JP4088268B2

JP4088268B2 - 無線通信装置および無線通信方法

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Description

本発明は、キャリアセンス状態に基づいてメディアアクセス制御を行う無線通信に関し、複数チャネルを複数ユーザが共有して使用する無線通信システムにおいて、チャネル探索の結果に基づいて使用する通信チャネルの選択を行なう無線通信装置および無線通信方法に関する。

メディアアクセス制御(ＭＡＣ: Media Access Control)は、同一のメディアを共有して通信を行う複数の通信装置がメディアをどのように利用して通信データを送信するかを決める制御である。メディアアクセス制御を行うことにより、同時に二つ以上の通信装置が同一のメディアを利用して通信データの送信を行っても、受信側の通信装置が通信データを分離できなくなるという事象（いわゆる衝突）が少なくなる。送信要求を持つ通信装置が存在するにもかかわらず、メディアがいずれの通信装置によっても利用されないという事象も、メディアアクセス制御によって少なくなる。

無線通信においては、通信装置がデータを送信しながら送信データをモニタすることは困難であることから、衝突検出を前提としないメディアアクセス制御が必要である。無線ＬＡＮ(Local Area Network)の代表的な技術標準であるIEEE 802.11では、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)を採用している。

IEEE 802.11におけるＣＳＭＡ／ＣＡでは、ＭＡＣフレームのヘッダに、当該ＭＡＣフレームに続く一つ以上のフレーム交換からなる一連のシーケンスが終了するまでの期間（デュレーションと呼ばれる）が設定される。デュレーションにおいて当該シーケンスに関係がなく送信権を持たない通信装置は、メディアの仮想的な占有状態を判断することにより送信を待機する。これによって衝突の発生が回避される。一方、当該シーケンスで送信権を持つ通信装置は、実際にメディアが占有されている期間を除き、メディアは使用されていないものと認識する。

IEEE 802.11では、前者のようなＭＡＣ層の仮想キャリアセンスと、後者のような物理層の物理キャリアセンスとの組み合わせによってメディアの状態を判定し、それに基づいてメディアアクセス制御を行う旨が規定されている。

特許文献１には、物理層の異なる複数の無線ＬＡＮ方式が混在した無線通信システムにおいて、複数の無線ＬＡＮ方式に共用可能な無線基地局の実現法が記載されている。具体的には、無線基地局において第１物理層の第１報知信号と第２物理層の第２報知信号を交互に発生させて無線端末に送信し、第１及び第２報知信号に同期して第１及び第２物理層を切り替える。第１報知信号の送信時から一定の時間内のみ第１物理層に対応する無線端末のアクセスを可能とし、第２報知信号の送信時から一定時間内のみ第２物理層に対応する無線端末のアクセスを可能とする。

CSMA/CAを採用するIEEE 802.11は、これまで主として物理層のプロトコルを変更することによって通信速度の高速化を図ってきた。2.4GHz帯についてはIEEE 802.11(1997年制定、通信速度＝2Mbps)からIEEE 802.11b(1999年制定、通信速度＝11Mbps)へ、さらにIEEE 802.11g(2003年制定、通信速度＝54MHz)へと変遷している。5GHz帯については現在、IEEE 802.11a(1999年制定、通信速度＝54MHz)のみが標準規格として存在する。
特開２００３−８７８５６号公報

通信速度の高速化へのアプローチの一つとして、チャネルの周波数帯域幅を拡大する方法においては、ある帯域幅を持つチャネルと、該チャネルよりも広い帯域幅を持つ別のチャネルとがある周波数帯域内に混在することになる。

高速通信を行うにあたっては、広域な周波数帯域を持つ空きチャネルを確保するために、通信帯域幅に応じたチャネル探索が行える必要がある。しかしながら従来のチャネル探索方式は、１種類の通信帯域幅によるチャネル探索を行うために設計されており、異なる通信帯域幅のチャネルを探索することはできない。

