无线装置和基于发送功率控制的干扰避免方法

专利名称：无线装置和基于发送功率控制的干扰避免方法
技术领域：
本发明涉及适用于无线网络系统的无线装置，特别涉及通过系统 内的各无线装置自主地(开放循环型)进行功率控制来避免电波干扰 的无线装置。
背景技术：
现在，作为构筑面向家庭/办公室的高速的无线网络系统的设备，
市场上正在销售以用美国的无线LAN标准化规格IEEE802.il进行了 标准化的IEEE802.11b、 IEEE802.11a、 IEEE802.11g规格等为基准的 商品。在这些无线LAN规格中，其前提是在没有干扰的理想的电波环 境下进行通信，并没有充分考虑到现在这样高密度地设置接入泉(AP) 的状况。在IEEE802.11h中，明确记载了以请求(Request)和响应 (Response)形式取得发送功率(EIRP )和接收功率的闭合循环型的 方法，但是进行了关联的控制，并不是积极地避免干扰的方法。
作为与避免无线网络系统中的电波干扰有关的现有技术，有专利 文献1~3。在专利文献l中，揭示了无线通信装置根据包含在来自无 线控制装置的信号中的信息和接收电场强度，决定发送输出和通信速 度，并根据该无线通信装置的状态决定可能的发送功率和通信速度， 根据所指示的发送输出和通信速度、以及可能的发送输出和通信速度 进行通信。即，在该专利文献1的无线通信系统中，揭示了利用通 信运营者的设备内的无线控制装置，向发送帧内附加发送功率/干扰信 息，对无线通信装置进行干扰控制的发送功率控制方法；根据无线通 信装置自身的电池余量，规定发送功率范围，为了在该范围内进行通 信，变更通信速度的闭合循环型的方法。
在专利文献2中，揭示了以下这样的开放循环方法具有以下的
功能，即在对来自对方站的希望波信号的接收功率的测量有很大错误 的情况下，或者在接收信号的电平急剧变小的情况下，为了防止使发 送功率急剧增加，防止对其他用户产生很大干扰，而对来自对方站的 希望波信号的接收功率的测量有很大错误的情况下，或者在接收信号 的电平急剧变小的情况下，为了抑制使发送功率急剧增加，防止对其 他用户产生很大干扰，而根据由基站基于来自移动站的接收电波而得
到的希望波信号对干扰功率比(SIR)，推测与其他用户的干扰量， 决定在发送功率控制的控制周期中被变更的发送功率的最大变化量的 功能，并且由基站向移动站指示发送功率的最大变化量，从而控制干 扰。
在专利文献3中，揭示了以下的发明根据接收CNR ( Carrier to Noise Ratio)、包含在来自对方的发送接收装置的发送信号中的发送 功率信息而计算传送路径衰减量，其中接收CNR是根据基于从对方 的发送接收装置发送来的信号得到的均衡误差功率而推测出来的，另 外根据计算出的传送路径衰减量和发送调制方式，决定具有本站使用 的调制方式的使得满足对方侧的接收需要CNR的最低功率值的发送 电平，并将所决定的发送电平插入到发送信号的无线帧的控制信息符 号中而生成发送信号，将所生成的发送信号的发送电平调整为预先决 定了的发送电平而进行发送。
专利文献l:特开2000 - 217144号公报
专利文献2:特开平11 - 145899号公报
专利文献3:特开2004 - 72666号公报
上述专利文献1~3所记载的现有技术的方法在访问控制中考虑 了使用TDD ( Time Division Duplex:分时多路复用)等的加入者系统 无线通信，谋求由基站对帧同步、基站容纳终端、加入者站进行管理 而进行多路复用。
但是，在使用基于无线LAN (Local Area Network)系统等的 CSMA (Carrier Sense Multiple Access)方式的访问控制的无线网络 系统中，各无线终端独立地进行载波检测(carrier sense )，避免分组
的冲突。因此，有以下的问题在无线LAN系统的AP和终端中使用 了现有技术的干扰避免方法的情况下，通过由AP和通信中的终端适 应性地变更发送功率，而到发送功率的变更前为止通过能够进行载波 检测的RSSI ( Received Signal Strength Indicator )进行了接收的正在 待机的终端在AP和通信中的终端的发送功率变更后，有可能无法进 行载波检测而成为伪隐藏终端，无法由AP对该伪隐藏终端进行管理。
另外，在上述各现有技术中，在基站中测量干扰量，对终端进行 发送功率的控制。但是，在无线LAN系统等使用的CSMA方式的访 问控制中，如果各终端进行发送功率限制，则到发送功率的变更前为 止通过能够进行载波检测的RSSI进行了接收的终端在发送功率的变 更后，变得无法进行载波检测而成为伪隐藏终端。这时，有以下的问 题无法由AP推测由于各终端的发送功率限制而产生的伪隐藏终端， 而无法进行考虑了干扰量的控制。
进而，在上述各现有技术中，使用以下这样的适应调制控制，即 向TDD帧和报告信息中插入发送功率，根据发送功率与接收功率的差 来计算传输衰减，根据该计算结果，控制发送功率。但是，在CNR 低的环境条件下，如果适应调制控制必须直到变为能够进行接收的调 制方式为止进行等待，则无法取得发送功率的信息。

发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种在使 用了基于CSMA方式的访问控制的无线网络系统中，自主地计算出传 输衰减量，根据计算出的传输衰减量控制发送功率，避免干扰的无线 装置和基于发送功率控制的干扰避免方法。
为了解决上述问题而达到目的，本发明的特征在于是一种适用 于进行基于CSMA方式的访问控制的无线通信系统中的无线装置，具 备根据接收功率和包含在接收帧中的发送发射功率信息，计算出从 上述接收帧的发送方无线装置到本装置的传输衰减量的传输衰减计算 部件；根据由上述传输衰减计算部件计算出的传输表减量和对每个传
