JP2015192195A - 無線通信装置、ｃｗ最大値取得装置、ｃｗ最大値取得方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線信号の衝突の増大を抑制しながら、所望の通信品質を充足できるＣＷ（コンテンションウィンドウ）最大値を取得することができるＣＷ最大値取得装置を提供する。
【解決手段】ＣＷ最大値取得装置２は、無線リソースの空き時間の割合を示す未利用率を取得する未利用率取得部２１と、ランダムなバックオフ期間を用いた無線通信において、無線送信を一度以上成功する必要のある期間である要求期間を取得する要求期間取得部２２と、未利用率を用い、要求期間内に無線送信が成功する範囲内において最大の値となるようにコンテンションウィンドウの最大値であるＣＷ最大値を取得する最大値取得部２３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンテンションウィンドウの最大値を取得するＣＷ最大値取得装置、及びそのコンテンションウィンドウの最大値を用いて無線通信を行う無線通信装置等に関する。

従来、IEEE802.11 DCFでは、０からコンテンションウィンドウサイズ（ＣＷ）の範囲の乱数であるバックオフカウンタを決め、そのバックオフカウンタにスロットタイムを乗算した期間を、送信を行うまでの待機期間（バックオフ期間）として設定するランダムなバックオフ期間を用いた無線通信が行われていた。なお、そのスロットタイムは固定値である。

そのようなランダムバックオフ期間を用いた無線通信では、スロットタイムの間、無線信号が検知されなければバックオフカウンタが１だけデクリメントされる。一方、スロットタイムの間に無線信号が検知されれば、バックオフカウンタは保持される。そして、そのバックオフカウンタが０になると、無線信号の送信が開始される。

そのコンテンションウィンドウサイズの最小値であるＣＷ最小値、及びコンテンションウィンドウサイズの最大値であるＣＷ最大値は固定値であり、無線信号の初回送信時には、ＣＷ＝ＣＷ［０］＝ＣＷ最小値に設定され、再送が行われるたびに、ＣＷ＝ＣＷ［ｉ］＝ＭＩＮ（ＣＷ［ｉ−１］×２＋１，ＣＷ最大値）となる。なお、ｉは、送信対象の無線信号の再送回数である。

このようなIEEE802.11 DCFによる通信方法では、混雑時に許容遅延が短いアプリケーションの要求品質（ＱｏＥ）を満たすことができなくなる、という問題があった。そのような問題を解決する方法として、標準規格であるIEEE802.11e EDCAが提案されている。IEEE802.11e EDCAでは、アクセスカテゴリ（ＡＣ）ごとに送信キューが用意されており、優先度の高いＡＣの送信キューには、小さいＣＷ最小値、及び小さいＣＷ最大値が設定されている。したがって、遅延要求の厳しいアプリケーションについては、高優先度のＡＣに対応した送信キューで送信を行うことにより、許容遅延を満たすことが期待される。

しかしながら、IEEE802.11e EDCAでは、高優先度のＡＣに応じたＣＷ最小値及びＣＷ最大値のデフォルト値が非常に小さいため、高優先度トラフィックを送信する端末数が増加すると、バックオフカウンタが同時に０になる確率が高くなり、衝突が急激に増加することになる。その結果、衝突による無線リソースの消費が増加することになり、結果として、ネットワークの収容可能トラフィック量が減少してしまうという問題があった。

なお、ＣＷの制御に関する先行研究として、例えば、アイドルセンス（Idle Sense）を用いたものが知られている（非特許文献１参照）。そのアイドルセンスを用いた先行研究では、ＣＷを長くするとアイドル期間が長くなり、利用効率の悪化につながる一方、ＣＷを短くすると衝突が増加し、かえって利用効率の悪化につながるため、連続アイドル期間に注目して、フィードバック制御によって適切なＣＷに調整することが提案されている。すなわち、平均スループットを最大化する連続アイドル期間を算出し、観測した連続アイドル期間がその計算値に近づくようにＣＷを調整している。なお、そのＣＷの調整については、非特許文献２に記載されている。

また、ＣＷの制御に関する他の先行研究として、例えば、スローＣＷ減少（Slow CW Decrease）が知られている（非特許文献３）。通常のＣＷ制御では、送信に失敗するとＣＷを２倍にし、送信に成功するとＣＷをＣＷ最小値にリセットするが、その先行研究では、リセットをせずに、前回のＣＷを元にしたＣＷを利用する方法が提案されている。

Martin Heusse，Franck Rousseau，Romaric Guillier，Andrzej Duda，「Idle sense: an optimal access method for high throughput and fairness in rate diverse wireless LANs」，Proceedings of the 2005 conference on Applications, technologies, architectures, and protocols for computer communications，2005年 Q. Xia，M. Hamdi，「Contention window adjustment for IEEE 802.11 WLANs: a control-theoretic approach」，in Proc. of the IEEE International Conference on Communications，2006年 Qiang Ni，Imad Aad，Chadi Barakat，Thierry Turletti，「Modeling and analysis of slow CW decrease IEEE 802.11 WLAN」，In Proc. of PIMRC，2003年

しかしながら、非特許文献１の方法は、目的が平均スループットを最大化することであるため、無線通信が混雑している状況において、アプリケーションの通信品質を満足させることは難しいという問題があった。また、非特許文献１の方法では、異なる品質の要求される複数のアプリケーションについて、それぞれの品質を満たすことが難しいという問題もあった。また、非特許文献１の方法では、すべてのステーション（ＳＴＡ）のＣＷを同じとしているため、干渉がある場合にはその前提と違う状況となり、精度が落ちると考えられる。

また、非特許文献３の方法では、混雑している状況においてＣＷをＣＷ最小値にリセットしないことにより、衝突の可能性を低減させることはできるが、アプリケーションの通信品質を満足させることについては考慮されていなかった。

本発明は、上記問題に応じてなされたものであり、より多くの無線通信の品質を満たすためのＣＷ最大値を取得することができるＣＷ最大値取得装置等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によるＣＷ最大値取得装置は、無線リソースの空き時間の割合を示す未利用率を取得する未利用率取得部と、ランダムなバックオフ期間を用いた無線通信において、無線送信を一度以上成功する必要のある期間である要求期間を取得する要求期間取得部と、未利用率を用い、要求期間内に無線送信が成功する範囲内において最大の値となるようにコンテンションウィンドウの最大値であるＣＷ最大値を取得する最大値取得部と、を備えたものである。
このような構成によって取得されたＣＷ最大値を用いることによって、要求期間内に無線送信が成功するようにできるため、所望の通信品質を満たすことができるようになる。また、その要求期間内に無線送信が成功する範囲内において最大の値となるようにＣＷ最大値が取得されるため、不必要に小さいＣＷが選択されることを低減することができ、無線信号の衝突の増大を抑制しながら通信品質を満たすことができるようになる。

また、本発明によるＣＷ最大値取得装置では、最大値取得部が算出したＣＷ最大値を用いて、ＣＷ最大値以下のコンテンションウィンドウの最小値であるＣＷ最小値を取得する最小値取得部をさらに備えてもよい。
このような構成により、ＣＷ最大値に応じたＣＷ最小値を取得することにより、あらかじめ決められたＣＷ最小値を用いる場合よりも、より適切なＣＷ最小値を設定することができうるようになる。

また、本発明によるＣＷ最大値取得装置では、要求期間取得部は、遅延品質の要求される無線信号に対応する許容遅延に応じた要求期間を取得してもよい。
このような構成により、許容遅延の範囲内での遅延となるようにＣＷ最大値を取得することが可能となる。

また、本発明によるＣＷ最大値取得装置では、許容遅延は、許容最大遅延であり、最大値取得部は、許容最大遅延に応じた要求期間における未利用期間内に、最大送信回数に応じた送信を行うことができるように、遅延品質に応じたＣＷ最大値を取得してもよい。
このような構成により、許容最大遅延の期間内に無線信号を送信できるようになりうる。

