JP6955236B2 - Wireless communication system and wireless communication method - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。 The present invention relates to wireless communication systems and wireless communication methods.
無線LANの利用拡大や無線監視カメラなど通信機能を有する機器の増加により無線通信のトラヒックが急激に増大しており、周波数利用効率を向上させて、限りある無線リソースにより多くのトラヒックを収容することが求められている。 The traffic of wireless communication is rapidly increasing due to the expansion of the use of wireless LAN and the increase of devices with communication functions such as wireless surveillance cameras. To improve the frequency utilization efficiency and accommodate more traffic with limited wireless resources. Is required.
ISM(Industry-Science-Medical)帯のような複数システム共用周波数帯域では、各システムが自律分散的に使用周波数を決定するため、使用周波数チャネルに偏りが生じる。 In a frequency band shared by multiple systems such as the ISM (Industry-Science-Medical) band, each system autonomously and decentrally determines the frequency used, so that the frequency channel used is biased.
一方で、従来の無線通信方式、たとえば、3GPP(3rd Generation Partnership Project)で標準化が行なわれた無線通信システムであるLTE(Long Term Evolution)リリース8(Rel-8)は、最大20MHzの帯域を利用して通信を行うことが可能である。 On the other hand, LTE (Long Term Evolution) Release 8 (Rel-8), which is a conventional wireless communication system, for example, a wireless communication system standardized by 3GPP (3rd Generation Partnership Project), uses a band of up to 20 MHz. It is possible to communicate with each other.
さらに、LTEの発展版であるLTE−A(Long Term Evolution-Advanced)では、LTEとの後方互換性を確保しつつ、更なる高速伝送を実現するため、LTEでサポートされる帯域幅を基本単位としたコンポーネントキャリア(CC:Component Carrier)を複数束ねて同時に用いるキャリアアグリゲーション(CA:Career Aggregation)技術が採用され、最大で5CC(100MHz幅)を用いて100MHz幅の広帯域伝送が実現可能である。ただし、このようなキャリアアグリゲーションは、近接する周波数バンドでの異なるチャネルを用いた伝送である。 Furthermore, in LTE-A (Long Term Evolution-Advanced), which is an advanced version of LTE, the bandwidth supported by LTE is the basic unit in order to realize further high-speed transmission while ensuring backward compatibility with LTE. Carrier aggregation (CA: Career Aggregation) technology, in which a plurality of component carriers (CCs) are bundled and used at the same time, is adopted, and wideband transmission of 100 MHz width can be realized by using a maximum of 5 CC (100 MHz width). However, such carrier aggregation is transmission using different channels in adjacent frequency bands.
上記のような高速化が図られてはいるものの、近年、 スマートフォン等の高機能な携帯端末の普及に伴って、移動通信トラヒックの需要が急激に増大している。 Although the speed has been increased as described above, the demand for mobile communication traffic has been rapidly increasing in recent years with the spread of high-performance mobile terminals such as smartphones.
その結果、従来からの無線LAN(Local Area Network)の利用拡大に加え、スマートフォンの普及によるモバイルデータトラヒックの増大により無線LANへのオフロードが進展し、免許不要帯域(2.4GHz帯、5GHz帯)でのトラヒックが急増している。 As a result, in addition to the conventional expansion of the use of wireless LAN (Local Area Network), offloading to wireless LAN has progressed due to the increase in mobile data traffic due to the spread of smartphones, and unlicensed bands (2.4 GHz band, 5 GHz band). ) Is increasing rapidly.
また、IoT(Internet Of Things)/M2M(Machine to Machine)社会の進展により、 上記周波数帯および920MHz帯の更なる逼迫が懸念され、これらの周波数帯の周波数利用効率向上は喫緊の課題となっている。 In addition, due to the development of the IoT (Internet Of Things) / M2M (Machine to Machine) society, there is concern that the above frequency bands and the 920 MHz band will become even tighter, and improving the frequency utilization efficiency of these frequency bands has become an urgent issue. There is.
ここで、無線リソースの利用状況は、上述のように時間・場所・周波数帯や無線チャネル等によって変動するため、一部の周波数帯(や無線チャネル)のみが混雑する状況が発生し得る。 Here, since the usage status of the wireless resource fluctuates depending on the time, place, frequency band, wireless channel, etc. as described above, a situation may occur in which only a part of the frequency band (or the wireless channel) is congested.
しかしながら、既存の自営系無線システム(例えばIEEE802.11無線LAN)は単一の周波数帯を用いるか、予め使用する帯域をひとつ決めてから通信を行う。例えば、IEEE802.11nは2.4GHz帯と5GHz帯のいずれを使用するかを予め設定する。このため、既存の自営系無線システム全体として無線リソースに空きがある場合であっても、輻輳が発生するおそれがある。 However, existing self-employed wireless systems (for example, IEEE802.11 wireless LAN) use a single frequency band or determine one band to be used in advance before communication. For example, IEEE802.11n presets whether to use the 2.4 GHz band or the 5 GHz band. Therefore, even if the existing self-employed wireless system as a whole has free wireless resources, congestion may occur.
ここで、無線通信リソースの有効利用を図るためコグニティブ無線技術が注目されている。コグニティブ無線技術とは、無線端末が周囲の電波の利用状況を認識し、その状況に応じて利用する無線通信リソースを変えることをいう。コグニティブ無線技術には、異なる無線通信規格を状況に応じて選択して使うヘテロジニアス型と、無線端末が空き周波数を探し出して必要な通信帯域を確保する周波数共用型とがある。 Here, cognitive radio technology is attracting attention in order to make effective use of wireless communication resources. Cognitive radio technology means that a wireless terminal recognizes the usage status of surrounding radio waves and changes the wireless communication resource to be used according to the usage status. Cognitive radio technology includes a heterogeneous type in which different wireless communication standards are selected and used according to the situation, and a frequency sharing type in which a wireless terminal searches for a free frequency and secures a necessary communication band.
ヘテロジニアス型においては、コグニティブ無線機は、周辺で運用されている複数の無線システムを認識し、各システムの利用度や実現可能な伝送品質に関する情報を入手し、適切な無線システムに接続する。即ち、ヘテロジニアス型のコグニティブ無線は、周辺に存在する無線システムの利用効率を高めることにより、間接的に周波数資源の利用効率を高めるものである。 In the heterogeneous type, the cognitive radio recognizes multiple wireless systems operating in the vicinity, obtains information on the utilization of each system and feasible transmission quality, and connects to an appropriate wireless system. That is, the heterogeneous type cognitive radio indirectly enhances the utilization efficiency of frequency resources by increasing the utilization efficiency of wireless systems existing in the vicinity.
一方、周波数共用型においては、コグニティブ無線機は、他の無線システムが運用されている周波数帯域において、一時的、または局所的に利用されていない周波数資源(これは、white spaceと呼ばれる)の存在を検知し、これを利用して信号伝送を行う。即ち、周波数共用型のコグニティブ無線は、ある周波数帯域における周波数資源の利用効率を直接的に高めるものである。 On the other hand, in the frequency sharing type, the cognitive radio has a frequency resource (this is called a white space) that is temporarily or not locally used in the frequency band in which another radio system is operated. Is detected, and signal transmission is performed using this. That is, the frequency sharing type cognitive radio directly enhances the utilization efficiency of frequency resources in a certain frequency band.
そして、上述したような免許不要帯域におけるトラヒックの増大の問題を解決する一手法として、使用周波数帯の異なる複数の無線LAN規格(例えば、2.4GHz帯無線LAN規格と5GHz帯無線LAN規格)を選択あるいは並行利用する、ヘテロジニアス型コグニティブ無線的アプローチが考えられる(たとえば、特許文献1、特許文献2)。
Then, as a method for solving the problem of increased traffic in the unlicensed band as described above, a plurality of wireless LAN standards having different frequency bands (for example, 2.4 GHz band wireless LAN standard and 5 GHz band wireless LAN standard) are used. A heterogeneous cognitive radio approach that is selected or used in parallel can be considered (for example,
しかし、このヘテロジニアス型コグニティブ無線的アプローチでは送信データを適宜分割し、それぞれどの周波数帯で伝送するかを事前に振り分けておく必要がある。この結果、各周波数帯の混雑度合いによっては使用周波数帯によって伝送遅延が大きく異なったり、データが宛先に到着する順番が入れ替わる、等の問題が新たに発生してしまう。 However, in this heterogeneous cognitive radio approach, it is necessary to divide the transmission data as appropriate and to divide in advance which frequency band each is to be transmitted. As a result, new problems such as a large difference in transmission delay depending on the frequency band used and a change in the order in which data arrives at the destination occur depending on the degree of congestion in each frequency band.
そこで、互いに大きく分離した複数の周波数帯、たとえば、2.4GHz帯無線LANと5GHz帯無線LANにおいて、既存システムと周波数を共用して、コグニティブな無線通信を実現することが望ましい。 Therefore, it is desirable to realize cognitive wireless communication by sharing a frequency with an existing system in a plurality of frequency bands that are largely separated from each other, for example, a 2.4 GHz band wireless LAN and a 5 GHz band wireless LAN.
このように、複数の互いに分離した周波数帯域のいずれかで選択的に通信を行うという構成の場合において、次の送信タイミングで、いずれの周波数帯を使用するかを決定するためには、複数周波数帯の無線チャネルの利用状況等を効率的に把握するため、複数無線周波数帯のチャネルをセンシングすることが必要となる。 In this way, in the case of a configuration in which communication is selectively performed in any of a plurality of frequency bands separated from each other, in order to determine which frequency band is used at the next transmission timing, a plurality of frequencies are used. In order to efficiently grasp the usage status of radio channels in a band, it is necessary to sense channels in a plurality of radio frequency bands.
このようなチャネルセンシングの方法として、複数の無線通信装置が協調して、対象チャネルをセンシングする「協調センシング」の技術が知られている。 As such a channel sensing method, there is known a technique of "cooperative sensing" in which a plurality of wireless communication devices cooperate to sense a target channel.
たとえば、非特許文献1、非特許文献2および非特許文献3に開示された技術では、既存の協調センシングはある単一のセンシング対象を仮定し、その検出精度を高めるために、複数の無線装置でセンシングした結果を収集する。
For example, in the techniques disclosed in
センシングコストを低減するために、検出精度が劣化しない範囲でセンシング・情報交換を行う無線装置を削減する方式も存在する。 In order to reduce the sensing cost, there is also a method of reducing the number of wireless devices that perform sensing and information exchange within a range in which the detection accuracy does not deteriorate.
