JP2008160551A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信システムのスループットの向上を図る無線通信装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一形態の無線通信装置は、複数のＭＡＣフレームを集約した集約フレームを生成する集約フレーム生成手段（３２２）と、前記集約フレーム生成手段で生成された集約フレームを宛先装置へ送信する送信手段（３１１）と、前記集約フレーム内の各ＭＡＣフレームを受信できたか否かを示す情報を含む送達確認応答フレームを、前記宛先装置から受信する受信手段（３１２）と、前記送達確認応答フレームの受信を待機している時間を計測する時間計測手段（３２６）と、前記時間計測手段で計測された時間が所定時間に達した後、前記受信手段が前記送達確認応答フレームを受信していない場合、前記宛先装置へ前記集約フレームを再送するか前記送達確認応答フレームを要求する送達確認要求フレームを送信するかを選択する選択手段（３２４）と、から構成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、無線通信装置に関する。

複数の無線通信装置が同一の媒体を共有して通信を行う無線通信システムにおいて、各無線通信装置がフレームの送信を行う前にキャリアセンスを行い、無線チャネルの使用状況を確認する方式が知られている。このキャリアセンスを行うことにより、ある無線通信装置が送信している間、それ以外の無線通信装置が送信待機をすることによって、フレームの衝突をできるだけ回避することが可能になる。

例えば、このキャリアセンスを行う無線通信システムに対して、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１規格がある。このＩＥＥＥ８０２．１１規格では、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ、媒体アクセス制御）層のプロトコルおよび物理層のプロトコルが規定される。媒体アクセス制御は、複数の通信装置が媒体にどのようなタイミングで通信データを送信すればよいかを制御する技術である。物理層には、通信のデータ伝送速度や無線周波数帯域等に関する規定がある。

ＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮシステムでは２．４ＧＨｚ帯を用いており、最大データ伝送速度が２Ｍｂｐｓであった。これまで物理層におけるプロトコルを主に変更することにより、データ伝送速度の高速化を実現してきた。現在では、２．４ＧＨｚ帯においてはＩＥＥＥ８０２．１１ｇ（２００３年成立）、５ＧＨｚ帯においてはＩＥＥＥ８０２．１１ａ（１９９９年成立）の無線ＬＡＮ標準規格が存在し、最大データ伝送速度はどちらも５４Ｍｂｐｓである。そして、さらに高速化を実現する無線ＬＡＮ標準規格を目指すために、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおいてＭＡＣ層および物理層に関する検討が進められている。

無線ＬＡＮシステムにおいて、ＭＡＣ層でのスループットを向上させる技術として、複数のＭＡＣフレームを１つのフレームに集約して送信するＦｒａｍｅ・Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎがある。非特許文献１では、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおいて検討されているＭＡＣ層技術について言及しており、Ｆｒａｍｅ・Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎを用いた通信方法が記載されている。

従来、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定されるＭＡＣ層では、それぞれのＭＡＣフレームが個別に送信されていた。Ｆｒａｍｅ・Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎでは、複数のＭＡＣフレームを連結することにより、１つの長いＭＡＣフレームとして物理層へ転送し、変調処理を施し送信する。この方法によって、送信されるフレーム間の時間間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）と、物理層ヘッダの送信時間を削減することが可能となる。

複数のＭＡＣフレームを集約したＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信元無線通信装置が宛先無線通信装置へ送信する無線通信システムでは、宛先無線通信装置は規定時間内に送達確認応答フレームを送信する。この送達確認応答フレームには、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレーム内の各ＭＡＣフレームを宛先無線通信装置が受信できたか否かを示す情報が含まれる。

従来の無線通信システムにおいて、送信元無線通信装置がＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信後、規定時間内に送達確認応答フレームを受信しなかった場合、送信したＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを再送するか、もしくは送達確認要求フレームを送信することにより、送達確認応答フレームを再度要求する仕組みがある。

しかしながら従来では、送信元無線通信装置が同じＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを再送すればよいか、送達確認要求フレームを送信すればよいかを判断する方法がなかった。したがって、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信後、規定時間内に送達確認応答フレームを受信しなかった場合、不適当なフレームを送信することで余分なフレーム交換が生じ、効率が悪かった。また、余分なフレームを送信することになり、無線通信装置の消費電力を増大させる原因となっていた。
Ａｄｒｉａｎ Ｓｔｅｐｈｅｎｓ， ｅｔ ａｌ． ，"Ｊｏｉｎｔ Ｐｒｏｐｏｓａｌ： Ｈｉｇｈ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ８０２．１１ Ｓｔａｎｄａｒｄ： ＭＡＣ"， ＩＥＥＥ ８０２．１１−０５／１０９５ｒ５， ２００６年１月．

