CN107251580A - 无线通信***以及无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明包括在第一、第二频带上进行无线通信的无线终端UE、在第一频带上进行无线通信的第一无线基站AP、以及在二频带上进行无线通信的第二无线基站BTS,AP和BTS经由网络连接,并且包括UD报告传输单元,其将包含与从发送用户数据的发送节点发给接收节点的待发送用户数据相关的信息的UD报告传输给接收节点,接收节点包括发送权控制单元,其根据被传输到的UD报告对周围的无线通信装置设定第一频带信道上的固定的发送禁止时间并获取发送权,并且将该发送权转让给发送节点以使得从发送节点发送用户数据。

Description

无线通信***以及无线通信方法
技术领域
本发明涉及一种无线通信***以及无线通信方法,其中,当在作为未授权频带的第一频带上无线基站与无线终端基于随机访问方式进行通信时,将由接收节点获取的发送权转让给发送节点以使其发送用户数据。这里,发送节点是下行链路通信中的无线基站或者上行链路通信中的无线终端,接收节点与其相反。
尤其涉及一种无线通信***以及无线通信方法,其中,建立一种发送节点将作为与待发送用户数据相关的信息的用户数据报告(以下,称为UD报告)传输给接收节点的手段,接收节点基于UD报告来设定作为第一频带上的发送禁止时间的NAV(NetworkAllocation Vector,网络分配向量)并获取发送权,并且将该发送权转让给发送节点,发送节点发送用户数据。
背景技术
非专利文献1中记载的基于国际标准规范IEEE 802.11的无线LAN(Local AreaNetwork,局域网)***的吞吐量逐年增加,并且作为一个主要的无线链接而被普及。由于无线LAN***能够使用作为不需要授权的频带的未授权频带,因此各式各样的无线终端得到了普及。尤其智能手机的普及显著增大了无线LAN***的利用机会。
作为无线LAN***所使用的频带的未授权频带被分配在2.4GHz频带、5GHz频带、60GHz频带。在微波频带的2.4GHz频带和5GHz频带中,无线LAN***在日本国内能够使用的频带是大约500MHz。另外,在日本以外的国家,分配与上述频带相等或者其以上的频带作为无线LAN***能够利用的频带。另一方面,由于未授权频带中的无线通信基于CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance,载波侦听多路访问/冲突避免)等随机访问方式进行,因此隐藏终端问题成为大的障碍。为了解决隐藏终端问题,提出了使用RTS(Request To Send,请求发送)/CTS(Clear To Send,允许发送)的流程控制。
这里,如图12所示,假设如下状况:在发送节点TX和接收节点RX使用未授权频带进行通信的区域存在两个无线LAN,在能够检测其中一个无线LANa的无线基站APa以及无线终端STAa的无线信号的位置存在发送节点TX和接收节点RX,在能够检测另一个无线LANb的无线基站APb以及无线终端STAb的无线信号的位置只存在接收节点RX。假设发送节点TX无法检测到来自构成无线LANb的无线基站APb和无线终端STAb的发送信号。如果发送节点TX为无线基站,接收节点RX为无线终端,则是下行链路通信,如果发送节点TX为无线终端,接收节点RX为无线基站,则是上行链路通信。
在发送节点TX向接收节点RX发送用户数据之前,发送节点TX发送RTS帧,接收节点RX发送CTS帧,无线LANa的无线基站APa以及无线终端STAa根据RTS帧或者CTS帧来设定NAV,无线LANb的无线基站APb以及无线终端STAb根据接收节点RX发送的CTS帧来设定NAV。由此,无线LANa停止通信,并且从发送节点TX观察时作为隐藏终端的无线LANb停止通信,发送节点TX能够在获取随机访问的发送权的无线信道上对接收节点RX进行发送。
由此,通过RTS帧和CTS帧的交换,即使在接收节点RX中存在从发送节点TX不能检测到的无线LANb的无线信号的情况下,也通过根据来自发送节点TX的RTS帧,接收节点RX基于CTS帧来设定NAV,而能够解决隐藏终端问题,防止吞吐量的降低。
此外,在非专利文献2所记载的标准化组织3GPP中,也开始对使用无线LAN的未授权频带的蜂窝***进行讨论,并且关注点集中在未授权频带的使用方法。即,在基于未授权频带的规范的蜂窝***中,正在研究无线LAN频带的应用。
在先技术文献
非专利文献
非专利文献1:IEEE Std 802.11ac(TM)-2013,IEEE Standard for Informationtechnology-Telecommunications and information exchange between systems Localand metropolitan area networks-Specific requirements,Part 11:Wireless LANMedium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications,December2013;
非专利文献2:RP-140057,“On the primacy of licensed spectrum inrelation to the proposal of using LTE for a licensed-assisted access tounlicensed spectrum”,3GPP TSG-RAN#63,Mar.2014。
发明内容
发明要解决的问题
但是,例如在图12所示的情况下,在从发送节点TX观察时作为隐藏终端的无线LANb的无线信号时常被发送,无线资源紧缩的环境中,有时从发送节点TX发送的RTS帧发生冲突而没有被接收节点RX接收,或者接收节点RX通过从无线LANb中设定的NAV,无法发送针对从发送节点TX发送的RTS帧的CTS帧,因此基于RTS/CTS的发送权获取的效果有限。即,在使用未授权频带的无线LANb中的流量的无线资源的使用水平高的情况下,存在下述问题,即:从发送节点TX观察时作为隐藏终端的无线LANb导致发送节点TX与接收节点RX之间的吞吐量显著降低。
这里,发送节点TX通过RTS/CTS对无线LANa设定NAV并获取发送数据帧的发送权。进一步,接收节点RX对从发送节点TX观察时作为隐藏终端的无线LANb设定NAV并获取发送权,并且将该发送权从接收节点RX转让给发送节点TX。并且,如果发送节点TX能够通过被转让的发送权发送数据帧,则能够减少发送节点TX中的隐藏终端的影响,能够期待改善发送节点TX与接收节点RX之间的吞吐量。但是,若要有效进行通过接收节点RX获取发送权而进行的通信,那么将发送节点TX中的与待发送用户数据相关的信息传输给接收节点RX的手段、以及开始或结束基于被转让的发送权的通信的手段就成为需要解决的问题。当在没有与待发送用户数据相关的信息的情况下进行基于接收节点RX中的发送权获取的无线通信时,即使在接收节点RX中获取发送权,也可能会发生在发送侧不存在用户数据的状态。此时存在下述问题:因为为了在接收节点RX获取发送权而发送帧或者为周围终端设定NAV,而导致无线资源被浪费。另外,在周围存在多个旨在利用相同无线资源的发送节点的环境中,当只有发送节点TX旨在获取发送权时,存在在随机访问方式中不能充分获取发送频率的问题。
本发明的目的在于,提供一种无线通信***以及无线通信方法,其中,不仅发送节点获取随机访问的发送权,而且接收节点也基于与发送节点中的待发送数据相关的信息获取发送权,并转让给发送节点,由此能够减少发送节点中的隐藏终端的影响来发送用户数据,并且通过使接收节点获取发送权来增加以随机访问方式进行发送的节点数量,并提高发送节点的发送频率。
用于解决问题的手段
第一发明涉及一种无线通信***,包括:一个以上的无线终端,具有在第一频带基于随机访问方式进行无线通信的功能以及在与第一频带不同的第二频带进行无线通信的功能;第一无线基站,在第一频带基于随机访问方式与无线终端进行无线通信;以及第二无线基站,在第二频带与无线终端进行无线通信,其中,第一无线基站和第二无线基站经由网络连接,无线通信***还包括:UD报告传输单元,该UD报告传输单元当在第一无线基站和无线终端中,将发送用户数据的一侧作为发送节点,将接收用户数据的一侧作为接收节点时,将UD报告经由第二无线基站传输给接收节点,UD报告是包含与从发送节点发给接收节点的待发送用户数据相关的信息的报告,接收节点包括发送权控制单元,该发送权控制单元根据被传输到的UD报告对周围的无线通信装置设定第一频带的信道上的固定的发送禁止时间并获取发送权,并且将该发送权转让给发送节点以使得从发送节点发送用户数据。
在第一发明的无线通信***中,UD报告传输单元被配置为:当发送节点为第一无线基站时,将在网络、第二无线基站、或者第一无线基站中生成的与发给无线终端的待发送用户数据相关的UD报告从第二无线基站传输给无线终端。
在第一发明的无线通信***中,UD报告传输单元被配置为:当发送节点为无线终端时,将在无线终端中生成的与发给第一无线基站的待发送用户数据相关的UD报告经由第二无线基站传输给第一无线基站。
在第一发明的无线通信***中,第一无线基站和多个无线终端被配置为能够进行多用户同时通信,UD报告传输单元被配置为:在第一无线基站与进行多用户同时通信的多个无线终端之间经由第二无线基站传输UD报告,第一无线基站被配置为:在接收节点的发送权控制单元基于UD报告获取发送权并转让后,判断是否进行多用户同时通信并进行多用户同时通信。
