JP2012039225A - 通信方法、通信用半導体集積回路装置、及び無線ｌａｎ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送信すべきデータの送信電力を必要最小限に抑える。
【解決手段】アクセスポイント（ＡＰ）とステーション（ＳＴＡ）との間のインフラストラクチャモードによる通信方法において、上記ステーションは、送信すべきデータのデータ量を上記アクセスポイントに送信する。上記アクセスポイントは、上記ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値とを比較し、受信したデータの伝播損失を演算し、受信したデータ量と所定のデータ量閾値との比較結果と、受信したデータの伝播損失とに基づいて、上記ステーションの送信電力値を決定し、その送信電力値を上記ステーションに送信する。上記ステーションは、上記アクセスポイントから伝達された送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータを上記アクセスポイントに送信する。これにより、データ送信における送信電力を必要最小限に抑える。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）方式の通信技術に関する。

無線ＬＡＮ通信の規格であるＩＥＥＥ８０２．１１による無線ＬＡＮを構成する最も基本的な構成要素は、複数のＳＴＡ（Station；ステーション）によって構成されるＢＳＳ(Basic Service Set)である。ＢＳＳにはアドホックモードとインフラストラクチャモードとの２種類がある。インフラストラクチャモードでは、ＳＴＡは他のＳＴＡや無線ＬＡＮ外のネットワークとＡＰ（Access Point；アクセスポイント）を経由して通信する。これに対してアドホックモードでは、個々のＳＴＡは互いに直接通信する。

無線ＬＡＮは、例えば非特許文献１に記載されているように、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式によって実用化されている。この無線ＬＡＮは、家庭内や、オフィスでの通信を想定したものである。このＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式の機器を欧州で使用するに当たり、既存の衛星通信に対し干渉を与えないために、ＤＦＳ（ＤｙｎａｍｉｃＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｅｌｅｃｔｉｏｎ）と、ＴＰＣ（ＴｒａｎｓｍｉｔＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）の技術規格が定められた。これについては、非特許文献２に記載されている。非特許文献２によれば、ＴＰＣｒｅｑｅｕｓｔと、ＴＰＣｒｅｐｏｒｔと言う情報をやり取りしてＳＴＡの送信電力を決める、と言う提案がされているが、その具体的な方法は記載されていない。

また特許文献１には、無線ＬＡＮでのＢＳＳのカバー領域内あるいは独立なＢＳＳの複数の局間における送信電力レベルあるいは送信速度を調整する方法及び装置について記載されている。それによれば、受信局は、入力信号から送信データ速度を抽出し、当該入力信号のＳＮＲを決定し、この入力信号のＳＮＲと抽出されたデータ速度の最小ＳＮＲＭＩＮとの差に基づきノイズマージン情報を計算する。その後、ノイズマージン情報はもとの送信局に送り返され、当該ノイズマージン情報を利用して、局の送信電力レベルや送信速度が調整される。

さらに非特許文献３において、無線ＬＡＮを自動車に搭載し、道路脇に設置した路側通信機器と通信を行う、と言う提案がされている。この技術の草案は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｐと呼ばれる。

特表２００４−５３３７９１号公報

IEEE802.11a-1999, Part11:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: High-speed Physical Layer in the 5 GHz Band IEEE802.11h-2003, Part11:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications, Amendment 5 : Spectrum and Transmit Power Management Extensions in the 5 GHz in Europe IEEE802.11p/D7.01 July 2009, Part11:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications, Amendment 7 : Wireless Access for Vehicular Environments

上記従来技術には、無線ＬＡＮ機器を自動車に搭載して通信を行う場合の課題に対する具体的技術が述べられていない。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａによる機器は、広いホールのような場所を広さの上限として規格化された。このような機器が自動車に搭載されるとなると、通信距離が数百メートルのオーダーとなり、より大きな送信電力が必要となる。これに対して、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによる機器は、ＡＰとＳＴＡとが同じ送信電力で通信する。このことについて本願発明者が検討したところ、より大きくかつ、ＡＰとＳＴＡとが同じ送信電力で通信する場合、互いに近距離にいるにもかかわらず、遠距離をカバーできる電力を消費し、無駄であることが見いだされた。

また、遠距離をカバーできる電力を消費する場合には、ＳＴＡの消費電力が増え、ＳＴＡがポータブル機器とされる場合には、バッテリーの寿命低下が無視できなくなる。

本発明の目的は、送信すべきデータの送信電力を必要最小限に抑えるための技術を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、アクセスポイントとステーションとの間のインフラストラクチャモードによる通信方法の場合、上記ステーションは、送信すべきデータのデータ量を上記アクセスポイントに送信する。上記アクセスポイントは、上記ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値とを比較し、上記ステーションから受信したデータの伝播損失を演算し、上記ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値との比較結果と、受信したデータの伝播損失とに基づいて、上記ステーションの送信電力値を決定し、その送信電力値を上記ステーションに送信する。上記ステーションは、さらに上記アクセスポイントから伝達された送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータを上記アクセスポイントに送信する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、無線ＬＡＮシステムにおける送信電力を必要最小限に抑えるための技術を提供することができる。

