JP4441046B2

JP4441046B2 - 無線通信システム

Info

Publication number: JP4441046B2
Application number: JP2000071490A
Authority: JP
Inventors: 直樹横山
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: JP2001268083A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親局装置と子局装置とがフレームにより無線通信する無線ＬＡＮシステム等の無線通信システムやこのような親局装置や子局装置に関し、特に、子局装置から親局装置に対して無線送信される要求信号の衝突を低減させて、無線回線のスループットを向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば時分割２重（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式を通信方式として採用した無線ＬＡＮシステムでは、１つの無線回線を時間的に分割して親局装置と子局装置とで無線信号を双方向通信することが行われ、このような双方向通信を実現するために所定のフレーム（ＴＤＤ無線フレーム）が無線通信に用いられている。また、親局装置では例えばセクタアンテナを用いることにより複数のセクタを形成して子局装置と無線通信することが行われる。
【０００３】
上記したＴＤＤ方式で用いられるフレームには、一般に、親局装置から子局装置へ報知信号を送信する報知信号スロットと、子局装置から親局装置へ送信要求信号を送信する送信要求信号スロットと、親局装置から子局装置へ送信許可信号を送信する送信許可信号スロットと、親局装置と子局装置との間で（親局装置から子局装置へ、又は、子局装置から親局装置へ）データ信号を送信するデータ信号スロットと、親局装置と子局装置との間で（親局装置から子局装置へ、又は、子局装置から親局装置へ）受信確認信号を送信する受信確認信号スロットとが含まれている。
【０００４】
報知信号は、例えば親局装置と子局装置との間の同期を確保するための制御チャネル信号であり、親局装置から各セクタの通信可能領域に存する全ての子局装置に対して一定の時間間隔毎に無線送信される。
送信要求信号は、例えば子局装置が無線区間を介して親局装置に対してデータ信号を送信する際に（送信する前に）、当該子局装置が親局装置に対して当該親局装置へのデータ通信を要求する（送信開始を要求する）ための制御チャネル信号である。
【０００５】
ここで、一般に、親局装置の１つのセクタの通信可能領域に複数の子局装置が存するときには当該通信可能領域に存する２以上の子局装置で同時に送信要求が発生してしまうことも生じ得るため、フレームには複数の送信要求信号スロットが含まれており、これにより、２以上の子局装置から無線送信される送信要求信号の衝突を低減させている。
【０００６】
送信許可信号は、例えば親局装置が子局装置から送信要求信号を受信したことに応じて当該子局装置に対してデータ通信を許可するための制御チャネル信号であり、また、例えば親局装置が無線区間を介して子局装置に対してデータ信号を送信する際に（送信する前に）、子局装置に対して当該子局装置へのデータ通信の開始を通知するための制御チャネル信号としても用いられる。
【０００７】
データ信号は、親局装置から子局装置へのデータや子局装置から親局装置へのデータを伝送するためのチャネル信号である。
受信確認信号は、親局装置から子局装置に対してデータ信号が無線送信される場合や子局装置から親局装置に対してデータ信号が無線送信される場合に、受信側の装置（すなわち、子局装置或いは親局装置）が送信側の装置（すなわち、親局装置或いは子局装置）に対して受信状況を通知するための制御チャネル信号である。具体的には、データ信号を正常に受信したことを通知するＡＣＫや、データ信号を正常に受信することができなかったことを通知するＮＡＫが受信確認信号として用いられる。
【０００８】
次に、以上のような構成のフレームを用いて行われる無線通信の一例として、子局装置から親局装置に対してデータ信号を無線送信する場合の通信手順の一例を示す。
すなわち、親局装置の各セクタの通信可能領域に存する子局装置は、当該親局装置から無線受信する報知信号に基づいて当該親局装置との同期（無線チャネル同期）を確立しており、親局装置に対して送信すべきデータが発生した場合には、まず、当該親局装置に対して送信要求信号を無線送信する。
【０００９】