在第一发明的无线通信***中,UD报告传输单元被配置为:在从发送节点发送给接收节点的用户数据上附加包含接收节点中的发送权获取和转让的通信的通信条件、开始以及继续条件或者结束命令的UD报告并进行传输,接收节点的发送权控制单元被配置为:基于附加到用户数据中的UD报告来进行接收节点中的发送权获取和转让的通信的条件更新或结束。
在第一发明的无线通信***中,UD报告传输单元被配置为:从在第一无线基站中测定的无线环境信息、在无线终端中测定的无线环境信息、第二无线基站的流量信息、第一无线基站与第二无线基站之间的网络配置、用户等级的种类中的至少一者判定用于进行基于接收节点中的发送权获取和转让的通信的发送权通信可否判断,并且在判断为基于接收节点中的发送权获取和转让的通信为有效时生成UD报告。
在第一发明的无线通信***中,UD报告传输单元被配置为:在发送节点中测定的信道利用率低于预先决定的值时,生成用于使接收节点获取发送权的UD报告。
在第一发明的无线通信***中,UD报告包含待发送用户数据的访问类型。
在第一发明的无线通信***中,UD报告包含指定在接收节点获取发送权时设定的发送禁止时间的长度或者发送禁止时间的长度变更的信息。
在第一发明的无线通信***中,UD报告包含下述信息中的至少一种,作为与待发送用户数据相关的信息:在第一频率信道上进行的上行链路或下行链路的请求吞吐量、在第一频率信道上进行的上行链路或下行链路中对于基于接收节点中的发送权获取和转让的通信的请求吞吐量、发送节点中的待发送用户数据的存在、发送节点中的待发送用户数据的总量、基于接收节点中的发送权获取和转让的通信次数、基于接收节点中的发送权获取和转让的通信频率、基于接收节点中的发送权获取和转让的通信的开始时间、以及进行一次基于接收节点中的发送权获取和转让的通信的指示。
第二发明涉及一种无线通信方法,用于无线通信***,该无线通信***包括:一个以上的无线终端,具有在第一频带基于随机访问方式进行无线通信的功能以及在与第一频带不同的第二频带进行无线通信的功能;第一无线基站,在第一频带与无线终端进行无线通信;以及第二无线基站,在第二频带与无线终端进行无线通信,其中,第一无线基站和第二无线基站经由网络连接,无线通信方法包括:
第一步骤,当将第一无线基站和第二无线基站中的发送用户数据的一侧作为发送节点,将接收用户数据的一侧作为接收节点时,发送节点或网络将发给接收节点的待发送用户数据相关的信息生成为UD报告;
第二步骤,第二无线基站将生成的UD报告传输给接收节点;以及
第三步骤,接收节点根据传输而来的UD报告,对周围的无线通信装置设定第一频带的信道上的固定的发送禁止时间并获取发送权,并且将该发送权转让给发送节点以使得从发送节点发送用户数据。
发明效果
根据本发明,当使用作为基于随机访问方式进行无线通信的未授权频带的第一频带在第一无线基站与终端装置之间进行通信时,发送用户数据的一侧的发送节点将与待发送用户数据相关的UD报告传输给接收节点,接收节点基于UD报告获取第一频带上的发送权并转让给发送节点,以使得从发送节点发送用户数据,由此能够提高第一频带上的吞吐量。
附图说明
图1是示出本发明实施例1的下行链路通信中的用户数据发送顺序的图;
图2是示出本发明的无线通信***的配置例的图;
图3是示出本发明实施例2的上行链路通信中的用户数据发送顺序的图;
图4是示出本发明实施例3的下行链路通信中的用户数据发送顺序的图;
图5是示出本发明实施例4的上行链路通信中的用户数据发送顺序的图;
图6是示出作为本发明的无线通信***的接收节点的无线终端UE或者无线基站AP的处理顺序的流程图;
图7是示出本发明实施例5的上行/下行链路通信中的用户数据发送顺序的图;
图8是示出本发明实施例6的上行链路通信中的用户数据发送顺序的图;
图9是示出本发明的无线通信***的无线基站AP的配置例的图;
图10是示出本发明的无线通信***的无线基站BTS的配置例的图;
图11是示出本发明的无线通信***的无线终端UE的配置例的图;
图12是示出无线通信***的发送节点TX中的隐藏终端的状态1的图;
图13是示出从发送节点TX到接收节点RX的吞吐量特性的图;
图14是示出从发送节点TX到接收节点RX的吞吐量特性的图;
图15是示出无线通信***的发送节点TX中的隐藏终端的状态2的图;
图16是示出从发送节点TX到接收节点RX的吞吐量特性的图;
图17是示出从发送节点TX到接收节点RX的吞吐量特性的图;
图18是示出从发送节点TX到接收节点RX的吞吐量特性的图。
具体实施方式
(实施例1)
图1示出了本发明实施例1的下行链路通信中的用户数据发送顺序。这里,发送节点TX为无线基站AP(Access Point,接入点),接收节点RX为无线终端UE(User Equipment,用户设备)。
在图1中,本发明的无线通信***包括:无线基站AP,其在第一频带信道C1基于随机访问方式进行通信;无线基站BTS(Base Transceiver Station,基站收发台),其在与第一频带不同频带的第二频带信道C2上进行通信;以及无线终端UE,其能够在第一频带信道C1以及第二频带信道C2两者上进行通信。
第一频带信道C1例如假定是400~900MHz频带、2.4GHz频带、5GHz频带、60GHz频带、…,作为在无线LAN中使用的未授权频带。第二频带信道C2例如可以假定是蜂窝***中使用的授权频带,能够使用第三代移动电话、LTE(Long-Term Evolution,长期演进)、LTE-Advanced(LTE的继续演进)、第五代新型RAT(Radio access technology,无线接入技术)中规定的频率。使用未授权频带的信道C1的无线基站AP和无线终端UE基于随机访问方式,例如能够进行由在无线LAN的标准规范IEEE 802.11、无线PAN(Personal Area Network,个人网)的标准规范IEEE 802.15、3GPP规范中决定的未授权频带的利用规范LTE-LAA(LicensedAssisted Access,辅助访问许可)来决定的无线通信。
这里,在实施例1中,假定进行如下的配置:在意图实现从无线基站AP到无线终端UE的下行链路通信的周围,存在使用未授权频带的例如两个无线LAN,在能够检测到其中一个无线LANa的无线基站APa以及无线终端STAa的无线信号的位置上存在无线基站AP和无线终端UE,在能够检测到另一个无线LANb的无线基站APb以及无线终端STAb的无线信号的位置上只存在无线终端UE。
在这样的配置中,如上所述,不仅无线基站AP通过RTS/CTS来对无线LANa设定NAV并获取发送权,而且无线终端UE也对从无线基站AP观察时作为隐藏终端的无线LANb设定NAV并获取发送权,并将该发送权转让给无线基站AP是有效的。但是,为了无线终端UE获取发送权,需要将与无线基站AP中的待发送用户数据相关的信息传输给无线终端UE的手段,因此使用无线基站BTS作为该手段。即,构成为变成利用使用授权频带的无线基站BTS,以便改善由使用未授权频带的从无线基站AP到无线终端UE的下行链路通信中的隐藏终端的影响造成的吞吐量的下降。这里,发送节点是实施例1的下行链路通信中的无线基站AP、以及后面叙述的实施例2的上行链路通信中的无线终端UE,将存储有与发送节点中的待发送用户数据相关的信息的信息块定义为UD报告。
无线基站BTS经由网关GW1与网络连接。网络是因特网或移动通信网络。另外,无线基站AP可以考虑到以下的三种连接方式。图1以及图2的(a)的无线基站AP经由无线基站BTS以及网关GW1而与网络连接。图2的(b)的无线基站AP经由网关GW1而与网络连接。图2的(c)的无线基站AP经由网关GW2而与网络连接。即,无线基站AP和无线基站BTS之间是如图1以及图2的(a)所示的直接连接的方式、如图2的(b)所示的经由网关GW1连接的方式、以及如图2的(c)所示的经由网络连接的方式。在图2的(a)的情形中,无线基站BTS和无线基站AP可以集成为一个基站。
在图2的(a)、(b)、(c)中,示出了作为下行链路通信中的发送节点TX的无线基站AP的UD报告的传输路径。无线基站AP的UD报告在网络、无线基站BTS或者无线基站AP中生成,并从无线基站BTS传输到无线终端UE。
图2的(d)、(e)、(f)示出了作为上行链路通信中的发送节点TX的无线终端UE的UD报告的传输路径。无线终端UE的UD报告在无线终端UE中生成并被传输到无线基站AP。对此,将在实施例2中进行详细描述。
在图1所示的顺序中,下行链路的用户数据在网络中生成,并经由网关GW1以及无线基站BTS被传输到无线基站AP,通常由无线基站AP获取针对无线LANa的发送权并发送给无线终端UE(没有图示)。这时,在作为无线基站AP的目的地的无线终端UE中,接收从无线基站AP中不能检测的无线LANb的无线信号。在这样的环境中,即使无线基站AP获取无线LANa的发送权并向无线终端UE发送,在无线终端UE接收无线LANb的无线信号的情况下,或者从无线LANb被设定了NAV的情况下,通信失败的可能性变高。关于从无线基站BTS向无线终端UE发送的用户数据,由于与本发明的控制流程没有直接关系,因此省略说明。
UD报告在访问权通信管理部中生成。具备访问权通信管理部的位置可假设如下四种方式。
方式1:无线基站AP具备的情况(图9所示的发送权控制部15)
方式2:无线基站BTS具备的情况(图10所示的用户数据信息管理部25)
