WO2004032423A1 - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

ビーコン周期を一定に保ち、伝送品質を確保し得るとともに確実に間欠受信を行い得る無線通信システムを実現する。無線通信管理装置は、メインビーコン及びサブビーコンにビーコン間隔情報を含めて送信する。そして無線端末装置はビーコン間隔情報に基づき、送信データがメインビーコンの送信開始前に送信完了するように送信データを分割して送信するようにしたことにより、ビーコンと送信データの送信タイミングが重なることを防止してビーコン周期を確実に一定にすることができる。これにより伝送品質を確保し得るととともに、無線端末装置の間欠受信を確実に行わせることができ、またシステム全体のデータ伝送効率を向上することができる。

Description

明 細 書 無線通信システム 技術分野

本発明は無線通信システムに関し、 例えば無線 LAN (Lo cal Area Network) システムに適用して好適なものである。 背景技術

近年、 IEEE (Inst itut e of Elect r i cal and E lect roni cs Engineers) 802. l ibや IEEE80 2. 11 aに代表される無線 LANシステムが広く利用されている。 IEEE 8 02. 11系の無線 LANシステムにおいては、 そのアクセス方式として CSM A/ C A (.Carr i er Sens e Mul t ipl e Ac ce s s/ Co l l i s i on Avo idance) 方式を用いた自律分散系システムが 採用されている （例えば、 特許文献 1参照。 ） 。

すなわち図 9は、 IEEE 802. 11系無線 L ANシステムの 0 S I (0— en S s t em Int erconnect ion) モデノレにおける下位 2レイヤのプロトコルスタックの例を示し、 データリンク層 901及び物理層 9 02で構成される。

デ一夕リンク層 901は、 LL C (L o g i c a 1 Link Con— t r o 1) 副層 903と MAC (Me d i a Acces s Cont ro l) 副層 904とに分けられる。 I EEEの無線 LANシステムにおいては、 LLC 副層 903として I EEE 802. 2による論理リンク制御 905が定義され、 MAC副層 904として I EEE 802. 11による C SMAノ C A方式が定義 されている。

また物理層 902においては、 2. 4GHz帯で CCK (Compl i— me n t a r y Code K e y i n g) と呼ばれるコーディング技術を用い た直接拡散方式の I EEE802. l ib (907) と、 5GHz帯で OFDM (Orthogonal Frequency Divi s i on Mult ipl ex :直交周波数分割多重） 方式を用いる I EEE 802. 11 a (9 08) の 2つが定義されている。

図 10は、 IEEE 802. 11の C SMA/C A方式を用いた無線 L ANシ ステムの送受信タイミングを示している。 この無線 LANシステムは基地局及び 第 1〜第 4の端末局で構成され、 第 1、 第 2及び第 3の端末局は通常の送受信モ ードで動作しているのに対し、 第 4の端末局は間欠受信モードで動作している。 基地局は、 各端末局の同期確立及び各種制御情報の報知に用いるビーコン （B C l、 BC2、 B C 3…… ) を、 基本的にビーコン周期 T iの間隔で定期的に送 信する。 このビーコン周期 Tiは、 基地局からのポ一リングによる非競合期間と 、 各端末局間のコンテンション （競合） による競合期間とに分けられる。 非競合 期間の長さはビーコンによって報知される。

非競合期間においては、 基地局から送信されるポーリングで指定された端末局 のみが送信を行うことができる。 例えばポ一リング： P L 1は第 1の端末局に対す るポーリングであり、 当該第 1の端末局はポーリング PL 1の受信に応じてデ一 夕パケット DP 1を送信する。 基地局は当該データパケット DP 1を正しく受信 できた場合、 ACK (Acknowledgement ：送達確認） 信号 AC 1 を返信する。 同様にポーリング P L 2は第 2の端末局に対するポ一リングであり 、 当該第 2の端末局はポ一リング P L 2の受信に応じてデ一夕パケヅト D P 2を 送信する。 基地局は当該デ一夕パケット DP 2を正しく受信できた場合、 ACK 信号 AC 2を返信する。 AVストリーム等のリアルタイム性が求められるデータ については、 非競合期間に基地局の管理下で定期的に送受信するようにすること により、 伝送の Q o S (Qua 1 i t y o f S e r v i c e ：サービス品質 ) を確保することができる。

これに対して競合期間においては、 各端末局は AC K信号の受信後、 それぞれ 乱数に基づく待機時間 （以下、 これをランダムバックオフ時間と呼ぶ） だけ待機 した後にキヤリアセンスを行い、 他の端末局が送信していない場合に送信を行う すなわち送信待ちデータを有する第 1及び第 2の端末局は、 A C K信号 A C 2 を受信すると、 それぞれランダムバヅクオフ時間 t 1及び t 2だけ待機した後に キャリアセンスを行う。 ここで、 第 1の端末局のランダムバックオフ時間 t 1が 第 2の端末局のランダムバックオフ時間 t 2よりも短かったことから、 第 1の端 末局はキヤリアセンスに成功してデ一夕パケヅト D P 3を送信する。 基地局はデ —夕パケット D P 3の受信成功に応じて A C K信号 A C 3を返信する。 これに対 してキヤリアセンスに失敗した第 2の端末局は、 A C K信号 A C 3の受信後に再 度キヤリアセンスを行ってデータパケット D P 4を送信する。

