(57)【要約】【課題】電波の伝搬状態が良くない場合が存在する無線伝送系におけるパケットデータ伝送に対しても、システム全体としてのスループットを最適化することができる無線データ通信方法を提供する。【解決手段】無線回線を使用してパケットデータを伝送する場合に、その無線回線の伝送環境に対して最適な伝送速度の統計分布を予め調査し、調査の結果とその時点でのトラフィック量に関する情報とに基づいて、当該伝送環境における伝送速度初期値を予め定めた複数の信号伝送速度から選択して決定する。送信局からのデータパケット伝送に先立ち、伝送速度初期値又はその伝送速度初期値よりも低速となるように選択された伝送速度での通信可否を判断する。通信可能であると判断された伝送速度で、前記送信局からのデータパケット伝送を行う。【選択図】      図１１
2004274537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線回線を使用したパケットデータ通信方法であって、
フェージングにより時々刻々変化する前記無線回線の伝送環境に対して最適な伝送速度の統計分布を予め調査する調査ステップと、
該調査の結果と該データ通信システムにおけるその時点でのトラフィック量に関する情報とに基づいて、当該伝送環境における伝送速度初期値を予め定めた複数の信号伝送速度から選択して決定する初期値選択ステップと、
送信局からのデータパケット伝送に先立ち、前記伝送速度初期値で試行伝送パケットを該送信局から受信局に伝送して該受信局からの試行伝送応答から当該伝送速度初期値での通信可否を判断するパケット試行伝送ステップと、
該パケット試行伝送ステップにおいて、当該伝送速度初期値では通信可能ではないと判断されたときには、前記複数の信号伝送速度の中から前記伝送速度初期値よりも低速となるように選択された伝送速度で、前記試行伝送パケットを伝送して該受信局からの再試行伝送応答から当該選択された伝送速度での通信可否を判断するパケット再試行伝送ステップと、
前記パケット試行伝送ステップまたは前記パケット再試行伝送ステップで通信可能であると判断された伝送速度で、前記送信局からのデータパケット伝送を行うデータパケット伝送ステップと
を備えた無線データ通信方法。
【請求項２】
前記データパケット伝送ステップで用いられる伝送速度は、前記パケット試行伝送ステップまたは前記パケット再試行伝送ステップで通信可能であると判断された伝送速度の中の最大の伝送速度であることを特徴とする請求項１に記載の無線データ通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の選択可能な信号伝送速度を有する無線通信システム、例えば、無線ＬＡＮなどにおいて、その無線伝送路の伝送環境に応じてデータ伝送速度を切り換えることができるデータ通信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の選択可能な信号伝送速度を有する無線通信システムにおける信号伝送速度は、手動で操作することにより固定速度に設定したり、エラーの状況を検出して自動的に切り換えたりしている。
【０００３】
この場合に、固定速度では、フェージングにより電波の伝搬状態が悪化した場合、受信エラーを発生しスループットが低下してしまうことになる。
【０００４】