方式3:无线终端UE具备的情况(图11所示的发送权控制部36)
方式4:与网络连接的独立的访问权通信管理部存在的情况
另外,也可以具备用于上行链路和下行链路的互不相同方式的访问权通信管理部,或者也可以以混合方式存在多个访问权通信管理部。在实施例1中,UD报告在能够识别无线基站AP中存储的用户数据的设备中生成,因此主要可假定方式1、2、4。在方式4的情况下,从对管理用户数据发给无线基站AP的路径进行管理的块向访问权通信管理部通知用户数据的路径,或者对用户数据的路径进行管理的块具有访问权管理部。访问权通信管理部也可以决定无线流量向接收节点的路径或者决定基于本发明的接收节点中的发送权获取及转让的通信的使用。
在图1所示的顺序中,示出了在无线基站AP中生成UD报告的例子。无线基站AP将与发给无线终端UE的待发送用户数据相关的信息作为UD报告1传输给无线基站BTS,进一步从无线基站BTS作为UD报告2传输给无线终端UE。在访问权通信管理部位于无线基站BTS内的情况下,用户数据经由无线基站BTS被转送给无线基站AP,因此无线基站BTS的访问权通信管理部能够预测基站AP中的用户数据量,能够从无线基站BTS向无线终端UE生成并发送UD报告2。在访问权通信管理部位于网络内的情况下,UD报告1在网络的访问权通信管理部中生成并被发送给BTS。
在访问权通信管理部位于无线基站AP中的方式1的情况下,如图1所示,UD报告1在无线基站AP中生成,并经由无线基站BTS作为UD报告2被发送到无线终端UE。在访问权通信管理部位于无线基站BTS中的方式2的情况下,无线基站BTS决定将用户数据从网络经由GW1或GW2传输到无线基站AP,推定无线基站AP中的待发送用户数据,由此生成UD报告2并发送给无线终端UE。在方式2的情况下,不生成UD报告1。在访问权通信管理部位于网络内的方式4的情况下,访问权通信管理部知道用户数据的路径,通过推定无线基站AP的待发送用户数据来生成UD报告1,并从网络向无线基站BTS传输UD报告1。在该情况下,图1的UD报告1不是从无线基站AP传输到无线基站BTS,而是从网络传输到无线基站BTS。方式3通过与其他方式1、2、4组合,无线终端UE能够具有访问权通信管理部。也就是在无线基站AP经由待发送UD报告而预先知道无线终端UE之后,决定为了无线基站AP而获取发送权的情况。如果拥有无线终端UE的用户决定利用本发明,则可根据方式3进行发送权的获取和转让。
从无线基站AP或者网络向无线基站BTS传输的UD报告1与从无线基站BTS向无线终端UE传输的UD报告2既可以相同也可以不同。这里,根据传输区间的传输方式来进行划分,UD报告1通过回程的有线线路传输,UD报告2经由无线链路传输。UD报告1和UD报告2均被期望配置最小以减少线路上的负荷,特别是使用无线链路的UD报告2需要压缩。关于UD报告的内容,将在图6的说明中进行介绍。
无线终端UE在接收到来自无线基站BTS的UD报告2时,识别到需要进行在无线基站AP的下行链路通信中所需的发送权获取和转让的通信支持。另一方面,无线基站AP既可以继续进行基于发送权获取的用户数据的下行链路通信,也可以进行等待,直到无线终端UE获取的发送权被转让为止。在图1中,无线基站AP为了进行基于发送权获取的下行链路通信,发送RTS帧或用户数据,但由于无线LANb处于通信中,因此在无线终端UE中帧发生了冲突,从而通信失败。在未能检测出无线LANb的无线信号的状态下,即使无线基站AP发送RTS或用户数据帧,只要无线LANb处于通信中,无线终端UE的接收失败的概率就会高。
为了基于UD报告2接收无线基站AP发送的用户数据,无线终端UE开始进行发送权获取处理,即,发送对周围无线装置设定NAV或CFP(Contention Free Period,无竞争周期)等的发送权互殴帧。在图1等中示出了作为发送禁止区间而通过NAV进行设定的例子,但可以是CFP,也可以是通过其他帧实现的发送禁止区间。例如,作为发送权获取帧,能够使用RTS帧、CTS帧、轮询帧、NDPR(Null data packet request,空数据包请求)、NDP(Null datapacket,空数据包)等。这里,无线终端UE通过随机访问控制,在无线LANb没有处于通信中时发送RTS帧,对无线LANb设定NAV,由此产生可以从无线基站AP发送的状况。在图1的例子中,无线基站AP针对无线终端UE发送的RTS帧发送CTS帧,并相互在周围无线装置设定NAV,然后无线终端UE将通过轮询帧获取的发送权转让给无线基站AP,并向无线基站AP请求发送用户数据。
在无线终端UE与无线基站AP之间进行RTS/CTS的交换、或者进行具有相同功能的帧的交换的优点在于:在当无线基站AP检测出从无线终端UE中隐藏的无线信号时CTS帧不被发送,并且无法发送作为下一个步骤的轮询帧的情况下,能够防止在周围无线装置设定不需要的NAV。即,无线LANb在接收无线终端UE发送的RTS帧之后设定NAV,但如果无法确认通过正常接收CTS帧而进行的下一个无线帧,例如从无线终端UE中发送的轮询帧的接收等,则不会通过取消用RTS帧设定的NAV而不必要地停止发送。
另外,如果直接通过轮询帧获取发送权,则轮询帧被周围的无线LANb的无线终端接收,由此也可以为无线LANb设定CFP,进行同样的通信。在该情况下,如果在无线基站AP无法正常开始用户数据的发送,则存在为周围无线装置设定不需要的CFP的可能性。
无线基站AP在通过前面叙述的发送权获取帧确认发送权的获取和转让后,对无线终端UE开始进行用户数据的发送。发送权的获取通过接收到发送权获取帧而确认,发送权的转让能够在发送权获取帧内被传递,或者通过从无线终端UE新通知来轮询帧等而确认。无线终端UE基于在UD报告中指定的条件,通过RTS帧或轮询帧等发送权获取帧来继续进行发送权的获取,继续接收来自无线基站AP的信号。通过一次UD报告,支持多个轮询帧的发送,能够减轻基于UD报告的无线基站BTS和无线终端UE之间的无线信道的线路负荷。
基于无线终端UE中的发送权获取和转让的通信的结束可以在UD报告中记载条件,也可以由无线基站AP在用户数据的发送时附加新的UD报告作为控制信号,由此通知通信结束、发送权获取帧的发送频率、发送时刻、或NAV区间长度等的变更。无线终端UE在正常解码用户数据后,将ACK或块ACK(以下,称为“BACK”)发送给无线基站AP。如果UD报告的信息指定了基于连续的发送权获取和转让的通信,则无线终端UE进一步将获取的发送权转让给无线基站AP并继续进行通信。在基于无线终端UE中的发送权获取和转让的通信结束之后,无线终端UE或者无线基站AP也可以向无线基站BTS通知基于无线终端UE中的发送权获取和转让的通信结束。
这里,对从生成UD报告到无线终端UE获取该UD报告所需的延迟时间进行说明。在无线基站AP生成UD报告的情况下,延迟时间取决于无线基站AP与无线基站BTS之间的连接方式。在无线基站AP与无线基站BTS直接连接的情况下,能够期待延迟时间非常短。另一方面,在如图2的(c)所示的经由网络而被连接的情况下,通过回程的通信质量、拥塞状况、网关的连接关系、网络的状况,可以假设存在从数ms至数秒级别的延迟。另外,即使在通过网络内的访问权通信管理部生产UD报告的情况下,根据与无线基站BTS之间的连接的通信质量、拥塞状况、网关的连接关系、网络状况,也可能发生大的延迟。在无线基站BTS生成UD报告的情况下,能够直接向无线终端UE发送UD报告,因此最能够减少延迟的影响。如果该延迟时间长,那么根据用户数据的内容,可能不使用基于作为接收节点的无线终端UE中的发送权获取和转让的通信更好。这是因为在直到UD报告被通知给无线终端UE的延迟时间期间,通过基于无线基站AP的发送权获取和转让的通信而用户数据的传输结束,或者用户数据的传输被取消,或者内容被改变。用于决定基于作为接收节点的无线终端UE中的发送权获取和转让的通信的条件,可以根据用户数据的内容或者所测定的无线环境信息、或者这两者来决定。
(实施例2)
图3示出了本发明实施例2的上行链路通信中的用户数据发送顺序。这里,发送节点TX为无线终端UE,接收节点RX为无线基站AP。
与图1所示的下行链路通信的区别在于,在上行链路通信中,无线基站AP与无线终端UE的位置关系相反,在无线终端UE向无线基站AP发送用户数据时,无线基站AP受到从无线终端UE观察时隐藏的无线LANb的通信的影响,并且上行链路通信的吞吐量下降。用户数据在无线终端UE中产生并被发送到无线基站AP,进而被发送到网络。如图2的(d)~(f)所示,UD报告在无线终端UE中生产,并被传递给无线基站AP,因此访问权通信管理部主要被假定成无线终端UE具有的方式3。方式1、2、4的访问权通信管理部还能够鉴于后面叙述的条件来将与条件相关的信息发送给无线终端UE,以使无线终端UE适当地生成UD报告。
无线终端UE使用授权频带的信道C2将UD报告2传输给无线基站BTS。无线基站BTS将与接收的UD报告2对应的UD报告1传输给无线基站AP。这里,从无线基站BTS中发送的UD报告1被输入到无线基站AP为止所需的时间取决于图2的(d)~(f)所示的情形,在图2的(f)的经由网络的情况下也有可能产生非常长的延迟。根据连接方式,还有可能发生无法从无线基站BTS向无线基站AP传输UD报告的情况。因此,关于从无线基站BTS向无线基站AP连接的条件,也可以通过预先传递到无线终端UE,并由无线终端UE预先判定能否进行基于该无线基站AP中的发送权获取和转让的通信。
