JP6781469B2 - 無線通信装置、及び、無線通信装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置、及び、無線通信装置の制御方法に関する。

無線通信では、無線通信装置が送信する通信フレーム（単にフレームともいう）同士の衝突を回避するＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）というアクセス方式が採用されている。

ＣＳＭＡ／ＣＡでは、フレームを送信しようとする通信装置は、フレームを送信する前にキャリアセンスを行い、他の通信装置が送信するキャリアを検出しなかった場合にフレームを送信する。より具体的には、通信規格で定められたＩＦＳ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間のキャリアセンスを行い、その後、所定のバックオフアルゴリズムによって定められたバックオフ時間のキャリアセンスを行う。ＩＦＳ時間及びバックオフ時間は、それぞれ数１０μ秒〜数ミリ秒程度である。

特許文献１は、再送後のフレームの衝突を低減できるバックオフ時間を得る技術を開示している。

特開２０１５−１０３８４９号公報

しかしながら、通信装置と、当該通信装置がフレームを送信する宛先である相手装置との通信ができない時間が数秒間程度発生することがある。例えば、相手装置が移動可能である場合、通信装置からの電波が届かない位置に相手装置が移動してしまう場合がある。また、相手装置が行う無線チャネルのスキャンにより通信が不可能になることもある。

相手装置が数秒程度通信不可能になったときでも、通信装置は、数１０μ秒〜数ミリ秒程度のＩＦＳ時間及びバックオフ時間の間隔を空けて再送を繰り返す。これにより、無駄な再送フレームを送信してしまうという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、無駄な再送フレームの送信を抑制する無線通信装置等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る無線通信装置は、所定のバックオフアルゴリズムによって再送回数に応じて定められるコンテンションウィンドウを用いたバックオフ制御に基づいてフレームを相手装置に送信し、送信した前記フレームに対するＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）フレームを前記相手装置から受信する無線通信部と、前記無線通信部が前記フレームを送信してから前記ＡＣＫフレームを受信するまでの時間である往復時間を取得する時間取得部と、前記無線通信部によるフレームのＮ回目（ただしＮ≧１）の再送の際に、Ｎ−１回目の再送が終了した時刻から、前記時間取得部が取得した前記往復時間に応じて定められる待機時間が経過した後に、バックオフ制御に基づいて再送をさせる制御部とを備える。

これによれば、無線通信装置は、所定のバックオフアルゴリズムにより定められるＩＦＳ時間及びバックオフ時間の間隔を空けて繰り返す再送の途中で、待機時間分の待機をする。これにより、無線通信装置は、ＩＦＳ時間及びバックオフ時間の間隔より長い時間を空けてフレームを再送する。このようにして、無線通信装置は、無駄な再送フレームの送信を抑制する。

また、前記時間取得部は、複数の前記往復時間を取得し、前記制御部は、前記時間取得部が取得した複数の前記往復時間より短い時間を前記待機時間として用いて、前記Ｎ回目の再送をさせてもよい。

これによれば、無線通信装置は、往復時間の平均値より短い時間が経過した時点での再送によりフレームの送信が成功することがある。これにより、無線通信装置は、その後に算出する往復時間を短くし、無駄な再送フレームの送信の抑制に際して、将来の待機時間を短くすることができる。

また、前記時間取得部は、複数の前記往復時間を取得し、前記制御部は、前記時間取得部が取得した複数の前記往復時間の平均値から、複数の前記往復時間の標準偏差を差し引いた値を前記待機時間として用いて、前記Ｎ回目の再送をさせてもよい。

これによれば、無線通信装置は、往復時間の平均値とその標準偏差とを用いることで、より具体的な構成に基づいて、無駄な再送フレームの送信を抑制する。

また、前記時間取得部は、複数の前記往復時間を取得し、前記制御部は、前記時間取得部が取得した複数の前記往復時間の平均値の１／２を前記待機時間として用いて、前記Ｎ回目の再送をさせてもよい。

これによれば、無線通信装置は、往復時間の平均値を用いることで、より具体的な構成に基づいて、無駄な再送フレームの送信を抑制する。

また、前記Ｎ回目の再送は、前記所定のバックオフアルゴリズムにおいてコンテンションウィンドウの値がコンテンションウィンドウの最大値に一致している再送のうちの２回目の再送であってもよい。

