CN101136821B - 通信控制装置及通信控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通信控制装置及通信控制方法。其通过适当地设定并执行节点发送功率，可高效地利用无线资源来提高通信质量和系统吞吐率。该无线LAN系统中的通信控制装置具有：发送器(206)、接收器(207)、AP间交互通信功能(211)，其根据接入点(103)或工作站(104a)通过无线信号的测定而得到的无线信息、或报告来的无线信息中的至少一方，判定是否存在周边BSS；以及发送功率确定功能(210)和发送功率设定更新功能(205)，当存在所有接入点具有发送功率控制功能的周边BSS的情况下，其设定并更新本BSS内的接入点(103)和工作站(104a)的发送功率，当不存在BSS、或存在不进行发送功率的控制的周边BSS的情况下，其将发送功率设定为最大。

Description

通信控制装置及通信控制方法
技术领域
本发明涉及无线LAN系统，特别涉及使用IEEE 802.11标准规格基准系统和系统的基本结构(infrastructure)模式的通信控制装置及通信控制方法。
背景技术
当前，在无线LAN(Local Area Network，局域网)系统中，使用IEEE802.11标准规格基准系统。在IEEE 802.11标准规格系统中，CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，带有冲突避免的载波侦听多址访问)被用于介质(无线信道)的访问控制。
发送分组的节点通过CSMA/CA来确认介质状况，以防止分组冲突引起的传送数据的丢失。即，在无线LAN系统中，对于一个节点有时存在以下情况：在从发送节点发送来的分组到达之前，从其他发送节点之后发送来的分组反而先到达。所谓分组冲突是指，此时无法在接收节点中进行已到达分组的区别和数据的解调。
在引起分组冲突的情况下，接收节点取入所冲突的所有分组。然后，参照附加到所取入的分组中的目的地地址，判定本节点是否为目的地。当接收节点是目的地时，确定为是分组丢失，而产生重发的需要。此外，当是将包含该接收节点的多个节点作为目的地的管理数据或者控制数据时，产生通信质量的恶化和系统吞吐率的降低。
另外，当产生冲突的分组的目的地不是本节点时，将不会产生问题。
为了避免这样的分组冲突，当介质不进行通信时，节点在规定时间(contention window，竞争窗)内的随机时间中等待分组的发送(补偿，back off)，然后送出分组。并且，当介质正在进行其他通信时，节点等待介质被释放，然后发送分组(发送抑制)。然后，在介质被释放之后，再次发送分组。
此时，节点根据到达接收侧的信号功率大小和通信质量的优良来调节数据的调制方式和多值数、纠错编码率。通过每个节点的自动分布的自适应调制解调动作来进行调节。
并且，通过由节点进行调节，可提高数据传送速度(提升，shift up)或降低数据传送速度(降低，shift down)。通过调节数据传送速度，在CSMA/CA中，实现了无线资源利用的高效化(数据传送速度的最大化、分组的介质占有时间的最小化、节点可与介质连接的概率的最大化)。
另外，各节点的发送功率通常固定为标准规格的规定值或规定值以下，节点一般按照介质和通信量(traffic)的状况来改变电平。
更具体而言，希望送出分组的节点对节点在发送时使用的无线信道进行测定，以此来进行介质的状况确认。通过无线信道的测定，可判定总接收功率的大小、有无可进行接收识别的到来分组。另外，总接收功率是指，接收器的热噪声功率和从其他节点送出而在测定时刻到达本节点的分组的接收信号功率的总和。
在总接收功率大于预先设定的阈值(载波侦听阈值)的情况下、或在存在可进行接收识别的到来分组的情况下，节点判断为忙(Busy)状况，即在附近正在进行其他通信、或正在周边进行多个通信的状况。
另外，“附近”是指，通过其他节点之一发送了分组，从而本节点被判定为“忙(Busy)”的节点间距离。另外，“周边”是指，多个其他节点同时发送了分组，从而本节点被判定为“忙(Busy)”的节点间距离。另外，“远处”是指，即使多个其他节点同时发送分组，本节点也不会被判定为“忙(Busy)”的节点间距离。
在总接收功率大于载波侦听阈值的情况下、或在存在可进行接收识别的到来分组的情况下，当开始新的通信时，将产生分组冲突。并且，由于其他节点对通信产生妨碍而造成分组重发，从而导致介质的集中。并且，由干扰而引起的传送差错增加，系统整体的吞吐率降低。
另一方面，在总接收功率小于载波侦听阈值小、且无可进行接收识别的分组的情况下，判断为没有在附近或周边进行通信的状态(Idle，空闲)。此时，节点可开始新的通信。
但是，即使是“空闲(Idle)”，有时存在分组也会以由于在远处进行的通信干扰而造成接收信号功率的总量在载波侦听阈值以下的接收功率到达、或作为分组以无法进行接收识别的接收功率到达本节点的情况。即使没有由于分组冲突而造成传送数据丢失，但为了避免基于自适应调制解调动作的传送差错，所以这样的状态成为降低的要因。
如上所述，根据载波侦听可在某种程度上减少分组冲突以实现通信的平滑化。
作为这样的无线LAN的以往技术，例如记载在非专利文献1、非专利文献2、非专利文献3中。在IEEE 802.11标准规格基准的无线LAN系统中，存在基本结构模式和点对点(Ad hoc)模式的规定，但非专利文献1至非专利文献3都基于基本结构模式的规定。
另外，基本结构模式是指，由基站(接入点：AP)和移动终端(工作站：STA)这2种节点构成的无线网络的规定。并且，点对点模式是指，仅由STA构成的无线网络的规定。
在基本结构模式中，将一个AP和从属于该AP的多个STA的组称为BSS(Basic Service Set，基本服务集)。BSS相当于蜂窝系统的小区。
记载于非专利文献1的技术公开了如下的内容：在密集设置了基本结构模式的无线LAN系统的结构中，根据由各STA通知来的链路容限信息(link margin information)而将AP的发送功率控制为各STA要求的必要最小值。通过这样的控制，在记载于非专利文献1的技术中，可降低BSS间的干扰(在时间上占有周边BSS的介质)而高效地利用无线资源来增加系统吞吐率。
另外，在非专利文献1中公开的方法尤其在如下的情况中有效：分配给无线LAN系统的频带对于通信量来说是不充分的，并且无法通过BSS运用频率的设计来避免BSS间的干扰。
另外，在非专利文献2中记载有如下内容，在基本结构模式的无线LAN系统中，STA从多个AP候选中把接收信号最强的AP选择为将与本装置连接的AP。在非专利文献2中公开的技术是在这样的结构中，取得自动分布地进行重叠(overlap)的AP间的负载平衡，增大LAN系统的吞吐率，减少传送延迟的技术。
更具体而言，AP彼此经由有线主线路(backbone)定期交换负载信息，为了取得负载平衡而选择需要切换(hand-off)的STA。此时，AP根据负载信息的交换结果来判定本装置的状态(高负载、低负载、适当)。由考虑了各AP中的上下线路通信量的吞吐率来示出表示状态的负载信息。
并且，作为判定的结果，当AP被判定为低负载时，该AP积极地接纳应由周边AP负责的STA的漫游(roaming)和新连接。当AP被判定为适当时，该AP接纳STA的新连接。当AP被判定为高负载时，该AP不接纳STA的新连接，而强制地使既存STA进行切换以降低负载。
这样的非专利文献2的方法在区域内的STA不均匀分布，且在特定的BSS的AP中产生集中、而在与此相邻的BSS的AP中不产生集中的情况下，有效地提高系统吞吐率。
另外，在非专利文献3中记载有如下的技术：在基本结构模式的无线LAN系统中具有应传送数据的STA的连接集中于特定的AP的情况下，负载(STA连接数)大的AP减少发送功率来缩小BSS覆盖范围。并且，在非专利文献3中，负载小的AP增加发送功率来扩大BSS覆盖范围以将在AP间分散负载。
在这样的非专利文献3中，可避免在特定AP中产生集中、由分组冲突和分组重发引起的吞吐率降低、与此相伴的延迟增大、和QoS(Quality of Service，服务质量)恶化。非专利文献3对以下情况有效，在STA不均匀分布于区域内、且在特定的BSS的AP中产生集中而在与此相邻的BSS的AP中不产生集中的情况下的系统吞吐率的提高。
非专利文献1：Duck-Yong Yang et al，“Achieving Efficient ChannelUtilization Using Dynamic Coverage Control in IEEE 802.11，”Proc.IEEEISPACS，Nov 2004.
非专利文献2：Hector Velayos et al，“Load Balancing in OverlappingWireless LAN Cells，”IEEE ICC 2004，June 2004.
非专利文献3：Olivia Brickley et al，“Load Balancing for QoSOptimisation in Wireless LANs Utilising Advanced Cell BreathingTechniques，”Proc.IEEE VTC 2005-Spring，May 2005.
