JP2018046459A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

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綾子 松尾
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Abstract

【課題】ハイブリッド自動再送制御を高速に行うことを実現する。
【解決手段】本発明の実施形態としての無線通信装置は、N台の端末により多重送信されたN個の第1データを受信し、第2データと、前記N個の第1データのうちの1つとを合成して合成データを生成し、前記N個の第1データをM(MはNより大きい整数)台の復号処理部のうちN台の復号処理部を用いて復号し、前記合成データを前記M台の復号処理部のうち前記N台の復号処理部以外の第1復号処理部を用いて復号する受信部、を備える。
【選択図】図4

Description

本発明の実施形態は、無線通信装置および無線通信方法に関する。
受信機が、送信機から受信したパケットの誤りを検出した際、送信機から再送されるパケットの信頼性情報(尤度情報)を、最初に受信したパケットの尤度情報と合成することで、信号品質を改善するハイブリッド自動再送制御(ARQ:Automatic Repeat Request)が知られている。
無線LAN(Local Area Network)では、ハイブリッドARQ(以下、HARQ)がプロトコルとして定義されておらず、再送をどのようなタイミングで行うかは、実装に依存する。このため、誤りを検出したパケットの次に受信するパケットが自機宛てである保証はなく、また、自機宛てであっても、再送パケットである保証は無い。受信機は、合成対象となる再送パケットを、どのタイミングで受信するかを把握出来ない。
仮に、受信したパケットが、再送でないパケット、つまり新規のパケットである場合に、受信したパケットの尤度情報を、誤りを検出したパケットの尤度情報と合成してしまうと、異なるビット系列のもの同士の尤度情報を合成することになる。このため、合成後の尤度情報は劣化し、当該合成後の尤度情報を復号したデータの検査(CRC(Cyclic Redundancy Code)検査等)の結果は、エラー(NG)となってしまう。
受信したパケットが合成対象のパケット、すなわち再送パケットか否かを推定し、推定の結果に応じて復号処理を変える方法も考えられる。具体的には、再送パケットでないと判断すれば、受信したパケットをそのまま復号し、再送パケットであれば、今回受信したパケットの尤度情報と、以前に受信してCRC検査結果がエラーとなったパケットの尤度情報とを合成した結果を利用して、復号する。しかしながら、無線LANでは、パケットの受信からSIFS(Short Interframe Space)時間(=16μs)後に送達確認を応答しなければならない時間制約がある。したがって、この方法では、送達確認応答が間に合わなくなる可能性がある。
国際公開第2015/094257号 国際公開第2009/104764号
IEEE Std 802.11ac(TM)−2013 IEEE Std 802.11(TM)−2012
本発明の実施形態は、ハイブリッド自動再送制御を高速に行うことを実現する無線通信装置および無線通信方法を提供する。
本発明の実施形態としての無線通信装置は、N台の端末により多重送信されたN個の第1データを受信し、第2データと、前記N個の第1データのうちの1つとを合成して合成データを生成し、前記N個の第1データをM(MはNより大きい整数)台の復号処理部のうちN台の復号処理部を用いて復号し、前記合成データを前記M台の復号処理部のうち前記N台の復号処理部以外の第1復号処理部を用いて復号する受信部、を備える。
基地局と複数の端末とを含む無線通信システムを示す図。 MACフレームの基本的なフォーマット例を示す図。 パケットのフォーマット例を示す図。 本発明の実施形態に係る無線通信装置の機能ブロック図。 合成処理部の構成例を示す図。 CRC検査結果と、再送パケットまたは新規パケットの区分との関係を示す図。 本発明の実施形態に係る基地局の動作の一例のフローチャートを示す図。 本発明の実施形態に係る無線通信システムのシーケンス例を示す図。 アグリゲーションフレームを含むパケットの例を示す図。 本発明の別の実施形態に係る無線通信装置の機能ブロック図。 尤度情報の比較により再送パケットまたは新規パケットかを判定する例を示す図。 トリガーフレームのフォーマット例を示す図。 Multi−STA BAフレームの説明図。 リソースユニットの割り当てを説明するための図。 リソースユニットの形態を説明するための図。 UL−MU−MIMOの概念を説明するための図。 UL−MU−MIMOで使用するプリアンブルを説明するための図。 第2の実施形態に係る基地局または端末の機能ブロック図。 第3の実施形態に係る端末または基地局の全体構成例を示す図。 第3の実施形態に係る端末または基地局に搭載される無線LANモジュールのハードウェア構成例を示す図。 本発明の実施形態に係る無線通信端末の斜視図。 本発明の実施形態に係るメモリーカードを示す図。 コンテンション期間のフレーム交換の一例を示す図。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。無線LANの規格として知られているIEEE Std 802.11(TM)−2012、IEEE Std 802.11ac(TM)−2013、および次世代無線LAN規格であるIEEE Std 802.11ax用の仕様フレームワーク文書(Specification Framework Document)である2016年5月25日付けでアップロードされたIEEE 802.11−15/0132r17は、本明細書においてその全てが参照によって組み込まれる(incorporated by reference)ものとする。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る無線通信システムを示す。無線通信システムは、基地局であるアクセスポイント(AP:Access Point)11と、無線通信端末(以下、端末またはステーション)1〜9とを備える。アクセスポイント11は、中継機能を有することを除き、基本的に端末と同様の機能を有するため、端末の一形態であるといえる。アクセスポイント11および端末1〜9間は、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Carrier Avoidance)を用いるIEEE802.11規格に準じた無線LANシステムを構成する。アクセスポイント11および端末1〜9は、IEEE802.11規格に準拠した通信を行う無線通信装置を備えている。端末に搭載される無線通信装置は、アクセスポイントに搭載される無線通信装置と通信する。アクセスポイントに搭載される無線通信装置は、端末に搭載される無線通信装置と通信する。IEEE802.11規格以外の通信方式に準拠する通信を、アクセスポイントおよび端末間で行う構成も可能である。
アクセスポイント11に、端末(STA:STAtion)1〜9が接続して、1つの無線通信グループ(BSS:Basic Service Set)を形成している。接続とは、無線リンクを確立した状態を意味している。端末1〜9は、アクセスポイント11とのアソシエーションプロセスを経て、通信に必要なパラメータの交換が完了することで、無線リンクが確立される。無線リンクを確立した端末1〜9は、アクセスポイント11のBSSに属する。アクセスポイント11は、アソシエーションプロセスの前に、端末1〜9と認証プロセスを行ってもよい。
アクセスポイント11は、少なくとも1つのアンテナを備える。ここでは、アクセスポイント11は、複数のアンテナを備える。アクセスポイント11の無線通信装置は、これらのアンテナを介して、複数の端末1〜9とMACフレーム(以下、フレームと呼ぶ場合もある)を含むパケットデータ(以下、単にパケットまたは物理パケットと呼ぶ)の送受信を行う。アクセスポイント11の無線通信装置は、アンテナに接続されてフレームを送受信する無線通信部と、無線通信部を介して端末との通信を制御する制御部とを備える。
端末1〜9は、1つまたは複数のアンテナを備える。各端末は、無線通信装置を搭載する。各端末の無線通信装置は、アンテナを介して、アクセスポイント11とフレームを含むパケットの送受信を行う。各端末の無線通信装置は、アンテナ11に接続されフレームを送受信する無線通信部と、無線通信部を介してアクセスポイント11との通信を制御する制御部とを備える。
アクセスポイント11は、各端末との間でBSSまたは無線ネットワーク(第1ネットワークと呼ぶ)を形成する。また、アクセスポイント11は、これとは別に、有線または無線またはこれらのハイブリッドである他のネットワーク(第2ネットワークと呼ぶ)に接続されてもよい。アクセスポイント11は、これら第1ネットワークおよび第2ネットワーク間の通信を中継してもよい。またアクセスポイント11は、第1ネットワーク内の複数の端末間の通信も中継してもよい。アクセスポイント11は、端末1〜9から受信したフレームをその宛先アドレスに応じて、第1ネットワーク内の他の端末、あるいは第2ネットワークに送信してもよい。
本実施形態では、アクセスポイント11と、複数の端末1〜9のうちから選択した複数の端末との間で、アップリンクのマルチユーザ(UpLink Multi−User:UL−MU)方式の通信を実行可能である。UL−MUの例として、アップリンクの直交周波数分割多元接続方式(OFDMA;Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、またはアップリンクのMU−MIMO(Multi−Input Multi−Output)がある。アップリンクのOFDMAはUL−OFDMA、アップリンクのMU−MIMOはUL−MU−MIMOと記述する。アクセスポイント11と複数の端末とで、UL−OFDMAとUL−MU−MIMOを組み合わせた方式(UL−OFDMA&MU−MIMO)を実行してもよい。なお、アクセスポイント11のBSS内に、UL−MUが可能でないレガシー端末が含まれていてもよい。レガシー端末とは、具体的には、IEEE802.11a/b/g/n/ac規格対応端末などである。UL−MUの他の例として、符号分割多元接続方式(CDMA;Code Division Multiple Access)や時間分割多元接続方式(TDMA;Time Division Multiple Access)であっても良い。
ここで、UL−MU−MIMOは、アクセスポイントが、複数台の端末から空間多重で送信されるパケットを、複数のアンテナで同時に受信し、受信信号をMIMO復調することで、各端末のフレームへ分離する通信方式である。各端末から送信されるパケットの先頭に含まれるプリアンブル信号を利用して、アクセスポイントは、各端末とのアップリンクの伝搬路応答を推定する。これらのプリアンブル信号は、端末間で互いに直交している。アクセスポイントは、伝搬路応答を利用して、プリアンブル信号より後のフィールドを正しく空間的に分離(復号)する。プリンアンブル信号は、本実施形態に係るリソースの一例に対応する。
OFDMAは、1つまたは複数のサブキャリアを含む複数のリソースユニットを複数の端末にそれぞれ割り当て、アクセスポイントと複数の端末との間で同時に送受信を同時に行う方式である。リソースユニットは、通信を行うリソースの最小単位となる周波数成分であり、本実施形態に係るリソースの一例に対応する。UL−OFDMA&MU−MIMOは、同一のリソースユニットを1つ以上の端末に割り当て、リソースユニット単位で、UL−MU−MIMOを行う。リソースユニットは、本実施形態に係るリソースの一例に対応する。
UL−MU方式に対して、各端末が単独でアクセスポイントと通信を行う方式をシングルユーザ(Single User:SU)方式と呼ぶ。
図2(A)は、本実施形態で用いるMACフレームの基本的なフォーマット例を示す。このフレームフォーマットは、MACヘッダ(MAC header)、フレームボディ(Frame body)及びFCSの各フィールドを含む。MACヘッダは、図2(B)に示すように、Frame Control、Duration/ID、Address1、Address2、Address3、 Sequence Control、QoS Control及び HT(High Throughput) controlの各フィールドを含む。フレームの種類には、大別してデータフレーム、管理フレームおよび制御フレームがあるが、いずれも、図2(A)のフレームフォーマットをベースとする。
図2(B)のフィールドは必ずしもすべて存在する必要はなく、一部のフィールドが存在しない場合もあり得る。例えばAddress3フィールドが存在しない場合もある。また、QoS ControlおよびHT Controlフィールドの両方または一方が存在しない場合もある。またフレームボディフィールドが存在しない場合もあり得る。また図2(B)には示されていない他のフィールドが存在してもよい。例えば、Address4フィールドがさらに存在してもよい。後述するトリガーフレームの場合、共通情報フィールドおよび端末情報フィールドが、フレームボディフィールドまたはMACヘッダに存在してもよい。
Address1のフィールドには、受信先アドレス(Receiver Address:RA)が、Address2のフィールドには送信元アドレス(Transmitter Address:TA)が入り、Address3のフィールドにはフレームの用途に応じてBSSの識別子であるBSSID(Basic Service Set IDentifier)か、あるいはTAが入る。BSSIDは、全てのBSSIDを対象とするwildcard BSSID(全てのビットが1)の場合もある。
Frame Controlフィールドには、タイプ(Type)、サブタイプ(Subtype)という2つのフィールド等が含まれる。データフレームか、管理フレームか、制御フレームかの大別はTypeフィールドで行われ、大別されたフレームの中での細かい種別はSubtypeフィールドで行われる。例えば制御フレームには、BA(Block Ack)フレーム、BAR(Block Ack Request)フレーム、RTS(Request to Send)フレーム、CTS(Clear to Send)フレームといったフレームが存在するが、これらのフレームの識別はSubtypeフィールドで行われる。後述するトリガーフレームも、タイプおよびサブタイプの組み合わせで区別してもよい。一例としてトリガーフレームは制御フレーム(タイプが“制御”)に分類される。
Duration/IDフィールドは媒体予約時間を記載し、他の端末宛てのMACフレームを受信した場合に、当該MACフレームを含むパケットの終わりから媒体予約時間に亘って、媒体が仮想的にビジーであると判定する。このような仮想的に媒体をビジーであると判定する仕組み、或いは、仮想的に媒体をビジーであるとする期間は、NAV(Network Allocation Vector)と呼ばれる。QoSフィールドは、フレームの優先度を考慮して送信を行うQoS制御を行うために用いられる。HT Controlフィールドは、IEEE802.11nで導入されたフィールドである。HT(High Throughput) Controlフィールドは、QoSデータあるいは管理フレームのときに、オーダーフィールドが1に設定されていると存在するものである。HT ControlフィールドはVHT (Very High Throughput) Controlフィールドにも、HE (High Efficient) Controlフィールドにも拡張可能で、各々IEEE802.11n、IEEE802.11ac、あるいはIEEE802.11axの各種機能に応じた通知をすることができる。
FCSフィールドには、受信側でフレームの誤り検出のため用いられるチェックサム符号としてFCS(Frame Check Sequence)情報が設定される。FCS情報の例としては、CRC(Cyclic Redundancy Code)などがある。本実施形態では、CRCを用いる場合を想定する。
図3(A)は、パケットのフォーマット例を示す。パケットの基本的な構成は、データフィールドに格納されるMACフレームに、物理ヘッダを付加したものである。物理ヘッダは、一例として、IEEE802.11規格で定義されているL−STF(Legacy−Short Training Field)、L−LTF(Legacy−Long TrainingField)、L−SIG(Legacy Signal Field)、を含む。L−STF、L−LTF、L−SIGは、例えば、IEEE802.11aなどのレガシー規格の端末が認識可能なフィールドであり、それぞれ信号検出、周波数補正(伝搬路推定)、伝送速度(伝送レート)などの情報が格納される。ここで述べた以外のフィールド(例えばレガシー規格の端末が認識できず、UL−MU対応端末が認識できるフィールド)が含まれてもよい。例えばIEEE802.11axで検討されているHE−SIG−A(およびHE−SIG−B)、HE−STFおよびHE−LTFなどが入ってもよい。HE−SIG−A(およびHE−SIG−B)、HE−STFおよびHE−LTFと、これに加えてさらにサービスフィールドが追加されたフォーマット例を図3(B)に示す。サービスフィールドには、後述するスクランブルシードが格納されてもよい。スクランブルシードは、物理ヘッダ内の別のフィールドに格納されてもよい。
