JP4247199B2

JP4247199B2 - 無線通信装置

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Publication number: JP4247199B2
Application number: JP2005104960A
Authority: JP
Inventors: 清利光; 依子宇都宮; 亜秀青木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006287631A

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装置に関する。

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。
特開２００３−８７８５６号公報

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。

一方、2.4GHz帯及び5GHz帯の両方で更なる高速化を目指す新たな標準規格を策定するために、IEEE 802.11 TGn(Task Group n)が既に設立されている。新たな規格においては、既存の規格（IEEE 802.11b/g/a）と同一周波数帯を使う場合には既存の規格に従う通信装置と共存可能なことが重視され、更に後方互換性を持つことがより好ましい。このためには、ＭＡＣ層のプロトコルは基本的には既存の規格と整合するＣＳＭＡ／ＣＡに従うのがよい。

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を増やす方法がある。新たな規格がこれまで使用されていない周波数帯を用いるのであれば、共存や後方互換性は問題にならない。特許文献１においては、第１物理層及び第２物理層の各々の周波数帯域は異なるが、各々の周波数帯域は例えば4.9-5.0GHzと5.03-5.09GHzのように、周波数が重複してはいない。しかし、周波数は貴重なリソースであるため、既に使用されている周波数帯に新たな周波数帯域を持つ新規チャネルを割り当てることが好ましい。例えば、一つの新規チャネルは複数の既存チャネルを含むようにすることが周波数利用効率を高める上で有効である。

従って、新たな規格に従う通信装置が既存の規格に従う通信装置との共存や後方互換性を維持するためには、新規チャネルを用いて通信を行う際に、新規チャネルのメディアアクセス制御のみでなく、既存の規格に従う通信装置に理解可能な方法により既存チャネルのメディアアクセス制御も行うべきである。しかし、従来のＣＳＭＡ／ＣＡは、一つのチャネルのアクセス制御を行うために設計されており、異なる周波数帯域を持ち、かつ周波数が重複する複数のチャネルに対するメディアアクセス制御を行うことはできない。

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メディアアクセス制御を行うことができる無線通信装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、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メディアアクセス制御を行い、さらに低消費電力化できる無線通信装置を提供することにある。

本発明の第１の観点によると、第１周波数帯域を持つ少なくとも一つの第１チャネルを用いて無線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と、前記第１周波数帯域より帯域幅が広くかつ前記第１周波数帯域と重複する第２周波数帯域を持つ第２チャネルを用いて無線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と、前記第１チャネルのキャリアセンス状態から前記第１チャネルが特定の空き条件を満たしたことを判定して第１の判定結果を出力する第１の判定部と、前記第２チャネル上でのフレーム交換期間にフレーム受信の検出を判定して第２の判定結果を出力する第２の判定部、及び前記第１の判定結果を受けて前記第１チャネルを仮想キャリアセンスにより第１の一定期間占有することを宣言する第１フレームを生成し、前記第１の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行い、前記第２の判定結果を受けて前記第１フレームを再度生成し、前記第１の物理層プロトコル処理部により再度送信させる制御を行う第１の制御部を具備する無線通信装置を提供する。

第１の観点による無線通信装置においては、前記第１の判定部は、例えば前記第１チャネルが少なくとも２つ以上ある場合は、前記第２チャネル上でのフレーム交換期間に、受信したフレームが少なくとも２つ以上の第１のチャネルうちどの第１のチャネルで受信したかを判定し、前記第１の制御部は、該判定した第１のチャネルを仮想キャリアセンスにより第１の一定期間占有することを宣言する第１フレームを生成し、前記第１の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行う。

第１の観点による無線通信装置においては、前記第２チャネルを仮想キャリアセンスにより第２の一定期間占有することを宣言する第２フレームを生成し、該第２フレームを前記第２の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行う第２の制御部をさらに具備してもよい。

また、第１の観点による無線通信装置においては、前記第２チャネルを仮想キャリアセンスにより解放させる第３フレームを生成し、該第２フレームを前記第２の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行う第３の制御部をさらに具備してもよい。

本発明の第２の観点によると、第１周波数帯域を持つ少なくとも一つの第１チャネルを用いて無線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と、前記第１周波数帯域より帯域幅が広くかつ前記第１周波数帯域と重複する第２周波数帯域を持つ第２チャネルを用いて無線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と、前記第１チャネルのキャリアセンス状態から前記第１チャネルが特定の空き条件を満たしたことを判定して第１の判定結果を出力する第１の判定部と、前記第１の判定結果を受けて前記第１チャネルを仮想キャリアセンスにより第１の一定期間占有することを宣言する第１フレームを生成し、前記第１の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行う第１の制御部、及び前記第１フレームの送信に伴い前記第１の物理層プロトコル処理部の一部の動作を一時的に停止させる動作制御部を具備する無線通信装置を提供する。

第２の観点による無線通信装置においては、前記第２チャネルを仮想キャリアセンスにより第２の一定期間占有することを宣言する第２フレームを生成し、該第２フレームを前記第２の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行う第２の制御部をさらに具備し、前記動作制御部は、さらに前記第１フレームの送信に伴い停止していた前記第１の物理層プロトコル処理部の一部の動作を前記第２フレームの送信に伴い再開させるようにしてもよい。

また、第２の観点による無線通信装置において、前記第１の制御部は、前記第１チャネルから第２チャネルへの切り替え指示を前記第１フレームに含ませるか、または前記第１フレームを前記第１の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行った後、前記第１チャネルから第２チャネルへの切り替え指示を行うための第３フレームを前記第１の物理層プロトコル処理部により送信させる制御をさらに行い、前記動作制御部は、前記第１フレームの送信に伴い前記第１の物理層プロトコル処理部の一部の動作を一時的に停止させる状態を前記第３フレームの送信完了まで維持するようにしてもよい。

第２の制御部は、前記第２チャネルから第１チャネルへの切り替え指示を前記第２フレームに含ませるか、または前記第２フレームを前記第２の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行った後、前記第２チャネルから第１チャネルへの切り替え指示を行うための第４フレームを前記第２の物理層プロトコル処理部により送信させる制御をさらに行い、前記動作制御部は、さらに前記第４フレームの送信に伴い前記第１の物理層プロトコル処理部の一部及び前記第２の物理層プロトコル処理部の一部の動作を停止させるようにしてもよい。また、前記動作制御部は、前記第４フレームの送信に伴い前記第１の物理層プロトコル処理部の一部の動作を停止させる状態を前記第１の物理層プロトコル処理部がビーコンフレームを受信する直前まで維持するようにしてもよい。

さらに、第２の観点による無線通信装置において、前記動作制御部は、例えば前記第２の物理層プロトコル処理部の一部へのクロック供給を停止することにより該一部の動作を停止させるか、前記第２の物理層プロトコル処理部の一部への電源供給を停止することにより該一部の動作を停止させる。

本発明によると、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メディアアクセス制御を行うことができる。また、物理層プロトコル処理部の一部の動作を不必要なときに停止させることにより、低消費電力化を図ることができる。

（第１の実施形態）
図１に示されるように、第１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１では利用するチャネルの周波数帯域が異なる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周波数帯域を持つ第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周波数帯域より帯域幅が広くかつ第１周波数帯域と重複する第２周波数帯域を持つ第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周波数帯域の帯域幅は、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１３Ａ〜１３Ｂ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周波数帯域の帯域幅は、例えば40MHzとする。第１周波数帯域は、第２周波数帯域内に存在している。

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、後述する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の周波数帯域内の１つ以上の第１チャネルと、第２の周波数帯域内の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２３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したりするために必要な、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２３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２４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２３、及び物理層１０の第１及び第２のプロトコル処理部１１を協調動作させる。

図１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２に示されるもう一つの無線通信装置は、物理層１０が図１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１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の周波数帯域が名目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１の無線通信装置と共通である。

ただし、図２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２におけるＭＡＣ層２０の動作の詳細は図１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２の無線通信装置はIEEE 802.11a, IEEE 802.11b及びIEEE 802.11g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２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３に、図１及び図２の無線通信装置を含むネットワーク１００の例を示す。ネットワーク１００内の基地局１０１は、40M/20M MIMO APに相当するアクセスポイントである。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。ここで、端末１０２は40M/20M MIMO STA_1、端末１０３は40M/20M MIMO STA_2、端末１０４は40M/20M STA、端末１０５は20M MIMO STA１０５、端末１０６は20M STA_1である。もう一つの端末１０７は20M STA_2であり、ネットワーク１００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３のネットワーク１００においては、通信チャネルとして図４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、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３のネットワーク１００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。

ネットワーク１００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１００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。

もし、20M_ch_aと20M_ch_bを同時に扱おうと試みたとしても、IEEE 802.11のプロトコルに従う限り、同一の装置において20M_ch_aによる送信と20M_ch_bによる受信が同時刻に発生することは避けがたい。例えば、ある端末が20M_ch_aで自己宛のデータフレームを受信すると、当該端末は固定値のＳＩＦＳ(Short Inter Frame Space)期間後にＡＣＫを送信する必要がある。20M_ch_bは20M_ch_bとは独立にメディアアクセス制御が行われるため、これと同時に20M_ch_bでフレームの交換が行われる可能性がある。同じ周波数帯であれば、一般にはチャネルが異なっていたとしても送信と受信を同時に行うことができるように実装することは難しい。従って、20M_ch_bで交換されるフレームはＡＣＫを送信している端末では受信ができない。

