JP2019106702A - 異なる無線通信規格をサポートする時分割複信通信システムのデータ伝送メカニズム - Google Patents

異なる無線通信規格をサポートする時分割複信通信システムのデータ伝送メカニズム Download PDF

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Abstract

【課題】異なる時間周期中に異なる無線通信規格を夫々サポートすることが可能な通信装置の方法等を提供する。【解決手段】通信装置は、第1無線通信規格をサポートするよう構成される第1通信回路と、第1無線通信規格と異なる第2無線通信規格をサポートするよう構成される第2通信回路とを有する。方法は、第1通信回路を使用して、いつ第1通信回路が無線インアクティブモードへ切り替わるかをピア通信回路に知らせるために時間情報をピア通信回路へ送ることを含む。【選択図】図1

Description

一般的に言えば、通信装置は、異なる通信規格をサポートするよう、共同設置されたマルチ無線(例えば、WLAN、Bluetooth(登録商標)、LTE)を備えることがある。そのようなマルチ無線装置における従来のWLANトランシーバは、相互の無線信号干渉を回避するように、共同設置された無線により時分割複信(TDD;time-division duplex)において動作する必要があり得る。従来のWLANトランシーバは、通常は、そのようなTDD動作モードをサポートするよう、通常動作モードと無線インアクティブ動作モードとの間を切り替えるスキームを採用する。無線インアクティブモードにおいて、WLANトランシーバは、ピアWLAN無線回路とのフレーム交換を行うことができない。通常、WLANトランシーバは、通常モードと無線インアクティブモードとの間を切り替えるよう電力節約プロトコルを採用する。WLANトランシーバは、その現在の電力節約モードをピアアクセスポイントに示すよう電力管理(PM;power management)ビットをフレームヘッダにおいてセットする。PMビットは、WLANトランシーバが電力節約モードにあることを示すよう‘1’に設定され、そして、WLANトランシーバが通常モードにあることを示すよう‘0’に設定される。アクセスポイントは、関連するWLANトランシーバとの電力節約モードの同期を保つよう、その関連するWLANトランシーバからのPMビットを確認すべきである。ピアアクセスポイントは、電力節約モードにあるWLANトランシーバとのフレーム交換を開始すべきでない。WLANトランシーバが電力節約モードへ切り替わる前に、WLANトランシーバは、従来のピアアクセスポイントにこの電力節約モードへの変更の情報を知らせるためのフレームを送るために、チャネルリソースの奪い合いを行う必要がある。
しかし、WLAN規格は、CSMA/CAバックオフ・スキームを採用し、チャネルリソースがこの状況で従来のWLANトランシーバへ成功裏に割り当てられ得ることは補償され得ず、従来のWLANトランシーバは、電力節約モードへ切り替わる必要があるときに、電力節約モードへの変化の通知を従来のピアアクセスポイントへ適宜送信することが可能でないことがある。これは、WLANトランシーバとピアアクセスポイントとの間の電力節約モード同期の喪失と、TDDモードで作動するマルチ無線のフレーム交換性能の不良とを引き起こす。
その上、更に深刻なことに、新しいWLAN規格(例えば、IEEE802.11n/ac)は、効率を改善するために1回の伝送においてより大きいフレームサイズを送信するようパケットアグリゲーション(A−MPDU)をサポートする。より大きいフレームは、より長い伝送時間を要する。無線干渉は、従来のピアアクセスポイントから従来のWLANトランシーバへ送信されるデータパケット/フレームの伝送時間が時分割複信通信システムのBT/LTE TDDフェーズと部分的にオーバーラップするには長すぎる場合に、必然的に導入される。代替的に、アクセスポイントは、遠隔のピアの共同設置されたBT/LTE無線動作フェーズとのオーバーラップの可能性を低減するよう、短いフレーム(例えば、小さいサイズのA−MPDU集約フレーム又は非アグリゲーションフレーム)を送信してよい。それらの短いフレームは、WLAN通信のデータ交換性能が有意に劣化されることを引き起こす。従来のWLANトランシーバ及び従来のピアアクセスポイントを単に採用して、干渉を回避し、同時に性能を改善することは不可能である。