これによれば、無線通信装置は、バックオフアルゴリズムにより再送ごとにコンテンションウィンドウの値が増加する際に、コンテンションウィンドウの値が最大値に達したときの再送の次の再送のときに、待機時間分の待機を行う。無線通信装置から相手装置へのフレームの送信が、コンテンションウィンドウの値が最大値に達するまで成功しない場合には、相手装置が通信不可能な状態になっている蓋然性が高い。この場合には、バックオフアルゴリズムに従うＩＦＳ時間及びバックオフ時間の間隔を空けて再送を繰り返しても、フレームが相手装置に届かないことが想定される。そこで、無線通信装置は、待機時間分の待機を行うことで無駄な再送フレームの送信を抑制する。

また、前記制御部は、前記無線通信部によるＮ回目以降の再送のそれぞれにおけるコンテンションウィンドウの値を、前記所定のバックオフアルゴリズムにおける初回の送信及び１回目以降の再送のそれぞれにおけるコンテンションウィンドウの値に設定してもよい。

これによれば、無線通信装置は、待機時間分の待機をした後の再送において、バックオフアルゴリズムにおける初回の送信に用いられるコンテンションウィンドウの値を用いて、バックオフ時間を決定する。これにより、待機時間経過後に相手装置が通信可能な状態になっている場合に、相手装置にフレームをより早く受信させ、相手装置からのＡＣＫフレームをより早く受信できる利点がある。

また、前記無線通信部は、複数の前記相手装置のそれぞれと通信し、前記制御部は、複数の前記相手装置ごとの前記待機時間を用いて、前記フレームを再送させてもよい。

これによれば、無線通信装置は、複数の相手装置ごとに待機時間を算出するので、複数の相手装置と同時並行的に通信する場合でも、無駄な再送フレームの送信を抑制する。

また、本発明の一態様に係る無線通信装置の制御方法は、所定のバックオフアルゴリズムによって再送回数に応じて定められるコンテンションウィンドウを用いたバックオフ制御に基づいてフレームを相手装置に送信し、送信した前記フレームに対するＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）フレームを前記相手装置から受信する無線通信ステップと、前記無線通信ステップで前記フレームを送信してから前記ＡＣＫフレームを受信するまでの時間である往復時間を取得する時間取得ステップと、前記無線通信ステップでのフレームのＮ回目（ただしＮ≧１）の再送の際に、Ｎ−１回目の再送が終了した時刻から、時間取得ステップで取得した前記往復時間に応じて定められる待機時間が経過した後に、バックオフ制御に基づいて再送をさせる制御ステップとを含む。

これにより、上記無線通信装置と同様の効果を奏する。

なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。

本発明により、無駄な再送フレームの送信を抑制できる。

図１は、実施の形態に係る基地局を含む通信システムの構成を示す模式図である。 図２は、実施の形態に係る基地局の機能ブロックを示すブロック図である。 図３は、バックオフアルゴリズムの説明図である。 図４は、実施の形態に係る制御部が設定する待機時間の第一例の説明図である。 図５は、実施の形態に係る制御部が設定する待機時間の第二例の説明図である。 図６は、実施の形態に係る待機時間の算出処理を示すフロー図である。 図７は、実施の形態に係る再送処理を示すフロー図である。 図８は、関連技術に係る基地局の再送タイミングを示す説明図である。 図９は、実施の形態に係る基地局の再送タイミングを示す説明図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

（実施の形態）
本実施の形態において、無駄な再送フレームの送信を抑制する無線通信装置について説明する。なお、本実施の形態では、無線通信装置が基地局として実現される例を示すがこれに限定されない。

図１は、本実施の形態に係る基地局１０を含む通信システム１の構成を示す模式図である。

図１に示されるように、通信システム１は、基地局１０と端末３０とを備える。通信システム１は、ＬＡＮ４０を介して外部のネットワーク５０に、通信可能に接続されている。

基地局１０は、端末３０と無線通信をする基地局装置（一般にアクセスポイントともいう）である。基地局１０は、端末３０との間で無線通信リンクを確立し、無線通信リンクを通じて無線通信を行う。また、基地局１０は、ＬＡＮ４０を介して外部のネットワーク５０に接続されており、端末３０と外部のネットワーク５０との間でフレームの転送を行う。なお、無線通信の規格は、どのようなものであってもよいが、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ等を採用し得る。また、ＬＡＮ４０は、有線ＬＡＮであってもよいし、無線ＬＡＮであってもよいし、これらが混在するネットワークであってもよい。

