(57)【要約】【課題】スループットの劣化を引き起こすことなく、周波数帯域拡張によるスループット改善効果を最大限に発揮させる。【解決手段】本発明の一態様としての無線通信方法は、各々同一の帯域幅をもつ２つの第１チャネルのうち少なくともいずれか一方の前記第１チャネルと、前記２つの第１チャネルの両方の帯域を含む第２チャネルのキャリアセンス状態とを管理し、送信データを前記第１チャネルおよび前記第２チャネルのいずれにより送信するかを決定し、前記第２チャネルにより送信されることが決定されたら前記第２チャネルのキャリアセンス状態に基づき前記第２チャネルによる送信権の獲得を試み、前記第２チャネルによる送信権の獲得を試みている時間があらかじめ設定された時間閾値を超えたら、前記いずれか一方の第１チャネルにより前記送信データを送信する制御を行う、ことを特徴とする。【選択図】図１
2008187448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々同一の帯域幅をもつ２つの第１チャネルのうちいずれか一方の第１チャネルを用いて無線通信を行う第１通信部と、
前記２つの第１チャネルの両方の帯域を含む第２チャネルを用いて無線通信を行う第２通信部と、
少なくとも一方の前記第１チャネルと前記第２チャネルのキャリアセンス状態とを管理するキャリアセンス状態管理部と、
送信データを前記第１チャネルおよび前記第２チャネルのいずれにより送信するかを決定する決定部と、
前記第２チャネルにより送信されることが決定されたら前記第２チャネルのキャリアセンス状態に基づき前記第２チャネルによる送信権の獲得を試みる送信権獲得部と、
前記第２チャネルによる送信権の獲得を試みている時間があらかじめ設定された時間閾値を超えたら、前記いずれか一方の第１チャネルにより前記送信データを送信する制御を行う制御部と、
を備えた無線通信装置。
【請求項２】
前記あらかじめ設定された時間閾値は、前記送信データを前記第１チャネルにより送信する場合に要する送信時間から前記第2チャネルにより送信する場合に要する送信時間を減算した時間以下であることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記あらかじめ設定された時間閾値は、前記送信データを前記第１チャネルにより送信する場合に要する送信時間から前記第２チャネルにより送信する場合に要する送信時間を減算した時間と、あらかじめ与えられる、前記送信データの許容遅延時間とのうち、短い方の時間以下であることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記時間閾値を設定する時間閾値設定部をさらに備え、
前記時間閾値設定部は、前記送信データを前記第１チャネルにより送信する場合に要する送信時間から前記第２チャネルにより送信する場合に要する送信時間を減算した時間が大きいほど前記時間閾値を大きくすることを特徴とする請求項２または３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記時間閾値を設定する時間閾値設定部と、
前記いずれか一方の第１チャネルの利用率を取得する取得部と、をさらに備え、
前記時間閾値設定部は、前記いずれか一方の第１チャネルの利用率が高いほど前記時間閾値を小さくすることを特徴とする請求項２または３記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記取得部は、前記いずれか一方の第１チャネルのキャリアセンス状態から前記第１チャネルがビジーである割合を前記第１チャネルの利用率として計算することを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記時間閾値を設定する時間閾値設定部をさらに備え、
前記時間閾値設定部は、あらかじめ与えられる、前記送信データの許容遅延時間量が大きいほど前記時間閾値を大きくすることを特徴とする請求項２または３記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記送信権獲得部は、ある特定期間にわたり前記第２チャネルが継続して空き状態であるとき前記第２チャネルの送信権を獲得することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記ある特定期間は、あらかじめ指定された固定期間、または前記固定期間に疑似乱数により定められる期間を加算した期間であることを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記送信権獲得部は、前記２つの第１チャネルのうち一方の第１チャネルが第１の特定期間にわたり継続して空き状態であるという条件を満たし、前記条件が満たされた時点以降において少なくとも他方の第１チャネルが空き状態になったとき前記送信権を獲得することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記送信権獲得部は、前記２つの第１チャネルのうち一方の第１チャネルが第１の特定期間にわたり継続して空き状態であるという条件を満たし、前記条件が満たされた時点から時間的に過去にさかのぼって、第２の特定期間にわたり他方の第１チャネルが継続して空き状態であったとき前記送信権を獲得することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記送信権獲得部は、前記２つの第１チャネルのうち一方の第１チャネルが第１の特定期間にわたり継続して空き状態であるという条件を満たし、前記条件が満たされた時点またはその時点の前の時点またはその時点の後の時点から起算して第２の特定期間にわたり他方の第１チャネルが継続して空き状態になったとき前記送信権を獲得することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記第１の特定期間は、あらかじめ指定された固定期間、または前記固定期間に疑似乱数により定められる期間を加算した期間であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記第２の特定期間は、あらかじめ指定された固定期間であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記第２チャネルによる送信権の獲得を試みている時間の経過を前記条件が満たされた時点からカウントすることを特徴とする１０〜１４のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
