JP5423136B2 - 無線通信制御方法、無線通信装置及び無線通信システム - Google Patents
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Description
例えば、一般的に高速のデータレートほどスループットは高くなるが、ノイズに対する耐性が低くなり、また逆に、低速のデータレートほどスループットは低くなるが、ノイズに対する耐性が高くなる傾向があるため、複数のデータレートを使用可能とし、パケット誤り発生率やSNRなどの受信信号品質に応じて最適なデータレートなどの変調方式を選択する無線通信制御方法が、リンクアダプテーションとして既に知られている。
例えば、特許文献1には、無線通信におけるスループットを高める目的で、変調方式と誤り訂正コードの組み合わせからなる物理モード毎にパケット誤り率を推定し、その結果をフレームの送信元に送信し、送信元が推定結果を受信することにより、その推定結果に基づいて最もスループットが高くなる物理モードを選択し、使用する構成が開示されている。
例えば、マルチバンドOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式のバーストモードでは、同一の通信相手との間で複数のデータ・パケットを通信する場合に、第1フレームの送出後、短いフレーム間隔でフレームを送出することによって、パケットのオーバーヘッドやパケット間ギャップを低減する。
なお、データ・パケット(フレーム)のフォーマットは、多くの無線通信方式で採用されているように、既知のトレーニング用信号であるプリアンブル、通信を行うために必要な情報を含むヘッダー、実際に送りたいデータを含むペイロードの順に構成される。
通常の長いプリアンブルのフレームの後に、短いフレーム間隔で、かつ短いプリアンブルのフレームを用いて連続送受信する通信方法では、複数のデータ・パケットを短いフレーム間隔で連続送受信することにより、パケットのオーバーヘッドやパケット間ギャップの低減・削減による転送効率の向上が見込まれ、さらに、第2フレーム以降のプリアンブルを短くすることにより、ペイロードに対するオーバーヘッドを小さくすることになり、同様に転送効率の向上が見込まれる。
このように、短いプリアンブルとする場合と、通常の場合のように長いプリアンブルとする場合において、各々の通信方法が最適となる状況は異なっており、どちらを選択するのが最適かを適切に判定することが出来ない、という問題があった。
また、請求項2の発明は、前記受信パラメータの変動値は、前記第1フレームの受信パラメータと、前記第1フレーム以降のフレームの受信パラメータと、の差分である請求項1記載の無線通信制御方法を特徴とする。
また、請求項3の発明は、無線通信装置間で互いに複数のフレームを送受信する際に、通通常長さのプリアンブル部を含む第1フレーム及び第1フレーム以降の通常長さのプリアンブル部を含むフレームを連続送受信する第1の通信方法と、通常長さのプリアンブルを含む第1フレーム及び第1フレーム以降の通常長さのプリアンブルよりも短いプリアンブルを含むフレームを連続送受信する第2の通信方法を選択的に実行可能な無線通信装置において、受信動作時に、受信したフレーム毎に受信信号レベル及び/又は周波数オフセット推定値で構成される受信パラメータの変動値が所定の範囲内である場合には、前記第2の通信方法が適切と判定し、前記変動値が前記所定の範囲外である場合には、前記第1の通信方法が適切と判定する判定部と、受信動作時には、前記判定部による前記判定結果を送信側の無線通信装置に通知し、送信時には、受信装置から通知された前記判定結果に基づいてフレーム送信を行うように制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
図1は、本実施例にかかる無線通信システムについて説明する図である。
本実施例の無線通信システムは無線通信装置Aとその通信相手となる無線通信装置Bによって構成される。そしてこれらの無線通信装置の間で複数のデータ・パケットを連続送受信することが可能となっている。
以下では、無線通信方式としてマルチバンドOFDM方式を取り上げ、そのうちのバーストモード通信に本発明を適用した場合について説明するが、ペイロードのデータ長を短くしてパケットのオーバーヘッドやパケット間ギャップの低減をしてスループットを改善する無線通信方式であれば、マルチバンドOFDM方式に限らず、本発明は適用可能であることは言うまでもない。
