JPWO2016136725A1 - 無線通信システム、無線通信方法、無線ｌａｎ基地局装置および無線ｌａｎ端末装置 - Google Patents

無線通信システム、無線通信方法、無線ｌａｎ基地局装置および無線ｌａｎ端末装置 Download PDF

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Abstract

所定のＳＴＡは、自他のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、端末情報によりＱｏＳデータフレームの発生を把握し、同時送信を要求する要求フレームをＡＰに送信する同時送信要求手段とを備え、ＡＰは、端末情報収集手段と、要求フレームの受信により、端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定する同時送信判定手段と、同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するトリガ送信手段とを備え、トリガフレームにより指定されたＳＴＡがＡＰに同時に無線フレームを送信する構成である。

Description

本発明は、複数の無線ＬＡＮ端末装置が１つの無線ＬＡＮ基地局装置に同時に無線フレームを送信する無線通信システム、無線通信方法、無線ＬＡＮ基地局装置および無線ＬＡＮ端末装置に関する。本明細書では、無線ＬＡＮ端末装置をＳＴＡと略称し、無線ＬＡＮ基地局装置をＡＰと略称する。
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ無線ＬＡＮ規格では、ＡＰからＳＴＡへの下り方向の通信を効率化するため、ＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi-user multiple input multiple output ）を採用した。ＭＵ−ＭＩＭＯは、１つのＡＰから複数のＳＴＡへ同時に無線フレームを伝送することができる。さらに、同時送信の効率をより高めるため、トラヒックの特徴量を比較して効果的なフローペアリングを実施する技術も提案されている。
非特許文献１では、下り方向のＭＵ−ＭＩＭＯなどについて、同時送信を行う手順やその際にＡＰおよびＳＴＡで交換する無線フレームについて規定されている。さらに、ＭＵ−ＭＩＭＯで送信される無線フレームの宛先となるＳＴＡの組合せをグループ化し、ＧＩＤ（Group ID）を付加した上で同時送信する手順も規定されている。これに対し、非特許文献２では、ＡＰで収集できる下り方向のトラヒック特徴量から効率的な下りＭＵ−ＭＩＭＯを実施するためのグループ構成方法が示されている。
一方、ＳＴＡからＡＰへの上りの通信を効率化するために、複数のＳＴＡによる上り方向の同時伝送が検討されている。複数のＳＴＡから１つのＡＰに対する無線フレームの同時送信は、空間もしくは周波数またはその両方の領域を利用して多元接続することにより実現可能と考えられるが、非特許文献３に示されているように、無線ＬＡＮシステムではその手法は未だ確立していない。ただし、非特許文献４では、複数のＳＴＡが同時送信を開始する直前にＡＰがリソーススケジュールなどの情報を含む無線フレームを伝送し、同時送信のトリガとして機能させる手順を提案している。
IEEE802.11ac,"Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical (PHY) Layer Specifications", December 2013 Y. Inoue, S. Shinohara, M. Mizoguchi, and M. Morikura,"Flow-Based User Pairing Scheme for Muti-User Transmissions over WLANs," Proceedings of the 11th IEEE Vehicular Technology Society Asia Pacific Wireless Communications Symposium (APWCS), Ping Tung, Taiwan, Aug. 28-29, 2014. O. Aboul-Magd,"802.11 HEW SG Proposed PAR, "doc.: IEEE 802.11-14/0165r1, March 2014 Jinyoung Chun, Wookbong Lee,"Uplink multi-user transmission", 11-13/1388r0, LG Electronics
複数のＳＴＡにおいて、引用文献４に示されるように、ＡＰが送信するトリガとなる無線フレームを利用して上り方向の同時送信ができたとしても、同時送信するＳＴＡの組合せが必ずしも効率的な伝送となる保証がない。例えば、複数のＳＴＡが同時送信を実施する際には、ＳＴＡ単体で送信する場合よりも個々のＳＴＡの通信品質の劣化が予想される。そのため、同時送信を行うＳＴＡは、無線フレームが伝搬することによる特性劣化が十分に小さいことが望ましい。しかし、そのＳＴＡの組合せを選定する手段がないため、実際は複数のＳＴＡが同時送信するよりも、各ＳＴＡがそれぞれ単独で送信した方が効率的な場合となる可能性が考えられる。
本発明は、複数のＳＴＡから１つのＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信する際に、同時送信するＳＴＡを選定し、そのＳＴＡに対して同時送信を行わせることができる無線通信システム、無線通信方法、無線ＬＡＮ基地局装置および無線ＬＡＮ端末装置を提供することを目的とする。
第１の発明は、１つのＡＰと複数のＳＴＡが接続され、複数のＳＴＡからＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信システムにおいて、ＡＰは、複数のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定する同時送信判定手段と、同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するトリガ送信手段とを備え、トリガフレームにより指定されたＳＴＡがＡＰに同時に無線フレームを送信する構成である。
第１の発明は、１つのＡＰと複数のＳＴＡが接続され、複数のＳＴＡからＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信システムにおいて、複数のＳＴＡのうち所定のＳＴＡは、自他のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、端末情報によりＱｏＳ（Quality of Service）データフレームの発生を把握し、同時送信を要求する要求フレームをＡＰに送信する同時送信要求手段とを備え、ＡＰは、複数のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、所定のＳＴＡから送信される要求フレームの受信により、端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定する同時送信判定手段と、同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するトリガ送信手段とを備え、トリガフレームにより指定されたＳＴＡがＡＰに同時に無線フレームを送信する構成である。
第１の発明または第２の発明の無線通信システムにおいて、ＡＰは、ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛のトリガフレームのそれぞれに対して個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方がアクセス権を取得しやすいＣＳＭＡ／ＣＡ制御のパラメータを設定し、該個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得した無線フレームまたはトリガフレームを送信するアクセス制御手段を備える。
第１の発明または第２の発明の無線通信システムにおいて、ＡＰは、ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛のトリガフレームのそれぞれに対して共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方の無線フレームまたはトリガフレームを選択し、該共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得して送信するアクセス制御手段を備える。
ことを特徴とする無線通信システム。
