JP7249830B2 - Wireless communication device and wireless communication method - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信装置、情報収集装置、無線通信方法、および情報収集方法に関する。 The present invention relates to a radio communication device, an information collection device, a radio communication method, and an information collection method.
無線LANの利用拡大や無線監視カメラなど通信機能を有する機器の増加により無線通信のトラヒックが急激に増大しており、周波数利用効率を向上させて、限りある無線リソースにより多くのトラヒックを収容することが求められている。 Wireless communication traffic is increasing rapidly due to the expansion of the use of wireless LANs and the increase in devices with communication functions such as wireless surveillance cameras. is required.
ISM(Industry-Science-Medical)帯のような複数システム共用周波数帯域では、各システムが自律分散的に使用周波数を決定するため、使用周波数チャネルに偏りが生じる。 In a multi-system shared frequency band such as the ISM (Industry-Science-Medical) band, since each system determines the frequency to be used in an autonomous distributed manner, the frequency channels to be used are uneven.
一方で、従来の無線通信方式、例えば、3GPP(3rd Generation Partnership Project)で標準化が行なわれた無線通信システムであるLTE(Long Term Evolution)リリース8(Rel-8)は、最大20MHzの帯域を利用して通信を行うことが可能である。 On the other hand, conventional wireless communication systems, for example, LTE (Long Term Evolution) Release 8 (Rel-8), which is a wireless communication system standardized by 3GPP (3rd Generation Partnership Project), uses a maximum band of 20 MHz. It is possible to communicate with
さらに、LTEの発展版であるLTE-A(Long Term Evolution-Advanced)では、LTEとの後方互換性を確保しつつ、更なる高速伝送を実現するため、LTEでサポートされる帯域幅を基本単位としたコンポーネントキャリア(CC:Component Carrier)を複数束ねて同時に用いるキャリアアグリゲーション(CA:Carrier Aggregation)技術が採用され、最大で5CC(100MHz幅)を用いて100MHz幅の広帯域伝送が実現可能である。ただし、このようなキャリアアグリゲーションは、近接する周波数バンドでの異なるチャネルを用いた伝送である。 Furthermore, in LTE-A (Long Term Evolution-Advanced), which is an advanced version of LTE, the bandwidth supported by LTE is the basic unit in order to achieve further high-speed transmission while ensuring backward compatibility with LTE. A carrier aggregation (CA) technology that bundles and simultaneously uses a plurality of component carriers (CCs) is adopted, and wideband transmission of 100 MHz width can be realized using a maximum of 5 CCs (100 MHz width). However, such carrier aggregation is transmission using different channels in adjacent frequency bands.
上記のような高速化が図られてはいるものの、近年、スマートフォン等の高機能な携帯端末の普及に伴って、移動通信トラヒックの需要が急激に増大している。 Despite efforts to increase the speed as described above, the demand for mobile communication traffic has increased rapidly in recent years with the spread of highly functional mobile terminals such as smart phones.
その結果、従来からの無線LAN(Local Area Network)の利用拡大に加え、スマートフォンの普及によるモバイルデータトラヒックの増大により無線LANへのオフロードが進展し、免許不要帯域(2.4GHz帯、5GHz帯)でのトラヒックが急増している。 As a result, in addition to the conventional expansion of the use of wireless LAN (Local Area Network), offloading to wireless LAN has progressed due to the increase in mobile data traffic due to the spread of smartphones, and unlicensed bands (2.4 GHz band, 5 GHz band) ) is experiencing a sharp increase in traffic.
また、IoT(Internet Of Things)/M2M(Machine to Machine)社会の進展により、上記周波数帯および920MHz帯の更なる逼迫が懸念され、これらの周波数帯の周波数利用効率向上は喫緊の課題となっている。 In addition, due to the progress of the IoT (Internet Of Things) / M2M (Machine to Machine) society, there is concern that the above frequency band and the 920 MHz band will become even more tight, and improving the frequency utilization efficiency of these frequency bands has become an urgent issue. there is
ここで、無線リソースの利用状況は、上述のように時間・場所・周波数帯や無線チャネル等によって変動するため、一部の周波数帯(や無線チャネル)のみが混雑する状況が発生し得る。 Here, since the usage of radio resources varies depending on time, place, frequency band, radio channel, etc., as described above, a situation may occur in which only some frequency bands (or radio channels) are congested.
しかしながら、既存の自営系無線システム(例えばIEEE802.11無線LAN)は単一の周波数帯を用いるか、予め使用する帯域をひとつ決めてから通信を行う。例えば、IEEE802.11nは2.4GHz帯と5GHz帯のいずれを使用するかを予め設定する。このため、既存の自営系無線システム全体として無線リソースに空きがある場合であっても、輻輳が発生するおそれがある。 However, existing private wireless systems (for example, IEEE 802.11 wireless LAN) use a single frequency band or determine one band to be used in advance before performing communication. For example, IEEE802.11n presets which of the 2.4 GHz band and the 5 GHz band is to be used. For this reason, even if there are free radio resources in the existing private radio system as a whole, congestion may occur.
ここで、無線通信リソースの有効利用を図るためコグニティブ無線技術が注目されている。コグニティブ無線技術とは、無線端末が周囲の電波の利用状況を認識し、その状況に応じて利用する無線通信リソースを変えることをいう。コグニティブ無線技術には、異なる無線通信規格を状況に応じて選択して使うヘテロジニアス型と、無線端末が空き周波数を探し出して必要な通信帯域を確保する周波数共用型とがある。 Here, cognitive radio technology is attracting attention in order to effectively use radio communication resources. Cognitive wireless technology means that a wireless terminal recognizes the usage status of surrounding radio waves and changes the wireless communication resource to be used according to the status. Cognitive radio technology includes a heterogeneous type in which different radio communication standards are selected and used according to the situation, and a frequency sharing type in which a radio terminal searches for an available frequency and secures a necessary communication band.
ヘテロジニアス型においては、コグニティブ無線機は、周辺で運用されている複数の無線システムを認識し、各システムの利用度や実現可能な伝送品質に関する情報を入手し、適切な無線システムに接続する。すなわち、ヘテロジニアス型のコグニティブ無線は、周辺に存在する無線システムの利用効率を高めることにより、間接的に周波数資源の利用効率を高めるものである。 In the heterogeneous type, cognitive radio recognizes multiple wireless systems operating in the vicinity, obtains information on the availability of each system and possible transmission quality, and connects to the appropriate wireless system. In other words, the heterogeneous cognitive radio indirectly increases the utilization efficiency of frequency resources by increasing the utilization efficiency of wireless systems existing in the vicinity.
一方、周波数共用型においては、コグニティブ無線機は、他の無線システムが運用されている周波数帯域において、一時的、または局所的に利用されていない周波数資源(これは、white spaceと呼ばれる)の存在を検知し、これを利用して信号伝送を行う。すなわち、周波数共用型のコグニティブ無線は、ある周波数帯域における周波数資源の利用効率を直接的に高めるものである。 On the other hand, in the frequency-sharing type, the cognitive radio device detects the presence of frequency resources (called white space) that are temporarily or locally unused in the frequency bands in which other radio systems are operated. is detected and used for signal transmission. In other words, frequency-sharing cognitive radio directly increases the utilization efficiency of frequency resources in a certain frequency band.
そして、上述したような免許不要帯域におけるトラヒックの増大の問題を解決する一手法として、使用周波数帯の異なる複数の無線LAN規格(例えば、2.4GHz帯無線LAN規格と5GHz帯無線LAN規格)を選択あるいは並行利用する、ヘテロジニアス型コグニティブ無線的アプローチが考えられる(例えば、特許文献1、特許文献2)。
As a method to solve the problem of traffic increase in the unlicensed band as described above, a plurality of wireless LAN standards using different frequency bands (for example, 2.4 GHz band wireless LAN standard and 5 GHz band wireless LAN standard) are introduced. A heterogeneous cognitive wireless approach, which is selected or used in parallel, is conceivable (for example,
しかし、このヘテロジニアス型コグニティブ無線的アプローチでは送信データを適宜分割し、それぞれどの周波数帯で伝送するかを事前に振り分けておく必要がある。この結果、各周波数帯の混雑度合いによっては使用周波数帯によって伝送遅延が大きく異なったり、データが宛先に到着する順番が入れ替わる、等の問題が新たに発生してしまう。 However, in this heterogeneous cognitive radio approach, it is necessary to divide transmission data as appropriate and sort in advance in which frequency band each data is to be transmitted. As a result, new problems arise, such as a large difference in transmission delay depending on the frequency band used depending on the degree of congestion in each frequency band, and a change in the order in which data arrives at the destination.
そこで、互いに大きく分離した複数の周波数帯、例えば、2.4GHz帯無線LANと5GHz帯無線LANにおいて、既存システムと周波数を共用して、コグニティブな無線通信を実現することが望ましい。 Therefore, it is desirable to realize cognitive wireless communication by sharing frequencies with existing systems in a plurality of frequency bands separated from each other, for example, a 2.4 GHz band wireless LAN and a 5 GHz band wireless LAN.
このように、複数の互いに分離した周波数帯域のいずれかで選択的に通信を行うという構成の場合において、次の送信タイミングで、いずれの周波数帯を使用するかを決定するためには、複数周波数帯の無線チャネルの利用状況等を効率的に把握するため、複数無線周波数帯のチャネルをセンシングすることが必要となる。 In this way, in the case of a configuration in which communication is selectively performed in one of a plurality of frequency bands separated from each other, in order to determine which frequency band to use at the next transmission timing, multiple frequencies It is necessary to sense the channels of multiple radio frequency bands in order to efficiently grasp the usage status of the radio channels of each band.
このようなチャネルセンシングの方法として、複数の無線通信装置が協調して、対象チャネルをセンシングする「協調センシング」の技術が知られている。 As such a channel sensing method, a technique of "cooperative sensing" in which a plurality of wireless communication devices cooperate to sense a target channel is known.
例えば、非特許文献1に開示された既存の協調センシングでは、ある単一のセンシング対象を仮定し、その検出精度を高めるために、複数の無線装置でセンシングした結果を収集する。
For example, in the existing cooperative sensing disclosed in
また、例えば、非特許文献2に開示された技術では、単一のセンシング対象を仮定した協調センシングにおいて、センシング結果の報告(具体的には、センシング対象が「存在する」または「存在しない」)について同じ検出結果の報告を削減することが行われている。
Further, for example, in the technology disclosed in Non-Patent
しかしながら、非特許文献1および非特許文献2に開示された技術では、個々の無線装置が一つ以上のセンシング対象を持っており、センシング対象が無線チャネルの具体的な使用状況等である場合、すなわちセンシング対象が存在するかどうかの2値的なセンシングではない場合に、協調センシングにおけるセンシングの結果の報告を低オーバヘッドで行う技術は提供されていない。
However, in the techniques disclosed in
また、協調センシングでは、複数の無線装置でセンシングした後に、そのセンシング結果を送信する一定の報告期間が設けられることになる。そして、その報告期間が終了した後に、それまでに収集されたセンシング結果を用いて無線装置の制御を行う。したがって、報告期間が長くなればなるほど無線装置の制御を行うタイミングが遅れることとなり、適切なタイミングで制御が行えなくなるという課題があった。 Also, in cooperative sensing, after sensing is performed by a plurality of wireless devices, a certain reporting period is provided during which the sensing results are transmitted. After the reporting period ends, the wireless device is controlled using the sensing results collected so far. Therefore, as the reporting period becomes longer, the timing for controlling the wireless device is delayed, and there is a problem that the control cannot be performed at an appropriate timing.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、協調センシングにおけるセンシングの結果の報告を低オーバヘッドで実現可能であり、また、センシング結果の報告期間を短くすることができる無線通信装置、情報収集装置、無線通信方法、および情報収集方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. It is an object of the present invention to provide a wireless communication device, an information collecting device, a wireless communication method, and an information collecting method that can shorten the time.
この発明の1つの局面に従うと、無線通信装置は、ランダムアクセス制御を行っている無線チャネルの利用状況を観測するチャネル利用状況観測部と、観測された利用状況に応じたセンシング結果を情報収集装置に送信するためのセンシング結果送信部と、他の無線通信装置から情報収集装置に送信されるセンシング結果を受信し、情報収集装置から送信されるセンシング結果の報告期間の終了の通知を受信するセンシング結果受信部と、自装置での観測に応じたセンシング結果の送信時点を、センシング結果に関する、無線チャネルが利用に適していることを示す適切度が低いほどサイズが小さくなる報告時間ウィンドウにおいてランダムに決定する送信時点決定部と、送信時点決定部によって決定された送信時点に自装置のセンシング結果が送信されるようにセンシング結果送信部を制御し、自装置のセンシング結果の方が、他の無線通信装置から受信されたセンシング結果よりも適切度が高い場合には、自装置のセンシング結果を送信しないようにセンシング結果送信部を制御し、終了の通知が受信された場合には、報告期間を終了する送信制御部とを備え、送信時点決定部は、他の無線通信装置から1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間である未報告期間が長くなるほど、より終期が早くなる報告時間ウィンドウ内における送信時点となるように送信時点を更新する。 According to one aspect of the present invention, a wireless communication device includes a channel usage status observation unit that observes the usage status of a wireless channel that performs random access control, and an information collection device that collects sensing results according to the observed usage status. a sensing result transmitting unit for transmitting to the information collecting device, a sensing result transmitting unit for receiving the sensing result transmitted from the other wireless communication device to the information collecting device, and a notification of the end of the reporting period for the sensing result transmitted from the information collecting device The result receiving unit randomly transmits the sensing results corresponding to the observations made by the device within a reporting time window whose size decreases as the appropriateness indicating that the wireless channel is suitable for use regarding the sensing results decreases. and a sensing result transmitting unit that controls the sensing result transmission unit so that the sensing result of the device is transmitted at the transmission time determined by the transmission time determination unit, and the sensing result of the device is transmitted to another wireless device. If the appropriateness is higher than the sensing result received from the communication device, control the sensing result transmission unit so that the sensing result of its own device is not transmitted, and when the notification of the end is received, the reporting period is extended. and a transmission control unit that terminates, and the transmission time determination unit sets the reporting time that ends earlier as the non-reporting period, which is the period until the first sensing result is received from the other wireless communication device, becomes longer. Update the send time to be the send time within the window.
好ましくは、無線通信装置は、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して、信号を送信するものであり、送信データを複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各周波数帯ごとに送信パケットを生成するためのデジタル信号処理部と、各周波数帯ごとに設けられ、デジタル信号処理部によって生成されたデジタル信号を対応する周波数帯ごとの高周波信号に変換するための複数の高周波処理部と、複数の高周波処理部に共通に設けられ、複数の高周波処理部で使用されるクロック信号を生成するための局部発振器とをさらに備え、チャネル利用状況観測部は、複数の周波数帯において複数の無線チャネルの利用状況を観測し、センシング結果受信部は、複数の無線通信装置からのセンシング結果が統合された結果である統合センシング情報をも情報収集装置から受信し、統合センシング情報に基づいて、デジタル信号処理部および高周波処理部を制御し、複数の無線チャネルにより、各部分データを複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信するアクセス制御部をさらに備える。 Preferably, the radio communication apparatus transmits signals using a plurality of radio channels on which random access control is performed in each of a plurality of frequency bands separated from each other, and transmits transmission data in a plurality of frequency bands. A digital signal processing section for dividing into a plurality of partial data corresponding to each and generating a transmission packet for each frequency band, and a digital signal processing section provided for each frequency band for processing the digital signal generated by the digital signal processing section. a plurality of high-frequency processing units for converting into high-frequency signals for each corresponding frequency band; and a local oscillator provided in common to the plurality of high-frequency processing units for generating a clock signal used by the plurality of high-frequency processing units. The channel usage observation unit observes the usage of a plurality of wireless channels in a plurality of frequency bands, and the sensing result reception unit integrates the sensing results from the plurality of wireless communication devices. Sensing information is also received from the information collecting device, the digital signal processing unit and the high frequency processing unit are controlled based on the integrated sensing information, and each partial data is synchronized as packets for each of multiple frequency bands by multiple wireless channels. and an access control unit for transmitting at the same timing.
好ましくは、送信制御部は、無線チャネルごとに、センシング結果の送信に関する制御を行う。 Preferably, the transmission control unit controls transmission of sensing results for each wireless channel.
好ましくは、送信時点決定部は、未報告期間が単位期間だけ長くなるごとに、終期が所定の期間だけ早くなる報告時間ウィンドウ内における送信時点となるように送信時点を更新する。 Preferably, the transmission time determination unit updates the transmission time so that each time the non-reporting period increases by the unit period, the transmission time is within the reporting time window whose end is earlier by a predetermined period.
この発明の他の局面に従うと、情報収集装置は、ランダムアクセス制御を行っている無線チャネルの利用状況を観測する複数の無線通信装置から、観測された利用状況に応じたセンシング結果であって、センシング結果に関する、無線チャネルが利用に適していることを示す適切度が低いほどサイズが小さくなり、1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間が長くなるほど終期が早くなる報告時間ウィンドウにおいて決定された送信時点に送信されたセンシング結果を受信する受信部と、受信されたセンシング結果について、受信部によって1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間である未報告期間が長くなるほど短くなり、受信されたセンシング結果の適切度が低いほど短くなる報告終了時間を取得する取得部と、取得部によって取得された1以上の報告終了時間に応じて、最も短い報告終了時間である最短報告終了時間を特定する特定部と、最短報告終了時間が到来した場合に、センシング結果の報告期間の終了を複数の無線通信装置に通知する送信部とを備える。 According to another aspect of the present invention, the information collection device provides sensing results according to the usage status observed from a plurality of wireless communication devices observing the usage status of a wireless channel on which random access control is performed, Decide on a reporting time window where the less appropriate the radio channel is for use, the smaller the size, and the longer the period until the first sensing result is received, the earlier the termination. The longer the non-reporting period, which is the period until the first sensing result is received by the receiving unit that receives the sensing result transmitted at the time of transmission and the receiving unit receives the sensing result, the shorter it becomes. , an acquisition unit that acquires a report end time that becomes shorter as the appropriateness of the received sensing result is lower, and a shortest report end that is the shortest report end time according to one or more report end times acquired by the acquisition unit. A specifying unit for specifying time, and a transmitting unit for notifying a plurality of wireless communication devices of the end of the sensing result reporting period when the shortest reporting end time has arrived.
好ましくは、情報収集装置は、受信部によって受信されたセンシング結果を統合した統合センシング情報を生成する生成部をさらに備え、送信部は、統合センシング情報をも複数の無線通信装置に送信する。 Preferably, the information collecting device further includes a generator that generates integrated sensing information by integrating the sensing results received by the receiver, and the transmitter also transmits the integrated sensing information to the plurality of wireless communication devices.
好ましくは、統合センシング情報の送信は、報告期間の終了の通知である。 Preferably, the transmission of integrated sensing information is notification of the end of the reporting period.
好ましくは、取得部は、受信されたセンシング結果および未報告期間に応じた報告時間ウィンドウを用いて報告終了時間を取得する。 Preferably, the acquisition unit acquires the reporting end time using the reporting time window according to the received sensing result and the non-reporting period.
この発明の他の局面に従うと、無線通信方法は、ランダムアクセス制御を行っている無線チャネルの利用状況を観測するステップと、他の無線通信装置から情報収集装置に送信されるセンシング結果を受信するステップと、自装置での観測に応じたセンシング結果の送信時点を、センシング結果に関する、無線チャネルが利用に適していることを示す適切度が低いほどサイズが小さくなる報告時間ウィンドウにおいてランダムに決定するステップと、自装置のセンシング結果の方が、送信時点までに他の無線通信装置から受信されたセンシング結果よりも適切度が高い場合には、自装置のセンシング結果を情報収集装置に送信せず、自装置のセンシング結果の方が、送信時点までに他の無線通信装置から受信されたセンシング結果よりも適切度が低い場合には、送信時点に自装置のセンシング結果を情報収集装置に送信するステップと、情報収集装置から送信されるセンシング結果の報告期間の終了の通知を受信するステップと、終了の通知が受信された場合には、報告期間を終了するステップと、他の無線通信装置から1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間である未報告期間が長くなるほど、より終期が早くなる報告時間ウィンドウ内における送信時点となるように送信時点を更新するステップとを備える。 According to another aspect of the present invention, a wireless communication method includes the steps of observing the usage status of a wireless channel on which random access control is performed, and receiving sensing results transmitted from another wireless communication device to an information collection device. and randomly determining the timing of transmitting the sensing result according to the observation by the own device in the reporting time window whose size decreases as the appropriateness indicating that the wireless channel is suitable for use regarding the sensing result decreases. Step and when the sensing result of the device is more appropriate than the sensing results received from other wireless communication devices up to the time of transmission, the sensing result of the device is not transmitted to the information collection device , if the sensing result of its own device is less appropriate than the sensing result received from another wireless communication device up to the time of transmission, the sensing result of its own device is transmitted to the information collecting device at the time of transmission. a step of receiving a notification of the end of a sensing result reporting period transmitted from an information collecting device; a step of ending the reporting period when the notification of the end is received; and updating the transmission time point so that the transmission time point is within the reporting time window that ends earlier as the non-reporting period, which is the period until the first sensing result is received, becomes longer.