また、本発明によるＣＷ最大値取得装置では、許容遅延は、許容平均遅延であり、最大値取得部は、許容平均遅延に応じた要求期間における未利用期間が、平均バックオフ期間の最大値となるように、遅延品質に応じたＣＷ最大値を取得してもよい。
このような構成により、無線信号の平均遅延が、許容平均遅延内となるようにすることができうる。

また、本発明によるＣＷ最大値取得装置では、要求期間取得部は、転送レート品質の要求される無線信号に対応する平均データ転送レートに応じた要求期間である平均送信間隔を、データ転送レートと無線信号のサイズとを用いて取得し、最大値取得部は、要求期間における未利用期間が、平均バックオフ期間の最大値となるように、平均データ転送レートに応じたＣＷ最大値を取得してもよい。
このような構成により、平均データ転送レートに応じた平均送信間隔ごとに無線信号を送信することができるようになると考えられる。

また、本発明によるＣＷ最大値取得装置では、要求期間取得部は、転送レート品質の要求される無線信号に対応する平均データ転送レートに応じた要求期間である平均送信間隔を、データ転送レートと無線信号のサイズとを用いて取得し、最大値取得部は、要求期間における未利用期間が、平均バックオフ期間の最大値となるように、平均データ転送レートに応じたＣＷ最大値を取得し、遅延品質及び転送レート品質の両方が要求される無線信号に対応するＣＷ最大値として、遅延品質に応じたＣＷ最大値と、平均データ転送レートに応じたＣＷ最大値とのうち、小さい方の値を取得してもよい。
このような構成により、より厳しい方のＣＷ最大値を採用することによって、遅延品質と転送レート品質との両方を満たすことができるようになると考えられる。

また、本発明によるＣＷ最大値取得装置では、要求期間取得部は、複数の送信キューのそれぞれについて、各送信キューでキューイングされる無線信号に応じた要求期間を取得し、最大値取得部は、複数の送信キューのそれぞれについて、各送信キューでキューイングされる無線信号に応じたＣＷ最大値を、各送信キューに対応する要求期間を用いて取得してもよい。
このような構成により、例えば、各送信キューでキューイングされる無線信号に対応する所望の品質に応じたＣＷ最大値を送信キューごとに設定できるようになる。

また、本発明による無線通信装置は、上記ＣＷ最大値取得装置と、ランダムなバックオフ期間を用いた無線通信を行う通信部と、ＣＷ最大値取得装置で取得されたＣＷ最大値を用いてバックオフ期間を決定し、決定したバックオフ期間を用いて通信部による無線送信を制御する通信制御部と、を備えたものである。
このような構成により、例えば、無線通信が混雑している状況であっても、所望の通信品質を満たした無線通信を実現することができうるようになる。

本発明によるＣＷ最大値取得装置等によれば、無線信号の衝突の増大を抑制しながら、所望の通信品質を満たすことができるＣＷ最大値を取得することができるようになる。

本発明の実施の形態１による無線通信装置の構成を示すブロック図 同実施の形態によるＣＷ最大値取得装置の動作を示すフローチャート 同実施の形態における平均データ転送レートに応じた要求期間について説明するための図 同実施の形態における許容最大遅延に応じた要求期間について説明するための図 同実施の形態におけるシミュレーション結果のグラフを示す図 同実施の形態におけるシミュレーション結果のグラフを示す図 同実施の形態におけるコンピュータシステムの外観一例を示す模式図 同実施の形態におけるコンピュータシステムの構成の一例を示す図

以下、本発明による無線通信装置、及びＣＷ最大値取得装置について、実施の形態を用いて説明する。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及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による無線通信装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による無線通信装置は、無線送信を一度以上成功する必要のある期間である要求期間内に無線送信が成功する範囲内において最大の値となるようにＣＷ最大値を取得するＣＷ最大値取得装置を備え、そのＣＷ最大値を用いて決定されたランダムなバックオフ期間を用いた無線通信を行うものである。

図１は、本実施の形態による無線通信装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態による無線通信装置１は、通信部１１と、送信キュー１２と、処理部１３と、通信制御部１４と、ＣＷ最大値取得装置２とを備える。この無線通信装置１は、例えば、ステーションやモバイルノード等の端末装置であってもよく、１以上の端末装置と無線通信を行うアクセスポイント等の無線基地局であってもよく、または、無線通信を行うその他の装置であってもよい。また、無線通信装置１は、通常、無線ＬＡＮ等の自律分散型無線ネットワークにおいて無線通信を行う装置である。また、その無線ネットワークは、他の無線システムと混在する環境であってもよい。すなわち、多数の無線通信機器が、同一周波数帯を共用していてもよい。また、無線通信装置１は、通常、センシング機能を有している。

通信部１１は、アンテナを介して無線通信を行う。通信部１１が行う無線通信は、ランダムなバックオフ期間を用いた無線通信であれば、どのようなものであってもよい。その無線通信は、例えば、無線ＬＡＮによる通信（例えば、IEEE 802.11の規格による通信等）であってもよく、ＺｉｇＢｅｅによる通信（IEEE 802.15.4の規格による通信）であってもよく、その他のランダムなバックオフ期間を用いた無線通信であってもよい。なお、その無線ＬＡＮによる通信は、IEEE802.11をベースにしたＣＳＭＡ／ＣＡ方式の通信であってもよい。本実施の形態では、その無線通信が無線ＬＡＮによる通信である場合について主に説明する。通信部１１は、送信キュー１２で送信対象の情報がキューイングされている場合に、その情報を送信してもよい。なお、通信部１１は、無線通信を行うための無線の通信デバイス（例えば、ネットワークカードなど）を含んでもよく、あるいは含まなくてもよい。また、通信部１１は、ハードウェアによって実現されてもよく、あるいは通信デバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。

送信キュー１２には、送信前の信号が一時的に記憶される。その送信キュー１２は、１個であってもよく、または、２個以上存在してもよい。後者の場合には、送信キュー１２における信号のキューイングは、例えば、アプリケーションごとに行われてもよく、IEEE802.11e EDCAのように、アクセスカテゴリ（ＡＣ）ごとに行われてもよく、または、その他の分類ごとに行われてもよい。ＡＣごとの送信キュー１２が存在する場合には、例えば、ボイス通信（ＶＯ）の信号がキューイングされる送信キュー１２と、動画通信（ＶＩ）の信号がキューイングされる送信キュー１２とが存在してもよい。送信キュー１２は、所定の記録媒体（例えば、半導体メモリや磁気ディスクなど）によって実現されうる。

処理部１３は、受信された情報、送信される情報に関する処理を行う。処理部１３は、その処理をアプリケーションごとに行ってもよい。例えば、ボイス通信が行われている場合には、処理部１３は、アプリケーションから受け取った音声信号に応じた情報を送信キュー１２に蓄積したり、通信部１１が受信したボイス通信に応じた信号を受け取り、アプリケーションに渡したりするなどの処理を行ってもよい。なお、送信キュー１２において、アプリケーションごとやＡＣごとにキューイングを行うことができる場合には、処理部１３は、アプリケーションごとやＡＣごとに情報を送信キュー１２に蓄積してもよい。

通信制御部１４は、ＣＷ最大値取得装置２で取得されたＣＷ最大値及びＣＷ最小値を用いてバックオフ期間を決定し、その決定したバックオフ期間を用いて通信部１１による無線送信を制御する。すなわち、通信制御部１４は、そのようにして決定したバックオフ期間を用いた無線送信が実現されるように、通信部１１を制御する。その制御方法は、例えば、従来のＣＷの決定方法と同様であってもよい。その通信制御部１４は、例えば、通信部１１のドライバ等であってもよい。

