(57)【要約】【課題】他セル無線局の受信信号強度を閾値判定するだけではなく、過去データを基に送信を開始する／しないを学習し、効率的に送信を実施してスループットの向上を可能にする。【解決手段】共用周波数帯上で複数の無線局が送信する無線通信システムにおいて、無線局は、キャリアセンスによりフレームの送信／待機と送信する場合の伝送レートを選択する通信動作選択時に、検出した信号の受信信号強度と帰属セルを含むチャネル状態と、送信しようとするフレームのペイロード長とＭＡＣ層再送回数に対する通信特性を予め学習した学習テーブルを参照し、該チャネル状態に対する通信特性が最大となる通信動作を選択する制御手段を備える。【選択図】  図３
2020017938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共用周波数帯上で複数の無線局が送信する無線通信システムにおいて、
前記無線局は、キャリアセンスによりフレームの送信／待機を選択する通信動作選択時に、検出した信号の受信信号強度と帰属セルを含むチャネル状態に対する通信特性を予め学習した学習テーブルを参照し、該チャネル状態に対する通信特性が最大となる通信動作を選択する制御手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
共用周波数帯上で複数の無線局が送信する無線通信システムにおいて、
前記無線局は、キャリアセンスによりフレームの送信／待機と送信する場合の伝送レートを選択する通信動作選択時に、検出した信号の受信信号強度と帰属セルを含むチャネル状態と、送信しようとするフレームのペイロード長とＭＡＣ層再送回数に対する通信特性を予め学習した学習テーブルを参照し、該チャネル状態に対する通信特性が最大となる通信動作を選択する制御手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記通信特性は、フレーム送信を開始するまでに待機した待機時間またはスループットに相当する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記学習テーブルは、前記チャネル状態に対して前記通信動作としてフレームを送信したときの送信結果に基づいて、前記チャネル状態と前記通信動作と前記通信特性との関係を更新する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
共用周波数帯上で複数の無線局が送信する無線通信方法において、
前記無線局は、キャリアセンスによりフレームの送信／待機を選択する通信動作選択時に、検出した信号の受信信号強度と帰属セルを含むチャネル状態に対する通信特性を予め学習した学習テーブルを参照し、該チャネル状態に対する通信特性が最大となる通信動作を選択する処理を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
共用周波数帯上で複数の無線局が送信する無線通信方法において、
前記無線局は、キャリアセンスによりフレームの送信／待機と送信する場合の伝送レートを選択する通信動作選択時に、検出した信号の受信信号強度と帰属セルを含むチャネル状態と、送信しようとするフレームのペイロード長とＭＡＣ層再送回数に対する通信特性を予め学習した学習テーブルを参照し、該チャネル状態に対する通信特性が最大となる通信動作を選択する処理を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の無線通信方法において、
前記通信特性は、フレーム送信を開始するまでに待機した待機時間またはスループットに相当する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載の無線通信方法において、
前記学習テーブルは、前記チャネル状態に対して前記通信動作としてフレームを送信したときの送信結果に基づいて、前記チャネル状態と前記通信動作と前記通信特性との関係を更新する
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の稠密環境において、各無線局のＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）制御に起因するスループットの低下を改善する無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートパソコンやスマートフォン等の持ち運び可能で高性能な無線端末の普及により企業や公共スペースだけではなく、一般家庭でもIEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮが広く使われるようになっている。IEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮには、 2.4ＧHz帯を用いるIEEE802.11b/g/n 規格の無線ＬＡＮと、５ＧHz帯を用いるIEEE802.11a/n/ac規格の無線ＬＡＮがある。
