以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について、説明する。無線LANの規格書して知られているIEEE Std 802.11TM-2012およびIEEE Std 802.11acTM-2013は、本明細書においてその全てが参照によって組み込まれる(incorporated by reference)ものとする。
(第1の実施形態)
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、任意の通信方式に従って通信を行う。ここでは、通信方式として、IEEE802.11規格を想定するが、これに限定されるものではない。以下、無線通信基地局を基地局、無線通信端末を端末と呼ぶ。基地局も端末の一形態であり、中継機能を有する点において、非基地局の端末と異なる。
基地局(AP:Access Point)101に、端末(STA:STAtion)201,202,203が接続して、1つの無線通信システムもしくは無線通信グループを形成している。接続とは、無線リンクを確立した状態を意味しており、基地局とのアソシエーションプロセスを経て、通信に必要なパラメータの交換が完了することで、無線リンクが確立される。
基地局101は、所定の周波数帯域内の複数の無線チャネル(以下、チャネル)を用いて、各端末にチャネルを1つまたは複数割り当てることで、複数の端末と同時に受信または同時に送信することができる。このような通信方式をチャネルベースのOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)あるいは、MU−MC(Multi User−Multi Channel)と呼ぶこともある。ここでは同時に受信または送信するとしたが、これは一例であり、後述するように、基地局101が全二重通信可能な場合は、端末ごとに独立したタイミングで送受信を行うことも可能である。
本実施形態では、所定周波数帯域内の複数のチャネルとして、周波数の低い側から順に、チャネル1からチャネル8までの8個のチャネルがあるとする。チャネル1〜8の“1〜8”はチャネル番号である。なお、図では、基地局および各端末は1本のアンテナを備えているかのように描かれているが、これはあくまで模式図であり、実際には1本または複数のアンテナを備えていてもよい。
基地局および端末には、互いに通信を行うための無線通信装置が搭載されている。端末に搭載される無線通信装置は、基地局に搭載される無線通信装置が通信を行う対象となる通信装置である。基地局に搭載される無線通信装置は、端末に搭載される無線通信装置が通信を行う対象となる通信装置である。
ここで、複数の端末にチャネル単位で割り当てる方式ではなく、サブキャリア単位で割り当てる方式であってもよい。より詳細には、連続した周波数領域内で(例えば20MHzチャネル幅や40MHzチャネル幅、80MHzチャネル幅、160MHzチャネル幅内で)複数のサブキャリアを一単位とするリソースブロック(サブチャネルと呼んでも良い)を端末に各々割り当てて、複数端末宛て同時送信もしくは複数端末からの同時受信をするOFDMA通信でもよい。ここで、リソースブロックとは、1つまたは複数のサブキャリアを一単位として構成される周波数リソースであり、複数のサブキャリアで構成される場合は、各サブキャリアの配置が連続していても連続していなくてもよい。本実施形態ではリソースブロックと呼ぶが、別の表現を用いることもできる。例えば、リソースブロックではなく、サブチャネルや周波数ブロックと呼んでもよい。また、1台の無線端末に、リソースブロックとして、非連続に配置された複数のサブキャリアを割り当てることも可能である。
例えば、図20に示すように、周波数領域に複数のチャネルが配置されており、1つのチャネルの周波数領域は例えば20MHzである。1つのチャネルの帯域幅の周波数領域または、複数のチャネルを束ねた帯域幅の周波数領域が、それぞれ連続する周波数領域に対応する。連続する周波数領域には、周波数的に連続する複数のサブキャリアが互いに直交して配置されている。1つまたは複数のサブキャリアを一単位とするリソースブロックを、1つまたは複数各端末に割り当てる。図20の例では1つのチャネルの周波数領域において、端末1、端末2にリソースブロックを割り当てている。端末に各々割り当てたリソースブロックで、複数端末宛て同時送信もしくは複数端末からの同時受信をする。このようなOFDMA通信を、特にリソースブロックベースのOFDMA通信と表現する。この場合、以降で説明する実施形態のチャネルをリソースブロックに置き換えれば、同様に以降の実施形態を適用することができる。図20では、端末1と端末2に割り当てるリソースブロックに2つのサブキャリアがガードサブキャリアとして配置されている。ガードサブキャリアの個数は2に限定されず、1以上であれば任意でよい。また、端末に割り当てるリソースブロック間にガードサブキャリアを配置することは必須ではなく、リソースブロック間にガードサブキャリアを配置しないことも可能である。1リソースブロック当たりのサブキャリア数は同じでもよいし、1リソースブロックのサブキャリア数が異なることを許容してもよい。なお、例えばリソースブロックベースのOFDMA通信で使用する周波数領域の帯域幅に応じて、当該周波数領域に配置されるサブキャリアの帯域幅が異なってもよい。例えば1つのチャネル(例えば20MHz)がリソースブロックベースのOFDMA通信で使用されるときは、当該チャネル内に配置される個々のサブキャリアの帯域幅は、2つのチャネルを束ねた40MHzの帯域幅の周波数領域に配置される個々のサブキャリアの帯域幅よりも小さくてもよい。
リソースブロックベースのOFDMAの他の形態として、サブキャリア単位の方式をMU−MCと組み合わせることも可能である。例えば、複数の20MHzチャネル各々で端末にサブキャリアあるいはリソースブロック単位で割り当てることを許容してもよい。この場合、同じチャネルに属する各リソースブロック内のサブキャリア数は同じとするが、各リソースブロックでサブキャリア数が異なることを許容してもよい。端末には、1つのチャネルの中の1つまたは複数のリソースブロックを割り当ててもよいし、複数のチャネルに属する複数のリソースブロックを割り当ててもよい。
なお、後方互換の観点からは少なくとも後方互換の対象となるレガシーの端末での基本チャネル幅(IEEE802.11a/b/g/n/ac規格対応端末をレガシーとするなら20MHzチャネル幅)でPHYパケットを受信・復号できることが要求される。このため、後述のNAV(Network Allocation Vector)情報をリソースブロックについて取得したい場合、チャネル単位でNAV情報を取得し、当該チャネルに含まれるリソースブロックに、当該チャネルのNAV情報を共通に適用してもよい。
またサブキャリア単位の方式をMU−MCと組み合わせて行う場合、具体的には例えば複数の20MHzチャネル各々で端末にサブキャリアあるいはリソースブロック単位で割り当てるという場合には、以降に記載のMU−MCでのチャネルを基準にした実施形態で考えればよい。
以下、チャネルベースのOFDMA通信を想定して説明を続ける。
図2は、端末201に搭載される無線通信装置のブロック図である。端末202,203も無線通信装置を備えており、それらの無線通信装置は、端末201の無線通信装置と同様の構成であるため、説明は省略する。無線通信装置は、一例として無線通信用集積回路によって構成される。
端末201の無線通信装置は、1つまたは複数のアンテナ、PHY処理部及び無線部20、MAC処理部30及び上位層処理部40を備える。MAC処理部30は、送信部31、受信部32、アクセス制御部33及び制御部34を含み、本実施形態の無線通信用集積回路または通信処理装置に対応する。PHY処理部及び無線部20は、1つもしくは複数の送受信処理部を有する。Xを1以上の整数として、第1〜第Xの送受信処理部を備える。また各送受信処理部には、それぞれアンテナが接続されている。ここでは制御部を制御部34とアクセス制御部33に分けているが、これらをまとめて1つの制御部としてもよい。PHY処理部及び無線部20は一例としてRF集積回路によって構成され、MAC処理部30は一例として、ベースバンド集積回路によって構成される。この際、RF集積回路20とMAC処理部30をまとめて1つの集積回路としてもよい。
各送受信処理部は、1チャネル毎に1つの送受信処理部が配置されてもよいし、複数チャネルを纏めて処理する場合には、複数チャネルで1つの送受信処理部が配置されてもよい。前者の場合には、例えば、本無線通信装置が8チャネルまで対応可能とした場合、1チャネル毎に処理を行うため、送受信処理部を8個備えることになる。また、図示の例では、送受信処理部ごとにアンテナが接続されているが、複数の送受信処理部に1つのアンテナが接続されていてもよい。この場合、各送受信処理部でアナログフィルタまたはデジタルフィルタまたはこれらの両方等により、自処理部に指定されたチャネルの信号を抽出するように動作すればよい。各送受信処理部の処理するチャネルに関する情報は、MAC制御部30内の制御部34が管理し、制御部34が、各送受信処理部に処理すべきチャネルの指示を出す。
アクセス制御部33は、チャネルのアクセスを管理し、所望タイミングにて、フレームの送信を制御する。送信部31は、フレームの生成および送信を行う。送信部31は、アクセス制御部33からフレームの送信が指示されると、送信部31は、指示されたフレームを生成し、生成したフレームを、PHY処理部及び無線部20へ出力する。PHY処理部及び無線部20は、送信部31から入力された1つまたは複数のフレームを、該当する1つまたは複数の送受信処理部へ入力する。各送受信処理部では、送信部31から入力されたフレームに対し、所望の物理層の処理を行って、D/A変換や周波数変換等を行い、アンテナから信号を空間に電波として送信する。なお、本実施形態のフレームは、例えばIEEE802.11規格でフレームと呼ばれているもののみならず、パケットと呼ばれているものであってもよい。
アクセス制御部33および制御部34は、基地局に送信する情報を記憶装置にアクセスして情報を読み出してもよいし、または基地局から受信した情報を記憶装置に格納してもよい。記憶装置は、アクセス制御部33または制御部34またはこれらの両方が備えるバッファ(内部メモリ)でも、アクセス制御部33または制御部34の外に備えられたバッファ(外部メモリ)でもよい。記憶装置は、DRAM等の揮発性メモリでも、NAND、MRAM等の不揮発メモリでもよい。また、記憶装置は、メモリ以外に、SSD、ハードディスク等でもよい。
また、PHY処理部及び無線部20は、アンテナを介して受信した信号から、各送受信処理部で該当するチャネルの信号を抽出して受信処理を行って、処理後のフレームを受信部32へ出力する。受信処理としては、例えばベースバンドへの周波数変換やA/D変換、A/D変換後のフレームの物理ヘッダの解析や復調処理など所望の物理層処理を含む。
受信部32は、PHY処理部及び無線部20から入力されたフレームのMACヘッダの解析等を行う。受信部32は、受信したフレームのMACヘッダの解析結果から、受信フレームがデータフレームであると判断した場合は、必要に応じて、当該フレームを上位処理部40へ出力する。また、受信フレームが管理フレームまたは制御フレームであれば、当該フレームをアクセス制御部33に出力し、また、必要に応じてACKフレームの生成指示をアクセス制御部33に出力、または送信部31に直接出力する。なお、管理フレームは、他の端末との間の通信リンクの管理のために用いられるフレームであり、一例として、ビーコンフレーム、アソシエーション要求フレーム(基地局への接続を要求する接続要求フレーム)、アソシエーション応答フレーム(接続要求フレームの応答フレームである接続応答フレーム)等がある。制御フレームは、管理フレーム及びデータフレームを、他の無線通信装置との間で送受信(交換)するときの制御のために用いられるフレームであり、一例として、RTS(Request to Send)フレーム、CTS(Clear to Send)フレーム、ACK(Acknowledgement)フレーム等がある。これらデータフレーム、管理フレーム、制御フレームの詳細は、後述する他の実施形態で説明する。また受信部32は、PHY処理部及び無線部20を介して、キャリアセンス情報の管理を行う。このキャリアセンス情報は、PHY処理部及び無線部20から入力する媒体(CCA:Clear Channel Assessment)のビジーおよびアイドルに関する物理的なキャリアセンス情報と、受信フレームの中に記載されている媒体予約時間に基づく仮想的なキャリアセンス情報との両方を包含してもよい。いずれか一方のキャリアセンス情報がビジーを示すならば、媒体がビジーであるとみなされ、その間の信号の送信が禁止される。なお、IEEE802.11規格では、媒体予約時間は、MACヘッダの中のDurationフィールド(後述する図4参照)に記載される。受信部32は、他の無線通信装置宛ての(自己宛てでない)フレームを受信した場合に、媒体予約時間の間、媒体が仮想的にビジーであると判定する。このような仮想的に媒体をビジーであると判定する仕組み、或いは、仮想的に媒体をビジーであるとする期間は、NAV(Network Allocation Vector)と呼ばれる。