第３の発明は、１つのＡＰと複数のＳＴＡが接続され、複数のＳＴＡからＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信方法において、ＡＰは、複数のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集するステップ１と、端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定するステップ２と、同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するステップ３とを有し、トリガフレームにより指定されたＳＴＡがＡＰに同時に無線フレームを送信する。
第４の発明は、１つのＡＰと複数のＳＴＡが接続され、複数のＳＴＡからＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信方法において、複数のＳＴＡのうち所定のＳＴＡは、自他のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集するステップ１と、端末情報によりＱｏＳデータフレームの発生を把握し、同時送信を要求する要求フレームをＡＰに送信するステップ２とを有し、ＡＰは、複数のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集するステップ１と、所定のＳＴＡから送信される要求フレームの受信により、端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定するステップ２と、同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するステップ３とを有し、トリガフレームにより指定されたＳＴＡがＡＰに同時に無線フレームを送信する。
第３の発明または第４の発明の無線通信方法において、ＡＰは、ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛のトリガフレームのそれぞれに対して個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方がアクセス権を取得しやすいＣＳＭＡ／ＣＡ制御のパラメータを設定し、該個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得した無線フレームまたはトリガフレームを送信する。
第３の発明または第４の発明の無線通信方法において、ＡＰは、ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛のトリガフレームのそれぞれに対して共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方の無線フレームまたはトリガフレームを選択し、該共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得して送信する。
第５の発明は、１つのＡＰと複数のＳＴＡが接続され、複数のＳＴＡからＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信システムのＡＰにおいて、複数のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定する同時送信判定手段と、同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するトリガ送信手段とを備える。
第５の発明のＡＰにおいて、ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛のトリガフレームのそれぞれに対して個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方がアクセス権を取得しやすいＣＳＭＡ／ＣＡ制御のパラメータを設定し、該個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得した無線フレームまたはトリガフレームを送信するアクセス制御手段を備える。
第５の発明のＡＰにおいて、ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛のトリガフレームのそれぞれに対して共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方の無線フレームまたはトリガフレームを選択し、該共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得して送信するアクセス制御手段を備える。
第６の発明は、１つのＡＰと複数のＳＴＡが接続され、複数のＳＴＡからＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信システムのＳＴＡにおいて、自他のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、端末情報によりＱｏＳデータフレームの発生を把握し、同時送信を要求する要求フレームをＡＰに送信する同時送信要求手段とを備える。
本発明は、ＳＴＡでＱｏＳデータフレームの発生を契機に同時送信するＳＴＡとして選定され、トリガフレームにより通知された複数のＳＴＡが、適切なタイミングで多元接続方式により同時送信を開始することができる。さらに、本発明は、同時送信のデータ伝送効率が良好な組合せのＳＴＡを選定することにより、同時送信のスループットを向上させることができる。
本発明の無線通信システムの構成例を示す図である。 本発明の無線通信システムにおけるＡＰおよびＳＴＡの構成例を示す図である。 本発明の無線通信システムにおける実施例１の制御シーケンスを示す図である。 本発明の無線通信システムにおける実施例２の制御シーケンスを示す図である。 本発明の無線通信システムにおける実施例３の制御シーケンスを示す図である。 本発明の無線通信システムにおける実施例４の制御シーケンスを示す図である。 本発明の無線通信システムにおける実施例１のＡＰの同時送信制御手順を示すフローチャートである。 本発明の無線通信システムにおける実施例２のＡＰの同時送信制御手順を示すフローチャートである。 本発明の無線通信システムにおける実施例３のＳＴＡ，ＡＰの同時送信制御手順を示すフローチャートである。 本発明の無線通信システムにおける実施例４のＳＴＡ，ＡＰの同時送信制御手順を示すフローチャートである。 アクセス制御部１５の構成例１を示す図である。 アクセス制御部１５の構成例２を示す図である。
図１は、本発明の無線通信システムの構成例を示す。
図１において、１つのＡＰと複数のＳＴＡ１〜ＳＴＡｎが接続される。実線は、ＡＰとＳＴＡ１〜ＳＴＡｎとの間で無線フレームの送受信が可能なことを示す。破線は、ＳＴＡ１がＳＴＡ２およびＳＴＡ３の送信する無線フレームを受信可能なことを示す。
図２は、本発明の無線通信システムにおけるＡＰおよびＳＴＡの構成例を示す。
図２において、ＡＰおよびＳＴＡは、無線フレームの送受信および同時送信における多元接続処理を行う無線通信部１１、無線フレームの送受信制御を含む全般の制御を行う制御部１２、各制御に必要な情報を管理する情報管理部１３、各ＳＴＡの端末情報を収集し、同時送信するＳＴＡの組合せの選定および同時送信のデータ伝送効率の良否を判定し、同時送信するＳＴＡに対して同時送信制御に必要な情報を通知するトリガフレームを生成する同時送信判定部１４、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）制御により無線フレームのアクセス権を取得するアクセス制御部１５により構成される。ここで、無線フレームには、ＡＰが送信する下りデータフレーム、ＳＴＡが送信する上りデータフレーム、ＳＴＡの同時送信制御に用いる端末情報，通知フレーム，要求フレーム，トリガフレームなどの制御信号がある。
以下、図３〜図６に示す実施例１〜４の制御シーケンスと、図７〜図１０に示す実施例１〜４の同時送信制御手順を参照し、各実施例について説明する。
（実施例１）
図３は、本発明の無線通信システムにおける実施例１の制御シーケンスを示す。
図７は、本発明の無線通信システムにおける実施例１の同時送信制御手順として、ステップＳ11〜Ｓ15を示す。
ＡＰは、ステップＳ11において、ＳＴＡ１〜ＳＴＡｎから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に必要な端末情報を収集して集計する。端末情報は、各ＳＴＡにおけるトラヒック情報や、各ＳＴＡからの受信電力やチャネル状態などの伝搬特性情報である。
