JP4589415B2 - 無線パケット通信方法および無線パケット通信装置 - Google Patents
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Description
IEEE802.11"MAC and PHY Specification for Metropolitan Area Networks",IEEE 802.11,1999 小電力データ通信システム/広帯域移動アクセスシステム(CSMA)標準規格、ARIB STD-T71 1.0版、(社)電波産業会、平成12年策定 黒崎ほか、MIMOチャネルにより100Mbit/s を実現する広帯域移動通信用SDM−COFDM方式の提案、電子情報通信学会技術研究報告、A・P2001-96,RCS2001-135(2001-10)
ここで、初回送信時には例えば3チャネル中の1チャネルがビジーで、空き状態の2チャネルに対応して2つのデータパケットを生成し、並列送信したとする。その後、少なくとも1つのデータパケットの送信が失敗して再送処理が行われるときに、空き状態の無線チャネルが2つあるとは限らない。たとえば図50(1),(2) に示すように、初回送信時から再送処理時に空き状態の無線チャネルが増えるときに、初回送信時と同じ無線チャネルを使用する再送信ではなく、再送処理時の空き状態の無線チャネルのすべてを用いた並列送信ができればスループットの向上に寄与できる。
次に、並列送信における再送方法は特に規定されていないが、従来の再送方法を並列送信に適用した場合の問題点について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態のフローチャートを示す。図2および図3は、本発明の第1の実施形態の動作例を示す。ここでは、無線チャネル#1,#2,#3が用意されているものとする。
図4は、本発明の第2の実施形態のフローチャートを示す。本実施形態の特徴は、第1の実施形態においてデータパケットの再送信の際に空間分割多重方式を利用するところにある。
図5は、本発明の第3の実施形態のフローチャートを示す。本実施形態の特徴は、第1の実施形態においてデータパケットの並列送信および再送信の際に空間分割多重方式を併用するところにある。なお、空き状態の無線チャネルと空間分割多重を併用することにより、並列送信可能なデータパケットの数は、空き状態の無線チャネルの各空間分割多重数の総和になる。ただし、以下の実施形態では、各無線チャネルの空間分割多重数が同一であるとし、並列送信数は空きチャネル数×空間分割多重数として説明する。
図6は、本発明の第4の実施形態のフローチャートを示す。本実施形態の特徴は、第3の実施形態のS121、S122〜S124で用いる空間分割多重数について、伝搬係数よりアンテナ相関を求め、予め定めた閾値により1チャネルに重複可能な空間分割多重数を求めるところにある(S125,S126)。その他は第3の実施形態と同様である。また、第2の実施形態のS112で用いる空間分割多重数についても同様に適用できる。
図7は、本発明の第5の実施形態のフローチャートを示す。本実施形態の特徴は、複数の無線チャネルを用いて並列送信を行うか空間分割多重方式を用いて並列送信を行うか、送信バッファに到着したデータ数や伝搬環境に応じた空間分割多重数に応じて選択するところにある(S131)。この選択に応じて、空きチャネル数(または空間分割多重数)に対してそれぞれ同一のパケット長になるように再構成し、各無線チャネル(または空間分割多重の各アンテナ)に再構成した各パケットを割り当てて(並列)送信する(S132)。
図8は、本発明の第6の実施形態のフローチャートを示す。図9は、本発明の第6の実施形態の動作例を示す。ここでは、無線チャネル#1,#2,#3が用意されているものとする。
図10は、本発明の第7の実施形態のフローチャートを示す。本実施形態の特徴は、第6の実施形態においてデータパケットの再送信の際に空間分割多重方式を利用するところにある。
図11は、本発明の第8の実施形態のフローチャートを示す。本実施形態の特徴は、第6の実施形態においてデータパケットの並列送信および再送信の際に空間分割多重方式を併用するところにある。
また、本実施形態においても、空きチャネル数×空間分割多重数が再送パケット数に対して少なくなった場合には、空きチャネル数×空間分割多重数に応じて再送パケットを再構成してもよい(図11のS222判断分岐のカッコ表記、S225)。
