(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｓｅｎｓｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を前提とし、新しいＣＣＡ（ｃｌｅａｒ  ｃｈａｎｎｅｌ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）レベルを使用可能な端末装置と、既存のＣＣＡレベルを使用する既存の端末装置とが共存する通信システムにおいて、既存の端末装置の通信機会を確保する。【解決手段】無線受信装置の通信方法は、キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を無線送信装置よりシグナリングされるステップと、シグナリングに基づいてキャリアセンスに用いるＣＣＡレベルを決定するステップと、ＣＣＡレベルに基づいて、キャリアセンスを行なうステップを備える。【選択図】図７
2017199944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアセンスを必要とする通信システムにおいて、無線送信装置と通信を行なう無線受信装置であって、
前記キャリアセンスを行なう無線受信部を備え、
前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線送信装置よりシグナリングされ、
前記シグナリングに基づいて前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルを決定することを特徴とする無線受信装置。
【請求項２】
前記無線受信部は、受信する信号のタイプに基づいて前記ＣＣＡレベルを変更することを特徴とする、請求項１に記載の無線受信装置。
【請求項３】
前記無線送信装置宛ての信号を送信する無線送信部を備え、
前記無線送信部は、送信待機時間後に前記信号の送信を開始し、
前記送信待機時間は、前記ＣＣＡレベルに基づいて決定されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の無線受信装置。
【請求項４】
前記無線送信部は、複数のフレーム送信待機時間を備え、
前記複数のフレーム送信待機時間の少なくとも一つは、前記ＣＣＡレベルに基づいて決定され、
前記送信待機時間には、前記フレーム送信待機時間が含まれていることを特徴とする、請求項３に記載の無線受信装置。
【請求項５】
前記無線送信部は、前記無線受信部が前記キャリアセンスに用いた前記ＣＣＡレベルに応じて、前記フレーム送信待機時間を切り替えることを特徴とする請求項４に記載の無線受信装置。
【請求項６】
前記無線送信部は、ランダムバックオフ時間を決定する機能を備え、
前記ランダムバックオフ時間は、前記ＣＣＡレベルに基づいて決定され、
前記送信待機時間には、前記ランダムバックオフ時間が含まれていることを特徴とする、請求項３に記載の無線受信装置。
【請求項７】
前記無線送信部は、前記無線送信装置宛ての信号のタイプに基づいて、前記送信待機時間を決定することを特徴とする請求項３に記載の無線受信装置。
【請求項８】
キャリアセンスを必要とする通信システムにおいて、無線受信装置と通信を行なう無線送信装置であって、
前記無線受信装置宛ての信号を送信する無線送信部を備え、
前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線受信装置にシグナリングすることを特徴とする無線送信装置。
【請求項９】
前記ＣＣＡレベルに関する情報は、レガシーＣＣＡレベルとの差分であることを特徴とする、請求項８に記載の無線送信装置。
【請求項１０】
前記無線送信部は、信号を報知する機能を備え、
前記ＣＣＡレベルに関する情報は、前記無線送信部が報知する信号、または前記無線送信部が前記無線送信装置宛てに送信する信号の制御信号のいずれかに含まれていることを特徴とする、請求項８または請求項９に記載の無線送信装置。
【請求項１１】
無線送信装置と無線受信装置を備え、キャリアセンスを必要とする通信システムであって、
前記無線送信装置は、
前記無線受信装置宛ての信号を送信する無線送信部を備え、
前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線受信装置にシグナリングし、
前記無線受信装置は、
前記キャリアセンスを行なう無線受信部を備え、
前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線送信装置よりシグナリングされ、
前記シグナリングに基づいて前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルを決定することを特徴とする通信システム。
【請求項１２】
キャリアセンスを必要とする通信システムにおいて、無線送信装置と通信を行なう無線受信装置の通信方法であって、
前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線送信装置よりシグナリングされるステップと、
前記シグナリングに基づいて前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルを決定するステップと、
前記ＣＣＡレベルに基づいて、キャリアセンスを行なうステップと、を備えることを特徴とする通信方法。
【請求項１３】
キャリアセンスを必要とする通信システムにおいて、無線受信装置と通信を行なう無線送信装置の通信方法であって、
前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線受信装置にシグナリングするステップを備えることを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信装置、無線受信装置、通信システムおよび通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