各ＳＴＡにおけるトラヒック情報としては、例えば優先度の高いアクセスカテゴリの送信パケットの有無や数およびビットサイズ、送信キューに閾値以上のパケットが存在するか否か、送信パケットのアプリケーション種別、ＳＴＡにおいて生成するユーザデータの生成率に関する情報、ユーザデータの発生頻度、定期的に発生する送信パケットの有無などの情報が挙げられる。ＳＴＡは端末情報に、上り回線のデータフレームのパケット長やパケットのビット量の情報を含めることで、ＡＰがパケット送信禁止期間であるＮＡＶ（Network Allocation Vector ）を設定する場合のＮＡＶ期間長を決定させることができる。その他、ＡＰから送信する下り方向のトラヒックのアプリケーション種別から上り方向のトラヒックの発生を予測し、同時送信するＳＴＡの組合せの選定に利用することができる。例えば、ＶｏＩＰ（Voice over IP ）などのアプリケーションを利用している場合は、下り方向で定期的に送信パケットが発生したときに、上り方向も同様の送信パケットが発生することを予想できる。さらに、一定期間において、ＡＰがＳＴＡの上りトラヒックの統計値を収集し、定期的に発生する上りトラヒックの有無を予想し、同時送信するＳＴＡの選定に利用することができる。
また、複数のＳＴＡが同時送信を実施する際には、ＳＴＡ単体で送信する場合よりも個々のＳＴＡの通信品質の劣化が予想されるため、同時送信を実施するに当たり無線フレームの伝搬による特性劣化が十分小さいＳＴＡを組み合わせることが望ましい。この伝搬特性を判断するため、ＳＴＡが送信したフレームの受信電力値からＡＰとの間の伝搬チャネル品質を予測した結果や、複数ＳＴＡ間での特性比較を行い、同時送信を実施する際に同等の受信電力値のＳＴＡが存在するか否かの端末情報も同時送信判断に利用することができる。
ここで、端末情報の収集方法としては、各ＳＴＡから定期的もしくは自発的に端末情報を含むフレームを送信させるか、あるいはＡＰのポーリングに応じて各ＳＴＡに順次応答させるか、あるいは各ＳＴＡからの上りデータフレームに端末情報を載せるか、あるいは下りデータフレームに対する応答フレームとして例えばＡＣＫに端末情報を載せる方法が可能である。端末情報を上りデータフレームに含める場合、上り方向の複数ユーザ同時送信のデータフレームに端末情報を含めることで、ＡＰは継続的に本発明による複数ユーザの同時送信通信を行うことができる。また、IEEE802.11e で規定のQoS control field 内の情報を利用し、ＳＴＡにおけるＱｏＳデータフレームの発生を把握してもよい。また、モバイルネットワークや有線ネットワークのような無線ＬＡＮ以外のネットワークを利用し、バックグラウンドで端末情報を収集してもよい。例えば、IEEE802.11k などの活用やその他の情報交換シーケンスがある。
なお、ＡＰにはすべてのＳＴＡの端末情報が収集されるわけではなく、例えば上りトラヒックを有するＳＴＡのみが端末情報をＡＰに伝送する形態であってもよい。また、後述する実施例３，４のように所定のＳＴＡが他のＳＴＡの端末情報を収集する場合には、所定のＳＴＡがヒアリング可能なＳＴＡの端末情報のみが収集される形態でもよい。
次にＡＰは、ステップＳ12，Ｓ13において、収集した端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定し、当該組合せのＳＴＡが同時送信した場合のデータ伝送効率を計算して良否を判定する。データ伝送効率の計算はまず、各ＳＴＡで発生している上りトラヒックのフレームサイズ、パケット発生間隔、送信パケットのアクセスカテゴリ、伝搬特性、個々のＳＴＡの送信能力などから決定されるデータレートなどから、相似性の高いＳＴＡの組合せを選定し、このＳＴＡの組合せによる同時送信のデータ伝送効率を計算する。そして、選定したＳＴＡの組合せによる同時送信のデータ伝送効率と、ＳＴＡ単体で送信した場合のデータ伝送効率とを比較し、前者の値の高ければ同時送信のデータ伝送効率が良と判定する。あるいは、選定したＳＴＡの組合せによる同時送信のデータ伝送効率と所定の閾値とを比較して、同時送信のデータ伝送効率の良否を判定してもよい。
その結果、同時送信のデータ伝送効率が良でない場合には、ステップＳ14において、ＡＰは上りリンクにおける同時送信制御を行わない。一方、同時伝送のデータ伝送効率が良と判定された場合には、ステップＳ15において、ＡＰは選定した同時送信するＳＴＡに対して、上りリンク同時送信を指示するためのトリガフレームＴＲＧを生成し、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御によるキャリアセンスを実行してアクセス権を取得後に、当該トリガフレームを送信する。
なお、ステップＳ15におけるアクセス権取得処理では、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御におけるＲＴＳ（Request to send ）／ＣＴＳ（Clear to send ）フレームを送受信し、選定したＳＴＡが同時送信を完了する時間を想定して他のＳＴＡの送信を禁止するＮＡＶを設定するなどの処理を行ってもよい。
アクセス権を取得したＡＰが送信するトリガフレームには、同時送信判断のために収集した端末情報を用いて選定した同時送信するＳＴＡの組合せと、各ＳＴＡが利用可能な無線通信リソース情報と、周波数およびタイミング調整に必要となる情報が含まれている。さらにトリガフレームには、例えば同時送信を行う際の変調方式および符号化率を低下させるペナルティ情報を含めてもよい。
ＡＰが送信するトリガフレームにより同時送信の指示を受けたＳＴＡ、例えば図３に示すＳＴＡ１〜ＳＴＡｎは、指定された情報に基づいて周波数分割多元接続方式（ＦＤＭＡ）、空間分割多元接続方式（ＳＤＭＡ，ＭＵ−ＭＩＭＯ）、他の多元接続方式のいずれか、またはそれらの組合せにより同時送信を行う。
ところで、ＡＰは、ＳＴＡに送信する下りデータフレームについて、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御に基づいてアクセス権を取得後に送信する。したがって、下りデータフレームの送信のためのＣＳＭＡ／ＣＡ制御と、上りデータフレーム同時送信を指示するトリガフレームの送信のためのＣＳＭＡ／ＣＡ制御について、図２に示すＡＰのアクセス制御部１５において調整が必要になる。
ここで、下りデータフレームに対してアクセスカテゴリに応じた優先制御を行う場合、トリガフレームにおいても同時送信する上りデータフレームのアクセスカテゴリに応じた優先制御を行う構成が考えられる。このようなアクセスカテゴリに応じた優先制御は、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御のパラメータの設定により行われる。
ＣＳＭＡ／ＣＡ制御を拡張したＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access ）制御では、チャネルがアイドル状態であることを判定するまでのＤＩＦＳ時間に代えてアクセスカテゴリＡＣに応じたＡＩＦＳ時間が用いられる。例えば、優先度が高いアクセスカテゴリほどＡＩＦＳ時間は短く設定される。衝突回避のランダムバックオフ値を決めるＣＷ（Contention Window ）の最小値であるＣＷmin および最大値であるＣＷmax もアクセスカテゴリに応じて設定される。例えば、優先度の高いアクセスカテゴリほどＣＷmin およびＣＷmax が小さい値に設定される。また、チャネルのアクセス権を取得した後の排他的なチャネル使用期間を示すパラメータであるＴＸＯＰ（Transmission Opportunity）も、アクセスカテゴリに応じて設定される。例えば、優先度の高いアクセスカテゴリほどＴＸＯＰは大きな値となり、アクセス権の取得後に送信できるフレーム数が多くなる。
このようなＥＤＣＡパラメータであるＡＩＦＳ，ＣＷmin ，ＣＷmax ，ＴＸＯＰを調整することにより、アクセスカテゴリに応じた優先制御を行う場合に、アクセスカテゴリごとに、下りデータフレームとトリガフレームとの間の優先制御が必要になる。例えば、下りデータフレームとトリガフレームに対してアクセスカテゴリごとに個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行う構成例１の場合は、アクセスカテゴリごとに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方がアクセス権を取得しやすいＥＤＣＡパラメータを設定する。以下、図１１を参照して具体的に説明する。
また、下りデータフレームとトリガフレームに対してアクセスカテゴリごとに共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行う構成例２の場合は、アクセスカテゴリごとに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方を選択してＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行うように選択部を設ける。以下、図１２を参照して具体的に説明する。
