(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】アクセスポイントと端末局間でフレーム交換を行なうことを通じて、アクセスポイントにより端末局が持つ遅延時間の推定を行ない、遅延時間の情報を端末局に通知を行ない、各端末局は、互いの遅延時間差を考慮しながらアクセスポイントへのアップリンクのフレーム送信を行なう。アクセスポイントにおけるユーザー間干渉を軽減することができ、空間分割多元接続を行なうシステムのスループットの向上に寄与することができる。【選択図】  図８
2010263489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信フレームを処理するデータ処理部と、
フレームを送受信する通信部と、
を備え、
前記データ処理部は、遅延時間推定の基準となる基準フレームを通信相手に送信してから前記通信相手から応答フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、前記通信相手の遅延時間を推定する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記通信相手は、前記基準フレームを受信終了してから既知のフレーム間隔が経過した後にバックオフなしに前記応答フレームを送信開始し、
前記データ処理部は、前記所要時間とともに前記フレーム間隔を考慮して、前記通信相手の遅延時間を推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記通信相手は、前記基準フレームを受信終了してから任意の待ち時間が経過した後に、前記待ち時間の情報を含んだ前記応答フレームを送信開始し、
前記データ処理部は、前記所要時間とともに前記応答フレームから取得した前記待ち時間を考慮して、前記通信相手の遅延時間を推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記通信部は、重み付けをしてアダプティブ・アレイ・アンテナとして機能することができる複数のアンテナ素子を備え、前記複数のフレームを同一時間上で多重して送信するとともに、複数の通信相手から同一時間上で送信された複数のフレームを受信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項５】
前記通信部は、前記複数の通信相手に前記基準フレームを送信し、
前記データ処理部は、前記複数の通信相手の各々から時間軸上で少なくとも一部が重なるように返信された前記応答フレームの各々を受信するまでの所要時間に基づいて、前記複数の通信相手の各々の遅延時間を推定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記データ処理部は、推定した遅延時間の情報を記憶し、又は、記憶しておいた遅延時間の情報を更新する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項７】
前記データ処理部は、前記推定した遅延時間に関する情報を決定して、前記遅延時間に関する情報を含んだ通知フレームを生成し、
前記通信部は、前記通知フレームを前記通信相手に送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項８】
前記データ処理部は、前記推定した遅延時間を所定の閾値を比較した結果に基づいて、前記遅延時間に関する情報を決定する、
ことを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
【請求項９】
前記通信部は、前記複数の通信相手に前記基準フレームを送信し、
前記データ処理部は、前記複数の通信相手の各々について前記遅延時間に関する情報を決定して、通知フレームを生成し、
前記通信部は、前記複数の通信相手に対する各通知フレームを同一時間上で送信する、
ことを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
【請求項１０】
送受信フレームを処理するデータ処理部と、
フレームを送受信する通信部と、
を備え、
前記データ処理部は、通信相手から受信した通知フレームから自局の遅延時間に関する情報を取り出し、
前記通信部は、前記遅延時間に関する情報に基づいて送信タイミングを調整して、前記通信相手に対するフレームを送信する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１１】
遅延時間推定の基準となる基準フレームを通信相手に送信するステップと、
前記通信相手から応答フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、前記通信相手の遅延時間を推定するステップと、
前記推定した遅延時間に関する情報を決定して、前記遅延時間に関する情報を含んだ通知フレームを生成するステップと、
前記通知フレームを前記通信相手に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１２】
通信相手から送信される通知フレームを受信するステップと、
前記通知フレームから自局の遅延時間に関する情報を取り出すステップと、
前記遅延時間に関する情報に基づいて送信タイミングを調整して、前記通信相手に対するフレームを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１３】
通信装置がフレームを送信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、
送受信フレームを処理するデータ処理部、
フレームを送受信する通信部、
として機能させ、     
前記データ処理部は、遅延時間推定の基準となる基準フレームを通信相手に送信してから前記通信相手から応答フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、前記通信相手の遅延時間を推定する、
ことを特徴とするコンピューター・プログラム。
【請求項１４】
通信装置がフレームを送信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、
送受信フレームを処理するデータ処理部、
フレームを送受信する通信部、
として機能させ、     
前記データ処理部は、通信相手から受信した通知フレームから自局の遅延時間に関する情報を取り出し、
前記通信部は、前記遅延時間に関する情報に基づいて送信タイミングを調整して、前記通信相手に対するフレームを送信する、
ことを特徴とするコンピューター・プログラム。
【請求項１５】
遅延時間推定の基準となる基準フレームを通信相手に送信してから前記通信相手から応答フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、前記通信相手の遅延時間を推定し、前記遅延時間に関する情報を含んだ通知フレームを前記通信相手に送信する第１の通信装置と、
