JP2008312194A - 無線通信装置および方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線伝送路の伝送状況に応じた伝送レートを利用することができるようにする。
【解決手段】複数の伝送レートが使用可能な無線通信機能を有するAPにおいて、MAC回路１１１のメディア占有率算出部２１１は、前記無線通信機能で無線通信が行われる無線伝送路の占有率を算出し、伝送レート決定部２０２に供給する。伝送レート決定部２０２は、メディア占有率算出部２１１から供給されたメディア占有率を少なくとも用いて、伝送レートを決定する。本発明は、無線LANシステムを構成するAPに適用できる。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数の伝送レートを選択的に使用可能な無線通信において、無線伝送路の伝送品質に応じて伝送レートを決定する方法及び当該方法を実施するための無線通信装置並びにプログラムに関する。

近年、機器の設置場所の自由度が高い等の利点を有することから、IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.)802.11に代表される無線LAN(Local Area Network)等の無線ネットワークが、有線ネットワークに代わり普及しつつある。また、例えば画像等といった大容量のデータを扱うような多種多様なアプリケーションがネットワークに頻繁にアクセスするようになった結果、無線LANにおいても要求される伝送レートが高くなりつつあり、スループットのさらなる向上が要求されている。

かかる目的を達成するため、IEEE802.11では、物理レイヤ（PHYレイヤ）において複数種類の伝送レートを使用可能とし、実際の通信環境の変化に合わせて、最適な通信レート選択が行われるようになっている（この伝送レート制御は、リンクアダプテーションと呼ばれる）。例えば、実際の通信環境が図１に示されるように変化している場合（図中点線を参照）、ネットワーク内で利用される伝送レートは、実際の通信環境に合致するように変更されることとなる（図中実線を参照）。

この結果、例えば、無線伝送路の伝送状況（以下、単に「伝送路品質」という）が良好なときには高い伝送レートが選択されて高スループットが実現される一方、伝送路品質が良好でないときには低い伝送レート（すなわち、誤り耐性の強い伝送レート）が選択されて、送信データの到達可能性が向上することとなり、単位時間当りのスループット（伝送情報量）が向上する。なお、各伝送レートは、当該伝送レートに応じた変調方式、冗長度（EWC、WiMAX等、MIMO(Multiple Input Multiple Output)を利用した通信システムにあっては、アンテナ本数）等の組合せにより実現されるものである。

ここで、伝送レートを選択する際の選択基準となる伝送路品質は、各種のパラメータにより推定可能であり、例えば、パケットの再送状況に応じて伝送路品質を推定し、伝送レートを決定するシステムも提案されている（特許文献1参照）。

図２に再送状況に応じて伝送レートを決定する従来の無線通信システムを示すと共に、当該システムに含まれるAP１の構成例を図３に示す。

従来の無線LANシステムにおいてはAP1の制御の元、AP1と一以上のSTA２−１，２−２，・・・２−ｎ（以下、個々に区別する必要がない場合、STA２と称する）によりBSS（Base Service Set）が形成され、各STA2間の通信はAP1を介して実現される（インフラストラクチャモード）。

このBSSを構成するAP1（図３参照）は、Tx（送信）及びRx（受信）の各々に対応した、MAC回路１１、１８、PHY回路12、17、RF回路13、16から構成され、Tx側の回路群においては、MAC回路11及びPHY回路12が、夫々、上位レイヤ19から供給されたデータに対してMAC層及びPHY層に対応した処理を施す。この結果、当該データに対応した信号は、RF回路13においてアップコンバートされてアンテナ14から出力されることとなる。一方、Rx側においては、アンテナ15により受信された信号がRF回路16によってダウンコンバートされた後、PHY回路17及びMAC回路18においてPHY層及びMAC層に対応した処理を施され、上位レイヤ19へと供給される。

データパケットの再送制御は、Tx側のMAC回路１１により実行され、通信に利用される伝送レートもまたMAC回路１１により、この再送制御に伴って決定されることとなる。なお、MAC回路１１による再送制御手法は、IEEE802.11にて規定されており、送信対象となるデータパケットに対応するACKパケットを送信側が受信したか否かに応じて、そのデータパケットの再送の要否が決定されることとなる。

