JP6082994B2 - Transmission route determination method and wireless communication system - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信ネットワークにおける通信技術、特に、送信局と受信局との間に中継局が存在する無線通信ネットワークにおける通信技術に関する。 The present invention relates to a communication technique in a wireless communication network, and more particularly to a communication technique in a wireless communication network in which a relay station exists between a transmitting station and a receiving station.
近年、無線通信ネットワークの通信品質を向上させるために、送信局と受信局との間に中継局を導入する協力中継伝送が注目されている。無線リンクの観点からは、協力中継伝送におけるさまざまな物理層での信号処理技術、例えば、AF(Amplify and Forward)やDF(Decode and Forward)、分散自空間符号などが提案されている。
一方、多数の無線リンクによって構築される無線通信ネットワークの観点からは、協力中継伝送における媒体アクセス制御(MAC:Media Access Control)層でのさまざまなプロトコルが提案されている。このように、通信ネットワークの各階層において、協力中継伝送の導入に向けた検討が展開されている。
In recent years, cooperative relay transmission in which a relay station is introduced between a transmitting station and a receiving station has attracted attention in order to improve the communication quality of a wireless communication network. From the viewpoint of a radio link, signal processing techniques in various physical layers in cooperative relay transmission, such as AF (Amplify and Forward), DF (Decode and Forward), and distributed self-space code, have been proposed.
On the other hand, from the viewpoint of a wireless communication network constructed by a large number of wireless links, various protocols in a medium access control (MAC) layer in cooperative relay transmission have been proposed. In this way, studies for introducing cooperative relay transmission are being developed in each layer of the communication network.
一般的には、協力中継伝送は2ホップ以上のマルチホップ伝送となる。マルチホップ伝送では、シングルホップ伝送のように1ホップの無線媒体を予約するだけでなく、マルチホップ広域空間に渡り無線媒体を予約する。
1ホップの無線媒体の予約手法として、無線LAN(Local area network)の標準規格として普及しているIEEE(the Institute of Electrical and Electronic Engineers)802.11標準規格(例えば、非特許文献1を参照。)で規定されるDCF(Distributed Coordination Function)方式がある。
また、任意のホップ数を想定したマルチホップ広域空間に渡り無線媒体(無線リソース)の予約を行う技術として、EMAC方式がある(例えば、非特許文献2参照。)。
In general, cooperative relay transmission is multi-hop transmission of two or more hops. In multi-hop transmission, not only a one-hop wireless medium is reserved as in single-hop transmission, but a wireless medium is reserved over a multi-hop wide area.
As a one-hop wireless medium reservation method, see the IEEE (the Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.11 standard (see Non-Patent Document 1, for example), which is widely used as a standard for a wireless local area network (LAN). There is a DCF (Distributed Coordination Function) system defined in (1).
As a technique for reserving a wireless medium (wireless resource) over a multi-hop wide area assuming an arbitrary number of hops, there is an EMAC method (see, for example, Non-Patent Document 2).
DCF方式は、元来1ホップの伝送を想定した技術である。DCF方式を用いたマルチホップ伝送により、トラヒックの生起端末から宛先端末へ至るEnd-to-endでデータ伝送を行うには、各ホップでランダムな媒体アクセスを行う必要がある。そのため、DCF方式では、各ホップでの媒体アクセスに伴って生じる衝突や、ランダムバックオフ制御などに起因する多大なオーバヘッドが生じ、無線リソースの浪費を招く。 The DCF method is a technology that originally assumes transmission of one hop. In order to perform end-to-end data transmission from a traffic generation terminal to a destination terminal by multi-hop transmission using the DCF method, it is necessary to perform random medium access at each hop. For this reason, in the DCF method, a large overhead is caused due to collision caused by medium access at each hop, random backoff control, and the like, resulting in waste of radio resources.
また、EMAC方式は、任意のホップ数を想定したEnd-to-endの広域空間に渡り無線媒体を予約し、予約した無線媒体において、トラヒックの生起端末から単一もしくは複数の中継端末を経て、宛先端末へEnd-to-endでデータ伝送を行う技術である。これにより、マルチホップ伝送経路上の各ホップでのランダムな媒体アクセスが不要となるため、DCF方式で問題視されるオーバヘッドを削減し、伝送効率の向上が可能となる。 In addition, the EMAC scheme reserves a wireless medium over an end-to-end wide area assuming an arbitrary number of hops, and in the reserved wireless medium, through a single or a plurality of relay terminals from a traffic generation terminal, This is a technique for transmitting data to the destination terminal in an end-to-end manner. This eliminates the need for random medium access at each hop on the multi-hop transmission path, thereby reducing overhead that is a problem with the DCF method and improving transmission efficiency.
しかしながら、非特許文献1、2は、いずれも既存のルーティング技術によって決定された既定のマルチホップルートの使用を前提としており、協力中継伝送の適用を考慮したマルチホップルートには最適化していない。一方、既存の協力中継伝送技術では、従来のルーティング技術を完全に廃棄するものが多く、従来ネットワークレイヤ技術との整合性が取りにくい。以上をまとめると、マルチホップ伝送において、協力中継伝送技術とルーティング技術のそれぞれの利点を生かしながら、互いに整合性を取った通信方法がないという課題がある。
However, both
上記事情に鑑み、本発明は、無線通信ネットワークにおけるマルチホップ伝送において、協力中継伝送技術とルーティング技術のそれぞれの利点を生かしながら、互いに整合性を取った通信を行うための伝送ルート決定方法、及び無線通信システムを提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention provides a transmission route determination method for performing communication consistent with each other while taking advantage of each of the cooperative relay transmission technology and the routing technology in multi-hop transmission in a wireless communication network, and An object is to provide a wireless communication system.
本発明の一態様は、複数の無線局を有する無線通信システムが実行する伝送ルート決定方法であって、前記無線局からなるマルチホップ伝送の伝送ルートにおいて開始局と終了局との間の送信フレームを中継する中継局である前記無線局と前記終了局である前記無線局が、前記伝送ルートにおける前記開始局側の他の無線局から制御フレームを受信し、受信した前記制御フレームに基づいて直接伝送の伝送品質を算出するとともに、前記制御フレームに設定されている前記他の無線局における伝送品質に基づいて中継伝送の伝送品質及び協力中継伝送の伝送品質を算出する伝送品質算出ステップと、前記伝送ルートにおいて自局との無線リンクを有する前記開始局側の他の無線局から前記制御フレームを受信した場合に、前記伝送品質算出ステップにおいて算出した前記伝送品質に基づいて伝送方法を選択し、選択した前記伝送方法に基づいて前記伝送ルートを再設定するルート再選択ステップと、前記中継局である前記無線局が、前記ルート再選択ステップにおいて選択した前記伝送方法を用いた場合の前記伝送品質を前記制御フレームに設定して送信する制御フレーム送信ステップと、を有することを特徴とする伝送ルート決定方法である。 One aspect of the present invention is a transmission route determination method executed by a wireless communication system having a plurality of wireless stations, wherein a transmission frame between a start station and an end station in a transmission route of multihop transmission composed of the wireless stations. The radio station that is a relay station that relays the relay station and the radio station that is the end station receive a control frame from another radio station on the start station side in the transmission route, and directly based on the received control frame A transmission quality calculation step of calculating transmission quality of transmission and calculating transmission quality of relay transmission and transmission quality of cooperative relay transmission based on transmission quality in the other radio station set in the control frame; When the control frame is received from another radio station on the start station side having a radio link with the own station in the transmission route, the transmission quality calculation scan is performed. A route reselecting step of selecting a transmission method based on the transmission quality calculated in the step, and resetting the transmission route based on the selected transmission method; and And a control frame transmission step of transmitting the transmission quality set in the control frame when the transmission method selected in the reselection step is used.
