(57)【要約】      （修正有）【課題】受信機全体のパフォーマンスと、各受信機の公平性とを図りつつ、チャネルエイジングを考慮したスケジューリングを行う。【解決手段】無線通信用集積回路は、複数の無線通信端末1〜4のそれぞれとの第１通信品質が低いほど大きな値となる第１パラメータを取得し、前記複数の無線通信端末のそれぞれとの第２通信品質が高いほど大きな値となる第２パラメータを取得し、時間の経過に応じて第１パラメータに対する第１重みを大きくし、第２パラメータに対する第２重みを小さくすることにより、前記複数の無線通信端末のそれぞれについて、第１、第２パラメータ、第１、第２重み用いて、前記複数の無線通信端末を選択するための指標値を計算し、指標値に基づき、少なくとも２つの無線通信端末を選択し、選択した無線通信端末に対し、ダウンリンクマルチユーザＭＩＭＯ送信を行うベースバンド集積回路により構成された制御部101を備える。【選択図】図１
2017034561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線通信端末のそれぞれとの第１通信品質を表し、前記第１通信品質が低いほど大きな値となる第１パラメータを取得し、前記複数の無線通信端末のそれぞれとの第２通信品質を表し、前記第２通信品質が高いほど大きな値となる第２パラメータを取得し、
時間の経過に応じて前記第１パラメータに対する第１重みを大きくし、前記時間の経過に応じて前記第２パラメータに対する第２重みを小さくすることにより、前記複数の無線通信端末のそれぞれについて、前記第１パラメータ、前記第１重み、前記第２パラメータ、前記第２重みを用いて、前記複数の無線通信端末を選択するための指標値を計算し、
前記指標値に基づき前記複数の無線通信端末から少なくとも２つの無線通信端末を選択し、選択した無線通信端末に対し、ＲＦ集積回路を介して、ダウンリンクマルチユーザＭＩＭＯ送信を行う、ベースバンド集積回路
を備えた無線通信用集積回路。
【請求項２】
前記ベースバンド集積回路は、前記複数の無線通信端末とサウンディングを行うことにより、前記複数の無線通信端末のそれぞれに対して前記第１パラメータおよび前記第２パラメータの少なくとも一方を算出する
請求項１に記載の無線通信用集積回路。
【請求項３】
前記ベースバンド集積回路は、第１の前記サウンディングを行った後、第２の前記サウンディングを行う前に、前記時間の経過に応じた前記第１重みおよび前記第２重みの更新と、前記指標値の計算と、複数の無線通信端末の選択と、前記ダウンリンクマルチユーザＭＩＭＯ送信とを含む処理を複数回行う
請求項２に記載の無線通信用集積回路。
【請求項４】
前記ベースバンド集積回路は、選択された回数の逆数または瞬間スループットの逆数または平均スループットの逆数または累積遅延期間またはキューの長さである第１特徴量を測定し、
前記１パラメータは、前記複数の無線通信端末の前記第１特徴量の総和における、前記複数の無線通信端末のそれぞれの前記第１特徴量の割合である
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の無線通信用集積回路。
【請求項５】
前記ベースバンド集積回路は、前記複数の無線通信端末のそれぞれについて瞬間または平均スループットである第２特徴量を測定し、
前記第２パラメータは、前記複数の無線通信端末の前記第２特徴量の総和における、前記複数の無線通信端末のそれぞれの前記第２特徴量の割合である
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の無線通信用集積回路。
【請求項６】
前記ベースバンド集積回路は、前記第１のサウンディングを行ってからの経過時間を前記第１および第２のサウンディングのインターバルにて除算することにより、前記第２重みを算出し、所定値から前記第２重みを減算することにより前記１重みを算出する
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の無線通信用集積回路。
【請求項７】
前記ベースバンド集積回路は、前記第１パラメータおよび前記第１重みの積と、前記第２パラメータおよび前記第２重みの積とを加算することにより、前記指標値を算出する
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の無線通信用集積回路。
【請求項８】
前記ＲＦ集積回路を更に備える
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の無線通信用集積回路。
【請求項９】
前記ＲＦ集積回路および前記ベースバンド集積回路が、１つのチップにて構成されている
請求項８に記載の無線通信用集積回路。
【請求項１０】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って通信する
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の無線通信用集積回路。
【請求項１１】
少なくとも１つのアンテナと、
前記アンテナを介して信号を送受信する無線通信部と、
複数の無線通信端末のそれぞれとの第１通信品質を表し、前記第１通信品質が低いほど大きな値となる第１パラメータを取得し、前記複数の無線通信端末のそれぞれとの第２通信品質を表し、前記第２通信品質が高いほど大きな値となる第２パラメータを取得し、
時間の経過に応じて前記第１パラメータに対する第１重みを大きくし、前記時間の経過に応じて前記第２パラメータに対する第２重みを小さくすることにより、前記複数の無線通信端末のそれぞれについて、前記第１パラメータ、前記第１重み、前記第２パラメータ、前記第２重みを用いて、前記複数の無線通信端末を選択するための指標値を計算し、
前記指標値に基づき前記複数の無線通信端末から少なくとも２つの無線通信端末を選択し、選択した無線通信端末に対し、前記無線通信部を介して、ダウンリンクマルチユーザＭＩＭＯ送信を行う制御部と、
を備えた無線通信端末。
【請求項１２】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って通信する
請求項１１に記載の無線通信端末。
【請求項１３】
複数の無線通信端末のそれぞれとの第１通信品質を表し、前記第１通信品質が低いほど大きな値となる第１パラメータを取得し、前記複数の無線通信端末のそれぞれとの第２通信品質を表し、前記第２通信品質が高いほど大きな値となる第２パラメータを取得するステップと、
時間の経過に応じて前記第１パラメータに対する第１重みを大きくし、前記時間の経過に応じて前記第２パラメータに対する第２重みを小さくすることにより、前記複数の無線通信端末のそれぞれについて、前記第１パラメータ、前記第１重み、前記第２パラメータ、前記第２重みを用いて、前記複数の無線通信端末を選択するための指標値を計算するステップと、
前記指標値に基づき前記複数の無線通信端末から少なくとも２つの無線通信端末を選択し、選択した無線通信端末に対しダウンリンクマルチユーザＭＩＭＯ送信を行うステップと
を備えた無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、無線通信用集積回路、無線通信端末、無線通信方法、無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線の基地局装置（アクセスポイント）と無線端末間で通信を行う無線通信システムとして、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)を採用する無線LAN（Local Area Network）が広く知られている。無線LANの技術として、アクセスポイントおよび無線端末が、それぞれ複数のアンテナを搭載するMIMO(Multi-Input Multi-Output)技術があるが、MIMO技術を拡張し、1台のアクセスポイントが、複数台の無線端末に対し、同一の周波数を用いて、それぞれ異なるデータを同時に送信するダウンリンクマルチユーザMIMO (DL-MU-MIMO)技術がある。
【０００３】
