JP6313519B2 - 無線通信装置 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係る無線通信基地局と無線通信端末とを備えた無線通信システムの構成図である。この無線通信システムは、IEEE802.11規格など、任意の通信方式に従って通信を行う。ここでは、IEEE802.11規格に従って通信を行う場合を想定するが、これに限定されない。以下、無線通信基地局を基地局、無線通信端末を端末もしくは無線端末と呼ぶ。基地局も端末の一形態であり、中継機能を有する点が基地局以外の端末と主に異なる。
図11は、第2の実施形態に係る、基地局11および複数の端末間のMU−MC通信に係る動作シーケンスの例を示す。第1の実施形態における図6のシーケンスとの違いを中心に説明する。
第3の実施形態では、ビーコンフレームまたは新規に定義する管理フレームで、MU−MC通信が行われる期間(MU−MC期間)を通知する。MU−MC期間は、ビーコンフレームと、次に送信されるビーコンインターバルの間を表すビーコンインターバル単位で規定されてもよいし、任意の開始時刻と任意の終了時刻とによって定義されてもよい。この際、任意の開始時刻は、ビーコンインターバルの開始時刻でもよいし、ビーコンインターバル内の任意の時刻でもよい。終了時刻は、ビーコンインターバルの終了時刻でもよいし、ビーコンインターバル内の任意の時刻でもよい。本実施形態では、MU−MC期間では、第1および第2の実施形態と同様に、他端末宛のRTSフレームの受信からSIFS時間後にCTSフレームを受信しなかったチャネルではNAVを解除しない(NAVを継続する)。一方、MU−MC期間以外の期間(非MU−MC期間)では、他端末宛のRTSフレームの受信からSIFS時間後にCTSフレームを受信しなかったチャネルのNAVは解除する。非MU−MC期間ではプライマリチャネルをベースに、例えばIEEE802.11b/g/n/ac等の規格に従った通信が行われる。このため、非MU−MC期間では、CTSフレームを受信しない場合にNAVを解除しても、第1の実施形態で述べたような問題(基地局がMU−MC通信を複数の端末と行っている間に、他の端末が基地局にアップリンク送信を行う問題)は生じないと考えられる。
本実施形態は、基地局がRTSフレームの送信後に、CTSフレームを受信できた複数のチャネルの一部で、複数の端末とダウンリンクの空間多重通信、より詳細には、ダウンリンクのMU−MIMO(Multi−User Multiple Input,Multiple Output)方式を用いた通信を行う。そして、残りのチャネルで、第1〜第3の実施形態と同様に、MU−MIMOを用いないダウンリンクの通信を行う。このような場合においてRTSフレームのDurationフィールドに設定する媒体予約時間の決定方法に係るものである。なお、以下でMU−MIMOと言うときは、ダウンリンクのMU−MIMOを指すものとするが、アップリンクのMU−MIMO(複数の端末から基地局に空間多重でデータ送信)に本実施形態を適用することも可能である。
第1〜第4の実施形態では、連続する複数のチャネル1〜4を用いた例を示したが、複数のチャネルの連続について補足の説明をする。
IEEE802.11規格での5GHz帯では、基本的にチャネル番号が20MHz間隔で用いられるので、その使われているチャネル番号に則って考えて問題ない。
一方、2.4GHz帯では、図18のように、基準チャネルの選択が、北米や中国などでは25MHz間隔(図18(A))で、欧州では30MHz間隔(図18(B))で行われている。そこで、明細書中のch.1は、IEEE802.11規格での2.4GHz帯のチャネル番号1、ch.2はIEEE802.11規格での2.4GHz帯のチャネル番号6、というように、北米や中国に倣って25MHz間隔(図18(A))のものとするのでもよい。または、明細書中のch.1は、IEEE802.11規格での2.4GHz帯のチャネル番号1、ch.2はIEEE802.11規格での2.4GHz帯のチャネル番号7、というように欧州に倣って30MHz間隔((図18(B)))のものとするのでもよい。あるいは図18(C)に示すように、5GHz帯での20MHzチャネル間隔に倣い、明細書中のch.1はIEEE802.11規格での2.4GHz帯のチャネル番号1、ch.2はIEEE802.11規格での2.4GHz帯のチャネル番号5、というようにするのでもよい。図18(C)は、図18(A)および図18(B)以外に、今後考えられるチャネル選択を例示したものである。ただし、北米や中国、欧州のような場合、別の無線通信システムが、2.4GHz帯のチャネル番号6や7を、少なくとも一部のチャネルとして選択していると、チャネル番号5と一部周波数帯域が被ることになる。この場合、互いの無線通信システムが影響する周波数帯域が広がり、チャネル利用効率が下がる。