この発明の他の局面に従うと、情報収集方法は、ランダムアクセス制御を行っている無線チャネルの利用状況を観測する複数の無線通信装置から、観測された利用状況に応じたセンシング結果であって、センシング結果に関する、無線チャネルが利用に適していることを示す適切度が低いほどサイズが小さくなり、1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間が長くなるほど終期が早くなる報告時間ウィンドウにおいて決定された送信時点に送信されたセンシング結果を受信するステップと、受信されたセンシング結果について、1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間である未報告期間が長くなるほど短くなり、受信されたセンシング結果の適切度が低いほど短くなる報告終了時間を取得するステップと、取得された1以上の報告終了時間に応じて、最も短い報告終了時間である最短報告終了時間を特定するステップと、最短報告終了時間が到来した場合に、センシング結果の報告期間の終了を複数の無線通信装置に通知するステップとを備える。 According to another aspect of the present invention, an information collection method provides a sensing result according to the observed usage status from a plurality of wireless communication devices observing the usage status of a wireless channel on which random access control is performed, comprising: Decide on a reporting time window where the less appropriate the radio channel is for use, the smaller the size, and the longer the period until the first sensing result is received, the earlier the termination. The step of receiving the sensing result transmitted at the time of transmission, and the received sensing result, the longer the non-reporting period, which is the period until the first sensing result is received, the shorter it is. a step of acquiring a reporting end time that becomes shorter as the appropriateness of the sensing result becomes lower; a step of identifying the shortest reporting end time, which is the shortest reporting end time, according to the acquired one or more reporting end times; and notifying the plurality of wireless communication devices of the end of the sensing result reporting period when the reporting end time has arrived.
本発明によれば、協調センシングにおけるセンシングの結果の報告を低オーバヘッドで実現可能であり、センシング結果の報告期間をより短くすることができる。 According to the present invention, reporting of sensing results in cooperative sensing can be realized with low overhead, and the reporting period of sensing results can be shortened.
そして、本発明によれば、例えば、協調センシングの結果を利用し、複数周波数帯のチャネルを柔軟に選択または同時利用することで無線リソースを無駄なく活用して周波数利用効率向上を実現することが可能となる。 Then, according to the present invention, for example, by using the results of cooperative sensing, it is possible to flexibly select channels of multiple frequency bands or use them simultaneously, so that wireless resources can be utilized without waste and frequency utilization efficiency can be improved. It becomes possible.
以下、本発明の実施の形態の無線通信システム、無線通信装置、および情報収集装置の構成を説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。 Configurations of a wireless communication system, a wireless communication device, and an information collecting device according to embodiments of the present invention will be described below. In the following embodiments, constituent elements and processing steps denoted by the same reference numerals are the same or equivalent, and description thereof will not be repeated unless necessary.
なお、以下では、本発明の無線通信装置を説明する一例として、上述したような互いに大きく分離した複数の既存の免許不要帯域(例えば、IoTなどに使用される920MHz帯、無線LANに使用される2.4GHz帯と5GHz帯)において、既存システムと周波数を共用して、コグニティブな無線通信を行うことが可能な無線通信システムにおける送信装置を例とする実施の形態を説明する。 In the following, as an example for explaining the wireless communication device of the present invention, a plurality of existing unlicensed bands that are widely separated from each other as described above (for example, the 920 MHz band used for IoT, etc., 2.4 GHz band and 5 GHz band), an embodiment will be described, taking as an example a transmitting apparatus in a wireless communication system capable of performing cognitive wireless communication by sharing frequencies with existing systems.
また、以下では、「キャリアセンス」とは、電力検出または受信信号の復号を伴う仮想キャリアセンスにより、対象とする無線チャネルの信号の存在の有無を検出し送信タイミングの判断を行うためのセンシングを意味し、「チャネルセンシング」とは、キャリアセンスとしてのセンシングに加えて、対象チャネルの使用状況を把握するために、通信のモニタなどを実行するセンシングを意味するものとする。 In addition, hereinafter, "carrier sense" refers to sensing for detecting the presence or absence of a signal in the target radio channel and determining the transmission timing by virtual carrier sense involving power detection or decoding of received signals. In addition to sensing as carrier sensing, "channel sensing" means sensing for executing communication monitoring and the like in order to grasp the usage status of the target channel.
[実施の形態]
以下では、本実施の形態の説明のために、複数の互いに分離した周波数帯域においてそれぞれランダムアクセス制御による通信を行うという構成の場合において、次の送信タイミングをいつにするかを決定するために、対象帯域の多チャネルの同時チャネルセンシングを行う構成について説明する。
[Embodiment]
In the following, for the purpose of explaining this embodiment, in the case of a configuration in which communication is performed by random access control in a plurality of frequency bands separated from each other, in order to determine when the next transmission timing should be, A configuration for simultaneous channel sensing of multiple channels in the target band will be described.
ただし、複数の周波数帯を同時に使用して通信を行うことは、本発明にとっては、必ずしも必須ではなく、例えば、複数の周波数帯域のいずれか少なくとも1つで選択的に通信を行うという構成の場合において、次の送信タイミングで、いずれの周波数帯を使用するかを決定するために、対象帯域の多チャネルの同時チャネルセンシングを行う構成にも適用することが可能である。 However, it is not essential for the present invention to communicate using multiple frequency bands at the same time. , in order to determine which frequency band to use at the next transmission timing, it is also possible to apply a configuration in which simultaneous channel sensing is performed on multiple channels of the target band.
また、複数の無線チャネルのチャネルセンシングを行うことも、本発明にとっては、必ずしも必須ではなく、例えば、通信を行う周波数帯域を決定するために、1つの無線チャネルのチャネルセンシングを行う構成にも適用することが可能である。また、無線チャネルのチャネルセンシングを行うことも、本発明にとっては、必ずしも必須ではなく、例えば、後述するように、無線チャネルにおけるその他のセンシング(例えば、フレーム誤り率を取得するためのセンシング等)を行ってもよい。 In addition, it is not essential for the present invention to perform channel sensing on a plurality of wireless channels. For example, in order to determine the frequency band for communication, it is also applicable to a configuration in which channel sensing is performed on one wireless channel. It is possible to Moreover, it is not essential for the present invention to perform channel sensing of the wireless channel. you can go
さらに、ランダムアクセス制御を行っている無線チャネルを利用して実体的な通信を行うことも、本発明にとっては、必ずしも必須ではなく、例えば、協調センシングのためにセンシング結果の送信は行うが、実体的な通信は行わない構成にも適用することが可能である。 Furthermore, it is not essential for the present invention to perform substantive communication using a radio channel on which random access control is performed. It is also possible to apply to a configuration in which general communication is not performed.
図1は、自局と相手局との通信におけるチャネルセンシングの概念を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the concept of channel sensing in communication between a local station and a remote station.
自局10は、これから相手局20に対して、送信を行おうとする場合は、まず、使用帯域のうちの複数のチャネルについて、使用状況を確認するためにチャネルセンシングを行う。
When the
ここで、自局10または相手局20の近辺で、使用可能帯域のチャネルのいずれかを使用する他の通信装置30.1~30.4がある場合は、これらは、干渉源となり、干渉波の影響を避けて通信を行うことになるために、自局10は、空いている周波数帯のチャネルを検出し使用して、相手局20と通信を行う。
Here, if there are other communication devices 30.1 to 30.4 using any of the available band channels in the vicinity of the
図2は、協調センシングについて説明するための概念図である。図2では、一例としてBSS内で協調センシングを行う場合について示している。 FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining cooperative sensing. FIG. 2 shows a case where cooperative sensing is performed within a BSS as an example.
ここで、「BSS(Basic Service Set)」とは、無線LANのインフラストラクチャモードで、1つの無線基地局(アクセスポイントAP)とそのAPの電波の到達範囲内にいる配下の無線LANクライアント端末(STA)で構成されるネットワークをいうものとする。 Here, "BSS (Basic Service Set)" means one wireless base station (access point AP) and a wireless LAN client terminal under its control (which is within the range of radio waves of that AP) in the wireless LAN infrastructure mode. STA).
効率的な無線通信を行うには、各無線通信装置が自装置の属する無線ネットワークにおける伝搬状況や無線リソースの利用状況を逐次把握して、その結果に基づきアクセス制御することが必要である。しかし、単一の無線通信装置によって無線ネットワークの各位置におけるセンシングを行おうとすることは、コスト等の観点から非現実的である。 For efficient wireless communication, it is necessary for each wireless communication device to sequentially grasp the propagation status and wireless resource usage status in the wireless network to which the device belongs, and to perform access control based on the results. However, it is impractical from the viewpoint of cost and the like to try to perform sensing at each location of the wireless network with a single wireless communication device.
協調センシングによれば、複数の無線通信装置間でセンシング結果を交換・共有することによって、一台の無線通信装置がリアルタイムセンシングを行って得られる無線チャネルのセンシング情報よりも多くの無線チャネルのセンシング情報を得ることができる。 According to cooperative sensing, by exchanging and sharing sensing results among multiple wireless communication devices, it is possible to sense more wireless channels than the wireless channel sensing information obtained by real-time sensing by a single wireless communication device. information can be obtained.
なお、特には限定されないが、以下では、次のような状況である場合について説明する。交換する情報は、必ずしもリアルタイムな情報である必要はなく、一定時間内におけるセンシング結果であるものとする。ただし、各無線通信装置は、センシング自体は基本的に常時実施していてもよい。 Although not particularly limited, the following situation will be described below. The information to be exchanged does not necessarily have to be real-time information, but should be sensing results within a certain period of time. However, each wireless communication device may basically perform sensing itself all the time.
また、無線基地局APは、後述する無線通信装置STAと同等の無線通信方式での無線通信機能と、協調センシングの結果の統合を実行するためのプロセッサやメモリを備える。プロセッサやメモリの構成は周知であるので、説明は省略する。 Also, the radio base station AP has a radio communication function in a radio communication system equivalent to that of the radio communication apparatus STA, which will be described later, and a processor and a memory for integrating the results of cooperative sensing. Since the configuration of the processor and memory is well known, the explanation is omitted.
図2を参照して、BSS内で情報交換をするプロトコルとしては、以下のような構成とすることができる。 Referring to FIG. 2, the protocol for exchanging information within the BSS can have the following configuration.
効率的な情報収集とBSS内情報の展開の観点から無線基地局AP(情報収集装置)と無線通信装置STA1~STA5との間でセンシング結果を交換する。 The sensing results are exchanged between the radio base station AP (information collection device) and the radio communication devices STA1 to STA5 from the viewpoint of efficient information collection and deployment of information within the BSS.
この場合、無線通信装置STA1~STA5が、図2の実線の矢印で示されるように、センシング結果を無線基地局APに報告し、無線基地局APが、センシング情報を集約して、その集約した統合センシング情報を、図2の破線の矢印で示されるように、配下の無線通信装置STA1~STA5に展開する。 In this case, the wireless communication devices STA1 to STA5 report the sensing results to the wireless base station AP as indicated by the solid line arrows in FIG. The integrated sensing information is developed in subordinate wireless communication devices STA1 to STA5, as indicated by dashed arrows in FIG.
図3は、無線通信装置200におけるセンシング結果の送受信に関する構成を示すブロック図である。本実施の形態による無線通信装置200は、チャネル利用状況観測部201と、センシング結果送信部202と、センシング結果受信部203と、送信時点決定部204と、送信制御部205とを備える。本実施の形態では、無線通信装置200が、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して、信号を送信するものである場合について主に説明するが、そうでなくてもよい。無線通信装置200は、ランダムアクセス制御を行っているいずれかの無線チャネルを利用して信号を送信するものであってもよい。なお、互いに分離した複数の周波数帯における複数の無線チャネルを利用して通信を行うための構成については後述する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration related to transmission and reception of sensing results in
本実施の形態では、センシング結果の送信先である情報収集装置(詳細は後述する)が無線基地局(アクセスポイントAP)である一例について説明するが、情報収集装置は、それに限定されるものではなく、例えば、センシング結果を収集するための装置であってもよい。情報収集装置は、チャネルセンシングの結果を収集し、統合して各無線通信装置200に送信する。
In the present embodiment, an example in which an information collection device (details will be described later) to which sensing results are transmitted is a wireless base station (access point AP) will be described, but the information collection device is not limited to this. Instead, it may be, for example, a device for collecting sensing results. The information collection device collects the results of channel sensing, integrates them, and transmits them to each
チャネル利用状況観測部201は、ランダムアクセス制御を行っている無線チャネルの利用状況を観測する。なお、無線通信装置200が互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して、信号を送信するものである場合には、チャネル利用状況観測部201は、各周波数帯(各周波数帯の中では1つ以上の無線チャネル)の利用状況(各無線チャネルの空き状況など)を観測してもよい。
A channel usage
センシング結果送信部202は、チャネル利用状況観測部201によって観測された利用状況に応じたセンシング結果を、後述する情報収集装置300に送信する。センシング結果は、例えば、チャネル利用状況観測部201によって生成されてもよく、センシング結果送信部202によって生成されてもよい。ここで、センシング結果としては、例えば、以下のようなものがある。なお、センシング結果が以下の例示に限定されないことはいうまでもない。
a1)チャネル利用率(チャネル占有率)
a2)フレーム誤り率
a3)干渉源の端末の個数
a4)隠れ端末の個数
The sensing
a1) Channel utilization rate (channel occupancy rate)
a2) Frame error rate a3) Number of interference source terminals a4) Number of hidden terminals
センシング結果は、例えば、上記a1)~a4)のいずれかであってもよく、任意の二以上の組み合わせであってもよく、それらを1つ以上用いて生成された値(例えば、上記a1)~a4)のいずれか1つ以上を引数とする関数の値など)であってもよい。 The sensing result may be, for example, any one of a1) to a4) above, or any combination of two or more, and a value generated using one or more of them (e.g., a1 above) to a4) as an argument, etc.).
チャネル利用率(COR:Channel Occupancy Ratio)は、観測期間においてビジー状態である期間を、観測期間で除算することによって算出することができる。なお、チャネル利用率に代えて、例えば、観測期間においてアイドル状態である期間を観測期間で除算したアイドル率や、観測期間におけるアイドル状態の期間を、観測期間におけるビジー状態の期間で除算したアイドル/ビジー比率などをセンシング結果としてもよい。また、センシング結果の送信が高い頻度で行われる場合には、センシング結果は、例えば、ビジー状態であるのか、アイドル状態であるのかを示す情報であってもよい。センシング結果がチャネル利用率である場合には、無線チャネルの利用状況の観測は、無線チャネルがビジー状態であるのか、アイドル状態であるのかの観測であってもよい。 Channel Occupancy Ratio (COR) can be calculated by dividing the busy period in the observation period by the observation period. In place of the channel utilization rate, for example, an idle rate obtained by dividing the idle state period in the observation period by the observation period, or an idle/idle rate obtained by dividing the idle state period in the observation period by the busy state period in the observation period A busy ratio or the like may be used as the sensing result. Also, when the sensing result is transmitted frequently, the sensing result may be information indicating whether the device is in a busy state or an idle state, for example. If the sensing result is the channel utilization rate, the observation of the radio channel utilization may be an observation of whether the radio channel is busy or idle.
フレーム誤り率は、観測によって受信したフレームのうち、正確に復調できなかったものの比率であってもよい。この場合には、無線チャネルの利用状況の観測は、無線信号の受信や復調であってもよい。 The frame error rate may be the percentage of frames received by observation that could not be demodulated correctly. In this case, the observation of the usage status of the radio channel may be reception or demodulation of the radio signal.
干渉源の端末の個数は、他セル(自装置の属するセルとは異なるセル)の無線信号を復調し、MACアドレスなどの端末識別子のユニーク数をカウントすることによって取得することができる。この場合には、無線チャネルの利用状況の観測は、無線信号の受信や復調であってもよい。 The number of terminals that are sources of interference can be obtained by demodulating radio signals of other cells (cells different from the cell to which the device belongs) and counting the number of unique terminal identifiers such as MAC addresses. In this case, the observation of the usage status of the radio channel may be reception or demodulation of the radio signal.
隠れ端末の個数は、自装置が受信していないRTS(送信要求)に対して送信されたCTS(送信許可)の受信に応じて取得されてもよく、また、自装置が受信していないデータに対してアクセスポイントAPから送信されたACKの受信に応じて取得されてもよい。例えば、そのようなCTSやACKに含まれる送信先のMACアドレスなどの端末識別子のユニーク数をカウントすることによって、自装置に対する隠れ端末数を取得してもよい。なお、RTS,CTSについては後述する。この場合には、無線チャネルの利用状況の観測は、RTS,CTS、ACKなどの受信や復調であってもよい。 The number of hidden terminals may be obtained according to reception of CTS (permission to send) sent in response to RTS (request to send) not received by the device itself, or data not received by the device itself. may be obtained in response to receiving an ACK sent from the access point AP to the . For example, the number of hidden terminals for the own device may be obtained by counting the number of unique terminal identifiers such as MAC addresses of destinations included in such CTS and ACK. RTS and CTS will be described later. In this case, the observation of the radio channel usage may be reception and demodulation of RTS, CTS, ACK, and the like.
センシング結果がチャネル利用率やフレーム誤り率、干渉源の端末の個数、隠れ端末の個数である場合には、チャネル利用率等が高いほど、無線チャネルが利用に適していることを示す適切度は低いことになり、チャネル利用率等が低いほど、適切度は高いことになる。チャネル利用率に応じた適切度は、例えば、「1-チャネル利用率」のように算出されてもよい。一方、センシング結果がアイドル率である場合には、アイドル率が高いほど、適切度は高いことになる。 If the sensing results are the channel utilization rate, the frame error rate, the number of terminals that are sources of interference, and the number of hidden terminals, the higher the channel utilization rate, etc., the more suitable the radio channel is for use. Therefore, the lower the channel utilization rate, etc., the higher the appropriateness. The adequacy according to the channel utilization rate may be calculated as, for example, "1-channel utilization rate". On the other hand, when the sensing result is the idle rate, the higher the idle rate, the higher the appropriateness.
センシング結果受信部203は、他の無線通信装置200から情報収集装置300に送信されるセンシング結果を受信する。また、センシング結果受信部203は、情報収集装置300から送信されるセンシング結果の報告期間の終了の通知を受信する。また、センシング結果受信部203は、複数の無線通信装置200からのセンシング結果が統合された結果である統合センシング情報を情報収集装置300から受信してもよい。
The sensing
送信時点決定部204は、自装置での観測に応じたセンシング結果の送信時点を、その自装置のセンシング結果の適切度が低いほどサイズが小さくなる報告時間ウィンドウにおいてランダムに決定する。この決定された送信時点を、以下、「初回の送信時点」と呼ぶことがある。また、送信時点決定部204は、他の無線通信装置200から1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間である未報告期間が長くなるほど、より終期が早くなる報告時間ウィンドウ内における送信時点となるように送信時点を更新する。この更新された送信時点を、以下、「更新後の送信時点」と呼ぶことがある。なお、通常、報告時間ウィンドウの始期は、報告期間の始期と一致している。また、1個目のセンシング結果とは、ある報告期間において受信された1個目のセンシング結果である。したがって、未報告期間は、ある報告期間の始期から1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間であり、報告期間ごとに異なりうるものである。また、ある無線通信装置200から送信されたセンシング結果を、同じBSSに属する他のすべての無線通信装置200が受信できるとは限らないため、未報告期間は、無線通信装置200ごとに異なることもあり得る。また、送信時点は、ある基準となる時点からの時間的な長さによって示されてもよく、または、送信時点をピンポイントに示す時刻によって示されてもよい。ある基準となる時点は、例えば、報告期間の始期(開始時点)であってもよい。この送信時点の決定や更新の処理の詳細については後述する。
The transmission
送信制御部205は、送信時点決定部204によって決定された送信時点に自装置のセンシング結果が送信されるようにセンシング結果送信部202を制御する。なお、初回の送信時点は、上記のように、自装置のセンシング結果の適切度が低いほどサイズが小さくなる報告時間ウィンドウにおいてランダムに決定されることになる。したがって、適切度が低いセンシング結果ほど、確率的により早い送信時点(送信タイミング)となり、適切度が高いセンシング結果ほど、確率的により遅い送信時点となるように制御されることになる。そのような送信タイミングの制御を、以下、「送信時点の制御」と呼ぶことがある。また、更新後の送信時点に応じてセンシング結果が送信されことによって、センシング結果の送信タイミングが、少なくとも確率的に前倒しされることになる。したがって、更新後の送信時点に応じてセンシング結果を送信することを、「送信時点の前倒し制御」と呼ぶことがある。また、送信制御部205は、自装置のセンシング結果の方が、他の無線通信装置200から送信され、センシング結果受信部203によって受信されたセンシング結果よりも適切度が高い場合には、自装置のセンシング結果を送信しないようにセンシング結果送信部202を制御する。そのような場合には、自装置のセンシング結果を送信する意味がないからである。なお、送信制御部205によるセンシング結果の送信、非送信の制御を、以下、「選択的な報告」と呼ぶことがある。また、送信制御部205は、情報収集装置300から送信された終了の通知がセンシング結果受信部203によって受信された場合には、報告期間を終了する。
The
図4は、情報収集装置(無線基地局)300におけるセンシング結果の受信に関する構成を示すブロック図である。本実施の形態による情報収集装置300は、受信部301と、取得部302と、特定部303と、生成部304と、送信部305とを備える。なお、情報収集装置300が、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して通信を行う場合には、情報収集装置300は、後述する送信装置1000や受信装置2000と同様の構成を有していてもよい。また、情報収集装置300は、アクセスポイントAPとしての処理を行うための構成を有していてもよい。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration related to reception of sensing results in information collecting apparatus (radio base station) 300. As shown in FIG.
