JP6308562B2 - Wireless communication system and wireless communication method - Google Patents
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Description
本発明は、複数の基地局装置(以下、APという)が同一チャネルを用いて端末装置(以下、STAという)とAP連携送信ダイバーシチ通信を行う無線通信システムおよび無線通信方法に関する。 The present invention relates to a radio communication system and a radio communication method in which a plurality of base station apparatuses (hereinafter referred to as AP) perform AP-linked transmission diversity communication with a terminal apparatus (hereinafter referred to as STA) using the same channel.
近年、 2.4GHz帯または5GHz帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、IEEE802.11g規格、IEEE802.11a規格などに基づいた基地局装置(AP)が広く普及している。これらの規格に基づいたシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を用い、最大で54Mbps の伝送速度を実現している。 In recent years, base station apparatuses (APs) based on the IEEE802.11g standard, the IEEE802.11a standard, and the like have become widespread as high-speed wireless access systems using the 2.4 GHz band or the 5 GHz band. In systems based on these standards, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation method, which is a technology for stabilizing characteristics in a multipath fading environment, is used, and a maximum transmission rate of 54 Mbps is achieved. doing.
ただし、上述した伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度であり、ユーザにとって有効なデータのスループットではない。実際には、MAC(Medium Access Control )レイヤでの伝送効率が50〜70%程度であるために、スループットは30Mbps 程度が上限値となっている。 However, the transmission rate described above is a transmission rate on the physical layer, and is not a data throughput effective for the user. Actually, since the transmission efficiency in the MAC (Medium Access Control) layer is about 50 to 70%, the upper limit of the throughput is about 30 Mbps.
一方、有線LANの通信速度もFTTH(Fiber to the home )の普及から、上昇の一途をたどっている。そのため、今後無線LANにおいても更なる伝送速度の高速化が求められることが想定される。無線区間のスループット増大のために、MIMOやマルチユーザMIMOなど様々な空間信号処理技術が検討されているが、他の方法として通信周波数帯域の拡大も行なわれている。IEEE802.11aでは、各チャネル20MHzの周波数帯域が用いられていたが、IEEE802.11nでは、40MHzの周波数帯域が用いられている。さらに、IEEE802.11acでは、オプションを含めると 160MHzまで検討されている。このように、チャネルの帯域拡大が進んでいる。 On the other hand, the communication speed of the wired LAN has been increasing due to the spread of FTTH (Fiber to the home). For this reason, it is assumed that further increase in transmission speed will be required in the wireless LAN in the future. Various spatial signal processing techniques such as MIMO and multi-user MIMO have been studied to increase the throughput of the radio section, but communication frequency bands have been expanded as other methods. In IEEE802.11a, a frequency band of 20 MHz is used for each channel. In IEEE802.11n, a frequency band of 40 MHz is used. In addition, IEEE 802.11ac has been studied up to 160 MHz when options are included. In this way, channel band expansion is progressing.
さらに、伝送速度を増加させる技術として、複数のAPが連携し、それぞれのAPが搭載する単数もしくは複数のアンテナを用いて、各アンテナから送信される信号の位相や振幅を変更し協調してダイバーシチ送信を行うことで、STA側で受信信号電力対雑音電力比(SNR)を改善させるAP連携送信ダイバーシチ技術が検討されている(非特許文献1)。 Furthermore, as a technique for increasing the transmission rate, a plurality of APs cooperate with each other, and a single or a plurality of antennas mounted on each AP is used to change the phase and amplitude of a signal transmitted from each antenna to cooperate with diversity. An AP-linked transmission diversity technique that improves the received signal power to noise power ratio (SNR) on the STA side by performing transmission has been studied (Non-patent Document 1).
しかしながら、AP連携送信ダイバーシチ技術では、送信ダイバーシチを行う一方のAPをマスタAP、他方の1または複数のAPをスレーブAPとしたときに、各APの送信タイミングに差が生じた場合に、伝送速度の劣化を引き起こすことが知られている(非特許文献2)。送信タイミングのずれの要因は、AP自身が有する時刻のずれ、クロック周波数のずれ、伝搬経路差などが挙げられる。送信タイミングのずれを補正する一般的な方法として、GPSを用いた時刻同期方法や有線ネットワークを介した時刻同期方法が存在するが、無線LANのような安価な装置でかつ、自律分散で動作を行うシステムにおいては、上記時刻同期技術を搭載することは難しい。また、AP連携送信ダイバーシチ技術では、高精度な同期が行われた場合は特性が飛躍的に改善するが、同期がずれてしまうと、かえって特性が劣化する場合がある。 However, in the AP-linked transmission diversity technique, when one AP that performs transmission diversity is a master AP and the other one or more APs are slave APs, the transmission rate is different when there is a difference in the transmission timing of each AP. It is known to cause deterioration of non-patent document 2 (Non-Patent Document 2). Causes of transmission timing deviation include time deviation of AP itself, clock frequency deviation, propagation path difference, and the like. There are time synchronization methods using GPS and time synchronization methods via a wired network as a general method for correcting transmission timing deviations, but it is an inexpensive device such as a wireless LAN and operates in an autonomous manner. It is difficult to mount the time synchronization technology in a system to be performed. In the AP-linked transmission diversity technique, the characteristics are dramatically improved when high-precision synchronization is performed. However, when the synchronization is shifted, the characteristics may be deteriorated.
本発明は、マスタAPとスレーブAPとの間で高精度な同期をとらなくても、AP連携送信ダイバーシチの効果を最大限に発揮させることができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a wireless communication system and a wireless communication method capable of maximizing the effects of AP-linked transmission diversity without obtaining high-precision synchronization between a master AP and a slave AP. Objective.
