(57)【要約】【課題】複数の無線局が周波数を共有するシステムにおいて、周波数利用効率を向上させること。【解決手段】無線局は、無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件を含むモニタリング情報を作成する作成部と、作成部が作成したモニタリンク情報を送信する第１の送信部とを備え、端末装置は、無線局が送信したモニタリング情報に含まれる無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件に基づいて、上りリンクの信号の送信を許可するか否かを判定するモニター管理部と、モニター管理部が上りリンクの信号を許可した場合に、上りリンクの送信を行う第２の送信部とを備える。【選択図】図２
2018046438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線局と通信を行う端末装置であって、
無線局が送信したモニタリング情報に含まれる該無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件に基づいて、上りリンクの信号の送信を許可するか否かを判定するモニター管理部と、
前記モニター管理部が前記上りリンクの信号を許可した場合に、上りリンクの送信を行う送信部と
を備える、端末装置。
【請求項２】
無線局のアドレスと該無線局が端末装置へ無線フレームを送信するときに使用する指向性情報とを関連付けて記憶し、無線フレームの送信先に対応する指向性情報を取得する指向性情報管理部と、
前記無線局が送信する下りリンクの信号を取得するモニタリング実施部と
を備え、
前記モニター管理部は、前記モニタリング実施部が、前記指向性情報管理部が取得した前記指向性情報で示される指向性でモニタリングしている間、前記上りリンクの送信を停止する、請求項１に記載の端末装置。
【請求項３】
前記モニター管理部は、前記モニタリング情報に含まれるオムニの指向性でモニタリングを行うタイミングを示す情報に基づいて、前記上りリンクの送信を行うか否かを判定する、請求項１又は請求項２に記載の端末装置。
【請求項４】
前記モニター管理部は、前記モニタリング情報に含まれる前記モニタリングに使用する指向性情報に基づいて、前記上りリンクの送信を行うか否かを判定する、請求項１又は請求項２に記載の端末装置。
【請求項５】
前記モニター管理部は、前記モニタリング情報に含まれる前記端末装置で所定の受信品質となる一又は複数の指向性情報に基づいて、前記上りリンクの送信を行うか否かを判定する、請求項４に記載の端末装置。
【請求項６】
前記モニター管理部は、無線局のアドレスと該無線局からのパケットを受信するときに使用する指向性情報と受信品質を示す情報とを関連付けて記憶し、前記モニタリング情報に含まれる前記端末装置が上りリンクの信号を送信する受信品質の範囲に基づいて、該受信品質の範囲に含まれる受信品質に対応する指向性で、前記上りリンクの送信を行うか否かを判定する、請求項４に記載の端末装置。
【請求項７】
端末装置と通信を行う無線局であって、
無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件を含むモニタリング情報を作成する作成部と、
前記作成部が作成したモニタリンク情報を送信する送信部と
を備える無線局。
【請求項８】
パケットの送信先と該パケットの送信に使用する指向性情報とを関連付けて記憶し、送信するパケットの送信先に対応する指向性情報を取得する指向性情報制御部と、
前記指向性情報制御部が取得した前記指向性情報に基づいて、モニタリング情報を作成するか否かを判定するモニター制御部と
を備え、
前記作成部は、前記モニター制御部が前記モニタリング情報を作成すると判定した場合に、モニタリンク情報を作成する、請求項７に記載の無線局。
【請求項９】
前記作成部は、オムニの指向性でモニタリングを行うタイミングを示す情報を含むモニタリング情報を作成する、請求項７又は請求項８に記載の無線局。
【請求項１０】
前記作成部は、前記モニタリングに使用する指向性情報を含む前記モニタリング情報を作成する、請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の無線局。
【請求項１１】
前記作成部は、前記端末装置で所定の受信品質となる一又は複数での指向性情報又は前記端末装置が上りリンクの信号を送信する受信品質の範囲を示す情報を含むモニタリング情報を作成する、請求項１０に記載の無線局。
【請求項１２】
無線局と該無線局と通信を行う端末装置とを備える無線通信システムであって、
無線局は、
該無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件を含むモニタリング情報を作成する作成部と、
前記作成部が作成したモニタリンク情報を送信する第１の送信部と
を備え、
前記端末装置は、
前記無線局が送信した前記モニタリング情報に含まれる該無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件に基づいて、上りリンクの信号の送信を許可するか否かを判定するモニター管理部と、
前記モニター管理部が前記上りリンクの信号を許可した場合に、上りリンクの送信を行う第２の送信部と
を備える、無線通信システム。
【請求項１３】
無線局と通信を行う端末装置によって実行される通信方法であって、
無線局が送信したモニタリング情報に含まれる該無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件に基づいて、上りリングの信号の送信を許可するか否かを判定するステップと、
前記判定するステップで前記上りリンクの信号を許可した場合に、上りリンクの送信を行うステップと
を有する、通信方法。
【請求項１４】
端末装置と通信を行う無線局によって実行される通信方法であって、
無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件を含むモニタリング情報を作成するステップと、
前記作成するステップで作成したモニタリンク情報を送信するステップと
を有する、通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、端末装置、無線局、無線通信システム、及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｗｉ−ＦｉやＬＡＡ(License Assisted Access)等の複数の無線局が周波数を共有するシステムにおいて、互いに干渉を避けてチャネルアクセスを行うために、ＣＣＡ(Clear Channel Assessment)やＬＢＴ(Listen Before Talk)が仕様化されている。送信を所望する無線局は、送信前にアンテナ端での受信電力を測定し、周辺における送信中の無線局の有無を確認し、送信可否を判定する。無線局は、一般に、オムニの指向性を使って、全方向の受信電力強度をモニタリングしている。また、ミリ波帯等の高周波数帯での通信において、指向性アンテナを利用したビームフォーミング技術により、特定方向に電力を集中させる通信が、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ／ａｙ、３ＧＰＰ等の標準化団体で議論されている。ビームフォーミングを用いた場合、所望方向以外へ到来する電力は著しく低下する。
受信電力強度をモニタリングする技術に関して、データを送信する前に、指向性を用いてモニタリングを行う技術が知られている（例えば、非特許文献１、２参照）。この技術では、与干渉を与えない非所望方向から到来した信号の電力は著しく低くなるため、無線局は、送信機会を獲得しやすくなり、周波数利用効率が向上する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Michelle X. Gong, et al, “Directional CSMA/CA Protocol with Spatial Reuse for mmWave Wireless Networks,” GLOBECOM 2010, Dec.2010.
