JP5627019B2 - 基地局装置及び通信方法 - Google Patents
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Description
[通信システムの構成]
図1は、本実施形態の通信システムの構成例を示す図である。この図に示す通信システムは、複数の無線端末装置100と、アクセスポイント200と、無線信号処理装置300と、有線端末装置500と、無線端末装置600とを備える。また、アクセスポイント200と無線信号処理装置300と有線端末装置500と無線端末装置600は、光ファイバ400により相互通信可能に接続されている。なお、無線端末装置600と光ファイバ400との間の接続は、たとえばアクセスポイント200と同様の無線基地局を介してなされる。
無線端末装置100は、アクセスポイント200のセル内に設置されており、アクセスポイント200を経由して他の無線端末装置100、有線端末装置500及び無線端末装置600と無線通信を行う。有線端末装置500は、例えばパーソナルコンピュータ(PC)やサーバ装置などの情報処理装置であり、有線通信を行う装置である。無線端末装置600は、例えばノートパソコンやPDA、スマートフォンなどの情報処理装置に付随、内蔵され、無線通信を行う装置である。
また、本実施形態におけるアクセスポイント200は、アンテナ210において送受信されるRF(Radio Frequency)信号(無線周波数信号)を対象に処理を実行するRF部を備える。これに対応して、無線信号処理装置300は、RFより上位の通信プロトコルに対応する機能部を備える。つまり、アクセスポイント200は、電波を受信して得られるRF信号をベースバンド信号に変換して無線信号処理装置300に出力する。また、無線信号処理装置300から出力されたベースバンド信号による送信信号を入力してRF信号に変換してアンテナ210から送出させる。
本実施形態において、上記アクセスポイント200が送信する応答信号としては、RTS(Request To Send)に対応するCTS(Clear To Send)と、データに対応するACK(Acknowledge)であることとする。
図2は、第1の実施形態におけるアクセスポイント200と無線信号処理装置300の構成例を示す図である。
アクセスポイント200は、RF部201、受信信号品質判定部202、受信信号推定部203、応答信号生成部204、送信制御部205および変調部206を備える。
受信信号品質判定部202は、RF部201から出力された受信信号としてのベースバンド信号を入力し、例えば受信信号の電界強度などに基づいて当該受信信号の品質を判定する。
また、受信信号推定部203は、上記種別とともに、自分宛であるかどうかを送信先アドレスが自アドレスと一致するかどうかで推定し、送信元アドレス(例えば、MAC(Media Access Control)アドレス)の推定も行う。一例として、IEEE802.11のフレームフォーマットの場合、上記受信信号(フレーム)の種別、送信元アドレスおよび送信先アドレスの情報は、フレームにおけるIEEE802.11ヘッダにおける所定領域に格納されている。
そこで、受信信号推定部203は、上記のように推定を行うにあたり、受信が想定される種別、送信元アドレスおよび送信先アドレス(=自アドレス)ごとに対応する受信信号の波形データを記憶しておく。そして、受信信号推定部203は、入力される受信信号の波形と、自己が記憶している受信信号の波形データとのパターンマッチングにより、上記フレーム種別、送信元アドレスおよび送信先アドレスを推定する。
そのうえで、応答信号生成部204は、CTSのように、応答信号がNAV(Network Allocation Vector)値(第1のチャネル予約期間)を格納すべきものである場合には、無線信号処理装置300のNAV値生成部330により生成されたNAV値を格納して上記応答信号を生成する。
なお、アクセスポイント200における受信信号品質判定部202、受信信号推定部203、応答信号生成部204、送信制御部205および変調部206の各部は、ソフトウェアにより構成されてもよいし、ハードウェアにより構成されてもよい。
PHY部301は、送信信号の変調と受信信号の復調を行う。このために、PHY部301は、変調部311と復調部312を備える。変調部311は、MAC部302から入力される送信信号を変調してベースバンド信号に変換してアクセスポイント200に出力する。復調部312は、アクセスポイント200から入力されるベースバンド信号の受信信号を復調してMAC部302に出力する。
なお、変調部311と復調部312が対応する変調方式の一例としてOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を挙げることができる。また、PHY部301は、ハードウェアにより構成されてもよいし、ソフトウェアにより構成されてもよい。
暗号化部321には、例えば、有線NW側から送信すべきパケットのデータが入力される。暗号化部321は、入力したパケットを必要に応じて暗号化する。信号生成部322は、無線通信方式に対応してパケットをフレーム化した送信信号を生成する。
復号化部325は、フレームから抽出されたパケットの暗号化を解くための復号化を実行する。復号化されたパケットは、例えば、図示しない有線NWに対応する回路に対して出力される。
