JP5052549B2 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関するものである。

従来の８０２．１１ａ／ｂ／ｇに代表される無線ローカルエリアネットワーク（無線ＬＡＮ）では、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance：搬送波感知多重アクセス／衝突回避）方式のアクセス制御が用いられていた。ＣＳＡＭ／ＣＡ方式では、各無線機器は、無線チャネルの使用前に無線チャネルの占有状態を測定及び検出し、他無線機器が送信を行っていない時だけフレームを送信する。無線機器は、衝突が発生した場合、送信を中断し、バックオフをランダムに設定して再送信する。これにより、帯域を無線機器間で公平に割り当てることが可能となる。また、フレーム送信に対して、ＡＣＫ応答又はＢｌｏｃｋ ＡＣＫ応答の有無で送達確認が行われている。

一方、通信範囲が広くても数１０ｃｍ程度の近距離通信を考えた場合、その通信範囲に存在する端末のみが影響するため、上述のような手法よりも、接続を簡易化かつ効率化できる手法が期待される。

１対１通信を想定した場合の端末のアクセス効率を向上させるためには、従来の無線ＬＡＮで用いられているＡＣＫ応答よりも、フレーム送信が誤った場合にのみ受信機器から応答が送信される、いわゆるＮＡＣＫ（negative ACK）応答のみを用いることが効果的である(例えば、特許文献１参照)。ＮＡＣＫ応答を用いていることで、チャネル状況が良い場合には連続してフレームを送信できるため、アクセス効率が良くなる。

しかし、急なチャネル変動で通信相手の無線機器との通信が急に途切れ、送信フレームが送信先無線機器に届かない場合、送信先無線機器は送信フレームの存在を認識しないためＮＡＣＫ応答を送信せず、送信元無線機器はＮＡＣＫ応答を受信しない。その為、送信元無線機器は、状況の変化に気づかず、チャネル状況が良く通信が成功したと誤認し、通信を継続するという問題があった。

また、チャネル状況が悪化すると、ＮＡＣＫ応答の頻度が高くなり、アクセス効率が向上しないという問題もあった。また、ＮＡＣＫ応答の発生頻度が急に高くなった後に、急にＮＡＣＫ応答が無くなった場合、何が発生したかを特定することが困難であった。

特許第４１１０５２２号明細書

本発明は、アクセス効率を向上させ、かつチャネル状況の急激な変化に追従できる無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様による無線通信装置は、肯定応答又は否定応答のいずれか一方を設定して送信信号を送信する送信部と、前記送信信号に対する応答信号を受信する受信部と、前記否定応答が設定された送信信号に対して前記受信部が否定応答信号を受信しなかった回数をカウントするカウンタと、前記カウンタのカウント値が所定値未満の時は前記送信部に前記否定応答を設定させ、前記カウント値が前記所定値以上の時は前記送信部に前記肯定応答を設定させる制御部と、を備えるものである。

本発明によれば、アクセス効率を向上させ、かつチャネル状況の急激な変化に追従できる。

本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 ＡＣＫ応答を用いたフレーム送信の一例を示す図である。 ＢＡ応答を用いたフレーム送信の一例を示す図である。 ＡＣＫ応答を用いたフレーム送信の別の例を示す図である。 ＮＡＣＫ応答を用いたフレーム送信の一例を示す図である。 ＮＢＡ応答を用いたフレーム送信の一例を示す図である。 ＮＢＡ応答を用いたフレーム送信の別の例を示す図である。 同第１の実施形態に係るフレーム送信の一例を示す図である。 同第１の実施形態に係るフレーム送信の別の例を示す図である。 同第１の実施形態に係る無線通信装置の概略構成図である。 同第１の実施形態に係る無線通信方法を説明するフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る無線通信方法を説明するフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置の概略構成図である。 同第４の実施形態に係る無線通信方法を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）図１に本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示す。無線通信システムは無線通信装置１〜３を備える。図１では３台の無線通信装置を示しているが、無線通信装置の数はこれに限定されない。本実施形態による無線通信システムは、通信範囲が広くても数１０ｃｍ程度の近距離通信を想定している。無線通信システムでは、例えば、無線通信装置１が、無線通信装置２、３と、複数局間での通信又は１対１通信を行う。

ここで、無線通信システムにおける通信の一例として、無線通信装置１が無線通信装置２へフレーム送信を行う場合を考える。無線通信装置１は、まず、接続を開始するための接続要求信号（Connect Request）を送信する。そして、無線通信装置１は、無線通信装置２から接続応答信号を受信すると、接続が確立したと認識し、フレームを送信する。

無線通信装置１は、フレームが正しく無線通信装置２へ送信されたか否かを、無線通信装置２からの応答によって判断する。この応答には肯定応答と否定応答の２種類がある。

肯定応答は、無線通信装置２がフレームを受信することが出来た場合に、無線通信装置１へ送信する応答である。無線通信装置１は、肯定応答を受信した場合は、フレームが送信できており、肯定応答を受信しない場合は、フレームが送信できなかったことを確認できる。

肯定応答には、ＡＣＫ応答とＢｌｏｃｋ ＡＣＫ応答（以下、ＢＡ応答と称する）の２種類がある。ＡＣＫ応答を用いた通信では、図２に示すように、フレームが１つずつ送信され、各フレームが受信出来る度にＡＣＫ応答が送信される。

ＢＡ応答を用いた通信では、図３に示すように、フレームが複数連続して送信され、複数フレームが全て受信出来た場合にＢＡ応答が送信される。つまり、ＢＡ応答は、複数フレームに対して、ＡＣＫ応答を一括して送信するものである。ＢＡ応答は、各フレームの送達確認を通知する。

