JP7409393B2 - 無線ｌａｎシステム、アクセスポイント装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線ＬＡＮシステム、アクセスポイント装置及び無線通信方法に関する。

無線ＬＡＮは、広帯域であることや、誰でも簡単に設置できる利便性などから、無線アクセス手段として広く普及している。無線ＬＡＮが使用する周波数帯は、２．４ＧＨｚ帯、及び５ＧＨｚ帯が代表的であり、免許不要となっている。このため、誰でも申請することなく無線機（送信機，受信機）を設置し、無線ＬＡＮを利用することが可能である。

無線ＬＡＮは、ＩＥＥＥによって仕様（非特許文献１参照）が策定されており、無線アクセス方式にＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）を使用している。ＣＳＭＡ／ＣＡは、各端末（ＳＴＡ：Station，端末局，子機）が送信前にキャリアセンスを実施し、一定時間チャネルが使用されていないことを確認してから送信を開始するものである。

無線ＬＡＮにおける各端末は、チャネルが使用されている場合、チャネルの使用が終わるまで待機した後、予め定められた時間に加えて、ランダムに選択されたスロット数だけ送信を待機し、その間にチャネルの使用がなければ、無線フレームを送信する。このように、無線ＬＡＮにおける複数の端末は、それぞれ自律的に衝突を回避して無線通信を行う。

しかし、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、端末間の距離や電波を通さない障害物などの影響により、送信機が受信機の周囲の電波状況をキャリアセンスによって検知することができないことがある。例えば、送信機からの電波を受信できない位置にある他の無線機が、受信機に影響を与える無線フレームを送信していた場合、送信機から受信機へ送信された無線フレームは、受信機側で衝突を起こし、受信エラーとなる。このような問題を隠れ端末問題という。

無線ＬＡＮには、隠れ端末問題を回避するために、ＲＴＳ（Request to send）／ＣＴＳ（Clear to send）手続きが標準技術として実装されている。ＲＴＳ／ＣＴＳ手続きでは、まず、送信機がデータフレームの送信前にＲＴＳと呼ばれる信号を送信する。受信機は、ＲＴＳを受信するとＣＴＳを送信する。送信機は、ＲＴＳ／ＣＴＳの交換が行われたことを確認した後、実際のデータフレームを送信する。

ＲＴＳ，ＣＴＳのフレームには、ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドに、これから送信するデータフレームの伝送に必要な時間が書かれている。ブロードキャストされたＲＴＳ，ＣＴＳを受信した端末は、ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドに書かれた時間だけ送信を待機する。

無線ＬＡＮでは、この送信待機をＮＡＶ（Network Allocation Vector）と呼び、仮想的なキャリアセンスによってメディアがビジー状態であると設定する。つまり、無線ＬＡＮは、ＲＴＳ／ＣＴＳ手続きをデータフレームの送信前に行うことにより、周囲の無線機からの送信を抑制し、干渉を低減する。

さらに、無線ＬＡＮの規格は、追加機能が継続して仕様化されている。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格（非特許文献２参照）では、ＭＵ－ＭＩＭＯ（Multi User MIMO）及びＯＦＤＭＡ（Orthogonal frequency-division multiple access）によるマルチユーザ伝送が導入されている。

従来の無線ＬＡＮは、無線フレームの送信が１対１の通信（シングルユーザ伝送）であった。これに対し、マルチユーザ伝送では、アクセスポイント装置（ＡＰ装置，ＡＰ，基地局，親機）が複数の端末（ＳＴＡ）と同時に通信を行うことが可能であり、無線リソース（以下、単にリソースと記す）の効率的な利用が図られている。

ＯＦＤＭＡでは、サブキャリア単位でリソースを複数の端末に割当てることが可能であり、アクセスポイント装置は、複数の端末に対して同時に送信、又は複数の端末から同時に受信することが可能である。ＯＦＤＭＡにおいて割当て可能なリソースの最小単位はリソースユニット（ＲＵ：Resource Unit）と呼ばれる。

また、ＯＦＤＭＡを用いたマルチユーザ伝送では、データフレームの送受信の前に、従来のＲＴＳ／ＣＴＳ手続きを拡張したＭＵ－ＲＴＳ（Multi User RTS）／ＣＴＳ手続きを行うことができるようにされている。

ＭＵ－ＲＴＳ／ＣＴＳ手続きでは、まず、アクセスポイント装置がこれから通信を行う複数の端末を宛先に設定したＭＵ－ＲＴＳを送信する。ＭＵ－ＲＴＳを受信した端末は、自身が宛先に設定されていた場合、定められた待機時間の後にＣＴＳを送信する。

ＣＴＳは、複数の端末から送信されるが、ＭＵ－ＲＴＳによってμ秒オーダで同期するタイミングで送信されるため、相互の干渉にはならない。

IEEE Std 802.11-2016, IEEE Standard for Information technology- Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks- Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Revision of IEEE Std 802.11-2012, p.1295-1580 IEEE P802.11ax/D4.0 Draft Standard for Information technology- Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks- Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Amendment 1: Enhancements for High Efficiency WLAN, February 2019, p.69-272,p.295-440

