WO2024029341A1 - 通信装置、通信方法、及び、プログラム - Google Patents

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WO2024029341A1
WO2024029341A1 PCT/JP2023/026490 JP2023026490W WO2024029341A1 WO 2024029341 A1 WO2024029341 A1 WO 2024029341A1 JP 2023026490 W JP2023026490 W JP 2023026490W WO 2024029341 A1 WO2024029341 A1 WO 2024029341A1
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WO
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link
communication device
millimeter wave
predetermined
communication
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/026490
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English (en)
French (fr)
Inventor
佑生 吉川
Original Assignee
キヤノン株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24Cell structures
    • H04W16/28Cell structures using beam steering
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00Connection management
    • H04W76/10Connection setup
    • H04W76/15Setup of multiple wireless link connections
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00Network topologies
    • H04W84/02Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the present invention relates to a communication device compliant with IEEE802.11.
  • the IEEE 802.11 standard series is known as a major communication standard for wireless LAN.
  • the IEEE802.11 standard series includes standards such as IEEE802.11a/b/g/n/ac/ax/be (Patent Document 1).
  • one AP establishes multiple links with one STA (Station) via multiple different frequency channels and communicates in parallel using Multi-Link communication.
  • two or more links may be selected from the same frequency band (any of the 2.4 GHz band, 3.6 GHz band, 4.9 and 5 GHz band, and 6 GHz band), or they may be selected from different frequencies. You may choose from each band.
  • APs and STAs that support Multi-Link are called AP MLD (Multi-Link Device) and STA MLD.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a mechanism for performing Multi-Link communication using the millimeter wave band.
  • a communication device includes an establishment unit that establishes a plurality of links with another communication device via a frequency channel, and a communication device that establishes a plurality of links with another communication device via a frequency channel in the millimeter wave band. an execution unit that executes processing for selecting an antenna for communicating with the other communication device when establishing a link with the other communication device; and a transmitting means for transmitting to.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of a network according to this embodiment.
  • FIG. 1 shows a configuration in which an STA (STA 102) participates in a network 100 constructed by an access point (AP 101).
  • the STA 102 can transmit and receive signals transmitted and received by the AP 101. This embodiment is applied to the AP 101.
  • the AP 101 and the STA 102 can perform wireless communication in accordance with the IEEE 802.11 UHR (Ultra High Reliability) standard, which is a successor standard to IEEE 802.11be.
  • IEEE is an abbreviation for Institute of Electrical and Electronics Engineers.
  • Each communication device can communicate at frequencies in the 2.4 GHz band, 3.6 GHz band, 5 GHz band, 6 GHz band, and the 45 GHz band and 60 GHz band called millimeter waves.
  • the frequency band used by each communication device is not limited to this, and different frequency bands may be used, for example, the Sub1 GHz band.
  • the AP 101 and the STA 102 can communicate using bandwidths of 20 GHz, 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz, 320 MHz, 540 MHz, 640 MHz, 1080 MHz, and 2160 MHz.
  • the bandwidth used by each communication device is not limited to this, and different bandwidths such as 240 MHz and 4 MHz may be used.
  • the AP 101 and STA 102 are compatible with the IEEE802.11UHR standard, but in addition to this, they may also be compatible with a legacy standard that is a standard earlier than the IEEE802.11UHR standard.
  • the AP 101 and the STA 102 may comply with at least one of the IEEE802.11a/b/g/n/ac/ax/be standards.
  • other communication standards such as Bluetooth (registered trademark), NFC, UWB, ZigBee, and MBOA may be supported.
  • UWB is an abbreviation for Ultra Wide Band
  • MBOA is an abbreviation for Multi Band OFDM Alliance.
  • NFC is an abbreviation for Near Field Communication.
  • UWB includes wireless USB, wireless 1394, WiNET, and the like.
  • the communication standard of wired communication such as wired LAN may be supported.
  • Specific examples of the AP 101 include, but are not limited to, a wireless LAN router and a personal computer (PC).
  • the AP 101 may be an information processing device such as a wireless chip that can perform wireless communication compliant with the IEEE802.11UHR standard.
  • specific examples of the STA 102 include, but are not limited to, cameras, tablets, smartphones, PCs, mobile phones, video cameras, headsets, and the like.
  • the STA 102 may be an information processing device such as a wireless chip that can perform wireless communication compliant with the IEEE802.11UHR standard.
  • the AP 101 and the STA 102 establish a link via multiple frequency channels and perform Multi-Link communication.
  • An AP that performs Multi-Link communication is also called an AP MLD (Multi-Link Device).
  • the AP 101 can communicate with the STA 102 by establishing a link 103 via a first frequency channel in the 5 GHz band.
  • the STA 102 can establish and communicate with the AP 102 via a second frequency channel in the 45 GHz band.
  • the STA 102 performs Multi-Link communication maintaining a second link 104 over a second frequency channel in parallel with a link 103 over a first frequency channel.
  • the AP 101 can improve the throughput in communication with the STA 102 by establishing a link with the STA 102 via a plurality of frequency channels.
  • a plurality of links with different frequency bands may be established between each communication device in Multi-Link communication.
  • the AP 101 and the STA 102 may establish a third link in the 60 GHz band.
  • the link may be established via a plurality of different channels included in the same frequency band.
  • channel 1 in the 45 GHz band may be established as the first link, and in addition to this, channel 11 in the 45 GHz band may be established as the second link.
  • links with the same frequency band and links with different frequency bands may coexist.
  • the AP 101 and the STA 102 may establish a 35ch link in the 60GHz band and a 15ch link in the 6GHz band.
  • the AP 101 can establish communication with the STA 102 on the other band even if one band is congested, thereby reducing the throughput in communication with the STA 102. This can prevent a decrease in communication speed and communication delays.
  • the bandwidth of each frequency channel in the 2.4 GHz, 5 GHz, and 6 GHz bands is defined as 20 MHz. Further, the bandwidth of each frequency channel in the 45 GHz band is defined as 540 MHz, and in the 60 GHz band as 1080 MHz or 2160 MHz.
  • the frequency channel is a frequency channel defined in the IEEE802.11 series standard, and multiple frequency channels are defined in each frequency band of 2.4 GHz band, 5 GHz band, 6 GHz band, 45 GHz band, and 60 GHz band. ing. Note that a bandwidth of 40 MHz or more may be used in one frequency channel by bonding with adjacent frequency channels.
  • FIG. 2 shows an example of the hardware configuration of the STA 102 in this embodiment.
  • the STA 102 includes a storage section 201, a control section 202, a functional section 203, an input section 204, an output section 205, a communication section 206, and an antenna 207. Note that a plurality of antennas may be used.
  • the storage unit 201 is composed of one or more memories such as ROM and RAM, and stores computer programs for performing various operations described below and various information such as communication parameters for wireless communication.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the storage unit 201 may include storage media such as flexible disks, hard disks, optical disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, CD-Rs, magnetic tapes, nonvolatile memory cards, and DVDs. may also be used. Further, the storage unit 201 may include a plurality of memories or the like.
  • the control unit 202 is configured by one or more processors such as a CPU or MPU, and controls the entire AP 101 by executing a computer program stored in the storage unit 201.
  • the control unit 202 may control the entire AP 101 through cooperation between a computer program stored in the storage unit 201 and an operating system (OS). Further, the control unit 202 generates data and signals (wireless frames) to be transmitted in communication with other communication devices.
