(57)【要約】【課題】ネットワーク間干渉を回避しながら空間分割多元接続を好適に実現する。【解決手段】異なるネットワーク間や自分自身が隣接しない機器間での送受信シーケンス単位の時間利用情報を交換し、この情報に基づいて、送受信シーケンス単位を開始する通信局は自局の送受信シーケンス単位の開始時刻を隣接ネットワークや隣接機器で利用していない時間帯に配置する。結果として、周波数チャネルの排他的な配置が困難な場合であっても時分割にて複数無線ネットワーク又は無線通信機器がチャネルを利用でき、効率的な空間分割多元接続を実現することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なう通信局を含む複数の通信局からなる通信システムであって、
基地局と１以上の端末局の間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、前記基地局は自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記１以上の端末局に通知する第１のフレームを送信し、前記１以上の端末局は前記第１のフレームを受信したことに応じて前記送受信シーケンス単位に関する時刻情報を周辺局に通知するための第２のフレームを送信する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記端末局は、前記第２のフレームをいずれかの周辺局から受信したことに応じて、当該周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記基地局に通知する第３のフレームを送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記基地局は、受信した前記第３のフレームを解読して得られる前記第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報に基づいて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整する、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記第１のフレーム、第２のフレーム、第３のフレームは、マネジメント・フレームとして送信される、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項５】
前記第１のフレーム、第２のフレーム、第３のフレームは、ブロードキャスト・アドレス宛てに送信される、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項６】
前記第２のフレームは、前記端末局から前記基地局宛てのフレームとして送信される、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項７】
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうことが可能な通信部と、
前記通信部による通信動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、基地局として動作して、１以上の端末局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記１以上の端末局に通知する第１のフレームを送信させ、前記１以上の端末局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信したことに応じて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項８】
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうための通信方法であって、基地局として動作して、１以上の端末局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、
自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記１以上の端末局に通知する第１のフレームを送信するステップと、
前記１以上の端末局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信するステップと、
受信した前記第３のフレームを解読して得られる前記第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報に基づいて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整するステップと、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項９】
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、
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうことが可能な通信部、
前記通信部による通信動作を制御する制御部、
として機能させ、
前記制御部は、基地局として動作して、１以上の端末局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記１以上の端末局に通知する第１のフレームを送信させ、前記１以上の端末局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信したことに応じて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整する、
ことを特徴とするコンピューター・プログラム。
【請求項１０】
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なう通信局を含む複数の通信局からなる通信システムであって、
複数の通信局間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、情報送信元の通信局は自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を情報送信先となる１以上の通信局に通知する第１のフレームを送信し、前記情報送信先となる１以上の通信局は前記第１のフレームを受信したことに応じて前記送受信シーケンス単位に関する時刻情報を周辺局に通知するための第２のフレームをそれぞれ送信する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
前記情報送信先となる１以上の通信局は、前記第２のフレームをいずれかの周辺局から受信したことに応じて、当該周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記情報送信元の通信局に通知する第３のフレームを送信する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記情報送信元の通信局は、受信した前記第３のフレームを解読して得られる前記第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報に基づいて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１３】
前記第１のフレーム、第２のフレーム、第３のフレームは、マネジメント・フレームとして送信される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１４】
前記第１のフレーム、第２のフレーム、第３のフレームは、ビーコン・フレーム又はプローブ・レスポンス・フレームとして送信される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１５】
前記第１のフレーム、第２のフレーム、第３のフレームは、ブロードキャスト・アドレス宛てに送信される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１６】
前記第２のフレームは、前記情報送信先の通信局から前記情報送信元の通信局宛てのフレームとして送信される、
ことを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
【請求項１７】
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうことが可能な通信部と、
前記通信部による通信動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、情報送信元として、情報送信先となる１以上の通信局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記情報送信先となる１以上の通信局に通知する第１のフレームを送信させ、前記情報送信先となる１以上の通信局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信したことに応じて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１８】
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうための通信方法であって、情報送信元として、情報送信先となる１以上の通信局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、
自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記情報送信先となる１以上の通信局に通知する第１のフレームを送信するステップと、
前記情報送信先となる１以上の通信局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信するステップと、
受信した前記第３のフレームを解読して得られる前記第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報に基づいて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整するステップと、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項１９】
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、
