JP4901681B2 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

この発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。例えば、複数のフレームを１つのフレームにまとめて送信する無線ＬＡＮ装置に関する。

現在、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１委員会において、次世代の高速無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格であるＩＥＥＥ．８０２．１１ｎ規格が策定中である。

ＩＥＥＥ．８０２．１１ｎ規格では、複数のＭＰＤＵ（MAC protocol data unit）を単一のＰＰＤＵ（PHY protocol data unit）として送信するＡ−ＭＰＤＵ（aggregate MPDU）が採用されている。複数のＭＰＤＵを単一ＰＰＤＵにまとめてＡ−ＭＰＤＵとすることは、アグリゲーション（aggregation）と称される。本明細書では、ＭＰＤＵとＡ−ＭＰＤＵとを区別しない場合には、単にフレームと呼ぶことにする。このＡ−ＭＰＤＵを用いることで、従来のＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格までの規格において最も効率的な送信方法であったＳＩＦＳ（Short Inter-Frame Space）バースト転送よりも、更に効率の高い伝送が期待されている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、一般的にフレーム長が伸びるに従って、フレームの伝送効率は悪化する。また、伝送効率が悪化してフレームを正確に送信出来なかった場合には、再度、同じフレームを送信する必要がある（これを、以下「再送」と呼ぶ）。そして、フレーム長が長いほど、再送に必要な時間も長くなる。

その結果、単にＡ−ＭＰＤＵを用いただけでは、伝送効率を十分に向上できない恐れがあった。
特開２００６−３５２８４４号公報

この発明は、データの伝送効率を向上出来る無線通信装置及び無線通信方法を提供する。

この発明の一態様に係る無線通信装置は、送信データにつきフレームを生成し、且つ複数の前記フレームをアグリゲートするフレーム生成部と、前記フレーム生成部で生成された前記フレーム、またはアグリゲートされた複数の前記フレームを送信する送信部と、前記送信部における送信レートを制御すると共に、前記送信レートを変更した直後、前記送信部における前記フレームの送信回数が規定回数に達するまでの期間、前記フレーム生成部に対して前記フレームをアグリゲートすることを禁止し、且つ前記フレーム生成部に対して、送達確認応答を要求するフレームとして前記フレームを生成するよう命令する制御部とを具備する。

この発明の一態様に係る無線通信方法は、無線通信を用いてフレームの送受信を行い、複数の前記フレームをアグリゲートして送信可能な無線通信方法であって、伝送路の状況に応じて前記フレームの送信レートを変更するステップと、前記送信レートの変更直後に、前記フレームをアグリゲートすることを禁止すると共に、前記フレームの送信回数の計数を開始するステップと、前記アグリゲートが禁止された状態でフレームを送信するステップと、前記フレームの送信回数が規定値に達した後に、前記フレームをアグリゲートすることを許可するステップとを具備する。

本発明によれば、データの伝送効率を向上出来る無線通信装置及び無線通信方法を提供出来る。

以下、この発明の実施形態につき図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。

［第１の実施形態］
この発明の第１の実施形態に係る無線通信装置及び無線通信方法について説明する。図１は、本実施形態に係る無線通信システムのブロック図である。

図示するように、無線通信システム１は、無線ＬＡＮ基地局２及び複数の無線ＬＡＮ端末３を備えており、これらによって通信ネットワーク（ＬＡＮ）が構成されている。無線ＬＡＮ端末３は、無線ＬＡＮ基地局２との間で、２０ＭＨｚの周波数帯域、または４０ＭＨｚの周波数帯域を用いた無線通信を行う。無線ＬＡＮ基地局２は、無線ＬＡＮ端末３を収容してＢＳＳ（Basic Service Set）を形成する。そして無線ＬＡＮ基地局２は、例えば有線ＬＡＮによって図示せぬサーバに接続され、またはメタル回線や光ファイバ等によってインターネットサービスプロバイダを介してインターネットに接続される。

＜無線ＬＡＮ基地局２及び無線ＬＡＮ端末３の構成＞
次に、図１で説明した無線ＬＡＮ基地局２及び無線ＬＡＮ端末３の構成について、図２を用いて説明する。無線ＬＡＮ基地局２及び無線ＬＡＮ端末３はほぼ同様の構成を有しており、以下では無線ＬＡＮ基地局２の場合を例に説明する。図２は、無線ＬＡＮ基地局２のブロック図である。図示するように無線ＬＡＮ基地局２は、おおまかにはアンテナ１０、ＲＦ（Radio Frequency）部２０、物理部３０、及びＭＡＣ（Media Access Control）部４０を備えている。

ＲＦ部２０は、無線伝送路上で通信を行う際に使用する高周波数帯域の信号の授受を行い、送受信されるアナログ信号のデータの増幅等を行う。そして、アンテナ１０からデータを送信、または受信する。

物理部３０及びＭＡＣ部４０は、送信データ及び受信データのそれぞれ物理層及びＭＡＣ層についての処理を行う。以下、物理部３０及びＭＡＣ部４０の詳細について説明する。

まず物理部３０について説明する。物理部３０は、物理層受信部３１及び物理層送信部３２を備えている。
物理層受信部３１は、ＲＦ部２０から与えられる受信信号（アナログ信号）につき、Ａ／Ｄ変換を行ってデジタル信号を得る。更に、このデジタル信号につき復調処理を行う。すなわち、例えば直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）復調及び誤り訂正復号を行って、受信フレームとしてＭＰＤＵを得る。そして、得られた受信フレームをＭＡＣ部４０へ出力する。

