以下、図面を参照しながら本技術の実施の形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行うものとする。
1.本技術の実施の形態
2.変形例
<1.本技術の実施の形態>
無線LANシステムにおける通信制御プロトコルは、ベストエフォート型の通信と相性がよく、所定の時間に渡って伝送路が利用されていない場合に、所定のデータ量の送信を実施することができる画期的な方法が利用されている。
しかしながら、ベストエフォート通信のため、高信頼性が必要とされるデータの通信には必ずしも都合よく制御ができるものではない。
そのため、高信頼性の通信を実現しようとすると、1つのデータを複数のリソースを利用して通信を実施するようにして、伝送中に誤り(エラー)が生じても別のリソースを介した通信を用いてリカバリする方法が一般的に考えられていた。
近年、空間多重ストリームとして1つの送信側の通信装置から複数のデータを同じ時間に出力することで、多数の受信側の通信装置に同時にデータを送信する技術が実用化されている。また、フレームアグリゲーションを用いて、複数のMAC層プロトコルデータユニット(MPDU:MAC Protocol Data Unit)をアグリゲートした1つのフレームとして送信する、A-MPDUのフレーム構成が実用化されている。
このことから、空間多重ストリームで同じA-MPDUフレームを同時に複数送信して、高信頼性な通信方法を実現することは容易に想到できる。
従来からの高信頼性が必要な通信プロトコルでは、通信を終了した後に、受信側の通信装置が正しくデータを受け取れたことを示すACKフレームの返送をもって、通信を終了する方法が取られていた。また、上述した特許文献1に開示された技術によれば、A-MPDUを空間多重化する場合に、フレームの末尾にパディングを挿入して、その長さを調整する技術が開示されている。
このような単純に同じデータを複数回送信する方法では、その回数に応じて複数のリソースが必要となるために、トータルで伝送路の利用効率が向上したとは言えなかった。つまり、1つのデータ(A-MPDU)を時間軸方向に2回送信すれば、それだけ時間がかかってしまうことが容易に想到され、伝送に時間がかかってしまう。
また、1つのデータ(A-MPDU)を異なる周波数チャネルで同時に送信すれば、時間はかからないものの、それだけ周波数リソースを利用してしまい、他の無線ネットワークが利用できない周波数チャネルが増えるという問題があった。
特に、複数の空間多重ストリームを同時に利用して送信を実施する場合に、時間軸方向で干渉を受けて誤りが発生してしまうと、同じ部分に誤りが生じてしまい、再送を実施しない限り、全てのデータを構築(再構築)できなかった。
さらに、1つのデータ(A-MPDU)を、空間多重ストリームとして同時に伝送することもできるが、その分、同時に複数の受信側の通信装置に送信することができず、無線ネットワーク全体で効率がよくなるとは言えなかった。
従来からのACKフレームを返送して受領確認をする方法では、データを送信した後に、このACKフレーム返送までにかかる時間は、新たなデータ送信を実施することができなかった。これにより、高信頼性が求められる通信を実施した場合に、より多くの時間がかかってしまい、これにより多くの遅延が生じていた。
つまり、高信頼性通信を実施した場合に、早期に全てのデータを収集できたときには、無線通信モジュールに接続されたアプリケーション機器に対し、即座にデータを受け渡す必要があった。また、上述した特許文献1に記載の技術を適用して、複数のストリームを構成するA-MPDUを用いても、パディングを追加しただけでは、高信頼性通信を実施することができなかった。
以上のように、無線LANシステムにおける高信頼性通信を実現するために、干渉が発生した伝送路上での通信の誤りに対して耐性が保てる通信方法が必要とされている。
また、単純に、同一のデータを複数の多重化軸で同時に伝送した場合において、干渉が発生しても、誤りを極力少なくする通信方法が求められる。さらに、受信側の通信装置においては、早期にデータ収集が完了した場合には、より早い段階で、データをアプリケーション機器に渡すことが求められる。
本技術では、上述した問題を解決して、より信頼性の高い通信(高信頼性通信)を実現するための通信方法(新方式)を提案する。
すなわち、本技術を適用した通信方法(新方式)において、送信側の通信装置(例えば基地局AP)では、複数の空間多重ストリーム(例えばSD-1〜SD-4の空間多重ストリーム)としてフレーム(例えばA-MPDU)を受信側の通信装置(例えば端末局STA)に送信する際に、各空間多重ストリーム(例えばSD-1,SD-2,SD-3,SD-4の各空間多重ストリーム)に含まれるフレーム(例えばA-MPDU)ごとに、アグリゲート(フレーム集約)される複数のサブフレーム(例えばMPDU)を所定のシーケンスで送信する制御を行う。
一方で、受信側の通信装置(例えば端末局STA)では、送信側の通信装置(例えば基地局AP)から、複数の空間多重ストリーム(例えばSD-1〜SD-4の空間多重ストリーム)として送信されてくるフレーム(例えばA-MPDU)を受信する際に、各空間多重ストリーム(例えばSD-1,SD-2,SD-3,SD-4の各空間多重ストリーム)に含まれるフレーム(例えばA-MPDU)ごとに、所定のシーケンスでアグリゲート(フレーム集約)される複数のサブフレーム(例えばMPDU)から、誤りのないサブフレーム(MPDU1〜MPDU8)を収集して、元のデータを構築する制御を行う。
ここで、所定のシーケンスとは、空間多重ストリームのフレーム(例えばA-MPDU)ごとに、サブフレーム(例えばMPDU)のシーケンスを変更することを意味する。そして、送信側の通信装置(例えば基地局AP)が、空間多重ストリームごとに異なるシーケンス番号順でアグリゲートされた複数のサブフレーム(例えばMPDU)を含むフレーム(例えばA-MPDU)を、空間多重化して送信することで、受信側の通信装置(例えば端末局STA)では、同一のフレーム(例えばA-MPDU)を同時に複数受信するよりも、確実に、かつ、早期に、全データ(例えばMPDU1〜MPDU8のデータ)を収集することができる。
例えば、2つの空間多重ストリームを用いた伝送を想定すれば、一方の空間多重ストリームに含まれるフレーム(例えばA-MPDU)では、サブフレーム(例えばMPDU)をシーケンス番号の順序(昇順)に並べて構成し、他方の空間多重ストリームに含まれるフレーム(例えばA-MPDU)では、サブフレーム(例えばMPDU)をシーケンス番号と逆の順序(降順)に並べて構成することができる。また、例えば、空間多重ストリームに含まれるフレーム(例えばA-MPDU)ごとに、先頭のサブフレーム(例えばMPDU)がそれぞれ異なるシーケンス番号となる順序で並べたりして(例えばシーケンス番号の途中から開始したりして)、同一のタイミングにて、サブフレームのそれぞれのシーケンス番号が重ならないようにする。
つまり、例えば、2つの空間多重ストリームを用いる場合に、アグリゲートされるサブフレームのシーケンスを逆順にしてフレームを構成したり、フレームの前半部分と後半部分とを分けて構成したりすることで、受信側の通信装置では、誤り(エラー)なく双方のフレームを受信できたときには、フレームの略半分ほどの位置で、全てのサブフレームのデータを揃えることが可能となる。これにより、受信側の通信装置では、フレームの末尾まで受信することなく、全てのサブフレームのデータを収集できたときには、フレームの受信を中断するとともに、より早い段階で、受信データをアプリケーション機器に出力することができる。
なお、フレームには、データを含むデータフレームの他に、例えば、ACKフレームや制御フレームなどが存在するが、本開示において、単に「フレーム」と表記した場合には、データフレームを意味するものとする。また、フレームにアグリゲートされる複数のサブフレームも、データを含むデータフレーム(の一部)であると言える。
以下、本技術を適用した通信方法(新方式)の詳細について、図面を参照しながら説明する。
(無線ネットワークの構成の例)
図1は、無線ネットワークの構成の例を示した図である。
図1においては、第1の無線ネットワークとして、基地局AP10を中心にした破線で示した範囲を電波到達範囲とし、端末局STA11、端末局STA12、端末局STA13、及び端末局STA14を含んだベーシックサービスセットBSS1が構成される。
さらに、この第1の無線ネットワークに隣接した第2の無線ネットワークとして、基地局AP20を中心にした一点鎖線で示した範囲を電波到達範囲とし、端末局STA21を含んだベーシックサービスセットBSS2が構成される。ここでは、端末局STA21によって、ベーシックサービスセットBSS2は、ベーシックサービスセットBSS1とオーバーラップしている。
また、図1においては、基地局AP10から端末局STA11に対し、複数の矢印A11が示されているが、これらの矢印A11は、空間多重化伝送を実施している様子を模式的に表している。
つまり、空間多重化伝送は、図中の矢印A11乃至A14で示すように、基地局AP10から端末局STA11乃至端末局STA14への多重化した伝送を実施することもできるが、同一の端末局STA11に対して同時に複数のストリームを送信することができる。さらに、ここでは、端末局STA11は、端末局STA21から送信されるデータを受信可能な位置に存在していることを示している。