MIMO技術では、アクセスポイントが、無線端末から取得したチャネル状態情報（CSI Channel State Information）、プリコーディング技術、および空間次元を適切に利用することにより、複数の無線端末に対する同時送信を可能にする。CSIは、サウンディング（Sounding）と呼ばれる処理に基づき取得される。アクセスポイントは、無線端末に対し、サウンディングフレームを送信する。サウンディングフレームを受信した無線端末はCSIを返す（CSIフィードバック）。アクセスポイントは、受信したCSIからチャネル（伝搬路）のチャネル行列を算出し、送信信号の位相を決定する。
【０００４】
しかし実際は、端末の移動や、周辺環境の変化などに伴い、チャネルの状態は刻々と変化する。そのため、アクセスポイントが出力した電波同士が干渉し、実際のチャネル容量が想定量より減少していくチャネルエイジング（Channel aging）が生じる。
【０００５】
また、MIMOにおいて、効率よく快適な無線通信を行うには、リソースをどのように割り当てるかといったスケジューリングが重要となる。次世代無線通信システムでは、通信接続可能な無線端末数の増加や、様々なQoS（Quality of Service）制御を要求する、リアルタイムデータ送信などの広帯域データサービスの利用が予想されている。したがって、複数の無線端末と通信を行う際に、有限のシステムリソースを最適化するスケジューリング手法が求められる。
【０００６】
スケジューリングには、チャネル状態が良好な無線端末に優先的にリソースを割り当てることにより、システム全体のスループットを上げるMax-Rateスケジューリング手法、各無線端末間の公平性を最優先するMax-Min Fairnessスケジューリング手法、スループットと公平性のバランスを取るPF(Proportional Fairness)スケジューリング手法などが知られている。
【０００７】
しかし、これらの方法はチャネルエイジングを考慮せず、アクセスポイントは常時チャネル状態を把握していると仮定している。ゆえに、実際のチャネル状態との乖離により、通信品質が低下するといった問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第7230991公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】IEEE Std 802.11acTM-2013
【非特許文献２】IEEE Std 802.11TM-2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の実施形態は、チャネルエイジングを考慮したスケジューリングを行う。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態としての無線通信用集積回路は、複数の無線通信端末のそれぞれとの第１通信品質を表し、前記第１通信品質が低いほど大きな値となる第１パラメータを取得し、前記複数の無線通信端末のそれぞれとの第２通信品質を表し、前記第２通信品質が高いほど大きな値となる第２パラメータを取得し、時間の経過に応じて前記第１パラメータに対する第１重みを大きくし、前記時間の経過に応じて前記第２パラメータに対する第２重みを小さくすることにより、前記複数の無線通信端末のそれぞれについて、前記第１パラメータ、前記第１重み、前記第２パラメータ、前記第２重みを用いて、前記複数の無線通信端末を選択するための指標値を計算し、前記指標値に基づき前記複数の無線通信端末から少なくとも２つの無線通信端末を選択し、選択した無線通信端末に対し、ＲＦ集積回路を介して、ダウンリンクマルチユーザＭＩＭＯ送信を行う、ベースバンド集積回路を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第1の実施形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示すブロック図。
【図２】一般的なスケジューリングのイメージを示す図。
【図３】チャネルエイジングの一例を示す図。
【図４】第1の実施形態の全体処理の概略フローチャート。
【図５】第1の実施形態におけるスケジューリング処理のフローチャート。
【図６】スケジューリングの一例を示す図。
【図７】各スケジューリングアルゴリズムによるスケジューリングを説明する図。
【図８】第1の実施形態に係るアクセスポイントに搭載される無線通信装置の機能ブロック図。
【図９】第1の実施形態に係る無線端末に搭載される無線通信装置の機能ブロック図。
【図１０】第1の実施形態に係るアクセスポイントに搭載される無線通信装置のハードウェア構成例を示す図。
【図１１】第1の実施形態に係る無線端末に搭載される無線通信装置のハードウェア構成例を示す図。
【図１２】第3の実施形態に係る無線機器の斜視図。
【図１３】第3の実施形態に係るメモリーカードを示す図。
【図１４】コンテンション期間のフレーム交換の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。無線LANの規格書として知られているIEEE Std 802.11TM-2012およびIEEE Std 802.11acTM-2013は、本明細書において、その全てが参照によって組み込まれる（incorporated by reference）ものとする。
【００１４】
（第1の実施形態）
図1は、第1の実施形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示すブロック図である。第1の実施形態に係る無線通信システムは、伝送装置であるアクセスポイント11（AP：Access Point）と、アクセスポイント11と無線通信を行うK（Kは1以上の整数）台の無線端末（STA:STAtion）とを具備した無線ネットワークである。なお、アクセスポイント11も無線端末の一形態である。また、図示しないアクセスポイントが複数あってもよい。
【００１５】
アクセスポイント11は、M（Mは2以上の整数）個のアンテナ（12A、12Bなど）と、無線通信装置を搭載する。無線通信装置は、アンテナマッピング部105と、制御部101と、バッファ部104を備える。無線通信装置は、無線通信用集積回路として構成されることができる。アンテナマッピング部105は、送信部102と受信部103を備える。制御部101は、スケジューラ106と、プリコーディング部107と、チャネルサウンディング部108と、フィードバック部109を備える。バッファ部104は、各無線端末宛てのデータをバッファする内部バッファ（104A、104Bなど）を備える。一例として、制御部101はベースバンド集積回路によって構成され、送信部102および受信部103はＲＦ集積回路によって構成されることができる。
【００１６】
各無線端末はそれぞれ、1つまたは複数のアンテナと、無線通信装置（後述する図10参照）を搭載する。アンテナの数は、各無線端末で同じでも異なってもよい。無線通信装置は、無線通信部と、アクセスポイント11との通信を制御する制御部または通信制御装置とを備える。また、各無線端末は、周波数の干渉を除去するモジュールを搭載していることを想定するが、そのことは、本発明の範囲には含まれない。無線通信装置は、無線通信用集積回路として構成されることができる。一例として、制御部または通信制御装置は、ベースバンド集積回路によって構成され、無線通信部はＲＦ集積回路によって構成されることができる。
【００１７】
なお、アクセスポイント11のアンテナ数Mは、アクセスポイント11と無線通信可能な無線端末の上限台数となる。したがって、KはM以下となる。なお、以降の説明において、特に断りがなければ、無線端末のアンテナを1本として説明する。
【００１８】
アクセスポイント11から、各無線端末への無線通信は、IEEE802.11acの規格で定められているマルチユーザMIMO技術にて行うことができるものとする。ただし、マルチユーザMIMO技術以外による無線通信が行われてもよい。また、アクセスポイント11は、IEEE802.11acの規格にて無線通信を行ってもよいし、IEEE802.11ac以外の通信規格で無線通信を行ってもよい。例えば、IEEE802.11n、IEEE802.11aなどの通信規格で通信してもよい。
【００１９】