第1の発明は、AP1(マスタAP)と、少なくとも1つのAP2(スレーブAP)が同一チャネルを用いてSTAとAP連携送信ダイバーシチで通信を行う無線通信方法において、AP1が、第1のトリガフレームをAP2に送信するステップ1と、AP1が、第1のトリガフレームを送信後に第1のテストフレームをSTAに送信するステップ2と、AP2が、第1のトリガフレームを受信後に第2のテストフレームをSTAに送信するステップ3と、STAが、第1のテストフレームおよび第2のテストフレームの到来時間差tを検出し、その到来時間差tの情報をAP1に送信するステップ4と、AP1が、到来時間差tに基づいてAP連携送信ダイバーシチの方法を選択し、その選択情報をAP2に送信するステップ5と、AP1およびAP2が、ステップ5の送受信で取得した選択情報に基づくAP連携送信ダイバーシチの方法でSTAと通信を行うステップ6とを有する。 A first invention is a wireless communication method in which AP1 (master AP) and at least one AP2 (slave AP) communicate with an STA using AP-linked transmission diversity using the same channel, and AP1 has a first trigger frame. 1 to the AP 2, AP 2 sends the first test frame to the STA after sending the first trigger frame, and AP 2 sends the second test frame after receiving the first trigger frame. Is transmitted to the STA, and the STA detects the arrival time difference t between the first test frame and the second test frame, and transmits the information on the arrival time difference t to the AP 1. Step 5 of selecting an AP cooperative transmission diversity method based on the time difference t and transmitting the selection information to AP2; AP1 Preliminary AP2 has a step 6 which communicates with STA in the AP collaboration transmit diversity method based on the acquired information at a receiving step 5.
第2の発明は、集中制御局に接続されるAP1(マスタAP)と、少なくとも1つのAP2(スレーブAP)があり、AP1とAP2が同一チャネルを用いてSTAとAP連携送信ダイバーシチで通信を行う無線通信方法において、集中制御局が、シーケンス開始信号をAP1に送信するステップ1と、AP1が、シーケンス開始信号の受信後に第1のトリガフレームをAP2に送信するステップ2と、AP1が、第1のトリガフレームを送信後に第1のテストフレームをSTAに送信するステップ3と、AP2が、第1のトリガフレームを受信後に第2のテストフレームをSTAに送信するステップ4と、STAが、第1のテストフレームおよび第2のテストフレームの到来時間差tを検出し、その到来時間差tの情報をAP1に送信するステップ5と、AP1が、到来時間差tの情報を集中制御局に送信するステップ6と、集中制御局が、到来時間差tに基づいてAP連携送信ダイバーシチの方法を選択し、その選択情報をAP1およびAP2に送信するステップ7と、AP1およびAP2が、ステップ7により取得した選択情報に基づくAP連携送信ダイバーシチの方法でSTAと通信を行うステップ8とを有する。 The second invention has AP1 (master AP) connected to the centralized control station and at least one AP2 (slave AP), and AP1 and AP2 communicate with each other by STA and AP cooperative transmission diversity using the same channel. In the wireless communication method, the central control station transmits a sequence start signal to AP1, step 1, the AP1 transmits a first trigger frame to AP2 after receiving the sequence start signal, and AP1 The first test frame is transmitted to the STA after transmitting the first trigger frame, the AP 2 transmits the second test frame to the STA after receiving the first trigger frame, and the STA includes the first The arrival time difference t between the test frame and the second test frame is detected, and information on the arrival time difference t is transmitted to AP1. Step 5, AP 1 transmits information of arrival time difference t to the central control station, and the central control station selects an AP cooperative transmission diversity method based on the arrival time difference t, and selects the selection information as AP 1 and Step 7 for transmitting to AP2, and Step 8 for AP1 and AP2 to communicate with the STA by the method of AP cooperative transmission diversity based on the selection information acquired in Step 7.
第1の発明または第2の発明の無線通信方法において、AP1が選択情報の取得後に、第2のトリガフレームをAP2に送信するステップ9を有し、AP1およびAP2が第2のトリガフレームの送受信後に、それぞれ同一の内容のデータフレームをSTAに送信するステップ10を有する。 In the wireless communication method according to the first or second invention, the AP 1 has a step 9 for transmitting the second trigger frame to the AP 2 after the selection information is acquired, and the AP 1 and the AP 2 transmit and receive the second trigger frame. Later, there is a step 10 in which data frames having the same contents are transmitted to the STA.
また、ステップ10は、AP1およびAP2がデータフレームを送信する際に、互いの送信タイミングを調整して到来時間差tを吸収する処理を行う。 In step 10, when AP1 and AP2 transmit data frames, processing for adjusting the transmission timing of each other and absorbing the arrival time difference t is performed.
第1の発明または第2の発明の無線通信方法において、到来時間差tの他に、AP1とAP2の周波数オフセット誤差、送信ダイバーシチ用ウェイト生成精度、テストフレームの誤り率の少なくとも1つをAP連携送信ダイバーシチの方法を選択する基準とする。 In the wireless communication method of the first or second invention, in addition to the arrival time difference t, at least one of the frequency offset error between AP1 and AP2, the weight generation accuracy for transmission diversity, and the error rate of the test frame is transmitted in conjunction with AP. This is a criterion for selecting a diversity method.
第3の発明は、AP1(マスタAP)と、少なくとも1つのAP2(スレーブAP)が同一チャネルを用いてSTAとAP連携送信ダイバーシチで通信を行う無線通信システムにおいて、AP1は、第1のトリガフレームをAP2に送信し、その送信後に第1のテストフレームをSTAに送信し、STAから送信された到来時間差tの情報を受信し、その到来時間差tに基づいてAP連携送信ダイバーシチの方法を選択し、その選択情報をAP2に送信する手段を備え、AP2は、第1のトリガフレームを受信後に第2のテストフレームをSTAに送信し、選択情報を受信する手段を備え、STAは、第1のテストフレームおよび第2のテストフレームの到来時間差tを検出し、その到来時間差tの情報をAP1に送信する手段を備え、AP1とAP2が選択情報に基づくAP連携送信ダイバーシチの方法でSTAと通信を行う。 A third invention is a wireless communication system in which an AP1 (master AP) and at least one AP2 (slave AP) communicate with an STA using AP-linked transmission diversity using the same channel, and the AP1 includes a first trigger frame Is transmitted to AP2, and after the transmission, the first test frame is transmitted to the STA, the information on the arrival time difference t transmitted from the STA is received, and the AP cooperative transmission diversity method is selected based on the arrival time difference t. The AP2 includes means for transmitting the selection information to the AP2, and the AP2 includes means for transmitting the second test frame to the STA after receiving the first trigger frame and receiving the selection information. Means for detecting an arrival time difference t between the test frame and the second test frame, and transmitting information of the arrival time difference t to AP1; When AP2 communicates with the STA by the method of the AP collaboration transmission diversity based on the selected information.