また、自動的に伝送速度を切り替える方式では、電波の伝搬状態が良い場合には、速い伝送速度を設定し、電波の伝搬状態が良好ではなく伝送エラーが発生する場合には、伝送速度を遅くなるように設定することにより、環境に応じた伝送速度で通信することが出来る（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３１３６８８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような方式では、電波の伝搬状態は周辺環境の変化により時々刻々と変動しているため、伝送速度も適応的に随時切り替わってしまうことになる。電波の伝搬状態が悪化した場合には、伝搬状態に適応した低速の伝送速度に切り替えて伝送を行うが、低速の伝送速度では媒体を長く占有するため、他の無線局の送信の機会が減少するので、システム全体としてのスループットが低下してしまうことになる。すなわち、例えば、６Ｍｂｐｓ  で伝送を行った場合には、２４Ｍｂｐｓ  で伝送を行った場合に比べて４倍の時間媒体を占有してしまうので、他の無線局の通信の機会をその分だけ減少させることになる。また、速いフェージングに対して従来の方式では、エラーの発生状況で判断して伝送速度を切り替えているため、追従速度が遅くなり、最適な伝送速度にならない場合がある。このような方式では、迅速な対応が求められるパケットデータ伝送に適用することはできない。
【０００７】
本発明の目的は、電波の伝搬状態が良くない場合が存在する無線伝送系におけるパケットデータ伝送に対しても、システム全体としてのスループットを最適化することができる無線データ通信方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明による無線データ通信方法は、無線回線を使用したパケットデータ通信方法であって、
フェージングにより時々刻々変化する前記無線回線の伝送環境に対して最適な伝送速度の統計分布を予め調査する調査ステップと、
該調査の結果と該データ通信システムにおけるその時点でのトラフィック量に関する情報とに基づいて、当該伝送環境における伝送速度初期値を予め定めた複数の信号伝送速度から選択して決定する初期値選択ステップと、
送信局からのデータパケット伝送に先立ち、前記伝送速度初期値で試行伝送パケットを該送信局から受信局に伝送して該受信局からの試行伝送応答から当該伝送速度初期値での通信可否を判断するパケット試行伝送ステップと、
該パケット試行伝送ステップにおいて、当該伝送速度初期値では通信可能ではないと判断されたときには、前記複数の信号伝送速度の中から前記伝送速度初期値よりも低速となるように選択された伝送速度で、前記試行伝送パケットを伝送して該受信局からの再試行伝送応答から当該選択された伝送速度での通信可否を判断するパケット再試行伝送ステップと、
前記パケット試行伝送ステップまたは前記パケット再試行伝送ステップで通信可能であると判断された伝送速度で、前記送信局からのデータパケット伝送を行うデータパケット伝送ステップとを備えている。
前記データパケット伝送ステップで用いられる伝送速度は、前記パケット試行伝送ステップまたは前記パケット再試行伝送ステップで通信可能であると判断された伝送速度の中の最大の伝送速度であるように制御することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明における一実施形態の無線ＬＡＮシステムの動作を以下に説明する。図１は、無線ＬＡＮシステムの基本的構成を示すもので、送信局１と受信局２との間に、アンテナ１２，２１を介して無線伝送路３が形成されている。１１は送信局側に設けられた記憶部である。送信局１においては、決められた伝送状況調査インターバルで、送信局１側でトラフィックが存在しない場合に、伝送状況調査のシーケンスに従い伝送状況調査を行う。
【００１０】
図２は、本発明の実施に当たって、まず、一定時間内に存在する送信局と受信局間の通信数を調査する手順を示すフロー図である。
この調査のために、まず信号があるかのテストを行い（Ｓ１）、このテストの結果が「ＹＥＳ」のときに、その信号を受信して信号の中の送信局アドレスおよび相手先となる受信局アドレスを読み出す（Ｓ２）。