ＣＷ最大値取得装置２は、ランダムなバックオフ期間の決定で用いられるコンテンションウィンドウの最大値であるＣＷ最大値と、コンテンションウィンドウの最小値であるＣＷ最小値とを取得するものであり、未利用率取得部２１と、要求期間取得部２２と、最大値取得部２３と、最小値取得部２４とを備える。

未利用率取得部２１は、無線リソースの空き時間の割合を示す未利用率Ｒを取得する。その未利用率Ｒは、例えば、通信部１１が通信を行うチャネルの未利用率であってもよい。この未利用率Ｒは、１から無線リソースの時間方向の利用率ＣＯＲを引いた値、すなわち１−ＣＯＲである。その無線リソース利用率ＣＯＲは、自セル及び干渉セルによる利用率の合計である。ここで、自セルとは、無線通信装置１が属するセルのことである。無線通信装置１が無線基地局である場合には、無線基地局である無線通信装置１と無線通信を行う無線端末装置の範囲が自セルとなる。また、無線通信装置１が無線端末装置である場合には、無線通信装置１が無線通信を行う無線基地局と無線通信を行う無線端末装置の範囲が自セルとなる。その範囲に、無線通信装置１も含まれていることは当然である。干渉セルは、自セルに対する干渉セルであり、例えば、自セルと隣接する他のセルである。干渉セルは、１個のセルであってもよく、２個以上のセルであってもよい。無線リソースの利用率は、例えば、通信部１１が通信を行うチャネルにおいて、無線通信の行われた時間を、その無線通信の観測時間で割った値である。すなわち、未利用率は、アイドル期間の割合である。なお、無線通信の行われている時間に、無線信号に含まれる無線信号の予定使用期間（ＮＡＶ期間：Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ期間）を含めてもよく、または、含めなくてもよい。また、未利用率Ｒは、例えば、未利用率の代表値であってもよい。代表値は、例えば、平均値であってもよく、中間値であってもよい。また、未利用率取得部２１は、キャリアセンスに応じて未利用率Ｒを取得してもよく、または、他の装置から未利用率Ｒを受け取ってもよい。後者の場合であっても、無線通信装置１の位置における未利用率Ｒを受け取ることが好適である。また、他の装置から未利用率Ｒを受け取る場合には、例えば、無線端末装置である無線通信装置１が、無線基地局から未利用率Ｒを受信してもよい。また、未利用率取得部２１は、例えば、他の装置から未利用率の算出に用いられる情報、例えば、無線リソース利用率ＣＯＲを受け取り、それを用いて未利用率Ｒ（＝１−ＣＯＲ）を算出してもよい。取得された未利用率Ｒは、図示しない記録媒体で一時的に記憶されてもよい。

要求期間取得部２２は、ランダムなバックオフ期間を用いた無線通信において、無線送信を一度以上成功する必要のある期間である要求期間を取得する。要求期間取得部２２は、遅延品質の要求される無線信号に対応する許容遅延に応じた要求期間を取得してもよく、転送レート品質の要求される無線信号に対応する平均データ転送レートに応じた要求期間である平均送信間隔を取得してもよい。遅延品質の要求される無線信号とは、所定の値以上の遅延品質であることが要求される無線信号のことであり、例えば、許容遅延の設定されている無線信号であってもよい。具体的には、ボイス通信に対して許容遅延「１０（ｍｓ）」が設定されている場合に、ボイス通信の無線信号が遅延品質の要求される無線信号となってもよい。その許容遅延は、例えば、許容最大遅延であってもよく、許容平均遅延であってもよい。また、転送レート品質の要求される無線信号とは、所定の値以上の転送レート品質であることが要求される無線信号のことであり、例えば、転送レートの設定されている無線信号であってもよい。具体的には、動画通信に対して１．８Ｍｂ／ｓのデータ転送レートが設定されている場合には、動画通信の無線信号が転送レート品質の要求される無線通信となってもよい。要求期間取得部２２は、例えば、転送レート品質の要求される無線信号に応じた要求期間である平均送信間隔を、データ転送レートと無線信号のサイズとを用いて取得してもよい。そのデータ転送レートは、例えば、オファードロード（Ｏｆｆｅｒｅｄ Ｌｏａｄ）であってもよく、ユーザが設定する要求スループットであってもよく、または、その他の転送レートであってもよい。オファードロードとは、無線通信装置１が実際に伝送しようとするトラフィック量のことである。オファードロードは、アプリケーション層の要求データレートであると考えてもよい。例えば、あるアプリケーションが１０Ｍｂ／ｓの無線通信を要求する場合には、オファードロードは、「１０Ｍｂ／ｓ」である。また、無線信号のサイズは、例えば、フレームサイズであってもよい。また、その無線信号のサイズは、無線信号の平均サイズであってもよい。また、無線通信装置１が複数の送信キュー１２を有する場合には、要求期間取得部２２は、その複数の送信キュー１２のそれぞれについて、各送信キュー１２でキューイングされる無線信号に応じた要求期間を取得してもよい。取得された要求期間は、図示しない記録媒体で一時的に記憶されてもよい。なお、要求期間を取得する処理の詳細については後述する。

最大値取得部２３は、未利用率取得部２１が取得した未利用率Ｒを用い、要求期間取得部２２が取得した要求期間内に無線送信が成功する範囲内において最大の値となるようにＣＷ最大値を取得する。なお、最大値取得部２３は、要求期間取得部２２によって許容遅延に応じた要求期間が取得された場合には、その許容遅延に応じたＣＷ最大値を取得してもよく、要求期間取得部２２によって平均データ転送レートに応じた要求期間が取得された場合には、その平均データ転送レートに応じたＣＷ最大値を取得してもよい。なお、ＣＷ最大値を取得するとは、ＣＷ最大値を算出することであってもよく、またはあらかじめ決められている複数のコンテンションウィンドウサイズ（ＣＷ）から、ＣＷ最大値を特定することであってもよい。後者の場合には、例えば、ＣＷの集合｛１，３，７，１５，３１，６３，１２７，２５５，５１１，１０２３｝からＣＷ最大値を選択してもよい。なお、最大値取得部２３が、要求期間内に無線送信が成功する範囲内において最大の値となるようにＣＷ最大値を取得することにより、必要以上に小さいＣＷ最大値が採用されることによる無線信号の衝突の増加を抑制することができるようになる。具体的には、最大値取得部２３は、要求期間内に無線送信が成功する範囲の値のうち、最も大きい整数をＣＷ最大値としてもよく、または、最も大きい（２のべき乗−１）をＣＷ最大値としてもよい。無線ＬＡＮの場合には、ＣＷは「２のべき乗−１」であるため、後者のようにすることが好適である。また、無線通信装置１が複数の送信キュー１２を有する場合には、最大値取得部２３は、その複数の送信キュー１２のそれぞれについて、各送信キュー１２でキューイングされる無線信号に応じたＣＷ最大値を、各送信キュー１２に対応する要求期間を用いて取得してもよい。取得されたＣＷ最大値は、図示しない記録媒体で一時的に記憶されてもよい。なお、ＣＷ最大値を取得する処理の詳細については後述する。