従って、本発明の目的の1つは、上記の問題を解決するために、時分割複信モードで作動する共同設置されたマルチ無線を備えた通信装置、対応する方法、及びピアアクセスポイントのようなピア通信装置を提供して、時分割複信通信のための新規のデータ伝送/交換メカニズムを提供することである。
本発明の実施形態に従って、異なる時間周期中に時分割モードで作動して異なる無線通信規格を夫々サポートすることが可能な通信装置が開示される。当該通信装置は、第1通信回路及び第2通信回路を有する。前記第1通信回路は、第1無線通信規格をサポートするよう構成される。前記第2通信回路は、前記第1無線通信規格と異なる第2無線通信規格をサポートするよう構成される。前記第1通信回路は、いつ前記第1通信回路が無線インアクティブモードへ切り替わるかをピア通信回路に知らせるために時間情報を前記ピア通信回路へ送るよう構成される。
実施形態に従って、異なる時間周期中に異なる無線通信規格を夫々サポートすることが可能な通信装置の方法が開示される。当該通信装置は、第1無線通信規格をサポートするよう構成される第1通信回路と、前記第1無線通信規格と異なる第2無線通信規格をサポートするよう構成される第2通信回路とを有する。方法は、前記第1通信回路を使用して、いつ前記第1通信回路が無線インアクティブモードへ切り替わるかをピア通信回路に知らせるために時間情報を前記ピア通信回路へ送ることを有する。
実施形態に従って、異なる時間周期中に通常モードと無線インアクティブモードとの間で作動する第1無線通信規格をサポートすることが可能な通信システム内のアクセスポイント装置が、開示される。当該アクセスポイント装置はトランシーバを有する。該トランシーバは、ピア通信回路から目標時間情報を受信し、該目標時間情報に従って、前記ピア通信回路の通常モードの間に送信されるアグリゲーションパケットのデータ長さを動的に決定するよう構成される。前記目標時間情報は、いつ前記ピア通信回路が前記通常モードから無線インアクティブモードへ切り替わるかを示すために使用される。
本発明のそれら及び他の目的は、様々な図及び図面で示される好適な実施形態の以下の詳細な説明を読んだ後に、きっと、当業者に明らかになるだろう。
本発明の実施形態に従う通信装置のブロック図である。 本発明の実施形態に従う通信システムの異なるTDDフェーズの下で作動する通信装置の例のブロック図である。 図1の通信装置の動作のフローチャート図である。
本発明は、通信装置が少なくとも第1通信回路及び第2通信回路を備え、第1及び第2通信回路が夫々異なる時間周期/スロットの間に異なる無線通信規格をサポートするところの通信システムのためのデータ伝送メカニズムの解決策を提供することを狙う。例えば、第1通信回路は、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク(WLAN;wireless local area network)通信規格、例えば、IEEE802.11a/b/g/n/acをサポートする通信回路であってよい。第2通信回路は、Bluetooth(登録商標)(BT)又はロング・ターム・エボリューション(LTE)通信規格をサポートする通信回路であってよい。すなわち、一実施形態において、第1通信回路は、例えば、フレーム/パケットを送信するために他の通信回路とのチャネルリソースの奪い合いを行う必要がある、競合型(contention-based)通信回路であってよく、第2通信回路は、対応する割り当てられた時間周期/スロットの間にパケット/フレームを送信するよう構成される非競合型通信回路であってよく、チャネルリソースの奪い合いを行う必要がない。なお、これは、限定であるよう意図されない。
図1は、本発明の実施形態に従う通信装置100のブロック図である。通信装置100は、第1通信回路105及び第2通信回路110を有する。第1通信回路105及び第2通信回路110は夫々、WLAN通信規格及びBT/LTE通信規格をサポートする。例えば、第1通信回路105は、他の無線局装置との無線チャネルリソースの奪い合いを行うよう構成されるWLAN通信回路/トランシーバであってよい。第1通信回路105は、トランシーバ101Aを有する、アクセスポイントのようなピア通信装置101と通信するよう構成されてよい。
