(57)【要約】【課題】データ受信端末が40MHzフレームを受信できない状況であるにもかかわらずデータ送信端末が40MHzフレームを送信し続けることを回避し、BSS全体の帯域の浪費、及び端末の送信電力の浪費を防ぐことができるようにすること。【解決手段】２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルを用いる第１の無線通信と、第１チャネルと重複する帯域を持つ第２チャネルを用いる第２の無線通信とを行う無線通信装置であって、一方の第１チャネルに干渉が発生していることを検出する干渉検出手段と、第１の帯域幅のみを用いることを推奨する通知フレームを生成するフレーム生成部と、干渉検出手段により干渉の発生が検出されたときに、上記通知フレームの生成をフレーム生成部に指示する指示部と、この指示部からの指示に応じてフレーム生成部により生成された通知フレームを送信するフレーム送信部と、を具備する。【選択図】図１
2008199102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の帯域幅をそれぞれ有する２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルを用いる第１の無線通信と、前記第１帯域幅より広い第２の帯域幅を有しかつ前記２つの第１チャネルと重複する帯域を持つ第２チャネルを用いる第２の無線通信とを行う無線通信装置であって、
前記２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルに干渉が発生していることを検出する干渉検出手段と、
前記第１の帯域幅のみを用いることを推奨する通知フレームを生成するフレーム生成部と、
前記干渉検出手段により干渉の発生が検出されたときに、前記通知フレームの生成を前記フレーム生成部に指示する指示部と、
前記指示部からの指示に応じて前記フレーム生成部により生成された通知フレームを送信するフレーム送信部と、を具備する無線通信装置。
【請求項２】
前記干渉検出手段は、前記２つの第１チャネルを同時に用いてそれぞれ第１の帯域幅で送信され、互いに内容が同一である２つの第１フレームを受信した際の、第１のフレーム誤り率が第１の閾値よりも低く、かつ、前記２つの第１フレームに引き続き前記第２チャネルを用いて第２の帯域幅で送信された第２のフレームの、第２のフレーム誤り率が第２の閾値よりも高い場合に、前記２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルに干渉が発生していると判定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
フレームの送信においてキャリアセンスにより前記第１の帯域幅と前記第２の帯域幅のどちらが用いられたかを示す情報と、受信したフレームの受信帯域幅が前記第１の帯域幅と前記第２の帯域幅のどちらであるかを示す情報とを記憶する手段をさらに具備し、
前記干渉検出手段は、
前記フレームの送信において前記第１の帯域幅が用いられた割合が第３の閾値よりも高く、かつ前記フレームの受信において前記第２の帯域幅が用いられた割合が第４の閾値よりも高い場合に、前記２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルに干渉が発生していると判定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記２つの第１チャネル又は前記第２チャネルのビジー又はアイドル状態を判定するキャリアセンス部と、
前記キャリアセンス部よるキャリアセンス結果を記憶する手段とをさらに具備し、
前記干渉検出手段は、前記キャリアセンス部で判定されたビジーの時間が第５の閾値よりも長いことを前記キャリアセンス結果に基づいて判定し、その場合に、前記２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルに干渉が発生していると判定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記干渉検出手段は、前記第１のフレーム誤り率が前記第１の閾値よりも低く、かつ、前記第２のフレーム誤り率が前記第２の閾値よりも高くなる頻度が第６の閾値よりも高くなる場合に、前記２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルに干渉が発生していると判定することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記干渉判定手段は、前記フレームの送信において前記第１の帯域幅が用いられた割合が第３の閾値よりも高く、かつ前記フレームの受信において前記第２の帯域幅が用いられた割合が第４の閾値よりも高くなる頻度が第７の閾値よりも高くなる場合に、前記２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルに干渉が発生していると判定することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記通知フレームは、前記第１の帯域幅のみを用いることを推奨する推奨帯域幅通知フィールドを含んだマネジメントフレームからなることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項８】
第１の帯域幅をそれぞれ有する２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルを用いる第１の無線通信と、前記第１帯域幅より広い第２の帯域幅を有しかつ前記２つの第１チャネルと重複する帯域を持つ第２チャネルを用いる第２の無線通信とを行う無線通信装置であって、
相手端末が前記他方の第１チャネルのキャリアセンスを行えるか否かを示す端末能力情報を取得する取得手段と、
前記第１の帯域幅のみを用いることを推奨する通知フレームを生成するフレーム生成部と、
前記取得手段により、前記他方の第１チャネルのキャリアセンスを行えない旨を示す端末能力情報を取得したときに、前記通知フレームの生成を前記フレーム生成部に指示する指示部と、
前記指示部からの指示に応じて、前記フレーム生成部により生成された通知フレームを前記相手端末に送信するフレーム送信部と、を具備する無線通信装置。
【請求項９】
第１の帯域幅をそれぞれ有する２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルを用いる第１の無線通信と、前記第１帯域幅より広い第２の帯域幅を有しかつ前記２つの第１チャネルと重複する帯域を持つ第２チャネルを用いる第２の無線通信とを行う無線通信方法であって、
前記２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルに干渉が発生していることを検出する干渉検出ステップと、
前記干渉検出ステップにおいて干渉の発生が検出されたときに、前記第１の帯域幅のみを用いることを推奨する通知フレームを生成するフレーム生成ステップと、
前記フレーム生成ステップにより生成された通知フレームを送信するフレーム送信ステップと、を具備する無線通信方法。
【請求項１０】
第１の帯域幅をそれぞれ有する２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルを用いる第１の無線通信と、前記第１帯域幅より広い第２の帯域幅を有しかつ前記２つの第１チャネルと重複する帯域を持つ第２チャネルを用いる第２の無線通信とを行う無線通信方法であって、
相手端末が前記他方の第１チャネルのキャリアセンスを行えるか否かを示す端末能力情報を取得する取得ステップと、
前記取得手段により、前記他方の第１チャネルのキャリアセンスを行えない旨を示す端末能力情報を取得したときに、前記第１の帯域幅のみを用いることを推奨する通知フレームを生成するフレーム生成ステップと、
前記フレーム生成ステップにより生成された通知フレームを前記相手端末に送信するフレーム送信ステップと、を具備する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアセンス状態に基づいてメディアアクセス制御を行う無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＬＡＮ(Local Area Network)がオフィスから家庭内、公共場所のＨｏｔ  Ｓｐｏｔサービスにまで急速に普及している。主流になっているのは、5GHz帯を利用するIEEE802.11aや、2.4GHz帯を用いるIEEE802.11b/gなどの規格であるが、IEEE802.11a/b/g上のＭＡＣ(Medium Access Control)層に対しＱｏＳ(Quality of Service)機能を拡張したIEEE802.11eも規格として成立している。また現在、100Mbps以上の実効スループット達成を目標として物理/ＭＡＣ層双方の拡張を行うIEEE802.11nの標準化活動も進められている。
【０００３】
IEEE802.11nでは、伝送速度の高速化を実現するためのアプローチの一つとして、通信帯域を拡張する方法が提案されている。従来、IEEE802.11系無線ＬＡＮで使用されている１チャネルの帯域幅は20MHzであるが、これを同時に２チャネル使用し、２倍の帯域幅を有する40MHz帯域通信を実現するというものである。例えば非特許文献１によれば、IEEE802.11nでは20MHz帯域幅を持つ隣接するチャネルを２つ束ねて使用し、40MHz通信を実現する。２つのチャネルのうち片方を「制御チャネル(control channel)」又は「プライマリ・チャネル(primary channel)」と呼び、20MHz通信やBSS(Basic Service Set)管理のための制御情報の交換に使用する。他方のチャネルを「拡張チャネル(extension channel)又はセカンダリ・チャネル(secondary channel)」と呼び、40MHz通信時に帯域を拡張するためのチャネルとして使用される。拡張チャネルは他のシステムや無線ＬＡＮのBSS、特にIEEE802.11/a/b/gといった20MHz帯域のみを使用する無線ＬＡＮが使用していることがある。40MHzの帯域幅を用いてデータフレームを送信する場合、フレームが宛先端末に正しく受信されない大きな原因として、上記の拡張チャネル上に存在する他のシステムや無線ＬＡＮのBSSによる干渉が考えられる。このような場合のBSSのスループット特性については、例えば非特許文献２に述べられている。
【０００４】
また、拡張チャネル上の干渉を測定し、使用中の拡張チャネルに干渉が検出された場合、自BSSのチャネルを他のチャネルに切り替える、あるいは制御チャネルのみを用いた20MHz全体にBSSを切り替える方法が例えば特許文献１に記載されている。このように、拡張チャネル上に存在する他のシステムや無線ＬＡＮからの干渉量が多い場合には、40MHz帯域幅ではなく20MHz帯域幅の制御チャネルのみを用いてフレームを送信する方が、40MHzの帯域幅を用いた場合よりもフレーム送信成功率は高く、スループット特性も高くなる可能性がある。
【非特許文献１】IEEE802.11n Working Group, "Draft Amendment to STANDARD [FOR] Information Technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and Metropolitan networks-Specific requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control and Physical Layer specifications: Enhancements for Higher Throughput," IEEE P802.11n /D1.0, January 2006.
