JP2019009602A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送信データに対する受信確認応答を適切に受信可能にすることで、データ再送を抑制して送信スループットの低下を抑制する。【解決手段】無線通信装置（ＳＴＡ）は、他の無線通信装置（ＡＰ）に対するデータの再送頻度に関する情報を検出する検出手段と、検出手段により検出された再送頻度に関する情報に基づいて、再送頻度が増加すると判断した場合、自装置の受信レートを制限し、自装置の送信レートは制限しない設定を行う設定手段と、設定手段による受信レートを制限する設定を他の無線通信装置に通知する通知手段と、を備える。【選択図】 図５

Description

本発明は、無線通信装置および無線通信方法に関する。

無線ＬＡＮ等におけるアクセス制御技術として、分散制御型アクセス方式と集中制御型アクセス方式とを用いた技術が知られている。分散制御型アクセス方式は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Cense Multiple Access with Collision Avoidance）に代表される方式である。分散制御型アクセス方式では、各無線通信装置が、データ送信のタイミングや送信レートを自律的に決定する。つまり、自機の送信レートは自機が判断し、自機の受信レートは対向機によって決定される。また、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）に代表される集中制御型アクセス方式では、基地局が、各端末におけるデータ送信のタイミングおよび送信レートを決定する。このように、いずれの方式においても、自機の受信レートは対向機によって決定されていた。

これに対して、基地局から特定の移動局に対する無駄な再送処理を低減するために、特許文献１には、移動局が、基地局から受信したパケットデータを処理する際の処理能力に応じて、下りの伝送レートの上限値を制限する技術が開示されている。この技術は、移動局が、受信パケットデータのＢＥＲ（Block Error Rate）値や、受信パケットデータの中で棄却されたパケットデータの割合値をもとに、下り伝送レートの上限値を設定し、これを基地局に通知するものである。

国際公開第２００７／０５８１７８号

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、移動局が受信パケットデータのＢＥＲを測定できることが前提であり、データ送信時、すなわちデータ受信がなく、受信パケットデータのＢＥＲを測定できない場合については全く考慮されていない。
無線ＬＡＮにおいて、自機がデータ送信を行った場合、自機は、対向機からデータ送信に対する受信確認応答であるＡＣＫ（Acknowledgment）フレームを受信する。このとき、自機は、ＡＣＫフレームの受信有無の割合に基づいて、ＦＥＲ（Frame Error Rate）を測定することができる。一方、対向機は、データ受信後にＡＣＫフレームを送信するが、ＡＣＫフレーム送信に対する応答信号の受信はないため、対向機ではＦＥＲの測定はできない。つまり、対向機におけるデータ受信は成功しているにもかかわらず、自機におけるＡＣＫフレームの受信に失敗しているという状況を検知することはできない。

したがって、無線ＬＡＮにおいて、自機の内部ノイズ等により受信感度が低下しており、ＡＣＫフレームを受信できない場合、自機は、対向機がデータ受信に失敗したと誤判断し、データフレームを再送する。このとき、自機は、送信レートを下げてデータフレームを再送することができる。このデータ再送処理は、自機においてＡＣＫフレームを受信できるまで、もしくは予め決められた再送回数に達するまで、送信レートを徐々に下げながら繰り返し行われる。
このように、送信側の無線通信装置における受信感度の劣化は、データの再送や送信レートの低下を引き起こし、送信スループットを著しく低下させてしまう。
そこで、本発明は、データ送信に対する受信確認応答を適切に受信可能にすることで、データ再送を抑制して送信スループットの低下を抑制することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る無線通信装置の一態様は、他の無線通信装置に対するデータの再送頻度に関する情報を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された再送頻度に関する情報に基づいて、前記再送頻度が増加すると判断した場合、自装置の受信レートを制限し、自装置の送信レートは制限しない設定を行う設定手段と、前記設定手段による前記受信レートを制限する設定を前記他の無線通信装置に通知する通知手段と、を備える。

本発明によれば、データ送信に対する受信確認応答を適切に受信可能にすることで、データ再送を抑制して送信スループットの低下を抑制することができる。

本実施形態に係る無線通信装置を備える通信システムの構成例である。 HT Capabilities element formatを示す図である。 無線通信装置（ＳＴＡ）のハードウェア構成図の一例である。 第一の実施形態の無線通信装置（ＳＴＡ）の機能ブロック図の一例である。 第一の実施形態における動作を示すフローチャートである。 第二の実施形態の無線通信装置（ＳＴＡ）の機能ブロック図の一例である。 第二の実施形態における動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正または変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

（第一の実施形態）
図１は、本実施形態における通信システム１０の構成例である。本実施形態では、通信システム１０は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した無線ＬＡＮシステムである場合について説明する。また、この通信システム１０では、各無線通信装置は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いて自律的に無線通信を行う場合について説明する。
通信システム１０は、無線ＬＡＮ子機となる無線通信装置であるＳＴＡ（Station）２０と、無線ＬＡＮ親機となる無線通信装置であるＡＰ（Access Point）３０と、を備える。ＳＴＡ２０は、アンテナ２１を備え、ＡＰ３０は、アンテナ３１を備える。

図２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格で規定するHT Capabilities elementのフォーマットを示す図である。ＳＴＡ２０は、アソシエーション要求（Association Request）や、プローブ要求（Probe Request）といったマネージメントフレーム中に、図２に示すエレメントを付加してＡＰ３０に送信する。図２において、Element IDは、１オクテット長であり、４５が割り当てられる。Lengthは、当該要素に続くフィールド長であり、２６で固定である。
Lengthに続くフィールドの中で、Supported MCS Setは、１６オクテット長であり、ＭＣＳ（Modulation Coding Scheme）インデックスを指定する。ここで、ＭＣＳインデックスは、変調方式、使用アンテナ数、通信レートなどと１対１で対応付けられた、０から７６までの数値である。つまり、Supported MCS Setは、当該フィールドを含むエレメントを送信するＳＴＡ２０が使用可能な伝送速度の情報を示すサポートレート情報を通知するためのフィールドである。