最小値取得部２４は、最大値取得部２３が算出したＣＷ最大値を用いて、ＣＷ最大値以下であるＣＷ最小値を取得する。ＣＷ最大値の取得と同様に、ＣＷ最小値の取得も、ＣＷ最小値を算出することであってもよく、またはあらかじめ決められている複数のコンテンションウィンドウサイズ（ＣＷ）から、ＣＷ最小値を特定することであってもよい。なお、このＣＷ最小値は、ＣＷ最大値に近い値であることが好適である。ＣＷをＣＷ最大値に近い値とすることによって、無線信号の衝突の増加を抑制するためである。したがって、最小値取得部２４は、例えば、ＣＷ最大値と等しいＣＷ最小値を取得してもよい。また、最小値取得部２４は、例えば、ＣＷ最大値よりも一段階小さいＣＷを、ＣＷ最小値としてもよい。具体的には、無線ＬＡＮによる無線通信が行われる場合には、最小値取得部２４は、次式のようにＣＷ最小値を算出してもよい。
ＣＷ最小値＝（ＣＷ最大値−１）／２
あるいは、最小値取得部２４は、ＣＷの集合｛１，３，７，１５，３１，６３，１２７，２５５，５１１，１０２３｝から、ＣＷ最大値よりも小さいＣＷのうち、最も大きいＣＷをＣＷ最小値として選択してもよい。また、無線通信装置１が複数の送信キュー１２を有する場合には、最小値取得部２４は、その複数の送信キュー１２のそれぞれについて、各送信キュー１２でキューイングされる無線信号に応じたＣＷ最小値を、各送信キュー１２に対応するＣＷ最大値を用いて取得してもよい。取得されたＣＷ最小値は、図示しない記録媒体で一時的に記憶されてもよい。

なお、通信制御部１４が、最大値取得部２３によって取得されたＣＷ最大値、及び最小値取得部２４によって取得されたＣＷ最小値を用いて、コンテンションウィンドウサイズ（ＣＷ）を決定し、そのＣＷを用いてバックオフカウンタ（バックオフ期間）を決定し、その決定したバックオフカウンタに応じた通信を行うように通信部１１を制御することは上述の通りである。なお、ある送信キュー１２について取得されたＣＷ最大値等は、その送信キュー１２を介して送信される無線信号に関するＣＷの決定に用いられることになる。

ここで、要求期間の取得と、その要求期間に応じたＣＷ最大値の取得との処理について説明する。要求期間は、前述のように、無線信号の送信を一度以上成功する必要のある期間である。例えば、ＵＮＩＣＡＳＴデータフレームを送信する場合には、ＡＣＫを受信することのできるデータフレームの送信を、その要求期間内に行う必要がある。要求期間のアイドル期間をバックオフ期間に使用することができると考えると、最大のバックオフカウンタであるＣＷ最大値にスロットタイムを掛けたものが、要求期間に未利用率Ｒを掛けたものよりも小さくなればよいことになる。したがって、ＣＷ最大値は、
要求期間×Ｒ／スロットタイム
を超えない最大の整数であってもよい。なお、無線通信が無線ＬＡＮの通信である場合には、上述のように、ＣＷ最大値は、離散的な整数であるため、次のように求めてもよい。
ＣＷ最大値＝（要求期間×Ｒ／スロットタイム）を超えない（２のべき乗−１）の最大値

なお、要求期間におけるアイドル期間をバックオフ期間に使用できると考えたが、厳密には、要求期間におけるアイドル期間のうち、バックオフ期間に使用できるのは、ＳＩＦＳやＤＩＦＳなどのＩＦＳ（Inter-Frame Space）に用いた期間を除いた期間である。したがって、「要求期間×未利用率Ｒ／スロットタイム」から、そのＩＦＳに応じた期間を減算してもよい。また、そのＩＦＳに応じた期間は厳密には分からないことが多いため、あらかじめ決められた正の値を「要求期間×未利用率Ｒ／スロットタイム」から減算することによって、または、あらかじめ決められた１より小さい値（例えば、０．９５等）を「要求期間×未利用率Ｒ／スロットタイム」に掛けることによって、ＩＦＳに応じた期間を減算したとみなしてもよい。このように、所定のマージンを設けて、最大値取得部２３が算出したＣＷ最大値よりも低い値を、最終的なＣＷ最大値としてもよい。ＩＦＳに相当するマージンを設けることによって、無線通信が混雑する方向に状況が変化した場合にも、要求品質を満たす通信が行われるようにするためである。

また、無線信号の１回目の送信で確実に送信できる場合には、ＣＷ最大値＝ＣＷ最小値としてもよいが、１回目の送信に失敗し、再送することも考えられるため、ＣＷ最小値は、ＣＷ最大値よりも小さい値であってもよい。

次に、転送レート品質が要求される場合、すなわち平均データ転送レートが保障される場合の要求期間の取得とＣＷ最大値の取得、及び、遅延品質が要求される場合、すなわち許容遅延が保障される場合の要求期間の取得とＣＷ最大値の取得について説明する。

［平均データ転送レート保障］
平均データ転送レートを保障するためには、図３Ａで示されるように、その平均データ転送レートに応じた平均送信間隔Ｔごとに無線信号を送信できればよいことになる。なお、その平均送信間隔Ｔは、送信キュー１２における平均無線信号発生間隔、すなわち、無線信号を送信したい平均時間間隔であり、実際にその時間間隔で物理層における送信が行われるかどうかは、状況に依存することになる。具体的には、その平均送信間隔Ｔは、平均ＭＡＣ層におけるデータフレームの発生間隔であってもよい。通常、その平均送信間隔Ｔは、アプリケーションのパケット発生間隔とは異なるものである。この場合には、要求期間＝平均送信間隔Ｔとしてもよい。その平均送信間隔Ｔにおいて、無線信号（例えば、ＭＡＣ層データフレーム等）の送信を一度以上成功する必要があるからである。

ここで、平均送信間隔Ｔの算出方法について簡単に説明する。アプリケーションｎが単位時間に送信する無線信号（データフレーム）の数をＮ_ｎとし、アプリケーションｎのオファードロードをＯ_ｎ［ｂ／ｓ］とし、アプリケーションｎの平均パケットサイズをＬ_{ａｖｇ，ｎ}［ｂｙｔｅ］とすると、次式のようになる。なお、ＴＣＰ／ＵＤＰアプリケーションにおいてパケット分割（ＴＣＰセグメント／ＩＰフラグメント）が起こる場合には、Ｌ_{ａｖｇ，ｎ}は、平均ＩＰパケットサイズ−ＩＰヘッダサイズ−ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダサイズとする。
Ｎ_ｎ＝Ｏ_ｎ／（Ｌ_{ａｖｇ，ｎ}×８）

したがって、制御対象の送信キュー１２を介して無線信号を送信している全アプリケーションの単位時間あたりの送信信号の数は、
Σ_ｎＮ_ｎ＝Σ_ｎ｛Ｏ_ｎ／（Ｌ_{ａｖｇ，ｎ}×８）｝
となる。なお、総和Σは、制御対象の送信キュー１２で無線信号を送信しているすべてのアプリケーションｎについての和である。単位時間あたりの無線信号の数の逆数が、各無線信号の送信間隔（発生間隔）となるため、
Ｔ＝１／［Σ_ｎ｛Ｏ_ｎ／（Ｌ_{ａｖｇ，ｎ}×８）｝］
となる。したがって、要求期間取得部２２は、上式のようにして、オファードロード（データ転送レート）と、平均フレームサイズ（無線信号の平均サイズ）とを用いて要求期間を算出することができる。その要求期間は、制御対象の送信キュー１２を介して送信される無線信号に応じた要求期間である。また、複数の送信キュー１２が存在する場合には、要求期間取得部２２は、送信キュー１２ごとに、要求期間（＝Ｔ）を算出してもよい。なお、各アプリケーションのオファードロードは、処理部１３の各アプリケーションから取得することができる。また、平均パケットサイズは、処理部１３の各アプリケーションから取得したり、送信キュー１２を監視することによって取得したりすることができる。また、要求期間取得部２２は、トラフィックパターンやパケット情報（ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号）からアプリケーションを予測することによって、平均パケットサイズを推測してもよい。

