无线通信用集成电路、无线通信终端以及无线通信方法
技术领域
本发明的实施方式涉及一种无线通信用集成电路、无线通信终端以及无线通信方法。
背景技术
作为在无线的接入点与无线终端间进行通信的无线通信***,广泛知晓采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance:载波侦听多路访问/冲突避免)的无线LAN(Local Area Network:局域网)。在无线LAN中,已知扩展了MIMO(Multi-Input Multi-Output:多输入多输出)技术的下行链路多用户MIMO(DL-MU-MIMO)技术。在下行链路多用户MIMO中,接入点使用被称为波束成形(beam forming)的技术,从而能够通过在空间上正交的波束向各无线终端发送数据,因此能够向多个无线终端同时发送不同的数据。接收到数据的各无线终端向接入点通知是否无误地接收到数据(送达确认响应),进行未正确接收到的数据的重发请求。
接收到数据的各无线终端错开时间地向接入点依次发送送达确认响应帧。因此,产生与终端数相应的开销,成为实现高吞吐量的阻碍。
专利文献1:日本特开2007-208522号公报
非专利文献1:IEEE Std.802.11ac(TM)-2013
非专利文献2:IEEE Std.802.11(TM)-2012
发明内容
本发明的实施方式的目的在于提供一种能够高效地交换送达确认响应的无线终端。
实施方式的无线通信用集成电路具备基带集成电路。所述基带集成电路经由RF集成电路复用发送多个第1帧,经由所述RF集成电路接收被复用发送的多个第2帧,该多个第2帧表示对所述多个第1帧的送达确认响应。所述基带集成电路将发送所述多个第2帧所需的第1信息设定于所述多个第1帧。所述基带集成电路根据所述第1信息来分离所述多个第2帧。
附图说明
图1是表示第1实施方式的无线通信***的图。
图2是说明对BA帧进行上行链路多用户MIMO发送的方法的概要的图。
图3是表示MAC头的帧格式的一个例子的图。
图4是表示PHY头的帧格式的一个例子的图。
图5是表示进行了上行链路多用户MIMO发送的BA帧的概要结构例的图。
图6是说明上行链路的传输通路响应的推定方法的图。
图7是搭载于接入点的无线通信装置的功能框图。
图8是搭载于无线终端的无线通信装置的功能框图。
图9是搭载于接入点的控制部的流程图。
图10是搭载于无线终端的控制部的流程图。
图11是表示第2实施方式的带空间分离信息组ID管理(Group ID Management)帧的格式的一个例子的图。
图12是搭载于接入点的控制部的流程图。
图13是搭载于无线终端的控制部的流程图。
图14是表示第3实施方式的无线通信***的图。
图15是表示进行了上行链路多用户MIMO发送的BA帧的概要结构例的图。
图16是表示进行了上行链路多用户MIMO发送的BA帧的概要结构例的图。
图17是表示各无线终端与接入点的距离关系的图。
图18是表示第9实施方式的接入点或者终端的整体结构例的图。
图19是表示搭载于第9实施方式的接入点或者无线终端的无线通信装置的硬件结构例的图。
图20是第10实施方式的无线终端的立体图。
图21是表示第10实施方式的存储卡的图。
图22是表示第18实施方式的竞争期间的帧交换的一个例子的图。
图23是表示触发帧的格式例的图。
图24是表示汇聚了数据帧和触发帧的汇聚(aggregation)帧的概要结构例的图。
图25是说明一个信道内确保的多个资源单元的例子的图。
附图标记说明
11:接入点(无线终端);12A、12B、12C、12D:天线;1、2、3、4:无线终端(通信站);1A、2A、3A、4A:天线;21、22、23、24:波束;601、602、603、604:数据帧;611、612、613、614:BA帧;T1:期间;t1、t2、t3、t4:发送定时;501:前导字段;h11~h14、h21~h24、h31~h34、h41~h44:上行链路的传输通路响应;101、201:控制部;102、202:发送部;103、203:接收部;104、204:缓冲器;105、205:无线通信部;111、211:基带部;121、221:RF部;122、222:发送电路;123、223:接收电路;112、212:控制电路;113、213:发送处理电路;114、214:接收处理电路;115、116、215、216:DA变换电路;117、118、217、218:AD变换电路;301:笔记本电脑;305、315、355:无线通信装置;321:移动终端;331:存储卡;332:存储卡主体。
具体实施方式
以下,参照附图详细地说明本实施方式。在本说明书中,通过参照而引入(incorporated by reference)作为无线LAN的规格书而知晓的IEEE Std802.11TM-2012以及IEEE Std802.11acTM-2013的全部内容。
(第1实施方式)
图1表示第1实施方式的无线通信***。图1的无线通信***是具备接入点(AP)11以及多个无线终端(通信站,station)1、2、3、4的无线网络。接入点11也是无线终端的一个方式。接入点11与各无线终端1~4按照任意的无线通信方式来进行无线通信。作为一个例子,接入点11与各无线终端1~4按照IEEE802.11标准来进行无线通信。在以下的说明中,主要进行假定IEEE802.11标准的无线LAN的说明,但是本实施方式不限于此。
接入点11具备多个天线。在图1的例子中,接入点11具备四个天线12A、12B、12C、12D。各无线终端1~4分别具备一个或者多个天线。在该例子中,各无线终端1~4分别具备一根天线1A、2A、3A、4A。
接入点11将发给无线终端1~4的帧通过空间复用发送给无线终端1~4。空间复用的发送意味着在同一频率频带同时发送多个帧。具体地说,接入点11对发给各无线终端的帧进行下行链路多用户MIMO发送。由此,能够提高吞吐量。
为了进行下行链路多用户MIMO发送,接入点11事先从无线终端1~4获取从各天线12A~12D向各无线终端1~4的下行链路的传输通路信息。接入点11根据从各无线终端获取到的传输通路信息计算出面向无线终端1~4的多个定向性的光束图案,以使得抑制相互的信号干扰。接入点11按照定向性的光束图案来形成波束21、22、23、24。由此,接入点11能够对各无线终端在同一频率频带同时发送多个帧。即,能够进行下行链路多用户MIMO发送。
通过下行链路多用户MIMO发送来接收数据的各无线终端对接入点11发送ACK(Acknowledgement,确认)帧、BA(BlockAck,块确认)帧等送达确认响应帧。这里,本实施方式的无线终端1~4通过上行链路多用户MIMO(UL-MU-MIMO)技术来发送送达确认响应帧。即,无线终端1~4对接入点11在同一频率频带同时发送BA帧。
图2是说明无线终端1~4对接入点11将BA帧进行上行链路多用户MIMO发送的方法的概要的图。接入点11以及各无线终端1~4发送的信号(帧)通过矩形来表示。横轴是时间轴,沿图右侧是时间流逝的方向。在本实施方式中,说明作为送达确认响应帧使用BA帧的方法,但是在使用ACK帧的情况下也相同。
接入点11事先与包含无线终端1~4的多个无线终端确立无线链路。另外,接入点11事先从无线终端1~4获取从各天线12A~12D向各无线终端1~4的下行链路的传输通路信息。并且,利用数据帧601~604对缓冲器中保持的发给无线终端1~4的数据进行下行链路多用户MIMO发送。数据帧601~604也可以是分别将一个以上的数据帧进行汇聚而得到的汇聚帧。汇聚帧经由分隔符(delimiter)相互联接多个帧,在接收侧中能够通过分隔符来分离各帧。这里,设为汇聚帧汇聚了多个数据帧,但是汇聚的帧也可以混有数据帧和管理帧等多种帧。此外数据帧、管理帧等帧类别的详细情况在其它实施方式中详述。接收到数据帧601~604的无线终端1~4校验针对接收到的数据帧的CRC(cyclic redundancy code:循环冗余码),检查是否无误地接收到数据帧。然后,在从下行链路多用户MIMO发送起经过一定时间T1后,对接入点11将作为送达确认响应帧的BA帧611~614进行上行链路多用户MIMO发送。只要是预先确定的一定时间,则一定时间T1可以是任意的值。作为一个例子,既可以使用作为IEEE802.11无线LAN的MAC协议技术规范中规定的帧间时间间隔的SIFS(shortinterframe space:短帧间间隔)时间(=16μs),也可以使用更长的值。
接入点11在同一频率频带同时接收从各无线终端通过上行链路多用户MIMO发送的BA帧611~614,因此需要在空间上分离这些BA帧。因此,接入点11将在空间上分离BA帧所需的信息(空间分离信息)预先发送给无线终端1~4。在本实施方式中作为空间分离信息,接入点11将与相互正交的前导图样(位串)有关的信息发送给无线终端1~4。然后,无线终端1~4在从自终端发送的BA帧的前导字段中保存无线终端间相互正交的前导图样(位串)。接入点11事先掌握各BA帧的前导图样(preamble pattern),利用该前导图样来推定从各无线终端向接入点11的上行链路的传输通路响应。
例如,接入点11推定从各无线终端的天线向接入点11的天线的传输通路响应矩阵(上行链路的传输通路响应矩阵)。接入点11通过使用推定出的上行链路的传输通路响应矩阵来分离从各无线终端接收到的BA帧的前导字段之后的字段(例如数据字段)。这能够使用公知的方法、例如ZF(Zero-Forcing:迫零)法、或者MMSE(Minimum Mean Square Error:最小均方差)法、或者极大似然估计法等任意的方法来进行。
这里,说明接入点11对无线终端1~4发送空间分离信息的方法。本实施方式的接入点11使用进行下行链路多用户MIMO发送的数据帧601~604的MAC头或者PHY头向无线终端1~4发送空间分离信息。
(使用了MAC头的空间分离信息的发送)
首先,说明接入点11使用MAC头来发送空间分离信息的方法。
图3中示出了接入点11发送给各无线终端的数据帧的一个例子。
该数据帧包含FC(Frame Control:帧控制)字段、Duration/ID字段、RA(ReceiverAddress:接收器地址)字段、TA(Transmitter Address:发送器地址)字段、共用信息字段、终端信息字段、Frame Body字段、FCS(Frame Check Sequence:帧校验序列)字段。
在FC字段中保存有表示帧的类别等的信息。
在Duration/ID字段中保存设定为虚拟载波侦听的时间。
在RA字段中保存帧的发送目的地的MAC地址。发给无线终端1的数据帧601中保存无线终端1的MAC地址。
TA字段中保存帧发送源的MAC地址。在本实施方式中,保存接入点11的MAC地址。
在共用信息字段中,作为空间分离信息保存有对无线终端1~4共享地通知的信息。
在终端信息字段中,作为空间分离信息保存有按无线终端通知的信息。
在FrameBody字段中,保存有接入点11发送给各无线终端的数据主体。
在FCS字段中保存有各数据帧的FCS信息。FCS信息用于在接收到数据帧的无线终端侧的帧错误检测。
说明接入点11使用共用信息字段以及终端信息字段进行通知的空间分离信息。
为了各无线终端使用相互正交的前导图样来进行上行链路多用户MIMO发送,作为一个例子,接入点11将正交矩阵作为空间分离信息来发送。以下,表示正交矩阵的一个例子。
[数式1]
[数式2]
矩阵(1)是空间复用数为2的情况下的正交矩阵(即2×2的矩阵)的例子。矩阵(2)是空间复用数为4(与图1的例子相当)的情况下的正交矩阵(即4×4的矩阵)的例子。正交矩阵具有表示各行(或者各列)的行(或者列)矢量相互正交的性质。矢量正交是指内积为零。另外,空间复用数是指进行空间复用的流(stream)数。
接入点11使用共用信息字段将正交矩阵发送给无线终端1~4。这里,也可以如下:接入点11发送无线终端1~4所进行的上行链路多用户MIMO发送的流数以及与该数相应的正交矩阵。在图2的情况下,上行链路多用户MIMO的流总数是4,因此将4以及矩阵(2)的正交矩阵保存到共用信息字段中。
为了无线终端1~4发送相互正交的前导图样,需要利用终端信息字段指定各无线终端所使用的前导图样。作为前导图样指定的一个例子,能够使用正交矩阵的行编号(或者列编号)。例如,将无线终端1所使用的行编号(或者列编号)保存到发送给无线终端1的数据帧的终端信息字段中。无线终端1能够根据保存在终端信息字段中的编号的行(或者列)来确定所使用的前导图样。
矩阵的值是在IEEE802.11标准中预先确定的,在接入点11以及无线终端1~4在内部存储器中存储有该值的情况下,接入点11只要通过共用信息字段发送流的总数即可。无线终端1~4能够参照从接入点11指定的流的总数来读出存储在内部存储器中的矩阵。
另外,在终端信息字段中也可以包含其它的无线终端中使用的空间分离信息。例如,可以在发送给无线终端1的数据帧的终端信息字段中不仅保存有无线终端1所使用的前导图样的信息,还保存有无线终端2~4所使用的前导图样的信息。另外,也可以如面向无线终端1的终端信息字段、面向无线终端2的终端信息字段等那样设置具有各无线终端的标识符的多个终端信息字段。
此外,图3中的帧格式是一个例子,也可以使用其它的格式。例如,既可以调换共用信息字段和终端信息字段,也可以变更***这些字段的位置。也可以设置合并了共用信息字段以及终端信息字段的其它字段。另外,也可以将空间分离信息保存到其它字段的预定区域。
