(57)【要約】【課題】ＣＳＭＡ／ＣＡシステムにおいて上りリンクの空間多重伝送を行うためのオーバーヘッドを小さくする。【解決手段】本発明の無線基地局は、上りリンク期間の開始を示す上りリンク期間開始パケットを無線端末局に送信する手段と、無線端末局から予め個別に割り当てた専用リソースを介して送信される送信要求パケットを受信する手段と、受信された送信要求パケットに基づき、前記送信要求パケットを送信した無線端末局を特定する手段と、特定した無線端末局にパイロット信号の送信を異なる時間スロットを指定して指示したパイロット送信指示パケットを送信する手段と、特定した無線端末局からパイロット信号を受信する手段と、受信したパイロット信号に基づいて、上りリンクの送信許可を与える許可端末を選択する手段と、許可端末に前記上りリンクの送信許可を示した許可端末報知パケットを送信する手段と、を備える。【選択図】図８
2010130625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末局からのデータを同一時間かつ同一周波数で同時に受信する無線基地局であって、
上りリンク期間の開始を示す上りリンク期間開始パケットを前記無線端末局に送信する第１送信手段と、
前記無線端末局から、予め個別に割り当てられた専用リソースを介して送信要求を行う送信要求パケットを受信する第１受信手段と、
受信された前記送信要求パケットに基づき、前記送信要求パケットを送信した無線端末局を特定する特定手段と、
前記特定した無線端末局へパイロット信号の送信を異なる時間スロットを指定して指示したパイロット送信指示パケットを送信する第２送信手段と、
前記特定した無線端末局からパイロット信号を受信する第２受信手段と、
受信したパイロット信号に基づいて、上りリンクの送信許可を与える許可端末を選択する選択手段と、
前記許可端末に前記上りリンクの送信許可を示した許可端末報知パケットを送信する第３送信手段と、
を備えた無線基地局。
【請求項２】
前記上りリンク期間の開始を要求する開始要求パケットを前記無線端末局から受信する第３受信手段をさらに備え、
前記第１送信手段は、前記開始要求パケットを受信したとき前記上りリンク期間開始パケットを送信し、
前記選択手段は、前記開始要求パケットを送信した無線端末局を少なくとも前記許可端末として選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項３】
前記無線端末局に異なる端末特定サブキャリアを割り当てるサブキャリア割り当て手段と
前記無線端末局に割り当てた端末特定サブキャリアを前記サブキャリアとして通知する通知手段と、をさらに備え、
前記特定手段は、前記送信要求パケットの端末特定フィールドを形成する各サブキャリアを閾値判定することにより前記送信要求パケットを送信した無線端末局を特定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線基地局。
【請求項４】
それぞれ異なるサブキャリアが対応する複数のビットを含むビットマップの個別のビットを端末特定ビットとして前記無線端末局に割り当てる識別子割り当て手段をさらに備え、
前記通知手段は、前記無線端末局に、割り当てた端末特定ビットと、前記端末特定ビットに対応する端末特定サブキャリアとをそれぞれ通知し、
前記第２送信手段は、前記特定した無線端末局の端末特定ビットを立てたビットマップを含む前記パイロット送信指示パケットを送信し、前記ビットマップにおいて立てられた端末特定ビットの順番は、前記特定された無線端末局がそれぞれパイロット信号を送信する順序を示し、これにより前記特定された無線端末局に異なる時間スロットを指定する
ことを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
【請求項５】
前記送信要求パケットにおける前記端末特定フィールドは、１つのビットマップに対応する複数のＯＦＤＭシンボルから形成された
ことを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
【請求項６】
前記送信要求パケットは複数の前記端末特定フィールドを含み、
前記サブキャリア割り当て手段は、前記無線端末局に、前記端末特定フィールド毎に異なる端末特定サブキャリアをそれぞれ割り当てる
ことを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
【請求項７】
前記サブキャリア割り当て手段は、前記無線端末局に、前記端末特定フィールドを形成する各サブキャリアにおける複数の前記端末特定サブキャリアを割り当てる
ことを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
【請求項８】
前記サブキャリア割り当て手段は、前記無線基地局に前記端末特定サブキャリアを割り当てるに際し、既に割り当てたサブキャリアから周波数が最も離れたサブキャリアを順番に割り当てる
ことを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
【請求項９】
前記通知手段は、定期的に送信するビーコン信号を介して通知を行う
ことを特徴とする請求項４ないし８のいずれか一項に記載の無線基地局。
【請求項１０】
前記特定した無線端末局から受信したパイロット信号に基づいて前記特定した無線端末局のチャネル情報を計算するチャネル情報計算手段をさらに備え、
前記チャネル情報を保持するチャネル情報保持手段と、
前記チャネル情報が取得されてからの経過時間を測定するチャネル情報経過タイマーと、をさらに備え、
前記選択手段は、前記チャネル情報に基づいて前記許可端末を選択し、
前記第２送信手段は、前記チャネル情報が取得されてからの経過時間がしきい値時間以下の無線端末局の指定を省略し、前記しきい値時間より大きい無線端末局のみを指定した前記パイロット送信指示パケットを送信する
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の無線基地局。
【請求項１１】
複数の前記特定した無線端末局から受信したパイロット信号に基づいて前記特定した無線端末局のチャネル情報をそれぞれ計算するチャネル情報計算手段と、
前記複数の特定した無線端末局から受信したパイロット信号に基づいて信号対雑音比（ＳＮＲ）をそれぞれ測定するＳＮＲ測定手段と、
前記特定した無線端末局の組み合わせを生成し、各前記組み合わせのそれぞれに対して前記チャネル情報と前記ＳＮＲとからチャネル容量をそれぞれ計算するチャネル容量計算手段と、
前記選択手段は、最大のチャネル容量をもつ前記組み合わせを前記許可端末として選択する
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の無線基地局。
【請求項１２】
前記特定された無線端末局のうち少なくとも前記許可端末から受信されたパイロット信号の受信電力を測定する電力測定手段と、
前記許可端末からの受信電力が所定の範囲内に収まるように前記許可端末に対する送信電力の増減値を決定する送信電力制御手段と、をさらに備え、
前記第３送信手段は、前記許可端末に対して決定された増減値を前記許可端末報知パケットに含める
ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の無線基地局。
【請求項１３】
前記第２受信手段は、前記特定した無線端末局から前記パイロット信号とともに、前記上りリンクで送信するデータの遅延許容時間の信号を受信し、
前記選択手段は、少なくとも最小の遅延許容時間または閾値以下の遅延許容時間を通知した無線端末局を含むように、前記許可端末を選択する
ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の無線基地局。
【請求項１４】
前記許可端末から受信したパイロット信号に基づいて前記許可端末の送信モードを決定する送信モード決定手段と、
前記許可端末の許可データサイズを決定する許可データサイズ決定手段とをさらに備え、
前記第２受信手段は、前記パイロット信号とともに、前記上りリンクで送信するデータのデータサイズを示す信号を受信し、
前記許可データサイズ決定手段は、前記許可端末について前記送信モードと前記データサイズとからパケット時間長を計算し、各パケット時間長が所定の範囲に収まるように前記許可端末の前記許可データサイズを決定し、
前記第３送信手段は、前記許可端末に対して決定された送信モードと許可データサイズとを前記許可端末報知パケットに含める、
ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の無線基地局。
【請求項１５】
前記上りリンク期間開始パケットのパケット種別識別子フィールド、
前記パイロット送信指示パケットのパケット種別識別子フィールドと前記特定した無線端末局の識別データと前記特定した無線端末の時間スロットデータ、
前記許可端末報知パケットのパケット種別識別子フィールドと前記許可端末の識別データは、
既存の無線通信システムのパケットの末尾に付加された
ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の無線基地局。
【請求項１６】
他の無線端末局と同一時間かつ同一周波数で同時に無線基地局にデータ伝送を行う無線端末局であって、
前記無線基地局から上りリンク期間の開始を示す上りリンク期間開始パケットを受信する第４受信手段と、
前記上りリンク期間開始パケットを受信した後予め定められたタイミングで、予め割り当てられた専用リソースを介して送信要求を行う送信要求パケットを送信する第４送信手段と、
前記送信要求パケットを送信した後、前記無線基地局からパイロット信号の送信を時間スロットを指定して指示したパイロット送信指示パケットを受信する第５受信手段と、
前記パイロット送信指示パケットに指定された時間スロットによりパイロット信号を送信する第５送信手段と、
前記送信要求が許可されたことを通知する許可端末報知パケットを受信する第６受信手段と、
前記許可端末報知パケットが受信された後、所定のタイミングでデータを送信する第６送信手段と、
を備えた無線端末局。
【請求項１７】
前記上りリンク期間の開始を要求する開始要求パケットを前記無線基地局に送信する第７送信手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項１６に記載の無線端末局。
【請求項１８】
前記開始要求パケットのパケット種別識別子フィールド
前記送信要求パケットにおける前記送信要求は
既存の無線通信システムのパケットの末尾に付加される
ことを特徴とする請求項１６に記載の無線端末局。
【請求項１９】
前記無線基地局から前記専用リソースとして端末特定サブキャリアの割り当て通知を受ける第７受信手段をさらに備え、
前記第４送信手段は、前記送信要求パケットの端末特定フィールドを形成する各サブキャリアのうち前記端末特定サブキャリアに要求信号を割り当てる
ことを特徴とする請求項１６ないし１８のいずれか一項に記載の無線端末局。
【請求項２０】
前記第７受信手段は、前記無線基地局から複数のビットを含むビットマップの個々のビットのうちの１つについて端末特定ビットとして割り当て通知を受け、
前記第５送信手段は、前記無線基地局から送信される前記パイロット送信指示パケットは前記ビットマップを含み、前記ビットマップにおいて前記端末特定ビットが立っているときは前記パイロット信号を送信することを決定し、前記ビットマップにおいて立っている全ビットの中での前記端末特定ビットの相対位置に基づいて前記パイロット信号を送信する前記時間スロットを決定する
ことを特徴とする請求項１６ないし１９のいずれか一項に記載の無線端末局。
【請求項２１】
前記第５送信手段は、前記パイロット信号とともに、前記上りリンクで送信するデータの遅延許容時間の信号を送信する
ことを特徴とする請求項１６ないし２０のいずれか一項に記載の無線端末局。
【請求項２２】
前記第５送信手段は、前記パイロット信号とともに、前記上りリンクで送信するデータのデータサイズを示す信号を送信する
ことを特徴とする請求項１６ないし２１のいずれか一項に記載の無線端末局。
【請求項２３】
無線端末局からのデータを同一時間かつ同一周波数で同時に受信する無線基地局において実行する無線通信方法であって、
上りリンク期間の開始を示す上りリンク期間開始パケットを前記無線端末局に送信する第１送信ステップと、
前記無線端末局から、予め個別に割り当てた専用リソースを介して送信要求を行う送信要求パケットを受信する第１受信ステップと、
受信された送信要求パケットに基づき、前記送信要求パケットを送信した無線端末局を特定する特定ステップと、
前記特定した無線端末局にパイロット信号の送信を異なる時間スロットを指定して指示したパイロット送信指示パケットを送信する第２送信ステップと、