図12は、本発明の第9の実施形態のフローチャートを示す。本実施形態の特徴は、第8の実施形態のS221、S222〜S225で用いる空間分割多重数について、伝搬係数よりアンテナ相関を求め、予め定めた閾値により1チャネルに重複可能な空間分割多重数を求めるところにある(S226,S227)。その他は第8の実施形態と同様である。第7の実施形態のS212で用いる空間分割多重数についても同様に適用できる。
図13は、本発明の第10の実施形態のフローチャートを示す。本実施形態の特徴は、複数の無線チャネルを用いて並列送信を行うか空間分割多重方式を用いて並列送信を行うか、送信バッファに到着したデータ数や伝搬環境に応じた空間分割多重数に応じて選択するところにある(S231)。この選択に応じて、空きチャネル数(または空間分割多重数)に対してそれぞれ同一のパケット長になるように再構成し、各無線チャネル(または空間分割多重の各アンテナ)に再構成した各パケットを割り当てて(並列)送信する(S232)。
再送パケットとコピーパケットを並列送信する際に、再送パケットとコピーパケットをそれぞれ異なる無線チャネルに割り当てた場合には周波数ダイバーシティの効果が得られる。また、再送パケットとコピーパケットを空間分割多重の各アンテナに割り当てた場合には、空間ダイバーシティの効果が得られる。一方、再送パケットとコピーパケットをダイバーシティ受信する場合には、図14(1) に示す選択ダイバーシティ受信、または図14(2) に示す合成ダイバーシティ受信を用いることができる。
図15は、本発明の第11の実施形態のフローチャートを示す。図16は、本発明の第11の実施形態の動作例を示す。ここでは、無線チャネル#1,#2,#3が用意されているものとする。
図17および図18は、本発明の第12の実施形態のフローチャートを示す。図17は送信側無線局の処理を示し、図18は受信側無線局の処理を示す。図19は、本発明の第12の実施形態の動作例を示す。ここでは、無線チャネル#1,#2,#3が用意されているものとする。本実施形態の特徴は、送信側ではなく受信側からNAVが設定されるところにある。
第11の実施形態は、複数の再送パケットを連続送信する送信側無線局からNAVを設定するものであり、第12の実施形態は、複数の再送パケットを連続送信する送信側無線局からの要請に基づいて受信側無線局からNAVを設定するものである。このようなNAV設定により、無線チャネル#1は独占状態になって複数の再送パケットの連続送信が可能になる。しかし、NAV設定が行われる無線局は、送信側無線局から最初の再送パケットを受信できる無線局に限られ、あるいは受信側無線局からACKパケットを受信できる無線局に限られる。すなわち、送信側無線局および受信側無線局のそれぞれ周辺にある無線局に限られる。そこで、このNAV設定を行う無線局の範囲を広げるために、第11の実施形態と第12の実施形態を合わせたものを第13の実施形態とする。
図22は、本発明の第14の実施形態のフローチャートを示す。図23は、本発明の第14の実施形態の動作例を示す。ここでは、無線チャネル#1,#2,#3が用意されているものとする。本実施形態の特徴は、複数の再送パケットを複数の送信タイミングに分けて送信する場合に、予めNAVを設定するための制御パケットを交換するところにある。
以下に示す実施形態は、初回送信時と再送処理時の空きチャネル数に変化がない場合(前記再送時の課題2)に対応するものである。
図26は、本発明の第16の実施形態のフローチャートを示す。図27は、第16の実施形態の動作例を示す。
図28は、本発明の第17の実施形態のフローチャートを示す。図29は、第17の実施形態における複数のデータパケットの生成/送信/再送例1を示す。図30は、第17の実施形態における複数のデータパケットの生成/送信/再送例1の動作例を示す。
図33は、本発明の第18の実施形態のフローチャートを示す。図34は、第18の実施形態の動作例を示す。
図35は、本発明の第19の実施形態の動作例を示す。図36は、本発明の第20の実施形態の動作例を示す。
図37は、データパケットの構成を示す。データパケットは、パケット種別情報、宛先無線局の識別情報(ID)、送信元無線局の識別情報(ID)、並列送信される複数のデータパケットをそれぞれ区別するために付与されたシーケンスナンバー、並列送信される複数のデータパケットのシーケンスナンバーの中で最も若番のシーケンスナンバー、データ部、FCS部から構成される。
図38は、拡張型のACKパケットの構成を示す。拡張型のACKパケットは、図25などに示すように並列送信された各データパケットの送信の成否情報を一括して送信するためのものであり、図27などに示す拡張型のNACKパケットについても同様である。
