JP7452660B2 - 基地局及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信技術に関する。

基地局と端末との間を無線で接続する無線システムとして、無線ＬＡＮ（Local Area Network）が知られている。近年の無線ＬＡＮ装置は、複数の周波数帯を利用可能である。

IEEE Std 802.11-2016,"Figure 4-25 Establishing the IEEE 802.11 association"and"11.3 STA authentication and association", 7 December 2016

通常は１つの周波数帯を指定してデータの送受信を行うため、他の周波数帯が利用可能であっても同時には使用されず、周波数帯の有効利用がなされていない。

本発明の一態様に係る基地局は、複数の無線信号処理部と、キャリアセンス制御部と、マネジメント部とを含む。複数の無線信号処理部は、それぞれ異なるチャネルの無線信号を送受信する。キャリアセンス制御部は、前記複数の無線信号処理部に共通するアクセスパラメータを用いて、前記複数の無線信号処理部のそれぞれのチャネルに対する一括したキャリアセンスを実行し、チャネルが空き状態であるかビジー状態であるかを判定する。マネジメント部は、前記チャネルが前記空き状態であると判定された無線信号処理部と端末との間で形成されるリンクが複数ある場合、複数種類のチャネルで無線接続するマルチリンクにより無線信号を送信するための処理を行う。

本発明の一態様によれば、スループットを向上させることができる。

図１は、本実施形態に係る無線システムを示す図である。 図２は、本実施形態に係る基地局のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図３は、本実施形態に係る基地局の機能構成の一例を示すブロック図である。 図４は、本実施形態に係る基地局の無線信号処理部の機能構成の一例を示すブロック図である。 図５は、本実施形態に係る端末のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図６は、本実施形態に係る端末の機能構成の一例を示すブロック図である。 図７は、基地局と端末との通信の際のＭＡＣ（Media Access Control）層の処理を示す図である。 図８は、本実施形態に係る基地局のダウンリンクの動作例を示すフローチャートである。 図９は、本実施形態に係るキャリアセンス制御部のキャリアセンス制御処理を示すフローチャートである。 図１０は、図９に示すキャリアセンス制御処理により選択された、送信に使用するリンクの一例を示す概念図である。 図１１は、リンクマネジメント部による送信データのリンクへの割当の一例を示す概念図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、実施形態に係る無線システム１の構成の一例を示している。図１に示すように、無線システム１は、例えば基地局１０、端末２０、及びサーバ３０を備えている。

基地局１０は、ネットワークＮＷに接続され、無線ＬＡＮのアクセスポイントとして使用される。例えば、基地局１０は、ネットワークＮＷから受信したデータを、無線で端末２０に送信することができる。また、基地局１０は、一種類の帯域又は複数種類の帯域を用いて、端末２０に接続され得る。本実施形態では、“マルチリンク”とは、基地局１０と端末２０との間における複数種類の周波数帯（例えば、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯）を用いた無線接続のことを示すものとして説明するが、これに限らず、“マルチリンク”とは、同一の周波数帯における複数種類のチャネル（例えば、５ＧＨｚ帯における異なるチャネル）を用いた無線接続のことを示してもよい。基地局１０と端末２０との間の通信は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づいている。

端末２０は、例えばスマートフォンやタブレットＰＣ等の無線端末である。端末２０は、無線で接続された基地局１０を介して、ネットワークＮＷ上のサーバ３０との間でデータを送受信することができる。尚、端末２０は、デスクトップコンピュータやラップトップコンピュータ等、その他の電子機器であってもよい。端末２０は、少なくとも基地局１０と通信可能であり、且つ後述する動作を実行可能な機器であればよい。

サーバ３０は、様々な情報を保持することが可能であり、例えば端末２０を対象としたコンテンツのデータを保持している。サーバ３０は、例えばネットワークＮＷに有線で接続され、ネットワークＮＷを介して基地局１０と通信可能に構成される。尚、サーバ３０は、少なくとも基地局１０と通信可能であればよい。つまり、基地局１０とサーバ３０との間の通信は、有線であっても無線であってもよい。

基地局１０及び端末２０間のデータ通信は、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルに基づいている。ＯＳＩ参照モデルでは、通信機能が７階層（第１層：物理層（ＰＨＹ層）、第２層：データリンク層、第３層：ネットワーク層、第４層：トランスポート層、第５層：セッション層、第６層：プレゼンテーション層、第７層：アプリケーション層）に分割される。

データリンク層は、例えばＬＬＣ（Logical Link Control）層と、ＭＡＣ（Media Access Control）層とを含んでいる。ＬＬＣ層は、例えば上位のアプリケーションから入力されたデータに、ＤＳＡＰ（Destination Service Access Point）ヘッダやＳＳＡＰ（Source Service Access Point）ヘッダ等を付加し、ＬＬＣパケットを形成する。ＭＡＣ層は、例えばＬＬＣパケットにＭＡＣヘッダを付加し、ＭＡＣフレームを形成する。

次に、本実施形態に係る基地局１０のハードウェア構成の一例について図２のブロック図を参照して説明する。基地局１０は、プロセッサ１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、無線モジュール１４、及び有線モジュール１５を備える。