前記特定した無線端末局からパイロット信号を受信する第２受信ステップと、
受信したパイロット信号に基づいて、上りリンクの送信許可を与える許可端末を選択する選択ステップと、
前記許可端末に前記上りリンクの送信許可を示した許可端末報知パケットを送信する第３送信ステップと、
を備えた無線通信方法。
【請求項２４】
他の無線端末局と同一時間かつ同一周波数で同時に無線基地局にデータ伝送を行う無線端末局において実行する無線通信方法であって、
前記無線基地局から上りリンク期間の開始を示す上りリンク期間開始パケットを受信する第３受信ステップと、
前記上りリンク期間開始パケットを受信した後予め定められたタイミングで、予め割り当てられた専用リソースを介して送信要求を行う送信要求パケットを送信する第４送信ステップと、
前記送信要求パケットを送信した後、前記無線基地局からパイロット信号の送信を時間スロットを指定して指示したパイロット送信指示パケットを受信する第４受信ステップと、
前記パイロット送信指示パケットに指定された時間スロットによりパイロット信号を送信する第５送信ステップと、
前記送信要求が許可されたことを通知する許可端末報知パケットを受信する第５受信ステップと、
前記許可端末報知パケットが受信された後、所定のタイミングでデータを送信する第６送信ステップと、
を備えた無線通信方法。
【請求項２５】
無線基地局と無線端末局とを備え、前記無線端末局が同一時間かつ同一周波数において前記無線基地局にデータ伝送を行う無線通信システムであって、
前記無線基地局が、上りリンク期間の開始を示す上りリンク期間開始パケットを前記無線端末局に送信し、
前記無線基地局への送信データを有する無線端末局が、前記上りリンク期間開始パケットを受信した後予め定められたタイミングで、予め割り当てられた専用リソースを介して送信要求を行う送信要求パケットを送信し、
前記無線基地局が、前記送信要求パケットを送信した無線端末局に対し、パイロット信号の送信を異なる時間スロットを指定して指示したパイロット送信指示パケットを送信し、
前記パイロット送信指示パケットを受信した前記無線端末局が、前記パイロット送信指示パケットに指定された時間スロットによりパイロット信号を送信し、
前記無線基地局が、受信したパイロット信号に基づいて、上りリンクの送信許可を与える許可端末を選択し、前記許可端末に前記上りリンクの送信許可を示した許可端末報知パケットを送信し、
前記許可端末が、前記許可端末報知パケットを受信した後、所定のタイミングで同時にデータを送信する
ことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局に対して空間多重伝送を行う無線端末局、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上りリンクの空間多重伝送における端末局から基地局への送信要求送出方法が知られている。この方法では、端末局がＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダムバックオフにより送信要求パケットを基地局へ送信し、基地局はある一定期間内に受信した送信要求パケットの送信元端末局の中から、データの送信を許可する端末局の選択と報知を行い、また送信モードの選択と報知を行う。
【非特許文献１】H. Jin, B. C. Jung, H. Y. Hwang, and D. K. Sung “An uplink medium access protocol with SDMA support for multiple-antenna WLANs,” WCNC2008.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の技術は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダムバックオフに起因して、基地局が複数の端末局からの送信要求を受信するために長い時間待つ必要があり、上りリンクの空間多重伝送を行うためのオーバーヘッドが大きく、ネットワークのスループット特性が劣化するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、無線基地局への上りリンクの空間多重伝送を行うためのオーバーヘッドを小さくすることを可能とした無線基地局、無線端末局、無線通信システムおよび無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様としての無線基地局は、
無線端末局からのデータを同一時間かつ同一周波数で同時に受信する無線基地局であって、
上りリンク期間の開始を示す上りリンク期間開始パケットを前記無線端末局に送信する第１送信手段と、
前記無線端末局から、予め個別に割り当てられた専用リソースを介して送信要求を行う送信要求パケットを受信する第１受信手段と、
受信された前記送信要求パケットに基づき、前記送信要求パケットを送信した無線端末局を特定する特定手段と、
前記特定した無線端末局へパイロット信号の送信を異なる時間スロットを指定して指示したパイロット送信指示パケットを送信する第２送信手段と、
前記特定した無線端末局からパイロット信号を受信する第２受信手段と、
受信したパイロット信号に基づいて、上りリンクの送信許可を与える許可端末を選択する選択手段と、
前記許可端末に前記上りリンクの送信許可を示した許可端末報知パケットを送信する第３送信手段と、
を備える。
【０００６】
本発明の一態様としての無線端末局は、
前記無線基地局から上りリンク期間の開始を示す上りリンク期間開始パケットを受信する第４受信手段と、
前記上りリンク期間開始パケットを受信した後予め定められたタイミングで、予め割り当てられた専用リソースを介して送信要求を行う送信要求パケットを送信する第４送信手段と、
前記送信要求パケットを送信した後、前記無線基地局からパイロット信号の送信を時間スロットを指定して指示したパイロット送信指示パケットを受信する第５受信手段と、
前記パイロット送信指示パケットに指定された時間スロットによりパイロット信号を送信する第５送信手段と、
前記送信要求が許可されたことを通知する許可端末報知パケットを受信する第６受信手段と、
前記許可端末報知パケットが受信された後、所定のタイミングでデータを送信する第６送信手段と、
を備える。
【０００７】
本発明の一態様としての無線通信方法は、
無線端末局が同一時間かつ同一周波数で同時にデータ伝送を行う無線基地局において実行する無線通信方法であって、
上りリンク期間の開始を示す上りリンク期間開始パケットを前記無線端末局に送信する第１送信ステップと、
前記無線端末局から、予め個別に割り当てた専用リソースを介して送信要求を行う送信要求パケットを受信する第１受信ステップと、
受信された送信要求パケットに基づき、前記送信要求パケットを送信した無線端末局を特定する特定ステップと、
前記特定した無線端末局にパイロット信号の送信を異なる時間スロットを指定して指示したパイロット送信指示パケットを送信する第２送信ステップと、
前記特定した無線端末局からパイロット信号を受信する第２受信ステップと、
受信したパイロット信号に基づいて、上りリンクの送信許可を与える許可端末を選択する選択ステップと、
前記許可端末に前記上りリンクの送信許可を示した許可端末報知パケットを送信する第３送信ステップと、
を備える。
【０００８】
本発明の一態様としての無線通信方法は、
他の無線端末局と同一時間かつ同一周波数で同時に無線基地局にデータ伝送を行う無線端末局において実行する無線通信方法であって、
前記無線基地局から上りリンク期間の開始を示す上りリンク期間開始パケットを受信する第３受信ステップと、
前記上りリンク期間開始パケットを受信した後予め定められたタイミングで、予め割り当てられた専用リソースを介して送信要求を行う送信要求パケットを送信する第４送信ステップと、
前記送信要求パケットを送信した後、前記無線基地局からパイロット信号の送信を時間スロットを指定して指示したパイロット送信指示パケットを受信する第４受信ステップと、
前記パイロット送信指示パケットに指定された時間スロットによりパイロット信号を送信する第５送信ステップと、
前記送信要求が許可されたことを通知する許可端末報知パケットを受信する第５受信ステップと、
前記許可端末報知パケットが受信された後、所定のタイミングでデータを送信する第６送信ステップと、
を備える。
【０００９】
本発明の一態様としての無線通信システムは、
無線基地局と無線端末局とを備え、前記無線端末局が同一時間かつ同一周波数において前記無線基地局にデータ伝送を行う無線通信システムであって、
前記無線基地局が、上りリンク期間の開始を示す上りリンク期間開始パケットを前記無線端末局に送信し、
前記無線基地局への送信データを有する無線端末局が、前記上りリンク期間開始パケットを受信した後予め定められたタイミングで、予め割り当てられた専用リソースを介して送信要求を行う送信要求パケットを送信し、
前記無線基地局が、前記送信要求パケットを送信した無線端末局に対し、パイロット信号の送信を異なる時間スロットを指定して指示したパイロット送信指示パケットを送信し、
前記パイロット送信指示パケットを受信した前記無線端末局が、前記パイロット送信指示パケットに指定された時間スロットによりパイロット信号を送信し、
前記無線基地局が、受信したパイロット信号に基づいて、上りリンクの送信許可を与える許可端末を選択し、前記許可端末に前記上りリンクの送信許可を示した許可端末報知パケットを送信し、
前記許可端末が、前記許可端末報知パケットを受信した後、所定のタイミングで同時にデータを送信する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、無線基地局への上りリンクの空間多重伝送を行うためのオーバーヘッドを小さくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る無線基地局１と、無線端末局２〜８が無線通信を行う通信ネットワークの概略構成の一例を示すブロック図である。
【００１３】
図１では、無線端末局２と無線端末局６が空間多重伝送により無線基地局１へ同時にフレームをそれぞれ送信する様子を示している。このように、無線端末局は、無線基地局１からの指示にしたがい、無線基地局１宛てのデータを同一周波数かつ同一時間で送信する。
【００１４】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図である。図２の無線基地局１は、４つのアンテナ２１、各アンテナ２１に対応する４つの無線通信部２２、スイッチ２３、送信部２４、フレーム生成部２５、受信部２６、要求端末特定部２７、制御部２８、パイロット信号受信部２９、チャネル情報計算部３０、送信モード決定部３１、ＭＩＭＯ復調部３２、復調部３３、エラーチェック部３４を備える。以下、各要素の動作について、図３を用いて説明する。
【００１５】
図３は、図２の無線基地局１が行う、上りリンク空間多重伝送処理の一例を示すフローチャートである。
【００１６】
制御部２８はフレーム生成部２５を制御し、フレーム生成部２５は、上りリンク期間の開始を示す上りリンク開始期間パケット（無線端末局からの上りリンク送信の要求を受け付けることを報知するパケット）を生成し、送信部２４、スイッチ２３、４つの無線通信部２２、４つのアンテナ２１を介して、１つ以上の無線端末局に送信する（ステップＳ３１）。
【００１７】
制御部２８は予め決められた時間内に無線端末局から４つのアンテナ２１、４つの無線通信部２２、スイッチ２３、受信部２６を介して送信要求パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ３２）。各無線端末局にはあらかじめ送信要求パケットを送信するための専用リソースが個別に割り当てられており、送信要求を行う無線端末局からはそれぞれ専用リソースに要求信号を割り当てた送信要求パケットが送信される。専用リソースとしては周波数リソース（たとえば特定のサブキャリア）、時間リソース（たとえば特定の時間スロット）、空間リソース（たとえば特定の拡散符号）がある。無線基地局はたとえば定期的に送信するビーコン信号を介して各無線端末局に専用リソースを割り当てる。以降の説明では特定のサブキャリア（端末特定サブキャリア）に信号を割り当てた送信要求パケットを送信する例を示すが、このように本発明はこれに限定されるものではない。専用リソースを介して各無線端末局が送信要求を行うことで、ＣＳＭＡ／ＣＡのシステムに基づくランダムバックオフによるオーバーヘッドをなくして、空間多重伝送を行うまでの時間を短縮することができる。
【００１８】
