(57)【要約】【課題】通信システムにおいて不安定なリンクが確立されることを防止しつつ、かつ、受信可能なフレームが破棄されることを防止することができる通信装置を提供する。【解決手段】他の装置と無線通信する無線通信装置において、送信フレームのフレーム長に応じて、送信データの信号強度を変化させる送信電力を決定する送信電力決定部２０４を備え、送信電力決定部２０４は、フレーム長測定部２０３によって測定されたフレーム長の長短に対応して送信電力を増加または減少させる。【選択図】  図２
2008067010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の装置と無線通信する通信装置であって、
フレーム化された送信データのフレーム長に応じて、当該送信データの信号強度を変化させる送信電力を決定する送信電力決定手段を備え、
前記送信電力決定手段は、前記送信データの送信電力を、送信データのフレーム長の長短に対応して増加または減少させることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
フレーム化された送信データのフレーム長を測定する送信フレーム長測定手段をさらに備え、
前記送信電力決定手段は、前記送信フレーム長測定手段によって測定されたフレーム長の長短に対応して前記送信データの送信電力を増加または減少することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記送信電力決定手段は、前記送信データのフレーム長に応じ、前記送信データが送信先において所定の閾値以下の誤り率を有する場合の所定の信号品質に合わせて送信電力を増加または減少することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記送信電力決定手段は、フレーム長と送信電力とを対応付けたテーブルを保持し、送信データのフレーム長に対応付けられる送信電力を該送信データの送信電力に決定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項５】
フレーム化された送信データの種別を判定する送信フレーム種別判定手段をさらに備え、
前記送信電力決定手段は、送信データの種別と、当該送信データの種別によって推定されるフレーム長に対応する送信電力とを対応付けたテーブルを保持し、当該テーブルにおいて、前記送信フレーム種別判定手段によって判定された種別に対応付けられている送信電力を送信データの送信電力に決定することを特徴とする請求項１に記載の通信装置
【請求項６】
前記送信電力決定手段は、基準送信電力により基準フレーム損失率を許容して基準フレーム長の送信データ送信した場合の基準ＳＮ比を予め保持し、送信対象となる送信データのフレーム損失率がフレーム損失率の基準値に一致する場合のビット誤り率を求め、当該ビット誤り率に対応するＳＮ比を求め、当該ＳＮ比と前記基準ＳＮ比との比を前記基準送信電力に乗じることによって送信対象となる送信データを送信する場合の送信電力を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項７】
フレーム化された受信データのＳＮ比を測定する受信ＳＮ比測定手段と、当該受信ＳＮ比測定手段によって測定されたＳＮ比と比較されるＳＮ比閾値を決定するＳＮ比閾値決定手段、当該ＳＮ比閾値決定手段によって決定されたＳＮ比閾値と前記受信ＳＮ比測定手段によって測定されたＳＮ比とを比較し、測定されたＳＮ比がＳＮ比閾値以下であった場合にのみ受信フレームを破棄する受信フレーム破棄手段をさらに備え、
前記ＳＮ比閾値決定手段は、前記受信データのフレーム長が大きいほどＳＮ比閾値を小さい値に決定することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項８】
通信装置同士によって行われる無線通信を制御する通信制御方法であって、
フレーム化された送信データのフレーム長に応じて、当該送信データの信号強度を変化させる送信電力を決定する送信電力決定ステップを含み、
前記送信電力決定ステップにおいては、前記送信データの送信電力を、送信データのフレーム長の長短に対応して増加または減少させることを特徴とする通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、通信制御方法に係り、特に、フレーム化され、かつフレーム長が可変であるデータを無線で送受信する通信装置、通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、複数の情報通信端末装置間で無線通信する通信システムがある。このような通信システムで授受されるデータの多くは、フレーム化され、フレームデータとなっている。また、フレームデータには、通信の目的となるデータを含むデータフレームと、このデータフレームを送受信するためのデータの送信元や送信先の情報を含む制御フレームとがある。
【０００３】
通信システムに含まれる複数の情報通信端末装置は、互いに制御フレームを通信によって授受し、リンクを確立する。そして、確立されたリンクを使ってデータフレームを送信先に送信している。
このような通信システムでは、確立されたリンクを使ってデータフレームを送信できない、あるいはデータフレームが送信できるか否かが不確定になる場合がある。このようなリンクを不安定なリンクといい、確実にデータフレームが送信できるリンクを安定したリンクという。
【０００４】
当然のことながら、通信システムでは、安定したリンクを確立することが重要である。リンクを安定させるための従来技術としては、例えば、特許文献１が挙げられる。
特許文献１に記載された技術では、通信システムで実際に送受信される無線信号を測定して伝搬減衰等を測定する。そして、測定された伝搬減衰等に基づいて無線信号の送信電力を決定する。特許文献１の発明は、外乱等によって無線信号が減衰して送信先に到達できないことを防ぐため、通信空間の状態に応じて送信電力を制御してリンクを安定にするものである。
【０００５】
ところで、リンクを不安定にする要因には、外乱等による通信空間の状態の他、送信電力が一定であれば、データが伝送可能な距離（以下、伝送可能距離）がフレーム長によって変化することが知られている。伝送可能距離の変化は、送信電力が一定の場合、フレーム長が長くなるにしたがって短くなるように起こる。
