(57)【要約】【課題】ユーザー毎の送信データ長が区々であったとしても、同一時間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。【解決手段】通信装置は、上位層から送信要求が渡される時点でユーザー毎のフレーム長が区々であったとしても、短い２以上のフレーム同士をＡｇｇｒｅｇａｔｅして長いフレームに再構成し、同一時間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。送信側では多重するフレーム総数低減により宛て先の通信局当たりに利用される送信電力が増大し、受信側ではＡＧＣの動作不安定を解消することができる。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一時間上で送信すべき複数のフレームを生成するフレーム生成部と、
前記フレーム生成部で生成した前記複数のフレームのうち２以上を組み合わせて１つのフレームに統合するフレーム統合処理部と、
前記複数のフレームを同一時間上で多重して送信する通信部と、
を具備することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
同一時間上で多重される前記複数のフレームを最終的には同じフレーム長になるように、フレーム長を調整するフレーム長制御部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記フレーム長制御部は、短い２以上のフレーム同士を統合して長いフレームに統合する、
ことを特徴とする請求項２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ことができ、
前記フレーム長制御部は、前記複数のフレームの長さが均一でない場合には、前記複数のフレームの各宛て先の通信装置のうちアンテナ重み付けの合成に適当な組み合わせを抽出し、当該組み合わせの通信装置宛ての各フレームを前記フレーム統合処理部によって統合して、フレーム長の調整を行なう、
ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記フレーム長制御部は、フレームの統合によってフレーム長を最終的に同じにできないときには、短いフレームに適宜パッディングを施して最終的には同じフレーム長になるようにする、
ことを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
同一時間上で送信すべき複数のフレームを生成するフレーム生成ステップと、
前記フレーム生成ステップにおいて生成した前記複数のフレームのうち２以上を組み合わせて１つのフレームに統合するフレーム統合処理ステップと、
前記複数のフレームを同一時間上で多重して送信する通信ステップと、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項７】
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、
同一時間上で送信すべき複数のフレームを生成するフレーム生成部、
前記フレーム生成部で生成した前記複数のフレームのうち２以上を組み合わせて１つのフレームに統合するフレーム統合処理部、
前記複数のフレームを同一時間上で多重して送信する通信部、
として機能させるためのコンピューター・プログラム。
【請求項８】
同一時間上で送信すべき複数のフレームのうち２以上を組み合わせて１つのフレームに統合して、同一時間上で多重して送信する第１の通信装置と、
前記同一時間上で多重されたフレームを受信する複数の第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、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、受信側ではフレーム多重化数の増減により受信電力が急峻に変化して、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、
同一時間上で送信すべき複数のフレームを生成するフレーム生成部と、
前記フレーム生成部で生成した前記複数のフレームのうち２以上を組み合わせて１つのフレームに統合するフレーム統合処理部と、
前記複数のフレームを同一時間上で多重して送信する通信部と、
を具備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に係る通信装置は、同一時間上で多重される前記複数のフレームを最終的には同じフレーム長になるように、フレーム長を調整するフレーム長制御部をさらに備えている。
【００１６】
本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項２に係る通信装置のフレーム長制御部は、短い２以上のフレーム同士を統合して長いフレームに統合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できるように構成されている。そして、フレーム長制御部は、前記複数のフレームの長さが均一でない場合には、前記複数のフレームの各宛て先の通信装置のうちアンテナ重み付けの合成に適当な組み合わせを抽出し、当該組み合わせの通信装置宛ての各フレームを前記フレーム統合処理部によって統合して、フレーム長の調整を行なうように構成されている。
【００１８】
本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項４に係る通信装置のフレーム長制御部は、フレームの統合によってフレーム長を最終的に同じにできないときには、短いフレームに適宜パッディングを施して最終的には同じフレーム長になるようにするように構成されている。
【００１９】
また、本願の請求項６に記載の発明は、
同一時間上で送信すべき複数のフレームを生成するフレーム生成ステップと、
前記フレーム生成ステップにおいて生成した前記複数のフレームのうち２以上を組み合わせて１つのフレームに統合するフレーム統合処理ステップと、
前記複数のフレームを同一時間上で多重して送信する通信ステップと、
を有することを特徴とする通信方法である。
【００２０】
また、本願の請求項７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、