例えば、従来のチャネル探索方式では、複数チャネルを複数ユーザが共有して使用する無線通信システムにおいて、常に１種類の通信帯域幅を用いて空きチャネルを探索する。このようなチャネル探索方式では、送信データを保有する端末は、常にある一定の通信帯域幅を用いて、各チャネルが空いているかどうかを順番にチェックする。その結果、空いているチャネルがあれば、全チャネル探索終了後に、そのチャネルを用いてデータを送信する。具体的には、無線LAN規格のIEEE 802.11hでは、動的チャネル選択を行うために、通信に先立って帯域幅１種類でチャネル探索を行い、通信時に使用するチャネルを決定するようにしている。

このような従来のチャネル探索方式では、チャネルを探索する帯域幅を変えることなくシステム全体で常に１種類の帯域幅を使用するので、複数種類の通信帯域幅を用いて通信を行う無線通信システムにおいては、データ送信に実際に使用する予定の通信帯域幅とチャネ探索時の帯域幅とが一致しない場合が生じる。このような場合、従来のチャネル探索方式では、複数種類の通信帯域幅に対応して効率よくチャネル探索を行うことができない。また、チャネル探索を行っても、希望の通信帯域幅を確保することができない可能性が生じる。

本発明の目的は、同一周波数帯に混在する、異なる周波数帯域を持つ複数のチャネルに対するチャネル探索を行って無線通信する無線通信装置および無線通信方法を提供することである。

本発明の一観点に係る無線通信装置は、第１周波数帯域を持つ少なくとも一つの第１チャネルと、該第１周波数帯域より帯域幅が広い第２周波数帯域を持つ第２チャネルとのいずれかを用いて無線通信を行う無線通信装置において、前記第１周波数帯域の帯域幅についての第１のチャネル探索と、前記第２周波数帯域の帯域幅についての第２のチャネル探索とを実行し、空きチャネルを表す探索結果を得るチャネル探索手段と、前記チャネル探索手段による探索結果に基づいて使用チャネルを決定する決定手段とを具備する。

本発明によれば、同一周波数帯に混在する、異なる周波数帯域を持つ複数のチャネルに対するチャネル探索を行って無線通信する無線通信装置および無線通信方法を提供できる。

図面を参照しながら発明の実施の形態を説明する。

通信に先立ち周波数チャネルの探索を行う無線通信システムとして、IEEE Std. 802.11-1999 (revision 2003はISO/IEC 8802-11:1999(E) ANSI/IEEE Std 802.11、1999 edition、IEEE Std 802.11a-1999、IEEE Std 802.11b-1999、IEEE Std 802.11b-1999/Cor 1-2001とIEEE Std 802.11d-2001を含む)に基づく無線LANシステムがある。以下、IEEE 802.11無線LANシステムに対し本発明を実施した場合を例に挙げて説明する。IEEE 802.11標準規格は物理(Physical: PHY)層と媒体アクセス制御(Medium Access Control: MAC)層に関する規格である。以下では、主にMAC層での処理に注目して説明する。なお、IEEE 802.11標準規格はIEEE 802.11標準規格のamendmentやrecommended practiceなどとして位置付けられる標準規格も含む。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置を示すブロック図である。同図に示されるように、この無線通信装置（以下、「端末」という）は、大きく分けてチャネル探索指示部とキャリアセンス部で構成される。通信に先立ちチャネル探索を行う場合、まず、チャネル探索を行う通信帯域幅と、どのような順番でチャネルを探索するかといったチャネル探索手順とを端末内のチャネル探索指示部が決定する（１）。次に、該チャネル探索手順に従い、順番にチャネルのキャリアセンスを実行するように、チャネル探索指示部からキャリアセンス実行部に対してキャリアセンス指示がなされる（２）。キャリアセンス実行部は、指示された通信帯域幅をもつ周波数チャネルに対して物理キャリアセンスを実行し、そのチャネルがIDLEかBUSYかというキャリアセンス結果をチャネル探索指示部に通知する（３）。そのキャリアセンス結果を元に、チャネル探索指示部は通信に使用するチャネルを決定する。