【非特許文献２】Yuichi Miyaji, et al, “Directional Monitoring MAC Protocol Using Smart Antennas in Wireless Multi-hop Networks,” ICUFN 2010, Jun. 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セルラーシステムの基地局やＷi−Ｆｉアクセスポイントなどの無線親局がデータを送信する前に、指向性を用いてモニタリングを行う場合、モニタリングの範囲外に位置する端末が上りリンク(UL: Up Link)の信号を送信した場合、親局は、該上りリンクの信号を受信できない。モニタリングを行う前に、親局がＲＴＳ(Request To Send)を送信することにより、該ＲＴＳを受信した該親局の周辺の無線局は、ＮＡＶ(Network Allocation Vector)を設定して通信を禁止するため、前述した点が解消される。しかし、他の親局と端末との間で送受信される信号や、該親局と接続しているＲＴＳの宛先以外の端末のＵＬの信号の送信も禁止するため、周波数利用効率が低下する。
本発明は、前述した問題を解決すべくなされたもので、その目的は、複数の無線局が周波数を共有するシステムにおいて、周波数利用効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明の一態様は、無線局と通信を行う端末装置であって、無線局が送信したモニタリング情報に含まれる該無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件に基づいて、上りリンクの信号の送信を許可するか否かを判定するモニター管理部と、前記モニター管理部が前記上りリンクの信号を許可した場合に、上りリンクの送信を行う送信部とを備える、端末装置である。
（２）本発明の一態様は、上記（１）に記載の端末装置において、無線局のアドレスと該無線局が該端末装置へ無線フレームを送信するときに使用する指向性情報とを関連付けて記憶し、無線フレームの送信先に対応する指向性情報を取得する指向性情報管理部と、前記無線局が送信する下りリンクの信号を取得するモニタリング実施部とを備え、前記モニター管理部は、前記モニタリング実施部が、前記指向性情報管理部が取得した前記指向性情報で示される指向性でモニタリングしている間、前記上りリンクの送信を停止する、端末装置である。
（３）本発明の一態様は、上記（１）又は上記（２）に記載の端末装置において、前記モニター管理部は、前記モニタリング情報に含まれるオムニの指向性でモニタリングを行うタイミングを示す情報に基づいて、前記上りリンクの送信を行うか否かを判定する、端末装置である。
（４）本発明の一態様は、上記（１）又は上記（２）に記載の端末装置において、前記モニター管理部は、前記モニタリング情報に含まれる前記モニタリングに使用する指向性情報に基づいて、前記上りリンクの送信を行うか否かを判定する、端末装置である。
（５）本発明の一態様は、上記（４）に記載の端末装置において、前記モニター管理部は、前記モニタリング情報に含まれる前記端末装置で所定の受信品質となる一又は複数の指向性情報に基づいて、前記上りリンクの送信を行うか否かを判定する、端末装置である。
（６）本発明の一態様は、上記（４）に記載の端末装置において、前記モニター管理部は、無線局のアドレスと該無線局からのパケットを受信するときに使用する指向性情報と受信品質を示す情報とを関連付けて記憶し、前記モニタリング情報に含まれる前記端末装置が上りリンクの信号を送信する受信品質の範囲に基づいて、該受信品質の範囲に含まれる受信品質に対応する指向性で、前記上りリンクの送信を行うか否かを判定する、端末装置である。
（７）本発明の一態様は、端末装置と通信を行う無線局であって、無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件を含むモニタリング情報を作成する作成部と、前記作成部が作成したモニタリンク情報を送信する送信部とを備える無線局である。
（８）本発明の一態様は、上記（７）に記載の無線局において、パケットの送信先と該パケットの送信に使用する指向性情報とを関連付けて記憶し、送信するパケットの送信先に対応する指向性情報を取得する指向性情報制御部と、前記指向性情報制御部が取得した前記指向性情報に基づいて、モニタリング情報を作成するか否かを判定するモニター制御部とを備え、前記作成部は、前記モニター制御部が前記モニタリング情報を作成すると判定した場合に、モニタリンク情報を作成する、無線局である。
（９）本発明の一態様は、上記（７）又は上記（８）に記載の無線局において、前記作成部は、オムニの指向性でモニタリングを行うタイミングを示す情報を含むモニタリング情報を作成する、無線局である。
（１０）本発明の一態様は、上記（７）から上記（９）のいずれか一項に記載の無線局において、前記作成部は、前記モニタリングに使用する指向性情報を含む前記モニタリング情報を作成する、無線局である。
（１１）本発明の一態様は、上記（１０）に記載の無線局において、前記作成部は、前記端末装置で所定の受信品質となる一又は複数での指向性情報又は前記端末装置が上りリンクの信号を送信する受信品質の範囲を示す情報を含むモニタリング情報を作成する、無線局である。
（１２）本発明の一態様は、無線局と該無線局と通信を行う端末装置とを備える無線通信システムであって、無線局は、該無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件を含むモニタリング情報を作成する作成部と、前記作成部が作成したモニタリンク情報を送信する第１の送信部とを備え、前記端末装置は、前記無線局が送信した前記モニタリング情報に含まれる該無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件に基づいて、上りリンクの信号の送信を許可するか否かを判定するモニター管理部と、前記モニター管理部が前記上りリンクの信号を許可した場合に、上りリンクの送信を行う第２の送信部とを備える、無線通信システムである。
（１３）本発明の一態様は、無線局と通信を行う端末装置によって実行される通信方法であって、無線局が送信したモニタリング情報に含まれる該無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件に基づいて、上りリングの信号の送信を許可するか否かを判定するステップと、前記判定するステップで前記上りリンクの信号を許可した場合に、上りリンクの送信を行うステップとを有する、通信方法である。
（１４）本発明の一態様は、端末装置と通信を行う無線局によって実行される通信方法であって、無線局がカバーする通信エリアに位置する端末装置をモニタリングする条件を含むモニタリング情報を作成するステップと、前記作成するステップで作成したモニタリンク情報を送信するステップとを有する、通信方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複数の無線局が周波数を共有するシステムにおいて、周波数利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る無線通信システムを示す概要図である。
【図２】第１の実施形態に係るアクセスポイントの一例を示す図である。
【図３】アクセスポイント指向性情報テーブルの一例を示す図である。
【図４】ＯＭタイミングインフォフレームのフォーマットの一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る端末装置の一例を示す図である。
【図６】端末装置指向性情報テーブルの一例（その１）を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を示すシーケンスチャートである。
【図８】第２の実施形態に係るアクセスポイントの一例を示す図である。
【図９】ＤＭインフォフレームのフォーマットの一例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態に係る端末装置の一例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を示すシーケンスチャートである。
【図１２】マルチＤＭインフォフレームのフォーマットの一例を示す図である。
【図１３】第３の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を示すシーケンスチャートである。
【図１４】ＤＭインフォフレームのフォーマットの一例を示す図である。
【図１５】端末装置指向性情報テーブルの一例（その２）を示す図である。