同一時間上で送信すべき複数のフレームを生成するフレーム生成部、
前記フレーム生成部で生成した前記複数のフレームのうち２以上を組み合わせて１つのフレームに統合するフレーム統合処理部、
前記複数のフレームを同一時間上で多重して送信する通信部、
として機能させるためのコンピューター・プログラムである。
【００２１】
本願の請求項７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７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、本願の請求項１に係る通信装置と同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
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。
【００２３】
また、本願の請求項８に記載の発明は、同一時間上で送信すべき複数のフレームのうち２以上を組み合わせて１つのフレームに統合して、同一時間上で多重して送信する第１の通信装置と、
前記同一時間上で多重されたフレームを受信する複数の第２の通信装置と、
で構成される通信システムである。
【発明の効果】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
本願の請求項１、６乃至８に記載の発明によれば、通信装置が複数のフレームを同一時間上で多重して送信する際に、複数のフレームのうち２以上を組み合わせて１つのフレームに統合する処理、すなわちＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎを適宜行なうことができる。空間分割多元接続方式においてフレーム統合処理を適用する結果として、多重するフレーム総数が低減することから、送信側では宛て先の通信局当たりに利用される送信電力が増大し、通信品質の向上を期待することができる。
【００２７】
本発明の請求項２に記載の発明によれば、上位層から送信要求が渡される時点でユーザー毎のフレーム長がまちまちであったとしても、同一時間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ができる。したがって、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。この結果、多重されたフレームを受信する側では、受信電力の急峻な変化に伴うＡＧＣの動作不安定を解消することができる。
【００２８】
本発明の請求項３に記載の発明によれば、短い２以上のフレーム同士を統合して長いフレームに統合することによって、同一時間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ができる。したがって、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。この結果、多重されたフレームを受信する側では、受信電力の急峻な変化に伴うＡＧＣの動作不安定を解消することができる。
【００２９】
本願の請求項４に記載の発明によれば、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通信装置において、多重送信する複数のフレームの各宛て先の通信装置のうちアンテナ重み付けの合成に適当な組み合わせを抽出すると、当該組み合わせの通信装置宛ての各フレームを前記フレーム統合処理部によって統合して、フレーム長の調整を行なうことができる。すなわち、空間分割多元接続方式にフレームのＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎを組み合わせることによって、オーバーヘッドの削減と１対多通信の高スループット化を同時に実現することができる。
【００３０】
本願の請求項５に記載の発明によれば、フレームの統合によってフレーム長を最終的に同じにできないときであっても、短いフレームに適宜パッディングを施して最終的には同じフレーム長にすることができる。したがって、ふれーむのＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎによって多重するフレーム総数を低減してフレーム当たりの送信電力を増大させるとともに、フレーム長の均一化により受信側でのＡＧＣの動作不安定を解消することができる。
【００３１】
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】
【００３２】
【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、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がデータ送信元となり、端末局として動作する各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３がデータ送信先となり、ＳＴＡ０が各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３宛ての送信フレームを空間軸上で多重して同時送信する場合のシーケンス例を示した図である。
【図５】図５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た図である。
【図６】図６は、異なる長さの複数のフレームを、同一時間上で多重する場合にパッディングを施すイメージを示した図である。
【図７】図７は、２以上の短いフレームに対してＡｇｇｒｅｇａｔｏｉｎを施して１つのフレームを統合して、フレーム長の長いフレームとの間でフレーム長を調整するイメージを示した図である。
【図８】図８は、図２に示した通信装置が、図７に示した通信シーケンスにおいて、アクセスポイント（ＳＴＡ０）として動作して、複数の通信局宛てのフレームを同一時間上で多重送信するための処理手順を示したフローチャートである。
【図９】図９は、図２に示した通信装置が、図７に示した通信シーケンスにおいて、いずれかの端末局（ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３）として動作して、アクセスポイントから同一時間上で多重送信されたフレームを受信するための処理手順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】