かかる機能を実現するMAC回路１１の具体的な構成を図４に示す。

このMAC回路１１においては、上位レイヤ１９からパケット送信指令が入力されると、パケット送信部３１がデータバッファ３２に保持されている、その指令で指定されたデータパケット（以下、データパケットＡと称する）を、PHY回路１２に供給する。

この際、パケット送信部３１は、データパケットＡをPHY回路１２に供給すると同時に、シーケンスナンバ管理部３３を制御し、データバッファ３２に保持されている、送信対象データパケットＡに対してシーケンスナンバＷを付与させる。

また、パケット送信部３１は、パケットの送信に際して、データパケットの送信が行われたことを示すパケット送信信号を、伝送レート決定部２２に出力する。

ACK受信部３４は、パケット送信部３１によりデータパケットＡが送信された後、ACKパケットの受信待ち状態、すなわち、当該送信されたデータパケットＡに対するACKパケットが受信されたことを示すACKパケットフラグがMAC回路１８から供給されるのを待機する状態となる。この状態において、ACK受信部３４がACKパケットフラグを受信すると、データパケットＡが受信側に届いたものと判断して、データバッファ３２からシーケンスナンバＷが付与されたデータパケットＡが消去される。

一方ACKパケットフラグを受信しなかった場合、ACK受信部３４はその旨をパケット送信部３１に通知し、その通知を受けたパケット送信部３１は、データパケットＡを再送させるために、データバッファ３２に保持されているデータパケットＡを、再度、PHY回路１２に供給する。パケット送信部３１はこのとき、データパケットの再送が行われたことを示すパケット再送信号を、伝送レート決定部２２に出力する。

一方、伝送レート決定部２２においては、パケット再送カウント信号出力部５１が以下の処理を実行する。

（１）送信制御部２１（のパケット送信部３１）からパケット再送信号が供給された場合には、パケット再送カウント信号をパケット再送回数保持部５３に供給。

（２）送信制御部２１（のパケット送信部３１）からパケット送信信号が供給された場合には、パケット送信カウント信号をパケット送信回数保持部５４に供給。

このようにして、パケット再送カウント信号出力部５１から何れかのカウント信号が供給されると、パケット再送回数保持部５３は、レート決定のためのサンプル期間中に送信されたデータパケット数（Y）と、データパケットの再送回数（Ｘ）をカウントし、エラーレート算出部５５に供給する。

この結果、エラーレート算出部５５において、データパケットの再送回数（Ｘ）がデータパケットの送信回数（Ｙ）で除算され、エラーレートが算出される。

伝送レート決定部５６は、エラーレート算出部５５から供給されたエラーレートと、閾値保持部５７に保持されている閾値とを比較し、その比較結果に基づいて伝送レートを決定し、所定のレート情報信号をPHY回路１２に供給する。

具体的には、伝送レート決定部５６は、エラーレートが、所定の閾値Ｄを上回る場合には、現在利用している伝送レートが、無線伝送路の伝送状況に比してアグレッシブであるためにエラーが起こっているものとし、伝送レートを現在のものよりも下げる判断を行い、その旨を示すレート情報信号を、PHY回路１２に供給する。

またエラーレートが所定の閾値Ｕを下回る場合、伝送レート決定部５６は、現在利用している伝送レートよりも高い伝送レートを利用できるものとし、伝送レートを上げる判断を行い、その旨を示すレート情報信号を、PHY回路１２に供給する。

更にエラーレートが閾値Ｄおよび閾値Ｕの範囲内にある場合、伝送レート決定部５６は、現状利用されている伝送レートが適切なものと判断し、その伝送レートを維持する旨を示すレート情報信号をPHY回路１２に供給する。この結果、PHY回路１２においては、MAC回路１１から供給されたレート情報信号に応じて伝送レートが変更、すなわちMAC回路１１から供給されるデータパケットの変調方式が変更される事となる。

なおここでの伝送レートの上げ下げは、選択できる伝送レートを一段階ずつ上げ（例えば、12Mbpsから18Mbpsに上げたり）下げするようにしても良く、二段階以上、一気に上下（例えば、12Mbpsから24Mbpsに上げたり）させることもできる。