広く実用化されている無線ＬＡＮ（Local area network）規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎの発展規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格がＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）により策定された。現在、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ／ａｃの後継規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘの標準化活動が開始されている。現在の無線ＬＡＮシステムでは、面積当たりの端末数の増加による干渉が大きな問題となりつつあり、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格では、そのような過密環境を考慮する必要がある。一方で、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格では、これまでの無線ＬＡＮ規格とは異なり、ピークスループットの改善だけではなく、ユーザスループットの改善が主な要求条件として挙げられている。ユーザスループットの改善には、高効率な同時多重伝送方式(アクセス方式)の導入が不可欠である。
【０００３】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｎまでの規格では、アクセス方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier sense multiple access with collision avoidance）と呼ばれる自律分散制御方式のアクセス方式が採用されていた。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、新たにマルチユーザ多重入力多重出力（Multi-user multiple-input multiple-output：ＭＵ−ＭＩＭＯ）技術による空間分割多重アクセス（Space division multiple access：ＳＤＭＡ）が追加された。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格では、既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格に対する後方互換性が必要とされている。このことは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格においても、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づくアクセス方式をサポートする必要があることを示唆している。しかし、送信に先立ってのキャリアセンスを必須とするＣＳＭＡ／ＣＡでは、先に示したような過密環境下においては、端末装置間の干渉により、通信機会が大幅に低下してしまう問題がある。そこで、最近、ある程度の干渉を許容し、通信機会を改善させることを目的とし、キャリアセンスによるクリアチャネル評価（clear channel assessment：ＣＣＡ）の閾値（ＣＣＡレベル）の変更が議論されている（非特許文献１等）。端末装置はキャリアセンスによってＣＣＡレベル以上の干渉を計測すると通信を停止するから、ＣＣＡレベルを上げることで、過密環境においても、端末装置は通信機会を失う可能性が低くなる。当然、ＣＣＡレベルを上げることで干渉による受信品質の低下が引き起こされるが、パケット伝送に特有のパケットキャプチャ効果並びに適応変調伝送によって、通信品質は維持されることが期待される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  １１−１４／０６２８ｒ０、“Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｎ  ＣＣＡ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ  ｉｎ  ＯＢＳＳ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ、”  ２０１４年５月。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格に対応する新しい端末装置は、新しく規定されるＣＣＡレベルに基づいて送信することで、通信機会が多く得られる一方で、既存のＣＣＡレベルに基づいて通信を行なう既存端末装置（従来の端末装置、レガシー端末装置）は、ほとんど通信機会が得られなくなってしまう問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、ＣＳＭＡ／ＣＡを前提とし、新しいＣＣＡレベルを使用可能な端末装置と、既存のＣＣＡレベルを使用する既存端末装置とが共存する通信システムにおいて、既存端末装置の通信機会を確保しつつ、新しい端末装置の通信機会を改善可能な、無線送信装置、無線受信装置、通信システムおよび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】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明に係る無線送信装置、無線受信装置、通信システム、および通信方法は、次の通りである。
【０００９】
（１）すなわち、本発明の無線受信装置は、キャリアセンスを必要とする通信システムにおいて、無線送信装置と通信を行なう無線受信装置であって、前記キャリアセンスを行なう無線受信部を備え、前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線送信装置よりシグナリングされ、前記シグナリングに基づいて前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルを決定することを特徴とする。
【００１０】
（２）また、本発明の無線受信装置は、受信する信号のタイプに基づいて前記ＣＣＡレベルを変更する、上記（１）に記載の無線受信装置であることを特徴とする。
