がきたか否かによって判断する。

そしてＡＣＫ応答が無い場合は、送信端末は同一のフレームを再送信するが、何度か連続してＡＣＫ応答を受信することができない場合には、送信のデータレートを下げ、また、何度か連続して送信が成功した場合には、送信のデータレートを上げる。

例えば、特許文献１には、送信データを受信した端末から送られる受信状況に基づいて、送信レートを決定してデータを送信するデータ通信装置等が開示されている。更に特許文献２には、無線ＬＡＮシステムのフレーム送信側で肯定応答（ＡＣＫフレーム）を受信できないことによって発生する全体的なスループットの低下を抑止する旨が開示されている。更に特許文献３には、プロトコルの互換性を保ちながら、同報パケットを受信した端末が一斉に応答パケットを送信する場合の送信タイミング集中による衝突を回避することにより、伝送効率の向上を実現する無線通信システムについて開示されている。更に特許文献４には、最も適切な変調方式を決定することを助けるために、信号を受信している端末から信号を送った端末に品質情報が渡されるシステムについて開示されている。

特開２００１−１４４８０２号公報特開２００８−２４４６４３号公報特開２００８−２７０８５４号公報特表２００５−５１８７１２号公報

しかしながら、上記技術では、送信が成功するまで再送信とデータレートの変更を何度も繰り返すことになるため、自局の通信性能が劣化するだけでなく、同じメディアを共用する他の無線通信装置等の性能低下にも影響するという問題点があった。また、何度か連続して送信が成功することによりデータレートを上げてしまい、そのことにより送信失敗時の再送信とデータレートの変更を繰り返してしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的の一例は、再送信及びデータレートの変更の発生頻度を小さくしてメディアの使用効率を向上させる無線通信装置等を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の無線通信装置は、データレートを変更して他の無線通信装置と送受信する無線通信装置において、前記他の無線通信装置からパケットを受信する受信手段と、前記受信したパケットに基づいて受信品質を示す受信電界強度情報を算出する算出手段と、前記受信電界強度情報と前記データレートとを対応付けされたテーブルを記憶する記憶手段と、前記テーブルに基づいて最適なデータレートを決定する決定手段と、前記決定された最適なデータレートを前記他の無線通信装置に送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明の無線通信方法は、データレートを変更して他の無線通信装置と送受信する無線通信装置の無線通信方法において、前記他の無線通信装置からパケットを受信する受信工程と、前記受信したパケットに基づいて受信品質を示す受信電界強度情報を算出する算出工程と、前記受信電界強度情報と前記データレートとを対応付けされたテーブルを記憶する記憶工程と、前記テーブルに基づいて最適なデータレートを決定する決定工程と、前記決定された最適なデータレートを前記他の無線通信装置に送信する送信工程と、を有することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明の無線通信プログラムは、データレートを変更して他の無線通信装置と送受信する無線通信装置に含まれるコンピュータを、前記他の無線通信装置からパケットを受信する受信手段、前記受信したパケットに基づいて受信品質を示す受信電界強度情報を算出する算出手段、前記受信電界強度情報と前記データレートとを対応付けされたテーブルを記憶する記憶手段、前記テーブルに基づいて最適なデータレートを決定する決定手段、及び、前記決定された最適なデータレートを前記他の無線通信装置に送信する送信手段、として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、無線通信装置が受信端末として動作する場合において、当該受信端末の受信電界強度にあわせて最適なデータレートになるため、再送信の多発を抑制することができ、メディアの使用効率を向上することができる。

また、本発明によれば、再送信の多発を抑制するので、同じメディアを共用する他の無線通信装置が使用できる時間帯域を増やすことができ、メディアの使用効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の概要構成の一例を示す図である。本発明の第１実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０である送信端末１０がデータレートの決定を行う際の処理の一例を示すフローチャートである。送信端末１０が保有するデータレートと最小受信可能レベルとの対応関係を示すテーブルの一例を示す図である。アクセスポイントが送信端末１０となり、クライアントが受信端末３０となった場合のインフラストラクチャモード構成の一例を示す図である。アクセスポイントが受信端末１０となり、クライアントが送信端末３０となった場合のインフラストラクチャモード構成の一例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０である送信端末１０がデータレートの決定を行う際の処理の一例を示すフローチャートである。各受信端末の実力を示すテーブルを受信端末ごとに複数保有する場合の概要構成の一例を示す図である。本発明の第３実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０である送信端末１０がデータレート決定を行う際の処理の一例を示すフローチャートである。

