(57)【要約】【課題】従来の無線ＬＡＮにおけるフレームフォーマットに代わる新たなフレームフォーマットを提案し、従来のプロトコルにしたがって動作する端末との共存を実現しつつ、空間分割多重による通信を行い、通信容量の増大を図る。【解決手段】アクセスポイントＡＰ１は、データを受信させたい通信局として複数の端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３のそれぞれのアドレスが少なくとも記述されたＲＴＳ信号を送信する。これに応じて、端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３は、それぞれ、ＣＴＳ信号を時分割で返信する。【選択図】  図９
2004328570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信局間でデータ通信を行う通信システムであって、
データを送信しようとする際に他の通信局に対して送信要求を行うための送信要求信号を送信する第１の通信局と、
上記第１の通信局から送信された上記送信要求信号を受信し、他の通信局に対して受信準備が完了した旨を周知させるための受信準備完了信号を送信する複数の第２の通信局とを備え、
上記第１の通信局は、データを受信させたい通信局として上記複数の第２の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された上記送信要求信号を送信するとともに、上記複数の第２の通信局のそれぞれから送信された複数の上記受信準備完了信号を受信すること
を特徴とする通信システム。
【請求項２】
上記第１の通信局は、アダプティブアレイアンテナ対応の複数のアンテナ素子を有し、
上記複数の第２の通信局は、それぞれ、上記第１の通信局にとって既知である参照情報が少なくとも記述された上記受信準備完了信号を送信し、
上記第１の通信局は、上記複数の第２の通信局のそれぞれから送信された複数の上記受信準備完了信号における上記参照情報に基づいて、上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習すること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
上記第１の通信局は、上記複数の第２の通信局のそれぞれから送信された複数の上記受信準備完了信号における上記参照情報に基づいて、上記複数の第２の通信局が有するアンテナ素子のそれぞれと、自己が有する上記複数のアンテナ素子との間の伝達関数を取得し、上記伝達関数に基づいて、上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習すること
を特徴とする請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
上記第１の通信局は、上記複数の第２の通信局のそれぞれから送信された上記受信準備完了信号を受信すると、上記複数のアンテナ素子を用いて、上記複数の第２の通信局のそれぞれに対して空間分割多重によってデータを送信し、
上記複数の第２の通信局は、それぞれ、上記第１の通信局から送信されたデータを受信すると、他の通信局に対して送信されたデータを正しく受信した旨を周知させるための応答信号であって、上記第１の通信局にとって既知であり且つ当該複数の第２の通信局に固有の第２の参照情報が少なくとも記述された応答信号を送信すること
を特徴とする請求項２記載の通信システム。
【請求項５】
上記第１の通信局は、上記複数の第２の通信局のそれぞれから送信された複数の上記応答信号における上記第２の参照情報に基づいて、直接上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習すること
を特徴とする請求項４記載の通信システム。
【請求項６】
上記第１の通信局は、所定の適応アルゴリズムを用いて、直接上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習すること
を特徴とする請求項５記載の通信システム。
【請求項７】
上記適応アルゴリズムは、ＲＬＳアルゴリズムであること
を特徴とする請求項６記載の通信システム。
【請求項８】
上記複数の第２の通信局は、それぞれ、自己のアドレスが少なくとも記述された上記受信準備完了信号を送信すること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項９】
上記複数の第２の通信局は、それぞれ、上記受信準備完了信号を時分割で送信すること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項１０】
上記受信準備完了信号は、上記第１の通信局から送信された上記送信要求信号にアドレスが記述されていない第３の通信局が通信動作を控えるべき時間が少なくとも記述された第１の部分と、上記第１の通信局にとって既知である参照情報が少なくとも記述された第２の部分とに大別され、
上記複数の第２の通信局は、それぞれ、上記第１の部分を同時に送信した後に、上記第２の部分を時分割で送信すること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項１１】
上記受信準備完了信号は、上記第１の通信局から送信された上記送信要求信号にアドレスが記述されていない第３の通信局が通信動作を控えるべき時間が少なくとも記述された第１の部分と、上記第１の通信局にとって既知である参照情報が少なくとも記述された第２の部分とに大別され、
上記複数の第２の通信局は、それぞれ、上記第１の部分を同時に送信した後に、上記第２の部分を同時に送信すること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項１２】
上記第１の通信局、及び上記複数の第２の通信局は、それぞれ、無線通信を行うものであること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項１３】
複数の通信局間でデータ通信を行う通信方法であって、
データを送信しようとする際に他の通信局に対して送信要求を行うための送信要求信号を送信する第１の通信局は、データを受信させたい通信局として複数の第２の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された上記送信要求信号を送信し、
上記複数の第２の通信局は、それぞれ、上記第１の通信局から送信された上記送信要求信号を受信すると、他の通信局に対して受信準備が完了した旨を周知させるための受信準備完了信号を送信し、
上記第１の通信局は、上記複数の第２の通信局のそれぞれから送信された複数の上記受信準備完了信号を受信すること
を特徴とする通信方法。
【請求項１４】
上記第１の通信局は、アダプティブアレイアンテナ対応の複数のアンテナ素子を有するものであり、
上記複数の第２の通信局は、それぞれ、上記第１の通信局にとって既知である参照情報が少なくとも記述された上記受信準備完了信号を送信し、
上記第１の通信局は、上記複数の第２の通信局のそれぞれから送信された複数の上記受信準備完了信号における上記参照情報に基づいて、上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習すること
を特徴とする請求項１３記載の通信方法。
【請求項１５】
上記第１の通信局は、上記複数の第２の通信局のそれぞれから送信された上記受信準備完了信号を受信すると、上記複数のアンテナ素子を用いて、上記複数の第２の通信局のそれぞれに対して空間分割多重によってデータを送信し、
上記複数の第２の通信局は、それぞれ、上記第１の通信局から送信されたデータを受信すると、他の通信局に対して送信されたデータを正しく受信した旨を周知させるための応答信号であって、上記第１の通信局にとって既知であり且つ当該複数の第２の通信局に固有の第２の参照情報が少なくとも記述された応答信号を送信すること
を特徴とする請求項１４記載の通信方法。
【請求項１６】
他の通信局に対してデータを送信する通信装置であって、
データを送信しようとする際に他の通信局に対して送信要求を行うための送信要求信号であって、データを受信させたい通信局として複数の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された送信要求信号を作成するデータ処理手段と、
上記送信要求信号を送信する通信手段とを備えること
を特徴とする通信装置。
【請求項１７】
上記通信手段は、上記送信要求信号を受信した上記複数の通信局から送信された他の通信局に対して受信準備が完了した旨を周知させるための複数の受信準備完了信号を受信すること
を特徴とする請求項１６記載の通信装置。
【請求項１８】
上記通信手段として、アダプティブアレイアンテナ対応の複数のアンテナ素子を備え、
上記データ処理手段は、上記複数の通信局のそれぞれから送信された複数の上記受信準備完了信号に少なくとも記述された自己にとって既知である参照情報に基づいて、上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習すること
を特徴とする請求項１７記載の通信装置。
【請求項１９】
上記データ処理手段は、上記複数の通信局のそれぞれから送信された複数の上記受信準備完了信号における上記参照情報に基づいて、上記複数の通信局が備えるアンテナ素子のそれぞれと、自己が備える上記複数のアンテナ素子との間の伝達関数を取得し、上記伝達関数に基づいて、上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習すること
を特徴とする請求項１８記載の通信装置。
【請求項２０】
上記通信手段は、
上記複数の通信局のそれぞれから送信された上記受信準備完了信号を受信すると、上記複数のアンテナ素子を用いて、上記複数の通信局のそれぞれに対して空間分割多重によってデータを送信し、
データを受信した上記複数の通信局のそれぞれから送信された他の通信局に対して送信されたデータを正しく受信した旨を周知させるための複数の応答信号であって、自己にとって既知であり且つ当該複数の通信局に固有の第２の参照情報が少なくとも記述された応答信号を受信すること
を特徴とする請求項１８記載の通信装置。
【請求項２１】
上記データ処理手段は、上記複数の通信局のそれぞれから送信された複数の上記応答信号における上記第２の参照情報に基づいて、直接上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習すること
を特徴とする請求項２０記載の通信装置。
【請求項２２】
上記データ処理手段は、所定の適応アルゴリズムを用いて、直接上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習すること
を特徴とする請求項２１記載の通信装置。
【請求項２３】
上記適応アルゴリズムは、ＲＬＳアルゴリズムであること
を特徴とする請求項２２記載の通信装置。
【請求項２４】
上記通信手段は、上記複数の通信局のそれぞれから送信された当該通信局のアドレスが少なくとも記述された上記受信準備完了信号を受信すること
を特徴とする請求項１７記載の通信装置。
【請求項２５】
上記通信手段は、上記複数の通信局のそれぞれから時分割で送信された複数の上記受信準備完了信号を時分割で受信すること
を特徴とする請求項１７記載の通信装置。
【請求項２６】
上記受信準備完了信号は、上記送信要求信号にアドレスが記述されていない他の通信局が通信動作を控えるべき時間が少なくとも記述された第１の部分と、自己にとって既知である参照情報が少なくとも記述された第２の部分とに大別されたものであり、
上記通信手段は、上記複数の通信局のそれぞれから同時に送信された複数の上記第１の部分を同時に受信した後に、上記複数の通信局のそれぞれから時分割で送信された複数の上記第２の部分を時分割で受信すること
を特徴とする請求項１７記載の通信装置。
【請求項２７】
上記受信準備完了信号は、上記送信要求信号にアドレスが記述されていない他の通信局が通信動作を控えるべき時間が少なくとも記述された第１の部分と、自己にとって既知である参照情報が少なくとも記述された第２の部分とに大別されたものであり、
上記通信手段は、上記複数の通信局のそれぞれから同時に送信された複数の上記第１の部分を同時に受信した後に、上記複数の通信局のそれぞれから同時に送信された複数の上記第２の部分を同時に受信すること
を特徴とする請求項１７記載の通信装置。
【請求項２８】
他の通信局から送信されたデータを受信する通信装置であって、
送信元の通信局がデータを送信しようとする際に他の通信局に対して送信要求を行うための送信要求信号であって、データを受信させたい通信局として複数の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された送信要求信号を受信する通信手段と、
上記送信元の通信局に対して受信準備が完了した旨を周知させるための受信準備完了信号を作成するデータ処理手段とを備えること
を特徴とする通信装置。
【請求項２９】
