JP2018157237A - 端末装置、通信方法及び集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】端末装置がＣＣＡレベル引き上げを実施した場合に増加する干渉による通信性能劣化を低減する。【解決手段】基地局装置と通信を行う端末装置であって、前記端末装置は、第１のフレームの送信バースト長を変更する送信バースト長設定部と、キャリアセンスのしきい値を少なくとも２つの値に設定することができるキャリアセンス部を備え、前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲と、前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの別の１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲が異なる、端末装置。【選択図】図４

Description

本発明は、端末装置、通信方法及び集積回路に関する。

無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格であるＩＥＥＥ８０２．１１のさらなる高速化を実現する、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃがＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.）により策定された。現在、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃの後継規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘの標準化活動が開始されている。無線ＬＡＮデバイスの急速な普及に伴い、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ標準化においても、無線ＬＡＮデバイスの過密配置環境においてユーザあたりのスループット向上の検討が行われている。

無線ＬＡＮシステムは、キャリアセンス（CS: Carrier Sense）に基づき送信可否判断
を行うシステムである。キャリアセンスにより受信干渉レベルがしきい値よりも低ければ、送信可能と判断し、しきい値よりも高い干渉電力を受信すれば、送信を回避する。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ標準化において、キャリアセンスしきい値の変更、あるいは動的制御が議論されている。無線ＬＡＮデバイス過密配置環境下において、キャリアセンスしきい値を引き上げることによって、各デバイスの送信機会が向上することが期待される。しかし、キャリアセンスしきい値の引き上げには受信側の干渉レベルが増加する懸念もある。

非特許文献１において、キャリアセンスのためのしきい値（キャリアセンスのしきい値、キャリアセンスレベル、ＣＣＡレベル：Clear Channel Assessmentレベル）を動的に変化させることにより、干渉制御を行う方法が開示されている。例えば、端末装置間距離が小さい端末装置同士は、ＣＣＡレベルを引き上げることによって、送信機会を向上することができる仕組みである。ＣＣＡレベルを引き上げた場合、他端末装置に与える干渉量も増加することが想定される。

ＩＥＥＥ ８０２．１１−１４／０７７９ｒ２ ＤＳＣ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｕｓａｇｅ

本発明は、端末装置がＣＣＡレベル引き上げを実施した場合に増加する干渉による通信性能劣化の課題を解決し、周波数利用効率を改善する方法を開示することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係る端末装置、通信方法及び集積回路は、次の通りである。

（１）すなわち、本発明の端末装置は、基地局装置と通信を行う端末装置であって、前記端末装置は、第１のフレームの送信バースト長を変更する送信バースト長設定部と、キャリアセンスのしきい値を少なくとも２つの値に設定することができるキャリアセンス部を備え、前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲と、前記キャリアセンスのしきい値が前記２つ
の値のうちの別の１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲が異なる端末装置であることを特徴とする。
（２）また、本発明の端末装置は、前記送信バースト長は、前記第１のフレームの集約数に関連している、上記（１）に記載の端末装置であることを特徴とする。
（３）また、本発明の端末装置は、前記送信バースト長は、前記第１のフレームの所要送信時間に関連している、上記（１）に記載の端末装置であることを特徴とする。
（４）また、本発明の端末装置は、前記端末装置は、前記送信バースト長の範囲を設定するために用いられる情報を含む第２のフレームを受信する受信部を備える、上記（１）から上記（３）のいずれかに記載の端末装置であることを特徴とする。
（５）また、本発明の通信方法は、基地局装置と通信を行う端末装置の通信方法であって、第１のフレームの送信バースト長を変更するステップと、キャリアセンスのしきい値をすくなくとも２つの値に設定するステップを備え、前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲と、前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの別の１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲が異なる、通信方法であることを特徴とする。
（６）また、本発明の集積回路は、基地局装置と通信を行う端末装置に実装され、前記端末装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、第１のフレームの送信バースト長を変更する機能と、キャリアセンスのしきい値をすくなくとも２つの値に設定する機能を備え、前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲と、前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの別の１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲が異なる、集積回路であることを特徴とする。

本発明によれば、端末装置がＣＣＡレベル引き上げを実施した場合に増加する干渉による通信性能劣化の課題を解決し、周波数利用効率を改善することができるから、優れた端末装置、通信方法及び集積回路を提供することができる。

本実施形態に係る無線通信システムの管理範囲の一例を示した図である。 本発明に係る基地局装置の装置構成の一例を示す図である。 本発明に係る端末装置の動作の一例を示す図である。 本発明に係るＡ−ＭＰＤＵ最大集約数とＣＣＡレベルの関係を示すテーブルの一例を示す図である。 本発明に係る基地局装置と端末装置の動作の一例を示すシーケンスチャートである。

本実施形態における通信システムは、無線送信装置（アクセスポイント、基地局装置: Access point、基地局装置）、および複数の無線受信装置（ステーション、端末装置: station、端末装置）を備える。また、基地局装置と端末装置とで構成されるネットワーク
を基本サービスセット（BSS: Basic service set、管理範囲）と呼ぶ。また、基地局装置と、端末装置をまとめて、無線装置とも呼称する。