フレームの送信と、ＡＣＫ応答又はＢＡ応答（以下、ＡＣＫ／ＢＡ応答と称する）の送信とは、ＳＩＦＳ（short interframe space）と呼ばれる短い一定時間を空けて繰り返される。

なお、図４に示すように、連続して送信された複数フレームに対して、ＡＣＫ応答を送信することもできる。この場合、ＡＣＫ応答は複数フレームが全て受信できた場合に送信される。また、一般に、送信フレームにはフレームの順番を示す番号（シーケンスナンバー）が付与されている。シーケンスナンバーを記載できるＡＣＫ応答である場合、受信出来たフレームに付与されているシーケンスナンバーのうち、最新の番号をＡＣＫ応答に記載し、フレーム送信元へ通知するようにしてもよい。

否定応答は、無線通信装置２がフレームを受信出来なかった場合に、無線通信装置１へ送信する応答である。無線通信装置１は、否定応答を受信した場合は、フレームが送信できておらず、否定応答を受信しない場合は、フレームが送信できたことを確認できる。

否定応答にはｎｅｇａｔｉｖｅ ＡＣＫ応答（以下、ＮＡＣＫ応答と称する）と、ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｂｌｏｃｋ ＡＣＫ応答（以下、ＮＢＡ応答と称する）とがある。ＮＡＣＫ応答を用いた通信では、図５に示すように、フレームが１つずつ送信され、フレームが受信出来なかった場合に、ＮＡＣＫ応答が送信される。

ＮＢＡ応答を用いた通信では、図６に示すように、フレームが複数連続して送信され、複数フレームが全て受信出来た場合、ＮＢＡ応答は送信されず、複数フレームのうちいずれか１つのフレームでも受信出来なかった場合、ＮＢＡ応答が送信される。ＮＢＡ応答は各フレームの送達確認を行い、無線通信装置１は、複数フレームのうち、どのフレームが送信できなかったかを把握することができる。

無線通信装置１は、ＮＡＣＫ応答又はＮＢＡ応答（以下、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答と称する）を用いた通信を行う場合、応答フレームが無ければ、次のフレームの送信を行う。応答フレームが無ければ、連続してフレーム送信が行えるため、アクセス効率が良い。

但し、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答のみを用いた通信には、以下のような不利点がある。図７に示すように、例えば無線通信装置が少し動いた等の原因でチャネル状況が急に悪化し、時刻Ｔ以降、送信フレームが無線通信装置２に到達しなくなった場合、無線通信装置２は送信フレームの存在を認識しないため、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答を送信しない。無線通信装置１は、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答を受信しないため、フレーム送信は成功していると認識し、後続のフレームを送信し続ける。

このような不利点を克服するため、本実施形態では、無線通信装置１が、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答を用いた通信で、フレームを送信し、複数フレーム連続してＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答が返ってこない場合、応答タイプをＡＣＫ／ＢＡ応答に切り替える。無線通信装置１は、応答タイプを切り替えて送信したフレームに対して無線通信装置２からＡＣＫ／ＢＡ応答があれば、チャネル状況は良好なままであると認識し、応答タイプをＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答に戻す。

このようなフレーム送信の例を図８及び図９に示す。ここでは無線通信装置１が複数フレームを続けて送信する場合について説明する。図８はチャネル状況が良好のままである場合、図９はチャネル状況が悪化している場合を示す。

無線通信装置１は、応答タイプをＮＢＡ応答にしてフレームを送信し、複数回（この例では５回）続けてＮＢＡ応答が無い場合、応答タイプをＢＡ応答に切り替える。そして、無線通信装置１は、応答タイプをＢＡ応答にしてフレームを送信する。

図８に示すように、ＢＡ応答を受信すると、無線通信装置１は、それまでＮＢＡ応答が無かったのはチャネル状況が良好であったからと認識し、応答タイプを再びＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答に切り替える。

一方、図９に示すように、応答フレームが到着するはずの一定期間（例えばＳＩＦＳ）内にＢＡ応答が返ってこない場合、無線通信装置１は、それまでＮＢＡ応答が無かったのはチャネル状況が悪化し、無線通信装置２にフレームが送られていなかったためと認識できる。無線通信装置１は、チャネル状況の悪化を把握すると、フレームを再送する。そして、リトライアウト回数まで再送を繰り返しても通信不可能の場合には、接続要求信号を送信し、再度、接続を確立させる。通信を中止してもよい。

なお、上述のように、応答タイプをＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答からＡＣＫ／ＢＡ応答に切り替えた後に、ＡＣＫ／ＢＡ応答が返ってこない場合、その直前のＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答もチャネル状況が悪化していたことで応答が無かった可能性が高い。

そのため、このような場合のリトライアウトの回数の設定は、通常のＡＣＫ／ＢＡ応答設定時のリトライアウト回数の設定よりも小さく設定することが好ましい。すなわち、無線通信装置は、応答タイプをＡＣＫ／ＢＡ応答とＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答とで切り替えながら通信を行う第１通信モードと、ＡＣＫ／ＢＡ応答のみで通信を行う第２通信モードとを有し、第２通信モードより第１通信モードのリトライアウト回数を少なくする。これにより、無駄な再送回数を低減し、接続確立動作へ速やかに移り、フレームが送信できない時間を短縮できる。

図１０に無線通信装置１の概略構成を示す。無線通信装置１は、アンテナ１０、無線部２０、変復調部３０、ＭＡＣ処理部４０、及び上位層処理部５０を備える。変復調部３０は、変調部３１及び復調部３２を有する。ＭＡＣ処理部４０は、送信部４１、受信部４２、応答タイプ切り替え制御部４３、及びカウンタ４４を有する。