上記送信元の通信局は、アダプティブアレイアンテナ対応の複数のアンテナ素子を備えるものであり、
上記データ処理手段は、上記送信元の通信局にとって既知であり且つ当該送信元の通信局によって上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習するために用いられる参照情報を少なくとも記述した上記受信準備完了信号を作成し、
上記通信手段は、上記受信準備完了信号を送信すること
を特徴とする請求項２８記載の通信装置。
【請求項３０】
上記データ処理手段は、自己が備えるアンテナ素子と、上記送信元の通信局が備える上記複数のアンテナ素子との間の伝達関数が取得可能な上記参照情報を少なくとも記述した上記受信準備完了信号を作成すること
を特徴とする請求項２９記載の通信装置。
【請求項３１】
上記データ処理手段は、上記送信元の通信局から上記複数のアンテナ素子を用いて空間分割多重によって送信されたデータを上記通信手段によって受信すると、他の通信局に対して送信されたデータを正しく受信した旨を周知させるための応答信号であって、上記送信元の通信局にとって既知であり且つ当該送信元の通信局によって直接上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習するために用いられる第２の参照情報を少なくとも記述した応答信号を作成し、
上記通信手段は、上記応答信号を送信すること
を特徴とする請求項２９記載の通信装置。
【請求項３２】
上記データ処理手段は、自己のアドレスを少なくとも記述した上記受信準備完了信号を作成すること
を特徴とする請求項２８記載の通信装置。
【請求項３３】
上記通信手段は、上記受信準備完了信号を時分割で送信すること
を特徴とする請求項２８記載の通信装置。
【請求項３４】
上記データ処理手段は、上記受信準備完了信号を、上記送信元の通信局から送信された上記送信要求信号にアドレスが記述されていない他の通信局が通信動作を控えるべき時間を少なくとも記述した第１の部分と、上記送信元の通信局にとって既知であり且つ当該送信元の通信局によって上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習するために用いられる参照情報を少なくとも記述した第２の部分とに分割して作成し、
上記通信手段は、上記第１の部分を同時に送信した後に、上記第２の部分を時分割で送信すること
を特徴とする請求項２８記載の通信装置。
【請求項３５】
上記データ処理手段は、上記受信準備完了信号を、上記送信元の通信局から送信された上記送信要求信号にアドレスが記述されていない他の通信局が通信動作を控えるべき時間を少なくとも記述した第１の部分と、上記送信元の通信局にとって既知であり且つ当該送信元の通信局によって上記アダプティブアレイアンテナの重みを学習するために用いられる参照情報を少なくとも記述した第２の部分とに分割して作成し、
上記通信手段は、上記第１の部分を同時に送信した後に、上記第２の部分を同時に送信すること
を特徴とする請求項２８記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の通信局間でデータ通信を行う通信システム及び通信方法、並びに、これら通信システム及び通信方法にて用いられる通信装置に関し、特に、いわゆる無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）に適用して好適な通信システム及び通信方法、並びに通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば、パーソナルコンピュータや携帯情報端末機といった各種情報処理端末装置やその周辺機器を相互にワイヤレス接続するための近距離無線通信技術が開発されており、代表的なものとしては、いわゆるＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１方式に準拠した無線ＬＡＮが普及しつつある。
【０００３】
このＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおいては、データリンク層の分散制御又は集中制御等のプロトコルに関するメディアアクセス制御（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＭＡＣ）方式の技術として、ポーリングによってメディアアクセス制御を行うコンテンションフリー区間と、キャリアセンスによってメディアアクセス制御を行うコンテンション区間とが規格化されており、このうち、キャリアセンスを行うコンテンション区間が広く利用されている。
【０００４】
具体的には、このコンテンション区間としては、いわゆるイーサネット（登録商標）で用いられている自律分散制御方式を踏襲したＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式が規格化されている。このＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、概略的には、データの送信を試みようとする通信局が、他の通信局が送信しているデータと衝突しないように、事前にキャリアセンスを行うことによって無線チャネルの使用状況を確認し、その帯域が未使用であればデータを送信する一方で、その帯域が使用中であればアイドル状態となるまでデータの送信を延期する技術である。ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおいては、制御局として搭載されるアクセスポイント（Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ；ＡＰ）も、このアクセスポイントの電波到達範囲内に存在する複数の端末（Ｓｔａｔｉｏｎ；ＳＴＡ）も、このＣＳＭＡ／ＣＡ方式に準拠した手順を踏むことによって通信を行うことになる。
【０００５】
このようなＣＳＭＡ／ＣＡ方式に関する技術としては、例えば特許文献１に記載された技術がある。この特許文献１には、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮに用いられるアンテナ装置の指向性利得を向上させ、通信品質を向上させることを目的とした技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２１７９１４号公報
【０００７】
ところで、このＣＳＭＡ／ＣＡ方式に基づくメディアアクセス制御方式においては、複数の通信局が互いに無線信号を検知できることを前提とした方式であることに起因する本質的に回避できない問題として、いわゆる隠れ端末問題が存在する。そこで、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおいては、この隠れ端末問題を解決するために、いわゆるＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）信号及びＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）信号を用いた制御が存在する。
【０００８】
ここで、このＲＴＳ信号及びＣＴＳ信号を用いた制御を説明するために、アクセスポイントＡＰがソースとなり、ある端末ＳＴＡに対してデータを送信しようとする場合を考える。この場合、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおいては、図１４に示すように、事前にキャリアセンスを行ったアクセスポイントＡＰがＲＴＳ信号を送信し、所定の時間ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）後に、このＲＴＳ信号を受信したディスティネーションとしての端末ＳＴＡがＣＴＳ信号を返信する。そして、ＣＴＳ信号を受信したアクセスポイントＡＰは、所定の時間ＳＩＦＳ後に、データ（Ｆｒａｇｍｅｎｔ）を送信し始め、このデータの送信が完了してから所定の時間ＳＩＦＳ後に、データを受信した端末ＳＴＡは、いわゆるＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）信号を返信する。
【０００９】
このとき、通信を行わない他の端末ＳＴＡは、ＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、データ、ＡＣＫ信号の授受が行われるのに応じて、所定の時間だけチャネルが占有される旨を把握し、その時間をＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｖｅｃｔｏｒ）と称されるカウンタ値（ＮＡＶ（ＲＴＳ），ＮＡＶ（ＣＴＳ），ＮＡＶ（Ｆｒａｇｍｅｎｔ），ＮＡＶ（ＡＣＫ））に待ち時間として設定し、送信等の動作を控える。ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおいては、この待ち時間が経過すると、ディスティネーションとしての端末ＳＴＡからアクセスポイントＡＰに対するＡＣＫ信号の返信が終了した時間となる。そして、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおいては、ＡＣＫ信号の返信が終了した時間から所定の時間ＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）だけ経過した後に、データの衝突回避のために設けられるバックオフのための０からＣＷ（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  Ｗｉｎｄｏｗ）以下の一様乱数で決定されるカウンタをデクリメントし始め、このカウンタ値が最初に０となった端末ＳＴＡ若しくはアクセスポイントＡＰが、次回チャネルを占有するためにＲＴＳ信号を送信することになる。
【００１０】
このように、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおいては、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御を利用することにより、他の通信局に対してチャネルの使用を予告してデータの衝突を回避し、隠れ端末問題の解決を図っている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＩＥＥＥ８０２．１１方式に規定されるＭＡＣレイヤで動作する物理レイヤの１つの規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａがある。無線ＬＡＮにおいては、この物理レイヤを用いると、伝送速度が最大約５０Ｍｂｐｓ程度の無線通信を行うことが可能となる。無線ＬＡＮにおいては、実際には、伝搬環境等に応じて伝送速度が遅くなるが、半分程度の伝送速度を得ることができるものと考えられる。
【００１２】
しかしながら、例えば、この無線ＬＡＮを家庭内に構築し、所定のサーバから複数の部屋に載置されたテレビジョンに対して複数のストリームを送信する場合といったように、大容量のデータを送信する場合を想定すると、上述した伝送能力では不足する可能性がある。そこで、従来より、いわゆるアダプティブアレイアンテナを搭載したアクセスポイントを設置し、通信容量を増大させたいという要求があった。
【００１３】
アダプティブアレイアンテナは、同一の特性を有するアンテナ素子を複数備え、各アンテナ素子における励振の振幅と位相とを独立に制御することができるものであり、同時刻に同周波数を用いて複数の端末との通信を可能とするものである。このようなアダプティブアレイアンテナは、複数の電波が干渉する可能性を低減することができ、周波数の利用効率を向上させる技術として注目されているものである。
【００１４】
このようなアダプティブアレイアンテナに関する技術としては、例えば特許文献２及び特許文献３に記載された技術がある。特許文献２には、アダプティブアレイアンテナを用いて、効果的に下り高速パケット伝送を可能とする技術が開示されており、特許文献３には、アダプティブアレイアンテナを用いて最適な指向性のもとでの通信を可能とする技術が開示されている。
【００１５】
【特許文献２】
特開２００２−５１３７５号公報
【特許文献３】
特開２００１−３３９３３１号公報
【００１６】
しかしながら、無線ＬＡＮにおいては、ＩＥＥＥ８０２．１１方式によ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重という２つの技術を組み合わせることはできなかった。
【００１７】
また、無線ＬＡＮにおいては、既存のプロトコルにしたがって動作している端末が存在する環境で、アダプティブアレイアンテナを搭載したアクセスポイントと共存できるプロトコルが存在しておらず、このようなシステムを構築することは実現不可能であった。
