JP6408605B2 - 無線通信装置 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係る無線通信システムを示す。
Info)フィールド、FCS(Frame Check Sequence)フィールドを有する。図では、端末情報フィールドを、図3の問い合わせフレームの端末情報フィールド(STA Info 1〜STA Info n)と区別するため、STA Info For MIMO 1〜STA Info n For MIMOと表記している。
第1の実施形態では、無線端末が送信した要求フレームの受信に成功した場合に、アクセスポイントがACKフレームを返したが、アクセスポイントは、要求フレームの受信成功の可否に拘わらず、ACKフレームを送信しないように、システムを構成してもよい。これにより、無線端末が送信した要求フレームの到達性は保証できなくなるものの、問い合わせ期間を短縮化できる。
第1の実施形態では、問い合わせ期間の終了のための条件として、問い合わせフレームで指定した無線端末から要求フレームを受信した場合、および制限時間が経過した場合について述べた。
第1〜第3の実施形態では、アクセスポイントは、問い合わせフレームで、応答を要求する無線端末を指定したが、アクセスポイントに接続済み(無線リンクを確立済み)のすべての無線端末を指定対象とする場合は、無線端末の指定を問い合わせフレームで明示的に行わないことも可能である。
第1〜第4の実施形態では、アクセスポイントがCW_minおよびCW_maxの値を決定し、問い合わせフレームでこれらの値を通知したが、バックオフ時間に関するパラメータ情報(CW_minおよびCW_maxの値)を無線端末側で算出するようにしてもよい。この場合、問い合わせフレームから、CW_minおよびCW_maxフィールドを省略してよい。CW_minおよびCW_maxフィールドを省略した問い合わせフレームのフレームフォーマット例を図18に示す。
これまで述べた実施形態では、問い合わせフレームの送信のトリガがアクセスポイントの判断であったが、本実施形態では、アクセスポイントが、任意の1台の無線端末から要求フレームを受信したことをトリガに、他の無線端末にアップリンク送信用のデータを有するかの問い合わせフレームを送信する。以下、第2の実施形態(図15参照)を拡張した形で本実施形態を説明するが、第1および第3〜第5の実施形態も同様にして拡張可能である。
図21は、端末(非アクセスポイントの端末)またはアクセスポイントの全体構成例を示したものである。この構成例は一例であり、本実施形態はこれに限定されるものではない。端末またはアクセスポイントは、1つまたは複数のアンテナ1〜n(nは1以上の整数)と、無線LANモジュール148と、ホストシステム149を備える。無線LANモジュール148は、第1の実施形態に係る無線通信装置に対応する。無線LANモジュール148は、ホスト・インターフェースを備え、ホスト・インターフェースで、ホストシステム149と接続される。接続ケーブルを介してホストシステム149と接続される他、ホストシステム149と直接接続されてもよい。また、無線LANモジュール148が基板にはんだ等で実装され、基板の配線を介してホストシステム149と接続される構成も可能である。ホストシステム149は、任意の通信プロトコルに従って、無線LANモジュール148およびアンテナ1〜nを用いて、外部の装置と通信を行う。通信プロトコルは、TCP/IPと、それより上位の層のプロトコルとを含んでもよい。または、TCP/IPは無線LANモジュール148に搭載し、ホストシステム149は、それより上位層のプロトコルのみを実行してもよい。この場合、ホストシステム149の構成を簡単化できる。本端末は、例えば、移動体端末、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ/サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置等でもよい。
図23(A)および図23(B)は、それぞれ第8の実施形態に係る無線機器の斜視図である。図23(A)の無線機器はノートPC301であり、図23(B)の無線機器は移動体端末321である。それぞれ、端末(アクセスポイントを含む)の一形態に対応する。ノートPC301および移動体端末321は、それぞれ無線通信装置305、315を搭載している。無線通信装置305、315として、これまで説明してきた端末(アクセスポイントを含む)に搭載されていた無線通信装置を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線機器は、ノートPCや移動体端末に限定されない。例えば、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン等にも搭載可能である。
