(57)【要約】ランダムアクセス方式に基づいて、無線端末から無線基地局に上り回線通信を行うときに無線基地局が取得した送信権を無線端末へ譲渡し、無線基地局から無線端末に下り回線通信を行うときに無線端末が取得した送信権を無線基地局へ譲渡する無線通信システムにおいて、上り回線の通信品質が規定値より悪い１つ以上の無線端末を無線基地局から送信権を譲渡する送信権譲渡先端末として決定し、下り回線の通信品質が規定値より悪い１つ以上の無線端末を無線基地局へ送信権を譲渡する送信権譲渡元端末として決定する送信権譲渡端末スケジュール部を備える。
2017033788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランダムアクセス方式に基づいて、無線端末から無線基地局に上り回線通信を行うときに無線基地局が取得した送信権を無線端末へ譲渡し、無線基地局から無線端末に下り回線通信を行うときに無線端末が取得した送信権を無線基地局へ譲渡する無線通信システムにおいて、
前記上り回線の通信品質が規定値より悪い１つ以上の無線端末を前記無線基地局から前記送信権を譲渡する送信権譲渡先端末として決定し、前記下り回線の通信品質が規定値より悪い１つ以上の無線端末を前記無線基地局へ前記送信権を譲渡する送信権譲渡元端末として決定する送信権譲渡端末スケジュール部を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信権譲渡端末スケジュール部は、前記上り回線の通信品質を示すパラメータが規定値より悪い１つ以上の前記送信権譲渡先端末を決定し、その決定情報を示す通知信号を前記無線基地局に送信する構成であり、
前記無線基地局は、前記通知信号により前記送信権譲渡先端末の決定情報を取得し、前記ランダムアクセス方式によって送信権を取得した後に、前記送信権譲渡先端末に対して前記上り回線通信を行うタイミングを指示する送信権譲渡信号を送信する手段を備え、
前記無線端末は、前記送信権譲渡信号を受信したときに、指示されたタイミングで前記上り回線のデータフレームを送信する手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信権譲渡端末スケジュール部は、前記上り回線の通信品質を示すパラメータとして、前記下り回線の通信品質に対する前記上り回線の通信品質の劣化を示す値、または前記上り回線のフレーム誤り率、または前記上り回線の送信権取得率、または前記上り回線で要求しているＱｏＳ（Quality of Service）条件またはトラヒック量に対するスループットの比、または前記上り回線のフレーム再送率の少なくとも１つを用いる構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信権譲渡端末スケジュール部は、前記無線端末が生成するトラヒック量または送信待ちパケットに関する上り回線トラヒック情報を収集し、前記上り回線の通信品質が規定値より悪く、かつ前記無線端末における上り回線トラヒック要求が規定値より高いときに、前記送信権譲渡先端末として決定する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信権譲渡端末スケジュール部は、前記下り回線の通信品質を示すパラメータが規定値より悪い１つ以上の前記送信権譲渡元端末を決定し、その決定情報を示す通知信号を前記無線端末に送信する構成であり、
前記無線端末は、前記通知信号により前記送信権譲渡元端末であることを認識し、前記ランダムアクセス方式によって送信権を取得した後に、前記無線基地局に対して前記下り回線通信を行うタイミングを指示する送信権譲渡信号を送信する手段を備え、
前記無線基地局は、前記送信権譲渡信号を受信したときに、指示されたタイミングで前記下り回線のデータフレームを送信する手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信権譲渡端末スケジュール部は、前記下り回線の通信品質を示すパラメータとして、前記上り回線の通信品質に対する前記下り回線の通信品質の劣化を示す値、または前記下り回線のフレーム誤り率、または前記下り回線で要求しているＱｏＳ（Quality of Service）条件またはトラヒック量に対するスループットの比、または前記下り回線のフレーム再送率の少なくとも１つを用いる構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項５に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信権譲渡端末スケジュール部は、前記無線基地局から前記無線端末へのトラヒック量または送信待ちパケットに関する下り回線トラヒック情報を収集し、前記下り回線の通信品質が規定値より悪く、かつ前記無線基地局における下り回線トラヒック要求が規定値より高いときに、前記送信権譲渡先端末として決定する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
ランダムアクセス方式に基づいて、無線端末から無線基地局に上り回線通信を行うときに無線基地局が取得した送信権を無線端末へ譲渡する無線通信方法において、
前記上り回線の通信品質をモニタする送信権譲渡端末スケジュール部は、前記上り回線の通信品質を示すパラメータが規定値より悪い１つ以上の無線端末を前記無線基地局から前記送信権を譲渡する送信権譲渡先端末として決定し、その決定情報を示す通知信号を前記無線基地局に送信するステップと、
前記無線基地局は、前記通知信号により前記送信権譲渡先端末の決定情報を取得し、前記ランダムアクセス方式によって送信権を取得した後に、前記送信権譲渡先端末に対して前記上り回線通信を行うタイミングを指示する送信権譲渡信号を送信するステップと、