送信要求パケットを受信しなければ処理を終了し、送信要求パケットを受信すれば要求端末特定部２７は送信要求パケットを送信した無線端末局を特定する（ステップＳ３３）。
【００１９】
要求端末特定部２７により特定した無線端末局に関する情報が制御部２８に入力され、制御部２８は送信許可を与える候補となる候補端末の選択を行う（ステップＳ３４）。たとえば候補端末の選択では、送信要求パケットを送信したすべての無線端末局を候補端末として選択してもよいし、あらかじめ定めた最大台数までの無線端末局をランダムに選択してもよいし、あらかじめ定めた優先順位の高いものから最大台数まで選択してもよい。
【００２０】
制御部２８はフレーム生成部２５を制御し、フレーム生成部２５は、候補端末にパイロット信号の送信を要求するパイロット信号要求パケット（パイロット送信指示パケット）を生成し、送信部２４、スイッチ２３、４つの無線通信部２２、４つのアンテナ２１を介して送信する（ステップＳ３５）。パイロット信号要求パケットには各候補端末がパイロット信号を送信する順番（すなわち各候補端末がパイロット信号を送信する時間スロットを特定するための情報）が示されている。このように各候補端末がパイロット信号を送信する順番（時間スロット）を指定することで、ＣＳＭＡ／ＣＡのシステムにおけるキャリアセンスによるオーバーヘッドをなくして、空間多重伝送を行うまでの時間を短縮することができる。
【００２１】
制御部２８は、上記指定した順番（指定した時間スロット）でそれぞれの候補端末から４つのアンテナ２１、４つの無線通信部２２、スイッチ２３、受信部２６を介して、パイロット信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ３６）。
【００２２】
ここで、図４に候補端末が送信するパイロット信号の送信タイミングを示す。
【００２３】
候補端末は無線端末局Ａ、無線端末局Ｂ、無線端末局Ｃである。無線基地局１が無線端末局Ａ、無線端末局Ｂ、無線端末局Ｃの順番でパイロット信号を送信することを要求している。また、ここではシステムの最大送信アンテナ数が４本と予め決められているものとする。図４に示す例では、無線端末局Ａは２本の送信アンテナを、無線端末局Ｂは４本の送信アンテナを、無線端末局Ｃは３本の送信アンテナを備えているとしている。
【００２４】
図４に示すパケット５１は無線基地局１が送信するパイロット信号送信要求パケットを示している。パケット５２、５３、５４、５５、５６は無線端末局Ａ、無線端末局Ｂ、無線端末局Ｃ、無線端末局Ｄ、無線端末局Ｅがそれぞれ受信するパイロット信号送信要求パケットである。無線基地局１がパイロット信号送信要求パケット５１を送信した後の空白期間８１は、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮシステム等で採用されるＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）期間に類似した期間である。
【００２５】
無線端末局Ａの送信アンテナ本数は２本であるため、スロット５７で１番目のアンテナからパイロット信号の送信を行い、スロット５９で２番目のアンテナからパイロット信号の送信を行っている。これに対応してスロット５８では基地局が無線端末局Ａの１番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信し、スロット６０では基地局が無線端末局Ａの２番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信する。スロット６１、６３ではパイロット信号は送信されず、したがってスロット６２、６４では基地局がパイロット信号を受信せず、パイロット信号が送信されない空白期間となっている。
【００２６】
無線端末局Ｂの送信アンテナ本数は４本であるため、スロット６５で１番目のアンテナからパイロット信号の送信を行い、スロット６７で２番目のアンテナからパイロット信号の送信を行い、スロット６９で３番目のアンテナからパイロット信号の送信を行い、スロット７１で４番目のアンテナからパイロット信号の送信を行っている。これに対応してスロット６６では基地局が無線端末局Ｂの１番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信し、スロット６８では基地局が無線端末局Ｂの２番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信し、スロット７０では基地局が無線端末局Ｂの３番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信し、スロット７２では基地局が無線端末局Ｂの４番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信している。
【００２７】
同様に、無線端末局Ｃの送信アンテナ本数は３本であるため、スロット７３で１番目のアンテナからパイロット信号の送信を行い、スロット７５で２番目のアンテナからパイロット信号の送信を行い、スロット７７で３番目のアンテナからパイロット信号の送信を行っている。これに対応してスロット７４では基地局が無線端末局Ｃの１番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信し、スロット７６では基地局が無線端末局Ｃの２番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信し、スロット７８では基地局が無線端末局Ｃの３番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信する。スロット７９ではパイロット信号は送信されず、したがってスロット８０では基地局がパイロット信号を受信せず、パイロット信号が送信されない空白期間となっている。
【００２８】
パイロット信号を受信した後、チャネル情報計算部３０はそれぞれの候補端末との間のチャネル情報の計算を行う（ステップＳ３７）。いま、無線端末局iのチャネル情報をHiとし、予め決められたパイロット信号を、
【数１】
2010130625.tif 000003
無線端末局iから受信したパイロット信号を
【数２】
2010130625.tif 000004
とすると、無線端末局iのチャネル情報をHiは、
【数３】
2010130625.tif 000005
のように求められる。
【００２９】
チャネル情報計算部３０がチャネル情報の計算を終了すると、制御部２８はそれぞれの候補端末との間のチャネル情報に基づいて許可端末の選択を行う（ステップＳ３８）。
【００３０】
送信モード決定部３１は、制御部２８が決定した許可端末のチャネル情報に基づいて送信モード（MCS:変調符号化方式、たとえば４０Ｍｐｂｓ、２０Ｍｂｐｓなど）の決定を行う（ステップＳ３９）。
【００３１】
制御部２８が選択した許可端末情報と送信モード決定部３１が決定した送信モードとはフレーム生成部２５に入力され、フレーム生成部２５は許可端末の識別情報と、許可端末によるパイロット信号の送信順番（許可端末がパイロット信号を送信する時間スロットを特定するための情報）と、許可端末の送信モードと、許可端末がデータを同時送信する送信タイミングとを報知する許可端末報知パケットを生成し、送信部２４、スイッチ２３、４つの無線通信部２２、４つのアンテナ２１を介して送信する（ステップＳ４０）。なお、本例では許可端末がデータを同時送信する送信タイミングは、各許可端末のパイロット信号の送信が終わった直後として暗黙的に含まれているとするが、明示的に送信タイミングを指定してもよい。
【００３２】
許可端末報知パケットを送信した後、予め決められた時間経過後にそれぞれの許可端末から順番にパイロット信号を受信し、全ての許可端末からパイロット信号を受信した後に全ての許可端末から同時にデータを受信し、ＭＩＭＯ復調部３１はＭＩＭＯ復調処理を行う（ステップＳ４１）。
【００３３】
ここで、図５は許可端末が送信するパイロット信号とデータとの送信タイミングを示している。
【００３４】
図５に示す例では、許可端末が無線端末局Ａ、無線端末局Ｂであり、無線基地局１が無線端末局Ａ、無線端末局Ｂの順番でパイロット信号を送信することを要求している。また、ここでもシステムの最大送信アンテナ数が４本と予め決められているものとする。図５に示す例では、無線端末局Ａは２本の送信アンテナを、無線端末局Ｂは４本の送信アンテナを備えているとしている。図５のパケット９１は無線基地局１が送信する許可端末報知パケットを示しており、パケット９２、９３、９４、９５、９６は無線端末局Ａ、無線端末局Ｂ、無線端末局Ｃ、無線端末局Ｄ、無線端末局Ｅがそれぞれ受信する許可端末報知パケットを示している。無線基地局１が許可端末報知パケットを送信した後の空白期間１１６は、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮシステム等で採用されるＳＩＦＳ期間に類似した期間である。
【００３５】
無線端末局Ａの送信アンテナ本数は２本であるため、スロット９７で１番目のアンテナからパイロット信号の送信を行い、スロット９９で２番目のアンテナからパイロット信号の送信を行っている。これに対応してスロット９８では基地局が無線端末局Ａの１番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信し、スロット１００では基地局が無線端末局Ａの２番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信する。スロット１０１、１０３ではパイロット信号は送信されず、したがってスロット１０２、１０４では基地局がパイロット信号を受信せず、パイロット信号が送信されない空白期間となっている。
【００３６】
無線端末局Ｂの送信アンテナ本数は４本であるため、スロット１０５で１番目のアンテナからパイロット信号の送信を行い、スロット１０７で２番目のアンテナからパイロット信号の送信を行い、スロット１０９で３番目のアンテナからパイロット信号の送信を行い、スロット１１１で４番目のアンテナからパイロット信号の送信を行っている。これに対応してスロット１０６では基地局が無線端末局Ｂの１番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信し、スロット１０８では基地局が無線端末局Ｂの２番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信し、スロット１１０では基地局が無線端末局Ｂの３番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信し、スロット１１２では基地局が無線端末局Ｂの４番目のアンテナから送信されたパイロット信号を受信している。
【００３７】
無線端末局Ｂの４番目のアンテナからパイロット信号が送信された後、無線端末局Ａはデータ１１４を、無線端末局Ｂはデータ１１３を送信し、無線基地局１は同時送信されたデータ１１４とデータ１１３とを受信データ１１５として受信する。
【００３８】
ＭＩＭＯ復調部３１はＭＩＭＯ復調処理を行った後、復調部３２が復号処理を行い（ステップＳ４２）、復調部３２が復号したデータに対してエラーチェック部３３がＣＲＣチェック等のエラーチェックを行う（ステップＳ４３）。
【００３９】
エラーチェック部３３のエラーチェック結果はフレーム生成部２５に入力され、フレーム生成部２５はエラーチェック部３３から入力されたエラーチェック結果に基づいたＡｃｋフレームを生成し、送信部２４、スイッチ２３、４つの無線通信部２２、４つのアンテナ２１を介して送信する（ステップＳ４４）。
【００４０】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る無線端末局２の概略構成の一例を示すブロック図である。図２の無線端末局２は、４つのアンテナ１３１、４つの無線通信部１３２、スイッチ１３３、送信部１３４、フレーム生成部１３５、パイロット信号保持部１３６、データ保持部１３７、受信部１３８、復調部１３９、エラーチェック部１４０、フレーム種別判定部１４１、制御部１４４を備える。以下、各要素の動作について図７を用いて説明する。
【００４１】
図７は、図６に示す無線端末局２が行う、上りリンク空間多重伝送処理の一例を示すフローチャートである。
【００４２】
４つのアンテナ１３１、４つの無線通信部１３２、スイッチ１３３、受信部１３８を介して受信された信号は復調部１３９で復号され、エラーチェック部１４０でＣＲＣ等のエラーチェックが行われる。エラーチェックによりエラーなしと判定された場合はフレーム種別判定部１４１に入力され受信したフレームの種別が判定される。エラーチェックでエラーと判定された場合は処理を終了する。エラーチェックでエラーなしと判定された場合は、フレーム種別判定部１４１で受信フレームが上りリンク期間開始パケットか否かが判定される（ステップＳ１６１）。