第4の発明は、集中制御局に接続されるAP1(マスタAP)と、少なくとも1つのAP2(スレーブAP)があり、AP1とAP2が同一チャネルを用いてSTAとAP連携送信ダイバーシチで通信を行う無線通信システムにおいて、集中制御局は、シーケンス開始信号をAP1に送信し、STAから送信された到来時間差tの情報をAP1を介して受信し、その到来時間差tに基づいてAP連携送信ダイバーシチの方法を選択し、その選択情報をAP1およびAP2に送信する手段を備え、AP1は、シーケンス開始信号の受信後に第1のトリガフレームをAP2に送信し、その送信後に第1のテストフレームをSTAに送信し、STAから送信された到来時間差tの情報を集中制御局に転送し、選択情報を受信する手段を備え、AP2は、第1のトリガフレームを受信後に第2のテストフレームをSTAに送信し、選択情報を受信する手段を備え、STAは、第1のテストフレームおよび第2のテストフレームの到来時間差tを検出し、その到来時間差tの情報をAP1に送信する手段を備え、AP1とAP2が選択情報に基づくAP連携送信ダイバーシチの方法でSTAと通信を行う。 The fourth invention has AP1 (master AP) connected to the centralized control station and at least one AP2 (slave AP), and AP1 and AP2 communicate with each other by STA and AP cooperative transmission diversity using the same channel. In the wireless communication system, the central control station transmits a sequence start signal to AP1, receives information on arrival time difference t transmitted from STA via AP1, and performs AP-linked transmission diversity method based on the arrival time difference t. And a means for transmitting the selection information to AP1 and AP2, AP1 transmits a first trigger frame to AP2 after receiving the sequence start signal, and transmits a first test frame to the STA after the transmission. And means for transferring the arrival time difference t information transmitted from the STA to the central control station and receiving the selection information. And means for transmitting a second test frame to the STA after receiving the first trigger frame and receiving selection information, and the STA detects an arrival time difference t between the first test frame and the second test frame. And means for transmitting the information of the arrival time difference t to AP1, and AP1 and AP2 communicate with the STA by the AP cooperative transmission diversity method based on the selection information.
第3の発明または第4の発明の無線通信システムにおいて、AP1は、AP1が選択情報の取得後に、第2のトリガフレームをAP2に送信する手段を含み、AP1およびAP2が第2のトリガフレームの送受信後に、それぞれ同一の内容のデータフレームをSTAに送信する構成である。 In the wireless communication system of the third or fourth invention, AP1 includes means for transmitting a second trigger frame to AP2 after AP1 acquires the selection information, and AP1 and AP2 include the second trigger frame. After transmission / reception, a data frame having the same content is transmitted to the STA.
本発明は、マスタAPとSTAとの間と、スレーブAPとSTAとの間における互いの同期状態を取得し、その同期状態に応じたAP連携送信ダイバーシチの可否判断および送信ダイバーシチ方法の選択を行うことができるので、AP連携送信ダイバーシチの効果を最大限に発揮させて伝送特性の改善を図ることができる。 The present invention acquires the mutual synchronization state between the master AP and the STA and between the slave AP and the STA, determines whether AP-linked transmission diversity is possible and selects a transmission diversity method according to the synchronization state. Therefore, it is possible to improve the transmission characteristics by maximizing the effect of AP-linked transmission diversity.
図1は、本発明の無線通信システムの構成例を示す。
図1において、複数のSTA40とAP30が存在し、各AP30はネットワーク20を介して集中制御局10に接続される。集中制御局10とネットワーク20およびAP30は有線で接続されていることを想定して説明するが、必ずしも有線で接続される必要はなく、セルラを始めとした他の無線通信手段で接続されていてもよい。また、一例としてIEEE802.11a/b/g/n/acといったCSMA/CAによる無線LANシステムを想定するが、他の無線通信システムにも容易に応用可能である。
FIG. 1 shows a configuration example of a wireless communication system of the present invention.
In FIG. 1, a plurality of
ここでは、APからSTAへの下りリンクのトラヒックを想定し、AP連携送信ダイバーシチを行うAPをマスタAP30MおよびスレーブAP30Sとし、受信するSTAをSTA40Tとする。マスタAP30Mとは、AP連携送信ダイバーシチを行う際に主となるAPであり、以下に示すトリガ信号を送信してスレーブAP30Sとの同期をとる。スレーブAPとは、マスタAPと連携して送信ダイバーシチを行うAPである。
Here, assuming the downlink traffic from the AP to the STA, the APs that perform AP cooperative transmission diversity are the
マスタAP30Mの決定方法としては、例えば、通信先のSTA40Tにおいて、最も距離が近いAP、もしくは受信信号電力RSSIが大きいAP、もしくは集中制御局10からトラヒックのロードバランスや配属端末数のバランスを鑑みて決定されたAPとする。スレーブAP30Sの決定方法としては、例えば、通信先のSTA40Tにおいて、マスタAP30Mを除いて、距離が近いAP、もしくは受信信号電力RSSIが大きい順に並べたときの上位N個(Nは1より大きい整数)のAP、もしくは集中制御局10からトラヒックのロードバランスや配属端末数のバランスを鑑みて決定されたAPとする。以下の説明では、簡単のためにN=1とする。
As a method for determining the
(実施例1)
図2は、本発明の無線通信システムの実施例1の処理手順を示す。実施例1では、図1に示す集中制御局10を介さずに、マスタAP30Mにおいて、AP連携送信ダイバーシチの可否判断と送信ダイバーシチ方法の選択を行う。
Example 1
FIG. 2 shows a processing procedure of the first embodiment of the wireless communication system of the present invention. In the first embodiment, the
図2において、実施例1の処理手順は、AP間同期ステップ区間Aと、データ送信ステップ区間Bに分けられる。 In FIG. 2, the processing procedure of the first embodiment is divided into an inter-AP synchronization step section A and a data transmission step section B.