一方、 間欠受信モードで動作している第 4の端末局は、 基地局に同期してビー コン周期 T iの間隔で間欠受信を行うことにより、 基地局から送信される各ビ一 コンを受信する。 そして第 4の端末局は、 自局に対する呼び出しがビーコンに含 まれている場合、 間欠受信モードを終了して通常の送受信モードに復帰する。 特許文献 1 特開平 1 1— 7 4 8 8 6号公報 （第 2〜 3頁、 第 1 1図及び第 1 2図） 。 ここで、 上述した I E E E 8 0 2 . 1 1系の C S MA/C A方式においては、 端末局からのデ一夕パケッ卜の送信によって、 基地局からのビーコンの送信が遅 延する場合がある。

すなわち図 1 0において、 ビーコン B C 2から始まるビーコン周期 T iの競合 期間の末期に、 第 3の端末局からデータパケット D P 5が送信されている。 この デ—夕パケット D P 5はビーコン周期 T iを越えて送信され続けたため、 基地局 は当該デ一夕パケット D P 5を最後まで受信しなければならず、 これによりビ一 コン B C 2のビーコン周期 T i後に送信されるはずであったビーコン： B C 3を送 信することができない。

このため基地局は、 ビーコン周期 T iから遅延時間 A tだけ遅延したタイミン グでビーコン B C 4を送信することになり、 ビーコン間隔が当該遅延時間 Δ tだ け延びてしまう。 このことは次の非競合期間の開始夕イミングが遅れることを意 味し、 これにより非競合期間の Q 0 Sを確保し得なくなるという問題がある。 また、 間欠受信モードで動作している第 4の端末局は、 基地局に同期してビー コン周期 T iの間隔でビーコンに対する間欠受信を行っている。 このためビ一コ ン間隔が延びると、 ビーコンの送信タイミングと間欠受信タイミングとにずれが 生じ、 これにより間欠受信モードで動作している第 4の端末局はビーコンを受信 できなくなるという問題がある。 発明の開示

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、 ビーコン周期を一定に保ち、 伝 送品質を確保し得るとともに確実に間欠受信を行い得る無線通信システムを提供 しょうとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、 複数の無線端末装置と、 当該複 数の無線端末装置間の通信を管理する無線通信管理装置とからなる無線通信シス テムにおいて、 無線通信システム内の同期を行うためのメインビーコンを一定間 隔で送信するビーコン送信手段を無線通信管理装置に設け、 当該メィンビーコン に、 次にメインビーコンが送信されるまでの時間間隔を示すビーコン間隔情報を 含めるとともに、 不特定の無線端末装置に対して送信を許可するアイ ドル情報と 、 特定の無線端末装置に対して送信を勧誘するポーリング情報と、 特定の無線端 末装置に対してビーコンの送信後にデ一夕を送信することを予告する送信予告情 報と、 特定の無線端末装置に対して当該無線端末装置が送信したデータの受信成 功又は不成功を示す送達確認情報のうちの少なくとも 1つを含めるようにした。 また、 ビ一コン間隔情報を含むとともに、 アイ ドル情報と、 ポーリング情報と 、 送信予告情報と、 送達確認情報のうちの少なくとも 1つを含むサブビーコンを 、 メインビーコンの間に送信するようにした。

そして、 受信したメインビ一コン又はサブビーコンに含まれるビ一コン間隔情 報と、 送信データの送信所要時間とを比較し、 当該送信所要時間が当該ビーコン 間隔情報以上の場合は、 分割後の送信デ一夕が上記メィンビ一コンの送信開始前 に送信完了するように送信デ一夕を分割するデータ分割手段と、 送信データを送 信するデ一夕送信手段とを上記無線端末装置に設けるようにした。

メインビ一コン及びサブビーコンにビーコン間隔情報を含めて送信し、 無線端 末装置は送信デ一夕がメインビーコンの送信開始前に送信完了するように送信デ —夕を分割して送信するようにしたことにより、 ビーコンと送信デ一夕の送信夕 イミングが重なるのを防止してビーコン周期を確実に一定にすることができ、 こ れにより伝送品質を確保し得るとともに確実に間欠受信を行わせることができ、 またシステム全体のデ一夕伝送効率を向上することができる。 . 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明による無線 L A Nシステムの全体構成を示す略線図である。 図 2は、 基地局の構成を示すブロック図である。

図 3は、 端末局の構成を示すプロック図である。

図 4は、 ビ一コンのフレームフォーマツトを示す略線図である。

図 5は、 本発明の無線 L A Nシステムにおける送受信タイミングを示すタイミ ングチャートである。

図 6は、 デ一夕パケットのフレームフォ一マツトを示す略線図である。

図 7は、 基地局の送受信処理手順を示すフロ一チヤ一トである。

図 8は、 端末局の送受信処理手順を示すフローチャートである。

図 9は、 無線 L A Nシステムのプロトコルスタックを示す略線図である。 図 1 0は、 従来の無線 L A Nシステムにおける送受信タイミングを示すタイミ ングチャートである。 発明を実施するための最良の形態

以下図面について、 本発明の一実施の形態を詳述する。

(1)無線 LANシステムの全体構成

図 1において、 1は全体として本発明による無線通信システムとしての無線 L ANシステムを示し、 無線通信管理装置としての基地局 2と、 第 1〜第 4の端末 局 3 (3A〜3D) とで構成される。 基地局 2及び各端末局 3 A〜3Dは、 例え ば 5 G H z帯で、 相互に C S M A/ C A方式による無線通信を行う。