【０００３】
IEEE802.11ｂ規格やIEEE802.11ｇ規格の無線ＬＡＮでは、2400ＭHzから2483.5ＭHz間に５ＭHz間隔で13チャネルが用意されている。ただし、同一場所で複数のチャネルを使用する際は、干渉を避けるためスペクトルが重ならないようにチャネルを使用すると最大で３チャネル、場合によっては４チャネルまで同時に使用できる。
【０００４】
IEEE802.11ａ規格の無線ＬＡＮでは、日本の場合は、5170ＭHzから5330ＭHz間と、5490ＭHzから5710ＭHz間で、それぞれ互いに重ならない８チャネルおよび11チャネルの合計19チャネルが規定されている。なお、IEEE802.11ａ規格では、チャネル当たりの帯域幅が20ＭHzに固定されている。
【０００５】
無線ＬＡＮの最大伝送速度は、IEEE802.11ｂ規格の場合は11Ｍbps であり、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格の場合は54Ｍbps である。ただし、ここでの伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度である。実際にはＭＡＣ（Medium Access Control ）レイヤでの伝送効率が50〜70％程度であるため、実際のスループットの上限値はIEEE802.11ｂ規格では５Ｍbps 程度、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格では30Ｍbps 程度である。また、伝送速度は、情報を送信しようとする無線局が増えればさらに低下する。
【０００６】
一方で、有線ＬＡＮでは、Ethernet（登録商標）の100Base-T インタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Fiber to the home)の普及から、 100Ｍbps 〜１Ｇbps 級の高速回線の提供が普及しており、無線ＬＡＮにおいても更なる伝送速度の高速化が求められている。
【０００７】
そのため、2009年に標準化が完了したIEEE802.11ｎ規格では、これまで20ＭHzと固定されていたチャネル帯域幅が最大で40ＭHzに拡大され、また、空間多重送信技術（ＭＩＭＯ：Multiple input multiple output）技術の導入が決定された。IEEE802.11ｎ規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で 600Ｍbps の通信速度を実現可能である。
【０００８】
さらに、2013年に標準化が完了したIEEE802.11ac規格では、チャネル帯域幅を80ＭHzや最大で 160ＭHz（または80＋80ＭHz）まで拡大することや、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）を適用したマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）送信方法の導入が決定している。IEEE802.11ac規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で約 6.9Ｇbps の通信速度を実現可能である。
【０００９】
また、現在策定中のIEEE802.11ax規格では、上記の20ＭHz，40ＭHz，80ＭHz， 160ＭHz，80＋80ＭHzのチャネルを細かいサブチャネルに分け、フレームの送受信ができるＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) が規定される見込みである。ＯＦＤＭＡを用いると、上記チャネルを細かいサブチャネルに分けてリソースユニット単位で複数の無線局による同時送信が可能となる。さらに、IEEE802.11ax規格では、キャリアセンス閾値（ＣＣＡ閾値）制御により周辺の他セルからの干渉を抑えつつ通信機会を増大する機能が規定される見込みである（非特許文献１）。
【００１０】
