JP5913184B2

JP5913184B2 - 無線通信システム、無線通信方法、無線基地局装置および無線端末装置

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Publication number: JP5913184B2
Application number: JP2013084719A
Authority: JP
Inventors: 朋浩徳安; 名倉　正光; 正光名倉; 衆太上野; 中村　宏之; 宏之中村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2033-04-15
Also published as: JP2014207598A

Description

本発明は、無線基地局装置と無線端末装置が通信中に、例えば20ＭHz帯域幅で通信する狭帯域モードから、例えば40ＭHz帯域幅で通信する広帯域モードへのモード変更が可能な無線通信システム、無線通信方法、無線基地局装置および無線端末装置に関する。

無線ＬＡＮの標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎ（非特許文献１）では、通信容量を増大するために伝送路を広帯域化する手段として、20ＭHz帯域幅を40ＭHz帯域幅に拡大するチャネル・ボンディング技術が規定されている。これは、隣接する２つの20ＭHzチャネルを結合して連続的に使用し、２つの20ＭHzチャネルの境界に位置するガードバンド内の未使用のサブキャリアも利用可能にして、実質的に２倍以上の伝送速度を実現する技術である。ただし、無線基地局装置と無線端末装置との間で周期的に送信される制御信号（ビーコン信号）は20ＭHz帯域幅で送信され、40ＭHz帯域幅または20ＭHz帯域幅で通信中の各装置がそれぞれ受信可能になっている。

IEEE Std 802.11 -2012

従来、狭帯域モードと広帯域モードに対応可能な無線端末装置と無線基地局装置との間で通信を開始するときに、狭帯域モードと広帯域モードのいずれで行うかを決定する。一方、例えば狭帯域モードで通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、狭帯域モードから広帯域モードにモード変更する場合、一方的にモード変更することはできないので、次のような手順が考えられる。

まず、狭帯域モードで通信中の無線基地局装置が無線端末装置に対して、広帯域モードで使用する周波数帯域幅および中心周波数のモード変更情報を含む制御信号を狭帯域モードで送信する。無線端末装置は無線基地局装置に対して当該制御信号に対する応答信号を返し、無線基地局装置と無線端末装置は一斉に狭帯域モードから広帯域モードに変更し、以後広帯域モードによる通信を行う。

このとき、図３に示すように、無線基地局装置では広帯域モードの周波数帯域に干渉がないが、無線端末装置では広帯域モードの周波数帯域に干渉信号がある場合がある。しかし、無線基地局装置は、無線端末装置の周辺における干渉信号を検出できないため、無線基地局装置が広帯域モードに変更する制御信号を無線端末装置に送信しても、無線端末装置は対応できないことになる。一方、広帯域モードから狭帯域モードに変更する場合は、このような干渉の問題を考慮する必要はなく、無線基地局装置から無線端末装置へ通知してモード変更することが可能である。

本発明は、通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、狭帯域モードから広帯域モードへモード変更する手順を規定し、確実にモード変更することができる無線通信システム、無線通信方法、無線基地局装置および無線端末装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムにおいて、無線基地局装置は、無線端末装置へ広帯域モードへのモード変更を通知し、無線端末装置は当該通知により、広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出して無線基地局装置に通知し、当該干渉レベルが規定値以下のときに、無線基地局装置および無線端末装置が広帯域モードにモード変更する構成である。

第２の発明は、所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムにおいて、無線基地局装置は、モード変更するタイミングと広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数とを有するモード変更情報を含む第１の制御信号を、狭帯域モードで無線端末装置に送信する手段を備え、無線端末装置は、第１の制御信号を受信すると、広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出し、干渉検出結果を含む第２の制御信号を、狭帯域モードで無線基地局装置に送信する手段を備え、無線基地局装置は、第２の制御信号を受信し、干渉レベルが規定値以下のときに、モード変更するタイミングで広帯域モードにモード変更を指示する第３の制御信号を、狭帯域モードで無線端末装置に送信する手段を備え、無線端末装置は、第３の制御信号を受信すると、受信応答を返信するとともに、狭帯域モードから広帯域モードに変更する処理を行う手段を備え、無線基地局装置は、第３の制御信号に対する受信応答を受信すると、狭帯域モードから広帯域モードに変更する処理を行う手段を備え、無線基地局装置および無線端末装置が広帯域モードに変更した後に、無線基地局装置は広帯域モードで第４の制御信号を無線端末装置に送信し、無線端末装置は該第４の制御信号を受信すると、広帯域モードで受信応答を無線基地局装置に送信し、その後に無線基地局装置および無線端末装置は広帯域モードで通信を継続する構成である。