送速率决定的最小必需功率，计算出各传送速率下的最优发送功率， 将计算出的最优发送功率与用于识别上述发送方无线装置的无线装置 标识符和各传送速率对应起来登记到最优发送功率表中，在发送时， 根据上述最优发送功率表和发送目的地无线装置的无线标识符和传送 速率，选择向发送目的地无线装置进行发送的最优发送功率，以上述 选择出的最优发送功率，对作为发送发射功率信息而包含选择出的最 优发送功率的发送帧进行发送，即进行发送功率控制，同时在登记在 上述最优发送功率表中的与发送目的地不同的无线装置的最低传送速 率的最优发送功率中，检测是否有比上述选择出的最优发送功率小的 值的发送功率控制部件，其中在由上述发送功率控制部件检测出登记 在上述最优发送功率表中的与发送目的地不同的无线装置的最低发送 速率的最优发送功率中有比上述选择出的最优发送功率小的值的情况 下，执行规定的隐藏终端避免控制处理。
本发明的无线装置根据接收功率和包含在接收帧中的发送发射功 率信息，计算出从发送方无线装置到本装置的传输衰减量，根据计算 出的传输衰减量和对每个传送速率确定的最小必需功率，计算出各传 送速率下的最优发送功率，将用于识别发送方无线装置的无线装置标 识符和各传送速率对应地存储起来。在发送时，根据发送目的地无线 装置的无线标识符和传送速率，选择最优发送功率，以选择出的最优 发送功率，对作为发送发射功率信息而包含选择出的最优发送功率的 发送帧进行发送，并且在与发送目的地不同的无线装置的最低传送速 率的最优发送功率中是比选择出的最优发送功率小的值的情况下，执
行规定的隐藏终端避免控制处理。由此，得到以下的效果不在系统 内配置统一地进行功率控制的装置，就能够由各无线装置自主地选择 最优发送功率，同时能够根据选择出的最优发送功率，自主地进行对 伪隐藏终端的避免控制。


图l是表示本发明的无线装置的实施例1的结构的图。
图2是表示包含由图1所示的帧合成部件作成的发送发射功率值 的PLCP帧的结构的一个例子的图。
图3是表示包含由图1所示的帧合成部件作成的发送发射功率值 的PLCP帧的结构的一个例子的图。
图4是表示使用了本发明的无线装置的实施例1的无线LAN系统 的结构的图。
图5是用于说明本发明的无线装置的实施例1的功率控制步骤的 时序图。
图6是表示使用了本发明的无线装置的实施例2的无线LAN系统 的结构的图。
图7是用于说明本发明的无线装置的实施例2的干扰避免步骤的 时序图。
图8是表示使用了本发明的无线装置的实施例3的无线LAN系统 的结构的图。
图9是用于说明本发明的无线装置的实施例3的干扰控制以后的 通信步骤的时序图。
图IO是表示TRQ帧的结构的一个例子的图。
图ll是表示TRQ帧的结构的一个例子的图。
图12是表示本发明的无线装置的实施例4的无线LAN系统的结 构的图。
图13是用于说明本发明的无线装置的实施例4的干扰控制步骤以 后的通信步骤的时序图。
1:天线；2: RF部件；3:解调部件；4:帧分离部件；5:传输 衰减计算部件；6:发送功率控制部件；7:调制部件；8:帧合成部件；
10、 20、 22、 30、 33: AP; 24、 35: BBS (1) ; 25、 36: BBS (2);
11、 12、 13、 21、 23、 31、 32、 34: STA; 50、 60: PLCP前置码(preamble ) 字段；51、 61: PLCP头(head)字段；52、 62:发送功率信息字段； 53、 63:数据字段；511:速率部分512:预约部分；513:长度部分； 514、 523:校验部分；515、 524:尾部分；521: TX功率(TXPower)
部分；522:持续时间(duration)部分；611:帧控制部分。
具体实施例方式
以下，根据附图，详细说明本发明的无线装置和基于发送功率控 制的干扰避免方法的实施例。另外，并不通过该实施例限定本发明。 实施例1
使用图1~图5说明本发明的实施例1。图l是表示本发明的无线 装置的实施例1的结构的图。本无线装置具备天线l、 RF部件2、 解调部件3、帧分离部件4、传输衰减计算部件5、发送功率控制部件 6、调制部件7、帧合成部件8。
天线l将电磁波信号变换为电信号并输出到RF部件2，并且将电 信号变换为电磁波信号。RF部件2对从天线1输入的电信号进行放大， 将对放大了的电信号进行了频率变换后的基带信号输出到解调部件3， 并且将计算接收功率值所需要的信息作为第一接收功率信息输出到传 输衰减计算部件5。另外，RF部件2根据功率控制信息对从调制部件 7输入的电信号进行频率变换，并输出到天线l。
解调部件3对从RF部件2输入的基带信号实施预定的解调处理， 生成接收帧，并将生成的接收帧输出到帧分离部件4。另外，解调部 件3将通过解调处理得到的计算接收功率值所需要的信息作为第二接 收功率信息，输出到传输衰减计算部件5。
帧分离部件4对包含在由解调部件3解调了的接收数据帧中的控 制信息和数据进行分离，将分离出的数据作为接收数据输出到未图示 的上位装置。另外，帧分离部件4将包含在控制信息内的发送发射功 率信息(将发送功率、天线特性、系统损耗等相加了的值)输出到传 输衰减计算部件5。
传输衰减计算部件5使用从RF部件2输入的第一接收功率信息、 从解调部件3输入的第二接收功率信息、从帧分离部件4输入的发送 发射功率信息，计算出从多个发送无线站到本站的传输衰减量。传输 衰减计算部件5将计算出的传输衰减量作为传输衰减信息输出到发送
功率控制部件6。