次に、子局装置は、親局装置から送信許可信号が送られてくるのを待機し、親局装置から送信許可信号を無線受信した場合には、例えば当該送信許可信号により指示される送信タイミングに従って親局装置に対してデータ信号を無線送信する。そして、子局装置は、親局装置から無線送信される受信確認信号を受信し、例えばＡＣＫを受信した場合には当該データ信号の送信処理を終了する一方、ＮＡＫを受信した場合には当該データ信号の再送処理を実行する。
【００１０】
このような通信処理において、子局装置は、例えばフレームに含まれる複数の送信要求信号スロットの中からランダムに１つの送信要求信号スロットを選択し、選択した送信要求信号スロットを用いて親局装置に対して送信要求信号を無線送信することを行う。このように各子局装置がランダムに送信要求信号スロットを選択して用いる構成とすると、親局装置の各セクタの通信可能領域に存する２以上の子局装置から同時に（或いは、ほぼ同時に）送信要求信号が無線送信されてしまうことによる当該信号の衝突を低減することができる。
【００１１】
また、上記のような送信要求信号の衝突を更に低減させるものとして、例えば特開平１０−２０９９５６号公報（以下、文献１と言う）に記載された無線パケット通信方法では、無線基地局と複数の無線パケット端末との間で無線パケット通信を行うに際して、無線基地局が下りスロット（無線基地局から無線パケット端末へパケットを転送するスロット）によりパケット通信に使用可能な上りスロット（無線パケット端末から無線基地局へパケットを転送するスロット）を指示する空きスロット情報を一定周期毎等に報知する一方、無線パケット端末が当該空きスロット情報により指示される上りスロットの中からランダムに選択した上りスロットを用いて無線基地局に対してパケットを無線送信することを行う。
【００１２】
このような無線パケット通信方法を用いると、使用可能な（すなわち、空いている）上りスロットが無線基地局から無線パケット端末に通知されるため、無線パケット端末では空いている上りスロットの中から使用する上りスロットを選択することができる。このため、例えば無線パケット端末が使用できない（すなわち、空いていない）上りスロットをも含めた全ての上りスロットの中から使用する上りスロットを選択する場合と比べて、特定の上りスロットにランダムアクセスが集中してしまうことが防止され、これにより、チャネル全体としてのスループットの低下が抑制される。
【００１３】
なお、上記した無線パケット通信方法における無線基地局を親局装置とみなし、無線パケット端末を子局装置とみなし、上りスロットを送信要求信号スロットとみなし、パケットを送信要求信号とみなして、当該無線パケット通信方法と同様な通信方法を上記した無線ＬＡＮシステムに適用すれば、この無線ＬＡＮシステムにおいても同様な効果を得ることが可能である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の無線ＬＡＮシステムでは、常に各子局装置がランダムに選択した送信要求信号スロットを用いて送信要求信号を無線送信する構成であったため、例えば親局装置の各セクタの通信可能領域に存する子局装置の総数がフレームに含まれる送信要求信号スロットの総数より小さい場合には、送信要求信号スロットの数が子局装置の数に対して十分に確保されているにもかかわらずに各子局装置が送信要求信号スロットをランダムに選択してしまうことから、送信要求信号の衝突が発生してしまうといった不具合があった。そして、このような送信要求信号の衝突が発生してしまう結果として、無線回線のスループットが低下してしまうといった不具合があった。
【００１５】
なお、一般的な無線ＬＡＮシステムでは、例えば１０個前後の送信要求信号スロットを含んだフレームが無線通信に用いられる場合が多いが、親局装置の各セクタ毎の通信可能領域の面積を考えると、フレームに含まれる送信要求信号スロットの総数より多数の子局装置が１つのセクタの通信可能領域に存することは少ない場合も多い。このため、各子局装置が常に送信要求信号スロットをランダムに選択するような構成を用いると、信号衝突の低減にあまり効果を奏さないこともあった。
【００１６】
また、上記文献１に記載された無線パケット通信方法によれば、上記従来例で述べたように送信要求信号の衝突を更に低減させることができるものの、この無線パケット通信方法においても、スロットをランダムに選択する（すなわち、空きスロット情報により指示される上りスロットの中から上りスロットをランダムに選択する）点では信号衝突の低減の効果が不十分であり、特に、アクセス要求が多い無線パケット端末同士の間での信号衝突が発生して無線回線のスループットの低下を招いてしまうといった問題があった。