【００１１】
（３）また、本発明の無線受信装置は、前記無線送信装置宛ての信号を送信する無線送信部を備え、前記無線送信部は、送信待機時間後に前記信号の送信を開始し、前記送信待機時間は、前記ＣＣＡレベルに基づいて決定される、上記（１）または（２）に記載の無線受信装置であることを特徴とする。
【００１２】
（４）また、本発明の無線受信装置は、前記無線送信部は、複数のフレーム送信待機時間を備え、前記複数のフレーム送信待機時間の少なくとも一つは、前記ＣＣＡレベルに基づいて決定され、前記送信待機時間には、前記フレーム送信待機時間が含まれている、上記（３）に記載の無線受信装置であることを特徴とする。
【００１３】
（５）また、本発明の無線受信装置は、前記無線送信部は、前記無線受信部が前記キャリアセンスに用いた前記ＣＣＡレベルに応じて、前記フレーム送信待機時間を切り替える、上記（４）に記載の無線受信装置であることを特徴とする。
【００１４】
（６）また、本発明の無線受信装置は、前記無線送信部は、ランダムバックオフ時間を決定する機能を備え、前記ランダムバックオフ時間は、前記ＣＣＡレベルに基づいて決定され、前記送信待機時間には、前記ランダムバックオフ時間が含まれている、上記（３）に記載の無線受信装置であることを特徴とする。
【００１５】
（７）また、本発明の無線受信装置は、前記無線送信部は、前記無線送信装置宛ての信号のタイプに基づいて、前記送信待機時間を決定する、上記（３）に記載の無線受信装置であることを特徴とする。
【００１６】
（８）また、本発明の無線送信装置は、キャリアセンスを必要とする通信システムにおいて、無線受信装置と通信を行なう無線送信装置であって、前記無線受信装置宛ての信号を送信する無線送信部を備え、前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線受信装置にシグナリングすることを特徴とする。
【００１７】
（９）また、本発明の無線送信装置は、前記ＣＣＡレベルに関する情報は、レガシーＣＣＡレベルとの差分である、上記（８）に記載の無線送信装置であることを特徴とする。
【００１８】
（１０）また、本発明の無線送信装置は、前記無線送信部は、信号を報知する機能を備え、前記ＣＣＡレベルに関する情報は、前記無線送信部が報知する信号、または前記無線送信部が前記無線送信装置宛てに送信する信号の制御信号のいずれかに含まれている、上記（８）または（９）に記載の無線送信装置であることを特徴とする。
【００１９】
（１１）また、本発明の通信システムは、無線送信装置と無線受信装置を備え、キャリアセンスを必要とする通信システムであって、前記無線送信装置は、前記無線受信装置宛ての信号を送信する無線送信部を備え、前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線受信装置にシグナリングし、前記無線受信装置は、前記キャリアセンスを行なう無線受信部を備え、前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線送信装置よりシグナリングされ、前記シグナリングに基づいて前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルを決定することを特徴とする。
【００２０】
（１２）また、本発明の通信方法は、キャリアセンスを必要とする通信システムにおいて、無線送信装置と通信を行なう無線受信装置の通信方法であって、前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線送信装置よりシグナリングされるステップと、前記シグナリングに基づいて前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルを決定するステップと、前記ＣＣＡレベルに基づいて、キャリアセンスを行なうステップと、を備えることを特徴とする。
【００２１】
（１３）また、本発明の通信方法は、キャリアセンスを必要とする通信システムにおいて、無線受信装置と通信を行なう無線送信装置の通信方法であって、前記キャリアセンスに用いるＣＣＡレベルに関する情報を前記無線受信装置にシグナリングするステップを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、既存端末装置の通信機会を確保しつつ、新しい端末装置の通信機会を改善可能な無線ＬＡＮシステムを実現可能であるから、ユーザスループットを大幅に改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る通信システムの一例を示す図である。
【図２】本発明に係る通信の一例を示す図である。
【図３】本発明に係る無線送信装置の一構成例を示す概略ブロック図である。
【図４】本発明の信号のフレーム構成の一例を示す図である。
【図５】本発明の信号の一構成例を示す図である。
【図６】本発明に係る無線受信装置の一構成例を示す概略ブロック図である。
【図７】本発明に係る通信の一例を示す図である。
【図８】本発明に係る通信の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［１．第１の実施形態］
本実施形態における通信システムは、無線送信装置（アクセスポイント、Access point(AP)）、および複数の無線受信装置（ステーション、Station(STA)）を備える。
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システムの下り回線（ダウンリンク）の一例を示す概略図である。図１の通信システムでは、ＡＰ１が存在し、１ａは、ＡＰ１が管理可能な範囲（カバレッジ範囲、Basic service set(BSS)）を示す。ＢＳＳ１ａにはＡＰ１と接続するＳＴＡ２−１〜４と、既存の端末装置（従来の端末装置、レガシー端末装置）であるＳＴＡ３−１〜４が存在する。以下では、ＳＴＡ３−１〜４を単にＳＴＡ３とも呼称する。同様に、ＳＴＡ３−１〜４を単にＳＴＡ３とも呼称する。ＡＰ１、ＳＴＡ２、およびＳＴＡ３は、それぞれ対応可能な規格が異なる。例えば、ＡＰ１およびＳＴＡ２は、本発明を適用可能な装置であり、ＳＴＡ３は本発明が適用されない装置である。
