(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の通信装置（送信元通信装置）がネットワークを構成する複数の通信装置（宛先通信装置）に対してデータを送信し、当該各宛先通信装置が自装置宛データに対応する送達確認フレーム（ＡＣＫ、ＮＡＣＫ）を返信する無線通信システムであって、
前記送信元通信装置が、
複数の宛先通信装置から返信される送達確認フレームを１つの無線フレームに多重するためのＴＭＡ（Tone  Multiple  ACK）情報を作成し、当該ＴＭＡ情報を含む所定の送信フレームを前記各宛先通信装置に対して送信するＴＭＡ情報送信制御手段と、
前記送達確認フレームが多重された無線フレームであるＴＭＡを受信、解析し、各宛先通信装置から返信された送達確認フレームがＡＣＫまたはＮＡＣＫであることを認識して処理を行うＴＭＡ受信制御手段と、
を備え、
前記各宛先通信装置が、それぞれ、
前記ＴＭＡ情報を受信し、当該ＴＭＡ情報に基づいて自装置宛データに対応する送達確認フレームを返信する送達確認制御手段、
を備え、
複数の宛先通信装置から前記ＴＭＡ情報に基づいて返信される送達確認フレームを、ＴＭＡとして、１つの無線フレームに多重して送信することとし、
前記ＴＭＡ情報は、各宛先通信装置に送達確認フレームを送信させる個別のタイミングを示す送信タイミング情報、空きToneの電力を再送データに対する送達確認のToneに付与する情報を含み、
送達確認フレームを送信させる個別のタイミングを決定するために、
前記送信元通信装置が、
所定の送信フレームの最終シンボルに、タイミング同期を取り直させるためのパイロットを挿入して送信し、
前記パイロットを利用して再同期を取った各宛先通信装置から送達確認フレームを受信し、
前記パイロットを挿入してフレームを送信してから当該フレームに対する各送達確認フレームを受信するまでのそれぞれの所要時間に基づいて、各宛先通信装置に送達確認フレームを送信させる個別のタイミングを決定する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
所定の送信フレームを、複数の宛先のデータを連結したアグリゲーションフレームとすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記ＴＭＡの送信処理においては、１つの周波数帯（Ｔｏｎｅ、サブキャリア）で１つの送達確認フレームを伝達し、１シンボル内で複数の宛先通信装置からの送達確認フレームを送信することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記送達確認制御手段は、前記ＴＭＡ情報により事前に割り当てられた位置（時間および周波数帯）を使用して送達確認フレームを送信することを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記ＴＭＡを実現するための方式として、各周波数帯の電力に基づいて送達確認フレームを判定するキャリアセンス方式を採用することを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記ＴＭＡ情報送信制御手段は、伝送路品質に応じて、送達確認フレームのマッピングを、１つの送達確認フレームを送信するために複数の周波数帯を利用するＰＴＯＮＥ（Partial  Tone）型にするか、すべての周波数帯を１つの送達確認フレームで利用するＦＴＯＮＥ（Full  Tones）型にするか、を決定し、当該決定された情報を前記ＴＭＡ情報に含めて送信することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記ＴＭＡを実現するための方式として、多値変調を利用して送達確認フレームを判定する同期検波方式を採用することを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記ＴＭＡを実現するための方式として、差動変調を利用して送達確認フレームを判定する差動変調方式を採用することを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信システム。
【請求項９】
複数の送達確認フレームをＣＤＭ（Code  Division  Multiplex）多重することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の無線通信システム。
【請求項１０】
通信方式としてＯＦＤＭを採用する場合、
前記送達確認フレームを、１シンボルをガードインターバルとし、続く１シンボルを送達確認情報（ＡＣＫ、ＮＡＣＫ）とする、２シンボル構成とすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の無線通信システム。
【請求項１１】
通信方式としてＯＦＤＭを採用する場合、
前記送信元通信装置は、前記送達確認フレームが、自装置が想定している受信タイミングからどれだけずれているかを検出し、検出結果として得られる時間のずれに基づいてガードインターバル長を調整し、当該ガードインターバル長を前記宛先通信装置に通知することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記送信元通信装置は、Beaconフレームに、自装置が送信するフレームの送信電力、各宛先通信装置から受信した信号の電力、自装置が要求する受信電力、を設定し、
前記送達確認制御手段は、前記設定された電力情報に基づいて伝送路における電力損失を計算し、当該電力損失に基づいて送達確認フレームの送信電力を自律制御により調整することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記ＴＭＡ情報送信制御手段は、前記ＴＭＡ情報に自装置の送信電力を含めて送信し、  前記送達確認制御手段は、前記送信電力に基づいて伝送路における電力損失を計算し、当該電力損失に基づいて送達確認フレームの送信電力を自律制御により調整することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記ＴＭＡ情報送信制御手段は、さらに、前記自律制御により調整された送達確認フレームを受信し、宛先通信装置毎に受信電力を測定し、これらの受信電力から宛先通信装置毎に送達確認フレームの送信電力を決定し、当該送達確認フレームの送信電力を次の送信フレームに含めて送信し、
前記送達確認制御手段は、受け取った送信電力に従って送達確認フレームを送信することを特徴とする請求項１２または１３に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記各宛先通信装置が返信する送達確認フレームにおいて、ＡＣＫとＮＡＣＫを別の周波数帯にマッピングすることを特徴とする請求項１２、１３または１４に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記宛先通信装置は、Beaconを用いて送信元通信装置との周波数同期をとることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一つに記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記ＴＭＡ情報送信制御手段は、最もＬｏｗスペックの宛先通信装置の応答時間に基づいてアウトスタンディング数を決定し、当該決定したアウトスタンディング数に関する情報を前記ＴＭＡ情報に含めて送信し、
前記送達確認制御手段は、
前記アウトスタンディング数情報に基づいて送達確認フレームを送信することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一つに記載の無線通信システム。
【請求項１８】
データ伝送を行う物理チャネルをデータチャネルとし、制御フレーム（送達応答フレーム、ＲＴＳ／ＣＴＳ）の制御通信を行う物理チャネルを制御チャネルとし、全二重通信システムとして動作することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一つに記載の無線通信システム。
【請求項１９】
前記特定の通信装置が、Beaconフレームを、データチャネルおよび制御チャネルの両方で定期的に送信することを特徴とする請求項１８に記載の無線通信システム。
【請求項２０】
前記Beaconフレームの仮想キャリアセンス（ＮＡＶ）情報を用いて、次のBeaconまでの期間を予約することを特徴とする請求項１９に記載の無線通信システム。
【請求項２１】
所望の時間にBeaconフレームが送信できない場合は、Beaconフレームの送信を延期することを特徴とする請求項１９または２０に記載の無線通信システム。
【請求項２２】
ネットワークを構成する複数の通信装置が、Beaconピリオドにおいて１度だけBeaconフレームを送信し、データ送信のためのスロット予約を行うことを特徴とする請求項２１に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関するものであり、特に、無線ＬＡＮ通信において、送達確認フレームであるＡＣＫ／ＮＡＣＫ（ACKnowledgement/Negative  ACKnowledgement）などの制御フレームを複数端末間で多重して送信する無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の無線通信システムの一例として無線ＬＡＮ通信システムについて説明する。システムを構成する各無線端末が、無線パケット送信に先立ち無線チャネルをキャリアセンスし、チャネルの使用中（チャネルビジー：Busy）を確認した場合は無線パケットの送信を控え、チャネル未使用（チャネルアイドル：Idle）を確認した場合に無線パケットを送信する無線アクセス方法を、一般に、ＣＳＭＡ（Carrier  Sense  Multiple  Access）と呼ぶ。このＣＳＭＡは、たとえば、無線パケット通信方式で用いられている。
【０００３】
現在、家庭／オフィス向けの高速な無線ネットワークシステムを構築する機器として、米国の無線ＬＡＮ標準化規格IEEE802.11（非特許文献１参照）で標準化された商品が市場に出回っている。具体的には、下記非特許文献２に記載の規格に準拠した無線ＬＡＮは、２．４ＧＨｚ帯を使用し、変調方式としてＣＣＫ（Complementary  Code  Keying）を用いて、物理的な最大伝送速度が１１Ｍｂｐｓである。また、下記非特許文献３および４に記載の規格に準拠した無線ＬＡＮは、それぞれ５ＧＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯を使用し、変調方式としてはともにＯＦＤＭ（Orghogonal  Frequency  Division  Multiplex）を用いて、物理的な最大伝送速度が５４Ｍｂｐｓである。
【０００４】
さらに、下記非特許文献２〜４の記載の規格においては、アクセス方式として、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier  Sense  Multiplex  Access  with  Collision  Avoidance）が使用されている。
【０００５】
一方、欧州の無線ＬＡＮ標準化規格（下記非特許文献５参照）においては、無線端末の送信要求に応じて送信機会を与えるＴＤＭＡ（Time  Division  Multiple  Access）が使用されている。
【０００６】
【非特許文献１】IEEE802.11  Standard
【非特許文献２】IEEE802.11b
【非特許文献３】IEEE802.11a
【非特許文献４】IEEE802.11g
【非特許文献５】HyperLAN2  Standard
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の無線通信システムにおいては、実際のデータストリームの速度を表す実行速度が、物理的な最大伝送速度の半分程度、という問題があった。
【０００８】