(使用了PHY头的空间分离信息的发送)
接着,说明接入点11使用数据帧601~604的PHY头来发送空间分离信息的方法。
图4中表示接入点11发送给无线终端1~4的数据帧的PHY头的一个例子。
PHY头包含L-STF(Legacy-Short Training Field:传统短训练字段)、L-LTF(Legacy-Long Training Field:传统长训练字段)、L-SIG(Legacy Signal Field:传统信号字段)、共用信息字段、终端信息字段。
在L-STF、L-LTF、L-SIG中,例如保存有IEEE802.11a等传统标准能够识别的字段、即信号检测、频率校正、传输速度等信息。
在共用信息字段以及终端信息字段中,分别保存有与所述的MAC头所进行的通知同样地、作为空间分离信息向无线终端1~4共享地通知的信息以及按无线终端通知的信息。另外,接入点11也可以与在IEEE802.11ac标准中为了实现下行链路多用户MIMO发送而规定的Group ID以及用户位置关联起来,将空间分离信息保存在共用信息字段以及终端信息字段中。
接入点11对无线终端1~4将数据帧601~604进行下行链路多用户MIMO发送时,也可以通过无波束成形的方式发送从L-STF至共用信息字段的字段,通过有波束成形的方式发送终端信息字段以后的字段。即,关于面向无线终端1~4保存有相同信息的字段,能够不使用波束成形地进行发送。在以无波束成形的方式进行发送的情况下,所使用的天线可以是多根,也可以是一根。
此外,图4中的帧格式是一个例子,也可以使用其它格式。例如,既可以调换共用信息字段和终端信息字段,也可以变更***这些字段的位置。也可以设置合并了共用信息字段以及终端信息字段的其它字段。另外,也可以将空间分离信息保存在其它字段的预定区域中。
(BA帧的上行链路多用户MIMO发送)
接着,说明无线终端1~4对接入点11将BA帧611~614进行上行链路多用户MIMO发送的方法。
无线终端1~4校验针对从接入点11接收到的数据帧的CRC,检查是否无误地接收到数据帧。然后,在经过一定时间T1后,对接入点11将作为送达确认响应帧的BA帧进行上行链路多用户MIMO发送。此时,各无线终端参照从接入点11通知的空间分离信息来选择设定在BA帧的前导字段中的前导图样(位串)。
图5中示出了无线终端1~4所发送的BA帧611~614(更详细地说包含BA帧的PHY包)的一个例子。
在图5的MAC帧中,利用开始序列编号(Starting Sequence Number)以及位图保存针对从接入点11接收到的数据帧的CRC结果。另外,根据发送目的地以及发送源来设定RA字段以及TA字段的值。
在前导字段501中,保存有使用正交矩阵生成的前导图样(位串)。在该例子中,根据从接入点11通知的空间分离信息,在无线终端1中矩阵(2)的第1行被指定为前导图样,在无线终端2中矩阵(2)的第2行被指定为前导图样,在无线终端3中矩阵(2)的第3行被指定为前导图样,在无线终端4中矩阵(2)的第4行被指定为前导图样。
前导字段501包括多个区间,在各区间中沿着帧方向根据正交矩阵的相应的行的值来配置“P”或者“-P”。一个区间与至少一个以上的调制符号相对应。另外,一个区间与符号期间相对应。符号的调制方式可以是BPSK、QPSK、QAM等任意的方式。“P”和“-P”是分别包括1位(bit)以上的位串的要素。作为一个例子,位串P的调制符号和-P的调制符号处于振幅相同、相位错开180度的关系(相互抵消的关系)。
无线终端1的前导图样是[P、-P、P、P],这与矩阵(2)的第1行的[1、-1、1、1]相对应。同样地,无线终端2的前导图样是[P、P、-P、P],这与矩阵(2)的第2行的[1、1、-1、1]相对应。无线终端3的前导图样是[P、P、P、-P],这与矩阵(2)的第3行的[1、1、1、-1]相对应。无线终端4的前导图样是[-P、P、P、P],这与矩阵(2)的第4行的[-1、1、1、1]相对应。无线终端间的前导图样相互正交。
图5中的“t1”、“t2”、“t3”、“t4”表示前导图样的各区间的位串(P或者-P)被发送的定时。例如,在定时t1处,通过与调制方式相应的调制符号(第1调制符号)来发送无线终端1的前导图样的第1个区间的位串P。同样地,发送无线终端2以及无线终端3的前导图样的第1个区间的位串P。而且,通过与调制方式相应的调制符号(第2调制符号。例如与第1调制符号相同振幅、反相的符号)来发送无线终端4的前导图样的第1个区间的位串-P。
这样,通过各无线终端根据与空间复用数(流数)相应的正交矩阵的各行(或者各列)的各自不同的一个来构成前导图样,能够构成无线终端间正交的前导图样。即,即使接入点11从各无线终端同时在重叠的状态下接收前导图样的信号,但是由于相互的前导图样正交,因此能够推定传输通路响应矩阵(上行链路的传输通路响应矩阵)。
此外,图5中的帧格式是一个例子,也可以使用其它的格式。例如,也可以将前导图样保存在其它字段的预定区域中。
(接入点11处的BA帧的接收)
接着,说明接入点11根据BA帧的前导字段501来推定从无线终端1~4向接入点11的上行链路的传输通路响应的方法。
如图6所示,将从各无线终端1~4的天线1A~4A向接入点11的天线12A~12D的上行链路的传输通路响应分别表示为h11~h14、h21~h24、h31~h34、h41~h44。
从4台无线终端1~4各自的天线1A~4A在图5所示的定时t1处以第1调制符号发送前导图样的第1个区间的位串“P”、以第2调制符号发送位串“-P”。从无线终端1的天线1A发送的“P”的第1调制符号信号受到接入点11向天线12A的传输通路响应h11、向天线12B的传输通路响应h12、向天线12C的传输通路响应h13、向天线12D的传输通路响应h14的影响而被各天线12A~12D接收。同样地,从无线终端2、3的天线2A、3A发送的第1调制符号信号、从无线终端4的天线4A发送的第2调制符号信号也受到各传输通路响应的影响而被接入点11的天线12A~12D接收。
通过以上,定时t1处的接入点11的天线12A的接收信号能够表述为t1A=P*h11+P*h21+P*h31-P*h41,天线12B的接收信号能够表述为t1B=P*h12+P*h22+P*h32-P*h42,天线12C的接收信号能够表述为t1C=P*h13+P*h23+P*h33-P*h43,天线12D的接收信号能够表述为t1D=P*h14+P*h24+P*h34-P*h44。
同样地,定时t2处的接入点11的天线12A的接收信号能够表述为t2A=-P*h11+P*h21+P*h31+P*h41,天线12B的接收信号能够表述为t2B=-P*h12+P*h22+P*h32+P*h42,天线12C的接收信号能够表述为t2C=-P*h13+P*h23+P*h33+P*h43,天线12D的接收信号能够表述为t2D=-P*h14+P*h24+P*h34+P*h44。
定时t3处的接入点11的天线12A的接收信号能够表述为t3A=P*h11-P*h21+P*h31+P*h41,天线12B的接收信号能够表述为t3B=P*h12-P*h22+P*h32+P*h42,天线12C的接收信号能够表述为t3C=P*h13-P*h23+P*h33+P*h43,天线12D的接收信号能够表述为t3D=P*h14-P*h24+P*h34+P*h44。
定时t4处的接入点11的天线12A的接收信号能够表述为t4A=P*h11+P*h21-P*h31+P*h41,天线12B的接收信号能够表述为t4B=P*h12+P*h22-P*h32+P*h42,天线12C的接收信号能够表述为t4C=P*h13+P*h23-P*h33+P*h43,天线12D的接收信号能够表述为t4D=P*h14+P*h24-P*h34+P*h44。
接入点11能够通过将天线12A的接收信号t1A、t2A、t3A、t4A相加或者相减来求出传输通路响应h11、h21、h31、h41。例如,关于h11,通过计算t1A-t2A+t3A+t4A,成为h11=(t1A-t2A+t3A+t4A)/4P。P是已知信号,接收信号t1A、t2A、t3A、t4A是能够测量的,因此能够求出h11。同样地,关于h21、h31、h41,也能够通过将接收信号t1A、t2A、t3A、t4A相加或者相减来求出。
对于天线12B~12D的接收信号,接入点11也能够通过分别相加或者相减来求出其它的传输通路响应。例如,关于h44,通过计算-t1D+t2D+t3D+t4D,成为h44=(-t1D+t2D+t3D+t4D)/4P,从而能够求出h44。
根据如以上那样求出的传输通路响应h11~h14、h21~h24、h31~h34、h41~h44,接入点11能够获得以下的(3)中所示的传输通路响应矩阵(上行链路的传输通路响应矩阵)。
[数式3]
通过使用该传输通路响应矩阵(上行链路的传输通路响应矩阵),能够分离从无线终端1~4的天线1A~4A发送的四个流。即,接入点11能够在空间上分离比从无线终端1~4接收到的BA帧的前导字段501更靠后配置的数据。
在空间复用数为4以外的情况下,也能够使用与空间复用数相对应的正交矩阵来将相互正交的前导图样分配到各无线终端,从而在接入点11侧推定上行链路的传输通路响应矩阵。例如,在空间复用数为2的情况下,通过各无线终端使用矩阵(1)来构成前导图样,接入点11能够推定上行链路的传输通路响应矩阵。
这里,为了推定传输通路响应矩阵(上行链路的传输通路响应矩阵),需要使用无线终端间正交的前导图样。假设2台以上的无线终端从正交矩阵中根据同一行(或者列)来构成前导图样时,在接入点处接收的前导图样变得不正交,无法获取传输通路响应矩阵(上行链路的传输通路响应矩阵)。在不是多用户MIMO而是普通MIMO发送的情况下,由具备多个天线的1台无线终端进行多个流的发送,因此进行MIMO发送的无线终端能够通过自身的判断来对要发送的各流应用分别不同的图样。然而,在上行链路多用户MIMO的情况下,进行流发送的无线终端不同,因此无法掌握其它的无线终端使用基于正交矩阵中的哪个行(或者列)的图样。
因此,在本实施方式中,接入点11决定成各无线终端所使用的前导图样相互不同,通过数据帧601~604中的共用信息字段以及终端信息字段通知与各无线终端应该使用的前导图样有关的信息(空间分离信息)。由此,能够确保各无线终端分别使用不同的前导图样。各无线终端使用对本装置指定的前导图样。在接入点11处从各无线终端接收到的BA帧的前导图样相互正交,因此接入点11能够推定上行链路的传输通路响应矩阵。接入点11能够利用该上行链路的传输通路响应矩阵来在空间上分离各BA帧的前导字段以后的数据。
(功能框图)
接入点11搭载无线通信装置(参照后述的图7)。无线通信装置具备无线通信部105、控制部101以及缓冲器104。接入点11中的控制部101控制与多个无线终端1~4的通信。
另外,各无线终端也同样地搭载无线通信装置(参照后述的图8)。无线通信装置具备无线通信部205以及控制部201。无线终端中的控制部201控制与接入点11的通信。
接入点11也可以不同于在与各无线终端之间形成的无线网络(称为第1网络)而还连接于有线或者无线的其它网络(称为第2网络)。接入点11对这些第1网络以及第2网络间、无线终端间的通信进行中继。接入点11从第2网络、或者第1网络的无线终端接收发给无线终端1~4的帧并保持在缓冲器中。
图7是接入点11的无线通信装置的功能框图。该图示出了第1网络侧的无线通信装置的结构。
无线通信装置具备控制部101、发送部102、接收部103、天线12A、12B、12C、12D以及缓冲器104。控制部101对应于控制与无线终端的通信的控制部或者基带集成电路,发送部102和接收部103作为一个例子对应于无线通信部105或者RF(Radio Frequency:射频)集成电路。控制部101的处理既可以通过在CPU等处理器中进行动作的软件(程序)来进行,也可以通过硬件来进行,还可以通过这些软件和硬件两者来进行。控制部101可以是包含缓冲器104的结构,也可以是不包含缓冲器104的结构(在图7中是包含的情况)。另外,虽然没有图示,但是无线通信装置也可以具备存储空间分离信息等的内部存储器。另外,也可以与用于存储空间分离信息等的外部存储器连接。
缓冲器104是用于在上位层与控制部101之间交接数据的存储部。上位层为了将从第2网络接收到的帧向第1网络进行中继而保存在缓冲器104、或从控制部101接受从第1网络接收到的帧。上位层也可以进行TCP/IP、UDP/IP等MAC层的上位的通信处理。另外,上位层也可以进行处理数据的应用程序层的处理。上位层的动作既可以通过CPU等处理器的软件(程序)的处理来进行,也可以通过硬件来进行,还可以通过软件和硬件两者来进行。
控制部101主要进行MAC层的处理、物理层的处理的一部(例如MIMO关联的处理等)。控制部101通过经由发送部102以及接收部103发送接收帧来进行与第1网络中的各无线终端的通信的控制。另外控制部101也可以进行控制使得定期地发送Beacon(信标)帧。控制部101也可以包含时钟生成部。另外控制部101也可以构成为从外部输入时钟。控制部101也可以根据时钟来管理内部时间。也可以将由时钟生成部制作的时钟输出到外部。
