(57)【要約】【課題】空間軸上の無線リソースを複数のユーザーで共有する空間分割多元接続を適用して好適に通信動作を行なう。【解決手段】通信品質が高い場合、周波数幅を２０ＭＨｚ帯域に狭くすると、伝送可能なデータ量が約半分に、フレーム長を倍にできる。フレーム長がむしろ長く過ぎると、状態数のより多い変調方式に切り換えて、フレーム長を短くする。他方、通信品質が低い場合、状態数のより少ない変調方式に切り換えて、フレーム長を長くする。フレーム長がまだ足りない場合は、狭い周波数幅に切り換えて、フレーム長を長くする。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する空間分割多元接続に対応した通信部と、
前記通信部内で、前記複数ユーザーの各々に対するフレームを変復調する変復調部と、
前記通信部内で、前記複数ユーザーの各々に対するフレームで用いる周波数帯域幅を設定する周波数帯域幅設定部と、
前記複数ユーザーの各々に対するフレームを処理するとともに、前記変復調部において適用する変調方式及び前記周波数帯域幅設定部で設定する周波数帯域幅をそれぞれ決定するデータ処理部と、
を備え、
前記データ処理部は前記複数ユーザーに対して異なる周波数帯域幅を決定し、前記通信部は、周波数帯域幅の異なるフレームを多重化して同時送信する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記データ処理部は、前記複数ユーザーの各々に対して同時に送信するフレームの長さが同じになるように、ユーザー毎の周波数帯域幅を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記データ処理部は、前記複数ユーザーの各々に対して同時に送信するフレームの長さが同じになるように、ユーザー毎の周波数帯域幅及び変調方式を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記データ処理部は、ユーザー毎の周波数帯域幅を決定するのみではフレームの長さを調整できないときには、さらにユーザー毎の変調方式を決定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する空間分割多元接続部と、
前記複数ユーザーの各々に対するフレームで用いる周波数帯域幅を設定する周波数帯域幅設定部と、
前記複数ユーザーの各々に対するフレームを処理するとともに、前記周波数帯域幅設定部で設定する周波数帯域幅をそれぞれ決定するデータ処理部と、
を備え、
前記周波数帯域設定部は、使用可能な全周波数帯域にわたる複数の位置で最小の周波数帯域幅を設定可能であるとともに、２以上の位置で前記最小の周波数帯域をデュプリケートした周波数帯域を設定可能であり、
前記データ処理部は、前記複数ユーザーの各々に対して送信要求（ＲＴＳ）フレームを送信した後に前記複数ユーザーの各々から確認通知（ＣＴＳ）フレームを受信してからデータ・フレームの送信を開始する通信シーケンスを行なう際に、前記複数の位置のすべてにおいて最小の周波数帯域幅をデュプリケートして前記送信要求フレームを送信するようにする、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項６】
前記通信部は、データ・フレームを前記複数ユーザーの各々に送信する周波数帯域幅で、前記複数ユーザーの各々からの前記確認通知フレームを受信する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記データ処理部は、従来規格に従うＲＴＳ  ８０２．１１フィールドと従来規格に従う必要のないＲＴＳ  ａｄｄフィールドを含むＲＴＳフレームを生成し、且つ、前記ＲＴＳ  ａｄｄフィールドに前記複数ユーザーの各々に対する送信フレームに用いる周波数帯域幅及び周波数位置を記載する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項８】
空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する通信方法であって、
前記複数ユーザーに対して異なる周波数帯域幅を決定するステップと、
周波数帯域幅の異なるフレームを多重化して同時送信するステップと、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項９】
空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する通信方法であって、
使用可能な全周波数帯域にわたる複数の位置で最小の周波数帯域幅を設定可能であるとともに、２以上の位置で前記最小の周波数帯域をデュプリケートした周波数帯域を設定可能であり、
前記複数ユーザーの各々に対して送信要求（ＲＴＳ）フレームを送信した後に前記複数ユーザーの各々から確認通知（ＣＴＳ）フレームを受信してからデータ・フレームの送信を開始する通信シーケンスを行なう際に、前記複数の位置のすべてにおいて最小の周波数帯域幅をデュプリケートして前記送信要求フレームを送信するようにする、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項１０】
空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する空間分割多元接続に対応した通信部と、前記通信部内で、前記複数ユーザーの各々に対するフレームを変復調する変復調部と、前記通信部内で、前記複数ユーザーの各々に対するフレームで用いる周波数帯域幅を設定する周波数帯域幅設定部を備えた通信装置における通信動作を制御するための処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、
前記コンピューターを、前記複数ユーザーの各々に対するフレームを処理するとともに、前記変復調部において適用する変調方式及び前記周波数帯域幅設定部で設定する周波数帯域幅をそれぞれ決定するデータ処理部として機能させ、
前記データ処理部は前記複数ユーザーに対して異なる周波数帯域幅を決定し、周波数帯域幅の異なるフレームを多重化して同時送信する、
ことを特徴とするコンピューター・プログラム。
【請求項１１】
空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する空間分割多元接続に対応した通信部と、前記通信部内で、前記複数ユーザーの各々に対するフレームで用いる周波数帯域幅を設定する周波数帯域幅設定部を備えた通信装置における通信動作を制御するための処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記周波数帯域設定部は、使用可能な全周波数帯域にわたる複数の位置で最小の周波数帯域幅を設定可能であるとともに、２以上の位置で前記最小の周波数帯域をデュプリケートした周波数帯域を設定可能であり、
前記コンピューターを、前記複数ユーザーの各々に対するフレームを処理するとともに、前記周波数帯域幅設定部で設定する周波数帯域幅をそれぞれ決定するデータ処理部として機能させ、
前記データ処理部は、前記複数ユーザーの各々に対して送信要求（ＲＴＳ）フレームを送信した後に前記複数ユーザーの各々から確認通知（ＣＴＳ）フレームを受信してからデータ・フレームの送信を開始する通信シーケンスを行なう際に、前記複数の位置のすべてにおいて最小の周波数帯域幅をデュプリケートして前記送信要求フレームを送信するようにする、
ことを特徴とするコンピューター・プログラム。
【請求項１２】
複数ユーザーに対するフレーム送信に用いる周波数帯域幅をそれぞれ決定し、空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当てて、周波数帯域幅の異なるフレームを多重化して同時送信する第１の通信装置と、
前記複数ユーザーの各々に該当し、自分宛てのフレームを受信する複数の第２の通信装置と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項１３】
使用可能な全周波数帯域にわたる複数の位置で最小の周波数帯域幅を設定可能であるとともに、２以上の位置で前記最小の周波数帯域をデュプリケートした周波数帯域を設定可能な通信システムであって、
前記複数の位置のすべてにおいて最小の周波数帯域幅をデュプリケートして、前記複数ユーザーの各々に対して送信要求（ＲＴＳ）フレームを送信するとともに、前記複数ユーザーの各々から確認通知（ＣＴＳ）フレームを受信してからデータ・フレームの送信を開始する第１の通信装置と、
自局宛ての前記送信要求（ＲＴＳ）フレームを受信して、前記確認通知（ＣＴＳ）フレームを返信する複数の第２の通信装置と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間軸上の無線リソースを複数のユーザーで共有する空間分割多元接続（Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｕｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＳＤＭＡ）を適用する通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムに係り、特に、複数のユーザー宛ての可変長フレーム・フォーマットのフレームを多重して伝送する通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信は、旧来の有線通信における配線作業の負担を解消し、さらには移動体通信を実現する技術として利用に供されている。例えば、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）に関する標準的な規格として、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１を挙げることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇは既に広く普及している。
【０００３】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇの規格では、２．４ＧＨｚ帯あるいは５ＧＨｚ帯周波数において、直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）を利用して、最大（物理層データレート）で５４Ｍｂｐｓの通信速度を達成する変調方式をサポートしている。また、その拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎではＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信方式を採用してさらなる高ビットレートを実現している。ここで、ＭＩＭＯとは、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重したストリームを実現する通信方式である（周知）。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎによって１００Ｍｂｐｓ超の高スループット（Ｈｉｇｈ  Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ：ＨＴ）を達成できるものの、伝送コンテンツの情報量の増大に伴い、さらなる高速化が求められている。
【０００４】