第３の発明は、所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信方法において、無線基地局装置は、無線端末装置へ広帯域モードへのモード変更を通知し、無線端末装置は当該通知により、広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出して無線基地局装置に通知し、当該干渉レベルが規定値以下のときに、無線基地局装置および無線端末装置が広帯域モードにモード変更する。

第４の発明は、所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信方法において、無線基地局装置は、モード変更するタイミングと広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数とを有するモード変更情報を含む第１の制御信号を、狭帯域モードで無線端末装置に送信し、無線端末装置は、第１の制御信号を受信すると、広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出し、干渉検出結果を含む第２の制御信号を、狭帯域モードで無線基地局装置に送信し、無線基地局装置は、第２の制御信号を受信し、干渉レベルが規定値以下のときに、モード変更するタイミングで広帯域モードにモード変更を指示する第３の制御信号を、狭帯域モードで無線端末装置に送信し、無線端末装置は、第３の制御信号を受信すると、受信応答を返信するとともに、狭帯域モードから広帯域モードに変更する処理を行い、無線基地局装置は、第３の制御信号に対する受信応答を受信すると、狭帯域モードから広帯域モードに変更する処理を行い、無線基地局装置および無線端末装置が広帯域モードに変更した後に、無線基地局装置は広帯域モードで第４の制御信号を無線端末装置に送信し、無線端末装置は該第４の制御信号を受信すると、広帯域モードで受信応答を無線基地局装置に送信し、その後に無線基地局装置および無線端末装置は広帯域モードで通信を継続する。

第５の発明は、所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムの無線基地局装置において、無線端末装置へ広帯域モードへのモード変更を通知し、当該通知に対して無線端末装置で検出される広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルが規定値以下のときに、広帯域モードにモード変更する構成である。

第６の発明は、所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムの無線基地局装置において、モード変更するタイミングと広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数とを有するモード変更情報を含む第１の制御信号を、狭帯域モードで無線端末装置に送信する手段と、第１の制御信号に対して無線端末装置で検出される広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルが規定値以下のときに、モード変更するタイミングで広帯域モードにモード変更を指示する第３の制御信号を、狭帯域モードで無線端末装置に送信する手段と、第３の制御信号に対して無線端末装置から送信された受信応答を受信すると、狭帯域モードから広帯域モードに変更する処理を行う手段と、広帯域モードに変更した後に、広帯域モードで第４の制御信号を無線端末装置に送信し、無線端末装置が送信する該第４の制御信号に対する受信応答を受信する手段とを備え、その後に広帯域モードで通信を継続する構成である。

第７の発明は、所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムの無線端末装置において、無線基地局装置から広帯域モードへのモード変更を通知されたときに、広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出して無線基地局装置に通知し、当該干渉レベルが規定値以下のときに、広帯域モードにモード変更する構成である。

第８の発明は、所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムの無線端末装置において、無線基地局装置からモード変更するタイミングと広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数とを有するモード変更情報を含む第１の制御信号を狭帯域モードで受信すると、広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出し、干渉検出結果を含む第２の制御信号を、狭帯域モードで無線基地局装置に送信する手段と、干渉レベルが規定値以下のときに、無線基地局装置からモード変更するタイミングで広帯域モードにモード変更を指示する第３の制御信号を狭帯域モードで受信すると、受信応答を返信するとともに、狭帯域モードから広帯域モードに変更する処理を行う手段と、広帯域モードに変更した後に、無線基地局装置が広帯域モードで送信する第４の制御信号を受信すると、広帯域モードで受信応答を無線基地局装置に送信する手段とを備え、その後に広帯域モードで通信を継続する構成である。

本発明は、狭帯域モードで通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、無線端末装置で広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルが規定値以下であるか否かを確認することにより、通信を切断することなく、狭帯域モードから広帯域モードへ確実にモード変更することができる。

本発明の無線通信システムにおけるモード変更手順を示すフローチャートである。本発明の無線基地局装置および無線端末装置の構成例を示す図である。狭帯域モードから広帯域モードへの変更時の課題を説明する図である。

図１は、本発明の無線通信システムにおけるモード変更手順を示す。図１(a) は狭帯域モードから広帯域モードへのモード変更手順であり、図１(b) は広帯域モードから狭帯域モードへのモード変更手順である。ここではデータフレームの送受信の表記は省略し、以下に示す制御信号および受信応答のみを示す。

図１(a) において、無線基地局装置と無線端末装置は狭帯域モードで通信を行っているものとする。無線基地局装置が狭帯域モードから広帯域モードへのモード変更を行う場合、まずモード変更するタイミングと広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数とを有するモード変更情報を含む制御信号１を送信する（Ｓ１）。なお、モード変更するタイミングは、例えばモード変更までに伝送されるフレーム数Ｎで示される。