無線通信装置１の信号送信時の動作について説明する。上位層処理部５０から出力されたフレームが、送信部４１の送信バッファ（図示せず）に格納される。応答タイプ切り替え制御部４３は、送信フレームに対する応答タイプをＡＣＫ／ＢＡ応答又はＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答のいずれにするかを決定し、送信部４１に指示する。

送信部４１は、送信バッファ内のフレームに対し、格納した順に、ＭＡＣヘッダの付加等の処理を行い、変調部３１へ出力する。ここで、送信部４１は、応答タイプ切り替え制御部４３から指示された応答タイプを、ＭＡＣヘッダの応答タイプを通知するフィールドに設定する。また、送信部４１は、フレーム送信タイミング及び設定した応答タイプをカウンタ４４に通知する。

変調部３１は、送信部４１から受け取ったパケットに対し、符号化処理、変調処理、物理ヘッダの追加等の物理層関連の処理を行う。その後、パケットは、無線部２０においてＤ／Ａ変換処理及び無線通信周波数帯への周波数変換が行われ、アンテナ１０を介して送信される。

次に、無線通信装置１の信号受信時の動作について説明する。無線部２０は、アンテナ１０を介して受信した信号に対して、ベースバンドへの周波数変換及びＡ／Ｄ変換処理を行い、復調部３２へ出力する。復調部３２は、無線部２０から受け取った信号に対して、復調処理及び物理ヘッダの解析等を行い、復調パケットを受信部４２へ出力する。

受信部４２は、復調パケットのＭＡＣヘッダの解析等を行い、受信したパケットが無線通信装置１の通信相手機器から送信されたパケットである場合は、パケットを上位層処理部５０へ出力する。また、受信部４２は、受信したパケットが、送信部４１から送信されたパケットに対する応答であれば、応答を受信したことをカウンタ４４に通知する。

カウンタ４４は、送信部４１及び受信部４２からの通知に基づいて、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答が設定されたフレームの送信に対するＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答の有無を判断し、応答が無ければカウントアップし、応答があればカウントをクリアする。

応答タイプ切り替え制御部４３は、カウンタ４４のカウント値に基づいて応答タイプを決定する。例えば、応答タイプ切り替え制御部４３は、図８、図９に示すように、応答タイプをＮＢＡ応答にしたフレーム送信に対し、５回続けてＮＢＡ応答が無い時に応答タイプをＢＡ応答に切り替える場合は、カウンタ４４のカウント値が５となった時に応答タイプの切り替えを行う。

このように、応答タイプ切り替え制御部４３は、カウンタ４４のカウント値が所定値に達した時に、送信フレームの応答タイプをＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答からＡＣＫ／ＢＡ応答に切り替える。所定値をどのような値にするかについては後述する。

また、応答タイプ切り替え制御部４３は、応答タイプをＡＣＫ／ＢＡ応答にしたフレーム送信に対し、ＡＣＫ／ＢＡ応答があった場合は、送信フレームの応答タイプをＡＣＫ／ＢＡ応答からＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答に戻す。

なお、無線通信装置１と通信を行う機器（無線通信装置２、３）は、無線通信装置１から送信されたフレームを受信すると、当該フレームに設定された応答タイプを検出し、検出した応答タイプに従って応答を行うものとする。

このような無線通信装置１を用いた無線通信方法を図１１に示すフローチャートを用いて説明する。

（ステップＳ１０１）無線通信装置１が接続要求信号（Ｃ＿ｒｅｑ）を送信する。

（ステップＳ１０２）無線通信装置１が接続応答信号（Ｃ＿ａｃｃ）を受信した場合は接続が確立し、ステップＳ１０４へ進む。無線通信装置１が接続応答信号（Ｃ＿ａｃｃ）を受信しない場合はステップＳ１０３へ進む。

（ステップＳ１０３）タイムアウトしていない場合はステップＳ１０１へ戻り、タイムアウトした場合は処理を終了する。

（ステップＳ１０４）カウンタ４４のカウント値をクリア（０に設定）する。

（ステップＳ１０５）カウンタ４４のカウント値が閾値未満の場合はステップＳ１０６へ進み、閾値以上の場合（閾値に達した場合）はステップＳ１１３へ進む。

（ステップＳ１０６）無線通信装置１がＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーでフレーム送信を行う。

（ステップＳ１０７）無線通信装置１が、フレーム送信から所定時間内にＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答を受信した場合はステップＳ１０９へ進み、受信しなかった場合はステップＳ１０８へ進む。

（ステップＳ１０８）フレーム送信が成功したものとみなされ、カウンタ４４がカウントアップする（カウント値を１増やす）。

（ステップＳ１０９）フレーム送信が失敗したものとみなされ、カウンタ４４をクリアする（カウント値を０にする）。

（ステップＳ１１０）フレームの再送回数がリトライアウト回数未満の場合はステップＳ１１１へ進み、リトライアウト回数に達した場合は、このフレームの送信は諦めて、ステップＳ１１２へ進む。通信部４１が再送回数をカウントし得る。

（ステップＳ１１１）無線通信装置１がＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーでフレームを再送する。

（ステップＳ１１２）伝送データがある場合はステップＳ１０５に戻り、無い場合は処理を終了する。

（ステップＳ１１３）無線通信装置１がＡＣＫ／ＢＡポリシーに切り替えてフレームを送信する。

（ステップＳ１１４）無線通信装置１が、ステップＳ１１３におけるフレームの送信から所定時間内にＡＣＫ／ＢＡ応答を受信した場合はステップＳ１１５へ進み、受信しなかった場合はステップＳ１１７へ進む。