IEEE802.11規格の無線ＬＡＮは、 2.4ＧHz帯または５ＧHz帯の免許不要な周波数帯で運用するため、IEEE802.11規格の無線基地局は、無線ＬＡＮセル（ＢＳＳ：Basic Service Set ）を形成する際に、自無線基地局で対応可能な周波数チャネルの中から１つの周波数チャネルを選択して運用する。
【００１１】
自セルで使用するチャネル、帯域幅およびそれ以外のパラメータの設定値および自無線基地局において対応可能なその他のパラメータは、定期的に送信するBeaconフレームや、無線端末から受信するProbe Request フレームに対するProbe responseフレーム等に記載し、運用が決定された周波数チャネル上でフレームを送信し、配下の無線端末および周辺の他無線局に通知することで、セルの運用を行っている。
【００１２】
無線基地局において、周波数チャネルや帯域幅およびその他のパラメータの選択および設定方法には、次の４つの方法がある。
(1) 無線基地局の製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータ値をそのまま使用する方法
(2) 無線基地局を運用するユーザが手動で設定した値を使用する方法
(3) 各無線基地局が起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値を選択して設定する方法
(4) 無線ＬＡＮコントローラなどの集中制御局で決定されたパラメータ値を設定する方法
【００１３】
また、同一場所で同時に使えるチャネル数は、通信に用いるチャネル帯域幅によって、 2.4ＧHz帯の無線ＬＡＮでは３つ、５ＧHz帯の無線ＬＡＮでは２つ，４つ，９つ，または19のチャネルになるので、実際に無線ＬＡＮを導入する際には無線基地局が自ＢＳＳ内で使用するチャネルを選択する必要がある（非特許文献２）。
【００１４】
チャネル帯域幅を40ＭHz、80ＭHz、 160ＭHzまたは80＋80ＭHzと広くする場合、５ＧHz帯において同一場所で同時に使えるチャネル数は、チャネル帯域幅が20ＭHzで19チャネルだったものが、９チャネル、４チャネル、２チャネルと少なくなる。すなわち、チャネル帯域幅が増加するにつれて、使えるチャネル数が低減することになる。
【００１５】
使用可能なチャネル数よりもＢＳＳ数が多い無線ＬＡＮの稠密環境では、複数のＢＳＳが同一チャネルを使うことになる（ＯＢＳＳ：Overlapping BSS ）。そのため無線ＬＡＮでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）を用いて、キャリアセンスによりチャネルが空いているときにのみデータの送信を行う自律分散的なアクセス制御が使われている。
【００１６】
具体的には、送信要求が発生した無線局は、まず所定のセンシング期間（ＤＩＦＳ：Distributed Inter-Frame Space ）だけキャリアセンスを行って無線媒体の状態を監視し、この間に他の無線局による送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行う。無線局は、引き続きランダム・バックオフ期間中もキャリアセンスを行うが、この間にも他の無線局による送信信号が存在しない場合に、チャネルの利用権を得る。なお、他の無線局による送受信は、予め設定されたキャリアセンス閾値よりも大きな信号を受信するか否かで判断される。チャネルの利用権を得た無線局は、同一ＢＳＳ内の他の無線局にデータを送信し、またそれらの無線局からデータを受信できる。このようなＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行う場合、同一チャネルを使用する無線ＬＡＮの稠密環境では、キャリアセンスによりチャネルがビジーになる頻度が高くなるためスループットが低下する。したがって、周辺環境をモニタリングし、使用するチャネル、送信電力値、キャリアセンス閾値、減衰値、ＯＦＤＭＡリソースユニット、収容トラヒック量や、環境情報に応じて同時送信の選定などを適切に実施することが重要になる。
【００１７】
無線基地局におけるチャネルの選択などの上記パラメータの選択方法は、IEEE802.11標準規格で定まっていないため、各ベンダーが独自の方法を採用している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Robert Stacey,“Specification Framework for TGax, ”2016年．