図4は、本発明の実施形態に係るアクセスポイントに搭載される無線通信装置の機能ブロック図である。無線通信装置は、制御部101と、送信部102と、受信部103と、無線部105と、1つ以上のアンテナ12とを備える。以下の説明では、UL−MUとしてUL−OFDMAを行う場合を想定するが、UL−MU−MIMO方式でも可能である。
この無線通信装置は、図1に示した端末1〜9が属するネットワークに接続される。アクセスポイントは、端末1〜9側とは別のネットワークに接続される無線通信装置を備えていてもよい。制御部101、送信部102、および受信部103のデジタル領域の処理の全部または一部は、CPU等のプロセッサで動作するソフトウェア(プログラム)によって行われてもよいし、ハードウェアによって行われてもよいし、これらのソフトウェアとハードウェアの両方によって行われてもよい。アクセスポイントは、制御部101、送信部102、および受信部103の全部または一部の処理を行うプロセッサを備えてもよい。
制御部101と上位層との間でデータ等を受け渡しするためのバッファが存在してもよい。上位層は、例えばTCP/IPまたはUDP/IP等、MAC層より上位のプロトコルの処理を行う。バッファはDRAM、SRAM等の揮発性メモリでもよいし、NAND、MRAM等の不揮発メモリでもよい。上位層は、例えば別のネットワークから受信したデータを、端末1〜9側のネットワークへの中継のためバッファに格納する。また、制御部101は、端末1〜9から受信したデータを、バッファを介して上位層へ渡してもよい。TCP/IPまたはUDP/IPの処理を制御部101で行い、それより上位のアプリケーション層の処理を、上位層で行ってもよい。上位層の処理は、CPU等のプロセッサによるソフトウェア(プログラム)によって行われてもよいし、ハードウェアによって行われてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの両方によって行われてもよい。
制御部101は、主としてMAC層の処理、および物理層の処理の全部または一部を行う。制御部101は、UL−MUに関する処理を行うUL−MU処理部111と、フレームまたはパケットのCRC検査を行うCRC検査部112とを含む。
制御部101は、送信部102および受信部103を介して、フレーム(より詳細にはフレームに物理ヘッダを付加したパケット。以下同様)を、送受信することで、各端末との通信を制御する。また制御部101は、定期的にアクセスポイントのBSS(Basic Service Set)の属性および同期情報等を通知するため、ビーコンフレームを送信するよう制御してもよい。また、制御部101は、クロックを生成するクロック生成部を含み、クロック生成部で生成するクロックを利用して、装置内の時間を管理してもよい。制御部101は、クロック生成部で作ったクロックを、外部に出力してもよい。あるいは、制御部101は、外部のクロック生成部で生成したクロックの入力を受け、当該クロックを利用して、装置内の時間を管理してもよい。
制御部101は、端末からのアソシエーション要求を受けて、アソシエーションプロセスを行い、お互いの能力・属性等の必要な情報(例えばUL−OFDMAを実施可能か否かの能力情報を含んでもよい)を交換することで、当該端末と無線リンクを確立する。制御部101は、このアソシエーションプロセスが成功の場合に、当該端末に、BSS内で端末を識別する識別子(AID:Accosiation ID)を割り当て、アソシエーションプロセスが成功の旨(Status Codeフィールドが”0”すなわちsuccess)とともに当該AIDを含むアソシエーション応答を送信する。必要に応じて、アソシエーションプロセスの前に、端末との間で認証プロセスを行ってもよい。
制御部101は、バッファ104を定期的に確認することで、端末宛のデータがあるか等、バッファ104の状態を把握してもよい。または、制御部101は、外部からのトリガによりバッファ104の状態を確認してもよい。制御部101は、無線リンクを確立した端末をグループ分けして、グループの管理を行ってもよい。各グループにはグループの識別子(グループID等)を付与して、BSSに属する端末に、端末とグループとの関係のリストを通知してもよい。
制御部101は、CSMA/CAに従って無線媒体へのアクセス権を獲得したタイミング、または予め定めたタイミング等で、フレームを送信(シングルユーザ送信)するよう制御する。より詳細には、制御部101は、パケットフォーマットに合致したデータサイズとなるように、バイナリデータであるパケットを生成する。パケットは、フレームに物理ヘッダを付加することで生成する。物理ヘッダには、図3(B)に示したサービスフィールド(例えば16ビット長)が存在してもよい。制御部101は、生成したパケットを、送信部102のスクランブラ121に供給する
送信部102は、スクランブラ(スクランブル回路)121と、FECエンコーダ122と、マッピング回路123と、D/A変換器124を備える。スクランブラ121は、クロックに同期してスクランブルコード(“0”または“1”)を所定のパターンで発生させる。発生させたスクランブルコードに応じて、入力データ(パケットのデータ系列)の“0”、“1”を入れ替え(極性を反転し)、これにより、入力データを疑似的にランダム化する。スクランブルコードのパターンは周期的であり、当該パターンは、スクランブラ121が使用するスクランブルシード(初期値)に応じて決まる。無線通信では、送信される信号の周波数スペクトルを滑らかにする(スパイク状のスペクトルを回避する)用途や、送信される信号の時間波形のPAPR(Peak to Average Power Ratio:ピークの振幅と平均振幅との比率)を小さくする用途で、送信データをスクランブル処理することが一般的である。なお、スクランブルは、入力データのすべてを対象に行ってもよいし、入力データの一部を対象に行ってもよい。
スクランブラ121の構成は、一例として、直列に接続された多数のフリップフロップと第1EX−OR回路とを含むシフトレジスタと、第2EX−OR回路とを備える。シフトレジスタで周期的なパターンで、スクランブルコードを生成し、第2EX−OR回路で、当該スクランブルコードに応じて、入力データを変換する。シフトレジスタにおける複数のフリップフロップの初期状態の値が、スクランブルシード(初期値)に対応する。後述するデスクランブラ(デスクランブル回路)134−1〜134−Mも、スクランブラ121と同じ構成を有する。
スクランブラ121およびデスクランブラ134の構成は、上記の構成に限定されない。送信側の装置と受信側の装置で同じ構成であれば、どのような構成を採用してもよい。スクランブルシード、あるいはスクランブルシードの変更ルールが予め決められていてもよいし、または送信側の装置が、送信するパケットの物理ヘッダまたはサービスフィールド等にスクランブルシードを挿入し、受信側の装置が受信したパケットからスクランブルシードを取り出して、デスクランブラに設定するシステムも可能である。送信側の装置がスクランブルシードを受信側に通知する際、スクランブルシードを挿入するヘッダまたはフィールドは、送受信装置間で同じ認識であればいずれの箇所に挿入されていても良い。受信側装置は、送信側装置と同じスクランブラ(スクランブルシードも同じ)を使って、受信した信号をデスクランブルすることにより、スクランブルされたデータを元に戻すことができる。
誤り訂正符号化回路であるFEC(Forward Error Correction)エンコーダ122は、スクランブラ121の出力を誤り訂正符号化する。誤り訂正符号化の一例として、畳み込み符号化、ターボ符号化、LDPC(Low Density Parity Check)符号化等がある。FECエンコーダ122は、誤り訂正符号化処理された送信データを、マッピング回路123に供給する。
マッピング回路123は、FECエンコーダ122から供給されたデータの“0”、“1”を、搬送周波数の波形にマッピング(変調)する。マッピングの例は、BPSK(Binary Phase Shift Keying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)等があるが、どのような変調方式も適用可能である。マッピング回路123は、デジタル信号である変調信号を、D/A変換器124に供給する。
D/A変換器124は、変調信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号を無線部105に供給する。
無線部105は、PLL(Phase Locked Loop)回路を用いて一定周波数の信号を生成している。無線部105は、当該一定周波数の信号に基づいて、送信用ミキサで、D/A変換器124の出力信号(アナログ信号)を、無線周波数の信号にアップコンバートする。無線部105は、アップコンバートした信号を、RFアンプにより増幅し、増幅された信号を、アンテナ12から空間に電波として送信する。これにより、無線周波数のパケットが送信される。
制御部101は、UL−MU処理部111を用いて、無線リンクを確立した端末を対象に、UL−MUのスケジューリング、およびUL−MUの実行の制御を行う。制御部101は、UL−MU送信(ここではUL−OFDMAを想定)を行う複数の端末を選択し、当該複数の端末のそれぞれに利用させるリソースを選択する。また、選択した端末について、UL−MU送信で利用するパケット長、送信電力、MCS(Modutation and Coding Scheme)等の他のパラメータも決定する。パケット長は、例えばPPDU(PLCP(Physical Layer Convergence Protocol) Protocol Data Unit)の長さである。制御部101は、選択した端末を指定する情報、端末に使用させるリソースを指定する情報、およびその他のパラメータの情報を設定したトリガーフレームを生成する。トリガーフレームのRAは、ブロードキャストアドレスまたはマルチキャストアドレス、TAは、アクセスポイントのMACアドレス(すなわちBSSID)である。トリガーフレームの詳細なフォーマットは後述する。制御部101は、生成したトリガーフレームに物理ヘッダを付加したパケットを生成し、送信部102および無線部105を介して送信する。送信部102および無線部105の動作は、上述と同様である。
アンテナ12で受信された信号は、無線部105に入力される。無線部105は、受信された信号を、LNA(Low Noise Amplifier)アンプで増幅する。無線部105は、増幅された信号を、PLL回路で生成される一定周波数の信号に基づいて、ダウンコンバートする。ダウンコンバートした信号に基づき、受信用フィルタを用いて所望帯域の信号を抽出する。UL−OFDMA送信された信号を受信する場合は、UL−OFDMAで使用する複数のリソースごとに信号を抽出する。リソースごとの信号を抽出するフィルタ処理は、アナログ領域で行う他、デジタル領域で行うことも可能である。
なお、無線部105は、アンテナ12の接続先を、LNAアンプとRFアンプとに切り換えるセレクタを備え、送信時と受信時とでアンテナ12の接続先を切り換えるようにしてもよい。
アナログ信号である無線部105の出力信号は、受信部103のA/D変換器131に入力される。
受信部103は、A/D変換器131と、デマッピング回路132と、M個の復号処理部(復号系統)10−1〜10−Mと、合成処理部106とを備える。Mは、UL−MUで多重可能な最大端末数(最大多重数)である。本実施形態では、最大多重数と、復号処理部の個数とが一致しているが、必ずしも一致している必要はない。復号処理部の個数が最大多重数より多くてもかまわない。復号処理部10−1〜10−Mは、互いに並行して動作可能である。復号処理部10−1は、FECデコーダ133−1とデスクライブラ134−1とを備える。他の復号処理部10−2〜10−Mも、同様の構成を備える。以下の説明で、任意の1つの復号処理部を復号処理部10と記載する。同様に、任意の1つのFECデコーダをFECデコーダ133、任意の1つのデスクライブラをデスクライブラ134と記載する。
A/D変換器131は、無線部105から入力された信号をデジタル信号に変換し、デジタルの受信データを、デマッピング(復調)回路132に供給する。
デマッピング回路132は、受信データを、“1”または“0”となる確率を示す尤度情報の列に変換する。尤度情報は、例えば受信データが“1”の確率は80%で、“0”の確率は20%であることを示す、振幅と符号とからなる軟値データである。例えば、正の符号かつ振幅の大きい尤度情報ほど、受信データが“1”である確率が高く、負の符号かつ振幅の大きい尤度情報ほど、受信データが“0”である確率が高いことを示す。一般に、無線通信信号は、伝搬路におけるフェージングや無線機の雑音の影響で歪んでいるため、デマッピング回路132は、これらの歪・雑音の影響を加味して尤度情報を算出する。UL−OFDMAの場合は、リソースごとにデジタルの受信データが入力され、尤度情報の算出が行われる。ただし、リソースごとの帯域信号の抽出処理をデジタル領域で行う場合は、デマッピング回路132の前段でデジタルフィルタリングにより、複数のリソースごとの帯域信号を抽出する。
図4では、デマッピング回路132は、各復号処理部に共通に設けられているが、各復号処理部に個別に対応するようにM個のデマッピング回路を設けてもよい。この際、UL−OFDMAの場合は、リソースごとにデジタルの受信データが、該当するデマッピング回路に入力されるようにしてもよい。どのリソースの受信データが、どのデマッピング回路に入力するかは予め決められていても良いし、制御部101が指定してもよい。個々のデマッピング回路が、それぞれ受信データから尤度情報を算出する。SUで送信されたバケットの場合は、いずれか1つのデマッピング回路に受信データを入力すればよい。どのデマッピング回路に入力するかは予め決められていても良いし、制御部101が指定してもよい。
デマッピング回路132は、SUで送信されたパケットを受信した場合は、算出した尤度情報を、復号処理部10−1〜10−Mのうちの1つに供給する。尤度情報の供給先となる復号処理部は予め定められていてもよいし、デマッピング回路132が何らかの判断基準の下で決定してもよいし、制御部101がデマッピング回路132に指定してもよい。M個の復号処理部に対応してM個のデマッピング回路を設ける場合は、尤度情報を算出した1つのデマッピング回路が、対応する復号処理部に、尤度情報を供給すればよい。
一方、デマッピング回路132は、UL−MUで複数の端末からパケットを受信した場合は、各端末から受信したパケットの尤度情報を、各端末(あるいは各端末が使用したリソース)に対応する復号処理部に供給する。各端末に対応する復号処理部は、デマッピング回路132から供給された尤度情報に基づき復号を行う。また、デマッピング回路132は、各端末から受信したパケットの尤度情報のうち、合成対象フィールドに関する尤度情報を、合成処理部106に供給する。合成処理部106は、当該尤度情報を、各端末に関連づけて、保存する。M個の復号処理部に対応してM個のデマッピング回路を設ける場合は、各デマッピング回路は、それぞれ各端末から受信したパケットの尤度情報を、対応する復号処理部に供給すればよい。
図5は、合成処理部106の構成例を示す。合成処理部106は、入出力IF(InterFace)53、メモリ部50−1〜50−K(Kは2以上の整数。ここではM以上の整数)、および合成部55を備えている。合成部55は、制御部101と情報の交換が可能であり、UL−MUでどの端末がどのリソースに割り当てたかの情報を制御部101から取得する。合成部55は、メモリ部50−1〜50−Kのうちの異なる1つを、各端末に割り当て、内部のバッファで、メモリ部と端末との対応を管理する。合成部55は、入出力IF53に、リソースとメモリ部との対応関係を通知する。各メモリ部は、メモリ1とメモリ2を備える。メモリ1およびメモリ2は、SRAM、DRAM等の揮発性メモリでもよいし、NAND、MRAM等の不揮発性メモリでもよいし、レジスタ回路でもよい。
入出力IF53は、その対応関係に基づき、デマッピング回路132から供給される尤度情報を、該当するメモリ部に供給する。より詳細には、各端末から受信したパケットに関する尤度情報(LLR1と記載する)は、該当するメモリ部内のメモリ1に格納する。
ここで、尤度情報が合成対象フィールドに属するかの判断方法として、例えばMACフレームのフレームボディフィールドが合成対象フィールド、それ以外の部分(物理ヘッダ、サービスフィールド、MACヘッダ、FCSフィールド)は非合成対象フィールドと判断してもよい。または、MACヘッダの全部または一部をさらに合成対象フィールドとして追加してもよい。または、物理ヘッダの一部を合成対象フィールドとして追加してもよい。また所定のフィールドの一部(サブフィールド)を合成対象フィールドとして判断してもよい。基本的な考えとして、パケットが再送された場合に、最初に送信されたパケット(新規パケット)と、再送されたパケットとで内容が同じフィールドは、合成対象フィールドとするように定義できる。以下では、再送されたパケットまたは再送されたデータのことを再送パケットまたは再送データと記述する。
復号処理部10−1〜10−MにおけるFECデコーダ133−1〜133−Mは、FECエンコーダ122で使われた誤り訂正符号に対応した復号方式で、尤度情報を誤り訂正復号化する。各FECデコーダは、デマッピング回路132から供給された尤度情報に基づいて復号処理を行う。
FECデコーダ133−1〜133−Mから出力される復号データ(バイナリデータ)は、デスクランブラ134−1〜134−Mに供給される。
デスクランブラ134−1〜134−Mは、送信部102のスクランブラ121と同じ構成を有する。デスクランブラ134の出力データ、すなわち、復号されたパケットは、制御部101に供給される。なお、制御部101に供給されるパケットは、送信されたパケットの全てのフィールドを含んでいてもよいし、物理ヘッダの一部(L−STF、L−LTF等)が除去されたものでもよい。L−STF、L−LTF等は、デマッピング回路132の前段で用いられ、その段階で除去されてもかまわない。
