WO2014076990A1 - 無線アクセスポイント装置および帯域制御方法 - Google Patents

無線アクセスポイント装置および帯域制御方法 Download PDF

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WO2014076990A1
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bandwidth
access point
transmission
wireless access
point device
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PCT/JP2013/065061
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内田　繁
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三菱電機株式会社
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H04W28/18—Negotiating wireless communication parameters
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H04W28/18—Negotiating wireless communication parameters
    • H04W28/20—Negotiating bandwidth
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/52—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on load

Definitions

  • the present invention relates to a wireless access point device and a bandwidth control method.
  • IEEE 802.11n which is a wireless LAN (Local Area Network) standard that realizes a transmission speed of over 100 Mbps
  • 40 MHz A transmission mode using a certain bandwidth is defined.
  • IEEE802.11n considering the backward compatibility of legacy terminals using IEEE802.11a / b / g, the 20 MHz band called “primary channel” is used for control frame transmission and legacy terminal transmission. Used for data frame transmission.
  • the 40 MHz bandwidth is used, two channels of the 20 MHz bandwidth are bundled and used.
  • the expanded 20 MHz band is called a “secondary channel”.
  • IEEE 802.11ac which is currently being standardized, is scheduled to define transmission modes using bandwidths of 80 MHz and 160 MHz in addition to 40 MHz.
  • the wireless LAN can be further increased in speed, but the use of a finite frequency becomes wideband, so that interference from other wireless LAN devices in the surroundings and other wireless systems using the same frequency band occurs. This causes a problem that the transmission speed is not stable.
  • since interference is given to other wireless LAN devices and other wireless systems there is a possibility of reducing transmission efficiency from the viewpoint of the entire system using the same frequency band.
  • Patent Document 1 discloses that the wireless communication apparatus measures the frame error rate when transmitting in the bandwidth mode “40 MHz” and the bandwidth mode “Duplicate”, determines the threshold value, and determines the bandwidth. If it is determined that the mode “40 MHz” transmission is not appropriate, the data transmission terminal is designated by the transmission bandwidth from the data reception terminal to the data transmission terminal, even though the data reception terminal cannot receive the 40 MHz frame.
  • an invention wireless communication apparatus, wireless communication method that can prevent the BTS from continuously transmitting 40 MHz frames and prevent the waste of the entire bandwidth of the BSS (Basic Service Set) and the transmission power of the terminal. Yes.
  • the transmission rate (MCS (Modulation Coding Scheme) Index, GI (Guard Interval) length)
  • MCS Modulation Coding Scheme
  • GI Guard Interval
  • the transmission rate used in the bandwidth mode “40 MHz” and the bandwidth mode “Duplicate” is controlled so that the transmission rate does not change during the frame error rate measurement.
  • the present invention has been made in view of the above, and is a wireless access point device capable of improving transmission efficiency while avoiding complicated control even when an adaptive modulation algorithm is operated independently And to obtain a bandwidth control method.
  • the present invention accommodates one or more wireless client terminals and communicates with each wireless client terminal using one of a plurality of bandwidths.
  • An access point device a transmission rate determining means for individually determining each transmission rate for each accommodated wireless client terminal, and a system communication capacity based on the transmission rate and the number of accommodated wireless client terminals
  • a bandwidth determining means for determining a bandwidth to be used by determining the threshold for the approximate value.
  • the present invention it is possible to provide stable throughput and improve transmission efficiency.
  • the transmission efficiency of the entire system using the same frequency band including other systems can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a first embodiment of a wireless communication system including a wireless access point device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the wireless access point device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a threshold used in the system bandwidth determination operation according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the threshold used in the system bandwidth determination operation according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the wireless access point device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of threshold values used in the system bandwidth determination operation according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a threshold used in the system bandwidth determination operation according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is an operation explanatory diagram of the wireless access point device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the wireless access point device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a first embodiment of a wireless communication system including a wireless access point device according to the present invention.
  • the wireless communication system includes a wireless access point device 10, one or more wireless client terminals 20, and a line termination device 30.
  • the wireless access point device 10 according to the present invention is installed, for example, in a home, and performs wireless communication with the wireless client terminal 20, thereby constructing a wireless LAN.
  • the number of wireless client terminals 20 is not limited to the illustrated example. In the following description, the wireless client terminal 20 may be referred to as a terminal 20.
  • the wireless communication system is configured to support the infrastructure mode of the IEEE 802.11 standard.
  • the wireless access point device 10 is connected to the communication line 40 via the line termination device 30.
  • the wireless client terminal 20 can be connected to the Internet or the like via the wireless access point device 10, the line termination device 30, and the communication line 40.
  • the wireless access point device 10 may be integrated with the line termination device 30, for example.
  • you may have a function equivalent to a home gateway apparatus.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the wireless access point device 10.
  • the wireless access point device 10 includes a MAC layer processing unit 100, a physical layer processing unit 110, and a GUI (Graphical User Interface) providing unit 120 as main components.
  • An antenna 130 is connected to the physical layer processing unit 110.
  • FIG. 2 also shows the line termination device 30.
  • a solid line indicates delivery of a signal such as a frame, and a broken line indicates delivery of various other information.
  • the MAC layer processing unit 100 includes a used bandwidth determination unit 101, a transmission management unit 102, an RSSI acquisition unit 103, a transmission error rate calculation unit 104, a management frame generation unit 105, a data frame transmission queue 106, and a management frame transmission queue 107. And a management frame reception processing unit 108.
  • the used bandwidth determination unit 101 operates as a calculation unit and a bandwidth determination unit.
  • the physical layer processing unit 110 includes a transmission processing unit 111, a reception processing unit 112, a 20 MHz processing unit 113, a 40 MHz processing unit 114, an 80 MHz processing unit 115, and a use bandwidth changing unit 116.
  • the various processes and various functions (the above-described components) by the MAC layer processing unit 100 and the physical layer processing unit 110 may be realized in software by a processor executing a predetermined program. It may be realized in hardware by a circuit or device configured for this purpose. Alternatively, it may be realized by a combination of software and hardware.
  • the used bandwidth determining unit 101 determines the bandwidth to be used for communication with each wireless client terminal 20.
  • the transmission management unit 102 determines a transmission rate for transmitting a frame to the wireless client terminal 20. The transmission rate is determined for each wireless client terminal 20 individually.
  • the RSSI acquisition unit 103 acquires an RSSI (Received Signal Strength Indication) measured by the reception processing unit 112 of the physical layer processing unit 110.
  • the transmission error rate calculation unit 104 acquires information on the number of frames transmitted to the wireless client terminal 20 and information on the number of frames successfully transmitted (or the number of frames for which transmission failed) from the transmission processing unit 111 of the physical layer processing unit 110. The transmission error rate is calculated.
  • the management frame generation unit 105 generates a predetermined management frame to be transmitted to the wireless client terminal 20.
  • the data frame transmission queue 106 temporarily holds data frames to be transmitted to the wireless client terminal 20.
  • the management frame transmission queue 107 temporarily holds a management frame to be transmitted to the wireless client terminal 20.
  • the management frame reception processing unit 108 extracts various types of information included in the management frame received from the wireless client terminal 20.
  • the transmission processing unit 111 extracts the data frame stored in the data frame transmission queue 106 of the MAC layer processing unit 100 and the management frame stored in the management frame transmission queue 107, and becomes a destination. Transmit to the wireless client terminal 20.
  • the reception processing unit 112 receives various frames from the wireless client terminal 20.
  • the 20 MHz processing unit 113 converts the signal output from the transmission processing unit 111 into a radio signal transmitted from the antenna 130, and the reception processing unit 112 receives the radio signal received by the antenna 130. Convert to handled signal.
  • the 40 MHz processing unit 114 converts the signal output from the transmission processing unit 111 into a radio signal transmitted from the antenna 130, and the reception processing unit 112 receives the radio signal received by the antenna 130. Convert to handled signal.
  • the 80 MHz processing unit 115 converts the signal output from the transmission processing unit 111 into a radio signal to be transmitted from the antenna 130 when the use bandwidth is 80 MHz, and the reception processing unit 112 receives the radio signal received by the antenna 130. Convert to handled signal.