第2通信回路110は、例えば、割り当てられた時間スロットにおいてデータを送信/受信するよう構成されるBT/LTE通信規格を用いる(しかし制限されない。)回路/トランシーバであってよい。第2通信回路110は、チャネルリソースの奪い合いを行う必要がなく、例えば、BT/LTE装置102と通信するよう構成されてよい。
すなわち、そのようなTDD通信システムは、通信装置100がWLAN通信規格及びBT/LTE通信規格の両方をサポートするところのWLAN及びBT/LTE共在通信システムである。
伝送電力は、共同設置された無線の受信信号との深刻な干渉を引き起こす可能性があるので、TDD(時分割複信)動作モードが、そのような干渉を回避するために採用されることになる。制御回路115は、例えば2.5ミリ秒(しかし制限されない。)といった第1時間周期/スロットの間は第1通信回路105を、第1時間周期/スロットとは異なり且つはっきりと区別できる、例えば1.25ミリ秒といった第2時間周期/スロットの間は第2通信回路110を交互にアクティブ/非アクティブにするよう構成されてよい。
例えば、制御回路115は、BT/LTEトランシーバのような第2通信回路110が、BT/LTEデータフレーム/パケットを受信及び/又は送信するよう制御回路115によってアクティブにされる場合に、無線インアクティブモードに入るよう第1通信回路105を制御することによって、WLANトランシーバのような第1通信回路105を非アクティブにしてよい。代わりに、制御回路115が、無線インアクティブモードから通常モードへ切り替わるよう第1通信回路105を制御することによって、第1通信回路105をアクティブにする場合に、第2通信回路110は、制御回路115によって非アクティブにされる。
トランシーバのような従来のWLAN通信回路は、他のWLANトランシーバとのチャネルリソースの奪い合いを行う必要があり得る点が留意されるべきである。従来のWLANトランシーバが電力節約モードに入ると決める場合に、そのようなWLANトランシーバは、この電力節約モードへの変化の情報を従来のピアアクセスポイントに知らせるために、チャネルリソースの奪い合いを行う必要がある可能性がある。しかし、チャネルリソースが従来のWLANトランシーバによって適宜割り当てられ得ることは補償され得ず、この状況で、従来のWLANトランシーバは、従来のピアアクセスポイントに対する電力節約モードへの変化の通知を成功裏に完了することができない。よって、通信装置のデータ交換性能/効率は劣化されることになる。
本発明の実施形態において、通信装置100のデータ交換性能/効率を有意に改善し且つ深刻な干渉を回避するために、通信装置100は、目標時間情報を具現されたフレームを送って、第1通信回路105が目標時間までアクセスポイント101とのフレーム交換を行うことができる通常モードに現在あり、目標時間に無線インアクティブ(電力節約)モードへ切り替わることをピアアクセスポイント101に知らせるように、第1通信回路105を制御するよう構成される。よって、ピアアクセスポイント101は、目標時間情報に基づき、最適化されたフレーム交換シーケンスをスケジューリングすることができる。
図2は、本発明の実施形態に従う通信システムの異なるTDDフェーズの下で作動する通信装置の例の図である。図2に示されるように、第1時間周期/スロット(すなわち、TDD WLANフェーズ)の間、制御回路115は、第1通信回路105をアクティブにし、第2通信回路110を非アクティブにするよう構成される。代わりに、第2時間周期/スロット(すなわち、TDD BT/LTEフェーズ)の間、制御回路115は、第2通信回路110をアクティブにし、第1通信回路105を非アクティブにするよう構成される。
TDD WLANフェーズの間、第1通信回路105は、通常モード下で動作し、目標時間情報をピアアクセスポイント101へ送って、ピアアクセスポイント101に、いつ第1通信回路105が無線インアクティブ(電力節約)モードに入るかを知らせるよう構成される。例えば、そのような目標時間情報の送信は、第1通信回路105が無線インアクティブモードから通常モードへ切り替わる場合に直ちに伝送され得る。代替的に、そのような送信は、目標時間情報を更新するよう通常モード下で取り出されてよい。これは、限定であるよう意図されない。