プロセッサ１１は、様々なプログラムを実行することが可能な回路であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)を想定する。プロセッサ１１は、基地局１０の全体の動作を制御する。ＲＯＭ１２は、不揮発性の半導体メモリであり、基地局１０を制御するためのプログラムや制御データ等を保持している。ＲＡＭ１３は、例えば揮発性の半導体メモリであり、プロセッサ１１の作業領域として使用される。無線モジュール１４は、無線信号によるデータの送受信に使用される回路であり、アンテナに接続される。また、無線モジュール１４は、例えば複数の周波数帯にそれぞれ対応する複数の通信モジュールを含んでいる。有線モジュール１５は、有線信号によるデータの送受信に使用される回路であり、ネットワークＮＷに接続される。

次に、本実施形態に係る基地局１０の機能構成の一例について図３のブロック図を参照して説明する。
基地局１０は、データ処理部１１０、リンクマネジメント部１２０、無線信号処理部１３０、無線信号処理部１４０、無線信号処理部１５０、及びキャリアセンス制御部１６０を含む。また、リンクマネジメント部１２０は、アソシエーション処理部１２２、及び認証処理部１２３を含む。データ処理部１１０、リンクマネジメント部１２０、無線信号処理部１３０、無線信号処理部１４０、無線信号処理部１５０、及びキャリアセンス制御部１６０の処理は、例えばプロセッサ１１及び無線モジュール１４によって実現される。

データ処理部１１０は、入力されたデータに対して、ＬＬＣ層の処理と上位層（第３層～第７層）の処理とを実行し得る。例えば、データ処理部１１０は、ネットワークＮＷを介してサーバ３０から入力されたデータを、リンクマネジメント部１２０に出力する。また、データ処理部１１０は、リンクマネジメント部１２０から入力されたデータを、ネットワークＮＷを介してサーバ３０に送信する。データ処理部１１０は、キューを備えてもよく、送受信するデータを一時的に蓄積してもよい。

リンクマネジメント部１２０は、入力されたデータに対して、例えばＭＡＣ層の処理の一部を実行する。また、リンクマネジメント部１２０は、無線信号処理部１３０、１４０及び１５０からの通知に基づいて、端末２０とのリンクを管理する。リンクマネジメント部１２０は、後述のキャリアセンス制御部１６０からチャネルが空き状態であると判定された無線通信処理部と端末２０との間で形成されるリンクを、送信又は受信に使用するリンクとして設定する。特に、チャネルが空き状態であると判定された無線通信処理部と端末２０との間で形成されるリンクが複数ある場合、マルチリンクにより無線信号を協調送信するための処理を行う。リンクマネジメント部１２０は、リンク管理情報１２１を含む。リンク管理情報１２１は、例えばＲＡＭ１３に格納され、当該基地局１０に無線接続されている端末２０の情報、使用可能なリンクの情報などを含む。

アソシエーション処理部１２２は、無線信号処理部１３０、１４０及び１５０のいずれかを介して端末２０の接続要求を受信した場合に、アソシエーションに関するプロトコルを実行する。認証処理部１２３は、接続要求に続いて、認証に関するプロトコルを実行する。

無線信号処理部１３０、１４０及び１５０は、それぞれ異なる周波数帯の無線信号を基地局１０と端末２０との間で送受信する。例えば、無線信号処理部１３０、１４０及び１５０のそれぞれは、リンクマネジメント部１２０から入力されたデータにプリアンブルやＰＨＹヘッダ等を付加して、無線フレームを作成する。そして、無線信号処理部１３０、１４０及び１５０のそれぞれは、当該無線フレームを無線信号に変換して、基地局１０のアンテナ１６を介して当該無線信号を送信する。

また、無線信号処理部１３０、１４０及び１５０のそれぞれは、基地局１０のアンテナ１６を介して受信した無線信号を無線フレームに変換する。そして、無線信号処理部１３０、１４０及び１５０のそれぞれは、当該無線フレームに含まれたデータを、リンクマネジメント部１２０に出力する。

無線信号処理部１３０、１４０及び１５０のそれぞれは、入力されたデータ又は無線信号に対して、例えばＭＡＣ層の処理の一部とＰＨＹ層の処理とを実行し得る。例えば、無線信号処理部１３０は、２．４ＧＨｚ帯の無線信号を取り扱う。無線信号処理部１４０は、５ＧＨｚ帯の無線信号を取り扱う。無線信号処理部１５０は、６ＧＨｚ帯の無線信号を取り扱う。無線信号処理部１３０、１４０及び１５０は、基地局１０のアンテナ１６を共有していてもよいし、各無線信号処理部専用のアンテナを設け、それぞれ通信可能としてもよい。

キャリアセンス制御部１６０は、無線信号処理部１３０、１４０及び１５０に共通するアクセスパラメータを用いて、無線信号処理部１３０、１４０及び１５０のそれぞれの周波数帯に対する一括したキャリアセンスを実行する。キャリアセンス制御部１６０は、キャリアセンスを実行した後、無線信号処理部１３０、１４０及び１５０のそれぞれからキャリアセンスの結果（以下、キャリアセンス情報ともいう）を受け取る。キャリアセンスは、チャネルの使用状態を検出する処理であり、チャネルが空き状態（アイドル状態）であるかビジー状態であるかを判定する。キャリアセンスは、例えば、ＣＣＡ（Clear Channel Assessment）を用いて行われてよい。キャリアセンス制御部は、キャリアセンス情報に基づいて、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）によりチャネルの状態を判定する。キャリアセンス制御部１６０は、チャネルの状態を判定することにより、空きチャネルと判定された１つ又は複数のリンクに関するリンク情報をリンクマネジメント部１２０に出力する。