控制部101接受来自无线终端的联合请求,根据需要经由认证等工序来与该无线终端确立无线链路。控制部101定期地确认缓冲器104。或者控制部101通过来自缓冲器104等外部的触发来确认缓冲器104。控制部101如果确认缓冲器104中存在向多个无线终端发送的帧,则生成在共用信息字段、终端信息字段或者这两者中设定了空间分离信息的发给各无线终端的数据帧601~604。
控制部101从缓冲器104读出发给各无线终端的帧,进行MAC层的处理而发送给发送部102。另外控制部101根据事先从各无线终端获取的下行链路的传输通路信息计算出各发送***的发送权重,发送给发送部102的各发送***。发送部102获取对各发送***的发送权重的信息。在发送部102中,对每个发送***调制各帧,对调制后的信号乘以与发送***相应的发送权重。在各发送***中,对各乘法信号进行PHY头的附加等物理层的处理,对物理层的处理后的各帧进行DA变换、抽取希望频带的信号成分的滤波器处理、频率变换(上变频,upconvert)。而且,在各发送***中,放大频率变换后的信号,从各自对应的天线向空间发射为电波。由此,进行向各无线终端的下行链路多用户MIMO发送。
由各天线接收到的信号在接收部103中被分别与天线相对应的每个接收***处理。例如,从多个无线终端发送的BA帧611~614被各天线同时接收(上行链路多用户MIMO接收)。向接收部103中的各接收***输入各天线的接收信号。各接收信号分别在接收***中被放大,进行频率变换(下变频),在滤波处理中抽取希望频带成分。被抽取的信号进一步通过AD变换而变换为数字信号,经过解调等物理层的处理后被分别输入到控制部101。
控制部101通过根据从各接收***输入的信号的前导图样来进行传输通路推定,由此获取上行链路的传输通路响应矩阵。控制部101根据通过推定获得的上行链路的传输通路响应矩阵,针对每个无线终端(每个BA帧)分离前导字段以后的数据部分,从各数据部分读出CRC结果。
上述控制部101和发送部102的处理的切分是一个例子,也可以是其它方式。例如也可以设为如下:直至数字区域的处理为止由控制部101来进行,由发送部102进行DA变换以后的处理。控制部101和接收部103的处理的切分也同样地,也可以设为如下:直至A/D变换为止的处理由接收部103来进行,由控制部101进行包含之后的物理层的处理的数字区域的处理。也可以进行这里叙述的以外的切分。
图8是搭载于无线终端1的无线通信装置的功能框图。搭载于无线终端2~4的无线通信装置也具有与无线终端1相同的结构,因此以下通过无线终端1的说明来代替无线终端2~4的说明。
无线通信装置具备控制部201、发送部202、接收部203、天线1A以及缓冲器204。控制部201对应于控制与接入点11的通信的控制部或者基带集成电路,发送部202和接收部203作为一个例子对应于无线通信部205或者RF集成电路。控制部201的处理既可以通过在CPU等处理器中进行动作的软件(程序)来进行,也可以通过硬件来进行,还可以通过这些软件和硬件两者来进行。控制部201既可以是包含缓冲器104的结构,也可以是不包含缓冲器104的结构(在图8中是包含的情况)。另外,虽然没有图示,但是无线通信装置也可以具备存储空间分离信息等的内部存储器。另外,也可以与用于存储空间分离信息等的外部存储器连接。
缓冲器204是用于在上位层与控制部201之间交接数据帧的存储部。上位层生成向其它的无线终端、接入点11或者服务器等其它的网络上的装置发送的帧并保存到缓冲器204、或经由缓冲器204接受在第1网络中接收到的帧。上位层也可以进行TCP/IP、UDP/IP等、MAC层的上一级的通信处理。另外,上位层也可以进行处理数据的应用程序层的处理。上位层的处理既可以通过根据CPU等处理器进行动作的软件(程序)来进行,也可以通过硬件来进行,还可以通过这些软件和硬件两者来进行。
控制部201主要进行MAC层的处理。控制部201通过经由发送部202以及接收部203与接入点11发送接收帧,从而控制与接入点11的通信。控制部201经由天线1A以及接收部203接收例如从接入点11定期地发送的Beacon帧。控制部201也可以包含时钟生成部。另外控制部201也可以构成为从外部输入时钟。控制部201也可以通过时钟管理内部时间。也可以将由时钟生成部制作的时钟输出到外部。
作为一个例子,控制部201接收Beacon帧来对接入点11进行联合请求,根据需要经由认证等工序来与该接入点11确立无线链路。控制部201定期地确认缓冲器204。或者控制部201通过来自缓冲器204等外部的触发来确认缓冲器204。控制部201如果确认有向接入点11发送的帧,则读出该帧,按照所使用的通信方式经由发送部202以及天线1A来发送。发送部202对从控制部201输入的帧进行调制处理、PHY头的附加等所期望的物理层的处理。另外,对物理层的处理后的帧进行DA变换、抽取期望频带的信号成分的滤波器处理、频率变换(上变频)。发送部202放大频率变换后的信号,从天线向空间作为电波来发射。
由天线1A接收到的信号在接收部203中被处理。例如,接收从接入点11向无线终端1发送的数据帧601的信号,并在接收部203中处理。接收信号在接收部203中被放大,进行频率变换(下变频),在滤波处理中抽取期望频带成分。各抽取的信号还通过AD变换变换为数字信号,经过解调等物理层的处理之后输入到控制部201。
控制部201读出保存在数据帧601的共用信息字段以及终端信息字段中的空间分离信息。在读出的信息中包含用于确定发送BA帧时使用的前导图样的信息的情况下,根据该信息来确定要使用的前导图样。此外,也可以设为在事先提供了要使用的前导图样的情况下使用该前导图样。
另外,控制部101进行控制使得在从数据帧601的接收起一定时间后发送BA帧。控制部101进行接收到的数据帧的CRC校验,生成保存了表示CRC结果的信息的BA帧。这里,在BA帧的前导字段中保存有上述确定的前导图样。
发送部102调制所生成的BA帧,对经调制的信号进行PHY头的附加等物理层的处理。而且,对物理层的处理后的帧进行DA变换、抽取期望频带的信号成分的滤波器处理、频率变换(上变频)。发送部102放大频率变换后的信号,从任意的一个天线向空间作为电波来发射。
上述控制部201与发送部202的处理的切分是一个例子,也可以是其它的方式。例如也可以设为如下:直至数字区域的处理为止由控制部201来进行,由发送部202进行DA变换以后的处理。控制部201与接收部203的处理的切分也可以同样地,直至AD变换为止的处理由接收部203来进行,由控制部201进行之后的包含物理层的处理的数字区域的处理。也可以进行这里叙述以外的切分。
此外,缓冲器104、204既可以是DRAM等易失性存储器,也可以是NAND、MRAM等非易失性存储器。另外,内部存储器以及外部存储器除了上述易失性存储器以及非易失性存储器之外,也可以是SSD、硬盘等。
(流程图)
图9是搭载于本实施方式的接入点11中的控制部101的基本动作例的流程图。
在步骤S1中,控制部101生成保存在数据帧601~604的共用信息字段以及终端信息字段中的空间分离信息。在正交矩阵、与前导图样指定有关的规定等存储在内部存储器中的情况下,从内部存储器读出。
在步骤S2中,控制部101将在步骤S1中生成的空间分离信息保存在数据帧601~604的共用信息字段以及终端信息字段中,经由无线通信部105以空间复用的方式进行发送(下行链路多用户MIMO发送)。
在步骤S3中,控制部101经由无线通信部105接收针对数据帧601~604的BA帧611~614。从无线终端1~4以空间复用的方式发送(上行链路多用户MIMO发送)BA帧611~614。
在步骤S4中,控制部101参照接收到的BA帧611~614的前导字段501而在空间上分离各BA帧。
图10是搭载于本实施方式的无线终端中的控制部201的基本动作例的流程图。
在步骤S11中,控制部201经由无线通信部205接收发给本终端的数据帧。数据帧是从接入点11以空间复用的方式发送的。
在步骤S12中,控制部201从接收到的数据帧获取空间分离信息。获取到的空间分离信息能够存储在内部存储器中。
在步骤S13中,控制部201根据在步骤S13中获取的空间分离信息来生成BA帧。在BA帧的前导字段中设定用空间分离信息指定的前导图样。
在步骤S14中,控制部201经由无线通信部205发送BA帧。这里,无线终端1~4使用同一频率频带同时发送(上行链路多用户MIMO发送)BA帧。
以上,根据第1实施方式,各无线终端将送达确认响应帧进行上行链路多用户MIMO发送。由此,针对下行链路多用户MIMO发送的数据帧的送达确认的时间变短,能够提高吞吐量。
另外,接入点对各无线终端事先通知用于将送达确认响应帧进行上行链路多用户MIMO发送所需的信息。由此,接入点能够实现从多个无线终端进行上行链路多用户MIMO发送的送达确认响应帧的分离。
(第2实施方式)
在第1实施方式中,接入点11使用数据帧601~604的MAC头或者PHY头将空间分离信息发送给无线终端1~4。在本实施方式中,说明使用进行下行链路多用户MIMO发送的数据帧以外的通知帧来发送空间分离信息的方法。
(利用通知帧的空间分离信息的发送)
在本实施方式中,说明接入点11对在IEEE802.11ac标准中定义的Group IDManagement帧中追加空间分离信息来进行发送的方法。在本说明书中,将这种Group IDManagement帧称为“带空间分离信息的Group ID Management帧”。
图11中示出了带空间分离信息的Group ID Management帧的一个例子。
该帧包含Membership Status Array(成员状态阵列)字段、User Position Array(用户位置阵列)字段、共用信息字段、终端信息字段。
在IEEE802.11ac标准中,作为实现下行链路多用户MIMO发送的方法,向成为相同多用户发送的对象的多个无线终端的每个无线终端分配Group ID。Membership StatusArray字段是用于通知带空间分离信息的Group ID Management帧的发送目的地的无线终端属于哪个群组的字段。在图11中,通知与Group ID0~63的群组有关的所属信息。例如,Membership Status Array字段中的“Membership Status In Group ID1”为“0”的情况下,表示该无线终端不属于Group ID1,在“1”的情况下表示属于Group ID1。
User Position Array字段是用于通知各群组中的无线终端的用户位置的字段。在图11中,通知Group ID0~63的群组中的用户位置。例如,User Position Array字段中的“User Position In Group ID1”为“1”的情况下,表示Group ID1中的无线终端的用户位置为“1”。无线终端也能够属于多个群组,此时,也可以在每个群组中用户位置都不同。
在共用信息字段以及终端信息字段中与第1实施方式同样地分别保存有作为空间分离信息共享地通知给无线终端1~4的信息以及按无线终端通知的信息。
在共用信息字段中,能够保存如矩阵(1)、(2)那样的正交矩阵。这里,接入点11也可以针对每个Group ID保存不同的正交矩阵。例如,能够如下:对属于群组的无线终端数是2的Group ID1通知矩阵(1),对属于群组的无线终端数是2的Group ID3通知不同于矩阵(1)的2×2的矩阵。另外,对属于群组的无线终端数是4的Group ID3通知矩阵(2)。
作为向各无线终端的前导图样指定的一个例子,在终端信息字段中保存正交矩阵的行编号(或者列编号)。这里,接入点11也可以根据无线终端的用户位置来变更所指定的前导图样。例如,能够如下:在用户位置“0”的情况下指定矩阵(1)的第1行、在用户位置“1”的情况下指定矩阵(1)的第2行等。另外,也可以如在Group ID1的用户位置1的情况下指定矩阵(1)的第1行、在Group ID2的用户位置1的情况下指定第2行等那样组合Group ID和用户位置来指定前导图样。
在接入点11将数据帧601~604进行下行链路多用户MIMO发送之前,将带空间分离信息的Group ID Management帧发送给无线终端1~4。作为一个例子,带空间分离信息的Group ID Management帧的发送是以单播来进行的。接入点11能够在联合时发送带空间分离信息的Group ID Management帧。另外,在重编属于各群组的无线终端的情况下,也可以再次发送更新了空间分离信息的带空间分离信息的Group ID Management帧。
接入点11也可以在带空间分离信息的Group ID Management帧中保存面向多个无线终端的Group ID、用户位置以及空间分离信息。在这种情况下,接入点11能够以广播或者多播来发送带空间分离信息的Group ID Management帧。
此外,图11中的帧格式是一个例子,也可以使用其它的格式。例如,既可以调换共用信息字段和终端信息字段,也可以变更***这些字段的位置。也可以设置合并了共用信息字段以及终端信息字段的其它字段。另外,也可以将空间分离信息保存在其它的域的预定区域中。