【００４３】
上りリンク期間開始パケットでないと判定された場合は処理を終了し、上りリンク期間開始パケットであると判定された場合は、制御部１４４がデータ保持部１３７に問い合わせ、無線基地局に送信するデータがあるか否かを判定する（ステップＳ１６２）。
【００４４】
送信データがない場合は処理を終了し、送信データがある場合は制御部１４４がフレーム生成部１３５に制御信号を送信し、フレーム生成部１３５はあらかじめ端末特定サブキャリアとして割当てられたサブキャリア（専用リソース）に信号をマッピングして送信要求パケットを生成する（ステップＳ１６３）。
【００４５】
制御部１４４は、送信要求パケットの送信タイミングか否かを判定し（ステップＳ１６４）、送信タイミングでない場合は送信タイミングまで待ち、送信タイミングになると、送信部１３４、スイッチ１３２、４つの無線通信部１３２、４つのアンテナ１３１を介して送信要求パケットを送信する（ステップＳ１６５）。ここでは上記端末特定サブキャリアを介して送信要求を通知しているが、上述したように、無線基地局が、時間リソース（時間スロット等）、空間リソース（拡散符号等）など、他の専用リソースを無線端末局に割り当て、無線端末局はこのリソースを介して送信要求を行うようにしてもよい。
【００４６】
送信要求パケットを送信した後、４つのアンテナ１３１、４つの無線通信部１３２、スイッチ１３３、受信部１３８を介して受信された信号は復調部１３９で復号され、エラーチェック部１４０でＣＲＣ等のエラーチェックが行われる。エラーチェックによりエラーなしと判定された場合はフレーム種別判定部１４１に入力され受信したフレームの種別が判定される（ステップＳ１６６）。
【００４７】
エラーチェックでエラーと判定された場合、或いは、フレーム種別判定部１４１でパイロット信号送信要求パケットでないと判定された場合は処理を終了し、パイロット信号送信要求パケットであると判定された場合は、自局宛てのパイロット信号送信要求があるか否かを判定する（ステップＳ１６７）。
【００４８】
自局宛てのパイロット信号送信要求がなければ終了し、自局宛てのパイロット信号送信要求があれば、制御部１４４がパイロット信号送信要求パケットに記載されたパイロット信号の送信タイミング（時間スロット）まで待ち（ステップＳ１６８）、パイロット信号の送信タイミングになると、フレーム生成部１３５に制御信号を送信し、フレーム生成部１３５はパイロット信号保持部１３６に記憶されたパイロット信号を、送信部１３４、スイッチ１３２、４つの無線通信部１３２、４つのアンテナ１３１を介して送信する（ステップＳ１６９）。
【００４９】
パイロット信号を送信した後、４つのアンテナ１３１、４つの無線通信部１３２、スイッチ１３３、受信部１３８を介して受信された信号は復調部１３９で復号され、エラーチェック部１４０でＣＲＣ等のエラーチェックが行われる。エラーチェックによりエラーなしと判定された場合はフレーム種別判定部１４１に入力され受信したフレームの種別が判定される（ステップＳ１７０）。
【００５０】
エラーチェックでエラーと判定された場合、或いは、フレーム種別判定部１４１で許可端末報知パケットでないと判定された場合は処理を終了し、フレーム種別判定部１４１で許可端末報知パケットであると判定された場合は、自局宛て送信許可があるか否かを判定する（ステップＳ１７１）。
【００５１】
自局宛ての送信許可がなければ処理を終了し、自局宛ての送信許可があれば、制御部１４４が許可端末報知パケットに記載されたパイロット信号の送信タイミング（時間スロット）まで待ち（ステップＳ１７２）、パイロット信号の送信タイミングになると、フレーム生成部１３５に制御信号を送信し、フレーム生成部１３５はパイロット信号保持部１３６に記憶されたパイロット信号を、送信部１３４、スイッチ１３２、４つの無線通信部１３２、４つのアンテナ１３１を介して送信する（ステップＳ１７３）。
【００５２】
パイロット信号を送信した後、制御部１４４はデータの送信タイミング（すべての許可端末のパイロット信号が終わった直後のタイミング。許可端末報知パケットには各許可端末のパイロット信号の送信順序が記載されているため各許可端末はこのタイミングを特定可能である。）まで待ち（ステップＳ１７４）、データの送信タイミングになると、データ保持部１３７に保持データの出力を指示し、フレーム生成部１３５はデータ保持部１３７から入力されたデータを基にパケットを生成し、送信部１３４、スイッチ１３２、４つの無線通信部１３２、４つのアンテナ１３１を介して送信する（ステップＳ１７５）。
【００５３】
図８は、無線基地局１と無線端末局Ａ〜Ｅが行う上りリンク空間多重伝送のフレーム交換のタイミング図である。
【００５４】
無線基地局１は上りリンク期間開始パケット１９１を送信し、無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅがそれぞれ上りリンク期間開始パケット１９２、１９３、１９４、１９５、１９６の受信を行う。
【００５５】
予め決められた期間２２７経過後に、送信データを保持する無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ送信要求パケット１９７、１９８、１９９を送信する。
【００５６】
無線基地局１は無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃが送信した送信要求パケット２０１を受信し、送信要求パケットを送信した無線端末局を特定する。無線基地局１は、特定した無線端末局の中から候補端末を特定する。ここでは送信要求パケットを送信したすべての無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃを選択する。予め決められた期間２２８経過後に、選択した無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃの識別子とパイロット信号の送信順とを記載したパイロット信号送信要求パケット２０２を送信し、無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれパイロット信号送信要求パケット２０３、２０４、２０５を受信する。ここでは、パイロット信号を送信する順番が無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃの順番であるとする。
【００５７】
最初にパイロット信号を送信する無線端末局Ａは、パイロット信号送信要求パケットの終わりから予め決められた期間２２９経過後に、それぞれのアンテナからパイロット信号２０７を時分割で送信し、無線基地局１はパイロット信号２１０を受信する。それぞれのアンテナからのパイロット信号の送信手順は、図４に示した通りである。
【００５８】
２番目にパイロット信号を送信する無線端末局Ｂは、無線端末局Ａに割当てられたパイロット信号送信期間が終了するとすぐに、それぞれのアンテナからパイロット信号２０８を時分割で送信し、無線基地局１はパイロット信号２１１を受信する。
【００５９】
同様に、３番目にパイロット信号を送信する無線端末局Ｃは、無線端末局Ｂに割当てられたパイロット信号送信期間が終了するとすぐに、それぞれのアンテナからパイロット信号２０９を時分割で送信し、無線基地局１はパイロット信号２１２を受信する。
【００６０】
無線基地局１は、無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれから受信したパイロット信号と、予め内部に保持するパイロット信号とから無線端末Ａ、Ｂ、Ｃとの間のチャネル情報をそれぞれ計算する。そして、計算したチャネル情報に基づいて送信許可を与える無線端末局を決定し、送信許可を与える無線端末局との間のチャネル情報から送信モードを決定する。図８に示す例では、無線端末局ＡとＣに送信許可を与え、送信モードは例えば７２Ｍｂｐｓモードであるとする。
【００６１】
無線基地局１は、最後のパイロット信号送信期間の終わりから予め決められた期間２３０経過後に、無線端末局ＡとＣの端末識別子と、データ復調用のパイロット信号の送信順と、決定した送信モードの識別子とを記載した許可端末報知パケット２１３を送信し、無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ許可端末報知パケット２１４、２１５、２１６を受信する。
【００６２】
ここでは、パイロット信号を送信する順番が無線端末局Ａ、Ｃの順番であるとする。
【００６３】
最初にパイロット信号を送信する無線端末局Ａは、許可端末報知パケットの終わりから予め決められた期間２３１経過後に、それぞれのアンテナからパイロット信号２１７を時分割で送信し、無線基地局１はパイロット信号２１９を受信する。それぞれのアンテナからのパイロット信号の送信手順は、図５に示した通りである。
【００６４】
２番目にパイロット信号を送信する無線端末局Ｃは、無線端末局Ａに割当てられたパイロット信号送信期間が終了するとすぐに、それぞれのアンテナからパイロット信号２１８を時分割で送信し、無線基地局１はパイロット信号２２０を受信する。
【００６５】
無線端末局Ａ、Ｃは、無線端末局Ｃのパイロット信号送信期間が終了してすぐに、それぞれデータ２２１、２２２を送信する。
【００６６】
無線基地局１は、データ２２３を受信し、無線端末局ＡとＣから受信したパイロット信号２１９、２２０を用いてデータの復調を行う。データの復調後に、それぞれの無線端末局からのデータのエラーチェックを行い、エラーチェックの結果をＡｃｋパケット２２４に記載して無線端末局ＡとＣに送信を行う。無線端末局ＡとＣはそれぞれＡｃｋパケット２２５、２２６を受信する。
【００６７】
以上のように、本実施の形態によれば、無線端末局が予め割当てられた個別のサブキャリアに信号を割当てることにより無線基地局に送信要求を行い、無線基地局からの要求に応じて無線基地局から指定された順番（時間スロット）でパイロット信号を送信するようにしたことにより、ＣＳＭＡ／ＣＡの無線システムにおいて、無線基地局が複数の無線端末局からの送信要求を受信するための待ち時間を短縮できるとともにパイロット送信の時間を短縮でき、これにより、上りリンクの空間多重伝送を行うためのオーバーヘッドを小さくして、ネットワークのスループット特性を向上させることができる。また、各上り送信要求端末との間のチャネル情報を取得し、取得したチャネル情報に基づいて上りリンクのデータ送信を許可する１以上の無線端末局を決定し、決定した無線端末局との間のチャネル情報から送信モードを決定、報知することにより、相互干渉の少ない無線端末局を選択することができ、パケット誤り率特性が向上するため、ネットワークのスループットを向上することができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
図９は本発明の第２の実施形態に係る無線端末局の概略構成の一例を示すブロック図であり、図６に示すブロック図のデータ保持部１３７と制御部１４４の間を双方向矢印で結んだものである。
【００６９】
図１０は、図９に示す無線端末局が行う、上りリンク空間多重伝送処理の一例を示すフローチャートである。
【００７０】
データ保持部１３７に外部からデータが入力すると、データ保持部１３７はデータが入力されたことを示す信号を制御部１４４に出力する。制御部１４４は、データが１個入力される、或いは、入力されたデータが予め決められたしきい値個数を超える、或いは、入力された特定のトラフィック種別のデータが予め決められたしきい値個数を超えるような場合に、フレーム生成部１３５に、上りリンク期間の開始を要求する上りリンク期間開始要求パケット生成の要求信号を出力し、フレーム生成部１３５は上りリンク期間開始要求パケットを生成する（ステップＳ２５１）。
【００７１】
フレーム生成部１３５は、送信タイミングか否か判定し（ステップＳ２５２）、送信タイミングでなければ送信タイミングを待ち、送信タイミングになれば、送信部１３４、スイッチ１３２、４つの無線通信部１３２、４つのアンテナ１３１を介して上りリンク期間開始要求パケットを送信する（ステップＳ２５３）。
【００７２】
上りリンク期間開始要求パケットを送信した後、上りリンク期間開始パケットの受信判定（ステップＳ１６１）を行う。ステップＳ１６１以降の処理は図７において説明済みであるため省略する。
【００７３】
図１１は本発明の第２の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図であり、図２に示すブロック図にフレーム種別判定部２７１を追加し、フレーム種別判定部２７１と制御部２８とを互いに接続し、受信部２６と復調部３３とを互いに接続したものである。