従来の無線ＬＡＮシステムは、端末数が少なく、周囲からの干渉が少ないような環境では、安定した品質を確保できるが、端末数の増加や、周囲からの干渉が増加した場合には、フレームの衝突や、送信待機の頻発により、通信品質が劣化するという問題があった。特に、リアルタイム性が求められるＶｏＩＰ（Voice over IP）やストリーミング動画などのアプリケーションでは、無線ＬＡＮの通信品質は問題となる。

このため、無線ＬＡＮの標準規格（非特許文献１参照）においても、ＱｏＳ（Quality of Service）の技術が導入されている。例えば、優先度毎にキャリアセンス時の待機時間を変更するアドミッション制御、又は、ポーリング型の集中制御による品質向上技術が標準化され、一部技術は実際に広く使用されている。

しかしながら、工場等で機器のネットワークによる制御を行う場合や、ＶＲ（Virtual Reality）のアプリケーション等では、これまで以上の低遅延、低ジッタの通信を要求される場合がある。これらの要求を無線通信において満たすためには、従来技術以上の品質確保が必要となる。

特に、無線ＬＡＮは、周波数帯が免許不要であり、誰でも申請することなく無線機を設置できることから、周囲からの干渉を抑制することが、安定的な通信の実現のために必要とされる。

例えば、従来の無線ＬＡＮシステムでは、所定のＢＳＳ（Basic Service Set）に帰属する端末が周囲の同一チャネルのＯＢＳＳ（Overlapping BSS）からの干渉を受ける場合、遅延やジッタが保証されず、低遅延及び低ジッタを要求されるアプリケーションを提供することができなかった。

特に、ＲＴＳ／ＣＴＳや、ＭＵ－ＲＴＳ／ＣＴＳが用いられても、端末から送信される信号の到達範囲の外に他のアクセスポイント装置などの無線ＬＡＮ機器が存在する可能性もある。この場合、ＲＴＳ／ＣＴＳ、ＭＵ－ＲＴＳ／ＣＴＳによるプロテクションが上手く働かず、他のアクセスポイント装置などの無線ＬＡＮ機器が端末に対する干渉源になる可能性がある。

本発明は、所定の端末の通信機会を保護して通信品質を向上させることができる無線ＬＡＮシステム、アクセスポイント装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる無線ＬＡＮシステムは、複数の端末と１つ以上のアクセスポイント装置との間でＯＦＤＭＡによるマルチユーザ伝送を行う無線ＬＡＮシステムにおいて、前記アクセスポイント装置は、データを送信するリソースを割当てるべき端末であるか否かにかかわらず、所定の低遅延及び低ジッタを満たすべき保護対象となる端末を少なくとも含むように、予め定められた条件を満たす端末を、ＭＵ－ＲＴＳのフレームによるＣＴＳを送信させる端末として選出する選出部と、データを送信するリソースを端末に対して割当てる割当部と、前記選出部が選出した端末がＣＴＳを送信するようにＭＵ－ＲＴＳのフレームを生成し、且つ、前記割当部が割当てたリソースを示す信号を含むフレームを生成するフレーム生成部と、前記フレーム生成部が生成したフレームそれぞれを複数の端末に対して送信する通信部とを有し、前記選出部は、前記割当部がリソースを割当てる端末数以上の数の端末を選出し、前記割当部は、前記選出部が選出する端末数以下の数の端末に対してリソースを割り当てることを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかるアクセスポイント装置は、複数の端末との間でＯＦＤＭＡによるマルチユーザ伝送を行うアクセスポイント装置において、データを送信するリソースを割当てるべき端末であるか否かにかかわらず、所定の低遅延及び低ジッタを満たすべき保護対象となる端末を少なくとも含むように、予め定められた条件を満たす端末を、ＭＵ－ＲＴＳのフレームによるＣＴＳを送信させる端末として選出する選出部と、データを送信するリソースを端末に対して割当てる割当部と、前記選出部が選出した端末がＣＴＳを送信するようにＭＵ－ＲＴＳのフレームを生成し、且つ、前記割当部が割当てたリソースを示す信号を含むフレームを生成するフレーム生成部と、前記フレーム生成部が生成したフレームそれぞれを複数の端末に対して送信する通信部とを有し、前記選出部は、前記割当部がリソースを割当てる端末数以上の数の端末を選出し、前記割当部は、前記選出部が選出する端末数以下の数の端末に対してリソースを割り当てることを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる無線通信方法は、複数の端末と１つ以上のアクセスポイント装置との間でＯＦＤＭＡによるマルチユーザ伝送を行う無線通信方法において、データを送信するリソースを割当てるべき端末であるか否かにかかわらず、所定の低遅延及び低ジッタを満たすべき保護対象となる端末を少なくとも含むように、予め定められた条件を満たす端末を、ＭＵ－ＲＴＳのフレームによるＣＴＳを送信させる端末として選出する選出工程と、データを送信するリソースを端末に対して割当てる割当工程と、選出した端末がＣＴＳを送信するようにＭＵ－ＲＴＳのフレームを生成し、且つ、割当てたリソースを示す信号を含むフレームを生成するフレーム生成工程と、生成したフレームそれぞれを複数の端末に対して送信する通信工程とを含み、前記選出工程は、前記割当工程においてリソースを割当てる端末数以上の数の端末を選出し、前記割当工程は、前記選出工程において選出する端末数以下の数の端末に対してリソースを割り当てることを特徴とする。