另外,在本实施方式中,对在IEEE802.11标准中定义的Group ID Management帧追加了空间分离信息,但是也可以新定义通知空间分离信息的帧(通知帧)。此外,在图11中没有示出,但是在带空间分离信息的Group ID Management帧以及新定义的通知帧中,也能够保存与发送源以及发送目的地相应的地址。另外,也可以在将数据帧601~604向无线终端1~4进行下行链路多用户MIMO发送之后将带空间分离信息的Group ID Management帧发送给无线终端1~4。此时,也能够采用与上述同样地将带空间分离信息的Group IDManagement帧向每个终端单播发送的方法、以及广播或者多播发送的方法中的任一个方法。在这种情况下,无线终端1~4进行上行链路多用户MIMO发送的定时可以用任意的方法来决定。例如,在广播或者多播发送带空间分离信息的Group ID Management帧的情况下,也可以将从带空间分离信息Group ID Management帧的接收完成起规定的时间后设为发送定时。另外,也可以考虑带空间分离信息的Group ID Management帧的发送所需的时间,以从数据帧601~604的接收完成起的经过时间来决定。或者,也可以在共用信息字段中设定与进行上行链路多用户MIMO发送的定时有关的信息。作为变形例,也能够如下等:在共用信息字段中设定有该信息的情况下,终端按照该信息来决定上行链路多用户MIMO发送定时,在没有设定的情况下以事先决定的方法来决定上行链路多用户MIMO发送定时(例如将从下行链路多用户发送的数据帧的接收完成起经过预先确定的时间后设为发送定时)。也可以用这里叙述以外的方法来决定。
(BA帧的上行链路多用户MIMO发送)
接入点11在发送带空间分离信息的Group ID Management帧之后,将数据帧601~604进行下行链路多用户MIMO发送。这里,接入点11能够在数据帧601~604的PHY头或者MAC头中保存无线终端1~4所属的每个Group ID以及用户位置的流数。
接收到数据帧的无线终端1~4与第1实施方式同样地校验针对从接入点11接收到的数据帧的CRC,检查是否无误地接收到数据帧。然后,在经过一定时间T1后,将BA帧向接入点11进行上行链路多用户MIMO发送。
此时,各无线终端参照保存在数据帧的PHY头或者MAC头中的Group ID和通过带空间分离信息的Group ID Management帧预先通知的空间分离信息来选择设定在BA帧的前导字段中的前导图样(位串)。在前导图样的选择中需要用户位置信息的情况下,各无线终端能够参照通过带空间分离信息的Group ID Management帧通知的每个Group ID的用户位置信息来确定前导图样。
(流程图)
图12是搭载于本实施方式的接入点11中的控制部101的基本动作例的流程图。
在步骤S21中,控制部101生成保存在数据帧601~604的共用信息字段以及终端信息字段中的空间分离信息。在正交矩阵、与前导图样指定有关的规定等存储在内部存储器中的情况下,从内部存储器读出。
在步骤S22中,控制部101生成将在步骤S21中生成的空间分离信息保存在共用信息字段以及终端信息字段中的带空间分离信息的Group ID Management帧(通知帧),并经由无线通信部105进行发送。
在步骤S23中,控制部101经由无线通信部105将数据帧601~604以空间复用的方式来发送(下行链路多用户MIMO发送)。
在步骤S24中,控制部101经由无线通信部105来接收针对数据帧601~604的BA帧611~614。从无线终端1~4以空间复用的方式发送(上行链路多用户MIMO发送)BA帧611~614。
在步骤S25中,控制部101参照接收到的BA帧611~614的前导字段501在空间上分离各BA帧。
图13是搭载于本实施方式的无线终端中的控制部201的基本动作例的流程图。
在步骤S31中,控制部201经由无线通信部205来接收从接入点11发送的带空间分离信息的Group ID Management帧(通知帧)。控制部201从接收到的带空间分离信息的Group ID Management帧获取空间分离信息。
在步骤S32中,控制部201经由无线通信部205来接收发给本终端的数据帧。数据帧是从接入点11以空间复用的方式发送的。
在步骤S33中,控制部201根据在步骤S31中获取的空间分离信息来生成BA帧。在BA帧的前导字段中设定由空间分离信息指定的前导图样。
在步骤S34中,控制部201经由无线通信部205来发送送达确认响应帧。这里,无线终端1~4使用同一频率频带同时地发送(上行链路多用户MIMO发送)送达确认响应帧。
以上,根据第2实施方式,接入点在数据帧的发送前事先向各无线终端通知用于将送达确认响应帧进行上行链路多用户MIMO发送所需的信息。由此,接入点能够实现从多个无线终端进行了上行链路多用户MIMO发送的送达确认响应帧的分离。
(第3实施方式)
在第1以及第2实施方式中,来自进行上行链路多用户MIMO发送的各无线终端的发送分别是一个流。同样地,从接入点向各无线终端的下行链路多用户MIMO发送也分别是一个流。在本实施方式中,示出了存在能够发送或者接收2个以上的流的无线终端的情况下、即存在能够进行MIMO发送或者接收的无线终端的情况下的实施方式。
图14(A)以及图14(B)中示出了存在能够发送以及接收2个以上的流的无线终端、即能够进行MIMO发送以及接收的无线终端的情况下的无线通信***的一个例子。
在图14(A)中,无线终端1具备有三个天线,无线终端2具备有一个天线。无线终端1从接入点11以MIMO的方式接收三个流,无线终端2从接入点11接收一个流。在图14(B)中,无线终端1和无线终端2分别具备两个天线,从接入点11以MIMO的方式分别接收两个流。
在图14(A)以及图14(B)的任一个的情况下,来自接入点11的下行链路多用户MIMO中的总流数是4。在图1中,下行链路中的用户复用数是4,与此相对,在图14(A)以及图14(B)的例子中用户复用数为2。
此外,在能够应对MIMO的无线终端上搭载的无线通信装置的模块结构与图7所示相同。其结构以及动作通过到此为止的接入点的MIMO动作的说明是明显的,因此省略说明。
(利用一个流的BA帧的发送)
图14(A)的无线终端1以及图14(B)的无线终端1、2能够在从接入点11通过多个流接收数据帧后,分别通过一个流将BA帧进行多用户MIMO发送。在这种情况下,下行链路多用户MIMO的流数是4,与此相对,上行链路多用户MIMO的流数为2。即,上行链路中的流数变得与下行链路中的用户复用数相等。按照各无线终端一个流将BA帧进行上行链路多用户MIMO发送是能够例如以IEEE802.11标准来规定。
接入点11为了向无线终端1以及2通知空间分离信息,能够在共用信息字段中保存用户复用数以及与其相应的正交矩阵,在终端信息字段中保存各无线终端所使用的正交矩阵的行编号(或者列编号)。例如,在图14(A)中,用户复用数是2,因此能够在共用信息字段中保存矩阵(1),在终端信息字段中保存“无线终端1是第1行、无线终端2是第2行”等信息。在这些空间分离信息的通知中,能够使用在第1以及第2实施方式中说明的方法(MAC头、PHY头、带空间分离信息的Group ID Management帧)。
无线终端1以及2根据从接入点11所通知的空间分离信息来确定本终端所使用的前导图样,将针对通过多个流接收到的数据帧的BA帧分别通过一个流进行上行链路多用户MIMO发送。前导图样的确定以及利用方法与第1~第2实施方式相同,因此省略说明。
另外,作为空间分离信息,接入点11也能够通知每个用户位置的前导图样信息。例如,在属于Group ID1的无线终端数是4、下行链路多用户MIMO发送的总流数是5、针对属于用户位置0~3的无线终端的下行链路的流数分别是2、0、2、1的情况下(没有对用户位置1的无线终端发送数据帧),属于接收到数据帧的用户位置0、2、3的无线终端分别通过一个流将BA帧进行上行链路多用户MIMO发送。
在这种情况下,作为空间分离信息,接入点11通过共用信息字段通知用户复用数3以及与其相应的3×3的正交矩阵、通过终端信息字段通知各无线终端所使用的行编号(或者列编号)即可。各无线终端利用从接入点11指定的空间分离信息来确定各终端所使用的前导图样。
另外,也可以规定从用户位置小的无线终端按升序分配正交矩阵的行编号等的规则。在这种情况下,作为空间分离信息,接入点11通知3×3的正交矩阵以及每个用户位置的下行链路的流数即可。各无线终端能够通过掌握每个用户位置的流数来掌握用户复用数,从而确定本装置所使用的前导图样。例如,在属于Group ID1的无线终端数是4、下行链路多用户MIMO发送的总流数是5、针对属于用户位置0~3的无线终端的下行链路的流数分别是2、0、2、1的情况下,能够如属于用户位置0的无线终端是3×3矩阵的第1行、属于用户位置2的无线终端是3×3矩阵的第2行、属于用户位置3的无线终端是3×3矩阵的第3行等那样确定前导图样。此外,在矩阵的值是由IEEE802.11标准预先确定的,无线终端1~4在内部存储器存储有该值的情况下,接入点11不需要向无线终端1~4发送矩阵的值。
无线终端1~4能够参照从接入点11明示地或者暗示地通知的上行链路的用户复用数(总流数)来从内部存储器读出相对应的矩阵。此外,作为暗示的通知的例子,接入点11通知每个用户位置的下行链路的流数。各无线终端通过对流数为0以外的无线终端数进行计数,能够获取上行链路中的用户复用数(总流数)。
(利用多个流的BA帧的发送)
图14(A)以及(B)的无线终端1、2能够通过与从接入点11接收到的流相同数量的流来发送BA帧。例如,在图14(A)的情况下,无线终端1通过三个流来发送BA帧,无线终端2以一个流来发送BA帧。
接入点11能够对无线终端1以及2通过共用信息字段通知上行链路中的流的总数以及与其相应的正交矩阵,通过终端信息字段通知各无线终端所使用的正交矩阵的行编号(或者列编号)。在图14(B)中,上行链路多用户MIMO中的流的总数是4,因此能够在共用信息字段中保存矩阵(2)、在终端信息字段中保存“无线终端1是第1、2行、无线终端2是第3、4行”等信息。在这些空间分离信息的通知中,能够使用在第1以及第2实施方式中说明的方法(MAC头、PHY头、带空间分离信息的Group ID Management帧)。
无线终端1以及2能够根据从接入点11所通知的空间分离信息确定本终端所使用的前导图样,通过与分别接收到的数据帧相同数量的流将BA帧进行上行链路多用户MIMO发送。
另外,作为空间分离信息,接入点11也可以通知各无线终端进行上行链路多用户MIMO发送时所使用的流数。例如,在图14(B)中,通知如“无线终端1是一个流、无线终端2是两个流”那样的信息。在流数的通知中,能够利用共用信息字段、终端信息字段或者其它字段。无线终端1以及2根据所通知的流数来决定发送BA帧时的流数。此时,也能够如“无线终端1是一个流、无线终端2是一个流”那样通知通过一个流的发送。
此外,接入点11所指定的流的总数能够在不超出接入点11的接收能力(天线数)的范围内进行调整。另外,对各无线终端指定的流数也能够在不超出各无线终端的接收能力(天线数)的范围内进行调整。
除此之外,还可以规定通过与从接入点11接收到的流数相同数量的流来发送BA帧等的规则。例如,在属于Group ID1的无线终端数是4、下行链路多用户MIMO发送的总流数是5、针对属于用户位置0~3的无线终端的下行链路的流数分别是2、0、2、1的情况下(不对用户位置1的无线终端发送数据帧),属于用户位置0、2、3的无线终端分别通过两个流、两个流、一个流来将BA帧进行上行链路多用户MIMO发送。在这种情况下,也可以规定从用户位置小的无线终端按升序分配正交矩阵的行编号等的规则,各无线终端该规则来确定前导图样。
此外,在矩阵的值是由IEEE802.11标准而预先确定的,无线终端1~4在内部存储器中存储该值的情况下,接入点11不需要向无线终端1~4发送矩阵的值。无线终端1~4能够参照从接入点11直接或者间接地通知的总流数,从内部存储器读出相对应的矩阵。
(流数的通知方法)
在存在能够进行MIMO发送的无线终端的情况下,接入点11的控制部101使用共用信息字段来(明示或者暗示地)指定发送BA帧时的总流数,除此之外,还能够使用终端信息字段来指定向各无线终端分别允许发送的流数。另外,还能够与允许发送到无线终端的流数相当地,通过终端信息字段指定正交矩阵的行编号(或者列编号)。此外,接入点11的控制部101也可以例如在联合时从各无线终端获取各无线终端能够对应的流数。
接入点11的控制部101也可以通过共用信息字段进行总流数的指定。或者在终端信息字段中包含其它的无线终端的信息的情况下,能够通过计算面向各无线终端的行编号(或者列编号)的总数来掌握总流数,因此也可以省略总流数的明示的通知。
以下,示出暗示地通知流数的例子。例如图14(A)所示,考虑无线终端1是三个流、无线终端2是1个流的总流数4的上行链路多用户MIMO发送的情况。
接入点11的控制部101在与无线终端1相对应的终端信息字段中设定正交矩阵的行编号1、2、3。由此,无线终端1掌握本装置允许三个流的发送。另外,无线终端1掌握通过各流使用基于与总流数4相对应的正交矩阵的行编号1、2、3的各行[1,-1,1,1]、[1,1,-1,1]、[1,1,1,-1]的前导图样。如上所述,接入点11的控制部101既可以通过共用信息字段明示地通知总流数,也可以省略通知。
