JP2014017627A - 無線通信システム、及び無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】設定部10は、合計通信期間と、サブ通信期間と、サブチャネル数と、未割当端末数とを設定する。マルチユーザデータフレーム構築部11は、合計通信期間がサブ通信期間より短くなるか、あるいは割当てた端末数が未割当端末数に達するまで、サブチャネル数を上限に、残りの未割当端末数を更新しながら多元接続の実施に参加する端末の割当を実施し、残りの合計通信期間を更新しながら多元接続の実施に割当てた全端末のマルチユーザデータフレームを構築する。終期化部12は、残りの合計通信期間が0でなければ、残った通信期間分を削除し、残りの未割当端末数が0でなければ、残った端末の通信を次回以後のマルチユーザ通信機会に持ち越す。
【選択図】図2
Description
(1)一回の下り(あるいは上り)リンクの収容できる端末数がサブチャネル数以下に制限される。
(2)複数回の通信機会の獲得・解放のための制御信号用の周波数資源を割当てなければならない。
(3)複数回の通信機会の獲得・解放による遅延時間が増大する。
(4)ユーザデータフレーム長の不均一による未使用周波数資源が発生する。
(5)一回の多元接続の通信期間が長くなると、多元接続に収容されない他の端末の遅延時間が増大する。
A.第1実施形態
まず、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本第1実施形態による、無線LANをベースにした通信ネットワークにおけるマルチユーザ通信のデータフレームを示す概念図である。アクセスポイントAPは、ある任意のk回目の通信チャネルに対する通信機会(通信権)を獲得し、下り(あるいは上り)リンクのマルチユーザ通信を行う。この一回のマルチユーザ通信機会の中で、図1に示すように、4回の多元接続、つまり、複数回の多元接続を実施する。図15に示す従来技術による、複数回のマルチユーザ通信の単独実施に比べ、合計通信チャネル占有期間が大幅に短縮していることが分かる。その理由は、従来技術による複数回の多元接続の通信に必要な複数回の通信機会の獲得を一回までに低減したことと、高効率なマルチユーザデータフレームを構築できていることにある。
・一回の下り(あるいは上り)リンクマルチユーザ通信に利用できる合計通信期間Tall(つまり、通信の時間長さ)を設定する。例えば、通信チャネルの変動が少なくて、通信期間の開始から終了までに同様な復調処理を適用しても通信品質をほとんど劣化しない時間長を設定すればよい。
まず、変数kを1とし(ステップS2)、k回目多元接続の実施判断として、合計通信期間Tallがサブ通信期間Tmin以上で、かつ、収容可能な端末数Nallが0より大(割当てた端末数が初期化処理で設定した収容可能な端末数Nallに達している)であるか否かを判定する(ステップS3)。そして、合計通信期間Tallがサブ通信期間Tmin以上で、かつ、割当てた端末数が初期化処理で設定した収容可能な端末数Nallに達していない場合には(ステップS3のYES)、k回目多元接続実施の端末割当を実行し(ステップS4)、k回目多元接続実施のマルチユーザデータフレームを構築し(ステップS5)、変数kを1つインクリメントし(ステップS6)、ステップS3に戻る。
図4(a)、(b)は、本第1実施形態による、終了ポイントの決定方法の一例を示す概念図である。図4(a)には、終了ポイントを決定しておらず、今回のマルチユーザデータフレームの区切りを実施していない状態を示している。ここでは、時間軸を定量的に表現するため、時間スロットを横方向に示し、サブチャネルを縦方向に示している。時間スロットの単位は、通信システムの要求条件に合わせて設定すればよい。例えば、1時間サンプルでもよければ、いくつのOFDM信号のかたまりでもよい。
上述した終了ポイント決定基準以外に、フレーム長が最も長いデータフレームを終端ポイントとすることも可能である。
図5(a)、(b)は、本第1実施形態による、終了ポイントの決定方法の他の例を示す概念図である。図5(a)には、図4(a)と同様、終了ポイントを決定しておらず、今回のマルチユーザデータフレームの区切りを実施していない状態を示している。図5(b)に示すように、今回の多元接続に収容される端末のデータフレームの中に最も長いデータフレームの終端ポイント、時間スロット#10を終了ポイントとし、今回のマルチユーザデータフレームに終了の区切りを付ける。
また、フレーム長が最も短いデータフレームを終端ポイントとすることも可能である。
図6(a)、(b)は、本第1実施形態による、終了ポイントの決定方法の他の例を示す概念図である。図6(a)には、図4(a)と同様、終了ポイントを決定しておらず、今回のマルチユーザデータフレームの区切りを実施していない状態を示している。図6(b)に示すように、今回の多元接続に収容される端末のデータフレームの中に最も短いデータフレームの終端ポイント、時間スロット#3を終了ポイントとし、今回のマルチユーザデータフレームに終了の区切りを付ける。
更に、固定期間長を設定し、マルチユーザデータフレームの開始ポイントからその期間長を経過したフレームポイントを終端ポイントとすることも可能である。
図7(a)、(b)は、本第1実施形態による、終了ポイントの決定方法の他の例を示す概念図である。図7(a)には、図4(a)と同様、終了ポイントを決定しておらず、今回のマルチユーザデータフレームの区切りを実施していない状態を示している。図7(b)に示すように、今回の多元接続に対して、固定期間長4時間スロットを設定し、今回のマルチユーザデータフレームの開始ポイントから4スロット分を経過したフレームポイントを終了ポイントにして、今回のマルチユーザデータフレームに終了の区切りを付ける。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図8は、本第2実施形態による、無線LANをベースにした通信ネットワークにおけるマルチユーザ通信のデータフレームを示す概念図である。アクセスポイントAPは、ある任意のk回目の通信チャネルに対する通信機会を獲得し、下り(あるいは上り)リンクのマルチユーザ通信を行う。この一回のマルチユーザ通信機会の中で、図8に示すように、5回の多元接続、つまり、複数回の多元接続を実施する。図15に示した従来技術による複数回のマルチユーザ通信の単独実施に比べ、合計通信チャネル占有期間が大幅に短縮していることが分かる。その理由は、従来技術による複数回の多元接続の実施に必要な複数回の通信機会の獲得を一回までに低減したことと、高効率なマルチユーザデータフレームを構築できていることにある。