本発明の無線通信システムにおける無線通信装置が同一の通信相手に複数のデータ・パケットを連続送受信する際に使用する各データ・パケットのフォーマットは、多くの無線通信方式で採用されているように、既知のトレーニング用信号であるプリアンブル、通信を行うために必要な情報を含むヘッダー、実際に送りたいデータを含むペイロードの順に構成される。
そしてマルチバンドOFDM方式では、プリアンブルについては、図2(a)に示す通常の長いプリアンブルP1の場合と、図2(b)に示す短いプリアンブルP2の場合の2つのタイプがあり、どちらかを選択して使用することができる。
また、ヘッダーには、そのフレームに続く次のフレームとのフレーム間隔が短い、つまり連続送受信する通信方法であるバーストモードを示すための情報であるBMビットと、そのフレームの後のフレームのプリアンブルのタイプを示す為の情報であるPTビットを含み、次のフレーム間隔が短い場合にBM=1、そうでない場合はBM=0、短いプリアンブルタイプの場合PT=1、長いプリアンブルP1タイプの場合PT=0とするように規定されている。
本発明の無線通信システムにおいて複数のデータ・パケットを連続送受信する際の2通りの通信方法を、総フレーム数が3フレームの場合について説明する。
本実施例で扱うマルチバンドOFDM方式のバーストモードにおける規定では、最終フレーム以外はその後に続くフレームとのフレーム間隔が短いためBM=1とし、最終フレームではBM=0とする。
そして、バーストモード通信中の各フレーム間隔は短く、図3(a)、(b)どちらの場合もMIFS(Minimum InterFrame Space)=1.875usと規定されている。
通常、受信側の処理については規格による規定はないが、プリアンブルはAGC(Auto Gain Control)や周波数オフセット推定などに使用される。しかし、図3(b)のようにプリアンブルが短い場合は、プリアンブルが長い場合と同様にこれらの処理を行うことは難しく、短いプリアンブルP2を使用する第2フレーム以降では、AGCや周波数オフセット推定処理を省略し、第1フレームで算出したゲイン値や周波数オフセット推定値を使用することとなる。
背景技術の説明において述べたように、第2フレーム以降のプリアンブルを短くすることにより、ペイロードに対するオーバーヘッドを小さくすることになり、同様に転送効率の向上が見込まれるが、この場合第2フレーム以降の受信信号レベルや、周波数オフセットが、第1フレームと大きく異ならないことがより安定した受信を行う上で必要となってくる。
図4は、本実施例に係る無線通信装置の詳細な構成を示す図である。
図4に示す無線通信装置は、図1に示す無線通信システムにおける無線通信装置Aおよび無線通信装置Bに該当するもので、その構成要素として、アンテナ1、送受信部2、受信パラメータ記憶部3、通信方法判定部4、制御部5を含むものとする。
送信時には(送信側の無線通信装置では)、制御部5からのデジタルデータは、送受信部2により誤り訂正符号化および圧縮符号化およびデジタル変調を含むデジタル信号処理が行われた後、プリアンブルを付加される。この時、プリアンブルは長いプリアンブルP1と短いプリアンブルP2のうち制御部5により指定されたものを使用する。そして、さらに送受信部2において、デジタル信号からアナログ信号への変換、ベースバンド信号からRF信号への周波数変換が行われる。その後、この信号はアンテナ1から電波として送信される。尚、BMビットがBM=1(バーストモード)のフレームの場合は、短いフレーム間隔MIFSで送信するように制御部5が送受信部2を制御する。
尚、受信側の無線通信装置ではこれから受信しようとするフレームのプリアンブルのタイプについては、前フレームのPTビットを含むデジタルデータを渡された制御部5から送受信部2に伝えられることにより、予め知ることができ、送受信部2ではその情報に基づいてプリアンブルを使用したAGCおよび周波数オフセット推定を行うか、あるいは、長いプリアンブルP1で算出したゲイン値および周波数オフセット推定値を使用するかを決定している。ここで、AGCを行う際に使用する受信信号レベルまたは周波数オフセット推定で算出する周波数オフセット推定値またはその両方を受信パラメータとして以下では呼ぶこととする。