本発明にかかる通信用半導体集積回路装置の一例とされる無線ＬＡＮＬＳＩの構成例ブロック図である。 それぞれ図１に示される無線ＬＡＮＬＳＩを含んで成るＡＰとＳＴＡとの間の通信の説明図である。 送信出力テーブルの説明図である。 変調方式テーブルの説明図である。 信号の送受信と送信電力レベルとの関係説明図である。 ＲＴＳのフォーマット説明図である。 ＣＴＳのフォーマット説明図である。 ＳＴＡ送信電力のビット割付けと送信電力値との関係、及び変調方式のビット割付けと変調方式との関係を示す図である。 ＡＰの配置と道路上の車両位置を表したロードモデルの説明図である。 図９に示されるロードモデルにおけるＡＰからの距離に対する通信中車両台数の説明図である。 ＳＴＡ受信Ｃ／ＮとＡＰからの距離との関係説明図である。 ビットレートと受信感度との関係説明図である。 ビットレートとＡＰからの距離との関係説明図である。 実際の道路上にある車両一台当りのビットレートの説明図である。 図１に示される通信用半導体集積回路装置を搭載する無線ＬＡＮ装置の構成例ブロック図である。 それぞれ図１に示される無線ＬＡＮＬＳＩを含んで成るＳＴＡ１とＳＴＡ２との間の通信の説明図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係る通信方法は、アクセスポイント（ＡＰ）とステーション（ＳＴＡ）との間のインフラストラクチャモードによる通信方法である。上記ステーションは、送信すべきデータのデータ量を上記アクセスポイントに送信する。上記アクセスポイントは、上記ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値とを比較し、上記ステーションから受信したデータの伝播損失を演算し、上記ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値との比較結果と、受信したデータの伝播損失とに基づいて、上記ステーションの送信電力値を決定し、その送信電力値を上記ステーションに送信する。上記ステーションは、さらに上記アクセスポイントから伝達された送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータを上記アクセスポイントに送信する。

上記の構成によれば、上記アクセスポイントは、上記ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値とを比較し、上記ステーションから受信したデータの伝播損失を演算し、上記ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値との比較結果と、受信したデータの伝播損失とに基づいて、上記ステーションの送信電力値を決定する。このようにして決定された送信電力値を上記ステーションに送信し、上記アクセスポイントから伝達された送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータが上記アクセスポイントに送信されるためデータ送信における送信電力を必要最小限に抑えることができる。

〔２〕本発明の代表的な実施の形態に係る別の通信方法は、第１ステーション（ＳＴＡ１）と第２ステーション（ＳＴＡ２）との間のアドホックモードによる通信方法である。上記第２ステーションは、送信すべきデータのデータ量を上記第１ステーションに送信する。上記第１ステーションは、上記第２ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値とを比較し、上記第２ステーションから受信したデータの伝播損失を演算し、上記第２ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値との比較結果と、上記第２ステーションから受信したデータの伝播損失とに基づいて、上記第２ステーションの送信電力値を決定し、その送信電力値を上記第２ステーションに送信する。上記第２ステーションは、さらに上記第１ステーションから伝達された送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータを上記第１ステーションに送信する。このような通信方法においても、上記〔１〕の場合と同様に、データ送信における送信電力を必要最小限に抑えることができる。

〔３〕上記〔１〕，〔２〕の通信方法の実施に使用される通信用半導体集積回路装置（１）は、送受信を行うトランシーバ部（１０）と、上記トランシーバ部に結合されたベースバンド部（２０）とを含む。上記トランシーバ部は、送信信号を増幅する可変利得増幅器（１４）と、受信信号の強度を検出するための検出器（２５）とを含み、上記ベースバンド部は、上記可変利得増幅器の利得を調整可能な制御部（２４）と、各種情報を記憶する記憶部（２６）とを含む。上記記憶部は、少なくとも最大送信電力値を格納する。上記制御部は、送信すべきデータのデータ量を送信する場合には、上記可変利得増幅器の利得を調整することにより、上記記憶部内の最大送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータのデータ量を送信する。また上記制御部は、検出器で検出された受信信号強度と上記記憶部の記憶情報に基づいて決定された送信電力値を送信する場合には、上記可変利得増幅器の利得を調整することにより、上記記憶部内の最大送信電力値に応じた送信電力で送信する。さらに上記制御部は、上記ベースバンド部を介して受信された信号によって送信電力値が指定された場合には、上記可変利得増幅器の利得を調整することにより、上記指定された送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータを送信する。かかる通信用半導体集積回路装置によれば、上記制御部によって上記可変利得増幅器の利得を調整することにより送信電力の変更が可能とされるため、上記〔１〕，〔２〕の通信方法の実施に使用される通信用半導体集積回路装置として好適なものとなる。