図19は、本実施形態に係る無線通信装置のハードウェア構成の一例を示す。この構成は、図7に示したような端末に搭載する無線通信装置、および図8に示したような基地局に搭載する無線通信装置のハードウェア構成として用いることができる。図19の構成は、特に図7のPHY処理および無線部20および図8のPHY処理および無線部70のそれぞれのアナログ処理部分のハードウェア構成を具体化して一例として示したものである。
図21は、端末または基地局の全体構成例を示したものである。この構成例は一例であり、本実施形態はこれに限定されるものではない。端末または基地局は、1つまたは複数のアンテナ1〜n(nは1以上の整数)と、無線LANモジュール148と、ホストシステム149を備える。無線LANモジュール148は、第1の実施形態に係る無線通信装置に対応する。無線LANモジュール148は、ホスト・インターフェースを備え、ホスト・インターフェースで、ホストシステム149と接続される。接続ケーブルを介してホストシステム149と接続される他、ホストシステム149と直接接続されてもよい。また、無線LANモジュール148が基板にはんだ等で実装され、基板の配線を介してホストシステム149と接続される構成も可能である。ホストシステム149は、任意の通信プロトコルに従って、無線LANモジュール148およびアンテナ1〜nを用いて、外部の装置と通信を行う。通信プロトコルは、TCP/IPと、それより上位の層のプロトコルと、を含んでもよい。または、TCP/IPは無線LANモジュール148に搭載し、ホストシステム149は、それより上位層のプロトコルのみを実行してもよい。この場合、ホストシステム149の構成を簡単化できる。本端末は、例えば、移動体端末、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ/サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置等でもよい。
図23(A)および図23(B)は、それぞれ第8の実施形態に係る無線端末の斜視図である。図23(A)の無線端末はノートPC301であり、図23(B)の無線端末は移動体無線端末321である。ノートPC301および移動体無線端末321は、それぞれ無線通信装置305、315を搭載している。無線通信装置305、315として、これまで説明してきた無線端末に搭載されていた無線通信装置(図7等)、または基地局に搭載されていた無線通信装置(図8等)、またはこれらの両方を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線端末は、ノートPCや移動体無線端末に限定されない。例えば、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ/サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置等にも搭載可能である。
第9の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、バス、プロセッサ部、および外部インターフェース部を備える。プロセッサ部および外部インターフェース部は、バスを介して外部メモリ(バッファ)と接続される。プロセッサ部ではファームウエアが動作する。このように、ファームウエアを無線通信装置に含める構成とすることにより、ファームウエアの書き換えによって無線通信装置の機能の変更を容易に行うことが可能となる。ファームウエアが動作するプロセッサ部は、本実施形態に係る通信処理装置または制御部の処理を行うプロセッサであってもよいし、当該処理の機能拡張または変更に係る処理を行う別のプロセッサであってもよい。ファームウエアが動作するプロセッサ部を、本実施形態に係る基地局あるいは無線端末あるいはこれらの両方が備えてもよい。または当該プロセッサ部を、基地局に搭載される無線通信装置内の集積回路、または無線端末に搭載される無線通信装置内の集積回路が備えてもよい。
第10の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、クロック生成部を備える。クロック生成部は、クロックを生成して出力端子より無線通信装置の外部にクロックを出力する。このように、無線通信装置内部で生成されたクロックを外部に出力し、外部に出力されたクロックによってホスト側を動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側とを同期させて動作させることが可能となる。
第11の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置)の構成に加えて、電源部、電源制御部、および無線電力給電部を含む。電源制御部は、電源部と無線電力給電部とに接続され、無線通信装置に供給する電源を選択する制御を行う。このように、電源を無線通信装置に備える構成とすることにより、電源を制御した低消費電力化動作が可能となる。
第12の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、SIMカードを含む。SIMカードは、無線通信装置における送信処理部または受信処理部またはMAC処理部、またはこれらのうちの複数と接続される。このように、SIMカードを無線通信装置に備える構成とすることにより、容易に認証処理を行うことが可能となる。
