JP4261561B2 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、集中制御局の制御により、単数チャネルを用いた狭帯域通信の期間と複数チャネルを用いた広帯域通信の期間を交互に繰り返すシステムにおける無線通信装置及び無線通信方法に関する。

近年、無線LAN (Local Area Network)がオフィスから家庭内、公共場所のHot Spotサービスにまで急速に普及している。主流になっているのは、5GHz帯を利用するIEEE802.11aや、2.4GHz帯を用いるIEEE802.11b/gなどの規格であるが、IEEE802.11a/b/g上のMAC (Medium Access Control)層に対しQoS (Quality of Service)機能を拡張したIEEE802.11eも規格として成立している。また現在、100Mbps以上の実効スループット達成を目標として物理層及びMAC層の双方の拡張を行なうIEEE802.11nの標準化活動も進められている。

IEEE802.11nでは、伝送速度の高速化を実現するためのアプローチの１つとして、通信帯域を拡張する方法が提案されている。チャネルの周波数帯域幅を拡張する方式に依るならば、同一周波数内に混在する異なるチャネルを対象にメディアアクセス制御を行うこととなる。この場合、複数の周波数チャネルを１チャネルずつ順番に予約するというメディアアクセス制御によれば、単数チャネルを用いた狭帯域通信の期間と複数チャネルを用いた広帯域通信の期間とを分離することができ、すなわち広帯域による高速通信を実現することができる。このようなメディアアクセス制御方式の詳細は、例えば下記特許文献１に記載されている。

しかしながら、集中制御局が狭帯域通信の期間と広帯域通信の期間とを分離するメディアアクセス制御方式を用いてシステムを運営する場合、狭帯域による送信レートを選択したストリームのデータフレームは狭帯域通信の期間になるまでフレームの送信を待たされる。そのため、例えば音声のようなリアルタイムデータのディレイバウンド(Delay bound)を守れない可能性がある。反対に、広帯域による送信レートを選択したストリームのデータフレームは、広帯域通信の期間になるまでフレームの送信を待たなければならず、同様の問題が生じる。したがって、狭帯域通信の期間と広帯域通信の期間とを分離するメディアアクセス制御方式によるシステムでは、リアルタイムデータのQoSを満たせない可能性がある。

メディアを時分割し、定められた期間にしかデータを送信できないという従来例として、周波数チャネルを非競合アクセス制御期間と競合アクセス制御期間に時分割する無線LANが例えば下記特許文献２に記載されている。この従来例においては、定められた期間にならないとフレーム送信できないという制約条件は狭帯域 / 広帯域通信の場合と同じだが、そもそもフレームのトラヒッククラスに従って、QoSを満たす目的で非競合アクセス制御期間と競合アクセス制御期間のいずれで送信するかを振り分けるため、リアルタイムデータのディレイバウンドは満たされる。すなわち、QoSの概念(トラヒッククラス)に基づいて周波数チャネルを時分割しているため、QoSは満たされる。これに対して、狭帯域 / 広帯域通信の場合は、QoSの概念(トラヒッククラス)とは無関係に周波数チャネルを時分割するので、新たにQoSを満たす方法を考えなればならない。

一方、集中制御局が狭帯域通信の期間と広帯域通信の期間とを分離するメディアアクセス制御方式を用いたシステムにおいてQoSを保証するための手法が例えば下記特許文献３に記載されている。集中制御局が自システム内に接続する端末のQoSを満たすように、狭帯域通信と広帯域通信の期間長を適切に制御する方式である。しかしながら、実際のシステムの運用を考えた場合、全端末のQoS要求を満たすために、頻繁にシステム全体のパラメータを変更することは好ましくない。特に、端末数が多く、アプリケーションの種類も多い環境下では、集中制御局が最適な通信期間長を決定するのは難しくなる。
特開２００４−２４２８９３号公報 特開平１１−５３９０８号公報 特開２００５−２６７０２８号公報

集中制御局によるシステム全体の制御によらず、各端末側でQoSを満たすように送信フレームのスケジューリングを行う方法が好ましい。つまり、リアルタイムデータのような高優先トラヒックは、狭帯域 / 広帯域通信期間を時分割するという概念の上に位置付け、優先して送信するように各端末内でスケジューリングを行う。このようなスケジューリングを可能にするためには、従来とは異なる端末構成及びスケジューラ(スケジューリングアルゴリズム)が必要である。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、集中制御局によるシステム全体の制御によらず、各端末側でQoSを満たすように送信フレームのスケジューリングを行う無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。

本発明の一観点に係る無線通信装置は、第１周波数帯域幅を持つ少なくとも１つの第１チャネルを用いる無線通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第１の処理部と、前記第１周波数帯域より帯域幅が広くかつ前記第１周波数帯域と重複する第２周波数帯域幅を持つ第２チャネルを用いる無線通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第２の処理部と、トラヒッククラス、宛先端末の能力、宛先端末の受信所望帯域、及びフレーム送信終了期限時刻のいずれかの情報を含む送信フレームを格納するキューと、前記送信フレームが前記キューから出力されるタイミング、及び、出力された送信フレームを前記第１の処理部又は前記第２の処理部のどちらに供給すべきかを前記情報に基づいて制御するスケジューラと、を具備する。

本発明によれば、集中制御局によるシステム全体の制御によらず、各端末側でQoSを満たすように送信フレームのスケジューリングを行う無線通信装置及び無線通信方法を提供できる。

以下、図面を参照しながら発明の実施の形態を説明する。

集中制御により端末がフレーム送信を行うシステムとして、IEEE Std. 802.11-1999 (revision 2003はISO/IEC 8802-11:1999(E) ANSI/IEEE Std 802.11 1999 edition、IEEE Std 802.11a-1999、IEEE Std 802.11b-1999、IEEE Std 802.11b-1999/Cor 1-2001及びIEEE Std 802.11d-2001を含む)に基づく無線LANシステムを取り上げて説明する。以下ではIEEE 802.11無線LANシステムに基づき、基本的なシステム構成を説明する。IEEE 802.11標準規格は物理(Physical: PHY)層と媒体アクセス制御(Medium Access Control: MAC)層に関する規格である。以下の処理は主にMAC層での処理に注目し、説明する。

なお、ここで記述するIEEE 802.11標準規格にはIEEE 802.11標準規格のamendmentやrecommended practiceなどとして位置付けられる標準規格も含む。

（第１の実施形態）
図１に、本実施形態に係る無線通信システムを示す。ここでは１台のアクセスポイント(AP)に対して、2台の無線端末(STA1,STA2)が接続し、１つのBSS（Basic Service Set）を形成している。このBSSは、APが集中的に管理している。

BSS内では周波数帯域幅が異なる２種類のチャネルを使用してフレームの送信や受信を行う。すなわち、第１の通信帯域幅を持つ第１チャネルと、第１の通信帯域幅より帯域幅が広い第２の通信帯域幅を持つ第２チャネルである。本実施形態では、例えば、第１の通信帯域幅は20MHz、第２の通信帯域幅は40MHzとする。

図２に、チャネルの模式図を示す。X MHz〜(X+20)MHzの周波数帯域を用いる20MHzのチャネル20M_ch_a（図２（ｂ））と、X MHz〜(X+40)MHzの周波数帯域を用いる40MHzのチャネル40M_ch（図２（ａ））を有する。したがって、X MHz〜(X+20)MHzの周波数帯域は、20MHzのチャネルと40MHzのチャネルとで重複して利用される。(X+20)MHz〜(X+40)MHzの周波数帯域を用いるもう１つの20MHzのチャネル20M_ch_bは、20M_ch_aと合わせて、40M_chを形成する。チャネル20M_ch_b単独では図１のBSSの20MHz通信には使用されないが、他のBSSでは使用される場合がある。