ここで、複数のチャネルを用いる場合の処理について示す。端末201は、まだ基地局101と接続していない状態とする。端末201は、基地局101に接続を希望するときは、PHY処理部及び無線部20を介して、チャネル1からチャネル8までのそれぞれのチャネルのキャリアセンスを行う。PHY処理部及び無線部20の各送受信処理部から、受信部32に各チャネルでのキャリアセンス結果が通知される。アクセス制御部33は、各チャネルでのキャリアセンス結果に基づき、使用を希望するチャネルを選択する選択手段を備え、選択手段を用いて、使用を希望するチャネルを選択する。例えば、チャネル1及び2がビジーであり、チャネル3〜8がアイドルであれば、チャネル3からチャネル8の中から、チャネルを選択する。使用するチャネル数の決定方法は任意でよく、通信データ量の大きさによって決めてもよいし、予め決めた最大数以下で決めてもよい。後者の場合、アイドルのチャネル数が最大数以上であれば、最大数に決定してもよい。また、アイドルのチャネルの中で、どのチャネルを使用するかも、任意の条件で決めればよい。一例として、連続するチャネルを選択するとの条件を満たすように選択してもよい。ここで選択したチャネルは、基地局に割り当てを要求するチャネルであり、使用要求チャネルと呼ぶ。
その後、端末201の送信部31は、アクセス制御部33の制御の下、接続要求フレーム、すなわち、アソシエーション要求(Association Request)フレームを生成する。このとき、アソシエーション要求フレーム内に、使用要求チャネルを指定した使用要求チャネル情報を含める。使用要求チャネルの指定は、使用要求チャネルの番号を特定可能な限り、任意の方法で行うことができる。一例として、連続するチャネルを指定する場合を想定し、連続するチャネルの最も小さいチャネル番号(最小チャネル番号)と、希望するチャネル数または帯域幅を特定するチャネル幅情報とのセットの形式で指定してもよい。1つのチャネル幅が20MHzであり、2つのチャネルを使用したい場合は、チャネル幅情報は、2(チャネル数の場合)または40MHz(帯域幅の場合)となる。連続するチャネルの最も大きいチャネル番号(最大チャネル番号)と、希望するチャネル数または帯域幅を特定するチャネル幅情報とのセットでよい。あるいは、連続するチャネルの最も小さいチャネル番号(最小チャネル番号)と、最も大きいチャネル番号(最大チャネル番号)とのセットでもよい。
アソシエーション要求フレームの送信方法としては、一例として、少なくとも事前に定めたチャネルを含む1つまたは複数のチャネルで送信する。例えばIEEE802.11acのように、システムとして共通認識のプライマリチャネルが存在し、そのプライマリチャネルを全端末が監視する前提の場合には、少なくともプライマリチャネルにて送信する。あるいは、プライマリチャネルを含む複数のチャネルで送信してもよいし、もしくは基地局101がサポートする全チャネルにて送信してもよい。基地局101がチャネル1〜8をサポートする場合、プライマリチャネルは、例えばチャネル1など、事前に定められていてもよい。または、プライマリチャネルは、ビーコンフレームにて通知されてもよい。
端末201の受信部32は、基地局101からアソシエーション要求フレームへの応答であるアソシエーション応答フレームを受信し、アソシエーション応答フレームに、基地局によって割り当てられたチャネルを指定する割り当て情報が含まれるかを判断する。割り当て情報が含まれる場合には、その情報を制御部34に通知する。なお、割り当て情報は、アクセス制御部33を介して制御部34に通知してもよいし、アクセス制御部33を介さずに、直接、制御部34に通知してもよい。制御部34は、割り当て情報で指定されたチャネルを、以降使用するチャネルとして把握し、当該チャネルで待ち受け動作を行うように、各送受信処理部を制御する。待ち受け動作とは、基地局から送信されるフレームを待機する動作のことである。例えば、キャリアセンスを行うことを含み、またフレームが受信された場合に行う処理のため該当する処理部を起動した状態にすることも含んでよい。ただし、前述したように、システムとして共通認識のプライマリチャネルが存在し、かつ、割り当て情報に示されるチャネルに、プライマリチャネルが含まれない場合には、割り当て情報に示されるチャネルに加えて、プライマリチャネルでも待ち受け動作を行うように制御してもよい。複数の送信処理部のうち、チャネルの待ち受け動作に必要な送信処理部以外の送受信処理部は、動作を停止させるように制御部34は制御してもよい。
図3は、基地局101に搭載される無線通信装置のブロック図である。
基地局101の無線通信装置は、1つまたは複数のアンテナ、PHY処理部及び無線部70、MAC処理部80及び上位層処理部90を備える。この無線通信装置は、一例として無線通信用集積回路によって構成される。MAC処理部80は送信部81、受信部82、アクセス制御部83及び制御部84を含む。PHY処理部及び無線部70は、1つもしくは複数の送受信処理部を有する。Xを1以上の整数として、第1〜第Xの送受信処理部を備える。また各送受信処理部にはそれぞれアンテナが接続されている。PHY処理部及び無線部70は一例としてRF集積回路によって構成され、MAC処理部80は一例として、ベースバンド集積回路によって構成される。この際、RF集積回路70とMAC処理部30をまとめて1つの集積回路としてもよい。
各送受信処理部は、1チャネル毎に1つの送受信処理部が配置されてもよいし、複数チャネルを纏めて処理する場合には、複数チャネルで1つの送受信処理部が配置されてもよい。前者の場合には、例えば、本無線通信装置が8チャネルまで対応可能とした場合、1チャネル毎に処理を行うため、送受信処理部を8個備えることになる。また、図示の例では、送受信処理部ごとにアンテナが接続されているが、複数の送受信処理部に1つのアンテナが接続されていてもよい。この場合、各送受信処理部でアナログフィルタまたはデジタルフィルタまたはこれらの両方等により、自処理部に指定されたチャネルの信号を抽出するように動作すればよい。各送受信処理部の処理するチャネルに関する情報は、MAC制御部80内の制御部84が管理し、制御部84が、各送受信処理部に処理すべきチャネルの指示を出す。
PHY処理部及び無線部70は、アンテナを介して信号を受信して、該当するチャネルの信号を抽出して受信処理を行って、処理後のフレームを受信部82へ出力する。受信処理としては、例えばベースバンドへの周波数変換やA/D変換、A/D変換後のフレームの物理ヘッダの解析や復調処理など所望の物理層処理を含む。受信部82は、PHY処理部及び無線部70から入力されたフレームのMACヘッダの解析等を行う。受信部82は、受信したフレームのMACヘッダの解析結果から、受信フレームがデータフレームであると判断した場合は、必要に応じて、処理後のフレームを上位処理部90へ出力する。また、受信フレームが管理フレームまたは制御フレームであれば、当該フレームをアクセス制御部33に出力し、また、必要に応じてACKフレームの生成指示をアクセス制御部33に出力、または送信部31に直接出力する。また、受信部82では、端末の無線通信装置と同様にキャリアセンス情報の管理が行われる。前述したように、キャリアセンス情報は、物理的なキャリアセンス情報と、仮想的なキャリアセンス情報との両方を包含してもよい。
アクセス制御部83は、チャネルのアクセスを管理し、所望タイミングにて、フレームの送信を制御する。また、アクセス制御部83は、各端末のチャネル割り当てを実行する制御手段または割り当て手段を備え、制御手段または割り当て手段で各端末にチャネル割り当てを行う。アクセス制御部83は、各端末に割り当てたチャネルを管理する。アクセス制御部83は、各端末からの使用要求チャネル情報に基づき、各端末にチャネル割り当てを行う。基本的には、重複しないように各端末にチャネルを割り当てる。ただし、各端末で重複したチャネル割り当てを行い、実際の通信時には重複したチャネルを使用しないように制御することも可能である。一例として、アクセス制御部83は、前述の端末201からの使用要求チャネル情報を含むアソシエーション要求フレームを受信した場合、端末201の使用要求チャネルと、既に接続している端末に割り当て済みのチャネルとから、端末201に割り当てるチャネルを決定する。一例として、端末201の使用要求チャネルが、他のいずれの端末にも割り当てられていなければ、当該使用要求チャネルのすべてを端末201に割り当てる。端末201の使用要求チャネルの一部が割り当て済みであるが、残りの一部が割り当てられていなければ、当該残りの一部のみを端末201に割り当てる。後述する実施形態のように、端末201から要求された使用要求チャネルとは別のチャネルを、端末201に割り当てる構成もあり得る。
アクセス制御部83は、端末201に割り当てたチャネルを指定した割り当て情報を含むアソシエーション応答フレームの生成および送信を、送信部81に指示する。割り当て情報でのチャネルの指定方法は、端末に割り当てたチャネルの番号を特定可能な限り、任意の方法でよい。一例として、使用要求チャネル情報と同様の形式を用いることができる。この場合、割り当てたチャネルの最も小さいチャネル番号(最小チャネル番号)と、割り当てたチャネル数または帯域幅を特定するチャネル幅情報とのセットの形式で指定してもよい。1つのチャネル幅が20MHzであり、2つのチャネルを割り当てた場合は、チャネル幅情報は、2(チャネル数の場合)または40MHz(帯域幅の場合)となる。連続するチャネルの最も大きいチャネル番号(最大チャネル番号)と、希望するチャネル数または帯域幅を特定するチャネル幅情報とのセットでよい。あるいは、割り当てたチャネルの最も小さいチャネル番号(最小チャネル番号)と、最も大きいチャネル番号(最大チャネル番号)とのセットでもよい。なお、ここでは端末には連続するチャネルを割り当てることを想定しているが、後述するように、分離した位置のチャネルを割り当てる構成も可能である。
また、アクセス制御部83は、各端末に割り当てたチャネルを用いて、複数の端末と同時に通信するよう制御する。通信の方向には、基地局から各端末へのダウンリンクと、各端末から基地局へのアップリンクがある。本実施形態では主としてダウンリンクの同時通信を想定するが、アップリンクで行ってもかまわない。同時通信の典型的な例として、基地局がRTSフレームを、各端末に割り当てたすべてのチャネルで同時に送信し、各端末はRTSフレームを受信出来た、もしくはRTSフレーム以前一定タイミングにわたりチャネルがアイドルであったチャネルにて、RTSフレームの受信完了からSIFS(short interframe space)後にCTSフレームを送信する。SIFSの詳細は後述する他の実施形態で説明する。基地局は、CTSフレームが返されたチャネルで、CTSフレームの受信完了からSIFS後にデータフレームを基地局から同時に送信することがあり得る。さらにデータフレームを送信したチャネルで、各端末からデータフレームの受信完了からSIFS後に返されるACTフレームを同時に受信することがある。データフレームの送信時、各端末で連続したチャネルを束ねて1つの周波数帯のようにして送信またはMIMO送信することも可能である。これにより、高速化およびロバスト化の効果を得ることができる。MIMO送信を行う場合に、MIMO送信に必要な情報等は事前に管理フレームを用いて各端末から取得しておいてもよい。
アクセス制御部83および制御部84は、端末に送信する情報を記憶装置にアクセスして読み出してもよいし、また端末から受信した情報を記憶装置に格納してもよい。記憶装置は、アクセス制御部83または制御部84またはこれらの両方が備えるバッファ(内部メモリ)でも、アクセス制御部83または制御部84の外に備えられたバッファ(外部メモリ)でもよい。記憶装置は、DRAM等の揮発性メモリでも、NAND、MRAM等の不揮発メモリでもよい。また、記憶装置は、メモリ以外に、SSD、ハードディスク等でもよい。
送信部81は、アクセス制御部83の制御の下、フレーム(管理フレーム、制御フレーム、データフレーム)の生成および送信を行う。送信部81は、アクセス制御部83からフレームの生成および送信が指示されると、指定されたフレームを生成し、生成したフレームを、PHY処理部及び無線部70へ出力する。送信するフレームがデータフレームの場合に、データフレームのボディフィールドに格納するデータは、上位層処理部40から取得する。PHY処理部及び無線部70は、送信部81により生成された1つまたは複数のフレームを、該当する1つまたは複数の送受信処理部へ入力する。各送受信処理部では、送信部81から入力されたフレームに対し、所望の物理層の処理を行って、D/A変換や周波数変換等を行い、アンテナから信号を空間に電波として送信する。
図4に、本実施形態における無線通信で用いるフレームフォーマットの例を示す。
前述したアソシエーション要求フレームまたはアソシエーション応答フレーム等の管理フレームは、このフレームフォーマットを備える。本フレームフォーマットは、プリアンブル(Preamble)、MACヘッダ(MAC header)、フレームボディ(Frame body)及びFCSの各フィールドを含む。MACヘッダはFrame Control, Duration, Address, Sequence Control及び HT(High Throughput) controlの各フィールドを含む。ただし、HT Control フィールド等は含まないフレームフォーマットを用いてもよい。Addressフィールドは、宛先となる端末のMACアドレスを格納するRA(Receiving Address)フィールド、送信元の端末のMACアドレスを格納するTA(Transmitting Address)フィールドなど、複数のフィールドを実際には含む。
管理フレームでは、フレームボディに挿入する情報を、Element ID単位で、情報エレメントとして管理する。情報エレメントは、Element IDで識別され、Element IDフィールド、Lengthフィールド、Informationフィールドの各フィールドを有する。Informationフィールド(以下、情報フィールド)は、通知する情報の内容を格納し、Lengthフィールドは、情報フィールドの長さ情報を格納する。フレームボディには、1つまたは複数の情報エレメントを格納可能である。