本発明の目的は、無線通信システムのスループットの向上を図る無線通信装置を提供することにある。

本発明の一形態の無線通信装置は、複数のＭＡＣフレームを集約した集約フレームを生成する集約フレーム生成手段と、前記集約フレーム生成手段で生成された集約フレームを宛先装置へ送信する送信手段と、前記集約フレーム内の各ＭＡＣフレームを受信できたか否かを示す情報を含む送達確認応答フレームを、前記宛先装置から受信する受信手段と、前記送達確認応答フレームの受信を待機している時間を計測する時間計測手段と、前記時間計測手段で計測された時間が所定時間に達した後、前記受信手段が前記送達確認応答フレームを受信していない場合、前記宛先装置へ前記集約フレームを再送するか前記送達確認応答フレームを要求する送達確認要求フレームを送信するかを選択する選択手段と、から構成されている。

本発明によれば、無線通信システムのスループットの向上を図る無線通信装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、送信元無線通信装置がＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを宛先無線通信装置へ送信後、規定時間内に送達確認応答フレームを受信しなかった場合、その規定時間内における受信状況から判断し、次に送信するフレームを選択する。送信元無線通信装置は、無線状況に応じて、同じＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを再送するか、もしくは送達確認応答フレームを送信するかを選択する。

図１は、本第１の実施の形態に係る無線通信システムであるＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮシステムの通信形態の例を示す図である。図１においては、１つの無線基地局１０１に複数の無線端末１０２，１０３が無線接続されている。この無線基地局と１つまたは複数の無線端末とから構成される単位を、ＩＥＥＥ８０２．１１ではＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）と称する。

図１は１つのＢＳＳ１０１から構成される無線通信システムであるが、図２に示すように複数のＢＳＳ（ＢＳＳ１，ＢＳＳ２）から構成されていてもよい。このような無線通信システムの形態を、ＩＥＥＥ８０２．１１ではＥＳＳ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）と称する。無線基地局２０１，２０２間はＤＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ）と称され、有線で接続されていてもよいし無線で接続されていてもよい。

本第１の実施の形態では、図１のような無線通信システムの構成をとり、同一のＢＳＳ内に存在する無線基地局１０１及び無線端末１０２がそれぞれ単一のアンテナを備えているが、複数のデータストリームを送受信可能な複数のアンテナをそれぞれ備えた無線基地局及び無線端末であってもよいし、複数のアンテナを備えた無線基地局と単一のアンテナを備えた無線端末とが混在するＢＳＳであってもよい。以上のような無線通信システムを例にして、以下に説明する。

図３は、本第１の実施の形態による無線通信システムに適用される無線通信装置の構成例を示す図である。

図３の無線通信装置３００は、無線チャネルを介して他の無線通信装置と通信する装置であり、無線通信を実現するための物理層における処理を行う物理層処理部３１０と、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層における処理を行うＭＡＣ層処理部３２０を備える。物理層処理部３１０及びＭＡＣ層処理部３２０は、アナログ回路またはデジタル回路等として実現してもよいし、ＣＰＵによって実行されるソフトウェア等により実現してもよい。物理層処理部３１０にはアンテナ３０１が接続されている。アンテナ３０１は実装される通信処理に応じて１本であってもよいし、２本以上であってもよい。

物理層処理部３１０は、実装される通信処理を実現するための物理層プロトコル処理を行う。その処理のために物理層処理部３１０は、ＭＡＣ層処理部３２０から転送されるフレームを無線チャネルへ送出するための送信部３１１と、アンテナ３０１から受信した無線信号を処理するための受信部３１２と、キャリアセンスを行うための無線キャリア検出部３１３とを備える。なお、実装される物理層プロトコルは１種類に限定されない。２種類以上の物理層プロトコルに対応可能なように構成されてもよい。

ＭＡＣ層処理部３２０は、実装される通信処理を実現するためのＭＡＣ層プロトコル処理を行う。ＭＡＣ層処理部３２０は、ＭＡＣフレームを集約するための集約フレーム生成部３２２と、送達確認応答フレームを要求するための送達確認要求フレームを生成する送達確認要求フレーム生成部３２３と、集約フレーム生成部３２２及び送達確認要求フレーム生成部３２３から出力されるフレームを選択するための送信フレーム選択部３２４と、物理層処理部３１０から転送されるフレームを解析するための受信フレーム解析部３２５と、応答フレームを受信するために待機する期間を計測する応答待ちタイマ３２６とを備える。