【００７４】
図１２は、図１１に示す無線基地局１が行う、上りリンク空間多重伝送処理の一例を示すフローチャートである。
【００７５】
４つのアンテナ２１、４つの無線通信部２２、スイッチ２３、受信部２６を介して受信された信号は復調部３３で復号され、エラーチェック部３４でＣＲＣ等のエラーチェックが行われる。エラーチェックによりエラーなしと判定された場合はフレーム種別判定部２７１に受信フレームが入力され、受信フレームの種別が判定される（ステップＳ２８１）。
【００７６】
エラーチェックでエラーと判定された場合、或いは、フレーム種別判定部２７１で上りリンク期間開始要求パケットでないと判定された場合は処理を終了し、上りリンク期間開始要求パケットであると判定された場合は、制御部２８はフレーム生成部２５を制御し、フレーム生成部２５は上りリンク開始期間パケットを生成し、送信部２４、スイッチ２３、４つの無線通信部２２、４つのアンテナ２１を介して送信する（ステップＳ３１）。
【００７７】
ステップＳ３１〜Ｓ３７までの処理は、図３において説明済みであるため省略する。
【００７８】
ステップＳ３７においてチャネル情報計算部３０がそれぞれの候補端末との間のチャネル情報の計算を行った後、制御部２８はそれぞれの候補端末との間のチャネル情報に基づいて許可端末の選択を行う。この際、少なくとも上りリンク期間開始要求パケットを送信した無線端末局を許可端末として選択する（ステップＳ２８２）。
【００７９】
制御部２８が上りリンク期間開始要求パケットを送信した無線端末局を含めた無線端末局を許可端末として選択した後、送信モード決定部３１は、制御部２８が決定した許可端末のチャネル情報に基づいて送信モードの決定を行う（ステップＳ３９）。ステップＳ３９以降の処理は、図３において説明済みであるため省略する。
【００８０】
図１３は、無線基地局１と無線端末局Ａ〜Ｅが行う上りリンク空間多重伝送のフレーム交換の第二のタイミング図である。
【００８１】
無線端末局Ｄは上りリンク期間開始要求パケット３００を送信し、無線基地局１は上りリンク期間開始要求パケット３０１を受信する。
【００８２】
無線基地局１は上りリンク期間開始要求パケット３０１を受信した後から、予め決められた期間３０２経過後に、上りリンク期間開始パケット１９１を送信し、無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅがそれぞれ上りリンク期間開始パケット１９２、１９３、１９４、１９５、１９６の受信を行う。
【００８３】
予め決められた期間２２７経過後に、送信データを保持する無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ送信要求パケット１９７、１９８、１９９、２００を送信する。ここでは、上りリンク期間開始要求パケットを送信した無線端末局Ｄが送信要求パケット２００を送信する例を示したが、上りリンク期間開始要求パケットを送信した無線端末局は送信要求パケットを送信しないようにしてもよい。この場合、無線基地局１が上りリンク期間開始要求パケットを送信した無線端末局を記憶し、当該無線端末局からは送信要求を受信したとみなす。
【００８４】
無線基地局１は無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが送信した送信要求パケット２０１を受信し、送信要求パケットを送信した端末の特定を行う。
【００８５】
無線基地局１が特定した無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち、無線基地局１は候補端末として無線端末局Ａ、Ｂ、Ｄの３台を選択したとする。無線基地局１は、上りリンク期間開始要求パケットを送信した無線端末局Ｄを候補端末として必ず選択する。予め決められた期間２２８経過後に、選択した無線端末局Ａ、Ｂ、Ｄの識別子とパイロット信号の送信順とを記載したパイロット信号送信要求パケット２０２を送信し、無線端末局Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれパイロット信号送信要求パケット２０３、２０４、２０５、２０６を受信する。
【００８６】
ここでは、パイロット信号を送信する順番が無線端末局Ａ、Ｂ、Ｄの順番であるとする。
【００８７】
最初にパイロット信号を送信する無線端末局Ａは、パイロット信号送信要求パケットの終わりから予め決められた期間２２９経過後に、それぞれのアンテナからパイロット信号２０７を時分割で送信し、無線基地局１はパイロット信号２１０を受信する。それぞれのアンテナからのパイロット信号の送信手順は、図４に示した通りである。
【００８８】
２番目にパイロット信号を送信する無線端末局Ｂは、無線端末局Ａに割当てられたパイロット信号送信期間が終了するとすぐに、それぞれのアンテナからパイロット信号２０８を時分割で送信し、無線基地局１はパイロット信号２１１を受信する。
【００８９】
同様に、３番目にパイロット信号を送信する無線端末局Ｄは、無線端末局Ｂに割当てられたパイロット信号送信期間が終了するとすぐに、それぞれのアンテナからパイロット信号３０３を時分割で送信し、無線基地局１はパイロット信号３０４を受信する。
【００９０】
無線基地局１は、無線端末局Ａ、Ｂ、Ｄそれぞれから受信したパイロット信号と予め内部に保持するパイロット信号とから無線端末局Ａ、Ｂ、Ｄとの間のチャネル情報をそれぞれ計算し、計算したチャネル情報に基づいて送信許可を与える無線端末局を決定する。この際、ここで無線基地局１は、上りリンク期間開始要求パケットを送信した無線端末局Ｄに少なくとも送信許可を与える。そして無線基地局１は、送信許可を与える無線端末局との間のチャネル情報から送信モードを決定する。図８に示す例では、無線端末局ＡとＤに送信許可を与え、送信モードは例えば７２Ｍｂｐｓモードであるとする。
【００９１】
無線基地局１は、最後のパイロット信号送信期間の終わりから予め決められた期間２３０経過後に、無線端末局ＡとＤの端末識別子と、データ復調用のパイロット信号の送信順と、決定した送信モードの識別子とを記載した許可端末報知パケット３０５を送信し、無線端末局Ａ、Ｂ、Ｄはそれぞれ許可端末報知パケット２１４、２１５、３０６を受信する。
【００９２】
ここでは、パイロット信号を送信する順番が無線端末局Ａ、Ｄの順番であるとする。
【００９３】
最初にパイロット信号を送信する無線端末局Ａは、許可端末報知パケットの終わりから予め決められた期間２３１経過後に、それぞれのアンテナからパイロット信号２１７を時分割で送信し、無線基地局１はパイロット信号２１９を受信する。それぞれのアンテナからのパイロット信号の送信手順は、図５に示した通りである。
【００９４】
２番目にパイロット信号を送信する無線端末局Ｄは、無線端末局Ａに割当てられたパイロット信号送信期間が終了するとすぐに、それぞれのアンテナからパイロット信号３０７を時分割で送信し、無線基地局１はパイロット信号３０８を受信する。
【００９５】
無線端末局ＡとＤは、無線端末局Ｄのパイロット信号送信期間が終了してすぐに、それぞれデータ２２１、３０９を送信する。無線基地局１は、データ３１０を受信し、無線端末局ＡとＤから受信したパイロット信号２１９、３０８を用いてデータの復調を行う。
【００９６】
無線基地局１は、データの復調後に、それぞれの無線端末局からのデータのエラーチェックを行い、エラーチェックの結果をＡｃｋパケット３１１に記載して無線端末局ＡとＤに送信する。無線端末局ＡとＤはそれぞれＡｃｋパケット２２５、３１２を受信する。
【００９７】
上記では、上りリンク期間開始要求パケットを送信した無線端末局に送信許可を与える例を示したが、必ずしも上りリンク期間開始要求パケットを送信した無線端末局に送信許可を与えなくてもよい。図４９に示すように、無線基地局１が上りリンク期間開始要求パケットの受信をトリガとして上りリンク期間開始パケットを送信するようにしてもよい。図４９は、図１２のステップＳ２８２を、図３のステップＳ３８に置換したものであり、ステップＳ３８での許可端末の選択処理では、上りリンク期間開始要求パケットの送信有無に拘わらず、チャネル情報に基づいて候補端末の中から許可端末を選択する。
【００９８】
このように、無線端末局から無線基地局へ上りリンク期間の開始要求をすることによって、基地局は無線端末局が上りリンクの送信データを保持していることを認識し、上りリンクを開始することができるので、無線端末局が送信するデータの送信遅延を小さくすることができる。
【００９９】
（第３の実施形態）
図１５は無線基地局１が割当てを行う端末識別子ビットマップの一例を示したものである。図１５の端末識別子ビットマップ３５１はｌｓｂから４ビット目に“１”が設定されており、十進数で表すと“８”となる。図１５に示すように、無線基地局１は端末識別子ビットマップのいずれかのビットを端末特定ビットとして無線端末局に割当てる。したがって、無線端末局は端末識別子ビットマップの“１”が設定されている位置により識別される。
【０１００】
図１６は無線端末局のＭＡＣアドレスと端末識別子ビットマップとの対応関係を示したテーブルを示す。図１６に示す例では、ＭＡＣアドレスが“１２−３４−５６−７８−９Ａ−ＢＣ”である無線端末局に端末識別子“０００００００００００００００１”を割り当て、ＭＡＣアドレスが“１Ｆ−２Ｅ−３Ｄ−４Ｃ−５Ｂ−６Ａ”である無線端末局に端末識別子“００００００００００００１０００”を割当てる例を示している。無線基地局１は、図１６に示すテーブルを保持する。
【０１０１】
図１７は無線端末局が送信する送信要求パケット３６１の構成を示した図である。無線端末局が送信する送信要求パケット３６１は、プリアンブル３６０と、端末特定フィールド３６２を含んでいる。
【０１０２】
図１８は図１７に示された端末特定フィールド３６２の構成を示した図である。端末特定フィールド３６２は、１つ以上のＯＦＤＭシンボルから形成される。図１８（ａ）に示す端末特定フィールド３６２は１つのＯＦＤＭシンボル３７１から形成される例を示しており、図１８（ｂ）に示す端末特定フィールド３６２は４つのＯＦＤＭシンボル３７２〜３７５から形成される例を示している。
【０１０３】
図１９は端末識別子ビットマップのビットと端末特定サブキャリアとの対応関係を示すテーブルである。
【０１０４】
図１９（ａ）は、１つの端末識別子ビットマップが１つのＯＦＤＭシンボルに対応する例を示している。この例では、端末識別子ビットマップの１ビット目が１番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップの２ビット目が２番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップのｋビット目がｋ番目のサブキャリアに対応する。
【０１０５】
また、１つの端末識別子ビットマップを、複数のＯＦＤＭシンボルを含む端末特定フィールドに対応させることもできる。図１９（ｂ）は１つの端末識別子ビットマップが、４つのＯＦＤＭシンボルから形成される端末特定フィールド３６２に対応する例を示している。この例では、端末識別子ビットマップの１ビット目が１番目のＯＦＤＭシンボルの１番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップの２ビット目が１番目のＯＦＤＭシンボルの２番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップの３ビット目が１番目のＯＦＤＭシンボルの３番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップの４ビット目が１番目のＯＦＤＭシンボルの４番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップの５ビット目が２番目のＯＦＤＭシンボルの１番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップの６ビット目が２番目のＯＦＤＭシンボルの２番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップのｋビット目が（（ｋ／４）＋１）番目のＯＦＤＭシンボルの（ｋ％４）番目のサブキャリアに対応する。ここで、記号“Ａ％Ｂ”はＡをＢで除算した場合の余りを表している。無線通信ネットワークの端末の台数が１つのＯＦＤＭシンボルのサブキャリア数を超えるような場合に、上記の割当て方法を利用することができる。
【０１０６】