受信部301は、ランダムアクセス制御を行っている無線チャネルの利用状況を観測する複数の無線通信装置200から、観測された利用状況に応じたセンシング結果を受信する。そのセンシング結果は、センシング結果の適切度が低いほどサイズが小さくなり、1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間が長くなるほど終期が早くなる報告時間ウィンドウにおいて決定された送信時点に送信されたものである。受信部301は、通常、報告期間において少なくとも1個のセンシング結果を受信する。
The receiving
取得部302は、受信部301によって受信されたセンシング結果に応じた報告終了時間を取得する。この報告終了時間は、受信されたセンシング結果と同じ適切度のセンシング結果が送信される時点の終期を示すものである。取得部302は、例えば、受信されたセンシング結果について、未報告期間が長くなるほど短くなり、受信されたセンシング結果の適切度が低いほど短くなる報告終了時間を取得する。報告終了時間が短くなるとは、報告期間において、報告終了時間が報告期間の開始時点に近づくことである。取得部302は、受信されたセンシング結果の送信時点の決定に用いられたと考えられる報告時間ウィンドウの終期(すなわち、情報収集装置300において取得された未報告期間および受信部301によって受信されたセンシング結果の適切度を用いて取得した報告時間ウィンドウの終期)が、報告終了時間であるとしてもよい。なお、厳密には、後述するように、取得部302が報告終了時間を取得するために用いた報告時間ウィンドウの終期は、受信されたセンシング結果の送信時点の決定に用いられた報告時間ウィンドウの終期とは異なる場合がある。情報収集装置300が受信したセンシング結果を、すべての無線通信装置200が受信できるとは限らないからである。しかしながら、そのような場合であっても、取得部302が報告終了時間の取得に用いる報告時間ウィンドウの終期が、無線通信装置200が送信時点の決定に用いる報告時間ウィンドウの終期よりも遅くなることはないため、BSSにおける最も低い適切度のセンシング結果を受信することができる適切な報告終了時間が取得されることになる。取得部302は、通常、受信部301でセンシング結果が受信されるごとに、受信されたセンシング結果に対応する報告終了時間を取得する。具体的な報告終了時間の算出については後述する。
特定部303は、取得部302によって取得された1以上の報告終了時間に応じて、最も短い報告終了時間である最短報告終了時間を特定する。1個の報告終了時間が取得された場合には、それが最短報告終了時間となる。2個以上の報告終了時間が取得された場合には、最も短いものが最短報告終了時間となる。特定部303は、例えば、取得部302による報告終了時間の取得ごとに、最短報告終了時間を更新してもよい。なお、新たに取得された報告終了時間の方が、それまでの最短報告終了時間よりも長い場合には更新は行われない。また、最短報告終了時間は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。
The specifying
生成部304は、受信部301によって受信されたセンシング結果を統合した統合センシング情報を生成する。生成部304は、センシング結果が受信されるごとに適切度の最も低いセンシング結果を更新することによって統合センシング情報を生成してもよく、または、すべてのセンシング結果の受信後に統合センシング情報を生成してもよい。前者の場合には、例えば、生成部304は、無線チャネルごとに、最も適切度の低いチャネルセンシングの結果を保持してもよい。したがって、生成部304は、ある無線チャネルについて、無線通信装置200から報告されたセンシング結果が、以前に報告されたものよりも適切度が低い場合に、保持しているセンシング結果を更新し、無線通信装置200から報告されたセンシング結果が、以前に報告されたものよりも適切度が低くない場合に、保持しているセンシング結果を更新しなくてもよい。なお、時間の経過に応じて保持しているセンシング結果が古くなった場合には、生成部304は、センシング結果の内容に関わらず、保持しているセンシング結果を新たに報告されたものに更新してもよい。最新のセンシング結果を保持するためである。より具体的には、報告期間ごとに、最も適切度の低いセンシング結果が保持されるようにセンシング結果の更新が行われてもよい。このようにセンシング結果の統合が行われてもよい。なお、統合センシング情報は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。
The generating
送信部305は、最短報告終了時間が到来した場合に、センシング結果の報告期間の終了を複数の無線通信装置200に通知する。なお、報告期間の終了を複数の無線通信装置200に通知することは、例えば、統合センシング情報の送信による通知でもよく、そうでなくてもよい。前者の場合には、送信部305は、最短報告終了時間が到来したときに、報告期間の終了の通知として、統合センシング情報を各無線通信装置200に送信する。そして、各無線通信装置200は、統合センシング情報を受信した際に、報告期間の終了の通知を受信したと判断してもよい。また、報告期間の終了の通知と、統合センシング情報の送信とが別である場合には、送信部305は、報告期間の終了の通知とは別に、統合センシング情報をも複数の無線通信装置200に送信してもよい。その統合センシング情報の送信は、報告期間の終了の通知の後に行われてもよい。
Transmitting
なお、報告終了時間や最短報告終了時間は、期間を示す情報であってもよい。その場合には、報告期間の始点から、最短報告終了時間に応じた期間が経過した際に、最短報告終了時間が到来したと判断されることになる。また、報告終了時間や最短報告終了時間は、時刻(例えば、18時45分15.025秒など)であってもよい。その場合には、例えば、取得部302は、報告期間の始点の時刻から、報告時間ウィンドウの長さだけ経過した時点の時刻、すなわち報告時間ウィンドウの終期に相当する時刻を報告終了時間としてもよい。報告終了時間や最短報告終了時間が時刻である場合には、現在の時刻が最短報告終了時間の時刻となったときに、最短報告終了時間が到来したと判断されることになる。
Note that the report end time and the shortest report end time may be information indicating a period. In that case, it is determined that the shortest reporting end time has arrived when a period corresponding to the shortest reporting end time has elapsed from the start point of the reporting period. Also, the report end time and the shortest report end time may be time (for example, 18:45:15.025). In that case, for example, the
なお、アクセスポイントAPには、最新のセンシング結果が報告されるようになることが好適である。したがって、送信制御部205は、自装置のセンシング結果の方が、他の無線通信装置の所定の時間以内のセンシング結果よりも、適切度が高い場合には、自装置のセンシング結果を送信しないようにセンシング結果送信部202を制御してもよい。すなわち、その所定の時間より以前に送信されたセンシング結果と比較して、自装置のセンシング結果の方が適切度が高かったとしても、その所定の時間以内には、自装置のセンシング結果よりも適切度の低いセンシング結果が他装置から送信されていない場合には、自装置からのセンシング結果の送信が行われることになる。その所定の時間は、例えば、あらかじめ決められた一定の期間であってもよく、または、報告期間に関する、制御時点(比較時点)の直前の切り替わり時点までの期間(報告期間の切り替わり時点から、制御時点までの期間)であってもよい。後者の場合には、自装置と他装置とのセンシング結果の比較の処理が、報告期間ごとにリセットされることになる。本実施の形態では、この場合について主に説明する。上記のようにセンシング結果の送信制御が行われることによって、アクセスポイントAPは、常時、最新のセンシング結果を受信することができるようになる。なお、各無線通信装置は、ランダムアクセス制御によって無線通信を行うため、厳密には、センシング結果を取得してから送信するまでにタイムラグ(待ち時間)が存在することになるが、ここでは、センシング結果の受信時点が、そのセンシング結果の取得時点であるとして判断を行ってもよいものとする。両時点が大きく乖離する可能性は低いと考えられるからである。また、センシング結果に、センシング時点やセンシング結果の取得時点を示す情報が含まれている場合には、その情報を用いて、上記の制御が行われてもよい。
In addition, it is preferable that the latest sensing result is reported to the access point AP. Therefore, if the sensing result of its own device is more appropriate than the sensing result of another wireless communication device within a predetermined period of time, the
次に、選択的な報告、送信時点の制御、送信時点の前倒し制御について、より具体的に説明する。 Next, the selective reporting, the control of the time of transmission, and the forward control of the time of transmission will be described more specifically.
図7は、従来の分散型センシング方式と、本実施の形態(提案手法)の自律分散型協調センシング方式とを比較するための図である。ここでは、センシング結果がチャネル利用率(COR)であり、図中の各STA11~15の近傍に記載されている数値が、そのチャネル利用率であるとする。 FIG. 7 is a diagram for comparing the conventional distributed sensing method and the autonomous distributed cooperative sensing method of the present embodiment (proposed method). Here, it is assumed that the sensing result is the channel utilization rate (COR), and the numerical values written near each STA 11 to 15 in the figure are the channel utilization rates.
図7(a)を参照して、従来のセンシング方式では、BSS1に属する5個の無線通信装置STA11~STA15のそれぞれから、センシング結果が送信されることになる。なお、あるBSSにおける無線チャネルの制御では、無線チャネルの利用について、最も悪い値(図7の場合には、STA11のチャネル利用率「60%」)が用いられることになる。したがって、無線通信装置STA12~STA15から送信されるセンシング結果は、冗長な情報であり、その冗長な情報の送信によって無線リソースが不必要に消費され、オーバヘッドの増大を招くことになる。 Referring to FIG. 7(a), in the conventional sensing method, sensing results are transmitted from each of five wireless communication devices STA11 to STA15 belonging to BSS1. In addition, in radio channel control in a certain BSS, the worst value (in the case of FIG. 7, the channel utilization rate of STA 11 is "60%") is used for the use of the radio channel. Therefore, the sensing results transmitted from the wireless communication devices STA12 to STA15 are redundant information, and the transmission of the redundant information unnecessarily consumes wireless resources and causes an increase in overhead.
図7(b)を参照して、本実施の形態による自律分散型協調センシング方式では、各無線通信装置200において、他の無線通信装置200から送信されたセンシング結果を受信し、そのセンシング結果よりも悪い値のセンシング結果のみをアクセスポイントAP1(情報収集装置300)に送信する。具体的には、送信制御部205は、自装置での観測、すなわちチャネル利用状況観測部201による観測に応じたセンシング結果の方が、自装置のセンシング結果の送信時点までに他の無線通信装置から送信されたセンシング結果、すなわち自装置のセンシング結果の送信時点までにセンシング結果受信部203によって受信されたセンシング結果よりも適切度が高い場合には、自装置のセンシング結果を送信しないようにセンシング結果送信部202を制御する。また、送信制御部205は、自装置のセンシング結果の方が、自装置のセンシング結果の送信時点までに受信された他装置のセンシング結果よりも適切度が低い場合には、自装置のセンシング結果を送信するようにセンシング結果送信部202を制御する。なお、自装置のセンシング結果と、他装置のセンシング結果との適切度が同じ場合には、送信制御部205は、自装置のセンシング結果を送信するように制御してもよく、送信しないように制御してもよいが、無線リソースの消費を抑制する観点からは、送信しないように制御することが好適である。また、送信制御部205は、自装置のセンシング結果を、例えば、チャネル利用状況観測部201から受け取ってもよく、センシング結果送信部202から受け取ってもよい。
Referring to FIG. 7B, in the autonomous decentralized cooperative sensing method according to the present embodiment, each
上記のように、センシング結果の選択的な報告が行われたとしても、BSSにおけるセンシング結果の報告順序が不適切である場合には、冗長な情報が送信されることになり、その結果として無線リソースが不必要に消費されることになる。そのことについて、図8を参照して説明する。 As described above, even if the sensing results are selectively reported, if the reporting order of the sensing results in the BSS is inappropriate, redundant information will be transmitted. Resources will be unnecessarily consumed. This will be described with reference to FIG.
図8は、センシング結果の選択的な報告について、送信時点(報告時点)の制御を行う場合と、行わない場合とを比較するための図である。図8では、上向きの矢印によって、センシング結果の送信タイミングと、そのセンシング結果によって示されるチャネル利用率(COR)とを示している。なお、センシング結果がチャネル利用率である場合には、チャネル利用率が高いほど、適切度は低いことになる。また、破線の矢印は、選択的な報告の送信制御によって、センシング結果が結果として送信されなかったことを示している。 FIG. 8 is a diagram for comparing the case of controlling the transmission time (reporting time) and the case of not controlling the selective reporting of sensing results. In FIG. 8, the upward arrows indicate the transmission timing of the sensing results and the channel utilization rate (COR) indicated by the sensing results. Note that when the sensing result is the channel utilization rate, the higher the channel utilization rate, the lower the appropriateness. Also, dashed arrows indicate that sensing results were not transmitted as a result of selective report transmission control.
図8(a)を参照して、送信時点の制御を行わないセンシング結果の選択的な報告では、BSS内でチャネル利用率の低い順に送信が行われた場合には、センシング結果の送信を適切に抑制できないことになる。具体的には、図8(a)では、1番目から3番目および6番目のセンシング結果の送信が行われることになるため、4番目と5番目のセンシング結果の送信を抑制できる効果しか得られないことになる。 With reference to FIG. 8(a), in the selective reporting of sensing results without controlling the transmission time, if transmission is performed in the BSS in order of lowest channel utilization rate, the sensing results are appropriately transmitted. cannot be suppressed to Specifically, in FIG. 8A, since the first to third and sixth sensing results are transmitted, only the effect of suppressing the transmission of the fourth and fifth sensing results is obtained. There will be no.
一方、図8(b)では、送信制御部205は、自装置のセンシング結果に関する適切度が低いほど、センシング結果の送信時点がより早くなるように、センシング結果の送信時点を制御する。したがって、理想的にはチャネル利用率(COR)の大きい順に(すなわち、適切度の低い順に)センシング結果が送信され、図8(b)で示されるように、2番目から6番目のセンシング結果の送信が行われないことになり、センシング結果の送信を効率的に抑制することができるようになる。なお、自装置のセンシング結果に関する適切度が低いほど、センシング結果の送信時点がより早くなるように、センシング結果の送信時点を制御するとは、センシング結果の送信を全体として見た場合に、結果として、適切度の低いセンシング結果ほど、送信時点がより早くなるようになっていることであってもよい。したがって、送信時点の制御は、自装置のセンシング結果に関する適切度が低いほど、センシング結果の送信時点がより早くなる確率が高くなるように、センシング結果の送信時点を制御することであると考えてもよい。具体的には、適切度に応じた報告時間ウィンドウにおいてランダムに送信時点までの時間を決定する場合には、そのランダム性により、個別のセンシング結果の送信時点については、適切度の高いものが、適切度の低いものよりも早い送信時点となることがあり得るが、確率的には適切度の低いセンシング結果ほど、送信時点がより早くなる。このように、送信時点の制御は、各無線通信装置200において、適切度の低いセンシング結果ほど、より早い送信時点となるように確率的に制御されることであると考えてもよい。
On the other hand, in FIG. 8B, the
次に、上記のように送信時点を制御する手法について、具体的に説明する。ここでは、送信制御部205が、自装置での観測に応じたセンシング結果の適切度が低いほどサイズが小さくなる報告時間ウィンドウにおいて、送信時点までの時間をランダムに決定する場合について説明する。まず、デフォルトの報告時間ウィンドウの長さ(サイズ)をRTW0とする。その報告時間ウィンドウは、(0,RTW0)の時間の区間、または(0,RTW0]の時間の区間であってもよい。なお、丸括弧は端点が含まれないことを示しており、角括弧は端点が含まれることを示している。デフォルトの報告時間ウィンドウの長さRTW0は、例えば、固定値であってもよく、または、通信状況に応じて変化する値であってもよい。後者の場合には、例えば、低遅延要求が高くないときに、RTW0がより長くなるようにし、低遅延要求が高いときに、RTW0がより短くなるようにしてもよい。また、その報告時間ウィンドウの長さは、コンテンション・ウィンドウ(CW:Contention Window)のサイズと同程度になるようにしてもよい。これらに限定されるものではないが、デフォルトの報告時間ウィンドウの長さRTW0は、例えば、数ms~数十ms程度であってもよく、数百ms程度であってもよい。次に、適切度に応じた報告時間ウィンドウの長さRTW(適切度)を、次式のように定義する。
RTW(適切度)=適切度×RTW0+base
Next, a specific description will be given of a technique for controlling the transmission time points as described above. Here, a case will be described in which the
RTW (appropriateness)=appropriateness×RTW 0 +base
ここで、適切度は、0から1までの実数となるように規格化されていることが好適である。また、baseは、適切度が0のときに報告時間ウィンドウのサイズが0にならないようにするためのオフセットであり、RTW0と比較して十分小さい正の実数である。センシング結果がチャネル利用率(COR)である場合には、適切度=1-CORとすることができるため、チャネル利用率に応じた報告時間ウィンドウは、(0,RTWCOR)の時間の区間、または、(0,RTWCOR]の時間の区間であってもよい。なお、RTWCORは次式のとおりである。また、0≦COR≦1であるとしている。
RTWCOR=(1-COR)×RTW0+base
Here, the appropriateness is preferably normalized to be a real number from 0 to 1. Also, base is an offset for preventing the size of the reporting time window from becoming 0 when the appropriateness is 0, and is a positive real number sufficiently small compared to RTW 0 . If the sensing result is the channel utilization (COR), the appropriateness can be set to 1-COR, so the reporting time window according to the channel utilization is a time interval of (0, RTW COR ), Alternatively, it may be a time interval of (0, RTW COR ], where RTW COR is given by the following equation, and 0≦COR≦1.
RTW COR = (1-COR) x RTW 0 + base
この場合には、チャネル利用率が低いほど、報告時間ウィンドウのサイズは大きくなり、チャネル利用率が高いほど、報告時間ウィンドウのサイズは小さくなる。したがって、報告時間ウィンドウのサイズは、チャネル利用率に関して単調減少(すなわち、適切度に関して単調増加)となっている。また、送信制御部205がそのような報告時間ウィンドウにおいてランダム(例えば、一様ランダム)に送信時点までの時間を決定することによって、自装置での観測に応じたチャネル利用率が高いほど、チャネル利用率の送信時点がより早くなり、自装置での観測に応じたチャネル利用率が小さいほど、チャネル利用率の送信時点がより遅くなるように制御することになる。より一般的に適切度に関して言えば、自装置での観測に応じた適切度が高いほど、センシング結果の送信時点までの時間がより長くなり、自装置での観測に応じた適切度が低いほど、センシング結果の送信時点までの時間がより短くなることになる。図7(b)で示される自律分散型協調センシング方式では、そのような送信時点の制御をも行っているものとする。そのため、図7(b)の各無線通信装置STA11~STA15は、各無線通信装置のセンシング結果(チャネル利用率)に応じた報告時間ウィンドウにおいてランダムに送信時点を決定し、その送信時点までに他の無線通信装置から送信されたセンシング結果の適切度が、自装置のセンシング結果の適切度よりも低い場合には、自装置のセンシング結果を送信せず、自装置のセンシング結果の適切度よりも高い場合には、自装置のセンシング結果を送信する。
In this case, the lower the channel utilization, the larger the size of the reporting time window, and the higher the channel utilization, the smaller the size of the reporting time window. Therefore, the size of the reporting time window is monotonically decreasing with respect to channel utilization (ie monotonically increasing with respect to adequacy). In addition, by the
図7(b)では、破線で囲んだ範囲内において、他の無線通信装置の送信した情報を互いに受信できるものとする。すなわち、無線通信装置STA11、STA12、STA15の間では、それぞれ他装置が送信したセンシング結果を受信できるものとする。また、無線通信装置STA13,STA14の間では、それぞれ他装置が送信したセンシング結果を受信できるものとする。また、図7(b)では、チャネル利用率の右側に、各チャネル利用率に応じた報告時間ウィンドウのサイズを括弧書きで示している。また、ここでは、報告時間ウィンドウのサイズの小さい順に、すなわち無線通信装置STA11、STA12、STA13、STA14、STA15の順番にアクセスポイントAP1へのセンシング結果の送信が行われるものとする。そのような状況において、まず、無線通信装置STA11は、自装置のセンシング結果(60%)をアクセスポイントAP1に送信する。次に、無線通信装置STA12は、無線通信装置STA11が送信したセンシング結果(60%)を受信し、自装置での観測に応じたセンシング結果が40%であり、すでに送信された結果よりもよい値であるため(すなわち、適切度が高いため)、センシング結果の送信を行わない。一方、無線通信装置STA13は、無線通信装置STA11から送信されたセンシング結果を受信できないため、センシング結果(30%)を送信する。また、無線通信装置STA14は、無線通信装置STA13が送信したセンシング結果(30%)を受信し、自装置での観測に応じたセンシング結果が20%であり、すでに送信された結果よりもよい値であるため、センシング結果の送信を行わない。また同様に、無線通信装置STA15も、自装置のセンシング結果の送信を行わない。その結果、2個の無線通信装置STA11、STA13のみからセンシング結果の送信が行われることになり、従来と比較して、センシング結果の送信回数を低減することができる。したがって、センシング結果の報告に関するオーバヘッドを大幅に低減でき、不必要な無線リソースの消費を抑制することができる。また、センシング結果の送信・非送信の制御を各無線通信装置が自律的に行うため、その制御について余分な通信が発生することもない。また、各無線通信装置が自律的にセンシング結果の送信・非送信の制御を行うため、スケーラビリティを確保できる。 In FIG. 7(b), it is assumed that information transmitted from other wireless communication devices can be mutually received within the range surrounded by the dashed line. That is, it is assumed that the wireless communication devices STA11, STA12, and STA15 can receive the sensing results transmitted by the other devices. Also, it is assumed that the wireless communication devices STA13 and STA14 can receive the sensing result transmitted by each of the other devices. In addition, in FIG. 7(b), the size of the reporting time window according to each channel utilization is shown in parentheses on the right side of the channel utilization. Also, here, it is assumed that the sensing results are transmitted to the access point AP1 in order from the smallest size of the reporting time window, that is, in the order of the wireless communication devices STA11, STA12, STA13, STA14, and STA15. In such a situation, first, the wireless communication device STA11 transmits the sensing result (60%) of its own device to the access point AP1. Next, the wireless communication device STA12 receives the sensing result (60%) transmitted by the wireless communication device STA11, and the sensing result corresponding to the observation by its own device is 40%, which is better than the result already transmitted. Since it is a value (that is, the degree of appropriateness is high), the sensing result is not transmitted. On the other hand, since the wireless communication device STA13 cannot receive the sensing result transmitted from the wireless communication device STA11, it transmits the sensing result (30%). Also, the wireless communication device STA14 receives the sensing result (30%) transmitted by the wireless communication device STA13, and the sensing result corresponding to the observation by its own device is 20%, which is a better value than the result already transmitted. Therefore, the sensing result is not transmitted. Similarly, the wireless communication device STA15 does not transmit its own sensing result. As a result, the sensing results are transmitted only from the two wireless communication devices STA11 and STA13, and the number of sensing result transmissions can be reduced compared to the conventional case. Therefore, overhead associated with sensing result reporting can be significantly reduced, and unnecessary consumption of radio resources can be suppressed. In addition, since each wireless communication device autonomously controls transmission/non-transmission of the sensing result, unnecessary communication is not generated for the control. In addition, since each wireless communication device autonomously controls transmission/non-transmission of sensing results, scalability can be ensured.