前記無線端末は、前記送信権譲渡信号を受信したときに、指示されたタイミングで前記上り回線のデータフレームを送信するステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項９】
ランダムアクセス方式に基づいて、無線基地局から無線端末に下り回線通信を行うときに無線端末が取得した送信権を無線基地局へ譲渡する無線通信方法において、
前記下り回線の通信品質をモニタする送信権譲渡端末スケジュール部は、前記下り回線の通信品質を示すパラメータが規定値より悪い１つ以上の無線端末を前記無線基地局へ前記送信権を譲渡する送信権譲渡元端末として決定し、その決定情報を示す通知信号を前記無線端末に送信するステップと、
前記無線端末は、前記通知信号により前記送信権譲渡元端末であることを認識し、前記ランダムアクセス方式によって送信権を取得した後に、前記無線基地局に対して前記下り回線通信を行うタイミングを指示する送信権譲渡信号を送信するステップと、
前記無線基地局は、前記送信権譲渡信号を受信したときに、指示されたタイミングで前記下り回線のデータフレームを送信するステップと
を有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、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access ／Collision Avoidance ）などのランダムアクセス方式に基づいて通信を行う無線通信システムおよび無線通信方法において、無線基地局（ＡＰ：Access Point）から無線端末（ＳＴＡ：STAtion ）へ下り回線通信を行うときの送信権の譲渡、またはＳＴＡからＡＰへ上り回線通信を行うときの送信権の譲渡に関する。
特に、下り回線通信のために、ＡＰへ送信権を譲渡するＳＴＡである送信権譲渡元端末を選択する処理に関する。また、上り回線通信のために、ＡＰから送信権を譲渡するＳＴＡである送信権譲渡先端末を選択する処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際標準規格IEEE802.11準拠の無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムのスループットが年々向上しており、主要な無線アクセスの１つとして普及している（非特許文献１）。無線ＬＡＮシステムは、免許不要の周波数帯であるアンライセンスバンドで用いることができるため、多種多様な無線端末が普及している。特に、スマートフォンの普及は、無線ＬＡＮシステムの利用の機会を著しく増大させている。【０００３】
無線ＬＡＮシステムが用いる周波数帯であるアンライセンスバンドは、 2.4ＧHz帯、５ＧHz帯、60ＧHz帯に割り当てられている。マイクロ波帯の 2.4ＧHz帯と５ＧHz帯において、無線ＬＡＮシステムが日本国内で利用できる帯域は、およそ 500ＭHzである。また、日本国外においては同等またはそれ以上の帯域が、無線ＬＡＮシステムが利用可能な帯域として割り当てられている。一方で、アンライセンスバンドにおける無線通信は、ＣＳＭＡ／ＣＡなどのランダムアクセス方式に基づいて行われるため、隠れ端末問題が大きな障害となっている。ＲＴＳ（Request To Send ）／ＣＴＳ（Clear To Send ）を用いたフロー制御は、隠れ端末問題の解決に向けて提案されている。【０００４】
ここで、図８に示すように、アンライセンスバンドを用いてＡＰ１０とＳＴＡ２０−１〜ＳＴＡ２０−３が通信している通信エリアには、２つの無線ＬＡＮのＢＳＳ（Basic Service Set ）ａおよびＢＳＳｂが存在する。ＡＰ１０およびＳＴＡ２０−１は、一方のＢＳＳａのＡＰａおよびＳＴＡａの無線信号を検出できる位置に存在する。ＳＴＡ２０−１およびＳＴＡ２０−２は、他方のＢＳＳｂのＡＰｂおよびＳＴＡｂの無線信号を検出できる位置に存在する。ＳＴＡ２０−３は、ＢＳＳａおよびＢＳＳｂの通信を検出しない位置に存在する。【０００５】
まず、図８(a) に示す上り回線通信（ＳＴＡからＡＰへの送信）では、ＳＴＡ２０−１が送信権を取得してデータフレームを送信する場合は問題ない。しかし、ＳＴＡ２０−３が送信権を取得してデータフレームを送信しようとすると、ＳＴＡ２０−３から隠れ端末となっているＢＳＳａの通信によりＡＰ１０において衝突したり、ＡＰ１０に設定されたＮＡＶのために上り回線通信が失敗することが生じうる。この場合には、ＡＰ１０が送信権を取得し、その送信権をＳＴＡ２０−３に譲渡することで、ＳＴＡ２０−３から見た隠れ端末の影響を軽減してＳＴＡ２０−３からＡＰ１０への上り回線のスループットを改善することができる（非特許文献３）。【０００６】
次に、図８(b) の下り回線通信（ＡＰからＳＴＡへの送信）を考える。ＲＴＳ／ＣＴＳに基づく通信では、ＡＰ１０がＳＴＡ２０−１に対してユーザデータを送信する前に、ＡＰ１０が送信する無線チャネルで無線信号を検出しないときにＲＴＳフレームを送信し、ＳＴＡ２０−１がＲＴＳフレームに応じてＣＴＳフレームを送信し、ＢＳＳａのＡＰａおよびＳＴＡａはＲＴＳフレームまたはＣＴＳフレームに応じて送信禁止時間（ＮＡＶ）を設定する。また、ＢＳＳｂのＡＰｂおよびＳＴＡｂは、ＳＴＡ２０−１が送信するＣＴＳフレームに応じてＮＡＶを設定する。これにより、ＢＳＳａが通信を停止するとともに、ＡＰ１０からみて隠れ端末となるＢＳＳｂが通信を停止し、ＡＰ１０が送信権を取得した無線チャネルでＳＴＡ２０−１に対して送信を行うことができる。【０００７】