发送功率控制部件6使用从传输衰减计算部件5输入的各无线装 置的传输衰减量、对各传送速率预定的最小必需接收功率，计算出各 传送速率下的最优发送功率，将计算出的各传送速率下的最优发送功 率与用于识别各无线装置的无线装置标识符和各传送速率对应地登记 在最优发送功率表中。发送功率控制部件6在本装置向发送目的地无 线装置发送数据帧时，根据最优发送功率表选择最优发送功率，将选 择出的最优发送功率作为功率控制信息输出到RF部件2 ，并且计算出 发送发射功率信息输出到帧合成部件8。
帧合成部件8根据从上位装置输入的发送数据、从发送功率控制 部件6输入的发送发射功率信息，作成发送数据帧，输出到调制部件 7。调制部件7对从帧合成部件8输入的发送PLCP帧实施预定的调制 处理而调制为基带的电信号，并输出到RF部件2。
图2表示包含由帧合成部件8作成的发送发射功率信息的作为发 送数据帧的PLCP帧。PLCP ( Physical Layer Convergence Protocol) 帧具有PLCP前置码字段50、 PLCP头字段51、发送功率信息字段 52、数据字段53。
在PLCP前置码字段50中，设置有用于接收同步处理的信息。 PLCP头字段51由4比特的速率部分511、 1比特的预约部分512、 12 比特的长度部分513、 l比特的校验部分514、 6比特的尾部分S15构 成。
在速率部分511中，设置有PLCP帧的传送速率。在预约部分512 中，设置有表示在PLCP帧中是否包含有发送功率信息字段52的值， 在此通过在预约部分512中设置"1"，来表示是包含发送功率信息字段 52的PLCP帧。在长度部分513中，设置有数据字段53的长度。在 校验部分514中，设置有解调处理时的错误检测所使用的符号。在尾 部分515中，设置有表示PLCP头字段51的最后的值。
发送功率信息字段52由6比特的TX功率部分521、 11比特的持 续时间部分522、 l比特的校验部分523、 6比特的尾部分524构成。
在TX功率部分521中，设置有发送发射功率信息。在持续时间 部分522中，设置有发送期间信息。在校验部分523中，设置有解调 处理时的错误检测所使用的符号。在尾部分524中，设置有表示发送 功率信息字段52的最后的值。在数据字段53中，设置有从上位装置 输入的应该发送的数据。
另外，在图2中，PLCP头字段51和发送功率信息字段52具有 作为在OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing )方式中 使用的调制的单位的l个符号的长度，与PLCP帧的传送帧无关地， 以最低传送速率(在此是6Mbps )进行发送。即，以最低的传送速率 发送PLCP头字段51和包含发送发射功率信息和发送期间信息的发送 功率信息字段52，因此在CNR ( Carrie to Noise Ratio )低的环境条 件下，与以任意的传送速率进行发送的数据字段53的接收成功与否无 关地，能够接收在发送功率信息字段52中设置的发送发射功率信息和 发送期间信息。
另夕卜，在图2所示的PLCP帧中，构成为在PLCP头字段51和数 据字段53之间具备发送功率信息字段52，但如图3所示那样，也可 以在数据字段53后具备发送功率信息字段52。
另外，作为调制方式列举了 OFDM方式，但调制方式并不只限于 此，如果是以能够用比数据字段53的传送速率的CNR低的CNR进 行接收的传送速率来发送发送功率信息字段52的方式，则也可以使用 单栽波等的调制方式。
接着，说明接收时的无线装置的动作。天线1将包含PLCP帧的 电磁波信号变换为电信号，输出到RF部件2。 RF部件2对输入的电 信号进行放大，将对放大了的电信号进行了频率变换后的基带信号输 出到解调部件3。另外，RF部件2将计算接收功率值所需要的信息作 为第一接收功率信息，输出到传输衰减计算部件5。
解调部件3对由RF部件2进行了变换后的基带信号实施解调处 理，生成接收帧，将生成的接收帧(在此为图2所示的PLCP帧)输 出到帧分离部件4。另外，解调部件3将通过解调处理得到的计算接收功率值所需要的第二接收功率信息输出到传输衰减计算部件5。
帧分离部件4对从解调部件3输入的PLCP帧的PLCP头字段51 、 发送功率信息字段52、数据字段53进行分离。这时，帧分离部件4 根据PLCP头字段51的预约部分512的值，判断是否包含有发送功率 信息字段52。帧分离部件4将在发送功率信息字段52的TX功率部分 52中设置的发送发射功率信息输出到传输衰减计算部件5，将在数据 字段53中设置的数据作为接收数据输出到上位装置。
传输衰减计算部件5使用从RF部件2输入的第 一接收功率信息、 从解调部件3输入的第二接收功率信息，计算接收功率值。传输衰减 计算部件5使用计算出的接收功率值、从帧分离部件4输入的发送发 射功率信息，依照下式(1)计算出发送站和本站之间的传输衰减量 TrATT ( dB )。
<formula>formula see original document page 13</formula>...... ( 1 )
另外，TXPowdB]是发送发射功率信息，RXPow[dBml是接收功 率值。传输衰减计算部件5将通过式(1)计算出的传输衰减量 TrATT[dB作为传输衰减信息，输出到发送功率控制部件6。
在发送功率控制部件6中，使、用从传输衰减计算部件5输入的传 输衰减量TrATT[dBI、对每个传送速率预先决定的最小必需接收功率 RXPow—min,利用下式(2)计算出各传送速率下的最优发送功率 TXPow—min[dBm。这时的最小必需接收功率RXPow—min[dBm根据 解调器3的特性被唯一地确定，对于其值，已知，或者是根据信标等 广播(broadcast)数据等事前取得的值。