本第１の実施の形態は、図１に示すＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮシステムにおいて、無線基地局１０１が無線端末１０２にフレームを送信する場合を例として説明するが、逆に無線端末１０２が無線基地局１０１にフレームを送信する場合にも同様に適用できる。無線基地局１０１と無線端末１０２が通信をするために用いるフレームは、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）フレームでの制御フレームの一種でもよいし、管理フレームまたはデータフレームであってもよい。

本第１の実施の形態では、１つのＰＳＤＵ（ＰＬＣＰ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）に集約された複数のＭＡＣフレームを含むフレームを、ＰＰＤＵ（ＰＬＣＰ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）として送信する無線基地局１０１が、無線端末１０２からの送達確認応答フレームを受信できない場合における再送制御方法について説明する。なお、ＰＰＤＵはＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）ヘッダおよびＰＳＤＵを含む物理フレームである。

ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮシステムにおけるＭＡＣフレームの構成を図４に示す。ＭＡＣフレームは、受信処理に必要な情報を設定するＭＡＣ・Ｈｅａｄｅｒ部、フレームの種類に応じた情報（上位レイヤからのデータ等）が設定されるＦｒａｍｅ・Ｂｏｄｙ部、及びＭＡＣ・Ｈｅａｄｅｒ部とＦｒａｍｅ・Ｂｏｄｙ部が正常に受信できたか否かを判定するために用いるＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｏｄｅ）が設定されるＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）部から構成される。

ＭＡＣ・Ｈｅａｄｅｒ部には、フレームの種類に応じた値が設定されるＦｒａｍｅ・Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド、送信を抑制する期間（ＮＡＶ：Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）を示すＤｕｒａｔｉｏｎ／ＩＤフィールド、直接の送信先や最終宛先、送信元のＭＡＣアドレスを設定するＭＡＣアドレスフィールド（複数存在）、送信するデータのシーケンス番号や、フラグメント化した場合のＦｒａｇｍｅｎｔ番号を設定するＳｅｑｕｅｎｃｅ・Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド等が含まれる。なお、Ｆｒａｍｅ・Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドには、フレームの種類を示すＴｙｐｅフィールド、Ｓｕｂｔｙｐｅフィールドや、ＤＳ宛て（つまり、無線基地局宛て）かどうかを示すＴｏＤＳビット、ＤＳから（つまり、無線基地局から）送信されたかどうかを示すＦｒｏｍＤＳビットなどが含まれる。

また、単一のＰＳＤＵに複数のＭＡＣフレームが含まれるＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームの構成例を図５に示す。ＰＳＤＵフレームは、ｎ個（ｎは正の整数）のＳｕｂｆｒａｍｅが連結されたフレームとして構成される。各Ｓｕｂｆｒａｍｅは、Ｓｕｂｆｒａｍｅの境界を検出するためのＤｅｌｉｍｉｔｅｒフィールド、及びＭＡＣフレームから構成される。Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒフィールドには、現状は未使用とするReservedサブフィールドと、後続するＭＡＣフレームの長さを示す情報（Frame Lengthサブフィールド）と、ReservedサブフィールドおよびFrame Lengthサブフィールドの誤りを検出するためのＣＲＣサブフィールドと、このDelimiterフィールドがＤｅｌｉｍｉｔｅｒであることを識別するためのビット列が設定されるDelimiter Signatureサブフィールドとが含まれる。このように、各Subframe内の先頭にはDelimiterフィールドが存在し、それに含まれるFrame Lengthサブフィールドに設定された値を確認することで後続するＭＡＣフレームの長さを認識することができる。

無線基地局１０１が無線端末１０２へＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信し、そのＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）経過後に無線端末１０２からの送達確認応答フレームを受信するフレームシーケンス例を図６に示す。

ここで、ＳＩＦＳとは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格において最小のフレーム間隔である。図６では、無線基地局１０１がシーケンス番号として１番〜８番を設定した８個のＭＡＣフレームを集約して１つのＰＳＤＵとして送信する。無線端末１０２は、前記複数のＭＡＣフレームを集約したＰＳＤＵを受信した場合、各ＭＡＣフレームを正常に受信できたか否かを示す送達確認応答フレームを送信する。

この送達確認応答フレームには、Frame Controlフィールドと、Duration/IDフィールドと、宛先MACアドレスと、送信元MACアドレスと、始点シーケンス番号と、受信記録として０か１を設定する６４ビット固定長のビットマップフィールドが含まれる。ビットマップフィールドには、始点シーケンス番号を起点とする過去のＭＡＣフレームの受信記録を、フレームの先頭から０か１を設定することで通知する。ＭＡＣフレームを正常に受信した場合には、そのＭＡＣフレームのシーケンス番号に対応するビットマップフィールドのビット位置に１を設定し、正常に受信しなかった場合には、そのＭＡＣフレームのシーケンス番号に対応するビットマップフィールドのビット位置に０を設定する。

