JP4886330B2 - 無線通信基地局装置及び無線通信システム - Google Patents

Description

この発明は、無線通信基地局装置及び無線通信システムに関する。例えば、複数の通信方式が使用可能な無線ＬＡＮ基地局装置に関する。

近年、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１委員会において、次世代の高速無線ＬＡＮ（Local Area Network）方式が検討されている。この中で、従来使用していた２０ＭＨｚの通信周波数帯域を４０ＭＨｚに拡張して更なる高速通信を実現する方式が提案されている（非特許文献１参照）。また、４０ＭＨｚ帯域で通信を行う無線ＬＡＮ端末と、２０ＭＨｚ帯域で通信を行う無線ＬＡＮ端末とを、同時に１つの無線ＬＡＮ基地局で収容する、20MHz-Base Managed Mixed Modeと呼ばれる通信方式が提案されている。上記方式であると、データ通信の１サイクル内において２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚそれぞれによって通信が行われる通信期間を、無線ＬＡＮ基地局が決定する（非特許文献２参照）。

しかしながら、１サイクル内における各通信期間の割り当て方によっては、実際に送受信が行われているトラフィックと各通信期間とが適合しない場合があり得る。その結果、データの伝送効率が低下するという問題があった。
"IEEE Standards for Information Technology -- Telecommunications and Information Exchange between Systems -- Local and Metropolitan Area Network -- Specific Requirements -- Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications"、［online］、IEEE 802.11, 1999 Edition (ISO/IEC 8802-11)、１９９９年、インターネット＜URL: http://standards.ieee.org/getieee802/802.11.html＞、＜URL: http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.11-1999.pdf＞ Adrian Stephens & Sean Coffey著、"Joint Proposal: High throughput extension to the 802.11 Standard: MAC"、［online］、IEEE802.11-05-1095-05、2006年、１月、インターネット＜URL: http://www.802wirelessworld.com＞

この発明は、データの伝送効率を向上出来る無線通信基地局装置及び無線通信システムを提供する。

この発明の一態様に係る無線通信基地局装置は、重複する帯域を利用する第１無線通信方式と第２無線通信方式とが使用可能であり、且つ前記第１、第２無線通信方式の各々による通信可能時間を決定する無線通信基地局装置であって、前記第１無線通信方式によるデータ通信が許可された第１通信可能期間において、実際にデータの送受信が行われた第１送受信時間を算出し、前記第２無線通信方式によるデータ通信が許可された第２通信可能期間において、実際にデータの送受信が行われた第２送受信時間を算出する送受信時間計測部と、前記送受信時間計測部において算出された前記第１、第２送受信時間に応じて、前記第１、第２通信可能期間の長さを決定する通信可能期間決定部とを具備し、前記送受信時間計測部は、送受信される前記データが該データに対する応答信号を要求する場合には、前記データの送受信に要する時間と、前記応答信号の送受信に要する時間と、前記データの送受信が完了してから前記応答信号の送受信が開始されるまでの時間をそれぞれ前記第１、第２送受信時間として算出し、送受信される前記データが前記応答信号を要求しない場合には、前記データの送受信に要する時間をそれぞれ第１、第２送受信時間として算出する。

また、この発明の一態様に係る無線通信システムは、前記無線通信基地局装置と、前記第１無線通信方式を用いてデータの送受信を行う複数の第１無線通信端末と、前記第２無線通信方式を用いてデータの送受信を行う複数の第２無線通信端末とを具備する。

本発明によれば、データの伝送効率を向上出来る無線通信基地局装置及び無線通信システムを提供出来る。

以下、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。

［第１の実施形態］
この発明の第１の実施形態に係る無線通信基地局装置及び無線通信システムについて図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る無線通信システムのブロック図である。

図示するように、無線通信システム１は、無線ＬＡＮ基地局２及び複数の無線ＬＡＮ端末３、４を備えており、これらによって通信ネットワーク（ＬＡＮ）を構成している。無線ＬＡＮ端末３は、４０ＭＨｚの周波数帯域を用いて無線ＬＡＮ基地局２と無線通信を行う（これを第１通信方式と呼ぶことがある）。無線ＬＡＮ端末４は、２０ＭＨｚの周波数帯域を用いて無線ＬＡＮ基地局２と無線通信を行う（これを第２通信方式と呼ぶことがある）。無線ＬＡＮ基地局２は、無線ＬＡＮ端末３、４を収容し、４０ＭＨｚの周波数帯域を用いた通信が許可される４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間（これを第１通信方式による伝送可能期間と呼ぶことがある）と、２０ＭＨｚの周波数帯域を用いた通信が許可される２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間（これを第２通信方式による伝送可能期間と呼ぶことがある）とを設定する。４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間においては無線ＬＡＮ端末３が通信可能とされ、無線ＬＡＮ端末４の通信は禁止される。他方、２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間においては無線ＬＡＮ端末４が通信可能とされ、無線ＬＡＮ端末３の通信は禁止される。無線ＬＡＮ基地局２は、例えば有線ＬＡＮによって図示せぬサーバに接続され、またはメタル回線や光ファイバ等によってインターネットサービスプロバイダを介してインターネットに接続される。