【００３３】
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。
【００３４】
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。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。後述するように、長さが異なる複数のフレームが上位層から送られてくるが、最終的にＰＨＹ層から送信されるフレームの長さを揃えるようになっている。但し、かかるフレーム長の制御は、データ処理部２５又は各送受信ブランチ２０−１、２０−２、…、２０−Ｎのいずれで行なうかは特に限定されない。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
ここで、複数本のアンテナ素子２１−１、２１−２、…、２１−Ｎがアダプティブ・アレイ・アンテナとして機能するためには、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みの学習を事前に行なう必要がある。例えば、ＳＴＡ０は、各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３からそれぞれ受信した既知シーケンスからなるトレーニング信号から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ことができる。あるいは、ＳＴＡ０は、複数の通信相手の各々から受信した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直接行なうことができる。
【００５４】
いずれの方法にせよ、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みの学習を行なうＳＴＡ０は、各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３にトレーニング信号を送ってもらう必要がある。また、従来規格にのみ従う通信装置が混在する通信環境下では、通常のフレーム交換シーケンスをキャリアの衝突を回避しながら実施しなければならないのと同様に、従来規格にのみ従う通信装置による干渉を回避しながら、トレーニング信号を伝送させなければならない。すなわち、ＳＴＡ０は、従来規格との下位互換性を保ちながらアダプティブ・アレイ・アンテナの重みの学習を行なう必要がある。
【００５５】
図４には、トレーニング信号に基づいてアダプティブ・アレイ・アンテナの重みを学習するための通信シーケンス例を示している。図示の例では、学習を行なう通信局がトレーニング信号の送信を要求するトレーニング要求（ＴＲＱ：Ｔｒａｉｎｉｎｇ  ＲｅＱｕｅｓｔ）フレームを送信し、ＴＲＱフレームを受信した各周辺局がそれぞれ学習に用いる既知シーケンスを含んだトレーニング・フレームを返信するようになっている。なお、図４中の通信局ＳＴＡ４は、図１には含まれないが、従来規格にのみ準拠した通信局であり、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。
【００５６】
アクセスポイントとしての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、ＴＲＱフレームを送信する。この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２１−１、２１−２、…、２１−Ｎ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ＴＲＱフレームを送信する。
【００５７】
ＴＲＱフレームは、従来規格であるＩＥＥＥ８０２．１１に従うフィールドを含み、ＴＲＱフレームの宛て先でない通信局（隠れ端末）に対し、一連の信号送受信シーケンスが終了するまで（図示の例では、ＡＣＫの送信が完了するまで）の期間に相当するＮＡＶのカウンター値を設定することを要求するデュレーション情報が記載されているものとする。
【００５８】
従来規格に従うＳＴＡ４は、自局を宛て先に含まない上記ＴＲＱフレームを受信した場合には、当該フレーム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。
【００５９】
また、図１に示した通信局配置では、ＳＴＡ０から送信されたＴＲＱフレームは各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３に届く。これに対し、各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、宛て先アドレスに自局のアドレスが記載されたＴＲＱフレームを受信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、アダプティブ・アレイ・アンテナの学習に用いることができる既知シーケンスを含んだトレーニング・フレームをそれぞれ返信する。
【００６０】
本実施形態では、従来規格との下位互換性を保ちながらアダプティブ・アレイ・アンテナの重みの学習を行なうために、トレーニング・フレームは、従来規格であるＩＥＥＥ８０２．１１に従う前半のフィールドと、従来規格とは下位互換性のない、トレーニング用の既知シーケンスを含んだ後半のフィールドからなる。前半の従来規格に従うフィールド内では、従来規格に準拠した周辺局が一連の信号送受信シーケンスが終了するまでの期間にわたり送信動作を控えさせるために、後にＡＣＫの送信が完了する時点までは当該トレーニング・フレームが続くと誤認させるよう、記載の偽装（ｓｐｏｏｆｉｎｇ）を施すものとする。なお、Ｓｐｏｏｆｉｎｇ技術の詳細については、例えば本出願人に既に譲渡されている特開２００８−２５２８６７号公報を参照されたい。
【００６１】
また、図４に示す例では、各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、トレーニング・フレームを同時送信するようになっている。
【００６２】