这里,可以是如下结构:通过各终端信息字段明示地通知发送允许的流数的情况下,省略正交矩阵的行编号(或者列编号)的通知。例如,设为与终端信息字段1相对应的无线终端的流数设为3,与终端信息字段2相对应的无线终端的流数设为1。在这种情况下,与终端信息字段1相对应的无线终端使用正交矩阵的第1行~第3行,与终端信息字段2相对应的无线终端使用第4行。各无线终端从本装置合计保存在字段编号小的终端信息字段中的流数,对合计值加1,由此能够计算出该本装置所使用的行编号(或者列编号)的开始值。即,通过采用从终端信息字段小的无线终端起按顺序将正交矩阵的行或者列按编号的升序进行分配的方式,从而能够省略各无线终端中使用的行编号(或者列编号)的通知。
这里,当在各无线终端允许的流数限于共用的值的情况下,也可以通过共用信息字段指定共用的流数,不进行利用各终端信息字段的个别的流数的通知。在这种情况下,上行链路多用户MIMO的总流数也可以通过共用信息字段明示地通知。或者也可以不进行利用共用信息字段的明示的通知,各无线终端根据共用的流数和各终端信息字段的个数来掌总流数。
以上,根据本实施方式,通过直接或者间接地指定在各无线终端中允许的流数,各无线终端也能够分别兼用MIMO发送。如果假如不进行在各无线终端中允许的流数的指定时,可能成为通过能够在接入点处分离的能力以上的流数来发送通过上行链路多用户MIMO发送的总发送流的合计。另外,各无线终端也有可能无法选择与其它的无线终端不重复的前导图样。在本实施方式中,能够通过指定在各无线终端中允许的流数来解决这些问题。
(第4实施方式)
在第1~第3实施方式中,设为能够通过从各无线终端发送相互正交的前导图样,在接入点处推定上行链路的传输通路响应矩阵。在本实施方式中,能够通过各无线终端使用正交的频率载波发送前导图样来推定上行链路的传输通路响应矩阵。这里,假定使用多载波调制方式、特别是OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:正交频分复用)的情况。此外,在上述第1~第3实施方式中,也能够对应多载波调制方式以及单载波调制方式中的任一个。
图15中示出了本实施方式的BA帧的概要结构例。示出了无线终端1~4发送的BA帧的概要结构例。与第1实施方式同样地,BA帧包含前导字段501,但是设定为前导图样的值与第1实施方式不同。
各BA帧的前导字段501包含多个区间,在各区间中分别按照不同的次序分配了载波图样P1、P2、P3、P4。一个区间与一个OFDM符号(symbol)区间相对应。
载波图样P1表示使用OFDM调制的子载波f1、f5、f9来发送前导图样。载波图样P2表示使用OFDM调制的子载波f2、f6、f10来发送前导图样。载波图样P3表示使用OFDM调制的子载波f3、f7、f11来发送前导图样。载波图样P4表示使用OFDM调制的子载波f4、f8、f12来发送前导图样。
通过各子载波发送的前导图样是接入点11中已知的即可,可以是任意的。在所有的子载波中可以是相同的数据,也可以是每个子载波中不同的数据。
各区间中从左侧起按顺序分别设定有定时t1、t2、t3、t4。定时t1、t2、t3、t4表示前导字段501的相应的区间中的发送定时。在各无线终端中,在相同定时的区间中载波图样相互不同。即,在定时t1、t2、t3、t4的各个定时中,各无线终端用于前导图样的发送的子载波分别在频率上正交。即,各无线终端的子载波不相互干扰。在OFDM的情况下,选择子载波的频率使得子载波相互正交,因此只要不使用相同的子载波,各无线终端的子载波就不相互干扰。
例如,在定时t1处,无线终端1的子载波是f1、f5、f9,无线终端2的子载波是f2、f6、f10,无线终端3的子载波是f3、f7、f11,无线终端4的子载波是f4、f8、f12。子载波在无线终端间子不重复,因此子载波在无线终端间正交。对于其它的定时t2~t4也同样,子载波在无线终端之间正交。对无线终端1~4以不同的顺序分别分配P1~P4的全部,因此无线终端1~4中的任一个都不会在f1~f12的所有子载波中相互干扰。有时将这样在无线终端间在相同区间(定时)使用不同的子载波、且根据区间来切换使用的子载波称为音调交织(toneinterleave)。
作为具体的动作例,在定时t1处,无线终端1的控制部201通过向子载波f1、f5、f9分配前导图样,向其它的子载波例如分配空数据,从而生成并发送OFDM符号。同样地,无线终端2的控制部201通过向子载波f2、f6、f10分配前导图样,向其它的子载波例如分配空数据,从而生成并发送OFDM符号。无线终端3的控制部201通过向子载波f3、f7、f11分配前导图样,向其它的子载波例如分配空数据,从而生成并发送OFDM符号。无线终端4的控制部201通过向子载波f4、f8、f12分配前导图样,向其它的子载波例如分配空数据,从而生成并发送OFDM符号。
在接入点11处,通过各天线同时接收来自各无线终端1~4的OFDM符号。接入点11的接收部103或者控制部101能够通过对每个天线解调接收信号来获取每个子载波的信号。具体地说,关于定时t1,对于无线终端1能够获取关于子载波f1、f5、f9的信号,对于无线终端2能够获取关于子载波f2、f6、f10的信号,对于无线终端3能够获取关于子载波f3、f7、f11的信号,对于无线终端4能够获取关于子载波f4、f8、f12的信号。对于其它的定时t2~t4也同样地,在各无线终端处根据依次不同的载波图样来生成并发送OFDM符号。由此,接入点11的控制部101能够对无线终端1~4分别获取全部的频率子载波f1~f12的信号,由此能够推定上行链路的传输通路响应矩阵。
这样,为了在各无线终端间使用相互正交的子载波来发送前导图样,需要将使用的载波图样的顺序、每个载波中使用的前导图样的信息通知给各无线终端。
作为通知的方法,能够与第1~第3实施方式同样地,接入点11的控制部101利用数据帧601~604的MAC头、PHY头、带空间分离信息的Group ID Management帧的共用信息字段或者终端信息字段或者这两者来通知每个无线终端的载波图样的顺序、每个子载波的前导图样等的空间分离信息。此外,在前导图样在所有的无线终端、以及所有的子载波中相同且固定的情况下,也可以省略通知。
作为通知的具体例,也可以通过共用信息字段通知针对载波图样P1~P4的各个载波图样表示所使用的子载波的编号和分配给该子载波的前导图样的对应的信息。另外,也可以通过按无线终端的终端信息字段通知与P1~P4的顺序有关的信息。
通知的方法能够以与上述实施方式相同的想法,以各种方式进行扩展或者变形。例如,除了通过共用信息字段、各终端信息字段明示地进行通知的方法以外,也能够利用按无线终端的终端信息字段的个数、总发送流的数来暗示地进行通知。
此外,作为发送前导图样的子载波使用了f1~f12,但是这是一个例子,也可以使用更多或者更少的子载波来发送前导图样。另外,发送数据部的子载波既可以是与发送了前导图样的子载波相同的子载波,也可以是有别于它们的子载波。在使用其它的子载波的情况下,只要在接入点11处从发送了前导图样的子载波的传输通路响应通过任意的方法预测求出后述数据部(MAC帧部)用的子载波的传输通路响应即可。例如关于数据部用的子载波的各个子载波,也可以采用与发送了前导图样的子载波中频率最近的子载波相同的传输通路响应。
除此之外,也能够通过各无线终端以不同的定时发送前导图样来推定上行链路的传输通路响应矩阵。
图16中示出了在不同的定时发送前导图样的情况下的BA帧的概要结构例。载波图样“P-ALL”表示使用OFDM调制的全部的子载波f1~f12来发送前导图样。“NULL”表示不发送前导图样。前导图样在接入点11处是已知的即可,可以是任意的。通过在定时t1处无线终端1、在t2处无线终端2、在t3处无线终端3、在t4处无线终端4来分别发送前导图样,能够实现时间上正交的前导图样的发送。
在接入点11处,在定时t1处接收来自无线终端1的前导图样、在t2处接收来自无线终端2的前导图样、在t3处接收来自无线终端3的前导图样、在t4处接收来自无线终端4的前导图样。由此,接入点11的控制部101能够对无线终端1~4获取全部的频率子载波f1~f12的信号,能够推定上行链路的传输通路响应矩阵。
这样,为了在各无线终端间使用不同的定时来发送前导图样,需要将各无线终端的发送定时、使用的前导图样等的空间分离信息通知给各无线终端。
作为通知的方法,能够与第1~第3实施方式同样地,接入点11的控制部101利用数据帧601~604的MAC头、PHY头、带空间分离信息的Group ID Management帧的共用信息字段或者终端信息字段或者这两者。
以上,根据本实施方式,各无线终端利用正交的频率载波来发送前导图样。另外,各无线终端能够使定时错开而发送前导图样。由此,接入点11能够推定上行链路的传输通路响应矩阵。
(第5实施方式)
在本实施方式中,示出了接入点调整接收从各无线终端以上行链路多用户MIMO发送的BA帧的定时的方法。
如第1实施方式的说明中叙述那样,各无线终端在从数据帧601~604的接收起经过一定时间(参照图2的T1)后,进行BA帧的发送。在接入点和各无线终端的距离相同的情况下,能够认为基本上在接入点处以相同的定时接收从各无线终端发送的BA帧。
然而,当接入点和各无线终端的距离不同时,各自的传输时间不同,因此离接入点的距离越远的无线终端,从接入点接收数据帧的定时越延迟。另外,在各无线终端接收了数据帧之后,对于经过一定时间后发送的BA帧,离接入点的距离越远的无线终端在接入点处接收的定时越发生延迟。
因此,当将在接入点与各无线终端间单方向上的最大的延迟时间差设为Δt时,作为在接入点处从各无线终端接收BA帧的定时,产生最大2×Δt的时间差。如果2×Δt的时间差收敛于OFDM等的保护间隔(也有时称为循环前缀)内,则没有问题。此外,循环前缀在OFDM以外的多载波调制方式或者单载波调制方式中也能够使用,本实施方式不限于OFDM。
然而,当以超过保护间隔的延迟时间差接收来自各无线终端的BA帧时,导致上行链路多用户MIMO发送的特性劣化。
因此,在本实施方式中,调整接入点处的BA帧的接收定时。具体地说,调整来自各无线终端的BA帧的发送定时。由此,防止因接入点以及各无线终端间的延迟时间差为起因的上行链路多用户MIMO发送的特性劣化。
本实施方式的接入点11的控制部101在发送数据帧601~604之前事先与各无线终端进行通信来推定与各无线终端的延迟时间。推定的方法也可以是任意的方法,能够使用已有的各种公知技术。例如,从接入点11发送测量用帧,返回各无线终端保存该测量用帧的接收时刻的帧。接入点11的控制部101根据发送测量用帧的时刻与保存在所返回的帧中的接收时刻之差来测量延迟时间。作为其它的例子,从接入点11发送测量用帧,从各无线终端接收响应帧。根据发送测量用帧的时刻与接收响应帧的时刻的差分测量延迟时间。能够使用这里叙述以外的各种方法。
本实施方式的接入点11的控制部101通过各终端信息字段指定用于调整该无线终端的BA帧的发送定时的时间调整量。各无线终端的控制部201从接入点11通过第1~第3实施方式中说明的方法来接收终端信息字段,按照所通知的时间调整量使BA帧的发送定时相对于基准定时提早或者推迟。基准定时是例如从接收数据帧起经过一定时间(参照图2的T1)后的定时。各无线终端在调整后的发送定时发送BA帧。
这里,接入点11所设定的各无线终端的时间调整量决定为从各无线终端接收BA帧的定时收敛于一定的时间延迟的范围内。一定的时间延迟的范围设定在至少保护间隔以内。为了设定这种时间调整量,使用事先推定的与各无线终端的延迟时间。
各无线终端的时间调整量也可以使用离成为基准的无线终端的发送定时的相对时间来设定。这里,关于成为基准的无线终端,能够将规定的定时(例如,接收数据帧起一定时间后)设定为发送定时。成为基准的无线终端以外的无线终端在从该成为基准的无线终端的发送定时起错开该相对时间的定时处发送BA帧。
这里,成为基准的无线终端可以以任意的方法指定。例如,可以在共用信息字段中包含成为基准的无线终端的指定。或者,也可以将设定在终端信息字段1等事先决定的编号的终端信息字段中的无线终端设为成为基准的无线终端。
以上,根据本实施方式,通过接入点11控制BA帧的发送定时,能够不依赖于接入点11与各无线终端的通信延迟时间地使从各无线终端接收BA帧的定时收敛于一定范围(保护间隔等)内。
(第6实施方式)
本实施方式的特征在于,使接入点从各无线终端接收的BA帧的接收功率的动态范围收敛于一定的范围内。
如到此为止的实施方式的说明中叙述那样,接入点11从各无线终端以上行链路多用户MIMO同时接收BA帧。此时,即使各无线终端的发送功率相同,在接入点11与各无线终端的距离分别不同的情况下,由于信号的衰减水平不同,也有可能以各自不同的接收功率接收BA帧。
图17中示出了无线终端1、2相对于接入点11分别配置在近的位置和远的位置的状况。在该例子中,与接入点11邻近的无线终端1的距离衰减量是20dB,配置在离接入点11远的位置的无线终端2的距离衰减量是60dB。在这种情况下,接入点11将同时接收存在40dB接收功率差的BA帧。
当作为接收功率的最大值和最小值之比或者之差的输入动态范围变大时,担心在AD变换时小的接收功率的帧被淹没在量化噪声中,无法正确地接收。为了与大的输入动态范围相对应,采用量化位数大的AD变换器即可,但是量化位数也有限度,还导致成本变高。
因此,在本实施方式中,通过控制使从各无线终端接收的BA帧的接收功率的动态范围收敛于一定的范围内来解决上述问题。
