JPWO2004114561A1 - 無線パケット通信方法および無線パケット通信装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このような無線パケット通信装置において、最大スループットを向上させるために、例えば1無線チャネルあたりの周波数帯域の拡大により無線区間のデータ伝送速度を高速化する方法がある。
しかし、例えば文献(飯塚ほか、IEEE802.11a準拠 5GHz帯無線LANシステム −パケット伝送特性−、B−5−124、2000年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、2000年9月)の中でも指摘されているように、パケット衝突回避のためには、パケットの送信直後に無線区間のデータ伝送速度に依存しない一定の送信禁止期間を設ける必要がある。この送信禁止期間を設けると、無線区間のデータ伝送速度が増大するにつれてデータパケットの転送効率(無線区間のデータ伝送速度に対する最大スループットの比)が低下することになるので、無線区間のデータ伝送速度を上げるだけではスループットの大幅な向上は困難であった。
これに対して、1無線チャネルあたりの周波数帯域を拡大することなく最大スループットを向上させる方法として、空間分割多重技術(黒崎ほか、MIMOチャネルにより100Mbit/sを実現する広帯域移動通信用SDM−COFDM方式の提案、電子情報通信学会技術研究報告、A・P2001−96,RCS2001−135(2001−10))の適用が検討されている。この空間分割多重技術は、複数のアンテナから同じ無線チャネルで同時に異なるデータパケットを送信し、対向する無線局の複数のアンテナに受信された各データパケットの伝搬係数の違いに対応するディジタル信号処理により、同じ無線チャネルで同時に送信された複数のデータパケットを受信する方式である。なお、伝搬係数等に応じて空間分割多重数が決定される。
一方、各無線局がそれぞれ複数の無線通信インタフェースをもち、複数の無線チャネルの利用が可能な場合には、複数の無線局間でそれぞれ異なる無線チャネルを用いることにより、1つの無線チャネルを時間分割して通信する場合に比べてスループットの改善が期待できる。
しかし、同時に使用する複数の無線チャネルの中心周波数が互いに近接している場合には、一方の無線チャネルから他方の無線チャネルが使用している周波数領域へ漏れ出す漏洩電力の影響が大きくなる。一般に、データパケットを伝送する場合には、送信側の無線局がデータパケットを送信した後に、受信側の無線局が受信したデータパケットに対して送達確認パケット(ACKパケット,NACKパケット)を送信側の無線局へ返信する。送信側の無線局がこの送達確認パケットを受信しようとするときに、同時に送信している他の無線チャネルからの漏洩電力の影響が問題となる。
例えば、図21に示すように、無線チャネル#1と無線チャネル#2の中心周波数が互いに近接し、各無線チャネルから並列送信するデータパケットの伝送所要時間が異なる場合を想定する。ここでは、無線チャネル#1から送信されたデータパケットが短いので、それに対するACKパケットが受信されるときに無線チャネル#2は送信中である。そのため、無線チャネル#1では、無線チャネル#2からの漏洩電力によりACKパケットを受信できない可能性がある。このような状況では、同時に複数の無線チャネルを利用して送信を行ったとしてもスループットの改善は見込めない。
なお、このようなケースは、各無線チャネルの伝送速度が等しい場合には各データパケットのパケット長(伝送所要時間=データサイズ)の違いにより発生し、各無線チャネルの伝送速度も考慮すると各データパケットのパケット長(伝送所要時間=データサイズ/伝送速度)の違いにより発生する。
ところで、無線LANシステムなどでは、ネットワークから入力するデータフレームのデータサイズは一定ではない。したがって、入力するデータフレームを順次にデータパケットに変換して送信する場合には、各データパケットのパケット長(伝送所要時間)も変化する。そのため、図21に示すように同時に複数のデータパケットを送信したとしても、各データパケットのパケット長に違いが生じ、ACKパケットの受信に失敗する可能性が高くなる。
本発明の目的は、各無線局が複数の無線チャネルを同時に利用できる場合に、2つの無線局間で複数のデータパケットを並列送信することができ、さらに無線チャネル間で電力漏洩が生じる場合であってもスループットを改善することができる無線パケット通信方法および無線パケット通信装置を提供することである。
請求項2の発明は、複数の無線チャネルの利用が可能な2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、パケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チャネルを用いて、複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する。
請求項3の発明は、複数の無線チャネルの利用が可能であり、かつ無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度に応じてパケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チャネルを用いて、複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する。
請求項4の発明は、複数の無線チャネルの利用が可能であり、かつ無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度を同一の伝送速度に揃え、パケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チャネルを用いて、複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する。
請求項5の発明は、請求項4において、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度をその中の最小の伝送速度に揃える。
請求項6の発明は、空間分割多重の利用が可能な2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、キャリアセンスにより少なくとも1つの無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、パケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、2つの無線局の間で空き状態の1つの無線チャネルと空間分割多重を用いて、複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する。
請求項7の発明は、請求項1〜5のいずれかにおいて、複数の無線チャネルと空間分割多重との併用が可能な2つの無線局の間で、空き状態の複数の無線チャネルと空間分割多重を用いて、複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する。
請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれかにおいて、無線局は、自局が少なくとも1つの無線チャネルで送信中のときに、空き状態の無線チャネルのうち送信中の無線チャネルからの漏洩電力の影響を受けない無線チャネルを選択する。
請求項9の発明は、請求項1〜7のいずれかにおいて、無線局は、自局が少なくとも1つの無線チャネルで送信中のときに、その送信が終了するまでキャリアセンスを含む送信処理を禁止する。
請求項10の発明は、請求項1〜5のいずれかにおいて、無線局は、送信待ちのデータフレーム数が空きチャネル数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータパケットを並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が空きチャネル数を越える場合に、空きチャネル数と同数のデータパケットを生成して並列送信する。
請求項11の発明は、請求項1〜5のいずれかにおいて、無線局は、送信待ちのデータフレーム数Kが空きチャネル数Nを越える場合に、N≧Kになるか、またはN≧Kになる前に全無線チャネルが空き状態になるか、またはN≧Kになる前に所定の時間が経過するか、またはN≧Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後の空きチャネル数に応じた数のデータパケットを生成して並列送信する。
請求項12の発明は、請求項1〜5のいずれかににおいて、無線局は、送信待ちのデータフレーム数Kが空きチャネル数Nを下回る場合に、N=Kになるか、またはN=Kになる前に所定の時間が経過するか、またはN=Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後に複数のデータパケットを生成して並列送信する。
請求項13の発明は、請求項6において、無線局は、送信待ちのデータフレーム数が空間分割多重数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータパケットを並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が空間分割多重数を越える場合に、空間分割多重数と同数のデータパケットを生成して並列送信する。