端末３０は、基地局１０と無線通信をする無線通信端末（一般にステーションともいう）である。端末３０は、基地局１０との間で無線通信リンクを確立し、無線通信リンクを通じて無線通信を行う。端末３０は、基地局１０及びＬＡＮ４０を介して外部のネットワーク５０との間で通信を行う。

図２は、本実施の形態に係る基地局１０の機能ブロックを示すブロック図である。

図２に示されるように、基地局１０は、無線通信部２２と、時間取得部２４と、制御部２６とを備える。

無線通信部２２は、端末３０に送信すべきデータを取得し、取得したデータをフレームとして電波によって端末３０に送信する無線通信モジュールである。無線通信部２２は、送信したフレームが端末３０に届かなかった場合には、上限として定められた回数まで再送する。無線通信部２２は、アンテナ、電波の送受信回路、変復調部、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プロトコル処理部などを備えて構成される。

無線通信部２２は、フレームの再送を行う場合には、所定のバックオフアルゴリズムによって再送回数に応じて定められるコンテンションウィンドウを用いたバックオフ制御に基づいてフレームを端末３０に送信する。また、無線通信部２２は、送信したフレームに対するＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）フレームを端末３０から受信する。バックオフアルゴリズム、及び、コンテンションウィンドウを用いたバックオフ制御については後で説明する。

無線通信部２２は、原則的にはコンテンションウィンドウを用いたバックオフ制御によってフレームの再送のタイミングを決定するが、その他に、制御部２６による制御に従って、フレームの再送の際に待機時間分だけ待機する。

時間取得部２４は、無線通信部２２がフレームを送信してからＡＣＫフレームを受信するまでの時間である往復時間を取得する処理部である。時間取得部２４は、プロセッサがプログラムを実行することで実現され得る。

例えば、時間取得部２４は、無線通信部２２がフレームの送信を終了した時刻と、送信したフレームに対するＡＣＫフレームの受信を開始した時刻とを取得し、これらの差分を算出することで往復時間を取得する。ここでは、上記のように往復時間を算出する方法を説明するが、上記における「フレームの送信を終了した時刻」に代わりに「フレームの送信を開始した時刻」を用いてもよいし、また、上記における「ＡＣＫフレームの受信を開始した時刻」の代わりに「ＡＣＫフレームの受信を終了した時刻」を用いてもよい。

ここで、時間取得部２４は、無線通信部２２が送信した複数のフレームそれぞれについての往復時間を取得してもよい。より具体的には、取得した複数のフレームそれぞれについての往復時間の分布についての統計的な議論が可能な程度の個数の往復時間を取得してもよく、具体的には、例えば１００個〜１０００個程度の所定数個以上のフレームについての往復時間を取得してもよい。

制御部２６は、無線通信部２２による再送の際に用いる待機時間を算出し、無線通信部２２による再送のタイミングを制御する処理部である。制御部２６は、無線通信部２２によるＮ回目（ただしＮは、Ｎ≧１を満たす整数）の再送の際に、Ｎ−１回目の再送が終了した時刻から、時間取得部２４が取得した往復時間に応じて定められる待機時間が経過した後に、バックオフ制御に基づいて再送させる。つまり、制御部２６は、過去に無線通信部２２が送信したフレームについての往復時間に基づいて、無線通信部２２が現時点で送信しようとしているフレームの再送のタイミングを制御する。制御部２６は、プロセッサがプログラムを実行することで実現され得る。

制御部２６が算出する待機時間は、往復時間の平均値より短い時間としてもよい。往復時間の平均値より短い待機時間を用いれば、往復時間の平均値より短い時間が経過した時点での再送によりフレームの送信が成功することがある。これにより、その後の往復時間が短く算出され、その結果、将来の待機時間を短くすることができる利点がある。

なお、制御部２６が再送の制御の際に用いる整数Ｎ（すなわち、何回目の再送時に待機時間を用いた再送制御を行うか）は、予めユーザが制御部２６に固定値として設定しておいてもよいし、動的に変動するようにしてもよい。なお、「０回目の再送」という場合、フレームについての、再送ではない初回の送信を意味するものとする。

