無線通信システム
【課題】 特定のサブキャリアが妨害を受けても通信品質を維持すると共に、通信対象でない端末の消費電力を抑えることができる通信システムを提供する。
【解決手段】 複数のサブキャリアを使用して送受信装置間で無線通信を行う無線通信システムであって、送受信装置のベースバンド処理部３６が、送信データを変調し、受信した信号を復調すると共に、受信した信号に含まれるサブキャリア毎の受信品質を検出し、ＣＰＵ３３が、検出されたサブキャリア毎の受信品質に基づいて、送信に使用する使用サブキャリアを決定すると共に、当該使用サブキャリアの数と送信時の変調方式及び符号化率を出力し、ＭＡＣ処理部３５が、送信時に、ＣＰＵ３３から出力された変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて回線使用期間を求め、当該回線使用期間を含む送信フレームを生成して、ベースバンド処理部３６に出力する送受信装置である通信システムとしている。
【解決手段】 複数のサブキャリアを使用して送受信装置間で無線通信を行う無線通信システムであって、送受信装置のベースバンド処理部３６が、送信データを変調し、受信した信号を復調すると共に、受信した信号に含まれるサブキャリア毎の受信品質を検出し、ＣＰＵ３３が、検出されたサブキャリア毎の受信品質に基づいて、送信に使用する使用サブキャリアを決定すると共に、当該使用サブキャリアの数と送信時の変調方式及び符号化率を出力し、ＭＡＣ処理部３５が、送信時に、ＣＰＵ３３から出力された変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて回線使用期間を求め、当該回線使用期間を含む送信フレームを生成して、ベースバンド処理部３６に出力する送受信装置である通信システムとしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重）変調の無線通信システムに係り、特に伝搬路状況に応じて安定した通信を行うことができると共に、無線送受信装置の消費電力を低減することができる無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
無線ＬＡＮ（Local Area Network）や無線ＰＡＮ（Personal Area Network）といった移動体端末間でのデジタル無線通信で用いられる変調方式として、ＯＦＤＭがある。
ＯＦＤＭは、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮでは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ規格の物理レイヤの無線伝送方式に採用されている。
【０００３】
ＯＦＤＭは、高速のデータを複数の低速データ列に分割し、複数のサブキャリアを用いて並列伝送を行うため、各サブキャリア信号のシンボル時間がｒ．ｍ．ｓ遅延スプレッドに比較して相対的に長くなり、マルチパス歪の影響を低減することができるものである。ｒ．ｍ．ｓ遅延スプレッドは、到来波（直接波と遅延波とを含む）の遅延時間とレベルとの関係を示した遅延プロファイルの特性を示す総合的な指数である。
【０００４】
ＯＦＤＭは、複数のサブキャリアを用いるマルチキャリア変調であり、ひとつひとつのサブキャリアの受信信号スペクトラムには歪みが生じにくく、受信信号の劣化はレベルの低下としてのみ発生する。そのため、誤り訂正との組み合わせによって良好な特性を実現できるものである。
【０００５】
また、マルチパスによる干渉を軽減するための冗長時間として、ガードインターバル（Guard Interval）を挿入することにより、マルチパス遅延波の干渉を効率よく回避でき、マルチパス伝搬環境下でも優れた通信品質が得られるものである。
【０００６】
マルチパス伝搬とは、送信アンテナから送信された送信波が、複数（マルチ）の経路（パス）を通って受信アンテナに到来する伝搬環境のことであり、無線ＬＡＮの伝送速度の高速化を制限する最大の要因となっている。
【０００７】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格では、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアは５２本で構成されている。
このうち、４サブキャリアは、受信の位相回転補正に必要なパイロット信号の送信に用いられ、データ信号は、残りの４８本のサブキャリアで伝送される。１サブキャリアでは、１シンボルにつき、変調方式及び符号化率に応じたビット数を伝送する。例えば、変調方式が１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、符号化率＝１／２の場合は、１シンボル当たり２ビット伝送する。
【０００８】
送信データは、まず誤り訂正のための冗長符号化として畳み込み符号化処理が行われ、次に符号誤りを生じにくくするインタリーブ処理が行われる。その後、４８個のサブキャリアに分割され、変調される。このとき、データ信号は、各サブキャリアに規則性をもって割当てられる。
【０００９】
ＯＦＤＭ信号は、高速伝送が可能であるが、広い周波数帯域を必要とし、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格では、１６．６MHzとかなり広帯域になる場合がある。
そのため、一部の特定のサブキャリアが妨害電波などで影響を受けてしまっている伝搬状況では、正常にデータ通信が行えないこともある。
【００１０】
［関連技術］
尚、ＯＦＤＭを用いた無線通信システムに関する技術としては、特開２０１０−１５４４１７号公報「無線通信システム、無線通信方法、及び無線送受信装置」（株式会社日立国際電気、特許文献１）がある。
【００１１】
特許文献１には、受信したデータに基づいて各サブチャネルの伝搬路状況を推定し、推定された伝搬路状況に基づいて複数のサブチャネルの内、使用するサブチャネル選択し、選択したサブチャネルの情報を相手局に送信することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−１５４４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の無線通信システムでは、ＯＦＤＭの特定のサブキャリアが妨害を受けた場合には、正常なデータ通信が行えないという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、特定のサブキャリアが妨害を受けた場合に、妨害を受けていないサブキャリアのみを使用して通信を行うことにより、通信品質を維持すると共に、サブキャリア数を制限することで通信時間が長くなることを想定して、通信対象でない端末の消費電力を抑えることができる通信システム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】
【００１５】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、複数のサブキャリアを使用して、送受信装置間で無線通信を行う無線通信システムであって、送受信装置が、送信データを変調し、受信した信号を復調すると共に、受信した信号に含まれるサブキャリア毎の受信品質を検出するベースバンド処理部と、検出されたサブキャリア毎の受信品質に基づいて、送信に使用する使用サブキャリアを決定すると共に、当該使用サブキャリアの数と送信時の変調方式及び符号化率を出力する制御部と、送信時に、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて回線使用期間を求め、当該回線使用期間を含む送信フレームを生成して、ベースバンド処理部に出力する通信処理部とを備えた送受信装置であることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、上記通信システムにおいて、送受信装置の通信処理部が、自己宛ではない信号を受信した場合に、受信した信号に含まれる回線使用期間が予め設定された閾値以上であれば、省電力モードに移行することを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は、上記通信システムにおいて、送受信装置の通信処理部が、送信時に、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて、当該送信データに対して相手装置から送信される応答信号の待ち時間を算出して、送信後、算出された待ち時間以内に応答信号を受信しない場合には、送信データを再送することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数のサブキャリアを使用して、送受信装置間で無線通信を行う無線通信システムであって、送受信装置が、送信データを変調し、受信した信号を復調すると共に、受信した信号に含まれるサブキャリア毎の受信品質を検出するベースバンド処理部と、検出されたサブキャリア毎の受信品質に基づいて、送信に使用する使用サブキャリアを決定すると共に、当該使用サブキャリアの数と送信時の変調方式及び符号化率を出力する制御部と、送信時に、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて回線使用期間を求め、当該回線使用期間を含む送信フレームを生成して、ベースバンド処理部に出力する通信処理部とを備えた送受信装置である通信システムとしているので、サブキャリアが妨害等により通信品質が劣化した場合には、品質が劣化していないサブキャリアのみを使用することにより良好な通信品質を維持することができ、また、使用サブキャリア数が少なくなってもそれに応じた回線使用期間を求めて、周囲の送受信装置に通知することにより、衝突を回避することができる効果がある。
【００１９】
また、本発明によれば、送受信装置の通信処理部が、自己宛ではない信号を受信した場合に、受信した信号に含まれる回線使用期間が予め設定された閾値以上であれば、省電力モードに移行する上記通信システムとしているので、自己の通信禁止期間が長い場合には、不要な動作を行わないようにして、消費電力を低減することができる効果がある。
【００２０】
また、本発明によれば、送受信装置の通信処理部が、送信時に、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて、当該送信データに対して相手装置から送信される応答信号の待ち時間を算出して、送信後、算出された待ち時間以内に応答信号を受信しない場合には、送信データを再送する上記通信システムとしているので、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数に応じた適切な待ち時間とすることができ、通信回線を効率的に利用することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態に係る無線通信システムにおいて用いられる送受信装置の概略構成図である。
【図２】本装置のベースバンド部３の構成ブロック図である。
【図３】ＭＡＣ処理部３５の構成ブロック図である。
【図４】ＭＡＣ処理部３５の第２の演算処理部３５７の模式説明図である。
【図５】ＩＥＥＥ８０２．１１規格のＱｏＳデータフレームフォーマットを示す説明図である。
【図６】本装置のＱｏＳデータフレームフォーマットを示す説明図である。