各々同一の帯域幅をもつ２つの第１チャネルのうち少なくともいずれか一方の前記第１チャネルと、前記２つの第１チャネルの両方の帯域を含む第２チャネルのキャリアセンス状態とを管理し、
送信データを前記第１チャネルおよび前記第２チャネルのいずれにより送信するかを決定し、
前記第２チャネルにより送信されることが決定されたら前記第２チャネルのキャリアセンス状態に基づき前記第２チャネルによる送信権の獲得を試み、
前記第２チャネルによる送信権の獲得を試みている時間があらかじめ設定された時間閾値を超えたら、前記いずれか一方の第１チャネルにより前記送信データを送信する制御を行う、
無線通信方法。
【請求項１７】
前記あらかじめ設定された時間閾値は、前記送信データを前記第１チャネルにより送信する場合に要する送信時間から前記第2チャネルにより送信する場合に要する送信時間を減算した時間以下であることを特徴とする請求項１６記載の無線通信方法。
【請求項１８】
前記あらかじめ設定された時間閾値は、前記送信データを前記第１チャネルにより送信する場合に要する送信時間から前記第２チャネルにより送信する場合に要する送信時間を減算した時間と、あらかじめ与えられる、前記送信データの許容遅延時間とのうち、短い方の時間以下であることを特徴とする請求項１６記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信の技術分野に関し、特に、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】
メディアアクセス制御(Media Access Control :MAC)は、複数の通信装置が同一のメディアを共有して通信を行う場合に、各通信装置がメディアをどのように利用して通信データを送信するかを決める制御である。
【０００３】
無線通信において、複数の通信装置による通信データを効率良く送信できるメディアアクセス制御方法が幾つか存在するが、無線LAN(Local Area Network)の代表的な標準規格であるIEEE802.11では、メディアアクセス制御方法として、データの衝突を回避するためにキャリアセンスによってメディアが一定時間以上継続して空いている(アイドル（Idle）である)ことを確認してから送信するCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を採用している。その際の継続待ち時間は、最小限の時間にランダムな長さの待ち時間を加えたもので、直前の通信があってから一定時間後に複数の通信装置が一斉に送信することを防止することが可能な方式である(非特許文献1)。
【０００４】
また、無線LANにおいて更なる高速化を目指した規格であるIEEE802.11n規格では、通信速度の高速化へのアプローチの1つとして、メディアである周波数帯域を増やす方法が提案されている。既存のIEEE802.11無線LANシステム (IEEE802.11 a/b/g)では、1チャネル当たり20M Hzの周波数帯域で通信が行われていたが、IEEE802.11nではチャネルを隣接チャネルまで拡張し、隣接チャネルと併せて2チャネル分の40M Hzの周波数帯域での通信も可能である。
【０００５】
IEEE802.11nシステムにおいて40M Hz送信を行う場合も、既存の無線LANシステムとの後方互換性を保ち、共存を図るため、基本的には既存の規格と整合するCSMA/CA方式に従うのが良い。そのため、40M Hz送信を行う場合、従来の20MHz帯域でのキャリアセンスによるCSMA/CA方式と同様に、2チャネル分の40MHz帯域でのキャリアセンスを行い、40MHz帯域が一定時間以上継続して空いていることを確認してから40MHzでの送信が行われる。
【非特許文献１】“Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications,” IEEE Std. 802.11, Aug. 1999.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
IEEE802.11nにおいて40MHzでの送信を行う際、上記のように既存の20MHzチャネル帯域でのキャリアセンスによるCSMA/CA方式を拡張し、40MHzチャネル帯域でのキャリアセンスによるCSMA/CA方式を実施し、40MHzでの送信権を獲得する必要がある。よって、40MHz送信時においては、既存の20MHzチャネル（以降、自チャネルと呼ぶ）及び拡張を行う隣接する20MHzチャネル（以降、拡張チャネルと呼ぶ）の2チャネルにおいてキャリアセンスを行うことになるため、図１０に示すように、両方のチャネルにおいてメディアが同時に一定時間以上Idleである事が送信権獲得の条件となる。
【０００７】