具体的には、たとえば、伝送したデータストリームは、複数のデータパケットに分割され、データパケット単位に、宛先／送信元ＩＰ（Internet  Protocol）アドレス，パケット長，パケット番号等を含む伝送制御用情報からなるヘッダ情報、および誤り訂正制御用情報、が付加されてＩＰパケットとして下位レイヤに渡される。また、ＭＡＣ（Media  Access  Control）レイヤにおいても、宛先／送信元ＭＡＣアドレスや伝送制御用情報からなるヘッダ情報、および誤り訂正制御用情報、が付加され、さらに、場合によってはデータフレームが暗号化され、その暗号解読用情報が付加されて、物理層（ＰＨＹ）に渡される。さらに、物理層では、変調方式やフレーム長等を含む伝送制御用情報からなるヘッダ情報、および同期用のトレーニング信号、等が付加されて送信される。
【０００９】
また、基地局および各無線端末は、たとえば、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier  Sense  Multiple  Access  /  Collision  Avoidance）と呼ばれるアクセス方式を用いる。そして、宛先ＭＡＣアドレスで指定した基地局または無線端末から、無線データフレームを正しく受信できたかどうかを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫフレームが返送され、正しく受信できなかった場合にはフレーム再送動作も行っている。
【００１０】
したがって、実行速度は、上記IEEE802.11b，IEEE802.11a，IEEE802.11g準拠の無線ＬＡＮの物理的な伝送速度とはならず、半分程度となるのが実情である。
【００１１】
また、ＭＩＭＯ（Multiple  Input  Multiple  Output）技術の採用や、複数の基本チャネルを利用する（Channel  Bundling，Multi-Channels）ことによる物理的な伝送速度の増大に伴い、物理的な伝送速度に応じた効率的な伝送が必要となってきている。
【００１２】
その１つの方式として、複数のフレームを連結（Aggregation）あるいは連続して送信することで高効率化を目指す方法が注目されている。
【００１３】
具体的には、（１）単一アドレス宛のパケットを複数連結して送信する技術、（２）マルチキャストまたはブロードキャストアドレスを使用して、異なる複数の宛先の“ＭＡＣ  ＳＤＵ（Service  Data  Unit）”を連結し、効率よく複数の“ＭＡＣ  ＰＤＵ（Protocol  Data  Unit）”を送信する技術（図５５参照）、（３）異なる複数の宛先“ＭＡＣ  ＰＤＵ”を連結し、効率よく複数の“ＭＡＣ  ＰＤＵ”を送信する技術（図５６，図５７参照）、（４）異なる複数の宛先“ＭＡＣ  ＰＤＵ”を連続して送信し、効率よく複数の“ＭＡＣ  ＰＤＵ”を送信する技術（図５８参照）、がある。
【００１４】
なお、図示のＨＴ（High  Throughput）は、ＭＩＭＯやMulti-Channelsなどの技術を使用する基地局および無線端末を指し、“HT  Training+Signal”は、場合によっては省略される。また、Legacyは、既存の基地局および無線端末を指し、ＩＦＳ（Inter  Frame  Space）は、決められたパケット送受信間隔である。さらに、複数の“Aggregation  Frame”を組み合わせて使用する方法もある。また、フレームの最後にはフレームの正誤を判別するためのＦＣＳ（Frame  Check  Sequence)が付加される。
【００１５】
上記のように、異なる宛先の“ＭＡＣ  ＰＤＵ”が連結されると、各無線端末から送達確認（Acknowledgement）であるＡＣＫまたはＮＡＣＫが伝送される。これを示したのが図５９，図６０である。図５９，図６０は、複数の宛先の“Aggregation  Frame”が簡略化されて書かれているが、図５６，図５７，図５８のすべてのケースにおいて当てはめることができる。
【００１６】
従来の方式では、（１）複数の宛先の“Aggregation  Frame”に対応するＡＣＫ／ＮＡＣＫフレームは、ＩＦＳ時間の間隔をもって送信される。（２）“Aggregation  Frame”にて、各ＡＣＫ／ＮＡＣＫフレームの送信タイミングを通知して、順番に各無線端末に応答される方式が提案されている。そのため、宛先分のＩＦＳ間隔分または各フレーム間のオフセット分だけ、通信容量が低下する問題があった。また、ポーリングのタイミングで、他のデータとともにピギーバックしてＡＣＫを送信する方法などもあるが、この場合でも、ＡＣＫ／ＮＡＣＫの送達確認までに時間がかかることになり、図５９，図６０のように宛先アドレスＤＡ（Destination  Address）分のフレーム受信が必要となる。
【００１７】
さらには、上記“Aggregation  Frame”に対して、ＡＣＫを必要としないポリシーを交換することで、ＡＣＫ／ＮＡＣＫの送達確認を行わず、送達確認フレームおよびＩＦＳ時間を削減することも可能である。その際は、帯域の効率的な使用が可能となるが、上位レイヤでの再送に依存することなり、遅延や再送効率の低下などが発生する場合がある。
【００１８】
また、送達確認のためのＡＣＫ／ＮＡＣＫフレームの情報は、送信されたＰＤＵが正確に到達したかどうかを通知するだけのパケットであり、非常に小さな情報に対して、大きなトレーニングとＳｉｇｎａｌなどのＰＨＹヘッダが付与されたことにより、さらなる伝送容量の劣化を引き起こしている。
【００１９】
なお、同一アドレス宛のＭＰＤＵに対して、１つのＡＣＫ／ＮＡＣＫにて応答する“Ｂｌｏｃｋ  ＡＣＫ”または“Ｇｒｏｕｐ  ＡＣＫ”などがあるが、複数宛先のデータを送信した場合には、図５９，図６０と同様の問題が生じる。
【００２０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の異なる宛先の“ＭＡＣ  ＰＤＵ”を連結した場合の送達確認による通信容量の劣化を回避することにより、無線通信容量を改善可能な無線通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる無線通信システムは、特定の通信装置（送信元通信装置）がネットワークを構成する複数の通信装置（宛先通信装置）に対してデータを送信し、当該各宛先通信装置が自装置宛データに対応する送達確認フレーム（ＡＣＫ、ＮＡＣＫ）を返信する無線通信システムであって、前記送信元通信装置が、複数の宛先通信装置から返信される送達確認フレームを１つの無線フレームに多重するためのＴＭＡ（Tone  Multiple  ACK）情報を作成し、当該ＴＭＡ情報を含む所定の送信フレームを前記各宛先無線端末に対して送信するＴＭＡ情報送信制御手段、を備え、前記各宛先通信装置が、それぞれ、前記ＴＭＡ情報を受信し、当該ＴＭＡ情報に基づいて自装置宛データに対応する送達確認フレームを返信する送達確認制御手段、を備え、複数の宛先通信装置から前記ＴＭＡ情報に基づいて返信される送達確認フレームを、ＴＭＡとして、１つの無線フレームに多重して送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、従来方式に比べＡＣＫ／ＮＡＣＫのために占有される無線通信区間を大幅に削減することができ、無線通信容量を大きく改善することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明においては、特に、後述するＴＭＡ（Tone  Multiple  ACK）を実現するための技術について説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２４】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる無線通信システム（家庭／オフィス向けの無線ネットワーク）の構成を示す図である。この無線通信システムは、有線または無線系の外部の通信網を構成するアクセス網と接続するアクセスライン（たとえば、Ethernet（登録商標），xDSL，CATV，FTTH等）との相互接続を行うためのゲートウェイを有する基地局（ＡＰ）１と、複数の無線端末（ＳＴＡ）２−１〜２−ｎから構成される。
【００２５】
基地局１は、アクセス網と接続する有線または無線系のアクセスラインを終端させ、家庭／オフィス内の無線ネットワークを介して特定の無線端末へのアクセス網からの受信情報を送信する通信ユニットシステム１１を備える。そして、この通信ユニットシステム１１は、上記アクセスラインを終端させるアクセス系終端ユニット１２と、アクセス網の信号と家庭／オフィス内の無線端末の信号との間の信号フォーマットの相互変換を制御する信号インタフェースユニット（たとえば、ルーター，ブリッジに相当）１３と、家庭／オフィス内の無線ネットワークのアクセス制御および変復調を行う無線ユニット１４と、を備える。
【００２６】
また、各無線端末は、それぞれ、パソコン，ＰＤＡ，携帯電話，テレビジョン受信機のような情報機器本体２１と、各情報機器本体と基地局の通信ユニットシステムとの間のデータ送受信を制御する端末ユニットシステム２２と、を備える。そして、この端末ユニットシステムは、基地局，他の無線端末の信号と情報機器本体２１の信号との間の信号フォーマットの相互変換を制御する端末インタフェースユニット２３と、家庭／オフィス内の無線ネットワークのアクセス制御および変復調を行う無線ユニット２４と、を備える。
【００２７】
また、本実施の形態では、基地局に無線端末が接続される無線通信システムについて示しているが、これに限らず、たとえば、無線端末同士が独自のネットワークを構築し、通信を行うアドホックネットワーク，マルチホップネットワークについても適用可能である。さらには、基地局から割り当てられた時間において、基地局に登録された特定の無線端末間同士で通信を行うネットワークについても適用可能である。
【００２８】
図２は、本実施の形態の無線ユニット１４，２４の構成を示す図である。この無線ユニットは、信号インタフェースユニット１３または端末インタフェースユニット２３との接続のためのホストインタフェースからのデータに基づいて、送信データの作成／受信データの作成およびアクセス制御を行うＭＡＣ（Media  Access  Control）３１と、変復調などを行う物理層（ＰＨＹ）３２と、を備える。ＭＡＣ３１には、それぞれ、送信データの作成および送信タイミングなどの管理を行う送信制御部（MAC  Tx）３３と、受信タイミングの検出および受信データの成否の確認などを行う受信制御部（MAC  Rx）３４と、を有する。ＰＨＹ３２には、ＭＡＣ３１からの送信データを変調する送信変調部（Tx  PHY）３５と、受信データを復調する受信復調部（Rx  PHY）３６と、を有する。なお、図示はしていないが、ＭＡＣ３１は、呼の受付制御部，認証部，暗号化部等をも有する。
【００２９】
図３は、本実施の形態のＴＭＡ（Tone  Multiple  ACK）を用いたフレーム送受信シーケンスを示す図である。本実施の形態では、複数のユーザーから送信される送達確認（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）フレームを１つの無線フレームに多重する方法を示す。また、この方式を“Tone  Multiplex  ACK”と呼ぶことにする。本実施の形態では、送達確認フレームの送信に関する情報（ＴＭＡフレームの構成）を、ＴＭＡインフォメーションフィールド（TMA  Information  Field）と呼ばれる複数のパラメータ（タイミング，送信方法，送信位置，電力など）からなるフィールドに含め、当該ＴＭＡインフォメーションフィールドが所定位置に配置されたアグリゲーションフレーム（Aggregation  Frame）を各無線端末に対して通知する。なお、本実施の形態では、一例として、基地局がＴＭＡインフォメーションフィールドを通知する場合について説明するが、これに限らず、たとえば、特定の無線端末が、ＴＭＡインフォメーションフィールドが配置されたフレームを他の各無線端末に対して通知し、当該他の各無線端末からＴＭＡを受信することとしてもよい。
【００３０】
まず、基地局１が、ＴＭＡインフォメーションフィールドを含む各無線端末宛のアグリゲーションフレームを図２の送信制御部３３にて作成し、アクセス手順に則って送信変調部３５にて変調し、送信する。