【図７】端末Ａから端末ＢにＳｔｏｐ＆Ｗａｉｔ方式でＱｏＳデータフレーム等を送信する場合の模式説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、ＯＦＤＭ方式により無線送受信装置間で無線通信を行うものであり、送信側の無線送受信装置が、受信信号からサブキャリア毎の受信品質を検出し、当該受信品質に基づいて、品質の良好なサブキャリアを使用サブキャリアとして決定し、使用サブキャリアの数と、変調方式と、符号化率とに基づいて、通信回線を占有する期間を算出し、当該占有期間を示す情報を他局に通知する送信データを生成して、ベースバンド処理部で変調して無線送信するものであり、特定のサブキャリアが妨害を受けた場合に、妨害を受けていないサブキャリアのみを用いて良好な品質の通信を行うことができ、また、使用サブキャリア数の変化に応じた通信回線の占有期間を他局に報知することができ、使用サブキャリア数が減って占有期間が長くなっても通信の衝突を防ぐことができるものである。
【００２３】
また、本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、無線送受信装置が、自己宛ではない信号を受信した場合に、当該受信信号に含まれる通信回線の占有期間を示す情報に基づいて、自己が送信を行わない送信禁止期間を設定し、当該送信禁止期間が予め設定された閾値以上であった場合には、省電力モードに移行するものであり、使用サブキャリア数が少なく、送信禁止期間が長い場合には、通信対象外の装置は不要な動作を行わないようにして、消費電力を低減することができるものである。
【００２４】
また、本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、送信側の無線送受信装置が、更に、使用サブキャリアの数と、変調方式と、符号化率とに基づいて、相手局から応答を受信する期限であるＲＳＰタイマ時間を算出して、フレーム送信後、当該ＲＳＰタイマ時間を上限として応答を待ち受けるものであり、通信パラメータに応じて適切な応答待ち受け時間を設定でき、通信回線を効率的に利用することができるものである。
【００２５】
［本システムにおいて用いられる送受信装置の構成：図１］
本システムにおいて用いられる送受信装置（本装置）の構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る無線通信システムにおいて用いられる送受信装置の概略構成図である。
図１に示すように、本システムで用いられる送受信装置２は、ベースバンド部３と、無線部（ＲＦ部）４と、空中線５とを備えており、ベースバンド部３とＲＦ部４とは同軸ケーブルで接続され、ＲＦ部４と空中線５とはＲＦ同軸ケーブルで接続されている。
【００２６】
ベースバンド部３は、イーサネット（Ethernet；登録商標）１に接続し、イーサネットフレームと無線フレームとの変換処理を行う。また、無線信号の送受信に伴うベースバンド信号の信号処理を行う。ベースバンド部３の構成及び動作については後で説明する。
ＲＦ部４は、ベースバンド信号と無線信号の相互変換を行い、無線信号の送受信を行う。
空中線５は、送信信号を電磁波として空間に放出すると共に、空間の電磁波を受信信号として捕捉する。
【００２７】
［ベースバンド部３の構成：図２］
次に、本装置のベースバンド部３の構成について図２を用いて説明する。図２は、本装置のベースバンド部３の構成ブロック図である。
図２に示すように、ベースバンド部３は、コネクタ部（ＲＪ４５）３１と、Ｅｔｈｅｒ ＰＨＹ（Physical Layer；物理層）部３２と、ＣＰＵ３３と、ローカルバス３４と、ＭＡＣ（Media Access Control；メディアアクセス制御）処理部３５と、ベースバンド処理部３６と、Ｄ／Ａ変換部３７と、Ａ／Ｄ変換部３８とを備えている。
尚、ＣＰＵ３３、ＭＡＣ処理部３５は、それぞれ、請求項に記載した制御部、通信処理部に相当している。
【００２８】
コネクタ部３１は、イーサネットに接続するコネクタである。
Ｅｔｈｅｒ ＰＨＹ部３２は、イーサネットの物理層の処理を行い、イーサネットフレームを生成する。
【００２９】
ＣＰＵ３３は、イーサネットフレームが入力された場合には、イーサネットフレームを解体して、無線用の送信データとしてローカルバス３４を介してＭＡＣ処理部３５に出力する。
また、ＣＰＵ３３は、ＭＡＣ処理部３５から入力されたデータを、ＩＰのルーティングテーブルに従って変換し、Ｅｔｈｅｒ ＰＨＹ部３２に出力する。
更に、本装置の特徴として、ＣＰＵ３３は、受信信号の品質に基づいて、送信時に使用するサブキャリアを設定し、ＭＡＣ処理部３５に通知する。尚、ＣＰＵ３３が設定する使用サブキャリア情報を、コネクタ部３１を介してイーサネット上からＣＰＵ３３に設定することも可能である。
また、ＣＰＵ３３は、送信時に用いられる変調方式及び符号化率をＭＡＣ処理部３５に通知する。
【００３０】
ＭＡＣ処理部３５は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance；搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式）による無線アクセス制御、無線用ＭＡＣフレームの生成及び解析、ＣＰＵ３３に対する制御、ベースバンド処理部３６に対する制御、ユーザデータ送受のインタフェース制御等を行う。
例えば、本装置のＭＡＣ処理部３５は、無線アクセス制御を行いつつ、ＣＰＵ３３から使用サブキャリアの情報が設定又は変更された場合には、それに応じて、無線用ＭＡＣフレームの生成や、ベースバンド処理部３６に対する送信データ量の調整（制御）を行い、更に、使用サブキャリアの情報を通知する。
【００３１】
また、本装置の特徴として、ＭＡＣ処理部３５は、フレーム送信時に、使用サブキャリア数と変調方式と符号化率の情報に基づいて、当該通信で回線を占有する期間（Ｄｕｒａｔｉｏｎ値）を算出し、周囲の無線送受信装置に通知する情報を生成する。
【００３２】
また、別の特徴として、本装置のＭＡＣ処理部３５は、自己宛ではない無線信号を受信した場合に、当該信号に含まれるＤｕｒａｔｉｏｎ値を読み取り、Ｄｕｒａｔｉｏｎ値から、他者の通信により回線が占有されていて自己の送信が禁止される期間（ＮＡＶ（Network Allocation Vector）時間；送信停止期間）を設定し、ＮＡＶ時間が予め設定された閾値以上であれば、スリーピングモードに移行する制御を行う。
【００３３】
更に、別の特徴として、本装置のＭＡＣ処理部３５は、フレーム送信時に、使用サブキャリア数及び変調方式に基づいて、相手装置からのＡＣＫ（ACKnowledgement；確認応答）を待ち受ける期間（ＲＳＰタイマ時間）を算出する。ＲＳＰタイマ時間は、請求項に記載した応答信号の待ち時間に相当する。
ＭＡＣ処理部３５の構成及び動作については、後で詳細に説明する。
【００３４】
ベースバンド処理部３６は、送信用の処理手段として、ヘッダ付加手段と、畳み込み符号化処理手段と、インタリーブ処理手段と、サブキャリア変調手段と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform；逆高速フーリエ変換）処理手段と、ガードインターバル付加手段と、シンボル整形手段とを備え、受信用の処理手段として、ＡＦＣ（Automatic Frequency Control）処理手段と、ガードインターバル除去手段と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）処理手段と、チャネル等化手段と、サブキャリア復調手段と、デインタリーブ処理手段と、ビタビ復号処理手段と、ＭＡＣフレーム生成手段とを備えている。
【００３５】
そして、ベースバンド処理部３６は、送信時には、ＭＡＣ処理部３５から入力されたＭＡＣフレームにＰＬＣＰ（Physical Layer Convergence Protocol）ヘッダ情報を付加し、畳み込み符号化、インタリーブ処理、サブキャリア変調、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル付加、シンボル整形等の処理を行って、Ｄ／Ａ変換部３７に出力する。
【００３６】
また、ベースバンド処理部３６は、受信時には、Ａ／Ｄ変換部３８から入力された信号に対して、ＡＦＣ処理、ガードインターバル除去、ＦＦＴ処理、チャネル等化（フェージング補償）、サブキャリア復調、デインタリーブ処理、ビタビ復号処理等を行い、ＭＡＣフレームデータを生成してＭＡＣ処理部３５に出力する。
【００３７】
本装置の特徴として、ベースバンド処理部３６は、送信時に、ＭＡＣ処理部３５から使用サブキャリア情報を受け取り、ＰＬＣＰヘッダ（又は拡張したＰＬＣＰヘッダ）のヘッダ情報に書き込んで送信する。これにより、受信側の装置にどのサブキャリアを使用して送信したか、また、使用サブキャリアの数を通知するものである。
【００３８】
更に、受信時には、ベースバンド処理部３６は、受信した全てのサブキャリアの受信信号品質（受信品質）を検出して、ＭＡＣ処理部３５を介してＣＰＵ３３に通知すると共に、ＰＬＣＰヘッダに含まれていた使用サブキャリア情報を用いて復調処理を行い、更に当該使用サブキャリア情報をＭＡＣ処理部３５に通知する。受信品質としては、例えば、チャネル等化手段で検出するサブキャリア毎の等化誤差情報（以下、「等化誤差」とする）が考えられる。
等化誤差の代わりに、例えば、ベースバンド処理部３６において全てのサブキャリアについて受信信号レベルを検出し、検出された受信レベル情報を受信信号品質としてＣＰＵ３３に出力してもよい。
【００３９】
［受信品質推定］
ベースバンド処理部３６における受信品質推定について説明する。
ベースバンド処理部３６のチャネル等化手段は、伝搬路補償（等化処理）と、サブキャリア毎に等化誤差を検出する処理を行う。
そして、チャネル等化手段は、検出したサブキャリア毎の等化誤差をＣＰＵ３３に出力する。
【００４０】
［使用サブキャリアの決定］
ＣＰＵ３３における使用サブキャリアの決定について説明する。
ＣＰＵ３３では、ベースバンド処理部３６のチャネル等化手段によって算出された各サブキャリアの等化誤差を入力し、その値に基づいて、各サブキャリアが妨害を受けているか否かを判定し、送信に使用するサブキャリアを決定する。
具体的には、各サブキャリアの等化誤差を予め設定されている閾値と比較して、閾値よりも大きい場合には、当該サブキャリアは妨害を受けているとして使用しないものとし、等化誤差が閾値以下であるサブキャリアは妨害を受けていないものとして、使用可能とする。
【００４１】
そして、ＣＰＵ３３は、全てのサブキャリアについて妨害を受けているか否かを判断して、使用するサブキャリアを決定し、その情報を使用サブキャリア情報としてＭＡＣ処理部３５に出力する。尚、使用するサブキャリアが決定されると、その数も求められるものである。
【００４２】
［ＭＡＣ処理部３５の構成：図３］
次に、ＭＡＣ処理部３５の構成及び動作について図３を用いて説明する。図３は、ＭＡＣ処理部３５の構成ブロック図である。
図３に示すように、ＭＡＣ処理部３５は、ＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部３５１と、情報格納部３５２と、ＭＡＣフレーム生成処理部３５３と、第１の演算処理部３５４と、無線アクセス制御部３５５と、ベースバンドＩ／Ｆ処理部３５６と、ＭＡＣフレーム解析処理部３５８と、制御情報伝送路３５９とを備えている。また、ベースバンドＩ／Ｆ処理部３５６は、第２の演算処理部３５７を備えている。
【００４３】
ＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部３５１は、図２に示したＣＰＵ３３に接続するインタフェース部である。