前記基準フレームを受信したことに応じて応答フレームを返信するとともに、前記通知フレームに含まれる遅延時間に関する情報に基づいて前記第１の通信装置宛のフレームの送信タイミングを調整する、複数の第２の通信装置と、
で構成される通信システム。
【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、ＣＳＭＡ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）ベースで動作する通信環境下で空間分割多元接続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】
ＩＥＥＥ８０２．１１を始めして多くの無線ＬＡＮシステムでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ 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、各通信局はランダム・チャネル・アクセス時におけるキャリアの衝突を回避するようにしている。すなわち、送信要求が発生した通信局は、まず所定のフレーム間隔ＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）だけメディア状態を監視し、この間に送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、排他的なチャネルの利用送信権（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ：ＴＸＯＰ）を得て、フレームを送信することができる。また、無線通信における隠れ端末問題を解決する方法論として、「仮想キャリアセンス」を挙げることができる。具体的には、通信局は、自局宛てでない受信フレーム中にメディアを予約するためのＤｕｒａｔｉｏｎ（持続時間）情報が記載されている場合には、Ｄｕｒａｔｉｏｎ情報に応じた期間はメディアが使用されているものと予想すなわち仮想キャリアセンスして、送信停止期間（ＮＡＶ：Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｖｅｃｔｏｒ）を設定する。これによって、ＴＸＯＰにおけるチャネルの排他的利用が保証される。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
また、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）。
【０００９】
しかしながら、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ものの、適用例はまだ少ない。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。
【００１０】
特に、複数の端末局（ＭＴ）が１台のアクセスポイント（ＡＰ）に収容され、ＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｓｅｔ）のメンバーとしてネットワークに参入するインフラストラクチャー・モード下では、各端末局からアクセスポイントへ同一時間上でアップリンク（ＵＬ）アクセスを行なう際に、端末局間の遅延時間差が問題となる。かかる遅延時間差は、主に、アクセスポイントに対する端末局の相対位置関係による伝搬遅延と、クロック精度など端末局に固有の誤差に起因する。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１の仕様では、送受信のフレーム間隔の精度として±９００ナノ秒の誤差を許容している。ＯＦＤＭで用いられるガード・インターバル長よりも端末局間の遅延時間差が大きくなると、複数の端末局からアクセスポイント宛てのフレームを同一時間上で送信した際にユーザー間干渉の原因となる。そのため、空間分割多元接続によるスループット向上効果が見込めないこととなる。
【００１１】
端末局間の遅延時間差の問題を解決するために、アクセスポイント側で干渉除去、等化技術を適用する無線送受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２を参照のこと）。しかしながら、これらの技術を通信機に搭載することは回路コストの増大を招来するため、アクセスポイントを安価に設計、製作する際の弊害となってしまう。
【００１２】
また、端末局間の遅延時間差の問題を解決する他の方法として、端末局側の送信時刻を制御することが挙げられる。例えば、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）フレームがアップリンクとダウンリンクに明確に区別された無線ＬＡＮシステムや、予約型のＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）ベースのスロットが確保された基地局主導の通信システムにおいては端末局間の遅延時間差を較正できるものの（例えば、特許文献２、３を参照のこと）、ＣＳＭＡベースの無線ＬＡＮシステムに適用することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−３２８５７０号公報
【特許文献２】特表２００６−５０４３３５号公報
【特許文献３】特許第４２０２３５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、ＣＳＭＡベースで動作する通信環境下で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。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、アクセスポイントに収容されて動作する端末局として動作し、他の端末局とのユーザー間干渉を解消して、アクセスポイント宛てのアップリンクのフレームを好適に送信することができる、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】
【００１７】
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、
送受信フレームを処理するデータ処理部と、
フレームを送受信する通信部と、
を備え、
前記データ処理部は、遅延時間推定の基準となる基準フレームを通信相手に送信してから前記通信相手から応答フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、前記通信相手の遅延時間を推定する、
ことを特徴とする通信装置である。
【００１８】