図６のシーケンスにおいて、無線端末１０２は、無線基地局１０１からの８個のＭＡＣフレームを全て正常に受信できた場合には、送達確認応答フレームに含まれる始点シーケンス番号を１に設定し、ビットマップフィールドには１１１１１１１１００…と設定する。この場合、無線端末１０２は８個のＭＡＣフレームしか受信成功していない。したがって、ビットマップフィールドの９ビット目から６４ビット目までのビットには０を設定する。

図７のシーケンス例では、無線端末１０２が受信した８個のＭＡＣフレームのうち、シーケンス番号が２、６、７番のＭＡＣフレームに対するＦＣＳチェックの結果、誤りが生じた場合を示す。この場合における送達確認応答フレームに含まれる始点シーケンス番号には１を設定し、ビットマップフィールドには１０１１１００１００…と設定する。この送達確認応答フレームを受信した無線基地局１０１は、シーケンス番号１、３、４、５、８番のＭＡＣフレームは送信に成功したと判断し、残りの２、６、７番のＭＡＣフレームに関しては送信に失敗したと認識する。そして、無線基地局１０１は２、６、７番のＭＡＣフレームを再送する処理を行う。

このように無線端末から送達確認応答フレームを正常に受信できた場合には、次に行うべき処理は明確である。しかし、送達確認応答フレームを正常に受信できなかった場合の制御方法は明確に規定されていない状況であった。本第１の実施の形態に従って制御する場合を以下に説明する。

以下、図８及び図９のフレームシーケンスと、図１０のフローチャートを用いて、無線基地局１０１が送達確認応答フレームを受信しなかった場合の通信制御方法を説明する。

図８及び図９のシーケンスは、どちらも無線基地局１０１が複数のＭＡＣフレームを集約したＰＳＤＵを無線端末１０２に送信し、送達確認応答フレームを要求しているシーケンスである。この２つのシーケンスの異なる点は、無線基地局１０１が最初にＰＳＤＵを送信した後の応答待ち時間中にキャリアセンスを行った結果、無線チャネルに電波を検出したか否かである。図８は電波を検出しなかった場合の再送シーケンスを示し、図９は電波を検出した場合の再送シーケンスを示す。

次に、図１０のフローチャートを基に無線基地局１０１の動作を説明する。まずステップＳ１０１で、無線基地局１０１は複数のＭＡＣフレームを集約し、１つのＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを生成する。次にステップＳ１０２で、無線基地局１０１は、そのＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを無線端末１０２へ送信する。Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信後、ステップＳ１０３で、無線基地局１０１は応答待ち時間（Ｒｓｐ＿Ｔｉｍｅ）だけ送信を待機する。ただし、無線基地局１０１はこのＲｓｐ＿Ｔｉｍｅ期間でキャリアセンスを行う。

キャリアセンスの結果、ステップＳ１０４で、Ｒｓｐ＿Ｔｉｍｅ期間に無線チャネルに電波を検出しなかった場合（これをＩｄｌｅ状態という）、例えば所定のしきい値（例えば−６２ｄＢｍ）以上の電力レベルの無線信号を検出しなかった場合には、無線基地局１０１はＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームの再送処理を行う。この場合、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを再送する前に、ステップＳ１０５で、再送制限回数Ｎ（Ｎは０以上の整数、例えば４〜７）が０よりも大きいか否かを判定する。

再送制限回数Ｎが０よりも大きい場合には、ステップＳ１０６で、無線基地局１０１は同じＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを再送する。そしてステップＳ１０７で、Ｎを１だけ減算し、ステップＳ１０３で、応答待ち時間だけ送信を待機する。

したがって無線基地局１０１は、応答待ち時間の間、無線チャネルがＩｄｌｅ状態である場合には、ステップＳ１０３からステップＳ１０７までの処理を再送制限回数Ｎが０になるまで繰り返す。再送制限回数Ｎが０になった場合には、そのＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームの送信は中止される。

ステップＳ１０４においてＮｏと判定した場合、つまり、無線基地局１０１がそのＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを無線端末１０２へ送信した後、Ｒｓｐ＿Ｔｉｍｅ期間でキャリアセンスを行った結果、無線チャネルに電波を検出した場合（これをＢｕｓｙ状態という）、例えば所定のしきい値（例えば−６２ｄＢｍ）以上の電力レベルの無線信号を検出した場合には、ステップＳ１０８で、その電波が送達確認応答フレームか否かの判定を行う。