【００３１】
つぎに、各無線端末は、受信復調部３６にてアグリゲーションフレームを受信し、受信制御部３４にてＴＭＡインフォメーションフィールドと自端末向けのデータを抽出する。ここで、フレームエラーチェックなどを行い。受信が成功した場合にはホストインタフェースを経由して、上位レイヤに受信データを引き渡すとともに送達成功を示す送達確認フレーム（ＡＣＫ）の送信を行う。
【００３２】
その際、送信制御部３３が、ＴＭＡインフォメーションフィールドにて指定されたフレーム構成（タイミング，サブキャリア等）で送信フレームを作成し、送信変調部３５が、割り当てられた送信タイミング，アクセス手順に則って、ＴＭＡインフォメーションフィールドにおいて指定された送信方法で送信を行う。
【００３３】
つぎに、基地局１においては、事前のＴＭＡインフォメーションフィールドに基づいて各無線端末から送信された送達確認フレームを受信復調部３６にて受信し、受信制御部３４がその内容を解析し、各無線端末から多重された送達確認フレーム（ＴＭＡ）がＡＣＫまたはＮＡＣＫであることを認識する。
【００３４】
なお、図３では、基地局１から伸びる右向きの矢印が、各無線端末へのアグリゲーションフレームの送信を示し、各無線端末から伸びる左向きの矢印が、各無線端末からのＴＭＡを示している。
【００３５】
図４は、本実施の形態のＴＭＡを用いた際のフレーム送受信シーケンスとフレームフォーマットを示す図である。
【００３６】
左の矩形は、基地局１（または特定の無線端末）から送信される複数の宛先を含むアグリゲーションフレームである。このアグリゲーションフレームは、タイミング同期，周波数同期，ＡＧＣなどを行うためのトレーニング部分および以降のシンボルに対する変調方式，データ長などを示すSignal部分（“HT  Training+Signal”および“Legacy  Training+Signal”）、ＴＭＡの構成や制御パラメータを宛先ＳＴＡに通知するＴＭＡインフォメーションフィールド、その後にＭＰＤＵ（MAC  Protocol  Data  Unit）、が続く構成となっている。
【００３７】
なお、ＴＭＡインフォメーションフィールドを配置する位置については、上記に限らず、他の位置であってもよい。また、各ＭＰＤＵの先頭に、ＭＰＤＵの構成や区切りを示すDelimiterが含まれる場合もある。また、アグリゲーションフレームにおいて、ＮＡＶ（Network  Allocation  Vector）やSpoofing技術を使って、ＴＭＡの受信完了時刻まで帯域を予約することも可能である。
【００３８】
また、アグリゲーションフレームに関しては、本方式に限らず、図５５〜図５８など、どのような構成でもかまわない。また、受信側端末がＴＭＡを送信するために必要となるＴＭＡインフォメーションフィールドは、事前のＲＴＳ／ＣＴＳフレーム，セットアップフレーム，Beaconなどのフレームによって通知してもかまわない。アグリゲーションフレームにＴＭＡインフォメーションフィールドを含めないで、事前のフレームにて通知することによって、アグリゲーションフレームに毎回ＴＭＡインフォメーションフィールドを含めないですむことになり、ＴＭＡインフォメーションフィールドの挿入によるオーバーヘッドを低減できる。
【００３９】
つぎに、図４における右の矩形は、本実施の形態におけるＴＭＡを示す図であり、基地局１（または特定の無線端末）から送信されたアグリゲーションフレームに対する送達確認フレームであり、アグリゲーションフレームを送信した後のＩＦＳ（InterFrame  Space）後に送信される。なお、ＴＭＡは、１Ｔｏｎｅ（Minimum  granularity）で、１ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を伝達し、１ＯＦＤＭ（Minimum  granularity）シンボル内で複数の無線端末からＡＣＫを通知するものである。また、ＨＴ（High  Throughput）端末しか存在しないような環境においては、“Legacy  Training+Signal”は省略してもかまわないし、ＨＴ端末が存在しないような環境においては、“HT  Training+Signal”を省略してもかまわない。
【００４０】
ただし、本実施の形態では、無線ＬＡＮを想定しているため、ＨＴとLegacyとして端末の種類を定義しているが、本発明は、アグリゲーションフレームに対する効率的なＡＣＫの伝送方式に関するもので、ＨＴ，Legacyなどの種別に依存するものではない。
【００４１】
図５は、本実施の形態におけるＴＭＡの実施例を示す図であり、基地局１（または特定の無線端末）と宛先無線端末２−１，２−２，２−３との関係を示している。ここでは、図４と同様に、無線端末２−１，２−２，２−３が、通知された送達確認フレーム（ＴＭＡ）に関する情報に基づいて、アグリゲーションフレームの送信元である基地局１に対してＴＭＡを送信している様子が示されている。各端末（ＡＰ，ＳＴＡ）の横にある矩形は、横軸を時間（またはシンボル）、縦軸を周波数（または、Ｔｏｎｅ，サブキャリア）とした場合、各無線端末が、事前に割り当てられた位置（時間と周波数）を使用して、送信元の基地局１に対して送達確認フレームを送信し、基地局１が、多重された送達確認フレームを受信している。ここでは、上記図４において示したものと同じく、無線端末２−１からは２トーンを用いて２つのＴＭＡが送信され、無線端末２−２からは１つのＴＭＡが送信され、無線端末２−３からは１つのＴＭＡが送信されている。なお、ＴＭＡを受信している基地局１では、すべてのＴＭＡを同時刻において周波数分割された状態で受信している。なお、図５において、無線端末２−１では、アグリゲーションフレームにて２つのＭＰＤＵを受信していることから、２トーンを用いてＴＭＡとしているが、これに限らず、合わせて１トーンとしてＴＭＡを送信することも可能である。
【００４２】
図６は、キャリアセンス方式を採用した場合の送達確認フレームを示す図である。本方式は、送信確認情報をＴｏｎｅ（サブキャリア）に載せて通知する方法で、たとえば、ＡＣＫを電力ＯＮ，ＮＡＣＫを電力ＯＦＦ、として判定する方式をキャリアセンス方式と呼ぶ。たとえば、無線端末２−１から３つのＭＰＤＵに対する送達確認（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を、無線端末２−２から２つのＭＰＤＵに対する送達確認を、無線端末２−３から２つのＭＰＤＵに対する送達確認を、無線端末２−４から６つのＭＰＤＵに対する送達確認を、無線端末２−５から３つのＭＰＤＵに対する送達確認を、応答した場合の例を示している。
【００４３】
また、図６では、２ＯＦＤＭシンボルを使用して、１６ＭＰＤＵに対する送達確認フレームが返信されている。また、無線端末２−１の２つ目のＭＰＤＵ，無線端末２−３の１つ目のＭＰＤＵ、無線端末２−５の１つ目のＭＰＤＵにおいては、ＮＡＣＫが返送され、それ以外はＡＣＫが送信されている。また、ここでは、Ｔｏｎｅごとの電力で、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを判断するため、無線機において、位相・振幅補正が不要となる利点がある。
【００４４】
つぎに、キャリアセンス方式において、電力ＯＮ／ＯＦＦに関してコード化させたものについて説明する。上記図６では、１Ｔｏｎｅ，１シンボルにて１つのＭＰＤＵに対して送達確認を行ったが、他端末の干渉，他システムからの干渉によって送達確認フレームが間違って判断されることを防ぐため、また、送達確認フレームの信頼度をあげるため、複数シンボル、または、複数Ｔｏｎｅを使用して送達確認を行う。
【００４５】
図７は、シンボル方向にコード化させた場合の一例を示す図である。本方式では、シンボル方向が２倍になっており、効率が１／２になっているものの、送達確認フレームの信頼度が向上している。同様に、Ｔｏｎｅ方向にコード化することも可能である。
【００４６】
このように、本実施の形態においては、上記ＴＭＡを用いることとし、さらに、上記ＴＭＡの実現方式としてキャリアセンス方式を採用することとした。これにより、従来方式に比べＡＣＫ／ＮＡＣＫのために占有される無線通信区間を大幅に削減することができ、無線通信容量を大きく改善することができる。なお、キャリアセンス方式以外に、複数のＴｏｎｅ，シンボル，多値変調，差動変調などを使用する場合には、複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を通知することが可能であり、以降の実施の形態にて説明する（ＴＭＡ方式としては、同期検波方式，差動方式，ＣＤＭ方式等が考えられる）。
【００４７】
実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の無線通信システムについて説明する。先に説明した実施の形態１では、キャリアセンス方式を用いたＴＭＡの実現方法について説明したが、実施の形態２では、同期検波方式を用いたＴＭＡの実現方法について説明する。
【００４８】
なお、無線通信システムの構成、ＴＭＡの送受信シーケンス、およびアグリゲーションフレーム等のフレームフォーマットの概要については、前述した実施の形態１の図１〜図５とほぼ同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態では、一例として、無線端末２−１〜２−５を想定して説明することとする。
【００４９】
図８は、同期検波方式を採用した場合の送達確認フレームを示す図である。ここでは、各無線端末が、送達確認情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）の１ｂｉｔに加え、制御情報（たとえば、電力情報等）を通知し、基地局１が、多値変調を利用した同期検波方式を用いて送達確認フレームを判定する。なお、図示のＲは、Reference（リファレンス）を示す。以下、実施の形態１と異なる動作について説明する。
【００５０】
まず、基地局１が、ＴＭＡインフォメーションフィールドを含むアグリゲーションフレームを送信する。本実施の形態におけるＴＭＡインフォメーションフィールドには、送達確認フレームの構成情報として、各無線端末が使用するＴｏｎｅ（サブキャリア）位置と数、リファレンス（Ｒ）のパターンとシンボル数、「ＡＣＫ＋制御情報」の変調度、対応するＡＣＫの位置、が含まれている。なお、本方式では、各シンボルをリファレンスの振幅，位相を使って補正する。リファレンスとなるシンボル量は、伝送路品質に依存し、Beacon等のセルシステム情報によりユーザーごとに規定されるものとする。
【００５１】
送達確認フレームの構成情報であるＴＭＡインフォメーションフィールドを含むアグリゲーションフレームを受信した各無線端末２−１〜２−５は、ＩＦＳ後に、指定されたＴｏｎｅ位置と数，リファレンス，変調度、を使用して「送達確認情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）＋制御情報」を送信する。
【００５２】
たとえば、図８は、無線端末２−１宛のＭＰＤＵ（ｓ）に対する「送達確認＋制御情報」を２Ｔｏｎｅ（１Ｒ，２シンボル）、無線端末２−２宛のＭＰＤＵ（ｓ）に対する「送達確認＋制御情報」を１Ｔｏｎｅ（２Ｒ，１シンボル）、無線端末２−３宛のＭＰＤＵ（ｓ）に対する「送達確認＋制御情報」を１Ｔｏｎｅ（１Ｒ，２シンボル）…で応答した場合の様子を示している。
【００５３】
このように、本実施の形態においては、ＴＭＡを用いることとし、さらに、ＴＭＡの実現方式として同期検波方式を採用することとした。これにより、従来方式に比べＡＣＫ／ＮＡＣＫのために占有される無線通信区間を大幅に削減することができ、無線通信容量を大きく改善することができる。
【００５４】
実施の形態３．
つづいて、実施の形態３の無線通信システムについて説明する。先に説明した実施の形態１および２では、キャリアセンス方式および同期検波方式を用いたＴＭＡの実現方法について説明したが、実施の形態３では、差動変調方式を用いたＴＭＡの実現方法について説明する。
【００５５】