制御部101のCRC検査部112は、パケットに含まれるフレームのCRC検査を行うことにより、フレームに誤りがあるか否かを判定する。制御部101は、CRC検査の結果に応じて、送達確認応答を端末に送信するよう制御する。
一例として、フレームに誤りがない場合(CRC検査結果がOK)、肯定応答を送信側へ送信する。そして、この場合、フレームのボディフィールドに含まれるデータを、必要に応じて、上位層との間のインターフェースとなるバッファに格納する。フレームに誤りがある場合(CRC検査結果がNG)、制御部101は、端末へ肯定応答を送信しない(肯定応答方式)、あるいは、否定応答を送信する(否定応答方式)ように制御する。端末は、パケット送信してから一定時間経過しても肯定応答を受信しない、またはパケット送信後から一定時間内に否定応答を受信することで、送信の失敗を決定し、その場合、パケットを再送する。また、肯定応答方式あるいは否定応答方式いずれの場合においても、各フレームを受信する度に応答送信を行うStop−and−Wait方式以外に、複数の受信フレーム結果を一度にまとめて応答送信を行うSelective−Repeat方式を採用しても良い。
ここではフレームの誤りを検出したが、物理ヘッダにCRCが含まれており、物理ヘッダの誤りを検出できる場合もある。この場合、物理ヘッダのCRCに基づきCRC検査を行い、物理ヘッダの誤りを検出したとき、肯定応答を送信しない、もしくは否定応答を送信するように制御してもよい。この場合、物理ヘッダの後ろに配置されているフレームの解釈を行わなくてもよい。
以下の説明では、パケット誤りという場合は、物理ヘッダに誤りがある場合、フレームに誤りがある場合のいずれを指してもよいものとする。また、以下の説明では、送達確認応答の方式として、CRC検査結果がOKの場合に肯定応答を送信する肯定応答方式を想定する。
制御部101は、UL−MUの場合、複数の端末からUL−MU送信された複数のパケットのうち、CRC誤りが検出されたパケットを送信した端末を特定する。制御部101は、UL−MU送信でどの端末がどのリソースを使用するかを、トリガーフレーム等で事前に通知している。また、制御部101は、どのリソースの復号がどの復号処理部で行われるかを把握している。したがって、どの復号処理部で復号されたパケットにCRC誤りが検出されたかが分かれば、CRC誤りが発生した端末を特定可能である。
誤りが検出されたパケットを送信した端末を特定する別の方法として、例えば、誤りが検出されたフレームのMACヘッダ内のAddress2フィールドに格納されているTA(Transmitter Address)の値を正しいとみなして、当該TAの値により端末を特定してもよい。CRC誤りが検出されたパケットであるためTAの値が正しいとの保証はないが、CRC誤りの原因がAddress2フィールドのビット誤りが原因である確率は、全体のビット長を踏まえると確率的には低いため、この方法も可能である。
制御部101は、初回の受信したパケットに誤りが検出されなかった場合は、その端末の識別子(または初回の送信に使用したリソースの識別子)を合成処理部106に通知し、合成処理部106は、当該端末の尤度情報を、該当するメモリ部のメモリ1から削除する。なお、メモリからの削除は、合成処理部内で当該メモリ1内の値が無効であることを認識できれば、どのような方法でもよい。例えば、メモリに対応する削除フラグをオンにしてもよい。パケット誤りの発生した端末が存在する場合、その端末(合成対象端末)の識別子を合成処理部106に通知する。
また、合成処理部106の該当するメモリ部内のメモリ1に尤度情報を格納する方法として、初回の受信したパケットに誤りが検出された場合にのみ、制御部101からデマッピング回路132に該当するメモリ1へ尤度情報を格納するよう通知されるようになっていてもよい。
制御部101は、1回目のUL−MU送信を行った複数の端末の中に、上記合成対象端末が存在する場合に、次回以降のUL−MU(以下、2回目のUL−MUと呼ぶ場合がある)のスケジューリングでは、最大多重数Mより小さい台数の端末を選択する。選択する端末には、少なくとも1台の合成対象端末を含める。複数の合成対象端末が存在する場合は、選択する合成対象端末は1台でもよいし、複数台でもよい。最大多重数Mから、選択する合成対象端末数Nを引いた値K(K=M−N)以下の台数の端末を選択する。一例として、最大多重数Mが9、選択する合成対象端末数Nが1のとき、8(=K)台の端末を選択する。8台の端末のうちの1台は、当該合成対象端末である。選択する合成対象端末数が2のときは、6台の端末を選択する。6台のうちの2台が、合成対象端末である。
制御部101は、選択した端末(合成対象端末を含む)を指定するトリガーフレームを生成する。すなわち、選択した端末のそれぞれに利用させるリソースを選択し、UL−MU送信で利用するパケット長、送信電力、MCS等の他のパラメータを決定する。そして、これらの情報を設定したトリガーフレームを生成する。制御部101は、生成したトリガーフレームに物理ヘッダを付加したパケットを生成し、生成したパケットを、送信部102および無線部105を介して送信する。また、制御部101は、選択した端末(当該合成対象端末および他の端末)に使用させるリソースの識別子と当該端末の識別子とを合成処理部106に通知する。
トリガーフレームの送信完了から一定時間後に、トリガーフレームで指定された複数の端末から、それぞれに指定したリソースで、パケットがUL−MU送信(2回目のUL−MU送信)される。アクセスポイントは、これらのパケットを、アンテナ12および無線部105を介して、受信する。デマッピング回路132は、リソースごとにパケットの受信信号(デジタル信号)のデマッピングを行って、パケットの受信データの尤度情報を生成する。
制御部101は、合成対象端末以外の端末については、デマッピング回路132からパケットの尤度情報が、該当する復号処理部10に供給され、そのうち合成対象フィールドに属する尤度情報は、合成処理部106にも供給されるよう制御する。合成処理部106は、合成対象端末以外の端末の尤度情報を、当該端末に対応するメモリ部内のメモリ1に保存する。つまり、合成対象端末以外の端末については、前述した1回目のUL−MUの場合と同様の処理を行う。
一方、制御部101は、合成対象端末については、2回目のUL−MUで受信したパケットの復号を、2つの復号処理部(復号処理部10−Aおよび復号処理部10−Bと記述する)を用いて行うように制御する。
具体的に、復号処理部10−Bには、当該受信したパケットの尤度情報(つまり合成対象フィールドに属する尤度情報および属さない尤度情報の両方)を供給するよう制御する。つまり、復号処理部10−Bでは、1回目のUL−MUの場合と同様の方法で復号を行う。
復号処理部10−Aには、デマッピング回路132から、受信したパケットの尤度情報のうち合成対象フィールドに属さない尤度情報が供給され、合成対象フィールドについては、合成処理部106で尤度情報の合成を行い、合成尤度情報を供給するよう制御する。なお、初回のパケットの受信時に、合成対象フィールドに属さない尤度情報もメモリ1に格納しておき、2回目のパケットの受信時には、非合成対象フィールド(合成対象フィールド以外のフィールド)についても、メモリ1に格納しておいた尤度情報を用いる(復号処理部10−Aに供給する)ようにしてもよい。
合成処理部106での尤度情報の合成について述べる。合成処理部106は、合成対象端末について、合成対象フィールドに属する尤度情報をデマッピング回路132から受信し、該当するメモリ部内のメモリ2に保存する。合成部55は、同メモリ部内のメモリ1の尤度情報LLR1(1回目(初回)のUL−MU送信で合成対象端末から受信したパケットの合成対象フィールドの尤度情報)と、メモリ2内の尤度情報LLR2(2回目(再送)のUL−MU送信で当該合成対象端末から受信したパケットの合成対象フィールドの尤度情報)を読み出して合成し、合成尤度情報LLR3を得る。合成処理部106は、合成尤度情報LLR3を、復号処理部10−Aに出力する。復号処理部10−AのFECデコーダは、合成対象フィールド以外のフィールドに関しては、デマッピング回路132から供給された尤度情報を用いて復号を行い、合成対象フィールドに関しては、合成処理部106から供給された合成尤度情報LLR3を用いて、復号を行う。ただし、上述したように、合成対象フィールド以外のフィールドについても、初回のパケットの受信時に、その尤度情報をメモリ1に格納しておき、2回目のパケットの受信時には、この尤度情報を用いて復号するようにしてもよい。
一例として、合成処理部106は、端末1からあるリソースで初回のUL−MUで受信したパケットの合成対象フィールドに属する尤度情報LLR1を、メモリ部50−1のメモリ1に保存する。また、当該パケットのCRC誤りが検出され、再送パケット待ちの時に、同リソースまたは別のリソースで、2回目のUL−MUで受信したパケットの合成対象フィールドに属する尤度情報LLR2を、メモリ部50−1のメモリ2に保存する。そして、これらメモリ1とメモリ2に保存されている尤度情報を合成して、合成尤度情報を得る。合成尤度情報を、復号処理部10−Aに供給する。なお、端末1が、初回とは別のリソースで受信する場合、事前にリソースと端末との対応関係の変更の通知を受けている。
尤度情報の合成方法は種々があるが、一例として、両者を重み付け合計(線形加算)する方法がある。各尤度情報の重み(係数)は予め定めた方法で決めればよい。尤度情報の合成式の例を以下に示す。
[式1]
LLR3(k)=C1(k)×LLR1(k)+C2(k)×LLR2(k)
kは1以上N以下の整数であり、Nは、誤り訂正符号化後のバイナリデータのデータ長である。C1(k)、C2(k)は重みである。LLR3(k)は合成尤度情報である。
このように、初回に受信したパケット(新規パケット)の尤度情報と、再送パケットの尤度情報を合成することにより、復号の精度を向上させることができる。これによりパケットの再送回数を少なくして、CRCエラーを無くすことができる。尤度情報の振幅は、ノイズおよびチャネル特性により、本来の振幅に対する歪み成分を含む。歪は、受信側の装置の熱雑音や、伝搬路の特性の影響によるランダムな歪を含む。ランダムな歪は、加算すると半減する(3dB下がる)。そのため、尤度情報を加算することにより、ノイズの影響を除去し、正しい尤度情報を得ることができる。なお、再送回数には上限を設けてもよい。この場合、再総回数が上限に達したら、合成処理部106の該当するメモリ部(メモリ1およびメモリ2)に格納した情報を削除しても良い。
制御部101は、合成対象端末については、復号処理部10−Aと復号処理部10−Bのそれぞれから、復号されたパケットを受け取る。復号処理部10−Aから受け取ったパケットは、合成尤度情報を利用した復号により得られたものであり、“パケットA”と記述する。復号処理部10−Bから受け取ったパケットは、合成尤度情報を利用せずに今回受信したパケットの尤度情報のみを利用した復号により得られたものであり、“パケットB”と仮に記述する。制御部101は、パケットAおよびパケットBに対してCRC検査を行う。
制御部101は、合成対象端末について、パケットAおよびパケットBのいずれか一方の検査結果がOKであれば、肯定応答を返すよう制御する。送達確認応答用のフレームにシーケンス番号を格納するフィールドが存在しない場合は、送信元の端末は、肯定応答を受信した場合に、直前に送信したフレームに対する肯定応答であると把握すると考えられる。シーケンス番号を格納するフィールドが存在するような場合、当該シーケンス番号を格納することで、どのフレームに対する肯定応答なのかを、送信元の端末に明示的に通知できる。
また、制御部101は、今回合成対象端末から受信したパケットが、再送パケットか新規パケットかを判断する。判断の方法は種々あるが、一例として、パケットAおよびパケットBのCRC検査結果の組合せを用いる方法を示す。
パケットAおよびパケットBとも検査結果がOKであれば、今回受信したパケットは再送パケットであると考えられる。
パケットAのCRC検査結果がOKで、パケットBのCRC検査が失敗の場合も、今回受信したパケットは再送パケットであると考えられる。
パケットAのCRC検査結果がNGで、パケットBのCRC検査結果がOKの場合は、今回受信したパケットが、新規パケットの場合と、再送パケットの場合のいずれも考えられる。そこで、一例として、パケットBのMACヘッダ内のRetryビットを確認し、当該ビットが1であれば、再送パケットと判断し、0であれば、新規パケットと判断してもよい。
パケットA、Bのいずれの検査結果ともNGの場合、今回受信したパケットが、再送パケットの場合と、新規パケットの場合のいずれも考えられる。一例として、パケットAとパケットBのMACヘッダ内のRetryビットを確認し、当該ビットが一致していれば、その値を正しいと見なして、再送パケットか新規パケットかを判定してもよい。パケットAではなく、尤度情報合成前の合成処理部106の該当メモリ部内のメモリ1に格納されているパケット(非合成対象フィールドの尤度情報もメモリ1に格納しておく)とパケットBを比較する方法も可能である。
または、Retryビットの値ではなく、MACヘッダ内に付加されているシーケンス番号を確認し、それぞれのパケットでのシーケンス番号が一致していれば、再送パケットと判断してもよい。パケットAおよびパケットBともに、いずれもCRC誤りが検出されたパケットであるためシーケンス番号の値が正しいとの保証はないが、CRC誤りの原因がシーケンス番号フィールドのビット誤りが原因である確率は、全体のビット長を踏まえると確率的には低いため、この方法も可能である。または、Retryビットフィールドおよびシーケンス番号フィールドの値を組み合わせて判断することも可能である。
または、後述する尤度情報の類似度を利用することなどで、いずれかを判定することも可能である。
パケットAおよびBのCRC検査結果と、再送または新規の区分とをまとめた表を図6に示す。
制御部101は、再送パケットの受信に成功した場合、合成対象端末に関連する尤度情報を、該当するメモリ部からすべて削除するよう合成処理部106に指示する。合成処理部106は、指示に従って、当該メモリ部内のメモリ1およびメモリ2の内容を削除する。また、新規パケットを受信したと判断し、CRC検査が成功であった場合、再度再送パケットが今後送られてくる可能性があると判断し、該当するメモリ部におけるメモリ1の尤度情報を維持し、メモリ2の内容は消去する。再送パケットが送られてきたがその受信に失敗したと判断した場合は、合成尤度情報を当該メモリ部内のメモリ1に上書きし(3回目のUL−MU送信時では、上書き後の尤度情報が、上述した説明で尤度情報LLR1として扱われる)、メモリ2は消去する。あるいは、メモリ1の内容をそのまま維持し、合成尤度情報を破棄してもよい。
なお、上述した尤度情報の合成式1において、再送回数に応じて、重みを変更してもよい。例えば再送回数が多いほど、尤度情報LLR1((再送回数−1)回分の尤度情報の合成値)の重みを大きくし、尤度情報LLR2の重みを小さくしてもよい。例えば以下のように重みの式2を定義してもよい。Rは再送回数を表す。1回目の再送の場合、R=1である。なお、2回以上の再送の場合、前述したように、直前に計算された合成尤度情報がメモリ1に保存されてもよい。
[式2]
C1(k)=1/(R+1)
C2(k)=R/(R+1)
合成対象端末以外の端末については、該当する復号処理部から、復号されたパケットを受け取り、CRC検査を行う。CRC検査結果がOKであった端末に対しては、送達確認応答を送信する。CRC検査結果がNGであった端末が存在する場合は、次のUL−MUのスケジューリングにおいて当該端末を新たに合成対象端末として扱う。2回目のUL−MUで再送パケットを受信できなかった(再送パケットでなく新規パケットを受信した、または再送パケットが送信されたが受信に失敗した)合成対象端末については、引き続き、次のUL−MUのスケジューリングにおいて、合成対象端末として扱えばよい。
合成対象端末およびそれ以外の端末への送達確認応答の送信は、個々の端末に順番に送達確認フレームを送信してもよいし、これらの端末に送達確認フレームを同時に多重送信、すなわち、ダウンリンクマルチユーザ(DownLink Multi−User)送信してもよい。または、これらの端末への送達確認をまとめて含む1つのフレームを生成し、当該フレームを送信してもよい。このようなフレームの例として、BAフレームを拡張したMulti−STA BAフレーム(後述する図13参照)と呼ばれるものがIEEE802.11ax委員会で検討されており、これを用いてもよい。
アクセスポイントは、端末とシングルユーザ通信した場合に、端末から受信したパケットにCRC検査で誤りが検出された場合に、次回以降のUL−MUのスケジューリングで当該端末を合成対象端末として扱い、尤度情報の合成を利用した復号を行ってもよい。シングルユーザ送信されたパケットを受信する場合、制御部101は、復号に使用する復号処理部をデマッピング回路132に指定し、また合成処理部106には、使用するメモリ部を指定してもよい。または合成処理部106が、使用するメモリ部を決定してもよい。当該メモリ部のメモリ1には、シングルユーザで受信したパケットの合成対象フィールドの尤度情報が保存される。当該パケットにCRC検査で誤りが検出された後は、当該端末を合成対象端末として扱い、上述と同様の動作を行う。パケットにCRC検査で誤りが検出されなかった場合は、当該メモリ部のメモリ1から、尤度情報を削除すればよい。なお、誤りが検出された端末の識別子を特定する方法は、例えば、前述したように、MACヘッダ内のAddress2フィールドに格納されたTAを用いてもよい。この際、当該TAが、制御部101が認識していないMACアドレス(アクセスポイントとアソシエーションしていない端末のMACアドレス)のときは、CRC誤りの原因が、当該Address2フィールドに起因している可能性が高い。よって、そのときは、端末の特定を断念してもよい。その場合、制御部101は、そのパケットの尤度情報を、該当するメモリ部のメモリ1から削除してもよい。