ステップＳ１０８において、送達確認応答フレームを正常に受信しなかったと判定した場合には、無線基地局１０１は送達確認要求フレームを送信する。なお、ここで無線チャネルに電波を検出したが送達確認応答フレームを正常に受信しなかった場合とは、ＭＡＣフレームに付加されたＦＣＳチェックの結果、誤りが検出された場合や、ＦＣＳチェックの結果、誤りが検出されなかったが送達確認応答フレーム以外のＭＡＣフレームである場合や、電波を検出したがＩＥＥＥ８０２．１１で規定される物理フレームであると認識されなかった場合を意味する。この場合、無線基地局１０１は、送達確認要求フレームを送信する前に、ステップＳ１０９で、再送制限回数Ｍ（Ｍは０以上の整数、例えば４〜７）が０よりも大きいか否かを判定する。

再送制限回数Ｍが０よりも大きい場合には、ステップＳ１１０で、無線基地局１０１は送達確認要求フレームを送信する。そしてステップＳ１１１で、Ｍを１だけ減算し、ステップＳ１１２で、Ｒｓｐ＿Ｔｉｍｅ時間だけ送信を待機する。

したがって、無線基地局１０１は、送達確認要求フレームを送信した後、送達確認応答フレームを受信できない場合には、ステップＳ１０８からステップＳ１１２までの処理を再送制限回数Ｍが０になるまで繰り返す。再送制限回数Ｍが０になった場合には、その送達確認要求フレームの送信は中止される。

なお、ステップＳ１０８において送達確認応答フレームを正しく受信した場合には、無線基地局１０１は、受信した送達確認応答フレームに含まれるＭＡＣヘッダ、始点シーケンス番号、及びビットマップフィールド等を確認し、ステップＳ１１３で、ＭＡＣフレームの送信が成功したか否かを確認する。ＭＡＣフレームの送信が全て成功した場合には、この送信処理は終了する。送信に失敗したＭＡＣフレームが確認された場合には、ステップＳ１１４で、無線基地局１０１は送信に失敗したＭＡＣフレームの再送処理を行うことになる。

図８に示すシーケンスでは、図１０のフローチャートにおけるステップＳ１０１からステップＳ１０７までの送信処理が実行される。このシーケンスでは、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを無線基地局１０１から送信した後、無線チャネルがＩｄｌｅ状態であったことから、無線端末１０２はＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを全く受信できなかったと考えられる。そのような場合には、送達確認応答フレームを要求するだけの送達確認要求フレームを無線基地局１０１から送信するのではなく、同じＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを再送することで、無線端末１０２にＭＡＣフレームを送信すると共に、送達確認応答フレームを要求する方が効率が良い。

また、図９に示すシーケンスでは、図１０のフローチャートにおけるステップＳ１０１からステップＳ１０４と、ステップＳ１０８からステップＳ１１２までの送信処理が実行される。このシーケンスでは、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを無線基地局１０１から送信した後、無線チャネルがＢｕｓｙ状態であったことから、無線端末１０２はＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを受信でき、送達確認応答フレームを送信したが、無線環境の状況により無線基地局１０１が送達確認応答フレームを正しく認識できなかったと考えられる。そのような場合には、無線端末１０２はすでにＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを受信できているので、同じＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを再送することは余分な送信時間を消費することになる。したがって、無線基地局１０１が送達確認応答フレームを要求する送達確認要求フレームを送信し、送達確認応答フレームのビットマップフィールドを確認した後、再送が必要なＭＡＣフレームを再送する方が、余分な送信時間を削減することができる。

本第１の実施の形態によれば、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信後、応答待ち時間内に送達確認応答フレームを受信しなかった場合には、応答待ち時間における無線チャネルをキャリアセンスした情報に応じて、同じＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎを再送するか、送達確認要求フレームを送信するかを選択することにより、スループット性能の向上を実現することができ、余分なフレーム交換が生じることによる無線通信システム全体の効率の低下を防ぐことができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態に基づくものであり、第１の実施の形態との相違点を中心として以下に説明する。

本第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、図１における無線基地局１０１がＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信した後、応答待ち期間において無線チャネルがＩｄｌｅ状態であった場合、Ｎ回だけＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを再送した後に、Ｍ回だけ送達確認要求フレームを送信するように制御する点である。なお、無線通信装置の構成は図３と同じである。

本第２の実施の形態における送信制御を図１１のフローチャートに示す。

第１の実施の形態においては、無線基地局１０１がＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを再送する回数が制限回数に達した場合には、そのＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームの再送を中止するように制御していたが、もし宛先となる無線端末がＢＳＳ内から存在しなくなっていた場合には、余分なフレームの送信が続くことになり好ましくない。