図１１は、アクセス制御部１５の構成例１を示す。
図１１において、上り／下り送信管理機能部１００は、ＡＰにおける下りデータフレームと上りリンク同時送信を指示するためのトリガフレームを入力し、アクセスカテゴリごとに各フレーム数またはデータ量を集計し、下りデータフレームを下りデータフレーム用アクセス制御部２０に入力し、トリガフレームをトリガフレーム用アクセス制御部３０に入力する。
下りデータフレーム用アクセス制御部２０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅで示されている構成であり、下りデータフレーム用アクセスカテゴリマッピング部２１、アクセスカテゴリに対応する送信キュー２２−１〜２２−４およびＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２３−１〜２３−４、衝突回避処理部２４により構成される。下りデータフレーム用アクセスカテゴリマッピング部２１は、下りデータフレームをアクセスカテゴリに応じた送信キュー２２−１〜２２−４に挿入する。各送信キューで待機している下りデータフレームは、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２３−１〜２３−４でアクセスカテゴリに応じたＥＤＣＡパラメータに基づく優先度でアクセス制御が実施される。
トリガフレーム用アクセス制御部３０は、下りデータフレーム用アクセス制御部２０と同様の構成であり、トリガフレーム用アクセスカテゴリマッピング部３１、アクセスカテゴリに対応する送信キュー３２−１〜３２−４、アクセスカテゴリに対応するＣＳＭＡ／ＣＡ制御部３３−１〜３３−４、衝突回避処理部２４により構成される。トリガフレーム用アクセスカテゴリマッピング部３１は、トリガフレームをアクセスカテゴリに応じた送信キュー３２−１〜３２−４に挿入する。各送信キューで待機しているトリガフレームは、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部３３−１〜３３−４でアクセスカテゴリに応じたＥＤＣＡパラメータに基づく優先度でアクセス制御が実施される。
なお、アクセスカテゴリｉに応じたＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２３−ｉ，３３−ｉには、アクセスカテゴリｉに応じたＥＤＣＡパラメータのデフォルト値を共通に設定してもよいし、同じアクセスカテゴリｉであれば、例えばトリガフレームのアクセス制御が優先されるようにＥＤＣＡパラメータのデフォルト値に重みづけをしてもよい。ここで、ｉは１〜４である。
さらに、上り／下り送信管理機能部１００は、アクセスカテゴリごとに下りデータフレームとトリガフレームの各フレーム数またはデータ量の集計結果に基づき、同じアクセスカテゴリｉのＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２３−ｉ，３３−ｉに対して、送信キュー２２−ｉ，３２−ｉで送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方がアクセス権を取得しやすいＥＤＣＡパラメータを調整する。
衝突回避処理部２４は、下りデータフレーム用アクセス制御部２０とトリガフレーム用アクセス制御部３０で共通である。衝突回避処理部２４は、各アクセスカテゴリのアクセス制御で送信タイミングが重なったときに優先度の高い方のアクセス制御を実行するが、同じアクセスカテゴリの下りデータフレームとトリガフレームとの間では、例えばトリガフレームのアクセス制御を優先的に実行するようにしてもよい。
図１２は、アクセス制御部１５の構成例２を示す。
図１２において、構成例２は、構成例１の下りデータフレーム用アクセス制御部２０のＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２３−１〜２３−４と、トリガフレーム用アクセス制御部３０のＣＳＭＡ／ＣＡ制御部３３−１〜３３−４を共通化したものである。
上り／下り送信管理機能部１００は、ＡＰにおける下りデータフレームと上りリンク同時送信を指示するためのトリガフレームを入力し、アクセスカテゴリごとに各フレーム数またはデータ量を集計し、下りデータフレームを下りデータフレーム用アクセスカテゴリマッピング部２１に入力し、トリガフレームをトリガフレーム用アクセスカテゴリマッピング部３１に入力する。
下りデータフレーム用アクセスカテゴリマッピング部２１は、下りデータフレームをアクセスカテゴリに応じた送信キュー２２−１〜２２−４に挿入する。トリガフレーム用アクセスカテゴリマッピング部３１は、トリガフレームをアクセスカテゴリに応じた送信キュー３２−１〜３２−４に挿入する。アクセスカテゴリｉの送信キュー２２−ｉで待機している下りデータフレームと、送信キュー３２−ｉで待機しているトリガフレームは、選択部４１−ｉを介して一方が選択され、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２３−ｉでアクセスカテゴリｉに応じたＥＤＣＡパラメータに基づく優先度でアクセス制御が実施される。
上り／下り送信管理機能部１００は、アクセスカテゴリごとに下りデータフレームとトリガフレームの各フレーム数またはデータ量の集計結果に基づき、アクセスカテゴリｉの選択部４１−ｉに対して、送信キュー２２−ｉ，３２−ｉで送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方を選択させ、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２３−ｉでアクセス制御を実行させる。構成例１では、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２３−ｉ，３３−ｉのＥＤＣＡパラメータを調整するため、下りデータフレームとトリガフレームが選択される確率はランダムバックオフ値が同一になる統計的確率に依存するが、構成例２では送信待機のフレーム数またはデータ量に応じてその一方が確定的に選択される。
衝突回避処理部４１は、各アクセスカテゴリのアクセス制御により送信タイミングが重なったときに優先度の高い方のアクセス制御を実行する。なお、アクセス制御により送信タイミングが重なるのは、異なるアクセスカテゴリのトリガフレームと下りデータフレームであり、異なるアクセスカテゴリのトリガフレーム同士または下りデータフレーム同士である場合もある。
以上説明したように、ＡＰのアクセス制御部１５では、ＳＴＡ宛の下りデータフレームまたは上りデータフレームを同時送信する複数のＳＴＡ宛のトリガフレームを送信する場合に、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御に基づいてアクセス権を取得後に送信する。一方、ＳＴＡにおいても、上りデータフレームを送信する場合にＣＳＭＡ／ＣＡ制御に基づいてアクセス権を取得後に送信する。ここで、例えば１つのＡＰに対して送信要求のある多数のＳＴＡが存在している場合に、それぞれがＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行えば、ＡＰがアクセス権を取得する確率が著しく低下することがある。これに対して、複数のＳＴＡが上りデータフレームを同時送信することは各ＳＴＡの送信要求を解消し、延いてはＡＰがアクセス権を取得しやすくするが、それはトリガフレームを効率よく送信できた場合である。
図１１に示す構成例１では、トリガフレームのアクセス制御が優先されるように、各アクセスカテゴリに応じたＥＤＣＡパラメータのデフォルト値に重みづけをする際に、送信要求のあるＳＴＡ数に応じてＥＤＣＡパラメータを調整してもよい。例えば、両方向のトラヒックが発生している場合は、ＡＰにおけるＣＷサイズをデフォルト値より小さく設定したり、当該ＡＰと接続可能なＳＴＡや同時送信するＳＴＡに対してビーコンフレームやその他無線もしくは有線ネットワーク上のフレームを利用してＣＷサイズをデフォルト値より大きく設定させたりすることで、同時送信のためのトリガフレームを送信するためにキャリアセンスを実施しているＡＰが優先的に送信を開始できる。
（実施例２）
図４は、本発明の無線通信システムにおける実施例２の制御シーケンスを示す。
図８は、本発明の無線通信システムにおける実施例２の同時送信制御手順として、ステップＳ21〜Ｓ29を示す。