請求項14の発明は、請求項7において、無線局は、送信待ちのデータフレーム数が複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータパケットを並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が並列送信数を越える場合に、並列送信数と同数のデータパケットを生成して並列送信する。
請求項15の発明は、請求項7において、無線局は、送信待ちのデータフレーム数Kが複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数Tを越える場合に、T≧Kになるか、またはT≧Kになる前に全無線チャネルが空き状態になるか、またはT≧Kになる前に所定の時間が経過するか、またはT≧Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後の並列送信数に応じた数のデータパケットを生成して並列送信する。
請求項16の発明は、請求項7において、無線局は、送信待ちのデータフレーム数Kが複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数Tを下回る場合に、T=Kになるか、またはT=Kになる前に所定の時間が経過するか、またはT=Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後に複数のデータパケットを生成して並列送信する。
請求項17の発明は、請求項7において、無線局は、空きチャネル数、各無線チャネルの空間分割多重、および送信待ちのデータフレーム数の少なくとも1つに基づいて、単一の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第1のモードと、単一の無線チャネルと空間分割多重を用いる第2のモードと、複数の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第3のモードと、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いる第4のモードとのいずれかを選択する。
請求項18の発明は、複数の無線チャネルの利用が可能な2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信装置であり、送信バッファ手段と、チャネル状態管理手段と、データパケット生成手段と、パケット振り分け送信制御手段と、データフレーム管理手段とを備える。
送信バッファ手段は、送信すべきデータフレームを一時的に保持するとともに、保持しているデータフレームのアドレス情報とパケットサイズとを対応付けてデータパケット格納情報として保持し、パケット送出の要求を受けた場合に要求されたデータパケットを読み出して出力する。チャネル状態管理手段は、予め定められた複数の無線チャネルのそれぞれの空き状態の判定情報を取得する。データパケット生成手段は、入力する1つまたは複数のデータフレームからデータ領域を抽出し、パケット長が揃った複数のデータブロックを生成し、このデータブロックに必要なヘッダ情報を付加してデータパケットを生成する。パケット振り分け送信制御手段は、データパケット生成手段で生成された各データパケットと送信する無線チャネルとを対応付ける。
データフレーム管理手段は、送信バッファ手段から通知された各データフレームに関する情報と、チャネル状態管理手段から通知された無線チャネルに関する情報に基づき、データパケットを生成する1つまたは複数のデータフレームを決定し、1つまたは複数のデータフレームから空きチャネル数に応じた複数のデータパケットを生成する方法を決定し、生成された複数のデータパケットを送信する無線チャネルを決定し、送信バッファ手段に対して出力するデータフレームを指定し、データパケット生成部に対して送信バッファ手段から出力された1つまたは複数のデータフレームからデータパケットを生成する方法を通知し、パケット振り分け送信制御手段に対してデータパケットと無線チャネルとの対応付けに必要な情報を通知し、2つの無線局の間で、空き状態の複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信するための制御を行う。
請求項19の発明は、請求項18において、各無線チャネルで独立した複数の信号を同時に伝送する空間分割多重手段を含む。
請求項20の発明は、請求項18または請求項19において、データフレーム管理手段は、キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、1つまたは複数のデータフレームからパケット長が揃った複数のデータパケットを生成する制御を行う。
請求項21の発明は、請求項18または請求項19において、2つの無線局は無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な手段を含み、データフレーム管理手段は、キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度に応じて、1つまたは複数のデータフレームからパケット長が揃った複数のデータパケットを生成する制御を行う。
請求項22の発明は、請求項18または請求項19において、2つの無線局は無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な手段を含み、データフレーム管理手段は、キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度を同一の伝送速度に揃え、1つまたは複数のデータフレームからパケット長が揃った複数のデータパケットを生成する制御を行う。
請求項23の発明は、請求項18または請求項19において、自局が少なくとも1つの無線チャネルで送信中のときに、空き状態の無線チャネルのうち送信中の無線チャネルからの漏洩電力の影響を受けない無線チャネルを選択する手段を含む。
請求項24の発明は、請求項18または請求項19において、自局が少なくとも1つの無線チャネルで送信中のときに、その送信が終了するまでキャリアセンスを含む送信処理を禁止する手段を含む。
請求項25の発明は、請求項18または請求項19において、データフレーム管理手段は、空きチャネル数、各無線チャネルの空間分割多重、および送信待ちのデータフレーム数の少なくとも1つに基づいて、単一の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第1のモードと、単一の無線チャネルと空間分割多重を用いる第2のモードと、複数の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第3のモードと、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いる第4のモードとのいずれかを選択する手段を含む。
図2は、本発明の第1の実施形態の動作例を示すタイムチャートである。
図3は、本発明の第2の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図4は、本発明の第2の実施形態の動作例を示すタイムチャートである。
図5は、本発明の第3の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図6は、本発明の第3の実施形態の動作例を示すタイムチャートである。
図7は、本発明の第4の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図8は、本発明の第5の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図9は、本発明の第7の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図10は、本発明の第8の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図11は、1つまたは複数のデータフレームからデータパケットを生成する方法を説明する図である。
図12は、本発明の第9の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図13は、本発明の第10の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図14は、本発明の第10の実施形態の動作例を示すタイムチャートである。
図15は、本発明の第11の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図16は、本発明の第12の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図17は、本発明の第12の実施形態の動作例を示すタイムチャートである。
図18は、本発明の第13の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図19は、本発明の第14の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
図20は、本発明の第13の実施形態の動作例を示すタイムチャートである。