図39は、拡張型のACK要求パケットの構成を示す。拡張型のACK要求パケットは、図30などに示すように並列送信した複数のデータパケットの受信成否を求める情報を一括して送信するためのものであり、図27などに示す拡張型のNACK要求パケットについても同様である。
図40は、本発明の第21の実施形態のフローチャートを示す。図41は、本発明の第21の実施形態の動作例を示す。ここでは、無線チャネル#1,#2,#3が用意され、キャリアセンスによって得られる送信タイミングt1 ,t2 ,t3 ,t4 で並列送信可能なデータパケット数p(=3)が変わらないものとする。また、データフレームからデータパケットを生成する際に、p個以下のデータパケットで構成されるパケットセットを単位とし、1回に生成されるパケットセットの数をMとし、データパケットのシーケンス番号とは別にパケットセットのシーケンス番号をNとする。
図42は、本発明の第22の実施形態のフローチャートを示す。図43は、本発明の第22の実施形態の動作例を示す。
第23の実施形態は、第21の実施形態および第22の実施形態のデータフレームからパケットセットを生成するステップS503において、一度に生成可能なパケットセットの数Mに上限値を設定し、上限値を越えるパケットセットの生成をやめる。そして、パケットセットの生成に用いられなかったデータフレームは、次のパケットセットの生成機会まで先送りする。
図44は、本発明の第24の実施形態のフローチャートを示す。図45は、本発明の第24の実施形態の動作例を示す。ここでは、無線チャネル#1,#2,#3が用意され、キャリアセンスによって得られる送信タイミングt1 ,t2 ,t3 ,t4 ,t5で並列送信可能なデータパケット数p(=3)が変わらないものとする。また、データフレームから1回に生成されるD個(D1個、D2個、…)のデータパケットをデータパケット群とし、データパケット群を構成するデータパケットの累積数をRとする。ただし、本実施形態の累積数Rは任意であり、直接制御には関与しない。また、データパケット群を構成するデータパケットに生成順にシーケンス番号が付与され、生成順に送信処理が行われる。
図46は、本発明の第25の実施形態のフローチャートを示す。図47は、本発明の第25の実施形態の動作例を示す。本実施形態は、第24の実施形態におけるデータパケット群の累積数Rに上限値Roverを設けることを特徴とする。これは、第24の実施形態を示す図45の送信タイミングt3 ,t4 において、例えばデータパケットP6が送信成功する前に、その後に生成されたデータパケットP7〜P9が送信成功すると、データフレームの復元順番が入れ替わる問題が生ずることを考慮したものである。データパケット群の累積数Rを無制限にすると、このような問題が頻繁に起こるおそれがある。
第26の実施形態は、第25の実施形態において、データパケット群を構成するデータパケットの累積数Rに代えて、そのデータパケット群の生成に用いたデータフレームの累積数Fを用いる。このデータフレームの累積数Fを制限することにより、データパケットの累積数Rに制限を加えた場合と同様に、必要以上にデータパケットが生成されたときに再送処理の過程でデータフレームの復元順番が入れ替わる問題を回避することができる。
第27の実施形態は、第24〜第25の実施形態において、第22の実施形態と同様に無線局Aから無線局B宛てに否定応答要求パケットを送信し、無線局Bから送信される否定応答パケットを受信する。この場合には、S535およびS536の処理が、否定応答要求パケットの送信および否定応答パケットの受信となり、否定応答パケットが受信された場合にはS537で送信失敗した未送信データパケットおよびデータパケット群に残る未送信データパケットの合計の個数wを取得し、否定応答パケットが受信されない場合にはS538でデータパケット群に残る未送信データパケットの個数wを取得すればよい。その他は第24の実施形態および第25の実施形態と同様である。
第28の実施形態は、第21〜第22の実施形態において、パケットセットの中で送信失敗した未送信データパケット数hを取得するステップS511に代えて、パケットセットの中で送信失敗した未送信データパケットに続くデータパケットを未送信データパケットとし、その数hを以下の処理に用いる。
第29の実施形態は、第24〜第25の実施形態において、送信失敗した未送信データパケットと、データパケット群の残りの未送信データパケットの合計の個数wを取得するステップS537に代えて、データパケット群を構成するデータパケットのうち送信失敗した未送信データパケット以降に生成されたデータパケットを未送信データパケットとし、その数wを以下の処理に用いる。