〔４〕請求項３記載の通信用半導体集積回路装置と、上記通信用半導体集積回路装置の動作を制御可能なＣＰＵ（３３）とを含んで、アクセスポイントとの間でインフラストラクチャモードによる通信が可能なステーションとして機能する無線ＬＡＮ装置（２）を構成することができる。上記ＣＰＵは、上記通信用半導体集積回路装置に、送信すべきデータのデータ量を上記記憶部内の最大送信電力値に応じた送信電力で、上記アクセスポイントに対して送信させる。上記アクセスポイントにおいて、上記送信すべきデータのデータ量に基づく所定の演算処理によって決定された送信電力値が、上記通信用半導体集積回路装置を介して受信された場合に、上記通信用半導体集積回路装置を介して、当該送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータを上記アクセスポイントに対して送信させる。このように送信電力が変更されることにより、データ送信における送信電力を必要最小限に抑えることができる。これによりバッテリーの長寿命化を図ることができる。

〔５〕請求項３記載の通信用半導体集積回路装置と、上記通信用半導体集積回路装置の動作を制御可能なＣＰＵとを含んで、ステーションとの間でインフラストラクチャモードによる通信が可能なアクセスポイントとして機能する無線ＬＡＮ装置を構成することができる。上記ＣＰＵは、上記ステーションから送信すべきデータのデータ量が送信され、それが上記通信用半導体集積回路装置を介して受信された場合に、上記受信されたデータ量と所定のデータ量閾値とを比較し、上記受信データの伝播損失を演算し、上記受信されたデータ量と所定のデータ量閾値との比較結果と、上記ステーションから受信したデータの伝播損失とに基づいて、上記ステーションの送信電力値を決定する。この送信電力値は、上記通信用半導体集積回路装置を介して、上記ステーションに対して送信される。このようにして送信電力の変更を行うことで、データ送信における送信電力を必要最小限に抑えることができる。これによりバッテリーの長寿命化を図ることができる。

〔６〕請求項３記載の通信用半導体集積回路装置と、上記通信用半導体集積回路装置の動作を制御可能なＣＰＵとを含んで、アドホックモードのステーションとして機能する無線ＬＡＮ装置を構成することができる。上記ＣＰＵは、他のステーションから受信した送信データ量と所定のデータ量閾値とを比較し、上記受信データの伝播損失を演算し、上記受信されたデータ量と所定のデータ量閾値との比較結果と、上記ステーションから受信したデータの伝播損失とに基づいて、上記他のステーションの送信電力値を決定する。その送信電力値は、上記信用半導体集積回路装置を介して、上記他のステーションに対して送信される。このようにして送信電力の変更を行うことで、データ送信における送信電力を必要最小限に抑えることができる。これによりバッテリーの長寿命化を図ることができる。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

《実施の形態１》
図１５には、本発明にかかる無線ＬＡＮ装置の構成例が示される。

図１５に示される無線ＬＡＮ装置２は、特に制限されないが、無線ＬＡＮＬＳＩ（ＷＬＡＮＬＳＩ）１、高周波電力増幅器（ＰＡ）１１、スイッチ３１、アンテナ（ＡＮＴ）３２、ＣＰＵ（中央処理装置）３３、データメモリ３４、イーサネット（登録商標、以下同じ）インタフェース（Ｉ／Ｆ）３５、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インタフェース３６、及びプログラムメモリ３７を含む。無線ＬＡＮＬＳＩ１、ＣＰＵ３３、データメモリ３４、イーサネットインタフェース３５、ＵＳＢインタフェース３６、プログラムメモリ３７は、バス３８を介して互いに信号のやり取りが可能に結合される。プログラムメモリ３７として、ＣＰＵ３３で実行される各種プログラムが格納される。ＣＰＵ３３で実行される各種プログラムには、アプリケーションレイヤープログラム、ＴＣＰ／ＩＰレイヤープログラム、ＬＬＣレイヤープログラム、及びＭＡＣレイヤープログラムを挙げることができる。ＣＰＵ３３は、プログラムメモリ３７に格納されている各種プログラムを実行することにより、無線ＬＡＮ装置２全体の動作を制御する。データメモリ３４には、無線ＬＡＮ装置２において外部装置との間でやり取りされる各種データが格納される。無線ＬＡＮＬＳＩ１は、無線通信を利用してデータの送受信を行う。高周波電力増幅器１１は、無線ＬＡＮＬＳＩ１の出力信号に基づいてアンテナ３２に送信用電力を供給する。スイッチ３１は、アンテナ３２を介して行われる送受信の状態を切り替える。送信状態においては、高周波電力増幅器１１の出力端子がスイッチ３１を介してアンテナ３２に結合される。受信状態においては、無線ＬＡＮＬＳＩ１の受信側端子３９がスイッチ３１を介してアンテナ３２に結合される。無線ＬＡＮ装置２は、イーサネットインタフェース３５を介してイーサネットに結合可能とされ、また、ＵＳＢインタフェース３６を介してＵＳＢに結合可能とされる。