そこで本第２の実施の形態では、無線基地局１０１は、ＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームをＮ回だけ再送した後に、送達確認要求フレームを送信するように切り替える。ここで、送達確認要求フレームはＭ回だけ送信するようにする。Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームのフレーム長と伝送レートに依存するが、多くの場合Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームの送信時間は、送達確認要求フレームの送信時間よりも長い。

したがって、以上のように送信するフレームをＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームから送達確認要求フレームに切り替えることにより、宛先無線端末がＢＳＳ内に存在しなかった場合に、余分なフレームを送信する時間を削減することが可能になる。

なお、この場合における各フレームの送信制限回数値の設定は運用方針によるが、第１の実施の形態におけるＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームの再送制限回数をＮ１回とし、本第２の実施の形態におけるＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームの再送制限回数と送達確認要求フレームの送信制限回数をそれぞれＮ２、Ｍ２回とすると、Ｎ１＝Ｎ２＋Ｍ２（Ｎ２＜Ｍ２）となるように設定してもよい。Ｎ２の値を適切な範囲で小さく設定することにより余分なＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームの送信時間を低減させることになる。

本第２の実施の形態によれば、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信後、応答待ち時間内に送達確認応答フレームを受信しなかった場合に同じＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを再送するとき、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームの再送回数を少なくし、その代わりに送達確認要求フレームを送信する。これにより、もし宛先無線端末がＢＳＳ内から存在しなくなっていた場合には、無駄なＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信してしまうことによる余分な時間を低減することができ、無線通信システム全体の効率の低下を防ぐことが可能になる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、第１の実施の形態に基づくものであり、第１の実施の形態との相違点を中心として下記に説明する。

本第３の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、図１における無線基地局１０１がＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信後、応答待ち期間において無線チャネルがＢｕｓｙ状態であった場合、新規の（シーケンス番号が先に進んだ）ＭＡＣフレームを集約したＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信する点である。

なお、無線通信装置の構成は図３と基本的に同様である。ただし、送達確認応答フレームを受信した場合に受信フレーム解析部３２５が抽出するビットマップフィールドのビット列に応じて、集約フレーム生成部３２２は、再送すべきＭＡＣフレームを集約したＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを生成するか、新規のＭＡＣフレームを集約したＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを生成するかを選択する。

第１の実施の形態においては、無線基地局１０１はそのＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを無線端末１０２へ送信後、Ｒｓｐ＿Ｔｉｍｅ期間でキャリアセンスを行った結果、無線チャネルがＢｕｓｙ状態であることを検出し、送達確認応答フレームを正常に受信しなかった場合には、送達確認要求フレームを送信する制御をしていたが、その代わりにさらに新規のＭＡＣフレームを送信してもよい。

このように制御することによって、無線基地局１０１は無線端末１０２に対して送達確認応答フレームを要求すると共に、シーケンス番号が先に進んだ最新のＭＡＣフレームを送信することができる。このような制御によって実現されるフレームシーケンス例を図１２に示す。

このシーケンスでは、無線基地局１０１がＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信後、無線チャネルがＢｕｓｙ状態であったことから、無線端末１０２が最初のＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを受信でき、送達確認応答フレームを送信したが、無線環境の状況により無線基地局１０１は送達確認応答フレームを正しく認識できなかったと考えられる。そのような場合には、無線端末１０２はすでに最初のＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを受信できているので、無線基地局１０１は送達確認応答フレームを要求すると共に、シーケンス番号がさらに先に進んだＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信することでスループットを向上させることができる。

もし、新規のＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信した後、また送達確認応答フレームを受信できなかった場合には、それよりもさらに新しいＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信してもよい。この場合、シーケンス番号をどの程度進めたＭＡＣフレームを送信するかについては、送信側で管理するフレームを格納するためのバッファ量によって決めても、受信側で管理するフレームバッファの量によって決めてもよい。また、送達確認応答フレームに設定できるビットマップフィールドの長さによって決めてもよい。以上のような制限値によってＭＡＣフレームのシーケンス番号を先に進められなくなった場合には、送達確認応答フレームを要求するために送達確認要求フレームを送信するように制御してもよい。

本第３の実施の形態によれば、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信後、応答待ち時間内に送達確認応答フレームを受信しなかった場合には、応答待ち時間において無線チャネルをキャリアセンスした結果がＢｕｓｙ状態であった場合には、シーケンス番号が先に進んだ最新のＭＡＣフレームを集約したＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを送信することにより、スループット性能の向上を実現することができる。