以上説明した第15〜第29の実施形態は、複数の無線チャネルを使用してデータパケットを並列送信するものであるが、データパケットの送信の際に空間分割多重方式を利用する方法、あるいは複数の無線チャネルと空間分割多重数方式を併用する方法としてもよい。
Claims (14)
- 2つの無線局間で、複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信するか、または1つの無線チャネルを用いた空間分割多重により複数のデータパケットを並列送信するか、または両者を併用して複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のデータパケットを並列送信する無線パケット通信方法において、
送信側の無線局は、
送信バッファに蓄積された1以上のデータフレームを分割または組み合わせにより、伝送所要時間が互いに等しい複数のデータパケットに再構成して並列送信し、
受信側の無線局から送信された肯定応答パケットを受信し、一部のデータパケットの送信が成功したことを認識した場合には、送信に失敗したデータパケットのみを再送し、
前記肯定応答パケットを受信しない場合には、前記複数のデータパケットを再送し、
前記肯定応答パケットを受信し、並列送信したすべてのデータパケットの送信が成功したことを認識した場合には、次の送信処理に入る
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 2つの無線局間で、複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信するか、または1つの無線チャネルを用いた空間分割多重により複数のデータパケットを並列送信するか、または両者を併用して複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のデータパケットを並列送信する無線パケット通信方法において、
送信側の無線局は、
送信バッファに蓄積された1以上のデータフレームを分割または組み合わせにより、伝送所要時間が互いに等しい複数のデータパケットに再構成して並列送信し、
さらに、受信に失敗したデータパケットを示す否定応答パケットを要求する否定応答要求パケットを送信し、
受信側の無線局から送信された前記否定応答パケットを受信し、一部または全部のデータパケットの送信が失敗したことを認識した場合には、送信に失敗したデータパケットのみを再送し、
前記否定応答パケットを受信しない場合には、次の送信処理に入る
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 2つの無線局間で、複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信するか、または1つの無線チャネルを用いた空間分割多重により複数のデータパケットを並列送信するか、または両者を併用して複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のデータパケットを並列送信する無線パケット通信方法において、
送信側の無線局は、
送信バッファに蓄積された1以上のデータフレームを分割または組み合わせにより、少なくとも並列送信可能な数単位で伝送所要時間が互いに等しい複数のデータパケットに再構成し、前記並列送信可能な数単位で連続的に並列送信し、
さらに、受信に成功したデータパケットを示す肯定応答パケットを要求する肯定応答要求パケットを送信し、
受信側の無線局から送信された前記肯定応答パケットを受信し、一部のデータパケットの送信が成功したことを認識した場合には、送信に失敗したデータパケットのみを再送し、
前記肯定応答パケットを受信しない場合には、前記複数のデータパケットを再送し、
前記肯定応答パケットを受信し、並列送信したすべてのデータパケットの送信が成功したことを認識した場合には、次の送信処理に入る
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 2つの無線局間で、複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信するか、または1つの無線チャネルを用いた空間分割多重により複数のデータパケットを並列送信するか、または両者を併用して複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のデータパケットを並列送信する無線パケット通信方法において、
送信側の無線局は、