非特許文献4非特許文献5に開示の既存のマルチチャネルセンシングは、センシングする無線装置が時分割で複数のチャネルをセンシングする。
Non-Patent
しかしながら、非特許文献1、非特許文献2および非特許文献3に開示された技術では、個々の無線装置が一つ以上のセンシング対象を持っており、無線装置間でセンシング対象がそれぞれ部分的に重複が存在する場合に、センシング・情報交換を行う無線装置を適切に決定する技術は提供されていない。
However, in the techniques disclosed in
また、非特許文献4非特許文献5に開示の既存のマルチチャネルセンシングは、全てのチャネルを同時にセンシングできず、センシング結果に時間的欠落が発生するため、センシング精度が劣化する。
Further, the existing multi-channel sensing disclosed in
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の互いに分離した周波数帯域で使用する周波数帯を選択的に通信をする場合に、対象となる複数の無線チャネルに対するチャネルセンシングのカバレッジを、最小の協調コストで実現する協調センシングを実現可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to selectively communicate a frequency band used in a plurality of frequency bands separated from each other. It is an object of the present invention to provide a wireless communication system and a wireless communication method capable of realizing cooperative sensing that realizes channel sensing coverage for a plurality of wireless channels at the minimum cooperative cost.
この発明の1つの局面に従うと、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して、信号を送信するための無線通信システムであって、複数の第1の無線通信装置と、第2の無線通信装置とを備え、第2の無線通信装置は、複数の第1の無線通信装置の各々からのチャネルセンシング可能な対象可能無線チャネルの情報に基づいて、第1の無線通信装置がチャネルセンスを分担する無線チャネルを特定する分担決定手段と、決定された分担するべき無線チャネルを第1の無線通信装置に通知する通知手段とを備え、通知手段は、複数の第1の無線通信装置からのチャネルセンシング情報を統合した結果を、各複数の第1の無線通信装置に通知し、分担決定手段は、複数の無線チャネルの全てを分担してセンシングするにあたり、チャネルセンシングを担当する第1の無線通信装置の数が最小となるように、分担を決定する。
According to one aspect of the present invention, there is a plurality of wireless communication systems for transmitting signals by using a plurality of wireless channels that perform random access control in each of a plurality of frequency bands separated from each other. The first wireless communication device and the second wireless communication device are provided, and the second wireless communication device is based on the information of the targetable wireless channel that can be channel-sensitized from each of the plurality of first wireless communication devices. The notification means is provided with a sharing determination means for specifying the wireless channel to which the first wireless communication device shares the channel sense, and a notification means for notifying the first wireless communication device of the determined wireless channel to be shared. Notifies the result of integrating the channel sensing information from the plurality of first wireless communication devices to each of the plurality of first wireless communication devices, and the sharing determination means shares and senses all of the plurality of wireless channels. In doing so, the division is determined so that the number of first wireless communication devices in charge of channel sensing is minimized .
好ましくは、各第1の無線通信装置は、送信データを複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各周波数帯ごとに送信パケットを生成するためのデジタル信号処理部と、各周波数帯ごとに設けられ、デジタル信号を対応する周波数帯ごとの高周波信号に変換するための複数の高周波信号処理部と、複数の周波数帯において、複数の無線チャネルのうち通知された対象無線チャネルの利用状況を観測するチャネルセンシングを実行するチャネル利用状況観測部と、チャネルセンシングの結果を送信するためのチャネル利用情報送信部と、他の無線通信装置でのチャネルセンシングの結果であるチャネルセンシング情報を受信するチャネル利用情報受信部と、チャネル利用情報受信部からのチャネルセンシング情報に基づき、高周波処理部から各部分データを複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信開始するアクセス制御部とを含む。 Preferably, each first wireless communication device includes a digital signal processing unit for dividing transmission data into a plurality of partial data corresponding to each of the plurality of frequency bands and generating a transmission packet for each frequency band. , A plurality of high-frequency signal processing units provided for each frequency band for converting a digital signal into a high-frequency signal for each corresponding frequency band, and a target radio notified of a plurality of radio channels in a plurality of frequency bands. A channel usage status observation unit that executes channel sensing for observing the channel usage status, a channel usage information transmission unit for transmitting the result of channel sensing, and channel sensing that is the result of channel sensing in other wireless communication devices. Based on the channel usage information receiving unit that receives the information and the channel sensing information from the channel usage information receiving unit, each partial data from the high frequency processing unit is synchronized and started to be transmitted as packets for each of multiple frequency bands at the same timing. Includes an access control unit.
好ましくは、分担決定手段は、所定の条件が満たされ、無線通信システムに参加する装置状況が変化したと判断するときは、チャネルセンシングの分担を更新する。 Preferably, the sharing determination means updates the sharing of channel sensing when it determines that a predetermined condition is satisfied and the status of the devices participating in the wireless communication system has changed.
この発明の他の局面に従うと、アクセスポイントと複数の無線通信装置により構成される無線通信システムにおいて、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して、信号を送信するための無線通信方法であって、アクセスポイントが、複数の無線通信装置の各々からのチャネルセンシング可能な対象可能無線チャネルの情報に基づいて、無線通信装置がチャネルセンスを分担する無線チャネルを特定する分担決定ステップとを備え、分担決定ステップは、アクセスポイントが、複数の無線チャネルの全てを分担してセンシングするにあたり、チャネルセンシングを担当する第1の無線通信装置の数が最小となるように、分担を決定するステップを含み、アクセスポイントが、決定された分担するべき無線チャネルを無線通信装置に通知する通知ステップと、各無線通信装置が、複数の周波数帯において、複数の無線チャネルのうち指定された対象無線チャネルの利用状況を観測するチャネルセンシングを実行するチャネル利用状況観測ステップと、各無線通信装置が、チャネルセンシングの結果を送信するためのチャネル利用情報送信ステップと、アクセスポイントが、複数の無線通信装置からのチャネルセンシング情報を統合した結果を、各複数の無線通信装置に通知する通知ステップと、を備える。
According to another aspect of the present invention, in a wireless communication system composed of an access point and a plurality of wireless communication devices, a plurality of wireless channels that perform random access control in each of a plurality of frequency bands separated from each other are used. It is a wireless communication method for transmitting a signal, and the access point shares the channel sense based on the information of the targetable wireless channel that can be channel-sensed from each of the plurality of wireless communication devices. The division determination step includes a division determination step for specifying the wireless channel to be performed , and the division determination step is performed by the number of first wireless communication devices in charge of channel sensing when the access point shares and senses all of a plurality of wireless channels. A notification step in which the access point notifies the wireless communication device of the determined wireless channel to be shared, and a plurality of each wireless communication device in a plurality of frequency bands, including a step of determining the sharing so as to be the minimum. A channel usage status observation step for observing the usage status of a specified target wireless channel among the wireless channels of the above, and a channel usage information transmission step for each wireless communication device to transmit the result of channel sensing. , The access point includes a notification step of notifying each of the plurality of wireless communication devices of the result of integrating the channel sensing information from the plurality of wireless communication devices.
好ましくは、各無線通信装置が、他の無線通信装置でのチャネルセンシングの結果であるチャネルセンシング情報を受信するチャネル利用情報受信ステップと、各無線通信装置が、送信データを複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各周波数帯ごとに送信パケットを生成して、デジタル信号を対応する周波数帯ごとの高周波信号に変換し、チャネルセンシング情報に基づき、各部分データを複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信開始するアクセス制御ステップとを備える。 Preferably, each wireless communication device receives a channel sensing information that is the result of channel sensing in another wireless communication device, and each wireless communication device transmits transmission data in a plurality of frequency bands, respectively. It divides into a plurality of partial data corresponding to, generates a transmission packet for each frequency band, converts a digital signal into a high frequency signal for each corresponding frequency band, and divides each partial data into a plurality of parts based on channel sensing information. As a packet for each frequency band of, an access control step that starts transmission at the same timing in synchronization is provided.
この発明によれば、対象となる複数の無線チャネルに対するチャネルセンシングのカバレッジを、最小の協調コストで実現する協調センシングを実現可能である。 According to the present invention, it is possible to realize cooperative sensing that realizes channel sensing coverage for a plurality of target radio channels at the minimum cooperative cost.
そして、本発明によれば、協調センシングの結果を利用し、複数周波数帯のチャネルを柔軟に選択または同時利用することで無線リソースを無駄なく活用して周波数利用効率向上を実現することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve frequency utilization efficiency by utilizing radio resources without waste by flexibly selecting or simultaneously using channels of a plurality of frequency bands by utilizing the result of cooperative sensing. Become.
以下、本発明の実施の形態の無線通信システムおよび無線通信装置の構成を説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, the configurations of the wireless communication system and the wireless communication device according to the embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the components and processing steps having the same reference numerals are the same or equivalent, and the description thereof will not be repeated if they are not necessary.
なお、以下では、本発明の受信装置を説明する一例として、上述したような互いに大きく分離した複数の既存の免許不要帯域(たとえば、IoTなどに使用される920MHz帯、無線LANに使用される2.4GHz帯と5GHz帯)において、既存システムと周波数を共用して、コグニティブな無線通信を行うことが可能な無線通信システムにおける送信装置を例とする実施の形態を説明する。 In the following, as an example of explaining the receiving device of the present invention, a plurality of existing unlicensed bands (for example, 920 MHz band used for IoT and the like, used for wireless LAN), which are largely separated from each other as described above, are used. An embodiment of a transmission device in a wireless communication system capable of cognitive wireless communication by sharing a frequency with an existing system in (4 GHz band and 5 GHz band) will be described.
また、以下では、「キャリアセンス」とは、電力検出または受信信号の復号を伴う仮想キャリアセンスにより、対象とする無線チャネルの信号の存在の有無を検出し送信タイミングの判断を行うためのセンシングを意味し、「チャネルセンシング」とは、キャリアセンスとしてのセンシングに加えて、対象チャネルの使用状況を把握するために、通信のモニタなどを実行するセンシングを意味するものとする。
[実施の形態]
以下では、本実施の形態の説明のために、複数の互いに分離した周波数帯域においてそれぞれランダムアクセス制御による通信を行うという構成の場合において、次の送信タイミングをいつにするかを決定するために、対象帯域の多チャネルの同時チャネルセンシングを行う構成について説明する。
Further, in the following, "carrier sense" refers to sensing for detecting the presence or absence of a signal of a target wireless channel and determining the transmission timing by virtual carrier sense accompanied by power detection or decoding of a received signal. Meaning, "channel sensing" means, in addition to sensing as carrier sense, sensing that executes communication monitoring or the like in order to grasp the usage status of the target channel.