次に、ネットワーク１００を形成するための接続制御に関して述べる。基地局１０１である40M/20M MIMO APでは、ネットワークシステム管理部２５による制御の下で第１の物理層プロトコル処理部１１が20M_ch_aを用いて定期的にビーコンフレーム(beacon frame)を同報する。一方、端末１０２〜１０６はいずれも20M_ch_aをパッシブスキャン(passive scan)することによりビーコンフレームを受信することができ、それによって基地局１０１の存在、すなわちネットワーク１００の存在を認識する。

あるいは、端末１０２〜１０６は20M_ch_aを用いて自らプローブ要求フレーム(probe request frame)を送信し、それに対する基地局１０１からのプローブ応答フレーム(probe response frame)を受信する、アクティブスキャン(active scan)を行うことによって、基地局１０１の存在、すなわちネットワーク１００の存在を認識することもできる。

基地局１０１である40M/20M MIMO APは、基本的には20M_ch_aと40M_chで動作するが、後述する40M_chへの切り替えなどのために、一時的に20M_ch_bで送受信を行う。この際、20M_ch_bに対するプローブ要求は無視し、プローブ応答を行わない。また、40M/20M MIMO APは、40M_chで動作しているときは、40M_ch、20M_ch_a、20M_ch_bで送信されたフレームを受信させることもできる。この場合、40M/20M MIMO APは、受信したフレームがどのチャネルで受信したかを判断することにより、20M_ch_bに対するプローブ要求を無視するようにする。

端末１０２〜１０６は、複数のチャネルをスキャンした結果得たビーコンフレームまたはプローブ応答フレームに含まれる情報や、ビーコンフレームまたはプローブ応答フレームの受信信号強度などに基づいて、接続するべき基地局１０１（ネットワーク１００）を選択する。特に、基地局１０１である40M / 20M MIMO APが送信するビーコンフレームまたはプローブ応答フレームには、それらを送信する基地局１０１が40M / 20M 対応のアクセスポイントであることを示す情報及び基地局１０１が対応可能なＭＩＭＯの多重数を示す情報（以下、これらを総称してアクセスポイント情報と呼ぶ）などが含まれる。アクセスポイント情報は、ＣＩＦ(Capability Information Field)またはＩＥ(Information Element) のいずれか、あるいはその両方に含まれる。これらのアクセスポイント情報は、対応可能なデータレートの値によって暗に示される場合もある。

端末１０２〜１０６は、このようなアクセスポイント情報も参考にして基地局１０１（ネットワーク１００）を選択する。すなわち、例えば端末１０２、１０３及び１０４(40M / 20M MIMO STA、40M / 20M STA)は40M ch対応の基地局の優先度を上げ、端末１０２、１０３、１０５及び１０６(40M / 20M MIMO STA、20M MIMO STA)はＭＩＭＯ対応の基地局の優先的を上げる。端末１０６(20M STA)は、基地局１０１からのビーコンフレームあるいはビーコン応答フレームに含まれる、40M ch及びMIMO関連の情報は理解できないものとする。従って、これらの情報は端末１０６(20M STA)による基地局の選択には影響を与えない。

図５に、図３のネットワーク１００における接続シーケンスの一例を示す。接続シーケンスは、端末がネットワーク１００を発見したビーコン／プローブ応答を受信したチャネル（ここでは20M_ch_a）によって行われる。ここで、本来は接続(association)の前に認証(authentication)が行われるが、図５と以下の説明では認証については省略している。

基地局１０１である 40M / 20M MIMO AP は、40MHzチャネルと20MHzチャネルかつ４多重のMIMOをサポートしていることを示すビーコンフレームであるbeacon (40M / 20M MIMO 4x) を定期的に同報する。端末１０２〜１０６(40M / 20M MIMO STA、40M / 20M STA、及び20M STA)は、同報されたbeacon (40M / 20M MIMO 4x) を受信し、かつネットワーク１００に接続することを選択する。

さらに、端末１０２〜１０６(40M / 20M MIMO STA、40M / 20M STA、及び20M STA)は、基地局１０１(40M / 20M MIMO AP)に対し、それぞれの端末の能力（対応可能なデータレート）を示す情報を含む接続要求であるassociation request (40M / 20M MIMO 2x)、association request (40M / 20M)、及びassociation request (20M) を送信する。association request (40M / 20M MIMO 2x)は、40MHzチャネルと20MHzチャネルかつ２多重のＭＩＭＯをサポートしていることを示す。association request (40M / 20M)は、40MHzチャネルと20MHzチャネルをサポートしていることを示す。association request (20M)は、20MHzチャネルかつ４多重のＭＩＭＯをサポートしていることを示す。

接続要求であるassociation request (40M / 20M MIMO 2x)、association request (40M / 20M)、及びassociation request (20M)を受信した基地局１０１(40M / 20M MIMO AP)は、各端末１０２〜１０６がサポートしている方式とデータレートを記憶する。記憶された情報は、基地局１０１が各端末１０２〜１０６宛のフレームを送信する際に、送信先の端末がサポートしている方式とデータレートの範囲内で送信することを保障するためなどに用いられる。

次に、図６を用いて図３のネットワーク１００における物理層の動作モード（ＰＨＹモードと記載する）とキャリアセンス状態制御に関する説明を行う。図６の例においては、基地局１０１である40M / 20M MIMO APが20M_ch_aを用いて通信を行う期間（20M_ch_a期間）と40M_chを用いて通信を行う期間（40M_ch期間）との切り替えを制御する。20M_ch_a期間内及び40M_ch期間内においては、基地局１０１が端末１０２〜１０６をポーリングしてメディアアクセス制御を行うモード（ＰＣＦまたはＨＣＣＡ）であっても、各端末１０２〜１０６が対等にメディアアクセス制御を行うモード（ＤＣＦまたはＥＤＣＡ）であっても構わない。

図６は、ネットワーク１００内で当初は20M_ch_aを用いて通信を行っており、この後に40M_ch期間をはさんで、再び20M_ch_a期間に戻る様子を示している。ネットワーク１００内においては20M_ch_aと40M_chを通信に利用するが、40M_chを使用するために40M_chと重なり合う周波数を用いている20M_ch_bは通信に利用できないようにする。20M_ch_bはネットワーク１００に近接する別のネットワークで用いられているかもしれないし、まったく用いられていないかもしれない。

図６（ａ）は、制御に必要となる主なフレームの交換の概要を時系列で示している。図６（ｂ）は、40M / 20M MIMO APのＰＨＹモードと各チャネル (20M_ch_a, 20M_ch_b, 40M_ch) のキャリアセンス状態を示している。図６（ｃ）は、40M / 20M MIMO STA、または40M / 20M STAのＰＨＹモードと各チャネル (20M_ch_a, 40M_ch) のキャリアセンス状態を示している。図６（ｄ）は、20M_ch_aを用いる20M MIMO STAまたは20M STA のＰＨＹモードとチャネル20M_ch_aのキャリアセンス状態を示している。20M_ch_aを用いる20M MIMO STAまたは20M STA は、ネットワーク１００に属している端末であってよい。図６（ｅ）は、20M_ch_bを用いる20M MIMO STAまたは20M STA（これらはネットワーク１００には属していないが、近接するネットワークに属する端末である）のＰＨＹモードとチャネル20M_ch_bのキャリアセンス状態を示している。

図６（ｂ）〜（ｅ）においては、キャリアセンス状態はＭＡＣ層と物理層を区別せずに表している。ＰＨＹモードの切り替えを行う端末ないし基地局においては、キャリアセンス状態が不明な場合がある。例えば、特定のＰＨＹモード（またはチャネルと表現してもよい）Ａ（例えば、20M_ch_a) で動作している場合、他のＰＨＹモードＢ（例えば、20M_ch_bまたは40M_ch) の物理層の実キャリアセンス状態は不明である。また、特定のＰＨＹモードＡ（例えば、20M_ch_a) のＭＡＣ層の仮想キャリアセンスのビジー状態（あるいは自装置がメディアアクセス権を保持している場合には、保持の有効期限）が終了した時点で、他のＰＨＹモードB（例えば、20M_ch_bまたは40M_ch）に切り替えている場合、最初のＰＨＹモードＡのＭＡＣ層の仮想キャリアセンス状態は不明になる。また、ＰＨＹモードを切り替えると、切り替え当初は当該ＰＨＹモードのキャリアセンス状態は不明になることがある。

キャリアセンス状態としては、キャリアセンス部２２が管理する複数の物理層の動作モードとチャネルの空塞状態の中から、現在用いられている物理層の動作モードとチャネルに一致するものを選択して利用する。すなわち、無線通信装置の各々は、基本的には自装置の物理層１０の動作モードとチャネルに関するキャリアセンス状態に従って、メディアアクセス制御を行う。例えば、40M_chで動作している際には40M_chのキャリアセンス状態に従い、20M_ch_aで動作している際には20M_ch_aのキャリアセンス状態に従う。従って、キャリアセンス状態が不明になっても、多くの場合には問題は生じない。

以下、図６に従って動作手順を説明する。最初の時点では、40M / 20M MIMO AP、40M / 20M MIMO STA、40M / 20M STA、20M MIMO STA (20M_ch_a) 及び20M STA (20M_ch_a) は、図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示されるように20M_ch_aで動作している。20M MIMO STA (20M_ch_b) 及び20M STA (20M_ch_b)は、図６（ｅ）に示されるように20M_ch_bで動作している。