次に、本実施形態に係る基地局１０の無線信号処理部の機能構成の一例について図４のブロック図を参照して説明する。
図４に示す無線信号処理部は、図３に示す無線信号処理部１３０，１４０及び１５０のそれぞれに共通する構成である。
無線信号処理部は、ＭＡＣフレーム処理部４１、ＰＨＹ処理部４２、及び誤り検出部４３を含む。

ＭＡＣフレーム処理部４１は、リンクマネジメント部１２０からデータを受け取り、当該データに基づいてＭＡＣフレームを生成し、ＰＨＹ処理部４２に出力する。また、ＭＡＣフレーム処理部４１は、ＰＨＹ処理部４２からデータを受け取ると、データからＭＡＣフレームを抽出してＭＡＣフレームのヘッダに基づいた処理を実行し、リンクマネジメント部１２０に出力する。ヘッダに基づいた処理は、一般的なＩＥＥＥ８０２．１１規格の動作に従えばよい。例えば、ＭＡＣフレーム処理部４１は、ヘッダのアドレスフィールドを参照し、自局宛のＭＡＣフレームであれば、当該ＭＡＣフレームをリンクマネジメント部１２０へ出力する。その際、リンクマネジメント部１２０がＢｌｏｃｋ ＡＣＫを生成するために必要な、各ＭＳＤＵ（MAC Service Ｄata Ｕnit）の受信の成否を表すシーケンス番号とともにＭＡＣフレームがリンクマネジメント部１２０へ出力される。一方、自局宛のＭＡＣフレームでなければ、ＭＡＣフレーム処理部４１は、当該ＭＡＣフレームを破棄する。

ＰＨＹ処理部４２は、端末２０との無線通信に関するＰＨＹ層の処理を行う。ＭＡＣフレーム処理部４１からＭＡＣフレームを受け取り、ＭＡＣフレームを無線信号に変換し、無線信号を端末２０に送信する。ＰＨＹ処理部４２は、端末２０から無線信号を受信し、無線信号からＭＡＣフレームを抽出し、ＭＡＣフレームを誤り検出部４３に出力する。ＰＨＹ処理部４２は、キャリアセンスを実施するために必要な情報を測定してキャリアセンス情報を生成し、キャリアセンス情報をリンクマネジメント部１２０へ出力する。例えば、ＰＨＹ処理部４２は受信信号強度（ＲＳＳＩ）を測定し、ＲＳＳＩの測定値を含むキャリアセンス情報を生成する。また、ＰＨＹ処理部４２はビーコンをブロードキャストする。

誤り検出部４３は、端末２０により送信された信号が正常に受信されたか否かを判定するために、ＭＡＣフレームに対して誤り検出を行う。誤り検出はＭＡＣフレームに含まれるＦＣＳを用いて行われる。誤り検出はＭＰＤＵ単位で行われてよい。誤り検出部４３は、ＭＡＣフレームに誤りがないと判定されたときは、当該ＭＡＣフレームをＭＡＣフレーム処理部４１に出力する。一方、ＭＡＣフレームに誤りがあると判定された場合は、当該ＭＡＣフレームを破棄する。

次に、本実施形態に係る端末２０のハードウェア構成の一例について図５のブロック図を参照して説明する。
端末２０は、プロセッサ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、無線モジュール２４、ディスプレイ２５、及びストレージ２６を含む。

プロセッサ２１は、基地局１０のプロセッサ１１と同様であり、様々なプログラムを実行することが可能な回路であればよく、端末２０の全体の動作を制御する。ＲＯＭ２２は、不揮発性の半導体メモリであり、端末２０を制御するためのプログラムや制御データ等を保持している。ＲＡＭ２３は、例えば揮発性の半導体メモリであり、プロセッサ２１の作業領域として使用される。無線モジュール２４は、無線信号によるデータの送受信に使用される回路であり、アンテナ２７に接続される。また、無線モジュール２４は、例えば複数の周波数帯にそれぞれ対応する複数の通信モジュールを含んでいる。ディスプレイ２５は、例えばアプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を表示する。ディスプレイ２５は、端末２０の入力インタフェースとしての機能を有していてもよい。ストレージ２６は、不揮発性の記憶装置であり、例えば端末２０のシステムソフトウェア等を保持する。

次に、本実施形態に係る端末２０の機能構成の一例を図６のブロック図を参照して説明する。端末２０は、データ処理部２１０、リンクマネジメント部２２０、無線信号処理部２３０、無線信号処理部２４０、無線信号処理部２５０、キャリアセンス制御部２６０、及びアプリケーション実行部２７０として機能する。データ処理部２１０、リンクマネジメント部２２０、無線信号処理部２３０、無線信号処理部２４０、無線信号処理部２５０、キャリアセンス制御部２６０、及びアプリケーション実行部２７０の処理は、例えばプロセッサ２１及び無線モジュール２４によって実現される。