[Embodiment]
In the following, for the purpose of explaining the present embodiment, in order to determine when to set the next transmission timing in the case of a configuration in which communication is performed by random access control in each of a plurality of frequency bands separated from each other. A configuration for simultaneous channel sensing of multiple channels in the target band will be described.
ただし、複数の周波数帯を同時に使用して通信を行うことは、本発明にとっては、必ずしも、必須ではなく、たとえば、複数の周波数帯域のいずれか少なくとも1つで選択的に通信を行うという構成の場合において、次の送信タイミングで、いずれの周波数帯を使用するかを決定するために、対象帯域の多チャネルの同時チャネルセンシングを行う構成にも適用することが可能である。 However, communication using a plurality of frequency bands at the same time is not always essential for the present invention, and for example, communication is selectively performed in at least one of the plurality of frequency bands. In this case, it can be applied to a configuration in which multi-channel simultaneous channel sensing of the target band is performed in order to determine which frequency band is used at the next transmission timing.
図1は、自局と相手局との通信におけるチャネルセンシングの概念を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the concept of channel sensing in communication between the own station and the partner station.
自局10は、これから相手局20に対して、送信を行おうとする場合は、まず、使用帯域のうちの複数のチャネルについて、使用状況を確認するためにチャネルセンシングを行う。
When the
ここで、自局10または相手局20の近辺で、使用可能帯域のチャネルのいずれかを使用する他の通信装置30.1〜30.4がある場合は、これらは、干渉源となり、干渉波の影響を避けて通信を行うことになるために、自局10は、空いている周波数帯のチャネルを検出し使用して、相手局20と通信を行う。
Here, if there are other communication devices 310 to 30.4 that use either of the channels in the available band in the vicinity of the
図2は、複数の互いに分離した周波数帯域における無線チャネルを説明するための概念図である。 FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining radio channels in a plurality of frequency bands separated from each other.
図2では、例として、横軸を周波数とし、免許不要帯域として、上述した920MHz帯、2.4GHz帯と5GHz帯を示す。各周波数帯域には、それぞれ、通信において選択的に使用される複数の無線チャネルが含まれる。 In FIG. 2, as an example, the horizontal axis is a frequency, and the above-mentioned 920 MHz band, 2.4 GHz band, and 5 GHz band are shown as license-free bands. Each frequency band includes a plurality of radio channels selectively used in communication.
ここで、後述する本実施の形態の無線通信装置については、一般的に、互いに分離した複数の周波数帯域を用いて、同一の無線方式で同期したタイミングで同時並行的に通信を行う受信装置に適用することが可能である。 Here, the wireless communication device of the present embodiment, which will be described later, is generally a receiving device that uses a plurality of frequency bands separated from each other and performs communication in parallel at the same timing by the same wireless method. It is possible to apply.
図3は、本実施の形態の無線通信システムの構成を説明するための概念図である。 FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the wireless communication system of the present embodiment.
図3を参照して、送信側では、920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯の3つの周波数帯を使用することを前提に、各帯域で無線チャネルを1つずつ使用するものとして、送信フレームを構成する。 With reference to FIG. 3, on the transmission side, assuming that three frequency bands of 920 MHz band, 2.4 GHz band, and 5 GHz band are used, it is assumed that one radio channel is used in each band, and the transmission frame is used. To configure.
なお、各周波数帯で、複数チャネルを使用することとしてもよいが、以下では、周波数帯ごとに1チャネルを使用するものとして説明する。 Although a plurality of channels may be used in each frequency band, it will be described below assuming that one channel is used for each frequency band.
本実施の形態では以下の特徴を有する無線アクセス制御を行う。 In this embodiment, wireless access control having the following features is performed.
すなわち、まず、送信側では、後述するような方法で複数周波数帯の利用状況(各無線チャネルの空き状況など)をセンシングして観測する。 That is, first, the transmitting side senses and observes the usage status of a plurality of frequency bands (vacancy status of each radio channel, etc.) by a method as described later.
続いて、送信側では、あるタイミングで、1つ以上の未使用な周波数帯・無線チャネルで同時に無線パケット(フレーム)を送信する。このとき、送信データを複数帯域にマッピングして送信する。 Subsequently, the transmitting side simultaneously transmits radio packets (frames) on one or more unused frequency bands / radio channels at a certain timing. At this time, the transmission data is mapped to a plurality of bands and transmitted.
一方で、受信側では複数帯域を一括受信してデータを統合する。 On the other hand, on the receiving side, a plurality of bands are collectively received and data is integrated.
送受信において、このような構成にすると、帯域間で混雑状況に偏りがあっても送信機会を確保できるため周波数利用効率の向上と伝送遅延の低減が期待でき、またデータの到着順番が入れ替わるような問題も発生しない。 With such a configuration in transmission and reception, transmission opportunities can be secured even if the congestion situation is biased between bands, so improvement in frequency utilization efficiency and reduction in transmission delay can be expected, and the order of data arrival is changed. No problem occurs.
図4は、送信データを複数帯域にマッピングして送信し、受信側で一括受信して統合するための具体例を説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining a specific example for mapping transmission data to a plurality of bands and transmitting the data, and collectively receiving and integrating the transmission data on the receiving side.
図4に示すように、送信データの系列を使用する各帯域の伝送レートRiに比例するシンボル数ずつ区切って各帯域に、シリアル/パラレル変換により割り当てる。 As shown in FIG. 4, the transmission data sequence is divided by the number of symbols proportional to the transmission rate Ri of each band to be used, and assigned to each band by serial / parallel conversion.
例えば、(5GHz帯伝送レート:2.4GHz帯伝送レート:920MHz帯伝送レート)=(R1:R2:R3)=(3:2:1)ならば、送信データの系列を6シンボル毎に区切り、5GHz帯(ch1)、2.4GHz帯(ch2)、920MHz帯(ch3)にはその中の3シンボル、2シンボル、1シンボルを割り当てる。なお、送信系列を分割して割り当てる際には、このような場合に限定されず、より一般には、m個の周波数帯を使用する場合は、周波数帯の伝送レートの比を、(R1:R2:…:Rm)(比率は、既約に表現されるとする)とするとき、送信系列を(R1+R2+…+Rm)×n(m,n:自然数)シンボル毎に区切り、各チャネルには、(R1×n)シンボル、(R2×n)シンボル、…、(Rm×n)シンボルを割り当てるものとしてもよい。 For example, if (5 GHz band transmission rate: 2.4 GHz band transmission rate: 920 MHz band transmission rate) = (R1: R2: R3) = (3: 2: 1), the transmission data series is divided into 6 symbols. The 5 GHz band (ch1), 2.4 GHz band (ch2), and 920 MHz band (ch3) are assigned 3 symbols, 2 symbols, and 1 symbol. It should be noted that when the transmission series is divided and assigned, it is not limited to such a case, and more generally, when m frequency bands are used, the ratio of the transmission rates of the frequency bands is set to (R1: R2). : ...: Rm) (Ratio is expressed as contracted), the transmission series is divided by (R1 + R2 + ... + Rm) x n (m, n: natural number) symbols, and (m, n: natural number) is assigned to each channel. R1 × n) symbols, (R2 × n) symbols, ..., (Rm × n) symbols may be assigned.
そのような割り当ての後に、各帯域ごとに、送信シンボルに対して物理ヘッダをつけて、パケットとし、これらのパケットを同一タイミングで同時並列的に送信する。 After such allocation, a physical header is attached to the transmission symbol for each band to form a packet, and these packets are transmitted simultaneously and in parallel at the same timing.
送信側で各帯域に割り当てられたシンボル数については、この物理ヘッダ内に情報として格納するか、送信前に制御情報として予め設定される。 The number of symbols assigned to each band on the transmitting side is stored as information in this physical header or is preset as control information before transmission.
受信側では、各帯域上の物理ヘッダを利用して同期と復調処理を行う。復調された各系列を送信側と逆の処理で、パラレル/シリアル変換により結合し、フレームの復号を行う。
[送信装置の構成]
図5は、本実施の形態の送信装置1000の構成を説明するための機能ブロック図である。
On the receiving side, synchronization and demodulation processing are performed using the physical headers on each band. The demodulated series are combined by parallel / serial conversion in the reverse process of the transmission side, and the frame is decoded.
[Transmission device configuration]
FIG. 5 is a functional block diagram for explaining the configuration of the
図5を参照して、送信装置1000は、送信データの系列に対して、誤り訂正符号化処理を行うための誤り訂正符号化部1110と、誤り訂正符号化後のデータに対してインターリーブ処理を行うインターリーブ部1112と、図4で説明したように各周波数帯域に割り当てる処理をするためのシリアル/パラレル変換(以下、S/P変換)部1010と、S/P変換後のデータに対して、周波数帯域ごとに、マッピング処理や物理ヘッダの付加など、所定の無線通信方式で通信するための無線フレーム(パケット)を形成するデジタル処理を実行するための無線フレーム生成部1020.1〜1020.3と、無線フレーム生成部1020.1〜1020.3からのデジタル信号に対して、それぞれ、デジタルアナログ変換処理、所定の変調方式への変調処理(たとえば、所定の多値変調方式のための直交変調処理)、アップコンバート処理、電力増幅処理などを実行する高周波処理部(RF部)1040.1〜1040.3と、RF部1040.1〜1040.3の高周波信号をそれぞれ送出するためのアンテナ1050.1〜1050.3とを含む。RF部1040.1〜1040.3の動作は、これらに共通に設けられた局部発振器1030からのクロックに基づいて制御される。
With reference to FIG. 5, the
さらに、送信装置1000は、各周波数帯(各周波数帯の中では1つ以上の無線チャネル)の利用状況(各無線チャネルの空き状況など)を観測するチャネル利用状況観測部1060と、チャネル利用状況観測部1060の観測に基づいて、所定のタイミングでのチャネル利用状況を予測するチャネル利用状況予測部1070と、無線フレーム生成部1020.1〜1020.3の処理タイミングおよびRF部での送信タイミングを制御して、制御された同一の送信タイミングにおいて所定の期間につき未使用な周波数帯・無線チャネルで同時に無線パケットを送信するように制御するアクセス制御部1080とを含む。
Further, the
ここで、チャネル利用状況観測部1060が上述したキャリアセンスおよびチャネルセンシングを実行する構成とする。
Here, the channel usage
ここで、アクセス制御部1080は、送信時に候補となる対象帯域をキャリアセンスした結果に応じて使用可能であると判明したチャネルを選択し使用して、制御された同一の送信タイミングにおいて未使用な周波数帯・無線チャネルで同時に無線パケットを送信することになる。
Here, the
チャネル利用状況予測部1070の詳しい動作の例については後述する。ただし、チェンる利用状況観測部1060の観測結果を直接用いて、現時点で利用可能と判断された周波数帯を用いるように、アクセス制御部1080が送信タイミングを制御する構成としてもよい。
A detailed operation example of the channel usage
このような構成の送信装置1000により、図4で説明したように、データを複数帯域にマッピングして送信し、受信側では複数帯域を一括受信してデータを統合する。
As described with reference to FIG. 4, the
図6は、協調センシングについて説明するための概念図である。 FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining cooperative sensing.