第9の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、バス、プロセッサ部、及び外部インタフェース部を備える。プロセッサ部及び外部インタフェース部は、バスを介してバッファと接続される。プロセッサ部ではファームウエアが動作する。このように、ファームウエアを無線通信装置に含める構成とすることにより、ファームウエアの書き換えによって無線通信装置の機能の変更を容易に行うことが可能となる。
第10の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、クロック生成部を備える。クロック生成部は、クロックを生成して出力端子より無線通信装置の外部にクロックを出力する。このように、無線通信装置内部で生成されたクロックを外部に出力し、外部に出力されたクロックによってホスト側を動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側とを同期させて動作させることが可能となる。
第11の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、電源部、電源制御部、及び無線電力給電部を含む。電源制御部は、電源部と無線電力給電部とに接続され、無線通信装置に供給する電源を選択する制御を行う。このように、電源を無線通信装置に備える構成とすることにより、電源を制御した低消費電力化動作が可能となる。
第12の実施形態では、上述した無線通信装置の構成に加えて、SIMカードを含む。SIMカードは、例えば、無線通信装置における送信部または受信部または制御部と接続される。このように、SIMカードを無線通信装置に備える構成とすることにより、容易に認証処理を行うことが可能となる。
第13の実施形態では、上述した無線通信装置の構成に加えて、動画像圧縮/伸長部を含む。動画像圧縮/伸長部は、バスと接続される。このように、動画像圧縮/伸長部を無線通信装置に備える構成とすることにより、圧縮した動画像の伝送と受信した圧縮動画像の伸長とを容易に行うことが可能となる。
第14の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、LED部を含む。LED部は、送信部または受信部または制御部と接続される。このように、LED部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。
第15の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、送信部または受信部または制御部と接続される。このように、バイブレータ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。
本実施形態では、[1]無線通信システムにおけるフレーム種別、[2]無線通信装置間の接続切断の手法、[3]無線LANシステムのアクセス方式、[4]無線LANのフレーム間隔について説明する。
[1]通信システムにおけるフレーム種別
一般的に無線通信システムにおける無線アクセスプロトコル上で扱うフレームは、大別してデータ(data)フレーム、管理(management)フレーム、制御(control)フレームの3種類に分けられる。これらの種別は、通常、フレーム間で共通に設けられるヘッダ部で示される。フレーム種別の表示方法としては、1つのフィールドで3種類を区別できるようにしてあってもよいし、2つのフィールドの組み合わせで区別できるようにしてあってもよい。IEEE802.11規格では、フレーム種別の識別は、MACフレームのフレームヘッダ部にあるFrame Controlフィールドの中のType、Subtypeという2つのフィールドで行う。データフレームか、管理フレームか、制御フレームかの大別はTypeフィールドで行われ、大別されたフレームの中での細かい種別、例えば管理フレームの中のBeaconフレームといった識別はSubtypeフィールドで行われる。
802.11ac−2013などの拡張規格を含む)では接続確立の手順の1つとしてアソシエーション(association)プロセスがあるが、その中で使われるAssociation RequestフレームとAssociation Responseフレームが管理フレームであり、Association RequestフレームやAssociation Responseフレームはユニキャストの管理フレームであることから、受信側無線通信端末に応答フレームであるACKフレームの送信を要求し、このACKフレームは上述のように制御フレームである。
接続の切断(リリース)には、明示的な手法と暗示的な手法とがある。明示的な手法としては、接続を確立している無線通信装置間のいずれか一方が切断のためのフレームを送信する。IEEE802.11規格ではDeauthenticationフレームがこれに当たり、管理フレームに分類される。通常、接続を切断するフレームを送信する側の無線通信装置では当該フレームを送信した時点で、接続を切断するフレームを受信する側の無線通信装置では当該フレームを受信した時点で、接続の切断と判定する。その後、非アクセスポイントの無線通信端末であれば通信フェーズでの初期状態、例えば接続するBSS探索する状態に戻る。無線通信アクセスポイントがある無線通信端末との間の接続を切断した場合には、例えば無線通信アクセスポイントが自BSSに加入する無線通信端末を管理する接続管理テーブルを持っているならば当該接続管理テーブルから当該無線通信端末に係る情報を削除する。例えば、無線通信アクセスポイントが自BSSに加入する各無線通信端末に接続をアソシエーションプロセスで許可した段階で、AIDを割り当てる場合には、当該接続を切断した無線通信端末のAIDに関連づけられた保持情報を削除し、当該AIDに関してはリリースして他の新規加入する無線通信端末に割り当てられるようにしてもよい。