ここで、本実施形態に伴う使用要求チャネル情報も、管理フレームで情報エレメントとして通知する。情報エレメント名としては、例えばチャネル範囲エレメント(Channel Range Element)などと定義し、本実施形態では使用要求チャネル情報を通知する場合は、このチャネル範囲エレメントを使用するものとする。
図5(A)および図5(B)に、チャネル範囲エレメントのフォーマットの例をそれぞれ示す。図5(A)の例では、チャネル範囲エレメントとして、最小チャネル番号(Minimum Channel Number)とチャネル幅情報(Channel Band Information)を、情報フィールドに格納する。また、図5(B)の例では、最小チャネル番号(Channel Number (Lower))及び最大チャネル番号(Channel Number (Upper))を、情報フィールドに格納する。
図6に、基地局101と端末201〜203間におけるアソシエーションプロセスのフローを示す。
各端末は、基地局101から定期的に送信されるビーコン(Beacon)フレームの信号を受信し(S101)、基地局101がサポートするチャネルのチャネルサーチを行う(S102,S103,S104)。チャネルサーチにより、各端末は基地局101がチャネル1〜8をサポートしていることを認識する。
端末202が、キャリアセンスによりチャネル1、2を使用要求チャネルとして決定し、使用要求チャネルの割り当てを基地局101に要求するべく、使用要求チャネル情報を含むアソシエーション要求フレームを、基地局101に送信する(S105)。使用要求チャネル情報では、チャネル1、2を指定するため、例えば、最小チャネル番号を1,チャネル幅情報(個数または帯域幅)を2または40MHzとする。もしくは、最小チャネル番号を1、最大チャネル番号を2とする。端末202からアソシエーション要求フレームを受信した基地局101では、端末202にチャネル1、2を割り当てる。基地局101は、チャネル番号1、2を割り当てチャネルとして指定した割り当て情報を含むアソシエーション応答フレームを、端末202に送信する(S106)。割り当て情報では、例えば、最小チャネル番号を1 チャネル幅情報(個数または帯域幅)を2または40MHzとする。もしくは、最小チャネル番号を1、最大チャネル番号を2とする。端末202は、基地局101から送信されるアソシエーション応答フレームを受信し、当該応答フレーム内の割り当て情報を確認することで、自端末にチャネル1、2が割り当てられたことを認識する。以降、端末202は、チャネル1,2で、キャリアセンスを含む待ち受け動作および信号受信、ならびに信号送信を行う(S107)。
また、端末201が、キャリアセンスによりチャネル番号6、7、8の割り当てを基地局101に要求することを決定し、チャネル番号6〜8を指定した使用要求チャネル情報を含むアソシエーション要求フレームを送信する(S108)。使用要求チャネル情報では、例えば、最小チャネル番号を6,チャネル幅情報(個数または帯域幅)を3または60MHzとする。もしくは、最小チャネル番号を6、最大チャネル番号を8とする。端末201からアソシエーション要求フレームを受信した基地局101では、端末201にチャネル6〜8を割り当てる。基地局101は、チャネル番号6〜8を割り当てチャネルとして指定した割り当て情報を含むアソシエーション応答フレームを、端末201に送信する(S109)。割り当て情報では、例えば、最小チャネル番号を6 チャネル幅情報(個数または帯域幅)を3または60MHzとする。もしくは、最小チャネル番号を6、最大チャネル番号を8とする。端末201は、基地局101から送信されるアソシエーション応答フレームを受信し、当該応答フレーム内の割り当て情報を確認することで、自端末にチャネル6〜8が割り当てられたことを認識する。以降、端末201は、チャネル6〜8で、キャリアセンスを含む待ち受け動作および信号受信、ならびに信号送信を行う。
ここで、基地局101において端末201、202に送信するデータが発生し、基地局101は、送信権を取得するため、RTSフレームを端末201、202に各々の待ち受けチャネルで同時に送信する。端末201、202は、各々の待ち受けチャネルでRTSフレームを受信し、いずれのチャネルでもRTSフレームを正常に受信でき、および/または受信前の一定期間、キャリアセンスがアイドルであったと判断し、それぞれのチャネルでCTSフレームを返す。各チャネルで端末201、202からCTSフレームを受信した基地局101は、端末201、202について、各々の待ち受けチャネルでの送信権を獲得する。基地局101は、端末201、202用の送信データを含むデータフレームを端末201、202に、各々の待ち受けチャネルで同時に送信する。端末201、202は、各チャネルでデータフレームを正常に受信し、データフレームを正常に受信したことを示すACKフレームを、データフレームの受信からSIFS後に、それぞれのチャネルで返す(S111a、S111b)。これらの通信において、端末202との通信ではチャネル1、2が、端末201との通信ではチャネル6〜8が用いられる。なお、もし端末はRTSフレームの受信ができなかったチャネル、および/またはRTSフレームは受信できたが受信前の一定期間の間ビジー(CCAまたはNAV)であったチャネルがあった場合は、そのチャネルではCTSフレームを返さなければよい。この場合、基地局101はそのチャネルではデータフレームを送信しない。
次に、端末203が、キャリアセンスによりチャネル番号1、2、3、4の割り当てを基地局101に要求することを決定し、チャネル番号1〜4を指定した使用要求チャネル情報を含むアソシエーション要求フレームを送信する。使用要求チャネル情報では、例えば、最小チャネル番号を1,チャネル幅情報(個数または帯域幅)を4または80MHzとする。もしくは、最小チャネル番号を1、最大チャネル番号を4とする。基地局101は、既に端末201にチャネル1,2を設定しているため、端末203にチャネル1、2を割り当てることはできないが、チャネル3、4をまだどの端末にも割り当てていないため、割り当て可能と判断する。このため、基地局101は、チャネル3、4のみを端末203に割り当てる。基地局101は、チャネル番号3、4を割り当てチャネルとして指定した割り当て情報を含むアソシエーション応答フレームを送信する。割り当て情報では、例えば、最小チャネル番号を3、チャネル幅情報(個数または帯域幅)を2または40MHzとする。もしくは、最小チャネル番号を3、最大チャネル番号を4とする。端末203は、基地局101から送信されるアソシエーション応答フレームを受信し、当該応答フレーム内の割り当て情報を確認することで、自端末にチャネル3、4が割り当てられたことを認識する。以降、端末203は、チャネル3、4で、キャリアセンスを含む待ち受け動作および信号受信、ならびに信号送信を行う。
基地局101において端末201、202、203に送信するデータが発生し、基地局101は、送信権を取得するため、RTSフレームを端末201、202、203に同時に各々の待ち受けチャネルで送信する。端末201、202、203から、それぞれ各チャネルでCTRフレームが返され、これにより、基地局101は、端末201、202、203について、各々の待ち受けチャネルでの送信権を獲得する。基地局101が、端末201、202、203用の送信データを含むデータフレームを、端末201、202、203にそれぞれ同時に、それぞれの待ち受けチャネルで送信し、端末201、202、203からデータフレームが正常に受信されたことを示すACKフレームが、それぞれのチャネルで返される(S115a、S115b、S115c)。これらの通信において、端末202との通信ではチャネル1、2が、端末201との通信ではチャネル6〜8が、端末203との通信ではチャネル3、4が用いられる。
上述した処理では、基地局101は、各端末にチャネルを重複しないように割り当てたが、基地局101は、端末から要求されたチャネルを当該端末にすべて割り当てるようにし、実際にデータを送信する際に、端末間で、使用するチャネルが重複しないように、チャネルを選択してもよい。例えば、ステップS113において、基地局101は、端末203に、割り当て要求されたチャネル1〜4をすべて割り当て、チャネル1〜4を指定した割り当て情報をアソシエーション応答フレームにて送信する。端末202、203へデータを送信する際は、適宜使用するチャネルを、互いに重複しないように選択する。例えば、端末202に割り当てたチャネル1、2のうちチャネル1、端末203に割り当てたチャネル1〜4のうちチャネル2〜4を、端末202、203への送信に用いるなどする。この判断を行う際は、送信するデータ量に応じて、端末202、203に対して使用するチャネル数を決定し、それに応じてチャネルを選択してもよいし、端末ごとにチャネルの品質を測定し、使用するチャネルを選択してもよい。ここで述べた以外の方法で選択してもよい。
なお、基地局が複数の端末に複数のフレームを送信する場合において、当該送信する複数のフレームは、同じものであっても異なるものであってもよい。一般的な表現として、基地局が複数のフレームまたは複数の第Xフレームを送信または受信すると表現する場合、これらのフレームまたは第Xフレームは同じものであっても異なるものであってもよい。Xには状況に応じて任意の値を入れることができる。
図7は、本実施形態に係る端末の動作を示すフローチャートである。
端末は、基地局101がサポートする所定の周波数帯域内の複数のチャネルをキャリアセンスし(S201)、割り当てを要求する1つまたは複数のチャネルを決定する(S202)。一例として、連続するチャネルを選択するように、複数のチャネルを決定する。
端末は、選択したチャネルの割り当てを要求する使用要求チャネル情報を含むアソシエーション要求フレームを、基地局101に送信する(S203)。
使用要求チャネル情報は、例えば、複数の連続するチャネルの割り当てを要求する場合、連続するチャネルのうち最も小さいまたは大きいチャネル番号と、割り当てを要求するチャネル数または帯域幅を特定するチャネル幅情報との少なくとも1つのセットを含む。または、連続するチャネルの最も低いチャネル番号と、最も大きいチャネル番号の少なくとも1つのセットを含む。ここでは、アソシエーション要求フレームに使用要求チャネル情報を含めたが、再アソシエーション要求フレームやその他の管理フレーム(例えば新規に定義した管理フレーム)に含めて送信することも可能である。
端末は、基地局101により割り当てられた1つまたは複数のチャネルを指定した割り当て情報を含むアソシエーション応答フレームを、基地局101から受信する(S204)。端末は、アソシエーション応答フレームから割り当て情報を抽出し、当該割り当て情報で指定されたチャネルで、基地局とフレームを送受信することで、基地局と通信する(S205)。例えば、端末は、他の端末とともに、それぞれ異なるチャネルを用いて、基地局101に対しダウンリンク受信、またはアップリンク送信を同時に行う。
図8は、本実施形態に係る基地局101の動作を示すフローチャートである。
基地局101は、各端末から、使用要求チャネル情報を含むアソシエーション要求フレームを受信する(S301)。
基地局101は、各端末から受信した使用要求チャネル情報に基づき、各端末に1つまたは複数のチャネルを割り当てる(S302)。一例として、端末に複数のチャネルを割り当てる場合は、連続するチャネルを選択する。
基地局101は、各端末に割り当てたチャネルを指定した割り当て情報を含むアソシエーション応答フレームを生成し、各端末に送信する(S303)。割り当て情報は、例えば、使用要求チャネル情報と同様の形式を有してもよい。つまり、端末に、複数の連続するチャネルを割り当てた場合、連続するチャネルのうち最も小さいまたは大きいチャネル番号と、割り当てたチャネル数または帯域幅を特定するチャネル幅情報との少なくとも1つのセットにより、割り当て情報を構成する。または、連続するチャネルの最も低いチャネル番号と、最も大きいチャネル番号の少なくとも1つのセットにより、割り当て情報を構成する。ここで、アソシエーション応答フレームに割り当て情報を含めて送信したが、再アソシエーション応答フレームやビーコンフレーム、あるいは、その他の管理フレーム(例えば新規に定義した管理フレーム)で送信することも可能である。
基地局101は、以降、各端末に割り当てたチャネルを用いて、各端末とフレームを送受信することで、各端末との通信を行う(S304)。例えば、基地局101は、各端末とそれぞれ異なるチャネルを用いて、同時にダウンリンク送信またはアップリンク受信を行う。
以上、本実施形態によれば、基地局は、予め各端末にそれぞれが希望するチャネルを割り当て、各端末では以降の待ち受けを、割り当てられたチャネルのみで、すなわち、必要最小限のチャネルで行う。基地局は、各端末に割り当てたチャネルを用いて、各端末と同時に通信する。よって、1台の端末にプライマリチャネルから順次拡張するようにチャネルを割り当てて通信する従来技術に比べて、同時に通信する端末の台数を増やすことができるとともに、すべてのチャネルを有効に活用できる。これによりチャネル全体の利用効率を向上させることができる。
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、端末201が、基地局101がサービスするチャネルのうち使用要求チャネルをキャリアセンスにより決定し、その情報をアソシエーション要求フレームに挿入した。本実施形態では、アソシエーション要求フレームに、使用要求チャネル情報とともに、使用要求チャネルを決定した理由を表す理由情報を含める。理由情報の形態として、本実施形態では、IEEE802.11仕様で規定された理由コード(Reason code)を用いる。理由コードは数値によって表現され、事前に定義された理由に対応づけられる。
IEEE802.11仕様で既に規定されている理由としては、 “Previous
