JP6488206B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents
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Description
本実施形態は、キャリアセンスの閾値(CCA(Clear Channel Assessment)閾値とも呼ばれる)を環境に応じて適切に切り換えることで、周波数利用効率を高めるDSC(Dynamic Sensitivity Control)を実行する場合において、いわゆる隠れ端末が発生することを極力排除するようにCCA閾値を決定する。これにより、BSS(Basic Service Set)内のスループットの低下を抑制する。
第1の実施形態では、CCA閾値決定処理を行う期間の長さの決め方については特に限定しなかったが、本実施形態では、CCA閾値決定処理を行う期間の長さの決め方の例を具体的に示す。端末および基地局のブロック図は、第1の実施形態の図8および図10と同じである。
第1および第2の実施形態では、CCA閾値決定処理を、起動時、一定時間毎、またはユーザ指示があった時点など、予め定めた時点または指定された時点で行った。本実施形態では、基地局に接続している端末数、または、通信の状況等に応じて、CCA閾値決定処理を動的に行う。
本実施形態では、基地局がビーコンフレームの間隔(ビーコン間隔)ごとに、デフォルトのCCA閾値(ここではCCA閾値1と呼ぶ)と、CCA閾値決定処理で算出したCCA閾値(ここではCCA閾値2と呼ぶ)とを選択的に適用する。CCA閾値1は、CCA閾値2より低い(信号検出範囲が広い)とする。端末には、ビーコン間隔毎にどちらのCCA閾値が適用されるかを表す情報を通知する。端末は、基地局とアソシエーションプロセスを行うときは、デフォルトのCCA閾値1が適用されているビーコン間隔で、アソシエーション要求フレームを送信する。これにより、基地局のカバレッジエリアに新たな端末が参入し、その端末が、CCA閾値2に対応する信号検出範囲内に存在していなかったとしても、基地局とのアソシエーションプロセスを正常に実行できる。以下、本実施形態について詳細に説明する。
第1〜第4の実施形態では、RSSIを測定するフレームの種類については特に制限しなかったが、本実施形態ではRSSIを測定するフレームの種類を特定する。無線通信システムによっては、ビームフォーミングまたはMIMO(Multiple Input,Multiple Output:MU−MIMO)により指向性を有する電波(ビーム)でデータ送信を行う場合もある。一例としてMIMO技術はIEEE802.11nで採用され、ビームフォーミングはオブションで採用されている。またIEEE802.11acではビームフォーミングが標準で対応している。このような指向性を有する電波の信号を受信した場合は、無指向性の電波での送信(オムニ送信)の場合に比べて、強い強度の信号を受信する可能性がある。一方、このようなビームフォーミングまたはMIMOを用いる端末であっても、RTSフレームおよびCTSフレームは、周囲の端末にNAVを設定させるために、通常、オムニ送信される。送達確認応答フレーム(ACKフレーム、BAフレーム等)はフレーム長が短く、伝送レートも低いため、オムニ送信されるのが一般的である。
図20は、基地局に搭載される無線通信装置のハードウェア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。図10に示した無線通信装置と基本的な動作は同じであるため、構成上の違いを中心に説明し、重複する説明は省略する。
図22(A)および図22(B)は、それぞれ第7の実施形態に係る無線端末の斜視図である。図22(A)の無線端末はノートPC301であり、図22(B)の無線端末は移動体無線端末321である。ノートPC301および移動体無線端末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無線端末に搭載されていた無線通信装置(図7等)、または基地局に搭載されていた無線通信装置(図8等)、またはこれらの両方を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線端末は、ノートPCや移動体無線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、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にも搭載可能である。
第8の実施形態では、第1〜第7のいずれかの実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、バス、プロセッサ部、および外部インターフェース部を備える。プロセッサ部および外部インターフェース部は、バスを介して外部メモリ(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。ファームウエアが動作するプロセッサ部は、本実施形態に係る通信処理装置または制御部の処理を行うプロセッサであってもよいし、当該処理の機能拡張または変更に係る処理を行う別のプロセッサであってもよい。ファームウエアが動作するプロセッサ部を、本実施形態に係る基地局あるいは無線端末あるいはこれらの両方が備えてもよい。または当該プロセッサ部を、基地局に搭載される無線通信装置内の集積回路、または無線端末に搭載される無線通信装置内の集積回路が備えてもよい。