効率的な無線通信を行うには、各無線装置が周辺の伝搬状況や無線リソースの利用状況を逐次把握して、その結果に基づきアクセス制御することが必要である。しかし、センシングすべき無線チャネルが多数存在する場合、単一の無線装置で全てのチャネルのセンシングを行おうとすると非常に大規模な装置が必要となり、回路規模や装置コストの観点から非現実的である。 In order to perform efficient wireless communication, it is necessary for each wireless device to sequentially grasp the propagation status of the surroundings and the usage status of wireless resources, and to control access based on the results. However, when there are many wireless channels to be sensed, a very large-scale device is required to sense all channels with a single wireless device, which is unrealistic from the viewpoint of circuit scale and device cost. be.
協調センシングによれば、複数の無線装置間でセンシング情報を交換・共有することによって、無線装置の回路規模を小さく抑えながら、一台の無線装置がリアルタイムセンシングを行って得られる無線チャネルのセンシング情報よりも多くの無線チャネルのセンシング情報を得ることができる。 According to cooperative sensing, by exchanging and sharing sensing information among multiple wireless devices, the wireless channel sensing information obtained by one wireless device performing real-time sensing while keeping the circuit scale of the wireless device small. More wireless channel sensing information can be obtained.
ただし、協調センシングで理想的なセンシング(「全ての観測対象の情報を全てのノードで共有している状態」(全ての観測対象は、例えば「全てのノード位置における全チャネル」などに相当)を実現するには全ノード間での情報交換が必要となり、過大な協調コストがかかる。 However, ideal sensing with cooperative sensing (“a state in which information on all observation targets is shared by all nodes” (all observation targets correspond to, for example, “all channels at all node positions”). In order to realize this, it is necessary to exchange information between all the nodes, which requires an excessive cooperation cost.
そこで、理想的なセンシングが行える場合と比較して周波数利用効率の劣化を十分小さく抑えられる範囲に情報交換を削減して、センシングコストを抑えることが必要である。 Therefore, it is necessary to reduce the information exchange to the extent that the deterioration of the frequency utilization efficiency can be sufficiently suppressed as compared with the case where the ideal sensing can be performed, and to suppress the sensing cost.
ここで、本実施の形態の説明にあたり、以下のように用語を定義する。 Here, in the explanation of the present embodiment, the terms are defined as follows.
「センシングスペクトラムカバレッジ」とは、(複数)無線通信装置がセンシングする対象の集合のことをいう。 “Sensing spectrum coverage” refers to a set of objects sensed by (plural) wireless communication devices.
「理想的なセンシングスペクトラムカバレッジ」とは、周波数利用効率の劣化を十分小さく抑えるのに必要となる全ての観測対象の集合のことをいう。 "Ideal sensing spectrum coverage" refers to a set of all observation targets required to sufficiently minimize the deterioration of frequency utilization efficiency.
なお、特には限定されないが、以下では、次のような状況である場合について説明する。 Although not particularly limited, the following situations will be described below.
交換する情報は、必ずしもリアルタイムな情報である必要はなく、一定時間内におけるセンシング結果であるものとする。ただし、各無線通信装置は、センシング自体は基本的に常時実施している。 The information to be exchanged does not necessarily have to be real-time information, but is a sensing result within a certain period of time. However, in each wireless communication device, the sensing itself is basically always performed.
複数の無線通信装置間で協調して情報共有することで、理想的なセンシングスペクトラムカバレッジを維持する。 Ideal sensing spectrum coverage is maintained by sharing information among multiple wireless communication devices in a coordinated manner.
図7は、BSS内で協調センシングを行う場合の概念図である。 FIG. 7 is a conceptual diagram in the case of performing cooperative sensing in BSS.
ここで、「BSS(Basic Service Set)」とは、無線LANのインフラストラクチャモードで、1つのAPとそのAPの電波の到達範囲内にいる配下の無線LANクライアント端末で構成されるネットワークをいうものとする。 Here, "BSS (Basic Service Set)" refers to a network composed of one AP and a subordinate wireless LAN client terminal within the reach of the radio waves of the AP in the infrastructure mode of the wireless LAN. And.
なお、アクセスポイントAPとしては、後述する無線通信装置STAと同等の無線通信方式での無線通信機能と、協調センシングの分担の決定や管理を実行するためのプロセッサやメモリを備える。プロセッサやメモリの構成は周知であるので、説明は省略する。 The access point AP includes a wireless communication function in a wireless communication method equivalent to that of the wireless communication device STA, which will be described later, and a processor and a memory for executing determination and management of sharing of cooperative sensing. Since the processor and memory configurations are well known, the description thereof will be omitted.
図7を参照して、BSS内で情報交換をするプロトコルとしては、以下のような構成とすることができる。 With reference to FIG. 7, the protocol for exchanging information within the BSS can have the following configuration.
効率的な情報収集とBSS内情報の展開の観点からアクセスポイントAPと無線通信装置STA−A〜STA−F間でセンシング情報を交換する。 Sensing information is exchanged between the access point AP and the wireless communication devices STA-A to STA-F from the viewpoint of efficient information collection and development of information in the BSS.
この場合、無線通信装置STA−A〜STA−Fがセンシング情報をアクセスポイントAPに定期的に、センシング情報を報告し、アクセスポイントAPがセンシング情報を集約して、配下の無線通信装置STA−A〜STA−Fにセンシング情報を展開する。 In this case, the wireless communication devices STA-A to STA-F periodically report the sensing information to the access point AP, and the access point AP aggregates the sensing information to control the wireless communication device STA-A. ~ Expand the sensing information to STA-F.
図8は、協調センシングを単純に実施した場合の問題点を説明するための概念図である。 FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a problem when cooperative sensing is simply performed.
図7で説明したような情報交換をするプロトコルを実現するために、無線通信装置STA1〜STA6が、協調センシングの全ての対象チャネル(5GHzで、CH[a1]〜CH[a3]。2.4GHzで、CH[b1]〜CH[b2]。920MHzで、CH[c1]〜CH[c3]。)を、各々独自の基準でセンシングするとする。 In order to realize the protocol for exchanging information as described with reference to FIG. 7, the wireless communication devices STA1 to STA6 are used for all target channels of cooperative sensing (CH [a1] to CH [a3] at 5 GHz. 2.4 GHz. Then, CH [b1] to CH [b2]. At 920 MHz, CH [c1] to CH [c3]) are sensed according to their own criteria.
その場合、無線通信装置STA1〜STA6が、アクセスポイントAPに対して、センシング結果を報告して、アクセスポイントAPがセンシング内容の集約と共有処理を実行するとすると、たとえば、無線通信装置STA1〜STA6からアクセスポイントAPへの報告時に、同一の情報の報告が重複して実行されることになるため、無線リソースが無駄に消費されてしまう。 In that case, if the wireless communication devices STA1 to STA6 report the sensing result to the access point AP and the access point AP executes the aggregation and sharing processing of the sensing contents, for example, from the wireless communication devices STA1 to STA6. When reporting to the access point AP, the same information is reported twice, which wastes radio resources.
(本実施の形態の協調センシングの方式)
本実施の形態では、センシング情報を報告する協調装置決定のためのアルゴリズムとして、以下のような手順を用いる。
(Method of cooperative sensing according to this embodiment)
In the present embodiment, the following procedure is used as an algorithm for determining the cooperative device that reports the sensing information.
センシング情報の取得とレポートを行う無線装置数を最小化するように、最大のセンシングカバレッジを最小協調コストで実現するため、センシングすべき装置の選択問題を集合論と集合被覆問題に基づいて定式化し、これを解く。 In order to realize the maximum sensing coverage at the minimum cooperative cost so as to minimize the number of wireless devices that acquire and report sensing information, the selection problem of the devices to be sensed is formulated based on the set theory and the set cover problem. , Solve this.
言い換えると、センシング対象となる無線チャネルの全てを協調センシングするにあたり、そのセンシングを担当する無線通信装置の数が最小となるように、分担を決定する。 これにより、無駄な無線リソース消費を抑制するため、定期的なセンシング情報の取得と報告に対するオーバヘッドを可能な限り抑えることができる。 In other words, when co-sensing all of the wireless channels to be sensed, the division is determined so that the number of wireless communication devices in charge of the sensing is minimized. As a result, wasteful consumption of wireless resources can be suppressed, so that the overhead for periodical acquisition and reporting of sensing information can be suppressed as much as possible.
図9は、協調する無線装置の組の例を示す概念図である。 FIG. 9 is a conceptual diagram showing an example of a set of cooperating wireless devices.
図9では、2つのBSSの重なり領域に、無線通信装置STA−A〜STA−Fが存在している。 In FIG. 9, the wireless communication devices STA-A to STA-F exist in the overlapping region of the two BSSs.
この場合、協調センシングで干渉源を観測するのは、隣のBSSからの信号を受信可能な無線通信装置STA−A〜STA−Fが担当するのが望ましい。また、無線通信装置STA−A〜STA−Fについては、同一チャネルに対する限り、センシング結果は、ほぼ同一の結果となることが想定される。 In this case, it is desirable that the wireless communication devices STA-A to STA-F capable of receiving the signal from the adjacent BSS are in charge of observing the interference source by the cooperative sensing. Further, for the wireless communication devices STA-A to STA-F, it is assumed that the sensing results are almost the same as long as they are for the same channel.
