JP2020010115A - Radio communications system, radio communication method and radio base station - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の稠密環境において、各無線局のＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）制御に起因するスループットの低下を改善する無線通信システム、無線通信方法および無線基地局に関する。 The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication method, and a wireless communication method for improving a decrease in throughput caused by CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) control of each wireless station in a dense environment of a wireless LAN (Local Area Network). Related to wireless base stations.
近年、ノートパソコンやスマートフォン等の持ち運び可能で高性能な無線端末の普及により企業や公共スペースだけではなく、一般家庭でもIEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮが広く使われるようになっている。IEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮには、 2.4ＧHz帯を用いるIEEE802.11b/g/n 規格の無線ＬＡＮと、５ＧHz帯を用いるIEEE802.11a/n/ac規格の無線ＬＡＮがある。 2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of portable and high-performance wireless terminals such as notebook computers and smartphones, wireless LANs of the IEEE802.11 standard have been widely used not only in corporations and public spaces, but also in ordinary households. The wireless LAN of the IEEE802.11 standard includes a wireless LAN of the IEEE802.11b / g / n standard using the 2.4 GHz band and a wireless LAN of the IEEE802.11a / n / ac standard using the 5 GHz band.
IEEE802.11ｂ規格やIEEE802.11ｇ規格の無線ＬＡＮでは、2400ＭHzから2483.5ＭHz間に５ＭHz間隔で13チャネルが用意されている。ただし、同一場所で複数のチャネルを使用する際は、干渉を避けるためスペクトルが重ならないようにチャネルを使用すると最大で３チャネル、場合によっては４チャネルまで同時に使用できる。 In a wireless LAN based on the IEEE802.11b standard or the IEEE802.11g standard, 13 channels are prepared at intervals of 5 MHz between 2400 MHz and 2483.5 MHz. However, when a plurality of channels are used in the same place, if channels are used so that spectra do not overlap in order to avoid interference, up to three channels, and in some cases, up to four channels can be used simultaneously.
IEEE802.11ａ規格の無線ＬＡＮでは、日本の場合は、5170ＭHzから5330ＭHz間と、5490ＭHzから5710ＭHz間で、それぞれ互いに重ならない８チャネルおよび11チャネルの合計19チャネルが規定されている。なお、IEEE802.11ａ規格では、チャネル当たりの帯域幅が20ＭHzに固定されている。 In the wireless LAN of the IEEE802.11a standard, in the case of Japan, a total of 19 channels are defined between 5170 MHz and 5330 MHz and between 5490 MHz and 5710 MHz. In the IEEE 802.11a standard, the bandwidth per channel is fixed at 20 MHz.
無線ＬＡＮの最大伝送速度は、IEEE802.11ｂ規格の場合は11Ｍbps であり、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格の場合は54Ｍbps である。ただし、ここでの伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度である。実際にはＭＡＣ（Medium Access Control ）レイヤでの伝送効率が50〜70％程度であるため、実際のスループットの上限値はIEEE802.11ｂ規格では５Ｍbps 程度、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格では30Ｍbps 程度である。また、伝送速度は、情報を送信しようとする無線局が増えればさらに低下する。 The maximum transmission speed of the wireless LAN is 11 Mbps in the case of the IEEE802.11b standard, and 54 Mbps in the case of the IEEE802.11a standard or the IEEE802.11g standard. However, the transmission speed here is the transmission speed on the physical layer. Actually, since the transmission efficiency in the MAC (Medium Access Control) layer is about 50 to 70%, the upper limit of the actual throughput is about 5 Mbps in the IEEE802.11b standard, and 30 Mbps in the IEEE802.11a standard or the IEEE802.11g standard. It is about. Further, the transmission speed further decreases as the number of wireless stations transmitting information increases.
一方で、有線ＬＡＮでは、Ethernet（登録商標）の100Base-T インタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Fiber to the home)の普及から、 100Ｍbps 〜１Ｇbps 級の高速回線の提供が普及しており、無線ＬＡＮにおいても更なる伝送速度の高速化が求められている。 On the other hand, in the wired LAN, 100 Mbps to 1 Gbps class high-speed line has been provided due to the spread of FTTH (Fiber to the home) using optical fiber in each home, including 100Base-T interface of Ethernet (registered trademark). It has become widespread, and a further increase in transmission speed is required for wireless LANs.
そのため、2009年に標準化が完了したIEEE802.11ｎ規格では、これまで20ＭHzと固定されていたチャネル帯域幅が最大で40ＭHzに拡大され、また、空間多重送信技術（ＭＩＭＯ：Multiple input multiple output）技術の導入が決定された。IEEE802.11ｎ規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で 600Ｍbps の通信速度を実現可能である。 Therefore, in the IEEE 802.11n standard, which was completed in 2009, the channel bandwidth, which had been fixed at 20 MHz, was expanded to 40 MHz at the maximum, and the spatial multiplexing transmission technology (MIMO: Multiple input multiple output) technology was The introduction has been decided. When transmission and reception are performed by applying all the functions specified in the IEEE 802.11n standard, a communication speed of 600 Mbps at the maximum can be realized in the physical layer.