  • OS operating system
  • CPU is an abbreviation for Central Processing Unit
  • MPU is an abbreviation for Micro Processing Unit.
  • the control unit 202 may include a plurality of processors such as multi-core processors, and the STA 102 may be controlled entirely by the plurality of processors.
  • control unit 202 controls the functional unit 203 to execute predetermined processing such as wireless communication, imaging, printing, and projection.
  • the functional unit 203 is hardware for the AP 101 to execute predetermined processing.
  • the input unit 204 accepts various operations from the user.
  • the output unit 205 performs various outputs to the user via a monitor screen and speakers.
  • the output by the output unit 205 may be a display on a monitor screen, an audio output from a speaker, a vibration output, or the like.
  • both the input section 204 and the output section 205 may be implemented in one module.
  • the input unit 204 and the output unit 205 may be integrated with the STA 102 or may be separate units.
  • the communication unit 206 controls wireless communication in accordance with the IEEE802.11be standard. Further, the communication unit 206 may control wireless communication based on other IEEE802.11 series standards in addition to the IEEE802.11be standard, or control wired communication such as a wired LAN. The communication unit 206 controls the antenna 207 to transmit and receive signals generated by the control unit 202 for wireless communication.
  • the STA 102 may control wireless communication in accordance with these communication standards. Furthermore, if the STA 102 is capable of performing wireless communication compliant with a plurality of communication standards, it may be configured to have separate communication units and antennas compatible with each communication standard.
  • the STA 102 communicates data such as image data, document data, and video data with the STA 102 via the communication unit 206.
  • the antenna 207 may be configured separately from the communication unit 206, or may be configured together with the communication unit 206 as one module.
  • the antenna 207 is an antenna capable of communication in the 2.4 GHz band, 5 GHz band, 6 GHz band, 45 GHz band, and 60 GHz band.
  • the STA 102 has two antennas, but it may have three antennas. Alternatively, different antennas may be provided for each frequency band. Further, when the STA 102 has a plurality of antennas, the STA 102 may have a communication unit 206 corresponding to each antenna.
  • the AP 101 has the same hardware configuration as the STA 102.
  • FIG. 3 shows a block diagram of the functional configuration of the STA 102 in this embodiment. Note that the AP 101 also has a similar configuration.
  • the STA 102 includes a multilink control section 301, a multilink communication setting UI section 302, a frame generation section 305, and a frame transmission/reception section 306.
  • the multi-link control unit 301 performs communication start processing for establishing one or more links used by the STA 102 for wireless communication with the AP 101, link addition/deletion processing after communication starts, and communication termination processing for deleting all links. This is a controlling block.
  • the connection process specifically includes Authentication process, Association process, and 4-Way-Hand-Shake (4WHS) process.
  • the multilink communication setting UI (User Interface) section 302 is a block that provides a UI for the user to input multilink communication settings for the STA 102 from the operation screen of the STA 102.
  • the frame generation unit 305 is a block that generates frames for frame exchange when communicating with a connected AP.
  • the frame transmitting/receiving unit 306 transmits wireless frames including the Probe Request frames and data frames generated by the frame generating unit 305, and receives wireless frames from the partner device.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of processing performed when the control unit 202 executes a program stored in the storage unit 201 of the STA 102.
  • This flowchart shows the process when the STA 102 connects to the AP 101.
  • This process is started when the STA 102 starts functioning as an STA, such as when the power of the STA 102 is turned on, when the STA 102 receives an instruction to connect to the AP 101, or when the wireless function is turned on.
  • the STA 102 checks whether it operates with Multi-Link (S401). Note that this procedure may be determined by a user's instruction, or may be automatically executed by an application or OS.
  • connection processing is performed for multiple Links at once in a frequency band other than the millimeter wave band as Multi-Link connection processing that complies with the IEEE802.11be standard (S410). .
  • a DMG (Directional Multi-Gigabit) Beacon is transmitted (S403). Note that the transmission of the DMG Beacon in S403 may not be necessary.
  • a DMG Beacon is a Beacon communicated in the millimeter wave band, and is mainly used to determine a sector number, which will be described later. Note that the processes in S403 and S404 may be performed in the process in S406, which will be described later.
  • S403 and S404 may be performed before or after the other.
  • S404 If it is determined in S404 that no Beacon or DMG Beacon has been received from the AP in the millimeter wave band, it is determined in S405 whether or not a timeout has occurred (S405). If it is determined in S405 that a timeout has occurred, the process advances to S409, where a connection process for Multi-Link communication is executed using a frequency band other than the millimeter wave band, and this flowchart ends.
  • the millimeter wave band is highly directional, it is essential to adjust radio waves by beamforming when communicating with a partner device. Therefore, if the frequency channel of at least one of the links that performs Multi-Link communication includes the millimeter wave band, even if the connection processing for multiple links is performed on one link, the millimeter wave band Some form of radio wave transmission and reception is essential. Therefore, in S409, by collectively performing connection processing for links other than the millimeter wave band in the millimeter wave band channel to be used, it is possible to reduce the connection processing scheduled to be performed in other bands.
  • the millimeter wave band is a frequency band that is easily cut off when the relative positions of the AP 101 and the STA 102 move because of its high directivity. Therefore, by performing connection processing in the millimeter wave band, it is possible to reduce the risk that other frequency bands will not be connected.
  • connection processing for Multi-Link communication if it is possible to perform connection processing on a link via a frequency channel in the millimeter wave band, it is desirable to perform connection processing for multiple links at once on the link. Therefore, S407 may always be set as No. On the other hand, if you want to give priority to connecting with the partner device first, select Yes in S407. It is assumed that S406 is an adjustment phase for determining the sector to be used by the AP 101 through training.
  • a sector is used to confirm the relative position of the AP 101 and the STA 102, and is a value assigned to each physical direction in which the AP 101 emits radio waves.
  • Control for selecting the optimal antenna with the communication partner is performed in two stages: SLS (Sector-level sweep) and BRP (Beam Refinement Protocol).
  • SLS has four elements: ISS (Initiator Sector Sweep), RSS (Responder Sector Sweep), SSW (Sector Sweep) Feedback, and SSW ACK.
  • ISS Intelligent Sector Sweep
  • RSS Responder Sector Sweep
  • SSW Systemector Sweep
  • SSW Systemector Sweep
  • SSW Systemector Sweep
  • SSW Service Switcheep
  • S406 The detailed processing of S406 is shown below. The processing of S403 and S403 may be included in the processing of S406.
  • the Initiator (AP 101) first transmits a DMG Beacon frame or SSW frame to the Responder (STA 102) via the ISS.
  • the initiator transmits the frame while changing the physical transmission direction of the frame (radio wave antenna transmission pattern) and sector number.
  • sector numbers there are two types of sector numbers: TXSS (Transmit Sector Sweep) and RXSS (Receive Sector Sweep), and each can handle transmission and reception sector numbers. What the Initiator transmits on the ISS is the sector number handled by the TXSS.
  • the Responder When the Responder receives a frame from the Initiator, it selects the sector number that is the antenna pattern with the highest reception sensitivity. Thereafter, the selected sector number and its own sector number are transmitted to the initiator.
  • the Responder may transmit one or more frames by RSS. If there are more than one, transmit to the initiator while changing the sector number and physical transmission direction as with the initiator.