・一回の下り(あるいは上り)リンク通信に参加する端末を選定し、その選定した端末数NSTAを未割当端末数に設定する。例えば、図15に示した15個の端末の全てを今回のマルチユーザ通信に参加するように選定する。従って、未割当端末数も15台となる。但し、利用できる合計通信期間の制限を設けないため、15台の端末の通信が全て終了まで通信継続する。
まず、変数kを1とし(ステップS11)、k回目多元接続の実施判断として、選定した端末数NSTAが0より大であるか否かを判定する(ステップS12)。そして、端末数NSTAが0より大である場合には(ステップS12のYES)、初期処理で設定したサブチャネル数Nsubを上限に、今回の多元接続の実施に参加する端末の割当を実施し(ステップS13)、今回の多元接続の実施に割当てた全端末のマルチユーザデータフレームを構築し(ステップS14)、変数kを1つインクリメントし(ステップS15)、ステップS12に戻る。
次に、本実施形態の定量的効果を示す。図11は、第1実施形態の数値実験例(シミュレーション評価結果)を示す概念図である。図12は、本発明と従来技術とにおける、オファードロード(各端末のトラヒック量)と90%遅延時間の関係特性を示す概念図である。本発明を導入するシステムとして、無線LANシステムを想定し、無線LANシステムの下りリンク通信において、本発明を適用した場合の通信特性を評価する。
(1)一回の通信機会の中で複数回の多元接続を統合的に実施することにより、収容できる端末数は、一回の多元接続のサブチャネル数に制限されなくなり、より多くの端末に通信サービスを提供することができる。
(2)一回の通信機会の中で複数回の多元接続を統合的に実施することにより、周波数利用効率の低い通信機会獲得処理(ランダムアクセス)を減らすことができるため、複数回の多元接続を分けて単独に実施するに必要な複数回分の制御信号が一回分までに削減し、周波数資源の利用効率が向上し、遅延時間も短縮することができる。
(3)一回の通信機会の中で複数回の多元接続を統合的に実施することにより、複数回の多元接続の実施に含まれる毎回の多元接続における端末割当と多元接続方式選定とデータフレーム構築の柔軟さが向上し、結果的に未利用周波数資源の少ないマルチデータフレーム構築が可能となり、周波数資源の利用効率が向上する。また、長いユーザデータフレームを持つ端末の通信中に、他の端末の割込み通信も可能となり、遅延時間を短縮することができる。
S2〜S6、S11〜S14 反復処理
S7 終期化処理
AP アクセスポイント(基地局)
10、20 設定部
11、21 マルチユーザデータフレーム構築部
12 終期化部
Claims (8)
- 一回の通信機会における通信期間に応じた長さのフレームにより、複数のサブチャネル毎に端末と通信する無線通信システムであって、
前記通信期間内に、複数のサブ通信期間を設定する設定部と、
複数の端末のそれぞれを、複数の前記サブ通信期間のいずれかに割当てたマルチユーザデータフレームを構築するマルチユーザデータフレーム構築部と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 前記設定部は、複数の前記端末のうち、当該端末が通信するデータフレーム長に応じて、前記一回の通信機会に収容する端末をさらに設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記設定部は、複数の前記端末のうち、予め選定した端末を、前記一回の通信機会に収容する端末としてさらに設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記マルチユーザデータフレーム構築部は、端末が通信するデータフレーム長が近い、あるいはその比率が整数に近い端末同士を、同じサブ通信期間に割当てる
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 前記マルチユーザデータフレーム構築部は、端末が通信するデータフレーム長が長い端末を、前記複数のサブ通信期間のうち、より早いサブ通信期間に割当てる
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 前記マルチユーザデータフレーム構築部は、端末が通信するデータフレーム長が、前記サブ通信期間において通信可能なフレーム長よりも長い端末について、当該端末のデータフレームを、複数のサブ通信期間におけるマルチユーザデータフレームに分割する
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 前記マルチユーザデータフレーム構築部は、前記マルチユーザデータフレームを構築する際に、複数のサブ通信期間におけるマルチユーザデータフレームが互いに独立するように、サブ通信期間毎のマルチユーザデータフレームに終了の区切りを付ける終了ポイントを決定する
ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 一回の通信機会における通信期間に応じた長さのフレームにより、複数のサブチャネル毎に端末と通信する無線通信システムの無線通信方法であって、
前記通信期間内に、複数のサブ通信期間を設定するステップと、
複数の端末のそれぞれを、複数の前記サブ通信期間のいずれかに割当てたマルチユーザデータフレームを構築するステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法。
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