【図１６】第４の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を示すシーケンスチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【０００９】
＜第１の実施形態＞
＜無線通信システム＞
図１は、第１の実施形態に係る無線通信システムの概要を示す図である。無線通信システムは、アクセスポイント(Access Point: AP)１００ａとアクセスポイント１００ｂとアクセスポイント１００ｃと端末装置２００ａと端末装置２００ｂと端末装置２００ｃと端末装置２００ｄとを含む複数の無線通信装置によって構成される。アクセスポイント１００ａがカバーする通信エリアには、端末装置２００ａと端末装置２００ｂとが位置する。アクセスポイント１００ｂがカバーする通信エリアには、端末装置２００ｃが位置する。アクセスポイント１００ｃがカバーする通信エリアには、端末装置２００ｄが位置する。
アクセスポイント１００ａは、指向性を用いたモニタリングと無指向性を用いたモニタリングとを切り替えて実施する。アクセスポイント１００ａは、指向性を用いたモニタリングを行う前に、次回の無指向性を用いたモニタリングを行うタイミング情報を含むフレームを無指向で報知する。端末装置２００ａ及び端末装置２００ｂは、アクセスポイント１００ａが報知したフレームを受信すると、該フレームにタイミング情報が含まれる場合に、指向性を用いたモニタリングのタイムアウトまでの時間を計測するタイムアウトタイマーを起動し、該タイムアウトタイマーが起動している間は、ＵＬの信号の送信を禁止（停止）する。アクセスポイント１００ａは報知した後、所定の指向性で電力を受信することで、送信中の無線局の有無のモニタリングを行う。以下、本実施形態では、アクセスポイント１００ａとアクセスポイント１００ｂとアクセスポイント１００ｃとを区別しない場合にはアクセスポイント１００と記載する。また、端末装置２００ａと端末装置２００ｂと端末装置２００ｃと端末装置２００ｄとを区別しない場合は端末装置２００と記載する。
【００１０】
＜アクセスポイントの機能構成＞
図２は、アクセスポイント１００を示す図である。アクセスポイント１００は、ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格にしたがって通信を行う無線通信装置である。アクセスポイント１００は、指向性情報制御部１０２とモニター制御部１０４と送信部１０６とモニタリング実施部１０８とを含んで構成される。
指向性情報制御部１０２には、ＩＥＥＥ８０２．１１aｄの仕様であるＳＬＳ(Sector Level Sweep)、ＢＲＰ(Beam Refinement Protocol)等のビームトレーニング(Beam Training)の結果として、宛先と該宛先へＤＬの信号を送信するときに使用する指向性情報とが紐付けて保存される。アクセスポイント１００と端末装置２００とがセクタとアンテナとを切り替えながらトレーニング用の制御信号を送信し合い、セクタとアンテナとの組み合わせに対応する受信品質を求める。具体的には、アクセスポイント１００と端末装置２００とは、ビームトレーニングを行うことによって、互いに最大で下記の計８個（（１）−（４）×２種類のＩＤ(DMG Antenna ID、Sector ID)）の情報を共有する。
（１）ＤＬの信号を送信した際、最良の品質が得られるアクセスポイント１００のDMG Antenna ID、Sector ID
（２）ＤＬの信号を受信した際、最良の品質が得られる端末装置２００のDMG Antenna ID、Sector ID
（３）ＵＬの信号を受信した際、最良の品質が得られるアクセスポイント１００のDMG Antenna ID、Sector ID
（４）ＵＬの信号を送信した際、最良の品質が得られる端末装置のDMG Antenna ID、Sector ID
なお、ＤＬの信号を送信するアクセスポイント１００は、（１）に示される指向性でモニタリングを行うようにしてもよいし、他の指向性でモニタリングを行うようにしてもよい。指向性情報制御部１０２は、アクセスポイント指向性情報テーブルを記憶する。
図３は、アクセスポイント指向性情報テーブルの一例を示す。アクセスポイント指向性情報テーブルは、宛先の端末装置(STA)のＭＡＣアドレスと宛先ＳＴＡに送信する際のアクセスポイントのDMG Antenna IDと宛先ＳＴＡに送信する際のアクセスポイントのSector IDとを関連付けたものである。
【００１１】
図２に戻り説明を続ける。指向性情報制御部１０２は、上位層からパケットを取得すると、該パケットに基づいて、指向性情報を選択する。具体的には、指向性情報制御部１０２は、フレーム種別がデータフレームであり、且つ宛先がアクセスポイント指向性情報テーブルに保存済みのＭＡＣアドレスである場合には、該アクセスポイント指向性情報テーブルで、該宛先のＭＡＣアドレスに紐づけられた指向性情報を選択する。また、指向性情報制御部１０２は、フレーム種別がデータフレーム以外であり、又は宛先がアクセスポイント指向性情報テーブルに保存済みのＭＡＣアドレスでない場合にはオムニとなる指向性情報を選択する。指向性情報制御部１０２は、取得したパケットと選択した指向性情報とを送信部１０６へ出力する。また、指向性情報制御部１０２は、取得したパケットのフレーム種別と宛先のＭＡＣアドレスと選択した指向性情報とをモニター制御部へ出力する。
モニター制御部１０４は、指向性情報制御部１０２からフレーム種別、指向性情報、宛先を取得する。モニター制御部１０４は、送信部１０６から、後述するオムニタイミングインフォＴＸインジケータ(OM Timing info TX indicator)とオムニタイミングインフォインデックス(OM Timing info Index)とを取得する。OM timing info TX indicatorは無指向性を用いたモニタリングを行うタイミング情報を送信したことを示すフラグであり、初期値を「０」とし、OM timing infoフレームが出力された場合に「１」となる。OM timing info Indexは、各OM Timing infoフレームを識別するための識別子であり、例えば、Ｎ［bit］（Ｎは、自然数）のフィールドに含められる。モニター制御部１０４は、指向性情報制御部１０２から出力された指向性情報を含む指向性変更命令を作成し、該指向性変更命令をモニタリング実施部１０８へ出力する。また、モニター制御部１０４は、OM Timing infoを作成するか否かを判定する。OM Timing infoとは、無指向性を用いたモニタリングを行うタイミング情報である。具体的には、モニター制御部１０４は、現状設定されている指向性と異なる指向性を示す指向性情報を指向性情報制御部１０２から取得した場合に、OM Timing infoを作成すると判定する。また、モニター制御部１０４は、現状設定されている指向性と同じ指向性を示す指向性情報を指向性情報制御部１０２から取得した場合に、OM Timing infoを作成しない。モニター制御部１０４は、OM Timing infoを作成すると判定した場合、宛先のＭＡＣアドレスと指向性を用いたモニタリングの最大実施期間を示す情報とOM Timing info Indexとを含むOM Timing info作成命令を作成し、該OM Timing info作成命令を送信部１０６へ出力する。以下、「指向性を用いたモニタリング」を「ＤＭ」と記載する。これに対して、「無指向性を用いたモニタリング」を「ＯＭ」と記載する。また、モニター制御部１０４は、ＤＭのタイムアウトタイマーを管理する。ＤＭのタイムアウトタイマーは、指向性を用いたモニタリングのタイムアウトまでの時間を計測するタイマーである。モニター制御部１０４は、OM Timing info Indexに対するOM Timing infoフレームの送信状況を保存する。モニター制御部１０４は、OM Timing info Indexについて、OM Timing info TX indicatorとして「１」を取得した場合、ＤＭのタイムアウトタイマーを起動する。モニター制御部１０４は、ＤＭの最大実施期間の時間が経過した場合、ＤＭのタイムアウトタイマーを初期化する。そして、モニター制御部１０４は、オムニとなる指向性情報を含む指向性変更命令をモニタリング実施部１０８へ出力する。
【００１２】