前記したデータフレームと制御フレームの例では、一般的に制御フレームはデータフレームよりも短い。このため、制御フレームだけが送信先に到達してリンクが確立されたものの、このリンクがデータフレームを伝送できない不安定なリンクになる現象が生じ得る。
【０００６】
なお、信号の減衰、フレーム長に起因する伝送可能距離の変化のいずれの原因によっても、確立されたリンクで制御フレームもしくはデータフレームが受信できなかった場合に、フレーム損失が発生したと判断される。
また、フレーム長によって伝送可能距離が変化する理由は、以下のとおりである。すなわち、従来、通信システムでは、送信先において受信されたデータをフレーム単位でみた誤り率であるＦｒａｍｅ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ（ＦＥＲ）に応じてフレーム損失が発生する。
誤り率を何ビット中の何ビットに誤りが発生したかで表すＢｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ（ＢＥＲ）が一定の場合、ＦＥＲは、フレーム長が大きいほど大きくなる。したがって、通信システムにおけるフレームデータの伝送可能距離は、フレーム長が大きいほど短く、フレーム長が小さいほど長くなるものといえる。
【０００７】
フレーム長による伝送可能距離の相違によってリンクが不安定になることを解消するための従来技術として、例えば、非特許文献１が挙げられる。非特許文献１は、ＦＥＲに基づくフレームデータの破棄の制御に、送信先で受信されたフレームデータの受信電力を使用して到達可否を判断する制御を加えたものである。このような非特許文献１では、フレームデータの受信電力のＳＮ比（ＳＮＲ：Signal vs. Noise Ratio）を測定し、ＳＮ比（以降、本明細書ではＳＮ比をＳＮＲとも記す）が予め定められた所定の閾値以下である場合には、正しく受信されているとしても、受信されたフレームデータを破棄している。
【０００８】
このような非特許文献１によれば、フレーム長によって伝送可能距離が変化することがない。このため、非特許文献１に記載された技術は、制御フレームを使って確立されたリンクによってデータフレームを送信し、送信先において制御フレームと同等の信号品質を持つデータフレームを得ることができる安定なリンクを構築することができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−５２６９７２号公報
【非特許文献１】Henrik Lundgren, Erik Nordstrom, Christian Tschudin, “Coping with Communication Gray Zones in IEEE 802.11b based Ad hoc Networks”, The Fifth International Workshop on Wireless Mobile Multimedia (WoWMoM 2002), September 2002．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した非特許文献１の従来技術は、データフレームを送信できない不安定なリンクが確立されることを確実に防止することを目的としている。このため、フレーム損失が起きる可能性の高い、長いフレーム長を持ち、伝送可能距離が短いデータフレームを基準にしてＳＮＲの閾値を決定せざるを得ない。
このため、非特許文献１の従来技術によれば、フレーム長が短いデータが比較的長い距離を伝送されてきた場合、ＦＥＲを基準にすれば受信可能であるにも関わらず、受信電力がＳＮＲの閾値以下であるとして廃棄されてしまう場合がある。
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、通信システムにおいて不安定なリンクが確立されることを防止しつつ、かつ、受信可能なフレームまでもが破棄されることを防止することができる通信装置、通信制御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】
【００１１】
以上の課題を解決するため、本発明の請求項１による通信装置は、他の装置と無線通信する通信装置であって、フレーム化された送信データのフレーム長に応じて、当該送信データの信号強度を変化させる送信電力を決定する送信電力決定手段を備え、前記送信電力決定手段は、前記送信データの送信電力を、送信データのフレーム長の長短に対応して増加または減少させることを特徴とする。このように構成すれば、フレーム長が大きいフレームほど大きな電力で送信することによって送信データをフレーム長によらず同程度の伝送可能距離で送信することが可能になる。このため、制御フレームのみが伝送可能であり、データフレームが伝送できないといった不安定リンクの確立を防止することができる。なお、このような請求項１の発明は、送信データにおいてフレーム長が大きいほど伝送可能距離が小さくなるという性質と、送信電力が大きいほど伝送可能距離が大きくなるという性質を利用したものである。
【００１２】
また、本発明の請求項２による通信装置は、請求項１において、フレーム化された送信データのフレーム長を測定する送信フレーム長測定手段をさらに備え、
前記送信電力決定手段は、前記送信フレーム長測定手段によって測定されたフレーム長の長短に対応して前記送信データの送信電力を増加または減少することを特徴とする。フレーム長を測定すれば、送信データのフレーム長を直接検出することができ、送信電力を、フレーム長に則した適正な値に決定することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項３による通信装置は、請求項１または請求項２において、送信電力決定手段が、前記送信データのフレーム長に応じ、前記送信データが送信先において所定の閾値以下の誤り率を有する場合の所定の信号品質に合わせて送信電力を増加または減少することを特徴とする。