さらに、１つのＯＦＤＭシンボル内のとびとびのサブキャリアを割当てることもでき、この例を図１９（ｃ）に示す。端末識別子ビットマップの１ビット目が１番目のＯＦＤＭシンボルの１番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップの２ビット目が１番目のＯＦＤＭシンボルの５番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップの３ビット目が１番目のＯＦＤＭシンボルの９番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップの４ビット目が１番目のＯＦＤＭシンボルの１３番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップの５ビット目が２番目のＯＦＤＭシンボルの１番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップの６ビット目が２番目のＯＦＤＭシンボルの５番目のサブキャリアに対応し、端末識別子ビットマップのｋビット目が（（ｋ／４）＋１）番目のＯＦＤＭシンボルの（４（（ｋ％４）−１）＋１）番目のサブキャリアに対応する。
【０１０７】
無線基地局１は、図１９に示した、端末識別子ビットマップのビットと端末特定サブキャリアとの対応関係を示すテーブルを、定期的に送信するビーコンに設定して送信する。  
図２０は無線基地局１が無線端末局に割当てる端末識別子ビットマップと端末特定サブキャリアとのフォーマットである。端末識別子ビットマップ３５１とこれに対応したＯＦＤＭシンボルとサブキャリアの番号３９１とをセットで無線端末局に割り当てる。無線基地局は、このフォーマットのデータをビーコンに設定して、対応する無線端末局に送信する。
【０１０８】
図１４は本発明の第３の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図であり、図１１に示すブロック図の要求端末特定部２７をサブキャリア判定部３３１に置換し、さらに端末識別子割当部（識別子割当手段）３３２とサブキャリア割当部３３３とを新たに追加ものである。
【０１０９】
図２１は無線基地局１が無線端末局に端末識別子とサブキャリアを割当てる処理の一例を示すフローチャートである。
【０１１０】
４つのアンテナ２１、４つの無線通信部２２、スイッチ２３、受信部２６を介して受信された信号は復調部３３で復号され、エラーチェック部３４でＣＲＣ等のエラーチェックが行われる。エラーチェックによりエラーなしと判定された場合はフレーム種別判定部２７１に受信フレームが入力され、受信フレームの種別が判定される（ステップＳ４０１）。
【０１１１】
エラーチェックでエラーと判定された場合、或いは、フレーム種別判定部２７１で、ネットワークへの登録を要求する登録要求パケットでないと判定された場合は処理を終了し、フレーム種別判定部２７１で登録要求パケットであると判定された場合は、制御部２８は登録を許可するか否かを判断する（ステップＳ４０２）。制御部２８が行う登録許可の可否の判断は、例えば、ネットワークへの登録端末台数が予め決められたしきい値台数を超えるか否か、或いは、ネットワーク内のリソースが予め決められたしきい値を超えるか否か、等によって行われる。
【０１１２】
制御部２８が登録を拒絶する場合は、フレーム生成部２５で登録応答パケット（拒絶）を生成し、送信部２４、スイッチ２３、４つの無線通信部２２、４つのアンテナ２１を介して送信する（ステップＳ４０６）。
【０１１３】
一方、ステップＳ４０２において無線基地局１が登録を許可する場合は、端末識別子割当部３３２がビットマップによる端末識別子の割当てを行い（ステップＳ４０３）、サブキャリア割当部３３３が端末特定サブキャリアの割当てを行う（ステップＳ４０４）。
【０１１４】
端末識別子とサブキャリアの割当てが終了すると、制御部２８はフレーム生成部２５に指示を出力し、フレーム生成部２５は図２０に示した端末識別子ビットマップと端末特定サブキャリアのフォーマットを含んだ登録応答パケット（許可）を生成し、送信部２４、スイッチ２３、４つの無線通信部２２、４つのアンテナ２１を介して送信する（ステップＳ４０５）。
【０１１５】
図２２は本発明の第３の実施形態に係る無線端末局の概略構成の一例を示すブロック図であり、図９に示すブロック図に端末識別子保持部１４２と端末特定サブキャリア保持部１４３を新たに追加したものである。
【０１１６】
図２３は無線端末局が登録要求パケットを送信する処理の一例を示すフローチャートである。
【０１１７】
制御部１４４はフレーム生成部１３５に登録要求パケット生成の要求信号を出力し、フレーム生成部１３５は登録要求パケットを生成する（ステップＳ４２１）。
【０１１８】
フレーム生成部１３５は、送信タイミングか否か判定し（ステップＳ４２２）、送信タイミングでなければ送信タイミングを待ち、送信タイミングになれば、送信部１３４、スイッチ１３２、４つの無線通信部１３２、４つのアンテナ１３１を介して登録要求パケットを送信する（ステップＳ４２３）。
【０１１９】
登録要求パケットを送信した後、４つのアンテナ１３１、４つの無線通信部１３２、スイッチ１３３、受信部１３８を介して受信された信号は復調部１３９で復号され、エラーチェック部１４０でＣＲＣ等のエラーチェックが行われる。エラーチェックによりエラーなしと判定された場合はフレーム種別判定部１４１に受信フレームが入力され、受信フレームの種別が判定される（ステップＳ４２４）。
【０１２０】
エラーチェックでエラーと判定された場合、或いは、フレーム種別判定部１４１で登録応答パケットでないと判定された場合は処理を終了し、フレーム種別判定部１４１で登録応答パケットであると判定された場合は、登録許可か否かを判定し（ステップＳ４２５）、登録許可でなければ処理を終了し、登録許可であれば、割当てられた端末識別子を端末識別子保持部１４２に記憶するとともに（ステップＳ４２６）、割当てられたサブキャリアを端末特定サブキャリアとして端末特定サブキャリア保持部１４３に記憶する（ステップＳ４２７）。
【０１２１】
図２４は、図２２に示した無線端末局が行う、送信要求パケットを生成する処理（図１０のステップＳ１６３）の詳細を説明したフローチャートである。
【０１２２】
フレーム生成部１３５は同期用のパイロット信号（プリアンブル）の設定を行い（ステップＳ４４１）、制御部１４４から入力された自局に割当てられた端末特定サブキャリアに信号（送信要求）をマッピングし（ステップＳ４４２）、送信要求パケットを生成する。
【０１２３】
図２５は、図１４に示した無線基地局１が行う送信要求端末特定処理（図１２のステップＳ３３）の詳細を説明したフローチャートである。
【０１２４】
図１４に示した無線基地局１のサブキャリア判定部３３１は、端末特定サブキャリア毎にサブキャリアの電力測定を行い（ステップＳ４６１）、予め決められたしきい値を超えるか否かを判定する（ステップＳ４６２）。
【０１２５】
ステップＳ４６１で計算したサブキャリアの電力がしきい値を超える場合には、当該サブキャリアに割り当てた無線端末局からの送信要求があったと判定し（ステップＳ４６３）、ステップＳ４６１で計算したサブキャリアの電力がしきい値以下の場合には、当該サブキャリアに割当てた無線端末局からの送信要求はないと判定する（ステップＳ４６４）。
【０１２６】
図２６は、無線基地局１が送信するパイロット信号送信要求パケット４８１の構成を示した図である。無線基地局１が送信するパイロット信号送信要求パケット４８１は、プリアンブル４８０と、パイロット信号要求ビットマップ４８２を含んでいる。
【０１２７】
図２７は、図２６に示すパイロット信号要求ビットマップ４８２の構成例（４９１）を示した図である。
【０１２８】
図２７に示すパイロット信号要求ビットマップ４９１には、１番目のビット、４番目のビット、６番目のビットに“１”が設定されており、１番目のビットが端末特定ビットとして割当てられた無線端末局、４番目のビットが端末特定ビットとして割当てられた無線端末局、６番目のビットが端末特定ビットとして割当てられた無線端末局にパイロット信号の送信を要求することを表している。
【０１２９】
図２７に示したパイロット信号要求ビットマップが設定されたパイロット信号送信要求パケット４９１によりパイロット信号の送信を要求された３台の無線端末局は、１番目のビットが端末特定ビットとして割当てられた無線端末局、４番目のビットが端末特定ビットとして割当てられた無線端末局、６番目のビットが端末特定ビットとして割当てられた無線端末局、の順番にパイロット信号の送信を行う。即ち、パイロット信号要求ビットマップのｌｓｂ側から順に“１”が設定されたビットに割当てられた無線端末局から順番にパイロット信号の送信を行う。
【０１３０】
図２８は、無線基地局１が送信する許可端末報知パケット５０１の構成を示した図である。
【０１３１】
無線端末局が送信する許可端末報知パケット５０１は、プリアンブル５００と許可端末指定ビットマップ５０２と送信モードフィールド５０３を含んでいる。
【０１３２】
許可端末指定ビットマップ５０２は、図２７に示したパイロット信号要求ビットマップと同様の構成となっており、許可端末指定ビットマップのｌｓｂ側から順に“１”が設定されたビットに割当てられた無線端末局から順番にデータ復調用のパイロット信号の送信を行う。
【０１３３】
このように、複数の無線端末局がそれぞれ個別に割当てられたサブキャリアに信号をマッピングして送信要求を行うことにより、短い期間で端末が上りリンクの送信要求を行うことができ、ＭＡＣ効率を高めネットワークのスループットを向上することができる。
【０１３４】
（第４の実施形態）
図２９は本発明の第４の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図であり、図１４に示すブロック図にチャネル情報保持部５２１とタイマー５２２とを新たに追加ものである。
【０１３５】
図３０は図２９に示した無線端末局１が行うパイロット信号要求パケット送信（図１２のステップＳ３５）の詳細を説明したフローチャートである。
【０１３６】
制御部２８は図１２に示すステップＳ３４の処理で候補端末を決定した後、チャネル情報保持部５２１に問い合わせを行い、候補端末のチャネル情報取得後の経過時間が予め決められたしきい値時間を越えているか否かを判定する（ステップＳ５４１）。チャネル情報保持部５２１は、無線端末局の最新のチャネル情報を保持するとともに、タイマー５２２を使用して無線端末局の最新のチャネル情報を取得してからの経過時間を管理している。
【０１３７】
候補端末のチャネル情報取得後の経過時間が予め決められたしきい値時間を越えている場合は、当該候補端末にパイロット信号の送信要求を行い（図２７に示したパイロット信号送信要求ビットマップの当該候補端末に割当てられたビットを“１”に設定し：ステップＳ５４２）、候補端末のチャネル情報取得後の経過時間が予め決められたしきい値時間を越えていない場合は、パイロット信号の送信要求を行わない（図２７に示したパイロット信号送信要求ビットマップの当該候補端末に割当てられたビットを“０”に設定する：ステップＳ５４２）。
【０１３８】
このように、チャネル情報が既に取得済みである場合、当該チャネル情報を取得するためのパイロット信号の送信を省略することによって、ＭＡＣ効率を高めネットワークのスループットを向上することができる。
【０１３９】
（第５の実施形態）
図３１は本発明の第５の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図であり、図２９に示すブロック図にＳＮＲ推定部５５１とチャネル容量計算部５５２を追加したものである。
【０１４０】
図３２は図３１に示した無線基地局１が行う許可端末選択（図３のステップＳ３８）の詳細を説明したフローチャートである。
【０１４１】
ＳＮＲ推定部５５１は、無線端末局から受信したパイロット信号からＳＮＲの計算を行う（ステップＳ５７１）。チャネル容量計算部５５２は、候補端末の全ての組合せに対して、チャネル情報計算部３０で計算されたチャネル情報とＳＮＲ推定部５５１で計算されたＳＮＲとを用いてチャネル容量の計算を行う（ステップＳ５７２）。
【０１４２】
いま、無線端末局ｋと無線基地局１との間のチャネル行列をｈｋとすると、ｋ＝１からｋ＝Ｋまでの無線端末局の組合せをｇとした場合の空間多重行列Ｈｇは、
Ｈｇ＝［ｈ１，…，ｈｋ，…，ｈＫ］                             式（１）
となる。この時のチャネル容量Ｃｇは、
【数４】
2010130625.tif 000006
と計算される。ここで、ＮＲは無線基地局の受信アンテナ数である。
【０１４３】
計算したチャネル容量が最大値であるか否かを判定し（ステップＳ５７３）、最大値であれば端末候補の組合せとチャネル容量を保持する（ステップＳ５７４）。
【０１４４】
ステップＳ５７３において計算したチャネル容量が最大値でなければ、次の組合せに対してステップＳ５７１の処理を行う。
【０１４５】
