(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末との間で無線通信を行う無線通信システムであって、
前記無線端末との間での信号の送受信を行う送受信手段と、
前記送受信手段により受信された受信信号に含まれるヘッダ部のみを復調するヘッダ復調手段と、
前記ヘッダ復調手段による前記ヘッダ部の復調結果に基づいて応答信号を生成する応答信号生成手段と、
前記応答信号生成手段によって生成された応答信号を、前記送受信手段により前記無線端末に送信する応答信号制御手段と、
を備える基地局装置と、
前記受信信号に含まれるデータ部を復調するデータ復調手段を備える信号処理装置と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記応答信号生成手段は、前記ヘッダ復調手段による前記ヘッダ部の復調が成功した場合、または復調された前記ヘッダ部に含まれる宛先アドレスが当該基地局装置のアドレスと一致した場合に応答信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記送受信手段により受信された受信信号の受信電力を測定する測定手段を更に備え、
前記応答信号制御手段は、前記測定手段により測定された受信電力に基づいて前記受信信号の受信成否を判定し、受信が成功したと判定した場合、前記応答信号を、前記送受信手段により前記無線端末に送信する
ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記測定手段は、前記送受信手段により受信された受信信号の信号対雑音比を測定し、
前記応答信号制御手段は、前記測定手段により測定された信号対雑音比に基づいて前記受信信号の受信成否を判定し、受信が成功したと判定した場合、前記応答信号を、前記送受信手段により前記無線端末に送信する
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
無線端末との間で無線通信を行う無線通信システムの無線通信方法であって、
前記無線通信システムの基地局装置が、
前記無線端末から送信される信号を受信する受信ステップと、
受信した受信信号に含まれるヘッダ部のみを復調するヘッダ復調ステップと、
前記ヘッダ復調ステップにおける復調結果に基づいて応答信号を生成する応答信号生成ステップと、
生成した応答信号を、前記無線端末に送信する送信ステップと、
前記無線通信システムの信号処理装置が、
前記受信信号に含まれるデータ部を復調するデータ復調ステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
前記応答信号生成ステップにおいて、前記ヘッダ復調ステップによる前記ヘッダ部の復調が成功した場合、または復調された前記ヘッダ部に含まれる宛先アドレスが前記基地局装置のアドレスと一致した場合に応答信号を生成する
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記受信ステップにおいて受信した受信信号の受信電力を測定する測定ステップをさらに備え、
前記送信ステップにおいて、前記測定ステップにより測定された受信電力に基づいて前記受信信号の受信成否を判定し、受信が成功したと判定した場合、前記応答信号を前記無線端末に送信する
ことを特徴とする請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記測定ステップにおいて、前記受信ステップにより受信された受信信号の信号対雑音比を測定し、
前記送信ステップにおいて、前記測定ステップにより測定された信号対雑音比に基づいて前記受信信号の受信成否を判定し、受信が成功したと判定した場合、前記応答信号を前記無線端末に送信する
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮを始めとする無線パケット通信に応用可能な無線通信システム、及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般家庭や、オフィス、あるいは駅や、空港での公衆ホットスポットサービスなど、端末からの無線通信をアクセスとして利用し、光回線に代表されるブロードバンド接続を介して、身近にインターネットを利用できる環境が普及しつつある。特に、近年のブロードバンドルータには、無線ＬＡＮ（Local Area Network）通信機能が内蔵されているものも多く、家庭内や、オフィスにおいて簡便に無線ＬＡＮが構築できるようになってきている。
【０００３】
このような状況の中、家庭や、オフィスに無線ゲートウェイ装置を設置し、複数の無線方式をサポートしたり、新しい無線方式に柔軟に対応したりする技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
特許文献１に示す技術では、無線ゲートウェイ装置は、無線信号の受信部、受信信号のデジタル化（アナログ−デジタル変換）部、及びデジタル信号の伝送部のみに簡略化した構成である。無線ゲートウェイ装置によってデジタル化した受信信号を、ネットワークを介して信号処理サーバに伝送し、受信信号の復調・復号等の処理を行うことができる。