<formula>formula see original document page 13</formula>[i](i-l， 2， 3，......无
线站编号) (2)
发送功率控制部件6将计算出的每个传送速率的最优发送功率与 无线装置对应起来存储在最优发送功率表中。具体地说，发送功率控 制部件6与接收到的PLCP帧的用于识别发送方无线装置的无线装置 标识符对应地，对每个传送速率存储与该无线装置的最优发送功率。 设置在PLCP帧的数据字段中的数据一般是IP分组或MAC帧。在IP
分组或MAC帧中，包含有发送方无线装置的MAC地址。帧分离部 件4预先抽出设置在数据字段53内的MAC地址并通知发送功率控制 部件6，发送功率控制部件6将从帧分离部件4通知的MAC地址用作 无线装置标识符。另外，无线装置标识符并不只限于MAC地址，只 要是能够识别无线装置，则也可以是唯一的ID等。
接着，说明发送时的无线装置的动作。如果产生发送事件，则向 帧合成部件8输入发送数据。另外，发送功率控制部件6选择向发送 目的地无线装置的发送速率，将选择出的传送速率通知帧合成部件8。 发送功率控制部件6将用于识别发送目的地无线装置的无线装置标识 符和选择出的传送速率作为检索关键字，检索最优发送功率表，选择 发送PLCP帧时的最优发送功率TXPow—min。发送功率控制部件6 将选择出的最优发送功率TXPow—min作为功率控制信息输出到RF 部件2，同时生成将天线特性和系统损耗等与最优发送功率 TXPow—min相加了的发送发射功率信息，输出到帧合成部件8。
帧合成部件8使用从发送功率控制部件6输入的发送发射功率信 息和传送速率、从上位装置输入的发送数据，作成PLCP帧。具体地 说，帧合成部件8向PLCP前置码字段50设置接收同步处理所使用的 信息，向速率部分511设置从发送功率控制部件6通知的传送速率， 向预约部分512设置表示包含发送功率信息字段的"l"，向长度部分 513设置发送数据的字节数，向校验部分514设置根据在速率部分511、
预约部分512、长度部分513中设置的信息作成的错误检测用的符号， 向尾部分515设置表示PLCP头字段51的最后的值，向TX功率部分 521设置从发送功率控制部件6通知的发送发射功率信息，向持续时 间部分522设置发送期间信息，设置根据在TX功率部分521和持续 时间部分512中设置的信息生成的错误检测用的符号，向尾部分524 设置表示发送功率信息字段52的最后的值，向数据字段53设置接收 数据。帧合成部件8将作成的PLCP帧输出到调制部件7。
调制部件7将从帧合成部件8输入的PLCP帧调制为基带的电信 号，输出到RF部件2。 RF部件2对从调制部件7输入的基带的电信
号进行频率变换而变换为具有从发送功率控制部件6指示的最优发送 功率TXPow_min的信号，进而通过天线1变换为电磁波信号，进行 发送。
接着，使用图5，说明将图l所示的无线装置适用于图4所示的 AP (Access Point) 10和STA (Station) 11~13， AP10和STA11进 行相对通信的情况下的功率控制。
首先，产生从AP10向STA11的发送事件(步骤Sl) 。 AP10的 发送功率控制部件6具有初始值的发送功率，而向RF部件2通知功 率控制信息，同时根据初始值的发送功率生成发送发射功率信息，通 知帧合成部件8 (步骤S2 ) 。 AP10的帧合成部件8将通知的发送发射 功率信息(该情况下为初始值)设置到TX功率521中，作成PLCP 帧，经由调制部件7将作成的PLCP帧输出到RF部件2。 AP10的 RF部件2以与从发送功率控制部件6指示的功率控制信息(在该情况 下为初始值)对应的发送功率，向STA11发送PLCP帧(无线传送)。
STA11的RF部件2将经由天线1接收到的包含PLCP帧的电信 号变换为基带信号，输出到解调部件3，同时将计算接收功率值RXPow 所需要的第一接收功率信息输出到传输衰减计算部件5。 STA11的解 调部件3对基带信号实施解调处理，生成接收PLCP帧，并输出到帧 分离部件4。 STA11的解调部件3将通过解调处理得到的计算接收功 率值所需要的第二接收功率信息输出到传输衰减计算部件5。
STA11的帧分离部件4将设置在接收PLCP帧内的TX功率部分 521中的发送发射功率信息TXPow输出到传输衰减计算部件5。另外， 在PLCP头的预约部分中没有设置"l"的情况下，即，在PLCP帧中 不包含发送功率信息字段52而没有从AP10通知发送发射功率信息的 情况下，帧分离部件4向传输衰减计算部件5报告该信息。
STA11的传输衰减计算部件5使用从RF部件2输入的第一接收 功率信息、从解调部件3输入的第二接收功率信息，计算接收功率值 RXPow。 STA11的传输衰减计算部件5依照上述式(1)求出计算出 的接收功率值RXPow与从帧分离部件4输入的发送发射功率信息
TXPow的差，计算出AP10与该STA11之间的传输衰减量TrATT。 传输衰减计算部件5向发送功率控制部件6通知计算出的传输衰减量 TrATT (步骤S3 )。传输衰减计算部件5在接收到没有从AP10通知 发送发射功率信息的报告的情况下，不进行上述计算，向发送功率控 制部件6报告该情况。