実際上、 無線端末装置としての端末局 3 A〜 3Dは P C力一ド型の無線 LAN 力一ドであり、 それぞれ対応するノートブック型パーソナルコンピュータ （以下 、 これをノートパソコンと呼ぶ） 4の P Cカードスロットに揷着されている。 一 方、 基地局 2はインターネットゃイントラネット等の外部ネットワーク 5に接続 されている。

そして無線 L ANシステム 1においては、 基地局 2及び各端末局 3 A〜 3 Dを 介して、 各ノートパソコン 4の間、 及び外部ネットワーク 5に接続されたパ一ソ ナルコンピュータ等の情報処理装置と各ノートパソコン 4との間でデータ通信を 行うようになされている。

( 2 ) 基地局及び端末局の構成

次に、 基地局 2及び端末局 3の構成を、 それぞれ図 2及び図 3を用いて説明す る。

図 2に示すように基地局 2においては、 基地局通信制御部 11に対してネット ヮ一クイン夕一フエ一ス部 12、 MAC (Me d i a Ac ce s s Cont ro l) 制御部 13及びビーコン送信手段としての OFDM (Orthogonal Frequency Divi s ion Mult iplex： ϊί¾ 周波数分割多重） モデム部 14が接続されている。 基地局通信制御部 11は後述 する基地局通信制御部プログラムに従い、 基地局 2の各部を統括的に制御する。 送受信部 15は、 端末局 3から送信された OF DM信号をアンテナ 16を介し て受信し、 受信 OFDM変調信号として OFDMモデム部 14に供給する。 OF D Mモデム部 14は受信 0 F D M変調信号を復調し、 受信デ一夕として M A C制 御部 13に供給する。

1^[八（制御部13は受信デ一夕の無線フレームを分解し、 ネットヮ一クイン夕 —フヱース部 12を介して外部ネットワーク 5に供給するとともに、 当該外部ネ ットワーク 5からネットワークィン夕一フェース部 12を介して供給された、 端 末局 3あての送信デ一夕を、 無線フレームに構成して OF DMモデム部 14に供 給する。 ビーコン送信手段としての OF DMモデム部 14は送信デ一夕を変調し て OFDM変調信号を生成し、 ビーコン送信手段としての送受信部 15及びアン テナ 16を介して送信する。

また MAC制御部 13は、 ビーコンの制御、 デ一夕及び制御パケットの MAC 制御、 並びに CSMA/CAの制御を行う。

一方、 図 3に示すように端末局 3においては、 端末局通信制御部 21に対して ホストイン夕一フェース部 22、 MAC制御部 23及び OF DMモデム部 24が 接続されている。 端末局通信制御部 21は後述する端末局通信制御部プログラム に従い、 端末局 3の各部を統括的に制御する。

送受信部 25は、 基地局 2や他の端末局 3から送信された OFDM信号をアン テナ 26を介して受信し、 受信 OFDM変調信号として OF DMモデム部 24に 供給する。 OFDMモデム部 24は受信 OFDM変調信号を復調し、 受信デ一夕 として MAC制御部 23に供給する。

MAC制御部 23は受信データの無線フレームを分解し、 ホストイン夕一フエ —ス部 22を介してノートパソコン 4に供給するとともに、 当該パーソナルコン ピュ一夕 4からホストイン夕一フヱ一ス部 22を介して供給された、 基地局 2や 他の端末局 3あての送信データを、 無線フレームに構成して 0 F D Mモデム部 2 4に供給する。 データ送信手段としての OF DMモデム部 24は送信データを変 調して OFDM変調信号を生成し、 データ送信手段としての送受信部 25及びァ ンテナ 26を介して送信する。

(3) 本発明による CSMA/CA方式 本発明の無線 LANシステム 1による CSMA/C A方式の特徴は、 基地局 2 から定期的に送信されるビーコン （以下、 これをメインビーコンと呼ぶ） に加え て、 メインビーコンの間にサブビーコンを設け、 次のメインビーコンまでの時間 情報及び各種制御情報を、 当該メイン及びサブビーコンを介して各端末局 3に対 して通知するようにした点にある。

メイン及びサブビーコンのフレームフォ一マツトは共通である。 すなわち図 4 はメイン及びサブビーコンのフレームフォ一マヅトを示し、 プリアンブルによる 物理層の同期を取るための PHYヘッダ 401、 MACアドレス等が記入された MACヘッダ 402、 制御デ一夕 403、 及び誤りチェック用の CR C (Cyc l i c Redundancy Code) 404で構成される。 ここで、 ビ —コンフレームの時間長をビ一コン長 T bとする。

MACへヅダ 402は、 基地局 2の自局 MACアドレス 405、 ポーリング時 におけるポーリング先の端末局 3の相手局 MACアドレス 406等で構成される 。 制御デ一夕 403は、 ビ一コン情報 407、 ACK/NAK情報 408等で構 成される。

ビーコン情報 407は、 以下の 5つの情報要素から構成される。 ビーコン種別 情報 409は当該ビーコンの種別を通知するものであり、 メインビーコンの場合 は 0、 サブビーコンの場合は 1が記入される。

アイドル情報 410は回線の空き状態を通知するものであり、 回線が空き状態 で端末局からの上りパケットを受け付け可能であればアイドル状態として 「1」 が、 それ以外 （非アイ ドル状態） は 「0」 が記入される。 アイ ドル状態は従来例 における競合期間に相当し、 非アイ ドル状態は従来例における非競合期間に相当 3—る。