より具体的には、基地局AP20から端末局STA21への矢印A21で示したフレームの伝送が行われた後に、端末局STA21から基地局AP20にACK(Acknowledgement)フレームが返送された場合を想定すれば、端末局STA11にとっては、当該ACKフレームが、矢印A23で示される干渉として届いてしまう。
このように、基地局AP10から端末局STA11へのフレームの伝送中に、端末局STA21から基地局AP20へのACKフレームの伝送が行われた場合、基地局AP10と端末局STA11の間で、空間多重化伝送を実施していれば、全ての空間多重化ストリーム(に含まれるフレーム)に同じような干渉を与えてしまう。
(通信シーケンスの例)
図2は、空間多重化伝送を実施するに際して干渉が生じる場合の通信シーケンスの例を示している。
図2においては、基地局AP10、端末局STA11、端末局STA21、及び基地局AP20が介在する通信シーケンスを示しており、時間の経過とともに、図中の上側から下側の方向に向かってシーケンスが進行する。
ここで、基地局AP10から端末局STA11に対し、図1の矢印A11で示したフレーム(A-MPDU)の送信が行われている(S11)。一方で、基地局AP20から端末局STA21に対し、図1の矢印A21で示したフレーム(A-MPDU)の送信が行われている(S21)。
そして、ここでは、基地局AP10から端末局STA11に対するフレーム(A-MPDU)の送信を終了した後、端末局STA11から基地局AP10に、ACKフレームが返送されている(S12)。しかしながら、端末局STA11からACKフレームが送信されると、端末局STA21にとっては、当該ACKフレームが干渉となって、基地局AP20からのフレーム(A-MPDU)の受信を正常に行うことができなくなる(図中の一点鎖線の矢印)。
同様に、基地局AP20から端末局STA21に対するフレーム(A-MPDU)の送信を終了した後、端末局STA21から基地局AP20に、ACKフレームが送信されると(S22)、端末局STA11にとっては、当該ACKフレームが干渉となって、基地局AP10からのフレーム(A-MPDU)の受信を正常に行うことができない(図1の矢印A23に対応)。
以下のシーケンスでも同様に、端末局STA11が、基地局AP10からのフレームを正常に受信してACKフレームを返送することで(S13とS14,S15とS16)、当該ACKフレームが、端末局STA21にとっては干渉の原因となる。また、端末局STA21が、基地局AP20からのフレームを正常に受信してACKフレームを返送することで(S23とS24)、当該ACKフレームが、端末局STA11にとっては干渉の原因となる。
このように、基地局AP10と端末局STA11の通信と、基地局AP20と端末局STA21の通信とでは、互いにデータに誤りが生じるため、データの再送を繰り返すことになり、全てのデータを確実に受け取ることが難しくなっている。
(フレームの構成の例)
図3は、フレームアグリゲーションを適用したA-MPDUの構成の例を示している。
A-MPDUは、PHYレイヤのプリアンブル信号(Preamble)に続いて送信される。プリアンブル信号は、L-STF,L-LTF,L-SIG,RL-SIG,HE-SIG-A,HE-SIG-B,HE-STFに加えて、空間多重化の多重数に応じてHE-LTFが所定の個数だけ繰り返して構成される。
ここで、HE-SIG-Aには、高信頼性空間多重を実施したフレームであることを識別するフラグ(以下、高信頼性空間多重フラグ(Reliability SD Multiple)ともいう)を含む。例えば、この高信頼性空間多重フラグが立って高信頼性空間多重を実施している場合、HE-SIG-Bには、A-MPDUのアグリゲーション数を示す情報(以下、アグリゲーション数情報(A-MPDU Counts)ともいう)と、空間多重ストリーム数(空間多重数)を示す情報(以下、空間多重数情報(SD Multiple Counts)ともいう)が含まれる。
A-MPDUの構成としては、アグリゲートするフレーム数に相当するMPDUから構成されるので、ここでは、例えば、フレームとしてのA-MPDUが、MPDU1からMPDU8までの8つのサブフレームから構成される例を示している。さらに、このサブフレーム(ここでは多重化される前のA-MPDU-Nとする)は、サブフレームの境界を示すデリミタ(Delimiter)と、MPDU(MAC Protocol Data Unit)を含み、必要に応じてパディング(Padding)が付加されて構成されるか、あるいはA-MPDUの末尾にのみEOF Padが付加される構成となっている。なお、デリミタ(Delimiter)には、MPDUの情報長を示すMPDU Length情報が含まれている。
また、各MPDU(ここでは多重化される前のMPDU-Nとする)には、所定のMACヘッダ(MAC Header)に、データペイロード(Data Payload)と、FCS(Frame Check Sequence)が付加される。このMACヘッダは、Frame Control,Duration,Address1,Address2,Address3,Sequence Control,Address4,QoS Control,HT Controlを含む。
Frame Controlには、フレームの形式に関する情報が記載される。Durationには、フレームの持続時間が記載される。Address1〜Address4には、送信元や受信先のデバイス等を識別するアドレス情報が記載される。
Sequence Controlには、MPDUのシーケンス番号が記載される。QoS Controlには、QoS(Quality of Service)制御のパラメータが記載される。HT Controlには、高スループット拡張の制御のパラメータが記載される。
(ケーパビリティ情報の構成の例)
図4は、高信頼性空間多重ケーパビリティ情報エレメントの構成の例を示している。
高信頼性空間多重ケーパビリティ情報エレメント(以下、ケーパビリティ情報ともいう)は、例えば端末局STA等の通信装置の属性(通信の能力)を通知するための情報である。
このケーパビリティ情報は、例えば、端末局STAがベーシックサービスセットBSSに参加する場合に、基地局APとの間で交換されるパラメータとされてもよいし、あるいは、アソシエーションで交換されるフレームに記載されてもよい。また、基地局APは、所定のビーコン信号にケーパビリティ情報を含めて、端末局STAに通知してもよい。
図4において、ケーパビリティ情報は、Type,Length,Maximum R-SD Multiple Counts,Maximum A-MPDU Aggregate Counts,Usual R-SD Multiple Counts,Usual A-MPDU Aggregate Countsを含む。
Typeには、エレメントの形式に関する情報が記載される。Lengthには、情報長に関する情報が記載される。
Maximum R-SD Multiple Countsには、高信頼性空間多重を実施する場合における通信装置の属性(通信の能力)として、空間多重伝送時に対応可能な空間多重の最大数に関する情報(以下、最大空間多重能力数情報ともいう)が記載される。
Maximum A-MPDU Aggregate Countsには、高信頼性空間多重を実施する場合における通信装置の属性(通信の能力)として、A-MPDUのアグリゲート時に対応可能なアグリゲートの最大数に関する情報(以下、最大アグリゲート能力数情報ともいう)が記載される。
Usual R-SD Multiple Countsには、通常時の空間多重を実施する場合における通信装置の属性として、常用空間多重数に関する情報が記載される。Usual A-MPDU Aggregate Countsには、通常時の空間多重を実施する場合における通信装置の属性として、常用A-MPDUアグリゲート数に関する情報が記載される。
次に、図5乃至図11を参照して、本技術を適用した通信方法(新方式)として、高信頼性空間多重伝送の具体例を説明する。ここでは、比較のために、図5に示した現状の方式の空間多重伝送を説明してから、図6乃至図11に示した新方式の高信頼性空間多重伝送を説明する。
(現状の方式の例)
図5は、現状の方式の空間多重伝送の例を示している。
図5において、図5のAは、空間多重チャネルごとのA-MPDUのフレーム構成を示し、図5のBは、A-MPDU(によりアグリゲートされたMPDU)が干渉(ERROR)を受けた場合の誤りの発生状態を模式的に示している。また、図5のA,Bにおいては、横方向(図中の左側から右側に向かう方向)が時間の方向とされ、縦方向が周波数の方向とされる。なお、時間軸と周波数軸の関係は後述する他の図でも同様とされる。
図5のAにおいて、A-MPDUは、アグリゲートされるMPDU1乃至MPDU8のサブフレームから構成され、空間多重チャネルSD-1,SD-2のチャネルごとに、プリアンブル信号(PR:Preamble)に続いて連続する8つのMPDUがそれぞれ伝送される。なお、空間多重チャネルは、空間多重ストリームごとに割り当てられる周波数チャネルである。
ここで、空間多重チャネルSD-1では、MPDU1乃至MPDU8がシーケンス番号の順序通りに並んで構成されるA-MPDUが伝送される。同様に、空間多重チャネルSD-1では、MPDU1乃至MPDU8がシーケンス番号の順序通りに並んで構成されるA-MPDUが伝送される。