  • the used bandwidth changing unit 116 selects a processing unit to be used from the 20 MHz processing unit 113, the 40 MHz processing unit 114, and the 80 MHz processing unit 115 according to the determination result in the used bandwidth determination unit 101 of the MAC layer processing unit 100 ( Switch the processing unit to use).
  • the GUI providing unit 120 is a functional unit that enables a user to perform various settings related to wireless communication of the own device (wireless access point device 10), stores device default setting values, and sets user setting information ( (User setting change information) is also stored. For example, when the apparatus is turned on and started up, the user is requested to make various settings related to wireless communication, and the contents set by the user are stored as user setting information.
  • the GUI is taken as an example of the setting method, the setting method is not limited to the GUI.
  • the user setting information may be acquired and stored by other methods.
  • the operation of the wireless access point device 10 of the present embodiment will be described below. The description will focus on characteristic operations, and the description of other general operations will be omitted.
  • the transmission management unit 102 determines a transmission rate used when transmitting a data frame to the wireless client terminal 20. Specifically, the transmission management unit 102 includes the RSSI value of each terminal 20 acquired by the RSSI acquisition unit 103 from the reception processing unit 112 of the physical layer processing unit 110 and the transmission error rate calculation unit 104 of the physical layer processing unit 110. The transmission error rate for each terminal 20 calculated based on the information acquired from the transmission processing unit 111 (frame transmission success / failure information or information corresponding thereto) is acquired.
  • the acquired information (RSSI value and transmission error rate), the upper limit (latest value) of the bandwidth used in the system determined by the used bandwidth determination unit 101, and the connection process between the own device and the terminal 20 are managed.
  • transmission for the selected communication method for example, IEEE802.11b, IEEE802.11g, IEEE802.11n, etc.
  • the bandwidth of the selected communication method Determine the rate.
  • an algorithm for determining a transmission rate as described above, an MCS Index, a set of GI lengths, or index information indicating a transmission rate
  • the transmission rate is determined based on the RSSI value of the terminal 20 and the transmission error rate.
  • the present invention is not limited to this, and other information, for example, feedback information for determining the transmission rate is provided for each terminal. 20 may be determined based on the acquired information.
  • the transmission rate may be determined by other methods.
  • the determination result in the transmission management unit 102 (information on the determined communication method of each terminal 20 and transmission rate information including bandwidth information) is obtained for the data frame for each terminal 20 accumulated in the data frame transmission queue 106.
  • the information is given to the physical layer processing unit 110 together with the data frame.
  • the determination result in the transmission management unit 102 is also passed to the used bandwidth determination unit 101.
  • the used bandwidth determining unit 101 that has received the information on the communication method and the transmission rate first refers to the user setting information stored in the GUI providing unit 120 and determines the bandwidth to be used by default.
  • the upper limit of the bandwidth used in the systems described in this embodiment and the following embodiments may be controlled so as not to exceed this.
  • the used bandwidth determination unit 101 determines the bandwidth to be used, the used bandwidth determination unit 101 notifies the transmission management unit 102 of the determined bandwidth.
  • the physical layer processing unit 110 is notified as necessary. That is, when the bandwidth to be used is different from the previous bandwidth, the bandwidth used by the physical layer processing unit 110 is also notified. Further, for example, when the user changes the bandwidth by a GUI operation while the apparatus is operating, the bandwidth to be used may be determined in the same procedure as described above and reflected immediately.
  • the used bandwidth determining unit 101 After determining the bandwidth to be used by default, the used bandwidth determining unit 101 periodically inquires the transmission management unit 102, and targets each terminal 20 connected to its own device at that time. 20 is acquired (information on the transmission rate when a frame is transmitted to each terminal 20).
  • the transmission rate depends on, for example, the communication method being used, and the transmission rate changes when the communication method is changed.
  • the transmission rate information need not be a value in units of bps, and may be frequency utilization efficiency, or any unit as long as the transmission rate ratio does not change. In order to simplify the calculation, the value may be rounded.
  • the MCS Index, GI length, and transmission bandwidth index information of each terminal 20 or index information indicating the transmission rate may be acquired from the transmission management unit 102 and converted into an actual transmission rate.
  • each terminal 20 may change in real time, for example, as described in the following equation (1), by multiplying a periodically acquired value by a coefficient and adding the result The average transmission rate of each terminal 20 may be calculated.
  • the transmission rate for each terminal 20 is weighted averaged between the terminals 20 to consider only transmission from the own device to each terminal 20. Estimate the approximate system communication capacity at the time. The approximate value of the system communication capacity is calculated according to the following formula (2), for example.
  • the coefficient ⁇ i in equation (2) may be obtained simply by calculation of the following equation (3), assuming that the bandwidth occupation time of the data frame transmitted to each terminal 20 is constant, or the data frame transmission queue 106 Alternatively, the data amount of each terminal 20 sent out per unit time may be acquired via the transmission management unit 102, and may be obtained by calculation of the following equation (4) using the transmission rate of each terminal 20.
  • the weight is 0 for the terminal 20 that is not communicating with the own device (wireless access point device 10). Note that when all terminals are not communicating, the calculation of Expression (4) is not performed, and the processes described below are not performed.
  • the used bandwidth determination unit 101 compares the estimated system communication capacity obtained by the above calculation with a predetermined threshold value, and uses it for transmission from its own device and reception from each terminal 20.
  • the bandwidth that is, the upper limit of the bandwidth used in the system (hereinafter referred to as the system bandwidth) is determined.
  • the usable bandwidth will be described as three types of 20 MHz, 40 MHz, and 80 MHz. However, it is not necessary to limit the usable bandwidth to this, and various bandwidth sets can be supported.
  • 100 Mbps is set as the switching threshold between the 20 MHz bandwidth and the 40 MHz bandwidth
  • 300 Mbps is set as the switching threshold between the 40 MHz bandwidth and the 80 MHz bandwidth.
  • the used bandwidth determination unit 101 changes the system bandwidth to 80 MHz when the estimated system communication capacity calculated by performing the above operation exceeds 300 Mbps. To do.
  • the approximate system communication capacity is less than 100 Mbps
  • the system bandwidth is changed to 20 MHz.
  • the current system bandwidth is 20 MHz and the calculated estimated system communication capacity exceeds 100 Mbps
  • the system bandwidth is changed to 40 MHz.
  • the current system bandwidth is 80 MHz and the calculated approximate system communication capacity is less than 300 Mbps, the system bandwidth is changed to 40 MHz.
  • the used bandwidth determining unit 101 when it is necessary to temporarily disconnect each terminal 20 that is currently communicating, The change may be implemented after waiting until the amount of data communication becomes equal to or less than a certain threshold value or until the disconnection of all the terminals 20 is recognized.
  • a threshold for expanding the bandwidth may be set separately from a threshold for reducing the bandwidth.
  • the threshold value when expanding the system bandwidth from 20 MHz to 40 MHz is 125 Mbps
  • the threshold value when narrowing from 40 MHz to 20 MHz is 100 Mbps
  • the threshold value when expanding the system bandwidth from 40 MHz to 80 MHz is 350 Mbps
  • 80 MHz to 40 MHz is set to 300 Mbps.
  • the system bandwidth determined by the above procedure is given as information to the data frame for each terminal 20 accumulated in the data frame transmission queue 106 via the transmission management unit 102, and transmitted by the physical layer processing unit 110. Passed to the processing unit 111. Further, the system bandwidth is notified to the management frame generation unit 105 via the transmission management unit 102, and the management frame generation unit 105 receives the system bandwidth, information on the received management frame, A management frame is generated based on other setting information (not described in the present embodiment), and passed to the transmission processing unit 111 of the physical layer processing unit 110 via the management frame transmission queue 107. Further, the used bandwidth determining unit 101 sets the system bandwidth in the used bandwidth changing unit 116 of the physical layer processing unit 110.
  • the used bandwidth changing unit 116 for which the system bandwidth is set is a wireless client using a 20 MHz processing unit 113, a 40 MHz processing unit 114, and an 80 MHz processing unit 115 that correspond to the set system bandwidth.
  • the setting in the physical layer processing unit 110 is changed so as to communicate with the terminal 20.