【００１８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、従来の無線ＬＡＮにおけるフレームフォーマットに代わる新たなフレームフォーマットを提案し、従来のプロトコルにしたがって動作する端末との共存を実現しつつ、空間分割多重による通信を行うことができる通信システム及び通信方法、並びに通信装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる通信システムは、複数の通信局間でデータ通信を行う通信システムであって、データを送信しようとする際に他の通信局に対して送信要求を行うための送信要求信号を送信する第１の通信局と、この第１の通信局から送信された送信要求信号を受信し、他の通信局に対して受信準備が完了した旨を周知させるための受信準備完了信号を送信する複数の第２の通信局とを備え、第１の通信局は、データを受信させたい通信局として複数の第２の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された送信要求信号を送信するとともに、複数の第２の通信局のそれぞれから送信された複数の受信準備完了信号を受信することを特徴としている。
【００２０】
このような本発明にかかる通信システムは、第１の通信局が、データを受信させたい通信局として複数の第２の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された送信要求信号を送信するとともに、複数の第２の通信局から送信された複数の受信準備完了信号を受信することにより、従来のプロトコルにしたがって動作する通信局との共存を実現しつつ、複数の通信局に対して同時にデータを送信することができ、ネットワークの通信容量を極めて増大させることができる。
【００２１】
ここで、第１の通信局は、アダプティブアレイアンテナ対応の複数のアンテナ素子を有するものとし、複数の第２の通信局は、それぞれ、第１の通信局にとって既知である参照情報が少なくとも記述された受信準備完了信号を送信し、第１の通信局は、複数の第２の通信局のそれぞれから送信された複数の受信準備完了信号における参照情報に基づいて、アダプティブアレイアンテナの重みを学習する。
【００２２】
より具体的には、第１の通信局は、複数の第２の通信局のそれぞれから送信された複数の受信準備完了信号における参照情報に基づいて、複数の第２の通信局が有するアンテナ素子のそれぞれと、自己が有する複数のアンテナ素子との間の伝達関数を取得し、伝達関数に基づいて、アダプティブアレイアンテナの重みを学習する。
【００２３】
これにより、本発明にかかる通信システムは、アダプティブアレイアンテナを搭載した第１の通信局と複数の第２の通信局との間で、従来のプロトコルにしたがって動作する通信局との共存を実現しつつ、空間分割多重による通信を実現することができる。
【００２４】
また、第１の通信局は、複数の第２の通信局のそれぞれから送信された受信準備完了信号を受信すると、複数のアンテナ素子を用いて、複数の第２の通信局のそれぞれに対して空間分割多重によってデータを送信する。さらに、複数の第２の通信局は、それぞれ、第１の通信局から送信されたデータを受信すると、他の通信局に対して送信されたデータを正しく受信した旨を周知させるための応答信号であって、第１の通信局にとって既知であり且つ当該複数の第２の通信局に固有の第２の参照情報が少なくとも記述された応答信号を送信する。
【００２５】
そして、第１の通信局は、複数の第２の通信局のそれぞれから送信された複数の応答信号における第２の参照情報に基づいて、直接アダプティブアレイアンテナの重みを学習する。
【００２６】
これにより、本発明にかかる通信システムは、アダプティブアレイアンテナを搭載した第１の通信局によって環境変化に適応的に追従したアダプティブアレイアンテナの重みの学習を行うことができる。
【００２７】
このとき、第１の通信局は、所定の適応アルゴリズムを用いて、直接アダプティブアレイアンテナの重みを学習する。この適応アルゴリズムとしては、ＲＬＳアルゴリズムが挙げられる。
【００２８】
さらに、複数の第２の通信局は、それぞれ、自己のアドレスが少なくとも記述された受信準備完了信号を送信する。
【００２９】
これにより、第１の通信局は、複数の受信準備完了信号を受信した場合であっても、受信した受信準備完了信号がどの通信局から送信されたものであるのかを把握することができる。
【００３０】
なお、複数の第２の通信局のそれぞれによる受信準備完了信号の送信形態としては、以下のものが挙げられる。
【００３１】
まず、第１の形態として、複数の第２の通信局は、それぞれ、受信準備完了信号を時分割で送信することが考えられる。
【００３２】
これにより、本発明にかかる通信システムにおいては、従来のプロトコルにしたがって動作する通信局との共存が可能でありながら、物理レイヤに一切変更を必要とせず、ＭＡＣレイヤ部分のみ新たなフォーマットを付加するのみで、アダプティブアレイアンテナによる空間分割多重を実現することができ、その構成も極めて単純とすることができることから、低コストのもとに、当該システムを構築することができる。
【００３３】
また、第２の形態として、受信準備完了信号を、第１の通信局から送信された送信要求信号にアドレスが記述されていない第３の通信局が通信動作を控えるべき時間が少なくとも記述された第１の部分と、第１の通信局にとって既知である参照情報が少なくとも記述された第２の部分とに大別して構成する。そして、複数の第２の通信局は、それぞれ、第１の部分を同時に送信した後に、第２の部分を時分割で送信することが考えられる。
【００３４】
これにより、本発明にかかる通信システムにおいては、各通信局が送信要求信号を受信してから同時に受信準備完了信号における第１の部分を受信することができることから、受信準備完了信号を受信する時刻が異なってしまうことに起因して、不用意に通信を開始してしまう通信局をなくすことができる。
【００３５】
さらに、第３の形態として、受信準備完了信号を、第１の通信局から送信された送信要求信号にアドレスが記述されていない第３の通信局が通信動作を控えるべき時間が少なくとも記述された第１の部分と、第１の通信局にとって既知である参照情報が少なくとも記述された第２の部分とに大別して構成する。そして、複数の第２の通信局は、それぞれ、第１の部分を同時に送信した後に、第２の部分を同時に送信することが考えられる。
【００３６】
これにより、本発明にかかる通信システムにおいては、受信準備完了信号が占有する時間が少なくて済み、オーバーヘッドをなくすことができる。
【００３７】
なお、これら第１の通信局、及び複数の第２の通信局は、それぞれ、無線通信を行うものとして構成され、本発明にかかる通信システムは、無線ＬＡＮに適用して好適である。
【００３８】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる通信方法は、複数の通信局間でデータ通信を行う通信方法であって、データを送信しようとする際に他の通信局に対して送信要求を行うための送信要求信号を送信する第１の通信局は、データを受信させたい通信局として複数の第２の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された送信要求信号を送信し、複数の第２の通信局は、それぞれ、第１の通信局から送信された送信要求信号を受信すると、他の通信局に対して受信準備が完了した旨を周知させるための受信準備完了信号を送信し、第１の通信局は、複数の第２の通信局のそれぞれから送信された複数の受信準備完了信号を受信することを特徴としている。
【００３９】
このような本発明にかかる通信方法は、第１の通信局が、データを受信させたい通信局として複数の第２の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された送信要求信号を送信するとともに、複数の第２の通信局から送信された複数の受信準備完了信号を受信することにより、従来のプロトコルにしたがって動作する通信局との共存を実現しつつ、複数の通信局に対して同時にデータを送信することが可能となり、ネットワークの通信容量を極めて増大させることが可能となる。
【００４０】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる通信装置は、他の通信局に対してデータを送信する通信装置であって、データを送信しようとする際に他の通信局に対して送信要求を行うための送信要求信号であって、データを受信させたい通信局として複数の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された送信要求信号を作成するデータ処理手段と、送信要求信号を送信する通信手段とを備えることを特徴としている。
【００４１】
このような本発明にかかる通信装置は、データを受信させたい通信局として複数の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された送信要求信号を送信することにより、従来のプロトコルにしたがって動作する通信局との共存を実現しつつ、複数の通信局に対して同時にデータを送信することが可能となる。したがって、この本発明にかかる通信装置をデータを送信する通信局として用いることにより、通信容量が極めて増大させたネットワークの構築が可能となる。
【００４２】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる通信装置は、他の通信局から送信されたデータを受信する通信装置であって、送信元の通信局がデータを送信しようとする際に他の通信局に対して送信要求を行うための送信要求信号であって、データを受信させたい通信局として複数の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された送信要求信号を受信する通信手段と、送信元の通信局に対して受信準備が完了した旨を周知させるための受信準備完了信号を作成するデータ処理手段とを備えることを特徴としている。
【００４３】
このような本発明にかかる通信装置は、データを受信させたい通信局として複数の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された送信要求信号を受信し、これに応じて受信準備完了信号を作成することにより、従来のプロトコルにしたがって動作する通信局との共存を実現しつつ、複数の通信局に対して同時にデータを送信することが可能となる。したがって、この本発明にかかる通信装置をデータを受信する通信局として用いることにより、通信容量が極めて増大させたネットワークの構築が可能となる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４５】
この実施の形態は、いわゆるＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１方式に準拠した無線ＬＡＮに適用して好適な通信システムである。特に、この通信システムは、データを送信しようとする通信局が他の通信局に対して送信要求を行うための送信要求信号（以下、ＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）信号という。）、データを受信する通信局が他の通信局に対して受信準備が完了した旨を周知させるための受信準備完了信号（以下、ＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）信号という。）、及びデータを受信した通信局が他の通信局に対して送信されたデータを正しく受信した旨を周知させるための応答信号（以下、ＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）信号という。）についてのフレームフォーマットとして新たなものを提案することにより、いわゆるアダプティブアレイアンテナを搭載したアクセスポイント（Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ；ＡＰ）と複数の端末（Ｓｔａｔｉｏｎ；ＳＴＡ）との間で、従来のプロトコルにしたがって動作する端末との共存を実現しつつ、空間分割多重による通信を実現することができるものである。
【００４６】
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００４７】
この第１の実施の形態として示す通信システムは、アクセスポイントから送信されたＲＴＳ信号を受信した複数の端末が、それぞれ、時分割でＣＴＳ信号を返信するものである。また、この通信システムは、アクセスポイントが、搭載されるアダプティブアレイアンテナの重みを学習して指向性を形成していく際に、最初の学習については、時分割された複数のＣＴＳ信号に基づいて、各端末が備えるアンテナ素子のそれぞれと、自己が備えるアダプティブアレイアンテナ対応の複数のアンテナ素子との間の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求め、２回目以降の学習については、空間分割多重された複数のＡＣＫ信号に基づいて直接アダプティブアレイアンテナの重みを求めるものである。
【００４８】