まず、マスタAP30Mは、自発的にスレーブAP30Sにトリガフレームを送信する(S11)。マスタAP30Mは、トリガフレームを送信したT1(>0)後に、STA40T宛にテストフレームを送信する(ステップS12)。スレーブAP30Sは、トリガフレームを受信し(ステップS13)、それがトリガフレームであることを認識すると、テストフレームを送信する準備ができてからT2(>0)後に、STA40T宛にテストフレームを送信する(S14)。なお、T1とT2の関係については、後述の図4および図5を参照して説明する。
First, the
STA40Tでは、マスタAP30MおよびスレーブAP30Sから送信された各テストフレームを受信し(S15)、各テストフレームの到来時間差tを算出し、マスタAP30Mへ到来時間差tの情報を含むフレームを送信する(S16)。ここで、マスタAP30Mが送信するテストフレームとスレーブAP30Sが送信するテストフレームは、例えばキャリア成分が中心周波数に対して正の成分のみと負の成分のみをもつように、互いに周波数スペクトルがオーバーラップしないように設定される(参考文献:特開2014-22834号公報の図6および図7)。なお、AP間の周波数オフセットに関しては、スレーブAP30SがマスタAP30Mから受信したトリガフレームから周波数オフセットを算出し、算出結果をもとにスレーブAP30Sで補正して送信することで周波数オフセットを補償できる。
The
マスタAP30Mは、各テストフレームの到来時間差tの情報を含むフレームを受信し(S16)、到来時間差tに基づき、AP連携送信ダイバーシチの可否判断を行い、可の場合は送信ダイバーシチ方法を選択し、その判断/選択結果をスレーブAP30Sに送信すし(S17)、スレーブAP30Sが受信する(S18)。なお、送信ダイバーシチ方法の選択肢は、例えば最大比合成ダイバーシチ、循環遅延ダイバーシチ、ダイバーシチ無しの3通りのうち1つとなる。また、この他に、例えば等利得合成送信ダイバーシチ、時空間符号ダイバーシチ、最小平均二乗誤差ウェイトを用いた送信ダイバーシチなど、AP連携送信ダイバーシチ方法として利用できるものであればいずれも利用できる。
The
ここで、AP連携送信ダイバーシチの可否判断基準および送信ダイバーシチ方法の選択基準は、到来時間差tの長さや、テストフレームを複数回送信したときのtのばらつき(分散値など)に応じて決定されるが、例えば到来時間差tの長さに応じて次のようになる。
|t|≦t1 :最大比合成ダイバーシチ
t1 <|t|≦t2 :循環遅延ダイバーシチ
t2 <|t| :送信ダイバーシチなし(マスタAPのみで送信)
Here, the criteria for determining whether or not AP-linked transmission diversity is possible and the selection criteria for the transmission diversity method are determined in accordance with the length of the arrival time difference t and the variation in t (a variance value, etc.) when a test frame is transmitted a plurality of times. For example, depending on the length of the arrival time difference t,
| T | ≦ t1: Maximum ratio combining diversity t1 <| t | ≦ t2: Cyclic delay diversity t2 <| t |: No transmission diversity (transmitted only by master AP)
スレーブAPが2台以上の場合は、到来時間差tは複数存在する。その場合は、絶対値の最大値で判断したり、条件を満足するAPのみスレーブAPとして送信ダイバーシチを行う。 When there are two or more slave APs, there are a plurality of arrival time differences t. In this case, transmission diversity is performed using only the maximum absolute value as a slave AP.
t1 およびt2 の設定値については、例えば、無線LANのOFDM信号の受信サンプリング間隔がTs 、ガードインターバル長が16Ts だった場合に、t1 =Ts 、t2 =8Ts と設定することもできる。これは、最大比合成ダイバーシチがサンプリング間隔以内の到来時間差程度の条件が必要なのに対して、循環遅延ダイバーシチは先行波から最大遅延波までの間隔が8Ts であれば、ガードインターバルの半分程度の精度でもAP連携送信ダイバーシチによる特性向上が期待できるためである。 The set values of t1 and t2 can be set as t1 = Ts and t2 = 8Ts, for example, when the reception sampling interval of the OFDM signal of the wireless LAN is Ts and the guard interval length is 16Ts. This is because the maximum ratio combining diversity requires the condition of the arrival time difference within the sampling interval, whereas the cyclic delay diversity has an accuracy of about half of the guard interval if the interval from the preceding wave to the maximum delay wave is 8Ts. This is because an improvement in characteristics due to AP-linked transmission diversity can be expected.
マスタAP30MおよびスレーブAP30Sは、ステップS17およびS18において、到来時間差tに対応する判断/選択結果により、それぞれAP連携送信ダイバーシチを行うか否か、行う場合にはどの送信ダイバーシチを行うかを取得することができる。以上がAP間同期ステップ区間Aである。
In steps S17 and S18, the
続いて、データ送信ステップ区間Bについて説明する。
マスタAP30MからスレーブAP30Sにトリガフレームを送信する(S19)。マスタAP30Mは、トリガフレームを送信したT1'(>0)後に、STA40T宛にデータフレームを送信する(ステップS20)。スレーブAP30Sは、トリガフレームを受信し(ステップS21)、それがトリガフレームであることを認識すると、データフレームを送信する準備ができてからT2'(>0)後に、STA40T宛にデータフレームを送信する(S22)。なお、T1'とT2'の関係については、後述の図4および図5を参照して説明する。
Next, the data transmission step section B will be described.