送信部１０６は、ＲＡＴ(Radio Access Technology)の規定にしたがって、送信信号を作成し、送信する。具体的には、送信部１０６は、送信電力制御、ＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)の選択、ビーム形成等を行う。送信部１０６は、送信する無線フレームをバッファリングし、モニタリング実施部１０８から送信許可が出力された場合、該無線フレームをアンテナへ出力する。また、送信部１０６は、モニター制御部１０４から、OM Timing info作成命令が出力された場合、OM Timing infoフレームを作成する。図４は、OM timing infoフレームのマック（ＭＡＣ）フィールドのフォーマットの一例を示す。OM timing infoフレームは、管理フレームであり、複数のフィールドを有する。各フィールドには、少なくとも、フレームコントロール(Frame Control)、ディレーション(Duration)、レシーバーアドレス(Receiver Address)、トランスミッターアドレス(Transmitter Address)、フレームチェックシーケンス(Frame Check Sequence)が含まれる。フレームコントロールフィールドはタイプサブフィールドを含み、該タイプサブフィールドには、Type（管理フレーム）とSubtype（OM Timing info）とが含まれる。ディレーションフィールド、レシーバーアドレスフィールド、及びトランスミッターアドレスフィールドには、それぞれ、ＤＭの最大実施期間（[ms] or BTIの数）、宛先アドレス（Broadcastアドレス）、及び送信元アドレス（自身（AP）のMACアドレス）が含まれる。図２に戻り説明を続ける。送信部１０６は、送信した無線フレームがOM Timing infoフレームである場合、OM Timing info TX indicatorとOM Timing info Indexとをモニター制御部１０４へ出力する。モニタリング実施部１０８は、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)等のＲＡＴに依存したプロトコルにしたがって、ＯＭ又はＤＭを実施する。モニタリング実施部１０８は、チャネルを獲得した場合、送信許可を送信部１０６へ出力する。
【００１３】
＜端末装置の機能構成＞
図５は、本実施形態に係る端末装置２００を示す図である。端末装置２００は、ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格にしたがって通信を行う無線通信装置である。端末装置２００は、指向性情報管理部２０２と送信部２０４とモニタータイミング管理部２０６とモニタリング実施部２０８とを含んで構成される。
指向性情報管理部２０２には、ＳＬＳ、ＢＲＰ等のビームトレーニングの結果として、宛先と使用する指向性情報とが紐付けて保存される。具体的には、指向性情報管理部２０２は、端末装置指向性情報テーブルを記憶する。図６は、端末装置指向性テーブルの一例を示す。端末装置指向性テーブルは、接続ＡＰのＭＡＣアドレスと接続ＡＰが端末装置宛に送信する際に使用するDMG Antenna IDと接続ＡＰが端末装置宛に送信する際に使用するSector IDとを関連付けたものである。図５に戻り説明を続ける。指向性情報管理部２０２は、上位層からパケットを取得すると、該パケットに基づいて、指向性情報を選択する。具体的には、指向性情報管理部２０２は、フレーム種別がデータフレームであり、且つ宛先が端末装置指向性テーブルに保存済みのＭＡＣアドレスである場合には、該端末装置指向性情報テーブルで、該宛先のＭＡＣアドレスに紐づけられた指向性情報を選択する。また、指向性情報管理部２０２は、フレーム種別がデータフレーム以外であり、又は宛先が端末装置指向性テーブルに保存済みのＭＡＣアドレスでない場合には、オムニとなる指向性情報を選択する。指向性情報管理部２０２は、上位層から取得したパケットと選択した指向性情報とを送信部２０４へ出力する。また、指向性情報管理部２０２は、選択した指向性情報をモニタータイミング管理部２０６へ出力する。送信部２０６４、ＲＡＴの規定にしたがって、送信信号を作成する。具体的には、送信部２０４は、送信電力制御、ＭＣＳの選択、ビーム形成等を行う。送信部２０４は、送信する無線フレームをバッファリングし、モニタータイミング管理部２０６から送信許可が出力された場合、該無線フレームをアンテナへ出力する。
【００１４】
モニタータイミング管理部２０６は、ＤＭのタイムアウトタイマーを管理する。モニタータイミング管理部２０６は、接続しているアクセスポイント１００からOM timing infoを受信した場合、ＤＭのタイムアウトタイマーを起動する。具体的には、モニタータイミング管理部２０６は、OM Timing infoフレームのディレーションフィールドから、セットする値を取得し、セットする。また、モニタータイミング管理部２０６は、ＤＭの最大実施期間の時間が経過した場合、タイムアウトタイマーを初期化する。また、モニタータイミング管理部２０６は、ＵＬの信号の送信の可否を判定する。具体的には、モニタータイミング管理部２０６は、指向性情報管理部２０２から指向性情報が入力された場合に、ＤＭのタイムアウトタイマーが起動されておらず、且つモニタリング実施部２０８から送信許可が入力された場合に、送信許可を送信部２０４へ出力する。モニタータイミング管理部２０６は、指向性情報管理部２０２から指向性情報が入力され、且つＤＭのタイムアウトタイマーが起動されている場合には、モニタリング実施部２０８から送信許可の入力の有無にかかわらず、送信許可を送信部２０４へ出力せずに保留する。モニタリング実施部２０８は、ＣＳＭＡ／ＣＡ等のＲＡＴに依存したプロトコルにしたがって、ＯＭ又はＤＭを実施する。モニタリング実施部２０８は、チャネルを獲得した場合、送信許可をモニタータイミング管理部２０６へ出力する。
【００１５】
＜無線通信システムの動作＞
図７は、無線通信システムの動作の一例を示す。図７には、アクセスポイント１００が報知したOM timing infoフレームに含まれる次回のＯＭのタイミング情報等のモニタリングの条件に基づいて、各端末装置２００が自律的にＵＬの信号の送信の可否を判定する。アクセスポイント１００と端末装置２００とは、複数のビームパターンと一又は複数のアンテナとを有する。アクセスポイント１００と端末装置２００とは、ビームトレーニングを実施することで、お互いが送受信に使用するビームパターンとアンテナとを決定し、その決定した情報を交換している。端末装置２００ａは次回のＤＬの信号の宛先であり、ビーム１で受信品質が最良となる。端末装置２００ｂ及び端末装置２００ｃは次回のＤＬの信号の宛先ではなく、それぞれビーム１及びビーム２で受信品質が最良となる。
ステップＳ７０２では、アクセスポイント１００の送信部１０６は、次回のＯＭのタイミング情報を含むOM timing infoフレームを作成し、該OM timing infoフレームを報知する。アクセスポイント１００が送信したOM timing infoフレームは、端末装置２００ａ、端末装置２００ｂ、及び端末装置２００ｃによって受信される。端末装置２００ａ、端末装置２００ｂ、及び端末装置２００ｃのモニタータイミング管理部２０６は、OM timing infoフレームを取得すると、ＤＭのタイムアウトタイマーを起動する。
ステップＳ７０４では、端末装置２００ｃの指向性情報管理部２０２は、上位層からパケットを取得すると、該パケットに基づいて、指向性情報を選択する。指向性情報管理部２０２は、該パケットと指向性情報とを送信部２０４へ出力し、指向性情報をモニタータイミング管理部２０６へ出力する。モニタータイミング管理部２０６は、指向性情報管理部２０２から指向性情報を取得するが、タイムアウトタイマーが起動しているので、送信部２０４へ送信許可を出力しない。送信部２０４は、指向性情報管理部２０２からパケットと指向性情報を取得するが、モニタータイミング管理部２０６から送信許可が出力されないため、該パケットの送信を保留する。
ステップＳ７０６では、アクセスポイント１００の送信部１０６は、ビーム１を使用して、ＤＬの信号を送信する。ステップＳ７０８では、端末装置２００ａは、アクセスポイント１００が送信したＤＬの信号を取得すると、肯定応答(ACK)又は否定応答(NACK)を送信する。ここでは、端末装置２００ａがＡＣＫを送信する。
【００１６】
ステップＳ７１０では、端末装置２００ｂの指向性情報管理部２０２は、上位層からパケットを取得するが、送信部２０４は、該パケットの送信を保留する。ステップＳ７１０の処理は、ステップＳ７０４を適用できる。ステップＳ７１２では、端末装置２００ａ、端末装置２００ｂ、及び端末装置２００ｃのモニタータイミング管理部２０６は、ＤＭの最大実施期間の時間が経過すると、タイムアウトタイマーを初期化する。