この状態で、チャネル状態管理部２３が基地局１０１(40M / 20M MIMO AP)が40M_chに切り替えを行う手順を開始すると決定したとする。40M / 20M MIMO APは、キャリアセンス部２２により図６（ｂ）に示される20M_ch_aのキャリアセンス状態を管理する。キャリアセンス部２２は、20M_ch_aがアイドル状態になり、ＰＩＦＳ(PCF Inter Frame Space)期間にわたりアイドル状態が継続すると、20M_ch_aの空き条件を満たしたと判定する。すなわち、キャリアセンス部２２はキャリアセンス状態から20M_ch_aの空き条件を満たしたことを判定する第１の判定部の機能を有する。

チャネル占有・解放部２３は、キャリアセンス部２２から20M_ch_aの空き条件を満たしたという判定結果を受けると、第１の一定期間20M_ch_aを占有することを宣言するフレーム（以下、Ch_a占有宣言フレームという）Ｆ１を生成し、これを第１の物理層プロトコル処理部１１を用いて20M_ch_aにより送信させる。

Ch_a占有宣言フレームＦ１は、同時にネットワーク１００の動作モードを20M_ch_aから40M_chに切り替えることを伝える。基地局１０１または端末１０２〜１０６が40M chと20M chを同時に受信待ち状態にできる場合には、動作モードの切り替えは不要であるから、Ch_a占有宣言フレームＦ１は20M_ch_aを第１の期間占有することのみを宣言すればよい。ＰＩＦＳは、40M / 20M MIMO APが他の端末に優先してメディアを獲得するために用いる。制御ポリシーが異なる場合には、ＰＩＦＳ以外の時間間隔、例えばＤＩＦＳ(Distributed Inter Frame Space)＋バックオフ期間を用いてもよい。バックオフ期間は擬似乱数により最大・最小値間の値に決定される。

20M_ch_aの占有期間は、少なくとも予定している40M_ch期間をカバーできるように設定する。20M STAが理解可能な方式で20M_ch_aの占有状態を指定するために、Ch_a占有宣言フレームＦ１にはヘッダのデュレーション(Duration)フィールドを用いる。Ch_a占有宣言フレームＦ１の宛先は、例えば40M / 20M MIMO APとする。Ch_a占有宣言フレームＦ１の生成は、チャネル状態管理部２３の制御の下でチャネル占有・解放制御部２４により行われる。Ch_a占有宣言フレームＦ１の送信は、物理層１０内の第１の物理層プロトコル処理部１１により行われる。

Ch_a占有宣言フレームＦ１は、40M_chを一定期間占有することを示す情報を含んでもよい。40M_chを一定期間占有することを示す情報は後方互換性が不要なので、必ずしもデュレーションフィールドを用いる必要はなく、新たな情報として追加してもよい。デュレーションフィールドの値によって、20M_ch_a及び40M_chの両方を同じ期間だけ占有することにしてもよい。

40M / 20M MIMO STA及び40M / 20M STAは、Ch_a占有宣言フレームＦ１を受信すると、図６（ｃ）に示されるように20M_ch_aのＭＡＣ層のキャリアセンス状態を指定された期間ビジー状態に設定し、同時にＰＨＹモードを20M_ch_aから40M_chに切り替える。図６（ｃ）には、40M_chのＭＡＣ層のキャリアセンス状態は前もってビジー状態に設定されていた場合を示しているが、受信したCh_a占有宣言フレームＦ１に従ってビジー状態に設定してもよい。

こうしてネットワーク１００の動作モードは40M_chに切り替えられたが、ＭＡＣ層のキャリアセンス状態がビジー状態であるため、40M / 20M MIMO STA及び40M / 20M STAはCh_a占有宣言フレームＦ１を送信することができない。即ち、チャネル占有・解放部制御部２４がCh_a占有宣言フレームＦ１を解釈し、その結果に基づいてキャリアセンス部２２がキャリアセンス状態を変更し、チャネル状態管理部２３が物理層１０に指示してＰＨＹモードの切替を行った結果、この状態が実現される。

20M MIMO STA (20M_ch_a)及び20M STA (20M_ch_a) は、Ch_a占有宣言フレームＦ１を受信すると、図６（ｄ）に示されるように20M_ch_aのＭＡＣ層のキャリアセンス状態を指定された期間ビジー状態に設定する。Ch_a占有宣言フレームＦ１は20M_ch_aで送信されているため、20M MIMO STA (20M_ch_b)及び20M STA (20M_ch_b) が受信することはない。

次に、基地局１０１（40M / 20M MIMO AP）は図６（ｂ）に示されるようにＰＨＹモードを20M_ch_bに切り替える。この切り替え後、40M / 20M MIMO APはアイドル状態がＰＩＦＳ期間継続するのを待って、仮想キャリアセンスにより一定期間20M_ch_bを占有することを宣言するフレーム（以下、Ch_b占有宣言フレームという）Ｆ２を送信する。Ch_b占有宣言フレームＦ２は、さらにネットワーク１００と同じ物理媒体を共有しているネットワーク１００以外のネットワーク（図示せず）に属する端末の動作モードを20M_ch_bから40M_chに切り替えることを伝えてもよい。Ch_a占有宣言フレームＦ１の場合と同様に、ＰＩＦＳは40M / 20M MIMO APが他の端末に優先してメディアを獲得するために用いる。制御ポリシーが異なる場合には、ＰＩＦＳ以外の時間間隔、例えばＤＩＦＳ＋バックオフ期間を用いてもよいことも、Ch_a占有宣言フレームＦ１の場合と同様である。

ＰＨＹモードを20M_ch_bに切り替える直前の20M_ch_bのキャリアセンス状態は不明である。また、物理層１０のキャリアセンスは、フレーム先頭のプリアンブル部分で感度が高く、フレームの途中では感度が低いことが一般である。これらのことから、ＰＩＦＳ期間で20M_ch_bを空きと判断するのは、危険な場合もある。従って、20M_ch_bでCh_b占有宣言フレームＦ２に先行する最初のフレームを受信完了するまで待って、キャリアセンス状態を確認した方がよい。ただし、20M_ch_bは基地局１０１が管理するネットワーク１００では使われていないため、実際には使われていない可能性も高い。従って、ここでは効率のよいＰＩＦＳ期間を用いている。

20M MIMO STA (20M_ch_b)及び20M STA (20M_ch_b) は、Ch_b占有宣言フレームＦ２を受信すると、図６（ｃ）に示されるように20M_ch_bのＭＡＣ層のキャリアセンス状態を指定された期間ビジー状態に設定する。Ch_b占有宣言フレームＦ２は20M_ch_bで送信されているため、20M_ch_aで動作している20M MIMO STA (20M_ch_a) 及び20M STA (20M_ch_a) がCh_b占有宣言フレームを受信することはない。また、40M_chに切り替え済みの40M/20M MIMO STAと40M/20M STAは、Ch_b占有宣言フレームを受信することもできるが、その場合は、受信したフレームがCh_bであることを判断して、ビジー状態に設定しないようにする。なお、40M_chに切り替え済みの40M/20M MIMO STAと40M/20M STAが、20M_chで送信された信号を受信できないように設計されている場合は、Ch_b占有宣言フレームを受信することはないので、ビジー状態に設定しない。

次に、40M / 20M MIMO APは図６（ｂ）に示されるようにＰＨＹモードを40M_chに切り替える。この切り替え後、40M / 20M MIMO AP は図６（ａ）に示されるようにＳＩＦＳ期間継続するのを待って、それまで占有していた40M_chを仮想キャリアセンスにより解放するフレーム（以下、40M_ch解放フレームという）Ｆ３を送信する。ここで、40M / 20M MIMO APが40M_chのメディアを確保している状態なので、必ずしもアイドル状態のＳＩＦＳ期間の継続を確認する必要はないが、確認してもよい。

40M / 20M MIMO STA及び40M / 20M STAは、40M_ch解放フレームＦ３を受信すると、図６（ｃ）に示されるように40M_chのＭＡＣ層のキャリアセンス状態を指定された期間アイドル状態に設定する。なお、アイドル期間の終了を別途伝える場合には、必ずしも前もって期間を定める必要は無い。この時点で、40M_chで動作している40M / 20M MIMO AP、40M / 20M MIMO STA及び40M / 20M STAのいずれもがＭＡＣのキャリアセンス状態がアイドル状態となる。以後、通常のメディアアクセスによりメディアを確保して、図６（ａ）に示されるように40M_chのフレーム交換が行われる。

40M_ch解放フレームＦ３は40M_chで送信されるため、20M MIMO STA (20M_ch_a) 、20M STA (20M_ch_a)、20M MIMO STA (20M_ch_b) 及び20M STA (20M_ch_b)は、40M_ch解放フレームＦ３を受信することはない。この時点では20M MIMO STA (20M_ch_a) と20M STA (20M_ch_a) の20M_ch_aのＭＡＣ層のキャリアセンス状態はビジー状態、20M MIMO STA (20M_ch_b) と20M STA (20M_ch_b) の20M_ch_bのＭＡＣ層のキャリアセンス状態もビジー状態であるため、20M MIMO STA (20M_ch_a) 、20M STA (20M_ch_a) 、20M MIMO STA (20M_ch_b)及び20M STA (20M_ch_b) からは、40M_chと干渉する20M_ch_aまたは20M_ch_bのフレームが送信されることはない。

次に、図６を用いてネットワーク１００内で40MHzチャネル(40M_ch)を使用して通信を行っているモードから、20MHzチャネル(20M_ch)を使用して通信を行うモードに切り替える手順について説明する。40M_chを使用して通信を行っている期間を40M_ch期間、20M_chを使用して通信を行っている期間を20M_ch期間と呼ぶ。