【非特許文献２】宇都宮依子，旦代智哉，足立朋子，高木雅裕，「ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ  高速無線ＬＡＮ実現に向けた２０／４０ＭＨｚ端末共存方式」，信学論Ｂ，ｖｏｌ．Ｊ８９−Ｂ，ｎｏ．２，Ｆｅｂ．２００６．
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０１５９００３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
IEEE802.11n規格に準拠し、40MHz通信機能を有する端末は、20MHzの帯域幅と40MHzの帯域幅のどちらかをフレーム毎に選択して送信することができる。上記非特許文献１によると、IEEE802.11nには、端末がフレームの送信帯域幅を決定するための情報として「Recommended Transmission Channel Width Actionフレーム」（以下、「推奨帯域幅通知フレーム」という）が定義されている。これは、自端末宛データ送信時に使用してほしい帯域幅(20MHz又は40MHz)を他端末に通知するためのフレームである。推奨帯域幅は、相手端末毎に指定することができる。データフレームを送信する端末は、基本的には、宛先端末から受信した推奨帯域幅通知フレームに記載されている推奨帯域幅に基づいて、送信帯域幅を決定し、データフレームを送信する。
【０００６】
ただ、IEEE802.11nでは、データ受信端末からいつどのようなトリガで20MHz又は40MHzのいずれかを推奨する推奨帯域幅通知フレームを通知するか、というデータ受信端末における推奨帯域幅通知フレームの発行方法は定められていない。
【０００７】
一般的には、40MHz通信機能を有する端末は40MHz、20MHz通信機能のみを有する端末は20MHzというように、端末能力に応じた帯域を推奨する推奨帯域幅通知フレームを他端末に向けて送信すると考えられる。しかし、このように端末能力に応じて送信された推奨帯域幅通知フレームを基にして他端末が送信帯域幅を決定すると、前述したような他のシステムや無線ＬＡＮのBSSが拡張チャネル上に存在する環境下では、データ受信端末が40MHzフレームを受信できない状況であるにもかかわらず、40MHzフレームを送信し続けてしまう場合が起こり得る。また、推奨希望帯域幅が端末能力に基づく場合に限らず、データ送信端末の20MHz又は40MHz選択が適切でない場合にも、同様のことが生じる。
【０００８】
そうすると、BSS全体の帯域を浪費し、また送信端末は無駄に送信電力を消費するという問題が発生する。従って、このような問題を回避するため、データ受信端末が推奨帯域幅通知フレームを用いて適切な帯域幅を通知する方法を考える必要がある。
【０００９】
そこで本発明は、データ受信端末からデータ送信端末へ適切に送信帯域幅を指定することにより、データ受信端末が40MHzフレームを受信できない状況であるにもかかわらずデータ送信端末が40MHzフレームを送信し続けることを回避し、BSS全体の帯域の浪費、及び端末の送信電力の浪費を防ぐことができる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】
【００１０】
本発明の一観点に係る無線通信装置は、第１の帯域幅をそれぞれ有する２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルを用いる第１の無線通信と、前記第１帯域幅より広い第２の帯域幅を有しかつ前記２つの第１チャネルと重複する帯域を持つ第２チャネルを用いる第２の無線通信とを行う無線通信装置であって、前記２つの第１チャネルのうちの一方の第１チャネルに干渉が発生していることを検出する干渉検出手段と、前記第１の帯域幅のみを用いることを推奨する通知フレームを生成するフレーム生成部と、前記干渉検出手段により干渉の発生が検出されたときに、前記通知フレームの生成を前記フレーム生成部に指示する指示部と、前記指示部からの指示に応じて前記フレーム生成部により生成された通知フレームを送信するフレーム送信部と、を具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、データ受信端末が40MHzフレームを受信できない状況であるにもかかわらずデータ送信端末が40MHzフレームを送信し続けることを回避し、BSS全体の帯域の浪費、及び端末の送信電力の浪費を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
集中制御により端末がフレーム送信を行うシステムとして、IEEE Std. 802.11-1999 (revision 2003はISO/IEC 8802-11:1999(E) ANSI/IEEE Std 802.11、1999 edition、IEEE Std 802.11a-1999、IEEE Std 802.11b-1999、IEEE Std 802.11b-1999/Cor 1-2001とIEEE Std 802.11d-2001を含む)に基づく無線ＬＡＮシステムを取り上げて説明する。以下ではIEEE 802.11無線ＬＡＮシステムに基づき、基本的なシステム構成を説明する。IEEE 802.11標準規格は物理(Physical: PHY)層と媒体アクセス制御(Medium Access Control: MAC)層に関する規格である。以下、主にＭＡＣ層での処理に注目して説明する。なお、ここで記述するIEEE 802.11標準規格にはIEEE 802.11標準規格のamendmentやrecommended practiceなどとして位置付けられる標準規格も含む。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１に、本実施形態に係る無線通信システムの一例を示す。ここでは１台のアクセスポイント(AP)に対して、２台の無線端末(STA1,STA2,STA5)が接続し、１つのBSS（Basic Service Set）を形成している。このBSSは、APが集中的に管理している。
【００１４】
BSS内では周波数帯域幅が異なる２種類のチャネルを使用してフレームの送信や受信を行う。すなわち、第１の通信帯域幅を持つ第１チャネルと、第１の通信帯域幅より帯域幅が広い第２の通信帯域幅を持つ第２チャネルである。本実施形態では、第１の通信帯域幅は20MHz、第２の通信帯域幅は40MHzとする。
【００１５】
図１におけるAPとSTA1、STA5は20/40MHz双方の帯域幅に対応しており、40M_ch、20M_ch_aいずれを用いた送信、受信とも可能である。データフレーム送受信に40M_ch、20M_ch_aの両方を使用してもよいし、データフレームは40M_chで送受信し制御情報フレームは20M_ch_aで送受信する、というように使い分けてもよい。STA2は20MHzの帯域幅のみに対応した端末であり、20M_ch_aを用いた送受信のみを行う。尚、アクセスポイントに接続する無線端末の台数や端末種類毎の台数は、特定の数に限定されないことは言うまでもない。例えば、STA2が存在しない、20/40MHz端末のみのBSSも考えられる。
【００１６】