なお、無線通信システムの構成、ＴＭＡの送受信シーケンス、およびアグリゲーションフレーム等のフレームフォーマットの概要については、前述した実施の形態１の図１〜図５とほぼ同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態では、一例として、無線端末２−１〜２−５を想定して説明することとする。
【００５６】
図９は、差動変調方式を採用した場合の送達確認フレーム（ＴＭＡ）を示す図である。ここでは、各無線端末が、送信確認情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）の１ｂｉｔに加え、制御情報（たとえば、電力情報等）を通知し、基地局１が、差動変調方式を用いて送達確認フレームを判定する。なお、図示のＲは、Reference（リファレンス）を示す。以下、実施の形態１および２と異なる動作について説明する。
【００５７】
まず、基地局１が、ＴＭＡインフォメーションフィールドを含むアグリゲーションフレームを送信する。本実施の形態におけるＴＭＡインフォメーションフィールドには、送達確認フレームの構成情報として、各無線端末が使用するＴｏｎｅ位置と数、リファレンスのパターンとシンボル数、「ＡＣＫ＋制御情報」の変調度、対応するＡＣＫの位置、が含まれている。なお、本方式では、各シンボルをリファレンスの振幅，位相を使って補正する。リファレンスとなるシンボル量は、伝送路品質に依存し、Beacon等のセルシステム情報により、ユーザーごとに規定されるものとする。
【００５８】
送達確認フレームの構成情報であるＴＭＡインフォメーションフィールドを含むアグリゲーションフレームを受信した各無線端末２−１〜２−５は、ＩＦＳ後に、指定されたＴｏｎｅ位置と数，リファレンス，変調度、を使用して「送達確認情報＋制御情報」を送信する。
【００５９】
なお、本方式では、第一のシンボルに、そのＴｏｎｅを利用する無線端末のリファレンスシンボルを配置し、第二のシンボル以降は、一つ前のシンボルとの差動を利用して変復調を行うものとする。たとえば、図９は、無線端末２−１宛のＭＰＤＵ（ｓ）に対する「送達確認＋制御情報」を２Ｔｏｎｅ（１Ｒ，２シンボル）、無線端末２−２宛のＭＰＤＵ（ｓ）に対する「送達確認＋制御情報」を１Ｔｏｎｅ（１Ｒ，２シンボル）、無線端末２−３宛のＭＰＤＵ（ｓ）に対する「送達確認＋制御情報」を１Ｔｏｎｅ（１Ｒ，２シンボル）…で応答した場合の様子を示している。
【００６０】
このように、本実施の形態においては、ＴＭＡを用いることとし、さらに、ＴＭＡの実現方式として差動変調方式を採用することとした。これにより、従来方式に比べＡＣＫ／ＮＡＣＫのために占有される無線通信区間を大幅に削減することができ、無線通信容量を大きく改善することができる。
【００６１】
実施の形態４．
つづいて、実施の形態４の無線通信システムについて説明する。先に説明した実施の形態１、２および３では、キャリアセンス方式、同期検波方式および差動変調方式を用いたＴＭＡの実現方法について説明したが、実施の形態４では、ＣＤＭ（Code  Division  Multiplex）方式を用いたＴＭＡの実現方法について説明する。本実施の形態では、前述の実施の形態１、２または３で説明したＴＭＡを利用し、さらにロバスト性を確保するためのＣＤＭとの組み合わせ方法を示す。
【００６２】
なお、無線通信システムの構成、ＴＭＡの送受信シーケンス、およびアグリゲーションフレーム等のフレームフォーマットの概要については、前述した実施の形態１の図１〜図５とほぼ同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
ＣＤＭ方式では、同一無線端末宛の複数ＭＰＤＵに対するＡＣＫ情報をＣＤＭ多重する方法と、異なる無線端末からのＡＣＫ情報をＣＤＭ多重する方法と、がある。一つの無線端末からのＡＣＫを多重する場合は、周波数軸方向に拡散を行い、複数の無線端末からのＡＣＫを多重する場合は、時間軸方向で行う。以下、実施の形態１、２および３と異なる処理について説明する。
【００６４】
図１０は、一つの無線端末のＡＣＫフレームを周波数方向（Ｔｏｎｅ方向）に拡散する場合の一例を示す図である。ここでは、３つのＭＰＤＵに対するＡＣＫフレームと制御情報（Ｃｔｒｌ）を、自端末に割り当てられたコード（Ｃｏｄｅ）を使用して拡散している。
【００６５】
図１１は、一つの無線端末のＡＣＫフレームを周波数方向（Ｔｏｎｅ方向）に拡散する場合の他の一例を示す図である。ここでは、３つのＭＰＤＵに対するＡＣＫフレームを、自端末に割り当てられた３つのコード（Ｃｏｄｅ）を使用して拡散している。
【００６６】
図１２は、複数（一例として３つ）の無線端末のＡＣＫフレームを時間軸方向に多重する場合の一例を示す図である。ここでは、各無線端末が、それぞれ、３つのＭＰＤＵに対するＡＣＫフレームと制御情報（Ｃｔｒｌ）を、自端末に割り当てられたコード（Ｃｏｄｅ）を使用して拡散している。
【００６７】
図１３は、複数（一例として３つ）の無線端末のＡＣＫフレームを時間軸方向に多重する場合の他の一例を示す図である。ここでは、各無線端末が、それぞれＭＰＤＵに対するＡＣＫフレームを、自端末に割り当てられたコード（Ｃｏｄｅ）を使用して拡散している。
【００６８】
そして、上記図１０〜図１３に示すＣＤＭ方式で拡散されたフレームを受信する基地局１（または特定の無線端末）では、受信復調部３６が、多重されて送られてくるＴＭＡを適切に分離して受信する。
【００６９】
このように、本実施の形態においては、ＴＭＡを用いることとし、さらに、ＴＭＡの実現方式としてＣＤＭ方式を採用することとした。これにより、従来方式に比べＡＣＫ／ＮＡＣＫのために占有される無線通信区間を大幅に削減することができ、無線通信容量を大きく改善することができる。また、上記本実施の形態のようにコード化されたキャリアセンス方式、同期検波方式および差動変調方式においては、たとえば、コード化を採用しない単なるキャリアセンス方式と比較して、ロバスト性が向上している。
【００７０】
実施の形態５．
つづいて、実施の形態５の無線通信システムについて説明する。先に説明した実施の形態１〜４では、キャリアセンス方式、同期検波方式、差動変調方式およびＣＤＭ方式を用いたＴＭＡの実現方法について説明したが、実施の形態５では、前述した実施の形態１〜４の方式を採用する場合において、異なる複数の無線端末から送信されるＴＭＡのタイミング同期を実現する方法について説明する。
【００７１】
タイミング同期の方法は、たとえば、IEEE802.16で提案されているようなレンジングを用いて、すべてのＯＦＤＭＡシンボルが、基地局と時間同期制御を行う方法（集中制御）と、ガードインターバルを利用してタイミング偏差を吸収する方法と、がある。
【００７２】
なお、基地局が各無線端末の経路差誤差，周波数誤差などを集中制御して補正することが可能な場合には、その制御情報と、ＴＭＡの送信タイミング，位置などを含むＴＭＡインフォメーションフィールドを各無線端末に通知し、各無線端末は、その補正情報に基づいて基地局にＴＭＡを送信する。
【００７３】
以降、本実施の形態においては、ガードインターバル（ＧＩ：Guard  Interval）を利用してタイミング偏差を吸収する方法について説明する。なお、無線通信システムの構成、ＴＭＡの送受信シーケンス、およびアグリゲーションフレーム等のフレームフォーマットの概要については、前述した実施の形態１の図１〜図５とほぼ同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７４】
ＴＭＡは、前述した図５に示すように、異なる無線端末からのＡＣＫを１つ以上のＯＦＤＭＡシンボル，サブキャリアにマッピングされた状態で受信するため、基地局１においては、各無線端末の位置に応じて無線フレームの到着時間が異なる。そのため、ＴＭＡを使用する場合には、各無線端末から送信されるＴＭＡタイミングが異なることになり、ガードインターバルの長さが問題となる。
【００７５】
図１４は、無線端末２−１から送信されるシンボル＃２−１，無線端末２−２から送信されるシンボル＃２−２に対して、無線端末２−３から送信されるシンボル＃２−３が大幅に遅れて基地局１に到着している様子を示す図である。ここでは、基地局１の受信復調部３６にて作成されたＦＦＴウィンドウ（FFT  Window）に対して、無線端末２−３から送信されたシンボル＃２−３が、ＦＦＴウィンドウから外れているために、他のシンボル＃２−１，シンボル＃２−２に対して干渉になっていることを示している。なお、本来、無線ＬＡＮにおいて、ガードインターバルは、マルチパスの影響に対応することを目的としている区間であり、このように端末位置による遠近問題を解決するために規定されているものではない。
【００７６】
（基本ガードインターバル）
上記干渉に関する問題を解決するため、本実施の形態では、ＴＭＡにおいて、２シンボル構成のＡＣＫ情報を構築する。たとえば、図１５に、既存のIEEE802.11aのシンボル構成と、本実施の形態のシンボル構成と、を示す。本実施の形態のシンボルをIEEE802.11a方式と共存させるような場合には、図示のように、１シンボルをガードインターバルとし、続く１シンボルでＡＣＫ情報を伝送するような２シンボル構成とする。
【００７７】
図１６は、上記本実施の形態のシンボル構成を適応した場合の一例を示す図である。たとえば、２０ＭＨｚ周波数帯の場合、上記のような構成をとると、ガードインターバルは４．０μｓとなる。そのため、１２００ｍの伝播路差まで対応できるため、十分なガードインターバル長となる。一方、既存のIEEE802.11aにて規定されているガードインターバル０．８μｓでは、２４０ｍの経路差までしか対応できない。
【００７８】
また、本実施の形態では、通常より大きなガードインターバルを取ったとしても、ＡＣＫシンボルと相乗りする制御シンボル情報が数ビットであり、かつ、複数の無線端末の環境で無駄なＩＦＳを削減することによる効果が支配的となるため、本方式による伝送効率劣化は問題とならない。
【００７９】
なお、本発明においては、ガードインターバルを１シンボル分としたが、ガードインターバル長は、経路差からのみ決定するものではなく、各無線端末がＡＣＫを応答するまでの処理遅延も含まれる。
【００８０】
（可変ガードインターバル）
また、上記干渉に関する問題を解決するための方法としては、上記の他に、ガードインターバルを可変にする方法がある。以下では、この方法を具体的に説明する。
【００８１】
たとえば、基地局１は、そのセルサイズに応じてＴＭＡのためのガードインターバルをBeaconフレーム等で報知する。ここでは、基地局１と各通信端末との通信において、基地局１は、受信復調部３６において受信するフレームが、自局が想定している受信タイミングからどれだけずれているか、を検出する。時間のずれを元に、各無線端末において伝播路差，デバイス差があることを受信制御部３４が検出し、伝播路差，デバイス差を吸収するためのガードインターバルの長さを決定する。
【００８２】
つぎに、基地局１が、各無線端末に対して新たなガードインターバル長を通知する。なお、ここで、ＴＭＡインフォメーションフィールドを用いて通知しても良いし、別のフレームとして通知してもかまわない。
【００８３】
つぎに、新たなガードインターバル長を受信した各無線端末は、送信変調部３５，受信復調部３６にて、新たなガードインターバルでの変復調も行えるように自端末の設定を変更する。
【００８４】
さらに、各無線端末では、送信制御部３３，受信制御部３４が、ガードインターバルが変更されたことによる時間管理方法を変更する。なお、これ以降、各無線端末は、新しいガードインターバルを使ってＴＭＡを返送する。また、図１７では、ＴＭＡインフォメーションフィールドにてガードインターバル長を変更し、各無線端末から送信されているシンボルに対して、適切にＦＦＴウィンドウが設定されている様子が示されている。
【００８５】
実施の形態６．
つづいて、実施の形態６の無線通信システムについて説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態１〜５の無線通信システムにおいて、複数の無線端末から送信されるＡＣＫフレームのタイミング同期について説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態１〜５と異なる処理について説明する。
【００８６】