40M_ch期間は、40M_ch期間の占有期間の終了により自然に終了しても構わない。あるいは図６（ａ）に示されるように40M / 20M MIMO AP が明示的に40M_ch期間終了を通知するフレーム（以下、40M_ch期間終了フレームという）Ｆ４を送信しても構わない。40M_ch期間終了フレームＦ４は、明示的ないし暗黙に40M_chの新たな占有期間を開始し、かつ20M_ch_aへの切り替えを指示する。

40M_ch期間が自然に終了した場合、あるいは40M_ch終了フレームＦ４を受信した場合、40M / 20M MIMO STAと40M / 20M STAは、図６（ｃ）に示されるように40M_chのＭＡＣのキャリアセンス状態をビジー状態とし、ＰＨＹモードを20M_ch_aに切り替える。20M_ch_aのＭＡＣのキャリアセンス状態はビジー状態のままであり、40M / 20M MIMO STAと40M / 20M STAは、まだ20M_ch_aのフレームを送信できない。

40M_ch終了フレームＦ４は40M_chで送信されるため、図６（ｄ）（ｅ）に示されるように、20M MIMO STA (20M_ch_a) 、20M STA (20M_ch_a)、20M MIMO STA (20M_ch_b) 及び20M STA (20M_ch_b) は、40M_ch終了フレームを受信することはない。また、20M MIMO STA (20M_ch_a) 、20M STA (20M_ch_a)、20M MIMO STA (20M_ch_b) 及び20M STA (20M_ch_b) は、40M_chに関する状態を持たないため、40M_chが自然に終了した場合にも、特に変化はない。

次に、40M / 20M MIMO AP は、図６（ｂ）に示されるようにＰＨＹモードを20M_ch_bに切り替え、図６（ａ）に示されるように20M_ch_bの占有状態を解放するフレーム（以下、Ch_b解放フレームという）Ｆ５を送信する。20M_ch_bの占有期間を40M_ch期間の終了に引き続いて終了するように予め設定しておくことにより、20M_ch_bの占有期間を自然に終了させても構わない。

20M MIMO STA (20M_ch_b)及び20M STA (20M_ch_b) は、Ch_b解放フレームＦ５を受信した場合、あるいは20M_ch_bの占有期間が自然に終了した場合、図６（ｄ）に示されるように20M_ch_bのＭＡＣ層のキャリアセンス状態をアイドル状態に設定する。これにより20M MIMO STA (20M_ch_b)及び20M STA (20M_ch_b) は、20M_ch_bのフレーム交換を開始できる。

Ch_b解放フレームＦ５は20M_ch_bで送信されているため、20M_ch_aに切り替え済みの40M / 20M MIMO STAと40M / 20M STA、及び20M_ch_aで動作している20M MIMO STA (20M_ch_a) と20M STA (20M_ch_a) が受信することはない。また、40M / 20M MIMO STA、40M / 20M STA、20M MIMO STA (20M_ch_a) 及び20M STA (20M_ch_a) は、20M_ch_bに関する状態を持たないため、20M_ch_bの占有期間が自然に終了した場合にも、特に変化はない。

次に、40M / 20M MIMO AP は、図５（ｂ）に示されるようにＰＨＹモードを20M_ch_aに切り替え、図６（ａ）に示されるように20M_ch_aの占有状態を解放するフレーム（以下、Ch_a解放フレームという）Ｆ６を送信する。20M_ch_aの占有期間を40M_ch期間の終了と20M_ch_bの占有期間の終了に引き続いて終了するように、予め設定しておくことにより、20M_ch_aの占有期間を自然に終了させても構わない。

20M_ch_aに切り替え済みの40M / 20M MIMO STAと40M / 20M STA、及び20M_ch_aで動作している20M MIMO STA (20M_ch_a) と20M STA (20M_ch_a) は、Ch_a解放フレームを受信した場合、あるいは20M_ch_bの占有期間が自然に終了した場合、20M_ch_aのＭＡＣ層のキャリアセンス状態をアイドル状態に設定する。これにより、40M / 20M MIMO STA、40M / 20M STA、20M MIMO STA (20M_ch_a) と20M STA (20M_ch_a) は、20M_ch_aのフレーム交換を開始できる。

Ch_a解放フレームＦ６は20M_ch_aで送信されているため、20M_ch_bで動作している20M MIMO STA (20M_ch_b) と20M STA (20M_ch_b) が受信することはない。20M MIMO STA (20M_ch_b) と20M STA (20M_ch_b) は20M_ch_aに関する状態を持たないため、20M_ch_aの占有期間が自然に終了した場合にも、特に変化はない。

なお、40M_chしか送受信できない端末が存在した場合にも、基本的に同様の手順で共存させることができる。

上記手順では、40M_ch解放フレームＦ３を40M / 20M MIMO APが送信することにより40M_ch期間を開始している。これは40M_ch期間において、ＤＣＦ(Distributed Coordination Function)あるいはＥＤＣＡ(HCF Contention Access)に基づき、各装置が対等にメディアを獲得する場合の手順である。しかし、ＰＣＦ(Point Coordination Function)あるいはＨＣＣＡ(HCF Controlled Access)などに基づいて、ネットワークの基地局である40M / 20M MIMO AP が基本的にはポーリング方式で各端末にメディアアクセス権を割り当てる方式も必要である。この場合には、40M / 20M MIMO APは40M_ch期間を開始する際に、40M_ch解放フレームＦ３ではなく、ポーリング方式によるメディアアクセス権を割り当てる期間を明示したフレームを送信してもよい。このフレームは宛先アドレスなどの形式で、ポーリングによりメディアアクセス権を与える相手の端末を明示する情報を含む。

図６の動作例では、ネットワーク１００で使用している側の20M_ch_aを20M_ch_bよりも先にビジー状態とし、20M_ch_bより後に解放した。ネットワーク１００で用いていない20M_ch_bには、40M / 20M MIMO APからキャリアセンス状態が不明な状態が生じるが、ネットワークで用いている20M_ch_aにはそのような状態が生じないため、キャリアセンス状態の信頼性を重視するならば、この順が好ましいと思われる。但し、20M_ch_aと20M_ch_bの占有と解放の相対的な順序を変えても、本質は変わらない。

例えば、20M_ch_bを20M_ch_aよりも先に占有し後から解放するとした場合、20M_ch_aの占有と40M_chの解放と一つのフレームにまとめることができる。40M_ch期間の終了（40M_chの占有）と20M_ch_aの解放についても、一つのフレームにまとめることができる。

図６の動作例では、40M / 20M MIMO AP、40M / 20M MIMO STA及び40M / 20M STAは、物理層１０が40M_chで動作している場合には20M_ch_aのフレームの送受信はできず、20M_ch_aで動作している場合には40M_chのフレームの送受信はできないことを仮定している。

40M / 20M MIMO AP、40M / 20M MIMO STA及び40M / 20M STAが20M_ch_aのフレームと40M_chのフレームを動作モードの切り替えなしに送受信できるならば（特に20M_ch_aか40M_chか予め決めずに、いずれのフレームでも受信できるならば）、手順はより簡単になる。40M / 20M MIMO APが20M_ch_bだけを占有と宣言した状態で、20M_ch_aと40M_chのフレームを取り混ぜて交換すればよい。

図７に、20M_ch期間と40M_ch期間の時間割合の適応制御の例を示す。図６で説明した方式に従うと、ネットワーク１００内で20M_ch_aを用いる期間の長さと40M_chを用いる期間の長さは、基地局１０１(40M / 20M MIMO AP)内のチャネル状態管理部２３が制御する。従って、20M_ch期間と40M_ch期間に与える時間を定める必要がある。これらの時間は単なる固定値でも構わないが、図７では20M_ch期間と40M_ch期間のネットワーク使用率に基づいて20M_ch期間と40M_ch期間との時間割合を制御する方法を例示する。ここでは、ネットワーク使用率を20M_ch期間と40M_ch期間においてキャリアセンス部２２から得たビジー状態とアイドル状態の割合から計算されるメディア使用率と定義する。

尚、図６の動作例において40M/20M MIMOAPが20M_ch_bを確保しようとする際に、20M_ch_bがある一定以上の期間ビジー状態で、ch_b占有宣言フレームＦ２を送信する機会を見出せない場合もありえる。このような場合には、40_ch期間の開始を諦め、40M/20M MIMO APがCh_a開放フレームを送信して、20M_ch期間を再開しても良い。40M/20M MIMO STAと40M/20M STAが、40M PHYモードでも20M_ch_aを受信できる場合には、Ch_a開放フレームにより40M_ch期間が開始されないことを通知できるので、PHYモードも制御できる。また、BSS全体でタイムアウトの値を共有して（例えば、ビーコンに含まれる情報や、アソシエーション時に交換する情報により共有する）、40M/20M MIMO STA、40M/20M STAは、40M ch開放フレームを一定期間受信しなかったら、PHYモードを20M_ch_aに戻すようにしても良い。いずれにしても各ＳＴＡのCh_aを空き状態にし、かつPHYモードを20M_ch_aに戻せば良く、これ以外にも制御フレームやタイムアウトを組み合わせた複数の実現方法がありえる。