図１におけるAPとSTA１は20/40MHz双方の帯域幅に対応しており、40M_ch、20M_ch_aいずれを用いた送信、受信ともできる。データフレーム送受信に40M_ch、20M_ch_aの両方を使用してもよいし、データフレームは40M_chで送受信し制御情報フレームは20M_ch_aで送受信する、というように使い分けてもよい。STA2は20MHzの帯域幅のみに対応した端末であり、20M_ch_aを用いた送受信のみを行う。アクセスポイントに接続する無線端末の台数や、端末種類毎の台数は、本発明を限定するものではない。例えば、STA2が存在しない、20/40MHz端末のみのBSSも考えられる。

BSS内ではAPの制御により、例えば、図３に示すようなメディアアクセス制御が行われている。図３の例においては、集中制御局である20/40M APが、20M_ch_aを用いて通信を行う期間（20MHz期間）と40M_chを用いて通信を行う期間（40MHz期間）との切り替えを、BSS全体に指示する。20MHz期間内及び40MHz期間内においては、APがSTA1,STA2をポーリングしてメディアアクセス制御を行うモード（ＰＣＦ又はＨＣＣＡ）であっても、各端末が対等にメディアアクセス制御を行うモード（ＤＣＦ又はＥＤＣＡ）であっても構わない。

図３は、BSS内で当初は20M_ch_aを用いて通信を行っており、この後に40MHz期間をはさんで、再び20MHz期間に戻る様子を示している。

最初の時点では、20/40M AP、STA１、STA２は20M_ch_aを用いて送受信を行っている。この状態で、20/40M APが40M_chに切り替えを行う手順を開始すると決定したとする。このときAPは、20M_ch_aから40M_chへの切り替えを指示するフレーム３０をBSS内の全端末にブロードキャスト送信する。この切り替え指示フレーム３０として、ビーコン(beacon)フレームを使用しても良い。このフレーム３０を正常に受信すると、20/40M APとSTA1は40M_chを用いて送受信を行う。STA2はフレーム送信を禁止される。

反対に、BSSを40MHz期間から20MHz期間に切り替える場合には、APは40M_chから20M_ch_aへの切り替えを指示するフレーム３１をBSS内の全端末にブロードキャスト送信する。このフレーム３１を正常に受信すると、20/40M APとSTA1は20M_ch_aを用いて送受信を行う。STA2はフレーム送信禁止状態が自然に解除されるか、APが送信する送信禁止解除フレームを受信すると、20M_ch_aを用いた通信を開始する。

図１のBSSでは、APの制御により、ビーコンインターバル毎に40MHz期間と20MHz期間が交互に繰り返される。なお、ここでは１ビーコンインターバルを40MHz期間と20MHz期間に時分割する例を示しているが、ビーコン周期に関係なく40MHz期間と20MHz期間を設定したり、１ビーコンインターバル内に複数回の40MHz期間と20MHz期間の切り替えがあってもよい。

図４にSTA1の端末構成を示す。STA１は20/40MHz双方の帯域幅に対応しており、40MHz期間中は40MHzデータフレームの送受信を行い、20MHz期間中は20MHzデータフレームの送受信を行う。なお、40MHz期間中であっても、コントロールフレームやマネジメントフレームは20MHzの帯域幅で送信される場合もある。

STA1は図４に示すように、送信フレームをバッファリングする複数の送信キューを持つ。本実施形態では、STA1は20MHzキューQ1、40MHzキューQ2、汎用キューQ3の3本を持つ例を考える。20MHzキューQ1は20M_ch_aで送信するフレームを格納するキュー、40MHzキューQ2は40M_chで送信するフレームを格納するキュー、汎用キューQ3は20M_ch_aと40M_chのいずれで送信してもよいフレームを格納するキューである。上位層１からMAC層２に受け渡された送信データはMAC層２のMACフレーム生成部３でMACフレームに整形され、物理層に渡される前、またはMAC層のソフトウェア部からハードウェア部に渡される前に、20MHzキューQ1、40MHzキューQ2、汎用キューQ3のいずれかに入力される。各キューにはフレーム本体を格納してもよいし、別の場所に格納したフレームを指し示すポインタを格納してもよい。

フレームをどのキューに入力するかは、スケジューラ１が決定する。スケジューラ１は生成された送信MACフレームに付随する情報や、APから受信したフレーム内に記載された情報に基づいて、このフレームをどのキューに投入するかを決定する。生成された送信MACフレームのヘッダに付随する情報の例としては、MACヘッダに記載されているフレームのトラヒッククラスや、宛先端末のアドレス、ディレイバウンドの値などがあげられる。ディレイバウンドとは、何時までにフレームを送信しなければならないかの時刻を表す。この時刻を越えてもまだ送信されずにキュー内にとどまっているフレームは廃棄される。トラヒックの種類によって、ディレイバウンドの大きさは異なる。例えば、音声や動画像ストリーミングといったリアルタイム性を要するトラヒックのディレイバウンドは短い。一方、蓄積用動画像のようなトラヒックのディレイバウンドは音声等と比較して長い。また、中にはディレイバウンドを持たないトラヒックもある。例えば、ファイルデータなどはディレイバウンドを持たず、長時間キュー内にとどまっていても廃棄されずに送信される。APから受信したフレーム内に記載された情報の例としては、20MHz期間中から40MHz期間への切り替え指示情報、又は40MHz期間中から20MHz期間への切り替え指示情報、現在は20MHz期間中であるか40MHz期間中であるかの情報などがあげられる。APから受信したフレーム内に記載された情報をフレーム解析部４が取り出した後、これを端末管理テーブル５に記憶させてもよい。端末管理テーブル５は、自端末やAP、他の端末の情報、BSSの管理情報等を記憶させておくメモリである。

フレームをどのキューに入力するかをスケジューラ１が決定する方法の一例を図５に示す。スケジューラ１は、まず、フレームの送信宛先アドレスによって端末管理テーブル５を参照することにより、その送信宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末であるのか、それとも40MHｚの帯域幅でも送受信可能な端末であるのかについての情報を得る。送信宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末であれば（ステップＳ１＝ＮＯ）、フレームを20MHzキューQ1に入力する（ステップＳ２）。宛先端末が40MHｚの帯域幅でも送受信可能な端末であれば、再び端末管理テーブル５を参照して、その送信宛先端末が受信希望している帯域幅は、20MHzであるか40MHzかの情報を得る。宛先端末が20MHzの帯域幅での受信を希望している場合には（ステップＳ３）、フレームを20MHzキューQ1に入力する（ステップＳ２）。宛先端末が40MHzの帯域幅での受信を希望している場合には（ステップＳ４）、フレームに付随している情報をチェックし、このフレームのディレイバウンド(Delay bound)とあらかじめ定めたスレッショルドを比較する（ステップＳ４）。ディレイバウンドがスレッショルドより大きければ、フレームを40MHzキューQ2に入力し（ステップＳ５）、スレッショルド以下であれば汎用キューQ3に入力する（ステップＳ６）。ただし、ディレイバウンドを持たないトラヒックのフレームに関しては、ディレイバウンドが無限大であるとみなし、40MHzキューQ2に入力する。ディレイバウンドの値は、フレームのヘッダに記載されているかもしれないし、フレームの情報としてフレーム毎にメモリに記憶して管理されているかもしれない。こうすることで、ディレイバウンドが短く急いで送信したいフレームは、汎用キューQ3に入力される。なお、スレッショルド値は、MAC層が状況（各キューの混雑度や宛先端末との通信路状態等）に応じた値を設定しても良いし、あるいは予め設定された値の中から状況に応じて適当なものを選択してもよいし、常に固定値であっても良い。