なお、制御部２６は、時間取得部２４が往復時間を上記の所定数個以上のフレームについて取得できた場合にのみ、無線通信部２２による再送のタイミングを制御してもよい。このようにすることで、待機時間の分布についての統計的な議論が可能である場合にのみ、再送のタイミングを制御できる利点がある。

図３は、バックオフアルゴリズムの説明図である。図３を参照しながら、コンテンションウィンドウを用いたバックオフ制御について説明する。

バックオフアルゴリズムによるバックオフ制御では、ＩＦＳ時間のキャリアセンスによってキャリアが検知されない場合、フレームを送信しようとする基地局が、所定のコンテンションウィンドウ内で乱数を発生させ、その乱数を基にしたバックオフ時間が決められる。

ＩＦＳ時間は、通信規格によりＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｒｅｄ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間、又は、ＡＩＦＳ（Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間などが用いられる。ＤＩＦＳ時間は、通常の分散制御に用いられるフレーム間隔である。ＡＩＦＳ時間は、フレームの優先度ごとのフレーム間隔であり、フレームの優先度を示すＡＩＦＳＮ（ＡＩＦＳ Ｎｕｍｂｅｒ）を用いて、「ＡＩＦＳＮ×スロットタイム」と表わされる。

バックオフ時間は、コンテンションウィンドウの範囲［０，ＣＷ］内の乱数値Ｒ（０，ＣＷ）を用いて、「Ｒ（０，ＣＷ）×スロットタイム」と表わされる。

ここで、コンテンションウィンドウの値ＣＷは、コンテンションウィンドウの最小値ＣＷｍｉｎから、コンテンションウィンドウの最大値ＣＷｍａｘまでの範囲内で再送ごとに増加する値である。ｎ回目の再送におけるコンテンションウィンドウの値ＣＷは、（式１）のように表現される。

ＣＷ＝（ＣＷｍｉｎ＋１）×２^ｎ−１ （（ＣＷｍｉｎ＋１）×２^ｎ−１＜ＣＷｍａｘのとき）
ＣＷ＝ＣＷｍａｘ （（ＣＷｍｉｎ＋１）×２^ｎ−１≧ＣＷｍａｘのとき）
（式１）

このような制御により、コンテンションウィンドウの値ＣＷは、コンテンションウィンドウの最小値ＣＷｍｉｎからコンテンションウィンドウの最大値ＣＷｍａｘまで再送ごとに大きくなり、最大値ＣＷｍａｘに達した後は、最大値ＣＷｍａｘを維持する。

図３には、ＣＷｍｉｎ＝１５、ＣＷｍａｘ＝６３である場合のフレームの送信時、及び、フレームの再送時のコンテンションウィンドウが示されている。ここでは、フレームの初回の送信時のコンテンションウィンドウの値は１５であり、１〜４回目の再送時のコンテンションウィンドウの値はそれぞれ、３１、６３、６３、６３である場合を示している。

図４は、本実施の形態に係る制御部２６が設定する待機時間の第一例の説明図である。より具体的には、図４は、往復時間の平均値から、往復時間の標準偏差を減ずることで得られる待機時間の説明図である。

図４の（ａ）は、無線通信部２２が取得した往復時間の分布を示している。ただし、図４の（ａ）には、往復時間のうち、フレームの再送なし、又は、１回若しくは２回程度の比較的少ない再送によりフレームが端末３０に受信された場合の往復時間を除くものが示されている。言い換えれば、図４の（ａ）には、無線通信部２２が取得した往復時間のうち、所定の閾値Ｔｈより大きい往復時間だけが示されている。所定の閾値Ｔｈは、図４の（ａ）に示される往復時間の平均値における確率密度と比較して十分に小さい確率密度を有する往復時間であり、例えば、往復時間の平均値から、往復時間の標準偏差ｓの３倍を減ずることで（式２）のように算出することができる。

Ｔｈ＝Ａｖ−３×ｓ （式２）

また、図４の（ｂ）は、制御部２６が算出する待機時間の説明図である。図４の（ｂ）に示される待機時間は、往復時間の平均値から、往復時間の標準偏差を減ずることで得られる待機時間である。