【０００５】
また、特許文献２に示す技術では、無線ゲートウェイ装置が、検出した無線通信方式に基づいて、自装置、あるいは信号処理サーバのどちらで信号処理を行うかを判定して切り替えたり、無線ゲートウェイ装置で用いる信号処理を行うソフトウェアを、適時、ネットワーク上のプログラムサーバからダウンロードして信号処理部のソフトウェアを書き換えたりするようになっている。
【０００６】
なお、このような無線ゲートウェイ装置を用いるシステム構成は、インターネットや、ＷＡＮ（Wide Area Network）などの広域ネットワークを媒介するネットワークとして想定することもできるが、これに限らず、オフィス内ネットワークや、ホームネットワーク等に代表されるＬＡＮ環境において、信号処理サーバとしてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を利用することや、ホームゲートウェイ（ＨＧＷ）、あるいはサービスゲートウェイ（ＳＧＷ）などの装置を利用するといった構成も可能である。
【０００７】
一方、無線パケット通信を行う無線アクセス方式として、例えば、特許文献３に記載されているように、ＩＥＥＥ  ８０２．１１委員会で規定されている無線ＬＡＮシステムにおけるアクセス方式が代表的である。ＭＡＣレイヤのアクセス方式が、ＩＥＥＥ  ８０２．１１規格において記述されている。ＩＥＥＥ  ８０２．１１規格では、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式を用いたＤＣＦ（Distributed Coordination Function）、すなわち、自律分散的なアクセス制御が採用されている。
【０００８】
信号を送信する前には、最低限の送出信号間隔としてＩＦＳ（Inter Frame Space）が規定されており、正しくデータパケットを受信した場合には、送信側に正常に受信したことを知らせるためのＡＣＫ（ACKnowledgement）フレームを、最優先のＳＩＦＳ（Short IFS）時間を用いて応答することとしている。
【０００９】
図１４は、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｇを用いた場合のデータパケット（フレーム）、及び応答（ＡＣＫ）パケット（フレーム）構成を示す概念図である。図１４において、データパケットは、パケットの同期・引き込み処理を行うためのプリアンブル部、ペイロード部の変調方式や、パケット長等の情報を格納するＳＩＧＮＡＬ部、送信元アドレスや、送信先アドレスなどを格納するＭＡＣヘッダ部、送受信データが格納されるデータ部、及びパケット誤り検査を行うための誤り検査符号（ＦＣＳ：Frame Check Sequence）を格納するＦＣＳ部から構成されている。ここで、プリアンブル部とＳＩＧＮＡＬ部とを合わせてＰＨＹヘッダ部、残りの部分をペイロード部（あるいは、ＭＡＣフレーム）としている。ＡＣＫパケットも、データ部を除いて同様の構成となっている。
【００１０】
図１５は、従来技術による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。図１５には、従来技術による無線パケット応答方法の概念を、通常の無線ＡＰとして実装する場合の例を示している。無線ＡＰ２００は、無線信号の送受信を行う無線周波数部２０１と、受信パケットのＰＨＹヘッダ・ＭＡＣヘッダ部を復調するヘッダ復調部２０２と、受信パケットのデータ部を復調するデータ復調部２０５と、受信パケットのＦＣＳ部を復調するＦＣＳ復調部２１１と、ＦＣＳを用いたパケット誤り検査を行うパケット誤り検査部２１２と、受信パケットが誤っていないと判定された場合に応答規定時間内に送信される応答信号を生成する応答信号生成部２０３とから構成される。
【００１１】
図１６は、従来技術による無線パケット応答方法を説明するためのフローチャートである。該図１６を参照して、無線端末から無線ＡＰ（Access Point）に送信された無線パケットを受信する場合を例に、本パケット構成に基づく無線パケット応答方法の概念を説明する。
【００１２】
無線ＡＰ２００は、無線周波数部２０１で、無線端末１００からの無線データパケットを受信し（ステップＳ１）、ヘッダ復調部２０２で受信パケットのＰＨＹヘッダ・ＭＡＣヘッダ部を復調し（ステップＳ２）、データ復調部２０５で受信パケットのデータ部を復調する（ステップＳ３）。次に、ＦＣＳ復調部２１１で、受信パケットの誤りフレーム検査符号（ＦＣＳ）部を復調し（ステップＳ４）、パケット誤り検査部２１２で、ＦＣＳを用いたパケット誤り検査を行い（ステップＳ５）、パケット誤り検査の結果、受信パケット誤りを判定する（ステップＳ６）。
【００１３】
そして、受信パケットが誤っていない場合には（ステップＳ６のＹＥＳ）、応答信号生成部２０３で、応答信号を生成し（ステップＳ７）、無線周波数部２０１で、応答規定時間内に応答信号を無線端末１００に送信する（ステップＳ８）。一方、受信パケットが誤っていた場合には（ステップＳ６のＮＯ）、応答信号は送信せず、無線端末１００からの再送を待つ（ステップＳ９）。
【００１４】