従来のIEEE802.11では、キャリアセンスをトリガーとして、パイロットを使って同期タイミングを確立している。ＴＭＡでは、通常パイロットが存在しないため、この手法を用いることができない。なお、基地局１が各無線端末の経路差誤差，周波数誤差などを集中制御して補正することが可能な場合には、その制御情報，ＴＭＡの送信タイミング，位置などを含むＴＭＡインフォメーションフィールドを各無線端末に通知し、各無線端末が、受信したＴＭＡインフォメーションフィールドに基づいて基地局１に対してＴＭＡを送信することも可能である。
【００８７】
しかしながら、従来のIEEE802.11では、複数の無線端末からのＴＭＡをほぼ同一タイミングで受信する（図１８参照）基地局１は、どの無線端末からのＡＣＫシンボルに同期するかを確定することができない。また、各無線端末からのＡＣＫシンボルごとにマルチパスが存在し、複数の遅延スプレッドが含まれるため、キャリアセンスによる同期確立が困難になる、という問題があった。
【００８８】
（ＰＨＹレイヤタイミング管理方式）
上記問題を解決するため、本実施の形態においては、ＰＨＹレイヤタイミング管理方式を採用する。たとえば、ＡＣＫの場合、先に説明したように基地局１からのデータ送出タイミングからのＩＦＳが規定される。この時間をＰＨＹ３２でカウントすることにより、基地局１はＡＣＫ到達時刻を決定する。図１９は、本実施の形態のＰＨＹレイヤタイミング管理方式を示す図である。
【００８９】
なお、基地局１では、上記のようにＰＨＹ３２でＴＭＡの到達時間を管理し、受信のためのＦＦＴウィンドウタイミングを設定する場合、ＰＨＹ３２でのデータ送信完了からＡＣＫ到達時間までのＩＦＳの正確さが重要になる（図２０参照）。
【００９０】
また、アグリゲーションフレームは、ＭＩＭＯ，Multi-Channelsなどの技術を使用したとしても、非常に長いＰＨＹフレームとなる可能性がある。そのため、無線端末側では、先頭のプリアンブル受信により作り出した同期タイミングが、ＰＨＹフレーム受信中に揺らぐ可能性がある。また、無線端末側では、アグリゲーションフレームを受信し、固定時間内にＡＣＫを応答する必要があり、最終フレーム位置を特定できることが望ましい。
【００９１】
そこで、本実施の形態では、アグリゲーションフレームの最終シンボルにパイロットを挿入する。図２１は、本実施の形態のパイロットである“Re-Synchronization  preamble”の構成を示す図である。無線端末側は、このパイロットを利用して、再同期を取るとともに、規定時間内にＡＣＫを送信する。
【００９２】
図２２は、本実施の形態の無線ユニット２４の構成を示す図である。具体的には、各無線端末は、上記“Re-Synchronization  Preamble”を使用して、タイミング同期を取り直し、自身のＡＣＫタイミングを決定するためのタイマーを起動する（クロックカウンティングを開始）。そして、ＡＣＫ送信部（Tx  ACK）４１が、規定時間内にＡＣＫ判定処理を実行し、送信キュー（Tx  Queue）４２にＡＣＫ情報を書き込む。その後、ＴＭＡタイミング管理部（TMA  Timing  Management）４３では、規定された時間に送信キュー４２からＡＣＫ情報を読み出し、ＴＭＡフレームとしてＡＣＫを送信する。
【００９３】
（無線端末間タイミング調整）
また、ＰＨＹ３２のＴＭＡ送信タイミング管理機構を利用すると、各無線端末間のＴＭＡ送信タイミングが基地局１にて一致するように調整を行うことが可能となる。図２３は、本実施の形態の無線ユニット１４の構成を示す図である。
【００９４】
基地局１は、各無線端末と１対１通信を行う場合、それらの無線端末からのＡＣＫ到達時間の遅延を測定する。なお、この測定は基地局１の管理の元で、定期的に行うことが可能である。
【００９５】
図２３において、基地局１の送信変調部３５は、送信制御部３３から送信データを受け取ると、送信時間をタイミング管理部（Timing  Management）３７に通知する。つぎに、基地局１は、無線フレームを受信すると、その受信時刻を記録する。受信復調部３６では、そのフレームがＡＣＫであるかどうか判定することができないため、ＭＡＣ３１へそのフレームを転送し、受信制御部３４から受信フレーム種別（データ，ＡＣＫ）を受信する。
【００９６】
これにより、タイミング管理部３７は、データ送信からそのＡＣＫ受信までの時間を取得することができる。なお、本実施の形態では、データとＡＣＫの組み合わせについて説明したが、ＲＴＳ／ＣＴＳなどのフレームにおいても同様に計測可能である。
【００９７】
つぎに、基地局１は、アグリゲーションフレーム内のＴＭＡインフォメーションフィールドにて、各無線端末のＡＣＫ送信タイミング情報（Tx  Timing  Info）を通知する。各無線端末は、この情報を使って、基地局１においてＴＭＡのＡＣＫシンボルの受信タイミングが一致するように、ＡＣＫ送信タイミングを調整する。図２４は、ＴＭＡインフォメーションフィールドに含まれるＡＣＫ送信タイミング情報を示す図である。ここでは、基地局１が、宛先無線端末毎に個別にＡＣＫ送信タイミングを通知する。
【００９８】
そして、各無線端末のＴＭＡタイミング管理部４３は、上記ＡＣＫ送信タイミングに従い、送信キュー４２から出力するデータの送信タイミングを調整する。
【００９９】
上記制御により、基地局１において、各無線端末からのＴＭＡによるＡＣＫシンボルタイミングを一致させることができる（図２５参照）。なお、本実施の形態のＴＭＡシンボルタイミング調整機能を持つ場合には、ガードインターバルは通常サイズのものを使用することとしてもよい。
【０１００】
実施の形態７．
つづいて、実施の形態７の無線通信システムについて説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態１〜６の無線通信システムにおいて、複数の無線端末から送信されるＡＣＫの電力制御について説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態１〜６と異なる処理について説明する。
【０１０１】
ＴＭＡでは、複数の無線端末からのＡＣＫを同一シンボル内で多重するため（Ｔｏｎｅ，サブキャリア多重）、無線端末の位置により遠近問題が生じる。図２６は、無線端末位置による遠近問題を示す図であり、たとえば、ＳＴＡ２−１，２−２，２−３が同じ電力でＴＭＡを送信した場合における、基地局１が各無線端末から受け取ったフレームの受信電力、を示している。
【０１０２】
そこで、本実施の形態においては、上記遠近問題を解決するための方法、すなわち、本実施の形態の、自律電力制御，集中制御，キャリアセンス型ＴＭＡ固有の電力制御、について説明する。なお、後述するキャリアセンス型ＴＭＡ固有の電力制御については、自律電力制御，集中制御のどちらに対しても適応可能である。
【０１０３】
（７．１  自律電力制御）
図２７は、電力制御の様子を示す図である。無線端末は、基地局１が送信したフレームの電力を知ることにより、伝播路での電力損失を計算することができる。各無線端末が送信するＴＭＡのＡＣＫ電力を同一値にするため、各無線端末は、上記電力損失に基づいて送信電力値を決定する。本実施の形態では、２つの方式にて電力損失を取得する。
【０１０４】
（７．１．１  Beaconによる電力損失の取得）
基地局１は、Beaconフレームに、自局が送信するフレームの送信電力値情報，各無線端末から受信した電力情報、基地局１が要求する自局の受信電力、を設定することにより、無線端末側で電力のパスロスを計算できるようにする。すなわち、各無線端末は、これらの値を使ってＴＭＡのＡＣＫフレーム送信時の送信電力を制御する。
【０１０５】
各無線端末は、Beaconフレームに埋め込まれた送信電力値と自端末が受信した際の電力値との差に基づいて、伝播路における電力ロスを計算する。また、各無線端末は、基地局１が要求する受信電力に基づいて、基地局１側で同じ電力で受けるためにはどのぐらいの送信電力が必要か、を判断し、適応的かつ自律的に送信電力を制御する。
【０１０６】
（７．１．２  アグリゲーションフレーム電力）
また、上記とは異なる電力損失を取得する方式として、たとえば、基地局１が、アグリゲーションフレームの制御情報、すなわち、ＴＭＡインフォメーションフィールドに送信電力値情報（AP  Tx  Power  Info）を含めることにより、各無線端末は、受信フレームの受信電力からパスロスを計算する。図２８は、ＴＭＡインフォメーションフィールドに含める送信電力値情報を示す図であり、基地局１は、各無線端末に対して個別に送信電力を通知する。各無線端末では、上記送信電力値情報に基づいて、ＴＭＡによるＡＣＫフレーム送信時の送信電力を制御する。
【０１０７】
また、図２９は、本実施の形態の無線ユニット２４の構成を示す図である。各無線端末の受信復調部３６は、アグリゲーションフレームを受信，復調し、ＴＭＡインフォメーションおよびＭＰＤＵｓを受信制御部３４に転送する。つぎに、電力損失計算部（Rx  Level  Measurement）４４は、送信電力のパスロスを計算する。なお、電力損失計算部４４は、ＴＭＡタイミング管理部４３と連動して動作し、上記パスロスに基づいてＴＭＡのＡＣＫ送信時の電力を制御する。
【０１０８】
（７．２  集中制御）
また、上記遠近問題を解決するため、本実施の形態においては、基地局１が、アグリゲーションフレームを送信する際に、各無線端末からのＴＭＡの送信電力を予め指定することとしてもよい。図３０は、ＴＭＡインフォメーションフィールドに含めるＴＭＡ送信電力情報（STA  Requested  Tx  Power  Info）を示す図である。ここでは、ＴＭＡ送信電力情報の中に、無線端末ごとのＴＭＡ送信電力を含める。なお、基地局１による電力値の指定方法は、相対値（増減量，加減量）を用いても良い。
【０１０９】
図３１は、基地局１による集中制御手順を示す図である。具体的な集中制御手順としては、まず、各無線端末が、上記の処理に従って、アグリゲーションフレームから電力のパスロス値を計算し、そのパスロス値に基づいて自律制御によりＴＭＡ（ＡＣＫ）の送信電力を決定し、ＡＣＫを送信する（ステップＳ１，Ｓ２：Self  detection  Tx  Power  Control）。つぎに、基地局１は、ＴＭＡ（ＡＣＫ）を受信し、無線端末ごとのＡＣＫ受信電力を取得し、これらのＡＣＫ受信電力から所望のＴＭＡ送信電力を計算する。そして、基地局１は、次のアグリゲーションフレーム送信時に、無線端末ごとに所望のＴＭＡ送信電力を指定し、このＴＭＡ送信電力情報を送信する（ステップＳ３：Central  Control  Tx  Power  Control）。各無線端末では、受け取ったＴＭＡ送信電力情報に従ってＡＣＫを送信する（ステップＳ４：Central  Control  Tx  Power  Control）。なお、上記ＴＭＡ送信電力情報では、各無線端末の相対電力（上げ量，下げ量）だけでなく、自律電力制御の指定もできるものとする。
【０１１０】
（７．２．１  ＴＭＡ電力制御）
また、ＴＭＡにおいて、利用されるＴｏｎｅ（サブキャリア）数は、連結したフレーム数に依存する。そのため利用されないＴｏｎｅ分の電力を、ＴＭＡを伝送するＴｏｎｅで利用することが可能となる。利用方法には、以下の２つの方式がある。
【０１１１】
（７．２．１．１  周波数ダイバシティ）
図３２は、基地局１が送信するアグリゲーションフレーム中の“TMA  Tone  MAP  info”を示す図である。“TMA  Tone  MAP  info”の詳細については後述する。ここでは、各無線端末が、連結されたＭＡＣフレームのＱｏＳに応じて、空きＴｏｎｅに後述するＴＭＣＦ情報をコピーして伝送する。たとえば、ＡＣＫ／ＮＡＣＫの情報を余剰にコピーして伝送する。図３３は、周波数ダイバシティの具体例を示す図である。なお、Ｇはガードインターバルを表す。また、ＭＰＤＵごとの“TMA  Tone  MAP  info”を用いたＴｏｎｅのマッピングについては後述する。
【０１１２】
（７．２．１．２  電力制御）