このように、ＲＴＳフレームとＣＴＳフレームの交換は、ＳＴＡにおいてＡＰから検出できないＢＳＳｂの無線信号が存在している場合でも、ＡＰからのＲＴＳフレームに応じてＳＴＡがＣＴＳフレームによりＮＡＶを設定することで、隠れ端末問題を解消してスループットの低下を防ぐことが可能になっている。【０００８】
ところで、標準化組織３ＧＰＰにおいても、無線ＬＡＮのアンライセンスバンドを用いるセルラシステムの議論を開始しており（非特許文献２）、アンライセンスバンドの活用方法に注目が集まっている。すなわち、セルラシステムにおいて、無線ＬＡＮの周波数帯（アンライセンスバンド）を、アンライセンスバンドの規格に沿って活用することも検討されている。ここで、無線ＬＡＮとして記載したが、アンライセンスバンドにおいてランダムアクセスで通信するいかなる通信システムであってもよい。【０００９】
例えば図８(b) に示す状況において、ＡＰ１０からＳＴＡ２０−１へデータフレームを送信する場合、ＡＰ１０から隠れ端末となるＢＳＳｂの無線信号が無線リソースを逼迫している環境（常に無線信号が送信されている環境）が考えられる。この場合、ＡＰ１０から送信されるフレームが衝突してＳＴＡ２０−１に受信されなかったり、ＳＴＡ２０−１がＢＳＳｂから設定されるＮＡＶにより、ＡＰ１０から送信されたＲＴＳフレームに対するＣＴＳフレームを送信できないことがあり、ＲＴＳ／ＣＴＳに基づく制御を行ってもスループットが低下する問題があった。このような問題に対し、ＳＴＡ２０−１がＡＰ１０から隠れ端末となるＢＳＳｂに対して、ＮＡＶまたはＮＡＶと同等の機能を持つ送信禁止区間を設定することによる送信権を取得する。そして、ＳＴＡ２０−１は取得した送信権をＡＰ１０へ譲渡し、ＡＰ１０が譲渡された送信権でデータフレームを送信することで、ＡＰ１０における隠れ端末の影響を軽減してＡＰ１０からＳＴＡ２０−１への下り回線のスループットを改善することができる（非特許文献３）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】IEEE Std 802.11ac(TM)-2013, IEEE Standard for Information technology -Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks - Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, December 2013
【非特許文献２】RP-140057,“On the primacy of licensed spectrum in relation to the proposal of using LTE for a licensed-assisted access to unlicensed spectrum, ” 3GPP TSG-RAN #63, Mar. 2014.
【非特許文献３】R. Kudo, B. A. H. S. Abeysekera,Y. Takatori, T. Ichikawa, M. Mizoguchi, H. Yasuda, A. Yamada, Y. Okumura, “Channel access acquisition mechanism coupled with cellular network for unlicensed spectrum, ” in Proc., VTC2015-Spring, May 2015.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上り回線通信のためにＡＰから送信権を譲渡するＳＴＡをどのように選択するか、下り回線通信のためにＡＰへ送信権を譲渡するＳＴＡをどのように選択するか、これらの選択次第ではＳＴＡ間でスループットに大きな不公平を生じさせる問題がある。例えば、図８(a) に示すＳＴＡ２０−３のように自ら送信権を取得して送信しても、隠れ端末の関係にあるＢＳＳａの通信によって上り回線通信のスループットが著しく低下している場合には、ＡＰ１０が取得した送信権を当該ＳＴＡ２０−３に譲渡することは効果的である。一方、ＢＳＳａから隠れ端末の位置にあるＳＴＡ２０−２のように、任意のＳＴＡに一律にＡＰ１０が取得した送信権を譲渡しても必ずしもスループットの改善には寄与しない。【００１２】
また、下り回線通信のためにＡＰ１０へ譲渡する送信権を全てのＳＴＡが取得しようとする場合、下り回線でランダムアクセスに参加するノード数が飛躍的に増加し、下り回線のシステムスループットは大きく改善する。しかし、その一方で周辺のＢＳＳに対して多くの無線リソースを占有してしまい、ＢＳＳ間での不公平を生じさせる問題もある。この場合、送信権を取得しようとするＳＴＡをできるだけ少なく設定した方が、周辺のＢＳＳの通信に与える影響を少なくできるが、送信権をＡＰ１０に譲渡することでスループットが大きく改善するＳＴＡを適宜選択する必要があった。【００１３】
本発明は、ランダムアクセスに基づく無線通信システムにおいて、上り回線通信のためにＡＰから送信権を譲渡するＳＴＡの選択と、下り回線通信のためにＡＰへ送信権を譲渡するＳＴＡの選択を効率よく行うことができ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】
【００１４】
第１の発明は、ランダムアクセス方式に基づいて、無線端末から無線基地局に上り回線通信を行うときに無線基地局が取得した送信権を無線端末へ譲渡し、無線基地局から無線端末に下り回線通信を行うときに無線端末が取得した送信権を無線基地局へ譲渡する無線通信システムにおいて、上り回線の通信品質が規定値より悪い１つ以上の無線端末を無線基地局から送信権を譲渡する送信権譲渡先端末として決定し、下り回線の通信品質が規定値より悪い１つ以上の無線端末を無線基地局へ送信権を譲渡する送信権譲渡元端末として決定する送信権譲渡端末スケジュール部を備える。【００１５】