図21は、複数の無線チャネルの中心周波数が近接している場合の問題点を説明するタイムチャートである。
図22は、本発明の無線パケット通信装置の構成例を示すブロック構成図である。
図1は、本発明の第1の実施形態のフローチャートを示す。図2は、本発明の第1の実施形態の動作例を示す。ここでは、2つの無線局の間で無線チャネル#1,#2,#3が用意されているものとする。なお、送信バッファ内で送信待ちのデータフレームについては、この2つの無線局間で送信される同一宛先のものを前提として説明する。
利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによって空き状態の無線チャネルを検索する(S001)。全チャネル数をM、検出した空きチャネル数をNとする。空き状態の無線チャネルを1つ以上検出した場合には、送信バッファを検索し、送信待ちのデータフレーム数Kを取得する(S002,S003)。送信待ちのデータフレームがない場合(K=0)にはキャリアセンスに戻り、送信待ちのデータフレーム数Kが1以上の場合に次に進む(S004)。ここで、K=1またはN=1の場合には、1個のデータフレームから1個のデータパケットを生成し、1個の無線チャネルを用いて1個のデータパケットを送信する(S005,S006,S007)。
K≧2かつN≧2の場合には、まず送信待ちのデータフレーム数Kと空きチャネル数Nとを比較する(S008)。そして(K>N)であれば、K個のデータフレームからN個のデータフレームを選択してN個のデータパケットを生成し、N個(全て)の無線チャネルを用いてN個のデータパケットを並列送信する(S009)。このとき、K−N個のデータフレームは次の送信機会まで待機する。一方、(N≧K)であれば、K個(全て)のデータフレームを選択してK個のデータパケットを生成し、K個の無線チャネルを用いてK個のデータパケットを並列送信する(S010)。このとき、N−K個の無線チャネルは空き状態のままである。以上の処理を繰り返す。
図2(1)に示す例はステップS009に対応する。時刻t1におけるキャリアセンスで2つの無線チャネル#1,#2が同時に空き状態であり、送信待ちのデータフレーム数Kが3であるので、これらの無線チャネル#1,#2を用いて2つのデータパケットを生成して並列送信する。図2(2)に示す例はステップS010に対応する。時刻t1におけるキャリアセンスで3つの無線チャネル#1〜#3が同時に空き状態であり、送信待ちのデータフレーム数Kが2であるので、例えば無線チャネル#1,#2を用いて2つのデータパケットを並列送信する。
このように、空き状態の無線チャネルが同時に複数存在する場合には、複数のデータフレームから複数のデータパケットを選択して複数のデータパケットを生成し、複数の無線チャネルを用いて並列送信するので、単位時間で送信できるデータフレームの数を大幅に増やすことが可能になる。
なお、図2(2)の無線チャネル#3や、送信が終了して空き状態になった無線チャネルは、それぞれ独立に送信が可能であり、他の無線局との通信などに利用可能である。このとき、複数の無線チャネルが空き状態であれば、同様に並列送信を行うことも可能である。
また、図2(2)のように無線チャネルに余裕がある場合には、データパケットの一部をコピーして並列送信し、受信側でダイバーシティ効果を得るようにしてもよい。
[第2の実施形態]
図3は、本発明の第2の実施形態のフローチャートを示す。図4は、本発明の第2の実施形態の動作例を示す。ここでは、2つの無線局の間で無線チャネル#1,#2,#3が用意されているものとする。なお、送信バッファ内で送信待ちのデータパケットについては、この2つの無線局間で送信される同一宛先のものを前提として説明する。
本実施形態の特徴は、第1の実施形態において空間分割多重方式を利用するところにある。利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによって空き状態の無線チャネルを検索する(S001)。全チャネル数をM、検出した空きチャネル数をNとする。空き状態の無線チャネルを1つ以上検出した場合には、その無線チャネルの各空間分割多重数の総和を「並列送信数」として算出する (S002,S101)。ここでは簡単のために、各無線チャネルの空間分割多重数は同一であるとし、並列送信数は空きチャネル数Nと空間分割多重数Lの積(NL)として説明する。
次に、送信バッファを検索し、送信待ちのデータフレームの数Kを取得する(S003)。送信待ちのデータフレームがない場合(K=0)にはキャリアセンスに戻り、送信待ちのデータフレーム数Kが1以上の場合に次に進む(S004)。ここで、K=1の場合には第1の実施形態と同様に、1個の無線チャネルを用いて1個のデータパケットを送信するが、図3では省略している。
K≧2かつNL≧2の場合には、まず送信待ちのデータフレーム数Kと空きチャネル数Nとを比較する(S008)。そして(N≧K)であれば、K個(全て)のデータフレームを選択してK個のデータパケットを生成し、K個の無線チャネルを用いてK個のデータパケットを並列送信する(S010)。このとき、空間分割多重方式は用いず、N−K個の無線チャネルは空き状態のままである。一方、(K>N)であれば、送信待ちのデータフレーム数Kと並列送信数NLとを比較する(S102)。そして、(K>NL)であれば、K個のデータフレームからNL個のデータフレームを選択してNL個のデータパケットを生成し、N個(全て)の無線チャネルと空間分割多重を用いてNL個のデータパケットを並列送信する(S103)。このとき、K−NL個のデータフレームは次の送信機会まで待機する。
また、(NL≧K)であれば、K個(全て)のデータフレームからK個のデータパケットを生成し、N個の無線チャネルと空間分割多重を用いてK個のデータパケットを並列送信する(S104)。ここで、無線チャネルあたりの空間分割多重数については、floor(K/N)以上かつceil(K/N)以下の数とする。なお、floor(x)はx以下の最大の整数(切り下げ)を表し、ceil(x)はx以上の最小の整数(切り上げ)を表す。
図4(1)に示す例は、ステップS103に対応する。時刻t1におけるキャリアセンスで2つの無線チャネル#1,#2が同時に空き状態であり、それぞれの空間分割多重数Lが2であり、送信待ちのデータフレーム数Kが5であるので、これらの無線チャネル#1,#2と空間分割多重を用いて4つのデータパケットを生成して並列送信する。
図4(2)に示す例は、ステップS104に対応する。時刻t1におけるキャリアセンスで2つの無線チャネル#1,#2が同時に空き状態であり、それぞれの空間分割多重数Lが3であり、送信待ちのデータフレーム数Kが3である。ここでは無線チャネル#1,#2と空間分割多重を用いて3つのデータパケットを並列送信する。なお、ステップS104において、空間分割多重を最大限利用する場合には、ceil(K/L)に対応する1つの無線チャネルで空間分割多重により、3つのデータパケットを並列送信することも可能である。
図4(3)に示す例は、ステップS010に対応する。時刻t1におけるキャリアセンスで3つの無線チャネル#1〜#3が同時に空き状態であり、送信待ちのデータフレーム数が2であるので、例えば無線チャネル#1,#2を用いて2つのデータパケットを並列送信する。ここでは、空間分割多重は用いない。
[第3の実施形態]
図5は、本発明の第3の実施形態のフローチャートを示す。図6は、本発明の第3の実施形態の動作例を示す。ここでは、2つの無線局の間で無線チャネル#1,#2,#3が用意されているものとする。なお、送信バッファ内で送信待ちのデータパケットについては、この2つの無線局間で送信されるものを対象としている。
本実施形態の特徴は、第2の実施形態において、空きチャネル数N、空間分割多重数L、送信待ちのデータフレーム数Kに応じて、複数の無線チャネルと空間分割多重を使い分けるところにある。すなわち、単一の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第1のモードと、単一の無線チャネルと空間分割多重を用いる第2のモードと、複数の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第3のモードと、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いる第4のモードの何れかを選択する。
送信待ちのデータフレーム数Kが1の場合は、1個のデータフレームから1個のデータパケットを生成し、1個の無線チャネルを用いて1個のデータパケットを送信する(S005,S007、第1のモード)。送信待ちのデータフレーム数Kが2以上ならば空き状態の無線チャネル数Nを調べ、(N=1)であればK個のデータフレームから複数(最大L個)のデータフレームを選択して複数のデータパケットを生成し、1個の無線チャネルと空間分割多重を用いて複数のデータパケットを並列送信する(S006,S107、第2のモード)。
(N≧2)であれば、送信待ちのデータフレーム数Kと、空き状態の無線チャネル数Nおよび空間分割多重数Lをそれぞれ比較する。(K>N)かつ(K>L)であれば、複数の無線チャネルのみあるいは1つの無線チャネルと空間分割多重を用いて全てのデータパケットを送信することはできない。そのため、K個のデータフレームから複数(最大LN個)のデータフレームを選択して複数のデータパケットを生成し、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いて複数のデータパケットを並列送信する(S105,S109、第4のモード)。ここで、無線チャネルあたりの空間分割多重数については、floor(K/N)以上かつceil(K/N)以下の数とする。