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうことが可能な通信部、
前記通信部による通信動作を制御する制御部、
として機能させ、
前記制御部は、情報送信元として、情報送信先となる１以上の通信局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記情報送信先となる１以上の通信局に通知する第１のフレームを送信させ、前記情報送信先となる１以上の通信局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信したことに応じて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整する、
ことを特徴とするコンピューター・プログラム。
【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）を適用する通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピューター・プログラムに係り、特に、ネットワーク間干渉を回避しながら空間分割多元接続を実現する通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピューター・プログラムに関する。
【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。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。仮想キャリアセンスを利用した信号送受信シーケンスの代表例は、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクである。
【０００４】
図１０には、ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおいてＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクで利用される主要なフレームのフォーマットを示している。図示のようにＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇのフレームはいずれも、物理ヘッダーに相当するＰＬＣＰ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）プリアンブル及びＰＬＣＰヘッダーと、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  ＡＣｃｅｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）フレームに相当するＰＳＤＵ（ＰＨＹ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）フィールドで構成される。また、図１１Ａ〜図１１Ｃには、ＩＥＥＥ８０２．１１で定義されている、ＲＴＳ、ＣＴＳ／ＡＣＫ、ＤＡＴＡの各フレームのＰＳＤＵのフォーマットを示している。
【０００５】
ＰＳＤＵの先頭には、フレーム・コントロール（Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）フィールドとデュレーション（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）フィールドが共通に定義されている。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、当該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。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。カウンター値は、例えば後続のＡＣＫフレームの送信完了時刻を指すものとする。当該フレームの宛て先でないフレーム受信局は、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、通信シーケンス単位にわたり送信動作を控えるようになる。
【０００６】
図１１Ａに示すように、ＲＴＳフレームには、宛て先を示すＲｅｃｅｉｖｅｒ  Ａｄｄｒｅｓｓ（ＲＡ）と、送信元を示すＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ａｄｄｒｅｓｓ（ＴＡ）が記載される。また、図１１Ｂに示すように、ＣＴＳ並びにＡＣＫは、宛て先を示すＲｅｃｅｉｖｅｒ  Ａｄｄｒｅｓｓ（ＲＡ）が記載され、それぞれＲＴＳ、ＤＡＴＡフレームの送信元のアドレス（ＴＡ）がコピーされる。また、図１１Ｃに示すように、ＤＡＴＡフレームには、複数のアドレス・フィールドＡｄｄｒ１〜４が含まれ、送信元や宛先通信局他の特定を行なうために用いられる。また、Ｆｒａｍｅ  Ｂｏｄｙには、上位レイヤに提供する正味の情報が格納される。いずれのフレームも、３２ビットのＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）からなるＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ  Ｃｈｅｃｋ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が続く。例えば当該フレームの宛て先局は、ＦＣＳを再計算して、送られてきたＦＣＳ一致するか否かをチェックする。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フレームのみを認識し、処理を行なうことになる。
【０００７】
ＲＴＳ／ＣＴＳの通信シーケンス例を、図１２を参照しながら説明する。同図では、４台の通信局ＳＴＡ２、ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ３が存在しており、隣り合う通信局同士のみが電波の到達範囲に位置し、ＳＴＡ３がＳＴＡ０にとっての隠れ端末となり、ＳＴＡ２がＳＴＡ１にとっての隠れ端末となる通信環境下で、ＳＴＡ０がＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを用いてＳＴＡ１宛てに情報を送信したい状況を想定している。
【０００８】
ＳＴＡ０は、時刻Ｔ０において送信要求が発生すると、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（Ｂａｃｋｏｆｆ）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、時刻Ｔ１にＳＴＡ１宛てのＲＴＳフレームを送信する。ここで、ＲＴＳフレームのＦｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドには当該フレームがＲＴＳであることを示す情報が記載され、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドには当該フレームに関連する送受信トランザクションが終了するまでの時間（すなわち時刻Ｔ８までの時間）が記載され、ＲＡフィールドには宛先であるＳＴＡ１のアドレスが記載され、ＴＡフィールドにはＳＴＡ０自身のアドレスが記載されている。
【０００９】
このＲＴＳフレームはＳＴＡ０の隣接局であるＳＴＡ２でも受信される。ＳＴＡ２は、Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドから当該フレームがＲＴＳフレームであることを認識するとともに、ＲＡフィールドから自局宛てでないことを認識すると、仮想キャリアセンス、すなわち、当該送受信トランザクションが終了する時刻Ｔ８まではメディアが占有されていることを認識し、物理キャリアセンスを行なうことなく送信不許可状態となる。この作業は、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドに記載された情報に基づいてＮＡＶのカウンター値を設定し、当該カウンター値が消滅するまでは送信動作を控えることによって実現され、「ＮＡＶを立てる」とも呼ぶ。
【００１０】
一方、ＳＴＡ１は、ＲＡに自局のアドレスが記載されたＲＴＳフレームを受信すると、ＴＡにアドレスが記載された隣接局ＳＴＡ０が自局宛てに情報を送信したい旨を認識することができる。そして、ＳＴＡ１は、このＲＴＳフレームを受信終了した時刻Ｔ２から所定のフレーム間隔ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  ＩＦＳ）が経過した時刻Ｔ３で、ＣＴＳフレームを返送する。このＣＴＳフィールド内のＰＳＤＵのＦｒａｍｅＣｏｎｔｒｏｌフィールドには当該フレームがＣＴＳフレームである旨が記載され、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドには当該フレームに関連する送受信トランザクションが終了するまでの時間（すなわち時刻Ｔ８までの時間）が記載され、ＲＡフィールドにはＳＴＡ１自身のアドレスが記載されている。
【００１１】
このＣＴＳフレームはＳＴＡ１の隣接局であるＳＴＡ３でも受信され、ＳＴＡ３は、ＲＴＳフレームを受信したＳＴＡ２と同様に、仮想キャリアセンス、すなわち、当該送受信トランザクションが終了する時刻Ｔ８まではメディアが占有されていることを認識し、物理キャリアセンスを行なうことなく送信不許可状態となる。
【００１２】
一方、ＳＴＡ０は、ＲＡに自局のアドレスが記載されたＣＴＳフレームを受信すると、ＳＴＡ１が自局からの送信開始要求を確認したことを認識することができる。そして、ＳＴＡ０は、このＣＴＳフレームを受信終了した時刻Ｔ４から所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した時刻Ｔ５で、ＤＡＴＡフレームを送信開始する。
【００１３】
ＤＡＴＡフレーム送信が時刻Ｔ６で終了し、ＳＴＡ１が当該フレームを誤りなく復号することができた場合には、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳをおいて時刻Ｔ７でＡＣＫフレームを返送する。そして、ＳＴＡ０がこのＡＣＫフレームを受信終了する時刻Ｔ８で、１パケットの送受信トランザクションが終了する。
【００１４】
時刻Ｔ８になると、各隠れ端末ＳＴＡ２並びにＳＴＡ３は、ＮＡＶをおろして、通常の送受信状態へと復帰する。
【００１５】
ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクによれば、ＲＴＳ又はＣＴＳの少なくとも一方を受信できた周辺局ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は送信不可能状態に移行する。この結果、ＳＴＡ０及びＳＴＡ１は、周辺局からの突然の送信信号により妨害されることなく、ＳＴＡ０からＳＴＡ１への情報送信、並びにＳＴＡ１からのＡＣＫの返送を行なうことができる。すなわち、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御手順にＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを併用することにより、過負荷状態における衝突のオーバーヘッドの削減が図られることがある。
【００１６】
従来の無線ＬＡＮシステムでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御手順は、ネットワーク内干渉だけでなく、ネットワーク間干渉に関しても有効である。例えば図１３に示すように、ＳＴＡ０をアクセスポイントとしてこれと接続するＳＴＡ１とＳＴＡ２から構成されるネットワークと、ＳＴＡ４をアクセスポイントとしてこれと接続するＳＴＡ３とＳＴＡ５から構成されるネットワークが隣接して存在する場合を想定する。ＩＥＥＥ８０２．１１では、上述したような仮想キャリアセンスのメカニズムにより、周辺局との間で不必要な衝突が発生しないよう制御が行なわれている。したがって、ＳＴＡ１とＳＴＡ３が互いに信号が到達する範囲内に存在していたとしても、ＮＡＶが設定されることにより、ＳＴＡ１はＳＴＡ０からの信号を受信している間にＳＴＡ２からの信号により干渉を受けるといった状況を避けることができる。
【００１７】
ところで、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、１００Ｍｂｐｓ超の高スループット（Ｈｉｇｈ  Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ：ＨＴ）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）。
【００１８】
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。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。
【００１９】
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。
【００２０】
空間分割多元接続システムでは、複数のアンテナ素子の送信／受信信号にウエイト値を乗算して信号処理を行なうことにより、同時に受信した複数ユーザーの信号を空間分離することが可能であり、同様のウエイト値を乗算して送信することにより、複数ユーザーに向けて複数の信号を同時に配布することが可能となる。
【００２１】
新規の無線ＬＡＮ規格で空間分割多元接続の運用を開始する際には、当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下で動作する必要があることから、従来規格との下位互換性を十分に考慮する必要がある。従来からのＩＥＥＥ８０２．１１規格では、ＣＳＭＡ／ＣＡ、ＲＴＳ／ＣＴＳといったキャリアセンスのメカニズムが導入されている。したがって、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃなどの新規規格においては、キャリアセンスと空間分割多元接続を好適に組み合わせる必要がある。
【００２２】
例えば、従来からのＩＥＥＥ８０２．１１規格とは下位互換性を保つフレーム・フォーマットからなるＲＴＳ、ＣＴＳ、ＡＣＫフレームを用いて、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）。
【００２３】
図１４には、空間分割多元接続システムにおいて、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用した送受信シーケンス例を示している。図示の例では、３台の通信局ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２が存在し、ＳＴＡ０がＳＴＡ１及びＳＴＡ２に対して同時にデータを送信することを想定している。
【００２４】
ＳＴＡ０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、ＳＴＡ１並びＳＴＡ２に対してこれから空間分割多元接続にて情報を送信する旨を示すＲＴＳフレームを送信する。但し、ここで用いられるＲＴＳフレームのフォーマットは、必ずしも図１１Ａに示したものではない。また、ＲＴＳとは異なる呼称が標準規格で定められる場合もある。
【００２５】
ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２は、ＲＴＳフレームを受信したことに応答して、情報を受信できる状態であることを示すために、各ＣＴＳフレーム（ＣＴＳ−１、ＣＴＳ２）を同時に送信する。但し、ここで用いられるＣＴＳフレームは、必ずしも図１１Ｂに示したものではなく、ＳＴＡ０が両信号を分離できるようなフォーマットになっていることを想定する。また、ＣＴＳとは異なる呼称が標準規格で定められる場合もある。
【００２６】
ＳＴＡ０は、受信したＣＴＳ−１とＣＴＳ−２の受信信号を基に、これらの信号を空間分離するために必要な各アンテナ素子におけるウエイト値を算出し（すなわち、アンテナ係数の学習を行ない）、両信号を分離して受信する。さらに、ＳＴＡ０は、このウエイト値を利用して、ＳＴＡ１とＳＴＡ２に同時にＤＡＴＡフレーム（ＤＡＴＡ−１、ＤＡＴＡ−２）を送信する。ＤＡＴＡ−１及びＤＡＴＡ−２は、互いに宛先において干渉が発生しないようアンテナのウエイト係数が考慮されて送信される信号で伝送されるフレームであり、ＳＴＡ１はＤＡＴＡ−１を、ＳＴＡ２はＤＡＴＡ−２をそれぞれ受信することができる。
【００２７】
ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２はそれぞれＤＡＴＡフレームを受信終了すると、ＡＣＫフレーム（ＡＣＫ−１、ＡＣＫ−２）を同時に返送する。そして、ＳＴＡ０はこれらのＡＣＫフレームを受信することで、空間分割多元接続を用いた複数局へのデータ送信シーケンスを終了する。
【００２８】
なお、図１４ではＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用して情報送信を行なうシーケンス例を示したが、空間分割多元接続による同時データ配送は、これ以外のフレーム交換シーケンスを適用することができる。但し、いずれの通信シーケンスを用いるかは本発明の要旨に直接関連しないので、本明細書ではこれ以上説明しない。
【００２９】
従来の無線ＬＡＮシステムでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御手順によってネットワーク間干渉を回避できることは上述した通りである。１対１の通信では、通信局の帯域を確保するための時間管理は比較的緩やかで済む。これに対し、空間分割多元接続を適用したシステムでは、多重するすべての通信局について帯域を確保する必要があり、時間管理はより厳格性が要求される。
【００３０】
以下では、空間分割多元接続システムにおけるネットワーク間干渉の問題について、詳細に考察する。
【００３１】
図１４に示した送受信シーケンスを想定すると、ＳＴＡ０は複数の通信相手ＳＴＡ１、ＳＴＡ２に対して同時にデータを送信する必要が生じる。すなわち、ＳＴＡ０は、複数のＤＡＴＡフレーム（ＤＡＴＡ−１、ＤＡＴＡ−２）を送信開始するタイミングにおいて、宛て先であるＳＴＡ１とＳＴＡ２の両方とも送受信ができる状態を確保する必要がある。
【００３２】
例えば、図１３に示したような複数のネットワークがオーバーラップする通信局配置を想定した場合、図１５に示すように、ＳＴＡ０の送信シーケンスとＳＴＡ４の送信シーケンスが時間的に重なり、ＳＴＡ１とＳＴＡ３の間で干渉が発生するような状況が想定される。このとき、ＳＴＡ１がＳＴＡ３からのＣＴＳフレームを受信することによりＮＡＶを立てているようなケースでは、ＳＴＡ１はＳＴＡ０から自局宛てのＲＴＳフレームに応答することができない。この結果、ＳＴＡ０からのＳＴＡ１への情報送信が行なわれず、無駄が発生してしまう。逆に、ＳＴＡ１がＳＴＡ３からのＣＴＳフレームを受信したもののＮＡＶが設定されないようなケースを想定すると、ＳＴＡ１からの送信信号がＳＴＡ３でのデータ受信を干渉してしまい、同様に無駄が発生してしまうことになる。
【００３３】
したがって、図１３に示したように無線ネットワークの一部が電波の到達範囲に置かれ干渉し合うような通信局は位置において、空間分割多元接続システムを効率よく運営したい場合には、例えば図１６に示すように、ネットワーク毎の送受信シーケンス単位を時間的に重ならないように配置できることが好ましい。
【００３４】
また、図１７には、複数のネットワークがオーバーラップする他の通信局配置例を示している。図示の例では、アクセスポイントであるＳＴＡ０とこれに接続する端末局（クライアント・デバイス）としてのＳＴＡ１とＳＴＡ２が存在しているネットワークと、アクセスポイントであるＳＴＡ４とこれに接続するＳＴＡ３とＳＴＡ５が存在しているネットワークがあり、ＳＴＡ１がＳＴＡ４と電波の到達範囲内にある。このように、アクセスポイントＳＴＡ４が他ネットワークに接続する端末局ＳＴＡ１と干渉範囲内にいる場合も、上記と同様の問題が発生し、無線ネットワークの利用効率が著しく悪化してしまう。
【００３５】
このように、無線ＬＡＮ機器などのように無線ネットワーク間で利用する周波数チャネルの排他的な配置が困難な事情がありながら空間分割多元接続を行ないたい場合には、無線ネットワーク間、あるいは機器間で送信シーケンスが時間的に重ならないように制御することが好ましい。
【００３６】
例えば、パイロット信号を受信することにより周辺ネットワークの存在を検出する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、一般的な無線ＬＡＮシステムではパイロット信号は存在せず、通常のフレームが送受信されるだけでありこの技術の利用は難しい。また，無線ネットワークは、周辺に対して積極的に自身の信号がどの時刻で送受信されるかを報知していない。このため、あらかじめネットワーク間で信号が重ならないように配置することができない。