図２は、IEEE 802.11無線LANシステムへの応用例に係る端末の構成を示す図である。図２に示すように、IEEE 802.11無線LANシステムの場合、チャネル探索指示部をSME(Station Management Entity：端末管理機能)に設定し、チャネルのキャリアセンスをPHY層が行うという構成が考えられる。チャネル探索を行う場合、まずSMEがMLME(MAC Layer Management Entity：MAC層管理機能)に対して、チャネル探索の指示を出す（１）。このとき、チャネル探索を行う通信帯域幅と、どのような順番でチャネルを探索するかというチャネル探索手順を同時にMLMEに通知することが可能である。チャネル探索の指示を与えるためには、例えばIEEE 802.11無線LANシステムにおけるscan.requestフレームを拡張して利用することができる。MLMEは、SMEから指示されたチャネル探索の手順に従って、探索するチャネル番号をPLMEに通知し、物理キャリアセンスの実行を指示する（２）。PLME(PHY Layer Management Entity：物理層管理機能)は、指示された通信帯域幅をもつ周波数チャネルに対して物理キャリアセンスを行い、そのチャネルがIDLEかBUSYかという結果をMLMEに通知する（３）。MLMEがさらにチャネル探索結果をSMEに通知し（４）、SMEが通信に使用するチャネルを選択する（５）。

以下、チャネル探索指示部における、チャネル探索の手順および使用チャネルの決定方法例を説明する。ここで、端末は20MHzの通信帯域幅を用いる通信プロトコルと、40MHzの通信帯域幅を用いる通信プロトコルの両方をサポートしているものとし、40MHzチャネルを1つと、20MHzチャネルを1つの合計2チャネルを確保する場合を考える。チャネル探索の通信帯域幅は、20MHzと40MHzの2種類とする。また、無線通信システムは、20MHzの通信帯域幅のチャネルを4チャネル有することを想定している。

図３に、本発明の第１の実施形態におけるチャネル探索の手順例を示す。まず、20MHzの通信帯域幅を用いて、ch1からch4を順番に探索する（図３における探索Ｓ１〜Ｓ４）。キャリアセンスの結果、ch3は他の端末に使用されていることがわかるので、使用する20MHzチャネルの候補としてch1,2,4を記録する。20MHzの通信帯域幅によるチャネル探索が終了した後、40MHzの通信帯域幅によるチャネル探索（図３における探索Ｓ５〜Ｓ７）を順番に実行する。40MHzの通信帯域幅によるチャネル探索の結果、探索Ｓ５による40MHzチャネルしかIDLEを検出しないので、40MHzチャネルの候補としてch1+2を記録する。

このように、図３に示すチャネル探索は、小さい通信帯域幅のチャネル探索から先に実行するというものであり、20MHzの通信帯域幅によるチャネル探索と、40MHzの通信帯域幅によるチャネル探索の両方の結果より、チャネル探索指示部は、ch1+2を40MHzチャネルとして使用し、ch4を20MHzとして使用することを決定する。

図４に、本発明の第１の実施形態におけるチャネル探索の別の手順例を示す。図４に示すチャネルの探索手順は、図３の場合と同様に、通信帯域幅の小さいチャネルの探索から開始する。すなわち、まず20MHzの通信帯域幅によるチャネル探索を行った後、40MHzの通信帯域幅によるチャネル探索を行うこととする。ただし、図４に示すチャネルの探索手順が図３の手順と異なる点は、20MHzの通信帯域幅によるチャネル探索の結果、連続した2チャネルがIDLEであった場合に、その2チャネルを40MHz通信に使用するチャネルとして決定し、40MHzの通信帯域幅によるチャネル探索の実行はキャンセルする点である。

なお、図４に示したチャネル探索手順は、大きい方の通信帯域幅が、小さい方の通信帯域幅の整数倍であるときに実行可能である。

また、図４に示すチャネル探索手順の場合、40MHzの通信帯域幅を確保するために使用する20MHzの2チャネルは、互いに隣接したチャネルでもよいし、各々離れたチャネルを使用してもよい。