  • the initiator After mutually receiving and selecting sector numbers, the initiator transmits SSW Feedback and determines the sector number that is the antenna pattern with the highest reception sensitivity.
  • the Responder receives SSW Feedback, it responds with SSW ACK.
  • a more detailed antenna pattern may be determined using BRP (Beam Refinement Protocol).
  • the AP 101 and the STA 102 can obtain SNR (Singal to Noice Ratio) and Channel Measurement Feedback by transmitting and receiving BRP frames, and can finely adjust the antenna pattern.
  • BRP is performed only when necessary, so it does not need to be performed.
  • Multi-Link Element When the selection of an antenna pattern with good reception sensitivity by beamforming is completed, information regarding the antenna pattern and Capability information used in the millimeter wave band are given to the Multi-Link Element (S408).
  • Multi-Link setup is performed in the millimeter wave band all at once, the information acquired in S406 is not added to the Multi-Link Element, but Link information of other bands is added to the Multi-Link Element (S408).
  • ML Probe Request and Response are transmitted and received by radio wave transmission based on the adjustment results by beamforming.
  • the information acquired in S406 may include information on the optimal antenna pattern, radio wave measurement results in the channel, and the like. Further, when transmitting information obtained by beamforming as a Probe Request, Probe Response, ML Probe Request, and ML Probe Response via a millimeter wave band link, the information is included in the PHY preamble of the frame and transmitted. Alternatively, the frame is transmitted during the period determined in S406 in accordance with the information obtained by beamforming. Furthermore, a Multi-Link Element is added to the frame that is transmitted after reflecting the result of adjustment in S406.
  • Multi-Link Element is Element ID601, Length602, Element ID Extension603, Multi-Link Control604, MLD MAC Address60 5. Consists of Per-STA Profile 606. Note that in this embodiment, only Link-1 Per-STA Profile 606 exists.
  • Element ID 601 and Element ID Extension 603 indicate that this Element is a Multi-Link Element.
  • Length 602 indicates the entire length of the Multi-Link Element.
  • the Multi-Link Control 604 includes a bitmap indicating what kind of information is included in the Common Info Field, which will be described later, and a Type field indicating the type of Multi-Link Element.
  • the fields from MLD MAC Address 605 to before Per-STA Profile 606 include common information of the established links. Furthermore, it is determined whether the MLD MAC Address 605 and Per-STA Profile 606 are included in the Multi-Link Element based on the value indicated by Multi-Link Control.
  • Per-STA Profile 606 includes information for each link.
  • Per-STA Profile 606 is composed of Subelement ID 611, Length 612, and Data 613.
  • Data 613 includes details of information for each link shown below.
  • Data613 includes STA Control field621, STA Info622, Capability Information623, Element1624, Non-Inferitance element625 It consists of
  • the STA control field 621 includes a Link ID 631, Complete Profile 632, and MAC Address Present 633.
  • Link ID 631 indicates a link number. For example, in the case of this embodiment, 1 is shown in the Link ID 631 when it indicates Link 103 in FIG. 1, and 2 is shown when it indicates Link 104.
  • Complete Profile 632 contains a flag indicating whether to include all information regarding the Link. For example, when the STA 102 responds by requesting all information regarding the Link of the AP 101, the value of Complete Profile 632 is set to 1, and the field following 622 includes all information about the Link.
  • Link 103 in Figure 1 operates at 5GHz. Therefore, the links 103 and 104 are different from the Elements assigned to Beacon and Probe Request/Probe Response.
  • the following information is transmitted through link 103.
  • information specific to the 5GHz band includes Supported Rates Element, DS Parameter set Element, Power Constraint element, and HT Capabilities E. element, HT Information Element, Extended Capabilities element, VHT Capabilities element, VHT Operation Element, In the field following Element1 624 described Give. Note that even if the value of Complete Profile 632 is 1, it may be omitted if it is common to other Links.
  • Complete Profile 632 is set to 0 for Probe Request/Response, and Complete Profile 632 is set to 1 for ML Probe Request/Response. shall be set.
  • a unique Element is assigned to each Link from Element 1 624 to before Non-Inferitance element 625.
  • the Antenna Sector ID Pattern element defined in IEEE802.11 may be added to the Element 1 field described above. Assign the sector number selected in SLS to Antenna Sector ID Pattern Element. Here, the sector number is the information acquired in S406.
  • any one of Wakeup Schedule Element, Extended Schedule Element, and STA Availability Element may be added.
  • DMG TSPEC Element, Next DMG ATI Element, DMG Capabilities Element, DMG Operation Element, DMG BSS Parameter Either a Change Element or a DMG Beam Refinement Element may be added.
  • Channel Management Feedback Element, Awake Window Element, Next PCP List Element, PCP Handover Element, DM Either G Link Margin Element may be added.
  • Switching Stream Element, Session Transition Element, Dynamic Tone Pairing Report Element, Cluster Report You may add any of the Elements.
  • any one of Relay Capabilities Element, Relay Transfer Parameter Set Element, and BeamLink Maintenance Element may be added.
  • any one of TDD Slot Structure Element, TDD Slot Schedule Element, and TDD Route Element may be added.
  • OCI Operating Channel Information
  • OCI Element is Element ID701, Length702, Element ID Extension703, Operating Class704, Primary Channel Number 7 05, Frequency Segment 1Channel Number 706, Optional OCT Operating Class 707, OCT Primary Channel Number 708, OCT Consists of Frequency Segment 1 Channel Number 709.
  • Operating Class 704 can indicate the class of the operating channel. Since this embodiment operates in the 45 GHz band, the value of Operating Class 704 is set to 183, for example.
  • Primary Channel Number 705 can indicate a channel number, and one channel number can be selected from among the channel numbers that can be indicated in the class shown in Operating Class 704. For example, when operating on 1ch, the value may be 1.
  • OCI Element By assigning OCI Element to the Element1 field, it is possible to indicate the Operating Class and channel number that operate on the link indicated by Link ID 631.
  • connection processing is performed through Authentication processing (S411) and Association processing (S412), and this flowchart ends. Note that a 4-way handshake and a group key exchange may be performed for exchanging encryption keys before connection is established thereafter.
  • FIG. 5 shows a sequence showing communication between the AP 101 and the STA 102 based on the processing after S403 in FIG. 4.
  • the AP 101 transmits a DMG Beacon in the 45 GHz band of the millimeter wave band and the 5 GHz band other than the millimeter wave band (S5011, S5012).
  • the STA 102 also transmits a Beacon in the 45 GHz band (S5011). DMG Beacon transmission by the STA 102 may be omitted.
  • SLS Vector Level Sweep
  • S5021 the 45 GHz band
  • S5021 the relative positions of the AP 101 and the STA 102 are grasped.
  • a Probe Request (S5031) and a Probe Response (S5041) are communicated in the 45 GHz band.
  • Probe Request S5032
  • Probe Response S5042
  • ML Probe Request (S5051) and ML Probe Response (S5061) are sent and received in order to obtain information on each Link.
  • S5051 and S5061 are frame exchanges to obtain Link information that could not be obtained by Probe Response. For example, if this connection is a plurality of times and parameters were exchanged during the first connection, frame exchange in S5051 and S5061 may not be performed.
