JP4628953B2

JP4628953B2 - 通信方法および送信機

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Publication number: JP4628953B2
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Inventors: 幸政永井; 明憲藤村; 博昭平井; 寛祥須賀
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Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2011-02-09
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Description

この発明は、無線ＬＡＮ標準化規格IEEE802.11に準拠した無線信号を送受する基地局および無線端末に関し、特に、無線アクセス方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance）を採用する基地局および無線端末に関する。

以下、従来の無線通信システム（無線ＬＡＮ通信システム）について説明する。現在、家庭／オフィス向けの高速な無線ネットワークシステムを構築する機器として、米国の無線ＬＡＮ標準化規格IEEE802.11（非特許文献１参照）で標準化されたIEEE802.11b，IEEE802.11a規格等に準拠した商品が市場に出回っている。また、このような無線ネットワークシステムでは、周波数の広帯域化，多値変調化，多アンテナ化等により、通信速度の高速化が図られている。

IEEE802.11b規格に準拠した無線ＬＡＮ（非特許文献２参照）は、２．４ＧＨｚ帯を使用し、変調方式としてＣＣＫ（Complementary Code Keying）を用いて物理的な最大伝送速度が１１Ｍｂｐｓである。また、IEEE802.11a規格に準拠した無線ＬＡＮ（非特許文献３参照）は、５ＧＨｚ帯を使用し、変調方式としてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）を用いて物理的な最大伝送速度が５４Ｍｂｐｓである。また、現在、仕様が検討されているIEEE802.11g規格に準拠した無線ＬＡＮは、２．４ＧＨｚ帯を使用し、変調方式としてＯＦＤＭを用いて物理的な最大伝送速度が５４Ｍｂｐｓである。

IEEE802.11（http://standards.ieee.org/getieee802/802.11.html） IEEE802.11b IEEE802.11a

しかしながら、上記、従来の無線ネットワークシステムにおいては、たとえば、基地局と複数の無線端末がIEEE802.11規格に準拠した無線信号を送受し、当該基地局がＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等のアクセスラインでシステム外部と接続する場合、アクセスライン側から基地局に渡される最大データ長は１５００ｂｙｔｅという制限がある。また、基地局がアクセスライン(Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）)に接続する関係上、各無線端末についても基地局に接続した場合は、最大データ長を１５００ｂｙｔｅにして送信しなければならない。

そのため、無線区間を広帯域化し、高速化を図った場合であっても、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance）におけるキャリアセンスを行うためのフレーム間のアイドル時間および無線フレーム応答（ＡＣＫ，ＮＡＫ）の送信処理時間が存在し、また、物理層におけるヘッダ等のオーバヘッドによりＦｒａｍｅＢｏｄｙ（データ）の送信時間の割合が減少するので、帯域幅に応じた実効速度の増加が望めない、という問題があった。また、データ長（フレーム長）に制限があるので、実効スループットが著しく低下する、という問題もあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フレーム長制限による実効スループットの著しい低下を回避でき、かつ、ＣＳＭＡ／ＣＡにおけるキャリアセンスを行うためのフレーム間のアイドル時間および無線フレーム応答（ＡＣＫ，ＮＡＫ）の送信処理時間、さらに、物理層におけるヘッダ等のオーバヘッド、を削減可能な基地局および無線端末を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる通信方法は、無線通信システムにおける送信機が採用する通信方法であって、１以上のフレームと上記フレームが複数であるか否かを示すフレーム結合情報とを含むデータフレームを生成するフレーム結合ステップ、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、たとえば、家庭／オフィス向けの無線ネットワークを構成する基地局および無線端末が、結合情報，Enable情報および所定のパケット情報を用いて、外部からの複数の受信フレームを適切に結合して送信し、受信側にて結合されたフレームを適切に分割することとした。これにより、ヘッダ等のオーバヘッドが低減され、単位時間に占めるユーザーデータ送信時間の割合が増加するので、無線伝送の広帯域化に応じた実効速度が得られ、さらにシステムスループットの向上を実現できる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる基地局および無線端末の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
第１図は、本発明にかかる基地局および無線端末を含む無線通信システム（家庭／オフィス向けの無線ネットワーク）の構成を示す図である。この無線通信システムは、有線または無線系の外部の通信網と接続するアクセスライン（たとえば、Ethernet（登録商標），xDSL，CATV，FTTH等）との相互接続を行うためのゲートウェイを有する基地局（ＡＰ）１と、上記アクセスラインからの情報に対する受信処理および上記アクセスラインへの送信処理を行う複数の無線端末（ＳＴＡ）２Ａ，２Ｂ，…から構成される。基地局１と各無線端末との間では、米国の無線ＬＡＮ標準化規格IEEE802.11で標準化されたIEEE802.11b，IEEE802.11a規格等に準拠した無線信号の送受信処理が行われる。

