(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＳＭＡ／ＣＡを前提とし、既存の端末装置が共存する通信システムにおいて、複数の端末装置によるＯＦＤＭＡ伝送を実現する。【解決手段】無線送信装置より送信されるリソース確保信号を受信するステップと、リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、無線送信装置に、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を送信するステップを備える。第１のリソース確保応答信号に含まれる情報は、他の前記無線受信装置が送信する第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と、同一である。【選択図】図２
2018050093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置と通信を行なう無線受信装置であって、
前記無線送信装置より送信されるリソース確保信号を受信する受信部と、
前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を送信する送信部を備え、
前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報の少なくとも一部は、他の前記無線受信装置が送信する前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と、同一であることを特徴とする無線受信装置。
【請求項２】
前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号を送信する無線リソースは、前記送信部が前記第１のリソース確保応答信号を送信する無線リソースの一部であり、
前記無線送信装置より、前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号を送信する無線リソースを示す情報がシグナリングされることを特徴とする、請求項１に記載の無線受信装置。
【請求項３】
前記送信部は前記第２のリソース確保応答信号に、巡回シフトを与え、
前記無線送信装置より、前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号に与える巡回シフトの巡回シフト量を示す情報がシグナリングされることを特徴とする、請求項１に記載の無線受信装置。
【請求項４】
前記第２のリソース確保応答信号には、前記送信部が、前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報が含まれていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線受信装置。
【請求項５】
前記リソース確保信号には、前記無線送信装置が、前記マルチユーザ伝送を開始することを示す情報が含まれていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線受信装置。
【請求項６】
前記受信部は、
前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号を送信したのち、受信動作を開始し、
前記受信動作を開始したのち、一定の時間区間の間、前記無線送信装置より送信された信号を受信しなかった場合、前記受信動作を停止することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線受信装置。
【請求項７】
自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置であって、
リソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信する送信部と、
前記複数の無線受信装置より送信される、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を受信する受信部を備え、
前記第２のリソース確保応答信号に基づいて、前記複数の無線受信装置が前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報を取得することを特徴とする無線送信装置。
【請求項８】
前記複数の無線受信装置が前記第２のリソース確保応答信号を送信する無線リソースを、前記複数の無線受信装置にシグナリングすることを特徴とする、請求項７に記載の無線送信装置。
【請求項９】
前記複数の無線受信装置が前記第２のリソース確保応答信号に与える巡回シフトのシフト量を、前記複数の無線受信装置にシグナリングすることを特徴とする、請求項７に記載の無線送信装置。
【請求項１０】
前記リソース確保信号に、前記マルチユーザ伝送を開始することを示す情報を含めることを特徴とする、請求項７から請求項９の何れか１項に記載の無線送信装置。
【請求項１１】
前記マルチユーザ伝送を開始することを示す情報は、前記マルチユーザ伝送に参加する前記複数の無線受信装置のグループを示す情報であることを特徴とする、請求項１０に記載の無線送信装置。
【請求項１２】
自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置と通信を行なう無線受信装置が備える通信方法であって、
前記無線送信装置より送信されるリソース確保信号を受信するステップと、
前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を送信するステップを備え、
前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報の少なくとも一部は、他の前記無線受信装置が送信する前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と、同一であることを特徴とする通信方法。
【請求項１３】
自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置であって、
リソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信するステップと、
前記複数の無線受信装置より送信される、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を受信するステップと、
前記第２のリソース確保応答信号に基づいて、前記複数の無線受信装置が前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報を取得するステップと、を備えることを特徴とする通信方法。
【請求項１４】
自律分散的に送信機会を制御し、複数の無線受信装置と、前記複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置を備える通信システムであって、
前記無線受信装置は、
前記無線送信装置より送信されるリソース確保信号を受信する受信部と、
前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を送信する送信部を備え、
前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報の少なくとも一部は、他の前記無線受信装置が送信する前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と同一であり、
前記無線送信装置は、
前記リソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信する送信部と、
前記複数の無線受信装置より送信される、前記第１のリソース確保応答信号と、前記第２のリソース確保応答信号を受信する受信部を備え、
前記第２のリソース確保応答信号に基づいて、前記複数の無線受信装置が前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報を取得す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、無線受信装置、無線送信装置、通信方法および通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
広く実用化されている無線ＬＡＮ（Local area network）規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎの発展規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格がＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）により策定された。現在、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ／ａｃの後継規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘの標準化活動が行われている。現在の無線ＬＡＮシステムでは、面積当たりの端末数の増加による干渉が大きな問題となりつつあり、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格では、そのような過密環境を考慮する必要がある。一方で、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格では、これまでの無線ＬＡＮ規格とは異なり、ピークスループットの改善だけではなく、ユーザスループットの改善が主な要求条件として挙げられている。ユーザスループットの改善には、高効率な同時多重伝送方式(アクセス方式)の導入が不可欠である。