(N≧K)または(L≧K)であればKとNとを比較し、(N≧K)であれば、K個(全て)のデータフレームからK個のデータパケットを生成し、K個の無線チャネルを用いてK個のデータパケットを並列送信する(S106,S108、第3のモード)。ここでは、空間分割多重は用いない。一方、(K>N)であれば、(L≧K)であることを考慮すると1つの無線チャネルで送信可能であるので、K個(全て)のデータフレームからK個のデータパケットを生成し、1個の無線チャネルと空間分割多重を用いて複数(K個)のデータパケットを並列送信する(S107)。
図6(1)に示す例は、ステップS006からステップS107に対応する。時刻t1におけるキャリアセンスで無線チャネル#1が空き状態であり、空間分割多重数Lが2であり、送信待ちのデータフレーム数Kが3であるので、無線チャネル#1と空間分割多重を用いて2つのデータパケットを並列送信する。
図6(2)に示す例は、ステップS108に対応する。時刻t1におけるキャリアセンスで3つの無線チャネル#1〜#3が同時に空き状態であり、送信待ちのデータフレーム数Kが2であるので、例えば無線チャネル#1,#2を用いて2つのデータパケットを並列送信する。ここでは、空間分割多重は用いない。
図6(3)に示す例は、ステップS108に対応する。時刻t1におけるキャリアセンスで2つの無線チャネル#1,#2が同時に空き状態であり、それぞれの空間分割多重数Lが2であり、送信待ちのデータフレーム数Kが3である。ここでは無線チャネル#1,#2と空間分割多重を用いて3つのデータパケットを並列送信する。
なお、例えば第1のモード〜第3のモードで運用することも可能である。この場合には、条件1として「空間分割多重と複数チャネル併用のうち、同時送信可能なデータフレーム数が多いものを優先的に利用する」、条件2として「空間分割多重よりも複数チャネル併用を優先的に利用する」としたときに、条件2より条件1を優先する場合などが想定される。
[第4の実施形態]
以上示した実施形態は、送信待ちのデータフレーム数Kが空きチャネル数N、あるいは並列送信数NLより大きいとき(K>N,K>NL)、第1の実施形態のステップS009、第2の実施形態のステップS103、第3の実施形態のステップS109に示すように、全ての無線チャネルを用いて送信待ちのデータフレームを最大限送信している。しかし、一部のデータフレームは送信できずに残り、次の送信機会まで待機する。このような場合には、すべてのデータフレームを1回で送信できる条件が整うまで(N≧Kになるまで)、待機した方が伝送効率が高くなることがある。ただし、その条件が整うまで無制限に待機すると却って伝送効率が低下することがあるので、時間的な制限が必要になる。また、送信バッファの蓄積状況も考慮する必要がある。
図7は、本発明の第4の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、第1の実施形態における(K>N)の場合における待機条件を示す。
ステップS008で(K>N)のときに、N≧Kになる前に全チャネルが空き状態である場合(N=M)には、待機してもK個のデータパケットを同時に送信する機会は生じないので、K個のデータフレームから選択・生成されたN個のデータパケットをN個の無線チャネルを用いて並列送信する(S201,S009)。
また、全チャネルが空き状態でない場合(M>N)には、本処理を開始してからN≧Kになる前に所定時間tが経過するか、N≧Kになる前に送信バッファ内のデータフレーム数Kがバッファしきい値Wを超えるまで待機し、その時点でK個のデータフレームから選択・生成されたN個のデータパケットをN個の無線チャネルを用いて並列送信する(S202,S203,S009)。なお、バッファしきい値Wは、データフレーム数を単位とするか、データフレームの総データサイズを単位としてもよい。
[第5の実施形態]
図8は、本発明の第5の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、第2の実施形態における(K>NL)の場合における待機条件を示す。
ステップS102で(K>NL)のときに、NL≧Kになる前に全チャネルが空き状態である場合(N=M)には、待機してもK個のデータパケットを同時に送信する機会は生じないので、K個のデータフレームから選択・生成されたNL個のデータパケットをN個の無線チャネルと空間分割多重を用いて並列送信する(S201,S103)。
また、全チャネルが空き状態でない場合(M>N)には、本処理を開始してからNL≧Kになる前に所定時間tが経過するか、NL≧Kになる前に送信バッファ内のデータフレーム数Kがバッファしきい値Wを超えるまで待機し、その時点でK個のデータフレームから選択・生成されたNL個のデータパケットをN個の無線チャネルと空間分割多重を用いて並列送信する(S202,S203,S103)。なお、バッファしきい値Wは、データフレーム数を単位とするか、データフレームの総データサイズを単位としてもよい。
[第6の実施形態]
以上示した実施形態は、送信待ちのデータフレーム数Kが空きチャネル数Nまたは並列送信数NLより小さいとき(N≧K,NL≧K)、第1〜第5の実施形態のステップS010や、第2および第5の実施形態のステップS104に示すように、すべての送信待ちのデータフレームを送信する一方で、無線チャネルKや並列送信数NLに余裕がある。このような場合には、無線チャネルを最大限活用できる条件が整うまで(N=K、NL=Kになるまで)、待機した方が伝送効率が高くなることがある。ただし、その条件が整うまで無制限に待機すると却って伝送効率が低下することがあるので、時間的な制限が必要になる。また、送信バッファの蓄積状況も考慮する必要がある。
第6の実施形態では、第1〜第5の実施形態のステップS008において、N>Kの状態からN=Kになるか、本処理を開始してからN=Kになる前に所定時間tが経過するか、N=Kになる前に送信バッファ内のデータフレーム数Kがバッファしきい値Wを超えるまで待機し、その後にK個の無線チャネルを用いてK個のデータフレームから生成されたK個のデータパケットを並列送信する(S010)。
同様に、第2および第5の実施形態のステップS102において、NL>Kの状態からNL=Kになるか、本処理を開始してからNL=Kになる前に所定時間tが経過するか、NL=Kになる前に送信バッファ内のデータフレーム数Kがバッファしきい値Wを超えるまで待機し、その後にN個の無線チャネルと空間分割多重を用いてK個のデータフレームから生成されたK個のデータパケットを並列送信する(S104)。
[第7の実施形態]
図9は、本発明の第7の実施形態のフローチャートを示す。本実施形態の特徴は、第1の実施形態において、2つの無線局間で送信される送信バッファ内の送信待ちのデータフレームのうち、パケット長が揃ったデータフレームを対象とするところにある。
利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによって空き状態の無線チャネルを検索し(S001)、送信バッファを検索して送信待ちのデータフレーム数Kを取得する(S002,S003)。ここで、K=1またはN=1の場合には、1個のデータフレームから1個のデータパケットを生成し、1個の無線チャネルを用いて1個のデータパケットを送信する(S005,S006,S007)。
K≧2かつN≧2の場合に、パケット長(伝送所要時間)が揃ったデータフレームを選択し、そのデータフレーム数をPとする(S301)。例えば、送信バッファ上のデータフレームの中で、先頭のデータフレームとパケット長が等しい全てのデータフレームを選択する。
次に、パケット長が揃ったデータフレーム数Pと空きチャネル数Nとを比較する(S302)。そして(P>N)であれば、P個のデータフレームからN個のデータフレームを選択してN個のデータパケットを生成し、N個(全て)の無線チャネルを用いてN個のデータパケットを並列送信する(S303)。このとき、P−N個のデータフレームは次の送信機会まで待機する。一方、(N≧P)であれば、P個(全て)のデータフレームを選択してK個のデータパケットを生成し、P個の無線チャネルを用いてP個のデータパケットを並列送信する(S304)。このとき、N−P個の無線チャネルは空き状態のままである。以上の処理を繰り返す。
本実施形態は、複数の無線チャネルで複数のデータパケットを並列送信する場合に、例えば図2に示すようにそれぞれのパケット長を揃えることにより、無線チャネル間で漏洩電力の影響を回避することができる。すなわち、並列送信したデータパケットは同時に送信終了となるので、その送信後のACKパケットは、漏洩電力の影響を受けることなく受信することができる。
なお、並列送信する複数のデータパケットのパケット長が互いに等しくない場合には、パケット長の差に相当する分だけ各データパケットの送信終了の時刻が異なることになるため、各ACKパケットの受信タイミングにもパケット長の差に相当する分だけ差が生じることになる。しかし、各データパケットのパケット長の差が十分に小さく、各データパケットの送信終了時刻の差がACKパケットの受信を開始するまでの時間よりも短ければ、漏洩電力の影響を受けることなく各ACKパケットを受信できる。したがって、例えばステップS301において、送信バッファ上のデータフレームの中で、パケット長の差が十分に小さい全てのデータフレームの数Pを取得してもよい。