ステップＳ７１４では、端末装置２００ｂの指向性情報管理部２０２は、上位層からパケットを取得すると、該パケットに基づいて、指向性情報を選択する。指向性情報管理部２０２は、パケットと指向性情報とを送信部２０４へ出力し、指向性情報をモニタータイミング管理部２０６へ出力する。モニタータイミング管理部２０６は、指向性情報管理部２０２から指向性情報を取得すると、タイムアウトタイマーが起動しておらず、モニタリング実施部２０８から送信許可が出力された場合に、送信部２０４へ送信許可を出力する。ここでは、モニタリング実施部２０８がモニタータイミング管理部２０６へ送信許可を出力した場合について説明を続ける。モニタータイミング管理部２０６は、モニタリング実施部２０８から送信許可が出力された場合、送信部２０４へ送信許可を出力する。送信部２０４は、モニタータイミング管理部２０６から送信許可が出力されると、ＵＬの信号を送信する。ステップＳ７１６では、アクセスポイント１００は、端末装置２００ｂが送信したＵＬの信号を受信すると、ＡＣＫ又はＮＡＣＫを送信する。ここでは、アクセスポイント１００がＡＣＫを送信する。
【００１７】
実施形態に係る無線通信システムによれば、アクセスポイント１００は、指向性を用いたモニタリングを行う前に、次回の無指向性を用いたモニタリングを行うタイミング情報を報知する。端末装置２００は、アクセスポイント１００が送信したタイミング情報を受信すると、タイムアウトタイマーを起動し、該タイムアウトタイマーが起動している間は、ＵＬの信号の送信を禁止する。仮に、アクセスポイント１００がタイミング情報を報知しない場合には、端末装置２００はＵＬの信号の送信を保留しない。このため、図１に示した無線通信システムにおいて、端末装置２００ｂはＵＬの信号を送信するが、アクセスポイント１００ａは、該ＵＬの信号を検知しないため、端末装置２００ｂにおいて、ＵＬの信号の再送が生じてしまう。なお、アクセスポイント１００ａには、アクセスポイント１００ａが送信したＤＬの信号、及びアクセスポイント１００ｂが送信したＤＬの信号が到来する場合があるが、アクセスポイント１００ｃが送信したＤＬの信号は検知せず、アクセスポイント１００ｂが送信したＤＬの信号は、指向性ビーム１２０ａの範囲にあるため検知する。本実施形態では、端末装置２００は、アクセスポイント１００が送信したタイミング情報に基づいて、ＵＬの信号の送信の可否を自律的に判定できるため、空間の同時利用率を向上できるとともに、周波数利用効率も向上できる。
【００１８】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る無線通信システムの構成は、図１を適用できる。ただし、アクセスポイント１００の代わりにアクセスポイント３００を備え、端末装置２００の代わりに端末装置４００を備える。
＜アクセスポイントの機能構成＞
図８は、本実施形態に係るアクセスポイント３００を示す図である。アクセスポイント３００は、ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格にしたがって通信を行う無線通信装置である。アクセスポイント３００は、指向性情報制御部３０２とモニター制御部３０４と送信部３０６とモニタリング実施部３０８とを含んで構成される。指向性情報制御部３０２は、前述した指向性情報制御部１０２を適用できる。モニター制御部３０４は、指向性情報制御部３０２からフレーム種別、指向性情報、宛先を取得する。モニター制御部３０４は、指向性情報制御部３０２から取得した指向性情報を含む指向性変更命令を作成し、該指向性変更命令をモニタリング実施部３０８へ出力する。さらに、モニター制御部３０４は、ＤＭインフォ(DM info)を作成するか否かを判定する。DM infoは、指向性を用いたモニタリングを行うことを示す情報である。具体的には、モニター制御部３０４は、指向性情報制御部３０２から取得した指向性情報が現状のＤＭと異なる指向性を示す場合、DM infoを作成すると判定する。DM infoを作成すると判定した場合、モニター制御部３０４は、DM info作成命令を作成し、該DM info作成命令を送信部３０６へ出力する。DM info作成命令は、少なくとも、宛先のＭＡＣアドレスとＤＭの最大実施期間とDM info Indexとを含む。ここで、DM info Indexは、各DM infoフレームを識別するための識別子であり、例えば、Ｎ［bit］（Ｎは、自然数）のフィールドに含められる。
また、モニター制御部３０４は、ＤＭのタイムアウトタイマーを管理する。モニター制御部３０４は、送信部３０６へ出力したDM info作成命令と該DM info作成命令に対応するDM infoフレームの送信状況とを紐づけて保存する。モニター制御部３０４は、保存したDM info Indexについて、DM info TX indicatorとして「１」を取得した場合、ＤＭのタイムアウトタイマーを起動する。ここで、DM info TX indicatorは指向性を用いたモニタリングを行うことを示す情報を送信したことを示すフラグであり、初期値を０とし、DM infoフレームが出力された場合に１となる。モニター制御部３０４は、DM infoフレームのディレーションフィールドに含まれる時間が経過した場合、ＤＭのタイムアウトタイマーを初期化し、オムニとなる指向性情報を含む指向性変更命令を作成し、該指向性変更命令をモニタリング実施部３０８へ出力する。
【００１９】
送信部３０６は、ＲＡＴの規定にしたがって、送信信号を作成する。送信部３０６は、送信電力制御、ＭＣＳの選択、ビーム形成等を行う。また、送信部３０６は、送信する無線フレームをバッファリングし、モニタリング実施部３０８から送信許可が出力された場合、作成した無線フレームをアンテナへ出力する。また、送信部３０６は、モニター制御部３０４から、DM info作成命令が出力された場合、DM infoフレームを作成し、該DM infoフレームを送信する。送信部３０６は、DM infoフレームを送信した場合、DM info TX indicatorとDM info Indexとをモニター制御部３０４へ出力する。図９は、DM infoフレームのＭＡＣフィールドを示す。DM infoフレームは、管理フレームであり、複数のフィールドを有する。各フィールドには、少なくとも、フレームコントロール、ディレーション、レシーバーアドレス、トランスミッターアドレス、セクターセレクト(Sector Select)、ＤＭＧアンテナセレクト(DMG Antenna Select)を含む。フレームコントロールフィールドはタイプサブフィールドを含み、該タイプサブフィールドには、Type（管理フレーム）とSubtype（DM timing info）とが含まれる。ディレーション、レシーバーアドレス、及びトランスミッターアドレスに含まれる情報は、OM timing infoを適用できる。セクタセレクトフィールドには次のＤＭで使用するセクタを示す情報が含まれる。ＤＭＧアンテナフィールドには次のＤＭで使用するＤＭＧアンテナＩＤが含まれる。なお、ディレーションフィールドに含まれるＤＭの最大実施期間を示す情報は、固定値及び可変値のいずれであってもよい。可変値とした場合、ＤＭの最大実施期間は、接続しているＳＴＡの数、周辺のアクセスポイントのうち、同じチャネルを使用するアクセスポイントの数に応じて変更できる。同じチャネルを使用するアクセスポイントの数は、アクセスポイント３００が受信したビーコンフレーム等から判断できる。図８に戻り、説明を続ける。モニタリング実施部３０８は、前述したモニタリング実施部１０８を適用できる。
【００２０】
＜端末装置の機能構成＞
図１０は、本実施形態に係る端末装置４００を示す図である。端末装置４００は、ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格にしたがって通信を行う無線通信装置である。端末装置４００は、指向性情報管理部４０２と送信部４０４とモニタータイミング管理部４０６とモニタリング実施部４０８とを含んで構成される。指向性情報管理部４０２は前述した指向性情報管理部２０２を適用でき、送信部４０４は前述した送信部２０４を適用でき、モニタリング実施部４０８は前述したモニタリング実施部２０８を適用できる。
モニタータイミング管理部４０６は、アクセスポイント３００が送信したDM infoフレームを取得する。具体的には、モニタータイミング管理部４０６は、端末装置４００が受信した無線フレームが、接続しているアクセスポイント３００が送信したDM infoフレームである場合、該DM infoフレームに含まれる指向性情報(Sector ID, DMG Antenna ID）を取得し、保持する。また、モニタータイミング管理部４０６は、ＤＭのタイムアウトタイマーを管理する。具体的には、モニタータイミング管理部４０６は、DM infoフレームを取得すると、ＤＭのタイムアウトタイマーを起動し、DM infoフレームのディレーションフィールドに含まれる値をセットする。モニタータイミング管理部４０６は、ＤＭの最大実施期間を経過した後、タイムアウトタイマー初期化する。また、モニタータイミング管理部４０６は、ＵＬの信号の送信可否を判定する。具体的には、モニタータイミング管理部４０６は、指向性情報管理部４０２から指向性情報を取得し、且つＤＭのタイムアウトタイマーが起動していた場合には、取得した指向性情報と保持している指向性とを比較する。モニタータイミング管理部４０６は、取得した指向性情報と保持している指向性とが一致し、且つモニタリング実施部４０８から送信許可が入力された場合、送信許可を送信部４０４へ出力する。モニタータイミング管理部４０６は、取得した指向性情報と保持している指向性とが一致しない場合には、モニタリング実施部４０８から送信許可の入力の有無にかかわらず、送信許可を送信部４０４へ出力しない。モニタリング実施部４０８は、ＤＭのタイムアウトタイマーが起動していない場合には、モニタリング実施部４０８から送信許可が入力された場合に、送信許可を送信部４０４へ出力する。
