JP2019087916A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[送信装置の構成]
図3は、本実施の形態の送信装置1000の構成を説明するための機能ブロック図である。
[送信装置の他の構成]
図3および図4では、送信装置1000の構成の一例について説明した。
[受信装置の構成]
以下では、図1で説明したような無線通信システムで使用される受信装置の構成について説明する。
[受信装置の他の構成]
ii)各無線チャネルのビジー(busy)継続時間
iii)受信中のフレームの物理ヘッダに記載されているフレーム長
iv)受信中のフレームのMACヘッダに記載されているNAVの値(仮想キャリアセンス結果)
ここで、NAVとは、Network Allocation Vector(送信禁止期間)のことである。
b)ビジー(busy)状態とアイドル(idle)状態の継続時間の確率分布
c)直前のビジー(busy)/アイドル(idle)状態継続時間に対するアイドル(idle)/ビジー(busy)状態の継続時間の発生確率分布(たとえば、確率密度関数(PDF:probability density function)や累積確率(CDF:cumulative distribution function))
d)ビジー(busy)状態とアイドル(idle)状態の発生パターン(周期とduty比:背景トラフィックが周期的な場合)
以下では、上記のうち、チャネル利用状況予測部1070が算出する予測情報の具体例を説明する。
無線LANのフレーム到来間隔τの確率密度関数(PDF)p(τ)は、以下の式(1)で表されるパレート(Pareto)分布に概ね従うことが知られている(以下の文献1を参照)。
a2)即座に伝送を開始すると、送信データの伝送遅延が所定値以下
a3)即座に伝送を開始すると、スループットが所定量以上増加
a4)送信機会が確保できた無線チャネルで送信を行うと、無線チャネル間の使用率の分散 and/or 平均が小さくなる
a5)送信機会が確保できた無線チャネルで伝送を行うと、伝送に要する消費エネルギーが所定量以下
a6)所定の無線チャネルで送信機会が得られている
a7)送信機会の喪失が許されない場合
以上のような条件a1)〜a7)のいずれか1つの条件が満たされるか、あるいは、条件a1)〜a7)の所定の組合せ(2つの条件以上の組合せ)が成り立つ場合は、アクセス制御部1080は、送信機会が確保できている無線チャネルを用いて即座に伝送を開始する。すなわち、アクセス制御部1080は、伝送パラメータの決定と送信データのマッピングを行い(S108)、S/P変換部1010と無線フレーム生成部1020.1〜1020.3とを制御して、選択した周波数帯および無線チャネルでフレームを送信し(S110)、処理をステップS100に復帰させる。
b1−2)任意の時刻後における各無線チャネルのビジー(busy)状態発生の有無(周期的な背景トラフィックであれば、ビジー(busy)状態とアイドル(idle)状態の周期とデューティ(duty)から予測可能)
b1−3)これまでのビジー(busy)継続時間を踏まえた、今後の待ち時間に対するアイドル(idle)発生確率(ビジー(busy)状態とアイドル(idle)状態のCDFから算出可能)
b2−1)任意の時刻後における各無線チャネルのビジー(busy)状態発生の有無(周期的な背景トラフィックであれば、ビジー(busy)状態とアイドル(idle)状態の周期とdutyから予測可能)
b2−2)これまでのアイドル(idle)継続時間を踏まえた、今後の待ち時間に対するビジー(busy)発生確率(ビジー(busy)状態とアイドル(idle)状態のCDFから算出可能)
c2)伝送完了までのスループットの期待値を最大化
c3)伝送完了までの未使用の無線リソース量の期待値を最小化
c4)自身による特定の無線チャネルの使用率の期待値を最小化(920MHz帯のように送信時間制限がある周波数帯において、当該周波数帯の時間利用率を制限内に収めるため。)
この場合には、アクセス制御部1080は、ビジー状態、アイドル状態のパターンの生起確率に基づいて、送信データに関する伝送完了までの時間の期待値を最小化する送信タイミングで、送信データの送信を行う。なお、その最小化は、厳密な意味での最小化でなくてもよい。つまり、10μsごとなどのように、離散的な経過時間ごとの生起確率を用いて期待値を算出した場合には、その複数の経過時間に、厳密な意味での最小値に対応する経過時間が含まれていないことも考えられる。例えば、10μsごとの経過時間を用いた場合に、期待値を最小化する送信タイミングが50μsとなったとしても、厳密には、期待値を最小化する送信タイミングは、53μsであることもある。そのため、その最小化は、離散的な経過時間に対応する複数の期待値に関する最小化であってもよい。c1)以外において期待値を最小化したり、最大化したりする場合にも同様であるとする。
T(1)=I/R1
T(2)=I/(R1+R2)
T(3)=I/(R1+R2+R3)
このように、アクセス制御部1080は、所定経過時間τの後にi番目のパターンにおいてアイドル状態である無線チャネルの個数、またその無線チャネルの伝送レートに応じて、送信時間Tfrm(τ,i)を算出することができる。
この場合には、アクセス制御部1080は、ビジー状態、アイドル状態のパターンの生起確率に基づいて、送信データに関する伝送完了までのスループットの期待値を最大化する送信タイミングで、送信データの送信を行う。このスループットは、現時点から伝送完了までの値であるため、実際に送信を行っている時間だけでなく、待ち時間も考慮した値となる。