また、本発明の一態様は、上述する伝送ルート決定方法であって、マルチホップ伝送の前記伝送ルートにおいて前記開始局から前記終了局側へスライド幅だけウィンドウを順にスライドさせ、前記ウィンドウ内の前記中継局である前記無線局と前記終了局である前記無線局は、前記ウィンドウ内の前記開始局側の他の無線局から前記制御フレームを受信した場合に前記伝送品質算出ステップを実行する、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is the transmission route determination method described above, wherein a window is sequentially slid by a slide width from the start station to the end station side in the transmission route of multi-hop transmission, and the window in the window The radio station that is a relay station and the radio station that is the end station execute the transmission quality calculation step when the control frame is received from another radio station on the start station side in the window, It is characterized by.
また、本発明の一態様は、上述する伝送ルート決定方法であって、前記ルート再選択ステップにおいて再設定された前記伝送ルートにおける前記無線局が、選択した前記伝送方法により、再設定された前記伝送ルートに従って、前記開始局と前記終了局との間のマルチホップ伝送を行うマルチホップ伝送ステップをさらに有する、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is the above-described transmission route determination method, wherein the wireless station in the transmission route reconfigured in the route reselection step is reconfigured by the selected transmission method. The method further comprises a multi-hop transmission step of performing multi-hop transmission between the start station and the end station according to a transmission route.
また、本発明の一態様は、上述する伝送ルート決定方法であって、前記開始局である前記無線局が、媒体アクセス制御方式に従って通信権を獲得する通信権獲得ステップと、前記通信権獲得ステップにおいて通信権が獲得された場合に、制御フレームを送信する前処理開始ステップと、前記マルチホップ伝送ステップが終了した場合に前記通信権を解放する通信権解放ステップとをさらに有する、ことを特徴とする。 Another aspect of the present invention is the above-described transmission route determination method, wherein the wireless station that is the start station acquires a communication right according to a medium access control method, and the communication right acquisition step. And further comprising: a pre-processing start step for transmitting a control frame when a communication right is acquired, and a communication right release step for releasing the communication right when the multi-hop transmission step is completed. To do.
また、本発明の一態様は、複数の無線局を有する無線通信システムであって、前記無線局からなるマルチホップ伝送の伝送ルートにおいて開始局と終了局との間の送信フレームを中継する中継局である前記無線局と前記終了局である前記無線局は、前記伝送ルートにおける前記開始局側の他の無線局から制御フレームを受信し、受信した前記制御フレームに基づいて直接伝送の伝送品質を算出するとともに、前記制御フレームに設定されている前記他の無線局における伝送品質に基づいて中継伝送の伝送品質及び協力中継伝送の伝送品質を算出する伝送品質算出部と、前記伝送ルートにおいて自局との無線リンクを有する前記開始局側の他の無線局から前記制御フレームを受信した場合に、前記伝送品質算出部において算出した前記伝送品質に基づいて伝送方法を選択し、選択した前記伝送方法に基づいて前記伝送ルートを再設定するルート再選択部とを備え、前記中継局である前記無線局は、前記ルート再選択部が選択した前記伝送方法を用いた場合の前記伝送品質を前記制御フレームに設定して送信する制御フレーム送信部をさらに備える、ことを特徴とする無線通信システムである。 One embodiment of the present invention is a wireless communication system having a plurality of wireless stations, wherein a relay station relays a transmission frame between a start station and an end station in a multihop transmission transmission route including the wireless stations. The radio station that is the end station and the radio station that is the end station receive control frames from other radio stations on the start station side in the transmission route, and improve the transmission quality of direct transmission based on the received control frames. A transmission quality calculation unit that calculates transmission quality of relay transmission and transmission quality of cooperative relay transmission based on transmission quality in the other radio station set in the control frame, and the local station in the transmission route The transmission quality calculated in the transmission quality calculation unit when the control frame is received from another radio station on the start station side having a radio link with And a route reselection unit that reconfigures the transmission route based on the selected transmission method, and the wireless station that is the relay station selects the route reselection unit. A wireless communication system, further comprising a control frame transmission unit configured to transmit the transmission quality when the transmission method is used in the control frame.
本発明により、無線通信ネットワークにおけるマルチホップ伝送において、協力中継伝送技術とルーティング技術のそれぞれの利点を生かしながら、互いに整合性を取った通信を行うための伝送ルートを決定することが可能となる。 According to the present invention, in multi-hop transmission in a wireless communication network, it is possible to determine a transmission route for performing communication consistent with each other while taking advantage of each of the cooperative relay transmission technology and the routing technology.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態による無線通信システムの構成図である。同図に示す無線通信システムにより実現される無線通信ネットワークは、複数の無線局10に構成され、マルチホップ伝送を行う。無線通信システムにおける無線局10のうち無線局T1及びT2は、無線通信ネットワークに属し、通信を行う任意の1つの無線局ペアである。無線局T1と無線局T2の通信方向は、無線局T1から無線局T2への方向でもよく、無線局T2から無線局T1への方向でもよく、あるいは無線局T1と無線局T2の双方向通信のいずれでもよい。また、無線通信システムにおける無線局10のうち無線局R1、R2、…、Rp(pは1以上の整数)は、無線通信ネットワークにおいて無線局T1と無線局T2の間の通信に協力する中継局である。また、無線局T1、T2、R1〜Rp以外の無線局10は、無線局T1と無線局T2の間の通信に協力せず、中継局として選ばれていない無線局である。なお、上記のいずれの無線局10も、AP(Access Point:アクセスポイント)、あるいは、STA(Station:端末)に限定する必要はない。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. The wireless communication network realized by the wireless communication system shown in the figure is configured by a plurality of
図2は、無線局10の内部構成を示すブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみ抽出して示してある。同図に示すように、無線局10は、アンテナ11、無線通信部12、及び通信制御部13を備えて構成される。アンテナ11は、無線信号を送受信する。同図においては、アンテナ11を複数備える場合を示しているが、1つでもよい。無線通信部12は、無線信号の送信処理、受信処理、及び中継処理を行う。中継処理は、アンテナ11が受信した無線信号を受信処理によって復調・復号して得たデータを、送信処理によって符号化・変調してアンテナ11に出力してもよく、アンテナ11が受信した無線信号の増幅のみを行ってアンテナ11に出力してもよい。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the
通信制御部13は、無線通信部12を制御し、ルート選択部14、通信権獲得部15、前処理部16、及び伝送制御部17を備えて構成される。ルート選択部14は、既存のルーティング技術によって、マルチホップ伝送の伝送ルートを決定する。通信権獲得部15は、既存の通信権獲得制御によって通信権を獲得する。
The
前処理部16は、マルチホップ伝送の前処理として、ルート選択部14が決定したマルチホップ伝送の伝送ルートを再設定する。前処理部16は、伝送品質算出部161、ルート再選択部162、及び制御フレーム送信部163を備えて構成される。伝送品質算出部161は、ルート選択部14が決定したマルチホップ伝送の伝送ルートに沿ってリレーされた制御フレームや、伝送ルートには含まれない無線リンクにより受信した制御フレームに基づいて直接伝送の伝送品質を算出するとともに、中継伝送の伝送品質及び協力中継伝送の伝送品質を再帰的に算出する。ルート再選択部162は、伝送品質算出部161が算出した伝送品質に基づいて最も良い伝送方法を選択し、ルート選択部14が決定したマルチホップ伝送の伝送ルートを、選択した伝送方法に基づいて再設定する。制御フレーム送信部163は、ルート再選択部162が選択した伝送方法を用いた場合の伝送品質の情報を、制御フレームに設定して送信する。
伝送制御部17は、ルート再選択部162が再設定した伝送ルート及び選択した伝送方法に従って、マルチホップ伝送を行うよう無線通信部12を制御する。また、伝送制御部17は、マルチホップ伝送の成否を示す応答の伝送を制御する。
The preprocessing
The
図3は、本実施形態の無線通信ネットワークにおける全体処理の流れを示す図である。
予め、各無線局10のルート選択部14は、無線通信部12を制御してマルチホップ伝送の伝送ルートを選択するための制御フレームを送受信するなどして、マルチホップ伝送の伝送ルートを決定しておく。このマルチホップ伝送の伝送ルートの決定には、既存のルーティング技術を用いることができる。以下、この決定されたマルチホップ伝送の伝送ルートを、「既定ルート」と記載する。
FIG. 3 is a diagram showing the flow of overall processing in the wireless communication network of this embodiment.