但是，在上述载波侦听中，无法完全避免隐式终端问题(hiddenterminal problem)产生时的分组冲突。另外，无法充分防止由显式终端问题(exposed terminal problem)引起的吞吐率降低成为课题。
即，隐式终端问题是指，由于障碍物和发送节点间的距离等电波传输环境，而在例如发送节点a发送的分组无法到达另一发送节点b的情况下产生的问题。其原因在于，在这种情况下无法准确地进行载波侦听，不论发送节点a是否正在发送分组，发送节点b都会送出分组。
另外，作为分组冲突的另一原因，存在传输延迟时间问题。传输延迟时间问题是指，尽管准确地进行了载波侦听，但由于发送节点间的电波传输延迟，发送节点b无法检测出发送节点a的分组送出开始，发送节点b与发送节点a几乎同时开始分组的送出。
另外，显式终端问题是指，为了进行不必要的载波侦听而发送接收数据，从而使系统吞吐率降低的问题。
例如，当发送节点a开始向接收节点a送出分组时，发送节点b通过载波侦听来检测出发送节点a的分组，将介质状况判断为忙(Busy)。此时，当发送节点b中存在希望发送到接收节点b的分组时，将发送节点b控制为保持该分组而不进行发送。
但是，在上述情况下也可以考虑如下状况：由于接收节点a和接收节点b离开充分的距离，所以即使在发送节点b向接收节点b发送分组的情况下，也不会产生分组冲突。在该状况下，载波侦听变为不必要，而使系统吞吐率降低。
隐式终端问题和显式终端问题是为了根据在发送节点中有无分组送出(基于载波侦听的介质状况确认)来预测分组冲突而产生的。
即，当发送节点a和接收节点a位于充分近的地点时，节点b通过载波侦听检测出发送节点a的分组送出而抑制发送，以此可避免接收节点a中的分组冲突。
但是，当发送节点a和接收节点a彼此远离时，即使分组正在到达接收节点a，由于周边屏蔽物和分组的衰减，另一发送节点b有时也无法通过载波侦听来确认介质状况。此时，如果节点b向接收节点b发送分组，则在接收节点b中，由于隐式终端问题而产生分组冲突。
并且，当发送节点a和接收节点a彼此远离时，有时在分组正在到达接收节点a时，从另一发送节点b送出的分组的接收信号功率被衰减到不会在接收节点a中产生分组冲突的接收信号功率。目前，即使是这样的状况，发送节点b通过载波侦听来检测出对接收节点a的分组发送，从而也抑制发送。因此，产生显式终端问题，妨碍无线资源的高效利用。
在所述非专利文献1中，为避免隐式终端问题，在数据传送之前，在AP或STA之间交换控制数据(RTS：Request To Send，请求发送；CTS：Clear To Send，允许发送)。在这样的记载于非专利文献1的技术中，存在由于控制数据的交换而降低了可分配给用户数据的实际吞吐率的可能性。
并且，在记载于非专利文献1的技术中，仅控制AP的发送功率无法控制STA的发送功率。因此，非专利文献1在BSS的干扰降低效果中存在改善的余地。并且，非专利文献1中记载的技术假设在物理层中使用DSSS(直接扩展)方式，所以无法应用于使用OFDM(正交频分复用)方式的IEEE 802.11a和IEEE 802.11g标准规格。在OFDM方式中，通过引入自适应调制解调动作而在相同占有频带中得到高吞吐率。无法应用于使用这种方式的规格的事实使得无线LAN系统的设计自由度降低。
另外，非专利文献2、非专利文献3中记载的技术可防止连接集中到BSS内的一部分节点上，而降低分组冲突发生的概率。但是，在非专利文献2、非专利文献3中记载的技术中，没有考虑到多个BSS使用同一频率来进行通信时产生的干扰的影响。因此，需要向无线LAN系统的通信量上分配充分的频带而均在不同频率下运用区域内的BSS，因此其并不现实。
并且，在非专利文献3中，没有具体记载用于检测BSS负载和QoS恶化的方法、检测出的值和发送功率控制之间的关系、以及在BSS间合作来进行控制的方法。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而产生的，其目的在于，提供一种通过适当设定并执行节点发送功率，可以高效利用无线资源、提高通信质量和系统吞吐率的通信控制装置及通信控制方法。
为解决以上课题，本发明第一方面的通信控制装置在向无线介质的接入控制中使用CSMA/CA且在无线传送中使用自适应调制解调方式的基本结构模式的无线LAN系统中，控制通信装置的发送功率，其特征在于，该通信控制装置具有：BSS发现单元，其根据作为包括接入点和多个工作站的通信组的BSS的节点的接入点、或工作站通过无线信号的测定而得到的无线信息、以及报告给所述接入点或所述工作站的所述无线信息中的至少一方，判定是否存在具有多个节点、且基于多个节点的无线信号的发送对所述接入点或所述工作站的通信产生影响的周边BSS；以及发送功率设定单元，其根据由所述BSS发现单元判定出的结果，设定所述接入点和所述工作站的各自的发送功率，在由所述BSS发现单元判定为存在周边BSS的情况下，当构成周边BSS的所有接入点具有发送功率的控制功能时，所述发送功率设定单元设定包括所述发送功率设定单元的BSS、即本BSS内的所述接入点和所述工作站的各自的发送功率，每当满足规定条件时，重复更新所设定的发送功率，当在周边BSS中存在不进行发送功率控制的接入点的情况下、和在不存在周边BSS的情况下，所述发送功率设定单元将发送功率设定为最大。根据本发明，可根据测定无线信号而得出的信息来设定发送功率，所以可根据包括电波环境和用户使用状况的无线状况来设定最佳的发送功率而最大限度地利用无线资源。另外，即使在本BSS的周边存在不进行发送功率控制的BSS，也可以防止由于仅由本BSS进行发送功率控制而产生的无线资源使用机会的减少、覆盖范围损失(coverage loss)、以及对本BSS的干扰问题。另外，在没有周边BSS的情况下，可充分利用无线资源。
本发明第二方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第一方面所述的通信控制装置中，当设定本BSS内的所述接入点和所述工作站的各自的发送功率时，所述发送功率设定单元对所述接入点和所述工作站设定共同的发送功率。根据本发明，通过设定共同的发送功率，与对接入点和工作站设定单独的发送功率的情况相比，可减少设定用信号的发送接收。并且，由于接入点和各工作站的发送功率一致，所以可使下行链路和上行链路的到达范围一致。另外，可使向BSS外部泄漏的干扰功率的时间变化稳定。
另外，本发明第三方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第一或第二方面所述的通信控制装置中，所述发送功率设定单元按照在无线LAN中规定的分组种类、即管理帧、数据帧、控制帧来设定不同的发送功率。根据本发明，可对与数据帧相比要求更可靠的到达的管理帧和控制帧设定相对大的发送功率，可提高控制的稳定性和灵活性。另外，通过将数据帧的发送功率与管理帧和控制帧的发送功率无关地设定为所需最小限度，可降低BSS间干扰。
另外，本发明第四方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第一或第二方面所述的通信控制装置中，所述发送功率设定单元在所述接入点中设定、更新该接入点的发送功率，并且对包含在BSS中的所述工作站通知所设定的发送功率，或者对所述工作站指示发送功率的设定或更新。根据本发明，无需使工作站具有发送功率的确定功能，可实现工作站装置结构的简易化。
另外，本发明第五方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第四方面所述的通信控制装置中，所述发送功率设定单元在所述接入点中，与构成所述周边BSS的接入点相互交互通信通过测定得到的所述无线信息、从所述工作站报告给本BSS的所述无线信息、与当前所设定的发送功率相关的信息中的至少一个，从而更新发送功率。根据本发明，可在BSS相邻的接入点之间共用无线资源的使用状况。因此，可以以使无线介质的使用率相互平均的方式来调停发送功率控制。例如，当根据无线测定结果而在BSS间检测出覆盖范围损失的情况下，发送功率较小一方的BSS的接入点增加发送功率，从而可救济覆盖范围损失，而不对发送功率大的一方带来负担。
另外，本发明第六方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第一或第二方面所述的通信控制装置中，所述发送功率设定单元将所述发送功率初始设定为绝对值，使用前一设定值和更新后的设定值之间的相对值直接对所设定的前一发送功率进行增减从而进行更新，或以发送功率更新用的规定等级单位，对刚刚设定的发送功率进行增减从而进行更新。根据本发明，当直接控制发送电压的情况下，与以规定等级单位逐步进行更新的情况相比，可更迅速地控制发送功率。另一方面，当以规定等级单位逐步进行更新的情况下，可进行稳定的发送功率控制，而在发送功率控制的前后不会引起发送功率的急剧变化。