図２に、チャネルの模式図を示す。X MHz〜(X+20)MHzの周波数帯域を用いる20MHzのチャネル20M_ch_a（図２（ｂ））と、XMHz〜(X+40)MHzの周波数帯域を用いる40MHzのチャネル40M_ch（図２（ａ））を有する。従って、X MHz〜(X+20)MHzの周波数帯域は、20MHzのチャネルと40MHzのチャネルとで重複して利用される。チャネル20M_ch_aを自BSS内では「制御チャネル」と呼び、20MHz通信やBSS管理のための制御情報の交換に使用する。(X+20)MHz〜(X+40)MHzの周波数帯域を用いるもう一つの20MHzのチャネル20M_ch_bは、20M_ch_aと合わせて、40M_chを形成する。この20M_ch_bを自BSS内では「拡張チャネル」と呼ぶ。チャネル20M_ch_b単独では図２のBSSの20MHz通信には使用されないが、図３に示すように他のシステムや他のBSSでは使用される場合がある。特にIEEE802.11/a/b/gといった20MHz帯域のみを使用するBSSが使用していることがある。
【００１７】
図３では、２つのBSSが近接して存在する様子を示している。図３の左側に存在するBSSは図１と同様のBSSであり、AP, STA1, STA5は20/40MHz双方の帯域幅に対応しており、20MHz通信時には制御チャネルを用い、40MHz通信時には制御チャネルと拡張チャネルを両方とも用いる。STA２は20MHz帯域のみに対応した端末であり、制御チャネルを用いた通信のみを行う。一方、図３の右側に位置するBSSは、20MHz帯域のみに対応したAP2、STA3、STA4から構成されており、拡張チャネルのみを用いた20MHz通信を行っている。両BSSは拡張チャネル上においてオーバーラップ（重複）しているため、メディアを共有して使用する必要がある。
【００１８】
図３の自BSSにおいて、APとSTA1、STA5は、データフレームを送信するとき、送信帯域幅を宛先端末からの推奨帯域幅に従って決定する。各端末は、自分以外の他端末に推奨帯域幅を通知する。推奨帯域幅の通知には、「Recommended Transmission Channel Width Actionフレーム」（推奨帯域幅通知フレーム）を使用することができる。これは、自端末宛データ送信時に使用してほしい帯域幅(20MHz又は40MHz)を他端末に通知するためのフレームであり、「20MHzのみ使用(20MHz推奨)」又は「20MHz、40MHzどちらの帯域を使用してもよい(40MHz推奨)」のいずれかの情報が記載される。このフレームは、ブロードキャスト送信を用いて全他端末に同じ推奨帯域幅を通知してもよいし、ユニキャスト送信を用いて端末毎に異なる推奨帯域幅を通知してもよい。
【００１９】
例えば、図３のSTA1は「20MHz、40MHzどちらの帯域を使用してもよい」と記載した推奨帯域幅通知フレームをブロードキャスト送信してBSS内の全端末に推奨帯域幅を通知してもよいし、APとSTA5それぞれ宛に同じ「20MHz、40MHzどちらの帯域を使用してもよい」と記載した推奨帯域幅通知フレームをユニキャスト送信して端末毎に推奨帯域幅を通知してもよい。また、STA1は、AP宛にユニキャストで「20MHz、40MHzどちらの帯域を使用してもよい」と記載した推奨帯域幅通知フレームを送信し、STA5宛にユニキャストで「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを送信する、というように、端末毎に異なる推奨帯域幅を通知してもよい。
【００２０】
データフレームを送信する端末は、基本的には、推奨帯域幅通知フレームにより宛先端末から通知された推奨帯域幅に基づいて送信帯域幅を決定する。
【００２１】
図４を参照しながら、送信帯域幅の決定について説明する。図４におけるデータ送信端末４００及びデータ受信端末４０１はAP、STAのいずれでもよい。両端末ともSTAの場合も考えられる（例：IBSSモード使用時など）。データ送信端末４００は、データフレーム４０２を送信する時、又はデータフレーム４０２の送信に先立ち、送信帯域幅４０３、ＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)４０４、ＧＩ(Guard Interval)４０５を決定する。これにより送信レートが一意に定められ、この送信レートでデータフレーム４０２は送信される。
【００２２】
一方、データ受信端末４０１は、データ送信端末４００に使用して欲しい推奨帯域幅を決定し、推奨帯域幅通知フレーム４０６に記載してデータ送信端末４００宛に送信する。以下に、データ受信端末４０１からいつどのようなトリガで20MHz又は40MHzのどちらかを推奨する推奨帯域幅通知フレーム４０６を通知するか、というデータ受信端末４０１における推奨帯域幅通知フレーム４０６の発行方法を説明する。
【００２３】
図５に、第１の実施形態に係る無線通信装置のブロック図を示す。この図５に示す無線通信装置は、ここでは20/40MHz AP又は20/40MHz STAとする。これら20/40MHz AP及び20/40MHz STAは、図５に示すように物理層５００とＭＡＣ層５０１を有する。
【００２４】
物理層５００は、第１の通信帯域幅を持つ第１チャネルを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第１の物理層プロトコル処理部５０２と、第１の通信帯域幅より帯域幅が広い第２の通信帯域幅を持つ第２チャネルを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第２の物理層プロトコル処理部５０３を有する。
【００２５】
第１の物理層プロトコル処理部５０２と第２の物理層プロトコル処理部５０３は、利用するチャネルの周波数帯域幅が異なる。本実施形態では、第１の物理層プロトコル処理部５０２を20MHz帯域通信のための物理層信号処理を行う信号処理部、第２の物理層プロトコル処理部５０３を40MHz帯域通信のための物理層信号処理を行う信号処理部とする。第１の物理層プロトコル処理部５０２及び第２の物理層プロトコル処理部５０３は、実装上は両者の間で回路の共用などがしばしば行われ、必ずしも図５のように独立しているとは限らない。また、第１の物理層プロトコル処理部５０２で信号処理を行う第１の通信帯域幅を持つ複数の第１チャネルのうち、１つの第１チャネルを制御チャネル（又はプライマリ・チャネル）、制御チャネルとは別の１つの第１チャネルを拡張チャネル（又はセカンダリ・チャネル）として以降の説明に用いる。制御チャネルは20MHz通信やBSS管理のための制御情報の交換に使用され、拡張チャネルは40MHz通信時に帯域を拡張するためのチャネルとして使用される。
【００２６】
第１の物理層プロトコル処理部５０２は、送信処理部５０４及び受信処理部５０５を有する。第１の物理層プロトコル処理部５０２が処理するプロトコルは、例えば少なくともIEEE 802.11aに規定される物理層プロトコルを含む。本実施形態では、第１の物理層プロトコル処理部５０２が利用する第１の通信帯域幅は前述したように20MHzである。第１の物理層プロトコル処理部５０２は、送信側と受信側でそれぞれ複数のアンテナを用いる、いわゆるＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)技術を用いてもよい。
【００２７】
第２の物理層プロトコル処理部５０３は、ＳＩＳＯ(Single Input Single Output)及びＭＩＭＯのいずれか、ないしは両方の技術を用いるものとする。第２の物理層プロトコル処理部５０３が使用する第２の通信帯域幅は、前述したようにここでは40MHzである。第１の通信帯域幅は、第２の通信帯域幅内に存在している。
【００２８】
第１の物理層プロトコル処理部５０２の受信処理部５０５及び第２の物理層プロトコル処理部５０３の受信処理部５０７は、受信帯域幅を判断してＭＡＣ層５０１に伝える。受信帯域幅を判断する際には、第１の物理層プロトコル処理部５０２と第２の物理層プロトコル処理部５０３が互いに協調してもよい。IEEE802.11nに準拠する無線ＬＡＮの場合、受信帯域幅として第１乃至第３の帯域幅モード、具体的には、「20MHz」「40MHz」「Duplicate（デュプリケート）」が考えられる。