【０００３】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｎまでの規格では、アクセス方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier sense multiple access with collision avoidance）と呼ばれる自律分散制御方式のアクセス方式が採用されていた。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、新たにマルチユーザ多重入力多重出力（Multi-user multiple-input multiple-output：ＭＵ−ＭＩＭＯ）技術による空間分割多重アクセス（Space division multiple access：ＳＤＭＡ）が追加された。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格においては、ユーザスループットの改善に向けて、更なるアクセス方式の改善が求められている。高効率なアクセス方式として直交周波数分割多元接続（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：ＯＦＤＭＡ）がある。ＯＦＤＭＡは、直交する多数のサブキャリアを信号周期の逆数の間隔で密に配置することで周波数利用効率を高められる直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）の特徴を生かして、マルチパス環境下での無線受信装置毎に異なる受信特性に応じて、各無線受信装置に特性の良い任意の数のサブキャリア（若しくは連続するサブキャリアの組からなる周波数バンド）を割り当てることにより、さらに実質的な周波数利用効率を高める方式である。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格に対して、ＯＦＤＭＡを導入することによりユーザスループットが改善されることが期待されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  １１−１３／１３９５ｒ２、“Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ｆｏｒ  ＨＥＷ、”  ２０１３年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格では、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ／ａｃ等の既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格との共存を保つ必要がある。そのため、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格にＯＦＤＭＡが導入され、仮想キャリアセンスが用いられる場合、該キャリアセンスは既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格にも認識されるものでなければならない。しかし、既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格の仮想キャリアセンスを単純にＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格に導入した場合、オーバーヘッドが増加してしまい、スループットの改善に限界を与えてしまう。
【０００７】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、ＣＳＭＡ／ＣＡを前提としながら、共存すべき既存通信システムに導入されていない新しいアクセス方式が導入される通信システムにおいて、既存通信システムの通信装置との共存が可能な、無線送信装置、無線受信装置、無線通信システムおよび通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明に係る無線送信装置、無線受信装置、通信システム、および通信方法は、次の通りである。
【０００９】
（１）すなわち、本発明の無線受信装置は、自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置と通信を行なう無線受信装置であって、前記無線送信装置より送信されるリソース確保信号を受信する受信部と、前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を送信する送信部を備え、前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報の少なくともは、他の前記無線受信装置が送信する前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と、同一であることを特徴とする。
【００１０】
（２）また、本発明の無線受信装置は、前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号を送信する無線リソースは、前記送信部が前記第１のリソース確保応答信号を送信する無線リソースの一部であり、前記無線送信装置より、前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号を送信する無線リソースを示す情報がシグナリングされる、上記（１）に記載の無線受信装置であることを特徴とする。
【００１１】
（３）また、本発明の無線受信装置は、前記送信部は前記第２のリソース確保応答信号に、巡回シフトを与え、前記無線送信装置より、前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号に与える巡回シフトの巡回シフト量を示す情報がシグナリングされる、上記（１）に記載の無線受信装置であることを特徴とする。
【００１２】
（４）また、本発明の無線受信装置は、前記第２のリソース確保応答信号には、前記送信部が、前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報が含まれている、上記（１）から上記（３）のいずれかに記載の無線受信装置であることを特徴とする。
【００１３】
（５）また、本発明の無線受信装置は、前記リソース確保信号には、前記無線送信装置が、前記マルチユーザ伝送を開始することを示す情報が含まれている、上記（１）から上記（３）のいずれかに記載の無線受信装置であることを特徴とする。
【００１４】
（６）また、本発明の無線受信装置は、前記受信部は、前記送信部が前記第２のリソース確保信号を送信したのち、受信動作を開始し、前記受信動作を開始したのち、一定の時間区間の間、前記無線送信装置より送信された信号を受信しなかった場合、前記受信動作を停止する、上記（１）から上記（３）のいずれかに記載の無線受信装置であることを特徴とする。
【００１５】
（７）また、本発明の無線送信装置は、自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置であって、リソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信する送信部と、前記複数の無線受信装置より送信される、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を受信する受信部を備え、前記第２のリソース確保応答信号に基づいて、前記複数の無線受信装置が前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報を取得することを特徴とする。
【００１６】
（８）また、本発明の無線送信装置は、前記複数の無線受信装置が前記第２のリソース確保応答信号を送信する無線リソースを、前記複数の無線受信装置にシグナリングする、上記（７）に記載の無線送信装置であることを特徴とする。
【００１７】
（９）また、本発明の無線送信装置は、前記複数の無線受信装置が前記第２のリソース確保応答信号に与える巡回シフトのシフト量を、前記複数の無線受信装置にシグナリングする、上記（７）に記載の無線送信装置であることを特徴とする。
【００１８】
（１０）また、本発明の無線送信装置は、前記リソース確保信号に、前記マルチユーザ伝送を開始することを示す情報を含める、上記（７）から上記（９）のいずれかに記載の無線送信装置であることを特徴とする。
【００１９】
（１１）また、本発明の無線送信装置は、前記マルチユーザ伝送を開始することを示す情報は、前記マルチユーザ伝送に参加する前記複数の無線受信装置のグループを示す情報である、上記（１０）に記載の無線送信装置であることを特徴とする。
【００２０】
（１２）また、本発明の通信方法は、自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置と通信を行なう無線受信装置が備える通信方法であって、前記無線送信装置より送信されるリソース確保信号を受信するステップと、前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を送信するステップを備え、前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報は、他の前記無線受信装置が送信する前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と、同一であることを特徴とする。
【００２１】
（１３）また、本発明の通信方法は、自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置が備える通信方法であって、リソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信するステップと、前記複数の無線受信装置より送信される、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を受信するステップと、前記第２のリソース確保応答信号に基づいて、前記複数の無線受信装置が前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報を取得するステップと、を備えることを特徴とする。
【００２２】
（１４）また、本発明の通信システムは、自律分散的に送信機会を制御し、複数の無線受信装置と、前記複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置を備える通信システムであって、前記無線受信装置は、前記無線送信装置より送信されるリソース確保信号を受信する受信部と、前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を送信する送信部を備え、前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報は、他の前記無線受信装置が送信する前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と同一であり、前記無線送信装置は、前記リソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信する送信部と、前記複数の無線受信装置より送信される、前記第１のリソース確保応答信号と、前記第２のリソース確保応答信号を受信する受信部を備え、前記第２のリソース確保応答信号に基づいて、前記複数の無線受信装置が前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報を取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、既存通信システムの通信装置との共存を可能としつつ、新しいアクセスアクセス方式を新たな通信システムに導入できるから、ユーザスループットを大幅に改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る通信システムの一例を示す図である。
【図２】本発明の通信の一例を示すシーケンスチャートである。
【図３】本発明の信号のフレーム構成の一構成例を示す図である。
【図４】本発明の係る通信システムの干渉の様子の一例を示す図である。
【図５】本発明の信号のフレーム構成の一構成例を示す図である。
【図６】本発明の通信の様子の一例を示す図である。
【図７】本発明の通信の様子の一例を示す図である。
【図８】本発明に係る無線送信装置の一構成例を示す概略ブロック図である。
【図９】本発明の信号のフレーム構成の一構成例を示す図である。