ビーコン間隔情報 411には、 次に送信されるであろうメインビ一コンまでの 時間を示すビーコン間隔 Tnが、 例えば〃秒単位で記入される。 このビーコン間 隔情報 411,は、 次に送信可能なデ一夕パケットの有効パケット長と等価である 送信予告情報としての後続デ一夕情報 412は、 当該ビーコンに続く基地局 2 からの下りデ一夕パケットの有無を通知するものであり、 後続デ一夕が無い場合 は 「0」 が、 後続デ一夕が有る場合は 「1」 が記入される。

ポ一リング情報 413は、 相手局 MACアドレス 406で指定した端末局 3に 対してポ一リングを行う場合は Po 11有りとして 「1」 が、 ポーリングを行わ ない場合は Po 11無しとして 「0」 が記入される。

送達確認情報としての ACKZNAK情報 408は 2ビヅトで構成され、 相手 局 MACアドレス 406で指定した端末局 3に対する AC K又は NAK ( Negat ive Acknowl edgement ：非送達確認) 信号を当該 ビーコン内に含ませる場合は _s ACK/NAK情報有りとして先頭ビットを 「1 」 とする。 そして、 ACK信号を当該ビーコン内に含ませる場合は後続ビットを 「0」 とし、 NAK信号を含ませる場合は後続ビットを 「1」 とする。 また AC K又は NAK信号を当該ビ一コン内に含ませない場合は、 ACKZNAK情報無 しとして先頭ビヅト及び後続ビヅトをそれぞれ「0」 とする。

次に、 無線 LANシステム 1におけるメイン及びサブビーコン、 並びにデ一夕 バケツトの送受信タイミングの例を図 5を用いて詳細に説明する。 この場合図 1 0と同様に、 第 1〜第 3の端末局 3 A〜 3 Cは通常の送受信モードで動作し、 第 4の端末局 3 Dは間欠受信モードで動作している。

基地局 2は、 ビーコン周期 T iの間隔で定期的にメインビーコン MB 1、 MB 2、 MB 3……を送信していく。 ビ一コン周期 T iの値は例えば 2 [ms] が用 いられる。

図 5において、 まず基地局 2は全ての端末局 3に対する送信許可を示すメィン ビーコン MB 1を送信する。 この状態は、 図 10における競合期間に相当するも のである。

すなわち当該メインビ一コン MB 1においては、 ビーコン種別情報 409には メインビーコンを示す 「0」 が、 アイ ドル情報 410にはアイドル状態を示す 「 1」 が記入され、 ビーコン間隔情報 411には （1) 式に従って算出した次のメ インビーコン MB 2までのビーコン間隔 Tnが記入される。

Τη=Τ i-Tb-α (αはマ一ジン） ( 1 ) また、 後続デ一夕情報 412には後続データが無いことを示す 「0」 が、 ポー リング情報 413には Ρ ο 11無しを示す 「0」 が、 ACKZNAK情報 408 には ACK/NAK情報無しを示す 「00」 がそれぞれ記入される。

アイドル状態を示すメインビーコン MB 1の受信に応じて、 送信待ちデータを 有する第 1の端末局 3 A及び第 3の端末局 3 Cは、 それぞれランダムバックオフ 時間 t 1及び t 2だけ待機した後にキヤリアセンスを行う。

ここで、 第 1の端末局 3 Aのランダムバヅクオフ時間 t 1が第 3の端末局 3 C のランダムバックオフ時間 t 2よりも短かったことから、 第 1の端末局 3 Aはキ ャリアセンスに成功してデ一夕パケット DP 11を送信する。 これに対して、 キ ャリアセンスに失敗した第 3の端末局 3 Cはデ一夕パケット DP 12の送信を取 り止める。

ちなみに図 6はデ一夕パケットのフレームフォーマヅトを示し、 プリアンブル による物理層の同期を取るための PHYヘッダ 501、 MACアドレス等が記入 された MACヘッダ 502、 データ 503、 及び誤りチェック用の C R C 504 で構成される。 MACヘッダ 502は、 自局 MACアドレス 505及び相手局 M ACアドレス 506、 当該デ一タパケヅトのデ一夕長 507等で構成される。 基地局 2はデ一夕パケット DP 11の受信成功に応じて、 A CK信号を含んだ サブビ一コン SB 1を送信する。

すなわち当該サブビーコン SB 1においては、 ビーコン種別情報 409にはサ ブビーコンを示す 「1」 が、 ACK/NAK情報 408には AC K信号を示す 「 10」 が記入される。

また、 ビーコン間隔情報 411には （2) 式に従って算出した次のメインビ一 コン MB 2までのビーコン間隔 Tnが記入される。 Tn = T 1 -α (αはマ一ジン） …… (2) さらにこの場合、 基地局 2から端末局 3に対する下りのデ一夕パケット DP 1 3があることから、 サブビーコン SB 1の後続デ一夕情報 412には後続デ一夕 が有ることを示す 「1」 が、 アイドル情報 410には非アイ ドル状態を示す 「0 」 が、 ポーリング情報 413には P 011無しを示す 「0」 がそれぞれ記入され る。 また、 MACヘッダ 402内の相手局 MACアドレス 406には、 デ一タパ ケヅト DP 13の送信先端末局の MACアドレスが記入される。

これにより全ての端末局 3は送信を禁止され、 サブビーコン SB 1の相手局 M ACアドレス 406で指定された端末局 3 (本例では図 5内の端末局ではない） のみがデ一夕パケット DP 13を待ち受ける。