また、図示しないが、40M ch Frameの先頭に20M ch Frameと共通なＰＬＣＰヘッダ部分を設けることで、40M PHYモードで送信する40M ch FrameのPHYヘッダに含まれるRateとLengthフィールドが、20M STAおよび20M MIMO STAでも受信解釈可能なようにすることができる。20M STAおよび20M MIMO STAは、LengthをRateで割ることにより算出される時間、PHYメディアが占有されると解釈する。このような構成にすると、ch_bを占有するためのＦ２と、40M ch開放のＦ３を一つの40M ch Frameにまとめることもできる。つまり、20M ch Frameと共通なPLCPヘッダに含まれるRateとLengthを、20M ch_bを占有する期間の、少なくとも一部をカバーするように、かつ送信するフレーム自体が占有する時間よりは適度に長くなるように設定する。これにより、20M ch_bに存在する20M STAおよび20M MIMO STAは、DataとLengthで計算される期間をbusyと判断する。

20M ch Frameと共通なPLCPヘッダに含まれるRateとLengthは、当該フレームの本当の伝送レートとデータ長に一致している必要は無い。なぜなら、フレーム本体を受信できる40M/20M MIMO STAと40M/20M STAには、40M ch Frameを受信可能な装置だけが理解できる方法で、本当の伝送レートとデータ長を伝えればよいからである(なお、20M STAが従来の装置で、20M MIMO STAは新たな仕様に従う装置とすれば、20M MIMO STAにも解釈可能なように40M PHYフレームを構成することも可能である）。40M/20M STAおよび40M/20M MIMO STAは、20M ch Frameと共通なPLCPヘッダ部分以降も解釈可能である。この部分で、本当の伝送レート(40M Rate)とデータ長(40M Length)、および40M chを開放することを伝える。40M Rateと40M LengthはPHYヘッダに含まれるが、40M chを開放する旨を示す情報は、PHYヘッダの情報の一部としても良いし、MACヘッダに含めても良い。

なお、20M STAがIEEE802.11aないしIEEE802.11g仕様に基づくとすると、Lengthを4095 octets、Rateを6Mbpsとした場合が最大の期間(5.46msec)となる。これは必ずしも40M ch Frame交換期間を満たさないかもしれないが、40M ch Frame交換期間においても、20M PHYフレームと共通なPLCPヘッダ部分を持つ40M PHY Frameを交換し、その20M PHYフレームと共通なPLCPヘッダに含まれるRateとLengthを、引き続く40M ch Frame交換を含むように適切に設定することとすれば、全体として途切れなく40M ch Frame交換期間をカバーすることが出来る。

また、40M期間終了を示すＦ４と、20M ch_b開放を示すＦ５も一つの40M ch Frameにまとめてよい。この場合、20M STAおよび20M MIMO STAは当該40M ch Frameのフレームボディを正しく復号できないので、DataとLengthで示された期間終了後、エラーリカバリーのために規定されているEIFS期間待つことになり、通常よりも20M ch_bアクセスを行なう前に待つ期間が長くなる。これを避けるために、DataとLengthで示される期間を本来の40M ch Frameが占有する期間よりも短く設定しても良い。また、40M ch Frame交換期間に交換する40M ch Frameの20M ch Frameと共通なPLCPヘッダ部分に設定するRateとLengthは、予想される40M期間終了を超えないように設定するべきである。

この構成では、単にフレーム数が減るだけではなく、40M/20M MIMO APのPHYモード切り替えを、図６（ｂ）に示すものから、図６（ｃ）に示すPHYモードの切り替えと同様なものに単純化することが出来る。40M/20M MIMO AP/STA、40M/20M STAが、40Mと20Mを切り替えて使う際に、20M ch_aが40M chの上半分なのか下半分なのかを、AP毎ではなく、例えば仕様として全体が従うように決めてしまえば、20M ch_aと40M chを切り替えながら使う必要はあるが、20M ch_bを40M chと切り替えながら使うことは考慮する必要がなくなり、実装が容易になる可能性がある。

メディア使用率に従って40M_ch期間と20M_ch期間の時間割合をどのように制御するかは、適当なポリシーにより定められる。例えば、20M_chを使う装置と40M_chを使う装置がメディアをなるべく平等に使用できるようにするならば、図７の真ん中方向（20M_ch メディア使用率＝中、40M_ch メディア使用率＝中）になるように時間割合を制御する。20M_chよりも40M_chを優先するならば、図７の下方向（20M_ch メディア使用率＝低、40M_ch メディア使用率＝高）となるように時間割合を制御する。40M_chよりも20M_chを優先するならば、図７の上方向（20M_ch メディア使用率＝高、40M_ch メディア使用率＝低）となるように時間割合を制御する。

基地局１０１(40M / 20M MIMO AP)内のチャネル状態管理部２３は、キャリアセンス部２２から得た情報とポリシーに基づいて上記の時間割合を決め、40M_chと20M_chの期間を適応制御する。チャネル状態管理部２３が上記の時間割合を求めるのに必要な情報は、基地局１０１(40M / 20M MIMO AP)内のキャリアセンス部２２により取得してもよいし、他の端末のキャリアセンス部により取得して基地局１０１内のチャネル状態管理部２３に集めてもよい。

さらに、20M_ch期間の40M / 20M MIMO STAと40M / 20M STAによるメディア使用率を測定し、メディア使用率が高ければ40M_ch期間の長さを大きくしてもよい。40M / 20M MIMO STA及び40M / 20M STAのような40M_chで通信できる端末が20M_ch期間を多く用いているということは、要求に比較して40M_ch期間が短過ぎる可能性が高いと考えられるため、このような制御を行うことが有効である。

次に、図８を用いて20M_ch通信期間と40M_ch通信期間を切替えるプロトコル処理が無線環境の劣化によって機能しなかった場合の動作について説明する。本実施形態では、４0MHz通信期間中に拡張チャネル(ch_b)において20MHzフレーム送信を検出した場合、ＡＰが再度ch_bの予約フレームを送信してch_bを予約し直す。

本実施形態において、基地局１０１（40M MIMO AP）がCh_b占有宣言フレームＦ２を送信する動作までは図６と同様であり、１台もしくは複数台の20M STA（20M_ch_b）がCh_b占有宣言フレームＦ２を正常に受信できない点が図６と異なる。

図８に示すように、STA２は20M STA（20M_ch_b）であり、Ch_b占有宣言フレームＦ２の受信に失敗したものとする。STA２がCh_b占有宣言フレームＦ２の受信に失敗するケースとしては、無線環境の劣化によってフレーム中に多数の伝送誤りが生じた場合や、基地局１０１によるCh_b占有宣言フレームＦ２送信後にSTA２が20M_ch_bを使用中のＢＳＳ内に移動し、該ＢＳＳに加入した場合等が考えられる。

前述したようにCh_b占有宣言フレームＦ２を受信した20M STAは、図８に示すSTA１のように20M_ch_bのMAC層キャリアセンス状態にビジー状態が設定され、一切のフレーム送信が禁止される。しかし、STA２はCh_b占有宣言フレームＦ２の受信に失敗したため、20M_ch_bのMAC層キャリアセンス状態がビジー状態に設定されず、アイドル状態のままである。従って図８に示すように、STA２は40M_ch期間中に20M_ch_bのフレームを送信してしまい、STA3（40M STA）と競合する。また、40M_chフレームと衝突した場合には、40M_chのフレーム交換に干渉を与える。

基地局１０１は、40M_ch期間中に20M_ch_bのキャリアセンス部２２においてビジーを検知した場合、20M_ch_bのMAC層キャリアセンス状態にビジーが設定されていない20M STAが存在し、ch_bを占有することができていないと判断する。同様に、20M_ch_aで20M帯域の信号を受信した場合は、20M_ch_aのＭＡＣ層キャリアセンス状態にビジーが設定されていない20M_STAが存在し、ch_aを占有できていないと判断する。そこで、再度Ch_b占有宣言フレームＦ２を生成し、ch_b上に送信する。Ch_b占有宣言フレームＦ２は、例えばＣＴＳselfフレームでもよいし、ＲＴＳフレームでもよい。

Ch_b占有宣言フレームＦ２がＲＴＳフレームの場合、ＲＴＳの宛先アドレスには例えば20M_ch_bで受信したフレームの送信元アドレスを設定する。また、ＲＴＳを送信した場合は、一般的に応答フレームであるＣＴＳフレームを受信するまでは、ＲＴＳの再送処理を行う。従って、ＣＴＳフレームの受信が完了するまでは、第２チャネルの受信機を停止することにより、低消費電力化の効果を得ることができる。また、第２チャネルを用いたフレーム送信を停止すれば、無駄なフレーム送信を省くことができるため、通信の効率化を図ることができる。

Ch_b占有宣言フレームＦ２には、Ch_b占有宣言フレームＦ２の再送時から40M_ch期間終了予定時刻までのチャネル占有期間が記載される。または、40M_ch期間終了時にCh_b解放フレームＦ５を送信する場合には、Ch_b占有宣言フレームＦ２に40M_ch期間終了予定時刻をこえる長さのチャネル占有期間を記載してもよい。

以上の動作を実現するために、基地局１０１は図１中に示したキャリアセンス部２２にキャリアセンス状態から20M_ch_aの空き条件を満たしたことを判定する第１の判定部の機能を持たせると共に、チャネル状態管理部２３に第２チャネルでのフレーム交換期間中に第１チャネルのいずれかでフレームを受信したことを判定（20M_chの信号受信を判定）する第２の判定部と、第１チャネルが複数ある場合は、どの第１チャネルで信号を受信したかを判定する第３の判定部（20M_ch_aと20M_ch_bのどちらのチャネルかを判断する）と、第３の判定部で判定したチャネルを用いて、一定期間占有することを宣言する第１のフレームＦ１を第１の物理層プロトコル処理部１１より送信させる機能を有している。