【００２１】
＜無線通信システムの動作＞
図１１は、無線通信システムの動作の一例を示す。図１１には、アクセスポイント３００が報知したDM infoフレームに含まれるＤＭで使用する指向性情報等のモニタリンクの条件に基づいて、各端末装置４００が自律的にＵＬの信号の送信の可否を判定する。アクセスポイント３００と端末装置４００とは、お互いが送受信に使用するビームパターンとアンテナとを決定し、その決定した情報を交換している。端末装置４００ａは、次回のＤＬの信号の宛先であり、ビーム１で受信品質が最良となる。端末装置４００ｂ及び端末装置４００ｃは、次回のＤＬの信号の宛先ではなく、それぞれビーム１及びビーム２で受信品質が最良となる。
ステップＳ１１０２では、アクセスポイント３００ａの送信部３０６は、DM infoフレームを作成し、該DM infoフレームを報知する。ここでは、アクセスポイント３００ａが、ＤＭで使用する指向性情報として、「ビーム１」を示す情報を含むDM infoフレームを送信する場合について説明を続ける。アクセスポイント３００ａが報知したDM infoフレームは、端末装置４００ａ、端末装置４００ｂ、及び端末装置４００ｃによって受信される。端末装置４００ａ、端末装置４００ｂ、及び端末装置４００ｃのモニタータイミング管理部４０６は、DM infoフレームを取得すると、該DM infoフレームに含まれる指向性情報を取得し、保持する。また、モニタータイミング管理部４０６は、ＤＭのタイムアウトタイマーを起動する。
ステップＳ１１０４では、端末装置４００ｃの指向性情報管理部４０２は、上位層からパケットを取得すると、該パケットに基づいて、指向性情報を選択する。ここでは、指向性情報管理部４０２が選択する指向性情報が「ビーム２」である場合について説明を続ける。指向性情報管理部４０２は、パケットと指向性情報とを送信部４０４へ出力し、指向性情報をモニタータイミング管理部４０６へ出力する。モニタータイミング管理部４０６は、取得した指向性情報「ビーム２」と保持している指向性情報「ビーム１」とが一致しないので、送信許可を送信部４０４へ出力しない。送信部４０４は、指向性情報管理部４０２からパケットと指向性情報とを取得するが、モニタータイミング管理部４０６から送信許可が出力されないため、該パケットの送信を保留する。
ステップＳ１１０６では、アクセスポイント３００の送信部３０６は、ビーム１で、ＤＬの信号を送信する。ステップＳ１１０８では、端末装置４００ａの送信部４０４は、アクセスポイント３００が送信したＤＬの信号を受信すると、ＡＣＫ又はＮＡＣＫを送信する。ここでは、端末装置４００ａの送信部４０４がＡＣＫを送信する。
【００２２】
ステップＳ１１１０では、端末装置４００ｂの指向性情報管理部４０２は、上位層からパケットを取得すると、該パケットに基づいて、指向性情報を選択する。ここでは、指向性情報管理部４０２が選択する指向性情報が「ビーム１」である場合について説明を続ける。指向性情報管理部４０２は、パケットと指向性情報とを送信部４０４へ出力し、指向性情報をモニタータイミング管理部４０６へ出力する。モニタータイミング管理部４０６は、取得した指向性情報「ビーム１」と保持している指向性「ビーム１」とが一致しているので、モニタリング実施部４０８から送信許可が入力された場合には、送信許可を送信部４０４へ出力する。送信部４０４は、モニタータイミング管理部４０６から送信許可が出力されると該パケットを送信する。ここでは、モニタータイミング管理部４０６が送信部４０４へ送信許可を出力し、送信部４０４は、アクセスポイント３００ａへＵＬの信号を送信する。ステップＳ１１１２では、アクセスポイント３００ａは、端末装置４００ｂが送信したＵＬの信号を受信すると、ＡＣＫ又はＮＡＣＫを送信する。ここでは、アクセスポイント３００ａがＡＣＫを送信する。ステップＳ１１１４では、アクセスポイント３００ａのモニタリング実施部３０８は、端末装置４００ｂが送信するＵＬの信号を受信するために、ＤＭを中断する。ステップＳ１１１６は、ステップＳ１１１２を適用できる。ただし、アクセスポイント３００ａが、ＤＭで使用する指向性情報として、「ビーム２」を示す情報を含むDM infoフレームを送信する。
実施形態に係る無線通信システムによれば、端末装置２００は、アクセスポイント１００が送信した指向性を用いたモニタリングで使用する指向性情報に基づいて、ＵＬの信号の送信の可否を自律的に判定できるため、空間の同時利用率を向上できるとともに、周波数利用効率も向上できる。
【００２３】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係る無線通信システムの構成は、図１を適用できる。ただし、アクセスポイント１００の代わりにアクセスポイント３００を備え、端末装置２００の代わりに端末装置４００を備える。実施形態に係る無線通信システムには、マルチユーザマイモ(MU-MIMO（Multi User MIMO）)が適用される。MU-MIMOは、SDMA（Space-Division Multiple Access）の一種であり、アクセスポイント３００は、複数の端末装置４００と同時に通信することができる。実施形態に係る無線通信システムでは、アクセスポイント３００は、ＤＭで使用する指向性情報と各端末装置４００で受信品質が最良となる指向性情報とを含むマルチＤＭインフォ(multi DM info)フレームを送信する。各端末装置４００は、アクセスポイントが送信したmulti DM info フレームを受信すると、該multi DM infoフレームに含まれる各端末装置４００で受信品質が最良となる指向性情報とに基づいて、該指向性情報によって示される指向性とアクセスポイント３００の指向性とが一致したときに、ＵＬの信号を送信する。
アクセスポイント３００、及び端末装置４００は、第２の実施形態を適用できる。ただし、モニター制御部３０４は、指向性情報制御部３０２から出力された指向性情報が、現状の指向性と異なる指向性である場合、Multi DM info作成命令を作成し、該Multi DM info作成命令を送信部３０６へ出力する。Multi DM info作成命令は、少なくとも、宛先のＭＡＣアドレスとＤＭの最大実施期間とMulti DM info Indexとを含む。Multi DM info Indexは、各Multi DM infoフレームを識別するための識別子であり、例えば、Ｎ［bit］（Ｎは、自然数）のフィールドに含められる。モニター制御部３０４は、送信部３０６へ出力したMulti DM info作成命令と該Multi DM info作成命令に対応するMulti DM infoフレームの送信状況とを紐づけて保存する。モニター制御部３０４は、保存したMulti DM info Indexについて、Multi DM info TX indicatorとして「１」が入力された場合、ＤＭのタイムアウトタイマーを起動する。ここで、Multi DM info TX indicatorは各端末装置４００で受信品質が最良となる指向性情報を送信したことを示すフラグであり、初期値を「０」とし、Multi DM infoフレームが出力された場合に「１」となる。モニター制御部３０４は、Multi DM infoフレームのディレーションフィールドに含まれる時間が経過した場合、ＤＭのタイムアウトタイマーを初期化し、オムニとなる指向性情報を含む指向性変更命令を作成し、該指向性変更命令をモニタリング実施部３０８へ出力する。
【００２４】
送信部３０６は、モニター制御部３０４から、Multi DM info作成命令が出力された場合、Multi DM infoフレームを作成し、該Multi DM infoフレームを送信する。送信部３０６は、Multi DM infoフレームを送信した場合、Multi DM info TX indicatorとMulti DM info Indexとをモニター制御部３０４へ出力する。図１２は、Multi DM infoフレームのＭＡＣフィールドのフォーマットの一例を示す。Multi DM infoフレームは管理フレームであり、複数のフィールドを有する。各フィールドには、少なくとも、フレームコントロール、ディレーション、レシーバーアドレス、トランスミッターアドレス、セクターセレクト＃１、ＤＭＧアンテナセレクト＃１、・・・セクターセレクト＃Ｎ、ＤＭＧアンテナセレクト＃Ｎを含む。ここで、Ｎは、零より大きい整数である。フレームコントロールフィールドはタイプサブフィールドを含み、該タイプサブフィールドには、Type（管理フレーム）とSubtype（Multi DM timing info）とが含まれる。ディレーション、レシーバーアドレス、及びトランスミッターアドレスに含まれる情報は、OM timing infoを適用できる。セクタセレクトフィールド＃ｉとＤＭＧアンテナセレクトフィールド＃ｉにはＭＵ−ＭＩＭＯの宛先対象の端末装置４００にとって最良となる指向性情報(Sector ID, DMG antenna ID)が含まれる。