物理層送信部３２は、ＭＡＣ部４０から送信フレームと送信レートとを受け取る。そして、受け取った送信フレームの冗長符号化及びＯＦＤＭ変調を行い、更にＤ／Ａ変換を行うことによりアナログ信号を得て、このアナログ信号を送信信号としてＲＦ部２０へ出力する。この物理層送信部３２によって送信フレームは、ＭＡＣ部４０で定められた送信レートにより、ＲＦ部２０及びアンテナ１０を介して無線ＬＡＮ端末３へ送信される。

次にＭＡＣ部４０について説明する。ＭＡＣ部４０は、ＭＡＣ層受信部４１及びＭＡＣ層送信部４２を備えている。

まず、ＭＡＣ層受信部４１について説明する。ＭＡＣ層受信部３２は、物理層受信部３１から受信フレームを受け取る。そして、受信フレームからＭＡＣヘッダを取り除いてパケットを組み立てる。なおパケットとは、送受信データがパーソナルコンピュータ等において扱えるデータ構造に組み立てられたものであり、フレームとは、無線通信により通信可能に組み立てられた送受信データのことである。受信フレームがデータフレームであれば、更に上位層の処理を行う送信データ処理部６１へ送られる。送信データ処理部６１は、パケットを用いた具体的な処理を行うブロックであり、例えばパーソナルコンピュータ等である。送信データ処理部６１は、無線ＬＡＮ基地局２（または無線ＬＡＮ端末３）の一部であっても良いし、無線ＬＡＮ基地局２の外部にあって且つ無線ＬＡＮ基地局２とメタル回線や光ファイバ等によって接続されるものであっても良い。他方、受信フレームがコントロールフレーム等の、ＭＡＣ層におけるプロトコル処理に仕様されるフレームの場合には、ＭＡＣ層受信部４１内で処理される。コントロールフレームの一例は、送達確認フレームである。送達確認フレームについては後述する。そして、再送制御など、送信処理に必要な情報を、受信情報としてＭＡＣ層送信部４２へ出力する。

次に、ＭＡＣ層送信部４２について説明する。図示するようにＭＡＣ層送信部４２は、フレーム生成部４３及び制御部４４を備えている。

まず、フレーム生成部４３について説明する。フレーム生成部４３は、パケット処理部４５、アグリゲーション部４６、及び送達確認設定部４７を備えている。

パケット処理部４５は、送信データ生成部６０から、送信データをパケットとして受け取る。送信データ生成部６０は送信データを生成するブロックであり、送信データ処理部６１と同様に、例えばパーソナルコンピュータ等である。従って送信データ生成部６０は、無線ＬＡＮ基地局２（または無線ＬＡＮ端末３）の一部であっても良いし、無線ＬＡＮ基地局２の外部にあっても良い。パケット処理部４５は、パケットにＭＡＣヘッダを付加する等の送信フレーム生成処理を行い、フレームをＭＰＤＵとして組み立てる。

アグリゲーション部４６は、必要に応じて、パケット処理部４５で得られた複数のＭＰＤＵを連接（アグリケーション：aggregation）する。これにより、複数のＭＰＤＵが１つのＡ−ＭＰＤＵとして生成される。つまり、アグリゲーションを行うことで、複数のフレームが単一のフレームとして送信される。また同一のＡ−ＭＰＤＵ内に含まれる複数のＭＰＤＵは、同一のトラフィックＩＤによって管理される。アグリゲーションを行うか否かはフレームによって異なり、例えば送信データ生成部６０等によって命令を受ける。但し、送信レートが変更された直後の一定期間は、制御部４４の命令によって強制的にアグリゲーションを禁止される。この点については後に詳細に説明する。

送達確認設定部４７は、パケット処理部４５で得られたＭＰＤＵ、またはアグリゲーション部４６で得られたＡ−ＭＰＤＵにつき、送達確認応答（acknowledge）を必要とするか否かを決定する。送達確認応答を行うか否かの情報は、ＭＡＣヘッダ内の“Ack Policy”フィールドに設定することが出来、これによりフレームは、応答期待フレームか応答非期待フレームのいずれかに設定される。送達確認応答が必要か否かはフレームによって異なり、例えば送信データ生成部６０等によって命令を受ける。但し、送信レートが変更された直後の一定期間は、制御部４４の命令によって強制的に、送達確認応答を必要とするように決定する。この点についても後に詳細に説明する。

フレーム生成部４３は、以上の構成により単一のＭＰＤＵ、または複数のＭＰＤＵがアグリゲートされたＡ−ＭＰＤＵを得て、これを送信フレームとして物理層送信部３２へ出力する。なお、図２では送信データがパケット処理部４５からアグリゲーション部４６、送達確認設定部４７の順に転送されるように示しているが、データの流れはこのような場合に限られるものでは無く、最終的に上記の送信フレームが得られる構成であれば良い。

次に、ＭＡＣ層送信部４２における制御部４４について説明する。制御部４４は、主に再送制御や送信レート制御等、送受信結果から算出され且つ送信に必要な情報を管理するブロックである。図示するように制御部４４は、送信レート制御部４８及びフレーム制御部４９を備えている。

送信レート制御部４８は、ＰＥＲ(packet error rate)などのパケット誤り率などを指標として、送信に最適な送信レートを決定する。そして決定した送信レートを、送信フレームと共に物理層送信部３２へ通知する。また送信レート制御部４８は、送信レートを前回送信したフレームの送信レートと異なる値に設定した際に、その旨の情報を送信レート変更通知としてフレーム制御部４９に通知する。

