JP6189262B2

JP6189262B2 - 無線通信システム、無線送信装置および無線送信方法

Info

Publication number: JP6189262B2
Application number: JP2014146089A
Authority: JP
Inventors: 鬼沢　武; 武鬼沢; 朗岸田; 俊之新宅; 匡史岩渕; 阪田　徹; 徹阪田; 井上　保彦; 保彦井上; 笑子篠原; 明則蛭川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2034-07-16
Also published as: JP2016025381A

Description

本発明は、チャネルボンディング機能を有する無線通信システム、無線送信装置および無線送信方法に関する。

無線ＬＡＮシステムでは、１チャネル当り20ＭHzの周波数帯域を用いて通信を行う。ＩＥＥＥ802.11ｎ以降の規格では、複数のチャネルを束ねて通信を行うチャネルボンディング機能が規定されている（非特許文献１）。ＩＥＥＥ802.11ｎ規格では、チャネルの利用状況に応じて最大２チャネルを束ねて40ＭHzの周波数帯域を用いて通信を行うことができる。ＩＥＥＥ802.11ａｃ規格では、最大８チャネルを束ねて 160ＭHzの周波数帯域を用いて通信を行うことができる。

非特許文献１では、図３に示すように、送信局はプライマリチャネルと呼ばれるチャネルを設定し、その他の束ねて用いるチャネルをセカンダリチャネルとして設定する。ここでは、40ｃｈがプライマリチャネル、36，44，48，52，56，60，64ｃｈがセカンダリチャネルの例を示す。セカンダリチャネルが利用可能か否かは、他の送信局によってチャネルが使用中か否かで決定される。

ここで、プライマリチャネル（40ｃｈ）のみが未使用であれば、20ＭHzの周波数帯域を用いて通信を行う。プライマリチャネル（40ｃｈ）とセカンダリチャネル（36ｃｈ）が未使用であれば、チャネルボンディングにより40ＭHzの周波数帯域を用いて通信を行う。同様に、他のセカンダリチャネルが未使用であれば、プライマリチャネルとセカンダリチャネルを束ねて80ＭHzや 160ＭHzの周波数帯域を用いて送信することができる。プライマリチャネルが使用中であれば、送信局は通信を行うことができない。

このようなチャネルボンディング機能が適用されるのは、主にデータ信号の送信に対してであり、ビーコン、プローブ要求、プローブ応答、認証および帰属を表す信号である管理信号はプライマリチャネルのみを用いて送信される。

図４は、従来の無線送信装置の構成例を示す。ここでは、基地局または端末局の送信部を構成を想定している。

図４において、アンテナ２１には、送信回路２２、送信チャネル制御回路２３およびチャネル監視回路２４が接続される。送信チャネル制御回路２３は、他の送信局から送信される管理信号を検出し、図５に示すように、他の送信局ですでにプライマリチャネルが設定されている場合には（Ｓ１：Yes ）、当該チャネルを自局のプライマリチャネルとして設定し（Ｓ３）、他の送信局で未設定であれば任意のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定する（Ｓ５）。チャネル監視回路２４は、各チャネルの受信レベルからチャネルの使用状況を送信チャネル制御回路２３に通知する。

一方、送信信号は、送信回路２２に入力されるとともに送信信号識別回路２５に入力され、送信信号識別回路２５は送信信号の属性（管理信号やデータ信号）を識別して送信チャネル制御回路２３に通知する。送信チャネル制御回路２３は、送信信号の属性と各チャネルの使用状況に応じて送信信号の送信チャネルを選択し、送信回路２２を制御してアンテナ２１から送信する。

無線送信装置（基地局や端末局）は、プライマリチャネルを用いて管理信号を送信する。管理信号の送信はチャネルボンディングを行わず、プライマリチャネルのみで行われる。したがって、送信信号識別回路２５の識別により送信信号が管理信号であり、チャネル監視回路２４で検出されるチャネルの使用状況からプライマリチャネルで送信可能であれば、送信チャネル制御回路２３はプライマリチャネルを用いて送信信号（管理信号）を送信するように送信回路２２を制御する。

一方、データ信号は、プライマリチャネルと他のセカンダリチャネルが未使用であれば、チャネルボンディングして送信される。送信信号識別回路２５の識別により送信信号がデータ信号であり、チャネル監視回路２４で検出されるチャネルの使用状況から、プライマリチャネルおよびセカンダリチャネルで送信可能であれば、送信チャネル制御回路２３は当該チャネルをチャネルボンディングし、送信信号（データ信号）を送信するように送信回路２２を制御する。

ＩＥＥＥ802.11ａｃ規格では、基地局が使用するプライマリチャネルは、既に存在している他局のプライマリチャネルを使用することが推奨されている。基地局は、必ずプライマリチャネルを用いて送信を行うため、複数の基地局が異なるプライマリチャネルを設定することにより、チャネルボンディング機能が働きづらくなることを避けるためである。この推奨規定に基づくと、同一および近隣エリアに多数の基地局が配置された場合、各基地局の送信チャネル制御回路２３は他局の管理信号の情報に基づき、他局と共通のチャネルをプライマリチャネルとして設定することになる。

Draft STANDARD for Information Technology Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications Amendment 4: Enhancements for Very High Throughput for Operation in Bands below 6 GHz, IEEE P802.11ac D6.0,July,2013.