また、本発明の請求項４による通信装置は、請求項１から請求項３のいずれか一つにおいて、前記送信電力決定手段は、フレーム長と送信電力とを対応付けたテーブルを保持し、送信データのフレーム長に対応付けられる送信電力を該送信データの送信電力に決定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項５による通信装置は、請求項１において、フレーム化された送信データの種別を判定する送信フレーム種別判定手段をさらに備え、前記送信電力決定手段は、送信データの種別と、当該送信データの種別によって推定されるフレーム長に対応する送信電力とを対応付けたテーブルを保持し、当該テーブルにおいて、前記送信フレーム種別判定手段によって判定された種別に対応付けられている送信電力を送信データの送信電力に決定することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６による通信装置は、請求項１から請求項３のいずれか一つにおいて、前記送信電力決定手段が、基準送信電力により基準フレーム損失率を許容して基準フレーム長の送信データ送信した場合の基準ＳＮ比を予め保持し、送信対象となる送信データのフレーム損失率がフレーム損失率の基準値に一致する場合のビット誤り率を求め、当該ビット誤り率に対応するＳＮ比を求め、当該ＳＮ比と前記基準ＳＮ比との比を前記基準送信電力に乗じることによって送信対象となる送信データを送信する場合の送信電力を算出することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７による通信装置は、請求項１から請求項６のいずれか一つにおいて、フレーム化された受信データのＳＮ比を測定する受信ＳＮ比測定手段と、当該受信ＳＮ比測定手段によって測定されたＳＮ比と比較されるＳＮ比閾値を決定するＳＮ比閾値決定手段、当該ＳＮ比閾値決定手段によって決定されたＳＮ比閾値と前記受信ＳＮ比測定手段によって測定されたＳＮ比とを比較し、測定されたＳＮ比がＳＮ比閾値以下であった場合にのみ受信フレームを破棄する受信フレーム破棄手段をさらに備え、前記ＳＮ比閾値決定手段は、前記受信データのフレーム長が大きいほどＳＮ比閾値を小さい値に決定することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８による通信制御方法は、通信装置同士によって行われる無線通信を制御する通信制御方法であって、フレーム化された送信データのフレーム長に応じて、当該送信データの信号強度を変化させる送信電力を決定する送信電力決定ステップ（図１０に記したステップＳ１００３に対応）を含み、前記送信電力決定ステップにおいては、前記送信データの送信電力を、送信データのフレーム長の長短に対応して増加または減少させることを特徴とする。このように構成すれば、制御フレームのみが伝送可能であり、データフレームが伝送できないといった不安定リンクの確立を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、フレーム長の違いによってフレームの伝送可能距離が相違することにより、フレーム長が大きいフレームが送受信できない不安定なリンクが確立されることを防止することができる。また、フレームの到達確率が充分得られない距離でリンクが確立されることを防ぐことができる。さらに、フレーム損失率を低減し、送受信のスループットをも高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の通信装置、通信制御方法の一実施形態について説明する。
１  通信装置の構成
図１は、本発明の実施形態の通信装置が適用される通信システムを説明するための図である。本実施形態の通信装置は、通信システムにおいて、他の装置と通信する通信装置である。図示した通信システムは、通信装置として基地局装置１０１と移動端末装置１０２を含んでいる。本実施形態の通信装置は、基地局装置１０１、移動端末装置１０２のいずれにも適用することができる。
【００２０】
基地局装置１０１は、ネットワークＮと接続されており、移動端末装置１０２から受信したデータをネットワークＮに送信、またはネットワークＮから受信したデータを移動端末装置１０２へ送信する。移動端末装置１０２は、基地局装置１０１からデータを受信、または基地局装置１０１へデータを送信する。移動端末装置１０２としては、例えば、携帯電話機や車両に搭載される通信機器が考えられる。
【００２１】
なお、本実施形態では、基地局装置１０１と移動端末装置１０２を各々１つずつ備えた通信システムを例示しているが、基地局装置１０１、移動端末装置１０２を各々いくつ備えるものであってもよい。また、基地局装置１０１と移動端末装置１０２以外の通信装置を備える他の構成であってもよい。
本実施形態では、本発明に関する機能については、基地局装置１０１、移動端末装置１０２とも同様の構成を有するものとする。ここでは、基地局装置１０１を例にして基地局装置１０１、移動端末装置１０２のより詳細な構成を説明する。
【００２２】
図２は、図１に示した基地局装置１０１の構成を示した図である。図示したように、基地局装置１０１は、データ処理部２０１、フレーム生成部２０２、フレーム長測定部２０３、送信電力決定部２０４、送信部２０５、受信部２０６、ＳＮＲ測定部２０７、受信フレーム長測定部２０８及びＳＮＲ閾値決定部２０９を備えている。
以下、基地局装置１０１の構成を、受信のための構成（受信機能１と記す）と送信のための構成（送信機能２と記す）とに分けて説明する。また、この説明に先立って、本実施形態の通信装置を説明するための文言について以下のように定義する。
【００２３】
すなわち、ＢＥＲは、データの送信先における誤り率を指し、誤り率を何ビット中の何ビットに誤りが発生したかで表す。また、ＦＥＲは、同じ誤り率をフレームを単位とした割合で表現したものである。また、送信電力は、送信フレームの送信に費やされる電力であって、一般に送信電力を高めればフレームデータの信号強度は大きくなる。
さらに、ＳＮＲは、受信フレームの信号（Ｓ）とノイズ（Ｎ）との比を指すものであって、数値が大きいほど信号の状態が良好であることを示す。信号Ｓは、一般的には送信電力を高めることによって大きくなる。
【００２４】
１．１  送信機能
送信機能１は、データ処理部２０１、フレーム生成部２０２、フレーム長測定部２０３、送信電力決定部２０４、送信部２０５によって構成されている。なお、データ処理部２０１は、送信機能１において、データ処理部２０１は、送信されるデータを生成するためにデータを処理する。また、データ処理部２０１は、受信機能２にも含まれる構成である。送信部２０５は、フレーム生成部２０２によって生成されたフレームデータを送信する構成である。