【非特許文献２】守倉正博、久保田周治監修、「８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」改訂三版、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
高効率無線ＬＡＮ規格（IEEE802.11ax）では、ＢＳＳカラーを用いて帰属セルを識別する新たな仕組みが導入される予定である。フレーム送信待ちの送信局において、自セルと異なるＢＳＳカラーの信号を検出すると当該信号の受信信号強度を計測し、その受信信号強度が閾値以下であれば、当該フレーム送信元の他セル無線局との干渉（与干渉および被干渉）の影響は少ないと判断し、送信待ちフレームの送信を開始する。
【００２０】
しかし、送受信局における無線環境が異なる場合は、上記手順に従って信号送信を開始しても受信局にて当該フレームの正常受信ができない可能性があり、結果的にフレームの再送が必要となる。以下、図８を参照して説明する。
【００２１】
図８において、自セルの送信局と受信局とは別に、自セルの受信局に近い位置に他のＯＢＳＳ１のＳＴＡと、自セルの送信局に近い位置に他のＯＢＳＳ２のＳＴＡがあり、送信局では他のＯＢＳＳ１，ＯＢＳＳ２の各ＳＴＡからの信号を検出する。
【００２２】
送信局は自セルの受信局宛のフレームを組み立て（Ｓ21）、キャリアセンスを行い、検出した信号の受信信号強度と帰属セルを取得する（Ｓ22）。その信号が他のＯＢＳＳ１，ＯＢＳＳ２の信号であれば、その受信信号強度と閾値ＯＢＳＳ  ＰＤとを比較する（Ｓ23）。ここで、受信信号強度が閾値ＯＢＳＳ  ＰＤ以上であれば送信待機し（Ｓ24）、閾値ＯＢＳＳ  ＰＤ未満であれば送信を開始する（Ｓ25）。
【００２３】
ここで、送信局が他のＯＢＳＳ１の信号を検出し、その受信信号強度が閾値ＯＢＳＳ
ＰＤ未満であれば送信を開始するが、当該ＯＢＳＳ１の信号は受信局に近いため干渉となり、送信局からの信号を受信局で正常受信ができない可能性がある。逆に、送信局は他のＯＢＳＳ２の信号を検出し、その受信信号強度が閾値ＯＢＳＳ  ＰＤ以上であれば送信待機するが、当該ＯＢＳＳ２の信号は受信局から遠いため干渉とならず、送信局からの信号を受信局で正常受信できる可能性がある。なお、送信局における受信信号強度がＣＣＡ−ＥＤ（−62dBｍ）以上であれば、自セルおよび他のＯＢＳＳの信号に拘らず送信待機となる。
【００２４】
閾値ＯＢＳＳ  ＰＤをＣＣＡ−ＳＤ（−82dBｍ）からＣＣＡ−ＥＤ（−62dBｍ）の範囲で変更した場合のスループット（受信パケット数／秒）の例を図６に示す。
【００２５】
例えば、図６(1) に示す通信距離とスループットの例では、ＯＢＳＳ数を５とすると、通信距離が 1.5ｍでは、ＣＣＡ閾値が−67dBｍの場合のスループットが最大であるが、通信距離が５ｍになると、ＣＣＡ閾値が−77dBｍの場合のスループットが最大になる。
【００２６】
このように、高効率無線ＬＡＮ規格（IEEE802.11ax）では、他のＯＢＳＳに対するＣＣＡ閾値（ＯＢＳＳ  ＰＤ）が任意に設定可能であっても固定であれば、必ずしも最大のスループットが得られるとは限らない。
【００２７】
本発明は、他セル無線局の受信信号強度を閾値判定するだけではなく、送信する場合の伝送レートを含む過去データを基に送信を開始する／しないを学習し、効率的に送信を実施してスループットの向上を可能にする無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
第１の発明は、共用周波数帯上で複数の無線局が送信する無線通信システムにおいて、無線局は、キャリアセンスによりフレームの送信／待機を選択する通信動作選択時に、検出した信号の受信信号強度と帰属セルを含むチャネル状態に対する通信特性を予め学習した学習テーブルを参照し、該チャネル状態に対する通信特性が最大となる通信動作を選択する制御手段を備える。
【００２９】
第２の発明は、共用周波数帯上で複数の無線局が送信する無線通信システムにおいて、無線局は、キャリアセンスによりフレームの送信／待機と送信する場合の伝送レートを選択する通信動作選択時に、検出した信号の受信信号強度と帰属セルを含むチャネル状態と、送信しようとするフレームのペイロード長とＭＡＣ層再送回数に対する通信特性を予め学習した学習テーブルを参照し、該チャネル状態に対する通信特性が最大となる通信動作を選択する制御手段を備える。
【００３０】
第１または第２の発明の無線通信システムにおいて、通信特性は、フレーム送信を開始するまでに待機した待機時間またはスループットに相当する。
【００３１】