通信方法判定部(判定部)4は、BMビットがBM=0のフレームを受信すると、複数フレームの受信を完了したとみなし、受信パラメータ記憶部3に記憶されたフレーム毎の受信パラメータの変動を計算し、許容値内であれば短いプリアンブルP2を使用する連続データ・パケット通信方法が適切と判定し、許容値を超えていれば長いプリアンブルP1を使用する連続データ・パケット通信方法が適切と判定し、判定結果を制御部5に伝える。そして、制御部5ではこの判定結果をデジタルデータとするBM=0、PT=0のフレームを、送受信部2を制御して送信する。
受信パラメータの変動の計算および許容値内であるかどうかの判定処理については図5を用いて後述する。
また、制御部5は、通信プロトコル層以上のアプリケーション層までも包括するものとする。
本発明の無線通信装置の通信方法判定部4における判定処理について、3フレームのデータ・パケットを連続送受信する場合を例として説明する。
受信パラメータ記憶部3に記憶された第1フレームの受信信号レベル又は/及び周波数オフセット推定値を、以降のフレームの受信信号レベル又は/及び周波数オフセット推定値に対する基準値とする。
次に、受信パラメータ記憶部3に記憶された第2フレームの受信パラメータと基準値との差分を計算する。
ここで受信パラメータが受信信号レベルおよび周波数オフセット推定値の両方である場合は、第2フレームの受信信号レベルと、受信信号レベルの基準値つまり第1フレームの受信信号レベルとの差分、および第2フレームの周波数オフセット推定値と周波数オフセット推定値の基準値つまり第1フレームの周波数オフセット推定値との差分を計算する。
受信パラメータとして受信信号レベルおよび周波数オフセット推定値の両方を使用する場合は、第2フレームの受信信号レベルまたは周波数オフセット推定値のうち少なくとも一方が、図5(b)に示すように所定の許容値を超えると、3フレーム目に対する判定処理を行わずに、複数のデータ・パケットの連続送受信において、通信方法判定部4は、長いプリアンブルタイプを使用する通信方法が適切と判定する。
ここで、受信信号レベルまたは周波数オフセット推定値またはその両方に対する許容値は制御部5によって任意に設定でき、制御部5より通信方法判定部4にその情報が伝えられるものとする。
無線通信システムにおいて無線通信装置Aから無線通信装置Bに3フレームのデータ・パケットを連続送受信する場合に本発明を適用し、まず送信元である無線通信装置Aでの通信制御のための処理フローを説明する。
まず、制御部5は、図3(a)に示す通常の長いプリアンブルP1を用いた3フレームからなるデータ・パケットを通信方法制御用の複数データ・パケットとして、アンテナ1および送受信部2を通して送信する(ステップS101)。
次に、制御部5は、送信先である無線通信装置Bから送信された適切な通信方法についての判定結果に関するフレームを、アンテナ1および送受信部2およびを通して受信する(ステップS102)。
制御部5は、受信した適切な通信方法についての判定結果の情報に基づいて、適切なプリアンブルを用いた通信方法で、本来送りたい3フレームからなるデータ・パケットをアンテナ1および送受信部2を通して送信する(ステップS103)。
送信先(受信側)である無線通信装置Bでの通信制御のための処理フローを説明する。
無線通信装置Aから送信される通信方法制御用の3フレームに及ぶデータ・パケットの第1フレームの受信を開始する(ステップS201)。
受信側の無線通信装置Bの制御部5は、アンテナ1および送受信部2を通して、無線通信装置Aからのフレームを受信し、その際、送受信部2は受信信号レベルまたは/及び周波数オフセット推定値を受信パラメータとして算出する(ステップS202)。
送受信部2によって算出した各フレームの受信パラメータは、受信パラメータ記憶部3に記憶される(ステップS203)。
制御部5は、複数フレームの受信を完了したかを、フレームの受信結果の中のBMビットがBM=0であるかどうかにより判断する(ステップS204)。
複数フレームの受信を完了していないと判断した場合(ステップS204でNo)、順次受信されるフレームについてBMビットを調べ、最終フレーム(BM=0のフレーム)に達するまで繰り返す。