制御部２６は、Ｎ回目の再送フレームの送信の際の待機時間Ｗを時間取得部２４が取得した往復時間に応じて定める。具体的には、制御部２６は、往復時間の平均値Ａｖから、往復時間の標準偏差ｓを減ずることで待機時間Ｗを算出する。

Ｗ＝Ａｖ−ｓ （式３）

制御部２６は、無線通信部２２のＮ回目の再送の直前に（式３）のように算出される待機時間Ｗの分だけ、フレームの送信を待機させる。言い換えれば、制御部２６は、無線通信部２２のＮ回目の再送のバックオフ時間の直前に、（式３）により算出される待機時間Ｗを挿入する。

無線通信部２２は、Ｎ−１回目の再送の終了時刻から待機時間Ｗが経過すると、コンテンションウィンドウを用いたバックオフ制御に基づいて、Ｎ回目の再送に係るフレームの送信を行う。

図５は、本実施の形態に係る制御部２６が設定する待機時間の第二例の説明図である。より具体的には、図５は、往復時間の平均値の１／２である待機時間の説明図である。

図５の（ａ）は、図４の（ａ）と同様、無線通信部２２が取得した往復時間の分布を示している。

図５の（ｂ）は、制御部２６が算出する待機時間の説明図である。図５の（ｂ）に示される待機時間は、往復時間の平均値の１／２である待機時間である。

制御部２６は、Ｎ回目の再送フレームの送信の際の待機時間Ｗを時間取得部２４が取得した往復時間に応じて定める。具体的には、制御部２６は、往復時間の平均値Ａｖを１／２倍することで、（式４）により待機時間Ｗを算出する。

Ｗ＝Ａｖ／２ （式４）

制御部２６は、（式３）を用いる場合と同様、無線通信部２２のＮ回目の再送の直前に（式４）により算出される待機時間Ｗを挿入し、待機時間Ｗが経過すると、コンテンションウィンドウを用いたバックオフ制御に基づいて、Ｎ回目の再送に係るフレームの送信を行う。

以上のように構成された基地局１０の処理について以下で説明する。

図６は、本実施の形態に係る待機時間の算出処理を示すフロー図である。

ステップＳ１０１において、時間取得部２４は、往復時間を取得する。時間取得部２４は、例えば、無線通信部２２がフレームの送信を完了した時刻と、無線通信部２２がＡＣＫフレームの受信を開始した時刻とを取得し、これらの差分を算出することで往復時間を取得する。

ステップＳ１０２において、制御部２６は、待機時間を算出する。待機時間の算出は、例えば、上記（式３）又は（式４）によりなされる。

以上の一連の処理により、制御部２６は、待機時間を算出する。

図７は、本実施の形態に係る再送処理を示すフロー図である。

ステップＳ２０１において、無線通信部２２は、フレームを送信する。これは、端末３０に送信すべきフレームについての、再送ではない初回の送信である。

ステップＳ２０２において、無線通信部２２は、ステップＳ２０１で送信したフレームに対するＡＣＫフレームを端末３０から受信したか否かを判定する。ＡＣＫフレームを受信した場合には、当該フレームの送信が成功したとして図７に示される一連の処理を終了する。一方、フレームを送信後ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間を経過してもＡＣＫフレームを受信しない場合には、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３において、無線通信部２２は、再送回数Ｒを１加算する。そして、無線通信部２２は、再送回数Ｒが上限を超過したか否かを判定する。再送回数Ｒが上限を超過した場合には、当該フレームの送信が失敗したとして図７に示される一連の処理を終了する。一方、再送回数Ｒが上限を超過していない場合には、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４において、無線通信部２２は、再送回数Ｒが整数Ｎに等しいか、つまり、これからＮ回目の再送を行うのか否かを判定する。再送回数Ｒが整数Ｎに等しい場合にはステップＳ２０５に進み、そうでない場合には、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０５において、制御部２６は、無線通信部２２を制御することで、Ｎ−１回目の再送が完了した時刻から待機時間Ｗが経過するまで待機させる。