【００３７】
また、ネットワーク間干渉の問題が顕著になってから解決のアクションをとる無線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３を参照のこと）。しかしながら、そもそも問題が発生しないようにネットワークを制御することが望ましい。
【００３８】
また、特許文献２、３のいずれに開示されたシステムも、空間分割多元接続を想定していない。空間分割多元接続システムでは、通常の無線ＬＡＮシステムにおいてＣＳＭＡ／ＣＡシステム手順を実施する場合と比べるとネットワーク間干渉の問題が顕著に現れてしまう。このため、ネットワーク間干渉の問題をより早期に発見してコーディネーションする方法論が必要である、と本発明者らは思料する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特開２００４−３２８５７０号公報
【特許文献２】特表２００７−５１０３８４号公報
【特許文献３】特開２００５−２８７００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４０】
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、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピューター・プログラムを提供することにある。
【００４１】
本発明のさらなる目的は、ネットワーク間干渉を回避しながら空間分割多元接続を好適に実現することができる、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピューター・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
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、アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なう通信局を含む複数の通信局からなる通信システムであって、
基地局と１以上の端末局の間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、前記基地局は自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記１以上の端末局に通知する第１のフレームを送信し、前記１以上の端末局は前記第１のフレームを受信したことに応じて前記送受信シーケンス単位に関する時刻情報を周辺局に通知するための第２のフレームを送信する、
ことを特徴とする通信システムである。
【００４３】
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）。
【００４４】
本願の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に係る通信システムにおいて、端末局は、前記第２のフレームをいずれかの周辺局から受信したことに応じて、当該周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記基地局に通知する第３のフレームを送信するように構成されている。
【００４５】
本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項２に係る通信システムにおいて、基地局は、受信した前記第３のフレームを解読して得られる前記第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報に基づいて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整するように構成されている。
【００４６】
本願の請求項４に記載の発明によれば、請求項２に係る通信システムにおいて、第１のフレーム、第２のフレーム、第３のフレームは、マネジメント・フレームとして送信される。
【００４７】
本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項２に係る通信システムにおいて、第１のフレーム、第２のフレーム、第３のフレームは、ブロードキャスト・アドレス宛てに送信される。
【００４８】
本願の請求項６に記載の発明によれば、請求項１に係る通信システムにおいて、第２のフレームは、前記端末局から前記基地局宛てのフレームとして送信される。
【００４９】
また、本願の請求項７に記載の発明は、
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうことが可能な通信部と、
前記通信部による通信動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、基地局として動作して、１以上の端末局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記１以上の端末局に通知する第１のフレームを送信させ、前記１以上の端末局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信したことに応じて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整する、
ことを特徴とする通信装置である。
【００５０】
また、本願の請求項８に記載の発明は、アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうための通信方法であって、基地局として動作して、１以上の端末局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、
自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記１以上の端末局に通知する第１のフレームを送信するステップと、
前記１以上の端末局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信するステップと、
受信した前記第３のフレームを解読して得られる前記第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報に基づいて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整するステップと、
を有することを特徴とする通信方法である。
【００５１】
また、本願の請求項９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、
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうことが可能な通信部、
前記通信部による通信動作を制御する制御部、
として機能させ、
前記制御部は、基地局として動作して、１以上の端末局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記１以上の端末局に通知する第１のフレームを送信させ、前記１以上の端末局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信したことに応じて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整する、
ことを特徴とするコンピューター・プログラムである。
【００５２】
本願の請求項９に係るコンピューター・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９に係るコンピューター・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、ネットワーク内で基地局として動作して、本願の請求項１に係る通信システムと同様の作用効果を得ることができる。
【００５３】
また、本願の請求項１０に記載の発明は、アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なう通信局を含む複数の通信局からなる通信システムであって、
複数の通信局間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、情報送信元の通信局は自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を情報送信先となる１以上の通信局に通知する第１のフレームを送信し、前記情報送信先となる１以上の通信局は前記第１のフレームを受信したことに応じて前記送受信シーケンス単位に関する時刻情報を周辺局に通知するための第２のフレームをそれぞれ送信する、
ことを特徴とする通信システムである。
【００５４】
また、本願の請求項１１に記載の発明は、請求項１０に係る通信システムにおいて、情報送信先となる１以上の通信局は、前記第２のフレームをいずれかの周辺局から受信したことに応じて、当該周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記情報送信元の通信局に通知する第３のフレームを送信するように構成されている。
【００５５】
また、本願の請求項１２に記載の発明は、請求項１１に係る通信システムにおいて、情報送信元の通信局は、受信した前記第３のフレームを解読して得られる前記第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報に基づいて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整するように構成されている。
【００５６】
また、本願の請求項１３に記載の発明は、請求項１１に係る通信システムにおいて、第１のフレーム、第２のフレーム、第３のフレームは、マネジメント・フレームとして送信される。
【００５７】
また、本願の請求項１４に記載の発明は、請求項１１に係る通信システムにおいて、第１のフレーム、第２のフレーム、第３のフレームは、ビーコン・フレーム又はプローブ・レスポンス・フレームとして送信される。
【００５８】
また、本願の請求項１５に記載の発明は、請求項１１に係る通信システムにおいて、第１のフレーム、第２のフレーム、第３のフレームは、ブロードキャスト・アドレス宛てに送信される。
【００５９】
また、本願の請求項１６に記載の発明は、請求項１０に係る通信システムにおいて、第２のフレームは、前記情報送信先の通信局から前記情報送信元の通信局宛てのフレームとして送信される。
【００６０】
また、本願の請求項１７に記載の発明は、