アクセスポイント11は、各無線端末との間で無線ネットワーク（第1ネットワークと呼ぶ）を形成する。また、アクセスポイント11は、これとは別に、有線または無線の他のネットワーク（第2ネットワークと呼ぶ）に接続されてもよい。アクセスポイント11は、これら第1ネットワークおよび第2ネットワーク間や、無線端末間の通信を中継する。各無線端末で発生したフレームは、無線通信によりアクセスポイント11に送信され、アクセスポイント11は必要に応じて、当該フレームを第1ネットワークの他無線端末あるいは第2ネットワークに送信できるものとする。
【００２０】
アクセスポイント11は、当該保持している各無線端末宛のフレームを、各無線端末に空間多重で送信することができる。空間多重の送信とは、同一の周波数帯域にて、複数のデータストリームを同時に送信することを意味する。これらの技術は、ダウンリンクマルチユーザMIMO技術に含まれる。
【００２１】
アクセスポイント11は、無線端末に対し空間多重送信を行うために、空間多重送信を行う前に、予め1つまたは複数のグループを作成し、各グループに、通信先の無線端末の組み合わせを登録する。空間多重送信は、このグループごとに行われる。1つの無線端末は、複数のグループに登録されていてもよい。また、1つのグループに1つの無線端末のみが登録されていてもよいし、複数の無線端末が登録されていてもよい。
【００２２】
アクセスポイント11は、空間多重送信を行う前に、グループID管理フレーム（Group IDManagement frame）を、無線端末それぞれに送信する。グループID管理フレームは、IEEE802.11acにて定められた管理フレームの1つである。グループID管理フレームには、アクセスポイント11が作成した各グループそれぞれの識別子を表すGroup IDが含まれる。また、Group IDごとに、無線端末がグループに所属しているかを示すMSA（Membership status array）と、そのグループにおける無線端末の番号を示すUPA（User position array）が含まれる。これにより、無線端末は、グループと、各グループに自己の無線端末が属しているかを把握することができる。
【００２３】
アクセスポイント11が無線端末に対し空間多重送信を行う場合、アクセスポイント11は、空間多重送信を行う対象の無線端末のみが含まれるグループを選択する。そして、当該グループのGroup IDを含むフレームが作成される。これにより、グループID管理フレームを受信済みの無線端末は、アクセスポイント11から送られたデータが、自己の無線端末宛であるかを判断することができる。
【００２４】
なお、各アクセスポイント11が、複数の端末に複数のフレームを送信する場合において、当該送信する複数のフレームは、同じものであっても異なるものであってもよい。一般的な表現として、アクセスポイント11が複数のフレームまたは複数の第Xフレームを送信または受信すると表現する場合、これらのフレームまたは第Xフレームは同じものであっても異なるものであってもよい。Xには状況に応じて任意の値を入れることができる。また、各実施形態で述べるフレームは、例えばIEEE802.11規格でフレームと呼ばれているもののみならず、Null Data Packetなど、パケットと呼ばれているものを指してもよい。
【００２５】
次に、アクセスポイント11が行うスケジューリングについて説明する。アクセスポイント11は、アクセスポイント11から各無線端末向けの通信であるダウンリンク通信において、各無線端末に対するスケジューリングを行う。
【００２６】
図2は、一般的なスケジューリングのイメージを示す図である。スケジューリングには、帯域のリソースの割り当て、パケットレベルでの多重化、キューの制御、分配されたリソースの制御、空間割り当て、ユーザ（無線端末）のグルーピングなどがある。
【００２７】
制限のある無線空間リソースを複数の無線端末で分割し、かつ非常に厳しい要件が課せられる無線ネットワークにおいて、スケジューリングは、特に重要な問題である。リソースが不十分にも関わらず、エンドツーエンドで要求されるQoSに応えるには、周波数の利用効率を高める必要がある。また、各無線端末に十分にリソースを割り当てるためには、システムのいくつかのレイヤ間を越えて（クロスレイヤ）協調させる必要があり、クロスレイヤにおいて効率的な最適化手法が要求される。また、全ての無線端末に対し公平にQoSを要求するアプリケーションなどにも対応しなければならない。
【００２８】
ゆえに、無線通信システムのスケジューリングは、非常に難しい問題である。さらに、無線端末間のチャネルは、マルチパスフェージングの影響を受けるため、時間の経過に伴いチャネル容量が変動する。また、無線端末の位置、無線端末からアクセスポイント11までの距離、選択されたチャネルのフェージングなど様々な要因により、無線端末ごとにリアルタイムのチャネル特性は異なる。ゆえに、刻々と変化するチャネル容量を考慮しなければ、スケジューリングを行っても、想定する効果が得られない可能性が高い。
【００２９】
また、ダウンリンクマルチユーザMIMOでは、複数の無線端末に同時に信号を送信することが可能である。しかし、一度に送ることができる無線端末の数は、アクセスポイント11のアンテナ数を上限とするといった様々な制約があり、アクセスポイント11は、複数の無線端末に同時に信号を送信する際に、送信先の無線端末を選ぶこととなる。ゆえに、複数の無線端末をグルーピングする必要があるが、どのような観点で無線端末を選択するかが重要となる。例えば、瞬間的または長期的にシステム全体のスループットの総合値を最大化するという観点、各無線端末を公平に扱うといった観点などがある。
【００３０】
システム全体の通信品質などを重視するスケジューリングシステムでは、良好なチャネル状況下にある無線端末を選択し、瞬間的な高速送信を可能にするように制御する。しかし、この高速送信は、劣悪なチャネル状況下にあるために選択されなかった無線端末の犠牲により成り立つ。ゆえに、このシステムは公平性に欠ける。他方、無線端末間の公平性に着目し、遅延パラメータなどの公平性に関するパラメータに基づいて、スケジューリングを行うと、システム全体のデータ送信効率を高めることができない。このように、スケジューリングにおいて、システム全体のパフォーマンスと各無線端末間の公平性はトレードオフの関係にある。
【００３１】
以上のことから、ダウンリンクマルチユーザMIMOにて通信を行う場合のスケジューリングは非常に重要となる。第1の実施形態では、CSIと複数のパラメータに基づく現実的なスケジューリングアルゴリズムを用いる。具体的には、CSIにより算出した想定チャネル容量と実際のチャネル容量とが、時間の経過とともに乖離していくチャネルエイジングを考慮して、パラメータの制御を行う。また、無線通信システム全体の通信品質などに関するパラメータと、無線端末間の公平性に関するパラメータとを用いて、両者の調整を図る。チャネルエイジングについては後述する。
【００３２】
次に、アクセスポイント11の各部について説明する。なお、ここでは、主にスケジューリングに関する動作について説明し、各部で行われる通信処理については、後ほど説明する。
【００３３】
バッファ部104の各内部バッファは、各無線端末に対するデータごとに、バッファを行う。アクセスポイント11からのデータ送信は、予め定められたタイムスロットごとに行われるが、1回のタイムスロットで全無線端末宛てのデータが送信されるわけではない。ゆえに、各タイムスロットにおいて、送信されるデータだけが、制御部101のスケジューラ106に送られ、当該タイムスロットにて送信されないデータは、各バッファに格納され続ける。なお、アクセスポイント11および無線端末は、送信を行うまでデータを完全にバッファできるものとし、遅延は考慮しないものとする。
【００３４】
スケジューラ106は、予め定められたスケジューリングアルゴリズムに基づき、リアルタイムにスケジューリングを行う。スケジューリングアルゴリズムの詳細は後述する。
【００３５】
なお、スケジューリングにより選択された複数の無線端末に対し、空間多重送信を行う場合には、スケジューラ106は、選択された複数の無線端末のみが登録されているグループのGroupIDを指定する。選択された複数の無線端末のみが登録されているグループが存在しない場合は、スケジューラ106が新たなグループを作成し、当該無線端末を登録してもよい。