ＡＰは、ステップＳ21において、ＳＴＡ１〜ＳＴＡｎから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に必要な端末情報を収集して集計する。次にＡＰは、ステップＳ22，Ｓ23において、収集した端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定し、当該組合せのＳＴＡが同時送信した場合のデータ伝送効率を計算して良否を判定する。ここで、同時送信のデータ伝送効率が良と判定されない場合には、ＡＰは、ステップＳ24において、上りリンクにおける同時送信制御を行わない処理を行う。以上の処理は、図７に示す実施例１のステップＳ11〜Ｓ14と同じである。
本実施例では、ステップＳ23において同時伝送のデータ伝送効率が良と判定された場合に、ＡＰが同時送信するＳＴＡに対して、上りリンク同時送信を指示するためのトリガフレームを送信するに当たり、ＳＴＡ側にアクセス権を取得させることを特徴とする。
ここで、ＡＰが同時伝送のデータ伝送効率が良と判定すると、ステップＳ25において、同時送信可能であることを示す通知フレームを同時送信するＳＴＡに送信する。通知フレームを受信したＳＴＡのうち、キャリアセンスおよびランダムバックオフ制御によりアクセス権を取得したＳＴＡは、要求フレームをＡＰに送信する。図４の例では、ＳＴＡ１が要求フレームを送信する。ＡＰは、ステップＳ26において、アクセス権を取得したＳＴＡが送信した要求フレームを受信すると、ステップＳ27，Ｓ28において、それまでにＡＰが収集した端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを再選定し、当該組合せのＳＴＡが同時送信した場合のデータ伝送効率を再計算して良否を判定する。このとき、端末情報が更新されていれば、ステップＳ22で選定したＳＴＡの組合せと異なるＳＴＡの組合せが選定される場合もある。また、アクセス権を取得して要求フレームを送信したＳＴＡはアイドル状態となっているので、同時送信するＳＴＡの１つとして確定させてもよい。
その結果、同時送信のデータ伝送効率が良と判定されない場合には、ステップＳ24において、ＡＰは上りリンクにおける同時送信制御を行わない。一方、同時伝送のデータ伝送効率が良と再度判定された場合には、ステップＳ29において、ＡＰは選定した同時送信するＳＴＡに対して、上りリンク同時送信を指示するためのトリガフレームを生成して送信する。
なお、通知フレームを受信したＳＴＡがアクセス権を取得して要求フレームを送信し、その要求フレームを受信したＡＰがＳＩＦＳ時間後にトリガフレームを送信しようとすれば、ＳＴＡが取得したアクセス権によって確実に送信が可能であり、同時送信を開始させることができる。また、ＡＰが要求フレームを受信してトリガフレームを送信し、対応するＳＴＡが同時送信を完了するまでの時間を想定し、ＳＴＡが送信する要求フレームによって、あるいは別途送受信するＲＴＳ／ＣＴＳフレームによって、同時送信するＳＴＡとして選定されていない他のＳＴＡ等にＮＡＶを設定すれば、ＡＰのトリガフレームに応じて選定されたＳＴＡが確実に同時送信することができる。
（実施例３）
図５は、本発明の無線通信システムにおける実施例３の制御シーケンスを示す。
図９は、本発明の無線通信システムにおける実施例３の同時送信制御手順として、ＳＴＡの処理であるステップＳ30〜Ｓ33と、ＡＰの処理であるステップＳ34〜Ｓ39を示す。
実施例１および実施例２は、ＡＰが各ＳＴＡの端末情報を収集して集計し、同時送信するＳＴＡの組合せを選定する手順であったが、実施例３は、所定のＳＴＡｘが自他の端末情報を収集して集計し、同時送信可能であるか否かを判断してＡＰに通知し、ＡＰが当該通知に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定することを特徴とする。例えば図１に示すＳＴＡ１において、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３の上りフレームをヒアリングし、端末情報としてそれらのトラヒック情報を収集する場合が想定される。あるいは、ＳＴＡ１が実施例１で説明したＡＰの手法により他のＳＴＡ２〜ＳＴＡｎから端末情報を収集してもよい。ただし、ＡＰも実施例１と同様に、独自にＳＴＡ１〜ＳＴＡｎの端末情報を収集するものとする。
所定のＳＴＡｘは、ステップＳ30において、同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に必要な端末情報を収集して集計する。次にＳＴＡｘは、ステップＳ31，Ｓ32において、自他の端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定し、当該組合せのＳＴＡが同時送信した場合のデータ伝送効率を計算して良否を判定し、同時送信のデータ伝送効率が良と判定されない場合には、ステップＳ31に戻って再度端末情報の収集を行う。一方、同時送信のデータ伝送効率が良と判定された場合には、ステップＳ33において、ＳＴＡｘは同時送信可能であることを示す要求フレームをＡＰに送信する。なお、要求フレームに、同時送信するＳＴＡの組合せ情報またはその端末情報、ＡＰでのアクセス権取得への要求、上り方向の複数ユーザ同時送信に自ＳＴＡを含めることの要求、を含んでもよい。また、ＳＴＡｘは、自他のＳＴＡのＱｏＳデータフレームの発生を把握したときに要求フレームをＡＰに送信してもよい。
一方、ＡＰは、ステップＳ34において、ＳＴＡ１〜ＳＴＡｎから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に必要な端末情報を収集して集計している。ＡＰは、ステップＳ35において、ＳＴＡから要求フレームを受信すると、ステップＳ36，Ｓ37において、それまで収集した端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定し、当該組合せのＳＴＡが同時送信した場合のデータ伝送効率を計算して良否を判定する。このとき、ＳＴＡが送信した要求フレームにＳＴＡで判定した同時送信するＳＴＡの組合せ情報またはその端末情報が含まれていれば、ＡＰが収集した端末情報と合わせて同時送信するＳＴＡの組合せを選定する処理に用いてもよい。また、端末情報が更新されていれば、ステップＳ31で選定したＳＴＡの組合せと異なるＳＴＡの組合せが選定される場合もある。
その結果、同時送信のデータ伝送効率が良と判定されない場合には、ステップＳ38において、ＡＰは上りリンクにおける同時送信制御を行わない。一方、同時伝送のデータ伝送効率が良と判定される場合には、ステップＳ39において、選定した同時送信するＳＴＡに対して、上りリンク同時送信を指示するためのトリガフレームを生成し、キャリアセンスおよびランダムバックオフ制御によりアクセス権を取得後に、当該トリガフレームを送信する。
なお、ＳＴＡにおけるステップＳ30〜Ｓ33の処理を除けば、ＡＰにおけるステップＳ34〜Ｓ39の処理は、基本的に実施例１のステップＳ11〜Ｓ15と同様である。本実施例では、所定のＳＴＡｘが収集した端末情報に応じて同時送信可能であるか否かを判断した後に、ＡＰが収集する端末情報を用いて、あるいはＳＴＡｘが判定した同時送信するＳＴＡの組合せ情報またはその端末情報と合せて、最終的に同時送信するＳＴＡの組合せを選定することにより、ＡＰにおける処理負担を軽減することができる。
（実施例４）
図６は、本発明の無線通信システムにおける実施例４の制御シーケンスを示す。
図１０は、本発明の無線通信システムにおける実施例４の同時送信制御手順として、ＳＴＡの処理であるステップＳ40〜Ｓ43と、ＡＰの処理であるステップＳ44〜Ｓ49を示す。なお、実施例４のステップＳ40〜Ｓ42，Ｓ44〜Ｓ48の処理は、実施例３におけるステップＳ30〜Ｓ32，Ｓ34〜Ｓ38の処理と同じであり、ステップＳ43，Ｓ49の処理が実施例３におけるステップＳ33，Ｓ39の処理と異なる。
所定のＳＴＡｘは、ステップＳ42において、同時伝送のデータ伝送効率が良と判定すると、ステップＳ43において、同時送信可能であることを示す要求フレームを生成し、キャリアセンスおよびランダムバックオフ制御によりアクセス権を取得後にＡＰに送信する。この要求フレームは、実施例３においてＳＴＡ１がＡＰに送信する要求フレームと同様に、同時送信するＳＴＡの組合せ情報またはその端末情報を含んでもよい。一方、ＡＰは、ステップＳ47において、同時伝送によるデータ伝送効率が良と再度判定した場合には、ステップＳ49において、選定した同時送信するＳＴＡに対して、上りリンク同時送信を指示するためのトリガフレームを生成して送信する。