基地局１は、有線または無線系のアクセスラインを終端させ、家庭／オフィス内の無線ネットワークを介して特定の無線端末２Ａ，２Ｂ，…へアクセスラインからの受信情報を送信し、一方で、無線端末２Ａ，２Ｂ，…からの受信情報をアクセスライン側へ送信する通信ユニットシステム１１を備える。そして、この通信ユニットシステム１１は、上記アクセスラインを終端させるアクセス系終端ユニット１３と、前記アクセスライン上の信号と家庭／オフィス内の無線端末２Ａ，２Ｂ，…の信号との間の信号フォーマットの相互変換を制御し、さらにメモリ等（後述するShared-Memory３３に相当）を制御するインタフェースユニット１４（たとえば、ルーター，ブリッジに相当）と、家庭／オフィス内の無線ネットワークにおいてIEEE802.11a，IEEE802.11b，IEEE802.11g規格等に準拠した無線信号の送受信処理を行う無線ユニット１５と、アンテナ１２を備える。

また、無線端末２Ａ，２Ｂは、それぞれ、パソコン，ＰＤＡ，テレビジョン受信機のような情報機器本体２１Ａ，２１Ｂと、各情報機器本体２１Ａ，２１Ｂと基地局１の通信ユニットシステム１１との間のデータ送受信を制御する端末ユニットシステム２２Ａ，２２Ｂと、を備える。そして、この端末ユニットシステム２２Ａ，２２Ｂは、基地局１，他の無線端末の信号と情報機器本体２１Ａ，２１Ｂの信号との間の信号フォーマットの相互変換を制御し、さらにメモリ等（後述するShared-Memory３３に相当）を制御するインタフェースユニット２４Ａ，２４Ｂと、家庭／オフィス内の無線ネットワークにおいてIEEE802.11a，IEEE802.11b，IEEE802.11g規格等に準拠した無線信号の送受信処理を行う無線ユニット２５Ａ，２５Ｂと、アンテナ２３Ａ，２３Ｂを備える。

ここで、本実施の形態の基地局と無線端末の特徴的な動作について詳細に説明する。第２図は、本発明にかかる基地局および無線端末のインタフェースユニット１４，２４Ａ，２４Ｂの構成例を示す図である。フレーム結合ユニット３１は、基地局１のアクセス系終端ユニット１３または無線端末２Ａ，２Ｂの情報機器本体２１Ａ，２１Ｂからの複数のフレームを必要に応じて結合させ、ある一定フォーマットにてShared-Memory３３に保存する。また、無線ユニット１５，２５Ａ，２５Ｂからは、「使用可能な無線帯域および変調方式に応じて最大結合数または最大フレーム長を決定するための結合情報」と「結合可能であることを示すためのEnable信号」が通知される。

また、フレーム分割ユニット３２は、基地局１の無線ユニット１５または無線端末２Ａ，２Ｂの無線ユニット２５Ａ，２５Ｂからの受信フレームを、必要に応じて複数フレームに分割し、ある一定フォーマットにてShared-Memory３３に保存する。

また、第３図は、複数のフレームが結合された場合に無線ユニット１５または無線ユニット２５Ａ，２５Ｂにて送信されるデータフレームフォーマットを示す図である。このデータフレームには、パケットがＤＡＴＡであることを示すパケットタイプフィールド，宛先ＭＡＣ（Media Access Control）アドレス，送信元ＭＡＣアドレス等を含むＭＡＣヘッダと、送信データを示すFrame-Bodyと、個々のパケットのビット誤りをチェックするための演算結果（ＦＣＳ：Frame Check Sequence）が含まれている。さらに、Frame-Body内部には、フレームが結合されているかどうかを示すF-TYPEフィールドと、結合フレーム数を示すNumフィールドと、Numフィールドで示された数のDATAフィールドと、DATAフィールド長を示すLENGTHフィールド等が含まれている。なお、第３図のデータフレームフォーマットでは、IEEE802.11の詳細なフィールドや変調方式等に依存する各無線パケットに共通に付加されるフィールドを説明の便宜上省略する。

つづいて、本実施の形態におけるフレーム結合ユニット３１の処理を、図面を用いて詳細に説明する。なお、第４図は、本実施の形態のShared-Memory３３内の送信側Shared-Memory３３ａの一例を示す図である。送信側Shared-Memory３３ａは、一定サイズＭ１に分割されており、それぞれの領域Ｍ１０（結合後の先頭フレーム：次送信フレーム），Ｍ１１（２番目のフレーム），Ｍ１２（３番目のフレーム），Ｍ１３（４番目のフレーム）には、フレームＩＤ，宛先ＭＡＣアドレス，送信元ＭＡＣアドレス，結合数，最大結合数，現在のフレーム長，最大フレーム長等が含まれたフレーム管理情報Ｋ１０と、複数のフレームを格納できるデータフィールドＫ１１と、が含まれている。それぞれのデータフィールドには、たとえば、基地局１のアクセス系終端ユニット１３または無線端末２Ａ，２Ｂの情報機器本体２１Ａ，２１ＢからのフレームＤ１０ａ，Ｄ１０ｂ，Ｄ１１ａ，Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ａ，Ｄ１２ｂ，Ｄ１２ｃ，Ｄ１３ａが含まれている。