ステップＳ２０６において、無線通信部２２は、バックオフ制御に基づいてフレームの再送をする。ステップＳ２０６を終了したらステップＳ２０２に進む。

以上の一連の処理により、Ｎ回目の再送の前に待機時間Ｗを挿入することができる。

次に、基地局による再送タイミングの例について、従来の関連技術における例と、本実施の形態における例とを対比しながら説明する。

図８は、関連技術に係る基地局の再送タイミングを示す説明図である。

ここでは、往復時間の平均値が５０ミリ秒、往復時間の標準偏差が１０ミリ秒、フレーム送信時間が２００μ秒、ＣＷｍｉｎ＝１、ＣＷｍａｘ＝６３、１スロットタイムが１０μ秒、ＳＩＦＳ時間が１０μ秒、ＡＩＦＳＮが３である場合を一例として説明する。また、制御部２６によって、待機時間が５０ミリ秒と算出されたとする。

また、図８では、無線通信部２２がフレームの初回の送信を開始した時刻をゼロとした相対的な時刻を横軸として、フレームの送信及び再送を示している。

図８に示されるように、１回目から５回目までの再送の開始時刻は、それぞれ、２５０、５００、７７０、１０２０、１４００μ秒であったとする。また、１回目から５回目までの再送のバックオフ時間は、それぞれ、５０、５０、７０、５０、１８０μ秒であったとする。

ＡＩＦＳ時間は、「ＡＩＦＳＮ×スロットタイム＋ＳＩＦＳ時間」により、４０μ秒と算出される。そのため、この場合の１回目から５回目までの再送のコンテンションウィンドウによるバックオフ時間は、それぞれ、１０、１０、３０、１０、１４０μ秒であったことがわかる。

この場合、無線通信部２２によるフレームの６回目の再送の開始時刻は、以下のように算出される。６回目の再送のバックオフ時間Ｂ６は、（式５）より４０μ秒から６６０μ秒までの範囲に含まれる。

Ｂ６＝ＡＩＦＳＮ×スロットタイム＋Ｒ（０，ＣＷ）×スロットタイム （式５）

よって、６回目の再送の開始時刻は、５回目の再送の終了時刻である１６００μ秒からバックオフ時間Ｂ６が経過した時刻として、１６４０μ秒から２２６０μ秒までの範囲になる。

なお、６回目の再送の後にも端末３０からのＡＣＫフレームが受信できない場合には、６回目の再送の後さらに４０μ秒から６６０μ秒までの範囲から選択されるバックオフ時間を用いて、７回目以降の再送がなされる。端末３０が数秒程度の通信不可能になった場合には、上記のような間隔でフレームの再送を繰り返しても再送されたフレームが端末３０に受信されず、ＡＣＫフレームの返信がなされない。つまり、上記における再送されたフレームは、無駄な再送フレームに相当する。

これに対して、図９は、本実施の形態に係る基地局１０の再送タイミングを示す説明図である。なお、ここでは、Ｎ＝６である場合、つまり、制御部２６がフレームの６回目の再送のバックオフ時間の前に待機時間を挿入する場合を説明する。

図９に示されるフレームの送信のタイミング、及び、１回目から５回目までの再送のタイミングは、図８における再送のタイミングと同じである。

本実施の形態の基地局１０によれば、６回目の再送のバックオフ時間の前に待機時間が挿入される。

待機時間を上記（式３）を用いて算出する場合、（式３）においてＡｖ＝５０ミリ秒、ｓ＝１０ミリ秒として、待機時間Ｗは４０ミリ秒と算出される。この場合、６回目の再送の開始時刻は、４１６４０μ秒から４２２６０μ秒までの範囲内になる。

また、待機時間を上記（式４）を用いて算出する場合、（式４）においてＡｖ＝５０ミリ秒として、待機時間Ｗは２５ミリ秒と算出される。この場合、６回目の再送は、２６６４０μ秒から２７２６０μ秒までの範囲内で行われる。

このようにすることで、基地局１０は、端末３０が数秒程度の通信不可能状態になった場合には、図８の場合のように無駄な再送フレームの送信を繰り返すことなく、待機時間の経過を待つ。そして、基地局１０は、待機時間を経過した後に再送フレームの送信を行うことで、無駄な再送フレームの送信を抑制することができる。