【００１７】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、親局装置と子局装置とがフレームにより無線通信するに際して、子局装置から親局装置に対して無線送信される要求信号の衝突を低減させて無線回線のスループットを向上させることができる無線通信システムや、このような親局装置や子局装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る無線通信システムでは、親局装置と子局装置とがフレームにより無線通信するに際して、次のようにして、子局装置から親局装置へ要求信号を無線送信する。ここで、要求信号とは子局装置が親局装置に対して当該親局装置へのデータ通信を要求するための信号であり、フレームには当該要求信号を送信する複数の要求信号スロットが含まれている。
【００１９】
すなわち、親局装置では、子局装置から無線受信する信号に基づいて、判定手段が通信可能領域に存する子局装置の総数がフレームに含まれる要求信号スロットの総数以下であるか否かを判定し、子局装置の総数がフレームに含まれる要求信号スロットの総数以下である場合には、通知手段が各子局装置に異なる要求信号スロットを割り当てて当該割り当てを当該各子局装置に通知する一方、子局装置の総数がフレームに含まれる要求信号スロットの総数より大きい場合には、通知手段が要求信号スロットのランダム選択指示を子局装置に通知する。
【００２０】
一方、子局装置では、検出手段が親局装置の通知手段による通知内容を検出し、検出した通知内容が要求信号スロットの割り当てである場合には、要求信号送信手段が自己に割り当てられた要求信号スロットを用いて要求信号を無線送信する一方、検出した通知内容が要求信号スロットのランダム選択指示である場合には、要求信号送信手段がフレーム内の任意の要求信号スロットをランダムに選択した要求信号スロットを用いて要求信号を無線送信する。
【００２１】
従って、例えば親局装置の通信可能領域に存する子局装置の総数がフレームに含まれる要求信号スロットの総数以下である場合には、各子局装置に異なる要求信号スロットが割り当てられるため、子局装置から親局装置に対して無線送信される要求信号の衝突をなくすことができ、これにより、無線回線のスループットを向上させることができる。一方、例えば親局装置の通信可能領域に存する子局装置の総数がフレームに含まれる要求信号スロットの総数より大きい場合には、例えば全ての子局装置により要求信号スロットをランダムに選択することが行われるため、このようなランダム選択により、要求信号の衝突を低減することができ、無線回線のスループットを向上させることができる。
【００２２】
なお、例えば親局装置が複数のセクタを形成して子局装置と無線通信するような場合には、各セクタ毎に別個な通信可能領域が実現されるため、このような親局装置を用いたシステムに本発明が適用される場合には、本発明に言う通信可能領域とは例えば各セクタ毎の通信可能領域を示す。
また、本発明では、以上に示したような無線通信システムばかりでなく、上記のような判定手段や通知手段を備えた親局装置や、上記のような検出手段や要求信号送信手段を備えた子局装置も提供する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
なお、本例では、親局装置と子局装置とがＴＤＤ方式を用いてフレームにより無線通信する無線ＬＡＮシステムに本発明に係る無線通信システムを適用した場合を示し、また、本発明に係る親局装置の一実施例及び本発明に係る子局装置の一実施例も共に示す。
【００２４】
まず、本例の無線ＬＡＮシステムの概要を説明する。
図１には、本例の無線ＬＡＮシステムに備えられた装置として、１つの親局装置１と、例えば当該親局装置１の通信可能領域に存する複数の子局装置２ａ〜２ｔと、親局装置１と接続された例えば有線の回線（例えばバックボーンネットワーク）３と、例えば有線ＬＡＮを介して当該回線３と接続された１つのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４とを示してある。
【００２５】
また、本例の親局装置はセクタアンテナを用いることにより例えば１２個のセクタ（セクタｓ１〜セクタｓ１２）を形成して、各セクタ毎に別個のフレームを用いて当該各セクタ毎の通信可能領域に点在する子局装置と無線通信するものとし、同図では、例えば全ての（１２個の）セクタの通信可能領域を合わせた通信可能領域（例えば基本サービスエリア）ＢＳＡを点線で示してある。
【００２６】