各基地局は、プライマリチャネルとして共通のチャネルを用いることが推奨されており、他局でプライマリチャネルがすでに設定されている場合には、そのプライマリチャネルが自局のプライマリチャネルとして設定される。しかし、各基地局で共通のチャネルは、各基地局で通信状態が良好であるとは限らず、通信状態が不良のままプライマリチャネルとして用いることは得策ではない。例えば、プライマリチャネルを用いて基地局から送信される管理信号（ビーコン）は、通信状態が悪い端末局に対しても通知できるように低速レートで送信されるが、プライマリチャネルの通信状態が悪ければ、さらに低速レートで送信することを強いられ、プライマリチャネルが長時間占有されて周波数利用効率が低下する要因になる。

本発明は、他の送信装置が設定したプライマリチャネルを優先しながら、送信装置ごとの通信状態に応じたプライマリチャネルの設定を可能にし、周波数利用効率の改善を図ることができる無線通信システム、無線送信装置および無線送信方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、複数の無線送信装置が互いに電波を検知できる範囲に存在し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定しているときに当該チャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定していないときに、任意のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信する無線通信システムにおいて、無線送信装置は、使用される各チャネルの使用状況および各チャネルの通信状態を監視するチャネル監視手段と、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定しているときに、チャネル監視手段の情報に基づいて当該プライマリチャネルの通信状態の良否を判定し、当該プライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たせば自局のプライマリチャネルとして設定し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定していないとき、またはチャネル監視手段の情報に基づいてプライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たさないとき、通信状態が所定の判定基準を満たす他のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定する送信チャネル制御手段とを備える。

第１の発明の無線通信システムにおいて、送信チャネル制御手段は、プライマリチャネルを設定した後に、当該プライマリチャネルの通信状態を監視し、通信状態が所定の判定基準を満たさないときに、所定の判定基準を満たすチャネルをプライマリチャネルとして選択し直す構成である。

第１の発明の無線通信システムにおいて、無線送信装置は送信信号の属性を識別する手段を備え、送信チャネル制御手段は、通信状態の良好なチャネルから順番にセカンダリチャネルを選択し、送信信号がデータ信号であればプライマリチャネルと選択したセカンダリチャネルを用いて送信する構成である。

第２の発明は、複数の無線送信装置が互いに電波を検知できる範囲に存在し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定しているときに当該チャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定していないときに、任意のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信する無線通信システムの無線送信装置において、使用される各チャネルの使用状況および各チャネルの通信状態を監視するチャネル監視手段と、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定しているときに、チャネル監視手段の情報に基づいて当該プライマリチャネルの通信状態の良否を判定し、当該プライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たせば自局のプライマリチャネルとして設定し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定していないとき、またはチャネル監視手段の情報に基づいてプライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たさないとき、通信状態が所定の判定基準を満たす他のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定する送信チャネル制御手段とを備える。

第２の発明の無線送信装置において、送信チャネル制御手段は、プライマリチャネルを設定した後に、当該プライマリチャネルの通信状態を監視し、通信状態が所定の判定基準を満たさないときに、所定の判定基準を満たすチャネルをプライマリチャネルとして選択し直す構成である。

第２の発明の無線送信装置において、送信信号の属性を識別する手段を備え、送信チャネル制御手段は、通信状態の良好なチャネルから順番にセカンダリチャネルを選択し、送信信号がデータ信号であればプライマリチャネルと選択したセカンダリチャネルを用いて送信する構成である。

第３の発明は、複数の無線送信装置が互いに電波を検知できる範囲に存在し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定しているときに当該チャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定していないときに、任意のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信する無線送信方法において、無線送信装置は、チャネル監視手段により、使用される各チャネルの使用状況および各チャネルの通信状態を監視し、送信チャネル制御手段により、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定しているときに、チャネル監視手段の情報に基づいて当該プライマリチャネルの通信状態の良否を判定し、当該プライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たせば自局のプライマリチャネルとして設定し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定していないとき、またはチャネル監視手段の情報に基づいてプライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たさないとき、通信状態が所定の判定基準を満たす他のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定する。