第５図は、フレーム結合ユニット３１の処理を示すフローチャートである。ここでは、一例として、上記第４図の送信側Shared-Memory３３ａの領域Ｍ１０に、無線ユニット１５（または２５Ａ，２５Ｂ）における次送信パケットが保存されていることを前提とし、結合情報とEnable信号を用いたフレーム結合処理について説明する。なお、以降では、説明の便宜上、基地局１のフレーム結合ユニット３１の処理について説明するが、無線端末２Ａ，２Ｂのフレーム結合ユニット３１についても同様に動作する。

まず、フレーム結合ユニット３１では、たとえば、アクセス系終端ユニット１３からのフレームを受信すると（第５図、ステップＳ１）、受信フレームを結合すべきかどうかを決定するためにフレーム内の検査用情報を検査する（ステップＳ２）。検査の結果、たとえば、フレーム結合を行わない場合には（ステップＳ２，Ｎｏ）、受信フレームを新規フレームとしてフレーム管理情報とともに送信側Shared-Memory３３ａに保存する（ステップＳ１２）。具体的には、第４図に示すように、フレームＤ１３ａをフレーム管理情報とともに、送信側Shared-Memory３３ａの領域Ｍ１３に保存する。なお、上記検査用情報としては、たとえば、ＭＡＣアドレス，ＩＰアドレス，ＴＣＰのポート番号，ＴＯＳフィールド（パケットの優先度を記述するフィールド）等を用いることとする。また、場合によっては、個々のＭＡＣアドレス，ＩＰアドレス，ＴＣＰのポート番号等に対して異なる条件を設けることも可能とする。

また、ステップ２による検査の結果、フレーム結合を行う場合（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、フレーム結合ユニット３１では、送信側Shared-Memory３３ａを検査し（ステップＳ３）、送信側Shared-Memory３３ａ内に既に条件を満たすフレームが存在するかどうかを判断する（ステップＳ５）。判断の結果、送信側Shared-Memory３３ａ内に条件を満たすフレームが存在しない場合には（ステップＳ５，Ｎｏ）、上記同様、受信フレームを新規フレームとしてフレーム管理情報とともに送信側Shared-Memory３３ａに保存する（ステップＳ１２）。

また、ステップＳ５の判断の結果、送信側Shared-Memory３３ａ内に既に条件を満たすフレームが存在する場合（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、フレーム結合ユニット３１では、当該送信側Shared-Memory３３ａ内に存在するフレームが上記先頭フレーム（領域Ｍ１０）を構成するフレームであるかどうかを検査する（ステップＳ６）。検査の結果、先頭フレームを構成していない場合には（ステップＳ６，Ｎｏ）、現在の結合数が、結合情報に基づいて決定した最大結合数を越えているかどうかを検査し（ステップＳ１０）、結合可能であれば（ステップＳ１０，Ｙｅｓ）、既存のフレームの後ろに受信フレームを結合する（ステップＳ１１）。具体的には、第４図に示すように、フレームＤ１１ｂを領域Ｍ１１のＤ１１ａの後ろに、フレームＤ１２ｃを領域Ｍ１２のＤ１２ｂの後ろに、それぞれ保存する。一方、結合数が既に最大結合数に達し、結合不可能であれば（ステップＳ１０，Ｎｏ）、上記同様、受信フレームを新規フレームとしてフレーム管理情報とともに送信側Shared-Memory３３ａに保存する（ステップＳ１２）。

なお、上記最大結合数は、無線ユニット１５から定期的に更新される結合情報に応じてフレーム結合ユニット３１内で決定されることとし、たとえば、使用可能な無線周波数帯域が広い場合や、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）等を用いて空間的に帯域が広い場合や、または多値変調等を使用し変調効率がよい場合は大きくし、逆に広い無線周波数帯域やＭＩＭＯを使用できない場合や、伝播状況が悪く変調方式の効率を落として送信している場合には小さくする。

また、ステップＳ６の検査の結果、送信側Shared-Memory３３ａ内に存在するフレームが上記先頭フレーム（領域Ｍ１０）を構成するフレームである場合は（ステップＳ６，Ｙｅｓ）、無線アクセス方式としてＣＳＭＡを用いている基地局１の無線ユニット１５が、たとえば、バックオフ値が大きいこと，一定時間まで帯域が予約されていること，または受信中であること等、を理由として、一定時間以上にわたってメディアにアクセスすることができない場合がある。そこで、フレーム結合ユニット３１では、Enable信号に基づいて、さらなるフレーム結合が可能であるかどうか、すなわち、フレームを追加するための時間があるかどうか、を検査する（ステップＳ７）。その結果、結合可能（Enable信号＝１）であれば（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、さらに現在の結合数が、結合情報に基づいて決定した最大結合数を越えているかどうかを検査し（ステップＳ８）、結合可能（結合数＜結合最大数）であれば（ステップＳ８，Ｙｅｓ）、既存のフレームの後ろに受信フレームを結合する（ステップＳ９）。具体的には、第４図に示すように、フレームＤ１０ｂを領域Ｍ１０のＤ１０ａの後ろに保存する。