図３４は、空きＴｏｎｅを用いた電力制御を示す図である。基地局１では、ＴＭＡを用いたＡＣＫの電力を通知する際、空きＴｏｎｅ数を考慮して通知する。たとえば、空きＴｏｎｅ数が１で、アグリゲーションフレーム中に１つだけＱｏＳの高いＭＰＤＵが含まれていた場合（たとえば、再送ＰＤＵ）、基地局１は、この再送ＰＤＵに対するＴＭＡ（ＡＣＫ）の送信電力を、他のＡＣＫの２倍にする（空きＴｏｎｅの電力を利用する)。これにより、無線端末では図３４に示す電力制御が行われ、ＱｏＳの高いＴＭＡの送達確率を改善することができる。
【０１１３】
（７．３  キャリアセンス型ＴＭＡ固有電力制御）
キャリアセンス型のＴＭＡにおいては、たとえば、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を電力のＯＮ／ＯＦＦで通知する。この方式では、すべての連結ＭＰＤＵの送達確認がＮＡＣＫの場合、ＴＭＡフレームの電力が０となる。
【０１１４】
そのため、キャリアセンス型ＴＭＡでは、ＡＣＫとＮＡＣＫを別Ｔｏｎｅにマッピングし、ＡＣＫ時はＡＣＫトーンに電力を与え、ＮＡＣＫ時はＮＡＣＫトーンに電力を与えるという方式を取る。図３５は、本実施の形態のキャリアセンス型ＴＭＡ固有電力制御を示す図である。
【０１１５】
この方法を用いる場合、ＡＣＫまたはＮＡＣＫのどちらかしか利用しないため、シンボル電力は２倍（＋３ｄＢ）とする。たとえば、ＡＣＫ時は、ＮＡＣＫを送信しないので、その電力をＡＣＫにおいて利用し、＋３ｄＢとする。
【０１１６】
実施の形態８．
つづいて、実施の形態８の無線通信システムについて説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態１〜７の無線通信システムにおける、各無線端末の周波数同期について説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態１〜７と異なる処理について説明する。
【０１１７】
ＴＭＡでは、Ｔｏｎｅ方向で無線端末を多重するため、各無線端末の周波数偏差が問題となる。各無線端末の周波数が異なると、他のＴｏｎｅの干渉として作用する。
【０１１８】
この問題を解決するため、各無線端末は、Beaconを用いて基地局１との周波数同期を取る。各無線端末は、Beacon受信時，基地局１からのデータ受信時、にＡＦＣを実行し、位相回転量を保持する。この情報を用いて、各無線端末は、ＴＭＡ（ＡＣＫ）送信時に位相を逆回転させ、基地局１で各無線端末からの周波数が同期するように制御する。
【０１１９】
図３６−１は、基地局１と各無線端末との間で周波数同期を取るための処理を説明するための図である。右矢印は、基地局１から無線端末に送信されるパケットを意味し、左矢印は、無線端末側から基地局１（あるいは別の無線端末）に送信されるパケットを意味する。各無線端末は、基地局１から送信される、Beaconおよびデータの受信時にＡＦＣを実行し、位相回転量を保持し、ＴＭＡ送信時に、基地局１と自無線端末との位相回転量を補正し、基地局１において、各無線端末からの周波数が同期するように制御する。
【０１２０】
また、図３６−２は、各無線端末での周波数同期方法を説明するための図である。無線端末は、Beaconまたはデータを受信し、受信復調部３６にある周波数変換部１０１にて、自装置の動作周波数にダウンコンバートを行い、ＴＲ（Timing  Recovery）部１０２でタイミング調整を行い、ＡＦＣ（Automatic  Frequency  Control）部１０３にて周波数の補正値を算出する。そして、周波数補正部１０４では、補正値に基づいて受信データを修正し、後段の復調部に引き渡す。一方、送信側では、送信変調部３５内にあるＭＡＰ部２０１において、送信データに対して変調情報やＴＭＡ情報を元に変調を行った後、周波数補正部２０２が、上記ＡＦＣ部１０３からの補正値に基づいて自端末の周波数偏差を修正する。そして、周波数変換部２０３が、周波数変換を行って所望の周波数帯で送信を行う。
【０１２１】
実施の形態９．
つづいて、実施の形態９の無線通信システムについて説明する。前述した実施の形態１〜４については、ＴＭＡの基本的な実現方法について説明した。また、実施の形態５〜８においては、上記実施の形態１〜４に対して適応可能な拡張機能について説明した。本実施の形態では、よりシステム的な観点から、上述の実施の形態１〜８のさらなる性能向上を図るための拡張機能について説明する。以下に、下記３つの拡張機能について説明する。
（１）アダプティブ制御（Adaptive  Control）
（２）アウトスタンディングＴＭＡ（Outstanding  TMA）
（３）ＴＭＣＦ（Tone  Multiplex  Control  Frame）
【０１２２】
（９．１  アダプティブ制御）
（９．１．１  適応的周波数ダイバシティ制御）
差動変調方式／同期検波方式のＴＭＡでは、伝播環境に応じて変調度やコーディングレートを変更する。また、キャリアセンス型のＴＭＡは、変調度を制御するのではなく、周波数ダイバシティ率を変えることにより制御する。ここでは、キャリアセンス型のＴＭＡにおいて、電力制御を目的とした周波数ダイバシティではなく、適応的制御を目的とした周波数ダイバシティについて規定する。
【０１２３】
（９．１．１．１  PTONE/FTONE制御）
ＭＡＣ３１は、伝送路品質に応じて、キャリアセンス型のＴＭＡにおけるＡＣＫマッピングをＰＴＯＮＥ（Partial  Tone）型にするか、ＦＴＯＮＥ（Full  Tones）型にするか、を制御する。この情報は、ＴＭＡインフォメーションフィールド内の“TMA  Tone  MAP  Info”情報（図３２参照）に反映されて伝送される。
【０１２４】
（９．１．１．２  PTONE  MAP）
“PTONE  MAP”利用時は、１ＡＣＫを送信するために複数Ｔｏｎｅを利用する。実際の物理Ｔｏｎｅと論理Ｔｏｎｅの関係は、周波数方向のインタリービングが作用するため、連続した物理Ｔｏｎｅに配置されるわけではないが、説明を容易にするため、論理Ｔｏｎｅを用いて説明を行う。図３７−１は、ＰＴＯＮＥの論理Ｔｏｎｅマッピングを示す図である。
【０１２５】
ＰＴＯＮＥ方式（Partial  Tone  Method）では、Ｔｏｎｅを部分的に複数のＡＣＫで共有する。伝送路品質が良好になるほどＰａｒｔｉａｌ領域のＴｏｎｅ数を削減し、伝送路品質が悪くなるほどＰａｒｔｉａｌ領域のＴｏｎｅ数を増大させる。
【０１２６】
（９．１．１．３  FTONE  MAP）
“FTONE  MAP”では、すべてのＴｏｎｅを１ＡＣＫで利用する。図３７−２は、ＦＴＯＮＥ方式のＴｏｎｅマップを示す図である。
【０１２７】
キャリアセンス型ＴＭＡは、位相振幅補正を行う必要がなく、Ｔｏｎｅの電力のみでＯＮ／ＯＦＦを判定する。また、IEEE802.11aなどのＷＬＡＮでは、統一的に制御されない他システムが存在しないとすると、他セル間干渉／他システム干渉の小さいシステムとみなすことができる。
【０１２８】
そのため、キャリアセンス型ＴＭＡでは、同時にエアーを利用するほかの無線端末との干渉が問題になるが、ＦＴＯＮＥ方式（Full  Tone  Method）を取ることにより、周波数間干渉を回避することができ、また、十分なガードインターバルが存在すれば、同時に時間方向の干渉も回避可能となる（ロバスト通信モード）。
【０１２９】
一方で、アグリゲーションフレームにおいて、ＮＡＶ（Net  Allocation  Vector）などの仮想キャリアセンス情報を無線端末に通知することによって、ＴＭＡの受信完了時刻までエアーを予約することも可能である。なお、ＮＡＶによる帯域予約方法では、他システムからの干渉に対しては解決策とはならないため、ＦＴＯＮＥ方式が有効である。
【０１３０】
（９．２  アウトスタンディングＴＭＡ（Outstanding  TMA））
ＴＭＡ方式は、基地局１から送出されたマルチユーザー宛のアグリゲーションフレームに対して、全ての無線端末が規定された時間内にＡＣＫ（Ｔｏｎｅ多重される）を送信することが必要となる。しかしながら、全ての無線端末のＰＨＹ３２，ＭＡＣ３１がこの機構を保障するだけの性能を保持するわけではない。そこで、アウトスタンディングＴＭＡを示す。
【０１３１】
（９．２．１  課題）
図３８は、ＴＭＡ方式の課題を示す図である。本実施の形態では、マルチユーザー宛のアグリゲーションフレームに対するＡＣＫ処理が規定時間内に間に合わない無線端末（図３８参照：図３８では端末２−４に相当）を救済する。
【０１３２】
（９．２．２  アウトスタンディングＡＣＫ（Outstanding  ACK））
基地局１は、最もＬｏｗスペックの無線端末の応答時間に基づいてアウトスタンディング数を決定する。そして、アグリゲーションフレームにアウトスタンディング数に関する情報（アウトスタンディング情報）を含めて送信する。図３９は、アグリゲーションフレーム内のアウトスタンディング情報を示す図である。各無線端末は、指定されたアウトスタンディング数に応じて、ＴＭＡ（ＡＣＫ）を送信する。
【０１３３】
図４０は、本実施の形態のアウトスタンディングＴＭＡ方式を示す図であり、詳細には、アウトスタンディング数を２とした場合の例を示している（アウトスタンディング数が１の場合は、通常のＳｔｏｐ＆Ｗａｉｔとなる）。
【０１３４】
（９．３  ＴＭＣＦ（Tone  Multiplex  Control  Frame））
前述した実施の形態１〜８においては、ＴＭＡを定義し、アグリゲーションフレームに対するＡＣＫの送信方法について説明した。本実施の形態では、ＡＣＫ以外の制御フレーム（Control  Frame）に対して適応するために、ＴＭＣＦを定義し、ＴＭＣＦインフォメーションフレーム（TMCF  info）を含むアグリゲーションフレームを送信する。
【０１３５】
本実施の形態においては、ＯＢＳＳ（Overlapping  Basic  Service  Set）問題や、隠れ端末問題、を解決するために使用される制御フレームであるＲＴＳ／ＣＴＳ手順にも同様の手順にて適用することが可能である。
【０１３６】
（９．３．１  ＴＭＣＦ（ＣＴＳ））
図４１，図４２は、本実施の形態のＴＭＣＦ（ＣＴＳ）手順を示す図である。基地局１は、ＴＭＣＦインフォメーションフレームを含むアグリゲーションフレーム（ＲＴＳ）を複数の無線端末（２−１〜２−４）宛に送信し、ＩＦＳ後に、それらの無線端末の一部または全部から同時にＴＭＣＦ（ＣＴＳ）を受信する。また、その後に送信するアグリゲーションフレームには、ＴＭＣＦ（ＣＴＳ）を送信した無線端末（ここでは、無線端末２−１と２−４）に対してのみデータを含めて送信する。そして、再びＩＦＳ後に、各無線端末（２−１，２−４）が、応答フレームであるＡＣＫをＴＭＣＦ（ＡＣＫ）にて送信する。その後、基地局１は、受信したＴＭＣＦ（ＡＣＫ）を解析し、返信された送達確認フレームがＡＣＫまたはＮＡＣＫであることを認識して処理を行う。これにより、帯域の効率的な利用が可能となる。
【０１３７】
このように、ＴＭＣＦを利用することにより、次のアグリゲーションフレームにおいて、ＣＴＳを送信しなかった無線端末２−２，２−３に対して余分なデータを送信しないことになるので、効率的な帯域の使用が可能になる。また、ＣＴＳフレームを各無線端末から多重受信することができるので、以降のアグリゲーションフレーム（データ）を効率的に送信できる。
【０１３８】
なお、本実施の形態では、基地局１からＲＴＳを送信してシーケンスを開始しているが、これに限らず、無線端末から他の複数の無線端末向けにＲＴＳを送信して通信を行う場合においても適用可能である。
【０１３９】
（９．３．２  TMCF  types  Mapping）
ＴＭＣＦでは、アグリゲーションフレームと組み合わせることで、複数の無線端末に対して個別の情報を通知することが可能となる。
【０１４０】
（９．３．２．１  TMCF(ACK,CTS)  from  STAs）
本実施の形態においては、ＯＢＳＳ問題や隠れ端末問題を解決するために使用される制御フレーム（Control  Frame）であるＲＴＳ／ＣＴＳ手順にも同様の手順にて適用することが可能である。
【０１４１】
図４３，図４４は、本実施の形態のＴＭＣＦ（ＡＣＫ，ＣＴＳ）手順を示す図である。基地局１は、ＴＭＣＦインフォメーションフレームを含むアグリゲーションフレーム（ＲＴＳ，データ）を複数の無線端末（２−１〜２−４）宛に送信し、ＩＦＳ後に、無線端末（２−１〜２−４）から同時にＴＭＣＦ（ＡＣＫ，ＣＴＳ）を受信する。具体的には、まず、無線端末２−１，２−２，２−４に対してＲＴＳ、無線端末２−３に対してデータフレーム、が送信され、ＩＦＳ後に、各無線端末からＴＭＣＦを利用して、それぞれＣＴＳまたはＡＣＫが送信されている。