  • the Multi-Link Element itself may be provided in Probe Request (S5031) and Probe Response (S5041). In this embodiment, it is assumed that the connection sequence after ML Probe Request (S5051) is performed at 45 GHz.
  • Authentication is performed to perform authentication between the AP 101 and the STA 102. Furthermore, parameters are exchanged to establish a connection in Association Request (S5081) and Association Response (S5091). Transmission parameters upon connection are determined based on the exchanged parameters (S510). Note that a 4-way handshake may be performed in S5010 for communication encryption. When mutual authentication and key exchange for encryption are completed, data communication is started (S5111, S5121, S5112, S5122).
  • Multi-Link communication connection processing using a frequency channel in the millimeter wave band. Furthermore, in Multi-Link communications including millimeter wave bands, connection processing for multiple links can be performed all at once using one Link.
  • this embodiment describes Multi-Link communication in which multiple links are established via the 45 GHz band and the 5 GHz band
  • the present invention is not limited thereto.
  • the band used for the link established in Multi-Link communication it is sufficient that one or both of them use the millimeter wave band. That is, although the present embodiment shows an example in which the 45 GHz band is used as the millimeter wave band, the 60 GHz band may be used instead. Further, instead of the 5 GHz band shown in this embodiment, a 2.4 GHz band, a 6 GHz band, a Sub1 GHz band, a 45 GHz band, and a 60 GHz band may be used.
  • a recording medium recording a software program code that realizes the above functions is supplied to the system or device, and the computer (CPU, MPU) of the system or device reads and executes the program code stored in the recording medium. You can.
  • the program code itself read from the storage medium will implement the functions of the above-described embodiments, and the storage medium that has stored the program code will constitute the above-described device.
  • the storage medium for supplying the program code for example, a flexible disk, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-ROM, CD-R, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM, DVD, etc. can be used. can.
  • OS is an abbreviation for Operating System.
  • the program code read from the storage medium is written into a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer. Then, based on instructions from the program code, a CPU included in the function expansion board or function expansion unit may perform part or all of the actual processing to realize the above-mentioned functions.
  • the present invention provides a system or device with a program that implements one or more functions of the embodiments described above via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or device reads and executes the program. This can also be achieved by processing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
  • a circuit for example, ASIC

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

通信装置がミリ波帯の周波数チャネルを介してリンクを確立する場合に、他の通信装置と通信するためのアンテナを選択するための処理を実行し、実行した処理によって取得した情報を要求フレームに含めて前記他の通信装置に送信する。

Description

通信装置、通信方法、及び、プログラム
 本発明は、IEEE802.11に準拠した通信装置に関する。
 近年の通信されるデータ量の増加に伴い、無線LAN(Local Area Network)等の通信技術の開発が進められている。無線LANの主要な通信規格として、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11規格シリーズが知られている。IEEE802.11規格シリーズには、IEEE802.11a/b/g/n/ac/ax/be等の規格が含まれる(特許文献1)。
 例えばIEEE802.11be規格では、例えば1台のAP(Access Point)が異なる複数の周波数チャネルを介して1台のSTA(Station)と複数のリンクを確立し、並行して通信を行うMulti-Link通信が検討されている。なお、二つ以上のリンクは同一周波数バンド(2.4GHz帯、3.6GHz帯、4.9及び5GHz帯、及び6GHz帯のいずれか)から二つ以上を選択しても良いし、異なる周波数バンドからそれぞれ選択しても良い。Multi-Linkに対応したAPやSTAのことをAP MLD(Multi-Link Device)やSTA MLDと呼ぶ。
 また、IEEE802.11beの後継規格ではさらなる通信性能向上のために、45GHz帯、60GHz帯のようなミリ波を用いてMulti-Link通信を行うことが検討されている。
特開2018-50133号公報
 上述の通り、Multi-Link通信においてミリ波帯を用いることが検討されている。しかしながら、これまでの無線LANに対する規格において、ミリ波帯を用いてMulti-Link通信を行うための仕組みについては定義されていなかった。
 そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ミリ波帯を用いてMulti-Link通信を行うための仕組みを提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る通信装置は、他の通信装置と周波数チャネルを介して複数のリンクを確立する確立手段と、前記確立手段によってミリ波帯の周波数チャネルを介してリンクを確立する場合に、前記他の通信装置と通信するためのアンテナを選択するための処理を実行する実行手段と、前記実行手段で取得した情報を要求フレームに含めて前記他の通信装置に送信する送信手段と、を有する。
 ミリ波帯を用いてMulti-Link通信を行うための仕組みを提供することが可能になる。
ネットワーク構成例を示す図である。 AP・STAのハードウェア構成例を示す図である。 AP・STAの機能構成例を示す図である。 実施形態における接続処理のフローチャート図である。 実施形態におけるシーケンス図である。 実施形態におけるMulti-Link Elementの構成例である。 実施形態におけるOCI Elementの構成例である。