第1通信回路105は、例えば、QoS(Quality of Service)ヌル(Null)又はアクションフレーム(しかし制限されない。)のような特定の制御/データ/管理フレームをピアアクセスポイント101へ送るよう構成される。このとき、目標時間情報は、QoSヌルフレームのQoS制御フィールド又はアクションフレーム本体内の情報要素の中に具現される。例えば、第1通信回路105は、QoSヌルフレーム内のQoS制御フィールドのビット7を用いて、これが目標時間情報の通知であることをピアアクセスポイント101に知らせるようセットしてよい。第1通信回路105は、QoSヌルフレーム内のQoS制御フィールドのビット8〜15を用いて、目標時間情報の値を運ぶようセットしてよい。これは、限定であるよう意図されない。
その上、目標時間情報は、絶対時間情報又はオフセット時間情報を運んでよい。例えば、ピアアクセスポイント101と第1通信回路105との間のタイミング同期は、ビーコンフレームを通じてタイミング情報を周期的に交換することによって達成され得る。同じBSSにおいて、タイミング同期関数(TSF;timing synchronization function)は、同期される全ての装置のためのタイマを保持するために使用され得る。目標時間情報は、同じBSSのTSFに対する相対オフセット値であってよく、あるいは、そのようなTSFの絶対値であってよい。
よって、目標時間情報によって示される相対オフセット値又は絶対値を受け取る場合に、ピアアクセスポイント101は、第1通信回路105が通常モードから無線インアクティブモードへ切り替わる目標時間を知ることができる。すなわち、ピアアクセスポイント101は、いつ第1通信回路105が電力節約モードになるかを知ることができる。相対オフセット値又は絶対値を受け取った後、ピアアクセスポイント101は、トランシーバ101Aを用いて、アクノリッジメントACKを第1通信回路105へ返送し、次いで、MPDUフレーム又は集約されたA−MPDUフレームを第1通信回路105へ送信するよう構成される。実施形態において、トランシーバ101Aは、集約されたA−MPDUフレームを第1通信回路105へ送信するよう構成される。このとき、集約されたA−MPDUフレームは、図2に表されるようにTDD WLANフェーズを超えない全体的なフレーム交換シーケンスを有している複数のMPDUフレームを集約することによって生成される。例えば、ピアアクセスポイント101のトランシーバ101Aは、64個のMPDUフレームを集約されたA−MPDUフレームとして集約するよう構成され得る。通信回路105から送信された目標時間情報を参照することによって、ピアアクセスポイント101は、通信回路105のTDD WLANフェーズの終了時間を知り、そして、通信回路105のTDD WLANフェーズの終了前にA−MPDUフレーム交換シーケンスを成功裏に完了するよう最適なA−MPDUフレームサイズを決定してよい。
このように、制御/データ/管理フレーム内で具現された目標時間情報をピアアクセスポイント101へ送ることによって、これは、ピアアクセスポイント101に、そのような目標時間情報を受け取った後に、A−MPDUのサイズ、すなわち、集約されるMPDUパケットの数を適切に決定させることができる。それにより、A−MPDUフレームは、WLAN通信のフレーム交換効率を有意に改善し且つWLAN通信とBT/LTE通信との間の干渉を回避するよう、第1通信回路105が電力節約モードに入る前に、第1通信回路105によって成功裏に受信及びアクノリッジされ得る。
第1通信回路105は、アグリゲーションフレームA−MPDUを受け取った後にアクノリッジメント信号BAをピアアクセスポイント101へ返送するよう構成される。そのようなアクノリッジメント信号BAは、第1通信回路105が電力節約モードに入り、そして、第2通信回路110がアクティブにされる前に、送信される。目標時間情報に基づき、ピアアクセスポイント101のトランシーバ110Aは、第1通信回路105が電力節約モードに入る前にアクノリッジメント信号BAが通常モードの間に後の又は最後のタイミングで成功裏に送信され得るように、A−MPDUフレームの送信フレームサイズを適切に処理/決定/調整することができる。
次いで、第1通信回路105が電力節約モードに入り、第2通信回路110がアクティブにされた後、第2通信回路110は、WLAN通信回路とBT/LTE通信回路との間の干渉なしでBT/LTE通信規格を介してBT/LTE装置102と通信するよう構成される。