フレーム制御部４９は、送信レート制御部４８から送信レート変更通知を受け取ることで、動作を開始する。動作を開始したフレーム制御部４９は、アグリゲーション部４６に対して、一定の期間、フレームのアグリゲーションを抑止するよう命令する。すなわちアグリゲーション部４６に対して、フレームを単一のＭＰＤＵとして生成するよう命令する。更にフレーム制御部４９は、送達確認設定部４７に対して、上記一定の期間、送達確認応答を行う旨の情報をAck Policyフィールドに設定するよう命令する。すなわち、応答期待フレームとしてフレームを生成するよう命令する。つまりフレーム制御部４９は、送信レートが変更された際に、送信データにつき、単一のＭＰＤＵで且つ応答期待フレームとしてフレームを生成するよう、フレーム生成部４３に命令する。

図３は、フレーム制御部４９の内部構成を示すブロック図である。図示するようにフレーム制御部４９は、カウンタ５０、メモリ５１、比較部５２、及び命令部５３を備えている。こららは、送信レート制御部４８から送信レート変更通知を受け取ることで動作を開始する。

カウンタ５０は、物理層送信部３２からフレームが送信された旨の情報（フレーム送信情報）を受け取り、その受け取った回数をカウントする。つまり、送信レートが変更された直後から、フレームの送信回数のカウントを開始する。メモリ５１は、アグリゲーションの抑止回数を保持する。比較部５２は、カウンタ５０のカウンタ値と、メモリ５１内に保持される抑止回数とを比較する。

命令部５３は、比較部５２における比較の結果、カウンタ５０のカウンタ値が抑止回数より小さい場合に、アグリゲーション部４６に対してアグリゲーション禁止命令を出力し、送達確認設定部４７に対して送達確認命令を出力する。アグリゲーション禁止命令は、アグリゲーション部４６に対して強制的に、フレームを単一のＭＰＤＵとして生成させる旨の命令である。また送達確認命令は、送達確認設定部４７に対して強制的に、応答期待フレームを生成させる旨の命令である。

すなわち、上記構成フレーム制御部４９により、送信レートの変更直後は、フレームの送信回数が抑止回数に達するまでの期間、アグリゲーションが抑止され、且つフレームは応答期待フレームとして生成される。

＜送達確認応答について＞
次に、上記の送達確認応答について、図４を用いて説明する。図４は、フレームの送信側（例えば基地局２）と受信側（例えば端末３）との間におけるフレームの送受信の様子を示すタイミングチャートである。

ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、無線ＬＡＮ基地局２と無線ＬＡＮ端末３との間でフレームの送受信があった際に、受信側がそのフレームを正確に受信できた否かを送信側に対して知らせる、送達確認応答機能が設けられている。例えば、無線ＬＡＮ基地局２がフレームを送信し、これを送信先となる無線ＬＡＮ端末３が受信できた場合には、無線ＬＡＮ端末３は応答フレームを無線ＬＡＮ基地局２に対して送信する。これにより、無線ＬＡＮ基地局２はフレームを正しく送信できたか否かを把握でき、正しく送信できなかった際には例えばフレームを再送する。また送信出来たか否かの情報によって、無線伝送路の状況（混雑度など）を把握でき、これに基づいて送信レートの制御等が可能となる。

図４のＣＡＳＥ１は、フレームが単一のＭＰＤＵとして送信された場合について示している。図示するように、ＭＰＤＵが応答期待フレームとして端末３へ送信されると、それを受信した端末３は、基地局２に対して応答フレーム（ＡＣＫ（acknowledge）フレーム）を送信する。

また図４のＣＡＳＥ２は、フレームがＡ−ＭＰＤＵとして送信された場合について示している。図示するように、Ａ−ＭＰＤＵが応答期待フレームとして端末３へ送信されると、それを受信した端末３は、基地局２に対して応答フレーム（ＢＡ（block acknowledge）フレーム）を送信する。ＢＡフレームは、ブロック送達確認用のフレームである。またブロック送達確認とは、複数のＭＰＤＵを含むＡ−ＭＰＤＵに対して、１つの応答フレームを用いて送達確認を行うものである。そしてＢＡフレーム内には、いずれかＭＰＤＵにつき正しく受信でき、またいずれのＭＰＤＵにつき正しく受信出来なかったか等の情報が含まれる。

＜データの送信方法＞
次に、上記構成の無線ＬＡＮ基地局２及び無線ＬＡＮ端末３におけるデータの送信方法について、図５を用いて説明する。図５はデータの送信方法のフローチャートである。データの送信方法は基地局２も端末３も同様であり、以下では基地局２が端末３へ送信する場合を例に挙げて説明する。

まず基地局２のＭＡＣ層送信部４２のフレーム生成部４５は、送信データ生成部６０から送信データ（パケット）を受け取る（ステップＳ１０）。

パケット処理部４５は、受け取ったパケットにつき送信処理を行い、フレームを組み立てる（ステップＳ１１）。そして、フレーム制御部４９によりアグリゲーションが禁止されていなければ（ステップＳ１２、ＮＯ）、アグリゲーション部４６は必要に応じてフレームをアグリゲートしてＡ−ＭＰＤＵを生成する（ステップＳ１３）。禁止されていれば（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、アグリゲーション部４６はアグリゲーションを行わず、フレームは単一のＭＰＤＵとして生成される（ステップＳ１４）。

またフレーム制御部４９により応答期待フレームの設定が命令されていなければ（ステップＳ１５、ＮＯ）、送達確認設定部４７は必要に応じてフレームを応答期待フレームに設定する（ステップＳ１６）。命令されていれば（ステップＳ１５、ＹＥＳ）、送達確認設定部４７はフレームを応答期待フレームに設定する（ステップＳ１７）。