情報格納部３５２は、ＣＰＵ３３から設定された送信時の通信パラメータとして、変調方式、符号化率、使用するサブキャリアの情報（使用サブキャリア情報）を記憶する。また、情報格納部３５２は、受信時の通信パラメータとして、受信信号の変調方式、符号化率、受信信号から読み取った使用サブキャリア情報を記憶する。尚、使用サブキャリア情報として、どのサブキャリアを使用するかという情報に加えて、使用するサブキャリアの数を示す情報を記憶するようにしてもよい。
【００４４】
ＭＡＣフレーム生成処理部３５３は、無線アクセス制御部３５５からの使用サブキャリア情報、変調方式、符号化率に基づいて送信データをマッピングし、ＱｏＳ（Quality of Service；サービス品質）データフレームや、無線アクセス制御を行う上で必要な制御及びマネジメントフレームを生成する。
【００４５】
第１の演算処理部３５４は、送信時の回線占有時間であるＤｕｒａｔｉｏｎ値や、ＮＡＶ時間といった無線アクセス制御に関連する時間パラメータを算出する。
また、本装置の特徴として、第１の演算処理部３５４は、ＱｏＳフレーム送信時に、使用サブキャリアの情報、変調方式、符号化率に基づいて、ＡＣＫを待ち受ける許容時間となるＲＳＰタイマ時間を算出する。
【００４６】
無線アクセス制御部３５５は、ＣＳＭＡ／ＣＡによる無線アクセス制御を行う。
また、本装置の特徴として、無線アクセス制御部３５５は、自己宛ではない信号を受信した場合に、受信したＭＡＣフレームに含まれるＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいて第１の演算処理部３５４で算出されたＮＡＶ時間が、予め設定されている閾値以上であれば、ＭＡＣ処理部３５内の処理手段に対してスリープモードに移行させ、消費電力を抑える制御を行う。
これは、妨害等により使用可能なサブキャリア数が少なくなった場合には、伝送時間が長引くことを想定して、通信対象になっていない場合には不要な動作を抑えて消費電力の低減を図るものである。
尚、スリープモードは、請求項に記載した省電力モードに相当する。
【００４７】
ベースバンドＩ／Ｆ処理部３５６は、図２に示したベースバンド処理部３６に接続するインタフェース部である。
第２の演算処理部３５７は、送信時に、ベースバンド部３６に送出するビットデータのデータ量（１シンボル当たりのデータビット数）を算出する。第２の演算処理部３５７の動作については後述する。
【００４８】
ＭＡＣフレーム解析処理部３５８は、相手局から受信したＭＡＣフレームの解析及び解体を行って無線アクセス制御部３５５及びＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部３５１に出力する。
制御情報伝送路３５９は、図２に示したベースバンド処理部３６からの通信制御情報及び受信品質としての等化誤差を図２に示したＣＰＵ３３に伝送する伝送路である。
【００４９】
［本装置の動作：図２，図３］
次に、本装置における動作について、図２及び図３を用いて説明する。
［ＱｏＳデータフレーム等送信時の動作（１）］
まず、本装置が、ＱｏＳデータフレーム又はマネージメントフレームを送信する場合の動作について説明する。
まず、本装置のベースバンド処理部３６は、例えば、ＲＴＳ（Request to Send）に応じて相手装置から応答されたＣＴＳ（Clear to Send）に基づいてサブキャリア毎の等化誤差を算出する。
【００５０】
ＣＰＵ３３は、ＭＡＣ処理部３５を介して受け取った等化誤差に基づいて、どのサブキャリアが妨害等を受けて使用できない状態であるかを判断し、使用可能と判断したサブキャリアの情報をＭＡＣ処理部３５に出力する。それと共に、送信に使用する変調方式及び符号化率を送信時の通信パラメータとしてＭＡＣ処理部３５に出力する。
【００５１】
ＭＡＣ処理部３５では、送信時の通信パラメータである使用サブキャリアの情報、変調方式及び符号化率を情報格納部３５２に格納する。
そして、ＭＡＣ処理部３５のＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部３５１にユーザデータが入力されると、ＭＡＣフレーム生成処理部３５３は、データフレームとしてＱｏＳデータフレームを生成する。
【００５２】
ＱｏＳデータフレームの構成については後述するが、回線占有時間であるＤｕｒａｔｉｏｎ値を書き込むＤｕｒａｔｉｏｎフィールドが設けられている。Ｄｕｒａｔｉｏｎ値は、変調方式、符号化率、使用サブキャリア数によって値が変化するものである。
【００５３】
［Ｄｕｒａｔｉｏｎ値の算出］
ここで、本装置の特徴部分であるＤｕｒａｔｉｏｎ値の算出について説明する。
本装置の第１の演算処理部３５４では、ＱｏＳデータ又はマネージメントフレームを送信する場合には、送信を行う度にＤｕｒａｔｉｏｎ値の算出を行う。
具体的には、第１の演算処理部３５４は、無線アクセス制御部３５５からの指示により、無線アクセス制御部３５５が情報格納部３５２から読み出した送信時の変調方式、符号化率及び使用サブキャリア数に基づいてＤｕｒａｔｉｏｎ値を算出し、無線アクセス制御部３５５に出力する。
【００５４】
変調方式、符号化率及び使用サブキャリア数からＤｕｒａｔｉｏｎ値を求める方法としては、予め各パラメータの組み合わせとＤｕｒａｔｉｏｎ値とを対応付けた対応テーブルを設け、ＣＰＵ３３から設定されたパラメータの組み合わせに基づいて対応するＤｕｒａｔｉｏｎ値を読み取ってもよいし、パラメータの組み合わせに応じたＤｕｒａｔｉｏｎ値を求める計算式を記憶しておき、当該計算式に基づいてＤｕｒａｔｉｏｎ値を算出してもよいし、テーブルと計算式とを組み合わせて求めるようにしてもよい。
【００５５】
更に、本装置の特徴として、第１の演算処理部３５２は、ＱｏＳデータ又はマネージメントフレームを送信する場合に、ＡＣＫを待ち受ける期間であるＲＳＰタイマ時間を算出するが、これについては後で説明する。
【００５６】
［ＱｏＳデータフレーム等送信時の動作（２）］
そして、無線アクセス制御部３５５は、ＭＡＣフレーム生成処理部３５３に、Ｄｕｒａｔｉｏｎ値を出力し、ＭＡＣフレーム生成処理部３５３がＭＡＣフレームのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドに算出されたＤｕｒａｔｉｏｎ値を書き込んでＱｏＳデータフレームを生成する。その際、当該装置のＭＡＣアドレス及び相手先のＭＡＣアドレス情報等の必要な情報も無線アクセス制御部３５５から受け取ってＱｏＳデータフレームを生成する。
これにより、当該ＱｏＳデータフレームを受信した装置に、回線占有期間を通知することが可能となる。
更に、ＭＡＣ処理部３５の第２の演算処理部３５７は、１シンボル長のデータビット数を算出する。第２の演算処理部３５７の動作については後で説明する。
【００５７】
そして、生成されたＱｏＳフレームは、ベースバンド処理部３６に出力され、サブキャリア変調、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル挿入等が行われて送信される。その際に、ベースバンド処理部３６では、ＰＬＣＰヘッダに使用サブキャリアの情報を書き込んで送信する。このようにして、本装置におけるＱｏＳデータフレーム等の送信時の動作が行われるものである。
【００５８】
［ＱｏＳデータフレーム等受信時の動作］
次に、ＱｏＳデータフレーム又はマネージメントフレームを受信した場合の本装置の動作について説明する。
ＱｏＳデータフレーム又はマネージメントフレームの受信時には、ベースバンド処理部３６でＦＦＴ処理、チャネル等化等が行われて、サブキャリア毎の等化誤差が求められ（又はサブキャリア毎の受信信号レベルが求められ）、また、ＰＬＣＰヘッダに含まれる使用サブキャリアの情報に基づいて復調が行われ、復調データ（ＭＡＣフレーム）、等化誤差（又は受信レベル情報）、使用サブキャリアの情報がＭＡＣ処理部３５に出力される。
【００５９】
そして、ＭＡＣ処理部３５では、等化誤差（又は受信レベル情報）をＣＰＵ３３に出力すると共に、ＭＡＣフレーム解析処理部３５８でＭＡＣフレームを解析し、Ｄｕｒａｔｉｏｎ値、宛先情報、使用サブキャリアの情報を無線アクセス制御部３５５に出力する。
無線アクセス制御部３５５は、ベースバンド処理部３６から入力された使用サブキャリアの情報と、受信時の変調方式と、受信時の符号化率を情報格納部３５２に記憶する。受信時の変調方式、受信時の符号化率、受信時の使用サブキャリアの情報は、受信時の通信パラメータ情報である。
【００６０】
無線アクセス制御部３５５は、入力された宛先情報から、受信したＱｏＳデータフレーム等が自己宛であると判断すると、ＡＣＫを送信するため、第１の演算処理部３５４にＤｕｒａｔｉｏｎ値の算出を指示する。
第１の演算処理部３５４では、受信時の通信パラメータである、受信時の使用サブキャリアの情報と、受信時の変調方式と、受信時の符号化率に基づいてＤｕｒａｔｉｏｎ値を算出する。算出されたＤｕｒａｔｉｏｎ値は、無線アクセス制御部３５５を介してＭＡＣフレーム生成処理部３５３に出力される。
【００６１】
ＭＡＣフレーム生成処理部３５３は、入力されたＤｕｒａｔｉｏｎ値を使用してＡＣＫフレームを生成する。
更に、ＡＣＫ送信時に、ＭＡＣ処理部３５の無線アクセス制御部３５５が、情報格納部３５２に記憶されている受信時の使用サブキャリアの数と、受信時の変調方式と、受信時の符号化率とを第２の演算処理部３５７に出力し、第２の演算処理部３５７が、１シンボル長のデータビット数を算出し、ベースバンド処理部３６に出力する。第２の演算処理部３５７の動作については後で説明する。
【００６２】
一方、ＣＰＵ３３は、入力された各サブキャリアの等化誤差（又は受信レベル情報）に基づいて使用サブキャリアを決定する処理を行って、送信時の使用サブキャリアの情報としてＭＡＣ処理部３５の情報格納部３５２に記憶する。これは、自己がＱｏＳデータフレーム等を送信する際に用いられる。
【００６３】
尚、受信したＱｏＳデータフレーム等が自己宛ではなかった場合には、無線アクセス性制御部３５５は、受信したＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいて設定されたＮＡＶ時間に応じて、スリープモードに移行する制御を行うが、この処理については後述する。
【００６４】
［第２の演算処理部３５７の動作：図４］
次に、第２の演算処理部３５７の構成及び動作について図４を用いて説明する。図４は、ＭＡＣ処理部３５の第２の演算処理部３５７の模式説明図である。
第２の演算処理部３５７は、送信フレームの１シンボル長のデータビット数を算出するものであるが、図４に示すように、入力された使用サブキャリア数と、変調方式と、符号化率とに基づいて１シンボル長のデータビット数を算出する。
【００６５】
そして、図４に示すように、第２の演算処理部３５７には、選択手段７１，７２，７３から演算に必要なパラメータが入力される。各選択手段７１，７２，７３は、無線アクセス制御部３５５内に設けられている。
【００６６】
選択手段７１は、送信時の使用サブキャリア数又は受信時の使用サブキャリア数のいずれかを第２の演算処理部３５７に出力するものであり、選択手段７２は、送信時の変調方式又は受信時の変調方式のいずれかを第２の演算処理部３５７に出力するものであり、選択手段７３は、送信時の符号化率又は受信時の符号化率のいずれかを第２の演算処理部３５７に出力するものである。
【００６７】
これらのパラメータは、情報格納部３５２に送信時の通信パラメータ／受信時の通信パラメータとして記憶されており、選択手段７１，７２，７３は、ＱｏＳデータフレーム等の送信時であれば送信時の通信パラメータを選択し、Ａｃｋフレームの送信時であれば受信時の通信パラメータ（送信側から指定されたパラメータ）を選択する。