【００２５】
フレーム生成部２０２は、データ処理部２０１によって処理されたデータを受け取り、フレーム化して送信データを生成する構成である。なお、送信データのフレーム化とは、送信データをフレーム単位にブロック化することをいう。
以降、フレーム化されたデータを総称してフレームデータと記す。また、送信されるフレームデータを送信フレーム、受信されるフレームデータを受信フレームと記すものとする。
【００２６】
図３は、フレームデータのフォーマットを説明するための図である。フレームデータには、アプリケーションデータでなるデータフレームと、データフレームを送信するために、リンクを確立するための制御情報でなる制御フレームがある。データフレーム及び制御フレームは、いずれも図３に示すようにヘッダ部３０１とペイロード部３０２とで構成されている。
【００２７】
ヘッダ部３０１は、送信先アドレスや送信元アドレス等の送信のための制御情報を含む。また、ペイロード部３０２は、データ処理部２０１の処理によって生成されたデータを含んでいる。
フレームの大きさ（フレーム長）は、一般的に制御フレームよりもデータフレームの方が大きい。データフレームのフレーム長は、フレーム生成部２０２がデータ処理部２０１から受け取ったデータの大きさが大きければ大きくなり、データの大きさが小さければ小さくなる。
【００２８】
ただし、フレーム長には制限がある。フレーム生成部２０２は、制限値より長いフレーム長になるデータをデータ処理部２０１から受け取った場合、データを分割して制限範囲内のフレーム長を持つ複数のフレームを生成する。
フレーム長測定部２０３は、フレーム生成部２０２によって生成されたフレームのフレーム長を測定する構成であって、送信フレーム長測定手段として機能する。フレーム長の長さは、制御フレーム、データフレームについて各々別個に測定される。また、フレーム長は、情報量（単位：Ｂｙｔｅ）で表現される。
【００２９】
送信電力決定部２０４は、フレーム長測定部２０３によって測定されたフレーム長に基づいて、送信フレームを送信するための電力（送信電力）を決定する。
本実施形態では、このような送信電力決定部２０４が送信電力決定手段として機能する。送信電力決定部２０４は、フレームデータのフレーム長の長短に対応して送信電力の大きさを増加または減少させて送信電力を決定している。
【００３０】
なお、周知のように、送信電力は、送信フレームの信号強度を決める因子であって、一般にフレーム長が一定の条件下にあっては、送信電力が大きいほど送信フレームの伝送可能距離が長くなる傾向がある。また、送信電力一定の条件下では、一般にフレーム長が長いフレームデータほど伝送可能距離が短くなる傾向がある。
本実施形態は、この点に鑑みて、フレームデータのフレーム長の長短に対応して送信電力の大きさを増加または減少させることにより、フレーム長が変化してもフレームデータの伝送可能距離をほぼ一定にすることを可能とし、フレーム損失を生じる不安定なリンクが確立されることを防ぐことを可能にしている。
【００３１】
１．１−１  送信電力の決定
ここで、上記した送信機能１による送信電力決定についてより具体的に説明する。
送信電力決定部２０４による送信電力の決定は、送信電力決定部２０４が、送信データのフレーム長に応じ、送信データが送信先において所定の閾値以下の誤り率を有する場合の所定の信号品質に合わせて送信電力を増加または減少することによって行われる。
【００３２】
すなわち、送信フレームは、送信先においてチェックビットをチェックされる。この際、１フレーム分のデータのうち誤りが１ビットあれば、フレームごと廃棄されてフレーム損失が発生する。このため、本実施形態では、送信フレームを送信した場合、フレーム損失が発生しない場合の信号品質に基づく所定の信号品質が得られるように、送信電力を増加または減少させ、決定している。
【００３３】
このような構成において、誤り率の閾値はフレーム損失が発生すると考えられる誤り率である。なお、この誤り率に対応する信号品質はフレーム長によって変化するから、決定される送信電力の値もフレーム長に応じて変化する。
また、本実施形態では、誤り率をＦＥＲ、信号品質をＳＮＲによって評価するものとした。
このような送信電力の決定は、送信フレームのフレーム長等のパラメータと決定された送信電力とを対応付けたテーブルを予め設定しておくことによっても実行できる。また、後述するように、演算によっても実行することができる。
【００３４】
Ｉ  テーブルを使った送信電力の決定
図４は、送信データのフレーム長と、このフレーム長の長短に対応して決定された送信電力とを対応付けたテーブルを例示した図である。図４に示したテーブルは、送信電力決定部２０４に保持されている。送信電力決定部２０４は、図４のテーブルを参照し、フレーム長測定部２０３によって測定されたフレーム長に対応付けられている送信電力を送信データの送信電力に決定する。
【００３５】
図４に示した例によれば、フレーム長「ａ」には送信電力が「Ｘ」に対応付けられている。また、フレーム長「ｂ」、「ｃ」には送信電力「Ｙ」、「Ｚ」が夫々対応付けられている。フレーム長「ｂ」、「ｃ」がフレーム長「ａ」よりも長い場合、送信電力「Ｙ」及び「Ｚ」は、送信電力「Ｘ」よりも大きい値に設定される。また、反対に、フレーム長「ｂ」、「ｃ」がフレーム長「ａ」よりも短い場合、送信電力「Ｙ」及び「Ｚ」は、送信電力「Ｘ」よりも小さい値に設定される。
このような図４のテーブルによれば、送信電力決定部２０４が、送信電力の決定にあたり、送信データのフレーム長の長短に対応して増加または減少させることが可能になる。
【００３６】
図５は、送信電力の決定に用いられる他のテーブルを例示した図である。図５のテーブルでは、送信の対象となるデータの種別に送信電力が対応付けられている。図５のテーブルを使って制御データを送信する場合、送信電力決定部２０４は、送信電力を「Ｘ」に設定する。また、データ（図中にアプリケーションデータと記す）を送信する場合、送信電力決定部２０４は、送信電力を「Ｙ」に設定する。
【００３７】
制御フレームは、アプリケーションデータでなるデータフレームより短いのが一般的である。このため、図５のテーブルにおいては、送信電力「Ｙ」は、送信電力「Ｘ」より大きく設定されている。