ここで、各トレーニング・フレームを時分割で送信する方法も考えられる。しかしながら、時分割送信すると、トレーニング・フレームを返信する（すなわち、学習しなければならない）通信局の台数の増加とともにすべてのトレーニング・フレームの送信が終了するまでの期間（すなわち、周辺局にとっての送信待機期間）が長くなってしまうため、システム全体のスループットの低下やオーバーヘッドの増大を招来する。また、時間軸上で後方に送信されるトレーニング・フレームしか受信できない周辺局（隠れ端末）は、トレーニング・フレームが届く前にＮＡＶのカウンター値が消滅して、送信動作を開始してしまう可能性があり、キャリアの衝突を回避できなくなる。これらの理由により、本実施形態では、トレーニング・フレームを同時送信する。
【００６３】
一方、ＳＴＡ０は、ＴＲＱフレームを送信完了した後、ＴＲＱフレームの各宛て先局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３からそれぞれ返信されるトレーニング・フレームを受信待機する。ＳＴＡ０は、トレーニング・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トレーニング・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、同時送信されるトレーニング・フィールドのうち前半の下位互換性を持つフィールド部分を、衝突を回避して受信することが可能となる。
【００６４】
（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が送信するトレーニング・フレームの該当フィールドの記載内容がすべて同一であること。
【００６５】
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ＴＲＱ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トレーニング・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の該当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。
【００６６】
また、トレーニング・フレームのうち、従来規格とは下位互換性のない、トレーニング用の既知シーケンスを含んだ後半のフィールドについては、ＳＴＡ０は、複数のアンテナ素子２１−１、２１−２、…、２１−Ｎを用いて受信する。あらかじめ各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３にそれぞれ固有のコード・シーケンスをトレーニング用の既知シーケンスとして割り当てておくことにより、ＳＴＡ０は、各々のシーケンスを空間的に分離することができる。但し、空間分割によって多元接続する通信局の台数が増大すると、各々を区別する必要から、既知シーケンスは自ずと長くなる。
【００６７】
そして、ＳＴＡ０は、各既知シーケンスに基づいて、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２１−１、２１−２、…、２１−Ｎ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。
【００６８】
他方、従来規格にのみ従うＳＴＡ４は、自局を宛て先に含まない上記トレーニング・フレームを受信した場合には、ｓｐｏｏｆｉｎｇ（前述）により後続のＡＣＫフレームの送信終了時刻までトレーニング・フレームが継続するものと誤認して、送信動作を控える。
【００６９】
ＳＴＡ０は、各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３からのトレーニング・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。
【００７０】
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、Ｆｒａｇｍｅｎｔ２、Ｆｒａｇｍｅｎｔ３）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、ＡＣＫ２、ＡＣＫ３）を同時に返信する。
【００７１】
ＳＴＡ０の複数本のアンテナ素子２１−１、２１−２、…、２１−Ｎ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、ＡＣＫ２、ＡＣＫ３）をユーザー毎に空間分離することができる。例えば、各ＡＣＫフレームに各々のトランスミッタ・アドレスとして通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３のアドレスがそれぞれ記載しておくことにより、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、ＡＣＫフレームにもトレーニング用の既知シーケンスを含ませておくと、ＳＴＡ０は、受信した各ＡＣＫフレームに含まれる既知シーケンスに基づいて、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。
【００７２】
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ＡＣＫ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。
【００７３】
図４に例示した通信シーケンスからも分かるように、空間分割多元接続を行なうＳＴＡ０は、アダプティブ・アレイ・アンテナの重みを好適に学習することができるとともに、さらに学習した後は、空間軸上の無線リソースを複数のユーザーで共有して複数ユーザー宛ての複数のデータ・フレームを多重化して送信することで、１対多すなわち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。
【００７４】
ここで、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。このため、パケット（フレーム）の長さに相違が生じる。例えば、図４に示した通信シーケンス例では、ＴＲＱ、トレーニング、ＡＣＫの各フレームはフレーム長が均一であることが期待されるが、ＳＴＡ０が送信する複数のデータ・フレームは、宛て先毎に送信データ量が相違することに起因して、ＭＡＣ層からＰＨＹ層へ送られてくるフレーム長が相違する可能性がある。