次に、「自局宛の信号か？」のテストをし（Ｓ３）、このテストの結果が「ＹＥＳ」のときには、読み取ったアドレスと受信した時間をアドレスリストに追加し、同じアドレスが存在する場合には、受信した時間を上書きする（Ｓ４）。ステップＳ３のテストの結果が「ＮＯ」のときには、データの受信を継続する（Ｓ５）。規定時間が経過したアドレスをアドレスリストから削除する（Ｓ６）。次に、タイマの設定時間をインクリメントする（Ｓ７）。
【００１１】
以上の動作手順において、ステップＳ４，Ｓ５における処理の結果、図３（ａ）のデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ａ，Ｄが時間ｔ１  ，ｔ２  ，ｔ３  ，ｔ４  ，ｔ５  においてそれぞれ受信されたときに、図３（ｂ）に示すアドレスリストが得られることになる。
次に、伝送状況調査シーケンスについて、図４に示す動作フローを用いて説明する。送信局１は具備する伝送速度（例：５４／４８／３６／２４／１８／１２／６Ｍｂｐｓ  ）の中の最小の伝送速度を選択し（Ｓ１１）、前記伝送状況調査における伝送状況応答に対する待ち時間の終了を判断するための、伝送状況調査タイマをスタートする（Ｓ１２）。次に、受信局に伝送状況調査用パケットを伝送し（Ｓ１３）、前記受信局からの伝送速度情報と電界強度（ＲＳＳＩ）情報の両方またはどちらか一方を含んだ伝送状況応答が返ってくるか否かを判断するテストをする（Ｓ１４）。前記伝送状況応答が返ってきた「ＹＥＳ」の場合には、前記受信局２からの前記伝送速度情報と前記電界強度（ＲＳＳＩ）情報の両方またはどちらか一方を含んだ前記伝送状況応答は、伝送状況情報として記憶部１１に記憶された（Ｓ１５）後に、「予め定めた範囲で最大伝送速度であるか」のテストを行う（Ｓ１６）。前記伝送状況調査に用いた伝送速度が最大伝送速度でない「ＮＯ」の場合には、伝送速度を１段階上げて（Ｓ１８）、前記伝送状況調査タイマをリセットしスタートする（Ｓ１２）。伝送速度が最大伝送速度である「ＹＥＳ」の場合には前記伝送状況調査のシーケンスを終了する。ステップ（Ｓ１４）でのテストが「ＮＯ」であり、前記伝送状況応答が返って来ない場合において、前記伝送状況調査タイマがタイムアウトしたかのテスト（Ｓ１７）が「ＹＥＳ」のとき、前記のステップ（Ｓ１６）に移行するが、テスト（Ｓ１７）が「ＮＯ」のときには、ステップ（Ｓ１４）に移行する。ステップ（Ｓ１６）のテストが「ＹＥＳ」となって、伝送速度が最大伝送速度である場合には、前記伝送状況調査のシーケンスを終了する。
【００１２】
前記伝送状況調査シーケンスは前記伝送状況調査インターバルで繰り返し行われ、前記記憶部１１に前記伝送状況情報の累積データが蓄積される。蓄積されたデータは統計処理がなされ、これとトラフィック情報の両方を用いて、個別のスループットとシステム全体でのスループットの両方を考慮した伝送速度が決定され、伝送速度初期値として前記記憶部１１に格納される。
【００１３】
自局に関する個別のスループットを考えれば、その環境内で可能な限り高速な伝送速度で伝送を行えば良い。高速な伝送が不可能な場合においては、たとえ低速な伝送速度でも伝送を行わないより行った方がスループットは向上する。しかし、低速の伝送速度で伝送を行うと媒体を占有する時間が長くなり、その他の無線局の伝送の機会を減少させるため、システム全体としてのスループットが低下してしまう。一方システム全体のスループットを考えると、無線局が６Ｍｂｐｓ  ，１２Ｍｂｐｓ  ，２４Ｍｂｐｓ  の３種類の伝送速度を具備し、例えば１０倍のトラフィックが存在する場合において、２４Ｍｂｐｓ  が最適な伝送速度となる時間率が１０％よりも大きければ、各無線局が２４Ｍｂｐｓ  で伝送が可能な時のみ伝送することが望ましい。
【００１４】