另外，本发明第七方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第二方面所述的通信控制装置中，所述发送功率设定单元在本BSS内处于距所述接入点最远处的工作站以最小数据传送速度发送分组，将该分组在所述接入点中可以得到的规定质量的发送功率设为发送功率的控制范围的下限，根据最大发送功率信息来确定发送功率控制范围的上限，该最大发送功率信息包含在所述接入点向本BSS内的所有所述工作站定期送出的作为管理帧的信标信号、无线资源测定用导频信号、或从所述工作站进行归属处理的接入点回送来的应答用管理帧中的至少一个中。根据本发明，可防止由于以无法得到规定质量那样的小发送功率来发送分组引起的不对吞吐率作出贡献的干扰。并且，可通过发送功率控制来防止以超过系统容许的最大发送功率来进行发送。
此外，本发明第八方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第一或第二方面所述的通信控制装置中，所述无线信息是包括无线测定结果、通信质量测定结果以及无线介质使用率中的至少一方的信息，该无线测定结果是对BSS运用频带内的发送功率、总接收功率、分组发送接收时以外的噪声功率、分组接收时的信号功率、分组接收时的信号功率对噪声功率之比、到对向工作站或接入点的传输损失、或者对相邻工作站数或可视接入点中的至少一个进行测定而得到的结果；该通信质量测定结果是对分组冲突产生率、分组重发产生率、或者分组差错率中的至少一个进行测定而得到的结果；该无线介质使用率表示分组发送接收时间在规定观测时间内所占的比例，无线测定结果、通信质量测定结果以及无线介质使用率中的至少一个是一定时间内的平均值或统计值。根据本发明，可根据相对于发送功率最大值的当前发送功率的容限、由接入点或工作站观察到的无线信道的安静度、来自周边BSS的干扰和由无线LAN系统以外引起的外部噪声、从工作站或接入点发送来的分组的接收质量、BSS内的传输损失、工作站的连接需求、分组疏通状况、以及无线信道的集中度，来进行高精度的发送功率控制。
另外，本发明第九方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第八方面所述的通信控制装置中，作为所述无线测定结果而得到的噪声功率是包含干扰功率的值。根据本发明，可将无线通信中的信号以外的成分总括捕捉为噪声。因此，可准确评价出通信的信号功率与信号以外成分之比。
并且，本发明第十方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第八或第九方面所述的通信控制装置中，在所述接入点定期地发送信标信号和无线资源测定用的导频信号中的至少一方，而希望归属于所述接入点的工作站接收信标信号或导频信号的情况下，其中，该信标信号是向本BSS内的所有工作站发送的管理帧并包含该帧的发送功率信息以及所发送的帧的噪声功率信息，所述发送功率设定单元根据所述工作站中的接收信号的功率和发送功率信息推定所述接入点和所述工作站之间的传输损失，设定为了使所述工作站归属于所述接入点而送出的管理帧的发送功率的初始值，以使所述工作站送出的管理帧的发送功率在所述接入点得到规定的接收信号功率。根据本发明，可以以接入点的接收信号功率成为充分必要值的方式来设定工作站的发送功率。因此，可降低工作站对其他节点带来的干扰。另外，可确保管理帧的接收质量。
另外，本发明第十一方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第八或第九方面所述的通信控制装置中，在所述接入点定期地发送向本BSS内的所有工作站发送的管理帧、即包含该帧的发送功率信息、所发送的帧的噪声功率信息的信标信号、和无线资源测定用的导频信号中的至少一方，而希望归属于所述接入点中的工作站接收信标信号或导频信号的情况下，所述发送功率设定单元根据由所述工作站测定出的所述噪声信息，设定为了使所述工作站归属于所述接入点而所送出的管理帧的发送功率的初始值，以使所述工作站送出的管理帧的发送功率在所述接入点得到具有规定的信号功率对噪声功率比的接收信号功率。根据本发明，可以以接入点的信号功率对噪声功率比成为充分必要值的方式来设定工作站的发送功率。因此，可降低工作站对其他节点带来的干扰。另外，可确保管理帧的接收质量。
另外，本发明第十二方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第十或第十一方面所述的通信控制装置中，在即使经过了规定时间也没有向所述工作站回信对所述工作站向所述接入点送出的管理帧进行应答的管理帧的情况下，所述发送功率设定单元使所述工作站的下次归属处理中的发送功率增加规定等级。根据本发明，即使在电波传输环境的变化剧烈且在接入点和工作站间的传输损失的推定时和实际通信时的传输损失之间产生误差的状况下，也可降低分组重发，从而可以可靠地发送归属处理用管理帧。
另外，本发明第十三方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第十至第十二方面所述的通信控制装置中，所述发送功率设定单元将所述工作站的归属处理用以外的管理帧、数据帧、控制帧的发送功率的初始设定值设定为，对归属处理用的管理帧的传送成功时的发送功率的设定值乘以预先规定的按照每个帧种类的初始传送速度和归属处理用的管理帧的传送速度之比的值。根据本发明，可以以接入点的接收信号功率和信号功率对噪声功率之比这样的接收等级成为充分必要值的方式来设定工作站的发送功率的初始值。因此，可降低工作站对其他节点带来的干扰，并且可保证各种导频的接收质量。并且，即使在电波传输环境的变化剧烈且无法忽略在接入点和工作站之间的传输损失的推定值和实际通信时的传输损失之间产生误差的状况下，也可以可靠地进行各种分组的疏通。
另外，本发明第十四方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第四或第五方面所述的通信控制装置中，所述发送功率设定单元在所述接入点中，当所述接入点与归属于该接入点的所述工作站之间的通信中的无线介质使用率超过第一无线介质使用率阈值时，使发送功率增加规定等级，当所述无线介质使用率低于比第一无线介质使用率阈值小的第二无线介质使用率阈值时，使发送功率减少规定等级。根据本发明，当无线介质集中时，分配较大的发送功率来缓和集中，在无线介质空闲时，分配较小的发送功率，从而可节约发送功率。
另外，本发明第十五方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第十四方面所述的通信控制装置中，所述发送功率设定单元对作为控制发送功率的结果、数据帧的通信质量小于第一质量规定值、即被判定为良好的节点，进行使所设定的数据传送速度增加的提升(shift up)，对数据帧的通信质量比第二质量规定值大、即被判定为不好的节点，进行这样的降低(shift down)，使所设定的数据传送速度减少，其中，第一质量规定值小于第二质量规定值，数据传送速度的更新周期小于发送功率的更新周期。根据本发明，当通信质量良好时，可通过使数据传送速度增加来使无线介质使用率降低。另外，当通信质量不好时，可通过使数据传送速度减少来改善通信质量，而将通信质量维持在规定范围内。
另外，本发明第十六方面的通信控制装置的特征在于，在本发明第十四方面所述的通信控制装置中，所述发送功率设定单元在所述接入点中，当该接入点和归属于该接入点的工作站的分组传送延迟量测定结果中的至少一方小于分组传送延迟量目标值时，使第一无线介质使用率阈值和第二无线介质使用率阈值增加，当分组传送延迟量测定结果大于分组传送延迟量目标值时，使第一无线介质使用率阈值和第二无线介质使用率阈值减少，将无线介质使用率阈值的更新周期设定为大于发送功率的更新周期。根据本发明，可将通过发送功率控制而将实际得到的分组传送延迟量大致维持在目标值。
另外，本发明第十七方面是一种通信控制方法，该通信控制方法在向无线介质的接入控制中使用CSMA/CA且在无线传送中使用自适应调制解调方式的基本结构模式的无线LAN系统中，控制通信装置的发送功率，其特征在于，该通信控制方法包括以下步骤：BSS发现步骤，根据作为包括接入点和多个工作站的通信组的BSS的节点的接入点、或工作站通过无线信号的测定而得到的无线信息、报告给所述接入点或所述工作站的所述无线信息中的至少一方，判定是否存在具有多个节点、且多个节点的无线信号的发送对所述接入点或所述工作站的通信产生影响的周边BSS；以及发送功率设定步骤，根据在所述BSS发现步骤中的判定结果，设定所述接入点和所述工作站的各自的发送功率，在所述发送功率设定步骤中，当在所述BSS发现步骤中判定为存在周边BSS的情况下，当构成周边BSS的所有接入点具有发送功率的控制功能时，设定所述发送功率设定步骤所执行的BSS、即本BSS内的所述接入点和所述工作站的各自的发送功率，每当满足规定条件时，重复更新所设定的发送功率，在周边BSS中存在不进行发送功率控制的接入点的情况下、和不存在周边BSS情况下，将发送功率设定为最大。根据本发明，可根据测定无线信号而得出的信息来设定发送功率，所以可根据包括电波环境和用户使用状况的无线状况来设定最佳的发送功率，而最大限度地利用无线资源。
