JP2016052039A

JP2016052039A - 無線通信システムおよび無線通信方法

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Publication number: JP2016052039A
Application number: JP2014177154A
Authority: JP
Inventors: 裕基中戸; Yuki Nakato; 大輔村山; Daisuke Murayama; 隆利杉山; Takatoshi Sugiyama
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2016-04-11
Anticipated expiration: 2034-09-01
Also published as: JP6212007B2

Abstract

【課題】隠れ端末が存在する環境においても、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御におけるＲＴＳの衝突を低減し、隠れ端末が存在しない環境と同程度のスループットを実現する。【解決手段】基地局の配下の複数の端末局が、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるランダムバックオフ制御とＲＴＳ／ＣＴＳ制御により、データフレームの送信権を獲得して通信を行う無線通信システムにおいて、端末局は、ランダムバックオフ制御によるランダムバックオフ値が０になったときに、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断し、送信可であればＲＴＳ／ＣＴＳ制御に基づいてＲＴＳを送信し、送信不可であればＲＴＳ送信を中止して待機モードに移行し、基地局から送信された他局宛のＣＴＳを受信したとき、または該待機モードに移行して所定のタイムアウト時間が経過したときに、該待機モードから復帰する制御を行うアクセス制御手段を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、基地局と配下の複数の端末局で構成され、端末局のアクセス制御を行う無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

ＩＥＥＥ８０２．１１無線通信規格におけるアクセス制御では、各端末局は、キャリアセンスおよび衝突を回避するためのランダムバックオフ制御を行う。すなわち、パケットを送信する前にチャネルがＤＩＦＳ時間だけアイドルになり、さらに乱数発生範囲（ＣＷ）の範囲から発生させたランダムバックオフ値が０になるまでチャネルがアイドルになった後に、パケットを送信するＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 方式が用いられている。ランダムバックオフ値が０になる前にチャネルがビジーになった場合はパケットを送信せず、次にチャネルがアイドルになったときに、残りのランダムバックオフ値の期間だけキャリアセンスを継続する。

一方、正常にパケットを受信した基地局は、その旨を送信元である端末局に通知するために、受信確認ＡＣＫを送信する。したがって、パケットの送信元である端末局は、所定時間内にＡＣＫを受信しない場合には、送信が失敗したと判断してＣＷmax を上限としてＣＷを拡大し、発生させたランダムバックオフ値に基づいて再送処理を行う。すなわち、再送回数が増えるごとにチャネルが混雑していると判断し、ＣＷを拡大することによってランダムバックオフ値をばらつかせて衝突回避を行う。なお、パケットの送信が成功した場合には、ＣＷをＣＷmin （例えば15）にリセットする。

ここで、無線通信では、無線局間の距離が離れていたり、無線局間に電波を通さない障害物などがあれば、互いの無線信号が到達しない状態（キャリアセンスが機能しない電波環境）が起こりうる。この場合、キャリアセンスが有効に機能しないため、ランダムバックオフ制御を行ってもフレームの衝突の頻度が増し、スループット特性を悪化させる原因になる。

そこで、ＩＥＥＥ８０２．１１無線通信規格では、キャリアセンスが有効に機能しない環境、すなわち「隠れ端末が存在する環境」に対応するために、ＲＴＳ（Request to Send ）／ＣＴＳ（Clear to Send ）制御手順が備えられている。

図５は、従来のＲＴＳ／ＣＴＳ制御手順例を示す。
図５において、端末局１，２と端末局３が隠れ端末の関係にあるものとする。端末局１，２，３はデータフレーム送信前にキャリアセンスを行い、ＤＩＦＳを経て最初にランダムバックオフ値が０になった端末局１は、ＲＴＳをデータフレームの宛先である基地局０宛に送信する。端末局１と端末局２は互いにキャリアセンスできるため、端末局２は端末局１が送信するＲＴＳを受信してバックオフカウンタを停止する。一方、端末局１と端末局３は互いにキャリアセンスできないため、端末局３は端末局１が送信するＲＴＳを受信できず、バックオフカウンタを継続する。データフレームの宛先である基地局０は、ＲＴＳ受信後にＳＩＦＳを経て端末局１宛にＣＴＳを返す。端末局３は、基地局０が送信したＣＴＳを受信するとバックオフカウンタを停止する。