そこで、アクセスポイントAPは、無線リソースの消費を低減するために、センシング情報を取得してアクセスポイントAPに報告を行う無線通信装置を決定し、後述するように、センシング対象チャネルのセンシングを複数の無線通信装置に分担させてカバーする。分担した無線通信装置からは、担当分の無線チャネルについてのセンシング結果の情報が、アクセスポイントに報告される。 Therefore, in order to reduce the consumption of wireless resources, the access point AP determines a wireless communication device that acquires sensing information and reports to the access point AP, and as will be described later, performs a plurality of sensing of the sensing target channel. Cover by sharing with wireless communication equipment. From the shared wireless communication device, information on the sensing result for the wireless channel in charge is reported to the access point.
図10は、アクセスポイントAPが、協調センシングを実行する無線通信装置を決定するフローを説明するための図である。 FIG. 10 is a diagram for explaining a flow in which the access point AP determines a wireless communication device that executes cooperative sensing.
また、図11は、協調センシングを実行する無線通信装置を決定する処理の概念を説明するための概念図である。 Further, FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining a concept of processing for determining a wireless communication device that executes cooperative sensing.
図10および図11を参照して、アクセスポイントAPは、まず、自分の配下にある無線通信装置のうちから、協調センシングする可能性のある無線装置を列挙する(S100)。 With reference to FIGS. 10 and 11, the access point AP first lists the wireless communication devices under its control that may be cooperatively sensed (S100).
続いて、アクセスポイントAPは、各装置がセンシング可能なチャネルをチェックし、センシング装置が未決定なチャネルを最も多くカバーできる装置をセンシング装置に決定する(S110)。 Subsequently, the access point AP checks the channels that can be sensed by each device, and determines the device that can cover the most undetermined channels as the sensing device (S110).
そして、アクセスポイントAPは、全チャネルのセンシング装置が決定するまでステップS110の処理を繰り返す(S120)。 Then, the access point AP repeats the process of step S110 until the sensing devices of all channels are determined (S120).
ステップS110の処理をより詳しく説明すると、まず、図11に示すように、アクセスポイントAPは、協調センシングを担当する可能性のある無線通信装置STA−A〜STA−Fから各々がセンシング対象とできる無線チャネル(対象候補無線チャネル)についての情報を収集する(図11(a))。 Explaining the process of step S110 in more detail, first, as shown in FIG. 11, each of the access point APs can be a sensing target from the wireless communication devices STA-A to STA-F that may be in charge of cooperative sensing. Information about the radio channel (target candidate radio channel) is collected (FIG. 11 (a)).
続いて、アクセスポイントAPは、まず、無線通信装置STA−A〜STA−Fのうち、報告された対象候補無線チャネル数が最も多い端末STA−Dを選択する(図11(b)(1))。 Subsequently, the access point AP first selects the terminal STA-D having the largest number of reported target candidate radio channels among the wireless communication devices STA-A to STA-F (FIGS. 11 (b) and (1)). ).
次に、アクセスポイントAPは、端末STA−Dの対象候補無線チャネルではない、センシング装置が未決定なチャネル1およびチャネル4について、最も多くカバーできる装置である無線通信装置STA−Aを選択する(図11(b)(2))。なお、未決定チャネルを同数だけカバーする無線通信装置が複数あるときは、たとえば、そのうちからランダムに選んだ1つを選択する構成とすることができる。
Next, the access point AP selects the wireless communication device STA-A, which is not the target candidate wireless channel of the terminal STA-D and can cover most of the
次に、アクセスポイントAPは、端末STA−DおよびSTD−Aの対象候補無線チャネルではない、センシング装置が未決定なチャネル4について、最も多くカバーできる装置である無線通信装置STA−Fを選択する(図11(b)(3))。
Next, the access point AP selects the wireless communication device STA-F, which is a device that can cover the most for the
以上の処理で、センシング対象となるチャネル1〜6の全てを3台の無線通信装置により協調センシングすることができ、理想的なセンシングスペクトラムカバレッジをセンシングの対象とすることができる。
With the above processing, all of the
図12は、協調センシングにおける処理を説明するためのシーケンス図である。 FIG. 12 is a sequence diagram for explaining the processing in the cooperative sensing.
以下、簡単のために、アクセスポイントは単にAPと呼び、AP配下の無縁通信装置をSTAと呼ぶ。 Hereinafter, for the sake of simplicity, the access point is simply referred to as an AP, and the unrelated communication device under the AP is referred to as STA.
図12を参照して、まず、初期フェーズとして、APから、各STAへ対象候補無線チャネルの照会が実行され、STAからの回答がAPに返される。 With reference to FIG. 12, first, as an initial phase, the AP queries each STA for the target candidate radio channel, and the response from the STA is returned to the AP.
APでは、センシングを行うSTAとその分担を図11に示した手続きに従って決定する。 In AP, the STA to perform sensing and its division are determined according to the procedure shown in FIG.
まず、センシングの報告のラウンド1では、APからセンシングを分担するSTAと担当チャネルを指定して、センシングを指示するポーリングが実行される。応じて、担当であるSTA群から、チャネルセンシング結果がAPに報告される。
First, in
次に、センシング情報の集約と共有のフェーズに移り、APは、集約したチャネルセンシング情報を、配下のSTAに対して通知することで、チャネルセンシング情報を共有する。 Next, the phase shifts to the aggregation and sharing phase of the sensing information, and the AP shares the channel sensing information by notifying the subordinate STA of the aggregated channel sensing information.
以後は、センシングの分担の更新が必要となるまで、同様にして、センシングの報告のラウンド2、ラウンド3、…が繰り返される。
After that,
図13は、協調センシングデータベースの構成をアップデートする処理を説明するためのフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart for explaining a process of updating the configuration of the cooperative sensing database.
アクセスポイントAPは、所定の更新条件が満たされた場合には、以下の手続により、協調センシングデータベースを構成する処理を実行する。 When the predetermined update condition is satisfied, the access point AP executes the process of forming the cooperative sensing database by the following procedure.
ここで、「協調センシングデータベース」とは、協調センシングを実行する無線通信装置STAと、各STAの分担チャネルとを格納したデータベースのことである。 Here, the "cooperative sensing database" is a database that stores a wireless communication device STA that executes cooperative sensing and a shared channel of each STA.
また、更新条件としては、たとえば、新たにSTAがBSSに参加したり、STAがBSSから離脱したことが検知されたときが、一例である。 Further, as an update condition, for example, when it is detected that the STA newly joins the BSS or the STA leaves the BSS is an example.
図13を参照して、アクセスポイントAPは、まず、その時点におけるセンシングの対象チャネルを決定する(S200)。 With reference to FIG. 13, the access point AP first determines the target channel for sensing at that time (S200).
決定されたセンシングの対象チャネルについて、センシング担当の無線通信装置のリストが既に存在していれば(S202でYes)、アクセスポイントAPは、無線通信装置STAに、特定されたセンシング可能な対象チャネルリストを問い合わせる(S204)。一方、センシングの対象チャネルが特定されない場合、(S202でNo)、アクセスポイントAPは、無線通信装置STAに、それぞれの無線通信装置において全てのセンシング可能な対象チャネルの情報を問い合わせる(S206)。 If a list of wireless communication devices in charge of sensing already exists for the determined target channel for sensing (Yes in S202), the access point AP sends the wireless communication device STA a list of target channels that can be sensed. Inquire (S204). On the other hand, when the target channel for sensing is not specified (No in S202), the access point AP inquires the wireless communication device STA for information on all the target channels that can be sensed in each wireless communication device (S206).
続いて、アクセスポイントAPは、このようにして収集した無線通信装置STAでセンシング可能なチャネルの情報に基づいて、協調センシングの分担を決定して、センシング対象のチャネルについて、チャネルセンス情報を収集する(S208)。 Subsequently, the access point AP determines the division of cooperative sensing based on the channel information that can be sensed by the wireless communication device STA collected in this way, and collects channel sense information for the channel to be sensed. (S208).
次に、アクセスポイントAPは、問合せに応答した個々の無線通信装置により、モニタ対象のチャネル情報のサブセットを構成し(S210)、サブセットの情報の収集に基づいて、全ての対象チャネルについての統一したチャネルセンス情報を構成する(S212)。 Next, the access point AP constitutes a subset of the channel information to be monitored by the individual wireless communication devices that responded to the inquiry (S210), and unified all the target channels based on the collection of the subset information. Configure channel sense information (S212).
以上のような処理により、BSS内の状況の変化に対応して、協調チャネルセンシングを実行することが可能である。 By the above processing, it is possible to execute the cooperative channel sensing in response to the change of the situation in the BSS.
また、以上説明した協調センシングの構成により、対象となる複数の無線チャネルに対するチャネルセンシングのカバレッジを、最小の協調コストで実現する協調センシングを実現可能である。 Further, by the configuration of the cooperative sensing described above, it is possible to realize the cooperative sensing that realizes the coverage of the channel sensing for a plurality of target wireless channels at the minimum cooperative cost.
また、協調センシングの結果を利用し、複数周波数帯のチャネルを柔軟に選択または同時利用することで無線リソースを無駄なく活用して周波数利用効率向上を実現することが可能となる。
[無線通信装置の詳細な構成]
図14は、送信装置1000のより詳細な構成の例を説明するための機能ブロック図である。
Further, by utilizing the result of cooperative sensing and flexibly selecting or simultaneously using channels of a plurality of frequency bands, it is possible to utilize wireless resources without waste and improve frequency utilization efficiency.
[Detailed configuration of wireless communication device]
FIG. 14 is a functional block diagram for explaining an example of a more detailed configuration of the
図14に示した機能ブロック図は、一例として、無線通信規格802.11aと同様の無線通信方式に従う送信装置の構成を示す。 The functional block diagram shown in FIG. 14 shows, as an example, a configuration of a transmission device that follows a wireless communication system similar to the wireless communication standard 802.11a.