なお、図３に示すフローチャートの送信モードの決定（ステップＳ３９）は、以下のように行う。
【０１４６】
式（２）が最大となる無線端末局の組合せＧのそれぞれの無線端末局ｋに対して、以下のようにチャネル容量ＣＧ，ｋの計算を行う。
【数５】
2010130625.tif 000007
ここでｎＴは無線端末局の送信アンテナ数、ｐｋは無線端末局ｋの送信電力、
【数６】
2010130625.tif 000008
は無線端末局ｋの雑音電力である。いま、システムの帯域幅をｂ［Ｈｚ］とすると、以下を満たすＭＣＳｉ（変調符号化方式）を選択する。
【数７】
2010130625.tif 000009
ここで、αは伝送レートのマージンである。
【０１４７】
このように、チャネル容量が最大の端末に送信許可を与えることによって、短時間でより多くのデータを伝送することができ、ネットワークのスループットを向上することができる。
【０１４８】
（第６の実施形態）
図３３は、無線端末局が送信するパイロット信号のフィールド構成の一例を示す図である。図３３に示すパイロット信号は、図８に示したパイロット信号２０７の内部構成を示している。図８に示した他のパイロット信号２０８、２０９も同様の構成を有するため、パイロット信号２０７の説明をもってパイロット信号２０８、２０９の説明に代える。
【０１４９】
パイロット信号２０７は、図４に示すそれぞれのアンテナから送信されるパイロット信号５７、５９、６１、６３に送信遅延要求フィールド（遅延許容時間フィールド）６００を追加したものである。例えば、無線端末局が送信するデータが送信要求パケットの送信時から２０ミリ秒以内に送信する必要がある場合には、送信遅延要求フィールド（遅延許容時間フィールド）６００には２０ミリ秒であることを示す符号が記載され送信される。
【０１５０】
図３４は本発明の第６の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図であり、図３１に示すブロック図に送信遅延要求受信部６１０を追加したものである。
【０１５１】
図３５は、図３４に示した無線基地局１が行う許可端末選択（図３のステップＳ３８）の詳細を説明したフローチャートであり、図３２のフローチャートを改良したものある。
【０１５２】
図３４の送信遅延要求受信部６１０は、無線端末局から受信した送信遅延要求６００を制御部２８に出力し、制御部２８は無線端末局から受信した送信遅延要求６００の中で最小の値の送信遅延要求を送信した無線端末局（すなわち最も早くデータ送信を行う必要性の高い無線端末局）または閾値以下の送信遅延を要求した無線端末局を、上り送信を許可する端末（ｐｒｉｍａｒｙ  ｕｓｅｒ）として選択する（ステップＳ６２１）。
【０１５３】
チャネル容量計算部５５２は、ｐｒｉｍａｒｙ  ｕｓｅｒを含めた候補端末の全ての組合せに対して、チャネル情報計算部３０で計算されたチャネル情報とＳＮＲ推定部５５１で計算されたＳＮＲとを用いてチャネル容量の計算を行う（ステップＳ５７１、Ｓ５７２）。計算したチャネル容量が最大値であるか否かを判定し（ステップＳ５７３）、最大値であれば端末候補の組合せとチャネル容量を保持する（ステップＳ５７４）。ステップＳ５７３において計算したチャネル容量が最大値でなければ、次の組合せに対してステップＳ５７１の処理を行う。
【０１５４】
（第７の実施形態）
図３６は、無線端末局が送信するパイロット信号のフィールド構成の一例を示す図である。
【０１５５】
図３６に示すパイロット信号は、図８に示したパイロット信号２０７の内部構成を示している。図８に示した他のパイロット信号２０８、２０９も同様の構成を有するため、パイロット信号２０７の説明をもってパイロット信号２０８、２０９の説明に代える。パイロット信号２０７は、図４に示すそれぞれのアンテナから送信されるパイロット信号５７、５９、６１、６３にデータサイズフィールド６３０を追加したものである。例えば、無線端末局が送信するデータサイズが１０００バイトである場合には、データサイズフィールド６３０には１０００バイトであることを示す符号が記載され送信される。
【０１５６】
図３７は本発明の第７の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図である。図３７のブロック図は、図３１に示すブロック図にデータサイズ受信部６４０と許可データサイズ決定部６４１を追加したものである。
【０１５７】
図３８は、図３７に示した無線基地局１が行う、許可データサイズ決定の詳細を説明したフローチャートであり、図３２のフローチャートを改良したものある。図３８に示すフローチャートにおいて、ステップＳ５７４までの処理は図３２のフローチャートと同様の処理であるため説明は省略する。
【０１５８】
許可データサイズ決定部６４１は、データサイズ受信部６４０から入力されたそれぞれの無線端末局からの要求データサイズと、送信モード決定部３１から入力される許可端末情報および許可端末の送信モードとから、それぞれの許可端末のパケット時間長を計算する（ステップＳ６５０）。
【０１５９】
最大のパケット時間長と最小のパケット時間長との差が予め決められたしきい値以上であるか否かを判定する（ステップＳ６５１）。
【０１６０】
ステップＳ６５１において、最大と最小のパケット時間長の差が予め決められたしきい値以上である場合、２番目に長いパケット時間長に等しくなるように最大パケット時間長の無線端末局のデータサイズを決定する（ステップＳ６５２）。すなわち無線端末局毎にデータサイズの差が大きすぎると、効率的な空間多重伝送を行うことができず、ネットワークのスループット特性が劣化するため、最大と最小のパケット時間長の差が大きいときは最大パケット時間長をもつ無線端末局のデータサイズを調整して、各無線端末局のデータサイズを所望の範囲に抑える。これによりネットワークのスループットを向上させる。
【０１６１】
一方、ステップＳ６５１において最大と最小のパケット時間長の差が予め決められたしきい値以上でない場合、データサイズの調整は行わない。
【０１６２】
例えば、許可端末が無線端末局Ｂ、無線端末局Ｃ、および無線端末局Ｅであり、無線端末局Ｂの要求データサイズが１０００バイト、無線端末局Ｃの要求データサイズが２０００バイト、無線端末局Ｅの要求データサイズが１８００バイトであったとする。また、無線端末局Ｂの送信モードは４０［Ｍｂｐｓ］、無線端末局Ｃの送信モードは２０［Ｍｂｐｓ］、無線端末局Ｅの送信モードは２４［Ｍｂｐｓ］と決定されたとする。パケット時間長Ｄ［マイクロ秒］は、データサイズＬ［バイト］と送信モードＲ［Ｍｂｐｓ］から、
Ｄ＝（８×Ｌ）／Ｒ                                    式（５）
と計算されるとすると、無線端末局Ｂのパケット時間長は
（８×１０００）／４０＝２００［マイクロ秒］
と計算され、無線端末局Ｃのパケット時間長は
（８×２０００）／２０＝８００［マイクロ秒］
と計算され、無線端末局Ｅのパケット時間長は
（８×１８００）／２４＝６００［マイクロ秒］
と計算される。
【０１６３】
最大と最小のパケット時間長の差に関するしきい値を５００マイクロ秒とすると、最大のパケット時間長である８００マイクロ秒と最小のパケット時間長である２００マイクロ秒の差が６００マイクロ秒であり、しきい値である５００マイクロ秒を超えている。この場合、最大パケット時間長である無線端末局Ｃのパケット時間長が２番目に長いパケット時間長である無線端末局Ｅのパケット時間長である６００マイクロ秒となるように、無線端末局Ｃのデータサイズを決定する。無線端末局Ｃからの要求データサイズは２０００バイトであるが、無線端末局Ｃのデータサイズを１５００バイトとすると、パケット時間長は、
（８×１５００）／２０＝６００［マイクロ秒］
となり、２番目に長いパケット時間長と等しくなる。したがって、無線端末局Ｃに送信許可を与えるデータサイズを１５００バイトと決定する。
【０１６４】
上記の例では、最大のパケット時間長を２番目のパケット時間長に一致させるように最大のパケット時間長の無線端末局のデータサイズを調整したが、予め決められたデータサイズ調整単位幅で、２番目のパケット時間長に最も近くなるように最大のパケット時間長の無線端末局のデータサイズを調整してもよい。このように本実施形態ではパケット時間長が所望の範囲に収まるように各無線端末局の許可データサイズを決定する。
【０１６５】
図３９は、無線基地局１が送信する許可端末報知パケット５０１の構成を示した図であり、図２８に示す構成に許可データサイズフィールド６６１を付加したものである。無線基地局１は、図３８に示したフローチャートにしたがって許可データサイズの決定を行い、決定した許可データサイズを図３９に示す許可端末報知パケットの許可データサイズフィールド６６１に記載して送信を行う。
【０１６６】
図４０は、許可端末報知パケット５０１の許可端末指定ビットマップ５０２と許可データサイズフィールド６６１の具体例を示した図である。図４０に示す例では、ビットマップの２番目のビットに対応する無線端末局に対して１０００バイト（符号６７３参照）のデータ送信が許可されている。同様に、ビットマップの３番目のビットに対応する無線端末局に対して１５００バイト（符号６７２参照）のデータ送信が許可され、ビットマップの５番目のビットに対応する無線端末局に対して１８００バイト（符号６７１参照）のデータ送信が許可されている。
【０１６７】
（第８の実施形態）
図４１は本発明の第８の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図である。図４１のブロック図は、図３１に示すブロック図にパイロット受信電力測定部６８１と、送信電力制御部６８２とを追加したものである。
【０１６８】
図４２は、図４１に示した無線基地局１が行う許可端末選択と送信電力制御の処理の詳細を説明したフローチャートであり、図３２のフローチャートを改良したものである。
【０１６９】
図４１のパイロット受信電力測定部６８１は、各無線端末局から受信したパイロット信号の受信電力を測定し（ステップＳ６９１）、送信電力制御部６８２は、各無線端末局から選択した１つの基準端末のパイロット受信電力との差分を計算する（ステップＳ６９２）。基準端末は各無線端末局のうちどれを選択してもよいし、別の基準（たとえば上りリンク期間開始パケットを送信した無線端末局、遅延許容時間が最も短い無線端末局を選択）で選択してもよい。
【０１７０】
ＳＮＲ推定部５５１は、無線端末局から受信したパイロット信号に送信電力制御部６８２から入力された差分を加算した場合のＳＮＲを計算する（ステップＳ６９３）。すなわち無線端末局が基準端末と同じパイロット受信電力であったとした場合のＳＮＲを計算する。チャネル容量計算部５５２は、候補端末の全ての組合せに対して、チャネル情報計算部３０で計算されたチャネル情報とＳＮＲ推定部５５１で計算されたＳＮＲとを用いてチャネル容量を計算する（ステップＳ５７２）。
【０１７１】
計算したチャネル容量が最大値であるか否かを判定し（ステップＳ５７３）、最大値であれば端末候補の組合せとチャネル容量を保持する（ステップＳ５７４）。
【０１７２】
ステップＳ５７３において計算したチャネル容量が最大値でなければ、次の組合せに対してステップＳ５７１の処理を行う。
【０１７３】
許可端末が決定すると、送信電力制御部６８２は各許可端末の送信電力の増減値（すなわち基準端末の受信電力との差分もしくはこれに応じた値）を制御部２８に出力し、フレーム生成部２５を介して許可端末に通知される（ステップＳ６９４）。許可端末は、通知された値だけ送信電力を変更してデータを送信する。
【０１７４】
図４３は、無線基地局１が送信する許可端末報知パケット５０１の構成を示した図であり、図２８に示す構成に送信電力制御値フィールド７０１を付加したものである。無線基地局１は、図４２に示したフローチャートに従って許可端末の選択と送信電力制御値の計算とを行い、決定した送信電力制御値を図４３に示す許可端末報知パケットの送信電力制御値フィールド７０１に記載して送信を行う。
【０１７５】
図４４は、許可端末報知パケット５０１の許可端末指定ビットマップ５０２と送信電力制御値フィールド７０１の具体例を示した図である。図４４に示す例では、ビットマップの２番目のビットに対応する無線端末局にパイロット信号の送信電力に対して＋１０ｄＢ（符号７１３参照）の送信電力制御を要求している。同様に、ビットマップの３番目のビットに対応する無線端末局にパイロット信号の送信電力に対して−５ｄＢ（符号７１２参照）の送信電力制御を要求し、ビットマップの５番目のビットに対応する無線端末局にパイロット信号の送信電力に対して＋３ｄＢ（符号７１１参照）の送信電力制御を要求している。これにより各許可端末からのデータの受信電力がそれぞれ同程度になるようにし、無線基地局における受信特性を向上させる。
【０１７６】
（第９の実施形態）