 以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
 (無線通信システムの構成)
 図1に、本実施形態に係るネットワークの構成例を示す。図1は、アクセスポイント(AP101)が構築するネットワーク100にSTA(STA102)が参加する構成を示している。AP101が送受信する信号をSTA102は送受信することができる。本実施形態はAP101に適用する。
 AP101とSTA102はIEEE802.11beの後継規格であるIEEE802.11UHR(Ultra High Reliability)規格に準拠した無線通信を実行することができる。なお、IEEEはInstitute of Electrial and Electronics Engineersの略である。各通信装置は、2.4GHz帯、3.6GHz帯、5GHz帯、6GHz帯や、ミリ波と呼ばれる45GHz帯、60GHz帯の周波数において通信することができる。各通信装置が使用する周波数帯は、これに限定されるものではなく、例えばSub1GHz帯のように、異なる周波数帯を使用してもよい。また、AP101、STA102は、20GHz、40MHz、80MHz、160MHz、320MHz、540MHz、640MHz、1080MHz、および2160MHzの帯域幅を使用して通信することができる。各通信装置が使用する帯域幅は、これに限定されるものではなく、例えば240MHz、4MHzのように、異なる帯域幅を使用してもよい。
 なお、AP101、STA102はIEEE802.11UHR規格に対応するとしたが、これに加えて、IEEE802.11UHR規格より前の規格であるレガシー規格に対応していてもよい。具体的には、AP101、STA102はIEEE802.11a/b/g/n/ac/ax/be規格の少なくともいずれか一つに対応していてもよい。また、IEEE802.11シリーズ規格に加えて、Bluetooth(登録商標)、NFC、UWB、ZigBee、MBOAなどの他の通信規格に対応していてもよい。なお、UWBはUltra Wide Bandの略であり、MBOAはMulti Band OFDM Allianceの略である。また、NFCはNear Field Communicationの略である。UWBには、ワイヤレスUSB、ワイヤレス1394、WiNETなどが含まれる。また、有線LANなどの有線通信の通信規格に対応していてもよい。AP101の具体例としては、無線LANルーターやパーソナルコンピュータ(PC)などが挙げられるが、これらに限定されない。またAP101は、IEEE802.11UHR規格に準拠した無線通信を実行することができる無線チップなどの情報処理装置であってもよい。また、STA102の具体的な例としては、カメラ、タブレット、スマートフォン、PC、携帯電話、ビデオカメラ、ヘッドセットなどが挙げられるが、これらに限定されない。また、STA102は、IEEE802.11UHR規格に準拠した無線通信を実行することができる無線チップなどの情報処理装置であってもよい。
 AP101およびSTA102は複数の周波数チャネルを介してリンクを確立し、通信するMulti-Link通信を実行する。Multi-Link通信を実行するAPはAP MLD(Multi-Link Device)ともいう。例えばAP101はSTA102と5GHz帯の第一の周波数チャネルを介したリンク103を確立し、通信することができる。STA102はこれと並行してAP102と45GHz帯の第2の周波数チャネルを介したリンク104を確立し、通信することができる。この場合に、STA102は第1の周波数チャネルを介したリンク103と並行して、第2の周波数チャネルを介した第2のリンク104を維持するMulti-Link通信を実行する。このようにAP101は複数の周波数チャネルを介したリンクをSTA102と確立することで、STA102との通信におけるスループットを向上させることができる。
 なお、各通信機器間のリンクはMulti-Link通信において、周波数帯の異なるリンクを複数確立してもよい。例えば、AP101とSTA102とは5GHz帯におけるリンク103と45GHz帯におけるリンク104に加えて、60GHz帯における第3のリンクを確立するようにしてもよい。あるいは同じ周波数帯に含まれる複数の異なるチャネルを介してリンクを確立するようにしてもよい。例えば45GHz帯における1chを第1のリンクとして、これに加えて45GHz帯における11chを第2のリンクとして確立するようにしてもよい。なお、周波数帯が同じリンクと異なるリンクとが混在していてもよい。例えば、AP101とSTA102で60GHz帯における2chのリンク103に加えて、60GHz帯における35chのリンクと、6GHz帯における15chのリンクを確立してもよい。AP101はSTA102と周波数の異なる複数の接続を確立することで、ある帯域が混雑している場合であっても、STA102と他方の帯域で通信を確立することができるため、STA102との通信におけるスループットの低下や通信遅延を防ぐことができる。
 なお、各リンクにはリンクを構築するネットワークごとにLink IDが割り当てられる。例えばAP101が構築するネットワークのうち、STA102が5GHz帯のネットワークに参加する場合を考える。AP101と構築したリンクを103とすると、このリンクには共通のLink ID=1が割り当てられる。同様にSTA102が45GHz帯のネットワークに参加し、ここで構築したリンクを104とした時、このリンクにはLink ID=2が割り当てられる。この値は一例であり、別の値がそれぞれ割り当てられてもよいし、構築したリンクやSTAごとにLink IDを割り当ててもよい。
 IEEE802.11シリーズ規格では、2.4GHz・5GHz・6GHz帯における各周波数チャネルの帯域幅は20MHzとして定義されている。また45GHz帯における各周波数チャネルの帯域幅は、540MHz、60GHz帯では1080MHzまたは2160MHzとして定義されている。ここで周波数チャネルとは、IEEE802.11シリーズ規格に定義された周波数チャネルであって、2.4GHz帯、5GHz帯、6GHz帯、45GHz帯、60GHz帯の各周波数帯に複数の周波数チャネルが定義されている。なお、隣接する周波数チャネルとボンディングすることで、1つの周波数チャネルにおいて40MHz以上の帯域幅を利用してもよい。
 (AP・STAの構成)
 図2に、本実施形態におけるSTA102のハードウェア構成例を示す。STA102は、記憶部201、制御部202、機能部203、入力部204、出力部205、通信部206およびアンテナ207を有する。なお、アンテナは複数でもよい。
 記憶部201は、ROMやRAM等の1以上のメモリにより構成され、後述する各種動作を行うためのコンピュータプログラムや、無線通信のための通信パラメータ等の各種情報を記憶する。ROMはRead Only Memoryの、RAMはRandom Access Memoryの夫々略である。なお、記憶部201として、ROM、RAM等のメモリの他に、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、DVDなどの記憶媒体を用いてもよい。また、記憶部201が複数のメモリ等を備えていてもよい。
 制御部202は、例えば、例えばCPUやMPU等の1以上のプロセッサにより構成され、記憶部201に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、AP101の全体を制御する。なお、制御部202は、記憶部201に記憶されたコンピュータプログラムとOS(Operating System)との協働により、AP101の全体を制御するようにしてもよい。また、制御部202は、他の通信装置との通信において送信するデータや信号(無線フレーム)を生成する。なお、CPUはCentral Processing Unitの、MPUは、Micro Processing Unitの略である。また、制御部202がマルチコア等の複数のプロセッサを備え、複数のプロセッサによりSTA102全体を制御するようにしてもよい。
 また、制御部202は、機能部203を制御して、無線通信や、撮像、印刷、投影等の所定の処理を実行する。機能部203は、AP101が所定の処理を実行するためのハードウェアである。
 入力部204は、ユーザからの各種操作の受付を行う。出力部205は、モニタ画面やスピーカーを介して、ユーザに対して各種出力を行う。ここで、出力部205による出力とは、モニタ画面上への表示や、スピーカーによる音声出力、振動出力などであってもよい。なお、タッチパネルのように入力部204と出力部205の両方を1つのモジュールで実現するようにしてもよい。また、入力部204および出力部205は、夫々STA102と一体であってもよいし、別体であってもよい。
 通信部206は、IEEE802.11be規格に準拠した無線通信の制御を行う。また、通信部206は、IEEE802.11be規格に加えて、他のIEEE802.11シリーズ規格に準拠した無線通信の制御や、有線LAN等の有線通信の制御を行ってもよい。通信部206は、アンテナ207を制御して、制御部202によって生成された無線通信のための信号の送受信を行う。
 なお、STA102が、IEEE802.11be規格に加えて、NFC規格やBluetooth規格等に対応している場合、これらの通信規格に準拠した無線通信の制御を行ってもよい。また、STA102が複数の通信規格に準拠した無線通信を実行できる場合、夫々の通信規格に対応した通信部とアンテナを個別に有する構成であってもよい。STA102は通信部206を介して、画像データや文書データ、映像データ等のデータをSTA102と通信する。なお、アンテナ207は、通信部206と別体として構成されていてもよいし、通信部206と合わせて一つのモジュールとして構成されていてもよい。
 アンテナ207は、2.4GHz帯、5GHz帯、6GHz帯、45GHz帯、および60GHz帯における通信が可能なアンテナである。本実施形態では、STA102は2つのアンテナを有するとしたが、3つのアンテナでもよい。または周波数帯ごとに異なるアンテナを有していてもよい。また、STA102は、アンテナを複数有している場合、各アンテナに対応した通信部206を有していてもよい。