そのため、20MHzで送信する場合に比べ、40MHzで送信する場合においては、キャリアセンスによる送信権獲得までの時間、すなわちメディアが一定時間以上継続してIdleであることを確認できるまでの時間が長くなることが考えられる。例えば40MHz送信時に、自チャネルが仮に一定時間以上Idleであっても、拡張チャネル側がIdleでなければ(すなわちビジー（Busy）であれば)送信権は獲得できないし、また、拡張チャネル側がIdle状態になった時点で逆に自チャネルがBusy状態に遷移していること等も十分に考えられる。
【０００８】
このように、40MHzチャネル帯域でのキャリアセンスによる40MHz送信では、20MHz送信時に比べ物理的な伝送速度向上による送信フレームそのものの送信時間の短縮は図れるが、送信権獲得までの時間が延びてしまうことで、結果的に送信フレーム完了までの時間を要することに繋がり、逆にスループット劣化となる可能性も考えられる。
【０００９】
本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、スループットの劣化を引き起こすことなく、周波数帯域拡張によるスループット改善効果を最大限に発揮することができる無線通信装置及び無線通信方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様としての無線通信装置は、
各々同一の帯域幅をもつ２つの第１チャネルのうちいずれか一方の第１チャネルを用いて無線通信を行う第１通信部と、
前記２つの第１チャネルの両方の帯域を含む第２チャネルを用いて無線通信を行う第２通信部と、
少なくとも一方の前記第１チャネルと前記第２チャネルのキャリアセンス状態とを管理するキャリアセンス状態管理部と、
送信データを前記第１チャネルおよび前記第２チャネルのいずれにより送信するかを決定する決定部と、
前記第２チャネルにより送信されることが決定されたら前記第２チャネルのキャリアセンス状態に基づき前記第２チャネルによる送信権の獲得を試みる送信権獲得部と、
前記第２チャネルによる送信権の獲得を試みている時間があらかじめ設定された時間閾値を超えたら、前記いずれか一方の第１チャネルにより前記送信データを送信する制御を行う制御部と、
を備える。
【００１１】
本発明の一態様としての無線通信方法は、
各々同一の帯域幅をもつ２つの第１チャネルのうち少なくともいずれか一方の前記第１チャネルと、前記２つの第１チャネルの両方の帯域を含む第２チャネルのキャリアセンス状態とを管理し、
送信データを前記第１チャネルおよび前記第２チャネルのいずれにより送信するかを決定し、
前記第２チャネルにより送信されることが決定されたら前記第２チャネルのキャリアセンス状態に基づき前記第２チャネルによる送信権の獲得を試み、
前記第２チャネルによる送信権の獲得を試みている時間があらかじめ設定された時間閾値を超えたら、前記いずれか一方の第１チャネルにより前記送信データを送信する制御を行う、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、スループットの劣化を引き起こすことなく、周波数帯域拡張によるスループット改善効果を最大限に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の無線通信装置の構成例を示すブロック図である。
【００１５】
この無線通信装置は、物理層部10とアンテナ部13とキャリアセンス状態管理部14と送信判定部（決定部、送信権獲得部）15と時間閾値設定部16と切替制御部（制御部）17とから構成されている。物理層部10は、利用するチャネルの周波数帯域が異なる2種類の物理層プロトコルに対応している。すなわち、物理層部10は第1の周波数帯域幅を有する第1チャネルを用いて無線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11と、第1の周波数帯域幅より広くかつ第1の周波数帯域幅と重複する帯域を持つ第2チャネルを用いて無線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12を有する。第1の物理層プロトコル処理部11及び第2の物理層プロトコル処理部12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、必ずしも独立してはいない。
【００１６】
第1の物理層プロトコル処理部11が利用する第1の周波数帯域幅を有する第1チャネルは例えば20MHzとし、第1の物理層プロトコル処理部11は例えば少なくともIEEE802.11a/b/gのいずれかに規定されている物理層プロトコルを含む。その際、アンテナ部13では複数のアンテナ素子を用いてMIMO(Multi Input Multi Output)伝送を行っても良い。
【００１７】
第2の物理層プロトコル処理部12が利用する第2の周波数帯域幅を有する第2チャネルは例えば40MHzとし、第1チャネルは第2チャネルの帯域内に存在しているものとする。第2の物理層プロトコル処理部12も複数のアンテナ素子を用いてMIMO伝送を行っても良い。
【００１８】
キャリアセンス状態管理部14は、物理層部10から得られるキャリアセンス情報を用いて、チャネルの空き状態(Idle状態あるいはBusy状態)の管理を行う。すなわち、キャリアセンス状態管理部14では、少なくとも第1の周波数帯域幅を有する1つ以上の第1チャネルと、第2の周波数帯域幅を有する1つ以上の第2チャネルの空き状態を管理している。
【００１９】
送信判定部15は、上位レイヤからのデータ（送信データ）を第2の周波数帯域幅を有する第2チャネルを用いて送信する際、第2チャネルにおいて送信権を獲得できたかどうかの判定を行う。つまり、送信判定部15は、キャリアセンス情報を基に第2チャネルでの送信が可能となったかどうかの判定を行う。送信判定部15にて、第2チャネルでの送信が可能であると判定した場合には、物理層部10の第2の物理層プロトコル処理部12にて第2チャネルを用いたデータ送信を行う。