図１７は、従来技術による無線ゲートウェイシステムの動作を説明するための時間応答チャートである。無線ＡＰ２００は、無線端末１００から無線パケットの受信開始後、先頭のＰＨＹ・ＭＡＣヘッダに引き続いてデータ部の復調を行い、ＦＣＳを用いたパケット誤り検査を行った後、受信パケットの末尾からＳＩＦＳ時間ＴＳで応答信号を送信するための調整時間ＴＷを経て、無線端末１００に応答信号ＡＣＫを送信する。図１７を見て分かるように、全ての信号処理が応答規定時間内に終了する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−１６６２７８号公報
【特許文献２】特開２００９−２３１９０３号公報
【特許文献３】特許第３４８４３９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
現状では、ネットワーク接続のためのブロードバンドルータに代表される無線ゲートウェイ装置と、家庭や、オフィス等で用いられる各種の無線通信端末機器用の基地局、あるいは無線ゲートウェイ装置とは、それぞれ異なる装置として開発・発展してきた。
【００１７】
そのため、複数の無線通信方式のサービスを同時に受けるためには、複数の異なる無線ゲートウェイ装置を設置する必要があり、設置コストが問題であった。また、新たな無線通信方式のサービスを受けるためにも、次々と新たな無線ゲートウェイ装置を設置・更改していく必要があった。
【００１８】
ここで、特許文献１や、特許文献２の技術を用いた構成によれば、信号処理サーバ側でのソフトウェア信号処理を変更することにより、新たな無線通信方式を含めた複数の無線通信方式のサービスを提供することが可能となるため、新規の無線ゲートウェイ装置の設置・更改によるコストの問題の解消が期待できる。
【００１９】
しかしながら、特許文献１や、特許文献２の技術を用いた構成によれば、無線信号処理がソフトウェアで実装されるため、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠無線ＬＡＮのような高速な信号処理を求められる無線方式を実装する場合に困難を伴う。具体的には、無線信号処理を無線ゲートウェイ装置側で処理する場合には、非常に高い信号処理パフォーマンス（高い処理性能）が要求されることになり、無線ゲートウェイ装置のコストアップにつながり、また、要求される処理時間を満たせないという問題がある。一方で、無線信号処理を信号処理サーバ側で処理する場合にも、途中経由するネットワークにおける伝送遅延が無視できなくなるため、予め規定された応答時間要件を満たせなくなる可能性があるという問題がある。
【００２０】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、予め規定された応答時間要件を満たした無線通信を行う無線通信システム、及び無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した課題を解決するために、本発明は、無線端末との間で無線通信を行う基地局装置であって、無線端末との間での信号の送受信を行う送受信手段と、送受信手段により受信された受信信号に含まれるヘッダ部のみを復調する復調手段と、復調手段によるヘッダ部の復調結果に基づいて応答信号を生成する応答信号生成手段と、応答信号生成手段によって生成された応答信号を、送受信手段により無線端末に送信する応答信号制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、応答信号生成手段が、復調手段によるヘッダ部の復調が成功した場合、または復調されたヘッダ部に含まれる宛先アドレスが基地局装置のアドレスと一致した場合に応答信号を生成することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、送受信手段により受信された受信信号の受信電力を測定する測定手段を更に備え、応答信号制御手段は、測定手段により測定された受信電力に基づいて受信信号の受信成否を判定し、受信が成功したと判定した場合、応答信号を、送受信手段により無線端末に送信することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、測定手段が、送受信手段により受信された受信信号の信号対雑音比を測定し、応答信号制御手段は、測定手段により測定された信号対雑音比に基づいて受信信号の受信成否を判定し、受信が成功したと判定した場合、応答信号を、送受信手段により無線端末に送信することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、無線端末との間で無線通信を行う基地局装置の無線通信方法であって、無線端末から送信される信号を受信する受信ステップと、受信した受信信号に含まれるヘッダ部のみを復調する復調ステップと、ヘッダ部の復調結果に基づいて応答信号を生成する応答信号生成ステップと、生成した応答信号を、無線端末に送信する送信ステップと、を備えることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、応答信号生成ステップにおいて、復調ステップによるヘッダ部の復調が成功した場合、または復調されたヘッダ部に含まれる宛先アドレスが基地局装置のアドレスと一致した場合に応答信号を生成することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、受信ステップにおいて受信した受信信号の受信電力を測定する測定ステップをさらに備え、送信ステップにおいて、測定ステップにより測定された受信電力に基づいて受信信号の受信成否を判定し、受信が成功したと判定した場合、応答信号を無線端末に送信することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、測定ステップにおいて、受信ステップにより受信された受信信号の信号対雑音比を測定し、送信ステップにおいて、測定ステップにより測定された信号対雑音比に基づいて受信信号の受信成否を判定し、受信が成功したと判定した場合、応答信号を無線端末に送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、無線端末との間で無線通信を行う基地局装置が、無線端末との間での信号の送受信を行う送受信手段と、送受信手段により受信された受信信号に含まれるヘッダ部のみを復調する復調手段と、復調手段によるヘッダ部の復調結果に基づいて応答信号を生成する応答信号生成手段と、応答信号生成手段によって生成された応答信号を、送受信手段により無線端末に送信する応答信号制御手段と、を備えるようにしたので、予め規定された応答時間要件を満たした無線通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本第１実施形態による無線パケット応答方法の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの動作を説明するための時間応答チャートである。
【図４】本発明の第２実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。
【図５】本第３実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。
【図６】本第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの動作を説明するための時間応答チャートである。
【図７】従来技術による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。
【図８】本第４実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。
【図９】本第５実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本第５実施形態による無線ゲートウェイシステムの動作を説明するための時間応答チャートである。
【図１１】本第６実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第１実施形態を用いた場合の効果を説明する概念図である。
【図１３】本発明の第３実施形態を用いた場合の効果を説明する概念図である。
【図１４】ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｇを用いた場合のデータパケット（フレーム）、及び応答（ＡＣＫ）パケット（フレーム）構成を示す概念図である。
【図１５】従来技術による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。
【図１６】従来技術による無線パケット応答方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】従来技術による無線ゲートウェイシステムの動作を説明するための時間応答チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００３２】
Ａ．第１実施形態
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。無線ＡＰ２００は、無線端末１００と通信を行う無線基地局である。無線ＡＰ２００は、無線周波数部２０１と、ヘッダ復調部２０２と、応答信号生成部２０３と、パケット誤り推定部２０４と、データ復調部２０５と、を備えている。
【００３３】
無線周波数部２０１は、無線端末１００との間で無線信号の送受信を行う。
ヘッダ復調部２０２は、無線周波数部２０１により受信された受信信号に含まれる制御情報を復調する。具体的には、ヘッダ復調部２０２は、受信パケットのＰＨＹヘッダ・ＭＡＣヘッダ部を復調する。
【００３４】
応答信号生成部２０３は、ヘッダ復調部２０２によるヘッダ復調結果に基づき応答信号を生成する。例えば、応答信号生成部２０３は、ヘッダ復調部２０２によりヘッダの復調が成功した場合に応答信号を生成する。あるいは、例えば、応答信号生成部２０３は、ヘッダ復調部２０２により復調されたヘッダに含まれる宛先アドレスが自身の無線ＡＰ２００のアドレスと一致した場合に、応答信号を生成する。ここで、応答信号生成部２０３は、自身の記憶領域に自身の無線ＡＰ２００のアドレスを予め記憶している。