Supported MCS Setの先頭７７ｂｉｔ（Ｂ０〜Ｂ７６）には、Rx MCS Bitmaskを示す。Rx MCS Bitmaskにおいて、ビット０（Ｂ０）はＭＣＳ０、ビット７６（Ｂ７６）はＭＣＳ７６に対応している。このRx MCS Bitmaskでは、受信可能なＭＣＳインデックスを、ビットを立てることで指定する。
例えば、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）を使用せず、本実施形態のように１つのアンテナのみの通信を受け入れる場合、ＭＣＳインデックスのうち０から７までをサポートすればよい。この場合、対応するビットを１に設定し、残りのビットを０に設定する。つまり、ＭＣＳ０からＭＣＳ７まで受信可能とする場合、ビット０からビット７までが１、ビット８からビット７６までが０となる。

本実施形態では、ＳＴＡ２０は、自装置におけるデータの再送頻度を検出し、検出した再送頻度に基づいて自装置の受信レートを設定し、これをＡＰ３０へ通知する。より具体的には、ＳＴＡ２０は、データの再送頻度が増加すると判断した場合、受信レートの制限を設定し、これをＡＰ３０に通知する。このとき、送信レートは制限しない。
受信レートの通知に際し、ＳＴＡ２０は、ＡＰ３０との接続状態を一旦切断状態とし、再度接続を行う。ＳＴＡ２０は、この再接続時に、設定した受信レートに関する情報を付加した接続フレームをＡＰ３０に送信することで、受信レートを制限する設定を通知する。本実施形態では、上記接続フレームがアソシエーション要求である場合について説明する。

図３は、ＳＴＡ２０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
ＳＴＡ２０は、上記のアンテナ２１の他に、制御部２２と、記憶部２３と、無線部２４と、アンテナスイッチ２５と、を備える。
制御部２２は、ＳＴＡ２０における動作を統括的に制御する。制御部２２は、一つ又は複数のＣＰＵにより構成することができる。記憶部２３は、制御部２２が処理を実行するために必要な制御プログラム等を記憶するメモリであり、ＲＯＭやＲＡＭ等を含む。無線部２４は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格シリーズに準拠した無線通信を行う。無線部２４は、無線通信を行うチップにより構成することができる。アンテナスイッチ２５は、ＲＦ（Radio Frequency）スイッチであり、アンテナ２１から無線部２４への受信パスと、無線部２４からアンテナ２１への送信パスとを切り替える。アンテナスイッチ２５は、送信時以外は受信パスを選択する。

なお、図３に示すハードウェア構成は一例であり、ＳＴＡ２０がその他のハードウェア構成を有していてもよい。例えばＳＴＡ２０がプリンタである場合には、図３に示す構成の他に印刷部を有していてもよい。また、ＳＴＡ２０がカメラである場合には、図３に示す構成の他に撮像部を有していてもよい。ＳＴＡ２０は、カメラ、スマートフォン、プリンタ、携帯電話、ＰＣ、ビデオカメラ、スマートウォッチ、ＰＤＡ等、各種の装置を含む。

図４は、ＳＴＡ２０のソフトウェア機能ブロックの一例である。この図４に示す各部の機能は、制御部２２または無線部２４が有するＣＰＵがプログラムを実行することで実現することができる。
なお、本実施形態においては、以下に示す各機能ブロックは、ソフトウェアプログラムとして機能が実現されるものとして説明するが、本機能ブロックに含まれる一部または全部をハードウェアにより実現してもよい。ハードウェアにより実現する場合、例えば、所定のコンパイラを用いることで、各ステップを実現するためのプログラムからＦＰＧＡ上に自動的に専用回路を生成すればよい。ＦＰＧＡとは、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略である。また、ＦＰＧＡと同様にしてＧａｔｅ Ａｒｒａｙ回路を形成し、ハードウェアとして実現するようにしてもよい。また、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により実現するようにしてもよい。なお、図４に示した機能ブロック図は一例であり、複数の機能モジュールが１つの機能モジュールを構成するようにしてもよいし、いずれかの機能モジュールが複数の機能を行うモジュールに分かれてもよい。

ＳＴＡ２０は、通信制御部２０１と、フレーム受信部２０２と、ＡＣＫ検出部２０３と、再送カウンタ設定部２０４と、再送カウンタ判定部２０５と、レート制限判定部２０６と、レート制限制御部２０７と、切断／接続フレーム生成部２０８と、を備える。さらに、ＳＴＡ２０は、フレーム送信部２０９と、タイマ管理部２１０と、データフレーム生成部２１１と、を備える。
通信制御部２０１は、アンテナ２１が受信したＲＦ信号をフレーム受信部２０２へ出力する受信パスと、フレーム送信部２０９において生成されたＲＦ信号をアンテナ２１へ出力する送信パスとの切り替えを制御する。