【００２０】
時間閾値設定部16は、切替制御部17での切替制御に用いる時間閾値の設定を行う。
【００２１】
切替制御部17は、時間閾値設定部16で設定された時間閾値を用いて、第2チャネルを用いた送信処理から第1チャネルを用いた送信処理への切替制御を行う。たとえば、切替制御部17は、時間閾値設定部16で設定された時間閾値以内に第２チャネルの送信権を獲得できなかったときは、第1チャネルを用いた送信処理へと切替制御を行う。切替制御を行った場合は、物理層部10の第1の物理層プロトコル処理部11にて第1チャネルを用いたデータ送信を行うこととなる。
【００２２】
図２に、図１の無線通信装置を含むネットワーク100の構成例を示す。ネットワーク100内の基地局101は、40M Hzチャネル及び20M HzチャネルによるMIMO送受信あるいはSISO(Single Input Single Output)送受信が可能なアクセスポイントである。端末102〜106は、基地局101とアソシエーションを確立している。ここで、端末102,103は40M Hzチャネル及び20M HzチャネルによるMIMO送受信あるいはSISO送受信が可能であり、端末104は40M HzチャネルによるMIMO送受信と20MHzによるSISO送受信が可能であり、端末105は20M HzチャネルのみでMIMO送受信あるいはSISO送受信が可能であり、端末106は20M HzチャネルによるSISO送受信のみが可能な端末である。もう1つの端末107はネットワーク100以外のネットワークに属していると仮定する。
【００２３】
図２のネットワーク100においては、通信チャネルとして図３（Ｂ）に示される、X MHz〜 (X+20) MHzの周波数帯域を用いる20MHzのチャネル20M_ch_aと、図３（Ａ）に示される、X MHz 〜 (X+40) MHzの周波数帯域を用いる40M Hzのチャネル40M_ch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のチャネルで重複して利用される。図３（Ｂ）に示される、(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、図２のネットワーク100では使用されないが、他のネットワーク（たとえば図２の端末107が属するネットワーク）では使用される場合がある。そのため、20M_ch_bを使用した他のネットワークがネットワーク100に隣接(オーバーラップ)している場合、20M_ch_bもX MHz 〜 (X+40) MHzの周波数帯域を用いる40M Hzのチャネル40M_chと重複することも考えられる。つまり、図２のネットワーク100においては、20M_ch_aが既存の20MHzチャネル送信を行う自チャネルに相当し、20M_ch_bが拡張を行う自チャネルに隣接した拡張チャネルに相当する。
【００２４】
次に、動作処理について図４のフローを用いて説明する。図１で示した無線通信装置は、上位レイヤから送信すべきデータが発生した際、まず何らかの判断(S101)により自チャネルの20MHzチャネル20M_ch_aで送信を行うか40MHzチャネル40M_chで送信を行うかを決定する。送信データを40MHzチャネルの40M_chで送信を行うものと決定した場合、S102以降の処理が行われる。ここで、上記判断はどのようなものに基づいた判断でも良く、例えば送信相手端末から送信を希望するチャネル帯域幅(20MHzチャネルか40MHzチャネル)が通知され、それに従い20MHzチャネルあるいは40MHzチャネルのいずれで送信するかを決定する方法や、送信相手端末が40MHzチャネルによる受信が可能であれば常に40MHzチャネルでの送信を選択する方法などにより、40MHzあるいは20MHzチャネルの送信選択が行われる。なお、何らかの判断により20MHzチャネルで送信を行うべきと決定した場合には、従来のIEEE802.11と同様に20MHzチャネル20M_ch_a(自チャネル)でのキャリアセンスに基づき送信処理が行われ、第1の物理層プロトコル処理部11を用いて20M_ch_aで送信することになるため詳細は割愛する(S112〜S114)。
【００２５】
40MHzチャネルでの送信を選択した場合、時間閾値設定部16にてタイマーとして用いる時間閾値Tの設定を行う(S102)。なお、詳細な時間閾値の設定に関しては後述する。またそれと並行して、送信判定部15では40M_chでの送信権獲得処理を開始し、それと同時にタイマーも開始させる(S103)。ここで、送信判定部15にて40M_chにおいて送信権獲得できたかどうかの判定、すなわち40M_chでの送信が可能となったかどうかの判定は、IEEE802.11のCSMA/CA方式を40MHzチャネル帯域で実施することで行う。つまり、キャリアセンス状態管理部14で管理している40MHzチャネル40M_chのキャリアセンス状態がある一定時間（特定期間）、具体的にはAIFS(Arbitration Inter Frame Space)時間+ランダムバックオフ時間だけ継続してIdleであった場合に40M_chでの送信が可能と判断する。この際用いられるキャリアセンス状態管理部14で管理している40M_chのキャリアセンス状態は、そのまま40M_ch全体としてキャリアセンスを行い管理しても良いし、2つの20MHzチャネル20M_ch_a及び20M_ch_bのキャリアセンス状態を合成して40M_chのキャリアセンス状態と見なして管理しても良い。2つの20MHzチャネルを合成して40MHzチャネルのキャリアセンス状態と見なす場合は、それぞれの20MHzチャネルがIdleである場合に40MHzチャネルのキャリアセンス状態はIdleとして見なすことができる。