次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、無線ＬＡＮ携帯端末に対して本発明を適用した場合の実施の形態である。

［第１実施形態］
先ず、本発明の第１実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の構成及び機能について、図１等を用いて説明する。なお、図１は、本発明の第１実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の概要構成の一例を示す図である。

図１に示すように、無線ＬＡＮ携帯端末１０（無線通信装置の一例）は、無線ＬＡＮアダプタ１１と、ホスト１２とを備えて構成されている。

無線ＬＡＮアダプタ１１は、例えば、ＵＳＢポートに接続する無線ＬＡＮアダプタ等であり、無線ＬＡＮ方式を使って他の機器とデータを授受するに最小限必要となる機能ブロック、即ち、ＣＰＵ１０１（算出手段、及び決定手段の一例）と、ＭＡＣ（ＭｅｄｉｕｍＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）部１０２と、ベースバンド（ＢＢ）部１０３と、無線部１０４（送信手段、受信手段の一例）と、メモリ１０５（記憶手段の一例）と、ホストインターフェース１０６と、Ｃｌｏｃｋ、ＰｏｗｅｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔ部１０７とを備えて構成されており、ホスト１２と組み合わせて動作する。

ＣＰＵ１０１は、オペレーティングシステム（ＯＳ）やアプリケーションプログラム、ＴＣＰ／ＩＰ通信プログラム等のソフトウェアを実行し、ＭＡＣ部１０２、ベースバンド部（ＢＢ）１０３及び無線部１０４を介して他の無線ＬＡＮ携帯端末とアプリケーションデータの送受信を行う。

ＭＡＣ部１０２は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に規定されているＭＡＣプロトコルに従い、ベースバンド（ＢＢ）部１０３を制御して他局とのフレームの送受信を行う。

ベースバンド（ＢＢ）部１０３は、ベースバンド信号を無線信号に変調する、又は無線信号を復調してベースバンド信号を取り出す。

無線部１０４は、主としてベースバンド（ＢＢ）部１０３から受け取った無線信号をメディアで使用する高周波数信号に変換、及びメディアから受信した高周波信号をベースバンド部で扱う周波数帯域に変換する。

メモリ１０５は、ＣＰＵ１０１で動作するプログラムコードやプログラムで使用するデータ、データレートと最小受信可能レベルとの対応関係を示すテーブル等を記憶している。

ホストインターフェース１０６は、例えば、ＳＤＩＯ（Secure Digital Input/Output）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＰＣＩ（Peripheral Components Interconnect）バス等があり、ホスト部１２との間でアプリケーションデータや制御情報を授受するためのインターフェースである。

Ｃｌｏｃｋ、ＰｏｗｅｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔ部１０７は、ＭＡＣ部１０２や無線部１０４等の無線ＬＡＮアダプタ１１を構成する各ブロックで必要となる、クロックや電源を供給、及び、各ブロックの状態によってクロックや電源の供給をオン・オフ制御する。

ホスト部１２は、端末を制御するプログラムを実行するＣＰＵ（図示せず）と、プログラムや各種データを格納するメモリ（図示せず）と、ユーザインターフェースを担う表示部（図示せず）や操作部（図示せず）等とを備えて構成される。

次に、第１実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の動作について、図２及び３を用いて説明する。

なお、図２は、送信端末１０がデータレートの決定を行う際の処理の一例を示すフローチャートである。また、図３は、送信端末１０が保有するデータレートと最小受信可能レベルとの対応関係を示すテーブルの一例を示す図である。

また、図２等において、説明の都合上、送信端末１０および受信端末２０等としているだけであり、通常、無線ＬＡＮ携帯端末１０は、送信及び受信の機能を有しており、本発明でも例外ではない。

先ず、送信端末１０は、パケットを受信端末２０に送信する（ステップＳ１０１）。

次いで受信端末２０は、送信端末１０から受信したパケットに基づいて受信電界強度を算出し（ステップＳ１０２）、当該算出した受信電界強度を送信端末１０に通知する（ステップＳ１０３）。

次いで送信端末１０は、受信端末２０から取得した受信電界強度を、図３に示すテーブルに照らして、最適なデータレートを決定する（ステップＳ１０４）。例えば、送信端末１０は、受信端末２０から受信電界強度−７０［ｄＢｍ］という通知を得た場合、最小受信可能レベルが−６５［ｄＢｍ］である５４Ｍｂｐｓデータレートでは通信が不可能であると判断し、最小受信可能レベルが−７４［ｄＢｍ］である２４Ｍｂｐｓを選択する。これにより、５４Ｍｂｐｓデータレートで送信失敗、再送信を繰り返してしまうことを防止することができる。