（第４の実施の形態）
ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ規格に対してサービス品質（ＱｏＳ：Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を向上させるために、ＭＡＣ層を拡張したＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格によれば、スループットを向上させる方法の１つとして、複数のフレームを最小のフレーム間隔（ＳＩＦＳという）で連続的に送信することができるチャネル使用期間（ＴＸＯＰ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ）が規定されている。ただし、ＴＸＯＰを獲得するためには、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されるバックオフ手順を行う必要がある。

バックオフ手順とは、各無線通信装置が規定の範囲内で一様に分布する乱数値を発生させ、一定期間ごとにキャリアセンスを行い、無線チャネルがＩｄｌｅ状態である場合には発生させた乱数値を減算していき、最初に０になった無線通信装置がフレームを送信することができる。このようにしてフレームが衝突する確率を低くしている。このように、ＴＸＯＰを獲得する前にバックオフ手順を行う必要があるため、同じ無線通信装置が連続してＴＸＯＰを獲得できるとは限らない。

無線端末１０２がＴＸＯＰを獲得し、ＰＳＤＵをＳＩＦＳ間隔で送信するシーケンス例を図１３に示す。図１３におけるシーケンス例では、無線端末１０２はＴＸＯＰの最後に送達確認応答フレームを受信している。このような場合では、ＴＸＯＰ毎に無線基地局１０１がどのシーケンス番号のＭＡＣフレームを受信できているかを確認することができる。

図１４におけるシーケンス例では、ＴＸＯＰ１において無線端末１０２が送達確認応答フレームを受信しなかった場合を示している。このとき、無線端末１０２がＴＸＯＰ２を獲得する前に他の無線端末がフレームを無線基地局１０１へ送信する可能性がある。そのような場合においては、無線基地局１０１は無線端末１０２から受信したフレームのシーケンス番号をリセットして、他の無線端末から受信したフレームのシーケンス番号に更新しているかもしれない。

図１４のように、無線端末１０２がＴＸＯＰ１において送達確認応答フレームを受信しなかった場合、ＴＸＯＰ１が終了した後のキャリアセンスの結果、無線チャネルがＢｕｓｙ状態であると無線端末１０２が判定したときには、他の無線端末がフレームを送信したかもしれない。もし無線基地局１０１が無線端末１０２から受信したフレームのシーケンス番号をリセットしてしまっていると、無線端末１０２は再送する必要があるＭＡＣフレームを認識するのが遅くなる可能性がある。

これを回避するために、無線端末１０２は、ＴＸＯＰ１の終了後に無線チャネルがＢｕｓｙ状態であることを検出したならば、ＴＸＯＰ２を獲得した直後に送達確認要求フレームを無線基地局１０１へ送信し、送達確認応答フレームを受信する。

このようにすることで、無線端末１０２は無線基地局１０１に対して、今までの受信記録を記憶しているかどうかを確認することができる。その確認の結果、無線基地局１０１がフレーム受信記録をリセットしていた場合には、無線端末１０２は送達確認を把握していないＭＡＣフレームから送信し直す処置を取ることができる。逆に、無線基地局１０１がフレーム受信記録を記憶していた場合には、無線端末１０２はその受信記録に応じた再送処理もしくは新規フレームの送信処理を行えばよい。

本第４の実施の形態によれば、無線端末は、あるＴＸＯＰにおいて送達確認応答フレームを受信せずにＴＸＯＰ１が終了し、そのＴＸＯＰ終了後のキャリアセンスの結果、無線チャネルがＢｕｓｙ状態であると判定した場合には、次に獲得したＴＸＯＰの最初で送達確認要求フレームを無線基地局へ送信し、送達確認応答フレームを受信する。

これにより無線端末は、無線基地局に対して今までの受信記録を記憶しているかどうかを早い段階で確認し、送達確認を把握していないＭＡＣフレームから送信し直す処置を取ることができるため、再送しなければならないＭＡＣフレームの再送が必要以上に遅延することを回避することができる。

以上のように本実施の形態によれば、複数のＭＡＣフレームを１つのフレームに集約するＦｒａｍｅ・Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ機能を用いた無線通信システムにおいて、送信元無線装置は、複数のＭＡＣフレームを集約したＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを宛先無線装置へ送信する。Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを受信した宛先無線装置は、送達確認応答フレームを生成し、それを送信元無線装置へ送信する。送達確認応答フレームには、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレーム内の各ＭＡＣフレームを宛先無線装置が受信できたか否かを示す情報が含まれる。