この場合には、アクセス制御部1080は、ビジー状態、アイドル状態のパターンの生起確率に基づいて、送信データに関する伝送完了までの未使用の無線リソース量の期待値を最小化する送信タイミングで、送信データの送信を行う。なお、未使用の無線リソース量とは、自装置が使用しない無線リソース量のことである。したがって、その未使用の無線リソースを他装置が利用している可能性はあり得る。
Claims (9)
- 互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して、信号を送信するための無線通信装置であって、
送信データを前記複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各前記周波数帯ごとに送信パケットを生成するためのデジタル信号処理部と、
各前記周波数帯ごとに設けられ、前記デジタル信号処理部によって生成されたデジタル信号を対応する前記周波数帯ごとの高周波信号に変換するための複数の高周波処理部と、
前記複数の高周波処理部に共通に設けられ、前記複数の高周波処理部で使用されるクロック信号を生成するための局部発振器と、
前記複数の周波数帯において前記複数の無線チャネルの利用状況を観測するチャネル利用状況観測部と、
観測された前記利用状況に応じて、所定時間経過後のチャネル利用状況を予測して、無線チャネルがアイドル状態である確率を複数の所定経過時間ごとに示す予測アイドル確率を生成するチャネル利用状況予測部と、
前記予測アイドル確率を用いて、前記複数の周波数帯における前記複数の無線チャネルに関するビジー状態、アイドル状態のパターンごとの生起確率を前記複数の所定経過時間ごとに算出し、前記生起確率に基づいて、前記デジタル信号処理部および前記高周波処理部を制御し、前記複数の無線チャネルにより、各前記部分データを前記複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信するアクセス制御部とを備える、無線通信装置。 - 前記アクセス制御部は、前記生起確率に基づいて、送信データに関する伝送完了までの時間の期待値を最小化する送信タイミングで、前記送信データの送信を行う、請求項1記載の無線通信装置。
- 前記アクセス制御部は、所定経過時間後を送信タイミングとした場合における前記送信データの伝送完了までの時間の期待値を、前記所定経過時間後における前記パターンの生起確率と当該パターンにおいてアイドル状態である無線チャネルを用いた伝送の送信時間との積の前記パターンごとの総和と、前記所定経過時間とを加算することによって算出する、請求項2記載の無線通信装置。
- 前記アクセス制御部は、前記生起確率に基づいて、送信データに関する伝送完了までのスループットの期待値を最大化する送信タイミングで、前記送信データの送信を行う、請求項1記載の無線通信装置。
- 前記アクセス制御部は、所定経過時間後を送信タイミングとした場合における前記送信データの伝送完了までのスループットの期待値を、前記所定経過時間後における前記パターンの生起確率と、送信データ量を当該パターンにおいてアイドル状態である無線チャネルを用いた伝送の伝送完了までの時間で除算したものとの積の前記パターンごとの総和によって算出する、請求項4記載の無線通信装置。
- 前記アクセス制御部は、前記生起確率に基づいて、送信データに関する伝送完了までの未使用の無線リソース量の期待値を最小化する送信タイミングで、前記送信データの送信を行う、請求項1記載の無線通信装置。
- 前記アクセス制御部は、所定経過時間後を送信タイミングとした場合における前記送信データの伝送完了までの未使用の無線リソース量の期待値を、前記所定経過時間後における前記パターンの生起確率と、当該パターンにおいてアイドル状態である無線チャネルを用いた伝送の伝送完了までの時間における全無線リソース量から、当該パターンにおいてアイドル状態である無線チャネルを用いた伝送の送信時間に使用する無線リソース量を減算したものとの積の前記パターンごとの総和によって算出する、請求項6記載の無線通信装置。
- 前記アクセス制御部は、前記複数の周波数帯における前記複数の無線チャネルのすべてがビジー状態であるパターンについて、送信データの要求品質に応じた伝送レートを用いて、送信タイミングを決定する、請求項1から請求項7のいずれか記載の無線通信装置。
- 互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して、信号を送信するための無線通信方法であって、
送信データを前記複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各前記周波数帯ごとに送信パケットを生成するステップと、
各前記周波数帯ごとに、前記送信パケットのデジタル信号を対応する前記周波数帯ごとの高周波信号に変換するステップと、
前記複数の周波数帯に共通に設けられる局部発振器により、前記高周波信号に変換する処理のためのクロック信号を生成するステップと、
前記複数の周波数帯において前記複数の無線チャネルの利用状況を観測するステップと、
観測された前記利用状況に応じて、所定時間経過後のチャネル利用状況を予測して、無線チャネルがアイドル状態である確率を複数の所定経過時間ごとに示す予測アイドル確率を生成するステップと、
前記予測アイドル確率を用いて、前記複数の周波数帯における前記複数の無線チャネルに関するビジー状態、アイドル状態のパターンごとの生起確率を前記複数の所定経過時間ごとに算出し、前記生起確率に基づいて、前記複数の無線チャネルにより、各前記部分データを前記複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信するステップとを備える、無線通信方法。
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