そして、選択された使用サブキャリア数、変調方式、符号化率に基づいて第２の演算処理部３５７は送信フレームの１シンボル長のデータビット数を算出して、ベースバンド処理部３６に出力する。
このようにして第２の演算処理部３５７の動作が行われる。
【００６８】
［ＱｏＳデータフレーム：図５］
次に、ＱｏＳデータフレームのフォーマットについて図５を用いて説明する。図５は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のＱｏＳデータフレームフォーマットを示す説明図である。
図５に示すように、ＱｏＳフレームフォーマットは、フレーム制御、Ｄｕｒａｔｉｏｎ等を含むＭＡＣヘッダに続き、ＩＰパケット（データ）、ＦＣＳから成る。Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドは、２ｂｙｔｅである。
【００６９】
［本装置のＱｏＳデータフレーム：図６］
次に、本装置のＱｏＳデータフレームフォーマットについて図６を用いて説明する。図６は、本装置のＱｏＳデータフレームフォーマットを示す説明図である。
図６に示すように、本装置のＱｏＳデータフレームフォーマットでは、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドを４ｂｙｔｅとしている。これは、使用サブキャリアを制限することにより、回線占有期間が長くなったとしても、Ｄｕｒａｔｉｏｎ値を書き込めるようにしたものである。
【００７０】
［ＲＳＰタイマ時間の算出：図７］
次に、本装置の特徴であるＲＳＰタイマ時間の算出について図３及び図７を用いて説明する。図７は、端末Ａから端末ＢにＳｔｏｐ＆Ｗａｉｔ方式でＱｏＳデータフレーム等を送信する場合の模式説明図である。
ＭＡＣ処理部３５の第１の演算処理部３５２は、ＱｏＳデータ又はマネージメントフレームを送信する場合に、ＡＣＫを待ち受ける許容期間であるＲＳＰタイマ時間を算出する。図７の例では、端末Ａの第１の演算処理部３５２がＲＳＰタイマ時間を算出する処理を行う。
【００７１】
まず、基本的な動作について図７を用いて説明する。
本通信システムでは、ＡＲＱ（Auto ReQuest；自動再送要求）方式による通信を行っており、図７に示すように、送信側の端末Ａは、ＱｏＳデータフレーム等の送信後、ＲＳＰタイマ時間がタイムアウトするまでＡＣＫを待ち受け、ＲＳＰタイマ時間以内にＡＣＫを受信しない場合にはデータ再送等の処理を行う。
【００７２】
端末Ｂでは、端末ＡからのＱｏＳデータフレーム等を受信し、それが自己宛であると判断すると、ＳＩＦＳ期間後にＡＣＫを送信する。
また、通信対象ではない端末Ｃが端末ＡからのＱｏＳデータフレーム等を受信すると、当該ＱｏＳデータフレームに含まれるＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいてＮＡＶ時間（送信禁止期間）を設定し、この間は送信を行わない。
【００７３】
端末ＡがＱｏＳデータフレーム等を送信してから、端末ＢからのＡＣＫを受信するまでに要する時間は、変調方式、符号化率及び使用サブキャリア数によって異なる。例えば、使用サブキャリア数が少なく変調方式がＢＰＳＫであれば応答時間は長く、使用サブキャリア数が多く変調方式が１６ＱＡＭであれば応答時間は短くなる。ここで用いられるパラメータは、情報格納部３５２に記憶されている送信時の通信パラメータである。
【００７４】
ＲＳＰタイマ時間を決定する第１の演算処理部３５２は、予め各パラメータ（変調方式、符号化率及び使用サブキャリア数）の組み合わせとＲＳＰタイマ時間とを対応付けた対応テーブルを設け、ＣＰＵ３３から設定されたパラメータの組み合わせに基づいて対応するＲＳＰタイマ時間を読み取ってもよいし、パラメータに応じてＲＳＰタイマ時間を算出する計算式を記憶しておき、当該計算式に基づいてＲＳＰタイマ時間を算出してもよい。また、テーブルと計算式とを組み合わせてもよい。
【００７５】
そして、本装置の無線アクセス制御部３５５は、ＱｏＳデータフレーム等の送出後、第１の演算処理部３５２で算出されたＲＳＰタイマ時間を期限として端末ＢからのＡＣＫを待ち受け、ＲＰＳタイマ時間内にＡＣＫを受信しなければ、ＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest；自動再送要求）通信による再送を行う。
このように、本装置では、送信時の使用サブキャリア数、変調方式、符号化率に応じたＲＳＰタイマ時間を設定してＡＣＫを待ち受けることにより、適切なＲＳＰタイマ時間とすることができ、通信回線を効率的に利用することができるものである。
【００７６】
［スリープモード］
次に、本装置の特徴であるスリープモードへの移行について図３、図７を用いて説明する。
ＭＡＣ処理部３５の無線アクセス制御部３５５は、受信したＱｏＳデータフレーム等が自己宛ではなかった場合には、受信信号中のＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいてＮＡＶ時間を設定する。
【００７７】
ここで、本装置の無線アクセス制御部３５５は、設定されたＮＡＶ時間が閾値以上であれば、ＭＡＣ処理部３５の各処理手段をスリープモードに移行させる。
具体的には、本装置の無線アクセス制御部３５５は、受信したＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいて自己の送信禁止期間であるＮＡＶ時間を算出し、当該ＮＡＶ時間と予め設定されている閾値とを比較して、ＮＡＶ時間が閾値以上であった場合には、ＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部３５１、第１の演算処理部３５２、ＭＡＣフレーム生成処理部３５３、ベースバンドＩ／Ｆ処理部３５６、第２の演算処理部３５７、ＭＡＣフレーム解析処理部３５８をスリープモードに移行させる。
【００７８】
また、ここでは、受信したＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいて設定されるＮＡＶ時間を閾値と比較したが、受信したＭＡＣフレームに記載されたＤｕｒａｔｉｏｎ値そのものを用いてスリープモードに移行するか否かを判断するようにしてもよい。
つまり、受信したＤｕｒａｔｉｏｎ値が、予め設定された別の閾値以上であった場合に、無線アクセス制御部３５５は、ＭＡＣ処理部３５の各処理手段をスリープモードに移行させるものである。
【００７９】
これにより、本装置では、妨害等により使用できないサブキャリアがあった場合には、少ないサブキャリア数で通信を行わねばならないため、通信時間が長くなることを想定して、当該通信に直接関係のない装置での不要な動作を抑制し、消費電力を低減することができるものである。
尚、スリープモードに移行した場合には、少なくともＮＡＶ時間が経過するまではスリープモードを維持し、その後、受信又は送信のイベントが発生した場合にはスリープモードから通常の動作を行うモードに復帰する、といった制御が考えられる。
【００８０】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る無線送受信装置及びそれを用いた無線通信システムによれば、ベースバンド処理部３６が、受信信号の全てのサブキャリアについて受信品質として等化誤差を検出し、ＣＰＵ３３が、予め設定されている閾値と各サブキャリアの等化誤差とを比較して、等化誤差が閾値未満であれば、妨害を受けていないとして送信時に使用可能なサブキャリアとして決定し、送信時の使用サブキャリアの情報と、送信時の変調方式と、送信時の符号化率とを通信パラメータとしてＭＡＣ処理部３５に出力し、ＭＡＣ処理部３５が、通信パラメータに基づいて、通信回線の占有期間であるＤｕｒａｔｉｏｎ値を算出し、当該Ｄｕｒａｔｉｏｎ値を含むＱｏＳデータフレームを生成して、ベースバンド処理部３６で変調して無線送信するようにしているので、特定のサブキャリアが妨害等により伝送路の品質が劣化した場合には、妨害を受けていないサブキャリアを用いて良好な品質の通信を行うことができ、また、使用サブキャリア数に応じた通信回線の占有期間を他の無線送受信装置に報知して、通信の衝突を防ぐことができる効果がある。
【００８１】
また、本実施の形態に係る無線送受信装置及び無線通信システムによれば、ＭＡＣ処理部３５が、自己宛ではないＱｏＳデータフレームを受信した場合に、当該受信信号に含まれるＤｕｒａｔｉｏｎ値から、自己が送信を行わないＮＡＶ時間を設定し、当該ＮＡＶ時間が予め設定されている閾値以上であった場合には、ＭＡＣ処理部３５の処理手段がスリープモードに移行する無線送受信装置としているので、送信禁止期間が長い場合には、通信対象外の装置では不要な動作を行わないようにして、消費電力を低減することができる効果がある。
【００８２】
更に、本実施の形態に係る無線送受信装置及び無線通信システムによれば、ＱｏＳデータフレーム等を送信する場合に、ＭＡＣ処理部３５が、送信時の使用サブキャリアの数と、送信時の変調方式と、送信時の符号化率とに基づいて、相手局からＡＣＫを受信する期限であるＲＳＰタイマ時間を算出して、ＱｏＳデータフレーム送信後、当該ＲＳＰタイマ時間を上限として応答を待ち受ける無線送受信装置としているので、使用サブキャリア数、変調方式、符号化率に応じて適切な待ち受け時間を設定することができ、通信回線を効率的に利用することができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、伝搬路状況に応じて安定した通信を行うことができると共に、無線送受信装置の消費電力を低減することができる無線通信システムに適している。
【符号の説明】
【００８４】
１...イーサネット、 ２...送受信装置、 ３...ベースバンド部、 ４...無線部（ＲＦ部）、 ５...空中線、 ３１...コネクタ部、 ３２...Ｅｔｈｅｒ ＰＨＹ部、 ３３...ＣＰＵ、 ３４...ローカルバス、 ３５...ＭＡＣ処理部、 ３６...ベースバンド処理部、 ３７...Ｄ／Ａ変換部、 ３８...Ａ／Ｄ変換部、 ３５１...ＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部、 ３５２...情報格納部、 ３５３...ＭＡＣフレーム生成処理部、 ３５４...第１の演算処理部、 ３５５...無線アクセス制御部、 ３５６...ベースバンドＩ／Ｆ処理部、 ３５７...第２の演算処理部、 ３５８...ＭＡＣフレーム解析処理部、 ３５９...制御情報伝送路、 ７１，７２，７３...選択手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重）変調の無線通信システムに係り、特に伝搬路状況に応じて安定した通信を行うことができると共に、無線送受信装置の消費電力を低減することができる無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
無線ＬＡＮ（Local Area Network）や無線ＰＡＮ（Personal Area Network）といった移動体端末間でのデジタル無線通信で用いられる変調方式として、ＯＦＤＭがある。
ＯＦＤＭは、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮでは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ規格の物理レイヤの無線伝送方式に採用されている。