无线基站AP在接收到UD报告1后,识别到需要进行无线终端UE的上行链路通信所需的基于发送权获取和转让的通信支持,从而与下行链路通信的时候同样地开始进行发送权获取和转让的处理。如果在无线LANb不处于通信中时通过随机访问控制发送发送权获取帧,则在无线LANb中设定NAV,从而可以正常接收来自无线终端UE的用户数据。上行链路通信也与下行链路通信同样,无线终端UE继续进行基于无线基站AP中的发送权获取和转让的通信,直到根据UD报告达到结束条件为止。用户数据从无线基站AP被输出到网络。这时,既可以经由基站装置BTS,也可以不经由基站装置BTS。在基于无线基站AP中的发送权获取和转让的通信结束之后,无线终端UE或无线基站AP也可以向无线基站BTS通知基于发送权获取和转让的通信结束。
(实施例3)
还可以将本发明的基于接收节点中的发送权获取和转让的通信应用到与多用户的同时收发中。与多用户的同时收发例如可以是使用了基于多用户MIMO技术的空分复用的通信,也可以使用通过以不重叠的方式基于OFDMA技术将频带分配给多个用户来复用多个用户的频率复用,也可以使用通过正交码来复用的码复用,也可以并用它们中的两种。
图4示出了本发明实施例3的下行链路通信中的用户数据发送顺序。这里,关于下行链路通信中的多用户同时通信,将从无线基站AP向无线终端UE1、UE2的发送为例子进行说明。
在图4中,与无线基站AP中的待发送用户数据相关的信息通过UD报告2从无线基站BTS被发送到无线终端UE1、UE2。无线终端UE1、UE2在获取UD报告2后,基于随机访问的规则进行发送权获取和转让的控制。关于RTS帧、CTS帧、轮询帧的收发,与实施例1相同。另外,与实施例1同样,在无线基站BTS进行UD报告的生成的情况下,能够省略UD报告1,在网络内的访问权通信管理部中生成UD报告的情况下,UD报告1从网络被传输到无线基站BTS。
在空分复用的情况下,需要无线基站AP与无线终端UE1、UE2之间的信道信息,因此能够通过发送NDP来使无线基站AP推定上行链路的信道信息。这里,也可以在NDP之前发送NDPR。在图4的例子中,针对无线终端UE1发送的RTS帧的接收,发送具有NDPR功能的CTS,无线终端UE1和无线终端UE2发送NDP。另外,虽然无线终端UE1和无线终端UE2连续发送NDP,但也可以对无线终端UE2单独发送NDPR,使其发送NDP。另外,即使想要进行基于下行链路的多用户同时发送的无线终端UE存在3台以上,也能够使这项无线终端UE分别发送NDP。即使在空分复用的多用户发送中,由于存在能够使用过去推定的信道信息的情况,因此发送NDP并不是必须的。在图4中,NDPR和NDP的发送还能够在RTS/CTS的交换和轮询帧的发送权的转让之后进行。在该情况下,可以按以下吮吸进行:UE1的RTS发送→AP的CTS发送→UE1的轮询发送→AP的NDPR发送→UE1的NDP发送→AP的NDPR发送→UE2的NDP发送→数据帧发送。如果空分复用的条件成立,则无线基站AP能够对无线终端UE1、UE2进行多用户同时发送,并获取ACK或BACK来确认用户数据的正常传输。在图4中,在从无线终端UE1中接收ACK/BACK之后,对无线终端UE2,通过ACK请求(以下,称为ACKR)来收集ACK,但也可以在通过数据帧正常发送用户数据后,通过预定的ACK/BACK发送来从无线终端UE1、UE2连续接收ACK/BACK。
如果进行频分复用或码复用,则在无线终端UE1、UE2进行发送权获取和转让之后,进行进行频分复用或码复用的下行链路发送。这时,可以在发送用户数据之前,通知频率信道或码分配。在基于发送权获取和转让的多用户同时通信中,执行接收的无线终端UE1、UE2被要求全部处于可通信的状态,并且不是隐藏终端,但通过使无线终端UE1、UE2进行发送权获取和转让,能够将至少不是隐藏终端状态的无线终端作为基准开始进行多用户同时发送。由此,能够提高传输效率高的多用户同时发送的利用频率。
(实施例4)
图5示出了本发明实施例4的上行链路通信中的用户数据发送顺序。这里,关于上行链路通信中的多用户同时通信,以从无线终端UE1、UE2向无线基站AP的发送为例子进行说明。
在图5中,无线终端UE1、UE2将与待发送用户数据相关的信息作为UD报告2传输给无线基站BTS。无线基站BTS将它们作为UD报告1传输给基站AP。在图5中,示出了将无线终端UE1和UE2的UD报告2合为一个UD报告1进行输出的例子,但可以分开单独发送。无线基站AP从作为通信对象的无线终端UE1、UE2的UD报告1决定同时接收用户数据,为了发送权获取和转让,在与无线终端UE1之间收发RTS帧、CTS帧,接着在与无线终端UE2之间收发RTS帧、CTS帧,并且在无线LANb中设定NAV。在图5中,对每个无线终端进行RTS/CTS的交换,但也可以发送多个无线终端UE共用的RTS帧,并以预定的顺序从多个无线终端UE分别发送CTS帧。之后,向无线终端UE1、UE2发送轮询帧以转让无线基站AP获取的发送权,向无线终端UE1、UE2指示同时发送。这时,也可以发送用于提高无线终端UE1、UE2的发送定时或频率同步的精度的信号。当来自无线终端UE1、UE2的接收完成时,通过ACK或BACK的发送来结束通信。
如果能够判断出无线终端UE1、UE2中继续存在待发送用户数据,则无线基站AP不接收新的UD报告而继续进行基于发送权获取和转让的通信。这时,既可以进行连续的多用户同时发送,也可以进行改变了无线终端的组合的多用户同时发送,也可以请求单个无线终端进行基于发送权获取和转让的通信。
在上行链路通信中,进行本发明的多用户同时通信的优点在于,能够在授权频带的信道C2上收集多个无线终端UE中的待发送用户数据的信息。如果在未授权频带的信道C1上收集该信息,根据信道C1上的周围无线环境,可能导致用于实现上行链路多用户同时发送的前处理的开销大。通过在使用授权频带的无线终端UE1、UE2与无线基站BTS之间预先结束待发送信息的共享,能够减少未授权频带上所需的握手信号量,能够提高多用户同时通信的成功率。
图6示出了作为本发明的无线通信***的接收节点的下行链路中的无线终端UE或上行链路中的无线基站AP的处理顺序。
在图6中,下行链路的无线终端UE从无线基站BTS经由授权频带的信道C2接收无线基站AP的UD报告(步骤S1)。或者,上行链路的无线基站AP从无线基站BTS经由回程的链路接收无线终端UE的UD报告(步骤S1)。UD报告中包含与待发送的用户数据相关的信息。UD报告例如能够指定待发送的用户数据的总量、应当通过基于接收节点中的发送权获取及转让的通信来发送的用户数据的总量、基于接收节点中的发送权获取及转让的通信所要求的吞吐量、通过基于接收节点中的发送权获取及转让的通信进行随机访问的频率、基于发送节点中的发送权和接收节点中的发送权获取及转让的通信所要求的吞吐量、通过基于接收节点中的发送权获取及转让的通信来获取的访问权的次数、进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的定时、结束基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的条件。
另外,UD报告还能够一起发送下述参数:基于接收节点中的发送权获取及转让的通信方法、作为要发送的发送权获取帧的种类的例如RTS、CTS、NDP、NDPR、轮询帧等、要设定的NAV的时间长度、以及用户数据的访问类型等。但是,这些参数也可以不在UD报告中指定,而是预先确定为在根据过本发明开始进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信时选择为初始值的值。这是因为如后所述,当与无线基站AP或无线终端UE之间的通信成功时,也能够通过来自无线基站AP或无线终端UE的信号来进行修正或变更。在指定了通过基于接收节点中的发送权获取及转让的通信来进行随机访问的频率的情况下,指定时间间隔以在T[ms]时参与一次随机访问,或者在该接收节点也具有要向发送节点发送的用户数据的情况下,设定各自获取的发送权的获取比率,由此能够控制基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的频率。
通过UD报告来判定是否指定了基于接收节点中的发送权获取及转让的通信,或者是否满足基于发送权获取及转让的通信条件(步骤S2)。如果满足该条件,则因为在未授权频带中发送发送权获取帧,因此按照未授权频带中决定的随机访问的规则来尝试发送。在随机访问中,如果利用用户数据的访问类型来决定竞争窗口大小,则可以使用UD报告中示出的用户数据的访问类型信息,或者使用为了接收节点中的发送权获取及转让而预先决定的访问类型,或者使用后述的由接收节点利用发送权发送的用户数据的访问类型。
在直到发送发送权获取帧为止的期间,在上行链路中从无线终端UE发送节点发送用户数据,或者在下行链路中从作为无线基站AP的发送节点发送用户数据,并在正常解码了的情况下(步骤S3:“是”),再次在步骤S2中判定是否满足基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的条件。这是因为基于发送节点获取发送权的通信也可能影响基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的条件。例如,在前述的例子中,在发送节点中等待发送的用户数据的总量被指定的情况下,例如可以通过减去基于发送权的通信已经发送的用户数据量等来更新待发送用户数据的信息,并确认尚存在待发送用户数据。在UD报告中指定了基于由发送节点和接收节点两者的发送权获取的通信所要求的吞吐量的情况下,根据发送节点的发送权的接收数据的解码结果,鉴于通过发送节点中的发送权获取而产生的吞吐量,如果没有达到请求条件,则能够判定为继续进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。如果基于发送节点中的发送权的通信对判断是否进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信没有影响,则也可以不进行步骤S3。