第9の実施形態では、第1〜第7のいずれかの実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)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10の実施形態では、第1〜第7のいずれかの実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置)の構成に加えて、電源部、電源制御部、およ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11の実施形態では、第10の実施形態に係る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、無線通信装置における制御部あるいはその他の部またはこれらの両方と接続される。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12の実施形態では、第8の実施形態に係る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13の実施形態では、第1〜第7のいずれかの実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、LED部を含む。LED部は、無線通信装置における制御部あるいはその他の部またはこれらの両方と接続される。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14の実施形態では、第1〜第7のいずれかの実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)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、無線通信装置における制御部あるいはその他の部またはこれらの両方と接続される。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。
第15の実施形態では、第1〜第7のいずれかの実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、ディスプレイを含む。ディスプレイは、図示しないバスを介して、無線通信装置における制御部あるいはその他の部またはこれらの両方と接続されてもよい。このようにディスプレイを備える構成とし、無線通信装置の動作状態をディスプレイに表示することで、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。
接続の切断には、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、接続している無線通信装置のいずれか一方が切断のためのフレームを送信する。このフレームは管理フレームに分類される。切断のためのフレームは、例えば接続をリリースするという意味でリリースフレームと呼ぶことがある。通常、リリースフレームを送信する側の無線通信装置ではリリースフレームを送信した時点で、リリースフレームを受信する側の無線通信装置ではリリース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、通信フェーズでの初期状態、例えば通信相手の無線通信装置を探索する状態に戻る。これは、切断のためのフレームを送信する際には、接続先の無線通信装置と通信距離が離れて無線信号が受信不可あるいは復号不可になるといった、物理的な無線リンクが確保できないことがあるからである。
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(拡張規格なども含む)無線LANではCSMA/CA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。
11、21:AP
51、81:アンテナ
52、82:送受切替スイッチ
53、83:受信部
54、84:RSSI測定部
55、85:記憶部
57、87:検出部
58、88:復号部
59、89:フレーム解析部
60、90:制御部
61、91:タイマ
62、92:送信処理部62
63、93:送信部
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 (18)
- 無線信号を送受信する無線通信部と、
第1の期間の間、キャリアセンスの第1閾値を用いて、フレームが受信されたかを検出するフレーム検出を行い、検出されたフレームの受信処理を行い、
前記第1の期間の間に受信されたフレームである第1フレームの送信元が自装置と同じ無線ネットワークに属するか否かを判定して、前記送信元が前記同じ無線ネットワークに属する第2フレームを特定し、
前記第2フレームの受信レベルのうち最も低い受信レベルに基づいて、前記第1閾値の変更後の値である第2閾値を決定する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第1の期間の後、前記第2閾値を用いて前記フレーム検出を行う
無線通信装置。 - 前記第1フレームの第1フィールドに、自装置が属している無線ネットワークの識別情報が設定されているかに応じて、前記第1フレームの送信元が前記同じ無線ネットワークに属するかを判定する
請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、複数の前記第2フレームの受信レベルのうち最も低い受信レベルに、前記第2閾値を決定する
請求項1または2に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記無線通信部を介して前記第1の期間を表す第1情報を受信し、前記第1情報に基づいて前記第1の期間を特定する