首先,接入点11的控制部101在发送数据帧前事先与各无线终端进行通信来推定与各无线终端的距离衰减量。推定的方法可以是任意的方法,能够使用已有的各种公知技术。例如,接入点11的控制部101向各无线终端进行指示使得以特定的发送功率来发送帧,根据该帧的接收功率值和该特定的发送功率值来推定距离衰减量(上行链路的距离衰减量)。或者接入点11以一定的发送功率来发送测量用帧,从各无线终端返回保存了该测量帧的接收功率值的帧。接入点11的控制部101根据测量用帧的发送功率值和保存在所返回的帧中的接收功率值来推定距离衰减量(下行链路的距离衰减量)。从本实施方式的目的考虑希望求出上行链路的距离衰减量,但是在下行链路和上行链路的距离衰减量没有大的差异的环境中,求出哪个距离衰减量都可以。
接入点11的控制部101根据与各无线终端的距离衰减量来决定各无线终端的发送功率,以使得通过成为传输路推定对象的无线终端所发送的BA帧的接收动态范围在一定的范围内。一定的范围内的动态范围设为能够至少以安装在接入点11的AD变换器的量化位数对应的动态范围以内。
接入点11的控制部101通过到此为止的实施方式中说明的终端信息字段进行成为传输路推定对象的无线终端的指定,并且对该无线终端设定与所决定的发送功率有关的信息(发送功率信息)。发送功率信息既可以以各无线终端应该发送的发送功率值本身来表示,也可以以相对于在通常的发送中使用的发送功率(通常发送功率)的相对值来表示。
在上述说明中,各无线终端的发送功率是接入点11决定的,但是也可以是在各无线终端中决定发送功率的结构。以下,示出这样的一个例子。
作为第1例,接入点11的控制部101将针对各无线终端推定的距离衰减量通过数据帧的各终端信息字段通知给各无线终端。各无线终端的控制部201根据通过各终端信息字段通知的距离衰减量来决定BA帧的发送功率。例如,以使接入点11处的BA帧的接收功率成为特定的值或者规定的范围内的方式决定发送功率。在这种情况下,也可以通过数据帧601~604的共用信息字段通知在接入点11处所期待的接收功率的值或者范围。在预先决定了在接入点11处所期待的接收功率的值或者范围的情况下,也可以省略通知。
作为第2例,接入点11的控制部101在数据帧的共用信息字段中设定该帧的发送功率值和接入点11所期待的来自各无线终端的BA帧的接收功率值(期待接收功率值)。接入点11的控制部101以设定在共用信息字段中的发送功率值来发送这样设定的数据帧。此外,在数据帧的发送功率值、BA帧的期待接收功率值为预先确定的固定值的情况下,接入点11的控制部101也可以省略这些值的通知。
从接入点11接收了数据帧的各无线终端的控制部201测量数据帧的接收功率。各无线终端的控制部201根据测量出的接收功率值和通过共用信息字段通知的发送功率值来掌握从接入点11向各无线终端的距离衰减量。
各无线终端的控制部201根据分别掌握的距离衰减量来决定BA帧的发送功率,以使得接入点11处的BA帧的接收功率值成为通过数据帧所通知的期待接收功率值。各无线终端的控制部201进行控制使得根据分别决定的发送功率来发送BA帧。此外,从接入点11向无线终端的下行链路的距离衰减量和从无线终端向接入点11的上行链路的距离衰减量根据通信环境不一定严格地一致,但是在视为大概一致的环境中也能够采用这种方法。或者也能够通过以任意的方法乘以系数来调整下行链路的距离衰减量,由此推定上行链路的距离衰减量。
在本实施方式中,说明了接入点11使用数据帧来调整接收功率值的方法,但是也可以使用第2实施方式中的带空间分离信息的Group ID Management帧、其它的帧。
以上,根据本实施方式,能够以通过接入点控制从各无线终端发送的BA帧的发送功率而在接入点处接收功率值收敛于一定的动态范围内的方式接收从各无线终端发送的BA帧。
(第7实施方式)
在本实施方式中,考虑接入点以及无线终端间进行OFDM传输的情况。在OFDM传输中,为了防止子载波间干扰,需要保持子载波间的正交性。为了保持子载波间的正交性,在发送侧装置与接收侧装置之间需要频率同步。然而,在发送装置以及接收装置间,由于振荡频率的偏离、多普勒偏移,有时产生子载波群的频率偏移(offset)。这成为OFDM传输的特性变差的主要原因。
特别是,在上行链路多用户MIMO发送的情况下,接入点从多个无线终端同时接收帧。因此,也可能会有接入点同时接收在每个无线终端中发生了不同的频率偏移的帧的情况。在这种情况下,频率偏移与通常的发送(单一流的发送)相比更是特性劣化的主要原因。
因此,本实施方式设为通过接入点进行控制以使得将各无线终端的子载波的频率偏移相对各自的使用频率(基准频率)收敛于一定范围内,从而降低进行上行链路多用户MIMO发送时的特性劣化。
首先,接入点11的控制部101在发送数据帧601~604之前与各无线终端进行通信来推定各自的子载波的频率偏移的量。推定的方法可以是任意的方法,能够使用已有的各种公知技术。例如,接入点11将使用频率的子载波群发送给各无线终端,从各无线终端返回保存了各子载波的接收频率的帧。接入点11的控制部101通过比较所发送的频率和返回的帧所记载的接收频率来推定各子载波的频率偏移的量。或者接入点11指示将使用频率的子载波群发送给各无线终端,接入点11的控制部101通过比较从各无线终端接收的子载波群的频率与该使用频率来推定各子载波的频率偏移的量。在各子载波的频率偏移视为相同或者一定范围内的情况下,也可以不计算每个子载波的频率偏移地推定OFDM信号的中心频率(信道频带的中心频率)的偏移量。
接入点11的控制部101根据关于各无线终端所推定的各子载波的频率偏移量来决定无线终端的频率校正量。频率校正量被决定为:接入点11从各无线终端接收BA帧时的各子载波的频率偏移相对于各自的使用频率收敛于一致或者一定的范围内。使用频率既可以事先在接入点11与无线终端之间固定地设定,也可以是接入点11决定使用频率后通知各无线终端的结构。
接入点11的控制部101通过数据帧601~604的终端信息字段指定与所决定的各子载波的频率校正量有关的信息(频率校正信息)。
频率校正信息既可以用表示使频率偏移多少的绝对的校正量来表示,也可以用表示相对于成为基准的无线终端的频率的值移动多少的相对的校正量来表示。
在频率校正信息是绝对的校正量的情况下,无线终端的控制部201进行控制使得子载波群的频率偏移所指定的校正量。通过根据偏移后的子载波群进行调制来生成BA帧。
在频率校正信息是与成为基准的无线终端的相对校正量的情况下,成为基准的无线终端以外的无线终端的控制部201进行控制使得相对于该成为基准的无线终端的偏移后的频率使频率偏移该相对校正量。通过根据偏移后的各子载波进行调制来生成BA帧。其中,对于成为基准的无线终端指定绝对校正量。成为基准的无线终端以外的无线终端能够根据该成为基准的无线终端的绝对校正量来掌握成为基准的无线终端的偏移后的频率。
这里,成为基准的无线终端是以任意的方法来指定即可。例如,也可以在共用信息字段中包含成为基准的无线终端的指定。或者也可以将设定在终端信息字段1等事先决定的编号的终端信息字段中的无线终端确定为成为基准的无线终端。
在上述说明中示出了对每个子载波调整频率的情况,但是在各子载波的偏移视为相同或者在一定范围内的情况下,作为整体也可以对频率校正相同量。在这种情况下,接入点11的控制部101不事先计算出每个子载波的频率偏移,只要根据接收到的OFDM信号的中心频率(信道频带的中心频率)和成为基准的中心频率的偏差来决定校正量即可。在无线终端中,使子载波群整体偏移相同频率以使得信道频带的中心频率偏移即可。
在本实施方式中,说明了接入点11使用数据帧来调整频率的方法,但是也能够使用第2实施方式中的带空间分离信息的Group ID Management帧、其它的帧。
以上,根据本实施方式,能够通过接入点控制从各无线终端发送的BA帧的频率来校正各无线终端的子载波的频率偏移。
(第8实施方式)
说明与上述实施方式有关的变形例。
在本变形例中,也可以适当组合上述不同的实施方式中的结构要素。例如,在空间分离信息的发送中也可以分别组合使用带空间分离信息的Group ID Management帧、数据帧的MAC头、PHY头。
另外,空间分离信息是用于在空间上分离上行链路多用户MIMO发送的BA帧所需的信息,也是与BA帧的上行链路多用户MIMO发送方法有关的信息。接入点11能够将空间分离信息保存到共用信息字段以及终端信息字段以外的字段。另外,各无线终端也可以从共用信息字段以及终端信息字段以外的字段(例如,传统标准的字段)获取空间分离信息。
示出了接入点11指定在各无线终端中使用的前导图样的情况,但是作为变形例,也可以是各无线终端使用固定的前导图样的方式。在这种情况下,接入点11只要始终确定在进行下行链路多用户MIMO发送时具有正交的前导图样的无线终端的组即可。另外,在允许空间复用数的变动的情况下,只要使得各无线终端使用与空间复用数相应的固定的前导图样、接入点11将确定空间复用数的信息通知给各无线终端即可。
也可以针对进行BA帧发送的每个无线终端设置终端信息字段。在图2的例子中,终端信息字段数设置为4。即设置有终端信息字段1、终端信息字段2、终端信息字段3、终端信息字段4。在这种情况下,能够在终端信息字段中保存无线终端的识别信息和通知给该无线终端的空间分离信息。
也能够以暗示的方法通知各无线终端所使用的行编号(或者列编号)。作为暗示的通知,有例如通过终端信息字段的字段编号来间接地通知行编号(或者列编号)的方法。例如,通过终端信息字段1指定的无线终端(即在终端信息字段1中设定有本装置的识别信息的无线终端)是正交矩阵的第1行,通过终端信息字段2指定的无线终端是正交矩阵的第2行、···、通过终端信息字段n指定的无线终端是正交矩阵的第n行。
另外在上述实施方式中,在下行链路多用户MIMO发送的多个数据帧601~604中包含前导图样等空间分离信息。更详细地说,通过数据帧帧601~604的各自的MAC头(或者PHY头)内的共用信息字段或者终端信息字段来通知空间分离信息。作为其它的方法,也可以如下:将该空间分离信息设定为单独的专用帧(这里称为触发帧),在下行链路多用户MIMO发送中,针对每个终端生成汇聚了一个以上的数据帧和触发帧的汇聚帧,将这些汇聚帧进行下行链路多用户MIMO发送。即,从图3或者图4所示的MAC头或者PHY头去除共用信息字段以及终端信息字段,作为触发帧在专用的帧中准备这些字段。触发帧的结构例如图23所示。共用信息字段以及终端信息字段既可以在帧主体字段内,也可以在MAC头内。另外,也可以允许共用信息字段以及终端信息字段配置在物理头内。帧控制字段(FC)的Type(类型)字段也可以设定有Control,Subtype字段设定有新定义的值。或者Subtype字段也能够沿用已有的标准的值,将共用信息字段以及终端信息字段设定在以已有的标准定义的帧的预定区域。另外,图24中概要性地表示汇聚了数据帧和触发帧的汇聚帧的结构。通过多个数据帧和触发帧由分隔符(未图示)相互联接来构成汇聚帧。此外,数据帧数也可以是1。触发帧的RA可以是接收目的地的终端的MAC地址。
从接入点被下行链路多用户MIMO发送的多个汇聚帧分别由相应的终端来接收。终端进行汇聚帧内的一个以上的数据帧的CRC检查,并且从触发帧获取空间分离信息。之后的处理与之前的实施方式相同。例如,终端根据CRC检查的结果来生成BA帧,在物理头的前导字段设定与空间分离信息相应的前导图样,从汇聚帧接收完成起时间T1后向接入点发送附加了物理头的BA帧。另外,作为其它的动作例,终端也可以发送汇聚了BA帧和其它的帧的汇聚帧。其它的帧既可以是数据帧,也可以是管理帧等其它的帧。这种情况下,以从各终端发送的包长度(PPDU(Physical layer Convergence Protocol Protocol Data Unit,物理层汇聚协议协议数据单元)长等)一致的方式,接入点也可以在触发帧的共用信息字段或者终端信息字段中设定与终端所发送的包长度有关的信息。在不满足被指定的包长度的情况下,也可以在帧的末尾附加填充数据。
另外,在上述实施方式中,作为下行链路的用户复用发送方式,进行了下行链路多用户MIMO发送,但是也可以使用其它的方式来进行下行链路发送,对此从多个终端将BA帧进行上行链路多用户MIMO发送。例如,作为其它的方式,有如下的频率复用通信:将针对每个终端不同的频率成分作为通信资源来使用,同时进行发给多个终端的发送。更详细地说,有如下的有正交频分多址连接方式(OFDMA;Orthogonal Frequency Division MultipleAccess):将频率成分定义为包含一个或者多个子载波的资源单元,将资源单元作为最小单位的通信资源来使用,同时进行发给多个终端的发送或者从多个终端的接收。从接入点发给多个终端的同时发送与下行链路OFDMA发送相当,从多个终端向接入点的同时发送与上行链路OFDMA发送相当。
图25中示出了在一个信道(这里描述为信道M)的连续的频率区域内确保的资源单元(RU#1、RU#2、···RU#K)。对信道M配置有相互正交的多个子载波,包含一个或者多个连续的子载波的多个资源单元被定义在信道M内。也可以在资源单元间配置一个以上的子载波(保护子载波),但是保护子载波不是必须的。也可以对信道内的各子载波赋予用于识别子载波的编号。作为一个例子,一个信道的频带宽度是20MHz、40MHz、80MHz、160MHz等,但是不限于这些。也可以将20MHz的多个信道综合地设为一个信道。也可以与频带宽度相应地信道内的子载波数或者资源单元数不同。通过对多个终端分配各自不同的资源单元而同时使用,实现上行链路OFDMA或者下行链路OFDMA。