本願の請求項２に記載の発明によれば、通信相手が前記基準フレームを受信終了してから既知のフレーム間隔が経過した後にバックオフなしに前記応答フレームを送信開始する場合において、請求項１に係る通信装置のデータ処理部は、前記所要時間とともに前記フレーム間隔を考慮して、前記通信相手の遅延時間を推定するように構成されている。
【００１９】
本願の請求項３に記載の発明によれば、通信相手が前記基準フレームを受信終了してから任意の待ち時間が経過した後に、前記待ち時間の情報を含んだ前記応答フレームを送信開始する場合において、請求項１に係る通信装置のデータ処理部は、前記所要時間とともに前記応答フレームから取得した前記待ち時間を考慮して、前記通信相手の遅延時間を推定するように構成されている。
【００２０】
本願の請求項４に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置の通信部は、重み付けをしてアダプティブ・アレイ・アンテナとして機能することができる複数のアンテナ素子を備え、前記複数のフレームを同一時間上で多重して送信するとともに、複数の通信相手から同一時間上で送信された複数のフレームを受信するように構成されている。
【００２１】
本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項４に係る通信部の記通信部は、前記複数の通信相手に前記基準フレームを送信し、データ処理部は、前記複数の通信相手の各々から時間軸上で少なくとも一部が重なるように返信された前記応答フレームの各々を受信するまでの所要時間に基づいて、前記複数の通信相手の各々の遅延時間を推定するように構成されている。
【００２２】
本願の請求項６に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置のデータ処理部は、推定した遅延時間の情報を記憶し、又は、記憶しておいた遅延時間の情報を更新するように構成されている。
【００２３】
本願の請求項７に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置のデータ処理部は、前記推定した遅延時間に関する情報を決定して、前記遅延時間に関する情報を含んだ通知フレームを生成し、通信部は、前記通知フレームを前記通信相手に送信するように構成されている。
【００２４】
本願の請求項８に記載の発明によれば、請求項７に係る通信装置のデータ処理部は、前記推定した遅延時間を所定の閾値を比較した結果に基づいて、前記遅延時間に関する情報を決定するように構成されている。
【００２５】
本願の請求項９に記載の発明によれば、請求項７に係る通信装置の通信部は、前記複数の通信相手に前記基準フレームを送信し、データ処理部は、前記複数の通信相手の各々について前記遅延時間に関する情報を決定して、通知フレームを生成し、通信部は、前記複数の通信相手に対する各通知フレームを同一時間上で送信するように構成されている。
【００２６】
また、本願の請求項１０に記載の発明は、
送受信フレームを処理するデータ処理部と、
フレームを送受信する通信部と、
を備え、
前記データ処理部は、通信相手から受信した通知フレームから自局の遅延時間に関する情報を取り出し、
前記通信部は、前記遅延時間に関する情報に基づいて送信タイミングを調整して、前記通信相手に対するフレームを送信する、
ことを特徴とする通信装置である。
【００２７】
また、本願の請求項１１に記載の発明は、
遅延時間推定の基準となる基準フレームを通信相手に送信するステップと、
前記通信相手から応答フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、前記通信相手の遅延時間を推定するステップと、
前記推定した遅延時間に関する情報を決定して、前記遅延時間に関する情報を含んだ通知フレームを生成するステップと、
前記通知フレームを前記通信相手に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。
【００２８】
また、本願の請求項１２に記載の発明は、
通信相手から送信される通知フレームを受信するステップと、
前記通知フレームから自局の遅延時間に関する情報を取り出すステップと、
前記遅延時間に関する情報に基づいて送信タイミングを調整して、前記通信相手に対するフレームを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。
【００２９】
また、本願の請求項１３に記載の発明は、通信装置がフレームを送信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、
送受信フレームを処理するデータ処理部、
フレームを送受信する通信部、
として機能させ、     
前記データ処理部は、遅延時間推定の基準となる基準フレームを通信相手に送信してから前記通信相手から応答フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、前記通信相手の遅延時間を推定する、
ことを特徴とするコンピューター・プログラムである。
【００３０】
また、本願の請求項１４に記載の発明は、通信装置がフレームを送信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、
送受信フレームを処理するデータ処理部、
フレームを送受信する通信部、
として機能させ、     
前記データ処理部は、通信相手から受信した通知フレームから自局の遅延時間に関する情報を取り出し、
前記通信部は、前記遅延時間に関する情報に基づいて送信タイミングを調整して、前記通信相手に対するフレームを送信する、
ことを特徴とするコンピューター・プログラムである。
【００３１】
本願の請求項１３、１４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１３、１４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、１０に係る各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。
【００３２】
また、本願の請求項１３に記載の発明は、遅延時間推定の基準となる基準フレームを通信相手に送信してから前記通信相手から応答フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、前記通信相手の遅延時間を推定し、前記遅延時間に関する情報を含んだ通知フレームを前記通信相手に送信する第１の通信装置と、
前記基準フレームを受信したことに応じて応答フレームを返信するとともに、前記通知フレームに含まれる遅延時間に関する情報に基づいて前記第１の通信装置宛のフレームの送信タイミングを調整する、複数の第２の通信装置と、
で構成される通信システムである。
【００３３】