さらに、2013年に標準化が完了したIEEE802.11ac規格では、チャネル帯域幅を80ＭHzや最大で 160ＭHz（または80＋80ＭHz）まで拡大することや、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）を適用したマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）送信方法の導入が決定している。IEEE802.11ac規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で約 6.9Ｇbps の通信速度を実現可能である。 In addition, in the IEEE 802.11ac standard, which was completed in 2013, the channel bandwidth can be increased to 80 MHz or a maximum of 160 MHz (or 80 + 80 MHz), and the multi-band using space division multiple access (SDMA) can be used. The introduction of the user MIMO (MU-MIMO) transmission method has been decided. When transmission and reception are performed by applying all the functions specified in the IEEE802.11ac standard, a communication speed of up to about 6.9 Gbps can be realized in the physical layer.
また、現在策定中のIEEE802.11ax規格では、上記の20ＭHz，40ＭHz，80ＭHz， 160ＭHz，80＋80ＭHzのチャネルを細かいサブチャネルに分け、フレームの送受信ができるＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) が規定される見込みである。ＯＦＤＭＡを用いると、上記チャネルを細かいサブチャネルに分けてリソースユニット単位で複数の無線局による同時送信が可能となる。さらに、IEEE802.11ax規格では、キャリアセンス閾値（ＣＣＡ閾値）制御により周辺の他セルからの干渉を抑えつつ通信機会を増大する機能が規定される見込みである（非特許文献１）。 In addition, the IEEE802.11ax standard that is currently being formulated is expected to define OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) that can divide the above 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz, and 80 + 80 MHz channels into fine sub-channels and transmit and receive frames. It is. When OFDMA is used, the above-mentioned channel can be divided into small sub-channels, and simultaneous transmission by a plurality of radio stations can be performed in resource unit units. Further, in the IEEE 802.11ax standard, it is expected that a function of increasing a communication opportunity while suppressing interference from neighboring cells by carrier sense threshold (CCA threshold) control (Non-Patent Document 1).
IEEE802.11規格の無線ＬＡＮは、 2.4ＧHz帯または５ＧHz帯の免許不要な周波数帯で運用するため、IEEE802.11規格の無線基地局は、無線ＬＡＮセル（ＢＳＳ：Basic Service Set ）を形成する際に、自無線基地局で対応可能な周波数チャネルの中から１つの周波数チャネルを選択して運用する。 Since the wireless LAN of the IEEE802.11 standard operates in the unlicensed frequency band of the 2.4 GHz band or the 5 GHz band, the wireless base station of the IEEE802.11 standard is used when forming a wireless LAN cell (BSS: Basic Service Set). Then, one frequency channel is selected from the frequency channels that can be supported by the own radio base station and operated.
自セルで使用するチャネル、帯域幅およびそれ以外のパラメータの設定値および自無線基地局において対応可能なその他のパラメータは、定期的に送信するBeaconフレームや、無線端末から受信するProbe Request フレームに対するProbe responseフレーム等に記載し、運用が決定された周波数チャネル上でフレームを送信し、配下の無線端末および周辺の他無線局に通知することで、セルの運用を行っている。 The channel used in the own cell, the set values of the bandwidth and other parameters and other parameters that can be supported by the own wireless base station include a Beacon frame periodically transmitted and a Probe Request frame received from a wireless terminal. The cell is operated by transmitting the frame in a response frame or the like, transmitting the frame on the frequency channel for which the operation is determined, and notifying the subordinate radio terminals and other radio stations in the vicinity.
無線基地局において、周波数チャネルや帯域幅およびその他のパラメータの選択および設定方法には、次の４つの方法がある。
(1) 無線基地局の製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータ値をそのまま使用する方法
(2) 無線基地局を運用するユーザが手動で設定した値を使用する方法
(3) 各無線基地局が起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値を選択して設定する方法
(4) 無線ＬＡＮコントローラなどの集中制御局で決定されたパラメータ値を設定する方法
In the radio base station, there are the following four methods for selecting and setting frequency channels, bandwidths, and other parameters.