なお、制御部101は、トリガーフレーム等で各端末に通知する情報、または各端末から通知された情報、またはこれらの両方を格納するための記憶装置にアクセスして当該情報を読み出してもよい。記憶装置は、内部メモリでも、外部メモリでもよく、揮発性メモリでも不揮発メモリでもよい。また、記憶装置は、メモリ以外に、SSD、ハードディスク等でもよい。
図7は、本実施形態に係るアクセスポイントの動作のフローチャートである。制御部101は、合成処理部106に保持されている尤度情報の個数(メモリ1に尤度情報が保持されているメモリ部の個数)をチェックする(S101)。メモリ1には、CRC検査がNGであり、再送パケットの送信に成功していない端末の尤度情報(合成尤度情報の場合を含む)が保存されている。
制御部101は、保持されている尤度情報の個数に基づき、今回のUL−MU(UL−OFDMAを想定)で指定する合成対象端末の台数Nを決定する(S102)。1台の合成対象端末につき、2つの復号処理部を利用するため、Nの最大値は、UL−MUの最大多重数Mを2で除算したときの商である。
制御部101は、UL−MU送信を行う端末数を決定し、決定した台数の端末を選択する(S103)。この際、少なくとも、ステップS102で決定した合成対象端末を選択する。選択する端末数の最大値は、最大多重数M−合成対象端末数Nである。また、合成対象端末以外の選択可能な端末数の最大値は、M−2×Nである。“−”は減算、“×”は乗算を表す。
また、制御部101は、選択した複数の端末(合成対象端末とそれ以外の選択した端末)に対し、利用させるリソース、パケット長、送信電力、MCS等のパラメータを決定する。制御部101は、これらの情報を設定したトリガーフレームを生成する。制御部101は、生成したトリガーフレーム(より詳細にはトリガーフレームに物理ヘッダを付加したパケット)を、送信部102および無線部105を介して、送信する(S104)。
トリガーフレームの送信完了から一定時間後に、トリガーフレームで指定した複数の端末から、複数のパケットがUL−MU送信される。これらのパケットは、これらの端末にそれぞれ指定されたリソースで送信される。アクセスポイントの受信部103は、これらのパケットを、無線部105を介して受信する(S105)。受信部103のA/D変換器131は、各パケットの受信信号をデジタル信号に変換して、デジタルの受信データをデマッピング回路132に供給する。デマッピング回路132は、各パケットの受信データをA/D変換器131から受け取る。デマッピング回路132は、各パケットの受信データを、各パケットが送信されたリソースに関連づけて受け取る。ハードウェア的に複数のA/D変換器131が個々のリソースに対応づけられていても良いし、リソースの識別情報が、各パケットに関連づけられて、デマッピング回路132に供給されてもよい。
デマッピング回路132は、各パケットの受信データを復調(デマッピング)し、各パケットの受信データの尤度情報を算出する(S106)。例えばシンボル単位でデマッピングを行う。変調方式に依存して、1シンボルあたり1つまたは複数のビットが対応し、当該ビットごとに尤度情報が算出される。
制御部101は、トリガーフレームで指定した端末のうち、合成対象端末については、UL−MUで受信したパケットを、2つの復号処理部(それぞれ復号処理部10−A、復号処理部10−Bとする)を用いて、復号するように制御する(S107〜S109、S110〜S111)。
より詳細には、復号処理部10−Aは、デマッピング回路132から、合成対象フィールドに属さない尤度情報を受け取る。なお、初回のパケットの受信時に、合成対象フィールドに属さない尤度情報もメモリ1に格納しておき、2回目のパケットの受信時には、非合成対象フィールド(合成対象フィールド以外のフィールド)についても、メモリ1に格納しておいた尤度情報を用いる(復号処理部10−Aに供給する)ようにしてもよい。合成対象フィールドについては、デマッピング回路132で算出された当該合成対象フィールドに属する尤度情報を、合成処理部106における該当するメモリ部内のメモリ2に格納し、当該メモリ2に格納された尤度情報と、当該メモリ部のメモリ1内の尤度情報とを合成し(S107)、合成尤度情報を算出する。この合成尤度情報を、復号処理部10−Aに供給する。復号処理部10−Aは、デマッピング回路132から供給された合成対象フィールドに属さない尤度情報と、合成処理部から供給された合成対象フィールドに属する合成尤度情報とを、FECデコーダを用いて復号し、復号したデータをデスクランブラ134でデスクランブルする(S108)。これにより、復号されたパケット(パケットA)を得る。制御部101は、当該パケットAに対してCRC検査を行う(S109)。
一方、復号処理部10−Bは、合成対象フィールドに属するかに拘わらず、デマッピング回路132で算出された尤度情報をすべて受け取り、受け取った尤度情報を、FECデコーダを用いて復号し、復号したデータをデスクランブラ134でデスクランブルする(S110)。これにより、復号されたパケット(パケットB)を得る。制御部101は、パケットBに対してCRC検査を行う(S111)。
合成対象端末以外の端末については、デマッピング回路132で算出された尤度情報のすべてを、該当する復号処理部に供給する。当該復号処理部は、デマッピング回路132から供給された尤度情報を、FECデコーダを用いて復号し、復号したデータをデスクランブラ134でデスクランブルする(S110)。これにより、復号されたパケットを得る。また、デマッピング回路132で算出された尤度情報のうち、合成対象フィールドに属する尤度情報については、合成処理部106に供給して、該当するメモリ部内のメモリ1に格納する。制御部101は、当該パケットに対してCRC検査を行う(S111)。
制御部101は、合成対象端末について、2つの復号処理部10−A、10−Bで復号されたパケットのいずれか一方のCRC検査結果がOKであれば(S112のYES)、送達確認応答(肯定応答)を送信する(S113)。CRC検査結果がOKであったパケットが再送パケットの場合、ステップS107で算出された合成尤度情報と、該当するメモリ部のメモリ2に保存されている尤度情報(今回受信したパケットの合成対象フィールドに属する尤度情報)と、メモリ1に保持されている尤度情報とは不要である。よって、これらの尤度情報を削除する(S114)。
一方、CRC検査結果がOKであったパケットが再送パケットではなく、新規パケットの場合は、ステップS107で算出した当該尤度情報と、該当するメモリ部のメモリ2に保存されている尤度情報(今回受信したパケットの合成対象フィールドに属する尤度情報)とを削除し、該当するメモリ部のメモリ1に保持されている尤度情報をそのまま継続して保持する。
合成対象端末について、2つの復号処理部10−A、10−Bで復号されたパケットの両方のCRC検査結果がNGであれば(S112のNO)、該当するメモリ部のメモリ2に保存されている尤度情報(今回受信したパケットの合成対象フィールドに属する尤度情報)と、ステップS107で算出された合成尤度情報とを削除し(S115の“非保持”、S117)、メモリ1内の尤度情報のみを継続して保持するよう制御する。
ただし、両方のCRC検査結果がNGであった場合であっても、今回受信されたパケットが再送パケットか否かを判定可能な場合は、以下の動作を行ってもよい。再送パケットでないと判定された場合は、上記と同様に、該当するメモリ部のメモリ2に保存されている尤度情報(今回受信したパケットの合成対象フィールドに属する尤度情報)と、ステップS107で算出された合成尤度情報とを削除し(S117)、メモリ1に保持している尤度情報は継続して保持するよう制御する。一方、再送パケットと判定された場合は、該当するメモリ部のメモリ1の尤度情報と、該当するメモリ部のメモリ2に保存されている尤度情報(今回受信したパケットの合成対象フィールドに属する尤度情報)とを削除し、ステップS107で算出された合成尤度情報を該当メモリ1に格納して、保持するよう制御する(S116)。
合成対象端末以外の端末の動作については、パケットのCRC検査結果がOKであれば(S112のYES)、送達確認応答(肯定応答)を送信する(S113)。今回受信したパケットの合成対象フィールドに属する尤度情報は不要なため、当該尤度情報を、該当するメモリ部のメモリ1から削除する(S114)。受信したパケットのCRC検査結果がNGであれば(S112のNO)、今回受信したパケットの合成対象フィールドに属する尤度情報(該当するメモリ部のメモリ1に格納された)を保持するよう制御する(S115の“保持”、S116)。
図8は、本実施形態に係る無線通信システムのシーケンスの例を示す。アクセスポイント(図ではAPと表記)が、CSMA/CAに従って獲得した無線媒体のアクセス権に基づき、9台の端末1〜9(図ではSTA1〜STA9)を指定する情報を含むトリガーフレーム61を送信する。最大多重化可能数(復号処理部の個数)Mは9であるとする。端末1〜9は、トリガ−フレーム61の受信完了から一定時間後に、パケット(新規のパケット)65−1、65−2、65−3、65−4、65−5、65−6、65−7、65−8、65−9をUL−MU送信する。一定時間は、SIFS時間でも、これより長い時間でもよい。
アクセスポイントは、端末1〜9からパケットを受信して、受信したパケットを復号する。復号は、今回端末1〜9から受信したパケットの尤度情報を利用して、9個の復号処理部のうちのそれぞれ対応する1つで行う。また、アクセスポイントは、端末1〜9から受信したパケットの尤度情報のうち、合成対象フィールドに属する尤度情報を、合成処理部106においてそれぞれ該当するメモリ部のメモリ1に保存する。アクセスポイントは、端末1〜9のパケットのCRC検査を行い、端末1から受信したパケットのCRC検査はNG、端末2〜9から受信したパケットのCRC検査はOKであると判断したとする。端末2〜9については、上記の保存した尤度情報を、該当するメモリ部のメモリ1から削除する。
アクセスポイントは、端末1〜9から受信したパケットの受信完了から一定時間後(例えばSIFS後)に、端末1〜9のCRC検査の結果をまとめて含むM−BAフレーム62を送信する。M−BAフレーム62を受信した端末1〜9は、M−BAフレーム62に含まれる自端末宛の送達確認情報を確認し、端末1は送信に失敗、端末2〜9は送信に成功したと判断する。アクセスポイントは、端末1を合成対象端末として扱う。また、M−BAフレームの代わりに、各端末宛てのACKフレームをDL−MU送信にて同時送信するようになっていてもよい。あるいは、各端末宛てのACKフレームを予め定められた一定時間(例えばSIFS)で順次送信するようになっていてもよい。
また、アクセスポイントは、端末1のCRC検査がNGであったため、次のUL−MUのスケジューリングとして、最大多重数Mより少ないN台の端末を選択する。ここでは、8台の端末1〜8を選択したとする。アクセスポイントは、端末1〜8を指定する情報を含むトリガーフレーム63を送信する。トリガーフレーム63の送信は、CSMA/CAに従って獲得したアクセス権に基づき行ってもよいし、バースト送信を行う場合は、M−BAフレーム62の送信完了から一定時間(PIFSやSIFS等)後に、キャリアセンスを行うことなく送信することも可能である。
また、M−BAフレーム62とトリガーフレーム63がフレーム集約機能により1つのアグリゲーションフレーム(後述)として送信されても構わない。あるいは、M−BAフレーム62とトリガーフレーム63の送信宛先が異なる場合、DL−MUにて送信されても構わない。
端末1〜8は、トリガ−フレーム63の受信完了から一定時間後に、パケット65−1−R、66−2、66−3、66−4、66−5、66−6、66−7、66−8をUL−MU送信する。端末1が送信するパケット65−1−Rは、送信に失敗したパケットの再送パケットであり、端末2〜8が送信するパケット66−2、66−3、66−4、66−5、66−6、66−7、66−8は、新規のパケットである。
ここで、トリガーフレーム63で指定するSTA1以外の端末としては、トリガフレーム61で指定したSTA2〜STA9以外の別端末であっても良い。
アクセスポイントは、端末1〜8からUL−MU送信されたパケットを受信して、復号する。端末1については、2つの復号処理部(10−A、10−Bとする)を利用して復号を行い、端末2〜8に関しては、残りの7個の復号処理部のうちそれぞれ異なる1つを用いて復号を行う。
より詳細には、アクセスポイントは、端末2〜8に関して、それぞれ対応する復号処理部を用いて、今回受信したパケットの尤度情報を利用して復号を行う。端末2〜8から受信したパケットの尤度情報のうち合成対象フィールドに属する尤度情報を、それぞれ該当するメモリ部のメモリ1に格納する。
一方、端末1については、合成対象フィールドに関する尤度情報を、該当するメモリ部のメモリ2に格納する。そして当該メモリ部のメモリ1とメモリ2に格納されている尤度情報を合成して合成尤度情報を生成する。一方の復号処理部10−Aでは、合成対象フィールドに関しては合成尤度情報を利用し、非合成対象フィールドに関しては今回受信したパケットの尤度情報を利用して、復号を行う。他方の復号処理部10−Bでは、今回受信したパケットの尤度情報(合成対象フィールドに属する尤度情報と属さない尤度情報の両方)を利用して復号を行う。
アクセスポイントは、端末1〜8について、復号されたパケットの誤り検査を行う。端末1については、2つの復号処理部10−A、10−Bから復号されたパケットを受け取り、それぞれのパケットについてCRC検査を行う。ここでは、少なくとも復号処理部10−Aから受信したパケットのCRC検査の結果がOKであり、端末2〜8から受信したパケットのCRC検査はいずれもOKであると判断したとする。アクセスポイントは、UL−MU送信されたパケットの受信完了から一定時間後(例えばSIFS後)に、端末1〜8のCRC検査の結果をまとめて含むM−BAフレーム64を送信する。アクセスポイントは、今回端末1から受信したパケットは再送パケットであると判断し、端末1に関してメモリ部内のメモリ1およびメモリ2保存しておいた尤度情報を削除する。端末2〜8についても、それぞれ対応するメモリ部内のメモリ1に保存しておいた尤度情報を削除する。
上述した各実施形態では
上述した各実施形態では、UL−MUとしてUL−OFDMAを想定したが、UL−MU−MIMOの場合も、同様にして実施が可能である。UL−MU−MIMOの場合、複数の端末が送信したパケットに含まれるプリアンブル信号(リソース)を利用して、これら複数の端末から同一の周波数帯域で同時に受信した信号を、端末毎のストリームとして分離し、端末毎のストリームをデマッピング132でデマッピングすればよい。それ以外の処理は、上述した説明において、UL−FDMAで用いるリソースを、プリアンブル信号またはストリームと置き換えて読むことで、基本的に同様の動作が可能である。UL−OFDMA&MU−MIMOの場合は、リソースとプリアンブル信号の組をリソースと考えて、同様にして実施すればよい。
(第1の変形例)
上述した実施形態において、合成対象端末から受信したパケットが新規パケットと判断され、かつCRC検査結果が失敗の場合に、当該新規パケットの尤度情報のうち合成対象フィールドに属する尤度情報を、別途確保したメモリ部のメモリ1に保存してもよい。これにより、次またはそれ以降のUL−MUで、当該新規パケットの再送パケットが送信されてきた場合に、当該新規パケットについても尤度情報の合成が可能となる。具体的な動作としては、当該受信したパケットの尤度情報を、デマッピング回路132から上記確保したメモリ部のメモリ1に格納しておき、制御部101で当該パケットが新規パケットと判断され、かつCRC検査で失敗と判定された場合には、当該メモリ1の内容を維持し、新規パケットと判断されかつCRC検査が成功と判定された場合、もしくは別のパケットの再送パケットと判断された場合は、当該メモリ1の内容を削除してもよい。
(第2の変形例)
上述した各実施形態では、端末から送信されるパケットは1つのフレームを含む場合を想定していたが、パケットが、複数のフレームを連接したアグリゲーションフレームを含む場合にも対応可能である。アグリゲーションフレームの例を図9(A)に示す。パケットが、物理ヘッダと、アグリゲーションフレームとを含む。アグリゲーションフレームは3つのMACフレーム1〜3と、それぞれの先頭に付加されたデリミタとを備えている。仮に、最初の送信で受信されたパケットにおいて、MACフレーム1、2のCRC検査がOK(受信に成功)であり、MACフレーム3のCRC検査がNG(受信に失敗)の場合、制御部101は、これらの検査結果を格納した送達確認応答(例えばBA(Block Ack)フレーム)を送信する。または、前述したように、UL−MU送信したすべての端末の送達確認を含むM−STA BAフレームを用いてもよい。図9(A)のパケットを送信した端末は、送達確認応答を受けて、次回のUL−MU送信では、例えば図9(B)に示すように、MACフレーム3と、MACフレーム4、5とを含むアグリゲーションフレームに物理ヘッダを付加したパケットを送信する。なお、再送フレームは、アグリゲートされるMACフレーム群の先頭側に配置される。