（ステップＳ１１５）ＡＣＫ／ＢＡ応答にシーケンスナンバーが記載されている場合は、そのシーケンスナンバーが正しいか否か判定される。例えば、ＡＣＫ応答に記載されているシーケンスナンバーが、無線通信装置１が送信したフレームに付与されたシーケンスナンバーのうち、最新の番号と一致しているか否かが判定される。

シーケンスナンバーが正しい場合はステップＳ１１６へ進み、誤っている場合はステップＳ１１７へ進む。

ＡＣＫ応答にシーケンスナンバーが記載されていない場合は、このステップは省略される。

（ステップＳ１１６）カウンタ４４をクリアする（カウント値を０にする）。

（ステップＳ１１７）フレームが再送可能であるか否かが判定される。例えば、送信バッファに当該フレームが格納されていれば、再送可能と判定され、既に消去されていれば再送不可能と判定される。再送可能な場合はステップＳ１１８へ進む。一方、再送が不可能な場合はステップＳ１０１へ戻り、再度、接続の確立を行う。

（ステップＳ１１８）フレームの再送回数がリトライアウト回数未満の場合はステップＳ１１９へ進み、リトライアウト回数に達した場合は、このフレームの送信は諦めて、ステップＳ１０１へ戻り、再度、接続の確立を行う。

このステップＳ１１８におけるリトライアウト回数は、ＡＣＫ／ＢＡ応答のみで通信を行う場合（第２通信モード）のリトライアウト回数より少なくすることが好ましい。

（ステップＳ１１９）無線通信装置１がＡＣＫ／ＢＡポリシーでフレームを再送する。

ステップＳ１１７ではフレーム再送が不可能と判定された場合、接続確立フェーズに戻るとしていたが、ＡＣＫ／ＢＡポリシーで新規フレームの送信を続けてもよい。また、ＡＣＫ／ＢＡポリシーで送信した新規フレームに対し、ＡＣＫ／ＢＡ応答が無ければ、接続確立フェーズに戻るようにしてもよい。また、ＡＣＫ／ＢＡポリシーで送信した新規フレームに対し、ＡＣＫ／ＢＡ応答があり、チャネル状況が回復したと考えられる場合は、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーでのフレーム送信を行うようにしてもよい。

このような方法により、無線通信装置１は、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーで送信したフレームに対し、連続してＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答が無かった回数が所定値に達した時に、ＡＣＫ／ＢＡポリシーでフレームを送信する。ＡＣＫ／ＢＡ応答の有無から、チャネル状況が良好であるか否かを確認することができる。

次に、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーからＡＣＫ／ＢＡポリシーへの切り替えタイミングについて説明する。連続して所定回ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答が無い場合に、応答タイプをＡＣＫ／ＢＡ応答に切り替えると説明したが、実際には、その切り替えタイミングが重要となる。

例えば、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーからＡＣＫ／ＢＡポリシーへの切り替え頻度が低い場合、ＡＣＫ／ＢＡポリシーへ切り替えた時には既にＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーにて連続送信したフレームのうち古いフレームは送信バッファに残っておらず、再送が不可能となる場合が考えられる。一方で、頻繁にＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーからＡＣＫ／ＢＡポリシーへの切り替えを行うと、前記の問題は発生しないが、応答タイプがＮＡＣＫ／ＮＢＡであることでのアクセス効率向上効果が得られにくくなる。

このようなことを考慮して、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーからＡＣＫ／ＢＡポリシーへの切り替えタイミングについて説明する。なお、ここでは、パケット落ちを許容しない場合について説明する。ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーからＡＣＫ／ＢＡポリシーへの切り替えタイミングは以下の２つに大別できる。

１つは、送信フレームのＳＮフィールドに設定できるシーケンスナンバーに基づくタイミングである。フレーム送信時に各フレームにシーケンスナンバーを付加することで、受信側で、受信したフレームの順番を整えることができる。シーケンスナンバーは、一般的に、送信フレームのヘッダに用意されたフィールドに記載される。このフィールドが、例えば１バイトサイズであれば、シーケンスナンバーを順に２５５まで付与できる。応答タイプ切り替え制御部４３は、フレームが１つずつ送信される場合、カウンタ４４のカウント値が２５５に達したら応答タイプを切り替える。また、応答タイプ切り替え制御部４３は、ｘ個（ｘは２以上の整数）のフレームがまとめて送信される場合には、カウンタ４４のカウント値が２５５／ｘに達したら応答タイプを切り替える。

このような頻度で応答タイプを切り替えることで、送信フレームに異なるシーケンスナンバーを付与し、区別して再送出来るという利点がある。

もう１つは、送信バッファサイズに基づくタイミングである。ＳＮフィールドの値よりも、送信バッファサイズが小さい場合には、バッファサイズの上限となるタイミングでＡＣＫ／ＢＡポリシーに切り替える。実際には、送信バッファの構成により、切り替えタイミングの設定は異なる可能性が高い。

例えば、送信バッファを１つのみ備えている場合、送信バッファの上限までフレームを溜めてから、ＡＣＫ／ＢＡポリシーに切り替えてフレームを送信し、ＡＣＫ／ＢＡ応答の有無を判断すると、その間に新たに上位層処理部５０から受け取る送信フレームを送信バッファに格納できなくなる。従って、上位層処理部５０からの送信フレームの受け取り頻度に基づき、送信バッファの所定の割合まで送信フレームが溜まったら、応答タイプの切り替えを行うようにする。