より具体的には、空間多重チャネルSD-1,SD-2では共に、時刻t0から時刻t1の間にプリアンブル信号、時刻t1から時刻t2の間にMPDU1,時刻t2から時刻t3の間にMPDU2,時刻t3から時刻t4の間にMPDU3,時刻t4から時刻t5の間にMPDU4,時刻t5から時刻t6の間にMPDU5,時刻t6から時刻t7の間にMPDU6,時刻t7から時刻t8の間にMPDU7,時刻t8から時刻t9の間にMPDU8がそれぞれ送信される。
すなわち、現状の方式の空間多重伝送では、例えば、送信側の基地局APで、空間多重チャネルごとに、所定のフレーム構成からなるA-MPDUを複数並列に送信して、同一のMPDU(のデータ)を重ねて送信することで、受信側の端末局STAでは、複数並列に送信される同一のMPDU(のデータ)の中から、どれか1つのデータでも復号できれば、A-MPDUを構築(再構築)できるように、冗長度を持たせた構成になっている。
ここで、図5のBに示すように、例えば、端末局STAにおいて、基地局APからのフレーム(A-MPDU)の受信中に、隣接する他の端末局STAからACKフレームが送信された場合などに、そのタイミングで、空間多重チャネルSD-1,SD-2で伝送されているA-MPDUに誤りが発生してしまう。
つまり、例えば、時刻t34から時刻t45の間に、他の端末局STAからACKフレームが送信された場合、端末局STAにより受信されるA-MPDUが干渉を受けるため、その時刻t34から時刻t45までの時間に渡って、A-MPDUに含まれるMPDU3とMPDU4の双方に誤りが発生する。
しかしながら、各MPDUのフレーム長は、MACヘッダのDurationに記載されているため、実際には、MPDUの境界に付加されているデリミタ情報(MPDUの境界を示す情報)を正しく受信できなければ、MPDU4以降のMPDU(MPDU5乃至MPDU8のサブフレーム)にかけても正しくデータを受信できないという問題がある。
このように、現状の方式の空間多重伝送では、A-MPDUのフレーム構成を用いていながら、伝送効率が大きく向上しないという問題が生じていた。
(新方式の第1の例)
図6は、新方式の高信頼性空間多重伝送の第1の例を示している。
図6において、A-MPDUは、アグリゲートされるMPDU1乃至MPDU8のサブフレームから構成され、空間多重チャネルSD-1,SD-2のチャネルごとに、プリアンブル信号(PR)に続いて連続する8つのMPDUがそれぞれ伝送される。ただし、図6のA-MPDUのフレーム構成は、上述した図5のA-MPDUのフレーム構成と比べて、アグリゲートされるMPDUの順序が異なっている。
具体的には、空間多重チャネルSD-1では、MPDU1乃至MPDU8がシーケンス番号の順序通りに並んで構成されるA-MPDUが伝送される一方で、空間多重チャネルSD-2では、シーケンス番号の順序通りにはならずに、MPDU5乃至MPDU8の後にMPDU1乃至MPDU4が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送される。
例えば、端末局STAにおいて、基地局APからのフレーム(A-MPDU)の受信中に、隣接する他の端末局STAからACKフレームが送信された場合などに、それと同一のタイミングで、空間多重チャネルSD-1,SD-2で伝送されているA-MPDUに誤りが生じることは先に述べた通りである。そして、新方式の高信頼性空間多重伝送では、図6のA-MPDUのフレーム構成を用いることで、同一のタイミングで干渉を受けても、空間多重チャネルSD-1,SD-2の両チャネルで、同一のMPDUに誤りが生じることはなく、現状の方式の空間多重伝送と比べて、伝送路の利用効率を向上させることができる。
また、図6のA-MPDUのフレーム構成を用いることで、例えば、時刻t5以降のフレームの後半部分に誤りが生じた場合でも、端末局STAでは、時刻t1乃至時刻t4の間に、空間多重チャネルSD-1で伝送されるMPDU1乃至MPDU4と、空間多重チャネルSD-2で伝送されるMPDU5乃至MPDU8をそれぞれ受信可能であるため、全てのMPDUのデータを揃えることができる。そのため、A-MPDUのフレームの前半部分を受信できれば、MPDUの再送が不要になる。また、このとき、各A-MPDUのフレームにおける時刻t5以降の部分のデータは、重複して受信されることになるため、端末局STAでは、時刻t5以降のMPDUの受信を中止することができる。
(新方式の第2の例)
図7は、新方式の高信頼性空間多重伝送の第2の例を示している。
図7において、図7のAは、空間多重チャネルごとのA-MPDUのフレーム構成を示し、図7のBは、A-MPDU(によりアグリゲートされたMPDU)が干渉を受けた場合の誤りの発生状態を模式的に示している。
図7のAにおいて、A-MPDUは、アグリゲートされるMPDU1乃至MPDU8のサブフレームから構成され、空間多重チャネルSD-1,SD-2のチャネルごとに、プリアンブル信号(PR)に続いて連続する8つのMPDUがそれぞれ伝送される。ただし、図7のAのA-MPDUのフレーム構成は、上述した図6のA-MPDUのフレーム構成と比べて、アグリゲートされるMPDUの順序が異なっている。
具体的には、空間多重チャネルSD-1では、MPDU1乃至MPDU8がシーケンス番号の順序通りに並んで構成されるA-MPDUが伝送される一方で、空間多重チャネルSD-2では、MPDU8乃至MPDU1がシーケンス番号とは逆の順序(降順)に並んで構成されるA-MPDUが伝送される。
例えば、端末局STAにおいて、基地局APからのフレーム(A-MPDU)を受信している場合に、隣接する他の端末局STAからACKフレームが送信されて干渉を受けたときであっても、図7のAのA-MPDUのフレーム構成を用いることで、空間多重チャネルSD-1,SD-2で、同一のMPDUに誤りを生じることはなく、現状の方式の空間多重伝送と比べて、伝送路の利用効率を向上させることができる。
また、図7のAのA-MPDUのフレーム構成を用いることで、例えば、時刻t5以降のフレームの後半部分に誤りが生じた場合でも、端末局STAでは、時刻t4までに、空間多重チャネルSD-1で伝送されるMPDU1乃至MPDU4と、空間多重チャネルSD-2で伝送されるMPDU8乃至MPDU5をそれぞれ受信可能であるため、全てのMPDUのデータを揃えることができる。そのため、A-MPDUのフレームの前半部分を受信できれば、MPDUの再送が不要になる。
ここで、図7のBに示すように、例えば、端末局STAにおいて、基地局APからのフレーム(A-MPDU)の受信中に、隣接する他の端末局STAからACKフレームが送信された場合などに、そのタイミングで、空間多重チャネルSD-1,SD-2で伝送されるA-MPDUに誤りが発生してしまう。
つまり、例えば、時刻t34から時刻t45の間に、他の端末局STAからACKフレームが送信された場合、そのACKフレームが送信される時間に渡って、空間多重チャネルSD-1で伝送されるMPDU3とMPDU4の双方、及び空間多重チャネルSD-2で伝送されるMPDU6とMPDU5の双方にかけて誤りが発生する。
このとき、端末局STAにおいては、空間多重チャネルSD-1で伝送されるMPDU5、又は空間多重チャネルSD-2で伝送されるMPDU4のデリミタ情報(MPDUの境界を示す情報)を正しく受信できれば、それ以降のMPDUを復元可能である。あるいは、既に受信済みのプリアンブル信号に含まれるLengthに関する情報と、MPDUのDurationに関する情報から、残りのMPDUのDurationに関する情報を逆算してもよい。
これにより、端末局STAでは、他の端末局STAからのACKフレームを起因とした干渉によって、未受信となっていたMPDU3,MPDU4,MPDU5,MPDU6が受信された時刻t7に応じたタイミングで、全てのMPDUのデータが揃うことになる。なお、各A-MPDUのフレームにおける時刻t7以降の部分のデータは、重複(Duplicate)して受信されることになるため、端末局STAでは、時刻t7以降のMPDUの受信を中止することができる。
このように、端末局STAでは、A-MPDUのフレームの末尾まで受信することなく、全てのMPDUのデータを取得することができ、その取得したタイミングで、無線通信モジュールに接続されたアプリケーション機器に対し、早期にデータを出力可能である。
(新方式の第3の例)
図8は、新方式の高信頼性空間多重伝送の第3の例を示している。
図8において、A-MPDUのフレームは、アグリゲートされるMPDU1乃至MPDU8のサブフレームから構成され、空間多重チャネルSD-1乃至SD-4のチャネルごとに、プリアンブル信号(PR)に続いて連続する8つのMPDUがそれぞれ伝送される。すなわち、図8においては、空間多重チャネルSD-1乃至SD-4を利用して、4つのA-MPDUのフレームを同時に伝送することで、より信頼性を高めた通信を実現している。
具体的には、空間多重チャネルSD-1では、MPDU1乃至MPDU8がシーケンス番号の順序通りに並んで構成されるA-MPDUが伝送される一方で、空間多重チャネルSD-2乃至SD-4では、MPDU1乃至MPDU8がシーケンス番号の順序とは異なる順序に並んで構成されるA-MPDUがそれぞれ伝送される。換言すれば、同時に伝送される4つのA-MPDUでは、先頭のMPDUのシーケンス番号がそれぞれ異なっている。