【０００３】
ＯＦＤＭは、高速のデータを複数の低速データ列に分割し、複数のサブキャリアを用いて並列伝送を行うため、各サブキャリア信号のシンボル時間がｒ．ｍ．ｓ遅延スプレッドに比較して相対的に長くなり、マルチパス歪の影響を低減することができるものである。ｒ．ｍ．ｓ遅延スプレッドは、到来波（直接波と遅延波とを含む）の遅延時間とレベルとの関係を示した遅延プロファイルの特性を示す総合的な指数である。
【０００４】
ＯＦＤＭは、複数のサブキャリアを用いるマルチキャリア変調であり、ひとつひとつのサブキャリアの受信信号スペクトラムには歪みが生じにくく、受信信号の劣化はレベルの低下としてのみ発生する。そのため、誤り訂正との組み合わせによって良好な特性を実現できるものである。
【０００５】
また、マルチパスによる干渉を軽減するための冗長時間として、ガードインターバル（Guard Interval）を挿入することにより、マルチパス遅延波の干渉を効率よく回避でき、マルチパス伝搬環境下でも優れた通信品質が得られるものである。
【０００６】
マルチパス伝搬とは、送信アンテナから送信された送信波が、複数（マルチ）の経路（パス）を通って受信アンテナに到来する伝搬環境のことであり、無線ＬＡＮの伝送速度の高速化を制限する最大の要因となっている。
【０００７】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格では、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアは５２本で構成されている。
このうち、４サブキャリアは、受信の位相回転補正に必要なパイロット信号の送信に用いられ、データ信号は、残りの４８本のサブキャリアで伝送される。１サブキャリアでは、１シンボルにつき、変調方式及び符号化率に応じたビット数を伝送する。例えば、変調方式が１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、符号化率＝１／２の場合は、１シンボル当たり２ビット伝送する。
【０００８】
送信データは、まず誤り訂正のための冗長符号化として畳み込み符号化処理が行われ、次に符号誤りを生じにくくするインタリーブ処理が行われる。その後、４８個のサブキャリアに分割され、変調される。このとき、データ信号は、各サブキャリアに規則性をもって割当てられる。
【０００９】
ＯＦＤＭ信号は、高速伝送が可能であるが、広い周波数帯域を必要とし、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格では、１６．６MHzとかなり広帯域になる場合がある。
そのため、一部の特定のサブキャリアが妨害電波などで影響を受けてしまっている伝搬状況では、正常にデータ通信が行えないこともある。
【００１０】
［関連技術］
尚、ＯＦＤＭを用いた無線通信システムに関する技術としては、特開２０１０−１５４４１７号公報「無線通信システム、無線通信方法、及び無線送受信装置」（株式会社日立国際電気、特許文献１）がある。
【００１１】
特許文献１には、受信したデータに基づいて各サブチャネルの伝搬路状況を推定し、推定された伝搬路状況に基づいて複数のサブチャネルの内、使用するサブチャネル選択し、選択したサブチャネルの情報を相手局に送信することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−１５４４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の無線通信システムでは、ＯＦＤＭの特定のサブキャリアが妨害を受けた場合には、正常なデータ通信が行えないという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、特定のサブキャリアが妨害を受けた場合に、妨害を受けていないサブキャリアのみを使用して通信を行うことにより、通信品質を維持すると共に、サブキャリア数を制限することで通信時間が長くなることを想定して、通信対象でない端末の消費電力を抑えることができる通信システム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】
【００１５】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、複数のサブキャリアを使用して、送受信装置間で無線通信を行う無線通信システムであって、送受信装置が、送信データを変調し、受信した信号を復調すると共に、受信した信号に含まれるサブキャリア毎の受信品質を検出するベースバンド処理部と、検出されたサブキャリア毎の受信品質に基づいて、送信に使用する使用サブキャリアを決定すると共に、当該使用サブキャリアの数と送信時の変調方式及び符号化率を出力する制御部と、送信時に、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて回線使用期間を求め、当該回線使用期間を含む送信フレームを生成して、ベースバンド処理部に出力する通信処理部とを備えた送受信装置であることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、上記通信システムにおいて、送受信装置の通信処理部が、自己宛ではない信号を受信した場合に、受信した信号に含まれる回線使用期間が予め設定された閾値以上であれば、省電力モードに移行することを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は、上記通信システムにおいて、送受信装置の通信処理部が、送信時に、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて、当該送信データに対して相手装置から送信される応答信号の待ち時間を算出して、送信後、算出された待ち時間以内に応答信号を受信しない場合には、送信データを再送することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数のサブキャリアを使用して、送受信装置間で無線通信を行う無線通信システムであって、送受信装置が、送信データを変調し、受信した信号を復調すると共に、受信した信号に含まれるサブキャリア毎の受信品質を検出するベースバンド処理部と、検出されたサブキャリア毎の受信品質に基づいて、送信に使用する使用サブキャリアを決定すると共に、当該使用サブキャリアの数と送信時の変調方式及び符号化率を出力する制御部と、送信時に、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて回線使用期間を求め、当該回線使用期間を含む送信フレームを生成して、ベースバンド処理部に出力する通信処理部とを備えた送受信装置である通信システムとしているので、サブキャリアが妨害等により通信品質が劣化した場合には、品質が劣化していないサブキャリアのみを使用することにより良好な通信品質を維持することができ、また、使用サブキャリア数が少なくなってもそれに応じた回線使用期間を求めて、周囲の送受信装置に通知することにより、衝突を回避することができる効果がある。
【００１９】
また、本発明によれば、送受信装置の通信処理部が、自己宛ではない信号を受信した場合に、受信した信号に含まれる回線使用期間が予め設定された閾値以上であれば、省電力モードに移行する上記通信システムとしているので、自己の通信禁止期間が長い場合には、不要な動作を行わないようにして、消費電力を低減することができる効果がある。
【００２０】
また、本発明によれば、送受信装置の通信処理部が、送信時に、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて、当該送信データに対して相手装置から送信される応答信号の待ち時間を算出して、送信後、算出された待ち時間以内に応答信号を受信しない場合には、送信データを再送する上記通信システムとしているので、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数に応じた適切な待ち時間とすることができ、通信回線を効率的に利用することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態に係る無線通信システムにおいて用いられる送受信装置の概略構成図である。
【図２】本装置のベースバンド部３の構成ブロック図である。
【図３】ＭＡＣ処理部３５の構成ブロック図である。
【図４】ＭＡＣ処理部３５の第２の演算処理部３５７の模式説明図である。
【図５】ＩＥＥＥ８０２．１１規格のＱｏＳデータフレームフォーマットを示す説明図である。
【図６】本装置のＱｏＳデータフレームフォーマットを示す説明図である。
【図７】端末Ａから端末ＢにＳｔｏｐ＆Ｗａｉｔ方式でＱｏＳデータフレーム等を送信する場合の模式説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、ＯＦＤＭ方式により無線送受信装置間で無線通信を行うものであり、送信側の無線送受信装置が、受信信号からサブキャリア毎の受信品質を検出し、当該受信品質に基づいて、品質の良好なサブキャリアを使用サブキャリアとして決定し、使用サブキャリアの数と、変調方式と、符号化率とに基づいて、通信回線を占有する期間を算出し、当該占有期間を示す情報を他局に通知する送信データを生成して、ベースバンド処理部で変調して無線送信するものであり、特定のサブキャリアが妨害を受けた場合に、妨害を受けていないサブキャリアのみを用いて良好な品質の通信を行うことができ、また、使用サブキャリア数の変化に応じた通信回線の占有期間を他局に報知することができ、使用サブキャリア数が減って占有期間が長くなっても通信の衝突を防ぐことができるものである。
【００２３】
また、本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、無線送受信装置が、自己宛ではない信号を受信した場合に、当該受信信号に含まれる通信回線の占有期間を示す情報に基づいて、自己が送信を行わない送信禁止期間を設定し、当該送信禁止期間が予め設定された閾値以上であった場合には、省電力モードに移行するものであり、使用サブキャリア数が少なく、送信禁止期間が長い場合には、通信対象外の装置は不要な動作を行わないようにして、消費電力を低減することができるものである。
【００２４】
また、本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、送信側の無線送受信装置が、更に、使用サブキャリアの数と、変調方式と、符号化率とに基づいて、相手局から応答を受信する期限であるＲＳＰタイマ時間を算出して、フレーム送信後、当該ＲＳＰタイマ時間を上限として応答を待ち受けるものであり、通信パラメータに応じて適切な応答待ち受け時間を設定でき、通信回線を効率的に利用することができるものである。
【００２５】
［本システムにおいて用いられる送受信装置の構成：図１］
本システムにおいて用いられる送受信装置（本装置）の構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る無線通信システムにおいて用いられる送受信装置の概略構成図である。
図１に示すように、本システムで用いられる送受信装置２は、ベースバンド部３と、無線部（ＲＦ部）４と、空中線５とを備えており、ベースバンド部３とＲＦ部４とは同軸ケーブルで接続され、ＲＦ部４と空中線５とはＲＦ同軸ケーブルで接続されている。
【００２６】