(1) How to use the default parameter values set by the wireless base station manufacturer
(2) Using a value manually set by the user operating the wireless base station
(3) A method in which each wireless base station autonomously selects and sets parameter values based on wireless environment information detected by the wireless base station at the time of startup
(4) Method of setting parameter values determined by central control station such as wireless LAN controller
また、同一場所で同時に使えるチャネル数は、通信に用いるチャネル帯域幅によって、 2.4ＧHz帯の無線ＬＡＮでは３つ、５ＧHz帯の無線ＬＡＮでは２つ，４つ，９つ，または19のチャネルになるので、実際に無線ＬＡＮを導入する際には無線基地局が自ＢＳＳ内で使用するチャネルを選択する必要がある（非特許文献２）。 In addition, the number of channels that can be used simultaneously in the same place is 3 in a 2.4 GHz band wireless LAN, 2, 4, 9, or 19 channels in a 5 GHz band wireless LAN, depending on the channel bandwidth used for communication. Therefore, when actually introducing a wireless LAN, it is necessary for the wireless base station to select a channel to be used in its own BSS (Non-Patent Document 2).
チャネル帯域幅を40ＭHz、80ＭHz、 160ＭHzまたは80＋80ＭHzと広くする場合、５ＧHz帯において同一場所で同時に使えるチャネル数は、チャネル帯域幅が20ＭHzで19チャネルだったものが、９チャネル、４チャネル、２チャネルと少なくなる。すなわち、チャネル帯域幅が増加するにつれて、使えるチャネル数が低減することになる。 If the channel bandwidth is widened to 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz or 80 + 80 MHz, the number of channels that can be used simultaneously in the same place in the 5 GHz band is 9 channels, 20 channels and 20 channels, but 9 channels, 4 channels, and 2 channels. Less. That is, as the channel bandwidth increases, the number of available channels decreases.
使用可能なチャネル数よりもＢＳＳ数が多い無線ＬＡＮの稠密環境では、複数のＢＳＳが同一チャネルを使うことになる（ＯＢＳＳ：Overlapping BSS ）。そのため無線ＬＡＮでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）を用いて、キャリアセンスによりチャネルが空いているときにのみデータの送信を行う自律分散的なアクセス制御が使われている。 In a dense environment of a wireless LAN where the number of BSSs is larger than the number of available channels, a plurality of BSSs use the same channel (OBSS: Overlapping BSS). For this reason, in a wireless LAN, autonomous decentralized access control that uses CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) to transmit data only when a channel is free due to carrier sense is used.
具体的には、送信要求が発生した無線局は、まず所定のセンシング期間（ＤＩＦＳ：Distributed Inter-Frame Space ）だけキャリアセンスを行って無線媒体の状態を監視し、この間に他の無線局による送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行う。無線局は、引き続きランダム・バックオフ期間中もキャリアセンスを行うが、この間にも他の無線局による送信信号が存在しない場合に、チャネルの利用権を得る。なお、他の無線局による送受信は、予め設定されたキャリアセンス閾値よりも大きな信号を受信するか否かで判断される。チャネルの利用権を得た無線局は、同一ＢＳＳ内の他の無線局にデータを送信し、またそれらの無線局からデータを受信できる。このようなＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行う場合、同一チャネルを使用する無線ＬＡＮの稠密環境では、キャリアセンスによりチャネルがビジーになる頻度が高くなるためスループットが低下する。したがって、周辺環境をモニタリングし、使用するチャネル、送信電力値、キャリアセンス閾値、減衰値、ＯＦＤＭＡリソースユニット、収容トラヒック量や、環境情報に応じて同時送信の選定などを適切に実施することが重要になる。 Specifically, the wireless station that has issued the transmission request first performs carrier sense for a predetermined sensing period (DIFS: Distributed Inter-Frame Space) to monitor the state of the wireless medium, and during this time, performs transmission by another wireless station. If no signal is present, perform random backoff. The wireless station continues to perform carrier sensing during the random back-off period, but also obtains the right to use the channel when there is no transmission signal from another wireless station during this period. It should be noted that transmission / reception by another wireless station is determined by whether or not a signal larger than a preset carrier sense threshold is received. The wireless station that has obtained the right to use the channel can transmit data to and receive data from other wireless stations in the same BSS. When performing such CSMA / CA control, in a dense environment of a wireless LAN using the same channel, the frequency at which the channel becomes busy due to carrier sense increases, and the throughput decreases. Therefore, it is important to monitor the surrounding environment and appropriately select the simultaneous transmission according to the channel to be used, the transmission power value, the carrier sense threshold value, the attenuation value, the OFDMA resource unit, the accommodated traffic volume, and the environment information. become.
無線基地局におけるチャネルの選択などの上記パラメータの選択方法は、IEEE802.11標準規格で定まっていないため、各ベンダーが独自の方法を採用している。 The method of selecting the above parameters such as the channel selection in the wireless base station is not defined in the IEEE802.11 standard, so each vendor adopts a unique method.
高効率無線ＬＡＮ規格（IEEE802.11ax）では、ＯＦＤＭＡを用いた複数の無線端末局による同時送信機能と、ＣＣＡ閾値制御により周辺の他セルからの干渉を抑えつつ通信機会を増大する機能が規定される見込みである。 The high-efficiency wireless LAN standard (IEEE802.11ax) specifies a function of simultaneous transmission by a plurality of wireless terminals using OFDMA and a function of increasing communication opportunities while suppressing interference from other neighboring cells by controlling CCA thresholds. It is expected to be.