なお、フレーム制御部４９によりアグリゲーションが禁止されている場合には、応答期待フレームの設定も同時に命令されている。またフレーム制御部４９により応答期待フレームの設定が命令されている場合には、同時にアグリゲーションも禁止されている。

以上のようにして生成された送信フレームは、物理層送信部３２与えられる。そして物理層送信部３２は、送信フレームにつき、ＯＦＤＭ変調、冗長符号化、Ｄ／Ａ変換などの送信処理を行う（ステップＳ１８）。そして、物理層送信部３２における送信処理で得られたアナログ信号が、ＲＦ部２０を介してアンテナ１０から、送信レート制御部４８により決定された送信レートにより送信される（ステップＳ１９）。

＜フレーム制御部４９の動作の詳細について＞
次に、ＭＡＣ層送信部４２の制御部４４におけるフレーム制御部４９の動作の詳細について、図６を用いて説明する。図６はフレーム制御部４９の動作を示すフローチャートである。

図示するように、まずフレーム制御部４９は、送信レート制御部４８から送信レート変更通知を受信することで、動作を開始する（ステップＳ２０）。するとカウンタ５０はカウンタ値をゼロにリセットする（ステップＳ２１）。

そして比較部５２は、カウンタ５０のカウンタ値とメモリ５１内の抑止回数とを比較する（ステップＳ２２）。カウンタ値が抑止回数に達していなければ（ステップＳ２３、ＮＯ）、命令部５３はアグリゲーション部４６に対して、アグリゲーションの禁止を命令する（ステップＳ２４）。すなわち、アグリゲート禁止命令を出力する。更に命令部５３は、送達確認設定部４７に対して、応答期待フレームに設定するよう命令する（ステップＳ２５）。すなわち、送達確認命令を出力する。その後、フレームが送信される度に、カウンタ５０はカウンタ値に“１”を加算して（ステップＳ２６）、ステップＳ２２の処理に戻る。

ステップＳ２２の比較の結果、カウンタ値が抑止回数に達していれば（ステップＳ２３、ＹＥＳ）、命令部５３は、アグリゲーション部に対するアグリゲーションの禁止命令を解除する（ステップＳ２７）。すなわち、アグリゲート禁止命令の出力を停止する。更に命令部５３は、送達確認設定部４７に対する応答期待フレームの設定命令を解除する（ステップＳ２８）。すなわち、送達確認命令の出力を停止する。

なお、ステップＳ２７、Ｓ２８で行われる指示は、アグリゲーション部４６及び送達確認設定部４７に対する強制設定の解除の指示であり、アグリゲーションを行う旨の指示や、応答期待フレーム設定を行わない旨の指示をするものではない。従って、ステップＳ２７、Ｓ２８の後は、アグリゲーション部４６及び送達確認設定部４７の通常の制御に基づいて、フレーム生成部４３はアグリゲーションを行うか否か、及び応答期待フレームとするか否かを決定する。

そしてステップＳ２７、Ｓ２８の後、フレームがＭＡＣ層送信部４２から物理層送信部３２へ出力された時点で、フレーム制御部４９の動作は終了する（ステップＳ２９）。

なお、フレーム制御部４９が動作中に送信レート制御部が送信レートを変更し、送信レート変更通知がフレーム制御部４９に出力された場合には、フレーム制御部４９は、図６のいずれのステップを実行中であっても、ステップＳ２０に戻る。つまり、フレーム制御部４９は最初から処理をやり直す。

＜効果＞
以上のように、この発明の第１の実施形態に係る無線通信装置及び無線通信方法であると、データの伝送効率を向上出来る。本効果について、以下詳細に説明する。

背景技術で説明したとおり、現在策定中のＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格では、Ａ−ＭＰＤＵが採用されている。これにより、効率的なデータの伝送が期待されている。しかし、Ａ−ＭＰＤＵは複数のＭＰＤＵを連接したものであるから、そのフレーム長は長くなる。そして、一般的にフレーム長が伸びるとフレームの送信に要する時間も延びる。そのため、フレーム後半部分を送信する際における実際の無線伝送路の状況が、フレームの先頭部分を送信する際に物理部の行う無線伝送路推定の結果と大きく異なる場合がある。つまり、無線伝送路の状況（混雑具合等）が、フレームの前半部分の送信時と後半部分の送信時とで大きく異なる場合が生じうる。その結果、フレーム全体としての送信性能が低下する。従って、多くのＭＰＤＵをアグリゲートしたとしても、必ずしもスループットが大きくなるわけでは無い。

そこでＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格では、従来の無線ＬＡＮシステムで使用されるLink Adaptation機能を用いて、通信中の通信状況に応じて送信レート等を適応制御することが、非常に重要となる。一般的なLink Adaptation機能においては、例えば送受信するフレームのＰＥＲなどを指標に用いて、ある一定のＰＥＲを超える誤り率となった場合に、現在使用している送信レートより低速な送信レートを選択する、といった制御が行われる。これにより誤り率を下げ、全体的な伝送効率の確保を行う。なお、送信レートとＰＥＲの関係は、基本的には低速な送信レートほど誤り率は低くなる。逆に、ある送信レートにおいて誤り率が十分低く、より高速な送信レートで送信しても誤り率がある程度低いことが見込まれるのであれば、高速な送信レートに切り替えたほうがスループットは向上する。従って、何らかの指標を用いて伝送レートを高速なものに切り替える制御も、Link Adaptation機能では行われる。