ここで、同図に示した装置１、２ａ〜２ｔ、３、４は、本例の無線ＬＡＮシステムを構成する一部の装置であり、例えば回線３には同図に示した親局装置１とは異なる親局装置もアクセスポイントとして接続されており、また、例えば同図に示した子局装置２ａ〜２ｔとは異なる子局装置も図外に存在しており、また、例えば回線３には同図に示したＰＣ４とは異なるＰＣも接続されている。なお、ＰＣ４は例えば回線３を介して各親局装置１等を管理する機能を有している。
【００２７】
また、図２には、本例の親局装置１と子局装置２ａ〜２ｔとの間の無線通信で用いられるフレーム（ＴＤＤ無線フレーム）の一例を示してあり、このフレームには、報知信号を送信する報知信号スロットと、受信確認信号を送信する受信確認信号スロットと、送信要求信号を送信するｎ（ｎは複数であり、本例では例えばｎ＝１２）個の送信要求信号スロットと、送信許可信号を送信する送信許可信号スロットと、データ信号を送信するデータ信号スロットとが記載順に含まれている。なお、報知信号や送信要求信号や送信許可信号やデータ信号や受信確認信号の役割については、例えば上記従来例で述べたのと同様である。
【００２８】
また、図３には、本例の親局装置１と子局装置２ａ〜２ｔとの間で行われる無線通信の一例として、子局装置２ａ〜２ｔから親局装置１に対してデータ信号を無線送信する場合の通信手順の一例を示してある。
すなわち、例えば上記従来例で述べたのと同様に、親局装置１は一定の時間間隔毎に報知信号を各セクタの通信可能領域に存する全ての子局装置２ａ〜２ｔに対して無線送信しており、子局装置２ａ〜２ｔは親局装置１から無線受信する報知信号に基づいて当該親局装置１との同期を確立し、親局装置１に対して送信すべきデータが発生した場合には、まず、当該親局装置１に対して送信要求信号を無線送信する。
【００２９】
次に、親局装置１は子局装置２ａ〜２ｔから送信要求信号を無線受信すると、当該子局装置２ａ〜２ｔに対して送信許可信号を無線送信し、当該子局装置２ａ〜２ｔは例えば親局装置１から無線受信した送信許可信号により指示される送信タイミングに従って親局装置１に対してデータ信号を無線送信する。
【００３０】
そして、親局装置１は子局装置２ａ〜２ｔから無線送信されたデータ信号の受信状況に応じて当該子局装置２ａ〜２ｔに対して受信確認信号を無線送信し、当該子局装置２ａ〜２ｔは例えば受信確認信号としてＡＣＫを受信した場合には当該データ信号の送信処理を終了する一方、受信確認信号としてＮＡＫを受信した場合には当該データ信号の再送処理を実行する。
【００３１】
次に、主として本発明の要部に係る構成部分を説明する観点で、本例の無線ＬＡＮシステムに備えられた親局装置１や子局装置２ａ〜２ｔを更に詳しく説明する。なお、本例の親局装置１には、本例の特徴的な構成部分として、判定手段１１と通知手段１２とが備えられており、本例の子局装置２ａ〜２ｔには、本例の特徴的な構成部分として、検出手段２１と要求信号送信手段２２とが備えられている。
【００３２】
まず、本例の親局装置１の特徴的な構成部分について説明する。
親局装置１は例えば図４に示すような子局管理テーブルをメモリに格納して有しており、この子局管理テーブルでは各セクタ毎に子局管理情報（セクタｓ１子局管理情報〜セクタｓ１２子局管理情報）が管理されている。そして、各セクタ毎の子局管理情報としては、例えば当該セクタの通信可能領域に存する各子局装置の識別子と、ＭＡＣアドレスと、通信開始時刻と、送信要求信号スロットの割り当て番号（本例では、１〜ｎ）とが各子局装置毎に対応付けられて格納されている。なお、同図では、セクタｓ１の子局管理情報として、ｎ個の子局装置（子局＃１〜子局＃ｎ）に関する情報が格納されている場合を示してある。
【００３３】
ここで、子局管理テーブルの管理の仕方の具体例を説明する。
すなわち、本例の子局装置２ａ〜２ｔは、例えば親局装置１の通信可能領域へ移動してきたときや親局装置１の通信可能領域で電源がオンにされたときには、当該親局装置１との同期を確立した後に最初に当該親局装置１への送信を行うに際して、まず、当該親局装置１に対して送信要求信号を無線送信する。なお、親局装置１により管理されていない子局装置２ａ〜２ｔが最初に親局装置１に対して送信要求信号を無線送信する場合には、本例では、例えばフレームに含まれる任意の送信要求信号スロットの中からランダムに選択した送信要求信号スロットを用いて当該送信が行われる。
【００３４】
一方、親局装置１では、子局装置２〜２ｔから無線送信される送信要求信号が、当該子局装置２ａ〜２ｔの存するセクタ（本例では、セクタｓ１〜セクタｓ１２）で受信され、親局装置１は当該セクタの番号（本例では、１〜１２）や当該子局装置２ａ〜２ｔのＭＡＣアドレス等を検出する。