【００２６】
ＡＰ１、ＳＴＡ２、およびＳＴＡ３は、それぞれＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier sense multiple access with collision avoidance）に基づいて、通信を行なうものとする。本実施形態においては、各ＳＴＡ２およびＳＴＡ３がＡＰ１と通信を行なうインフラストラクチャモードを対象とするが、本実施形態の方法は、ＳＴＡ同士が通信を直接行なうアドホックモードでも実施可能である。
【００２７】
図２は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて通信を行なうＩＥＥＥ８０２．１１システムにおける通信の一例を示す概要図である。ここでは、ある送信局がある受信局に対して、送信フレームを送信する例を示す。はじめに、送信局に受信局宛てのトラフィックデータが発生した場合、送信局は、該トラフィックデータを送信するのに用いる通信媒体（例えば、周波数バンド）が確保可能かを判断するキャリアセンスを行なう。図２の例では、時刻ｔ０において、送信局は通信媒体確保可能と判断する。その後、送信局は送信するフレームの優先度に応じて設定されたフレーム送信待機時間(Interframe space：ＩＦＳ)だけ待機する。ＩＦＳには、最も優先度が高い送信フレームの送信時に用いられるＳｈｏｒｔ  ＩＦＳ（SIFS）や、通常の送信フレームの送信時に用いられるＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ＩＦＳ（ＤＩＦＳ）等がある。優先度に応じて異なるフレーム送信待機時間を設定することで、優先度の高い送信フレームが、他の送信フレームによって通信機会を妨げられることを回避することができる。
【００２８】
図２の例では、送信局はＤＩＦＳだけ待機した後で、次に、フレームの衝突を防ぐためのランダムバックオフ時間だけ更に待機したあとで、送信フレームを送信する。ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおいては、Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  ｗｉｎｄｏｗ（ＣＷ）と呼ばれるランダムバックオフ時間が用いられる。ＣＳＭＡ／ＣＡでは、ある送信局が送信した送信フレームは、他送信局からの干渉が無い状態で受信局に受信されることを前提としている。そのため、送信局同士が同じタイミングで送信フレームを送信してしまうと、フレーム同士が衝突してしまい、受信局は正しく受信することができない。そこで、各送信局が送信開始前に、ランダムに設定される時間だけ待機することで、フレームの衝突が回避される。
【００２９】
受信局はフレームを受信した後で、フレームを正しく受信できたことを示す受信完了通知（Acknowledge：ＡＣＫ）信号を送信局に送信する。ＡＣＫ信号は、ＳＩＦＳ期間の待機だけで送信される優先度の高い送信フレームの一つである。送信局は受信局からのＡＣＫ信号の受信をもって、一連の通信を終了する。なお、受信局が送信局から送信されたフレームを正しく受信できなかった場合、受信局はＡＣＫを送信しないので、送信局は、フレーム送信後、一定期間（ＳＩＦＳ＋ＡＣＫ信号長）の間、受信局からのＡＣＫ信号を受信しなかった場合、通信は失敗したものとして、通信を終了する。本実施形態に係る通信システムが備えるＡＰ１、ＳＴＡ２、およびＳＴＡ３は、図２に示すようなＣＳＭＡ／ＣＡに基づいた通信を行なう機能を備えている。
【００３０】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るＡＰ１の構成の一例を示すブロック図である。図３に示す通り、ＡＰ１は、上位層部１０１と、制御部１０２と、送信部１０３と、受信部１０４と、アンテナ１０５と、を備える。
【００３１】
上位層部１０１は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ；Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層等の処理を行う。また、上位層部１０１は、送信部１０３と、受信部１０４の制御を行なうための情報を生成し、制御部１０２に出力する。制御部１０２は、上位層部１０１と送信部１０３と受信部１０４を制御する。
【００３２】
送信部１０３は、更に物理チャネル信号生成部１０３１と、フレーム構成部１０３２と、制御信号生成部１０３３と、無線送信部１０３４を備える。物理チャネル信号生成部１０３１は、ＡＰ１が各ＳＴＡに送信するベースバンド信号を生成する。物理チャネル信号生成部１０３１が生成する信号は、各ＳＴＡがチャネル推定に用いるＴＦ（Training field）や、ＭＳＤＵ（MAC service data unit）で送信されるデータが含まれる。なお、図１においてＳＴＡ数を８としたため、ＳＴＡ２−１〜４およびＳＴＡ３−１〜４に送信するベースバンド信号を生成する例を示すが、本実施形態はこれに限定されない。
【００３３】
フレーム構成部１０３２は、物理チャネル信号生成部１０３１が生成する信号と、制御信号生成部１０３３が生成する信号とを多重し、実際にＡＰ１が送信するベースバンド信号の送信フレームを構成する。
【００３４】