なお、フレームを結合するための時間がない場合（ステップＳ７，Ｎｏ）、または、現在の結合数が既に最大結合数に達していると判断された場合（ステップＳ８，Ｎｏ）、フレーム結合ユニット３１では、上記同様、受信フレームを新規フレームとしてフレーム管理情報とともに送信側Shared-Memory３３ａに保存する（ステップＳ１２）。

その後、送信側Shared-Memory３３ａに書き込まれた送信フレームは、基地局１の無線ユニット１５にて決定される送信タイミングで読み出され、無線LAN標準化規格IEEE802.11で標準化されたIEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g規格等に準拠した無線信号に変換され、アンテナ１２から送信される。上記送信フレームは、送信時にフレーム長が最大結合数あるいは最大フレーム長に達していなくてもよい。

なお、本実施の形態では、フレームを結合するための判断処理に最大結合数を用いたが、最大フレーム長、または無線帯域および変調効率等に関係して算出されるパラメータ等で実現することも可能である。また、検査用情報は、ＭＡＣアドレス等に限定するものではなく、ＴＯＳフィールド，ＩＰアドレス，ＴＣＰのポート番号等としてもよい。また、個々のＭＡＣアドレス，ＴＯＳフィールド，ＩＰアドレス，ＴＣＰのポート番号等に対して異なる最大結合数や最大フレーム長の条件を設けることも可能である。また、アプリケーションやサービス内容に応じて上記最大結合数や最大フレーム長等の条件を変化させることも可能である。また、アプリケーションやサービス内容に応じてShared-Memory３３ａ内の順番を入れ替えることも可能である。

つづいて、本実施の形態におけるフレーム分割ユニット３２の処理を、図面を用いて詳細に説明する。なお、第６図は、本実施の形態のShared-Memory３３内の受信側Shared-Memory３３ｂの一例を示す図である。受信側Shared-Memory３３ｂは、一定サイズＭ２に分割されており、それぞれの領域Ｍ２０，Ｍ２１，Ｍ２２，Ｍ２３には、フレームＩＤ，宛先ＭＡＣアドレス，送信元ＭＡＣアドレス等が含まれたフレーム管理情報Ｋ２０と、単一フレームを格納できるデータフィールドＫ２１と、が含まれている。それぞれのデータフィールドには、たとえば、基地局１の無線ユニット１５または無線端末２Ａ，２Ｂの無線ユニット２５Ａ，２５Ｂからの受信フレームを分割した後のフレームＤ２０ａ，Ｄ２１ａ，Ｄ２２ａ，Ｄ２３ａが含まれている。

第７図は、フレーム分割ユニット３２の処理を示すフローチャートである。ここでは、一例として、第３図に示すフレームフォーマットのように結合された受信フレームに対するフレーム分割処理について説明する。なお、以降では、説明の便宜上、基地局１のフレーム分割ユニット３２の処理について説明するが、無線端末２Ａ，２Ｂのフレーム分割ユニット３２についても同様に動作する。

まず、フレーム分割ユニット３２では、たとえば、無線ユニット１５からのフレームを受信すると（第７図、ステップＳ２１）、フレームフォーマットを確認するために、フレーム内の検査用情報であるF-TypeフィールドおよびNUMフィールド（第３図参照）等を抽出する（ステップＳ２２、ステップＳ２３）。その結果、F-TypeフィールドおよびNUMフィールドを持つような結合フレームであれば（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、当該受信フレームを分割すべきフレームと決定する。一方、F-TypeフィールドおよびNUMフィールド等を持たないようなフレームであれば（ステップＳ２４，Ｎｏ）、フレーム分割ユニット３２では、当該受信フレームを管理情報とともに受信側Shared-Memory３３ｂに書き込む（ステップＳ２９）。具体的には、たとえば、領域Ｍ２０に管理情報とフレームＤ２０ａを書き込む。

また、ステップ２４による判断の結果、フレーム分割を行う場合（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、フレーム分割ユニット３２では、初期値（ｉ＝１）を設定し（ステップＳ２５）、受信側Shared-Memory３３ｂに対するフレーム管理情報と受信フレームの書き込み処理を、フレーム結合数：NUM回にわたって繰り返し実行する（ステップＳ２６、Ｓ２７、Ｓ２８）。たとえば、NUM＝３の場合には、分割後の第１のフレームＤ２１ａをフレーム管理情報とともに領域Ｍ２１に書き込み、つぎに、分割後の第２のフレームＤ２２ａをフレーム管理情報とともに領域Ｍ２２に書き込み、最後に、分割後の第３のフレームＤ２３ａをフレーム管理情報とともに領域Ｍ２３に書き込む。