以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、同一周波数帯に混在する、異なる周波数帯域幅を持つ複数のチャネルに対するチャネル探索の仕組みを実現できる。具体的には、通信帯域幅を異ならせてチャネル探索を行うことができ、チャネル探索の結果に基づいて、通信帯域幅が異なるチャネルを確保することができる。また、チャネル探索の結果に応じて、使用するチャネルおよび通信帯域幅を適宜選択することもできるようになる。

さらに、チャネル探索の結果に応じて後続のチャネル探索の実行を制御することにより、探索の効率を向上することも可能である。

（第２の実施形態）
図５に、本発明の第２の実施形態におけるチャネル探索の手順例を示す。この図５に示すチャネル探索手順では、まず、40MHzの通信帯域幅についてチャネル探索を開始し、次に20MHzの通信帯域幅についてチャネル探索を行う点で第１の実施形態とは異なる。

図５における40MHzのチャネルについての探索Ｓ１によると、キャリアセンスの結果、チャネルが他の端末に使用されておらず空いていることがわかるので、空きチャネルを見つけた時点で、40MHzの通信帯域幅によるチャネル探索を終了する。チャネル探索指示部は、40MHzの通信に用いるチャネルとして、図５の探索Ｓ１により探索されたチャネルを記録する。

次に、上記で40MHzのチャネルとして記録されたチャネル（図５の探索Ｓ１により探索されたチャネル）以外の周波数帯域（ch3とch4、図３における探索Ｓ２、Ｓ３）について、20MHzの通信帯域幅によるチャネル探索を順番に実行する。20MHzの通信帯域幅によるチャネル探索の結果、探索Ｓ３によるch4しかIDLEを検出しないので、20MHzチャネルの候補としてch4を記録する。

このように、図５におけるチャネル探索では、第１の実施形態の場合とは逆に、大きい通信帯域幅のチャネル探索から先に実行し、大きい通信帯域幅のチャネルとして記録されなかった残りの周波数帯域を対象に、20MHzの通信帯域幅によるチャネル探索を限定的に実行する。

第１の実施形態と同様に、40MHzの通信帯域幅によるチャネル探索と、20MHzの通信帯域幅によるチャネル探索の両方の結果より、チャネル探索指示部は、ch1+2を40MHzチャネルとして使用し、ch4を20MHzとして使用することを決定する。

このような第２の実施形態によれば、高速通信が可能な広い通信帯域幅のチャネルを優先して確保することができ、かつ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、上述した第１の実施形態の各々と組み合わせて実施可能である。本発明の第３の実施形態は、チャネル探索時に空きチャネルを発見した場合、チャネル探索期間中にその空きチャネルを予約するための何らかの信号を送信することである。

例えば図３を例にとると、20MHzの通信帯域幅によるチャネル探索時に、キャリアセンスの結果、ch1が空きチャネルであるということが判明すると、ch1上で周期性のある信号(ビーコン等)を送信する。すなわち、引き続き20MHzの通信帯域幅によるチャネル探索のためにch2からch4のキャリアセンスを実行している期間や、40MHzの通信帯域幅によるチャネル探索期間中に、すでに発見した空きチャネル(ch1)上で定期的に信号を送信する。

このような信号送信によれば、空きチャネルが予約された状態を得ることができる。したがって、例えば40MHzの通信帯域幅を確保するために、20MHzの空きチャネルを１つ発見した時点で予約し、その間に20MHzをもう１チャネル探索することができる。

チャネル探索期間中に、何らかの信号により空きチャネルをデータ送信時まで確保しておく方式としては、上記のように空きチャネル上に定期的に信号を送信するのではなく、例えばトーン信号といった信号を常に出し続けておく方式も考えられる。この場合、空きチャネル上に送信し続ける信号は、例えば本システムで使用している無線通信プロトコルに従った形式の微弱電力の信号でもよいし、まったく別系統のシステム形態の信号でもよい。このような信号を使用することで、チャネル確保のために送信し続ける信号が、他通信への干渉となる可能性を低減することができる。