以上の構成によって、１つの無線ＬＡＮ基地局２が第１通信方式と第２通信方式とを同時に使用可能なネットワークが実現される。無線ＬＡＮ端末３、４がそれぞれ使用する周波数帯域について図２を用いて説明する。図２は、無線ＬＡＮ端末３、４が使用する周波数帯域について示すバンド図である。図示するように、無線ＬＡＮ端末３、４が使用する周波数帯域は、互いに重複している。

次に上記無線ＬＡＮ基地局２の構成について図３を用いて説明する。図３は無線ＬＡＮ基地局２のブロック図である。図示するように無線ＬＡＮ基地局２は、おおまかにはＲＦ（radio frequency）部１０、ベースバンド部２０、及びインターフェース部３０を備えている。ＲＦ部１０は、無線通信によって送受信されるアナログ信号のデータの増幅等を行い、アンテナ１１からデータを送信または受信する。インターフェース部３０は、サーバまたはインターネットからダウンロードされ、無線ＬＡＮ端末３、４へ送信すべきデータ（以下送信データと呼ぶ）を受け取る。また無線ＬＡＮ端末３、４から受け取ったデータ（以下受信データと呼ぶ）を、サーバまたはインターネット上へ送信する。ベースバンド部２０は、インターフェース部３０で受け取った送信データの信号処理を行ってＲＦ部１０へ出力し、またＲＦ部で受け取った受信データの信号処理を行ってインターフェース部３０へ出力する。以下、ベースバンド部２０の詳細について説明する。

図３に示すように、ベースバンド部２０は物理部４０及びＭＡＣ（Media Access Control）部５０を備えている。以下、送受信データにおいて、ＭＡＣ部５０を境に無線ＬＡＮ端末３、４側の送受信データを「フレーム」と呼び、インターフェース３０側の送受信データを「パケット」と呼ぶ。パケットとは、送受信データがパーソナルコンピュータ等において扱えるデータ構造に組み立てられたものである。またフレームとは、無線通信により通信可能に組み立てられた送受信データのことである。送受信データのうち、正味のデータに関するフレームを特にデータフレームと呼ぶ。

まずＭＡＣ部５０の構成について説明する。ＭＡＣ部５０は、送信処理部５１、受信処理部５２、ビーコン生成部５３、送受信期間決定部５４、及び送受信時間計測部５８を備えている。

送信処理部５１は、インターフェース部３０からパケットを受け取る。そして、パケットにＭＡＣヘッダを付与してフレームを組み立て、物理部４０へ出力する。受信処理部５２は、物理部４０からフレームを受け取る。そして、フレームからＭＡＣヘッダを取り除いてパケットを組み立て、インターフェース部３０へ出力する。送受信時間計測部５８は、４０ＭＨｚ帯域送受信時間計測部５５及び２０ＭＨｚ帯域送受信時間計測部５６を備えている。４０ＭＨｚ帯域送受信時間計測部５５は、前述の４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間において、フレームの実際の送受信に要した時間を積算する。すなわち、第１通信方式による送受信時間を計測する。２０ＭＨｚ帯域送受信時間計測部５６は、前述の２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間において、フレームの実際の送受信に要した時間を積算する。すなわち、第２通信方式による送受信期間を計測する。送受信期間決定部５４は、計測部５５、５６における計測結果に基づいて、４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間と２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間の長さを決定する。この決定のために送受信期間決定部５４はパラメータ情報５７を保持している。パラメータ情報５７の一例を図４に示す。図４はパラメータ情報５７に含まれるパラメータを示す表である。図示するようにパラメータ情報５７にはパラメータとして４０ＭＨｚ伝送最大期間、４０ＭＨｚ伝送最小期間、期間増加閾値、及び期間増加率を保持する。これらのパラメータの持つ意味については後述する。ビーコン生成部５３は、送受信期間決定部５４により決定された各伝送期間の長さに基づいてビーコン信号を生成する。このビーコンは、送信処理部５１によってビーコンフレームに組み立てられ、物理部４０へ出力される。

上記ビーコン、並びに４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間、２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間及び上記パラメータの概念について図５を用いて説明する。図５は、ビーコンフレームと、システム１において使用可能な通信方式のタイミングチャートである。まずビーコンフレームは、ある一定周期毎に無線ＬＡＮ基地局２のアンテナ１１から出力される。あるビーコンフレームから次のビーコンフレームまでの期間が無線通信周期の１サイクルとなり、システム１内における通信は、このビーコンフレームに同期して行われる。