すなわち、無線通信規格802.11aは、5GHz帯の無線LAN通信方式であるものの、図14では、2.4GHz、920MHz帯でも、周波数帯が異なるだけで、それ以外は同様の構成の無線通信方式に従う受信部を使用するものとする。 That is, although the wireless communication standard 802.11a is a wireless LAN communication system in the 5 GHz band, in FIG. 14, the wireless communication system has the same configuration except that the frequency bands are different even in the 2.4 GHz and 920 MHz bands. The receiver shall be used according to.
したがって、各周波数帯域において、パケットのプリアンブル部分の構成などは、複数の周波数帯について共通であるものとする。 Therefore, in each frequency band, the configuration of the preamble portion of the packet is common to a plurality of frequency bands.
ただし、必ずしも、各周波数帯の無線通信方式が同様の構成を有していることは必須ではなく、周波数帯ごとに無線通信方式(信号形式、シンボル長やサブキャリア間隔など)が異なっていてもよい。この場合は、少なくとも単一の送信系列を各帯域に分割して同時に送信し、また、周波数帯が異なる以外は、RF部の構成が基本的に同一であればよく、パケットのプリアンブル部分の構成(プリアンブルの長さなど)が、複数の周波数帯ごとに異なっていてもよい。 However, it is not always necessary that the wireless communication methods of each frequency band have the same configuration, and even if the wireless communication methods (signal format, symbol length, subcarrier interval, etc.) are different for each frequency band. good. In this case, at least a single transmission sequence may be divided into each band and transmitted at the same time, and the configuration of the RF portion may be basically the same except that the frequency bands are different, and the configuration of the preamble portion of the packet is sufficient. (Preamble length, etc.) may be different for each of the plurality of frequency bands.
図14では、5GHz帯の送信に係る構成を代表して例示的に示す。無線通信規格802.11aと同様の無線通信方式を想定しているので、伝送する信号は、OFDM(直交周波数分割多重)変調するものとする。 In FIG. 14, a configuration related to transmission in the 5 GHz band is illustrated as a representative. Since a wireless communication system similar to the wireless communication standard 802.11a is assumed, the signal to be transmitted shall be OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulated.
図14を参照して、無線フレーム生成部1020.3は、S/P変換部1010から分配された送信データを受けて、マッピング処理を実行するためのマッピング部1122と、逆フーリエ変換処理を実行するためのIFFT部1130と、ガードインターバル部分を付加するためのGI付加部1140と、デジタル信号をI成分およびQ成分のアナログ信号に変換するためのデジタルアナログコンバータ(DAC)1150とを含む。
With reference to FIG. 14, the radio frame generation unit 1020.3 receives the transmission data distributed from the S /
高周波処理部1040.3は、DAC1150からの信号を所定の多値変調信号に変調するための直交変調器1210と、直交変調器1210の出力をアップコンバートするアップコンバータ1220と、アップコンバータ1220の出力を電力増幅しアンテナ1050.3から送出するための電力増幅器1230とを含む。
The high-frequency processing unit 1040.3 includes an
その結果、RF部1040.3により、基底帯域OFDM信号は搬送帯域OFDM信号に変換される。 As a result, the RF section 1040.3 converts the baseband OFDM signal into a carrier band OFDM signal.
さらに、高周波処理部1040.3は、局部発振器1030からの参照周波数信号を対応する周波数帯域の基準クロック信号に変換するためのクロック周波数変換部1310と、クロック周波数変換部1310からの基準クロックに基づいて、直交復調器1210での変調処理に使用するクロックを生成するクロック生成部1320と、クロック周波数変換部1310からの基準クロックに基づいて、アップコンバータ1220でのアップコンバート処理に使用するクロックを生成するクロック生成部1340とを含む。
Further, the high frequency processing unit 1040.3 is based on the clock
すなわち、局部発振器1030からの参照周波数信号は、このような基底帯域OFDM信号から搬送帯域OFDM信号への変換におけるクロック信号として使用される。なお、より一般に、無線通信方式が異なる場合でも、基本的に、局部発振器1030からの参照周波数信号は、基底帯域信号から搬送帯域信号への変換におけるクロック信号として使用される。
That is, the reference frequency signal from the
なお、チャネル利用状況観測部1060の構成および動作については、上述した協調センシングの方式で説明したものと同様のものを使用することができる。
As for the configuration and operation of the channel usage
チャネル利用状況観測部1060は、自局のセンシング結果および/または分担局のセンシング結果により、各周波数帯の利用状況(例えば各無線チャネルの空き状況やビジー確率等)を観測し、チャネル利用状況予測部1070は、各周波数帯の直近の利用状況を予測し、それに応じて、アクセス制御部1080が送信タイミングの制御を実行する。
[受信装置の構成]
以下では、図4で説明したような無線通信システムで使用される受信装置の構成について説明する。
The channel usage
[Receiver configuration]
Hereinafter, the configuration of the receiving device used in the wireless communication system as described with reference to FIG. 4 will be described.
図15は、本実施の形態の受信装置2000の構成を説明するための機能ブロック図である。
FIG. 15 is a functional block diagram for explaining the configuration of the
図15を参照して、受信装置2000は、複数の周波数帯域(920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯)の信号をそれぞれ受信するためのアンテナ2010.1〜2010.3と、アンテナ2010.1〜2010.3の信号のダウンコンバート処理、復調・復号処理などの受信処理を実行するための受信部2100.1〜2100.3と、受信部2100.1〜2100.3に対して共通に設けられ、受信部2100.1〜2100.3の動作の基準となるクロックである参照周波数信号を生成する局部発振器2020と、受信部2100.1〜2100.3からの信号の各系列を送信側と逆の処理で、パラレル/シリアル変換により結合するためのパラレル/シリアル変換部2700とを含む。
With reference to FIG. 15, the
パラレル/シリアル(P/S)変換部2700からの統合されたフレームの出力は、上位レイヤーに受け渡される。
The output of the integrated frame from the parallel / serial (P / S)
受信装置2000は、受信した信号のプリアンブル信号から局部発振器2020の周波数オフセットの検出を行って、局部発振器2020の発振周波数を制御するための信号(発振周波数制御信号)を生成し、搬送波周波数同期処理を行い、また、受信した信号からデジタル信号処理におけるタイミング同期をとるための信号(同期タイミング信号)を生成する同期処理部2600を含む。
The
受信部2100.1は、アンテナ2010.1からの信号を受けて、低雑音増幅処理、ダウンコンバート処理、所定の変調方式に対する復調処理(たとえば、所定の多値変調方式に対する直交復調処理)、アナログデジタル変換処理等を実行するための高周波処理部(RF部)2400.1と、RF部2400.1からのデジタル信号に対して、復調・復号処理等のベースバンド処理を実行するためのベースバンド処理部2500.1を含む。 Upon receiving the signal from the antenna 2010.1, the receiving unit 2100.1 receives low noise amplification processing, down-conversion processing, demodulation processing for a predetermined modulation method (for example, orthogonal demodulation processing for a predetermined multi-value modulation method), and analog. High frequency processing unit (RF unit) 2400.1 for executing digital conversion processing, etc., and baseband for executing baseband processing such as demodulation / decoding processing for digital signals from RF unit 2400.1 Includes processing unit 2500.1.
受信部2100.2も、対応する周波数帯域についての同様の処理を行うための高周波処理部(RF部)2400.2ならびにベースバンド処理部2500.2を含む。また、受信部2100.3も、対応する周波数帯域についての同様の処理を行うための高周波処理部(RF部)2400.3ならびにベースバンド処理部2500.3を含む。 The receiving unit 2100.2 also includes a high frequency processing unit (RF unit) 2400.2 and a baseband processing unit 2500.2 for performing the same processing for the corresponding frequency band. Further, the receiving unit 2100.3 also includes a high frequency processing unit (RF unit) 2400.3 and a baseband processing unit 2500.3 for performing the same processing for the corresponding frequency band.
ベースバンド処理部2500.1〜2500.3およびパラレル/シリアル(P/S)変換部2700とを総称して、デジタル信号処理部2800と呼ぶ。
The baseband processing unit 250 0.1 to 2500.3 and the parallel / serial (P / S)
図16は、図15に示した受信装置2000のより詳細な構成の例を説明するための機能ブロック図である。
FIG. 16 is a functional block diagram for explaining an example of a more detailed configuration of the
図16に示した機能ブロック図でも、一例として、無線通信規格802.11aと同様の無線通信方式に従う受信装置の構成を示す。 The functional block diagram shown in FIG. 16 also shows, as an example, a configuration of a receiving device that follows the same wireless communication method as the wireless communication standard 802.11a.
したがって、受信装置の構成は、図11に示した送信装置の構成に対応するものである。 Therefore, the configuration of the receiving device corresponds to the configuration of the transmitting device shown in FIG.
図16でも、5GHz帯の受信部2100.3の構成を代表して例示的に示す。 FIG. 16 also illustrates the configuration of the receiver 2100.3 in the 5 GHz band as a representative.
図16を参照して、受信部2100.3のRF部2400.3は、アンテナ2010.3からの受信信号を増幅するための低雑音増幅器3010と、低雑音増幅器3010の出力を周波数変換するためのダウンコンバータ3020と、ダウンコンバータ3020の出力を所定の振幅となるように制御するための自動利得制御器3030と、所定の多値変調信号を復調するための直交復調器3040と、直交復調器3040のI成分出力およびQ成分出力をそれぞれデジタル信号に変換するためのアナログデジタルコンバータ(ADC)3050とを含む。
With reference to FIG. 16, the RF unit 2400.3 of the receiving unit 2100.3 is used to frequency-convert the outputs of the low-
RF部2400.3は、さらに、局部発振器2020からの参照周波数信号を対応する周波数帯域の基準クロック信号に変換するためのクロック周波数変換部3060と、クロック周波数変換部3060からの基準クロックに基づいて、ダウンコンバータ3020でのダウンコンバート処理に使用するクロックを生成するクロック生成部3070と、クロック周波数変換部3060からの基準クロックに基づいて、直交復調器3040での復調処理に使用するクロックを生成するクロック生成部3080とを含む。
The RF unit 2400.3 is further based on the clock
無線通信規格802.11aと同様の無線通信方式を想定しているので、伝送されてきた信号は、OFDM(直交周波数分割多重)変調されている。その結果、RF部2400.3により、搬送帯域OFDM信号は、基底帯域OFDM信号に変換される。 Since a wireless communication system similar to the wireless communication standard 802.11a is assumed, the transmitted signal is OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulated. As a result, the RF section 2400.3 converts the carrier band OFDM signal into a baseband OFDM signal.