【図１０】本発明に係る無線送信装置の通信方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明に係る無線受信装置の一構成例を示す概略ブロック図である。
【図１２】本発明に係る無線受信装置の通信方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［１．第１の実施形態］
本実施形態における通信システムは、無線送信装置（アクセスポイント、Access point(AP)）、および複数の無線受信装置（ステーション、Station(STA)）を備える。また、ＡＰとＳＴＡとで構成されるネットワークを基本サービスセット（Basic service set：ＢＳＳ）と呼ぶ。
【００２６】
ＢＳＳ内のＡＰおよびＳＴＡは、それぞれＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier sense multiple access with collision avoidance）に基づいて、通信を行なうものとする。本実施形態においては、ＡＰが複数のＳＴＡと通信を行なうインフラストラクチャモードを対象とするが、本実施形態の方法は、ＳＴＡ同士が通信を直接行なうアドホックモードでも実施可能である。
【００２７】
ＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、各装置は、共通のフレームフォーマットを持った複数のフレームタイプの送信フレームを送信することが可能である。送信フレームは、物理（Physical：ＰＨＹ）層、媒体アクセス制御（Medium access control：ＭＡＣ）層、論理リンク制御（Logical Link Control：ＬＬＣ）層でそれぞれ定義されている。
【００２８】
ＰＨＹ層の送信フレームは、物理プロトコルデータユニット（PHY protocol data unit：ＰＰＤＵ）と呼ばれる。ＰＰＤＵは、物理層での信号処理を行なうためのヘッダ情報等が含まれる物理層ヘッダ（PHYヘッダ）と、物理層で処理されるデータユニットである物理サービスデータユニット（PHY service data unit：ＰＳＤＵ）等から構成される。ＰＳＤＵは無線区間における再送単位となるＭＡＣプロトコルデータユニット（MAC protocol data unit：ＭＰＤＵ）が複数集約された集約ＭＰＤＵ（Aggregated MPDU：Ａ−ＭＰＤＵ）で構成されることが可能である。
【００２９】
ＰＨＹヘッダには、信号の検出・同期等に用いられるショートトレーニングフィールド（Short training field：ＳＴＦ）、データ復調のためのチャネル情報を取得するために用いられるロングトレーニングフィールド（Long training field：ＬＴＦ）などの参照信号と、データ復調のための制御情報が含まれているシグナル（Signal：ＳＩＧ）などの制御信号が含まれる。また、ＳＴＦは、対応する規格に応じて、レガシーＳＴＦ（Legacy-STF：Ｌ−ＳＴＦ）や、高スループットＳＴＦ（High throughput-STF：ＨＴ−ＳＴＦ）や、超高スループットＳＴＦ（Very high throughput-STF：ＶＨＴ−ＳＴＦ）等に分類され、ＬＴＦやＳＩＧも同様にＬ−ＬＴＦ、ＨＴ−ＬＴＦ、ＶＨＴ−ＬＴＦ、Ｌ−ＳＩＧ、ＨＴ−ＳＩＧ、ＶＨＴ−ＳＩＧに分類される。ＶＨＴ−ＳＩＧは更にＶＨＴ−ＳＩＧ−ＡとＶＨＴ−ＳＩＧ−Ｂに分類される。
【００３０】
ＰＰＤＵは対応する規格に応じて変調される。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格であれば、直交周波数分割多重（Orthogonal frequency division multiplexing：ＯＦＤＭ）信号に変調される。
【００３１】
ＭＰＤＵはＭＡＣ層での信号処理を行なうためのヘッダ情報等が含まれるＭＡＣ層ヘッダ（MAC header）と、ＭＡＣ層で処理されるデータユニットであるＭＡＣサービスデータユニット（MAC service data unit：ＭＳＤＵ）もしくはフレームボディ、ならびにフレームに誤りがないかをどうかをチェックするフレーム検査部（Frame check sequence：ＦＣＳ）で構成されている。また、複数のＭＳＤＵは集約ＭＳＤＵ（Aggregated MSDU：Ａ−ＭＳＤＵ）として集約されることも可能である。
【００３２】
ＭＡＣ層の送信フレームのフレームタイプは、装置間の接続状態などを管理するマネージメントフレーム、装置間の通信状態を管理するコントロールフレーム、および実際の送信データを含むデータフレームの３つに大きく分類され、それぞれは更に複数種類のサブフレームタイプに分類される。コントロールフレームには、受信完了通知（Acknowledge：ＡＣＫ）フレーム、送信要求（Request to send：ＲＴＳ）フレーム、受信準備完了（Clear to send：ＣＴＳ）フレーム等が含まれる。マネージメントフレームには、ビーコン（Beacon）フレーム、プローブ要求（Probe request）フレーム、プローブ応答（Probe response）フレーム、認証（Authentication）フレーム、接続要求（Association request）フレーム、接続応答（Association response）フレーム等が含まれる。データフレームには、データ（Data）フレーム、ポーリング（CF-poll）フレーム等が含まれる。各装置は、ＭＡＣヘッダに含まれるフレームコントロールフィールドの内容を読み取ることで、受信したフレームのフレームタイプおよびサブフレームタイプを把握することができる。
【００３３】
ビーコンフレームには、ビーコンが送信される周期（Beacon interval）やＡＰを識別する情報（Service set identifier(SSID)等）を記載するフィールド（Field）が含まれる。ＡＰは、ビーコンフレームを周期的にＢＳＳ内に報知することが可能であり、ＳＴＡはビーコンフレームを受信することで、ＳＴＡ周辺のＡＰを把握することが可能である。ＳＴＡがＡＰより報知される信号に基づいてＡＰを把握することを受動的スキャニング（Passive scanning）と呼ぶ。一方、ＳＴＡがプローブ要求フレームをＢＳＳ内に報知することで、ＡＰを探査することを能動的スキャニング（Active scanning）と呼ぶ。ＡＰは該プローブ要求フレームへの応答としてプローブ応答フレームを送信することが可能であり、該プローブ応答フレームの記載内容は、ビーコンフレームと同等である。
【００３４】
ＳＴＡはＡＰを認識したあとに、該ＡＰに対して接続処理を行なう。接続処理は認証（Authentication）手続きと接続（Association）手続きに分類される。ＳＴＡは接続を希望するＡＰに対して、認証フレームを送信する。ＡＰは、認証フレームを受信すると、該ＳＴＡに対する認証の可否などを示すステータスコードを含んだ認証フレームを該ＳＴＡに送信する。ＳＴＡは、該認証フレームに記載されたステータスコードを読み取ることで、自装置が該ＡＰに認証を許可されたか否かを判断することができる。なお、ＡＰとＳＴＡは認証フレームを複数回やり取りすることが可能である。
【００３５】
ＳＴＡは認証手続きに続いて、ＡＰに対して接続手続きを行なうために、接続要求フレームを送信する。ＡＰは接続要求フレームを受信すると、該ＳＴＡの接続を許可するか否かを判断し、その旨を通知するために、接続応答フレームを送信する。接続応答フレームには、接続処理の可否を示すステータスコードに加えて、ＳＴＡを識別するためのアソシエーション識別番号（Association identifier：ＡＩＤ）が記載されている。ＡＰは接続許可を出したＳＴＡにそれぞれ異なるＡＩＤを設定することで、複数のＳＴＡを管理することが可能となる。
【００３６】
接続処理が行われたのち、ＡＰとＳＴＡは実際のデータ伝送を行なう。ＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、分散制御機構（Distributed Coodination Function：ＤＣＦ）と集中制御機構（Point Coodination Function：ＰＣＦ）、およびこれらが拡張された機構（ハイブリッド制御機構(Hybrid coordination function：ＨＣＦ)等）が定義されている。以下では、ＡＰがＳＴＡにＤＣＦで信号を送信する場合を例にとって説明する。
【００３７】
ＤＣＦでは、ＡＰおよびＳＴＡは、通信に先立ち、自装置周辺の無線チャネルの使用状況を確認するキャリアセンス（Carrier sense：ＣＳ）を行なう。例えば、送信局であるＡＰは予め定められたクリアチャネル評価レベル（Clear channel assessment level：ＣＣＡレベル）よりも高い信号を該無線チャネルで受信した場合、該ＡＰは受信動作に入るため、該無線チャネルでの送信フレームの送信を延期する。以下では、該無線チャネルにおいて、ＣＣＡレベル以上の信号が検出される状態をビジー（Busy）状態、ＣＣＡレベル以上の信号が検出されない状態をアイドル（Idle）状態と呼ぶ。このように、各装置が実際に受信した信号の電力に基づいて行なうＣＳを物理キャリアセンス（物理CS）と呼ぶ。なおＣＣＡレベルをキャリアセンスレベル（CS level）、もしくはＣＣＡ閾値（CCA threshold：ＣＣＡＴ）とも呼ぶ。なお、ＡＰおよびＳＴＡは、ＣＣＡレベル以上の信号を検出した場合は、少なくともＰＨＹ層の信号を復調する動作に入る。
【００３８】
ＡＰは送信する送信フレームに種類に応じたフレーム間隔（Inter frame space：ＩＦＳ）だけキャリアセンスを行ない、無線チャネルがビジー状態かアイドル状態かを判断する。ＡＰがキャリアセンスする期間は、これからＡＰが送信する送信フレームのフレームタイプおよびサブフレームタイプによって異なる。ＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、期間の異なる複数のＩＦＳが定義されており、最も高い優先度が与えられた送信フレームに用いられる短フレーム間隔（Short IFS：ＳＩＦＳ）、優先度が比較的高い送信フレームに用いられるポーリング用フレーム間隔（PCF IFS：ＰＩＦＳ）、最も優先度の低い送信フレームに用いられる分散制御用フレーム間隔（DCF IFS：ＤＩＦＳ）などがある。ＡＰがＤＣＦでデータフレームを送信する場合、ＡＰはＤＩＦＳを用いる。
【００３９】
ＡＰはＤＩＦＳだけ待機したあとで、フレームの衝突を防ぐためのランダムバックオフ時間だけ更に待機する。ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおいては、コンテンションウィンドウ（Contention window：ＣＷ）と呼ばれるランダムバックオフ時間が用いられる。ＣＳＭＡ／ＣＡでは、ある送信局が送信した送信フレームは、他送信局からの干渉が無い状態で受信局に受信されることを前提としている。そのため、送信局同士が同じタイミングで送信フレームを送信してしまうと、フレーム同士が衝突してしまい、受信局は正しく受信することができない。そこで、各送信局が送信開始前に、ランダムに設定される時間だけ待機することで、フレームの衝突が回避される。ＡＰはキャリアセンスによって無線チャネルがアイドル状態であると判断すると、ＣＷのカウントダウンを開始し、ＣＷが０となって初めて送信権を獲得し、ＳＴＡにデータフレームを送信できる。なお、ＣＷのカウントダウン中にＡＰがキャリアセンスによって無線チャネルをビジー状態と判断した場合は、ＣＷのカウントダウンを停止する。そして、無線チャネルがアイドル状態となった場合、先のＩＦＳに続いて、ＡＰは残留するＣＷのカウントダウンを再開する。