データの種別については、データ処理部２０１がフレーム生成部２０２に対して明示的に示してもよいし、フレーム生成部２０２が、データ処理部２０１からデータを受け取るときにデータ種別を判別してもよい。このような本実施形態において、フレーム生成部２０２は送信フレーム種別判定手段として機能する。
【００３８】
図５に示したテーブルは、図４中に示したテーブルがフレーム長と送信電力を対応付けているのに対し、フレーム長に代えて、データ種別を送信電力と対応付けている。
ただし、データ種別とフレーム長との間は一般的に対応関係があって、送信データの種別によってフレーム長の範囲が推定できる。例えば、制御フレームのフレーム長は、データフレームのフレーム長より短いことが一般的である。図５に示したテーブルは、この点を利用したものであって、送信データの種別によって推定されるフレーム長と、送信電力とを対応付けている。
【００３９】
ＩＩ  演算を使った送信電力の決定
次に、送信電力を決定するための演算について説明する。
演算によって送信電力を決定する場合、送信電力決定部２０４には、基準フレーム長（基準Ｓ）の送信データを、基準送信電力（基準Ｐ）により基準フレーム損失率（基準ＦＥＲ）を許容して送信した場合に得られる基準ＳＮ比が予め保持される。送信電力決定部２０４は、送信対象となる送信データのフレーム損失率がフレーム損失率の基準値に一致する場合のビット誤り率を求める。このビット誤り率に対応するＳＮ比を求め、求められたＳＮ比と基準ＳＮ比との比を基準送信電力に乗じることによって送信対象となる送信データを送信する場合の送信電力を算出する。
【００４０】
より具体的には、送信電力決定部２０４は、予め基準ＦＥＲ、基準フレーム長、基準送信電力を決定しておく。このとき、基準となる各値は任意に決定可能であるが、実際に使用する値に近いことが望ましい。
また、本実施形態では、送信電力決定部２０４が、決定された各値から基準となるＢＥＲ（以降、基準ＢＥＲと記す）、基準となるＳＮＲ（以降基準ＳＮＲと記す）を決定する。以下、各基準値及び各基準値を使った送信電力の決定の方法について説明する。
【００４１】
ＢＥＲ、ＳＮＲ、フレーム長（Ｓ）の間には、一般的に以下の式（１）が成立する。
（１−ＢＥＲ）S×8＝ＦＥＲ          …（１）
上記した式（１）に基準ＦＥＲ値を代入すると、以下に記した式（２）が成立して基準ＢＥＲが求められる。
（１−基準ＢＥＲ）S’×8＝基準ＦＥＲ          …（２）
ただし、式（２）中のＳ’は基準フレーム長を示している。式（２）から求められた基準ＢＥＲを予め設定されているＳＮＲとＢＥＲの対応表を参照し、基準ＢＥＲに対応付けられたＳＮＲを特定することによって基準ＳＮＲが求められる。
【００４２】
なお、式（１）、式（２）は、いずれもフレームの誤り訂正機能を持たない構成において成立する場合の例である。フレームの誤り訂正機能を持つ場合には別の式が適用される。
また、無線システムでは、フレームを構成するｂｉｔ数のデータがあるＳＮＲで受信されたとき、このＳＮＲに対応したＢＥＲで前記したｂｉｔ数のデータに誤りが発生する特性がある。
【００４３】
図６は、この特性を使って得たＳＮＲとＢＥＲの対応表を示す図である。図６に示した対応表は、変調方式や符号化率等といった無線システムの特性によって変化する。このような対応表は、理論的に算出してもよいし、実験的に求めてもよい。
また、使用されている無線システムの特性が既知である場合、対応表を用意することなく特性を表す式によって算出することも可能である。このような方法により、送信電力決定部２０４は、基準ＦＥＲ、基準Ｓ、基準Ｐ、基準ＢＥＲ、基準ＳＮＲの各基準値を予め決定し、保持しておく。
【００４４】
次に、送信電力決定部２０４は、送信の対象となる送信データを送信した場合のビット誤り率に対応するＳＮＲを算出する。そして、このＳＮＲと基準ＳＮＲとの比を基準Ｐに乗じることによって送信の対象となる送信データを送信する場合の送信電力を算出する。
より具体的には、送信電力決定部２０４は、先ず、フレーム長Ｓのフレームを送信したとき、送信フレームが基準ＦＥＲを満たすよう、以下の式（３）に基づいてＢＥＲを求める。なお、式（３）は、本実施形態の通信装置がフレームの誤り訂正機能を持たない場合に成立する。誤り訂正をする場合には、他の式が採用される。
（１−ＢＥＲ）S×8＝基準ＦＥＲ          …（３）
【００４５】
次に、送信電力決定部２０４は、図６に示したＳＮＲとＢＥＲの対応表を参照し、ＢＥＲに対応するＳＮＲを求める。そして以下に記した式（４）によって送信電力Ｐを決定する。
Ｐ＝（ＳＮＲ／基準ＳＮＲ）×基準Ｐ      …（４）
本実施形態では、送信部２０５が、以上述べた方法によって決定した送信電力Ｐによって制御フレーム及びデータフレームを送信する。
【００４６】
１．２  受信機能
受信機能２は、受信部２０６、ＳＮＲ測定部２０７、受信フレーム長測定部２０８及びＳＮＲ閾値決定部２０９、データ処理部２０１によって構成されている。
受信部２０６は、基地局装置１０１または移動端末装置１０２によって送信された送信フレームを受信する構成である。送信機能１から送信され、受信機能２で受信されたフレームを受信フレームとも記す。
【００４７】
ＳＮＲ測定部２０７は、フレーム受信時のＳＮＲを測定する構成であって、本実施形態の受信ＳＮ比測定手段として機能する。本実施形態では、ＳＮＲを、例えば以下の式（５）によって求めることができる。また、ＳＮＲの測定は、周知のソフトウェアによって簡易に実行することが可能である。
ＳＮＲ＝ＰＳ／ＰＮ                  …（５）
式（５）において、ＰＮは雑音電力［Ｗ］であり、ＰＳは、信号電力［Ｗ］である。
【００４８】
受信フレーム長測定部２０８は、受信されたフレームのフレーム長を測定する構成であって、受信フレーム長測定手段として機能する。ＳＮＲ閾値決定部２０９は、受信フレーム長測定部２０８によって測定されたフレーム長に基づいて受信されたフレームを破棄するか否かを決定するための閾値（ＳＮＲ閾値）を決定する構成である。また、ＳＮＲ閾値決定部２０９は、ＳＮＲ測定部２０７によって測定されたＳＮＲが決定したＳＮＲ閾値以下であった場合、受信フレームを破棄している。
【００４９】
ＳＮＲ閾値決定部２０９は、本実施形態において、ＳＮ比閾値決定手段及び受信フレーム破棄手段として機能する。