図9は、周期的なセンシングと、周期的な報告(センシング結果の情報収集装置への送信)との関係の一例を示す概念図である。図9(a)を参照して、各無線通信装置におけるセンシング期間の時間的長さは決まっており、一例として、アクセスポイントAPからの指示に応じて、各無線通信装置におけるセンシングが開始される。したがって、各無線通信装置における各センシング期間の始点と終点は同じとなる。センシング期間における無線チャネルの観測に応じたセンシング結果は、報告期間においてアクセスポイントAPに送信される。報告期間の終了に関する制御(この制御については後述する)を行わない場合には、報告期間の時間的長さは一定となる。なお、センシング期間が終了してから、そのセンシング期間に対応する報告期間が開始されるため、センシング期間が各無線通信装置において同期している場合には、報告期間も各無線通信装置において同期することになる。その送信は、各無線通信装置においてランダムに選択された報告タイミング(送信時点)に応じて行われる。その送信タイミングは、上記のように、送信制御部205によって決定される。報告時間ウィンドウを用いてランダムに決定された送信時点までの時間は、各報告期間の始点から送信時点までの時間であってもよい。ただし、前記のように、すでに他の無線通信装置から送信されたセンシング結果よりも自装置のセンシング結果の方が悪い場合にのみ、自装置のセンシング結果の報告が行われ、すでに他の無線通信装置から送信されたセンシング結果の方が自装置のセンシング結果よりも悪い場合には、自装置のセンシング結果の報告は行われない。その制御に応じて、センシング結果の報告数が低減されることになる。その報告期間が終了すると、その報告結果に応じて、アクセスポイントAPにおいて生成された統合センシング情報が各無線通信装置に送信される。そして、各無線通信装置とアクセスポイントAPとの間で、その統合センシング情報に応じた無線チャネルを用いた無線通信が行われることになる(通信期間)。その後も、センシング期間、報告期間等が繰り返されることになる。なお、デフォルトの報告時間ウィンドウのサイズRTW0は、例えば、報告期間の長さ(後述するように、報告期間は短縮されることがあるため、この報告期間の長さは、報告期間の最大の長さである)と等しくてもよく、報告期間の長さよりも短くてもよい。後者の場合には、例えば、デフォルトの報告時間ウィンドウのサイズは、報告期間の長さからbaseの長さを減算した結果であってもよく、または、それよりも短くてもよい。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing an example of the relationship between periodic sensing and periodic reporting (transmission of sensing results to the information collecting device). Referring to FIG. 9A, the length of time of the sensing period in each wireless communication device is determined, and as an example, sensing in each wireless communication device is started in response to an instruction from the access point AP. . Therefore, the start point and end point of each sensing period in each wireless communication device are the same. A sensing result corresponding to the observation of the radio channel during the sensing period is transmitted to the access point AP during the reporting period. In the case where control related to the end of the reporting period (this control will be described later) is not performed, the temporal length of the reporting period is constant. Since the reporting period corresponding to the sensing period starts after the sensing period ends, if the sensing period is synchronized in each wireless communication device, the reporting period is also synchronized in each wireless communication device. It will be. The transmission is performed according to report timing (transmission time point) randomly selected in each wireless communication device. The transmission timing is determined by
なお、図8(b)で示されるように、送信時点の制御を行った場合には、報告期間の早い時期にセンシング結果の報告が行われることもある。そのように、報告期間の早い時期に適切度の低いセンシング結果が報告された場合には、その報告以降の報告期間は、不要な時間待ちを行っていることになる。一方、一律に報告期間を短くすると、BSSにおける各無線通信装置の観測結果の適切度が高い場合に、センシング結果の送信時点が遅くなり、アクセスポイントAPがそのセンシング結果を受信できないおそれがある。 Note that, as shown in FIG. 8(b), when the transmission timing is controlled, the sensing result may be reported early in the reporting period. In this way, when a sensing result with a low degree of appropriateness is reported early in the reporting period, unnecessary waiting time is performed in the reporting period after the report. On the other hand, if the reporting period is uniformly shortened, when the appropriateness of the observation results of each wireless communication device in the BSS is high, the timing of transmitting the sensing results will be delayed, and the access point AP may not be able to receive the sensing results.
そこで、アクセスポイントAPである情報収集装置は、次のようにして報告期間の終期を決定してもよい。図10は、報告期間の終了に関する制御について説明するための図である。なお、図10では、報告期間の始点を時間「0」としている。図10においても、図7と同様に、各無線通信装置での観測が行われたとする。図10において、時間T21に無線通信装置STA11がセンシング結果であるチャネル利用率「60%」をアクセスポイントAPに送信したとする。すると、アクセスポイントAPは、受信したセンシング結果を用いて、無線通信装置STA11で送信時点の決定に用いられた報告時間ウィンドウの長さを算出することができる。ここでは、その報告時間ウィンドウの長さがT22であったとする。具体的には、上記のRTW(適切度)の式に適切度を代入することや、上記のRTWCORの式にチャネル利用率(COR)を代入することによって、報告時間ウィンドウの長さを算出することができる。報告期間の開始から報告時間ウィンドウの長さだけ経過すると、それ以降に、その報告時間ウィンドウに対応する適切度よりも低い適切度が報告されることはないことになる。なぜなら、適切度が低いほど、報告時間ウィンドウの長さが短いからである。したがって、アクセスポイントAP(情報収集装置300)の取得部302は、センシング結果が受信されるごとに、センシング結果に応じた報告終了時間を算出する。その報告終了時間は、センシング結果に応じた報告時間ウィンドウの長さに相当する期間である。そして、2以上のセンシング結果が受信された場合には、特定部303は、それぞれ算出された2以上の報告終了時間のうち、最も短い報告終了時間である最短報告終了時間を取得する。例えば、図10において、無線通信装置STA11より前に、無線通信装置STA12がセンシング結果をアクセスポイントAPに送信した場合には、そのセンシング結果に応じて、アクセスポイントAPは、報告終了時間「T23」を算出する。この場合には、報告終了時間は1個だけであるため、最短報告終了時間は、「T23」とされる。次に、無線通信装置STA11がセンシング結果を送信すると、アクセスポイントAPは、報告終了時間「T22」を算出する。そして、T22<T23であるため、アクセスポイントAPは、最短報告終了時間を「T22」に更新する。
Therefore, the information collection device, which is the access point AP, may determine the end of the reporting period as follows. FIG. 10 is a diagram for explaining control regarding the end of the reporting period. Note that in FIG. 10, the starting point of the reporting period is set to time "0". Also in FIG. 10, as in FIG. 7, it is assumed that each wireless communication device is observed. In FIG. 10, it is assumed that the wireless communication device STA11 transmits the channel utilization rate "60%", which is the sensing result, to the access point AP at time T21. The access point AP can then use the received sensing results to calculate the length of the reporting time window used in determining the transmission time point in the wireless communication device STA11. Assume here that the length of the reporting time window is T22. Specifically, the length of the reporting time window is calculated by substituting the relevance into the above RTW (relevance) formula and substituting the channel utilization rate (COR) into the above RTW COR formula. can do. Once the length of the reporting time window has elapsed from the start of the reporting period, no further relevance will be reported that is lower than the relevance corresponding to that reporting time window. This is because the lower the relevance, the shorter the length of the reporting time window. Therefore, the
その後、報告期間の始期からの経過時間がT22となり、最短報告終了時間「T22」が到来すると、アクセスポイントAPは、各無線通信装置に報告期間の終了を通知する。センシング結果受信部203は、情報収集装置300から送信されるセンシング結果の報告期間の終了の通知をも受信する。報告期間の終了の通知が受信された場合には、送信制御部205は、報告期間を終了する。報告期間を終了するとは、報告期間の終了以降の期間を、報告以外の目的のために使用することであってもよい。例えば、図9(b)で示されるように、報告期間が早期に終了された場合には、それ以降の期間を通信期間としてもよい。そのようにすることで、報告期間が早期に終了された場合には、センシング結果に応じたより適切なチャネルで通信できる期間をより多く確保することができるようになる。なお、報告期間が終了された場合には、未送信のセンシング結果があったとしても、その未送信のセンシング結果は送信されないことになる。報告期間の終了以降は、センシング結果の送信は不要だからである。また、報告期間の終了後の期間は、例えば、統合センシング情報に応じたチャネル変更の期間として用いられてもよい。その場合は、図9(a)において、通信期間内にチャネル変更を行うときと比較して、より適切なチャネルで通信を行うことができる時間を増やすことができるようになる。なお、図9の報告期間においても、アクセスポイントAPと無線通信装置との間で通信が行われてもよい。ただし、その通信は、報告に応じたチャネル変更等の制御が行われる前の通信となる。また、図9では、センシング期間と、報告および通信期間とが別に設けられている場合について示しているが、センシング期間と、報告および通信期間とは並行して設けられていてもよい。すなわち、センシングは絶えず、行われていてもよい。
After that, when the elapsed time from the start of the reporting period reaches T22 and the shortest reporting end time "T22" arrives, the access point AP notifies each wireless communication device of the end of the reporting period. The sensing
上記のように、自装置のセンシング結果に関する適切度が低いほど、センシング結果の送信時点がより早くなるように、センシング結果の送信時点を制御したとしても、BSSにおけるセンシング結果の適切度が全体として高い場合には、報告期間の前半には報告がなく、後半に報告が集中することもある。その場合には、不必要な時間待ちが発生することになり、短時間でチャネルを選択することなどができなくなるという問題がある。センシング結果の適切度が全体として高い場合であっても、送信時点の制御や報告期間の終了に関する制御を行うことによって、例えば、図9(c)で示されるように、送信時点の制御を行わない状況(図9(a))よりも報告期間は短くなる。しかしながら、その短くなる程度が少なくなる(例えば、図9(b)よりも報告期間が長くなる)。 As described above, even if the transmission timing of the sensing result is controlled so that the transmission timing of the sensing result becomes earlier as the appropriateness regarding the sensing result of the own device is lower, the appropriateness of the sensing result in the BSS as a whole If it is high, there may be no reports in the first half of the reporting period and reports concentrated in the second half. In that case, there is a problem that an unnecessary waiting time occurs, making it impossible to select a channel in a short period of time. Even if the appropriateness of the sensing result is high as a whole, by controlling the transmission timing and the end of the reporting period, for example, as shown in FIG. 9C, the transmission timing is controlled. The reporting period is shorter than in the situation without (Fig. 9(a)). However, the extent to which it is shortened is reduced (eg, the reporting period is longer than in FIG. 9(b)).
そのため、送信時点決定部204は、上記のように、他の無線通信装置200から1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間である未報告期間が長くなるほど、より終期(終了時点)が早くなる報告時間ウィンドウ内における送信時点となるように送信時点を更新する。すなわち、未報告期間が長い場合(すなわち、BSS内において観測されたセンシング結果の適切度が全体として高い場合)には、送信時点決定部204は、確率的にセンシング結果の送信時点が前倒しされるように、送信時点を更新する。そのため、送信時点決定部204は、報告時間ウィンドウの終期を次式のよう更新してもよい。ただし、関数F(x)は、引数xの増加関数であるとする。したがって、未報告期間が長くなるほど、報告時間ウィンドウ(RTW)の終期は早くなる(報告期間の開始時点に近づく)ことになる。また、未報告期間が0の場合(報告期間の開始時点)には、F(0)=0であってもよい。
RTWの終期(適切度,未報告期間)=適切度×RTW0+base-F(未報告期間)
Therefore, as described above, the longer the non-report period, which is the period until the first sensing result is received from another
End of RTW (appropriateness, non-reporting period) = appropriateness x RTW 0 + base-F (non-reporting period)
なお、報告時間ウィンドウの終期は、未報告期間が単位期間だけ増えるごとに、所定の期間だけ短くされてもよい。その場合には、未報告期間がN×単位期間となった時点に、報告時間ウィンドウの終期が次式のよう更新されてもよい。なお、Nは、1以上の整数である。また、PEは、あらかじめ決められた期間である。次式においては、未報告期間が単位期間だけ増えるごとに、報告時間ウィンドウの終期が期間PEだけ短くなることになる。なお、ここでは、PEを定数としているが、そうでなくてもよい。例えば、Nが大きくなるしたがって、PEを小さくしてもよく、または大きくしてもよい。すなわち、PEは、例えば、Nの減少関数または増加関数であってもよい。
RTWの終期(適切度,N)=適切度×RTW0+base-N×PE
Note that the end of the reporting time window may be shortened by a predetermined period each time the non-reporting period increases by the unit period. In that case, when the non-reporting period reaches N×unit period, the end of the reporting time window may be updated as follows. Note that N is an integer of 1 or more. Also, PE is a predetermined period. In the following formula, each time the non-reporting period increases by the unit period, the end of the reporting time window is shortened by the period PE. Although PE is a constant here, it does not have to be. For example, PE may be made smaller or larger as N becomes larger. That is, PE may be a decreasing or increasing function of N, for example.
End of RTW (relevance, N) = relevance x RTW 0 + base-N x PE
ここで、図11を参照して、未報告期間が単位期間だけ増えるごとに、報告時間ウィンドウの終期が所定の期間だけ短くされることによって、送信時点が更新される方法について説明する。以下の説明では、便宜上、上式のbase=0とすることがある。 Here, referring to FIG. 11, a method of updating the transmission time by shortening the end of the reporting time window by a predetermined period each time the non-reporting period increases by a unit period will be described. In the following description, for the sake of convenience, base in the above equation may be set to 0.
まず、報告期間の開始時点において、図11Aで示されるように、報告時間ウィンドウが設定されたとする。STA1のチャネル利用率が20%であり、STA2のチャネル利用率が10%としている。そのため、STA1の報告時間ウィンドウの方が、STA2の報告時間ウィンドウよりも短くなっている。なお、情報収集装置(AP)300の報告時間ウィンドウは、センシング結果がまだ受信されていないため、チャネル利用率0%(適切度=1)に応じた長さ(デフォルトの報告時間ウィンドウの長さ)となっている。送信時点決定部204は、各報告時間ウィンドウにおいて、送信時点をランダムに決定する。この場合には、送信時点は、その時点(時間0)から、報告時間ウィンドウの終期までの間のいずれかの時点となる。なお、決定された送信時点は図示していない。
First, assume that a reporting time window is set at the beginning of the reporting period, as shown in FIG. 11A. It is assumed that the channel utilization rate of STA1 is 20% and the channel utilization rate of STA2 is 10%. Therefore, the reporting time window of STA1 is shorter than the reporting time window of STA2. Note that the reporting time window of the information gathering apparatus (AP) 300 has a length (default reporting time window length ). Transmission
次に、報告期間が開始されてから時間T1(=ΔT)までは、センシング結果の送信が行われなかったとする。なお、ΔTが単位期間であるとする。すると、STA1,STA2は、図11Bで示されるように、報告時間ウィンドウの終期をそれぞれPEだけ短縮させる(上式におけるN=1)。送信時点決定部204は、短縮された報告時間ウィンドウにおいて、送信時点を再度、ランダム(例えば、一様ランダム)に決定することによって送信時点を更新する。この場合には、送信時点は、その時点(時間T1)から、PEだけ短縮された報告時間ウィンドウの終期までの間のいずれかの時点となる。なお、決定された送信時点は図示していない。
Next, assume that the sensing result is not transmitted from the start of the reporting period until time T1 (=ΔT). It is assumed that ΔT is the unit period. Then, STA1 and STA2 each shorten the end of the reporting time window by PE (N=1 in the above equation), as shown in FIG. 11B. The transmission
その後、次の単位期間が経過して、報告期間が開始されてから時間T2(=2×ΔT)が経過しても、センシング結果の送信が行われなかったとする。すると、STA1,STA2は、図11Cで示されるように、報告時間ウィンドウの終期をさらにそれぞれPEだけ短縮させる(上式におけるN=2)。送信時点決定部204は、短縮された報告時間ウィンドウにおいて、送信時点を再度、ランダムに決定することによって送信時点を更新する。なお、STA1において決定された送信時点は、図中の黒丸で示される時点であったとする。
After that, it is assumed that the next unit period has passed and the sensing result has not been transmitted even after the time T2 (=2×ΔT) has passed since the start of the reporting period. Then, STA1 and STA2 further shorten the end of the reporting time window by PE respectively (N=2 in the above equation), as shown in FIG. 11C. The transmission
更新された送信時点になると、STA1は、センシング結果を送信する。そのセンシング結果は、情報収集装置(AP)300と、STA2によって受信され、未報告期間が終了することになる。そして、未報告期間に、単位期間ΔTが2個含まれるため、取得部302は、STA1から受信したセンシング結果の適切度と、未報告期間の長さ(N=2)とを上式に代入することによって、報告時間ウィンドウの終期である報告終了時間(T11)を取得することができる。なお、この場合には、その報告終了時間が最短報告終了時間となる。また、その後に、別のセンシング結果が受信された場合には、それに応じて報告終了時間が取得され、最短報告終了時間が特定される。最短報告終了時間T11までに、STA1から送信されたセンシング結果の適切度よりも低い適切度のセンシング結果の送信がなかった場合には、時間T11に情報収集装置300から各無線通信装置200に報告期間の終了の通知が送信され、報告期間が終了されることになる。このように、センシング結果の適切度が高い場合であっても、図9(d)で示されるように、報告期間の終期が前倒しされることによって、通信期間をより早期に開始することができるようになる。
When the updated transmission time comes, STA1 transmits the sensing result. The sensing result is received by the information gathering device (AP) 300 and STA2, and the non-reporting period ends. Then, since the non-report period includes two unit periods ΔT,
なお、STA1から送信されたセンシング結果が、他の無線通信装置200(ここでは、STA2とする)によって受信されないことも想定される。その場合には、図11Dで示されるように、STA2は、さらに報告時間ウィンドウの終期を早めることになる。一方、情報収集装置300は、BSS内の各無線通信装置200から送信されたセンシング結果を受信することができるため、情報収集装置300の取得部302は、正確な未報告期間を用いて、報告終了時間を取得することになる。したがって、図11Dのような状況になったとしても、報告期間の終了の通知は、適切な時点に送信されることになり、無線通信装置200からのセンシング結果の必要な送信が完了していない時点において、報告期間が終了されるような事態を回避することができる。
It is also assumed that the sensing result transmitted from STA1 is not received by another wireless communication device 200 (here, STA2). In that case, STA2 will advance the expiration of the reporting time window further, as shown in FIG. 11D. On the other hand, since
また、上記のように、未報告期間が単位期間ΔTだけ増えるごとに、所定の期間PEだけ報告時間ウィンドウの終期を早める場合であって、現在の時点から、報告時間ウィンドウの終期までの時間的な長さが、所定の期間PE未満である場合には、送信時点決定部204は、送信時点の更新を行わなくてもよい。そのような状況で送信時点の更新を行うと、更新後の報告時間ウィンドウの終期が、過去の時点になってしまうからである。
Also, as described above, every time the non-reporting period increases by the unit period ΔT, the end of the reporting time window is advanced by a predetermined period PE, and the time from the current point to the end of the reporting time window is is less than the predetermined period PE, the transmission
なお、そのように、更新後の報告時間ウィンドウの終期が、過去の時点になってしまうときには送信時点の更新を行わないようにすると、適切度の低いセンシング結果に対応する報告時間ウィンドウの終期が、適切度のより高いセンシング結果に対応する報告時間ウィンドウの終期よりも後の時点になる可能性もあり得る。そのような可能性を低減するためには、所定の期間PEを短い値に設定し、少しずつ報告時間ウィンドウの終期が前倒しされるようにすることが好適である。また、そのような事態を回避するための別の方法として、報告時間ウィンドウが、適切度に応じた長さであって、所定の期間PEの整数倍の長さとなるようにしてもよい。この場合には、初回の報告時間ウィンドウの長さは、次のようにして算出されてもよい。なお、floor(x)は、引数x以下の最大の整数を返す床関数であり、Mは、2以上の整数であり、あらかじめ決められているものとする。
RTW(適切度)=floor(適切度×M)/M×RTW0+base
In this way, when the end of the reporting time window after updating is in the past, if the transmission time is not updated, the end of the reporting time window corresponding to a sensing result with a low degree of appropriateness will be delayed. , could be later than the end of the reporting time window corresponding to the more relevant sensing results. To reduce such a possibility, it is preferable to set the predetermined period PE to a short value so that the end of the reporting time window is brought forward by small increments. In addition, as another method for avoiding such a situation, the reporting time window may have a length corresponding to the degree of appropriateness, and may be an integral multiple of the predetermined period PE. In this case, the length of the first reporting time window may be calculated as follows. Note that floor(x) is a floor function that returns the largest integer equal to or less than the argument x, and M is an integer equal to or greater than 2 and is determined in advance.