第１の発明の無線通信システムにおいて、送信権譲渡端末スケジュール部は、上り回線の通信品質を示すパラメータが規定値より悪い１つ以上の送信権譲渡先端末を決定し、その決定情報を示す通知信号を無線基地局に送信する構成であり、無線基地局は、通知信号により送信権譲渡先端末の決定情報を取得し、ランダムアクセス方式によって送信権を取得した後に、送信権譲渡先端末に対して上り回線通信を行うタイミングを指示する送信権譲渡信号を送信する手段を備え、無線端末は、送信権譲渡信号を受信したときに、指示されたタイミングで上り回線のデータフレームを送信する手段を備える。【００１６】
第１の発明の無線通信システムにおいて、送信権譲渡端末スケジュール部は、上り回線の通信品質を示すパラメータとして、下り回線の通信品質に対する上り回線の通信品質の劣化を示す値、または上り回線のフレーム誤り率、または上り回線の送信権取得率、または上り回線で要求しているＱｏＳ条件またはトラヒック量に対するスループットの比、または上り回線のフレーム再送率の少なくとも１つを用いる構成である。【００１７】
第１の発明の無線通信システムにおいて、送信権譲渡端末スケジュール部は、無線端末が生成するトラヒック量または送信待ちパケットに関する上り回線トラヒック情報を収集し、上り回線の通信品質が規定値より悪く、かつ無線端末における上り回線トラヒック要求が規定値より高いときに、送信権譲渡先端末として決定する構成である。【００１８】
第１の発明の無線通信システムにおいて、送信権譲渡端末スケジュール部は、下り回線の通信品質を示すパラメータが規定値より悪い１つ以上の送信権譲渡元端末を決定し、その決定情報を示す通知信号を無線端末に送信する構成であり、無線端末は、通知信号により送信権譲渡元端末であることを認識し、ランダムアクセス方式によって送信権を取得した後に、無線基地局に対して下り回線通信を行うタイミングを指示する送信権譲渡信号を送信する手段を備え、無線基地局は、送信権譲渡信号を受信したときに、指示されたタイミングで下り回線のデータフレームを送信する手段を備える。【００１９】
第１の発明の無線通信システムにおいて、送信権譲渡端末スケジュール部は、下り回線の通信品質を示すパラメータとして、上り回線の通信品質に対する下り回線の通信品質の劣化を示す値、または下り回線のフレーム誤り率、または下り回線で要求しているＱｏＳ条件またはトラヒック量に対するスループットの比、または下り回線のフレーム再送率の少なくとも１つを用いる構成である。【００２０】
第１の発明の無線通信システムにおいて、送信権譲渡端末スケジュール部は、無線基地局から無線端末へのトラヒック量または送信待ちパケットに関する下り回線トラヒック情報を収集し、下り回線の通信品質が規定値より悪く、かつ無線基地局における下り回線トラヒック要求が規定値より高いときに、送信権譲渡先端末として決定する構成である。【００２１】
第２の発明は、ランダムアクセス方式に基づいて、無線端末から無線基地局に上り回線通信を行うときに無線基地局が取得した送信権を無線端末へ譲渡する無線通信方法において、上り回線の通信品質をモニタする送信権譲渡端末スケジュール部は、上り回線の通信品質を示すパラメータが規定値より悪い１つ以上の無線端末を無線基地局から送信権を譲渡する送信権譲渡先端末として決定し、その決定情報を示す通知信号を無線基地局に送信するステップと、無線基地局は、通知信号により送信権譲渡先端末の決定情報を取得し、ランダムアクセス方式によって送信権を取得した後に、送信権譲渡先端末に対して上り回線通信を行うタイミングを指示する送信権譲渡信号を送信するステップと、無線端末は、送信権譲渡信号を受信したときに、指示されたタイミングで上り回線のデータフレームを送信するステップとを有する。【００２２】
第３の発明は、ランダムアクセス方式に基づいて、無線基地局から無線端末に下り回線通信を行うときに無線端末が取得した送信権を無線基地局へ譲渡する無線通信方法において、下り回線の通信品質をモニタする送信権譲渡端末スケジュール部は、下り回線の通信品質を示すパラメータが規定値より悪い１つ以上の無線端末を無線基地局へ送信権を譲渡する送信権譲渡元端末として決定し、その決定情報を示す通知信号を無線端末に送信するステップと、無線端末は、通知信号により送信権譲渡元端末であることを認識し、ランダムアクセス方式によって送信権を取得した後に、無線基地局に対して下り回線通信を行うタイミングを指示する送信権譲渡信号を送信するステップと、無線基地局は、送信権譲渡信号を受信したときに、指示されたタイミングで下り回線のデータフレームを送信するステップとを有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、統計情報や経験則に基づいて上り回線通信が低品質のためユーザエクスペリエンスが低下している無線端末を送信権譲渡先端末として選択し、ＡＰが取得した送信権を当該送信権譲渡先端末に優先して譲渡することにより、上り回線通信におけるスループットの公平性確保と改善を図ることができる。【００２４】
本発明は、統計情報や経験則に基づいて下り回線通信が低品質のためユーザエクスペリエンスが低下している無線端末を送信権譲渡元端末として選択し、当該ＳＴＡからＡＰへ送信権を譲渡することにより、下り回線通信におけるスループットの公平性確保と改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】ＡＰから送信権譲渡による上り回線通信の例を示す図である。