本実施形態では、ＳＮＲ閾値決定部２０９が、受信フレームのフレーム長が長くなるにしたがってＳＮＲ閾値が小さくなるように設定する。このため、本実施形態は、ＳＮＲ閾値を一定の値とする従来技術に比べ、ＦＥＲが低下し難いフレームについてはＳＮＲ閾値を緩和して受信可能なデータが破棄される可能性を低減することができる。
【００５０】
なお、本実施形態のＳＮＲ閾値は、フレーム長とＳＮＲ閾値とを対応付けたテーブルを予め設定しておき、ＳＮＲ閾値決定部２０９が、測定フレームに対応付けられたＳＮＲ閾値を読み出して使用するものであってもよい。また、ＳＮＲ閾値決定部２０９が測定された閾値に基づいて演算して決定するものであってもよい。
受信機能２において、データ処理部２０１は、ＳＮＲ閾値決定部２０９によって破棄されなかったフレームを適正なアプリケーションに応じて処理する。フレームの処理とは、例えば、ルーティング処理、あるいはフレームが画像であった場合の画像処理を指す。このようなデータ処理部２０１による処理は、ＯＳＩ参照モデルにおいて、フレームの送受信よりも上位のレイヤの処理に相当する。
【００５１】
１．２−１  ＳＮＲ閾値の決定
ここで、ＳＮＲ閾値の決定方法について具体的に説明する。
Ｉ  テーブルを使ったＳＮＲ閾値の決定
図７は、受信機能２側にあって、フレーム長とＳＮＲ閾値とを対応付けたテーブルを示した図である。図７に示した例によれば、受信されたフレームのフレーム長が「ａ」以下の長さであるとき、ＳＮＲ閾値は「Ｔ」に設定されている。また、フレーム長が「ｂ」、「ｃ」のとき、ＳＮＲ閾値は、夫々「Ｕ」、「Ｖ」に設定される。本実施形態では、ＳＮＲ閾値は受信フレームのフレーム長が長くなるにしたがって小さくなるよう設定される。したがって、図７に示した例では、フレーム長「ｃ」がフレーム長「ａ」より長い場合、ＳＮＲ閾値Ｖは、ＳＮＲ閾値Ｔよりも小さい値に設定されている。
【００５２】
図８は、受信フレームが示すデータの種別とＳＮＲ閾値とを対応付けたテーブルを示した図である。図示した例によれば、受信フレームのデータ種別が制御データの場合、ＳＮＲ閾値はＴに設定されている。また、受信フレームのデータ種別がアプリケーションデータである場合のＳＮＲ閾値はＵに設定されている。
前記したように、送信データの種別によってフレーム長の範囲が推定できる。この推定によれば、データフレームのフレーム長は、制御フレームのフレーム長よりも一般的に大きい。このため、本実施形態では、ＳＮＲ閾値Ｔが、ＳＮＲ閾値Ｕよりも大きい値に設定されている。また、データの種別の判別は、ＳＮＲ閾値決定部２０９がデータ処理部２０１に渡す際、データ種別を判別することによっても可能である。
ＳＮＲ閾値決定部２０９は、図７または図８に示したテーブルを用い、ＳＮＲ閾値を決定することができる。
【００５３】
ＩＩ  演算によるＳＮＲ閾値の決定
また、ＳＮＲ閾値決定部２０９は、ＳＮＲ閾値を演算によって求めることも可能である。ＳＮＲ閾値の演算による算出は、以下の手順によって行われる。すなわち、ＳＮＲ閾値決定部２０９は、受信データの信号品質の基準となる基準ＦＥＲを予め保持し、受信フレームを基準ＦＥＲの範囲内で受信するためのＢＥＲを算出する。そして、算出されたＢＥＲで受信フレームを受信した場合のＳＮＲをＳＮＲ閾値とする。
【００５４】
より具体的には、ＳＮＲ閾値決定部２０９は、予め基準ＦＥＲを決定しておく。このとき、基準ＦＥＲは任意に決定可能であるが、基準ＦＥＲはフレーム破棄の判定基準となるものであって、マージンを考慮して現実的な値よりも小さい値に決定することが望ましい。
次に、ＳＮＲ閾値決定部２０９は、受信フレームを基準ＦＥＲの範囲内で受信するために必要なＢＥＲを求める。このＢＥＲは、先に述べた式（３）を使い、基準ＦＥＲと受信フレームのフレーム長とを用いて求めることができる。ただし、前記したように、式（３）はフレームにおいて誤り訂正機能を持たない場合の例であり、誤り訂正機能を持つ場合は、式（３）と異なる式を用いることによってＢＥＲを求めることができる。
【００５５】
さらに、ＳＮＲ閾値決定部２０９は、例えば図６に示したＢＥＲとＳＮＲとの対応表を参照し、求められたＢＥＲに対応付けられた閾値をＳＮＲ閾値に決定する。対応表は理論的に算出してもよいし、実験的に求めてもよい。また、使用している無線システムの特性が既知であるような場合は、対応表を用意せずとも、特性を表す式によって算出することも可能である。
【００５６】
２．通信装置の動作
次に、以上述べた構成の通信装置の動作について説明する。本実施形態では、基地局装置１０１と移動端末装置１０２との間で制御フレームを送受信し、リンクを確立する。そして、確立されたリンクを用い、データフレームを送受信する例について説明するものとする。図９から図１１は、本実施形態の通信装置の動作を示した図である。
図９は、基地局装置１０１が移動端末装置１０２とのリンクを確立し、基地局装置１０１から移動端末装置１０２へデータフレームを送信する場合の動作を説明するための図である。図１０は、図９中の「送信電力制御」の処理のサブシーケンスを、図１１は図９中の「受信電力制限」のサブシーケンスを示している。
【００５７】
図９に示すように、基地局装置１０１は、制御フレームを送信電力を制御しながら移動端末装置１０２に送信する。移動端末装置１０２は、制御フレームを受信する（Ｓ９０１）。そして、制御フレームの受信により、基地局装置１０１に対し、制御フレームを送信する。基地局装置１０１は、送信された制御フレームを受信し（Ｓ９０２）、基地局装置１０１から移動端末装置１０２への片方向のリンクが存在することと、移動端末装置１０２から基地局装置１０１への片方向のリンクが存在することを検出する。
【００５８】
つまり、基地局装置１０１は、移動端末装置１０２との間で制御フレームを送受信することによって基地局装置１０１と移動端末装置１０２の間に双方向リンクが存在することを検出している。
次に、基地局装置１０１は、双方向リンクが存在する移動端末装置１０２に対し、制御フレームを送信する。移動端末装置１０２は、この制御フレームを受信すると（Ｓ９０３）、基地局装置１０１から移動端末装置１０２への片方向のリンクが存在することによって基地局装置１０１との間に双方向リンクが存在することを検出する。以上の処理により、基地局装置１０１と移動端末装置１０２とは互いの間のリンク存在が確認でき、基地局装置１０１と移動端末装置１０２との間のリンクが確立する。
【００５９】
リンクの確立後、移動端末装置１０２は、基地局装置１０１からデータフレームを受信する（Ｓ９０４）。