ＢＳＳ内の基地局装置および端末装置は、それぞれＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier sense multiple access with collision avoidance）に基づいて、通信を行なうものとする。本実施形態においては、基地局装置が複数の端末装置と通信を行なうインフラストラクチャモードを対象とするが、本実施形態の方法は、端末装置同士が通信を直接行なうアドホックモードでも実施可能である。アドホックモードでは、端末装置が、基地局装置の代わりとなりＢＳＳを形成する。アドホックモードにおけるＢＳＳを、ＩＢＳＳ（Independent Ba
sic Service Set）とも呼称する。以下では、アドホックモードにおいてＩＢＳＳを形成
する端末装置を、基地局装置とみなすものとする。

ＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、各装置は、共通のフレームフォーマットを持った複数のフレームタイプの送信フレームを送信することが可能である。送信フレームは、物理（Physical：ＰＨＹ）層、媒体アクセス制御（Medium access control：ＭＡＣ）層、
論理リンク制御（LLC: Logical Link Control）層、でそれぞれ定義されている。

ＰＨＹ層の送信フレームは、物理プロトコルデータユニット（PPDU: PHY protocol data unit、物理層フレーム）と呼ばれる。ＰＰＤＵは、物理層での信号処理を行なうためのヘッダ情報等が含まれる物理層ヘッダ（PHYヘッダ）と、物理層で処理されるデータユニ
ットである物理サービスデータユニット（PSDU: PHY service data unit、ＭＡＣ層フレ
ーム）等から構成される。ＰＳＤＵは無線区間における再送単位となるＭＡＣプロトコルデータユニット（MPDU: MAC protocol data unit）が複数集約された集約ＭＰＤＵ（A-MPDU: Aggregated MPDU）で構成されることが可能である。

ＰＨＹヘッダには、信号の検出・同期等に用いられるショートトレーニングフィールド（STF: Short training field）、データ復調のためのチャネル情報を取得するために用
いられるロングトレーニングフィールド（LTF: Long training field）などの参照信号と、データ復調のための制御情報が含まれているシグナル（Signal：ＳＩＧ）などの制御信号が含まれる。また、ＳＴＦは、対応する規格に応じて、レガシーＳＴＦ（L-STF: Legacy-STF）や、高スループットＳＴＦ（HT-STF: High throughput-STF）や、超高スループットＳＴＦ（VHT-STF: Very high throughput-STF）等に分類され、ＬＴＦやＳＩＧも同様
にＬ−ＬＴＦ、ＨＴ−ＬＴＦ、ＶＨＴ−ＬＴＦ、Ｌ−ＳＩＧ、ＨＴ−ＳＩＧ、ＶＨＴ−ＳＩＧに分類される。ＶＨＴ−ＳＩＧは更にＶＨＴ−ＳＩＧ−ＡとＶＨＴ−ＳＩＧ−Ｂに分類される。

さらに、ＰＨＹヘッダは当該送信フレームの送信元のＢＳＳを識別する情報（以下、ＢＳＳ識別情報とも呼称する）を含むことができる。ＢＳＳを識別する情報は、例えば、当該ＢＳＳのＳＳＩＤ（Service Set Identifier）や当該ＢＳＳの基地局装置のＭＡＣアドレスであることができる。また、ＢＳＳを識別する情報は、ＳＳＩＤやＭＡＣアドレス以外の、ＢＳＳに固有な値（例えばＢＳＳ Ｃｏｌｏｒ等）であることができる。

ＰＰＤＵは対応する規格に応じて変調される。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格であれば、直交周波数分割多重（OFDM: Orthogonal frequency division multiplexing）信号に変調される。

ＭＰＤＵはＭＡＣ層での信号処理を行なうためのヘッダ情報等が含まれるＭＡＣ層ヘッダ（MAC header）と、ＭＡＣ層で処理されるデータユニットであるＭＡＣサービスデータユニット（MSDU: MAC service data unit）もしくはフレームボディ、ならびにフレーム
に誤りがないかをどうかをチェックするフレーム検査部（Frame check sequence：ＦＣＳ）で構成されている。また、複数のＭＳＤＵは集約ＭＳＤＵ（A-MSDU: Aggregated MSDU
）として集約されることも可能である。

ＭＡＣ層の送信フレームのフレームタイプは、装置間の接続状態などを管理するマネージメントフレーム、装置間の通信状態を管理するコントロールフレーム、および実際の送信データを含むデータフレームの３つに大きく分類され、それぞれは更に複数種類のサブフレームタイプに分類される。コントロールフレームには、受信完了通知（Ack: Acknowledge）フレーム、送信要求（RTS: Request to send）フレーム、受信準備完了（CTS: Clear to send）フレーム等が含まれる。マネージメントフレームには、ビーコン（Beacon）
フレーム、プローブ要求（Probe request）フレーム、プローブ応答（Probe response）
フレーム、認証（Authentication）フレーム、接続要求（Association request）フレー
ム、接続応答（Association response）フレーム等が含まれる。データフレームには、データ（Data）フレーム、ポーリング（CF-poll）フレーム等が含まれる。各装置は、ＭＡ
Ｃヘッダに含まれるフレームコントロールフィールドの内容を読み取ることで、受信したフレームのフレームタイプおよびサブフレームタイプを把握することができる。