In advance, the
無線通信ネットワークにおいて、未送信の送信フレームを有する無線局10同士が、既存の媒体アクセス方式に従い通信権を競合する。例えば、無線LAN(Local Area Network)の場合、未送信の送信フレームを有する各無線局10の通信権獲得部15は、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance:搬送波感知多重アクセス)方式により通信権を競い合う。その結果、マルチホップ伝送を希望する無線局10の通信権獲得部15が、自局が属する無線通信ネットワークの中での通信権を獲得する(ステップS1)。例えば、図1における無線局T1が、無線通信ネットワーク内での通信権を獲得する。
In a wireless communication network,
次に、既定ルートを構成する無線局10は、通信権を獲得したマルチホップ伝送の無線局10である開始局(送信局)と、マルチホップ伝送の宛先の無線局10である終了局(受信局)との間で通信ができるように、マルチホップ伝送の前処理として、既定ルートに沿ってルート再選択手順を実施する。このルート再選択手順では、マルチホップ伝送の開始局(無線局T1)から途中の中継局(無線局R1、R2、…、Rp)および宛先の終了局(無線局T2)までの一部或いは全部の伝送ルートについて、伝送品質情報を再帰的に算出し、最も伝送品質の良い伝送ルートを再選択する(ステップS2)。
Next, the
ルート再選択手順の実施には、前処理用の制御フレーム(以下、「前処理制御フレーム」と記載する。)が用いられる。既定ルートの無線局10は、既定ルートに沿って前処理制御フレームを開始局から終了局までリレーする。既定ルートの無線局10の伝送品質算出部161は、前処理制御フレームをリレーする際に、無線リンク情報を用いて既定ルート以外に可能な伝送ルートについて伝送品質情報を再帰的に算出する。ルート再選択部162は、伝送品質算出部161が算出した伝送品質情報に基づいて最も伝送品質の良い伝送ルートを再選択する。制御フレーム送信部163は、終了局側の他の無線局10において伝送品質を算出可能するために、ルート再選択部162が再選択した伝送ルートの伝送品質情報を前処理制御フレームに設定して無線通信部12に送信を指示する。
For execution of the route reselection procedure, a control frame for preprocessing (hereinafter referred to as “preprocessing control frame”) is used. The
なお、ここでいう無線リンク情報とは、ある無線局ペア間の通信に利用できるさまざまな情報を意味する。例えば、無線リンク情報として、無線伝搬路情報(CSI:Channel State Information)、受信信号対雑音電力比(SNR:Signal to Noise power Ratio)情報、変調方式符号化方式(MCS:Modulation Coding Scheme)情報、トラフィック(TSI:Traffic State Information)情報などのさまざまな無線リンクに関連する情報が考えられる。無線伝搬路情報、受信信号対雑音電力比情報は、無線通信部12におけるトレーニング信号などの受信状態から間接的な情報として得ることができる。また、変調方式符号化方式は、送信元の無線局10が前処理制御フレームなどに設定した情報から直接得ることができる。また、トラフィック情報は、無線通信部12において受信した無線信号の送信元を監視することにより得ることができる。
また、ここでいう伝送品質情報とは、ある伝送ルートにおける伝送容量、伝送誤り率、伝送遅延などの伝送品質を評価する指標を意味する。
The wireless link information here refers to various information that can be used for communication between a certain wireless station pair. For example, as radio link information, radio channel information (CSI: Channel State Information), received signal to noise power ratio (SNR) information, modulation coding scheme (MCS) information, Information related to various wireless links such as traffic (TSI: Traffic State Information) information can be considered. The wireless propagation path information and the received signal-to-noise power ratio information can be obtained as indirect information from the reception state of the training signal or the like in the
The transmission quality information here means an index for evaluating transmission quality such as transmission capacity, transmission error rate, transmission delay, etc. in a certain transmission route.
なお、本実施形態では、使用する無線リンク情報および伝送品質情報の種類によって、その技術の適用範囲が制限されるものではない。従って、実システムへの応用の際には、上記で列挙した無線リンク情報および伝送品質情報に限定する必要はない。 In the present embodiment, the scope of application of the technology is not limited by the types of radio link information and transmission quality information used. Therefore, in application to a real system, it is not necessary to limit to the radio link information and transmission quality information listed above.