なお、送信端末１０或いは受信端末２０の移動等により、受信端末２０の受信電界強度が例えば−６０［ｄＢｍ］に変更した場合には、５４Ｍｂｐｓデータレートを選択する（ステップＳ１０５乃至１０８）。

ここでは、データレートを５４Ｍｂｐｓ、２４Ｍｂｐｓ、及び２Ｍｂｐｓの３種類としているが、これは一例であって、ＩＥＥＥ規格で規定されたデータレートであれば、他のデータレートも使うことができる。

図３に示すテーブルについても、一例としてデータレートごとの最小受信可能レベルをあげているが、受信端末の固体性能差や周辺環境等の悪影響によって安定性が得られないといった問題を回避するために、少しマージンを持った高い値としても良い。

また、無線ＬＡＮの標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１シリーズに準拠した無線ＬＡＮシステムは、アクセスポイント（無線ＬＡＮアクセスポイントの一例）が親局となって、当該親局に複数のクライアント端末（無線ＬＡＮ端末の一例）が接続する１対多の構成（以下、インフラストラクチャモード構成という。）が可能である。

図４は、インフラストラクチャモード構成における、本実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の動作の一例を説明するための図である。

図４に示すように、送信端末１０は、各受信端末２０、３０及び４０にパケットを送信する。各受信端末２０、３０、及び４０は、送信端末１０が送信したパケットの受信電界強度を算出し、送信端末１０に通知する。送信端末１０は、その受信電界強度と図３に示すテーブルから最適なデータレートを決定する。

具体的には、受信端末２０の受信電界強度が−６０［ｄＢｍ］、受信端末３０の受信電界強度が−７０［ｄＢｍ］、受信端末４０の受信電界強度が−８０［ｄＢｍ］の場合、送信端末１０は、図３に示すテーブルに照らして、受信端末２０へのパケット送信の最適なデータレートを５４Ｍｂｐｓ、受信端末３０に対しては２４Ｍｂｐｓ、受信端末４０に対しては２Ｍｂｐｓと決定する。

図５は、アクセスポイントが受信端末１０となり、クライアントが送信端末３０となった場合のインフラストラクチャモード構成の一例を示す図である。

この場合においても、受信端末１０は、送信端末３０の受信電界強度を算出して、送信端末３０に通知し、送信端末３０は、その受信電界強度と図３と同じようなテーブルから、最適なデータレートを決定する。

以上説明したように、第１実施形態によれば、受信端末２０の受信電界強度にあわせて最適なデータレートになるため、再送信の多発を抑制することができ、通信効率を向上することができる。また、第１実施形態によれば、再送信の多発を抑制することができるので、同じメディアを共用する他の端末が使用可能な時間帯域を増やすことができる。

［第２実施形態］
上記第１実施形態では、受信電界強度とデータレートとの対応関係を示すテーブルを送信端末が１つ保有していたが、受信端末の実力とテーブルの情報とが異なる場合、或いは受信端末の性能固体差があった場合には、送信端末で選択したデータレートが最適とならない可能性がある。そこで、第２実施形態として、各受信端末の実力を示すテーブルを受信端末ごとに複数保有するようにする実施形態が考えられる。なお、第２実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の概略構成は、上記第１実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の概略構成と同様である。

本発明の第２実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の動作について、図６を参照して説明する。

なお、図６は、本発明の第２実施形態に係る送信端末１０がデータレートの決定を行う際の処理の一例を示すフローチャートである。

図６において、各受信端末２０、３０及び４０は、自己の受信電界強度と最適なデータレートのテーブル情報を送信端末１０にそれぞれ通知する（ステップＳ２０１〜２０３）。

次いで送信端末１０は、各受信端末２０、３０及び４０から受信したテーブル情報を記憶し（ステップＳ２０４）、受信端末２０にパケットを送信する（ステップＳ２０５）。

受信端末２０は、受信電界強度を算出（ステップＳ２０６）して当該受信電界強度を送信端末１０に送信する（ステップＳ２０７）。

送信端末１０は、ステップＳ２０７により取得した受信端末２０の受信電界強度をもって、ステップＳ２０１により取得した受信端末２０の受信電界強度と最適なデータレートのテーブルの情報から、受信端末２０に対する最適なデータレートを決定する（ステップＳ２０８）。