なお、Ａｃｋには、Ｂｌｏｃｋ Ａｃｋが含まれても良い。Ｂｌｏｃｋ Ａｃｋは、複数のＭＰＤＵに対する受信完了通知を実施可能である。

ビーコンフレームには、ビーコンが送信される周期（Beacon interval）やＳＳＩＤを
記載するフィールド（Field）が含まれる。基地局装置は、ビーコンフレームを周期的に
ＢＳＳ内に報知することが可能であり、端末装置はビーコンフレームを受信することで、端末装置周辺の基地局装置を把握することが可能である。端末装置が基地局装置より報知されるビーコンフレームに基づいて基地局装置を把握することを受動的スキャニング（Passive scanning）と呼ぶ。一方、端末装置がプローブ要求フレームをＢＳＳ内に報知することで、基地局装置を探査することを能動的スキャニング（Active scanning）と呼ぶ。
基地局装置は該プローブ要求フレームへの応答としてプローブ応答フレームを送信することが可能であり、該プローブ応答フレームの記載内容は、ビーコンフレームと同等である。

端末装置は基地局装置を認識したあとに、該基地局装置に対して接続処理を行なう。接続処理は認証（Authentication）手続きと接続（Association）手続きに分類される。端
末装置は接続を希望する基地局装置に対して、認証フレーム（認証要求）を送信する。基地局装置は、認証フレームを受信すると、該端末装置に対する認証の可否などを示すステータスコードを含んだ認証フレーム（認証応答）を該端末装置に送信する。端末装置は、該認証フレームに記載されたステータスコードを読み取ることで、自装置が該基地局装置に認証を許可されたか否かを判断することができる。なお、基地局装置と端末装置は認証フレームを複数回やり取りすることが可能である。

端末装置は認証手続きに続いて、基地局装置に対して接続手続きを行なうために、接続要求フレームを送信する。基地局装置は接続要求フレームを受信すると、該端末装置の接続を許可するか否かを判断し、その旨を通知するために、接続応答フレームを送信する。接続応答フレームには、接続処理の可否を示すステータスコードに加えて、端末装置を識別するためのアソシエーション識別番号（AID: Association identifier）が記載されて
いる。基地局装置は接続許可を出した端末装置にそれぞれ異なるＡＩＤを設定することで、複数の端末装置を管理することが可能となる。

接続処理が行われたのち、基地局装置と端末装置は実際のデータ伝送を行なう。ＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、分散制御機構（DCF: Distributed Coordination Function）と集中制御機構（PCF: Point Coordination Function）、およびこれらが拡張された機構（拡張分散チャネルアクセス（EDCA: Enhanced distributed channel access）や、ハ
イブリッド制御機構(HCF: Hybrid coordination function)等）が定義されている。以下
では、基地局装置が端末装置にＤＣＦで信号を送信する場合を例にとって説明する。

ＤＣＦでは、基地局装置および端末装置は、通信に先立ち、自装置周辺の無線チャネルの使用状況を確認するキャリアセンス（CS: Carrier sense）を行なう。例えば、送信局
である基地局装置は予め定められたクリアチャネル評価レベル（ＣＣＡレベル: Clear channel assessment level）よりも高い信号を該無線チャネルで受信した場合、該無線チャネルでの送信フレームの送信を延期する。以下では、該無線チャネルにおいて、ＣＣＡレ
ベル以上の信号が検出される状態をビジー（Busy）状態、ＣＣＡレベル以上の信号が検出されない状態をアイドル（Idle）状態と呼ぶ。このように、各装置が実際に受信した信号の電力（受信電力レベル）に基づいて行なうＣＳを物理キャリアセンス（物理CS）と呼ぶ。なおＣＣＡレベルをキャリアセンスレベル（CS level）、もしくはＣＣＡ閾値（CCA threshold：ＣＣＡＴ）とも呼ぶ。なお、基地局装置および端末装置は、ＣＣＡレベル以上
の信号を検出した場合は、少なくともＰＨＹ層の信号を復調する動作に入る。

基地局装置は送信する送信フレームに種類に応じたフレーム間隔（IFS: Inter frame space）だけキャリアセンスを行ない、無線チャネルがビジー状態かアイドル状態かを判断する。基地局装置がキャリアセンスする期間は、これから基地局装置が送信する送信フレームのフレームタイプおよびサブフレームタイプによって異なる。ＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、期間の異なる複数のＩＦＳが定義されており、最も高い優先度が与えられた送信フレームに用いられる短フレーム間隔（SIFS: Short IFS）、優先度が比較的高い
送信フレームに用いられるポーリング用フレーム間隔（PCF IFS: ＰＩＦＳ）、最も優先
度の低い送信フレームに用いられる分散制御用フレーム間隔（DCF IFS: ＤＩＦＳ）など
がある。基地局装置がＤＣＦでデータフレームを送信する場合、基地局装置はＤＩＦＳを用いる。