また、送信バッファを複数、例えば２つ、備えている場合、一方の送信バッファが埋まった時点で応答タイプを切り替えるという制御を行う。このように、送信バッファのバッファあふれが起こらない頻度で応答タイプを切り替えることで、通信の切断が発生（チャネル状況が悪化）しても、切断前に送信出来たフレームの次フレームから再送できるという利点がある。

また、上記２つのタイミングのうち、応答タイプの切り替え間隔が短い方を選択するようにしてもよい。

また、接続確立フェーズにおいて、設定条件等の伝送を行う中で、受信側から受信バッファサイズを通知される場合には、ＳＮフィールドに基づく応答タイプの切り替え間隔、送信バッファサイズに基づく応答タイプの切り替え間隔、受信側の受信バッファサイズに基づく応答タイプの切り替え間隔のうち、最短となる切り替え間隔を選択するようにしてもよい。一般に、送信バッファサイズや受信バッファサイズは機器独自の設計で決まる値であるので、相手機器の状態も考慮したタイミングを行うことも有効である。

このように、本実施形態による無線通信装置は、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーで通信を行うことでアクセス効率を向上させつつ、所定回連続してＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答が無い場合はＡＣＫ／ＢＡポリシーに切り替え、ＡＣＫ／ＢＡ応答の有無によりチャネル状況を確認することで、チャネル状況の急激な変化に追従できる。

上記実施形態では、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答が設定されたフレームの送信に対するＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答の有無をカウンタ４４が判断していたが、送信部４１がフレーム送信タイミング及び設定した応答タイプを受信部４２に通知し、受信部４２が応答の有無を判断して、判断結果をカウンタ４４が管理するようにしてもよい。

（第２の実施形態）本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置について説明する。本実施形態に係る無線通信装置は、図１０に示す上記第１の実施形態に係る無線通信装置と同様の構成である。本実施形態に係る無線通信装置は、上記第１の実施形態に係る無線通信装置と比較して、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーからＡＣＫ／ＢＡポリシーへの切り替えタイミングが異なるものである。

上記第１の実施形態ではパケット落ちを許容しない場合について説明したが、本実施形態ではパケット落ちを許容する。本実施形態におけるＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーからＡＣＫ／ＢＡポリシーへの切り替えタイミングは以下の２つに大別できる。

１つは、連続するパケット落ちが許容出来るといった、アプリケーション等の上位層の要求に基づくタイミングである。例えば、動画伝送なら画質が多少乱れる程度の連続パケット落ちまでを許容するように切り替えタイミングを設定する。

例えばストリーミングでは、パケット落ちは許容できるが、逆に遅延には厳しいため、フレームの再送タイミングが重要になる。上記第１の実施形態のように、送信バッファのサイズをトリガとして応答タイプの切り替え及びフレームの再送を行うと、送信バッファに溜まるまで応答タイプの切り替えが行われない。

送信バッファのサイズが大きい場合、フレームの再送が遅くなり、ストリーミングには好ましくない。また、送信バッファのサイズを小さくして、頻繁に応答タイプを切り替えて通信状況を確認することも考えられるが、効率が良くない。

ストリーミングのように、多少のパケット落ちは許容できるなら、許容の程度に基づいて応答タイプを切り替える方が、効率が良い。例えば、連続して受信できなくても許容されるパケット数が５つの場合、５パケットを送信する度に、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーからＡＣＫ／ＢＡポリシーへの切り替えを行う。そして、ＡＣＫ／ＢＡ応答を受信したら、再びＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーでフレームを送信する。

もう１つは、フレーム送信が成功する確率に基づくタイミングである。通信開始時にＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーでのフレーム送信前に、ＡＣＫ／ＢＡポリシーでのフレーム送信を行い、連続的にフレーム送信が成功する確率を算出する。そして、算出した確率から、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーで連続送信しても影響の少ない範囲を求め、応答タイプの切り替えを行う。

このように、本実施形態では、パケット落ちの許容の程度を応答タイプの切り替えタイミングに活用する。また、上記第１の実施形態と同様に、アクセス効率を向上させ、かつチャネル状況の急激な変化に追従できる。

（第３の実施形態）本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置について説明する。本実施形態に係る無線通信装置は、図１０に示す上記第１の実施形態に係る無線通信装置と同様の構成である。但し、送信部４１は送信レートを調整できるものとする。また、本実施形態に係る無線通信装置の動作状態には、通信相手機器との接続の確立を行う接続確立フェーズ、最適な送信レートを決定するための伝送レート確認フェーズ、及び応答タイプを切り替えながらデータを送信するデータ伝送フェーズを有する。

接続確立フェーズでは、接続要求信号（Ｃ＿ｒｅｑ）を送信し、接続応答信号（Ｃ＿ａｃｃ）の受信有無を判断する。Ｃ＿ａｃｃを受信した場合、通信相手機器との接続が確立されたと判断する。また、通信相手機器にＡＣＫ応答を送信することで、相手機器にも接続確立を通知する。

一般に接続確立時のＣ＿ｒｅｑ、Ｃ＿ａｃｃといった信号は送信レートを低く設定して送信される。従って、伝送レート確認フェーズにおいて、送信レート制御を行い、可能な範囲で高速な送信レートを選択する。

接続確立後すぐにＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答を用いると、受信機器から定期的な応答が得られないため、レート制御が行い難い、又は行うことが不可能となる。そこで、伝送レート確認フェーズでは、ＡＣＫ／ＢＡ応答を用いた通信を行うことで、所望の送信レートが安定して得られるか否かを検出し、安定して通信が行える送信レートを模索する。