第３の発明の無線送信方法において、送信チャネル制御手段は、プライマリチャネルを設定した後に、当該プライマリチャネルの通信状態を監視し、通信状態が所定の判定基準を満たさないときに、所定の判定基準を満たすチャネルをプライマリチャネルとして選択し直す。

本発明は、他の送信装置で設定されたプライマリチャネルを優先しながら、当該プライマリチャネルの通信状態が不良であれば、通信状態の良好なチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定することにより、各送信装置のプライマリチャネルが多少異なることになっても、周波数利用効率の向上を図ることができる。

本発明の無線送信装置の実施例構成を示す図である。送信チャネル制御回路１３のプライマリチャネル設定処理手順を示すフローチャートである。プライマリチャネルとセカンダリチャネルの一例を示す図である。従来の無線送信装置の構成例を示す図である。送信チャネル制御回路２３のプライマリチャネル設定処理手順を示すフローチャートである。

図１は、本発明の無線送信装置の実施例構成を示す。
図１において、アンテナ１１には、送信回路１２、送信チャネル制御回路１３およびチャネル監視回路１４が接続される。チャネル監視回路１４は、各チャネルの受信レベルからチャネルの使用状況および各チャネルの通信状態の良否を送信チャネル制御回路１３に通知する。

送信チャネル制御回路１３は、他の送信装置から送信される管理信号を検出し、図２に示すように、他の送信装置ですでにプライマリチャネルが設定されているか否かを判定する（Ｓ１）。他の送信装置ですでにプライマリチャネルが設定されていれば、チャネル監視回路１４の情報に基づいて、自局における当該プライマリチャネルの通信状態が良好か否かを判定する（Ｓ２）。ここで、当該プライマリチャネルの通信状態が良好であれば、当該チャネルを自局のプライマリチャネルとして設定する（Ｓ３）。一方、他の送信装置でプライマリチャネルが未設定であるか、他の送信装置で設定しているプライマリチャネルの通信状態が自局で不良であれば、チャネル監視回路１４のチャネル情報をもとに、通信状態が良好なチャネルを選択して自局のプライマリチャネルとして設定する（Ｓ４）。

また、送信チャネル制御回路１３は、セカンダリチャネルが複数存在する場合に、通信状態が良好なチャネルから順番に設定し、チャネルボンディングするセカンダリチャネルの組み合わせを選択してデータ信号の送信に用いるようにしてもよい。

このように、本発明の特徴は、他の送信装置でプライマリチャネルとして設定されているチャネルを優先して自局のプライマリチャネルとするが、図２のＳ２，Ｓ４に示すように、当該プライマリチャネルの通信状態が自局において不良であれば、通信状態が良好なチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定するところにある。その結果、各送信装置のプライマリチャネルが多少異なることになっても、通信状態が良好なプライマリチャネルを設定することにより周波数利用効率の向上を図ることができる。

ここで、自局で独自のプライマリチャネルを選択する通信状態の判定基準について説明する。自局で独自のプライマリチャネルを選択する場合、候補となるチャネルごとに、送信信号の再送回数、受信信号の誤り率特性、受信レベル等の少なくとも１つの特性を判定基準とし、当該判定基準を満たす良好な特性（例えば、パケット誤り率特性が10^-1以下、受信レベルが−60dBｍ以上）を示すチャネルをプライマリチャネルとして選択する。また、候補となるチャネルは、他の送信装置でプライマリチャネルとして設定されているチャネルに近い周波数のチャネルから順番に選択し、判定基準を満たすチャネルをプライマリチャネルとして設定してもよい。

また、送信装置が自ら取得できる通信状態に限らず、周辺の送信装置におけるチャネル情報を例えば有線回線を介して取得し、例えば周辺の送信装置で使用されているチャネルの混雑度、遅延スプリッドや遅延プロファイル等の伝搬特性を考慮し、自局のプライマリチャネルやセカンダリチャネルの設定に反映させてもよい。

また、一度設定したプライマリチャネルやセカンダリチャネルは固定とするのではなく、通信状態を常に監視し、通信状態が劣化して所定の判定基準を満たさないときに、上記の手順に従って判定基準を満たす良好なチャネルをプライマリチャネルとして選択し直す制御を行ってもよい。

送信信号は、従来構成と同様に、送信回路１２に入力されるとともに送信信号識別回路１５に入力され、送信信号識別回路１５は送信信号の属性（管理信号やデータ信号）を識別して送信チャネル制御回路１３に通知する。送信チャネル制御回路１３は、送信信号の属性と各チャネルの使用状況に応じて送信信号の送信チャネルを選択し、送信回路１２を制御してアンテナ１１から送信する。例えば、送信信号が管理信号であれば、送信チャネル制御回路１３で設定したプライマリチャネルを用いて送信される。送信信号がデータ信号であれば、送信チャネル制御回路１３で設定したプライマリチャネルとセカンダリチャネルをチャネルボンディングして送信される。