フレーム受信部２０２は、通信制御部２０１から出力されたＲＦ信号を、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＭＡＣフレームに変換し、ＡＣＫ検出部２０３に出力する。ＡＣＫ検出部２０３は、フレーム受信部２０２から出力されたＭＡＣフレームをもとに、所定の時刻にＡＣＫフレーム（以下、単に「ＡＣＫ」という。）が受信されたか否かを検出する。ここで、ＡＣＫの検出タイミングは、後述するタイマ管理部２１０により指定される。再送カウンタ設定部２０４は、ＡＣＫ検出部２０３における検出結果をもとに、指定された時刻にＡＣＫが受信されなかったと判定した場合に、フレーム送信に失敗したとして、再送回数をカウントする再送カウンタの値を１加算する。

再送カウンタ判定部２０５は、再送カウンタ設定部２０４によって設定された再送カウンタが、第一の閾値以上となったか、または第二の閾値以下となったか否かを判定する。ここで、第一の閾値ＴＨ１１は、自装置におけるデータフレームの再送頻度が増加すると判定することができる再送回数であり、例えばＴＨ１１＝５である。また、第二の閾値ＴＨ１２は、自装置におけるデータフレームの再送頻度が低下したと判定することができる再送回数であり、例えばＴＨ１２＝１である。

レート制限判定部２０６は、受信レートを制限する設定がなされているか否かを判定する。具体的には、レート制限判定部２０６は、ＡＰ３０との接続状態とする際に、ＭＣＳ０からＭＣＳ７までの全８つの受信レートをサポートしていることを示すRx MCS Bitmaskを含む接続フレームを送信しているか否かを判定する。レート制限制御部２０７は、再送カウンタ判定部２０５における判定結果と、レート制限判定部２０６における判定結果とに基づいて、受信レートの制限設定または制限設定解除を行うか否かを判定する。
切断／接続フレーム生成部２０８は、レート制限制御部２０７からの指示に従って、切断フレーム（Disassociation）および接続フレーム（Association Request）を生成する。そして、切断／接続フレーム生成部２０８は、生成した切断フレームおよび接続フレームをフレーム送信部２０９に出力する。

フレーム送信部２０９は、切断／接続フレーム生成部２０８により生成されたＭＡＣフレーム（切断フレーム、接続フレーム）をＲＦ信号に変換して通信制御部２０１に出力し、フレーム送信を指示する。また、フレーム送信部２０９は、データフレーム生成部２１１により生成されたＭＡＣフレーム（データフレーム）をＲＦ信号に変換して通信制御部２０１に出力し、フレーム送信を指示する。このときフレーム送信部２０９は、タイマ管理部２１０に対してデータフレームを送信したことを通知する。
タイマ管理部２１０は、フレーム送信部２０９からの通知を受けて、データフレームの送信からＳＩＦＳ（Short Inter Frame Space）時間を計測する。そして、タイマ管理部２１０は、データフレーム送信からＳＩＦＳ時間が経過したと判断すると、ＡＣＫの受信有無を検出すべきタイミングであることをＡＣＫ検出部２０３に対して通知する。データフレーム生成部２１１は、再送を含むデータフレームを生成し、フレーム送信部２０９に出力する。

次に、ＳＴＡ２０の動作について説明する。
図５は、ＳＴＡ２０の動作を説明するためのフローチャートである。図５の処理は、例えば、ＳＴＡ２０とＡＰ３０とが接続状態であり、ＳＴＡ２０においてデータフレームを送信するタイミングで実行開始される。ただし、当該処理の実行タイミングは上記に限定されない。以降、アルファベットＳはフローチャートにおけるステップを意味するものとする。
図５に示す処理は、図３の制御部２２または無線部２４を構成するＣＰＵが、必要なプログラムを読み出して実行することにより実現される。ただし、図４に示す各機能モジュールのうち少なくとも一部が専用のハードウェアとして動作することで図５の処理が実現されるようにしてもよい。この場合、専用のハードウェアは、上記ＣＰＵの制御に基づいて動作する。

まずＳ１において、フレーム送信部２０９は、データフレーム生成部２１１において生成されたデータフレームを、通信制御部２０１を介してＡＰ３０に対して送信する。送信終了後、タイマ管理部２１０においてＳＩＦＳ時間の測定を開始する。ＳＩＦＳ時間が経過すると、Ｓ２において、ＡＣＫ検出部２０３は、ＡＣＫの検出処理を行い、ＡＰ３０からＡＣＫを受信したか否かを判定する。そして、ＡＣＫ検出部２０３は、ＡＣＫを受信していないと判定した場合にはＳ３に移行し、ＡＣＫを受信したと判定した場合にはＳ９に移行する。

Ｓ３では、再送カウンタ設定部２０４は、再送カウンタの値を１加算し、Ｓ４に移行する。ここで、再送カウンタの初期値は０である。Ｓ４では、再送カウンタ判定部２０５は、再送カウンタが第一の閾値以上であるか否かを判定する。ここで、第一の閾値ＴＨ１１は、例えば５とすることができる。再送カウンタ判定部２０５は、再送カウンタが第一の閾値ＴＨ１１未満であると判定した場合にはＳ１に戻り、再送カウンタが第一の閾値ＴＨ１１以上であると判定した場合にはＳ５に移行する。

Ｓ５では、レート制限判定部２０６は、受信レートが制限されているか否かを判定する。そして、レート制限判定部２０６は、現在のサポートレートがＭＣＳ０からＭＣＳ７までではない場合には、レート制限ありと判断し、現在のサポートレートがＭＣＳ０からＭＣＳ７までである場合には、レート制限なしと判断する。そして、レート制限制御部２０７は、レート制限判定部２０６によってレート制限ありと判定された場合は、そのままレート制限を維持すると判定してＳ１に戻る。一方、レート制限制御部２０７は、レート制限判定部２０６によってレート制限なしと判定された場合は、レート制限を行うと判定してＳ６に移行する。
Ｓ６では、切断／接続フレーム生成部２０８は、ＡＰ３０との接続を切断するための切断フレームを生成し、フレーム送信部２０９は、その切断フレームを、通信制御部２０１を介してＡＰ３０へ送信する。これにより、ＳＴＡ２０とＡＰ３０とは切断状態となる。