通信システムは、例えば図１に示すように、例えばイーサネット（登録商標）等の所定の有線ネットワークケーブルＮＴに接続された少なくとも１つ以上のアクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２と、複数の端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３，ＳＴＡ１４，ＳＴＡ２１との間でネットワークが形成されて構成される。端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３，ＳＴＡ１４，ＳＴＡ２１は、それぞれ、ＩＥＥＥ８０２．１１方式に準拠した手順に則り、自己が属するアクセスポイントを１つ決定しており、１つのアクセスポイントに属している。この例では、端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３，ＳＴＡ１４は、それぞれ、アクセスポイントＡＰ１に属し、端末ＳＴＡ２１は、アクセスポイントＡＰ２に属しているものとする。
【００４９】
アクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２は、それぞれ、図２に示すように、通信手段である複数のアンテナ素子１０１，１０２，１０３，・・・と、これらアンテナ素子１０１，１０２，１０３，・・・に接続されるデータ処理手段であるデータ処理部１５とを備え、アレイアンテナの処理を行うことが可能に構成される。
【００５０】
アンテナ素子１０１，１０２，１０３，・・・は、それぞれ、アンテナ１１が共用器１２を介して送信処理部１３と受信処理部１４とに接続されて構成される。送信処理部１３は、データ処理部１５から供給されたベースバンド信号に対してＡ／Ｄ変換や変調等の各種処理を施し、さらに例えばＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換した上で、このＲＦ信号を共用器１２へと供給する。なお、ここでは、ＩＥＥＥ８０２．１１方式に規定されるＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤで動作する物理レイヤとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに準拠するものを採用し、これにともない、変調方式としては、いわゆる直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＯＦＤＭ）変調方式を行うものとする。一方、受信処理部１４は、受信した信号をＲＦ信号に変換し、さらにＤ／Ａ変換や復調等の各種処理を施して得られたベースバンド信号をデータ処理部１５へと供給する。
【００５１】
データ処理部１５は、例えば後述する各種情報が記述されたＲＴＳ信号を作成するといったように、この通信システムに実装されるメディアアクセス制御方式における各層での処理を実行する。このとき、データ処理部１５は、アダプティブアレイアンテナとして機能させるために、複数のアンテナ素子１０１，１０２，１０３，・・・のそれぞれから供給される受信信号に基づいて、アダプティブアレイアンテナの重みを学習して指向性パターンを形成するとともに、受信時の重みパターンと同一のパターンに基づいて、複数のアンテナ素子１０１，１０２，１０３，・・・のそれぞれを介して送信すべきデータに対して重み付けを行う。
【００５２】
一方、端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３，ＳＴＡ１４，ＳＴＡ２１は、それぞれ、図３に示すように、通信手段である単一のアンテナ素子２０のみを備えるとともに、このアンテナ素子２０に接続されるデータ処理手段であるデータ処理部２５とを備える。
【００５３】
アンテナ素子２０は、上述したアンテナ素子１０１，１０２，１０３，・・・のそれぞれと同様に構成され、アンテナ２１が共用器２２を介して送信処理部２３と受信処理部２４とに接続されて構成される。また、データ処理部２５は、例えば後述する各種情報が記述されたＣＴＳ信号やＡＣＫ信号を作成するといったように、この通信システムに実装されるメディアアクセス制御方式における各層での処理を実行する。
【００５４】
さて、このような通信システムにて授受されるＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号についてのフレームフォーマットとして、以下に示すものを新たに提案する。
【００５５】
まず、比較のため、従来のＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号について説明する。
【００５６】
従来のＲＴＳ信号のフォーマットを図４に示す。すなわち、従来のＲＴＳ信号は、２オクテットからなるフレームコントロール（Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と、２オクテットからなるデュレーション（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）と、６オクテットからなるレシーバ・アドレス（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ａｄｄｒｅｓｓ；ＲＡ）及びトランスミッタ・アドレス（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ａｄｄｒｅｓｓ；ＴＡ）と、４オクテットからなるフレーム・チェック・シーケンス（Ｆｒａｍｅ  Ｃｈｅｃｋ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ；ＦＣＳ）とから構成される。
【００５７】
フレームコントロールは、さらに細分化されたフォーマットを有するものであり、例えば、パケットの種別やプロトコルのバージョン、再送の有無、データの経路情報といった各種情報が記述される。このフレームコントロールは、ＲＴＳ信号のみならず、ＣＴＳ信号、ＡＣＫ信号、及び通常の一般的なデータフレームにも格納され、全てのフレームに共通に用いられる。
【００５８】
デュレーションは、時間の指定を行うために設けられる。アクセスポイントや各端末を含む各通信局は、レシーバ・アドレス（ＲＡ）にアドレスが記述されていない場合には、このデュレーションに記述された時間に基づいて、通信動作を控えるべき時間を把握することができる。具体的には、このデュレーションには、ＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｖｅｃｔｏｒ）と称されるカウンタ値が設定される。このデュレーションは、ＲＴＳ信号のみならず、ＣＴＳ信号、ＡＣＫ信号、及び通常のデータフレームにも共通に用いられる。
【００５９】
レシーバ・アドレス（ＲＡ）は、データを受信させたい通信局のアドレスが記述される。また、トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）は、データを送信する通信局のアドレスが記述される。
【００６０】
フレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ）は、３２ビットのＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）チェックである。データを受信した通信局は、このフレーム・チェック・シーケンスを再計算し、送られてきたフレーム・チェック・シーケンスと一致しなかった場合には、そのフレームは破壊されたものとして廃棄することにより、正しいＭＡＣパケットのみを認識し、処理を行うことになる。
【００６１】
つぎに、従来のＣＴＳ信号及びＡＣＫ信号のフォーマットを図５に示す。従来のＣＴＳ信号とＡＣＫ信号とは、同じフォーマットを有する。すなわち、従来のＣＴＳ信号及びＡＣＫ信号は、２オクテットからなるフレームコントロールと、２オクテットからなるデュレーションと、６オクテットからなるレシーバ・アドレスと、４オクテットからなるフレーム・チェック・シーケンスとから構成される。なお、これら各要素の意味は、従来のＲＴＳ信号におけるものと同様である。このうち、レシーバ・アドレスは、各通信局が受信したＲＴＳ信号に記述されたトランスミッタ・アドレスの値をコピーしたものである。ＲＴＳ信号に対するこれらＣＴＳ信号及びＡＣＫ信号の差異は、トランスミッタ・アドレスが設けられていないことである。
【００６２】
従来のＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号は、それぞれ、このようなフォーマットからなる。ここで、アダプティブアレイアンテナを適用するにあたって、これら従来のＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号では不都合である事項を考える。
【００６３】
まず、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおいては、通常、１つの通信局に対してデータを受信させる。したがって、従来のＲＴＳ信号においては、レシーバ・アドレスとして、１つの通信局についてのアドレスのみが記述される。しかしながら、アダプティブアレイアンテナを適用する場合を想定すると、ＲＴＳ信号を用いてアクセスポイントから複数の端末に対して呼びかける必要があるため、レシーバ・アドレスが１つしか設けられていないのは不都合であるといえる。
【００６４】
また、アダプティブアレイアンテナを適用する場合には、複数のＣＴＳ信号及び複数のＡＣＫ信号を用いて当該アダプティブアレイアンテナの重みの学習を行うことを考えると、ＣＴＳ信号及びＡＣＫ信号を受信するアクセスポイントは、どの端末から送信されてきたＣＴＳ信号及びＡＣＫ信号であるのかを把握する必要があるといえる。
【００６５】
そこで、このような従来のＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号では不都合である事項を払拭すべく、本発明においては、ＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号についてのフレームフォーマットとして、図６乃至図８に示すものを提案する。
【００６６】
具体的には、新たに提案するＲＴＳ信号は、図６に示すように、２オクテットからなるフレームコントロールと、２オクテットからなるデュレーションと、６オクテットからなるレシーバ・アドレス及びトランスミッタ・アドレスと、４オクテットからなるフレーム・チェック・シーケンスとに対して、同図中斜線部で示す新たな部分を付加した構成とされる。
【００６７】
具体的には、ＲＴＳ信号は、新たに付加されたフォーマットとして、ＭＡＮＵＭと、複数のレシーバ・アドレス（ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４・・・）と、フレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）とを備える。
【００６８】
ＭＡＮＵＭは、アダプティブアレイアンテナを用いて空間分割多重を行う端末の数が記述される。なお、このＭＡＮＵＭに記述される数としては、通常、４程度が望ましい。
【００６９】
レシーバ・アドレス（ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４・・・）は、（ＭＡＮＵＭに記述された個数−１）個だけ設けられる。すなわち、アダプティブアレイアンテナを適用するにあたっては、空間分割多重を行う複数の端末のそれぞれに対してＣＴＳ信号の返信を要求するために複数の宛先を指定する必要があることから、レシーバ・アドレスは、これら空間分割多重を行う端末の数だけ複数設けられる。例えば、アクセスポイントは、図６に示すフォーマットの場合には、４つの端末を、空間分割多重を行う通信局として指定することができることになる。
【００７０】
フレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）は、これら付加されたフォーマット部分に対するＣＲＣチェックである。
【００７１】
このように、新たに提案するＲＴＳ信号は、その前半部分が従来のフォーマットと同様に構成されるとともに、後半部分に新たな要素が付加されたものとなる。このように、前半部分を従来のフォーマットとし、後半部分に新たな要素を付加したのは、従来のＲＴＳ信号しか理解することができない従来の端末との共存を考慮したためである。
【００７２】