無線通信周期の１サイクル内において、無線ＬＡＮ基地局２はまず第１通信方式（４０ＭＨｚ）による伝送可能期間Δｔ４０を設定し、次に第２通信方式（２０ＭＨｚ）による伝送可能期間Δｔ２０を設定する。前述の通り、伝送可能期間Δｔ４０、Δｔ２０の長さは送受信期間決定部５４によって決定される。具体的には、送受信期間決定部５４は期間Δｔ４０の長さを決定し、これをビーコン生成部５３に送出する。ビーコン生成部５３では、期間Δｔ４０の期間に第１通信方式による伝送を許可する旨の情報（以下、伝送許可情報と呼ぶ）と、その期間において第２通信方式による伝送を禁止する旨の情報（以下、伝送禁止情報）とが付加されたビーコン信号を送信処理部５１へ出力する。そして送信処理部５１ではこのビーコン信号に基づいてビーコンフレームを生成する。第１通信方式によって通信を行う無線ＬＡＮ端末３は、ビーコンフレームに含まれる伝送許可情報に基づいて、期間Δｔ４０に通信を行う。無線ＬＡＮ端末４は、伝送禁止情報に基づいて期間Δｔ４０に通信は行わず、それ以降の期間Δｔ２０に通信を行う。

時刻ｔ０から開始される無線通信周期が時刻ｔ１で終了し、次のビーコンが発生されると、次の無線通信周期が開始される。この際、送受信期間決定部５４は、前の無線通信周期における送受信時間に基づいて新たに期間Δｔ４０、Δｔ２０を設定する。

上記において、パラメータ情報５７における「４０ＭＨｚ伝送最大期間」とは、無線通信周期の１サイクルにおける期間Δｔ４０の最大値のことであり、「４０ＭＨｚ伝送最小期間」とは、無線通信周期の１サイクルにおける期間Δｔ４０の最小値ことである。また「期間増加閾値」とは、送受信期間を変更する際の送受信時間の閾値であり、「期間増加率」とは、送受信期間を増加させる際の増加率のことである。送受信期間決定部５４がこれらのパラメータを如何に用いるかについては後述する。

次に図３における物理部４０の構成について説明する。物理部４０は４０ＭＨｚ帯域伝送用物理部４１、２０ＭＨｚ帯域伝送用物理部４２、送信スイッチ４３、及び受信スイッチ４４を備えている。物理部４１、４２はそれぞれ第１、第２通信方式によって通信されるフレームの物理層に関する送受信処理を行う。具体的には次のような処理を行う。送信フレームの場合には、ＭＡＣ部５０の送信処理部５１から与えられるフレームを冗長符号化した後、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調を行ってベースバンド送信信号を得る。更にベースバンド送信信号につきＤ／Ａ変換を行うことによりアナログ信号を得る。受信フレームの場合には逆の処理を行う。すなわち、受信したアナログ信号をＡ／Ｄ変換した後に、ＯＦＤＭ復調及び誤り訂正復号を行ってフレームを得る。

送信スイッチ４３は、４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間において４０ＭＨｚ帯域伝送用物理部４１とＲＦ部１０とを接続し、２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間において２０ＭＨｚ帯域伝送用物理部４２とＲＦ部１０とを接続する。これにより、送信フレームが物理部４１、４２からＲＦ部１０へ送られる。

受信スイッチ４４は、４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間において４０ＭＨｚ帯域伝送用物理部４１とＲＦ部１０とを接続し、２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間において２０ＭＨｚ帯域伝送用物理部４２とＲＦ部１０とを接続する。これにより、受信フレームがＲＦ部１０から物理部４１、４２へ送られる。

次に、上記構成の無線ＬＡＮ基地局２の動作について、特に各通信方式の伝送可能期間設定方法に着目し、図６乃至図８を用いて説明する。図６は計測部５５、５６の動作のフローチャートであり、図７は送受信期間決定部５４のフローチャートであり、図８はビーコンフレーム、使用可能な通信方式、４０ＭＨｚ帯域の送受信状況、及び２０ＭＨｚ帯域の送受信状況のタイミングチャートである。

まず時刻ｔ０においてビーコンフレームが無線ＬＡＮ基地局２から出力される（ステップＳ１０）。時刻ｔ０におけるビーコンフレームは、４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間をΔｔ４０−１とする旨の伝送許可情報及び伝送禁止情報を含んでいたとする。

すると、時刻ｔ０で出力されたビーコンフレームに応答して、システム１内では４０ＭＨｚ伝送帯域を用いた無線通信が許可される。すなわち、無線ＬＡＮ端末３が通信可能となる（ステップＳ１１）。無線ＬＡＮ基地局２における４０ＭＨｚ帯域送受信時間計測部５５は、４０ＭＨｚ帯域での無線通信が許可された直後から、実際に送受信が行われた時間を積算する（ステップＳ１２）。図８において、「４０ＭＨｚ帯域送受信状況」における斜線を付した箇所が、実際に送受信が行われている時間帯を示す。４０ＭＨｚ帯域送受信時間計測部５５は、期間Δｔ４０−１が終了するまで（ステップＳ１３）、積算を行う（ステップＳ１２）。

期間Δｔ４０−１が終了すると（ステップＳ１３）、当該無線通信周期における、４０ＭＨｚ帯域での送受信に要した総時間が得られる。これを以下、第１送受信総時間情報６０と呼ぶことにする。第１送受信総時間情報６０は、送受信期間決定部５４に与えられる。