制御信号１を受信した無線端末装置は受信応答を送信し（Ｓ２）、広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数での干渉レベルを検出する（Ｓ３）。そして、干渉検出結果を含む制御信号２を無線基地局装置へ送信する（Ｓ４）。制御信号２を受信した無線基地局装置は受信応答を送信する（Ｓ５）。ここで、干渉レベルが規定値を超えていれば、無線基地局装置および無線端末装置はモード変更手順をキャンセルする。

一方、干渉レベルが規定値以下であれば、無線基地局装置はモード変更するタイミング（Ｎフレーム後）に、モード変更を指示する制御信号３を送信する（Ｓ６）。制御信号３を受信した無線端末装置は受信応答を送信する（Ｓ７）。その後、無線基地局装置および無線端末装置は、ともに狭帯域モードから広帯域モードへのモード変更を行う（Ｓ８）。

広帯域モードに変更した無線基地局装置は、広帯域モードでモード変更を確認する制御信号４を送信し（Ｓ９）、制御信号４を受信した無線端末装置は広帯域モードで受信応答を送信する（Ｓ10）。その後、無線基地局装置と無線端末装置は広帯域モードで通信を継続する。

図１(b) において、無線基地局装置と無線端末装置が広帯域モードで通信を行っているときに、広帯域モードから狭帯域モードへのモード変更を行う場合は、図１(a) のステップＳ３〜Ｓ５の処理が省略され、それ以外の処理は図１(a) と同様である。ただし、モード変更情報は、モード変更するタイミングと狭帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数で示される。

図２は、本発明の無線基地局装置および無線端末装置の構成例を示す。
図２において、無線基地局装置は、送受信部２１、モード変更制御部２２、モード変更判定部２３により構成される。モード変更制御部２２は、図１に示すモード変更に係る制御信号１、制御信号３、制御信号４および各受信応答の送受信制御を行うとともに、制御信号３に対して無線端末装置から送信された受信応答の受信により、送受信部２１に対してモード変更処理を行う。モード変更判定部２３は、無線端末装置から通知された干渉検出結果を含む制御信号２を受信し、無線端末装置における干渉レベルに応じて、狭帯域モードから広帯域モードへのモード変更を実施するか否かを判定する。

無線端末装置は、送受信部２４、モード変更制御部２５、干渉検出処理部２６により構成される。モード変更制御部２５は、無線基地局装置から送信されたモード変更に係る制御信号１、制御信号３、制御信号４および各受信応答の送受信制御を行うとともに、制御信号３の受信により送受信部２４に対してモード変更処理を行う。干渉検出処理部２６は、無線基地局装置から送信された制御信号１に含まれるモード変更情報（広帯域モードの周波数帯域幅と中心周波数）に応じて干渉レベルを検出し、干渉検出結果を含む制御信号２および受信応答の送受信処理を行う。