IEEE802.11ax時代において、これらのＯＦＤＭＡおよびＣＣＡ閾値制御の効果を最大限に活かすためには、同時送信を実施する無線端末局の適切な選定と、各々の無線端末局で用いるＣＣＡ閾値の適切な設定が重要である。 In the IEEE802.11ax era, in order to maximize the effects of these OFDMA and CCA threshold control, appropriate selection of wireless terminal stations that perform simultaneous transmission and appropriate selection of CCA thresholds used in each wireless terminal station are required. The settings are important.
本発明は、ＯＦＤＭＡによる同時送信を行う無線端末局のグループ化と、各グループの無線端末局に設定するＣＣＡ閾値を最適化することにより、複数の無線端末局の同時送信機会を増加させてスループットの向上および遅延時間の短縮を可能にする無線通信システム、無線通信方法および無線基地局を提供することを目的とする。 The present invention increases the opportunity for simultaneous transmission of a plurality of wireless terminal stations by grouping wireless terminal stations performing simultaneous transmission by OFDMA and optimizing a CCA threshold set for wireless terminal stations in each group, thereby increasing throughput. It is an object of the present invention to provide a wireless communication system, a wireless communication method, and a wireless base station, which can improve wireless communication and reduce delay time.
第１の発明は、共用無線周波数帯上で、無線基地局の自セルに属する複数の無線端末局がＯＦＤＭＡを用いて同時送信する無線通信システムにおいて、無線基地局は、自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得部と、無線環境情報に基づいて自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピング部と、無線端末局グルーピング部で生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリング部と、無線端末局グルーピング部で生成された各グループに、無線環境情報に応じて同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御部とを備え、各グループの複数の無線端末局は、スケジューリング部で調整された送信機会に、パラメータ制御部で設定されたパラメータを用いて同時送信を行う構成である。 A first invention is a wireless communication system in which a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell of a wireless base station transmit simultaneously using OFDMA on a shared wireless frequency band, wherein the wireless base station includes a plurality of wireless terminals belonging to the own cell. A wireless environment information acquisition unit that acquires wireless environment information of the wireless terminal station, a wireless terminal station grouping unit that groups a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information, and a wireless terminal station grouping unit. A scheduling unit that adjusts the transmission opportunity of each group, and a parameter control unit that calculates and sets parameters necessary for simultaneous transmission according to the radio environment information for each group generated by the wireless terminal station grouping unit. Provided, the plurality of wireless terminal stations of each group, the transmission opportunity adjusted by the scheduling unit, the parameter set by the parameter control unit It is configured to perform simultaneous transmission using.
無線環境情報取得部は、無線基地局と無線端末局との間の信号強度を示すＲＳＳＩ値を取得する構成としてもよい。 The wireless environment information acquiring unit may be configured to acquire an RSSI value indicating a signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station.
無線端末局グルーピング部は、同時送信が可能な無線端末局の台数を上限に、ＲＳＳＩ値が近接する複数の無線端末局を同一グループに振り分ける構成としてもよい。 The wireless terminal station grouping unit may be configured to allocate a plurality of wireless terminal stations having close RSSI values to the same group, with the upper limit of the number of wireless terminal stations capable of simultaneous transmission.
スケジューリング部は、各グループに対して所定の順番に送信機会を与えるアクセス権をスケジューリングする構成としてもよい。 The scheduling unit may be configured to schedule an access right for giving a transmission opportunity to each group in a predetermined order.
パラメータ制御部は、パラメータとして、同一グループの複数の無線端末局の中から最小のＲＳＳＩ値に対応する当該グループのＣＣＡ閾値を算出し、同一グループの複数の無線端末局に同一のＣＣＡ閾値を設定する構成としてもよい。 The parameter control unit calculates, as a parameter, a CCA threshold value of the group corresponding to the minimum RSSI value from a plurality of wireless terminal stations of the same group, and sets the same CCA threshold value to a plurality of wireless terminal stations of the same group It is good also as a structure which performs.
第２の発明は、共用無線周波数帯上で、無線基地局の自セルに属する複数の無線端末局がＯＦＤＭＡを用いて同時送信する無線通信方法において、無線基地局は、自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得ステップと、無線環境情報に基づいて自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピングステップと、無線端末局グルーピングステップで生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリングステップと、無線端末局グルーピングステップで生成された各グループに、無線環境情報に応じて同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御ステップとを有し、各グループの複数の無線端末局は、スケジューリングステップで調整された送信機会に、パラメータ制御ステップで設定されたパラメータを用いて同時送信を行う。 A second invention is a wireless communication method in which a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell of a wireless base station transmit simultaneously using OFDMA on a shared wireless frequency band, wherein the wireless base station includes a plurality of wireless terminals belonging to the own cell. A wireless environment information obtaining step of obtaining wireless environment information of the wireless terminal station, a wireless terminal station grouping step of grouping a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information, and a wireless terminal station grouping step. A scheduling step of adjusting the transmission opportunity of each group, and a parameter control step of calculating and setting parameters required for simultaneous transmission according to the radio environment information for each group generated in the wireless terminal station grouping step. Having a plurality of wireless terminals in each group, at the transmission opportunity adjusted in the scheduling step, Simultaneous transmission using the parameters set by the parameter control step.