基地局装置はＤＩＦＳだけ待機したあとで、フレームの衝突を防ぐためのランダムバックオフ時間だけ更に待機する。ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおいては、コンテンションウィンドウ（CW: Contention window）と呼ばれるランダムバックオフ時間が用いられ
る。ＣＳＭＡ／ＣＡでは、ある送信局が送信した送信フレームは、他送信局からの干渉が無い状態で受信局に受信されることを前提としている。そのため、送信局同士が同じタイミングで送信フレームを送信してしまうと、フレーム同士が衝突してしまい、受信局は正しく受信することができない。そこで、各送信局が送信開始前に、ランダムに設定される時間だけ待機することで、フレームの衝突が回避される。基地局装置はキャリアセンスによって無線チャネルがアイドル状態であると判断すると、ＣＷのカウントダウンを開始し、ＣＷが０となって初めて送信権を獲得し、端末装置に送信フレームを送信できる。なお、ＣＷのカウントダウン中に基地局装置がキャリアセンスによって無線チャネルをビジー状態と判断した場合は、ＣＷのカウントダウンを停止する。そして、無線チャネルがアイドル状態となった場合、先のＩＦＳに続いて、基地局装置は残留するＣＷのカウントダウンを再開する。

受信局である端末装置は、送信フレームを受信し、該送信フレームのＰＨＹヘッダを読み取り、受信した送信フレームを復調する。そして、端末装置は復調した信号のＭＡＣヘッダを読み取ることで、該送信フレームが自装置宛てのものか否かを認識することができる。なお、端末装置は、ＰＨＹヘッダに記載の情報（例えばVHT-SIG-Aの記載されるグル
ープ識別番号(GID: Group identifier)）に基づいて、該送信フレームの宛先を判断する
ことも可能である。

端末装置は、受信した送信フレームが自装置宛てのものと判断し、そして誤りなく送信フレームを復調できた場合、フレームを正しく受信できたことを示すＡＣＫフレームを送信局である基地局装置に送信しなければならない。ＡＣＫフレームは、ＳＩＦＳ期間の待機だけ（ランダムバックオフ時間は取られない）で送信される最も優先度の高い送信フレームの一つである。基地局装置は端末装置から送信されるＡＣＫフレームの受信をもって、一連の通信を終了する。なお、端末装置がフレームを正しく受信できなかった場合、端末装置はＡＣＫを送信しない。よって基地局装置は、フレーム送信後、一定期間（ＳＩＦＳ＋ＡＣＫフレーム長）の間、受信局からのＡＣＫフレームを受信しなかった場合、通信は失敗したものとして、通信を終了する。このように、ＩＥＥＥ８０２．１１システムの１回の通信（バーストとも呼ぶ）の終了は、ビーコンフレームなどの報知信号の送信の場
合や、送信データを分割するフラグメンテーションが用いられる場合などの特別な場合を除き、必ずＡＣＫフレームの受信の有無で判断されることになる。

端末装置は、受信した送信フレームが自装置宛てのものではないと判断した場合、ＰＨＹヘッダ等に記載されている該送信フレームの長さ（Length）に基づいて、ネットワークアロケーションベクタ（NAV: Network allocation vector）を設定する。端末装置は、ＮＡＶに設定された期間は通信を試行しない。つまり、端末装置は物理ＣＳによって無線チャネルがビジー状態と判断した場合と同じ動作をＮＡＶに設定された期間行なうことになるから、ＮＡＶによる通信制御は仮想キャリアセンス（仮想CS）とも呼ばれる。ＮＡＶは、ＰＨＹヘッダに記載の情報に基づいて設定される場合に加えて、隠れ端末問題を解消するために導入される送信要求（RTS: Request to send）フレームや、受信準備完了（CTS:
Clear to send）フレームによっても設定される。

各装置がキャリアセンスを行ない、自律的に送信権を獲得するＤＣＦに対して、ＰＣＦは、ポイントコーディネータ（PC: Point coordinator）と呼ばれる制御局が、ＢＳＳ内
の各装置の送信権を制御する。一般に基地局装置がＰＣとなり、ＢＳＳ内の端末装置の送信権を獲得することになる。