具体的に図７に示す構成において、各受信端末の実力を示すテーブルを参照してデータレートが決定されると、受信端末２０及び受信端末３０に対しては５４Ｍｂｐｓデータレートが選択され、受信端末４０に対しては２４Ｍｂｐｓデータレートが選択される。

以上説明したように、第２実施形態によれば、上記第１実施形態において説明したように、受信端末２０に対して５４Ｍｂｐｓが選択され、受信端末３０に対しては２４Ｍｂｐｓが選択され、受信端末４０に対しては２Ｍｂｐｓが選択されることになるので、より最適なデータレートとすることができる。

［第３実施形態］
更に上記第１実施形態では、送信端末側で受信電界強度とデータレートとの対応関係を示すテーブルを保有し、送信端末側にて最適なデータレートを決定していたが、第３実施形態として、受信端末側にて当該テーブルを保有し、かつ最適なデータレートを決定する実施形態が考えられる。なお、第３実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の概略構成は、上記第１実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の概略構成と同様である。

本発明の第３実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の動作について、図８を参照して説明する。

なお、図８は、本発明の第３実施形態に係る無線ＬＡＮ携帯端末１０の動作の一例を示すフローチャートである。

図８に示すように、先ず送信端末１０は、パケットを受信端末２０に送信する（ステップＳ３０１）。

次いで受信端末２０は、送信端末１０から受信したパケットに基づいて受信電界強度を算出し（ステップＳ３０２）、当該算出された受信電界強度を図３に示すテーブルに照らして、最適なデータレートを決定する（ステップＳ３０３）。次いで受信端末２０は、当該最適なデータレートを送信端末１０に通知する（ステップＳ３０４）。

ここでは、データレートを５４Ｍｂｐｓ、２４Ｍｂｐｓ、及び２Ｍｂｐｓの３種類としているが、一例であって、ＩＥＥＥ規格で規定されたデータレートであれば、他のデータレートも使うことができる。

以上説明したように、第３実施形態によれば、受信端末ごとの実力にあわせた最適なデータレートを選択することができるとともに、受信端末から送信端末に通知する情報を削減することができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において変更することが可能である。例えば、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ規格に準拠した無線ＬＡＮ機能を有する携帯電話機、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤａｔａＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ：個人向け携帯型情報通信機器）等の無線ＬＡＮ機能を搭載した無線通信装置全般に適用することが可能である。

１０無線ＬＡＮ携帯端末
１１無線ＬＡＮアダプタ
１２ホスト
１０１ＣＰＵ
１０２ＭＡＣ部
１０３ＢＢ部
１０４無線部
１０５メモリ
１０６ホストインターフェース
１０７Ｃｌｏｃｋ、ＰｏｗｅｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔ部

Claims

データレートを変更して他の無線通信装置と送受信する無線通信装置において、
前記他の無線通信装置からパケットを受信する受信手段と、
前記受信したパケットに基づいて受信品質を示す受信電界強度情報を算出する算出手段と、
前記受信電界強度情報と前記データレートとを対応付けされたテーブルを記憶する記憶手段と、
前記テーブルに基づいて最適なデータレートを決定する決定手段と、
前記決定された最適なデータレートを前記他の無線通信装置に送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
請求項１に記載の無線通信装置において、
前記無線通信装置が無線ＬＡＮ端末又は無線ＬＡＮアクセスポイントから構成されていることを特徴とする無線通信装置。
データレートを変更して他の無線通信装置と送受信する無線通信装置の無線通信方法において、
前記他の無線通信装置からパケットを受信する受信工程と、
前記受信したパケットに基づいて受信品質を示す受信電界強度情報を算出する算出工程と、
前記受信電界強度情報と前記データレートとを対応付けされたテーブルを記憶する記憶工程と、
前記テーブルに基づいて最適なデータレートを決定する決定工程と、
前記決定された最適なデータレートを前記他の無線通信装置に送信する送信工程と、
を有することを特徴とする無線通信方法。
データレートを変更して他の無線通信装置と送受信する無線通信装置に含まれるコンピュータを、
前記他の無線通信装置からパケットを受信する受信手段、
前記受信したパケットに基づいて受信品質を示す受信電界強度情報を算出する算出手段、
前記受信電界強度情報と前記データレートとを対応付けされたテーブルを記憶する記憶手段、
前記テーブルに基づいて最適なデータレートを決定する決定手段、及び、
前記決定された最適なデータレートを前記他の無線通信装置に送信する送信手段、
として機能させることを特徴とする無線通信プログラム。
請求項４に記載の無線通信プログラムがコンピュータに読み取り可能に記録されていることを特徴とする記録媒体。