authentication no longer valid”,“4−Way Handshake timeout”などがある。ただし、IEEE802.11仕様では、理由コードを挿入する候補フレームとして、アソシエーション要求フレームは規定されていない。そこで、本実施形態では、アソシエーション要求フレームのフレームボディフィールドに、使用要求チャネルを選択した理由の理由コードを挿入する。基地局は、端末から通知された理由コードを考慮することで、各端末により適切なチャネル割り当てを行うことが可能になる。
使用要求チャネルを選択した理由としては、“他のチャネルがビジーであるためチャネルを選択”(channel select because other channels are busy)や、“チャネルを選択はしたが、それ以外のチャネルでも、干渉があるわけではなく構わない”(Channel select but not adhere them)といった内容が挙げられる。ただし、これ以外の候補であっても、基地局がチャネル割り当ての判断に用いて有効な理由があれば、その理由を理由コードとして定義しても構わない。
IEEE802.11では、理由コードフィールドとして、2オクテット(octet)が用意されており、理由コードフィールドにて、理由に対応付けられた番号(理由コード)を通知する。既に、1〜66番までが使用済みであり、67番以降が、現時点で予備(Reserve)として未使用である。そこで、例えば、67番を、“他のチャネルがビジーであるためチャネルを選択”(channel select because other channels are busy)と定義し、68番を、“チャネルを選択はしたが、それ以外のチャネルでも、干渉があるわけではなく構わない”(Channel select but not adhere them)と定義してもよい。なお、使用する番号は、理由との対応がとれていれば任意でかまわない。
基地局101は、端末から理由コードを含むアソシエーション要求フレームを受信した場合、その理由コードも考慮して、チャネル割り当てを行う。これにより、適切なチャネル割り当てが可能となり、チャネルの利用可能性を高め、チャネルの利用効率を上げることができる。
図9に、本実施形態に係る無線通信システムの構成を示す。図1に示した無線通信グループに加え、基地局102と端末301が相互接続された無線通信グループが示される。基地局101と基地局102がそれぞれ形成するカバレッジエリアが一部において重複しており、重複したエリアに、基地局101に接続された端末201が位置している。
図10に、本実施形態に係る基地局101と、端末201〜203におけるアソシエーションプロセスのフローを示す。第1の実施形態で、図6と同様の箇所については、説明を省略する。
図6のフローと異なる主な点は、ステップS108、S112で端末201、203から基地局101に送信するアソシエーション要求フレームのフレームボディに、使用要求チャネル情報の他に、使用要求チャネル情報で示されるチャネルを選択した理由を表す理由コードが含まれている点である。
端末201は、ステップS108のアソシエーション要求フレームを送信する前のキャリアセンスにおいて、別の無線通信システムの基地局102と端末301間で送受信される信号を、ビジーとして検出する。この例では、基地局102と端末301間でチャネル1〜4を用いた送受信を行っており、端末201は、チャネル1〜4をビジーとして検出する。端末201は、基地局101へ送信するアソシエーション要求フレームに、チャネル6〜8を指定した使用要求チャネル情報に加え、他のチャネルがビジーであることを示す理由コードを含める。ここでの理由コードは、キャリアセンスの結果がチャネル1〜4がビジーであったことから、例えば理由コード67(他のチャネルがビジーであった)とする。
基地局101は、端末201から受信したアソシエーション要求フレームに含まれる理由コードから、チャネル6〜8以外のチャネルを端末201に割り当てることは困難と判断する。チャネル6〜8は、現時点でどの端末にも割り当てられておらず、また他の端末からも割り当て要求を受けていないことから、当該要求されたチャネル6〜8を端末201に割り当て可能と判断する。基地局101は、当該チャネル6〜8を端末201に割り当て、チャネル6〜8を指定した割り当て情報を含むアソシエーション応答フレームを端末201に返す(S109)。
また、ステップS112において、端末203は、アソシエーション要求フレームを送信する前のキャリアセンスにおいて、特にビジーのチャネルはなく、チャネル1〜4を使用要求チャネルとして選択する。端末203は、基地局101へ送信するアソシエーション要求フレームに、チャネル1〜4を指定した使用要求チャネル情報に加え、他のチャネルでもかまわないことを表す理由コード68を含むアソシエーション要求フレームを送信する。
端末203からアソシエーション要求フレームを受信した基地局101では、チャネル3〜4は端末202に割り当て可能であるが、チャネル1〜2は端末202に割り当て済みであり、端末203へ割り当てられないと判断する。ただし、チャネル5は端末203から要求されていないが、空いており、理由コード68から端末203にチャネル5を割り当てても構わないと判断できる。そこで、基地局101は、チャネル3、4とともに、チャネル5を端末203に割り当てる。基地局101は、チャネル3〜5を割り当てチャネルとして指定した割り当て情報を含むアソシエーション応答フレームを、端末203に返す(S113)。
ここで、基地局101から端末へ送信するアソシエーション応答フレームに、アソシエーション要求フレームと同様に、チャネルを割り当てた理由を表す理由コードを含めてもよい。例えば、要求されたチャネルの一部または全部を割り当てることができなかったため、別のチャネルを割り当てたことを表す理由コードを番号69として定義し、ステップS113で基地局101から端末203に返すアソシエーション応答フレームに、番号69の理由コードを含めてもよい。
以上、本実施形態によれば、アソシエーション要求フレームに、各端末がチャネルを選択した理由を通知する理由コードを含めることで、基地局が、各端末にチャネルを割り当てる際の判断のサポートを行うことができ、これにより、適切なチャネル割り当てが可能となる。
(第3の実施形態)
既にIEEE802.11として仕様が策定されている802.11acまでの規格においては、前述のように、システムとしての共通チャネル(プライマリチャネル)が一つ存在し、チャネル幅を拡張する場合にも、プライマリチャネルから順次拡張して用いるものである。この規格では、基地局が定期的に送信するビーコンフレームや、アソシエーション関連等の管理フレーム(アソシエーション要求フレーム、アソシエーション応答フレームなど)は、あくまでもプライマリチャネルにて、全て送受信される前提があった。
一方、これまで述べてきた本発明の実施形態では、基地局がサポートする複数のチャネルを、複数の端末に任意に割り当て、各端末は、基本的に、割り当てを受けたチャネルにて、待ち受け動作を行えばよかった。しかしながら、既存の規格に従って、システムのプライマリチャネルのみでビーコンフレームが送信されるシステムに、本発明の実施形態を適用する場合には、各端末は、少なくとも割り当てられたチャネルに加え、プライマリチャネルでの待ち受け動作が必要になる。この場合、割り当てられたチャネルのみを待ち受け動作する場合に比べて、待ち受け動作をするチャネルが増えることから、端末の消費電力の増加につながる。
そこで、本実施形態では、基地局はサポートする各チャネルで、同じビーコンフレームを送信する。複数のチャネルで同じフレームを送信することを、Duplicate送信と呼ぶ。
例えば、基地局101は、どのチャネルで送信および受信が可能かを示す送信能力情報及び受信能力情報、プライマリチャネルがどのチャネルかを特定するプライマリチャネル情報、またはこれらの両方を、プライマリチャネルまたは別のチャネルまたはこれらの両方でビーコンフレームにより送信する。各端末は、基地局の送信能力情報から、ビーコンフレームが、基地局がサポートする各チャネルにてDuplicate送信されるかを判断する。各チャネルでビーコンフレームがDuplicate送信されると判断した場合には、端末は、プライマリチャネルでの待ち受け動作を行う必要はないと決定できる。この場合、端末は、基地局から割り当てられたチャネルのみで、待ち受け動作すればよい。
なお、Duplicate送信されるのが、すべてのチャネルではなく、一部のチャネルのみの場合は、端末は自端末に割り当てられたチャネルに、Duplicate送信されるチャネルが含まれるかを判断する。自端末に割り当てられたチャネルに、Duplicate送信されるチャネルが含まれる場合は、割り当てられたチャネルのみで待ち受け動作すればよい。そうでない場合は、プライマリチャネルでも、待ち受け動作をする必要がある。
このように基地局が、ビーコンフレーム等の報知フレームなどで、各チャネルの送受信能力を通知すること及びビーコンフレームをDuplicate送信することで、各端末は、待ち受け動作を行うチャネルを減らすことが可能となる。これにより、消費電力を削減することができる。
(第4の実施形態)
第1〜第2の実施形態では、端末は、基地局から割り当てられたチャネルのすべてで待ち受け動作を行い、また第3の実施形態では当該チャネルに加えて、必要に応じて、システムのプライマリチャネルでも待ち受け動作を行った。
ここで、基地局からビーコンフレームがDuplicate送信される場合、各チャネルで受信するビーコンフレームの内容は同じであるから、一部のチャネル、例えば1つのチャネルで待ち受け動作(キャリアセンスを含む)、及び信号受信動作を行うことも可能である。また、このことは、ビーコンフレームのみならず、基地局から、RTSフレームもしくは同様の機能を持つ制御フレームが、各チャネルでDuplicate送信される場合も同様である。
そこで、本実施形態では、初期接続時に基地局から割り当てられたチャネルのうちの1チャネル、もしくは一部のチャネルのみで、待ち受け及び信号受信動作を行い、それ以外での割り当てチャネルではキャリアセンスのみを行う。さらに、基地局及び端末間にて、事前に、待ち受けチャネルを当該1つまたは一部のチャネルに決めておけば、基地局は、制御フレーム等の送信は、当該1つまたは一部の待ち受けチャネルのみでの送信でも構わない。
端末側は、1つまたは一部の割り当てチャネルで、RTSフレームもしくは同等の機能を持つ制御フレームを受信し(キャリアセンスについてはすべてのチャネルで行う)、CTSフレームもしくは同様の機能を持つ制御フレームを、キャリアセンスでアイドルであったすべてのチャネルで返す。そして、キャリアセンスがアイドルであったすべての割り当てチャネルで待ち受け動作をし、データフレームの受信を待機する。基地局は、CTSフレームが返されたすべてのチャネルもしくはその一部でデータフレームを送信する。
以上、本実施形態によれば、端末が、基地局から割り当てられたチャネルのうちから、待ち受け動作を行うチャネルを1つもしくは一部選択して用いることで、待ち受け時の消費電力を低減できる。
(第5の実施形態)
第1および第2の実施形態では、基地局101は、送信および受信を、時間的に分離して行う仕組みを想定していた。つまり、基地局101は、送信か受信のどちらか一方を、各チャネルで同時に行う場合を想定していた。チャネルごとに受信または送信タイミングが異なっていたり、送信と受信がチャネル間で混在したりする場合は想定していなかった。
一方、基地局は、いわゆる全二重(Full duplex)と呼ばれる、送信と受信が混在しても対応できる仕組みを備えている場合もある。全二重では、端末側は、他の端末と同一のタイミングで送信および受信を行うことの制約はない。よって、この場合、端末は、使用要求チャネルついて、一定期間、キャリアセンスがアイドルであることを検出したら、そのチャネルの全部または一部にて、アソシエーション要求フレーム等の管理フレームの送受信を行うことも可能である。
そこで、本実施形態では、例えば基地局から送信されるビーコンフレームの能力(Capability)フィールド等に、基地局が全二重対応か否かを表す情報を含める。この情報は、例えば1ビットとし、ビット1のときは全二重に対応、ビット0のときは非対応などと、予め決めておけばよい。もちろん、これとは逆のビット対応づけを行ってもかまわない。端末は、基地局からのビーコンフレームに含まれる当該情報に基づき、基地局が全二重に対応か非対応かを判断する。
基地局が、全二重対応の場合は、各端末は、選択した使用要求チャネルの全てもしくはその一部のチャネルにて、アソシエーション関連フレーム(アソシエーション要求フレーム、アソシエーション応答フレーム等)の送受信を行う。
一方、基地局が、全二重非対応の場合には、少なくともアソシエーション関連フレームは、少なくともシステム共通のプライマリチャネルを含むチャネルで送信する。この場合、プライマリチャネルでは全端末が監視することを想定し、ビジー/アイドルを把握できることが望ましい。なお、基地局はチャネル割り当ての際は、プライマリチャネルを優先的に割り当ててもよい。これにより、基地局が、全二重非対応の場合に、複数の端末と複数チャネルで同時通信している間、他の端末はプライマリチャネルを監視すれば、ビジーを検出して、アソシエーション関連フレームを送信することを防ぐことができる。仮に、基地局が複数の端末とプライマリチャネルを含まない複数のチャネルで同時通信している場合に、他の端末がプライマリチャネルがアイドルと判断してアソシエーション関連フレームを送信すると、基地局はアソシエーション関連フレームの受信タイミングによっては、その性能に応じて、当該アソシエーション関連フレームを正常に受信できなくなる可能性がある。このことは、アソシエーション関連フレームに限られずの、他のフレームでも同様である。
