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無線通信システム、中継局装置及び無線通信方法

国内特許コード P140010848
整理番号 2426
掲載日 2014年8月11日
出願番号 特願2009-042809
公開番号 特開2010-199998
登録番号 特許第5266474号
出願日 平成21年2月25日(2009.2.25)
公開日 平成22年9月9日(2010.9.9)
登録日 平成25年5月17日(2013.5.17)
発明者
  • 杉山 隆利
  • 梅原 大祐
  • 黄 俊翔
出願人
  • 日本電信電話株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 無線通信システム、中継局装置及び無線通信方法
発明の概要 【課題】中継局装置によってネットワークコーディングを行う場合に、スループットをより向上させることができる無線通信システムを提供する。
【解決手段】中継局装置Rが無線局Aから無線局B宛のデータフレーム105を受信した場合、中継局装置から各無線局に向けたACKフレーム701と、データフレーム105と中継局装置の記憶手段内の無線局A宛のデータフレームとで排他的論理和の演算処理を行って生成したコーディングデータフレーム703とを少なくとも含む複数のフレームを、優先度が高い短フレーム間隔(SIFS106、702)で継続的に送受信する無線通信システム。
【選択図】図5
従来技術、競合技術の概要



無線通信はより高速な通信の実現に向けて、高周波数・広帯域化が進んでいる。現状の無線通信システムと同じ構成のシステムでは送信局に対してさらに高い送信電力が要求されるため、各無線局の送信電力の軽減を目的として中継局(あるいは中継局装置;AP(Access Point))を有するマルチホップ無線通信ネットワークの研究開発が行われている(例えば非特許文献2参照)。一方、中継局において複数の宛先へのデータをコーディングすることによって送信するパケット数を低減可能なネットワークコーディング技術が注目を集めている(例えば非特許文献3参照)。特に、無線LAN(Local Area Network)システムにはネットワークコーディングが実験的に実装され、その特性が評価されている(例えば非特許文献4参照)。しかし、ネットワークコーディングを適用した際における、最適なメディアアクセス制御方式の実現手法はこれからの技術的課題である。





また、全ての無線局にCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance;衝突回避機能付キャリア(搬送波)感知多重アクセス)を採用した無線LANシステムにネットワークコーディングを適用した結果が報告されている(例えば非特許文献4参照)。その結果、ネットワークコーディングによってスループットの向上が報告されている。それに対し、Slotted ALOHA(スロッテッドアロハ)による無線中継ネットワークコーディングでは中継局の送信確率の制御によってスループットを向上することが示されている(例えば非特許文献1、5参照)。また、RTS/CTS(Request To Send;送信要求/Clear To Send;受信準備完了)を用いた無線マルチホップネットワークでは、ハンドシェイク時の制御パケットの削減手法が提案されている(例えば非特許文献6参照)。

産業上の利用分野



本発明は、中継局装置を用いて無線局間の無線通信を中継する無線通信システム、中継局装置及び無線通信方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
無線局間の無線中継を行う中継局装置と、互いに電波が到達不可能で前記中継局装置を介して無線信号の送受信を行う第1の無線局と第2の無線局とを備えた無線通信システムであって、
前記第1の無線局、前記第2の無線局及び前記中継局装置は衝突回避機能付キャリア感知多重アクセス方式に基づいてフレーム単位で無線信号の送受信を行い、
前記第1の無線局又は前記第2の無線局は、データフレーム送信前に送信要求フレームを送信し、前記送信要求フレームに対する応答として受信準備完了フレームを受信した場合にデータフレームを送信し、
前記中継局装置が前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームを受信した場合、前記中継局装置、前記第1の無線局及び前記第2の無線局間で、前記中継局装置から前記第1の無線局と前記第2の無線局の少なくとも一方に向けた制御フレームと、前記中継局装置が受信した前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームと前記中継局装置の記憶手段内の前記第2の無線局から前記第1の無線局宛のデータフレームとで排他的論理和の演算処理を行って生成したコーディングデータフレームとを少なくとも含む複数のフレームを、優先度が高い短フレーム間隔で継続的に送受信する
ことを特徴とする無線通信システム。