第２の発明の無線通信方法において、無線環境情報取得ステップは、無線基地局と無線端末局との間の信号強度を示すＲＳＳＩ値を取得する処理を行い、無線端末局グルーピングステップは、同時送信が可能な無線端末局の台数を上限に、ＲＳＳＩ値が近接する複数の無線端末局を同一グループに振り分ける処理を行い、スケジューリングステップは、各グループに対して所定の順番に送信機会を与えるアクセス権をスケジューリングする処理を行い、パラメータ制御ステップは、パラメータとして、同一グループの複数の無線端末局の中から最小のＲＳＳＩ値に対応する当該グループのＣＣＡ閾値を算出し、同一グループの複数の無線端末局に同一のＣＣＡ閾値を設定する処理を行う。 In the wireless communication method according to the second aspect, the wireless environment information acquiring step performs a process of acquiring an RSSI value indicating a signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station, and the wireless terminal station grouping step performs simultaneous transmission. Performing a process of allocating a plurality of wireless terminal stations having close RSSI values to the same group, with an upper limit of the number of wireless terminal stations capable of performing the above operation. The scheduling step includes an access right for giving a transmission opportunity to each group in a predetermined order. The parameter control step calculates the CCA threshold value of the group corresponding to the minimum RSSI value from the plurality of wireless terminal stations of the same group as a parameter, and calculates the plurality of wireless terminal stations of the same group. To set the same CCA threshold value for.
第３の発明は、共用無線周波数帯上で、無線基地局の自セルに属する複数の無線端末局がＯＦＤＭＡを用いて同時送信する無線通信システムの無線基地局において、自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得部と、無線環境情報に基づいて自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピング部と、無線端末局グルーピング部で生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリング部と、無線端末局グルーピング部で生成された各グループに、無線環境情報に応じて同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御部とを備え、各グループの複数の無線端末局に対して、スケジューリング部で調整された送信機会に、パラメータ制御部で設定されたパラメータを用いて同時送信を行わせる構成である。 According to a third aspect of the present invention, in a wireless base station of a wireless communication system in which a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell of a wireless base station transmit simultaneously using OFDMA on a shared wireless frequency band, A wireless environment information acquisition unit for acquiring wireless environment information of a terminal station, a wireless terminal station grouping unit for grouping a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information, and a wireless terminal station grouping unit. A scheduling unit that adjusts transmission opportunities of each group, and a parameter control unit that calculates and sets parameters necessary for simultaneous transmission according to wireless environment information for each group generated by the wireless terminal station grouping unit. The parameter set by the parameter control unit is transmitted to the plurality of wireless terminal stations in each group at the transmission opportunity adjusted by the scheduling unit. It is configured to carry out the simultaneous transmission using the data.
本発明、共用無線周波数帯を用いる無線基地局および無線端末局が密集している環境において、ＯＦＤＭＡによる同時送信が可能な無線端末局のグルーピングを行い、グループごとにＣＣＡ閾値を設定しているため、無線端末局における同時送信機会が増加し、スループットが向上する。また、送信機会が増えるため無線端末局のアクセス時間が短くなり、トラヒックの遅延時間が短くなる効果も期待できる。 According to the present invention, in an environment where radio base stations and radio terminal stations using a shared radio frequency band are dense, radio terminal stations capable of simultaneous transmission by OFDMA are grouped, and a CCA threshold is set for each group. Thus, the opportunity for simultaneous transmission in the wireless terminal station increases, and the throughput improves. In addition, since the transmission opportunity increases, the access time of the wireless terminal station is shortened, and the effect of shortening the traffic delay time can be expected.
図１は、本発明の無線通信システムの構成例を示す。
図１において、無線基地局ＡＰは、無線端末局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ６をグルーピングし、グループごとに送信機会を与えるアクセス権のスケジューリングとＣＣＡ閾値を設定する。各グループの無線端末局ＳＴＡは、設定されたスケジューリングとＣＣＡ閾値によるアクセス制御を行い、共用無線周波数帯上でＯＦＤＭＡを用いて同時送信する。以下、無線基地局ＡＰにおける無線端末局ＳＴＡのグルーピングの方法、スケジューリングの方法、およびＣＣＡ閾値の設定方法について説明する。
FIG. 1 shows a configuration example of a wireless communication system of the present invention.