【図３】ＡＰ１０の構成例を示す図である。
【図４】ＳＴＡ２０の構成例を示す図である。
【図５】送信権譲渡端末スケジュール部３０の構成例を示す図である。
【図６】ＡＰから送信権譲渡による上り回線通信の処理手順例を示す図である。
【図７】ＳＴＡから送信権譲渡による下り回線通信の処理手順例を示す図である。
【図８】従来の無線通信システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の無線通信システムの構成例を示す。図１(a) はＡＰから送信権譲渡による上り回線通信を示し、図１(b) はＳＴＡから送信権譲渡による下り回線通信を示す。  
【００２７】
図１(a),(b) において、ＡＰ１０とＳＴＡ２０−１〜ＳＴＡ２０−３が通信しており、その周辺に２つの無線ＬＡＮのＢＳＳａ，ＢＢＳｂが存在する。ＡＰ１０およびＳＴＡ２０−１は、一方のＢＳＳａのＡＰａおよびＳＴＡａの無線信号を検出できる位置に存在する。ＳＴＡ２０−１およびＳＴＡ２０−２は、他方のＢＳＳｂのＡＰｂおよびＳＴＡｂの無線信号を検出できる位置に存在する。ＳＴＡ２０−３は、ＢＳＳａおよびＢＳＳｂの通信を検出しない位置に存在する。基本的な構成は図８に示すものと同じであり、ＡＰ１０はネットワーク１００に接続される。
【００２８】
ＡＰ１０は、取得した送信権を１つ以上のＳＴＡに譲渡して上り回線通信を行わせる機能を有する（上り回線送信権譲渡）。また、ＳＴＡ２０は、取得した送信権をＡＰへ譲渡して下り回線通信を行わせる機能を有する（下り回線送信権譲渡）。
【００２９】
本発明の特徴は、ＳＴＡ２０−１〜ＳＴＡ２０−３からＡＰ１０に対する上り回線通信のために、ＡＰ１０から送信権を譲渡するＳＴＡを選択する処理と、ＡＰ１０からＳＴＡ２０１〜ＳＴＡ２０−３に対する下り回線通信のために、ＡＰ１０へ送信権を譲渡するＳＴＡを選択する処理を行う送信権譲渡端末スケジュール部３０を備えるところにある。この送信権譲渡端末スケジュール部３０はＡＰ１０内に備えてもよいし、ＡＰ１０が接続するネットワーク１００上に備えてもよい。
【００３０】
図２は、ＡＰから送信権譲渡による上り回線通信の例を示す。図２(a) はＡＰに下りデータがある場合において、図２(b) はＡＰに下りデータがない場合において、ＡＰが取得した送信権をＳＴＡに対して譲渡するシーケンスを示す。なお、ＳＴＡから送信権譲渡による下り回線通信のシーケンスも同様であり、図２に示すＡＰとＳＴＡの関係を逆にすればよい。
【００３１】
ＡＰは、送信権譲渡端末スケジュール部３０の制御により、指定したＳＴＡへ送信権を譲渡して上り回線通信を行わせることになっている。ＡＰが送信権を取得した後にＲＴＳフレームを送信し、対応するＳＴＡから送信されたＣＴＳフレームを受信し、図２(a) に示すように、ＡＰに下りデータがあれば当該データをＳＴＡに送信した後に送信権譲渡信号をＳＴＡに送信する。また、図２(b) に示すように、ＡＰに下りデータがなければＣＴＳを受信した後に送信権譲渡信号をＳＴＡに送信する。ＳＴＡは、送信権譲渡信号の受信により、ＡＰから譲渡された送信権に基づいて上りデータを送信する。ここで、周辺ノードＡ，Ｂは、ＡＰが送信するＲＴＳ、またはＳＴＡが送信するＣＴＳにより、送信権譲渡による上り回線通信を行う時間を含めてＮＡＶが設定される。
【００３２】
ここで重要な点は、上り回線通信でＡＰから送信権を譲渡するＳＴＡ、あるいは下り回線通信でＡＰへ送信権を譲渡するＳＴＡについて、各ＳＴＡのスループットを考慮して選択する送信権譲渡端末スケジュール部３０の機能である。以下、ＡＰ１０、ＳＴＡ２０、送信権譲渡端末スケジュール部３０の構成例とともに、上り回線の送信権譲渡および下り回線の送信権譲渡の処理手順について説明する。
【００３３】
図３は、ＡＰ１０の構成例を示す。
図３において、ＡＰ１０は、アンテナ１１、送受信部１２、送信準備部１３、ネットワーク通信部１４、送信権譲渡信号生成部１５により構成される。ＡＰ１０は、外部ネットワークからネットワーク通信部１４を介して下り回線で送信するユーザデータを入力すると、送信準備部１３の記憶部に格納し、送受信部１２はランダムアクセス制御により送信権を取得し、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御を行った後に、データフレームを構成してアンテナ１１から送信する。ここで、ＡＰは、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal frequency domain multiplexing access ）や空間多重により複数のＳＴＡへの送信機能を有することができ、送信対象となるＳＴＡは複数であってもよい。
【００３４】
一方、ＡＰ１０が上り回線でユーザデータを受信するために、送信権をＳＴＡ２０に譲渡する場合は送信権譲渡信号生成部１５が機能する。送信権譲渡信号生成部１５は、後述する送信権譲渡端末スケジュール部３０から送信権譲渡スケジュールを取得すると、当該送信権譲渡スケジュールで指定されたＳＴＡに送信権を譲渡することを送信準備部１３へ通知する。送信準備部１３は、下りデータがあれば、送信権を取得して当該下りデータを送信した後に送信権譲渡信号を送受信部１２から送信するか（図２(a))、下りデータがなければ送信権を取得した上で送信権譲渡信号を送受信部１２から直接送信する（図２(b))。
【００３５】
図４は、ＳＴＡ２０の構成例を示す。