このような無線通信システムにおいて、送信元無線装置は、ある一定期間、送達確認応答フレームを受信しなかった場合、受信状況から推測した無線環境に応じて送信したＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを再送するか、もしくは送達確認要求フレームを送信することにより、送達確認応答フレームを要求することができる。

従来においては、前述した２つフレームのうちどちらを送信するかは規定されていなかった。しかし本実施の形態では、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレーム送信後の無線状況から判断し、適切なフレームを選択し送信することにより、無線通信システムのスループット性能の向上を実現することができる。

本発明は、上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。

第１の実施の形態に係る無線通信システムである無線ＬＡＮシステムの構成例を示す図。 第１の実施の形態に係る無線ＬＡＮシステムが別の無線ＬＡＮシステムと接続する場合の構成例を示す図。 第１の実施の形態による無線通信システムに適用される無線通信装置の構成例を示す図。 第１の実施の形態に係るＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮシステムで用いられる代表的なＭＡＣフレームの構成例を示す図。 第１の実施の形態に係る複数のＭＡＣフレームが１つのＰＳＤＵに集約される場合のフレーム構成例を示す図。 第１の実施の形態に係るフレームシーケンス例を示す図。 第１の実施の形態に係るＰＳＤＵ内のＭＡＣフレームに誤りが生じた場合のフレームシーケンス例を示す図。 第１の実施の形態に係る送達確認応答フレームを受信しなかった場合のフレームシーケンス例を示す図。 第１の実施の形態に係る送達確認応答フレームを受信しなかった場合のフレームシーケンス例を示す図。 第１の実施の形態に係る通信制御方法を示すフローチャート。 第２の実施の形態に係る通信制御方法を示すフローチャート。 第３の実施の形態に係るフレームシーケンス例を示す図。 第４の実施の形態に係るフレームシーケンス例を示す図。 第４の実施の形態に係るフレームシーケンス例を示す図。

符号の説明

１０１…無線基地局 １０２，１０３…無線端末 ２０１，２０２…無線基地局 ２０３〜２０７…無線端末 ２０８…有線端末 ３００…無線通信装置 ３０１…アンテナ ３１０…物理層処理部 ３１１…送信部 ３１２…受信部 ３１３…無線キャリア検出部 ３２０…ＭＡＣ層処理部 ３２２…集約フレーム生成部 ３２３…送達確認要求フレーム生成部 ３２４…送信フレーム選択部 ３２５…受信フレーム解析部 ３２６…応答待ちタイマ

Claims (5)

1. 複数のＭＡＣフレームを集約した集約フレームを生成する集約フレーム生成手段と、
   前記集約フレーム生成手段で生成された集約フレームを宛先装置へ送信する送信手段と、
   前記集約フレーム内の各ＭＡＣフレームを受信できたか否かを示す情報を含む送達確認応答フレームを、前記宛先装置から受信する受信手段と、
   前記送達確認応答フレームの受信を待機している時間を計測する時間計測手段と、
   前記時間計測手段で計測された時間が所定時間に達した後、前記受信手段が前記送達確認応答フレームを受信していない場合、前記宛先装置へ前記集約フレームを再送するか前記送達確認応答フレームを要求する送達確認要求フレームを送信するかを選択する選択手段と、
   を具備したことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記送達確認応答フレームの受信の待機中に無線キャリア検出を行う無線キャリア検出手段を備え、
   前記選択手段は、前記無線キャリア検出手段の検出結果に応じて、前記集約フレームを送信するか前記送達確認要求フレームを送信するかを選択し、選択されたフレームを前記宛先装置へ送信するよう前記送信手段に指示する請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記選択手段は、前記無線キャリア検出手段によってキャリア検出信号が検出されなかった場合、直前に送信した前記集約フレームを選択し、前記集約フレームを再送するよう前記送信手段に指示し前記無線キャリア検出手段によってキャリアセンス信号が検出された場合、前記送達確認要求フレームを選択し、前記送達確認要求フレームを送信するよう前記送信手段に指示する請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記選択手段は、前記受信手段が前記送達確認応答フレームを受信していない場合、前記宛先装置へ前記集約フレームを所定回数再送した後、前記送達確認要求フレームを送信するよう前記送信手段に指示する請求項１に記載の無線通信装置。
5. 前記選択手段は、前記無線キャリア検出手段によってキャリア検出信号が検出されなかった場合、直前に送信した前記集約フレームを選択し、前記集約フレームを再送するよう前記送信手段に指示し前記無線キャリア検出手段によってキャリアセンス信号が検出された場合、新規の集約フレームを選択し、前記新規の集約フレームを送信するよう前記送信手段に指示する請求項２に記載の無線通信装置。

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