従来のデータ伝送スキームと比較して、いつ第1通信回路105が非アクティブにされるか、すなわち、電力節約モードに入るかをピアアクセスポイント101に知らせるよう第1通信回路105からピアアクセスポイント101へ目標時間情報を送ることによって、これは、ピアアクセスポイント101に、適切なフレームサイズを有しているアグリゲーションフレームを第1通信回路105へ適切に送信させることができる。然るに、干渉は回避され得、WLANスループット性能は有意に改善され得る。すなわち、目標時間情報に基づき、ピアアクセスポイント101は、最適化されたフレーム交換シーケンスをスケジューリングし、且つ/あるいは、最適化されたフレームサイズをスケジューリングすることができる。
更に、通信装置100は、いつ目標時間情報をピアアクセスポイント101へ送信するべきかを決定するよう構成され得る。例えば、実施形態において、制御回路115は、通信装置100がWLAN通信の通常モードに入る場合に直ちに目標時間情報をピアアクセスポイント101へ送信するように第1通信回路105を制御するよう構成される。他の実施形態において、通信装置100は、通常モードの間に異なるタイミングで目標時間情報を送るよう構成されてよい。
更に、他の実施形態では、目標時間情報は、アクションをトリガするために使用される管理フレームの一種であるアクションフレーム内に通信装置によって具現されてよい。この変更も、本発明の適用範囲内にある。
その上、読者が本発明の精神をより明りょうに理解するために、図3は、図1の通信装置100の動作のフローチャートを示す。実質的に同じ結果が達成されるという条件で、図3に示されるフローチャートのステップは、示されている正確な順序である必要はなく、且つ、連続的である必要はない。すなわち、他のステップが間にあってよい。ステップは、以下で詳述される。
ステップ305:開始。
ステップ310:制御回路115は、第1通信回路105を通常モードに入らせるようアクティブにし、第2通信回路110を非アクティブにするよう構成される。
ステップ315:第1通信回路105は、IEEE802.11QoSヌル又はアクションフレーム内で具現される目標時間情報をピアアクセスポイント101のトランシーバ101Aへ送る。
ステップ320:ピアアクセスポイント101のトランシーバ101Aは、IEEE802.11QoSヌル又はアクションフレームに対応するアクノリッジメントACKを第1通信回路105へ送る。
ステップ325:ピアアクセスポイント101のトランシーバ101Aは、第1通信回路105の目標時間前に全体的なフレーム交換シーケンスが終わるような、集約されたA−MPDUフレームのフレームサイズを決定し、A−MPDUフレームを第1通信回路105へ送る。
ステップ330:第1通信回路105は、集約されたA−MPDUフレームを受信した後に、集約されたA−MPDUフレームに対応するアクノリッジメント信号BAをピアアクセスポイント101のトランシーバ101Aへ送る。
ステップ335:制御回路115は、第1通信回路105を無線インアクティブモードに入らせるよう非アクティブにし、第2通信回路110をアクティブにする。
ステップ340:終了。
当業者は、装置及び方法の多数の変更及び代替が、本発明の教示を保ちながら行われ得ることに容易に気付くだろう。然るに、上記の開示は、添付の特許請求の範囲の境界によってのみ制限されると解釈されるべきである。
100 通信装置
101 ピア通信装置(アクセスポイント)
101A トランシーバ
102 BT/LTE装置
105 第1通信回路
110 第2通信回路
115 制御回路

Claims (17)

  1. 異なる時間周期中に異なる無線通信規格を夫々サポートすることが可能なマルチ無線通信システムの通信装置であって、
    第1無線通信規格をサポートするよう構成される第1通信回路と、
    前記第1無線通信規格と異なる第2無線通信規格をサポートするよう構成される第2通信回路と
    を有し、
    前記第1通信回路は、いつ前記第1通信回路が無線インアクティブモードへ切り替わるかをピア通信回路に知らせるために時間情報を前記ピア通信回路へ送るよう構成される、
    通信装置。