STA11的发送功率控制部件6使用由传输衰减计算部件5取得的 AP10与该STA11之间的传输衰减量TrATT、对每个传送速率预先决 定的最小必需接收功率RXPow—min，依照上述式(2)计算出各传送 速率下的最优化了的最优发送功率TXPow一min，将计算出的最优发送 功率TXPow一min与AP10的无线装置标识符和各传送速率对应地登 记在最优发送功率表中(步骤S4)。另外，在发送功率控制部件6中， 在从传输衰减计算部件5接收到没有从AP10通知发送发射功率信息 的报告的情况下，对发送方无线装置是不进行本实施例1的发送功率 控制的无线装置的情况进行登记，进行使用了通常帧的现有的通信。
接着，假设产生了从STAll到AP10的发送事件(步骤S5 )。STA11 的发送功率控制部件6选择向AP10的传送速率，并通知帧合成部件8。 发送功率控制部件6将AP10的无线装置标识符、选择出的传送速率 作为检索关键字，检索最优发送功率表，选择发送PLCP帧时的最优 发送功率TXPow—min。发送功率控制部件6将选择出的最优发送功率 TXPow_min作为功率控制信息通知RF部件2，同时才艮据上述选择出 的最优发送功率TXPow—min生成发送发射功率信息，并通知帧合成 部件8 (步骤S6)。
STA11的帧合成部件8将所通知的发送发射功率信息设置到发送 功率信息字段52的TX功率部分521中，作成发送PLCP帧，经由调 制部件7将作成的PLCP帧输出到STA11的RF部件2。 STA11的 RF部件2以与从发送功率控制部件6通知的功率控制信息对应的发送 功率，向AP10发送(无线传送)PLCP帧。
AP10的RF部件2将经由天线1接收到的包含PLCP帧的电信号 变换为基带信号并输出到解调部件3，同时将计算接收功率值RXPow
所需要的第一接收功率信息输出到传输衰减计算部件5。 AP10的解调 部件3对基带信号实施解调处理，生成接收PLCP帧并输出到帧分离 部件4。
AP10的帧分离部件4将设置在接收PLCP帧内的TX功率部分 521中的发送发射功率信息TXPow输出到传输衰减计算部件5。另外， 在PLCP头的预约部分中没有设置"l"的情况下，即，在PLCP帧中 不包含发送功率信息字段52而没有从STAll通知发送发射功率信息 的情况下，帧分离部件4向传输衰减计算部件5报告该情况。
在AP10的传输衰减计算部件5中，使用从RF部件2输入的第一 接收功率信息、从解调部件3输入的笫二接收功率信息，计算出接收 功率值RXPow。 AP10的传输衰减计算部件5依照上述式(1)求出所 计算出的接收功率值RXPow与从帧分离部件4输入的发送发射功率 信息TXPow的差，计算出AP10与该STA11之间的传输衰减量 TrATT。传输衰减计算部件5将计算出的传输衰减量TrATT通知发 送功率控制部件6(步骤S7)。另外，传输衰减计算部件5在从STA11 接收到没有通知发送发射功率信息的报告的情况下，不进行上述计算， 而向发送功率控制部件6通知该情况。
AP10的发送功率控制部件6使用由传输衰减计算部件5取得的 AP10与该STA11之间的传输衰减量TrATT、对每个传送速率预定的 最小必需接收功率RXPow—min，依照上述式(2)计算出各传送速率 下的最优化了的最优发送功率TXPow_min ，将计算出的最优发送功率 TXPow_min与STAll的无线装置标识符和各传送速率对应地登记在 最优发送功率表中(步骤S8)。
AP10的发送功率控制部件6在与STAll进行相对通信以前从 STA12、 13接收到包含发送功率信息字段的PLCP帧的情况下，将与 STA12、 13对应的每个传送速率的最优发送功率TXPow一min登记到 最优发送功率表中。发送功率控制部件6对依照上述式(2)计算出的 与STA11对应的最优发送功率TXPow_min、与STA12、 13对应的最 低传送速率的最优发送功率进行比较，通过变更与STA11对应的最优
发送功率TXPow_min，来判断是否有伪产生的隐藏终端。在判断出有 伪隐藏终端(STA12和/或STA13的最低传送速率的最优发送功率 TXPow_min比与STAll对应的最优发送功率TXPow_min小)的情 况下，发送功率控制部件6使用一般的发送请求/接收准备完成 (RTS/CTS: Request To Send/Clear To Send ),执行隐藏终端避免 控制处理(步骤S9)。另外，这时的RTS的使用并不由现有的RTS 阈值决定。另外，对于RTS/CTS等的控制帧，需要尽可能在全部的 无线装置中进行传送，因此不受最优发送功率值的限制地进行发送。 另外，在发送功率控制部件6中，在从传输衰减计算部件5接收到在 PLCP帧中不包含发送发射功率信息部分的报告的情况下，对方装置 作为不进行实施例1的发送功率控制的无线装置进行登记，而进行使 用了通常帧的现有的通信。在AP10和STAll之间执行这样的通信。
这样，在实施例1中，通过由无线网络系统内的各无线装置独立 地接收包含发送功率信息字段的PLCP帧，来计算出发送接收装置间 的传输衰减量，对每个传送速率计算出最优发送功率，在发送时，使 用最优发送功率发送PLCP帧，因此能够抑制无线装置的消耗功率， 防止干扰。
另外，在实施例1中，对于接收到不包含发送功率信息字段的 PLCP帧的无线装置，作为不进行发送功率控制的无线装置进行登记， 因此在系统内包含现有的无线装置的情况下，也能够进行通信。
另外，在实施例1中，对发送时选择出的最优发送功率和与发送 目的地无线装置不同的无线装置的最低传送速率的最优发送功率进行 比较，在是比从与发送目的地无线装置不同的无线装置的最低传送速 率的最优发送功率中选择出的最优发送功率还小的值的情况下，适用 RTS/CTS，因此能够避免因发送功率控制造成的伪隐藏终端。
另外，在实施例l中，以最低传送速率发送PLCP头字段51和发 送功率信息字段52，因此从不能保证通信质量的被干扰无线装置也能 够确实地接收发送发射功率信息，计算出最优发送功率。