そして、局部発振器2020からの参照周波数信号は、このような搬送帯域OFDM信号から基底帯域OFDM信号への変換における搬送周波数同期に使用される。なお、より一般に、無線通信方式が異なる場合でも、基本的に、局部発振器2020からの参照周波数信号は、搬送帯域信号から基底帯域信号への変換における搬送周波数同期に使用される。
Then, the reference frequency signal from the
ベースバンド処理部2500.3は、ADC3050からの信号を受けて、ガードインターバル部分を除去するためのGI除去部4010と、ガードインターバルが除去された信号に対して、高速フーリエ変換を実行するためのFFT部4020と、FFT部4020の出力に対して、デマッピング処理を実行するためのデマッピング部4032とを含む。
The baseband processing unit 2500.3 receives the signal from the
ベースバンド処理部2500.1〜2500.3において、ガードインターバルの除去、FFT処理およびデマッピング処理を実施した後に、受信データについて、P/S変換部2700により各周波数帯の信号を結合した後に、デインターリーブ部4042によるデインターリーブ処理および誤り訂正部4040による誤り訂正処理を実行する。
After performing guard interval removal, FFT processing, and demapping processing in the baseband processing unit 250 0.1 to 2500.3, after combining the signals of each frequency band with the P /
ここで、同期処理部2600から出力される同期タイミング信号は、OFDMシンボルの始まりを検出するためのシンボルタイミング同期などに使用される。
Here, the synchronization timing signal output from the
より一般に、無線通信方式が異なる場合でも、基本的に、同期処理部2600から出力される同期タイミング信号は、ベースバンド処理における同期信号として使用される。
More generally, even when the wireless communication method is different, basically, the synchronization timing signal output from the
以上のような構成により、複数の互いに分離した周波数帯域で同時並行に通信をする場合に、多チャネルの同時センシングを効率的に実行できる。また、各送信データを複数周波数帯域にマッピングし、送信タイミングを調整してデータ伝送を行うことが可能である。
(予測センシング:アイドル期間の予測によるセンシング対象チャネル数の削減)
以下では、協調センシングにより得られたチャネルの利用状況の情報に基づき、チャネル利用状況予測部1070により、チャネルのビジー状態またはアイドル状態となる確率を予測する構成について説明する。まず、チャネル利用状況観測部1060およびチャネル利用状況予測部1070の動作を説明する前提として、用語の説明のために、無線LANにおいて、各端末からの送信の衝突を回避する一般的な方法について簡単に説明する。
With the above configuration, it is possible to efficiently execute multi-channel simultaneous sensing when communicating in parallel in a plurality of frequency bands separated from each other. Further, it is possible to map each transmission data to a plurality of frequency bands and adjust the transmission timing to perform data transmission.
(Predictive sensing: Reduction of the number of channels targeted for sensing by predicting the idle period)
In the following, a configuration will be described in which the channel usage
無線LANでは、お互いに送信を待ち合わせないとパケットが衝突して効率的な通信が成り立たないため、ほかに送信信号がないことを確認してから送信することで複数の端末が同じ回線を共用する「CSMA(Carrier Sense Multiple Access)」と呼ばれる方式が採用されている。送信時には、「待ち時間(DIFS:Distributed access Inter Frame Space)」及び「コンテンション・ウィンドウ(CW:Contention Window)」と呼ぶランダム性を有する待ち時間を設け、その後に、ほかに送信信号がないことを確認してから送信する。このような方式を「CA(Collision Avoidance、衝突回避)」と呼ぶ。 In a wireless LAN, packets collide with each other unless they wait for transmission, and efficient communication cannot be established. Therefore, multiple terminals share the same line by transmitting after confirming that there are no other transmission signals. A method called "CSMA (Carrier Sense Multiple Access)" is adopted. At the time of transmission, a waiting time with randomness called "waiting time (DIFS: Distributed access Inter Frame Space)" and "contention window (CW)" is provided, and there is no other transmission signal after that. Confirm before sending. Such a method is called "CA (Collision Avoidance)".
また、送信後には、必ず「ACK(ACKnowledgement、到着確認応答)」を待ち、ACKが戻らない場合は衝突などが起きたと判断して再送信を行う。これは無線の場合、送信中に衝突を確実に検出するのが困難なためである。 In addition, after transmission, be sure to wait for "ACK (ACKnowledgement, arrival confirmation response)", and if ACK does not return, it is determined that a collision has occurred and re-transmission is performed. This is because in the case of wireless, it is difficult to reliably detect a collision during transmission.
これ以外にも、無線LAN固有のアクセス制御の仕組みとして、たとえば、隠れ端末対策のために考案された「RTS/CTS(Request to Send/Clear to Send)」がある。ここで、隠れ端末とは、自分からは電波圏外だが、通信相手の電波圏内にいる端末のことである。その存在を直接知ることはできないが、干渉を引き起こす。 In addition to this, as an access control mechanism peculiar to wireless LAN, for example, there is "RTS / CTS (Request to Send / Clear to Send)" devised as a countermeasure against hidden terminals. Here, the hidden terminal is a terminal that is out of the radio wave range from oneself but is within the radio wave range of the communication partner. Its existence cannot be known directly, but it causes interference.
電波の到達距離をLmと仮定すると、無線端末Aの通信相手B(アクセスポイント)がLm先におり、さらにそのLm先に別の無線端末Cがいるという状況を考える。 Assuming that the reach of the radio wave is Lm, consider a situation in which the communication partner B (access point) of the wireless terminal A is Lm ahead and another wireless terminal C is further Lm ahead.
このとき、端末Cの電波は端末Aまで届かないため、端末Aがほかの端末が信号を送出しているか調べても(キャリアセンスしても)端末Cの存在がわからないことから、端末Cは端末Aの隠れ端末になる。何も対策をとらないと、端末CがアクセスポイントBに送信中であっても、端末AもアクセスポイントBにデータを送信してしまうことが起きてしまうことになる。これは、アクセスポイントBで衝突を引き起こし、スループットを下げる要因になる。 At this time, since the radio wave of the terminal C does not reach the terminal A, the existence of the terminal C cannot be known even if the terminal A checks whether another terminal is transmitting a signal (even if the carrier senses). It becomes a hidden terminal of terminal A. If no measures are taken, even if the terminal C is transmitting data to the access point B, the terminal A may also transmit data to the access point B. This causes a collision at the access point B, which causes a decrease in throughput.
RTS/CTSとは、無線機器が送信前に「RTS(送信要求)」のパケットを送信し、受信側がRTSを受信した場合には「CTS(受信可能)」で応答する仕組みである。前述の例では、端末CはアクセスポイントBにまずRTSを送信する。ただし、このRTSは、端末Aには届かないとする。 The RTS / CTS is a mechanism in which a wireless device transmits a "RTS (transmission request)" packet before transmission, and when the receiving side receives the RTS, it responds with "CTS (receivable)". In the above example, the terminal C first transmits the RTS to the access point B. However, it is assumed that this RTS does not reach the terminal A.
その後、アクセスポイントBは、端末Cに対してCTSを送信することで受信可能なことを通知する。このCTSは、端末Aにも届くため、端末Aは近隣で通信が行なわれることを察知し、送信を延期する。RTS/CTSのパケットには、チャネルの占有予定期間が書かれており、その間これを受信した端末は通信を保留する。この期間を「NAV(Network Allocation Vector、送信禁止期間)」と呼ぶ。 After that, the access point B notifies the terminal C that it can be received by transmitting the CTS. Since this CTS also reaches the terminal A, the terminal A detects that communication is being performed in the vicinity and postpones the transmission. In the RTS / CTS packet, the scheduled occupancy period of the channel is written, and the terminal that receives this period suspends the communication. This period is called "NAV (Network Allocation Vector, transmission prohibition period)".
チャネル利用状況観測部1060からチャネル利用状況予測部1070に与えられる所定期間についての観測・計測の結果から、チャネル利用状況予測部1070が算出および予測する各無線チャネルの利用状況統計量としては、以下のようなものがある。
From the observation / measurement results for a predetermined period given from the channel usage
a)ビジー(busy)状態となる確率(時間的利用率)
b)ビジー(busy)状態とアイドル(idle)状態の継続時間の確率分布
c)直前のビジー(busy)/アイドル(idle)状態継続時間に対するアイドル(idle)/ビジー(busy)状態の継続時間の発生確率分布(たとえば、確率密度関数(PDF:probability density function)や累積確率(CDF:cumulative distribution function))
d)ビジー(busy)状態とアイドル(idle)状態の発生パターン(周期とduty比 : 背景トラヒックが周期的な場合)
以下では、上記のうち、チャネル利用状況予測部1070が算出する予測情報の具体例を説明する。
a) Probability of becoming busy (temporal utilization rate)
b) Probability distribution of the duration of the busy and idle states c) The duration of the idle / busy state relative to the immediately preceding busy / idle state duration Occurrence probability distribution (for example, probability density function (PDF) or cumulative probability (CDF))
d) Occurrence pattern of busy state and idle state (period and duty ratio: when background traffic is periodic)
In the following, a specific example of the prediction information calculated by the channel usage
1)「アイドル(idle)状態の継続時間の発生確率分布」の算出方法
無線LANのフレーム到来間隔τの確率密度関数(PDF)p(τ)は、以下の式(1)で表されるパレート(Pareto)分布に概ね従うことが知られている(以下の文献1を参照)。
1) Calculation method of "probability distribution of occurrence probability of duration of idle state" The probability density function (PDF) p (τ) of the frame arrival interval τ of the wireless LAN is Pareto expressed by the following equation (1). It is known that it generally follows the (Pareto) distribution (see
文献1:Dashdorj Yamkhin and Youjip Won, ”Modeling and analysis of wireless LAN traffic,”Journal of Information Science and Engineering, vol. 25, no. 6, pp. 1783-1801, Nov. 2009. Reference 1: Dashdorj Yamkhin and Youjip Won, "Modeling and analysis of wireless LAN traffic," Journal of Information Science and Engineering, vol. 25, no. 6, pp. 1783-1801, Nov. 2009.
また、aとτmが与えられた場合、τの平均μと分散σ2は、a>2では以下の式(2)および(3)で与えられる。 Further, when a and τ m are given, the mean μ and the variance σ 2 of τ are given by the following equations (2) and (3) when a> 2.