制御部101は、MACフレーム3の受信に失敗し、MACフレーム1、2の受信に成功したと判断すると、合成処理部106内の該当するメモリ部のメモリ1に保存してある合成対象フィールドの尤度情報のうち、MACフレーム3の合成対象フィールドに属する尤度情報のみを保持しておき、MACフレーム1、2の合成対象フィールドに属する尤度情報は削除する。なお、制御部101はデリミタを利用するなどして、各MACフレームのフレーム長、および各MACフレームにおける合成対象フィールドの長さを推定可能である。これに基づき、保存しておいた合成対象フィールドに属する尤度情報のうち、MACフレーム3の合成対象フィールドに属する尤度情報のみを特定できる。図9(B)のパケットを受信した際は、再送されたMACフレーム3の合成対象フィールドに属する尤度情報のみを、上記の保存しておいた尤度情報と合成する。なお、再送されたMACフレーム3のフレーム長および合成対象フィールドの長さは、初回の送信時に推定した値を用い、これに基づき、パケットの尤度情報の中から、再送されたMACフレーム3の合成対象フィールドに属する尤度情報を特定できる。アグリゲーションフレームのうち、複数のMACフレームが受信に失敗した場合も同様に処理が可能である。
(第3の変形例)
上述した各実施形態では、ハイブリッド自動再送制御(ARQ)の方式として、以前の送信時の尤度情報と、再送時の尤度情報を合成し、合成した尤度情報を復号する方式を前提としたが、別の方式を用いることも可能である。例えば、送信するパケットを符号化した後、パリティビットを所定の規則で間引き(パンクチャ)し、間引いたパリティビットから1つ以上の符号化データを生成して保存しておく。最初の送信では、間引き後のパケットの符号化データを送信する。再送時は、保存しておいた符号化データのうちの1つを送信する。再送ごとに、保存しておいた符号化データのうち、異なる符号化データを送信する。初回に受信した符号化データをデマッピングしたデータと、再送ごとに受信した符号化データとをデマッピングしたデータとを合成(連結)して合成データを生成し、合成データを用いて復号を行う。なお、合成は、デマッピング前のデータで行ってもよい。
また、さらに別の方式として、前述したような尤度情報の合成ではなく、デマッピング前の振幅および位相データ(本実施形態に係るデータの一例に相当)を用いて、合成を行ってもよい。例えば最大比合成(MRC:Maximal Ratio Combining)を行ってもよい。合成は、前述した各実施形態と同様に、合成対象フィールドの信号を対象にすればよい。これにより得られる合成データを用いて、デマッピングおよび復号を行う。
(第4の変形例)
上述した実施形態では、2回目のUL−MUで合成対象端末から受信したパケットが再送パケットであるかは、CRC検査またはMACヘッダまたは物理ヘッダに基づき判定した。つまり、パケットが復号された後で、判定を行った。本実施形態の別の例として、尤度情報の合成を行う前に再送パケットか否かを判定し、再送パケットと判断した場合にのみ、尤度情報の合成を行う形態も可能である。
図10に、実施形態の別の例に係るアクセスポイントにおける無線通信装置の構成を示す。合成処理部106が、今回受信したパケットが再送パケットか否かを判定する再送判定部109を備えている。一例として、再送判定部109の機能は、合成部55に含まれていてもよいし、これとは別のブロックとして存在してもよい。
再送判定部109は、合成対象端末について尤度情報LLR1と尤度情報LLR2を合成する前に、尤度情報LLR1と尤度情報LLR2を比較することで、今回受信したパケットが再送パケットか否かを判定する。今回受信したパケットが再送パケットであると判定した場合は、尤度情報LLR1と尤度情報LLR2を合成して合成尤度情報を生成し、該当する復号処理部10−Aに供給する。一方、今回受信したパケットが再送パケットでないと判断した場合は、合成処理を行わず、今回受信したパケットの合成対象フィールドに属する尤度情報(今回の受信で該当するメモリ部のメモリ2に格納された尤度情報)を削除する。復号処理部10−Aでのパケットの復号は行わない。これにより、不必要な合成処理および復号をなくし、低消費電力化を図る。一方、復号処理部10−Bでは、検査結果が再送パケットか否かにかかわらず、これまでの実施形態と同様に、今回受信したパケットの尤度情報に基づき復号を行う。
図11(A)および図11(B)に、尤度情報の比較により再送パケットか否かを判定する方法の動作説明図を示す。図中の○は、尤度情報であり、符号と振幅とを含む。横軸より上側の領域では符号は正、下側の領域では符号は負である。○から横軸までの距離が振幅を表す。図11(A)は、尤度情報LLR1の系列(並び)と、尤度情報LLR2の系列とが類似しているため、再送パケットと判定される。図11(B)では、これらの系列が互いに類似していないため、再送パケットでない(新規パケットである)と判定される。類似しているかの判断手法は任意でよい。尤度情報の符号の一致数が両系列間で閾値以上であり、両系列間で振幅の差分の合計が閾値未満であるときは、類似すると判断する方法でもよい。あるいは、LLR1の系列を表す波形と、LLR2の系列を表す波形の類似度合いを、一般的な波形類似の判定手法を用いて判断してもよい。なお、判定に用いる尤度情報としては任意のビット数で構わない。
(第5の変形例)
上述した各実施形態では、スクランブルシードが初回のパケットと、再送パケットとで同じ場合を想定していたが、初回のパケットと再送パケットとでスクランブルシードが変わってもよい。スクランブルシードが異なると、スクランブラ121で“0”、“1”が入れ替わる箇所が異なるため、初回に送信されたパケットと、再送パケットとでは、同じデータであっても、まったく違ったデータとして受信される。したがって、尤度情報を合成しても、受信信号の品質は改善されない。
そこで、前述した各実施形態を、再送時にスクランブルシードが変更されても実施可能にするため、以下の構成を追加してもよい。一例として、初回のパケットを受信すると、FEC(復号)とデスクランブルとを、軟値(符号と振幅)により実行し、デスクランブル結果(軟値)を記憶手段に保存する。再送パケットを受信すると、保存していた初回パケットのスクランブル結果に対して、再送パケットと同じスクランブルシードでスクランブル処理を行い、その結果を符号化する。スクランブル処理と符号化は、軟値により行われる。符号化結果(軟値)は、初回の送信データが再送パケットと同じスクランブルシードでスクランブル処理された後送信されたパケットの尤度情報と等価である。このため、この符号化結果を再送パケットの尤度情報と合成すれば、受信信号の信頼性を向上させることができる。
別の例として、以下の構成を追加してもよい。初回送信時のスクランブルシードと再送時のスクランブルシードとから変換データを生成する。この変換データを用いて初回または再送パケットの尤度情報の符号を変換することにより、符号変換後の尤度情報と、再送または初回パケットの尤度情報の符号の並びを等しくし、この後、2つのパケットの尤度情報を合成する。より詳細には、まず、変換データを、以下のようにして生成する。初回パケットのスクランブルシードと再送パケットのスクランブルシードとの排他的論理和を算出する。入力データとしてゼロ系列(0,0,0,0,…:パケット長だけ0が続く)が入力されるスクランブラに、上記排他的論理和の値であるシードを供給する。このスクランブラはスクランブラ121と同じ構成である。スクランブラの出力を、FECエンコーダ122と同じ構造のFECエンコーダに供給して、誤り訂正符号化する。FECエンコーダの出力が、変換データとなる。そして、変換データに応じて初回パケットの尤度情報の符号を変換する。この際、尤度情報の振幅は変化しない。変換データが“1”ならば、尤度情報の符号を反転させ、変換データが“0”ならば、尤度情報の符号は反転させないことで、尤度情報の符号は、変換データに応じて変換される。符号変換後の尤度情報を、再送パケットの尤度情報と合成する。これにより合成尤度情報を得る。この構成によれば、符号変換処理はバイナリ処理であるため、回路規模を小さく抑えることができる。また、前述した構成よりも簡単な構成で、初回パケットの尤度情報と再送パケットの尤度情報を合成することができる。
(その他)
以下、トリガーフレームのフォーマット、M−BAフレームのフォーマット、UL−OFDMAおよびUL−MU−MIMOについて詳細に説明する。
[トリガーフレーム]
図12にトリガーフレームのフォーマット例を示す。このフォーマットは、図2に示した一般的なMACフレームのフォーマットをベースとしており、Frame Controlフィールド、Duration/IDフィールド、Address1フィールド、Address2フィールド、共通情報フィールド(Common Info.)フィールドと、複数の端末情報フィールド(Per User Info.)フィールドと、FCSフィールドとを含んでいる。Frame ControlフィールドのTypeおよびSubtypeでトリガーフレームであることを指定する。Typeは、一例として“制御”であり、Subtypeはトリガーフレームに対応する新たな値を定義してもよい。ただし、Typeを“管理”または、“データ”にしたトリガーフレームを定義してもかまわない。なお、Subtypeとして新たな値に定義する代わりに、トリガーフレームであることを通知するフィールドをMACヘッダの予約フィールドを利用して表現してもよい。
Address1フィールドには、RAとして、ブロードキャストアドレスまたはマルチキャストアドレスを設定すればよい。Address2フィールドにはTAとして、アクセスポイントのMACアドレス(BSSID)を設定すればよい。ただし、Address1フィールド、Address2フィールドまたはこれらの両方が、省略される場合もあり得る。共通情報フィールドには、UL−MU送信を指定する複数の端末に共通に通知するパラメータ情報を設定する。例えば端末情報フィールドのフォーマットを指定する情報、応答で送信するパケット長を指定する情報、トリガーフレームの目的を示す情報、応答で送信するフレームの種類、を設定してもよい。また、送信するデータが属するACを推奨または指定する情報を設定してもよい。また、端末情報フィールドの個数の情報を設定してもよい。また複数の端末が同じグループIDに属する場合に、当該グループIDを設定してもよい。
複数の端末情報フィールドには、UL−MU送信用の端末を指定する情報(AID等の端末の識別子)、および端末に個々に通知するパラメータ情報を設定する。例えば、端末がUL−MU送信で使用するリソースに関する情報を指定する。また、端末が使用する送信電力、MCS等を指定する情報を設定してもよい。トリガーフレームを受信した端末は、共通情報フィールドと、自端末の識別子が設定された端末情報フィールドで指定されたパラメータ情報に従って、UL−MU送信を行う。共通情報フィールドにグループIDが設定される場合など、端末情報フィールドから端末の識別子を省略する場合もあり得る。
[Multi−STA BAフレーム]
Multi−STA BAフレームは、複数の端末に対する送達確認を1フレームで行うためにBlock Ackフレーム(BAフレーム)を流用したものである。フレームタイプは、通常のBAフレームと同様、制御(Control)、フレームサブタイプはBlockAckとすればよい。図13(A)にMulti−STA BAフレームのフォーマット例を示す。図13(B)は、BAフレームにおけるBA Controlフィールドのフォーマットの例を示し、図13(C)は、BAフレームにおけるBA Informationフィールドのフォーマットの例を示す。BAフレームを再利用する場合、複数の端末に関する送達確認応答を通知するために拡張したBAフレームフォーマットであるということを、BA Controlフィールドの中で示してもよい。例えばIEEE802.11規格では、Multi−TIDサブフィールドが1、かつCompressed Bitmapサブフィールドが0の場合が、現状予約(Reserved)になっている。これを複数の端末に関する送達確認応答を通知するために拡張したBAフレームフォーマットであることを示すために用いるようにしてもよい。あるいは図13(B)ではビットB3−B8の領域が予約サブフィールドになっているが、この領域の一部または全てを、複数の端末に関する送達確認応答を通知するために拡張したBAフレームフォーマットであることを示すために定義してもよい。あるいは、このような通知を明示的に行わなくても良い。
BAフレームにおけるRAフィールドは、一例として、ブロードキャストアドレス、またはマルチキャストアドレスでもよい。BA ControlフィールドのMulti−Userサブフィールドには、BA Informationフィールドでレポートするユーザ数(端末数)を設定してもよい。BA Informationフィールドには、ユーザ(端末)ごとに、アソシエーションID用のサブフィールド、Block Ack開始シーケンスコントロール(Block Ack Starting Sequence Control)サブフィールドと、Block Ackビットマップ(Block Ack Bitmap)サブフィールドとを配置する。
アソシエーションIDサブフィールドにはユーザ識別を行うためAIDを設定する。より詳細には、図13(C)に示すように、一例として、Per TID Infoフィールドの一部を、アソシエーションID用のサブフィールドとして使う。現状、12ビット(B0からB11)が予約領域となっている。この先頭の11ビット(B0−B10)をアソシエーションID用のサブフィールドとして使う。Block Ack開始シーケンスコントロールサブフィールドおよびBlock Ackビットマップサブフィールドは、端末が送信するフレームが単一のデータフレームである場合(アグリゲーションフレームではない場合)は、省略すればよい。別の例としては、パーシャルステート動作を用い、対応するシーケンス番号をBlock Ackビットマップサブフィールドで表現するようにする。端末が送信するフレームがアグリゲーションフレームのときは、Block Ack開始シーケンスコントロールサブフィールドには、当該BlockAckフレームが示す送達確認応答の最初のMSDU(medium access control (MAC) service data unit)のシーケンス番号を格納する。Block Ackビットマップサブフィールドには、Block Ack開始シーケンス番号以降の各シーケンス番号の受信成功可否のビットからなるビットマップ(Block Ackビットマップ)を入れればよい。
[OFDMA]
OFDMAは、1つまたは複数のサブキャリアを含むリソースユニットを端末に割り当て、リソースユニットベースで、アクセスポイントと複数の端末との間で送受信を同時に行う。リソースユニットは、通信を行うリソースの最小単位となる周波数成分である。
図14に、1つのチャネル(ここではチャネルMと記述している)の連続した周波数領域内に確保したリソースユニット(RU#1、RU#2、・・・RU#K)を示す。チャネルMには、互いに直交する複数のサブキャリアが配置されており、1つまたは複数のサブキャリアを含む複数のリソースユニットがチャネルM内に定義されている。リソースユニット間には、1つ以上のサブキャリア(ガードサブキャリア)が配置されてもよいが、ガードサブキャリアは必須ではない。チャネル内の各リソースユニットまたは各サブキャリアには、リソースユニットまたはサブキャリアを識別するための識別情報が設定されていてもよい。1つのチャネルの帯域幅は、一例として、20MHz、40MHz、80MHz、160MHzなどであるが、これらに限定されない。20MHzの複数のチャネルをまとめて1つのチャネルとしてもよい。帯域幅に応じてチャネル内のサブキャリア数またはリソースユニット数が異なってもよい。複数の端末がそれぞれ異なるリソースユニットを同時に用いることで、OFDMA通信が実現される。
リソースユニットの帯域幅(あるいはサブキャリア数)は、各リソースユニットで共通でもよいし、リソースユニットごとに帯域幅(あるいはサブキャリア数)が異なってもよい。図15に、1つのチャネル内におけるリソースユニットの配置パターン例を模式的に示す。紙面に沿って横方向が周波数領域方向に対応する。図15(A)は、同じ帯域幅の複数のリソースユニット(RU#1、RU#2、・・・RU#K)を配置した例を示す。図15(B)は、図15(A)より大きな帯域幅の複数のリソースユニット(RU#11−1、RU#11−2、・・・、RU#11−L)を配置した例を示す。図15(C)は3種類以上の帯域幅のリソースユニットを配置した例を示す。リソースユニット(RU#12−1、RU#12−2)が最も大きな帯域幅を有し、リソースユニットRU#11−(L−1)は図15(B)のリソースユニットと同じ帯域幅、リソースユニット(RU#K−1、RU#K)は図15(A)のリソースユニットと同じ帯域幅を有する。
一例として、20MHzチャネル幅全体を使う場合、20MHzチャネル幅内に配置される256個のサブキャリア(トーン)に対し、リソースユニットが26個で設定できる。つまり、20MHzチャネル幅では9つのリソースユニットが設定され、リソースユニットの帯域幅としては2.5MHz幅より小さくなる。40MHzチャネル幅では、一例として、リソースユニットは18個設定される。80MHzチャネル幅では、一例として、リソースユニットは、37個設定される。これを発展させると、例えば160MHzチャネル幅または80+80MHzチャネル幅では、74個のリソースユニットが設定される。もちろんリソースユニットの幅は特定の値に制限されず、様々なサイズのリソースユニットを配置することもできる。