特開２００４−３２８６５２号公報

上述したように、従来の方法では、無線伝送路の伝送状況、すなわちデータパケットの届き難さの判断は、ACKパケットの受信の有無、すなわちデータパケットの再送の有無に基づいて判断されるが、受信側にデータパケットが届かない原因、すなわちデータパケットの再送が行われた原因は、無線伝送路の伝送品質に対して不適当な伝送レートが利用されることによるものと（無線伝送路の状況において実質伝送可能なレートよりも、伝送レートが上回っている場合）、データパケットが他のSTA２から送信されたデータパケットと衝突してしまい受信側にパケットが届かないことによるものとがある。

しかしながら従来の方法では、データパケットの再送の原因は考慮されない。

従って、無線伝送路の伝送品質に対して適当な伝送レートが利用されている場合であっても、他のデータパケットとの衝突によりデータパケットの再送が行われたとき、伝送レートがアグレッシブすぎるものとされ、伝送レートを下げる判断が行われる。すなわち従来の方法では、例えば本来使えるはずの無線伝送路を有効利用できないことがあった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、無線伝送路の伝送品質に応じた伝送レートを利用することができるようにするものである。

本発明の一側面の無線通信装置は、複数の伝送レートが使用可能な無線通信機能を有する無線通信装置において、前記無線通信機能で無線通信が行われる無線伝送路の使用率を算出する使用率算出手段と、少なくとも、前記使用率算出手段により算出された前記使用率に基づき、伝送レートを決定する決定手段とを備える。

この構成によれば、伝送レートの決定に際して、無線伝送路の使用率が考慮されることとなる。通常、再送回数等、各種のパラメータのみに応じて伝送レートを決定する方法を採用する場合、実際に伝送路品質が悪化しているのか、或いは、伝送路が混んでおり、そのためにパケットの衝突が発生して送信エラーが発生しているのかをSTA或いはAPにおいて特定することが出来ない。一方、パケットの衝突率は、無線伝送路の使用率に依存する事が想定され、使用率が高い場合には、送信エラーの要因がパケットの衝突である可能性が非常に高くなる。したがって、伝送レートの決定に際して、無線伝送路の使用率を考慮する事で、実環境（すなわち、伝送路品質）を反映した伝送レート選択が実現できることとなる。

なお、決定手段は、前記算出された前記使用率が閾値を下回る状態で実施されたデータの再送回数に基づいてデータの再送率を算出し、当該算出された再送率に基づいて前記伝送レートを決定するようにしても良く、更にこの場合において、決定手段は算出された前記使用率が閾値を上回る状態で実施されたデータの再送回数を、実際の再送回数から除外するようしても良い。

なおまた、無線通信装置が準拠する通信規格に関しては、任意であり、例えば、IEEE802.11やWiMAX、LTE等、レートアダプテーション機能を規定している各種の通信方式に適用可能である。

更に、前記使用率算出手段は、所定の測定時間の前記無線伝送路が使用されている使用時間を算出し、算出した前記使用時間を、前記測定時間で除算して、前記使用率を算出するようにしても良い。この際における使用時間の算出方法は任意であり、例えば、データパケットを構成するMACヘッダ内にあるDuration値、PHYヘッダ内にあるLENGTH値およびRATE値、または受信信号の信号強度値を用いて決定するようにする事も可能である。

また、使用率算出手段は、受信したマネージメントパケットを構成する情報要素内にあるチャネル情報を用いて前記使用時間を算出ようにする事も可能である。

本発明の一側面の無線通信方法、またはプログラムは、複数の伝送レートが使用可能な無線通信機能を有する無線通信装置の無線通信方法において、または複数の伝送レートが使用可能な無線通信処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、前記無線通信機能で無線通信が行われる無線伝送路の使用率を算出する使用率算出ステップと、少なくとも、前記使用率算出ステップの処理で算出された前記使用率に基づき、伝送レートを 決定する決定ステップとを含む。

本発明の一側面の無線通信装置、無線通信方法、またはプログラムにおいては、無線通信機能で無線通信が行われる無線伝送路の使用率が算出され、少なくとも、算出された前記使用率に基づき、伝送レートが決定される。