伝送速度決定方法の例を以下に示す。誤字率ゼロの条件において、予め定めた情報量に対する最大伝送速度ｖは無線伝送路のフェージングにより、例えば図５（ｃ）に示す曲線ｖ（ｔ）のように変化するものであるが、一定の時間長Ｔに亘る１回の伝送状況調査シーケンスで、伝送可能であった最大伝送速度を求め、一定の回数だけ伝送状況調査シーケンスを行って蓄積されたシーケンス内最大伝送速度時間率のヒストグラムの例を図５（ａ）（ｂ）に示す。具体的手順は後述する。図５は無線局が６Ｍｂｐｓ  ，１２Ｍｂｐｓ  ，２４Ｍｂｐｓ  の３種類の伝送速度を具備する場合の例である。図５（ｃ）の例では、一定時間長Ｔ内において、時間長ｔ１  ，時間長（ｔ２１＋ｔ２２＋ｔ２３），時間長ｔ３  がそれぞれ最大伝送速度２４Ｍｂｐｓ  ，１２Ｍｂｐｓ  ，６Ｍｂｐｓ  を採用可能であることを示している。いま、例えばシステム内に１０台の無線局が存在する場合、１台の無線局で伝送媒体を使用可能の時間率は、平均すると１／１０程度（１０程度）である。図５（ａ）（ｂ）のヒストグラムの場合には、２４Ｍｂｐｓ  で伝送できる時間ｔ１  の時間率が２０％の場合を示しており、この無線局は２４Ｍｂｐｓ  で伝送が可能な時間内で通信することができる。従って、この場合には、伝送速度初期値を２４Ｍｂｐｓ  とすれば良い。
【００１５】
次に、６Ｍｂｐｓ  ，１２Ｍｂｐｓ  ，２４Ｍｂｐｓ  の３伝送速度が採用可能である条件での最適値を求める手順を図６を参照して説明する。
まず、調査した統計値を読み出す（Ｓ２１）。次に、通信数調査の結果（アドレス数）を読み出す（Ｓ２２）。次に、「２４Ｍｂｐｓ  の分布量が（１／通信数）×１００より大きいか？」のテストを、図５（ａ）に斜線で示したように、実行する（Ｓ２３）。このステップＳ２３のテストの結果が「ＹＥＳ」のときには、伝送速度を２４Ｍｂｐｓ  にして（Ｓ２４）、終了となる。
ステップＳ２３のテストの結果が「ＮＯ」であるときには、「２４Ｍｂｐｓ  の分布量と１２Ｍｂｐｓ  の分布量が（１／通信数）×１００より大きいか？」のテストを、図５（ｂ）に斜線で示したように実行する（Ｓ２５）。このステップＳ２５のテストの結果が「ＹＥＳ」のときには、伝送速度を１２Ｍｂｐｓ  にして（Ｓ２６）、終了となる。
ステップＳ２５のテストの結果が「ＮＯ」であったときには、伝送速度を６Ｍｂｐｓ  にして（Ｓ２７）、終了となる。
【００１６】
前記送信局１にトラフィックが発生し、そのトラフィックのパケット長が決められた伝送パケット長しきい値を超える長いパケットであった場合には、試行伝送シーケンスを実行した後、発生した前記トラフィックのパケット伝送を開始する。前記伝送パケット長しきい値以下の短いパケットに対して前記試行伝送は行わない。
【００１７】
前記試行伝送シーケンスを図７に示す。前記送信局１は、前記伝送状況調査に基づいて決定された前記伝送速度初期値を、前記記憶部１１から読み出し（Ｓ３１）、試行限界タイマをスタートする（Ｓ３２）。前記試行限界タイマは、前記試行伝送がエラーとなる状態が続く程に電波の伝搬状態が悪く、前記試行伝送の再送を一定間時間行っても前記試行伝送が成功しなかった場合に、１段階低速の伝送速度に切り替えるまでの時間タイマである。前記試行限界タイマがタイムアウトしたかを判断するテストをし（Ｓ３３）、そのテストが「ＹＥＳ」であってタイムアウトした場合には、伝送速度を１段階低速にし（Ｓ３５）試行限界タイマをリセットしスタートする（Ｓ３２）。テスト（Ｓ３３）の結果が「ＮＯ」であってタイムアウトしていない場合には、試行伝送パケットを前記受信局に送信する（Ｓ３４）。前記受信局２は正常に前記試行伝送パケットを受信出来た場合、試行伝送応答を送信局１に伝送する。前記送信局１は前記受信局２から前記試行伝送応答が返って来るかを判断するテストをし（Ｓ３６）、そのテスト（Ｓ３６）の結果が「ＮＯ」であって前記試行伝送応答が返って来ない場合には決められた試行インターバルだけ待った後（Ｓ３７）、前記試行限界タイマがタイムアウトしたかを判断するテスト（Ｓ３３）を行う。テスト（Ｓ３６）の結果が「ＹＥＳ」であって、前記試行伝送応答が返って来た場合には、前記試行伝送シーケンスを終了する。前記試行インターバルは、無線局が設置された環境（屋外，屋内等）のフェージング周期を考慮して決定された前記試行伝送を行う時間間隔である。前記試行伝送シーケンス終了後、前記発生したトラフィックのパケット伝送を開始する。