RTW (appropriateness)=floor (appropriateness×M)/M×RTW 0 +base
このようにすることで、0,1/M,…,(M-1)/MのM段階に変換された適切度を用いて、M段階の報告時間ウィンドウの長さを求めていると考えることができる。また、所定の期間PEを、PE=RTW0/Mとすることによって、単位時間ごとに報告時間ウィンドウの終期が更新された場合でも、その終期がRTW0/Mごとに揃うことになり、適切度の低いセンシング結果に対応する報告時間ウィンドウの終期が、適切度のより高いセンシング結果に対応する報告時間ウィンドウの終期よりも後の時点になることを回避できるようになる。なお、同様のことは、床関数に代えて、天井関数を用いて実現してもよく、または、他の関数等を用いて実現してもよい。 By doing so, it is considered that the length of the reporting time window of M stages is obtained using the appropriateness converted to M stages of 0, 1/M, . . . , (M−1)/M. be able to. Further, by setting the predetermined period PE to PE=RTW 0 /M, even if the end of the reporting time window is updated every unit time, the end will be aligned for each RTW 0 /M. It becomes possible to avoid the end of the reporting time window corresponding to the low degree of sensing result being later than the end of the reporting time window corresponding to the more appropriate sensing result. The same thing may be realized by using a ceiling function instead of the floor function, or by using other functions.
また、更新後の送信時点が、更新された報告時間ウィンドウにおいてランダムに決定される場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。更新前の送信時点を用いて、更新後の送信時点が算出されてもよい。図12は、その算出の処理について説明するための図である。図12において、更新前の送信時点の決定に用いられた報告時間ウィンドウ(以下、「初回の送信時点の報告時間ウィンドウ」と呼ぶことがある)は、時間0から時間RTWCORまでのウィンドウであるとする。その報告時間ウィンドウにおいて、送信時点TPが決定されたとする。また、N個の単位期間(ΔT)であるN×ΔTの未報告期間があったとすると、時間TN(=N×ΔT)における更新後の送信時点は、時間TNから時間(RTWCOR-N×PE)までの報告時間ウィンドウ(以下、「時間TNの報告時間ウィンドウ」と呼ぶことがある)において決定されることになる。その時間TNの報告時間ウィンドウにおける報告時点TPnewは、次式のように、更新前の送信時点(ここでは、初回の送信時点TP)を用いて算出されてもよい。
ここで、初回の送信時点の報告時間ウィンドウにおける時間TNから時間RTWCORまでの長さに対する時間TNから時間TPまでの長さの比が、時間TNの報告時間ウィンドウの長さに対する時間TNから時間TPnewまでの長さの比と等しくなるように、上記報告時点TPnewが算出されることになる。したがって、この場合には、報告時点TPnewが、初回の送信時点TPよりも後の時点になることはなく、送信時点の更新ごとに、送信のタイミングは前倒しされることになる。 where the ratio of the length of time TN to time TP to the length of time TN to time RTW COR in the reporting time window at the time of the first transmission is the length of time TN to time TP to the length of time TN reporting time window The reporting time TP new will be calculated to be equal to the ratio of the lengths to TP new . Therefore, in this case, the reporting time TPnew will not be later than the initial transmission time TP, and the transmission timing will be brought forward each time the transmission time is updated.
なお、ここでは、時間TNの時点における送信時点TPnewを、時間0の時点における送信時点TPを用いて算出する場合について示しているが、そうでなくてもよい。例えば、時間TNの時点における送信時点を、時間T(N-1)(=(N-1)×ΔT)における送信時点を用いて算出するようにしてもよい。
Here, a case is shown in which the transmission time TP new at time TN is calculated using the transmission time TP at
また、報告時点TPnewを、別の算出式によって算出してもよい。次式は、その一例である。次式では、初回の送信時点の報告時間ウィンドウの長さに対する時間0から時間TPまでの長さの比が、時間TNの報告時間ウィンドウの長さに対する時間TNから時間TPnewまでの長さの比と等しくなるように、上記報告時点TPnewが算出されることになる。
このように、以前の送信時点を用いて更新後の送信時点が算出される場合には、送信時点決定部204は、更新後の報告時間ウィンドウの終期を算出しなくてもよい。ただし、そのような場合であっても、送信時点決定部204が上式等を用いて算出する更新後の送信時点は、その算出の時点から、更新後の報告時間ウィンドウの終期までの間の時点となる。したがって、結果として、送信時点決定部204は、終期の更新された報告時間ウィンドウ内における送信時点となるように送信時点を更新したことになる。また、このように、更新前の送信時点を用いて更新後の送信時点を算出する場合であっても、初回の送信時点は、上記のように、ランダムに決定されることになる。したがって、そのランダムに決定された初回の送信時点を直接または間接的に用いて決定された更新後の送信時点も、更新後の報告時間ウィンドウにおいてランダムに決定された送信時点であると考えることもできる。
Thus, when the updated transmission time point is calculated using the previous transmission time point, the transmission
ここで、アクセスポイントAP1(情報収集装置)から各無線通信装置に送信される統合センシング情報について説明する。アクセスポイントAP1では、適切度の最も低いセンシング結果が保持されるため、例えば、図7で示されるようにセンシング結果の報告が行われた場合には、チャネル利用率「60%」に統合され、その統合センシング情報「60%」が各無線通信装置STA11~STA15に送信されてもよい。その送信は、あらかじめ決められた無線チャネルである制御チャネルを用いて行われてもよい。また、複数の無線チャネルについてセンシング結果の送信が行われる場合には、その統合センシング情報は、複数の無線通信装置から送信されたセンシング結果に応じてアクセスポイントAP1において選択された、BSS1の無線通信で用いる1つまたは複数の無線チャネルを示す情報であってもよい。具体的には、無線チャネルch1、ch2、ch3、ch4、ch5について、各無線通信装置から送信されたセンシング結果によって示されるチャネル利用率の最高値がそれぞれ60%、30%、40%、50%、20%である場合には、アクセスポイントAP1は、チャネル利用率の低い順(適切度の高い順)に3個のチャネルを選択し、その選択した無線チャネルch2、ch3、ch5を示す統合センシング情報を、各無線通信装置STAに送信してもよい。そして、各無線通信装置STAでは、その無線チャネルch2、ch3、ch5を用いて、無線通信が行われてもよい。なお、選択する無線チャネルの個数は、あらかじめ決められていてもよく、または、センシング結果に応じて決められてもよい。後者の場合には、例えば、あらかじめ決められた閾値以上の適切度である無線チャネルから、あらかじめ決められた個数以内の無線チャネルが選択されてもよい。具体的には、その閾値がチャネル利用率30%に設定されており、あらかじめ決められた個数が「3個」である場合には、上記の例において、アクセスポイントAP1から、ch2、ch5を示す統合センシング情報が各無線通信装置STAに送信されてもよい。 Here, the integrated sensing information transmitted from the access point AP1 (information collection device) to each wireless communication device will be described. Since the access point AP1 holds the sensing result with the lowest appropriateness, for example, when the sensing result is reported as shown in FIG. The integrated sensing information “60%” may be transmitted to each wireless communication device STA11-STA15. The transmission may be performed using a control channel, which is a predetermined radio channel. Further, when the sensing results are transmitted for a plurality of wireless channels, the integrated sensing information is selected by the access point AP1 according to the sensing results transmitted from the plurality of wireless communication devices. It may be information indicating one or more radio channels used in . Specifically, for wireless channels ch1, ch2, ch3, ch4, and ch5, the maximum channel utilization indicated by the sensing result transmitted from each wireless communication device is 60%, 30%, 40%, and 50%, respectively. , 20%, the access point AP1 selects three channels in descending order of channel utilization rate (in descending order of appropriateness), and performs integrated sensing indicating the selected radio channels ch2, ch3, and ch5. Information may be sent to each wireless communication device STA. Then, each wireless communication device STA may perform wireless communication using the wireless channels ch2, ch3, and ch5. Note that the number of radio channels to be selected may be determined in advance, or may be determined according to sensing results. In the latter case, for example, radio channels within a predetermined number may be selected from among the radio channels whose adequacy is equal to or greater than a predetermined threshold. Specifically, when the threshold is set to a channel utilization rate of 30% and the predetermined number is "3", ch2 and ch5 are indicated from the access point AP1 in the above example. Integrated sensing information may be sent to each wireless communication device STA.
次に、無線通信装置200の動作について図5のフローチャートを用いて説明する。図5は、無線通信装置200が、自律的な分散型協調センシングによって、センシング結果の送信または非送信を決定するフローを説明する図である。
Next, the operation of
(ステップS101)チャネル利用状況観測部201は、無線通信を行う可能性のある複数の対象無線チャネルについて、利用状況を観測することによってセンシングを行う。なお、あるセルにおける最初のセンシング期間の開始タイミングは、アクセスポイントAP(情報収集装置300)によって指定されてもよい。
(Step S101) The channel usage
(ステップS102)チャネル利用状況観測部201は、センシングを終了するかどうか判断する。そして、センシングを終了する場合には、ステップS103に進み、そうでない場合には、ステップS101に戻る。このようにして、センシングは、センシング期間が終了するまで継続して行われることになる。
(Step S102) Channel
(ステップS103)センシング結果送信部202は、センシング期間が終了すると、観測結果に応じてセンシング結果を取得する。ここでは、そのセンシング結果がチャネル利用率であるとする。
(Step S103) When the sensing period ends, the sensing
(ステップS104)送信時点決定部204は、自装置のセンシング結果の適切度が低いほどサイズが小さくなる報告時間ウィンドウを生成する。
(Step S104) The transmission point-in-
(ステップS105)送信時点決定部204は、ステップS104で生成した報告時間ウィンドウにおいて、センシング結果を送信する初回の送信時点(送信タイミング)をランダムに決定する。
(Step S105) The transmission
(ステップS106)送信制御部205は、ステップS105で決定された、または、ステップS110で更新されたセンシング結果の送信時点が到来したかどうか判断する。そして、その送信時点が到来した場合には、ステップS107に進み、そうでない場合には、ステップS108に進む。
(Step S106) The
(ステップS107)センシング結果送信部202は、センシング結果をアクセスポイントAP(情報収集装置300)に送信する。
(Step S107) The sensing
(ステップS108)センシング結果受信部203は、報告期間の終了の通知を受信したかどうか判断する。そして、その報告期間の終了の通知を受信した場合には、送信制御部205は、報告期間を終了する。このようにして、センシング結果の報告処理は終了されることになる。一方、報告期間の終了の通知を受信していない場合には、ステップS109に進む。
(Step S108) The sensing
(ステップS109)送信時点決定部204は、送信時点を更新するかどうか判断する。そして、送信時点を更新する場合には、ステップS110に進み、そうでない場合には、ステップS111に進む。送信時点決定部204は、例えば、他の無線通信装置200から送信された1個目のセンシング結果が、自装置のセンシング結果受信部203によって受信されておらず、かつ、前回の送信時点の更新(更新が行われていない場合には、報告期間の開始時点)からあらかじめ決められた期間(上記の単位期間)が経過した場合に、送信時点を更新すると判断してもよい。
(Step S109) The transmission
(ステップS110)送信時点決定部204は、送信時点を更新する。なお、更新後の送信時点は、未報告期間が長くなるほど、より終期が早くなる報告時間ウィンドウ内における送信時点となる。そして、ステップS106に戻る。
(Step S110) The transmission
(ステップS111)センシング結果受信部203は、他の無線通信装置200から送信されたセンシング結果を受信したかどうか判断する。そして、他の無線通信装置200から送信されたセンシング結果を受信した場合には、ステップS112に進み、そうでない場合には、ステップS106に戻る。なお、他の無線通信装置200から1個目のセンシング結果を受信した後には、ステップS110の送信時点の更新は行われなくなる。
(Step S<b>111 ) Sensing
(ステップS112)送信制御部205は、他の無線通信装置200から送信されたセンシング結果の方が、自装置のセンシング結果よりも悪いかどうか、すなわち適切度が低いかどうか判断する。そして、他の無線通信装置200から送信されたセンシング結果の方が適切度が低い場合には、ステップS113に進み、そうでない場合には、ステップS106に戻る。
(Step S112) The
(ステップS113)送信制御部205は、センシング結果送信部202によるセンシング結果の送信を取り消す。その結果、その報告期間における自装置からのセンシング結果の送信は行われないことになる。そして、ステップS114に進む。
(Step S<b>113 ) The
(ステップS114)センシング結果受信部203は、報告期間の終了の通知を受信したかどうか判断する。そして、送信制御部205は、報告期間の終了の通知を受信した場合には報告期間を終了し、そうでない場合には、報告期間の終了の通知を受信するまで、ステップS114の処理を繰り返す。このようにして、センシング結果の報告処理は終了されることになる。その報告期間の終了後は、例えば、図9(d)の通信期間において、収集されたセンシング結果に応じて選択されたチャネルを用いた無線通信を行うことができる。なお、各無線通信装置200において、センシング結果が送信された際、またはセンシング結果の送信が取り消された際には、報告期間の終了の通知の受信を待たないで、報告期間が終了されてもよい。
(Step S114) The sensing
ここで、複数の無線通信装置200について、報告期間の始点が一致している場合には、上記のようにセンシング結果の送信が行われることによって、自装置と他装置とのセンシング結果の比較の処理が、報告期間ごとにリセットされることになる。例えば、複数の無線通信装置200について、ステップS101の対象チャネルのセンシングを開始するタイミングが同期しており、また、センシングを終了するまでのセンシング期間が一致している場合には、その複数の無線通信装置200の報告期間の始点が一致することになる。なお、複数の無線通信装置200および情報収集装置300において報告期間を同期させるため、情報収集装置(アクセスポイントAP)300は、例えば、報告期間の開始を示すスタートビーコンを送信してもよい。
Here, when the start points of the reporting periods are the same for a plurality of
なお、図5のフローチャートの処理は、各無線通信装置200において繰り返して実行されることになる。また、ステップS112の判断処理は、複数の無線チャネルのそれぞれについて行われてもよい。そして、例えば、いずれかの無線チャネルについて、自装置のセンシング結果の方が、他装置のセンシング結果よりも適切度が低い場合には、ステップS106に戻ってもよい。そのようにしてステップS106に戻った場合には、自装置のセンシング結果の方が、他装置のセンシング結果よりも適切度が低いと判断した無線チャネルについてのみ、それ以降のステップS111,S112に関する判断を行ってもよい。また、ステップS107では、すべての無線チャネルのセンシング結果が送信されてもよく、または、ステップS112において、他装置のセンシング結果の方が、自装置のセンシング結果よりも適切度が低いと判断された無線チャネル以外の無線チャネルに対応するセンシング結果のみが送信されてもよい。また、周期的なセンシングと、周期的なセンシング結果の送信とが並行して実行される場合には、ステップS101~S103のセンシング結果の取得処理と、ステップS104~S114のセンシング結果の送信または送信取消の処理とは、並行して実行されてもよい。
Note that the processing of the flowchart of FIG. 5 is repeatedly executed in each
次に、情報収集装置300の動作について図6のフローチャートを用いて説明する。図6は、アクセスポイントAPである情報収集装置300が、報告期間の終了の通知等を行うフローを説明するための図である。
Next, the operation of the
(ステップS201)情報収集装置300は、報告期間が始まったかどうか判断する。そして、報告期間が始まった場合には、ステップS202に進み、そうでない場合には、報告期間が始まるまでステップS201の処理を繰り返す。情報収集装置300は、例えば、各無線通信装置200にセンシング期間の開始タイミングを通知している場合には、その開始タイミングからセンシング期間の長さだけ経過した際に、報告期間が始まったと判断してもよい。
(Step S201) The
(ステップS202)受信部301は、無線通信装置200から送信されたセンシング結果を受信したかどうか判断する。そして、センシング結果を受信した場合には、ステップS203に進み、そうでない場合には、ステップS207に進む。
(Step S202) The receiving
(ステップS203)受信部301は、ステップS202で受信されたセンシング結果が、報告期間において初めて受信されたセンシング結果であるかどうか判断する。すなわち、受信部301は、そのセンシング結果の受信が、報告期間における1回目のセンシング結果の受信であるかどうか判断する。そして、初めての受信である場合には、ステップS204に進み、そうでない場合には、ステップS205に進む。
(Step S203) The receiving
(ステップS204)取得部302は、未報告期間の長さを取得する。この未報告期間の長さの取得は、未報告期間が、単位期間の何個分に相当するのかを取得することであってもよい。その場合には、例えば、取得部302は、未報告期間の長さを単位期間で除算した際の商の値を取得してもよい。
(Step S204) The
(ステップS205)取得部302は、ステップS204で取得された未報告期間と、ステップS202で受信されたセンシング結果の適切度とを用いて報告終了時間を算出する。
(Step S205) The
(ステップS206)特定部303は、ステップS205で算出された報告終了時間に応じて最短報告終了時間を更新する。すなわち、それまでに取得された報告終了時間がある場合には、特定部303は、最短報告終了時間が、新たに取得された報告終了時間と、それまでに取得された報告終了時間とのうち、早期に終了する方の報告終了時間となるように、最短報告終了時間を更新してもよい。また、それまでに取得された報告終了時間がない場合には、特定部303は、最短報告終了時間が、新たに取得された報告終了時間となるようにしてもよい。そして、ステップS202に戻る。
(Step S206) The specifying
(ステップS207)送信部305は、最短報告終了時間が到来したかどうか判断する。そして、最短報告終了時間が到来した場合には、ステップS208に進み、そうでない場合には、ステップS202に戻る。なお、報告期間が開始されてからセンシング結果が受信されておらず、そのため、報告終了時間の算出や最短報告終了時間の特定が行われていない場合には、送信部305は、最短報告終了時間が到来していないと判断してもよい。
(Step S207) The
(ステップS208)送信部305は、生成部304によって生成された統合センシング情報を複数の無線通信装置200に送信することによって、報告期間の終了を通知する。そして、ステップS201に戻る。なお、生成部304は、センシング結果が受信されるごとに統合センシング情報を更新してもよく、または、報告期間が終了した後に統合センシング情報を生成してもよい。また、統合センシング情報の送信と、報告期間の終了の通知とが別である場合には、送信部305は、報告期間の終了の通知の後に、統合センシング情報を各無線通信装置に送信してもよい。
(Step S208) The transmitting
以上のように、センシング端末である各無線通信装置200が観測したセンシング結果のうち、最大あるいは最小の値が情報収集装置300に送信されることになり、低オーバヘッドで協調センシングを実行することが可能である。また、センシング結果の送信タイミングについても制御を行うため、有用な情報が送信されるまでに不必要な送信が行われる事態を低減することができるようになる。また、センシング結果の適切度に応じて送信タイミングを1点に決めた場合には、複数の無線通信装置200におけるセンシング結果の適切度が同じであるときにセンシング結果の送信において衝突が発生する恐れがあるが、送信タイミングを報告時間ウィンドウにおいてランダムに決定することにより、そのような衝突を回避することができるようになる。また、本実施の形態による無線通信装置200や情報収集装置300では、報告期間を早期に終了することによって、センシング結果の不要な送信を回避することができることになる。例えば、図7において、STA13からのセンシング結果の送信が行われないようにすることができる。その結果、不要な無線リソースの利用を低減することができるようになる。また、情報収集装置300からの報告期間の終了の通知によって各無線通信装置200は報告期間を終了させることができるため、従来であれば報告期間であった期間に、チャネル選択等を行うことができるようになり、期間の有効利用を図ることができるようになる。さらに、BSS内におけるセンシング結果の適切度が高く、報告期間においてセンシング結果の送信時点が遅くなる可能性がある場合であっても、未報告期間が長くなるほど、より終期が早くなる報告時間ウィンドウにおける送信時点となるように、送信時点の前倒し制御が行われることによって、報告期間がより短くなるようにすることができる。その結果、センシング結果に応じて選択されたチャネルを用いた無線通信を、より早期に開始することもできるようになる。また、情報収集装置300は、最短報告終了時間が経過した際に報告期間の終了の通知を行うため、BSSにおける適切度が最も低いセンシング結果は受信することができ、報告期間を短縮しても、チャネルの選択等の処理に影響を与えることはない。また、協調センシングの結果を利用し、複数周波数帯のチャネルを柔軟に選択または同時利用することで無線リソースを無駄なく活用して周波数利用効率向上を実現することが可能となる。
As described above, among the sensing results observed by each
次に、選択的な報告において、本実施の形態のように送信時点の制御を行った方が、送信時点の制御を行わない場合と比較して送信タイミングが早くなる可能性が高いことについて説明する。なお、ここでは、送信時点の前倒し制御については、考慮していない。 Next, it will be explained that, in selective reporting, the transmission timing is more likely to be earlier if the transmission timing is controlled as in the present embodiment compared to the case where the transmission timing is not controlled. do. It should be noted that no consideration is given here to forward control at the time of transmission.