  • the used bandwidth changing unit 116 selects an FFT (Fast Fourier Transform) / IFFT (Inverse FFT) size, a transmission output, a transmission filter, and the like.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • IFFT Inverse FFT
  • the use bandwidth changing unit 116 is not provided, and a configuration in which the above setting is fixed regardless of the system bandwidth or determined on a frame-by-frame basis is not excluded.
  • the transmission processing unit 111 In the physical layer processing unit 110, when the transmission processing unit 111 receives a data frame or a management frame from the MAC layer processing unit 100, the transmission layer processing unit 111 performs processing such as FEC encoding and modulation on the received frame, and then performs 20 MHz processing.
  • the 20 MHz processing unit 113, 40 MHz processing unit 114, or 80 MHz processing unit 115 that has received the transmission frame from the transmission processing unit 111 performs IFFT processing, transmission filter processing, and the like, and transmits a signal to the terminal 20 via the antenna 130. To do.
  • the transmission processing unit 111 cooperates with the reception processing unit 112 to count the number of received ACKs for each data frame transmitted to the terminal 20 and the number of received ACKs for each terminal 20 for successful frame transmission / Stored as failure information.
  • the reception processing unit 112 may hold frame transmission success / failure information.
  • the reception processing unit 112 performs processing such as demodulation and FEC decoding. In addition, the reception processing unit 112 stores the RSSI value for each terminal 20 and delivers a reception frame including a management frame to the MAC layer processing unit 100.
  • the wireless access point device 10 calculates the approximate value of the system communication capacity based on the transmission rate for each of the subordinate wireless client terminals 20, and uses the calculated approximate value as a threshold value. Determine the bandwidth to be used.
  • the bandwidth used in the system is narrowed, so that it is less susceptible to external radio wave interference and provides a stable throughput. Can do.
  • the probability of being an interference source itself is lowered, so that it is possible to improve the transmission efficiency of the entire system using the same frequency band including other systems.
  • the transmission rate determined based on information related to communication quality is not used to determine the necessity of bandwidth change using information (frame error rate, etc.) whose value changes suddenly due to a change in the modulation method. Since the necessity for the change is determined based on this, it is possible to correctly determine whether or not the bandwidth needs to be changed even in a system to which adaptive modulation is applied.
  • the wireless access point device 10 calculates an approximate value of the system communication capacity using the transmission rate for each terminal 20, and uses that value to determine the upper limit of the bandwidth used in the system.
  • this embodiment is applied to a conventional wireless access point device, it is only necessary to add a functional unit that performs processing for determining bandwidth change without changing adaptive modulation control processing. It is very easy.
  • the approximate system communication capacity obtained using the above equation (2) is a value that does not consider frame reception in the wireless access point device 10, but is wireless except for a special environment. Considering that there is no significant difference in the transmission / reception propagation environment between the access point device 10 and the terminal 20, the approximate value is sufficient.
  • Embodiment 2 the bandwidth to be used in the system is determined using only the transmission rate, but in this embodiment, the bandwidth to be used in the system is also determined using the reception rate in addition to the transmission rate. decide.
  • the configuration of the wireless communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1).
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the wireless access point device according to the second embodiment.
  • the wireless access point device 10a of the present embodiment has a data frame reception processing unit 109 for the MAC layer processing unit 100 provided in the wireless access point device 10 (see FIG. 2) of the first embodiment. Is added.
  • symbol is attached
  • the data frame reception processing unit 109 in the MAC layer processing unit 100a acquires reception rate information from the reception processing unit 112 of the physical layer processing unit 110.
  • the reception rate information is information indicating at what transmission rate the frame received from the wireless client terminal 20 is transmitted. Similar to the transmission rate information described in the first embodiment, the MCS of the received data frame. Index information for each index, GI length, and reception bandwidth, or index information indicating a reception rate.
  • the reception rate is determined on the wireless client terminal 20 side, and the determination result is given to the data frame as reception rate information.
  • the data frame reception processing unit 109 acquires and updates the reception rate information of each wireless client terminal 20 connected to its own device from the reception processing unit 112 as appropriate.
  • the used bandwidth determination unit 101 obtains transmission rate information from the transmission management unit 102 and calculates the reception rate held by the data frame reception processing unit 109 in calculating the approximate value of the system communication capacity when determining the used band. Get information.
  • the reception rate information is MCS Index acquired from the reception frame of each terminal 20, index information of GI length, reception bandwidth, or index information indicating the reception rate, the used bandwidth determination unit 101 is actually Convert to reception rate.
  • each terminal 20 Since the individual reception rate of each terminal 20 may change in real time, as described in the following equation (5), for example, as described in the following equation (5), a coefficient is set for a periodically acquired value.
  • the average reception rate of each terminal 20 may be calculated by multiplying and adding.
  • the used bandwidth determining unit 101 obtains the transmission rate information and the reception rate information for each terminal 20, next, the transmission rate and the reception rate for each terminal 20 are weighted and averaged between the terminals 20, thereby obtaining the system communication capacity. Obtain an approximate value.
  • the approximate value of the system communication capacity is calculated according to the following formula (6), for example.
  • the coefficients ⁇ i and ⁇ i in Equation (6) are simply calculated assuming that the bandwidth occupied time of the data frame transmitted to each terminal 20 and the data frame received from each terminal 20 is constant.
  • the data amount of each terminal 20 transmitted / received per unit time may be measured by the transmission management unit 102 and the data frame reception processing unit 109 to obtain the information. Alternatively, it may be obtained by calculation of the following equation (8).
  • Embodiment 3 The wireless access point apparatus according to the present embodiment is designed to take into consideration the use of the DFS (Dynamic Frequency Selection) function when determining the system bandwidth in the wireless access point apparatuses according to the first and second embodiments. is there.
  • the configurations of the wireless communication system and the wireless access point device are the same as those in the first or second embodiment (see FIGS. 1, 2, and 5). In the present embodiment, only parts different from the first and second embodiments will be described.
  • the DFS function is a function in which the wireless access point device 10 always monitors the interference wave of the radar or the like and changes the use frequency band so that the wireless LAN communication does not affect the weather radar or the like.
  • the 5.3 GHz band (W53) and 5.6 GHz band (W56) used by the 5 GHz band wireless LAN overlap with the frequency bands used by various existing radars, and it is necessary to apply the DFS function.
  • the 5.2 GHz band (W52) is a standard that does not require the DFS function to be applied.
  • the frequency band to be used is changed when an interference wave such as a radar is detected.
  • a wide band such as 80 MHz or 160 MHz
  • the probability that communication is interrupted increases.
  • IP Internet Protocol
  • the used bandwidth determining unit 101 grasps the frequency band to be used from the wireless channel information notified from the GUI providing unit 120 and uses W53 / W56. For example, as described in FIG. 6, the threshold for switching between 20 MHz and 40 MHz of the system bandwidth is changed to 200 Mbps, and the threshold for switching between 40 MHz and 80 MHz of the system bandwidth is changed to 500 Mbps.
  • the threshold for switching the system bandwidth is set to the normal time (the frequency band to which the DFS function is not applied).
  • the threshold value is changed to a different threshold value.
  • the frequency band to which the DFS function is applied is changed to a threshold value higher than normal during use, thereby increasing the probability of selecting a narrow bandwidth.
  • Embodiment 4 FIG.
  • the wireless access point device according to the present embodiment adds a power saving function to the wireless access point devices according to the first to third embodiments, and determines the system bandwidth in consideration of the setting state of the power saving function. It is.
  • the configurations of the wireless communication system and the wireless access point device are the same as those in the first or second embodiment (see FIGS. 1, 2, and 5). In the present embodiment, only parts different from the first to third embodiments will be described.
  • the used bandwidth determination unit 101 grasps the timing of power saving setting from the power saving setting information notified from the GUI providing unit 120, and the power saving setting is described in, for example, FIG.
  • the threshold for switching between 20 MHz and 40 MHz of the system bandwidth is changed to 200 Mbps
  • the threshold for switching between 40 MHz and 80 MHz of the system bandwidth is changed to 500 Mbps.
  • the information may be set in consideration of the connection state between the wireless access point device 10 and the terminal 20. good.
  • the wireless access point device changes the threshold for switching the system bandwidth to a threshold higher than the normal time (state in which power saving is not set) in a state where power saving is set. It was decided. As a result, in a state where power saving is set, the system bandwidth is actively narrowed, which can contribute to reduction of power consumption.