NAV値は、無線通信におけるいわゆる隠れ端末問題を回避するために、ネットワーク上で送受信されるRTSとCTSの各フレーム(第2の応答信号)のヘッダにおける所定領域に格納される。そして、このNAV値は、送信予約期間としての時間長を示すものとして格納される。
アクセスポイント200は、RTSを受信したときに他の無線端末装置100のフレームを受信していなければ、RTS送信元の無線端末装置100に対して応答としてCTSを送信する。このCTSにも、受信したNAV値に基づいて求めたNAV値が格納されている。
RTSに格納されるNAV値はデータサイズ等に依存し、通信毎に異なる値となる。このために、NAV値については、復調前のベースバンド信号の波形として、信号種別、送信元アドレスおよび送信アドレスなどのようにパターン化して記憶しておくことができない。
図3は、第1の実施形態におけるNAV値生成部330の構成例を示す図である。この図に示すNAV値生成部330は、NAV値取得部331、NAV値記憶部332、NAV値算出部333を備える。
NAV値取得部331は、ヘッダ解析部324によりRTSとしての受信信号のフレームから抽出されたNAV値を取得する。また、NAV値取得部331は、NAV値の統計処理用に、このNAV値を取得する処理を、一定時間または予め定めた所定数が取得されるまで実行する。
NAV値算出部333は、NAV値記憶部332に記憶されたNAV値を統計することによりCTSに格納すべきNAV値を算出する。NAV値算出部333がNAV値を算出するための統計手法としては特に限定されないが、例えばNAV値記憶部332に記憶されたNAV値の平均値をCTSに格納すべきNAV値とすることが考えられる。また、NAV値記憶部332に記憶されたNAV値のうちの最大値をCTSに格納すべきNAV値とすることが考えられる。
図4は、第1の実施形態に対応する無線端末装置100とアクセスポイント200と無線信号処理装置300の動作タイミングの一例を示す図である。ここで、1つの無線端末装置100がデータ送信に先立って、時刻t1からt2の期間においてアクセスポイント200にRTSを送信したとする。
なお、図4においては、このRTSに格納されるNAV値が示す期間を、時刻t2からt9までのRTS対応NAV期間として示している。
上記CTSは、応答信号生成部204により生成されたものである。このCTSが格納するNAV値が示す期間の例として、図4においては、時刻t4からt10までのCTS対応NAV期間として示している。
そのうえで、CTSを送信する際、応答信号生成部204は、NAV値生成部330により生成したNAV値を格納してCTSを生成することとしている。前述のように、NAV値生成部330により生成されるNAV値は、受信されたRTSが格納するNAV値を統計化したものであるためにその精度は高い。
また、元来ハードウェアで実施していた処理をソフトウェアで実施する構成に変更すると、処理遅延が増大してしまうことが一般的である。具体的には、PHY層及びMAC層における処理時間が増大してしまうことが一般的である。しかしながら、本実施形態によれば、このようなソフトウェア化に伴うスループットの低下も有効に抑制することが可能となる。
また、本実施形態におけるRTSまたはデータの受信に応答した応答信号(CTS、ACK)の送信は、アクセスポイント200において行われる。つまり、RF部201のみを介して、RTSまたはデータの受信に応答した応答信号の送信が行われる。これにより、本実施形態では応答信号の送信にあたり、アクセスポイント200のRF部201と無線信号処理装置300のPHY部301との伝送遅延を考慮する必要がない。このことは、RF部201とPHY部301を専用のハードウェアにより構成して高速化を図る必要がなくなることを意味している。これにより、本実施形態においては、RF部201とPHY部301について、汎用のハードウェアを採用することができ、例えばコストアップを抑えることができる。
図5は、第1の実施形態におけるアクセスポイント200が実行する処理手順例を示す図である。この図に示す処理は、図2に示した受信信号品質判定部202、受信信号推定部203、応答信号生成部204、送信制御部205の何れかが適宜実行する。
これに対して、品質は良好であると判定した場合(ステップS103−YES)、受信信号推定部203は、前述のパターンマッチングにより自分宛であるか、受信信号の種別、送信元アドレスなどを推定する(ステップS105)。
そして、NAV値算出部333は、上記のように求めた統計値をCTSに格納すべきNAV値として、アクセスポイント200の応答信号生成部204に対して出力する(ステップS205)。
[アクセスポイントと無線信号処理装置の構成]
図7は、第2の実施形態におけるアクセスポイント200と無線信号処理装置300の構成例を示す図である。
第2の実施形態の無線信号処理装置300においては、自己CTS生成部340が備えられる。自己CTS生成部340は、RTSの受信に応答して自己CTSを生成する。この自己CTSは、無線LAN規格におけるIEEE802.11gで規定されるCTS-to-selfに相当する。
上記のように自己CTS信号生成部343が生成した自己CTSは、送信制御部323が入力する。送信制御部323は、自己CTSがしかるべきタイミングで変調部311からRF部201を介してアクセスポイント200から送信されるように制御する。