図６に、フレームをどのキューに入力するかをスケジューラ１が決定する別の方法を示す。スケジューラ１が端末管理テーブル５を参照して宛先端末の受信希望帯域幅をチェックし、さらに宛先端末が20MHzの帯域幅での受信を希望している場合にはフレームを20MHzキューQ1に入力するまでの動作手順（ステップＳ１〜ステップＳ３）は図５に示した方法と同様である。宛先端末が40MHzの帯域幅での受信を希望している場合には、さらにフレームに付随している情報をチェックし、フレームのトラヒッククラスを調べる（ステップＳ４）。トラヒッククラスはフレームのヘッダに記載されていることが多い。トラヒッククラスが例えば音声(VO)である場合には汎用キューQ3にフレームを入力し（ステップＳ５）、音声(VO)以外である場合には40MHzキューQ2に入力する（ステップＳ６）。尚、トラフィッククラスの判断基準は音声(VO)に限らなくてもよい。例えば、音声(VO)又は動画(VI)である場合には汎用キューQ3にフレームを入力し、音声(VO)と動画(VI)以外である場合には40MHzキューQ2に入力する、という動作でもよい。こうすることで、図５に示した方法と同様に、音声のようなリアルタイム性を必要とするフレームは汎用キューQ3に入力される。

20MHzキューQ1、40MHzキューQ2、汎用キューQ3に入力されたフレームは、スケジューラ２からの指示に基づいてキューから取り出される。スケジューラ２は、現在は20MHz期間中であるか40MHz期間中であるかの情報に基づき、20MHzキューQ1、40MHzキューQ2、汎用キューQ3のいずれからフレームを取り出すかを決定する。20MHz期間中であるか40MHz期間中であるかの情報は、APから受信した切り替え指示フレームをフレーム解析部４が解析して取り出し、スケジューラ２に伝えてもよいし、いったん端末管理テーブル５に記憶させ、スケジューラ２から端末管理テーブル５を参照してもよい。

図７は、どのキューからフレームを出力するかをスケジューラ２が決定する方法の一例を示している。スケジューラ２はまず、汎用キューQ3の送信フレームの有無をチェックする（ステップＳ１）。汎用キューQ3に送信フレームが存在する場合には、汎用キューQ3からフレームを取り出し（ステップＳ２）、現在は20MHz期間中であるか40MHz期間中であるかに応じて、対応する物理層プロトコル処理部(またはMAC層のハードウェア部)にフレームを渡す。20MHz期間中であれば20MHzの物理層プロトコル処理部６にフレームを渡し、40MHz期間中であれば40MHzの物理層プロトコル処理部７にフレームを渡す。20MHzの物理層プロトコル処理部６は、20MHzの通信帯域幅を持つチャネル20MHz_ch_aを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理を行う。40MHzの物理層プロトコル処理部７は、40MHzの通信帯域幅を持つチャネル40MHz_chを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理を行う。20MHzの物理層プロトコル処理部６と40MHzの物理層プロトコル処理部７は、実装上は両者の間で回路の共用などがしばしば行われ、必ずしも独立してはいない。

汎用キューQ3に送信フレームが存在しない場合には、現在は20MHz期間中であるか40MHz期間中であるかに応じて、対応するキューからフレームを出力する（ステップＳ３）。20MHz期間中であれば20MHzキューQ1からフレームを取り出し（ステップＳ４）、20MHzの物理層プロトコル処理部６に渡す。40MHz期間中であれば40MHzキューQ2からフレームを取り出し（ステップＳ５）、40MHzの物理層プロトコル処理部７に渡す。このようにすることで、20/40MHzのいずれの期間においても、汎用キューQ3のフレームを優先して出力することができる。つまり、ディレイバウンドが短いフレームや音声や動画像といったリアルタイム性を必要とするフレームを優先して送信することができる。

どのキューからフレームを出力するかをスケジューラ２が決定する別の方法を図８に示す。現在の通信期間が40MHz通信期間である場合（ステップＳ１＝40MHz）、スケジューラ２は、40MHzキューQ2と汎用キューQ3をチェックする。どちらかのキューが空であれば、他方のキューからフレームを取り出す。両方のキューにフレームが存在する場合には、それぞれのキューのフレームのディレイバウンドを比較し、短い方を優先して出力する（ステップＳ２）。例えば、40MHzキューQ2に格納されているフレームのディレイバウンドの値が、汎用キューQ3に格納されているフレームのディレイバウンドの値よりも小さいならば、この40MHzキューQ2に格納されているフレームは、汎用キューQ3に格納されているフレームよりも先に出力される（ステップＳ３）。逆に、汎用キューQ3に格納されているフレームのディレイバウンドの値が、40MHzキューQ2に格納されているフレームのディレイバウンドの値よりも小さいならば、この汎用キューQ3に格納されているフレームは、40MHzキューQ2に格納されているフレームよりも先に出力される（ステップＳ４）。ここで、比較フレームのいずれかがディレイバウンドを持たないトラヒックである場合には、そのフレームのディレイバウンドは無限大であるとみなし、ディレイバウンドを有するフレームの方を優先してキューから出力する。ステップＳ３又はステップＳ４において出力されたフレームは、40MHzの物理層プロトコル処理部７に渡される。

現在の通信期間が20MHz通信期間である場合（ステップＳ１＝20MHz）、スケジューラ２は、20MHzキューQ1と汎用キューQ3をチェックする。どちらかのキューが空であれば、他方のキューからフレームを取り出す。両方のキューにフレームが存在する場合には、それぞれのキューのフレームのディレイバウンドを比較し、短い方を優先して出力する（ステップＳ５）。例えば、20MHzキューQ1に格納されているフレームのディレイバウンドの値が、汎用キューQ3に格納されているフレームのディレイバウンドの値よりも小さいならば、この20MHzキューQ1に格納されているフレームは、汎用キューQ3に格納されているフレームよりも先に出力される（ステップＳ６）。逆に、汎用キューQ3に格納されているフレームのディレイバウンドの値が、20MHzキューQ1に格納されているフレームのディレイバウンドの値よりも小さいならば、この汎用キューQ3に格納されているフレームは、20MHzキューQ1に格納されているフレームよりも先に出力される（ステップＳ４）。ここで、比較フレームのいずれかがディレイバウンドを持たないトラヒックである場合には、そのフレームのディレイバウンドは無限大であるとみなし、ディレイバウンドを有するフレームの方を優先してキューから出力する。ステップＳ６又はステップＳ４において出力されたフレームは、20MHzの物理層プロトコル処理部６に渡される。

このようにすることで、20/40MHzいずれの期間においても、ディレイバウンドを有し、かつディレイバウンドが短いフレームを優先して送信することができる。

どのキューからフレームを出力するかをスケジューラ２が決定するさらに別の方法を図９に示す。現在の通信期間が40MHz通信期間である場合（ステップＳ１＝40MHz）には40MHzキューQ2と汎用キューQ3をチェックし、20MHz通信期間である場合（ステップＳ１＝20MHz）には20MHzキューQ1と汎用キューQ3をチェックする。どちらかのキューが空であれば、他方のキューからフレームを取り出す点は図８に示した例と同様である。この図９の方法は、両方のキューにフレームが存在する場合の、フレームを出力するキューの選択方法が図８のものとは異なる。

すなわち図９の例では、例えば現在の通信期間が20MHz通信期間である場合(ステップＳ１＝20MHz)、20MHz通信期間が終了して40MHz通信期間を経て、次に再び20MHz通信期間が開始される予定時刻と、20MHzキューQ1のフレームのディレイバウンドを比較し（ステップＳ２）、20MHzキューQ1のフレームのディレイバウンドが次に再び20MHz通信期間が開始される予定時刻よりも早い場合には、現在の20MHz通信期間中に送信しないと廃棄されるので、20MHzキューQ1のフレームを優先して送信する（ステップＳ３）。