  • Embodiment 5 The wireless access point device according to the present embodiment is such that the system bandwidth is determined according to the interference power amount of the secondary channel in the wireless access point devices according to the first to fourth embodiments.
  • the configurations of the wireless communication system and the wireless access point device are the same as those in the first or second embodiment (see FIGS. 1, 2, and 5). In the present embodiment, only the parts different from the first to fourth embodiments will be described.
  • the used bandwidth determining unit 101 acquires the interference power amount of the secondary channel measured when the device itself is activated or activated.
  • the method for obtaining the amount of interference power is not specified. You may acquire by any method.
  • FIG. 8 shows an example in which a center frequency of 5220 MHz is used as the primary channel, the interference power amount of the secondary channel is ⁇ 90 dBm, and the interference power amount of the secondary 40 MHz channel is ⁇ 72.6 dBm on average.
  • the threshold for switching between 20 MHz and 40 MHz of the system bandwidth is changed according to the interference power amount of the secondary channel
  • the threshold for switching between 40 MHz and 80 MHz of the system bandwidth is changed according to the interference power amount of the secondary 40 MHz channel.
  • each threshold value is changed according to FIG.
  • the threshold is set according to the interference power amount.
  • the relational expression of the 20 MHz / 40 MHz switching threshold is the following expression (9), and the relational expression of the 40 MHz / 80 MHz switching threshold is the following expression (10).
  • the 20 MHz / 40 MHz switching threshold is set to 100 Mbps, and the 40 MHz / 80 MHz switching threshold is set to 474 Mbps.
  • the wireless access point device sets the switching threshold of the system bandwidth to a value corresponding to the interference power amount of the secondary channel. As a result, it is possible to change the bandwidth used in the system more appropriately by using the information of the scanned other channels. In addition, the probability that the communication between the wireless access point device and the wireless client terminal becomes an interference source of another system or another communication can be suppressed low.
  • the wireless access point device is useful for a wireless communication system in which the system bandwidth to be used is variable.
  • 10a wireless access point device 20 wireless client terminal, 30 line termination device, 40 communication line, 100, 100a MAC layer processing unit, 101 used bandwidth determination unit, 102 transmission management unit, 103 RSSI acquisition unit, 104 transmission error Rate calculation unit, 105 management frame generation unit, 106 data frame transmission queue, 107 management frame transmission queue, 108 management frame reception processing unit, 109 data frame reception processing unit, 110 physical layer processing unit, 111 transmission processing unit, 112 reception processing Part, 113 20 MHz processing part, 114 40 MHz processing part, 115 80 MHz processing part, 116 used bandwidth changing part, 130 antenna.

Abstract

　本発明は、１台以上の無線クライアント端末を収容し、複数の帯域幅の中の一つを使用して各無線クライアント端末と通信する無線アクセスポイント装置であって、収容している無線クライアント端末それぞれに対する各送信レートを個別に決定する送信管理部１０２と、送信レートおよび収容している無線クライアント端末の台数に基づいて、システム通信容量の概算値を算出し、概算値を閾値判定することにより、使用する帯域幅を決定する使用帯域幅決定部１０１と、を備えている。

Description

無線アクセスポイント装置および帯域制御方法
　本発明は、無線アクセスポイント装置および帯域制御方法に関する。
　１００Ｍｂｐｓ超の伝送速度を実現する無線ＬＡＮ(Local　Area　Network）規格であるＩＥＥＥ(Institute　of　Electrical　and　Electronics　Engineers)８０２．１１ｎでは、従来のＩＥＥＥ８０２．１１系規格で使用する帯域幅２０ＭＨｚに加えて、４０ＭＨｚの帯域幅を使用した伝送モードが規定されている。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇを使用するレガシー端末のバックワードコンパチビリティを考慮し、「プライマリ・チャネル(primary　channel)」と呼ぶ２０ＭＨｚ帯域を、制御フレームの伝送、レガシー端末とのデータフレーム伝送に使用する。また、４０ＭＨｚ帯域幅使用時は、２０ＭＨｚ帯域幅の２つのチャネルを束ねて使用する。拡張された２０ＭＨｚ帯域を「セカンダリ・チャネル(secondary　channel)」と呼ぶ。
　一方、現在規格化が進められているＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、４０ＭＨｚに加えて８０ＭＨｚ、１６０ＭＨｚの帯域幅を使用した伝送モードが規定される予定である。これにより、無線ＬＡＮの更なる高速化が実現される一方で、有限である周波数の利用が広帯域になることで、周囲の他無線ＬＡＮ機器、同一周波数帯を使用する他無線システムからの被干渉により、伝送速度が安定しない問題が発生する。また反対に、他無線ＬＡＮ機器、他無線システムへ干渉を与えることになるため、同一周波数帯を使用するシステム全体の観点で、伝送効率を落とす可能性も秘めている。