このように、空き状態の無線チャネルが同時に複数存在する場合には、複数の無線チャネルを用いてパケット長が揃った複数のデータパケットを並列送信するので、単位時間で送信できるデータパケットの数を大幅に増やし、かつ確実にスループットを高めることが可能になる。
なお、本実施形態は、第1の実施形態にステップS301を追加し、KをPに置き換えた処理に対応する。同様に、第2の実施形態〜第5の実施形態にもステップS301を追加し、KをPに置き換えることにより同様に処理することができる。
[第8の実施形態]
以上示した実施形態は、送信バッファ内の送信待ちのデータフレーム数K、またはその中のパケット長が揃ったデータフレーム数Pと、空きチャネル数Nまたは並列送信数との関係に基づいて、並列送信に用いる無線チャネルとデータフレーム数を対応付けていた。第8の実施形態の特徴は、送信バッファに存在する送信待ちの1つまたは複数のデータフレームから、空きチャネル数Nに対応するN個のデータパケットを生成し、並列送信するところにある。
図10は、本発明の第8の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は同一とする。
利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによって空き状態の無線チャネルを検索する(S001)。検出した空きチャネル数をNとする。空き状態の無線チャネルを1つ以上検出した場合には、送信バッファに送信待ちのデータフレームが存在するか検索する(S002,S401)。送信待ちのデータフレームが存在しない場合にはキャリアセンスに戻り、送信待ちのデータフレームがあれば次に進む(S402)。ここで、N=1の場合には、1つまたは複数のデータフレームから1個のデータパケットを生成し(S006,S403)、1個の無線チャネルを用いて1個のデータパケットを送信する(S404)。
空きチャネル数Nが2以上の場合に、送信バッファ上の1つまたは複数のデータフレームから、パケット長(データサイズ)が揃ったN個のデータパケットを生成する(S405)。次に、N個の無線チャネルを用いて、パケット長が揃ったN個のデータパケットを並列送信する(S406)。
ここで、1つまたは複数のデータフレームから1個のデータパケットを生成する方法、並列送信する複数のデータパケットを生成する方法としては、次の方法がある。例えばデータフレームが2つで空きチャネル数が1つの場合には、図11(1)に示すようにデータフレームを連結して1つのデータパケットを生成する。また、データフレームが1つで空きチャネル数が2つの場合には、図11(2)に示すようにデータフレームを分割して2つのデータパケットを生成する。また、データフレームが3つで空きチャネル数が2つの場合には、図11(3)に示すように、例えばデータフレーム2を分割してそれぞれデータフレーム1およびデータフレーム3と結合し、2つのデータパケットを生成する。あるいは、3つのデータフレームを連結してから2分割しても同様である。また、図11(4)に示すように、データフレーム1とデータフレーム2を組み合わせ、データフレーム3にダミービットを付加し、パケット長が揃った2つのデータパケットを生成する。また、後述する実施形態のように、複数の無線チャネルの各伝送速度が異なる場合には、各データフレームのサイズ比を伝送速度比に対応させてパケット長が同じになるように調整する。
[第9の実施形態]
図12は、本発明の第9の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は同一とする。
本実施形態の特徴は、第8の実施形態において空間分割多重方式を利用するところにある。利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによって空き状態の無線チャネルを検索する(S001)。検出した空きチャネル数をNとする。空き状態の無線チャネルを1つ以上検出した場合には、その無線チャネルの各空間分割多重数の総和を「並列送信数」として算出する(S002,S101)。ここでは簡単のために、各無線チャネルの空間分割多重数は同一であるとし、並列送信数は空きチャネル数Nと空間分割多重数Lの積(NL)として説明する。
次に、送信バッファに送信待ちのデータフレームが存在するか検索する(S002,S401)。送信待ちのデータフレームが存在しない場合にはキャリアセンスに戻り、送信待ちのデータフレームがあれば次に進む(S402)。ここで、N=1の場合には、送信バッファ上の1つまたは複数のデータフレームから、パケット長(データサイズ)が揃ったL個のデータパケットを生成し(S006,S407)、1個の無線チャネルと空間分割多重を用いてL個のデータパケットを並列送信する(S408)。
空きチャネル数Nが2以上の場合に、送信バッファ上の1つまたは複数のデータフレームから、パケット長(データサイズ)が揃ったNL個のデータパケットを生成する(S409)。次に、N個の無線チャネルと空間分割多重を用いて、パケット長が揃ったNL個のデータパケットを並列送信する(S410)。
[第10の実施形態]
図13は、本発明の第10の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は、無線チャネル毎に設定可能とする。
利用可能な全ての無線チャネルの中から、キャリアセンスによって空き状態の無線チャネルを検索する(S001)。検出した空きチャネル数をNとする。空き状態の無線チャネルを1つ以上検出した場合には、送信バッファに送信待ちのデータフレームが存在するか検索する(S002,S401)。送信待ちのデータフレームが存在しない場合にはキャリアセンスに戻り、送信待ちのデータフレームがあれば次に進む(S402)。ここで、N=1の場合には、1個または複数のデータフレームから1個のデータパケットを生成し(S006,S403)、1個の無線チャネルを用いて1個のデータパケットを送信する(S404)。
空きチャネル数Nが2以上の場合に、各無線チャネルの伝送速度を検出する(S411)。次に、送信バッファ上の1つまたは複数のデータフレームから、各無線チャネルの伝送速度に応じてパケット長(伝送所要時間=パケットサイズ/伝送速度)が揃ったN個のデータパケットを生成する(S412)。次に、N個の無線チャネルの伝送速度と各データパケットを対応付け、パケット長が揃ったN個のデータパケットを並列送信する(S413)。
本実施形態は、第9の実施形態の空間分割多重を利用する方法においても同様に適用することができる。
ここで、2つの無線チャネルの伝送速度が12Mbit/sおよび24Mbit/sの場合に、3つのデータフレームから2つのデータパケットを生成する過程について図14を参照して説明する。3つのデータフレームの各データ領域には、それぞれ500バイトのデータブロックB1,1500バイトのデータブロックB2,1000バイトのデータブロックB3が含まれている。このとき、例えばデータブロックB2を2つのデータブロックB2a,B2bに分割し、データブロックB1,B2aを連結し、データブロックB2b,B3を連結する。本例では、各データブロックB1,B2a,B2b,B3のデータサイズがそれぞれ500,500,1000,1000であるため、1番目のデータフレームのデータ領域のサイズは1000バイトになり、2番目のデータフレームのデータ領域のサイズは2000バイトになる。このデータフレームに宛先無線局のID情報およびデータフレームの順番を表すシーケンス番号(宛先毎に独立した連続番号)を含む制御情報を付加することにより、データパケットが生成される。このようにして生成された2つのデータパケットのデータ領域のサイズの比が1:2であり、対応する無線チャネルの伝送速度の比と同一になるため、データパケットを伝送所要時間、すなわちパケット長が同一になる。
[第11の実施形態]
図15は、本発明の第11の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は、無線チャネル毎に設定可能とする。
本実施形態では、第10の実施形態において、ステップS411で各無線チャネルの伝送速度を検出する代わりに、各無線チャネルの伝送速度を同一の伝送速度に揃える(S414)。例えば、各無線チャネルの伝送速度の中の最小の伝送速度に揃える。これにより、第8の実施形態のように各無線チャネルの伝送速度が最初から同一の場合と同様の処理が可能となる(S405,S406)。
本実施形態は、第9の実施形態の空間分割多重を利用する方法においても同様に適用することができる。
[第12の実施形態]
図16は、本発明の第12の実施形態のフローチャートを示す。図17は、本発明の第12の実施形態の動作例を示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は同一とする。
本実施形態は、第8の実施形態において、空き状態の無線チャネルを1つ以上検出した場合に、自局が他の無線チャネルで送信中であるか調べ、送信中の場合にはそれが終了するまで送信を禁止する(S501)。図17に示す例では、時刻t1では無線チャネル#2,#3が空き状態であるにもかかわらず、無線チャネル#1で送信中のため、その送信が終了してから時刻t2で3チャネルを用いた並列送信が行われている。これにより、無線チャネル間で漏洩電力の影響を回避することができる。