ここで、センシングを行う無線通信装置x、yは、互いに無線通信を行うことができる範囲に存在するとする。まず、無線通信装置xは、CORに応じたサイズの報告時間ウィンドウ(0,Ra)において送信時点を決定するものとし、他の無線通信装置yは、デフォルトの報告時間ウィンドウ(0,Rb)において送信時点を決定するものとする。 Here, it is assumed that wireless communication devices x and y that perform sensing exist within a range in which wireless communication can be performed with each other. First, wireless communication device x shall determine the transmission instant in a reporting time window (0, R a ) sized according to the COR, and the other wireless communication device y shall determine the default reporting time window (0, R b ) shall determine the time of transmission.
また、送信時点を簡単にするため、送信時点は1から始まる離散的な数字であり、RaとRbは、1より大きい整数であるとする。すると、無線通信装置xの送信時点が、無線通信装置yよりも早くなる確率PCORxEyは、次式のようになる。
次に、無線通信装置xも、デフォルトの報告時間ウィンドウ(0,Rb)において送信時点を決定する場合における、無線通信装置xの送信時点が、無線通信装置yよりも早くなる確率PUNIxEyは、次式のようになる。
すると、両者の差であるPDiffxEyは、次式のようになる。
ここで、Rb≧Ra≧0であるため、PDiffxEyは、[0,1/2]の間の値となる。このように、PDiffxEy≧0であるため、送信時点の制御を行わない場合、すなわちデフォルトの報告時間ウィンドウを用いる場合よりも、送信時点の制御を行う場合、すなわちCORに応じたサイズの報告時間ウィンドウを用いる場合の方が、より早期の送信タイミングとなる確率が大きいか、または同じであることが分かる。したがって、送信時点の制御を行うことによって、送信時点の制御を行わない場合よりも、送信時点が確率的に遅くなることはないことが証明されたことになる。また、送信時点の前倒し制御を行った場合には、そうでない場合と比較して、送信時点が遅くなることはない。したがって、送信時点の制御と、送信時点の前倒し制御とを行った場合には、そうでない場合と比較して、送信時点が確率的に遅くなることはないことが分かる。 Here, since R b ≧R a ≧0, P DiffxEy is a value between [0, 1/2]. Thus, since P DiffxEy ≧0, the case of control of transmission instants, i.e., the size of the reporting time according to the COR, is higher than that of no transmission instant control, i.e., using the default reporting time window. It can be seen that the probability of earlier transmission timing is greater or the same when using a window. Therefore, it has been proved that the transmission time is not probabilistically delayed by controlling the time of transmission than it would be without the time of transmission. In addition, if the transmission timing is brought forward, the transmission timing will not be delayed as compared to the case where it is not. Therefore, it can be seen that when the transmission time point control and the transmission time forward control are performed, the transmission time point is stochastically not delayed as compared to the case where it is not.
なお、上記説明では、1つの無線チャネルについて協調センシングを行う場合について説明したが、複数の無線チャネルについて、同様の協調センシングを行ってもよい。その場合には、例えば、送信制御部205は、複数の無線チャネルごとに、センシング結果の送信に関する上記制御を行ってもよい。複数の無線チャネルとして無線チャネルch1、ch2およびch3を想定した場合に、図7で示される各無線通信装置STA11~STA15での観測に応じたセンシング結果が、次のようであったとする。なお、センシング結果であるチャネル利用率は、左から順番にch1、ch2、ch3に対応するものとする。
(ch1、ch2、ch3)
STA11:(60%、40%、20%)
STA12:(40%、30%、10%)
STA13:(30%、10%、10%)
STA14:(20%、20%、40%)
STA15:(10%、20%、20%)
In the above description, the case where cooperative sensing is performed for one wireless channel has been described, but similar cooperative sensing may be performed for a plurality of wireless channels. In that case, for example, the
(ch1, ch2, ch3)
STA11: (60%, 40%, 20%)
STA12: (40%, 30%, 10%)
STA13: (30%, 10%, 10%)
STA14: (20%, 20%, 40%)
STA15: (10%, 20%, 20%)
この場合には、ch1については、例えば、STA11,STA12,STA13,STA14,STA15の順番となるように送信時点が決定され、ch2については、例えば、STA11,STA12,STA14,STA15,STA13の順番となるように送信時点が決定され、ch3については、例えば、STA14,STA11,STA15,STA12,STA13の順番となるように送信時点が決定されたものとする。また、図9を参照して、例えば、1番目のセンシング期間に無線チャネルch1のセンシングが行われ、次のセンシング期間に無線チャネルch2のセンシングが行われ、その次のセンシング期間に無線チャネルch3のセンシングが行われる場合には、まず、1番目の報告期間において、無線通信装置STA11からch1のセンシング結果が送信される。その後、無線通信装置STA12は、すでに送信されたch1のセンシング結果よりもch1の適切度が高いため、送信を行わない。その後、報告期間の終了が通知されたとすると、無線通信装置STA13~STA15は、報告期間を終了し、センシング結果を送信しないことになる。次の報告期間において、無線通信装置STA11からch2のセンシング結果が送信される。その後、無線通信装置STA12は、すでに送信されたch2のセンシング結果よりもch2の適切度が高いため、送信を行わない。その後、報告期間の終了が通知されたとすると、無線通信装置STA13~STA15は、報告期間を終了し、センシング結果を送信しないことになる。次の報告期間において、無線通信装置STA14からch3のセンシング結果が送信される。その後、報告期間の終了が通知されたとすると、無線通信装置STA11~STA13,STA15は、報告期間を終了し、センシング結果を送信しないことになる。このようにして、複数の無線チャネルごとにセンシング結果の送信を行う場合でも、本実施の形態のように送信制御や、報告期間の早期終了に関する制御を行うことによって、センシング結果の送信数(報告数)を抑制することができる。 In this case, for ch1, for example, the transmission time points are determined in order of STA11, STA12, STA13, STA14, and STA15, and for ch2, for example, the order is STA11, STA12, STA14, STA15, and STA13. For ch3, for example, the transmission times are determined so that the order is STA14, STA11, STA15, STA12, and STA13. Further, referring to FIG. 9, for example, sensing of wireless channel ch1 is performed in the first sensing period, sensing of wireless channel ch2 is performed in the next sensing period, and sensing of wireless channel ch3 is performed in the next sensing period. When sensing is performed, first, the wireless communication device STA11 transmits the sensing result of ch1 in the first reporting period. After that, the wireless communication device STA12 does not perform transmission because the appropriateness of ch1 is higher than the already transmitted sensing result of ch1. After that, if the end of the reporting period is notified, the wireless communication devices STA13 to STA15 end the reporting period and do not transmit sensing results. In the next reporting period, the wireless communication device STA11 transmits the sensing result of ch2. After that, the wireless communication device STA12 does not perform transmission because the appropriateness of ch2 is higher than the already transmitted sensing result of ch2. After that, if the end of the reporting period is notified, the wireless communication devices STA13 to STA15 end the reporting period and do not transmit sensing results. In the next reporting period, the sensing result of ch3 is transmitted from wireless communication device STA14. After that, if the end of the reporting period is notified, the wireless communication devices STA11 to STA13 and STA15 will end the reporting period and will not transmit the sensing results. In this way, even when sensing results are transmitted for each of a plurality of wireless channels, the number of transmissions of sensing results (report number) can be suppressed.
なお、複数の無線チャネルについて協調センシングを行う場合に、センシング結果の送信に関する制御を、無線チャネルごとに行わなくてもよい。複数の無線チャネルについて一括して行うようにしてもよい。その場合には、送信制御部205は、例えば、複数の無線チャネルのセンシング結果のうち、代表値を用いて、送信時点の決定や送信するかどうかの制御を行ってもよく、複数の無線チャネルのセンシング結果の合計値を用いて、送信時点の決定や送信するかどうかの制御を行ってもよい。代表値は、例えば、最も適切度の低い値であってもよく、平均値であってもよく、その他の代表値であってもよい。ここでは、複数の無線チャネルのセンシング結果のうち、最も適切度の低いセンシング結果を用いて、送信制御を行う場合について具体的に説明する。上記STA11~STA15の例において、最も適切度の低いセンシング結果は、次のようになる。
STA11:60%
STA12:40%
STA13:30%
STA14:40%
STA15:20%
Note that when performing cooperative sensing on a plurality of wireless channels, it is not necessary to control transmission of sensing results for each wireless channel. You may make it collectively perform about several radio channels. In that case, the
STA11: 60%
STA12: 40%
STA13: 30%
STA14: 40%
STA15: 20%
したがって、この場合には、例えば、STA11,STA12,STA14,STA13,STA15の順番となるように送信時点が決定され、無線通信装置STA11、STA14がセンシング結果を送信することになる。なお、無線通信装置STA14の送信までに報告期間が終了された場合には、無線通信装置STA14以降のセンシング結果の送信は行われないことになる。この場合には、複数の無線チャネルについて一括して判断を行っているため、センシング結果を送信する際には、複数の無線チャネルのそれぞれのセンシング結果を送信することが好適である。 Therefore, in this case, for example, the transmission time points are determined in order of STA11, STA12, STA14, STA13, and STA15, and the wireless communication devices STA11 and STA14 transmit sensing results. Note that if the reporting period ends before the transmission of the wireless communication device STA14, the transmission of the sensing results after the wireless communication device STA14 will not be performed. In this case, since determination is collectively made for a plurality of wireless channels, it is preferable to transmit sensing results for each of the plurality of wireless channels when transmitting sensing results.
次に、複数の無線チャネルのセンシング結果のうち、複数の無線チャネルのセンシング結果の合計値を用いて、送信制御を行う場合について具体的に説明する。上記STA11~STA15の例において、センシング結果(チャネル利用率)の無線チャネルごとの合計値は、次のようになる。
STA11:120%
STA12:80%
STA13:50%
STA14:80%
STA15:50%
Next, a case where transmission control is performed using a total value of sensing results of a plurality of radio channels among sensing results of a plurality of radio channels will be specifically described. In the above example of STA11 to STA15, the total value of sensing results (channel utilization rate) for each wireless channel is as follows.
STA11: 120%
STA12: 80%
STA13: 50%
STA14: 80%
STA15: 50%
したがって、この場合には、例えば、STA11,STA12,STA14,STA13,STA15の順番となるように送信時点が決定され、無線通信装置STA11、STA14がセンシング結果を送信することになる。なお、無線通信装置STA14の送信までに報告期間が終了された場合には、無線通信装置STA14からのセンシング結果の送信は行われないことになる。この場合には、複数の無線チャネルについて一括して判断を行っているため、センシング結果を送信する際には、複数の無線チャネルのそれぞれのセンシング結果を送信することが好適である。 Therefore, in this case, for example, the transmission time points are determined in order of STA11, STA12, STA14, STA13, and STA15, and the wireless communication devices STA11 and STA14 transmit sensing results. Note that if the reporting period ends before the radio communication device STA14 transmits, the sensing result will not be transmitted from the radio communication device STA14. In this case, since determination is collectively made for a plurality of wireless channels, it is preferable to transmit sensing results for each of the plurality of wireless channels when transmitting sensing results.
なお、例えば、無線通信装置が、あるセンシング期間に複数の無線チャネルについてセンシングを行うことができる場合には、代表値を用いたセンシング結果の送信に関する制御を行い、あるセンシング期間に1個の無線チャネルについてのみセンシングを行うことができる場合には、無線チャネルごとにセンシング結果の送信に関する制御を行うようにしてもよい。 Note that, for example, when the wireless communication device can perform sensing on a plurality of wireless channels in a certain sensing period, it controls the transmission of the sensing result using the representative value, and transmits one wireless channel in a certain sensing period. When sensing can be performed only on channels, control regarding transmission of sensing results may be performed for each wireless channel.
また、上記説明では、各無線通信装置STA11~STA15が、3個の無線チャネルのそれぞれについてセンシング結果を取得するものである場合について説明したが、そうでなくてもよい。複数の無線通信装置のうち、少なくともいずれかは、一部の無線チャネルについてセンシング結果を取得しないものであってもよい。そのような場合であっても、複数の無線通信装置からセンシング結果がアクセスポイントAPに送信されることによって、アクセスポイントAPは、結果として、複数の無線チャネルのそれぞれについて、センシング結果を受信できることが好適である。 Also, in the above description, the wireless communication devices STA11 to STA15 acquire sensing results for each of the three wireless channels, but this need not be the case. At least one of the plurality of wireless communication devices may not acquire sensing results for some wireless channels. Even in such a case, by transmitting sensing results from a plurality of wireless communication devices to the access point AP, the access point AP can receive the sensing results for each of the plurality of wireless channels. preferred.
次に、互いに分離した複数の無線チャネルを用いた通信について説明する。
図13は、複数の互いに分離した周波数帯域における無線チャネルを説明するための概念図である。
Next, communication using a plurality of radio channels separated from each other will be described.
FIG. 13 is a conceptual diagram for explaining radio channels in a plurality of mutually separated frequency bands.
図13では、例として、横軸を周波数とし、免許不要帯域として、上述した920MHz帯、2.4GHz帯と5GHz帯を示す。各周波数帯域には、それぞれ、通信において選択的に使用される複数の無線チャネルが含まれる。 In FIG. 13, as an example, the horizontal axis represents frequency, and the above-described 920 MHz band, 2.4 GHz band, and 5 GHz band are shown as unlicensed bands. Each frequency band includes multiple radio channels that are selectively used in communication.
ここで、後述する本実施の形態の無線通信装置については、一般的に、互いに分離した複数の周波数帯域を用いて、同一の無線方式または異なる無線方式で同期したタイミングで同時並行的に通信を行う送信装置に適用することが可能である。 Here, with regard to the wireless communication device of the present embodiment, which will be described later, generally, a plurality of frequency bands separated from each other are used, and communications are performed concurrently and in parallel at synchronized timings in the same wireless system or different wireless systems. It is possible to apply to a transmitting device that performs
図14は、本実施の形態の無線通信システムの構成を説明するための概念図である。 FIG. 14 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the radio communication system according to this embodiment.
図14を参照して、送信側では、920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯の3つの周波数帯を使用することを前提に、各帯域で無線チャネルを1つずつ使用するものとして、送信フレームを構成する。 Referring to FIG. 14, on the premise that the transmitting side uses three frequency bands of 920 MHz band, 2.4 GHz band, and 5 GHz band, one radio channel is used in each band. configure.
なお、各周波数帯で、複数チャネルを使用することとしてもよいが、以下では、周波数帯ごとに1チャネルを使用するものとして説明する。 Although a plurality of channels may be used for each frequency band, the following description assumes that one channel is used for each frequency band.
本実施の形態では以下の特徴を有する無線アクセス制御を行う。 In this embodiment, radio access control having the following features is performed.
すなわち、まず、送信側では、後述するような方法で複数周波数帯の利用状況(各無線チャネルの空き状況など)をセンシングして観測する。 That is, first, the transmitting side senses and observes the utilization status of multiple frequency bands (such as the availability status of each wireless channel) by a method to be described later.
続いて、送信側では、あるタイミングで、1つ以上の未使用な周波数帯・無線チャネルで同時に無線パケット(フレーム)を送信する。このとき、送信データを複数帯域にマッピングして送信する。 Subsequently, the transmitting side simultaneously transmits radio packets (frames) in one or more unused frequency bands/radio channels at a certain timing. At this time, the transmission data is mapped to a plurality of bands and transmitted.
一方で、受信側では複数帯域を一括受信してデータを統合する。 On the other hand, the receiving side collectively receives multiple bands and integrates the data.
送受信において、このような構成にすると、帯域間で混雑状況に偏りがあっても送信機会を確保できるため周波数利用効率の向上と伝送遅延の低減が期待でき、またデータの到着順番が入れ替わるような問題も発生しない。 In transmission and reception, if such a configuration is adopted, transmission opportunities can be secured even if there is unevenness in congestion between bands, so improvement in frequency utilization efficiency and reduction in transmission delay can be expected. No problem.
図15は、送信データを複数帯域にマッピングして送信し、受信側で一括受信して統合するための具体例を説明するための図である。 FIG. 15 is a diagram for explaining a specific example for mapping transmission data to a plurality of bands, transmitting the data, and collectively receiving and integrating the data on the receiving side.
図15に示すように、送信データの系列を使用する各帯域の伝送レートRiに比例するシンボル数ずつ区切って各帯域に、シリアル/パラレル変換により割り当てる。 As shown in FIG. 15, the series of transmission data is divided by the number of symbols proportional to the transmission rate Ri of each band used and assigned to each band by serial/parallel conversion.
例えば、(5GHz帯伝送レート:2.4GHz帯伝送レート:920MHz帯伝送レート)=(R1:R2:R3)=(3:2:1)ならば、送信データの系列を6シンボル毎に区切り、5GHz帯(ch1)、2.4GHz帯(ch2)、920MHz帯(ch3)にはその中の3シンボル、2シンボル、1シンボルを割り当てる。なお、送信系列を分割して割り当てる際には、このような場合に限定されず、より一般には、m個の周波数帯を使用する場合は、周波数帯の伝送レートの比を、(R1:R2:…:Rm)(比率は、既約に表現されるとする)とするとき、送信系列を(R1+R2+…+Rm)×n(m,n:自然数)シンボル毎に区切り、各チャネルには、(R1×n)シンボル、(R2×n)シンボル、…、(Rm×n)シンボルを割り当てるものとしてもよい。 For example, if (5 GHz band transmission rate: 2.4 GHz band transmission rate: 920 MHz band transmission rate)=(R1:R2:R3)=(3:2:1), the transmission data sequence is divided every 6 symbols, 3 symbols, 2 symbols, and 1 symbol are assigned to the 5 GHz band (ch1), 2.4 GHz band (ch2), and 920 MHz band (ch3). In addition, when the transmission sequence is divided and assigned, it is not limited to such a case, and more generally, when m frequency bands are used, the ratio of the transmission rates of the frequency bands is set to (R1:R2 : ...: Rm) (the ratio is expressed irreducibly), the transmission sequence is divided into (R1 + R2 + ... + Rm) × n (m, n: natural number) symbols, and each channel has ( R1×n) symbols, (R2×n) symbols, . . . , (Rm×n) symbols may be assigned.
そのような割り当ての後に、各帯域ごとに、送信シンボルに対して物理ヘッダをつけて、パケットとし、これらのパケットを同一タイミングで同時並列的に送信する。 After such allocation, a physical header is attached to the transmission symbols for each band to form packets, and these packets are transmitted simultaneously and in parallel at the same timing.
送信側で各帯域に割り当てられたシンボル数については、この物理ヘッダ内に情報として格納するか、送信前に制御情報として予め設定される。 The number of symbols assigned to each band on the transmitting side is stored as information in this physical header or preset as control information before transmission.
受信側では、各帯域上の物理ヘッダを利用して同期と復調処理を行う。復調された各系列を送信側と逆の処理で、パラレル/シリアル変換により結合し、フレームの復号を行う。 The receiving side uses the physical header on each band to perform synchronization and demodulation processing. Each demodulated series is combined by parallel/serial conversion in the reverse process of the transmission side, and the frame is decoded.
