(57)【要約】【課題】各伝送レートでのパケット送信の再送率を基に伝送レート選択テーブルを適応的に更新することにより、無線帯域の利用効率を向上させた無線通信装置を提供する。【解決手段】無線通信装置（無線端末３０）は、データの送受信制御及び再送制御を行う無線制御手段３１と、無線基地局の受信信号強度の平均値を出力する無線基地局ＲＳＳＩ取得手段３２と、無線制御手段３１がデータを送信するときの伝送レートを設定する伝送レート選択手段３５と、無線基地局の受信信号強度、伝送レート及び再送率を集計するパケット送信結果収集手段３３と、このパケット送信結果収集手段３３により集計された、受信信号強度毎の伝送レートに対する再送率に基づいて、伝送レート選択テーブルを更新する伝送レート選択テーブル更新手段３４と、を有する。【選択図】図１
2010187084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局との間のデータの送受信制御を行うとともに、送信されたデータが前記無線基地局に到達しなかったときに再送処理を行う無線制御手段と、
予め決められた時間間隔毎に、前記無線基地局から送信されるデータの受信信号強度を取得して当該時間間隔における平均値を出力する無線基地局ＲＳＳＩ取得手段と、
前記受信信号強度と伝送レートとが対応付けられた伝送レート選択テーブルを記憶する選択テーブル記憶手段と、
前記無線基地局ＲＳＳＩ取得手段から前記平均値が出力されたときに、前記平均値に対応する前記伝送レートを前記伝送レート選択テーブルから選択し、前記無線制御手段が前記無線基地局に前記データを送信するときの伝送レートとして設定する伝送レート選択手段と、
前記伝送レート選択手段が前記無線制御手段に対して前記伝送レートを設定したときから、次の伝送レートを設定するまでの間において、前記無線制御手段が、前記無線基地局に対して前記データを送信したときの、前記無線基地局の受信信号強度、前記伝送レート及び再送率を取得して集計するパケット送信結果収集手段と、
前記パケット送信結果収集手段により集計された、前記受信信号強度毎の前記伝送レートに対する前記再送率に基づいて、前記伝送レート毎に所定のサイズのデータを送信する際に必要となる送信所用時間を算出し、当該送信所用時間が最も短い前記伝送レートを当該受信信号強度における伝送レートとして、前記伝送レート選択テーブルを更新する伝送レート選択テーブル作成手段と、を有する無線通信装置。
【請求項２】
前記伝送レート選択テーブル作成手段は、前記送信所用時間が最も短い前記伝送レートが、前記再送率が集計された伝送レートの中の最大値であり、かつ、前記再送率が予め決められた下限値より小さいときは、前記伝送レートの１つ上の伝送レートを前記受信信号強度における伝送レートとして、前記伝送レート選択テーブルを更新する請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記伝送レート選択テーブル作成手段は、前記送信所用時間が最も短い前記伝送レートが、前記再送率が集計された伝送レートの中の最小値であり、かつ、前記再送率が予め決められた上限値以上のときは、前記伝送レートの１つ下の伝送レートを前記受信信号強度における伝送レートとして、前記伝送レート選択テーブルを更新する請求項１または２に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ等の移動通信システムに用いられる無線通信装置に関し、特に詳細には、伝送レートを効率良く制御することで、無線品質及び帯域使用効率を向上させる無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮでは、無線局が複数の伝送レートをサポートし、劣悪な伝搬環境のため高速な伝送速度を維持することが困難な場合には低速の伝送レートに切り替え、反対に伝搬環境が優れる場合には高速の伝送レートに切り替えるマルチレート制御が可能に構成されている。
【０００３】