送信バッファに蓄積された1以上のデータフレームを分割または組み合わせにより、少なくとも並列送信可能な数単位で伝送所要時間が互いに等しい複数のデータパケットに再構成し、前記並列送信可能な数単位で連続的に並列送信し、
さらに、受信に失敗したデータパケットを示す否定応答パケットを要求する否定応答要求パケットを送信し、
受信側の無線局から送信された前記否定応答パケットを受信し、一部または全部のデータパケットの送信が失敗したことを認識した場合には、送信に失敗したデータパケットのみを再送し、
前記否定応答パケットを受信しない場合には、次の送信処理に入る
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項3または請求項4に記載の無線パケット通信方法において、
連続的に並列送信する複数のデータパケットの伝送所要時間が互いに等しいときに、
前記送信に失敗したデータパケットの数が前記並列送信可能な数を越える場合には、前記送信に失敗したデータパケットを連続的に並列再送し、
前記送信に失敗したデータパケットの数が前記並列送信可能な数以下の場合には、前記送信に失敗したデータパケットを再送または並列再送する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項3または請求項4に記載の無線パケット通信方法において、
連続的に並列送信する複数のデータパケットの伝送所要時間が前記並列送信可能な数単位ごとに異なるときに、
前記送信に失敗したデータパケットの伝送所要時間が異なる場合には、伝送所要時間が短いデータパケットにダミービットを付加してパケット長を揃え、
前記送信に失敗したデータパケットの数が前記並列送信可能な数を越える場合には、前記送信に失敗したデータパケットを連続的に並列再送し、
前記送信に失敗したデータパケットの数が前記並列送信可能な数以下の場合には、前記送信に失敗したデータパケットを再送または並列再送する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の無線パケット通信方法において、
前記送信に失敗したデータパケットのみを再送する代わりに、前記送信に失敗したデータパケットの中でシーケンス番号が最も若番のデータパケット以降のすべてのデータパケットを再送する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 2つの無線局間で、複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信するか、または1つの無線チャネルを用いた空間分割多重により複数のデータパケットを並列送信するか、または両者を併用して複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のデータパケットを並列送信する無線パケット通信装置において、
送信側の無線局は、
送信バッファに蓄積された1以上のデータフレームを分割または組み合わせにより、伝送所要時間が互いに等しい複数のデータパケットに再構成して並列送信する手段と、
受信側の無線局から送信された肯定応答パケットを受信し、一部のデータパケットの送信が成功したことを認識した場合には、送信に失敗したデータパケットのみを再送し、前記肯定応答パケットを受信しない場合には、前記複数のデータパケットを再送する手段とを備え、
前記肯定応答パケットを受信し、並列送信したすべてのデータパケットの送信が成功したことを認識した場合には、次の送信処理に入る構成である
ことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 2つの無線局間で、複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信するか、または1つの無線チャネルを用いた空間分割多重により複数のデータパケットを並列送信するか、または両者を併用して複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のデータパケットを並列送信する無線パケット通信装置において、
送信側の無線局は、
送信バッファに蓄積された1以上のデータフレームを分割または組み合わせにより、伝送所要時間が互いに等しい複数のデータパケットに再構成して並列送信する手段と、
さらに、受信に失敗したデータパケットを示す否定応答パケットを要求する否定応答要求パケットを送信する手段と、
受信側の無線局から送信された前記否定応答パケットを受信し、一部または全部のデータパケットの送信が失敗したことを認識した場合には、送信に失敗したデータパケットのみを再送する手段とを備え、