なお、各端末が使用するリソースユニット数は、特定の値に制限されず、1つまたは複数のリソースユニットを用いてもよい。端末が複数のリソースユニットを用いる場合、周波数的に連続する複数のリソースユニットをボンディングして1つのリソースユニットとして用いてもよいし、離れた箇所にある複数のリソースユニットを用いることを許容してもよい。図15(B)のリソースユニット#11−1は、図15(A)のリソースユニット#1と#2をボンディングしたリソースユニットの一例と考えても良い。
1つのリソースユニット内のサブキャリアは周波数領域で連続していてもよいし、非連続に配置された複数のサブキャリアからリソースユニットを定義してもよい。OFDMAで使用するチャネルは1つに限定されず、チャネルMに加えて、周波数領域で離れた位置に配置された別のチャネル(図14ではチャネルNを参照)内にも、チャネルMと同様にしてリソースユニットを確保し、チャネルMとチャネルNの両方内のリソースユニットを用いてもよい。チャネルMとチャネルNとでリソースユニットの配置方法は同じであっても、異なってもよい。1つのチャネルの帯域幅は、一例として、上述のように、20MHz、40MHz、80MHz、160MHzなどであるが、これらに限定されない。3つ以上のチャネルを用いることも可能である。なお、チャネルMとチャネルNをまとめて1つのチャネルとして考えることも可能である。
キャリアセンスは、CCA(Clear Channel Assessment)のビジー/アイドルに関する物理的なキャリアセンス(Physical Carrier Sense)と、受信したフレームの中に記載されている媒体予約時間に基づく仮想的なキャリアセンス(Virtual Carrier Sense)との両方を包含してもよい。なお、チャネル単位で行ったCCAまたはNAVに基づくキャリアセンス情報は、チャネル内の全リソースユニットに共通に適用してもよい。例えばキャリアセンス情報がアイドルを示すチャネルに属するリソースユニットは、すべてアイドルと判断してもよい。
なお、OFDMAは、上述したリソースユニットベースのOFDMA以外に、チャネルベースでのOFDMAも可能である。この場合のOFDMAを、特にMU−MC(Multi−User Multi−Channel)と呼ぶことがある。MU−MCでは、クセスポイントが複数のチャネル(1つのチャネル幅は例えば20MHzなど)を複数の端末に割り当て、当該複数のチャネルを同時に用いて、複数端末宛て同時送信もしくは複数端末からの同時受信を行う。
[UL−MU−MIMO]
UL−MU−MIMOは、複数の端末が同じタイミングで、それぞれ同一周波数帯でフレームをアクセスポイントに送信(空間多重送信)することで、アップリンク送信の高効率化を図るものである。図16は、MU−MIMOの概念を説明するための図である。アクセスポイントが、4台の端末1〜4(図ではSTA1〜4と表記)とUL−MU−MIMOを行う状況を想定する。端末1〜4は、同じチャネル(20MHz、40MHz、80MHzなど帯域幅は任意でよい)を利用して、同時にフレームを送信する。アクセスポイントは、これらのフレームを同時に受信するが、各フレームの物理ヘッダに含まれるプリアンブル信号を利用して、これらのフレームを分離できる。以下、これについて詳細に説明する。
アクセスポイントは、UL−MU−MIMOによって伝送された各端末のフレームを同時に重ね合わさった信号として受信する。UL−MU−MIMOでは、アクセスポイントは、複数の端末から同時に受信した信号から各端末のフレームを空間的に分離する必要がある。このために、アクセスポイントは、複数の端末のそれぞれとのアップリンクの伝搬路応答を利用する。アクセスポイントは、各端末のアップリンクの伝搬路応答を、複数の端末が送信するフレームの先頭側に付加されるプリアンブル信号を利用して推定できる。このプリアンブル信号は、詳細には、フレームの先頭側に配置される物理ヘッダ内のプリアンブル信号用のフィールドに含まれる。
図17に、端末1〜4が送信するフレームを含むパケットの構成の例を示す。図17のように、プリアンブル信号は、例えばL−SIGフィールドとフレームとの間のプリアンブル信号用のフィールドに配置される。端末1〜4のプリアンブル信号1〜4は互いに直交している。なお、プリアンブル信号1〜4より前に配置されたL−STF(Legacy−Short Training Field)、L−LTF(Legacy−Long TrainingField)、L−SIG(Legacy Signal Field)等は、例えば、IEEE802.11aなどのレガシー規格の端末が認識可能なフィールドであり、それぞれ信号検出、周波数補正(伝搬路推定)、伝送速度などの情報が格納される。L−STF、L−LTF、L−SIGは、UL−MU−MIMO送信する複数の端末で同じ信号である。上述のプリンアンブル信号は、本実施形態に係るリソースの一例に対応する。以下、プリアンブル信号について説明する。
プリアンブル信号は、既知ビット列あるいは既知のシンボル列で構成される。アクセスポイントは、既知ビット列を利用して、アップリンクの伝搬路応答を推定することで、プリアンブル信号より後のフィールドを正しく空間的に分離(復号)出来る。これは、公知の手法、例えばZF(Zero−Forcing)法、または、MMSE(Minimum Mean Square Error)法、または、最尤推定法等、任意の方法を用いて行うことができる。プリアンブル信号は、一例として、MACフレームの先頭側に配置される物理ヘッダ(PHYヘッダ)内に配置される。物理ヘッダ内のプリアンブル信号より前のフィールドでは各端末から同じ信号が送信されるため、アクセスポイントはこれらの信号を同時に受信しても復号可能である。一方、各端末のプリアンブル信号は互いに直交している。このため、アクセスポイントが、各端末から同時に受信したプリアンブル信号を個別に識別できる。これにより、アクセスポイントは、端末毎のプリアンブル信号を用いて、各端末からアクセスポイントへのアップリンクの伝搬路を推定できる。プリアンブル信号より後では、端末毎に別個の信号が送られるが、推定した伝搬路応答を利用して、これらの信号を分離できる。
端末間のプリアンブル信号の直交化の方法として、時間的、周波数的および符号的のいずれの方法を用いることができる。時間直交の場合には、プリアンブル信号用のフィールドが複数の区間に分割され、各端末のプリアンブル信号が異なる区間で送信される。ある区間には、いずれか1台数端末のみがプリアンブル信号を送信する。つまり、ある端末がプリアンブル信号を送信する間、他の端末は何も送信しない期間になる。周波数直交の場合には、各端末が互いに直交関係にある周波数でプリアンブル信号を送信する。符号直交の場合には、各端末がそれぞれ直交行列の互いに異なる行(または互いに異なる列)に含まれる値列を配置した信号を送信する。直交行列の各行(または各列)は互いに直交の関係にある。いずれの直交化の方法でも、アクセスポイントでは各端末のプリアンブル信号を識別可能である。
各端末に互いに直交するプリアンブル信号を使用させるために、各端末が使用するプリアンブル信号およびその送信方法の情報を、アクセスポイントは与えておく必要がある。この情報は、UL−MU−MIMOで使用するリソースに相当する。具体的には、時間直交の場合には、どのタイミングでそれぞれプリアンブル信号(プリアンブル信号は端末間で同じでもよいし、異なってもよい)を送信するか、周波数直交の場合にはどの周波数でそれぞれプリアンブル信号(プリアンブル信号は端末間で同じでもよいし、異なってもよい)を送信するか、符号直交の場合にはどの符号化パターン(直交行列のどの行または列のパターン)を用いてプリアンブル信号を送信するか、の情報(リソースの情報)が必要となる。
(第2の実施形態)
図18は、第2の実施形態に係る基地局(アクセスポイント)400の機能ブロック図である。このアクセスポイントは、通信処理部401と、送信部402と、受信部403と、アンテナ42A、42B、42C、42Dと、ネットワーク処理部404と、有線I/F405と、メモリ406とを備えている。アクセスポイント400は、有線I/F405を介して、サーバ407と接続されている。通信処理部401は、第1の実施形態で説明した制御部と同様な機能を有している。送信部402および受信部403は、第1の実施形態で説明した送信部および受信部と同様な機能を有している。ネットワーク処理部404は、第1の実施形態で説明した制御部および上位層処理部と同様な機能を有している。ここで、通信処理部401は、ネットワーク処理部404との間でデータを受け渡しするためのバッファを内部に保有してもよい。このバッファは、SRAM、DRAM等の揮発性メモリでもよいし、NAND、MRAM等の不揮発メモリでもよい。
ネットワーク処理部404は、通信処理部401とのデータ交換、メモリ406とのデータ書き込み・読み出し、および、有線I/F405を介したサーバ407との通信を制御する。ネットワーク処理部404は、TCP/IPやUDP/IPなど、MAC層の上位の通信処理やアプリケーション層の処理を行ってもよい。ネットワーク処理部の動作は、CPU等のプロセッサによるソフトウェア(プログラム)の処理によって行われてもよいし、ハードウェアによって行われてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの両方によって行われてもよい。
一例として、通信処理部401は、ベースバンド集積回路に対応し、送信部402と受信部403は、フレームを送受信するRF集積回路に対応する。通信処理部401とネットワーク処理部404とが1つの集積回路(1チップ)で構成されてもよい。送信部402および受信部403のデジタル領域の処理を行う部分とアナログ領域の処理を行う部分とが異なるチップで構成されてもよい。また、通信処理部401が、TCP/IPやUDP/IPなど、MAC層の上位の通信処理を実行するようにしてもよい。また、アンテナの個数はここでは4つであるが、少なくとも1つのアンテナを備えていればよい。
メモリ406は、サーバ407から受信したデータや、受信部403で受信したデータの保存等を行う。メモリ406は、例えば、SRAM、DRAM等の揮発性メモリでもよいし、NAND、MRAM等の不揮発メモリでもよい。また、SSDやHDD、SDカード、eMMC等であってもよい。メモリ406が、基地局400の外部にあってもよい。
有線I/F405は、サーバ407とのデータの送受信を行う。本実施形態では、サーバ407との通信を有線で行っているが、サーバ407との通信を無線で実行するようにしてもよい。この場合、有線I/F405の代わりに、無線I/Fを用いればよい。
サーバ407は、データの送信を要求するデータ転送要求を受けて、要求されたデータを含む応答を返す通信装置であり、例えばHTTPサーバ(Webサーバ)、FTPサーバ等が想定される。ただし、要求されたデータを返す機能を備えている限り、これに限定されるものではない。PCやスマートフォン等のユーザが操作する通信装置でもよい。
基地局400のBSSに属するSTAが、サーバ407に対するデータの転送要求を発行した場合、このデータ転送要求に関するパケットが、基地局400に送信される。基地局400は、アンテナ42A〜42Dを介してこのパケットを受信し、受信部403で物理層の処理等を、通信処理部401でMAC層の処理等を実行する。
ネットワーク処理部404は、通信処理部401から受信したパケットの解析を行う。具体的には、宛先IPアドレス、宛先ポート番号等を確認する。パケットのデータがHTTP GETリクエストのようなデータ転送要求である場合、ネットワーク処理部404は、このデータ転送要求で要求されたデータ(例えば、HTTP GETリクエストで要求されたURLに存在するデータ)が、メモリ406にキャッシュ(記憶)されているかを確認する。メモリ406には、URL(またはその縮小表現、例えばハッシュ値や、代替となる識別子)とデータとを対応づけたテーブルが格納されている。ここで、データがメモリ406にキャッシュされていることを、メモリ406にキャッシュデータが存在すると表現する。
メモリ406にキャッシュデータが存在しない場合、ネットワーク処理部404は、有線I/Fを405介して、サーバ407に対してデータ転送要求を送信する。つまり、ネットワーク処理部404は、STAの代理として、サーバ407へデータ転送要求を送信する。具体的には、ネットワーク処理部404は、HTTPリクエストを生成し、TCP/IPヘッダの付加などのプロトコル処理を行い、パケットを有線I/F405へ渡す。有線I/F405は、受け取ったパケットをサーバ407へ送信する。
有線I/F405は、データ転送要求に対する応答であるパケットをサーバ407から受信する。ネットワーク処理部404は、有線I/F405を介して受信したパケットのIPヘッダから、STA宛のパケットであることを把握し、通信処理部401へパケットを渡す。通信処理部401はこのパケットに対するMAC層の処理等を、送信部402は物理層の処理等を実行し、STA宛のパケットをアンテナ42A〜42Dから送信する。ここで、ネットワーク処理部404は、サーバ407から受信したデータを、URL(またはその縮小表現)と対応づけて、メモリ406にキャッシュデータとして保存する。
メモリ406にキャッシュデータが存在する場合、ネットワーク処理部404は、データ転送要求で要求されたデータをメモリ406から読み出して、このデータを通信処理部401へ送信する。具体的には、メモリ406から読み出したデータにHTTPヘッダ等を付加して、TCP/IPヘッダの付加等のプロトコル処理を行い、通信処理部401へパケットを送信する。このとき、一例として、パケットの送信元IPアドレスは、サーバと同じIPアドレスに設定し、送信元ポート番号もサーバと同じポート番号(通信端末が送信するパケットの宛先ポート番号)に設定する。したがって、STAから見れば、あたかもサーバ407と通信をしているかのように見える。通信処理部401はこのパケットに対するMAC層の処理等を、送信部402は物理層の処理等を実行し、STA宛のパケットをアンテナ42A〜42Dから送信する。
このような動作により、頻繁にアクセスされるデータは、メモリ406に保存されたキャッシュデータに基づいて応答することになり、サーバ407と基地局400間のトラフィックを削減できる。なお、ネットワーク処理部404の動作は、本実施形態の動作に限定されるものではない。STAの代わりにサーバ407からデータを取得して、メモリ406にデータをキャッシュし、同一のデータに対するデータ転送要求に対しては、メモリ406のキャッシュデータから応答するような一般的なキャッシュプロキシであれば、別の動作でも問題はない。
本実施形態の基地局(アクセスポイント)を、第1の実施形態の基地局として適用することが可能である。上述の第1の実施形態で使ったフレーム、データまたはパケットの送信を、メモリ406に保存されたキャッシュデータを用いて実行してもよい。また、第1の実施形態の基地局が受信したフレーム、データまたはパケットで得られた情報を、メモリ406にキャッシュしてもよい。第1の実施形態において、アクセスポイントが送信するフレームは、キャッシュされたデータまたは当該データに基づく情報を含んでもよい。データに基づく情報は、例えばデータのサイズに関する情報、データの送信に必要なパケットのサイズに関する情報でもよい。またデータの送信に必要な変調方式等の情報でもよい。また、端末宛のデータの有無の情報を含んでもよい。
なお、本実施形態では、キャッシュ機能を備えた基地局について説明を行ったが、図18と同じブロック構成で、キャッシュ機能を備えた端末(STA)を実現することもできる。この場合、有線I/F405を省略してもよい。上述の第1の実施形態における端末によるフレーム、データまたはパケットの送信を、メモリ406に保存されたキャッシュデータを用いて実行してもよい。また、第1の実施形態の端末が受信したフレーム、データまたはパケットで得られた情報を、メモリ406にキャッシュしてもよい。第1の実施形態において、端末が送信するフレームは、キャッシュされたデータまたは当該データに基づく情報を含んでもよい。データに基づく情報は、例えばデータのサイズに関する情報、データの送信に必要なパケットのサイズに関する情報でもよい。またデータの送信に必要な変調方式等の情報でもよい。また、端末宛のデータの有無の情報を含んでもよい。
(第3の実施形態)
図19は、端末または基地局の全体構成例を示したものである。この構成例は一例であり、本実施形態はこれに限定されるものではない。端末または基地局は、1つまたは複数のアンテナ1〜n(nは1以上の整数)と、無線LANモジュール148と、ホストシステム149を備える。無線LANモジュール148は、第1の実施形態に係る無線通信装置に対応する。無線LANモジュール148は、ホスト・インターフェースを備え、ホスト・インターフェースで、ホストシステム149と接続される。接続ケーブルを介してホストシステム149と接続される他、ホストシステム149と直接接続されてもよい。また、無線LANモジュール148が基板にはんだ等で実装され、基板の配線を介してホストシステム149と接続される構成も可能である。ホストシステム149は、任意の通信プロトコルに従って、無線LANモジュール148およびアンテナ1〜nを用いて、外部の装置と通信を行う。通信プロトコルは、TCP/IPと、それより上位の層のプロトコルと、を含んでもよい。または、TCP/IPは無線LANモジュール148に搭載し、ホストシステム149は、それより上位層のプロトコルのみを実行してもよい。この場合、ホストシステム149の構成を簡単化できる。本端末は、例えば、移動体端末、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ/サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置等でもよい。