【００７５】
ところが、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には、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、受信側での受信電力の急峻な変化に伴うＡＧＣの不安定な動作を誘発するなどの問題がある（前述）。
【００７６】
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５には、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。
【００７７】
このため、同一時間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。
【００７８】
例えば、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、例えばＰＨＹ層において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も考えられる。図６には、図４に示した通信シーケンス例において、上位層（例えばＭＡＣ層）からＳＴＡ１〜ＳＴＡ３宛てに同一時間上で送信すべきデータが送られてくる時点で、ＳＴＡ１宛てのデータ（ＤＡＴＡ１）に比べ、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３宛ての各データ（ＤＡＴＡ２、ＤＡＴＡ３）のデータ量が少ない場合において、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３宛ての各データ（ＤＡＴＡ２、ＤＡＴＡ３）にパッディングを施して、より長いデータ（ＤＡＴＡ１）と長さが同じになるように調整して、最終的にＰＨＹ層から送信されるフレームの長さが均一にする様子を示している。
【００７９】
しかしながら、パッディングは、実データを含まないオーバーヘッドとなり得ることから、なるべくパッディングに頼らずにフレーム間の長さを調整することが好ましいと思料される。
【００８０】
そこで、本発明者らは、フレーム長の短い２以上の宛て先のフレームを、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎにより１つのフレームに統合することによって、フレーム長の長いフレームとの間で長さを調整する方法を提案する。ここで言うＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎは、高速通信に関するＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおいて、複数のフレーム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フレーム・フォーマットとして知られている。
【００８１】
図７には、図４に示した通信シーケンス例において、上位層（例えばＭＡＣ層）からＳＴＡ１〜ＳＴＡ３宛てに同一時間上で送信すべきデータが送られてくる時点で、ＳＴＡ１宛てのデータ（ＤＡＴＡ１）に比べ、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３宛ての各データ（ＤＡＴＡ２、ＤＡＴＡ３）のデータ量が少ない場合に、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３宛ての各データ（ＤＡＴＡ２、ＤＡＴＡ３）をＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎにより１つのフレームとして統合して、より長いデータ（ＤＡＴＡ１）と長さが同じになるように調整して、最終的にＰＨＹ層から送信されるフレームの長さが均一にする様子を示している。
【００８２】
これらＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎフレームを受信した通信局は、フレーム先頭に記載されている宛先情報を参照し、自分宛のデータ部を抽出する方法が考えられる。例えばＳＴＡ２、ＳＴＡ３宛のデータをＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎしたフレームを受信したＳＴＡ２、ＳＴＡ３は、そのフレームが自分宛のデータを含むということをフレーム先頭の宛先情報で認識し、フレーム内各データに付加されるヘッダー情報でどのデータが各々に宛てられているかを区別し、所望のデータを取り出す。
【００８３】
アクセスポイントＳＴＡ０は、Ａｇｇｒｅｇａｔｅしたフレームを送信する際のＭＩＭＯのアンテナ重み付けを、Ａｇｇｒｅｇａｔｅフレームの宛て先であるすべての通信局に対して単独で送信する場合のＭＩＭＯのアンテナ重み付けを足し合わせて利用する方法が考えられる。図６に示した通信シーケンス例では、通信局当たりに利用される送信電力がＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３にそれぞれ分割して割り当てられるので、総電力の３分の１になる。これに対し、図７に示した通信シーケンス例では、ＳＴＡ２とＳＴＡ３宛てのデータがＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎされるので、これらの２通信局間での分割は必要なくなる。すなわち、空間分割多元接続方式にＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎを利用することによって、通信局当たりに利用される送信電力が総電力の２分の１になり、通信品質の向上を期待することができる。
【００８４】
また、図７に示すように、Ａｇｇｒｅｇａｔｅフレームを受信した各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、Ａｇｇｒｅｇａｔｅフレームの受信がすべて終了した時点で、送信元であるＳＴＡ０宛てのＡＣＫフレームを同一時間上で返信する。これに対し、ＳＴＡ０の複数本のアンテナ素子２１−１、２１−２、…、２１−Ｎ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、ＡＣＫ２、ＡＣＫ３）をユーザー毎に空間分離することができる（同上）。