[送信装置の構成]
図16は、本実施の形態の送信装置1000の構成を説明するための機能ブロック図である。
[Structure of transmitter]
FIG. 16 is a functional block diagram for explaining the configuration of transmitting
図16を参照して、送信装置1000は、送信データの系列に対して、誤り訂正符号化処理を行うための誤り訂正符号化部1110と、誤り訂正符号化後のデータに対してインターリーブ処理を行うインターリーブ部1112と、図15で説明したように各周波数帯域に割り当てる処理をするためのシリアル/パラレル変換(以下、S/P変換)部1010と、S/P変換後のデータに対して、周波数帯域ごとに、マッピング処理や物理ヘッダの付加など、所定の無線通信方式で通信するための無線フレーム(パケット)を形成するデジタル処理を実行するための無線フレーム生成部1020.1~1020.3と、無線フレーム生成部1020.1~1020.3からのデジタル信号に対して、それぞれ、デジタルアナログ変換処理、所定の変調方式への変調処理(例えば、所定の多値変調方式のための直交変調処理)、アップコンバート処理、電力増幅処理などを実行する高周波処理部(RF部)1040.1~1040.3と、RF部1040.1~1040.3の高周波信号をそれぞれ送出するためのアンテナ1050.1~1050.3とを含む。RF部1040.1~1040.3の動作は、これらに共通に設けられた局部発振器1030からのクロックに基づいて制御される。
Referring to FIG. 16, transmitting
さらに、送信装置1000は、各周波数帯(各周波数帯の中では1つ以上の無線チャネル)の利用状況(各無線チャネルの空き状況など)を観測するチャネル利用状況観測部201と、チャネル利用状況観測部201の観測に基づいて、所定のタイミングでのチャネル利用状況を予測するチャネル利用状況予測部1070と、無線フレーム生成部1020.1~1020.3の処理タイミングおよびRF部1040.1~1040.3での送信タイミングを制御して、制御された同一の送信タイミングにおいて所定の期間につき未使用な周波数帯・無線チャネルで同時に無線パケットを送信するように制御するアクセス制御部1080と、観測された利用状況に応じたセンシング結果を情報収集装置に送信するためのセンシング結果送信部202と、他の無線通信装置から情報収集装置に送信されるセンシング結果を受信するセンシング結果受信部203と、自装置での観測(チャネル利用状況観測部201による観測)に応じたセンシング結果の方が、他の無線通信装置から送信され、センシング結果受信部203によって受信されたセンシング結果よりも、無線チャネルが利用に適していることを示す適切度が高い場合には、自装置のセンシング結果を送信しないようにセンシング結果送信部202を制御する送信制御部205とを含む。また、送信制御部205は、自装置のセンシング結果に関する適切度が低いほど、センシング結果の送信時点がより早くなるように確率的に決定された送信時点にセンシング結果を送信する。また、その送信時点は、未報告期間が長くなるほど、確率的により早くなるように更新される。なお、図16では、図示のためのスペースの都合上、送信時点を決定する送信時点決定部204は省略している。
Furthermore, transmitting
ここで、チャネル利用状況観測部201が上述したキャリアセンスおよびチャネルセンシングを実行する構成とする。
Here, the configuration is such that the channel usage
ここで、アクセス制御部1080は、送信時に候補となる対象帯域をキャリアセンスした結果に応じて使用可能であると判明したチャネルを選択し使用して、制御された同一の送信タイミングにおいて未使用な周波数帯・無線チャネルで同時に無線パケットを送信することになる。また、アクセス制御部1080は、統合センシング情報に基づいて、送信タイミングの制御を行う。統合センシング情報に基づいてとは、統合センシング情報を用いて決定された1つまたは複数の無線チャネル、または、統合センシング情報によって示される1つまたは複数の無線チャネルにおいて、無線パケットの送信を行うことである。前者の場合には、例えば、無線通信装置において、統合センシング情報に基づいて、無線通信で用いる1つまたは複数の無線チャネルを決定してもよい。
Here, the
チャネル利用状況予測部1070の詳しい動作の例については後述する。ただし、チャネル利用状況観測部201の観測結果を直接用いて、現時点で利用可能と判断された周波数帯を用いるように、アクセス制御部1080が送信タイミングを制御する構成としてもよい。
A detailed example of the operation of channel
このような構成の送信装置1000により、図15で説明したように、データを複数帯域にマッピングして送信し、受信側では複数帯域を一括受信してデータを統合する。
As described with reference to FIG. 15, the transmitting
センシング結果送信部202は、送信対象のセンシング結果を、送信対象のデータとして誤り訂正符号化部1110に入力する。そして、上記のように変調等が行われ、センシング結果が情報収集装置であるアクセスポイントAPに送信される。なお、その送信は、あらかじめ決められた1つの周波数帯によって送信されてもよい。例えば、アクセスポイントAPと端末との間で2.4GHz帯の制御チャネルを用いて制御信号等の送受信を行うことになっていた場合には、センシング結果は、その2.4GHz帯のみで送信されてもよい。なお、図16では、センシング結果送信部202が、送信に関する後段の構成、例えば、誤り訂正符号化部1110や無線フレーム生成部、RF部等を含まない場合について示しているが、センシング結果送信部202は、そのような送信に関する後段の構成の一部または全部を有していてもよい。
Sensing
センシング結果受信部203は、他の無線通信装置から送信されたセンシング結果や、情報収集装置300から送信された統合センシング情報、報告期間の終了の通知を、後述する誤り訂正部4040から受け取ってもよい。したがって、本発明の無線通信装置は、後述する受信装置の構成をも有していてもよい。他の無線通信装置から送信されたセンシング結果は、その送信元の無線通信装置における観測に応じたセンシング結果である。なお、センシング結果受信部203についても、受信に関する前段の構成、例えば、後述するRF部やデジタル信号処理部2800、誤り訂正部4040等を含まない場合について示しているが、センシング結果受信部203は、そのような受信に関する前段の構成の一部または全部を有していてもよい。また、センシング結果が、あらかじめ決められた1つの周波数帯によって送信される場合には、そのセンシング結果も、その1つの周波数帯によって受信されることになる。
Sensing
このように、無線通信装置200が、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して通信を行う場合には、上記の送信装置1000や、後述する受信装置2000と同様の構成を有していてもよい。また、情報収集装置300が、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して通信を行う場合にも、上記の送信装置1000や、後述する受信装置2000と同様の構成を有していてもよい。なお、その場合には、送信装置1000は、センシング結果送信部202やセンシング結果受信部203等に代えて、受信部301や取得部302等を有していてもよい。
In this way, when
[無線通信装置の詳細な構成]
図17は、送信装置1000のより詳細な構成の例を説明するための機能ブロック図である。
[Detailed Configuration of Wireless Communication Device]
FIG. 17 is a functional block diagram for explaining an example of a more detailed configuration of transmitting
図17に示した機能ブロック図は、一例として、無線通信規格802.11aと同様の無線通信方式に従う送信装置の構成を示す。 The functional block diagram shown in FIG. 17 shows, as an example, the configuration of a transmitting device that complies with a wireless communication scheme similar to wireless communication standard 802.11a.
すなわち、無線通信規格802.11aは、5GHz帯の無線LAN通信方式であるものの、図17では、2.4GHz、920MHz帯でも、周波数帯が異なるだけで、それ以外は同様の構成の無線通信方式に従う送信部を使用するものとする。 That is, although the wireless communication standard 802.11a is a wireless LAN communication method in the 5 GHz band, in FIG. shall use a transmitter that complies with
したがって、各周波数帯域において、パケットのプリアンブル部分の構成などは、複数の周波数帯について共通であるものとする。 Therefore, in each frequency band, the configuration of the preamble portion of a packet, etc. shall be common to a plurality of frequency bands.
ただし、必ずしも、各周波数帯の無線通信方式が同様の構成を有していることは必須ではなく、周波数帯ごとに無線通信方式(信号形式、シンボル長やサブキャリア間隔など)が異なっていてもよい。この場合は、少なくとも単一の送信系列を各帯域に分割して同時に送信し、また、周波数帯が異なる以外は、RF部の構成が基本的に同一であればよく、パケットのプリアンブル部分の構成(プリアンブルの長さなど)が、複数の周波数帯ごとに異なっていてもよい。 However, it is not essential that the wireless communication methods of each frequency band have the same configuration, and even if the wireless communication method (signal format, symbol length, subcarrier interval, etc.) differs for each frequency band, good. In this case, at least a single transmission sequence is divided into each band and transmitted simultaneously. (preamble length, etc.) may be different for multiple frequency bands.
図17では、5GHz帯の送信に係る構成を代表して例示的に示す。無線通信規格802.11aと同様の無線通信方式を想定しているので、伝送する信号は、OFDM(直交周波数分割多重)変調するものとする。 FIG. 17 exemplarily shows a configuration related to transmission in the 5 GHz band. Since a wireless communication system similar to the wireless communication standard 802.11a is assumed, signals to be transmitted shall be OFDM (orthogonal frequency division multiplex) modulated.
図17を参照して、無線フレーム生成部1020.3は、S/P変換部1010から分配された送信データを受けて、マッピング処理を実行するためのマッピング部1122と、逆フーリエ変換処理を実行するためのIFFT部1130と、ガードインターバル部分を付加するためのGI付加部1140と、デジタル信号をI成分およびQ成分のアナログ信号に変換するためのデジタルアナログコンバータ(DAC)1150とを含む。図17に示すように、無線フレーム生成部1020.1~1020.3は、ベースバンド処理部ということもできる。また、S/P変換部1010および無線フレーム生成部1020.1~1020.3ではデジタル信号処理が行われるため、それらを総称してデジタル信号処理部と呼ぶ。
Referring to FIG. 17, radio frame generation section 1020.3 receives transmission data distributed from S/
高周波処理部1040.3は、DAC1150からの信号を所定の多値変調信号に変調するための直交変調器1210と、直交変調器1210の出力をアップコンバートするアップコンバータ1220と、アップコンバータ1220の出力を電力増幅しアンテナ1050.3から送出するための電力増幅器1230とを含む。
High-frequency processing section 1040.3 includes
その結果、RF部1040.3により、基底帯域OFDM信号は搬送帯域OFDM信号に変換される。 As a result, RF section 1040.3 converts the baseband OFDM signal to a carrierband OFDM signal.
さらに、高周波処理部1040.3は、局部発振器1030からの参照周波数信号を対応する周波数帯域の基準クロック信号に変換するためのクロック周波数変換部1310と、クロック周波数変換部1310からの基準クロックに基づいて、直交復調器1210での変調処理に使用するクロックを生成するクロック生成部1320と、クロック周波数変換部1310からの基準クロックに基づいて、アップコンバータ1220でのアップコンバート処理に使用するクロックを生成するクロック生成部1340とを含む。
Furthermore, high-frequency processing section 1040.3 includes clock
すなわち、局部発振器1030からの参照周波数信号は、このような基底帯域OFDM信号から搬送帯域OFDM信号への変換におけるクロック信号として使用される。なお、より一般に、無線通信方式が異なる場合でも、基本的に、局部発振器1030からの参照周波数信号は、基底帯域信号から搬送帯域信号への変換におけるクロック信号として使用される。
That is, the reference frequency signal from
なお、チャネル利用状況観測部201の構成および動作については、上述した協調センシングの方式で説明したものと同様のものを使用することができる。
As for the configuration and operation of channel usage
チャネル利用状況観測部201は、自局のセンシング結果および/または分担局のセンシング結果により、各周波数帯の利用状況(例えば各無線チャネルの空き状況やビジー確率等)を観測し、チャネル利用状況予測部1070は、各周波数帯の直近の利用状況を予測し、それに応じて、アクセス制御部1080が送信タイミングの制御を実行する。
The channel usage
[受信装置の構成]
以下では、図15で説明したような無線通信システムで使用される受信装置の構成について説明する。
[Configuration of Receiving Device]
The configuration of a receiving apparatus used in a radio communication system such as that described with reference to FIG. 15 will be described below.
図18は、本実施の形態の受信装置2000の構成を説明するための機能ブロック図である。
FIG. 18 is a functional block diagram for explaining the configuration of receiving
図18を参照して、受信装置2000は、複数の周波数帯域(920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯)の信号をそれぞれ受信するためのアンテナ2010.1~2010.3と、アンテナ2010.1~2010.3の信号のダウンコンバート処理、復調・復号処理などの受信処理を実行するための受信部2100.1~2100.3と、受信部2100.1~2100.3に対して共通に設けられ、受信部2100.1~2100.3の動作の基準となるクロックである参照周波数信号を生成する局部発振器2020と、受信部2100.1~2100.3からの信号の各系列を送信側と逆の処理で、パラレル/シリアル変換により結合するためのパラレル/シリアル変換部2700とを含む。
18, receiving
パラレル/シリアル(P/S)変換部2700からの統合されたフレームの出力は、上位レイヤーに受け渡される。
The integrated frame output from the parallel/serial (P/S)
受信装置2000は、受信した信号のプリアンブル信号から局部発振器2020の周波数オフセットの検出を行って、局部発振器2020の発振周波数を制御するための信号(発振周波数制御信号)を生成し、搬送波周波数同期処理を行い、また、受信した信号からデジタル信号処理におけるタイミング同期をとるための信号(同期タイミング信号)を生成する同期処理部2600を含む。
受信部2100.1は、アンテナ2010.1からの信号を受けて、低雑音増幅処理、ダウンコンバート処理、所定の変調方式に対する復調処理(例えば、所定の多値変調方式に対する直交復調処理)、アナログデジタル変換処理等を実行するための高周波処理部(RF部)2400.1と、RF部2400.1からのデジタル信号に対して、復調・復号処理等のベースバンド処理を実行するためのベースバンド処理部2500.1を含む。 Receiving section 2100.1 receives a signal from antenna 2010.1 and performs low-noise amplification processing, down-conversion processing, demodulation processing for a predetermined modulation scheme (for example, quadrature demodulation processing for a predetermined multilevel modulation scheme), analog A high-frequency processing section (RF section) 2400.1 for executing digital conversion processing, etc., and a baseband for executing baseband processing such as demodulation/decoding processing on the digital signal from the RF section 2400.1 It includes a processing unit 2500.1.
受信部2100.2も、対応する周波数帯域についての同様の処理を行うための高周波処理部(RF部)2400.2ならびにベースバンド処理部2500.2を含む。また、受信部2100.3も、対応する周波数帯域についての同様の処理を行うための高周波処理部(RF部)2400.3ならびにベースバンド処理部2500.3を含む。 Receiving section 2100.2 also includes high frequency processing section (RF section) 2400.2 and baseband processing section 2500.2 for performing similar processing for the corresponding frequency band. Receiving section 2100.3 also includes high frequency processing section (RF section) 2400.3 and baseband processing section 2500.3 for performing similar processing for the corresponding frequency band.
ベースバンド処理部2500.1~2500.3およびパラレル/シリアル(P/S)変換部2700を総称して、デジタル信号処理部2800と呼ぶ。
Baseband processing units 2500.1 to 2500.3 and parallel/serial (P/S)
図19は、図18に示した受信装置2000のより詳細な構成の例を説明するための機能ブロック図である。
FIG. 19 is a functional block diagram for explaining an example of a more detailed configuration of
図19に示した機能ブロック図でも、一例として、無線通信規格802.11aと同様の無線通信方式に従う受信装置の構成を示す。 The functional block diagram shown in FIG. 19 also shows, as an example, the configuration of a receiving apparatus that complies with the wireless communication method similar to the wireless communication standard 802.11a.
したがって、受信装置の構成は、図17に示した送信装置の構成に対応するものである。 Therefore, the configuration of the receiver corresponds to the configuration of the transmitter shown in FIG.
図19でも、5GHz帯の受信部2100.3の構成を代表して例示的に示す。 FIG. 19 also exemplifies the configuration of receiving section 2100.3 for the 5 GHz band as a representative.
図19を参照して、受信部2100.3のRF部2400.3は、アンテナ2010.3からの受信信号を増幅するための低雑音増幅器3010と、低雑音増幅器3010の出力を周波数変換するためのダウンコンバータ3020と、ダウンコンバータ3020の出力を所定の振幅となるように制御するための自動利得制御器3030と、所定の多値変調信号を復調するための直交復調器3040と、直交復調器3040のI成分出力およびQ成分出力をそれぞれデジタル信号に変換するためのアナログデジタルコンバータ(ADC)3050とを含む。
Referring to FIG. 19, RF section 2400.3 of receiving section 2100.3 includes
RF部2400.3は、さらに、局部発振器2020からの参照周波数信号を対応する周波数帯域の基準クロック信号に変換するためのクロック周波数変換部3060と、クロック周波数変換部3060からの基準クロックに基づいて、ダウンコンバータ3020でのダウンコンバート処理に使用するクロックを生成するクロック生成部3070と、クロック周波数変換部3060からの基準クロックに基づいて、直交復調器3040での復調処理に使用するクロックを生成するクロック生成部3080とを含む。
RF section 2400.3 further includes clock
無線通信規格802.11aと同様の無線通信方式を想定しているので、伝送されてきた信号は、OFDM(直交周波数分割多重)変調されている。その結果、RF部2400.3により、搬送帯域OFDM信号は、基底帯域OFDM信号に変換される。 Since a wireless communication system similar to the wireless communication standard 802.11a is assumed, the transmitted signal is OFDM (orthogonal frequency division multiplex) modulated. As a result, RF section 2400.3 converts the carrier band OFDM signal to a baseband OFDM signal.
そして、局部発振器2020からの参照周波数信号は、このような搬送帯域OFDM信号から基底帯域OFDM信号への変換における搬送周波数同期に使用される。なお、より一般に、無線通信方式が異なる場合でも、基本的に、局部発振器2020からの参照周波数信号は、搬送帯域信号から基底帯域信号への変換における搬送周波数同期に使用される。
The reference frequency signal from the
ベースバンド処理部2500.3は、ADC3050からの信号を受けて、ガードインターバル部分を除去するためのGI除去部4010と、ガードインターバルが除去された信号に対して、高速フーリエ変換を実行するためのFFT部4020と、FFT部4020の出力に対して、デマッピング処理を実行するためのデマッピング部4032とを含む。
Baseband processing section 2500.3 includes
ベースバンド処理部2500.1~2500.3において、ガードインターバルの除去、FFT処理およびデマッピング処理を実施した後に、受信データについて、P/S変換部2700により各周波数帯の信号を結合した後に、デインターリーブ部4042によるデインターリーブ処理および誤り訂正部4040による誤り訂正処理を実行する。
After performing guard interval removal, FFT processing, and demapping processing in baseband processing units 2500.1 to 2500.3, P/
ここで、同期処理部2600から出力される同期タイミング信号は、OFDMシンボルの始まりを検出するためのシンボルタイミング同期などに使用される。
Here, the synchronization timing signal output from
より一般に、無線通信方式が異なる場合でも、基本的に、同期処理部2600から出力される同期タイミング信号は、ベースバンド処理における同期信号として使用される。
More generally, the synchronization timing signal output from
以上のような構成により、複数の互いに分離した周波数帯域で同時並行に通信をする場合に、多チャネルの同時センシングを効率的に実行できる。また、各送信データを複数周波数帯域にマッピングし、送信タイミングを調整してデータ伝送を行うことが可能である。 With the configuration described above, simultaneous multi-channel sensing can be efficiently performed when communicating in parallel in a plurality of frequency bands separated from each other. Also, each transmission data can be mapped to a plurality of frequency bands, and the transmission timing can be adjusted to perform data transmission.
(予測センシング)
以下では、協調センシングにより得られたチャネルの利用状況の情報に基づき、チャネル利用状況予測部1070により、チャネルのビジー状態またはアイドル状態となる確率を予測する構成について説明する。まず、チャネル利用状況観測部201およびチャネル利用状況予測部1070の動作を説明する前提として、用語の説明のために、無線LANにおいて、各端末からの送信の衝突を回避する一般的な方法について簡単に説明する。
(predictive sensing)
A configuration for predicting the probability of a channel being in a busy state or an idle state by using the channel utilization
無線LANでは、お互いに送信を待ち合わせないとパケットが衝突して効率的な通信が成り立たないため、ほかに送信信号がないことを確認してから送信することで複数の端末が同じ回線を共用する「CSMA(Carrier Sense Multiple Access)」と呼ばれる方式が採用されている。送信時には、「待ち時間(DIFS:Distributed access Inter Frame Space)」および「コンテンション・ウィンドウ(CW:Contention Window)」と呼ぶランダム性を有する待ち時間を設け、その後に、ほかに送信信号がないことを確認してから送信する。このような方式を「CA(Collision Avoidance、衝突回避)」と呼ぶ。 In a wireless LAN, packets collide and efficient communication cannot be established unless they wait for each other to send. Therefore, multiple terminals share the same line by confirming that there are no other transmission signals before transmitting. A method called "CSMA (Carrier Sense Multiple Access)" is adopted. At the time of transmission, a waiting time with randomness called "Distributed access Inter Frame Space (DIFS)" and "Contention Window (CW)" is provided, after which there are no other signals to be transmitted. Confirm before sending. Such a method is called “CA (Collision Avoidance)”.
また、送信後には、必ず「ACK(ACKnowledgement、到着確認応答)」を待ち、ACKが戻らない場合は衝突などが起きたと判断して再送信を行う。これは無線の場合、送信中に衝突を確実に検出するのが困難なためである。 Also, after transmission, it always waits for "ACK (ACKnowledgement, arrival confirmation response)", and if ACK is not returned, it judges that a collision has occurred and retransmits. This is because in the wireless case it is difficult to reliably detect collisions during transmission.