另外，在实施例1中，说明了 AP与STA的相对通信，但本发明
并不特别限定无线装置的种类，也可以是AP与AP、 STA与STA之 间的通信。
另夕卜，在实施例1中，以无线LAN系统为例子进行了说明，但并 不特别限定于无线LAN系统，访问方式可以是TDMA，也可以是轮 询(polling)控制。
进而，对于最优发送功率，可以进行循环通信而通过平均值等的 统计处理来决定，也可以通过向其他无线装置传送来实施最优发送功 率值的共享。
另外，在与同一无线装置进行通信的情况下，也可以只在通信开 始时一次性计算传输衰减量，而省略其后的传输衰减量的计算。 实施例2
接着，使用图6和图7，说明本发明的实施例2。图6表示实施例 2的无线LAN系统的结构。在图6中，无线装置20~23具有图1所 示的内部结构。无线装置20~23中的无线装置20、 22是AP，无线装 置21、 23是STA。第一基本服务组(以下称为BSS (1) )24包含 AP20和STA21而构成。第二基本服务组(以下称为BSS (2) ) 25 包含AP22和STA23而构成。在同一 BSS之间(AP20与STA21、AP22 与STA23)的通信中，依照与实施例1 一样的步骤，进行发送功率的 最优化，因此省略该部分的说明。
在不同的BSS之间，即STA21与AP22之间，由于相互的距离处 于电磁波能够到达的范围内，所以产生无意义的电波千扰。依照图7， 说明用于避免这样的在不同的BSS之间产生的干扰的步骤。
图7表示属于BSS (1) 24的STA21与属于BSS ( 2 ) 25的AP22 的干扰避免步骤。首先，假设在BSS (2)的AP22中，针对BSS(2) 的STA23产生通信事件(步骤Sll)。接收该通信事件，AP22的发 送功率控制部件6与实施例1 一样，以初始值的发送功率或对STA23 最优化了的发送功率，将作为发送发射功率信息内置了初始值(或针 对STA23最优化了 )的发送功率值的PLCP帧发送到STA23 (步骤 S12)。在接收到不同的BSS的PLCP帧或只能对PLCP头字段51以及 发送功率信息字段52进行解调的PLCP帧的BSS (1) 24的STA21 中，在传输衰减计算部件5中，依照上述式(1)计算出发送来该PLCP 帧的AP (在该情况下为AP22)与STA21的传输衰减量TrATT (步 骤S13)。在STA21的传输衰减计算部件5中，将计算出的传输衰减 量TrATT通知STA21的发送功率控制部件6。
BSS (1) 24的STA21的发送功率控制部件6使用所通知的传输 衰减量TrATT，计算出不对AP22产生干扰(不超过CSMA方式的栽 波检测阈值)的最大发送功率值(步骤S14)。
接着，假设产生了从同一BSS的STA21向AP20的通信事件(步 骤S15)。在STA21的发送功率控制部件6中，在步骤S14中计算出 的最大发送功率值，即不对属于不同的BSS的AP22产生干扰的最大 发送功率值的范围内，选择最优发送功率，并通知RF部件2 (步骤 S16)。这时，在现在的传送速率下超过了最大发送功率值的情况下， 进行控制而降低发送速率，使得满足最大发送功率值。即，对最大发 送功率值、登记在最优发送功率表中的与AP20对应的每个传送速率 的最优发送功率TXPow_min进行比较，选择最大发送功率值以下的 最优发送功率TXPow_min的传送速率。另外，在通过使该传送速率 降低的控制无法满足最大发送功率值的情况下，实施减少STA21的通 信机会的控制(具体地说，增加CW ( Contention Window:发送待机 时间)数)。另外，在基于RTS/CTS发送控制帧时，根据其重要性， 不进行最大发送功率值的限制。
STA11的发送功率控制部件6与实施例1 一样，使用选择出的最 优发送功率计算出发送发射功率信息，以上述选择出的最优发送功率， 将包含计算出的发送发射功率信息的PLCP帧发送(无线传送)到 AP20。
这样，在实施例2中，在接收等待中接收到本装置不是对象的作 为干扰帧的PLCP帧的情况下，使用包含在接收到的PLCP帧中的发 送发射功率信息，计算出传输衰减量，各无线装置自主地计算出用于
避免本装置对干扰帧的发送方无线装置的干扰的最大发送功率值，在 发送时选择计算出的最大发送功率值以下的最优发送功率，因此能够 抑制对干扰帧发送方的千扰。由此，在设置在家庭或办公室中而由用
户随意设置了 AP和STA的情况下，也能够避免因通信量的提高和来 自其他BSS的干扰造成的无法连接状态，在不需要准入的无线装置密 集的情况下，也能够确保通信路径，其结果是不设置控制无线装置也 能够提高频率利用效率。
另外，在接收到不以本装置为对象的干扰帧时，在其干扰频度(干 扰次数)低的情况下，也可以看作是通信量小的无线装置，而从进行 干扰避免的无线装置的对象(规定本装置的最大发送功率值的对象) 中除外。
另外，在一定期间中没有接收到不以本装置为对象的干扰帧的情 况下，也可以看作是通信量小的通信站，而从进行干扰避免的无线装 置的对象中除外。
另外，在实施例2中，以无线LAN系统为例子进行了说明，但并 不只限于无线LAN系统，访问方式可以是TDMA也可以是轮询控制。
另外，例如也可以通过在发送帧中设置表示无线装置自身的优先 度的字段，来在无线装置之间设置优先顺序，设置优先避免干扰的无 线装置。
另外，适用实施例2的方法的无线装置并不只限于AP和STA， 也可以适用于其他任意的无线装置。另外，如果由于对每个队列 (Queue)设置优先度来满足QoS控制，而帧的到达性变得重要，则 也可以允许暂时超过最大发送功率值。
实施例3