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうことが可能な通信部と、
前記通信部による通信動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、情報送信元として、情報送信先となる１以上の通信局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記情報送信先となる１以上の通信局に通知する第１のフレームを送信させ、前記情報送信先となる１以上の通信局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信したことに応じて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整する、
ことを特徴とする通信装置である。
【００６１】
また、本願の請求項１８に記載の発明は、アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうための通信方法であって、情報送信元として、情報送信先となる１以上の通信局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、
自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記情報送信先となる１以上の通信局に通知する第１のフレームを送信するステップと、
前記情報送信先となる１以上の通信局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信するステップと、
受信した前記第３のフレームを解読して得られる前記第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報に基づいて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整するステップと、
を有することを特徴とする通信方法である。
【００６２】
また、本願の請求項１９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、
アレイ・アンテナを用いて空間分割多元接続を行なうことが可能な通信部、
前記通信部による通信動作を制御する制御部、
として機能させ、
前記制御部は、情報送信元として、情報送信先となる１以上の通信局との間で、アンテナ係数の学習と学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう送受信シーケンス単位を行なう際に、自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位に関する時刻情報を前記情報送信先となる１以上の通信局に通知する第１のフレームを送信させ、前記情報送信先となる１以上の通信局のうち少なくとも１つから周辺局のネットワークで予定されている第２の送受信シーケンス単位に関する時刻情報を通知する第３のフレームを受信したことに応じて、前記第２の送受信シーケンス単位とは時間軸上で重ならないように自局のネットワークで予定する送受信シーケンス単位の開始時刻を調整する、
ことを特徴とするコンピューター・プログラムである。
【００６３】
本願の請求項１９に係るコンピューター・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１９に係るコンピューター・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、ネットワーク内で情報送信元の通信局として動作して、本願の請求項１０に係る通信システムと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００６４】
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、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピューター・プログラムを提供することができる。
【００６５】
また、本発明によれば、ネットワーク間干渉を回避しながら空間分割多元接続を好適に実現することができる、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピューター・プログラムを提供することができる。
【００６６】
本願の請求項１、２、７乃至１１、１７乃至１９に記載の発明によれば、異なるネットワーク間や自分自身が隣接しない機器間での送受信シーケンス単位の時間利用情報を交換することができる。
【００６７】
本願の請求項３、１２に記載の発明によれば、基地局は、周辺ネットワークにおける送受信シーケンス単位の時刻情報に基づいて、自ら送受信シーケンス単位を開始する通信局は自局の送受信シーケンス単位の開始時刻を隣接ネットワークや隣接機器で利用していない時間帯に配置する。結果として、周波数チャネルの排他的な配置が困難な場合であっても時分割にて複数無線ネットワーク又は無線通信機器がチャネルを利用でき、効率的な空間分割多元接続を実現することができる。
【００６８】
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】
【００６９】
【図１】図１は、空間分割多元接続を実現する通信装置の構成例を示した図である。
【図２】図２は、図１３に示したネットワーク構成において、各ネットワークの送受信シーケンス単位が衝突しないようにするための通信シーケンス例を示した図である。
【図３】図３は、「時刻情報」などの送受信シーケンス単位に関する情報を、アクセスポイントがビーコン・フレームを利用して伝達し、端末局がアクション・フレームを利用して伝達する場合の通信シーケンス例を示した図である。
【図４】図４は、「時刻情報」などの送受信シーケンス単位に関する情報を一般的なフレーム内に含めて伝達する場合の通信シーケンス例を示した図である。
【図５】図５は、送受信シーケンス単位に関する「時刻情報」を掲載する時刻情報エレメントＴＩＭＥ  ＩＥの構成例を示した図である。
【図６Ａ】図６Ａは、時刻情報エレメントが掲載されたＲＴＳフレームのＰＳＤＵのフォーマットを示した図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、時刻情報エレメントが掲載されたＣＴＳ／ＡＣＫフレームのＰＳＤＵのフォーマットを示した図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、時刻情報エレメントが掲載されたＤＡＴＡフレームのＰＳＤＵのフォーマットを示した図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、時刻情報エレメントが掲載されたアクション・フレームのＰＳＤＵのフォーマットを示した図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、時刻情報エレメントが掲載されたビーコン又はプローブ・レスポンスの各フレームのＰＳＤＵのフォーマットを示した図である。
【図７】図７は、１つのＰＳＤＵの中に複数のＭＰＤＵが格納されるＡｇｇｒｅｇａｔｅｄ  フレームの一部に時刻情報エレメントが掲載される構成例を示した図である。
【図８】図８は、アドホックな通信環境下で各通信局が互いの送受信シーケンスが衝突しないように制御された通信シーケンス例を示した図である。
【図９】図９は、図９には、所定のビーコン送信タイミング毎に送信されるビーコン・フレームを通じて送受信シーケンス単位の時刻情報を通知し合い、各通信局が自局の送受信シーケンス単位の時刻を逐次スケジュールする様子を示した図である。
【図１０】図１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおいてＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクで利用される主要なフレームのフォーマットを示した図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、ＩＥＥＥ８０２．１１で定義されているＲＴＳフレームのＰＳＤＵのフォーマットを示した図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、ＩＥＥＥ８０２．１１で定義されている、ＣＴＳ／ＡＣＫの各フレームのＰＳＤＵのフォーマットを示した図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、ＩＥＥＥ８０２．１１で定義されているＤＡＴＡフレームのＰＳＤＵのフォーマットを示した図である。
【図１２】図１２は、ＲＴＳ／ＣＴＳの通信シーケンス例を説明するための図である。
【図１３】図１３は、ＳＴＡ０をアクセスポイントとしてこれと接続するＳＴＡ１とＳＴＡ２から構成されるネットワークと、ＳＴＡ４をアクセスポイントとしてこれと接続するＳＴＡ３とＳＴＡ５から構成されるネットワークが隣接して存在する様子を示した図である。
【図１４】図１４は、空間分割多元接続システムにおいて、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用した送受信シーケンス例を示した図である。
【図１５】図１５は、ＳＴＡ０の送信シーケンスとＳＴＡ４の送信シーケンスが時間的に重なり、ＳＴＡ１とＳＴＡ３の間で干渉が発生するような状況を示した図である。
【図１６】図１６は、ネットワーク毎の送受信シーケンス単位を時間的に重ならないように配置した様子を示した図である。
【図１７】図１７は、複数のネットワークがオーバーラップする他の通信局配置例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
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。
【００７１】
空間分割多元接続システムでは、複数のアンテナの送信／受信信号にウエイト値を乗算して信号処理を行なうことにより、同時に受信した複数ユーザーの信号を空間分離することが可能であり、同様のウエイト値を乗算して送信することにより、複数ユーザーに向けて複数の信号を同時に配布することが可能となる。
【００７２】