根据本发明，在无线LAN系统中，特别是在介质接入控制中使用CSMA/CA、且在无线传送控制中使用自适应调制解调方式的IEEE 802.11标准规格基准系统和其后继系统的基本结构模式中，适当且高效地执行节点发送功率的设定和更新来高效地利用无线资源，从而可提高通信质量和系统吞吐率。
附图说明
图1是用于说明应用了本发明的一个实施方式的通信控制装置的无线LAN系统的图。
图2是用于说明图1所示的接入点101、103、工作站102a～102d、104a～104d的通信控制功能的图。
图3是用于说明在本发明的一个实施方式中处于不具有发送功率控制功能的BSS周边的BSS的图。
图4是用于说明在本发明的一个实施方式中不存在周边BSS的例子的图。
图5是用于说明本发明的一个实施方式的接入点的测定对象一览的图。
图6示出本发明的一个实施方式的通信控制装置对包含在BSS中的多个节点设定共同的发送功率的例子。
图7示出本发明的一个实施方式的通信控制装置对包含在BSS中的多个节点单独设定发送功率的例子。
图8是用于说明本发明的一个实施方式的根据帧的种类来设定发送功率值的动作的图。
图9是用于说明本发明的一个实施方式的管理帧的发送功率的设定的图。
图10是用于说明本发明的一个实施方式的以接收时的信号功率对噪声功率之比为基准来设定发送功率的结构的图。
图11是示出在本发明的一个实施方式中可忽略发送功率的控制延迟时的功率和传输损失的时间变化的曲线图。
图12是示出在本发明的一个实施方式中无法忽略发送功率的控制延迟时的功率和传输损失的时间变化的曲线图。
图13是用于具体说明本发明的一个实施方式的使发送功率变化的方法的图。
图14是用于说明本发明的一个实施方式的发送功率更新的动作的图。
图15是示出本发明的一个实施方式的节点的通信质量的时间变化的图。
图16是用于说明本发明的一个实施方式的执行第一无线介质使用率阈值、第二无线介质使用率阈值的调节的结构的图。
图17是示出本发明的一个实施方式的接入点的硬件结构的图。
图18是示出本发明的一个实施方式的工作站的硬件结构的图。
图19是用于说明本发明的一个实施方式的发送控制方法的流程图。
具体实施方式
以下，说明本发明的一个实施方式。
另外，本实施方式鉴于以下方面，而构成为用于实现适用于无线LAN系统中的节点发送功率控制。
即，在IEEE 802.11标准规格基准的无线LAN系统中，无线网络规定了由基站(AP：接入点)和移动终端(STA：工作站)这两种节点构成的基本结构(infrastructure)模式、和仅由工作站构成的点对点(ad hoc)模式。在基本结构模式下，将一个接入点和所属于该接入点的多个工作站的组称为BSS(Basic Service Set，基本服务集)，其相当于蜂窝系统的小区。
以下，在本实施方式中，对在基本结构模式中应用本实施方式的通信装置的例子进行说明。
在BSS中，将工作站→接入点的发送称为上行链路，在上行链路中，当多个工作站保持有目的地为接入点的要传送数据时，如果各个工作站可相互进行载波侦听，则可消除由传输延迟时间问题而偶然产生的分组的同时送出，可避免接入点的分组冲突。
但是，在设定于各工作站中的发送功率不充分、且在一部分的工作站之间无法进行载波侦听的情况下，将产生隐式终端(hidden terminal)。此时，在一个工作站向接入点送出分组的期间，其他工作站也向该接入点送出分组，而产生分组冲突(本小区干扰)。分组冲突将导致产生用于避免分组重发、传送差错的降低(shift down)，所以使系统吞吐率恶化。
为避免吞吐率恶化，通过将工作站的发送功率设定得充分大，可避免隐式终端问题而提高吞吐率。在周边不存在使用同一频率的其他BSS的情况下，该BSS被判定为孤立小区。在BSS为孤立小区的情况下，不会妨碍提高发送功率。
但是，在该BSS周边存在其他BSS的环境下(多小区环境)，提高工作站的发送功率将导致BSS间干扰(其他小区干扰)。
并且，有时由于发送功率大而检测出无需通信控制的BSS的存在，从而引起不必要的发送抑制(显式终端，exposed terminal)。并且，即使没有引起分组冲突，有时也将产生由用于避免传送差错的降低引起的数据传送速度降低，从而使系统吞吐率恶化。这样，在工作站的发送功率较小时，产生本小区干扰，在工作站的发送功率较大时，产生其他小区干扰，所以在无线LAN的系统中，需要设定适合于BSS内的节点位置(拓扑)的适当的发送功率。
并且，在BSS的下行链路(接入点→工作站)中，当接入点保持有多个目的地为工作站的要传送数据时，与上述上行链路同样地，如果可对使用同一频率的周边BSS的各个接入点进行载波侦听，则可消除由传输延迟时间问题而偶然引起的分组的同时送出，可避免接入点的分组冲突。
例如，在相邻的多个BSS共用同一频率而形成小区组(cell cluster)的情况下，将接入点的发送功率设定得充分大，以便可相互进行载波侦听，从而可避免隐式终端问题(本小区组干扰)，并且可增加数据传送速度。
但是，当在周围存在使用同一频率的小区组时，将导致小区组间干扰(其他小区组干扰)而引起不必要的发送抑制(显式终端)。并且，即使没有引起分组冲突，有时也将产生由用于避免传送差错的降低引起的数据传送速度降低，从而使系统吞吐率恶化。
并且，在不对小区进行分组、而按照每个BSS进行划分来重复利用同一频率的情况下，接入点的较大的发送功率将导致BSS间干扰(其他小区干扰)而产生不必要的发送抑制(显式终端)。即使没有引起分组冲突，有时也将产生由用于避免传送差错的降低引起的数据传送速度降低，从而使系统吞吐率恶化。
另一方面，在各接入点的发送功率不充分、一部分接入点彼此无法进行载波侦听的情况下，将产生隐式终端。此时，在一个接入点向其他接入点发送分组的过程中，其他接入点进而向相同接入点发送分组而产生分组冲突。分组冲突将导致产生分组重发、传送差错避免用的降低，所以使系统吞吐率恶化。
例如，在相邻的多个BSS共用同一频率而形成小区组的情况下，不能将接入点的发送功率设定为充分大以使可相互进行载波侦听，从而产生隐式终端问题(本小区组干扰)。隐式终端问题由于分组重发和降低将使数据传送速度降低，并且导致覆盖范围损失。但是，如果在周围存在使用同一频率的小区组，则小区组间干扰(其他小区组干扰)得到缓和且改善系统吞吐率。
并且，在不对小区进行分组而按照每个BSS进行划分来重复利用同一频率的情况下，接入点的稍小的发送功率将导致覆盖范围损失，另一方面，BSS间干扰(其他小区干扰)得到缓和且改善系统吞吐率。
这样，在相邻的多个BSS共用同一频率而形成小区组的情况下，当接入点的发送功率较小时，产生覆盖范围损失和本小区组干扰，当接入点的发送功率较大时，产生其他小区组干扰。并且，在按照每个BSS划分小区来重复利用同一频率的情况下，当接入点的发送功率较小时，产生覆盖范围损失，当接入点的发送功率较大时，产生其他小区干扰。因此，需要对接入点设定适合于BSS内的节点位置(拓扑)的适当的发送功率。
如果节点可检测出各自的位置而相互交换位置信息，则可比较容易地把握BSS内拓扑。但是，在位置检测时，需要以GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统)为代表的其他系统的支持，而且可利用这些系统的场所也受到限制，所以不适合应用于无线LAN系统。从而，需要可自动分布地适应于BSS内拓扑的节点发送功率控制方法。
1.整体结构(通信控制功能)
首先，说明本发明的通信控制装置的涉及通信控制的功能的整体结构。
图1是用于说明应用本发明的通信控制装置的无线LAN系统的图。图中示出的无线LAN系统是在对介质、即无线信道的接入控制中使用了CSMA/CA、且在无线传送中使用了自适应调制解调方式的基本结构模式的系统。本实施方式的通信控制装置构成为对在这样的LAN系统中应用的通信装置的发送功率进行控制。
图1示出2个BSS，即BSS 1和BSS 2，在BSS 1中包括接入点101和多个工作站102a～102d。并且，在BSS 2中，包括接入点103和多个工作站104a～104d。
图1中的虚线表示接入点101和工作站102a～102d、接入点103和工作站104a～104d之间的归属关系。并且，由图1所示单点划线示出的范围r表示接入点或工作站的电波信号所到达的范围，r1表示BSS 1的接入点101的电波信号到达范围，r2表示BSS 2的接入点103的电波信号到达范围。并且，在图中，关于工作站的电波信号到达范围，标号a、b、c、d对应于工作站标号a、b、c、d，数字1、2对应于BSS 1、BSS 2。
另外，BSS是指，由1个接入点和多个工作站构成的无线LAN中的基本组。在各个BSS中，接入点101、103和工作站102a～102d都为节点。
图2是用于说明图1所示的接入点101、103、工作站102a～102d、104a～104d的通信控制功能的图。接入点101、103具有相同结构，工作站102a～102d、104a～104d都具有相同结构。在本实施方式中，图示出接入点103和工作站104a，以代表其他接入点和工作站的图示和说明。