基本的に伝送レートが低いほど長い距離の通信を行うことができるため、マルチレート制御では、通信相手からの受信信号強度に基づいて、パケットを送信する際の伝送レートを選択するのが一般的である。具体的には、受信信号強度と伝送レートとの対応付けを保持し、この対応付けに基づき、通信相手から受信したパケットの受信信号強度に応じて伝送レートを決定する。さらに、パケット送信エラーとなった場合には、伝送レートを下げるような仕組みを持つのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０７４１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際の電波環境では、単に受信信号強度だけでなく、周辺ノイズやマルチパス等の影響や、端末数増加に伴うパケット衝突によって、無線伝送品質（送信エラーの発生頻度）の状態は絶えず変動する。従来技術では、このような無線伝送品質の変動要因に対応して、適切な伝送レート制御を行うことができないため、無線帯域の利用効率の低下をもたらすという課題があった。すなわち、無線伝送品質の良い状態に併せて電波受信強度と伝送レートとの対応付けを高めに設定すると、電波環境悪化時には送信エラーの発生頻度が高まり、通信品質の低下と無線帯域利用効率の低下につながる。逆に、無線伝送品質の悪い状態に合わせて伝送レートを低めに設定すると、状態の良いときに本来利用可能な無線帯域を活かしきれない。また、端末数増加に伴うパケット衝突の場合は、むしろ、伝送レートを下げると無線帯域利用効率の低下につながってしまう。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、各伝送レートでのパケット送信の再送率を基に伝送レート選択テーブルを適応的に更新することにより、無線品質及び無線帯域の利用効率を向上させた無線通信装置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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明に係る無線通信装置（例えば、実施形態における無線端末３０）は、無線基地局との間のデータの送受信制御を行うとともに、送信されたデータが無線基地局に到達しなかったときに再送処理を行う無線制御手段と、予め決められた時間間隔毎に、無線基地局から送信されるデータの受信信号強度を取得して当該時間間隔における平均値を出力する無線基地局ＲＳＳＩ取得手段と、受信信号強度と伝送レートとが対応付けられた伝送レート選択テーブルを記憶する選択テーブル記憶手段と、無線基地局ＲＳＳＩ取得手段から平均値が出力されたときに、この平均値に対応する伝送レートを伝送レート選択テーブルから選択し、無線制御手段が無線基地局にデータを送信するときの伝送レートとして設定する伝送レート選択手段と、伝送レート選択手段が無線制御手段に対して伝送レートを設定したときから、次の伝送レートを設定するまでの間において、無線制御手段が、無線基地局に対してデータを送信したときの、無線基地局の受信信号強度、伝送レート及び再送率を取得して集計するパケット送信結果収集手段と、このパケット送信結果収集手段により集計された、受信信号強度毎の伝送レートに対する再送率に基づいて、伝送レート毎に所定のサイズのデータを送信する際に必要となる送信所用時間を算出し、当該送信所用時間が最も短い伝送レートを当該受信信号強度における伝送レートとして、伝送レート選択テーブルを更新する伝送レート選択テーブル作成手段と、を有する。
【０００８】
このような本発明に係る無線通信装置において、伝送レート選択テーブル作成手段は、送信所用時間が最も短い伝送レートが、再送率が集計された伝送レートの中の最大値であり、かつ、この再送率が予め決められた下限値より小さいときは、この伝送レートの１つ上の伝送レートを受信信号強度における伝送レートとして、伝送レート選択テーブルを更新することが好ましい。
【０００９】
また、このような本発明に係る無線通信装置において、伝送レート選択テーブル作成手段は、送信所用時間が最も短い伝送レートが、再送率が集計された伝送レートの中の最小値であり、かつ、この再送率が予め決められた上限値以上のときは、伝送レートの１つ下の伝送レートを受信信号強度における伝送レートとして、伝送レート選択テーブルを更新することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る無線通信装置を以上のように構成すると、電波環境に応じて各伝送レートでのデータ送信の再送率を基に伝送レート選択テーブルを適応的に更新することができるため、無線品質及び無線帯域の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る無線通信装置が適用される無線通信システムを示すブロック図である。
【図２】上述の無線通信システムにおける無線端末におけるパケット送信のタイムチャートを示す説明図である。