【００３５】
図５には、本例の子局装置２ａ〜２ｔから無線送信される送信要求信号の一例を示してあり、この送信要求信号には、ビット同期を確立するのに用いられるビット同期信号と、フレーム同期を確立するのに用いられるフレーム同期信号と、信号の種別を特定する情報である信号種別と、当該送信要求信号のシーケンス番号の情報であるシーケンス番号と、当該送信要求信号の送信元となる子局装置２ａ〜２ｔの識別情報である子局識別子と、各種の制御情報である制御情報と、誤り制御のための情報であるフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）とが含まれている。
【００３６】
なお、本例では、各子局装置２ａ〜２ｔを識別するための情報として、例えば各子局装置２ａ〜２ｔに固有に割り当てられたＭＡＣアドレスが用いられるとともに、例えば子局装置２ａ〜２ｔが親局装置１により管理されているときには当該親局装置１により当該子局装置２ａ〜２ｔに対して付与される識別子（例えば識別番号）も用いられる。
【００３７】
親局装置１は、子局装置２ａ〜２ｔから無線送信される送信要求信号を受信すると、当該送信要求信号を受信したセクタ（受信セクタ）に関する子局管理情報（例えばセクタｓ１であれば、セクタｓ１子局管理情報）を子局管理テーブル中で参照して、当該子局装置２ａ〜２ｔのＭＡＣアドレス（当該送信要求信号に含まれているＭＡＣアドレス）が子局管理情報として管理されているか否かを検索し、当該ＭＡＣアドレスが子局管理情報として管理されていない場合には、当該子局装置２ａ〜２ｔに関して次のような新規登録処理を行う。
【００３８】
すなわち、新規登録処理では、親局装置１は、新規登録対象となる子局装置２ａ〜２ｔ（すなわち、受信した送信要求信号を送信した子局装置２ａ〜２ｔ）に対して識別子を新たに付与し、当該識別子と、当該子局装置２ａ〜２ｔのＭＡＣアドレスと、当該子局装置２ａ〜２ｔとの通信開始時刻（例えばタイムスタンプ）と、当該子局装置２ａ〜２ｔに割り当てた送信要求信号スロットの割り当て番号とを対応付けて、子局管理テーブル中の受信セクタに関する子局管理情報として登録（格納）する。なお、このようにして子局管理テーブルに登録された各子局装置２ａ〜２ｔの情報は、本例では、例えば当該子局装置２ａ〜２ｔとの通信が一定時間（例えばタイムスタンプで示される時刻から一定時間）経過した後に発生していない場合には、抹消（消去）される。
【００３９】
上記のような新規登録処理及び登録抹消処理を行うことにより、親局装置１では、各セクタ毎の通信可能領域に存する子局装置２ａ〜２ｔの総数を把握することができる。そして、本例の判定手段１１は、上記のように各セクタの通信可能領域に存する子局装置２ａ〜２ｔから無線受信する送信要求信号に基づいて管理される子局管理テーブルを参照して、各セクタ毎に、通信可能領域に存する子局装置２ａ〜２ｔの総数がフレームに含まれる送信要求信号スロットの総数（本例では、ｎ個）以下であるか否かを判定する機能を有している。
【００４０】
また、親局装置１が各子局装置２ａ〜２ｔに対して送信要求信号スロットを割り当てる手順の具体例を説明する。
すなわち、親局装置１は、各セクタ毎に、子局管理テーブルに登録していく順番に従って、登録対象となる各子局装置２ａ〜２ｔに対して１番目の送信要求信号スロット（送信要求信号スロット１）からｎ番目の送信要求信号スロット（送信要求信号スロットｎ）までを順次固定的に割り当てていく。
【００４１】
ここで、この割り当ての手順は各セクタについて同様である。
具体的に、セクタｓ１を例として示すと、まず、例えばセクタｓ１子局管理情報としていずれの子局装置の情報も管理されていないときに親局装置１が子局装置２ａからの送信要求信号をセクタｓ１で受信したとすると、親局装置１は当該子局装置２ａの情報をセクタｓ１子局管理情報として登録するに際して、当該子局装置２ａに１番目の送信要求信号スロット１を割り当てる。
【００４２】
次に、上記のようにしてセクタｓ１子局管理情報として１つの子局装置２ａの情報が管理されているときに親局装置１が他の子局装置２ｂからの送信要求信号をセクタｓ１で受信したとすると、親局装置１は当該子局装置２ａの情報をセクタｓ１子局管理情報として登録するに際して、当該セクタｓ１子局管理情報を検索して空いている送信要求信号スロットの中で最も番号が小さい２番目の送信要求信号スロット２を当該子局装置２ｂに割り当てる。そして、３番目以降についても同様にして、親局装置１は、セクタｓ１で送信要求信号を受信した各子局装置２ａ〜２ｔに対して、ｎ番目までの送信要求信号スロットを順番に割り当てていく。
【００４３】