次に、既定ルートの無線局10は、ステップS2における処理でルート再選択部162が再選択した伝送ルート(以下、「再選択ルート」と記載する。)及び伝送方法に従って、マルチホップ伝送および成否応答を実施する(ステップS3)。つまり、開始局の伝送制御部17は、送信フレームをマルチホップ伝送の無線フレームとして送信するよう無線通信部12に指示し、アンテナ11は、送信フレームを無線により送信する。中継局の伝送制御部17は、再選択ルートに沿って開始局側の他の無線局10(開始局または他の中継局)から送信され送信フレームを受信し、受信した送信フレームを中継処理して終了局側の他の無線局10に送信するよう無線通信部12に指示する。これを繰り返すことにより、宛先の無線局10がマルチホップ伝送により送信フレームを受信する。さらに、終了局の伝送制御部17は、成否応答を無線フレームとして送信するよう無線通信部12に指示し、アンテナ11は、成否応答を無線により送信する。この成否応答のフレームは、既定ルートを逆に辿った伝送ルート、再選択ルートを逆に辿った伝送ルート、あるいは、他の方法により選択された伝送ルートを用いて、開始局まで中継される。成否応答は、送信フレームと比較してデータ量が少ないため、そのデータ量に応じた伝送ルートを用いることができる。例えば、再選択ルートを逆に辿った伝送ルートは、ルート再選択終了後に既定ルートの逆順で終了局から開始局方向に制御フレームを送信することにより通知することができる。
Next, the
最後に、開始局の通信権獲得部15は、マルチホップ伝送および成否応答が完了した後、無線通信ネットワークに通信権を解放する(ステップS4)。
Finally, the communication
続いて、ルーティングで決定したマルチホップ伝送の既定ルートに沿って、前処理により伝送ルートを再選択するステップS2の処理の詳細について説明する。
ステップS2において、既定ルートの無線局10は、以下のように動作する。
(1) 既定ルートの無線局10は、ルーティング技術で決定されたマルチホップ伝送の既定ルートに沿って、前処理制御フレームをリレーする。
(2) 既定ルートの各中継局は、自局において最も品質の良い伝送ルートを選択し、選択した伝送ルートの伝送品質情報Cを制御フレームに格納してリレーする。
Next, details of the process of step S2 for reselecting a transmission route by pre-processing along a predetermined route for multi-hop transmission determined by routing will be described.
In step S2, the
(1) The
(2) Each relay station of the predetermined route selects a transmission route with the highest quality in the local station, stores the transmission quality information C of the selected transmission route in a control frame, and relays it.
伝送品質情報Cは、以下の式(1)のように表される。なお、maxは、{}内に列挙した要素のうち、最大の要素を選択することを示す。直接伝送品質は、開始局からの直接伝送の伝送品質であり、中継伝送品質は、開始局側の他の中継局を経由した中継伝送の伝送品質であり、協力中継伝送品質は、開始局及び開始局側の他の中継局のうち2以上を用いた協力中継伝送の伝送品質である。 The transmission quality information C is expressed as the following equation (1). Note that “max” indicates that the largest element is selected from the elements listed in {}. The direct transmission quality is the transmission quality of the direct transmission from the start station, the relay transmission quality is the transmission quality of the relay transmission via other relay stations on the start station side, and the cooperative relay transmission quality is the start station and This is the transmission quality of cooperative relay transmission using two or more of the other relay stations on the start station side.
C=max{直接伝送品質,中継伝送品質,協力中継伝送品質} …(1) C = max {direct transmission quality, relay transmission quality, cooperative relay transmission quality} (1)
ここで、中継局が5個であり、開始局から終了局の間に6ホップあるマルチホップ伝送について、前処理によるルート再選択の方法を説明する。なお、任意の中継局数およびホップ数あるマルチホップ伝送についても、ここで説明した前処理を適用する方法は自明であり、本実施形態の説明の範疇を超えるものではない。 Here, a method of route reselection by preprocessing for multi-hop transmission with five relay stations and six hops between the start station and the end station will be described. Note that the method of applying the preprocessing described here is also obvious for multihop transmission with an arbitrary number of relay stations and hops, and does not exceed the scope of the description of this embodiment.
図4は、マルチホップ伝送の構成例を示す図であり、中継局が5個の場合の例を示している。ここでは、ルーティング技術によって決定されたマルチホップ伝送の既定ルートに沿って、マルチホップ伝送に参加するすべての無線局10を開始局から終了局まで順番に並べている。以下では、開始局である無線局10を開始局1、既定ルートにおける中継局である無線局10を中継局2〜中継局6、終了局である無線局10を終了局7と記載する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of multihop transmission, and illustrates an example in which there are five relay stations. Here, all the
最適な伝送ルートを選択するには、開始局1から終了局7までのすべての所望リンクおよび傍聴リンクの情報を終了局7に集約し、それらの情報に基づいて伝送品質情報を算出するのは一般的な手法である。ここでいう所望リンクとは、既定ルート上にある無線リンクであり、傍聴リンクとは、既定ルート上にない無線リンクである。例えば、図4の実線で示している無線リンクLk12は開始局1と中継局2との間の所望リンクであり、点線で示している無線リンクLk13は開始局1と中継局3との間の傍聴リンクである。また、伝送品質情報Ci(i=2〜6)は、中継局iにおいて式(1)により算出した伝送品質情報Cである。
In order to select an optimal transmission route, information on all desired links and listening links from the start station 1 to the end station 7 is aggregated in the end station 7, and transmission quality information is calculated based on the information. This is a general technique. The desired link here is a wireless link on the predetermined route, and the listening link is a wireless link not on the predetermined route. For example, the radio link Lk12 indicated by a solid line in FIG. 4 is a desired link between the start station 1 and the
マルチホップ伝送のホップ数の増加に伴い、傍聴リンクの数は急激に増加するため、傍聴リンクの情報を全てマルチホップ伝送の終了局7に伝達することはかなりのオーバヘッドが生じる。それを回避するため、以下に示す再帰的な方法で、前処理制御フレームのリレーと共に、潜在ルートにおける伝送品質情報の算出を行う。 As the number of hops in multi-hop transmission increases, the number of listening links increases rapidly, so that transmitting all the information of the listening links to the end station 7 of multi-hop transmission causes a considerable overhead. In order to avoid this, transmission quality information in the latent route is calculated together with the relay of the preprocessing control frame by the recursive method described below.