如图所示，接入点103除了发送器206、接收器207、天线208等在通信中必要的硬件之外，还具有所通信的信号的各种测定功能20、对向节点测定结果取得功能209、发送功率确定功能210、发送功率设定更新功能205的程序。并且，接入点103具有：对向节点测定结果取得功能209，其取得作为通信对象的节点(对向节点)对无线信号进行测定而得到的结果；发送功率确定功能210，其根据所取得的测定结果来确定发送功率；以及发送功率设定更新功能205，其更新所确定的发送功率。
而且，接入点103具有AP间交互通信功能211，该AP间交互通信功能211是使用在接入点和工作站之间的交互通信中的程序。
并且，工作站104a具有与接入点103相同的各种测定功能20、和对接入点103通知发送结果的测定结果报告功能204。而且，工作站104a具有发送功率设定更新功能205，该发送功率设定更新功能205设定接入点103根据所通知的测定结果而确定出的发送功率，将之前所设定的发送功率更新为由接入点103更新的发送功率。
在这样的结构中，接入点103的对向节点测定结果取得功能209或发送功率确定功能210根据成为BSS 2的节点的接入点103或工作站104a～104d进行无线信号的测定而得到无线信息、通知到接入点103或工作站104a～104d中的无线信息的至少一方，判定是否存在周边BSS。
另外，在本实施方式中，将周边BSS设为，具有多个节点的BSS，并且多个节点的无线信号的发送对接入点103或工作站104a～104d的通信产生影响的BSS。将包括接入点103或工作站104a～104d的BSS 2设为本BSS，将BSS 1设为周边BSS。并且，所谓对通信产生的影响是指，当周边BSS的多个节点发送了分组时，BSS 2的节点变为忙(busy)的情况。
发送功率确定功能210根据有无BSS的判定结果，分别设定BSS 2内的接入点103和工作站104a～104d的各自的发送功率。在该设定中，当在BSS 2中存在不进行发送功率控制的接入点时、以及当不存在成为周边BSS的BSS时，将发送功率设定为最大。
图3示出接入点101不具有发送功率控制功能时的例子。图4示出不存在作为周边BSS的BSS时的BSS 2。在图3中，BSS 2识别出BSS 1不具有发送功率控制功能的情况，将发送功率设定为最大。由此，即使在本BSS的周边存在不进行发送功率控制的BSS，BSS 2也可以防止由于仅由本BSS进行发送功率控制而产生的无线资源使用机会的减少和覆盖范围损失的问题。
另外，BSS 2的接入点103可通过AP间交互通信功能211，识别并检测出将BSS 1的存在包含在与由接入点发送的控制帧对应的应答帧中的信息等。而且，BSS 1中是否具有发送功率控制功能的情况同样地包含在应答帧中，可使用该信息来检测出所述情况。
并且，在本实施方式中所述的发送功率控制是指包括以下功能的控制，即检测出对发送功率值进行控制的情况和包含在本BSS和周边BSS中的节点进行无线通信，并且控制自身的无线通信定时。
并且，在图4所示例子中，BSS 2无法在周边发现其他BSS，所以将发送功率设定为最大。由此，可最大限度地利用无线资源。
并且，在存在如下这样的BSS 1的情况下，即构成BSS的所有接入点具有发送功率控制功能的情况下，发送功率确定功能210分别设定BSS2内的接入点103和工作站104a～104d各自的发送功率。此时，发送功率设定更新功能205在每当满足规定条件时，重复更新已设定的发送功率。
在以上的结构中，发送器206、接收器207和AP间交互通信功能作为本实施方式的BSS发现单元而发挥作用。并且，发送功率设定功能210和发送功率设定更新功能205作为发送功率设定单元而发挥作用。
并且，在本实施方式中，发送功率设定功能210和发送功率设定更新功能205在接入点103中对接入点103的发送功率进行设定、更新。并且，对包含在BSS 2中的工作站104a～104d通知所设定的发送功率。并且，可以对BSS 2的工作站104a～104d指示发送功率的设定或更新。
在这样构成本实施方式的通信控制装置的情况下，工作站104a～104d无需具有发送功率确定功能，从而可实现简单的装置结构。并且，当变更发送功率确定算法时，仅变更接入点103侧即可，从而可使算法的变更变得简便。
2.无线信息
接下来，说明本实施方式的无线信息。通过接入点103的测定功能20或工作站104a的测定功能20中的至少一方来测定本实施方式的无线信息。向接入点103的对向节点测定结果取得功能209通知由工作站104a的测定功能20测定出的无线信息。
测定功能20具有无线测定功能201、通信质量测定功能202、和无线介质使用率测定功能203。无线测定功能201构成为，对BSS运用频带内的发送功率、总接收功率、分组发送接收时以外的噪声功率、分组接收时的信号功率、分组接收时的信号功率对噪声功率之比、到对向工作站或接入点的传输损失、或者、连接工作站数或可视接入点中的至少一个进行测定，而得到无线测定结果。
并且，通信质量测定功能202构成为，测定分组冲突产生率、分组重发产生率、或者分组差错率中的至少一个，来得到通信质量测定结果。无线介质使用率测定功能203构成为，取得表示分组发送接收时间在规定观测时间内所占的比例的无线介质使用率。
并且，无线测定结果、通信质量测定结果、无线介质使用率中的至少一个为一定时间内的平均值或统计值。而且，作为无线测定结果而得到的噪声功率是包含干扰功率的值。另外，图5示出接入点的测定对象一览。并且，本实施方式可以将由工作站测定出的无线信息发送到接入点来进行设定。在图5中，还一并示出了在这样的结构中在工作站侧测定的对象。
根据这样的本实施方式，可根据相对于发送功率最大值的当前发送功率的容限(allowance)、由接入点观察的无线信道的安静度(degree ofsilence)、来自其他BSS的干扰和由无线LAN系统以外引起的外部噪声、从工作站发送来的分组的接收质量、BSS内的传输损失、工作站的连接需要、分组疏通状况、以及无线信道的集中度，来进行高精度的发送功率控制。
3.发送功率的设定
接下来，说明本实施方式的通信控制装置的功率设定。
(1)共同设定和单独设定
图6是示出当本实施方式的通信控制装置设定包含在BSS中的节点的发送功率时，对多个节点设定共同的发送功率的例子。并且，图7示出对多个节点单独设定发送功率的例子。在图6、图7中，(a)都是表示BSS 2的图，(b)是表示对各节点设定的发送功率的图。(b)图的纵轴表示各节点的发送功率，横轴表示各节点的标号。
在该标号中，AP表示接入点，STA表示工作站。并且，AP#1表示接入点103，STA#1_1表示BSS 2的104a，以下，附加在标号末尾的数字2、3、4分别对应于104b、104c、104d。
无论是将各节点的发送功率设为恒定的情况、还是对各节点单独设定发送功率的情况，在本实施方式的通信控制装置中，重复更新临时设定的发送功率，以满足规定的条件。
在对多个节点设定相等的发送功率的情况下，与单独设定BSS内的接入点103和各工作站104a～104d的发送功率的情况相比，可削减用于发送功率设定用的通信量。并且，由于接入点103的发送功率和各工作站104a～104d的发送功率一致，所以可使下行链路的到达范围和上述链路的到达范围一致。进而，可使向BSS外测泄漏的干扰功率的时间变化稳定。
(2)基于分组种类的发送功率设定
本实施方式的通信控制装置在对各节点单独设定发送功率时，发送功率确定功能209可对每个在无线LAN中规定的分组种类、即管理帧、数据帧和控制帧设定不同的发送功率。
根据这样的本实施方式，可将与数据帧相比要求更可靠的到达的管理帧和控制帧的发送功率设定得相对较大。因此，可提高系统控制的稳定性和灵活性，可与管理帧和控制帧的发送功率无关地，将数据帧的发送功率设定为必要最小限度，从而可以抑制BSS间的干扰。
图8(a)、(b)是用于说明根据帧的种类来设定发送功率值的动作的图。图8(a)示出下行链路(AP→STA)情况下的发送功率的初始设定的例子，(b)示出上行链路(STA→AP)情况下的发送功率的初始设定的例子。
在不仅向构成本BSS的节点，而且还要向其他BSS的节点发送管理帧时，接入点801将管理帧的发送功率设定得相对较大。另外，作为管理帧的例子，例如可举出信标信号。
并且，接入点801将到达构成本BSS内的所有节点即足够的控制帧的发送功率设定为比上面所述的管理帧小的值。进而，将仅到达本BSS内的特定节点即足够的数据帧设定为与控制帧相比更小的发送功率即可。
其结果，管理帧的到达范围rf1变为最宽的范围，控制帧的到达范围rf2变得比到达范围rf1窄。并且，数据帧的到达范围rf3具有更窄的范围。
在上行链路(STA→AP)中，也可以根据分组种类的目前作用来使发送功率的大小关系适当变化。即，还可以对希望使其到达所有节点的控制帧设定相对较大的发送功率，对于仅到达接入点即足够的管理帧和数据帧设定比控制帧的发送功率小的发送功率。其结果，在图8(b)所示的例子中，控制帧的到达范围rf2最宽，数据帧的到达范围rf3和管理帧的到达范围rf1相等。
(3)发送功率的设定