ＰＣＦによる通信期間には、非競合期間（CFP: Contention free period）と競合期間
（CP: Contention period）が含まれる。ＣＰの間は、前述してきたＤＣＦに基づいて通
信が行われ、ＰＣが送信権を制御するのはＣＦＰの間となる。ＰＣである基地局装置は、ＣＦＰの期間（CFP Max duration）などが記載されたビーコンフレームをＰＣＦの通信に先立ちＢＳＳ内に報知する。なお、ＰＣＦの送信開始時に報知されるビーコンフレームの送信にはＰＩＦＳが用いられ、ＣＷを待たずに送信される。該ビーコンフレームを受信した端末装置は、該ビーコンフレームに記載されたＣＦＰの期間をＮＡＶに設定する。以降、ＮＡＶが経過する、もしくはＣＦＰの終了をＢＳＳ内に報知する信号（例えばCF-endを含んだデータフレーム）が受信されるまでは、端末装置はＰＣより送信される送信権獲得をシグナリングする信号（例えばCF-pollを含んだデータフレーム）を受信した場合のみ
、送信権を獲得可能である。なお、ＣＦＰの期間内では、同一ＢＳＳ内でのパケットの衝突は発生しないから、各端末装置はＤＣＦで用いられるランダムバックオフ時間を取らない。

ＡＰおよびＳＴＡは受信可能なＡ−ＭＰＤＵの最大集約数（最大アグリゲーション数、最大Ａ−ＭＰＤＵ長）に関する情報をＭａｘｉｍｕｍ Ａ−ＭＰＤＵ Ｌｅｎｇｔｈ Ｅｘｐｏｎｅｎｔｓサブフィールドに記載することが可能である。Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ−ＭＰＤＵ Ｌｅｎｇｔｈ Ｅｘｐｏｎｅｎｔｓサブフィールドに記載される情報は整数値である。該整数値がＸの場合、該ＡＰおよび該ＳＴＡは、２＾（１３＋Ｘ）−１ ｏｃｔｅｓの長さのＡ−ＭＰＤＵを備えたフレームを受信可能である。送信元端末装置であるＡＰおよびＳＴＡは、宛先端末装置であるＡＰおよびＳＴＡが受信可能な最大Ａ−ＭＰＤＵ長を超える長さのＡ−ＭＰＤＵを備えたフレームを、宛先端末装置であるＡＰおよびＳＴＡに送信してはならない。

ＡＰおよびＳＴＡは受信可能なＡ−ＭＳＤＵの最大集約数（最大Ａ−ＭＳＤＵ長）をＭａｘ Ｎｕｍｂｅｒ Ｏｆ ＭＳＤＵｓ Ｉｎ Ａ−ＭＳＤＵサブフィールドや、Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ−ＭＳＤＵ Ｌｅｎｇｔｈフィールドに記載することが可能である。Ｍａｘ
Ｎｕｍｂｅｒ Ｏｆ ＭＳＤＵｓ Ｉｎ Ａ−ＭＳＤＵは集約可能なＭＳＤＵ数を示す情報である。Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ−ＭＳＤＵ Ｌｅｎｇｔｈは受信可能なＡ−ＭＳＤＵ長そのものを示す情報である。送信元端末装置であるＡＰおよびＳＴＡは、宛先端末装置であるＡＰおよびＳＴＡが受信可能な最大Ａ−ＭＳＤＵ長を超える長さのＡ−ＭＳＤＵを備えたフレームを、宛先端末装置であるＡＰおよびＳＴＡに送信してはならない。

なお、以下では、端末装置は基地局装置と同様の機能を備えることができる。また、基地局装置は端末装置と同様の機能を備えることができる。つまり、特に指示の無い限り、基地局装置及び端末装置は同様の機能を備えることができる。

［１．第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る無線通信システムの管理範囲３の一例を示した図である。管理範囲３は、基地局装置１と端末装置２１及び端末装置２２を含んで構成される。以下では、端末装置２１及び端末装置２２をまとめて端末装置２０とも呼称する。図１に示す一例では、管理範囲３は２つの端末装置２０を含んでいるが、本実施形態の方法は、管理範囲３が１つ以上の端末装置２０を含んでいれば実施可能である。

基地局装置１及び端末装置２０は、送信フレームを無線空間に送信する前に、キャリアセンスによる送信可否判断を実施する。基地局装置１及び端末装置２０は、キャリアセンスのためのしきい値であるＣＣＡレベルに関する情報を備える。ＣＣＡレベルに関する情報は基地局装置１及び端末装置２のＣＣＡレベルを設定するために用いられることができる。

端末装置２０は、それぞれ異なるＣＣＡレベルを設定することができる。例えば、端末装置２１はＣ_Ｌ２１を、端末装置２２はＣ_Ｌ２２をＣＣＡレベルとして設定することができる。なお、端末装置２０は、ＣＣＡレベルＣ_Ｌ２１及びＣ_Ｌ２２を動的に設定することもできる。例えば、端末装置２０は、ＣＣＡレベルＣ_Ｌ２１及びＣ_Ｌ２２を時間、周波数、送信フレームの宛先及び送信フレームのタイプ（特性、性質、長さ、情報のタイプ等）に応じて変更することができる。

基地局装置１は、ＣＣＡレベルＣ_Ｌ１を設定することができる。基地局装置１は、ＣＣＡレベルＣ_Ｌ１を動的に設定することもできる。例えば、基地局装置１は、ＣＣＡレベルＣ_Ｌ１を時間、周波数、送信フレームの宛先及び送信フレームのタイプに応じて変更することができる。