以上、本実施形態によれば、基地局が、全二重対応か否かを端末に通知することで、プライマリチャネル以外のチャネルを用いて、アソシエーションプロセスを行うことができる。また、各端末は、基地局から割り当てられた1つまたは複数のチャネルを用いて、他の端末と独立したタイミングで基地局と通信を行うことができる。
(第6の実施形態)
第1〜第5の実施形態では、各端末が決定する使用要求チャネルはそれぞれ連続したチャネルである場合を想定した。一方、例えば、チャネル1〜8のうち、チャネル3〜6が割り当て済みの中で、3個のチャネルを用いたいといった場合もある。この場合、連続したチャネルは最大2チャネルであるため、連続した3チャネルの割り当てはできない。そこで、離れた位置のチャネルを含めて、3チャネルを割り当てることを可能にする実施形態をここでは示す。
図11に、本実施形態に係る基地局と端末と備えた無線通信システムの構成を示す。図1に示した無線通信グループに加え、基地局103と端末401が相互接続された無線通信グループが示される。基地局103と基地局101がそれぞれ形成するカバレッジエリアが一部において重複しており、重複したエリアに、基地局101に接続された端末201、203が位置している。
基地局101と端末201〜203が、それぞれ図示するように、チャネル5〜6、チャネル1〜2、チャネル3〜4にて、送受信を行っているとする。基地局103への接続を希望する端末401は、キャリアセンスの結果から、チャネル3〜6に、干渉が存在すると判断し、それ以外のチャネルの中から、使用要求チャネルを選択するとする。
端末401の選択肢としては、連続するチャネルを希望するのであれば、最大2チャネルまでであり、連続したチャネルでなくてもよいのであれば、最大で4チャネルである。実際にどちらを選択するかは、PHY処理部及び無線部20の処理能力や、アプリケーションからの要求によって決まる必要伝送レート等の状況に依存する。以下では、端末401が、連続したチャネルでない複数チャネルを使用要求チャネルとして選択する場合に、選択したチャネルを基地局101に通知する方法を示す。
図12に本実施形態に係るチャネル範囲エレメント(channel range element)のフォーマット例を示す。チャネル範囲エレメントは、アソシエーション要求フレームおよびアソシエーション応答フレーム等の管理フレームに含められる。
第1の実施形態と同様、基本的には、情報フィールドに、最小チャネル番号(Minimum Channel Number)とチャネル幅情報(Channel Band
Information)のセット、もしくは、最小チャネル番号(Channel Number (Lower))および最大チャネル番号(Channel Number (Upper))のセットを含める。ただし、本実施形態のように、連続しない複数チャネルを要求する場合には、情報フィールドには、当該セットを複数含める。
例えば、チャネル1及び2と、チャネル8を使用したい場合、図12(A)のように、最小チャネル番号1およびチャネル幅情報2のセットと、最小チャネル番号8およびチャネル幅情報1のセットを、情報フィールドに設定する。もしくは、図12(B)に示すように、最小チャネル番号1および最大チャネル番号2のセットと、最小チャネル番号8および最大チャネル番号8のセットを、情報フィールドに設定する。この場合には、Lengthフィールドも、それに応じた長さを指定し、受信側にて、複数のセットが含まれることが分かるようにする。
なお、本実施形態では、チャネルの不連続が1か所の場合を示したが、2か所以上であっても同様に、上記と同様の形式のセットを情報フィールドにさらに追加することで、対応可能である。
(第7の実施形態)
第1〜第6の実施形態ではチャネルベースのOFDMAの場合を説明したが、本実施形態ではリソースブロックベースのOFDMAの場合を説明する。ここでは、1チャネルの帯域に、互いに直交する複数のサブキャリアが含まれ、隣接する1つまたは複数のサブキャリアをリソースブロックとして、リソースブロック単位で各端末にサブキャリアを割り当てて通信する場合を想定する。但し、使用するチャネル数は1に限定されず、複数のチャネルを用いてもよい。この場合、各チャネルに複数のリソースブロックが属する。つまり、複数のリソースブロックが、複数のチャネルに属する。またチャネルごとにリソースブロックの割り当てを行うのではなく、複数のチャネルを束ねた1つの帯域内に配置される複数のサブキャリア群を対象に複数のリソースブロックを設定して、各端末にリソースブロックを割り当てることも可能である。
リソースブロックベースのOFDMAの場合、各端末はチャネルの使用要求を行うのではなく、リソースブロックの使用要求を行うことになる。この場合、各端末は、どのリソースブロックの使用要求を行うかを判断するにあたり、各リソースブロックの状況を判断する。例えば基地局から受信する各リソースブロックの信号の受信電力等に基づき、受信電力が高いリソースブロックから優先的に、使用要求を行うリソースブロック(使用要求リソースブロック)を選択することがある。各端末は、選択した使用要求リソースブロックを指定した情報(使用要求リソースブロック情報)を基地局に通知する。基地局が当該情報で指定されたリソースブロックの中から端末に割り当てるリソースブロックを決定し、決定したリソースブロックを端末に割り当てる。端末に割り当てるリソースブロックは予め定めた個数(例えば1つ)でもよいし、リソースブロックの割り当て状況に応じて、端末が割り当てを要求したリソースブロックのすべてもしくはそれ以下の個数のリソースブロックを端末に割り当てるようにしてもよい。基地局は、端末に割り当てたリソースブロックを指定した割り当て情報を端末に送信する。もしくは、OFDMA通信の前に事前に当該割り当て情報をフレームで送信するのではなく、OFDMAで多重送信するデータフレームに係る物理ヘッダのSIGNALフィールド等を用いて、割り当て情報を通知してもよい。なお、キャリアセンスに関しては、これまでの実施形態と同様に、チャネル単位で行うものとし、1つのチャネルがビジーであれば、当該チャネルに属するすべてのリソースブロックがビジーであると判断してもよい。もっとも、リソースブロック単位でキャリアセンスを行うように構成することも可能である。
ここで、端末が受信電力を測定するフレームは、基地局が送信する任意のフレームでよい。ビーコンフレームでもよいし、その他の管理フレーム、制御フレーム、データフレーム、またはこれらのすべてでもよい。受信電力の測定は、物理ヘッダのプリアンブルの所定フィールド(ビットが既知のフィールド)を利用すればよい。例えば基地局がリソースブロックごとにフレームを送信し、各フレームの物理ヘッダを利用して端末が受信電力を測定すればよい。受信電力はSINRでもよいし、SNRでもよいし、その他の指標でもよい。また受信電力でなく、MCSを基準に判断してもよい。例えば、端末が最も伝送レートが高いMCSを利用可能なリソースブロックから優先的にリソースブロックを選択してもよい。なお、基地局がリソースブロックごとに同時にフレームを送信する場合、物理ヘッダの先頭側の一部は、1つのチャネル幅の帯域全体を使用して共通のものを送信し、当該先頭側の一部より後ろから、リソースブロックごとに別々のものを送信してもよい。この場合、後ろ側のリソースブロックごとに送信するフレーム部分の一部分を既知ビット列を格納するフィールドとし、このフィールドを使って受信電力を測定してもよい。
各端末が基地局に使用要求リソースブロック情報を通知する方法として、これまでの実施形態と同様に、アソシエーション要求フレーム等の管理フレームまたは新規に定義する管理フレームを利用してもよい。この場合、管理フレームのフレームボディフィールドに、使用要求リソースブロック情報を含む情報エレメントを設定してもよい。この場合、図5または図12に示したフォーマットに準じて情報エレメントのフォーマットを定めればよい。または、新規に定義した管理フレームではなく、データフレームまたは制御フレームまたはこれらの両方の物理ヘッダの任意のフィールドに、使用要求リソースブロックの情報を設定することも可能である。制御フレームとしては、RTSフレーム、CTSフレーム、ACKフレームなどがある。データフレームまたは制御フレームまたはこれらの両方を利用することで、データ受信/送信中、データ受信/送信開始時、データ受信/送信終了時に、使用要求リソースブロック情報の通知を行うこともできる。
使用要求リソースブロック情報のフォーマット例を図21(A)に示す。リソースブロックの指定(使用要求)の有無をビットで表し、1チャネル内に存在するリソースブロック数のビット数分のフィールドを設ける。この例では、1チャネル内に4つのリソースブロックが配置されているため、4つのフィールド(リソースブロック情報フィールド)が設けられている。リソースブロックを指定する場合は該当するフィールドに“1”、指定しない場合は“0”を設定する。リソースブロック1と2を指定し、リソースブロック3と4は指定しない場合は、リソースブロック1情報フィールド〜リソースブロック4情報フィールドの値をそれぞれ、1、1、0、0に設定する。2つ以上のチャネルを用いる場合は、図21(B)のように同様のフォーマットをチャネル数分(ここではチャネルがN個の場合)だけ配置すればよい。図21(B)の場合は、使用要求するチャネルと、当該使用要求チャネル内で使用を要求するリソースブロックとを指定することになる。
ここで使用要求リソースブロック情報をデータフレームまたは制御フレームの物理ヘッダで通知する場合、具体的には例えば以下のようにして行うことができる。図22に、物理ヘッダとMACフレームとを含む物理パケットの構成を概略的に示す。図22に示すように、物理ヘッダの先頭側にはL−STF、L−LTF、L−SIGが配置されており、その後ろにMACフレームとの間に新規のフィールドを設け(あるいは既存のフィールドを用いて)、そのフィールドの一部または全部に、使用要求リソースブロック情報を設定してもよい。なお、L−STF、L−LTF、L−SIG、IEEE802.11aなどのレガシー規格の端末(本実施形態に係るOFDMA通信を実行可能でない端末)でも認識可能なフィールドであり(“L”はレガシーを表す)、信号検出、周波数補正、伝送速度などの情報が格納される。
使用要求リソースブロック情報を通知するデータフレームまたは制御フレームは、OFDMA通信を行っていないときの通常の通信(1つのチャネルでの通信)で送信するフレームでもよいし、OFDMA通信時にリソースブロックを用いて送信するフレームでもよい。なお、OFDMA通信時に各端末から基地局へ送信するフレームの先頭側の一部は、1つのチャネル幅が20MHzであるならば、各端末とも20MHzの帯域で送信し、それより後ろの部分は端末ごとのリソースブロックで送信してもよい。この際、先頭側の一部の内容は各端末で共通でよい。具体的に、当該先頭側の一部は、一例として、L−STF、L−LTF、L−SIGのフィールドを含み、さらに、その後ろに配置されるフィールド(L−SIGとMACフレームとの間のフィールド)の一部を含んでもよい。上述した新規のプリアンブルフィールドは、先頭側の一部に含まれても良いし、それより後ろ側のフィールドに含まれてもよい。
なお、本実施形態は、第1の実施形態の冒頭で述べたように、第1〜第6の実施形態および第8の実施形態以降の実施形態のチャネルを、リソースブロックに置き換えることによって種々の変形または拡張またはこれらの両方等が可能である。例えば「チャネル」は、「リソースブロック」、「チャネル幅情報」は、「リソースブロック幅情報」、「チャネル番号」は「リソースブロック番号」に置き換えて読むことができる。
また、他の読み替えの例としては、第3の実施形態では、割り当て情報で指定されたチャネルにプライマリチャネル等の予め定めたチャネルが属していない場合は、当該チャネルでも待ち受け動作を行うとしたが、これを以下のように読み替えても良い。すなわち、割り当て情報で指定されたリソースブロックが、予め定めたチャネルに属していない場合は、予め定めたチャネルでも待ち受け動作を行う(チャネル単位でキャリアセンスを行う場合を想定)。
またさらに他の読み替えの例として、第4の実施形態では、割り当て情報で指定されたチャネルの一部でフレームの待ち受けと信号受信を行い、それ以外のチャネルではキャリアセンスを行い、待ち受けしているチャネルでRTSフレームを受信した場合は、受信したチャネルと、キャリアセンスでアイドルであったチャネルとでCTSフレームを送信した。これを以下のように読み替えても良い。割り当て情報で指定されたリソースブロックの一部のリソースブロックで、フレームの待ち受けと信号受信を行い、それ以外のリソースブロックでは、キャリアセンスを行う。そして、待ち受けしているリソースブロックでRTSフレームを受信した場合は、キャリアセンスでアイドルのリソースブロックと、RTSフレームを受信したリソースブロックとで、CTSフレームを送信する。
同様にして、各実施形態の各種の箇所を適宜、読み替えて実施形態を構成することができる。
(第8の実施形態)
第1〜第4の実施形態では、初期接続時のアソシエーション関連フレームのやり取りにおいて、端末にチャネルを割り当て、以降は、そのチャネルを使用し続けた。しかしながら、その後のチャネル状況の変動等から、適したチャネルが最初に決めたチャネルから変わる場合もある。そこで、チャネルの状況に応じて、接続中に、使用チャネルを変更する実施形態を示す。