また期間Δｔ４０−１が終了すると、次にシステム１内では２０ＭＨｚ帯域を用いた無線通信が許可される。すなわち、無線ＬＡＮ端末４が通信可能となる（ステップＳ１４）。無線ＬＡＮ基地局２における２０ＭＨｚ帯域送受信時間計測部５６は、２０ＭＨｚ帯域での無線通信が許可された直後から、実際に送受信が行われた時間を積算する（ステップＳ１５）。図８において、「２０ＭＨｚ帯域送受信状況」における斜線を付した箇所が、実際に送受信が行われている時間帯を示す。２０ＭＨｚ帯域送受信時間計測部５６は、期間Δｔ２０−１が終了するまで、すなわち当該無線通信周期が終了するまで（ステップＳ１６）、積算を行う（ステップＳ１５）。

期間Δｔ２０−１が終了、すなわち当該無線通信周期が終了すると（ステップＳ１６）、当該無線通信周期における、２０ＭＨｚ帯域での送受信に要した総時間が得られる。これを以下、第２送受信総時間情報６１と呼ぶことにする。第２送受信総時間情報６１は、送受信期間決定部５４に与えられる。

次に送受信期間決定部５４が、第１送受信総時間情報６０と、パラメータ情報５７における期間増加閾値とを比較する。例えば期間増加閾値が、図４に示すように伝送可能期間の８０％であったとする。すると送受信期間決定部５４は、第１送受信総時間情報６０の値が、４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間の８０％を超えているか否かを判定する（図７のステップＳ２０）。すなわち、第１通信方式による実際のフレーム送受信に要した総時間が、期間Δｔ４０−１の８０％を超えているか否かを比較する。

図８では、ステップＳ２１において超えている場合について示している。ステップＳ２０において超えていると判定された場合（ステップＳ２１、ＹＥＳ）、送受信期間決定部５４が、第２送受信総時間情報６１と、パラメータ情報５７における期間増加閾値とを比較する。すなわち、送受信期間決定部５４は、第２送受信総時間情報６１の値が、２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間の８０％を超えているか否かを判定する（ステップＳ２２）。更に換言すれば、第２通信方式による実際のフレーム送受信に要した総時間が、期間Δｔ２０−１の８０％を超えているか否かを比較する。

図８では、ステップＳ２３において超えていない場合について示している。ステップＳ２３において超えていないと判定された場合（ステップＳ２３、ＮＯ）、４０ＭＨｚ帯域を用いて通信されるデータ量が多く、２０ＭＨｚ帯域を用いて通信されるデータ量は少ないと判断される（ステップＳ２４）。従って送受信期間決定部５４は、時刻ｔ１から始まる次の無線通信周期における４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間を、時刻ｔ０から始まる無線通信周期における４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間よりも大きくする（ステップＳ２５）。この際、送受信期間決定部５４はパラメータ情報５７を参照し、期間増加率に対応する期間だけ大きくする。図４の例であると、期間増加率は伝送可能期間の１２０％である。従って送受信期間決定部５４は、時刻ｔ１から始まる次の無線通信周期における４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間Δｔ４０−２を、時刻ｔ０から始まる無線通信周期における４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間Δｔ４０−１の１．２倍の長さに設定する。期間Δｔ４０−１に対して増加させた期間を、図８では期間Δｔ１２０で示している。この際、期間Δｔ４０−２が、パラメータ情報５７における４０ＭＨｚ伝送最大期間を超えないようにする。つまり図４の例であると、期間Δｔ４０−２は、時間ｔ１から始まる無線通信周期の９５％を超えないように設定される。

以上のように期間Δｔ４０−２が決定されると、その情報がビーコン生成部５３に与えられる。ビーコン生成部５３は、期間Δｔ４０−２を伝送許可情報及び伝送禁止情報としてビーコン信号に付与し、これに基づいて送信処理部５１が時刻ｔ１にビーコンフレームが発生する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２３において超えていると判定された場合（ステップＳ２３、ＹＥＳ）、４０ＭＨｚ帯域及び２０ＭＨｚ帯域の両方において通信されるデータ量が多いと判断される（ステップＳ２７）。従って送受信期間決定部５４は、時刻ｔ１から始まる次の無線通信周期における４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間Δｔ４０−２を、時刻ｔ０から始まる無線通信周期における場合と等しく設定する（ステップＳ２８）。その結果、２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間Δｔ２０−２も時刻ｔ０から始まる無線通信周期における場合と等しくなる。以上のように期間Δｔ４０−２が決定されると、その情報がビーコン生成部５３に与えられ、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２１において超えていないと判定された場合（ステップＳ２１、ＮＯ）、送受信期間決定部５４が、第２送受信総時間情報６１と、パラメータ情報５７における期間増加閾値とを比較する。すなわち、送受信期間決定部５４は、第２送受信総時間情報６１の値が、２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間の８０％を超えているか否かを判定する（ステップＳ２９）。これは前述のステップＳ２２と同じ処理である。