このように実施例４では、実施例２と同様に所定のＳＴＡｘが取得したアクセス権に基づいて、ＡＰがトリガフレームを送信することが特徴である。したがって、実施例２と同様に、ＳＴＡがアクセス権を取得して要求フレームを送信し、その要求フレームを受信したＡＰがＳＩＦＳ時間でトリガフレームを送信しようとすれば、ＳＴＡが取得したアクセス権によって確実に送信が可能であり、同時送信を開始させることができる。また、ＡＰが要求フレームを受信してトリガフレームを送信して対応するＳＴＡが同時送信を完了するまでの時間を想定し、ＳＴＡが送信する要求フレームによって、あるいは別途送受信するＲＴＳ／ＣＴＳフレームによって、同時送信するＳＴＡとして選定されていない他のＳＴＡ等にＮＡＶを設定すれば、ＡＰのトリガフレームに応じて選定されたＳＴＡが確実に同時送信することができる。
上記の実施例１〜４では、複数のＳＴＡから上り方向の同時送信の手順について説明したが、ＡＰにＳＴＡへ送信する下りデータフレームがある場合には、下り方向の送信と上り方向の同時送信を連続して行うようにしてもよい。例えば、上記の実施例１〜４において、ＡＰが上り方向の同時送信の制御を開始する場合に、下りデータフレームの有無を判定し、下りデータフレームがなければ、各実施例の通りにトリガフレームを送信し、同時送信する組合せとして選定したＳＴＡに同時送信を行わせる。一方、ＡＰに下りデータフレームがあれば、下りデータフレームおよびＡＣＫの送受信に続いてトリガフレームを送信してもよい。この場合に、下り方向の宛先となるＳＴＡと上り方向の同時送信するＳＴＡの組合せを共通にした上で、下りデータフレームとトリガフレームを合わせて送信し、上りのデータフレームに下りデータフレームのＡＣＫを合わせて送信してもよい。もしくは、ＡＰのトリガフレームの送信、ＳＴＡの上り同時送信に続いて、下りデータフレームを送信してもよい。この連続処理の場合には、ＡＰまたはＳＴＡで取得するアクセス権はその送受信期間を想定したものとする。
上記の実施例１と実施例３において、トリガフレームは、周辺端末に送信を禁止するＮＡＶを設定することができる。ここで設定するＮＡＶの期間長は収集した端末情報を基に設定する。ＮＡＶの設定およびその修正についてはいくつかの方法が考えられる。
(1) トリガフレームはＮＡＶを設定せず、単にデータフレームの送信を要求する。この場合、ＳＴＡがデータフレームを送信する前に、ＳＴＡがＲＴＳフレームを送信し、ＡＰがＣＴＳフレームを返信し、データフレームの送信を開始することもできる。
(2) 宛先となり得るＳＴＡに対するトリガフレームまたはＲＴＳフレームを使ったポーリングによりＮＡＶを設定する。この場合、トリガフレームまたはＲＴＳフレームが周辺端末に対してＮＡＶを設定し、１つ以上のＳＴＡからデータフレームを収集する。最後にトリガフレームを再度送信し同時送信の契機とする。
(3) ＡＰが応答を要求する複数宛先アドレスを含むトリガフレームまたはＲＴＳフレームを送信し、周辺端末に対しＮＡＶを設定する。さらにトリガフレームに対する応答をトリガフレームの宛先アドレスで指定されたＳＴＡに順次応答させるかまたは多元接続方式により同時に応答させることにより、ＮＡＶ期間長を変更することを指定してもよい。最後にトリガフレームを再度送信し同時送信の契機とする。
(4) トリガフレームとして第１のトリガフレームを送信し、指定したＳＴＡから第２のトリガフレームが返信されることを確認し、再び第３のトリガフレームを送信し、第２のトリガフレームを返信したＳＴＡからデータフレームを受信する。本方法では、第１のトリガフレームは周辺の端末に収集した端末情報からＮＡＶ期間長を設定するか、または予め定められたＮＡＶ期間長を設定する。ＳＴＡは第１のトリガフレームを受信し、第２のトリガフレームを送信する。この時、複数のＳＴＡが同時に第２のトリガフレームを送信してもよいし、第１が指定した時間でスケジュールされたタイミングで第２のトリガフレームを送信してもよいし、第１のトリガフレームをＳＴＡ１台１台に送信し、順番に第２のトリガフレームを返信するようにしてもよい。ＡＰは、正常に第２のトリガフレームを受信したＳＴＡに対して送信を指示する第３のトリガフレームを送信する。この際、第２のトリガフレームに含まれた端末情報や、正常に第２のトリガフレームを送信できた組み合わせに応じて、第３のトリガフレームによりＮＡＶ期間長を変更することを指定してもよい。ここで、第１のトリガフレームと第２のトリガフレームがＲＴＳ／ＣＴＳの交換と同じようにＮＡＶを設定し、第１のトリガフレームが設定した周辺端末のＮＡＶは、第３のトリガフレームが送信されない場合キャンセルされるようにしてもよい。第３のトリガフレームはＳＴＡが同時に送信するための同期信号としての情報を含めたり、送信権の譲渡としての機能を有してもよい。第３のトリガフレームが送信権の譲渡として機能する場合、第２のトリガフレームを受信後、ただちに第３のトリガフレームを送信するのではなく、下り方向のデータフレームの送信を単一のＳＴＡまたは複数のＳＴＡに行った後、第３のトリガフレームを送信してもよい。
上記の実施例２と実施例４において、ＳＴＡが送信する要求フレームは周辺の端末に送信を禁止するＮＡＶを設定することができる。ここで設定するＮＡＶ期間長は予めＡＰが通知した値か、ＳＴＡが送信したいデータフレームに必要な長さから算出される。ＮＡＶの設定およびその修正についてはいくつかの方法が考えられる。
(1) 要求フレームはＮＡＶを設定せず、トリガフレームの送信を要求する。トリガフレーム送信後のシーケンスは上記の実施例１と実施例３で示した３つの方法により通信することができる。
(2) 要求フレームを使ったポーリングによりＮＡＶを設定しつつ、トリガフレームの送信を要求する。この場合、要求フレームが周辺端末に対し、ＮＡＶを設定し、ＡＰにトリガフレームを送信させる。この際に、ＡＰにおいて、ＳＴＡが指定したＮＡＶ期間長などの情報に応じて、上り複数ユーザ同時送信を行わせるＳＴＡの組み合わせを決定・変更してもよい。トリガフレーム送信後に、さらに上記の実施例１と実施例３で示した３つの方法により通信することができる。ＮＡＶは要求フレームで一度設定しているため、その後の通信で、ＮＡＶ期間長を変更することができる。
上記の実施例１〜４でユーザデータに用いる変調方式および符号化率を示すＭＣＳインデックスは、例えば以下のようにＡＰまたはＳＴＡにおいて決定することができる。ＭＣＳインデックスはこれまでの通信結果を考慮して決定するか、複数ユーザ同時送信を行うことによるペナルティを鑑みて決定することができる。これまでの通信結果を考慮して決定する場合、同じ複数ユーザ同時送信の条件で通信成功したＭＣＳインデックスを用いたり、同じ複数ユーザ同時送信の条件で通信失敗したＭＣＳインデックスよりも、データフレームあたりのビット数が少ないＭＣＳインデックスを用いるように決定できる。複数ユーザ同時送信によるペナルティを用いる場合、シングルユーザ通信の際に用いるＭＣＳインデックスに対し、複数ユーザ同時送信により多重されるＳＴＡの数、または複数ユーザ同時送信の多重形態と多重されるＳＴＡの数を用いて決定される。多重形態とは、例えば周波数分割多元接続方式（ＦＤＭＡ）、空間分割多元接続方式（ＳＤＭＡ、ＭＵ−ＭＩＭＯ）、またはその両方を用いた多元接続方式のことである。ＦＤＭＡの場合、周波数ずれによるユーザ間干渉、ＭＵ−ＭＩＭＯの場合には、空間的な信号分離の不完全性で生じるユーザ間干渉により通信品質が低下することが考えられるため、この分ＭＣＳインデックスを低いビット数に対応するものに変更する方が良い。一般に、ＦＤＭＡよりもＭＵ−ＭＩＭＯの方がペナルティが大きい。ＳＴＡがデータフレームで用いるＭＣＳインデックスを決定する方法として、例えば以下の方法が考えられる。
(1) ＡＰからユーザの多重数およびその多重方式を通知し、当該情報からＳＴＡにおいて、予め記憶しているテーブルからペナルティを参照し、シングルユーザ通信の場合よりも低いビット数に対応するＭＣＳインデックスを決定する。
(2) ＡＰで用いるユーザの多重数およびその多重方式を推定し、想定した多重数と多重方式から、予め記憶しているテーブルからペナルティを参照し、シングルユーザ通信の場合よりも低いビット数に対応するＭＣＳインデックスを決定する。また、ペナルティを決定する際に、ＳＴＡに対するチャネル状態の伝搬特性情報の相関値からペナルティをユーザ組み合わせに対し算出することもできる。
(3) ＡＰから複数ユーザ同時送信によるペナルティを通知し、シングルユーザ通信の場合よりも低いビット数に対応するＭＣＳインデックスを決定する。
(4) ＡＰから複数ユーザ同時送信で用いるＭＣＳインデックスを通知し、指定されたＭＣＳインデックスを用いる。
ペナルティの具体的な指標としては、用いることができるＭＣＳインデックスを選択可能なオプションから何段階ビット数の少ないものにするべきかの値を用いたり、信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）の低下量を1 以下の数またはデシベル表記での値を量子化した値を用いたりすることができる。例えば、２つのＳＴＡに対しＭＵ−ＭＩＭＯによる上り方向通信を行わせる場合に、ＭＣＳインデックスを１つ下げることを通知したり、ＳＩＮＲが２ｄＢ低下することを通知することができる。