ここで、ＲＴＳとＣＴＳのフレームには、チャネルを使用する予定期間が記載されるデュレーションフィールドがあり、端末局２は端末局１が送信したＲＴＳフレームに記載されている期間だけ予約信号（ＮＡＶ）を設定することにより、送信を禁止して衝突を防止する。端末局３は、基地局０が送信したＣＴＳフレームに記載されている期間だけ予約信号（ＮＡＶ）を設定することにより、送信を禁止して衝突を防止する。ＲＴＳに対するＣＴＳを受信した端末局１は、端末局２，３が送信を禁止している間にデータフレームを送信し、当該データフレームを受信した基地局０もＡＣＫ信号を送信して通信を終了する。このように、端末局１と基地局０との間でＲＴＳ／ＣＴＳが正常に送受信されれば、以後は送受信が妨害されることなくデータフレームとＡＣＫ信号が交換される。

IEEE Standard for Information technology Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks Specific requirements: Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) andPhysical Layer (PHY) Specifications

ところで、基地局０のエリア内に多くの端末局が存在する環境では、複数の端末局が隠れ端末の関係になるケースが多くなる。そのような隠れ端末が存在する環境では、図５に示すようにＲＴＳ／ＣＴＳ制御手順によりデータフレームの衝突回避は可能である。

しかし、隠れ端末の位置関係にある端末局１，２と端末局３では、互いにキャリアセンスが機能しないためＲＴＳ同士の衝突が起こりうる。例えば図５の後半に示すように、端末局３は、ランダムバックオフ値が０となりＲＴＳを送信しても、端末局１，２がそのＲＴＳを検知できないのでバックオフカウンタを継続し、端末局２のランダムバックオフ値が０となりＲＴＳを送信すると、端末局２，３がそれぞれ送信するＲＴＳが衝突するケースである。ただし、ＲＴＳ衝突が起きても、それぞれＣＴＳタイムアウト後にバックオフ制御を開始するので、データフレーム衝突よりも時間のロスは小さく、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御手順によりスループット特性が改善されるメリットは大きい。

図６は、従来のＲＴＳ／ＣＴＳ制御によるスループット特性の改善効果の一例を示す。図６において、Ａは、隠れ端末が存在しない環境で、標準のＣＳＭＡ／ＣＡ制御（ＲＴＳ／ＣＴＳ制御なし）による場合のスループット特性を示す。ＲＴＳ／ＣＴＳ制御なしでも、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御（ランダムバックオフ制御）により所定のスループット特性を実現できる。

Ｂは、すべての端末局が隠れ端末の位置関係にある環境で、標準のＣＳＭＡ／ＣＡ制御（ＲＴＳ／ＣＴＳ制御なし）による場合のスループット特性を示す。ＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行ってもキャリアセンスが機能していないので、データフレームの衝突が頻発してスループット特性が著しく低下する。

Ｃは、隠れ端末が存在しない環境で、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御による場合のスループット特性を示す。ＣＳＭＡ／ＣＡ制御とＲＴＳ／ＣＴＳ制御により、データフレームの衝突が確実に回避されて良好なスループット特性を実現できる。ただし、端末局数が少ない場合には、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームの送受信に伴うオーバヘッド分だけスループットの上限は抑えられる。

Ｄは、すべての端末局が隠れ端末の位置関係にある環境で、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御による場合のスループット特性を示す。ＲＴＳ／ＣＴＳ制御によりデータフレームの衝突が回避されるので、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御を行わないスループット特性Ｂより大幅にスループットを改善することができる。しかし、隠れ端末となる位置関係にある端末局がそれぞれ送信するＲＴＳが衝突する可能性があるので、隠れ端末が存在しない環境のスループット特性Ａ，Ｃよりスループットが低下する。