すなわち、従来のＲＴＳ信号しか理解することができない従来の端末は、図６に示すＲＴＳ信号を受信した場合には、前半部分にあるフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ）に基づいてＣＲＣチェックを済ませた後、デュレーションに基づいてＮＡＶのカウンタ値を設定し、この時間だけ通信動作を控えるように動作することになる。ここで、従来の端末は、新たに付加された後半部分にあるレシーバ・アドレス（ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４・・・）で指定されることはない。すなわち、新たなフォーマットに対応するアクセスポイントは、新たなフォーマットに対応する端末のみを対象として空間分割多重を行おうとすることから、後半部分にあるレシーバ・アドレス（ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４・・・）に従来の端末のアドレスを記述することがない。したがって、従来の端末は、新たに提案するＲＴＳ信号を受信した場合には、常にディスティネーションではない他の端末となり、後半部分がいかなるフォーマットであろうと一切関知せず、単に前半部分にあるデュレーションに基づいてＮＡＶのカウンタ値の設定を行って通信動作を控えることになる。これにより、従来の端末は、ＲＴＳ信号の前半部分のみを用いて従来と同様の処理を行うだけでよく、ＮＡＶのカウンタ値の設定を行った後に生じたイベントには何ら関知しないことから、何ら問題を生じることなく共存可能となる。
【００７３】
つぎに、新たに提案するＣＴＳ信号は、図７に示すように、２オクテットからなるフレームコントロールと、２オクテットからなるデュレーションと、６オクテットからなるレシーバ・アドレスと、４オクテットからなるフレーム・チェック・シーケンスとに対して、同図中斜線部で示す新たな部分を付加した構成とされる。
【００７４】
具体的には、ＣＴＳ信号は、新たに付加されたフォーマットとして、トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）と、フレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）と、ＲＡＮＤＰＡＴとを備える。
【００７５】
トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）は、当該ＣＴＳ信号を送信した通信局のアドレスが記述される。
【００７６】
フレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）は、新たに付加されたトランスミッタ・アドレス（ＴＡ）に対するＣＲＣチェックである。
【００７７】
ＲＡＮＤＰＡＴは、ＲＴＳ信号を送信した通信局にとって既知である参照情報であり、ＣＴＳ信号を受信した通信局、すなわち、ＲＴＳ信号を送信した通信局によってアダプティブアレイアンテナの伝達関数を取得するために用いられるランダムシーケンスである。このＲＡＮＤＰＡＴは、ＯＦＤＭシンボルで約１０個分の情報からなる。すなわち、４つのＣＴＳ信号が返信される場合には、少なくともＯＦＤＭシンボルで４０個分の時間を要することになる。また、ＲＡＮＤＰＡＴは、単に伝達関数の取得に用いられるものであることから、全てのＣＴＳ信号で共通の乱数系列であって構わない。なお、このＲＡＮＤＰＡＴに対しては、パリティチェックは行われない。これは、このＲＡＮＤＰＡＴがＭＡＣレイヤで定義されているものの、用途としては物理レイヤのものだからである。
【００７８】
このように、ＣＴＳ信号は、ＲＴＳ信号と同様に、その前半部分が従来のフォーマットと同様に構成されるとともに、後半部分に新たな要素が付加されたものとなる。このように、前半部分を従来のフォーマットとし、後半部分に新たな要素を付加したのは、上述したように、従来のＲＴＳ信号しか理解することができない従来の端末との共存を考慮したためである。
【００７９】
つぎに、新たに提案するＡＣＫ信号は、図８に示すように、２オクテットからなるフレームコントロールと、２オクテットからなるデュレーションと、６オクテットからなるレシーバ・アドレスと、４オクテットからなるフレーム・チェック・シーケンスとに対して、同図中斜線部で示す新たな部分を付加した構成とされる。
【００８０】
具体的には、ＡＣＫ信号は、新たに付加されたフォーマットとして、トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）と、フレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）と、ＲＡＮＤＰＡＴとを備える。このように、ＡＣＫ信号は、基本的にはＣＴＳ信号と同様に構成されるが、ＲＡＮＤＰＡＴの部分が異なる。
【００８１】
すなわち、ＡＣＫ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴは、例えば、ＲＴＳ信号におけるレシーバ・アドレス（ＲＡ）で指定された端末は、ＲＡＮＤＰＡＴとしてＲＡＮＤ１シーケンスを記述し、レシーバ・アドレス（ＲＡ２）で指定された端末は、ＲＡＮＤＰＡＴとしてＲＡＮＤ２シーケンスを記述する、といったように、ＲＴＳ信号におけるレシーバ・アドレス（ＲＡ，ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４，・・・）で指定された各端末について、それぞれ異なる固有のランダムシーケンスが記述される。また、このＲＡＮＤＰＡＴは、ＣＴＳ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴとはランダムシーケンスの長さが異なる。具体的には、ＡＣＫ信号を用いたアダプティブアレイアンテナの重みの学習は、環境変化に適応的に追従するという意味合いが強いものであることから、ＡＣＫ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴは、ＣＴＳ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴよりもランダムシーケンスの長さが短くて済み、ＯＦＤＭシンボルで約４個分の情報で足りる。ＡＣＫ信号は、複数のデータ（Ｆｒａｇｍｅｎｔ）の間に挟まれて授受されることから、多数回の授受が行われ、ＣＴＳ信号のように長大なランダムシーケンスを用いたアダプティブアレイアンテナの重みの学習を行うのは困難であり、また、環境変化に適応的に追従することが目的であるため、ランダムシーケンスが長大である必要もない。
【００８２】
さて、通信システムにおいては、以上のようなフレームフォーマットからなるＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号を利用して、以下のようなプロトコルにしたがって通信を行う。なお、ここでは、説明の便宜上、アクセスポイントＡＰ１に属する４つの端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３，ＳＴＡ１４のうち、端末ＳＴＡ１４が新たなフォーマットに対応していない従来の端末であるものとし、他の３つの端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３を空間分割多重を行う第２の通信局として、第１の通信局であるアクセスポイントＡＰ１がデータの送信を試みる場合について説明する。
【００８３】
通信システムにおいては、図９に示すように、アクセスポイントＡＰ１が、事前にキャリアセンスを行い、他の端末や他のアクセスポイントが通信中ではないことを確認した上で、ＲＴＳ信号を送信する。なお、アクセスポイントＡＰ１は、この段階では、アダプティブアレイアンテナの重みを学習していないことから、無指向性であり、複数のアンテナ素子１０１，１０２，１０３，・・・を備えながらも、任意の１つのアンテナ素子を用いてＲＴＳ信号を送信する。このＲＴＳ信号は、先に図６に示したようなフォーマットからなり、３つのレシーバ・アドレス（ＲＡ，ＲＡ２，ＲＡ３）に、それぞれ、空間分割多重を行う候補として、ディスティネーションとしての端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３のアドレスが記述されている。
【００８４】
これに対して、従来の端末ＳＴＡ１４は、アクセスポイントＡＰ１からＲＴＳ信号が送信されたのに応じて、ＲＴＳ信号におけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＲＴＳ））に待ち時間として設定し、通信動作を控える。
【００８５】
続いて、通信システムにおいては、このＲＴＳ信号を受信したディスティネーションとしての端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が、それぞれ、ＣＴＳ信号（ＣＴＳ０，ＣＴＳ１，ＣＴＳ２）を時間的に重複しないように時分割で返信する。このとき、最初にＣＴＳ信号を返信する端末ＳＴＡ１１は、ＲＴＳ信号を受信してから所定の時間ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）後に、ＣＴＳ信号（ＣＴＳ０）を返信する。なお、これら複数のＣＴＳ信号を返信する順序は、ＲＴＳ信号におけるレシーバ・アドレスの順序に依存する。すなわち、通信システムにおいては、ＲＴＳ信号におけるレシーバ・アドレス（ＲＡ）に記述された端末ＳＴＡ１１が最初にＣＴＳ信号を返信し、レシーバ・アドレス（ＲＡ２）に記述された端末ＳＴＡ１２が２番目にＣＴＳ信号を返信し、レシーバ・アドレス（ＲＡ３）に記述された端末ＳＴＡ１３が最後にＣＴＳ信号を返信する。
【００８６】
ここで、通信システムにおいては、この段階では、空間分割多重を行っているわけではないことから、物理レイヤで定義されている物理層のプリアンブルによる同期や変調方式の取得といった処理に影響が及ぶことはない。ＣＴＳ信号は、それぞれ、先に図７に示したようなフォーマットからなり、トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）に、送信元の端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３のアドレスが記述されていることから、アクセスポイントＡＰ１は、受信したＣＴＳ信号がどの端末から送信されたものであるのかを把握することができる。
【００８７】
そして、アクセスポイントＡＰ１は、受信した複数のＣＴＳ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が備えるアンテナ素子２０のそれぞれと、自己が備えるアダプティブアレイアンテナ対応の複数のアンテナ素子１０１，１０２，１０３との間の伝達関数を取得し、取得した伝達関数に基づいて、重みを合成することができる。また、アクセスポイントＡＰ１は、複数のＣＴＳ信号に基づいて伝達関数を取得して把握することにより、空間分割多重を行うことが可能な組み合わせを瞬時に判断することが可能となる。
【００８８】
一方、従来の端末ＳＴＡ１４は、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３からＣＴＳ信号が送信されたのに応じて、それぞれ、ＣＴＳ信号におけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＣＴＳ０），ＮＡＶ（ＣＴＳ１），ＮＡＶ（ＣＴＳ２））に待ち時間として設定し、通信動作を控える。なお、各ＣＴＳ信号におけるデュレーションに記述される時間としては、同時刻にＮＡＶのカウンタ値が終了するような値を記述しておく必要があるのはいうまでもない。
【００８９】
アクセスポイントＡＰ１は、アダプティブアレイアンテナの重みを学習す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し、最後のＣＴＳ信号（ＣＴＳ２）を受信してから所定の時間ＳＩＦＳ後に、複数のアンテナ素子１０１，１０２，１０３を用いて、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３に対して空間分割多重によるデータ（Ｆｒａｇｍｅｎｔ０−０，Ｆｒａｇｍｅｎｔ１−０，Ｆｒａｇｍｅｎｔ２−０）の送信を開始する。
【００９０】
これに応じて、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３は、それぞれ、アクセスポイントＡＰ１からのデータの送信が完了してから所定の時間ＳＩＦＳ後に、ＡＣＫ信号（ＡＣＫ０−０，ＡＣＫ１−０，ＡＣＫ２−０）を同時に返信する。ＡＣＫ信号は、それぞれ、先に図８に示したようなフォーマットからなり、トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）に、送信元の端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３のアドレスが記述されていることから、アクセスポイントＡＰ１は、受信したＡＣＫ信号がどの端末から送信されたものであるのかを把握することができる。
【００９１】
そして、アクセスポイントＡＰ１は、受信した複数のＡＣＫ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて、いわゆるＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズム等の所定の適応アルゴリズムを用いて直接アダプティブアレイアンテナの重みの学習を行うことになる。
【００９２】