 なお、AP101はSTA102と同様のハードウェア構成を有する。
 図3には、本実施形態におけるSTA102の機能構成のブロック図を示す。なお、AP101も同様の構成である。
 STA102にはマルチリンク制御部301,マルチリンク通信設定UI部302、フレーム生成部305、フレーム送受信部306で構成される。
 マルチリンク制御部301は、STA102がAP101との無線通信に用いる1以上のリンクを確立するための通信開始処理や、通信開始後のリンクの追加・削除処理、全リンクを削除する通信終了処理を制御するブロックである。接続処理は、具体的にAuthentication処理・Association処理・4-Way-Hand-Shake(4WHS)処理から構成される。
 マルチリンク通信設定UI(User Interface)部302は、STA102の操作画面から、STA102のマルチリンク通信の設定をユーザが入力するためのUIを提供するブロックである。
 フレーム生成部305は、接続先のAPと通信する際のフレーム交換のためのフレームを生成するブロックである。
 フレーム送受信部306は、フレーム生成部305で生成されたProbe Requestフレームやデータフレームを含む無線フレームの送信および相手装置からの無線フレームの受信を行う。
 (処理の流れ)
 続いて、上述のようなAP・STAが実行する処理の流れ、無線通信システムにおけるシーケンスなどの、いくつかの実施形態について説明する。
 (実施例1)
 図4は、STA102の記憶部201に記憶されているプログラムを制御部202が実行することによって行われる処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートはSTA102がAP101に接続する際の処理について示す。本処理はSTA102の電源をONにしたとき、またはSTA102がAP101に接続する指示を受けた時、あるいは無線機能をONにしたときなど、STAとしての機能を開始するときに開始される。
 STA102はMulti-Linkで動作するか否かを確認する(S401)。なお、この手順はユーザによる指示によって決定してもよいし、アプリケーションやOSによって自動で実施してもよい。
 S401においてMulti-Linkで動作しないことが確認された場合は、APと既存の接続処理によって接続し(S411)、データ通信する(S410)。
 S401においてMulti-Linkで動作することが確認された場合、ミリ波帯である45GHz帯、60GHz帯で動作するか否かを確認する(S402)。
 S402においてミリ波帯で動作しないことが確認された場合、IEEE802.11be規格に準拠したMulti-Linkの接続処理としてミリ波帯以外の周波数帯で複数のLinkでまとめて接続処理を行う(S410)。
 S402においてミリ波帯を含めてMulti-Link通信で動作することが確認された場合、DMG(Directional Multi-Gigabit) Beaconを送信する(S403)。なお、S403のDMG Beaconの送信はなくてもよい。DMG Beaconとは、ミリ波帯において通信されるBeaconであり、主に後述するセクター番号を定めるために使用する。尚、S403、S404の処理は後述のS406の処理の中で実施されてもよい。
 次にミリ波帯で動作するAP MLDからBeaconもしくはDMG Beaconを受信したか否かを判定する(S404)。なお、S403とS404は前後してもよい。
 S404においてミリ波帯でAPからBeaconもしくはDMG Beaconを受信していないと判定された場合はS405においてタイムアウトしたか否かを判定する(S405)。S405においてタイムアウトしたと判定された場合は、S409に進み、ミリ波帯以外の周波数帯を用いてMulti-Link通信用の接続処理を実行し、本フローチャートを終了する。
 S404において受信したと判定された場合、受信したBeaconもしくはDMG Beaconを用いてビームフォーミングによるトレーニングを行う(S406)。ミリ波帯は指向性が高いため、相手装置と通信を実行する場合にビームフォーミングによる電波の調整が必須となる。このため、Multi-Link通信を行うリンクのうち少なくとも一方の周波数チャネルにおいてミリ波帯が含まれる場合は、複数のLink分の接続処理をまとめて1つのリンクで実施するとしても、ミリ波帯での何らかの電波送受信は必須となる。そのため、S409では使用するミリ波帯のチャネルにおいてミリ波帯以外のLinkもまとめて接続処理を実施することで、ほかの帯域で実施予定の接続処理を削減できる。またミリ波帯は、指向性が高いためにAP101とSTA102の相対位置が動く際、切断されやすい周波数帯である。このため、ミリ波帯で接続処理することで他の周波数帯がつながらない危険性を軽減できる。
 ミリ波帯は、2.4GHz帯、5GHz帯、6GHz帯等と比較すると、電波が到達する範囲が限られる。そのため、ミリ波帯以外の他の帯域では電波が到達するが、ミリ波帯では電波が到達しない状況が起こりうる。このため、仮にミリ波帯以外の周波数帯で接続処理すると、Multi-Link通信時にミリ波帯での通信ができない可能性がある。そこでMulti-Link通信のための接続処理は、ミリ波帯の周波数チャネルを介したリンクで接続処理を実施可能であれば当該リンクにおいてまとめて複数リンク分の接続処理を実施するのが望ましい。そのため、S407は必ずNoとするものとしてもよい。逆に、まずは相手装置と接続することを優先したい場合、S407ではYesを選択する。S406ではトレーニングによってAP101の使用するセクターを決めるための調整フェーズであるものとする。
 セクターとはAP101とSTA102の相対位置を確かめるためのもので、AP101が電波を出す物理的な方向ごとに割り振る値のことである。
 通信相手との間で最適なアンテナを選択するための制御は、SLS(Sector-level sweep)とBRP(Beam Refinement Protocol)の2段階に分けて行われる。SLSには4つの要素があり、ISS(Initiaotor Sector Sweep)、RSS(Responder Sector sweep)、SSW(Sector sweep) Feedback、SSW ACKである。ISSを実施するものをInitiatorと呼び、RSSを実施するものをRespnderと呼ぶ。Initiator、RespnderはAP101、STA102のどちらが担ってもよいが、本実施形態ではAP101がInitiatorを担うものとする。
 S406の詳細な処理を以下に示す。S406の処理の中にS403、S403の処理が含まれてもよい。
 Initiator(AP101)はまずDMG Beacon frameもしくはSSWフレームをISSでResponder(STA102)に対して送信する。ここでInitiatorは、フレームの物理的な送信方向(電波のアンテナ送信パターン)およびセクター番号を変えながらフレーム送信する。なおセクター番号はTXSS(Transmit Sector sweep)、RXSS(Receive Sector Sweep)の2種類あり、それぞれ送信・受信のセクター番号を扱うことができる。ISSでInitiatorが送信するのはTXSSで扱うセクター番号である。
 ResponderはInitiatorからのフレームを受信すると、最も受信感度のよいアンテナパターンであるセクター番号を選択する。その後、Initiatorに向けて選択したセクター番号および自身のセクター番号を送信する。ResponderがRSSにて送信するフレームは1つでも複数でもよい。複数の場合はInitiatorと同じくセクター番号と物理的な送信方向を変更しながらInitiatorに送信する。お互いにセクター番号を受信、選択したら、InitiatorからSSW Feedbackを送信し、最も受信感度のよいアンテナパターンであるセクター番号を確定する。ResponderはSSW Feedbackを受信したら、SSW ACKを返答する。
 なお、この後BRP(Beam Refinement Protocol)にてさらに詳細なアンテナパターンを定めてもよい。AP101、STA102はBRPフレームの送受信によりSNR(Singal to Noice Ratio)やChannel Measurement Feedbackを得て、アンテナパターンの微調整を行うことができるようになる。BRPは必要な場合にのみ実施するため、実施しなくてもよい。
 ビームフォーミングによる受信感度のよいアンテナパターンの選択が完了したら、アンテナパターンに関する情報およびミリ波帯で使用するCapability情報をMulti-Link Elementに付与する(S408)。ミリ波帯でMulti-Linkセットアップをまとめて実施する場合、S406で取得した情報はMulti-Link Elementに付与せず、ほかの帯域のLink情報をMulti-Link Elementに付与する(S408)。ミリ波帯の周波数チャネルを用いたリンクでMulti-Linkセットアップをする場合、ビームフォーミングによる調整結果に基づいた電波送信でML Probe RequestおよびResponseの送受信を行う。
 ここで、S406で取得した情報を付与するMulti-Link Elementの構成例を図6に示す。S406で取得した情報とは、最適なアンテナパターンの情報やチャネルにおける電波計測結果などが考えられる。また、ビームフォーミングによって取得した情報をProbe Request、Probe Response、ML Probe Request、ML Probe Responseをミリ波帯のリンクを介して送信する場合、上記フレームのPHYのプリアンブルに含めて送信する。もしくはビームフォーミングで取得した情報に合わせたS406で決定された期間によって上記フレームを送信する。またS406で調整した結果を反映して送信する上記フレームに、Multi-Link Elementを付与することになる。