上記無線ＬＡＮ装置２は、インフラストラクチャモードのＳＴＡとしても、ＡＰとしても動作し得る。

上記無線ＬＡＮ装置２がＳＴＡとして動作する場合は、アプリケーションレイヤープログラムがＣＰＵ３３で実行されることにより、送信データ量が、下位レイヤーであるＴＣＰ／ＩＰレイヤーへ伝えられる。さらに送信データ量は、データリンクレイヤであるＬＬＣ／ＭＡＣレイヤーへ伝えられ、無線ＬＡＮＬＳＩ１から高周波電力増幅器１１及びアンテナ３２を介して送信される。

無線ＬＡＮ装置２がＡＰとして動作する場合は、ＣＰＵ３３がアップリンク送信電力を決定する。そしてＣＰＵ３３は、決定したアップリンク送信電力値を、無線ＬＡＮＬＳＩ１へ伝えて、送信を開始させる。

図１には、無線ＬＡＮＬＳＩ１の構成例が示される。

図１に示される無線ＬＡＮＬＳＩ１は、特に制限されないが、公知の半導体集積回路製造技術により、単結晶シリコン基板などの一つの半導体基板に形成される。

図１に示される無線ＬＡＮＬＳＩ１は、ＲＦトランシーバ部（Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）１０と、ベースバンド部（Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ）２０とを含む。ＲＦトランシーバ部１０は、ローパスフィルタ１２、送信ミキサ１３、可変利得増幅器（ＶＧＡ）１４、周波数シンセサイザ１５、低雑音増幅器１６、受信ミキサ１７、ローパスフィルタ１８、プログラマブル利得増幅器１９、及びＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication：受信信号強度）検出部２５を含む。ベースバンド部２０は、通信処理部２１、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ２２、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ２３、制御部２４、及び記憶部２６を含む。

通信処理部２１は、無線ＬＡＮＬＳＩ１における通信処理を行う。Ｄ／Ａコンバータ２２は、通信処理部２１の出力信号をアナログ信号に変換する。Ｄ／Ａコンバータ２２の出力信号は、後段のローパスフィルタ１２に伝達される。ローパスフィルタ１２は、入力された信号成分における低周波を良く通し、ある遮断周波数より高い周波数の帯域を減衰させる。送信ミキサ１３は、ローパスフィルタ１２の出力と周波数シンセサイザ１５の出力とを混合することによって送信信号の周波数変換を行う。周波数シンセサイザ１５は、電子的な高周波合成を用いた発振回路であり、例えばＰＬＬ（Phase-locked loop）が適用される。可変利得増幅器１４は、送信ミキサ１３の出力を増幅する。可変利得増幅器１４における利得は制御部２４によって制御可能とされる。可変利得増幅器１４の出力は、高周波電力増幅器１１（図１５参照）に伝達される。低雑音増幅器１６は、アンテナ３２からスイッチ３１を介して伝達された高周波信号を増幅する。受信ミキサ１７は、可変利得増幅器１４の出力と周波数シンセサイザ１５の出力とを混合することによって受信信号の周波数変換を行う。ローパスフィルタ１８は、受信ミキサ１７の出力から所定の遮断周波数より高い周波数の帯域を減衰させる。プログラマブル利得増幅器１９は、ローパスフィルタ１８の出力信号を増幅する。このプログラマブル利得増幅器１９における利得は、アナログスイッチ等を用いて外部から設定できる。Ａ／Ｄ変換器２３は、プログラマブル利得増幅器１９の出力信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２３の出力信号は通信処理部２１に伝達される。ＲＳＳＩ検出部２５は、ローパスフィルタ１８の出力信号から受信信号強度を検出する。この受信信号強度の検出結果は記憶部２６に記憶される。記憶部２６には、最大送信電力値（ＭａｘＰｏｗｅｒ）、送信データ量、データ量閾値Ｌ１，Ｌ２、送信出力テーブル、変調方式テーブル等が記憶される。制御部２４は、記憶部２６の記憶情報に基づいて可変利得増幅器１４における利得を制御する。