本発明によれば、所定の端末の通信機会を保護して通信品質を向上させることができる。

一実施形態にかかる無線ＬＡＮシステムの構成例を示す図である。 一実施形態にかかるアクセスポイント装置の構成例を示す図である。 アクセスポイント装置が送信するトリガーフレームの構成を示す図である。 端末の構成例を示す図である。 比較例の無線ＬＡＮシステムにおける電波の到達範囲を模式的に示す図である。 比較例の無線ＬＡＮシステムにおけるデータ送信のタイミングを例示するタイミングチャートである。 一実施形態にかかる無線ＬＡＮシステムにおける電波の到達範囲を模式的に示す図である。 一実施形態にかかる無線ＬＡＮシステムにおけるデータ送信のタイミングを例示するタイミングチャートである。 一実施形態にかかるアクセスポイント装置の動作例を示すフローチャートである。

以下に、図面を用いて無線ＬＡＮシステムの一実施形態を説明する。図１は、一実施形態にかかる無線ＬＡＮシステム１の構成例を示す図である。図１に示すように、無線ＬＡＮシステム１は、例えばアクセスポイント装置（ＡＰ装置）２ａ，２ｂ、及び端末３ａ，３ｂ，３ｃを有し、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘの規格に準拠して、ＭＵ－ＭＩＭＯ及びＯＦＤＭＡによるマルチユーザ伝送を行う。

アクセスポイント装置２ａは、到達範囲２００ａの領域に所定レベルのＭＵ－ＲＴＳ等の電波を到達させる。アクセスポイント装置２ｂは、到達範囲２００ｂの領域に所定レベルのＭＵ－ＲＴＳ等の電波を到達させる。

端末３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれアクセスポイント装置２ａに帰属している。ここでは、端末３ａは、所定の低遅延、低ジッタ、及びパケットロス低減等の条件を満たすべき保護対象となる端末（保護端末）であるとする。しかし、端末３ａは、アクセスポイント装置２ａをＡＰ（アクセスポイント）とするＢＳＳに帰属する端末３ｂ，３ｃとの間で無線アクセスにおいて競合する可能性がある。

また、アクセスポイント装置２ａをＡＰとするＢＳＳに対して、アクセスポイント装置２ｂをＡＰとするＯＢＳＳが存在している。端末３ａ，３ｃは、アクセスポイント装置２ｂからのトラフィックも確認できる状態であるとする。以下、端末３ａ，３ｂ，３ｃのように複数ある構成のいずれかを特定しない場合には、単に端末３などと略記する。

図２は、一実施形態にかかるアクセスポイント装置２の構成例を示す図である。図２に示すように、アクセスポイント装置２は、例えば設定部２０、制御部２１、フレーム生成部２２、通信部２３、アンテナ２４、及び通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２５を有する。

設定部２０は、制御部２１に対して設定を行うことにより、当該アクセスポイント装置２の動作に対する設定を行う。

制御部２１は、選出部２１０、判定部２１２、及び割当部２１４を有し、アクセスポイント装置２を構成する各部を制御する。

選出部２１０は、データを送信するリソースを割当てるべき端末であるか否かにかかわらず、上述した保護端末（ここでは、端末３ａ）を少なくとも含むように、予め定められた条件を満たす端末を、ＭＵ－ＲＴＳのフレームによるＣＴＳを送信させる端末として選出（指定）する。

判定部２１２は、例えば設定部２０による設定に基づいて、ＣＴＳを送信させるべき端末であるか否かを、端末３それぞれについて判定し、判定結果を選出部２１０に対して出力する。この場合、選出部２１０は、予め定められた条件を満たす端末であるか否かにかかわらず、ＣＴＳを送信させるべき端末ではないと判定部２１２が判定した端末３を選出しない。

割当部２１４は、例えばアクセスポイント装置２が送信するトリガーフレーム（Trigger Frame）に基づいて、データを送信するリソースを端末に対して割当てる（端末の指定）。

図３は、アクセスポイント装置２が送信するトリガーフレームの構成を示す図である。トリガーフレームには、Ｕｓｅｒ Ｉｎｆｏフィールドにリソースを割り当てる端末３のアドレス、及び端末３に割当てるＲＵが記載される。

より具体的には、Ｕｓｅｒ ＩｎｆｏフィールドにおけるＡＩＤ，ＲＵ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎに含まれる情報により、端末３は、ＣＴＳを送信するチャネルの帯域幅を指定される。また、ＭＵ－ＲＴＳには、トリガーフレームのフォーマットが使用される。

なお、選出部２１０（図２）は、割当部２１４がリソースを割当てる端末数以上の数の端末を選出する。例えば、選出部２１０は、予め特定（設定）された端末、アクセスポイント装置２に帰属する複数の端末からランダムに特定された端末、アクセスポイント装置２におけるＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）のレベルが低い方から順に特定された端末、又はＯＢＳＳからの干渉量が多い方から順に特定された端末を、予め定められた条件の１つを満たす端末として、端末を選出する。ＯＢＳＳからの干渉量は、例えば端末３がアクセスポイント装置２へ通知する。