ＡＰ 無線ＬＡＮ基地局装置
ＳＴＡ 無線ＬＡＮ端末装置
１１ 無線通信部
１２ 制御部
１３ 情報管理部
１４ 同時送信判定部
１５ アクセス制御部
第２の発明は、１つのＡＰと複数のＳＴＡが接続され、複数のＳＴＡからＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信システムにおいて、複数のＳＴＡのうち所定のＳＴＡは、自他のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、端末情報によりＱｏＳ（Quality of Service）データフレームの発生を把握し、同時送信を要求する要求フレームをＡＰに送信する同時送信要求手段とを備え、ＡＰは、複数のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、所定のＳＴＡから送信される要求フレームの受信により、端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定する同時送信判定手段と、同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するトリガ送信手段とを備え、トリガフレームにより指定されたＳＴＡがＡＰに同時に無線フレームを送信する構成である。
第１の発明または第２の発明の無線通信システムにおいて、ＡＰは、ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛のトリガフレームのそれぞれに対して共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方の無線フレームまたはトリガフレームを選択し、該共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得して送信するアクセス制御手段を備える。

Claims (22)

  1. １つの無線ＬＡＮ基地局装置（以下、「ＡＰ」という）と複数の無線ＬＡＮ端末装置（以下、「ＳＴＡ」という）が接続され、複数のＳＴＡからＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信システムにおいて、
    前記ＡＰは、
    前記複数のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、
    前記端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定する同時送信判定手段と、
    前記同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するトリガ送信手段と
    を備え、
    前記トリガフレームにより指定されたＳＴＡが前記ＡＰに同時に無線フレームを送信する構成である
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2. １つの無線ＬＡＮ基地局装置（以下、「ＡＰ」という）と複数の無線ＬＡＮ端末装置（以下、「ＳＴＡ」という）が接続され、複数のＳＴＡからＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信システムにおいて、
    前記複数のＳＴＡのうち所定のＳＴＡは、
    自他のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、
    前記端末情報によりＱｏＳ（Quality of Service）データフレームの発生を把握し、同時送信を要求する要求フレームを前記ＡＰに送信する同時送信要求手段と
    を備え、
    前記ＡＰは、
    前記複数のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、
    前記所定のＳＴＡから送信される前記要求フレームの受信により、前記端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定する同時送信判定手段と、
    前記同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するトリガ送信手段と
    を備え、
    前記トリガフレームにより指定されたＳＴＡが前記ＡＰに同時に無線フレームを送信する構成である
    ことを特徴とする無線通信システム。
  3. 請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
    前記ＡＰは、前記ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛の前記トリガフレームのそれぞれに対して個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方がアクセス権を取得しやすいＣＳＭＡ／ＣＡ制御のパラメータを設定し、該個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得した無線フレームまたは前記トリガフレームを送信するアクセス制御手段を備えた
    ことを特徴とする無線通信システム。
  4. 請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
    前記ＡＰは、前記ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛の前記トリガフレームのそれぞれに対して共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方の無線フレームまたは前記トリガフレームを選択し、該共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得して送信するアクセス制御手段を備えた
    ことを特徴とする無線通信システム。
  5. 請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
    前記端末情報収集手段は、前記端末情報として前記ＳＴＡのトラヒック情報を収集する構成であり、
    前記同時送信判定手段は、前記トラヒック情報に基づいて前記ＳＴＡから前記ＡＰに送信する無線フレームの有無を判定または予測し、前記同時送信するＳＴＡの組合せの選定に用いる構成である
    ことを特徴とする無線通信システム。
  6. 請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
    前記端末情報収集手段は、前記端末情報として前記ＳＴＡの伝搬特性情報を収集する構成であり、
    前記同時送信判定手段は、前記収集した伝搬特性情報に基づいて、前記ＳＴＡの組合せで同時送信した場合のデータ伝送効率と、ＳＴＡ単体で送信した場合のデータ伝送効率とを比較し、同時送信のデータ伝送効率が高い場合に同時送信するＳＴＡの組合せとして選定する構成である
    ことを特徴とする無線通信システム。
  7. 請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
    前記トリガ送信手段は、前記トリガフレームに、同時送信を行う際の変調方式および符号化率を低下させるペナルティ情報を含める
    ことを特徴とする無線通信システム。
  8. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
    前記同時送信判定手段は、前記同時送信するＳＴＡに対して、同時送信可能になったことを示す通知フレームを送信し、該通知フレームを受信したＳＴＡに同時送信するためのアクセス権の取得を行わせ、該アクセス権を取得したＳＴＡから送信された要求フレームに応じて、再度前記端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定する構成であり、
    前記通知フレームを受信したＳＴＡは、同時送信するためのアクセス権を取得して前記要求フレームを前記ＡＰに送信する構成である
    ことを特徴とする無線通信システム。
  9. 請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
    前記所定のＳＴＡの同時送信要求手段は、前記ＡＰに前記要求フレームを送信する前に、同時送信するためのアクセス権を取得する構成である
    ことを特徴とする無線通信システム。