一方、例えばセクタｓ１子局管理情報としてｎ個の子局装置の情報が管理されているときに親局装置１が他の子局装置２ａ〜２ｔからの送信要求信号を受信した場合には、親局装置１は当該子局装置２ａ〜２ｔの情報をセクタｓ１子局管理情報として登録するに際して、当該セクタｓ１子局管理情報により管理される子局装置２ａ〜２ｔの総数がフレームに含まれる送信要求信号スロットの総数を超えることを検出したことに応じて、当該セクタｓ１子局管理情報により管理される全ての子局装置２ａ〜２ｔに対する送信要求信号スロットの固定的な割り当てを解除し、これら全ての子局装置２ａ〜２ｔによりランダムに送信要求信号スロットを選択（ランダム選択）させるように切り替える。
【００４４】
ここで、上記のような送信要求信号スロットの割り当ての情報や、ランダム選択を指示する情報は、本例では、親局装置１から子局装置２ａ〜２ｂに対して無線送信される送信許可信号を用いて通知される。
図６には、本例の親局装置１から無線送信される送信許可信号の一例を示してあり、この送信許可信号には、ビット同期を確立するのに用いられるビット同期信号と、フレーム同期を確立するのに用いられるフレーム同期信号と、信号の種別を特定する情報である信号種別と、当該送信許可信号のシーケンス番号の情報であるシーケンス番号と、当該送信許可信号の送信先（許可対象）となる子局装置２ａ〜２ｔの識別情報である許可対象子局識別子と、各種の制御情報である制御情報と、誤り制御のための情報であるフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）とが含まれている。
【００４５】
本例の親局装置１は、例えば子局装置２ａ〜２ｔに割り当てた送信要求信号スロットの番号情報を同図に示した送信許可信号に含ませることにより、当該送信許可信号の送信先となる子局装置２ａ〜２ｔに対して当該割り当てを通知する一方、例えば同図に示した送信許可信号に含められる子局ＭＡＣアドレスのフィールド（６バイト）を全て“０”値（ＡＬＬ０）として無線送信することにより、当該送信許可信号を受信する全ての子局装置２ａ〜２ｔに対してランダム選択の指示を通知する。
【００４６】
本例の通知手段１２は、以上のような仕方で、各セクタ毎に、通信可能領域に存する子局装置２ａ〜２ｔの総数がフレームに含まれる送信要求信号スロットの総数（本例では、ｎ個）以下である場合には、これら各子局装置２ａ〜２ｔのそれぞれに異なる送信要求信号スロットを割り当てて当該割り当てを当該各子局装置２ａ〜２ｔに通知する一方、通信可能領域に存する子局装置２ａ〜２ｔの総数がフレームに含まれる送信要求信号スロットの総数（本例では、ｎ個）より大きい場合には、送信要求信号スロットのランダム選択の指示をこれら全ての子局装置２ａ〜２ｔに通知する。
【００４７】
次に、本例の子局装置２ａ〜２ｔの特徴的な構成部分について説明する。なお、本例では、各子局装置２ａ〜２ｔは同一の構成を有しており、各子局装置２ａ〜２ｔは親局装置１の通信可能領域ＢＳＡ等を移動することが可能な装置である。
各子局装置２ａ〜２ｔは、上述のように、自己が存在する通信可能領域ＢＳＡの親局装置１との間で同期を確立した後に、当該親局装置１に対する送信の要求が発生した場合には、まず、自己のＭＡＣアドレスを含んだ送信要求信号を当該親局装置１に対して無線送信する。
【００４８】
そして、各子局装置２ａ〜２ｔは、上記した送信要求信号に応じて親局装置１から無線送信される送信許可信号を受信し、受信した送信許可信号に含まれる通知内容を検出して、当該通知内容に従って次回からの送信要求信号の送信に用いる送信要求信号スロット（すなわち、送信要求信号を送信するタイミング）を選択する。
【００４９】
具体的には、例えば子局装置２ａ〜２ｔが受信した送信許可信号中に（いずれかの）子局装置のＭＡＣアドレスが含まれていて、当該ＭＡＣアドレスが自己のＭＡＣアドレスと一致した場合（すなわち、当該送信許可信号が自己宛てであった場合）には、当該子局装置２ａ〜２ｔは、通知内容が送信要求信号スロットの割り当てであると判定し、自己に割り当てられた送信要求信号スロットの番号を当該送信許可信号中から検出して、次回からの送信要求信号の送信には当該番号の送信要求信号スロットを用いる。
【００５０】
一方、例えば子局装置２ａ〜２ｔが受信した送信許可信号中のＭＡＣアドレスのフィールド（６バイト）が全て“０”値である場合には、当該子局装置２ａ〜２ｔは、通知内容がランダム選択の指示であると判定し、次回からの送信要求信号の送信にはフレームに含まれる任意の送信要求信号スロットの中から１つの送信要求信号スロットをランダムに選択して用いる。なお、このようなランダム選択（ランダムアクセス）は、例えば各子局装置２ａ〜２ｔが１からｎまでの１つの数値をランダムに発生させて、発生した数値と同じ番号の送信要求信号スロットを選択して用いるといった仕方で実現される。