なお、制御部２６が再送の制御の際に用いる整数Ｎは、予めユーザが制御部２６に固定値として設定しておいてもよいし、動的に変動するようにしてもよい。例えば、上記Ｎ回目の再送が、所定のバックオフアルゴリズムにおいてコンテンションウィンドウの値がコンテンションウィンドウの最大値に一致している再送のうちの２回目の再送となるように整数Ｎを定めてもよい。例えば、図３に示される例の場合であれば、「２回目再送」以降の再送におけるコンテンションウィンドウの値が６３で最大値に一致している。よって、このうちの２回目の再送である「３回目再送」が上記に該当するので、整数Ｎを３に定めてもよい。無線通信部２２から端末３０へのフレームの送信が、コンテンションウィンドウの値が最大値に達するまで成功しない場合には、バックオフアルゴリズムに従うＩＦＳ時間及びバックオフ時間の間隔を空けて再送を繰り返しても、フレームが相手装置に届かないことが想定される。そこで、無線通信部２２に待機時間分の待機を行わせることで無駄な再送フレームの送信を抑制する。

なお、制御部２６は、無線通信部２２によるＮ回目以降の再送のそれぞれにおけるコンテンションウィンドウの値を、所定のバックオフアルゴリズムにおける初回の送信及び１回目以降の再送のそれぞれにおけるコンテンションウィンドウの値に設定してもよい。つまり、制御部２６は、無線通信部２２によるＮ回目の再送において、バックオフアルゴリズムにおけるＣＷを、初回の再送におけるコンテンションウィンドウの値であるＣＷｍｉｎに設定してバックオフ時間を算出し、Ｎ＋１回目以降の再送では、バックオフアルゴリズムにおける１回目以降の再送のコンテンションウィンドウの値を設定してもよい。このようにすることで、待機時間経過後に端末３０が通信可能状態になっている場合に、端末３０からのＡＣＫフレームをより早く受信できる利点がある。

一方、制御部２６は、無線通信部２２によるＮ回目以降の再送のそれぞれにおけるコンテンションウィンドウの値を、それまでのコンテンションウィンドウの変化を維持したまま変化させてもよい。待機時間経過後にも端末３０が通信断状態にある場合には、比較的長いバックオフ時間を用いて再送を繰り返す方が、再送されるフレーム数を削減できるからである。

なお、無線通信部２２が複数の端末３０のそれぞれと通信する場合には、制御部２６は、複数の端末３０ごとに待機時間を算出し、算出した待機時間を用いて、フレームを再送させてもよい。このようにすることで、基地局１０が複数の端末３０と同時並行的に通信する場合でも、無駄な再送フレームの送信を抑制することができる。

なお、本実施の形態では、本発明に係る無線通信装置が基地局１０として実現される例を示したが、本発明に係る無線通信装置が端末３０として実現されてもよい。端末３０が移動可能である場合、移動によって基地局１０との通信ができなくなることがある。その場合に所定のバックオフアルゴリズムに従うと、無駄な再送フレームの送信を繰り返すことがある。そこで、上記と同様に、Ｎ回目の再送の前に待機時間を挿入することで、無駄な再送フレームの送信を抑制することができる。

以上のように本実施の形態の無線通信装置は、所定のバックオフアルゴリズムにより定められるＩＦＳ時間及びバックオフ時間の間隔を空けて繰り返す再送の途中で、待機時間分の待機をする。これにより、無線通信装置は、ＩＦＳ時間及びバックオフ時間の間隔より長い時間を空けてフレームを再送する。このようにして、無線通信装置は、無駄な再送フレームの送信を抑制する。

また、無線通信装置は、往復時間の平均値より短い時間が経過した時点での再送によりフレームの送信が成功することがある。これにより、無線通信装置は、その後に算出する往復時間を短くし、無駄な再送フレームの送信の抑制に際して、将来の待機時間を短くすることができる。

また、無線通信装置は、往復時間の平均値とその標準偏差とを用いることで、より具体的な構成に基づいて、無駄な再送フレームの送信を抑制する。

また、無線通信装置は、往復時間の平均値を用いることで、より具体的な構成に基づいて、無駄な再送フレームの送信を抑制する。

また、無線通信装置は、バックオフアルゴリズムにより再送ごとにコンテンションウィンドウの値が増加する際に、コンテンションウィンドウの値が最大値に達したときの再送の次の再送のときに、待機時間分の待機を行う。無線通信装置から相手装置へのフレームの送信が、コンテンションウィンドウの値が最大値に達するまで成功しない場合には、相手装置が通信不可能な状態になっている蓋然性が高い。この場合には、バックオフアルゴリズムに従うＩＦＳ時間及びバックオフ時間の間隔を空けて再送を繰り返しても、フレームが相手装置に届かないことが想定される。そこで、無線通信装置は、待機時間分の待機を行うことで無駄な再送フレームの送信を抑制する。