開始局1、中継局2〜6、及び終了局7は、ルート再選択の実施に用いられる前処理制御フレームを、ルーティング技術で決定された既定ルートに沿って、開始局1から終了局7までリレーする。図4に示す例では、前処理制御フレームを開始局1・中継局2・中継局3・中継局4・中継局5・中継局6・終了局7の伝送ルートでリレーし、合計で6個のホップと対応する6個の時間ステップを使用する。以下、j番目の時間ステップを、時間ステップ#j(j=1〜6)と記載する。
The start station 1, the
時間ステップ#1、すなわち、ホップ1・2において、開始局1は、前処理制御フレームを無線送信する。既定ルートにおいて開始局1との所望リンクを有する中継局2と、傍聴局である中継局3〜6、及び終了局7(以下、「傍聴局3〜7」と記載する。)は、この前処理制御フレームを受信する。つまり、開始局1の制御フレーム送信部163は、前処理制御フレームの送信を無線通信部12に指示し、無線通信部12は、トレーニング信号を含んだ前処理制御フレームを生成してアンテナ11から無線により送信させる。中継局2と傍聴局3〜7は、アンテナ11により前処理制御フレームを受信し、無線通信部12は、前処理制御フレームの受信処理を行う。中継局2と傍聴局3〜7の伝送品質算出部161は、無線通信部12により受信処理された前処理制御フレームに含まれるトレーニング信号を利用して、開始局1と自局の間の無線リンク情報を推定する。中継局2が推定した開始局1と自局の間の無線リンク情報を所望無線リンク情報L−12とし、傍聴局3、4、5、6、7が推定した開始局1と自局の間の無線リンク情報をそれぞれ、傍聴無線リンク情報L−13、L−14、L−15、L−16、L−17とする。ただし、開始局1からの距離や障害物などが原因で推定できない無線リンク情報も存在し得る。
In time step # 1, that is, in
中継局2の伝送品質算出部161は、得られた所望無線リンク情報L−12を用いて、以下の式(2)に示すように、自局における開始局1との直接伝送による伝送品質情報を算出し、伝送品質情報C2とする。
The transmission
C2=f(L−12) …(2) C2 = f (L-12) (2)
なお、f()は、無線リンク情報をパラメータとして用い、直接伝送の伝送品質情報を算出する関数である。中継局2の制御フレーム送信部163は、開始局1から受信した前処理制御フレームに伝送品質情報C2を追加し、次の中継局3に知らせる準備をしておく。
Note that f () is a function that calculates transmission quality information of direct transmission using radio link information as a parameter. The control
同様に、傍聴無線リンク情報L−1i(i=3,4,5,6,7)の推定ができた傍聴局iの伝送品質算出部161も、傍聴無線リンク情報L−1iを用いて、自局における開始局1との直接伝送による伝送品質情報を算出する。これにより、傍聴局3、4、5、6、7の伝送品質算出部161はそれぞれ、開始局1との直接伝送による伝送品質情報f(L−13)、f(L−14)、f(L−15)、f(L−16)、f(L−17)を得る。
Similarly, the transmission
時間ステップ#2、すなわち、ホップ2・3において、中継局2は、前処理制御フレームをリレーする。つまり、中継局2の制御フレーム送信部163は、伝送品質情報C2を追加した前処理制御フレームを送信するよう無線通信部12に指示する。無線通信部12は、前処理制御フレームの送信処理を行い、アンテナ11から無線により送信させる。
At
既定ルートにおいて中継局2との所望リンクを有する中継局3と、傍聴局である中継局4、5、6、及び終了局7(以下、「傍聴局4〜7」と記載する。)は、中継局2が送信した前処理制御フレームをアンテナ11により受信し、無線通信部12は、前処理制御フレームの受信処理を行う。中継局3と傍聴局4〜7の伝送品質算出部161は、無線通信部12により受信処理された前処理制御フレームに含まれるトレーニング信号を利用して、中継局2と自局の間の無線リンク情報を推定する。中継局3が推定した中継局2と自局の間の無線リンク情報を所望無線リンク情報L−23とし、傍聴局4、5、6、7が推定した中継局2と自局の間の無線リンク情報をそれぞれ、傍聴無線リンク情報L−24、L−25、L−26、L−27とする。
A
中継局3の伝送品質算出部161は、得られた所望無線リンク情報L−23と、中継局2から受信した前処理制御フレームに設定されている伝送品質情報C2とを用いて、以下の式(3)に示すように、自局における中継局2を中継した中継伝送による伝送品質情報を算出する。
The transmission
中継局3における中継局2を中継した中継伝送による伝送品質情報=g(C2,L−23) …(3)
Transmission quality information by relay transmission relaying the
なお、g()は、無線リンク情報と伝送品質情報をパラメータとして用い、中継伝送の伝送品質情報を算出する関数である。この関数g()により、現在のラストホップまでの伝送品質情報(ここでは、伝送品質情報C2)と、現在のラストホップとの無線リンク情報(ここでは、所望無線リンク情報L−23)の両者によって中継伝送の伝送品質情報を一意に決定できる。 Note that g () is a function for calculating transmission quality information for relay transmission using radio link information and transmission quality information as parameters. With this function g (), both transmission quality information up to the current last hop (here, transmission quality information C2) and radio link information (here, desired radio link information L-23) with the current last hop. Thus, transmission quality information of relay transmission can be uniquely determined.
更に、中継局3の伝送品質算出部161は、以下の式(4)により、開始局1と中継局2を用いた協力中継伝送による伝送品質情報を次のように算出する。算出には、1つ前のホップで計算した開始局1との直接伝送による伝送品質情報f(L−13)と、式(3)により算出した中継局2を中継した中継伝送による伝送品質情報g(C2,L−23)が用いられる。
Further, the transmission
中継局3における開始局1と中継局2を用いた協力中継伝送による伝送品質情報=h(f(L−13),g(C2,L−23)) …(4)
Transmission quality information by cooperative relay transmission using the start station 1 and the
なお、h()は、協力中継伝送の伝送品質情報を算出する関数である。この関数h()により、直接伝送による伝送品質(ここでは、f(L−13))と、中継伝送による伝送品質(ここでは、g(C2,L−23))との組合せによって、協力中継伝送の伝送品質情報を一意に決定できる。 Note that h () is a function for calculating transmission quality information of cooperative relay transmission. By this function h (), cooperative relay is performed by a combination of transmission quality by direct transmission (here, f (L-13)) and transmission quality by relay transmission (here, g (C2, L-23)). Transmission quality information of transmission can be uniquely determined.
最後に、中継局3のルート再選択部162は、開始局1からの直接伝送と、中継伝送と、協力中継伝送の3者の中から最も伝送品質が良い伝送方法を選択し、選択した伝送方法に対応する伝送ルートおよびその伝送方法を記憶する。ルート再選択により決定した中継局3の伝送品質情報C3は、以下の式(5)のように表せる。
Finally, the
C3=max{f(L−13),g(C2,L−23),h(f(L−13),g(C2,L−23))} …(5) C3 = max {f (L-13), g (C2, L-23), h (f (L-13), g (C2, L-23))} (5)
中継局3の制御フレーム送信部163は、受信した前処理制御フレームに算出した伝送品質情報C3を追加し、次の中継局4に知らせる準備をしておく。
The control
同様に、傍聴無線リンク情報L−2i(i=4,5,6,7)の推定ができた傍聴局iも、自局における伝送品質情報を算出する。つまり、傍聴局iの伝送品質算出部161は、f(L−2i)、g(C2,L−2i),h(f(L−1i),g(C2,L−2i))を算出する。
Similarly, the listening station i that has been able to estimate the listening radio link information L-2i (i = 4, 5, 6, 7) also calculates transmission quality information in its own station. That is, the transmission
時間ステップ#3、ホップ3・4〜時間ステップ#6、ホップ6・7まで、上記と同様に、各中継局4〜6及び終了局7は、前処理制御フレームをリレーし、直接伝送、中継伝送、協力中継伝送による伝送品質情報を算出し、既定ルートにおいて1ホップ前(自局と所望リンクを有する1つ開始局側)の中継局から前処理制御フレームを受信した場合は、算出した伝送品質情報に基づいて最もよい伝送方法を選択し、選択した伝送方法に基づいて伝送ルートを再設定する。中継局の場合、選択した伝送ルートとその伝送方法を記憶した上、選択した伝送方法に対応する伝送品質情報を前処理制御フレームに追加して、終了局側の中継局または終了局に送信する。
From
例えば、時間ステップ#3、ホップ3・4において、中継局4,5,6及び終了局7はそれぞれ、中継局3が送信した前処理制御フレームを受信し、伝送品質情報f(L−34)、f(L−35)、f(L−36)、f(L−37)を算出する。続いて、中継局4,5,6及び終了局7はそれぞれ、中継局3が前処理制御フレームに設定した伝送品質情報C3を用いて、中継伝送の伝送品質情報g(C3,L−34)、g(C3,L−35)、g(C3,L−36)、g(C3,L−37)を算出する。さらに、中継局4,5,6及び終了局7はそれぞれ、取り得る協力中継伝送の伝送品質情報を算出する。取り得る協力中継伝送は、開始局1と中継局2、開始局1と中継局3、中継局2と中継局3、開始局1と中継局2と中継局3を用いたものである。中継局4は、開始局1からの直接伝送の伝送品質情報f(L−14)、中継伝送の伝送品質情報g(C2,L−24)、g(C3,L−34)、及び取り得る協力中継伝送の伝送品質情報の中から最もよい伝送品質情報を選択する。中継局4は、選択した伝送品質情報に対応する伝送ルートおよびその伝送方法を記憶し、次の時間ステップ#4において、選択した伝送品質情報をC4として追加した前処理制御フレームを送信する。
For example, at