第１または第２の発明の無線通信システムにおいて、学習テーブルは、チャネル状態に対して通信動作としてフレームを送信したときの送信結果に基づいて、チャネル状態と通信動作と通信特性との関係を更新する。
【００３２】
第３の発明は、共用周波数帯上で複数の無線局が送信する無線通信方法において、無線局は、キャリアセンスによりフレームの送信／待機を選択する通信動作選択時に、検出した信号の受信信号強度と帰属セルを含むチャネル状態に対する通信特性を予め学習した学習テーブルを参照し、該チャネル状態に対する通信特性が最大となる通信動作を選択する処理を行う。
【００３３】
第４の発明は、共用周波数帯上で複数の無線局が送信する無線通信方法において、無線局は、キャリアセンスによりフレームの送信／待機と送信する場合の伝送レートを選択する通信動作選択時に、検出した信号の受信信号強度と帰属セルを含むチャネル状態と、送信しようとするフレームのペイロード長とＭＡＣ層再送回数に対する通信特性を予め学習した学習テーブルを参照し、該チャネル状態に対する通信特性が最大となる通信動作を選択する処理を行う。
【００３４】
第３または第４の発明の無線通信方法において、通信特性は、フレーム送信を開始するまでに待機した待機時間またはスループットに相当する。
【００３５】
第３または第４の発明の無線通信方法において、学習テーブルは、チャネル状態に対して通信動作としてフレームを送信したときの送信結果に基づいて、チャネル状態と通信動作と通信特性との関係を更新する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、共用無線周波数帯を用いる無線局が密集している環境において、過去の送信結果に基づいて送信成功率を最大化する学習を行うため、無線端末局および無線基地局における送信機会が増加し、スループットが向上する。また、不要な再送が減るため周波数利用効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明における無線局の構成例を示す図である。
【図２】本発明における無線局の処理手順例１を示すフローチャートである。
【図３】本発明における無線局の処理手順例２を示すフローチャートである。
【図４】処理手順例１に対応する学習テーブルの例を示す図である。
【図５】処理手順例２に対応する学習テーブルの例を示す図である。
【図６】通信距離とスループットの関係を示す図である。
【図７】通信距離とスループットの関係を示す図である。
【図８】従来の無線通信システムの課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、本発明における無線局の構成例を示す。ここでは、本発明の送信制御を行う制御手段に係わる各部を示すが、この各部は無線基地局ＡＰまたは無線端末局ＳＴＡのいずれかにあってもよく、また無線基地局ＡＰと無線端末局ＳＴＡの双方にあってもよい。
【００３９】
図１において、無線局は、自セルの無線局とデータ送受信を行う無線通信部１１と、自セルおよび他セルに属する無線局の無線環境情報（受信信号強度）を取得する無線環境情報取得部１２と、学習テーブル保持部１３と、無線環境情報に応じた適切なパラメータ（ＣＣＡ閾値）を算出して設定するパラメータ制御部１４と、キャリアセンスによりアクセス権を獲得するアクセス権獲得部１５とにより構成される。
【００４０】
図２は、本発明における無線局の処理手順例１を示す。
図２において、送信局は自セルの受信局宛のフレームを組み立てる（Ｓ１）。その後にキャリアセンスを行い、チャネル状態として検出した信号の受信信号強度と帰属セルを取得する（Ｓ２）。次に、学習テーブルを参照し、チャネル状態（受信信号強度と帰属セル）に対して、各通信動作（送信／待機）を選択した場合の通信特性（待機時間、スループット）に基づいて、通信動作を決定する（Ｓ３）。すなわち、通信特性が最大となる通信動作として、フレームの送信待機を決定するか（Ｓ４）、またはフレームの送信開始を決定する（Ｓ５）。さらに、送信開始を決定した場合には、その送信時間と送信結果に基づいて、学習テーブルのチャネル状態と通信動作に対する通信特性を更新する（Ｓ６）。一方、フレームの送信待機の場合には、待機した時間に基づいて学習テーブルのチャネル状態と通信動作に対する通信特性を更新する（Ｓ７）。
【００４１】
図３は、本発明における無線局の処理手順例２を示す。