本発明によれば、無線伝送路の伝送状況に応じた伝送レートを利用することができる。

図５は、本発明を適用した無線LANシステムの構成例を示している。この無線LANシステムでは、図２のAP１に代えてAP１０１が設けられている。他の部分は、図２における場合と同様である。

すなわちこの無線LANシステムも、IEEE802.11に準拠して、AP１０１と、複数のSTA２−１，２−２，・・・２−ｎ（STA２−３乃至２−ｎの図示は省略されている）が無線ネットワークで接続されており、その物理層においては複数の種類の伝送レートが提供されている。IEEE802.11bでは1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、および11Mbpsの４種類、IEEE802.11a／gでは6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps、および54Mbpsの８種類の伝送レートが用意されている。

なお現在標準化中のIEEE802.11ｎにおいてはさらに高速な伝送レートが多数用意されることが予定されている。

AP１０１は、IEEE802.11で定義されているMACレベルでのパケット再送機能によるデータパケットの再送の有無の他、無線伝送路の使用率（例えば、無線伝送路におけるパケット送信時間率）（以下、メディア占有率と称する）に基づいて伝送レートを決定する。

上述したように、受信側にデータパケットが届かない原因は、無線伝送路の伝送品質に対して不適当な伝送レートが利用されたことによるものと、データパケットが他のSTA２から送信された他のデータパケットと衝突してしまい受信側にデータパケットが届かないことによるものとがある。仮に、伝送品質が確保されているにも関わらず、データパケット同士の衝突が発生した場合、この衝突に起因して、データパケットの再送が実行される。この場合、実際には伝送品質が確保されているにも関わらず、無用に伝送レートが下げられてしまい、実際の通信環境に合致しない伝送レート選択が行われてしまう可能性がある。そこで、本実施形態にかかる無線LANシステムにおいては、メディア占有率に基づいてデータパケットとの衝突の可能性の高さを検知し、それらを考慮することで、データパケットの衝突に起因する伝送レート制御を極力防止し、もって、実際の伝送品質に応じた伝送レートの決定を実現する手法を採用することとした。

特にIEEE802.11で運用されるような無線LANシステムでは、CSMA/CA方式によるパケット衝突の防止機構が設けられているため、メディア占有率とパケット衝突確率の相関が高く、メディア占有率によりデータパケットとの衝突の可能性を正確に検知できることが期待される。

図６は、メディア占有率の高さと衝突確率の相関の概念図を示している。

IEEE802.11のようなCSMA/CAのシステムでは、メディア（すなわち、無線伝送路）の獲得はランダムバックオフと呼ばれる確率的な方法で行われるため、たまたま同じランダムバックオフ値を獲得したSTA２やアクセスカテゴリ同士ではデータパケットの衝突が起こり得る。すなわち、図６の上段に示すように、メディア占有率が高ければ、多数のSTA２またはアクセスカテゴリが、その無線伝送路上に存在することになるため、データパケッ トを投げたとしても、衝突によりACKパケットが返ってこず、データパケットの再送が行われる可能性が高くなるのである。

一方図６の下段に示すように、メディア占有率が低い場合には、他のデータパケットと衝突する可能性が低く、ACKパケットが返ってこない場合は、その原因は、利用している伝送レートが不適当であった可能性が高い。

図７は、データパケットのMACヘッダのDurationフィールドの値（以下、Duration値と称する）を利用したメディア占有率の概念図である。

このDuration値は、IEEE802.11に規定されている送信権を獲得した者が、送信宛先以外の第３者端末に対し、送信禁止区間（以下、ＮＡＶと称する）を設定するためのもので、無線伝送路の占有時間（すなわち送信権を獲得した時間）を示している。なお、このDuration値は、受信したデータパケットをMACヘッダまでデコードすることにより得られる値となっている。

図７の例では、ある測定時間Ｔの間に受信されたパケット１，２，３のDuration値（ｐ、ｑ、ｒ）が取得され、それらの加算値（すなわち合計時間）が、測定時間Ｔでの無線伝送路の使用時間（すなわち占有時間）とされる。従って、当該加算値を測定時間Ｔで除算することによりメディア占有率が求められる（式（１））。