【００２９】
図６は、各帯域幅における周波数チャネルの使用方法ならびにフレーム伝送の様子を示している。
【００３０】
第１の帯域幅モード「20MHz」は次のようにして判定される。送信端末は、制御チャネルのみを用いて20MHzの帯域幅で１フレームを送信する。受信端末の物理層５００は20MHzの制御チャネルのみで信号を受信すると、第１の帯域幅モード「20MHz」であるとし、この情報をＭＡＣ層５０１に伝える。
【００３１】
第２の帯域幅モード「40MHz」は次のようにして判定される。送信端末は、制御チャネルと拡張チャネルの帯域を束ねて用いることにより40MHzの帯域幅で１フレームを送信する。受信端末の物理層５００は、制御チャネルと拡張チャネルをまとめた40MHzの帯域で信号を受信すると、第２の帯域幅モード「40MHz」であると判定し、この情報をＭＡＣ層５０１に伝える。
【００３２】
第３の帯域幅モード「Duplicate」は次のようにして判定される。送信端末は制御チャネルと拡張チャネルを用い、各20MHzの帯域幅で互いに同一の内容の２フレームを同時に送信する。受信端末の物理層５００は制御チャネルと拡張チャネル上で互いに同一の20MHzの信号を同時に受信すると、第３の帯域幅モード「Duplicate」であると判定し、この情報をＭＡＣ層５０１に伝える。
【００３３】
図７に拡張チャネルに他のシステムやBSSによる干渉が存在する場合のフレーム誤り（エラー）の発生の様子を示す。第１の帯域幅モード「20MHz」により制御チャネルで送信されたフレームは、拡張チャネルの干渉の影響は受けないので、拡張チャネルに他のシステムやBSSによる干渉が存在していても、受信端末においてフレーム誤りなく受信される。第２の帯域幅モード「40MHz」で送信されたフレームはフレームの一部に干渉が乗るため、干渉レベルが大きいと、受信端末においてフレーム誤りとなる。一方、第３の帯域幅モード「Duplicate」では制御チャネルと拡張チャネルで独立した20MHzフレームを送信するので、拡張チャネルに干渉が存在する場合、制御チャネルの20MHzフレームはフレーム誤りなく受信できるが、拡張チャネルの20MHzフレームはフレーム誤りになる場合がある。第３の帯域幅モード「Duplicate」で受信した場合の物理層５００における処理は、いくつかの方法が考えられる。例えば、制御チャネルで受信したフレームのみをＭＡＣ層５０１に引き渡す方法や、制御チャネルで受信したフレームと拡張チャネルで受信したフレームを合成したフレームをＭＡＣ層５０１に引き渡す方法が考えられる。制御チャネルで受信したフレームと拡張チャネルで受信したフレームを合成する場合、片チャネルのみのフレームと比較して合成利得が得られ、フレーム誤りが生じにくい。つまり、第３の帯域幅モード「Duplicate」で送信したフレームは20MHzフレームや40MHzフレームと比べて、誤りにくいといえる。また、拡張チャネルに大きな干渉が存在する場合には制御チャネルで受信したフレームのみをＭＡＣ層５０１に引き渡し、そうでない場合には制御チャネルで受信したフレームと拡張チャネルで受信したフレームを合成して合成利得を得たフレームをＭＡＣ層５０１に引き渡す、というように使い分けることで、ＭＡＣ層５０１ではフレーム誤りなく受信される可能性はより高くなる。
【００３４】
つまり、第３の帯域幅モード「Duplicate」で送信したフレームは誤りなく受信できるが第２の帯域幅モード「40MHz」で送信したフレームは受信できないという場合、拡張チャネル上の干渉がフレーム誤りの原因である可能性が高く、両者のフレーム誤り率をチェックすることにより拡張チャネル上に干渉が存在するかどうかを推測できる。
【００３５】
図８に、IEEE802.11nにおける40MHzデータフレーム送信の例を示す。IEEE802.11nでは40MHzチャネルでデータフレームを送信する場合、RTS、CTS、ACKといったコントロールフレームは第３の帯域幅モード「Duplicate」で交換される。つまり、従来のIEEE802.11a/b/gと同様の20MHzのRTS、CTS、ACKフレームを、制御チャネルと拡張チャネルの両チャネル用に２つコピーして、両チャネル上で同時に送信する。
【００３６】
データ送信端末はまず第３の帯域幅モード「Duplicate」でRTSフレームを送信し、宛先端末からCTSフレームを受信すると、40MHzでデータフレームを送信する。一方、データ受信端末は第３の帯域幅モード「Duplicate」でRTSフレームを受信した場合、第３の帯域幅モード「Duplicate」でCTSフレームを送信し、40MHzでデータフレームを受信する。データフレームに対するACKフレームは、第３の帯域幅モード「Duplicate」で返信する。
【００３７】
図９に示すように、拡張チャネルに他のシステムやBSSによる干渉が存在する場合、データ受信端末において、第３の帯域幅モード「Duplicate」で送信されるRTSフレームはフレーム誤りなく受信できるが、40MHzで送信されるデータフレームはフレーム誤りが発生する可能性が高い。
【００３８】
図５の説明に戻ると、ＭＡＣ層５０１は受信フレーム解析部５０８、フレーム送信指示部５０９、管理フレーム生成部５１０、端末情報管理テーブル５１１を有する。
【００３９】
受信フレーム解析部５０８は、物理層５００から受信フレーム本体と受信したフレームの受信帯域幅とを受け取り、フレーム誤りの有無をチェックし、ＭＡＣフレームのヘッダに記載されている送信元アドレスを取得する。ただし、受信フレームに誤りが検出された場合には、ＭＡＣフレームヘッダの送信元アドレスを取り出すことができない。この場合、誤りが検出されたフレームの受信帯域幅が40MHzであればデータフレームであると判断し、直前に受信したRTSフレームもしくはCTS-selfフレームの送信元アドレスを該40MHzデータフレームの送信元アドレスであるとみなす。このために、受信フレーム解析部５０８は、ＭＡＣフレームヘッダに記載されているフレームタイプをチェックし、受信フレームがRTSフレームやCTS-selfフレームのようにデータ送信に先立って送信されるコントロールフレームである場合には、少なくとも後続のデータフレーム受信が完了するまで、RTSフレームやCTS-selfフレームのＭＡＣヘッダから取得した送信元アドレスを記憶して保持しておく。前述したように第３の帯域幅モード「Duplicate」で送信されるコントロールフレームは、40MHzのデータフレームと比較して誤りなく受信できる可能性が高いので、40MHzのデータフレームがフレーム誤りになった場合でもRTSフレームやCTS-selfフレームから送信元アドレスを取得できる可能性が高い。
【００４０】
受信フレーム解析部５０８は、フレーム受信毎もしくは数フレーム受信毎に上記の処理を行い、送信元アドレス、受信帯域幅、フレーム誤りの有無の情報を端末情報管理テーブル５１１に書き込む。
【００４１】
端末情報管理テーブル５１１は、送信元アドレス、受信帯域幅、フレーム誤りの有無の情報を受信フレーム解析部５０８から受け取り、送信元アドレス毎かつ受信帯域幅毎に、フレーム誤り有無を統計情報として蓄積する。フレーム誤り有無の統計情報は、フレーム誤り率として保持していてもよい。フレーム誤り有無の統計情報はBSS加入時から継続して蓄積してもよいし、一定時間又は一定フレーム受信回数毎に更新してもよい。蓄積せずに、フレーム受信毎に更新することも考えられる。