以上の処理において、本実施形態では、基地局装置１０１、移動端末装置１０２のいずれもが送信電力の制御及び受信電力の制限を行っている。
図１０のシーケンスを用い、送信電力制御のシーケンスについて説明する。なお、ここでは、基地局装置１０１が移動端末装置１０２にアプリケーションデータをデータフレームとして送信する場合を例に挙げて説明するものとする。
【００６０】
基地局装置１０１では、フレーム生成部２０２が制御フレームを生成する（Ｓ１００１）。フレーム長測定部２０３は、生成された制御フレームのフレーム長を測定し（Ｓ１００２）、送信電力決定部２０４が、測定の結果得られたフレーム長に応じて送信電力値を決定する（Ｓ１００３）。送信部２０５は、決定された送信電力で制御フレームを送信する（Ｓ１００４）。
【００６１】
なお、送信電力を決定するステップＳ１００３は、本実施形態の送信電力決定ステップに対応する。送信電力決定ステップでは、予め設定されたテーブルにフレーム長を対照し、フレーム長に対応する送信電力を読み出すことによって実現することもできる。また、基準ＦＥＲ、基準フレーム長、基準送信電力を予め決定し、送信フレームを送信した場合に各基準値を満たす送信電力を演算によって求めるものであっても良い。
【００６２】
次に、図１１を用い、受信電力制限のシーケンスについて説明する。なお、ここでは、基地局装置１０１が送信したアプリケーションデータを移動端末装置１０２がデータフレームとして受信する場合を例に挙げて説明する。
すなわち、移動端末装置１０２では、データフレームが受信されると（Ｓ１１０１）、ＳＮＲ測定部２０７が受信フレームのＳＮＲを測定する（Ｓ１１０２）。次に、受信フレーム長測定部２０８が受信フレームのフレーム長を測定する（Ｓ１１０３）。そして、ＳＮＲ閾値決定部２０９は、測定されたＳＮＲとフレーム長とに基づいてＳＮＲ閾値を決定する（Ｓ１１０４）。また、受信フレームのＳＮＲとＳＮＲ閾値とを比較し（Ｓ１１０５）、ＳＮＲがＳＮＲ閾値より大きい場合には（ステップＳ１１０５：Ｎｏ）、受信フレームを廃棄して処理を終了する（Ｓ１１０６）。
【００６３】
また、ステップＳ１１０６の処理では、ＳＮＲ閾値をわずかに大きく設定しておき、ＳＮＲがＳＮＲ閾値と等しい場合にもフレームを破棄して処理を終了することも可能である。
なお、移動端末装置１０２において受信フレームが廃棄された場合、データ処理部２０１へ受信フレームが渡されることはなく、データ処理部２０１によるデータ処理は実行されることがない。
一方受信ＳＮＲのほうが大きい場合（ステップＳ１１０５：Ｙｅｓ）、受信フレームは廃棄されることなく、データ処理部２０１によるデータ処理が実行される（Ｓ１１０７）。
【００６４】
以上述べたように、本実施形態によれば、通信されるデータを、フレーム長が長くなるにしたがって大きな電力で送信することができる。このため、送受信されるフレームの伝送可能距離を、そのフレーム長が変化してもほぼ一定にすることができる。このため、例えば、制御フレームを送信受信したことによってリンクを確立したものの、このリンクを使ったデータフレームが送受信できないといった事態（不安定リンクの確立）を防止することができる。
【００６５】
また、このような本実施形態によれば、フレーム長の小さいフレームを必要以上の送信電力を使って送信することがない。このため、通信装置の送信にかかる電力を省力化することができる。また、フレーム長の小さいフレームが受信を必要としない機器にまで送信されることをなくし、他の移動端末装置または基地局装置へ与える干渉を小さくできる効果がある。
また、本実施形態では、フレーム長に関わらずＦＥＲが一定になるＳＮＲ閾値を求め、ＳＮＲ閾値以下のフレームを破棄している。このため、データフレームが確実に到達できない距離で不安定なリンクが確立されることを防止することができる。さらに、ＦＥＲが低く、高スループットの通信を実現できる。
【００６６】
以下、本発明の変形例について説明する。
（変形例１）
図１２は、本発明の実施形態の通信装置を含む通信システムの変形例１を示した図である。図示した通信システムは、基地局装置１０１として機能する通信端末装置が含まれず、複数の移動端末装置１２０１、１２０２によってのみ構成されている。本実施形態の通信装置は、移動端末装置１２０１、１２０２のいずれにも適用可能である。
【００６７】
なお、移動端末装置１２０１、１２０２は、いずれも図２に示した基地局装置１０１と同様の構成を有している。また、移動端末装置１２０１、１２０２における送信電力及び受信電力の制御は、図９に示した基地局装置１０１の動作を移動端末装置１２０１または１２０２が実行することによって実現できる。説明の簡単のため、変形例１では、実施形態で説明した内容と同様の内容については説明を省くものとする。
このような変形例１にあっても、本発明は、先に説明した実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
（変形例２）
図１３は、本発明の実施形態の通信装置を含む通信システムの変形例２を示した図である。図１３に示した通信システムは、移動端末装置１３０１〜１３０５間の直接通信を利用し、いわゆるアドホックネットワークを構成している点で図1及び図１２と相違する。なお、アドホックネットワークとは、移動端末装置同士が直接通信できない場合、他の移動端末装置を中継させることで通信をするネットワークをいう。
【００６９】
図１３に示した通信システムは、複数の移動端末装置１３０１〜１３０５によって構成されている。変形例２は、変形例１と同様に基地局装置として機能する機器がなく、移動端末装置１３０１〜１３０５間で通信している。本実施形態の通信装置は、移動端末装置１３０１〜１３０５のいずれにも適用が可能である。
また、移動端末装置１３０１〜１３０５は、いずれも図２に示した基地局装置１０１と同様の構成を有している。説明の簡単のため、変形例２では、実施形態で説明した内容と同様の内容については説明を省くものとする。
【００７０】
図１４は、アドホックネットワークによる通信を説明するためのシーケンスである。図１４中に記された送信電力制御は、実施形態において図１０を使って説明した動作によって実行される。また、受信電力の制限は、図１１を使って説明した動作によって実行される。このため、変形例２では図示及び説明を省くものとする。