本発明の第３の実施形態によれば、探索されたチャネルを一時的に確保しながら、別のチャネルの探索を行うことができる。したがって、40MHzといった広い通信帯域幅を確保しやすくする効果がある。

（第４の実施形態）
図６に、本発明の第４の実施形態に係る端末の構成を示す。図６に示されるように、第４の実施形態に従う無線通信装置は大きく分けて物理層１０、ＭＡＣ層２０及びリンク層３０からなる。物理層１０は、図６では利用するチャネルの周波数帯域幅が異なる２種類の物理層プロトコルに対応している。すなわち、物理層１０は第１の通信帯域幅を持つ第１チャネルを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第１の物理層プロトコル処理部１１と、第１の通信帯域幅より帯域幅が広い第２の通信帯域幅を持つ第２チャネルを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第２の物理層プロトコル処理部１２を有する。第１の物理層プロトコル処理部１１及び第２の物理層プロトコル処理部１２は、実装上は両者の間で回路の共用などがしばしば行われ、必ずしも独立してはいない。

第１の物理層プロトコル処理部１１が処理するプロトコルは、例えば少なくともIEEE 802.11aに規定される物理層プロトコルを含む。第１の物理層プロトコル処理部１１が利用する第１の通信帯域幅は、例えば20MHzとする。第１の物理層プロトコル処理部１１は、送信側と受信側でそれぞれ複数のアンテナを用いる、いわゆるＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output) 技術を用いてもよい。ＭＩＭＯ技術は、周波数帯域を同じに保ってもアンテナの数にほぼ比例した伝送容量の増加を見込むことができるため、IEEE 802.11の更なる高スループット化を目指すIEEE 802.11 TGn (Task Group n) に採用される可能性の高い技術である。

第２の物理層プロトコル処理部１２は、例えばＳＩＳＯ(Single Input Single Output)及びＭＩＭＯのいずれか、ないしは両方の技術を用いるものとする。第２の物理層プロトコル処理部１２が使用する第２の通信帯域幅は、例えば40MHzとする。第１の通信帯域幅は、第２の通信帯域幅内に存在している。

ＭＡＣ層２０はチャネルアクセス制御部２１を有し、チャネルアクセス制御部２１はキャリアセンス部２２、チャネル状態管理部２３及びチャネル占有・解放部２４を有する。ＭＡＣ層２０はさらにネットワークシステム管理部２５を有し、ネットワークシステム管理部２５はビーコンフレームの生成やアソシエーションの管理などを司り、拡張が適宜なされる。

キャリアセンス部２２は、物理層１０から得た実キャリアセンス情報とＭＡＣ層２０のプロトコルにより得られる仮想キャリアセンス情報を合わせてキャリアセンス状態を管理することによって、チャネルの空塞（アイドル／ビジー）状態を管理する。すなわち、キャリアセンス部２２は単一のチャネルの空塞状態を管理しているのではなく、第１の通信帯域幅内の１つ以上の第１チャネルと、第２の通信帯域幅内の１つ以上の第２チャネルの空塞状態を管理している。

チャネル占有・解放部２４は、一定期間チャネルを占有したり、あるいは占有していたチャネルを解放するために必要な、ＭＡＣ層２０の仮想キャリアセンス状態を制御するフレームを生成する。チャネル占有・解放部２４により生成されるフレームは、物理層１０に送られ、第１の物理層プロトコル処理部１１及び第２の物理層プロトコル処理部１２によって送信される。

チャネル状態管理部２３は、所望のチャネルアクセス制御を行うために、キャリアセンス部２２、チャネル占有・解放部２４、及び物理層１０の第１及び第２のプロトコル処理部１１，１２を協調動作させる。

図６に示した無線通信装置の具体例としては、例えば40M/20M MIMO STA (AP)及び40M/20M STA (AP)が挙げられる。40M/20M MIMO STA (AP)とは、20MHzチャネルによるＳＩＳＯ、20MHzチャネルによるＭＩＭＯ、40MHzチャネルによるＳＩＳＯ、及び40MHzチャネルによるＭＩＭＯの送受信が可能な端末（ないしアクセスポイント）である。40M/20M STA (AP)とは、20MHzチャネルによるＳＩＳＯ及び40MHzチャネルによるＭＩＭＯの送受信が可能な端末（ないしアクセスポイント）である。リンク層３０に関しては、IEEE 802で規定される通常のリンク層の機能を備えるものとする。