図20は、無線LANモジュールのハードウェア構成例を示す。この構成は、無線通信装置が非基地局の端末および基地局のいずれに搭載される場合にも適用可能である。つまり、図4に示した無線通信装置の具体的な構成の一例として適用できる。この構成例では、少なくとも1本のアンテナ247を備える。複数のアンテナを備える場合、各アンテナに対応して、送信系統(216、222〜225)、受信系統(217、232〜235)、PLL242、水晶発振器(基準信号源)243およびスイッチ245のセットが複数配置され、各セットがそれぞれ制御回路212に接続されてもよい。PLL242または水晶発振器243またはこれらの両方は、本実施形態に係る発振器に対応する。
無線LANモジュール(無線通信装置)は、ベースバンドIC(Integrated Circuit)211と、RF(Radio Frequency)IC221と、バラン225と、スイッチ245と、アンテナ247とを備える。
ベースバンドIC211は、ベースバンド回路(制御回路)212、メモリ213、ホスト・インターフェース214、CPU215、DAC(Digital to Analog Converter)216、およびADC(Analog to Digital Converter)217を備える。
ベースバンドIC211とRF IC221は同じ基板上に形成されてもよい。また、ベースバンドIC211とRF IC221は1チップで構成されてもよい。DAC216およびADC217の両方またはいずれか一方が、RF IC221に配置されてもよいし、別のICに配置されてもよい。またメモリ213およびCPU215の両方またはいずれか一方が、ベースバンドICとは別のICに配置されてもよい。
メモリ213は、ホストシステムとの間で受け渡しするデータを格納する。またメモリ213は、端末または基地局に通知する情報、または端末または基地局から通知された情報、またはこれらの両方を格納する。また、メモリ213は、CPU215の実行に必要なプログラムを記憶し、CPU215がプログラムを実行する際の作業領域として利用されてもよい。メモリ213はSRAM、DRAM等の揮発性メモリでもよいし、NAND、MRAM等の不揮発メモリでもよい。
ホスト・インターフェース214は、ホストシステムと接続するためのインターフェースである。インターフェースは、UART、SPI、SDIO、USB、PCI Expressなど何でも良い。
CPU215は、プログラムを実行することによりベースバンド回路212を制御するプロセッサである。ベースバンド回路212は、主にMAC層の処理および物理層の処理を行う。ベースバンド回路212、CPU215またはこれらの両方は、通信を制御する通信制御装置、または通信を制御する制御部に対応する。
ベースバンド回路212およびCPU215の少なくとも一方は、クロックを生成するクロック生成部を含み、当該クロック生成部で生成するクロックにより、内部時間を管理してもよい。
ベースバンド回路212は、送信するフレームに、物理層の処理として、物理ヘッダの付加、符号化、暗号化、変調処理など行い、例えば2種類のデジタルベースバンド信号(以下、デジタルI信号とデジタルQ信号)を生成する。
DAC216は、ベースバンド回路212から入力される信号をDA変換する。より詳細には、DAC216はデジタルI信号をアナログのI信号に変換し、デジタルQ信号をアナログのQ信号に変換する。なお、直交変調せずに一系統の信号のままで送信する場合もありうる。複数のアンテナを備え、一系統または複数系統の送信信号をアンテナの数だけ振り分けて送信する場合には、アンテナの数に応じた数のDAC等を設けてもよい。
RF IC221は、一例としてRFアナログICあるいは高周波IC、あるいはこれらの両方である。RF IC221は、フィルタ222、ミキサ223、プリアンプ(PA)224、PLL(Phase Locked Loop:位相同期回路)242、低雑音増幅器(LNA)、バラン235、ミキサ233、およびフィルタ232を備える。これらの要素のいくつかが、ベースバンドIC211または別のIC上に配置されてもよい。フィルタ222、232は、帯域通過フィルタでも、低域通過フィルタでもよい。RF IC221は、スイッチ245を介して、アンテナ247に結合されている。
フィルタ222は、DAC216から入力されるアナログI信号およびアナログQ信号のそれぞれから所望帯域の信号を抽出する。PLL242は、水晶発振器243から入力される発振信号を用い、発振信号を分周または逓倍またはこれらの両方を行うことで、入力信号の位相に同期した、一定周波数の信号を生成する。なお、PLL242は、VCO(Voltage Controlled Oscillator)を備え、水晶発振器243から入力される発振信号に基づき、VCOを利用してフィードバック制御を行うことで、当該一定周波数の信号を得る。生成した一定周波数の信号は、ミキサ223およびミキサ233に入力される。PLL242は、一定周波数の信号を生成する発振器の一例に相当する。
ミキサ223は、フィルタ222を通過したアナログI信号およびアナログQ信号を、PLL242から供給される一定周波数の信号を利用して、無線周波数にアップコンバートする。プリアンプ(PA)は、ミキサ223で生成された無線周波数のアナログI信号およびアナログQ信号を、所望の出力電力まで増幅する。バラン225は、平衡信号(差動信号)を不平衡信号(シングルエンド信号)に変換するための変換器である。RF IC221では平衡信号が扱われるが、RF IC221の出力からアンテナ247までは不平衡信号が扱われるため、バラン225で、これらの信号変換を行う。
スイッチ245は、送信時は、送信側のバラン225に接続され、受信時は、受信側のバラン234またはRF IC221に接続される。スイッチ245の制御はベースバンドIC211またはRF IC221により行われてもよいし、スイッチ245を制御する別の回路が存在し、当該回路からスイッチ245の制御を行ってもよい。
プリアンプ224で増幅された無線周波数のアナログI信号およびアナログQ信号は、バラン225で平衡−不平衡変換された後、アンテナ247から空間に電波として放射される。
アンテナ247は、チップアンテナでもよいし、プリント基板上に配線により形成したアンテナでもよいし、線状の導体素子を利用して形成したアンテナでもよい。
RF IC221におけるLNA234は、アンテナ247からスイッチ245を介して受信した信号を、雑音を低く抑えたまま、復調可能なレベルまで増幅する。バラン235は、低雑音増幅器(LNA)234で増幅された信号を、不平衡−平衡変換する。ミキサ233は、バラン235で平衡信号に変換された受信信号を、PLL242から入力される一定周波数の信号を用いてベースバンドにダウンコンバートする。より詳細には、ミキサ233は、PLL242から入力される一定周波数の信号に基づき、互いに90°位相のずれた搬送波を生成する手段を有し、バラン235で変換された受信信号を、互いに90°位相のずれた搬送波により直交復調して、受信信号と同位相のI(In−phase)信号と、これより90°位相が遅れたQ(Quad−phase)信号とを生成する。フィルタ232は、これらI信号とQ信号から所望周波数成分の信号を抽出する。フィルタ232で抽出されたI信号およびQ信号は、ゲインが調整された後に、RF IC221から出力される。
ベースバンドIC211におけるADC217は、RF IC221からの入力信号をAD変換する。より詳細には、ADC217はI信号をデジタルI信号に変換し、Q信号をデジタルQ信号に変換する。なお、直交復調せずに一系統の信号だけを受信する場合もあり得る。
複数のアンテナが設けられる場合には、アンテナの数に応じた数のADCを設けてもよい。ベースバンド回路212は、デジタルI信号およびデジタルQ信号に基づき、復調処理、誤り訂正符号処理、物理ヘッダの処理など、物理層の処理等を行い、フレームを得る。ベースバンド回路212は、フレームに対してMAC層の処理を行う。なお、ベースバンド回路212は、TCP/IPを実装している場合は、TCP/IPの処理を行う構成も可能である。
(第4の実施形態)
図21(A)及び図21(B)は、それぞれ第4の実施形態に係る無線通信端末の斜視図である。図21(A)の無線通信端末はノートPC301であり、図21(B)の無線通信端末は移動体端末321である。それぞれ、端末(基地局を含む)の一形態に対応する。ノートPC301及び移動体端末321は、それぞれ無線通信装置305、315を搭載している。無線通信装置305、315として、これまで説明してきた端末(基地局を含む)に搭載されていた無線通信装置を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線通信端末は、ノートPCや移動体端末に限定されない。例えば、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ/サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置等にも搭載可能である。
また、端末(基地局を含む)に搭載されていた無線通信装置は、メモリーカードにも搭載可能である。当該無線通信装置をメモリーカードに搭載した例を図22に示す。メモリーカード331は、無線通信装置355と、メモリーカード本体332とを含む。メモリーカード331は、外部の装置(無線通信端末または基地局、またはこれらの両方等)との無線通信のために無線通信装置335を利用する。なお、図22では、メモリーカード331内の他の要素(例えばメモリ等)の記載は省略している。
(第5の実施形態)
第5の実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、バス、プロセッサ部、及び外部インタフェース部を備える。プロセッサ部及び外部インタフェース部は、バスを介してバッファと接続される。プロセッサ部ではファームウエアが動作する。このように、ファームウエアを無線通信装置に含める構成とすることにより、ファームウエアの書き換えによって無線通信装置の機能の変更を容易に行うことが可能となる。ファームウエアが動作するプロセッサ部は、本実施形態に係る通信処理装置または制御部の処理を行うプロセッサであってもよいし、当該処理の機能拡張または変更に係る処理を行う別のプロセッサであってもよい。ファームウエアが動作するプロセッサ部を、本実施形態に係る基地局あるいは無線通信ン端末あるいはこれらの両方が備えてもよい。または当該プロセッサ部を、基地局に搭載される無線通信装置内の集積回路、または無線通信端末に搭載される無線通信装置内の集積回路が備えてもよい。
(第6の実施形態)
第6の実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、クロック生成部を備える。クロック生成部は、クロックを生成して出力端子より無線通信装置の外部にクロックを出力する。このように、無線通信装置内部で生成されたクロックを外部に出力し、外部に出力されたクロックによってホスト側を動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側とを同期させて動作させることが可能となる。
(第7の実施形態)
第7の実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、電源部、電源制御部、及び無線電力給電部を含む。電源制御部は、電源部と無線電力給電部とに接続され、無線通信装置に供給する電源を選択する制御を行う。このように、電源を無線通信装置に備える構成とすることにより、電源を制御した低消費電力化動作が可能となる。
(第8の実施形態)
第8の実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、SIMカードを含む。SIMカードは、例えば、制御部、送信部、および受信部と接続される。このように、SIMカードを無線通信装置に備える構成とすることにより、容易に認証処理を行うことが可能となる。
(第9の実施形態)
第9の実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、動画像圧縮/伸長部を含む。動画像圧縮/伸長部は、バスと接続される。このように、動画像圧縮/伸長部を無線通信装置に備える構成とすることにより、圧縮した動画像の伝送と受信した圧縮動画像の伸長とを容易に行うことが可能となる。
(第10の実施形態)
第10の実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、LED部を含む。LED部は、例えば、制御部、送信部、および受信部の少なくとも1つと接続される。このように、LED部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。
(第11の実施形態)
第11の実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、例えば、制御部、送信部、および受信部の少なくとも1つと接続される。このように、バイブレータ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。
(第12の実施形態)
第12の実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線通信端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、ディスプレイを含む。ディスプレイは、図示しないバスを介して、無線通信装置の制御部に接続されてもよい。このようにディスプレイを備える構成とし、無線通信装置の動作状態をディスプレイに表示することで、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
(第13の実施形態)
本実施形態では、[1]無線通信システムにおけるフレーム種別、[2]無線通信装置間の接続切断の手法、[3]無線LANシステムのアクセス方式、[4]無線LANのフレーム間隔について説明する。
[1]通信システムにおけるフレーム種別
一般的に無線通信システムにおける無線アクセスプロトコル上で扱うフレームは、前述したように、大別してデータ(data)フレーム、管理(management)フレーム、制御(control)フレームの3種類に分けられる。これらの種別は、通常、フレーム間で共通に設けられるヘッダ部で示される。フレーム種別の表示方法としては、1つのフィールドで3種類を区別できるようにしてあってもよいし、2つのフィールドの組み合わせで区別できるようにしてあってもよい。IEEE802.11規格では、フレーム種別の識別は、MACフレームのフレームヘッダ部にあるFrame Controlフィールドの中のType、Subtypeという2つのフィールドで行う。データフレームか、管理フレームか、制御フレームかの大別はTypeフィールドで行われ、大別されたフレームの中での細かい種別、例えば管理フレームの中のBeaconフレームといった識別はSubtypeフィールドで行われる。
管理フレームは、他の無線通信装置との間の物理的な通信リンクの管理に用いるフレームである。例えば、他の無線通信装置との間の通信設定を行うために用いられるフレームや通信リンクをリリースする(つまり接続を切断する)ためのフレーム、無線通信装置でのパワーセーブ動作に係るフレームがある。
データフレームは、他の無線通信装置と物理的な通信リンクが確立した上で、無線通信装置の内部で生成されたデータを他の無線通信装置に送信するフレームである。データは本実施形態の上位層で生成され、例えばユーザの操作によって生成される。
制御フレームは、データフレームを他の無線通信装置との間で送受(交換)する際の制御に用いられるフレームである。無線通信装置がデータフレームや管理フレームを受信した場合にその送達確認のために送信される応答フレームは、制御フレームに属する。応答フレームは、例えばACKフレームやBlockACKフレームである。またRTSフレームやCTSフレームも制御フレームである。
これら3種類のフレームは、物理層で必要に応じた処理を経て物理パケットとしてアンテナを経由して送出される。なお、IEEE802.11規格(前述のIEEE Std 802.11ac−2013などの拡張規格を含む)では接続確立の手順の1つとしてアソシエーション(association)プロセスがあるが、その中で使われるAssociation RequestフレームとAssociation Responseフレームが管理フレームであり、Association RequestフレームやAssociation Responseフレームはユニキャストの管理フレームであることから、受信側無線通信端末に応答フレームであるACKフレームの送信を要求し、このACKフレームは上述のように制御フレームである。
[2]無線通信装置間の接続切断の手法
接続の切断(リリース)には、明示的な手法と暗示的な手法とがある。明示的な手法としては、接続を確立している無線通信装置間のいずれか一方が切断のためのフレームを送信する。IEEE802.11規格ではDeauthenticationフレームがこれに当たり、管理フレームに分類される。通常、接続を切断するフレームを送信する側の無線通信装置では当該フレームを送信した時点で、接続を切断するフレームを受信する側の無線通信装置では当該フレームを受信した時点で、接続の切断と判定する。その後、非基地局の無線通信端末であれば通信フェーズでの初期状態、例えば接続するBSS探索する状態に戻る。無線通信基地局がある無線通信端末との間の接続を切断した場合には、例えば無線通信基地局が自BSSに加入する無線通信端末を管理する接続管理テーブルを持っているならば当該接続管理テーブルから当該無線通信端末に係る情報を削除する。例えば、無線通信基地局が自BSSに加入する各無線通信端末に接続をアソシエーションプロセスで許可した段階で、AIDを割り当てる場合には、当該接続を切断した無線通信端末のAIDに関連づけられた保持情報を削除し、当該AIDに関してはリリースして他の新規加入する無線通信端末に割り当てられるようにしてもよい。