　このような課題に対し、特許文献１には、無線通信装置が、帯域幅モード「４０ＭＨｚ」と帯域幅モード「Ｄｕｐｌｉｃａｔｅ」で送信した場合のフレーム誤り率を計測し、それぞれ閾値判定し、帯域幅モード「４０ＭＨｚ」送信が適切でないと判断した場合は、データ受信端末からデータ送信端末へ送信帯域幅を指定することにより、データ受信端末が４０ＭＨｚフレームを受信できない状況であるにもかかわらずデータ送信端末が４０ＭＨｚフレームを送信し続けることを回避し、ＢＳＳ(Basic　Service　Set)全体の帯域の浪費、および端末の送信電力の浪費を防ぐことができる発明（無線通信装置、無線通信方法）が開示されている。
特開２００８－１９９１０２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の無線通信装置では、開示されている無線通信方式と独立して適応変調アルゴリズムを動作させた場合、送信レート（ＭＣＳ(Modulation　Coding　Scheme)　Ｉｎｄｅｘ、ＧＩ(Guard　Interval)長の組、および使用する帯域幅により一意に決まる場合を含む）が通信状況に合わせて変化し、フレーム誤り率が急激に改善することがあるため、フレーム誤り率を正確に計測することが出来ない。すなわち、最適な帯域幅モードを選択することが出来ず、伝送効率が低下する。一方、フレーム誤り率を正確に計測するために、フレーム誤り率計測中は送信レートが変化しないように制御する、帯域幅モード「４０ＭＨｚ」と帯域幅モード「Ｄｕｐｌｉｃａｔｅ」で使用する送信レートを合わせる、等の制御をした場合、制御方法の複雑さが増す上に、フレーム誤り率計測中は適切な適応変調制御が実施出来ない、という問題点があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、独立して適応変調アルゴリズムを動作させた場合でも制御が複雑化するのを回避しつつ伝送効率を向上させることが可能な無線アクセスポイント装置および帯域制御方法を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１台以上の無線クライアント端末を収容し、複数の帯域幅の中の一つを使用して各無線クライアント端末と通信する無線アクセスポイント装置であって、収容している無線クライアント端末それぞれに対する各送信レートを個別に決定する送信レート決定手段と、前記送信レートおよび収容している無線クライアント端末の台数に基づいて、システム通信容量の概算値を算出する算出手段と、前記概算値を閾値判定することにより、使用する帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、安定したスループットを提供し、伝送効率を向上させることができるという効果を奏する。また、他システムを含めた同一周波数帯を使用するシステム全体での伝送効率を改善することができるという効果を奏する。
図１は、本発明にかかる無線アクセスポイント装置を備えた無線通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１の無線アクセスポイント装置の構成例を示す図である。 図３は、実施の形態１のシステム帯域幅の決定動作で使用する閾値の一例を示す図である。 図４は、実施の形態１のシステム帯域幅の決定動作で使用する閾値の他の例を示す図である。 図５は、実施の形態２の無線アクセスポイント装置の構成例を示す図である。 図６は、実施の形態３のシステム帯域幅の決定動作で使用する閾値の一例を示す図である。 図７は、実施の形態４のシステム帯域幅の決定動作で使用する閾値の一例を示す図である。 図８は、実施の形態５の無線アクセスポイント装置の動作説明図である。 図９は、実施の形態５の無線アクセスポイント装置の動作説明図である。
　以下に、本発明にかかる無線アクセスポイント装置および帯域制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明にかかる無線アクセスポイント装置を備えた無線通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。
　本実施の形態の無線通信システムは、無線アクセスポイント装置１０と、１台以上の無線クライアント端末２０と、回線終端装置３０とを含んで構成されている。本発明にかかる無線アクセスポイント装置１０は、例えば家庭内に設置され、無線クライアント端末２０と無線通信を行い、これにより無線ＬＡＮを構築している。なお、無線クライアント端末２０の台数は図示の例に限定されるものではない。以下の説明では、無線クライアント端末２０を端末２０と称する場合もある。
　本実施の形態の無線通信システムは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のインフラストラクチャモードに対応するように構成されている。図１の例では、無線アクセスポイント装置１０が回線終端装置３０を介して、通信回線４０に接続されている。かかる例によれば、無線クライアント端末２０は、無線アクセスポイント装置１０、回線終端装置３０および通信回線４０を介して、インターネット等に接続可能である。なお、無線アクセスポイント装置１０は、例えば、回線終端装置３０と一体化されても構わない。また、ホームゲートウェイ装置相当の機能を持っていても構わない。
　図２は、無線アクセスポイント装置１０の構成例を示す図である。図示したように、無線アクセスポイント装置１０は、主要な構成要素として、ＭＡＣ層処理部１００、物理層処理部１１０およびＧＵＩ(Graphical　User　Interface)提供部１２０を備えている。物理層処理部１１０にはアンテナ１３０が接続されている。なお、図２には回線終端装置３０も図示している。図２において、実線はフレーム等の信号の受け渡しを示し、破線はその他の各種情報の受け渡しを示している。
　また、ＭＡＣ層処理部１００は、使用帯域幅決定部１０１、送信管理部１０２、ＲＳＳＩ取得部１０３、送信エラー率計算部１０４、管理フレーム生成部１０５、データフレーム送信キュー１０６、管理フレーム送信キュー１０７および管理フレーム受信処理部１０８を備えている。なお、使用帯域幅決定部１０１は、算出手段および帯域幅決定手段として動作する。物理層処理部１１０は、送信処理部１１１、受信処理部１１２、２０ＭＨｚ処理部１１３、４０ＭＨｚ処理部１１４、８０ＭＨｚ処理部１１５および使用帯域幅変更部１１６を備えている。なお、これらのＭＡＣ層処理部１００および物理層処理部１１０による各種処理および各種機能（上記の各構成要素）は、プロセッサが所定のプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現されてもよいし、それ用に構成された回路や装置によってハードウェア的に実現されてもよい。あるいは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。
　ＭＡＣ層処理部１００において、使用帯域幅決定部１０１は、各無線クライアント端末２０との通信で使用する帯域幅を決定する。送信管理部１０２は、無線クライアント端末２０へフレームを送信する際の送信レートを決定する。なお、送信レートは無線クライアント端末２０ごとに個別に決定する。ＲＳＳＩ取得部１０３は、物理層処理部１１０の受信処理部１１２で測定されたＲＳＳＩ(Received　Signal　Strength　Indication)を取得する。送信エラー率計算部１０４は、無線クライアント端末２０へ送信したフレーム数の情報および送信を成功したフレーム数（または送信を失敗したフレーム数）の情報を物理層処理部１１０の送信処理部１１１から取得し、送信エラー率を算出する。管理フレーム生成部１０５は、無線クライアント端末２０へ送信する所定の管理フレームを生成する。データフレーム送信キュー１０６は、無線クライアント端末２０へ送信するデータフレームを一時的に保持する。管理フレーム送信キュー１０７は、無線クライアント端末２０へ送信する管理フレームを一時的に保持する。管理フレーム受信処理部１０８は、無線クライアント端末２０から受信した管理フレームに含まれている各種情報を抽出する。
　物理層処理部１１０において、送信処理部１１１は、ＭＡＣ層処理部１００のデータフレーム送信キュー１０６に格納されているデータフレームおよび管理フレーム送信キュー１０７に格納されている管理フレームを取り出し、宛先となる無線クライアント端末２０へ送信する。受信処理部１１２は、無線クライアント端末２０から各種フレームを受信する。２０ＭＨｚ処理部１１３は、使用帯域幅が２０ＭＨｚの場合に、送信処理部１１１から出力された信号をアンテナ１３０から送信する無線信号に変換するとともに、アンテナ１３０が受信した無線信号を受信処理部１１２が取り扱う信号に変換する。４０ＭＨｚ処理部１１４は、使用帯域幅が４０ＭＨｚの場合に、送信処理部１１１から出力された信号をアンテナ１３０から送信する無線信号に変換するとともに、アンテナ１３０が受信した無線信号を受信処理部１１２が取り扱う信号に変換する。８０ＭＨｚ処理部１１５は、使用帯域幅が８０ＭＨｚの場合に、送信処理部１１１から出力された信号をアンテナ１３０から送信する無線信号に変換するとともに、アンテナ１３０が受信した無線信号を受信処理部１１２が取り扱う信号に変換する。使用帯域幅変更部１１６は、ＭＡＣ層処理部１００の使用帯域幅決定部１０１における決定結果に従い、２０ＭＨｚ処理部１１３、４０ＭＨｚ処理部１１４および８０ＭＨｚ処理部１１５の中から使用する処理部を選択する（使用する処理部を切り替える）。