図４において、ＳＴＡ２０は、アンテナ２１、送受信部２２、送信準備部２３、ネットワーク通信部２４、送信権譲渡信号生成部２５により構成される。ＳＴＡ２０は、上り回線で送信するユーザデータをネットワーク通信部２４から送信準備部２３の記憶部に格納すると、送受信部２２はランダムアクセス制御により送信権を取得し、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御を行った後に、データフレームを構成してアンテナ２１から送信する。ネットワーク通信部２４は、ＳＴＡ内の機能ブロックとの通信が可能であり、携帯通信網、有線通信、光通信、赤外線通信など、ＳＴＡ内の他の通信機能ブロックと信号を入出力することもできる。
【００３６】
また、ＳＴＡ２０が下り回線で信号を受信する場合は、アンテナ２１で受信した信号を送受信部２２で復号し、送信準備部２３を介してネットワーク通信部２４に出力する。復号した信号にＡＰ１０から送信された送信権譲渡信号が含まれる場合には、送信準備部２３の送信待ちの上りデータを送受信部２２から上り回線で指定されたタイミングで送信する。
【００３７】
一方、ＳＴＡ２０が下り回線で信号を受信するために、送信権をＡＰ１０に譲渡する場合は送信権譲渡信号生成部２５が機能する。送信権譲渡信号生成部２５は、後述する送信権譲渡端末スケジュール部３０からＡＰ１０を介して送信権譲渡スケジュールを取得すると、当該送信権譲渡スケジュールにより自ＳＴＡが送信権を取得してＡＰ１０へ譲渡することを決定し、送信準備部２３へ通知する。送信準備部２３は、上りデータがあれば、送信権を取得して当該上りデータを送信した後に送信権譲渡信号を送受信部２２から送信するか、上りデータがなければ送信権を取得した上で送信権譲渡信号を送受信部２２から直接送信する。
【００３８】
図５は、送信権譲渡端末スケジュール部３０の構成例を示す。
図５において、送信権譲渡端末スケジュール部３０は、ネットワーク通信部３１、通信品質判定部３２、送信権譲渡スケジュール決定部３３により構成される。通信品質判定部３２は、上り回線または下り回線またはその両方の通信品質に関する情報を収集する。通信品質に関する情報としては、上り／下り回線のフレーム誤り率、または上り／下り回線の送信権取得率、または上り／下り回線で要求しているＱｏＳ（Quality of Service）条件やトラヒック量に対するスループットの比、または上り／下り回線のフレーム再送率などである。さらに通信品質判定部３２は、ＳＴＡの機能情報、ＳＴＡの所有者の契約情報、ＳＴＡの位置情報、ＳＴＡに対し生じているトラヒックや送信待ちパケット情報、ＳＴＡが用いているアプリケーション情報を収集し、送信権譲渡スケジュールの決定のために用いることもできる。
【００３９】
送信権譲渡スケジュール決定部３３は、通信品質判定部３２の通信品質情報に基づき、ＡＰが送信権を譲渡するＳＴＡ、またはＡＰへ送信権を譲渡するＳＴＡ、またはその両方に対応するＳＴＡを選択し、それぞれ選択したＳＴＡに設定する送信権譲渡スケジュール情報を決定し、ネットワーク通信部３１を介してＡＰまたはＳＴＡまたは両方へ通知する。
【００４０】
送信権譲渡端末スケジュール部３０からＡＰ１０へ送信譲渡スケジュール情報を通知するには、送信権譲渡端末スケジュール部３０とＡＰ１０とを接続するネットワークのチャネルを用いることができる。送信権譲渡端末スケジュール部３０からＳＴＡ２０へ送信譲渡スケジュール情報を通知するには、送信権譲渡端末スケジュール部３０とＡＰ１０とを接続するネットワークのチャネルと、ＡＰ１０とＳＴＡ２０との間の無線チャネルを用いるか、外部通信機器を介するチャネルを用いて送信権譲渡端末スケジュール部３０からＳＴＡ２０に通知してもよい。ただし、送信権譲渡端末スケジュール部３０をＡＰ１０に備える場合には、送信権譲渡端末スケジュール部３０とＡＰ１０との間のネットワークのチャネルを用いずに回路内で直接、送信権譲渡スケジュール情報を入出力できる。
【００４１】
（上り回線送信権譲渡）
上り回線送信権譲渡について詳細に説明する。
送信権譲渡端末スケジュール部３０は、上り回線において、ＳＴＡ自身が送信権を取得する場合に、周辺ＢＳＳの信号を常に検出して送信権を取得できる確率が非常に小さい、あるいは受信側のＡＰにおいて当該ＳＴＡから隠れ端末となっているノードから送信されている信号と衝突して通信が成功しないなどにより、送信権取得による上り回線の通信品質がユーザエクスペリエンスを低下させているＳＴＡを選択し、ＡＰ１０から送信権を譲渡する「送信権譲渡先端末」とする。
【００４２】
図１(a) の例では、ＳＴＡ２０−１が上り回線で送信権を取得しようとすると、ＢＳＳｂの通信によって送信権を取得する確率が低下することがある。また、ＳＴＡ２０−３が上り回線で送信権を取得しようとすると、隠れ端末の関係にあるＢＳＳａの通信が検出できないため、ＡＰ１０において信号の衝突が生じて通信失敗する確率が高くなることがある。このようなＳＴＡ２０−１，ＳＴＡ２０−３に対して、ＡＰ１０が取得した送信権を優先的に譲渡することで、ユーザエクスペリエンスを向上させることができる。
【００４３】
図６は、ＡＰから送信権譲渡による上り回線の処理手順例を示す。
図６において、送信権譲渡端末スケジュール部３０の通信品質判定部３２は、上り回線または上り／下り回線の通信品質情報を収集する（ステップＳ01）。次に、送信権譲渡スケジュール決定部３３は、収集した通信品質情報に基づいて、ＡＰ１０から送信権を譲渡する１つ以上のＳＴＡの情報またはその優先順位づけを含む情報からなる送信権譲渡スケジュール情報を決定し、ＡＰ１０に通知する（ステップＳ02）。ＡＰ１０の送信権譲渡信号生成部１５は、送信権譲渡スケジュール情報を入力すると、ＡＰ１０から送信権を譲渡する１つ以上のＳＴＡの組み合わせを決定し、送信準備部１３へ出力する（ステップＳ03）。送信準備部１３は、下りデータの有無に応じた送信権譲渡信号の送信形態を決定して送受信部１２へ通知する（ステップＳ04）。送受信部１２は、下りデータがあればその送信後に、下りデータがなければ送信権取得後に、それぞれ送信権譲渡信号を送信する（ステップＳ05 )。送信権譲渡信号を受信したＳＴＡ２０は、送信権譲渡信号が設定するタイミングで上り回線のユーザデータを送信する（ステップＳ06）。