前記否定応答パケットを受信しない場合には、次の送信処理に入る構成である
ことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 2つの無線局間で、複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信するか、または1つの無線チャネルを用いた空間分割多重により複数のデータパケットを並列送信するか、または両者を併用して複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のデータパケットを並列送信する無線パケット通信装置において、
送信側の無線局は、
送信バッファに蓄積された1以上のデータフレームを分割または組み合わせにより、少なくとも並列送信可能な数単位で伝送所要時間が互いに等しい複数のデータパケットに再構成し、前記並列送信可能な数単位で連続的に並列送信する手段と、
さらに、受信に成功したデータパケットを示す肯定応答パケットを要求する肯定応答要求パケットを送信する手段と、
受信側の無線局から送信された前記肯定応答パケットを受信し、一部のデータパケットの送信が成功したことを認識した場合には、送信に失敗したデータパケットのみを再送し、前記肯定応答パケットを受信しない場合には、前記複数のデータパケットを再送する手段とを備え、
前記肯定応答パケットを受信し、並列送信したすべてのデータパケットの送信が成功したことを認識した場合には、次の送信処理に入る構成である
ことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 2つの無線局間で、複数の無線チャネルを用いて複数のデータパケットを並列送信するか、または1つの無線チャネルを用いた空間分割多重により複数のデータパケットを並列送信するか、または両者を併用して複数の無線チャネルの各空間分割多重数の総和に相当する複数のデータパケットを並列送信する無線パケット通信装置において、
送信側の無線局は、
送信バッファに蓄積された1以上のデータフレームを分割または組み合わせにより、少なくとも並列送信可能な数単位で伝送所要時間が互いに等しい複数のデータパケットに再構成し、前記並列送信可能な数単位で連続的に並列送信する手段と、
さらに、受信に失敗したデータパケットを示す否定応答パケットを要求する否定応答要求パケットを送信する手段と、
受信側の無線局から送信された前記否定応答パケットを受信し、一部または全部のデータパケットの送信が失敗したことを認識した場合には、送信に失敗したデータパケットのみを再送する手段とを備え、
前記否定応答パケットを受信しない場合には、次の送信処理に入る構成である
ことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 請求項10または請求項11に記載の無線パケット通信装置において、
連続的に並列送信する複数のデータパケットの伝送所要時間が互いに等しいときに、
前記送信に失敗したデータパケットの数が前記並列送信可能な数を越える場合には、前記送信に失敗したデータパケットを連続的に並列再送する手段と、
前記送信に失敗したデータパケットの数が前記並列送信可能な数以下の場合には、前記送信に失敗したデータパケットを再送または並列再送する手段と
を備えたことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 請求項10または請求項11に記載の無線パケット通信装置において、
連続的に並列送信する複数のデータパケットの伝送所要時間が前記並列送信可能な数単位ごとに異なるときに、
前記送信に失敗したデータパケットの伝送所要時間が異なる場合には、伝送所要時間が短いデータパケットにダミービットを付加してパケット長を揃える手段と、
前記送信に失敗したデータパケットの数が前記並列送信可能な数を越える場合には、前記送信に失敗したデータパケットを連続的に並列再送する手段と、
前記送信に失敗したデータパケットの数が前記並列送信可能な数以下の場合には、前記送信に失敗したデータパケットを再送または並列再送する手段と
を備えたことを特徴とする無線パケット通信装置。 - 請求項8〜請求項11のいずれかに記載の無線パケット通信装置において、
前記再送する手段は、前記送信に失敗したデータパケットのみを再送する代わりに、前記送信に失敗したデータパケットの中でシーケンス番号が最も若番のデータパケット以降のすべてのデータパケットを再送する
ことを特徴とする無線パケット通信装置。
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