如果没有基于发送权接收用户数据、并在步骤S3中判定为“否”,或者不进行步骤S3,则进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信(步骤S4)。在UD报告中指定了基于发送权获取及转让的通信的要求吞吐量或者基于发送权获取及转让的通信的频率的情况下,也可以以必要的频率进行基于随机访问的发送权获取及转让。当在接收节点中进行发送权获取及转让时,从发送节点发送必要的用户数据,并判定是否能够正常解码(步骤S5)。在能够正常解码,且在步骤S5中判定为“是”的情况下,进行ACK或BACK的发送(步骤S6),并确认该用户数据中是否包含使基于接收节点中的发送权获取及转让的通信结束的信号(步骤S7)。如果事先知道用户数据中没有附加使基于接收节点中的发送权获取及转让的通信结束的信号,则可以省略步骤S7。如果指定了基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的结束,并且步骤S7中的判定为“是”,则结束基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。
如果没有指定基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的结束,并且步骤S7中的判定为“否”,或者不进行步骤S7,则在通过用户数据指定了基于接收节点中的发送权获取及转让条件的修正的情况下,或者在事先决定了每次通过发送权获取及转让成功接收了用户数据时修正该条件的情况下,修正接收节点中的发送权获取及转让条件(步骤S8),并返回到步骤S2。这里,接收节点中的发送权获取及转让条件是指,随机访问的参与频率、NAV指定的时间长度、NAV指定的识别信息、通信的发送目的地、基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的频率、基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的结束条件、通过发送权获取帧指定的多用户同时通信的条件、用户数据的访问类型等。或者,也可以按照预先确定的规则进行变更,例如,基于接收节点中的发送权获取及转让的通信每次成功时逐渐延长NAV的时间长度,失败时返回到初始值等。
如果不能正常解码用户数据,并在步骤S5中判定为“否”,则判定是否继续进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信(步骤S9),在继续进行时,返回到步骤S2。作为该判定基准,在UD报告中指定基于发送权获取及转让的通信的结束条件,可以使用发送权获取帧的发送失败率/失败次数、基于发送权获取及转让的数据帧的分组错误率、基于发送权获取及转让的用户数据的解码失败率/次数、通过基于发送权的通信获得的参数。这些也可以通过赋予UD报告或用户数据的信息来指定。在基于发送节点的发送权的通信的比较中,将基于发送权获取的通信的失败率/基于发送权获取的通信的失败次数/发送权获取次数/发送权获取率/基于发送权获取的通信的吞吐量与基于接收节点中的发送权获取及转让的通信进行比较,如果大于等于或者小于等于预先决定的倍数或预先决定的值,则能够结束基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。通过该步骤,在基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的效果弱的情况下,能够减轻接收节点上的负荷。
(实施例5)
目前为止,对用于进行基于从发送节点至接收节点的发送权获取及转让的通信的流程进行了说明,但如果接收节点也是具有向发送节点发送的用户数据的收发节点,则也可以在通过获取发送权设定的周围无线终端的发送禁止区间进行发送和接收两者。
图7示出了本发明实施例5的上行/下行链路通信中的用户数据发送顺序。这里,示出了同时产生作为上行链路通信的从无线终端UE向无线基站AP的通信、以及作为下行链路通信的从无线基站AP向无线终端UE的通信,并且向无线终端UE以及无线基站AP两者传输UD报告的例子。
关于上行链路,UD报告2从无线终端UE被发送到无线基站BTS,并作为UD报告1而输出到无线基站AP。另一方面,示出下行链路的UD报告在网络内的访问权通信管理部中生成的例子,如果确定了用户数据经由无线基站AP被发送,则UD报告1从网络被输出到无线基站BTS,并作为UD报告2从无线基站BTS被发送到无线终端UE。在这样的情况下,无线终端UE与无线基站AP均具有待发送用户数据,因此在分别获取发送权之后为周围无线终端设定的发送禁止区间,决定发送和接收的比率。
在图7中,在无线终端UE获取UD报告2之后,交换RTS/CTS来获取发送权,并发送用户数据。无线基站AP接收用户数据并发送ACK,进一步将该用户数据发送到网络。无线终端UE通过UD报告2已知无线基站AP中也存在待发送用户数据,因此在发送结束之后向无线基站AP发送轮询帧并转让发送权。此外,在图1所示的实施例1中,针对无线终端UE根据UD报告2获取的发送权,无线终端UE不发送用户数据,而是向无线基站AP发送轮询帧并转让发送权。无线基站AP根据在发送禁止区间内可结束通信的用户数据来形成数据帧,并发送到无线终端UE。而在图7中,进行两次数据帧的发送,并分别获取ACK。如此也能够在发送禁止区间内发送或接收多个数据帧。
当该发送禁止区间结束时,无线基站AP交换RTS/CTS并获取发送权。在发送下行链路的数据帧并获取ACK之后,决定将剩余的时间用于接收中,在下行链路的发送结束之后通过轮询帧,向无线终端UE转让发送权,并请求发送上行链路的用户数据。无线终端UE生成并发送在发送禁止区间可结束通信的数据帧。
在获取发送权以进行发送和接收两者的情况下,关于NAV,能够在发送所需的时间上加上预先决定的时间来选择NAV的时间长度,例如将NAV设定成能够选择的最大长度等。如果用户数据的收发比通过NAV设定的发送禁止区间的结束时间提前结束,则能够发送重新指定发送禁止区间的缩小或取消的信号,例如在无线终端UE和无线基站AP在基于该发送权获取的发送禁止区间内收发的信号上加上指定发送禁止区间的缩小或者取消的信号等。
接着,对在访问权通信管理部中开始进行基于接收节点的发送权获取及转让的通信的条件进行说明。基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的利用能够通过(1)无线环境信息、(2)流量信息、(3)无线基站AP与无线基站BTS之间的网络配置、(4)用户等级来判断,能够用于是否生成UD报告1的判断、是否生成UD报告2的判断、以及基于接收的UD报告1或UD报告2是否进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的判断中。以下,对四个条件进行说明。
(1)无线环境信息
测定在无线基站AP以及无线终端UE中测定的信道利用率、通信无线终端数、通信无线终端的ID,并判断是否继续进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。信道利用率ρ是用载波侦听时间Tc对某个时间区间T的比表示的参数,ρ=Tc/T。如果发送节点、例如下行链路通信中的无线基站AP中的信道利用率小,则使接收节点、例如下行链路通信中的无线终端UE获取发送权,如果接收节点中的信道利用率小,则使发送节点获取发送权,由此能够期待提高吞吐量。
如果接入无线基站AP的无线终端UE的数量多,则能够通过使无线终端UE获取发送权来增加发送权的获取者的数量,能够增大该第一频率信道上的无线资源的利用率。另外,通过比较无线基站AP和无线终端UE中观测到的无线终端的ID,能够判定其中哪个受到隐藏终端的通信的影响,还能够判断接收节点中的发送权的获取。而且,也可以实际评价第一频带的通信质量,来判定是否使用基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。作为该接收节点,在无线基站AP或者无线终端UE中,指定基于发送权获取及转让的通信的失败条件超过某阈值的情况。作为失败条件,可以将竞争窗口大小、PER(Packet Error Rate,分组错误率)、以分组冲突为原因的通信失败、通信对象获取发送权时的吞吐量或发送权获取的频率之差/比作为条件。也可以将测定的结果不稳定的情况作为判定的条件。而且,通过将测定的无线环境信息与时间、日期、星期、公共交通机关的运营信息等外部事件信息、无线终端UE的位置信息等关联存储,能够决定使用基于发送权获取及转让的通信的时间、无线终端UE的位置、无线终端UE的数量/分布的条件。另外,也可以在与被判定为与无线基站BTS的通信质量不好的无线终端UE之间使用基于发送权获取及转让的通信。在使多个无线终端UE进行基于发送权获取及转让的通信的情况下,可以判定彼此能否通过第一频带检测到,并以使得不能互相检测的无线终端UE的数量减少的方式决定进行基于发送权获取及转让的通信的无线终端UE。