そして基地局 2は、 サブビーコン SB 1に続いてデ一夕パケヅト DP 13を送 信する。 このとき基地局 2は、 当該データパケット DP 13が次のメインビ一コ ン MB 2までに納まるようにデータパケヅト長を調整する。

続いて基地局 2は、 メインビーコン MB 1の送信からビーコン周期 T i後に、 メインビ一コン MB 2を定期送信する。 このとき基地局 2は、 第 2の端末局 3 B に対するポ一リングを行う。 '

すなわち当該メインビーコン MB 2においては、 ビーコン種別情報 409には メインビーコンを示す 「0」 が、 ポーリング情報 413には Po 11有りを示す 「1」 が、 相手局 MACアドレス 406にはポーリング先の第 2の端末局 3Bの MACアドレスがそれぞれ記入される。

また、 アイドル情報 410には非アイ ドル状態を示す 「0」 が、 ビーコン間隔 情報 411には （1) 式に従って算出したビーコン間隔 Tnが、 後続データ情報 412には後続デ一夕が無いことを示す 「0」 が、 ACK/NAK情報 408に は ACKZNAK情報無しを示す 「00」 が記入される。

ポ一リング先の第 2の端末局 3 Βは送信待ちデ一夕を有していたため、 メイン ビーコン MB 2の受信に応じてデ一夕パケヅト DP 14を送信する。 このときポ 一リングされた第 2の端末局 3 Bは、 キャリアセンスを行うことなく即座にデー 夕パケヅト； DP 14を送信することにより、 キャリアセンスに伴う時間のロスを 排除して無線 LANシステム 1全体の伝送効率を向上するようになされている。 基地局 2はデータパケッ ト DP 14の受信成功に応じて、 ACK信号を含むサ ブビーコン SB 2を送信する。 このとき基地局 2は、 当該サブビーコン SB 2に 続く下りデ一夕パケットが無く、 またいずれの端末局 3に対するポーリングも発 生していないことから、 全ての端末局 3に対して送信許可を与える。

すなわち当該サブビーコン SB 2においては、 ビーコン種別情報 409にはサ ブビ一コンを示す 「1」 が、 ACK/ NAK情報408にはACK信号を示す 「 10」 が記入される。

また、 後続デ一夕情報 412には後続デ一夕無しを示す 「0」 が、 アイ ドル情 報 410にはアイ ドル状態を示す 「1」 が、 ポーリング情報 413には Po 11 無しを示す 「0」 が記入され、 ビーコン間隔情報 411には次のメインビ一コン MB 3までのビーコン間隔 Tn (Τη = Τ2—ひ） が記入される。

アイ ドル状態を示すメインビーコン MB 2の受信に応じて、 前回のアイ ドル状 態時にキヤリアセンスを失敗した第 3の端末局 3 Cは、 ランダムバックオフ時間 t 3だけ待機した後にキヤリアセンスを行い、 データパケヅト DP 12を送信す る。

続いて基地局 2は、 メインビーコン MB 2の送信からビーコン周期 T i後にメ インビーコン MB3を定期送信する。 このメインビーコン MB3には、 デ一タパ ケット DP 12に対する ACK信号、 間欠受信中の第 4の端末局 3Dに対する呼 び出し、 及び当該第 4の端末局 3 Dに対する後続データの存在情報を含んでいる すなわち当該メインビーコン MB 3においては、 ビーコン種別情報 409には メインビーコンを示す 「0」 が、 ACK/NAK情報 408には ACK信号を示 す 「10」 が記入される。 また、 後続デ一夕情報 412には後続デ一夕有りを示 す 「1」 が、 アイドル情報 410には非アイ ドル状態を示す 「0」 が、 ポーリン グ情報 413には P 011無しを示す 「0」 が、 相手局 MACアドレス 406に は呼出先の第 4の端末局 3 Dの MACアドレスがそれぞれ記入される。

これにより、 全ての端末局 3は送信を禁止され、 メインビーコン MB 3の相手 局 MACアドレス 406で指定された第 4の端末局 3 Dのみが下りデ一夕を待ち 受ける。

ここで、 第 4の端末局 3Dは間欠受信状態にあり、 基地局 2から送信されるメ インビーコンのみを間欠受信している。 そして、 メインビ一コン MB3に当該第 4の端末局 3 Dの MACアドレスを記入することにより、 第 4の端末局 3 Dを間 欠受信状態から通常の送受信状態に復帰させ、 後続のデ一夕パケヅト DP 15を 受信させることができる。

なお他の無線 LANシステムとの共存を考慮すると、 全てのビーコンはその送 信に先立ってキヤリアセンスを実施することが望ましいが、 これは本発明の本質 ではない。

( 4 ) 基地局及び端末局の送受信処理

次に、 上述した基地局 2及び端末局 3による送受信処理手順を、 図 7及び図 8 に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。 但し ACKZNAK信号に基づ くデータの再送処理と、 端末局 3の間欠受信処理については説明を省略する。 実際上基地局 2においては、 図示しない： ROM (Read Only