【００３５】
パケット誤り推定部２０４は、誤り訂正符号の復号によらず、パケット誤りを推定するパケット誤り推定処理を行う。例えば、パケット誤り推定部２０４は、無線周波数部２０１により受信された受信信号の受信電力を測定し、測定した受信電力に基づいて受信信号の受信成否を判定し、受信が成功したと判定した場合、応答信号を、無線周波数部２０１により無線端末１００に送信させる。ここで、パケット誤り推定部２０４は、例えば無線周波数部２０１により受信された受信信号の信号電力と雑音電力との比である信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Power Ratio）の値が予め定められた閾値を超える場合に、受信が成功したと判定する。これにより、応答規定時間内に応答信号パケットを送出することができる。
データ復調部２０５は、受信パケットのデータ部を復調する。
【００３６】
但し、データ復調部２０５は、応答信号生成には直接関与しないため、その分、時間応答を速くできる。あるいは、図１５に示した従来技術と比較して、無線ＡＰ２００の信号処理能力が低い場合でも、応答規定時間内にパケット応答を返すことができる。
【００３７】
図２は、本第１実施形態による無線パケット応答方法の動作を説明するフローチャートである。図２では、無線端末１００から送信される無線パケットを無線ＡＰ２００で受信する場合を例に説明する。無線ＡＰ２００の無線周波数部２０１が、無線端末１００から無線データパケットを受信し（ステップＳ１１）、ヘッダ復調部２０２が、受信パケットのＰＨＹヘッダ・ＭＡＣヘッダ部を復調し、受信パケットの宛先アドレス及び送信元アドレスを取得する（ステップＳ１２）。次に、無線ＡＰ２００は、応答信号生成部２０３で、宛先アドレスが自局のアドレスである場合には、送信元アドレスを宛先アドレスとした応答信号を生成する（ステップＳ１３）。
【００３８】
次に、パケット誤り推定部２０４が、ＳＮＲの値等を用いてパケット誤り推定を行い（ステップＳ１４）、パケット誤り推定の結果、受信パケットが誤っていないかどうかを判定する（ステップＳ１５）。つまり、受信電力の測定を行い、受信電力が所定の閾値を超えた場合には、受信成功、すなわち受信パケットが誤っていないと判定する。そして、受信パケットが誤っていないと判定した場合には（ステップＳ１５のＹＥＳ）、無線周波数部２０１が、応答規定時間内に応答信号を無線端末１００に送信する（ステップＳ１６）。一方、受信パケットが誤っていると判定した場合には（ステップＳ１５のＮＯ）、応答信号を送信せず無線端末１００からの再送を待つ（ステップＳ１７）。
【００３９】
なお、本実施形態では、受信パケットが正しいと判断した場合の応答信号ＡＣＫを応答規定時間内に返信する場合について説明したが、受信パケットが誤っていると判断した場合に、応答信号（ＮＡＣＫ：Negative ACK）を返信する場合にも、全く同様に実施することができる。
【００４０】
図３は、本第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの動作を説明するための時間応答チャートである。無線ＡＰ２００は、無線パケットの受信開始後、先頭のＰＨＹ・ＭＡＣヘッダ部の復調を行う。ここで、ヘッダ部分の復調は、受信パケット末尾から応答規定時間ＴＳ以内に完了してさえいればよい。すなわち、データ部の復調は、応答規定時間ＴＳ内に間に合っている必要はない。同じく、パケット誤り推定についても、応答規定時間ＴＳ内に間に合ってさえいればよい。ヘッダ部の復調、及びパケット誤り推定が完了した後、応答規定時間で応答信号ＡＣＫを送信するための調整時間ＴＷを経て、応答信号ＡＣＫが送信される。
【００４１】
ここで、最も簡便なパケット誤り推定の方法として、ヘッダ部の復調が完了した（復調できた）ことをもって、単純にパケット誤りなしと判定する方法が考えられる。あるいは、応答規定時間ＴＳ内に、受信パケットの一部、あるいは全ての部分のＳＮＲの値を用いて閾値判定を行い、パケット誤りを判定する方法も考えられる。つまり、上述したように、受信電力の測定を行い、受信電力が所定の閾値を超えたか否かを判定し、閾値を超えた場合には、受信成功、すなわち受信パケットが誤っていないと判定する。
【００４２】
あるいは、ヘッダ部の復調後、ヘッダ部に含まれている制御信号が正しく受信されたことをもって受信成功と判定する。すなわち、ヘッダに含まれているパケット時間長情報と実受信パケット時間長とを比較したり、同じくヘッダに含まれている送信元や、送信先などの通信アドレスが通信アドレステーブルに含まれているかを確認したりするなど、ヘッダ情報の論理的整合性を利用してパケット誤りを判定する方法も考えられる。さらには、これらのパケット誤り推定手段を組み合わせることで、パケット誤り推定精度をさらに向上させることも可能である。
【００４３】
なお、パケット誤り推定結果が誤ってしまう場合もあるが、例えば、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）に代表される上位通信プロトコルによって再送等が行われることで、スループットが低下する可能性はあるものの、通信パケットが完全に欠落することは防ぐことができる。パケット誤り推定精度を向上させることにより、このスループット低下を低減することができる。