【００３６】
プリコーディング部107は、チャネルサウンディングアルゴリズムと、フィードバック部109からのCSIとに基づき、スケジューリングされたデータの多重化およびプリコーディングを行う。プリコーディングを行うことにより、アクセスポイント11は、ビームフォーミングにてデータを送信することができる。
【００３７】
ビームフォーミングは、電波に指向性を持たせるマルチアンテナ技術である。ビームフォーミングでは、必要でない方向に電波を飛ばさないヌルステアリングと、必要な方向に電波を集中させ、通常よりも通信距離を伸ばすビームステアリングが行われる。このビームフォーミングにより、同一周波数を用いて複数の無線端末宛てのデータを同時に送信しても、各無線端末は他の無線端末宛ての電波の干渉を受けることなく、受信することが可能になる。
【００３８】
チャネルサウンディング部108は、全ての無線端末からCSIを受信するために、サウンディングトレーニングプロトコルを実行する（サウンディング）。サウンディングトレーニングプロトコルでは、1つのBSS（Basic Service Set）に割り当てられた全ての無線端末に向けて、予め定められた形式のプリアンブルを有するサウンディングフレームが送信される。サウンディングフレームを受信した無線端末は、チャネル状況を把握し、アクセスポイント11に、チャネル状況をフィードバックする（CSIフィードバック）。これにより、アクセスポイント11は、無線端末をスケジューリングするために必要なチャネル容量を得ることができる。
【００３９】
サウンディングプロトコルは、チャネル状況が刻々と変化するために、定期的に実行される。サウンディングが行われる間隔（サウンディングインターバル）またはサウンディングアルゴリズムの処理期間は、予め定められていてもよい。また、チャネルサウンディング部108が決定してもよい。ここでは、チャネルサウンディング部108がサウンディングインターバルを調整可能とし、サウンディングインターバルをTSIで表す。また、サウンディングインターバルは、全ての無線端末で共通でもよいし、無線端末ごとに異なっていてもよい。無線端末kに対するサウンディングインターバルをTk:SIと表す。
【００４０】
チャネル容量は、次のように求められる。アクセスポイント11と無線端末とがMIMOにて通信する場合、チャネル行列（伝搬路応答行列）Hkを用いると、ある時間tにおける、アクセスポイント11と無線端末kとの間のチャネル容量Rkは次式で表される。
【数１】
2017034561.tif 000003
Rkは、ある周波数のチャネルにおいて単位時間（1秒）あたりの送信ビット数を表す。InRは、nR×nRの単位行列を表す。nRは、無線端末のアンテナの本数である。Pkは、無線端末kにおける信号対雑音比（SNR Signal-to-Noise Ratio）を表す。Mは、アクセスポイント11のアンテナ数を表す。HHは、行列Hの複素共役転置を表す。
【００４１】
フィードバック部109は、各無線端末から送られたCSIを受取り、スケジューラ106およびプリコーディング部107に渡す。
【００４２】
アンテナマッピング部の送信部102は、サウンディングを行うためのサウンディングフレーム、プリコーディングされたデータのフレームなどを信号に変換し、M個のアンテナを用いて送信する。
【００４３】
アンテナマッピング部の受信部103は、各無線端末からの信号を、M個のアンテナを用いて受信する。
【００４４】
次に、スケジューラ106が行うスケジューリングの詳細について説明する。一度サウンディングトレーニングプロトコルが実行され、CSIを入手すると、スケジューラ106はスケジューリングを行う。この際、スケジューリングを行うためのパラメータが重要となる。
【００４５】
スケジューリングは、概ね2つのパラメータが用いられる。1つは、その無線端末を選ぶことにより、システム全体のパフォーマンスが上昇するかという観点に基づいたパラメータである。例えば、その無線端末を選ぶことにより、システム全体のスループットが非常に上昇する場合、その無線端末を選ぶ利点がある。もう1つは、各無線端末が公平であるかという観点に基づいたパラメータである。
【００４６】
システム全体のスループットを重視すると、スケジューラ106は、スケジューリングを行う際のチャネル状況が良好な無線端末を選択し、システム全体のスループットを最大化しようとする。このようなアルゴリズムは、瞬間伝送効率を最大化するアルゴリズムとして知られるMax-Rateアルゴリズムなどがある。
【００４７】
システム全体のスループットを重視するアルゴリズムの欠点は、アクセスポイントの近傍に存在する少数の無線端末が選ばれやすく、全てのシステムリソースがそれら少数の無線端末に割り当てられてしまうことである。また、無線モバイルネットワークでは、各無線端末のチャネル容量の差が大きくなりやすいので、悪いチャネル状況が続く無線端末宛てのデータがいつまでも送信されない事態が生じる。したがって、このようなアルゴリズムは、公平性に欠けるスケジューリング手法と言える。
【００４８】
無線端末KにおけるパラメータCkを算出する方法の一例として、次式を示す。
【数２】
2017034561.tif 000004
2017034561.tif 000005
【００４９】
一方、各無線端末間の公平性に関するパラメータを重視すると、全無線端末における総合のパフォーマンスは考慮されず、各無線端末のパフォーマンスが考慮される。ここでいう公平とは、通信の機会を各無線端末に対し平等に与えることも含まれるが、チャネル状況の悪い無線端末を優先してスケジューリングすることも含まれる。
【００５０】
公平性に関するパラメータを重視すると、システムリソースは、最もチャネル状況の悪い無線端末に割り当てられることが多くなる。最もチャネル状況の悪い無線端末は、多くの場合、ベースとなる基地局または伝送装置などから最も遠い無線端末である。例えば、Max-Min Fairnessアルゴリズムは、最小を最大化させるという観点から、データ送信率が最小のチャネルを優先し、そのチャネルの送信率を増加させていくアルゴリズムである。ゆえに、Max-Min Fairnessアルゴリズムを用いると、マルチユーザダイバーシチの利得が全く考慮されず、非常に非効率なスケジューリングとなる。
【００５１】
システムが公平であるかの評価は、各無線端末に割り当てられた時間などのリソースベースの基準、またはスループットなどパフォーマンスベースの基準を用いて表すことができる。典型的な例としては、Jainのfairness indexがある。Jainのfairness index（FIndex）は、次式のように表される。FIndexは、０から１の値となり、１の値に近いほど、システムが公平であると評価できる。
【数３】
2017034561.tif 000006
無線端末数は、アクセスポイント11のアンテナ数がMなので、最大でM個となる。fkは、任意に定めてよい。無線端末ｋの平均スループット、チャネルの占有時間、RTT（RTT：Round Trip Time）値、輻輳遅延などでもよい。このように、公平性においても、スループットを考慮してもよい。
【００５２】
2017034561.tif 000007
【数４】
2017034561.tif 000008
2017034561.tif 000009
【００５３】
しかし、PF法など上記で説明したスケジューリング手法は、データ送信時にチャネル容量またはスループットを完全に把握していると仮定して、スケジューリングを行う。これをperfect CSIと称する。しかし、実際には、チャネル状況の変化を知るために行われるサウンディングは、アクセスポイント11のサービスプロバイダによって予め定められたサウンディングインターバルで定期的に行われている。そして、チャネル状況は、ドップラー効果などにより、時間の経過に伴い刻々と変化し、チャネルエイジングという問題が生じてしまう。ゆえに、常時、チャネル容量を完全に把握することは現実的にはできず、時間の経過に伴い、スケジューリングの精度が低下する。
【００５４】