使用チャネルを変更するために使用するフレームとしては、IEEE802.11仕様で既に規定されている再アソシエーション要求フレーム,および再アソシエーション応答フレームを用いることができる。これらの要求フレームおよび応答フレームで、第1〜第4の実施形態で説明したチャネル範囲エレメント(Channel Range Element)と同一のElement IDを用いて、新たに使用したいチャネルを指定した使用要求チャネル情報と、新たに割り当てたチャネルを指定した割り当て情報を通知することが考えられる。再アソシエーション要求フレームおよび再アソシエーション応答フレームのフレーム種別は、アソシエーション要求フレームおよびアソシエーション応答フレームと異なるが、フレームボディに格納するチャネル範囲エレメントは、図5及び図12と同様の形式のもので構わない。
上記以外の方法としては、新規管理フレームとして、状態変更フレーム(state change frame)を新規に定義して、これを用いることも可能である。図13に状態変更フレームのフォーマット例を示す。フレームのフレームヘッダの後に、追加情報として、最小チャネル番号(Minimum Channel Number)およびチャネル幅情報(Channel Band Information)のセットを追加したものである。最小チャネル番号よびチャネル幅情報のセットの代わりに、最小チャネル番号(Channel Number (Lower))および最大チャネル番号(Channel Number (Upper))のセットを追加しても構わない。あるいは、ここで示した以外のフォーマットでも構わない。またフレームヘッダの内容も、図に示した以外でも構わない。
以上、本実施形態によれば、初期接続時のみでなく、接続中においても、チャネル状況に応じて、使用チャネルの更新を行うことで、チャネルの有効利用を図ることが可能となる。
(第9の実施形態)
第1〜第8の実施形態で、所定周波数帯域内のチャネルは最大でチャネル1〜8まであり、これらのチャネルは連続しているとしたが、このチャネルの連続について補足の説明をする。
IEEE802.11規格でのチャネル番号は、5MHz間隔であり、20MHzのチャネル幅とした場合に、チャネル同士が被らないチャネル番号の間隔は、4つおきとなる。本明細書でのチャネルセットでの連続するチャネルは、チャネル同士が被らないで連続したチャネルの意味で記載している。明細書中でのチャネル番号とは便宜的なもので、実際はch.1はIEEE802.11規格での5GHz帯のチャネル番号36、ch.2はIEEE802.11規格での5GHz帯のチャネル番号40、というように解釈すればよい。
[5GHz帯]
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。
[2.4GHz帯]
一方、2.4GHz帯では、図14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14(A))で、欧州では30MHz間隔(図14(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14(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14(B)))のものとするのでもよい。あるいは図14(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14(C)は、図14(A)および図14(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。
(第10の実施形態)
図15は、本発明の実施形態に係る端末に搭載される無線通信装置のハードウェア構成例を示したものである。このハードウェア構成は一例であり、ハードウェア構成は種々の変更が可能である。図15に示した無線通信装置の動作は、これまで図2で説明した端末の無線通信装置と同様であるため、以下では、ハードウェア構成上の違いを中心に説明し、詳細な動作の説明は省略する。
本無線通信装置は、ベースバンド部111、RF部121と、アンテナ1〜Nとを備える。
ベースバンド部111は、制御回路112と、送信処理回路113と、受信処理回路114と、DA変換回路115、116と、AD変換回路117、118とを含む。RF部121とベースバンド部111は、まとめて1チップのIC(Integrated Circuit:集積回路)として構成されてもよいし、別々のチップで構成されてもよい。
一例として、ベースバンド部111は、ベースバンドLSIまたはベースバンドICまたはこれらの両方である。または、ベースバンド部111が、図示の点線の枠で示すように、IC132とIC131とを備えてもよい。このとき、IC132が制御回路112と送信処理回路113と受信処理回路114とを含み、IC131が、DA変換回路115、116とAD変換回路117、118を含むように、各ICに分かれてもよい。
制御回路112は、一例として、通信を制御する通信処理装置、または通信を制御する制御部に対応する。送信処理回路113と受信処理回路114の少なくとも一方を通信処理装置または制御部がさらに含んでもよい。このとき無線通信部は、送信処理回路113と受信処理回路114を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信処理回路113と受信処理回路114に加えて、DA変換回路115、116およびAD変換回路117、118を含んでもよい。さらに、無線通信部は、送信処理回路113、受信処理回路114、DA変換回路115、116およびAD変換回路117、118に加えて、送信回路122および受信回路123を含んでもよい。本実施形態に係る集積回路は、ベースバンド部111の全部または一部の処理、すなわち、制御回路112、送信処理回路113、受信処理回路114、DA変換回路115、116およびAD変換回路117、118の全部または一部の処理を行うプロセッサを備えていてもよい。
または、IC132が、通信を制御する通信処理装置に対応してもよい。このとき無線通信部は、送信回路122および受信回路123を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信回路122および受信回路123に加え、DA変換回路115、116およびAD変換回路117、118を含んでもよい。
制御回路112は、主としてアクセス制御部33、制御部34、送信部31、受信部32の機能を実行する。上位層処理部40の機能を、制御回路112に含めても構わない。制御回路112はクロック生成部を含んでもよい。送信処理回路113は、図2に示したPHY処理部及び無線部20の各送受信処理部の物理層の処理を行う部分に対応する。すなわち、送信処理回路113は、プリアンブル及びPHYヘッダの追加や符号化、変調などの処理を行う。受信処理回路114は、図2に示したPHY処理部及び無線部20の各送受信処理部の物理層の受信処理を行う部分に対応する。すなわち、送信処理回路113は、復調や、復号化、プリアンブル及びPHYヘッダの解析などの処理を行い、例えば2種類のデジタルベースバンド信号(以下、デジタルI信号とデジタルQ信号)を生成する。なお、図2の送信部31の機能を送信処理回路113に含め、受信部32の機能を受信処理回路114に含め、アクセス制御部33と制御部34の機能を制御回路112に含める構成も可能である。
本実施形態の通信処理装置は、例えば制御回路112に対応し、送信処理回路113と受信処理回路114の少なくとも一方をさらに含んでもよい。本実施形態の通信処理装置は、1チップICの形態、複数のチップICからなる形態のいずれも含む。
DA変換回路115、116は、図2に示した各送受信処理部のDA変換を行う部分に相当する。DA変換回路115、116は、送信処理回路113で処理されたフレームをDA変換する。より詳細には、DA変換回路115はデジタルI信号をアナログのI信号に変換し、DA変換回路116はデジタルQ信号をアナログのQ信号に変換する。なお、直交変調せずに一系統の信号のままで送信する場合もありうる。この場合、DA変換回路は1つだけでもよい。また、一系統または複数系統の送信信号をアンテナの数だけ振り分けて送信する場合には、アンテナの数に応じた数のDA変換回路を設けてもよい。
RF部121は、一例としてRFアナログICあるいは高周波ICあるいはこれらの両方である。RF部121における送信回路122は、図2に示した各送受信処理部のうちDA変換より後の段階の送信時のアナログ処理を行う部分に相当する。送信回路122は、DA変換回路115、116によりDA変換されたフレームの信号から所望帯域の信号を抽出する送信フィルタ、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、フィルタリング後の信号を無線周波数にアップコンバートするミキサ、アップコンバート後の信号を増幅するプリアンプ(PA)等を含む。
RF部121における受信回路123は、図2に示した各送受信処理部のうちAD変換より前の段階までの受信時のアナログ処理を行う部分に相当する。受信回路123は、アンテナで受信された信号を増幅するLNA(低雑音増幅器)、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、増幅後の信号をベースバンドにダウンコンバートするミキサ、ダウンコーバート後の信号から所望帯域の信号を抽出する受信フィルタ等を含む。より詳細には、受信回路123は、不図示の低雑音増幅器で低雑音増幅された受信信号を互いに90°位相のずれた搬送波により直交復調して、受信信号と同位相のI(In−phase)信号と、これより90°位相が遅れたQ(Quad−phase)信号とを生成する。これらI信号とQ信号は、ゲインが調整された後に、受信回路123から出力される。
制御回路112は、送信回路122の送信フィルタおよび受信回路123の受信フィルタの動作を、使用するチャネルの設定に応じて、当該チャネルがカバーするチャネルの信号を抽出するように制御してもよい。送信回路122および受信回路123を制御する別の制御部が存在し、制御回路112がその制御部に指示を出すことで、同様の制御を行ってもよい。
ベースバンド部111におけるAD変換回路117、118は、図2に示した各送受信処理部のAD変換を行う部分に相当する。AD変換回路117、118は、受信回路123からの入力信号をAD変換する。より詳細には、AD変換回路117はI信号をデジタルI信号に変換し、AD変換回路118はQ信号をデジタルQ信号に変換する。なお、直交復調せずに一系統の信号だけを受信する場合もありうる。この場合、AD変換回路は1つだけでよい。また、複数のアンテナが設けられる場合には、アンテナの数に応じた数のAD変換回路を設けてもよい。なお、端末がMIMO通信を行う場合は、制御回路112は、MIMOに関する処理、例えば、伝搬路推定の処理、送信ウェイト計算処理、ストリームの分離処理も行う。
なお、アンテナ1〜Nを、送信回路122および受信回路123のいずれか一方に切り換えるスイッチがRF部に配置されてもよい。スイッチを制御することで、送信時にはアンテナ1〜Nを送信回路122に接続し、受信時には、アンテナ1〜Nを受信回路123に接続してもよい。
図15では、DA変換回路115、116およびAD変換回路117、118がベースバンド部111側に配置されていたが、RF部121側に配置されるように構成してもよい。
なお、送信回路122および受信回路123により無線通信部を形成してもよい。送信回路122および受信回路123にさらに、DA変換回路115、116およびAD変換回路117、118を含めて無線通信部を形成してもよい。さらに、これらに加えて、送信処理回路113および受信処理回路114のPHY処理部分を含めて無線通信部を形成してもよい。または、送信処理回路113および受信処理回路114のPHY受信処理部分により無線通信部を形成してもよい。
図16は、本発明の実施形態に係る基地局に搭載される無線通信装置のハードウェア構成例を示したものである。このハードウェア構成は一例であり、ハードウェア構成は種々の変更が可能である。図16に示した無線通信装置の動作は、これまで図3で説明した基地局の無線通信装置と同様であるため、以下では、ハードウェア構成上の違いを中心に説明し、詳細な動作の説明は省略する。
本無線通信装置は、ベースバンド部211、RF部221と、アンテナ1〜Nとを備える。
ベースバンド部211は、制御回路212と、送信処理回路213と、受信処理回路214と、DA変換回路215、216と、AD変換回路217、218とを含む。RF部221とベースバンド部211は、まとめて1チップのIC(Integrated Circuit:集積回路)として構成されてもよいし、別々のチップで構成されてもよい。
一例として、ベースバンド部211は、ベースバンドLSIまたはベースバンドICまたはこれらの両方である。または、ベースバンド部211が、図示の点線の枠で示すように、IC232とIC231とを備えてもよい。このとき、IC232が制御回路212と送信処理回路213と受信処理回路214とを含み、IC231が、DA変換回路215、216とAD変換回路217、218を含むように、各ICに分かれてもよい。
制御回路212は、一例として、通信を制御する通信処理装置、または通信を制御する制御部に対応する。送信処理回路213と受信処理回路214の少なくとも一方を通信処理装置または制御部がさらに含んでもよい。このとき無線通信部は、送信処理回路213と受信処理回路214を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信処理回路213と受信処理回路214に加えて、DA変換回路215、216およびAD変換回路217、218を含んでもよい。さらに、無線通信部は、送信処理回路213、受信処理回路214、DA変換回路215、216およびAD変換回路217、218に加えて、送信回路222および受信回路223を含んでもよい。本実施形態に係る集積回路は、ベースバンド部211の全部または一部の処理、すなわち、制御回路212、送信処理回路213、受信処理回路214、DA変換回路215、216およびAD変換回路217、218の全部または一部の処理を行うプロセッサを備えていてもよい。