(2)流量信息
根据第二频带中的无线基站BTS的流量情况、或者第一频带中的无线基站AP的流量情况,可以进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。当无线资源在时间上不足时,在第一频带上容易发生隐藏终端问题,或者通过增加分配给第二无线基站BTS的用户数据的流通量增大来降低每个用户的吞吐量,由此能够判断使用了基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的无线基站AP的利用。
(3)无线基站AP与无线基站BTS之间的网络配置
对基于接收节点中的发送权获取及转让的通信进行管理的访问权通信管理部存储无线基站AP与无线基站BTS之间的通信的延迟时间等连接条件,能够判断是否进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。如果是不能将UD报告传递到无线基站AP的连接方式,则能够判定不进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。从无线基站AP与无线基站BTS之间的通信的延迟时间,也可以根据用户数据的访问类型或应用程序的种类来判断基于接收节点中的发送权获取及转让的通信可否。或者,如果是不能从接收节点预测用户数据的生成的应用程序,也可以不使用基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。相反,对于能够预测在发送节点中用户数据稳定生成的应用程序,例如通话、电视电话、网络游戏、声音或视频观看等、以秒以上的时间尺度连续传输用户数据的应用程序,可以使用基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。或者,也可以预先判定无线基站AP与无线基站BTS之间的通信的延迟时间是否满足用户数据要求的延迟时间,并决定是否使用基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。例如,如图2的(a)所示,如果无线基站AP与无线基站BTS之间的网络结构的延迟良好,例如非常小等,则也能够判断为在该无线基站AP中始终能够进行基于无线终端UE中的发送权获取及转让的通信。
(4)用户等级
由于为了进行基于无线终端UE中的发送权获取及转让的通信而需要UD报告的传输等控制,因此还能够通过具有无线终端UE的用户的合约方式或者无线终端UE的功能来设定是否进行基于发送权获取及转让的通信。
(实施例6)
参照图8,对于使用在向前述的用户数据上附加指示基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的信息的方法,在不使用利用授权频带信道C2的无线基站BTS的情况下使得基于接收节点中的发送权获取及转让的通信可利用的顺序进行说明。
在图8中,将作为上行链路通信的从无线终端UE向无线基站AP的通信中的用户数据的发送作为例子进行了描述,但可以将无线终端UE和无线基站AP调换,替换成作为下行链路通信的从无线基站AP向无线终端UE的通信中的用户数据的发送。
在不需要无线基站BTS的通信的情况下,将UD报告包含到用户数据中,并通过无线终端UE获取的发送权发送到无线基站AP。如图8所示,当无线终端UE成功向无线基站A进行了发送时,在用户数据中***有UD报告,通过信道C1,使无线基站AP获取UD报告。无线基站AP基于获取的UD报告,进行图6所示的流程,能够进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。
(无线基站AP的配置例)
图9示出了无线基站AP的配置例。
在图9中,无线基站AP包括:C1用天线11,其是未授权频带的信道;C1收发部12,对在信道C1上接收的接收信号进行解调,并进行向数字数据的转换、同步、解码以及对要发送的用户数据信号的调制、控制信号的附加、以及向信道C1的载波频率上的仿真信号的转换,并基于未授权频带的随机访问的规则进行发送;装置控制部13,管理装置整体,例如控制用户数据等;网络通信部14,进行与网络之间的输入输出;发送权控制部15,在信道C1上作为发送节点或接收节点而控制发送权获取;以及存储部16,存储待发送的用户数据。
(无线基站BTS的配置例)
图10示出了无线基站BTS的配置例。
在图10中,无线基站BTS包括:C2用天线21,其是授权频带的信道;C2收发部22,对在信道C2上接收的接收信号进行解调,并进行向数字数据的转换、同步、解码以及发送的用户数据信号的调制、控制信号的附加、以及向信道C2的载波频率上的仿真信号的转换,并根据授权频带的发送规则来进行发送;装置控制部23,管理装置整体,例如控制用户数据的控制等;网络通信部24,进行与网络之间的输入输出;用户数据信息管理部25,管理与无线基站AP、无线终端UE或者其两者的待发送用户数据相关的信息,以便在信道C1上在发送节点或接收节点进行基于发送权获取的通信;以及存储部26,存储用户数据或控制数据。
(无线终端UE的配置例)
图11示出了无线终端UE的配置例。
在图11中,无线终端UE包括:C1用天线31;C1收发部32,对在C1上接收的接收信号进行解调,并进行向数字数据的转换、同步、解码以及要发送的用户数据信号的调制、控制信号的附加、以及向信道C1的载波频率中的向仿真信号上的转换,并基于未授权频带的随机访问的规则进行发送;C2用天线33;C2收发部34,对在信道C2上接收的接收信号进行解调,并进行向数字数据的转换、同步、解码以及要发送的用户数据信号的调制、控制信号的附加、以及向信道C2的载波频率上的向仿真信号的转换,并基于授权频带的发送规则进行发送;装置控制部35,管理装置整体,例如控制用户数据等;发送权控制部36,在信道C1上作为发送节点或接收节点而控制发送权获取;以及存储部37,存储待发送的用户数据。
无线终端UE可以与无线基站AP以及无线基站BTS中的任一者进行无线通信。无线终端UE与各基站装置之间的无线通信的方式可以是任意的方式。例如,可以使用以CCK(Complementary Code Keying,补码键控调制)、SC-FDMA(Single-Carrier FrequencyDivision Multiple Access,单载波频分多址)为开始的SC(Single Carrier,单载波)发送、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交频分多址)等任何方式。另外,用于上行链路的方式和用于下行链路的方式可以是相同的方式,也可以是不同的方式。
构成无线通信***的无线终端UE、无线基站AP、无线基站BTS等各节点装置分别具有独特的识别信息。识别信息例如使用该节点装置的IP地址、隧道端点标识符、网络地址、节点装置特有的MAC地址等。另外,无线基站AP以及无线基站BTS的识别信息可以使用用于识别该基站装置所形成的通信小区的物理小区ID(Physical Cell ID),作为无线基站AP可以使用SSID(Service set ID,服务集ID)或ESSID(Extended SSID,扩展SSID)。IP地址是在无线通信***中唯一地识别节点装置的地址值。隧道端点标识符(Tunnel EndpointIDentifier:TEID)是用于识别作为逻辑连接节点装置之间的承载的GTP隧道的端点的标识符。网络地址是在无线通信***被分割为多个子网时用于识别节点装置所属的子网的地址值。无线通信***内的节点装置基于其他节点装置的识别信息来识别其他节点装置,并可以在与识别的其他节点装置之间收发信号。
以下,在图9~图11的配置中,对在图3所示的无线基站AP作为接收节点的上行链路通信的情况下的作用进行说明。而对于在图1所示的无线终端UE作为接收节点的下行链路通信的情况,以将对应的动作以及符号记载在括号内。
当UD报告经由无线基站AP的网络通信部14被输入到装置控制部13时(当UD报告经由无线终端UE的C2用天线33和C2收发部34被输入到装置控制部35时),被输出到发送权控制部15(36)。发送权控制部15(36)以图6或图7所示的流程,决定进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信。这时,如果待发送的用户数据在无线基站AP的存储部16(无线终端UE的存储部37)中进行等待,则决定时通过发送权获取进行用户数据的发送,还是通过发送权获取及转让进行用户数据的接收,还是这两者都进行。如果进行接收或发送的判断,则能够根据基于要发送的用户数据和要接收的用户数据的访问类型的EDCA(enhanceddistributed channel access,增强型分布式信道访问)机制来决定要发送的用户数据。在通信对象通过用于发送的发送权获取已将用户数据发送过来时,可以降低用于接收的发送权获取的优先度。如果进行发送和接收两者,则决定进行发送的用户数据,并将剩余的发送禁止区间的时间转让给无线终端UE(无线基站AP)以用于接收。