【００４２】
フレーム送信指示部５０９は、端末情報管理テーブル５１１を参照して、送信元アドレス毎に第３の帯域幅モード「Duplicate」のフレーム誤り率と閾値１を比較し、さらに、40MHzのフレーム誤り率と閾値２とを比較する。比較の結果、第３の帯域幅モード「Duplicate」のフレーム誤り率が閾値１よりも低く、40MHzのフレーム誤り率が閾値２よりも高い場合に、管理フレーム生成部５１０に「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを、該送信元アドレス宛に送信するよう指示する。
【００４３】
または、第３の帯域幅モード「Duplicate」のフレーム誤り率が閾値１よりも低く、40MHzのフレーム誤り率が閾値２よりも高くなる頻度を計算して統計情報として記憶しておき、「第３の帯域幅モード「Duplicate」のフレーム誤り率が閾値１よりも低く、40MHzのフレーム誤り率が閾値２よりも高くなる」ことの発生頻度があらかじめ定めた閾値３以上となった場合に、管理フレーム生成部１００７に「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを、該送信元アドレス宛に送信するよう指示してもよい。
【００４４】
閾値１と閾値２には「閾値１≦閾値２」の関係が成り立つことが適当であると考えられるが、この限りではない。また閾値１と閾値２は、ＭＡＣ層５０１が状況に応じた値を設定しても良いし、予め設定された値の中から状況に応じて適当なものを選択してもよい。あるいは、常に固定値であっても良い。
【００４５】
「閾値１≦閾値２」と仮定すると、「第３の帯域幅モード「Duplicate」のフレーム誤り率が閾値１よりも低く、40MHzのフレーム誤り率が閾値２よりも高い場合」には「第３の帯域幅モード「Duplicate」のフレーム誤り率＜40MHzのフレーム誤り率」の関係が成立している。これはすなわち、「第３の帯域幅モード「Duplicate」のフレームは受信できるのに40MHzのフレームは受信できない」状況であり、拡張チャネル上に干渉が存在していると推測できる。拡張チャネル上に存在する他のシステムや無線ＬＡＮからの干渉量が多い場合には、40MHz帯域幅ではなく20MHz帯域幅の制御チャネルのみを用いてフレームを送信してもらった方が、誤りなくフレームを受信することができる。そこで、送信元端末に40MHz帯域幅ではなく20MHz帯域幅で送信するように通知するため、20MHz帯域の使用を推奨する推奨帯域幅通知フレームの送信指示を管理フレーム生成部５１０に出す。
【００４６】
管理フレーム生成部５１０は、フレーム送信指示部５０９から20MHz帯域幅を推奨する推奨帯域幅通知フレームの送信指示を受け取ると、「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを生成し、指定されたアドレス宛に送信する。
【００４７】
以上のように、各端末は第３の帯域幅モード「Duplicate」と40MHz受信フレームのフレーム誤り率をチェックすることで拡張チャネル上の干渉有無を推測し、拡張チャネル上に干渉が存在すると判断した場合には他端末に20MHz帯域幅を使用するように通知する。これにより、データ受信端末が40MHzフレームを受信できない状況であるにもかかわらずデータ送信端末が40MHzフレームを送信し続けることを回避し、BSS全体の帯域の浪費、及び端末の送信電力の浪費を防ぐことができる。
【００４８】
以上の構成要素の一部は、コンピュータに所定の手順を実行させる無線通信プログラムとして実現することができる。この無線通信プログラムは、コンピュータ内のプログラム記憶装置に格納される。プログラム記憶装置は、例えば不揮発性半導体記憶装置や磁気ディスク装置等からなる。上記無線通信プログラムが図示しないＣＰＵからの制御でランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に読み込まれ、同ＣＰＵにより実行される。
【００４９】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、推奨帯域幅通知フレームを用いて推奨帯域幅を通知する例を説明したが、第２の実施形態では、マネジメントフレームの「Recommended Transmission Channel Widthフィールド」（以下、「推奨帯域幅通知フィールド」という）を用いて推奨帯域幅を通知する例を説明する。
【００５０】
第１の実施形態で説明した図１から図９に示すシステム構成、チャネル配置、フレーム送信方式、フレーム誤り発生の様子、無線通信装置の構成等は、第２の実施形態でも同様である。
【００５１】
第１の実施形態で述べたように、図３の自BSSにおいて、APとSTA1、STA5は、データフレームを送信するとき、送信帯域幅を宛先端末の推奨帯域幅に従って決定する。各端末は、自分以外の他端末に推奨帯域幅を通知する。
【００５２】
第２の実施形態では、推奨帯域幅の通知には「推奨帯域幅通知フレーム」だけでなく、マネジメントフレームのInformation Elementとして用意されているAdditional HT Information Elementの「Recommended Transmission Channel Widthフィールド」（推奨帯域幅通知フィールド）を使用することができる。これは、「推奨帯域幅通知フレーム」と同様に、自端末宛データ送信時に使用してほしい帯域幅(20MHz又は40MHz)を他端末に通知するためのフィールドである。「20MHzのみ使用」又は「20MHz、40MHzどちらの帯域を使用してもよい」のいずれかの情報が記載される。
【００５３】
「推奨帯域幅通知フィールド」はBeaconフレームやProbe Responseフレーム、Association ResponseフレームといったAPが送信するマネジメントフレームに付加される。従って、APが配下のSTAに推奨帯域幅を指定する際には「推奨帯域幅通知フレーム」と「推奨帯域幅通知フィールド」のどちらも使用することもできるが、STAが他STA又はAPに推奨帯域幅を指定する際には「推奨帯域幅通知フレーム」のみを使用する。
【００５４】
「推奨帯域幅通知フレーム」を使用する場合は、ブロードキャスト送信を用いて全他端末に同じ推奨帯域幅を通知してもよいし、ユニキャスト送信を用いて端末毎に異なる推奨帯域幅を通知してもよい。一方、マネジメントフレームの「推奨帯域幅通知フィールド」を用いる場合は、フレームタイプに依存する。すなわち、Beaconフレームの場合はブロードキャストで送信され、Probe ResponseフレームやAssociation Responseフレームの場合にはユニキャストで送信される。
【００５５】
APがBSS内のSTAに対して、個別に「推奨帯域幅通知フレーム」により異なる推奨帯域幅を通知している場合、Beaconフレームの「推奨帯域幅通知フィールド」に推奨帯域幅を記載してブロードキャスト送信すると、STA毎に設定された推奨帯域幅が更新されて、全STAに対して同じ推奨帯域幅が設定される。
【００５６】
そうすると、推奨帯域幅を推奨帯域幅通知フレームにより個別に設定したことが役に立たなくなるので、APは推奨帯域幅通知フレームを用いてSTAに推奨帯域幅を指定した場合にはBeaconフレームの「推奨帯域幅通知フィールド」には何も記載しないようにする。
【００５７】
又は、STA側において、APから推奨帯域幅通知フレームにより推奨帯域幅を設定されているにもかかわらず、Beaconフレームの「推奨帯域幅通知フィールド」に推奨帯域幅が記載されている場合には、推奨帯域幅通知フレームで通知された推奨帯域幅を優先して設定するようにする方法も考えられる。