メディア占有率＝（ｐ＋ｑ＋ｒ）／Ｔ・・・（１）

AP１０１は、ビーコンと呼ばれる報知信号をネットワーク内（BSS）（図５中、点線の枠の範囲内）に送信することで、決定した伝送レートをSTA２に通知する。

図８にAP１０１の構成例を示す。このAP１０１には、図３のAP１のMAC回路１１に代えてMAC回路１１１が設けられ、Duration値抽出部１１２がさらに設けられている。他の部分は、図３のAP１と同様であるので、その説明は適宜省略する。

Duration値抽出部１１２は、Rx側のMAC回路１８により取得されたデータから、MACヘッダを抽出するとともに、そのMACヘッダからDuration値を抽出し、当該抽出したDuration値を、MAC回路１１１に供給する。

MAC回路１１１は、Duration値抽出部１１２から供給されたDuration値に基づいてメディア占有率を算出し、当該算出した占有率と、データパケットの再送の有無に応じて、伝送レートを決定する。

このようにして、決定した伝送レートを示すレート情報信号がMAC回路111からPHY回路１２に供給され、PHY回路１２において伝送レートが決定されることとなる。

図９は、MAC回路１１１の機能的構成例を示している。なお、図９において、上述した図４と同様の要素については、同様の符号を付してある。従って、特に説明しない限り同様の符号を付した要素に関しては、図４に示されている各要素と同様の構成及び処理を実行するものとなっている。また、特許請求の範囲における「使用率算出手段」は、例えば、この図９のメディア占有率算出部２１１に対応し、決定手段は、例えば、図９の伝送レート決定部２０２に対応する。

図９に示すように、MAC回路１１１には、図４のMAC回路１１の伝送レート決定部２２に代えて伝送レート決定部２０２が設けられていると共に、パケット衝突推定部２０１が追加された構成となっている。

これらの要素中、パケット衝突推定部２０１は、Duration値抽出部１１２から供給されたDuration値を利用して測定時間Ｔにおける無線伝送路の占有時間を算出し、それを測定時間Ｔで除算することによりメディア占有率を算出する（式１）。

また、パケット衝突推定部２０１は、算出したメディア占有率に基づいて、データパケットとの衝突の可能性の高さを検知し、その可能性が高いと判断した場合、その旨を示すパケット衝突推定信号を伝送レート決定部２０２に供給する。

かかる機能を実現するため、パケット衝突推定部２０１は、累積加算部２２１及び算出部２２２から構成されるメディア占有率算出部２１１と、閾値比較部２１２とを有する。
累積加算部２２１は、測定時間Ｔの間にDuration値抽出部１１２から供給されたDuration値を累積加算し、その結果得られた値（図７の例では、ｐ＋ｑ＋ｒ）、すなわち測定時間Ｔにおける無線伝送路の占有時間を、算出部２２２に供給する。

算出部２２２は、累積加算部２２１から供給された占有時間を、測定時間Ｔで除算し（すなわち式（１）を演算し）、メディア占有率を算出する。この算出されたメディア占有率は、閾値比較部２１２に供給され、閾値比較部２１２において、所定の閾値と比較される。この比較の結果、メディア占有率がその閾値より大きい場合、閾値比較部２１２は、データパケットとの衝突の可能性が高いと判断し、パケット衝突推定信号を、伝送レート決定部２０２に供給する。

次いで、伝送レート決定部２０２は、図４の伝送レート決定部２２と同様に、送信制御部２１からのパケット送信信号とパケット再送信号に基づいて、エラーレートを算出すると共に、パケット衝突推定部２０１から供給されるパケット衝突推定信号に基づいて伝送レートを決定する。

かかる機能を実現するため、伝送レート決定部２０２は、図４に示した各要素と同様の要素の他、パケット再送カウント信号出力部２３１を有している。

このパケット再送カウント信号出力部２３１は、図４のパケット再送カウント信号出力部５１と同様に、送信制御部２１からパケット再送信号が供給されたとき、パケット再送カウント信号をパケット再送回数保持部５３に供給する。ここで、上述したようにパケット再送の発生原因がパケットの衝突に起因している場合、当該再送に基づいて伝送レートを設定してしまうと、実質的な通信路品質と合致しない伝送レート選択がなされてしまうこととなる。従って、伝送レート決定部２０２からパケット衝突推定信号が供給されている期間中に発生したパケットの再送に関しては、他のデータパケットとの衝突に起因するものと看做し、伝送レートの決定基準たる再送回数から除外する必要性が生じる。