在下行链路多用户MIMO的情况下,通过波束成形在空间上分离各无线终端的数据流,但是在下行链路OFDMA的情况下,各资源单元在频率上正交,在不同的资源单元中不相互干扰,因此接入点在每个终端中利用不同的资源单元来同时发送数据帧(或者汇聚了一个以上的数据帧的汇聚帧)即可。此时,只要如下即可:对这些数据帧(汇聚帧)的物理头的规定字段(这里称为SIG字段)设定指定针对每个终端应该解码的资源单元的信息,终端解码由该信息指定的资源单元。该SIG字段与图5中说明的L-STF、L-LTF、LSIG同样地通过信道频带宽度来发送、进行了接收的多个终端的所有能够共享地解码即可。在该SIG字段中使用的终端的标识符既可以是在联合时从接入点赋予的关联ID(AID)或者其一部分(PartialAID),也可以是MAC地址等其它的标识符。
另外,也可以与上述变形例同样地,在下行链路OFDMA发送中,针对每个终端生成汇聚了一个以上的数据帧和触发帧的汇聚帧,将这些汇聚帧进行下行链路OFDMA发送。触发帧的结构可以与上述图24相同。
另外,在上述实施方式中,从多个终端向接入点将多个BA帧进行上行链路多用户MIMO发送,但是作为其它的用户复用发送方式,也可以进行上行链路OFDMA发送。在这种情况下,多个终端使用各自不同的资源单元来同时发送BA帧。在进行上行链路OFDMA的情况下,在下行链路的用户复用发送(下行链路多用户MIMO或者下行链路OFDMA)中,在上述共用信息字段或者终端信息字段中代替前导图样而将指定在上行链路的OFDMA中使用的资源单元的信息通知给每个终端即可。
除此之外,在从多个终端向接入点的多个BA帧的用户复用发送中,还能够使用组合了OFDMA和多用户MIMO的通信方式(称为OFDMA&MU-MIMO)。在这种情况下,对所利用的每个资源单元进行上行链路多用户MIMO发送。即,多个终端中的两个以上被分配到相同的一个资源单元,通过相同的资源单元该两个以上的终端进行上行链路多用户MIMO发送。此外,还可能有对一个资源单元只分配一个终端的情况。在进行上行链路的OFDMA&MU-MIMO的情况下,在下行链路的用户复用发送(下行链路多用户MIMO或者下行链路OFDMA)中,通过上述共用信息字段或者终端信息字段对每个终端通知空间分离信息,并且将指定在上行链路的OFDMA&MU-MIMO中使用的资源单元的信息通知给每个终端即可。在这种情况下,在不同的资源单元间也能够使用相同的前导图样。
(第9实施方式)
图18是表示第4实施方式的终端或者接入点的整体结构例的图。该结构例是一个例子,本实施方式不限于此。终端或者接入点具备一个或者多个天线1~n(n为1以上的整数)、无线LAN模块148以及主机***149。无线LAN模块148与第1~第3中的任一个实施方式的无线通信装置相对应。无线LAN模块148具备主机接口,通过主机接口与主机***149连接。除了经由连接缆线与主机***149连接之外,也可以与主机***149直接连接。另外,也能够是如下结构:无线LAN模块148通过焊锡等安装于基板,经由基板的布线与主机***149连接。主机***149按照任意的通信协议使用无线LAN模块148以及天线1~n来与外部的装置进行通信。通信协议也可以包含TCP/IP和其上位的层的协议。或者也可以如下:TCP/IP搭载于无线LAN模块148,主机***149只执行其上位的层的协议。在这种情况下,能够简化主机***149的结构。本终端例如也可以是移动终端、TV、数字照相机、可穿戴设备、平板、智能手机、游戏装置、网络存储器装置、监视器、数字音频播放器、Web照相机、视频照相机、投影仪、导航***、外部适配器、内部适配器、机顶盒、网关、打印机服务器、移动接入点、路由器、企业/服务提供者接入点、便携装置、手提(hand-held)装置等。
图19表示无线LAN模块的硬件结构例。该结构也还能够应用于无线通信装置搭载于接入点以及非接入点中的任一个的情况。即,能够应用为图7以及图8所示的无线通信装置的具体结构的一个例子。在该结构例中,天线只是一根,但是也可以具备两根以上的天线。在这种情况下,也可以与各天线相对应地配置有发送***(116、122~125)、接收***(132~135)、PLL 142、晶体振荡器143以及开关145的组件,各组件分别连接于控制电路112。在接入点进行多用户MIMO、OFDMA&MU-MIMO的情况等,这样使用多个天线和多个组件。
无线LAN模块(无线通信装置)具备基带IC(Integrated Circuit:集成电路)111、RF(Radio Frequency:射频)IC 121、平衡-不平衡变换器125、开关145以及天线147。
基带IC 111具备作为控制电路的基带电路112、存储器113、主机接口114、CPU115、DAC(Digital to Analog Conveter:数模转换器)116以及ADC(Analog to DigitalConverter:模数转换器)117。
基带IC 111和RF IC 121也可以形成在相同基板上。另外,基带IC 111和RF IC121也可以由一个芯片构成。DAC 116以及ADC 117两者或者任一个既可以配置在RF IC121,也可以配置在其它IC。另外存储器113以及CPU 115两者或者任一个也可以配置在不同于基带IC的IC。
存储器113保存在与主机***之间交接的数据。另外存储器113保存通知给终端(包括接入点的情况)的信息、或者从终端(包括接入点的情况)收到通知的信息、或者这两者。另外,存储器113也可以存储CPU 115的执行所需的程序,作为CPU 115执行程序时的作业区域来利用。另外,存储器113也可以存储空间分离信息等。另外无线通信装置也可以与用于存储空间分离信息等的外部存储器连接。存储器113既可以是SRAM、DRAM等易失性存储器,也可以是NAND、MRAM等非易失性存储器。
主机接口114是用于与主机***连接的接口。接口也可以是UART、SPI、SDIO、USB、PCI Express等中的任意个。
CPU 115是通过执行程序来控制基带电路112的处理器。基带电路112主要进行MAC层的处理以及物理层的处理。基带电路112、CPU 115或者这两者与控制通信的控制部相对应。
基带电路112以及CPU 115中的至少一个也可以包含生成时钟的时钟生成部,根据由该时钟生成部生成的时钟来管理内部时间。作为物理层的处理,基带电路112进行物理头的附加、编码、加密、调制处理等,生成例如两种数字基带信号(以下数字I信号和数字Q信号)。在MIMO发送的情况下,根据各流来分别生成两种数字基带信号。在基带电路112中,也可以进行与MIMO有关的处理、例如传输通路推定的处理、发送量以及接收量的计算处理等。
DAC 116将从基带电路112输入的信号进行DA变换。更详细地说,DAC 116将数字I信号变换为模拟的I信号,将数字Q信号变换为模拟的Q信号。此外,还可能有如下情况:不进行正交调制地通过一个***的信号原样地发送。如前所述,在具备多个天线并且将一个***或者多个***的发送信号分成天线的数量来发送的情况下,也可以设置与天线数相应的数量的DAC等。
作为一个例子,RF IC 121是RF模拟IC或者高频IC、或者这两者。RF IC 121具备滤波器122、混频器123、前置放大器(PA)124、PLL(Phase Locked Loop:相位同步电路)142、低噪声放大器(LNA)、平衡-不平衡变换器135、混频器133以及滤波器132。这些要素中的几个也可以配置在基带IC 111或者其它IC上。滤波器122、132既可以是带通滤波器,也可以是低通滤波器。
滤波器122分别从自DAC 116输入的模拟I信号以及模拟Q信号抽取期望频带的信号。PLL 142通过使用从晶体振荡器143输入的振荡信号对振荡信号进行分频或者倍频或者这两者,从而生成与输入信号的相位同步的一定频率的信号。此外,一般PLL 142具备VCO(Voltage Controlled Oscillator:压控振荡器),根据从晶体振荡器143输入的振荡信号利用VCO进行反馈控制来获得该一定频率的信号。所生成的一定频率的信号被输入到混频器123以及混频器133。PLL 142与生成一定频率的信号的发信装置的一个例子相当。
混频器123利用从PLL 142提供的一定频率的信号将通过了滤波器122的模拟I信号以及模拟Q信号上变频为无线频率。前置放大器(PA)将由混频器123生成的无线频率的模拟I信号以及模拟Q信号放大到所期望的输出功率为止。平衡-不平衡变换器125是用于将平衡信号(差分信号)变换为不平衡信号(单端信号)的变换器。在RF IC 121中处理平衡信号,但是从RF IC 121的输出至天线147为止处理不平衡信号,因此由平衡-不平衡变换器125进行它们的信号变换。
开关145在发送时与发送侧的平衡-不平衡变换器125连接,在接收时与接收侧的平衡-不平衡变换器134或者RF IC 121连接。开关145的控制既可以由基带IC 111或者RFIC 121来进行,也可以存在控制开关145的其它电路并从该电路进行开关145的控制。
由前置放大器124放大的无线频率的模拟I信号以及模拟Q信号在通过平衡-不平衡变换器125进行了平衡-不平衡变换后,从天线147向空间作为电波来发射。
天线147既可以是芯片天线,也可以是在印刷基板上通过布线形成的天线,还可以是利用线状的导体元件形成的天线。
RF IC 121中的LNA 134将噪声抑制得低地将从天线147经由开关145接收到的信号放大到能够解调的电平。平衡-不平衡变换器135对由低噪声放大器(LNA)134放大的信号进行不平衡-平衡变换。混频器133使用从PLL 142输入的一定频率的信号将由平衡-不平衡变换器135变换为平衡信号的接收信号下变频为基带。更详细地说,混频器133具有根据从PLL 142输入的一定频率的信号来生成相位相互相差90°的载波的单元,将由平衡-不平衡变换器135变换的接收信号通过相位相互相差90°的载波来进行正交解调,生成与接收信号同相位的I(In-phase)信号和相位比其延迟90°的Q(Quad-phase)信号。滤波器132从这些I信号和Q信号抽取期望频率成分的信号。由滤波器132抽取的I信号以及Q信号在增益被调整后从RF IC 121被输出。
基带IC 111中的ADC 117对来自RF IC 121的输入信号进行AD变换。更详细地说,ADC 117将I信号变换为数字I信号,将Q信号变换为数字Q信号。此外,也可能有如下情况:不正交解调而只接收一个***的信号。
如前所述,在设置有多个天线的情况下,也可以设置与天线数相应的数量的ADC。基带IC 111根据数字I信号以及数字Q信号进行解调处理、纠错码处理、物理头的处理等物理层的处理等来获得帧。基带IC 1对帧进行MAC层的处理。此外,基带IC 111也可以是如下结构:在安装TCP/IP的情况下进行TCP/IP的处理。
另外,控制电路112也可以进行与MIMO有关的处理。例如,进行传输通路推定的处理、发送量计算处理、流的生成以及分离处理等。另外,进行与UL-OFDMA、UL-MU-MIMO以及UL-OFDMA&MU-MIMO的至少一个有关的处理。
上述各部的处理的细节通过图7以及图8的说明变得清楚,因此省略重复的说明。
(第10实施方式)
图20(A)以及图20(B)分别是第10实施方式的无线终端的立体图。图20(A)的无线终端是笔记本电脑301,图20(B)的无线终端是移动终端321。笔记本电脑301以及移动终端321分别搭载有无线通信装置305、315。作为无线通信装置305、315,能够使用之前说明的搭载于无线终端的无线通信装置(图8、图19等)、或者搭载于接入点11的无线通信装置(图7、图18等)。搭载无线通信装置的无线终端不限于笔记本电脑、移动终端。例如,也能够搭载于智能手机、平板、TV、数字照相机、可穿戴设备等。另外,也可以不是便携型而是放置型的终端。
另外,搭载于无线终端或者接入点11的无线通信装置也能够搭载于存储卡。在图21中示出了将该无线通信装置搭载于存储卡的例子。存储卡331包含无线通信装置355以及存储卡主体332。为了与外部的装置(无线终端或者接入点11等)进行无线通信,存储卡331利用无线通信装置335。此外,在图21中,省略存储卡331内的其它的要素(例如存储器等)的记载。
(第11实施方式)
在第11的实施方式中,除了上述实施方式的无线通信装置(图7或者图8等)的结构之外,还具备总线、处理器部以及外部接口部。处理器部以及外部接口部经由总线与缓冲器连接。在处理器部中固件进行动作。通过这样设为在无线通信装置中包含固件的结构,能够通过固件的重写来容易地进行无线通信装置的功能的变更。
(第12实施方式)
在第12的实施方式中,除了上述实施方式的无线通信装置(接入点的无线通信装置或者无线终端的无线通信装置)的结构之外,还具备时钟生成部。时钟生成部生成时钟并通过输出端子向无线通信装置的外部输出时钟。这样,将在无线通信装置内部生成的时钟输出到外部,利用输出到外部的时钟使主机侧进行动作,从而能够使主机侧和无线通信装置侧同步地进行动作。
(第13实施方式)
在第13的实施方式中,除了上述实施方式的无线通信装置(接入点的无线通信装置或者无线终端的无线通信装置)的结构之外,还包含电源部、电源控制部以及无线功率供电部。电源控制部与电源部和无线功率供电部连接,进行选择提供给无线通信装置的电源的控制。这样,通过设为在无线通信装置中具备电源的结构,能够实现控制了电源的低功耗化动作。
(第14实施方式)