【０１４２】
また、基地局１は、その後に送信するアグリゲーションフレームには、ＴＭＣＦ（ＣＴＳ）を送信した無線端末（ここでは、無線端末２−１と２−４）に対してのみデータを含めて送信する。ここでは、無線端末２−２からのＣＴＳがなかったために、次のアグリゲーションフレームには無線端末２−２宛のデータを含めずに、無線端末２−１，２−４に対してのみアグリゲーションフレーム（データ）を送信する。
【０１４３】
そして、再びＩＦＳ後に、各無線端末（２−１，２−４）が、応答フレームであるＡＣＫをＴＭＣＦ（ＡＣＫ）にて送信する。これにより、帯域の効率的な利用が可能となる。
【０１４４】
このように、ＴＭＣＦを利用することにより、複数の制御フレームを多重でき（ここではＣＴＳとＡＣＫ）、同時に、次のアグリゲーションフレームにおいて、ＣＴＳを送信しなかった無線端末２−２に対して余分なデータを送信しないことになるので、さらに効率的な帯域の使用が可能になる。また、通常、ＲＴＳとデータフレームは別々に送信されるものであるが、ＴＭＣＦと組み合わせることにより、アグリゲーションフレームに同時に含めることが可能となる。
【０１４５】
本実施の形態により、干渉エリアや隠れ端末問題を引き起こす無線端末にのみＲＴＳ／ＣＴＳ手順を適用し、それ以外の無線端末に対してはデータフレームを直接送信することが可能になる。
【０１４６】
（９．３．３  ピギーバック制御（Piggy  Back  Control））
ＴＭＣＦでは、ＡＣＫ以外にも制御情報を相乗りさせることが可能である。この場合、差動変調方式／同期検波方式では、多値変調を利用することがあり、また、複数シンボルを利用することもある。また、キャリアセンス型では、複数Ｔｏｎｅや複数シンボルを利用することにより、複数種類の情報を伝達することが可能である。ここでは、相乗り制御とそのシーケンスを規定する。
【０１４７】
（９．３．３．１  TMCF(ACK+RTS)）
図４５は、本実施の形態のＴＭＣＦ（ACK+RTS）手順を示す図である。たとえば、ダウンリンク（ＤＬ：基地局１→無線端末２−１〜２−３）のアグリゲーションフレームに引き続き、アップリンク（ＵＬ：無線端末２−１〜２−３→基地局１）送信を行う場合には、ＲＴＳフレームをＴＭＣＦ（ＡＣＫ）と相乗りさせることによってシーケンスを短縮することができる（ここでは無線端末２−２と２−３が相乗りさせている）。以下に提案方式を示す。
【０１４８】
基地局１は、複数のユーザー（無線端末２−２と２−３に相当）からのＴＭＣＦ（ＲＴＳ）を集計し、ＵＬを許可する無線端末を選択し、ＵＬで割り当てる時間などの情報（ＵＬ割り当て情報：UL  Allocation  Info）を含めて、選択した無線端末（無線端末２−２と２−３に相当）に対してＣＴＳで応答する。選択された無線端末は、割り当てられた時間期間においてＵＬの通信を行う。
【０１４９】
その際、“UL  Data  Transmission”の期間にＵＬのデータ送信と対応するＡＣＫフレームの受信を行うことになるが、基地局１からのＡＣＫ送信に関しては、事前のＡＣＫポリシーの交換に応じて、BlockACK，No_ACKなどでもかまわない。
【０１５０】
なお、本実施の形態は、IEEE802.11eで規定されているＴＸＯＰｓの割り当て手順を改良した形としても実現可能である。また、“ACK  for  STA２−２”と“ACK  for  STA２−３”は、BlockACKのような形式をとっても良いし、事前に割り当てた時間に完全に基づいて送信を行うようなＴＤＭＡのようなアクセス方式にも対応できる。すなわち、図４５は、一例であり、他のバージョンは複数存在する。
【０１５１】
実施の形態１０．
つづいて、実施の形態１０の無線通信システムについて説明する。前述の実施の形態１〜９においては、ＴＭＡ（またはＴＭＣＦ）を用いて、物理層のオーバーヘッドや、ＡＣＫフレーム手順によるプロトコルオーバーヘッドを削減し、通信容量の拡大を実現した。本実施の形態では、前述した実施の形態１〜９の無線通信システムにおいて、さらに、マルチユーザー宛のアグリゲーションフレームに対するＴＭＡによるオーバーヘッドを削減する。具体的には、ＴＭＣＦ（またはＴＭＡ）を、全二重通信システムに適用することで、ＩＦＳ時間とＴＭＣＦ送信に掛かる無駄なプロトコル時間を削減する。
【０１５２】
（１０．１  TMCF  for  Dual  Band  Wireless  System）
本実施の形態では、広帯域伝送が可能な、主にデータ伝送を行う物理チャネルを、データチャネル（Data-CH）と規定する。一方で、制御フレーム（Control  Frame：ACK/NACK,RTS/CTS  etc.）などの制御通信を行う物理チャネルを、制御チャネル（Ctrl-CH）と規定する。
【０１５３】
なお、それぞれのチャネルは、同じ周波数帯から複数のチャネルを選択して利用することも可能であるが、データチャネルは大容量通信を行うために高周波数帯域を使い、制御チャネルは、送信データ量が比較的少なく、ロバスト性に優れている必要があることから、データチャネルに比べて低周波数帯を使う。また、ＴＭＡインフォメーションフィールドには、先の実施の形態と同様に、“Tx  Timing  Info”，“AP  Tx  Power  Info”，“STA  Requested  Tx  Power  Info”などが含まれているが、以降の説明では省略する。また、本実施の形態にかかる無線通信システム（家庭／オフィス向けの無線ネットワーク）の構成は、図１と同様であるためその説明を省略する。
【０１５４】
図４６は、本実施の形態のデュアルバンド無線システムの無線ユニット１４，２４の構成を示す図である。この無線ユニットは、信号インタフェースユニットまたは端末インタフェースユニットとの接続のためのホストインタフェースからのデータに基づいて、送信データの作成，受信データの作成，アクセス制御、を行うＭＡＣ３１と、変復調などを行うＰＨＹ３２と、を備える。ＭＡＣ３１には、それぞれ、送信データの作成，送信タイミングなどの管理、を行う送信制御部（MAC  Tx）３３と、受信タイミングの検出，受信データの成否の確認などを行う受信制御部（MAC  Rx）３４と、データチャネル，制御チャネルのどちらで送信／受信を行うかを選択するセレクター部（SEL）５１，５２と、を有する。また、ＰＨＹ３２には、データチャネルと制御チャネルのそれぞれに対して、ＭＡＣ３１からの送信データを変調する送信変調部（Data_CH  Tx  PHY）５３，送信変調部（Ctrl_CH  Tx  PHY）５４と、受信データを復調する受信復調部（Data_CH  Rx  PHY）５５，受信復調部（Ctrl_CH  Rx  PHY）５６と、を有する。
【０１５５】
図４７は、本実施の形態のＴＭＡ（ＴＭＣＦ）をデュアルバンドシステムに対応させた図であり、たとえば、ＴＭＡを用いた際のフレーム送受信シーケンスとフレームフォーマットを示している。基本的な流れは図４と同様のため、異なる部分について説明する。
【０１５６】
データチャネルでは、制御チャネルでのＴＭＣＦのタイミング，マッピング位置、などの制御情報を含むマルチユーザー宛のアグリゲーションフレームを送信する。アグリゲーションフレームを受信した無線端末は、割り当てられた時間を使用して、制御チャネルを用いてＴＭＣＦ（ＡＣＫ）を送信する。これにより、ダウンリンク（ＤＬ）とアップリンク（ＵＬ）が同時に通信可能となり、ＴＭＣＦによる余分なプロトコルオーバーヘッドを削減でき、通信容量の拡大を実現できる。なお、図５７に示すように、ＭＰＤＵごとに定期的に同期用プリアンブルを挿入すると、無線端末は、基地局１との同期を精度よく維持できる。
【０１５７】
（１０．２  Bi-BCN  Transmission）
本実施の形態では、デュアルバンドを使用することから明らかなように、他セル間干渉／他システム干渉が問題となる。
【０１５８】
他セル間干渉に関しては、データチャネルと制御チャネルにおいて、Beacon（BCN）フレームを送信することによって解決する。以下に、Beaconフレームによる帯域予約方法を示す。
【０１５９】
本実施の形態では、基地局１が特定の帯域で動作していることを示す報知情報（Beaconフレーム）をデータチャネル，制御チャネルの両方で定期的に送信する。なお、各チャネルのBeaconフレーム内には、データチャネル，制御チャネルの両方の動作周波数またはチャネル番号等を含む。なお、各チャネルのBeaconフレームに、それぞれのチャネルの情報を含めて送信することにより、ＤＦＳ（Dynamic  Frequency  Selection）などの制御によって基地局１が動作チャネルを変更する場合であっても、各無線端末が、データチャネル，制御チャネルの動作周波数，チャネル番号を把握することが可能になる。
【０１６０】
図４８は、本実施の形態におけるBeaconフレームの送信方法を示す図である。Beaconフレームが定期的にデータチャネル，制御チャネルにて送信されている様子が示されている。なお、Beaconフレーム間のフレーム交換シーケンスは、図４８に限らない。
【０１６１】
以下、本実施の形態では、Beacon送信方法の具体例を個別に記載する。
（１）基地局による集中管理方式
（２）複数無線端末（代理基地局）による分散管理方式
【０１６２】
（１０．２．１  基地局による集中管理方式）
（１０．２．１．１  NAV  setting）
図４９は、基地局による集中管理方式を適用した場合のBeacon送信方法の一例を示す図である。Beaconフレームの仮想キャリアセンス（ＮＡＶ）情報を用いることによって、次のBeaconまでの期間を予約することも可能である。その場合は、基地局１によって割り当てられた無線端末のみが通信可能となり、他セル間干渉や隠れ端末問題を回避することが可能となる。
【０１６３】
また、BeaconフレームまたはアグリゲーションフレームのアップリンクＭＡＰ（UP  link  MAP）にて、アップリンクの送信時間を各無線端末に個別に割り当てることにより、ＵＬの通信もスケジューリングすることが可能である。なお、本実施の形態においては、前述したRe-Synchronizationフィールドなどを加えてもかまわない。
【０１６４】
（１０．２．１．２  Delayed  Beacon  Transmission）
本実施の形態においては、前述したように、データチャネルと制御チャネルにおいてBeaconフレームを送信する。しかしながら、同一周波数上で動作する他セルからの干渉があった場合には、所望の時間にBeaconが送信できない可能性がある。その際は、Beaconの送信を遅らせる（延期する）ことで、動作チャネルでのBeacon送信が可能となる。
【０１６５】
図５０は、他セルまたは他システムからの干渉により、制御チャネルのBeacon送信を遅らせる場合を示す図である。制御チャネルのBeaconが送信される際には、次のBeaconまでのBeaconピリオドを再設定して、Beaconフレーム内で通知する。すなわち、「本来のBeaconピリオド−遅れた時間」を通知する）。次のBeaconタイミングは、通常送信されるタイミングを通知する。
【０１６６】
なお、パワーセーブ端末は、制御チャネルにおいて、予定されていたBeaconタイミングでフレームを受信できなかった場合、制御チャネルでBeaconフレームを受信するまでBeaconフレームの受信を待つ。
【０１６７】
また、無線端末は、制御チャネルでBeaconが受信できなかった理由が、たとえば、制御チャネルにおいて干渉が多く、制御チャネルの動作周波数を変えたような“Dynamic  Channel  Selection（ＤＣＳ）”が行われた場合においては、つまり、制御チャネルの動作チャネルが変更されたことを無線端末が知った場合には、今回の制御チャネルでのBeaconフレームの受信待ちをやめ、次のBeaconタイミングにおいて、Beacon（Data-CH）で通知された制御チャネルのチャネルでBeaconを受信するように、制御チャネルの動作チャネルを変更する。
【０１６８】
（１０．２．２  複数無線端末（代理基地局）による分散管理方式）