 Multi-Link ElementはElement ID601、Length602、Element ID Extension603、Multi-Link Control604、MLD MAC Address605、Per-STA Profile606から構成される。なお、本実施形態ではPer-STA Profile606はLink-1個だけ存在する。
 Element ID601、Element ID Extension603によって本ElementがMulti-Link Elementであることを示す。Length602はMulti-Link Element全体の長さを示す。
 Multi-Link Control604では、後述するCommon Info Fieldにどのような情報が含まれるかを示すビットマップおよびMulti-Link Elementの種別を示すTypeフィールドが含まれる。
 MLD MAC Address605からPer-STA Profile606の手前までのフィールドは、確立されているリンクの共通の情報が含まれる。また、Multi-Link Controlで示される値に基づいてMLD MAC Address605やPer-STA Profile606が当該Multi-Link Elementに含まれるか否かが決定される。
 Per-STA Profile606は、上述のMulti-Link Control604のTypeの種別によって本フィールド606がMulti-Link Elementに含まれるか否かが決定される。
 Per-STA Profile606にはLinkごとの情報が含まれる。
 またPer-STA Profile606は、Subelement ID611、Length612、Data613から構成される。Data613には、下記に示すLinkごとの情報の詳細が含まれる。
 またData613は、STA Control field621、STA Info622、Capability Information623、Element1 624、Non-Inferitance element625から構成される。
 また、STA control field621は、Link ID631、Complete Profile 632、MAC Address Present633から構成される。Link ID631はLink番号が示される。例えば本実施形態の場合、図1のLink103を示す場合には1が、Link104を示す場合には2がLink ID631に示される。
 Complete Profile 632には、Linkに関するすべての情報を入れるか否かのフラグが入る。例えばSTA102がAP101のLinkに関するすべての情報を求めた返答をする場合、Complete Profile 632の値を1に設定して622に続くフィールドにはLinkのすべての情報を含める。
 例えばミリ波帯の周波数チャネルを介したリンクにおいてMulti-Link Elementを付与することを考える。図1のリンク103は5GHzで動作する。そのため、リンク103とリンク104ではBeaconやProbe Request/Probe Responseに付与しているElementとは異なる。リンク103では下記の情報が送信される。すなわち、5GHz帯特有の情報としてSupported Rates Element、DS Parameter set Element、Power Constraint element、HT Capabilities Element、HT Information Element、Extended Capabilities element、VHT Capabilities element、VHT Operation Elementを、後述するElement1 624に続くフィールドに付与する。なお、Complete Profile 632の値が1であっても、他のLinkと共通の場合は省略してもよい。同様に、接続前に通知しなくてもよい情報であれば省略してもよい。Complete Profile 632を0にした場合はElement1フィールド624に入れるべきElementは一部または全部を省略してもよい。MAC Address Present633の後に続くフィールドでは、この後のフィールドSTA Info622で示すフィールドに追加でどのフィールドがあるかを示す。
 尚、本実施形態では、Probe Request/ResponseはComplete Profile 632=0、ML Probe Request/ResponseではComplete Profile 632を1と設定するものとする。
 Element1 624からNon-Inferitance element625の前までは各Link独自のElementを付与する。
 上述したMulti-Link Elementを本実施形態における5GHzで付与し、Element1フィールド624ではミリ波帯の情報を付与する場合について考える。
 S406で取得した情報を付与するElementとしては例えばIEEE802.11で定義されるAntenna Sector ID Pattern elementを上述のElement1フィールドに付与してもよい。Antenna Sector ID Pattern ElementにSLSにて選択したセクター番号を付与する。ここで、セクター番号はS406において取得した情報である。
 また、例えば、Wakeup Schedule Element、Extended Schedule Element、STA Availability Elementのいずれかを追加してもよい。また、DMG TSPEC Element、Next DMG ATI Element、DMG Capabilities Element、DMG Operation Element、DMG BSS Parameter Change Element、DMG Beam Refinement Elementのいずれかを追加してもよい。また、Channel Management Feedback Element、Awake Window Element、Next PCP List Element、PCP Handover Element、DMG Link Margin Elementのいずれかを追加してもよい。また、Switching Stream Element、Session Transition Element、Dynamic Tone Pairing Report Element、Cluster Report Elementのいずれかを追加してもよい。また、Relay Capabilities Element、Relay Transfer Parameter Set Element、BeamLink Maintenance Elementのいずれかを追加してもよい。また、DMG Link Adaptation Acknowledgment Element、ECPAC Policy Element、Cluster Time Offset Element、Channel Measurement Feedback Elementのいずれかを追加してもよい。また、EDMG Capabilities Element、EDMG Operation Element、QoS Triggered Unschedules Element、Unsolicited Block Ack Extension Elementのいずれかを追加してもよい。また、TDD Slot Structure Element、TDD Slot Schedule Element、TDD Route Elementのいずれかを追加してもよい。
 さらに、Element1フィールド624に付与されうるElementについて、5GHz帯、ミリ波帯共通で付与されうるものについて考える。
 Link ID631フィールドで示されるLinkがどのチャネルで動作しているかを示すために、図7に示すOCI(Operating Channel Information) Elementを、Element1フィールドに付与してもよい。OCI Elementは現在動作しているチャネル番号を示すためのElementである。
 OCI Elementは、Element ID701、Length702、Element ID Extension703、Operating Class704、Primary Channel Number 705、Frequency Segment 1Channel Number706、OptionalとしてOCT Operating Class707、OCT Primary Channel Number708、OCT Frequency Segment 1 Channel Number709から構成される。
 Operating Class704では動作するチャネルのクラスを示すことができる。本実施形態では45GHz帯で動作するため、例えばOperating Class704の値を183に設定する。
 Primary Channel Number 705ではチャネル番号を示すことができ、Operating Class704で示したクラスの中で示すことが可能なチャネル番号から1つ選択して示す。例えば1chで動いている場合は値が1としてもよい。
 OCI ElementをElement1フィールドに付与することで、Link ID631で示したLinkで動作するOperating Classおよびチャネル番号を示すことができる。
 図4に戻る。ここでLinkごとの情報をPer-STA Profileフィールド606に付与したMulti-Link ElementをML Probe Requestにて相手装置に送信することで、Link固有の情報を相手に通知することができる。AP101の場合はML Probe Responseにて相手装置に送信する(S409)。
 その後、Authentication処理(S411)およびAssociation処理(S412)を通して接続処理を行い、本フローチャートを終了する。なお、この後接続するまでに暗号用の鍵を交換するための4-way handshakeおよびGroup鍵交換を実施してもよい。
 次に、図4のS403以降の処理に基づいてAP101とSTA102の通信を示したシーケンスを図5に示す。