Ｓ７では、レート制限制御部２０７は、レート制限設定を行う。レート制限制御部２０７は、サポートレートを、例えばＭＣＳ０からＭＣＳ４までに制限するための接続フレームを生成するよう、切断／接続フレーム生成部２０８に指示する。このとき、切断／接続フレーム生成部２０８は、ビット０からビット４までが１、ビット５からビット７６までが０となるRx MCS Bitmaskを含む接続フレームを生成する。
Ｓ８では、フレーム送信部２０９は、Ｓ７もしくは後述するＳ１４において生成された接続フレームを、通信制御部２０１を介してＡＰ３０へ送信する。これにより、ＳＴＡ２０とＡＰ３０とは接続状態となる。

Ｓ９では、再送カウンタ判定部２０５は、再送カウンタが第二の閾値以下であるか否かを判定する。ここで、第二の閾値ＴＨ１２は、例えば１とすることができる。再送カウンタ判定部２０５は、再送カウンタが第二の閾値ＴＨ１２を上回っていると判定した場合にはＳ１０に移行し、再送カウンタ設定部２０４は、再送カウンタを０にクリアしてからＳ１に戻る。一方、再送カウンタ判定部２０５は、Ｓ９において再送カウンタが第二の閾値ＴＨ１２以下であると判定した場合にはＳ１１に移行する。

Ｓ１１では、再送カウンタ設定部２０４は、再送カウンタを０にクリアしてＳ１２に移行する。Ｓ１２では、レート制限判定部２０６は、受信レートが制限されているか否かを判定する。そして、レート制限制御部２０７は、レート制限判定部２０６によってレート制限なしと判定された場合は、そのままレート制限なしの状態を維持すると判定してＳ１に戻る。一方、レート制限制御部２０７は、レート制限判定部２０６によってレート制限ありと判定された場合は、レート制限を解除すると判定してＳ１３に移行する。

Ｓ１３では、切断／接続フレーム生成部２０８は、ＡＰ３０との接続を切断するための切断フレームを生成し、フレーム送信部２０９は、その切断フレームを、通信制御部２０１を介してＡＰ３０へ送信する。これにより、ＳＴＡ２０とＡＰ３０とは切断状態となる。
Ｓ１４では、レート制限制御部２０７は、レート制限解除を行う。レート制限制御部２０７は、サポートレートを、ＭＣＳ０からＭＣＳ７までとするための接続フレームを生成するよう、切断／接続フレーム生成部２０８に指示する。このとき、切断／接続フレーム生成部２０８は、ビット０からビット７までが１、ビット８からビット７６までが０となるRx MCS Bitmaskを含む接続フレームを生成し、Ｓ８に移行する。

次に、ＳＴＡ２０からＡＰ３０に対してデータフレームを連続送信する場合の動作について、具体的に説明する。
ここで、ＳＴＡ２０はＡＰ３０と接続状態であるものとする。また、ＳＴＡ２０は、ＡＰ３０との接続時に、ビット０からビット７までが１、ビット８からビット７６までが０となるRx MCS Bitmaskを含む接続フレーム（Association Request）を送信済みであるものとする。つまり、ＳＴＡ２０は、ＭＣＳ０からＭＣＳ７までを受信可能とするサポートレート情報をＡＰ３０に対して送信済みであるものとする。さらに、ＡＰ３０は、最も高い伝送レートであるＭＣＳ７のフレームを受信可能であるものとする。

この場合、ＳＴＡ２０がＡＰ３０に対してＭＣＳ７のデータフレームを送信すると（図５のＳ１）、ＡＰ３０は、当該データフレームを受信し、ＳＴＡ２０に対してＭＣＳ７にてＡＣＫを送信する。しかしながら、このときＳＴＡ２０における受信感度が低下しており、ＳＴＡ２０が低い伝送レートであるＭＣＳ０〜ＭＣＳ４のフレームしか受信できない状態である場合、ＳＴＡ２０はＡＰ３０が送信したＡＣＫを受信することができない（Ｓ２でＮｏ）。
そのため、ＳＴＡ２０は、ＡＰ３０に対するデータ送信に失敗したと判断し、ＭＣＳ７のデータフレームを再送する。まず、ＳＴＡ２０は、データフレームの再送カウンタを用いて再送回数をカウントする（Ｓ３）。この時点では再送カウンタが１であり、再送回数が第一の閾値ＴＨ１１（例えば５回）に達していないため（Ｓ４でＮｏ）、ＳＴＡ２０は、受信レートの設定を維持したままデータフレームを再送する（Ｓ１）。ここでは、ＳＴＡ２０は、送信レートの設定も維持したまま、データフレームを再送する場合について説明する。つまり、ＳＴＡ２０は、ＡＣＫ受信がない状態が継続する間、ＭＣＳ７のデータフレームの再送を繰り返す。

その後、データフレームの再送回数が第一の閾値ＴＨ１１に達すると（Ｓ４でＹｅｓ）、ＳＴＡ２０は、受信レートを制限すると判断し（Ｓ５でＮｏ）、ＳＴＡ２０とＡＰ３０との接続を一旦切断する（Ｓ６）。そして、ＳＴＡ２０は、サポートレートをＭＣＳ０からＭＣＳ４までに制限することを示す接続フレームを生成し（Ｓ７）、その接続フレームを送信することで再度接続状態とする（Ｓ８）。このとき、ＡＰ３０では、ＳＴＡ２０から受信した接続フレーム中のRx MCS Bitmask情報をもとに、ＳＴＡ２０宛ての送信フレームはＭＣＳ０からＭＣＳ４のレートで送信するよう設定される。