フレーム生成部２２は、選出部２１０が選出した端末がＣＴＳを送信するようにＭＵ－ＲＴＳのフレームを生成し、且つ、割当部２１４が割当てたリソースを示す信号を含むフレームを生成し、通信部２３に対して出力する。

通信部２３は、信号送受信部２３０及びＲＦ（Radio Frequency）部２３２を有する。信号送受信部２３０は、フレーム生成部２２から入力されたフレームを用いて、無線フレームによる信号の送受信を行うための処理を実施する。ＲＦ部２３２は、信号送受信部２３０の処理に応じた無線フレームの送受信を、アンテナ２４を介して行う。つまり、通信部２３は、フレーム生成部２２が生成したフレームそれぞれを複数の端末に対して送信し、複数の端末が送信したフレームを受信する機能を備える。

通信Ｉ／Ｆ部２５は、他の装置との間で行う通信におけるインターフェース処理を行う。

図４は、端末３の構成例を示す図である。図４に示すように、端末３は、例えば制御部３１、フレーム生成部３２、通信部３３、アンテナ３４、及び通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部３５を有する。

制御部３１は、当該端末３を構成する各部を制御する。フレーム生成部３２は、送信信号のフレームを生成し、通信部３３に対して出力する。

通信部３３は、信号送受信部３３０及びＲＦ（Radio Frequency）部３３２を有する。信号送受信部３３０は、フレーム生成部３２から入力されたフレームを用いて、無線フレームによる信号の送受信を行うための処理を実施する。ＲＦ部３３２は、信号送受信部３３０の処理に応じた無線フレームの送受信を、アンテナ３４を介して行う。つまり、通信部３３は、フレーム生成部３２が生成したフレームそれぞれを送信し、アクセスポイント装置２や他の端末が送信したフレームを受信する機能を備える。

通信Ｉ／Ｆ部３５は、他の装置との間で行う通信におけるインターフェース処理を行う。

次に、一実施形態にかかる無線ＬＡＮシステム１の動作を、比較例の無線ＬＡＮシステムの動作と対比させて、より具体的に説明する。

まず、比較例の無線ＬＡＮシステムの動作について、図５，６を用いて説明する。図５は、比較例の無線ＬＡＮシステムにおける電波の到達範囲を模式的に示す図である。図５に示すように、比較例の無線ＬＡＮシステムは、例えばアクセスポイント装置（ＡＰ装置）２ｃ，２ｂ、及び端末３ａ，３ｂ，３ｃを有し、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘの規格に準拠して、ＭＵ－ＭＩＭＯ及びＯＦＤＭＡによるマルチユーザ伝送を行う。

比較例のアクセスポイント装置２ｃは、到達範囲２００ｃの領域に所定レベルのＭＵ－ＲＴＳ等の電波を到達させる。アクセスポイント装置２ｂは、到達範囲２００ｂの領域に所定レベルのＭＵ－ＲＴＳ等の電波を到達させる。

端末３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれアクセスポイント装置２ｃに帰属している。ここでは、端末３ａは、所定の低遅延、低ジッタ、及びパケットロス低減等の条件を満たすべき保護対象となる端末（保護端末）であるとする。しかし、端末３ａは、アクセスポイント装置２ｃをＡＰ（アクセスポイント）とするＢＳＳに帰属する端末３ｂ，３ｃとの間で無線アクセスにおいて競合する可能性がある。

また、アクセスポイント装置２ｃをＡＰとするＢＳＳに対して、アクセスポイント装置２ｂをＡＰとするＯＢＳＳが存在している。端末３ａ，３ｃは、アクセスポイント装置２ｂからのトラフィックも確認できる状態であるとする。

なお、端末３ａは、到達範囲３００ａの領域に所定レベルのＣＴＳ等の電波を到達させる。端末３ｂは、到達範囲３００ｂの領域に所定レベルのＣＴＳ等の電波を到達させる。

図６は、比較例の無線ＬＡＮシステムにおけるデータ送信（アップリンク）のタイミングを例示するタイミングチャートである。例えば、アクセスポイント装置２は、アップリンク又はダウンリンクのＯＦＤＭＡ伝送を行う場合、ＭＵ－ＲＴＳ／ＣＴＳ手続き（ＭＵ－ＲＴＳ／ＣＴＳ手順）を使用するか否かを決定する。ここでは、比較例の無線ＬＡＮシステムがＭＵ－ＲＴＳ／ＣＴＳ手続きを実施する場合について説明する。

比較例の無線ＬＡＮシステムは、ＭＵ－ＲＴＳ／ＣＴＳ手続きを用いたデータの伝送を行う場合、“第１ステップ”としてＭＵ－ＲＴＳの対象となる端末を指定し、“第２ステップ”として実際のデータ送信のリソースを割当てる端末を指定するという２段階の制御を行う。

比較例の無線ＬＡＮシステムは、８０２．１１ａｘの仕様が規格化された意図、及び一般的に実装されることが想定される制御方法が考慮されており、“第１ステップ”及び“第２ステップ”においてそれぞれ同一の端末群を指定する。