发送权获取部15(36)决定基于发送权获取及转让的通信后,向装置控制部13(35)进行指示。装置控制部13(35)例如生成RTS帧、CTS帧、轮询帧、NDP、NDPR等作为为了基于发送权获取及转让的通信而指定的发送权获取帧,并经由C1收发部12(32)和C1用天线11(31)发送出去。当接收用户数据并且获取在装置控制部13(35)被解码的用户数据时,关于基于发送权获取及转让的通信,判定继续或改变条件所需的信息被输入到发送权控制部15(36),从而在发送权控制部15(36)中进行图6所示流程的必要判定。
这里,如果无线基站AP进行基于发送权获取及转让的通信,则获取并要发送发送权的无线终端UE不一定必须与想要利用被转让的发送权发送用户数据的无线终端UE相同。无线基站AP由于假设与多个无线终端UE进行通信,因此可以通过被转让的发送权向与被转让发送权的无线终端UE不同的无线终端UE进行用户数据的发送。因此,无线基站AP可以判定获取并发送发送权的无线终端UE、以及转让在另一方获取的发送权并进行发送的无线终端UE。例如,无线基站AP的发送权控制部15从用户数据的访问类型决定用户数据的等待时间、优先顺序,还能够决定在下一个通信中哪一个无线终端UE获取发送权或者转让发送权。
根据本发明,通过进行基于接收节点中的发送权获取及转让的通信,能够减少由隐藏终端问题引起的吞吐量下降,但作为附带的效果,例如还可以增加发送权获取者数量。即,在N个无线终端UE与无线基站AP进行通信,下行链路的用户数据为支配性时,无线基站AP为了向N个无线终端UE进行发送,想要用一台获取发送权。如果周围完全不存在使用第一频带的同一信道C1的无线装置则没有问题,但如果周围有M台无线装置想要在C1上获取发送权,则无线基站AP就是想要在想要在CI上获取发送权的包括本装置在内的(M+1)个发送权获取者之中获取发送权。如果所有无线装置时常想要获取发送权,则可期望能够获取1/(M+1)的无线资源。但是,需要将获取的无线资源进一步分割为1/N来进行发送。在这样的情况下,如果使N台无线终端UE获取并转让发送权,则发送权的获取者变为N+1,因此能够获取(N+1)/(M+N+1)的无线资源,能够改善***容量。
为了示出本发明中的无线通信***的效果,进行了计算机仿真。在仿真中,在图12所示的无线通信***的配置中,将从发送节点TX向接收节点RX的通信作为评价对象,在下行链路通信的情况下,如图1所示,发送节点TX为无线基站AP,接收节点RX为无线终端UE。在上行链路通信的情况下,如图3所示,发送节点TX为无线终端UE,接收节点RX为无线基站AP。在评价模型中,存在能够在接收节点RX和发送节点TX双方检测到的无线LANa的无线基站APa和无线终端STAa,存在只能在接收节点RX检测到的无线LANb的无线基站APb和无线终端STAb,该无线LANb的通信在发送节点TX检测不到。
这里,将从无线LANa的无线基站APa向无线终端STAa的无线通信的流量为T1、将从无线LANb的无线基站APb向无线终端STAb的通信的流量为T2。在仿真中,将从发送节点TX向接收节点RX、从无线基站APa向无线终端STAa、从无线基站APb向无线终端STAb的各物理链接的吞吐量设为130Mbit/s。这对应于空分复用数为2、调制方式为64QAM、编码率为5/6、保护间隔为800μs的情况。将数据帧的时间长度设定为1.52ms。从无线基站APa向无线终端STAa、从无线基站APb向无线终端STAb的通信假定是使用RTS/CTS而进行的通信。
图13示出了将无线LANa的流量T1设为20Mbit/s、将引起隐藏终端问题的无线LANb的流量T2从0增加至130Mbit/s时的从发送节点TX向接收节点RX的吞吐量特性。
“现有方法w/RTS/CTS”是在以往的获取发送权的通信中使用RTS/CTS发送用户数据时的吞吐量特性,可知随着流量T2增加,从发送节点TX向接收节点RX的吞吐量减少。“现有方法w/oRTS/CTS”是不使用RTS/CTS而直接发送数据帧的情况,其特性最差,当增加流量T2时,吞吐量减少至0。
“提案方法”是进行本发明的基于接收节点中的发送权获取及转让的通信的方法,发送节点TX进行用于发送的发送权获取,并且在接收节点RX中也进行发送权获取及转让。可知即使流量T2增加,由隐藏终端引起的吞吐量并没有大大降低,获得了高的吞吐量。此外,在发送权的获取中使用了RTS/CTS。
图14示出了在将无线LANa的流量T1设为60Mbit/s、并利用无线资源的一半左右的状态下由无线LANb产生的隐藏终端的影响。相对于作为“现有方法w/RTS/CTS”示出的仅获取发送权,在进行基于发送权以及接收节点中的发送权获取及转让的通信的本发明的方法中,可知不管流量T2低的状态还是增加,通过发送权的获取数量的增加仍获得了高的吞吐量。
接着,使用图15~图18,示出通过为了判断是否进行本发明的基于接收节点中的发送权获取及转让的通信而使用无线环境信息所带来的效果。
在图15所示的无线通信***的配置中,将从发送节点TX向接收节点RX的通信作为评价对象,在下行链路通信的情况下,如图1所示,发送节点TX为无线基站AP,接收节点RX为无线终端UE。在上行链路通信的情况下,如图3所示,发送节点TX为无线终端UE,接收节点RX为无线基站AP。在图15的评价模型中,存在能够在发送节点TX检测到的无线LANa的无线基站APa和无线终端STAa、以及能够在接收节点RX检测到的无线LANb的无线基站APb和无线终端STAb,该无线LANb的通信在发送节点TX中检测不到,无线LANa的通信在接收节点RX中能检测不到。在这样的环境中,在发送侧和接收侧分别发生隐藏终端问题。根据提案方法,通过并用发送节点TX中的发送权获取与接收节点RX中的发送权获取及转让二者,能够期待获得高的吞吐量。但是,在这样的情况下,由于不清楚接收节点RX中的发送权获取及转让的贡献,因此在发送节点TX和接收节点RX分别独立进行。
这里,将从无线LANa的无线基站APa向无线终端STAa的无线通信的流量设为T1,从无线LANb的无线基站APb向无线终端STAb的通信的流量设为T2。在仿真中,与图12~图14一样,将从发送节点TX向接收节点RX、从无线基站APa向无线终端STAa、从无线基站APb向无线终端STAb的各物理链接的吞吐量设定为130Mbit/s,将数据帧的时间长度设定为1.52ms。将从无线基站APa向无线终端STAa、从无线基站APb向无线终端STAb的通信假定为不使用RTS/CTS进行通信,并且分别在0Mbit/s至120Mbit/s之间任意设定流量。
在本仿真中,在发送节点TX和接收节点RX中测定信道利用率ρ。本仿真评价持续100秒的分组中的吞吐量,但在此之前,进行了1秒时间的ρ=Tc/T的测定。当将发送节点TX中的测定结果设为ρTX、接收节点RX中的测定结果设为ρRX时,分别在0~0.93之间测定了信道利用率。图16示出了将向发送节点TX赋予饱和流量时从发送节点TX向接收节点RX的吞吐量对应到ρTX和ρRX的结果。
图16的(a)是在为了接收而接收节点RX获取发送权时的吞吐量的分布图,图16的(b)是在为了发送而发送节点TX获取发送权时的吞吐量的分布图。当发送节点中的信道利用率ρTX低时,能够确认在图16的(a)所示的用于接收的发送权获取中吞吐量明显减少。另一方面,在图16的(b)所示的用于发送的发送权获取中,即使ρTX在0.1以下,吞吐量也减少至10Mbit/s以下。这是因为在发送节点中观测的信道利用率是从接收节点RX观察时隐藏的无线终端的无线流量的信息。同样地,在接收节点RX中测定的信道利用率对应于从发送节点TX观察时隐藏的终端的流量。这里,如果将发送节点作为无线基站AP,将接收节点作为无线终端UE考虑的话,ρTX是在无线基站AP中测定的信道利用率。无线基站AP中测定的无线环境信息能够在网络上收集而无需通过无线区间,因此可以由与网络连接的访问权通信管理部收集,并能够用于判定是否在无线终端UE中获取用于接收的发送权。如果将图16的ρTX看做无线基站AP中测定的信道利用率,则在使ρTX为0.1以下的无线基站AP进行了用于接收的访问权获取时,能够期待40Mbit/s以上的高的吞吐量。
进一步,图17示出了随机设定无线LANa和无线LANb的流量,并进行10000次仿真而获得的吞吐量的累积概率分布。例1是10000次全部数据的累积概率分布,例2是在ρTX小于0.4时的累积概率分布,例3是在ρTX小于0.2时的累积概率分布。由于随机给出从发送节点和接收节点的任何一者中隐藏的流量,因此即使为了接收而获取访问权,或者为了发送而获取访问权,可知吞吐量的累积概率分布不会发生很大的差异。用于发送的访问权获取的吞吐量稍微高的原因是,相对于只有RTS/CTS发生开销,在用于接收的访问权获取中,除了RTS/CTS之外还发送轮询帧,因此MAC效率大概差了2%。可以考虑到从下一个测定的信道利用率中选择第一频带的利用。在选择了ρTX为0.4以下的发送节点的情况下,可知用于接收的访问权获取的吞吐量得到了改善。尤其吞吐量低的区域的改善大,在例1中,最低吞吐量为0Mbit/s,在例2中为13.8Mbit/s,在例3中增加至31.9Mbit/s。另一方面,在用于发送的发送权获取的情况下,没有发现大的改善。通过收集发送侧的信道利用率并使得与信道利用率低的发送节点对应的接收节点获取用于接收的发送权,中断用户(outage user)的吞吐量显著提高。同样地,收集接收节点中的信道利用率的测定结果,并选择信道利用率低的接收节点来获取用于发送的发送权,也能够期待高的吞吐量。