 AP101はミリ波帯の45GHz帯およびミリ波帯以外の5GHz帯でDMG Beaconを送信する(S5011、S5012)。STA102も45GHz帯ではBeaconを送信している(S5011)。STA102によるDMG Beacon送信は省略してもよい。DMG Beacon送受信に基づいて、45GHz帯においてSLS(Sector level Sweep)を実施(S5021)し、AP101とSTA102の相対位置を把握する。これらの値を元に、45GHz帯にてProbe Request(S5031)、Probe Response(S5041)を通信する。
 5GHz帯でも同様にProbe Request(S5032)、Probe Response(S5042)を実施しているが、少なくともミリ波帯でProbe Request/Responseの通信ができたらよい。
 続いて、各Linkの情報を得るためにML Probe Request(S5051)、ML Probe Response(S5061)を送受信する。S5051、S5061はProbe Responseで取得することができなかったLink情報を得るためのフレーム交換である。例えば当該接続が複数回目であり、1回目の接続時にパラメータ交換している場合はS5051、S5061のフレーム交換は実施しなくてもよい。図6で例示したMulti-Link ElementをML Probe Request(S5051)、ML Probe Resopnse(S5061)で付与し、かつComplete Profileを1にしてResponseを応答することを想定する。Multi-Link Element自体はProbe Request(S5031)、Probe Response(S5041)で付与してもよい。本実施形態では、45GHzでML Probe Request(S5051)以降の接続シーケンスを実施するものとする。
 次にAuthentication(S5071)を実施し、AP101とSTA102の間で認証を行う。さらにAssociation Request(S5081)、Association Response(S5091)において接続を確立するためのパラメータ交換を実施する。交換したパラメータを元に接続時の送信パラメータを決定する(S510)。なお、S5010において通信暗号化のために4Way handshakeを実施してもよい。お互いの認証および暗号化のための鍵交換が終了すると、データ通信を開始する(S5111,S5121,S5112,S5122)。
 本実施形態によると、ミリ波帯の周波数チャネルを用いてMulti-Link通信の接続処理を行うことが可能になる。さらに、ミリ波帯を含むMulti-Link通信において、複数リンク分の接続処理を1つのLinkでまとめて実施することが可能となる。
 (その他の実施形態)
 本実施形態では45GHz帯と5GHz帯を介して複数のリンクを確立するMulti-Link通信について記載したが、これに限定されない。Multi-Link通信で確立するリンクに使用する帯域は片方もしくは両方がミリ波帯を使用していればよい。つまり、本実施形態ではミリ波帯として45GHz帯を使用する例を示したが、代わりに60GHz帯を用いていてもよい。また、本実施形態で示した5GHz帯の代わりに2.4GHz帯、6GHz帯、Sub1GHz帯、45GHz帯、60GHz帯を用いてもよい。
 尚、上述の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体をシステムあるいは装置に供給し、システムあるいは装置のコンピュータ(CPU、MPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行するようにしてもよい。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述の実施形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は上述の装置を構成することになる。
 プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVDなどを用いることができる。
 また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSが実際の処理の一部または全部を行い、上述の機能を実現してもよい。OSとは、Operating Systemの略である。
 さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードを、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込む。そして、そのプログラムコードの指示に基づき、機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUが実際の処理の一部または全部を行い、上述の機能を実現してもよい。
 本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
 本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
 本願は、2022年8月4日提出の日本国特許出願特願2022-125086を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
 201 記憶部
 202 制御部
 203 機能部
 204 入力部
 205 出力部
 206 通信部

Claims (16)

  1.  通信装置であって、
     前記通信装置と他の通信装置との間で複数の異なる周波数チャネルを介して複数のリンクを並行して確立する確立手段と、
     前記他の通信装置に所定のフレームを送信する送信手段と、を有し、
     前記確立手段は前記複数のリンクのうち少なくとも1つのリンクをミリ波帯の周波数チャネルを介して確立する
     ことを特徴とする通信装置。
  2.  前記送信手段は前記所定のフレームを前記ミリ波帯の所定の周波数チャネルを介して送信する
     ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3.  前記所定のフレームは前記確立手段が前記ミリ波帯の周波数チャネルを介して確立する所定のリンクに関する所定の情報を含む
     ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  4.  前記確立手段によってミリ波帯の周波数チャネルを介してリンクを確立する場合に、前記他の通信装置との通信のビームフォーミングに関する処理を実行する実行手段を更に有し、
     前記所定のフレームは前記ビームフォーミングに関する情報を更に含む
     ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  5.  前記ビームフォーミングに関する処理とは、前記他の通信装置と通信するためのアンテナを選択する処理である
     ことを特徴とする請求項4に記載の通信装置。
  6.  前記情報は前記所定のフレームのMulti-Link Elementに含まれる
     ことを特徴とする請求項5に記載の通信装置。
  7.  前記所定のフレームはIEEE802.11規格シリーズに準拠したProbe Requestである
     ことを特徴とする請求項5に記載の通信装置
  8.  前記所定のフレームはIEEE802.11規格シリーズに準拠したAssociation Requestである
     ことを特徴とする請求項5に記載の通信装置。
  9.  前記所定のフレームはIEEE802.11規格シリーズに準拠したML(Multi-Link) Probe Requestである
     ことを特徴とする請求項5に記載の通信装置。
  10.  通信装置であって、
     第一のリンクと第二のリンクとの周波数に基づいて、前記第一のリンクと前記第二のリンクとを確立するための確立処理を行う所定のリンクを選択する選択手段と、
     前記選択手段が選択した前記所定のリンクを介して他の通信装置との接続処理を行い、前記通信装置と前記他の通信装置との間で前記第一のリンクと前記第二のリンクとを並行して確立する確立手段と、
     を有することを特徴とする通信装置。
  11.  前記選択手段は、前記第一のリンクと前記第二のリンクにおいて、周波数の高いリンクを前記所定のリンクとして選択する
     ことを特徴とする請求項10に記載の通信装置。
  12.  前記第一のリンクはミリ波帯の周波数チャネルを介したリンクであって、
     前記第二のリンクはミリ波帯でない周波数帯の周波数チャネルを介したリンクである場合に、
     前記選択手段は、前記第一のリンクを前記所定のリンクとして選択する
     ことを特徴とする請求項10に記載の通信装置。
  13.  前記ミリ波帯とは、45GHz帯または60GHz帯のことである
     ことを特徴とする請求項10か請求項12のいずれか1項に記載の通信装置。
  14.  通信装置の制御方法であって、
     前記通信装置と他の通信装置との間で複数の異なる周波数チャネルを介して複数のリンクを並行して確立する確立工程と、
     前記他の通信装置に所定のフレームを送信する送信工程と、を有し、
     前記確立工程において、前記複数のリンクのうち少なくとも1つのリンクをミリ波帯の周波数チャネルを介して確立する
     ことを特徴とする通信装置の制御方法。
  15.  通信装置の制御方法であって、
     第一のリンクと第二のリンクとの周波数に基づいて、前記第一のリンクと前記第二のリンクとを確立するための確立処理を行う所定のリンクを選択する選択工程と、
     前記選択工程で選択した前記所定のリンクを介して他の通信装置との接続処理を行い、前記通信装置と前記他の通信装置との間で前記第一のリンクと前記第二のリンクとを並行して確立する確立工程と、
     を有することを特徴とする通信装置の制御方法。
  16.  請求項14または請求項15に記載の通信装置の制御方法としてコンピュータを動作させるためのプログラム。
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