本实施方式的通信控制装置根据由各种测定功能20测定出的无线信息来设定各节点的发送功率。另外，在下述的动作中，接入点对BSS内的所有工作站定期发送作为管理帧的信标信号和无线资源测定用的导频信号。并且，接入点接收从对于接入点进行归属处理的接入点所回信的应答用管理帧。
另外，归属处理是指以下的一连串处理：工作站为了对接入点通知本工作站是与接入点一起构成BSS的节点的情况，而发送包含本工作站的识别信息等的信息。接入点登记发送了信息的工作站。
I在多个节点中将发送功率设定为共同值的情况
在对本BSS内的节点设定共同的发送功率时，接入点103中的发送功率确定功能210对在本BSS内处于距接入点103最远位置的工作站进行指示，使其以最小数据传送速度来发送分组。然后，将所发送的该分组在接入点103中可得到规定质量的发送功率设定为发送功率的控制范围的下限。
此外，本实施方式根据包含在信标信号、导频信号、或应答用管理帧的至少任意一个中的最大发送功率信息来设定功率控制的上限值。
这样的本实施方式可以以使接入点的接收信号功率变为必要充分值的方式来设定工作站的发送功率。因此，可降低工作站向其他节点带来的干扰，并且可保证管理帧的接收质量。
II按照每个节点将发送功率的初始值设定为单独的值的情况
在按照每个节点将发送功率的初始值设定为单独的值的情况下，在本实施方式中，发送功率确定功能210根据工作站104a～104d的接收信号的功率和发送功率信息，来推定出接入点103和工作站104a～104d间的传输损失。然后，以工作站104a～104d送出的管理帧的发送功率在接入点103中得到规定接收信号功率的方式来设定工作站104a～104d的发送功率的初始值。
在这样的动作中，如图2所示，在仅有接入点103具有发送功率确定功能210时，工作站104a～104d使用测定功能20来测定无线信息。然后，接入点103的发送功率确定功能210借助对向节点测定结果取得功能209来取得测定结果。而且，也可以根据所取得的信息来设定发送功率的初始值，向工作站发送来进行设定。
并且，本实施方式不限于仅有接入点103具有发送功率确定功能210，还可以构成为工作站104a～104d具有发送功率确定功能210。
图9是用于说明管理帧的发送功率的设定的图。图9(a)、(b)都示出从接入点向工作站发送导频信号和信标信号等管理帧的状态。在管理帧中，作为从接入点到工作站的报知信息，包含接入点发送的帧的发送功率。工作站接收管理帧来测定接收时的功率。然后，根据帧的发送时的功率和接收时的功率之比来计算信号的传输损失。
在仅有接入点具有发送功率确定功能210的情况下，工作站从测定结果报告功能204向对向节点测定结果取得功能209发送计算出的传输损失。传输损失被从对向节点测定结果取得功能209发送到发送功率确定功能210。发送功率确定功能210根据计算出的传输损失设定工作站STA为了归属于接入点AP而送出的管理帧的发送功率，以使所发送的帧在接入点的接收时功率达到预先设定的规定值。
(a)是在工作站STA的内部将规定的功率值例如保存为表等的例子。并且，(b)是将规定的功率值与管理帧一起从接入点AP发送到工作站STA的例子。
根据这样的本实施方式，发送功率确定功能210可以以使接入点的接收信号功率成为必要充分值的方式来设定工作站的发送功率。并且，可降低工作站对其他节点带来的干扰，进而可确保管理帧的接收质量。
并且，如上所述，本实施方式不限于以接入点的接收信号强度为基准来设定发送功率的结构。例如，也可考虑以接收时的信号功率对噪声功率比(以下称为S/N比)代替接收信号功率作为基准来设定发送功率。
图10是用于说明这样的结构的图。在图示的结构中，接入点AP对工作站STA发送发送功率和噪声信号的功率。工作站STA根据该噪声功率信息，设定工作站STA送出的管理帧的发送功率的初始值，以便在接入点AP中得到规定的信号功率对噪声功率比。
图10(a)是在工作站STA的内部将规定的S/N比保存为表等的例子。并且，图10(b)是将规定的S/N比与管理帧一起从接入点AP发送到工作站STA的例子。
上述本实施方式可以以使接入点的信号的S/N比成为必要充分值的方式来设定工作站的发送功率。因此，可降低工作站对其他节点带来的干扰，可确保管理帧的接收质量。
基于上述无线信息的发送功率的设定可与所述基于分组种类的发送功率组合起来使用。即，当根据无线信息将多个节点的发送功率设定为相同、或单独设定时，还可以校正根据分组种类而设定的发送功率等。
II-1不存在对归属处理用管理帧的应答的情况
此外，在本实施方式中，在以上结构中即使经过了规定时间也没有向工作站STA回信与图9、图10所示的工作站STA对接入点AP送出的管理帧相对应的应答用管理帧的情况下，工作站STA使下一次的归属处理中的发送功率增加规定等级。
根据这样的结构，在工作站为了归属于接入点而发送的管理帧的传送失败的情况下，工作站可在下一次的归属处理中增加发送功率。因此，即使在电波传输环境变化剧烈且无法忽略发送功率的控制延迟、而在接入点和工作站间的传输损失的推定时和实际通信时的传输损失之间产生误差的状况下，也可降低分组重发次数，可在短时间内使归属处理用管理帧到达接入点。
图11、图12是用于说明以上所述结构的图。图11是示出可忽略发送功率的控制延迟时的功率和传输损失的时间变化的曲线图。在图11所示的例子中，工作站根据推定出的传输损失和接入点中规定的接收信号功率来设定发送功率，对接入点送出管理帧。此时，由于可忽略控制延迟，所以在接入点中接收到的信号功率满足规定的接收信号功率，从而管理帧的传送得到成功。
图12是示出无法忽略发送功率的控制延迟时的功率和传输损失的时间变化的曲线图。发送功率的控制一般需要固定的时间。因此，在电波传输环境的变化剧烈且传输损失变动较大的状况下，无法忽略控制延迟。实际发送管理帧时的传输损失由于控制延迟不同而从工作站推定出的传输损失发生变化。
此时，如果送出时的传输损失大于推定时的传输损失，则接入点的实际接收信号功率低于规定的接收信号功率，管理帧的传送失败。此时，工作站重发管理帧。但是，在以相同发送功率来进行重发时，同样还存在失败的可能性。
因此，在本实施方式中，工作站在重发时，在根据之前推定出的传输损失和接入点的规定接收信号功率而得到的发送功率上，进一步加上规定等级的发送功率，从而设定发送功率。通过这样，以与已失败的传送中使用的发送功率相同的发送功率进行重发相比，可以减少传送失败的概率。
此外，在本实施方式中，也可以若干次重复加上规定等级，直到同一管理帧的传送成功为止。此外，在使用接入点的信号的S/N比来确定工作站的发送功率的情况下，也可以同样地执行这样的加上发送功率的控制。
III向归属处理用管理帧以外的管理帧的应用例
在上述本实施方式中，均对工作站向接入点要求归属处理的归属处理用管理帧的发送功率的设定进行了说明。但是，在本实施方式中，可如下这样设定归属处理用帧以外的帧的发送功率。
即，如(1)式那样，对归属处理用管理帧传送成功时的发送功率的设定值乘以预先规定的每个帧种类的初始传送速度与归属处理用管理帧的传送速度之比，来求出工作站送出的归属处理用以外的管理帧、数据帧以及控制帧的发送功率的初始设定值。
归属处理用以外的帧的发送功率初始设定值＝归属处理用管理帧传送成功时的发送功率值×归属处理用以外的帧的传送速度/归属处理用管理帧的传送速度...式(1)
本实施方式中通过使用式(1)设定归属用管理帧以外的帧的发送功率，从而可以设定工作站的发送功率的初始值，以使接入点的接收信号功率和S/N比等的接收等级成为充分必要值。因此，可降低工作站对其他节点带来的干扰，而且可保证各种分组的接收质量。
并且，即使在电波传输环境的变化剧烈、且在接入点和工作站之间的传输损失的推定值与发送接收时的传输损失之间产生差异的状况下，也可以可靠地传送各种分组。
(4)发送功率的更新
接下来，说明用于对如上述那样设定的发送功率进行交互通信的动作。在本实施方式的接入点103中，发送功率确定功能210与构成周边BSS的接入点101，彼此交互通信通过测定得到的无线信息、从本BSS的工作站报告的无线信息、以及与当前设定的发送功率相关的信息中的至少一个，从而更新发送功率。
利用图2所示的AP间交互通信功能211进行这样的交互通信。AP间交互通信功能211经由接入点的无线或有线LAN与构成周边BSS的接入点进行交互通信。
根据这样的结构，本实施方式可在相邻BSS的接入点之间共用无线资源的使用状况，可以以使无线介质的使用率相互平均的方式来调停发送功率控制。例如，在根据无线测定结果而在BSS间检测出覆盖范围损失时，发送功率较小的一方的BSS的接入点使得发送功率增加，可救济覆盖范围损失，而不对发送功率较大的BSS带来负担。
图13是用于具体说明使用发送功率确定功能210来改变发送功率的方法的图。图13(a)是将发送功率初始设定为绝对值、而根据前一设定值和更新后的设定值之间的相对值来直接改变发送功率的情况。即，在图13(a)所示动作中，发送功率从交互通信前的设定值直接变化为更新后的设定值。由此，可将发送功率快速更新为交互通信后的设定值。