接着，使用图8~图10，说明本发明的实施例3。图8表示实施 例3的无线LAN系统的结构。在图8中，无线装置30~34具有图1 所示的内部结构。无线装置30~34中的无线装置30、 33是AP，无线 装置31、 32、 34是STA. BSS (1) 35包含AP30和STA31和STA32 而构成。BSS (2) 36包含AP33和STA34而构成。与实施例2—样， 在STA31与AP33之间、在不同的BSS之间产生干扰。在实施例3中， 避免STA31对AP33产生干扰的步骤与实施例2—样，因此省略其说 明。
使用图9说明STA31中的干扰控制以后的通信步骤。首先，在 STA31中，为了与AP30进行通信，以最大发送功率值或控制帧发送 功率的设置值，不限制发送功率地，广播(broadcast)发送进行发送 请求的TRQ ( Transmission r叫uest)这样的控制帧(参考图10 )(步 骤S21)。另外，TRQ帧并不是如RTS阈值那样根据帧长度来决定其 适用，而是在参考传输衰减量，能够通过自己的发送功率控制来判断 产生了暂时的隐藏终端的情况下使用。
TRQ帧如图10所示那样，具有PLCP前置码字段60、 PLCP头 字段61、发送功率信息字段62、数据字段63。前置码字段60、 PLCP 头字段61、发送功率信息字段62与前面的图2所示的PLCP帧的 PLCP前置码字段50、 PLCP头字段51、发送功率信息字段52—样， 因此在此省略其说明。
数据字段63具有16比特的帧控制(TRQ)部分631、 16比特的 持续时间部分632、 48比特的接收机地址部分633、 48比特的发送机 地址部分634、 32比特的FCS部分635、 6比特的尾部分636、混码 (padding)比特部分637，在帧控制部分631中设置有表示是TRQ 帧的信息，在持续时间部分632中设置有发送期间信息，在接收机地 址部分633中设置有附加在接收机中的MAC地址，在发送机地址部 分634中设置有附加在发送机中的MAC地址，在FCS部分635中设 置有纠错用的符号，在尾部分636中设置有表示数据字段63内的有效 信息的最后的值，在混码比特部分637中设置有用于调整数据字段63 的长度的值。
接收到TRQ帧的STA32在从接收到TRQ后经过了规定的SIFS (Short InterFrame Space)后，使用设置在从STA31接收到的TRQ 帧的持续时间部分632中的发送期间信息，只在到STA31接收完成为 止的期间中，设置NAV (发送停止期间Network Allocation Vector )
(步骤S22)。另一方面，STA31在TRQ帧发送后，在经过了 SIFS 期间后，以由STA31的发送功率控制部件6指示的被限制了的发送功 率，即以通过实施例2的方法求出的被限制了的发送功率，向AP30 发送数据帧(步骤S23)。在AP30中，在接收完该数据帧后经过了 SIFS期间后，向STA31回信ACK (步骤S24)。
这样，在本实施例3中，通过干扰避免控制而被限制了发送功率 的STA31与是否能够取得STA32的通信状态无关地，在从STA32向 STA31新产生了隐藏终端，而无法从STA32对STA31进行载波检测 的状况下，通过以最大功率或控制帧发送功率的设置值来发送TRQ帧 这样的控制帧，从而能够以少的负荷而部分地避免成为隐藏终端的问 题。即，与发送RTS的情况相比，能够抑制负荷而提高通信量。
另外，在实施例3中，以无线LAN系统为例子进行了说明，但并 不限定于无线LAN系统，本发明的无线装置的种类也可以不是AP和 STA，而是其他的任意的无线装置。
另外，在实施例3中，在TRQ帧与数据帧之间夹着SIFS而进行 通信，但也可以在TRQ帧与数据帧之间不夹着SIFS，而发送图11所 示那样的TRQ部分与数据部分连续的帧。
实施例4
接着，使用图12和图13说明本发明的实施例4。图10表示实施 例4的无线LAN系统的结构。作为无线装置的AP40~43具有图1所 示的内部结构，各AP40 43分别包含在不同的BSS中。其中，假设 AP40是新设置的无线装置。在实施例4中，避免AP40对AP41 ~ 43 产生干扰的步骤与实施例2—样，因此省略其说明。
使用图13说明AP40中的干扰控制步骤以后的通信步骤。在步骤 S31中，AP40用信道CH1接收来自AP41的PLCP帧，在AP40中产 生干扰。
AP40的传输衰减计算部件5依照上述式(1 )，计算发送来该PLCP 帧的AP (在该情况下为AP41)与AP40的传输衰减量TrATT。在 AP40的传输衰减计算部件5中，将计算出的传输衰减量TrATT输出
到AP40的发送功率控制部件6 (步骤S32 )。
AP40的发送功率控制部件6计算出不对AP41产生干扰的最大发 送功率值(步骤S33)。
同样，在步骤S34 S36中，以AP42为对象，用信道CH2接收 来自AP42的PLCP帧，与上述一样，计算出不对AP42产生干扰的 最大发送功率值。同样，在步骤S37 步骤S39中，以AP43为对象， 将信道替换为CH3，计算出不对AP43产生干扰的最大发送功率值。
在经过了一定时间后，在步骤S40中，发送功率控制部件6进行 各信道CH1 CH3的最大发送功率值的比较，选择最大发送功率值最 大的信道。然后，AP40的发送功率控制部件6使用控制信道通知AP40 的调制部件7。
这样，在实施例4中，以最大发送功率值为评价值，新设置的无 线装置自主地选择所使用的信道，因此能够高效地灵活利用频率资源。
另外，在实施例4中，以无线LAN系统为例子进行了说明，但并 不限定于无线LAN系统，访问方式可以是TDMA，也可以是轮询控 制。