【００４４】
Ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。なお、図１に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。第１実施形態では、図１に示すデータ復調部２０５を無線ＡＰ２００の中に配置したが、本第２実施形態では、図４に示すように、データ復調部を無線ＡＰ２００の中ではなく、ネットワーク３００を介した先の信号処理装置４００の中に、データ復調部４０４として配置する構成になっている。この場合の時間応答チャートも、データ復調の部分を除けば図３と同様となる。
このように、無線ＡＰと信号処理装置とがネットワーク等を介して分離した構成される場合に、無線ＡＰの信号処理能力が不十分な場合、あるいはネットワーク伝送遅延が大きい場合においても、応答信号を返信することができるため、時間応答規定を満たすことができる。
【００４５】
Ｃ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図５は、本第３実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。なお、図１、または図４に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本第３実施形態では、図２に示すフローチャートで説明した無線パケット応答方法を実施するため、無線ＡＰ２００の中には、無線信号の送受信を行う無線周波数部２０１のみを備える場合を示している。このとき、無線パケット応答機能は、ネットワーク３００を介した先の信号処理装置４００の中に実装される。
【００４６】
信号処理装置４００は、受信パケットのＰＨＹヘッダ・ＭＡＣヘッダ部を復調するヘッダ復調部４０１と、ヘッダ復調結果に基づき応答信号を生成する応答信号生成部４０２と、ＳＮＲの値等を用いてパケット誤り推定を行い、受信パケットが誤っていないと判定された場合に、応答規定時間内に応答信号パケットを送出するパケット誤り推定部４０３と、受信パケットのデータ部を復調するデータ復調部４０４とから構成されている。なお、ここでも、データ復調部４０４は、応答信号生成には直接関与していないため、速い時間応答が可能となる。
【００４７】
図６は、本第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの動作を説明するための時間応答チャートである。信号処理装置４００には、ネットワーク伝送遅延時間ＴＤ分だけ遅れて受信パケットが到着する。信号処理装置４００は、無線パケットの受信開始後、ヘッダ復調部４０１で、先頭のＰＨＹ・ＭＡＣヘッダ部の復調を行う。ここで、本来の受信パケット末尾から応答規定時間ＴＳ以内に無線ＡＰ２００から応答信号を返すためには、応答規定時間ＴＳに対して伝送遅延時間ＴＤを予め差し引いたタイミングで、ヘッダ復調までが完了していればよい。
【００４８】
パケット誤り推定についても同様である。ここでも、データ部の復調は、応答規定時間ＴＳ内に間に合っている必要はない。ヘッダ部の復調、及びパケット誤り推定が完了し、伝送遅延時間ＴＤ遅れて無線ＡＰ２００に到着した後、応答規定時間ＴＳで応答信号ＡＣＫを送信するための調整時間ＴＷを経て、応答信号ＡＣＫが送信される。
【００４９】
ここで、比較のため、従来技術による無線パケット応答方法を、特許文献１や、特許文献２の技術を用いて、単純に信号処理装置４００に実装した場合の例について説明する。
【００５０】
図７は、従来技術による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。図７において、従来技術では、無線ＡＰ２００は、無線周波数部２０１で構成され、信号処理装置４００は、ヘッダ復調部４０１と、データ復調部４０４と、ＦＣＳ復調部４１１と、パケット誤り検査部４１２と、応答信号生成部４０２とから構成されている。
【００５１】
この従来技術の場合には、受信パケットを全て復調した後に、応答規定時間内に応答信号を送信する必要があるため、図６を参照して分かるように、伝送遅延時間ＴＤが、ＴＤ≦ＴＳ／２を満たさなければ、応答信号ＡＣＫの送信が間に合わない。これに対して、本発明の第３実施形態では、パケット時間長をＴＰ、ヘッダ長をＴＨとすると、ＴＤ≦（ＴＰ＋ＴＳ−ＴＨ）／２を満たすところまで、伝送遅延ＴＤの許容範囲を拡大することができる。
【００５２】
ここで、データ部の大きさを可変とした場合には、許容伝送遅延時間がパケット時間長に依存してしまうことになるが、これに対しては、データ部にパディングを行うなどしてパケット時間長ＴＰが一定時間以上になるように制御する等の工夫を併用することにより、回避することができる。
【００５３】