In FIG. 1, the radio base station AP groups the radio terminal stations STA1 to STA6, sets an access right for giving a transmission opportunity for each group, and sets a CCA threshold. The wireless terminal stations STA of each group perform access control based on the set scheduling and the CCA threshold, and perform simultaneous transmission using OFDMA on a shared wireless frequency band. Hereinafter, a grouping method, a scheduling method, and a CCA threshold setting method of the wireless terminal stations STA in the wireless base station AP will be described.
図２は、無線基地局ＡＰおよび無線端末局ＳＴＡの構成例を示す。
図２において、無線基地局ＡＰは、無線端末局ＳＴＡとデータ送受信を行う無線通信部１１と、自セルに属する無線端末局ＳＴＡの無線環境情報（ＲＳＳＩやＳＩＮＲ）を取得する無線環境情報取得部１２と、その無線環境情報に基づいて自セルに属する無線端末局ＳＴＡのグルーピングを行う無線端末局グルーピング部１３と、グループごとの送信機会を調整するスケジューリング部１４と、グループごとに適切なパラメータ（ＣＣＡ閾値）を算出して設定するパラメータ制御部１５と、キャリアセンスによりアクセス権を獲得するアクセス権獲得部１６とにより構成される。
FIG. 2 shows a configuration example of the wireless base station AP and the wireless terminal station STA.
In FIG. 2, a wireless base station AP includes a
無線端末局ＳＴＡは、無線基地局ＡＰとデータ送受信を行う無線通信部２１と、無線基地局ＡＰから通知されたグルーピング情報、スケジューリング情報、パラメータを保持する無線基地局通知情報保持部２２と、そのパラメータを用いたキャリアセンスによりアクセス権を獲得するアクセス権獲得部２３と、そのグルーピングおよびスケジューリングに従ってＯＦＤＭＡを用いた同時送信を行う送信制御部２４とにより構成される。
The wireless terminal station STA includes: a
図３は、無線基地局ＡＰの処理手順例を示す。
図３において、無線基地局ＡＰの無線環境情報取得部１２は、自セルに属する無線端末局ＳＴＡの無線環境情報として、無線基地局ＡＰと無線端末局ＳＴＡとの間の信号強度を示すＲＳＳＩ値を取得する（Ｓ１）。
FIG. 3 shows a processing procedure example of the wireless base station AP.
In FIG. 3, the radio environment
次に、無線端末局グルーピング部１３は、ＲＳＳＩ値に基づいて自セルに属する無線端末局ＳＴＡのグルーピングを行う（Ｓ２）。まず、グループに所属するＳＴＡ台数の上限として、ＯＦＤＭＡにより同時送信可能な台数を設定する。次に、同時送信可能台数を上限に、ＲＳＳＩ値が近接するＳＴＡを同一グループに振り分ける。すなわち、同一グループのＳＴＡのＲＳＳＩ値は所定の範囲内となり、グループごとにＲＳＳＩ値の所定の範囲は異なることになる。図１に示す例では、グループ１はＳＴＡ１，ＳＴＡ２、グループ２はＳＴＡ３，ＳＴＡ４、グループ３はＳＴＡ５，ＳＴＡ６となる。ここでは、グループ１，２，３の順にＲＳＳＩ値は小さくなるが、各グループで同時送信しようとするＳＴＡのＲＳＳＩ値は所定の範囲内で近接している。
Next, the wireless terminal
次に、スケジューリング部１４は、グループごとの送信機会を調整するスケジューリングを行う（Ｓ３）。例えば、図４に矢印で示すように、グループ１，２，３の順番に送信機会を与えることにより、グループ間の送信機会の均等化を図る。
Next, the
次に、パラメータ制御部１５は、グループごとのパラメータとして、グループに属する無線端末局ＳＴＡのＲＳＳＩ値に反比例する、例えばＲＳＳＩ値の最小値に対応するＣＣＡ閾値を算出して設定する（Ｓ４）。ＣＣＡ閾値を調整することにより信号受信感度を変更できる。例えば、ＣＣＡ閾値を−75dBｍに設定すると、−75dBｍ以上の信号のみを受信することになる。本発明では、各グループに属する全ての無線端末局ＳＴＡに対して同一のＣＣＡ閾値を設定する。
Next, the
ここで、無線基地局ＡＰは、各グループに属する全ての無線端末局ＳＴＡからの信号を正常に受信する必要があるため、設定するＣＣＡ閾値は、当該グループの中でＡＰ−ＳＴＡ間のＲＳＳＩ値が最小の無線端末局ＳＴＡ、すなわち最も受信信号レベルが弱い無線端末局ＳＴＡに合わせる。 Here, since the wireless base station AP needs to normally receive signals from all wireless terminal stations STA belonging to each group, the CCA threshold to be set is the RSSI value between the AP and the STA in the group. Is set to the smallest wireless terminal station STA, that is, the wireless terminal station STA having the weakest received signal level.