図７に示されるもう一つの無線通信装置は、物理層１０が図６中に示した第２の物理層プロトコル処理部１２を含まない点で、図６に示す無線通信装置と異なる。第１の物理層プロトコル処理部１１の第１の通信帯域幅が名目20MHzで、ＭＩＭＯ技術を含んでも含まなくても構わない点と、ＭＡＣ層２０及びリンク層３０については図６の無線通信装置と共通である。

ただし、図７の無線通信装置では第１の物理層プロトコル処理部１１に基づくメディアアクセス制御しか行わないため、図７におけるＭＡＣ層２０の動作の詳細は図６に示す無線通信装置と一部相違する。第１の物理層プロトコル処理部１１がＭＩＭＯ技術を含まない場合、図７の無線通信装置はIEEE 802.11a, IEEE 802.11b及びIEEE 802.1gの少なくとも一つに対応する既存の装置であっても構わない。

図７に示した無線通信装置の具体例としては、例えば20M MIMO STA (AP)及び20M STA (AP)が挙げられる。20M MIMO STA (AP)とは、20M HzチャネルによるＳＩＳＯ及び20MHzチャネルによるＭＩＭＯの送受信が可能な端末（ないしアクセスポイント）である。20M STA (AP)とは、20M HzチャネルによるＳＩＳＯの送受信が可能な端末（ないしアクセスポイント）である。

図８に、図６及び図７の無線通信装置を含むネットワークの例を示す。ネットワーク内の基地局は、40M/20M MIMO APに相当するアクセスポイント１０１である。各端末１０２〜１０６は、基地局１０１とアソシエーションを確立している。これら端末１０２〜１０６の種類は、40M/20M MIMO STA1、40M/20M MIMO STA2、40M/20M STA、20M MIMO STA、20M STA_1である。20M STA_2は、ネットワーク以外のネットワーク、例えば20M_ch_bを使用するネットワークに属していると仮定する。

図８のネットワークにおいては、通信チャネルとして図９（ｂ）に模式的に示されるように、X MHz〜(X+20)MHzの周波数帯域を用いる20MHzのチャネル20M_ch_aと、図９（ａ）にXMHz〜(X+40)MHzの周波数帯域を用いる40MHzのチャネル40M_chを有する。従って、X MHz〜(X+20) MHzの周波数帯域は、20MHzのチャネルと40MHzのチャネルで重複して利用される。(X+20) MHz〜(X+40) MHzの周波数帯域を用いるもう一つの20MHzのチャネル20M_ch_bは、図８のネットワークでは使用されないが、他のネットワークでは使用される場合がある。

このように20M_ch_aと20M_ch_bは同時には使われない。ネットワーク内では、40MHzチャネル40M_ch及び40M_chと周波数的に重なる２つの20MHzチャネル20M_ch_a, 20M_ch_bのいずれか一方が使用される。言い替えれば、ネットワークに属している40M/20M MIMO STA及び40M/20M STAは、20M_ch_aと20M_ch_bを同時には扱わないものとする。

上記のような20MHz/40MHz共存の無線LANシステムにおける、40M/20M APのチャネル探索手順について説明する。40M/20M APが自BSS(Basic Service Set)内で使用する周波数チャネルを探索する場合に、下記のチャネル探索手順を実行する。基本的には、40M/20M APのチャネル探索手順は第１の実施形態と同様である。図１０を用いて説明する。

まず、40M/20M APは20MHzの通信帯域幅を用いて、ch1（図１０における探索Ｓ１による）から順番にキャリアセンスを行う。ch1、ch2、ch3をキャリアセンスしたところで、ch2、3が連続して空いていることがわかる。この場合、ここで、40M/20M APはch2及びch3を両方とも自BSS１００内で使用する通信チャネルとして確保する。自BSS１００内において、20MHz通信を行うときにはch2あるいはch3を使用し、40MHz通信を行うときにはch2とch3の両方を使用する。