上記のように構成された無線ＬＡＮＬＳＩ１の作用について説明する。

送信データが通信処理部２１に伝達され、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに準拠して、直交周波数分割多重方式（Orthogonal frequency division multiplex、OFDM）による変調が行われる。Ｄ／Ａコンバータ２２から出力された信号（「送信ベースバンド信号」という）は、ローパスフィルタ１２を介して送信ミキサ１３に入力される。送信ミキサ１３において、周波数シンセサイザ１５からの搬送周波数信号と、送信ベースバンド信号とが混合され、搬送周波数の被変調信号が形成される。可変利得増幅器１４は、制御部２４からの信号に応じて、被変調信号を増幅する。

一方、搬送周波数帯の受信信号は、低雑音増幅器１６で増幅された後、受信ミキサ１７へ入力される。受信ミキサ１７は、周波数シンセサイザ１５の信号と混合して周波数変換する。周波数変換されたベースバンド受信信号は、ローパスフィルタ１８で帯域制限され、プログラマブル利得増幅器１９で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２３でデジタル信号に変換されてから通信処理部２１に入力される。デジタル化されたベースバンド受信信号は、通信処理部２１でＯＦＤＭ復調されて受信データとなる。

ベースバンド受信信号の強度は、ＲＳＳＩ検出部２５により検出され、その検出結果が記憶部２５に記憶される。

無線ＬＡＮ装置２がＳＴＡとして動作する場合、又は無線ＬＡＮ装置２がＡＰとして動作する場合において、制御部２４によって可変利得増幅器１４の利得が調整されることにより、ＡＰとＳＴＡ間の送信電力制御が行われる。

次に、ＡＰとＳＴＡ間の送信電力制御のアルゴリズムについて、図２に基づいて詳述する。このアルゴリズムの実行は、無線ＬＡＮ装置２内のＣＰＵ３３によって制御される。

ここでは、インフラストラクチャモードで運用されるものとする。

ＳＴＡとされるパーソナルコンピュータにおいて、送信すべきデータが発生すると、上位レイヤーは送信データ量をＭＡＣレイヤーに伝え、ＭＡＣレイヤーはＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）に送信データ量を伝えてＡＰに送信する（６０）。このとき、システムの最大送信電力ＭａｘＰｏｗｅｒで送信される（６１）。

ＡＰにおけるＣＰＵ３３は、受信した送信データ量とデータ量閾値とを比較し、受信したデータの伝播損失を演算し、ＳＴＡの送信電力決定する（６２）。伝播損失Ｌｐａｔｈは、ＲＴＳを受信したときのＲＳＳＩと、既知のＭａｘＰｏｗｅｒとから次式の演算実行によって求めることができる。

ＳＴＡの送信電力値は、受信した送信データ量とデータ量閾値との比較結果と、Ｌｐａｔｈとに基づいて、図３に示されるような送信出力テーブルを参照して決定する。例えば、送信データ量＜データ量閾値、かつＬｐａｔｈ＜閾値Ｌ１のとき、ＳＴＡの送信電力値は、次式の演算処理によって求められる。

ここで、モジュレーション方法が決定される。モジュレーション方法は、図４に示されるような変調方式テーブルを参照して決定される。例えば、送信データ量＜データ量閾値、かつＬｐａｔｈ＜閾値Ｌ１ならば、モジュレーション方法は、ＢＰＳＫ、Ｒ＝１／２となる。

そしてＡＰは、ＣＴＳ（ＣｌｅａｒＴｏＳｅｎｄ）にＳＴＡ送信電力値とモジュレーション方法を追加し、ＭａｘＰｏｗｅｒでＳＴＡに送信する（６３）。ＳＴＡは、指定されたモジュレーション方法に変更し、送信電力をＳＴＡ送信電力値に変更して、データをＡＰに送信する（６４）。ＡＰは、ＳＴＡからのデータ（６５）を正常に受信したら、ＡＣＫ（Acknowledgment）をＭａｘＰｏｗｅｒでＳＴＡに送信する（６６）。

図５には、上記信号の送受信と、送信電力レベルとの関係が示される。図５において横軸は時間である。

ＳＴＡはＲＴＳ（６１）を２９ｄＢｍで送信する。ＡＰは受信後、ＳＩＳＦ期間待ち、ＣＴＳ（６３）を２９ｄＢｍで送信する。

ＳＴＡはＣＴＳ（６３）の受信後ＳＩＳＦ期間待ち、上記ステップで決めた送信電力値（２９−２０＝９．０ｄＢｍ）で送信データを送信する（６５）。

ＡＰはデータ受信後ＳＩＳＦ期間待ち、ＡＣＫをＭａｘＰｏｗｅｒで送信する（６７）。

図６には、ＲＴＳのフォーマットが示される。

ＲＴＳはフレーム制御、デュレーション、受信機アドレス、送信機アドレスに続き、上位レイヤーからＭＡＣレイヤーに伝えられた送信データ量が含まれる。送信データ量は、６バイト長で、システムで定められている１回の送信データの上限値以下のデータ量を表現する。ＦＣＳはフレームチェックシーケンスである。