図２は、基地局装置１の装置構成の一例を示した図である。基地局装置１は、上位層部１１００１と、キャリアセンス部１１００２と、送信部１１００３と、受信部１１００４と、アンテナ部１１００５と、を含んだ構成である。

上位層部１１００１は、他のネットワークと接続され、キャリアセンス部１１００２に、送信フレームに関連する情報を通知する機能を備える。以下では、送信フレームはＭＡＣ層で定義されたものとして説明を行うが、本実施形態に係る送信フレームは、その他の層で定義されることもできる。例えば、送信フレームは、ＬＬＣ層、物理層で定義されることもできる。上位層部１１００１は、送信バースト長を設定する送信バースト長設定部１１００６を含む。送信バースト長については後述する。

キャリアセンス部１１００２は、キャリアセンスに基づき、送信可否判断を実施する機能を有する。キャリアセンス部１１００２は、上位層部１１００１に、キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を通知することができる。ＣＣＡレベルに関する情報は、例えば、キャリアセンス部１１００２がキャリアセンスに使用したＣＣＡレベル値でも良い。

送信部１１００３は、物理層フレーム生成部１１００３ａと、無線送信部１１００３ｂとを含む。

物理層フレーム生成部１１００３ａは、キャリアセンス部１１００２から通知される送信フレームから、物理層フレームを生成する機能を有する。物理層フレーム生成部１１００３ａは、送信フレームに対して誤り訂正符号化、変調、プレコーディングフィルタ乗算等を施す。物理層フレーム生成部１１００３ａは、生成した物理層フレームを無線送信部１１００３ｂに通知する。

無線送信部１１００３ｂは、物理層フレーム生成部１１００３ａが生成する物理層フレームを、無線周波数（RF: Radio Frequency）帯の信号に変換し、無線周波数信号（搬送
波信号等）を生成する。無線送信部１１００３ｂが行う処理には、デジタル・アナログ変換、フィルタリング、ベースバンド帯からＲＦ帯への周波数変換等が含まれる。

受信部１１００４は、無線受信部１１００４ａと、信号復調部１１００４ｂと、を含む。

無線受信部１１００４ａは、アンテナ部１１００５が受信するＲＦ帯の信号をベースバンド信号に変換し、物理層信号（例えば、物理層フレーム）を生成する機能を有する。無線受信部１１００４ａが行う処理には、ＲＦ帯からベースバンド帯への周波数変換処理、フィルタリング、アナログ・デジタル変換が含まれる。

信号復調部１１００４ｂは、無線受信部１１００４ａが生成する物理層信号を復調する機能を有する。信号処理部１１００４ｂが行う処理には、チャネル等化、デマッピング、誤り訂正復号化等が含まれる。信号処理部１１００４ｂは、物理層信号から、例えば、物理層ヘッダが有する情報と、ＭＡＣヘッダが有する情報と、送信フレームが有する情報とを取り出すことができる。信号復調部１１００４ｂは、取り出した情報を上位層部１１００１に通知することができる。なお、信号復調部１１００４ｂは、物理層ヘッダが有する情報と、ＭＡＣヘッダが有する情報と、送信フレームが有する情報とのいずれか、または複数を取り出しても構わない。

アンテナ部１１００５は、無線送信部１１００３ｂが生成する無線周波数信号を、無線空間に送信する機能を有する。また、アンテナ部１１００５は、無線周波数信号を受信する機能を有する。また、アンテナ部１１００５は、基地局装置１がキャリアセンスを実施する場合に、無線空間に存在する当該チャネルの信号を受信する機能を有する。

端末装置２０の装置構成は、基地局装置１の装置構成と同様の構成を含むため、説明を省略する。

以下では、特に指示の無い限り端末装置２０の特徴を中心に説明を行うが、基地局装置１も同様の特徴を備える。

端末装置２０は、送信フレームの長さ（送信バースト長とも呼称する）とＣＣＡレベルの関係を規定する機能を備える。例えば、端末装置２０は、送信バースト長に基づきＣＣＡレベルを変更することができるし、ＣＣＡレベルに基づき送信バースト長を変更する機能を備える。なお、送信バースト長は、アンテナ部１１００５により無線空間に送信される１又は２以上の送信フレームの期間として表現されることもできるし、送信フレームの情報量（情報ビット数、Ａ−ＭＰＤＵ、及びＡ−ＭＳＤＵ集約数等）として表現されることもできる。

本発明によれば、端末装置２０は、送信バースト長とＣＣＡレベルを関係づけることで、好適な干渉制御を行うことができる。例えば、端末装置２１が送信を準備している送信フレームの送信バースト長が１００μｓであることを考える。また、端末装置２２が、端
末装置２１の送信フレームを検出しない場合に（例えば、端末装置２１が送信する送信フレームを端末装置２２が受信する場合において、端末装置２２のＣＣＡレベルに満たない受信強度である場合等）、平均で１０５μｓ待機した後、送信を開始することを仮定する。この場合、端末装置２１は、端末装置２２からの干渉信号の影響を受けることなく、当該送信フレームの送信を完了することができる。一方で、端末装置２１の送信フレームの送信バースト長が４０００μｓであることを考えると、当該送信フレームの送信中に、端末装置２２が送信を開始し、送信フレームが衝突する。