【００２５】
＜無線通信システムの動作＞
図１３は、無線通信システムの動作の一例を示す。図１３には、アクセスポイント３００が報知したＤＭで使用する指向性情報と端末装置４００で受信品質が最良となる指向性情報等のモニタリンクの条件を含む指向性情報とに基づいて、各端末装置４００が自律的にＵＬの信号の送信の可否を判定する。アクセスポイント３００と端末装置４００とは、お互いが送受信に使用するビームパターンとアンテナとを決定し、その決定した情報を交換している。端末装置４００ａ及び端末装置４００ｂは、MU-MIMOの宛先であり、それぞれビーム１及びビーム２で受信品質が最良となる。端末装置４００ｃ及び端末装置４００ｄは、MU-MIMOの宛先ではなく、それぞれビーム２及び４で受信品質が最良となる。
ステップＳ１３０２では、アクセスポイント３００ａの送信部３０６は、ＤＭで使用する指向性情報と端末装置で受信品質が最良となる指向性情報とを含むMulti DM infoフレームを作成し、該Multi DM infoを報知する。ここでは、アクセスポイント３００ａが、端末装置４００で受信品質が最良となる指向性情報として、「ビーム１、ビーム２」を示す情報を送信する。アクセスポイント３００ａが送信したMulti DM infoフレームは、端末装置４００ａ、端末装置４００ｂ、端末装置４００ｃ、及び端末装置４００ｄによって受信される。端末装置４００ａ、端末装置４００ｂ、端末装置４００ｃ、及び端末装置４００ｄのモニタータイミング管理部４０６は、Multi DM infoフレームを取得すると、該DM infoフレームに含まれるＤＭで使用する指向性情報と各端末装置４００で受信品質が最良となる指向性情報を取得し、保持する。また、モニタータイミング管理部４０６は、ＤＭのタイムアウトタイマーを起動する。
【００２６】
ステップＳ１３０４では、端末装置４００ｃの指向性情報管理部４０２は、上位層からパケットを取得すると、該パケットに基づいて、指向性情報を選択する。ここでは、指向性情報管理部４０２が選択する指向性情報は、「ビーム４」である。指向性情報管理部４０２は、パケットと指向性情報とを送信部４０４へ出力し、指向性情報をモニタータイミング管理部４０６へ出力する。モニタータイミング管理部４０６は、取得した指向性情報「ビーム４」と保持している指向性「ビーム１、ビーム２」とが一致しないので、送信許可を送信部４０４へ出力しない。送信部４０４は、指向性情報管理部４０２からパケットと指向性情報を取得するが、モニタータイミング管理部４０６から送信許可が出力されないため、該パケットの送信を保留する。
ステップＳ１３０６では、端末装置４００ｃの指向性情報管理部４０２は、上位層からパケットを取得すると、該パケットに基づいて、指向性情報を選択する。ここでは、指向性情報管理部４０２が選択する指向性情報は、「ビーム２」である。指向性情報管理部４０２は、パケットと指向性情報とを送信部４０４へ出力し、指向性情報をモニタータイミング管理部４０６へ出力する。モニタータイミング管理部４０６は、取得した指向性情報「ビーム２」が保持している指向性「ビーム１、ビーム２」に含まれるので、モニタリング実施部４０８から送信許可が入力された場合には、送信許可を送信部４０４へ出力する。送信部４０４は、モニタータイミング管理部４０６から送信許可が入力されると該パケットを送信する。ここでは、モニタータイミング管理部４０６が送信部４０４へ送信許可を入力し、送信部４０４は、アクセスポイント３００ａへＵＬの信号を送信する。ステップＳ１３０８では、アクセスポイント３００ａは、端末装置４００ｃが送信するＵＬの信号を受信しているため、ＤＭを中断する。ステップＳ１３１０では、アクセスポイント３００ａは、端末装置４００ｃが送信したＵＬの信号を受信すると、ＡＣＫ又はＮＡＣＫを送信する。ここでは、アクセスポイント３００ａがＡＣＫを送信する。
【００２７】
ステップＳ１３１２では、アクセスポイント３００ａの送信部３０６は、指向性情報管理部４０２からのパケットを、ビーム３を使用して、端末装置４００ａ、及び端末装置４００ｂへ送信する。ステップＳ１３１４では、端末装置４００ａ、及び端末装置４００ｂは、アクセスポイント３００ａが送信したパケットを受信すると、ＡＣＫ又はＮＡＣＫを送信する。ここでは、端末装置４００ａ、及び端末装置４００ｂが、ＡＣＫを送信する。
ステップＳ１３１６は、ステップＳ１３０２を適用できる。ただし、アクセスポイント３００ａは、端末装置４００で受信品質が最良となる指向性情報として、「ビーム１、ビーム４」を示す情報を送信する。
実施形態では、アクセスポイント３００が各端末装置４００で受信品質が最良となる指向性情報を含むmulti DM infoフレームを送信する場合について説明したがこの例に限られない。例えば、アクセスポイント３００は、各端末装置４００で受信品質が閾値以上となる指向性情報を含むmulti DM infoフレームを送信するようにしてもよい。
本実施形態に係る無線通信システムによれば、端末装置４００は、アクセスポイント３００が送信したタイミング情報と各端末装置４００で受信品質が最良となる指向性情報とに基づいて、ＵＬの信号の送信の可否を自律的に判定できるため、空間の同時利用率を向上させることができるとともに、ＵＬ信号を送信する機会を増加させることができる。
【００２８】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態に係る無線通信システムの構成は、図１を適用できる。ただし、アクセスポイント１００の代わりにアクセスポイント３００と備え、端末装置２００の代わりに端末装置４００を備える。本実施形態に係る無線通信システムでは、アクセスポイント３００は、ＤＭに使用する指向性情報と受信品質がよい方から悪い順序に指向性を並べた場合に端末装置４００へＵＬの信号の送信を許可する指向性の順位等の指向性の範囲を示す情報とを含むDM infoフレームを報知する。各端末装置４００は、ＤＭに使用する指向性情報と受信品質が良い順に指向性を並べた端末装置指向性情報テーブルを保持する。各端末装置４００は、アクセスポイント３００が送信したDM info フレームを受信すると、該DM infoフレームに含まれるＤＭに使用する指向性情報と端末装置４００へＵＬの信号の送信を許可する受信品質の範囲を示す情報とに基づいて、該端末装置４００の該指向性情報によって示される指向性での受信品質がＵＬの信号の送信を許可する受信品質の範囲に含まれる場合に、ＵＬの信号を送信する。アクセスポイント３００、及び端末装置４００は、第２の実施形態を適用できる。ただし、送信部３０６は、モニター制御部３０４から、DM info作成命令が出力された場合、DM infoフレームを作成し、該DM infoフレームを送信する。
【００２９】
図１４は、DM infoフレームのＭＡＣフィールドのフォーマットの一例を示す。DM infoフレームは、管理フレームであり、複数のフィールドを有する。各フィールドには、少なくとも、フレームコントロール、ディレーション、レシーバーアドレス、トランスミッターアドレス、セクターセレクト、ＤＭＧアンテナセレクト、マキシマムナンバーオヴＤＭディレクションを含む。フレームコントロールフィールドはタイプサブフィールドを含み、該タイプサブフィールドには、Type（管理フレーム）とSubtype（DM info）とが含まれる。ディレーション、レシーバーアドレス、トランスミッターアドレス、セクターセレクト、ＤＭＧアンテナセレクトに含まれる情報は、DM infoを適用できる。マキシマムナンバーオヴＤＭディレクションフィールドには端末装置がＵＬの信号を送信できる指向性の範囲が含まれる。
モニタータイミング管理部４０６は、アクセスポイント３００からＤＭに使用する指向性情報と端末装置４００へＵＬの信号の送信を許可する受信品質の範囲を示す情報とを取得する。具体的には、モニタータイミング管理部４０６は、端末装置４００が受信した無線フレームが、接続しているアクセスポイント３００が送信したDM infoフレームである場合、該DM infoフレームに含まれるＤＭに使用する指向性情報と端末装置４００へＵＬの信号の送信を許可する受信品質の範囲を示す情報とを取得し、保持する。また、モニタータイミング管理部４０６は、端末装置指向性情報テーブルを保持する。図１５は、端末装置指向性情報テーブルの一例を示す。端末装置指向性情報テーブルは、接続ＡＰのＭＡＣアドレスと品質の順位と接続ＡＰが端末装置宛に送信する際に使用するDMG Antenna IDと接続ＡＰが端末装置宛に送信する際に使用するSector IDとを関連付けたものである。