それ以外の場合は、図８に示した例と同様に、ディレイバウンドが早い方を優先して出力する（ステップＳ４，Ｓ５）。キューから出力されたフレームは、20MHzの物理層プロトコル処理部６に渡される。ただし、ステップＳ２において20MHzキューQ1の先頭フレームがディレイバウンドを持たないトラヒックである場合には、そのフレームのディレイバウンドは無限大であるとみなし、次のステップＳ４にすすむ。ディレイバウンドを持たないトラヒックのディレイバウンドは無限大であるとみなしているので、ステップＳ４において、汎用キューQ3の先頭フレームのディレイバウンドの方が小さいと判断され、汎用キューQ3からフレームが出力される。

同様に、40MHz期間中(ステップＳ１＝40MHz)には、40MHz通信期間が終了して20MHz期間を経て、次に再び40MHz通信期間が開始される予定時刻と、40MHzキューQ2のフレームのディレイバウンドを比較する（ステップＳ６）。その結果、40MHzキューQ2のフレームのディレイバウンドが次に再び40MHz通信期間が開始される予定時刻よりも早い場合には、現在の40MHz通信期間中に送信しないと廃棄されるので、40MHzキューQ2のフレームを優先して送信する（ステップＳ８）。

それ以外の場合は、図８に示した例と同様に、ディレイバウンドが早い方を優先して出力する（ステップＳ７，Ｓ５）。キューから出力されたフレームは、40MHzの物理層プロトコル処理部７に渡される。ただし、ステップＳ６において40MHzキューQ2の先頭フレームがディレイバウンドを持たないトラヒックである場合には、そのフレームのディレイバウンドは無限大であるとみなし、次のステップＳ７にすすむ。ディレイバウンドを持たないトラヒックのディレイバウンドは無限大であるとみなしているので、ステップＳ７において、汎用キューQ3の先頭フレームのディレイバウンドの方が小さいと判断され、汎用キューQ3からフレームが出力される。

以上のようにすると、汎用キューQ3のフレームは20/40MHzいずれの期間でも送信できることから、次の通信期間が開始されるまで送信を待たなければならない20MHzキューQ1、40MHzキューQ2のフレームのディレイバウンドを優先して考慮して、QoSを満たすことができる。

再び40MHz又は20MHz通信期間が開始される予定時刻は、APから通知されるかもしれないし、IEEE802.11kといった規格を用いて情報を収集できるかもしれない。また、STA１自身が、これまでの20/40MHz期間の切り替え周期を観測して記憶しておき、予測で予定時刻を計算してもよい。

図４では、スケジューラ１とスケジューラ２が別のブロック図で示されているが、図１０に示すように、１つのスケジューラ９がスケジューラ１とスケジューラ２の機能を兼ね備えていてもよい。

以下、図４と図１１を参照しながら、APの制御によるBSS全体の20MHz期間 / 40MHz期間の切り替え動作と対応させて、STA１の20MHzキューQ1、40MHzキューQ2、汎用キューQ3へのフレームの入出力動作を説明する。

まず、APは20MHz期間から40MHz期間への切り替え予定時刻になると、切り替え指示フレーム１１をブロードキャスト送信する。20/40MHz STA1はこのフレーム１１を受信し、20MHz期間から40MHz期間への切り替え指示であることをフレーム解析部４が認識する。フレーム解析部４は、40MHz期間に移行したことをスケジューラ２に通知する。このとき、端末管理テーブル５にこの情報を保存しておいてもよい。40MHz期間中、スケジューラ１は図５又は図６のアルゴリズムに従って、送信フレームを20MHzキューQ1、40MHzキューQ2、汎用キューQ3のいずれかに入力する。スケジューラ２は、図７、８、９のいずれかのアルゴリズムに従って、40MHzキューQ2又は汎用キューQ3からフレームを出力する。出力されたフレームは、40MHzの物理層プロトコル処理部７に渡される。

次に、APは40MHz期間から20MHz期間への切り替え予定時刻になると、切り替え指示フレーム１２をブロードキャスト送信する。20/40MHz STA1はこのフレーム１２を受信し、40MHz期間から20MHz期間への切り替え指示であることをフレーム解析部４が認識する。フレーム解析部４は、20MHz期間に移行したことをスケジューラ２に通知する。このとき、端末管理テーブル５にこの情報を保存しておいてもよい。20MHz期間中、スケジューラ１は図５又は図６のアルゴリズムに従って、送信フレームを20MHzキューQ1、40MHzキューQ2、汎用キューQ3のいずれかに入力する。スケジューラ２は、図７、８、９のいずれかのアルゴリズムに従って動作し、20MHzキューQ1又は汎用キューQ3からフレームを出力する。出力されたフレームは、20MHzの物理層プロトコル処理部６に渡される。

スケジューラ２において図７、８、９のいずれのアルゴリズムを用いた場合でも、APからの切り替え指示フレームがトリガとなって、40MHz期間中は40MHzキューQ2又は汎用キューQ3、20MHz期間中は20MHzキューQ1又は汎用キューQ3からフレームを出力するようにスケジューラ２は動作する。これにより、時分割された20/40MHz通信期間に合わせて、STA１内の20MHzキューQ1と40MHzキューQ2を排他的に制御することができる。

本実施形態では、無線通信装置が20MHzキューQ1、40MHzキューQ2、汎用キューQ3の3本のキューを有する例を示したが、キューの本数は3本に限らなくてよい。また、20MHzキューQ1、40MHzキューQ2、汎用キューQ3の各キューは各1本ずつでなくてよく、複数本ずつ備えていても良い。例えば、トラヒッククラス毎に各キューをさらに細分化し、音声トラヒック用の20MHzキューQ1、動画像トラヒック用の20MHzキューQ1、ベストエフォートトラヒック用の20MHzキューQ1、制御情報用の20MHzキューQ1、音声トラヒック用の40MHzキューQ2、動画像トラヒック用の40MHzキューQ2、ベストエフォートトラヒック用の40MHzキューQ2、制御情報用の40MHzキューQ2、汎用キューQ3というように備えても良い。

このように本実施形態によれば、汎用キューQ3を設けて、20/40MHz通信期間に合わせてスケジューラ１、スケジューラ２が20MHzキューQ1と汎用キューQ3、40MHzキューQ2と汎用キューQ3を排他的に制御することで、定められた期間にしかデータを送信できないという制約下であっても、音声のようなリアルタイム性を必要とするデータのQoSを満たすことができる。

以上説明した第１の実施形態によれば、20/40MHz共存方式において、20/40MHz通信期間の時分割により生じるフレーム送信待ち時間の増大を低減し、リアルタイムデータのQoS、特にディレイバウンドを満たすことができる。

（第２の実施形態）
本実施形態における無線システムの構成は、図１に示す第１の実施形態と同様である。また、本実施形態における周波数チャネル配置は図２と同様であり、メディアアクセス制御方式は図３と同様であり、無線通信装置の構成は図４と同様である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、フレームをどのキューに入力するかをスケジューラ１が決定する方法の具体的内容である。

図１２に本実施形態におけるスケジューラ１の動作のフローチャートを示す。スケジューラ１は、まず、フレームの送信宛先アドレスをチェックし、端末管理テーブル５を参照して、その送信宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末であるのか、それとも40MHzの帯域幅でも送受信可能な端末であるのかについての情報を得る（ステップＳ１）。送信宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末であれば、フレームを20MHzキューQ1に入力する（ステップＳ２）。宛先端末が20MHzのみならず40MHzの帯域幅でも送受信可能な端末であれば、再び端末管理テーブル５を参照して、その送信宛先端末が受信希望している帯域幅は、20MHzか40MHzであるかの情報を得る（ステップＳ３）。宛先端末が20MHzの帯域幅での受信を希望している場合には（ステップＳ３＝20MHz）、フレームを20MHzキューQ1に入力する（ステップＳ２）。