以上の一例より、端末装置２０のＣＣＡレベルと、端末装置２１の送信バースト長を関係づけることが好適である。

図３は、端末装置２０の動作の一例を示した図である。端末装置２１が、平均待機時間（又は待機時間であり、平均待機時間及び待機時間は、ＩＦＳやバックオフを含んで決定される時間である）を大きく超える送信フレームを送信している場合に、端末装置２２がＩＦＳ（図３の一例ではＤＩＦＳ）期間とバックオフ（図３中の平行四辺形それぞれがバックオフを構成するスロットタイムを示す）期間だけ待機した後、信号の送信を開始するため、双方の送信フレームがお互いに干渉となる。

上記の課題を解決するためには、管理範囲３において設定される送信バースト長の上限に関する情報と、管理範囲３において設定されるＣＣＡレベル（またはＣＣＡレベル設定の上限値、平均値、下限値等）を関係づけることが好適である。

例えば、管理範囲３のＡ−ＭＰＤＵ最大集約数が小さい場合にＣＣＡレベル設定の上限値を大きくし、管理範囲３のＡ−ＭＰＤＵ最大集約数が大きい場合にＣＣＡレベル設定の上限値を小さくすることができる。

なお、ＩＥＥＥ８０２．１１では、Ａ−ＭＰＤＵ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔ情報を含むＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ Ｆｉｅｌｄが規定されている。ＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ Ｆｉｅｌｄは、基地局装置１及び端末装置２０がビーコンやマネージメントフレーム又は送信フレームに含むことができる情報領域の一つである。Ａ−ＭＰＤＵ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔ情報は、受信できるＡ−ＭＰＤＵ最大集約数に関する情報を通知することができ、例えば、基地局装置１が、Ａ−ＭＰＤＵ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔ情報として、基地局装置１が受信可能なＡ−ＭＰＤＵ最大集約数が２である情報を含んで送信フレームを送信する場合に、当該送信フレームを受信する端末装置２０の送信フレーム構成は、Ａ−ＭＰＤＵ集約数２以下に限定されることができる。つまり、基地局装置１は、管理範囲３のＡ−ＭＰＤＵ最大集約数に関する情報を、Ａ−ＭＰＤＵ Ｌｅｎｇｔｈ
Ｌｉｍｉｔ情報を用いて設定することができる。

管理範囲３において設定されるＡ−ＭＰＤＵ最大集約数に関する情報は、上記に限定されない。例えば、基地局装置１又は端末装置２０は、１の送信フレームに含まれるＭＰＤＵ集約数を制限する情報（バースト長制限情報）を管理範囲３に設定することができる。

また、バースト長制限情報は、上記に限定されない。例えば、バースト長制限情報は、ＭＳＤＵ数を制限する情報や、１の送信フレームに含まれる情報量を制限する情報等でも良い。バースト長制限情報は、送信バースト長を制限する情報であっても良い。また、バースト長制限情報は、ＮＡＶに関する情報であっても良い。

続いて、送信バースト長がＭＰＤＵ集約数で表現されるものとして、送信バースト長とＣＣＡレベルの関係について説明を行う。

送信バースト長とＣＣＡレベルの関係は、例えば、数式Ｃ_{ｏｆｆｓｅｔ}＝α×Ｃ_ｂａｓｅで表現されることができる。Ｃ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、基準ＣＣＡレベル値（例えば、現行ＩＥＥＥ８０２．１１規格で用いられるＣＣＡレベル値）Ｃ_ｂａｓｅからのＣＣＡレベル差分値（ＣＣＡオフセット等とも呼称される）であり、αはＡ−ＭＰＤＵ最大集約数に関する情報に基づき算出される情報である。例えば、αはＡ−ＭＰＤＵ最大集約数と同一の値であっても良いし、Ａ−ＭＰＤＵ最大集約数に比例定数を乗算した値でも良い。

図４は、Ａ−ＭＰＤＵ最大集約数とＣＣＡレベルの関係を示すテーブルの一例を示す図である。図４に示す一例では、Ａ−ＭＰＤＵ最大集約数の値に応じて、ＣＣＡオフセットが割り当てられているが、ＣＣＡレベルであっても良い。また、ＣＣＡオフセットやＣＣＡレベルはデシベル値又は真値であっても良い。

このように、端末装置２０は、Ａ−ＭＰＤＵ最大集約数に基づき、ＣＣＡレベルを変更することができるし、ＣＣＡレベルに基づき、Ａ−ＭＰＤＵ最大集約数、又は送信フレームが含むＡ−ＭＰＤＵ数を変更することができる。