第13の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、動画像圧縮/伸長部を含む。動画像圧縮/伸長部は、バスと接続される。このように、動画像圧縮/伸長部を無線通信装置に備える構成とすることにより、圧縮した動画像の伝送と受信した圧縮動画像の伸長とを容易に行うことが可能となる。
第14の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、LED部を含む。LED部は、送信部または受信部またはMAC処理部またはこれらのうちの複数と接続される。このように、LED部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
第15の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、送信部または受信部またはMAC処理部またはこれらのうちの複数と接続される。このように、バイブレータ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
第16の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置(基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、ディスプレイを含む。ディスプレイは、図示しないバスを介して、無線通信装置のMAC処理部に接続されてもよい。このようにディスプレイを備える構成とし、無線通信装置の動作状態をディスプレイに表示することで、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
本実施形態では、[1]無線通信システムにおけるフレーム種別、[2]無線通信装置間の接続切断の手法、[3]無線LANシステムのアクセス方式、[4]無線LANのフレーム間隔について説明する。
[1]通信システムにおけるフレーム種別
一般的に無線通信システムにおける無線アクセスプロトコル上で扱うフレームは、大別してデータ(data)フレーム、管理(management)フレーム、制御(control)フレームの3種類に分けられる。これらの種別は、通常、フレーム間で共通に設けられるヘッダ部で示される。フレーム種別の表示方法としては、1つのフィールドで3種類を区別できるようにしてあってもよいし、2つのフィールドの組み合わせで区別できるようにしてあってもよい。IEEE802.11規格では、フレーム種別の識別は、MACフレームのフレームヘッダ部にあるFrame Controlフィールドの中のType、Subtypeという2つのフィールドで行う。データフレームか、管理フレームか、制御フレームかの大別はTypeフィールドで行われ、大別されたフレームの中での細かい種別、例えば管理フレームの中のBeaconフレームといった識別はSubtypeフィールドで行われる。
802.11ac−2013などの拡張規格を含む)では接続確立の手順の1つとしてアソシエーション(association)プロセスがあるが、その中で使われるAssociation RequestフレームとAssociation Responseフレームが管理フレームであり、Association RequestフレームやAssociation Responseフレームはユニキャストの管理フレームであることから、受信側無線通信端末に応答フレームであるACKフレームの送信を要求し、このACKフレームは上述のように制御フレームである。
接続の切断(リリース)には、明示的な手法と暗示的な手法とがある。明示的な手法としては、接続を確立している無線通信装置間のいずれか一方が切断のためのフレームを送信する。IEEE802.11規格ではDeauthenticationフレームがこれに当たり、管理フレームに分類される。通常、接続を切断するフレームを送信する側の無線通信装置では当該フレームを送信した時点で、接続を切断するフレームを受信する側の無線通信装置では当該フレームを受信した時点で、接続の切断と判定する。その後、非アクセスポイントの無線通信端末であれば通信フェーズでの初期状態、例えば接続するBSS探索する状態に戻る。無線通信アクセスポイントがある無線通信端末との間の接続を切断した場合には、例えば無線通信アクセスポイントが自BSSに加入する無線通信端末を管理する接続管理テーブルを持っているならば当該接続管理テーブルから当該無線通信端末に係る情報を削除する。例えば、無線通信アクセスポイントが自BSSに加入する各無線通信端末に接続をアソシエーションプロセスで許可した段階で、AIDを割り当てる場合には、当該接続を切断した無線通信端末のAIDに関連づけられた保持情報を削除し、当該AIDに関してはリリースして他の新規加入する無線通信端末に割り当てられるようにしてもよい。