すなわち、空間多重チャネルSD-2では、MPDU3乃至MPDU8の後にMPDU1,MPDU2が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-3では、MPDU5乃至MPDU8の後にMPDU1乃至MPDU4が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-4では、MPDU7,MPDU8の後にMPDU1乃至MPDU6が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送される。
例えば、端末局STAにおいて、基地局APからのフレーム(A-MPDU)の受信中に、隣接する他の端末局STAからACKフレームが送信された場合などに、それと同一のタイミングで、空間多重チャネルSD-1乃至SD-4で伝送されているA-MPDUに誤りが生じることは先に述べた通りである。そして、新方式の高信頼性空間多重伝送では、図8のA-MPDUのフレーム構成を用いることで、同一のタイミングで干渉を受けても、空間多重チャネルSD-1乃至SD-4の各チャネルで、同一のMPDUに誤りが生じることはなく、現状の方式の空間多重伝送と比べて、伝送路の利用効率を向上させることができる。
また、図8のA-MPDUのフレーム構成を用いることで、例えば、時刻t3以降のフレームの部分に誤りが生じた場合でも、端末局STAでは、時刻t1乃至時刻t3の間に、空間多重チャネルSD-1乃至SD-4の各チャネルで伝送されるMPDU1とMPDU2,MPDU3とMPDU4,MPDU5とMPDU6,MPDU7とMPDU8をそれぞれ受信可能であるため、全てのMPDUのデータを揃えることができる。そのため、A-MPDUのフレームの前方の部分を受信できれば、MPDUの再送が不要になる。また、このとき、各A-MPDUのフレームにおける時刻t3以降の部分のデータは、重複して受信されることになるため、端末局STAでは、時刻t3以降のMPDUの受信を中止することができる。
(新方式の第4の例)
図9は、新方式の高信頼性空間多重伝送の第4の例を示している。
図9において、図9のAは、空間多重チャネルごとのA-MPDUのフレーム構成を示し、図9のBは、A-MPDU(によりアグリゲートされたMPDU)が干渉を受けた場合の誤りの発生状態を模式的に示している。
図9のAにおいて、A-MPDUは、アグリゲートされるMPDU1乃至MPDU8のサブフレームから構成され、空間多重チャネルSD-1乃至SD-4のチャネルごとに、プリアンブル信号(PR)に続いて連続する8つのMPDUがそれぞれ伝送される。すなわち、図9のAにおいても、図8と同様に、空間多重チャネルSD-1乃至SD-4を利用して、4つのA-MPDUのフレームを同時に伝送することで、より信頼性を高めた通信を実現している。
具体的には、空間多重チャネルSD-1では、MPDU1乃至MPDU8がシーケンス番号の順序通りに並んで構成されるA-MPDUが伝送される一方で、空間多重チャネルSD-2乃至SD-4では、MPDU1乃至MPDU8がシーケンス番号の順序とは異なる順序に並んで構成されるA-MPDUがそれぞれ伝送される。換言すれば、同時に伝送される4つのA-MPDUのフレームでは、先頭のMPDUのシーケンス番号がそれぞれ異なっている。
すなわち、空間多重チャネルSD-2では、MPDU5乃至MPDU8の後にMPDU1乃至MPDU4が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-3では、MPDU8乃至MPDU1がシーケンス番号と逆の順序(降順)に並んだA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-4では、MPDU4乃至MPDU1の後にMPDU8乃至MPDU5が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送される。
ここで、図9のBに示すように、例えば、端末局STAにおいて、基地局APからのフレーム(A-MPDU)の受信中に、隣接する他の端末局STAからACKフレームが送信された場合などに、そのタイミングで、空間多重チャネルSD-1乃至SD-4で伝送されるA-MPDUに誤りが発生してしまう。
つまり、例えば、時刻t34から時刻t45までの間に、他の端末局STAからACKフレームが送信された場合、そのACKフレームが送信される時間に渡って、空間多重チャネルSD-1で伝送されるMPDU3とMPDU4の双方、空間多重チャネルSD-2で伝送されるMPDU7とMPDU8の双方、空間多重チャネルSD-3で伝送されるMPDU6とMPDU5の双方、及び空間多重チャネルSD-4で伝送されるMPDU2とMPDU1の双方にかけて誤りが発生する。
ここでは、時刻t3以降のフレームの任意の部分で誤りが生じた場合でも、端末局STAでは、時刻t3までに、空間多重チャネルSD-1で伝送されるMPDU1とMPDU2,空間多重チャネルSD-2で伝送されるMPDU5とMPDU6,空間多重チャネルSD-3で伝送されるMPDU8とMPDU7,及び空間多重チャネルSD-4で伝送されるMPDU4とMPDU3をそれぞれ受信可能であるため、全てのMPDUのデータを揃えることができる。
したがって、時刻t34から時刻t45までの間に、空間多重チャネルSD-1乃至SD-4で伝送されるMPDUに誤りが生じた場合でも、端末局STAでは、時刻t1から時刻t3の間に空間多重チャネルSD-1乃至SD-4でそれぞれ伝送されるMPDU1乃至MPDU8を既に受信しているため、他の端末局STAからのACKフレームに起因とした干渉の影響を回避することができる。
なお、各A-MPDUのフレームにおける時刻t5以降の部分のデータは、重複(Duplicate)して受信されることになるため、端末局STAでは、時刻t5以降のMPDUの受信を中止することができるし、さらには、時刻t3以降のMPDUの受信を中止していれば、他の端末局STAからのACKフレームに起因とした干渉の影響を未然に防止することができる。
このように、端末局STAでは、A-MPDUのフレームの末尾まで受信することなく、全てのMPDUのデータを取得することができ、その取得したタイミングで、接続されたアプリケーション機器に対し、早期にデータを出力可能である。
(新方式の第5の例)
図10は、新方式の高信頼性空間多重伝送の第5の例を示している。
図10において、図10のAは、A-MPDUのフレーム構成を示し、図10のBは、A-MPDUが受信された状態を模式的に表している。
図10のAにおいて、A-MPDUは、アグリゲートされるMPDU1乃至MPDU8のサブフレームから構成され、空間多重チャネルSD-1乃至SD-8のチャネルごとに、プリアンブル信号(PR)に続いて連続する8つのMPDUがそれぞれ伝送される。すなわち、図10のAにおいては、空間多重チャネルSD-1乃至SD-8を利用して、8つのA-MPDUのフレームを同時に伝送することで、さらに信頼性を高めた通信を実現している。
具体的には、空間多重チャネルSD-1では、MPDU1乃至MPDU8がシーケンス番号の順序通りに並んで構成されるA-MPDUが伝送される一方で、空間多重チャネルSD-2乃至SD-8では、MPDU1乃至MPDU8がシーケンス番号の順序とは異なる順序に並んで構成されるA-MPDUがそれぞれ伝送される。換言すれば、同時に伝送される8つのA-MPDUのフレームでは、先頭のMPDUのシーケンス番号がそれぞれ異なっている。
すなわち、空間多重チャネルSD-2では、MPDU2乃至MPDU8の後にMPDU1が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-3では、MPDU3乃至MPDU8の後にMPDU1,MPDU2が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-4では、MPDU4乃至MPDU8の後にMPDU1乃至MPDU3が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送される。
また、空間多重チャネルSD-5では、MPDU5乃至MPDU8の後にMPDU1乃至MPDU4が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-6では、MPDU6乃至MPDU8の後にMPDU1乃至MPDU5が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-7では、MPDU7,MPDU8の後にMPDU1乃至MPDU6が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-8では、MPDU8の後にMPDU1乃至MPDU7が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送される。
図10のAのA-MPDUのフレーム構成を用いることで、端末局STAにおいては、時刻t1から時刻t2までの間に、空間多重チャネルSD-1乃至SD-8のそれぞれで伝送されるMPDU1乃至MPDU8を受信することができる。ここでは、空間多重チャネルSD-1乃至SD-8のそれぞれで伝送されるMPDUのどの位置で、他の端末局STAからのACKフレームに起因とした干渉を受けても、空間多重チャネルSD-1乃至SD-8のそれぞれで伝送される先頭のMPDUのMACヘッダに含まれるDurationに関する情報を取得できれば、A-MPDUのフレーム内の全てのMPDUの構成を類推できることから、より確実に、全てのMPDUのデータを復号することができる。