STA２はCh_b占有宣言フレームＦ２を受信し、40M_ch期間終了予定時刻まで20M_ch_bのＭＡＣ層キャリアセンス状態をビジー状態に設定する。これにより、STA２が40M_ch期間中に20M_ch_bのフレームを送信することはなくなる。従って、20M_ch_bは基地局１０１により再度占有状態になる。基地局１０１がCh_b占有宣言フレームＦ２としてＲＴＳフレームを送信した場合には、ＲＴＳフレームのＭＡＣヘッダ内に指定した宛先端末からのＣＴＳフレームの返信をもって、20M_ch_bの再占有完了となる。このようにして、全20M STAにおいて20M_ch_bのMAC層キャリアセンス状態にビジー状態が設定され、40M_ch期間中において干渉または競合となる20M_ch フレームの送信は回避される。

以上のように第１の実施形態では、広帯域通信期間(40MHz)と狭帯域通信期間(20MHz)を切り替えるプロトコル処理が無線環境の劣化によって機能しなかった場合には、40M MIMO APが再度Ch_b占有宣言フレームＦ２を送信することによりch_bの再予約を行う。これによって広帯域通信と狭帯域通信の競合を防ぎ、もって通信効率を向上させることができる。

なお、上述の説明ではch_bの再予約を行う場合の例を示したが、ch_aを使用する他のＢＳＳが存在している場合も、同様の方法を用いることにより、広帯域通信と狭帯域通信の競合を防ぐことができる。また、第１のチャネル（20M_ch）が20M_ch_aと20M_ch_bの２つの場合に限定するものではなく、３つ以上ある場合も同様の方法を用いることにより、広帯域通信と狭帯域通信の競合を防ぐことができる。

（第２の実施形態）
次に、無線通信装置の低消費電力化に関する本発明の第２の実施形態を説明する。図９に、無線通信装置の受信機構成例を示す。図９の20M_Ch_a同期部２０２、20M_ch_b同期部２０３及び20M復調部２０６は、図１中の第１の物理プロトコル処理部１１の一部であり、40M_Ch同期部２０４及び40M復調部２０７は、図１中の第２の物理プロトコル処理部１２の一部に相当する。また、無線部２０１及びＦＦＴ（First Fourier Transform：高速フーリエ変換）ユニット２０５は、第１の物理プロトコル処理部１１もしくは第２の物理プロトコル処理部において回路を共有している場合の例を示している。

20M_ch_a同期部２０２、20M_ch_b同期部２０３及び40M_ch同期部２０４は、ＦＩＲフィルタや同期処理部を含む。同期処理については、１つの同期処理部を20M_ch_a同期部２０２、20Ｍ_ch_b同期部２０３及び40M_ch同期部２０４で共用する構成の場合もある。

無線部２０１は、ＡＤ変換器を含むアナログ処理部であり、図１中の第１の物理プロトコル処理部１１と第２の物理プロトコル処理部１２の一部に相当する。同様に、ＦＦＴユニット２０５も、図１中の第１の物理プロトコル処理部１１と第２の物理プロトコル処理部１２の一部に相当する。

図１０及び図１１は、図９の受信機に対して低消費電力化のための機能を付加した例であり、図１０ではクロック供給管理部２０８が設けられ、図１１では電源供給管理部２０９が設けられている。これらクロック供給管理部２０８及び電源供給管理部２０９の機能については、後に詳しく説明する。

図１２に、40M/20M MIMO APにおいて、各種フレーム送信をトリガとして図９の40M_ch同期部２０４、20M_ch_a同期部２０２及び20M_ch_b同期部２０３の動作が変化する様子を時系列に示す。40M/20M MIMO APは、Ch_a占有宣言フレームＦ１を送信した後は、20M_Ch_bにチャネル切替を行って通信を行うため、20M_Ch_aや40M_chの信号を受信する必要はない。そのため、20M_CH_aや40M_chの信号を受信するために必要な20M_Ch_a同期部２０２及び40M_ch同期部２０４は動作を停止することができる。

動作を停止させる方法としては、図１０に示すようにクロック供給管理部２０８により20M_ch_a同期部２０２及び40M_ch同期部２０４へのクロック供給を止める方法や、図１１に示すように電源供給管理部２０９により20M_ch_a同期部２０２及び40M_ch同期部２０４への電源供給を止める方法がある。また、クロック供給の制御と電源供給の制御を併用する方法もあり、回路動作を停止させる方法は特に限定されない。

また、Ch_bにおいてCh_b占有宣言フレームＦ２を送信した後は、40M_chにチャネル切替を行う。40M_chでは、40M_chの信号だけでなく、20M_CH_a、20M_CH_bの信号も受信する必要がある場合は、20M_Ch_a同期部２０２、20M_Ch_b同期部２０３及び40M_ch同期部２０４のいずれも動作させておく。40M_ch期間終了フレームＦ４の送信完了後は、20M_ch_b解放フレームＦ６を送信するまで、20M_ch_a同期部２０２、20M_ch_b同期部２０３及び40M_ch同期部２０４を全て停止し、20M_ch_a解放フレームＦ６の送信が完了した後に20M_ch_a同期部２０２を動作させる。

このように20Mと40Mの切替動作において、Ch_a占有宣言フレームＦ１、CH_b占有宣言フレームＦ２、40M_ch期間終了フレームＦ４及び20M_ch_a解放フレームＦ６の送信完了とともに必要な動作が異なってくるため、これらフレームの送信完了をトリガとして、回路を適切にオン／オフすることにより低消費電力化を図ることができる。

上述の例では、占有宣言フレームＦ２及び期間終了フレームＦ４の送信完了をトリガとして、動作状態を変化させた場合の例を示したが、これらフレームＦ２，Ｆ４の送信開始をトリガとして動作状態を変化させても同様の効果を得ることができる。特に、トリガとするフレームが送達確認を行わない場合は、送信開始をトリガとした方が効果的となる。また、トリガとするフレームが送達確認を行う場合は、送達確認信号（Ａｃｋ信号）の受信完了タイミングを動作切替えのトリガとしても良い。

このように本実施形態によれば、Ch_a占有宣言フレームＦ１、CH_b占有宣言フレームＦ２、あるいは40M_ch期間終了フレームＦ４の送信に伴い、第１の物理層プロトコル処理部１１の少なくとも一部、例えば同期処理部及びＦＩＲフィルタ等を停止させることにより、無線通信装置の低消費電力化を図ることができる。

さらに、CH_b占有宣言フレームＦ２の送信に伴い、停止していた第１の物理層プロトコル処理部１１の一部を動作させたり、あるいは停止していた第２の物理層プロトコル処理部１２の一部を動作させたりすることによって、所望の通信に支障を来すことなく低消費電力化を図ることができる。

図１２ではCh_b占有フレームＦ２を送信後に、20M_ch_a同期部２０２、20M_ch_b同期部２０３及び40M_ch同期部２０４を動作させていたが、さらに低消費電力化を図りたいときは、図１３に示すように40M_ch解放フレームＦ３の送信が完了するまで停止させていても良い。

また、図１４に示すように20M_ch_b同期部については、Ch_b占有フレームＦ２を送信後も動作させても良い。これは回路の停止時間が短く、また固定値（Ch_b占有フレームＦ２の送信後に、ＳＩＦＳ(16us)後に直ちに40M_ch解放フレームＦ３を送信しており、キャリアセンス時間等の不確定な時間を含まない）であることに着目したものであり、低消費電力化の要求がそれほど高くない場合に効果的な方法である。同様に、回路の停止期間が短く、また固定値である40M_ch期間終了フレームＦ４の送信後も、20M_ch_a同期を動作させても良い。

このように回路規模と低消費電力効果のトレードオフによって、物理層プロトコルの一部の動作方法が変わる場合があるものの、本実施形態は一定期間チャネルを占有することを宣言するフレームや、チャネルの切替え指示を行うためのフレーム送信に伴って動作を変えることに特徴がある。

図１５に、40M/20M MIMO STA,40M/20M STAにおいて、各種フレーム受信をトリガとして40M_ch同期部及び20M_ch_a同期部の動作状態が変化する様子を時系列に示す。40M/20M MIMO STA,40M/20M STAは、Ch_a占有宣言フレームＦ１を受信した後は、40M_chにチャネル切替を行って通信を行うため、20M_Ch_aの信号を受信する必要はない。そのため、20M_Ch_aの信号を受信するために必要な20M_Ch_a同期部２０２を停止することができる。回路の停止方法としては、図１０及び図１１に示したように、クロック供給管理部２０８あるいは電源供給管理部２０９を設けて、20M_ch_a同期部２０２へのクロック供給あるいは電源供給を止める方法などがある。

一方、20M_ch_bにおけるフレーム伝送状況を観測しない場合は、Ch_b占有宣言フレームＦ２を受信することができないため、40M_ch解放フレームＦ３が送信されるタイミングを正確に把握することができない。そのため、Ch_a占有宣言フレームＦ１を受信した後に40M_ch同期部２０４を動作させ、40M_ch解放フレームＦ３を受信できるようにする。そして、40M_ch期間終了フレームＦ４を受信したら40M_ch同期部２０４を停止し、20M_ch_a同期部２０２を動作させる。

このように20Mと40Mの切替動作において、Ch_a占有宣言フレームＦ１、40M_ch期間終了フレームＦ４の受信完了と共に必要な動作が異なってくるため、これらのフレームの受信完了をトリガとして、回路を適切にオン／オフすることにより低消費電力化を図ることができる。