また、例えば、時間ステップ#4、ホップ4・5において、中継局5,6及び終了局7はそれぞれ、中継局4が送信した前処理制御フレームを受信し、伝送品質情報f(L−45)、f(L−46)、f(L−47)を算出する。続いて、中継局5,6及び終了局7はそれぞれ、中継局4が前処理制御フレームに設定した伝送品質情報C4を用いて、中継伝送の伝送品質情報g(C4,L−45)、g(C4,L−46)、g(C4,L−47)を算出する。さらに、中継局5,6及び終了局7はそれぞれ、取り得る協力中継伝送の伝送品質情報を算出する。中継局5は、開始局1からの直接伝送の伝送品質情報f(L−15)、中継伝送の伝送品質情報g(C2,L−25)、g(C3,L−35)、g(C4,L−45)、及び取り得る協力中継伝送の伝送品質情報の中から最もよい伝送品質情報を選択する。中継局5は、選択した伝送品質情報に対応する伝送ルートおよびその伝送方法を記憶し、次の時間ステップ#5において、選択した伝送品質情報をC5として追加した前処理制御フレームを送信する。
Also, for example, at time step # 4 and at
時間ステップ#5、ホップ5・6、時間ステップ#6、ホップ6・7においても同様の処理が行われる。なお、上記においては、トレーニング信号から推定される無線リンク情報を利用した例を示したが、他の無線リンク情報を代わりに用いて、あるいは、他の無線リンク情報を併せて利用してもよい。
Similar processing is performed in
上述したように、各中継局及び終了局においては、前処理制御フレーム等に基づいて得られた所望無線リンク情報及び傍聴無線リンク情報と、前処理制御フレームに格納されている現時点でのラストホップまでの伝送品質情報を用いて、直接伝送・中継伝送・協力中継伝送による伝送品質情報の算出が可能となる。従って、膨大な所望無線リンク情報および傍聴無線リンク情報の伝送が回避でき、結果として、ルート再選択のオーバヘッドを大幅に削減することができる。 As described above, in each relay station and end station, desired radio link information and listening radio link information obtained based on the preprocessing control frame, etc., and the current hop stored in the preprocessing control frame It is possible to calculate transmission quality information by direct transmission, relay transmission, and cooperative relay transmission using the transmission quality information up to. Accordingly, transmission of a large amount of desired radio link information and listening radio link information can be avoided, and as a result, the overhead of route reselection can be greatly reduced.
しかし、上述したルート再選択手順に必要な情報量・演算量は、マルチホップのホップ数に比例して増加する。これは、ホップ数が後の中継局ほど、協力中継伝送のパターンが顕著に増加してしまうからである。そこで、ルート再選択手順に必要な情報量・演算量を減らすために、スライドウィンドウを導入してウィンドウ幅およびスライド幅を制御する。この制御により、マルチホップ伝送範囲を細分化し、各細分化された範囲において伝送ルートを再選択する。これによって、マルチホップ伝送のホップ数が増加しても、細分化によりルート再選択範囲を制御できるため、必要な情報量・演算量の増加はホップ数の増加に比例することはない。このように、スライドウィンドウを導入し、ウィンドウ幅とスライド幅を制御することで、上記実施形態の特性と、伝送品質情報Cの算出に必要な演算量のトレードオフを可能にする。 However, the amount of information / computation necessary for the above-described route reselection procedure increases in proportion to the number of multi-hops. This is because the pattern of cooperative relay transmission increases significantly as the relay station has a later hop count. Therefore, in order to reduce the amount of information and computation required for the route reselection procedure, a slide window is introduced to control the window width and slide width. By this control, the multihop transmission range is subdivided, and the transmission route is reselected in each subdivided range. As a result, even if the number of hops in multi-hop transmission increases, the route reselection range can be controlled by subdivision. Therefore, the increase in the necessary information amount and calculation amount is not proportional to the increase in the hop number. In this way, by introducing the sliding window and controlling the window width and the sliding width, it is possible to trade off the characteristics of the above embodiment and the amount of calculation necessary for calculating the transmission quality information C.
図5は、図4の例にスライドウィンドウを導入した場合を示す図である。ここでは、ウィンドウ幅Nw=3ホップ、スライド幅Ns=1ホップの場合と、ウィンドウ幅Nw=3ホップ、スライド幅Ns=3ホップの2つのパターンを示している。スライド幅Ns=1ホップの場合のように、スライド幅の設定によって制御範囲をオーバーラップさせてもよい。 FIG. 5 is a diagram showing a case where a sliding window is introduced in the example of FIG. Here, two patterns of a window width Nw = 3 hops and a slide width Ns = 1 hop, and a window width Nw = 3 hops and a slide width Ns = 3 hops are shown. As in the case of the slide width Ns = 1 hop, the control ranges may be overlapped by setting the slide width.
ウィンドウのスライドは既定ルートの開始局1から始まり、終了局7に到達するまでスライドし続ける。このように、すべての経路においてウィンドウ制御付きの協力中継伝送を考慮したルーティングを実現するため、ウィンドウを開始局から終了局の方向にスライドさせていく。毎回のスライドにおいては、ウィンドウの始端にある無線局10が送信した前処理制御フレームを、そのウィンドウの終端(ウィンドウ幅の範囲内)にある無線局10までが受信し、前記のように再帰的に直接伝送、中継伝送、協力中継伝送の伝送品質情報を算出する。これにより、協力中継伝送のパターンがウィンドウ幅の範囲内の開始局または中継局を用いたものに限定されるため、スライドウィンドウを導入しない場合と比べて、協力中継伝送のパターン数が顕著に減少する。従って、ウィンドウ幅Nwとスライド幅Nsによって伝送品質情報の計算に必要な情報量と演算量が制御される。
The slide of the window starts from the start station 1 of the predetermined route and continues to slide until the end station 7 is reached. In this way, in order to realize routing in consideration of cooperative relay transmission with window control in all routes, the window is slid from the start station to the end station. In each slide, the preprocessing control frame transmitted by the
ウィンドウ幅Nw=3ホップ、スライド幅Ns=1ホップの場合、最初にウィンドウの始端である開始局1が前処理制御フレームを送信する。この前処理制御フレームを、ウィンドウ幅Nw(=3ホップ)内の中継局2、3、4が受信し、直接伝送の伝送品質情報を算出する。
ウィンドウ内でスライド幅Ns(=1ホップ)分の前処理制御フレームの送信が終了したため、ウィンドウはスライド幅Nsだけ移動し、ウィンドウの始端が中継局2となる。よって、中継局2が伝送品質情報C2を設定した前処理制御フレームを送信すると、始端からウィンドウ幅Nw(=3ホップ)内の中継局3、4、5が受信して中継局2との直接伝送、及び中継局2を中継した中継伝送の伝送品質情報を算出し、前処理制御フレームを2以上受信した中継局3、4は、さらに協力中継伝送の伝送品質情報を算出する。中継局3は、算出した伝送品質情報に基づいて選択した伝送方法により既定ルートを再設定する。
ウィンドウ内でスライド幅Ns(=1ホップ)分の前処理制御フレームの送信が終了したため、ウィンドウはスライド幅Nsだけ移動し、ウィンドウの始端が中継局3となる。よって、中継局3が伝送品質情報C3を設定した前処理制御フレームを送信すると、始端からウィンドウ幅Nw(=3ホップ)内の中継局4、5、6が受信し、中継局3との直接伝送、及び中継局3を中継した中継伝送の伝送品質情報を算出し、前処理制御フレームを2以上受信した中継局4、5は、さらに協力中継伝送の伝送品質情報を算出する。中継局4は、算出した伝送品質情報に基づいて選択した伝送方法により既定ルートを再設定する。
上記を繰り返し、ウィンドウを順にスライドさせていく。
When the window width Nw = 3 hops and the slide width Ns = 1 hop, the start station 1 which is the beginning of the window first transmits a preprocessing control frame. This preprocessing control frame is received by the
Since the transmission of the preprocessing control frame for the slide width Ns (= 1 hop) is completed within the window, the window moves by the slide width Ns, and the start end of the window becomes the
Since the transmission of the preprocessing control frame for the slide width Ns (= 1 hop) is completed within the window, the window moves by the slide width Ns, and the start end of the window becomes the
Repeat the above and slide the windows in order.