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。
【発明の効果】
【００３４】
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。
【００３５】
また、本発明によれば、ＣＳＭＡベースで動作する通信環境下で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。
【００３６】
また、本発明によれば、アクセスポイントに収容されて動作する端末局として動作し、他の端末局とのユーザー間干渉を解消して、アクセスポイント宛てのアップリンクのフレームを好適に送信することができる、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。
【００３７】
本願の請求項１乃至６、１１、１３、１５に記載の発明によれば、例えばアクセスポイントと端末局間でフレーム交換を行なうことを通じて、アクセスポイントにより端末局が持つ遅延時間の推定を行なうことができる。
【００３８】
本願の請求項７乃至９、１１、１５に記載の発明によれば、例えばアクセスポイントは、端末局とのフレーム交換を通じて推定した端末局の遅延時間の情報を、端末局に通知を行なうことができる。
【００３９】
本願の請求項１０、１２、１４、１５に記載の発明によれば、各端末局は、互いの遅延時間差を考慮しながらアクセスポイントへのアップリンクのフレーム送信を行なうので、アクセスポイントにおけるユーザー間干渉を軽減することができ、空間分割多元接続を行なうシステムのスループットの向上に寄与することができる。また、本願の請求項１０、１２、１４に記載の発明によれば、通信装置は、アクセスポイントに収容されて動作する端末局として動作し、他の端末局とのユーザー間干渉を解消して、アクセスポイント宛てのアップリンクのフレームを好適に送信することができる。
【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、複数ユーザーの多重化を行なうことができ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せず、ＩＥＥＥ８０２．１１ａなどの従来規格に準拠した通信装置の構成例を示した図である。
【図４】図４は、無線通信の際に生じる遅延時間を説明するための図である。
【図５】図５は、アクセスポイントと端末局間で遅延時間推定、遅延時間通知、及び送信タイミングの調整を行なう通信シーケンス例を示した図である。
【図６】図６は、アクセスポイントと端末局間で遅延時間推定、遅延時間通知、及び送信タイミングの調整を行なう通信シーケンスの他の例を示した図である。
【図７】図７は、アクセスポイントと端末局間で遅延時間推定、遅延時間通知、及び送信タイミングの調整を行なう通信シーケンスのさらに他の例を示した図である。
【図８】図８は、アクセスポイント（ＡＰ）と複数の端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）で構成される通信システムにおいて、遅延時間の推定、遅延時間の通知、送信タイミングの調整を行なう通信シーケンス例を示した図である。
【図９】図９は、通信相手の遅延時間を推定し通知するための処理手順を示したフローチャートである。
【図１０】図１０は、通信相手の遅延時間を推定し通知するための処理手順の他の例を示したフローチャートである。
【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（前述）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（クライアント・デバイス）（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し、複数ユーザーの多重化を行なうことができ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や、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、それぞれアンテナ素子２１−１、２１−２、…、２１−Ｎを備えたＮ本の送受信ブランチ２０−１、２０−２、…、２０−Ｎと、各送受信ブランチ２０−１、２０−２、…、２０−Ｎと接続して、送受信データの処理を行なうデータ処理部２５で構成される（但し、Ｎは２以上の整数）。これら複数のアンテナ素子２１−１、２１−２、…、２１−Ｎは、適当なアダプティブ・アレイ・アンテナの重みをかけることによって、アダプティブ・アレイ・アンテナとして機能することができる。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】
各送受信ブランチ２０−１、２０−２、…、２０−Ｎ内では、各アンテナ素子２１−１、２１−２、…、２１−Ｎが、共用器２２−１、２２−２、…、２２−Ｎを介して、送信処理部２３−１、２３−２、…、２３−Ｎ並びに受信処理部２４−１、２４−２、…、２４−Ｎに接続されている。
【００５０】
データ処理部２５は、上位層アプリケーションからの送信要求に応じて送信データを生成すると、各送受信ブランチ２０−１、２０−２、…、２０−Ｎに振り分ける。また、通信装置がアクセスポイントとして動作するＳＴＡ０の場合、データ処理部２５は、上位層アプリケーションからの送信要求に応じて、複数のユーザーすなわち各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３宛ての送信データを生成すると、送受信ブランチ毎のアダプティブ・アレイ・アンテナの送信重みを乗算して空間分離してから、各送受信ブランチ２０−１、２０−２、…、２０−Ｎ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。
【００５１】
各送信処理部２３−１、２３−２、…、２３−Ｎは、データ処理部２５から供給されたディジタル・ベースバンド送信信号に対し、符号化、変調などの所定の信号処理を施した後にＤ／Ａ変換して、さらにＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号へのアップコンバートし、電力増幅する。そして、かかる送信ＲＦ信号は、共用器２２−１、２２−２、…、２２−Ｎを介してアンテナ素子２１−１、２１−２、…、２１−Ｎに供給され、空中に放出される。
【００５２】
一方、各受信処理部２４−１、２４−２、…、２４−Ｎでは、アンテナ素子２１−１、２１−２、…、２１−ＮからのＲＦ受信信号が共用器２２−１、２２−２、…、２２−Ｎを介して供給されると、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、その後にＤ／Ａ変換し、さらに所定の復号、復調などの所定の信号処理を施す。
【００５３】