【００２６】
送信判定部15によって、時間閾値T以内に、40M_chでのキャリアセンス状態がAIFS時間+ランダムバックオフ時間が継続してIdleとなり40M_chでの送信が可能と判定としたら (すなわち、時間閾値T以内に40M_chでの送信権が獲得できた場合は)、タイマーをキャンセルし(S110)、40M_chでの送信を行うために第2の物理層プロトコル処理部12に指示を出して40M_chでの送信を行う(S111)。
【００２７】
一方、切替制御部17では、送信判定部15により40M_chでの送信が可能と判定される前に、送信権獲得処理開始時に開始したタイマーが時間閾値Tを経過してしまった場合(すなわち、時間閾値Tが経過しても40M_chでの送信権が獲得できなかった場合)は、40Mチャネルでの送信から20Mチャネルの20M_ch_aでの送信への切替制御を行う(S105)。その際、MACヘッダ内に含まれるデータ送信に関わる時間を示すDurationフィールドに40Mチャネルを用いた場合として算出した値が既に設定されている場合には、20Mチャネルを用いた場合の算出値をDurationフィールドに再設定し直す。
【００２８】
切替制御部17で40Mチャネル送信から20Mチャネル送信への切替制御を行った場合、その時点で切替え後に送信するチャネルである20M_ch_aのキャリアセンス状態がAIFS時間+ランダムバックオフ時間が継続してIdleであったかどうかのチェックを行う(S106)。ここで、40M_chで送信する場合のランダムバックオフ値と20M_ch_aで送信する場合のランダムバックオフ値を別々に管理しておくことで、40Mチャネル送信から20Mチャネル送信への切替制御を行った時点で、上記のチェックは可能である。また、ランダムバックオフ値を別々に管理しなくても、チェックの都度、20M_ch_aのランダムバックオフ値を決定し、その値に基づきチェックを行う（チェックの時点から時間的にさかのぼってＡＩＦＳ時間＋ランダムバックオフ時間が継続してIdleであったかどうかのチェックを行う）ようにしても良い。
【００２９】
S106にて、20M_ch_aのキャリアセンス状態が既にAIFS時間+ランダムバックオフ時間以上Idle状態が継続していた場合は、その時点で20M_ch_aでの送信権が獲得できたものと判定して、第1の物理層プロトコル処理部12に指示を出して20M_ch_aでの送信を行う(S109)。また、その場合の動作例を図５（Ａ）に示す。
【００３０】
一方、S106にて、20M_ch_aのキャリアセンス状態がAIFS時間+ランダムバックオフ時間以上Idle状態が継続していなかった場合は、引き続き20M_ch_aでAIFS時間+ランダムバックオフ時間継続してIdleになるまで待機し(S107)、AIFS時間+ランダムバックオフ時間が継続してIdleになった時点で20M_ch_aでの送信獲得と判定して(S108)、第1の物理層プロトコル処理部11に指示を出して20M_ch_aでの送信を行う(S109)。その場合の動作例を図５（Ｂ）に示す。
【００３１】
以上のように、本発明の第１の実施の形態では何らかの判断により40Mチャネルでの送信を行うと決定した場合でも、時間閾値Tを設定し、キャリアセンス状態により40Mチャネルでの送信権獲得までに時間を要すると判断した場合には、20Mチャネルでの送信に切替えることで、スループット劣化を防ぐことができる。またその際、20Mチャネルに切替えた時点で20MチャネルがAIFS時間+ランダムバックオフ時間が継続してIdleであった場合は、その時点で20Mチャネルでの送信が可能であるため、切替えによる必要以上の送信権獲得までのオーバーヘッドは発生しない。
【００３２】
ここで、スループット劣化を防ぎつつ40Mチャネル送信による効果も最大限に生かすためには、40Mチャネルから20Mチャネルへの切替えまでの時間閾値Tの設定が重要となってくる。以下、時間閾値Tの設定ポリシーについて述べる。
【００３３】
本発明の第１の実施の形態では、少なくとも時間閾値Tまでは40Mチャネルでの送信を試みることになるため、40Mチャネルでの送信を行った方が結果的にスループット改善できることが可能な範囲内での時間を時間閾値Tとして設定する。具体的には、送信要求のあったデータを40Mチャネルで送信した場合に要するデータ送信時間長(又は、それに対するAck時間長まで)と送信要求のあったデータを20Mチャネルで送信した場合に要するデータ送信時間長(又は、それに対するAck時間長まで)の差が、40Mチャネルで送信することによって20Mチャネルで送信する場合に比べ短縮が可能な送信時間と考え、この40Mチャネル送信によって短縮可能な送信時間を時間閾値Tとして設定する。なお、送信時間長は基本的にデータ長と伝送レートを基に算出することが可能である。
【００３４】
これにより、40Mチャネル送信による送信権獲得が時間閾値T以内であれば、送信権獲得開始処理から該データの送信完了(又は、それに対するAck時間)までに要する時間は20Mチャネルで送信する場合に比べ短いため、40Mチャネルでの送信を行った方が良好なスループットが得られることになる。一方、40Mチャネル送信による送信権獲得が時間閾値Tを越えるような場合は、40Mチャネルでの送信によって可能となる送信時間長短縮以上に送信権獲得による時間長増大の方が大きくなる。そのため、送信権獲得開始処理から該データの送信完了(又は、それに対するAck時間)までに要する時間は、結果的に40Mチャネル送信を試みることによって長くなってしまう。よって、送信権獲得までに時間閾値T以上要する場合は、それ以上40Mチャネルでの送信待ちを行っても逆に20Mチャネルでの送信に比べてスループットが劣化すると判断し、40Mチャネル送信から20Mチャネル送信に切替える。このように、40Mチャネル送信によるスループット改善効果が発揮できるまでは40Mチャネルによる送信を試み、40Mチャネル送信によるスループット改善効果が得られないと判断した時点で、20Mチャネルによる送信に切替えることで、スループット劣化を防ぎつつ40Mチャネル送信による効果も最大限に生かすことが可能である。