另外，在实施例4中，以AP为例子进行了说明，但并不限定通 信装置的种类。
如上所述，本发明的无线装置和基于发送功率控制的干扰避免方 法对数字无线通信系统有用，特别适合于作为IP分組无线通信的无线 LAN系统。
权利要求
1.一种无线装置，适用于进行基于CSMA方式的访问控制的无线通信系统中，该无线装置的特征在于包括根据接收功率和包含在接收帧中的发送发射功率信息，计算出从上述接收帧的发送方无线装置到本装置的传输衰减量的传输衰减计算部件；根据由上述传输衰减计算部件计算出的传输衰减量和对每个传送速率决定的最小必需接收功率，计算出各传送速率下的最优发送功率，将计算出的最优发送功率与用于识别上述发送方无线装置的无线装置标识符和各传送速率对应起来登记到最优发送功率表中，在发送时，根据上述最优发送功率表和发送目的地无线装置的无线标识符和传送速率，选择向发送目的地无线装置进行发送的最优发送功率，以上述选择出的最优发送功率，对作为发送发射功率信息而包含选择出的最优发送功率的发送帧进行发送，即进行发送功率控制，同时在登记在上述最优发送功率表中的与发送目的地不同的无线装置的最低传送速率的最优发送功率中，检测是否有比上述选择出的最优发送功率小的值的发送功率控制部件，其中在由上述发送功率控制部件检测出登记在上述最优发送功率表中的与发送目的地不同的无线装置的最低传送速率的最优发送功率中有比上述选择出的最优发送功率小的值的情况下，执行规定的隐藏终端避免控制处理。
2. 根据权利要求l所述的无线装置，其特征在于 上述规定的隐藏终端避免控制处理是基于发送请求帧和接收准备完成帧的处理。
3. 根据权利要求l所述的无线装置，其特征在于 上述规定的隐藏终端避免控制处理是通过广播来发送TRQ帧的处理，或在接收到TRQ帧后经过了规定的期间后，使用设置在上述 TRQ帧中的发送期间信息，设置发送停止期间的处理。
4. 根据权利要求l所述的无线装置，其特征在于 上迷发送功率控制部件只在发送包含用户数据的数据帧的情况下，进行上述发送功率控制，在发送上述规定的隐藏终端避免控制处 理的控制帧的情况下，选择比上述数据帧的发送功率大的发送功率。
5. 根据权利要求l所述的无线装置，其特征在于 上述发送功率控制部件在从属于不同的无线网络系统的无线装置接收到PLCP帧的情况下，计算出不对接收到的PLCP帧的发送方无 线装置产生干扰的最大发送功率值，在发送时，在根据上述最优发送 功率表和针对发送目的地无线装置根据无线标识符和传送速率选择出 的向发送目的地无线装置进行发送的最优发送功率超过了上述最大发 送功率值的情况下，选择最优发送功率小于等于上述最大发送功率值 的传送速率的最优发送功率。
6. 根据权利要求1所述的无线装置，其特征在于在来自上述发送方无线装置的接收帧是包含上述发送发射功率信 息的帧的情况下，使用上述发送发射功率信息进行发送功率控制，同 时发送包含上述发送发射功率信息的帧，在来自上述发送方无线装置 的接收帧中不包含上述发送发射功率信息的情况下，基于通常的帧进 行通信。
7. 根据权利要求l所述的无线装置，其特征在于 上迷发送功率控制部件预先将从上述发送方无线装置接收到接收帧的信道登记在上述最优发送功率表中，在发送时，选择最优发送功 率最大的信道。
8. —种基于发送功率控制的干扰避免方法，适用于基于CSMA 方式进行访问控制的无线通信系统中，该方法的特征在于包括根据接收功率和包含在接收帧中的发送发射功率信息，计算出从 上述接收帧的发送方无线装置到本装置的传输衰减量的传输衰减计算 步骤；根据由上述传输衰减计算部件计算出的传输衰减量和对每个传送 速率决定的最小必需功率，计算出各传送速率下的最优发送功率，将 计算出的最优发送功率与用于识别上述发送方无线装置的无线装置标 识符和各传送速率对应起来登记到最优发送功率表中，在发送时，根据上述最优发送功率表和发送目的地无线装置的无线标识符和传送速 率，选择向发送目的地无线装置进行发送的最优发送功率，以上述选 择出的最优发送功率，对作为发送发射功率信息而包含选择出的最优 发送功率的发送帧进行发送，即进行发送功率控制，同时在登记在上 述最优发送功率表中的与发送目的地不同的无线装置的最低传送速率 的最优发送功率中，检测是否有比上述选择出的最优发送功率小的值的发送功率控制步骤；在通过上述发送功率控制部件检测出登记在上述最优发送功率表 中的与发送目的地不同的无线装置的最低传送速率的最优发送功率中 有比上述选择出的最优发送功率小的值的情况下，执行规定的隐藏终 端避免控制的隐藏终端避免控制步骤。
全文摘要
本发明的无线装置在接收时，由传输衰减计算部件(5)根据接收功率和包含在接收PLCP帧中的发送发射功率信息，计算出从发送方无线装置到本装置的传输衰减量，发送功率控制部件(6)根据传输衰减量和最小必需接收功率，计算出各传送速率下的最优发送功率，将最优发送功率与用于识别上述发送方无线装置的无线装置标识符和各传送速率对应起来登记到最优发送功率表中。在发送时，发送功率控制部件(6)根据最优发送功率表和发送目的地无线装置的无线标识符和传送速率，选择向发送目的地无线装置进行发送的最优发送功率，以选择出的最优发送功率，对作为发送发射功率信息而包含选择出的最优发送功率的发送PLCP帧进行发送，即进行发送功率控制，同时在登记在最优发送功率表中的与发送目的地不同的无线装置的最低传送速率的最优发送功率中，检测是否有比选择出的最优发送功率小的值。
文档编号H04B7/26GK101116265SQ20058004790
公开日2008年1月30日 申请日期2005年2月9日 优先权日2005年2月9日
发明者永井幸政, 须贺宽祥 申请人:三菱电机株式会社