例えば、ＭＩＭＯ通信機のアンテナ本数を増やして空間多重するストリーム数が増加することによって、下位互換性を保ちながら、１対１の通信におけるスループットを向上させることができる。しかしながら、将来は、通信におけるユーザー当たりのスループットに加え、複数ユーザー全体でのスループットを向上させることが要求されている。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ作業部会では、６ＧＨｚ以下の周波数帯を使い、データ伝送速度が１Ｇｂｐｓを超える無線ＬＡＮ規格の策定を目指しているが、その実現には、マルチユーザーＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）若しくはＳＤＭＡ（Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｕｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）のように、空間軸上の無線リソースを複数のユーザーで共有する空間分割多元接続方式が有力である。
【０００６】
現在のところ、空間分割多元接続は、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などの時分割多元接続（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）をベースにした次世代携帯電話系システムの基盤技術の一つとして検討されている。また、無線ＬＡＮ分野では、上記のように１対多の通信が注目されつつあるが、適用例はほとんどない。これは、パケット通信において複数のユーザーを効率よく多重化することが難しいことにも依拠すると思料される。
【０００７】
因みに、従来からのＩＥＥＥ８０２．１１規格とは下位互換性を保つパケット・フォーマットからなるＲＴＳ、ＣＴＳ、ＡＣＫパケットを用いて、従来からのＩＥＥＥ８０２．１１規格におけるキャリアセンスとアダプティブ・アレイ・アンテナによる空間分割多元接続という２つの技術を組み合わせた通信システムについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００８】
ここで、空間分割多元接続を無線ＬＡＮに適用する場合、可変長のフレームを同一の時間軸上で多重化するケースが考えられる。複数ユーザーの各々に対する送信データ長がすべて同じ大きさであれば問題ないが、送信データ長の相違により多重化するフレーム長がまちまちになると、送信期間中にフレーム多重化数が増減することに伴って総送信電力が急峻に変化する。長さの異なるフレームをそのまま多重化送信すると、受信側では自動利得制御（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＧＣ）の点で不安定な動作を誘発することとなり、また、ＩＥＥＥ８０２．１１で規格化されているＲＣＰＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：受信チャネル電力インジケーター）についてフレーム内の電力分布が一定でなくなるなどのさまざまな観点から問題が生じる可能性がある。このため、同一時間軸上で多重されるフレームは、ユーザー毎の送信データ長がまちまちであったとしても、最終的には同じフレーム長で送信される必要がある。
【０００９】
例えば、従来のセルラーシステムのような固定フレーム・フォーマットのシステムにおいては、ダイバーシティー用データの挿入や（例えば、特許文献２を参照のこと）、割り当て時間のスケジューリング（例えば、特許文献３を参照のこと）、可変データ・レート（例えば、特許文献４、５を参照のこと）、可変チャネル構成（例えば、特許文献６を参照のこと）によりフレームなどの埋め合わせを行なうことができる。これに対し、無線ＬＡＮのような可変長フレーム・フォーマットを採用するシステムとは根本的に構造が異なることから、これらの従来技術を適用することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３２８５７０号公報
【特許文献２】特開２００１−１４８６４６号公報
【特許文献３】特表２００９−５０６６７９号公報
【特許文献４】特開２００８−２３６０６５号公報
【特許文献５】特許第２８５５１７２号公報
【特許文献６】特開２００７−８９１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、空間軸上の無線リソースを複数のユーザーで共有する空間分割多元接続を適用して好適に通信動作を行なうことができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することにある。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、複数のユーザー宛ての可変長フレーム・フォーマットのフレームを多重して好適に伝送することができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することにある。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、複数ユーザーの各々に対する送信データ長が均一であるとは限らない場合であっても、送信側での総送信電力の急峻な変化を回避しながら、可変長フレーム・フォーマットのフレームを多重して好適に伝送することができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する空間分割多元接続に対応した通信部と、
前記通信部内で、前記複数ユーザーの各々に対するフレームを変復調する変復調部と、
前記通信部内で、前記複数ユーザーの各々に対するフレームで用いる周波数帯域幅を設定する周波数帯域幅設定部と、
前記複数ユーザーの各々に対するフレームを処理するとともに、前記変復調部において適用する変調方式及び前記周波数帯域幅設定部で設定する周波数帯域幅をそれぞれ決定するデータ処理部と、
を備え、
前記データ処理部は前記複数ユーザーに対して異なる周波数帯域幅を決定し、前記通信部は、周波数帯域幅の異なるフレームを多重化して同時送信する、
ことを特徴とする通信装置である。
【００１５】
本願の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の通信装置のデータ処理部は、前記複数ユーザーの各々に対して同時に送信するフレームの長さが同じになるように、ユーザー毎の周波数帯域幅を決定するように構成されている。
【００１６】
本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の通信装置のデータ処理部は、前記複数ユーザーの各々に対して同時に送信するフレームの長さが同じになるように、ユーザー毎の周波数帯域幅及び変調方式を決定するように構成されている。
【００１７】
本願の請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の通信装置のデータ処理部は、ユーザー毎の周波数帯域幅を決定するのみではフレームの長さを調整できないときには、さらにユーザー毎の変調方式を決定するように構成されている。
【００１８】
本願の請求項５に記載の発明は、
空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する空間分割多元接続部と、
前記複数ユーザーの各々に対するフレームで用いる周波数帯域幅を設定する周波数帯域幅設定部と、
前記複数ユーザーの各々に対するフレームを処理するとともに、前記周波数帯域幅設定部で設定する周波数帯域幅をそれぞれ決定するデータ処理部と、
を備え、
前記周波数帯域設定部は、使用可能な全周波数帯域にわたる複数の位置で最小の周波数帯域幅を設定可能であるとともに、２以上の位置で前記最小の周波数帯域をデュプリケートした周波数帯域を設定可能であり、
前記データ処理部は、前記複数ユーザーの各々に対して送信要求（ＲＴＳ）フレームを送信した後に前記複数ユーザーの各々から確認通知（ＣＴＳ）フレームを受信してからデータ・フレームの送信を開始する通信シーケンスを行なう際に、前記複数の位置のすべてにおいて最小の周波数帯域幅をデュプリケートして前記送信要求フレームを送信するようにする、
ことを特徴とする通信装置である。
【００１９】
本願の請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の通信装置の通信部は、データ・フレームを前記複数ユーザーの各々に送信する周波数帯域幅で、前記複数ユーザーの各々からの前記確認通知フレームを受信するように構成されている。
【００２０】
本願の請求項７に記載の発明によれば、請求項５に記載の通信装置のデータ処理部は、従来規格に従うＲＴＳ  ８０２．１１フィールドと従来規格に従う必要のないＲＴＳ  ａｄｄフィールドを含むＲＴＳフレームを生成し、且つ、前記ＲＴＳ  ａｄｄフィールドに前記複数ユーザーの各々に対する送信フレームに用いる周波数帯域幅及び周波数位置を記載するように構成されている。
【００２１】
また、本願の請求項８に記載の発明は、空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する通信方法であって、
前記複数ユーザーに対して異なる周波数帯域幅を決定するステップと、
周波数帯域幅の異なるフレームを多重化して同時送信するステップと、
を有することを特徴とする通信方法である。
【００２２】
また、本願の請求項９に記載の発明は、空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する通信方法であって、
使用可能な全周波数帯域にわたる複数の位置で最小の周波数帯域幅を設定可能であるとともに、２以上の位置で前記最小の周波数帯域をデュプリケートした周波数帯域を設定可能であり、
前記複数ユーザーの各々に対して送信要求（ＲＴＳ）フレームを送信した後に前記複数ユーザーの各々から確認通知（ＣＴＳ）フレームを受信してからデータ・フレームの送信を開始する通信シーケンスを行なう際に、前記複数の位置のすべてにおいて最小の周波数帯域幅をデュプリケートして前記送信要求フレームを送信するようにする、
ことを特徴とする通信方法である。
【００２３】
また、本願の請求項１０に記載の発明は、空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する空間分割多元接続に対応した通信部と、前記通信部内で、前記複数ユーザーの各々に対するフレームを変復調する変復調部と、前記通信部内で、前記複数ユーザーの各々に対するフレームで用いる周波数帯域幅を設定する周波数帯域幅設定部を備えた通信装置における通信動作を制御するための処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、
前記コンピューターを、前記複数ユーザーの各々に対するフレームを処理するとともに、前記変復調部において適用する変調方式及び前記周波数帯域幅設定部で設定する周波数帯域幅をそれぞれ決定するデータ処理部として機能させ、
前記データ処理部は前記複数ユーザーに対して異なる周波数帯域幅を決定し、周波数帯域幅の異なるフレームを多重化して同時送信する、
ことを特徴とするコンピューター・プログラムである。
【００２４】