ステップＳ２９において超えていると判定された場合（ステップＳ３０、ＹＥＳ）、２０ＭＨｚ帯域を用いて通信されるデータ量が多く、４０ＭＨｚ帯域を用いて通信されるデータ量は少ないと判断される（ステップＳ３１）。従って送受信期間決定部５４は、時刻ｔ１から始まる次の無線通信周期における２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間を、時刻ｔ０から始まる無線通信周期における２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間よりも大きくする（ステップＳ３２）。この際、送受信期間決定部５４はパラメータ情報５７を参照し、期間増加率に対応する期間だけ大きくする。図４の例であると、期間増加率は伝送可能期間の１２０％である。従って送受信期間決定部５４は、時刻ｔ１から始まる次の無線通信周期における２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間Δｔ２０−２を、時刻ｔ０から始まる無線通信周期における２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間Δｔ２０−１の１．２倍の長さに設定する。そして残りの時間が期間Δｔ４０−２となる。この際、期間Δｔ４０−２が、パラメータ情報５７における４０ＭＨｚ伝送最小期間を下回らないようにする。つまり図４の例であると、期間Δｔ２０−２は、期間Δｔ４０−２が時間ｔ１から始まる無線通信周期の５％を下回らないように設定される。以上のように期間Δｔ４０−２が決定されると、その情報がビーコン生成部５３に与えられる。

ステップＳ２９において超えていないと判定された場合（ステップＳ３０、ＮＯ）、４０ＭＨｚ帯域及び２０ＭＨｚ帯域の両方において通信されるデータ量が少ないと判断される（ステップＳ３３）。従って送受信期間決定部５４は、時刻ｔ１から始まる次の無線通信周期における４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間Δｔ４０−２を、時刻ｔ０から始まる無線通信周期における場合と等しく設定する（ステップＳ３４）。これは前述のステップＳ２８と同じ処理である。
以上のようにして、無線ＬＡＮ基地局２は、システム１内の無線ＬＡＮ端末３、４の送受信期間を制御する。

以上のように、この発明の第１の実施形態に係る構成であると、前の周期における各通信方式のデータ送受信量に応じて、次の周期における各通信方式への通信期間割り当て量を決定している。すなわち、各通信方式の通信期間が無線ＬＡＮ上のトラフィックに応じて決まるため、データの伝送効率を向上出来る無線通信基地局装置及び無線通信システムを提供出来る。本効果について以下、各通信方式の通信期間が毎周期同じである場合と比較しつつ説明する。図９は、４０ＭＨｚ帯域と２０ＭＨｚ帯域の２つの通信方式を使用可能な無線ＬＡＮ基地局によって、各通信方式の通信期間を決定するシステムにおける、ビーコンフレーム、使用可能な通信方式、４０ＭＨｚ帯域の送受信状況、及び２０ＭＨｚ帯域の送受信状況のタイミングチャートである。

図示するように、時刻ｔ０、ｔ１においてそれぞれビーコンフレームが発生され、それぞれ無線通信周期がスタートする。説明の簡単化のため、各無線通信周期をそれぞれ第１、第２無線通信周期と呼ぶことにする。無線ＬＡＮ基地局は、４０ＭＨｚ帯域伝送可能期間及び２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間を、第１、第２無線通信周期間で変化させることなく一定であるように設定する。つまり、Δｔ４０−１＝Δｔ４０−２、Δｔ２０−１＝Δｔ２０−２である。ここで、図９に示すように４０ＭＨｚ帯域における通信量が多く、２０ＭＨｚ帯域における通信量が少なかったと仮定する。すると、４０ＭＨｚ帯域では伝送可能期間が十分に足りていないにもかかわらず、２０ＭＨｚ帯域伝送可能期間は実際の送受信時間よりも長く、その結果送受信が行われない無駄な時間が生じる。すなわち、実際の無線ＬＡＮ上のトラフィックと、各無線通信方式の伝送可能期間とが一致しておらず、データの伝送効率が悪い。

この点、本実施形態であると、図８を用いて説明したように、前の無線通信周期における各無線通信方式におけるデータの送受信時間応じて、次の無線通信周期における各無線通信方式の伝送可能期間を決定している。例えば図８において、時刻ｔ０、ｔ１からスタートする無線通信周期をそれぞれ第１、第２無線通信周期と呼ぶことにする。すると、第１無線通信周期において４０ＭＨｚ帯域のみでのデータの送受信期間が一定の閾値よりも長い場合、すなわちデータ通信量が多い場合には、第２無線通信周期における４０ＭＨｚ帯域での伝送可能期間を長くする。逆に、第１無線通信周期において２０ＭＨｚ帯域のみでのデータの送受信期間が一定の閾値よりも長い場合には、第２無線通信周期における２０ＭＨｚ帯域での伝送可能期間を長くする。つまり、無線ＬＡＮ上の現状のトラフィックを監視し、データ通信量が多い無線通信方式の伝送可能期間を長くしている。従って、データ通信量の少ない無線通信方式による通信時の無駄時間を少なく出来、データを効率的に伝送出来る。

また本実施形態ではパラメータ情報５７として、４０ＭＨｚ帯域での伝送可能期間の最大値と最小値とを保持している。従って、いずれか一方の無線通信方式による伝送可能期間がゼロになることを防止出来る。