本発明は、隠れ端末が存在する環境においても、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御におけるＲＴＳの衝突を低減し、隠れ端末が存在しない環境と同程度のスループットを実現することができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、基地局の配下の複数の端末局が、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるランダムバックオフ制御とＲＴＳ／ＣＴＳ制御により、データフレームの送信権を獲得して通信を行う無線通信システムにおいて、端末局は、ランダムバックオフ制御によるランダムバックオフ値が０になったときに、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断し、送信可であればＲＴＳ／ＣＴＳ制御に基づいてＲＴＳを送信し、送信不可であればＲＴＳ送信を中止して待機モードに移行し、基地局から送信された他局宛のＣＴＳを受信したとき、または該待機モードに移行して所定のタイムアウト時間が経過したときに、該待機モードから復帰する制御を行うアクセス制御手段を備える。

第１の発明の無線通信システムにおいて、アクセス制御手段は、ＲＴＳを送信して第１のタイムアウト時間内にＣＴＳが返ってこない場合、またはデータフレームを送信して第２のタイムアウト時間内に受信確認ＡＣＫが返ってこない場合に、ＲＴＳの再送回数に応じて所定のＲＴＳ送信確率を低下させる設定であり、ＣＴＳが返ってきたとき、または受信確認ＡＣＫが返ってきたときにＲＴＳの再送回数をリセットして所定のＲＴＳ送信確率を再設定する。また、アクセス制御手段は、所定のＲＴＳ送信確率として所定の下限値を設ける設定である。

第２の発明は、基地局の配下の複数の端末局が、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるランダムバックオフ制御とＲＴＳ／ＣＴＳ制御により、データフレームの送信権を獲得して通信を行う無線通信方法において、端末局のアクセス制御手段は、ランダムバックオフ制御によるランダムバックオフ値が０になったときに、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断し、送信可であればＲＴＳ／ＣＴＳ制御に基づいてＲＴＳを送信し、送信不可であればＲＴＳ送信を中止して待機モードに移行し、基地局から送信された他局宛のＣＴＳを受信したとき、または該待機モードに移行して所定のタイムアウト時間が経過したときに、該待機モードから復帰する制御を行う。

第２の発明の無線通信方法において、アクセス制御手段は、ＲＴＳを送信して第１のタイムアウト時間内にＣＴＳが返ってこない場合、またはデータフレームを送信して第２のタイムアウト時間内に受信確認ＡＣＫが返ってこない場合に、ＲＴＳの再送回数に応じて所定のＲＴＳ送信確率を低下させる設定であり、ＣＴＳが返ってきたとき、または受信確認ＡＣＫが返ってきたときにＲＴＳの再送回数をリセットして所定のＲＴＳ送信確率を再設定する。また、アクセス制御手段は、所定のＲＴＳ送信確率として所定の下限値を設ける設定である。

本発明は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるランダムバックオフ制御とＲＴＳ／ＣＴＳ制御により、データフレームの送信権を獲得して通信を行う無線通信システムにおいて、ランダムバックオフ制御によるランダムバックオフ値が０になったときに直ちにＲＴＳを送信せず、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断し、送信不可であればＲＴＳ送信を中止して待機モードに移行する。これにより、ランダムバックオフ値が偶然に一致しても、また隠れ端末の位置関係にあって他局が送信するＲＴＳを検出できなくても、ＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信が制御されるので、ＲＴＳの衝突を回避してスループット特性を向上させることができる。

また、待機モードに入った端末局が他局宛のＣＴＳを受信した場合には、待機モードから復帰して、通常モードに移行することができる。この場合には、ＣＴＳフレームに記載されている期間だけ予約信号（ＮＡＶ）を設定する。

また、全ての端末局が待機モードに入り、基地局がＣＴＳを送信しない場合でも、各端末局がそれぞれタイムアウト時間が経過した後に待機モードから復帰して、通常モードに移行することができる。この場合には、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるランダムバックオフ制御を開始する。

本発明における端末局のアクセス制御手順例を示すフローチャートである。本発明の実施例１の動作例を示すタイムチャートである。本発明の実施例２の動作例を示すタイムチャートである。本発明によるスループット特性の改善効果の一例を示す図である。従来のＲＴＳ／ＣＴＳ制御手順例を示すタイムチャートである。従来のＲＴＳ／ＣＴＳ制御によるスループット特性の改善効果の一例を示す図である。