しかし、従来のLink Adaptation機能では次のような問題があった。すなわち、現在使用中の送信レートより低速な送信レートを選択する場合には、変更後の送信レートの誤り率が現在の誤り率より低くなることを予想できる。しかし、現在使用中の送信レートよりも高速な送信レートに変更する場合には、変更後の誤り率が許容しうる範囲に収まるかどうかの判断は非常に困難である。つまり、より高速な伝送レートでの通信が可能であるかどうかを事前に予測することは難しい。そのため、現状においては通信不可能であるリスクを負いながら、送信レートを高速なものに切り替えた後、実際に通信を行いながら判断をするしかなかった。

そして、高速な送信レートに切り替えた後に、当該送信レートでは通信が困難であることが分かった場合には、即座に元の送信レートに戻すことが、一時的なスループット低下を抑制するためには重要である。

また、誤り率が高い等の理由で低速な送信レートに切り替える際においても、どの程度まで低速な送信レートにすべきであるかは、送信レートを切り替えた上で通信状況を観測することで判断される。そして、必要であれば更に低い送信レートを選択する必要がある。そのため、このような場合であっても、高速な送信レートに切り替える場合ほど問題は少ないとはいえ、やはり早急な判断が重要となる。

そしてＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格では、前述の通りＡ−ＭＰＤＵを用いることでフレーム長が長くなる傾向があるため、上記問題が顕著となる。本問題点につき、図７を用いて説明する。図７は、従来の無線通信方法においてＡ−ＭＰＤＵを用いてデータを送信する場合のタイミングチャートであり、送信側（例えば無線ＬＡＮ基地局）と受信側（例えば無線ＬＡＮ端末）との間のフレームの送受信の様子と、使用する送信レートとを示している。

図示するように、無線ＬＡＮ基地局は無線ＬＡＮ端末との間で、１１７Ｍｂｐｓの送信レートを用いて無線通信を行っている。まず基地局は、ＭＰＤＵ１〜ＭＰＤＵ４をアグリゲートして得たＡ−ＭＰＤＵ１の送信に成功し、端末からＢＡフレームを受け取る。

そして、基地局はＰＥＲの改善等の結果から、時刻ｔ１において送信レートを１１７Ｍｂｐｓから１３０Ｍｂｐｓへ上げて、ＭＰＤＵ５〜ＭＰＤＵ９をアグリゲートして得たＡ−ＭＰＤＵ２を送信したとする。しかしながら、実際には１３０Ｍｂｐｓの送信レートは高すぎて、送信に失敗したとする。すると端末は、Ａ−ＭＰＤＵ２を受信出来ていないのでＢＡフレームを送信しない。

基地局は、Ａ−ＭＰＤＵ２についてのＢＡフレームを受信出来なかったことで、１３０Ｍｂｐｓの送信レートでは通信が出来ないと判断し、時刻ｔ２において送信レートを１１７Ｍｂｐｓに戻し、Ａ−ＭＰＤＵ２を再送する。

以上の例であると、１３０Ｍｂｐｓで通信可能か否かを確認するには、５つのＭＰＤＵを含みフレーム長の長いＡ−ＭＰＤＵ２を送信しなければならない。そしてその結果、送信できなかった場合には、再度、フレーム長の長いＡ−ＭＰＤＵ２を送信しなければならない。つまり、Ａ−ＭＰＤＵ２を２回送信する必要があり、非常に大きなオーバーヘッドが存在する。その結果、通信効率が悪化する。

この点、本実施形態に係る構成であると、送信レートを切り替えた直後に送信するフレームは、単一のＭＰＤＵとし、更に応答フレームを要求するフレームとしている。従って、上記オーバーヘッドを小さく出来る。つまり、送信レート切り替え後に行う通信可能かどうかの確認を、迅速に行うことが出来、通信効率を向上出来る。以下、本効果につき、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態に係る無線通信方法によりデータを送信する場合のタイミングチャートであり、送信側（例えば無線ＬＡＮ基地局２）と受信側（例えば無線ＬＡＮ端末３）との間のフレームの送受信の様子と、使用する送信レートとを示している。なお、抑止回数が１回の場合について示している。

図示するように、図７で説明した場合と同様に、基地局２は１１７Ｍｂｐｓの送信レートにてＡ−ＭＰＤＵ１を端末３へ送信し、端末３からＢＡフレームを受信する。その後、時刻ｔ１で基地局２は送信レートを１３０Ｍｂｐｓへ上げる。

すると、基地局２ではフレーム制御部４９によってアグリゲート禁止命令と送達確認命令が出力される。従って、時刻ｔ１で送信されるフレームは、単一のＭＰＤＵ５であり、またＭＰＤＵ５は応答期待フレームとして端末３へ送信される。ＭＰＤＵ５の送信に失敗すると、基地局２はＭＰＤＵ５に対するＡＣＫフレームを受信出来ない。

そこで基地局２は１３０Ｍｂｐｓでの通信は困難と判断し、時刻ｔ３で送信レートを１１７Ｍｂｐｓに戻してフレームを再送する。この時点においても、送信レートの変更があったために、フレーム制御部４９はアグリゲート禁止命令と送達確認命令とを出力する。従って、時刻ｔ３で送信されるフレームは、単一のＭＰＤＵ５であり、またＭＰＤＵ５は応答期待フレームとして端末３へ送信される。時刻ｔ３でのＭＰＤＵ５を再送すると、カウンタ５０のカウンタ値は抑止回数と等しくなるので、フレーム制御部４９はアグリゲート禁止命令と送達確認命令の出力を停止する。

そして基地局２は、ＡＣＫフレームを受信することによりＭＰＤＵ５の送信に成功したことを認識して、残りのＭＰＤＵ６〜ＭＰＤＵ９をＡ−ＭＰＤＵ２として端末３へ送信する。その後、端末３からＡ−ＭＰＤＵ２についてのＢＡフレームを受信する。