［第２の実施形態］
次に、この発明の第２の実施形態に係る無線通信基地局装置及び無線通信システムについて説明する。本実施形態は、上記第１の実施形態においてデータフレームが応答フレームを要求する場合の例に関する。本実施形態に係る無線通信システム及び無線ＬＡＮ基地局の構成は第１の実施形態と同様であり、以下では第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。図１０は、図本実施形態に係る無線通信システム１の一部領域のブロック図であり、無線ＬＡＮ基地局２と無線ＬＡＮ端末３との通信の様子を示す模式図である。

図示するように、無線ＬＡＮ端末３はデータフレームを無線ＬＡＮ基地局２へ送信する。無線ＬＡＮ基地局２はデータフレームを受信すると、応答フレーム（ＡＣＫ：Acknowledge）を無線ＬＡＮ端末３へ送信する。ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ準拠の無線ＬＡＮ端末においては、ＭＡＣヘッダ部におけるAck Policy フィールドにおいて、受信側に応答フレームの返信を期待するか否かを選択することが出来る。本実施形態はこのようなデータフレームを取り扱う際の、送受信時間計測方法に関するものである。

図１１は、無線ＬＡＮ基地局２の送受信状況、無線ＬＡＮ端末３の送受信状況、及び計測部５５における計測時間を示すタイミングチャートである。図１１では、データフレームが応答フレームを期待しない場合（ＣＡＳＥ１）と、期待する場合（ＣＡＳＥ２）とについて示している。なお計測部５６で計測する場合も同様である。

まずＣＡＳＥ１について説明する。図示するように、無線ＬＡＮ基地局２が時刻ｔ１０からデータフレームの送信を開始し、時刻ｔ１１に送信が完了したとする。送信処理部５１は、パケットに付加するＭＡＣヘッダから、本データフレームが応答フレームを期待しないことを認識しているので、その情報を計測部５５へ出力する。これにより計測部５５はデータフレームが応答フレームを期待しないことを認識し、データフレームの送信に必要な時間（時刻ｔ１０〜ｔ１１）を送受信時間として計測する。無線ＬＡＮ端末３がデータフレームを送信する場合も同様である。この場合、無線ＬＡＮ基地局２では、受信処理部５２が受信したデータフレームに付加されているＭＡＣヘッダを読み取る。この時点で、本データフレームが応答フレームを期待しないことが認識される。

次にＣＡＳＥ２について説明する。図示するように、無線ＬＡＮ端末３が時刻ｔ１２からデータフレームの送信を開始し、時刻ｔ１３に送信が完了したとする。これに応答して無線ＬＡＮ基地局２は時刻ｔ１４から応答フレームの送信を開始し、時刻ｔ１５に送信が完了したとする。まず計測部５５は時刻ｔ１２から計測を開始する。同時に、受信データフレームのＭＡＣヘッダは受信処理部５２で読み取られ、当該データフレームが応答フレームを期待するものであることが計測部５５へ伝えられる。すると計測部５５は、データフレームの送信が完了する時刻ｔ１３で計測をやめず、応答フレームの送信が完了する時刻ｔ１５まで連続して計測を行う。すなわち、データフレームの受信時間（時刻ｔ１２〜ｔ１３）、応答フレームの送信時間（時刻ｔ１４〜ｔ１５）、及びデータフレームの受信完了から応答フレームの送信開始までの時間（時刻ｔ１３〜ｔ１４）の和を送受信時間として計算する。データフレームが無線ＬＡＮ基地局２から送信される場合も同様である。

上記のような方法を用いることにより無線ＬＡＮ基地局２は、データフレームが応答フレームを期待する場合と期待しない場合の両方に対応することが可能となる。

［第３の実施形態］
次にこの発明の第３の実施形態に係る無線通信基地局装置及び無線通信システムについて説明する。本実施形態は上記第１、第２の実施形態において、無線通信周期を変更したものである。その他の構成及び方法は第１、第２の実施形態で説明した通りである。図１２はビーコンフレーム、使用可能な通信方式、４０ＭＨｚ帯域の送受信状況、及び２０ＭＨｚ帯域の送受信状況のタイミングチャートである。

図示するように、本実施形態における無線ＬＡＮ基地局２であると、ビーコンフレームの２周期が１つの無線通信周期を構成している。例えば時刻ｔ０でスタートする無線通信周期は、時刻ｔ０から２個目のビーコンフレームが発生する時刻ｔ１までの期間が無線通信周期となる。本構成において計測部５５、５６の処理は、図６のフローチャートにおいてステップＳ１０を「無線通信周期の開始を認識する」ステップに置き換えればよい。無線通信周期の開始時期は無線ＬＡＮ基地局２が決定するので、ビーコン発生のタイミングにかかわらず、無線ＬＡＮ基地局２はその開始時期は当然に認識している。

以上のように、上記第１、第２の実施形態において、無線通信周期はビーコンフレームの整数倍の間隔を有していても良い。

上記のように、この発明の第１乃至第３の実施形態に係る無線通信基地局装置及び無線通信システムであると、複数の無線通信方式を用いた無線ＬＡＮにおいて、各無線通信方式による通信時間、つまり通信量を計測している。そして通信時間が一定の閾値よりも長い無線通信方式がある場合には、次の通信サイクルにおいて、当該無線通信方式に通信が許可される期間を前の通信サイクルよりも長くしている。換言すれば、通信量が少なかった無線通信方式による通信を許可する期間を短縮し、その分を通信量が多かった無線通信方式に割り当てている。従って、各無線通信方式に対して、無線ＬＡＮ上のトラフィックに適するように通信期間を割り当てることが出来、データ伝送の効率化が可能となる。