図４５は、図１７に示した無線端末局が送信する送信要求パケット３６１の端末特定フィールド３６２の構成例を示した図である。図４５において、端末識別子ビットマップは４ビットで構成され、１ＯＦＤＭシンボルが４サブキャリアで構成されているとする。
【０１７７】
図４５に示すように、端末特定フィールド３６２は２つのＯＦＤＭシンボルから構成されており、１番目のＯＦＤＭシンボルでは端末識別子ビットマップの１ビット目が１番目のサブキャリアに、端末識別子ビットマップの２ビット目が２番目のサブキャリアに、端末識別子ビットマップの３ビット目が３番目のサブキャリアに、端末識別子ビットマップの４ビット目が４番目のサブキャリアに割当てられている。一方、２番目のＯＦＤＭシンボルでは端末識別子ビットマップの１ビット目が３番目のサブキャリアに、端末識別子ビットマップの２ビット目が４番目のサブキャリアに、端末識別子ビットマップの３ビット目が１番目のサブキャリアに、端末識別子ビットマップの４ビット目が２番目のサブキャリアに割当てられている。これは、２番目のＯＦＤＭシンボルでは、１番目のＯＦＤＭシンボルにおけるサブキャリアの割当てに対して、２サブキャリアのオフセットを加えた割当てとなっている。無線基地局１は、定期的に送信するビーコンによって、上記に示す端末識別子ビットマップと対応するサブキャリアの割当て情報を報知する。
【０１７８】
このように、端末特定フィールドとして複数のＯＦＤＭシンボルを用い、それぞれのＯＦＤＭシンボルにおいて端末に割当てるサブキャリアを変えることにより、特定のサブキャリアにマルチパスによる歪が生じた場合でも、異なるＯＦＤＭシンボルの異なるサブキャリア位置から端末を特定することができるので、端末の検出特性が向上する。
【０１７９】
図４６は、図１７に示した無線端末局が送信する送信要求パケット３６１の端末特定フィールド３６２の他の構成例を示した図である。図４６において、端末識別子ビットマップは４ビットで構成され、１ＯＦＤＭシンボルが１６サブキャリアで構成されているとする。図４６に示すように、４ビットの端末識別子ビットマップは１６本のサブキャリアに対して、４回繰り返して割当てられているが（符号７２１、７２２、７２３、７２４参照）、それぞれオフセットを加えて割当てられている。
【０１８０】
このように、１つのＯＦＤＭシンボルにおいて端末識別子ビットマップを繰返して割当てることにより、特定のサブキャリアにマルチパスによる歪が生じた場合でも、異なるサブキャリア位置から端末を特定することができるので、端末の検出特性が向上する。
【０１８１】
図４７は、図１７に示した無線端末局が送信する送信要求パケット３６１の端末特定フィールド３６２のさらに他の構成例を示した図である。図４７において、端末識別子ビットマップは１６ビットで構成され、１ＯＦＤＭシンボルが１６サブキャリアで構成されているとする。
【０１８２】
図４７に示すように、無線基地局１は最初にネットワークへの登録を許可する無線端末局に対して端末識別子ビットマップの１ビット目と１番目のサブキャリアを割当てる（符号７３１参照）。
【０１８３】
無線基地局１は２番目にネットワークへの登録を許可する無線端末局に対して、最初に登録した端末に割当てたサブキャリアから最も離れた位置にある、端末識別子ビットマップの１６ビット目と１６番目のサブキャリアを割当てる（符号７３２参照）。
【０１８４】
無線基地局１は３番目にネットワークへの登録を許可する無線端末局に対して、最初と２番目に登録した端末に割当てたサブキャリアから最も離れた位置にある、端末識別子ビットマップの８ビット目と８番目のサブキャリアを割当てる（符号７３３参照）。
【０１８５】
無線基地局１は４番目にネットワークへの登録を許可する無線端末局に対して、２番目と３番目に登録した端末に割当てたサブキャリアから最も離れた位置にある、端末識別子ビットマップの１２ビット目と１２番目のサブキャリアを割当てる（符号７３４参照）。
【０１８６】
無線基地局１は５番目にネットワークへの登録を許可する無線端末局に対して、最初と３番目に登録した端末に割当てたサブキャリアから最も離れた位置にある、端末識別子ビットマップの４ビット目と４番目のサブキャリアを割当てる（符号７３５参照）。
【０１８７】
このように、既に割当てた端末特定サブキャリアから周波数が離れたサブキャリアを端末特定サブキャリアとして順次割当てることにより、送信要求を行う端末のサブキャリアからのサイドローブ成分の影響を小さくすることができるため、端末の検出特性が向上する。
【０１８８】
図４８（ａ）は、無線端末局が送信する上りリンク期間開始要求パケットの構成の一例を示したフォーマット図であり、図４８（ｂ）は、無線基地局１が送信する上りリンク期間開始パケットの構成の一例を示したフォーマット図である。
【０１８９】
図４８（ａ）に示すように、無線端末局が送信する上りリンク期間開始要求パケットは、既存のＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮで規定されているＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）フレーム７４１と上りリンク期間開始要求パケット識別子フィールド７４２とを含み、上りリンク期間開始要求パケット識別子フィールド７４２はＲＴＳフレームの終わりに付加されている。
【０１９０】
また、図４８（ｂ）に示すように、無線基地局１が送信する上りリンク期間開始パケットは、既存のＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮで規定されているＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）フレーム７５１と上りリンク期間開始パケット識別子フィールド７５２とを含み、上りリンク期間開始パケット識別子フィールド７５２はＣＴＳフレーム７５１の終わりに付加されている。
【０１９１】
このように、上りリンクマルチユーザＭＩＭＯ伝送のための特有のフィールドを、既存のシステムで規定されたフレームの終わりに付加することにより、既存の無線システムと後方互換性を保つことができる。これは上記以外の他のフィールドについても同様である。すなわち、送信要求パケットにおける送信要求データ、パイロット信号送信要求パケットのパケット種別識別子フィールドと端末識別子ビットマップ、許可端末報知パケットのパケット種別識別子フィールドと端末識別子ビットマップ、無線端末局が送信する送信要求パケットの端末識別フィールドも、上記同様に、既存の無線通信システムのパケットの末尾に付加されることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】無線基地局１と無線端末局２〜８が無線通信を行うネットワークの概略構成の一例を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図。
【図３】図２の無線基地局１が行う、上りリンク空間多重伝送処理の一例を示すフローチャート。
【図４】候補端末が送信するパイロット信号の送信タイミング図。
【図５】許可端末が送信するパイロット信号とデータの送信タイミング図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る無線端末局２の概略構成の一例を示すブロック図。
【図７】図６に示す無線端末局２が行う、上りリンク空間多重伝送処理の一例を示すフローチャート。
【図８】無線基地局１と無線端末局ＡからＥが行う上りリンク空間多重伝送のフレーム交換のタイミング図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る無線端末局の概略構成の一例を示すブロック図。
【図１０】図９に示す無線端末局が行う、上りリンク空間多重伝送処理の一例を示すフローチャート。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図。
【図１２】図１１に示す無線基地局１が行う、上りリンク空間多重伝送処理の一例を示すフローチャート。
【図１３】無線基地局１と無線端末局ＡからＥが行う上りリンク空間多重伝送のフレーム交換の第二のタイミング図。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図。
【図１５】無線基地局１が割当てを行う端末識別子ビットマップの一例。
【図１６】無線端末局のＭＡＣアドレスと端末識別子ビットマップの対応関係を示したテーブル。
【図１７】無線端末局が送信する送信要求パケット３６１の構成を示した図。
【図１８】図１７に示された端末特定フィールド３６２の構成を示した図。
【図１９】端末識別子ビットマップのビットと端末特定サブキャリアの対応関係を示すテーブル。
【図２０】無線基地局１が無線端末局に割当てる端末識別子ビットマップと端末特定サブキャリアのフォーマット。
【図２１】無線基地局１が無線端末局に端末識別子とサブキャリアを割当てる処理のフローチャート。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る無線端末局の概略構成の一例を示すブロック図。
【図２３】無線端末局が登録要求パケットを送信する処理のフローチャート。
【図２４】図２２に示した無線端末局が行う、図１０に示した上りリンク空間多重伝送処理の一例を示すフローチャートにおいて送信要求パケットを生成する処理（ステップＳ１６３）の詳細を説明したフローチャート。
【図２５】図１４に示した無線基地局１が行う、図１２に示した上りリンク空間多重伝送処理の送信要求端末特定処理（ステップＳ３３）の詳細を説明したフローチャート。
【図２６】無線基地局１が送信するパイロット信号送信要求パケット４８１の構成を示した図。
【図２７】図２６に示すパイロット信号要求ビットマップ４８２の一例を示した図。
【図２８】無線基地局１が送信する許可端末報知パケット５０１の構成を示した図。
【図２９】本発明の第４の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図。
【図３０】図２９に示した無線端末局１が行う、図１２に示した上りリンク空間多重伝送処理のパイロット信号要求パケット送信（ステップＳ３５）の詳細を説明したフローチャート。
【図３１】本発明の第５の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図。
【図３２】図３１に示した無線端末局１が行う、図３に示した上りリンク空間多重伝送処理の許可端末選択（ステップＳ３８）の詳細を説明したフローチャート。
【図３３】無線端末局が送信するパイロット信号のフィールド構成の一例を示す図。
【図３４】本発明の第６の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図。
【図３５】図３４に示した無線基地局１が行う、図３に示した上りリンク空間多重伝送処理の許可端末選択（ステップＳ３８）の詳細を説明したフローチャート。
【図３６】無線端末局が送信するパイロット信号のフィールド構成の一例を示す図。
【図３７】本発明の第７の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図。
【図３８】図３７に示した無線基地局１が行う、許可データサイズ決定の詳細を説明したフローチャート。
【図３９】無線基地局１が送信する許可端末報知パケット５０１の構成を示した図。
【図４０】許可端末報知パケット５０１の許可端末指定ビットマップ５０２と許可データサイズフィールド６６１の具体例を示した図。
【図４１】本発明の第８の実施形態に係る無線基地局１の概略構成の一例を示すブロック図。
【図４２】図４１に示した無線基地局１が行う、上りリンク空間多重伝送処理の許可端末選択と送信電力制御の処理の詳細を説明したフローチャート。
【図４３】許可端末報知パケット５０１の構成を示した図。
【図４４】許可端末報知パケット５０１の許可端末指定ビットマップ５０２と送信電力制御値フィールド７０１の具体例を示した図。
【図４５】送信要求パケット３６１の端末特定フィールド３６２の構成例を示した図。
【図４６】送信要求パケット３６１の端末特定フィールド３６２の他の構成例を示した図。
【図４７】送信要求パケット３６１の端末特定フィールド３６２のさらに他の構成例を示した図。
【図４８】上りリンク期間開始要求パケットと上りリンク期間開始パケットの構成の一例を示したフォーマット図。
【図４９】図１２の処理のステップを一部変更した処理の流れを示すフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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