上記の再接続後、ＳＴＡ２０は、再びＡＰ３０に対してＭＣＳ７のデータフレームを送信する（Ｓ１）。すると、そのデータフレームを受信したＡＰ３０は、ＭＣＳ４のレートにてＡＣＫをＳＴＡ２０に対して送信する。そのため、ＳＴＡ２０は、ＡＰ３０から送信されたＡＣＫの受信に成功し、ＡＰ３０へのデータ送信が成功したと判断する（Ｓ２でＹｅｓ）。この時点では、再送カウンタは５であるため（Ｓ９でＮｏ）、ＳＴＡ２０は、再送カウンタのクリアのみを行い（Ｓ１０）、受信レートの制限設定はそのまま維持する。

続いて、ＳＴＡ２０は、次のデータフレームを作成し、これをＡＰ３０へ送信する（Ｓ１）。すると、ＡＰ３０は、ＳＴＡ２０から送信されたデータフレームを受信し、ＭＣＳ４のＡＣＫをＳＴＡ２０に対して送信する。そして、ＳＴＡ２０は、ＡＰ３０から送信されたＡＣＫを受信する（Ｓ２）。この時点での再送カウンタは０にクリアされている（Ｓ９でＹｅｓ）。そのため、ＳＴＡ２０は、再送カウンタをクリアした後（Ｓ１１）、受信レートの制限を解除すると判断する（Ｓ１２でＹｅｓ）。
つまり、ＳＴＡ２０は、ＳＴＡ２０とＡＰ３０との接続を一旦切断する（Ｓ１３）。そして、ＳＴＡ２０は、サポートレートをＭＣＳ０からＭＣＳ７までとすることを示す接続フレームを生成し（Ｓ１４）、その接続フレームを送信することで再度接続状態とする（Ｓ８）。このとき、ＡＰ３０では、ＳＴＡ２０から受信した接続フレーム中のRx MCS Bitmask情報をもとに、ＳＴＡ２０宛ての送信フレームはＭＣＳ０からＭＣＳ７のレートで送信するよう設定される。

以上説明したように、本実施形態における無線通信装置（ＳＴＡ）２０は、他の無線通信装置（ＡＰ）３０に対するデータの再送頻度に関する情報として、データの再送回数を検出する。具体的には、ＳＴＡ２０は、ＡＰ３０からのデータ送信に対する受信確認応答（ＡＣＫ）の受信有無に基づいて、データの再送回数をカウントする。そして、ＳＴＡ２０は、データの再送回数に基づいて、データの再送頻度が増加すると判断した場合、自装置の受信レートを制限する設定を行い、当該設定をＡＰ３０に通知する。このとき、ＳＴＡ２０は、自装置の送信レートは制限しない。

これにより、データ送信側であるＳＴＡ２０の内部ノイズ等によりＳＴＡ２０の受信感度が低下している場合であっても、ＳＴＡ２０におけるＡＣＫの受信を可能とすることができる。したがって、ＳＴＡ２０は、ＡＰ３０におけるデータ受信が成功しているにもかかわらず、ＡＰ３０におけるデータ受信が失敗したと誤判断して、ＡＰ３０に対してデータ再送を繰り返してしまうことを抑制することができる。その結果、送信スループットの低下を抑制することができる。また、ＳＴＡ２０は、データの再送頻度が増加すると判断した場合、自装置の受信レートのみを制限し、送信レートは制限しない。そのため、実際に通信可能なレートよりも低いレートでの送信を抑制し、送信スループットの低下を抑制することができる。

さらに、ＳＴＡ２０は、データの再送回数が第一の閾値以上である場合、再送頻度が増加すると判断して受信レートの制限を設定する。このように、データの再送回数を所定の閾値と比較することで、ＡＣＫ受信の失敗頻度を検出し、ＳＴＡ２０の受信感度が低下している状況を適切に検出することができる。したがって、適切なタイミングで受信レートを制限することが可能となる。

また、ＳＴＡ２０は、受信レートを制限した後、データの再送回数が第一の閾値よりも小さい第二の閾値以下となった場合、再送頻度が低下したと判断して受信レートの制限を解除する設定を行い、当該設定をＡＰ３０に通知する。このように、データの再送回数を所定の閾値と比較することで、ＳＴＡ２０の受信感度が回復したことを適切に検出することができる。したがって、適切なタイミングで受信レートの制限を解除することが可能となる。また、再送頻度増加を判定する第一の閾値ＴＨ１１よりも、再送頻度低下を判定する第二の閾値ＴＨ１２を小さく設定することで、受信レートの制限設定と制限設定解除とが頻繁に繰り返されることを防止することができる。

さらに、ＳＴＡ２０は、受信レートの制限設定および制限設定解除の通知に際し、ＡＰ３０との接続状態を一旦切断状態とし、再度接続状態とする際に、サポートレート情報を付加した接続フレームをＡＰ３０に送信する。ここで、接続フレームは、アソシエーション要求フレームやプローブ要求フレームを含む。このように、接続フレームを用いて上記通知を行うので、ＡＰ３０は、適切にＳＴＡ２０のサポートレートを把握することができ、ＳＴＡ２０に対する送信レートを適切に設定することができる。