そこで、本実施形態にかかるパケット再送カウント信号出力部２３１は、パケット衝突推定部２０１からパケット衝突推定信号が供給された場合（すなわち、再送原因が衝突によるものと推定される場合）、当該信号の供給期間中、パケット再送カウント信号のパケット再送回数保持部５３への供給を停止するように構成されている。

この結果、エラーレート算出部５５において、エラーレートを算出する際の基準となる再送回数（X）から衝突に起因するものと想定される再送回数が除外され、実際の伝送路品質に合致する伝送レートを伝送レート決定部５６にて決定する事が可能となり、もって、衝突に起因する伝送レート切換の発生を未然に防止する事が可能となる。

なおここでの伝送レートの上げ下げは、選択できる伝送レートを一段階ずつ上げ（例えば、12Mbpsから18Mbpsに上げたり）下げするようにしても良く、二段階以上、一気に上下（例えば、12Mbpsから24Mbpsに上げたり）させることもできる。

以上説明したように、本実施形態にかかるAP１０１によれば、メディア占有率に基づいてデータパケットとの衝突の可能性の高さを検知し、その可能性が高いときのデータパケットの再送を、エラーレートの算出から除外し、そのエラーレートにより伝送レートを決定するようにしたため、実際の伝送路品質に応じて適切な伝送レートを決定することが可能となる。

従って、無線伝送路の伝送品質に対して適当な伝送レートが利用されている場合に、他のデータパケットとの衝突によりデータパケットの再送が行われても、その再送はエラーレートの算出に考慮されないので、伝送レートを下げる判断は行われない。すなわち本来使える無線伝送路を有効利用できる。

なお以上においては、AP１０１が伝送レートを決定する場合を例として説明したが、STA２にも、本発明は適用可能である。この場合においても、STA２側において伝送レートを決定すること以外、上述したAP1の構成例と同様の構成により実現可能である為、詳細は省略する。

また以上においては、図７に示したように、測定期間を測定時間Ｔ毎の期間としたが、図１０に示すように、測定時間Ｔより短い所定の時間Ｓだけずらしながら測定期間を決定することもできる。すなわち測定期間を時間Ｔのウインドウ幅を持たせて決定することもできる。

また以上においては、メディア占有率が閾値を１回上回った場合、パケット衝突推定信号が出力されたが、連続して所定の回数だけ閾値を上回った場合に、パケット衝突推定信号が出力されるようにすることもできる。

またBSS内に登録されているSTA２の数に応じて、メディア占有率と比較される閾値を動的変えることもできる。これは登録されているノード数が多いほど、データパケットの衝突の確率が高くなることが考えられるためのである。

また隣接するチャネルに４０ＭＨｚ帯域幅を利用する装置が存在する場合には、メディア占有率と比較される閾値を例えば大きな値のもにし、パケット衝突推定信号が出力され難いようにすることもできる。４０ＭＨｚ帯域幅を使用とする装置は、４０ＭＨｚ帯域でビーコンを送出するので、そのビーコンを検出することにより、４０ＭＨｚ帯域幅を利用する装置の存在を検知することができる。

また、以上においては、MACヘッダのDuration値を用いて測定時間Ｔの無線伝送路の占有時間を算出したが、データパケット検出後、データパケットのPHYヘッダにあるLENGTHフィールド、RATEフィールドをデコードし、それらの値からパケット長（バイト）を求め、それを、そのときの伝送レートで時間に変換することで占有時間を算出することもできる。

図１１には、パケットのPHYヘッダにあるLENGTHフィールド、RATEフィールドの値から占有時間を算出し、メディア占有率を算出する場合のAP１０１の構成例が示されている。このAP１０１には、図８のAP１０１のDuration値抽出部１１２に代えて、パケット長算出部１１３が設けられている。他の部分は、図８における場合と同様であるので、その説明は適宜省略する。

パケット長算出部１１３は、PHY回路１７でデコードされたデータパケットのPHYヘッダを抽出するとともに、そこからLENGTHフィールドおよびRATEフィールドの値（以下、LENGTH値およびRATE値と称する）を抽出する。