　ＧＵＩ提供部１２０は、自装置（無線アクセスポイント装置１０）の無線通信に関わる各種設定をユーザが実施可能にする機能部であり、装置デフォルトの設定値を記憶し、かつ、ユーザの設定情報（ユーザによる設定変更情報）も記憶する。例えば、自装置に電源が投入され、立ち上がった際に、無線通信に関わる各種設定を行うようユーザに対して要求し、ユーザにより設定された内容をユーザ設定情報として記憶する。なお、設定方法としてＧＵＩを例としたが、ＧＵＩに限るものではない。他の方法でユーザ設定情報を取得し、記憶するようにしてもよい。
　本実施の形態の無線アクセスポイント装置１０の動作を以下に説明する。なお、特徴的な動作を中心に説明を行い、その他の一般的な動作については説明を省略する。
　はじめに、ＭＡＣ層処理部１００の動作、具体的にはＭＡＣ層処理部１００内で実施される使用帯域幅決定処理について説明する。
　ＭＡＣ層処理部１００において、使用帯域幅を決定する場合、最初に、送信管理部１０２が、無線クライアント端末２０へデータフレームを送信する際に使用する送信レートを決定する。具体的には、送信管理部１０２は、ＲＳＳＩ取得部１０３が物理層処理部１１０の受信処理部１１２から取得した各端末２０のＲＳＳＩ値と、送信エラー率計算部１０４が物理層処理部１１０の送信処理部１１１から取得した情報（フレーム送信成功・失敗情報またはこれに相当する情報）に基づき計算した各端末２０に対する送信エラー率とを取得する。そして、取得した情報（ＲＳＳＩ値および送信エラー率）と、使用帯域幅決定部１０１が決定した、システムで使用する帯域幅の上限（最新の値）と、自装置と端末２０の接続処理時に管理フレーム受信処理部１０８にて端末２０から取得した端末能力情報とに基づき、選択する通信方式（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、など）および選択した通信方式の帯域幅に対する送信レートを決定する。ここで、送信レート（前述の通り、ＭＣＳ　Ｉｎｄｅｘ、ＧＩ長の組、または、送信レートを示すインデックス情報でも良い）を決定するアルゴリズムについては、本発明の対象外とする。すなわち、図２では端末２０のＲＳＳＩ値および送信エラー率により送信レートを決定する例を示したが、これに限定せず、他の情報、例えば、送信レートを決定するためのフィードバック情報を各端末２０から取得し、取得した情報に基づいて決定しても良い。他の方法により送信レートを決定しても良い。
　送信管理部１０２での決定結果（決定した各端末２０の通信方式、および帯域幅の情報を含む送信レートの情報）は、データフレーム送信キュー１０６に蓄積された各端末２０向けのデータフレームに対して情報として付与され、データフレームとともに物理層処理部１１０に渡される。また、送信管理部１０２での決定結果は使用帯域幅決定部１０１にも渡される。
　上記の通信方式および送信レートの情報を受け取った使用帯域幅決定部１０１は、まず、ＧＵＩ提供部１２０にて記憶されているユーザ設定情報を参照し、デフォルトで使用する帯域幅を決定する。なお、本実施の形態および以降の実施の形態で記載するシステムで使用する帯域幅の上限は、これを超えないよう制御する形態としても良い。使用帯域幅決定部１０１は、使用する帯域幅を決定すると、決定した帯域幅を送信管理部１０２に通知する。また、必要に応じて物理層処理部１１０に通知する。すなわち、使用する帯域幅がそれまでの帯域幅と異なるものとなった場合には物理層処理部１１０の使用帯域幅変更部１１６にも通知する。また、例えば、自装置が動作している状態でユーザがＧＵＩ操作により帯域幅を変更した場合は、上記と同様な手順で使用する帯域幅を決定し、即時に反映させても良い。
　使用帯域幅決定部１０１は、デフォルトで使用する帯域幅を決定した後は、送信管理部１０２に周期的に問い合わせを行い、その時点で自装置に接続している端末２０を対象として、各端末２０に対する送信レート情報（各端末２０へフレームを送信する際の送信レートの情報）を取得する。なお、送信レートは、例えば使用している通信方式に依存し、通信方式が変更されると送信レートも変化する。送信レート情報は、ｂｐｓを単位とした値である必要は無く、周波数利用効率でも良いし、送信レート比が変わらなければどのような単位でも良い。計算を簡易にする都合上、値を丸めても良い。さらに、送信管理部１０２から各端末２０のＭＣＳ　Ｉｎｄｅｘ、ＧＩ長、送信帯域幅の各々のインデックス情報、または、送信レートを示すインデックス情報を取得し、実際の送信レートに変換する形態でもよい。
　各端末２０の個々の送信レートはリアルタイムに変化する可能性があるため、例えば、次式（１）に記載するように、周期的に取得した値に対して係数を掛け合わせて加算することにより、各端末２０それぞれの平均送信レートを算出しても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　使用帯域幅決定部１０１は、各端末２０に対する送信レート情報を取得すると、次に、各端末２０に対する送信レートを端末２０間で重み付け平均することにより、自装置から各端末２０に対する送信のみを考慮した際のシステム通信容量の概算値を求める。システム通信容量の概算値は、例えば次式（２）に従って算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（２）の係数βiは、各端末２０へ送出するデータフレームの帯域占有時間が一定と仮定して、単純に次式（３）の計算により求めても良いし、データフレーム送信キュー１０６から単位時間あたりに送出された各端末２０のデータ量を送信管理部１０２経由で取得し、各端末２０の送信レートを用いて次式（４）の計算により求めても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　式（４）の計算による場合、自装置（無線アクセスポイント装置１０）と通信を行っていない端末２０については、重みが０となる。なお、全端末が通信していない場合は、式（４）の計算は実施せず、これ以降に説明する処理も実施しない。
　使用帯域幅決定部１０１は、次に、上記計算により求めたシステム通信容量概算値を予め決定しておいた閾値と比較することにより、自装置からの送信および各端末２０からの受信で使用する帯域幅、つまり、システムで使用する帯域幅の上限（以降、システム帯域幅と称する）を決定する。
　システム帯域幅の決定動作の具体例について図３を用いて説明する。本実施の形態においては、簡単のため、使用可能な帯域幅を２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚおよび８０ＭＨｚの３種として説明する。ただし、使用可能な帯域幅をこれに限定する必要はなく、様々な帯域幅の組に対応可能である。
　図３に示した例では、２０ＭＨｚ帯域幅と４０ＭＨｚ帯域幅の切り替え閾値として１００Ｍｂｐｓ、４０ＭＨｚ帯域幅と８０ＭＨｚ帯域幅の切り替え閾値として３００Ｍｂｐｓを設定している。
　使用帯域幅決定部１０１は、例えば、現在のシステム帯域幅が４０ＭＨｚの場合、上記の動作を実行して算出したシステム通信容量概算値が３００Ｍｂｐｓを超えた場合には、システム帯域幅を８０ＭＨｚに変更する。一方、システム通信容量概算値が１００Ｍｂｐｓを下回った場合は、システム帯域幅を２０ＭＨｚに変更する。同様に、現在のシステム帯域幅が２０ＭＨｚの場合、算出したシステム通信容量概算値が１００Ｍｂｐｓを上回った場合は、システム帯域幅を４０ＭＨｚに変更する。現在のシステム帯域幅が８０ＭＨｚの場合、算出したシステム通信容量概算値が３００Ｍｂｐｓを下回った場合は、システム帯域幅を４０ＭＨｚに変更する。
　なお、使用帯域幅決定部１０１は、帯域幅の上限（システム帯域幅）を変更する際に、その時点で通信中の各端末２０との接続を一旦切断する必要がある場合、各端末２０とのデータ通信量がある一定の閾値以下になるまで、または、全端末２０の接続外れを認識するまで待ってから変更を実施しても良い。
　また、図４に示すように、システム帯域幅の切り替え閾値として、帯域幅を広げる際の閾値を、帯域幅を狭める際の閾値と分けて設定しても良い。図４の例では、システム帯域幅を２０ＭＨｚから４０ＭＨｚに広げる際の閾値を１２５Ｍｂｐｓ、４０ＭＨｚから２０ＭＨｚに狭める際の閾値を１００Ｍｂｐｓ、システム帯域幅を４０ＭＨｚから８０ＭＨｚに広げる際の閾値を３５０Ｍｂｐｓ、８０ＭＨｚから４０ＭＨｚに狭める際の閾値を３００Ｍｂｐｓとしている。帯域幅を広げる際の閾値と帯域幅を狭める際の閾値を分けた場合、システム通信容量概算値が閾値近辺の場合に帯域幅の変更が頻発するのを防止できる。
　以上の手順で決定したシステム帯域幅は、送信管理部１０２を経由してデータフレーム送信キュー１０６に蓄積された各端末２０向けのデータフレームに対して情報として付与され、物理層処理部１１０の送信処理部１１１に渡される。また、システム帯域幅は、送信管理部１０２を経由して管理フレーム生成部１０５に通知され、管理フレーム生成部１０５は、送信管理部１０２の指示により、システム帯域幅、受信した管理フレームの情報、その他の設定情報（本実施の形態では記載を省略する）を元に管理フレームを生成し、管理フレーム送信キュー１０７を経由して、物理層処理部１１０の送信処理部１１１に渡される。さらに、使用帯域幅決定部１０１は、システム帯域幅を物理層処理部１１０の使用帯域幅変更部１１６に設定する。なお、システム帯域幅が設定された使用帯域幅変更部１１６は、２０ＭＨｚ処理部１１３、４０ＭＨｚ処理部１１４および８０ＭＨｚ処理部１１５のうち、設定されたシステム帯域幅に対応するものを使用して無線クライアント端末２０と通信するように、物理層処理部１１０内の設定を変更する。