そのため、図10のBに示すように、端末局STAにおいては、伝送路上で干渉を受けるまでもなく、時刻t1から時刻t2までの間に、空間多重チャネルSD-1乃至SD-8のそれぞれで伝送される先頭のMPDUを全て受信することができれば、全てのMPDUのデータを揃えることができる。
なお、各A-MPDUのフレームにおける時刻t2以降の部分のデータは、重複して受信されることになるため、端末局STAでは、時刻t2以降のMPDUの受信を中止することができる。すなわち、空間多重チャネルSDにより識別される空間多重ストリームの数(空間多重数)を、フレーム(A-MPDU)のアグリゲーション数と同一の数とすることで、全ての空間多重チャネルSD(SD-1乃至SD-8)で、最初のサブフレーム(MPDU)を誤りなく受信できれば、全てのサブフレーム(MPDU1乃至MPDU8)を収集することができ、例えば、残りの時間を新たな通信シーケンスに利用可能である。
このように、端末局STAでは、A-MPDUのフレームの末尾まで受信することなく、全てのMPDUのデータを取得することができ、その取得したタイミングで、接続されたアプリケーション機器に対し、早期にデータを出力可能である。
(新方式の第6の例)
図11は、新方式の高信頼性空間多重伝送の第6の例を示している。
図11には、空間多重ストリーム数(空間多重数)とアグリゲーション数との関係が一致しない場合のA-MPDUのフレーム構成を示している。ここで、図11においては、4つであるアグリゲーション数に対して8つである空間多重ストリーム数となる場合におけるA-MPDUのフレーム構成を示している。
具体的には、空間多重チャネルSD-1では、MPDU1乃至MPDU4がシーケンス番号の順序通りに並んで構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-2では、MPDU2乃至MPDU4の後にMPDU1が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送される。さらに、空間多重チャネルSD-3では、MPDU3,MPDU4の後にMPDU1,MPDU2が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-4では、MPDU4の後にMPDU1乃至MPDU3が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送される。
また、空間多重チャネルSD-5では、MPDU4乃至MPDU1がシーケンス番号とは逆の順序(降順)に並んで構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-6では、MPDU3乃至MPDU1の後にMPDU4が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送される。さらに、空間多重チャネルSD-7では、MPDU2,MPDU1の後にMPDU4,MPDU3が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送され、空間多重チャネルSD-8では、MPDU1の後にMPDU4乃至MPDU2が並んだ順序で構成されるA-MPDUが伝送される。
このように、4つであるアグリゲーション数に応じたMPDU1乃至MPDU4を所定の順序で並べて構成されるA-MPDUとして、MPDU1乃至MPDU4をそれぞれ異なる順序で並べた8つのA-MPDUのフレームを、8つである空間多重ストリーム数に応じた空間多重チャネルSD-1乃至SD-8によって同時に伝送することで、より信頼性を高めた通信を行うことができる。
なお、図11の第6の例では、アグリゲーション数として4、空間多重ストリーム数(空間多重数)として8となる場合を例示したが、アグリゲーション数と空間多重ストリーム数はそれに限定されるものではなく、例えば、伝送されるフレームに求められる信頼性などに応じた任意の数とすることができる。例えば、アグリゲーション数としては、2,4,8,16,・・・等の値を設定可能である一方で、空間多重ストリーム数としては、2,4,8,16,・・・等の値を設定可能であり、アグリゲーション数と空間多重ストリーム数を設定するに際しては、同一の値を設定してもよいし、異なる値を設定してもよい。
以上、本技術を適用した通信方法(新方式)として、高信頼性空間多重伝送の具体例を説明した。この新方式の高信頼性空間多重伝送では、複数の空間多重ストリームとしてフレームを送信する際に、フレーム(A-MPDU)ごとに、アグリゲートされる複数のサブフレーム(MPDU)が所定のシーケンスで送信される。その際に、アグリゲートされる複数のサブフレーム(MPDU)のシーケンスとしては、上述したように、空間多重ストリーム数とアグリゲーション数に応じて、空間多重ストリームごとに、様々なシーケンスを用いることができる。
このシーケンスとしては、例えば、サブフレームをシーケンス番号の順序で並べたり、あるいは、サブフレームをシーケンス番号と逆の順序で並べたりすることができる。また、例えば、フレームごとに、先頭のサブフレームがそれぞれ異なるシーケンス番号となる順序でサブフレームを並べるようにしてもよい。このとき、サブフレームは、シーケンス番号に応じて昇順又は降順で並べられる。
(通信装置の構成の例)
図12は、本技術を適用した通信装置(無線通信装置)の構成の例を示したブロック図である。図12に示した通信装置10は、無線ネットワーク(図1)における基地局AP又は端末局STAとして構成される。なお、以下の説明では、送信側の通信装置10と受信側の通信装置10とを区別する必要がある場合、前者を通信装置10Tと表記し、後者を通信装置10Rと表記する。
図12において、通信装置10は、インターネット接続モジュール11、情報入力モジュール12、機器制御部13、情報出力モジュール14、及び無線通信モジュール15を含んで構成される。
インターネット接続モジュール11は、例えば、基地局APとして光ファイバ網やその他の通信回線からサービスプロバイダを介してインターネット網に接続するための機能を有する回路やその周辺回路、マイクロコントローラ、半導体メモリなどから構成される。インターネット接続モジュール11は、機器制御部13からの制御に従い、インターネット接続に関する処理を行う。例えば、インターネット接続モジュール11は、通信装置10が基地局APとして動作する場合に、インターネット網へ接続するための通信モデム等の機能が実装される構成となっている。
情報入力モジュール12は、例えば、押しボタンやキーボード、タッチパネル等の入力デバイスから構成される。情報入力モジュール12は、ユーザからの指示に対応する指示情報を、機器制御部13に入力する機能を有する。
機器制御部13は、例えばマイクロプロセッサやマイクロコントローラ等から構成される。機器制御部13は、通信装置10を基地局AP又は端末局STAとして動作させるために各部(モジュール)の制御を行う。
機器制御部13は、インターネット接続モジュール11、情報入力モジュール12、又は無線通信モジュール15から供給される情報に対する処理を行う。また、機器制御部13は、自身の処理の結果得られる情報を、インターネット接続モジュール11、情報出力モジュール14、又は無線通信モジュール15に供給する。
例えば、機器制御部13は、データの送信時に、プロトコル上位層のアプリケーション等から渡される送信データを、無線通信モジュール15に供給したり、データの受信時に、無線通信モジュール15から供給される受信データを、プロトコル上位層のアプリケーション等に渡したりする。すなわち、機器制御部13は、アプリケーションに関する処理を実行するアプリケーション機器と、無線通信モジュール15との間でやり取りされる送信データ又は受信データを転送する処理を行う。
情報出力モジュール14は、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)や、有機ELディスプレイ(OLED:Organic Light Emitting Diode)、LED(Light Emitting Diode)表示器などの表示素子を含む出力デバイスから構成される。
情報出力モジュール14は、機器制御部13から供給される情報に基づき、ユーザに対して必要な情報を表示する機能を有する。ここで、情報出力モジュール14で処理される情報には、例えば、通信装置10の動作状態やインターネット網を介して得られる情報などが含まれる。
無線通信モジュール15は、例えば、無線チップや周辺回路、マイクロコントローラ、半導体メモリなどから構成される。無線通信モジュール15は、機器制御部13からの制御に従い、無線通信に関する処理を行う。無線通信モジュール15の構成の詳細は、図13を参照して後述する。
なお、ここでは、無線通信チップや周辺回路などが搭載された無線通信モジュールを一例に説明するが、本技術は、無線通信モジュールに限らず、例えば、無線通信チップや無線通信LSIなどに適用することができる。さらに、無線通信モジュールにおいて、アンテナを含めるかどうかは任意である。
また、図12の通信装置10において、機器制御部13及び無線通信モジュール15は、必須の構成要素となるが、それらを除いたインターネット接続モジュール11、情報入力モジュール12、及び情報出力モジュール14を構成要素に含めるかどうかは任意である。