なお、上記実施形態で説明した図４のパラメータ情報５７は一例に過ぎず、各設定値は無線ＬＡＮの状況に応じて決めることが出来る。例えば、場合によってはいずれかの通信方式の伝送可能期間がゼロになっても問題が無い場合には、最大期間及び最小期間を定める必要はない。また上記実施形態では、送受信時間の長い通信方式の伝送可能期間を増加させるように説明した。しかし、送受信時間の短い通信方式の伝送可能期間を減少させても同じ効果が得られる。この場合には、パラメータ情報５７として、期間増加率の代わりに期間減少率を設定し、また期間増加閾値の代わりに期間減少閾値を定めれば良い。

また伝送可能期間がある一定以上、またはある一定以下になった際に、増加率または減少率、及び閾値が変化しても良い。すなわち、期間増幅率、期間減少率、期間増加閾値、及び期間減少閾値として、それぞれ複数の値を設定する。そして伝送可能期間に応じて、いずれかの設定値を使用するようにしても良い。

更に、上記実施形態では２つの通信方式を使用する無線ＬＡＮシステムを例に挙げて説明し、各通信方式の伝送帯域がそれぞれ４０ＭＨｚ、２０ＭＨｚである場合について説明した。しかし、伝送帯域は４０ＭＨｚ、２０ＭＨｚに限定されるものではないし、３つ以上の通信方式が混在する無線ＬＡＮシステムであっても適用可能である。

更に、送受信期間決定部５４は、ＣＰＵ等を用いてソフトウェアにより図７に示す処理を行っても良いが、例えば図１３に示すようなハードウェアによって構成されても良い。図１３は送受信期間決定部５４のブロック図である。図示するように送受信期間決定部５４は、回線使用率計算部７０、メモリ７１、比較部７２、及び送受信期間決定部７３を備えている。回線使用率計算部７０は、第１、第２送受信総時間情報と通信可能期間とを受け取り、伝送可能期間における送受信時間の割合を各無線通信方式について計算する。メモリ７１はパラメータ情報５７を保持する。比較部７２は比較回路７４、７５を備えている。比較回路７４、７５は、回線使用率計算部７０における計算結果と、期間増加閾値とを比較する。送受信期間計算部７３は、比較部７２における比較結果と、前のサイクルにおける通信可能期間、及びパラメータ情報５７における各設定値を用いて通信可能期間を計算する。以上の構成によっても図７の処理を実現出来る。

また上記実施形態では、送受信時間計測部５８が計測部５５、５６の２つのブロックを備えているように説明した。しかし、送受信時間計測部５８は同一の計測ロジックにより同一のルーチン（図６に示す処理）によって、４０ＭＨｚ及び２０ＭＨｚ帯域の送受信時間を計測することができる。そして、それぞれの送受信時間を図示せぬメモリに保持し、管理する。従ってこの場合、図３における計測部５５、５６は、そのような回路がそれぞれ存在するのでは無く、そのような機能を送受信時間計測部５８が有していることを示す。

なお、本願発明は上記実施形態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種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。

この発明の第１の実施形態に係る無線通信システムのブロック図。 この発明の第１の実施形態に係る無線ＬＡＮ端末が使用する周波数帯域について示すバンド図。 この発明の第１の実施形態に係る無線ＬＡＮ基地局のブロック図。 この発明の第１の実施形態に係る無線ＬＡＮ基地局の備えるパラメータ情報の内容を示す表。 この発明の第１の実施形態に係る無線通信システムにおける、ビーコンフレーム及び使用可能な通信方式のタイミングチャート。 この発明の第１の実施形態に係る無線ＬＡＮ基地局による、送受信時間計測方法のフローチャート。 この発明の第１の実施形態に係る無線ＬＡＮ基地局による、伝送可能期間決定方法のフローチャート。 この発明の第１の実施形態に係る無線通信システムにおける、ビーコンフレーム、使用可能な通信方式、４０ＭＨｚ帯域の送受信状況、及び２０ＭＨｚ帯域の送受信状況のタイミングチャート。 無線通信システムにおける、ビーコンフレーム、使用可能な通信方式、４０ＭＨｚ帯域の送受信状況、及び２０ＭＨｚ帯域の送受信状況のタイミングチャート。 この発明の第２の実施形態に係る無線通信システムのブロック図。 この発明の第２の実施形態に係る無線通信システムにおける、無線ＬＡＮ基地局の送受信状況、無線ＬＡＮ端末の送受信状況、及び計測部における計測時間を示すタイミングチャート。 この発明の第３の実施形態に係る無線通信システムにおける、ビーコンフレーム、使用可能な通信方式、４０ＭＨｚ帯域の送受信状況、及び２０ＭＨｚ帯域の送受信状況のタイミングチャート。 この発明の第１乃至第３の実施形態の変形例に係る送受信期間決定部の回路図。