上記本実施形態に係る方法であると、通信が困難な期間、すなわち送信レートが１３０Ｍｂｐｓである期間は、時刻ｔ１〜ｔ３のΔＴ２であり、図７の場合の時刻ｔ１〜ｔ２のΔＴ１よりも短くなる。更に本実施形態では、再送しなければならないフレームは単一のＭＰＤＵであり、図７のようにＡ−ＭＰＤＵ２を再送する場合に比べて、再送に要する時間も短く出来る。更に、送信レートを変更した直後は、ＡＣＫフレームを要求するフレームとしてＭＰＤＵ５を送信する。従って、端末３がフレームを受信出来たか否かを認識することが出来、送信レート変更直後における無線伝送路の状況を的確に把握出来る。

このように、本実施形態であると、Link Adaptation機能によって送信レートを切り替えた際に、無線伝送路の状態の確認を迅速に行うことができる。その結果、高速な送信レートに切り替え、且つ切り替え後の送信レートでは通信が困難であった場合において、早急に元の送信レートに戻すことができ、スループットの低下を抑制出来る。また、低速な送信レートに切り替え、且つ切り替え後の送信レートでも通信が困難で、更に低速な送信レートに変更する必要があるような場合においても、送信レートの更なる切り替えを早急に行うことができ、スループットの低下を抑制出来る。更に、再送にすべきフレームは単一のＭＰＤＵであるので、再送に要する無駄な時間を短く抑えることが出来る。その結果、無線通信装置におけるデータの伝送効率を向上出来る。

［第２の実施形態］
次に、この発明の第２の実施形態に係る無線通信装置及び無線通信方法について説明する。本実施形態は、上記第１の実施形態においてフレームのアグリゲーションを行わずにフレームの送信が行われる場合に関するものである。以下では、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。

＜無線ＬＡＮ基地局２及び無線ＬＡＮ端末３の構成＞
まず、本実施形態に係る無線ＬＡＮ基地局２及び無線ＬＡＮ端末３の構成について、図９を用いて説明する。第１の実施形態と同様に、無線ＬＡＮ基地局２及び無線ＬＡＮ端末３はほぼ同様の構成を有しており、以下では無線ＬＡＮ基地局２の場合を例に説明する。図９は、無線ＬＡＮ基地局２のブロック図である。

図示するように無線ＬＡＮ基地局２は、第１の実施形態で説明した図２の構成において、アグリゲーション部４６を廃した構成を有している。従って、フレーム生成部４３はＭＰＤＵのアグリゲーションは行わず、単一のＭＰＤＵとしてフレームを生成する。

また制御部４４内のフレーム制御部４９は、アグリゲート禁止命令の代わりに、送信データ生成部６０に対して、送信データのデータサイズを規定値以下に制限する命令（データサイズ制限命令）を出力する。すなわちフレーム制御部４９は、送信レート制御部から送信レート変更通知を受け取った際に、一定の期間、送信データ生成部６０に対してデータサイズ制限命令を出力し、また送達確認設定部４７に対して、送達確認命令を出力する。

フレーム制御部４９の内部構成は、第１の実施形態で説明した図３において、アグリゲート禁止命令をデータサイズ制限命令に置き換えた構成を有する。またメモリ５１は、データサイズの制限されたフレームの送信回数（この回数を、本実施形態でも以下、抑止回数と呼ぶ）を保持する。
その他の構成は第１の実施形態と同様である。

＜データの送信方法＞
次に、本実施形態に係る無線ＬＡＮ基地局２及び無線ＬＡＮ端末３におけるデータの送信方法について、図１０を用いて説明する。図１０はデータの送信方法のフローチャートである。データの送信方法は基地局２も端末３も同様であり、以下では基地局２が端末３へ送信する場合を例に挙げて説明する。

まずフレーム制御部４９がデータサイズ制限命令を出力していない場合（ステップＳ３０、ＮＯ）、送信データ生成部６０は任意のデータサイズを有する送信データ（パケット）を生成する（ステップＳ３１）。他方、データサイズ制限命令が出力されている場合（ステップＳ３０、ＹＥＳ）には、送信データ生成部６０は、規定値以下のデータサイズを有する送信データを生成する（ステップＳ３２）。この規定値は、予め送信データ生成部６０において設定された値であっても良いし、データサイズ制限命令と共にフレーム制御部４９から与えられる値であっても良い。

そしてパケット処理部４５は、ステップＳ３１またはＳ３２で生成された送信データを受け取り（ステップＳ１０）、送信処理を行ってフレームを組み立てる（ステップＳ１１）。その後は、第１の実施形態で説明したステップＳ１５以降の処理が行われる。

＜フレーム制御部４９の動作の詳細について＞
次に、本実施形態に係るフレーム制御部４９の動作の詳細について、図１１を用いて説明する。図１１はフレーム制御部４９の動作を示すフローチャートである。

図示するように、本実施形態に係るフレーム制御部４９の動作は、上記第１の実施形態で説明した図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２４、Ｓ２７の処理を、データサイズ制限命令に関する処理に置き換えたものである。

すなわち、ステップＳ２０〜Ｓ２２の処理の後、カウンタ値が抑止回数に達しない場合には（ステップＳ２３、ＮＯ）、命令部５３は送信データ生成部６０に対して、送信データのサイズを規定値以下とするよう制限する（ステップＳ４０）。すなわちデータサイズ制限命令を出力する。その後、ステップＳ２５の処理に進む。