図３Ａで示されるように、平均送信間隔Ｔに未利用率Ｒを掛けた値が、平均送信間隔Ｔ（＝要求期間）における平均アイドル期間となる。そのため、最大値取得部２３は、要求期間における未利用期間である平均アイドル期間（＝Ｔ×Ｒ）が、平均バックオフ期間の最大値となるように、平均データ転送レートに応じたＣＷ最大値を取得すればよいことになる。したがって、バックオフカウンタの初期値の平均が、その平均アイドル期間（＝Ｔ×Ｒ）以下になればよいため、
ＣＷ／２≦Ｔ×Ｒ／スロットタイム
となる。なお、バックオフカウンタは、０〜ＣＷの一様乱数であるため、その初期値の平均はＣＷ／２となる。また、ＣＷ≦ＣＷ最大値であるため、上記式を満たすようにするためには、
ＣＷ最大値≦２×Ｔ×Ｒ／スロットタイム
となればよいことになる。したがって、最大値取得部２３は、２×Ｔ×Ｒ／スロットタイムを超えない最大の整数であるＣＷ最大値を取得してもよい。また、無線通信が無線ＬＡＮの通信である場合には、上述のように、最大値取得部２３は、２×Ｔ×Ｒ／スロットタイムを超えない（２のべき乗−１）の最大値であるＣＷ最大値を取得してもよい。

なお、オファードロードよりも要求平均スループットが低い場合には、上述したＴの計算において、オファードロードに代えて要求平均スループットを用いてもよい。その要求平均スループットは、ユーザによって要求される平均スループットである。また、要求スループットが、オファードロードの８割であるアプリケーションと、オファードロードの９割であるアプリケーションとが同じ送信キュー１２を介して送信を行っている場合には、その割合の大きい方である９割に合わせて、次式のように要求期間を算出してもよい。
Ｔ＝１／［０．９×Σ_ｎ｛Ｏ_ｎ／（Ｌ_{ａｖｇ，ｎ}×８）｝］

また、上記説明では、１回目の無線信号の送信が成功すると想定しているが、そうでない場合もある。したがって、１回目の無線信号の送信が成功しない場合のことも考慮してＣＷ最大値を算出してもよい。具体的には、無線信号のエラーレート（フレームエラーレート）をγとすると、無線信号の送信が成功するための平均送信回数Ｎは、次式のようになる。
Ｎ＝１＋γ＋γ^２＋…＋γ^Ｋ

ここで、Ｋは、最大再送回数である。通常、最大再送回数Ｋは、無線通信装置１に設定されている。なお、γは、例えば、実測値であってもよく、予測値であってもよく、または、設計値であってもよい。最大値取得部２３は、平均送信回数Ｎを上述のようにして算出し、その算出した平均送信回数Ｎを用いて、２×Ｔ×Ｒ／（スロットタイム×Ｎ）以下となる最大の整数であるＣＷ最大値を取得してもよい。また、無線通信が無線ＬＡＮの通信である場合には、ＣＷ最大値は、２×Ｔ×Ｒ／（スロットタイム×Ｎ）を超えない（２のべき乗−１）の最大値であってもよい。

［許容遅延保障］
許容遅延保障の場合としては、許容遅延が許容最大遅延である許容最大遅延保障の場合と、許容遅延が許容平均遅延である許容平均遅延保障の場合とに分けて説明する。

（１）許容最大遅延保障
まず、許容遅延が許容最大遅延Ｄである場合について説明する。なお、ここでは、説明を簡単にするため、制御対象の送信キュー１２を介して１個のアプリケーションが通信を行っているものとする。制御対象の送信キュー１２を介して複数のアプリケーションが通信を行う場合については後述する。制御対象の送信キュー１２を介して１個のアプリケーションが通信を行っている場合には、その許容最大遅延Ｄの期間内に無線信号の送信が成功する必要があるため、要求期間＝許容最大遅延Ｄとなる。したがって、要求期間取得部２２は、例えば、制御対象の送信キュー１２を介して通信を行っているアプリケーションに設定されている許容最大遅延Ｄを読み出すことによって、要求期間を取得してもよい。

また、図３Ｂで示されるように、許容最大遅延Ｄに未利用率Ｒを掛けた値が、許容最大遅延Ｄ（＝要求期間）におけるアイドル期間となる。したがって、その期間内に最大送信回数Ｍに応じた送信を行うことができればよいことになる。そのため、最大値取得部２３は、許容最大遅延Ｄに応じた要求期間における未利用期間（Ｄ×Ｒ）内に、最大送信回数Ｍに応じた送信を行うことができるように、遅延品質に応じたＣＷ最大値を取得することになる。なお、最大送信回数Ｍ＝１＋最大再送回数Ｋである。したがって、最大値取得部２３は、あらかじめ設定されている最大再送回数Ｋに１を加算することによって、最大送信回数Ｍを取得することができる。また、バックオフカウンタの最大値はＣＷ最大値であるため、
ＣＷ最大値×Ｍ≦Ｄ×Ｒ／スロットタイム
であれば、アイドル期間（未利用期間）にＭ回以上の送信を行うことができることになる。したがって、最大値取得部２３は、Ｄ×Ｒ／（スロットタイム×Ｍ）を超えない最大の整数であるＣＷ最大値を取得してもよい。また、無線通信が無線ＬＡＮの通信である場合には、上述のように、最大値取得部２３は、Ｄ×Ｒ／（スロットタイム×Ｍ）を超えない（２のべき乗−１）の最大値であるＣＷ最大値を取得してもよい。

また、制御対象の送信キュー１２を介して複数のアプリケーションによる無線通信が行われている場合、すなわち、制御対象の送信キュー１２を利用するトラフィック数が複数である場合には、要求期間取得部２２は、要求期間＝許容最大遅延Ｄ／トラフィック数としてもよい。なお、各トラフィックの送信間隔が十分に疎である場合には、要求期間＝許容最大遅延Ｄとしてもよい。また、トラフィックごとに異なる許容最大遅延が設定されている場合には、要求期間＝許容最大遅延Ｄの最小値／トラフィック数としてもよく、または、相対的にオファードロードが大きいトラフィックに、許容最大遅延Ｄが相対的に小さいものが存在するときには、その相対的に小さい許容最大遅延Ｄをトラフィック数で割ることによって要求期間を取得してもよい。したがって、要求期間取得部２２が取得する許容最大遅延Ｄに応じた要求期間は、例えば、許容最大遅延Ｄそのものであってもよく、または、許容最大遅延Ｄをトラフィック数で割ったものであってもよい。後者の場合に、その許容最大遅延Ｄは、例えば、複数のトラフィックに対応する最小値であってもよい。

また、ＣＷ最大値を算出する際に、上記Ｍに代えて、所定の割合の無線信号の送信が成功する送信回数（例えば、９５％のフレームの送信が成功する送信回数）を用いてもよい。その場合には、そのような送信回数を計測し、その計測した値を用いてＣＷ最大値を取得してもよい。

（２）許容平均遅延保障
次に、許容遅延が許容平均遅延Ｄ'である場合について説明する。その場合にも、その許容平均遅延Ｄ'の期間内に無線信号の送信が成功する必要があるため、要求期間＝許容平均遅延Ｄ'となる。したがって、要求期間取得部２２は、例えば、送信キュー１２に対して設定されている許容平均遅延Ｄ'を読み出すことによって、要求期間を取得してもよい。なお、許容最大遅延に応じた要求期間と同様に、制御対象の送信キュー１２を介して複数のアプリケーションによる無線通信が行われている場合、すなわち、制御対象の送信キュー１２を利用するトラフィック数が複数である場合には、要求期間取得部２２は、要求期間＝許容平均遅延Ｄ'／トラフィック数としてもよい。なお、各トラフィックの送信間隔が十分に疎である場合には、要求期間＝許容平均遅延Ｄ'としてもよく、トラフィックごとに異なる許容平均遅延が設定されている場合には、要求期間＝許容平均遅延Ｄ'の最小値／トラフィック数としてもよいことなども許容最大遅延に応じた要求期間と同様である。