ベースバンド部３は、イーサネット（Ethernet；登録商標）１に接続し、イーサネットフレームと無線フレームとの変換処理を行う。また、無線信号の送受信に伴うベースバンド信号の信号処理を行う。ベースバンド部３の構成及び動作については後で説明する。
ＲＦ部４は、ベースバンド信号と無線信号の相互変換を行い、無線信号の送受信を行う。
空中線５は、送信信号を電磁波として空間に放出すると共に、空間の電磁波を受信信号として捕捉する。
【００２７】
［ベースバンド部３の構成：図２］
次に、本装置のベースバンド部３の構成について図２を用いて説明する。図２は、本装置のベースバンド部３の構成ブロック図である。
図２に示すように、ベースバンド部３は、コネクタ部（ＲＪ４５）３１と、Ｅｔｈｅｒ ＰＨＹ（Physical Layer；物理層）部３２と、ＣＰＵ３３と、ローカルバス３４と、ＭＡＣ（Media Access Control；メディアアクセス制御）処理部３５と、ベースバンド処理部３６と、Ｄ／Ａ変換部３７と、Ａ／Ｄ変換部３８とを備えている。
尚、ＣＰＵ３３、ＭＡＣ処理部３５は、それぞれ、請求項に記載した制御部、通信処理部に相当している。
【００２８】
コネクタ部３１は、イーサネットに接続するコネクタである。
Ｅｔｈｅｒ ＰＨＹ部３２は、イーサネットの物理層の処理を行い、イーサネットフレームを生成する。
【００２９】
ＣＰＵ３３は、イーサネットフレームが入力された場合には、イーサネットフレームを解体して、無線用の送信データとしてローカルバス３４を介してＭＡＣ処理部３５に出力する。
また、ＣＰＵ３３は、ＭＡＣ処理部３５から入力されたデータを、ＩＰのルーティングテーブルに従って変換し、Ｅｔｈｅｒ ＰＨＹ部３２に出力する。
更に、本装置の特徴として、ＣＰＵ３３は、受信信号の品質に基づいて、送信時に使用するサブキャリアを設定し、ＭＡＣ処理部３５に通知する。尚、ＣＰＵ３３が設定する使用サブキャリア情報を、コネクタ部３１を介してイーサネット上からＣＰＵ３３に設定することも可能である。
また、ＣＰＵ３３は、送信時に用いられる変調方式及び符号化率をＭＡＣ処理部３５に通知する。
【００３０】
ＭＡＣ処理部３５は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance；搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式）による無線アクセス制御、無線用ＭＡＣフレームの生成及び解析、ＣＰＵ３３に対する制御、ベースバンド処理部３６に対する制御、ユーザデータ送受のインタフェース制御等を行う。
例えば、本装置のＭＡＣ処理部３５は、無線アクセス制御を行いつつ、ＣＰＵ３３から使用サブキャリアの情報が設定又は変更された場合には、それに応じて、無線用ＭＡＣフレームの生成や、ベースバンド処理部３６に対する送信データ量の調整（制御）を行い、更に、使用サブキャリアの情報を通知する。
【００３１】
また、本装置の特徴として、ＭＡＣ処理部３５は、フレーム送信時に、使用サブキャリア数と変調方式と符号化率の情報に基づいて、当該通信で回線を占有する期間（Ｄｕｒａｔｉｏｎ値）を算出し、周囲の無線送受信装置に通知する情報を生成する。
【００３２】
また、別の特徴として、本装置のＭＡＣ処理部３５は、自己宛ではない無線信号を受信した場合に、当該信号に含まれるＤｕｒａｔｉｏｎ値を読み取り、Ｄｕｒａｔｉｏｎ値から、他者の通信により回線が占有されていて自己の送信が禁止される期間（ＮＡＶ（Network Allocation Vector）時間；送信停止期間）を設定し、ＮＡＶ時間が予め設定された閾値以上であれば、スリーピングモードに移行する制御を行う。
【００３３】
更に、別の特徴として、本装置のＭＡＣ処理部３５は、フレーム送信時に、使用サブキャリア数及び変調方式に基づいて、相手装置からのＡＣＫ（ACKnowledgement；確認応答）を待ち受ける期間（ＲＳＰタイマ時間）を算出する。ＲＳＰタイマ時間は、請求項に記載した応答信号の待ち時間に相当する。
ＭＡＣ処理部３５の構成及び動作については、後で詳細に説明する。
【００３４】
ベースバンド処理部３６は、送信用の処理手段として、ヘッダ付加手段と、畳み込み符号化処理手段と、インタリーブ処理手段と、サブキャリア変調手段と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform；逆高速フーリエ変換）処理手段と、ガードインターバル付加手段と、シンボル整形手段とを備え、受信用の処理手段として、ＡＦＣ（Automatic Frequency Control）処理手段と、ガードインターバル除去手段と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）処理手段と、チャネル等化手段と、サブキャリア復調手段と、デインタリーブ処理手段と、ビタビ復号処理手段と、ＭＡＣフレーム生成手段とを備えている。
【００３５】
そして、ベースバンド処理部３６は、送信時には、ＭＡＣ処理部３５から入力されたＭＡＣフレームにＰＬＣＰ（Physical Layer Convergence Protocol）ヘッダ情報を付加し、畳み込み符号化、インタリーブ処理、サブキャリア変調、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル付加、シンボル整形等の処理を行って、Ｄ／Ａ変換部３７に出力する。
【００３６】
また、ベースバンド処理部３６は、受信時には、Ａ／Ｄ変換部３８から入力された信号に対して、ＡＦＣ処理、ガードインターバル除去、ＦＦＴ処理、チャネル等化（フェージング補償）、サブキャリア復調、デインタリーブ処理、ビタビ復号処理等を行い、ＭＡＣフレームデータを生成してＭＡＣ処理部３５に出力する。
【００３７】
本装置の特徴として、ベースバンド処理部３６は、送信時に、ＭＡＣ処理部３５から使用サブキャリア情報を受け取り、ＰＬＣＰヘッダ（又は拡張したＰＬＣＰヘッダ）のヘッダ情報に書き込んで送信する。これにより、受信側の装置にどのサブキャリアを使用して送信したか、また、使用サブキャリアの数を通知するものである。
【００３８】
更に、受信時には、ベースバンド処理部３６は、受信した全てのサブキャリアの受信信号品質（受信品質）を検出して、ＭＡＣ処理部３５を介してＣＰＵ３３に通知すると共に、ＰＬＣＰヘッダに含まれていた使用サブキャリア情報を用いて復調処理を行い、更に当該使用サブキャリア情報をＭＡＣ処理部３５に通知する。受信品質としては、例えば、チャネル等化手段で検出するサブキャリア毎の等化誤差情報（以下、「等化誤差」とする）が考えられる。
等化誤差の代わりに、例えば、ベースバンド処理部３６において全てのサブキャリアについて受信信号レベルを検出し、検出された受信レベル情報を受信信号品質としてＣＰＵ３３に出力してもよい。
【００３９】
［受信品質推定］
ベースバンド処理部３６における受信品質推定について説明する。
ベースバンド処理部３６のチャネル等化手段は、伝搬路補償（等化処理）と、サブキャリア毎に等化誤差を検出する処理を行う。
そして、チャネル等化手段は、検出したサブキャリア毎の等化誤差をＣＰＵ３３に出力する。
【００４０】
［使用サブキャリアの決定］
ＣＰＵ３３における使用サブキャリアの決定について説明する。
ＣＰＵ３３では、ベースバンド処理部３６のチャネル等化手段によって算出された各サブキャリアの等化誤差を入力し、その値に基づいて、各サブキャリアが妨害を受けているか否かを判定し、送信に使用するサブキャリアを決定する。
具体的には、各サブキャリアの等化誤差を予め設定されている閾値と比較して、閾値よりも大きい場合には、当該サブキャリアは妨害を受けているとして使用しないものとし、等化誤差が閾値以下であるサブキャリアは妨害を受けていないものとして、使用可能とする。
【００４１】
そして、ＣＰＵ３３は、全てのサブキャリアについて妨害を受けているか否かを判断して、使用するサブキャリアを決定し、その情報を使用サブキャリア情報としてＭＡＣ処理部３５に出力する。尚、使用するサブキャリアが決定されると、その数も求められるものである。
【００４２】
［ＭＡＣ処理部３５の構成：図３］
次に、ＭＡＣ処理部３５の構成及び動作について図３を用いて説明する。図３は、ＭＡＣ処理部３５の構成ブロック図である。
図３に示すように、ＭＡＣ処理部３５は、ＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部３５１と、情報格納部３５２と、ＭＡＣフレーム生成処理部３５３と、第１の演算処理部３５４と、無線アクセス制御部３５５と、ベースバンドＩ／Ｆ処理部３５６と、ＭＡＣフレーム解析処理部３５８と、制御情報伝送路３５９とを備えている。また、ベースバンドＩ／Ｆ処理部３５６は、第２の演算処理部３５７を備えている。
【００４３】
ＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部３５１は、図２に示したＣＰＵ３３に接続するインタフェース部である。
情報格納部３５２は、ＣＰＵ３３から設定された送信時の通信パラメータとして、変調方式、符号化率、使用するサブキャリアの情報（使用サブキャリア情報）を記憶する。また、情報格納部３５２は、受信時の通信パラメータとして、受信信号の変調方式、符号化率、受信信号から読み取った使用サブキャリア情報を記憶する。尚、使用サブキャリア情報として、どのサブキャリアを使用するかという情報に加えて、使用するサブキャリアの数を示す情報を記憶するようにしてもよい。
【００４４】
ＭＡＣフレーム生成処理部３５３は、無線アクセス制御部３５５からの使用サブキャリア情報、変調方式、符号化率に基づいて送信データをマッピングし、ＱｏＳ（Quality of Service；サービス品質）データフレームや、無線アクセス制御を行う上で必要な制御及びマネジメントフレームを生成する。
【００４５】
第１の演算処理部３５４は、送信時の回線占有時間であるＤｕｒａｔｉｏｎ値や、ＮＡＶ時間といった無線アクセス制御に関連する時間パラメータを算出する。
また、本装置の特徴として、第１の演算処理部３５４は、ＱｏＳフレーム送信時に、使用サブキャリアの情報、変調方式、符号化率に基づいて、ＡＣＫを待ち受ける許容時間となるＲＳＰタイマ時間を算出する。
【００４６】
無線アクセス制御部３５５は、ＣＳＭＡ／ＣＡによる無線アクセス制御を行う。
また、本装置の特徴として、無線アクセス制御部３５５は、自己宛ではない信号を受信した場合に、受信したＭＡＣフレームに含まれるＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいて第１の演算処理部３５４で算出されたＮＡＶ時間が、予め設定されている閾値以上であれば、ＭＡＣ処理部３５内の処理手段に対してスリープモードに移行させ、消費電力を抑える制御を行う。
これは、妨害等により使用可能なサブキャリア数が少なくなった場合には、伝送時間が長引くことを想定して、通信対象になっていない場合には不要な動作を抑えて消費電力の低減を図るものである。
尚、スリープモードは、請求項に記載した省電力モードに相当する。
【００４７】
ベースバンドＩ／Ｆ処理部３５６は、図２に示したベースバンド処理部３６に接続するインタフェース部である。
第２の演算処理部３５７は、送信時に、ベースバンド部３６に送出するビットデータのデータ量（１シンボル当たりのデータビット数）を算出する。第２の演算処理部３５７の動作については後述する。
【００４８】
ＭＡＣフレーム解析処理部３５８は、相手局から受信したＭＡＣフレームの解析及び解体を行って無線アクセス制御部３５５及びＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部３５１に出力する。