図７には、ＣＴＳのフォーマットが示される。

ＣＴＳは、フレーム制御、デュレーション、受信機アドレスに続き、ＳＴＡに送信させる電力値を送り、続いてＳＴＡに変調させる変調方式を送る。

図８（Ａ）には、ＳＴＡ送信電力のビット割付けと送信電力値が示される。

図８（Ｂ）には、変調方式のビット割付けと変調方式が示される。

次に、無線ＬＡＮ装置２の適用分野として、道路上にＡＰを設置し、車両にＳＴＡを搭載して、狭域通信ＤＳＲＣ（ＤｅｄｉｃａｔｅｄＳｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）またはＩＥＥＥ８０２．１１ｐを用いて通信を行う場合を考える。

図９には、ＡＰの配置と道路上の車両位置を表したロードモデルが示される。

図９において、３はＡＰ、４〜７は各領域におけるＳＴＡ搭載車両である。図９における全車両がＳＴＡを搭載していると仮定する。

ＡＰ３は、幹線道路の交差点の路側部に、設置されている。幹線道路は片側２車線（計４車線）であり、交差点付近に車両４が存在する。このＡＰ３近傍では、車両密度は、５０台×４車線／ｋｍ＝２００台／ｋｍである。交差点より離れると、片側１車線（計２車線）になり、車両密度は、５０台×２車線／ｋｍ＝１００台／ｋｍである。車両５はこの領域を走行している。さらに離れると、車線上の車両が減り、車両密度は、２０台×２／ｋｍ＝４０台／ｋｍとなる。車両６はこの領域を走行している。幹線道路からも最も離れた支線道路上では、車両が減り、車両密度は１０台×２／ｋｍ＝２０台／ｋｍとなる。車両７はこの支線道路を走行している。

図１０には、図９に示されるロードモデルにおけるＡＰからの距離に対する通信中車両台数が示される。

ここで道路上に存在する車両は全てＳＴＡを搭載しているとしたが、実際にはそのうち、何％かがＡＰと通信している。この割合を通信中車両比率とし、次式によって示される。

以降の説明では、便宜上、ｋ＝０．０５とする。例えば車両４は、２００台／ｋｍの密度に存在するが、この領域での通信車両数Ｎは、次式により、１０台とされる。

自由空間における、電波伝搬損失Ｌは、次式によって示される。

ここで、「ｄ」はＡＰからＳＴＡまでの距離［ｍ］、「λ」は波長［ｍ］である。

ＡＰ３から車両４までの伝播損失Ｌｐａｔｈは、次式によって示される。

車両４におけるＳＴＡ受信レベルは、次式によって示される。

ここで最小受信感度は、図１３から求めることができる。図１３（Ａ）はＩＥＥＥ８０２．１１ｐのビットレートと受信感度との関係が示され、図１３（Ｂ）はＩＥＥＥ８０２．１１ａのビットレートと受信感度との関係が示される。

数５、数６、数７に示される式より、ＳＴＡ受信Ｃ／Ｎは、次式によって示される。

図１１には、ＡＰ送信電力＝３３ｄＢｍ、２７ｄＢｍ、２０ｄＢｍの各々について、ＳＴＡ受信Ｃ／Ｎ対ＡＰからの距離のグラフが示される。

さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ及びＩＥＥＥ８０２．１１ｐには、リンクアダプテーションと呼ぶ、受信Ｃ／Ｎに応じてビットレートを変える方式を採用している。

図１２（Ａ）には、ＩＥＥＥ８０２．１１ｐのビットレートと受信感度との関係が示され、図１２（Ｂ）には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのビットレートと受信感度との関係が示される。図１１における縦軸を、図１２を用いてビットレートに書き直すと、図１３のグラフが得られる。図１３は、ＡＰからある距離にあるＳＴＡが動作可能なビットレートを示している。

ここで実際の道路上にある車両一台当りのビットレートを次式により算出する。

数９に示される式の算出結果が図１４に示される。

図２に示されるアルゴリズムにより、無線ＬＡＮＬＳＩ１は送信電力を操作するが、このとき、ステップ（６３）で、図３に示されるテーブルが参照される。

このテーブル参照の結果が、（送信データ量＞データ量閾値、Ｌ１＜Ｌｐａｔｈ＜Ｌ２）であった場合は、図１４中の−６（ｒ＝４００ｍ、ビットレート＝２．２Ｍｂｐｓ）に相当する。

上記テーブル参照の結果が、（送信データ量＜データ量閾値、Ｌ１＜Ｌｐａｔｈ＜Ｌ２）であった場合は、図１４中の−１３（ｒ＝４００ｍ、ビットレート＝０．８Ｍｂｐｓ）に相当する。