本発明の無線通信システムは、隠れ端末間のＲＴＳ衝突を避けるために、各端末局はＤＩＦＳを経てランダムバックオフ値が０になった後に、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断し、ＲＴＳの送信を中止した端末局は待機モードに入り、基地局から送信された他局宛のＣＴＳを受信したときに待機モードから通常モードに復帰することを特徴とする。これにより、隠れ端末の関係にある端末局の一方が待機モードに入っている間に、他方の端末局がＲＴＳを送信することができる。待機モードに入った端末局は、ＣＴＳの受信によって待機モードから通常モードに復帰し、ＣＴＳフレームに記載されている期間だけ予約信号（ＮＡＶ）を設定する。

また、全ての端末局が待機モードになる場合も想定されるので、待機モードに入った端末局は、所定のタイムアウト時間が経過したときに待機モードから通常モードに復帰する制御を行う。これにより、全ての端末局が待機モードに入り、基地局がＣＴＳを送信しない場合でも、各端末局がそれぞれタイムアウト時間が経過した後に通常モードに復帰し、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるランダムバックオフ制御を開始する。

図１は、本発明における端末局のアクセス制御手順例を示す。
図１において、端末局は、ＤＩＦＳを経てランダムバックオフ制御を行い（Ｓ１）、ランダムバックオフ値が０になったときに、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断する（Ｓ２）。ここで、ＲＴＳが送信可となれば、通常のＲＴＳ／ＣＴＳ制御に従ってＲＴＳを送信し、自局宛のＣＴＳが返ってくるのを待ってデータ送信を行う（Ｓ３）。ここで、ＲＴＳまたはデータの送信成功または失敗に応じてＲＴＳ送信確率の調整を行う（Ｓ４）が、詳しくは後述する。

一方、ＲＴＳが送信不可となれば、ＲＴＳ送信を中止して待機モードに入り（Ｓ５）、他局宛のＣＴＳを受信したときに通常モードに復帰する（Ｓ６）。例えば、ＣＴＳフレームに応じたＮＡＶ設定を行い、ステップＳ１に戻る。あるいは、待機モードになってから所定のタイムアウト時間が経過すれば、通常モードに復帰してステップＳ１に戻る（Ｓ７）。

図２は、本発明の実施例１の動作例を示す。
図２において、端末局１，２と端末局３が隠れ端末の関係にあるものとする。端末局１，２，３はデータフレーム送信前にキャリアセンスを行い、ＤＩＦＳを経て最初にランダムバックオフ値が０になった端末局１は、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断し、ここではＲＴＳをデータフレームの宛先である基地局０宛に送信する。端末局１と端末局２は互いにキャリアセンスできるため、端末局２は端末局１が送信するＲＴＳを受信してバックオフカウンタを停止し、ＲＴＳフレームに記載されている期間だけ予約信号（ＮＡＶ）を設定する。

一方、端末局１と端末局３は互いにキャリアセンスできないため、端末局３は端末局１が送信するＲＴＳを受信せず、バックオフカウンタを継続する。そして、端末局３はランダムバックオフ値が０になったときに、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断し、ここではＲＴＳの送信を中止して待機モードに入る。これにより、端末局１が送信したＲＴＳは衝突せずに基地局０に受信される。なお、端末局３がＲＴＳを送信してＲＴＳの衝突が発生する場合もあるが、このときは次回のＲＴＳ送信確率を低下させる制御を行う。詳しくは後述する。

基地局０は、ＲＴＳ受信後にＳＩＦＳを経て端末局１宛にＣＴＳを返し、端末局１はＣＴＳを受信する。端末局３も基地局０が送信したＣＴＳを受信し、待機モードから通常モードに復帰してＣＴＳフレームに記載されている期間だけ予約信号（ＮＡＶ）を設定する。ＲＴＳに対するＣＴＳを受信した端末局１は、端末局２，３が送信を禁止している間にデータフレームを送信し、当該データフレームを受信した基地局０もＡＣＫ信号を送信して通信を終了する。