【００５１】
本例の検出手段２１は、以上のような仕方で、親局装置１の通知手段１２による通知内容を検出する。
また、本例の要求信号送信手段２２は、以上のような仕方で、検出した通知内容が送信要求信号スロットの割り当てである場合には自己に割り当てられた送信要求信号スロットを用いて送信要求信号を無線送信する一方、検出した通知内容が送信要求信号スロットのランダム選択指示である場合にはフレーム内の任意の送信要求信号スロットをランダムに選択した送信要求信号スロットを用いて送信要求信号を無線送信する。
【００５２】
このように、本例の無線ＬＡＮシステムでは、例えば親局装置１の各セクタ毎に、通信可能領域に存する子局装置２ａ〜２ｔの総数がフレームに含まれる送信要求信号スロットの総数（本例では、ｎ個）以下である場合には、各子局装置２ａ〜２ｔに異なる送信要求信号スロットが割り当てられるため、子局装置２ａ〜２ｔから親局装置１に対して無線送信される送信要求信号の衝突をなくすことができる。
【００５３】
一方、本例の無線ＬＡＮシステムでは、例えば親局装置１の各セクタ毎に、通信可能領域に存する子局装置２ａ〜２ｔの総数がフレームに含まれる送信要求信号スロットの総数（本例では、ｎ個）より大きい場合には、複数の子局装置２ａ〜２ｔに同一の送信要求信号スロットを重複して割り当てることなく、全ての子局装置２ａ〜２ｔにより送信要求信号スロットをランダムに選択することが行われるため、送信要求信号の衝突を低減することができる。
【００５４】
以上のように、本例の無線ＬＡＮシステムでは、例えば子局装置２ａ〜２ｔの移動が日常的に発生するようなモバイル環境においても、上述したように親局装置１の各セクタの通信可能領域に存する子局装置２ａ〜２ｔの総数に応じて各子局装置２ａ〜２ｔに異なる送信要求信号スロットを割り当てること或いはランダムアクセスさせることが動的に行われるため、２以上の子局装置間での送信要求信号の衝突を低減させることができ、これにより、無線回線のスループットを向上させることができる。
【００５５】
なお、本例では、上記図５に示した送信要求信号が本発明に言う要求信号に相当し、上記図２に示したフレームに含まれる送信要求信号スロットが本発明に言う要求信号スロットに相当する。
ここで、本発明に係る無線通信システムや親局装置や子局装置やフレームの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。
【００５６】
一例として、フレームに含まれる要求信号スロットの総数としては、複数であれば、任意であってもよい。
また、例えば、子局装置の総数がフレームに含まれる要求信号スロットの総数以下であるか否かを判定する仕方や、当該総数以下である場合に各子局装置に異なる要求信号スロットを割り当てる仕方や、当該割り当てやランダム選択指示を子局装置に通知する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよい。
【００５７】
また、本例では、各子局装置を識別するために各子局装置に割り当てられたＭＡＣアドレスを用いた場合を示したが、例えば他の子局装置機器アドレスが用いられてもよい。
また、本例では、親局装置が複数のセクタを形成して無線通信を行う場合を示したが、必ずしもこのようなセクタ方式が親局装置で用いられなくともよく、例えば親局装置が単一の通信可能領域を形成するような場合には、当該親局装置では当該単一の通信可能領域に対応した子局管理情報が管理されればよい。
【００５８】
また、本例では、子局装置の総数がフレームに含まれる要求信号スロットの総数より大きい場合には全ての子局装置に対して親局装置がランダム選択指示を与える構成としたが、本発明では、他の構成を用いることも可能である。具体的には、このような場合に、例えば送信要求が頻繁に発生する（１又は複数の）子局装置に対しては親局装置が要求信号スロット（重複して割り当てる場合も含む）を割り当てる一方、残りの子局装置（すなわち、比較的送信要求が発生しない１以上の子局装置）に対しては親局装置がランダム選択指示を与えるといった構成とすることも可能であり、本発明は、このような構成をも包含するものである。
【００５９】