一方、ウィンドウ幅Nw=3ホップ、スライド幅Ns=3ホップの場合、最初にウィンドウの始端である開始局1が前処理制御フレームを送信する。この前処理制御フレームを、ウィンドウ幅Nw(=3ホップ)内の中継局2、3、4が受信し、直接伝送の伝送品質情報を算出する。
ウィンドウ内でスライド幅Ns(=3ホップ)分の前処理制御フレームの送信はまだ終了していないため、ウィンドウはスライドしない。よって、中継局2が伝送品質情報C2を設定した前処理制御フレームを送信すると、始端からウィンドウ幅Nw(=3ホップ)内の中継局3、4が受信し、直接伝送、中継伝送、及び協力中継伝送の伝送品質情報を算出する。中継局3は、算出した伝送品質情報に基づいて選択した伝送方法により既定ルートを再設定する。
ウィンドウ内でスライド幅Ns(=3ホップ)分の前処理制御フレームの送信はまだ終了していないため、ウィンドウはスライドしない。よって、中継局3が伝送品質情報C3を設定した前処理制御フレームを送信すると、始端からウィンドウ幅Nw(=3ホップ)内の中継局4のみが受信し、直接伝送、中継伝送、及び協力中継伝送の伝送品質情報を算出する。中継局4は、算出した伝送品質情報に基づいて選択した伝送方法により既定ルートを再設定する。
これにより、ウィンドウ内でスライド幅Ns(=3ホップ)分の前処理制御フレームの送信が終了したため、ウィンドウがスライド幅Nsだけ移動し、ウィンドウの始端が中継局4となり、上記と同様の処理を繰り返す。
On the other hand, when the window width Nw = 3 hops and the slide width Ns = 3 hops, the start station 1 which is the beginning of the window first transmits a preprocessing control frame. This preprocessing control frame is received by the
Since the transmission of the preprocessing control frame for the slide width Ns (= 3 hops) in the window has not been completed yet, the window does not slide. Therefore, when the
Since the transmission of the preprocessing control frame for the slide width Ns (= 3 hops) in the window has not been completed yet, the window does not slide. Therefore, when the
As a result, the transmission of the preprocessing control frame for the slide width Ns (= 3 hops) within the window is completed, so the window moves by the slide width Ns, and the start end of the window becomes the relay station 4, and the same processing as described above is performed. repeat.
以上説明した実施形態によれば、従来のルーティング技術により決定したマルチホップ伝送ルートをルート再探索の土台として利用し、協力中継伝送の効果を考慮したマルチホップルートの再探索を実現する。その結果、最終的に本実施形態を適用した無線通信ネットワークにおいては、従来の無線通信ネットワークに比べ、より高いシステムスループット、短い伝送遅延などの向上した通信品質が実現できる。 According to the embodiment described above, the multihop transmission route determined by the conventional routing technique is used as the basis of the route researching, and the multihop route researching in consideration of the effect of cooperative relay transmission is realized. As a result, in the wireless communication network to which the present embodiment is finally applied, improved communication quality such as higher system throughput and shorter transmission delay can be realized as compared with the conventional wireless communication network.
既存のルーティング技術では、ホップバイホップのマルチホップ伝送を想定して伝送ルートを選定しているため、協力中継伝送に適用しても、協力中継伝送を考慮した伝送ルートの最適化がなされていなかった。そこで、上述したように、本実施形態では、既存のルーティング技術によって構築された既定ルートに沿って、ルート再選択に必要なトレーニング信号等を含む制御フレームを送信し、各中継局において、直接伝送の伝送品質を算出するとともに、中継伝送および協力中継伝送の伝送品質を再帰的に算出する。そして、算出した伝送品質に基づいてその最も良い伝送方法を選択して既定ルートを再設定し、その伝送品質情報を含む制御フレームを次ホップ先に送信する。これにより、協力中継伝送を含めた伝送方法の中で、最適な伝送方法を選択して、マルチホップ伝送を行うことが可能となる。
また、スライドウィンドウ制御をさらに行うことでルート再選択の範囲を制限し、ルート再選択における演算量を削減することが可能となる。
In existing routing technology, transmission routes are selected on the assumption of hop-by-hop multi-hop transmission. Therefore, even when applied to cooperative relay transmission, transmission routes are not optimized in consideration of cooperative relay transmission. It was. Therefore, as described above, in the present embodiment, a control frame including a training signal necessary for route reselection is transmitted along a predetermined route constructed by an existing routing technique, and is directly transmitted at each relay station. The transmission quality of the relay transmission and the cooperative relay transmission is calculated recursively. Then, the best transmission method is selected based on the calculated transmission quality, the default route is reset, and a control frame including the transmission quality information is transmitted to the next hop destination. Accordingly, it is possible to perform multi-hop transmission by selecting an optimal transmission method from among transmission methods including cooperative relay transmission.
Further, by further performing the sliding window control, it is possible to limit the range of route reselection and reduce the amount of calculation in route reselection.
上述した実施形態における無線局10の無線通信部12及び通信制御部13の全てまたは一部の機能は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェア(電子回路)を用いて実現されても良く、コンピュータで実現するようにしても良い。無線局10の無線通信部12及び通信制御部13の全てまたは一部の機能を、コンピュータで実現する場合、その機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
The functions of all or part of the
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
送信局と受信局との間に中継局が存在する無線通信ネットワークに適用可能である。 The present invention can be applied to a wireless communication network in which a relay station exists between a transmitting station and a receiving station.