そして、aの値が求まれば、アイドル(idle) 状態が、τ時間以上継続する確率C(τ)として、チャネル利用状況予測部1070は、次式で表される発生確率分布を得る。
Then, if the value of a is obtained, the channel usage
2)センシングの結果、アイドル(idle)継続時間とビジー(busy)継続時間が、それぞれ毎回ほぼ同じ時間であり、チャネル利用状況予測部1070がトラヒックが周期的であると判断した場合は、アイドル(idle)状態の継続時間の発生確率分布として、例えば、アイドル(idle)状態開始時時点からアイドル(idle)状態の継続時間の平均値(中央値や最小値でも良い)までの間のアイドル(idle)継続確率を100%、とし、それ以降は0%とするステップ関数としても良い。
2) As a result of sensing, if the idle duration and the busy duration are almost the same each time, and the channel
3)一方、使用予定の無線チャネルが ビジー(busy)状態の場合(たとえば、後述する図7の5GHz帯の現在の状態)、飛来しているパケット(フレーム)の物理ヘッダに記載されているフレーム長や、MACフレームに記載されているNAVの値を復号することで、チャネル利用状況予測部1070は、ビジー(busy)状態の継続時間を取得しビジー状態の継続時間を予測することができる。
3) On the other hand, when the radio channel to be used is in a busy state (for example, the current state of the 5 GHz band in FIG. 7 described later), the frame described in the physical header of the incoming packet (frame). By decoding the length and the NAV value described in the MAC frame, the channel usage
以上説明した無線通信装置STAやアクセスポイントAPならびにそれらにより実行される協調センシングの構成により、対象となる複数の無線チャネルに対するチャネルセンシングのカバレッジを、最小の協調コストで実現する協調センシングを実現可能である。 With the wireless communication device STA and access point AP described above and the configuration of the cooperative sensing executed by them, it is possible to realize the cooperative sensing that realizes the coverage of the channel sensing for a plurality of target wireless channels at the minimum cooperative cost. be.
また、協調センシングの結果を利用し、複数周波数帯のチャネルを柔軟に選択または同時利用することで無線リソースを無駄なく活用して周波数利用効率向上を実現することが可能となる。 Further, by utilizing the result of cooperative sensing and flexibly selecting or simultaneously using channels of a plurality of frequency bands, it is possible to utilize wireless resources without waste and improve frequency utilization efficiency.
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are examples of configurations for concretely implementing the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention. The technical scope of the present invention is indicated by the scope of claims, not the description of the embodiment, and includes modifications within the scope of the wording of the claims and the scope of equal meaning. Is intended.
1000 送信装置、1010 S/P変換部、1016,1020.1〜1020.3 無線フレーム生成部、1030 局部発振器、1040.1〜1040.3 RF部、1050.1〜1050.3 アンテナ、1060 チャネル利用状況観測部、1070 チャネル利用状況予測部、1080 アクセス制御部、1110 誤り訂正符号化部、1112 インターリーブ部、2000 受信装置、2010.1〜2010.3 アンテナ、2020 局部発振器、2100.1〜2100.3 受信部、2400.1〜2400.3 RF部、2500.1〜2500.3 ベースバンド処理部、2600 同期処理部、2700 P/S変換部、2800 デジタル信号処理部。 1000 transmitter, 1010 S / P converter, 1016, 102 0.1 to 1020.3 radio frame generator, 1030 local oscillator, 104 0.1 to 1040.3 RF unit, 105 0.1 to 1050.3 antenna, 1060 channels Usage observation unit, 1070 channel usage prediction unit, 1080 access control unit, 1110 error correction coding unit, 1112 interleaving unit, 2000 receiver, 2011.10.2010.3 antenna, 2020 local oscillator, 2100.1-2100 .3 Reception unit, 240 0.1 to 2400.3 RF unit, 250 0.1 to 2500.3 base band processing unit, 2600 synchronization processing unit, 2700 P / S conversion unit, 2800 digital signal processing unit.
Claims (5)
複数の第1の無線通信装置と、
第2の無線通信装置とを備え、
前記第2の無線通信装置は、
前記複数の第1の無線通信装置の各々からのチャネルセンシング可能な対象可能無線チャネルの情報に基づいて、前記第1の無線通信装置がチャネルセンスを分担する無線チャネルを特定する分担決定手段と、
決定された分担するべき無線チャネルを前記第1の無線通信装置に通知する通知手段とを備え、
前記通知手段は、前記複数の第1の無線通信装置からのチャネルセンシング情報を統合した結果を、各前記複数の第1の無線通信装置に通知し、
前記分担決定手段は、前記複数の無線チャネルの全てを分担してセンシングするにあたり、チャネルセンシングを担当する前記第1の無線通信装置の数が最小となるように、分担を決定する、無線通信システム。 It is a wireless communication system for transmitting signals by using a plurality of wireless channels that perform random access control in each of a plurality of frequency bands separated from each other.
With multiple first wireless communication devices,
Equipped with a second wireless communication device
The second wireless communication device is
A sharing determination means for specifying a radio channel to which the first wireless communication device shares a channel sense, based on information on applicable radio channels that can be channel-sensable from each of the plurality of first wireless communication devices.
It is provided with a notification means for notifying the first wireless communication device of the determined wireless channel to be shared.
The notification means notifies each of the plurality of first wireless communication devices of the result of integrating the channel sensing information from the plurality of first wireless communication devices .
The sharing determination means determines the sharing so that the number of the first wireless communication devices in charge of channel sensing is minimized when all of the plurality of wireless channels are shared and sensed. ..
送信データを前記複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各前記周波数帯ごとに送信パケットを生成するためのデジタル信号処理部と、
各前記周波数帯ごとに設けられ、前記デジタル信号を対応する前記周波数帯ごとの高周波信号に変換するための複数の高周波信号処理部と、
前記複数の周波数帯において、前記複数の無線チャネルのうち通知された対象無線チャネルの利用状況を観測するチャネルセンシングを実行するチャネル利用状況観測部と、
前記チャネルセンシングの結果を送信するためのチャネル利用情報送信部と、
他の無線通信装置でのチャネルセンシングの結果であるチャネルセンシング情報を受信するチャネル利用情報受信部と、
前記チャネル利用情報受信部からの前記チャネルセンシング情報に基づき、前記高周波処理部から各前記部分データを前記複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信開始するアクセス制御部とを含む、請求項1記載の無線通信システム。 Each of the first wireless communication devices is
A digital signal processing unit for dividing transmission data into a plurality of partial data corresponding to each of the plurality of frequency bands and generating a transmission packet for each of the plurality of frequency bands.
A plurality of high-frequency signal processing units provided for each of the frequency bands and for converting the digital signal into a corresponding high-frequency signal for each of the frequency bands.
A channel usage status observing unit that executes channel sensing for observing the usage status of the notified target radio channel among the plurality of radio channels in the plurality of frequency bands.
A channel usage information transmission unit for transmitting the result of the channel sensing, and
A channel usage information receiver that receives channel sensing information that is the result of channel sensing in other wireless communication devices,
Based on the channel sensing information from the channel usage information receiving unit, the access control unit that starts transmitting each of the partial data as packets for each of the plurality of frequency bands at the same timing from the high frequency processing unit. The wireless communication system according to claim 1, which includes.
前記アクセスポイントが、前記複数の無線通信装置の各々からのチャネルセンシング可能な対象可能無線チャネルの情報に基づいて、前記無線通信装置がチャネルセンスを分担する無線チャネルを特定する分担決定ステップとを備え、
前記分担決定ステップは、前記アクセスポイントが、前記複数の無線チャネルの全てを分担してセンシングするにあたり、チャネルセンシングを担当する前記第1の無線通信装置の数が最小となるように、分担を決定するステップを含み、
前記アクセスポイントが、決定された分担するべき無線チャネルを前記無線通信装置に通知する通知ステップと、
各前記無線通信装置が、前記複数の周波数帯において、前記複数の無線チャネルのうち指定された対象無線チャネルの利用状況を観測するチャネルセンシングを実行するチャネル利用状況観測ステップと、
各前記無線通信装置が、前記チャネルセンシングの結果を送信するためのチャネル利用情報送信ステップと、
前記アクセスポイントが、前記複数の無線通信装置からのチャネルセンシング情報を統合した結果を、各前記複数の無線通信装置に通知する通知ステップと、を備える、無線通信方法。 In a wireless communication system composed of an access point and a plurality of wireless communication devices, a radio for transmitting a signal using a plurality of wireless channels that perform random access control in each of a plurality of frequency bands separated from each other. It ’s a communication method,
The access point includes a sharing determination step of identifying a wireless channel to which the wireless communication device shares a channel sense based on information on a targetable wireless channel that can be channel-sensable from each of the plurality of wireless communication devices. ,
In the sharing determination step, when the access point shares and senses all of the plurality of wireless channels, the sharing is determined so that the number of the first wireless communication devices in charge of channel sensing is minimized. Including steps to
A notification step in which the access point notifies the wireless communication device of a determined wireless channel to be shared.
A channel usage status observation step in which each wireless communication device executes channel sensing for observing the usage status of a designated target wireless channel among the plurality of wireless channels in the plurality of frequency bands.
Each of the wireless communication devices has a channel usage information transmission step for transmitting the result of the channel sensing, and
A wireless communication method comprising a notification step in which the access point notifies each of the plurality of wireless communication devices of the result of integrating channel sensing information from the plurality of wireless communication devices.
各前記無線通信装置が、送信データを前記複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各前記周波数帯ごとに送信パケットを生成して、前記デジタル信号を対応する前記周波数帯ごとの高周波信号に変換し、前記チャネルセンシング情報に基づき、各前記部分データを前記複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信開始するアクセス制御ステップとを備える、請求項4記載の無線通信方法。 A channel usage information receiving step in which each wireless communication device receives channel sensing information that is the result of channel sensing in another wireless communication device, and
Each wireless communication device divides transmission data into a plurality of partial data corresponding to each of the plurality of frequency bands, generates a transmission packet for each of the frequency bands, and converts the digital signal into the corresponding frequency. The claim includes an access control step of converting into a high frequency signal for each band and starting transmission of each of the partial data as packets for each of the plurality of frequency bands at the same timing based on the channel sensing information. 4. The wireless communication method according to 4.
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