図3は、チャネルエイジングの一例を示す図である。図3の例のチャネルエイジングは、IEEE802.11nにて無線通信を行った場合におけるチャネル容量の変化を表す。この図は、“Training Protocols for Multi-User MIMO Wireless LANs”, by Michelle Gong et al, the IEEE 21st International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), 2010, pages 1218-1223に記載されたデータを引用したものである。
【００５５】
図3は、1つのアクセスポイントと、3つの無線端末から成る無線ネットワークに関するデータであり、3つの無線端末はそれぞれ保持するアンテナ数が異なる。アンテナの数が1本の無線端末は、時間の経過に伴い、キャパシティが激しく下降しており、アンテナの数が増えるにつれて、キャパシティの下降率が緩やかになっていることが分かる。これは、受信側のアンテナ数が多いほど、電波干渉を除去しやすいからである。
【００５６】
この現象は、アクセスポイントが把握するチャネル状況と、実際のチャネル状況が異なるために、適切な重み付けによるプリコーディングを行うことができないことに起因する。重み付けが適切でないと、ビームフォーミングが適切になされず、電波干渉が生じる可能性が高まる。ゆえに、結果として、チャネル容量が減少する。つまり、ダウンリンクマルチユーザMIMOにて通信を行う場合は、完全にCSIを把握していると仮定してスケジューリングを行うと、スケジューリングの効果をあまり得ることができない。
【００５７】
そこで、本発明の実施形態では、より現実的に、完全にCSIを把握していると仮定せずに、アクセスポイント11が把握するCSIは不完全であるとする。そして、時間の経過に伴い、チャネル容量に起因するスループットなどの全体のパフォーマンスから、公平性を重視するようにし、2つのパラメータの調整を図る。
【００５８】
なお、本発明の実施形態では、前述のとおり、サウンディングインターバルTSIまたは無線端末kに対するサウンディングインターバルをTk:SIを変更可能とし、チャネルエイジング時間を考慮し、TSIにひもづくスケジューリングアルゴリズムを用いる。
【００５９】
第1の実施形態におけるスケジューリングを、フローチャートを用いて説明する。図４は、第1の実施形態の全体処理の概略フローチャートである。このフローチャートは、サウンディングインターバルに基づき、開始される。
【００６０】
なお、このフローでは、IEEE802.11で規定される無線LANシステムにおいて、一定時間ごとに行われる、時間空間多重化（TDM Time Dimension Multiplexing）されたダウンリンク通信をスケジューリングすることを想定しているが、これに限定されるものではない。
【００６１】
チャネルサウンディング部108は、送信部102を介して、各無線端末に対しサウンディングを行う（S101）。サウンディングフレームを受信した各無線端末は、CSIフィードバックを行う。フィードバックされたCSIは、受信部103を介して、フィードバック部109が受信する（S102）。
【００６２】
スケジューラ106は、サウンディングインターバルとCSIに基づき、スケジューリング処理を行う（S103）。スケジューリング処理については後述のフローチャートで説明する。
【００６３】
プリコーディング部107は、CSIに基づき、スケジューラ106から送られたデータをプリコーディングする（S104）。プリコーディング部107されたデータは、送信部を介して送信される（S105）。以上が、第1の実施形態の全体処理の概略フローチャートである。
【００６４】
このフローチャートでは、便宜上、チャネルサウンディング（S101）からデータ送信（S105）までを１つのフローで記述した。だが、実際は、１つのサウンディングインターバルの間に複数のタイムスロットがあり、タイムスロットごとに、スケジューリングされたデータがプリコーディング部107に渡される。ゆえに、プリコーディング部107のプリコーディング処理（S104）と、送信部のデータ送信（S105）は複数回行われる。
【００６５】
次に、スケジューラ106のスケジューリング処理を説明する。図５は、第1の実施形態におけるスケジューリング処理のフローチャートである。
【００６６】
スケジューラ106は、フィードバック部109からサウンディングインターバルとCSIを取得する（S201）。なお、サウンディングインターバルはチャネルサウンディング部108などから取得してもよい。
【００６７】
スケジューラ106はタイムスロットまで待機後（S202）、スケジューリングに必要な2つのパラメータCkおよびFkを、各無線端末それぞれに対し算出する（S203）。
【００６８】
パラメータCkは、スループットなどの任意の特徴量に基づき、各無線端末の通信品質等が良好であることを示すように定めればよい。例えば、数式２に示したように、システム全体のスループットにおける各無線端末のスループットの割合でもよい。また、チュネル容量、送信データ量の総和、往復遅延時間の総和（RTT）の逆数など、スループット以外でもよい。通信品質等が良好であるほど、パラメータCの値は大きくなる。また数式2では、時刻ｔにおけるCk(t)としたが、時刻tによらない定数にしてもよい。例えば、チャネル容量は、サウンディングインターバル中は、チャネルエイジングにより完全に把握できないので、現在時刻ではなく無線端末Kにおける直近のサウンディング時刻Tk:Sにおけるチャネル容量Ck(Tk:S)としてもよい。この場合は、時間によらない一定値となる。もしくは、過去のデータなどから、図３のように減衰の度合いを把握し、現在時刻におけるチャネル容量を予測により求めてもよい。
【００６９】
パラメータFkも、任意の特徴量に基づき、各無線端末の通信品質が劣悪であることを示すように定めればよい。例えば、その無線端末を選択した回数（スケジューリングで選択された回数）の逆数、チャネル容量の逆数、平均スループットの逆数、累積遅延期間、各無線端末宛てのキューの長さなど、他の無線端末との格差を把握できる値であればよい。また、複数の無線端末の当該値の総和に対する当該端末の当該値の割合でもよい。通信品質等が劣悪であるほど、パラメータFの値は大きくなる。また、公知手法と同様の数式にて算出してもよいし、独自の計算式を定めてもよい。
【００７０】
第1の実施形態のスケジューラ106は、パラメータCkとFkの2つを単に用いるのではなく、これら2つのパラメータのバランスを取る。ゆえに、スケジューラ106は、これら2つのパラメータのバランスを取るための重みを算出する（S204）。ある無線端末kに対するスケジューリングに用いられる重みをWkと表すと、サウンディング開始から時刻t経過時におけるWk（t）を次式で表す。
【数５】
2017034561.tif 000010
Tk:sは、無線端末kに対して直近に行われたサウンディングの時刻を表す。したがって、t−Tk:sは、無線端末kにかかるチャネルエイジング時間tCAと同じである。なお、上記式では、サウンディングインターバルが、無線端末ごとに異なる場合を想定し、重みWkとしているが、無線端末ごとに異ならない場合は、全ての無線端末で重みWkを共通としてもよい。
【００７１】
チャネルエイジング時間tCAが増加するにつれて、重みWkは減少する。この重みWkをパラメータCkと積算させると、サウンディング直後はパラメータCkに依存しているスケジューリングが、時間の経過に伴い、パラメータCkに依存しなくなるようにできる。また、これにより、到達可能なシステム全体のスループットの合計値は低くなるが、その代わり、公平性を改善することで、スループットと公平性という2つのパラメータを単調に調整し、ベストエフォート型のデータサービスにも対応することができる。
【００７２】
スケジューラ106は、算出した重みWkを係数として用いて、無線端末をスケジューリングする（S205）。スケジューリングは、ユーティリティ関数を用いて行う。無線端末ｋにおけるユーティリティ関数Ukは、以下のように定義される。
【数６】
2017034561.tif 000011