一方、従来の端末ＳＴＡ１４は、アクセスポイントＡＰ１からデータが送信されたのに応じて、データにおけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（Ｆｒａｇｍｅｎｔ０））に待ち時間として設定し、通信動作を控えるとともに、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３からＡＣＫ信号が送信されたのに応じて、ＡＣＫ信号におけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＡＣＫ０）に待ち時間として設定し、通信動作を控える。
【００９３】
通信システムにおいては、このようなプロトコルにしたがって、新たに提案するＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号を用いた通信を行い、アダプティブアレイアンテナによる空間分割多重を実現することができる。
【００９４】
このように、ＣＴＳ信号を時分割で返信する理由は、主として２つある。
【００９５】
第１の理由は、どの端末が空間分割多重を行うのに障害であるかを把握しやすいことである。すなわち、仮に、複数のＣＴＳ信号を同時に受信し、同時にアダプティブアレイアンテナの重みの学習を行う方式とした場合には、各ＣＴＳ信号に固有のランダムシーケンスを割り当てる必要があり、また、学習の結果、信号対干渉電力比（ＳＩＮＲ）が十分にとれなかった場合には、いずれの端末を空間分割多重の候補から削除すべきかを明確に判断することが困難となる。これに対して、ＣＴＳ信号を時分割で返信する方式においては、各ＣＴＳ信号に共通のランダムシーケンスを割り当てればよく、また、信号対干渉電力比が十分にとれなかった場合であっても、いずれの端末を空間分割多重の候補から削除すべきかを容易に判断することが可能となる。
【００９６】
また、第２の理由は、最初から複数のＣＴＳ信号が同時に送信された場合には、物理層のプリアンブルにおける同期や各種データの復調が困難となる可能性があること、すなわち、物理層のヘッダに記述されている変調方式等の情報を見ることが困難となる可能性があることである。すなわち、最初からＣＴＳ信号の同時受信を行い、ＲＬＳアルゴリズム等の所定の適応アルゴリズムを用いて直接アダプティブアレイアンテナの重みの学習を行うためには、同期や物理層のフォーマットの変更の必要性がある等の問題が多い。これに対して、ＣＴＳ信号を時分割で返信する方式においては、物理レイヤに何ら変更を加える必要がないことから、従来と同様の処理で物理層の各種情報を把握することができる。
【００９７】
このように、通信システムにおいては、ＣＴＳ信号を時分割で返信し、各ＣＴＳ信号に基づいた伝達関数の取得にとどめておくことにより、実装の際の障害を低減することができ、物理レイヤに何ら変更を加える必要がなく、単純なシステム構成を達成することができる。
【００９８】
以上のように、本発明の第１の実施の形態として示した通信システムにおいては、アクセスポイントＡＰ１から送信されたＲＴＳ信号を受信した複数の端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が、それぞれ、時分割でＣＴＳ信号を返信し、アクセスポイントＡＰ１が、搭載されるアダプティブアレイアンテナの重みを学習して指向性を形成していく際に、最初の学習については、時分割された複数のＣＴＳ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて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求め、２回目以降の学習については、空間分割多重された複数のＡＣＫ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて直接アダプティブアレイアンテナの重みを求めることにより、従来のプロトコルにしたがって動作する端末との共存が可能でありながら、アクセスポイントＡＰ１から各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３への下り方向で空間分割多重を行うことができ、ネットワークの通信容量を極めて増大させることができる。
【００９９】
また、この通信システムにおいては、従来のプロトコルにしたがって動作する端末との共存が可能でありながら、物理レイヤに一切変更を必要とせず、ＭＡＣレイヤ部分のみ新たなフォーマットを付加するのみで、アダプティブアレイアンテナによる空間分割多重を実現することができ、その構成も極めて単純とすることができることから、低コストのもとに、当該システムを構築することができる。
【０１００】
つぎに、第２の実施の形態について説明する。
【０１０１】
この第２の実施の形態として示す通信システムは、第１の実施の形態として図７に示したフォーマットからなるＣＴＳ信号における前半部分（第１の部分）と後半部分（第２の部分）とを分割し、アクセスポイントから送信されたＲＴＳ信号を受信した複数の端末が、それぞれ、前半部分については同時に返信し、後半部分については時分割で返信するものである。
【０１０２】
なお、この第２の実施の形態として示す通信システムは、先に図１に示した構成と同様のネットワークで実現されるものであり、アクセスポイントや各端末は、先に図２及び図３に示した構成で実現されるものである。したがって、この第２の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同様の部分については同一の符号を付することによってその詳細な説明を省略するものとする。
【０１０３】
まず、この第２の実施の形態として示す通信システムの説明に先だって、当該通信システムを考案するに至った経緯について説明する。
【０１０４】
第１の実施の形態として図７に示したフォーマットからなるＣＴＳ信号は、上述したように、少なくともデュレーションが記述された従来のＣＴＳ信号と同様の構成からなる前半部分と、主としてアダプティブアレイアンテナの伝達関数を取得するために付加された後半部分とに大別される。
【０１０５】
この場合、空間分割多重を行わない通信局は、ＣＴＳ信号を受信することにより、通信動作を控えるべき時間を把握することができる。しかしながら、これら通信局は、ＣＴＳ信号が時分割で返信されていることから、例えば先に図９に示したＣＴＳ信号（ＣＴＳ２）のように、最後の方のＣＴＳ信号しか受信することができない場合には、ＲＴＳ信号を受信してから長い時間が経過してしまい、チャネルに空きがあるものとみなして通信動作を開始してしまう可能性がある。すなわち、これら通信局は、ＲＴＳ信号を受信することによってＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＲＴＳ））を設定して通信動作を控えるものの、ＣＴＳ信号を受信するまでの時間が長い場合には、設定されたＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＲＴＳ））が０となってしまい、ＣＴＳ信号によるＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＣＴＳ））を設定することなく、通信動作を開始してしまう可能性がある。
【０１０６】
そこで、この第２の実施の形態として示す通信システムにおいては、ＣＴＳ信号における前半部分と後半部分とを分割した新たなフレームフォーマットを提案し、少なくともデュレーションが記述された前半部分については同時に返信し、少なくともＲＡＮＤＰＡＴが記述された後半部分については時分割で返信することにより、このような問題の回避を図る。
【０１０７】
具体的には、この通信システムにて授受されるＲＴＳ信号及びＣＴＳ信号についてのフレームフォーマットとして、図１０及び図１１に示すものを新たに提案する。
【０１０８】
新たに提案するＲＴＳ信号は、図１０に示すように、従来のＲＴＳ信号と同様の構成からなる前半部分と、新たに付加された後半部分とに大別される。より具体的には、ＲＴＳ信号における前半部分は、同図（Ａ）に示すように、２オクテットからなるフレームコントロールと、２オクテットからなるデュレーションと、６オクテットからなるレシーバ・アドレス（ＲＡ）及びトランスミッタ・アドレス（ＴＡ）と、４オクテットからなるフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ）とから構成される。また、ＲＴＳ信号における後半部分は、同図（Ｂ）に示すように、ＭＡＮＵＭと、複数のレシーバ・アドレス（ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４・・・）と、フレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）とから構成される。なお、これら各要素の意味は、先に説明したものと同様である。以下では、同図（Ａ）に示す前半部分を、ＲＴＳ８０２．１１信号と称し、後半部分を、ＲＴＳａｄｄ信号と称するものとする。これらＲＴＳ８０２．１１信号と、ＲＴＳａｄｄ信号とは、それぞれ、別個の物理パケットによって送信される。
【０１０９】
また、新たに提案するＣＴＳ信号は、図１１に示すように、従来のＣＴＳ信号と同様の構成からなる前半部分と、新たに付加された後半部分とに大別される。より具体的には、ＣＴＳ信号における前半部分は、同図（Ａ）に示すように、２オクテットからなるフレームコントロールと、２オクテットからなるデュレーションと、６オクテットからなるレシーバ・アドレス（ＲＡ）と、４オクテットからなるフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ）とから構成される。また、ＣＴＳ信号における後半部分は、同図（Ｂ）に示すように、トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）と、フレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ２）と、ＲＡＮＤＰＡＴとから構成される。なお、これら各要素の意味は、先に説明したものと同様である。以下では、同図（Ａ）に示す前半部分を、ＣＴＳ８０２．１１信号と称し、後半部分を、ＣＴＳａｄｄ信号と称するものとする。これらＣＴＳ８０２．１１信号と、ＣＴＳａｄｄ信号とは、それぞれ、ＲＴＳ信号と同様に、別個の物理パケットによって送信される。
【０１１０】
なお、ＡＣＫ信号については、先に図８に示したものと同様の構成とされる。
【０１１１】
通信システムにおいては、以上のようなフレームフォーマットからなるＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号を利用して、以下のようなプロトコルにしたがって通信を行う。なお、ここでも、上述したように、先に図１に示したアクセスポイントＡＰ１に属する４つの端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３，ＳＴＡ１４のうち、端末ＳＴＡ１４が新たなフォーマットに対応していない従来の端末であるものとし、他の３つの端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３を空間分割多重を行う第２の通信局として、第１の通信局であるアクセスポイントＡＰ１がデータの送信を試みる場合について説明する。
【０１１２】
通信システムにおいては、図１２に示すように、アクセスポイントＡＰ１が、事前にキャリアセンスを行い、他の端末や他のアクセスポイントが通信中ではないことを確認した上で、ＲＴＳ８０２．１１信号とＲＴＳａｄｄ信号とを、別個の物理パケットによって送信する。なお、アクセスポイントＡＰ１は、上述したように、この段階では、アダプティブアレイアンテナの重みを学習していないことから、無指向性である。ＲＴＳ信号は、先に図１０に示したようなフォーマットからなり、３つのレシーバ・アドレス（ＲＡ，ＲＡ２，ＲＡ３）に、それぞれ、空間分割多重を行う候補として、ディスティネーションとしての端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３のアドレスが記述されている。
【０１１３】
これに対して、従来の端末ＳＴＡ１４は、アクセスポイントＡＰ１からＲＴＳ８０２．１１信号とＲＴＳａｄｄ信号とが送信されたのに応じて、ＲＴＳ８０２．１１信号におけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＲＴＳ））に待ち時間として設定し、通信動作を控える。
【０１１４】
続いて、通信システムにおいては、これらＲＴＳ８０２．１１信号とＲＴＳａｄｄ信号とを受信したディスティネーションとしての端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が、それぞれ、ＲＴＳａｄｄ信号を受信してから所定の時間ＳＩＦＳ後に、先に図１１（Ａ）に示したようなフォーマットからなるＣＴＳ８０２．１１信号（ＣＴＳ０８０２．１１，ＣＴＳ１８０２．１１，ＣＴＳ２８０２．１１）を同時に返信する。アクセスポイントＡＰ１は、これら同時に送信された複数のＣＴＳ８０２．１１信号を受信する。
【０１１５】