また、ステップS501において、空き状態として検出されたN個の無線チャネルについて、自局の送信中の無線チャネルからの漏洩電力の影響を受けない無線チャネルを選択し、その数を空きチャネル数Nとしてもよい。
本実施形態は、第9の実施形態の空間分割多重を利用する方法、第10および第11の実施形態の各無線チャネル毎に伝送速度が設定可能な方法に加えて、第1〜第7の実施形態においても同様に適用することができる。
[第13の実施形態]
図18は、本発明の第13の実施形態のフローチャートを示す。図20は、本発明の第13の実施形態の動作例を示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は同一とする。
本実施形態は、第8の実施形態において、空き状態の無線チャネルを1つ以上検出し、送信バッファにデータフレームが存在するときに、空きチャネル数Nが十分か否かを識別するために空きチャネル数Nと閾値Nthとを比較する(S601)。(N<Nth)であれば、空きチャネル数Nが増えて(N≧Nth)になるまで待機し、(N≧Nth)になったときにデータフレームからデータパケットの生成のステップS405に進む。
一方、(N≧Nth)になる前に所定時間tが経過した場合には(S602)、その時点で送信待ちのデータフレームからデータパケットの生成のステップS405に進み、N個の無線チャネルを用いた送信処理を行う。
図20に示す例では、Nth=3とし、時刻t1では無線チャネル#2,#3が空き状態である。このとき(N<Nth)であるので待機し、所定時間tが経過する前の時刻t2で空きチャネル数Nが3(N≧Nth)となったので、この3個の無線チャネルを用いて並列送信が行われる。
本実施形態は、第4の実施形態と同様の待機条件を設定するものであり、空きチャネル数Nが少ない場合に待機することにより、伝送効率の向上を図るものである。ただし、その条件が整うまで無制限に待機すると却って伝送効率が低下することがあるので、時間的な制限を設けている。また、第4の実施形態と同様に、送信バッファの蓄積状況を考慮するようにしてもよい。
また、本実施形態は、第9の実施形態の空間分割多重を利用する方法、第10および第11の実施形態の各無線チャネル毎に伝送速度が設定可能な方法においても同様に適用することができる。また、第12の実施形態と第13の実施形態は組み合わせて用いることができる。
[第14の実施形態]
図19は、本発明の第14の実施形態のフローチャートを示す。ここでは、利用可能な全ての無線チャネルの伝送速度は同一とする。
本実施形態は、第8の実施形態において、空き状態の無線チャネルを1つ以上検出したときに、送信バッファに送信待ちのデータフレームの総データサイズを検索し、その総データサイズをDとする(S611)。そして、総データサイズDと閾値Dthとを比較する(S612)。(D<Dth)であれば、ただちに送信せず、送信待ちのデータフレームが増えて(D≧Dth)になるまで待機し、(D≧Dth)になったときにデータフレームからデータパケットの生成のステップS405に進む。
一方、(D≧Dth)になる前に所定時間tが経過した場合には(S613)、その時点で送信待ちのデータフレームからデータパケットの生成のステップS405に進む。
本実施形態は、第4の実施形態と同様の待機条件を設定するものであり、送信バッファの総データサイズDが小さい場合に待機することにより、伝送効率の向上を図るものである。ただし、その条件が整うまで無制限に待機すると却って伝送効率が低下することがあるので、時間的な制限を設けている。また、第4の実施形態と同様に、送信バッファの蓄積状況を考慮するようにしてもよい。
本実施形態は、第9の実施形態の空間分割多重を利用する方法、第10および第11の実施形態の各無線チャネル毎に伝送速度が設定可能な方法においても同様に適用することができる。また、第12の実施形態と第14の実施形態は組み合わせて用いることができる。
また、第13の実施形態における空きチャネル数Nと閾値Nthとの関係、第14の実施形態における送信バッファの総データサイズDと閾値Dthとの関係を組み合わせ、例えば両者の論理積の関係を待機条件としてもよい。
[無線パケット通信装置の構成]
図21は、本発明の無線パケット通信装置の実施形態を示す。ここでは、3個の無線チャネル#1,#2,#3を用いて3個のデータパケットを並列に送受信可能な無線パケット通信装置の構成について示すが、その並列数は任意に設定可能である。なお、各無線チャネルごとに空間分割多重を利用する場合には、複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数のデータパケットを並列に送受信可能であるが、ここでは空間分割多重については省略する。
図において、無線パケット通信装置は、送受信処理部10−1,10−2,10−3と、送信バッファ21,データパケット生成部22,データフレーム管理部23,チャネル状態管理部24,パケット振り分け送信制御部25,パケット順序管理部26およびヘッダ除去部27とを備える。
送受信処理部10−1,10−2,10−3は、互いに異なる無線チャネル#1,#2,#3で無線通信を行う。これらの無線チャネルは、互いに無線周波数などが異なるので互いに独立であり、同時に複数の無線チャネルを利用して無線通信できる構成になっている。各送受信処理部10は、変調器11,無線送信部12,アンテナ13,無線受信部14,復調器15,パケット選択部16およびキャリア検出部17を備える。
他の無線パケット通信装置が互いに異なる無線チャネル#1,#2,#3を介して送信した無線信号は、それぞれ対応する送受信処理部10−1,10−2,10−3のアンテナ13を介して無線受信部14に入力される。各無線チャネル対応の無線受信部14は、入力された無線信号に対して周波数変換,フィルタリング,直交検波およびAD変換を含む受信処理を施す。なお、各無線受信部14には、それぞれ接続されたアンテナ13が送信のために使用されていない時に、各無線チャネルにおける無線伝搬路上の無線信号が常時入力されており、各無線チャネルの受信電界強度を表すRSSI信号がキャリア検出部17へ出力される。また、無線受信部14に対応する無線チャネルで無線信号が受信された場合には、受信処理されたベースバンド信号が復調器15へ出力される。
復調器15は、無線受信部14から入力されたベースバンド信号に対してそれぞれ復調処理を行い、得られたデータパケットはパケット選択部16へ出力される。パケット選択部16は、入力されたデータパケットに対してCRCチェックを行い、データパケットが誤りなく受信された場合には、そのデータパケットが自局に対して送信されたものか否かを識別する。すなわち、各データパケットの宛先IDが自局と一致するか否かを調べ、自局宛てのデータパケットをパケット順序管理部26へ出力するとともに、図示しない送達確認パケット生成部で送達確認パケットを生成して変調器11に送出し、応答処理を行う。このとき、送達確認パケットの送信にあたって、伝送速度の設定や空間分割多重を適用しないなどの送信モードの設定を行うようにしてもよい。一方、自局宛でないデータパケットの場合には、パケット選択部16で当該パケットが破棄される。
パケット順序管理部26は、入力された各データパケットに付加されているシーケンス番号を調べ、受信した複数のデータパケットの並びを適切な順番、すなわちシーケンス番号順に並べ替える。その結果を受信データパケット系列としてヘッダ除去部27へ出力する。ヘッダ除去部27は、入力された受信データパケット系列に含まれている各々のデータパケットからヘッダ部分を除去し、受信データフレーム系列として出力する。
キャリア検出部17は、RSSI信号が入力されると、その信号によって表される受信電界強度の値と予め設定した閾値とを比較する。そして、所定の期間中の受信電界強度が連続的に閾値よりも小さい状態が継続すると、割り当てられた無線チャネルが空き状態であると判定し、それ以外の場合には割り当てられた無線チャネルがビジーであると判定する。各無線チャネルに対応するキャリア検出部17は、この判定結果をキャリア検出結果CS1〜CS3として出力する。なお、各送受信処理部10において、アンテナ13が送信状態である場合にはキャリア検出部17にRSSI信号が入力されない。また、アンテナ13が既に送信状態にある場合には、同じアンテナ13を用いて他のデータパケットを無線信号として同時に送信することはできない。したがって、各キャリア検出部17はRSSI信号が入力されなかった場合には、割り当てられた無線チャネルがビジーであることを示すキャリア検出結果を出力する。
各無線チャネルに対応するキャリア検出部17から出力されるキャリア検出結果CS1〜CS3は、チャネル状態管理部24に入力される。チャネル状態管理部24は、各無線チャネルに対応するキャリア検出結果に基づいて各無線チャネルの空き状態を管理し、空き状態の無線チャネルおよび空きチャネル数などの情報をデータフレーム管理部23に通知する(図21,a)。
一方、送信バッファ21には、送信すべき送信データフレーム系列が入力され、バッファリングされる。この送信データフレーム系列は、1つあるいは複数のデータフレームで構成される。送信バッファ21は、現在保持しているデータフレームの数、宛先となる無線パケット通信装置のID情報、データサイズ、バッファ上の位置を表すアドレス情報などをデータフレーム管理部23に逐次通知する(b)。