符号の説明

１…無線ＬＡＮシステム、２…無線ＬＡＮ基地局、３、４…無線ＬＡＮ端末、１０…ＲＦ部、１１…アンテナ、２０…ベースバンド部、３０…インターフェース、４０…物理部、４１…４０ＭＨｚ帯域伝送用物理部、４２…２０ＭＨｚ帯域伝送用物理部、４３、４４…スイッチ、５０…ＭＡＣ部、５１…送信処理部、５２…受信処理部、５３…ビーコン生成部、５４…送受信期間決定部、５５…４０ＭＨｚ帯域送受信時間計測部、５６…２０ＭＨｚ帯域送受信時間計測部、５８…送受信時間計測部、６０…第１送受信総時間情報、６１…第２送受信総時間情報、７０…回線使用率計算部、７１…メモリ、７２…比較部、７３…送受信期間計算部、７４、７５…比較回路

Claims (5)

1. 重複する帯域を利用する第１無線通信方式と第２無線通信方式とが使用可能であり、且つ前記第１、第２無線通信方式の各々による通信可能時間を決定する無線通信基地局装置であって、
   前記第１無線通信方式によるデータ通信が許可された第１通信可能期間において、実際にデータの送受信が行われた第１送受信時間を算出し、前記第２無線通信方式によるデータ通信が許可された第２通信可能期間において、実際にデータの送受信が行われた第２送受信時間を算出する送受信時間計測部と、
   前記送受信時間計測部において算出された前記第１、第２送受信時間に応じて、前記第１、第２通信可能期間の長さを決定する通信可能期間決定部と
   を具備し、前記送受信時間計測部は、送受信される前記データが該データに対する応答信号を要求する場合には、前記データの送受信に要する時間と、前記応答信号の送受信に要する時間と、前記データの送受信が完了してから前記応答信号の送受信が開始されるまでの時間をそれぞれ前記第１、第２送受信時間として算出し、
   送受信される前記データが前記応答信号を要求しない場合には、前記データの送受信に要する時間をそれぞれ第１、第２送受信時間として算出する
   ことを特徴とする無線通信基地局装置。
2. 重複する帯域を利用する第１無線通信方式と第２無線通信方式とが使用可能であり、且つ前記第１、第２無線通信方式の各々による通信可能時間を決定する無線通信基地局装置であって、
   前記第１無線通信方式によるデータ通信が許可された第１通信可能期間において、実際にデータの送受信が行われた第１送受信時間を算出し、前記第２無線通信方式によるデータ通信が許可された第２通信可能期間において、実際にデータの送受信が行われた第２送受信時間を算出する送受信時間計測部と、
   前記送受信時間計測部において算出された前記第１、第２送受信時間に応じて、前記第１、第２通信可能期間の長さを決定する通信可能期間決定部と
   を具備し、前記通信データは、前記通信可能期間決定部により決定された長さの前記第１通信可能期間と第２通信可能期間とを含む通信サイクルを繰り返すことによって伝送され、
   前記通信可能期間決定部は、前記第１、第２通信可能期間の長さを決定するための閾値を保持し、
   前記通信可能期間決定部は、前記第１通信可能期間における前記第１送受信時間の割合と、前記第２通信可能期間における前記第２送受信時間の割合とのうち、前記第１通信可能期間における前記第１送受信時間の割合のみが前記閾値を超えた場合には、次の通信サイクルにおける前記第１通信可能期間を増加させ、
   前記第２通信可能期間における前記第２送受信時間の割合のみが前記閾値を超えた場合には、次の通信サイクルにおける前記第２通信可能期間を増加させる
   ことを特徴とする無線通信基地局装置。
3. 前記通信データは、前記通信可能期間決定部により決定された長さの前記第１通信可能期間と第２通信可能期間とを含む通信サイクルを繰り返すことによって伝送され、
   前記通信可能期間決定部は、前記第１、第２通信可能期間の長さを決定するための閾値を保持し、
   前記通信可能期間決定部は、前記第１通信可能期間における前記第１送受信時間の割合と、前記第２通信可能期間における前記第２送受信時間の割合とのうち、前記第１通信可能期間における前記第１送受信時間の割合のみが前記閾値を超えた場合には、次の通信サイクルにおける前記第１通信可能期間を増加させ、
   前記第２通信可能期間における前記第２送受信時間の割合のみが前記閾値を超えた場合には、次の通信サイクルにおける前記第２通信可能期間を増加させる
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信基地局装置。
4. 前記第１無線通信方式は４０ＭＨｚの周波数帯域幅を用いた無線通信方式であり、
   前記第２無線通信方式は２０ＭＨｚの周波数帯域幅を用いた無線通信方式である
   ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の無線通信基地局装置。
5. 請求項１乃至４いずれか１項記載の無線通信基地局装置と、
   前記第１無線通信方式を用いてデータの送受信を行う複数の第１無線通信端末と、
   前記第２無線通信方式を用いてデータの送受信を行う複数の第２無線通信端末と
   を具備することを特徴とする無線通信システム。

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