図４は、本実施形態に係るフレーム構成部１０３２が生成する送信フレームの一例を示す概略図である。送信フレームは、Ｌ−ＳＴＦ（Legacy short training filed）、Ｌ−ＬＴＦ（Legacy long training filed）、ＶＨＴ−ＳＴＦ(Very high throughput-short training field)、ＶＨＴ−ＬＴＦ(Very high throughput-long training field)等の参照信号を含む。また送信フレームは、、Ｌ−ＳＩＧ（Legacy-signal）、ＶＨＴ−ＳＩＧ−Ａ(Very high throughput-signal-A)、ＶＨＴ−ＳＩＧ−Ｂ(Very high throughput-signal-B)等の制御情報を含む。また送信フレームは、Ｄａｔａ（データ）部分を含む。フレーム構成部１０３２が生成する送信フレームの構成は、図４に限るものではなく、他の制御情報（例えば、HT-SIG(High throughput signal)）や参照信号（例えば、HT-LTF(High throughput LTF)）等を含んでも良い。また、フレーム構成部１０３２が生成する送信フレームはＬ−ＳＴＦやＶＨＴ−ＳＩＧ−Ａなどの信号をすべて含む必要もない。なお、Ｌ−ＳＩＧなどが含む制御情報は、Ｄａｔａ部分を復調するために必要となる情報であるから、以下ではＬ−ＳＩＧなどが含む制御情報を物理層ヘッダ（ＰＨＹヘッダ）とも記載する。
【００３５】
フレーム構成部１０３２が生成する送信フレームは、いくつかのフレームタイプに分類される。例えば、フレーム構成部１０３２は、装置間の接続状態などを管理するマネージメントフレーム、装置間の通信状態を管理するコントロールフレーム、および実際の送信データを含むデータフレームの三つのフレームタイプの送信フレームを生成することができる。フレーム構成部１０３２は、生成する送信フレームが属するフレームタイプを示す情報を、Ｄａｔａ部分で送信する媒体アクセス制御層ヘッダ（ＭＡＣヘッダ）に含めることができる。
【００３６】
ＡＰ１は、マネージメントフレームとして、自装置の識別番号等を示すビーコンフレームをＢＳＳ内に周期的に報知することができる。各ＳＴＡは、該ビーコンフレームを受信することで、ＡＰ１の存在を把握することができる。
【００３７】
図５は本実施形態に係るＡＰ１が生成するビーコンフレームが含む情報の一例を示す図である。ビーコンフレームは、フレームタイプや、送信元アドレスなどを含むＭＡＣヘッダと、実際のデータを含むフレームボディ（Frame body）ならびにフレームに誤りがないかをどうかをチェックするフレーム検査部（Frame check sequence：ＦＣＳ）で構成されている。本実施形態に係るＡＰ１が生成するビーコンフレームのフレームボディには、レガシー端末であるＳＴＡ３も受信可能な既存のビーコンフレーム（レガシービーコンフレーム）も含んでいる、ビーコンが送信される周期（Beacon interval）やＡＰ１を識別する情報（Service set identifier(SSID)等）を記載するフィールド（Field）が含まれる。本実施形態に係るＡＰ１が生成するビーコンフレームのフレームボディには、更にＳＴＡ２がキャリアセンスを行なう際に使用するクリアチャネル評価（Clear channel assessment：ＣＣＡ）に関する情報を記載するフィールド（CCAフィールド）が含まれる。
【００３８】
本実施形態に係るＡＰ１は、ＳＴＡ２に対して、レガシー端末装置であるＳＴＡ３とは異なるＣＣＡレベルでのキャリアセンスを指示することが可能である。例えば、ＡＰ１はビーコンフレームのＣＣＡフィールドにＣＣＡレベルの値を直接記載することができる。ＳＴＡ２は、該ビーコンフレームを受信し、該ＣＣＡフィールドに記載のＣＣＡレベルを読み取ることで、該ビーコンフレームを送信したＡＰ１が管理する該ＢＳＳ内において、ＳＴＡ２が使用可能なＣＣＡレベルを把握することが可能となる。一方、レガシー端末装置であるＳＴＡ３は当該ＣＣＡフィールドを読み取ることはできないから、既存のＣＣＡレベルに基づいて、通信を行なうことになる。以下では、ＳＴＡ３が用いるＣＣＡレベルをレガシーＣＣＡレベルと記載する。そして、特に説明がない限り、単にＣＣＡレベルと記載した場合や、可変ＣＣＡレベルと記載した場合は、本発明が適用されたＳＴＡ２やＡＰ１が用いることが可能なＣＣＡレベルを指すものとする。また、ＳＴＡ２のみが用いることが可能なＣＣＡレベルを第１のＣＣＡレベル、レガシーＣＣＡレベルを第２のＣＣＡレベルとも記載する。
【００３９】
また、ＡＰ１はＣＣＡフィールドに、レガシーＣＣＡレベルと、可変ＣＣＡレベルの差（ＣＣＡオフセット）を記載することも可能である。
【００４０】
また、ＳＴＡ２は予めレガシーＣＣＡレベルとは異なるＣＣＡレベルを可変ＣＣＡレベルとして少なくとも一つ把握しておき、ＡＰ１は、ビーコンフレームにて、レガシーＣＣＡレベルとは異なる可変ＣＣＡレベルを使用することを、ＳＴＡ２にシグナリングすることができる。この場合、ＣＣＡフィールドには、可変ＣＣＡレベルを用いるか否かを示す１ビットの情報が記載されることになる。
【００４１】
なお、ＡＰ１は、以上の情報をビーコンフレーム以外のマネージメントフレームでシグナリングすることも可能である。また、ＡＰ１はＣＣＡレベルに関する情報を、特定タイプの送信フレームでシグナリングするのではなく、例えば送信フレームのＰＨＹヘッダに当該情報（例えばＣＣＡレベルやＣＣＡオフセット）を含めることも可能である。
【００４２】
なお、ＡＰ１は、必ずしもＳＴＡ２にレガシーＣＣＡレベルとは異なるＣＣＡレベルの利用指示をシグナリングする必要はない。例えば、ＡＰ１に接続している装置が殆どＳＴＡ２であったり、ＡＰ１が送信する信号のタイプ（種類）の殆どが、本発明が適用されたＳＴＡ２宛ての信号である場合や、ＡＰ１が受信する信号のタイプの殆どが、本発明が適用されたＳＴＡ２より受信された信号である場合、ＡＰ１は、ＳＴＡ２に対して、レガシーＣＣＡレベルをシグナリングしても構わないし、ＣＣＡレベルの通知自体を止めても良い。
【００４３】
無線送信部１０３４は、フレーム構成部１０３２が生成するベースバンド信号を無線周波数（Radio frequency(RF)）帯の信号に変換する処理を行なう。無線送信部１０３４が行なう処理には、デジタル・アナログ変換、フィルタリング、ベースバンド帯からＲＦ帯への周波数変換等が含まれる。
【００４４】
アンテナ１０５は、送信部１０３が生成した信号を、各ＳＴＡに対して送信する。
【００４５】
ＡＰ１は、各ＳＴＡから送信された信号を受信する機能も備える。アンテナ１０５は、各ＳＴＡから送信された信号を受信し、受信部１０４に出力する。
【００４６】