または、IC232が、通信を制御する通信処理装置に対応してもよい。このとき無線通信部は、送信回路222および受信回路223を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信回路222および受信回路223に加え、DA変換回路215、216およびDA変換回路217、218を含んでもよい。
制御回路212は、主としてアクセス制御部83、制御部84、送信部81、受信部82の機能を実行する。上位層処理部90の機能を、制御回路212に含めても構わない。制御回路212はクロック生成部を含んでもよい。送信処理回路213は、図3に示したPHY処理部及び無線部70の各送受信処理部の物理層の処理を行う部分に対応する。すなわち、送信処理回路213は、プリアンブル及びPHYヘッダの追加や符号化、変調などの処理を行う。すなわち、送信処理回路213は、プリアンブル及びPHYヘッダの追加や符号化、変調などの処理を行い、例えば2種類のデジタルベースバンド信号(以下、デジタルI信号とデジタルQ信号)を生成する。MIMO送信の場合は各ストリームに応じてそれぞれ2種類のデジタルベースバンド信号を生成する。
本実施形態の通信処理装置は、例えば制御回路212に対応し、送信処理回路213と受信処理回路214の少なくとも一方をさらに含んでも良い。本実施形態の通信処理装置は、1チップICの形態、複数のチップICからなる形態のいずれも含む。
DA変換回路215、216は、図3に示した各送受信処理部のDA変換を行う部分に相当する。DA変換回路215、216は、送信処理回路213で処理されたフレームをDA変換する。より詳細には、DA変換回路215はデジタルI信号をアナログのI信号に変換し、DA変換回路216はデジタルQ信号をアナログのQ信号に変換する。なお、直交変調せずに一系統の信号のままで送信する場合もありうる。この場合、DA変換回路は1つだけでもよい。また、一系統または複数系統の送信信号をアンテナの数だけ振り分けて送信する場合には、アンテナの数に応じた数のDA変換回路を設けてもよい。
RF部221は、一例としてRFアナログICあるいは高周波ICあるいはこれらの両方である。RF部221における送信回路222は、図3に示した各送受信処理部のうちDA変換より後の段階の送信時のアナログ処理を行う部分に相当する。送信回路222は、DA変換回路215、216によりDA変換されたフレームの信号から所望帯域の信号を抽出する送信フィルタ、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、フィルタリング後の信号を無線周波数にアップコンバートするミキサ、アップコンバート後の信号を増幅するプリアンプ(PA)等を含む。
RF部221における受信回路223は、図3に示した各送受信処理部のうちAD変換より前の段階までの受信時のアナログ処理を行う部分に相当する。受信回路223は、アンテナで受信された信号を増幅するLNA(低雑音増幅器)、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、増幅後の信号をベースバンドにダウンコンバートするミキサ、ダウンコーバート後の信号から所望帯域の信号を抽出する受信フィルタ等を含む。より詳細には、受信回路223は、不図示の低雑音増幅器で低雑音増幅された受信信号を互いに90°位相のずれた搬送波により直交復調して、受信信号と同位相のI(In−phase)信号と、これより90°位相が遅れたQ(Quad−phase)信号とを生成する。これらI信号とQ信号は、ゲインが調整された後に、受信回路223から出力される。
制御回路212は、送信回路222の送信フィルタおよび受信回路223の受信フィルタの動作を、使用するチャネルの設定に応じて、当該チャネルがカバーするチャネルの信号を抽出するように制御してもよい。送信回路222および受信回路223を制御する別の制御部が存在し、制御回路212がその制御部に指示を出すことで、同様の制御を行ってもよい。
ベースバンド部211におけるAD変換回路217、218は、図3に示した各送受信処理部のAD変換を行う部分に相当する。AD変換回路217、218は、受信回路223からの入力信号をAD変換する。より詳細には、AD変換回路217はI信号をデジタルI信号に変換し、AD変換回路218はQ信号をデジタルQ信号に変換する。なお、直交復調せずに一系統の信号だけを受信する場合もありうる。この場合、AD変換回路は1つだけでよい。また、複数のアンテナが設けられる場合には、アンテナの数に応じた数のAD変換回路を設けてもよい。なお、基地局がMIMO通信を行う場合は、制御回路212は、MIMOに関する処理、例えば、伝搬路推定の処理、送信ウェイト計算処理、ストリームの分離処理も行う。
受信処理回路214は、図3に示したPHY処理部及び無線部70の各送受信処理部の物理層の受信処理を行う部分に対応する。すなわち、受信処理回路214は、復調や、復号化、プリアンブル及びPHYヘッダの解析などの処理を行う。なお、図3の送信部81の機能を送信処理回路213に含め、受信部82の機能を受信処理回路214に含め、アクセス制御部83と制御部84の機能を制御回路212に含める構成も可能である。
なお、アンテナ1〜Nを、送信回路222および受信回路223のいずれか一方に切り換えるスイッチがRF部に配置されてもよい。スイッチを制御することで、送信時にはアンテナ1〜Nを送信回路222に接続し、受信時には、アンテナ1〜Nを受信回路223に接続してもよい。
図16では、DA変換回路215、216およびAD変換回路217、218がベースバンド部211側に配置されていたが、RF部221側に配置されるように構成してもよい。
なお、送信回路222および受信回路223により無線通信部を形成してもよい。送信回路222および受信回路223にさらに、DA215、216およびDA217、218を含めて無線通信部を形成してもよい。さらに、これらに加えて、送信処理回路213および受信処理回路214のPHY処理部分を含めて無線通信部を形成してもよい。または、送信処理回路213および受信処理回路214のPHY受信処理部分により無線通信部を形成してもよい。
(第11の実施形態)
図17(A)および図17(B)は、それぞれ第11の実施形態に係る無線機器の斜視図である。図17(A)の無線機器はノートPC301であり、図17(B)の無線機器は移動体端末321である。それぞれ、端末(基地局を含む)の一形態に対応する。ノートPC301および移動体端末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端末(基地局を含む)に搭載されていた無線通信装置を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線機器は、ノートPCや移動体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。
また、端末(基地局を含む)に搭載されていた無線通信装置は、メモリーカードにも搭載可能である。当該無線通信装置をメモリーカードに搭載した例を図18に示す。メモリーカード331は、無線通信装置355と、メモリーカード本体332とを含む。メモリーカード331は、外部の装置との無線通信のために無線通信装置335を利用する。なお、図18では、メモリーカード331内の他の要素(例えばメモリ等)の記載は省略している。
(第12の実施形態)
第12の実施形態では、第1〜11のいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、バス、プロセッサ部、及び外部インタフェース部を備える。プロセッサ部及び外部インタフェース部は、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またはアクセス制御部またはこれらの複数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13の実施形態)
第13の実施形態では、第1〜11のいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、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14の実施形態)
第14の実施形態では、第1〜11のいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、電源部、電源制御部、及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15の実施形態)
第15の実施形態では、第14の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、例えば、無線通信装置におけるMAC処理部または制御部と接続される。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16の実施形態)
第16の実施形態では、第12の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17の実施形態)
第17の実施形態では、第1〜11のいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、LED部を含む。LED部は、例えば、MAC処理部、送信処理回路、受信処理回路、制御部の少なくとも1つと接続される。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18の実施形態)
第18の実施形態では、第1〜11のいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、例えば、MAC処理部、送信処理回路、受信処理回路、制御部の少なくとも1つと接続される。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19の実施形態)
第19の実施形態では、第1〜第11のいずれかの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。
(第20の実施形態)
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、大別してデータフレーム、管理フレーム、制御フレームの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。
管理フレームは、他の無線通信装置との間の物理的な通信リンクの管理に用いるフレームである。例えば、他の無線通信装置との間の通信設定を行うために用いられるフレームや通信リンクをリリースする(つまり接続を切断する)ためのフレーム、無線通信装置でのパワーセーブ動作に係るフレームがある。
データフレームは、他の無線通信装置と物理的な通信リンクが確立した上で、無線通信装置の内部で生成されたデータを他の無線通信装置に送信するフレームである。データは本実施形態の上位層で生成され、例えばユーザの操作によって生成される。
制御フレームは、データフレームを他の無線通信装置との間で送受(交換)する際の制御に用いられるフレームである。無線通信装置がデータフレームや管理フレームを受信した場合にその送達確認のために送信される応答フレームは、制御フレームに属する。
これら3種類のフレームは、物理層で必要に応じた処理を経て物理パケットとしてアンテナを経由して送出される。なお、接続確立の手順においては、接続要求フレームと接続受付フレームが管理フレームであり、接続受付フレームへの確認フレームは制御フレームの応答フレームを用いることができる。
[2]無線通信装置間の接続切断の手法
接続の切断には、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、接続している無線通信装置のいずれか一方が切断のためのフレームを送信する。このフレームは管理フレームに分類される。切断のためのフレームは、例えば接続をリリースするという意味でリリースフレームと呼ぶことがある。通常、リリースフレームを送信する側の無線通信装置ではリリースフレームを送信した時点で、リリースフレームを受信する側の無線通信装置ではリリース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、通信フェーズでの初期状態、例えば通信相手の無線通信装置を探索する状態に戻る。これは、切断のためのフレームを送信する際には、接続先の無線通信装置と通信距離が離れて無線信号が受信不可あるいは復号不可になるといった、物理的な無線リンクが確保できないことがあるからである。
一方、暗示的な手法としては、一定期間接続を確立した接続相手の無線通信装置からフレーム送信(データフレーム及び管理フレームの送信、あるいは自装置が送信したフレームへの応答フレームの送信)を検知しなかった場合に、接続状態の切断の判定を行う。このような手法があるのは、上述のように接続の切断を判定するような状況では、接続先の無線通信装置と通信距離が離れて無線信号が受信不可あるいは復号不可になるなど物理的な無線リンクが確保できない状態が考えられるからである。すなわち、リリースフレームの受信を期待できないからである。
暗示的な方法で接続の切断を判定する具体例としては、タイマを使用する。例えば、送達確認応答フレームを要求するデータフレームを送信する際、当該フレームの再送期間を制限する第1のタイマ(例えばデータフレーム用の再送タイマ)を起動し、第1のタイマが切れるまで(つまり所望の再送期間が経過するまで)当該フレームへの送達確認応答フレームを受信しないと再送を行う。当該フレームへの送達確認応答フレームを受信すると第1のタイマは止められる。