通信方法判定部4は、受信パラメータの変動が許容値内であるかどうかを図5に示すようにして確認する(ステップS206)。
許容値内であると判定した場合(ステップS206でYes)、複数のデータ・パケットの連続送受信において、短いプリアンブルタイプを使用する通信方法が適切と判定する(ステップS207)。
また、許容値を超えていると判定した場合(ステップS206でNo)、複数のデータ・パケットの連続送受信において、長いプリアンブルタイプを使用する通信方法が適切と判定する(ステップS208)。
続いて、通信方法判定部4は判定結果を制御部5に伝え、制御部5は、この判定結果をデジタルデータとして、BM=0、PT=0のフレームを送受信部2およびアンテナ1を通して送信する(ステップS209)。
そして、送信された判定結果に基づき無線通信装置Aから適切なプリアンブルを用いた通信方法で送信された3フレームからなるデータ・パケットを受信する(ステップS210)。
Claims (4)
- 無線通信装置間で複数のフレームを送受信する際に、通常長さのプリアンブル部を含む第1フレーム及び第1フレーム以降の通常長さのプリアンブル部を含むフレームを連続送受信する第1の通信方法と、通常長さのプリアンブルを含む第1フレーム及び第1フレーム以降の通常長さのプリアンブルよりも短いプリアンブルを含むフレームを連続送受信する第2の通信方法を選択的に実行可能な無線通信制御方法において、
受信装置が、受信したフレーム毎に受信信号レベル及び/又は周波数オフセット推定値で構成される受信パラメータの変動値が所定の範囲内である場合には、前記第2の通信方法が適切と判定し、前記変動値が前記所定の範囲外である場合には、前記第1の通信方法が適切と判定する判定ステップと、
前記受信装置が、前記判定ステップによる判定結果を送信装置に通知する通知ステップと、
前記送信装置が、前記通知ステップにより前記受信装置から通知された前記判定結果に基づいてフレーム送信を行うステップと、
を含むことを特徴とする無線通信制御方法。 - 前記受信パラメータの変動値は、前記第1フレームの受信パラメータと、前記第1フレーム以降のフレームの受信パラメータと、の差分であることを特徴とする請求項1記載の無線通信制御方法。
- 無線通信装置間で互いに複数のフレームを送受信する際に、通通常長さのプリアンブル部を含む第1フレーム及び第1フレーム以降の通常長さのプリアンブル部を含むフレームを連続送受信する第1の通信方法と、通常長さのプリアンブルを含む第1フレーム及び第1フレーム以降の通常長さのプリアンブルよりも短いプリアンブルを含むフレームを連続送受信する第2の通信方法を選択的に実行可能な無線通信装置において、
受信動作時に、受信したフレーム毎に受信信号レベル及び/又は周波数オフセット推定値で構成される受信パラメータの変動値が所定の範囲内である場合には、前記第2の通信方法が適切と判定し、前記変動値が前記所定の範囲外である場合には、前記第1の通信方法が適切と判定する判定部と、
受信動作時には、前記判定部による前記判定結果を送信側の無線通信装置に通知し、送信時には、受信装置から通知された前記判定結果に基づいてフレーム送信を行うように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。 - 互いに複数のフレームを送受信する際に、通常長さのプリアンブル部を含む第1フレーム及び第1フレーム以降の通常長さのプリアンブル部を含むフレームを連続送受信する第1の通信方法と、通常長さのプリアンブルを含む第1フレーム及び第1フレーム以降の通常長さのプリアンブルよりも短いプリアンブルを含むフレームを連続送受信する第2の通信方法を選択的に実行可能な複数の無線通信装置からなる無線通信システムにおいて、
前記複数の無線通信装置のうち、受信装置は、受信したフレーム毎の受信信号レベル及び/又は周波数オフセット推定値で構成される受信パラメータの変動値が所定の範囲内である場合には、前記第2の通信方法が適切と判定し、前記変動値が前記所定の範囲外である場合には、前記第1の通信方法が適切と判定して送信装置に通知し、
前記送信装置は、前記受信装置から通知された前記判定結果に基づいてフレーム送信を行うことを特徴とする無線通信システム。
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