なお、本実施形態では、ＳＴＡ２０は、ＡＰ３０からのＡＣＫが受信できない場合、送信レートを変更せずにデータフレームを再送する場合について説明した。しかしながら、ＳＴＡ２０は、データ送信に対するＡＣＫ受信がなされない場合、送信レートを漸進的に低下させながらデータフレームを再送する、所謂マルチレート制御を行うこともできる。
この場合、ＳＴＡ２０は、ＭＣＳ７のデータフレーム送信に対するＡＣＫ受信に失敗すると、レートを下げたＭＣＳ６にてデータフレームを再送する。そして、ＳＴＡ２０は、ＭＣＳ６のデータフレーム送信に対するＡＣＫ受信にも失敗すると、さらにレートを下げたＭＣＳ５にてデータフレームを再送する。このデータ再送処理は、ＳＴＡ２０がＡＣＫを受信するまで、もしくは予め決められた再送回数に達するまで繰り返される。これにより、通信不可能な高レートでデータ再送を繰り返すことを防止することができる。

ところが、ＳＴＡ２０における受信感度の低下が原因でＡＣＫ受信できない場合、送信レートをいくら下げても、受信レートを制限しないかぎりＡＣＫ受信はできない。そのため、この場合、ＡＰ３０は正常にデータ受信しているにもかかわらず、ＳＴＡ２０は送信レートを徐々に下げながら、不必要なデータ再送を行ってしまう。このように、送信側受信感度の劣化は、不所望な著しい送信速度低下を生じさせてしまう。低レートでの通信は、高レートでの通信と比較するとより長い送信時間が必要となるため、高レートでの通信に比べて回線の使用率が高くなる。つまり、送信速度低下は、無線通信回線の使用効率の低下にもつながる。

本実施形態では、ＳＴＡ２０は、データの再送頻度増加を検出した場合、受信レートを制限してＡＣＫ受信を可能とすることができるので、実際に通信可能なレートよりも低いレートでの送信が頻発することを抑制することができる。したがって、無線通信回線の帯域を効率的に利用することができる。
また、本実施形態では、データの再送頻度増加を検出した場合、受信レートのみを制限し、送信レートは制限しない。つまり、受信レートの制限を行う前にマルチレート制御により送信レートの制限が行われていたとしても、受信レートの制限を開始した時点で送信レートの制限を解除する。したがって、送信スループットの低下を適切に抑制することができる。

なお、マルチレート制御の方法は、上記に限定されるものではない。データ送信に対するＡＣＫ受信がなされない場合、まずは同じ送信レートでデータフレームを再送し、その再送回数が規定数を超えた後、送信レートを漸進的に低下させるようにしてもよい。また、本実施形態では、受信レートを制限するまでは同じ送信レートでデータフレームを再送し、受信レート制限してもＡＣＫ受信がなされなかったら、マルチレート制御により送信レートを制限するようにしてもよい。

（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
上述した第一の実施形態では、データの再送回数に基づいて再送頻度を検出する場合について説明した。この第二の実施形態では、受信信号の信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal-to-Noise Ratio）に基づいて再送頻度を検出する場合について説明する。
この第二の実施形態における通信システムの構成は、図１と同様である。また、ＳＴＡ２０のハードウェア構成例は、図３と同様である。

図６は、第二の実施形態におけるＳＴＡ２０のソフトウェア機能ブロックの一例である。この図６において、図４と同様の機能を有する部分には図４と同一符号を付し、以下、構成の異なる部分を中心に説明する。
ＳＮＲ検出部２２１は、フレーム受信部２０２において受信された受信信号のＳＮＲを検出する。本実施形態では、上記受信信号として、ＡＰ３０がネットワーク情報を報知する報知信号であるビーコンを用いる。ＳＮＲ判定部２２２は、ＳＮＲ検出部２２１において検出されたＳＮＲが第一の閾値以下であるか、または第二の閾値以上であるか否かを判定する。ここで、第一の閾値ＴＨ２１は、データ再送が頻発すると判定することができるＳＮＲの値であり、例えば１５ｄＢとすることができる。また、第二の閾値ＴＨ２２は、データ再送が発生しないと判定することができるＳＮＲの値であり、例えば２５ｄＢとすることができる。このように、ＴＨ２１＜ＴＨ２２の関係とすることで、受信レート制限／解除が頻繁に発生することを防止することができる。

図７は、ＳＴＡ２０の動作を説明するためのフローチャートである。図７の処理は、例えば、ＳＴＡ２０とＡＰ３０とが接続状態である間、繰り返し実行される。ただし、当該処理の実行タイミングは上記に限定されない。
図７に示す処理は、図３の制御部２２または無線部２４を構成するＣＰＵが、必要なプログラムを読み出して実行することにより実現される。ただし、図４に示す各機能モジュールのうち少なくとも一部が専用のハードウェアとして動作することで図７の処理が実現されるようにしてもよい。この場合、専用のハードウェアは、上記ＣＰＵの制御に基づいて動作する。

まずＳ２１において、フレーム受信部２０２は、ＡＰ３０が定期的に送信するビーコンを受信したか否かを判定する。そして、フレーム受信部２０２は、ビーコンを受信していない場合には、ビーコンを受信するまで待機し、ビーコンを受信したと判定するとＳ２２に移行する。Ｓ２２では、ＳＮＲ検出部２２１は、フレーム受信直前のノイズ強度とビーコンフレームの信号強度の差をｄＢで算出する。
Ｓ２３では、レート制限判定部２０６は、受信レートが制限されているか否かを判定する。そして、レート制限判定部２０６は、レート制限なしと判定するとＳ２４に移行し、レート制限ありと判定するとＳ２８に移行する。