データ処理部２１０は、入力されたデータに対して、ＬＬＣ層の処理と上位層（第３層～第７層）の処理とを実行し得る。例えば、データ処理部２１０は、アプリケーション実行部２７０から入力されたデータを、リンクマネジメント部２２０に出力する。また、データ処理部２１０は、リンクマネジメント部２２０から入力されたデータを、アプリケーション実行部２７０に出力する。

リンクマネジメント部２２０は、入力されたデータに対して、例えばＭＡＣ層の処理の一部を実行する。また、リンクマネジメント部２２０は、キャリアセンス制御部２６０と、無線信号処理部２３０、２４０及び２５０とからの通知に基づいて、基地局１０とのリンクを管理する。リンクマネジメント部２２０は、無線信号処理部から受け取ったデータ（ＭＳＤＵ）の受信状況に基づいて、Ｂｌｏｃｋ ＡＣＫを生成する。リンクマネジメント部２２０は、リンク管理情報２２１を含んでいる。リンク管理情報２２１は、例えばＲＡＭ２３に格納され、当該端末２０に無線接続されている基地局１０の情報を含んでいる。また、リンクマネジメント部２２０は、アソシエーション処理部２２２、及び認証処理部２２３を含んでいる。アソシエーション処理部２２２は、無線信号処理部２３０、２４０及び２５０のいずれかを介して基地局１０に対して接続要求を送信することにより、アソシエーションに関するプロトコルを実行する。認証処理部２２３は、接続要求に続いて、認証に関するプロトコルを実行する。

無線信号処理部２３０、２４０及び２５０のそれぞれは、無線通信を用いて基地局１０と端末２０との間のデータの送受信を行う。例えば、無線信号処理部２３０、２４０及び２５０のそれぞれは、リンクマネジメント部２２０から入力されたデータにプリアンブルやＰＨＹヘッダ等を付加して、無線フレームを作成する。そして、無線信号処理部２３０、２４０及び２５０のそれぞれは、当該無線フレームを無線信号に変換して、端末２０のアンテナを介して当該無線信号を送信する。また、無線信号処理部２３０、２４０及び２５０のそれぞれは、端末２０のアンテナを介して受信した無線信号を無線フレームに変換する。そして、無線信号処理部２３０、２４０及び２５０のそれぞれは、当該無線フレームに含まれたデータ及び受信した無線フレームに含まれる各ＭＳＤＵの受信の成否に関するシーケンス番号を、リンクマネジメント部２２０に出力する。

このように、無線信号処理部２３０、２４０及び２５０のそれぞれは、入力されたデータ又は無線信号に対して、例えばＭＡＣ層の処理の一部とＰＨＹ層の処理とを実行し得る。例えば、無線信号処理部２３０は、２．４ＧＨｚ帯の無線信号を取り扱う。無線信号処理部２４０は、５ＧＨｚ帯の無線信号を取り扱う。無線信号処理部２５０は、６ＧＨｚ帯の無線信号を取り扱う。無線信号処理部２３０、２４０及び２５０は、端末２０のアンテナを共有していてもよいし、各無線信号処理部専用のアンテナを設け、それぞれ通信可能としてもよい。

キャリアセンス制御部２６０は、基地局１０のキャリアセンス制御部１６０と同様に、無線信号処理部２３０、２４０及び２５０に共通するアクセスパラメータを用いて、無線信号処理部２３０、２４０及び２５０のそれぞれの周波数帯に対する一括したキャリアセンスを実行する。キャリアセンス制御部２６０は、無線信号処理部２３０、２４０及び２５０のそれぞれからキャリアセンス情報を受け取り、ＣＳＭＡ／ＣＡによりチャネルの状態を判定する。キャリアセンス制御部２６０は、チャネルの状態を判定することにより、空きチャネルと判定されたリンクに関するリンク情報をリンクマネジメント部２２０に出力する。

アプリケーション実行部２７０は、データ処理部２１０から受け取ったデータを利用することが可能なアプリケーションを実行する。例えば、アプリケーション実行部２７０は、アプリケーションの情報をディスプレイ２５に表示することができる。また、アプリケーション実行部２７０は、入力インタフェースの操作に基づいて動作し得る。

本実施形態に係る無線システム１では、基地局１０の無線信号処理部１３０、１４０及び１５０が、それぞれ端末２０の無線信号処理部２３０、２４０及び２５０と接続可能に構成される。つまり、無線信号処理部１３０及び２３０間は、２．４ＧＨｚ帯を用いて無線接続され得る。無線信号処理部１４０及び２４０間は、５ＧＨｚ帯を用いて無線接続され得る。無線信号処理部１５０及び２５０間は、６ＧＨｚ帯を用いて無線接続され得る。本明細書において、各無線信号処理部は、「ＳＴＡ機能」と呼ばれてもよい。すなわち、実施形態に係る無線システム１は、複数のＳＴＡ機能を備えている。
なお、同一の周波数帯の異なる複数のチャネルでマルチリンクを実施する場合は、無線信号処理部１３０，１４０及び１５０が、同一の周波数帯でそれぞれ異なるチャネルの無線信号を取り扱えばよい。例えば、無線信号処理部１３０及び２３０間は、２．４ＧＨｚ帯の第１チャネルを用いて無線接続され、無線信号処理部１４０及び２４０間は、２．４ＧＨｚ帯の第２チャネルを用いて無線接続されればよい。