図１には、空間分割多元接続を実現する通信装置の構成例を示している。図示の通信装置は複数の送受信アンテナ１１−０、１１−１、…を搭載している。物理層プロセッサー１２内では、各アンテナ１１−０、１１−１、…への入出力信号にウエイト値Ｗ０乃至Ｗ３をそれぞれ乗算することで、信号処理部１２は、１つの単独ストリームのハンドリングを行なうことができる。そして、このような物理層プロセッサー１３からなる送受信系をパラレルに配備することで、空間分割多重が可能となり、通信装置は複数ストリームをハンドルすることができる。
【００７３】
これらパラレルに配備された物理層プロセッサー１３は、ＭＡＣ層プロセッサー１４へと接続され、無線ＬＡＮシステムに必要な信号処理が行なわれる。
【００７４】
なお、空間分割多元接続システムにおいては，複数のＭＡＣインスタンスがパラレルに動作する場合もある。
【００７５】
図１に示した通信装置は、インフラストラクチャ・モード下で、アクセスポイント又は端末局のいずれとしても動作することができ、あるいはアドホック・モード下でも自律的に通信動作を行なうことができるものとする。
【００７６】
ここで、図１３に示したように、複数の無線ネットワークがオーバーラップするような通信局は位置を例にとって、通信局の動作について説明する。各通信局ＳＴＡ０〜ＳＴＡ５は、図１に示した通信装置で構成することができる。
【００７７】
図示の例では、ＳＴＡ０をアクセスポイントとしてこれと接続するＳＴＡ１とＳＴＡ２から構成されるネットワークと、ＳＴＡ４をアクセスポイントとしてこれと接続するＳＴＡ３とＳＴＡ５から構成されるネットワークが隣接して存在している。また、ＳＴＡ１とＳＴＡ３が互いの電波が到達する範囲内にあるが、ＳＴＡ０とＳＴＡ４は互いの電波を受信できないところに配置されている。
【００７８】
ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２からなるネットワークでは、図１４に示したようなシーケンスを用いて通信が行なわれている。また、ＳＴＡ４、ＳＴＡ３、ＳＴＡ５からなるネットワークでも、図１４に示したようなシーケンスを用いて通信が行なわれている。
【００７９】
図２には、図１３に示したネットワーク構成において、各ネットワークの送受信シーケンス単位が衝突しないようにするための通信シーケンス例を示している。図示の通信シーケンスでは、異なるネットワーク間や自分自身が隣接しない機器間での送信シーケンスの時間利用情報を交換し、この情報に基づいて、送信シーケンスを開始する通信局は自局の送信シーケンス時刻を隣接ネットワークや隣接機器で利用していない時間帯に配置するようになっている。
【００８０】
まず、ＳＴＡ０は、自局が今後予定している送信シーケンスの開始時刻と送信シーケンスが継続する長さ、及び、送信シーケンスの発生間隔などの情報を含む「時刻情報」が含まれるメッセージ (ＭＳＧ−００) を送信する。ＭＳＧ−００には、時刻ｔ０から図示の送受信シーケンス単位−０が予定されていることが記載されている。
【００８１】
なお、各々の送受信シーケンス単位内では、例えば図１４に示したような、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用して、アクセスポイントから複数の端末局への情報伝送が行なわれる。本明細書では、情報送信元と情報送信先の間で、アンテナ係数の学習と、学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう一連のシーケンスを、「送受信シーケンス単位」と定義する。
【００８２】
ＳＴＡ１並びＳＴＡ２は、メッセージＭＳＧ−００を受信すると、当該メッセージの送信元であるＳＴＡ０が今後どのタイミングで送受信シーケンス単位−０を予定しているかの情報を得ることができる。
【００８３】
ＳＴＡ１とＳＴＡ２は、次回の送受信シーケンス単位−０の開始時刻ｔ０まではフレーム送受信の必要がないと判断したときには、時刻ｔ０まで省電力動作を行なうことも可能である。
【００８４】
ＳＴＡ０から送信された「自局が予定している送信シーケンスの時刻情報」を含むメッセージＭＳＧ−００は、自局と通信する間柄にある通信局だけに宛てて送信される場合もあるが、オーバーラップする他ネットワークの通信局にも受信してほしい情報であることから、ブロードキャスト・アドレス宛てに送信され、他の論理ネットワークに属する通信局にも受信されるように送信されることが望ましい。
【００８５】
ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２は、ＳＴＡ０が予定している送受信シーケンス単位−０の時刻情報をさらに周辺局にも伝達するために、ＳＴＡ０がＭＳＧ−００で通達してきた時刻情報と同じ内容が含まれる時刻情報を送信する。図２中では、ＳＴＡ１が送信しているメッセージＭＳＧ−０１がこれに相当する。他方、ＳＴＡ２は、他の周辺局の存在を確認できないことから、ＭＳＧ−００の周辺への転送は不要であると判断して、図示の例ではＭＳＧ−０１と同等のメッセージを送信していない。但し、ＳＴＡ２は、周辺局の状況に拘わらずＭＳＧ−０１と同等のメッセージを送信するようにしてもよい。
【００８６】
なお、ＳＴＡ１から送信される「通信相手が予定している送受信シーケンスの時刻情報」を含むメッセージＭＳＧ−０１は、自局と通信する間柄にある通信局だけに宛てて送信される場合もあるが、オーバーラップする他ネットワークの通信局にも受信してほしい情報であることから、ブロードキャスト・アドレス宛てに送信され、他の論理ネットワークに属する通信局にも受信されるように送信されることが望ましい。
【００８７】
ＳＴＡ３は、周辺局であるＳＴＡ１が送信したメッセージＭＳＧ−０１を受信すると、ＳＴＡ１が今後どのタイミングで送受信シーケンス単位−０を行なうかを認識することができる。ここで、ＳＴＡ３は、ＳＴＡ１が利用する送受信シーケンス単位−０のタイミングと自局が利用する送受信シーケンス単位のタイミングが重なっているかどうかを判断する場合がある。ＳＴＡ３は、両者が重なっていると判断した場合には、通信相手のアクセスポイントであるＳＴＡ４に対して、ＳＴＡ１から報知されたＭＳＧ−０１の時刻情報を通知するために、図２中でメッセージＭＳＧ−０３を送信する。ＳＴＡ３は、上記のように送受信シーケンス単位のタイミングが重なっているかどうかを判断することなく、メッセージＭＳＧ−０３をＳＴＡ４に送信するようにしてもよい。
【００８８】
ＳＴＡ４は、ＳＴＡ３から受信したメッセージＭＳＧ−０３の中身を解読することにより、ＳＴＡ３がどの時刻で周辺局から干渉を受ける可能性があるかを把握することができる。そして、ＳＴＡ４は、この情報に基づき、自局の送受信シーケンス単位−４の予定時刻を、送受信シーケンス単位−０と重ならないようにスケジュールする。図２に示す例では、ＳＴＡ４は、時刻ｔ４から、ＳＴＡ３宛てを含む送受信シーケンス単位−４を配置するようにする。
【００８９】
なお、本発明の要旨は、各論理ネットワークの送受信シーケンス単位が重なるか否かを判定するための特定の方法に限定されるものではない。送受信シーケンス単位の重なり判定のために、例えば、特許文献３で示されているような方法論を用いることができる。
【００９０】
さらに、ＳＴＡ４は、この送受信シーケンス単位−４のスケジュール情報を上記と同様の「時刻情報」として含むメッセージＭＳＧ−４４を送信する。メッセージＭＳＧ−４４には、時刻ｔ４から当該送受信シーケンス単位−４が予定されていることが記載されている。ＳＴＡ３並びにＳＴＡ５は、メッセージＭＳＧ−４４を受信しその中身を解読すると、ＳＴＡ４が今後どのタイミングで送受信シーケンス単位−４を予定しているかの情報を得る。
【００９１】
なお、ＳＴＡ４から送信された「自局が予定している送信シーケンスの時刻情報」を含むメッセージＭＳＧ−４４は、自局と通信する間柄にある通信局だけに宛てて送信される場合もあるが。但し、オーバーラップする他ネットワークの通信局にも受信してほしい情報であることから、メッセージＭＳＧ−４４はブロードキャスト・アドレス宛てに送信され、他の論理ネットワークに属する通信局にも受信されるように送信されることが望ましい。
【００９２】
図２に示したネットワーク衝突回避のための通信シーケンス例は、図１３に示したように、アクセスポイントではない、端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ３）同士が干渉する場合を想定したものである。これに対し、図１７に示したように、端末局ＳＴＡ１が、自局が接続する（若しくは、自局を収容する）アクセスポイントＳＴＡ０以外のアクセスポイントＳＴＡ４と直接干渉するという状況も存在し得る。
【００９３】
後者の場合、端末局ＳＴＡ１の送信メッセージＭＳＧ−０１が他のアクセスポイントＳＴＡ４に直接伝達されることになる。そして、ＳＴＡ４は、メッセージＭＳＧ−０１の中身を解読することで、オーバーラップする無線ネットワークが利用する時間帯を認識することができるので、上述したように、自局の送受信シーケンス単位−４の予定時刻を、送受信シーケンス単位−０と重ならないようにスケジュールする。
【００９４】
図２に示した通信シーケンス内で使用されるメッセージ（ＭＳＧ−００など）は、「時刻情報」を単独で掲載するアクション・フレームとして送信されることができる。アクション・フレームは、通信局間で行動を起こすことを要求する、マネジメント・フレームの一種であり、ＩＥＥＥ８０２．１１にも定義されている。あるいは、「時刻情報」などの送受信シーケンス単位に関する情報を、ビーコン・フレームやプローブ・レスポンス・フレームなどのフレームの中に含ませて送信することもできる。ビーコン・フレームは、ネットワークの運営に必要な情報を報知するためのフレーム、プローブ・レスポンス・フレームは、端末局からネットワークの検出のために送信されるプローブ・リクエスト・フレームに対するアクセスポイントからの応答フレームである。ビーコン、プローブ・レスポンスのいずれも、一般的な制御情報を掲載するフレームとして、ＩＥＥＥ８０２．１１にも定義されている。また、さらにはその他一般のフレームの一部に含めて掲載することもできる。
【００９５】
図３には、「時刻情報」などの送受信シーケンス単位に関する情報を、アクセスポイントがビーコン・フレームを利用して伝達し、端末局がアクション・フレームを利用して伝達する場合の通信シーケンス例を示している。
【００９６】
まず、ＳＴＡ０は、送受信シーケンス単位−０を予定すると、その「時刻情報」などの情報を掲載したビーコン・フレーム（ＭＳＧ−００に相当）を、所定のビーコン送信タイミングで送信する。
【００９７】
ＳＴＡ１並びＳＴＡ２は、ＳＴＡ０からのビーコン・フレームを受信すると、ＳＴＡ０が今後どのタイミングで送受信シーケンス単位−０を予定しているかの情報を得ることができる。
【００９８】