宛先端末が40MHzの帯域幅での受信を希望している場合には、40MHzキューQ2と汎用キューQ3のフレームの「キューにフレームが入力されてから該キューから該フレームが出力されるまでの平均時間（以下、「キュー混雑度」という）」を比較し（ステップＳ４）、キュー混雑度が低い（上記平均時間が短い）方のキューに、フレームを入力する。各キューの混雑度を比較することで、優先的に送信されるべきフレームを、より少ない待ち時間でキューから送信することができる。なお、「キューにフレームが入力されてから該キューから該フレームが出力されるまでの平均時間」に代えて、「キュー内に存在するフレーム数」、「キュー内の総データバイト数」、「キュー内のフレーム数／キュー長」、「キュー内の総データバイト数／キュー長」、あるいは「キューの空きサイズ」といった指標をキュー混雑度として用いてもよい。

40MHzキューQ2のキュー混雑度が汎用キューQ3よりも高い場合（ステップＳ４において40MHz＞汎用）は、40MHz期間長が短い、伝搬環境が悪いといったことが原因で40MHz_chのスループットが低いために、40MHzキューQ2内のフレームがなかなか送信されないでキュー内にとどまっている可能性がある。この場合、キューの混雑度が相対的に低い汎用キューQ3の方にフレームを入力する（ステップＳ５）。反対に、汎用キューQ3のキュー混雑度が40MHzキューQ2よりも高い場合（ステップＳ４において40MHz＜汎用）には、20MHz_ch_aのスループットが低い、20MHzフレームの発生量が多い、20MHz_ch_aのトラヒック量が多い等の原因が考えられる。この場合は、キュー混雑度が相対的に低い40MHzキューQ2の方にフレームを入力する（ステップＳ６）。

こうすることで、フレームのキュー入力時に、少ない待ち時間でフレーム送信できるキューを選択できるようになり、キューでのフレーム廃棄率を低減し、チャネルの利用効率やスループットを向上することができる。

同様の効果を得るために、図１３に示すように、各キューのキュー混雑度とあらかじめ定めたスレッショルドを比較し、キュー混雑度がスレッショルドよりも低いキューにフレームを入力してもよい。いずれのキューもキュー混雑度がスレッショルドよりも高い、もしくは低い場合には、適当なキューにフレームを入力する。例えば、ディレイバウンドの短いフレームや、音声フレームであれば汎用キューQ3に入れるようにしてもよい。

また、スケジューラ１における各種パラメータを、キュー混雑度に応じて値を適応制御することで、同様の効果が得られる。例えば、図５におけるディレイバウンドのスレッショルドを、キュー混雑度に応じて値を適応制御する場合を考える。40MHzキューQ2のキュー混雑度が汎用キューQ3よりもある程度以上の差をもって高い場合には、スレッショルドの値を大きくする。こうすることで、40MHzキューQ2にフレームがより入力されにくく、汎用キューQ3により入力されやすくなる。反対に、汎用キューQ3のキュー混雑度が40MHzキューQ2よりもある程度以上の差をもって高い場合には、スレッショルドの値を小さくする。こうすることで、汎用キューQ3にフレームがより入力されにくく、40MHzキューQ2により入力されやすくなる。

また、スケジューラ１は、いったんキューに入力したフレームを、他のキューに動的に入れなおしてもよい。例えば、フレームをキューへ入力した時刻を、フレーム毎に記憶させておく。ある一定期間を過ぎても、フレームが同じキュー内にとどまっている場合、そのフレームを他のキューに移動させる。移動先のキューは、キュー混雑度や、宛先端末の能力、希望帯域幅を考慮して選択する。

このとき、20MHzキューQ1から汎用キューQ3へ、もしくは20MHzキューQ1から40MHzキューQ2へフレームを移動させる場合には、端末管理テーブル５を参照して、移動させるフレームの宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末か、40MHzの帯域幅でも送受信可能な端末か、をチェックする。宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末である場合には、その20MHzフレームは汎用キューQ3や40MHzキューQ2に移動させることはできず、20MHzキューQ1に入れたままにする。反対に、汎用キューQ3から20MHzもしくは40MHzキューQ2へのフレーム移動、40MHzキューQ2から汎用キューQ3もしくは20MHzキューQ1への移動に関しては、上記のように端末管理テーブル５を参照して移動させるフレームの宛先端末の能力をチェックする必要はない。

また、他のキューの状態をチェックして、現在のキューよりも好条件のキューが存在しなければ、フレームを移動させずにそのまま現在のキューに入れたままにしておいてよい。例えば、他のキューのキュー混雑度が現在のキューのキュー混雑度よりも高い場合には、フレームを移動させない。

このように適応的な制御をすることで、長時間キュー内にフレームがとどまってしまい、送信制限時刻が到来して当該フレームが廃棄される可能性を低減できる。したがって、キューでのフレーム待ち時間の短縮、廃棄率の低減といった効果が得られ、チャネルの利用効率やスループットを向上することができる。

（第３の実施形態）
本実施形態における無線システムの構成は、図１に示す第１の実施形態と同様である。また、本実施形態における周波数チャネル配置は図２と同様であり、メディアアクセス制御方式は図３と同様である。本実施形態が第１の実施形態と異なるのは、無線通信装置の構成、ならびにフレームをどのキューに入力するかをスケジューラ１が決定する方法、及び、フレームをどのキューから出力するかをスケジューラ２が決定する方法の具体的内容である。

図１４に、本実施形態における無線通信装置の構成を示す。図４に示す第１の実施形態と異なるのは、汎用キューQ3を備えていない点である。スケジューラ１は、20MHzキューQ1又は40MHzキューQ2にフレームを入力し、スケジューラ２は20MHzキューQ1又は40MHzキューQ2からフレームを出力する。20MHzキューQ1から出力したフレームは20MHzの物理層プロトコル処理部６に渡され、40MHzキューQ2から出力したフレームは40MHzの物理層プロトコル処理部７に渡される。

図１５に本実施形態におけるスケジューラ１の動作のフローチャートを示す。スケジューラ１は、まず、フレームの送信宛先アドレスをチェックし、端末管理テーブル５を参照して、その送信宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末であるのか、それとも40MHzの帯域幅でも送受信可能な端末であるのかについての情報を得る（ステップＳ１）。送信宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末であれば、フレームを20MHzキューQ1に入力する（ステップＳ２）。宛先端末が40MHzの帯域幅でも送受信可能な端末であれば、フレームを40MHzキューQ2に入力する（ステップＳ３）。

図１６に、本実施形態におけるスケジューラ１の別の動作のフローチャートを示す。スケジューラ１は、まず、フレームの送信宛先アドレスをチェックし、端末管理テーブル５を参照して、その送信宛先端末が受信希望している帯域幅は、20MHzであるか40MHzであるかの情報を得る（ステップＳ１）。宛先端末が20MHzの帯域幅での受信を希望している場合には、フレームを20MHzキューQ1に入力する（ステップＳ２）。宛先端末が40MHzの帯域幅での受信を希望している場合には、フレームを40MHzキューQ2に入力する（ステップＳ２）。

図１７に、本実施形態におけるスケジューラ１のさらに別の動作のフローチャートを示す。スケジューラ１は、まず、フレームの送信宛先アドレスをチェックし、端末管理テーブル５を参照して、その送信宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末であるのか、それとも40MHzの帯域幅でも送受信可能な端末であるのかについての情報を得る（ステップＳ１）。送信宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末であれば、フレームを20MHzキューQ1に入力する（ステップＳ２）。宛先端末が40MHzの帯域幅についても送受信可能な端末であれば、再び端末管理テーブル５を参照して、その送信宛先端末が受信希望している帯域幅は、20MHzであるか40MHzであるかの情報を得る（ステップＳ３）。宛先端末が20MHzの帯域幅での受信を希望している場合には、フレームを20MHzキューQ1に入力する（ステップＳ２）。宛先端末が40MHzの帯域幅での受信を希望している場合には、フレームを40MHzキューQ2に入力する（ステップＳ４）。