パケット長算出部１１３は、抽出したLENGTH値およびRATE値に基づいて、パケット長を算出し、それをそのときの伝送レートで時間に変換してMAC回路１１１のパケット衝突推定部２０１に供給する。

パケット衝突推定部２０１に供給されたパケット長さに相当する時間は、メディア占有率算出部２１１の累積加算部２２１に入力され、累積加算部２２１は、測定時間Ｔの間、その時間を累積加算して、占有時間を算出する。

算出部２２２および閾値比較部２１２は、上述したようにして、パケット衝突推定信号を、適宜、伝送レート決定部２０２のパケット再送カウント信号出力部２３１に供給する。

また、受信信号の信号強度が一定以上となる場合の時間を計測し、その時間を累積加算して測定時間Ｔにおける占有時間を算出することもできる。

図１２には、信号強度から占有時間を算出してメディア占有率を算出する場合のAP１０１の構成例が示されている。このAP１０１には、図８のAP１０１のDuration値抽出部１１２に代えて、RSSI抽出部１１４が設けられている。他の部分は、図８における場合と同様であるので、その説明は適宜省略する。

RSSI抽出部１１４は、RF回路１６に入力された受信信号からRSSI（Received Signal Strength Indicator）を抽出し、それをMAC回路１１１に供給する。

図１３は、この例の場合のMAC回路１１１の構成例を示している。このMAC回路１１１のパケット衝突推定部２０１には、図９の累積加算部２２１に代えて累積加算部２５１が設けられている。

累積加算部２５１には、RSSI抽出部１１４から供給されたRSSIが入力される。累積加算部２５１は、RSSI抽出部１１４から供給されたRSSIと所定の閾値と比較し、RSSIがその閾値より大きいときの時間を、測定時間Ｔの間、累積加算して、測定時間Ｔにおける占有時間を算出し、算出部２２２に供給する。

算出部２２２および閾値比較部２１２は、上述したようにして、パケット衝突推定信号を、適宜、伝送レート決定部２０２のパケット再送カウント信号出力部２３１に供給する。

更に、上記の実施例に加えて、現在策定中のIEEE802.11kにおいて規定されるマネージメントパケット（Radio Measurement Report）を利用する事も可能である。IEEE802.11kはPHY/MACレベルの情報をできるだけレポートする事を目的として策定中の規格であり、STA（或いはAP）は、他のSTA（或いはAP）に対して、例えば、下記のような項目の測定と報告を要求できる。

(1) そのステーションの範囲内にある指定されたチャンネルまたはすべてのチャンネルにおけるAPの数
(2) 各APのビーコン信号の強度
(3) 指定された時間内に受信したフレームの数、フレームを受信したすべてのステーション、受信したフレームの数、各送信元の平均信号強度
(4) 各チャンネルにおける無線LANの動作レベル
(5) 802.11デバイスに干渉する可能性がある携帯電話や電子レンジといったデバイスから発信される、各チャンネルにおける無線LAN以外の無線の動作
(6) 送信を待っている間に発生した遅延時間の平均、失敗した転送の数、受信したフレームで検出されたFCSエラーの数などの統計
(7) 要求先ステーションで測定された要求元ステーションの信号長
(8) 他のステーションの位置。
(9) PHYレベルでのフレーム統計情報(例えば、受信電力、使用アンテナ数・番号、PHYType等)
(10) 近隣のAPでのBSS開設情報(例えば、TSFカウンタ値、BSSID, Vendor情報等)

上記の測定結果は、マネージメントパケット中に記載されてSTA間、或いは、AP-STA間において共有されることとなるが、当該測定結果に対応したIE(Information Elements)のうち、
(a) Channel Load (CCA busy時間率統計を示すIE)
(b) Noise Histogram(NAV中の受信電力、すなわち、STAの存在確率を示すIE)
は、何れもチャネル上に存在するSTA等の数や、Busy率を示すものであるため、これらのIEを利用することにより、メディア占有時間Tを決定する事が可能となる。

また、
(c) STA Statistics(送受信パケットカウンタ、再送カウンタを示すIE)
は、パケットのエラーレートを算出するために適用可能なIEとなっている。