【００５８】
APはBSS内の全STAに、同じ推奨帯域幅を設定したい場合、Beaconフレームの「推奨帯域幅通知フィールド」を使用するとよい。特にAPが拡張チャネルの干渉検出手段を有しており、拡張チャネル上に干渉が存在すると判断した場合には、推奨帯域幅通知フィールドに「20MHzのみを使用」と記載したBeaconフレームをブロードキャスト送信することで、BSS内の全STAに20MHz帯域の使用を推奨することができる。
【００５９】
（第３の実施形態）
上述した第１の実施形態では、第３の帯域幅モード「Duplicate」のフレームのフレーム誤り率及び40MHz受信フレームのフレーム誤り率から推測した拡張チャネル上の干渉有無に基づいて推奨帯域幅通知フレームを送信する例を説明したが、第３の実施形態では、自端末から宛先端末に送信するフレームの送信帯域幅と、宛先端末から自端末へと送信されてくるフレームの受信帯域幅とを比較し、その比較結果に基づいて推奨帯域幅通知フレームを送信する例を説明する。
【００６０】
第１の実施形態で説明した図１から図４に示すシステム構成、チャネル配置は第３の実施形態においても同様である。
【００６１】
図１０に、第３の実施形態に係る無線通信装置のブロック図を示す。図１０に示す無線通信装置は、ここでは20/40MHz AP又は20/40MHz STAとする。これら20/40MHz AP及び20/40MHz STAは、図１０に示すように物理層１０００とＭＡＣ層１００１を有する。
【００６２】
物理層１０００は、第１の通信帯域幅を持つ第１チャネルを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第１の物理層プロトコル処理部５０２と、第１の通信帯域幅より帯域幅が広い第２の通信帯域幅を持つ第２チャネルを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第２の物理層プロトコル処理部５０３と、チャネルの空塞(ビジー/アイドル)情報を測定するキャリアセンス部１００２を有する。
【００６３】
第１の物理層プロトコル処理部５０２と第２の物理層プロトコル処理部５０３は、第１の実施形態と同様である。
【００６４】
キャリアセンス部１００２は、受信電力を検出すると受信信号強度を閾値と比較し、制御チャネル、拡張チャネル、40MHzチャネルにおいて、キャリアを検出したか否か（ビジー又はアイドル）を判断する。受信信号強度が閾値よりも高い場合はビジーと判断し、低い場合にはアイドルと判断する。短時間の雑音の影響を避けるために、ある一定時間で平均した受信信号強度を用いるようにしてもよい。閾値は、ＭＡＣ層１００１が物理層１０００のキャリアセンス部１００２に、状況（おかれた環境における干渉の発生状況など）に応じた値を設定しても良い。あるいは、予め設定された値の中から状況に応じて適当なものを選択してもよいし、常に固定値であっても良い。キャリアセンス部１００２は、キャリアセンス結果をＭＡＣ層１００１の送信チャネル制御部１００３に通知する。
【００６５】
キャリアセンス部１００２では、上記の動作に加えて、次に説明するような閾値の適用を行うこともできる。受信信号が物理ヘッダの少なくとも一部とみなせる場合にこれを有意信号と判断して、有意信号用の閾値を適用し、それ以外の受信信号は非有意信号と判断して、非有意信号用の閾値を適用する動作である。この動作は、例えばIEEE802.11aの"CCA"、"CCA Sensitivity"、"Receive PLCP"といった節に規定されている。多くの場合、有意信号に対するキャリアセンスは、非有意信号に対するキャリアセンスよりも、感度（閾値）が高く設定されている。例えば、IEEE802.11aの場合、20MHzチャネルの有意信号の感度は-82[dBm]、非有意信号の感度は-62[dBm]と規定されている。
【００６６】
ただし、拡張チャネルで有意信号を検出するためには、無線通信装置が、拡張チャネルにおける物理フレームを検出し、少なくとも物理ヘッダの一部を復号できる機能を具備している必要があるが、装置コストや実現性の観点から、この機能は省略される場合がある。従って、拡張チャネルのキャリアセンスに関しては、受信信号中に物理ヘッダの検出を行わず、受信信号のエネルギー測定のみを実施してもよい。
【００６７】
ＭＡＣ層１００１は送信チャネル制御部１００３、受信フレーム解析部１００４、端末情報管理テーブル１００５、フレーム送信指示部１００６、管理フレーム生成部１００７を有する。
【００６８】
送信チャネル制御部１００３は、40MHzの送信帯域幅でのフレーム送信を予定している場合、制御チャネルと拡張チャネルのキャリアセンスを行う。キャリアセンスの結果、両チャネルともアイドルの場合は予定通り40MHzの送信帯域幅でフレームを送信し、制御チャネルはアイドルであるが拡張チャネルがビジーである場合には20MHzの送信帯域幅で制御チャネルのみを用いてフレームを送信する。制御チャネルと拡張チャネルのキャリアセンスの手順とビジー／アイドルの判定方法については、様々なパターンが考えられるが、特定の手法に限定しないものとする。
【００６９】
送信チャネル制御部１００３は、キャリアセンスの結果に応じて実際に送信に用いる送信帯域幅を決定した後、その送信帯域幅(20MHz又は40MHz)と宛先アドレスを端末情報管理テーブル１００５に通知する。
【００７０】
受信フレーム解析部１００４は、物理層１０００から受信フレーム本体と受信したフレームの受信帯域幅を受け取り、ＭＡＣフレームのヘッダに記載されているフレームタイプをチェックし、送信元アドレスを取得する。受信フレームのフレームタイプがデータであれば、送信元アドレスと受信帯域幅を端末情報管理テーブル１００５に通知する。
【００７１】
端末情報管理テーブル１００５は、送信チャネル制御部１００３から通知された送信帯域幅と、受信フレーム解析部１００４から通知された受信帯域幅を、宛先アドレス毎に保持しておく。送信チャネル制御部１００３からはフレーム送信毎に送信帯域幅と宛先アドレスが通知される。また、受信フレーム解析部１００４からはフレーム受信毎に受信帯域幅と送信元アドレスが通知される。送信帯域幅、受信帯域幅ともに、宛先アドレス毎に新しいものから数フレーム分を保持する。例えば最新の１フレーム分だけでもよいし、１００フレーム分でもよい。もしくは、定期的に端末情報管理テーブル１００５をフラッシュしてもよい。例えば、１ビーコンインターバル毎にフラッシュし、新たに記録を行うようにしてもよい。
【００７２】
フレーム送信指示部１００６は、定期的に端末情報管理テーブル１００５を参照し、端末アドレス毎に送信帯域幅と受信帯域幅の比較を行う。端末アドレス毎に送信帯域幅と受信帯域幅がそれぞれ20MHz、40MHzである割合（頻度）を計算し、送信帯域幅が40MHzである割合が閾値1以下で、受信帯域幅が40MHzである割合が閾値2以上である場合、管理フレーム生成部１００７に「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを、該端末アドレス宛に送信するよう指示する。
【００７３】
または、送信帯域幅が40MHzである割合が閾値１以下で、受信帯域幅が40MHzである割合が閾値２以上となる頻度を計算して統計情報として記憶しておき、この頻度があらかじめ定めた閾値３以上となった場合に、管理フレーム生成部１００７に「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを、該端末アドレス宛に送信するよう指示してもよい。
【００７４】