本実施形態に係る無線システム１の構成はあくまで一例であり、その他の構成であってもよい。例えば、基地局１０及び端末２０のそれぞれが３つのＳＴＡ機能（無線信号処理部）を備える場合について例示したが、これに限定されない。基地局１０は、少なくとも２つの無線信号処理部を備えていればよい。同様に、端末２０は、少なくとも２つの無線信号処理部を備えていればよい。また、各ＳＴＡ機能が処理することが可能なチャネルの数は、使用される周波数帯に応じて適宜設定され得る。無線通信モジュール１４及び２４のそれぞれは、複数の通信モジュールによって複数の周波数帯の無線通信に対応してもよいし、１つの通信モジュールによって複数の周波数帯の無線通信に対応してもよい。

ここで、基地局１０と端末２０との通信の際のＭＡＣ層の処理を図５を参照して説明する。図５に示すＭＡＣ層の処理は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従っている。図５では、送信側の処理と受信側の処理との両方が示されている。基地局１０と端末２０のうちの一方の無線モジュールが送信側の処理をするとき、他方の無線モジュールが受信側の処理をする。以下の例では、送信側と受信側の無線モジュールを区別せずに記載する。

まず、送信側の処理について説明する。ステップＳ１０において、無線モジュールは、Ａ－ＭＳＤＵアグリゲーションを行う。具体的には、無線モジュールは、ＬＬＣ層から入力される複数のＬＬＣパケットを結合してＡ－ＭＳＤＵ（Aggregate-MAC service data unit）を生成する。

ステップＳ１１において、無線モジュールは、Ａ－ＭＳＤＵにシーケンスナンバー（ＳＮ）を割り当てる。シーケンスナンバーは、Ａ－ＭＳＤＵを特定するための一意の番号である。
ステップＳ１２において、無線モジュールは、Ａ－ＭＳＤＵを複数のＭＰＤＵ（MAC protocol data unit）にフラグメント（分割）する。

ステップＳ１３において、無線モジュールは、それぞれのＭＰＤＵを暗号化し、暗号化ＭＰＤＵを生成する。
ステップＳ１４において、無線モジュールは、それぞれの暗号化ＭＰＤＵにＭＡＣヘッダと誤り検出符号（ＦＣＳ）とを付加する。誤り検出符号は、例えばＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号である。

ステップＳ１５において、無線モジュールは、Ａ－ＭＰＤＵアグリゲーションを行う。具体的には、無線モジュールは、複数のＭＰＤＵを結合し、ＭＡＣフレームとしてのＡ－ＭＰＤＵ（Aggregate-MAC protocol data unit）を生成する。
ステップＳ１５の後、無線モジュールは、ＭＡＣフレームに対して物理層の処理を行う。

次に、受信側の処理について説明する。無線モジュールは、無線信号を受信すると、ＰＨＹ層の処理を行って無線信号からＭＡＣフレームを取得する。その後、無線モジュールは、図７に示すＭＡＣ層の処理を行う。

ステップＳ２０において、無線モジュールは、Ａ－ＭＰＤＵデアグリゲーションを行う。具体的には、無線モジュールは、Ａ－ＭＰＤＵをＭＰＤＵの単位に分割する。
ステップＳ２１において、無線モジュールは、誤り検出をする。例えば、無線モジュールは、ＣＲＣにより、無線信号の受信が成功したか否かを判定する。無線信号の受信が失敗したときには、無線モジュールは、再送要求をしてよい。このとき、無線モジュールは、ＭＰＤＵの単位で再送を要求してよい。一方、無線信号の受信が成功したときには、無線モジュールは、次の処理を行う。

ステップＳ２２において、無線モジュールは、アドレス検出を行う。このとき、無線モジュールは、それぞれのＭＰＤＵのＭＡＣヘッダに記録されているアドレスにより、送られてきたＭＰＤＵが自分宛であるか否かを判定する。自分宛でないときには、無線モジュールは、次の処理を行わない。自分宛であるときには、無線モジュールは、次の処理を行う。
ステップＳ２３において、無線モジュールは、暗号化されているＭＰＤＵを復号する。

ステップＳ２４において、無線モジュールは、ＭＰＤＵに対してデフラグメントを行う。つまり、無線モジュールは、複数のＭＰＤＵからＡ－ＭＳＤＵを復元する。
ステップＳ２５において、無線モジュールは、Ａ－ＭＳＤＵデアグリゲーションを行う。具体的には、無線モジュールは、Ａ－ＭＳＤＵをＭＳＤＵ単位のＬＬＣパケットを復元する。
ステップＳ２５の後、無線モジュールは、ＬＬＣパケットをＭＡＣ層の上位層に出力する。上位層は、例えばＬＬＣ層である。