また、本願の請求項１１に記載の発明は、空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当ててフレームを多重化する空間分割多元接続に対応した通信部と、前記通信部内で、前記複数ユーザーの各々に対するフレームで用いる周波数帯域幅を設定する周波数帯域幅設定部を備えた通信装置における通信動作を制御するための処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記周波数帯域設定部は、使用可能な全周波数帯域にわたる複数の位置で最小の周波数帯域幅を設定可能であるとともに、２以上の位置で前記最小の周波数帯域をデュプリケートした周波数帯域を設定可能であり、
前記コンピューターを、前記複数ユーザーの各々に対するフレームを処理するとともに、前記周波数帯域幅設定部で設定する周波数帯域幅をそれぞれ決定するデータ処理部として機能させ、
前記データ処理部は、前記複数ユーザーの各々に対して送信要求（ＲＴＳ）フレームを送信した後に前記複数ユーザーの各々から確認通知（ＣＴＳ）フレームを受信してからデータ・フレームの送信を開始する通信シーケンスを行なう際に、前記複数の位置のすべてにおいて最小の周波数帯域幅をデュプリケートして前記送信要求フレームを送信するようにする、
ことを特徴とするコンピューター・プログラムである。
【００２５】
本願の請求項１０、１１に係る各コンピューター・プログラムは、コンピューター上で所定の処理を実現するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項１０、１１に係る各コンピューター・プログラムをコンピューターにインストールすることによって、コンピューター上では協働的作用が発揮され、本願の請求項１、５に係る通信装置と同様の作用効果をそれぞれ得ることができる。
【００２６】
また、本願の請求項１２に記載の発明は、
複数ユーザーに対するフレーム送信に用いる周波数帯域幅をそれぞれ決定し、空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当てて、周波数帯域幅の異なるフレームを多重化して同時送信する第１の通信装置と、
前記複数ユーザーの各々に該当し、自分宛てのフレームを受信する複数の第２の通信装置と、
を備えることを特徴とする通信システムである。
【００２７】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない（以下、同様）。
【００２８】
また、本願の請求項１３に記載の発明は、使用可能な全周波数帯域にわたる複数の位置で最小の周波数帯域幅を設定可能であるとともに、２以上の位置で前記最小の周波数帯域をデュプリケートした周波数帯域を設定可能な通信システムであって、
前記複数の位置のすべてにおいて最小の周波数帯域幅をデュプリケートして、前記複数ユーザーの各々に対して送信要求（ＲＴＳ）フレームを送信するとともに、前記複数ユーザーの各々から確認通知（ＣＴＳ）フレームを受信してからデータ・フレームの送信を開始する第１の通信装置と、
自局宛ての前記送信要求（ＲＴＳ）フレームを受信して、前記確認通知（ＣＴＳ）フレームを返信する複数の第２の通信装置と、
を備えることを特徴とする通信システムである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、空間軸上の無線リソースを複数のユーザーで共有する空間分割多元接続を適用して好適に通信動作を行なうことができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、複数ユーザーの各々に対する送信データ長が均一であるとは限らない場合であっても、送信側での総送信電力の急峻な変化を回避しながら、可変長フレーム・フォーマットのフレームを多重して好適に伝送することができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することができる。
【００３１】
また、本発明によれば、ユーザー毎の送信データ長がまちまちであったとしても、同一時間軸上で多重される各フレームを最終的には同じフレーム長で送信することによって、送信側での総送信電力の急峻な変化を回避しながら、可変長フレーム・フォーマットのフレームを多重して好適に伝送することができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することができる。
【００３２】
また、本発明によれば、空間分割多元接続と周波数帯域幅の拡大という２つの方法を併用して複数ユーザー全体でのスループットを向上させることができ、且つ、各ユーザー宛ての送信フレームで用いる変調方式と周波数帯域幅を適応的に設定して、可変長フレーム・フォーマットのフレームを多重して好適に伝送することができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することができる。
【００３３】
本願の請求項１、８、１０、１２に記載の発明によれば、ユーザー毎に異なる周波数帯域幅を決定し、周波数帯域幅の異なるフレームを多重化して同時送信することができる。）
【００３４】
本願の請求項２に記載の発明によれば、あるユーザー宛ての送信フレームを、本来の周波数帯域幅よりも狭くすることによって、送信を継続する時間を長くすることができる。また逆に、本来の周波数帯域幅よりも大きくすることによって、送信を継続する時間を短くすることができる。同時送信する各ユーザー宛てのフレームの長さが異なる場合、総送信電力が急峻に変化することに起因して受信側で動作が不安定になる、通信可能な帯域に無駄が生じるといった不具合がある。これに対し、本願の請求項２に記載の発明によれば、ユーザー毎の周波数帯域幅を決定することによって同時送信する複数のフレームの長さを揃えることができ、上記の不具合を解消することができる。また、パディングを行なわずにフレームの長さを揃えるので、帯域を浪費しないで済む。
【００３５】
本願の請求項３に記載の発明によれば、空間分割多元接続を行なう通信装置が、周波数帯域幅と変調方式を組み合わせることにより空間的に多重する各フレームのフレーム長の制御を行なうことができる。例えば、本来の周波数帯域幅よりも半分に設定することでフレーム長は倍になるが、通信品質が十分高いときには、さらに状態数のより多い変調方式に切り換えることによって、フレーム長を短くして、より綿密なフレーム長の制御を行なうことができる。あるいは、通信品質が良好でないときには、状態数のより少ない変調方式に切り換えることによって、フレーム長を長くすることができ、加えて本来の周波数帯域は場よりも狭くすることで、フレーム長をさらに長くすることができる。
【００３６】
また、本願の請求項４に記載の発明によれば、ユーザー毎の周波数帯域幅を決定するのみではフレームの長さを調整できないときには、さらにユーザー毎の変調方式を決定することで、より綿密にフレームの長さを制御することができる。
【００３７】
本願の請求項５、９、１１、１３に記載の発明は、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚといったように、使用可能な全周波数帯域にわたる複数の位置で最小の周波数帯域幅を設定可能である無線ＬＡＮ環境に適用することができる。かかる無線ＬＡＮ環境下では、使用するすべての周波数帯域にわたって帯域を確保する必要がある。本願の請求項５、９、１１、１３に記載の発明によれば、最小の周波数帯域幅でしか動作できない従来規格に従う隠れ端末も、ＲＴＳフレームを受信することが可能となる。したがって、旧来からのＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用して、下位互換性を保ちながら衝突回避を実現することができる。
【００３８】
本願の請求項６に記載の発明によれば、ＲＴＳフレームの送信先となる各通信局は、最小の周波数帯域幅でしか動作できない従来規格に従ってＣＴＳフレームを返して、ＲＴＳフレームの送信元からデータ・フレームを受信できるようになる。また、複数ユーザーの各々からの確認通知フレームに空間分割多元接続のためのアンテナ重みを学習するための既知シーケンスに含めることで、本願の請求項６に記載の通信装置は、複数ユーザーの各々から受信した確認通知フレームに基づいて、空間分割多元接続のためのアンテナ重みを学習することができる。
【００３９】
本願の請求項７に記載の発明によれば、ＲＴＳフレームの送信元が、多重フレームの送信先となる端末局毎に使用帯域幅を指定することができる。
【００４０】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、空間分割多元接続を適用し、アクセスポイントとして動作する通信装置の構成例を示した図である。
【図３】図３は、空間分割多元接続を適用し、端末局として動作する通信装置の構成例を示した図である。
【図４】図４は、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みの学習に利用することができるＲＴＳフレームのフォーマット例を示した図である。
【図５】図５は、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みの学習に利用することができるＣＴＳフレームのフォーマット例を示した図である
【図６】図６は、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みの学習に利用することができるＡＣＫフレームのフォーマット例を示した図である
【図７】図７は、図１に示した通信システムにおいて、アクセスポイントとしてのＳＴＡ０が空間分割多元接続を適用して通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３に対し多重フレーム伝送する通信シーケンス例を示した図である。
【図８】図８は、同一時間軸上で多重されるフレームＡ及びフレームＢの長さが異なる様子を示している。
【図９】図９は、空間分割多元接続を行なう通信装置が周波数帯域幅と変調方式を組み合わせることによりフレーム長の制御を行なうための処理手順をフローチャートである。
【図１０】図１０は、周波数帯域幅の異なるフレームを空間軸上で多重化している様子を例示した図である。
【図１１】図１１は、８０ＭＨｚ帯域を使用して、２０ＭＨｚ帯域を４つのデュプリケート・モードで送信する様子（ＲＴＳ  ８０２．１１、ＲＴＳ  ａｄｄ、ＣＴＳ  ８０２．１１の送信時に使用する周波数帯域）を示した図である。
【図１２】図１２は、ＣＴＳ  ａｄｄフィールド（並びに、データ・フレーム、ＡＣＫフレーム）を送信する際に使用する周波数帯域を示した図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、図１１及び図１２に示した周波数構成を用いたＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクにおける、ＲＴＳ送信元となるアクセスポイント（ＡＰ）の信号送受信シーケンス例を示した図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１１及び図１２に示した周波数構成を用いたＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクにおける、ＲＴＳ受信側となる端末局（ＳＴＡ）の信号送受信シーケンス例を示した図である。
【図１４】図１４は、ＲＴＳフレーム・フォーマットの変形例を示した図である。
【図１５】図１５は、ＲＡＮＤＰＡＴを含むＣＴＳ  ａｄｄフィールドを複数のＣＴＳ送信局が同一時刻に送信する様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００４３】