【００４４】
ここで、ＳＴＡにおいて、送信権取得による上り回線通信のスループットがユーザエクスペリエンス低下を引き起こしていることが判明した場合に、ＡＰから送信権を譲渡するＳＴＡを選択する４つの選択方法について示す。
【００４５】
（送信権譲渡先端末の選択方法１）
送信権譲渡端末スケジュール部３０は、ＡＰ１０の上り回線通信の相手となるＳＴＡからの送信待ちユーザデータに関する情報、要求トラヒック情報、アプリケーション情報を収集する。そして、各ＳＴＡにおいて、当該条件と送信権取得による上り回線通信のスループットとを比較し、最も上り回線通信のスループットの条件が悪いＳＴＡから優先して送信権譲渡先端末を選択する。当該ＳＴＡとの間のＰＨＹレートや、最小パケットのビット量から、ＯＦＤＭＡや空間多重によって割り当てる送信リソースを判断し、複数のＳＴＡ相手に送信権を譲渡してもよい。この際、下り回線でユーザデータを送信したＳＴＡの中から送信権譲渡先端末を選択してもよい。下り回線での送信先に係らず、送信権譲渡先端末を選択してもよい。
【００４６】
このような制御により、上り回線通信が低品質のためユーザエクスペリエンスを低下させることを防ぎ、ＡＰが取得した送信権を上り回線通信が低品質となるＳＴＡに優先して譲渡することができる。
【００４７】
（送信権譲渡先端末の選択方法２）
ＡＰ１０がＳＴＡの送信権取得による上り回線のフレーム誤り率を測定し、その結果に基づいて送信権譲渡端末スケジュール部３０がフレーム誤り率が大きいＳＴＡから優先して送信権譲渡先端末として選択する。これにより、上り回線のフレーム誤り率から上り回線の条件が悪いことを簡易に検出し、ＡＰが取得した送信権を上り回線通信が低品質となるＳＴＡに優先して譲渡することができる。
【００４８】
（送信権譲渡先端末の選択方法３）
送信権譲渡端末スケジュール部３０は、ＳＴＡの送信権取得による上り回線と下り回線の通信品質、例えばスループットやフレーム誤り率を評価し、送信権取得による上り回線の通信品質が送信権取得による下り回線の通信品質より悪いものほど優先して送信権譲渡先端末として選択する。
【００４９】
このような制御により、上り／下り回線の品質比較を行うことで、選択方法２よりも正確に、隠れ端末／さらし端末問題により特定のＳＴＡが送信権を取得しづらい条件となっていることを検出し、ＡＰが取得した送信権を上り回線通信が低品質となるＳＴＡに優先して譲渡することができる。
【００５０】
（送信権譲渡先端末の選択方法４）
送信権譲渡端末スケジュール部３０は、ＳＴＡの位置情報やＳＴＡからの平均受信電力情報、通信している時間情報など、通信品質と相関が高い情報について収集し、通信品質以外の情報とこれまでの送信権譲渡の実績から、機械学習や経験則に基づいて送信権譲渡先端末を選択する。例えば、送信権譲渡端末スケジュール部３０の通信品質判定部３２に、ＳＴＡの場所情報に対して上り回線と下り回線のスループット特性を記憶しておき、位置情報を用いて上り回線または下り回線の通信品質が低いことが想定されるＳＴＡを決定したり、ＳＴＡの場所情報と時間情報が一定の条件を満たす場合に、上り回線または下り回線の通信品質が低いと判定することができる。その他、ＳＴＡの機能、所有者情報、利用アプリケーション、など直接通信以外の情報から通信品質を判定し、送信権譲渡スケジュールを決定してもよい。
【００５１】
以上の送信権譲渡先端末の選択方法により、統計情報や経験則に基づいて、ＡＰが取得した送信権を上り回線通信が低品質となるＳＴＡに優先して譲渡することができ、上り回線通信が低品質のためユーザエクスペリエンスが低下することを防ぐことができる。
【００５２】
また、以上の送信権譲渡先端末の選択方法に基づき、ＳＴＡに対し重みづけや、送信権譲渡を行うリソースの割合を決定し、複数のＳＴＡに対して送信権譲渡を行う確率や、周波数・時間リソースブロックの割り当て方を送信権譲渡スケジュール情報として設定してもよい。
【００５３】
また、送信権譲渡スケジュール決定部３３は、ＡＰ１０の周辺の無線環境情報を取得し、ＡＰ１０の周辺の管理外ＡＰおよび管理外ＳＴＡの数や通信状況により、送信権を譲渡するＳＴＡの数や、送信権を譲渡する頻度を制限してもよい。
【００５４】
（下り回線送信権譲渡）
下り回線送信権譲渡について詳細に説明する。
送信権譲渡端末スケジュール部３０は、下り回線において、ＡＰ自身が送信権を取得する場合に、周辺ＢＳＳの信号を常に検出して送信権を取得できる確率が非常に小さい、あるいは受信側のＳＴＡにおいて当該ＡＰから隠れ端末となっているノードから送信されている信号と衝突して通信が成功しないなどにより、送信権取得による下り回線の通信品質がユーザエクスペリエンスを低下させているＳＴＡを選択し、ＡＰ１０へ送信権を譲渡する「送信権譲渡元端末」とする。
【００５５】
図１(b) の例では、ＡＰ１０が下り回線で送信権を取得しようとすると、ＢＳＳａの通信によって送信権を取得する確率が低下することがある。また、ＡＰ１０が送信権を取得してＳＴＡ２０−１に送信しても、隠れ端末の関係にあるＢＳＳｂの通信が検出できないため、ＳＴＡ２０−１においてパケット衝突が生じて通信失敗する確率が高くなることがある。このようなＳＴＡ２０−１を選択し、ＳＴＡが取得した送信権をＡＰ１０へ譲渡することで、下り回線のユーザエクスペリエンスを向上させることができる。
【００５６】
図７は、ＳＴＡから送信権譲渡による下り回線通信の処理手順例を示す。