１１，２１アンテナ
１２，２２送信回路
１３，２３送信チャネル制御回路
１４，２４チャネル監視回路
１５，２５送信信号識別回路

Claims

複数の無線送信装置が互いに電波を検知できる範囲に存在し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定しているときに当該チャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定していないときに、任意のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信する無線通信システムにおいて、
前記無線送信装置は、
使用される各チャネルの使用状況および各チャネルの通信状態を監視するチャネル監視手段と、
前記他の無線送信装置が前記プライマリチャネルを設定しているときに、前記チャネル監視手段の情報に基づいて当該プライマリチャネルの通信状態の良否を判定し、当該プライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たせば自局のプライマリチャネルとして設定し、前記他の無線送信装置が前記プライマリチャネルを設定していないとき、または前記チャネル監視手段の情報に基づいて前記プライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たさないとき、通信状態が所定の判定基準を満たす他のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定する送信チャネル制御手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信チャネル制御手段は、前記プライマリチャネルを設定した後に、当該プライマリチャネルの通信状態を監視し、通信状態が前記所定の判定基準を満たさないときに、前記所定の判定基準を満たすチャネルをプライマリチャネルとして選択し直す構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記無線送信装置は送信信号の属性を識別する手段を備え、
前記送信チャネル制御手段は、通信状態の良好なチャネルから順番にセカンダリチャネルを選択し、前記送信信号がデータ信号であれば前記プライマリチャネルと選択したセカンダリチャネルを用いて送信する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
複数の無線送信装置が互いに電波を検知できる範囲に存在し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定しているときに当該チャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定していないときに、任意のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信する無線通信システムの無線送信装置において、
使用される各チャネルの使用状況および各チャネルの通信状態を監視するチャネル監視手段と、
前記他の無線送信装置が前記プライマリチャネルを設定しているときに、前記チャネル監視手段の情報に基づいて当該プライマリチャネルの通信状態の良否を判定し、当該プライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たせば自局のプライマリチャネルとして設定し、前記他の無線送信装置が前記プライマリチャネルを設定していないとき、または前記チャネル監視手段の情報に基づいて前記プライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たさないとき、通信状態が所定の判定基準を満たす他のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定する送信チャネル制御手段と
を備えたことを特徴とする無線送信装置。
請求項４に記載の無線送信装置において、
前記送信チャネル制御手段は、前記プライマリチャネルを設定した後に、当該プライマリチャネルの通信状態を監視し、通信状態が前記所定の判定基準を満たさないときに、前記所定の判定基準を満たすチャネルをプライマリチャネルとして選択し直す構成である
ことを特徴とする無線送信装置。
請求項４に記載の無線送信装置において、
送信信号の属性を識別する手段を備え、
前記送信チャネル制御手段は、通信状態の良好なチャネルから順番にセカンダリチャネルを選択し、前記送信信号がデータ信号であれば前記プライマリチャネルと選択したセカンダリチャネルを用いて送信する構成である
ことを特徴とする無線送信装置。
複数の無線送信装置が互いに電波を検知できる範囲に存在し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定しているときに当該チャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信し、他の無線送信装置がプライマリチャネルを設定していないときに、任意のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定して所定の管理信号を送信する無線送信方法において、
前記無線送信装置は、
チャネル監視手段により、使用される各チャネルの使用状況および各チャネルの通信状態を監視し、
送信チャネル制御手段により、前記他の無線送信装置が前記プライマリチャネルを設定しているときに、前記チャネル監視手段の情報に基づいて当該プライマリチャネルの通信状態の良否を判定し、当該プライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たせば自局のプライマリチャネルとして設定し、前記他の無線送信装置が前記プライマリチャネルを設定していないとき、または前記チャネル監視手段の情報に基づいて前記プライマリチャネルの通信状態が所定の判定基準を満たさないとき、通信状態が所定の判定基準を満たす他のチャネルを自局のプライマリチャネルとして設定する
ことを特徴とする無線送信方法。
請求項７に記載の無線送信方法において、
前記送信チャネル制御手段は、前記プライマリチャネルを設定した後に、当該プライマリチャネルの通信状態を監視し、通信状態が前記所定の判定基準を満たさないときに、前記所定の判定基準を満たすチャネルをプライマリチャネルとして選択し直す構成である
ことを特徴とする無線送信方法。