その後、受信側Shared-Memory３３ｂに書き込まれた受信フレームは、基地局１のアクセス系終端ユニット１３から読み出され、外部のアクセスラインに対応した処理が行われる。

このように、本実施の形態においては、たとえば、家庭／オフィス向けの無線ネットワークを構成する基地局１および無線端末２Ａ，２Ｂが、ＭＡＣアドレス，ＩＰアドレス，ＴＯＳフィールド等のパケット情報を用いて、外部からの複数の受信フレームを適切に結合して送信し、受信側にて結合されたフレームを適切に分割することとした。これにより、ヘッダ等のオーバヘッドが低減され、単位時間に占めるユーザーデータ送信時間の割合が増加するので、無線伝送の広帯域化に応じた実効速度が得られ、さらにシステムスループットの向上を実現できる。

また、ＣＳＭＡ／ＣＡを利用する基地局１および無線端末２Ａ，２Ｂが、一定時間以上にわたってメディアにアクセスすることができず、次のアクセスまでに時間がある場合、つぎのアクセスタイミングまで受信フレームの結合処理を継続することとした。これにより、ＣＳＭＡ／ＣＡにおけるキャリアセンスを行うためのフレーム間のアイドル時間および無線フレーム応答（ＡＣＫ，ＮＡＫ）の送信処理時間を大幅に低減できるので、さらなるシステムスループットの向上を実現できる。

なお、本実施の形態では、基地局に無線端末が接続される無線通信システムについて示しているが、これに限らず、たとえば、無線端末同士が独自のネットワークを構築し、通信を行うアドホックネットワークについても適用可能である。また、本実施の形態におけるインタフェースユニット内部の構成は、フレーム結合処理および分割処理を実現できるのであれば、他の構成でもよい。また、複数の受信フレームを結合する場合のフレームフォーマットは、第３図に限らず、フレーム結合処理および分割処理を実現できれば、他の構成でもよい。また、本実施の形態の処理は、ＣＳＭＡ／ＣＡに限らず、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）、Polling等の無線アクセス方式についても適用可能である。

実施の形態２．
以下、実施の形態２の基地局および無線端末の処理について説明する。なお、本実施の形態における無線通信システム（家庭／オフィス向けの無線ネットワーク）の構成については、先に説明した実施の形態１の第１図と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。また、第２図に示すインタフェースユニット１４，２４Ａ，２４Ｂと同様の構成についても、同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態で用いるフレームフォーマットについては、先に説明した実施の形態１の第３図と同様である。以下では、実施の形態１と異なる処理についてのみ説明する。

ここで、実施の形態２のフレーム結合ユニット３１ａの処理を、図面を用いて詳細に説明する。第８図は、フレーム結合ユニット３１ａの構成を示す図であり、このフレーム結合ユニット３１ａは、基地局１のアクセス系終端ユニット１３または無線端末２Ａ，２Ｂの情報機器本体２１Ａ，２１Ｂから送られてくる受信フレームを解析するフレーム解析ユニット４１と、フレーム結合条件を指定する結合条件指定ユニット４２と、上記受信フレームの一部情報等を格納するメモリーユニット４３と、Shared-Memory３３に受信フレームを書き込む処理および受信フレームを結合する処理を行うフレーム書き込みユニット４４と、を備える。なお、ここでは、説明の便宜上、基地局１のフレーム結合ユニット３１ａの処理について説明するが、無線端末２Ａ，２Ｂのフレーム結合ユニット３１ａについても同様に動作する。

まず、フレーム結合ユニット３１ａでは、フレーム解析ユニット４１が、アクセス系終端ユニット１３から送られてくる受信フレームの、ＭＡＣアドレス，ＩＰアドレス，ＴＯＳフィールド，ＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）フィールド等を確認する。

つぎに、結合条件指定ユニット４２では、上記受信フレームのＭＡＣアドレス，ＩＰアドレス，ＴＯＳフィールド，ＲＴＰフィールド等に対する結合条件を検査し、受信フレームの処理を決定する。たとえば、本実施の形態においては、ＶｏＩＰ（Voice over IP）データを結合条件として説明を行う。

つぎに、フレーム書き込みユニット４４では、現在のShared-Memory３３に、以前に受信したフレームがどのように保持されているかを調べるためにメモリーユニット４３を調査し、最大結合数および最大フレーム長等を確認し、受信フレームの処理を決定する。たとえば、Shared-Memory３３内に結合可能なフレームが存在しない場合、フレーム書き込みユニット４４では、実施の形態１と同様の処理で、当該受信フレームを新規にShared-Memory３３に保存し、さらに、書き込み処理後の情報をメモリーユニット４３に追加する。なお、無線ユニット１５によってShared-Memory３３内のフレームが読み出された場合には、メモリーユニット４３の内容も更新する。