Memo r y) に記憶されている基地局送受信制御プログラムを基地局通信制御 部 11が読みだして実行することにより送受信処理を行う。

すなわち図 7において、 基地局 2の基地局通信制御部 11はルーチン RT 1の 開始ステップから入ってステップ S P 1に移る。 ステップ SP 1において、 ビー コン送信手段としての基地局通信制御部 11は、 メインビーコンを送信した後ス テツプ SP 2に移り、 端末局 3に対する下り送信デ一夕の有無を判断する。 ステップ S P 2において卞り送信デ一夕が存在する場合、 基地局通信制御部 1 1はステップ SP 3に移り、 下りデ一夕パケヅトのパケヅト長とメインビーコン に記入されたビーコン間隔 T n (すなわち有効パケット長） とを比較する。 ステップ S Ρ 3において、 下りデ一夕パケットのバケツト長が有効パケヅト長 以内であった場合、 基地局通信制御部 1 1はステップ S P 5に移り、 当該下りデ 一夕パケヅトを送信した後ステップ S P 8に移る。 これに対して下りデ一夕パケ トのデ一夕長が有効パケット長より長い場合、 基地局通信制御部 1 1はステツ プ S P 4に移り、 下りデ一夕パケットを有効パケット長以内に分割した後、 ステ ヅプ S P 5で当該下りデ一夕パケヅトを送信する。

一方、 ステップ S P 2において下り送信デ一夕が存在しない場合、 基地局通信 制御部 1 1はステップ S P 6に移り、 ポーリング先の特定の端末局 3や不特定の 端末局 3からの上りデータパケットを所定時間待ち受ける。

ステップ S P 6において上りデ一夕パケットが到来しない場合、 基地局通信制 御部 1 1はステップ S Ρ 9に移る。 これに対してステップ S Ρ 6において上りデ —夕パケットが到来した場合、 基地局通信制御部 1 1はステップ S P 7に移って 当該上りデ一夕バケツトを受信した後、 次のステップ S P 8に移る。

ステップ S P 8において基地局通信制御部 1 1は、 上りデ一夕パケットの受信 完了又は下りデ一夕パケットの送信完了から次のメインビーコン送信までの時間 を算出し、 次のステップ S Ρ 9に移る。

ステップ S P 9において、 基地局通信制御部 1 1はステップ S P 8の算出結果 に基づき、 次のメインビーコンまでの間に、 マージン/? (デ一夕パケット長の最 小値） を見込んでサブビーコンを送信できるか否かを判断する。

ステヅプ S Ρ 9においてサブビ一コンが送信可能であると判断した場合、 ビ一 コン送信手段としての基地局通信制御部 1 1はステップ S P 1 0に移ってサブビ —コンを送信した後、 ステップ S P 2に戻る。 これに対してステップ S Ρ 9にお いてサブビーコンが送信不可能であると判断した場合、 基地局通信制御部 1 1は ステップ S Ρ 1 1に移ってメインビーコン周期 T iまで待機した後、 ステップ S P 1に戻ってメインビーコンを送信する。

かくして基地局 2は、 メインビーコン周期 T i毎に定期的にメインビーコンを 送信するとともに、 当該メインビーコンの間にサブビーコンを送信する。

また端末局 3においては、 図示しない ROMに記憶されている端末局送受信制 御プログラムを端末局通信制御部 21が読みだして実行することにより送受信処 理を ί了つ。

すなわち図 8において、 端末局 3の端末局通信制御部 21はルーチン RT21 の開始ステップから入ってステップ S Ρ 21に移る。 ステップ S Ρ 21において 端末局通信制御部 21は、 基地局 2からのビーコン （メインビーコンあるいはサ ブビーコン） を待ち受け、 当該ビーコンを受信すると、 次のステップ SP 22に 移る。

ステップ SP 22において端末局通信制御部 21は、 受信したビーコンの後続 デ一夕情報 412及び相手局 MACアドレス 406を参照し、 自局あての後続デ 一夕の有無を判断する。

ステップ SP22において自局あての後続デ一夕がある場合、 端末局通信制御 部 21はステップ SP 23に移り、 下りデ一夕パケヅトを受信した後ステップ S P 21に戻ってビーコンを待ち受ける。 これに対してステップ SP 22において 自局あての後続デ一夕がない場合、 端末局通信制御部 21はステップ SP24に 移り、 自局からの上り送信データの有無を判断する。

ステップ SP 24において上り送信デ一夕が存在しない場合、 端末局通信制御 部 21はステップ SP 21に戻ってビーコンを待ち受ける。 これに対してステツ プ SP22において上り送信データが存在する場合、 端末局通信制御部 21はス テツプ S P 25に移り、 上りデータバケツ卜のパケヅト長とメインビーコンに記 入されたビーコン間隔 Tn (有効パケット長） とを比較する。

ステップ SP 25において、 上りデータパケットのパケット長が有効パケット 長以内であった場合、 端末局通信制御部 21はステップ SP 27に移る。 これに 対して上りデ一夕バケツトのデ一夕長が有効パケット長より長い場合、 デ一夕分 割手段としての端末局通信制御部 21はステップ SP 26に移り、 上りデ一タパ ケヅトを有効パケヅト長以内に分割した後ステップ SP 27に移る。 ステップ S P 2 7において端末局通信制御部 2 1は、 受信したビーコンのポー リング情報 4 1 3を参照してポーリングの有無を判断する。

ステップ S P 2 7においてポーリング有りと判断した場合、 端末局通信制御部 2 1はステップ S P 2 8に移り、 受信したビーコンの相手局 MA Cアドレス 4 0 6に基づいて当該ポーリングが自局あてか否かを判断する。

ステップ S P 2 8においてポーリングが自局あてではないと判断した場合、 端 末局通信制御部 2 1は上りデータパケットの送信を中止してステップ S P 2 1に 戻る。 これに対してステップ S P 2 8においてポ一リングが自局あてであると判 断した場合、 端末局通信制御部 2 1はステップ S P 3 1に移り、 キャリアセンス を行うことなく上りデ一夕パケヅトを送信した後ステヅプ S P 1に戻ってビーコ ンを待ち受ける。