A trigger frame is transmitted from the
STA40Tでは、マスタAP30MおよびスレーブAP30SからAP連携送信ダイバーシチによって送信された各データフレームを受信する(S23)。
The
(実施例2)
図3は、本発明の無線通信システムの実施例2の処理手順を示す。実施例2では、図1に示す集中制御局10において、AP連携送信ダイバーシチの可否判断と送信ダイバーシチ方法の選択を行う。そのため、実施例1と異なり、集中制御局10において、AP連携送信ダイバーシチの可否判断基準と送信ダイバーシチ方法の選択基準の一括管理および調整が可能である。また、マスタAP30MとスレーブAP30Sとの間では、トリガフレームの送受信以外に無線リソースを用いた情報伝送(図2のS17からS18)も不要となる。ただし、集中制御局10において、AP連携送信ダイバーシチの可否判断と送信ダイバーシチ方法の選択を行う以外の処理は、基本的には実施例1と同様である。
(Example 2)
FIG. 3 shows a processing procedure of the second embodiment of the wireless communication system of the present invention. In the second embodiment, the centralized control station 10 shown in FIG. 1 determines whether or not AP-linked transmission diversity is possible and selects a transmission diversity method. Therefore, unlike the first embodiment, the centralized control station 10 can collectively manage and adjust the AP-linked transmission diversity determination criterion and the transmission diversity method selection criterion. Further, information transmission using radio resources (S17 to S18 in FIG. 2) is not required between the
図3において、無線通信システムの実施例2の処理手順は、AP間同期ステップ区間Aと、データ送信ステップ区間Bに分けられる。 In FIG. 3, the processing procedure of the wireless communication system according to the second embodiment is divided into an inter-AP synchronization step section A and a data transmission step section B.
まず、集中制御局10は、AP連携送信ダイバーシチの可否判断/送信方法を決定するためのシーケンスを開始するシーケンス開始信号をマスタAP30Mに送信する(S31)。マスタAP30Mはシーケンス開始信号を受信すると(S32)、スレーブAP30Sにトリガフレームを送信する(S33)。
マスタAP30Mは、トリガフレームを送信したT1(>0)後に、STA40T宛にテストフレームを送信する(ステップS34)。スレーブAP30Sは、トリガフレームを受信し(ステップS35)、それがトリガフレームであることを認識すると、テストフレームを送信する準備ができてからT2(>0)後に、STA40T宛にテストフレームを送信する(S36)。なお、T1とT2の関係については、後述の図4および図5を参照して説明する。
First, the centralized control station 10 transmits to the
The
STA40Tでは、マスタAP30MおよびスレーブAP30Sから送信された各テストフレームを受信し(S37)、各テストフレームの到来時間差tを算出し、マスタAP30Mへ到来時間差tの情報を含むフレームを送信する(S37)。
The
マスタAP30Mは、各テストフレームの到来時間差tの情報を含むフレームを受信し、当該フレームを集中制御局10へ送信する(S38)。集中制御局10では、到来時間差tの情報を含むフレームを受信し(S39)、到来時間差tに基づき、AP連携送信ダイバーシチの可否判断を行い、可の場合は送信ダイバーシチ方法を選択し、その判断/選択結果をマスタAP30MおよびスレーブAP30Sに送信する(S40)。
The
マスタAP30MおよびスレーブAP30Sは、それぞれ集中制御局10から送信された判断/選択結果を受信し(S41,S42)、それぞれAP連携送信ダイバーシチを行うか否か、行う場合にはどの送信ダイバーシチを行うかを取得することができる。以上がAP間同期ステップ区間Aである。
Each of the
続いて、データ送信ステップ区間Bについて説明する。
マスタAP30MからスレーブAP30Sにトリガフレームを送信する(S43)。マスタAP30Mは、トリガフレームを送信したT1'(>0)後に、STA40T宛にデータフレームを送信する(ステップS44)。スレーブAP30Sは、トリガフレームを受信し(ステップS45)、それがトリガフレームであることを認識すると、データフレームを送信する準備ができてからT2'(>0)後に、STA40T宛にデータフレームを送信する(S46)。なお、T1'とT2'の関係については、後述の図4および図5を参照して説明する。
Next, the data transmission step section B will be described.
A trigger frame is transmitted from the
STA40Tでは、マスタAP30MおよびスレーブAP30SからAP連携送信ダイバーシチによって送信された各データフレームを受信する(S47)。
The
以下、T1,T2,T1', T2'と、STA40Tにおけるテストフレームの到来時間差tとの関係について、図4および図5を参照して説明する。実施例1および実施例2に共通である。
Hereinafter, the relationship between T1, T2, T1 ′, T2 ′ and the arrival time difference t of the test frame in the
図4は、本発明の無線通信システムの動作例1を示す。
図4において、マスタAP30Mは、トリガフレームをスレーブAP30Sに送信してT1後に、テストフレーム(Mテスト)をSTA40Tに送信する。スレーブAP30Sは、トリガフレームを受信して復調し、そのT2後に、テストフレーム(Sテスト)をSTA40Tに送信する。
FIG. 4 shows an operation example 1 of the wireless communication system of the present invention.
In FIG. 4, the
ここで、マスタAP30MとスレーブAP30Sとの間の伝搬遅延をT4、スレーブAP30Sでトリガフレームのプリアンブルの長さと復調するための処理遅延をT3とする。したがって、マスタAP30Mがテストフレームを送信するタイミングと、スレーブAP30Sがテストフレームを送信するタイミングには、すでにT3+T4の遅延が生じている。この状態で、T1=T2とすると、STA40Tが各テストフレームを受信したときの到来時間差tには、マスタAP30MおよびスレーブAP30SとSTA40Tとの間の各伝搬遅延の他に、T3+T4の遅延が加わることになる。
Here, it is assumed that the propagation delay between the
本発明は、このT3+T4を含む到来時間差tに応じて、AP連携送信ダイバーシチの可否判断と送信ダイバーシチ方法の選択を行う。その後、マスタAP30MはトリガフレームをスレーブAP30Sに送信してT1'後に、一方でスレーブAP30Sはトリガフレームを受信して復調後のT2'後に、選択された送信ダイバーシチ方法によりそれぞれデータフレームをSTA40Tに送信する。このとき、T1=T1'=T2=T2'であれば、テストフレームを送信したときと同じ状況であるので、STA40Tにおけるデータフレームの到来時間差tもほぼ同じ状況になり、選択した送信ダイバーシチ方法に対応する受信処理が行われる。
In the present invention, whether or not AP-linked transmission diversity is possible is determined and a transmission diversity method is selected according to the arrival time difference t including T3 + T4. Thereafter, the
ここで、マスタAP30MおよびスレーブAP30Sがデータフレームを送信する際に、例えばSTA40Tに近いマスタAP30Mで送信タイミングを決めるT1'を到来時間差tで調整し、T1'=T1+tとしたのが図4の状態である。この場合には、STA40Tにおけるデータフレームの到来時間差tはほぼ0となる。ただし、伝搬遅延T4、処理遅延T3、マスタAP30MおよびスレーブAP30SとSTA40Tとの間の各伝搬遅延は、マスタAP30MおよびスレーブAP30Sのクロック精度等に応じてゆらぎが生じ、常にデータフレームの到来時間差tが0になる保証はない。したがって、テストフレームの到来時間差tに応じたAP連携送信ダイバーシチの可否判断と送信ダイバーシチ方法の選択処理は有効に機能する。
Here, when the
図5は、本発明の無線通信システムの動作例2を示す。
動作例2に示す各パラメータT1,T2,T3,T4,t,T1',T2'は、図4の動作例1と同じ定義に基づく。
FIG. 5 shows an operation example 2 of the wireless communication system of the present invention.