一方、メモリーユニット４３を調査し、Enable信号や結合情報の条件によってShared-Memory３３に書き込み可能な場合、フレーム書き込みユニット４４では、その受信フレームを、実施の形態１と同様の処理で、Shared-Memory３３内の特定箇所に書き込み、結合する。

なお、本実施の形態においては、ＶｏＩＰデータを結合条件としているので、無線ユニット１５から送信されるデータフレームフォーマットの宛先ＭＡＣアドレスをブロードキャストアドレスとし、さらに、Frame-Body内部のDATAフィールドには上記受信フレームのＭＡＣアドレスを含むこととする。

つづいて、実施の形態２のフレーム分割ユニット３２ａの処理を、図面を用いて詳細に説明する。第９図は、フレーム分割ユニット３２ａの構成を示す図であり、このフレーム分割ユニット３２ａは、基地局１の無線ユニット１５、または無線端末２Ａ，２Ｂの無線ユニット２５Ａ，２５Ｂから送られてくる受信フレームを検査するフレーム解析ユニット５１と、その解析結果に基づいてShared-Memory３３に書き込みを行うフレーム書き込みユニット５２と、を備える。なお、ここでは、説明の便宜上、無線端末のフレーム分割ユニット３２ａの処理について説明するが、基地局１のフレーム分割ユニット３２ａについても同様に動作する。

まず、フレーム解析ユニット５１では、無線ユニット１５から送られてくる受信フレームのFrame-Bodyを検査し、単一データからなるフレームであれば、フレーム書き込みユニット５２が、そのフレームをShared-Memory３３に書き込む。

一方、上記検査の結果、宛先アドレスとしてブロードキャストアドレスが書かれ、かつFrame-Body内に複数の宛先ＭＡＣアドレスを含むＶｏＩＰデータが含まれている場合、フレーム解析ユニット５１では、Frame-Body内の自端末ＭＡＣアドレス宛のデータのみを取り出し、フレーム書き込みユニット５２が、Shared-Memory３３に取り出したデータを書き込む。

このように、本実施の形態においては、複数の同一アプリケーションを結合し、無線ユニットがブロードキャストアドレスにて送信し、受信側がブロードキャストアドレスとして受け取ったデータの中から自端末宛の情報のみを抜き出し、Shared-Memoryに書き込むこととした。これにより、複数の端末に対するフレームを１つのブロードキャストデータとして送信することができ、無線アクセス方式等のオーバヘッドを減らすことができるので、フレームの処理遅延の削減およびシステムスループットの向上を実現できる。

なお、本実施の形態においては、ＶｏＩＰデータを結合条件とする場合について説明したが、これに限らず、ＴＯＳフィールド，ＩＰアドレス，ＴＣＰのポート番号等の情報を用いることとしてもよい。

実施の形態３．
以下、実施の形態３の基地局および無線端末の処理について説明する。なお、本実施の形態における無線通信システム（家庭／オフィス向けの無線ネットワーク）の構成については、先に説明した実施の形態１の第１図と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。また、第２図に示すインタフェースユニット１４，２４Ａ，２４Ｂと同様の構成についても、同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態で用いるフレームフォーマットについては、先に説明した実施の形態１の第３図と同様である。以下では、実施の形態１と異なる処理についてのみ説明する。

本実施の形態では、IEEE802.11eにおいて規定されているＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）を用いたＱｏＳ（Quality of Service）に準拠するための構成を示す。一例として、基地局１が無線端末２Ａに対してＱｏＳデータを伝送するモデルについて説明する。なお、本実施の形態においては、アプリケーション毎に区分けされたshared-memory３３を備え、フレーム結合ユニット３１が、前述した実施の形態と同様の処理で、所定のアプリケーション毎にフレームを結合することを前提とする。

たとえば、フレーム結合ユニット３１により結合されたフレームは、無線ユニット１５によって、プライオリティ毎のキューに格納され、プライオリティに準じて送信される（ＥＤＣＡ）。なお、無線ユニット１５は、一例として、ＥＤＣＡ方式を用いることとしたが、これに限らず、ＨＣＣＡ（HCF（Hybrid Coordination Function) Controlled Channel Access），ＰＣＦ（Point Coordination Function），ＤＣＦ（Distributed Coordination Function）を用いることとしてもよい。

一方、無線端末２Ａでは、無線ユニット２５Ａが受信した結合フレームに誤りがなければ、ＡＣＫを返信する。そして、受信した結合フレームは、前述の実施の形態１または実施の形態２と同様の処理で分割され、情報機器本体２１Ａに伝送される。なお、本実施の形態では、結合フレームに対して１つのＡＣＫを返信することとしてもよいし、結合されたアプリケーション毎にＡＣＫを返信することとしてもよい。