また、本発明に係る親局装置により行われる各種の処理や本発明に係る子局装置により行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成であってもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピーディスクやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【００６０】
また、本例では、特に好ましい態様として、本発明に係る無線通信システムを無線ＬＡＮシステムに適用し、本発明に係る親局装置や本発明に係る子局装置を無線ＬＡＮシステムに備えられる親局装置や子局装置に適用した場合を示したが、本発明の適用分野としては、必ずしも無線ＬＡＮシステムに限られず、本発明は、種々な無線通信システムに適用することが可能なものである。
【００６１】
具体的には、本発明は、例えば親局装置を中心に構成されるネットワークノードの構成にかかわらずに種々なシステムに適用することも可能なものであり、一例として、子局装置が固定的に使用される加入者無線アクセス（ＦＷＡ：Fixed Wireless Access）のようなシステムに適用することも可能であり、例えば加入者の構成が日毎に変化するようなＦＷＡシステムにおいて無線回線のスループットを向上させることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る無線通信システムや親局装置や子局装置によると、複数の要求信号スロットが含まれたフレームにより親局装置と子局装置とが無線通信するに際して、親局装置では通信可能領域に存する子局装置の総数がフレームに含まれる要求信号スロットの総数以下である場合には各子局装置に異なる要求信号スロットを割り当てて当該割り当てを通知する一方、その他の場合には要求信号スロットのランダム選択指示を子局装置に通知し、子局装置では親局装置からの通知内容に従って、自己に割り当てられた要求信号スロットを用いて、或いは、ランダムに選択した要求信号スロットを用いて要求信号を無線送信するようにしたため、子局装置から親局装置に対して無線送信される要求信号の衝突を低減させることができ、これにより、無線回線のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線ＬＡＮシステムの構成例を示す図である。
【図２】フレームの一例を示す図である。
【図３】親局装置と子局装置との無線通信シーケンスの一例を示す図である。
【図４】子局管理テーブルの一例を示す図である。
【図５】送信要求信号の一例を示す図である。
【図６】送信許可信号の一例を示す図である。
【符号の説明】
１・・親局装置、２ａ〜２ｔ・・子局装置、３・・回線、４・・ＰＣ、
１１・・判定手段、１２・・通知手段、２１・・検出手段、
２２・・要求信号送信手段、

Claims

親局装置と子局装置とがフレームにより無線通信する無線通信システムにおいて、
フレームには、子局装置が親局装置に対して当該親局装置へのデータ通信を要求する要求信号を送信する複数の要求信号スロットが含まれており、
親局装置には、通信可能領域に存する所定の複数の子局装置に対しては要求信号スロットを割り当てて当該割り当てを通知する一方、通信可能領域に存する残りの子局装置に対しては要求信号スロットのランダム選択指示を通知する通知手段を備え、
子局装置には、親局装置の通知手段による通知内容を検出する検出手段と、
検出した通知内容が要求信号スロットの割り当てである場合には自己に割り当てられた要求信号スロットを用いて要求信号を無線送信する一方、検出した通知内容が要求信号スロットのランダム選択指示である場合にはフレーム内の任意の要求信号スロットをランダムに選択した要求信号スロットを用いて要求信号を無線送信する要求信号送信手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
親局装置と子局装置とがフレームにより無線通信する無線通信方法において、
フレームには、子局装置が親局装置に対して当該親局装置へのデータ通信を要求する要求信号を送信する複数の要求信号スロットが含まれており、
親局装置が、通信可能領域に存する所定の複数の子局装置に対しては要求信号スロットを割り当てて当該割り当てを通知する一方、通信可能領域に存する残りの子局装置に対しては要求信号スロットのランダム選択指示を通知し、
子局装置が、親局装置による通知内容を検出し、検出した通知内容が要求信号スロットの割り当てである場合には自己に割り当てられた要求信号スロットを用いて要求信号を無線送信する一方、検出した通知内容が要求信号スロットのランダム選択指示である場合にはフレーム内の任意の要求信号スロットをランダムに選択した要求信号スロットを用いて要求信号を無線送信する、
ことを特徴とする無線通信方法。