そして、比較例の無線ＬＡＮシステムは、実際にデータ送信の対象となる端末に対してＭＵ－ＲＴＳ／ＣＴＳ手続きをとることにより、送受信に関係するアクセスポイント装置２及び端末３の周囲の干渉を抑制する。

比較例の無線ＬＡＮシステムは、図５を用いて示したように、端末３ａ，３ｂ，３ｃがそれぞれアクセスポイント装置２ｃに帰属している。図６に示したデータ送信（アップリンク）においては、アクセスポイント装置２ｃは、例えば端末３が送信するＢｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔを参照することなどにより、アップリンクに通信の機会を与えた方がよい端末を選出する。

ここでは、アクセスポイント装置２ｃは、通信の機会を与えた方がよい端末として、例えば端末３ａ，３ｂを選出する。そして、アクセスポイント装置２ｃは、選出した端末３ａ，３ｂを指定するＭＵ－ＲＴＳフレームを送信する。

すなわち、アクセスポイント装置２ｃは、端末３ａ，３ｂを指定する情報（アドレスなど）、及び端末３ａ，３ｂそれぞれがＣＴＳを送信するべき帯域をＵｓｅｒ Ｉｎｆｏフィールドに記載したＭＵ－ＲＴＳフレームを送信する。

ＭＵ－ＲＴＳを受信した端末３ａ，３ｂは、規格で定められたＳＩＦＳ（Short Inter Frame Space）時間の待機後、ＣＴＳをアクセスポイント装置２ｃに送信する。このとき、ＭＵ－ＲＴＳを受信した端末３ｃは、自身のアドレスがＵｓｅｒ Ｉｎｆｏフィールドに記載されていないため、受信したＭＵ－ＲＴＳに従って送信の待機（ＮＡＶ）を設定する。

アクセスポイント装置２ｃは、端末３ａ，３ｂからＣＴＳを受信した後、トリガーフレームを送信する。上述したように、トリガーフレームには、Ｕｓｅｒ Ｉｎｆｏフィールドにリソースを割り当てる端末３のアドレス、及び端末３に割当てるＲＵが記載される。ここでは、アクセスポイント装置２ｃは、トリガーフレームにおいて端末３ａ，３ｂに割当てるＲＵを記載する。

トリガーフレームを受信した端末３ａ，３ｂは、割当てられたＲＵを用いてアクセスポイント装置２ｃへのデータ送信（アップリンク）を開始する。端末３ａ，３ｂからデータを受信したアクセスポイント装置２ｃは、Ｂｌｏｃｋ ＡＣＫフレームを送信することにより、データ送信の完了を通知する。

つまり、アクセスポイント装置２ｃは、第１ステップ”におけるＭＵ－ＲＴＳの対象（ＭＵ－ＲＴＳ／ＣＴＳによるプロテクション設定の対象）となる端末群の指定と、“第２ステップ”におけるデータ送信のリソースを割当てる対象（ＯＦＤＭＡのＲＵ割当て対象）の端末群の指定とを同じにする。

このとき、例えば図６に示すように、端末３ａからの電波（ＣＴＳ）の到達範囲３００ａの外に存在するアクセスポイント装置２ｂ（及び他の端末）は、端末３ａからのＣＴＳによるＮＡＶの設定がなされない。

一方、アクセスポイント装置２ｂは、送信電力が端末３ａよりも大きい等の理由により、端末３ａに対してデータを送信可能となっている。すなわち、図６に示したように、アクセスポイント装置２ｂがデータを送信すると、アクセスポイント装置２ｃが送信するトリガーフレームとの衝突が生じるため、端末３ａはＯＦＤＭＡによるフレーム送信をできなくなり、送信は失敗となる。

このような送信失敗により、比較例の無線ＬＡＮシステムは、無線通信におけるリソースの利用効率の低下、遅延の増大、及びジッタの増大が生じ得る。つまり、比較例の無線ＬＡＮシステムは、ＯＢＳＳが存在するような高密度の環境では、通信品質に問題が生じ得ることとなる。

次に、一実施形態にかかる無線ＬＡＮシステム１の動作について、図７，８を用いて説明する。図７は、一実施形態にかかる無線ＬＡＮシステム１における電波の到達範囲を模式的に示す図である。図７に示すように、無線ＬＡＮシステム１は、例えばアクセスポイント装置（ＡＰ装置）２ａ，２ｂ、及び端末３ａ，３ｂ，３ｃを有し、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘの規格に準拠して、ＭＵ－ＭＩＭＯ及びＯＦＤＭＡによるマルチユーザ伝送を行う。

アクセスポイント装置２ａは、到達範囲２００ａの領域に所定レベルのＭＵ－ＲＴＳ等の電波を到達させる。アクセスポイント装置２ｂは、到達範囲２００ｂの領域に所定レベルのＭＵ－ＲＴＳ等の電波を到達させる。

端末３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれアクセスポイント装置２ａに帰属している。ここでは、端末３ａは、所定の低遅延、低ジッタ、及びパケットロス低減等の条件を満たすべき保護対象となる端末（保護端末）であるとする。しかし、端末３ａは、アクセスポイント装置２ａをＡＰ（アクセスポイント）とするＢＳＳに帰属する端末３ｂ，３ｃとの間で無線アクセスにおいて競合する可能性がある。