データフレーム管理部23は、送信バッファ21から通知された各宛先無線局IDごとのデータフレームに関する情報と、チャネル状態管理部24から通知された無線チャネルに関する情報に基づき、上述した第1〜第14の実施形態に示した各種の制御アルゴリズムに従い、どのデータフレームからどのようにデータパケットを生成し、どの無線チャネルで送信するかを決定し、それぞれ送信バッファ21,データパケット生成部22およびデータパケット振り分け送信制御部25に通知する(c,d,e)。例えば、第1の実施形態においては、空き状態の無線チャネル数Nが送信バッファ21にある送信待ちのデータフレーム数Kより少ない場合に、空き状態の無線チャネル数Nを並列送信するデータパケット数として決定し、送信バッファ21に対してK個のデータフレームからN個のデータフレームを指定するアドレス情報を通知する(c)。また、データパケット生成部22に対しては、送信バッファ21から入力したデータフレームからN個のデータパケットを生成するための情報を通知する(d)。また、パケット振り分け送信制御部25に対しては、データパケット生成部22で生成されたN個のデータパケットと空き状態の無線チャネルとの対応を指示する(e)。他の実施形態の制御アルゴリズムにおいても同様である。
送信バッファ21は、出力指定されたデータフレームをデータパケット生成部22に出力する(f)。データパケット生成部22は、各データフレームからデータ領域を抽出し、パケット長が揃った複数のデータブロックを生成し、このデータブロックに当該データパケットの宛先となる宛先無線局のID情報やデータフレームの順番を表すシーケンス番号などの制御情報を含むヘッダ部と、誤り検出符号であるCRC符号(FCS部)を付加してデータパケットを生成する。また、制御情報には、受信側の無線局がデータパケットを受信した際に、元のデータフレームに変換するために必要な情報も含まれる。パケット振り分け送信制御部25は、データパケット生成部22から入力された各データパケットと各無線チャネルとの対応付けを行う。
このような対応付けの結果、無線チャネル#1に対応付けられたデータパケットは送受信処理部10−1内の変調器11に入力され、無線チャネル#2に対応付けられたデータパケットは送受信処理部10−2内の変調器11に入力され、無線チャネル#3に対応付けられたデータパケットは送受信処理部10−3内の変調器11に入力される。各変調器11は、パケット振り分け送信制御部25からデータパケットが入力されると、そのデータパケットに対して所定の変調処理を施して無線送信部12に出力する。各無線送信部12は、変調器11から入力された変調処理後のデータパケットに対して、DA変換,周波数変換,フィルタリング及び電力増幅を含む送信処理を施し、それぞれ対応する無線チャネルを介してアンテナ13からデータパケットとして送信する。
さらに、検出した空きチャネル数と送信待ちのデータフレーム数とに基づいて並列送信するデータフレーム数を適切に決めることにより、実質的なスループットを更に改善することが可能である。
また、複数の無線チャネルを同時に用い、複数のデータパケットを並列送信した場合であっても、各データパケットのパケット長を揃えることにより、送信中の無線チャネルからの漏洩電力の影響によって送達確認パケットが受信不可能になるような問題が生じないので、スループットが改善される。
Claims (25)
- 複数の無線チャネルの利用が可能な2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、
前記キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、前記2つの無線局の間で、空き状態の複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 複数の無線チャネルの利用が可能な2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、
前記キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、パケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、前記2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チャネルを用いて、複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 複数の無線チャネルの利用が可能であり、かつ無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、
前記キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度に応じてパケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、前記2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チャネルを用いて、複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 複数の無線チャネルの利用が可能であり、かつ無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、
前記キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度を同一の伝送速度に揃え、パケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、前記2つの無線局の間で空き状態の複数の無線チャネルを用いて、複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項4に記載の無線パケット通信方法において、
空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度をその中の最小の伝送速度に揃える
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 空間分割多重の利用が可能な2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信方法において、
前記キャリアセンスにより少なくとも1つの無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、パケット長が揃った複数のデータパケットを生成し、前記2つの無線局の間で空き状態の1つの無線チャネルと前記空間分割多重を用いて、複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、
複数の無線チャネルと空間分割多重との併用が可能な前記2つの無線局の間で、空き状態の複数の無線チャネルと前記空間分割多重を用いて、複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のパケット長が揃ったデータパケットを並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、
前記無線局は、自局が少なくとも1つの無線チャネルで送信中のときに、空き状態の無線チャネルのうち送信中の無線チャネルからの漏洩電力の影響を受けない無線チャネルを選択する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、
前記無線局は、自局が少なくとも1つの無線チャネルで送信中のときに、その送信が終了するまでキャリアセンスを含む送信処理を禁止する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、
前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数が空きチャネル数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータパケットを並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が空きチャネル数を越える場合に、空きチャネル数と同数のデータパケットを生成して並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、
前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数Kが空きチャネル数Nを越える場合に、N≧Kになるか、またはN≧Kになる前に全無線チャネルが空き状態になるか、またはN≧Kになる前に所定の時間が経過するか、またはN≧Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後の空きチャネル数に応じた数のデータパケットを生成して並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、