（１０．２．２．１  Beacon Period）
単位時間のスロットで構成されるスーパーフレーム中の特定の可変サイズのスロットをBeaconピリオドと規定し、そのBeaconピリオド内に複数無線端末がBeaconフレームを送信するようなシステムについて説明する。
【０１６９】
（１０．２．２．２  Beacon送信方法）
図５１は、本実施の形態のBeacon送信方法を示す図である。各無線端末は、Beaconピリオド（BCN  Period）にて１度だけBeaconを送信し、以降に続くスーパーフレームのスロット予約を行う。初めてBeaconを送信する際には、空きBeaconスロットで送信を行う。
【０１７０】
なお、１度Beaconが正常に送信された場合には、格別な制御がない限り、同じBeaconスロットを使用して送信を行う。格別な制御とは、端末台数が少ないにもかかわらず、Beaconピリオドが大きく、スロットがあまっている場合に、Beaconピリオドのスロット数を減らし、現在Beaconスロットで送信している無線端末を前の方に集めるような制御や、逆に、端末台数が増加し、現在のBeaconピリオドでは足りない際に、Slotを増加させるケース、を示す。
【０１７１】
また、上記分散管理方式を採用する各無線端末は、図５２に示すように、割り当てられたスロット時間内で、アグリゲーションフレームの送信とＴＭＡフレームの受信などのシーケンスを行う。具体的に、図５２においては、まず、無線端末２−１が、Beacon送信により予約したスロットを用いてアグリケーションフレームを送信後、その応答として無線端末２−２，２−３からのＡＣＫを含むＴＭＣＦ（ＡＣＫ）を受信し、つぎに、無線端末２−２が、Beacon送信により予約したスロットを用いてアグリケーションフレームを送信後、その応答として無線端末２−１，２−３，２−４からのＡＣＫを含むＴＭＣＦ（ＡＣＫ）を受信し、つぎに、無線端末２−４が、Beacon送信により予約したスロットを用いてアグリケーションフレームを送信後、その応答として無線端末２−１，２−３からのＡＣＫを含むＴＭＣＦ（ＡＣＫ）を受信している。
【０１７２】
（１０．２．２．３  Beacon情報）
各無線端末は、自身のBeaconフレーム内に、自端末ＩＤを入れるとともに、各Beaconピリオドで送信される他の無線端末からのBeaconを受信して、その端末ＩＤも入れる。これにより、各無線端末は、他の無線端末に自身が登録されているかどうかを判断することができる。
【０１７３】
また、初めてBeaconを送信する際には、他にこれからBeaconを送信しようとする端末とフレームが衝突する可能性があるが、次のBeaconピリオドにおいて、他の端末からのBeaconを見ることによって、自身のBeaconが他の無線端末と衝突しないで送信できたかどうかを判断できる。他の無線端末のBeaconに、自身の端末ＩＤが登録されていない場合には、他の無線端末と同じBeaconスロットを使用していることが分かり、その無線端末は、Beaconスロットを変更して、Beaconを送信する。
【０１７４】
（１０．２．３  複数無線端末（代理基地局）による分散管理方式）
（１０．２．３．１  Beacon  Period）
単位時間のスロットから構成されるスーパーフレーム中の特定の可変サイズのスロットをBeaconピリオドと規定し、そのBeaconピリオド内に複数無線端末がBeaconフレームを送信するようなシステムについて説明する。図５３，図５４は、図５１，図５２とは異なる、本実施の形態のBeacon送信方法を示す図である。図において、スーパーフレームは、報知信号であるBeacon送信期間（BCN  Period）と、Beaconによって通知されたスロットを使用して通信を行う非衝突アクセス期間（ＣＦＰ：Contention  Free  Period）と、新規の要求を通知するために使用されるランダムアクセス期間（ＣＰ：Contention  Period）から構成される。
【０１７５】
（１０．２．３．２  Beacon送信方法）
各無線端末は、Beaconピリオドにて、１度だけBeaconを送信し、以降に続くスーパーフレームのスロット予約を行う。初めてBeaconを送信する際には、空きBeaconスロットで送信を行う。また、上記分散管理方式を採用する各無線端末は、図５４に示すように、割り当てられたスロット時間内で、アグリゲーションフレームの送信とＡＣＫフレームの受信などのシーケンスを行う。ここでは、図５２とは異なり、図示のＣＰＦ，ＣＰ切り替えタイミングにおいて、非衝突アクセス期間とランダムアクセス期間が分けられている。
【産業上の利用可能性】
【０１７６】
以上のように、本発明にかかる無線通信システムは、送達確認フレームを複数端末間で多重して送信する無線通信システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本発明にかかる無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】無線ユニットの構成を示す図である。
【図３】ＴＭＡを用いたフレーム送受信シーケンスを示す図である。
【図４】ＴＭＡを用いた際のフレーム送受信シーケンスとフレームフォーマットを示す図である。
【図５】ＴＭＡの実施例を示す図である。
【図６】キャリアセンス方式を採用した場合の送達確認フレームの一例を示す図である。
【図７】キャリアセンス方式を採用した場合の送達確認フレームの一例を示す図である。
【図８】同期検波方式を採用した場合の送達確認フレームを示す図である。
【図９】差動変調方式を採用した場合の送達確認フレームを示す図である。
【図１０】一つの無線端末のＡＣＫフレームを周波数方向に拡散する場合の一例を示す図である。
【図１１】一つの無線端末のＡＣＫフレームを周波数方向に拡散する場合の一例を示す図である。
【図１２】複数の無線端末のＡＣＫフレームを時間軸方向に多重する場合の一例を示す図である。
【図１３】複数の無線端末のＡＣＫフレームを時間軸方向に多重する場合の一例を示す図である。
【図１４】無線端末２−１から送信されるシンボル＃２−１，無線端末２−２から送信されるシンボル＃２−２に対して、無線端末２−３から送信されるシンボル＃２−３が大幅に遅れて基地局に到着している様子を示す図である。
【図１５】既存のIEEE802.11aのシンボル構成と、実施の形態５のシンボル構成と、を示す図である。
【図１６】実施の形態５のシンボル構成を適応した場合の一例を示す図である。
【図１７】ＴＭＡインフォメーションフィールドにてガードインターバル長を変更し、各無線端末から送信されているシンボルに対して、適切にＦＦＴウィンドウが掛けられている様子を示す図である。
【図１８】従来技術の問題点を示す図である。
【図１９】実施の形態６のＰＨＹレイヤタイミング管理方式を示す図である。
【図２０】実施の形態６のＰＨＹレイヤタイミング管理方式を示す図である。
【図２１】実施の形態６のパイロットである“Pre-Synchronization  preamble”の構成を示す図である。
【図２２】実施の形態６の無線ユニットの構成を示す図である。
【図２３】実施の形態６の無線ユニットの構成を示す図である。
【図２４】ＴＭＡインフォメーションフィールドに含まれるＡＣＫ送信タイミング情報を示す図である。
【図２５】実施の形態６の効果を示す図である。
【図２６】無線端末位置による遠近問題を示す図である。
【図２７】遠近問題を解決するための方法として電力制御の様子を示す図である。
【図２８】ＴＭＡインフォメーションフィールドに含める送信電力値情報を示す図である。
【図２９】無線ユニットの構成を示す図である。
【図３０】ＴＭＡインフォメーションフィールドに含めるＴＭＡ送信電力情報を示す図である。
【図３１】基地局による集中制御手順を示す図である。
【図３２】基地局が送信するアグリゲーションフレーム中の“TMA  Tone  MAP  info”を示す図である。
【図３３】周波数ダイバシティの具体例を示す図である。
【図３４】空きＴｏｎｅを用いた電力制御を示す図である。
【図３５】実施の形態７のキャリアセンス型ＴＭＡ固有電力制御を示す図である。
【図３６−１】周波数同期を取るための処理を説明するための図である。
【図３６−２】無線端末での周波数同期方法を説明するための図である。
【図３７−１】ＰＴＯＮＥの論理Ｔｏｎｅマッピングを示す図である。
【図３７−２】ＦＴＯＮＥ方式のＴｏｎｅマップを示す図である。
【図３８】ＴＭＡ方式の課題を示す図である。
【図３９】アグリゲーションフレーム内のアウトスタンディング情報を示す図である。
【図４０】実施の形態９のアウトスタンディングＴＭＡ方式を示す図である。
【図４１】実施の形態９のＴＭＣＦ（ＣＴＳ）手順を示す図である。
【図４２】実施の形態９のＴＭＣＦ（ＣＴＳ）手順を示す図である。
【図４３】実施の形態９のＴＭＣＦ（ＡＣＫ，ＣＴＳ）手順を示す図である。
【図４４】実施の形態９のＴＭＣＦ（ＡＣＫ，ＣＴＳ）手順を示す図である。
【図４５】実施の形態９のＴＭＣＦ（ACK+RTS）手順を示す図である。
【図４６】実施の形態１０のデュアルバンド無線システムの無線ユニットの構成を示す図である。
【図４７】実施の形態１０のＴＭＡ（ＴＭＣＦ）をデュアルバンドシステムに対応させた図である。
【図４８】実施の形態１０におけるBeaconフレームの送信方法を示す図である。
【図４９】基地局による集中管理方式を適用した場合のBeacon送信方法の一例を示す図である。
【図５０】他セルまたは他システムからの干渉により制御チャネルのBeacon送信を遅らせる場合を示す図である。
【図５１】実施の形態１０のBeacon送信方法を示す図である。
【図５２】実施の形態１０のBeacon送信方法を示す図である。
【図５３】実施の形態１０のBeacon送信方法を示す図である。
【図５４】実施の形態１０のBeacon送信方法を示す図である。
【図５５】従来技術の一例を示す図である。
【図５６】従来技術の一例を示す図である。
【図５７】従来技術の一例を示す図である。
【図５８】従来技術の一例を示す図である。
【図５９】従来技術の課題を説明するための図である。
【図６０】従来技術の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１  基地局（ＡＰ）
２−１〜２−ｎ  無線端末（ＳＴＡ）
１１  通信ユニットシステム
１２  アクセス系終端ユニット
１３  信号インタフェースユニット
１４  無線ユニット
２１  情報機器本体
２２  端末ユニットシステム
２３  端末インタフェースユニット
２４  無線ユニット
３１  ＭＡＣ（Media  Access  Control）
３２  物理層（ＰＨＹ）
３３  送信制御部（MAC  Tx）
３４  受信制御部（MAC  Rx）
３５  送信変調部（Tx  PHY）
３６  受信復調部（Rx  PHY）
３７  タイミング管理部（Timing  Management）
４１  ＡＣＫ送信部（Tx  ACK）
４２  送信キュー（Tx  Queue）
４３  ＴＭＡタイミング管理部（TMA  Timing  Management）
４４  電力損失計算部（Rx  Level  Measurement）
５１，５２  セレクター部（SEL）
５３  送信変調部（Data_CH  Tx  PHY）
５４  送信変調部（Ctrl_CH  Tx  PHY）
５５  受信復調部（Data_CH  Rx  PHY）
５６  受信復調部（Ctrl_CH  Rx  PHY）
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６−１】
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【図３６−２】
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【図３７−１】
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【図３７−２】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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