ここで、アクセスポイントＡＰ１は、上述したように、この段階では、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、１つのアンテナ素子を用いて同時に複数のＣＴＳ８０２．１１信号を受信する必要があり、このままでは複数のＣＴＳ８０２．１１信号が衝突してしまい、受信することができないおそれがある。このような受信を可能とするためには、以下の３つの条件を満足する必要がある。
【０１１６】
すなわち、この３つの条件とは、ａ）変調方式としてＯＦＤＭ変調方式を用いていること、ｂ）各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３の発振器は、アクセスポイントＡＰ１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、ｃ）各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３から返信されるＣＴＳ８０２．１１信号は、全て同一の内容からなることである。
【０１１７】
ここで、複数のＣＴＳ８０２．１１信号の内容は、先に図１１（Ａ）に示したように、全て同一であり、また、変調方式としては、上述したように、ＯＦＤＭ変調方式を採用している。したがって、アクセスポイントＡＰ１は、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が、それぞれ、ＲＴＳ信号を受信した段階で当該アクセスポイントＡＰ１とのクロックずれを補正するように動作していれば、同一の内容からなる複数のＣＴＳ８０２．１１信号が送信された場合であっても、遅延波の処理と同様に、ガードインターバル内であればこれら複数の波を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である。
【０１１８】
一方、従来の端末ＳＴＡ１４も、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３から同時に送信された複数のＣＴＳ８０２．１１信号を受信するが、上述した理由から、受信可能である。従来の端末ＳＴＡ１４は、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３からＣＴＳ８０２．１１信号が送信されたのに応じて、それぞれ、ＣＴＳ８０２．１１信号におけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＣＴＳ））に待ち時間として設定し、通信動作を控える。このとき、従来の端末ＳＴＡ１４は、ＮＡＶのカウンタ値の設定に早遅の違いは生じない。これは、ＣＴＳ８０２．１１信号が同時に返信されることから、当該ＣＴＳ８０２．１１信号を同時に受信可能だからである。
【０１１９】
続いて、ＣＴＳ８０２．１１信号を送信した各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３は、それぞれ、ＣＴＳａｄｄ信号（ＣＴＳ０ａｄｄ，ＣＴＳ１ａｄｄ，ＣＴＳ２ａｄｄ）を時間的に重複しないように時分割で返信する。ＣＴＳａｄｄ信号は、それぞれ、先に図１１（Ｂ）に示したようなフォーマットからなり、トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）に、送信元の端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３のアドレスが記述されていることから、アクセスポイントＡＰ１は、受信したＣＴＳ信号がどの端末から送信されたものであるのかを把握することができる。
【０１２０】
そして、アクセスポイントＡＰ１は、受信した複数のＣＴＳａｄｄ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が備えるアンテナ素子２０のそれぞれと、自己が備えるアダプティブアレイアンテナ対応の複数のアンテナ素子１０１，１０２，１０３との間の伝達関数を取得し、取得した伝達関数に基づいて、重みを合成する。これにより、アクセスポイントＡＰ１は、アダプティブアレイアンテナとして機能し、最後のＣＴＳａｄｄ信号（ＣＴＳ２ａｄｄ）を受信してから所定の時間ＳＩＦＳ後に、複数のアンテナ素子１０１，１０２，１０３を用いて、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３に対して空間分割多重によるデータ（Ｆｒａｇｍｅｎｔ０−０，Ｆｒａｇｍｅｎｔ１−０，Ｆｒａｇｍｅｎｔ２−０）の送信を開始する。
【０１２１】
これ以降は、先に図９を用いて説明した場合と同様であり、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３は、それぞれ、アクセスポイントＡＰ１からのデータの送信が完了してから所定の時間ＳＩＦＳ後に、ＡＣＫ信号（ＡＣＫ０−０，ＡＣＫ１−０，ＡＣＫ２−０）を同時に返信し、アクセスポイントＡＰ１は、受信した複数のＡＣＫ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて、ＲＬＳアルゴリズム等の所定の適応アルゴリズムを用いて直接アダプティブアレイアンテナの重みの学習を行うことになる。
【０１２２】
また、従来の端末ＳＴＡ１４は、アクセスポイントＡＰ１からデータが送信されたのに応じて、データにおけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（Ｆｒａｇｍｅｎｔ０））に待ち時間として設定し、通信動作を控えるとともに、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３からＡＣＫ信号が送信されたのに応じて、ＡＣＫ信号におけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＡＣＫ０）に待ち時間として設定し、通信動作を控える。
【０１２３】
通信システムにおいては、このようなプロトコルにしたがって、新たに提案するＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号を用いた通信を行い、アダプティブアレイアンテナによる空間分割多重を実現することができる。
【０１２４】
このように、通信システムにおいては、ＣＴＳ８０２．１１信号を同時に返信するとともに、ＣＴＳａｄｄ信号を時分割で返信することにより、実装の際の障害を低減することができ、物理レイヤに何ら変更を加える必要がなく、単純なシステム構成を達成することができる。
【０１２５】
以上のように、本発明の第２の実施の形態として示した通信システムにおいては、アクセスポイントＡＰ１から送信されたＲＴＳ信号を受信した複数の端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が、それぞれ、同時にＣＴＳ８０２．１１信号を返信するとともに、時分割でＣＴＳａｄｄ信号を返信し、アクセスポイントＡＰ１が、搭載されるアダプティブアレイアンテナの重みを学習して指向性を形成していく際に、最初の学習については、時分割された複数のＣＴＳａｄｄ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて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求め、２回目以降の学習については、空間分割多重された複数のＡＣＫ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて直接アダプティブアレイアンテナの重みを求めることにより、従来のプロトコルにしたがって動作する端末との共存が可能でありながら、アクセスポイントＡＰ１から各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３への下り方向で空間分割多重を行うことができ、ネットワークの通信容量を極めて増大させることができる。
【０１２６】
また、この通信システムにおいては、第１の実施の形態として示した通信システムと同様に、従来のプロトコルにしたがって動作する端末との共存が可能でありながら、物理レイヤに一切変更を必要とせず、ＭＡＣレイヤ部分のみ新たなフォーマットを付加するのみで、アダプティブアレイアンテナによる空間分割多重を実現することができ、その構成も極めて単純とすることができることから、低コストのもとに、当該システムを構築することができる。
【０１２７】
さらに、この通信システムにおいては、各端末がＲＴＳ信号を受信してから同時にＣＴＳ８０２．１１信号を受信することができることから、ＣＴＳ信号を受信する時刻が異なってしまうことに起因する第１の実施の形態として示した通信システムにおける欠点を克服し、不用意に通信を開始してしまう端末をなくすことができる。
【０１２８】
最後に、第３の実施の形態について説明する。
【０１２９】
この第３の実施の形態として示す通信システムは、第２の実施の形態として図１１（Ａ）に示したフォーマットからなるＣＴＳ８０２．１１信号のみならず、同図（Ｂ）に示したフォーマットからなるＣＴＳａｄｄ信号についても同時に返信するものである。また、この通信システムは、アクセスポイントが、搭載されるアダプティブアレイアンテナの重みを学習して指向性を形成していく際に、ＣＴＳａｄｄ信号に基づいて伝達関数を取得するのではなく、空間分割多重された複数のＣＴＳａｄｄ信号に基づいて直接アダプティブアレイアンテナの重みを求めるものである。
【０１３０】
なお、この第３の実施の形態として示す通信システムは、先に図１に示した構成と同様のネットワークで実現されるものであり、アクセスポイントや各端末は、先に図２及び図３に示した構成で実現されるものである。また、ＲＴＳ信号のフォーマットは、先に図１０に示したものと同様であり、ＣＴＳ信号のフォーマットも、先に図１１に示したものと同様である。したがって、この第３の実施の形態の説明では、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様の部分については同一の符号を付することによってその詳細な説明を省略するものとする。
【０１３１】
第３の実施の形態として示す通信システムにおいては、ＣＴＳ８０２．１１信号のみならず、ＣＴＳａｄｄ信号についても同時に返信することにより、第１の実施の形態及び第２の実施の形態として示した通信システムにて、時分割でＣＴＳ信号を送信することによるオーバーヘッドをなくす。
【０１３２】
具体的には、この通信システムにて授受されるＲＴＳ信号及びＣＴＳ信号については、先に図１０及び図１１に示したものと同様の構成とされ、ＡＣＫ信号については、先に図８に示したものと同様の構成とされるが、これらのうち、ＣＴＳ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴの部分は、全てのＣＴＳ信号で共通の乱数系列ではなく、複数のＣＴＳ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて、ＲＬＳアルゴリズム等の所定の適応アルゴリズムを用いて直接アダプティブアレイアンテナの重みの学習を行うために、各端末毎に異なる固有のランダムシーケンスが記述される。
【０１３３】
通信システムにおいては、以上のようなフレームフォーマットからなるＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号を利用して、以下のようなプロトコルにしたがって通信を行う。なお、ここでも、上述したように、先に図１に示したアクセスポイントＡＰ１に属する４つの端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３，ＳＴＡ１４のうち、端末ＳＴＡ１４が新たなフォーマットに対応していない従来の端末であるものとし、他の３つの端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３を空間分割多重を行う第２の通信局として、第１の通信局であるアクセスポイントＡＰ１がデータの送信を試みる場合について説明する。
【０１３４】
通信システムにおいては、図１３に示すように、アクセスポイントＡＰ１が、事前にキャリアセンスを行い、他の端末や他のアクセスポイントが通信中ではないことを確認した上で、ＲＴＳ８０２．１１信号とＲＴＳａｄｄ信号とを、別個の物理パケットによって送信する。なお、アクセスポイントＡＰ１は、上述したように、この段階では、アダプティブアレイアンテナの重みを学習していないことから、無指向性である。ＲＴＳ信号は、先に図１０に示したようなフォーマットからなり、３つのレシーバ・アドレス（ＲＡ，ＲＡ２，ＲＡ３）に、それぞれ、空間分割多重を行う候補として、ディスティネーションとしての端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３のアドレスが記述されている。
【０１３５】
これに対して、従来の端末ＳＴＡ１４は、アクセスポイントＡＰ１からＲＴＳ８０２．１１信号とＲＴＳａｄｄ信号とが送信されたのに応じて、ＲＴＳ８０２．１１信号におけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＲＴＳ））に待ち時間として設定し、通信動作を控える。