これ以外にも、無線LAN固有のアクセス制御の仕組みとして、例えば、隠れ端末対策のために考案された「RTS/CTS(Request to Send/Clear to Send)」がある。ここで、隠れ端末とは、自分からは電波圏外だが、通信相手の電波圏内にいる端末のことである。その存在を直接知ることはできないが、干渉を引き起こす。 In addition to this, there is, for example, "RTS/CTS (Request to Send/Clear to Send)" devised as a countermeasure against hidden terminals as an access control mechanism unique to wireless LANs. Here, a hidden terminal is a terminal that is outside the radio wave range of itself but is within the radio wave range of the communication partner. Its existence cannot be known directly, but it causes interference.
電波の到達距離をLmと仮定すると、無線端末Aの通信相手B(アクセスポイント)がLm先におり、さらにそのLm先に別の無線端末Cがいるという状況を考える。 Assuming that the reach of radio waves is Lm, consider a situation where a communication partner B (access point) of wireless terminal A is Lm ahead, and another wireless terminal C is Lm ahead.
このとき、端末Cの電波は端末Aまで届かないため、端末Aがほかの端末が信号を送出しているか調べても(キャリアセンスしても)端末Cの存在がわからないことから、端末Cは端末Aの隠れ端末になる。何も対策をとらないと、端末CがアクセスポイントBに送信中であっても、端末AもアクセスポイントBにデータを送信してしまうことが起きてしまうことになる。これは、アクセスポイントBで衝突を引き起こし、スループットを下げる要因になる。 At this time, since the radio wave from terminal C does not reach terminal A, even if terminal A checks whether other terminals are transmitting signals (even if it carries out carrier sensing), terminal C does not know the existence of terminal C. It becomes a hidden terminal of terminal A. If no measures are taken, even if terminal C is transmitting to access point B, terminal A will also transmit data to access point B. This causes collisions at the access point B and becomes a factor that lowers the throughput.
RTS/CTSとは、無線機器が送信前に「RTS(送信要求)」のパケットを送信し、受信側がRTSを受信した場合には「CTS(受信可能)」で応答する仕組みである。前述の例では、端末CはアクセスポイントBにまずRTSを送信する。ただし、このRTSは、端末Aには届かないとする。 RTS/CTS is a mechanism in which a wireless device transmits a "RTS (transmission request)" packet before transmission, and when the receiving side receives the RTS, it responds with "CTS (receivable)". In the above example, terminal C sends an RTS to access point B first. However, this RTS does not reach terminal A.
その後、アクセスポイントBは、端末Cに対してCTSを送信することで受信可能なことを通知する。このCTSは、端末Aにも届くため、端末Aは近隣で通信が行なわれることを察知し、送信を延期する。RTS/CTSのパケットには、チャネルの占有予定期間が書かれており、その間これを受信した端末は通信を保留する。この期間を「NAV(Network Allocation Vector、送信禁止期間)」と呼ぶ。 After that, access point B notifies terminal C that reception is possible by transmitting CTS. Since this CTS also reaches the terminal A, the terminal A perceives that communication will be performed nearby and postpones the transmission. The RTS/CTS packet describes the expected channel occupation period, during which the terminal that receives the packet suspends communication. This period is called "NAV (Network Allocation Vector, transmission prohibited period)".
チャネル利用状況観測部201からチャネル利用状況予測部1070に与えられる所定期間についての観測・計測の結果から、チャネル利用状況予測部1070が算出および予測する各無線チャネルの利用状況統計量としては、以下のようなものがある。
The usage statistics of each wireless channel calculated and predicted by channel
a)ビジー(busy)状態となる確率(時間的利用率)
b)ビジー(busy)状態とアイドル(idle)状態の継続時間の確率分布
c)直前のビジー(busy)/アイドル(idle)状態継続時間に対するアイドル(idle)/ビジー(busy)状態の継続時間の発生確率分布(例えば、確率密度関数(PDF:probability density function)や累積確率(CDF:cumulative distribution function))
d)ビジー(busy)状態とアイドル(idle)状態の発生パターン(周期とduty比 : 背景トラヒックが周期的な場合)
a) Probability of being busy (temporal utilization rate)
b) Probability distribution of duration of busy state and idle state c) Duration of idle/busy state relative to previous busy/idle state duration Occurrence probability distribution (e.g. probability density function (PDF) or cumulative distribution function (CDF))
d) Occurrence pattern of busy state and idle state (period and duty ratio: when background traffic is periodic)
以下では、上記のうち、チャネル利用状況予測部1070が算出する予測情報の具体例を説明する。
A specific example of the prediction information calculated by channel
1)「アイドル(idle)状態の継続時間の発生確率分布」の算出方法
無線LANのフレーム到来間隔τの確率密度関数(PDF)p(τ)は、以下の式(1)で表されるパレート(Pareto)分布に概ね従うことが知られている(以下の文献1を参照)。
1) Calculation method of "occurrence probability distribution of duration of idle state" The probability density function (PDF) p(τ) of the frame arrival interval τ of the wireless LAN is the Pareto (Pareto) distribution is known to follow (see
文献1:Dashdorj Yamkhin and Youjip Won, "Modeling and analysis of wireless LAN traffic," Journal of Information Science and Engineering, vol. 25, no. 6, pp. 1783-1801, Nov. 2009.
ここで、aは分布形状を決定する係数、τmは最小フレーム到来間隔である。 Here, a is a coefficient that determines the distribution shape, and τ m is the minimum frame arrival interval.
また、aとτmが与えられた場合、τの平均μと分散σ2は、a>2では以下の式(2)および(3)で与えられる。
例えばIEEE 802.11 DCF規格の場合、データフレームの最小到来間隔は、上述したDIFS+CW以上であるため、CWの最小値をCWminとしたときτm=DIFS+CWminと設定する。アイドル(idle)状態の継続時間をフレーム到来間隔とし、チャネルセンシング結果からμやσ2を計測すれば、上の式を用いて、チャネル利用状況予測部1070は、aの値を推定できる。
For example, in the case of the IEEE 802.11 DCF standard, since the minimum arrival interval of data frames is equal to or greater than DIFS+CW, τ m =DIFS+CWmin is set where CWmin is the minimum value of CW. If μ and σ 2 are measured from the channel sensing result with the duration of the idle state as the frame arrival interval, the channel
そして、aの値が求まれば、アイドル(idle)状態が、τ時間以上継続する確率C(τ)として、チャネル利用状況予測部1070は、次式で表される発生確率分布を得る。
使用予定の無線チャネルがアイドル(idle)状態となった場合、その時点からt後までアイドル(idle)状態が継続する確率は、C(τ)から求めることができる。 When the radio channel to be used becomes an idle state, the probability that the idle state will continue for t after that time can be obtained from C(τ).
2)センシングの結果、アイドル(idle)継続時間とビジー(busy)継続時間が、それぞれ毎回ほぼ同じ時間であり、チャネル利用状況予測部1070がトラヒックが周期的であると判断した場合は、アイドル(idle)状態の継続時間の発生確率分布として、例えば、アイドル(idle)状態開始時時点からアイドル(idle)状態の継続時間の平均値(中央値や最小値でも良い)までの間のアイドル(idle)継続確率を100%、とし、それ以降は0%とするステップ関数としても良い。
2) As a result of sensing, if the idle (idle) duration time and the busy (busy) duration time are approximately the same each time, and the channel
3)一方、使用予定の無線チャネルがビジー(busy)状態の場合、飛来しているパケット(フレーム)の物理ヘッダに記載されているフレーム長や、MACフレームに記載されているNAVの値を復号することで、チャネル利用状況予測部1070は、ビジー(busy)状態の継続時間を取得しビジー状態の継続時間を予測することができる。
3) On the other hand, if the wireless channel to be used is in a busy state, decode the frame length described in the physical header of the incoming packet (frame) and the NAV value described in the MAC frame. By doing so, channel
なお、チャネル利用状況観測部201による無線チャネルの利用状況の観測や、チャネル利用状況予測部1070による予測は、統合センシング情報を用いて各無線通信装置において決定された、無線通信に用いる1つまたは複数の無線チャネルについて、または、統合センシング情報によって示される、無線通信に用いる1つまたは複数の無線チャネルについて、それぞれ行われてもよい。
It should be noted that the observation of the wireless channel usage status by the channel usage
以上説明した無線通信装置STAやアクセスポイントAP(情報収集装置)ならびにそれらにより実行される協調センシングの構成により、低オーバヘッドで協調センシングを行うことができ、不必要な無線リソースの消費を回避することができる。 With the wireless communication device STA and access point AP (information collection device) described above and the configuration of cooperative sensing executed by them, cooperative sensing can be performed with low overhead and unnecessary consumption of radio resources can be avoided. can be done.
また、協調センシングの結果を利用し、複数周波数帯のチャネルを柔軟に選択または同時利用することで無線リソースを無駄なく活用して周波数利用効率向上を実現することが可能となる。 In addition, by using the results of cooperative sensing, it is possible to flexibly select channels of multiple frequency bands or use them simultaneously, so that radio resources can be utilized without waste and frequency utilization efficiency can be improved.
なお、上記したように、送信制御部205による送信の制御は、1つの無線チャネルに関する協調センシングを行う場合に用いられてもよい。そして、そのような1つの無線チャネルに関する協調センシングを行う無線通信装置においては、無線通信で用いる無線チャネルの選択のために、センシング結果が用いられてもよい。その無線チャネルの決定をアクセスポイントAP(情報収集装置)において行う場合には、アクセスポイントAPにおけるセンシング結果の統合や、その統合された統合センシング情報の各無線通信装置STAへの送信は行われなくてもよい。
Note that, as described above, the transmission control by the
また、本実施の形態では、無線通信装置が無線LAN端末である場合を想定して説明したが、無線通信装置は、無線LAN端末ではなく、センシング結果を送信するが、それに応じた実体的な通信(すなわち、制御用の無線通信ではなく、文字列や画像等を送受信するための無線通信であり、例えば、アクセスポイントAPを介したインターネット通信など)を行わないものであってもよい。したがって、本実施の形態による無線通信装置は、例えば、センシング結果の収集にのみ用いられる装置であってもよい。 In addition, in the present embodiment, a description has been given on the assumption that the wireless communication device is a wireless LAN terminal. Communication (that is, wireless communication for transmitting and receiving character strings, images, etc., not wireless communication for control, for example, Internet communication via an access point AP) may not be performed. Therefore, the wireless communication device according to this embodiment may be, for example, a device used only for collecting sensing results.
また、本実施の形態では、センシング結果に応じて、無線通信で用いられる無線チャネルが決定される場合について説明したが、そのセンシング結果が、各無線通信装置において、BSSにおける観測結果として用いられてもよい。したがって、予測を行わない場合には、情報収集装置から送信された統合センシング情報に応じて、送信タイミングの制御が行われてもよく、予測を行う場合には、その統合センシング情報に応じて、所定のタイミングでのチャネル利用状況が予測されてもよい。そのように、統合センシング情報が送信タイミングの制御や予測に用いられる場合には、センシング結果は、例えば、各無線チャネルがビジー状態であるのか、アイドル状態であるのかの情報であり、統合センシング情報がアクセスポイントAPから各無線通信装置STAに高い頻度で送信されてもよい。また、そのような場合には、アクセス制御部1080が、統合センシング情報に基づいて送信タイミングを制御するとは、統合センシング情報を間接的に用いることであってもよい。
Also, in the present embodiment, a case has been described in which the radio channel used in radio communication is determined according to the sensing result. good too. Therefore, when prediction is not performed, the transmission timing may be controlled according to the integrated sensing information transmitted from the information collection device, and when prediction is performed, according to the integrated sensing information, Channel utilization at a given timing may be predicted. As such, when the integrated sensing information is used to control or predict transmission timing, the sensing result is, for example, information as to whether each wireless channel is busy or idle. may be transmitted frequently from the access point AP to each wireless communication device STA. Also, in such a case,
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are examples of configurations for specifically implementing the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention. The technical scope of the present invention is indicated by the scope of claims rather than the description of the embodiments, and includes changes within the scope of the claims and their equivalent meanings. is intended.
200 無線通信装置、201 チャネル利用状況観測部、202 センシング結果送信部、203 センシング結果受信部、204 送信時点決定部、205 送信制御部、300 情報収集装置、301,2100.1~2100.3 受信部、302 取得部、303 特定部、304 生成部、305 送信部、1000 送信装置、1010 S/P変換部、1020.1~1020.3 無線フレーム生成部、1030,2020 局部発振器、1040.1~1040.3,2400.1~2400.3 RF部(高周波処理部)、1050.1~1050.3,2010.1~2010.3 アンテナ、1070 チャネル利用状況予測部、1080 アクセス制御部、1110 誤り訂正符号化部、1112 インターリーブ部、2000 受信装置、2500.1~2500.3 ベースバンド処理部、2600 同期処理部、2700 P/S変換部、2800 デジタル信号処理部。
200 wireless communication device, 201 channel usage observation unit, 202 sensing result transmission unit, 203 sensing result reception unit, 204 transmission point determination unit, 205 transmission control unit, 300 information collection device, 301, 2100.1 to 2100.3
Claims (3)
ランダムアクセス制御を行っている無線チャネルの利用状況を観測するチャネル利用状況観測部と、
観測された前記利用状況に応じたセンシング結果を前記情報収集装置に送信するためのセンシング結果送信部と、
他の無線通信装置から前記情報収集装置に送信される、当該他の無線通信装置が観測した無線チャネルの利用状況に応じたセンシング結果を受信し、前記複数の無線通信装置が観測した無線チャネルの利用状況に応じたセンシング結果を前記情報収集装置に送信する期間である報告期間の終了の通知を前記情報収集装置から受信するセンシング結果受信部と、
自装置での観測に応じたセンシング結果の送信時点を、当該センシング結果に関する、無線チャネルが利用に適していることを示す適切度が低いほどサイズが小さくなる報告時間ウィンドウにおいてランダムに決定する送信時点決定部と、
前記送信時点決定部によって決定された送信時点に自装置のセンシング結果が送信されるように前記センシング結果送信部を制御し、自装置のセンシング結果の方が、他の無線通信装置から受信されたセンシング結果よりも適切度が高い場合には、自装置のセンシング結果を送信しないように前記センシング結果送信部を制御し、前記終了の通知が受信された場合には、前記報告期間を終了する送信制御部とを備え、
前記送信時点決定部は、他の無線通信装置から1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間である未報告期間が長くなるほど、より終期が早くなる更新後の前記報告時間ウィンドウ内における送信時点となるように前記送信時点を更新する、無線通信装置。 A wireless communication device constituting a wireless communication system including an information collecting device and a plurality of wireless communication devices,
a channel usage status observation unit that observes the usage status of a wireless channel that performs random access control;
a sensing result transmission unit for transmitting a sensing result corresponding to the observed usage status to the information collecting device;
receiving a sensing result according to the usage status of the wireless channel observed by the other wireless communication device, which is transmitted from the other wireless communication device to the information collecting device; a sensing result receiving unit configured to receive, from the information collecting device, a notification of the end of a reporting period, which is a period during which sensing results corresponding to usage conditions are transmitted to the information collecting device ;
The transmission time of the sensing result according to the observation by the own device is randomly determined in the reporting time window whose size decreases as the appropriateness indicating that the wireless channel is suitable for use regarding the sensing result is lower. a decision unit;
The sensing result transmitting unit is controlled so that the sensing result of the device is transmitted at the transmission time determined by the transmission time determination unit, and the sensing result of the device is received from another wireless communication device. If the appropriateness is higher than the sensing result, control the sensing result transmission unit so as not to transmit the sensing result of the self device, and if the notification of the end is received, transmit to end the reporting period. and a control unit,
The transmission time determination unit performs transmission within the updated reporting time window in which the longer the non-reporting period, which is the period until the first sensing result is received from the other wireless communication device, the earlier the end. A wireless communications device that updates the transmission time point to be a time point.
送信データを前記複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各前記周波数帯ごとに送信パケットを生成するためのデジタル信号処理部と、
各前記周波数帯ごとに設けられ、前記デジタル信号処理部によって生成されたデジタル信号を対応する前記周波数帯ごとの高周波信号に変換するための複数の高周波処理部と、
前記複数の高周波処理部に共通に設けられ、前記複数の高周波処理部で使用されるクロック信号を生成するための局部発振器とをさらに備え、
前記チャネル利用状況観測部は、前記複数の周波数帯において前記複数の無線チャネルの利用状況を観測し、
前記センシング結果受信部は、複数の無線通信装置からのセンシング結果が統合された結果である統合センシング情報をも前記情報収集装置から受信し、
前記統合センシング情報に基づいて、前記デジタル信号処理部および前記高周波処理部を制御し、前記複数の無線チャネルにより、各前記部分データを前記複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信するアクセス制御部をさらに備える、請求項1記載の無線通信装置。 The radio communication device transmits a signal using a plurality of radio channels in which random access control is performed in each of a plurality of frequency bands separated from each other,
a digital signal processing unit for dividing transmission data into a plurality of partial data corresponding to each of the plurality of frequency bands and generating transmission packets for each of the frequency bands;
a plurality of high-frequency processing units provided for each of the frequency bands for converting the digital signal generated by the digital signal processing unit into a high-frequency signal for each of the corresponding frequency bands;
a local oscillator provided in common to the plurality of high-frequency processing units for generating a clock signal used by the plurality of high-frequency processing units;
The channel usage status observation unit observes the usage status of the plurality of radio channels in the plurality of frequency bands,
The sensing result receiving unit also receives integrated sensing information, which is a result of integrating sensing results from a plurality of wireless communication devices, from the information collecting device,
Based on the integrated sensing information, the digital signal processing unit and the high frequency processing unit are controlled, and each of the partial data is processed as a packet for each of the plurality of frequency bands by the plurality of wireless channels at the same timing in synchronization. 2. The wireless communication device of claim 1, further comprising an access controller that transmits at .
前記チャネル利用状況観測部が、ランダムアクセス制御を行っている無線チャネルの利用状況を観測するステップと、
前記センシング結果受信部が、他の無線通信装置から前記情報収集装置に送信されるセンシング結果を受信するステップと、
前記送信時点決定部が、自装置での観測に応じたセンシング結果の送信時点を、当該センシング結果に関する、無線チャネルが利用に適していることを示す適切度が低いほどサイズが小さくなる報告時間ウィンドウにおいてランダムに決定するステップと、
前記センシング結果送信部が、自装置のセンシング結果の方が、前記送信時点までに前記他の無線通信装置から受信されたセンシング結果よりも適切度が高い場合には、自装置のセンシング結果を前記情報収集装置に送信せず、自装置のセンシング結果の方が、前記送信時点までに前記他の無線通信装置から受信されたセンシング結果よりも適切度が低い場合には、前記送信時点に自装置のセンシング結果を前記情報収集装置に送信するステップと、
前記センシング結果受信部が、前記複数の無線通信装置が観測した無線チャネルの利用状況に応じたセンシング結果を前記情報収集装置に送信する期間である報告期間の終了の通知を前記情報収集装置から受信するステップと、
前記送信制御部が、前記終了の通知が受信された場合には、前記報告期間を終了するステップと、
前記送信時点決定部が、他の無線通信装置から1個目のセンシング結果が受信されるまでの期間である未報告期間が長くなるほど、より終期が早くなる更新後の前記報告時間ウィンドウ内における送信時点となるように前記送信時点を更新するステップとを備える、無線通信方法。 A wireless communication device constituting a wireless communication system including an information collecting device and a plurality of wireless communication devices, comprising: a channel usage status observation unit; a sensing result reception unit; a transmission time determination unit; a sensing result transmission unit; A wireless communication method processed using a unit,
a step in which the channel usage status observation unit observes the usage status of a radio channel on which random access control is performed;
a step in which the sensing result receiving unit receives a sensing result transmitted from another wireless communication device to the information collecting device;
The transmission time determination unit sets the transmission time of the sensing result according to the observation by the own device to a reporting time window whose size decreases as the degree of appropriateness indicating that the wireless channel is suitable for use regarding the sensing result is lower. randomly determining in
If the sensing result of its own device is more appropriate than the sensing result received from the other wireless communication device up to the time of transmission, the sensing result transmitting unit transmits the sensing result of its own device to the If the sensing result of the device is not transmitted to the information collection device and the sensing result of the device is less appropriate than the sensing result received from the other wireless communication device up to the transmission time, the device is sent to the information collection device at the transmission time a step of transmitting the sensing result of to the information collecting device;
The sensing result receiving unit receives, from the information gathering device, a notification of the end of a reporting period, which is a period during which sensing results according to the wireless channel usage observed by the plurality of wireless communication devices are transmitted to the information gathering device. and
a step in which the transmission control unit ends the reporting period when the notification of the end is received;
The longer the non-reporting period , which is the period until the first sensing result is received from the other wireless communication device, the earlier the transmission within the updated reporting time window. and updating the transmission time point to be a time point.
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矢野 一人 Kazuto YANO,複数周波数帯利用無線LANの分担センシングを用いたチャネル選択に関する一検討 A Study on Channel Selection with the Aid of Task-shared Multi-channel Sensing for Multi-band Wireless LAN,電子情報通信学会技術研究報告 Vol.118 No.474 [online] IEICE Technical Report,日本,情報処理学会,2019年02月27日,第118巻 |
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