閾値１と閾値２には「閾値１≦閾値２」の関係が成り立つことが適当であると考えられるが、この限りではない。また閾値１と閾値２は、ＭＡＣ層１００１が状況に応じた値を設定しても良いし、予め設定された値の中から状況に応じて適当なものを選択してもよい。あるいは、常に固定値であっても良い。
【００７５】
なお、フレーム送信指示部１００６と端末情報管理テーブル１００５は独立の装置でなく、一つにまとまっていてもよい。あるいは、フレーム送信指示部１００６が内部に端末情報管理テーブル１００５を備えていてもよい。
【００７６】
管理フレーム生成部１００７は、フレーム送信指示部１００６から20MHz帯域幅を推奨する推奨帯域幅通知フレームの送信指示を受け取ると、「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを生成し、指定されたアドレス宛に送信する。
【００７７】
以上のように、送信帯域幅と受信帯域幅の比較を行うことで、自端末のキャリアセンスでは拡張チャネルに干渉が検出され送信帯域幅が20MHzになる状況であるのに、相手端末からは40MHzの送信帯域幅で送信されてくる状況を検出することができる。この検出結果に基づいてデータ受信端末からデータ送信端末へ送信帯域幅を指定することにより、データ受信端末が40MHzフレームを受信できない状況であるにもかかわらずデータ送信端末が40MHzフレームを送信し続けることを回避し、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、相手端末の能力に応じて送信する例を説明する。相手端末の能力とは、ここでは例えばキャリアセンス方法を取り上げる。具体的には、拡張チャネルのキャリアセンス機能を備えているかどうか、といった情報である。尚、「推奨帯域幅通知フレーム」を送信することに代えて、第２の実施形態のような「推奨帯域幅通知フィールド」を用いて推奨帯域幅を通知する場合にも第４の実施形態は適用可能である。
【００７９】
第１の実施形態で説明した図１から図４に示すシステム構成、チャネル配置は、第４の実施形態においても同様である。
【００８０】
図１１に、第４の実施形態に係る無線通信装置のブロック図を示す。図１１に示す無線通信装置は、ここでは20/40MHz APとする。この20/40MHz APは、図１１に示すように物理層１１００とＭＡＣ層１１０１を有する。
【００８１】
物理層１１００は、第１の通信帯域幅を持つ第１チャネルを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第１の物理層プロトコル処理部５０２と、第１の通信帯域幅より帯域幅が広い第２の通信帯域幅を持つ第２チャネルを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理を有する。第１の物理層プロトコル処理部５０２と第２の物理層プロトコル処理部５０３は、第１の実施形態と同様である。
【００８２】
ＭＡＣ層１１０１は受信フレーム解析部１１０２、フレーム送信指示部１１０３、管理フレーム生成部１１０４、端末情報管理テーブル１１０５を有する。
【００８３】
受信フレーム解析部１１０２は、物理層１１００から受信したフレームのＭＡＣフレームのヘッダに記載されている送信元アドレスを取得し、拡張チャネルのキャリアセンス機能の有無が記載されている場合はその情報を取得する。また、新たにBSSへの加入を希望するSTAが送信するAP探索フレームや加入要求フレームに、拡張チャネルのキャリアセンス機能の有無が記載されている場合は、この情報を取得する。受信フレーム解析部１１０２は、これらの取得情報を、端末情報管理テーブル１１０５に書き込む。
【００８４】
端末情報管理テーブル１１０５は、送信元アドレス、拡張チャネルのキャリアセンス機能の有無を受信フレーム解析部１１０２から受け取り、送信元アドレス毎に、拡張チャネルのキャリアセンス機能の有無を記憶する。
【００８５】
フレーム送信指示部１１０３は、端末情報管理テーブル１１０５を参照して、拡張チャネルのキャリアセンス機能の備えていない端末宛に、「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを送信するよう管理フレーム生成部１１０４に指示する。
【００８６】
あるいは、フレーム送信指示部１１０３は、端末情報管理テーブル１１０５を参照して、各端末のＭＡＣアドレスより、その端末の製造会社や製品種別を判断する。その製品が拡張チャネルのキャリアセンス機能を備えていない製品である場合には、該端末宛に、「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを送信するよう管理フレーム生成部１１０４に指示する。
【００８７】
管理フレーム生成部１１０４は、フレーム送信指示部１１０３から20MHz帯域幅を推奨する推奨帯域幅通知フレームの送信指示を受け取ると、「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを生成し、指定されたアドレス宛に送信する。
【００８８】
このように、拡張チャネルのキャリアセンス機能を備えていない端末に対して20MHz帯域幅を使用するように通知することで、拡張チャネルのキャリアセンス機能を有さない端末が40MHzフレームを送信することを防ぎ、拡張チャネルのキャリアセンスを行わないことが原因で拡張チャネルにオーバーラップした他BSSとのフレーム衝突を回避する。これにより、スループット劣化、及び端末の送信電力の浪費を防ぐことができる。
【００８９】
本実施形態は20/40MHz APを例として説明したが、20/40MHz STAの場合も同様に、他端末の能力に応じて、送信帯域幅を指定することができる。ただし、20/40MHz STAの場合は、他端末の能力情報を取得するために、他端末がAPに送信するAssociationフレームを横聞きする手段や、APから他端末の情報を教えてもらう手段が必要となる。
【００９０】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、自端末のキャリアセンス情報に応じて推奨帯域幅通知フレームを送信する例を説明する。尚、「推奨帯域幅通知フレーム」を送信することに代えて、第２の実施形態のような「推奨帯域幅通知フィールド」を用いて推奨帯域幅を通知する場合にも第５の実施形態は適用可能である。
【００９１】
第１の実施形態で説明した図１から図４に示すシステム構成、チャネル配置は、第５の実施形態においても同様である。
【００９２】
図１２に、第５の実施形態に係る無線通信装置のブロック図を示す。図１２に示す無線通信装置は、ここでは20/40MHz APとする。この20/40MHz APは、図１２に示すように物理層１２００とＭＡＣ層１２０１を有する。
【００９３】
物理層１２００は、第１の通信帯域幅を持つ第１チャネルを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理を行う第１の物理層プロトコル処理部５０２と、第１の通信帯域幅より帯域幅が広い第２の通信帯域幅を持つ第２チャネルを用いて通信を行うための物理層プロトコル処理部を行う第２の物理層プロトコル処理部５０３と、キャリアセンス部１２０２を有する。
【００９４】