上記テーブル参照の結果が、（送信データ量＞データ量閾値、Ｌｐａｔｈ＜Ｌ１）であった場合は、図１４中の−１３（ｒ＝１６０ｍ、ビットレート＝１．４Ｍｂｐｓ）に相当する。

上記テーブル参照の結果が、（送信データ量＜データ量閾値、Ｌｐａｔｈ＜Ｌ１）であった場合は、図１４中の−１８（ｒ＝５０ｍ、ビットレート＝１．４Ｍｂｐｓ）に相当する。

このように電力制御をした結果は、ＳＴＡが送信電力を抑えつつ、必要なビットレートで通信が可能となる。

また、アルゴリズムで用いたデータ量閾値は、図１４から、データ量閾値＝２．０Ｍｂｐｓ（に相当する送信データ量）と選べば良い。

同様に、伝播損失閾値は、図１４から、Ｌ１＝２８０ｍ（に相当する伝播損失値）、Ｌ２＝７２０ｍ（に相当する伝播損失値）を選べば良い。

《実施の形態２》
実施の形態１では、インフラストラクチャモードで運用することを前提に、ＡＰとＳＴＡの動作を説明したが、図１５に示される無線ＬＡＮ装置２を用いてアドホックモードで運用する場合もあり得る。

図１６には、２台のステーションＳＴＡ１、ＳＴＡ２間でアドホック（Ａｄｈｏｃ）モードにより運用される場合のアルゴリズムが示される。このアルゴリズムの実行は、無線ＬＡＮ装置２内のＣＰＵ３３によって制御される。

ＳＴＡ１、ＳＴＡ２には、無線ＬＡＮ装置２が適用される。ＳＴＡ２において、ＳＴＡ１への送信データが発生すると、上位レイヤーは送信データ量をＭＡＣレイヤーに伝え、ＭＡＣレイヤーはＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）に送信データ量を伝えてＳＴＡ１に送信する（１６０）。このとき、システムの最大送信電力ＭａｘＰｏｗｅｒで送信される（１６１）。

ＳＴＡ２におけるＣＰＵ３３は、受信した送信データ量とデータ量閾値とを比較し、伝播損失とＳＴＡの送信電力を決定する（１６２）。伝播損失Ｌｐａｔｈは、数１に示される式の演算実行により求めることができる。

ＳＴＡの送信電力値を求める演算式は、受信した送信データ量とデータ量閾値との比較結果と、Ｌｐａｔｈとに基づいて、図３に示されるような送信出力テーブルを参照して決定する。例えば、送信データ量＜データ量閾値、かつＬｐａｔｈ＜閾値Ｌ１のとき、ＳＴＡの送信電力値は、数２に示される式の演算処理によって求められる。

ここで、モジュレーション方法が決定される。モジュレーション方法は、図４に示されるような変調方式テーブルを参照して決定される。例えば、送信データ量＜データ量閾値、かつＬｐａｔｈ＜閾値Ｌ１ならば、モジュレーション方法は、ＢＰＳＫ、Ｒ＝１／２となる。

そしてＳＴＡ２は、ＣＴＳ（ＣｌｅａｒＴｏＳｅｎｄ）にＳＴＡ送信電力値とモジュレーション方法を追加し、ＭａｘＰｏｗｅｒでＳＴＡ１に送信する（１６３）。ＳＴＡ２は、指定されたモジュレーション方法に変更し、送信電力をＳＴＡ送信電力値に変更して、データをＳＴＡ１に送信する（１６４）。ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２からのデータ（１６５）を正常に受信したら、上記ステップ１６５でＳＴＡ２に指定した送信出力レベルと同じレベル（ステップダウン）で、リバースデータをＳＴＡ２に送信する（１６７）。

このように、２台のステーションＳＴＡ１、ＳＴＡ２間でアドホックモードにより運用される場合においても、送信電力レベルの調整が行われることにより、送信電力値が最適化され、システム全体の送信電力が低下し、ＳＴＡの消費電力が下がりバッテリーの長寿命化が実現するなど、上記インフラストラクチャモードで運用する場合と同様の作用効果を得ることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれ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種々変更可能であることは言うまでもない。

１０ ＲＦトランシーバ部
１１ 高周波電力増幅器
１２ ローパスフィルタ
１３ 送信ミキサ
１４ 可変利得増幅器
１５ 周波数シンセサイザ
１６ 低雑音増幅器
１７ 受信ミキサ
１８ ローパスフィルタ
１９ プログラマブル利得増幅器
２０ ベースバンド部
２１ 通信処理部
２２ Ｄ／Ａコンバータ
２３ Ａ／Ｄコンバータ
２４ 制御部
２５ ＲＳＳＩ検出部
２６ 記憶部

Claims (6)