また、アクセスポイント装置２ａをＡＰとするＢＳＳに対して、アクセスポイント装置２ｂをＡＰとするＯＢＳＳが存在している。端末３ａ，３ｃは、アクセスポイント装置２ｂからのトラフィックも確認できる状態であるとする。

なお、端末３ａは、到達範囲３００ａの領域に所定レベルのＣＴＳ等の電波を到達させる。端末３ｂは、到達範囲３００ｂの領域に所定レベルのＣＴＳ等の電波を到達させる。端末３ｃは、到達範囲３００ｃの領域に所定レベルのＣＴＳ等の電波を到達させる。そして、端末３ｃによる到達範囲３００ｃの領域内には、アクセスポイント装置２ａ，２ｂ及び端末３ａが存在している。

図８は、一実施形態にかかる無線ＬＡＮシステム１におけるデータ送信（アップリンク）のタイミングを例示するタイミングチャートである。無線ＬＡＮシステム１は、ＭＵ－ＲＴＳ／ＣＴＳ手続きを用いたデータの伝送を行う場合、“第１ステップ”としてＭＵ－ＲＴＳの対象となる端末を指定し、“第２ステップ”として実際のデータ送信のリソースを割当てる端末を指定するという２段階の制御を行う。

このとき、無線ＬＡＮシステム１は、“第１ステップ”及び“第２ステップ”において異なる端末群を指定し得るように構成されている。

具体的には、無線ＬＡＮシステム１は、図７を用いて示したように、端末３ａ，３ｂ，３ｃがそれぞれアクセスポイント装置２ａに帰属している。図８に示したデータ送信（アップリンク）においては、アクセスポイント装置２ａは、例えば端末３が送信するＢｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔを参照することなどにより、アップリンクに通信の機会を与えた方がよい端末などを選出する。

ここでは、アクセスポイント装置２ａは、例えば端末３ａ，３ｂ，３ｃを選出する。そして、アクセスポイント装置２ａは、選出した端末３ａ，３ｂ，３ｃを指定するＭＵ－ＲＴＳフレームを送信する。

すなわち、アクセスポイント装置２ａは、端末３ａ，３ｂ，３ｃを指定する情報（アドレスなど）、及び端末３ａ，３ｂ，３ｃそれぞれがＣＴＳを送信するべき帯域をＵｓｅｒ Ｉｎｆｏフィールドに記載したＭＵ－ＲＴＳフレームを送信する。

ＭＵ－ＲＴＳを受信した端末３ａ，３ｂ，３ｃは、規格で定められたＳＩＦＳ時間の待機後、ＣＴＳをアクセスポイント装置２ａに送信する。

アクセスポイント装置２ａは、端末３ａ，３ｂ，３ｃからＣＴＳを受信した後、トリガーフレームを送信する。上述したように、トリガーフレームには、Ｕｓｅｒ Ｉｎｆｏフィールドにリソースを割り当てる端末３のアドレス、及び端末３に割当てるＲＵが記載される。ここでは、アクセスポイント装置２ａは、トリガーフレームにおいて端末３ａ，３ｂに割当てるＲＵを記載する。つまり、アクセスポイント装置２ａは、端末３ｃに対してＲＵを割当てない。

トリガーフレームを受信した端末３ａ，３ｂは、割当てられたＲＵを用いてアクセスポイント装置２ａへのデータ送信（アップリンク）を開始する。端末３ａ，３ｂからデータを受信したアクセスポイント装置２ａは、Ｂｌｏｃｋ ＡＣＫフレームを送信することにより、データ送信の完了を通知する。

つまり、アクセスポイント装置２ａは、第１ステップ”におけるＭＵ－ＲＴＳの対象（ＭＵ－ＲＴＳ／ＣＴＳによるプロテクション設定の対象）となる端末群の指定と、“第２ステップ”におけるデータ送信のリソースを割当てる対象（ＯＦＤＭＡのＲＵ割当て対象）の端末群の指定とを異なるものにする。

このとき、図８に示すように、端末３ａからの電波（ＣＴＳ）の到達範囲３００ａの外に存在するアクセスポイント装置２ｂ（及び他の端末）は、端末３ａからのＣＴＳによるＮＡＶの設定がなされない。しかし、アクセスポイント装置２ｂ（及び他の端末）は、端末３ｃが送信するＣＴＳにより、ＮＡＶの設定がなされる。

よって、アクセスポイント装置２ｂは、送信電力が端末３ａより大きくても、ＣＴＳがより広域的に送信されているために、端末３ａに対してデータを送信しない。すなわち、図８に示したように、アクセスポイント装置２ｂがデータを送信しないので、アクセスポイント装置２ａが送信するトリガーフレームに応じて、端末３ａ，３ｂはＯＦＤＭＡによるフレーム送信を確実に行うことができる。

図９は、一実施形態にかかるアクセスポイント装置２ａの動作例を示すフローチャートである。図９に示すように、アクセスポイント装置２ａは、制御部２１が設定部２０から保護対象として設定された端末を示す情報を取得する（Ｓ１００）。