図9は、第2の実施形態に対応する無線端末装置100とアクセスポイント200と無線信号処理装置300の動作タイミングの一例を示す図である。ここで、1つの無線端末装置100がデータ送信に先立って、時刻t1からt2の期間においてアクセスポイント200にRTSを送信したとする。
このように入力されたRTSは、復調部312からヘッダ解析部324に出力される。ヘッダ解析部324は、RTSが受信されたことを自己CTS生成部340に通知する。
このように出力された自己CTSは、RF部201とPHY部301との間の伝送時間に応じて遅延した時刻t5−5からt5−6の期間においてアクセスポイント200に入力され、さらにRF部201から送信される。
図10は、第2の実施形態におけるアクセスポイント200が実行する処理手順例を示す図である。図10において、ステップS101からS109と、ステップS110からS112の処理は、図5のステップS101からS109と、ステップS110からS112と同様となる。
次に、更新NAV値算出部342は、例えば前述のように、今回入力したRTSが格納していたNAV値から自己CTS送信準備期間を減算することにより更新NAV値を算出する(ステップS303)。
図12は、第3の実施形態におけるアクセスポイント200と無線信号処理装置300の構成例を示す図である。なお、この図において図7と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。アクセスポイント200は、図7と同様の構成であることから、ここでの説明は省略する。
第3の実施形態の無線信号処理装置300は、送信可否判定部350を備える。送信可否判定部350は、自己CTSの送信可否を判定する。送信可否判定部350による送信可否判定のための処理については後述する。
図13は、自己CTSを送信しない場合の動作タイミング例について示す図である。時刻t1からt2の期間において無線端末装置100が送信したRTSは、無線信号処理装置300において時刻t1−2からt2−2の期間にて受信される。時刻t1−2とt2−2は、時刻t1とt2に対して、アクセスポイント200までの伝搬時間と、アクセスポイント200から無線信号処理装置300までの伝達時間に応じて遅延した時刻となる。
図14は、送信可否判定部350が実行する処理手順例を示す図である。送信可否判定部350は、NAV期間Taを算出する(ステップS401)。このために、送信可否判定部350は、ヘッダ解析部324によりRTSのフレームのヘッダから抽出されたNAV値を取得し、このNAV値からNAV期間Taとしての時間を求める。
次に、送信可否判定部350は、上記ステップS401にて求めたNAV期間TaとステップS402にて求めた自己CTS送信準備期間Tbと予め定められた閾値thについて、
Ta−Tb≧th
が成立するか否かについて判定する(ステップS403)。
Claims (5)
- 無線端末との間で通信を行う基地局装置であって、
予め記憶した複数の信号と受信した信号とをパターンマッチングし、前記受信した信号に対する第1の応答信号を送信するか否かを判定する判定部と、
前記第1の応答信号を送信すると判定された場合に、前記予め記憶した複数の信号ごとに定められた第1のチャネル予約期間を、前記第1の応答信号に設定し、前記第1の応答信号を送信する第1応答信号送信部と、
を備える基地局装置。 - 無線端末及び前記無線端末から受信した信号の信号処理を行う信号処理装置のそれぞれと接続され、かつ、前記無線端末から受信した信号を前記信号処理装置へ出力する基地局装置であって、
予め記憶した複数の信号と前記受信した信号とをパターンマッチングし、前記受信した信号に対する第1の応答信号を送信するか否かを判定する判定部と、
前記第1の応答信号を送信すると判定された場合に、前記予め記憶した複数の信号ごとに定められた第1のチャネル予約期間を、前記第1の応答信号に設定し、前記第1の応答信号を送信する第1応答信号送信部と、
を備える基地局装置。 - 前記受信した信号を復調して取得した第2のチャネル予約期間に基づいて第3のチャネル予約期間を算出する算出部と、
前記第3のチャネル予約期間が設定された第2の応答信号を、前記第1の応答信号の後に送信する第2応答信号送信部と、
をさらに備える請求項1又は請求項2に記載の基地局装置。 - 無線端末と基地局装置との間で無線通信を行うための通信方法であって、
予め記憶した複数の信号と受信した信号とをパターンマッチングし、前記受信した信号に対する第1の応答信号を送信するか否かを判定する判定ステップと、
前記第1の応答信号を送信すると判定されたた場合に、前記予め記憶した複数の信号ごとに定められた第1のチャネル予約期間を、前記第1の応答信号に設定し、前記第1の応答信号を送信する第1応答信号送信ステップと、
を有する通信方法。 - 前記基地局装置が、
前記受信した信号を復調して取得した第2のチャネル予約期間に基づいて第3のチャネル予約期間を算出する算出ステップと、
前記第3のチャネル予約期間が設定された第2の応答信号を、前記第1の応答信号の後に送信する第2応答信号送信ステップと、
をさらに有する請求項4に記載の通信方法。
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