The parameters T1, T2, T3, T4, t, T1 ′, and T2 ′ shown in the operation example 2 are based on the same definition as the operation example 1 in FIG.
ここでは、スレーブAP30Sにおける処理遅延T3が予めわかっている場合に、T1=T2+T3としてマスタAP30MおよびスレーブAP30Sがテストフレームを送信するタイミングを調整する。これにより、STA40Tが各テストフレームを受信したときの到来時間差tには、マスタAP30MおよびスレーブAP30SとSTA40Tとの間の各伝搬遅延の他に、伝搬遅延T4のみが加わる状態とする。
Here, when the processing delay T3 in the
この場合には、到来時間差tからスレーブAP30Sの処理遅延T3が除外されるので、動作例1の場合に比べて到来時間差tは小さな値となる。その後の処理は動作例1と同様であるが、到来時間差tの推定精度を高めることが可能となり、到来時間差tに応じたAP連携送信ダイバーシチの可否判断と送信ダイバーシチ方法の選択処理を精度よく行うことができる。
In this case, since the processing delay T3 of the
なお、実施例1のステップS12,S14、実施例2のステップS34,S36において各テストフレームを送信する際に、送信ダイバーシチ用ウェイトを用いて送信してもよい。例えば、最大比合成ダイバーシチの送信ダイバーシチ用ウェイトを用いて送信すると、受信側では、理想的には強い直接波1波のみが連携ダイバーシチアンテナ数分到来する。そのため、強い直接波間の到来遅延時間差を算出することになり、到来時間差tの推定精度が向上する。 In addition, when transmitting each test frame in steps S12 and S14 of the first embodiment and steps S34 and S36 of the second embodiment, transmission may be performed using transmission diversity weights. For example, when transmission is performed using a transmission diversity weight of maximum ratio combining diversity, on the receiving side, ideally, only one strong direct wave arrives for the number of cooperative diversity antennas. Therefore, the arrival delay time difference between strong direct waves is calculated, and the estimation accuracy of the arrival time difference t is improved.
また、既知のテストフレームを送受信することにより、ビット誤り率(BER)やパケット誤り率(PER)を算出することができることから、その算出結果を到来時間差tの代わりにマスタAP30Mに返信してもよい。その場合、実施例1のステップS17、実施例2のステップS40におけるAP連携送信ダイバーシチの可否判断および送信ダイバーシチ用方法の選択は、BERもしくはPERが所要BERもしくは所要PERを満足するか否かで判断する。例えば、所要BER=Pだった場合、P以下の場合はテストフレームで送信する際に用いた送信ダイバーシチを用い、そうでない場合は、別な送信ダイバーシチを選択もしくは送信ダイバーシチを行わない。
In addition, since the bit error rate (BER) and the packet error rate (PER) can be calculated by transmitting and receiving a known test frame, the calculation result can be returned to the
また、実施例1のステップS17、実施例2のステップS40におけるAP連携送信ダイバーシチの可否判断および送信ダイバーシチ用方法の選択は、それぞれ集中制御局10もしくはマスタAP30Mで行っていたが、STA40Tで判断することもできる。その場合、実施例1のステップS15、実施例2のステップS37において、各テストフレームの到来時間差tを算出した際に、同時に判断/選択を行い、マスタAP30Mには判断/選択結果の情報を含むフレームを送信する。
Further, whether or not AP-linked transmission diversity is possible and selection of a transmission diversity method in step S17 of the first embodiment and step S40 of the second embodiment are performed by the centralized control station 10 or the
また、基地局間同期ステップ区間Aを複数回繰り返してからデータ送信ステップ区間Bに移行することで、同期の精度を向上させることができる。また、基地局間同期ステップ区間Aを一旦行った後にデータ送信ステップ区間Bを繰り返し行い、ある一定時間や周囲の環境が変動したタイミングで、再び基地局間同期ステップ区間Aに戻ることでオーバーヘッドの削減が可能となる。 Further, by repeating the inter-base station synchronization step section A a plurality of times and then shifting to the data transmission step section B, the synchronization accuracy can be improved. In addition, once the inter-base station synchronization step interval A is performed, the data transmission step interval B is repeated, and the overhead is reduced by returning to the inter-base station synchronization step interval A again at a certain time or when the surrounding environment changes. Reduction is possible.