データ処理部２５は、各受信処理部２４−１、２４−２、…、２４−Ｎから入力されるディジタル受信信号に対してアダプティブ・アレイ・アンテナの受信重みをそれぞれ乗算して空間分離し、ユーザー毎すなわち通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３の各々からの送信データを再現すると、上位層アプリケーションに渡す。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。
【００５４】
ここで、データ処理部２５は、複数のアンテナ素子２１−１、２１−２、…、２１−Ｎは、アダプティブ・アレイ・アンテナを機能させるために、各送受信ブランチ２０−１、２０−２、…、２０−Ｎに振り分けた送信データに対してアダプティブ・アレイ・アンテナの送信重みをかけ、また、各送受信ブランチ２０−１、２０−２、…、２０−Ｎからの受信データに対してアダプティブ・アレイ・アンテナの受信重みをかけるよう、各送信処理部２３−１、２３−２、…、２３−Ｎ並びに各受信処理部２４−１、２４−２、…、２４−Ｎを制御する。また、データ処理部２５は、各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３との空間分割多元接続に先立ち、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みを学習しておく。例えば、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（後述）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。
【００５５】
データ処理部２５は、例えば図１に示す通信システムで実装されるメディア・アクセス制御（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＡＣ）方式における通信プロトコルの各層の処理を実行する。また、各送受信ブランチ２０−１、２０−２、…、２０−Ｎは、例えばＰＨＹ層に相当する処理を実行する。
【００５６】
なお、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。
【００５７】
また、図３には、空間分割多元接続を適用せず、ＩＥＥＥ８０２．１１ａなどの従来規格に準拠した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、端末局として動作する通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３の中には、図３に示した構成を備え、従来規格に則ってのみ通信動作を行なうものも存在する。
【００５８】
図示の通信装置は、アンテナ素子３１を備えた送受信ブランチ３０と、この送受信ブランチ３０と接続して、送受信データの処理を行なうデータ処理部３５で構成される。また、送受信ブランチ３０内では、アンテナ素子３１が、共用器３２を介して、送信処理部３３並びに受信処理部３４に接続されている。
【００５９】
データ処理部３５は、上位層アプリケーションからの送信要求に応じて送信データを生成して、送受信ブランチ３０に出力する。送信処理部３３は、ディジタル・ベースバンド送信信号に対し、符号化、変調などの所定の信号処理を施した後、Ｄ／Ａ変換し、さらにＲＦ信号へのアップコンバートし、電力増幅する。そして、かかる送信ＲＦ信号は、共用器３２を介してアンテナ素子３１に供給され、空中に放出される。
【００６０】
一方、受信処理部３４では、アンテナ素子３１からのＲＦ受信信号が共用器３２を介して供給されると、低雑音増幅してからアナログ・ベースバンド信号へアップコンバートし、その後にＤ／Ａ変換して、さらに所定の復号、復調などの所定の信号処理を施す。データ処理部３５は、受信処理部３４から入力されるディジタル受信信号から元の送信データを再現して、上位層アプリケーションに渡す。
【００６１】
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、複数本のアンテナ素子２１−１、２１−２、…、２１−Ｎに対してアダプティブ・アレイ・アンテナの重みをかけることによってアダプティブ・アレイ・アンテナとして機能させて、各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３に対する指向性を形成することができる。この結果、空間軸上の無線リソースをユーザー毎に分離して、各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３宛ての複数のフレームを多重化して同時送信することができる。また、ＳＴＡ０は、アダプティブ・アレイ・アンテナとして機能することによって、各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３から同時送信された各フレームを空間軸上でユーザー毎に分離して受信処理することができる。
【００６２】
ところが、図１に示したような通信システムでは、各端末局からアクセスポイントへ同一時間上でアップリンク（ＵＬ）アクセスを行なう際に、端末局間の遅延時間差に起因して、アクセスポイント宛てのフレームを同一時間上で送信した際にユーザー間干渉が生じるという問題がある。そのため、空間分割多元接続によるスループット向上効果が見込めないこととなる。
【００６３】
ここで、図４には、アクセスポイントと端末局間で無線通信を行なう際に遅延時間が生じる様子を説明している。遅延時間差は、アクセスポイントに対する端末局の相対位置関係による伝搬遅延と、クロック精度など端末局に固有の誤差に起因する。
【００６４】
伝搬遅延は、主に２つの通信装置の間の物理的距離によって生じるものである。直線距離以外にも、電波の反射や散乱によって伝搬距離が変化することが考えられる。
【００６５】
また、端末局固有の誤差は、主に端末局が持つマスタークロックの精度によって生じるものである。例えば、あるフレームの受信から固定のフレーム間隔をおいてフレームを送信するという動作を行なう際に、固定のフレーム間隔をカウントするクロックがずれていることで、すべての端末局が同一のフレーム間隔を待つものではなくなる。
【００６６】
ＩＥＥＥ８０２．１１の仕様では、送受信のフレーム間隔の精度として±９００ナノ秒の誤差を許容している。
【００６７】
そこで、本実施形態に係る通信システムでは、アクセスポイントと端末局間のフレーム交換、アクセスポイントによる遅延時間の推定、アクセスポイントから端末局への遅延時間の通知を行なうようにしている。したがって、各端末局は、互いの遅延時間差を考慮しながらアクセスポイントへのアップリンクのフレーム送信のタイミング調整を行なうことにより、アクセスポイントにおけるユーザー間干渉を軽減することができる。
【００６８】