受信部１０４は、物理チャネル信号復調部１０４１と無線受信部１０４２を備える。無線受信部１０４２は、アンテナ１０５から入力されたＲＦ帯の信号をベースバンド帯の信号に変換する。無線受信部１０４２が行なう処理には、ＲＦ帯からベースバンド帯への周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等が含まれる。また、受信部１０４が行なう処理には、特定の周波数バンドにおいて周辺の干渉を測定し、該周波数バンドを確保する（キャリアセンス）機能が含まれていても良い。
【００４７】
物理チャネル信号復調部１０４１は、無線受信部１０４２が出力するベースバンド帯の信号を復調する。物理チャネル信号復調部１０４１が復調する信号は、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３が上り回線（上りリンク）で送信する信号であり、そのフレーム構成は、フレーム構成部１０３２が生成するデータフレームと同様である。よって、物理チャネル信号復調部１０４１は、データフレームの制御チャネルで送信される制御情報に基づいて、データチャネルより上りリンクデータを復調することができる。また、物理チャネル信号復調部１０４１には、キャリアセンス機能が含まれていても良い。
【００４８】
図６は、本実施形態に係るＳＴＡ２の一構成例を示すブロック図である。図６に示すように、ＳＴＡ２は、上位層部２０１と、制御部２０２と、送信部２０３と、受信部２０４と、アンテナ２０５を備える。
【００４９】
上位層部２０１は、ＭＡＣ層等の処理を行う。また、上位層部２０１は、送信部２０３と、受信部２０４の制御を行なうための情報を生成し、制御部２０２に出力する。
【００５０】
アンテナ２０５は、ＡＰ１が送信した信号を受信し、受信部２０４に出力する。
【００５１】
受信部２０４は、物理チャネル信号復調部２０４１と制御情報モニタリング部２０４２と無線受信部２０４３を備える。無線受信部２０４３は、アンテナ２０５から入力されたＲＦ帯の信号をベースバンド帯の信号に変換する。無線受信部２０４３が行なう処理には、ＲＦ帯からベースバンド帯への周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等が含まれる。
【００５２】
制御情報モニタリング部２０４２は、無線受信部２０４３が出力するベースバンド帯の信号からＡＰ１が送信する送信フレームのＰＨＹヘッダ（例えばL-SIGやVHT-SIG-A）に記載されている情報を読み取り、物理チャネル信号復調部２０４１に入力する。
【００５３】
物理チャネル信号復調部２０４１は、制御情報モニタリング部２０４２が取得した制御情報に基づいて、ＡＰ１が送信した送信フレームを復調し、復調結果を、制御部２０２を介して、上位層部２０１に入力する。
【００５４】
上位層部２０１は、物理チャネル信号復調部２０４１が復調したデータを、ＭＡＣ層、ＬＬＣ（Logical Link Control）層およびトランスポート層で、それぞれ解釈する。上位層部２０１のＭＡＣ層の処理として、ＡＰ１が送信した送信フレームから、ＣＣＡレベルに関する情報を取得できる。例えば、上位層部２０１はＡＰ１が送信した送信フレームが、ビーコンフレームであると解釈した場合、該ビーコンフレームのＣＣＡフィールドに記載されているＣＣＡレベルを取得することが可能である。取得したＣＣＡレベルは、制御部２０２を介して受信部２０４３に入力される。
【００５５】
受信部２０４が行なう処理には、特定の周波数バンドにおいて周辺の干渉を測定（キャリアセンス）し、該周波数バンドを確保する機能が含まれていても良い。
【００５６】
ＳＴＡ２は、信号を送信する機能も備える。アンテナ２０５は、送信部２０３が生成したＲＦ帯の信号を、ＡＰ１に対して送信する。
【００５７】
送信部２０３は、物理チャネル信号生成部２０３１と、無線送信部２０３２を備える。物理チャネル信号生成部２０３１は、ＳＴＡ２がＡＰ１に送信するベースバンド帯の信号を生成する。物理チャネル信号生成部２０３１が生成する信号は、ＡＰ１のフレーム構成部１０３２が生成する送信フレームと同様の構成である。
【００５８】
無線送信部２０３２は、物理チャネル信号生成部２０３１が生成したベースバンド帯の信号をＲＦ帯の信号に変換する。無線送信部２０３２が行なう処理には、デジタル・アナログ変換、フィルタリング、ベースバンド帯からＲＦ帯への周波数変換等が含まれる。
【００５９】
ここで、ＳＴＡ２はＣＳＭＡ／ＣＡに基づいてＡＰ１と接続しているから、送信部２０３の送信処理に先立って、受信部２０４がキャリアセンスを行なう。受信部２０４がある周波数バンドに対してキャリアセンスをした結果、該周波数バンドを確保可能と判断した場合、送信部２０３は送信処理を開始可能である。
【００６０】
受信部２０４は、上位層部２０１より通知されるＣＣＡレベルに基づいてキャリアセンスを行なうことができる。例えば、受信部２０４の無線受信部２０４３が受信した信号の電力が、該ＣＣＡレベルより大きい場合は、受信部２０４は、当該周波数バンドを確保不能と判断する。一方で、受信部２０４の無線受信部２０４３が受信した信号の電力が、該ＣＣＡレベルより小さい場合は、受信部２０４は、当該周波数バンドを確保可能と判断可能である。よって、受信部２０４が用いるＣＣＡレベルが高ければ高いほど、ＳＴＡ２の通信機会は大幅に増加する。
【００６１】
一方で、通信システムが備えるＳＴＡ２の数が多く、そして各ＳＴＡ２が用いるＣＣＡレベルが高い場合、各ＳＴＡ２が受信する信号には多くの干渉が含まれることになるから、ＳＴＡ２が送信する送信フレームの受信品質は低下してしまう。よって、ＡＰ１やＳＴＡ２の物理チャネル信号生成部１０３１および２０３１は、予め受信品質が低下することを見越して、変調レベルの低いデータ変調方式や、符号化率の低い誤り訂正符号を用いることができる。
【００６２】
また、受信部２０４は、受信した信号のタイプ（種類）に応じて、ＣＣＡレベルを変更しても構わない。例えば、受信部２０４が受信した信号が、本発明が適用された他のＳＴＡ２より送信された送信フレームと判断した場合のみ、ＡＰ１より通知されたＣＣＡレベルでキャリアセンスを行なうことができる。一方で、受信部２０４は、受信した信号が、レガシー端末装置である他のＳＴＡ３より送信された送信フレームと判断した場合、レガシーＣＣＡレベルでキャリアセンスを行なうことができる。