ここでは、ch2、ch3のように隣接したチャネルが空いている場合の例を説明したが、40M/20M APが自BSS用に確保するチャネルは、互いに隣接した2チャネルでもよいし、各々離れた2チャネルでもよい。

上記に説明したチャネル探索手順の他にも、本実施形態に記述したような20MHz/40MHz共存システムにおいて、40M/20M APが上述した第１乃至第３と同様のチャネル探索手順を実行することも可能である。

このように、40M/20M AP が20MHzの通信帯域幅によりチャネル探索を実行していく過程で２チャネルが空いていた場合、その２チャネルを両方とも確保し、20MHz/40MHz共存システム（自BSS用）に割り当てて使用することにより、40M/20M端末が混在しているシステムにおいて、20MHz通信と40MHz通信の両方を行うことができる。

以上説明した本発明の実施形態によれば、同一周波数帯に混在する、異なる周波数帯域幅を持つ複数のチャネルに対するチャネル探索の仕組みを実現できる。具体的には、通信帯域幅を異ならせてチャネル探索を行うことができ、チャネル探索の結果に基づいて、通信帯域幅が異なるチャネルを確保することができる。また、チャネル探索の結果に応じて、使用するチャネルおよび通信帯域幅を適宜選択することもできるようになる。

さらに、チャネル探索の結果に応じて、後続するチャネル探索の実行を制御することにより、探索の効率を向上することも可能である。

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。

本発明の第１の実施形態に係る端末の構成を示す図 IEEE 802.11無線LANシステムへの応用例に係る端末の構成を示す図同実施形態に係るチャネル探索手順を説明する図同実施形態に係る別のチャネル探索手順を説明する図本発明の第２の実施形態に係る端末の構成を示す図本発明の第４の実施形態に係る端末の構成を示す図同実施形態に係る別の端末の構成を示す図同実施形態に係るネットワーク構成を説明する図同実施形態のネットワーク構成例におけるチャネルの模式図同実施形態に係るチャネル探索手順を説明する図

符号の説明

１０…物理層；
１１…第１の物理層プロトコル処理部；
１２…第２の物理層プロトコル処理部；
１３Ａ〜１３Ｃ…アンテナ；
２０…ＭＡＣ層；
２１…チャネルアクセス制御部；
２２…キャリアセンス部；
２３…チャネル状態管理部；
２４…チャネル占有・解放制御部２４；
２５…ネットワークシステム管理部；
３０…リンク層；
１０１…無線基地局（アクセスポイント）；
１０２〜１０７…無線端末