　つづいて、物理層処理部１１０の動作について説明する。
　ＭＡＣ層処理部１００よりシステム帯域幅の情報を受け取ると、使用帯域幅変更部１１６は、使用するＦＦＴ(Fast　Fourier　Transform)／ＩＦＦＴ(Inverse　FFT)サイズ、送信出力、送信フィルタ等を選択する。なお、本実施の形態においては、使用帯域幅変更部１１６が無く、上記の設定がシステム帯域幅に依らず固定、または、フレームバイフレームで決定する構成も排除されない。
（無線クライアント端末２０へのフレーム送信動作）
　物理層処理部１１０において、送信処理部１１１は、ＭＡＣ層処理部１００よりデータフレームまたは管理フレームを受け取ると、受け取ったフレームに対してＦＥＣ符号化、変調等の処理を実施した上で、２０ＭＨｚ処理部１１３、４０ＭＨｚ処理部１１４または８０ＭＨｚ処理部１１５に引き渡す。送信処理部１１１から送信フレームを受け取った２０ＭＨｚ処理部１１３、４０ＭＨｚ処理部１１４または８０ＭＨｚ処理部１１５は、ＩＦＦＴ処理、送信フィルタ処理等を実施し、アンテナ１３０を介して端末２０に向けて信号を送信する。また、送信処理部１１１は、受信処理部１１２と連携し、端末２０へ送信した各データフレームに対するＡＣＫを受信した数、ＡＣＫを受信しなかった数を端末２０毎にカウントし、フレーム送信成功・失敗情報として保持する。なお、受信処理部１１２がフレーム送信成功・失敗情報を保持するようにしてもよい。
（無線クライアント端末２０からのフレーム受信動作）
　物理層処理部１１０において、２０ＭＨｚ処理部１１３、４０ＭＨｚ処理部１１４および８０ＭＨｚ処理部１１５は、アンテナ１３０で受信した無線フレームが入力されると、入力された無線フレームに対して受信フィルタ処理、ＦＦＴ処理等を実施し、受信処理部１１２は、復調、ＦＥＣ復号化等の処理を実施する。また、受信処理部１１２は、端末２０毎のＲＳＳＩ値を保存すると共に、管理フレームを含む受信フレームをＭＡＣ層処理部１００に引き渡す。
　このように、本実施の形態の無線アクセスポイント装置１０は、配下の各無線クライアント端末２０に対する送信レートに基づいてシステム通信容量の概算値を算出し、算出した概算値を閾値判定することにより使用する帯域幅を決定する。これにより、通信品質の劣化に伴いシステム通信容量が低下した場合には、システムで使用している帯域幅を狭めるので、外部からの電波干渉の影響を受けにくくなり、安定したスループットを提供することができる。また、帯域幅を狭めることにより、自らが干渉源となる確率を下げることとなるので、他システムを含めた同一周波数帯を使用するシステム全体での伝送効率を改善することが出来る。
　また、変調方式の変更等に伴い値が急変する情報（フレーム誤り率など）を用いて帯域幅の変更の必要性を判断するのではなく、通信品質に関する情報などに基づいて決定した送信レートに基づいて変更の必要性を判断するので、適応変調が適用されたシステムにおいても、帯域幅の変更が必要か否かを正しく判断することができる。
　また、本実施の形態では、無線アクセスポイント装置１０が各端末２０に対する送信レートを用いてシステム通信容量の概算値を算出し、その値を用いてシステムで使用する帯域幅の上限を決めるので、従来の無線アクセスポイント装置に対して本実施の形態を適用する場合、適応変調制御処理を変更すること無く、帯域幅変更を決定するための処理を行う機能部を追加するのみで良く、導入は非常に容易である。
　なお、本実施の形態において、上記の式（２）を用いて求めるシステム通信容量概算値は、無線アクセスポイント装置１０におけるフレーム受信を考慮していない値であるが、特殊な環境を除いて無線アクセスポイント装置１０と端末２０間の送受の伝搬環境に大きな差が無いことを考慮すると、概算値としては十分である。
実施の形態２．
　実施の形態１では、送信レートのみを用いてシステムで使用する帯域幅を決定するようにしたが、本実施の形態では、送信レートに加えて受信レートも使用してシステムで使用する帯域幅を決定する。なお、本実施の形態の無線通信システムの構成は実施の形態１と同様である（図１参照）。
　図５は、実施の形態２の無線アクセスポイント装置の構成例を示す図である。図示したように、本実施の形態の無線アクセスポイント装置１０ａは、実施の形態１の無線アクセスポイント装置１０（図２参照）が備えていたＭＡＣ層処理部１００に対してデータフレーム受信処理部１０９を追加したものである。なお、実施の形態１の無線アクセスポイント装置１０と共通の構成要素には同一の符号を付している。本実施の形態では、実施の形態１と異なる部分について説明を行う。
　ＭＡＣ層処理部１００ａ内のデータフレーム受信処理部１０９は、物理層処理部１１０の受信処理部１１２から受信レート情報を取得する。受信レート情報は、無線クライアント端末２０から受信したフレームがどのような送信レートで送信されてきたかを示す情報であり、実施の形態１に記載した送信レート情報と同様に、受信したデータフレームのＭＣＳ　Ｉｎｄｅｘ、ＧＩ長、受信帯域幅の各々のインデックス情報、または、受信レートを示すインデックス情報、等である。受信レートは無線クライアント端末２０側で決定され、決定結果は受信レート情報としてデータフレームに付与される。データフレーム受信処理部１０９は、自装置に接続している各無線クライアント端末２０の受信レート情報を受信処理部１１２から適宜取得して更新する。
　使用帯域幅決定部１０１は、使用帯域を決定する際のシステム通信容量の概算値算出において、送信レート情報を送信管理部１０２から取得するとともに、データフレーム受信処理部１０９が保持している受信レート情報を取得する。なお、受信レート情報が各端末２０の受信フレームから取得したＭＣＳ　Ｉｎｄｅｘ、ＧＩ長、受信帯域幅の各々のインデックス情報、または、受信レートを示すインデックス情報の場合、使用帯域幅決定部１０１は実際の受信レートに変換する。
　各端末２０の個々の受信レートはリアルタイムに変化する可能性があるため、上述した送信レートと同様、例えば、次式（５）に記載するように、周期的に取得した値に対して係数を掛け合わせて加算することにより、各端末２０それぞれの平均受信レートを算出しても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　使用帯域幅決定部１０１は、各端末２０に対する送信レート情報および受信レート情報を取得すると、次に、各端末２０に対する送信レートおよび受信レートを端末２０間で重み付け平均することにより、システム通信容量の概算値を求める。システム通信容量の概算値は、例えば次式（６）に従って算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　式（６）の係数βiおよびγiは、実施の形態１と同様に、各端末２０へ送信するデータフレーム、各端末２０から受信するデータフレームの帯域占有時間が一定と仮定して、単純に次式（７）の計算により求めても良いし、単位時間あたりに送受信した各端末２０のデータ量を、送信管理部１０２およびデータフレーム受信処理部１０９にて計測し、その情報を取得して次式（８）の計算により求めても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　その他の処理については実施の形態１と同じである。このように、本実施の形態では、各無線クライアント端末２０からの受信レートを考慮してシステム通信容量を算出するため、実施の形態１と比較してシステム通信容量概算値の概算精度が高くなり、より適切に帯域幅を変更することができる。また、実施の形態１に対して、受信レートを求める機能部を追加するのみで良く、導入が容易である。
実施の形態３．
　本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、実施の形態１および２の無線アクセスポイント装置において、システム帯域幅を決定する際に、ＤＦＳ(Dynamic　Frequency　Selection)機能の使用を考慮するようにしたものである。なお、無線通信システムおよび無線アクセスポイント装置の構成は実施の形態１または２と同様である（図１，図２，図５参照）。本実施の形態では、実施の形態１，２と異なる部分についてのみ説明する。
　ＤＦＳ機能の使用を考慮してシステム帯域幅を決定する動作について、図６を参照しながら説明する。
　ＤＦＳ機能は、無線ＬＡＮの通信が気象レーダー等に影響を与えないよう、無線アクセスポイント装置１０側がレーダー等の干渉波を常にモニタし、使用周波数帯を変更する機能である。例えば日本において、５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮが使用する５．３ＧＨｚ帯（Ｗ５３）、５．６ＧＨｚ帯（Ｗ５６）が、既存の各種レーダーが使用する周波数帯域と重複しており、ＤＦＳ機能を適用する必要がある。一方、５．２ＧＨｚ帯（Ｗ５２）はＤＦＳ機能を適用しなくても良い規格となっている。