ＳＴＡ１は、ＳＴＡ０が予定している送受信シーケンス単位−０の時刻情報をさらに周辺局にも伝達するために、「時刻情報」などを掲載したアクション・フレーム（ＭＳＧ−０１に相当）を送信する。他方、ＳＴＡ２は、他の周辺局の存在を確認できないことから、周辺への転送は不要であると判断して、図示の例ではアクション・フレームを送信していない。
【００９９】
ＳＴＡ３は、周辺局であるＳＴＡ１からアクション・フレームを受信すると、ＳＴＡ１が今後どのタイミングで送受信シーケンス単位−０を行なうかを認識することができる。ここで、ＳＴＡ３は、ＳＴＡ１が利用する送受信シーケンス単位−０のタイミングと自局が利用する送受信シーケンス単位のタイミングが重なっているかどうかを判断し、両者が重なっていると判断した場合には、通信相手のアクセスポイントであるＳＴＡ４に対して、「時刻情報」などを通知するために、アクション・フレーム（ＭＳＧ−０３に相当）を送信する。あるいは、ＳＴＡ３は、上記のように送受信シーケンス単位のタイミングが重なっているかどうかを判断することなく、アクション・フレームをＳＴＡ４に送信するようにしてもよい。
【０１００】
ＳＴＡ４は、ＳＴＡ３から受信したアクション・フレームの中身を解読することにより、ＳＴＡ３がどの時刻で周辺局から干渉を受ける可能性があるかを把握することができる。そして、ＳＴＡ４は、この情報に基づき、自局の送受信シーケンス単位−４の予定時刻を、送受信シーケンス単位−０と重ならないようにスケジュールする。その後、ＳＴＡ４は、その「時刻情報」などの情報を掲載したビーコン・フレーム（ＭＳＧ−４４に相当）を、所定のビーコン送信タイミングで送信する。
【０１０１】
ＳＴＡ３は、ＳＴＡ４からのビーコン・フレームを受信すると、ＳＴＡ３が今後どのタイミングで送受信シーケンス単位−４を予定しているかの情報を得ることができる。そして、ＳＴＡ３は、送受信シーケンス単位−４の時刻情報をさらに周辺局にも伝達するために、「時刻情報」などを掲載したアクション・フレーム（ＭＳＧ−４３）を送信する。
【０１０２】
その後、アクセスポイントであるＳＴＡ０並びにＳＴＡ４は、それぞれのビーコン送信タイミングが到来する度に、ＭＳＧ−００又はＭＳＧ−４４に相当する情報を含んだビーコン・フレームの送信を、繰り返し行なう。
【０１０３】
また、図４には、「時刻情報」などの送受信シーケンス単位に関する情報を一般的なフレーム内に含めて伝達する場合の通信シーケンス例を示している。ここで言う、フレーム内に情報を含める方法には、マルチプレクスすることも含むものとする。また、図示の例では、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを通じて「時刻情報」などの伝達が行なわれ、一般的なフレームとして、ＲＴＳ、ＣＴＳ、ＡＣＫなどの制御フレームが利用される。なお、ここでは説明の便宜上、ＲＴＳフレーム、ＣＴＳフレームと呼んでいるが、これらのフレームは異なる名称で呼ばれる場合もある。
【０１０４】
ＳＴＡ０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、ＳＴＡ１並びＳＴＡ２に対してこれから空間分割多元接続にて情報を送信する旨を示すＲＴＳフレームを送信する。このとき、ＳＴＡ０は、予定した送受信シーケンス単位−０の「時刻情報」などの情報を、ＲＴＳフレーム内にマルチプレクスなどにより含める。
【０１０５】
ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２は、ＲＴＳフレームを受信したことに応答して、情報を受信できる状態であることを示すために、各ＣＴＳフレーム（ＣＴＳ−１、ＣＴＳ２）を同時に送信する。このとき、ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２は、ＳＴＡ０が予定している送受信シーケンス単位−０の時刻情報をさらに周辺局（ＳＴＡ０の隠れ端末）にも伝達するために、「時刻情報」などを各々のＣＴＳフレームに含める。また、ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２は、周辺局から取得した隣接ネットワークにおける送受信シーケンス単位の「時刻情報」もＣＴＳフレームに含める。
【０１０６】
ＳＴＡ０は、受信したＣＴＳ−１とＣＴＳ−２の受信信号を基に、これらの信号を空間分離するために必要な各アンテナ素子におけるウエイト値を算出し、両信号を分離して受信する。さらに、ＳＴＡ０は、このウエイト値を利用して、ＳＴＡ１とＳＴＡ２に同時にＤＡＴＡフレーム（ＤＡＴＡ−１、ＤＡＴＡ−２）を送信する。このとき、ＳＴＡ０は、予定した送受信シーケンス単位−０の「時刻情報」などの情報を、各ＤＡＴＡフレーム（ＤＡＴＡ−１、ＤＡＴＡ−２）内に含める。
【０１０７】
ＤＡＴＡ−１及びＤＡＴＡ−２は、互いに宛先において干渉が発生しないようアンテナのウエイト係数が考慮されて送信される信号で伝送されるフレームであり、ＳＴＡ１はＤＡＴＡ−１を、ＳＴＡ２はＤＡＴＡ−２をそれぞれ受信することができる。
【０１０８】
ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２はそれぞれＤＡＴＡフレームを受信終了すると、ＡＣＫフレーム（ＡＣＫ−１、ＡＣＫ−２）を同時に返送する。このとき、ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２は、ＳＴＡ０が予定している送受信シーケンス単位−０の時刻情報をさらに周辺局（ＳＴＡ０の隠れ端末）にも伝達するために、「時刻情報」などを各々のＡＣＫフレームに含める。また、ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２は、周辺局から取得した隣接ネットワークにおける送受信シーケンス単位の「時刻情報」もＡＣＫフレームに含める。
【０１０９】
そして、ＳＴＡ０はこれらのＡＣＫフレームを受信することで、空間分割多元接続を用いた複数局へのデータ送信シーケンスを終了する。
【０１１０】
図４に示した通信シーケンス例において、上述したようにデータを送受信するフレーム内にこれらの情報を含めて伝達することで、アクション・フレームのような単独のフレームを送信するオーバーヘッドを削減することが可能である。但し、必ずしもこれらすべてのフレームに毎回時刻情報が含まれている必要はない。
【０１１１】
図５には、送受信シーケンス単位に関する「時刻情報」を掲載する情報エレメントＴＩＭＥ  ＩＥの構成例を示している。図示の例では、情報エレメントは、下記のフィールドで構成される。
【０１１２】
（１）エレメントＩＤ：当該エレメントが本発明の時刻情報を掲載していることを示す識別子。
（２）Ｌｅｎｇｔｈ：当該エレメントの長さを示す（時刻情報エレメントは可変長の場合もある）。
（３）Ｔｉｍｅ：当該フレームの送信時刻を示す値。
（４）ＴＸＩＤ：送受信シーケンス単位を識別する識別子（識別子は、送受信シーケンス単位を決定する通信局が割り当てる数値と送信／受信を識別するフラグから構成される。このフラグを参照することにより、参照することで当該時刻情報が送信に関する情報なのか受信に関する情報なのかを判別することができる）。
（５）ＳＥＱ Ｔｉｍｅ：当該送受信シーケンス単位の予定開始時刻（上記Ｔｉｍｅフィールドで示された時刻を基準に表記する）。
（６）ＳＥＱ Ｄｕｒａｔｉｏｎ：当該送受信シーケンス単位の予定持続時間。
（７）ＳＥＱ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：当該送受信シーケンス単位のインターバル（周期）。
【０１１３】
なお、上記（４）〜（７）のフィールドは、１組で１つの送受信シーケンス単位の「時刻情報」を掲載する１セットであり、情報エレメントＴＩＭＥ  ＩＥ内に（４）〜（７）を複数セット掲載することで、複数の送受信シーケンス単位の「時間情報」を同時に表記することができる。上記のような形で、時刻情報は送受信される。
【０１１４】
図２〜図４に示した通信シーケンスにおいて、「時刻情報」を伝達する役割を持つ各フレームに利用することができる。
【０１１５】
図１１Ａ〜図１１ＣにはＩＥＥＥ８０２．１１で定義されているＲＴＳ、ＣＴＳ／ＡＣＫ、ＤＡＴＡの各フレームのＰＳＤＵのフォーマットを示した。これに対し、図６Ａ〜図６Ｅには、図２〜図４に示した各通信シーケンス例で用いられる、時刻情報エレメントが掲載されたＲＴＳ、ＣＴＳ／ＡＣＫ、ＤＡＴＡ、アクション、ビーコン／プローブ・レスポンスの各フレームのＰＳＤＵのフォーマットを示している。ＴＩＭＥ  ＩＥの構成例は図５に示した通りであり、また、その他のフィールドは既に説明した通りである。図４に示した通信シーケンス例では、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、一般的なフレームの通中のフレーム・フィールドに加えて、時刻情報エレメントが付加されて送信される。図６Ｄに示すように、アクション・フレームのようなマネジメント・フレームのペイロード部に時刻情報エレメントが格納されて送信される。また、図６Ｅに示すように、通常のビーコンやプローブ・レスポンスが掲載する他のフィールドや情報エレメントに加え、時刻情報エレメントが付加されて送信される。
【０１１６】
また、高速通信に関するＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、複数のフレーム（ＭＰＤＵ（ＭＡＣ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）又はＭＭＰＤＵ（ＭＡＣ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ））から単一の物理層データ部を構成して、オーバーヘッドを削減するＡｇｇｒｅｇａｔｅｄフレームのフォーマットが定義されている。図７には、１つのＰＳＤＵの中に複数のＭＰＤＵが格納されるＡｇｇｒｅｇａｔｅｄ  フレームの一部に時刻情報エレメントが掲載される構成例を示している。同図に示す例では、５つのＭＰＤＵがＡｇｇｒｅｇａｔｅされている。そのうち、最初のＭＰＤＵが時刻情報エレメントを格納するアクション・フレームに相当する内容が格納されている。それに続くＭＰＤＵには、図１１Ａで示したデータ・フレームに相当する内容がそれぞれ格納されている。
【０１１７】
これまでの説明では、アクセスポイントとそれに接続するクライアント・デバイスから構成されるインフラストラクチャー・ネットワークを例にとってきた。無線ネットワークには、それ以外にも、各通信局が自律的に挙動を制御し，各通信局間で対等な立場でリンクを設立するアドホック・ネットワーク、又はメッシュ・ネットワークのような形態も存在する。以下では、特定の制御局の存在なしで構成されるアドホック・メッシュ・ネットワークを例にとって、本発明に係る空間分割多元システムを運用する方法について説明する。