２１送受信部
２２モード変更制御部
２３モード変更判定部
２４送受信部
２５モード変更制御部
２６干渉検出処理部

Claims

所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムにおいて、
前記無線基地局装置は、前記無線端末装置へ前記広帯域モードへのモード変更を通知し、前記無線端末装置は当該通知により、前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出して前記無線基地局装置に通知し、当該干渉レベルが規定値以下のときに、前記無線基地局装置および前記無線端末装置が前記広帯域モードにモード変更する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムにおいて、
前記無線基地局装置は、前記モード変更するタイミングと前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数とを有するモード変更情報を含む第１の制御信号を、前記狭帯域モードで前記無線端末装置に送信する手段を備え、
前記無線端末装置は、前記第１の制御信号を受信すると、前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出し、干渉検出結果を含む第２の制御信号を、前記狭帯域モードで前記無線基地局装置に送信する手段を備え、
前記無線基地局装置は、前記第２の制御信号を受信し、前記干渉レベルが規定値以下のときに、前記モード変更するタイミングで前記広帯域モードにモード変更を指示する第３の制御信号を、前記狭帯域モードで前記無線端末装置に送信する手段を備え、
前記無線端末装置は、前記第３の制御信号を受信すると、受信応答を返信するとともに、前記狭帯域モードから前記広帯域モードに変更する処理を行う手段を備え、
前記無線基地局装置は、前記第３の制御信号に対する受信応答を受信すると、前記狭帯域モードから前記広帯域モードに変更する処理を行う手段を備え、
前記無線基地局装置および前記無線端末装置が前記広帯域モードに変更した後に、前記無線基地局装置は前記広帯域モードで第４の制御信号を前記無線端末装置に送信し、前記無線端末装置は該第４の制御信号を受信すると、前記広帯域モードで受信応答を前記無線基地局装置に送信し、その後に前記無線基地局装置および前記無線端末装置は前記広帯域モードで通信を継続する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信方法において、
前記無線基地局装置は、前記無線端末装置へ前記広帯域モードへのモード変更を通知し、前記無線端末装置は当該通知により、前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出して前記無線基地局装置に通知し、当該干渉レベルが規定値以下のときに、前記無線基地局装置および前記無線端末装置が前記広帯域モードにモード変更する
ことを特徴とする無線通信方法。
所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信方法において、
前記無線基地局装置は、前記モード変更するタイミングと前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数とを有するモード変更情報を含む第１の制御信号を、前記狭帯域モードで前記無線端末装置に送信し、
前記無線端末装置は、前記第１の制御信号を受信すると、前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出し、干渉検出結果を含む第２の制御信号を、前記狭帯域モードで前記無線基地局装置に送信し、
前記無線基地局装置は、前記第２の制御信号を受信し、前記干渉レベルが規定値以下のときに、前記モード変更するタイミングで前記広帯域モードにモード変更を指示する第３の制御信号を、前記狭帯域モードで前記無線端末装置に送信し、
前記無線端末装置は、前記第３の制御信号を受信すると、受信応答を返信するとともに、前記狭帯域モードから前記広帯域モードに変更する処理を行い、
前記無線基地局装置は、前記第３の制御信号に対する受信応答を受信すると、前記狭帯域モードから前記広帯域モードに変更する処理を行い、
前記無線基地局装置および前記無線端末装置が前記広帯域モードに変更した後に、前記無線基地局装置は前記広帯域モードで第４の制御信号を前記無線端末装置に送信し、前記無線端末装置は該第４の制御信号を受信すると、前記広帯域モードで受信応答を前記無線基地局装置に送信し、その後に前記無線基地局装置および前記無線端末装置は前記広帯域モードで通信を継続する
ことを特徴とする無線通信方法。
所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムの無線基地局装置において、
前記無線端末装置へ前記広帯域モードへのモード変更を通知し、当該通知に対して前記無線端末装置で検出される前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルが規定値以下のときに、前記広帯域モードにモード変更する構成である
ことを特徴とする無線基地局装置。
所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムの無線基地局装置において、
前記モード変更するタイミングと前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数とを有するモード変更情報を含む第１の制御信号を、前記狭帯域モードで前記無線端末装置に送信する手段と、
前記第１の制御信号に対して前記無線端末装置で検出される前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルが規定値以下のときに、前記モード変更するタイミングで前記広帯域モードにモード変更を指示する第３の制御信号を、前記狭帯域モードで前記無線端末装置に送信する手段と、
前記第３の制御信号に対して前記無線端末装置から送信された受信応答を受信すると、前記狭帯域モードから前記広帯域モードに変更する処理を行う手段と、
前記広帯域モードに変更した後に、前記広帯域モードで第４の制御信号を前記無線端末装置に送信し、前記無線端末装置が送信する該第４の制御信号に対する受信応答を受信する手段とを備え、その後に前記広帯域モードで通信を継続する構成である
ことを特徴とする無線基地局装置。
所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムの無線端末装置において、
前記無線基地局装置から前記広帯域モードへのモード変更を通知されたときに、前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出して前記無線基地局装置に通知し、当該干渉レベルが規定値以下のときに、前記広帯域モードにモード変更する構成である
ことを特徴とする無線端末装置。
所定の周波数帯域幅および中心周波数で通信中の無線基地局装置と無線端末装置との間で、当該所定の周波数帯域幅の狭帯域モードから相対的に広い周波数帯域幅の広帯域モードにモード変更して通信を継続する無線通信システムの無線端末装置において、
前記無線基地局装置から前記モード変更するタイミングと前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数とを有するモード変更情報を含む第１の制御信号を前記狭帯域モードで受信すると、前記広帯域モードの周波数帯域幅および中心周波数における干渉レベルを検出し、干渉検出結果を含む第２の制御信号を、前記狭帯域モードで前記無線基地局装置に送信する手段と、
前記干渉レベルが規定値以下のときに、前記無線基地局装置から前記モード変更するタイミングで前記広帯域モードにモード変更を指示する第３の制御信号を前記狭帯域モードで受信すると、受信応答を返信するとともに、前記狭帯域モードから前記広帯域モードに変更する処理を行う手段と、
前記広帯域モードに変更した後に、前記無線基地局装置が前記広帯域モードで送信する第４の制御信号を受信すると、前記広帯域モードで受信応答を前記無線基地局装置に送信する手段とを備え、その後に前記広帯域モードで通信を継続する構成である
ことを特徴とする無線端末装置。