また、実施例1のステップS17、実施例2のステップS40におけるAP連携送信ダイバーシチの可否判断および送信ダイバーシチ用方法の選択は、到来時間差tをもとに行ったが、送信ダイバーシチ用ウェイトの精度や周波数オフセットの推定・補償精度が特性に及ぼす影響もあるため、それらを加味して統合的に判断を行ってもよい。例えば、マスタAP30Mが送信するテストフレームと、スレーブAP30Sが送信するテストフレームにおいて、送信ダイバーシチや送信周波数オフセット補償を施して送信することで、受信側で既知のテストフレームに対してどの程度誤差が残るか推定することができるため、STA40Tにおいて、誤り率やEVM(Eigen Vector Magnitude)、到来時間差、周波数オフセットなどを測定し、それら情報をマスタ基地局30Mや集中制御局10へ送信することで統合的に判断することができる。
Further, whether or not AP-linked transmission diversity is determined in step S17 of the first embodiment and step S40 of the second embodiment and the selection of the transmission diversity method are performed based on the arrival time difference t. Since the estimation / compensation accuracy of the frequency offset also has an effect on the characteristics, the determination may be made in an integrated manner by taking them into consideration. For example, in a test frame transmitted by the
なお、その際には次のような基準で判断してもよい。例えば、周波数オフセット推定値の絶対値|f|に対して次のようになる。
|f|≦f1 :最大比合成ダイバーシチ
f1 <|f|≦f2 :循環遅延ダイバーシチ
f2 <|f| :送信ダイバーシチなし(マスタAPのみで送信)
In this case, the determination may be made based on the following criteria. For example, the absolute value | f | of the frequency offset estimated value is as follows.
| F | ≦ f 1: Maximum ratio combining diversity f 1 <| f | ≦ f 2: Cyclic delay diversity f 2 <| f |: No transmission diversity (transmitted only by master AP)
また、トリガフレームの送信や到来時間差tの情報を含むフレームの送信は、必ずしも通信チャネルで送信する必要はなく、制御情報をやり取りするチャネルが別チャネルで利用可能であればそのチャネルで送信してもよい。 In addition, the transmission of the trigger frame and the transmission of the frame including the arrival time difference t information are not necessarily transmitted on the communication channel. If the channel for exchanging the control information is available on another channel, the transmission is performed on that channel. Also good.
本発明の無線通信システムにおける集中制御装置10は、APとの間の通信インターフェースと、コンピュータと上記の処理を行うコンピュータプログラムにより実現することができる。このコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することも、ネットワークを介して提供することも可能なものである。 The centralized control apparatus 10 in the wireless communication system of the present invention can be realized by a communication interface with an AP, a computer, and a computer program that performs the above processing. This computer program can be stored in a computer-readable storage medium or provided via a network.
10 集中制御局
20 ネットワーク
30 基地局装置(AP)
30M マスタAP
30S スレーブAP
40 端末装置(STA)
40T マスタAPおよびスレーブAPと通信する端末装置
10
30M Master AP
30S Slave AP
40 Terminal equipment (STA)
40T Terminal device communicating with master AP and slave AP
Claims (8)
前記AP1が、第1のトリガフレームを前記AP2に送信するステップ1と、
前記AP1が、前記第1のトリガフレームを送信後に第1のテストフレームを前記STAに送信するステップ2と、
前記AP2が、前記第1のトリガフレームを受信後に第2のテストフレームを前記STAに送信するステップ3と、
前記STAが、前記第1のテストフレームおよび前記第2のテストフレームの到来時間差tを検出し、その到来時間差tの情報を前記AP1に送信するステップ4と、
前記AP1が、前記到来時間差tに基づいて前記AP連携送信ダイバーシチの方法を選択し、その選択情報を前記AP2に送信するステップ5と、
前記AP1および前記AP2が、前記ステップ5の送受信で取得した前記選択情報に基づく前記AP連携送信ダイバーシチの方法で前記STAと通信を行うステップ6と
を有することを特徴とする無線通信方法。 A first base station apparatus (hereinafter referred to as AP1) and at least one second base station apparatus (hereinafter referred to as AP2) communicate with a terminal apparatus (hereinafter referred to as STA) using AP-linked transmission diversity using the same channel. In a wireless communication method for performing
Step 1 where the AP1 transmits a first trigger frame to the AP2,
The AP1 transmits a first test frame to the STA after transmitting the first trigger frame; and
The AP 2 transmits a second test frame to the STA after receiving the first trigger frame; and
The STA detects an arrival time difference t between the first test frame and the second test frame, and transmits information on the arrival time difference t to the AP 1; and
Step 5 in which the AP1 selects the AP cooperative transmission diversity method based on the arrival time difference t, and transmits the selection information to the AP2.
The AP 1 and the AP 2 have a step 6 of communicating with the STA by the AP cooperative transmission diversity method based on the selection information acquired in the transmission / reception of the step 5.
前記集中制御局が、シーケンス開始信号を前記AP1に送信するステップ1と、
前記AP1が、前記シーケンス開始信号の受信後に第1のトリガフレームを前記AP2に送信するステップ2と、
前記AP1が、前記第1のトリガフレームを送信後に第1のテストフレームを前記STAに送信するステップ3と、
前記AP2が、前記第1のトリガフレームを受信後に第2のテストフレームを前記STAに送信するステップ4と、
前記STAが、前記第1のテストフレームおよび前記第2のテストフレームの到来時間差tを検出し、その到来時間差tの情報を前記AP1に送信するステップ5と、
前記AP1が、前記到来時間差tの情報を前記集中制御局に送信するステップ6と、
前記集中制御局が、前記到来時間差tに基づいて前記AP連携送信ダイバーシチの方法を選択し、その選択情報を前記AP1および前記AP2に送信するステップ7と、
前記AP1および前記AP2が、前記ステップ7により取得した前記選択情報に基づく前記AP連携送信ダイバーシチの方法で前記STAと通信を行うステップ8と
を有することを特徴とする無線通信方法。 There is a first base station apparatus (hereinafter referred to as AP1) connected to the centralized control station and at least one second base station apparatus (hereinafter referred to as AP2), and AP1 and AP2 use the same channel and are terminal apparatuses (Hereinafter referred to as STA) and a wireless communication method for communicating with AP-linked transmission diversity,
Step 1 in which the central control station transmits a sequence start signal to the AP1;
Step 2 in which the AP1 transmits a first trigger frame to the AP2 after receiving the sequence start signal;
The AP1 transmits a first test frame to the STA after transmitting the first trigger frame; and
The AP2 transmitting a second test frame to the STA after receiving the first trigger frame; and
The STA detects an arrival time difference t between the first test frame and the second test frame, and transmits information of the arrival time difference t to the AP 1; and
Step 6 in which the AP1 transmits information on the arrival time difference t to the central control station;
Step 7 in which the central control station selects the AP cooperative transmission diversity method based on the arrival time difference t, and transmits the selection information to the AP1 and the AP2.