伝送レート確認フェーズにて安定した通信が行える送信レートを決定し、ターゲットとする誤り率を達成できる場合は、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答をベースとするデータ伝送フェーズに移行する。データ伝送フェーズでは、高効率なフレーム送受信が行われる。

図１２に本実施形態における無線通信装置を用いた無線通信方法のフローチャートを示す。図１１に示す上記第１の実施形態に係る無線通信方法のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０３が接続確立フェーズに相当するため、同じ参照番号を付して説明を省略する。

ここでは、伝送レート確認フェーズ（ステップＳ３０１〜Ｓ３０６）について説明する。

（ステップＳ３０１）ＡＣＫ／ＢＡポリシーでフレームを送信する。

（ステップＳ３０２）ＡＣＫ／ＢＡ応答を受信した場合はステップＳ３０５へ進み、受信しなかった場合はステップＳ３０３へ進む。

（ステップＳ３０３）送信部４１が送信レートを調整する。

（ステップＳ３０４）ＡＣＫ／ＢＡポリシーでフレームを送信し、ステップＳ３０２に戻る。

（ステップＳ３０５）スループットが目標値以上であれば、データ伝送フェース（ステップＳ１０４）へ進み、目標値未満であればステップＳ３０６へ進む。

（ステップＳ３０６）送信部４１が送信レートを調整し、ステップＳ３０１に戻る。

なお、伝送レート確認フェーズでは、基本的に応答信号のリトライアウトは設定せず、再送を繰り返すとする。

図１１に示す上記第１の実施形態に係る無線通信方法のフローチャートのステップＳ１０４以降がデータ伝送フェーズに相当するため、同じ参照番号を付して説明を省略する。

但し、ステップＳ１１０とＳ１１１との間、及びステップＳ１１８とＳ１１９との間には、送信レートの変更を行うか否かの判定ステップ（Ｓ３１１、Ｓ３１３）を有する。送信レートを変更する場合は、送信レートの調整を行い（Ｓ３１２、Ｓ３１４）、ステップＳ３０１に戻る。

このように、本実施形態に係る無線通信装置によれば、送信側と受信側との間で接続を確立する処理の後に、ＡＣＫ／ＢＡ応答を用いるフェーズを加えることで、送信レート制御による最適な送信レート選択や、安定した通信が得られるか否かの判断ができる。

従って、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答では適用が難しい送信レート制御を考慮でき、またＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答に適する通信状態においてＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答を用いることが可能となる。

（第４の実施形態）図１３に本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置の概略構成を示す。本実施形態に係る無線通信装置４００は、図１０に示す上記第１の実施形態に係る無線通信装置１のカウンタ４４を除去し、第１カウンタ４５及び第２カウンタ４６を備える構成としたものである。

第１カウンタ４５は、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーでのフレーム送信に対して、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答を連続して受信した回数をカウントする。第２カウンタ４６は、ＡＣＫ／ＢＡポリシーでのフレーム送信に対して、ＡＣＫ／ＢＡ応答を連続して受信した回数をカウントする。

応答タイプ切り替え制御部４３は、第１カウンタ４５のカウント値及び第２カウンタ４６のカウント値に基づいて、応答タイプの切り替えを行う。

上記第１及び第２の実施形態では、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーでフレームを送信し、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答を連続して所定回数受信しない場合に、ＡＣＫ／ＢＡポリシーに切り替えてフレーム送信を行っていた。そして、ＡＣＫ／ＢＡ応答が得られた場合には再度ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーに切り替えていた。

一方、本実施形態では、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーでのフレーム送信中に、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答を連続して受信する場合に、応答タイプをＡＣＫ／ＢＡ応答に切り替える。

ＡＣＫ／ＢＡ応答への応答タイプ切り替え後、ＡＣＫ／ＢＡ応答を受信した場合、すぐにはＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答に戻さない。例えば、ＡＣＫ／ＢＡ応答を連続して複数回受信した場合、又は、誤りのないＢＡ応答を連続して複数回数受信した場合に、応答タイプをＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答に戻す。

ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答が連続する、つまりチャネル状況が悪化傾向にある場合には、応答タイプをＡＣＫ／ＢＡ応答に切り替えることで、チャネルの切断を推定し、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答のままでは判断がつきにくいチャネルの切断を明確に判断することが可能となる。また、ＡＣＫ／ＢＡ応答が連続する、つまりチャネル状況が良好になったと推定される場合に、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答に戻し、効率の良い通信を行う。

本実施形態に係る無線通信方法を図１４に示すフローチャートを用いて説明する。

（ステップＳ４０１）無線通信装置４００が接続要求信号（Ｃ＿ｒｅｑ）を送信する。

（ステップＳ４０２）無線通信装置４００が接続応答信号（Ｃ＿ａｃｃ）を受信した場合は接続が確立し、ステップＳ４０４へ進む。無線通信装置１が接続応答信号（Ｃ＿ａｃｃ）を受信しない場合はステップＳ４０３へ進む。

（ステップＳ４０３）タイムアウトしていない場合はステップＳ４０１へ戻り、タイムアウトした場合は処理を終了する。

（ステップＳ４０４）カウンタ４５のカウント値をクリア（０に設定）する。

（ステップＳ４０５）カウンタ４５のカウント値が閾値未満の場合はステップＳ４０６へ進み、閾値以上の場合（閾値に達した場合）はステップＳ４１３へ進む。

（ステップＳ４０６）無線通信装置４００がＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーでフレーム送信を行う。

（ステップＳ４０７）無線通信装置４００が、フレーム送信から所定時間内にＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答を受信した場合はステップＳ４０９へ進み、受信しなかった場合はステップＳ４０８へ進む。