【００３５】
送信すべきデータがベストエフォート型のデータではなくリアルタイム型のデータ等では、送信許容遅延時間(Delay Bound)が規定されている場合がある。このような場合は、時間閾値Tに、上記40Mチャネル送信による短縮可能な送信時間と送信許容遅延時間のうち短い方の時間を設定しても良い。例えば、40Mチャネル送信による短縮可能な送信時間が1.5msで送信許容遅延時間が3msであった場合には時間閾値Tとして1.5msを、40Mチャネル送信による短縮可能な送信時間が5msで送信許容遅延時間が3msであった場合には時間閾値Tとして3msを設定することになる。このように設定することで、送信許容遅延時間を考慮した上で40Mチャネルから20Mチャネルへの切替制御が行えるので、送信許容遅延時間を越えてまで40Mチャネルで送信することは行わなくなる。
【００３６】
また、上述した時間閾値T(40Mチャネル送信によって短縮可能な送信時間、あるいは、送信許容遅延時間とで短い方の時間)の時間はあくまでも設定値の最大時間であり、その最大時間を上限とした範囲内で以下のように設定しても良い。例えば、得られた最大時間T’に単純にある固定値パラメータα( < 1 )を乗算した値(T’×α)を時間閾値Tとして設定する方法が考えられる。
【００３７】
また、得られた最大時間T’に乗算する値α( < 1 )を状況に応じて可変な値となるように求めても良い。その際の可変値α( < 1 )の決め方としては、
40Mチャネル送信による短縮可能な送信時間量が大きくなるのに比例してαを大きくするように決める方法(40Mチャネル送信による送信時間短縮量が大きいほど、スループットが劣化しない範囲内で40Mチャネル送信から20Mチャネル送信への切替え時間を長くしてなるべく40Mチャネルでの送信を試みるようにするため)、
送信すべきデータの許容遅延時間が大きくなるのに比例してαを大きくするように決める方法(許容遅延時間量が大きいほど許容遅延時間に達するまでの時間が長く、スループットが劣化しない範囲内で40Mチャネル送信から20Mチャネル送信への切替え時間を長くしても良いため)、
20Mチャネル20M_ch_aがある一定期間内にどの程度Busyであるかの割合(Busy率)が高いほどαを小さくするように決める方法(20M_ch_a のBusy率が高いほど、40Mチャネルから20Mチャネルに切替えた時点で20M_ch_aがAIFS時間+ランダムバックオフ時間が継続してIdleである確率は低くなり、その結果20M_ch_aでの送信権獲得にも時間を要することになるため)、
等が挙げられる。
【００３８】
なお、Busy率は自らある一定期間キャリアセンスを行いチャネルがBusyである時間を測定し、その割合を求めることで得られる。また、IEEE802.11e準拠の無線LANの場合は、Beaconフレーム内のQBSS LoadエレメントのChannel Utilizationフィールドによってアクセスポイントが測定したチャネルのBusy率が報知されるため、自ら測定することなくChannel Utilizationフィールドの値を抽出することでチャネルの利用率(Busy率)を把握することも可能である。またIEEE802.11h準拠の場合は、CCA Requestフレーム及びCCA Responseフレームのやり取りにより、CCA Busy Fractionフィールドでチャネルの利用率(Busy率)が把握可能であるため、これらを利用しても良い。また、キャリアセンスによるBusyの割合ではなく、例えばアクセスポイントにおいて、収容している端末の台数と各端末が設定しているTraffic Stream(TS)情報等を基に、一定期間内にどの程度チャネルが利用されるかを推定し、それをBusy率として利用しても良い。
【００３９】
（第２の実施の形態）
第2の実施の形態では、第2チャネルでの送信権を獲得できたかどうかの判定、すなわち第2チャネルでの送信が可能かどうかの判定が第1の実施の形態と異なる。
【００４０】
第2の実施の形態では、送信判定部15にて40M_chにおいて送信権獲得できたかどうかの判定、すなわち40M_chでの送信が可能となったかどうかの判定は、IEEE802.11のCSMA/CA方式を40MHzチャネル帯域全体で実施することにより判定するのではなく、まずは20M_ch_aのみのキャリアセンスを行った後、20M_ch_b側のキャリアセンス状態を考慮して判定する。
【００４１】
第2の実施の形態における動作処理について図６のフロー図を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様処理な箇所は、図４と同一符号で示している。
【００４２】
まず、S101により40MHzチャネルでの送信を何らかの理由により選択した場合、時間閾値設定部16にてタイマーとして用いる時間閾値Tの計算を行う(S201)。時間閾値Tは、基本的には第1の実施の形態と同様のポリシーによって決定される。また、それと並行して、送信判定部15では40MHzでの送信権を獲得できたかどうかの判定を行うために、20Mチャネル20M_ch_aのキャリアセンスを開始する(S202)。キャリアセンス状態管理部14で管理している20M_ch_aのキャリアセンス状態がある一定時間（第1の特定期間）、具体的にはAIFS(Arbitration Inter Frame Space)時間+ランダムバックオフ時間だけ継続してIdleであった時点(S203)で、もう一方の20Mチャネルである20M_ch_bのキャリアセンスを行う(S204)。