例えば、複数の無線通信装置と通信または競合することを想定した無線LANシステムがある。IEEE802.11無線LANではCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Carrier Avoidance)をアクセス方式の基本としている。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了から固定時間を置いて送信を行う方式では、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置で同時に送信を行うことになり、その結果、無線信号が衝突してフレーム送信に失敗する。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了からランダム時間待つことで、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置での送信が確率的に分散することになる。よって、ランダム時間の中で最も早い時間を引いた無線通信装置が1つなら無線通信装置のフレーム送信は成功し、フレームの衝突を防ぐことができる。ランダム値に基づき送信権の獲得が複数の無線通信装置間で公平になることから、Carrier Avoidanceを採用した方式は、複数の無線通信装置間で無線媒体を共有するために適した方式であるということができる。
IEEE802.11無線LANのフレーム間隔について説明する。IEEE802.11無線LANで用いられるフレーム間隔は、distributed coordination function interframe space(DIFS)、arbitration interframe space(AIFS)、point coordination function interframe space(PIFS)、short interframe space(SIFS)、extended interframe space(EIFS)、reduced interframe space(RIFS)の6種類ある。
1〜6:端末(STA)
20、70:PHY処理部&無線部
21、71:送受切替スイッチ
22、72:受信部
23、73:送信部
30、80:MAC処理部
31、81:送信処理部
32、82:受信処理部
33、83:制御部
34、84:タイマ
35、85:記憶装置
41、91:受信エラー検出部
42、92:フレーム種別判定部
43、93:Duration判定部
44,94:RA判定部
45、95:TA判定部
86:バッファ
211:ベースバンドIC
213:メモリ
214:ホスト・インターフェース
215:CPU
216:DAC
217:ADC
221:RF IC
222、232:フィルタ
223、233:ミキサ
224、234:アンプ
225、235:バラン
242:PLL
243:水晶発振器
247:アンテナ
245:スイッチ
148:無線LANモジュール
149:ホストシステム301:ノートPC
305、315、355:無線通信装置
321:移動体端末
331:メモリーカード
332:メモリーカード本体
Claims (12)
- 送信許可を要求する第1フレームを所定の周波数帯域で受信する受信部と、
前記第1フレームの宛先が自装置でないとき、前記所定の周波数帯域での送信を抑制するように制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記第1フレームの受信から第1時間の経過後に前記送信許可を通知する第2フレームが前記所定の周波数帯域および前記所定の周波数帯域以外の周波数帯域のいずれでも受信されなくても、前記送信の抑制を維持し、
前記第1フレームは、IEEE802.11規格におけるフレームであり、前記第1フレームのDurationフィールドに、前記第1時間より長い第2時間を示す値が設定されており、
前記制御部は、前記第1フレームの受信から前記Durationフィールドに設定された前記第2時間の間、前記送信の抑制を維持する
無線通信装置。 - 前記制御部は、前記受信部が前記第2時間の経過前に前記送信の抑制の解除を指示する第3フレームを受信した場合は、前記送信の抑制を解除する
請求項1に記載の無線通信装置。 - 送信許可を要求する第1フレームを受信する受信部と、
前記第1フレームの宛先が自装置でないとき、送信を抑制するように制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記第1フレームの送信元が予め定めた通信装置でない場合、前記第1フレームの受信から第1時間の経過後に前記受信部が前記送信許可を通知する第2フレームを受信しないときは、前記送信の抑制を解除する
無線通信装置。 - 送信許可を要求する第1フレームを受信する受信部と、
前記第1フレームの宛先が自装置でないとき、送信を抑制するように制御する制御部と
を備え、
リソースユニットベースのOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)通信を実行可能であり、
前記受信部は、複数のリソースユニットのうち第1リソースユニットで自装置宛でない前記第1フレームを受信し、