次に、本実施形態に係る基地局１０から端末２０へのデータ送信、つまりダウンリンクにおける基地局１０の動作例について、図８のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ８０１では、リンクマネジメント部１２０が、端末２０の帰属処理を行う。本実施形態では、基地局１０からのビーコン、又は端末２０からのプローブリクエストに応答するためのプローブレスポンスに、マルチリンクが実行できるか否かのケイパビリティ及びマルチリンク運用のためのオペレーションパラメータが含まれて送信されることを送信する。つまり、基地局１０及び端末２０は、最初からマルチリンクを希望した帰属処理を行うことを想定する。
例えば、基地局１０と端末２０とのそれぞれがアソシエーション処理に先立って、マルチリンクのケイパビリティ、マルチリンクの対象となるリンク及び各リンクにおけるオペレーションパラメータを通知し合うことにより、最初からマルチリンクのための帰属処理を実行できる。

ステップＳ８０２では、リンクマネジメント部１２０が、データ処理部１１０から送信すべきデータ（ＬＬＣパケット）を取得する。
ステップＳ８０３では、キャリアセンス制御部１６０が、各ＳＴＡ機能について、つまり無線信号処理部１３０，１４０及び１５０それぞれに対して、共通のアクセスパラメータを用いた一括したキャリアセンスを実行する。キャリアセンス制御部１６０の詳細については、図９を参照して後述する。

ステップＳ８０４では、リンクマネジメント部１２０が、マルチリンクで送信可能か否かを決定する。具体的には、キャリアセンス後に複数のリンクが使用可能であれば、マルチリンクで送信可能であると判定する。
ステップＳ８０５では、リンクマネジメント部１２０が、送信データをリンクに割り当てる。
ステップＳ８０６では、ステップＳ８０４で使用可能と判定されたリンクに対応する無線信号処理部が、各リンクによってデータを端末２０へ送信する。

次に、基地局１０のキャリアセンス制御部１６０のキャリアセンス制御処理について図９を参照して説明する。なお、図９はダウンリンクの場合を示すが、端末２０から基地局１０へデータを送信するアップリンクの場合には、端末２０のキャリアセンス制御部２６０が図９に示す基地局１０のキャリアセンス制御部１６０と同様の処理を行えばよい。

ステップＳ９０１では、キャリアセンス制御部１６０が、例えばリンクマネジメント部１２０から、キャリアセンスの実行を要求するキャリアセンスリクエストを受け取る。具体的には、例えばリンクマネジメント部１２０が、送信すべきデータをデータ処理部１１０から受け取ると、キャリアセンスの実行をキャリアセンス制御部１６０に要求する。

ステップＳ９０２では、キャリアセンス制御部１６０は、キャリアセンスリクエストに応答して、無線信号処理部１３０、１４０、及び１５０のそれぞれについて、共通のパラメータを用いて一括したキャリアセンスを実行する。例えば、キャリアセンス制御部１６０は、ＡＩＦＳにランダムバックオフ期間を加算することにより、キャリアセンス期間を求める。ランダムバックオフ期間は、単位スロット時間に乱数を乗算することにより得られる。無線信号処理部１３０、１４０、及び１５０のそれぞれは、ＣＣＡによりチャネルのＲＳＳＩを測定し、ＲＳＳＩの測定値を含むキャリアセンス情報を生成する。キャリアセンス制御部１６０は、無線信号処理部１３０、１４０、及び１５０のそれぞれからキャリアセンス情報を受け取り、キャリアセンス情報により示されるＲＳＳＩが、上述のキャリアセンス期間に渡って閾値を下回っている場合に、チャネルが空き状態であると判定し、そうでなければチャネルがビジー状態であると判定する。なお、説明の便宜上、チャネルが空き状態であると判定された無線信号処理部のリンクを、空き状態のリンクとも呼ぶ。

ステップＳ９０３では、キャリアセンス制御部１６０が、ステップＳ９０２で判定された空き状態のリンクが複数存在するか否かを判定する。空き状態のリンクが複数存在すると判定された場合（ステップＳ９０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ９０４に進む。一方、空き状態のリンクが１つであると判定された場合（ステップＳ９０３；Ｎｏ）、処理はステップＳ９０５に進む。

ステップＳ９０４では、リンクマネジメント部１２０は、キャリアセンス制御部１６０から取得した空き状態のリンク情報に基づき、空き状態のリンクを全て、送信に使用するリンクとして選択する。すなわち、マルチリンクによる協調送信を行うリンクを選択する。
ステップＳ９０５では、リンクマネジメント部１２０は、１つの空き状態のリンクを、送信に使用するリンクとして選択する。