制御部２１は、保護対象の端末に対し、アップリンク（又はダウンリンク）のリソースを割当てる機会の到来を認識すると（Ｓ１０２）、選出部２１０がＣＴＳを送信すべき端末を選出する（Ｓ１０４）。

そして、アクセスポイント装置２ａは、保護対象の端末、及びＣＴＳを送信すべき端末を示す情報をＭＵ－ＲＴＳによって指定する（Ｓ１０６）。

また、アクセスポイント装置２ａは、保護対象の端末に対し、データ送信のためのリソースを割当てる（Ｓ１０８）。

このように、無線ＬＡＮシステム１は、保護端末である端末３ａと、端末３ｂに対してアクセスポイント装置２ａがリソースを割当てる場合に、“第１ステップ”において端末３ａ，３ｂだけでなく端末３ｃも指定する（選出工程）。そして、アクセスポイント装置２ａは、“第２ステップ”において端末３ａ，３ｂのみにＲＵを割当てるように指定し、端末３ｃを指定しない（割当工程）。そして、無線ＬＡＮシステム１は、ＣＴＳを効率的に送信することができ、干渉を低減させることができる。

特に、端末３ａは、アクセスポイント装置２ｂによる到達範囲２００ｃの領域内に存在していても、データを送信しない端末３ｃが送信するＣＴＳによって通信機会を保護されるので、所定の低遅延、低ジッタ、及びパケットロス低減等の条件を満たすことが可能となる。つまり、無線ＬＡＮシステム１は、ＯＢＳＳが存在するような高密度の環境であっても、通信品質を向上させることができる。

なお、無線ＬＡＮシステム１が図７に示した状況である場合、端末３ｂのみが保護端末である場合、アクセスポイント装置２ｂは端末３ｂに対して影響を及ぼさないため、端末３ｃにＣＴＳを送信させる必要はない。

この場合、アクセスポイント装置２ａは、端末３ａ，３ｂ，３ｃ及びアクセスポイント装置２ｂの位置関係及び電波強度等に基づいて、端末３ｃにＣＴＳを送信させるか否かを判定部２１２が判定してもよい。

また、アクセスポイント装置２ａは、端末３ａ，３ｂ，３ｃそれぞれに対して、ＡＰのスキャン情報から得られる同一チャネルを使用する周囲のＡＰの数、又はＯＢＳＳの当該チャネルの使用量などを報告させてもよい。そして、アクセスポイント装置２ａは、報告させた情報に基づいて、端末３ａ，３ｂ，３ｃそれぞれがＣＴＳを送信する端末として確率的に有効に働く可能性が高い端末であるか否かを判定部２１２が判定してもよい。

また、無線ＬＡＮシステム１は、複数のアクセスポイント装置２それぞれを制御するコントローラを有し、当該コントローラが複数のアクセスポイント装置２及び複数の端末３それぞれの受信電力情報を各アクセスポイント装置２から集約するように構成されてもよい。この場合、コントローラは、例えば受信電力情報及び位置関係をグラフ化し、端末３それぞれにおけるＣＴＳを送信することの有効性を判定してもよい。

なお、上述した無線ＬＡＮシステム１については、アップリンクＯＦＤＭＡの伝送を例に動作を説明したが、ダウンリンクＯＦＤＭＡの伝送においても同様に制御を適用可能である。

例えば、無線ＬＡＮシステム１がダウンリンクの伝送を行う場合には、“第２ステップ”の動作において、トリガーフレームによって端末群に対するＲＵの割当て（指定）を行うのではなく、ＯＦＤＭＡのデータフレームのプリアンブルによってＲＵの割当てを行う。

つまり、無線ＬＡＮシステム１は、アップリンクではＭＵ－ＲＴＳフレーム及びトリガーフレームの両方を使用し、ダウンリンクではＭＵ－ＲＴＳフレームのみ使用して、トリガーフレームは使用しない。

なお、以上述べた実施形態は、本発明の実施形態を例示的に示すものであって、限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様でも実施することができる。

１・・・無線ＬＡＮシステム、２ａ，２ｂ，２ｃ・・・アクセスポイント装置、３ａ，３ｂ，３ｃ・・・端末、２０・・・設定部、２１，３１・・・制御部、２２，３２・・・フレーム生成部、２３，３３・・・通信部、２４，３４・・・アンテナ、２５，３５・・・通信Ｉ／Ｆ部、２１０・・・選出部、２１２・・・判定部、２１４・・・割当部、２３０，３３０・・・信号送受信部、２３２，３３２・・・ＲＦ部、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ・・・到達範囲

Claims (9)