各グループの複数の無線端末局ＳＴＡは、グループごとに設定されるスケジューリングの順番で、無線基地局で算出され通知されたＣＣＡ閾値を用いてアクセス制御を行い、送信権を獲得したときに、ＯＦＤＭＡを用いて同時送信する。 The plurality of wireless terminal stations STA of each group perform access control using the CCA threshold calculated and notified by the wireless base station in the order of scheduling set for each group, and obtain an OFDMA To transmit simultaneously.
図５は、本発明による効果を示す計算機シミュレーション結果を示す。
図５において、横軸は無線基地局ＡＰの密度、縦軸は無線通信システム全体のスループットである。Ａ１はグルーピングおよびＣＣＡ閾値制御を行わない場合であり、Ａ２はランダムグルーピングとグループごとのＣＣＡ閾値制御を行う場合であり、Ａ３は本発明によるグルーピングとグループごとのＣＣＡ閾値制御を行う場合である。
FIG. 5 shows a computer simulation result showing the effect of the present invention.
In FIG. 5, the horizontal axis represents the density of the wireless base station AP, and the vertical axis represents the throughput of the entire wireless communication system. A1 is a case where grouping and CCA threshold control are not performed, A2 is a case where random grouping and CCA threshold control for each group are performed, and A3 is a case where grouping and CCA threshold control for each group are performed according to the present invention.
Ａ３の場合は、ＲＳＳＩ値がほぼ同等な無線端末局ＳＴＡをグループ化し、かつ無線基地局ＡＰに近い（ＲＳＳＩ値が大きい）グループほどＣＣＡ閾値を大きくするため、同時送信がしやすいパラメータ設定となり、スループットの向上および遅延時間の短縮が可能になる。一方、Ａ２の場合は、グルーピングがランダムのため、グループごとにＣＣＡ閾値制御を行っても、同時送信によるスループットの改善効果が小さい。 In the case of A3, the wireless terminal stations STA having substantially the same RSSI value are grouped, and a group closer to the wireless base station AP (having a larger RSSI value) has a larger CCA threshold. It is possible to improve the throughput and shorten the delay time. On the other hand, in the case of A2, since the grouping is random, even if CCA threshold control is performed for each group, the effect of improving the throughput by simultaneous transmission is small.
１１ 無線通信部
１２ 無線環境情報取得部
１３ 無線端末局グルーピング部
１４ スケジューリング部
１５ パラメータ制御部
１６ アクセス権獲得部
２１ 無線通信部
２２ 無線基地局通知情報保持部
２３ アクセス権獲得部
２４ 送信制御部
Claims (8)
前記無線基地局は、
前記自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得部と、
前記無線環境情報に基づいて前記自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピング部と、
前記無線端末局グルーピング部で生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリング部と、
前記無線端末局グルーピング部で生成された各グループに、前記無線環境情報に応じて前記同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御部と
を備え、
前記各グループの複数の無線端末局は、前記スケジューリング部で調整された送信機会に、前記パラメータ制御部で設定された前記パラメータを用いて前記同時送信を行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 In a wireless communication system in which a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell of a wireless base station transmit simultaneously using OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) on a shared wireless frequency band,
The wireless base station includes:
A wireless environment information acquisition unit that acquires wireless environment information of a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell,
A wireless terminal station grouping unit that performs grouping of a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information,
A scheduling unit that adjusts transmission opportunities of each group generated by the wireless terminal station grouping unit,
For each group generated by the wireless terminal station grouping unit, a parameter control unit that calculates and sets parameters necessary for the simultaneous transmission according to the wireless environment information,
The plurality of wireless terminal stations in each group perform the simultaneous transmission using the parameters set by the parameter control unit at the transmission opportunity adjusted by the scheduling unit. system.
前記無線環境情報取得部は、前記無線基地局と前記無線端末局との間の信号強度を示すＲＳＳＩ値を取得する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1,
The wireless communication system, wherein the wireless environment information obtaining unit obtains an RSSI value indicating a signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station.
前記無線端末局グルーピング部は、前記同時送信が可能な無線端末局の台数を上限に、前記ＲＳＳＩ値が近接する複数の無線端末局を同一グループに振り分ける構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 2,
A wireless communication system, wherein the wireless terminal station grouping unit is configured to sort a plurality of wireless terminal stations having the same RSSI value into the same group with an upper limit of the number of wireless terminal stations capable of simultaneous transmission. .
前記スケジューリング部は、前記各グループに対して所定の順番に前記送信機会を与えるアクセス権をスケジューリングする構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1,
The wireless communication system, wherein the scheduling unit is configured to schedule an access right for giving the transmission opportunity to each group in a predetermined order.