なお、ＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）によるアクセス制御方式の場合は、アクセスカテゴリごとに独立したキャリアセンスを実行すればよい。アクセスカテゴリは、例えば、ＡＣ＿ＶＯ（Voice）、ＡＣ＿ＶＩ（Video）、ＡＣ＿ＢＥ（Best effort）、ＡＣ＿ＢＫ（Background）である。キャリアセンス制御部１６０は、アクセスカテゴリごとにそれぞれ独立したキャリアセンス期間を設定し、アクセスカテゴリごとに、無線信号処理部１３０、１４０、及び１５０に対して一括したキャリアセンスを実行すればよい。なお、キャリアセンス実行後に、データを送信する場合は、アクセスカテゴリごとに設定されるアクセスパラメータに応じて、データが送信されればよい。アクセスパラメータは、ＣＷｍａｘ、ＣＷｍｉｎ、ＡＩＦＳ、ＴＸＯＰＬｉｍｉｔを含む。ＣＷｍａｘ及びＣＷｍｉｎは、競合回避のための送信待ちの時間であるコンテンションウインドウ（ＣＷ）の最大値及び最小値である。ＡＩＦＳ（Arbitration Inter Frame Space）はフレームの送信間隔であり、優先制御機能を備える衝突回避制御のためにアクセスカテゴリごとに設定された固定の送信待ちの時間を示す。ＴＸＯＰＬｉｍｉｔはチャネルの占有時間であるＴＸＯＰ（Transmission Opportunity）の上限値である。

次に、図９に示すキャリアセンス制御処理により選択された、送信に使用するリンクの一例について図１０の概念図を用いて説明する。
図１０は、キャリアセンス後にデータが送信されたときの各リンクの状態を時系列で示した図である。

リンク１は、無線信号処理部１３０が形成するリンクに対応し、リンク２は、無線信号処理部１４０が形成するリンクに対応し、リンク３は、無線信号処理部１５０が形成するリンクに対応する。

図９に示すステップ９０２の処理により、キャリアセンス期間１００１において、リンク１、リンク２、及びリンク３の各リンクが空き状態であるかビジー状態であるかが判定される。図１０の例では、キャリアセンス期間１００１のキャリアセンスが完了したときに、リンク１及びリンク２が空き状態、リンク３がビジー状態であると判定される。
よって、リンクマネジメント部１２０は、送信に使用するリンクとして、空き状態であるリンク１及びリンク２を選択し、無線信号処理部１３０及び無線信号処理部１４０から信号をマルチリンクで送信する。

次に、リンクマネジメント部１２０における送信データの決定及び割り当て処理について説明する。
リンクマネジメント部１２０は、データ処理部１１０から送信すべきデータを取得した場合、空き状態のリンクに送信すべきデータを割り当てる。例えば、リンクごとに送信可能なデータのトラヒック種別（ＴＩＤ）が紐づけられている場合は、データのＴＩＤと紐づけられたリンクが空き状態であれば、送信すべきデータを当該リンクに割り当てる。トラヒック種別は、端末２０が扱うアプリケーション（セッション）単位で付与される。

一方、リンクとＴＩＤとが紐づけられていない場合、リンクマネジメント部１２０は、ＴＩＤの種類によらず送信すべきデータをＭＳＤＵ単位で結合し、結合したデータを空き状態のリンクの数に応じて分割する。リンクマネジメント部１２０は、分割されたデータを空き状態のリンクそれぞれに割り当てる。これにより、リンクに割り当てられるデータのサイズが揃うため、ＴＸＯＰ時間も揃えることができる。

また、送信すべきデータをＭＳＤＵ単位で空き状態のリンクそれぞれに割り当ててもよい。この場合、データのサイズが異なるとＴＸＯＰ時間も異なり得るため、リンクマネジメント部１２０は、ＴＸＯＰ時間が最も長いリンクで設定されるＴＸＯＰ時間を、他のリンクのＴＸＯＰ時間として設定する。これにより、ＴＸＯＰ時間を揃えることができる。

また、リンクマネジメント部１２０は、端末２０からのＢｌｏｃｋ ＡＣＫを一元化するために、リンクとは無関係に共通のシーケンス番号をデータに付加する。すなわち、リンクマネジメント部１２０は、送信すべきデータを結合したのちに分割したデータをリンクに割り当てる場合は、分割したデータそれぞれに、マルチリンクで送信されたことを示すマルチリンクフラグと共通のシーケンス番号を付加する。ここでは、例えば昇順のシーケンス番号を付与すればよい。

また、リンクマネジメント部１２０は、空き状態のリンクにデータをＭＳＤＵ単位で割り当てた場合についても、リンクに関係なく、例えば割り当てた順番にシーケンス番号を付加すればよい。リンクマネジメント部１２０は、各リンクに割り当てたデータ、シーケンス番号及びＴＸＯＰ時間を、マルチリンクによる協調送信を行う無線信号処理部に出力する。

ここで、リンクマネジメント部による送信データのリンクへの割当の一例として、送信すべきデータをＭＳＤＵ単位で結合処理ののち分割する例について図１１に示す。
図１１の例では、図１０のようにマルチリンクとして、基地局１０がリンク１及びリンク２を使用して端末２０にデータを送信する場合を想定する。リンクマネジメント部１２０は、ＭＳＤＵを結合したＡ－ＭＳＤＵを生成した後、使用するリンクの数に応じてＡ－ＭＳＤＵを分割する。ここでは、２つのリンクを使用するため、Ａ－ＭＳＤＵが２つに分割され、分割ＭＳＤＵが生成される。なお、使用するリンクの倍数に応じてＡ－ＭＳＤＵを分割してもよい。