図１には、本発明の一実施形態に係る通信システムの構成を模式的に示している。本実施形態に係る通信システムは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１に準拠しており、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御手順にＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを併用するものとする。
【００４４】
図示の通信システムは、アクセスポイント（ＡＰ）として動作する通信局ＳＴＡ０と、端末局（ＭＴ）として動作する複数の通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３で構成される。各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３はそれぞれの通信範囲内に通信局ＳＴＡ０を収容し、それぞれＳＴＡ０とは直接通信を行なうことができる（言い換えれば、各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は、アクセスポイントとしてのＳＴＡ０の配下に置かれ、ＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｓｅｔ）を構成する）。但し、端末局としての各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３が互いの通信範囲内に存在する必要はなく、以下では端末局間での直接通信については言及しない。
【００４５】
ここで、アクセスポイントとしてのＳＴＡ０は、複数のアンテナを備えアダプティブ・アレイ・アンテナによる空間分割多元接続を行なう通信装置からなり、空間軸上の無線リソースを複数ユーザーに割り当てて、フレーム通信を多重化する。すなわち、ＳＴＡ０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃなどの新規規格に準拠する通信装置であり、宛て先通信局が異なる２以上のフレームを同一の時間軸上で多重化したり、２以上の通信局が同一の時間軸上で多重化送信した自局宛てのフレームを送信元毎に分離したりして、１対多のフレーム通信を行なう。ＳＴＡ０は、より多くのアンテナを装備することで、空間多重が可能な端末局の台数を増大することができる。勿論、ＳＴＡ０は、空間分割多元接続を適用して各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３と１対多のフレーム通信を行なうだけでなく、各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３と個別に１対１でフレーム通信を行なってもよい。
【００４６】
他方、端末局としての通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は、複数のアンテナを備えアダプティブ・アレイ・アンテナによる空間分割多元接続を行なう通信装置からなるが、受信時のみユーザー分離を行ない、送信時のユーザー分離すなわち送信フレームの多重化を行なわないので、アクセスポイントほどのアンテナ本数を装備する必要はない。なお、端末局のうち少なくとも一部の端末局は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａなどの従来規格に準拠した通信装置であってもよい。言い換えれば、図１に示す通信システムは、該新規規格の通信機が従来規格の通信機と混在する通信環境である。
【００４７】
図２には、空間分割多元接続を適用する通信装置の構成例を示している。図１に示した通信システムにおいて、アクセスポイントとして動作する通信局ＳＴＡ０は、図２に示した構成を備え、新規規格に則って通信動作を行なうものとする。
【００４８】
図示の通信装置は、アダプティブ・アレイ・アンテナ機能を実現する複数（図示の例では４本）のアンテナ素子２１−１、２１−２、…と、ＲＦ処理部２２と、機能ブロック２３〜２８からなる受信処理部と、データ処理部２９と、機能ブロック３０〜３５からなる送信ブランチを備えている。アクセスポイントとしての通信局ＳＴＡ０は、アダプティブ・アレイ・アンテナによる空間分割多元接続を行なうが、多くのアンテナ素子を持つことで、多元接続により収容可能な端末局台数を向上することが可能である。
【００４９】
データ処理部２９は、上位層アプリケーション（図示しない）からの送信要求に応じて送信データを生成する。マッパー３５は、送信データ系列を、データ処理部２９から指示された信号空間に順次マッピングしていく。本実施形態では、マッパー３５は、データ処理部２９からの指示に従って、空間的に多重する各ユーザー宛てのフレームに対する変調方式をそれぞれ切り換える。データ処理部２９は、ユーザー毎のチャネルの通信品質に適応して変調方式を決定する他、フレーム長を制御する目的で変調方式を切り換えるが、この点の詳細については後述に譲る。
【００５０】
周波数軸割り当て部３４は、マッピングした後の送信データ系列を、周波数軸上の各サブキャリアに順次割り当てていく。本実施形態では、周波数軸割り当て部３４は、データ処理部２９からの指示に従って、空間的に多重する各ユーザー宛てのフレームについて用いる周波数帯域幅をそれぞれ設定する。データ処理部２９は、フレーム長を制御する目的で周波数帯域幅を切り換えるが、この点の詳細については後述に譲る。
【００５１】
送信重み乗算部３３は、データ処理部２９からの指示に従って、送信データ系列に対して送信重みを乗算して、空間分離を施し、アンテナ素子２１−１、２１−２、…毎の送信ブランチに振り分ける。但し、ここで言う送信時の「空間分離」は、フレームを同時送信するユーザー毎に空間分離するユーザー分離のみを意味するものとする。
【００５２】
ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ高速フーリエ逆変換）部３２は、周波数領域に並んだ送信ブランチ毎のサブキャリアを時間軸信号に変換し、さらにＧＩ（ガード・インターバル）挿入部３１でガード・インターバルを付加する。そして、ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルターなどで構成される送信ディジタル・フィルター３０にて帯域制限した後、アナログ送信ベースバンド信号に変換する。
【００５３】
ＲＦ部２２では、アナログＬＰＦにより所望帯域以外の信号成分を除去し、所望のＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）周波数帯へ中心周波数をアップコンバートし、さらに電力増幅によって信号振幅を増幅させる。そして、送信ブランチ毎のＲＦ送信信号は、各アンテナ素子２１−１、２１−２、…から空間に放出される。
【００５４】
また、ＲＦ部２２では、各アンテナ素子２１−１、２１−２、…での受信信号を低雑音増幅してからアナログ・ベースバンド信号へダウンコンバートし、さらにディジタル受信ベースバンド信号に変換する。
【００５５】
受信ディジタル・フィルター２３は、ＦＩＲフィルターなどで構成され、ディジタル受信信号に対し帯域の制限をかける。通常の通信機では、受信側でも送信側と同じ特性のディジタル・フィルターが使用される。同期及びＧＩ（ガード・インターバル）除去部２４は、帯域制限が施された後のディジタル受信信号から、フレーム同期を獲得し、さらに周波数オフセット補正、ノイズ推定を行なうとともに、データ送信区間の先頭に付加されたガード・インターバルを除去する。そして、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ高速フーリエ変換）部２５は、受信ブランチ毎の時間軸信号を周波数軸信号に変換する。
【００５６】
受信重み乗算部２６は、データ処理部２９からの指示に従って、受信ブランチ毎の受信データ信号に対して受信重みを乗算して、空間分離を施す。但し、ここで言う受信時の「空間分離」には、フレームを同時送信するユーザー毎に空間分離するユーザー分離と、空間多重されたＭＩＭＯチャネルを元の複数のストリームに分離するチャネル分離の双方の意味を含むものとする。
【００５７】
周波数分離部２７は、データ処理部２９からの指示に従って、周波数軸上の各サブキャリアから受信データ系列を分離する。デマッパー２８は、データ処理部２９からの指示に従って、分離された受信データ系列から信号空間上の信号点をデマップして、元の送信データ系列を再現する。データ処理部２９は、再現された送信データを上位層アプリケーション（図示しない）に渡す。
【００５８】
図３には、空間分割多元接続を適用する通信装置の他の構成例を示している。図１に示した通信システムにおいて、端末局として動作する通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３のうち一部の空間分割多元接続に対応したものは、図３に示した構成を備え、新規規格に則って通信動作を行なうものとする。
【００５９】
図示の通信装置は、アダプティブ・アレイ・アンテナ機能を実現する複数（図示の例では２本）のアンテナ素子４１−１、４１−２と、ＲＦ処理部４２と、機能ブロック４３〜４８からなる受信処理部と、データ処理部４９と、機能ブロック５０〜５５からなる送信ブランチを備えている。
【００６０】
データ処理部４９は、上位層アプリケーション（図示しない）からの送信要求に応じて送信データを生成する。マッパー５５は、送信データ系列を、データ処理部４９から指示された信号空間に順次マッピングしていく。周波数軸割り当て部５４は、マッピングした後の送信データ系列を、データ処理部４９からの指示に従って、周波数軸上の各サブキャリアに順次割り当てていく。トレーニング信号付加部５３は、データ処理部４９からの指示に従って、送信データ系列をアンテナ素子４１−１、４１−２毎の送信ブランチに振り分けるとともに、送信先でアダプティブ・アレイ・アンテナの重みを学習するために用いるトレーニング信号を付加する。トレーニング信号は、例えば端末局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３ごとに固有の既知シーケンスからなる。
【００６１】
ＩＦＦＴ部５２は、周波数領域に並んだ送信ブランチ毎のサブキャリアを時間軸信号に変換し、さらにガード挿入部５１でガード・インターバルを付加する。そして、送信ディジタル・フィルター５０にて帯域制限した後、アナログ送信ベースバンド信号に変換する。
【００６２】
ＲＦ部４２では、アナログＬＰＦにより所望帯域以外の信号成分を除去し、所望のＲＦ周波数帯へ中心周波数をアップコンバートし、さらに電力増幅によって信号振幅を増幅させる。そして、送信ブランチ毎のＲＦ送信信号は、各アンテナ素子４１−１、４１−２から空間に放出される。
【００６３】
また、ＲＦ部４２では、各アンテナ素子４１−１、４１−２での受信信号を低雑音増幅してからアナログ・ベースバンド信号へダウンコンバートし、さらにディジタル受信ベースバンド信号に変換する。
【００６４】
受信ディジタル・フィルター４３は、ディジタル受信信号に対し帯域の制限をかける。通常の通信機では、受信側でも送信側と同じ特性のディジタル・フィルターが使用される。同期及びガード除去部４４は、帯域制限が施された後のディジタル受信信号から、フレーム同期を獲得し、さらに周波数オフセット補正、ノイズ推定を行なうとともに、データ送信区間の先頭に付加されたガード・インターバルを除去する。そして、ＦＦＴ部４５は、受信ブランチ毎の時間軸信号を周波数軸信号に変換する。