一方、暗示的な手法としては、接続を確立した接続相手の無線通信装置から一定期間フレーム送信(データフレーム及び管理フレームの送信、あるいは自装置が送信したフレームへの応答フレームの送信)を検知しなかった場合に、接続状態の切断の判定を行う。このような手法があるのは、上述のように接続の切断を判定するような状況では、接続先の無線通信装置と通信距離が離れて無線信号が受信不可あるいは復号不可になるなど物理的な無線リンクが確保できない状態が考えられるからである。すなわち、接続を切断するフレームの受信を期待できないからである。
暗示的な方法で接続の切断を判定する具体例としては、タイマーを使用する。例えば、送達確認応答フレームを要求するデータフレームを送信する際、当該フレームの再送期間を制限する第1のタイマー(例えばデータフレーム用の再送タイマー)を起動し、第1のタイマーが切れるまで(つまり所望の再送期間が経過するまで)当該フレームへの送達確認応答フレームを受信しないと再送を行う。当該フレームへの送達確認応答フレームを受信すると第1のタイマーは止められる。
一方、送達確認応答フレームを受信せず第1のタイマーが切れると、例えば接続相手の無線通信装置がまだ(通信レンジ内に)存在するか(言い換えれば、無線リンクが確保できているか)を確認するための管理フレームを送信し、それと同時に当該フレームの再送期間を制限する第2のタイマー(例えば管理フレーム用の再送タイマー)を起動する。第1のタイマーと同様、第2のタイマーでも、第2のタイマーが切れるまで当該フレームへの送達確認応答フレームを受信しないと再送を行い、第2のタイマーが切れると接続が切断されたと判定する。接続が切断されたと判定した段階で、前記接続を切断するフレームを送信するようにしてもよい。
あるいは、接続相手の無線通信装置からフレームを受信すると第3のタイマーを起動し、新たに接続相手の無線通信装置からフレームを受信するたびに第3のタイマーを止め、再び初期値から起動する。第3のタイマーが切れると前述と同様に接続相手の無線通信装置がまだ(通信レンジ内に)存在するか(言い換えれば、無線リンクが確保できているか)を確認するための管理フレームを送信し、それと同時に当該フレームの再送期間を制限する第2のタイマー(例えば管理フレーム用の再送タイマー)を起動する。この場合も、第2のタイマーが切れるまで当該フレームへの送達確認応答フレームを受信しないと再送を行い、第2のタイマーが切れると接続が切断されたと判定する。この場合も、接続が切断されたと判定した段階で、前記接続を切断するフレームを送信するようにしてもよい。後者の、接続相手の無線通信装置がまだ存在するかを確認するための管理フレームは、前者の場合の管理フレームとは異なるものであってもよい。また後者の場合の管理フレームの再送を制限するためのタイマーは、ここでは第2のタイマーとして前者の場合と同じものを用いたが、異なるタイマーを用いるようにしてもよい。
[3]無線LANシステムのアクセス方式
例えば、複数の無線通信装置と通信または競合することを想定した無線LANシステムがある。IEEE802.11無線LANではCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Carrier Avoidance)をアクセス方式の基本としている。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了から固定時間を置いて送信を行う方式では、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置で同時に送信を行うことになり、その結果、無線信号が衝突してフレーム送信に失敗する。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了からランダム時間待つことで、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置での送信が確率的に分散することになる。よって、ランダム時間の中で最も早い時間を引いた無線通信装置が1つなら無線通信装置のフレーム送信は成功し、フレームの衝突を防ぐことができる。ランダム値に基づき送信権の獲得が複数の無線通信装置間で公平になることから、Carrier Avoidanceを採用した方式は、複数の無線通信装置間で無線媒体を共有するために適した方式であるということができる。
[4]無線LANのフレーム間隔
IEEE802.11無線LANのフレーム間隔について説明する。IEEE802.11無線LANで用いられるフレーム間隔は、distributed coordination function interframe space(DIFS)、arbitration interframe space(AIFS)、point coordination function interframe space(PIFS)、short interframe space(SIFS)、extended interframe space(EIFS)、reduced interframe space(RIFS)などがある。
フレーム間隔の定義は、IEEE802.11無線LANでは送信前にキャリアセンスアイドルを確認して開けるべき連続期間として定義されており、厳密な前のフレームからの期間は議論しない。従ってここでのIEEE802.11無線LANシステムでの説明においてはその定義を踏襲する。IEEE802.11無線LANでは、CSMA/CAに基づくランダムアクセスの際に待つ時間を固定時間とランダム時間との和としており、固定時間を明確にするため、このような定義になっているといえる。
DIFSとAIFSとは、CSMA/CAに基づき他の無線通信装置と競合するコンテンション期間にフレーム交換開始を試みるときに用いるフレーム間隔である。DIFSは、トラヒック種別による優先権の区別がないとき、AIFSはトラヒック種別(Traffic Identifier:TID)による優先権が設けられている場合に用いる。
DIFSとAIFSとで係る動作としては類似しているため、以降では主にAIFSを用いて説明する。IEEE802.11無線LANでは、MAC層でフレーム交換の開始などを含むアクセス制御を行う。さらに、上位層からデータを渡される際にQoS(Quality of Service)対応する場合には、データとともにトラヒック種別が通知され、トラヒック種別に基づいてデータはアクセス時の優先度のクラス分けがされる。このアクセス時のクラスをアクセスカテゴリ(Access Category:AC)と呼ぶ。従って、アクセスカテゴリごとにAIFSの値が設けられることになる。
PIFSは、競合する他の無線通信装置よりも優先権を持つアクセスができるようにするためのフレーム間隔であり、DIFS及びAIFSのいずれの値よりも期間が短い。SIFSは、応答系の制御フレームの送信時あるいは一旦アクセス権を獲得した後にバーストでフレーム交換を継続する場合に用いることができるフレーム間隔である。EIFSはフレーム受信に失敗した(受信したフレームがエラーであると判定した)場合に起動されるフレーム間隔である。
RIFSは一旦アクセス権を獲得した後にバーストで同一無線通信装置に複数のフレームを連続して送信する場合に用いることができるフレーム間隔であり、RIFSを用いている間は送信相手の無線通信装置からの応答フレームを要求しない。
ここでIEEE802.11無線LANにおけるランダムアクセスに基づく競合期間のフレーム交換の一例を図23に示す。
ある無線通信装置においてデータフレーム(W_DATA1)の送信要求が発生した際に、キャリアセンスの結果、媒体がビジーである(busy medium)と認識する場合を想定する。この場合、キャリアセンスがアイドルになった時点から固定時間のAIFSを空け、その後ランダム時間(random backoff)空いたところで、データフレームW_DATA1を通信相手に送信する。なお、キャリアセンスの結果、媒体がビジーではない、つまり媒体がアイドル(idle)であると認識した場合には、キャリアセンスを開始した時点から固定時間のAIFSを空けて、データフレームW_DATA1を通信相手に送信する。
ランダム時間は0から整数で与えられるコンテンションウィンドウ(Contention Window:CW)の間の一様分布から導かれる擬似ランダム整数にスロット時間をかけたものである。ここで、CWにスロット時間をかけたものをCW時間幅と呼ぶ。CWの初期値はCWminで与えられ、再送するたびにCWの値はCWmaxになるまで増やされる。CWminとCWmaxとの両方とも、AIFSと同様アクセスカテゴリごとの値を持つ。W_DATA1の送信先の無線通信装置では、データフレームの受信に成功し、かつ当該データフレームが応答フレームの送信を要求するフレームであるとそのデータフレームを内包する物理パケットの無線媒体上での占有終了時点からSIFS時間後に応答フレーム(W_ACK1)を送信する。W_DATA1を送信した無線通信装置は、W_ACK1を受信すると送信バースト時間制限内であればまたW_ACK1を内包する物理パケットの無線媒体上での占有終了時点からSIFS時間後に次のフレーム(例えばW_DATA2)を送信することができる。
AIFS、DIFS、PIFS及びEIFSは、SIFSとスロット時間との関数になるが、SIFSとスロット時間とは物理層ごとに規定されている。また、AIFS、CWmin及びCWmaxなどアクセスカテゴリごとに値が設けられるパラメータは、通信グループ(IEEE802.11無線LANではBasic Service Set(BSS))ごとに設定可能であるが、デフォルト値が定められている。
例えば、802.11acの規格策定では、SIFSは16μs、スロット時間は9μsであるとして、それによってPIFSは25μs、DIFSは34μs、AIFSにおいてアクセスカテゴリがBACKGROUND(AC_BK)のフレーム間隔はデフォルト値が79μs、BEST EFFORT(AC_BE)のフレーム間隔はデフォルト値が43μs、VIDEO(AC_VI)とVOICE(AC_VO)のフレーム間隔はデフォルト値が34μs、CWminとCWmaxとのデフォルト値は、各々AC_BKとAC_BEとでは31と1023、AC_VIでは15と31、AC_VOでは7と15になるとする。なお、EIFSは、基本的にはSIFSとDIFSと最も低速な必須の物理レートで送信する場合の応答フレームの時間長の和である。なお効率的なEIFSの取り方ができる無線通信装置では、EIFSを起動した物理パケットへの応答フレームを運ぶ物理パケットの占有時間長を推定し、SIFSとDIFSとその推定時間の和とすることもできる。
本実施形態で用いられる用語は、広く解釈されるべきである。例えば用語“プロセッサ”は、汎用目的プロセッサ、中央処理装置(CPU)、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、コントローラ、マイクロコントローラ、状態マシンなどを包含してもよい。状況によって、“プロセッサ”は、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラム可能論理回路(PLD)などを指してもよい。“プロセッサ”は、複数のマイクロプロセッサのような処理装置の組み合わせ、DSPおよびマイクロプロセッサの組み合わせ、DSPコアと協働する1つ以上のマイクロプロセッサを指してもよい。
別の例として、用語“メモリ”は、電子情報を格納可能な任意の電子部品を包含してもよい。“メモリ”は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)、プログラム可能読み出し専用メモリ(PROM)、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、フラッシュメモリ、磁気または光学データストレージを指してもよく、これらはプロセッサによって読み出し可能である。プロセッサがメモリに対して情報を読み出しまたは書き込みまたはこれらの両方を行うならば、メモリはプロセッサと電気的に通信すると言うことができる。メモリは、プロセッサに統合されてもよく、この場合も、メモリは、プロセッサと電気的に通信していると言うことができる。
なお、各実施形態で述べるフレームは、例えばIEEE802.11規格でフレームと呼ばれているもののみならず、Null Data Packetなど、パケットと呼ばれているものを指してもよい。基地局が複数のフレームまたは複数の第Xフレームを送信または受信すると表現する場合、これらのフレームまたは第Xフレームは同じもの(例えば同じ種類または同じ内容)であっても異なるものであってもよい。Xには状況に応じて任意の値を入れることができる。また、これら複数のフレームまたは複数の第Xフレームは、同時に送信または受信されるもののみならず、時間的に異なるタイミングで送信または受信されるものであってもよい。また、第1フレーム、第2フレーム等を時間的に異なる時点で送信または受信すると表現する場合は、第1、第2等の表現は、単にフレームを区別するための表現に過ぎず、これらのフレームの種類・内容の異同は問わない。
なお、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。
1、2、3、4、5、6、7、8:無線通信端末
11:基地局(アクセスポイント)
101:制御部
102:送信部
103:受信部
105:無線部
106:合成処理部
12:アンテナ
121:スクランブラ
122:FECエンコーダ
123:マッピング回路
124:D/A変換器
131:A/D変換器
132:デマッピング回路
10−1〜10−M:復号処理部
211:ベースバンドIC
213:メモリ
214:ホスト・インターフェース
215:CPU
216:DAC
217:ADC
221:RF IC
222、232:フィルタ
223、233:ミキサ
224、234:アンプ
225、235:バラン
242:PLL
243:水晶発振器
247:アンテナ
245:スイッチ
148:無線LANモジュール
149:ホストシステム
301:ノートPC
305、315、355:無線通信装置
321:移動体端末
331:メモリーカード
332:メモリーカード本体
61、63:トリガーフレーム
65−1〜65−9、66−2〜66−8:新規パケット(データ)
65−1−R:再送パケット(再送データ)
62、64:Multi−STA BAフレーム(送達確認応答フレーム)

Claims (8)

  1. N台の端末により多重送信されたN個の第1データを受信し、
    第2データと、前記N個の第1データのうちの1つとを合成して合成データを生成し、
    前記N個の第1データをM(MはNより大きい整数)台の復号処理部のうちN台の復号処理部を用いて復号し、
    前記合成データを前記M台の復号処理部のうち前記N台の復号処理部以外の第1復号処理部を用いて復号する、受信部、
    を備えた無線通信装置。
  2. 前記N台の端末のうちの1つである第1端末が送信する前記第1データは、前記第2データの再送データである
    請求項1に記載の無線通信装置。
  3. 前記第2データは、第1端末が前記第1データより前に送信し、自装置で受信の検査に失敗したデータであり、
    前記送信部は、前記第1端末を含む前記N台の端末を指定する情報を送信し、
    前記受信部は、前記第1端末を含む前記N台の端末により多重送信される前記複数の第1データを受信する、
    請求項2に記載の無線通信装置。
  4. 前記制御部は、前記第1端末の台数に応じて、多重送信を行う端末の台数Nを決定し、
    前記台数Nは、前記Mから前記第1端末の台数を引いた値以下である
    請求項3に記載の無線通信装置。
  5. 前記受信部は、前記N台の復号処理部を用いて、前記複数の第1データのそれぞれの尤度情報を復号し、前記第2データの尤度情報を、前記1つの第1データの尤度情報と合成して、前記合成データである合成尤度情報を生成し、前記第1復号処理部を用いて、前記合成尤度情報を復号する
    請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の無線通信装置。
  6. 前記受信部は、
    X(Xは2以上の整数)個の第2データと、前記N個の第1データのうちのX個とを合成してX個の合成データを生成し、
    前記X個の合成データを前記M台の復号処理部のうち前記N台の復号処理部以外のX個の第1復号処理部を用いて復号する
    請求項1に記載の無線通信装置。
  7. 少なくとも1つのアンテナ
    をさらに備えた請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の無線通信装置。
  8. N台の端末により多重送信されたN個の第1データを受信し、
    第2データと、前記N個の第1データのうちの1つとを合成して合成データを生成し、
    前記N個の第1データをM(MはNより大きい整数)台の復号処理部のうちN台の復号処理部を用いて復号し、
    前記合成データを前記M台の復号処理部のうち前記N台の復号処理部以外の第1復号処理部を用いて復号する
    無線通信方法。
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