【図３】伝送レート選択テーブルの構成を示すデータ構造図である。
【図４】パケット送信結果テーブルの構成を示すデータ構造図である。
【図５】伝送レート選択テーブル作成手段における処理を示すフローチャートである。
【図６】パケット送信における所用送信時間の平均値を求める方法を示す説明図である。
【図７】送信所用時間見積もりテーブルの構成を示すデータ構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、本発明に係る無線通信装置として、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線通信制御を行う無線端末３０を用いた無線通信システム１０の構成を説明する。この無線通信システム１０は、無線基地局２０と、無線端末３０と、を有して構成されている。無線基地局２０は、無線通信（無線ＬＡＮ）で接続される複数の無線端末３０間の通信や、無線端末３０と図示しない上位ネットワークを介して接続された配信サーバ等との間の通信を制御するものである。
【００１３】
無線端末３０は、無線基地局２０との間の無線通信を制御する無線制御手段３１と、帰属する無線基地局２０の受信信号強度（ＲＳＳＩ）を取得する無線基地局ＲＳＳＩ取得手段３２と、この無線端末３０が送信するパケットの送信結果として再送率等を取得し、パケット送信結果テーブルを生成するパケット送信結果収集手段３３と、パケット送信結果テーブルを用いて伝送レート選択テーブルを生成する伝送レート選択テーブル作成手段３４と、伝送レート選択テーブルに基づいて、無線制御手段３１から送信されるパケットの伝送レートを決定する伝送レート選択手段３５と、パケット送信結果テーブルを記憶する送信結果テーブル記憶手段３６と、伝送レート選択テーブルを記憶する選択テーブル記憶手段３７と、を有して構成される。
【００１４】
それでは、このような構成の無線通信システム１０の無線端末３０において、パケット送信時の伝送レートを決定する方法について、図２〜図７を用いて説明する。なお、処理の流れについては、図２に示すタイムチャートに基づいて説明する。まず、無線端末３０の無線基地局ＲＳＳＩ取得手段３２は、帰属する無線基地局２０が送信するビーコン信号を受信し、その受信信号強度（ＲＳＳＩ）を取得し、さらに、取得したビーコンのＲＳＳＩの一定時間内での移動平均値を算出し、この値を無線基地局ＲＳＳＩとして出力する（ステップＳ１）。このように、この無線基地局ＲＳＳＩ取得手段３２は、一定時間毎に無線基地局ＲＳＳＩを出力するように構成されている。なお、無線基地局ＲＳＳＩとしては、ビーコンの移動平均値ではなく、一定時間毎にその間の平均を取得しても良い。また、ビーコンの代わりに無線端末３０が送信する送信パケットに対しての無線基地局２０からのＡＣＫ信号のＲＳＳＩを用いても良い。
【００１５】
伝送レート選択手段３５は、無線基地局ＲＳＳＩ取得手段３２から無線基地局ＲＳＳＩが出力されると、この無線基地局ＲＳＳＩを基に送信パケットの伝送レートを選択し、無線制御手段３１に設定する（ステップＳ２）。ここで、伝送レートの選択には、選択テーブル記憶手段３７に記憶されている伝送レート選択テーブル４０が用いられる。この伝送レート選択テーブル４０は、図３に示すように、無線基地局ＲＳＳＩを所定の範囲（以下、「ＲＳＳＩレンジ」と呼ぶ）に分け、このＲＳＳＩレンジが記憶されるＲＳＳＩカラム４０ａと、各ＲＳＳＩレンジに対応する送信伝送レートが記憶される送信伝送レートカラム４０ｂと、を有して構成される。例えば、この図３に示す伝送レート選択テーブル４０の場合は、無線基地局ＲＳＳＩを、−４９［ｄＢｍ］以上〜−８０［ｄＢｍ］以下までの５［ｄＢｍ］間隔の範囲（ＲＳＳＩレンジ）に分け、それぞれのＲＳＳＩレンジに対応する送信伝送レートが記憶されるように構成されている。そのため、伝送レート選択手段３５は、無線基地局ＲＳＳＩ取得手段３２から受信した無線基地局ＲＳＳＩに基づいて伝送レート選択テーブル４０におけるＲＳＳＩレンジを決定し、このＲＳＳＩレンジに対応する送信伝送レートを取得して無線制御手段３１に設定する。このように、伝送レート選択手段３５は、無線基地局ＲＳＳＩ取得手段３２から無線基地局ＲＳＳＩを受信する毎に送信伝送レートを選択するように構成されているため、無線制御手段３１は、次の無線基地局ＲＳＳＩが取得されるまでは、設定された伝送レートを用いてパケットを送信するように構成される。
【００１６】