1. アクセスポイントとステーションとの間のインフラストラクチャモードによる通信方法であって、
   上記ステーションは、送信すべきデータのデータ量を上記アクセスポイントに送信し、
   上記アクセスポイントは、上記ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値とを比較し、上記ステーションから受信したデータの伝播損失を演算し、上記ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値との比較結果と、受信したデータの伝播損失とに基づいて、上記ステーションの送信電力値を決定し、その送信電力値を上記ステーションに送信し、
   上記ステーションは、上記アクセスポイントから伝達された送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータを上記アクセスポイントに送信することを特徴とする通信方法。
2. 第１ステーションと第２ステーションとの間のアドホックモードによる通信方法であって、
   上記第２ステーションは、送信すべきデータのデータ量を上記第１ステーションに送信し、
   上記第１ステーションは、上記第２ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値とを比較し、上記第２ステーションから受信したデータの伝播損失を演算し、上記第２ステーションから受信したデータ量と所定のデータ量閾値との比較結果と、上記第２ステーションから受信したデータの伝播損失とに基づいて、上記第２ステーションの送信電力値を決定し、その送信電力値を上記第２ステーションに送信し、
   上記第２ステーションは、上記第１ステーションから伝達された送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータを上記第１ステーションに送信することを特徴とする通信方法。
3. 送受信を行うトランシーバ部と、上記トランシーバ部に結合されたベースバンド部と、を含む通信用半導体集積回路装置であって、
   上記トランシーバ部は、送信信号を増幅する可変利得増幅器と、受信信号の強度を検出するための検出器と、を含み、
   上記ベースバンド部は、上記可変利得増幅器の利得を調整可能な制御部と、各種情報を記憶する記憶部と、を含み、
   上記記憶部は、少なくとも最大送信電力値を格納し、
   上記制御部は、送信すべきデータのデータ量を送信する場合には、上記可変利得増幅器の利得を調整することにより、上記記憶部内の最大送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータのデータ量を送信し、
   上記検出器で検出された受信信号強度と上記記憶部の記憶情報に基づいて決定された送信電力値を送信する場合には、上記可変利得増幅器の利得を調整することにより、上記記憶部内の最大送信電力値に応じた送信電力で送信し、
   上記ベースバンド部を介して受信された信号によって送信電力値が指定された場合には、上記可変利得増幅器の利得を調整することにより、上記指定された送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータを送信することを特徴とする通信用半導体集積回路装置。
4. アクセスポイントとの間でインフラストラクチャモードによる通信が可能なステーションとして機能する無線ＬＡＮ装置であって、
   請求項３記載の通信用半導体集積回路装置と、
   上記通信用半導体集積回路装置の動作を制御可能なＣＰＵと、を含み、
   上記ＣＰＵは、上記通信用半導体集積回路装置に、送信すべきデータのデータ量を上記記憶部内の最大送信電力値に応じた送信電力で、上記アクセスポイントに対して送信させ、
   上記アクセスポイントにおいて、上記送信すべきデータのデータ量に基づく所定の演算処理によって決定された送信電力値が、上記通信用半導体集積回路装置を介して受信された場合に、上記通信用半導体集積回路装置を介して、当該送信電力値に応じた送信電力で、上記送信すべきデータを上記アクセスポイントに対して送信させることを特徴とする無線ＬＡＮ装置。
5. ステーションとの間でインフラストラクチャモードによる通信が可能なアクセスポイントとして機能する無線ＬＡＮ装置であって、
   請求項３記載の通信用半導体集積回路装置と、
   上記通信用半導体集積回路装置の動作を制御可能なＣＰＵと、を含み、
   上記ＣＰＵは、上記ステーションから送信すべきデータのデータ量が送信され、それが上記通信用半導体集積回路装置を介して受信された場合に、上記受信されたデータ量と所定のデータ量閾値とを比較し、上記受信データの伝播損失を演算し、上記受信されたデータ量と所定のデータ量閾値との比較結果と、上記ステーションから受信したデータの伝播損失とに基づいて、上記ステーションの送信電力値を決定し、その送信電力値を、上記通信用半導体集積回路装置を介して、上記ステーションに対して送信させることを特徴とする無線ＬＡＮ装置。
6. アドホックモードのステーションとして機能する無線ＬＡＮ装置であって、
   請求項３記載の通信用半導体集積回路装置と、
   上記通信用半導体集積回路装置の動作を制御可能なＣＰＵと、を含み、
   上記ＣＰＵは、他のステーションから受信した送信データ量と所定のデータ量閾値とを比較し、上記受信データの伝播損失を演算し、上記受信されたデータ量と所定のデータ量閾値との比較結果と、上記ステーションから受信したデータの伝播損失とに基づいて、上記他のステーションの送信電力値を決定し、その送信電力値を、上記信用半導体集積回路装置を介して、上記他のステーションに対して送信させることを特徴とする無線ＬＡＮ装置。

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