【００４０】
受信局であるＳＴＡは、送信フレームを受信し、該送信フレームのＰＨＹヘッダを読み取り、受信した送信フレームを復調する。そして、ＳＴＡは復調した信号のＭＡＣヘッダを読み取ることで、該送信フレームが自装置宛てのものか否かを認識することができる。なお、ＳＴＡは、ＰＨＹヘッダに記載の情報（例えばVHT-SIG-Aの記載されるグループ識別番号(Group identifier：Ｇｒｏｕｐ  ＩＤ)）に基づいて、該送信フレームの宛先を判断することも可能である。
【００４１】
ＳＴＡは、受信した送信フレームが自装置宛てのものと判断し、そして誤りなく送信フレームを復調できた場合、フレームを正しく受信できたことを示すＡＣＫフレームを送信局であるＡＰに送信しなければならない。ＡＣＫフレームは、ＳＩＦＳ期間の待機だけ（ランダムバックオフ時間は取られない）で送信される最も優先度の高い送信フレームの一つである。ＡＰはＳＴＡから送信されるＡＣＫフレームの受信をもって、一連の通信を終了する。なお、ＳＴＡがフレームを正しく受信できなかった場合、ＳＴＡはＡＣＫを送信しない。よってＡＰは、フレーム送信後、一定期間（ＳＩＦＳ＋ＡＣＫフレーム長）の間、受信局からのＡＣＫフレームを受信しなかった場合、通信は失敗したものとして、通信を終了する。このように、ＩＥＥＥ８０２．１１システムの１回の通信（バーストとも呼ぶ）の終了は、ビーコンフレームなどの報知信号の送信の場合や、送信データを分割するフラグメンテーションが用いられる場合などの特別な場合を除き、必ずＡＣＫフレームの受信の有無で判断されることになる。
【００４２】
ＳＴＡは、受信した送信フレームが自装置宛てのものではないと判断した場合、ＰＨＹヘッダ等に記載されている該送信フレームの長さ（Length）に基づいて、ネットワークアロケーションベクタ（Network allocation vector：ＮＡＶ）を設定する。ＳＴＡは、ＮＡＶに設定された期間は通信を試行しない。つまり、ＳＴＡは物理ＣＳによって無線チャネルがビジー状態と判断した場合と同じ動作をＮＡＶに設定された期間行なうことになるから、ＮＡＶによる通信制御は仮想キャリアセンス（仮想CS）とも呼ばれる。ＮＡＶは、ＰＨＹヘッダに記載の情報に基づいて設定される場合に加えて、隠れ端末問題を解消するために導入される送信要求（Request to send：ＲＴＳ）フレームや、受信準備完了（Clear to send：ＣＴＳ）フレームによっても設定される。ＲＴＳフレームおよびＣＴＳフレームのＭＡＣ層のフレームは、該フレームの宛先を示す受信機アドレスフィールドと、ＮＡＶの期間を示すデュレーションフィールドを備える。ＲＴＳフレームや、ＣＴＳフレームを送信する端末装置は、これから無線リソースを占有する期間を、該デュレーションフィールドに記載することが出来る。ＲＴＳフレームを受信した端末装置は、該ＲＴＳフレームが自装置宛てで無かった場合、デュレーションフィールドに記載の長さだけＮＡＶを設定する。一方、該ＲＴＳフレームが自装置宛てであった場合、該ＲＴＳフレームを受信した後、ＳＩＦＳ後に、該ＲＴＳフレームに記載のデュレーションフィールドの値より、ＲＴＳフレームを送信した端末装置が、該無線リソースを占有する期間を推定し、その値をデュレーションフィールドに書き込んだＣＴＳフレームを送信する。
【００４３】
各装置がキャリアセンスを行ない、自律的に送信権を獲得するＤＣＦに対して、ＰＣＦは、ポイントコーディネータ（Point coordinator：ＰＣ）と呼ばれる制御局が、ＢＳＳ内の各装置の送信権を制御する。一般にＡＰがＰＣとなり、ＢＳＳ内のＳＴＡの送信権を獲得することになる。
【００４４】
ＰＣＦによる通信期間には、非競合期間（Contention free period：ＣＦＰ）と競合期間（Contention period：ＣＰ）が含まれる。ＣＰの間は、前述してきたＤＣＦに基づいて通信が行われ、ＰＣが送信権を制御するのはＣＦＰの間となる。ＰＣであるＡＰは、ＣＦＰの期間（CFP Max duration）などが記載されたビーコンフレームをＰＣＦの通信に先立ちＢＳＳ内に報知する。なお、ＰＣＦの送信開始時に報知されるビーコンフレームの送信にはＰＩＦＳが用いられ、ＣＷを待たずに送信される。該ビーコンフレームを受信したＳＴＡは、該ビーコンフレームに記載されたＣＦＰの期間をＮＡＶに設定する。以降、ＮＡＶが経過する、もしくはＣＦＰの終了をＢＳＳ内に報知する信号（例えばCF-endを含んだデータフレーム）が受信されるまでは、ＳＴＡはＰＣより送信される送信権獲得をシグナリングする信号（例えばCF-pollを含んだデータフレーム）を受信した場合のみ、送信権を獲得可能である。なお、ＣＦＰの期間内では、同一ＢＳＳ内でのパケットの衝突は発生しないから、各ＳＴＡはＤＣＦで用いられるランダムバックオフ時間を取らない。
【００４５】
本実施形態に係る通信システムが備えるＡＰおよびＳＴＡは、以上説明してきたＣＳＭＡ／ＣＡに基づいた一連の通信を行なう機能を備えているものとするが、必ずしもすべての機能を備えている必要はない。
【００４６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システムの下り回線（ダウンリンク）の一例を示す概略図である。図１の通信システムでは、ＡＰ１が存在し、１ａは、ＡＰ１が管理可能な範囲（カバレッジ範囲、Basic service set(BSS)）を示す。ＢＳＳ１ａにはＡＰ１と接続するＳＴＡ２−１〜４と、既存の端末装置（従来の端末装置、レガシー端末装置）であるＳＴＡ３−１〜４が存在する。以下では、ＳＴＡ２−１〜４を単にＳＴＡ２または第１の無線受信装置とも呼称する。同様に、ＳＴＡ３−１〜４を単にＳＴＡ３または第２の無線受信装置とも呼称する。ＡＰ１、ＳＴＡ２、およびＳＴＡ３は、それぞれ対応可能な規格が異なる。例えば、ＡＰ１およびＳＴＡ２は、本発明を適用可能な装置であり、ＳＴＡ３は本発明が適用されない装置である。なお、ＳＴＡ３は必ずしもＡＰ１と接続している必要はなく、他のＡＰと接続していても構わない。また、ＢＳＳ１ａの周辺に、ＢＳＳ１ａが用いる周波数の少なくとも一部を用いる他のＢＳＳ（Overlapping BSS：ＯＢＳＳ）が存在していても構わない。
【００４７】
ＡＰ１、ＳＴＡ２、およびＳＴＡ３は、それぞれＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて、通信を行なうものとする。本実施形態においては、各ＳＴＡ２およびＳＴＡ３がＡＰ１と通信を行なうインフラストラクチャモードを対象とするが、本実施形態の方法は、ＳＴＡ同士が通信を直接行なうアドホックモードでも実施可能である。
【００４８】
図２は、本実施形態に係るＢＳＳ１ａの通信の様子を示すシーケンスチャートである。本実施形態においては、ＡＰ１はＳＴＡ２−１〜４に対して、各ＳＴＡ２宛てのパケットを同時伝送するマルチユーザ伝送を行なう。以下では、マルチユーザ伝送は、直交周波数分割多重アクセス（Orthogonal frequency Division Multiple Access：ＯＦＤＭＡ）であるものとして説明を行なう。なお、ＡＰ１は複数の空間リソースを用いた、空間分割多重アクセス（Space Division Multiple Access：ＳＤＭＡ）によって、マルチユーザ伝送を実現しても構わない。
【００４９】
今、ＢＳＳ１ａでは、少なくとも４つの周波数チャネル（Channel：ｃｈ）が利用可能であるものとし、それぞれ２０ＭＨｚの帯域であるものとする。ＡＰ１は、この４つのチャネルを用いて、ＯＦＤＭＡ伝送を行なうものとする。なお、ＡＰ１は２０ＭＨｚのチャネルを、さらに複数のサブチャネルに分割し、該サブチャネルを複数の周波数チャネルとみなして、ＯＦＤＭＡ伝送を行なうことも可能である。なお、ＡＰ１がＯＦＤＭＡ伝送に用いるチャネルおよびサブチャネル数は４つに限られず、任意のチャネル数でもよい。また、ＡＰ１がＯＦＤＭＡ伝送に用いる周波数チャネルは、必ずしも連続していなくてもよい。
【００５０】
初めに、ＡＰ１は、ＯＦＤＭＡ伝送に用いる４つのチャネルに対してキャリアセンスを行ない、各チャネルがアイドルであることを確認する（ステップＳ２０１）。なお、ＡＰ１は利用可能な周波数チャネルすべてに対してキャリアセンスを行ない、その結果、アイドルと判断可能なチャネルを用いて、以下に説明する発明を実施しても構わない。以下では、該４チャネルは１ｃｈ、２ｃｈ、３ｃｈ、４ｃｈの４つのチャネルであるものとして説明する。
【００５１】
次いで、ＡＰ１は該４チャネルをこれから使用する旨、すなわち、該４チャネルを一定期間の間確保する旨をＡＰ１の周辺の端末装置にシグナリングするために、リソース確保信号を送信する（ステップＳ２０２）。以下ではリソース確保信号として、ＡＰ１は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されているＲＴＳフレームを応用する。
【００５２】
図３は本実施形態に係るＲＴＳフレームのフレーム構成を示す図である。フレーム構成はＰＨＹ層およびＭＡＣ層ともに、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されているフレーム構成と同一である。ＭＡＣ層においては、ＲＴＳフレームはフレーム制御（Frame Control）、デュレーション(Duration)、受信機アドレス（Receiver address：ＲＡ）、送信機アドレス(Transmitter address：ＴＡ)、およびＦＣＳフィールドを備える。ここで、従来のＲＴＳフレームでは、ＡＰ１は、ＲＡに、ＲＴＳフレームの送信先の端末装置のアドレス情報（例えばＭＡＣアドレス）を記載していた。本実施形態においては、ＡＰ１は、ＲＡには、送信先の端末装置のアドレス情報ではなく、ある特定のアドレス情報を記載する。
【００５３】
例えばＡＰ１は、ＲＡフィールドに送信機アドレスと同じ情報、すなわち、自装置のアドレス情報（ＭＡＣアドレス）を記載して送信することができる。このようにして生成されたＲＴＳフレームをＡＰ１が送信することで、ＢＳＳ１ａ内のＳＴＡ３−１〜４は、該ＲＴＳフレームを受信した場合、他装置宛てのＲＴＳフレームと認識するため、ＮＡＶを設定することになる。一方で、ＳＴＡ２−１〜４は、ＡＰ１がＯＦＤＭＡ伝送の前に送信するＲＴＳフレームは、ＲＡがＴＡと同一となっていることを予め把握しておけば、該ＲＴＳフレームは、自装置宛てのＲＴＳフレームであると認識することが可能である。また、ＡＰ１はＲＴＳフレームのＲＡにブロードキャストアドレス等の、特定のアドレスを記載することも出来る。
【００５４】