一方、 ステップ S P 2 7においてポーリング無しと判断した場合、 端末局通信 制御部 2 1はステップ S P 2 9に移り、 乱数に基づくランダムバックオフ時間だ け待機した後、 次のステップ S P 3 0に移る。

ステップ S P 3 0において、 端末局通信制御部 2 1はキャリアセンスを実行す る。 そして、 キャリアセンスに失敗した場合、 端末局通信制御部 2 1はステップ S P 2 1に戻ってビーコンを待ち受ける。 これに対してキヤリアセンスに成功し た場合、 データ送信手段としての端末局通信制御部 2 1はステップ S P 3 1に移 り、 上りデータバケツトを送信した後スデップ S P 1に戻ってビーコンを待ち受 ける。

かくして端末局 3は、 基地局 2から送信されるビーコンに従って送信及び受信 を行う。

( 5 ) 動作及び効果

以上の構成において、 この無線 L A Nシステム 1においては、 基地局 2から一 定周期でメインビーコンを送信するとともに、 当該メインビーコンの間に、 次の メインビーコンまでの時間を示すビーコン間隔 T nを記入したサブビーコンを適 宜送信するようにした。 また、 当該ビーコン間隔 Τ ηをメインビーコンにも記入 するようにした。

そして各端末局 3は、 送信するデータパケットのパケット長をメイン及びサブ ビ一コンに記入されたビーコン間隔 T nに基づいて調整し、 次のメインビーコン の送信開始前にデ一夕パケットが送信完了するようにした。

これにより、 デ一夕パケッ卜とメインビーコンの送信タイミングが重なるのを 防止することができるとともに、 システム全体のデ一夕伝送効率を向上すること ができる。 また、 基地局 2はメインビーコンを確実に一定間隔で送信することが でき、 これにより伝送の Q o Sを向上し得るとともに、 端末局 3は容易かつ確実 に間欠受信を行うことができ、 当該端末局 3の消費電力を削減することができる さらに、 メインビーコン及びサブビーコンに A C K/N A K情報、 アイドル情 報、 後続デ一夕情報やポーリング情報等の各種制御情報を集約して送信するよう にしたことにより、 別途ポーリング信号や A C K信号等を独立して送信する必要 が無くなり、 これによつてもシステム全体のデ一夕伝送効率を向上することがで きる。 また、 全ての端末局 3の送信動作をビーコンの制御情報によって基地局 2 が全て管理することができ、 これにより、 AVストリームのような Q 0 Sが求め られる伝送と通常のパケット伝送とを両立した、 使い勝手の良い無線 L A Nシス テムを実現できるとともに、 いわゆる隠れ端末問題を改善することができる。 ( 6 ) 他の実施の形態

なお上述の実施の形態においては、 無線通信管理装置としての基地局 2が無線 L A Nシスデム 1全体を管理してメイン及びサブビ一コンを送信するようにした が、 本発明はこれに限らず、 端末局 3のうちの一つが無線通信管理装置として動 作してメイン及びサブビーコンを送信するようにしてもよい （いわゆるアドホヅ ク通信） 。

また上述の実施の形態においては、 基地局 2の基地局通信制御部 1 1及び端末 局 3の端末局通信制御部 2 1が、 それぞれ R O Mに記憶されている基地局送受信 制御プ口グラム及び端末局送受信制御プログラムに従って送受信処理を実行する ようにしたが、 本発明はこれに限らず、 上述したプログラムが格納されているプ 口グラム格納媒体を基地局 2及び端末局 3にインスト一ルすることにより、 上述 の送受信処理を実行するようにしてもよい。

この場合、 上述したプログラムを基地局 2及び端末局 3にィンストールするた めのプログラム格納媒体としては、 例えば CD— ROM (Compact Di sk— Read Only M e m o r y ) や D VD (D i g i t a 1 Versat i l e Di sk)等のパッケージメディァのみならず、 プログラ ムが一時的又は永続的に格納される半導体メモリや磁気デイスク等で実現しても 良い。 また、 これらプログラム格納媒体にプログラムを格納する手段としては、 口一カルエリアネッ トワークやイン夕一ネット、 ディジタル衛星放送等の有線及 び無線通信媒体を用いても良い。

上述のように本発明によれば、 無線通信管理装置が次のメィンビーコンまでの 時間間隔を示すビーコン間隔情報をメインビ一コン及びサブビーコンに含めて送 信し、 無線端末装置は当該ビーコン間隔情報に基づいて送信デ一夕がメインビー コンの送信開始前に送信完了するように送信データを分割して送信するようにし たことにより、 ビーコンと送信デ一夕の送信タイミングが重なるのを防止してビ —コン周期を確実に一定にすることができ、 これにより伝送品質を確保し得ると とともに確実に間欠受信を行わせることができ、 またシステム全体のデ一夕伝送 効率を向上することができる。 産業上の利用の可能性

本発明の無線通信システムは、 例えば無線 LANシステムに適応される。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 複数の無線端末装置と、 当該無線端末装置間の通信を管理する無線通信管理 装置とからなる無線通信システムにおいて、