  2. 前記第1通信回路は、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク(WLAN)通信回路であり、
    前記第2通信回路は、Bluetooth(登録商標)通信回路又はロング・ターム・エボリューション通信回路である、
    請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記第1通信回路が通常モードに入るようアクティブにされる場合に、前記第1通信回路は、前記ピア通信回路に前記通常モードの間に前記時間情報に従ってフレームの送信を処理させるために、いつ前記第1通信回路が前記無線インアクティブモードに入るかを示すように前記時間情報を送るよう構成される、
    請求項2に記載の通信装置。
  4. 前記時間情報は、前記第1通信回路によって送信されるフレームの制御フィールド内で運ばれる、
    請求項3に記載の通信装置。
  5. 前記フレームは、QoSヌルフレーム又はアクションフレームである、
    請求項4に記載の通信装置。
  6. 前記時間情報は、前記通常モードの間に送信されるアグリゲーションフレームのサイズを前記ピア通信回路に動的に決定させるために使用される、
    請求項3に記載の通信装置。
  7. 前記時間情報は、前記第1通信回路が通常モードに入るようアクティブにされる場合に前記ピア通信回路へ送られる目標時間情報である、
    請求項1に記載の通信装置。
  8. 前記時間情報は、いつ前記第1通信回路が前記通常モードから前記無線インアクティブモードへ切り替わるかを前記ピア通信回路に知らせるために使用される、
    請求項7に記載の通信装置。
  9. マルチ無線通信システムの通信装置の方法であって、前記マルチ無線通信システムは、第1無線通信規格をサポートするよう構成される第1通信回路と、前記第1無線通信規格と異なる第2無線通信規格をサポートするよう構成される第2通信回路とを有する、前記方法において、
    前記第1通信回路を使用して、いつ前記第1通信回路が無線インアクティブモードへ切り替わるかをピア通信回路に知らせるために時間情報を前記ピア通信回路へ送ること
    を有する方法。
  10. 前記第1通信回路は、WLAN通信回路であり、
    前記第2通信回路は、Bluetooth(登録商標)通信回路又はロング・ターム・エボリューション通信回路である、
    請求項9に記載の方法。
  11. 前記第1通信回路を使用して前記時間情報を前記ピア通信回路へ送ることは、
    前記第1通信回路が通常モードに入るようアクティブにされる場合に、前記ピア通信回路に前記通常モードの間に前記時間情報に従ってフレームの送信を処理させるために、いつ前記第1通信回路が前記無線インアクティブモードに入るかを示すよう前記時間情報を送ること
    を有する、
    請求項10に記載の方法。
  12. 前記時間情報は、前記第1通信回路によって送信されるフレームの制御フィールド内で運ばれる、
    請求項11に記載の方法。
  13. 前記フレームは、QoSヌルフレーム又はアクションフレームである、
    請求項12に記載の方法。
  14. 前記時間情報は、前記通常モードの間に送信されるアグリゲーションフレームのサイズを前記ピア通信回路に動的に決定させるために使用される、
    請求項11に記載の方法。
  15. 前記時間情報は、前記第1通信回路が通常モードに入るようアクティブにされる場合に前記ピア通信回路へ送られる目標時間情報である、
    請求項9に記載の方法。
  16. 前記時間情報は、いつ前記第1通信回路が前記通常モードから前記無線インアクティブモードへ切り替わるかを前記ピア通信回路に知らせるために使用される、
    請求項15に記載の方法。
  17. 第1無線通信規格をサポートすることが可能な通信装置であって、
    ピア通信回路から時間情報を受信し、該時間情報に従って、前記ピア通信回路の通常モードの間に送信されるアグリゲーションフレームのサイズを動的に決定するよう構成されるトランシーバを有し、
    前記時間情報は、いつ前記ピア通信回路が前記通常モードから無線インアクティブモードへ切り替わるかを示すために使用される、
    通信装置。
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