また、ＡＰ１は、ＲＡに、アドレス情報以外の情報を記載することも可能である。例えば、ＡＰ１は、ＲＡに、ＯＦＤＭＡ伝送に参加するＳＴＡの組み合わせを示す情報を記載することが出来る。ＳＴＡの組み合わせを示す情報として、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃに用いられているグループ識別番号（Group identifier：グループＩＤ）情報を記載することができる。
【００５５】
ＢＳＳ内のＡＰおよびＳＴＡは、予めＳＴＡの組み合わせ（ＳＴＡグループ）が複数記載されたテーブルを共有しておくことができる。グループＩＤは，該テーブルに記載の各ＳＴＡグループに割り当てられている。各ＳＴＡは，グループＩＤをＡＰよりシグナリングされることで、自装置がＳＴＡグループに含まれているか否かを把握することが可能となる。
【００５６】
本実施形態に係るＡＰ１が、ＲＴＳフレームのＲＡに、あるグループＩＤを記載すれば、ＳＴＡ２−１〜４は、自装置が含まれるグループＩＤがＲＡに記載されたＲＴＳフレームを、自装置宛てのＲＴＳフレームと認識することが可能である。一方、ＳＴＡ３−１〜４は、該ＲＴＳフレームは他装置宛てのＲＴＳフレームと認識するから、ＮＡＶを設定することになる。なお、グループＩＤの長さが、ＲＡフィールドの長さ（ＩＥＥＥ８０２．１１規格では６オクテット）よりも短い場合、ＡＰ１はグループＩＤの後ろに適当な情報（例えばすべて０）をつけることで、ＲＡに記載する情報の長さを調整することが出来る。このとき、ＳＴＡ２は、事前のＡＰ１との間で取り決めた情報長だけ、ＲＡフィールドの情報を読み取ることができる。なお、ＡＰ１がＲＴＳフレームのＲＡにグループＩＤを記載する場合、ＲＡの内容が、ＳＴＡ３のＭＡＣアドレスに一致してしまう可能性がある。この場合、ＡＰ１は、グループＩＤの後ろに付ける情報を変更することができる。
【００５７】
なお、ＡＰ１はＲＡフィールドに記載する情報にスクランブリング処理を施すことも可能である。例えば、ＡＰ１とＳＴＡ２は、予めランダム符号を共有しておくことができる。ＡＰ１は該ランダム符号をＲＡフィールドに記載する情報に乗算する（もしくは排他的論理和を取る）ことで、該ＲＡフィールドの情報を、ＳＴＡ２だけが読み取れるようにしても良い。
【００５８】
上記で説明してきたように、ＡＰ１がＲＴＳフレームを送信する方法は、複数考えられる。以下では、ＡＰ１が送信するＲＴＳフレームを、ＳＴＡ３−１〜４は他装置宛てのＲＴＳフレームと認識できる一方で、ＯＦＤＭＡ伝送に参加するＳＴＡ２−１〜４の少なくとも１つは、自装置宛てのＲＴＳフレームと認識できるような場合、該ＲＴＳフレームのことを、第１のＲＴＳフレーム（第１のリソース確保信号、もしくは単にリソース確保信号）と呼ぶこととする。以下では、ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームをＳＴＡ２−１〜４宛てに送信するものとして説明する。
【００５９】
ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームを、ＯＦＤＭＡ伝送に用いるチャネルに対して送信することができる。例えば、ＡＰ１は、２０ＭＨｚ帯域幅の該ＲＴＳフレームを、１ｃｈ〜４ｃｈにそれぞれ送信すれば良い。もしＡＰ１がサブチャネルを用いてＯＦＤＭＡ伝送を行なう場合は、ＡＰ１は第１のＲＴＳフレームを該サブチャネルの帯域幅で送信しても良いし、該サブチャネルが属するチャネルに対して、第１のＲＴＳフレームを送信しても良い。
【００６０】
ＳＴＡ３−１〜４は、受信局アドレスに、自装置のアドレス情報が記載されていないＲＴＳフレームを受信するため、前述したように、ＮＡＶを設定する。
【００６１】
一方、ＯＦＤＭＡ伝送に参加するＳＴＡ２−１〜４は、ＡＰ１が送信する第１のＲＴＳフレームを自装置宛てのＲＴＳフレームと認識するから、ＲＴＳフレームを受信した１ｃｈ〜４ｃｈに対して、該チャネルが、アイドルかビジーかを判断する。基本的には、ＳＴＡ２は、第１のＲＴＳフレームを受信できている時点で、該第１のＲＴＳフレームが受信されたチャネルはアイドルと判断することは可能であるが、必ずしもアイドルと判断する必要はなく、受信品質等に応じて、ビジーと判断しても構わない。
【００６２】
なお、ＳＴＡ２は、必ずしも、ＡＰ１が第１のＲＴＳフレームを送信しているすべてのチャネルに対して、受信動作を行なう必要はない。ＳＴＡ２は、自装置の性能や、これまでのＢＳＳ１ａのトラフィック量の状況や、自装置の消費電力等に応じて、受信動作を行なうチャネルを変更しても良い。また、ＳＴＡ２は、ＲＴＳフレームを受信したすべてのチャネルに対して、該チャネルがアイドルかどうかを判断しなくても構わない。例えば、ＳＴＡ２−１が、１ｃｈと２ｃｈで受信動作を行なっており、両方のチャネルで第１のＲＴＳフレームを受信した場合、両方のチャネルの状態を判断しても良いし、片方のチャネルの状態のみを判断し、一方のチャネルについては、常にビジーであると判断しても良い。
【００６３】
また、ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームに、自装置が第１のＲＴＳフレームを送信するチャネルを示す情報を含めて送信することもできる。例えば、ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームのＲＡフィールドにグループＩＤを記載する場合、グループＩＤに続いて、第１のＲＴＳフレームを送信するチャネルを示す情報を記載することが出来る。この場合、ＳＴＡ２は、一つのチャネルに対してのみ受信動作を行ない、受信した第１のＲＴＳフレームから、自装置が受信した第１のＲＴＳフレームが送信されたチャネル以外で、ＡＰ１が第１のＲＴＳフレームを送信したチャネルを把握することができる。よって、ＳＴＡ２は、ＡＰ１が第１のＲＴＳフレームを送信したチャネルをすべて把握することができるから、それぞれのチャネルがアイドルかビジーかを判断することが可能となる。
【００６４】
また、ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームに、自装置がＯＦＤＭＡ伝送を開始することを示す情報を記載することもできる。例えば、ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームのＲＡフィールドにグループＩＤを記載する場合、グループＩＤに続いて、ＯＦＤＭＡ伝送を開始することを示す情報（例えば、フラグビット）を記載することができる。
【００６５】
以下では、ＳＴＡ２は、ＡＰ１が第１のＲＴＳフレームを送信しているすべてのチャネルに対して、受信動作を行なっており、また、ＳＴＡ２は、干渉電力等に応じて、全てのチャネルの状態（アイドルもしくはビジー）を判断しているものとする。
【００６６】
図４は、本実施形態に係る通信システムの、チャネルの様子を示す図である。以下では、図４に示すチャネル状態であるものとして説明を行なっていく。図４は、ＡＰ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３、ＢＳＳ１ａは、図１と同様であり、干渉範囲４−１〜４は、それぞれ他のＢＳＳ（Overlapping BSS：ＯＢＳＳ）からの干渉の様子を示しており、干渉範囲４−Ｎは、チャネルＮ（Ｎｃｈ）における干渉信号が届く範囲を示している。すなわち、ＳＴＡ２−１はＯＢＳＳからの干渉を一切観測しない。また、ＳＴＡ２−２はＯＢＳＳからの干渉を２ｃｈで観測する。また、ＳＴＡ２−３はＯＢＳＳからの干渉を２ｃｈと３ｃｈで観測する。また、ＳＴＡ２−４はＯＢＳＳからの干渉を１ｃｈと３ｃｈと４ｃｈで観測する。
【００６７】
図２に戻り、第１のＲＴＳフレームを受信したＳＴＡ３は、該第１のＲＴＳフレームのデュレーションフィールドの記載に基づいてＮＡＶを設定する（ステップＳ２０３−２）。一方、ＳＴＡ２は第１のＲＴＳフレームを受信し、該第１のＲＴＳフレームを受信したチャネルがアイドルかビジーかを判断する（ステップＳ２０３−１）。ＳＴＡ２は、該チャネルの状態をアイドルと判断した場合、該アイドルと判断したチャネルに対してリソース確保応答信号を送信する。本実施形態において、ＳＴＡ２は、リソース確保応答信号として、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されているＣＴＳフレームを応用することができる。
【００６８】
図５は本実施形態に係るＣＴＳフレームのフレーム構成を示す図である。フレーム構成はＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されているフレーム構成と同一であり、フレーム制御、デュレーション、ＲＡ、およびＦＣＳフィールドを備える。ここで、従来のＣＴＳフレームでは、ＳＴＡ２は、ＲＡに、対応するＲＴＳフレームのＴＡの内容をコピーして記載する。本実施形態に係るＣＴＳフレームにおいては、従来のＣＴＳフレームと同様に、対応するＲＴＳフレームのＴＡの内容をコピーしてＲＡに記載しても良いし、事前にＡＰ１との間で取り決めた値を記載するようにしても良い。以下では、本実施形態において、ＳＴＡ２−１〜４が送信するＣＴＳフレームを第１のＣＴＳフレーム（第１のリソース確保応答信号、ＣＴＳ１）と称する。
【００６９】
本実施形態に係るＳＴＡ２−１〜４は、全て同一の第１のＣＴＳフレームをＡＰ１に対して送信する。ここで、同一とは、ＡＰ１が同じ第１のＣＴＳフレームであると認識できることを指す。よって、ＡＰ１が２つのＣＴＳフレームを受信した際に、仮に２つのＣＴＳフレームの一部の信号波形が異なるような場合でも、ＡＰ１が該２つのＣＴＳフレームを同じフレームと認識できるのであれば、該２つのＣＴＳフレームは同一であるとする。つまり、該２つのＣＴＳフレームに含まれる情報は、その少なくとも一部が共通であるといえる。
【００７０】
ＳＴＡ２は、チャネルの状態に応じて、第１のＣＴＳフレームを送信する（ステップＳ２０４）。例えば、図４の状態であれば、ＳＴＡ２−１は、１〜４ｃｈのすべてのチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを送信する。ＳＴＡ２−２は、１ｃｈ、３ｃｈおよび４ｃｈに対して第１のＣＴＳフレームを送信する。ＳＴＡ２−３は、１ｃｈおよび４ｃｈに対して第１のＣＴＳフレームを送信する。ＳＴＡ２−４は、２ｃｈで第１のＣＴＳフレームを送信する。なお、ＳＴＡ２は、第１のＲＴＳフレームの受信終了後、予め決められた期間（例えばSIFS）だけ待機したのち、第１のＣＴＳフレームを送信する。よって、ＳＴＡ２−１〜４は、同時に第１のＣＴＳフレームを送信することになる。
【００７１】
ＡＰ１が送信したリソース確保信号を観測できない一方で、第１のＣＴＳフレームを観測可能なＳＴＡ３は、第１のＣＴＳフレームを受信した場合、自分あてのＣＴＳフレームではないことを認識できるから、ＮＡＶを設定することができる（ステップＳ２０３−３）。よって、第１のＲＴＳフレームと第１のＣＴＳフレームをＡＰ１とＳＴＡ２が交換することで、ＡＰ１は、ＯＦＤＭＡ伝送に用いるチャネルを確保することが可能となる。
【００７２】
図６は、本実施形態に係る、ＳＴＡ２の第１のＣＴＳフレームの送信の様子と、ＡＰ１の第１のＣＴＳフレームの受信の様子の一例を示す概要図である。本実施形態に係るＳＴＡ２は、第１のＣＴＳフレームは、他のＳＴＡ２と同時に送信する。よって、ＡＰ１では、各ＳＴＡ２より送信された第１のＣＴＳフレームが合成されて受信される。そのため、ＡＰ１は、第１のＣＴＳフレームを受信したチャネルについては、ＢＳＳ１ａ内の少なくとも一部では、確保することができたと判断することができる。よって、本実施形態に係るＡＰ１は、該チャネルを用いたＯＦＤＭＡ伝送を行なうことができる。