并且，图13(b)示出将发送功率初始设定为绝对值、而以发送功率更新用的规定等级单位对所设定的前一发送功率进行增减来进行更新的例子。由此，由于在发送功率控制前后变化的发送功率值被固定，所以不会引起急剧的变化而可进行稳定的发送功率控制。另外，在图13(b)中示出的发送功率的更新方法也称作逐步更新。
I将无线介质使用率设为规定条件的发送功率的更新
如上所述，每当满足规定条件时，重复进行本实施方式的发送功率的更新。此处，对根据无线介质的使用率来更新发送功率的情况进行说明。在本实施方式中，在基于接入点与归属于本接入点的工作站之间的通信的无线介质使用率超过第一无线介质使用率阈值时，使发送功率增加规定等级，在无线介质使用率低于比第一无线介质使用率阈值小的第二无线介质使用率阈值时，使发送功率减少规定等级，从而更新已设定的发送功率。
在以上结构中，第一无线介质使用率阈值、第二无线介质使用率阈值是规定的条件，高于第一无线介质使用率阈值的情况和低于第二无线介质使用率阈值的情况相当于满足规定的条件的情况。
图14是用于说明上述更新动作的图。无线介质使用率是指，分组发送接收时间在规定观测时间中所占的比例。无线介质使用率也可以是一定时间内的平均值或统计值。如图中所示，在本实施方式中，在无线介质使用率超过第一无线介质使用率阈值的期间，在每次更新定时，使发送功率增加规定等级。另一方面，在无线介质使用率低于第二无线介质使用率阈值期间，在每次更新定时，使发送功率减少规定等级。
根据这样的本实施方式，在无线介质的集中时，分配较大的发送功率来缓和集中，在无线介质空闲时，分配较小的发送功率，从而可节约发送功率。
II基于通信质量的数据传送速度的更新
在本实施方式中，作为如上述那样控制发送功率的结果，发送功率确定功能210还对数据帧的通信质量小于第一质量规定值、即被判定为良好的节点，进行使所设定的数据传送速度增加的提升(shift up)，对数据帧的通信质量大于第二质量规定值、即判定为不好的节点，进行使所设定的数据传送速度减少的降低。在这样的动作中，第一质量规定值小于第二质量规定值。并且，数据传送速度的更新周期被设定为比发送功率的更新周期小。
在以上结构中，第一质量规定值、第二质量规定值是规定的条件，低于第一质量规定值的情况和高于第二质量规定值的情况相当于满足规定条件的情况。
图15(a)是示出某节点的通信质量的时间变化的图。本实施方式中所说的通信质量是指，分组冲突产生率、分组重发产生率、或者分组差错率中的至少一个。通信质量值越小则代表越高的质量。图中的第一质量规定值小于第二质量规定值，表示比第2通信质量高的通信质量。
图15(b)是示出根据图15(a)所示的通信质量进行了提升、降低的数据传送速度的时间变化的图。如图所示，对于传送速度，在判定为某节点的通信质量比第一质量规定值良好的期间内，进行使该节点的传送速度增加的提升，在判定为比第二质量规定值不好的期间内，进行使该节点的传送速度减少的降低。另外，在判定为通信质量比第二质量规定值良好且比第一通信质量规定值差的情况下，维持现状的传送速度。
由通信质量测定功能202测定接入点或工作站接收到的信号的通信质量。作为测定结果，判定出第一通信质量规定值和第二通信质量规定值之间的大小关系。
判定的结果被直接或间接地发送到发送功率确定功能210。发送功率确定功能210对发送功率设定更新功能205进行命令，使得根据通信质量和第一通信质量规定值、第二通信质量规定值之间的大小关系来对数据传送速度进行提升、降低。
另外，上述控制并不限于图2所示功能，也可通过硬件结构来实现。图15(c)是例示出用于执行提升、降低的运算电路的图。
通过进行这样的动作，本实施方式可根据通信质量来最大限度地利用无线资源。并且，也可以在数据传送速度的设定范围内设定上限值和下限值。并且，关于提升或降低时的数据传送速度的变更幅度，也可以不固定，例如也可以在预先定义的任意离散值之间进行迁移。
III第一无线介质使用率阈值、第二无线介质使用率阈值的调节
以下，说明在图14中说明的第一无线介质使用率阈值、第二无线介质使用率阈值的调节。
在本实施方式中，在某接入点、或归属于该接入点的工作站的分组传送延迟量测定结果中的至少一方比分组传送延迟量目标值小时，使第一无线介质使用率阈值和第二无线介质使用率阈值增加。并且，在分组传送延迟量测定结果比分组传送延迟量目标值大时，使第一无线介质使用率阈值和第二无线介质使用率阈值减少。此时，将无线介质使用率阈值的更新周期设定为比发送功率的更新周期大。
图16是用于说明执行第一无线介质使用率阈值、第二无线介质使用率阈值的调节的结构的图。在本实施方式中，设为利用运算电路实现图16所示的结构。在后面，图示出本实施方式的接入点、工作站的硬件结构。图16所示的运算电路包含在接入点和工作站具有的发送功率设定部中。
如图所示，在接入点和工作站中对接收到的信号测定分组传送延迟量，在加法电路161中比较测定结果和传送延迟量的目标值。然后，根据至少一方和目标值之间的大小关系来更新无线介质使用率的第一阈值、第二阈值。在加法电路162中，对接收信号的无线介质使用率和新生成的无线介质使用率的第一阈值、第二阈值之间的大小关系进行比较。根据该大小关系来更新接入点、工作站的发送功率的设定。
另外，与无线介质使用率的阈值的更新相比，更频繁地进行发送功率控制的命令生成。发送功率控制命令可以设定在本节点的发送单元中，或者也可以设定在对向节点中。
根据以上动作，本实施方式可将通过发送功率控制而实际得到的分组传送延迟量维持在大致目标值附近。
(5)装置结构
并且，图17示出包含本实施方式的接入点的硬件的结构，图18示出本实施方式的工作站的硬件结构。
图17所示的接入点由无线发送接收器172和发送功率控制器171构成。在无线发送接收器172中，将从有线LAN向接入点输入的数据构成为作为IEEE 802.11标准规格基准的无线LAN分组的数据帧，而与其他管理帧和控制帧在时间上分开、而从天线发送出去，并且，通过天线接收来自其他节点的数据帧、管理帧和控制帧后，传输到有线LAN。
发送功率控制器171由以下部分构成：测定部173，其对无线发送接收部172进行监视来进行无线测定、通信质量测定、无线介质使用率测定；测定结果取得部174，其经由无线发送接收器172对所归属的各工作站指示无线测定、通信质量测定、无线介质使用率测定并取得测定结果，并且从测定部取得无线测定结果、通信质量测定结果、无线介质使用率；发送功率设定部175，其根据接入点和归属于该接入点中的各工作站的无线测定结果、通信质量测定结果、无线介质使用率、及周边AP的发送功率设定状况来确定发送功率，并对该接入点和所归属的各工作站的发送功率进行设定更新；以及AP间交互通信部176，其由发送功率设定部175来设定，经由有线LAN或无线LAN与周边AP进行交互通信来进行设定状况和测定结果的信息交换。
并且，图18所示的工作站180由无线发送接收器172和发送功率控制器181构成。无线发送接收器172将从有线LAN和信息终端向工作站输入的数据构成为作为IEEE 802.11标准规格基准的无线LAN分组的数据帧，而与其他管理帧和控制帧在时间上分开、且从天线发送出去，并且，通过天线接收来自其他节点的数据帧、管理帧和控制帧后传输给有线LAN。
发送功率控制器181由以下部分构成：测定部173，其对无线发送接收部172进行监视来进行无线测定、通信质量测定、无线介质使用率测定；测定结果报告部185，其经由无线发送接收部报告从对向接入点指示的无线测定、通信质量测定、无线介质使用率测定的测定结果，并且从测定部173取得无线测定结果、通信质量测定结果以及无线介质使用率；以及发送功率设定部175，其根据该工作站中的无线测定结果、通信质量测定结果、无线介质使用率、以及来自对向的接入点的指示来对工作站的发送功率进行设定更新。
(6)通信控制方法
接下来，说明由上述的本实施方式的通信控制装置执行的通信控制方法。图19是用于说明本实施方式的通信控制方法的流程图。在图示的流程图中，首先，某BSS的接入点判定附近是否存在周边BSS(S191)。当判定结果为不存在周边BSS时(步骤S191：“否”)，接入点将本接入点和归属于本接入点的工作站的发送功率设定为最大值(S 195)。
另一方面，当判定为存在周边BSS时(步骤191：“是”)，进而，接入点中的发送功率确定功能判定在该周边BSS中是否具有发送功率的控制功能(S192)。另外，可根据包含在对由接入点发送的控制帧的应答帧中的信息等，来得知是否具有发送功率的控制功能。当在周边BSS中没有发送功率的控制功能时(S192：“否”)，接入点将本接入点和归属于本接入点的工作站的发送功率设定为最大值(S195)。
另一方面，当存在具有发送功率的控制功能的周边BSS时(S192：“是”)，发送功率确定功能根据由各种测定功能测定出的信号测定值，来设定本接入点和归属于本接入点的工作站的发送功率(S193)。在设定了发送功率后，发送功率确定功能210判定是否应该以固定周期来更新预先设定的发送功率(S194)。
在步骤S194中，当判断为应更新发送功率时(S194：“是”)，在步骤S193中再次设定发送功率，并更新预先设定的发送功率(S193)。
在上述流程图中，步骤S191相当于周边BSS发现步骤。并且，步骤S193相当于发送功率设定步骤。