逆にカウンタ値が抑止回数に達した場合には（ステップＳ２３、ＹＥＳ）、命令部５３は送信データ生成部６０に対して、送信データのサイズの制限を解除する（ステップＳ４１）。すなわち、データサイズ制限命令の出力を停止する。これにより送信データ生成部６０は、任意のデータサイズの送信データを生成することが可能となる。その後、ステップＳ２８の処理に進む。

＜効果＞
以上のように、この発明の第２の実施形態に係る無線通信装置及び無線通信方法であると、フレームのアグリゲーションを行わない無線ＬＡＮシステムであっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。本効果について、以下詳細に説明する。

一般的に、送信フレームのサイズは、一定値となるように予め決められている場合を除き、送信データのサイズに依存する。すなわち、送信データのデータサイズが大きいほど、フレームのサイズも大きくなる。つまりフレーム長が長くなり、フレームの送信に時間がかかる。従って、このような場合には第１の実施形態で説明した問題と同様の問題が発生する。本問題点につき、図１２を用いて説明する。図１２は、従来の無線通信方法においてデータを送信する場合のタイミングチャートであり、送信側（例えば無線ＬＡＮ基地局）と受信側（例えば無線ＬＡＮ端末）との間のフレームの送受信の様子と、使用する送信レートとを示している。なお、各フレームのデータサイズ（フレーム長）は、図中の各フレームの時間軸に沿った長さで示している。

図示するように、無線ＬＡＮ基地局は無線ＬＡＮ端末との間で、１１７Ｍｂｐｓの送信レートを用いて無線通信を行っている。まず基地局は、フレームＦ１の送信に成功し、端末からＢＡフレームを受け取る。そして基地局は、時刻ｔ１において送信レートを１１７Ｍｂｐｓから１３０Ｍｂｐｓへ上げて、比較的フレームサイズの大きいフレームＦ２を送信したとする。しかしながら、フレームＦ２の送信に失敗したとする。そこで基地局は、時刻ｔ２において送信レートを１１７Ｍｂｐｓに戻し、フレームＦ２を再送する。

以上の例であると、１３０Ｍｂｐｓで通信可能か否かを確認するには、フレーム長の長いフレームＦ２の送信完了を待たなければならない。そしてその結果、送信できなかった場合には、再度、フレーム長の長いフレームＦ２を送信しなければならない。つまり、第１の実施形態において１３０Ｍｂｐｓの送信レートにてＡ−ＭＰＤＵ２を送信する場合と同様の問題が発生する。

この点、本実施形態に係る構成であると、送信レートを切り替えた直後に送信するフレームは、そのフレームサイズが規定値以下とされ、データサイズの比較的小さいフレームとされる。更に応答フレームを要求するフレームとしている。従って、上記オーバーヘッドを小さく出来る。本効果につき、図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態に係る無線通信方法によりデータを送信する場合のタイミングチャートであり、送信側（例えば無線ＬＡＮ基地局２）と受信側（例えば無線ＬＡＮ端末３）との間のフレームの送受信の様子と、使用する送信レートとを示している。なお、各フレームのデータサイズ（フレーム長）は、図中の各フレームの時間軸に沿った長さで示しており、また抑止回数が１回の場合について示している。

図示するように、時刻ｔ１で基地局２は送信レートを１３０Ｍｂｐｓへ上げると、フレーム制御部４９によってデータサイズ制限命令と送達確認命令が出力される。従って、時刻ｔ１で送信されるフレームＦ２’は、データサイズが規定値以下に制限された送信データに関するものであり、そのフレーム長は比較的短い。またフレームＦ２’は応答期待フレームとして端末３へ送信される。フレームＦ２’の送信に失敗すると、基地局２はＭＰＤＵ５に対するＡＣＫフレームを受信出来ない。

そこで基地局２は１３０Ｍｂｐｓでの通信は困難と判断し、時刻ｔ３で送信レートを１１７Ｍｂｐｓに戻してフレームを再送する。この時点においても、送信レートの変更があったために、フレーム制御部４９はデータサイズ制限命令と送達確認命令とを出力する。従って、時刻ｔ３で送信されるフレームは、そのデータサイズが制限され、フレームＦ２’が再送される。そして、カウンタ５０のカウンタ値が抑止回数に等しくなるため、データサイズ制限命令と送達確認命令とが解除され、残りのフレームＦ３が送信される。

上記本実施形態に係る方法であると、通信が困難な期間、すなわち送信レートが１３０Ｍｂｐｓである期間は、時刻ｔ１〜ｔ３のΔＴ２であり、図１２の場合の時刻ｔ１〜ｔ２のΔＴ１よりも短くなる。更に本実施形態では、再送しなければならないフレームはフレーム長の短いフレームＦ２’であり、図１２のようにフレーム長の長いフレームＦ２を再送する場合に比べて、再送に要する時間も短く出来る。
従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

以上のように、この発明の第１、第２の実施形態に係る無線通信装置及び無線通信方法であると、Link Adaptation機能等により通信状況に応じてフレームの送信レートを切り替える際に、切り替え直後に送信するフレームをフレーム長の短いものとしている。更にこのフレームを、応答を期待するフレームとして送信している。特に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格におけるＡ−ＭＰＤＵ機能を使用している場合には、送信レート切り替え時にはアグリゲーションを抑止することで、フレーム長を短くしている。これにより、切り替え後の送信レートにおける通信可能の是非を迅速に判断することが可能となる。その結果、データの伝送効率を向上出来る。