Ｄ．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図８は、本第４実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。上述した第３実施形態では、図５に示すように、データ復調部４０４を信号処理装置４００の中に配置したが、本第４実施形態では、図８に示すように、データ復調部を無線信号処理装置４００の中ではなく、（第２の）ネットワーク５００を介した先の信号処理装置６００の中に、データ復調部６０１として配置する構成になっている。ここで、（第２の）ネットワーク５００は、（第１の）ネットワーク３００と同じでもよいし、異なっていても構わない。なお、この場合の時間応答チャートも、図６と同様となる。
【００５４】
Ｅ．第５実施形態
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図９は、本第５実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。なお、図１に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図９において、無線ＡＰ２００は、無線周波数部２０１と、パケット誤り推定部２０４とから構成されている。また、信号処理装置４００は、ヘッダ復調部４０１と、応答信号生成部４０２と、データ復調部４０４とから構成されている。
【００５５】
すなわち、ヘッダ復調部４０１による、図２に示すヘッダ部の復調（ステップＳ１２）と、応答信号生成部４０２による、図２に示す応答信号の生成（ステップＳ１３）とを、信号処理装置４００で行い、無線周波数部２０１、及びパケット誤り推定部２０４による、残りのステップＳ１１、Ｓ１４〜Ｓ１７は、無線ＡＰ２００で行う構成となっている。
【００５６】
図１０は、本第５実施形態による無線ゲートウェイシステムの動作を説明するための時間応答チャートである。パケット誤り推定の処理時間帯については、前述した第１実施形態と同様であり、ヘッダ部分の処理時間帯については、前述した第３実施形態と同様である。データ復調の処理時間帯については、パケット応答には直接関係がない。
【００５７】
Ｆ．第６実施形態
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１１は、本第６実施形態による無線ゲートウェイシステムの構成を示すブロック図である。なお、図１に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。上述した第５実施形態では、図９に示すデータ復調部４０４を信号処理装置４００の中に配置したが、本第６実施形態では、図１１に示すように、データ復調部を無線信号処理装置４００の中ではなく、（第２の）ネットワーク５００を介した先の信号処理装置６００の中に、データ復調部６０１として配置する構成になっている。この場合の時間応答チャートも、図１０と同様である。
【００５８】
Ｇ．具体例
以下、本発明の第２、第３、第４、第５、第６実施形態の具体例について説明する。例えば、家庭環境や、オフィス環境において、無線ＡＰ２００を電波環境の良い場所に設置してホームネットワークや、オフィスＬＡＮに接続し、実際の信号処理を行う信号処理装置４００、６００として、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、ホームゲートウェイ（ＨＧＷ）、サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）などの装置を利用することを想定する。これらは、本発明の第２、第３、第４、第５、第６実施形態の信号処理装置４００に置き換えて考えることができる。あるいは、さらにＷＡＮ等を介し、ネットワーク側に設置された信号処理サーバを利用することもできる。これは、本発明の第２、第３、第５実施形態における信号処理装置４００や、本発明の第４、第６実施形態における信号処理装置６００に置き換えて考えることができる。
【００５９】
Ｈ．本発明の評価と効果
以下、本発明の実施形態による無線ゲートウェイシステムの効果について図面を参照して説明する。ここでは、２．４ＧＨｚ帯においてＯＦＤＭ変復調方式を利用して無線パケット通信を行うＩＥＥＥ  ８０２．１１ｇ規格を例題として、無線ＡＰ２００に必要とされる信号処理能力、及び無線ＡＰ２００と信号処理装置４００との間に許容できる伝送遅延時間について、簡易な比較評価と考察を行った。
【００６０】
ここで、本発明の評価に用いたデータパケットならびに応答パケットの構成について、前述した図１４を参照して説明する。図１４において、ＯＦＤＭ１シンボルは、４μｓであるため、プリアンブルは、４シンボル１６μｓ、ＳＩＧＮＡＬ部は、１シンボル４μｓである。データ長を１，５００ｂｙｔｅとし、ペイロード部の伝送レートを５４Ｍｂｉｔ／ｓと仮定した。このとき、データパケットのＭＡＣヘッダ部は、３２ｂｙｔｅであるため、２シンボル８μｓ相当、ＦＣＳ部は、４ｂｙｔｅであるため、１シンボル４μｓ相当となる。ＩＥＥＥ  ８０２．１１規格では、ＳＩＦＳ時間は１６μｓである。応答パケットについては、ＰＨＹヘッダ部は共通であるが、ペイロード部分については、ＭＡＣヘッダ部１０ｂｙｔｅとＦＣＳ部４ｂｙｔｅをあわせて１シンボル４μｓである。
【００６１】