一方、送達確認応答フレームを受信せず第1のタイマが切れると、例えば接続相手の無線通信装置がまだ(通信レンジ内に)存在するか(言い換えれば、無線リンクが確保できているか)を確認するための管理フレームを送信し、それと同時に当該フレームの再送期間を制限する第2のタイマ(例えば管理フレーム用の再送タイマ)を起動する。第1のタイマと同様、第2のタイマでも、第2のタイマが切れるまで当該フレームへの送達確認応答フレームを受信しないと再送を行い、第2のタイマが切れると接続が切断されたと判定する。
あるいは、接続相手の無線通信装置からフレームを受信すると第3のタイマを起動し、新たに接続相手の無線通信装置からフレームを受信するたびに第3のタイマを止め、再び初期値から起動する。第3のタイマが切れると前述と同様に接続相手の無線通信装置がまだ(通信レンジ内に)存在するか(言い換えれば、無線リンクが確保できているか)を確認するための管理フレームを送信し、それと同時に当該フレームの再送期間を制限する第2のタイマ(例えば管理フレーム用の再送タイマ)を起動する。この場合も、第2のタイマが切れるまで当該フレームへの送達確認応答フレームを受信しないと再送を行い、第2のタイマが切れると接続が切断されたと判定する。後者の、接続相手の無線通信装置がまだ存在するかを確認するための管理フレームは、前者の場合の管理フレームとは異なるものであってもよい。また後者の場合の管理フレームの再送を制限するためのタイマは、ここでは第2のタイマとして前者の場合と同じものを用いたが、異なるタイマを用いるようにしてもよい。
[3]無線LANシステムのアクセス方式
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(拡張規格なども含む)無線LANではCSMA/CA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。
[4]無線LANのフレーム間隔
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。
フレーム間隔の定義は、IEEE802.11無線LANでは送信前にキャリアセンスアイドルを確認して開けるべき連続期間として定義されており、厳密な前のフレームからの期間は議論しない。従ってここでのIEEE802.11無線LANシステムでの説明においてはその定義を踏襲する。IEEE802.11無線LANでは、CSMA/CAに基づくランダムアクセスの際に待つ時間を固定時間とランダム時間との和としており、固定時間を明確にするため、このような定義になっているといえる。
DIFSとAIFSとは、CSMA/CAに基づき他の無線通信装置と競合するコンテンション期間にフレーム交換開始を試みるときに用いるフレーム間隔である。DIFSは、トラヒック種別による優先権の区別がないとき、AIFSはトラヒック種別(Traffic Identifier:TID)による優先権が設けられている場合に用いる。
DIFSとAIFSとで係る動作としては類似しているため、以降では主にAIFSを用いて説明する。IEEE802.11無線LANでは、MAC層でフレーム交換の開始などを含むアクセス制御を行う。さらに、上位層からデータを渡される際にQoS(Quality of Service)対応する場合には、データとともにトラヒック種別が通知され、トラヒック種別に基づいてデータはアクセス時の優先度のクラス分けがされる。このアクセス時のクラスをアクセスカテゴリ(Access Category;AC)と呼ぶ。従って、アクセスカテゴリごとにAIFSの値が設けられることになる。
PIFSは、競合する他の無線通信装置よりも優先権を持つアクセスができるようにするためのフレーム間隔であり、DIFS及びAIFSのいずれの値よりも期間が短い。SIFSは、応答系の制御フレームの送信時あるいは一旦アクセス権を獲得した後にバーストでフレーム交換を継続する場合に用いることができるフレーム間隔である。EIFSはフレーム受信に失敗した場合に発動されるフレーム間隔である。
RIFSは一旦アクセス権を獲得した後にバーストで同一無線通信装置に複数のフレームを連続して送信する場合に用いることができるフレーム間隔であり、RIFSを用いている間は送信相手の無線通信装置からの応答フレームを要求しない。
ここで図19に、IEEE802.11無線LANにおけるランダムアクセスに基づく競合期間のフレーム交換の一例を示す。
ある無線通信装置においてデータフレーム(W_DATA1)の送信要求が発生した際に、キャリアセンスの結果、媒体がビジーである(busy medium)と認識する場合を想定する。この場合、キャリアセンスがアイドルになった時点から固定時間のAIFSを空け、その後ランダム時間(random backoff)空いたところで、データフレームW_DATA1を通信相手に送信する。
ランダム時間は0から整数で与えられるコンテンションウィンドウ(Contention Window:CW)の間の一様分布から導かれる擬似ランダム整数にスロット時間をかけたものである。ここで、CWにスロット時間をかけたものをCW時間幅と呼ぶ。CWの初期値はCWminで与えられ、再送するたびにCWの値はCWmaxになるまで増やされる。CWminとCWmaxとの両方とも、AIFSと同様アクセスカテゴリごとの値を持つ。W_DATA1の送信先の無線通信装置では、データフレームの受信に成功するとその受信終了時点からSIFS後に応答フレーム(W_ACK1)を送信する。W_DATA1を送信した無線通信装置は、W_ACK1を受信すると送信バースト時間制限内であればまたSIFS後に次のフレーム(例えばW_DATA2)を送信することができる。
AIFS、DIFS、PIFS及びEIFSは、SIFSとスロット時間との関数になるが、SIFSとスロット時間とは物理層ごとに規定されている。また、AIFS、CWmin及びCWmaxなどアクセスカテゴリごとに値が設けられるパラメータは、通信グループ(IEEE802.11無線LANではBasic Service Set(BSS))ごとに設定可能であるが、デフォルト値が定められている。
例えば、802.11acの規格策定では、SIFSは16μs、スロット時間は9μsであるとして、それによってPIFSは25μs、DIFSは34μs、AIFSにおいてアクセスカテゴリがBACKGROUND(AC_BK)のフレーム間隔はデフォルト値が79μs、BEST EFFORT(AC_BE)のフレーム間隔はデフォルト値が43μs、VIDEO(AC_VI)とVOICE(AC_VO)のフレーム間隔はデフォルト値が34μs、CWminとCWmaxとのデフォルト値は、各々AC_BKとAC_BEとでは31と1023、AC_VIでは15と31、AC_VOでは7と15になるとする。なお、EIFSは、SIFSとDIFSと最も低速な必須の物理レートで送信する場合の応答フレームの時間長の和である。
本実施形態で用いられる用語は、広く解釈されるべきである。例えば用語“プロセッサ”は、汎用目的プロセッサ、中央処理装置(CPU)、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、コントローラ、マイクロコントローラ、状態マシンなどを包含してもよい。状況によって、“プロセッサ”は、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラム可能論理回路(PLD)などを指してもよい。“プロセッサ”は、複数のマイクロプロセッサのような処理装置の組み合わせ、DSPおよびマイクロプロセッサの組み合わせ、DSPコアと協働する1つ以上のマイクロプロセッサを指してもよい。
別の例として、用語“メモリ”は、電子情報を格納可能な任意の電子部品を包含してもよい。“メモリ”は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)、プログラム可能読み出し専用メモリ(PROM)、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、フラッシュメモリ、磁気または光学データストレージを指してもよく、これらはプロセッサによって読み出し可能である。プロセッサがメモリに対して情報を読み出しまたは書き込みまたはこれらの両方を行うならば、メモリはプロセッサと電気的に通信すると言うことができる。メモリは、プロセッサに統合されてもよく、この場合も、メモリは、プロセッサと電気的に通信していると言うことができる。
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。
[付記]
以下に、本願原出願の拒絶査定時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
割り当てを要求する1つまたは複数の周波数リソースを指定した第1情報を、複数の他の無線通信装置から受信する受信部と、
前記第1情報に基づいて前記複数の他の無線通信装置のそれぞれに割り当てた1つまたは複数の周波数リソースを指定した第2情報を送信する送信部と、を備え、
前記送信部は、前記複数の他の無線通信装置に対して前記第2情報で指定した前記周波数リソースを用いて前記複数の他の無線通信装置宛の複数の信号を同時に送信し、 前記受信部は、前記複数の他の無線通信装置に対して前記第2情報で指定した前記周波数リソースを用いて、前記複数の他の無線通信装置からの自装置宛の複数の信号を同時に受信する、
無線通信装置。
[2]
前記他の無線通信装置に複数の連続する周波数リソースを割り当てる制御部を備える
[1]に記載の無線通信装置。
[3]
前記第2情報は
割り当てを要求する連続する周波数リソースの最も小さいまたは大きい周波数リソース番号と、前記割り当てを要求する連続する周波数リソースの周波数リソース数または帯域幅を特定する周波数リソース幅情報との少なくとも1つのセット、もしくは、
割り当てを要求する連続する周波数リソースの最も小さい周波数リソース番号と最も大きい周波数リソース番号の少なくとも1つのセットを含む
[2]に記載の無線通信装置。
[4]
制御部を備え、
前記第1情報は、前記周波数リソースを選択した理由を表す情報を含み、
前記制御部は、前記理由を表す情報に基づき前記周波数リソースの割り当てを行う
[1]ないし[3]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[5]
前記受信部は、接続を要求する第1フレームを受信し、
前記送信部は、前記第2情報を含む第2フレームを応答として送信する
[1]ないし[4]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[6]
前記送信部は、ブロードキャストでフレームを送信する際は、前記複数の他の無線通信装置にそれぞれ割り当てた前記周波数リソースの少なくとも一部にて前記フレームを同時に送信する
[1]ないし[4]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[7]
前記複数の周波数リソースのそれぞれは、複数のチャネルのうちの1つに属し、 前記送信部は、前記複数のチャネルでの送信および受信をそれぞれ独立したタイミングで行う通信方式へ対応する能力を有することを表す第3情報を送信し、
前記受信部は、それぞれ独立したタイミングで前記複数の他の無線通信装置から前記第1情報を受信する
[1]ないし[6]のいずれか一項に記載の無線通信装置。
[8]
少なくとも1つのアンテナをさらに備えた[1]ないし[7]に記載の無線通信装置。
[9]
割り当てを要求する1つまたは複数の周波数リソースを指定した第1情報を、複数の他の無線通信装置からそれぞれ受信し、
前記第1情報に基づいて前記複数の他の無線通信装置のそれぞれに割り当てられた1つまたは複数の周波数リソースを指定した第2情報を送信し、
前記複数の他の無線通信装置に対して前記第2情報で指定した前記周波数リソースを用いて前記複数の他の無線通信装置宛の複数の信号を同時に送信し、
前記複数の他の無線通信装置に対して前記第2情報で指定した前記周波数リソースを用いて、前記複数の他の無線通信装置からの自装置宛の複数の信号を同時に受信する、 を備えた無線通信方法。
[10]
前記他の無線通信装置に複数の連続する周波数リソースを割り当てる
[9]に記載の無線通信方法。
[11]
前記第2情報は
割り当てを要求する連続する周波数リソースのうち最も小さいまたは大きい周波数リソース番号と、前記割り当てを要求する連続する周波数リソースの周波数リソース数または帯域幅を特定する周波数リソース幅情報との少なくとも1つのセット、もしくは、 割り当てを要求する連続する周波数リソースの最も小さい周波数リソース番号と最も大きい周波数リソース番号の少なくとも1つのセットを含む
[10]に記載の無線通信方法。
[12]
前記第1情報は、前記周波数リソースを選択した理由を表す情報を含み、
前記理由を表す情報に基づき前記周波数リソースの割り当てを行う
[9ないし11のいずれか一項に記載の無線通信方法。
[13]
接続を要求する第1フレームを受信し、
前記第2情報を含む第2フレームを応答として送信する
[9]ないし[12]のいずれか一項に記載の無線通信方法。
[14]
ブロードキャストでフレームを送信する際は、前記他の無線通信装置にそれぞれ割り当てた前記周波数リソースの少なくとも一部にて前記フレームを同時に送信する
[9]ないし[12]のいずれか一項に記載の無線通信方法。
[15]
前記複数の周波数リソースのそれぞれは、複数のチャネルのうちの1つに属し、 前記複数のチャネルでの送信および受信をそれぞれ独立したタイミングで行う通信方式へ対応する能力を有することを表す第3情報を送信し、
それぞれ独立したタイミングで前記他の無線通信装置から前記第1情報を受信する
[9]ないし[14]のいずれか一項に記載の無線通信方法。