【００６５】
受信重み乗算部４６は、データ処理部４９からの指示に従って、受信ブランチ毎の受信データ信号に対して受信重みを乗算して、空間分離を施す。但し、ここで言う受信時の「空間分離」には、フレームを同時送信するユーザー毎に空間分離するユーザー分離と、空間多重されたＭＩＭＯチャネルを元の複数のストリームに分離するチャネル分離の双方の意味を含むものとする。
【００６６】
周波数分離部４７は、データ処理部４９からの指示に従って、周波数軸上の各サブキャリアから受信データ系列を分離する。デマッパー４８は、データ処理部４９からの指示に従って、分離された受信データ系列から信号空間上の信号点をデマップして、元の送信データ系列を再現する。データ処理部４９は、再現された送信データを上位層アプリケーション（図示しない）に渡す。
【００６７】
図１に示した通信システムにおいて、アクセスポイントとしてのＳＴＡ０は、自局が備えるアダプティブ・アレイ・アンテナに含まれる各アンテナ素子と通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３が備える各アンテナ素子との間の伝達関数を取得することによって、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みを学習する。あるいは、各通信相手ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３から受信した既知シーケンスからなるトレーニング信号に対してＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ）などの所定の適応アルゴリズムを用いて、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みの学習を行なうことができる。そして、ＳＴＡ０は、いずれかの方法によって学習したアダプティブ・アレイ・アンテナの重みに基づいて各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３に対する指向性を形成する。これによって、ＳＴＡ０は、同一時間軸上で多重化した通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３の各々に宛てた送信フレーム、あるいは同一時間上で多重化された各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３からの受信フレームを空間分離することが可能となり、すなわち、空間軸上の無線リソースを複数のユーザーで共有する空間分割多元接続を実現することができる。
【００６８】
アクセスポイントとしてのＳＴＡ０は、例えば、通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３との間で同時並行して行なうＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用して、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みの学習を行なうことができる。
【００６９】
図４〜図６には、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みの学習に利用することができる、ＲＴＳ、ＣＴＳ、ＡＣＫの各フレームのフォーマット例をそれぞれ示している。
【００７０】
図４に示すＲＴＳフレーム・フォーマットは、従来規格であるＩＥＥＥ８０２．１１に従うフィールドＲＴＳ  ８０２．１１と、空間分割多元接続を適用する新規規格に従う（すなわち、従来規格とは下位互換性のない）付加的なフィールドＲＴＳ  ａｄｄを含んでいる。
【００７１】
ＲＴＳフレームのうち前者の従来規格に従うフィールド（ＲＴＳ  ８０２．１１）は、２オクテットからなるフレーム・コントロール（Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と、２オクテットからなるデュレーション（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）と、それぞれ６オクテットからなるレシーバ・アドレス（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ａｄｄｒｅｓｓ：ＲＡ）及びトランスミッタ・アドレス（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ａｄｄｒｅｓｓ：ＴＡ）と、４オクテットからなるフレーム・チェック・シーケンス（Ｆｒａｍｅ  Ｃｈｅｃｋ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ：ＦＣＳ）で構成される。
【００７２】
フレーム・コントロールは、さらに細分化されたフォーマットを有するものであり、例えば、フレームの種別やプロトコルのバージョン、再送の有無、データの経路情報といった各種情報が記述される。
【００７３】
デュレーションは、時間の指定を行なうために設けられる。ＲＴＳフレームを受信した各通信局は、レシーバ・アドレス（ＲＡ）に自局のアドレスが記述されていない場合には、このデュレーションに記述された時間に基づいて、通信動作を控えるべき時間を把握することができる。具体的には、このデュレーションには、ＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｖｅｃｔｏｒ）と称されるカウンター値が設定される。
【００７４】
レシーバ・アドレス（ＲＡ）フィールドには、当該フレームを受信させたい通信局のアドレスが記述される。また、トランスミッタ・アドレス（Ｔ Ａ ）フィールドには、当該フレームを送信する通信局のアドレスが記述される。
【００７５】
フレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ）は、３２ビットのＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）である。当該フレームを受信した通信局は、このフレーム・チェック・シーケンスを再計算して、両者が一致するか否かをチェックする。そして、送られてきたフレーム・チェック・シーケンスと一致しなかった場合には、そのフレームは破壊されたものとして廃棄することにより、正しいＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）フレームのみを認識し、処理を行なうことになる。
【００７６】
また、ＲＴＳフレームのうち後者の新規規格に従うフィールド（ＲＴＳ  ａｄｄ）は、ＭＡＮＵＭ と、複数のレシーバ・アドレス（ＲＡ２，ＲＡ３，…）と、第２のフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）を備えている。
【００７７】
ＭＡＮＵＭには、アダプティブ・アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なう端末局の台数が記述される。図１に示す通信システム例では、ＭＡＮＵＭに記述される数は３となる。レシーバ・アドレス（ＲＡ２，ＲＡ３，…）は、（ＭＡＮＵＭに記述された個数−１）個だけ設けられる。すなわち、空間分割多元接続を適用するに際しては、多重化する複数の端末局の各々に対してＣＴＳフレームの返信を要求するために複数の宛て先を指定する必要があることから、ＲＴＳフレームには空間分割多元接続を行なう端末局の台数だけレシーバ・アドレスが設けられる。第２のフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）は、これら付加されたフォーマット部分に対するＣＲＣチェックである。なお、ＲＴＳ  ａｄｄにはＭＡＮＵＭ−１の個数のレシーバ・アドレスが設けられるのは、ＲＴＳ  ８０２．１１フィールド内にレシーバ・アドレス（ＲＡ）フィールドを含むからである。あるいは、ＲＴＳ  ８０２．１１とのレシーバ・アドレスの重複を許容しながら、ＲＴＳ  ａｄｄフィールド内にＭＡＮＵＭの個数だけレシーバ・アドレスを設けるようにしてもよい。
【００７８】
図４に示すＲＴＳフレームが新規規格に従う上記フィールドＲＴＳ  ａｄｄを備えるのは、空間分割多元接続を適用する場合に、例えばアクセスポイントは複数の端末局宛てにＲＴＳフレームを送信する必要があるからである。また、前半部分を従来のフォーマットとし、後半部分に新たな要素を付加したのは、従来のＲＴＳフレームしか理解することができない従来規格のみに従う端末との共存を考慮したためである。
【００７９】
従来フォーマットのＲＴＳフレームしか理解できない端末局（隠れ端末）は、ＲＴＳフレームのうち前者の従来規格に従うフィールド内のＦＣＳに基づいてＣＲＣチェックを済ませた後、デュレーションに基づいてＮＡＶのカウンター値を設定して適当な期間だけ送信動作を控えることで、新規規格に従うＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクとの衝突を回避することができる。
【００８０】
但し、本発明の要旨は、図４に示したような特定のＲＴＳフレーム・フォーマットに限定されるものではない。
【００８１】
また、図５に示すＣＴＳフレーム・フォーマットは、従来規格であるＩＥＥＥ８０２．１１に従うフィールドＣＴＳ  ８０２．１１と、空間分割多元接続を適用する新規規格に従う（すなわち、従来規格とは下位互換性のない）付加的なフィールドＣＴＳ  ａｄｄを含んでいる。
【００８２】
前者の従来規格に従うフィールド（ＣＴＳ  ８０２．１１）は、２オクテットからなるフレーム・コントロールと、２オクテットからなるデュレーションと、６オクテットからなるレシーバ・アドレスと、４オクテットからなるフレーム・チェック・シーケンスで構成される。これら各要素の意味は、ＲＴＳフレーム中の従来規格に従うフィールドにおけるものと同様である。このうち、レシーバ・アドレスは、自局宛てのＲＴＳフレームを受信した通信局が当該ＲＴＳフレームに記述されたトランスミッタ・アドレスの値をコピーしたものである。ＲＴＳフレームに対するこれらＣＴＳフレーム及びＡＣＫフレームの１つの相違は、トランスミッタ・アドレスが設けられていないことである。
【００８３】
また、ＣＴＳフレームのうち後者の新規規格に従うフィールド（ＣＴＳ  ａｄｄ）は、トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）と、第２のフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）と、ＲＡＮＤＰＡＴとを備えている。
【００８４】
トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）には、当該ＣＴＳフレームの送信元アドレスが記述される。第２のフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）は、新たに付加されたトランスミッタ・アドレス（ＴＡ）に対するＣＲＣチェックである。ＲＡＮＤＰＡＴは、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みを学習するために用いられるランダム・シーケンスであり、当該学習を行なうＣＴＳフレームの宛て先局（すなわち、ＲＴＳフレームの送信元であるアクセスポイント）にとって既知で且つＣＴＳフレームの送信局毎に固有の参照情報（ユニーク・シーケンス）からなる。なお、ＲＡＮＤＰＡＴに対しては、パリティ・チェックは行なわれないが、これはＲＡＮＤＰＡＴがＭＡＣ層で定義されているものの、物理層の用途であることに依拠する。