　上記の通り、ＤＦＳ機能の適用対象となる周波数帯では、レーダー等の干渉波を検知した際には使用周波数帯を変更するため、ＤＦＳ機能を適用しなくて良い周波数帯と比較して、特に８０ＭＨｚ、１６０ＭＨｚといった広い帯域を使用する際においては、通信が瞬断する確率が高まる。その結果、ネットワークとのＩＰ(Internet　Protocol)通信を前提に動作するアプリケーションにおいてはエラーが発生する確率が高まる。そこで、本実施の形態の無線アクセスポイント装置において、使用帯域幅決定部１０１は、ＧＵＩ提供部１２０から通知される無線チャネル情報から使用する周波数帯を把握し、Ｗ５３／Ｗ５６を使用する際は、例えば図６に記載するように、システム帯域幅の２０ＭＨｚと４０ＭＨｚを切り替える閾値を２００Ｍｂｐｓに、システム帯域幅の４０ＭＨｚと８０ＭＨｚを切り替える閾値を５００Ｍｂｐｓに変更する。
　このように、本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、ＤＦＳ機能の適用対象周波数帯を使用している場合、システム帯域幅を切り替える閾値を、通常時（ＤＦＳ機能の非適用対象周波数帯を使用している場合）とは異なる閾値に変更することとした。具体的には、ＤＦＳ機能の適用対象周波数帯を使用中は通常時よりも高い閾値に変更し、狭い帯域幅を選択する確率を高めることとした。これにより、ＤＦＳ機能の自動周波数帯変更処理が動作する確率を減らし、安定した無線通信環境を提供することが出来る。
実施の形態４．
　本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、実施の形態１～３の無線アクセスポイント装置に対して節電機能を追加し、節電機能の設定状態を考慮してシステム帯域幅を決定するようにしたものである。なお、無線通信システムおよび無線アクセスポイント装置の構成は実施の形態１または２と同様である（図１，図２，図５参照）。本実施の形態では、実施の形態１～３と異なる部分についてのみ説明する。
　節電機能の設定状態を考慮してシステム帯域幅を決定する動作について、図７を参照しながら説明する。
　本実施の形態の無線アクセスポイント装置において、使用帯域幅決定部１０１は、ＧＵＩ提供部１２０から通知される節電設定情報から、節電設定するタイミングを把握し、節電設定時は、例えば図７に記載するように、システム帯域幅の２０ＭＨｚと４０ＭＨｚを切り替える閾値を２００Ｍｂｐｓに、システム帯域幅の４０ＭＨｚと８０ＭＨｚを切り替える閾値を５００Ｍｂｐｓに変更する。なお、節電設定のトリガとなる情報として、ＧＵＩ提供部１２０から通知される情報のみとする必要はなく、例えば、無線アクセスポイント装置１０と端末２０間の接続状態を考慮した上で設定しても良い。
　このように、本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、節電設定がされている状態では、システム帯域幅を切り替える閾値を、通常時（節電設定がされていない状態）よりも高い閾値に変更することとした。これにより、節電設定がされている状態では、積極的にシステム帯域幅を狭めることになり、電力使用量削減に貢献することが出来る。
実施の形態５．
　本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、実施の形態１～４の無線アクセスポイント装置において、セカンダリ・チャネルの干渉電力量に応じてシステム帯域幅を決定するようにしたものである。なお、無線通信システムおよび無線アクセスポイント装置の構成は実施の形態１または２と同様である（図１，図２，図５参照）。本実施の形態では、実施の形態１～４と異なる部分についてのみ説明する。
　本実施の形態の無線アクセスポイント装置におけるシステム帯域幅の決定動作を図８および図９を参照しながら説明する。本実施の形態の無線アクセスポイント装置において、使用帯域幅決定部１０１は、自装置が起動時、または起動中に測定したセカンダリ・チャネルの干渉電力量を取得する。干渉電力量の取得方法は特に規定しない。如何なる方法で取得しても構わない。
　図８では、プライマリ・チャネルとして中心周波数５２２０ＭＨｚを使用しており、セカンダリ・チャネルの干渉電力量が－９０ｄＢｍ、セカンダリ４０ＭＨｚ・チャネルの干渉電力量が平均で－７２．６ｄＢｍである例を示している。この場合、システム帯域幅の２０ＭＨｚと４０ＭＨｚを切り替える閾値はセカンダリ・チャネルの干渉電力量に応じて変更し、システム帯域幅の４０ＭＨｚと８０ＭＨｚを切り替える閾値はセカンダリ４０ＭＨｚ・チャネルの干渉電力量に応じて変更する。例えば、図９に従って各閾値を変更する。図９の例では、干渉電力量が－９０ｄＢｍと－７０ｄＢｍの間の場合、干渉電力量に応じた閾値とする。
　２０ＭＨｚ／４０ＭＨｚ切り替え閾値の関係式は次式（９）となり、４０ＭＨｚ／８０ＭＨｚ切り替え閾値の関係式は次式（１０）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　図８の例の場合、２０ＭＨｚ／４０ＭＨｚ切り替え閾値を１００Ｍｂｐｓに、４０ＭＨｚ／８０ＭＨｚ切り替え閾値を４７４Ｍｂｐｓに設定する。
　このように、本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、システム帯域幅の切り替え閾値をセカンダリ・チャネルの干渉電力量に応じた値に設定することとした。これにより、スキャンした他チャネルの情報を使用し、より適切にシステムで使用している帯域幅の変更を実施することが出来る。また、無線アクセスポイント装置と無線クライアント端末の通信が他のシステムや他の通信の干渉源となる確率を低く抑えることができる。
　以上のように、本発明にかかる無線アクセスポイント装置は、使用するシステム帯域幅が可変の無線通信システムに有用である。
　１０，１０ａ　無線アクセスポイント装置、２０　無線クライアント端末、３０　回線終端装置、４０　通信回線、１００，１００ａ　ＭＡＣ層処理部、１０１　使用帯域幅決定部、１０２　送信管理部、１０３　ＲＳＳＩ取得部、１０４　送信エラー率計算部、１０５　管理フレーム生成部、１０６　データフレーム送信キュー、１０７　管理フレーム送信キュー、１０８　管理フレーム受信処理部、１０９　データフレーム受信処理部、１１０　物理層処理部、１１１　送信処理部、１１２　受信処理部、１１３　２０ＭＨｚ処理部、１１４　４０ＭＨｚ処理部、１１５　８０ＭＨｚ処理部、１１６　使用帯域幅変更部、１３０　アンテナ。

Claims (9)

  1. 　１台以上の無線クライアント端末を収容し、複数の帯域幅の中の一つを使用して各無線クライアント端末と通信する無線アクセスポイント装置であって、
    　収容している無線クライアント端末それぞれに対する各送信レートを個別に決定する送信レート決定手段と、
    　前記送信レートおよび収容している無線クライアント端末の台数に基づいて、システム通信容量の概算値を算出する算出手段と、
    　前記概算値を閾値判定することにより、使用する帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
    　を備えることを特徴とする無線アクセスポイント装置。
  2. 　無線クライアント端末が自装置に対する送信で使用している送信レートである受信レートを各無線クライアント端末から取得する受信レート取得手段、
    　をさらに備え、
    　前記算出手段は、前記送信レート、前記台数および前記受信レートに基づいて前記概算値を算出することを特徴とする請求項１に記載の無線アクセスポイント装置。
  3. 　前記閾値判定で使用する閾値を、ＤＦＳ機能の適用対象周波数帯を使用して通信する場合とＤＦＳ機能の適用対象外周波数帯を使用して通信する場合とで異なる値とすることを特徴とする請求項１または２に記載の無線アクセスポイント装置。
  4. 　前記閾値は、ＤＦＳ機能の適用対象周波数帯を使用する通信において狭い帯域幅を使用する頻度が高くなるような値とすることを特徴とする請求項３に記載の無線アクセスポイント装置。
  5. 　前記閾値判定で使用する閾値を、節電機能を動作させている状態と節電機能を動作させていない状態とで異なる値とすることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の無線アクセスポイント装置。
  6. 　前記閾値は、節電機能を動作させている状態の通信において狭い帯域幅を使用する頻度が高くなるような値とすることを特徴とする請求項５に記載の無線アクセスポイント装置。
  7. 　前記閾値判定で使用する閾値を、使用しているチャネルの周辺チャネルにおける干渉電力量に応じて変更することを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の無線アクセスポイント装置。
  8. 　前記閾値は、周辺チャネルにおける干渉電力量が多くなるほど狭い帯域幅を使用する頻度が高くなるような値とすることを特徴とする請求項７に記載の無線アクセスポイント装置。
  9. 　１台以上の無線クライアント端末を収容し、複数の帯域幅の中の一つを使用して各無線クライアント端末と通信する無線アクセスポイント装置における帯域制御方法であって、
    　収容している無線クライアント端末それぞれに対する各送信レートを個別に決定する送信レート決定ステップと、
    　前記送信レートおよび収容している無線クライアント端末の台数に基づいて、システム通信容量の概算値を算出する算出ステップと、
    　前記概算値を閾値判定することにより、使用する帯域幅を決定する帯域幅決定ステップと、
    　を含むことを特徴とする帯域制御方法。
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