図１８に本実施形態におけるスケジューラ２の動作のフローチャートを示す。スケジューラ２は、フレーム解析部４又は端末管理テーブル５から、20MHz期間中から40MHz期間への切り替え指示情報、又は40MHz期間中から20MHz期間への切り替え指示情報、現在は20MHz期間中であるか40MHz期間中であるかの情報のいずれかを入手し、20MHz期間中であるか40MHz期間中であるかに応じて（ステップＳ１）、対応するキューからフレームを出力する。20MHz期間中であれば20MHzキューQ1からフレームを取り出し、20MHzの物理層プロトコル処理部６に渡す（ステップＳ２）。40MHz期間中であれば40MHzキューQ2からフレームを取り出し、40MHzの物理層プロトコル処理部７に渡す（ステップＳ３）。

このようにすることで、STA１のような20MHz及び40MHzの両者に対応する無線通信装置は、APからの指示に対応して、20MHz期間中には20MHz_ch_aを、40MHz期間中には40MHz_chを用いてフレームを送信することができる。

（第４の実施形態）
本実施形態における無線システムの構成は、図１に示す第１の実施形態と同様である。また、本実施形態における周波数チャネル配置は図２と、メディアアクセス制御方式は図３と同様である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、無線通信装置の構成と、スケジューラの動作である。

図１９に、本実施形態における無線通信装置の構成を示す。図４に示す第１の実施形態と異なるのは、キューが１本であることと、スケジューラが１つであることである。

フレームは到着順に20/40MHzの区別なく1本のキューQ4に入力される。図２０に、本実施形態におけるスケジューラ動作のフローチャートを示す。スケジューラ１３はキューQ4からフレームを取り出し、まず、フレームの送信宛先アドレスをチェックし、端末管理テーブル５を参照して、その送信宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末であるのか、それとも40MHｚの帯域幅でも送受信可能な端末であるのかについての情報を得る（ステップＳ１）。送信宛先端末が20MHzの帯域幅でしか送受信できない端末であれば、現在は20MHz期間中であるか40MHz期間中であるかをチェックする（ステップＳ２）。20MHz期間中ならば、そのフレームを20MHzの物理層プロトコル処理部６に渡す（ステップＳ３）。40MHz期間中ならば、キューQ4の最後に入れなおす（ステップＳ４）。なお、再投入する位置はキューの最後に限定されない。例えば、キューQ4の先頭に戻したり、キューQ4の途中に挿入してもよい。また、別のキューを用意して、40MHz期間が終了するまで該フレームをこのキューに保持しておき、20MHz期間が開始したらこの別キューから出力して20MHzの物理層プロトコル処理部６に渡してもよい。

宛先端末が40MHzの帯域幅についても送受信可能な端末であれば、現在、20MHz期間中であるか40MHz期間中であるかをチェックする（ステップＳ５）。40MHz期間中ならば、そのフレームを40MHzの物理層プロトコル処理部７に渡す（ステップＳ６）。20MHz期間中ならば、キューQ4の最後に入れなおす（ステップＳ４）。上記と同様に、キューQ4の最後に限定せず、キューQ4の先頭に戻したり、キューQ4の途中に挿入してもよい。また、別のキューを用意して、２0MHz期間が終了するまで該フレームをこのキューに保持しておき、40MHz期間が開始したらこの別キューから出力して40MHzの物理層プロトコル処理部７に渡してもよい。

また、宛先端末が40MHzの帯域幅でも送受信可能な端末であっても、現在は20MHz期間中であるならば、該フレームを20MHzの物理層プロトコル処理部６に渡してもよい。端末管理テーブル５を参照して、宛先端末が20MHzの帯域幅での受信を希望していることを確認した場合に限定して、現在は20MHz期間中であるならば、該フレームを20MHzの物理層プロトコル処理部６に渡す動作も考えられる。

このようにすることで、第３の実施形態と同様の効果が得られ、STA１のような20MHz及び40MHzの両者に対応する無線通信装置は、APからの指示に対応して、20MHz期間中には20MHz_ch_aを、40MHz期間中には40MHz_chを用いてフレームを送信することができる。また、第３の実施形態と比較して、キューの本数が少なく、無線通信装置の構成をシンプルにできる。ただし、フレームが送信されるまでの待ち時間は、第３の実施形態よりも増大する可能性がある。

本実施形態では、無線通信装置が20/40MHzの区別なく1本のキューを有する例を示したが、図２１に示すように、トラヒッククラス毎に複数のサブキューQ51〜Q54を有する構成も考えられる。このような構成の場合、例えばIEEE802.11eのコンテンションのアルゴリズムに従って複数のサブキューQ51〜Q54から1つのフレームが選出され、スケジューラはこのフレームに対して、上述したような処理を施す。

（第５の実施形態）
本実施形態における無線システムの構成は、図１に示す第１の実施形態と同様である。また、本実施形態における周波数チャネル配置は図２と、メディアアクセス制御方式は図３と同様である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、無線通信装置の構成と、フレームをどのキューに入力するかをスケジューラ１が決定する方法とである。

図２２に、本実施形態における無線通信装置の構成を示す。図４に示す第１の実施形態と異なるのは、20MHzキューQ1、40MHzキューQ2、汎用キューQ3それぞれについて、トラヒッククラス毎に複数のキューを有する点である。ここでは、「音声トラヒック（ＶＯ）用の20MHzキューQ1 / 動画像（ＶＩ）トラヒック用の20MHzキューQ1 / ベストエフォートトラヒック（ＢＥ）用の20MHzキューQ1 / 制御情報（ＢＫ）用の20MHzキューQ1」、「音声トラヒック（ＶＯ）用の40MHzキューQ2 / 動画像トラヒック（ＶＩ）用の40MHzキューQ2 / ベストエフォートトラヒック（ＢＥ）用の40MHzキューQ2 / 制御情報（ＢＫ）用の40MHzキューQ2」、及び、「音声トラヒック（ＶＯ）用の汎用キューQ3 / 動画像トラヒック（ＶＩ）用の汎用キューQ3 / ベストエフォートトラヒック（ＢＥ）用の汎用キューQ3 / 制御情報（ＢＫ）用の汎用キューQ3」を備えている例を考える。

なお、各キューの本数や種類は、特に限定されない。例えば、「ベストエフォートトラヒック用の20MHzキューQ1 / 制御情報用の20MHzキューQ1」、「ベストエフォートトラヒック用の40MHzキューQ2 / 制御情報用の40MHzキューQ2」、「音声トラヒック用の汎用キューQ3 / 動画像トラヒック用の汎用キューQ3」というような6本のキュー構成でもよい。また、ブロードキャスト用、マルチキャスト用のキューを備え、これらのキューから優先してフレームを出力してもよい。

本実施形態におけるスケジューラ１は、例えば、次のような動作を行う。まず、図５に示す第１の実施形態と同様の手順により、フレームを20MHz/40MHz/汎用キューQ3のいずれに入力するかを決定する。その後、フレームに付随している情報をチェックし、フレームのトラヒッククラスを調べる。トラヒッククラスは、フレームのヘッダに記載されていることが多い。スケジューラ１は、複数本のキューから構成される20MHz/40MHz/汎用キューのうち、さらにトラヒッククラスが一致するキューに、フレームを入力する。