  10. １つの無線ＬＡＮ基地局装置（以下、「ＡＰ」という）と複数の無線ＬＡＮ端末装置（以下、「ＳＴＡ」という）が接続され、複数のＳＴＡからＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信方法において、
    前記ＡＰは、
    前記複数のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集するステップ１と、
    前記端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定するステップ２と、
    前記同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するステップ３と
    を有し、
    前記トリガフレームにより指定されたＳＴＡが前記ＡＰに同時に無線フレームを送信する
    ことを特徴とする無線通信方法。
  11. １つの無線ＬＡＮ基地局装置（以下、「ＡＰ」という）と複数の無線ＬＡＮ端末装置（以下、「ＳＴＡ」という）が接続され、複数のＳＴＡからＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信方法において、
    前記複数のＳＴＡのうち所定のＳＴＡは、
    自他のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集するステップ１と、
    前記端末情報によりＱｏＳ（Quality of Service）データフレームの発生を把握し、同時送信を要求する要求フレームを前記ＡＰに送信するステップ２と
    を有し、
    前記ＡＰは、
    前記複数のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集するステップ１と、
    前記所定のＳＴＡから送信される前記要求フレームの受信により、前記端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定するステップ２と、
    前記同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するステップ３と
    を有し、
    前記トリガフレームにより指定されたＳＴＡが前記ＡＰに同時に無線フレームを送信する
    ことを特徴とする無線通信方法。
  12. 請求項１０または請求項１１に記載の無線通信方法において、
    前記ＡＰは、前記ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛の前記トリガフレームのそれぞれに対して個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方がアクセス権を取得しやすいＣＳＭＡ／ＣＡ制御のパラメータを設定し、該個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得した無線フレームまたは前記トリガフレームを送信する
    ことを特徴とする無線通信方法。
  13. 請求項１０または請求項１１に記載の無線通信方法において、
    前記ＡＰは、前記ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛の前記トリガフレームのそれぞれに対して共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方の無線フレームまたは前記トリガフレームを選択し、該共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得して送信する
    ことを特徴とする無線通信方法。
  14. 請求項１０または請求項１１に記載の無線通信方法において、
    前記ステップ１は、前記端末情報として前記ＳＴＡのトラヒック情報を収集し、
    前記ＡＰのステップ２は、前記トラヒック情報に基づいて前記ＳＴＡから前記ＡＰに送信する無線フレームの有無を判定または予測し、前記同時送信するＳＴＡの組合せの選定に用いる
    ことを特徴とする無線通信方法。
  15. 請求項１０または請求項１１に記載の無線通信方法において、
    前記ステップ１は、前記端末情報として前記ＳＴＡの伝搬特性情報を収集する構成であり、
    前記ＡＰのステップ２は、前記収集した伝搬特性情報に基づいて、前記ＳＴＡの組合せで同時送信した場合のデータ伝送効率と、ＳＴＡ単体で送信した場合のデータ伝送効率とを比較し、同時送信のデータ伝送効率が高い場合に同時送信するＳＴＡの組合せとして選定する
    ことを特徴とする無線通信方法。
  16. 請求項１０または請求項１１に記載の無線通信方法において、
    前記ステップ３は、前記トリガフレームに、同時送信を行う際の変調方式および符号化率を低下させるペナルティ情報を含める
    ことを特徴とする無線通信方法。
  17. 請求項１０に記載の無線通信方法において、
    前記ＡＰのステップ２は、前記同時送信するＳＴＡに対して、同時送信可能になったことを示す通知フレームを送信し、該通知フレームを受信したＳＴＡに同時送信するためのアクセス権の取得を行わせ、該アクセス権を取得したＳＴＡから送信された要求フレームに応じて、再度前記端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定し、
    前記通知フレームを受信したＳＴＡは、同時送信するためのアクセス権を取得して前記要求フレームを前記ＡＰに送信する
    ことを特徴とする無線通信方法。
  18. 請求項１１に記載の無線通信方法において、
    前記所定のＳＴＡのステップ２は、前記ＡＰに前記要求フレームを送信する前に、同時送信するためのアクセス権を取得する
    ことを特徴とする無線通信方法。
  19. １つの無線ＬＡＮ基地局装置と複数の無線ＬＡＮ端末装置（以下、「ＳＴＡ」という）が接続され、複数のＳＴＡから無線ＬＡＮ基地局装置に無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信システムの無線ＬＡＮ基地局装置において、
    前記複数のＳＴＡから同時送信するＳＴＡの選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、
    前記端末情報に応じて同時送信するＳＴＡの組合せを選定する同時送信判定手段と、
    前記同時送信するＳＴＡに対して、同時送信を指示しかつ同時送信制御に必要な情報を含むトリガフレームを送信するトリガ送信手段と
    を備えたことを特徴とする無線ＬＡＮ基地局装置。
  20. 請求項１９に記載の無線ＬＡＮ基地局装置において、
    前記ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛の前記トリガフレームのそれぞれに対して個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方がアクセス権を取得しやすいＣＳＭＡ／ＣＡ制御のパラメータを設定し、該個別のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得した無線フレームまたは前記トリガフレームを送信するアクセス制御手段を備えた
    ことを特徴とする無線ＬＡＮ基地局装置。
  21. 請求項１９に記載の無線ＬＡＮ基地局装置において、
    前記ＳＴＡ宛の無線フレームおよび同時送信する複数のＳＴＡ宛の前記トリガフレームのそれぞれに対して共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御を実行するときに、送信待機のフレーム数またはデータ量が多い方の無線フレームまたは前記トリガフレームを選択し、該共通のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりアクセス権を取得して送信するアクセス制御手段を備えた
    ことを特徴とする無線ＬＡＮ基地局装置。
  22. １つの無線ＬＡＮ基地局装置（以下、「ＡＰ」という）と複数の無線ＬＡＮ端末装置が接続され、複数の無線ＬＡＮ端末装置からＡＰに無線フレームを多元接続方式で同時送信を行う無線通信システムの無線ＬＡＮ端末装置において、
    自他の無線ＬＡＮ端末装置から同時送信する無線ＬＡＮ端末装置の選定および同時送信制御に用いる端末情報を収集する端末情報収集手段と、
    前記端末情報によりＱｏＳ（Quality of Service）データフレームの発生を把握し、同時送信を要求する要求フレームを前記ＡＰに送信する同時送信要求手段と
    を備えたことを特徴とする無線ＬＡＮ端末装置。
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