このように、本実施の形態においては、アプリケーション毎に区分けされたshared-memory３３を備え、プライオリティ毎にフレーム結合を行うこととした。これにより、プライオリティが高い順にフレーム送信を行うことができる。

なお、本実施の形態では、説明の便宜上、基地局１から無線端末２ＡへのＱｏＳデータの伝送処理について示したが、送信処理，受信処理を行う装置については一切制限を持たない。また、本実施の形態では、プライオリティ毎の結合フレームの送信処理について説明したが、これに限らず、プライオリティと伝送量に基づいて複数のアプリケーションのフレームを１つのフレームに結合し、ブロードキャストにて送信することとしてもよい。また、ストリーミングデータのようにパケット遅延について制約が設けられているアプリケーションについては、許容される時間内でのみで結合することとしてもよい。また、本実施の形態では、基地局と無線端末との間の通信について説明したが、これに限らず、無線端末は、基地局以外に、当該基地局に属する他の無線端末に対するフレームを含めてブロードキャストにて送信することも可能である。

また、本実施の形態では、第５図における結合処理において、受信フレームとともにShared-Memory３３に保存するフレーム管理情報として、さらに、ＱｏＳ情報，アプリケーション情報，パケット遅延に対する制約情報を加える。

実施の形態４．
以下、実施の形態４の基地局および無線端末の処理について説明する。なお、本実施の形態における無線通信システム（家庭／オフィス向けの無線ネットワーク）の構成については、先に説明した実施の形態１の第１図と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。また、第２図に示すインタフェースユニット１４，２４Ａ，２４Ｂと同様の構成についても、同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態で用いるフレームフォーマットについても、先に説明した実施の形態１の第３図と同様である。また、フレーム結合ユニットおよびフレーム分割ユニットについては、先に説明した実施の形態２の第８図，第９図と同様である。以下では、実施の形態２と異なる処理についてのみ説明する。

本実施の形態では、まず、基地局におけるフレーム結合ユニット３１ａ内のフレーム解析ユニット４１が、アクセス系終端ユニット１３から送られてくる受信フレームのＭＡＣアドレス，ＩＰアドレスなどから、送信先端末を特定する。

つぎに、結合条件指定ユニット４２では、上記受信フレームの送信先から結合条件を検査し、受信フレームの処理を決定する。本実施の形態では、たとえば、ブロードキャスト（マルチキャスト）されるストリーミングデータフレームとポーリング制御されたユニキャストのデータフレームとを結合する。

一方、メモリーユニット４３を調査し、Enable信号や結合情報の条件によってShared-Memory３３に結合可能なフレームが存在する場合、フレーム書き込みユニット４４では、その受信フレームを、実施の形態１と同様の処理で、Shared-Memory３３内の特定箇所に書き込み、結合する。

なお、本実施の形態においては、結合条件としてポーリング制御のユニキャストのデータフレームがある場合、１つのユニキャストのデータフレームとブロードキャスト（マルチキャスト）される複数のストリーミングデータフレームとを結合する。一方、上記ユニキャストのデータフレームがない場合においては、ブロードキャスト（マルチキャスト）される複数のストリーミングデータフレームだけを結合する。このとき、結合されたユニキャストのデータフレームの情報が記載されるフィールドには、送信先無線端末のＩＰアドレスとＭＡＣアドレスを記載する。

つづいて、実施の形態４のフレーム分割ユニット３２ａの処理について説明する。たとえば、無線端末のフレーム解析ユニット５１では、無線ユニット１５から送られてくる受信フレームのFrame-Bodyを検査し、単一データからなるフレームであれば、フレーム書き込みユニット５２が、そのフレームをShared-Memory３３に書き込む。

また、上記検査の結果、宛先ＭＡＣアドレスとしてブロードキャストアドレスが書かれ、かつFrame-Body内に自端末のグループアドレスを含むストリーミングデータフレームが含まれている場合、フレーム書き込みユニット５２が、そのフレームをShared-Memory３３に書き込む。

また、上記検査の結果、宛先ＭＡＣアドレスが自端末のポーリング制御中のデータフレームが含まれている場合、フレーム解析ユニット５１では、Frame-Body内の自端末宛のデータのみを取り出し、フレーム書き込みユニット５２が、そのデータをShared-Memory３３に書き込む。さらに、ポーリング制御中のデータフレームを受信した端末は、送信元装置に対してＡＣＫフレームを返信する。

このように、本実施の形態においては、ポーリング制御中のデータフレームとブロードキャスト（マルチキャスト）のストリーミングデータとを結合することした。これにより、複数の端末に情報を配信しながら、個別の端末に対して通信を行うことができる。