すなわち、基地局AP又は端末局STAとして動作する通信装置10ごとに、必要とされるモジュールのみで構成することができ、不要な部分は簡素化されるか、又は組み込まれない構成とすることができる。より具体的には、例えば、インターネット接続モジュール11は、基地局APにのみ組み込まれ、情報入力モジュール12や情報出力モジュール14は、端末局STAにのみ組み込まれる。
(無線通信モジュールの構成の例)
図13は、図12の無線通信モジュール15の構成の例を示したブロック図である。
図13において、無線通信モジュール15は、インターフェース101、送信バッファ102、ネットワーク管理部103、送信フレーム構築部104、高信頼性通信管理部105、送信シーケンス管理部106、空間多重送信設定部107、送信電力制御部108、無線送信処理部109、アンテナ制御部110、無線受信処理部111、検出閾値制御部112、空間多重受信設定部113、受信シーケンス管理部114、受信データ構築部115、及び受信バッファ116を含んで構成される。
インターフェース101は、例えば入出力インターフェース回路等から構成される。インターフェース101は、機器制御部13(図12)との間でデータをやり取りするためのインターフェースであって、そこに入力される情報やそこから出力される情報を、所定の信号形式で交換するための機能を有する。
インターフェース101は、機器制御部13から入力される送信データを送信バッファ102に書き込む。また、インターフェース101は、機器制御部13から入力される情報を、ネットワーク管理部103に供給したり、あるいはネットワーク管理部103から供給される情報を、機器制御部13に出力したりする。
送信バッファ102は、例えばバッファメモリ等の半導体メモリ装置から構成される。送信バッファ102は、インターフェース101を介して書き込まれた送信データを一時的に格納する。
ネットワーク管理部103は、無線ネットワークにおける通信装置10のアドレス情報などの管理を行う。また、ネットワーク管理部103は、基地局APとして通信装置10が動作している場合に、インターネット網への接続を実施する構成となっている。ネットワーク管理部103は、インターフェース101を介して各種の情報をやり取りし、ネットワーク管理に関する情報を、送信フレーム構築部104、高信頼性通信管理部105、及び受信データ構築部115に供給する。
送信フレーム構築部104は、ネットワーク管理部103と送信シーケンス管理部106から供給される情報に基づき、送信バッファ102に格納された送信データを読み出して、無線通信により伝送するためのフレームとして構築し、無線送信処理部109に供給する。ここでは、フレームとして、A-MPDUを構築するために、例えば、プリアンブル信号やヘッダ情報などが生成される。
高信頼性通信管理部105は、高信頼性通信を実施するための処理を行う。例えば、高信頼性通信管理部105は、複数の空間多重ストリームとしてフレームを送信する際に、ネットワーク管理部103から供給される情報等に基づき、信頼性に応じた空間多重ストリーム数(空間多重数)と、アグリゲーション数(A-MPDUにアグリゲートされるMPDUの数)を設定し、その設定に関する情報を、送信シーケンス管理部106及び空間多重送信設定部107に供給する。
送信シーケンス管理部106は、送信するフレームにアグリゲートされるサブフレームの順序を管理するための処理を行う。例えば、送信シーケンス管理部106は、高信頼性通信管理部105から供給される情報等に基づき、空間多重ストリームごとに、フレームにアグリゲートされるサブフレームの順序を管理するために、送信フレーム構築部104、空間多重送信設定部107、送信電力制御部108、及び無線送信処理部109と協働して動作する。
空間多重送信設定部107は、空間多重ストリームごとのパラメータを設定するための処理を行う。例えば、空間多重送信設定部107は、高信頼性通信管理部105から供給される情報等に基づき、空間多重ストリームごとにパラメータを設定して所定のプリアンブル信号が付加されるように、送信シーケンス管理部106、送信電力制御部108、及びアンテナ制御部110と協働して動作する。
送信電力制御部108は、無線送信処理部109に対して、所定のフレームを送信する場合に不要な電波到達範囲にまで信号が届かないように送信電力を制御する。ここでは、例えば、送信シーケンス管理部106及び空間多重送信設定部107からの制御に従い、受信側の通信装置10Rに意図した受信電界強度で信号が届くように必要最低限の送信電力を調整してデータを送信するように制御する機能が備わっている。
無線送信処理部109は、無線通信により送信するフレームをベースバンド信号に変換してアナログ信号として処理し、その処理の結果得られる送信信号を、アンテナ制御部110に供給する。ここでは、無線送信処理部109は、送信シーケンス管理部106及び送信電力制御部108からの制御に従い、送信フレーム構築部104から供給されるフレーム(送信データを含むフレーム)を、1又は複数の空間多重ストリームとして送信するための送信信号を生成する。
アンテナ制御部110は、複数のアンテナ素子(例えば、図13の例では8つのアンテナ素子)が接続されて構成される。アンテナ制御部110は、無線送信処理部109から供給される送信信号を、アンテナ素子を介して無線通信により送信する制御を行う。また、アンテナ制御部110は、無線通信によって送信されてくる無線信号を、アンテナ素子を介して受信し、無線受信処理部111及び検出閾値制御部112に供給する。
無線受信処理部111は、検出閾値制御部112からの制御に従い、アンテナ制御部110から供給される受信信号から、所定のプリアンブル信号を検出した場合に、それ以降に付加されるヘッダ情報やデータ部分を受信する処理を行う。ここでは、1又は複数の空間多重ストリームとして送信されてくるフレームを受信した場合、無線受信処理部111は、そのフレームを、受信シーケンス管理部114及び受信データ構築部115に供給する。
検出閾値制御部112は、送信電力制御部108による送信電力制御を実施した場合に、その範囲内にある基地局AP又は端末局STA(の通信装置10)からの無線信号を検出することができるような信号の検出レベルが設定される。ここでは、必要最低限の検出閾値で信号を検出するように制御する機能が備わっており、現在使用中のチャネルであれば、所定の検出レベル以上の信号を検出する構成となっている。
また、例えば、高信頼性通信管理部105は、複数の空間多重ストリームとして送信されてくるフレームを受信する際に、ネットワーク管理部103から供給される情報等に基づき、対応可能な空間多重ストリーム数とアグリゲーション数に関する情報等を、空間多重受信設定部113及び受信シーケンス管理部114に供給する。
空間多重受信設定部113は、空間多重ストリームごとに各ストリームを分解して、フレームとして分離するための処理を行う。例えば、空間多重受信設定部113は、高信頼性通信管理部105から供給される情報等に基づき、所定のプリアンブル信号ごとに、受信した空間多重ストリームの各ストリームを分解してフレームとして分離し、サブフレームのデータが受信されるように、アンテナ制御部110、検出閾値制御部112、及び受信シーケンス管理部114と協働して動作する。
受信シーケンス管理部114は、受信(分離)したフレームにアグリゲートされるサブフレームの順序を管理するための処理を行う。例えば、受信シーケンス管理部114は、高信頼性通信管理部105から供給される情報等に基づき、分離されたフレームごとに、アグリゲートされるサブフレームの順序を管理するために、無線受信処理部111、検出閾値制御部112、空間多重受信設定部113、及び受信データ構築部115と協働して動作する。
受信データ構築部115は、無線受信処理部111から供給されるフレームから所定のヘッダ情報を除去して必要とされるデータ部分のみを抽出し、受信データとして受信バッファ116に書き込む。この受信データは、例えば、複数の多重化ストリームとして送信されてくるフレームごとに、所定のシーケンスでアグリゲートされた複数のサブフレームから、誤りのないサブフレームを収集して構築したものとされる。
受信バッファ116は、例えばバッファメモリ等の半導体メモリ装置から構成される。受信バッファ116は、受信データ構築部115により書き込まれた受信データを一時的に格納する。受信バッファ116に格納された受信データは適宜読み出され、インターフェース101を介して機器制御部13に出力される。
なお、図13において、無線通信モジュール15を構成する各部は、例えば、破線の枠で示すように、送受信データ入出力部151と、制御部152と、無線信号送受信部153との3つのブロックに分けることができる。
ここで、送受信データ入出力部151は、インターフェース101、送信バッファ102、ネットワーク管理部103、送信フレーム構築部104、受信データ構築部115、及び受信バッファ116から構成され、主に、入力される送信データや出力される受信データに関する処理や制御が行われる。また、制御部152は、高信頼性通信管理部105、送信シーケンス管理部106、空間多重送信設定部107、空間多重受信設定部113、及び受信シーケンス管理部114から構成され、主に、フレームの送受信に関する処理や制御が行われる。さらに、無線信号送受信部153は、送信電力制御部108、無線送信処理部109、アンテナ制御部110、無線受信処理部111、及び検出閾値制御部112から構成され、主に、送信信号や受信信号などの信号に関する処理や制御が行われる。