図５には、アクセスポイント（ＡＰ）と端末局（ＭＴ）間で遅延時間推定、遅延時間通知、及び送信タイミングの調整を行なう通信シーケンス例を示している。
【００６９】
まず、アクセスポイントは、推定対象となる端末局に対して、遅延時間推定の基準となるフレームを送信する。図示の例では、基準フレームにヌル・フレームを用いている。ヌル・フレームは、ＩＥＥＥ８０２．１１にも定義されており、ヌル・フレームを受信した通信局はＡＣＫを返信するように規定されている。但し、本発明の要旨は、ヌル・フレームを用いる場合に限定される訳ではない。
【００７０】
端末局は、この基準フレームを受信した後、固定のフレーム間隔が経過した後に、応答フレームをアクセスポイントへ送信する。このフレーム間隔は、アクセスポイントと端末局の間で既知であることが望ましい。またフレーム間隔はできる限り短いことが望ましい。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）で定義されたフレーム間隔を用いることが有効である。
【００７１】
アクセスポイントは、端末局から応答フレームを受信すると、自局が基準フレームを送信してから応答フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、端末局の遅延時間を推定する。ここで、上述した既知のフレーム間隔ＳＩＦＳを利用することでより精度の高い推定が可能となる。図示の例では、フレームの往復伝送時間から、ヌル・フレームのフレーム長とフレーム間隔を減じた値が遅延時間となる。
【００７２】
次いで、アクセスポイントは、推定した遅延時間に関する情報を通知するためのフレームを、端末局へ送信する。この通知フレームでは、推定した遅延時間以外の情報を一緒に送信することも可能である。そして、端末局は、通知フレームを受信すると、応答フレームを返信する。
【００７３】
その後、端末局は、アクセスポイントから通知された遅延時間情報を基に自身の送信タイミングを調整して、アクセスポイントへのデータ・フレームを送信する。そして、アクセスポイントは、データ・フレームを受信すると、端末局に応答フレームを返信する。
【００７４】
図６には、アクセスポイント（ＡＰ）と端末局（ＭＴ）間で遅延時間推定、遅延時間通知、及び送信タイミングの調整を行なう通信シーケンスの他の例を示している。図示の通信シーケンス例では、アクセスポイントが送信するビーコン・フレームを基準として遅延時間の推定を行ない、その後に行なわれるＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用して端末局への遅延時間情報の通知が行なわれる。
【００７５】
まず、アクセスポイントは、推定対象となる端末局に対して、遅延時間推定の基準となるフレームを送信する。図示の例では、基準フレームにビーコン・フレーム（Ｂ）を用いているが、本発明の要旨は、ビーコン・フレームを用いる場合に限定される訳ではない。
【００７６】
端末局は、ビーコン・フレームを受信した後、任意の待ち時間が経過した後に、応答フレームをアクセスポイントへ送信する。図示の例では、応答フレームは、端末局がアクセスポイントに対してデータ・フレームの送信開始を要求する送信開始要求（ＲＴＳ：Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）である。端末局は、このＲＴＳフレーム中にビーコン・フレームを受信してからの上記待ち時間の情報を記載するなどして、アクセスポイントへ上記待ち時間を通知することが望ましい。またフレーム間隔はできる限り短いことが望ましい。
【００７７】
アクセスポイントは、端末局からＲＴＳフレームを受信すると、自局が基準フレームとしてのビーコン・フレームを送信してからＲＴＳフレームを受信するまでの所要時間に基づいて、端末局の遅延時間を推定する。ここで、ＲＴＳフレームを通じて通知される待ち時間を利用することでより精度の高い推定が可能となる。図示の例では、フレームの往復伝送時間からビーコン・フレームのフレーム長と待ち時間を減じた値が遅延時間となる。
【００７８】
次いで、アクセスポイントは、ＲＴＳフレームを受信終了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、データ・フレームの送信開始を確認したことを通知する送信確認（ＣＴＳ：Ｃｌｅａｒ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）フレームを返信する。その際、アクセスポイントは、推定した遅延時間に関する情報をＣＴＳフレームに含めることで、ＣＴＳフレームは通知フレームとして端末局に通知する。
【００７９】
端末局は、ＣＴＳフレームを受信すると、アクセスポイントが送信確認したことに加え、遅延時間を認識することができる。そして、端末局は、アクセスポイントから通知された遅延時間情報を基に自身の送信タイミングを調整して、アクセスポイントへのデータ・フレームを送信する。アクセスポイントは、端末局がＣＴＳフレームを受信終了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後にデータ・フレームの送信を開始することを期待している。したがって、端末局は、遅延時間を考慮して、アクセスポイントが受信待ち状態にデータ・フレームが届くように送信タイミングを調整する必要がある。
【００８０】
アクセスポイントは、端末局からのデータ・フレームを受信終了すると、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、ＡＣＫフレームを返信する。
【００８１】
図７には、アクセスポイント（ＡＰ）と端末局（ＭＴ）間で遅延時間推定、遅延時間通知、及び送信タイミングの調整を行なう通信シーケンスのさらに他の例を示している。図示の通信シーケンス例では、端末局から開始するＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクにおいて、アクセスポイントから返信されるＣＴＳフレームを基準フレームにして遅延時間の推定が行なわれ、且つ、当該ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用して端末局への遅延時間情報の通知が行なわれる。
【００８２】
端末局は、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った後に、アクセスポイント宛てにＲＴＳフレームを送信する。
【００８３】
アクセスポイントは、端末局からＲＴＳフレームを受信終了すると、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、遅延時間推定の基準となるＣＴＳフレームを返信する。図示の例では、基準フレームにＣＴＳフレームを用いているが、本発明の要旨は、ＣＴＳフレームを用いる場合に限定される訳ではない。