図３において、送信局は自セルの受信局宛のフレームを組み立て、送信しようとするフレームのペイロード長とＭＡＣ層再送回数を取得する（Ｓ11）。その後にキャリアセンスを行い、チャネル状態として検出した信号の受信信号強度と帰属セルを取得する（Ｓ12）。次に、学習テーブルを参照し、チャネル状態（受信信号強度と帰属セル）と、送信しようとするフレームのペイロード長とＭＡＣ層再送回数に対して、各通信動作（送信／待機）を選択した場合の通信特性（待機時間、スループット）に基づいて、通信動作を決定する（Ｓ13）。すなわち、通信特性が最大となる通信動作として、フレームの送信待機を決定するか（Ｓ14）、またはフレームの送信開始および伝送レートを決定する（Ｓ15）。さらに、送信開始を決定した場合には、その送信時間と送信結果に基づいて、学習テーブルのペイロード長、ＭＡＣ層再送回数、チャネル状態と通信動作に対する通信特性を更新する（Ｓ16）。一方、フレームの送信待機の場合には、待機した時間に基づいて、学習テーブルのペイロード長、ＭＡＣ層再送回数、チャネル状態と通信動作に対する通信特性を更新する（Ｓ17）。
【００４２】
本発明の無線通信システムにおいて、フレーム送信待ちの送信局は、自セルにおいて予め規定された初期戦略に基づき、チャネル状態（受信信号強度と帰属セル）に対する通信動作（フレームを送信する／しない）を選択し、その結果として得られた通信特性（待機時間、スループット）を更新し、チャネル状態と通信動作と通信特性を関連付けた学習テーブルを完成する「学習フェーズ」と、チャネル状態に対して通信特性が最大となる通信動作を学習テーブルを参照して選択することで、無線リソースの最適利用を実施する「実行フェーズ」から構成される。
【００４３】
以下、図２の処理手順例１および図４の学習テーブルに基づいて具体的に説明する。
チャネル状態ｓの時に通信動作ａを実施した場合に得られる通信特性をＱ(s,a) とし（Ｑ値）、次式により過去のＱ値を用いて現在のＱ値の更新を行うことで学習テーブルを完成させる（Ｑ学習）。ここで、αは学習率、Ｒは通信特性（待機時間、スループット）の瞬時測定値である。
Ｑ(s,a) ←Ｑ(s,a) ＋α[Ｒ−Ｑ(s,a)]
【００４４】
なお、フレーム送信を開始するまでに待機した待機時間が短いほど高い通信特性が得られるものとする。チャネル状態ｓの時に、学習テーブルの情報に基づいて、Ｑ値が最大となる通信動作を行うことで、通信動作の最適化が可能となる。
【００４５】
例えば、図４に示す学習テーブルにおいて、チャネル状態ｓ１が「ＯＢＳＳ１のフレームを検出し、かつ、受信信号電力＜−62dBｍ」の時には、「送信する（通信特性：−400 ）」 よりも「待機する（通信特性：−200 ）」 方の通信特性が高く、通信動作ａとして待機する。また、チャネル状態ｓ２が「ＯＢＳＳ２のフレームを検出し、かつ、受信信号電力＜−62dBｍ」の時には、「待機する（通信特性：−100 ）」 よりも「送信する（通信特性：−50）」 方の通信特性が高く、通信動作ａとして送信する。これが、図８に示す状況に相当し、受信信号電力が−62dBｍ未満の場合に、ＯＢＳＳ１のフレームであれば待機し、ＯＢＳＳ２のフレームであれば送信する。
【００４６】
また、チャネル状態ｓ３が「空き状態」の時には、「待機する（通信特性：−100 ）」 よりも「送信する（通信特性：０）」 方の通信特性が高く、通信動作ａとして送信する。また、チャネル状態ｓ４が「任意のＯＢＳＳのフレームを検出し、かつ、受信信号電力≧−62dBｍ」の時には、「送信する（−Inf(無限大）」 よりも「待機する（通信特性：−100 ）」 方の通信特性が高く、通信動作ａとして待機する。また、チャネル状態ｓ５が「自ＢＳＳのフレームを検出」の時には、「送信する（−Inf(無限大）」 よりも「待機する（通信特性：−100 ）」 方の通信特性が高く、通信動作ａとして待機する。
【００４７】
次に、図３の処理手順例２および図５の学習テーブルに基づいて具体的に説明する。
チャネル状態をωCH、送信しようとするフレームのペイロード長をＬ、ＭＡＣ層再送回数をωRTの時に、例えば待機、６Ｍbit/s または54Ｍbit/s で送信などの通信動作ａを実施した場合に得られる通信特性をＱL(ωRT，ωCH，ａ）とし（Ｑ値）、次式により過去のＱ値を用いて現在のＱ値の更新を行うことで学習テーブルを完成させる（Ｑ学習）。
ＱL(ωRT，ωCH，ａ）
←（１−α）ＱL(ωRT，ωCH，ａ）＋α[Ｒ＋γmax ＱL(ω'RT，ω'CH，ａ')] 
【００４８】
ここで、αは学習率、γは割引率（区間[0,1) に属する0.99など）、Ｒは待機時間または送信にかかる時間に負号を付けたものであり、ω'RT，ω'CHは、通信動作ａ' を実施した後の状態値であり、max ＱL は通信動作ａ' における最大値である。ＭＡＣ層再送回数ωRTは、送信失敗すると１増加、送信成功すると０にリセットする。伝送レートは、受信成功率やスループット、送信にかかる時間などに大きく関与するので、制御対象としている。