移動端末装置１３０１、移動端末装置１３０３は、移動端末装置１３０２に対して制御フレームを送信する。移動端末装置１３０２は、移動端末装置１３０１、移動端末装置１３０３によって送信された制御フレームを受信する（Ｓ１４０１、Ｓ１４０２）。この受信により、移動端末装置１３０２は、移動端末装置１３０１から移動端末装置１３０２への片方向のリンク、及び移動端末装置１３０３から移動端末装置１３０２への片方向リンクを検出する。
【００７１】
また、移動端末装置１３０２は、移動端末装置１３０１に制御フレームを送信する。移動端末装置１３０１は、この制御フレームを受信する（Ｓ１４０３）。そして、この受信により、移動端末装置１３０１は移動端末装置１３０２への片方向リンク、移動端末装置１３０２から移動端末装置１３０１への片方向リンクを検出する。つまり、移動端末装置１３０１、移動端末装置１３０２間の双方向リンクが検出される。
【００７２】
また、移動端末装置１３０３は、同様に制御フレームを受信する（Ｓ１４０４）。受信により、移動端末装置１３０２、移動端末装置１３０３間の双方向リンクが検出される。
さらに、移動端末装置１３０１及び移動端末装置１３０３も移動端末装置１３０２に制御フレームを送信する。移動端末装置１３０２は、移動端末装置１３０１及び移動端末装置１３０３からの制御フレームを受信する（Ｓ１４０５〜Ｓ１４０６）。この受信により、移動端末装置１３０１、移動端末装置１３０２間と、移動端末装置１３０２、移動端末装置１３０３間との双方向リンクが検出される。
【００７３】
以上の動作により、移動端末装置１３０１、移動端末装置１３０２間、移動端末装置１３０２、移動端末装置１３０３の間のリンクが確立し、移動端末装置１３０１、移動端末装置１３０２、移動端末装置１３０３によるネットワークが構成される。
ネットワークの構成後、例えば、移動端末装置１３０１が移動端末装置１３０２に対し、データフレームを送信する。移動端末装置１３０２は、データフレームを受信する（Ｓ１４０７）。そして、実施形態１で説明した方法によってフレーム長に応じた送信電力でデータフレームを移動端末装置１３０３に送信する。移動端末装置１３０３は、データフレームを受信し（Ｓ１４０８）、移動端末装置１３０１から移動端末装置１３０３までのアプリケーションデータの送信が完了する。
【００７４】
なお、変形例２では、直接通信できない移動端末装置間をデータ送信するためには、どの移動端末装置を中継するかということを決定するためにルーティングプロトコルが必要である。ルーティングプロトコルとしては、ＡＯＤＶ（Ad hoc On-Demand Distance Vector）やＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing）といった既存のルーティングプロトコルが利用可能であり、いずれも周知の構成であるからこれ以上の説明を省く。
このような変形例２にあっても、本発明は、先に説明した実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の通信装置、通信制御方法は、以上述べた同様の構成を持った通信装置同士による無線通信の他、固定方式の通信装置を含む通信システムにも適用可能である。また、他の機能を付加した異なる構成の通信装置を含む通信システムに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態の通信装置が適用される通信システムの構成を説明するための図である。
【図２】図１に示した基地局装置の構成を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態の送信フレームの構成を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態のフレーム長とフレーム長に対応付けられた送信電力のテーブルを例示した図である。
【図５】本発明の一実施形態のデータの種別とデータ種別に対応付けられた送信電力のテーブルを例示した図である。
【図６】本発明の一実施形態のＳＮＲとＢＥＲの対応表を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態の受信機能にあって、フレーム長とＳＮＲ閾値とを対応付けたテーブルを示した図である。
【図８】本発明の一実施形態の受信フレームのデータの種別とＳＮＲ閾値とを対応付けたテーブルを示した図である。
【図９】本発明の一実施形態の通信装置が適用される通信システムの動作を示した図であって、リンクを確立し、データフレームを送信する動作を説明するための図である。
【図１０】図９中の送信電力制御のサブシーケンスを示した図である。
【図１１】図９中の受信電力制限のサブシーケンスを示した図である。
【図１２】本発明の一実施形態の変形例１の通信システムの構成を示した図である。
【図１３】本発明の一実施形態の変形例２について説明するための図である。
【図１４】変形例２において実行されるアドホックネットワークによる通信を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０１  基地局装置、１０２  移動端末装置、２０１  データ処理部
２０２  フレーム生成部、２０３  フレーム長測定部
２０４  送信電力決定部、２０５  送信部、２０６  受信部
２０７  ＳＮＲ測定部、２０８  受信フレーム長測定部
２０９  ＳＮＲ閾値決定部、３０１  ヘッダ部、３０２  データ部
【図１】
2008067010.tif 000003
【図２】
2008067010.tif 000004
【図３】
2008067010.tif 000005
【図４】
2008067010.tif 000006
【図５】
2008067010.tif 000007
【図６】
2008067010.tif 000008
【図７】
2008067010.tif 000009
【図８】
2008067010.tif 000010
【図９】
2008067010.tif 000011
【図１０】
2008067010.tif 000012
【図１１】
2008067010.tif 000013
【図１２】
2008067010.tif 000014
【図１３】
2008067010.tif 000015
【図１４】
2008067010.tif 000016