信道利用率和吞吐量的关系取决于无线环境。信道利用效率与吞吐量的对应根据下述因素而变化:从发送节点检测得到但从接收节点检测不到的无线终端的数量和其流量、从接收节点中检测得到但从发送节点检测不到的无线终端的数量和其流量、从接收节点和发送节点两者都检测得到的无线终端的数量和其流量、以及与其他无线终端是否可以相互检测到的关系。虽然无线环境非常复杂,但在通过发送节点检测的信道利用率低的情况下,通过接收节点来获取发送权时的吞吐量的期待值上升。作为例子,图18示出了在图16的条件下存在发送节点TX和接收节点RX两者都检测得到的无线LANc,并进行了40Mbit/s的通信时吞吐量相对于信道利用率的分布图。
在图18中,信道利用率的分布为0.28~0.93,吞吐量值相对于图16发生了变化,但在发送节点TX在检测的信道利用率低的情况下,能够确认在接收节点RX中获取及转让发送权时的吞吐量的最小值如图18的(a)所示增加了。由于考虑到无线基站AP或无线终端UE的周围的无线环境,因此相对于无线基站AP的ID、位置、无线终端UE的ID、连接目标、或者位置,按照每个发送权获取者,存储在无线终端UE或无线基站AP中测定的信道利用率和获得的吞吐量,由此能够使用从在无线终端UE或者无线基站AP中测定的信道利用率能够期待的吞吐量值或其分布,来进行是否使用第一无线基站AP以及是否在接收节点进行发送权获取的判断。
关于以上说明的与无线基站AP、无线基站BTS以及无线终端UE中的发送权获取相关的功能部,也可以通过计算机来实现。在此情况下,将用于分别实现各功能部的要素的程序记录在计算机可读取的记录介质中,并使计算机***读取并执行该记录介质中记录的程序来实现。这里所称的“计算机***”被定义为包括OS和诸如***设备等的硬件。另外,“计算机可读取的记录介质”被定义为诸如软盘、磁光盘、ROM、CD-ROM等移动介质、内置于计算机***中的硬盘等存储装置。此外,“计算机可读取的记录介质”可以包括诸如经由网络等网络或电话线路等通信线路而发送程序时的通信线路的、在短时间内动态地保持程序的介质、以及此时作为服务器或客户端的计算机***内部的易失性存储器、在一定时间内保持程序的介质。另外,上述程序可以是用于实现前述的功能部的一个要素的程序,也可以是通过与已记录在计算机***中的程序相结合而能够实现前述的功能部的各要素的程序,也可以是使用PLD(Programmable Logic Device,可编程逻辑器件)或FPGA(FieldProgrammable Gate Array,现场可编程门阵列)等硬件实现的。
符号说明
AP...无线基站
BTS...无线基站
UE...无线终端
STA...无线终端
GW...网关
11...C1用天线
12...C1收发部
13...装置控制部
14...网络通信部
15...发送权控制部
16...存储部
21...C2用天线
22...C2收发部
23...装置控制部
24...网络通信部
25...用户数据信息管理部
26...存储部
31...C1用天线
32...C1收发部
33...C2用天线
34...C2收发部
35...装置控制部
36...发送权控制部
37...存储部

Claims (12)

1.一种无线通信***,其特征在于,包括:
一个以上的无线终端,具有在第一频带基于随机访问方式进行无线通信的功能以及在与第一频带不同的第二频带进行无线通信的功能;
第一无线基站,在所述第一频带基于随机访问方式与所述无线终端进行无线通信;以及
第二无线基站,在所述第二频带与所述无线终端进行无线通信,
其中,所述第一无线基站和所述第二无线基站经由网络连接,
所述无线通信***还包括:
UD报告传输单元,所述UD报告传输单元当在所述第一无线基站和所述无线终端中,将发送用户数据的一侧作为发送节点,将接收用户数据的一侧作为接收节点时,将UD报告经由所述第二无线基站传输给所述接收节点,所述UD报告是包含与从所述发送节点发给所述接收节点的待发送用户数据相关的信息的报告,
所述接收节点包括发送权控制单元,所述发送权控制单元根据被传输到的所述UD报告对周围的无线通信装置设定所述第一频带的信道上的固定的发送禁止时间并获取发送权,并且将该发送权转让给所述发送节点以使得从所述发送节点发送所述用户数据。
2.根据权利要求1所述的无线通信***,其特征在于,
所述UD报告传输单元被配置为:当所述第一无线基站为所述发送节点,所述无线终端为所述接收节点时,将在所述第一无线基站、所述第二无线基站或者所述网络中的任何一者中生成的所述UD报告经由所述第二无线基站传输给所述无线终端。
3.根据权利要求1所述的无线通信***,其特征在于,
所述UD报告传输单元被配置为:当所述无线终端为所述发送节点,所述第一无线基站为所述接收节点时,将在所述无线终端中生成的所述UD报告经由所述第二无线基站传输给所述第一无线基站。
4.根据权利要求1所述的无线通信***,其特征在于,
所述第一无线基站和多个所述无线终端被配置为:能够进行多用户同时通信,
所述UD报告传输单元被配置为:在与所述第一无线基站进行多用户同时通信的多个所述无线终端之间,经由所述第二无线基站传输所述UD报告,
所述第一无线基站被配置为:在所述接收节点的所述发送权控制单元基于所述UD报告获取所述发送权并转让后,判断是否进行多用户同时通信并进行多用户同时通信。
5.根据权利要求1所述的无线通信***,其特征在于,
所述UD报告传输单元被配置为:在从所述发送节点向所述接收节点发送的所述用户数据中附加UD报告来进行传输,该UD报告包含基于所述接收节点中的发送权获取及转让的通信的通信条件、开始以及继续条件、或者结束命令,
所述接收节点的所述发送权控制单元被配置为:基于附加到所述用户数据的所述UD报告进行基于所述接收节点中的发送权获取及转让的通信的条件更新或者结束。
6.根据权利要求1所述的无线通信***,其特征在于,
所述UD报告传输单元被配置为:基于在所述第一无线基站中测定的无线环境信息、在所述无线终端中测定的无线环境信息、所述第二无线基站的流量信息、所述第一无线基站与所述第二无线基站之间的网络结构、用户等级的种类中的至少一者判定用于进行基于所述接收节点中的发送权获取及转让的通信的发送权通信可否判断,在判断为基于所述接收节点中的发送权获取及转让的通信为有效时,生成所述UD报告。
7.根据权利要求6所述的无线通信***,其特征在于,
所述UD报告传输单元被配置为:在所述发送节点中测定的信道利用率低于预先决定的值时,生成用于使所述接收节点获取发送权的所述UD报告。
8.根据权利要求1所述的无线通信***,其特征在于,
所述UD报告包括待发送用户数据的访问类型。
9.根据权利要求1所述的无线通信***,其特征在于,
所述UD报告包括指定在所述接收节点获取所述发送权时设定的发送禁止时间的长度或者发送禁止时间的长度的变更的信息。
10.根据权利要求1所述的无线通信***,其特征在于,
所述UD报告作被配置为:作为与所述待发送用户数据相关的信息,包括下述中的至少一个:在第一频率信道进行的上行链路或下行链路的请求吞吐量、在第一频率信道进行的上行链路或下行链路中的对于基于所述接收节点中的发送权获取及转让的通信的请求吞吐量、所述发送节点中的待发送用户数据的存在、所述发送节点中的待发送用户数据的总量、基于所述接收节点中的发送权获取及转让的通信次数、基于所述接收节点中的发送权获取及转让的通信频率、基于所述接收节点中的发送权获取及转让的通信的开始时间、以及进行一次基于所述接收节点中的发送权获取及转让的通信的指示。
11.一种无线通信方法,用于无线通信***,所述无线通信***包括:一个以上的无线终端,具有在第一频带基于随机访问方式进行无线通信的功能以及在与第一频带不同的第二频带进行无线通信的功能;第一无线基站,在所述第一频带与所述无线终端进行无线通信;以及第二无线基站,在所述第二频带与所述无线终端进行无线通信,其中,所述第一无线基站和所述第二无线基站经由网络连接,
所述无线通信方法的特征在于,包括:
第一步骤,所述第一无线基站、所述第二无线基站或者所述网络中的任何一者生成与从所述第一无线基站发给所述无线终端的待发送用户数据相关的信息作为UD报告并汇集到所述第二无线基站;
第二步骤,所述第二无线基站将在所述第一步骤中汇集的所述UD报告传输给所述无线终端;以及
第三步骤,所述无线终端根据在所述第二步骤中传输的所述UD报告对周围的无线通信装置设定所述第一频带的信道上的固定的发送禁止时间并获取发送权,并且将该发送权转让给所述第一无线基站以使得从所述第一无线基站发送所述用户数据。
12.一种无线通信方法,用于无线通信***,所述无线通信***包括:一个以上的无线终端,具有在第一频带基于随机访问方式进行无线通信的功能以及在与第一频带不同的第二频带进行无线通信的功能;第一无线基站,在所述第一频带与所述无线终端进行无线通信;以及第二无线基站,在所述第二频带与所述无线终端进行无线通信,其中,所述第一无线基站和所述第二无线基站经由网络连接,
所述无线通信方法的特征在于,包括:
第一步骤,所述无线终端生成与从所述无线终端发给所述第一无线基站的待发送用户数据相关的信息作为UD报告并将其通知给所述第二无线基站;
第二步骤,所述第二无线基站将在所述第一步骤中通知的所述UD报告传输给所述第一无线基站;以及
第三步骤,所述第一无线基站根据在所述第二步骤中传输的所述UD报告对周围的无线通信装置设定所述第一频带的信道上的固定的发送禁止时间并获取发送权,并且将该发送权转让给所述无线终端以使得从所述无线终端发送所述用户数据。
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