次のタイミングでは、ＤＩＦＳを経て最初にランダムバックオフ値が０になった端末局２は、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信を中止して待機モードに入る。次に、ランダムバックオフ値が０になった端末局３は、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳを基地局０宛に送信する。このとき、端末局１と端末局３は互いにキャリアセンスできないため、端末局１は端末局３が送信するＲＴＳを受信せず、バックオフカウンタを継続し、ランダムバックオフ値が０になると、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳ送信可否を判断し、ここではＲＴＳの送信を中止して待機モードに入る。これにより、端末局３が送信したＲＴＳは衝突せずに基地局０に受信される。なお、端末局１がＲＴＳを送信してＲＴＳの衝突が発生する場合もあるが、このときは次回のＲＴＳ送信確率を低下させる制御を行う。詳しくは後述する。

基地局０は、ＲＴＳ受信後にＳＩＦＳを経て端末局３宛にＣＴＳを返し、端末局３はＣＴＳを受信する。端末局１も基地局０が送信したＣＴＳを受信し、待機モードから通常モードに復帰してＣＴＳフレームに記載されている期間だけ予約信号（ＮＡＶ）を設定する。端末局２は、待機モードのタイムアウト時間が経過して通常モードに復帰しており、ランダムバックオフ制御に入っているが、受信したＣＴＳフレームに記載されている期間だけ予約信号（ＮＡＶ）を設定する。ＲＴＳに対するＣＴＳを受信した端末局３は、端末局１，２が送信を禁止している間にデータフレームを送信し、当該データフレームを受信した基地局０もＡＣＫ信号を送信して通信を終了する。

図３は、本発明の実施例２の動作例を示す。
図３において、端末局１，２と端末局３が隠れ端末の関係にあるものとする。端末局１，２，３はデータフレーム送信前にキャリアセンスを行い、ＤＩＦＳを経て最初にランダムバックオフ値が０になった端末局２は、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断し、ここではＲＴＳの送信を中止して待機モードに入る。次に、ランダムバックオフ値が０になった端末局１，３は、それぞれ所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信を中止して待機モードに入る。すなわち、端末局１，２，３は一斉に待機モードに入る。この場合、基地局０からＣＴＳが送信されないので、各端末局は所定のタイムアウト時間が経過したときに待機モードから通常モードに復帰する制御を行う。

通常モードになった端末局は、ＤＩＦＳを経てランダムバックオフ制御を行い、ランダムバックオフ値が０になったときに、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断する。ここでは、端末局１がＲＴＳを基地局０宛に送信する。端末局２は端末局１が送信するＲＴＳを受信してバックオフカウンタを停止し、ＲＴＳフレームに記載されている期間だけ予約信号（ＮＡＶ）を設定する。端末局３は、端末局１が送信するＲＴＳを受信せず、バックオフカウンタを継続してランダムバックオフ値が０になったときに、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信を中止して待機モードに入る。これにより、端末局１が送信したＲＴＳは衝突せずに基地局０に受信される。

基地局０は、ＲＴＳ受信後にＳＩＦＳを経て端末局１宛にＣＴＳを返し、端末局１はＣＴＳを受信する。端末局３も基地局０が送信したＣＴＳを受信し、待機モードから通常モードに復帰し、ＣＴＳフレームに記載されている期間だけ予約信号（ＮＡＶ）を設定する。ＲＴＳに対するＣＴＳを受信した端末局１は、端末局２，３が送信を禁止している間にデータフレームを送信し、当該データフレームを受信した基地局０もＡＣＫ信号を送信して通信を終了する。

ここで、ＲＴＳ送信確率の設定および更新について説明する。
従来のランダムバックオフ制御では、端末局間でランダムバックオフ値が異なっていれば、一方の端末局が送信したＲＴＳを他方の端末局が受信し、バックオフカウンタが停止するのでＲＴＳの衝突は発生しない。しかし、隠れ端末の関係にある端末局間では、ランダムバックオフ値が異なっていても、キャリアセンスができないことからバックオフカウンタを継続してしまい、結局ＲＴＳが衝突してしまうことがあった。あるいは、端末局間のランダムバックオフ値が同じであれば、隠れ端末の有無にかかわらずＲＴＳが衝突してしまうことがある。そこで、本発明のように、ランダムバックオフ値が０になったときにＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断することにより、隠れ端末に起因するＲＴＳ衝突を低減し、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御に基づくスループットの改善が期待できる。ただし、ＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断する際に、複数の端末局で送信可となれば、ＲＴＳの衝突は避けられない。