無線制御手段３１は、この無線端末３０に実装された図示しないアプリケーション等によりパケットの送信が指示されると、そのパケットを無線基地局２０に送信する（ステップＳ３）。この場合、パケットを送信するときの伝送レートは、上述のように伝送レート選択手段３５により設定された値が用いられる。なお、何らかの理由でパケット送信が不成功となった場合には、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って、この無線制御手段３１によりパケットの再送が行われる。このとき、パケット再送時に伝送レートを下げる等の処理が一般的に行われるが、ここでは、再送時の伝送レートの制御方法については、特に限定しない。
【００１７】
パケット送信結果収集手段３３は、無線制御手段３１において送信されるパケットの再送回数を集計し、ＲＳＳＩレンジ毎、伝送レート毎に再送率［％］（自身が送信するパケット総数における再送パケットの占める割合）を算出し、送信結果テーブル記憶手段３６のパケット送信結果テーブル５０に記憶する（ステップＳ４）。このパケット送信結果テーブル５０は、図４に示すように、上述の伝送レート選択テーブル４０で定義したものと同様のＲＳＳＩレンジ５０ａと、再送が発生したときの伝送レート５０ｂとの組合せにおける、パケット再送率を格納したものである。なお、パケット送信結果テーブル５０には、伝送レート選択手段３５により伝送レートが選択されたときから、次の伝送レートが選択されるまでの間のパケット再送率が格納されるように構成される（例えば、伝送レート選択手段３５が無線制御手段３１に伝送レートを設定すると同時に、パケット送信結果収集手段３３は、その伝送レートに対する再送率の収集を開始するように構成される）。なお、図４に示すように、このパケット送信結果テーブル５０には、収集期間の間に無線制御手段３１がパケット送信に用いたＲＳＳＩレンジ及び伝送レートにだけ再送率が格納され（図４の「出現ＲＳＳＩレンジ」に相当）、無線制御手段３１がパケット送信に使用しなかったＲＳＳＩレンジ及び伝送レートには再送率は格納されない（図４の「非出現ＲＳＳＩレンジ（上位・下位）」に相当）。
【００１８】
伝送レート選択テーブル作成手段３４は、送信結果テーブル記憶手段３６に記憶されているパケット送信結果テーブル５０に基づいて、選択テーブル記憶手段３７に記憶されている伝送レート選択テーブル４０を更新する（ステップＳ５）。更新のタイミングは、例えば、無線基地局ＲＳＳＩ取得手段３２から無線基地局ＲＳＳＩが出力された時点である。この伝送レート選択テーブル作成手段３４は、図５に示すように、パケット送信結果テーブル５０から出現ＲＳＳＩレンジの１つを選択し（ステップＳ１００）、そのＲＳＳＩレンジにおける伝送レート（実際にパケット送信に使用された伝送レートを対象とする）毎に、パケット再送率を用いて１パケットの送信所要時間を算出する（ステップＳ１０１）。ここで、１パケットの送信所用時間は、例えば、「自身のパケット送信から、通信相手からＡＣＫ信号を受信するまでの時間の平均」に「パケット再送率［％］／１００」に１を足したものを積算した値である。また、「自身のパケット送信から、通信相手からＡＣＫ信号を受信するまでの時間の平均値」は、例えば、図６に示すように、ＤＩＦＳ（DCF interframe space）と呼ばれる所定間隔（３４［μ秒］）、バックオフ時間の平均値（ＣＷｍｉｎの１／２×スロット時間（９［μ秒］））、データ及びＡＣＫ信号の送信時間（伝送レートとパケット長から算出）、及び、ＳＩＦＳ（short interframe space）と呼ばれる所定期間（１６［μ秒］）を加算して求められる。図７に示す送信所用時間見積もりテーブル６０は、ＲＳＳＩレンジ６０ａと、再送が発生したときの伝送レート６０ｂとの組合せにおける、送信所用時間の算出結果を格納したものである。なお、このテーブルは、例えば、無線端末３０内の一時記憶のためのメモリ等に格納される。
【００１９】