フレームの出力方法は、次のような方法が考えられる。まず、20MHz/40MHz/汎用それぞれの分類の中で、「音声、動画像、ベストエフォート、制御」の4本のキュー間でコンテンションを行う。コンテンションのアルゴリズムとしては、例えばIEEE 802.11eのEDCAを適用する。例えば20MHｚの「音声、動画像、ベストエフォート、制御」の4本のキューがそれぞれバックオフを行い、最初にバックオフを終了したキューからフレームを１つ取り出す。このフレームが、全20MHzキューQ1の代表フレームになる。同様に、40MHz/汎用からも各１つずつフレームが選出される。スケジューラ２は、20MHz/40MHz/汎用それぞれから選出された３つのフレームに対して、図７〜図９に示す第１実施形態と同様の処理手順を適用し、どのフレームを物理層プロトコル処理部に出力するかを決定する。

本実施形態では、コンテンションのアルゴリズムとして、IEEE 802.11eのEDCAを適用する例を示したが、他のアルゴリズムを適用してもよい。また、20MHzキューQ1、40MHzキューQ2、汎用キューQ3それぞれに対して、さらにトラヒッククラス毎に複数のキューを有する例を説明したが、トラヒッククラスに限定せず、他の概念に基づくキュー分類であってもよい。

このように本実施形態によれば、20MHz/40MHz/汎用キューという概念の中にさらにトラヒッククラスによる分類を考慮し、IEEE 802.11eのようなQoS制御を適用することができる。

（第６の実施形態）
本実施形態における無線システムの構成は、図１に示す第１の実施形態と同様である。また、本実施形態における周波数チャネル配置は図２と同様であり、メディアアクセス制御方式は図３と同様であり、無線通信装置の構成は図４と同様である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、スケジューラ１とスケジューラ２の動作である。

図２３に本実施形態におけるスケジューラ１の動作のフローチャートを示す。本実施形態におけるスケジューラ１は、第１〜第５の実施形態とほぼ同様に動作するが、すべての処理に先立ち、無線通信装置が設置されている国番号をチェックする点が異なる。2006年2月現在、40MHz通信帯域の使用は、例えば米国では許可されているが、日本では許可されていない。そのため、無線通信装置の構成としては図４のように40MHzキューQ2や40MHzの物理層プロトコル処理部７を備えていても、日本のような40MHz通信帯域を使用できない国では、動作させないようにする必要がある。

本点を考慮して、スケジューラ１は、すべての処理に先立ち、無線通信装置が設置されている国番号をチェックする。国番号は、APが送信するビーコンフレームなどの制御情報フレームの中に記載されている。図１におけるSTA1は、APがブロードキャスト送信する制御情報フレームを図４のフレーム解析部４が解析し、国番号を取得する。これにより、STA1はBSSが設置されている国を判断することができる。取得した国番号は、直接スケジューラ１に通知してもよいし、端末管理テーブル５に記憶させ、必要なときに情報を参照してもよい。

国番号をチェックした結果、40MHz通信帯域を使用可能な国であれば（ステップＳ１＝ＹＥＳ）、スケジューラ１、スケジューラ２は両方とも第１の実施形態と同様に動作する（ステップＳ３〜Ｓ７）。一方、40MHz通信帯域を使用できない国であった場合（ステップＳ１＝ＮＯ）、スケジューラ１は、全てのフレームを20MHzキューQ1に入力する（ステップＳ７）。スケジューラ２は常に20MHzキューQ1からフレームを取り出し、20MHzの物理層プロトコル処理部６に渡す。

このように本実施形態によれば、20/40MHz通信帯域の両方に対応する無線通信装置であっても、設置された国に応じて動作し、各国の法律を遵守することができる。

（第７の実施形態）
本実施形態における無線システムの構成は、図１に示す第１の実施形態と同様である。また、本実施形態における周波数チャネル配置は図２と同様であり、メディアアクセス制御方式は図３と同様であり、無線通信装置の構成は図４と同様である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、フレームをどのキューに入力するかをスケジューラ１が決定する方法の具体的内容である。

これまで説明してきた実施形態では、20/40MHz通信帯域の両方に対応した端末宛のフレームは、20MHz通信帯域と40MHz通信帯域の両方で送信される。図４に示すような構成の無線通信装置の場合、各キューの混雑具合によってフレームが入力されてから出力されるまでの待ち時間が異なるため、上位層１においてフレームの送信順番が入れ替わる可能性がある。

例えば、A,Bという２つのフレームが、A→Bの順番でMAC層２に到着した場合を考える。フレームAは40MHzキューQ2に、フレームBは汎用キューQ3に入力されたと仮定し、40MHzキューQ2の方が汎用キューQ3よりも混雑しているとする。この場合、先にキューから出力されて物理層プロトコル処理部に渡され、送信されるのはフレームBの方が先になり、受信側の無線通信装置では、フレームの順番が逆転して到着することになる。このような到着順序の逆転は、MAC層２では受信側で並べ替えられる機構があるが、TCPやUDPのような上位層１では好ましくない。特にUDPは再送を行わないため、正しい順番でフレームが送信されるのが望ましい。

そこで、本実施形態では、スケジューラ１がキューにフレームを振り分ける時、同じ宛先端末、かつ同じTID(Traffic stream ID)を持つフレームは、40MHzキューQ2又は20MHzキューQ1のいずれかに片方に統一して入力する。特に、送信側の無線通信装置において、上位層１からMAC層２へ、渡したデータの順番どおりに送信してほしいという要求があった場合には、そのデータストリームは、常に同じキューに入力する。

こうすることで、上位層１でのセッションにおいて、データの順番が入れ替わることなく、受信側の無線通信装置で受信することができる。

（第８の実施形態）
本実施形態における無線システムの構成は、図１に示す第１の実施形態と同様である。また、本実施形態における周波数チャネル配置は図２と同様であり、メディアアクセス制御方式は図３と同様である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、無線通信装置の構成である。

図２４に、本実施形態における無線通信装置の構成を示す。図４に示す第１の実施形態と異なるのは、キューQ1〜Q3とは別にフレーム格納部８が存在することである。

本実施形態では、フレームはキューとは別途用意するフレーム格納部８に格納し、各キューQ1〜Q3には各フレームを指し示すポインタQP1〜QP3を格納する。図４のMACフレーム生成部３で生成されたフレームは、各キューQ1〜Q3ではなく、フレーム格納部８に格納される。各キューQ1〜Q3にはスケジューラ１が第１〜第７の実施形態に述べたいずれかのアルゴリズムに従って、各フレームを指し示すポインタQP1〜QP3を入力する。スケジューラ２は第１〜７の実施形態に述べたいずれかのアルゴリズムに従って、キューQ1〜Q3からポインタQP1〜QP3を出力し、該ポインタQP1〜QP3が指し示すフレームをフレーム格納部８より読み出し、対応する物理層プロトコル処理部へ渡す。

本実施形態では、図４に示す第１の実施形態を参照して説明したが、これまで説明してきた他の実施形態についても同様に、フレーム本体に代わるポインタをキューに入力して操作することもできる。

このように本実施形態によれば、スケジューリング時にフレームそのものを並べ替えることなく、ポインタの付け替えの処理だけですむ。これにより、フレームの並び替えや書き込み、消去といったメモリアクセスや処理量を低減し、処理時間を短縮することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

第１の実施形態に係る無線通信システムを示す図 同実施形態に係るチャネルの模式図 同実施形態に係るメディアアクセス制御を説明するためのシーケンス図 同実施形態に係る無線通信装置のブロック図 同実施形態に係るスケジューラ１の動作手順を示すフローチャート 同実施形態に係るスケジューラ１の別の動作手順を示すフローチャート 同実施形態に係るスケジューラ２の動作手順を示すフローチャート 同実施形態に係るスケジューラ２の別の動作手順を示すフローチャート 同実施形態に係るスケジューラ２の別の動作手順を示すフローチャート 同実施形態に係る無線通信装置の別のブロック図 同実施形態に係る無線通信装置の動作を説明するための図 第２の実施形態に係るスケジューラ１の動作手順を示すフローチャート 同実施形態に係るスケジューラ１の別の動作手順を示すフローチャート 第３の実施形態に係る無線通信装置のブロック図 同実施形態に係るスケジューラ１の動作手順を示すフローチャート 同実施形態に係るスケジューラ１の別の動作手順を示すフローチャート 同実施形態に係るスケジューラ１の別の動作手順を示すフローチャート 同実施形態に係るスケジューラ２の動作手順を示すフローチャート 第４の実施形態に係る無線通信装置のブロック図 同実施形態に係るスケジューラの動作手順を示すフローチャート 同実施形態に係る無線通信装置の別のブロック図 第５の実施形態に係る無線通信装置のブロック図 第６の実施形態に係るスケジューラ１の動作手順を示すフローチャート 第８の実施形態に係る無線通信装置のブロック図