本発明は、ＲＴＳを送信してタイムアウト時間中にＣＴＳが返ってこない場合、あるいはデータフレームを送信してタイムアウト時間中にＡＣＫが返ってこない場合に、ＲＴＳ衝突あるいはデータ衝突が発生したものと判断し、次回のＲＴＳ送信確率を低下させる制御を行う。例えば、ＲＴＳ送信確率を次のように設定する。
ＲＴＳ送信確率＝Ｃ・Ｎ^-R

ここで、Ｃ，Ｎは定数であり、１≧Ｃ＞０、Ｎ＞１とし、ＲはＲＴＳやデータの再送回数（初回送信は０）とする。したがって、ＲＴＳ送信確率の初期値はＣであり、再送回数Ｒの増加に伴いＲＴＳ送信確率が低下する。ＲＴＳ送信確率が例えば 0.50 の場合は、所定の範囲内から乱数を引いて例えば奇数または偶数の場合に送信可と判断する。

再送回数Ｒについては、次のような場合に更新する。ＲＴＳに対するＣＴＳがタイムアウト時間中に返ってこないとき、データを送信してタイムアウト時間中にＡＣＫが返ってこないときに、それぞれ衝突が発生して送信失敗したものと推定し、再送回数Ｒを１ずつ増加する。また、ＲＴＳに対するＣＴＳが返ってきたとき、データを送信してＡＣＫが返ってきたときに、再送回数Ｒを初期値０にリセットする。ＲＴＳ送信確率は、再送回数Ｒの更新直後に計算するものとする。

上記の設定式に基づいて設定されるＲＴＳ送信確率は、再送回数Ｒが増加するほど低下する。例えば、隠れ端末が多い場合、ＲＴＳの衝突が起こりやすく、再送回数Ｒが増加しやすい。そのような状況ではＲＴＳの送信を控える必要があるため、上記の設定式に基づいてＲＴＳ送信確率を低くする。ただし、定数Ｎの値が大きくなるほど、再送回数Ｒの増加に伴うＲＴＳ送信確率の低下率が大きくなる。そのため、ＲＴＳの送信に失敗した端末局はＲＴＳを送信する機会が減る一方で、ＲＴＳの送信に成功した端末局は常に高いＲＴＳ送信確率を維持してＲＴＳを送信し続けるなど、端末局間の不公平が発生する。

このような不公平に対処するために、定数Ｎの値を例えば２，３，４程度とし、ＲＴＳ送信確率の下限を設定するようにしてもよい。例えば、Ｃ＝１、Ｎ＝２の場合は、ＲＴＳ送信確率は再送回数Ｒが増えるごとに、１，0.5 ，0.25，0.125 ，0.0625，0.03125 ，…と半減していくが、Ｃ＝１、Ｎ＝４の場合は、１，0.25，0.0625，0.015625，…と１／４になっていく。ここで、ＲＴＳ送信確率の下限を例えば「0.03」とすると、Ｎ＝２の場合は再送回数Ｒ＝５のＲＴＳ送信確率0.03125 が下限となり、Ｎ＝４の場合は再送回数Ｒ＝２のＲＴＳ送信確率0.0625が下限となる。なお、ＲＴＳ送信確率がＲＴＳやデータの再送回数Ｒに応じて低下する特性であれば、上記のＲＴＳ送信確率の設定式に限るものではない。

ところで、再送回数Ｒが増えるごとに、ランダムバックオフ値を発生する乱数の範囲ＣＷをＣＷmax の範囲内で倍増し、ランダムバックオフ値が一致する確率を低減する従来の手法と組み合わせことも有効である。この場合、再送回数Ｒをリセットするとき、あるいは再送回数Ｒが所定値を超えたときは、ＣＷをＣＷmin にリセットするが、端末局数に応じてＣＷmin を最適制御することも有効である。