【０１３６】
続いて、通信システムにおいては、これらＲＴＳ８０２．１１信号とＲＴＳａｄｄ信号とを受信したディスティネーションとしての端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３が、それぞれ、ＲＴＳａｄｄ信号を受信してから所定の時間ＳＩＦＳ後に、先に図１１（Ａ）に示したようなフォーマットからなるＣＴＳ８０２．１１信号（ＣＴＳ０８０２．１１，ＣＴＳ１８０２．１１，ＣＴＳ２８０２．１１）を同時に返信する。アクセスポイントＡＰ１は、これら同時に送信された複数のＣＴＳ８０２．１１信号を受信する。このとき、アクセスポイントＡＰ１は、上述したように、この段階では、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、１つのアンテナ素子を用いて同時に複数のＣＴＳ８０２．１１信号を受信する必要があるが、第２の実施の形態において説明したように、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である。
【０１３７】
一方、従来の端末ＳＴＡ１４も、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３から同時に送信された複数のＣＴＳ８０２．１１信号を受信するが、上述した理由から、受信可能である。従来の端末ＳＴＡ１４は、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３からＣＴＳ８０２．１１信号が送信されたのに応じて、それぞれ、ＣＴＳ８０２．１１信号におけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＣＴＳ））に待ち時間として設定し、通信動作を控える。
【０１３８】
続いて、ＣＴＳ８０２．１１信号を送信した各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３は、それぞれ、ＣＴＳａｄｄ信号（ＣＴＳ０ａｄｄ，ＣＴＳ１ａｄｄ，ＣＴＳ２ａｄｄ）を同時に返信する。ＣＴＳａｄｄ信号は、それぞれ、先に図１１（Ｂ）に示したようなフォーマットからなり、トランスミッタ・アドレス（ＴＡ）に、送信元の端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３のアドレスが記述されていることから、アクセスポイントＡＰ１は、受信したＣＴＳ信号がどの端末から送信されたものであるのかを把握することができる。
【０１３９】
そして、アクセスポイントＡＰ１は、これら同時に送信された複数のＣＴＳａｄｄ信号を、複数のアンテナ素子１０１，１０２，１０３を用いて受信し、受信した複数のＣＴＳａｄｄ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて、ＲＬＳアルゴリズム等の所定の適応アルゴリズムを用いて直接アダプティブアレイアンテナの重みを学習する。これにより、アクセスポイントＡＰ１は、アダプティブアレイアンテナとして機能し、ＣＴＳａｄｄ信号を受信してから所定の時間ＳＩＦＳ後に、複数のアンテナ素子１０１，１０２，１０３を用いて、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３に対して空間分割多重によるデータ（Ｆｒａｇｍｅｎｔ０−０，Ｆｒａｇｍｅｎｔ１−０，Ｆｒａｇｍｅｎｔ２−０）の送信を開始する。
【０１４０】
なお、同時に送信された複数のＣＴＳａｄｄ信号は、それぞれ、上述したように、異なる内容であるが、従来の端末ＳＴＡ１４は、ＣＴＳ８０２．１１信号に基づいて、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＣＴＳ））が設定されていることから、同時に送信された複数のＣＴＳａｄｄ信号については何ら関知せず、問題が生じることはない。
【０１４１】
これ以降は、先に図９を用いて説明した場合と同様であり、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３は、それぞれ、アクセスポイントＡＰ１からのデータの送信が完了してから所定の時間ＳＩＦＳ後に、ＡＣＫ信号（ＡＣＫ０−０，ＡＣＫ１−０，ＡＣＫ２−０）を同時に返信し、アクセスポイントＡＰ１は、受信した複数のＡＣＫ信号におけるＲＡＮＤＰＡＴに基づいて、ＲＬＳアルゴリズム等の所定の適応アルゴリズムを用いて直接アダプティブアレイアンテナの重みの学習を行うことになる。
【０１４２】
また、従来の端末ＳＴＡ１４は、アクセスポイントＡＰ１からデータが送信されたのに応じて、データにおけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（Ｆｒａｇｍｅｎｔ０））に待ち時間として設定し、通信動作を控えるとともに、各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３からＡＣＫ信号が送信されたのに応じて、ＡＣＫ信号におけるデュレーションに記述された時間を、ＮＡＶのカウンタ値（ＮＡＶ（ＡＣＫ０）に待ち時間として設定し、通信動作を控える。
【０１４３】
通信システムにおいては、このようなプロトコルにしたがって、新たに提案するＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号を用いた通信を行い、アダプティブアレイアンテナによる空間分割多重を実現することができる。
【０１４４】
以上のように、本発明の第３の実施の形態として示した通信システムにおいては、従来のプロトコルにしたがって動作する端末との共存が可能でありながら、アクセスポイントＡＰ１から各端末ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３への下り方向で空間分割多重を行うことができ、ネットワークの通信容量を極めて増大させることができる。
【０１４５】
また、この通信システムにおいては、ＣＴＳ８０２．１１信号のみならず、ＣＴＳａｄｄ信号についても同時に返信することにより、ＣＴＳ信号が占有する時間が少なくて済み、オーバーヘッドをなくすことができる。
【０１４６】
以上説明したように、本発明の実施の形態として示した通信システムは、ＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号についてのフレームフォーマットとして新たなものを提案し、アクセスポイントが、データを受信させたい端末として複数の端末のそれぞれのアドレスが少なくとも記述されたＲＴＳ信号を送信するとともに、複数の端末から送信された複数のＣＴＳ信号を受信することにより、いわゆるアダプティブアレイアンテナを搭載したアクセスポイントと複数の端末との間で、従来のプロトコルにしたがって動作する端末との共存を実現しつつ、空間分割多重による通信を実現することができる。
【０１４７】
したがって、この通信システムは、ネットワークの通信容量を極めて増大させることができることから、例えば、所定のサーバから複数のテレビジョンに対して複数のストリームを送信する場合といったように、従来の無線ＬＡＮでは不可能であった大容量のデータを送信するアプリケーションを実現することができる。
【０１４８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１方式に準拠した無線ＬＡＮに適用した場合について説明したが、本発明は、ＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号を用いた制御と同様の制御を行う通信システムであれば、適用することができる。
【０１４９】
また、上述した実施の形態では、いわゆるインフラストラクチャモード時に、アクセスポイントのみがアダプティブアレイアンテナとして機能するものとして説明したが、本発明は、複数のアンテナ素子を搭載する端末がアダプティブアレイアンテナとして機能する場合であっても適用することができる。すなわち、本発明は、いわゆるアドホックモード時であっても適用することができる。
【０１５０】
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【０１５１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、送信要求信号（ＲＴＳ信号）、受信準備完了信号（ＣＴＳ信号）、及び応答信号（ＡＣＫ信号）についてのフレームフォーマットとして新たなものを提案し、データの送信元の通信局が、データを受信させたい通信局として複数の通信局のそれぞれのアドレスが少なくとも記述された送信要求信号を送信するとともに、複数の通信局から送信された複数の受信準備完了信号を受信することにより、いわゆるアダプティブアレイアンテナを搭載した通信局とその他の複数の通信局との間で、従来のプロトコルにしたがって動作する通信局との共存を実現しつつ、空間分割多重による通信を実現することができ、ネットワークの通信容量を極めて増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示す通信システムの構成を説明する図である。
【図２】同通信システムが備えるアクセスポイントの構成を説明するブロック図である。
【図３】同通信システムが備える端末の構成を説明するブロック図である。
【図４】従来のＲＴＳ信号のフォーマットを説明する図である。
【図５】従来のＣＴＳ信号のフォーマットを説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態として新たに提案するＲＴＳ信号のフォーマットを説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態として新たに提案するＣＴＳ信号のフォーマットを説明する図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態として新たに提案するＡＣＫ信号のフォーマットを説明する図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態として示す通信システムにおいてＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号を利用して通信を行う際のプロトコルを説明するための図であって、各種信号の授受の様子を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態として新たに提案するＲＴＳ信号のフォーマットを説明する図であって、（Ａ）は、従来のＲＴＳ信号と同様の構成からなる前半部分のフォーマットを説明する図であり、（Ｂ）は、新たに付加された後半部分のフォーマットを説明する図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態として新たに提案するＣＴＳ信号のフォーマットを説明する図であって、（Ａ）は、従来のＣＴＳ信号と同様の構成からなる前半部分のフォーマットを説明する図であり、（Ｂ）は、新たに付加された後半部分のフォーマットを説明する図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態として示す通信システムにおいてＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号を利用して通信を行う際のプロトコルを説明するための図であって、各種信号の授受の様子を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態として示す通信システムにおいてＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号を利用して通信を行う際のプロトコルを説明するための図であって、各種信号の授受の様子を示す図である。
【図１４】ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおいてＲＴＳ信号、ＣＴＳ信号、及びＡＣＫ信号を利用して通信を行う際のプロトコルを説明するための図であって、各種信号の授受の様子を示す図である。
【符号の説明】
１０１，１０２，１０３，２０  アンテナ素子
１１，１１１，１１２，１１３，２１  アンテナ
１２，１２１，１２２，１２３，２２  共用器
１３，１３１，１３２，１３３，２３  送信処理部
１４，１４１，１４２，１４３，２４  受信処理部
１５，２５  データ処理部
ＡＰ，ＡＰ１，ＡＰ２  アクセスポイント
ＮＴ  有線ネットワークケーブル
ＳＴＡ，ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ１３，ＳＴＡ１４，ＳＴＡ２１  端末
【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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