【００７３】
しかし、ＡＰ１が第１のＣＴＳフレームを受信したとしても、必ずしもＢＳＳ１ａ内全体で、該チャネルを確保できたわけではないため、仮にＡＰ１が該チャネルを用いたＯＦＤＭＡ伝送を行なうと、伝送品質が低下してしまう。ＡＰ１が高効率なＯＦＤＭＡ伝送を実現するためには、ＡＰ１は、各ＳＴＡ２が、どのチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを送信したかを高精度に認識する必要がある。そこで、本実施形態に係るＳＴＡ２は、第１のＣＴＳフレームを送信後、一定期間（例えばSIFS）だけ待機したのち、自装置がどのチャネルで第１のＣＴＳフレームを送信したかを示す、第２のリソース確保応答信号（第２のＣＴＳフレーム、ＣＴＳ２）を送信する（ステップＳ２０５）。
【００７４】
各ＳＴＡ２が、正しく第２のＣＴＳフレームを送信するために、本実施形態に係る通信システムにおいては、２０ＭＨｚの帯域幅を有する１〜４ｃｈを更に複数のサブチャネルに分解することが可能である。そして、ＡＰ１はＳＴＡ２−１〜４に対して、予め該サブチャネルを割り当てておくことが出来る。ＳＴＡ２は自装置が第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルにおける、自装置に割り当てられたサブチャネルより、第２のＣＴＳフレームを送信することで、ＡＰ１に、自装置が該チャネルにおいて第１のＣＴＳフレームを送信したことをシグナリングすることができる。
【００７５】
図７は本実施形態に係る、ＳＴＡ２の第２のＣＴＳフレームの送信の様子と、ＡＰ１の第２のＣＴＳフレームの受信の様子の１例を示す概要図である。図７においては、本実施形態に係る通信システムでは、２０ＭＨｚの１ｃｈ〜４ｃｈをそれぞれ５ＭＨｚのサブチャネルに分割し、各サブチャネルを低い周波数より順番に、ＳＴＡ２−１、ＳＴＡ２−２、ＳＴＡ２−３、ＳＴＡ２−４に割り当てているものとする。図７に示すように、各ＳＴＡ２が送信する第２のＣＴＳフレームは、ＳＴＡ２の間では直交する周波数を用いて送信されるから、ＡＰ１は、各ＳＴＡ２が、第２のＣＴＳフレームを同時に送信したとしても、第２のＣＴＳフレームが観測されたサブチャネルを把握することで、各ＳＴＡ２が第２のＣＴＳフレームを送信しているか否かを認識することができる。よって、ＡＰ１は、第２のＣＴＳフレームを受信したサブチャネルが属するチャネルにおいて、該第２のＣＴＳフレームを送信したＳＴＡ２が第１のＣＴＳフレームを送信していたことを認識することができる。
【００７６】
第２のＣＴＳフレームは、レガシー端末装置であるＳＴＡ３が認識可能である必要はないので、必ずしも既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格との互換性を保つ必要が無いが、例えば、ＣＴＳフレームをサブチャネルの帯域幅のモードで送信することが考えられる。また、第２のＣＴＳフレームは、ＡＰ１が該第２のＣＴＳフレームを受信したか否かだけ判断できれば良いから、ＳＴＡ２は単なるダミー信号なり、何かしらの参照信号なりを送信するだけでも良い。また、第２のＣＴＳフレームは、第１のＣＴＳフレームとは異なり、必ずしも、各ＳＴＡ２で共通である必要もない。
【００７７】
ＳＴＡ２は、自装置が第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルを示す情報を第２のＣＴＳフレームに、含めることも可能である。例えば、ＳＴＡ２は、第２のＣＴＳフレームに、新たにフィールドを備え、自装置が第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルを示す情報を該フィールドに記載することができる。この場合、ＳＴＡ２は、第２のＣＴＳフレームを、自装置が第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルの全てから第２のＣＴＳフレームを送信する必要はない。また、この際に、ＡＰ１は各ＳＴＡ２に対して、第２のＣＴＳフレームを送信するチャネルの優先順位を予めシグナリングしておくこともできるし、共通の優先順位を各ＳＴＡ２に報知することもできる。
【００７８】
なお、通信システムがサブチャネルを設定しない場合でも、ＳＴＡ２は第２のＣＴＳフレームを送信することができる。この場合、各ＳＴＡ２は信号フレームの少なくとも一部は共通の第２のＣＴＳフレームを送信することを前提とする。はじめに、ＡＰ１は、予めＳＴＡ２−１〜４に対して、それぞれ固有の巡回シフト量を予め通知しておくことができる。巡回シフト量は、例えばＯＦＤＭ信号に挿入されるサイクリックプレフィクス（Cyclic prefix：ＣＰ）長の整数倍であることが好適であるが、何かの値に限定されるものではない。
【００７９】
ＡＰ１とＳＴＡ２は、お互いに第２のＣＴＳフレームに用いる信号系列を予め取り決めておくことができる。ＳＴＡ２−１〜４は、第２のＣＴＳフレームに対して事前に割り当てられた固有の巡回シフト量だけ巡回シフトを与えたのち、第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルより送信する。ＡＰ１は、第１のＣＴＳフレームを受信したチャネルで受信した信号に対して、離散フーリエ変換（Discrete Fourier transform：ＤＦＴ）を施す。そして、ＡＰ１は該第２のＣＴＳフレームに用いる信号系列に基づいて逆変調を施したのち、逆ＤＦＴ（Inverse DFT：ＩＤＦＴ）処理を施す。該ＩＤＦＴ出力は、ＡＰ１とＳＴＡ２との間のチャネルのインパルス応答（Channel impulse response：ＣＩＲ）となるが、各ＳＴＡのＣＩＲは、各ＳＴＡ２が固有信号に事前に与えた巡回シフト量だけシフトされた状態で出力される。よって、ＡＰ１は、該ＣＩＲのシフト量と、予め取り決めた巡回シフト量に基づいて、該チャネルにおいて、どのＳＴＡ２が第１のＣＴＳフレームを送信したかを認識することができる。
【００８０】
ＡＰ１は、前述したような方法に基づいて、第１のＣＴＳフレーム受信後に受信される信号に基づいて、各ＳＴＡ２が、どのチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを受信したかを認識することが出来る。また、ＡＰ１は、第２のＣＴＳフレームについては、どのＳＴＡ２から送信されたかを認識することができるから、該第２のＣＴＳフレームに基づいて、ＡＰ１とＳＴＡ２との間の伝搬路情報（Channel state information：ＣＳＩ）を推定することができる。よって、ＡＰ１は、各ＳＴＡ２との間で、どのチャネルが利用可能であるかを示す情報と、各ＳＴＡ２との間のＣＳＩに基づいて、各ＳＴＡ２に割り当てる無線リソースを決定することが出来る（Ｓ２０６）。具体的には、ＡＰ１は、あるＳＴＡ２が第１のＣＴＳフレームを送ったチャネルを該ＳＴＡ２に割り当てることができる。また、複数のＳＴＡ２が第１のＣＴＳフレームを送ったチャネルについては、該複数のＳＴＡ２の中で、最も通信品質の良いＳＴＡ２に割り当てることができる。他にも、ＡＰ１は、各ＳＴＡ２宛てのデータトラフィック量等に応じて各ＳＴＡ２にチャネルを割り当てることが可能であり、また、ＡＰ１は、複数のチャネルを１つのＳＴＡ２に割り当てることも可能である。なお、ＳＴＡ２は、第２のＣＴＳフレームに、ＡＰ１との間のＣＳＩに関連付けられた情報を記載することも可能である。
【００８１】
ＡＰ１は、各ＳＴＡ２への無線リソース割り当てを決定後、各ＳＴＡ２宛てのデータ信号を含んだＯＦＤＭＡ信号を生成し、各ＳＴＡ２に同時送信する（ステップＳ２０７）。
【００８２】
ＳＴＡ２は、ＡＰ１より送信されたＯＦＤＭＡ信号より所望信号を復調し（ステップＳ２０８）、もし誤り無く復調できたのであれば、その旨を示す応答信号（ACKフレーム）をＡＰ１に送信する（ステップＳ２０９）。なお、各ＳＴＡ２のＡＣＫフレームの送信方法については、予めＡＰ１とＳＴＡ２との間で取り決めた方法に従うのであれば、どのような方法では、本実施形態には含まれる。
【００８３】
なお、第１のＲＴＳフレームおよび第１のＣＴＳフレームに含まれるデュレーションフィールドには、該第１のＲＴＳフレームおよび該第１のＣＴＳフレームの送信時点（もしくは受信完了時点）から、前述したＡＣＫフレームの受信が完了するまでに、ＡＰ１およびＳＴＡ２が必要とする時間期間を、ＡＰ１もしくはＳＴＡ２が記載することができる。
【００８４】
なお、本実施形態に係るＡＰ１は、第２のＣＴＳフレームを受信せずに、各ＳＴＡ２が、どのチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを送信したかを判断しても良い。例えば、ＡＰ１は、ＯＦＤＭＡ伝送の前に行われた各ＳＴＡ２とのデータ伝送などによって、各ＳＴＡ２との間の伝搬路情報を予め把握しておくことができる。ＡＰ１は、図６のように合成されて受信される第１のＣＴＳフレームを復調する際に、当然ながらチャネル推定を行なう必要がある。ＡＰ１が該チャネル推定によって推定するチャネル推定値は、当然ながら、第１のＣＴＳを送信したＳＴＡ２とＡＰ１との間の伝搬路が合成されたものとなる。よって、ＡＰ１は、予め把握しておいた各ＳＴＡ２との間の伝搬路情報と、該チャネル推定値とを比較することで、該第１のＣＴＳフレームを送信したＳＴＡ２を個別に認識することが可能である。
【００８５】
図８は、本発明の第１の実施形態に係るＡＰ１の構成の一例を示すブロック図である。図３に示す通り、ＡＰ１は、上位層部１０１と、制御部１０２と、送信部１０３と、受信部１０４と、アンテナ１０５と、を備える。
【００８６】
上位層部１０１は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ；Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層等の処理を行う。また、上位層部１０１は、送信部１０３と、受信部１０４の制御を行なうための情報を生成し、制御部１０２に出力する。制御部１０２は、上位層部１０１と送信部１０３と受信部１０４を制御する。
【００８７】
送信部１０３は、更に物理チャネル信号生成部１０３１と、フレーム構成部１０３２と、制御信号生成部１０３３と、無線送信部１０３４を備える。物理チャネル信号生成部１０３１は、ＡＰ１が各ＳＴＡに送信するベースバンド信号を生成する。物理チャネル信号生成部１０３１が生成する信号は、各ＳＴＡがチャネル推定に用いるＴＦ（Training field）や、ＭＳＤＵ（MAC service data unit）で送信されるデータが含まれる。なお、図１においてＳＴＡ数を８としたため、ＳＴＡ２−１〜４およびＳＴＡ３−１〜４に送信するベースバンド信号を生成する例を示すが、本実施形態はこれに限定されない。
【００８８】
フレーム構成部１０３２は、物理チャネル信号生成部１０３１が生成する信号と、制御信号生成部１０３３が生成する信号とを多重し、実際にＡＰ１が送信するベースバンド信号の送信フレームを構成する。
【００８９】