また、取得された要求期間が許容平均遅延Ｄ'である場合には、最大値取得部２３は、許容平均遅延Ｄ'に応じた要求期間における未利用期間（＝Ｄ'×Ｒ）が、平均バックオフ期間の最大値となるように、遅延品質に応じたＣＷ最大値を取得すればよい。そのため、最大値取得部２３は、平均データ転送レート保障と同様にしてＣＷ最大値を取得することができる。すなわち、上述の説明において、Ｔ＝許容平均遅延Ｄ'とすることによって、ＣＷ最大値を取得することができるため、その詳細な説明を省略する。

なお、制御対象の送信キュー１２において、平均データ転送レート保障と、許容遅延保障との両方を行う場合には、最大値取得部２３は、遅延品質に応じたＣＷ最大値と、平均データ転送レートに応じたＣＷ最大値との両方を取得し、両者のうち小さい方の値を、遅延品質及び転送レート品質の両方が要求される無線信号に対応するＣＷ最大値として取得してもよい。そのようなＣＷ最大値を採用することによって、平均データ転送レート保障と、許容遅延保障との両方が満たされることになるからである。

次に、無線通信装置１の動作について図２のフローチャートを用いて説明する。なお、図２のフローチャートは、例えば、制御対象の１個の送信キュー１２に対するＣＷ最大値等を算出するために実行される。したがって、２個以上の送信キュー１２に対してＣＷ最大値等を算出する場合には、図２のフローチャートで示される各処理を、その個数分だけ繰り返して実行してもよい。

（ステップＳ１０１）要求期間取得部２２は、制御対象の送信キュー１２について遅延品質が要求されているかどうか判断する。そして、遅延品質が要求されている場合には、ステップＳ１０２に進み、そうでない場合には、ステップＳ１０５に進む。なお、例えば、制御対象の送信キュー１２を介して無線信号を送信するアプリケーションのいずれかに許容遅延が設定されている場合に、遅延品質が要求されていると判断されてもよい。

（ステップＳ１０２）要求期間取得部２２は、許容遅延に応じた要求期間を取得する。その許容遅延は、例えば、許容最大遅延Ｄであってもよく、または、許容平均遅延Ｄ'であってもよい。

（ステップＳ１０３）最大値取得部２３は、ステップＳ１０２で取得された要求期間を用いて、ＣＷ最大値を取得する。

（ステップＳ１０４）最小値取得部２４は、ステップＳ１０３で取得されたＣＷ最大値を用いて、ＣＷ最小値を取得する。

（ステップＳ１０５）要求期間取得部２２は、制御対象の送信キュー１２について転送レート品質が要求されているかどうか判断する。そして、転送レート品質が要求されている場合には、ステップＳ１０６に進み、そうでない場合には、ＣＷ最大値を取得する一連の処理は終了となる。なお、例えば、制御対象の送信キュー１２を介して無線信号を送信するアプリケーションのいずれかにデータ転送レートが設定されている場合に、転送レート品質が要求されていると判断されてもよい。

（ステップＳ１０６）要求期間取得部２２は、平均データ転送レートに応じた平均送信間隔Ｔである要求期間を取得する。

（ステップＳ１０７）最大値取得部２３は、ステップＳ１０６で取得された要求期間を用いて、ＣＷ最大値を取得する。

（ステップＳ１０８）最小値取得部２４は、ステップＳ１０７で取得されたＣＷ最大値を用いて、ＣＷ最小値を取得する。

（ステップＳ１０９）最大値取得部２３は、遅延品質及び転送レート品質の両方に応じたＣＷ最大値の取得が行われたかどうか判断する。そして、両方の取得が行われた場合には、ステップＳ１１０に進み、そうでない場合には、ＣＷ最大値を取得する一連の処理は終了となる。

（ステップＳ１１０）最大値取得部２３は、ステップＳ１０３，Ｓ１０７で取得されたＣＷ最大値のうち、小さい方の値を選択する。なお、その選択に応じて、ＣＷ最小値も、その選択されたＣＷ最大値を用いて取得されたものが選択される。そして、ＣＷ最大値を取得する一連の処理は終了となる。

なお、ＣＷ最大値等の選択が行われた場合には、通信制御部１４は、その選択されたＣＷ最大値等を用いて、制御対象の送信キュー１２に対応するバックオフ期間に関する制御を行う。一方、遅延品質に応じたＣＷ最大値等の取得と、転送レート品質に応じたＣＷ最大値等の取得とのいずれか一方しか行われなかった場合には、通信制御部１４は、そのいずれかの品質に応じて取得されたＣＷ最大値等を用いて、制御対象の送信キュー１２に対応するバックオフ期間に関する制御を行う。

また、図２のフローチャートにおける処理の順序は一例であり、同様の結果を得られるのであれば、各ステップの順序を変更してもよい。例えば、ステップＳ１０４，Ｓ１０８のＣＷ最小値の取得に代えて、ステップＳ１１０の後に、選択されたＣＷ最大値、またはステップＳ１０３もしくはステップＳ１０７で取得されたＣＷ最大値を用いたＣＷ最小値の取得を行ってもよい。

また、図２で示されるフローチャートの処理が実行されるタイミングは問わない。例えば、所定の期間ごとに図２のフローチャートの処理が実行されてもよく、または、所定のイベントの発生に応じて図２のフローチャートの処理が実行されてもよい。その所定のイベントは、例えば、あるアプリケーションによる制御対象の送信キュー１２を介した無線信号の送信が開始されたことであってもよく、終了されたことであってもよい。

次に、本実施の形態による無線通信装置１による無線通信の方式（以下、「提案方式」と呼ぶ）と、従来のＤＣＦ方式及び既存ＥＤＣＡ方式とのシミュレーション結果について説明する。
提案方式、ＤＣＦ方式、既存ＥＤＣＡ方式のすべてについて、無線ＬＡＮモードはＩＥＥＥ８０２．１１ｇＯＦＤＭとし、伝送レートは４８Ｍｂ／ｓに固定した。また、ＡＣ（アクセスカテゴリ）がＶＯ（ボイス通信）であるアプリケーションの許容最大遅延を１０ｍｓに設定した。また、そのボイス通信のトラフィックは９２Ｋｂ／ｓ，１７２ｂｙｔｅ／ｐａｃｋｅｔとし、アップリンクのみの固定ビットレート（ＣＢＲ）とした。また、そのボイス通信は、自セルの３０ＳＴＡ（ステーション）で行うようにした。また、ＡＣがＶＩ（動画通信）であるアプリケーションの要求スループットを１．７７Ｍｂ／ｓに設定した。また、その動画通信のトラフィックは１．８１Ｍｂ／ｓ，３４ｋｂｙｔｅ／ｐａｃｋｅｔとし、ダウンリンクのみの固定ビットレート（ＣＢＲ）とした。また、その動画通信は、自セル、干渉セルのそれぞれ同数のＳＴＡ（１〜４ＳＴＡ）で行うようにした。また、ＭＴＵサイズは、１５００ｂｙｔｅとした。また、最大送信回数は７回とした（すなわち、最大再送回数は６回とした）。

また、提案方式のＣＷ最大値は、上述のようにして算出した。すなわち、動画通信については、平均スループット保障に応じたＣＷ最大値の算出を行い、ボイス通信（リアルタイム通信）については、許容最大遅延保障及び平均スループット保障のうち、ＣＷ最大値が小さい方であった許容最大遅延保障に応じたＣＷ最大値の算出を行った。また、提案方式のＣＷ最小値は、（ＣＷ最大値−１）／２となるように算出した。また、ＤＣＦ方式、既存ＥＤＣＡ方式のＣＷ最大値等は、次のようにした。
ＤＣＦ方式：ＣＷ最大値＝１０２３，ＣＷ最小値＝１５
既存ＥＤＣＡ方式：ＶＯのＣＷ最大値＝７，ＶＯのＣＷ最小値＝３，ＶＩのＣＷ最大値＝１５，ＶＩのＣＷ最小値＝７