【００１８】
６Ｍｂｐｓ  ，１２Ｍｂｐｓ  ，２４Ｍｂｐｓ  の３種類の伝送速度を具備する送信局の伝送状況調査動作の例を、図８に示す。送信局１から受信局２に、送信局１が具備する最小伝送速度の６Ｍｂｐｓ  で伝送状況調査パケットを送信する。受信局２は伝送状況調査パケットを正常に受信できたため、送信局１に伝送速度情報と電界強度情報の両方またはどちらか一方を含んだ伝送状況応答を送信する。送信局１は受信局２から伝送状況応答を伝送状況情報として記憶部に格納する。次に、伝送速を１段高速の１２Ｍｂｐｓ  で伝送状況調査パケットを送信する。受信局２は伝送状況調査パケットを正常に受信できたため、送信局１に伝送速度情報と電界強度情報の両方またはどちらか一方を含んだ伝送状況応答を送信する。送信局は受信局から伝送状況応答を伝送状況情報として記憶部１１に格納する。次に、伝送速を１段高速の２４Ｍｂｐｓ  で伝送状況調査パケットを送信する。受信局２は伝送状況調査パケットを正常に受信できないため、伝送状況応答を送信局１に送信しない。送信局１は受信局２からの伝送状況応答を待っているが、伝送状況調査タイマがタイムアウトしたため伝送状況調査を終了する。記憶部には６Ｍｂｐｓ  と１２Ｍｂｐｓ  で伝送が可能であった情報が蓄積される。
【００１９】
６Ｍｂｐｓ  ，１２Ｍｂｐｓ  ，２４Ｍｂｐｓ  の３種類の伝送速度を具備し、伝送速度初期値が２４Ｍｂｐｓ  の送信局１にトラフィックが発生し、１度の試行伝送で伝送が可能となった場合の例を、図９に示す。送信局１は記憶部１１から伝送速度初期値２４Ｍｂｐｓ  を読み出し、読み出した伝送速度２４Ｍｂｐｓ  の試行伝送パケットを受信局２に送信する。受信局２は送信局１からの試行伝送パケットが正常に受信できたので、送信局１に試行伝送応答を送信する。送信局１は受信局２からの試行伝送応答を受信することにより、２４Ｍｂｐｓ  で伝送が可能であることを認識する。２４Ｍｂｐｓ  での伝送が可能であるため、送信局は受信局に２４Ｍｂｐｓ  でデータ伝送を開始する。
【００２０】
６Ｍｂｐｓ  ，１２Ｍｂｐｓ  ，２４Ｍｂｐｓ  の３種類の伝送速度を具備し、伝送速度初期値が２４Ｍｂｐｓ  の送信局にトラフィックが発生し、試行伝送を数回繰り返した後に伝送が可能となった場合の例を図１０に示す。送信局１は記憶部１１から伝送速度初期値２４Ｍｂｐｓ  を読み出し、読み出した伝送速度２４Ｍｂｐｓ  の試行伝送パケットを受信局２に送信する。受信局２は送信局１からの試行伝送パケットが正常に受信できなかったので、送信局１に試行伝送応答を送信しない。
送信局１は受信局２からの試行伝送応答が無いためデータ伝送を行なわず、試行伝送インターバル後に試行伝送パケットを受信局２に送信する。ここでも受信局２は送信局１からの試行伝送パケットが正常に受信できなかったので、送信局１に試行伝送応答を送信しない。試行伝送インターバル間隔で２４Ｍｂｐｓ  の試行伝送を数回行なった後、受信局２は送信局１からの試行伝送パケットが正常に受信できたので、送信局１に試行伝送応答を送信する。送信局１は受信局２からの試行伝送応答を受信することにより、２４Ｍｂｐｓ  で伝送が可能であることを認識し、受信局２に２４Ｍｂｐｓ  でデータ伝送を開始する。
【００２１】