（ステップＳ４０８）カウンタ４５のカウント値をクリアする。

（ステップＳ４０９）フレーム送信が失敗したものとみなされ、カウンタ４４をカウントアップする（カウント値を１増やす）。

（ステップＳ４１０）フレームの再送回数がリトライアウト回数未満の場合はステップＳ４１１へ進み、リトライアウト回数に達した場合は、このフレームの送信は諦めて、ステップＳ４１２へ進む。

（ステップＳ４１１）無線通信装置４００がＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーでフレームを再送する。

（ステップＳ４１２）伝送データがある場合はステップＳ４０５に戻り、無い場合は処理を終了する。

（ステップＳ４１３）カウンタ４６のカウント値をクリアする。

（ステップＳ４１４）カウンタ４６のカウント値が閾値未満の場合はステップＳ４１５へ進み、閾値以上の場合（閾値に達した場合）はステップＳ４０６へ進む。

（ステップＳ４１５）無線通信装置４００が、ＡＣＫ／ＢＡポリシーに切り替えてフレーム送信を行う。

（ステップＳ４１６）無線通信装置４００が、ステップＳ４１５におけるフレームの送信から所定時間内にＡＣＫ／ＢＡ応答を受信した場合はステップＳ４１７へ進み、受信しなかった場合はステップＳ４２０へ進む。

（ステップＳ４１７）ＡＣＫ／ＢＡ応答にシーケンスナンバーが記載されている場合は、そのシーケンスナンバーが正しいか否か判定される。例えば、ＡＣＫ応答に記載されているシーケンスナンバーが、無線通信装置４００が送信したフレームに付与されたシーケンスナンバーのうち、最新の番号と一致しているか否かが判定される。

シーケンスナンバーが正しい場合はステップＳ４１８へ進み、誤っている場合はステップＳ４２０へ進む。

ＡＣＫ応答にシーケンスナンバーが記載されていない場合は、このステップは省略される。

（ステップＳ４１８）カウンタ４６をカウントアップする（カウント値を１増やす）。

（ステップＳ４１９）伝送データがある場合はステップＳ４１４に戻り、無い場合は処理を終了する。

（ステップＳ４２０）カウンタ４６のカウント値をクリアする。

（ステップＳ４２１）フレームが再送可能であるか否かが判定される。例えば、送信バッファに当該フレームが格納されていれば、再送可能と判定され、既に消去されていれば再送不可能と判定される。再送可能な場合はステップＳ４２２へ進む。

一方、再送が不可能な場合はステップＳ４０１へ戻り、再度、接続の確立を行う。ステップＳ４１５に戻り、ＡＣＫ／ＢＡポリシーで新規フレームの送信を続けてもよい。

（ステップＳ４２２）フレームの再送回数がリトライアウト回数未満の場合はステップＳ４１９へ進み、リトライアウト回数に達した場合は、このフレームの送信は諦めて、ステップＳ４０１へ戻り、再度、接続の確立を行う。

このステップＳ４２２におけるリトライアウト回数は、ＡＣＫ／ＢＡ応答のみで通信を行う場合（第２通信モード）のリトライアウト回数より小さくすることが好ましい。

（ステップＳ４２３）無線通信装置４００がＡＣＫ／ＢＡポリシーでフレームを再送する。

このように、本実施形態では、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答が連続する、つまりチャネル状況が悪化傾向にある場合には、応答タイプをＡＣＫ／ＢＡ応答に切り替えることで、チャネルの切断を推定し、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答のままでは判断がつきにくいチャネルの切断を明確に判断できる。また、ＡＣＫ／ＢＡ応答が連続する、つまりチャネル状況が良好になったと推定される場合に、ＮＡＣＫ／ＮＢＡ応答に戻し、効率の良い通信を行うことができる。

上述のように、ＮＡＣＫ／ＮＢＡポリシーでのフレーム送信は、応答が省略できるようなチャネル状況が良い場合に効果的である。一方、応答が毎回発生するような状況では、ＡＣＫ／ＢＡ応答と同等、もしくはＡＣＫ／ＢＡ応答使用時よりも効率が落ちる。また、ＮＢＡ応答やＢＡ応答は、受信側機器において、応答フレーム作成のためのビットマップ管理を行う必要があり、処理量が増加する。

極めて高いアクセス効率を必要としない場合には、ＡＣＫ応答を用いることで、上記のビットマップ管理等の処理を省略できる。ただし、複数フレーム送信時は、基本的なＡＣＫ応答は送信した複数フレームが全て送信成功だった場合にのみ送信する。従って、ＡＣＫ応答を受信した場合、実際は誤りがあったフレームが１つだけでも、全てのフレームの再送を行うことになり、伝送効率が著しく低下する。

一方、ＳＮ（シーケンスナンバー）通知機能を有するＡＣＫ応答の場合、複数フレームを送信した場合に、通信が成功したもっとも新しいフレームの番号を送信側に通知するため、送信側は、通知された番号以降のフレームのみを再送すればよい。従って、通常のＡＣＫ応答を用いた場合よりも伝送効率を向上できる。

従って、上記第４の実施形態において、ＮＢＡポリシーでフレーム送信を行っている最中に、誤りが頻発し、ほぼ毎回ＮＢＡ応答があり、かつ伝送効率を多少落としても良い場合には、応答タイプをＳＮ通知機能のあるＡＣＫ応答に切り替えるようにしてもよい。これにより、フレーム受信側の処理量を低減できる。

上述した実施形態で説明した無線通信装置の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、無線通信装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