1. 複数の端末と１つ以上のアクセスポイント装置との間でＯＦＤＭＡによるマルチユーザ伝送を行う無線ＬＡＮシステムにおいて、
   前記アクセスポイント装置は、
   データを送信するリソースを割当てるべき端末であるか否かにかかわらず、所定の低遅延及び低ジッタを満たすべき保護対象となる端末を少なくとも含むように、予め定められた条件を満たす端末を、ＭＵ－ＲＴＳのフレームによるＣＴＳを送信させる端末として選出する選出部と、
   データを送信するリソースを端末に対して割当てる割当部と、
   前記選出部が選出した端末がＣＴＳを送信するようにＭＵ－ＲＴＳのフレームを生成し、且つ、前記割当部が割当てたリソースを示す信号を含むフレームを生成するフレーム生成部と、
   前記フレーム生成部が生成したフレームそれぞれを複数の端末に対して送信する通信部と
   を有し、
   前記選出部は、
   前記割当部がリソースを割当てる端末数以上の数の端末を選出し、
   前記割当部は、
   前記選出部が選出する端末数以下の数の端末に対してリソースを割り当てること
   を特徴とする無線ＬＡＮシステム。
2. 前記選出部は、
   予め特定された端末、当該アクセスポイント装置に帰属する複数の端末からランダムに特定された端末、当該アクセスポイント装置におけるＲＳＳＩのレベルが低い方から順に特定された端末、又はＯＢＳＳからの干渉量が多い方から順に特定された端末を、予め定められた条件の１つを満たす端末とすること
   を特徴とする請求項１に記載の無線ＬＡＮシステム。
3. 前記アクセスポイント装置は、
   ＣＴＳを送信させるべき端末であるか否かを判定する判定部
   をさらに有し、
   前記選出部は、
   予め定められた条件を満たす端末であるか否かにかかわらず、ＣＴＳを送信させるべき端末ではないと前記判定部が判定した端末を選出しないこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の無線ＬＡＮシステム。
4. 複数の端末との間でＯＦＤＭＡによるマルチユーザ伝送を行うアクセスポイント装置において、
   データを送信するリソースを割当てるべき端末であるか否かにかかわらず、所定の低遅延及び低ジッタを満たすべき保護対象となる端末を少なくとも含むように、予め定められた条件を満たす端末を、ＭＵ－ＲＴＳのフレームによるＣＴＳを送信させる端末として選出する選出部と、
   データを送信するリソースを端末に対して割当てる割当部と、
   前記選出部が選出した端末がＣＴＳを送信するようにＭＵ－ＲＴＳのフレームを生成し、且つ、前記割当部が割当てたリソースを示す信号を含むフレームを生成するフレーム生成部と、
   前記フレーム生成部が生成したフレームそれぞれを複数の端末に対して送信する通信部と
   を有し、
   前記選出部は、
   前記割当部がリソースを割当てる端末数以上の数の端末を選出し、
   前記割当部は、
   前記選出部が選出する端末数以下の数の端末に対してリソースを割り当てること
   を特徴とするアクセスポイント装置。
5. 前記選出部は、
   予め特定された端末、当該アクセスポイント装置に帰属する複数の端末からランダムに特定された端末、当該アクセスポイント装置におけるＲＳＳＩのレベルが低い方から順に特定された端末、又はＯＢＳＳからの干渉量が多い方から順に特定された端末を、予め定められた条件の１つを満たす端末とすること
   を特徴とする請求項４に記載のアクセスポイント装置。
6. ＣＴＳを送信させるべき端末であるか否かを判定する判定部
   をさらに有し、
   前記選出部は、
   予め定められた条件を満たす端末であるか否かにかかわらず、ＣＴＳを送信させるべき端末ではないと前記判定部が判定した端末を選出しないこと
   を特徴とする請求項４又は５に記載のアクセスポイント装置。
7. 複数の端末と１つ以上のアクセスポイント装置との間でＯＦＤＭＡによるマルチユーザ伝送を行う無線通信方法において、
   データを送信するリソースを割当てるべき端末であるか否かにかかわらず、所定の低遅延及び低ジッタを満たすべき保護対象となる端末を少なくとも含むように、予め定められた条件を満たす端末を、ＭＵ－ＲＴＳのフレームによるＣＴＳを送信させる端末として選出する選出工程と、
   データを送信するリソースを端末に対して割当てる割当工程と、
   選出した端末がＣＴＳを送信するようにＭＵ－ＲＴＳのフレームを生成し、且つ、割当てたリソースを示す信号を含むフレームを生成するフレーム生成工程と、
   生成したフレームそれぞれを複数の端末に対して送信する通信工程と
   を含み、
   前記選出工程は、
   前記割当工程においてリソースを割当てる端末数以上の数の端末を選出し、
   前記割当工程は、
   前記選出工程において選出する端末数以下の数の端末に対してリソースを割り当てること
   を特徴とする無線通信方法。
8. 前記選出工程は、
   予め特定された端末、前記アクセスポイント装置に帰属する複数の端末からランダムに特定された端末、前記アクセスポイント装置におけるＲＳＳＩのレベルが低い方から順に特定された端末、又はＯＢＳＳからの干渉量が多い方から順に特定された端末を、予め定められた条件の１つを満たす端末とすること
   を特徴とする請求項７に記載の無線通信方法。
9. ＣＴＳを送信させるべき端末であるか否かを判定する判定工程
   をさらに含み、
   前記選出工程は、
   予め定められた条件を満たす端末であるか否かにかかわらず、ＣＴＳを送信させるべき端末ではないと前記判定工程により判定した端末を選出しないこと
   を特徴とする請求項７又は８に記載の無線通信方法。

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