【００８４】
端末局がＣＴＳフレームを受信終了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、アクセスポイント宛てのデータ・フレームを送信する。
【００８５】
アクセスポイントは、端末局からデータ・フレームを受信すると、自局が基準フレームとしてのＣＴＳフレームを送信してからデータ・フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、端末局の遅延時間を推定する。ここで、上述した既知のフレーム間隔ＳＩＦＳを利用することでより精度の高い推定が可能となる。図示の例では、フレームの往復伝送時間からＣＴＳフレームのフレーム長とフレーム間隔ＳＩＦＳを減じた値が遅延時間となる。
【００８６】
次いで、アクセスポイントは、データ・フレームを受信終了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、データ・フレームを受信したことを通知する確認応答（ＡＣＫ）フレームを返信する。その際、アクセスポイントは、推定した遅延時間に関する情報をＡＣＫフレームに含めることで、ＡＣＫフレームは通知フレームとして端末局に通知する。
【００８７】
図５乃至図７に示した通信シーケンス例から、本発明によれば、遅延時間の推定、遅延時間の通知、送信タイミングの調整を任意のフレームを用いて効率的に行なうことが可能である、ということを理解できよう。
【００８８】
なお、アクセスポイントは、いずれのフレームを基準フレームに用いるにせよ、対象となる端末局が基準フレームに対して応答フレームを返信するまでのフレーム間隔又は待ち時間を正確に認識する必要がある。
【００８９】
図８には、アクセスポイント（ＡＰ）と複数の端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）で構成される通信システムにおいて、遅延時間の推定、遅延時間の通知、送信タイミングの調整を行なう通信シーケンス例を示している。
【００９０】
アクセスポイントは、各端末局の遅延時間の推定処理を個別に行なうようにしても、同時に行なうようにしてもよい。図８に示す例では、アクセスポイントは、図５に示したような基準フレームの送信と応答フレームの受信というシーケンスを端末局毎に行ない、端末毎に個別に遅延時間の推定処理を実施している。
【００９１】
また、アクセスポイントは、各端末局への遅延時間情報の通知を個別に行なうようにしても、同時に行なうようにしてもよい。図８に示す例では、アクセスポイントは、同一時間上で多重して各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）に送信するＲＴＳフレームにそれぞれの遅延時間情報を記載して、同時に通知を行なうようにしている。この場合のＲＴＳフレームは、通知フレームとしての役割を兼ねる。
【００９２】
ここで、アクセスポイントは、複数の端末局がアップリンクにおいて同一時間を共用する際に、各端末局から送信されたフレームが同時にアクセスポイントに到着するように、各端末局の遅延時間情報を作成して、通知することが好ましい。その際に、ある誤差の範囲内に収まるように遅延時間情報を生成、通知することもできる。例えば、ＯＦＤＭを利用する際にガード・インターバル長を鑑みて遅延時間情報を生成することができる。
【００９３】
その後、アクセスポイントは、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用して複数の端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）へのデータ・フレームを同一時間上で多重送信するとする。
【００９４】
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った後に、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）宛てにＲＴＳフレームをそれぞれ送信する。
【００９５】
アクセスポイントは、ＲＴＳフレームを送信終了してから、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）からのＣＴＳフレームを受信待ちする。これに対し、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）は、自らの遅延時間を考慮して、アクセスポイントが受信待ち状態にＣＴＳフレームが届くように送信タイミングを調整する。
【００９６】
送信タイミングを調整することで、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）からそれぞれ到来するＣＴＳフレームは、ガード・インターバル内に収まる。したがって、アクセスポイントは、多重されたＣＴＳフレームを、ユーザー干渉を抑えながら分離することができる。
【００９７】
そして、アクセスポイントは、ＣＴＳフレームを受信できた各端末局に対するデータ・フレームを同一時間上で多重して送信し、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）はこれを受信する。
【００９８】
また、図示の例では、アクセスポイントは、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）宛てのデータ・フレームで、ＲＤＧ（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  Ｇｒａｎｔ）すなわちアクセスポイントへのアップリンクのフレーム送信を許可している。そこで、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）は、ダウンリンクのデータ・フレームを受信終了したことに引き続いて、アクセスポイント宛てのアップリンクのデータ・フレームの送信をそれぞれ開始する。その際、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）は、自らの遅延時間を考慮して、アクセスポイントが受信待ち状態にデータ・フレームが届くように送信タイミングを調整する。
【００９９】
送信タイミングを調整することで、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）からそれぞれ到来するＣＴＳフレームは、ガード・インターバル内に収まる。したがって、アクセスポイントは、多重されたＣＴＳフレームを、ユーザー干渉を抑えながら分離することができる。そして、アクセスポイントは、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）からのデータ・フレームを受信終了すると、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、ＡＣＫフレームを返信する。