【００６３】
また、受信部２０４は、受信した信号の頻度（ヒストグラム）に応じて、ＣＣＡレベルを変更しても構わない、例えば、一定期間の間に受信部２０４が受信している信号の殆どが、本発明が適用された他のＳＴＡ２より送信された送信フレームであった場合、受信部２０４は、ＡＰ１より通知されたＣＣＡレベルでキャリアセンスを行なうことが可能である。一方で、一定期間の間に受信部２０４が受信している信号の殆どが、本発明が適用されないＳＴＡ３より送信された送信フレームであった場合、受信部２０４は、レガシーＣＣＡレベルでキャリアセンスを行なうことが可能である。なお、ＳＴＡ２は、上述したヒストグラムに関する情報を、ＡＰ１からシグナリングされることも可能である。
【００６４】
図７は本実施形態に係る通信の流れを示す図である。初めに時刻ｔ０においては、ＢＳＳ内に何かしらの干渉が発生しているものとする。ただし、該干渉の電力は、ＡＰ１がビーコンフレームのＣＣＡフィールドでＳＴＡ２に通知しているＣＣＡレベルよりも低い一方で、ＳＴＡ３が使用するレガシーＣＣＡレベルよりは高いものとする。
【００６５】
時刻ｔ０において、ＳＴＡ３に送信トラフィックが発生するが、ＳＴＡ３はキャリアセンスによって、レガシーＣＣＡレベル以上の干渉を観測するから通信機会を得ることはできない。一方で、ＳＴＡ２は、時刻ｔ１においてトラフィックが発生し、ＳＴＡ２の受信部２０４は、キャリアセンスによって、ＣＣＡレベル以上の干渉は無いものと判断可能であるから、ＳＴＡ２は通信機会を得ることができ、後述するランダムバックオフ時間などの待ち時間を経て、時刻ｔ２に実際に送信フレームを送信できる。
【００６６】
ＳＴＡ３は時刻ｔ２にＳＴＡ２が送信した送信フレームのＰＨＹヘッダに記載されたフレーム長に関する情報等から、ＳＴＡ２が送信に要する期間（ｔ２〜ｔ３）を把握することができるから、ＳＴＡ３は、その期間をＮＡＶ（Network allocation vector）の期間として設定し、その期間は送信開始を試みない。
【００６７】
ＳＴＡ２の送信が終了したあと（時刻ｔ３）、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３は送信フレームに優先順位を与えるフレーム送信待機時間であるＩＦＳ期間、およびパケット衝突を回避するためのランダムバックオフ時間であるＣＷ期間だけ待機する。両期間が最も短いＳＴＡ２またはＳＴＡ３に、通信機会が与えられる。ここで、もしＳＴＡ２がＳＴＡ３と同じフレーム送信待機時間を用いてしまうと、ＳＴＡ２は、ＡＰ１から通知されるＣＣＡレベルを用いてキャリアセンスを行なうことができるから、ＳＴＡ２が使用可能なＣＣＡレベルが、レガシー端末であるＳＴＡ３が用いるレガシーＣＣＡレベルよりも高い場合、ＳＴＡ３の通信機会は、ＳＴＡ２の通信機会よりも著しく低下してしまう。
【００６８】
そこで、本実施形態に係るＳＴＡ２は、ＡＰ１から通知されるＣＣＡレベルを用いてキャリアセンスを行なう場合には、既存のＳＴＡ３よりも長いフレーム送信待機時間を使って通信機会を獲得する。例えば、ＳＴＡ３であればＤＩＦＳを用いて送信するフレームタイプの送信フレームをＳＴＡ２が送信する場合、ＳＴＡ２はＤＩＦＳよりも長いＩＦＳ（図７中ではXIFSと記載）を用いて通信機会を獲得すればよい。このように制御することで、ＳＴＡ２とＳＴＡ３の通信機会の不公平性を回避することができる。
【００６９】
本実施形態が対象とする通信システムにおいて、ＸＩＦＳは何かに限定されるものではない。ＳＴＡ２はある一定値のＸＩＦＳをＤＩＦＳの代わりに用いて通信を行なうことができる。また、ＡＰ１やＳＴＡ２は、ＡＰ１がＣＣＡフィールドで通知するＣＣＡに基づいて、ＸＩＦＳの値を決定しても良い。例えば、ＳＴＡ２は、ＣＣＡレベルに基づいて決定される期間（ＩＦＳオフセット）をＤＩＦＳに加算した期間をＸＩＦＳとして用いても構わない。
【００７０】
また、ＳＴＡ２は、自装置の送信のすべてに対してＸＩＦＳを用いなくても構わない。例えば、ＳＴＡ２は、レガシー端末装置であるＳＴＡ３であればＤＩＦＳやＡＩＦＳ（Arbitration interframe space）を用いるようフレームタイプの送信フレームを送信する場合にのみＸＩＦＳを用いて通信を行ない、ＳＴＡ３がＳＩＦＳを用いるようなフレームタイプの送信フレームを送信する場合には、レガシー端末装置と同様にＳＩＦＳを用いることができる。
【００７１】
また、本実施形態が対象とする通信システムは、送信フレームに優先順位を与えるためにＩＦＳを複数準備することができる。例えば、本実施形態が対象とする通信システムは、レガシーＣＣＡレベルとは異なるＣＣＡレベルに基づいて通信を行なう場合に使用するＩＦＳを新たにＸＩＦＳとして定義することができる。この場合、ＳＴＡ２は、レガシーＣＣＡレベルより高いＣＣＡレベルによるキャリアセンスによって通信機会を得た場合、フレーム送信待機時間としてＸＩＦＳを用いれば良い。一方、ＳＴＡ２がレガシーＣＣＡレベルによるキャリアセンスによって通信機会を得た場合、フレーム送信待機時間として従来のＩＦＳを用いれば良い。
【００７２】
また、ＡＰ１は、ＣＣＡレベルと同様に、ＸＩＦＳに関する情報（XIFSの期間そのものや、IFSオフセットの値）を、ビーコンフレームなどのマネージメントフレームや、送信フレームのＰＨＹヘッダを用いて、ＳＴＡ２にシグナリングすることも可能である。
【００７３】
また、本実施形態が対象とする通信システムは、レガシーＣＣＡレベルよりも低いＣＣＡレベルを新たに定義することが可能である。この場合、例えばレガシー端末装置であるＳＴＡ３であればＤＩＦＳを用いて送信するフレームタイプの送信フレームをＳＴＡ２が送信する場合、ＳＴＡ２は常に、ＤＩＦＳよりも短いＸＩＦＳを用いて通信を行なうことが可能である。
【００７４】
以上説明してきたＡＰ１およびＳＴＡ２によれば、ＡＰ１およびＳＴＡ２は、既存のＳＴＡ３よりも高いＣＣＡレベルに基づいた通信を行なう一方で、既存のＳＴＡ３の通信機会も確保可能な通信システムが可能となるから、通信システムのシステムスループットを大幅に改善可能である。