例えば、複数の無線通信装置と通信または競合することを想定した無線LANシステムがある。IEEE802.11無線LANではCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Carrier Avoidance)をアクセス方式の基本としている。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了から固定時間を置いて送信を行う方式では、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置で同時に送信を行うことになり、その結果、無線信号が衝突してフレーム送信に失敗する。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了からランダム時間待つことで、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置での送信が確率的に分散することになる。よって、ランダム時間の中で最も早い時間を引いた無線通信装置が1つなら無線通信装置のフレーム送信は成功し、フレームの衝突を防ぐことができる。ランダム値に基づき送信権の獲得が複数の無線通信装置間で公平になることから、Carrier Avoidanceを採用した方式は、複数の無線通信装置間で無線媒体を共有するために適した方式であるということができる。
IEEE802.11無線LANのフレーム間隔について説明する。IEEE802.11無線LANで用いられるフレーム間隔は、distributed coordination function interframe space(DIFS)、arbitration interframe space(AIFS)、point coordination function interframe space(PIFS)、short interframe space(SIFS)、extended interframe space(EIFS)、reduced interframe space(RIFS)の6種類ある。
12A、12B、12C、12D:アンテナ
1、2、3、4:無線端末
1A、2A、3A、4A:アンテナ
21:問い合わせフレーム
26:通知フレーム
101、201:制御部
102、202:送信部
103、203:受信部
104、204:バッファ
111、211:ベースバンド部
121、221:RF部
122、222:送信回路
123、223:受信回路
112、212:制御回路
113、213:送信処理回路
114、214:受信処理回路
115、116、215、216:DA変換回路
117、118、217、218:AD変換回路
301:ノートPC
305、315、355:無線通信装置
321:移動体端末
331:メモリーカード
332:メモリーカード本体
Claims (15)
- 無線通信装置であって、
前記無線通信装置と接続を確立している他の無線通信装置のうちアップリンク送信用のデータを有するかを問い合わせる前記他の無線通信装置を選択し、選択した他の無線通信装置の台数に応じて、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)に従ってキャリアセンスを行う際のバックオフ時間に関するパラメータ情報を決定する制御部と、
前記選択した他の無線通信装置を特定する情報を含み、前記選択した他の無線通信装置に対して、前記アップリンク送信用のデータを有するかを問い合わせる第1フレームであって、応答フレームを前記パラメータ情報に従って送信することを指示する第1フレームを送信する送信部と、
前記第1フレームへの前記応答フレームとして、前記アップリンク送信用のデータを有する他の無線通信装置から第2フレームを受信する受信部と、を備え、
前記制御部は、前記第2フレームを送信した他の無線通信装置の中からアップリンクのマルチユーザ多重送信を行う無線通信装置を選択する
無線通信装置。 - 前記パラメータ情報は、前記バックオフ時間を算出するための乱数を生成する乱数の範囲を定める情報であり、
前記制御部は、前記他の無線通信装置の台数が大きいほど、前記乱数の範囲が大きくなるように、前記パラメータ情報を決定する
請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記無線通信装置と接続を確立している他の無線通信装置のうち、アップリンクのマルチユーザ多重方式に対応している他の無線通信装置の台数に応じて、前記パラメータ情報を決定する