このユーティリティ関数は、チャネルエイジング時間tCAによって変化する重みWkを含むことから、チャネルエイジングによってチャネル容量が変化するという実際の無線通信に即したものとなる。
【００７３】
なお、上記ユーティリティ関数は一例であり、その他のパラメータおよび係数を追加してもよい。例えば、パラメータCkとFkの値の分布幅（レンジ）を調整するような係数を追加してもよい。また、パラメータCkとFkを時間によらない一定値としてもよい。
【００７４】
スケジューラ106は、各無線端末に対し上記ユーティリティ関数から、スケジューリングのための指標値を算出し、指標値が上位の無線端末を所定の数だけ選択する（S205）。つまり、スケジューラ106は、チャネルエイジング時間tCAが0に近い場合は、ユーザ間の公平性を考慮せずに、チャネル状況の最も優れた無線端末を選択し、全体のパフォーマンスを最大化する。またtk:CAとTSIがほぼ同じな場合は、スケジューラ106は、公平性に配慮したスケジューラとなり、無線端末間の通信機会の分配に関する公平性が保証される。なお、選択される無線端末数は、アクセスポイント11のアンテナ数M以下である。
【００７５】
なお、上記ユーティリティ関数は、サウンディング当初は、想定チャネル容量と実際のチャネル容量の乖離が少ないことからパラメータCを優先し、時間経過に伴い想定チャネル容量と実際のチャネル容量の乖離が大きくなるため、時間経過後はパラメータFを重視するようにしている。一方で、サウンディング当初はチャネル容量が十分に大きいことからパラメータFを重視し、チャネル容量が小さくなる時間経過後は、パラメータCを重視するとしてもよい。つまり、パラメータCkに（１−Wk）を、パラメータFkにWkをかける構成のユーティリティ関数を用いてもよい。
【００７６】
スケジューラ106は、選択された無線端末のデータをスケジューリングし、プリコーディング部107に送る（S206）。また、空間多重送信を行うために、選択された無線端末のみが登録されているグループのGroup IDを指定する。
【００７７】
次のタイムスロットがサウンディングインターバル以内であれば（S207のYES）、スケジューラ106は、次のタイムスロットまで待機し（S102）、次のタイムスロットにて、再度上記処理（S203からS206）を繰り返し行う。ゆえに、タイムスロットごとにスケジューリングされたデータがプリコーディング部107に送られる。なお、パラメータCkとFkが、サウンディングインターバルにおいて一定値である場合は、パラメータCkとFkの算出（S203）を2回目以降は省略してもよい。
【００７８】
次のタイムスロットになるまでに、次のサウンディングが行われる場合は、フローは終了する。そして、新たなCSIに基づき、処理が開始される。以上が、スケジューラ106のスケジューリング処理のフローチャートである。
【００７９】
次に、他の既存のスケジューリング手法と比較して、本実施形態が用いるスケジューリングアルゴリズムの柔軟性を示す。図6は、スケジューリングの一例を示す図である。2つのアンテナを有するAP1は、STA1からSTA4までの4つの無線端末に対しMIMOによる通信を行う。AP1は、各送信において、2つのSTAをスケジューリングするものとする。チャネル容量と平均スループットはSTA1が最も高く、以下、STA2、STA3、STA4の順に低くなるものとする。
【００８０】
図7は、各スケジューリングアルゴリズムによるスケジューリングを説明する図である。Max-Raceスケジューリングアルゴリズム401、Max-Min Fairnessスケジューリングアルゴリズム402、PF（Proportional Fairness）スケジューリングアルゴリズム403を例として用いる。各スケジューリングアルゴリズムの下に、図6のSTA配置におけるスケジューリング結果を示す。
【００８１】
Max-Raceスケジューリングアルゴリズム401では、STA1とSTA2のチャネル容量が高いため、Max Rateアルゴリズムでは、STA1とSTA2に対応するバッファが空にならない限り、常にSTA1とSTA2が常に選択されることとなる。
【００８２】
一方、Max-Min Fairnessスケジューリングアルゴリズム402では、最も悪いチャネル状況の無線端末を優先されるため、常にSTA3とSTA4が選択されることとなる。
【００８３】
PFスケジューリングアルゴリズム403では、数式4にて示した通り、現在のチャネル容量と過去の平均スループットが考慮される。スケジューリング開始後は、チャネル容量が最大のSTA1と、過去の平均スループットが最低のSTA4がスケジューリングされる。スケジューリングにより、STA4の平均スループットが上昇した後は、2番目に平均スループットが低いSTA3がスケジューリングされる。しかし、PF法では、チャネルエイジングが考慮されないため、例え、チャネルエイジングにより実際のSTA1のチャネル容量が、実際のSTA2のチャネル容量よりも低下していても、次のサウンディングまでSTA1が選ばれ続けることになる。
【００８４】
また、平均スループットは過去の一定時間Δτに影響されるため、Δτが大きい場合、STA4がスケジューリングされても、平均スループットがあまり上昇しない可能性がある。ゆえに、長期間、STA4が選ばれ続ける事態もあり得る。このようにPFスケジューリングアルゴリズム403では、サウンディングインターバル間における各タイムスロットでのスケジューリング、つまりSTAの組み合わせはあまり変化しない。
【００８５】
一方、本実施形態で用いるスケジューラ106では、先述の通り、パラメータCkとFkの重み付けに基づき、チェネルエイジング時間を考慮して、システム全体の通信品質と各無線端末間の公平性を調整する。最初のタイムスロットでは、全体の通信品質が重視され、チャネル容量の高いSTA1とSTA2がスケジューリングされる。また、サウンディングインターバル直前のタイムスロットでは、パラメータFkの影響が最大となり、平均スループットが悪いSTA3とSTA4がスケジューリングされる。
【００８６】
しかし、サウンディングインターバルの中頃では、様々な組み合わせになる可能性がある。例えば、STA1は、チャネル容量も良いが、過去の平均スループットも良いために、STA1の指標値は、時間の経過とともに急激に落ち込み、2番目に平均スループットが悪いSTA3の指標値が逆転し、STA2とSTA3がスケジューリングされることもあり得る。または、STA2のほうが先にSTA3の指標値を下回り、STA1とSTA3がスケジューリングされることもあり得る。また、パラメータFが大きい場合は、STA4の指標値が時間の経過に伴い上昇し、STA1とSTA4、STA2とSTA4といった場合もあり得る。このように、１つのサウンディングインターバルでも、あらゆる組み合わせがされる可能性があり、スケジューラ106によるスケジューリングは柔軟と言える。
【００８７】
このように、スケジューラ106は、プリコーディングにおける伝送の重み付けと、実際のチャネル状況とのミスマッチを考慮してスケジューリングを行うため、システム全体のスループットが想定よりも低くなることを、なるべく抑えることができる。また、サウンディングインターバル内でも、ほとんどの無線端末がスケジューリングされるため、公平性も担保することができる。
【００８８】
次に、各部で行われる通信処理について説明する。図8は、第1の実施形態に係るアクセスポイントに搭載される無線通信装置の機能ブロック図である。
【００８９】
上位層は、TCP/IPやUDP/IPなど、MAC層の上位の通信処理や、データを処理するアプリケーション層の処理を行う。上位層は、第1ネットワーク上の通信装置から受信したフレームを、バッファ104を介して受け取る。当該フレームには、第1ネットワーク以外のネットワークに存在する無線端末、サーバ等の通信装置に送るためのフレームが含まれる。バッファ104は、上位層と制御部101との間で、フレームを受け渡しするための記憶部である。
【００９０】
制御部101は、無線端末1など第1ネットワークに存在する通信装置との通信を制御する通信制御装置に対応する。送信部102と受信部103は、一例として、無線通信部を形成する。
【００９１】