【００８５】
また、図６に示すＡＣＫフレームのうち後者の新規規格に従うフィールドは、基本的には、ＣＴＳフレームのそれと同様に、トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）と、第２のフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）と、ＲＡＮＤＰＡＴで構成される。但し、ＡＣＫフレームのＲＡＮＤＰＡＴは、一旦学習した重みを環境変化に適応的に追従させることを主な目的とすることから、ＣＴＳフレームにおけるＲＡＮＤＰＡＴよりもシーケンス長を短くすることができる。
【００８６】
図５に示すＣＴＳフレーム、並びに、図６に示すＡＣＫフレームがそれぞれ新規規格に従う上記フィールドを備える。これは、空間分割多元接続を適用する場合に、例えばアクセスポイントは複数のＣＴＳ、ＡＣＫフレームを同時に受信することになり、各々のフレームの送信元を識別する（言い換えれば、確認応答がとれた端末局を特定する）必要があるからである。また、前半部分を従来のフォーマットとし、後半部分に新たな要素を付加したのは、従来のＣＴＳ、ＡＣＫフレームしか理解することができない従来規格にのみ従う端末との共存を考慮したためである。但し、本発明の要旨は、図５、６に示したような特定のＣＴＳ、ＡＣＫのフレーム・フォーマットに限定されるものではない。
【００８７】
図７には、図１に示した通信システムにおいて、アクセスポイントとしてのＳＴＡ０が空間分割多元接続を適用して複数の通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３との間で多重フレーム伝送する通信シーケンス例を示している。図示の例では、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを併用したＣＳＭＡ／ＣＡ手順が実施され、また、図４〜図６に示したフレーム・フォーマットが適宜利用されるものとする。なお、図７中の通信局ＳＴＡ４は、図１には含まれないが、従来規格に準拠した（すなわち、図４〜図６に示したフレーム中の新規規格に従うフィールドを理解できない）通信局であり、通信局ＳＴＡ０〜ＳＴＡ３のうち少なくとも１つの通信範囲内の存在する隠れ端末であるとする。
【００８８】
まず、アクセスポイントとして動作するＳＴＡ０は、事前に物理キャリアセンスを行ない、メディアがクリアであることを確認し、さらにバックオフを行なった後にＲＴＳフレームを送信する。ＳＴＡ０は、ＲＴＳフレームを送信する時点では、まだアダプティブ・アレイ・アンテナの重みを学習していない（すなわち、複数本のアンテナ素子がアダプティブ・アレイ・アンテナとして機能していない）ことから、無指向性でＲＴＳフレームを送信する。このＲＴＳフレームには、レシーバ・アドレス（ＲＡ，ＲＡ２，ＲＡ３）として、空間分割多元接続を行なう候補である各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３のアドレスが記述される。
【００８９】
従来規格に従うＳＴＡ４は、自局を宛て先に含まない上記ＲＴＳフレームを受信した場合には、前半のＲＴＳ  ８０２．１１フィールド内のデュレーションに記述された情報に基づいてＮＡＶのカウンター値を設定して、送信動作を控える。
【００９０】
各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は、受信したＲＴＳフレームが自局宛てであることを認識すると、ＲＴＳ  ａｄｄを受信終了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）が経過した後に、ＲＴＳ送信元であるＳＴＡ０宛てのＣＴＳフレームを同時に送信する。
【００９１】
ＳＴＡ０は、ＲＴＳフレームを送信完了した後、ＲＴＳフレームの各宛て先局からそれぞれ返信されるＣＴＳフレームを受信待機する。ＳＴＡ０は、ＣＴＳフレームを受信する時点では、アダプティブ・アレイ・アンテナの学習を行なっていないことから、いずれか１つのアンテナ素子を用いて同時に複数のＣＴＳフレームを受信する必要がある。ここで、以下の３つの条件を満たす場合には、ＳＴＡ０は、同時に複数のＣＴＳ  ８０２．１１フィールド部分を、衝突を回避して受信することが可能となる。
【００９２】
（１）ＯＦＤＭ変調方式を用いていること。
（２）各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３の発振器がＳＴＡ０で用いる発振器との周波数誤差を補正するように動作すること。
（３）各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３が送信するＣＴＳ  ８０２．１１フィールドの記載内容がすべて同一であること。
【００９３】
条件（１）のＯＦＤＭ変調方式は、マルチパス・フェージングに強いことが知られている。また、条件（２）は、各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３が、ＳＴＡ０からのＲＴＳフレーム受信時に周波数補正を実施することで満足することができる。周波数補正を実施することにより、各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３から同時送信されるＣＴＳフレームがＳＴＡ０に到達する遅延時刻は、ガード・インターバル内に収まることが保証される。そして、条件（３）で挙げるように、各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３のＣＴＳ  ８０２．１１フィールドが同一の記載内容であれば、これらを通常の遅延波と同様に扱うことができ、１つのアンテナ素子を用いて同時に受信することが可能になる。
【００９４】
各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は、同一の記載内容からなるＣＴＳ  ８０２．１１フィールドに続いて、ＣＴＳ  ａｄｄフィールドをそれぞれ送信する。図５に示したように、ＣＴＳ  ａｄｄフィールドには、トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）が記載されており、ＳＴＡ０は、受信した各々のＣＴＳ  ａｄｄフィールドの送信元を特定することができる。そして、ＳＴＡ０は、これら同時送信されたＣＴＳ  ａｄｄフィールドを複数のアンテナ素子で受信すると、各々に含まれる既知シーケンスＲＡＮＤＰＡＴに基づいて、ＲＬＳアルゴリズムなどの所定の適応アルゴリズムを用いてアダプティブ・アレイ・アンテナの重みを学習する。以降、ＳＴＡ０が持つ複数本のアンテナ素子はアダプティブ・アレイ・アンテナとして機能し、ＳＴＡ０は空間分割多元接続を行なうことが可能になる。
【００９５】
他方、従来規格に従うＳＴＡ４は、自局を宛て先に含まない上記ＣＴＳフレームを受信した場合には、前半のＣＴＳ  ８０２．１１フィールド内のデュレーションに記述された情報に基づいてＮＡＶのカウンター値を設定して、送信動作を控える。
【００９６】
ＳＴＡ０は、各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３からのＣＴＳフレームを受信完了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３の各々に宛てたデータ・フレーム（Ｆｒａｇｍｅｎｔ１−０、Ｆｒａｇｍｅｎｔ２−０、Ｆｒａｇｍｅｎｔ３−０）をそれぞれ送信する。ＳＴＡ０は、上記の学習したアダプティブ・アレイ・アンテナの重みを利用することで、複数のデータ・フレームを空間分割多重して同時送信することができる。
【００９７】
これに対し、各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は、それぞれ自局宛てのデータ・フレーム（Ｆｒａｇｍｅｎｔ１−０、Ｆｒａｇｍｅｎｔ２−０、Ｆｒａｇｍｅｎｔ３−０）を受信完了すると、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、ＡＣＫフレーム（ＡＣＫ１−０、ＡＣＫ２−０、ＡＣＫ３−０）を同時に返信する。
【００９８】
ＳＴＡ０の複数本のアンテナ素子は既にアダプティブ・アンテナとして機能しており、同時受信した複数のＡＣＫフレーム（ＡＣＫ１−０、ＡＣＫ２−０、ＡＣＫ３−０）を空間分離することができる。ＡＣＫフレームは、図６に示したフレーム・フォーマットからなり、各々のトランスミッタ・アドレスには通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３のアドレスがそれぞれ記載されていることから、ＳＴＡ０は、受信した各ＡＣＫフレームの送信元を特定することができる。また、ＳＴＡ０は、受信した各ＡＣＫフレームに含まれるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて、ＲＬＳアルゴリズムなどの所定の適応アルゴリズムを用いて、学習済みのアダプティブ・アレイ・アンテナの重みを、環境変化に適応的に追従させることができる。
【００９９】
従来規格に従うＳＴＡ４は、自局宛てでない上記データ・フレームを受信した場合には、そのデュレーションに記述された情報に基づいてＮＡＶのカウンター値を設定して、送信動作を控える。また、従来規格に従うＳＴＡ４は、自局宛てでない上記Ａそのフレームを受信した場合には、そのデュレーションに記述された情報に基づいてＮＡＶのカウンター値を設定して、送信動作を控える。
【０１００】
図７に例示した通信シーケンスからも分かるように、空間分割多元接続方式によれば、空間軸上の無線リソースを複数のユーザーで共有することで、複数ユーザー全体でのスループットを向上させることができる。また、さらにスループットを向上させるために、周波数帯域幅を拡大する方法が挙げられる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは２０ＭＨｚと４０ＭＨｚの帯域幅を使用するが、次世代の無線ＬＡＮ規格ではさらに８０ＭＨｚの帯域幅も使用する可能性がある。
【０１０１】
無線ＬＡＮは、一般にパケット通信方式を採用するが、各ユーザーが通信したいトラフィックの量はまちまちである。また、通信環境の変化に応じて、一定の通信品質を保証するように、変調方式を適応的に切り換えるリンク・アダプテーションが行なわれることが多い。これらの理由により、パケット（フレーム）の長さに相違が生じる。空間分割多元接続により複数のユーザー宛てのフレームを多重化して同時送信する場合、フレーム長の相違により総送信電力の急峻な変化が生じると、受信側での不安定な動作を誘発するなどの問題がある（前述）。また、多重化するフレームの一部が先に終了し、その他のフレームの送信が継続していると、通信可能な帯域を有効に利用できていないことになり、空間分割多元接続の効果が減じられる。図８に示す例では、同一時間軸上で多重されるフレームＡ及びフレームＢの長さが異なる様子を示している。図示の例では、フレームＢの長さが短く、フレームＢを送信終了した以降は通信可能な帯域が無駄になっていることが分かる。
【０１０２】