The wireless communication method according to claim 8, wherein the AP1 and the AP2 communicate with the STA by the AP cooperative transmission diversity method based on the selection information acquired in the step 7.
前記AP1が前記選択情報の取得後に、第2のトリガフレームを前記AP2に送信するステップ9を有し、
前記AP1および前記AP2が前記第2のトリガフレームの送受信後に、それぞれ同一の内容のデータフレームを前記STAに送信するステップ10を有する
ことを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 1 or 2,
After the AP1 acquires the selection information, the AP1 has a step 9 for transmitting a second trigger frame to the AP2,
The wireless communication method according to claim 10, further comprising a step 10 in which the AP1 and the AP2 each transmit a data frame having the same content to the STA after transmitting and receiving the second trigger frame.
前記ステップ10は、前記AP1および前記AP2が前記データフレームを送信する際に、互いの送信タイミングを調整して前記到来時間差tを吸収する処理を行う
ことを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 3,
The step 10 performs a process of adjusting the transmission timing of each other and absorbing the arrival time difference t when the AP1 and the AP2 transmit the data frame.
前記到来時間差tの他に、前記AP1と前記AP2の周波数オフセット誤差、送信ダイバーシチ用ウェイト生成精度、前記テストフレームの誤り率の少なくとも1つを前記AP連携送信ダイバーシチの方法を選択する基準とする
ことを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 1 or 2,
In addition to the arrival time difference t, at least one of the frequency offset error between the AP1 and the AP2, the transmission diversity weight generation accuracy, and the error rate of the test frame is used as a criterion for selecting the AP-linked transmission diversity method. A wireless communication method characterized by the above.
前記AP1は、第1のトリガフレームを前記AP2に送信し、その送信後に第1のテストフレームを前記STAに送信し、前記STAから送信された到来時間差tの情報を受信し、その到来時間差tに基づいて前記AP連携送信ダイバーシチの方法を選択し、その選択情報を前記AP2に送信する手段を備え、
前記AP2は、前記第1のトリガフレームを受信後に第2のテストフレームを前記STAに送信し、前記選択情報を受信する手段を備え、
前記STAは、前記第1のテストフレームおよび前記第2のテストフレームの到来時間差tを検出し、その到来時間差tの情報を前記AP1に送信する手段を備え、
前記AP1と前記AP2が前記選択情報に基づく前記AP連携送信ダイバーシチの方法で前記STAと通信を行うことを特徴とする無線通信システム。 A first base station apparatus (hereinafter referred to as AP1) and at least one second base station apparatus (hereinafter referred to as AP2) communicate with a terminal apparatus (hereinafter referred to as STA) using AP-linked transmission diversity using the same channel. In a wireless communication system that performs
The AP1 transmits a first trigger frame to the AP2, transmits a first test frame to the STA after the transmission, receives information on an arrival time difference t transmitted from the STA, and receives the arrival time difference t. A method for selecting the AP cooperative transmission diversity method based on the information and transmitting the selection information to the AP 2;
The AP2 includes means for transmitting a second test frame to the STA after receiving the first trigger frame and receiving the selection information,
The STA includes means for detecting an arrival time difference t between the first test frame and the second test frame, and transmitting information on the arrival time difference t to the AP1.
The wireless communication system, wherein the AP1 and the AP2 communicate with the STA by the AP cooperative transmission diversity method based on the selection information.
前記集中制御局は、
シーケンス開始信号を前記AP1に送信し、前記STAから送信された到来時間差tの情報を前記AP1を介して受信し、その到来時間差tに基づいて前記AP連携送信ダイバーシチの方法を選択し、その選択情報を前記AP1および前記AP2に送信する手段を備え、
前記AP1は、前記シーケンス開始信号の受信後に第1のトリガフレームを前記AP2に送信し、その送信後に第1のテストフレームを前記STAに送信し、前記STAから送信された到来時間差tの情報を前記集中制御局に転送し、前記選択情報を受信する手段を備え、
前記AP2は、前記第1のトリガフレームを受信後に第2のテストフレームを前記STAに送信し、前記選択情報を受信する手段を備え、
前記STAは、前記第1のテストフレームおよび前記第2のテストフレームの到来時間差tを検出し、その到来時間差tの情報を前記AP1に送信する手段を備え、
前記AP1と前記AP2が前記選択情報に基づく前記AP連携送信ダイバーシチの方法で前記STAと通信を行うことを特徴とする無線通信システム。 There is a first base station apparatus (hereinafter referred to as AP1) connected to the centralized control station and at least one second base station apparatus (hereinafter referred to as AP2), and AP1 and AP2 use the same channel and are terminal apparatuses (Hereinafter referred to as STA) in a wireless communication system that communicates with AP-linked transmission diversity,
The central control station is
A sequence start signal is transmitted to the AP1, information on the arrival time difference t transmitted from the STA is received via the AP1, the AP cooperative transmission diversity method is selected based on the arrival time difference t, and the selection is performed. Means for transmitting information to the AP1 and the AP2,
The AP1 transmits a first trigger frame to the AP2 after receiving the sequence start signal, transmits a first test frame to the STA after the transmission, and receives the arrival time difference t information transmitted from the STA. Means for transferring to the central control station and receiving the selection information;
The AP2 includes means for transmitting a second test frame to the STA after receiving the first trigger frame and receiving the selection information,
The STA includes means for detecting an arrival time difference t between the first test frame and the second test frame, and transmitting information on the arrival time difference t to the AP1.
The wireless communication system, wherein the AP1 and the AP2 communicate with the STA by the AP cooperative transmission diversity method based on the selection information.
前記AP1は、前記AP1が前記選択情報の取得後に、第2のトリガフレームを前記AP2に送信する手段を含み、
前記AP1および前記AP2が前記第2のトリガフレームの送受信後に、それぞれ同一の内容のデータフレームを前記STAに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。 The radio communication system according to claim 6 or 7,
The AP1 includes means for transmitting a second trigger frame to the AP2 after the AP1 obtains the selection information;
The wireless communication system, wherein the AP1 and the AP2 each transmit a data frame having the same contents to the STA after transmitting and receiving the second trigger frame.
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