【０１００】
図９には、図２に示した通信装置が、例えば図５乃至図８に示した通信シーケンス例でアクセスポイントとして動作して、通信相手の遅延時間を推定し通知するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１０１】
通信装置は、基準フレームを送信した後、通信相手からの応答フレームを受信する（ステップＳ１）。通信相手が基準フレームを受信終了してから応答フレームを送信開始するまでのフレーム間隔若しくは待ち時間は、通信装置にとって既知であるか、又は当該応答フレームなどを通じて通信相手から通知されるものとする。
【０１０２】
次いで、通信装置は、自局が基準フレームを送信してから応答フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、通信相手が持つ遅延時間を推定する（ステップＳ２）。通信装置は、推定した遅延時間を、通信相手に対応付けて記憶し、又はあらかじめ記憶しておいた遅延時間をステップＳ２で推定したものに更新する（ステップＳ３）。
【０１０３】
次いで、通信装置は、通信相手の遅延時間に関する情報を生成すると（ステップＳ４）、後続の通信相手宛てのフレームで当該情報を通知する（ステップＳ５）。
【０１０４】
図９に示した処理手順によれば、通信装置は、フレームの送受信間隔から遅延時間を推定した後、実際に通信相手へ通知する遅延時間に関する情報を改めて生成することが可能である。この遅延時間に関する情報は、例えば、遅延時間の絶対時間で表してもよいし、現在の状態からの相対時間で表してもよい。通信装置は、遅延時間に関する情報を生成する際には、システム・パラメータを鑑みて生成することが可能である。例えば、通知する情報の時間分解能をシステムの信号帯域幅を鑑みて決定することが可能である。
【０１０５】
また、図１０には、図２に示した通信装置が、例えば図５乃至図８に示した通信シーケンス例でアクセスポイントとして動作して、通信相手の遅延時間を推定し通知するための処理手順の他の例をフローチャートの形式で示している。当該処理手順では、通信装置は、遅延時間に関する情報を生成する際に、条件を用いて生成すべき情報を制御するようになっている。
【０１０６】
通信装置は、基準フレームを送信した後、通信相手からの応答フレームを受信する（ステップＳ１１）。通信相手が基準フレームを受信終了してから応答フレームを送信開始するまでのフレーム間隔若しくは待ち時間は、通信装置にとって既知であるか、又は当該応答フレームなどを通じて通信相手から通知されるものとする。
【０１０７】
次いで、通信装置は、自局が基準フレームを送信してから応答フレームを受信するまでの所要時間に基づいて、通信相手が持つ遅延時間を推定する（ステップＳ２）。通信装置は、推定した遅延時間を、通信相手に対応付けて記憶し、又はあらかじめ記憶しておいた遅延時間をステップＳ１２で推定したものに更新する（ステップＳ１３）。
【０１０８】
次いで、通信装置は、推定した遅延時間が所定の閾値を超えているか否かをチェックする（ステップＳ１４）。
【０１０９】
ステップＳ１２で推定した遅延時間が所定の閾値を超えていない場合には（ステップＳ１４のＮｏ）、通信相手から到来するフレームの遅延時間はガード・インターバル内でありユーザー間干渉の原因にはならないと推定することができる。そこで、通信装置は、遅延時間の情報を通信相手に通知しないことに決定して（ステップＳ１５）、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１１０】
他方、ステップＳ１２で推定した遅延時間が所定の閾値を超えている場合には（ステップＳ１４のＹｅｓ）、通信相手から到来するフレームの遅延時間はガード・インターバルを超えて、ユーザー間干渉の原因になると推定されることができる。この場合、送信タイミングの調整を行なわせるべく、通信相手に遅延時間を通知しなければならない。そこで、通信装置は、通信相手の遅延時間に関する情報を生成すると（ステップＳ１６）、後続の通信相手宛てのフレームで当該情報を通知する（ステップＳ１７）。
【０１１１】
図１０に示した処理手順では、通信装置は、推定した遅延時間が所定の閾値以下であった場合には、遅延時間の通知を行なわないと判断するようになっている。閾値に関しては、複数のレベルに応じて生成する情報を切り替えるようにしてもよい。
【０１１２】
いずれの処理手順を実施するにせよ、アクセスポイント、並びに端末局として動作する各通信装置は、推定した遅延時間の情報又は通知された遅延時間の情報を記憶しておくことが可能である。また、遅延時間の推定と通知を繰り返すことで、記憶した情報を逐次更新することが可能である。また、記憶している情報を鑑みて、遅延時間に関する情報を生成することも可能である。
【０１１３】
このように本実施形態に係る通信システムによれば、アクセスポイントと端末局間のフレーム交換、アクセスポイントによる遅延時間の推定、アクセスポイントから端末局への遅延時間の通知を行ない、各端末局は、互いの遅延時間差を考慮しながらアクセスポイントへのアップリンクのフレーム送信を行なうので、アクセスポイントにおけるユーザー間干渉を軽減することができ、空間分割多元接続を行なうシステムのスループットの向上に寄与することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
本発明の適用範囲は、空間分割多元接続のシステムに限定されるものではなく、アクセスポイントが端末局の送信時刻を制御する（あるいは、通信相手の送信時刻を制御する）必要のある無線ＬＡＮやその他の通信システムにも同様に適用することができる。
【０１１７】
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】
【０１１８】
２０−１、２０−２、…送受信ブランチ
２１−１、２１−２、…アンテナ素子
２２−１、２２−２、…共用器
２３−１、２３−２、…送信処理部
２４−１、２４−２、…受信処理部
２５…データ処理部
３０…送受信ブランチ
３１…アンテナ素子
３２…共用器
３３…送信処理部
３４…受信処理部
３５…データ処理部
【図１】
2010263489.tif 000003
【図２】
2010263489.tif 000004
【図３】
2010263489.tif 000005
【図４】
2010263489.tif 000006
【図５】
2010263489.tif 000007
【図６】
2010263489.tif 000008
【図７】
2010263489.tif 000009
【図８】
2010263489.tif 000010
【図９】
2010263489.tif 000011
【図１０】
2010263489.tif 000012