【００８５】
図８には、図２に示した通信装置が、図７に示した通信シーケンスにおいて、アクセスポイント（ＳＴＡ０）として動作して、複数の通信局宛てのフレームを同一時間上で多重送信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。アクセスポイントは、例えば上位層アプリケーションからデータ送信要求又は受信要求が発生したことに応じて、図１２に示す処理手順を開始するものとする。
【００８６】
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などして、自局が送信可能な状況になったときに、データを多重して送信したい１以上の端末局（ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３）に対して、トレーニング要求（ＴＲＱ）フレームを送信する（ステップＳ１）。
【００８７】
そして、アクセスポイントは、ＴＲＱフレームを送信完了してから、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）が経過すると、各トレーニング要求先（ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３）から返信されるトレーニング・フレームの受信を待機する（ステップＳ２）。
【００８８】
ここで、アクセスポイントは、いずれのトレーニング要求先（ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３）からもトレーニング・フレームを受け取ることができなかったときには（ステップＳ３のＮｏ）、ＴＲＱフレームの再送処理に移行する。但し、フレーム再送処理手順の詳細については、説明を省略する。
【００８９】
一方、アクセスポイントは、いずれか１以上のトレーニング要求先（ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３）からトレーニング・フレームを受け取ることができたときには（ステップＳ３のＹｅｓ）、受信できたトレーニング・フレームにそれぞれ含まれている学習用の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。
【００９０】
続いて、トレーニング・フレームを受信できた各通信局宛ての多重するフレームの長さが均一か否かをチェックする（ステップＳ４）。
【００９１】
ここで、多重するフレームの長さが均一である場合には（ステップＳ４のＹｅｓ）、トレーニング・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、トレーニング・フレームを受信できた端末局に対するデータ・フレームをそのまま多重して送信し、本処理ルーチン全体を終了する。
【００９２】
このとき、アクセスポイントは、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、複数の端末局宛てのデータ・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。但し、トレーニング・フレームを受信できなかった端末局に関しては、学習を行なっていないことに加え、そもそも通信可能範囲に存在するかも不明であることから、データ・フレームの送信を差し控えるようにする。
【００９３】
他方、多重するフレームの長さが均一でない場合には（ステップＳ４のＮｏ）、続いて、多重フレームの送信先となる複数の通信局（ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３）の中で、アンテナ重み付けの合成に適当な組み合わせがあるか（例えば、近隣に位置する通信局の組み合わせがあるか）どうかをチェックする（ステップＳ５）。
【００９４】
ここで、近隣に位置する通信局の組み合わせか否かを判断する１つの方法として、通信局同士のアンテナ重み付けの値を比較する方法が挙げられる。すなわち、アクセスポイントは、ある通信局と別のある通信局のアンテナ重み付けの値が似ているかどうかを所定の基準として判断し、両通信局に対するアンテナ重み付けの値が似ている場合にはそれらを適当な組み合わせであると判断することができる。例えば、ＳＴＡ０が３本のアンテナを持ち、ＳＴＡ１のアンテナ重み付けの組み合わせが「アンテナ１は大、アンテナ２は中、アンテナ３は小」とし、ＳＴＡ２の重み付けの組み合わせが「アンテナ１は大、アンテナ２は小、アンテナ３は中」ＳＴＡ３の重み付けが「アンテナ１は大、アンテナ２は小、アンテナ２は中」とした場合、ＳＴＡ２とＳＴＡ３の重み付けの値は似ているからＳＴＡ２とＳＴＡ３を組み合わせるのは適当と判断することができる。また、近隣に位置する通信局の組み合わせか否かを判断する他の方法として、各通信局に搭載されたＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）情報に基づいて、通信局の位置が近隣にあるかを判断して、所定の基準を満たす近さにある通信局同士を適当な組み合わせであると判断することもできる。
【００９５】
アンテナ重み付けの合成に適当な通信局の組み合わせがある場合には（ステップＳ５のＹｅｓ）、当該組み合わせの通信局宛ての各フレームを、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎすることによって、同一時間上で多重するすべてのフレームの長さの均一化を図ることが可能かどうか否かをさらにチェックする（ステップＳ６）。
【００９６】
そして、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎすることによって、同一時間上で多重するすべてのフレームの長さの均一化を図ることが可能である場合には（ステップＳ６のＹｅｓ）、複数ユーザーのフレームのＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ処理を実施する（ステップＳ７）。具体的には、Ａｇｇｒｅｇａｔｅしたフレームを送信する際のＭＩＭＯのアンテナ重み付けを、Ａｇｇｒｅｇａｔｅフレームの宛て先であるすべての通信局に対して単独で送信する場合のＭＩＭＯのアンテナ重み付けを足し合わせて利用する。
【００９７】