このため、同一時間軸上で多重されるフレームは、ユーザー毎の送信データ長がまちまちであったとしても、最終的には同じフレーム長で送信される必要がある。
【０１０３】
空間的に多重する複数のフレームのうち短いものに対しパディングを施してフレーム長の長いものに合わせるという方法が考えられるが、ペイロードなどに意味のないデータを埋め込むことは帯域の浪費につながる。
【０１０４】
また、同じ情報ビット数であれば、６４ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、２５６ＱＡＭのように状態数の多い変調方式に切り換えればフレーム長は短くなり、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：２位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ＰＳＫ：４位相偏移変調）のように状態数の少ない変調方式に切り換えればフレーム長は長くなる。トラフィック量に応じて変調方式を切り換えれば、各ユーザー宛ての複数のフレームの長さを均一化できることは、容易に想到される。しかしながら、リンク・アダプテーションすなわち通信品質を均一化するために変調方式を決定すべきところ、多重化するフレームの長さを均一化するようにフレーム毎の変調方式を決定すると、通信品質が均一でなくなってしまう。例えば、フレーム長を長くするために状態数の少ない変調方式を選択した場合、トラフィックの通信品質よりも過剰に安全となる変調方式を用いることになり、無駄が多くなる。
【０１０５】
他方、周波数帯域幅の異なるフレームが存在する場合、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚそれぞれの帯域幅毎にフレームを仕分けして、同じ周波数帯域幅のフレーム同士を多重化しようとすると、フレーム数が少ない帯域幅のフレームについては多重化して送信する機会が少なくなり、スループットの低下を招く可能性がある。
【０１０６】
そこで、本発明者らは、変調方式と周波数帯域幅の双方の問題を考慮しつつ、同一時間軸上で多重されるフレームの長さを均一にする方法について、以下に提案する。
【０１０７】
２０ＭＨｚの周波数帯域幅を用いる場合、４０ＭＨｚの周波数帯域幅を用いる場合に比べると、約半分のデータ量しか送ることができない。同様に、４０ＭＨｚの周波数帯域幅を用いる場合は、８０ＭＨｚの周波数帯域幅を用いる場合に比べて、約半分のデータ量しか送ることができない。以下の表１には、変調方式と各周波数帯域幅で伝送可能なデータ量の比率を示している。また、表２には、変調方式と各周波数帯域で伝送するフレーム長の比率を示している。同じ変調方式で帯域幅を拡張すると、フレーム長の比率が高くなることから、帯域幅の切り換えには通信品質の劣化を十分考慮すべきである。
【０１０８】
【表１】
2010263488.tif 000003
【０１０９】
【表２】
2010263488.tif 000004
【０１１０】
例えば、最初に４０ＭＨｚ帯域幅を基準とし、４０ＭＨｚ帯域幅換算でフレームＡの長さを長くする方法は、フレームＡを伝送するチャネルの通信品質に応じて以下の２通りがある。
【０１１１】
（１）フレームＡを伝送するチャネルの通信品質が高い場合
まず、２０ＭＨｚ帯域で送ることにより、伝送可能なデータ量が約半分になるために、フレーム長を倍にすることが可能となる。周波数帯域幅を狭くした結果として、フレーム長がむしろ長過ぎる場合には、チャネルの通信品質が高いので、状態数のより多い変調方式に切り換えることによって、フレーム長を短くすることができる。
【０１１２】
（２）フレームＡを伝送するチャネルの通信品質が低い場合
まず、状態数のより少ない変調方式に切り換えることによって、フレーム長を長くすることができる。それでも、多重化する他のフレームと比較してフレーム長が足りない場合は、周波数帯域幅を４０ＭＨｚ帯域から２０ＭＨｚ帯域に切り換えることにより、フレーム長を長くすることができる。
【０１１３】
図９には、空間分割多元接続を行なう通信装置が、周波数帯域幅と変調方式を組み合わせることにより空間的に多重する各フレームのフレーム長の制御を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１１４】
図示の処理手順の初期設定とし、制御対象となるフレームの変調方式及び周波数帯域幅を、当該フレームの長さが最も短くなるものにしておく。
【０１１５】
まず、フレームの送信先となるユーザー毎に空間分離された各チャネルの通信品質を調査し、当該通信品質に応じた変調方式を決定する（ステップＳ１）。例えば、チャネルの通信品質に適した変調方式は１６ＱＡＭであると認定する。
【０１１６】
次いで、上記の表２を参照して、上記ステップＳ１で認定したチャネルの変調方式による最大の周波数帯域幅８０ＭＨｚでのフレーム長に換算して、フレーム長をさらに長くする必要があるか否かをチェックする（ステップＳ２）。
【０１１７】
ここで、フレーム長をこれ以上長くしたい、言い換えれば、フレーム長を短くしたいと判断した場合（ステップＳ２のＮｏ）、周波数帯域幅をさらに拡張してフレーム長を短くすることはできず、また、より状態数の多い変調方式に切り換えると通信品質が劣化するため好ましくない。そこで、当該フレームに代えて、当該フレームと空間多重するその他のフレームの長さを調整することに決定する（ステップＳ３）。
【０１１８】
他方、フレーム長をさらに長くしたいと判断した場合には（ステップＳ２のＹｅｓ）、続いて、当該フレームの周波数帯域幅を狭くすることでフレーム長の制御が可能であるかどうかをチェックする（ステップＳ４）。
【０１１９】
当該フレームの周波数帯域幅をさらに狭くすることが可能であるときには（ステップＳ４のＹｅｓ）、周波数帯域幅を、初期設定の８０ＭＨｚよりも狭い２０ＭＨｚ又は４０ＭＨｚに設定する（ステップＳ５）。なお、いずれかの狭い周波数帯域幅に設定しても、多重するフレーム間で長さが揃わないときには、短い方のフレームにパディングを施して長さを均一化するようにしてもよい。
【０１２０】
また、当該フレームの周波数帯域幅をこれ以上狭くすることはできないときには（ステップＳ４のＮｏ）、続いて、変調方式をより状態数の少ないものに切り換えることでフレーム長の制御が可能であるかどうかをチェックする（ステップＳ６）。但し、変調方式を切り換える許容範囲は２段階までとする。３段階以上状態数の少ない変調方式に切り換えると、トラフィックの通信品質よりも過剰に安全となる変調方式を用いることになり、無駄が多くなるからである。
【０１２１】
そして、変調方式をより状態数の少ないものに切り換えることでフレーム長の制御が可能であれば（ステップＳ６のＹｅｓ）、２段階以内の範囲で、状態数のより少ない変調方式に切り換える（ステップＳ７）。例えば、現在の変調方式が１６ＱＡＭであれば、ＱＰＳＫ又はＢＰＳＫに切り換えることができる。
【０１２２】
また、もはや状態数のより少ない変調方式に切り換えてもフレーム長の制御に対応できないときには（ステップＳ６のＮｏ）、当該フレームにパディングを施して、所望のフレーム長となるように調整する（ステップＳ８）。
【０１２３】
なお、図９に示した実施形態では、フレーム長を長くする方向にのみ制御を行なうものとし、短くする方向には制御しないものとする。通信装置は、複数のフレームを空間的に多重する際には、送信フレーム毎に図９に示した処理を順次適用することで、各フレームの長さが極力揃うようにすることができる。
【０１２４】
以上のように、周波数帯域幅と変調方式を組み合わせることにより、フレーム長の制御がより自由度が高くなり、多重化されるフレーム同士の長さを均一化して、効率的な空間分割多重通信を行なうことが可能となる。
【０１２５】
図１０には、周波数帯域幅の異なるフレームを空間軸上で多重化している様子を例示している。同図において、横軸は周波数軸、縦軸は空間軸である。４０ＭＨｚ帯域のＯＦＤＭシンボル１個は１１４個のサブキャリアからなるのに対し、２０ＭＨｚ帯域のＯＦＤＭシンボル１個は５６個のサブキャリアからなり４０ＭＨｚ帯域の約半分である。したがって、図示のように、４０ＭＨｚ帯域のフレーム１個と、２０ＭＨｚ帯域のフレーム２個で帯域幅がほぼ同じになり、空間軸上で多重化している。すなわち、空間軸上で２つのストリームを多重化することで、効率的な通信を実現することができる。
【０１２６】
また、無線ＬＡＮにおいて、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚという複数の周波数帯域が混在する通信環境下で、空間分割多元接続を実現するには、使用する周波数帯域全体にわたって衝突回避を実現する必要がある。
【０１２７】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａやＩＥＥＥ８０２．１１ｎを始め多くの無線ＬＡＮシステムでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス）などのキャリアセンスに基づくアクセス制御手順を採り入れて、衝突回避を行なうようにしている。さらに隠れ端末問題を解決する方法論として、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクに基づく「仮想キャリアセンス」を併用している。
【０１２８】
ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクの信号送受信シーケンスは図７にも示した通りである。いわゆる隠れ端末は、自局宛てでない受信フレーム（ＲＴＳ、ＣＴＳ、ＤＡＴＡ、ＡＣＫなど）のデュレーションに基づいてＮＡＶのカウンター値を設定して適当な期間だけ送信動作を控えることで、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクとの衝突を回避することができる。
【０１２９】
上述したような複数の周波数帯域が混在する通信環境下では、使用するすべての周波数帯域にわたって、隠れ端末にＮＡＶのカウンター値を適切に設定させ、帯域を確保する必要がある。
【０１３０】
各通信局は、基本的に、自分が使用する周波数帯域の範囲ではフレームを受信することができるが、使用する周波数帯域の範囲を超えてフレームを受信することはできない。具体的には、２０ＭＨｚ帯域を使用する通信端末は、同じ２０ＭＨｚ帯域のフレームしか受信することができない。４０ＭＨｚ帯域を使用する通信端末は、２０ＭＨｚ帯域のフレームを受信することができるが、８０ＭＨｚ帯域のフレームを受信できない。また、８０ＭＨｚ帯域を使用する通信端末は、４０ＭＨｚ帯域、並びに２０ＭＨｚ帯域のいずれのフレームも受信することができる。
【０１３１】
そこで、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクにおいて、図１１に示すように、８０ＭＨｚ帯域を使用して、２０ＭＨｚ帯域を４つのデュプリケート・モードでＲＴＳ、並びにＣＴＳの各フレーム（従来規格に従うＲＴＳ  ８０２．１１フィールド、ＣＴＳ  ８０２．１１フィールドの部分）を送信するようにする。
【０１３２】
図７に示した通信シーケンス例では、アクセスポイントとして動作する通信局ＳＴＡ０がＲＴＳフレームを送信するが、図１１に示すように４つのデュプリケート・モードで送信する能力を装備していると期待することができる。他方、端末局として動作する複数の通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、…がＣＴＳフレームを返信するが、すべての端末局が４つのデュプリケート・モードでフレーム送信できる能力を持つとは限らない。各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、…は、それぞれの能力の帯域幅で（若しくは、データ・フレームを本来受信する帯域幅で）ＣＴＳフレームの返信を行なうものとする。