本发明可适用于接入点固定的无线LAN系统，也可适用于接入点可移动的无线LAN系统。

Claims (15)

1.一种通信控制装置，该通信控制装置在向无线介质的接入控制中使用CSMA/CA且在无线传送中使用自适应调制解调方式的基本结构模式的无线LAN系统中，控制通信装置的发送功率，其特征在于，该通信控制装置具有：
BSS发现单元，其根据作为包括接入点和多个工作站的通信组的BSS的节点的接入点、或工作站通过无线信号的测定而得到的无线信息、以及报告给所述接入点或所述工作站的所述无线信息中的至少一方，判定是否存在具有多个节点、且基于多个节点的无线信号的发送对所述接入点或所述工作站的通信产生影响的周边BSS，所述无线信息是指包含无线测定结果、通信质量测定结果以及无线介质使用率中的至少一个的信息；以及
发送功率设定单元，其根据由所述BSS发现单元判定出的结果，设定所述接入点和所述工作站的各自的发送功率，
在由所述BSS发现单元判定为存在周边BSS的情况下，当构成周边BSS的所有接入点具有发送功率的控制功能时，所述发送功率设定单元设定包括所述发送功率设定单元的BSS、即本BSS内的所述接入点和所述工作站的各自的发送功率，每当满足规定条件时，重复更新所设定的发送功率，当在周边BSS中存在不进行发送功率控制的接入点的情况下、或者在不存在周边BSS的情况下，所述发送功率设定单元将本接入点以及归属于本接入点的工作站的发送功率设定为最大，
所述发送功率设定单元在所述接入点中设定、更新该接入点的发送功率，并且对包含在BSS中的所述工作站通知所设定的发送功率，或者对所述工作站指示发送功率的设定或更新，
所述发送功率设定单元在所述接入点中，当所述接入点与归属于该接入点的所述工作站之间的通信的无线介质使用率超过第一无线介质使用率阈值时，使发送功率增加规定等级，当所述无线介质使用率低于比第一无线介质使用率阈值小的第二无线介质使用率阈值时，使发送功率减少规定等级。
2.根据权利要求1所述的通信控制装置，其特征在于，当设定本BSS内的所述接入点和所述工作站的各自的发送功率时，所述发送功率设定单元对所述接入点和所述工作站设定共同的发送功率。
3.根据权利要求1或2所述的通信控制装置，其特征在于，所述发送功率设定单元按照在无线LAN中规定的分组种类，即管理帧、数据帧、控制帧来设定不同的发送功率。
4.根据权利要求1所述的通信控制装置，其特征在于，所述发送功率设定单元在所述接入点中，与构成所述周边BSS的接入点针对通过测定得到的所述无线信息、从所述工作站报告给本BSS的所述无线信息、与当前所设定的发送功率相关的信息中的至少一个进行相互通信，从而更新发送功率。
5.根据权利要求2所述的通信控制装置，其特征在于，所述发送功率设定单元将所述发送功率初始设定为绝对值，使用前一设定值和更新后的设定值之间的相对值直接对刚刚设定的发送功率进行增减从而进行更新，或以发送功率更新用的规定等级单位对刚刚设定的发送功率进行增减从而进行更新。
6.根据权利要求2所述的通信控制装置，其特征在于，所述发送功率设定单元在所述接入点中，在本BSS内处于距该接入点最远处的工作站以最小数据传送速度发送分组，将该分组在所述接入点中可以得到的规定质量的发送功率设为发送功率的控制范围的下限，根据最大发送功率信息来确定发送功率控制范围的上限，该最大发送功率信息包含在所述接入点向本BSS内的所有所述工作站定期送出的作为管理帧的信标信号、无线资源测定用导频信号、或从所述工作站进行归属处理的接入点回送来的应答用管理帧中的至少一个中。
7.根据权利要求1所述的通信控制装置，其特征在于，所述无线信息是包括无线测定结果、通信质量测定结果以及无线介质使用率中的至少一方的信息，该无线测定结果是对BSS运用频带内的发送功率、总接收功率、除分组发送接收时以外的噪声功率、分组接收时的信号功率、分组接收时的信号功率对噪声功率之比、到对向工作站或接入点的传输损失、或者对连接工作站数或可视接入点中的至少一个进行测定而得到的结果；该通信质量测定结果是对分组冲突产生率、分组重发产生率、分组差错率中的至少一个进行测定而得到的结果；该无线介质使用率表示分组发送接收时间在规定观测时间内所占的比例，
所述无线测定结果、所述通信质量测定结果、以及所述无线介质使用率中的至少一个是一定时间内的平均值或统计值。
8.根据权利要求7所述的通信控制装置，其特征在于，作为所述无线测定结果而得到的噪声功率是包含干扰功率的值。
9.根据权利要求7或8所述的通信控制装置，其特征在于，在所述接入点定期地发送向本BSS内的所有工作站发送的管理帧、即包含该帧的发送功率信息的信标信号、无线资源测定用的导频信号中的至少一方，而希望归属于所述接入点的工作站接收信标信号或导频信号的情况下，
所述发送功率设定单元根据所述工作站中的接收信号的功率和发送功率信息推定所述接入点和所述工作站之间的传输损失，设定为了使所述工作站归属于所述接入点而送出的管理帧的发送功率的初始值，以使所述工作站送出的管理帧的发送功率在所述接入点得到规定的接收信号功率。
10.根据权利要求7或8所述的通信控制装置，其特征在于，在所述接入点定期地发送信标信号和无线资源测定用的导频信号中的至少一方，而希望归属于所述接入点的工作站接收信标信号或导频信号的情况下，其中，该信标信号是向本BSS内的所有工作站发送的管理帧并包含该帧的发送功率信息以及所发送的帧的噪声功率信息，
所述发送功率设定单元根据由所述工作站测定出的所述噪声信息，设定为了使所述工作站归属于所述接入点而送出的管理帧的发送功率的初始值，以使所述工作站送出的管理帧的发送功率在所述接入点得到具有规定的信号功率对噪声功率比的接收信号功率。
11.根据权利要求9所述的通信控制装置，其特征在于，在即使经过了规定时间也没有向所述工作站回信对所述工作站向所述接入点送出的管理帧进行应答的管理帧的情况下，
所述发送功率设定单元使所述工作站的下次归属处理中的发送功率增加规定等级。
12.根据权利要求9所述的通信控制装置，其特征在于，所述发送功率设定单元将所述工作站的归属处理用以外的管理帧、数据帧、控制帧的发送功率的初始设定值设定为，对归属处理用的管理帧的传送成功时的发送功率的设定值乘以预先规定的按照每个帧种类的初始传送速度和归属处理用的管理帧的传送速度之比的值。
13.根据权利要求1所述的通信控制装置，其特征在于，所述发送功率设定单元对作为发送功率进行控制的结果、数据帧的通信质量小于第一质量规定值、即被判定为良好的节点，进行使所设定的数据传送速度增加的提升，对数据帧的通信质量比第二质量规定值大、即被判定为不好的节点，进行这样的降低：使所设定的数据传送速度减少，
其中，第一质量规定值小于第二质量规定值，数据传送速度的更新周期小于发送功率的更新周期。
14.根据权利要求1所述的通信控制装置，其特征在于，所述发送功率设定单元在所述接入点中，当该接入点和归属于该接入点的工作站的分组传送延迟量测定结果中的至少一方小于分组传送延迟量目标值时，使第一无线介质使用率阈值和第二无线介质使用率阈值增加，当分组传送延迟量测定结果大于分组传送延迟量目标值时，使第一无线介质使用率阈值和第二无线介质使用率阈值减少，将无线介质使用率阈值的更新周期设定为大于发送功率的更新周期。
15.一种通信控制方法，该通信控制方法在向无线介质的接入控制中使用CSMA/CA且在无线传送中使用自适应调制解调方式的基本结构模式的无线LAN系统中，控制通信装置的发送功率，其特征在于，该通信控制方法包括以下步骤：
BSS发现步骤，根据作为包括接入点和多个工作站的通信组的BSS的节点的接入点、或工作站通过无线信号的测定而得到的无线信息、报告给所述接入点或所述工作站的所述无线信息中的至少一方，判定是否存在具有多个节点、且多个节点的无线信号的发送对所述接入点或所述工作站的通信产生影响的周边BSS，所述无线信息是指包含无线测定结果、通信质量测定结果以及无线介质使用率中的至少一个的信息；以及
发送功率设定步骤，根据在所述BSS发现步骤中的判定结果，设定所述接入点和所述工作站的各自的发送功率，
在所述发送功率设定步骤中，在所述BSS发现步骤中判定为存在周边BSS的情况下，当构成周边BSS的所有接入点具有发送功率的控制功能时，设定所述发送功率设定步骤所执行的BSS，即本BSS内的所述接入点和所述工作站的各自的发送功率，每当满足规定条件时，重复更新所设定的发送功率，在周边BSS中存在不进行发送功率控制的接入点的情况下、和不存在周边BSS情况下，将本接入点以及归属于本接入点的工作站的发送功率设定为最大，
所述发送功率设定步骤在所述接入点中设定、更新该接入点的发送功率，并且对包含在BSS中的所述工作站通知所设定的发送功率，或者对所述工作站指示发送功率的设定或更新，
所述发送功率设定步骤在所述接入点中，当所述接入点与归属于该接入点的所述工作站之间的通信的无线介质使用率超过第一无线介质使用率阈值时，使发送功率增加规定等级，当所述无线介质使用率低于比第一无线介质使用率阈值小的第二无线介质使用率阈值时，使发送功率减少规定等级。
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