図４は、本発明によるスループット特性の改善効果の一例を示す。
図４において、Ｃ，Ｄは、図６に示す従来のスループット特性であり、Ｃは、隠れ端末が存在しない環境で、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御による場合のスループット特性を示す。Ｄは、すべての端末局が隠れ端末の位置関係にある環境で、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御による場合のスループット特性を示すが、ＲＴＳの衝突によりスループット特性Ｃよりスループットが低下している。

Ｅは、本発明により、すべての端末局が隠れ端末の位置関係にある環境で、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御を実施するとともに、ＲＴＳ送信確率に基づいてＲＴＳの送信可否を判断することにより、従来のスループット特性Ｄよりも改善されたスループット特性を示す。本発明によるＲＴＳ送信確率に基づくＲＴＳの送信制御は、隠れ端末がある状況でもＲＴＳの衝突確率を低減し、かつ隠れ端末がない状況でもランダムバックオフ値の一致によるＲＴＳの衝突を回避できるので、スループットの改善効果は大きい。

さらに、ＲＴＳ送信確率に基づくＲＴＳの送信制御に加えて、ＣＳＭＡ／ＣＡのパラメータであるＣＷmin を端末局数に応じて最適制御することにより、さらなるスループット特性の改善を図ることができる。

０基地局
１，２，３端末局

Claims

基地局の配下の複数の端末局が、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるランダムバックオフ制御とＲＴＳ／ＣＴＳ制御により、データフレームの送信権を獲得して通信を行う無線通信システムにおいて、
前記端末局は、前記ランダムバックオフ制御によるランダムバックオフ値が０になったときに、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断し、送信可であれば前記ＲＴＳ／ＣＴＳ制御に基づいてＲＴＳを送信し、送信不可であればＲＴＳ送信を中止して待機モードに移行し、前記基地局から送信された他局宛のＣＴＳを受信したとき、または該待機モードに移行して所定のタイムアウト時間が経過したときに、該待機モードから復帰する制御を行うアクセス制御手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記アクセス制御手段は、前記ＲＴＳを送信して第１のタイムアウト時間内に前記ＣＴＳが返ってこない場合、またはデータフレームを送信して第２のタイムアウト時間内に受信確認ＡＣＫが返ってこない場合に、前記ＲＴＳの再送回数に応じて前記所定のＲＴＳ送信確率を低下させる設定であり、前記ＣＴＳが返ってきたとき、または前記受信確認ＡＣＫが返ってきたときに前記ＲＴＳの再送回数をリセットして前記所定のＲＴＳ送信確率を再設定する
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記アクセス制御手段は、前記所定のＲＴＳ送信確率として所定の下限値を設ける設定である
ことを特徴とする無線通信システム。
基地局の配下の複数の端末局が、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるランダムバックオフ制御とＲＴＳ／ＣＴＳ制御により、データフレームの送信権を獲得して通信を行う無線通信方法において、
前記端末局のアクセス制御手段は、前記ランダムバックオフ制御によるランダムバックオフ値が０になったときに、所定のＲＴＳ送信確率に応じてＲＴＳの送信可否を判断し、送信可であれば前記ＲＴＳ／ＣＴＳ制御に基づいてＲＴＳを送信し、送信不可であればＲＴＳ送信を中止して待機モードに移行し、前記基地局から送信された他局宛のＣＴＳを受信したとき、または該待機モードに移行して所定のタイムアウト時間が経過したときに、該待機モードから復帰する制御を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
請求項４に記載の無線通信方法において、
前記アクセス制御手段は、前記ＲＴＳを送信して第１のタイムアウト時間内に前記ＣＴＳが返ってこない場合、またはデータフレームを送信して第２のタイムアウト時間内に受信確認ＡＣＫが返ってこない場合に、前記ＲＴＳの再送回数に応じて前記所定のＲＴＳ送信確率を低下させる設定であり、前記ＣＴＳが返ってきたとき、または前記受信確認ＡＣＫが返ってきたときに前記ＲＴＳの再送回数をリセットして前記所定のＲＴＳ送信確率を再設定する
ことを特徴とする無線通信方法。
請求項５に記載の無線通信方法において、
前記アクセス制御手段は、前記所定のＲＴＳ送信確率として所定の下限値を設ける設定である
ことを特徴とする無線通信方法。