符号の説明

１…上位層；
２…ＭＡＣ層；
３…ＭＡＣフレーム生成部；
４…フレーム解析部；
５…端末管理テーブル；
６…第１の物理層プロトコル処理部；
７…第２の物理層プロトコル処理部；
Q1…20MHzキュー；
Q2…40MHzキュー；
Q3…汎用キュー；

Claims (12)

1. 第１周波数帯域幅を持つ少なくとも１つの第１チャネルを用いる無線通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第１の処理部と、
   前記第１周波数帯域より帯域幅が広くかつ前記第１周波数帯域と重複する第２周波数帯域幅を持つ第２チャネルを用いる無線通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第２の処理部と、
   トラヒッククラス、宛先端末の能力、宛先端末の受信所望帯域、及びフレーム送信終了期限時刻のいずれかの情報を含む送信フレームを格納するキューと、
   前記送信フレームが前記キューから出力されるタイミング、及び、出力された送信フレームを前記第１の処理部又は前記第２の処理部のどちらに供給すべきかを前記情報に基づいて制御するスケジューラと、を具備し、
   前記キューは、前記送信フレームを前記第１の処理部に対して出力する第１のキューと、前記送信フレームを前記第２の処理部に対して出力する第２のキューと、を有し、
   前記スケジューラは、前記第１又は第２のキューのいずれかに前記送信キューが入力されるよう制御を行う第１のスケジューラと、前記第１のチャネルを用いる無線通信を行う第１の期間においては前記第１のキューから前記送信フレームが出力されて前記第１の処理部に対して供給され、前記第２のチャネルを用いる無線通信を行う第２の期間においては前記第２のキューから前記送信フレームが出力されて前記第２の処理部に対して供給されるよう制御を行う第２のスケジューラとを有する無線通信装置。
2. 前記キューは、前記送信フレームを前記第１の処理部又は前記第２の処理部の少なくともいずれか一方に対して出力する第３のキューをさらに有する請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第１乃至第３のキューについて、第１乃至第３のキュー混雑度を求める手段をさらに具備し、
   前記第１のスケジューラは、前記第１のキュー混雑度と前記第３のキュー混雑度とを比較した結果に基づいて前記送信フレームを前記第１のキュー又は前記第３のキューのどちらに入力するかを決定し、前記第２のキュー混雑度と前記第３のキュー混雑度とを比較した結果に基づいて前記送信フレームを前記第２のキュー又は前記第３のキューのどちらに入力するかを決定する請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記第１のキュー混雑度は、前記第１のキューに前記送信フレームが入力されてから出力されるまでの平均時間を表し、前記第２のキュー混雑度は、前記第２のキューに前記送信フレームが入力されてから出力されるまでの平均時間を表し、前記第３のキュー混雑度は、前記第３のキューに前記送信フレームが入力されてから出力されるまでの平均時間を表す請求項３に記載の無線通信装置。
5. ＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）の設置場所について、前記第２のチャネルを用いる無線通信が許可されているか否かを判定可能な情報を取得する手段をさらに具備し、
   前記第１のスケジューラは、前記第２のチャネルを用いる無線通信が許可されていないならば、前記送信フレームが前記第２のキューに入力されるのを禁止する請求項２記載の無線通信装置。
6. 前記第１のスケジューラは、前記トラフィッククラスが音声又は動画像以上の高い優先度を有する送信フレームを前記第３のキューに入力し、
   前記第２のスケジューラは、前記第１の期間及び第２の期間の両者において、前記第３のキューに入力された前記送信フレームを前記第１のキュー及び第２のキューに対し優先して出力する請求項２に記載の無線通信装置。
7. 前記第２のスケジューラは、前記第１のキューに入力された第１の送信フレームが有する第１のフレーム送信終了期限時刻と、前記第３のキューに入力された第２の送信フレームが有する第２のフレーム送信終了期限時刻とを比較し、フレーム送信終了期限時刻が到来するまでの時間が短い方の送信フレームを他方の送信フレームに対して優先して出力し、前記第２のキューに入力された第３の送信フレームが有する第３のフレーム送信終了期限時刻と、前記第３のキューに入力された第４の送信フレームが有する第４のフレーム送信終了期限時刻とを比較し、フレーム送信終了期限時刻が到来するまでの時間が短い方の送信フレームを他方の送信フレームに対して優先して出力する請求項２に記載の無線通信装置。
8. 前記第２のスケジューラは、現在の第１の期間が終了した後に第２の期間を経て到来する次の第１の期間の開始予告時刻を取得し、
   前記第１のフレーム送信終了期限時刻が前記開始予告時刻よりも早いならば、前記第１の送信フレームを前記第２の送信フレームに対して優先して出力し、前記第３のフレーム送信終了期限時刻が前記開始予告時刻よりも早いならば、前記第３の送信フレームを前記第４の送信フレームに対して優先して出力する請求項７に記載の無線通信装置。
9. 前記第１乃至第３のキューの各々のキュー混雑度を求める手段をさらに具備し、
   前記第１のスケジューラは、前記キュー混雑度のより低いキューに対して前記送信フレームを優先して入力する請求項２に記載の無線通信装置。
10. 前記第１のスケジューラは、相対的にキュー混雑度が高いキューから相対的にキュー混雑度が低いキューへ前記送信フレームを移動する請求項９に記載の無線通信装置。
11. 前記キュー混雑度を、キュー内に存在するフレーム数、キュー内の総データバイト数、キュー内のフレーム数／キュー長、キュー内の総データバイト数／キュー長、及びキューの空きサイズのいずれかとする請求項３又は９又は１０に記載の無線通信装置。
12. 第１の処理部が、第１周波数帯域幅を持つ少なくとも１つの第１チャネルを用いる無線通信を行うための物理層プロトコル処理を行うステップと、
    第２の処理部が、前記第１周波数帯域より帯域幅が広くかつ前記第１周波数帯域と重複する第２周波数帯域幅を持つ第２チャネルを用いる無線通信を行うための物理層プロトコル処理を行うステップと、
    トラヒッククラス、宛先端末の能力、宛先端末の受信所望帯域、及びフレーム送信終了期限時刻のいずれかの情報を含む送信フレームをキューに格納するステップと、
    前記送信フレームが前記キューから出力されるタイミング、及び、出力された送信フレームを前記第１の処理部又は前記第２の処理部のどちらに供給すべきかを前記情報に基づいて制御するステップと、を具備し、
    前記キューに格納するステップは、前記送信フレームを前記第１の処理部に対して出力する第１のキュー又は前記送信フレームを前記第２の処理部に対して出力する第２のキューのどちらかに格納するステップであり、
    前記制御するステップは、前記第１又は第２のキューのいずれかに前記送信キューが入力されるよう第１のスケジューラが制御を行うステップと、前記第１のチャネルを用いる無線通信を行う第１の期間においては前記第１のキューから前記送信フレームが出力されて前記第１の処理部に対して供給され、前記第２のチャネルを用いる無線通信を行う第２の期間においては前記第２のキューから前記送信フレームが出力されて前記第２の処理部に対して供給されるよう第２のスケジューラが制御を行うステップとを有する無線通信方法。

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