制御部101は、主としてMAC層の処理、物理層の処理の一部（例えばMIMO関連の処理等）を行う。制御部101は、送信部102および受信部103を介して、フレームを送受信することで、第1ネットワークにおける各無線端末との通信の制御を行う。なお、制御部101は、定期的にビーコンフレームが送信されるように制御してもよい。また、定期的にサウンディングフレームを送信して、伝搬路状態情報を取得するように制御してもよい。
【００９２】
制御部101は、無線端末からのアソシエーション要求を受けて、必要に応じて認証等のプロセスを経て、当該無線端末と無線リンクを確立する。制御部101は、バッファ104を定期的に確認する。または、制御部101は、バッファ104等の外部からのトリガによりバッファ104を確認する。また、アクセスポイント1121と協調して決定した送信のタイミングにて、送信部に送信を行うように制御する。
【００９３】
制御部101は、アクセスポイント1121と協調して、フレームの送信周波数および送信時刻、フレームに格納するデータなどを決定する。また、フレームを生成し、送信時刻にフレームが送信されるよう送信部102を制御する。
【００９４】
なお、全てのフレームをダウンリンクマルチユーザMIMOにより送信しなくともよい。例えば、グループID管理フレームなどの管理フレームや制御フレームは、ダウンリンクマルチユーザMIMOを用いないとしてもよい。各種管理フレームや制御フレームに関しても、必要に応じてバッファ104に格納されており、制御部101はバッファ104から読み出すことにより送信が可能である。
【００９５】
なお、制御部101は、クロックを生成するクロック生成部を含んでもよいし、外部からクロックを取得するクロック取得部を含んでもよい。クロック生成部で生成したクロックまたは外部入力されたクロックによって、制御部101は内部時間を管理してもよい。制御部101は、クロック生成部で作ったクロックを、外部に出力してもよい。
【００９６】
制御部101は、基地局に送信する情報を記憶装置にアクセスして情報を読み出してもよいし、または基地局から受信した情報を記憶装置に格納してもよい。記憶装置は、制御部101が備えるバッファ（内部メモリ）でも、制御部101の外に備えられたバッファ104（外部メモリ）でも、バッファ104とは異なるバッファでもよい。記憶装置は、DRAM等の揮発性メモリでも、NAND、MRAM等の不揮発メモリでもよい。また、記憶装置は、メモリ以外に、SSD、ハードディスク等でもよい。
【００９７】
送信部102は、各アンテナに対応する送信系統を含み、特定の送信系統を用いて、制御部101から入力されたフレームに、変調処理や物理ヘッダの付加など、所望の物理層の処理を行う。また、物理層の処理後のフレームに対して、DA変換や、所望帯域の信号成分を抽出するフィルタ処理、周波数変換（アップコンバート）を行う。送信部102は、周波数変換された信号を増幅して、任意の1つのアンテナから空間に電波として放射する。なお、フレームを複数の送信系統に入力して、複数のアンテナから送信する構成も可能である。
【００９８】
受信部103は、各アンテナで受信された信号を、それぞれアンテナに対応する受信系統ごとに処理し、制御部101に入力する。受信信号は、受信部103において増幅され、周波数変換（ダウンコンバート）され、ファイルタリング処理で所望帯域成分が抽出される。各抽出された信号は、さらにAD変換によりデジタル信号に変換されて、復調等の物理層の処理を経た後、制御部101に入力される。
【００９９】
上述した制御部101と送信部102の処理の切り分けは一例であり、別の形態も可能である。例えばデジタル領域の処理までは制御部101で行い、DA変換以降の処理を送信部102で行うようにしてもよい。制御部101と受信部103の処理の切り分けについても同様に、AD変換までの処理を受信部103で行い、その後の物理層の処理を含むデジタル領域の処理を制御部101で行うようにしてもよい。ここで述べた以外の切り分けを行ってもよい。
【０１００】
アクセスポイント11の各部および上位層のデジタル領域の処理の全部または一部、あるいは通信処理装置の処理は、CPU等のプロセッサで動作するソフトウェア（プログラム）によって行われてもよいし、ハードウェアによって行われてもよいし、これらのソフトウェアとハードウェアの両方によって行われてもよい。端末は、各部の全部または一部の処理、あるいは通信処理装置の処理を行うプロセッサを備えてもよい。
【０１０１】
図9は、第1の実施形態に係る無線端末に搭載される無線通信装置の機能ブロック図である。各無線端末に搭載される無線通信装置の構成は同じとするため、ここでは、無線端末1として説明する。
【０１０２】
上位層は、TCP/IPやUDP/IPなど、MAC層の上位の通信処理や、データを処理するアプリケーション層の処理を行う。上位層は、アクセスポイント11など第1ネットワーク上の通信装置に送信するフレームを生成して、バッファ204に格納する。また、第1ネットワーク上の通信装置から受信したフレームを、バッファ204を介して受け取る。バッファ204は、上位層と制御部201との間で、フレームを受け渡しするための記憶部である。
【０１０３】
制御部201は、アクセスポイント11など第1ネットワークに存在する通信装置との通信を制御する通信制御装置に対応し、送信部202と受信部203は、一例として、無線通信部を形成する。
【０１０４】
制御部201は、主としてMAC層の処理を行う。制御部201は、送信部202および受信部203を介して、アクセスポイント11とフレームを送受信することで、アクセスポイント11との通信を制御する。制御部201は、例えばアクセスポイント11から定期的に送信されるビーコンフレームを、アンテナ1Aおよび受信部203を介して受信する。
【０１０５】
制御部201は、一例としてビーコン信号を受信してアクセスポイント11にアソシエーション要求を行い、必要に応じて認証等のプロセスを経て、当該アクセスポイント11と無線リンクを確立する。制御部201は、バッファ204を定期的に確認する。または、制御部201は、バッファ204等の外部からのトリガによりバッファ204を確認する。制御部201は、アクセスポイント11へ送信するフレームがあることを確認したら、当該フレームを読み出して、使用する通信方式に従って、送信部202およびアンテナ1Aを介して送信する。
【０１０６】
制御部201は、各受信系統から入力された信号のVHT-LTFフィールドに設定されたプリアンブルに基づき、伝搬路のダウンリンクのチャネル応答を推定する。また、制御部201は、推定により得たダウンリンクの伝搬路応答行列に基づき、ウェイトを算出し、当該ウェイトに基づきデータストリームを分離する。これにより、無線端末1は、アクセスポイント11から同時に送信されたデータフレームを混信することなく受信することができる。
【０１０７】
なお、制御部201は、クロックを生成するクロック生成部を含んでもよいし、外部からクロックを取得するクロック取得部を含んでもよい。クロック生成部で生成したクロックまたは外部入力されたクロックによって、制御部201は内部時間を管理してもよい。制御部201は、クロック生成部で作ったクロックを外部に出力してもよい。
【０１０８】
制御部201は、基地局に送信する情報を記憶装置にアクセスして情報を読み出してもよいし、または基地局から受信した情報を記憶装置に格納してもよい。記憶装置は、制御部201が備えるバッファ（内部メモリ）でも、制御部201の外に備えられたバッファ204（外部メモリ）でも、バッファ204とは異なるバッファでもよい。記憶装置は、DRAM等の揮発性メモリでも、NAND、MRAM等の不揮発メモリでもよい。また、記憶装置は、メモリ以外に、SSD、ハードディスク等でもよい。
【０１０９】
送信部202は、制御部201から入力されたフレームに、変調処理や物理ヘッダの付加など、所望の物理層の処理を行う。また、物理層の処理後のフレームに対して、DA変換や、所望帯域の信号成分を抽出するフィルタ処理、周波数変換（アップコンバート）を行う。送信部202は、周波数変換された信号を増幅して、アンテナから空間に電波として放射する。
【０１１０】