その後、分割ＭＳＤＵを割り当てるリンクによらず、共通のシーケンス番号をそれぞれの分割ＭＳＤＵのヘッダに格納する。その後、ヘッダが付与された分割ＭＳＤＵを含むＭＡＣフレームが生成され、それぞれのリンクで送信される。例えば、シーケンス番号「２」が付与された分割ＭＳＤＵを含むＭＡＣフレームは、リンク２では最初のデータであるためリンク２の中ではシーケンス番号「１」であるが、マルチリンクで共通したシーケンス番号を付与することでデータが一元化されるため、端末２０からＢｌｏｃｋ ＡＣＫを受信した場合、どのデータを再送すべきか容易に判定することができる。なお、共通のシーケンス番号は、それぞれのＭＳＤＵに付加してもよい。この場合、送信側では各ＭＳＤＵを結合することにより分割ＭＳＤＵに相当するデータブロックを構成し、必要に応じてパディングにより長さを調整する。受信側では、それぞれのデータブロックからＭＳＤＵを復元し、共通のシーケンス番号に基づいて並び替える。

以上に示した本実施形態によれば、各無線信号処理部のＳＴＡ機能に対して、共通したパラメータを用いて一括したキャリアセンスを実行し、空き状態であるリンクをデータの送信に使用するリンクとして選択する。これにより、共通のＣＳＭＡ／ＣＡによりデータ送信の送信開始時間を揃えることができる。さらに、データ送信に使用するリンク間でＴＸＯＰ時間を揃えることで、リンク間の送信終了時間を揃えることができる。結果として、リンク間で同期したマルチリンクによるデータ送信を実行することでき、スループットを向上させることができる。

上述した処理の少なくとも一部は、プロセッサがプログラム（コンピュータ実行可能命令）を実行することにより実現されてもよい。プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で基地局１０に提供されてよい。この場合、例えば、基地局１０は、記憶媒体からデータを読み出すドライブ（図示せず）をさらに備え、記憶媒体からプログラムを取得する。記憶媒体の例は、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－Ｒなど）、光磁気ディスク（ＭＯなど）、半導体メモリを含む。また、プログラムをネットワークのサーバに格納し、基地局１０がサーバからプログラムをダウンロードするようにしてもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１・・・無線システム
１０・・・基地局
１１，２１・・・プロセッサ
１２，２２・・・ＲＯＭ
１３，２３・・・ＲＡＭ
１４，２４・・・無線モジュール
１５・・・有線モジュール
１６，２７・・・アンテナ
２０・・・端末
２５・・・ディスプレイ
２６・・・ストレージ
３０・・・サーバ
４１・・・ＭＡＣフレーム処理部
４２・・・ＰＨＹ処理部
４３・・・誤り検出部
１１０，２１０・・・データ処理部
１２０，２２０・・・リンクマネジメント部
１２１，２２１・・・リンク管理情報
１２２，２２２・・・アソシエーション処理部
１２３，２２３・・・認証処理部
１３０，１４０，１５０，２３０，２４０，２５０・・・無線信号処理部
１６０，２６０・・・キャリアセンス制御部
２７０・・・アプリケーション実行部
１００１・・・キャリアセンス期間

Claims (5)

1. それぞれ異なるチャネルの無線信号を送受信する複数の無線信号処理部と、
   前記複数の無線信号処理部に共通するアクセスパラメータを用いて、前記複数の無線信号処理部のそれぞれのチャネルに対する一括したキャリアセンスを実行し、チャネルが空き状態であるかビジー状態であるかを判定するキャリアセンス制御部と、
   前記チャネルが前記空き状態であると判定された無線信号処理部と端末との間で形成されるリンクが複数ある場合、複数種類のチャネルで無線接続するマルチリンクにより無線信号を送信するための処理を行うマネジメント部と、
   を具備し、
   前記マネジメント部は、前記マルチリンクにより送信する複数のデータを、データのトラヒック種別に応じて前記マルチリンクで使用するリンクにそれぞれ割り当てる、
   基地局。
2. 前記マネジメント部は、前記マルチリンクにより送信する複数のデータを結合し、前記マルチリンクで使用するリンクの数に応じて、結合した送信データを分割して割り当てる、
   請求項１に記載の基地局。
3. 前記マネジメント部は、前記マルチリンクで使用するリンクのうちの最も長いＴＸＯＰ時間を、前記マルチリンクで使用する他のリンクのＴＸＯＰ時間として設定する、
   請求項１に記載の基地局。
4. 前記マネジメント部は、前記マルチリンクにより送信する複数のデータに対し、前記マルチリンクで共通のシーケンス番号を割り当てる、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基地局。
5. それぞれ異なるチャネルの無線信号を送受信する複数の無線信号処理部に対して、前記複数の無線信号処理部に共通するアクセスパラメータを用いて、前記複数の無線信号処理部のそれぞれのチャネルに対する一括したキャリアセンスを実行し、
   前記キャリアセンスの結果、チャネルが空き状態であるかビジー状態であるかを判定し、
   前記チャネルが前記空き状態であると判定された無線信号処理部と端末との間で形成されるリンクが複数ある場合、複数種類のチャネルで無線接続するマルチリンクにより無線信号を送信するための処理を行い、
   前記マルチリンクにより無線信号を送信するための処理は、前記マルチリンクにより送信する複数のデータを、データのトラヒック種別に応じて前記マルチリンクで使用するリンクにそれぞれ割り当てる、
   通信方法。

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