また、無線通信装置は、待機時間分の待機をした後の再送において、バックオフアルゴリズムにおける初回の送信に用いられるコンテンションウィンドウの値を用いて、バックオフ時間を決定する。これにより、待機時間経過後に相手装置が通信可能な状態になっている場合に、相手装置にフレームをより早く受信させ、相手装置からのＡＣＫフレームをより早く受信できる利点がある。

また、無線通信装置は、複数の相手装置ごとに待機時間を算出するので、複数の相手装置と同時並行的に通信する場合でも、無駄な再送フレームの送信を抑制する。

以上、本発明の無線通信装置等について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、無駄な再送フレームの送信を抑制する無線通信装置に適用され得る。具体的には、無線基地局及び無線端末に適用される。

１ 通信システム
１０ 基地局
２２ 無線通信部
２４ 時間取得部
２６ 制御部
３０ 端末
４０ ＬＡＮ
５０ ネットワーク

Claims (8)

1. 所定のバックオフアルゴリズムによって再送回数に応じて定められるコンテンションウィンドウを用いたバックオフ制御に基づいてフレームを相手装置に送信し、送信した前記フレームに対するＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）フレームを前記相手装置から受信する無線通信部と、
   前記無線通信部が前記フレームを送信してから前記ＡＣＫフレームを受信するまでの時間である往復時間を取得する時間取得部と、
   前記無線通信部によるフレームのＮ回目（ただしＮ≧１）の再送の際に、Ｎ−１回目の再送が終了した時刻から、前記時間取得部が取得した前記往復時間に応じて定められる待機時間が経過した後に、バックオフ制御に基づいて再送をさせる制御部とを備える
   無線通信装置。
2. 前記時間取得部は、複数の前記往復時間を取得し、
   前記制御部は、
   前記時間取得部が取得した複数の前記往復時間より短い時間を前記待機時間として用いて、前記Ｎ回目の再送をさせる
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記時間取得部は、複数の前記往復時間を取得し、
   前記制御部は、
   前記時間取得部が取得した複数の前記往復時間の平均値から、複数の前記往復時間の標準偏差を差し引いた値を前記待機時間として用いて、前記Ｎ回目の再送をさせる
   請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 前記時間取得部は、複数の前記往復時間を取得し、
   前記制御部は、
   前記時間取得部が取得した複数の前記往復時間の平均値の１／２を前記待機時間として用いて、前記Ｎ回目の再送をさせる
   請求項１又は２に記載の無線通信装置。
5. 前記Ｎ回目の再送は、前記所定のバックオフアルゴリズムにおいてコンテンションウィンドウの値がコンテンションウィンドウの最大値に一致している再送のうちの２回目の再送である
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
6. 前記制御部は、前記無線通信部によるＮ回目以降の再送のそれぞれにおけるコンテンションウィンドウの値を、前記所定のバックオフアルゴリズムにおける初回の送信及び１回目以降の再送のそれぞれにおけるコンテンションウィンドウの値に設定する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
7. 前記無線通信部は、複数の前記相手装置のそれぞれと通信し、
   前記制御部は、複数の前記相手装置ごとの前記待機時間を用いて、前記フレームを再送させる
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
8. 所定のバックオフアルゴリズムによって再送回数に応じて定められるコンテンションウィンドウを用いたバックオフ制御に基づいてフレームを相手装置に送信し、送信した前記フレームに対するＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）フレームを前記相手装置から受信する無線通信ステップと、
   前記無線通信ステップで前記フレームを送信してから前記ＡＣＫフレームを受信するまでの時間である往復時間を取得する時間取得ステップと、
   前記無線通信ステップでのフレームのＮ回目（ただしＮ≧１）の再送の際に、Ｎ−１回目の再送が終了した時刻から、時間取得ステップで取得した前記往復時間に応じて定められる待機時間が経過した後に、バックオフ制御に基づいて再送をさせる制御ステップとを含む
   無線通信装置の制御方法。

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