また、20M_ch_bのフレーム伝送状況を観測せずに、さらなる低消費電力化を図りたい場合は、一定期間を測定するための期間測定部を設け、Ch_a占有宣言フレームＦ１を受信後に所定の時間を測定し、その間40M_ch同期部２０４を停止することもできる。例えば、図１６に示すように、Ch_b占有宣言フレームＦ２のフレーム時間長＋ＳＩＦＳ時間＋ＰＩＦＳ時間（Ch_b占有宣言フレームを伝送するまでの最小キャリアセンス時間）は、少なくとも40M_ch解放フレームＦ３が送信されることはないため、その間は40M_ch同期部２０４を停止する。

同様に、40M_ch期間終了フレームＦ４の受信完了後も、一定期間20M_ch_a同期部２０２を停止することもできる。例えば、ＳＩＦＳ時間＋Ch_b解放フレームＦ５のフレーム時間長＋ＳＩＦＳ時間は、Ch_a解放フレームＦ６が送信されることはないため、その間は20M_Ch_a同期部２０２を停止する。

また、図示しないが40M_ch期間終了フレームＦ４の受信により、ＳＩＦＳ時間＋Ch_b解放フレームＦ５のフレーム時間長＋ＳＩＦＳ時間＋Ch_a解放フレームF６のフレーム時間長の後に、20M_Ch_aが解放されると判断する場合は、Ch_a解放フレームＦ６を受信する必要がないため、ＳＩＦＳ時間＋Ch_b解放フレームＦ５のフレーム時間長＋ＳＩＦＳ時間＋CH_a解放フレームＦ６時間長は、20M_Ch_a同期部を停止しても良い。

このように回路規模と低消費電力効果のトレードオフによって、物理層プロトコル処理部の一部の動作が変わる場合があるものの、一定期間チャネルを占有することを宣言するフレームや、チャネルの切替え指示を行うためのフレームの受信に伴って動作を停止させることにより、低消費電力化を図ることができる。

次に、40M/20M MIMO STA,40M/20M STAが40Mのみで通信を行う場合の例について説明する。この場合、STAは基本的には40M_chでの通信することになるが、ビーコンフレーム等の報知情報は20M_ch_aで伝送される。従って、40Mのみで通信を行う場合であっても、常に20M_ch_a同期部２０２を停止しておいて良いわけではない。図１７を用いて、その場合の動作例を示す。

40M_ch期間終了フレームＦ４の受信後も、20M_ch_a同期部２０２を停止しておく。通常、ビーコンフレーム等の報知情報は予め定められた周期で伝送される。端末は次にビーコンフレームが送信されるタイミングがわかっているため、そのタイミングまで20M_ch_a同期部２０２を停止しておく。そして、ビーコンフレームが送信されるタイミングの直前に20M_ch_a同期部２０２を動作させる。これにより20M_ch_a同期部２０２を不要に動作させることがないため、低消費電力化を図ることができる。

また、一般的にブロードキャスト・マルチキャストデータは20M_ch_aで伝送されることが多いが、基本的にはそのようなデータはビーコンフレーム伝送後に送信されるため、本実施形態で示した動作を行ってもブロードキャスト・マルチキャストデータの受信に不都合は無い。

また、次のビーコンフレーム送信までに再度40M_chの伝送がなされる場合がある。しかしながら、一般的には40Mチャネルから20Mチャネルに切替られた際に、すぐに再度40Mチャネルに切り替わることは無いと考えられるため、ある程度の時間は20M_ch_a同期部２０２を停止していても実用上問題ないと考えられる。そこで、図１８に示すように40M_ch期間終了フレームＦ４の受信後に、所定時間20M_ch_a同期部２０２を停止しておく。この停止している時間Ｔｓは予め定めた固定値としても良いし、次のビーコンフレーム送信までの残り時間を基に適切な値を導出する方法などがある。例えば、次のビーコンフレーム送信までの時間Ｔｎｂが予め定めたスレッショルドＴthよりも小さい場合は、ビーコンフレーム送信時間まで停止させ、予め定めたスレッショルドＴthよりも大きい場合は、Ｔth＋Ｐ×（Ｔnb−Ｔth）の時間、20M_ch_a同期部を停止する。ここでＰは予め定めた値でも良いし、統計的に導出した値でも良い。端末がバッテリ駆動の場合は、バッテリの残量が少なくなるほどＰの値を小さくしていく方法でもよい。

また、ビーコンフレーム情報の中にCh_a占有宣言フレームに必要な情報を付加し、ビーコンフレームによりCh_a占有宣言フレームと同様の動作をさせる場合もあるが、その場合もビーコンフレーム送信の直前まで20M_ch_aを停止しておいて良い。

図１０及び図１１の20M復調部２０６及び40M復調部２０７の動作制御方法（クロック供給、電源供給など）としては、20M_Ch_a同期部２０２及び20M_Ch_b同期部２０３のいずれか一方を動作させる場合に20M復調部２０６を動作させ、20M_Ch_a同期部２０２及び20M_Ch_b同期部２０３の双方を停止させる場合に20M復調部２０６を停止する。同様に、40M_Ch同期部２０４を動作させる場合に40M復調部２０７を動作させ、40M_ch同期部２０４を停止する場合に40M_ch復調部２０７を停止する方法がある。

他の方法としては、基本的には20M復調部２０６及び40M復調部２０７を停止させておき、20M_ch_a同期部２０２か20M_ch_b同期部２０３が20M_chの信号を受信したと判断した場合に20M復調部２０６を動作させ、40M_ch同期部２０４が40M_chの信号を受信したと判断した場合に40M復調部２０７を動作させる方法がある。

このようにして20M復調部２０６及び40M復調部２０７の動作を制御することにより、無線通信装置の低消費電力化を図ることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として無線通信装置の低消費電力化に関するもう一つの実施形態を説明する。第２の実施形態では、図９、図１０及び図１１の20M_Ch_a同期部２０２、20M_ch_b同期部２０３、20M復調部２０６、40M_Ch同期部２０４及び40M復調部２０７の低消費電力化について述べたが、第３の実施形態では主に無線部２０１の低消費電力化について述べる。

図１９に、無線通信装置の受信機構成例、図２０に送信機構成例を示す。図２０における40M/20M変調部２２１及びＩＦＦＴユニット２２２は、20Mと40Mで共用する構成となっているが、これは実施形態の１つであって、独立構成や部分的な共用構成としても良い。無線部２０１は、少なくとも周波数変換や増幅等を行うアナログ処理部２１１，２２４とＡＤ変換器２１２及びＤＡ変換器２２３から構成される。

無線部２０１のアナログ処理部２１１，２２４、ＡＤ変換器２１２及びＤＡ変換器２２３は、20Mの信号を処理するときと40Mの信号を処理するときとで必要な動作周波数が変わってくる。動作周波数が高いと消費電力が大きくなってしまうため、動作周波数を適切に制御することにより、低消費電力化を図ることができる。そこで、本実施形態ではクロック供給部２０８が各ブロックに対して必要なクロック供給を管理・制御する。また、第２の実施形態と同様にクロック供給を止めるときに電源供給も止め、クロック供給停止時間が長いときは電源供給を止めるなどして、クロック供給管理部２０８と電源供給管理部２０９を併用して制御してもよい。

図２１、図２２及び図２３に動作例を示す。各種フレーム送信をトリガとして、アナログ処理部２１１，２２４、ＡＤ変換器２１２、ＤＡ変換器２２３及びディジタル部に供給されるクロックが変化する様子を時系列に示す。図２１、図２２及び図２３では、20M_ch信号を受信するためのクロックを20M、40M_ch信号を受信するためのクロックを40M、クロック供給なしをOFFとして示す。なお、前述の通りクロック供給なしの場合は電源供給もOFFにする場合がある。また、40M/OFFや20M/OFFという記述をしている箇所は、フレーム送信中は送信機側には40M用のクロックを供給するものの、受信機側へのクロック供給を止める場合や、逆にフレーム受信中は受信機側に40M用のクロックを供給し、送信機側へのクロック供給を停止する場合に対応している。つまり、フレームの送受信の状態によって変化することを表している。なお、第２の実施形態の図１２〜図１８では、20M_ch_a、20M_ch_b及び40M_chの送信中であっても、20M_ch_a同期部２０２、20M_ch_b同期部２０３及び40M_ch同期部２０４等を動作させている場合の動作例を示しているため、40M_chでのフレーム交換期間は、ディジタル部の一部である40M_ch同期部２０４はＯＮと表記している。

このように第３の実施形態では、20Mと40Mの切替え動作において一定期間チャネルを占有することを宣言するCh_a占有宣言フレームＦ１や、チャネルの切替え指示を行うための40M_ch解放フレームＦ３の送信または受信に伴って、第１の物理層プロトコル処理部１１に供給するクロックを停止することにより、低消費電力化を図ることができる。

同様に、40M_ch期間終了フレームＦ４の送信に伴い第１の物理層プロトコル処理部１１と第２の物理層プロトコル処理部１２に供給するクロックを停止することにより、無線通信装置の低消費電力化を図ることができる。

また、図２４にはCh_a解放フレームＦ６の送信前にキャリアセンスを行い、Ch_b解放フレームＦ５とCh_a解放フレームＦ６の時間差がＳＩＦＳ以上空いている場合のクロック供給動作の一例を示す。この場合も、チャネルの切替え指示を行うためのフレームＦ３の送信完了に伴って供給するクロックを停止することにより、低消費電力化を図ることができる。