【００７５】
［２．第２の実施形態］
本実施形態においては、キャリアセンスに使用するＣＣＡレベルがＡＰからの指示等に応じて変更可能なＳＴＡが、該ＣＣＡレベルに応じて、送信待機時間に含まれるランダムバックオフ時間を変更する。
【００７６】
本実施形態が対象とする通信システムの概要、ＡＰ１およびＳＴＡ２の構成は、実施形態１と同様であるから説明は省略する。実施形態１と異なるのは、ＳＴＡ２の送信開始に関する信号処理である。
【００７７】
図８は本実施形態に係る通信の流れを示す図である。図７と同様に、初めに時刻ｔ０においては、ＢＳＳ内に何かしらの干渉が発生しているものとする。ただし、該干渉の電力は、ＡＰ１がビーコンフレームのＣＣＡフィールドでＳＴＡ２に通知しているＣＣＡレベルよりも低い一方で、ＳＴＡ３が使用するレガシーＣＣＡレベルよりは高いものとする。
【００７８】
時刻ｔ３までのＢＳＳ内の状況、並びにＳＴＡ２およびＳＴＡ３の信号処理は図７と同様であるから説明は省略する。時刻ｔ３において、ＳＴＡ２の送信フレームの送信が終了するから、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３はフレーム送信待機時間であるＩＦＳとパケット衝突を回避するためのランダムバックオフ時間であるＣＷだけ待機する。第１の実施形態では、レガシーＣＣＡレベルを用いるレガシー端末であるＳＴＡ３の通信機会を確保するために、ＳＴＡ２はＳＴＡ３が用いるＩＦＳよりも長い期間をもつＩＦＳを用いていた。
【００７９】
本実施形態に係るＳＴＡ２は、ＩＦＳはレガシー端末装置であるＳＴＡ３と同じＩＦＳ（図８中ではDIFS）を用いる。そして、ＳＴＡ２はＳＴＡ３とは異なるＣＷ（図８中ではXCWと記載）を用いることで、ＳＴＡ３の通信機会を確保する。ＳＴＡ２とＳＴＡ３とで、同じＩＦＳを用いることで、ＳＴＡ２とＳＴＡ３は、送信フレームの種類に応じた優先度を等しくすることが可能である。
【００８０】
ＣＷはＳＴＡ同士のパケット送信が衝突することを防ぐために用いられる。例えば、各ＳＴＡは、ＡＰ１との通信に用いる伝送方式や、ＡＰ１からの報知情報（例えばビーコンフレームで送信される情報）に基づいて、所定の数値（ＣＷｍａｘ）を取得する。そして、各ＳＴＡが１からＣＷｍａｘの間の数値（ＣＷカウンタ）をランダムに一つ選択する。各ＳＴＡはＣＷカウンタに基づいて決まる期間（例えばＣＷカウンタ×マイクロ秒など）だけ送信を待機することで、他のＳＴＡとの間で送信フレームが衝突する可能性を低減できる。もしＣＷｍａｘが大きいＳＴＡが存在すれば、該ＳＴＡは、他のＳＴＡに対して通信機会が減少することになる。
【００８１】
そこで、本実施形態にかかるＳＴＡ２は、受信部２０４が用いるＣＣＡレベルに応じてＣＷｍａｘを変更することができる。ＣＷｍａｘの変更方法は何かに限定されるものではないが、ＳＴＡ２はレガシー端末装置であるＳＴＡ３が用いるＣＷｍａｘにＣＣＡレベルに基づいて決まる値を加算することで得られる値をＣＷｍａｘとしたＣＷを用いることができる。例えば、ＳＴＡ２のＣＣＡレベルが、レガシーＣＣＡレベルよりもＸｄＢｍだけ高いのであれば、ＳＴＡ３が用いるＣＷｍａｘに対して、ＳＴＡ２はＣＷｍａｘ＋ＸをＣＷｍａｘとして用いることが可能である。
【００８２】
ＳＴＡ２は、ＣＷｍａｘの算出方法を予め把握しておくことができる。また、ＡＰ１は、ＭＡＣ層のデータや、送信フレームのＰＨＹヘッダを用いて、ＣＷｍａｘの値に関する情報を、ＳＴＡ２にシグナリングしても構わない。
【００８３】
以上説明してきたＡＰ１およびＳＴＡ２によれば、ＡＰ１およびＳＴＡ２は、既存のＳＴＡ３よりも高いＣＣＡレベルに基づいた通信を行なう一方で、既存のＳＴＡ３の通信機会も確保可能な通信システムが可能となるから、通信システムのシステムスループットを大幅に改善可能である。
【００８４】
［３．全実施形態共通］
本発明に係るＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
【００８５】
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態におけるＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。ＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。
【００８６】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【００８７】
なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本願発明のＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３は、移動局装置への適用に限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型の電子機器、たとえば、ＡＶ機器、キッチン機器、掃除・洗濯機器、空調機器、オフィス機器、自動販売機、その他生活機器などに適用出来ることは言うまでもない。
【００８８】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、無線送信装置、無線受信装置、通信システムおよび通信方法に用いて好適である。
【符号の説明】
【００９０】
１  ＡＰ
２、２−１、２−２、２−３、２−４、３、３−１、３−２、３−３、３−４  ＳＴＡ
１０１、２０１  上位層部
１０２、２０２  制御部
１０３、２０３  送信部
１０４、２０４  受信部
１０５、２０５  アンテナ
１０３１、２０３１  物理チャネル信号生成部
１０３２  フレーム構成部
１０３３  制御信号生成部
１０３４、２０３２  無線送信部
１０４１、２０４１  物理チャネル信号復調部
１０４２、２０４３  無線受信部
２０４２  制御情報モニタリング部
【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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