第１の物理層プロトコル処理部５０２と第２の物理層プロトコル処理部５０３は、第１の実施形態と同様である。キャリアセンス部１２０２は、物受信電力を検出すると受信信号強度を閾値と比較し、制御チャネル、拡張チャネル、40MHzチャネルにおいて、キャリアを検出したか否か（ビジーまたはアイドル）の空塞状態を判断する。受信信号強度が閾値よりも高い場合はビジーと判断し、低い場合にはアイドルと判断する。短時間の雑音の影響を避けるために、ある一定時間で平均した受信信号強度を用いるようにしてもよい。閾値は、ＭＡＣ層１２０１が物理層１２００の実キャリアセンス部１２０２に状況（おかれた環境における干渉の発生状況など）に応じた値を設定しても良いし、あるいは予め設定された値の中から状況に応じて適当なものを選択してもよいし、常に固定値であっても良い。キャリアセンス部１２０２は、空塞状態をＭＡＣ層１２０１内の拡張チャネルの干渉測定部１２０３に通知する。
【００９５】
物理層１２００のキャリアセンス部１２０２では、上記の動作に加えて、次に説明するような閾値の適用を行うこともできる。受信信号が物理ヘッダの少なくとも一部とみなせる場合にこれを有意信号と判断して、有意信号用の閾値を適用し、それ以外の受信信号は非有意信号と判断して、非有意信号用の閾値を適用する動作である。この動作は、例えばIEEE802.11aの"CCA"、"CCA Sensitivity"、"Receive PLCP"といった節に規定されている。多くの場合、有意信号に対するキャリアセンスは、非有意信号に対するキャリアセンスよりも、感度(閾値)が高く設定されている。例えば、IEEE802.11aの場合、20MHzチャネルの有意信号の感度は-82[dBm]、非有意信号の感度は-62[dBm]と規定されている。
【００９６】
ただし、拡張チャネルで有意信号を検出するためには、無線通信装置が、拡張チャネルにおける物理フレームを検出し、少なくとも物理ヘッダの一部を復号できる機能を具備している必要があるが、装置コストや実現性の観点から、この機能は省略される場合がある。従って、拡張チャネルのキャリアセンスに関しては、受信信号中に物理ヘッダの検出を行わず、受信信号のエネルギー測定のみを実施してもよい。
【００９７】
物理層１２００のキャリアセンス部１２０２では、20MHzフィルタ、40MHzフィルタが、それぞれ20MHzチャネル、40MHzチャネルの信号強度測定のために用いられる。制御チャネルと拡張チャネルの信号強度の測定を20MHzチャネルで行う際に、１つの20MHzフィルタを制御チャネル用又は拡張チャネルに切り替えて使っても良い。あるいは、それぞれ独立な20MHzフィルタを制御チャネルと拡張チャネルに割り当てても良い。また、制御チャネル用の20MHzフィルタと40MHzフィルタで測定した信号強度の差分を拡張チャネルの信号強度としても良い。逆に、制御チャネル用の20MHzフィルタと拡張チャネル用の20MHzフィルタの、それぞれに対して得た信号強度の和を取って40MHzチャネルの信号強度としても良い。またMIMOのように複数のアンテナが同時に受信に用いられる構成の場合には、それぞれのＡ／Ｄ変換器から各フィルタへの信号の入力が行われる。複数のアンテナの受信信号強度を適切に足し合わせて、各チャネルにおける受信信号強度とする。ただし、消費電力削減等の目的で、単一アンテナのみの受信信号強度を測定してもよい。尚、フィルタはデジタル処理により実現されることを前提とするが、アナログ処理により実現してもよい。
【００９８】
ＭＡＣ層１２０１は拡張チャネルの干渉測定部１２０３、フレーム送信指示部１２０４、管理フレーム生成部１２０５を有する。
【００９９】
拡張チャネルの干渉測定部１２０３は、拡張チャネル上の干渉量を測定する。干渉量を測定する指標としては、拡張チャネルの干渉信号強度や、干渉受信時間または干渉受信頻度、拡張チャネルを使用している他のBSSやシステムの端末数などがあげられる。本実施形態では、例えば拡張チャネルの干渉受信時間を用いる。拡張チャネルの干渉測定部１２０３は、拡張チャネルの空塞状態を物理層１２００のキャリアセンス部１２０２から取得する。
【０１００】
拡張チャネルの干渉測定部１２０３は、拡張チャネルの干渉受信時間を測定する。例えば、物理層１２００のキャリアセンス部１２０２から得た拡張チャネルの空塞状態を基に、1ビーコンインターバル内に拡張チャネル状態がビジーであった時間長を統計情報として記憶しておく。または、物理層１２００のキャリアセンス部１２０２から得た40MHzチャネルと制御チャネルの空塞状態を基に、1ビーコンインターバル内に40MHzチャネルと制御チャネルがそれぞれビジーであった時間長を測り、40MHzチャネルのビジー時間長から制御チャネルのビジー時間長を引いた差分を拡張チャネルのビジー時間長とみなして、記憶してもよい。また、自無線通信装置が40MHzフレームを送信しようとしたときに、40MHzチャネルのキャリアセンスを行い、物理層１２００のキャリアセンス部１２０２で拡張チャネルがビジーであった確率を統計情報として計測し、これを用いてもよい。拡張チャネルではなく、40MHzチャネルがビジーであった確率でもよい。
【０１０１】
拡張チャネルの干渉測定部１２０３は、上記の拡張チャネルの干渉受信時間をフレーム送信指示部１２０４に通知する。
【０１０２】
フレーム送信指示部１２０４は、拡張チャネルの干渉測定部１２０３から得た拡張チャネルの干渉受信時間とあらかじめ定めた閾値を比較して、干渉受信時間が閾値よりも長い場合に、他端末宛に、「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを送信するよう管理フレーム生成部１２０５に指示する。
【０１０３】
管理フレーム生成部１２０５は、フレーム送信指示部１２０４から20MHz帯域幅を推奨する推奨帯域幅通知フレームの送信指示を受け取ると、「20MHzのみ使用」と記載した推奨帯域幅通知フレームを生成し、指定されたアドレス宛に送信する。
【０１０４】
このように、拡張チャネルの干渉量が多い場合に、他端末に対して20MHz帯域幅を使用するように通知することで、拡張チャネルにオーバーラップした他BSSとのフレーム衝突を回避する。これにより、スループット劣化、及び端末の送信電力の浪費を防ぐことができる。
【０１０５】
本実施形態は20/40MHz APを例として説明したが、20/40MHz STAの場合も同様に、他端末の能力に応じて、送信帯域幅を指定することができる。
【０１０６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施形態に係る無線通信システムの一例を示す図
【図２】上記無線通信システムで用いられるチャネルの模式図
【図３】実施形態に係る別の無線通信システムの例を示す図
【図４】送信帯域幅の決定を説明するための図
【図５】第１の実施形態に係る無線通信装置を示すブロック図
【図６】周波数チャネルの使用方法とフレーム伝送の様子を示す図
【図７】拡張チャネルに干渉が存在する場合のフレーム誤りの様子を示す図
【図８】40MHzデータフレーム送信の一例を示す図
【図９】拡張チャネルに干渉が存在する場合の40MHzデータフレーム送信の様子を示す図
【図１０】第３の実施形態に係る無線通信装置を示すブロック図
【図１１】第４の実施形態に係る無線通信装置を示すブロック図
【図１２】第５の実施形態に係る無線通信装置を示すブロック図
【符号の説明】
【０１０８】
５００…物理層；
５０１…ＭＡＣ層；
５０２…第１の物理層プロトコル処理部(20MHz)；
５０３…第２の物理層プロトコル処理部(40MHz)；
５０４，５０６…送信処理部；
５０６，５０７…受信処理部；
５０８…受信フレーム解析部；
５０９…フレーム送信指示部；
５１０…管理フレーム生成部；
５１１…端末情報管理テーブル
【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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