さらに、無線ＡＰ２００、及び信号処理装置４００における信号処理は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、あるいはＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いたソフトウェア無線技術を適用する。また、ＢＰＳＫ変調されているＰＨＹヘッダ部をリアルタイム復調するのに必要な信号処理能力を１０００ＭＩＰＳ、６４ＱＡＭ変調されているペイロード部をリアルタイム復調するのに必要な信号処理能力を５０００ＭＩＰＳと仮定した。
【００６２】
図１２は、本発明の第１実施形態を用いた場合の効果を説明する概念図である。図１５に示す従来技術による無線ゲートウェイシステムと、図１に示す本発明の第１実施形態による無線ゲートウェイシステムとの間で、無線ＡＰ２００の所要信号処理能力について比較評価を行っている。従来技術では、受信パケットの大半を占めるペイロード部をほぼリアルタイムに全て復調する必要があるため、ペイロード部のリアルタイム復調に必要な信号処理能力とほぼ同等の信号処理能力が必要となる。一方、本発明の第１実施形態では、パケット受信開始から応答規定時間までの時間をかけて、ヘッダ部分のみをゆっくりと復調できればよいため、無線ＡＰ２００に必要な信号処理能力は、従来技術と比較して、約１／３０で済むという効果があることが分かる。
【００６３】
図１３は、本発明の第３実施形態を用いた場合の効果を説明する概念図である。図７に示す従来技術による無線ゲートウェイシステムと、図５に示す本発明の第３実施形態による無線ゲートウェイシステムとの間で、無線ＡＰ２００と信号処理装置４００との間に許容できる伝送遅延時間について比較評価を行っている。従来技術では、ＳＩＦＳ時間（１６μｓ）の間に無線ＡＰ−信号処理装置間の往復遅延時間を吸収する必要があるため、許容伝送遅延は５μｓ程度に留まっている。一方、本発明の第３実施形態では、信号処理装置４００が受信パケットをリアルタイム復調するのに十分な信号処理能力を備えているとした。ゆえに、パケット時間長に応答規定時間を加えた時間からヘッダ部時間長を引いた時間（ＴＰ＋ＴＳ−ＴＨ）を、概ね全て往復の遅延時間に充てることができるため、従来技術（図７）と比較して、許容できる伝送遅延時間を２０倍近く拡大できるという効果があることが分かる。
【００６４】
上述した第１から第６実施形態によれば、従来技術で、受信パケットの先頭から末尾まで全てを復調し、パケット誤り検査の結果を待って応答信号を生成して送信したのに対して、ＭＡＣヘッダ部分を復調した時点で応答信号を生成し、同時にパケット誤りを推定し、パケット誤り推定結果に基づいて応答信号を送信できることとした。
【００６５】
これにより、従来技術では、パケット全体を復調するために応答までに要する時間、及び信号処理量が大きくなってしまっていたのに対して、応答信号を生成するための情報は、ＭＡＣヘッダ部分に含まれており、ＭＡＣヘッダ部分を復調した時点で応答信号の生成は可能であることから、パケット誤り検査の結果を待つことなく、先行して応答信号を送信することにより、応答までに要する時間、及び信号処理量を小さくすることができる。
【００６６】
また、上述した第１から第６実施形態によれば、単純にＭＡＣヘッダ部を復調した時点で応答を返してしまうのではなく、受信パケットの一部、あるいは全てのＳＮＲの値等を用いて、精度よく受信パケット誤りを推定し、その結果に基づいて応答信号を送信できることとした。
【００６７】
これにより、パケット誤り推定結果が間違っていた場合でも、上位レイヤにおける再送等の頻度を下げることができ、結果的に、スループットの低下を低減することができる。
【００６８】
また、上述した第１から第６実施形態によれば、パケットヘッダ復調手段と、パケット誤り推定手段と、応答信号生成手段とを最低限備えていれば、データ復調部を備えていなくても、時間応答規定を満たすように無線パケット応答が実現できるとした。
【００６９】
これにより、無線信号の送受信を行う無線ＡＰ２００と信号処理リソースを持つ信号処理装置４００との間のネットワーク伝送遅延が大きい場合でも、時間応答規定に制約されることなく、信号処理装置４００上でデータ部の復調を行うといった処理が可能となるため、システムの増強や、増設といった、システム構築上の柔軟性を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００７０】
１００  無線端末
２００  無線ＡＰ
２０１  無線周波数部
２０２、４０１  ヘッダ復調部
２０３、４０２  応答信号生成部
２０４、４０３  パケット誤り推定部（ＳＮＲ推定部）
２０５、４０４、６０１  データ復調部
２１１、４１１  ＦＣＳ復調部
２１２、４１２  パケット誤り検査部
３００  （第１の）ネットワーク
４００  （第１の）信号処理装置
４０１  データ復調部
５００  （第２の）ネットワーク
６００  （第２の）信号処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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