制御情報伝送路３５９は、図２に示したベースバンド処理部３６からの通信制御情報及び受信品質としての等化誤差を図２に示したＣＰＵ３３に伝送する伝送路である。
【００４９】
［本装置の動作：図２，図３］
次に、本装置における動作について、図２及び図３を用いて説明する。
［ＱｏＳデータフレーム等送信時の動作（１）］
まず、本装置が、ＱｏＳデータフレーム又はマネージメントフレームを送信する場合の動作について説明する。
まず、本装置のベースバンド処理部３６は、例えば、ＲＴＳ（Request to Send）に応じて相手装置から応答されたＣＴＳ（Clear to Send）に基づいてサブキャリア毎の等化誤差を算出する。
【００５０】
ＣＰＵ３３は、ＭＡＣ処理部３５を介して受け取った等化誤差に基づいて、どのサブキャリアが妨害等を受けて使用できない状態であるかを判断し、使用可能と判断したサブキャリアの情報をＭＡＣ処理部３５に出力する。それと共に、送信に使用する変調方式及び符号化率を送信時の通信パラメータとしてＭＡＣ処理部３５に出力する。
【００５１】
ＭＡＣ処理部３５では、送信時の通信パラメータである使用サブキャリアの情報、変調方式及び符号化率を情報格納部３５２に格納する。
そして、ＭＡＣ処理部３５のＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部３５１にユーザデータが入力されると、ＭＡＣフレーム生成処理部３５３は、データフレームとしてＱｏＳデータフレームを生成する。
【００５２】
ＱｏＳデータフレームの構成については後述するが、回線占有時間であるＤｕｒａｔｉｏｎ値を書き込むＤｕｒａｔｉｏｎフィールドが設けられている。Ｄｕｒａｔｉｏｎ値は、変調方式、符号化率、使用サブキャリア数によって値が変化するものである。
【００５３】
［Ｄｕｒａｔｉｏｎ値の算出］
ここで、本装置の特徴部分であるＤｕｒａｔｉｏｎ値の算出について説明する。
本装置の第１の演算処理部３５４では、ＱｏＳデータ又はマネージメントフレームを送信する場合には、送信を行う度にＤｕｒａｔｉｏｎ値の算出を行う。
具体的には、第１の演算処理部３５４は、無線アクセス制御部３５５からの指示により、無線アクセス制御部３５５が情報格納部３５２から読み出した送信時の変調方式、符号化率及び使用サブキャリア数に基づいてＤｕｒａｔｉｏｎ値を算出し、無線アクセス制御部３５５に出力する。
【００５４】
変調方式、符号化率及び使用サブキャリア数からＤｕｒａｔｉｏｎ値を求める方法としては、予め各パラメータの組み合わせとＤｕｒａｔｉｏｎ値とを対応付けた対応テーブルを設け、ＣＰＵ３３から設定されたパラメータの組み合わせに基づいて対応するＤｕｒａｔｉｏｎ値を読み取ってもよいし、パラメータの組み合わせに応じたＤｕｒａｔｉｏｎ値を求める計算式を記憶しておき、当該計算式に基づいてＤｕｒａｔｉｏｎ値を算出してもよいし、テーブルと計算式とを組み合わせて求めるようにしてもよい。
【００５５】
更に、本装置の特徴として、第１の演算処理部３５２は、ＱｏＳデータ又はマネージメントフレームを送信する場合に、ＡＣＫを待ち受ける期間であるＲＳＰタイマ時間を算出するが、これについては後で説明する。
【００５６】
［ＱｏＳデータフレーム等送信時の動作（２）］
そして、無線アクセス制御部３５５は、ＭＡＣフレーム生成処理部３５３に、Ｄｕｒａｔｉｏｎ値を出力し、ＭＡＣフレーム生成処理部３５３がＭＡＣフレームのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドに算出されたＤｕｒａｔｉｏｎ値を書き込んでＱｏＳデータフレームを生成する。その際、当該装置のＭＡＣアドレス及び相手先のＭＡＣアドレス情報等の必要な情報も無線アクセス制御部３５５から受け取ってＱｏＳデータフレームを生成する。
これにより、当該ＱｏＳデータフレームを受信した装置に、回線占有期間を通知することが可能となる。
更に、ＭＡＣ処理部３５の第２の演算処理部３５７は、１シンボル長のデータビット数を算出する。第２の演算処理部３５７の動作については後で説明する。
【００５７】
そして、生成されたＱｏＳフレームは、ベースバンド処理部３６に出力され、サブキャリア変調、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル挿入等が行われて送信される。その際に、ベースバンド処理部３６では、ＰＬＣＰヘッダに使用サブキャリアの情報を書き込んで送信する。このようにして、本装置におけるＱｏＳデータフレーム等の送信時の動作が行われるものである。
【００５８】
［ＱｏＳデータフレーム等受信時の動作］
次に、ＱｏＳデータフレーム又はマネージメントフレームを受信した場合の本装置の動作について説明する。
ＱｏＳデータフレーム又はマネージメントフレームの受信時には、ベースバンド処理部３６でＦＦＴ処理、チャネル等化等が行われて、サブキャリア毎の等化誤差が求められ（又はサブキャリア毎の受信信号レベルが求められ）、また、ＰＬＣＰヘッダに含まれる使用サブキャリアの情報に基づいて復調が行われ、復調データ（ＭＡＣフレーム）、等化誤差（又は受信レベル情報）、使用サブキャリアの情報がＭＡＣ処理部３５に出力される。
【００５９】
そして、ＭＡＣ処理部３５では、等化誤差（又は受信レベル情報）をＣＰＵ３３に出力すると共に、ＭＡＣフレーム解析処理部３５８でＭＡＣフレームを解析し、Ｄｕｒａｔｉｏｎ値、宛先情報、使用サブキャリアの情報を無線アクセス制御部３５５に出力する。
無線アクセス制御部３５５は、ベースバンド処理部３６から入力された使用サブキャリアの情報と、受信時の変調方式と、受信時の符号化率を情報格納部３５２に記憶する。受信時の変調方式、受信時の符号化率、受信時の使用サブキャリアの情報は、受信時の通信パラメータ情報である。
【００６０】
無線アクセス制御部３５５は、入力された宛先情報から、受信したＱｏＳデータフレーム等が自己宛であると判断すると、ＡＣＫを送信するため、第１の演算処理部３５４にＤｕｒａｔｉｏｎ値の算出を指示する。
第１の演算処理部３５４では、受信時の通信パラメータである、受信時の使用サブキャリアの情報と、受信時の変調方式と、受信時の符号化率に基づいてＤｕｒａｔｉｏｎ値を算出する。算出されたＤｕｒａｔｉｏｎ値は、無線アクセス制御部３５５を介してＭＡＣフレーム生成処理部３５３に出力される。
【００６１】
ＭＡＣフレーム生成処理部３５３は、入力されたＤｕｒａｔｉｏｎ値を使用してＡＣＫフレームを生成する。
更に、ＡＣＫ送信時に、ＭＡＣ処理部３５の無線アクセス制御部３５５が、情報格納部３５２に記憶されている受信時の使用サブキャリアの数と、受信時の変調方式と、受信時の符号化率とを第２の演算処理部３５７に出力し、第２の演算処理部３５７が、１シンボル長のデータビット数を算出し、ベースバンド処理部３６に出力する。第２の演算処理部３５７の動作については後で説明する。
【００６２】
一方、ＣＰＵ３３は、入力された各サブキャリアの等化誤差（又は受信レベル情報）に基づいて使用サブキャリアを決定する処理を行って、送信時の使用サブキャリアの情報としてＭＡＣ処理部３５の情報格納部３５２に記憶する。これは、自己がＱｏＳデータフレーム等を送信する際に用いられる。
【００６３】
尚、受信したＱｏＳデータフレーム等が自己宛ではなかった場合には、無線アクセス性制御部３５５は、受信したＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいて設定されたＮＡＶ時間に応じて、スリープモードに移行する制御を行うが、この処理については後述する。
【００６４】
［第２の演算処理部３５７の動作：図４］
次に、第２の演算処理部３５７の構成及び動作について図４を用いて説明する。図４は、ＭＡＣ処理部３５の第２の演算処理部３５７の模式説明図である。
第２の演算処理部３５７は、送信フレームの１シンボル長のデータビット数を算出するものであるが、図４に示すように、入力された使用サブキャリア数と、変調方式と、符号化率とに基づいて１シンボル長のデータビット数を算出する。
【００６５】
そして、図４に示すように、第２の演算処理部３５７には、選択手段７１，７２，７３から演算に必要なパラメータが入力される。各選択手段７１，７２，７３は、無線アクセス制御部３５５内に設けられている。
【００６６】
選択手段７１は、送信時の使用サブキャリア数又は受信時の使用サブキャリア数のいずれかを第２の演算処理部３５７に出力するものであり、選択手段７２は、送信時の変調方式又は受信時の変調方式のいずれかを第２の演算処理部３５７に出力するものであり、選択手段７３は、送信時の符号化率又は受信時の符号化率のいずれかを第２の演算処理部３５７に出力するものである。
【００６７】
これらのパラメータは、情報格納部３５２に送信時の通信パラメータ／受信時の通信パラメータとして記憶されており、選択手段７１，７２，７３は、ＱｏＳデータフレーム等の送信時であれば送信時の通信パラメータを選択し、Ａｃｋフレームの送信時であれば受信時の通信パラメータ（送信側から指定されたパラメータ）を選択する。
そして、選択された使用サブキャリア数、変調方式、符号化率に基づいて第２の演算処理部３５７は送信フレームの１シンボル長のデータビット数を算出して、ベースバンド処理部３６に出力する。
このようにして第２の演算処理部３５７の動作が行われる。
【００６８】
［ＱｏＳデータフレーム：図５］
次に、ＱｏＳデータフレームのフォーマットについて図５を用いて説明する。図５は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のＱｏＳデータフレームフォーマットを示す説明図である。
図５に示すように、ＱｏＳフレームフォーマットは、フレーム制御、Ｄｕｒａｔｉｏｎ等を含むＭＡＣヘッダに続き、ＩＰパケット（データ）、ＦＣＳから成る。Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドは、２ｂｙｔｅである。
【００６９】
［本装置のＱｏＳデータフレーム：図６］
次に、本装置のＱｏＳデータフレームフォーマットについて図６を用いて説明する。図６は、本装置のＱｏＳデータフレームフォーマットを示す説明図である。
図６に示すように、本装置のＱｏＳデータフレームフォーマットでは、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドを４ｂｙｔｅとしている。これは、使用サブキャリアを制限することにより、回線占有期間が長くなったとしても、Ｄｕｒａｔｉｏｎ値を書き込めるようにしたものである。
【００７０】
［ＲＳＰタイマ時間の算出：図７］
次に、本装置の特徴であるＲＳＰタイマ時間の算出について図３及び図７を用いて説明する。図７は、端末Ａから端末ＢにＳｔｏｐ＆Ｗａｉｔ方式でＱｏＳデータフレーム等を送信する場合の模式説明図である。
ＭＡＣ処理部３５の第１の演算処理部３５２は、ＱｏＳデータ又はマネージメントフレームを送信する場合に、ＡＣＫを待ち受ける許容期間であるＲＳＰタイマ時間を算出する。図７の例では、端末Ａの第１の演算処理部３５２がＲＳＰタイマ時間を算出する処理を行う。
【００７１】
まず、基本的な動作について図７を用いて説明する。
本通信システムでは、ＡＲＱ（Auto ReQuest；自動再送要求）方式による通信を行っており、図７に示すように、送信側の端末Ａは、ＱｏＳデータフレーム等の送信後、ＲＳＰタイマ時間がタイムアウトするまでＡＣＫを待ち受け、ＲＳＰタイマ時間以内にＡＣＫを受信しない場合にはデータ再送等の処理を行う。
【００７２】