前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数Kが空きチャネル数Nを下回る場合に、N=Kになるか、またはN=Kになる前に所定の時間が経過するか、またはN=Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後に複数のデータパケットを生成して並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項6に記載の無線パケット通信方法において、
前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数が空間分割多重数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータパケットを並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が前記空間分割多重数を越える場合に、前記空間分割多重数と同数のデータパケットを生成して並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項7に記載の無線パケット通信方法において、
前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数が複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数以下の場合に、送信待ちの全てのデータフレームから生成されたデータパケットを並列送信し、送信待ちのデータフレーム数が前記並列送信数を越える場合に、前記並列送信数と同数のデータパケットを生成して並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項7に記載の無線パケット通信方法において、
前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数Kが複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数Tを越える場合に、T≧Kになるか、またはT≧Kになる前に全無線チャネルが空き状態になるか、またはT≧Kになる前に所定の時間が経過するか、またはT≧Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後の前記並列送信数に応じた数のデータパケットを生成して並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項7に記載の無線パケット通信方法において、
前記無線局は、送信待ちのデータフレーム数Kが複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する並列送信数Tを下回る場合に、T=Kになるか、またはT=Kになる前に所定の時間が経過するか、またはT=Kになる前に送信待ちのデータフレーム数あるいはデータサイズが規定値に達するまで待機し、その後に複数のデータパケットを生成して並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項7に記載の無線パケット通信方法において、
前記無線局は、空きチャネル数、各無線チャネルの空間分割多重、および送信待ちのデータフレーム数の少なくとも1つに基づいて、単一の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第1のモードと、単一の無線チャネルと空間分割多重を用いる第2のモードと、複数の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第3のモードと、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いる第4のモードとのいずれかを選択する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 複数の無線チャネルの利用が可能な2つの無線局の間で、キャリアセンスによって空き状態と判定された無線チャネルを用いてデータパケットを送信する無線パケット通信装置において、
送信すべきデータフレームを一時的に保持するとともに、保持しているデータフレームのアドレス情報とパケットサイズとを対応付けてデータパケット格納情報として保持し、パケット送出の要求を受けた場合に要求されたデータパケットを読み出して出力する送信バッファ手段と、
予め定められた複数の無線チャネルのそれぞれの空き状態の判定情報を取得するチャネル状態管理手段と、
入力する1つまたは複数のデータフレームからデータ領域を抽出し、パケット長が揃った複数のデータブロックを生成し、このデータブロックに必要なヘッダ情報を付加してデータパケットを生成するデータパケット生成手段と、
前記データパケット生成手段で生成された各データパケットと送信する無線チャネルとを対応付けるパケット振り分け送信制御手段と、
前記送信バッファ手段から通知された各データフレームに関する情報と、前記チャネル状態管理手段から通知された無線チャネルに関する情報に基づき、データパケットを生成する1つまたは複数のデータフレームを決定し、1つまたは複数のデータフレームから空きチャネル数に応じた複数のデータパケットを生成する方法を決定し、生成された複数のデータパケットを送信する無線チャネルを決定し、前記送信バッファ手段に対して出力するデータフレームを指定し、前記データパケット生成部に対して前記送信バッファ手段から出力された1つまたは複数のデータフレームからデータパケットを生成する方法を通知し、前記パケット振り分け送信制御手段に対して前記データパケットと無線チャネルとの対応付けに必要な情報を通知するデータフレーム管理手段と
を備え、前記2つの無線局の間で、空き状態の複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信する
ことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 請求項18に記載の無線パケット通信装置において、
前記各無線チャネルで独立した複数の信号を同時に伝送する空間分割多重手段を含む
ことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 請求項18または請求項19に記載の無線パケット通信装置において、
前記データフレーム管理手段は、前記キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、1つまたは複数のデータフレームからパケット長が揃った複数のデータパケットを生成する制御を行う
ことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 請求項18または請求項19に記載の無線パケット通信装置において、
前記2つの無線局は無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な手段を含み、
前記データフレーム管理手段は、前記キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度に応じて、1つまたは複数のデータフレームからパケット長が揃った複数のデータパケットを生成する制御を行う
ことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 請求項18または請求項19に記載の無線パケット通信装置において、
前記2つの無線局は無線チャネル毎に伝送速度の設定が可能な手段を含み、
前記データフレーム管理手段は、前記キャリアセンスにより同時に複数の無線チャネルが空き状態であることを検出した場合に、空き状態の複数の無線チャネルの伝送速度を同一の伝送速度に揃え、1つまたは複数のデータフレームからパケット長が揃った複数のデータパケットを生成する制御を行う
ことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 請求項18または請求項19に記載の無線パケット通信装置において、
自局が少なくとも1つの無線チャネルで送信中のときに、空き状態の無線チャネルのうち送信中の無線チャネルからの漏洩電力の影響を受けない無線チャネルを選択する手段を含む
ことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 請求項18または請求項19に記載の無線パケット通信装置において、
自局が少なくとも1つの無線チャネルで送信中のときに、その送信が終了するまでキャリアセンスを含む送信処理を禁止する手段を含む
ことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 請求項19に記載の無線パケット通信装置において、
前記データフレーム管理手段は、空きチャネル数、各無線チャネルの空間分割多重、および送信待ちのデータフレーム数の少なくとも1つに基づいて、単一の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第1のモードと、単一の無線チャネルと空間分割多重を用いる第2のモードと、複数の無線チャネルを用い空間分割多重を用いない第3のモードと、複数の無線チャネルと空間分割多重を用いる第4のモードとのいずれかを選択する手段を含む
ことを特徴とする無線パケット通信装置。
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