図５は、基地局装置１と端末装置２０の動作の一例を示すシーケンスチャートである。まず、基地局装置１は、報知信号を送信する（ステップＳ１０１）。なお、報知信号は、マネージメントフレーム、ビーコン、送信フレーム内のＰＨＹヘッダ又はＭＡＣヘッダ、Ａｃｋ、コントロールフレーム等であることができる。続いて、端末装置２０は、基地局装置１が送信する報知信号を受信し、送信バースト長制限情報を取得する（ステップＳ１０２）。続いて、端末装置２０は、ＣＣＡレベル変更を行う（ステップＳ１０３）。なお、端末装置２０の動作ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の順序は逆であっても良い。つまり、端末装置２０は報知信号に含まれるＣＣＡレベルに関する情報を取得し、ＣＣＡレベルに関する情報に基づき、送信フレームの送信バースト長を設定することができる。続いて、端末装置２０は設定されたＣＣＡレベルにおいてキャリアセンスを実施した後、送信フレームの送信を開始する（ステップＳ１０４）。

端末装置２０は、送信バースト長に基づき、ＣＣＡレベルを変更することができる。つまり、端末装置２０が生成する送信フレームに関する送信バースト長に関する情報に基づき、ＣＣＡレベルを変更することができる。例えば、端末装置２０は、ＭＰＤＵを３つ集約した送信フレームを生成した場合にＣＣＡレベルをー７２ｄＢｍと設定し、次いでＭＰＤＵを８つ集約した送信フレームを生成した場合にＣＣＡレベルをー８２ｄＢｍに設定する等のように、生成した送信フレームの送信バースト長に基づき、ＣＣＡレベルを変更することができる。

また、端末装置２０は、ＣＣＡレベルの設定に基づき送信バースト長を変更することができる。

また、端末装置２０は、ＣＣＡレベルの設定に基づきＮＡＶの設定を変更することができる。つまり、本発明において、送信バースト長はＮＡＶに関する情報を含むことができる。

また、端末装置２０は、送信フレーム集約の機能情報に基づき、ＣＣＡレベルを変更することができる。例えば、送信フレーム集約機能を備える端末装置２０のＣＣＡレベルを変更することを禁止し、送信フレーム集約機能を備えていない端末装置２０のＣＣＡレベル変更を許可することができる。また、基地局装置１、又は端末装置２０は、ＣＣＡレベル変更の許可又は禁止を通知する情報を送信する機能を備える。また、基地局装置１、又は端末装置２０は、送信フレーム集約の許可又は禁止を通知する情報を送信する機能を備える。

なお、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１以外の標準化規格、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ
Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格においても実施可能である。

例えば、送信バースト長は、サブフレーム数、システムフレーム数、ＯＦＤＭシンボル数、部分サブフレーム数（Ｐａｒｔｉａｌ Ｓｕｂｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒ）、Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｓｕｂｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒ、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｓｕｂｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒ等であっても良い。
［２．全実施形態共通］

本発明に係る基地局装置１、端末装置２０で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。

また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における基地局装置１、端末装置２０の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。基地局装置１、端末装置２０の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。

なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本願発明の基地局装置１、端末装置２０は、移動局装置への適用に限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型の電子機器、たとえば、ＡＶ機器、キッチン機器、掃除・洗濯機器、空調機器、オフィス機器、自動販売機、その他生活機器などに適用出来ることは言うまでもない。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

本発明は、端末装置、通信方法及び集積回路に用いて好適である。

１ 基地局装置
２０、２１，２２ 端末装置
３ 管理範囲
１１００１ 上位層部
１１００２ キャリアセンス部
１１００３ 送信部
１１００３ａ 物理層フレーム生成部
１１００３ｂ 無線送信部
１１００４ 受信部
１１００４ａ 無線受信部
１１００４ｂ 信号復調部
１１００５ アンテナ部
１１００６ 送信バースト長設定部

Claims (6)

1. 基地局装置と通信を行う端末装置であって、
   前記端末装置は、第１のフレームの送信バースト長を変更する送信バースト長設定部と、
   キャリアセンスのしきい値を少なくとも２つの値に設定することができるキャリアセンス部を備え、
   前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲と、前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの別の１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲が異なる、端末装置。
2. 前記送信バースト長は、前記第１のフレームの集約数に関連している、請求項１に記載の端末装置。
3. 前記送信バースト長は、前記第１のフレームの所要送信時間に関連している、請求項１に記載の端末装置。
4. 前記端末装置は、前記送信バースト長の範囲を設定するために用いられる情報を含む第２のフレームを受信する受信部を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の端末装置。
5. 基地局装置と通信を行う端末装置の通信方法であって、
   第１のフレームの送信バースト長を変更するステップと、
   キャリアセンスのしきい値をすくなくとも２つの値に設定するステップを備え、
   前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲と、前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの別の１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲が異なる、通信方法。
6. 基地局装置と通信を行う端末装置に実装され、前記端末装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
   第１のフレームの送信バースト長を変更する機能と、
   キャリアセンスのしきい値をすくなくとも２つの値に設定する機能を備え、
   前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲と、前記キャリアセンスのしきい値が前記２つの値のうちの別の１つの値に設定される場合に設定可能な前記送信バースト長の範囲が異なる、集積回路。

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