10 無線局
11 アンテナ
12 無線通信部
13 通信制御部
14 ルート選択部
15 通信権獲得部
16 前処理部
161 伝送品質算出部
162 ルート再選択部
163 制御フレーム送信部
17 伝送制御部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記無線局からなるマルチホップ伝送の伝送ルートにおいて開始局と終了局との間の送信フレームを中継する中継局である前記無線局と前記終了局である前記無線局が、
前記伝送ルートにおける前記開始局側の他の無線局から第1の制御フレームを受信し、受信した前記第1の制御フレームに基づいて直接伝送の伝送品質を算出するとともに、前記第1の制御フレームに設定されている前記他の無線局における伝送品質に基づいて中継伝送の伝送品質及び協力中継伝送の伝送品質を算出する伝送品質算出ステップと、
前記伝送ルートにおいて自局との無線リンクを有する前記開始局側の他の無線局から前記第1の制御フレームを受信した場合に、前記伝送品質算出ステップにおいて算出した前記直接伝送の伝送品質、前記中継伝送の伝送品質、及び前記協力中継伝送の伝送品質に基づいて伝送方法を選択し、選択した前記伝送方法に基づいて前記伝送ルートを再設定するルート再選択ステップと、
前記中継局である前記無線局が、前記ルート再選択ステップにおいて選択した前記伝送方法を用いた場合の前記伝送品質を前記第1の制御フレームに設定して送信する第1の制御フレーム送信ステップと、
前記終了局である前記無線局が、前記ルート再選択ステップにおいて再設定した伝送ルートを逆に辿った伝送ルートを、再設定前の前記伝送ルートの逆順で前記開始局側に第2の制御フレームを送信することにより通知する第2の制御フレーム送信ステップと、
を有することを特徴とする伝送ルート決定方法。 A transmission route determination method executed by a wireless communication system having a plurality of wireless stations,
The wireless station that is a relay station that relays a transmission frame between a start station and an end station in a transmission route of multihop transmission including the wireless station and the wireless station that is the end station,
A first control frame is received from another radio station on the transmission station side in the transmission route, a transmission quality of direct transmission is calculated based on the received first control frame, and the first control frame A transmission quality calculation step of calculating the transmission quality of relay transmission and the transmission quality of cooperative relay transmission based on the transmission quality in the other radio station set to
The transmission quality of the direct transmission calculated in the transmission quality calculation step when the first control frame is received from another radio station on the start station side having a radio link with the own station in the transmission route, A route reselection step of selecting a transmission method based on the transmission quality of relay transmission and the transmission quality of the cooperative relay transmission, and resetting the transmission route based on the selected transmission method;
A first control frame transmission step in which the wireless station as the relay station sets the transmission quality in the first control frame when the transmission method selected in the route reselection step is used, and transmits the first control frame; ,
A second control frame is sent to the start station side in the reverse order of the transmission route before the resetting, by the wireless station being the end station following the transmission route reconfigured in the route reselection step. A second control frame transmission step for notifying by transmitting
A transmission route determination method characterized by comprising:
前記ウィンドウ内の前記中継局である前記無線局と前記終了局である前記無線局は、前記ウィンドウ内の前記開始局側の他の無線局から前記第1の制御フレームを受信した場合に前記伝送品質算出ステップを実行する、
ことを特徴とする請求項1に記載の伝送ルート決定方法。 In the transmission route of multi-hop transmission, slide the window by the slide width in order from the start station to the end station side,
The radio station that is the relay station in the window and the radio station that is the end station receive the first control frame from another radio station on the start station side in the window. Perform the quality calculation step,
The transmission route determination method according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の伝送ルート決定方法。 The wireless station in the transmission route reconfigured in the route reselection step performs multi-hop transmission between the start station and the end station according to the transmission route reconfigured by the selected transmission method. Further comprising performing a multi-hop transmission step,
The transmission route determination method according to claim 1, wherein the transmission route is determined.
媒体アクセス制御方式に従って通信権を獲得する通信権獲得ステップと、
前記通信権獲得ステップにおいて通信権が獲得された場合に、制御フレームを送信する前処理開始ステップと、
前記マルチホップ伝送ステップが終了した場合に前記通信権を解放する通信権解放ステップとをさらに有する、
ことを特徴とする請求項3に記載の伝送ルート決定方法。 The wireless station that is the starting station is
A communication right acquisition step of acquiring a communication right according to the medium access control method;
A pre-processing start step of transmitting a control frame when a communication right is acquired in the communication right acquisition step;
A communication right releasing step of releasing the communication right when the multi-hop transmission step is completed;
The transmission route determination method according to claim 3, wherein:
前記無線局からなるマルチホップ伝送の伝送ルートにおいて開始局と終了局との間の送信フレームを中継する中継局である前記無線局と前記終了局である前記無線局は、
前記伝送ルートにおける前記開始局側の他の無線局から第1の制御フレームを受信し、受信した前記第1の制御フレームに基づいて直接伝送の伝送品質を算出するとともに、前記第1の制御フレームに設定されている前記他の無線局における伝送品質に基づいて中継伝送の伝送品質及び協力中継伝送の伝送品質を算出する伝送品質算出部と、
前記伝送ルートにおいて自局との無線リンクを有する前記開始局側の他の無線局から前記第1の制御フレームを受信した場合に、前記伝送品質算出部において算出した前記直接伝送の伝送品質、前記中継伝送の伝送品質、及び前記協力中継伝送の伝送品質に基づいて伝送方法を選択し、選択した前記伝送方法に基づいて前記伝送ルートを再設定するルート再選択部とを備え、
前記中継局である前記無線局は、
前記ルート再選択部が選択した前記伝送方法を用いた場合の前記伝送品質を前記第1の制御フレームに設定して送信する第1の制御フレーム送信部をさらに備え、
前記終了局である前記無線局は、
前記ルート再選択部が再設定した伝送ルートを逆に辿った伝送ルートを、再設定前の前記伝送ルートの逆順で前記開始局側に第2の制御フレームを送信することにより通知する第2の制御フレーム送信部をさらに備える、
ことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system having a plurality of wireless stations,
The radio station that is a relay station that relays a transmission frame between a start station and an end station in a transmission route of multihop transmission composed of the radio station and the radio station that is the end station are:
A first control frame is received from another radio station on the transmission station side in the transmission route, a transmission quality of direct transmission is calculated based on the received first control frame, and the first control frame A transmission quality calculation unit for calculating the transmission quality of relay transmission and the transmission quality of cooperative relay transmission based on the transmission quality in the other radio station set to
The transmission quality of the direct transmission calculated by the transmission quality calculation unit when the first control frame is received from another radio station on the start station side having a radio link with the own station in the transmission route, Selecting a transmission method based on the transmission quality of relay transmission and the transmission quality of the cooperative relay transmission, and a route reselecting unit for resetting the transmission route based on the selected transmission method,
The wireless station which is the relay station is
Further comprising a first control frame transmitting unit for transmitting the transmission quality in the case of using the transmission method in which the route reselection unit selects sets the first control frame,
The wireless station which is the end station is
A transmission route obtained by reversing the transmission route reconfigured by the route reselection unit is notified by transmitting a second control frame to the start station in reverse order of the transmission route before reconfiguration. A control frame transmission unit;
A wireless communication system.
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