【請求項2】
前記中継局装置は、前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームを受信した場合に、前記第2の無線局から前記第1の無線局宛のデータフレームが前記中継局装置の記憶手段内に無いときには、前記短フレーム間隔で継続的に、
前記第2の無線局への送信要求情報を含む前記第1の無線局への応答信号である確認応答フレームを前記第1の無線局と前記第2の無線局とに向けて送信し、
前記第2の無線局から前記第1の無線局宛のデータフレームを受信して前記記憶手段に記憶し、
前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームと前記記憶手段内の前記第2の無線局から前記第1の無線局宛のデータフレームとで排他的論理和の演算処理を行って生成したコーディングデータフレームを前記第1の無線局と前記第2の無線局とに向けて送信する
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。

【請求項3】
前記中継局装置は、前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームを受信した場合に、前記第2の無線局から前記第1の無線局宛のデータフレームが前記中継局装置の記憶手段内に有るときには、前記短フレーム間隔で継続的に、
前記第2の無線局への送信要求情報を含む前記第1の無線局への応答信号である確認応答フレームを前記第1の無線局と前記第2の無線局とに向けて送信し、
前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームと前記記憶手段内の前記第2の無線局から前記第1の無線局宛のデータフレームとで排他的論理和の演算処理を行って生成したコーディングデータフレームを前記第1の無線局と前記第2の無線局とに向けて送信する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信システム。

【請求項4】
前記中継局装置は、前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームを受信した場合に、前記第2の無線局から前記第1の無線局宛のデータフレームが前記中継局装置の記憶手段内に有るときには、前記短フレーム間隔で継続的に、
前記第1の無線局に向けて確認応答フレームを送信し、
前記第2の無線局に向けて送信要求フレームを送信し、
前記送信要求フレームに対する応答として前記第2の無線局から受信準備完了フレームを受信し、その後、
前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームと前記記憶手段内の前記第2の無線局から前記第1の無線局宛のデータフレームとで排他的論理和の演算処理を行って生成したコーディングデータフレームを前記第1の無線局と前記第2の無線局とに向けて送信する
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。

【請求項5】
無線局間の無線中継を行う中継局装置と、互いに電波が到達不可能で前記中継局装置を介して無線信号の送受信を行う第1の無線局と第2の無線局とを備えた無線通信システムにおける中継局装置であって、
前記第1の無線局及び前記第2の無線局との間で、衝突回避機能付キャリア感知多重アクセス方式に基づいてフレーム単位で無線信号の送受信を行うものであり、
前記第1の無線局又は前記第2の無線局から、送信要求フレームを受信した場合に、その送信要求フレームに対する応答として当該無線局に受信準備完了フレームを送信し、その受信準備完了フレームに対して当該無線局から送信されたデータフレームを受信し、
前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームを受信した場合、前記中継局装置、前記第1の無線局及び前記第2の無線局間で、前記中継局装置から前記第1の無線局と前記第2の無線局の少なくとも一方に向けた制御フレームと、前記中継局装置が受信した前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームと前記中継局装置の記憶手段内の前記第2の無線局から前記第1の無線局宛のデータフレームとで排他的論理和の演算処理を行って生成したコーディングデータフレームとを少なくとも含む複数のフレームを、優先度が高い短フレーム間隔で継続的に送受信する
ことを特徴とする中継局装置。

【請求項6】
無線局間の無線中継を行う中継局装置と、互いに電波が到達不可能で前記中継局装置を介して無線信号の送受信を行う第1の無線局と第2の無線局とを備えた無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記第1の無線局、前記第2の無線局及び前記中継局装置は衝突回避機能付キャリア感知多重アクセス方式に基づいてフレーム単位で無線信号の送受信を行い、
前記第1の無線局又は前記第2の無線局は、データフレーム送信前に送信要求フレームを送信し、前記送信要求フレームに対する応答として受信準備完了フレームを受信した場合にデータフレームを送信し、
前記中継局装置が前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームを受信した場合、前記中継局装置、前記第1の無線局及び前記第2の無線局間で、前記中継局装置から前記第1の無線局と前記第2の無線局の少なくとも一方に向けた制御フレームと、前記中継局装置が受信した前記第1の無線局から前記第2の無線局宛のデータフレームと前記中継局装置の記憶手段内の前記第2の無線局から前記第1の無線局宛のデータフレームとで排他的論理和の演算処理を行って生成したコーディングデータフレームとを少なくとも含む複数のフレームを、優先度が高い短フレーム間隔で継続的に送受信する
ことを特徴とする無線通信方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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