以上のように構成される無線通信モジュール15においては、特に、高信頼性通信管理部105、送信シーケンス管理部106、空間多重送信設定部107、空間多重受信設定部113、及び受信シーケンス管理部114を含む制御部152によって、次のような処理が行われる。すなわち、制御部152によって、複数の空間多重ストリームとしてフレームを送信する際に、フレームごとに、アグリゲートされる複数のサブフレームを所定のシーケンスで送信する制御が行われる。また、制御部152によって、複数の空間多重ストリームとして送信されてくるフレームを受信する際に、フレームごとに、所定のシーケンスでアグリゲートされる複数のサブフレームから、誤りのないサブフレームを収集して、元のデータを構築する制御が行われる。
(データ送信側の動作)
まず、図14のフローチャートを参照して、例えば、図1の基地局AP10や基地局AP20等のフレームの送信側の通信装置10T(の無線通信モジュール15)の動作を説明する。
無線通信モジュール15では、接続されるアプリケーション機器から、インターフェース101を介して送信データを受領したかどうかが判定される(S101)。この判定処理で、送信データを受領したと判定された場合(S101の「YES」)、受領した送信データは、送信バッファ102に格納され、ステップS103以降の処理が実行される。
すなわち、制御部152は、送信データの受信先となる受信側の通信装置10Rの属性情報を取得し(S103)、アグリゲーション数を決定する(S104)。
この属性情報としては、例えば、受信側の通信装置10RがベーシックサービスセットBSSに参加するときに、送信側の通信装置10Tが、受信側の通信装置10Rとの間で交換するパラメータとして取得されるケーパビリティ情報(図4)を用いることができる。上述したように、ケーパビリティ情報(図4)には、最大アグリゲート能力数情報などの情報が含まれるため、これらの情報を用いてアグリゲーション数が決定される。
制御部152は、例えば、受信側の通信装置10Rが高信頼性通信に対応可能で、かつ、送信データの重要度が高いかどうかによって、高信頼性通信の実施を要するかを判定する(S105)。この判定処理で、高信頼性通信を実施すると判定された場合(S105の「YES」)、ステップS106乃至S109の処理が実行され、新方式の高信頼性空間多重伝送が実施される。
すなわち、制御部152は、ケーパビリティ情報に含まれる最大空間多重能力数情報などの情報に基づき、信頼性に応じた空間多重ストリーム数を決定する(S106)。また、制御部152は、アグリゲートされるMPDU(サブフレーム)の順序を設定し(S107)、空間多重ストリームごとに、シーケンスを変更したA-MPDU(フレーム)を設定する(S108)。
そして、空間多重ストリーム数(空間多重数)が、ステップS106の処理で決定された数(信頼性に応じた数)に未達であるかどうかが判定される(S109)。この判定処理で、空間多重ストリーム数が、信頼性に応じた数に到達していないと判定された場合、処理は、ステップS107に戻り、ステップS107、S108の処理が繰り返され、空間多重ストリームごとに、アグリゲートされるMPDU(サブフレーム)の順序が異なるA-MPDU(フレーム)が設定される。
ステップS107乃至S109の処理が繰り返されることで、全ての空間多重ストリームの設定が完了し、空間多重ストリーム数が、信頼性に応じた数に到達したと判定された場合、処理は、ステップS112に進められる。そして、伝送路に無線送信可能であると判定された場合(S112の「YES」)、無線信号送受信部153は、ステップS108の処理で設定されたA-MPDUの設定に基づき、複数の空間多重ストリームとしてA-MPDU(フレーム)を受信側の通信装置10Rに送信する(S113)。
一方で、高信頼性通信を実施しないと判定された場合(S105の「NO」)、ステップS110、S111の処理が実行される。すなわち、制御部152は、アグリゲートされるMPDU(サブフレーム)の順序を設定し(S110)、1つの空間多重ストリームに対し、所定のシーケンスからなるA-MPDU(フレーム)を設定する(S111)。
ステップS111の処理が終了すると、処理は、ステップS112に進められる。そして、伝送路に無線送信可能であると判定された場合(S112の「YES」)、無線信号送受信部153は、ステップS110の処理で設定されたA-MPDUの設定に基づき、1つの空間多重ストリームとしてA-MPDU(フレーム)を受信側の通信装置10Rに送信する(S113)。
以上、データの送信側の通信装置10Tの動作を説明した。
(データ受信側の動作)
次に、図15のフローチャートを参照して、例えば、図1の端末局STA11や端末局STA21等のフレームの受信側の通信装置10R(の無線通信モジュール15)の動作を説明する。
無線通信モジュール15では、ユーザの設定状態が取得され(S201)、当該設定状態に基づき、高信頼性通信の実施を要するかが判定される(S202)。すなわち、受信側の通信装置10Rでは、ユーザの設定に応じて、新方式の高信頼性空間多重伝送を実施するかどうかを判定する。この判定処理で、高信頼性通信を実施すると判定された場合(S202の「YES」)、処理は、ステップS203に進められる。
制御部152は、対応可能なA-MPDUの多重数(すなわち、アグリゲーション数)に関するパラメータと、対応可能な空間多重ストリーム数に関するパラメータをそれぞれ取得する(S203,S204)。これらのパラメータとしては、例えば、ケーパビリティ情報(図4)に含まれる最大アグリゲート能力数情報や最大空間多重能力数情報等の情報が用いられる。
ステップS204の処理が終了すると、処理は、ステップS205に進められる。また、高信頼性通信を実施しないと判定された場合(S202の「NO」)、ステップS203、S204はスキップされ、処理は、ステップS205に進められる。
そして、無線通信モジュール15では、送信側の通信装置10Tから送信されてくる所定のプリアンブル信号を受信したかどうかが判定される(S205)。ここでは、所定のプリアンブル信号を受信するまで、判定処理が繰り返され、所定のプリアンブル信号を受信したと判定された場合に、処理は、ステップS206に進められる。
無線信号送受信部153は、制御部152からの制御に従い、受信したプリアンブル信号に記載された空間多重ストリーム数に応じた受信設定を行い(S206)、送信側の通信装置10Tから1又は複数の空間多重ストリームとして送信されてくるA-MPDU(フレーム)を受信する(S207)。ここでは、プリアンブル信号(図3)には、高信頼性空間多重フラグとともに、空間多重数情報やアグリゲーション数情報等の情報が含まれるため、これらの情報を用いた受信設定が行われる。
そして、制御部152は、受信したA-MPDU(フレーム)にアグリゲートされたMPDU(サブフレーム)に付加されたMPDU Length情報やMACヘッダを正常に受信できたかどうかを判定する(S208)。
この判定処理で、これらヘッダを正常に受信できたと判定された場合(S208の「YES」)、制御部152は、MPDUに関するパラメータを取得する(S209)。例えば、この場合においては、プリアンブル信号に含まれる情報(Lengthに関する情報)やデリミタ(Delimiter)に含まれるMPDU Length情報とMACヘッダに含まれる情報(Durationに関する情報)に基づき、MPDUに関するパラメータとして、A-MPDUの情報長からMPDUの情報長が演算される(逆算される)。
一方で、これらヘッダを正常に受信できないと判定された場合(S208の「NO」)、制御部152は、高信頼性通信を実施する場合における他の空間多重ストリームから得られるMPDU Length情報に基づき、MPDUに関するパラメータを推定する(S210)。例えば、この場合においては、他の空間多重ストリーム(ヘッダを正常に受信できないと判定されたMPDUを含むA-MPDUとは異なるA-MPDUを含んだ空間多重ストリーム)から得られるパラメータによって、MPDUに関するパラメータとして、対象の空間多重ストリームに含まれるMPDUの情報長が推定される。
ステップS209又はS210の処理が終了すると、処理は、ステップS211に進められる。
送受信データ入出力部151は、制御部152からの制御に従い、取得又は推定したパラメータに基づき、所定の長さからなるMPDUを構築する(S211)。ここでは、ステップS211の処理によりMPDUを構築することで、A-MPDUにアグリゲートされた全てのMPDUが収集されたかどうかが判定される(S212)。この判定処理で、全てのMPDUを収集していないと判定された場合(S212の「NO」)、処理は、ステップS207に戻り、ステップS207乃至S212の処理が繰り返され、A-MPDUの受信を継続する。そして、全てのMPDUを収集したと判定された場合(S212の「YES」)、処理は、ステップS213に進められる。
送受信データ入出力部151は、制御部152からの制御に従い、収集された全てのMPDUのデータをシーケンスの順序に構築(再構築)する(S213)。このようにして構築(再構築)されたデータ(元のデータ)は、受信データとして受信バッファ116に格納される。