図７において、送信権譲渡端末スケジュール部３０の通信品質判定部３２は、下り回線または上り／下り回線の通信品質情報を収集する（ステップＳ11）。次に、送信権譲渡スケジュール決定部３３は、収集した通信品質情報に基づいて、ＡＰ１０へ送信権を譲渡する１つ以上のＳＴＡの情報またはその送信権取得条件を含む情報からなる送信権譲渡スケジュール情報を決定し、ＡＰ１０を介して対応するＳＴＡ２０に通知する（ステップＳ12）。ＳＴＡ２０の送信権譲渡信号生成部２５は、送信権譲渡スケジュール情報を入力すると、ＡＰ１０へ送信権を譲渡することとその送信権取得条件を送信準備部２３へ出力する（ステップＳ13）。送信準備部２３は、上りデータの有無に応じた送信権譲渡信号の送信形態を決定して送受信部２２へ通知する（ステップＳ14）。送受信部２２は、上りデータがあればその送信後に、上りデータがなければ送信権取得後に、それぞれ送信権譲渡信号を送信する（ステップＳ15) 。送信権譲渡信号を受信したＡＰ１０は、送信権譲渡信号が設定するタイミングで下りデータを送信する（ステップＳ16）。
【００５７】
ここで、ＡＰにおいて、送信権取得による下り回線通信のスループットがユーザエクスペリエンス低下を引き起こしていること、または上り回線通信の送信権取得の通信品質が高いことが判明した場合に、ＡＰへ送信権を譲渡するＳＴＡを選択する３つの方法について示す。
【００５８】
（送信権譲渡元端末の選択方法１）
送信権譲渡端末スケジュール部３０は、ＡＰ１０の下り回線通信の相手となるＳＴＡに対する送信待ちユーザデータに関する情報、要求トラヒック情報、アプリケーション情報を収集する。そして、各ＳＴＡにおいて、当該条件とＡＰからの送信権取得による下り回線通信のスループットとを比較し、最も下り回線通信のスループットの条件が悪いＳＴＡから優先して送信権譲渡元端末を選択する。当該ＳＴＡとの間のＰＨＹレートおよび送信パケットのビット量から、ＯＦＤＭＡや空間多重によって割り当てる送信リソースを判断し、複数のＳＴＡから下り回線通信を行うようにしてもよい。
【００５９】
（送信権譲渡元端末の選択方法２）
ＡＰ１０は、ＡＰの送信権取得による下り回線のフレーム誤り率を測定し、その結果に基づいて送信権譲渡端末スケジュール部３０がフレーム誤り率が大きいＳＴＡから優先して送信権譲渡元端末を選択する。
【００６０】
（送信権譲渡元端末の選択方法３）
送信権譲渡端末スケジュール部３０は、送信権取得による上り回線と下り回線の通信品質（スループットやフレーム誤り率）を評価し、送信権取得による下り回線の通信品質が送信権取得による上り回線の通信品質より悪いものほど優先して送信権譲渡元端末として選択する。
【００６１】
以上の送信権譲渡元端末の選択方法により、統計情報や経験則に基づいて、下り回線通信が低品質となるＳＴＡから優先して送信権を譲渡することができ、下り回線通信が低品質のためユーザエクスペリエンスが低下することを防ぐことができる。
【００６２】
また、以上の送信権譲渡元端末の選択方法に基づき、ＳＴＡが送信権を譲渡する頻度や条件やスループットを送信権譲渡スケジュール情報により指定することができる。例えば、バックオフのコンテンションウィンドウサイズを送信権譲渡のための送信権取得に指定し、あるいは送信権譲渡を開始するタイミングや終了するタイミングを指示し、あるいは送信権譲渡を行う条件として他の外部通信手段の通信品質情報やＳＴＡの位置情報やＳＴＡの機能情報やＳＴＡの残存バッテリー情報などを用い、一定のスループットを満たすように送信権の譲渡を制御してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０  無線基地局（ＡＰ）
１１  アンテナ
１２  送受信部
１３  送信準備部
１４  ネットワーク通信部
１５  送信権譲渡信号生成部
２０  無線端末（ＳＴＡ）
２１  アンテナ
２２  送受信部
２３  送信準備部
２４  ネットワーク通信部
２５  送信権譲渡信号生成部
３０  送信権譲渡端末スケジュール部
３１  ネットワーク通信部
３２  通信品質判定部
３３  送信権譲渡スケジュール決定部
１００  ネットワーク
【図１】
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【図２】
2017033788.tif 000004
【図３】
2017033788.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017033788.tif 000007
【図６】
2017033788.tif 000008
【図７】
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【図８】
2017033788.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月14日(2018.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明の特徴は、ＳＴＡ２０−１〜ＳＴＡ２０−３からＡＰ１０に対する上り回線通信のために、ＡＰ１０から送信権を譲渡するＳＴＡを選択する処理と、ＡＰ１０からＳＴＡ２０−１〜ＳＴＡ２０−３に対する下り回線通信のために、ＡＰ１０へ送信権を譲渡するＳＴＡを選択する処理を行う送信権譲渡端末スケジュール部３０を備えるところにある。この送信権譲渡端末スケジュール部３０はＡＰ１０内に備えてもよいし、ＡＰ１０が接続するネットワーク１００上に備えてもよい。
【国際調査報告】
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