従って、マネージメントパケット内に含まれる、これらのIEを利用することにより、適切な伝送レート選択を実現できることとなる。

更にまた、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

図１４は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）５０１，ROM（Read Only Memory）５０２，RAM（Random Access Memory）５０３は、バス５０４により相互に接続されている。

バス５０４には、さらに、入出力インタフェース５０５が接続されている。入出力インタフェース５０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部５０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部５０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部５０８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部５０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア５１１を駆動するドライブ５１０が接続されている。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU５０１が、例えば、記憶部５０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース５０５およびバス５０４を介して、RAM５０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU５０１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア５１１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。

そして、プログラムは、リムーバブルメディア５１１をドライブ５１０に装着することにより、入出力インタフェース５０５を介して、記憶部５０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部５０９で受信し、記憶部５０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM５０２や記憶部５０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

伝送レートの推移を説明する図である。 従来の無線LANシステムの構成例を示すブロック図である。 図２のAP１の構成例を示すブロック図である。 図３のMAC回路１１の機能的構成例を示すブロック図である。 本発明を適用した無線LANシステムの構成例を示すブロック図である。 メディア占有率とデータパケットとの衝突との関係を説明する図である。 メディア占有率を説明する図である。 図５のAP１０１の構成例を示すブロック図である。 図８のMAC回路１１１の機能的構成例を示すブロック図である。 メディア占有率を説明する他の図である。 図５のAP１０１の他の構成例を示すブロック図である。 図５のAP１０１の他の構成例を示すブロック図である。 図１２のMAC回路１１１の機能的構成例を示すブロック図である。 コンピュータの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ AP， １１１ MAC回路， １１２ Duration値抽出部， １１３ パケット長算出部， １１４ RSSI抽出部， ２０１ パケット衝突推定部， ２０２ 伝送レート決定部， ２１１ メディア占有率算出部， ２１２ 閾値比較部， ２２１ 累積加算部， ２２２ 算出部， ２３１ パケット再送カウント信号出力部， ２５１ 累積加算部

Claims (9)

1. 複数の伝送レートが使用可能な無線通信機能を有する無線通信装置において、
   前記無線通信機能で無線通信が行われる無線伝送路の使用率を算出する使用率算出手段と、
   少なくとも、前記使用率算出手段により算出された前記使用率に基づき、伝送レートを決定する決定手段と
   を備える無線通信装置。
2. 前記決定手段は、前記算出された前記使用率が閾値を下回る状態で実施されたデータの再送回数に基づいてデータの再送率を算出し、当該算出された再送率に基づいて前記伝送レートを決定する
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記決定手段は、前記算出された前記使用率が閾値を上回る状態で実施されたデータの再送回数を、実際の再送回数から除外して前記再送率を算出する
   請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記無線通信機能は、IEEE802.11に準拠した無線通信を実行する機能である
   請求項１に記載の無線通信装置。
5. 前記使用率算出手段は、所定の測定時間の前記無線伝送路が使用されている使用時間を算出し、算出した前記使用時間を、前記測定時間で除算して、前記使用率を算出する
   請求項１に記載の無線通信装置。
6. 前記使用率算出手段は、データパケットを構成するMACヘッダ内にあるDuration値、PHYヘッダ内にあるLENGTH値およびRATE値、または受信信号の信号強度値を用いて、前記使用時間を算出する
   請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記使用率算出手段は、受信したマネージメントパケットを構成する情報要素内にあるチャネル情報を用いて、前記使用時間を算出する
   請求項４に記載の無線通信装置。
8. 複数の伝送レートが使用可能な無線通信機能を有する無線通信装置の無線通信方法において、
   前記無線通信機能で無線通信が行われる無線伝送路の使用率を算出する使用率算出ステップと、
   少なくとも、前記使用率算出ステップの処理で算出された前記使用率に基づき、伝送レートを決定する決定ステップと
   を含む無線通信方法。
9. 複数の伝送レートが使用可能な無線通信処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
   前記無線通信機能で無線通信が行われる無線伝送路の使用率を算出する使用率算出ステップと、
   少なくとも、前記使用率算出ステップの処理で算出された前記使用率に基づき、伝送レートを決定する決定ステップと
   を含む無線通信処理をコンピュータに実行させるプログラム。

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