Ｓ２４では、ＳＮＲ判定部２２２は、Ｓ２２において算出されたＳＮＲが第一の閾値ＴＨ２１（例えば１５ｄＢ）以下であるか否かを判定する。そして、ＳＮＲ判定部２２２は、ＳＮＲが第一の閾値ＴＨ２１を上回っていると判定した場合にはＳ２１に戻り、ＳＮＲが第一の閾値ＴＨ２１以下であると判定した場合にはＳ２５に移行する。
Ｓ２５では、切断／接続フレーム生成部２０８は、ＡＰ３０との接続を切断するための切断フレームを生成し、フレーム送信部２０９は、その切断フレームを、通信制御部２０１を介してＡＰ３０へ送信する。これにより、ＳＴＡ２０とＡＰ３０とは切断状態となる。

Ｓ２６では、レート制限制御部２０７は、レート制限設定を行う。レート制限制御部２０７は、サポートレートを、例えばＭＣＳ０からＭＣＳ４までに制限するための接続フレームを生成するよう、切断／接続フレーム生成部２０８に指示する。このとき、切断／接続フレーム生成部２０８は、ビット０からビット４までが１、ビット５からビット７６までが０となるRx MCS Bitmaskを含む接続フレームを生成する。
Ｓ２７では、フレーム送信部２０９は、Ｓ２６もしくは後述するＳ３０において生成された接続フレームを、通信制御部２０１を介してＡＰ３０へ送信する。これにより、ＳＴＡ２０とＡＰ３０とは接続状態となる。

Ｓ２８では、ＳＮＲ判定部２２２は、Ｓ２２において算出されたＳＮＲが第二の閾値ＴＨ２２（例えば２５ｄＢ）以上であるか否かを判定する。そして、ＳＮＲ判定部２２２は、ＳＮＲが第二の閾値ＴＨ２２未満であると判定した場合にはＳ２１に戻り、ＳＮＲが第二の閾値ＴＨ２２以上であると判定した場合にはＳ２９に移行する。
Ｓ２９では、切断／接続フレーム生成部２０８は、ＡＰ３０との接続を切断するための切断フレームを生成し、フレーム送信部２０９は、その切断フレームを、通信制御部２０１を介してＡＰ３０へ送信する。これにより、ＳＴＡ２０とＡＰ３０とは切断状態となる。
Ｓ３０では、レート制限制御部２０７は、レート制限解除を行う。レート制限制御部２０７は、サポートレートを、ＭＣＳ０からＭＣＳ７までとするための接続フレームを生成するよう、切断／接続フレーム生成部２０８に指示する。このとき、切断／接続フレーム生成部２０８は、ビット０からビット７までが１、ビット８からビット７６までが０となるRx MCS Bitmaskを含む接続フレームを生成し、Ｓ２７に移行する。

次に、ＳＴＡ２０かＡＰ３０に対して受信レート制限を通知する動作について、具体的に説明する。
ここで、ＳＴＡ２０はＡＰ３０と接続状態であるものとする。また、ＳＴＡ２０は、ＡＰ３０との接続時に、ビット０からビット７までが１、ビット８からビット７６までが０となるRx MCS Bitmaskを含む接続フレーム（Association Request）を送信済みであるものとする。つまり、ＳＴＡ２０は、ＭＣＳ０からＭＣＳ７までを受信可能とするサポートレート情報をＡＰ３０に対して送信済みであるものとする。

ＡＰ３０は、ネットワーク情報を報知するためのビーコンフレームを定期的に送信する。ＳＴＡ２０は、ＡＰ３０から送信されるビーコンを受信すると（図７のＳ２１でＹｅｓ）、その受信信号のＳＮＲを算出する（Ｓ２２）。この時点では受信レートの制限がされていないため（Ｓ２３でＮｏ）、ＳＴＡ２０は、算出したＳＮＲを第一の閾値ＴＨ２１である１５ｄＢと比較し、ＳＮＲが１５ｄＢを上回る場合は（Ｓ２４でＮｏ）、そのまま受信レートを制限しない状態を維持する。

この状態から、ＳＮＲが例えば１０ｄＢに低下したものとする。この場合、ＳＮＲは第一の閾値ＴＨ２１である１５ｄＢ以下であるため（Ｓ２４でＹｅｓ）、ＳＴＡ２０は、受信レートを制限すると判断し、ＳＴＡ２０とＡＰ３０との接続を一旦切断する（Ｓ２５）。そして、ＳＴＡ２０は、サポートレートをＭＣＳ０からＭＣＳ４までに制限することを示す接続フレームを生成し（Ｓ２６）、その接続フレームを送信することで再度接続状態とする（Ｓ２７）。このとき、ＡＰ３０では、ＳＴＡ２０から受信した接続フレーム中のRx MCS Bitmask情報をもとに、ＳＴＡ２０宛ての送信フレームはＭＣＳ０からＭＣＳ４のレートで送信するよう設定される。

このように受信レートを制限した後は、ＳＴＡ２０は、受信したビーコンをもとに算出したＳＮＲを第二の閾値ＴＨ２２である２５ｄＢと比較し、受信レートの解除判定を行う。そして、ＳＮＲが２５ｄＢ未満である場合は（Ｓ２８でＮｏ）、そのまま受信レートの制限状態を維持し、ＳＮＲが２５ｄＢ以上に回復すると（Ｓ２８でＹｅｓ）、ＳＴＡ２０は、受信レートの制限を解除すると判断する。
つまり、ＳＴＡ２０は、ＳＴＡ２０とＡＰ３０との接続を一旦切断する（Ｓ２９）。そして、ＳＴＡ２０は、サポートレートをＭＣＳ０からＭＣＳ７までとすることを示す接続フレームを生成し（Ｓ３０）、その接続フレームを送信することで再度接続状態とする（Ｓ２７）。このとき、ＡＰ３０では、ＳＴＡ２０から受信した接続フレーム中のRx MCS Bitmask情報をもとに、ＳＴＡ２０宛ての送信フレームはＭＣＳ０からＭＣＳ７のレートで送信するよう設定される。