前記パラメータ制御部は、前記パラメータとして、同一グループの複数の無線端末局の中から最小の前記ＲＳＳＩ値に対応する当該グループのＣＣＡ閾値を算出し、同一グループの複数の無線端末局に同一のＣＣＡ閾値を設定する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 2,
The parameter control unit calculates, as the parameter, a CCA threshold value of the group corresponding to the minimum RSSI value among a plurality of wireless terminal stations of the same group, and assigns the same CCA threshold value to a plurality of wireless terminal stations of the same group. A wireless communication system having a configuration for setting a threshold value.
前記無線基地局は、
前記自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得ステップと、
前記無線環境情報に基づいて前記自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピングステップと、
前記無線端末局グルーピングステップで生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリングステップと、
前記無線端末局グルーピングステップで生成された各グループに、前記無線環境情報に応じて前記同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御ステップと
を有し、
前記各グループの複数の無線端末局は、前記スケジューリングステップで調整された送信機会に、前記パラメータ制御ステップで設定された前記パラメータを用いて前記同時送信を行う
ことを特徴とする無線通信方法。 In a wireless communication method in which a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell of a wireless base station transmit simultaneously using OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) on a shared wireless frequency band,
The wireless base station includes:
Wireless environment information obtaining step of obtaining wireless environment information of a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell,
A wireless terminal station grouping step of grouping a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information,
Scheduling step of adjusting the transmission opportunity of each group generated in the wireless terminal station grouping step,
A parameter control step of calculating and setting parameters necessary for the simultaneous transmission according to the wireless environment information, for each group generated in the wireless terminal station grouping step,
A wireless communication method, wherein the plurality of wireless terminal stations in each group perform the simultaneous transmission using the parameters set in the parameter control step, at the transmission opportunity adjusted in the scheduling step.
前記無線環境情報取得ステップは、前記無線基地局と前記無線端末局との間の信号強度を示すＲＳＳＩ値を取得する処理を行い、
前記無線端末局グルーピングステップは、前記同時送信が可能な無線端末局の台数を上限に、前記ＲＳＳＩ値が近接する複数の無線端末局を同一グループに振り分ける処理を行い、
前記スケジューリングステップは、前記各グループに対して所定の順番に前記送信機会を与えるアクセス権をスケジューリングする処理を行い、
前記パラメータ制御ステップは、前記パラメータとして、同一グループの複数の無線端末局の中から最小の前記ＲＳＳＩ値に対応する当該グループのＣＣＡ閾値を算出し、同一グループの複数の無線端末局に同一のＣＣＡ閾値を設定する処理を行う
ことを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 6,
The wireless environment information obtaining step performs a process of obtaining an RSSI value indicating a signal strength between the wireless base station and the wireless terminal station,
The wireless terminal station grouping step performs a process of allocating a plurality of wireless terminal stations having the same RSSI value to the same group, with the upper limit of the number of wireless terminal stations capable of simultaneous transmission,
The scheduling step performs a process of scheduling an access right to give the transmission opportunity in a predetermined order for each group,
The parameter control step includes calculating, as the parameter, a CCA threshold value of the group corresponding to the minimum RSSI value from a plurality of wireless terminal stations of the same group, and setting the same CCA threshold value to a plurality of wireless terminal stations of the same group. A wireless communication method characterized by performing a process of setting a threshold.
前記自セルに属する複数の無線端末局の無線環境情報を取得する無線環境情報取得部と、
前記無線環境情報に基づいて前記自セルに属する複数の無線端末局のグルーピングを行う無線端末局グルーピング部と、
前記無線端末局グルーピング部で生成された各グループの送信機会を調整するスケジューリング部と、
前記無線端末局グルーピング部で生成された各グループに、前記無線環境情報に応じて前記同時送信に必要なパラメータを算出して設定するパラメータ制御部と
を備え、
前記各グループの複数の無線端末局に対して、前記スケジューリング部で調整された送信機会に、前記パラメータ制御部で設定された前記パラメータを用いて前記同時送信を行わせる構成である ことを特徴とする無線基地局。 On a shared radio frequency band, in a radio base station of a radio communication system in which a plurality of radio terminal stations belonging to the cell of the radio base station transmit simultaneously using OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access),
A wireless environment information acquisition unit that acquires wireless environment information of a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell,
A wireless terminal station grouping unit that performs grouping of a plurality of wireless terminal stations belonging to the own cell based on the wireless environment information,
A scheduling unit that adjusts transmission opportunities of each group generated by the wireless terminal station grouping unit,
For each group generated by the wireless terminal station grouping unit, a parameter control unit that calculates and sets parameters necessary for the simultaneous transmission according to the wireless environment information,
A configuration in which the plurality of wireless terminal stations in each group are configured to perform the simultaneous transmission using the parameters set by the parameter control unit, at a transmission opportunity adjusted by the scheduling unit. Wireless base station.
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