なお、上記実施形態では送信レートとして１１７Ｍｂｐｓと１３０Ｍｂｐｓを使用する場合について説明したが、これらは一例に過ぎず、この他の送信レートを使用することも出来る。また、上記実施形態では、送信レートをより高速な送信レートに切り替えた場合に送信に失敗する例について説明した。しかし、低速な送信レートに切り替えた場合に送信に失敗した場合も同様である。この場合には、更に低速な送信レートに切り替える。

また、上記実施形態では無線ＬＡＮ基地局２が無線ＬＡＮ端末３に対してフレームを送信し、無線ＬＡＮ基地局２が送信レートを変更する場合について説明した。しかし、無線ＬＡＮ端末３が無線ＬＡＮ基地局２に対してフレームを送信し、また無線ＬＡＮ端末３が送信レートを変更する場合にも同様に適用出来る。

更に上記実施形態では、フレーム制御部４９を図３に示す構成として説明したが、フレーム制御部４９はハードウェアで実現される場合に限らず、図６及び図１１に示す動作が可能であればソフトウェアで実現しても良い。

また、カウンタ５０は、物理層送信部３２においてフレームを送信した際にカウントアップするのでは無く、送信したフレームに対して送信先から応答フレーム（ＡＣＫフレーム）を受信した際にカウントアップしても良い。つまり、フレームを正確に送信出来た回数をカウントしても良い。

なお、本願発明は上記実施形態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種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。

この発明の第１の実施形態に係る無線ＬＡＮシステムのブロック図。 この発明の第１の実施形態に係る無線ＬＡＮ基地局及び無線ＬＡＮ端末のブロック図。 この発明の第１の実施形態に係るフレーム制御部のブロック図。 この発明の第１の実施形態に係る無線通信システムにおける、送達確認の様子を示すタイミングチャート。 この発明の第１の実施形態に係る無線通信方法のフローチャート。 この発明の第１の実施形態に係るフレーム制御部の動作を示すフローチャート。 無線通信におけるフレームの送受信の様子を示すタイミングチャート。 この発明の第１の実施形態に係る無線通信方法における、フレームの送受信の様子を示すタイミングチャート。 この発明の第２の実施形態に係る無線ＬＡＮ基地局及び無線ＬＡＮ端末のブロック図。 この発明の第２の実施形態に係る無線通信方法のフローチャート。 この発明の第２の実施形態に係るフレーム制御部の動作を示すフローチャート。 無線通信におけるフレームの送受信の様子を示すタイミングチャート。 この発明の第２の実施形態に係る無線通信方法における、フレームの送受信の様子を示すタイミングチャート。

符号の説明

１…無線ＬＡＮシステム、２…無線ＬＡＮ基地局、３…無線ＬＡＮ端末、１０…アンテナ、２０…ＲＦ部、３０…物理部、３１…物理層受信部、３２…物理層送信部、４０…ＭＡＣ部、４１…ＭＡＣ層受信部、４２…ＭＡＣ層送信部、４３…フレーム生成部、４４…制御部、４５…パケット処理部、４６…アグリゲーション部、４７…送達確認設定部、４８…送信レート制御部、４９…フレーム制御部、６０…送信データ生成部、６１…送信データ処理部、５０…カウンタ、５１…メモリ、５２…比較部、５３…命令部

Claims (5)

1. 送信データにつきフレームを生成し、且つ複数の前記フレームをアグリゲートするフレーム生成部と、
   前記フレーム生成部で生成された前記フレーム、またはアグリゲートされた複数の前記フレームを送信する送信部と、
   前記送信部における送信レートを制御すると共に、前記送信レートを変更した直後、前記送信部における前記フレームの送信回数が規定回数に達するまでの期間、前記フレーム生成部に対して前記フレームをアグリゲートすることを禁止し、且つ前記フレーム生成部に対して、送達確認応答を要求するフレームとして前記フレームを生成するよう命令する制御部と
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記制御部は、前記送信レートを変更した直後から、前記送信回数のカウントを開始するカウンタと、
   前記カウンタにおけるカウンタ値と前記規定回数とを比較する比較部と、
   前記比較部における比較の結果、前記カウンタ値が前記規定回数未満である場合に、前記フレーム生成部に対して前記フレームをアグリゲートすることを禁止する命令部と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 送信データにつきフレームを生成するフレーム生成部と、
   前記フレーム生成部で生成された前記フレームを送信する送信部と、
   前記送信部における送信レートを制御すると共に、前記送信レートを変更した直後、前記送信部における前記フレームの送信回数が規定回数に達するまでの期間、前記送信データを生成するデータ生成部に対して、送信データのデータサイズを規定値以下とするよう制限し、且つ前記フレーム生成部に対して、送達確認応答を要求するフレームとして前記フレームを生成するよう命令する制御部と
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
4. 前記制御部は、前記送信レートを変更した直後から、前記送信回数のカウントを開始するカウンタと、
   前記カウンタにおけるカウンタ値と前記規定回数とを比較する比較部と、
   前記比較部における比較の結果、前記カウンタ値が前記規定回数未満である場合に、前記データ生成部に対して送信データのデータサイズを規定値以下とするよう制限する命令部と
   を備えることを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
5. 無線通信を用いてフレームの送受信を行い、複数の前記フレームをアグリゲートして送信可能な無線通信方法であって、
   伝送路の状況に応じて前記フレームの送信レートを変更するステップと、
   前記送信レートの変更直後に、前記フレームをアグリゲートすることを禁止すると共に、前記フレームの送信回数の計数を開始するステップと、
   前記アグリゲートが禁止された状態でフレームを送信するステップと、
   前記フレームの送信回数が規定値に達した後に、前記フレームをアグリゲートすることを許可するステップと
   を具備することを特徴とする無線通信方法。

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