モニタータイミング管理部４０６は、指向性情報管理部４０２から指向性情報を取得した場合に、ＤＭタイムアウトタイマーが起動していた場合には、端末装置指向性情報テーブルを参照し、取得した指向性情報によって示される指向性が、ＵＬの信号の送信を許可する指向性の範囲に含まれるか否かを判定する。モニタータイミング管理部４０６は、取得した指向性情報によって示される指向性が、ＵＬの信号の送信を許可する指向性の範囲に含まれ、且つモニタリング実施部４０８から送信許可が出力された場合、送信許可を送信部４０４へ出力する。モニタータイミング管理部４０６は、取得した指向性情報によって示される指向性が、ＵＬの信号の送信を許可する指向性の範囲に含まれない場合には、モニタリング実施部４０８から送信許可の入力の有無にかかわらず、送信許可を送信部４０４へ出力しない。モニタリング実施部４０８は、ＤＭタイムアウトタイマーが起動していない場合には、モニタリング実施部４０８から送信許可が入力された場合に、送信許可を送信部４０４へ出力する。
【００３０】
＜無線通信システムの動作＞
図１６は、無線通信システムの動作の一例を示す。図１６には、アクセスポイント３００ａが報知したDM infoフレームに含まれるＤＭに使用する指向性情報と端末装置４００へＵＬの信号の送信を許可する指向性の範囲を示す情報とを含む情報等のモニタリンクの条件に基づいて、各端末装置４００が自律的にＵＬの信号の送信の可否を判定する。アクセスポイント３００と端末装置４００とは、お互いが送受信に使用するビームパターンとアンテナとを決定し、その決定した情報を交換している。端末装置４００ａは、MU-MIMOの宛先（送信先）であり、受信品質が最良となる方からビーム１、ビーム３となる。端末装置４００ｂは、MU-MIMOの宛先であり、受信品質が最良となる方からビーム２、ビーム３となる。端末装置４００ｃは、MU-MIMOの宛先ではなく、受信品質が最良となる方からビーム２、ビーム３となる。端末装置４００ｄは、MU-MIMOの宛先ではなく、受信品質が最良となる方からビーム４、ビーム１となる。端末装置４００は、受信品質がよい方から悪い順序に指向性を並べたテーブルを作成し、保持する。
ステップＳ１６０２では、アクセスポイント３００ａの送信部３０６は、ＤＭで使用する指向性情報と端末装置４００へＵＬの信号の送信を許可する指向性の範囲を示す情報とを含むDM infoフレームを作成し、該DM infoを報知する。ここでは、アクセスポイント３００ａが、ＤＭで使用する指向性情報として「ビーム３」を示す情報と、端末装置４００へＵＬの信号の送信を許可する指向性の範囲を示す情報として二番目の受信品質までの範囲を示す情報（Ｋ＝２を送信する場合について説明を続ける。アクセスポイント３００ａが送信したMulti DM infoフレームは、端末装置４００ａ、端末装置４００ｂ、端末装置４００ｃ、及び端末装置４００ｃによって受信される。端末装置４００ａ、端末装置４００ｂ、端末装置４００ｃ、及び端末装置４００ｄのモニタータイミング管理部４０６は、DM infoフレームを取得すると、該DM infoフレームに含まれるＤＭで使用する指向性情報とＵＬの信号の送信を許可する指向性の範囲を示す情報とを取得し、保持する。また、モニタータイミング管理部４０６は、ＤＭタイムアウトタイマーを起動する。
ステップＳ１６０４では、端末装置４００ｄの指向性情報管理部４０２は、上位層からパケットを取得すると、該パケットから指向性情報を取得する。そして、指向性情報管理部４０２は、パケットと指向性情報とを送信部４０４へ出力し、指向性情報をモニタータイミング管理部４０６へ出力する。モニタータイミング管理部４０６は、保持している指向性「ビーム３」が、ビームトレーニングによって得られる受信品質がよい方から２番目までの範囲に含まれる指向性「ビーム４、ビーム１」に含まれないので、送信許可を送信部４０４へ出力しない。送信部４０４は、指向性情報管理部４０２からパケットと指向性情報を取得するが、モニタータイミング管理部４０６から送信許可が出力されないため、該パケットの送信を保留する。
【００３１】
ステップＳ１６０６では、端末装置４００ｃの指向性情報管理部４０２は、上位層からパケットを取得すると、該パケットから指向性情報を取得する。そして、指向性情報管理部４０２は、パケットと指向性情報とを送信部４０４へ出力し、指向性情報をモニタータイミング管理部４０６へ出力する。モニタータイミング管理部４０６は、保持している指向性「ビーム３」が、ビームトレーニングによって得られる受信品質がよい方から２番目までの範囲に含まれる指向性「ビーム２、ビーム３」に含まれるので、モニタリング実施部４０８から送信許可が入力された場合には、送信許可を送信部４０４へ出力する。送信部４０４は、モニタータイミング管理部４０６から送信許可が入力されると該パケットを送信する。ここでは、モニタータイミング管理部４０６は、送信部４０４へ送信許可を入力し、送信部４０４は、ＵＬの信号を送信する。ステップＳ１６０８では、アクセスポイント３００ａは、端末装置４００ｃが送信するＵＬの信号を受信しているため、ＤＭを中断する。ステップＳ１６１０では、アクセスポイント３００ａは、端末装置４００ｃが送信したＤＬの信号を受信すると、ＡＣＫ又はＮＡＣＫを送信する。ここでは、アクセスポイント３００ａがＡＣＫを送信する。
ステップＳ１６１２では、アクセスポイント３００ａの送信部３０６は、指向性情報管理部４０２からのパケットを、ビーム３を使用して、端末装置４００ａ、及び端末装置４００ｂへ送信する。ステップＳ１６１４では、端末装置４００ａ、及び端末装置４００ｂは、アクセスポイント３００ａが送信したパケットを受信すると、ＡＣＫ又はＮＡＣＫを送信する。ここでは、端末装置４００ａ、及び端末装置４００ｂが、ＡＣＫを送信する。
ステップＳ１６１６は、ステップＳ１６０２を適用できる。ただし、アクセスポイント３００ａが、ＤＭで使用する指向性情報として「ビーム１」を示す情報と、端末装置４００へＵＬの信号の送信を許可する指向性の範囲を示す情報として二番目の受信品質までの範囲を示す情報（Ｋ＝２）を送信する。
【００３２】
第３の実施形態では、MU-MIMOによって多重される端末装置の数が増加するにしたがって、Multi DM infoフレームの占有時間が長くなるが、第４の実施形態に係る無線通信システムによれば、DM infoフレームの占有時間を長くすることなく、MU-MIMOによって多重される端末装置の数を増加させることができる。
上述した実施形態においては、無線通信システムの一例として、アクセスポイントと端末装置とが、無線ＬＡＮ規格にしたがって通信を行う場合について説明したが、この例に限られない。例えば、基地局と端末装置とが、ＬＴＥ等の３ＧＰＰの規格にしたがって通信を行う場合にも適用できる。つまり、アクセスポイント、基地局などの無線局と端末装置とが無線ＬＡＮ規格以外の通信方式にしたがって無線通信を行う場合にも適用できる。
【００３３】
また、上述したアクセスポイント、端末装置の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
前述した実施形態において、モニタータイミング管理部はモニター管理部の一例であり、OM timing Info、DM info、Multi DM info、及びDM infoは、モニタリング情報の一例であり、送信部１０６、送信部３０６は、作成部及び送信部の一例である。
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組合せを行うことができる。これら実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３４】
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ…アクセスポイント、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ…端末装置、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ…アクセスポイント、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ…端末装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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