図９は、本実施形態に係るフレーム構成部１０３２が生成する送信フレームの物理層の一例を示す概略図である。送信フレームは、Ｌ−ＳＴＦ、Ｌ−ＬＴＦ、ＶＨＴ−ＳＴＦ、ＶＨＴ−ＬＴＦ等の参照信号を含む。また送信フレームは、Ｌ−ＳＩＧ、ＶＨＴ−ＳＩＧ−Ａ、ＶＨＴ−ＳＩＧ−Ｂ等の制御情報を含む。また送信フレームは、Ｄａｔａ部分を含む。フレーム構成部１０３２が生成する送信フレームの構成は、図９に限るものではなく、他の制御情報（例えば、HT-SIG）や参照信号（例えば、HT-LTF）等を含んでも良い。また、フレーム構成部１０３２が生成する送信フレームはＬ−ＳＴＦやＶＨＴ−ＳＩＧ−Ａなどの信号をすべて含む必要もない。なお、Ｌ−ＳＩＧやＬ−ＳＴＦなどが含む情報は、ＡＰ１やＳＴＡ２がＤａｔａ部分を復調するために必要となる情報であるから、以下ではデータ部分を除くフレームを物理層ヘッダ（ＰＨＹヘッダ）とも記載する。
【００９０】
フレーム構成部１０３２が生成する送信フレームは、いくつかのフレームタイプに分類される。例えば、フレーム構成部１０３２は、装置間の接続状態などを管理するマネージメントフレーム、装置間の通信状態を管理するコントロールフレーム、および実際の送信データを含むデータフレームの三つのフレームタイプの送信フレームを生成することができる。フレーム構成部１０３２は、生成する送信フレームが属するフレームタイプを示す情報を、Ｄａｔａ部分で送信する媒体アクセス制御層ヘッダ（ＭＡＣヘッダ）に含めることができる。
【００９１】
無線送信部１０３４は、フレーム構成部１０３２が生成するベースバンド信号を無線周波数（Radio frequency(RF)）帯の信号に変換する処理を行なう。無線送信部１０３４が行なう処理には、デジタル・アナログ変換、フィルタリング、ベースバンド帯からＲＦ帯への周波数変換等が含まれる。
【００９２】
アンテナ１０５は、送信部１０３が生成した信号を、各ＳＴＡに対して送信する。
【００９３】
ＡＰ１は、各ＳＴＡから送信された信号を受信する機能も備える。アンテナ１０５は、各ＳＴＡから送信された信号を受信し、受信部１０４に出力する。
【００９４】
受信部１０４は、物理チャネル信号復調部１０４１と無線受信部１０４２を備える。無線受信部１０４２は、アンテナ１０５から入力されたＲＦ帯の信号をベースバンド帯の信号に変換する。無線受信部１０４２が行なう処理には、ＲＦ帯からベースバンド帯への周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等が含まれる。また、受信部１０４が行なう処理には、特定の周波数バンドにおいて周辺の干渉を測定し、該周波数バンドを確保する（キャリアセンス）機能が含まれていても良い。
【００９５】
物理チャネル信号復調部１０４１は、無線受信部１０４２が出力するベースバンド帯の信号を復調する。物理チャネル信号復調部１０４１が復調する信号は、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３が上り回線（上りリンク）で送信する信号であり、そのフレーム構成は、フレーム構成部１０３２が生成するデータフレームと同様である。よって、物理チャネル信号復調部１０４１は、データフレームの制御チャネルで送信される制御情報に基づいて、データチャネルより上りリンクデータを復調することができる。また、物理チャネル信号復調部１０４１には、キャリアセンス機能が含まれていても良い。なお、受信部１０４は、該周波数バンドにおける信号電力を、制御部１０２を介して上位層部１０１に入力し、上位層部１０１がキャリアセンスに関連する処理を行なっても良い。
【００９６】
図１０は、本実施形態に係るＡＰ１の信号処理の流れを示すフローチャートである。以下では、図８および図１０を参照しながら、ＡＰ１の動作について説明する。
【００９７】
ＡＰ１は、上位層部１０１が、ＳＴＡ２−１〜４に対するＯＦＤＭＡ伝送を行なうことを判断した場合、はじめに受信部１０４が、ＯＦＤＭＡ伝送に利用可能なチャネルに対して、キャリアセンスを行なう（ステップＳ１００１）。受信部１０４は、キャリアセンスから得られた情報を上位層部１０１に通知する。例えば、受信部１０４は、各チャネルがアイドルかビジーかを判断し、上位層部１０１に通知する。
【００９８】
次いで、上位層部１０１は、受信部１０４から通知される情報に基づいて、第１のＲＴＳフレームを送信するチャネルを決定し、送信部１０３に通知する（ステップＳ１００２）。
【００９９】
次いで、送信部１０３は、上位層部１０１からの通知に従って、第１のＲＴＳフレームを生成する（ステップＳ１００３）。例えば、物理チャネル信号生成部１０１が第１のＲＴＳフレームのベースバンド信号を生成する。そして制御信号生成部１０３３が、該第１のＲＴＳフレームを、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３が復調するのに必要な制御信号を生成する。フレーム構成部１０３２は、物理チャネル信号生成部１０３１および制御信号生成部１０３３が生成した信号に基づいて、例えば図９に示すような信号フレームを生成する。
【０１００】
次いで、送信部１０３は、生成した第１のＲＴＳフレームを、アンテナ１０５を介して送信する（ステップＳ１００４）。
【０１０１】
ＡＰ１が送信するリソース確保信号は、非競合期間（Contention free period：ＣＦＰ）を示す信号でも構わない。通常、ＣＦＰはビーコン信号等によって、ＡＰ１より、ＢＳＳ１ａ内に報知される。しかし、本実施形態では、リソース確保信号によって、ＳＴＡ３には、ＣＦＰの開始を通知する一方で、ＳＴＡ２にはＣＦＰ内でＯＦＤＭＡ伝送を開始する旨を通知することも可能である。
【０１０２】
次いで、受信部１０４は、送信部１０４が第１のＲＴＳフレームを送信し、さらに、一定の待機期間の後に、ＳＴＡ２から送信される第１のＣＴＳフレームの受信動作に入る（ステップＳ１００５）。一定の待機期間とは、例えば、第１のＲＴＳフレームの送信完了からＳＩＦＳだけ待機することを指す。受信部１０４は、送信部１０４が第１のＲＴＳフレームを送信したチャネルの少なくとも一つのチャネルに対して、受信動作に入ればよい。
【０１０３】
次いで、受信部１０４は、第１のＣＴＳフレームを受信したチャネルの少なくとも一つに対して、第２のＣＴＳフレームの受信動作に入る（ステップＳ１００６）。そして、受信部１０４は、第１のＣＴＳフレームおよび第２のＣＴＳフレームに関する情報を上位層部１０１に対して通知する。なお、前述したように、ＡＰ１は、第２のＣＴＳフレームの受信を行なわなくても構わない。
【０１０４】
次いで、上位層部１０１は、受信部１０４より通知される情報に基づいて、ＯＦＤＭＡ伝送に参加するＳＴＡ２と、それぞれに割り当てる無線リソースを決定し、送信部１０３に通知する（ステップＳ１００７）。
【０１０５】
次いで、送信部１０３は、上位層部１０１から通知される情報に基づいて、ＯＦＤＭＡ信号を生成し、アンテナ１０５を介して、送信する（ステップＳ１００８）。
【０１０６】
なお、受信部１０４は、送信部１０３がＯＦＤＭＡ信号を送信したのち、ＯＦＤＭＡ伝送に参加したＳＴＡ２が送信するＡＣＫフレームを受信する機能も備えている。本実施形態に係るＳＴＡ２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃのマルチユーザ多重入力多重出力（Multi-user multiple-input multiple-output：ＭＵ−ＭＩＭＯ）伝送と同様に、ＡＰ１が送信するＡＣＫフレーム要求信号に基づいて、該ＡＣＫフレームを送信することが出来る。また、各ＳＴＡ２が、ＯＦＤＭＡ伝送時に割り当てられたチャネルでＡＣＫフレームを同時送信する、すなわち、上りリンクのＯＦＤＭＡ伝送によってＡＣＫフレームを送信することが出来る。この場合、各ＳＴＡ２は、ＯＦＤＭＡ信号受信を完了したあと、ＳＩＦＳだけ待機したのちＡＣＫフレームを送信する。受信部１０４は、前述したような方法によって送信された各ＳＴＡ２からのＡＣＫフレームを受信することで、各ＳＴＡ２に正しくデータ伝送が出来たか否かを判断することが可能である。
【０１０７】
なお、本実施形態に係るＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームを送信した後で、受信動作に入る。もしＡＰ１が受信動作に入ってから一定期間の間、各ＳＴＡ２からの第１のＣＴＳフレームが受信しなかった場合、ＡＰ１は動作を終了しても構わない。
【０１０８】
また、ＡＰ１がＯＦＤＭＡ伝送に参加させる各ＳＴＡ宛てのデータ量が異なる場合、一部のＳＴＡ２宛てのＯＦＤＭＡ信号が、他のＳＴＡ２宛てのＯＦＤＭＡ信号より、先に終了してしまう可能性がある。この場合、ＡＰ１は、先にＯＦＤＭＡ信号伝送が終了したチャネルをＢＳＳ１ａ内の他のＳＴＡ２およびＳＴＡ３に開放するために、第１のＲＴＳフレームおよび第１のＣＴＳフレームで設定したＮＡＶをクリアしても良い旨をシグナリングするフレームを送信しても良い。
【０１０９】
図１１は、本実施形態に係るＳＴＡ２の一構成例を示すブロック図である。図１１に示すように、ＳＴＡ２は、上位層部２０１と、制御部２０２と、送信部２０３と、受信部２０４と、アンテナ２０５を備える。
【０１１０】
上位層部２０１は、ＭＡＣ層等の処理を行う。また、上位層部２０１は、送信部２０３と、受信部２０４の制御を行なうための情報を生成し、制御部２０２に出力する。
【０１１１】
アンテナ２０５は、ＡＰ１が送信した信号を受信し、受信部２０４に出力する。
【０１１２】
受信部２０４は、物理チャネル信号復調部２０４１と制御情報モニタリング部２０４２と無線受信部２０４３を備える。無線受信部２０４３は、アンテナ２０５から入力されたＲＦ帯の信号をベースバンド帯の信号に変換する。無線受信部２０４３が行なう処理には、ＲＦ帯からベースバンド帯への周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等が含まれる。
【０１１３】
制御情報モニタリング部２０４２は、無線受信部２０４３が出力するベースバンド帯の信号からＡＰ１が送信する送信フレームのＰＨＹヘッダ（例えばL-SIGやVHT-SIG-A）に記載されている情報を読み取り、物理チャネル信号復調部２０４１に入力する。
【０１１４】
物理チャネル信号復調部２０４１は、制御情報モニタリング部２０４２が取得した制御情報に基づいて、ＡＰ１が送信した送信フレームを復調し、復調結果を、制御部２０２を介して、上位層部２０１に入力する。
【０１１５】
上位層部２０１は、物理チャネル信号復調部２０４１が復調したデータを、ＭＡＣ層、ＬＬＣ（Logical Link Control）層およびトランスポート層で、それぞれ解釈する。上位層部２０１のＭＡＣ層の処理として、ＡＰ１が送信した送信フレームから、様々な情報を取得できる。例えば、上位層部２０１はＡＰ１が送信した送信フレームが、ビーコンフレームであると解釈した場合、該ビーコンフレームに記載されているＡＰ１の機能（Capability）を示す情報等を取得することが可能である。
【０１１６】
受信部２０４が行なう処理には、特定の周波数バンドにおいて周辺の干渉を測定（キャリアセンス）し、該周波数バンドを確保する機能が含まれていても良い。
【０１１７】
ＳＴＡ２は、信号を送信する機能も備える。アンテナ２０５は、送信部２０３が生成したＲＦ帯の信号を、ＡＰ１に対して送信する。