このようにして算出された当該ＲＳＳＩレンジにおける伝送レート毎の送信所用時間のうち、最小値を有する伝送レートを選択する（ステップＳ１０２）。図７に示す場合は、例えば、−５５〜−５９［ｄＢｍ］のＲＳＳＩレンジでは、伝送レート４８［Ｍｂｐｓ］が最小値となる（図７において、最小値を太線の枠で囲っている）。そして、このときの伝送レートが、実際に使用された伝送レートのうちで最大値か否かを判定し（ステップＳ１０３）、最大値であれば、そのときの再送率が予め定められた下限値より小さいか否かを判定し（ステップＳ１０４）、再送率が予め定められた下限値より小さい場合は、現在選択されている伝送レートより一つ上の伝送レートを選択する（ステップＳ１０５）。例えば、ステップＳ１０３で４８［Ｍｂｐｓ］が選択されている場合は、５４［Ｍｂｐｓ］が選択される。一方、ステップＳ１０３で伝送レートが最大値でないと判定された場合は、次に、ステップＳ１０２で選択された伝送レートが、実際に使用された伝送レートのうちで最小値か否かを判定し（ステップＳ１０６）、最小値であれば、そのときの再送率が予め定められた上限値以上か否かを判定し（ステップＳ１０７）、再送率が予め定められた上限値以上であれば、現在選択されている伝送レートより一つ下の伝送レートを選択する（ステップＳ１０８）。さらに、ステップＳ１０４で再送率が下限値より小さくないと判定された場合、ステップＳ１０６で伝送レートが最小値でないと判定された場合、若しくは、ステップＳ１０７で再送率が予め定められた上限値以上でないと判定された場合は、ステップＳ１０２で選択した伝送レート（すなわち、送信所用時間が最小値となる伝送レート）を選択する（ステップＳ１０９）。
【００２０】
そして、このようにして選択された伝送レートを当該ＲＳＳＩレンジにおける伝送レートとして決定し、選択テーブル記憶手段３７に記憶されている伝送レート選択テーブル４０の、当該ＲＳＳＩレンジにおける送信伝送レートカラム４０ｂの値を更新する（ステップＳ１１０）。最後に、全ての出現ＲＳＳＩレンジに対して、上述の処理を実行したか否かを判定し、まだ処理をしていない出現ＲＳＳＩレンジがある場合はステップＳ１０１に戻って処理を続行し、全ての出現ＲＳＳＩレンジに対して処理が終わっている場合は、この更新処理を終了する。
【００２１】
なお、伝送レート選択テーブル４０に初期値を設定しておくことにより、以上の処理により更新されないＲＳＳＩレンジ（出現ＲＳＳＩレンジ以外の非出現ＲＳＳＩレンジ）についても、送信伝送レートが設定されているため、伝送レート選択手段３５は、この伝送レート選択テーブル４０を用いて無線制御手段３１の送信伝送レートを設定することができる。あるいは、非出現ＲＳＳＩレンジについては、以下の方法によりその送信伝送レートを更新するように構成することも可能である。すなわち、出現ＲＳＳＩレンジよりも下位の非出現ＲＳＳＩレンジは、その更新前の伝送レートが上位の出現ＲＳＳＩレンジの更新後の伝送レートよりも高い場合には、上位レンジの出現ＲＳＳＩレンジの伝送レートに合わせ、出現ＲＳＳＩレンジよりも上位の非出現ＲＳＳＩレンジは、その更新前の伝送レートが下位の出現ＲＳＳＩレンジの更新後の伝送レートよりも低い場合には、下位レンジの出現ＲＳＳＩレンジの伝送レートに合わせる。
【００２２】
伝送レート選択テーブル作成手段３４を以上のように構成することにより、ＲＳＳＩレンジ毎に、パケット再送率を考慮して最も効率良くパケットを送信できる伝送レート（すなわち、送信所用時間が最も短いであろう伝送レート）を選択することができるので、無線帯域の利用効率を向上させることができる。また、出現ＲＳＳＩレンジにおいて、選択された伝送レートが最大値で、かつ、再送率が予め定められた下限値より小さいときは、さらに伝送レートを一つ上のレートとすることにより、無線帯域のさらなる利用効率向上を期待することができる。反対に、出現ＲＳＳＩレンジにおいて、選択された伝送レートが最小値で、かつ、再送率が予め定められた上限値以上のときは、さらに伝送レートを一つ下のレートとすることにより、パケットの再送処理の発生を抑えることにより無線品質を向上させ、これにより無線帯域の利用効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２３】
２０  無線基地局    ３０  無線端末（無線通信装置）
３１  無線制御手段    ３２  無線基地局ＲＳＳＩ取得手段
３３  パケット送信結果収集手段    ３４  伝送レート選択テーブル作成手段
３５  伝送レート選択手段    ３７  選択テーブル記憶手段
【図１】
2010187084.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010187084.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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