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の実施形態に従う第１の無線通信装置のブロック図本発明の第１の実施形態に従う第２の無線通信装置のブロック図本発明の第１の実施形態に従う無線通信装置を含むネットワークの例を示す図本発明の第１の実施形態における第１周波数帯域内の第１チャネル及び第２周波数帯域内の第２チャネルについて説明する図図３のネットワークにおける接続シーケンスの例を示す図図３のネットワークにおける物理層の動作モードとキャリアセンス状態の制御を説明するタイムチャート本発明の第１の実施形態における第１チャネル及び第２チャネルを用いて無線通信を行う期間の適応制御について説明する図本発明の第１の実施形態における20M_ch通信期間と40M_ch通信期間を切替えるプロトコル処理が無線環境の劣化によって機能しなかった場合の動作を説明するタイムチャート本発明の第２の実施形態に従う無線通信装置内の受信機の基本構成例を示すブロック図本発明の第２の実施形態に従う低消費電力化の機能を付加した受信機の一例のブロック図本発明の第２の実施形態に従う低消費電力化の機能を付加した受信機の他の例のブロック図第２の実施形態において受信機の各同期部の動作状態が各種フレーム送信をトリガとして変化する様子を示すタイムチャート第２の実施形態において受信機の各同期部の動作状態が各種フレーム送信をトリガとして変化する様子を示すタイムチャート第２の実施形態において受信機の各同期部の動作状態が各種フレーム送信をトリガとして変化する様子を示すタイムチャート第２の実施形態において受信機の各同期部の動作状態が各種フレーム送信をトリガとして変化する様子を示すタイムチャート第２の実施形態において受信機の各同期部の動作状態が各種フレーム送信をトリガとして変化する様子を示すタイムチャート第２の実施形態において受信機の各同期部の動作状態が各種フレーム送信をトリガとして変化する様子を示すタイムチャート第２の実施形態において受信機の同期部の動作状態が各種フレーム送信をトリガとして変化する様子を示すタイムチャート本発明の第３の実施形態に従う低消費電力化の機能を付加した受信機の他の例のブロック図本発明の第３の実施形態に従う低消費電力化の機能を付加した送信機の他の例のブロック図第３の実施形態において各種フレーム送信をトリガとして送信機及び受信機に供給されるクロックが変化する様子を示すタイムチャート第３の実施形態において各種フレーム送信をトリガとして送信機及び受信機に供給されるクロックが変化する様子を示すタイムチャート第３の実施形態において各種フレーム送信をトリガとして送信機及び受信機に供給されるクロックが変化する様子を示すタイムチャート第３の実施形態において各種フレーム送信をトリガとして送信機及び受信機に供給されるクロックが変化する様子を示すタイムチャート

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；
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チャネルを用いて無線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と、
前記第１周波数帯域より帯域幅が広くかつ前記第１周波数帯域と重複する第２周波数帯域を持つ第２チャネルを用いて無線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と、
前記第２チャネル上でのフレーム交換期間に、前記第１チャネル上でのフレーム受信を検出したかを判定する判定部と、
前記第１チャネルを仮想キャリアセンスにより前記第２チャネル上でのフレーム交換期間の終了予定時刻以上の第１の一定期間占有することを宣言する第１フレームを生成し、前記第１の物理層プロトコル処理部により前記第１フレームを前記第１チャネル上で送信させる制御を行う第１の制御部とを具備し、
前記第１の制御部は、前記判定部によって前記フレーム受信が検出されたと判定された場合に、前記第１フレームを再度生成して前記第１の物理層プロトコル処理部により前記第１フレームを前記第１チャネルで再度送信させる制御を行うことを特徴とする無線通信装置。
前記判定部は、前記第１チャネルが２つ以上ある場合は、前記第２チャネル上でのフレーム交換期間に、前記第１チャネル上でのフレーム受信を検出したと判定すると、さらに前記２つ以上の第１チャネルうちどの第１チャネルでのフレーム受信を検出したかを判定し、
前記第１の制御部は、前記フレーム受信を検出した方の第１チャネルを仮想キャリアセンスにより第１の一定期間占有することを宣言する第１フレームを生成し、前記第１の物理層プロトコル処理部により前記第１フレームを前記第１チャネル上で送信させる制御を行う請求項１記載の無線通信装置。
前記第２チャネルを仮想キャリアセンスにより解放させる第２フレームを生成し、該第２フレームを前記第２の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行う第３の制御部をさらに具備する請求項１に記載の無線通信装置。
第１周波数帯域をそれぞれ持つ一方及び他方の第１チャネルを用いて無線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と、
前記第１周波数帯域より帯域幅が広くかつ前記第１周波数帯域と重複する第２周波数帯域を持つ第２チャネルを用いて無線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と、
前記一方の第１チャネルのキャリアセンス状態から前記一方の第１チャネルが特定の空き条件を満たしたことを判定する判定部と、
前記判定部によって前記条件が満たされたと判定された場合に、前記一方の第１チャネルを仮想キャリアセンスにより第１の一定期間占有することを宣言する一方の第１フレームを生成し、該一方の第１フレームを前記第１の物理層プロトコル処理部により前記一方の第１チャネル上で送信させる制御を行う第１の制御部と、
前記一方の第１フレームの送信に伴い前記第１の物理層プロトコル処理部の一部の動作を一時的に停止させる動作制御部と、
前記他方の第１チャネルを仮想キャリアセンスにより第２の一定期間占有することを宣言する他方の第１フレームを生成し、該他方の第１フレームを前記第１の物理層プロトコル処理部により前記他方の第１チャネル上で送信させる制御を行う第２の制御部とを具備し、
前記動作制御部は、さらに前記一方の第１フレームの送信に伴い停止していた前記第１の物理層プロトコル処理部の一部の動作を前記他方の第１フレームの送信に伴い再開させる無線通信装置。
前記第１の制御部は、前記第１チャネルから第２チャネルへの切り替え指示を前記一方の第１フレームに含ませ、該切り替え指示を含む前記一方の第１フレームを前記第１の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行う請求項４に記載の無線通信装置。
前記第１の制御部は、前記一方の第１フレームを前記第１の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行った後、前記第１チャネルから第２チャネルへの切り替え指示を行うための第２フレームを前記第２の物理層プロトコル処理部により送信させる制御をさらに行い、
前記動作制御部は、前記一方の第１フレームの送信に伴い前記第１の物理層プロトコル処理部の一部の動作を一時的に停止させる状態を前記第２フレームの送信完了まで維持する請求項４に記載の無線通信装置。
第１周波数帯域をそれぞれ持つ一方及び他方の第１チャネルを用いて無線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と、
前記第１周波数帯域より帯域幅が広くかつ前記第１周波数帯域と重複する第２周波数帯域を持つ第２チャネルを用いて無線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と、
前記一方の第１チャネルのキャリアセンス状態から前記一方の第１チャネルが特定の空き条件を満たしたことを判定する判定部と、
前記判定部によって前記条件が満たされたと判定された場合に、前記一方の第１チャネルを仮想キャリアセンスにより第１の一定期間占有することを宣言する一方の第１フレームを生成し、前記第１の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行う第１の制御部と、
前記他方の第１チャネルを仮想キャリアセンスにより第２の一定期間占有することを宣言する他方の第１フレームを生成し、該他方の第１フレームを前記第１の物理層プロトコル処理部により送信させる制御と、前記第２チャネルから前記第１チャネルへの切り替え指示を前記一方の第１フレームに含ませ、該切り替え指示を含む一方の第１フレームを前記第１の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行う第２の制御部と、
前記一方の第１フレームの送信に伴い停止していた前記第１の物理層プロトコル処理部の一部の動作を前記他方の第１フレームの送信に伴い再開させる動作制御部と、を具備する無線通信装置。
第１周波数帯域をそれぞれ持つ一方及び他方の第１チャネルを用いて無線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と、
前記第１周波数帯域より帯域幅が広くかつ前記第１周波数帯域と重複する第２周波数帯域を持つ第２チャネルを用いて無線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と、
前記一方の第１チャネルのキャリアセンス状態から前記一方の第１チャネルが特定の空き条件を満たしたことを判定する判定部と、
前記判定部によって前記条件が満たされたと判定された場合に、前記一方の第１チャネルを仮想キャリアセンスにより第１の一定期間占有することを宣言する一方の第１フレームを生成し、前記第１の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行う第１の制御部と、
前記第２チャネルを仮想キャリアセンスにより解放させる第２フレームを前記第２の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行った後、前記第２チャネルから第１チャネルへの切り替え指示を行うための第３フレームを前記第２の物理層プロトコル処理部により送信させる制御を行う第２の制御部と、
前記第３フレームの送信に伴い前記第１の物理層プロトコル処理部の一部及び前記第２の物理層プロトコル処理部の一部の動作を停止させる動作制御部と、を具備する無線通信装置。
前記動作制御部は、前記第３フレームの送信に伴い前記第１の物理層プロトコル処理部の一部の動作を停止させる状態を前記第１の物理層プロトコル処理部がビーコンフレームを受信する直前まで維持する請求項８に記載の無線通信装置。
前記動作制御部は、前記第２の物理層プロトコル処理部の一部への電源供給を停止することにより該一部の動作を停止させる請求項８に記載の無線通信装置。
前記動作制御部は、前記第２の物理層プロトコル処理部の一部へのクロックの供給を停止することにより該一部の動作を停止させる請求項８に記載の無線通信装置。