また、無線通信装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。

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。

１〜３ 無線通信装置
１０ アンテナ
２０ 無線部
３０ 変復調部
３１ 変調部
３２ 復調部
４０ ＭＡＣ処理部
４１ 送信部
４２ 受信部
４３ 応答タイプ切り替え制御部
４４ カウンタ
５０ 上位層処理部

Claims (18)

1. 肯定応答又は否定応答のいずれか一方を設定して送信信号を送信する送信部と、
   前記送信信号に対する応答信号を受信する受信部と、
   前記否定応答が設定された送信信号に対して前記受信部が否定応答信号を受信しなかった回数をカウントするカウンタと、
   前記カウンタのカウント値が所定値未満の時は前記送信部に前記否定応答を設定させ、前記カウント値が前記所定値以上の時は前記送信部に前記肯定応答を設定させる制御部と、
   を備える無線通信装置。
2. 前記肯定応答が設定された送信信号に対して前記受信部が肯定応答信号を受信すると、前記制御部は前記否定応答を設定するように前記送信部を制御し、前記カウンタのカウント値はクリアされることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記肯定応答信号に記載されているシーケンス番号が、前記送信部が最新の送信信号に記載したシーケンス番号と一致しない場合、前記送信部は、前記肯定応答を設定した送信信号を再送することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記送信部は、前記再送のリトライアウト回数を、肯定応答のみを設定して送信信号を送信する場合のリトライアウト回数より小さく設定することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記否定応答信号の受信に伴い、前記カウンタのカウント値はクリアされることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
6. 前記送信信号のシーケンス番号フィールドに記載できるシーケンス番号の最大値をａ（ａは自然数）、前記送信部が１回に送信するフレーム数をｂ（ｂは自然数）とすると、前記所定値は、ａ／ｂ以下であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
7. 送信フレームを生成し、前記送信部に与える上位層処理部と、
   前記送信フレームを格納する少なくとも１つのバッファと、
   をさらに備え、
   前記所定値は、前記送信フレームのサイズ及び前記バッファのサイズに基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
8. 送信フレームを生成し、前記送信部に与える上位層処理部と、
   前記送信フレームを格納するバッファと、
   をさらに備え、
   前記所定値は、前記送信フレームのサイズ、前記バッファのサイズ、及び前記肯定応答が設定された送信信号の送信から肯定応答信号の受信までの間に前記上位層処理部が生成する送信フレーム数に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
9. 送信フレームを生成し、前記送信部に与える上位層処理部と、
   前記送信フレームを格納するバッファと、
   をさらに備え、
   前記所定値は、前記送信フレームのサイズ及び前記バッファのサイズに基づいて算出される第１の値、又は前記送信信号のシーケンス番号フィールドに記載できるシーケンス番号の最大値及び前記送信部が１回に送信するフレーム数に基づいて算出される第２の値のうち、小さい方の値以下となることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
10. 前記受信部は、他無線通信装置との接続確立時に、前記他無線通信装置の受信バッファのサイズを取得し、
    前記所定値は、前記第１の値、前記第２の値、及び前記送信フレームのサイズと前記受信バッファのサイズとに基づいて算出される第３の値のうち、最小の値以下となることを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
11. 前記所定値は、アプリケーションからの要求に基づく連続パケット落ちの許容数を用いて決定されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
12. 前記所定値は、前記肯定応答が設定された送信信号に対して前記受信部が肯定応答信号を連続して受信する確率に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
13. 前記送信部は送信レートを調整することができ、
    前記制御部は、前記送信部が送信レートを調整する際は、前記肯定応答を設定するように前記送信部を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
14. 肯定応答又は否定応答のいずれか一方を設定して送信信号を送信する送信部と、
    前記送信信号に対する応答信号を受信する受信部と、
    前記否定応答が設定された送信信号に対して前記受信部が否定応答信号を受信した回数をカウントする第１カウンタと、
    前記肯定応答が設定された送信信号に対して前記受信部が肯定応答信号を受信した回数をカウントする第２カウンタと、
    前記第１カウンタのカウント値が第１所定値未満の時又は前記第２カウンタのカウント値が第２所定値以上の時は前記送信部に前記否定応答を設定させ、前記第１カウンタのカウント値が前記第１所定値以上かつ前記第２カウンタのカウント値が前記第２所定値未満の時は前記送信部に前記肯定応答を設定させる制御部と、
    を備える無線通信装置。
15. 前記否定応答が設定された送信信号に対して前記受信部が否定応答信号を受信しない場合、前記第１カウンタのカウント値はクリアされることを特徴とする請求項１４に記載の無線通信装置。
16. 前記肯定応答が設定された送信信号に対して前記受信部が肯定応答信号を受信しない場合、前記第２カウンタのカウント値はクリアされることを特徴とする請求項１４に記載の無線通信装置。
17. 前記肯定応答信号に記載されているシーケンス番号が、前記送信部が最新の送信信号に記載したシーケンス番号と一致しない場合、前記第２カウンタのカウント値はクリアされ、前記送信部は、前記肯定応答を設定した送信信号を再送することを特徴とする請求項１４に記載の無線通信装置。
18. 応答タイプとして否定応答を設定して第１信号を送信し、
    前記第１信号に対する否定応答信号を連続して受信しない回数をカウントし、
    前記回数が所定値に達した場合は、応答タイプとして肯定応答を設定して第２信号を送信し、
    前記第２信号に対する肯定応答信号を受信した場合は、応答タイプとして否定応答を設定して第３信号を送信し、
    前記第２信号に対する肯定応答信号を受信しなかった場合は、応答タイプとして肯定応答を設定して前記第２信号を再送する無線通信方法。

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