６Ｍｂｐｓ  ，１２Ｍｂｐｓ  ，２４Ｍｂｐｓ  の３種類の伝送速度を具備し、伝送速度初期値が２４Ｍｂｐｓ  の送信局１にトラフィックが発生し、試行限界タイマがタイムアウトして、伝送速度を１段階低速の１２Ｍｂｐｓ  に切替えて伝送を行なった場合の例を、図１１に示す。送信局１は記憶部１１から伝送速度初期値２４Ｍｂｐｓ  を読み出し、読み出した伝送速度２４Ｍｂｐｓ  の試行伝送パケットを受信局２に送信する。受信局２は送信局１からの試行伝送パケットが正常に受信できなかったので、送信局１に試行伝送応答を送信しない。送信局１は受信局２からの試行伝送応答が無いためデータ伝送を行なわず、試行伝送インターバル後に試行伝送パケットを受信局２に送信する。ここでも受信局２は送信局１からの試行伝送パケットが正常に受信できなかったので、送信局１に試行伝送応答を送信しない。試行伝送インターバル間隔で２４Ｍｂｐｓ  の試行伝送を繰り返したが、試行伝送は成功せず、試行限界タイマがタイムアウトしたため、伝送速度を１段階低速の１２Ｍｂｐｓ  に切替える。送信局１は伝送速度１２Ｍｂｐｓ  の試行伝送パケットを受信局２に送信する。受信局２は送信局１からの試行伝送パケットが正常に受信できたので、送信局１に試行伝送応答を送信する。送信局１は受信局２からの試行伝送応答を受信することにより、１２Ｍｂｐｓ  で伝送が可能であることを認識し、受信局２に１２Ｍｂｐｓ  でデータ伝送を開始する。
【００２２】
受信局２は、送信局１からの伝送状況調査パケットを正常に受信した場合には、送信局１に伝送速度情報と電界強度情報の両方またはどちらか一方を含んだ伝送状況応答を送信する。また、受信局２は、送信局１からの試行伝送パケットを正常に受信できた場合には、送信局１に試行伝送応答を送信する。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、データサイズが大きいパケットについては、実際のデータパケットの伝送を開始する前に、短いサイズの伝送試行用パケットを用いて、電波の伝搬状態を確認し、高速な伝送速度での伝送が可能な時にデータ伝送を行なうことにより、各無線局の媒体占有時間を減少させ、複数の無線局で構成されるシステム全体としてのスループットが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線データ通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明を実施するために行う通信数調査の手順を説明するためのフロー図である。
【図３】図２に示す動作を説明するためのタイムチャート（ａ）とアドレスリスト（ｂ）である。
【図４】本発明に用いる伝送状況調査シーケンスを示すフロー図である。
【図５】本発明システムにおいて、伝送状況調査シーケンスを行なって蓄積された最大伝送速度のヒストグラム（ａ）（ｂ）と最大伝送速度の変化例を示すタイムチャート（ｃ）である。
【図６】本発明を実施するために行う最適値を求めるフロー図である。
【図７】本発明に用いる試行伝送およびデータ伝送シーケンスを示すフロー図である。
【図８】本発明システムに用いる伝送状況調査シーケンスの例を示すフロー図である。
【図９】本発明システムにおいて、１度の試行伝送で伝送が可能となった場合の動作シーケンス例を示すフロー図である。
【図１０】本発明システムにおいて、再試行伝送後に伝送が可能となった場合の動作シーケンス例を示すフロー図である。
【図１１】本発明システムにおいて、再試行限界タイマ値を超え、伝送速度を低速に切替え伝送を行なった場合の動作シーケンス例を示すフロー図である。
【符号の説明】
１  送信局
２  受信局
３  無線伝送路
１１  送信側記憶部
１２  アンテナ
２１  アンテナ
【図１】
2004274537.tif 000003
【図２】
2004274537.tif 000004
【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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