そして、Ａｇｇｒｅｇａｔｅしたフレームと、同一時間上で多重するその他のフレームのフレーム長が完全に同じでないときには、適宜一方のフレームにパッディングを施して、すべてのフレーム長を同じにする（ステップＳ８）。
【００９８】
他方、アンテナ重み付けの合成に適当な通信局の組み合わせが存在しない場合や（ステップＳ５のＮｏ）、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎしてもすべてのフレームの長さの均一化を図ることができない場合には（ステップＳ６のＮｏ）、マルチユーザーへのフレームをＡｇｇｒｅｇａｔｅすることを諦めて、パッディング処理のみによって、すべてのフレーム長を同じにする（ステップＳ８）。
【００９９】
そして、トレーニング・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、フレーム長を調整したフレームを多重して送信し、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１００】
図９は、図２に示した通信装置が、図７に示した通信シーケンスにおいて、いずれかの端末局（ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３）として動作して、アクセスポイントから同一時間上で多重送信されたフレームを受信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。ここでは、各端末局は、アクセスポイントからＴＲＱフレームを受信したことに応じて、図１３に示す処理手順を開始するものとする。但し、各端末局は、受信したＴＲＱフレームの例えばヘッダー部のＬ−ＬＴＦを用いて周波数誤差の補正を実施し、互いのクロック誤差はガード・インターバル内に収まることが保証されているものとする。
【０１０１】
端末局は、アクセスポイントからＴＲＱ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（ステップＳ１１のＹｅｓ）、アクセスポイントに対してトレーニング・フレームを返信する（ステップＳ１２）。
【０１０２】
ここで、端末局は受信したＴＲＱフレームを用いて周波数誤差の補正を実施する。したがって、トレーニング・フレームを返信する端末局が複数存在するときには、アクセスポイントへの到達時刻がガード・インターバル内に収まることが保証されるので、アクセスポイントは１つのアンテナ素子を用いて同時に受信することができる。
【０１０３】
そして、端末局は、トレーニング・フレームを送信完了してから、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過すると（ステップＳ１３のＹｅｓ）、アクセスポイントから送信されるデータ・フレームの受信を待機する（ステップＳ１４）。
【０１０４】
ここで、端末局は、データ・フレームを受信できないか、若しくは、受信したデータ・フレームをフレーム・エラーなどにより復号できなかったときには（ステップＳ１５のＮｏ）、データ・フレームの受信に失敗したものとして、当該処理ルーチンを終了する。あるいは、端末局は、アクセスポイントに対して、データ・フレームの再送を促すＮＡＣＫを返信するようにしてもよい。
【０１０５】
一方、端末局は、アクセスポイントからデータ・フレームを受信できたときには（ステップＳ１５のＹｅｓ）、データ・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（ステップＳ１６のＹｅｓ）、アクセスポイントに対してＡＣＫフレームを返信して（ステップＳ１７）、当該処理ルーチンを成功裏に終了することができる。
【０１０６】
図７、図８から分かるように、本実施形態に係る通信システムでは、通信装置は、上位層から送信要求が渡される時点でユーザー毎のフレーム長がまちまちであったとしても、短い２以上のフレーム同士をＡｇｇｒｅｇａｔｅして長いフレームに統合することによって、同一時間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ができる。
【０１０７】
Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎは、高速通信に関するＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおいて、複数のフレーム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フレーム・フォーマットである。本実施形態では、空間分割多元接続方式にフレームのＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎを組み合わせることによって、オーバーヘッドの削減と１対多通信の高スループット化を同時に実現することができる。
【０１０８】
また、通信装置が複数の可変長フォーマットのフレームを同一時間上で多重する際に、フレーム長を同じに揃えることで、総送信電力の急峻な変化を回避することができる。多重されたフレームを受信する側では、受信電力の急峻な変化に伴うＡＧＣの動作不安定を解消することができる。付言すれば、Ａｇｇｒｅｇａｔｅフレームは、多重するフレーム総数が低減することから、送信側では宛て先の通信局当たりに利用される送信電力が増大し、通信品質の向上を期待することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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】
【０１１２】
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】
2010263491.tif 000003
【図２】
2010263491.tif 000004
【図３】
2010263491.tif 000005
【図４】
2010263491.tif 000006
【図５】
2010263491.tif 000007
【図６】
2010263491.tif 000008
【図７】
2010263491.tif 000009
【図８】
2010263491.tif 000010
【図９】
2010263491.tif 000011