【００４３】
ここで送信判定部15では、その時点の20M_ch_bのキャリアセンス状態がIdleであった場合は、40M_chでの送信が可能と判定し、40M_chでの送信を行うために第2の物理層プロトコル処理部12に指示を出して40M_chでの送信を行う(S210)。一方、その時点での20M_ch_bのキャリアセンス状態がBusyであった場合は、タイマーを開始し(S206)、少なくとも20M_ch_bのキャリアセンス状態がBusyからIdleになるのを待つ。S206で開始したタイマーが、決定した時間閾値Tに達する前に少なくとも20M_ch_bのキャリアセンス状態がIdleになった場合は、40M_chでの送信が可能になったと判断し、タイマーをキャンセルし、40M_chでの送信を行うために第2の物理層プロトコル処理部12に指示を出して40M_chでの送信を行う(S210)。また、Idleになる前にタイマーが決定した時間閾値Tに達した場合、つまり時間閾値T経過してもIdleにならなかった場合は、切替制御部17にて40Mチャネルでの送信から20Mチャネルの20M_ch_aでの送信への切替制御を行う(S208)。その際、MACヘッダ内に含まれるデータ送信に関わる時間を示すDurationフィールドに40Mチャネルを用いた場合として算出した値が既に設定されている場合には、20Mチャネルを用いた場合の算出値をDurationフィールドに再設定し直し、第1の物理層プロトコル処理部12に指示を出して20M_ch_aでの送信を試みる(S209)。
【００４４】
ここで、S205にて20M_ch_bのキャリアセンス状態がBusyを検出し、20M_ch_bのキャリアセンス状態がBusyからIdleになるのを待つ間に20M_ch_aのキャリアセンス状態も再度Busyが検出されることも考えられる。そのため、20M_ch_bのキャリアセンス状態がBusyからIdleになるのを待つ場合は、20M_ch_bのキャリアセンス状態のみでなく、20M_ch_aのキャリアセンス状態も含めて、40Mチャネル全体としてキャリアセンス状態がBusyからIdleになるのを待つ処理を行った方がより好ましい。すなわち、20M_ch_bのキャリアセンス状態のみでBusyからIdleになるのを判定しても良いし、20M_ch_aのキャリアセンス状態も含めて、40M_ch全体としてキャリアセンス状態がBusyからIdleになるのを判定しても良い。20M_ch_aのキャリアセンス状態も含め40Mチャネル全体のキャリアセンスによって判定した方が、20M_ch_aも考慮しているためパケット衝突は防止できる。ただし、その分Idleになるまでの時間を要する可能性は高い。
【００４５】
図７に、第2の実施の形態における動作例を示す。
【００４６】
図７（Ａ）は、20M_ch_aにてキャリアセンス状態がAIFS時間+ランダムバックオフ時間だけ継続してIdleであった時点[A]で20M_ch_bのキャリアセンス状態の確認をし、Idle状態であったため40Mチャネルで送信する場合の例を示す。
【００４７】
図７（Ｂ）は、20M_ch_aにてキャリアセンス状態がAIFS時間+ランダムバックオフ時間だけ継続してIdleであった時点[A]で20M_ch_bのキャリアセンス状態の確認をし、Busy状態であったため、20M_ch_b(もしくは、40M_ch)がBusy状態からIdle状態への移行待ちを行い、20M_ch_b(もしくは、40M_ch)がIdle状態になった時点[B]で40Mチャネル送信する場合の例を示す。ここで、Busy状態からIdle状態への移行待ち処理中にキャリアセンス状態管理部14により20M_ch_aが再びBusy状態になったことを把握した時点で、再度20M_ch_aのみのキャリアセンスから再開する方法なども考えられる。
【００４８】
図７（Ｃ）は、20M_ch_aにてキャリアセンス状態がAIFS時間+ランダムバックオフ時間だけ継続してIdleであった時点[A]で20M_ch_bのキャリアセンス状態の確認をし、Busy状態であったため、20M_ch_b(もしくは、40M_ch)がBusy状態からIdle状態への移行待ちを行っている間に時間閾値Tが経過して、20M_ch_aでの送信に切替えて20Mチャネル送信する場合の例を示す。
【００４９】
また、図６のS202〜203にて20M_ch_aのみのキャリアセンスによって20M_ch_aがAIFS時間+ランダムバックオフ時間継続してIdle後、少なくとも20M_ch_b側のキャリアセンス状態を考慮する際、20M_ch_b側もその時点でのキャリアセンス状態のみでなく、ある一定期間(例えばAIFSやDIFS(Distributed Inter Frame Space)期間等)（第2の特定期間）継続してIdleであることを40Mチャネル送信可能と判定する条件としても良い。
【００５０】
たとえば、図８（Ａ）に示すように、20M_ch_aがAIFS時間+ランダムバックオフ時間継続してIdleであった時点（［Ａ］）から、少なくとも20M_ch_bのキャリアセンス状態がある一定期間継続してIdleであった場合、40Mチャネル送信可能と判定し40Mチャネル送信を行う。
【００５１】
また、図８（Ｂ）に示すように、20M_ch_aがAIFS時間+ランダムバックオフ時間継続してIdleであった時点（［Ａ］）で、既に少なくとも20M_ch_bのキャリアセンス状態がある一定期間継続してIdleであった場合に40Mチャネル送信可能と判定し、40Mチャネル送信を行う。
【００５２】
また、図９（Ａ）に示すように、20M_ch_aがAIFS時間+ランダムバックオフ時間継続してIdleであった時点（［Ａ］）で、Busyであった場合も含めてある一定期間Idleが継続していなかった場合には、一定期間Idleが継続した時点で、40Mチャネル送信可能と判定し、40Mチャネル送信を行う。