図４Ａ，図４Ｂは、そのシミュレーション結果を示すグラフである。図４Ａは、干渉セルの総オファードロードと、エンドツーエンド遅延（End-to-end delay）との関係を示すグラフである。なお、平均遅延が破線で示されており、最大遅延が実線で示されている。なお、最大遅延は、遅延のＣＤＦ（累積分布関数）の９８％の値としている。すなわち、すべてのリアルタイムトラフィックアプリケーションのパケットの遅延を時間について昇順にソートし、全体のパケット数×０．９８の位置にあるパケットの遅延を最大遅延としている。また、一点鎖線で許容遅延を示している。図４Ａのグラフから分かるように、平均遅延、最大遅延は両方とも、既存ＥＤＣＡ方式が最も小さく、次に提案方式が小さく、ＤＣＦ方式が最も大きくなっている。特に、ＤＣＦ方式では、干渉セルの総オファードロードが増えた場合に、最大遅延が許容遅延を満たすことができなくなっている。なお、提案方式は、許容遅延の範囲内で最も大きいＣＷ最大値を採用するようにしている。したがって、図４Ａにおいて、干渉セルの総オファードロードが大きくなった場合に、提案方式の最大遅延が許容遅延内において最も大きくなっているのは、許容範囲内において収容可能性を高めるという観点から理想的であると言うことができる。

また、図４Ｂは、干渉セルの総オファードロードと、フレームエラーレート（フレーム誤り率）及び動画平均スループットとの関係を示すグラフである。なお、フレームエラーレート（左縦軸）が破線で示されており、動画平均スループット（右縦軸）が実線で示されている。また、一点鎖線で要求スループットを示している。図４Ｂのグラフから分かるように、フレームエラーレートは、提案方式が最も低く、次にＤＣＦ方式が低く、既存ＥＤＣＡが最も高くなっている。また、動画平均スループットは、干渉セルの総オファードロードが小さい場合には３方式共に同様の値であるが、干渉セルの総オファードロードが増えた場合に、既存ＥＤＣＡが要求スループットを満たせなくなっている。なお、提案方式は、要求スループットよりも高い範囲内で最も大きいＣＷ最大値を採用するようにしている。したがって、図４Ｂにおいて、干渉セルの総オファードロードに関わりなく、提案方式の動画平均スループットが要求スループットを少し超える範囲で変化していることは、許容範囲内において収容可能性を高めるという観点から理想的であると言うことができる。

また、最大遅延については、ＤＣＦ方式が許容最大遅延を満たすことができず、要求スループットについては、既存ＥＤＣＡ方式が要求を満たすことができていないが、提案方式は、衝突を回避することによって、両方の条件を満たしていることになる。したがって、無線通信が混雑してきた場合に、遅延品質及び転送レート品質の両方を満たす無線送信を行う観点からは、本実施の形態による無線通信装置１による無線通信が効果的であることが分かる。

以上のように、本実施の形態による無線通信装置１によれば、遅延品質や転送レート品質などの要求される品質が満たされる範囲内において、最も大きな値となるＣＷ最大値を採用することによって、品質を満たすことができると共に、無線信号の衝突を減らすことができ、より多くの無線信号を収容することができるようになる。したがって、無線通信が混雑している状況であっても、より多くの品質を維持することができるようになる。特に、トラフィックに応じた品質を満たすようにすることができるため、要求品質の異なる２以上のトラフィックが、２個以上の送信キュー１２を介して送信されたり、２個以上のＳＴＡから送信されたりする場合に、本実施の形態による送信方式を採用することによって、品質を満たしながら、より多くのトラフィックを収容することができるようになると考えられる。

なお、本実施の形態では、遅延品質及び転送レート品質のそれぞれに応じたＣＷ最大値等を取得する場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。いずれか一方の品質に応じたＣＷ最大値等を取得するようにしてもよい。

また、最大値取得部２３や最小値取得部２４が取得するＣＷ最大値やＣＷ最小値に制限が設けられてもよい。例えば、ＣＷ最大値やＣＷ最小値に、最大値及び最小値の少なくとも一方が設けられており、その制限の範囲内となるようにＣＷ最大値等が取得されてもよい。

また、上記説明では、最大値取得部２３や最小値取得部２４が、２のべき乗−１などの制限に応じたＣＷ最大値等を取得する場合について説明したが、その他の制限がある場合にも、最大値取得部２３等は、その制限に応じたＣＷ最大値等を取得することが好適である。

また、上記説明では、複数の送信キュー１２について、送信キュー１２ごとにＣＷ最大値等を算出する場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。例えば、１個の送信キュー１２を用いて無線信号の送信が行われる場合であっても、本実施の形態による方式を用いることができる。その場合であっても、ＣＷ最大値等の取得方法は、上述の説明と同様である。また、そのような場合であっても、例えば、高品質が要求されない無線信号を送信する場合には、大きなＣＷ最大値等が採用され、高品質が要求される無線信号を送信する場合には、品質を満たす範囲内で大きなＣＷ最大値等が採用されることによって、無線信号の衝突を低減しながら、要求された通信品質を満たすようにすることができる。

また、最大値取得部２３が取得したＣＷ最大値等は、図１で示される無線通信装置１のように、その装置において用いるだけであってもよく、または、他の装置においても用いられてもよい。後者の場合には、例えば、あるセルにおけるＣＷ最大値やＣＷ最小値を、そのセルに属する無線基地局や端末装置、または、その他の装置において算出し、その算出したＣＷ最大値等を、そのセルに属する無線基地局や各端末装置で用いるようにしてもよい。そのＣＷ最大値等を、各端末装置等に知らせるため、無線基地局が送信するビーコンに、そのＣＷ最大値等を含めるようにしてもよい。また、あるセルに属する各無線通信装置のＣＷ最大値等を算出する場合には、例えば、その算出を行うＣＷ最大値取得装置２に対して、各無線通信装置の送信キューでキューイングされている無線信号に応じた許容遅延や平均データ転送レート、無線信号のサイズ等が送信されてもよい。

また、本実施の形態では、無線通信装置１がＣＷ最大値取得装置２を備える場合について説明したが、そうでなくてもよい。上述のように、セル全体で用いるＣＷ最大値等を取得する場合には、ＣＷ最大値取得装置２は、無線基地局や無線端末装置から許容遅延等を受け付け、それらを用いてＣＷ最大値等の取得を行い、その取得結果を、無線基地局や無線端末装置に渡す装置であってもよい。その場合に、ＣＷ最大値取得装置２と、無線基地局や無線端末装置との間の情報のやりとりは、例えば、有線や無線の通信によって行われてもよく、ケーブルやその他のインターフェース等を介して行われてもよい。

また、本実施の形態では、ＣＷ最大値取得装置２において、ＣＷ最小値の取得をも行う場合について説明したが、そうでなくてもよい。ＣＷ最小値は、あらかじめ決められている値を用いるようにしてもよい。その場合には、ＣＷ最大値取得装置２は、最小値取得部２４を備えていなくてもよい。

また、上記実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、あるいは、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いるしきい値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、あるいは長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、あるいは、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、あるいは、図示しない読み出し部が行ってもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いるしきい値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、あるいは、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。

また、上記実施の形態において、無線通信装置１またはＣＷ最大値取得装置２に含まれる２以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、２以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、あるいは、別々のデバイスを有してもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、あるいは、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。なお、上記実施の形態におけるＣＷ最大値取得装置２を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータを、無線リソースの空き時間の割合を示す未利用率を取得する未利用率取得部、ランダムなバックオフ期間を用いた無線通信において、無線送信を一度以上成功する必要のある期間である要求期間を取得する要求期間取得部、未利用率を用い、要求期間内に無線送信が成功する範囲内において最大の値となるようにコンテンションウィンドウの最大値であるＣＷ最大値を取得する最大値取得部として機能させるためのプログラムである。