なお、本実施の形態においては、一例としてポーリング制御を用いる場合について説明したが、制御方式として、ＤＣＦ，ＥＤＣＡ，ＨＣＣＡなどを用いた場合についても同様に適用可能である。また、実施の形態３で示したプライオリティ別の制御を同時に実施することとしてもよい。

また、基地局と無線端末については第１図の構成を用いることとしたが、通信の対象は基地局間や無線端末間であってもよい。また、本実施の形態では、基地局と無線端末との間の通信について説明したが、無線端末は、基地局以外に、当該基地局に属する他の無線端末に対するフレームを含めて送信することも可能である。

以上のように、本発明にかかる基地局および無線端末は、無線ＬＡＮ標準化規格IEEE802.11に準拠した無線信号を送受する通信装置として有用であり、特に、無線アクセス方式としてＣＳＭＡ／ＣＡを採用する通信システムに適している。

第１図は、本発明にかかる基地局および無線端末を含む無線通信システムの構成を示す図である。第２図は、本発明にかかる基地局および無線端末のインタフェースユニットの構成例を示す図である。第３図は、データフレームフォーマットを示す図である。第４図は、実施の形態１のShared-Memory内の送信側Shared-Memoryの一例を示す図である。第５図は、フレーム結合ユニットの処理を示すフローチャートである。第６図は、実施の形態１のShared-Memory内の受信側Shared-Memoryの一例を示す図である。第７図は、フレーム分割ユニットの処理を示すフローチャートである。第８図は、実施の形態２のフレーム結合ユニットの構成を示す図である。第９図は、実施の形態２のフレーム分割ユニットの構成を示す図である。

符号の説明

１基地局（ＡＰ）
２Ａ，２Ｂ無線端末（ＳＴＡ）
１１通信ユニットシステム
１２アンテナ
１３アクセス系終端ユニット
１４，２４Ａ，２４Ｂインタフェースユニット
１５，２５Ａ，２５Ｂ無線ユニット
２１Ａ，２１Ｂ情報機器本体
２２Ａ，２２Ｂ端末ユニットシステム
３１，３１ａフレーム結合ユニット
３２，３２ａフレーム分割ユニット
３３ Shared-Memory
４１フレーム解析ユニット
４２結合条件指定ユニット
４３メモリーユニット
４４フレーム書き込みユニット
５１フレーム解析ユニット
５２フレーム書き込みユニット

Claims

無線通信システムにおける送信機が採用する通信方法において、
使用可能な無線帯域の情報を含む結合情報に基づいて最大フレーム長を決定する最大フレーム長決定ステップと、
上記最大フレーム長に基づいて１以上のフレームと該フレームが複数であるか否かを示すフレーム結合情報とを含むデータフレームを生成するフレーム結合ステップと、
を含み、
上記最大フレーム長決定ステップでは、上記最大フレーム長を、使用可能な無線帯域である無線周波数帯域または空間帯域が広いほど長くなるように決定することを特徴とする通信方法。
上記フレーム結合ステップでは、上記最大フレーム長を超えないように複数のフレームを結合して、上記データフレームを生成することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
上記フレーム結合ステップでは、上記データフレーム内のフレームが複数の場合、該複数のフレームを連続して配置し、該連続して配置された複数のフレームに先行するよう上記フレーム結合情報を配置することを特徴とする請求項１または２に記載の通信方法。
上記フレームを、データ領域と該データ領域の長さを示すデータ長領域とを含み、かつ、該データ領域に先行して該データ長領域を配置した、構成とすることを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信方法。
上記フレーム結合ステップでは、上記データ領域に、該データ領域に対応するフレームの宛先アドレスを含ませることを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
無線通信システムにおける送信機において、
使用可能な無線帯域の情報を含む結合情報に基づいて最大フレーム長を決定し、該最大フレーム長に基づいて１以上のフレームと該フレームが複数であるか否かを示すフレーム結合情報とを含むデータフレームを生成するフレーム結合手段、
を備え、
上記フレーム結合手段は、上記最大フレーム長を、使用可能な無線帯域である無線周波数帯域または空間帯域が広いほど長くなるように決定することを特徴とする送信機。
上記フレーム結合手段は、上記最大フレーム長を超えないように複数のフレームを結合して、上記データフレームを生成することを特徴とする請求項６に記載の送信機。
上記フレーム結合手段は、上記データフレーム内のフレームが複数の場合、該複数のフレームを連続して配置し、該連続して配置された複数のフレームに先行するよう上記フレーム結合情報を配置することを特徴とする請求項６または７に記載の送信機。
上記フレームを、データ領域と該データ領域の長さを示すデータ長領域とを含み、かつ、該データ領域に先行して該データ長領域を配置した、構成とすることを特徴とする請求項６、７または８に記載の送信機。
上記フレーム結合手段は、上記データ領域に、該データ領域に対応するフレームの宛先アドレスを含ませることを特徴とする請求項９に記載の送信機。