請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記同じ無線ネットワークに複数の他の無線通信装置が属しており、
前記第1の期間は、前記複数の他の無線通信装置のうち、前記同じ無線ネットワークを管理する基地局が一定時間毎に送信する第3フレームを受信する周期が最も長い無線通信装置の前記周期より大きい値に設定されている
請求項4に記載の無線通信装置。 - 前記同じ無線ネットワークに複数の他の無線通信装置が属しており、
前記第1の期間は、前記複数の他の無線通信装置が、前記同じ無線ネットワークを管理する基地局と通信を行う複数の周期のうちの最大周期以上の値に設定されている
請求項4に記載の無線通信装置。 - 前記同じ無線ネットワーク内の基地局から一定時間毎に送信される第4フレームの間隔ごとに、前記フレーム検出で用いる閾値が、第3閾値と、前記第3閾値より大きい第4閾値との間で選択的に適用され、
前記制御部は、前記無線通信部を介して、前記第3閾値が適用される前記間隔の期間で、前記基地局に接続するための第5フレームを送信する
請求項1ないし6のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、一定時間毎に、前記第2閾値を決定する処理を繰り返し行う
請求項1ないし7のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記無線通信部を介して前記同じ無線ネットワークに属する無線通信装置の台数に関する第2情報を含む第6フレームを受信し、
前記制御部は、前記第2情報が示す値またはその変化に応じて、前記第2閾値を決定する処理の開始を決定する
請求項1ないし8のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記第1フレームに付加されている物理ヘッダに基づいて、前記第1フレームの送信元が自装置と同じ無線ネットワークに属するかを判定する
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。 - 前記制御部は、前記第2フレームのうち予め定めた種別を有する前記第2フレームの受信レベルに基づき前記第2閾値を決定する
請求項1ないし10のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - IEEE802.11規格に従って通信する
請求項1ないし11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1ないし12のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 無線信号を送受信する無線通信部と、
自装置と同じ無線ネットワークに属する他の無線通信装置の台数を管理し、前記台数に応じて、前記他の無線通信装置にキャリアセンスの閾値決定処理を行わせる第1の期間の長さを決定し、
前記無線通信部を介して、前記第1の期間の長さを表す指示情報を含む第1フレームを、前記他の無線通信装置に送信する制御部を備え、
前記閾値決定処理は、前記第1の期間の間、キャリアセンスの第1閾値を用いてフレームが受信されたかを検出するフレーム検出を行い、検出されたフレームの受信処理を行い、前記第1の期間の間に受信されたフレームのうち前記送信元が前記同じ無線ネットワークに属する第2フレームの受信レベルの中で最も低い受信レベルに基づき、前記第1閾値の変更後の第2閾値を決定する処理であり、
前記制御部は、第2の期間の間、キャリアセンスの第2閾値を用いて、フレームが受信されたかを検出するフレーム検出を行い、検出されたフレームの受信処理を行い、
前記制御部は、前記第2の期間の間に受信されたフレームが送信元が自装置と同じ無線ネットワークに属するか否かを判定して、前記送信元が前記同じ無線ネットワークに属する第4フレームを特定し、前記第4フレームの受信レベルのうちの最も低い受信レベルに基づいて、キャリアセンスの第3閾値を決定し、
前記制御部は、前記無線通信部を介して、一定時間毎に第5フレームを送信し、
前記制御部は、前記第5フレームの間隔ごとに、前記第2閾値と前記第3閾値のいずれか一方を適用して、前記フレーム検出を行い、
前記制御部は、前記無線通信部を介して、複数の前記間隔のそれぞれに対して前記第2閾値および前記第3閾値のいずれが適用されるかを特定する情報を含む第6フレームを送信する
無線通信装置。 - 前記制御部は、複数の前記第4フレームの受信レベルのうち最も低い受信レベルに、前記第3閾値を決定する
請求項14に記載の無線通信装置。 - IEEE802.11規格に従って通信する
請求項14又は15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14ないし16のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 無線通信装置による無線通信方法であって、
第1の期間の間、キャリアセンスの第1閾値を用いて、フレームが受信されたかを検出するフレーム検出を行い、検出されたフレームの受信処理を行い、
前記第1の期間の間に受信されたフレームである第1フレームの送信元が自装置と同じ無線ネットワークに属するか否かを判定して、前記送信元が前記同じ無線ネットワークに属する第2フレームを特定し、
前記第2フレームの受信レベルのうち最も低い受信レベルに基づいて、前記第1閾値の変更後の値である第2閾値を決定し、
前記第1の期間の後、前記第2閾値を用いて前記フレーム検出を行う
無線通信方法。
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