なお、上記プログラムにおいて、上記プログラムが実現する機能には、ハードウェアでしか実現できない機能は含まれない。例えば、情報を取得する取得部などにおけるモデムやインターフェースカードなどのハードウェアでしか実現できない機能は、上記プログラムが実現する機能には少なくとも含まれない。

また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。

また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。

図５は、上記プログラムを実行して、上記実施の形態によるＣＷ最大値取得装置２を実現するコンピュータの外観の一例を示す模式図である。上記実施の形態は、コンピュータハードウェア及びその上で実行されるコンピュータプログラムによって実現されうる。

図５において、コンピュータシステム９００は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５を含むコンピュータ９０１と、キーボード９０２と、マウス９０３と、モニタ９０４とを備える。

図６は、コンピュータシステム９００の内部構成を示す図である。図６において、コンピュータ９０１は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５に加えて、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１１と、ブートアッププログラム等のプログラムを記憶するためのＲＯＭ９１２と、ＭＰＵ９１１に接続され、アプリケーションプログラムの命令を一時的に記憶すると共に、一時記憶空間を提供するＲＡＭ９１３と、アプリケーションプログラム、システムプログラム、及びデータを記憶するハードディスク９１４と、ＭＰＵ９１１、ＲＯＭ９１２等を相互に接続するバス９１５とを備える。なお、コンピュータ９０１は、ＬＡＮやＷＡＮ等への接続を提供する図示しないネットワークカードを含んでいてもよい。

コンピュータシステム９００に、上記実施の形態によるＣＷ最大値取得装置２の機能を実行させるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ９２１に記憶されて、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５に挿入され、ハードディスク９１４に転送されてもよい。これに代えて、そのプログラムは、図示しないネットワークを介してコンピュータ９０１に送信され、ハードディスク９１４に記憶されてもよい。プログラムは実行の際にＲＡＭ９１３にロードされる。なお、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ９２１、またはネットワークから直接、ロードされてもよい。また、ＣＤ−ＲＯＭ９２１に代えて他の記録媒体（例えば、ＤＶＤ等）を介して、プログラムがコンピュータシステム９００に読み込まれてもよい。

プログラムは、コンピュータ９０１に、上記実施の形態によるＣＷ最大値取得装置２の機能を実行させるオペレーティングシステム（ＯＳ）、またはサードパーティプログラム等を必ずしも含んでいなくてもよい。プログラムは、制御された態様で適切な機能やモジュールを呼び出し、所望の結果が得られるようにする命令の部分のみを含んでいてもよい。コンピュータシステム９００がどのように動作するのかについては周知であり、詳細な説明は省略する。

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

以上より、本発明によるＣＷ最大値取得装置等によれば、所望の通信品質に応じた無線通信を実現するためのＣＷ最大値を取得できるという効果が得られ、例えば、無線通信装置等においてＣＷ最大値を決定する装置等として有用である。

１ 無線通信装置
２ ＣＷ最大値取得装置
１１ 通信部
１２ 送信キュー
１３ 処理部
１４ 通信制御部
２１ 未利用率取得部
２２ 要求期間取得部
２３ 最大値取得部
２４ 最小値取得部

Claims (11)

1. 無線リソースの空き時間の割合を示す未利用率を取得する未利用率取得部と、
   ランダムなバックオフ期間を用いた無線通信において、無線送信を一度以上成功する必要のある期間である要求期間を取得する要求期間取得部と、
   前記未利用率を用い、前記要求期間内に無線送信が成功する範囲内において最大の値となるようにコンテンションウィンドウの最大値であるＣＷ最大値を取得する最大値取得部と、を備えたＣＷ最大値取得装置。
2. 前記最大値取得部が算出したＣＷ最大値を用いて、当該ＣＷ最大値以下のコンテンションウィンドウの最小値であるＣＷ最小値を取得する最小値取得部をさらに備えた、請求項１記載のＣＷ最大値取得装置。
3. 前記要求期間取得部は、遅延品質の要求される無線信号に対応する許容遅延に応じた要求期間を取得する、請求項１または請求項２記載のＣＷ最大値取得装置。
4. 前記許容遅延は、許容最大遅延であり、
   前記最大値取得部は、当該許容最大遅延に応じた要求期間における未利用期間内に、最大送信回数に応じた送信を行うことができるように、遅延品質に応じたＣＷ最大値を取得する、請求項３記載のＣＷ最大値取得装置。
5. 前記許容遅延は、許容平均遅延であり、
   前記最大値取得部は、当該許容平均遅延に応じた要求期間における未利用期間が、平均バックオフ期間の最大値となるように、遅延品質に応じたＣＷ最大値を取得する、請求項３記載のＣＷ最大値取得装置。
6. 前記要求期間取得部は、転送レート品質の要求される無線信号に対応する平均データ転送レートに応じた要求期間である平均送信間隔を、データ転送レートと無線信号のサイズとを用いて取得し、
   前記最大値取得部は、当該要求期間における未利用期間が、平均バックオフ期間の最大値となるように、平均データ転送レートに応じたＣＷ最大値を取得する、請求項１から請求項５のいずれか記載のＣＷ最大値取得装置。
7. 前記要求期間取得部は、転送レート品質の要求される無線信号に対応する平均データ転送レートに応じた要求期間である平均送信間隔を、データ転送レートと無線信号のサイズとを用いて取得し、
   前記最大値取得部は、当該要求期間における未利用期間が、平均バックオフ期間の最大値となるように、平均データ転送レートに応じたＣＷ最大値を取得し、遅延品質及び転送レート品質の両方が要求される無線信号に対応するＣＷ最大値として、前記遅延品質に応じたＣＷ最大値と、前記平均データ転送レートに応じたＣＷ最大値とのうち、小さい方の値を取得する、請求項３から請求項５のいずれか記載のＣＷ最大値取得装置。
8. 前記要求期間取得部は、複数の送信キューのそれぞれについて、各送信キューでキューイングされる無線信号に応じた要求期間を取得し、
   前記最大値取得部は、前記複数の送信キューのそれぞれについて、各送信キューでキューイングされる無線信号に応じたＣＷ最大値を、各送信キューに対応する要求期間を用いて取得する、請求項１から請求項７のいずれか記載のＣＷ最大値取得装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか記載のＣＷ最大値取得装置と、
   ランダムなバックオフ期間を用いた無線通信を行う通信部と、
   前記ＣＷ最大値取得装置で取得されたＣＷ最大値を用いてバックオフ期間を決定し、当該決定したバックオフ期間を用いて前記通信部による無線送信を制御する通信制御部と、を備えた無線通信装置。
10. 未利用率取得部と、要求期間取得部と、最大値取得部とを用いて処理を行うＣＷ最大値取得方法であって、
    前記未利用率取得部が、無線リソースの空き時間の割合を示す未利用率を取得する未利用率取得ステップと、
    前記要求期間取得部が、ランダムなバックオフ期間を用いた無線通信において、無線送信を一度以上成功する必要のある期間である要求期間を取得する要求期間取得ステップと、
    前記最大値取得部が、前記未利用率を用い、前記要求期間内に無線送信が成功する範囲内において最大の値となるようにコンテンションウィンドウの最大値であるＣＷ最大値を取得する最大値取得ステップと、を備えたＣＷ最大値取得方法。
11. コンピュータを、
    無線リソースの空き時間の割合を示す未利用率を取得する未利用率取得部、
    ランダムなバックオフ期間を用いた無線通信において、無線送信を一度以上成功する必要のある期間である要求期間を取得する要求期間取得部、
    前記未利用率を用い、前記要求期間内に無線送信が成功する範囲内において最大の値となるようにコンテンションウィンドウの最大値であるＣＷ最大値を取得する最大値取得部として機能させるためのプログラム。

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