【０１３３】
２０ＭＨｚ帯域幅のチャネルが４チャネルある場合に、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚの各周波数帯域幅を同時に用いて空間分割多元接続を行なう際には、図１１に示すように、ＲＴＳ、ＣＴＳの各フレームのデュレーションを記載したフィールドを、２０ＭＨｚ帯域幅を４バンド使用して（すなわち、４つのデュプリケート・モードで）送信する。これによって、４バンドのうちいずれか１つの２０ＭＨｚ帯域幅でしか受信できない通信局であっても、当該使用帯域でフレーム受信を行なって、ＮＡＶのカウンター値を適切に設定することができるようになる。図１１に示す例は、ＲＴＳ  ８０２．１１、ＲＴＳ  ａｄｄ、及び、ＣＴＳ  ８０２．１１の各フィールドを送信する際に使用する周波数である。
【０１３４】
また、図１２には、ＣＴＳ  ａｄｄフィールドを送信する際に使用する周波数を示している。ＣＴＳ  ａｄｄフィールドは、ＣＴＳフレーム受信側でアダプティブ・アレイ・アンテナの学習に用いる既知シーケンスＲＡＮＤＰＡＴを含んでいる（前述）。ＲＴＳ送信局は、受信したＣＴＳ  ａｄｄフィールドから、データ・フレーム送信時に使用する周波数帯域で、アダプティブ・アレイ・アンテナの学習を行なう必要がある。したがって、ＣＴＳ送信局は、データ・パケットの通信時に使用する周波数帯域で、ＣＴＳ  ａｄｄフィールドを送信する。８０ＭＨｚ帯域のデータ・パケットを通信するＲＴＳ受信局は、図１１に示したように４つのデュプリケート・モードで送信されたＲＴＳフレームを受信すると、８０ＭＨｚ帯域を使用してＣＴＳ  ａｄｄフィールドを送信する。また、４０ＭＨｚ帯域のデータ・パケットを通信するＲＴＳ受信局は４０ＭＨｚ帯域で、２０ＭＨｚ帯域でデータ・パケットを通信するものは２０ＭＨｚ帯域で、それぞれＣＴＳ  ａｄｄフィールドを送信する。
【０１３５】
図１２に示すように、ローアー４０ＭＨｚ帯とアッパー４０ＭＨｚ帯の２つのＣＴＳ  ａｄｄフィールドを周波数分割により多重することができる。また、アッパー４０ＭＨｚ帯を２０ＭＨｚ帯に分割して２つのデュプリケート・モードとし、ローアー４０ＭＨｚ帯とともに３つのＣＴＳ  ａｄｄフィールドを周波数分割により多重することができる。また、アッパー４０ＭＨｚ帯並びにローアー４０ＭＨｚ帯をそれぞれ２０ＭＨｚ帯に分割して全体として４つのデュプリケート・モードとし、４つのＣＴＳ  ａｄｄフィールドを周波数分割により多重することができる。
【０１３６】
図１２に示す例では、ＣＴＳ受信局（すなわち、ＲＴＳフレームを送信するアクセスポイント）は、同一周波数及び同一時間で最大４つのストリームを空間多重可能なだけの本数のアンテナ素子を備えていることを前提とする。最大で１０台のＲＴＳ受信局からトレーニング用の信号を含んだＣＴＳ  ａｄｄフィールドが同時に返信される。すなわち、空間的には（時分割又は符号分割により）４つのＣＴＳ  ａｄｄフィールドを多重することが可能であるが、周波数方向も併せると、最大で１０人のユーザーを相手としてアダプティブ・アレイ・アンテナの学習を行なうことができる。
【０１３７】
また、ＣＴＳフレームを受信したＲＴＳ送信局は、その後にデータ・フレームを送信する際には、図１２と同様の周波数構成により、複数のユーザー宛てのデータ・フレームを多重すればよい。続いて、データ・フレームを受信したＣＴＳ送信局がＡＣＫフレームを返信する際には、使用する周波数帯域幅に含まれるすべての２０ＭＨｚ帯域で送信すればよい。
【０１３８】
図１１及び図１２に示した周波数構成を用いて、ＲＴＳ送信元となるアクセスポイント（ＡＰ）と、ＲＴＳ受信側となる端末局（ＳＴＡ）の間でＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを行なうことができる。図１３Ａ並びに図１３Ｂには、ＲＴＳ送信元となるアクセスポイント（ＡＰ）と、ＲＴＳ受信側となる端末局（ＳＴＡ）の各信号送受信シーケンス例をそれぞれ示している。但し、各図では、図面の簡素化のため、アッパー又はローアーいずれか一方の４０ＭＨｚ帯と、この４０ＭＨｚ帯に含まれる２つの２０ＭＨｚ帯のみを使用するものとする。
【０１３９】
図１４には、ＲＴＳフレーム・フォーマットの変形例を示している。ＲＴＳ  ８０２．１１フィールドは、図４に示したフレーム・フォーマット例と同じである。ＲＴＳ  ａｄｄフィールドについては、ＲＴＳフレームの送信先（すなわち、トランスミッタ・アドレス）毎に使用帯域幅（Ｂａｎｄ  Ｗｉｄｔｈ：ＢＷ）を指定するＢＷ  ＲＡ、ＢＷ  ＲＡ１、…をさらに含む点で、図４とは相違する。したがって、図１４に示すフレーム・フォーマットによれば、ＲＴＳフレームを送信するアクセスポイントは、多重フレームの送信先となる端末局毎に使用帯域幅を指定することができる。
【０１４０】
アクセスポイントは、事前に物理キャリアセンスを行なってメディアがクリアであることを確認し、さらにバックオフを行なう。その後に、ＲＴＳフレームを、２０ＭＨｚ帯域幅を２バンド使用して（すなわち、２つのデュプリケート・モードで）送信する。これによって、２バンドのうちいずれか１つの２０ＭＨｚ帯域幅でしか受信できない通信局であっても、当該使用帯域でフレーム受信を行なって、ＮＡＶのカウンター値を適切に設定することができるようになる。
【０１４１】
ＲＴＳフレームの宛て先局である端末局ＳＴＡは、ＲＴＳフレームを受信完了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、ＲＴＳ  ａｄｄで指定された帯域幅で、ＣＴＳフレームの返信を行なう。すなわち、ＳＴＡは、アッパー又はローアーいずれかの２０ＭＨｚ帯域幅で動作するときには、当該２０ＭＨｚ帯でＣＴＳ  ８０２．１１フィールド並びに後続のＣＴＳ  ａｄｄフィールドを返信する。また、ＳＴＡは、２０ＭＨｚ帯域幅を２バンド使用して（すなわち、２つのデュプリケート・モードで）動作するときには、ＣＴＳ  ８０２．１１フィールド並びに後続のＣＴＳ  ａｄｄフィールドを、２０ＭＨｚ帯域幅の２つのデュプリケート・モードで返信する。また、ＳＴＡは、４０ＭＨｚ帯域幅で動作するときには、まずＣＴＳ  ８０２．１１フィールドを２０ＭＨｚ帯域幅の２つのデュプリケート・モードで返信し、続いてＣＴＳ  ａｄｄフィールドを４０ＭＨｚ帯域幅で返信する。
【０１４２】
ＣＴＳフレームのうちＣＴＳ  ８０２．１１フィールドについては、図５に示したフレーム・フォーマットと同様でよい。また、アダプティブ・アレイ・アンテナの学習用信号であるＲＡＮＤＰＡＴを含むＣＴＳ  ａｄｄフィールドについては、各端末局は、時分割で送信するか、又は、図１５に示すように同一時刻に送信する。
【０１４３】
アクセスポイントは、端末局から受信するＣＴＳ  ａｄｄフレーム内の学習用既知シーケンスを用いて、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みを学習する。アクセスポイントは、そして、各端末局ＳＴＡからＣＴＳフレームを受信してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、データ・フレームを送信開始する。各端末局宛てのデータ・フレームに使用する周波数帯域幅はＲＴＳ  ａｄｄフィールド内で指定しており、アクセスポイントは、複数の端末局宛てのデータ・フレームを空間軸及び周波数軸方向に適宜多重化して送信する。
【０１４４】
端末局は、ＲＴＳ  ａｄｄフィールド内で指定された周波数帯域で、データ・フレームを受信待ちする。そして、端末局は、データ・フレームを受信してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、ＲＴＳ  ａｄｄで指定された帯域幅で、ＡＣＫフレームの返信を行なう。すなわち、ＳＴＡは、アッパー又はローアーいずれかの２０ＭＨｚ帯域幅で動作するときには、当該２０ＭＨｚ帯でＡＣＫフレームを返信する。また、ＳＴＡは、２０ＭＨｚ帯域幅を２バンド使用して（すなわち、２つのデュプリケート・モードで）動作するときには、２０ＭＨｚ帯域幅の２つのデュプリケート・モードでＡＣＫフレームを返信する。また、ＳＴＡは、４０ＭＨｚ帯域幅で動作するときにも、ＡＣＫフレームを２０ＭＨｚ帯域幅の２つのデュプリケート・モードで返信する。
【０１４５】
なお、図１３Ａ、図１３Ｂに示した信号送受信シーケンスでは、データ・フレーム及びＡＣＫフレームは、自由に定義したフレーム・フォーマットを使用することができる。何故ならば、隠れ端末は、ＲＴＳ  ８０２．１１及びＣＴＳ  ８０２．１１のデュレーションに基づいてＮＡＶのカウンター値を設定することにより、送信動作を控えるよう強制されるからである。
【０１４６】
このように本発明によれば、図１に示したような無線ＬＡＮ環境において、複数ユーザーからのストリーム・チャネルを効率的に空間的多重することが可能になるとともに、空間分割多元接続に対応していない従来規格の通信機の同時動作も可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳細に説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１４８】
本明細書では、１Ｇｂｐｓという超高スループットの実現を目指すＩＥＥＥ８０２．１１ａｃのような新規の無線ＬＡＮ規格に適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、空間軸上の無線リソースを複数のユーザーで共有するその他の無線ＬＡＮシステムや、ＬＡＮ以外のさまざまな無線システムに対しても、同様に本発明を適用することができる。
【０１４９】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【符号の説明】
【０１５０】
２１…アンテナ素子
２２…ＲＦ部
２３…受信ディジタル・フィルター
２４…同期及びＧＩ除去部
２５…ＦＦＴ部
２６…受信重み乗算部
２７…周波数分離部
２８…デマッパー
２９…データ処理部
３０…送信ディジタル・フィルター
３１…ＧＩ挿入部
３２…ＩＦＦＴ部
３３…送信重み乗算部
３４…周波数割り当て部
３５…マッパー
４１…アンテナ素子
４２…ＲＦ部
４３…受信ディジタル・フィルター
４４…同期及びＧＩ除去部
４５…ＦＦＴ部
４６…受信重み乗算部
４７…周波数分離部
２８…デマッパー
４９…データ処理部
５０…送信ディジタル・フィルター
５１…ＧＩ挿入部
５２…ＩＦＦＴ部
５３…トレーニング信号付加部
５４…周波数割り当て部
５５…マッパー
【図１】
2010263488.tif 000005
【図２】
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【図３】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010263488.tif 000018
【図１４】
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【図１５】
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