前記制御部は、前記第1フレームの受信から前記第1時間の経過後に前記第1リソースユニットで前記送信許可を通知する第2フレームが受信されなくても、前記第1リソースユニットでの前記送信を抑制するよう制御する、
無線通信装置。 - 送信許可を要求する第1フレームを受信する受信部と、
前記第1フレームの宛先が自装置でないとき、送信を抑制するように制御する制御部と
を備え、
前記受信部は、リソースユニットベースのOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)通信を実行する期間を特定する情報を含む第2フレームを、予め定めたリソースユニットで受信し、
前記受信部は、前記第1リソースユニットで自装置宛でない前記第1フレームを受信し、
前記制御部は、前記OFDMA通信を実行する期間以外で前記第1フレームが受信されたときは、前記第1フレームの受信から第1時間の経過後に前記送信許可を通知する第3フレームが受信されない場合に、前記送信の抑制を解除する
無線通信装置。 - 少なくとも1つのアンテナをさらに備えた請求項1ないし5のいずれか一項に記載の無線通信装置。
- 送信許可を要求する第1フレームを第1リソースユニットで送信し、かつ送信許可を要求する第2フレームを第2リソースユニットで送信する送信部と、
前記第1フレームで要求された送信許可を通知する第3フレームおよび前記第2フレームで要求された送信許可を通知する第4フレームを受信する受信部と、を備え、
前記送信部は、前記第1フレームの送信から第1時間の経過後に、前記第3フレームが前記第1リソースユニットで受信された場合で、かつ前記第2フレームの送信から前記第1時間の経過後に、前記第4フレームが前記第2リソースユニットで受信されない場合、前記第3フレームの受信から第2時間の経過後、前記第1フレームと同じ宛先の第5フレームを前記第1リソースユニットで送信し、かつ前記第2フレームと異なる宛先の第6フレームを前記第2リソースユニットで送信する
を備えた無線通信装置。 - 少なくとも1つのアンテナをさらに備えた請求項7に記載の無線通信装置。
- 送信許可を要求する第1フレームを第1リソースユニットで送信し、かつ送信許可を要求する第2フレームを第2リソースユニットで送信し、前記第1および第2フレームは、前記第1および第2フレームの受信後の第1時間の間、応答以外のフレームの送信の抑制を指示する情報を含む送信部と、
前記第1フレームで要求された送信許可を通知する第3フレームおよび前記第2フレームで要求された送信許可を通知する第4フレームを受信する受信部と、
前記第1フレームの送信から第2時間の経過後に、前記第3フレームが前記第1リソースユニットで受信された場合で、かつ前記第2フレームの送信から前記第2時間の経過後に、前記第4フレームが前記第2リソースユニットで受信されない場合、前記第3フレームの受信から第3時間の経過後、前記第1リソースユニットで通信を行うよう前記送信部および前記受信部を制御する制御部
を備え、
前記送信部は、前記第1リソースユニットでの前記通信の終了後、前記第1時間の経過前に、前記送信の抑制の解除を指示する第5フレームを前記第1リソースユニットで送信し、かつ前記送信の抑制の解除を指示する第6フレームを前記第2リソースユニットで送信する
無線通信装置。 - 少なくとも1つのアンテナをさらに備えた請求項9に記載の無線通信装置。
- 送信許可を要求する第1フレームを第1リソースユニットで送信し、かつ送信許可を要求する第2フレームを第2リソースユニットで送信し、前記第1および第2フレームは、前記第1および第2フレームの受信後の第1時間の間、応答以外のフレームの送信の抑制を指示する情報を含む送信部と、
前記第1フレームで要求された送信許可を通知する第3フレームを受信し、前記第2フレームで要求された送信許可を通知する第4フレームを受信する受信部と、を備え
前記送信部は、前記第1フレームの送信から第2時間の経過後に、前記第3フレームが受信された場合、前記第3フレームの受信から第3時間の経過後、前記第1フレームの宛先である通信装置と、少なくとも1つの他の通信装置とに対し、前記第1リソースユニットで、空間多重により複数の第5フレームを送信し、前記第2フレームの送信から前記第2時間の経過後に、前記第4フレームが受信された場合、前記第4フレームの受信から前記第3時間の経過後、前記第2リソースユニットで第6フレームを送信し、
前記受信部は、前記複数の第5フレームの送信後、送達確認応答を表す複数の第7フレームを前記第1リソースユニットで順番に受信し、前記第6フレームの送信後、送達確認応答を表す第8フレームを、前記第2リソースユニットで受信し、
前記第1時間は、前記第1フレームを送信した後、前記複数の第7フレームのすべての受信が完了するまでに必要な時間またはそれ以上の値に設定されている
無線通信装置。 - 少なくとも1つのアンテナをさらに備えた請求項11に記載の無線通信装置。
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