【０１１８】
特定の制御局がネットワーク内に存在しない場合、各通信局は，自局の送信フレームに関して自局で送信シーケンスのタイミングを決定する。例えば、自律動作する３台の通信局ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２が存在し、互いに通信を行なうような場合、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ０からＳＴＡ１とＳＴＡ２に宛てての送信タイミングを決定する。同様に、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ１からＳＴＡ０とＳＴＡ２に宛てての送信タイミングを決定し、また、ＳＴＡ２は、ＳＴＡ２からＳＴＡ０とＳＴＡ１に宛てての送信タイミングを決定する。
【０１１９】
以下の説明では、各通信局ＳＴＡ０〜ＳＴＡ２は、自律的な制御情報を各々周辺局に報知する目的で、各通信局ともビーコン信号を定期的に送信することを前提とする。また、各通信局ＳＴＡ０〜ＳＴＡ２は、プローブ・リクエスト・フレームを受信すると必要に応じてプローブ・レスポンス・フレームを送信する能力も備えているものとする。
【０１２０】
通信局は、図１３に示したように配置されてメッシュ・ネットワークが構成され、あるいは複数の無線ネットワークがオーバーラップしている。同図において、各通信局は自律動作を行なう通信局であるが、各々、隣り合う通信局のみとしか電波の到達範囲にない。各通信局は、複数の通信局宛てに空間分割多元接続を用いて同時にデータの配送を行なっている。例えば、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２に対して、図１４に示したような空間分割多元接続の通信シーケンスを用いて通信を行なっている。また、ＳＴＡ４も、ＳＴＡ３並びにＳＴＡ５に対して、図１４に示したような空間分割多元接続の通信シーケンスを用いて通信を行なっている。ＳＴＡ１がＳＴＡ０並びにＳＴＡ３と同時にデータを送信したい場合には、同様に空間分割多元接続して送信する。
【０１２１】
図８には、かかるアドホックな通信環境下で、各通信局が互いの送受信シーケンスが衝突しないように制御された通信シーケンス例を示している。
【０１２２】
ＳＴＡ０は、予定した送受信シーケンス単位の「時刻情報」などの情報を掲載したビーコン・フレーム（ＭＳＧ−０に相当）を、所定のビーコン送信タイミングで送信する。
【０１２３】
ＳＴＡ１並びＳＴＡ２は、ＳＴＡ０からのビーコン・フレームを受信すると、ＳＴＡ０が今後どのタイミングで送受信シーケンス単位を予定しているかの情報を得ることができる。そして、ＳＴＡ１並びＳＴＡ２は、この情報に基づき、自局の送受信シーケンス単位の予定時刻を、ＳＴＡ０の送受信シーケンス単位と重ならないようにスケジュールすればよい。
【０１２４】
ここで、ＳＴＡ１とＳＴＡ２は、次回の送受信シーケンス単位の時刻まではフレーム送受信の必要がないと判断したときには、その開始時刻まで省電力動作を行なうことも可能である。
【０１２５】
時刻情報を含むメッセージＭＳＧ−０は、自局と通信する間柄にある通信局だけに宛てて送信される場合もあるが、オーバーラップする他ネットワークの通信局にも受信してほしい情報であることから、ブロードキャスト・アドレス宛てに送信され、他の論理ネットワークに属する通信局にも受信されるように送信されることが望ましい。
【０１２６】
そこで、ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２は、自局の送受信シーケンス単位の時刻情報に、ＳＴＡ０からのＭＳＧ−０から得られた自局で受信する送受信シーケンス単位の時刻情報を付加することにより、新たな時刻情報を生成し、この時刻情報を周辺局に伝達するためのフレームをそれぞれ送信する。図８中で、ＳＴＡ１がＭＳＧ−１として送信しているメッセージと、ＳＴＡ２がＭＳＧ−２として送信しているメッセージがこれに相当する。ＭＳＧ−０と同様に、ＭＳＧ−１並びにＭＳＧ−２は、オーバーラップする他ネットワークの通信局にも受信してほしい情報であることから、ブロードキャスト・アドレス宛てに送信され，他の論理ネットワークに属する通信局にも受信されるように送信されることが望ましい。図８中では、ＳＴＡ１は、ビーコン・フレーム並びにアクション・フレームにメッセージＭＳＧ−１を掲載して伝達し、ＳＴＡ２は、アクション・フレームにメッセージＭＳＧ−２を掲載して伝達している。
【０１２７】
また、ＳＴＡ４は、予定した送受信シーケンス単位の「時刻情報」などの情報を掲載したビーコン・フレーム（ＭＳＧ−４に相当）を、所定のビーコン送信タイミングで送信する。
【０１２８】
ＳＴＡ３は、ＳＴＡ１並びにＳＴＡ４の各々から受信したビーコン・フレームの中身を解読して、自局がどの時刻で各周辺局から干渉を受ける可能性があるかを把握すると、各周辺局が利用する送受信シーケンス単位と重ならないように、自局が利用する送受信シーケンス単位の予定時刻をスケジュールすることができる。
【０１２９】
ＳＴＡ１は、アクション・フレームでも、時刻情報を含んだメッセージＭＳＧ−１を周辺局へ伝達する。
【０１３０】
ＳＴＡ０並びにＳＴＡ３は、ＳＴＡ１からのアクション・フレームを受信すると、ＳＴＡ１が今後どのタイミングで送受信シーケンス単位を予定しているかの情報を得ると、この情報に基づき、自局の送受信シーケンス単位の予定時刻を、ＳＴＡ０の送受信シーケンス単位と重ならないようにスケジュールする。
【０１３１】
以降の説明を省略するが、図８に示した通信シーケンス例によれば、各通信局は、自局の送受信シーケンス単位の時刻情報と，周辺局からの受信した送受信シーケンス単位の時刻情報をまとめて「時刻情報」を生成し、これを周辺局に向けて伝達していく訳である。
【０１３２】
各通信局は、自局の送受信シーケンス単位の時刻情報と、周辺局から受信した送受信シーケンス単位の時刻情報を照らし合わせ、互いがオーバーラップしないように自局の送受信シーケンス単位の時刻をスケジュールする。この結果、システム全体としては、例えば２ホップ先の送受信シーケンス単位までが重ならないようにスケジュールする。図９には、所定のビーコン送信タイミング毎に送信されるビーコン・フレームを通じて送受信シーケンス単位の時刻情報を通知し合い、各通信局が自局の送受信シーケンス単位の時刻を逐次スケジュールする様子を示している。なお、本発明の要旨は送受信シーケンスが重なるか否かの判断方法については、本発明では詳細な説明を省略するが、例えば特許文献３で示されているような方法論を用いることができる。
【０１３３】
図８に示した通信シーケンス例では、各通信局は、送受信シーケンス単位の「時刻情報」を単独で掲載するアクション・フレームとして送信する場合と、ビーコン・フレームやプローブ・レスポンス・フレームなどの一般的な制御情報を掲載するフレーム中に「時刻情報」を含ませて送信する場合がある。また、図８には描いていないが、ＲＴＳ、ＣＴＳ、ＤＡＴＡ、ＡＣＫなどのその他の一般的なフレームの中に「時刻情報」をマルチプレクスなどにより含ませて送信することもできる。
【０１３４】
但し、アドホック・メッシュ・ネットワークでは、各通信局がともにビーコン・フレームを送信することから、図８に示したように、ビーコン・フレームやアクション・フレームを通じて「時刻情報」を伝達することが効率的とも考えられる。
【０１３５】
なお、アドホック・メッシュ・ネットワークにおいて、「時刻情報」を掲載するフレーム・フォーマットとして、図５〜図７に示したものを同様に使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
本明細書では、情報送信元と情報送信先の間で、アンテナ係数の学習と、学習したアンテナ係数を利用して空間分割多元接続による情報伝送を行なう一連のシーケンスを、「送受信シーケンス単位」と定義した。典型的な送受信シーケンスは、図１４に示したように１回のＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクであるが、本発明の要旨は必ずしもこれに限定されるものではない。また、ＴＸＯＰに余裕がある場合などは、情報送信先（ＲＴＳ受信局）から情報送信元（ＲＴＳ送信局）への逆方向の情報送信、すなわちＲＤＧ（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  Ｇｒａｎｔ）を適用することもできる。例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、ＴＸＯＰ内でのデータ伝送をさらに効率化するために、ＲＤプロトコルを規定している。
【０１３９】
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】
【０１４０】
１１…アンテナ
１２…信号処理部
１３…物理層プロセッサー
１４…ＭＡＣ層プロセッサー
【図１】
2010263492.tif 000003
【図３】
2010263492.tif 000004
【図５】
2010263492.tif 000005
【図８】
2010263492.tif 000006
【図１０】
2010263492.tif 000007
【図１１Ａ】
2010263492.tif 000008
【図１１Ｂ】
2010263492.tif 000009
【図１１Ｃ】
2010263492.tif 000010
【図１３】
2010263492.tif 000011
【図１７】
2010263492.tif 000012
【図２】
2010263492.tif 000013
【図４】
2010263492.tif 000014
【図６Ａ】
2010263492.tif 000015
【図６Ｂ】
2010263492.tif 000016
【図６Ｃ】
2010263492.tif 000017
【図６Ｄ】
2010263492.tif 000018
【図６Ｅ】
2010263492.tif 000019
【図７】
2010263492.tif 000020
【図９】
2010263492.tif 000021
【図１２】
2010263492.tif 000022
【図１４】
2010263492.tif 000023
【図１５】
2010263492.tif 000024
【図１６】
2010263492.tif 000025