ここでは、高信頼性通信、すなわち、新方式の高信頼性空間多重伝送を実施する場合には、複数の空間多重ストリームとして送信されてくるA-MPDU(フレーム)が受信され、A-MPDU(フレーム)ごとに所定のシーケンスでアグリゲートされているMPDU(サブフレーム)から、誤りのないMPDU(サブフレーム)が収集され、元のデータが構築(再構築)されることになる。なお、このとき、空間多重ストリームごとに、全てのMPDUを収集する処理を並列して実行してもよい。一方で、高信頼性通信を実施しない場合には、1つの空間多重ストリームとして送信されてくるA-MPDU(フレーム)から、誤りのないMPDU(サブフレーム)が収集され、元のデータが構築(再構築)されることになる。
そして、無線通信モジュール15では、受信バッファ116に格納された受信データを、所定のアプリケーション機器に出力するタイミングになったとき(S214の「YES」)、インターフェース101を介して、受信データが、アプリケーション機器に出力される(S215)。
以上、データの受信側の通信装置10Rの動作を説明した。
以上のように、本技術を適用した通信方法(新方式)では、空間多重ストリームごとに、異なるシーケンス番号順でアグリゲートされた複数のサブフレームを含むフレームを用いて通信を実施することで、例えば、あるサブフレームに、時間軸方向でノイズを含んだ場合でも、空間多重化された他のフレームに含まれるサブフレームを用いて、全てのサブフレームのデータを揃えることができる。
単純には、例えば、2つの空間多重ストリームを用いた伝送の場合、一方の空間多重ストリームで伝送されるフレームでは、サブフレームをシーケンス番号の順序(昇順)に並べて構成し、他方の空間多重ストリームで伝送されるフレームでは、サブフレームをシーケンス番号と逆の順序(降順)に並べて構成することで、受信側の通信装置10Rでは、フレームの略半分の位置で、全てのサブフレームのデータを収集することができる。
そのため、伝送エラーが発生していない場合には、受信側の通信装置10Rでは、フレームの途中で全てのサブフレームのデータを揃えることができるため、送信側の通信装置10Tでは、そのフレームの送信を途中で中断して、新たな通信シーケンスの伝送に利用することができる。その一方で、同一の時間(時間帯)に干渉が発生しても、空間多重ストリームごとに、フレームにアグリゲートされるサブフレームのシーケンスが異なるため、受信側の通信装置10Rからすれば、異なるサブフレームのデータに誤りが生じることになり、その後に受信されるサブフレームのデータによりリカバリすることができる。
これにより、フレームの終了を待たずに、全てのサブフレームのデータ受領を持って、その受信データを、アプリケーション機器に出力することが可能となる。
また、高信頼性空間多重を実施するに際し、空間多重ストリーム数を、フレームのアグリゲーション数と同一の数とすることで(例えば、図10に示した第5の例)、受信側の通信装置10Rでは、全ての空間多重ストリームで、最初のサブフレームを誤りなく受信できれば、全てのサブフレームを収集することができ、残りの時間を新たな通信シーケンスに利用することができる。なお、本技術を適用した通信方法(新方式)では、通信の信頼性が求められる度合いに応じて、空間多重ストリーム数を調整することができ、より高い信頼性が求められる通信では、より多くの数の空間多重ストリームを用いて高信頼性空間多重を実施することができる。このように、伝送するデータに求められる信頼性に応じて、空間多重フレームの数を調整することで、必要に応じて、信頼性を確保した通信を実施することができる。なお、ここでの信頼性の高い通信には、伝送中の誤り(エラー)を回避したり、誤りの影響を最低限に留めたりするだけでなく、伝送時間を短縮させる意味も含まれる。
<2.変形例>
(他の構成の例)
上述した説明では、通信装置10(10T,10R)は、基地局AP又は端末局STAとして構成されるとして説明したが、本技術を適用した通信装置は、基地局AP又は端末局STAのほか、基地局AP又は端末局STAを構成する装置の一部(例えば、無線通信モジュールや無線チップ等)として構成されるようにしてもよい。
また、端末局STAは、例えば、スマートフォン、タブレット型端末、携帯電話機、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ゲーム機、テレビ受像機、ウェアラブル端末、スピーカ装置などの無線通信機能を有する電子機器として構成することができる。
また、上述した説明では、基地局APが、フレームの送信側の通信装置10Tである一方で、端末局STAが、フレームの受信側の通信装置10Rであるとして説明したが、送信側と受信側とを反対にして、端末局STAを、フレームの送信側の通信装置10Tとし、基地局APを、フレームの受信側の通信装置10Rとして構成してもよい。この場合には、端末局STAによって、図14のフローチャートに示したフレームの送信側の動作が実行され、基地局APによって、図15のフローチャートに示したフレームの受信側の動作が実行される。
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
また、本技術は、以下のような構成をとることができる。
(1)
複数の空間多重ストリームとしてフレームを他の通信装置に送信する際に、各空間多重ストリームに含まれるフレームごとに、アグリゲートされる複数のサブフレームを所定のシーケンスで送信する制御を行う制御部を備える
通信装置。
(2)
前記制御部は、前記フレームごとに、前記サブフレームのシーケンスを変更する
前記(1)に記載の通信装置。
(3)
前記制御部は、通信の信頼性に応じて、空間多重するストリームの数と、アグリゲートされる前記サブフレームの数を決定する
前記(1)又は(2)に記載の通信装置。
(4)
前記制御部は、前記他の通信装置の属性に応じて、通信の信頼性を決定する
前記(3)に記載の通信装置。
(5)
前記制御部は、前記フレームとして、前記サブフレームをシーケンス番号の順序で並べたフレームを少なくとも1つ含める
前記(2)乃至(4)に記載の通信装置。
(6)
前記制御部は、前記フレームとして、前記サブフレームをシーケンス番号と逆の順序で並べたフレームを少なくとも1つ含める
前記(2)乃至(4)に記載の通信装置。
(7)
前記制御部は、前記フレームごとに、先頭の前記サブフレームがそれぞれ異なるシーケンス番号となる順序で前記サブフレームを並べる
前記(2)乃至(4)に記載の通信装置。
(8)
前記サブフレームは、シーケンス番号に応じて昇順又は降順で並べられる
前記(7)に記載の通信装置。
(9)
前記フレームは、A-MPDUであり、
前記サブフレームは、MPDUである
前記(1)乃至(8)のいずれか記載の通信装置。
(10)
通信装置が、
複数の空間多重ストリームとしてフレームを他の通信装置に送信する際に、各空間多重ストリームに含まれるフレームごとに、アグリゲートされる複数のサブフレームを所定のシーケンスで送信する制御を行う
通信方法。
(11)
他の通信装置から、複数の空間多重ストリームとして送信されてくるフレームを受信する際に、各空間多重ストリームに含まれるフレームごとに、所定のシーケンスでアグリゲートされる複数のサブフレームから、誤りのないサブフレームを収集して、元のデータを構築する制御を行う制御部を備える
通信装置。
(12)
前記フレームごとに、前記サブフレームのシーケンスを変更している
前記(11)に記載の通信装置。
(13)
前記フレームとして、前記サブフレームをシーケンス番号の順序で並べたフレームを少なくとも1つ含んでいる
前記(12)に記載の通信装置。
(14)
前記フレームとして、前記サブフレームをシーケンス番号と逆の順序で並べたフレームを少なくとも1つ含んでいる
前記(12)に記載の通信装置。
(15)
前記フレームごとに、先頭の前記サブフレームがそれぞれ異なるシーケンス番号となる順序で前記サブフレームを並べている
前記(12)に記載の通信装置。
(16)
前記制御部は、前記フレームを受信している途中で、前記誤りのないサブフレームとして、前記元のデータを構築するためのサブフレームを全て収集できたとき、前記フレームにおける残りのサブフレームの受信を中止する
前記(11)乃至(15)のいずれかに記載の通信装置。
(17)
前記制御部は、前記誤りのないサブフレームを収集するに際し、
前記サブフレームに付加されたヘッダを正常に受信した場合、前記ヘッダに含まれる情報に基づき、前記フレームの情報長から、前記サブフレームの情報長を演算し、
前記ヘッダを正常に受信できない場合、他の空間多重ストリームから得られる情報に基づき、前記サブフレームの情報長を推定する
前記(11)乃至(16)のいずれかに記載の通信装置。
(18)
前記制御部は、前記フレームに付加されたプリアンブル信号に含まれる情報に基づいて、空間多重とフレームアグリゲーションが実施された通信であることを判定する
前記(11)乃至(17)のいずれかに記載の通信装置。
(19)
前記フレームは、A-MPDUであり、
前記サブフレームは、MPDUである
前記(11)乃至(18)のいずれかに記載の通信装置。
(20)
通信装置が、
他の通信装置から、複数の空間多重ストリームとして送信されてくるフレームを受信する際に、各空間多重ストリームに含まれるフレームごとに、所定のシーケンスでアグリゲートされる複数のサブフレームから、誤りのないサブフレームを収集して、元のデータを構築する制御を行う
通信方法。