端末Ｂでは、端末ＡからのＱｏＳデータフレーム等を受信し、それが自己宛であると判断すると、ＳＩＦＳ期間後にＡＣＫを送信する。
また、通信対象ではない端末Ｃが端末ＡからのＱｏＳデータフレーム等を受信すると、当該ＱｏＳデータフレームに含まれるＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいてＮＡＶ時間（送信禁止期間）を設定し、この間は送信を行わない。
【００７３】
端末ＡがＱｏＳデータフレーム等を送信してから、端末ＢからのＡＣＫを受信するまでに要する時間は、変調方式、符号化率及び使用サブキャリア数によって異なる。例えば、使用サブキャリア数が少なく変調方式がＢＰＳＫであれば応答時間は長く、使用サブキャリア数が多く変調方式が１６ＱＡＭであれば応答時間は短くなる。ここで用いられるパラメータは、情報格納部３５２に記憶されている送信時の通信パラメータである。
【００７４】
ＲＳＰタイマ時間を決定する第１の演算処理部３５２は、予め各パラメータ（変調方式、符号化率及び使用サブキャリア数）の組み合わせとＲＳＰタイマ時間とを対応付けた対応テーブルを設け、ＣＰＵ３３から設定されたパラメータの組み合わせに基づいて対応するＲＳＰタイマ時間を読み取ってもよいし、パラメータに応じてＲＳＰタイマ時間を算出する計算式を記憶しておき、当該計算式に基づいてＲＳＰタイマ時間を算出してもよい。また、テーブルと計算式とを組み合わせてもよい。
【００７５】
そして、本装置の無線アクセス制御部３５５は、ＱｏＳデータフレーム等の送出後、第１の演算処理部３５２で算出されたＲＳＰタイマ時間を期限として端末ＢからのＡＣＫを待ち受け、ＲＰＳタイマ時間内にＡＣＫを受信しなければ、ＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest；自動再送要求）通信による再送を行う。
このように、本装置では、送信時の使用サブキャリア数、変調方式、符号化率に応じたＲＳＰタイマ時間を設定してＡＣＫを待ち受けることにより、適切なＲＳＰタイマ時間とすることができ、通信回線を効率的に利用することができるものである。
【００７６】
［スリープモード］
次に、本装置の特徴であるスリープモードへの移行について図３、図７を用いて説明する。
ＭＡＣ処理部３５の無線アクセス制御部３５５は、受信したＱｏＳデータフレーム等が自己宛ではなかった場合には、受信信号中のＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいてＮＡＶ時間を設定する。
【００７７】
ここで、本装置の無線アクセス制御部３５５は、設定されたＮＡＶ時間が閾値以上であれば、ＭＡＣ処理部３５の各処理手段をスリープモードに移行させる。
具体的には、本装置の無線アクセス制御部３５５は、受信したＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいて自己の送信禁止期間であるＮＡＶ時間を算出し、当該ＮＡＶ時間と予め設定されている閾値とを比較して、ＮＡＶ時間が閾値以上であった場合には、ＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部３５１、第１の演算処理部３５２、ＭＡＣフレーム生成処理部３５３、ベースバンドＩ／Ｆ処理部３５６、第２の演算処理部３５７、ＭＡＣフレーム解析処理部３５８をスリープモードに移行させる。
【００７８】
また、ここでは、受信したＤｕｒａｔｉｏｎ値に基づいて設定されるＮＡＶ時間を閾値と比較したが、受信したＭＡＣフレームに記載されたＤｕｒａｔｉｏｎ値そのものを用いてスリープモードに移行するか否かを判断するようにしてもよい。
つまり、受信したＤｕｒａｔｉｏｎ値が、予め設定された別の閾値以上であった場合に、無線アクセス制御部３５５は、ＭＡＣ処理部３５の各処理手段をスリープモードに移行させるものである。
【００７９】
これにより、本装置では、妨害等により使用できないサブキャリアがあった場合には、少ないサブキャリア数で通信を行わねばならないため、通信時間が長くなることを想定して、当該通信に直接関係のない装置での不要な動作を抑制し、消費電力を低減することができるものである。
尚、スリープモードに移行した場合には、少なくともＮＡＶ時間が経過するまではスリープモードを維持し、その後、受信又は送信のイベントが発生した場合にはスリープモードから通常の動作を行うモードに復帰する、といった制御が考えられる。
【００８０】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る無線送受信装置及びそれを用いた無線通信システムによれば、ベースバンド処理部３６が、受信信号の全てのサブキャリアについて受信品質として等化誤差を検出し、ＣＰＵ３３が、予め設定されている閾値と各サブキャリアの等化誤差とを比較して、等化誤差が閾値未満であれば、妨害を受けていないとして送信時に使用可能なサブキャリアとして決定し、送信時の使用サブキャリアの情報と、送信時の変調方式と、送信時の符号化率とを通信パラメータとしてＭＡＣ処理部３５に出力し、ＭＡＣ処理部３５が、通信パラメータに基づいて、通信回線の占有期間であるＤｕｒａｔｉｏｎ値を算出し、当該Ｄｕｒａｔｉｏｎ値を含むＱｏＳデータフレームを生成して、ベースバンド処理部３６で変調して無線送信するようにしているので、特定のサブキャリアが妨害等により伝送路の品質が劣化した場合には、妨害を受けていないサブキャリアを用いて良好な品質の通信を行うことができ、また、使用サブキャリア数に応じた通信回線の占有期間を他の無線送受信装置に報知して、通信の衝突を防ぐことができる効果がある。
【００８１】
また、本実施の形態に係る無線送受信装置及び無線通信システムによれば、ＭＡＣ処理部３５が、自己宛ではないＱｏＳデータフレームを受信した場合に、当該受信信号に含まれるＤｕｒａｔｉｏｎ値から、自己が送信を行わないＮＡＶ時間を設定し、当該ＮＡＶ時間が予め設定されている閾値以上であった場合には、ＭＡＣ処理部３５の処理手段がスリープモードに移行する無線送受信装置としているので、送信禁止期間が長い場合には、通信対象外の装置では不要な動作を行わないようにして、消費電力を低減することができる効果がある。
【００８２】
更に、本実施の形態に係る無線送受信装置及び無線通信システムによれば、ＱｏＳデータフレーム等を送信する場合に、ＭＡＣ処理部３５が、送信時の使用サブキャリアの数と、送信時の変調方式と、送信時の符号化率とに基づいて、相手局からＡＣＫを受信する期限であるＲＳＰタイマ時間を算出して、ＱｏＳデータフレーム送信後、当該ＲＳＰタイマ時間を上限として応答を待ち受ける無線送受信装置としているので、使用サブキャリア数、変調方式、符号化率に応じて適切な待ち受け時間を設定することができ、通信回線を効率的に利用することができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、伝搬路状況に応じて安定した通信を行うことができると共に、無線送受信装置の消費電力を低減することができる無線通信システムに適している。
【符号の説明】
【００８４】
１...イーサネット、 ２...送受信装置、 ３...ベースバンド部、 ４...無線部（ＲＦ部）、 ５...空中線、 ３１...コネクタ部、 ３２...Ｅｔｈｅｒ ＰＨＹ部、 ３３...ＣＰＵ、 ３４...ローカルバス、 ３５...ＭＡＣ処理部、 ３６...ベースバンド処理部、 ３７...Ｄ／Ａ変換部、 ３８...Ａ／Ｄ変換部、 ３５１...ＣＰＵ Ｉ／Ｆ処理部、 ３５２...情報格納部、 ３５３...ＭＡＣフレーム生成処理部、 ３５４...第１の演算処理部、 ３５５...無線アクセス制御部、 ３５６...ベースバンドＩ／Ｆ処理部、 ３５７...第２の演算処理部、 ３５８...ＭＡＣフレーム解析処理部、 ３５９...制御情報伝送路、 ７１，７２，７３...選択手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブキャリアを使用して、送受信装置間で無線通信を行う無線通信システムであって、
前記送受信装置が、送信データを変調し、受信した信号を復調すると共に、前記受信した信号に含まれるサブキャリア毎の受信品質を検出するベースバンド処理部と、
前記検出されたサブキャリア毎の受信品質に基づいて、送信に使用する使用サブキャリアを決定すると共に、前記使用サブキャリアの数と送信時の変調方式及び符号化率を出力する制御部と、
送信時に、前記変調方式と前記符号化率及び前記使用サブキャリアの数とに基づいて回線使用期間を求め、前記回線使用期間を含む送信フレームを生成して、前記ベースバンド処理部に出力する通信処理部とを備えた送受信装置であることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
送受信装置の通信処理部が、自己宛ではない信号を受信した場合に、前記受信した信号に含まれる回線使用期間が予め設定された閾値以上であれば、省電力モードに移行することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
送受信装置の通信処理部が、送信時に、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて、当該送信データに対して相手装置から送信される応答信号の待ち時間を算出して、送信後、前記算出された待ち時間以内に応答信号を受信しない場合には、前記送信データを再送することを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
【請求項１】
複数のサブキャリアを使用して、送受信装置間で無線通信を行う無線通信システムであって、
前記送受信装置が、送信データを変調し、受信した信号を復調すると共に、前記受信した信号に含まれるサブキャリア毎の受信品質を検出するベースバンド処理部と、
前記検出されたサブキャリア毎の受信品質に基づいて、送信に使用する使用サブキャリアを決定すると共に、前記使用サブキャリアの数と送信時の変調方式及び符号化率を出力する制御部と、
送信時に、前記変調方式と前記符号化率及び前記使用サブキャリアの数とに基づいて回線使用期間を求め、前記回線使用期間を含む送信フレームを生成して、前記ベースバンド処理部に出力する通信処理部とを備えた送受信装置であることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
送受信装置の通信処理部が、自己宛ではない信号を受信した場合に、前記受信した信号に含まれる回線使用期間が予め設定された閾値以上であれば、省電力モードに移行することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
送受信装置の通信処理部が、送信時に、変調方式と符号化率及び使用サブキャリアの数とに基づいて、当該送信データに対して相手装置から送信される応答信号の待ち時間を算出して、送信後、前記算出された待ち時間以内に応答信号を受信しない場合には、前記送信データを再送することを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３８９８５（Ｐ２０１２−２３８９８５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５８９３（Ｐ２０１１−１０５８９３）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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