【００４９】
なお、フレーム送信を開始するまでに待機した待機時間が短いほど、またはスループットが高いほど高い通信特性が得られるものとする。チャネル状態ωCH、送信しようとするフレームのペイロード長Ｌ、ＭＡＣ層再送回数ωRTが与えられた時に、対応する学習テーブルの情報に基づいて、Ｑ値が最大となる通信動作を行うことで、通信動作の最適化が可能となる。
【００５０】
図５に示す学習テーブルは、送信しようとするフレームのペイロード長が０〜500 バイトの範囲、ＭＡＣ層再送回数が０に対するものとする。ペイロード長またはＭＡＣ層再送回数が異なるフレームに対しては、別の学習テーブルが参照される。
【００５１】
チャネル状態が「ＯＢＳＳ１のフレームを検出し、かつ、受信信号電力＜−62dBｍ」の時には、「６Ｍbit/s で送信する（通信特性：−450 ）」 、「54Ｍbit/s で送信する（通信特性：−500 ）」 よりも「待機する（通信特性：−200 ）」 方の通信特性が高く、通信動作ａとして待機する。
【００５２】
また、チャネル状態が「ＯＢＳＳ２のフレームを検出し、かつ、受信信号電力＜−62dBｍ」の時には、「待機する（通信特性：−200 ）」 よりも「54Ｍbit/s で送信する（通信特性：−100 ）」 方の通信特性が高く、通信動作ａとして54Ｍbit/s で送信する。これが、図６に示す状況に相当し、受信信号電力が−62dBｍ未満の場合に、ＯＢＳＳ１のフレームであれば待機し、ＯＢＳＳ２のフレームであれば54Ｍbit/s で送信する。
【００５３】
また、チャネル状態が「空き状態」の時には、「待機する（通信特性：−Inf(無限大）」 よりも「54Ｍbit/s で送信する（通信特性：−50）」 方の通信特性が高く、通信動作ａとして54Ｍbit/s で送信する。
【００５４】
また、チャネル状態が「任意のＯＢＳＳのフレームを検出し、かつ、受信信号電力≧−62dBｍ」の時には、「送信する（−Inf(無限大）」 よりも「待機する（通信特性：−200 ）」 方の通信特性が高く、通信動作ａとして待機する。
【００５５】
また、チャネル状態が「自ＢＳＳのフレームを検出」の時には、「送信する（−Inf(無限大）」 よりも「待機する（通信特性：−200 ）」 方の通信特性が高く、通信動作ａとして待機する。
【００５６】
図４および図５に示す学習テーブルの通信特性は、学習フェーズにおいて、送信した場合の送信結果に応じて逐次更新される。なお、実行フェーズにおいても学習テーブルの通信特性の更新を行ってもよい。
【００５７】
図６および図７は、通信距離とスループットの関係を示す計算機シミュレーション結果を示す。
図６(1) は、通信距離に対するスループット（受信パケット数／秒）を示し、ＯＢＳＳ数は５とする。図６(2) は、ＯＢＳＳ数に対するスループットを示し、通信距離は 2.5ｍとする。
【００５８】
図７(1) は、ＯＢＳＳ数が４で、ペイロード長が12000bit、再送回数が０における通信距離に対するスループット（受信パケット数／秒）を示す。図７(2) は、ＯＢＳＳ数が４で、ペイロード長が4608bit 、再送回数が０における通信距離に対するスループット（受信パケット数／秒）を示す。
【００５９】
上述したように、他のＯＢＳＳに対するＣＣＡ閾値（ＯＢＳＳ  ＰＤ）が任意に設定可能であっても固定であれば、必ずしも最大のスループットが得られるとは限らない。それに対して、本発明による学習テーブルに基づき、チャネル状態（受信信号強度と帰属セル）と、送信しようとするフレームのペイロード長とＭＡＣ層再送回数に対して、通信特性（待機時間、スループット）が最大となる通信動作（フレームを送信する／しない）を選択すれば、常に安定した高いスループットを得ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１１  無線通信部
１２  無線環境情報取得部
１３  学習テーブル保持部
１４  パラメータ制御部
１５  アクセス権獲得部
【図１】
2020017938.tif 000003
【図２】
2020017938.tif 000004
【図３】
2020017938.tif 000005
【図４】
2020017938.tif 000006
【図５】
2020017938.tif 000007
【図６】
2020017938.tif 000008
【図７】
2020017938.tif 000009
【図８】
2020017938.tif 000010