請求項1ないし2のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記無線通信装置と接続を確立している他の無線通信装置のうち、低消費電力モードに遷移していない無線通信装置の台数に応じて、前記パラメータ情報を決定する
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 無線通信装置であって、
前記無線通信装置と接続を確立している他の無線通信装置のうちアップリンク送信用のデータを有するかを問い合わせる前記他の無線通信装置を選択し、選択した他の無線通信装置の台数に応じて、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)に従ってキャリアセンスを行う際のバックオフ時間に関するパラメータ情報を決定する制御部と、
前記選択した他の無線通信装置を特定する情報を含み、前記選択した他の無線通信装置に対して、前記アップリンク送信用のデータを有するかを問い合わせる第1フレームであって、応答フレームを前記パラメータ情報に従って送信することを指示する第1フレームを送信する送信部と、
前記第1フレームの応答フレームとして、前記アップリンク送信用のデータの有無を特定する情報を含む第3フレームを受信する受信部と、を備え、
前記制御部は、前記アップリンク送信用のデータを有する他の無線通信装置の中からアップリンクのマルチユーザ多重送信を行う無線通信装置を選択する
無線通信装置。 - 前記送信部は、前記他の無線通信装置の中から選択した前記アップリンクのマルチユーザ多重送信を行う無線通信装置を特定する情報を含む第4フレームを送信し、
前記受信部は、前記第4フレームの送信完了から一定時間後に、前記第4フレームで特定された無線通信装置からマルチユーザ多重で送信される第5フレームを受信する
請求項1ないし5のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記送信部は、前記第1フレームの送信後、予め定めた条件が成立した場合に前記第4フレームの送信を行う
請求項6に記載の無線通信装置。 - 前記送信部は、前記予め定めた条件として、前記第1フレームの送信後予め定めた制限時間が経過した場合、前記第1フレームの送信後予め定めた数の無線通信装置からの応答フレームが受信された場合、前記第1フレームで指定した無線通信装置のすべてから応答フレームが受信された場合の少なくともいずれかが成立した場合に、前記第4フレームの送信を行う
請求項7に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記他の無線通信装置のうちの1台から第6フレームが受信された場合に、前記第6フレームを送信した前記他の無線通信装置以外の無線通信装置の中から、前記アップリンク送信用のデータを有するかを問い合わせる前記他の無線通信装置を選択し、
前記制御部は、前記第6フレームを送信した前記他の無線通信装置および前記応答フレームを送信した前記他の無線通信装置の中から、前記アップリンクのマルチユーザ多重送信を行う無線通信装置を選択する
請求項1に記載の無線通信装置。 - 少なくとも1つのアンテナをさらに備えた請求項1ないし9のいずれか一項に記載の無線通信装置。
- CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)に従ってキャリアセンスを行う際のバックオフ時間を特定するための情報を含む、1つ以上の無線通信装置を指定する第1フレームを受信する受信部と、
前記情報に従って、前記第1フレームに対する応答フレームを送信するためのキャリアセンスを行う際のバックオフ時間を決定する制御部と、
を備え、
前記情報は、前記第1フレームで指定された前記無線通信装置の台数を表し、
前記制御部は、前記情報が表す前記無線通信装置の台数に応じて、前記バックオフ時間を決定する
無線通信装置。 - 前記情報は、前記バックオフ時間を算出するための乱数を生成する乱数の範囲を定める情報である
請求項11に記載の無線通信装置。 - 前記送信部は、前記第1フレームが自装置を特定する情報を含んでおり、かつアップリンク送信用のデータを有する場合に、前記第1フレームに対する前記応答フレームを、前記キャリアセンスの結果に応じて送信する
請求項11に記載の無線通信装置。 - 前記送信部は、前記第1フレームが自装置を特定する情報を含んでいる場合に、前記第1フレームに対する前記応答フレームとして、アップリンク送信用のデータの有無を特定する情報を含む第2フレームを、前記キャリアセンスの結果に応じて送信する
請求項11ないし13のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 少なくとも1つのアンテナをさらに備えた請求項11ないし14のいずれか一項に記載の無線通信装置。
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