Claims

第１周波数帯域を持つ少なくとも一つの第１チャネルと、該第１周波数帯域より帯域幅が広い第２周波数帯域を持つ第２チャネルとのいずれかを用いて無線通信を行う無線通信装置において、
前記第１周波数帯域の帯域幅について、キャリアセンスに基づく第１のチャネル探索と、前記第２周波数帯域の帯域幅について、キャリアセンスに基づく第２のチャネル探索とのいずれか一方を実行して空きチャネルを表す第１の探索結果を求め、前記第１のチャネル探索結果に応じて、前記第１のチャネル探索の実行における探索範囲を限定するか、前記第２のチャネル探索の実行をキャンセルするかの判定を行ったのち、前記第１のチャネル探索と前記第２のチャネル探索のいずれか他方を実行して空きチャネルを表す第２の探索結果を求めるチャネル探索手段と、
前記チャネル探索手段による第１及び第２の探索結果に基づいて使用チャネルを決定する決定手段とを具備する無線通信装置。
前記第２周波数帯域の帯域幅が前記第１周波数帯域の帯域幅の整数倍であることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
前記チャネル探索手段により発見された空きチャネルを予約するために、前記第１のチャネル探索中または前記第２のチャネル探索中に、該空きチャネル上に定期的信号を送出する手段をさらに具備する請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
前記チャネル探索手段により発見された空きチャネルを予約するために、前記第１のチャネル探索中または前記第２のチャネル探索中に、該空きチャネル上に連続的信号を送出する手段をさらに具備する請求項１又は２に記載の無線通信装置。
前記決定手段は、前記第１のチャネル探索により発見された少なくとも２つの空きチャネルを少なくとも１つの前記第２チャネルとして使用することを決定することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
前記少なくとも２つの空きチャネルは隣接する周波数帯域を有することを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。
前記チャネル探索手段は、前記第１のチャネル探索の次に前記第２のチャネル探索を実行するものであり、前記第１のチャネル探索結果として連続した２つの空きチャネルを示す第１の探索結果が得られたならば、前記第２のチャネル探索の実行をキャンセルし、
前記決定手段は、連続した２つの空きチャネルを前記第２チャネルとして使用することを決定する請求項１乃至６のいずれかに記載の無線通信装置。
前記チャネル探索手段は、前記第２のチャネル探索の次に前記第１のチャネル探索を実行するものであり、前記第２のチャネル探索により空きチャネルが発見されなかった周波数帯域を対象に前記第１のチャネル探索を行うよう、前記第１のチャネル探索の実行における探索範囲を限定する請求項１乃至６のいずれかに記載の無線通信装置。
第１周波数帯域を持つ少なくとも一つの第１チャネルと、該第１周波数帯域より帯域幅が広い第２周波数帯域を持つ第２チャネルとのいずれかを用いて無線通信を行う無線通信方法において、
前記第１周波数帯域の帯域幅について、キャリアセンスに基づく第１のチャネル探索と、前記第２周波数帯域の帯域幅について、キャリアセンスに基づく第２のチャネル探索とのいずれか一方を実行して空きチャネルを表す第１の探索結果を求め、前記第１のチャネル探索結果に応じて、前記第１のチャネル探索の実行における探索範囲を限定するか、前記第２のチャネル探索の実行をキャンセルするかの判定を行ったのち、前記第１のチャネル探索と前記第２のチャネル探索のいずれか他方を実行して空きチャネルを表す第２の探索結果を求めるチャネル探索ステップと、
前記チャネル探索ステップによる第１及び第２の探索結果に基づいて使用チャネルを決定する決定ステップとを具備する無線通信方法。
前記第２周波数帯域の帯域幅が前記第１周波数帯域の帯域幅の整数倍であることを特徴とする請求項９記載の無線通信方法。
前記チャネル探索ステップにより発見された空きチャネルを予約するために、前記第１のチャネル探索中または前記第２のチャネル探索中に、該空きチャネル上に定期的信号を送出するステップをさらに具備する請求項９又は１０に記載の無線通信方法。
前記チャネル探索手段により発見された空きチャネルを予約するために、前記第１のチャネル探索中または前記第２のチャネル探索中に、該空きチャネル上に連続的信号を送出するステップをさらに具備する請求項９又は１２に記載の無線通信方法。
前記決定ステップは、前記第１のチャネル探索により発見された少なくとも２つの空きチャネルを少なくとも１つの前記第２チャネルとして使用することを決定することを特徴とする請求項９記載の無線通信方法。
前記少なくとも２つの空きチャネルは隣接する周波数帯域を有することを特徴とする請求項１３記載の無線通信方法。
前記チャネル探索ステップは、前記第１のチャネル探索の次に前記第２のチャネル探索を実行するものであり、前記第１のチャネル探索結果として連続した２つの空きチャネルを示す第１の探索結果が得られたならば、前記第２のチャネル探索の実行をキャンセルし、
前記決定ステップは、連続した２つの空きチャネルを前記第２チャネルとして使用することを決定する請求項９記載の無線通信方法。
前記チャネル探索ステップは、前記第２のチャネル探索の次に前記第１のチャネル探索を実行するものであり、前記第２のチャネル探索により空きチャネルが発見されなかった周波数帯域を対象に前記第１のチャネル探索を行うよう、前記第１のチャネル探索の実行における探索範囲を限定する請求項９記載の無線通信方法。