上記無線通信管理装置は、 上記無線通信システム内の同期を行うためのメイン ビーコンを一定間隔で送信するビーコン送信手段

を具え、

上記メインビーコンは、

次に上記メインビーコンが送信されるまでの時間間隔を示すビーコン間隔情報 を含むとともに、

不特定の上記無線端末 ¾置に対して送信を許可するアイ ドル情報と、 特定の上 記無線端末装置に対して送信を勧誘するポーリング情報と、 特定の上記無線端末 装置に対して上記ビーコンの送信後にデータを送信することを予告する送信予告 情報と、 特定の上記無線端末装置に対して当該無線端末装置が送信したデ一夕の 受信成功又は不成功を示す送達確認情報のうちの少なくとも 1つを含む

ことを特徴とする無線通信システム。

2 . 上記ビーコン送信手段は、

上記ビーコン間隔情報を含むとともに、 上記アイ ドル情報と、 上記ポーリング 情報と、 上記送信予告情報と、 上記送達確認情報のうちの少なくとも 1つを含む サブビ一コンを、 上記メインビーコンの間に送信する

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の無線通信システム。

3 . 上記無線端末装置は、

受信した上記メインビーコン又は上記サブビーコンに含まれる上記ビーコン間 隔情報と、 送信デ一夕の送信所要時間とを比較し、 当該送信所要時間が当該ビー コン間隔情報以上の場合は、 分割後の上記送信データが次の上記メインビーコン の送信開始前に送信完了するように上記送信データを分割するデータ分割手段と 上記送信デ一夕を送信するデータ送信手段と

を具えることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の無線通信システム。

4 . 上記複数の無線端末装置のうちの一つが上記無線通信管理装置として動作し て上記複数の無線端末装置間の通信を管理する

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の無線通信システム。

5 . 複数の無線端末装置間で通信を行う無線通信システムを管理する無線通信管 理装置において、

上記無線通信システム内の同期を行うためのメインビーコンを一定間隔で送信 するメインビーコン送信手段を具え、

上記メインビーコンは、

次に上記メインビーコンが送信されるまでの時間を示すビーコン送信時間を含 むとともに、

不特定の上記無線端末装置に対して送信を許可するアイドル情報と、 特定の上 記端末装置に対して送信を勧誘するポーリング情報と、 特定の上記無線端末装置 に対して上記ビーコンの送信後にデ一夕を送信することを予告する送信予告情報 と、 特定の上記無線端末装置に対して当該端末装置が送信したデ一夕の受信成功 又は不成功を示す送達確認情報のうちの少なくとも 1つを含む

ことを特徴とする無線通信管理装置。

6 . 上記ビーコン送信手段は、 上記ビーコン間隔情報を含むとともに、 上記アイ ドル情報と、 上記ポーリング情報と、 上記送信予告情報と、 上記送達確認情報の うちの少なくとも 1つを含むサブビーコンを、 上記メインビーコンの間に送信す る ことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の無線通信管理装置。

7 . 上記複数の無線端末装置のうちの一つが上記無線通信管理装置として動作し て上記無線端末装置間の通信を管理する

ことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の無線通信管理装置。

8 . 所定の無線通信管理装置の制御下で無線通信を行う無線端末装置において、 上記無線通信管理装置から一定間隔で送信されるメインビーコン及び当該メイ ンビーコンの間に送信されるサブビーコンを受信する受信手段と、

受信した上記メィンビーコン及び上記サブビーコンに含まれる、 次に上記メィ ンビーコンが送信されるまでの時間間隔を示すビーコン間隔情報と、 送信データ の送信所要時間とを比較し、 上記送信所要時間が上記ビーコン間隔情報以上の場 合は、 分割後の上記送信デ一夕が次の上記メインビーコンの送信開始前に送信完 了するように上記送信デ一夕を分割するデータ分割手段と、

上記送信データを送信するデータ送信手段と

を具えることを特徴とする無線端末装置。

9 . 複数の無線端末装置と、 当該複数の無線端末装置間の通信を管理する無線通 信管理装置とからなる無線通信システムの通信制御方法において、

上記無線通信システム内の同期を行うためのメインビーコンを一定間隔で上記 無線通信管理装置から送信し、

上記メインビーコンは、

次に上記メインビーコンが送信されるまでの時間間隔を示すビーコン間隔情報 を含むとともに、

不特定の上記無線端末装置に対して送信を許可するアイドル情報と、 特定の上 記無線端末装置に対して送信を勧誘するポーリング情報と、 特定の上記無線端末 装置に対して上記ビーコンの送信後にデータを送信することを予告する送信予告 情報と、 特定の上記無線端末装置に対して当該無線端末装置が送信したデータの 受信成功又は不成功を示す送達確認情報のうちの少なくとも 1つを含む

ことを特徴とする通信制御方法。

1 0 . 上記ビーコン間隔情報を含むとともに、 上記アイ ドル情報と、 上記ポーリ ング情報と、 上記送信予告情報と、 上記送達確認情報のうちの少なくとも 1つを 含むサブビーコンを、 上記メィンビ一コンの間に上記無線通信管理装置から送信 する

ことを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の通信制御方法。

1 1 . 上記無線端末装置は、

受信した上記メインビ一コン又は上記サブビーコンに含まれる上記ビーコン間 隔情報と、 送信データの送信所要時間とを比較し、

当該送信所要時間が当該ビーコン間隔情報以上の場合は、 分割後の上記送信デ 一夕が次の上記メィンビ一コンの送信開始 に送信完了するように上記送信デ一 夕を分割して上記送信データを送信する

ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項に記載の通信制御方法。

1 2 . 上記複数の無線端末装置のうちの一つが上記無線通信管理装置として動作 して上記複数の無線端末装置間の通信を管理する

ことを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の通信制御方法。