【０１１８】
送信部２０３は、物理チャネル信号生成部２０３１と、制御信号生成部２０３３と、フレーム構成部２０３２と、無線送信部２０３４を備える。物理チャネル信号生成部２０３１は、ＳＴＡ２がＡＰ１に送信するベースバンド帯の信号を生成する。制御信号生成部２０３３は、物理チャネル信号生成部２０３１が生成した信号を、ＡＰ１が復調するための制御信号を生成する。そして、フレーム構成部２０３２は、物理チャネル信号生成部２０３１と、制御信号生成部２０３２が生成した信号に基づいて、例えば図９に示すような信号フレームを生成する。
【０１１９】
無線送信部２０３４は、フレーム構成部２０３２が生成したベースバンド帯の信号をＲＦ帯の信号に変換する。無線送信部２０３４が行なう処理には、デジタル・アナログ変換、フィルタリング、ベースバンド帯からＲＦ帯への周波数変換等が含まれる。
【０１２０】
図１２は、本実施形態に係るＳＴＡ２の信号処理を説明するフローチャートである。以下では、図１１および図１２を参照しながら、ＳＴＡ２の動作について説明する。
【０１２１】
はじめに、受信部２０４は、ＡＰ１が送信するＲＴＳフレームを受信した場合、その復調結果を上位層部２０１に通知する（ステップＳ１２０１）。上位層部２０１は、該ＲＴＳフレームが第１のＲＴＳフレームか既存のＲＴＳフレームかどうかを判断する（ステップＳ１１０２）
【０１２２】
該ＲＴＳフレームが第一のＲＴＳフレームでなかった場合（ステップＳ１２０２／Ｎ）、ＳＴＡ２は、既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格と同様の動作を行なう（ステップＳ１２１１、説明は割愛）。一方、該ＲＴＳフレームが第１のＲＴＳフレームであった場合（ステップＳ１２０２／Ｙ）、上位層部２０１は、自装置が接続しているＡＰ１が、自装置を含む可能性のあるＯＦＤＭＡ伝送を行なおうとしていることを認識することができる。
【０１２３】
次いで、上位層部２０１は、該第１のＲＴＳフレームが自装置宛ての第１のＲＴＳフレームか否かを判断する（ステップＳ１２０３）。該ＲＴＳフレームが自装置宛てのＲＴＳフレームではない場合（ステップＳ１２０３／Ｎ）、上位層部２０１は、ＮＡＶを設定し、送信部２０３の送信動作、および受信部２０４の受信動作を停止する（ステップＳ１２１２）。一方、該ＲＴＳフレームが自装置宛てのＲＴＳフレームであった場合（ステップＳ１２０３／Ｙ）、ＳＴＡ２は後述する第１のＣＴＳフレームの送信動作に移る。
【０１２４】
次いで、上位層部２０１は、第１のＲＴＳフレームを受信したチャネルの状態（アイドルかビジーか）を判断するように受信部２０４に指示し、受信部２０４は、該チャネルの状態を判断する（ステップＳ１２０４）。上位層部２０１は、受信部２０４に対して、該第一のＲＴＳフレームを受信したすべてのチャネルの状態を判断するように制御しても良いし、一部のチャネルに対してのみ、その状態を判断するように制御しても良い。
【０１２５】
次いで、上位層部２０１は、受信部２０４から通知される情報に基づいて、第１のＣＴＳフレームを送信するチャネルを決定する（ステップＳ１２０５）なお、上位層部２０１は受信部２０４から状態報告が通知されなかったチャネルについては、全てビジーと判断することができる。上位層部２０１は、第１のＣＴＳフレームを送信するチャネルを送信部２０３に通知する。上位層部２０１は、受信部２０４からに情報によって、アイドルと判断可能なすべてのチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを送信するように送信部２０３を制御しても良いし、一部のチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを送信するように送信部２０３を制御しても良い。
【０１２６】
次いで、送信部２０３は、上位層部２０１からの指示に基づいて、第１のＣＴＳフレームを生成し、ＡＰ１に対して送信する（ステップＳ１２０６）。例えば、物理チャネル信号生成部２０３１が該第１のＣＴＳフレームのベースバンド信号を生成する。制御信号生成部２０３３が該第１のＣＴＳフレームを、ＡＰ１が復調可能な制御信号を生成する。そして、フレーム構成部２０３２が、第１のＣＴＳフレームを生成し、無線送信部２０３４が第１のＣＴＳフレームをアンテナ１０５に出力する。
【０１２７】
次いで、送信部２０３は、第１のＣＴＳフレーム送信後に、第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルに対して第２のＣＴＳフレームを送信する（ステップＳ１２０７）。既に説明したように、ＳＴＡ２は第２のＣＴＳフレームは必ずしも送信する必要はない。また、ＳＴＡ２は、必ずしも第１のＣＴＳフレームを送信したすべてのチャネルに対して、第２のＣＴＳフレームを送信しなくてもよい。
【０１２８】
なお、送信部２０３は、第１のＣＴＳフレーム送信後、一定期間の待機ののち（例えば、送信部２０３は、第１のＣＴＳフレーム送信後にＳＩＦＳだけ待機する）、第２のＣＴＳフレームを送信することができる。また、送信部２０３のフレーム構成部２０３２は、該第１のＣＴＳフレームの後ろに、該第２のＣＴＳフレームを付与して、一つの信号フレームとして、信号フレーム（以下では第３のＣＴＳフレームと呼ぶ）を構成しても良い。この際に、レガシー端末であるＳＴＡ３が、第３のＣＴＳフレームを正しくＣＴＳフレームと認識するために、制御信号生成部２０３３は、該第３のＣＴＳフレームに付けるＰＨＹヘッダのデュレーションフィールドには、第３のＣＴＳフレームのフレーム長から第２のＣＴＳフレームに関するフレーム長を差し引いた期間を記載することができる。
【０１２９】
そして、送信部２０３が第一のＣＴＳフレームおよび第一の指示フレームを送信したのち、受信部２０４は、ＡＰ１より送信されるＯＦＤＭＡ信号を受信する（ステップＳ１２０８）。ＡＰ１は該ＯＦＤＭＡ信号に、各ＳＴＡ２に対する無線リソースの割り当て情報を含めることができる。該割り当て情報は該ＯＦＤＭＡ信号のＰＨＹ層の情報（例えばＰＨＹヘッダの情報）に含まれている場合と、ＭＡＣ層の情報（例えばＭＡＣヘッダヘッダ）に含まれている場合が考えられるが、いずれの信号に該割り当て情報が含まれているからは、事前にＡＰ１とＳＴＡ２との間で取り決めておけばよい。
【０１３０】
受信部２０４は、割り当て情報に基づいて、ＡＰ１より送信された信号を復調し、その情報を上位層部２０１に通知する。上位層部２０１は、自装置宛ての信号が正しく復号できたか否かを判断する（ステップＳ１２０９）。上位層部２０１は、誤り無く自装置宛ての信号が復号できたと判断した場合（ステップＳ１２０９／Ｙ）、送信部２０３にＡＣＫフレームをＡＰ１に送信するように指示し、送信部２０３は、上位層部２０１の指示に従って、ＡＣＫフレームをＡＰ１に送信する（ステップＳ１２１０）。以上で、ＳＴＡ２の動作は終了となる。送信部２０３がＡＣＫフレームを送信する方法は、事前にＡＰ１との間で取り決めた方法（例えば前述した方法）であれば、どのような方法でも本実施形態には含まれる。なお、上位層部２０１は、自装置宛ての信号の復号結果に誤りを認識した場合（ステップＳ１２０９／Ｎ）、その時点でＳＴＡ２の動作は終了となる。
【０１３１】
なお、ＳＴＡ２は、第１のＣＴＳフレームもしくは第２のＣＴＳフレームをＡＰ１に送信した後、一定期間の間、ＡＰ１から送信される信号を受信しなかった場合、ＳＴＡ２は、ＡＰ１がＯＦＤＭＡ伝送を行なわなかったと判断し、受信動作を停止しても良いし、新たに、別の通信動作に入っても構わない。また、ＳＴＡ２は、第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルに対して、該第１のＣＴＳフレームで設定したＮＡＶを解消可能とする旨を記載した信号フレームを送信しても良い。
【０１３２】
以上説明してきたＡＰ１とＳＴＡ２を含む通信システムによれば、ＣＳＭＡ／ＣＡを前提とし、かつ、既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格のレガシー端末（本実施形態の例によればＳＴＡ３）が存在する通信システムにおいて、レガシー端末との共存を実現しつつ、効率的に無線チャネルを確保し、なおかつ、オーバーヘッドを小さくしながら、ＯＦＤＭＡ伝送を実現することが出来るから、通信システムの周波数利用効率の改善に大きく寄与することが可能となる。
【０１３３】
［２．全実施形態共通］
本発明に係るＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
【０１３４】
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態におけるＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。ＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。
【０１３５】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【０１３６】
なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本願発明のＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３は、移動局装置への適用に限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型の電子機器、たとえば、ＡＶ機器、キッチン機器、掃除・洗濯機器、空調機器、オフィス機器、自動販売機、その他生活機器などに適用出来ることは言うまでもない。
【０１３７】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、無線送信装置、無線受信装置、通信システムおよび通信方法に用いて好適である。
【符号の説明】
【０１３９】
１  ＡＰ
２、２−１、２−２、２−３、２−４、３、３−１、３−２、３−３、３−４  ＳＴＡ
１０１、２０１  上位層部
１０２、２０２  制御部
１０３、２０３  送信部
１０４、２０４  受信部
１０５、２０５  アンテナ
１０３１、２０３１  物理チャネル信号生成部
１０３２、２０３２  フレーム構成部
１０３３、２０３３  制御信号生成部
１０３４、２０３４  無線送信部
１０４１、２０４１  物理チャネル信号復調部
１０４２、２０４３  無線受信部
２０４２  制御情報モニタリング部
【図１】
2018050093.tif 000003
【図２】
2018050093.tif 000004
【図３】
2018050093.tif 000005
【図４】
2018050093.tif 000006
【図５】
2018050093.tif 000007
【図６】
2018050093.tif 000008
【図７】
2018050093.tif 000009
【図８】
2018050093.tif 000010
【図９】
2018050093.tif 000011
【図１０】
2018050093.tif 000012
【図１１】
2018050093.tif 000013
【図１２】
2018050093.tif 000014