【００５３】
また、図９（Ｂ）に示すように、20M_ch_aがAIFS時間+ランダムバックオフ時間継続してIdleであった時点［Ａ］から、時間閾値Ｔ以内に、ある一定期間のIdle状態の継続が得られなかったら、20M_ch_aでの送信に切替えて20Mチャネル送信する。
【００５４】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９（Ａ）および図９（Ｂ）において、20M_ch_bのキャリアセンス状態を考慮する際、先ほどの場合と同じように、20M_ch_bのキャリアセンス状態のみによって判定しても良いし、20M_ch_aでのパケット衝突を防止するために20M_ch_aも含めた40M_chでのキャリアセンス状態により判定を行うことにしてもどちらでも良い。また、少なくとも20M_ch_bのキャリアセンス状態がある一定期間Idle状態が継続する間に20M_ch_aが再びBusy状態になったことを把握した時点で、再度20M_ch_aのみのキャリアセンスから再開する方法も考えられる。
【００５５】
このように第2の実施の形態においては、20M_ch_aがAIFS時間+ランダムバックオフ時間継続してIdleであった時点で、仮に20M_ch_bのキャリアセンス状態がBusy状態である場合(少なくとも20M_ch_bの瞬時のキャリアセンス状態により40Mチャネル送信を判定するケース)、あるいは、ある一定期間のIdle状態が継続していなかった場合(少なくとも20M_ch_bのある一定期間Idle状態により40Mチャネル送信を判定するケース)であっても直ぐに40Mチャネル送信から20Mチャネル送信に切替えずに40Mチャネル送信によってスループット向上が見込める時間閾値Tまでは40Mチャネル送信を試みることで、40Mチャネル送信によるスループット改善効果が期待できる。
【００５６】
このような意味では、時間閾値Tの意味合いが第１の実施の形態と第２の実施の形態とでは若干異なる。第１の実施の形態では、40Mチャネル送信の試みによって逆にスループット劣化を防ぐために時間閾値Tを設定しているが、第２の実施の形態では、40Mチャネル送信によるスループット向上効果を最大限に利用するために時間閾値Tを設定している。
【００５７】
ここで第２の実施の形態における時間閾値Tは、基本的には第1の実施の形態と同様のポリシーによって決定する。その際、40Mチャネル送信によって短縮可能な送信時間、あるいは、送信許容遅延時間とで短い方の時間を時間閾値Tの最大時間として、その最大時間を上限とした範囲内で、最大時間に20M_ch_aのBusy率に応じて決定したα( < 1) を乗算した値を時間閾値Tに設定する場合がある。また、20M_ch_b側のキャリアセンス状態を考慮する際に、20M_ch_aのBusy率が高いほど送信権獲得までに時間を要す可能性が高くなる(40M_ch全体としてキャリアセンスを行う場合)以外にも、パケット衝突の確率が高くなる(20M_ch_bのみでキャリアセンスを行い、20M_ch_aのキャリアセンス状態は考慮しない場合)ため、Busy率が高いほどαを小さくするように決める方法が考えられる。
【００５８】
また、20M_ch_aのBusy率、40Mチャネル送信による短縮可能な送信時間量、または送信すべきデータの許容遅延時間等に応じて決定するα( < 1)をゼロとすることで、20M_ch_aがAIFS時間+ランダムバックオフ時間継続してIdleであった時点で、20M_ch_bのキャリアセンス状態がBusy状態であった場合、あるいは、ある一定期間のIdle状態が継続していなかった場合に直ぐに20Mチャネル送信に切り替えることも可能となる。つまり、例えば20M_ch_aのBusy率がある値以上であった場合にαをゼロとすることで、20M_ch_b がBusyの場合、あるいは、ある一定期間のIdle状態が継続していなかった場合に、直ぐに20Mチャネル送信に切替えることも可能となる。
【００５９】
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】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の無線通信装置の構成例を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態に従う無線通信装置を含むネットワークの構成例を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態における第1の帯域幅の第1チャネル及び第2の帯域幅の第2チャネルについて説明する図
【図４】本発明の第１の実施の形態の無線通信方法を用いた場合の動作処理フロー図
【図５】本発明の第１の実施の形態の動作例を説明する図
【図６】本発明の第２の実施の形態の無線通信方法を用いた場合の動作処理フロー図
【図７】本発明の第２の実施の形態の動作例を説明する図
【図８】本発明の第２の実施の形態の他の動作例を説明する図
【図９】本発明の第２の実施の形態の他の動作例を説明する図
【図１０】IEEE802.11nにおける40MHzチャネルでの送信時の例
【符号の説明】
【００６１】
１０：物理層部
１１：第１の物理層プロトコル処理部
１２：第２の物理層プロトコル処理部
１３：アンテナ部
１４：キャリアセンス状態管理部
１５：送信判定部
１６：時間閾値設定部
１７：切替制御部
【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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