在第14的实施方式中,除了上述实施方式的无线通信装置的结构之外,还包含SIM卡。SIM卡与无线通信装置中的发送部(102或者202)或者接收部(103或者203)或者控制部(101或者201)连接。这样,设为在无线通信装置中具备SIM卡的结构,从而能够容易地进行认证处理。
(第15实施方式)
在第15的实施方式中,除了上述实施方式的无线通信装置的结构之外,还包含运动图像压缩/解压缩部。运动图像压缩/解压缩部与总线连接。这样,通过设为在无线通信装置中具备运动图像压缩/解压缩部的结构,能够容易地进行压缩后的运动图像的传输和接收到的压缩运动图像的解压缩。
(第16实施方式)
在第16的实施方式中,除了上述实施方式的无线通信装置(接入点的无线通信装置或者无线终端的无线通信装置)的结构之外,还包含LED部。LED部与发送部(102或者202)或者接收部(103或者203)或者控制部(101或者201)连接。这样,通过设为在无线通信装置中具备LED部的结构,能够容易地向用户通知无线通信装置的动作状态。
(第17实施方式)
在第17的实施方式中,除了上述实施方式的无线通信装置(接入点的无线通信装置或者无线终端的无线通信装置)的结构之外,还包含振动部。振动部与发送部(102或者202)或者接收部(103或者203)或者控制部(101或者201)连接。这样,通过设为在无线通信装置中具备振动部的结构,能够容易地向用户通知无线通信装置的动作状态。
(第18实施方式)
在第18的实施方式中,除了上述实施方式的无线通信装置(接入点的无线通信装置或者终端的无线通信装置)的结构之外,还包含显示器。显示器也可以经由未图示的总线而连接于无线通信装置的控制部(101或者201)。这样,通过设为具备显示器的结构,将无线通信装置的动作状态显示到显示器,能够容易地向用户通知无线通信装置的动作状态。
(第19实施方式)
在本实施方式中,说明[1]无线通信***中的帧类别、[2]无线通信装置间的连接切断的方法、[3]无线LAN***的接入方式、[4]无线LAN的帧间隔。
[1]通信***中的帧类别
一般无线通信***中的无线接入协议上处理的帧大致分为数据(data)帧、管理(management)帧、控制(control)帧这三种。这些类别通常用在帧间共享地设置的头部来表示。作为帧类别的显示方法,既可以能够在一个字段中区别三种,也可以用两个字段的组合来区别。
管理帧是在与其它的无线通信装置之间的物理性的通信链路的管理中使用的帧。例如,存在为了进行与其它的无线通信装置之间的通信设定而使用的帧、用于释放通信链路(即切断连接)的帧以及与无线通信装置中的省电动作有关的帧。
数据帧是在与其它的无线通信装置确立了物理性的通信链路的基础上将在无线通信装置的内部生成的数据发送给其它的无线通信装置的帧。数据是在本实施方式的上位层中生成的,例如通过用户的操作而生成。
控制帧是在与其它的无线通信装置之间收发(交换)数据帧时的用于控制的帧。在无线通信装置接收数据帧、管理帧的情况下,为了该送达确认而发送的响应帧属于控制帧。
这三种帧在物理层中经过与所需相应的处理,作为物理包经由天线而送出。此外,在连接确立的步骤中,连接请求帧和连接接受帧是管理帧,向连接接受帧的确认帧能够使用控制帧的响应帧。
[2]无线通信装置间的连接切断的方法
在连接的切断中,有明示的方法和暗示的方法。作为明示的方法,连接的无线通信装置中的任一个发送用于切断的帧。该帧被分类为管理帧。例如在释放连接这样的意义上,用于切断的帧有时称为释放帧。通常,在发送释放帧的一侧的无线通信装置中发送释放帧的时候、在接收释放帧的一侧的无线通信装置中接收释放帧的时候,判定为连接的切断。之后,回到通信阶段中的初始状态、例如搜索通信对方的无线通信装置的状态。这是因为存在在发送用于切断的帧时通信距离与连接目的地的无线通信装置远离而成为不能接收或者不能解码无线信号这样的无法确保物理性的无线链路的情况。
另一方面,作为暗示的方法,在从确立了一定期间连接的连接对方的无线通信装置未检测到帧发送(数据帧以及管理帧的发送、或者向本终端发送的帧的响应帧的发送、或者这两者)的情况下,进行连接状态的切断的判定。有这种方法是因为考虑到如下状态:在如上述那样判定连接的切断那样的状况中,通信距离与连接目的地的无线通信装置远离而成为不能接收或者不能解码无线信号等无法确保物理性的无线链路。即,因为无法期待释放帧的接收。
作为以暗示的方法来判定连接的切断的具体例子,使用定时器。例如,在发送请求送达确认响应帧的数据帧时,启动限制该帧的重发期间的第1定时器(例如数据帧用的重发定时器),第1定时器到期为止(即经过所期望的重发期间为止)未接受向该帧的送达确认响应帧时进行重发。当接收到向该帧的送达确认响应帧时停止第1定时器。
另一方面,当没有接收到送达确认响应帧而第1定时器到期时,例如发送用于确认连接对方的无线通信装置(在通信范围内)是否还存在(换句话说,是否能够确保无线链路)的管理帧,与此同时启动限制该帧的重发期间的第2定时器(例如管理帧用的重发定时器)。与第1定时器同样地,在第2定时器中,当第2定时器到期为止没有接收到向该帧的送达确认响应帧时进行重发,当第2定时器到期时判定为连接被切断。
或者当从连接对方的无线通信装置接收帧时启动第3定时器,每当新从连接对方的无线通信装置接收到帧时停止第3定时器,再次从初始值启动。当第3定时器到期时,如上述同样地发送用于确认连接对方的无线通信装置(在通信范围内)是否还存在(换句话说,是否能够确保无线链路)的管理帧,与此同时启动限制该帧的重发期间的第2定时器(例如管理帧用的重发定时器)。在这种情况下,当第2定时器到期为止没有接收到向该帧的送达确认响应帧时进行重发,当第2定时器到期时判定为连接被切断。后者的用于确认连接对方的无线通信装置是否还存在的管理帧也可以与前者的情况下的管理帧不同。另外,用于限制后者的情况下的管理帧的重发的定时器这里作为第2定时器使用了与前者的情况相同的定时器,但是也可以使用不同的定时器。
[3]无线LAN***的接入方式
例如存在假定与多个无线通信装置进行通信或者竞争的无线LAN***。在IEEE802.11(也包含扩展标准等)无线LAN中,将CSMA/CA作为接入方式的基本。在掌握某个无线通信装置的发送而从该发送结束起隔固定时间进行发送的方式中,由掌握了该无线通信装置的发送的多个无线通信装置同时进行发送,其结果,无线信号冲突而帧发送失败。掌握某个无线通信装置的发送、从该发送结束起等待随机时间,由此掌握了该无线通信装置的发送的多个无线通信装置中的发送在概率上是分散的。由此,如果随机时间中抽中最早的时间的无线通信装置是一个,则无线通信装置的帧发送成功,能够防止帧的冲突。基于随机值,发送权的获得在多个无线通信装置间变得公平,因此可以说采用了CarrierAvoidance(载波避免)的方式是适于在多个无线通信装置间共享无线媒体的方式。
[4]无线LAN的帧间隔
说明IEEE802.11无线LAN的帧间隔。IEEE802.11无线LAN中使用的帧间隔有distributed coordination function interframe space(DIFS:分布式协调功能帧间隔)、arbitration interframe space(AIFS:仲裁帧间隔)、point coordination functioninterframe space(PIFS:点协调功能帧间隔)、short interframe space(SIFS:短帧间隔)、extended interframe space(EIFS:扩展帧间隔)、reduced interframe space(RIFS:缩小帧间隔)六种。
帧间隔的定义是被定义为在IEEE802.11无线LAN中应该在发送前确认并打开载波侦听空闲的连续期间,不讨论严格的从前一帧起的期间。因而,在这里的IEEE802.11无线LAN***的说明中沿用该定义。在IEEE802.11无线LAN中,将基于CSMA/CA的随机接入时等待的时间设为固定时间与随机时间之和,可以说是为了明确固定时间而作出这种定义。
DIFS和AIFS是在根据CSMA/CA与其它的无线通信装置进行竞争的竞争期间尝试帧交换开始时所使用的帧间隔。DIFS用于如下情况:当不存在基于流量(traffic)类别的优先权的区别时,AIFS设置了基于流量类别(Traffic Identifier:TID)的优先权。
在DIFS和AIFS中相关的动作类似,因此以后主要使用AIFS进行说明。在IEEE802.11无线LAN中,由MAC层进行包含帧交换的开始等的接入控制。而且,在从上位层转交数据时对应QoS(Quality of Service:服务质量)的情况下,与数据一起通知流量类别,根据流量类别对数据进行接入时的优先级的分级。将该接入时的级别称为接入类型(Access Category;AC)。因而,对每个接入类型设置AIFS的值。
PIFS是用于使得能够进行比竞争的其它无线通信装置更具有优先权的接入的帧间隔,期间比DIFS以及AIFS的任一个的值更短。SIFS是能够在发送响应***的控制帧时或者一旦获得接入权后突发地持续帧交换的情况下使用的帧间隔。EIFS是在帧接收失败的情况下引发的帧间隔。
RIFS是能够在一旦获得接入权后突发地向同一无线通信装置连续发送多个帧的情况下使用的帧间隔,在使用RIFS的期间不请求来自发送对方的无线通信装置的响应帧。
这里在图29中示出了将基于IEEE802.11无线LAN中的随机接入的竞争期间的帧交换的一个例子。
假定在某无线通信装置中发生了数据帧(W_DATA1)的发送请求时,载波侦听的结果是识别为媒体忙(busy medium)的情况。
在这种情况下,从载波侦听变成空闲的时候起空出固定时间的AIFS,之后空出随机时间(random backoff),然后将数据帧W_DATA1发送给通信对方。
随机时间是对从0起以整数提供的竞争窗口(Contention Window:CW)之间的均匀分布导出的伪随机整数乘以时隙而得到的。这里,将对CW乘以时隙而得到的参数称为CW时间宽度。CW的初始值是由CWmin来提供,每当重发时CW的值增加,直至变成CWmax为止。Cwmin和Cwmax两者都与AIFS同样地具有每个接入类型的值。在W_DATA1的发送目的地的无线通信装置中,当数据帧的接收成功时,从该接收结束时候起经过SIFS后发送响应帧(W_ACK1)。当接收到W_ACK1时,如果在发送突发时间限制内,则发送了W_DATA1的无线通信装置能够还经过SIFS后发送下一帧(例如W_DATA2)。
AIFS、DIFS、PIFS以及EIFS是SIFS和时隙的函数,但是SIFS和时隙是针对每个物理层规定的。另外,虽然能够针对每个通信群组(在IEEE802.11无线LAN中Basic Service Set(BSS:基本服务集))设定针对AIFS、CWmin以及CWmax等每个接入类型设置了值的参数,但是默认值被确定。
例如,在802.11ac的标准制定中,SIFS设为16μs、时隙设为9μs,由此PIFS设为25μs、DIFS设为34μs,在AIFS中接入类型为BACKGROUND(AC_BK)的帧间隔的默认值设为79μs、BEST EFFORT(AC_BE)的帧间隔的默认值设为43μs、VIDEO(AC_VI)和VOICE(AC_VO)的帧间隔的默认值设为34μs、Cwmin和CWmax的默认值分别在AC_BK和AC_BE中设为31和1023,在AC_VI中设为15和31,在AC_VO中设为7和15。此外,EIFS是SIFS和DIFS以最低速的所需物理速度来发送的情况下的响应帧的时间长之和。在本实施方式中,将使用这种帧间隔的参数的无线通信***假定为通信范围广的干扰***。
本实施方式中使用的术语应被广义地解释。例如术语“处理器”也可以包含通用目的处理器、中央处理装置(CPU)、微处理器、数字信号处理器(DSP)、控制器、微型控制器、状态机等。根据状况,“处理器”也可以指面向特定用途的集成电路、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、可编程逻辑电路(PLD)等。“处理器”也可以指如多个微处理器那样的处理装置的组合、DSP和微处理器的组合、以及与DSP核联动的一个以上的微处理器。
作为其它例子,术语“存储器”也可以包含能够保存电子信息的任意的电子部件。“存储器”也可以指随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、闪烁存储器、磁性或者光学数据存储器,它们能够通过处理器来读出。如果处理器能够对存储器读出或写入信息、或者进行这两者,则可以说存储器与处理器进行电通信。存储器也可以被合并到处理器,在这种情况下也可以说存储器与处理器进行电通信。
在以上说明的本实施方式中,多个终端发送的数据帧等帧既可以是不同内容的帧,也可以是同一内容的帧。作为一般的表现,当表现为多个终端发送第X的帧或者接入点接收多个第X帧时,这些第X帧的内容既可以相同也可以不同。
另外,本说明书中描述的帧不仅是例如IEEE802.11标准中被称为帧的信息,也可以是被称为包的信息。
以上说明的本实施方式中的一部分功能或者全部功能可以通过软件处理来实现。
此外,本发明不限于上述实施方式本身限定的内容,能够在实施阶段中不超出其要旨的范围内将结构要素变形来具体化。另外,能够根据上述实施方式所公开的多个结构要素的适当组合来形成各种发明。例如,也可以从实施方式所示的所有结构要素中删除几个结构要素。而且,也可以适当组合不同实施方式中的结构要素。