以上説明したように、本実施形態における無線通信装置（ＳＴＡ）２０は、受信信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を、他の無線通信装置（ＡＰ）３０に対するデータの再送頻度に関する情報として検出する。そして、ＳＴＡ２０は、ＳＮＲが第一の閾値以下である場合、再送頻度が増加すると判断して自装置の受信レートの制限を設定し、これをＡＰ３０に通知する。ここで、受信信号としては、ＡＰ３０が送信する報知信号であるビーコンを用いることができる。
このように、ＳＮＲを所定の閾値と比較することで、データの再送頻度が増加し得る状況を適切に検出することができる。したがって、適切なタイミングで受信レートを制限することが可能となる。その結果、データ送信側であるＳＴＡ２０の内部ノイズ等により、ＳＴＡ２０の受信感度が低下している場合であっても、ＳＴＡ２０におけるＡＣＫの受信を可能とし、ＡＰ３０に対するデータ再送を抑制して送信スループットの低下を抑制することができる。

また、ＳＴＡ２０は、受信レートを制限した後、ＳＮＲが第一の閾値ＴＨ２１よりも大きい第二の閾値ＴＨ２２以上となった場合、再送頻度が低下したと判断して受信レートの制限を解除する設定を行い、当該設定をＡＰ３０に通知する。このように、ＳＮＲを第二の閾値ＴＨ２２と比較することで、ＳＴＡ２０の受信感度が回復したことを適切に検出することができる。したがって、適切なタイミングで受信レートの制限を解除することが可能となる。また、再送頻度増加を判定する第一の閾値ＴＨ２１よりも、再送頻度低下を判定する第二の閾値ＴＨ２２を大きく設定することで、受信レートの制限設定と制限設定解除とが頻繁に繰り返されることを防止することができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した無線ＬＡＮシステムを例に説明したが、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に限らず、その他の通信方式を用いるシステムに対しても本発明は適用可能である。また、上記実施形態における受信レートの制限の仕方は一例であり、相手装置との接続を切断せずにレートの変更要求を相手装置へ送信するなど、その他の方法用いてもよい。
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記録媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０…通信システム、２０…無線通信装置（ＳＴＡ）、３０…無線通信装置（ＡＰ）、２０１…通信制御部、２０２…フレーム受信部、２０３…ＡＣＫ検出部、２０４…再送カウンタ設定部、２０５…再送カウンタ判定部、２０６…レート制限判定部、２０７…レート制限制御部、２０８…切断／接続フレーム生成部、２０９…フレーム送信部、２１０…タイマ管理部、２１１…データフレーム生成部

Claims (11)

1. 他の無線通信装置に対するデータの再送頻度に関する情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された再送頻度に関する情報に基づいて、前記再送頻度が増加すると判断した場合、自装置の受信レートを制限し、自装置の送信レートは制限しない設定を行う設定手段と、
   前記設定手段による前記受信レートを制限する設定を前記他の無線通信装置に通知する通知手段と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記検出手段は、前記データの再送回数を前記再送頻度に関する情報として検出し、
   前記設定手段は、前記再送回数が第一の閾値以上である場合、前記再送頻度が増加すると判断することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記設定手段は、前記再送回数が前記第一の閾値よりも小さい第二の閾値以下である場合、前記再送頻度が低下したと判断して前記受信レートの制限を解除する設定を行い、
   前記通知手段は、前記設定手段による前記受信レートの制限を解除する設定を前記他の無線通信装置に通知することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記検出手段は、受信信号の信号対雑音比を前記再送頻度に関する情報として検出し、
   前記設定手段は、前記信号対雑音比が第一の閾値以下である場合、前記再送頻度が増加すると判断することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
5. 前記設定手段は、前記信号対雑音比が前記第一の閾値よりも大きい第二の閾値以上である場合、前記再送頻度が低下したと判断して前記受信レートの制限を解除する設定を行い、
   前記通知手段は、前記設定手段による前記受信レートの制限を解除する設定を前記他の無線通信装置に通知することを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記受信信号は、他の無線通信装置が送信する報知信号であることを特徴とする請求項４または５に記載の無線通信装置。
7. 前記通知手段は、
   前記他の無線通信装置との接続を切断し、再度接続する際に前記設定を通知することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
8. 前記通知手段は、
   前記他の無線通信装置との接続を切断し、再度接続する際に、自装置が使用可能な伝送速度の情報を示すサポートレート情報を付加した接続フレームを前記他の無線通信装置に送信することで、前記設定を通知することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
9. ＣＳＭＡ／ＣＡ方式により前記他の無線通信装置と無線通信を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
10. 他の無線通信装置に対するデータの再送頻度に関する情報を検出するステップと、
    検出された前記再送頻度に関する情報に基づいて、前記再送頻度が増加すると判断した場合、自装置の受信レートを制限し、自装置の送信レートは制限しない設定を行うステップと、
    前記受信レートを制限する設定を前記他の無線通信装置に通知するステップと、を含むことを特徴とする無線通信方法。
11. コンピュータを、請求項１から９のいずれか１項に記載された無線通信装置の各手段として機能させるためのプログラム。

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