受信部203は、アンテナで受信された信号を、それぞれアンテナに対応する受信系統ごとに処理し、制御部201に入力する。受信信号は、受信部203において増幅され、周波数変換（ダウンコンバート）され、ファイルタリング処理で所望帯域成分が抽出される。各抽出された信号は、さらにAD変換によりデジタル信号に変換されて、復調等の物理層の処理を経た後、制御部201に入力される。
【０１１１】
上述した制御部201と送信部202の処理の切り分けは一例であり、別の形態も可能である。例えばデジタル領域の処理までは制御部201で行い、DA変換以降の処理を送信部202で行うようにしてもよい。制御部201と受信部203の処理の切り分けについても同様に、AD変換までの処理を受信部203で行い、その後の物理層の処理を含むデジタル領域の処理を制御部201で行うようにしてもよい。ここで述べた以外の切り分けを行ってもよい。
【０１１２】
無線端末の各部および上位層のデジタル領域の処理の全部または一部、あるいは通信処理装置の処理は、CPU等のプロセッサで動作するソフトウェア（プログラム）によって行われてもよいし、ハードウェアによって行われてもよいし、これらのソフトウェアとハードウェアの両方によって行われてもよい。端末は、各部の全部または一部の処理、あるいは通信処理装置の処理を行うプロセッサを備えてもよい。
【０１１３】
以上のように、第1の実施形態では、チャネルエイジング時間に基づき、重み係数を算出し、重み係数に基づき、全無線端末におけるパフォーマンス全体と、各無線端末のパフォーマンスの調整を図る。これにより、時間に伴い減少する実際のチャネル容量を考慮することできる。また、柔軟性があり、現実的なスケジューリングを行うことができる。
【０１１４】
(第2の実施形態)
図10は、第1の実施形態に係るアクセスポイント11に搭載される無線通信装置のハードウェア構成例を示したものである。この構成例は一例であり、本実施形態はこれに限定されるものではない。図9に示した無線通信装置と基本的な動作は同じであるため、構成上の違いを中心に説明し、重複する説明は省略する。
【０１１５】
本無線通信装置は、ベースバンド部111、RF部121と、アンテナ12A〜12Dとを備える。
【０１１６】
ベースバンド部111は、制御回路（プロトコルスタック）112と、送信処理回路113と、受信処理回路114と、DA変換回路115、116と、AD変換回路117、118とを含む。RF部121とベースバンド部111は1チップのIC(Integrated Circuit:集積回路)で構成されてもよい。
【０１１７】
ベースバンド部111は、一例としてベースバンドLSIまたはベースバンドICである。また、別の例として、ベースバンド部111がIC132とIC131とを備えてもよい。このとき、IC132が制御回路112と送信処理回路113と受信処理回路114とを含み、IC131が、DA変換回路115、116とAD変換回路117、118を含んでもよい。
【０１１８】
制御回路112は、一例として、通信を制御する通信制御装置、または通信を制御する制御部に対応する。このとき無線通信部は、送信処理回路113と受信処理回路114を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信処理回路113と受信処理回路114に加えて、DA115、116およびDA117、118を含んでもよい。さらに、無線通信部は、送信処理回路113、受信処理回路114、DA115、116およびAD117、118に加えて、送信回路122および受信回路123を含んでもよい。本実施形態に係る集積回路は、ベースバンド部111の全部または一部の処理、すなわち、制御回路112、送信処理回路113、受信処理回路114、DA115、116およびDA117、118の全部または一部の処理を行うプロセッサを備えていてもよい。
【０１１９】
または、IC132が、通信を制御する通信制御装置に対応してもよい。このとき無線通信部は、送信回路122および受信回路123を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信回路122および受信回路123に加え、DA115、116およびAD117、118を含んでもよい。
【０１２０】
ベースバンド部111における制御回路112は、図8のバッファ104を含み、またMAC層等の処理を行う。制御回路112はクロック生成部を含んでもよい。送信処理回路113は、変調処理や物理ヘッダの付加など、所望の物理層の処理を行い、例えば2種類のデジタルベースバンド信号（以下、デジタルI信号とデジタルQ信号）を生成する。MIMO送信の場合は各ストリームに応じてそれぞれ2種類のデジタルベースバンド信号を生成する。DA変換回路115、117は、送信処理回路113から入力される信号をDA変換する。より詳細には、DA変換回路215はデジタルI信号をアナログのI信号に変換し、DA変換回路216はデジタルQ信号をアナログのQ信号に変換する。なお、直交変調せずに一系統の信号のままで送信する場合もありうる。この場合、DA変換回路は1つだけでもよい。また、一系統または複数系統の送信信号をアンテナの数だけ振り分けて送信する場合には、アンテナの数に応じた数のDA変換回路を設けてもよい。
【０１２１】
RF部121は、一例としてRFアナログICあるいは高周波ICである。RF部121における送信回路122は、DA変換後のフレームの信号から所望帯域の信号を抽出する送信フィルタ、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、フィルタリング後の信号を無線周波数にアップコンバートするミキサ、アップコンバート後の信号を増幅するプリアンプ（PA）等を含む。
【０１２２】
RF部121における受信回路123は、アンテナで受信された信号を増幅するLNA（低雑音増幅器）、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、増幅後の信号をベースバンドにダウンコンバートするミキサ、ダウンコーバート後の信号から所望帯域の信号を抽出する受信フィルタ等を含む。より詳細には、受信回路123は、不図示の低雑音増幅器で低雑音増幅された受信信号を互いに90°位相のずれた搬送波により直交復調して、受信信号と同位相のI（In-phase）信号と、これより90°位相が遅れたQ（Quad-phase）信号とを生成する。これらI信号とQ信号は、ゲインが調整された後に、受信回路123から出力される。
【０１２３】
ベースバンド部111におけるAD変換回路117、118は、受信回路123からの入力信号をAD変換する。より詳細には、AD変換回路117はI信号をデジタルI信号に変換し、AD変換回路118はQ信号をデジタルQ信号に変換する。なお、直交復調せずに一系統の信号だけを受信する場合もありうる。この場合、AD変換回路は1つだけでよい。また、複数のアンテナが設けられる場合には、アンテナの数に応じた数のAD変換回路を設けてもよい。受信処理回路114は、物理層の処理、復調処理等を行う。制御回路112は復調後のフレームに対してMAC層等の処理を行う。
【０１２４】
なお、アンテナ12A〜12Dを、送信回路122および受信回路123のいずれか一方に切り換えるスイッチがRF部に配置されてもよい。スイッチ制御により、送信時にはアンテナ12A〜12Dを送信回路122に接続し、受信時には、アンテナ12A〜12Dを受信回路123に接続する。
【０１２５】
上述した各部の処理の詳細は、図8の説明から自明であるため、重複する説明は省略する。
【０１２６】
図11は、第1の実施形態に係る無線端末に搭載される無線通信装置のハードウェア構成例を示したものである。この構成例は一例であり、本実施形態はこれに限定されるものではない。図9に示した無線通信装置と基本的な動作は同じであるため、構成上の違いを中心に説明し、重複する説明は省略する。
【０１２７】
本無線通信装置は、ベースバンド部211、RF部221と、アンテナ1Aとを備える。RF部221とベースバンド部211は1チップのICで構成されてもよい。
【０１２８】
ベースバンド部211は、制御回路（プロトコルスタック）212と、送信処理回路213と、受信処理回路214と、DA変換回路215、216と、AD変換回路217、218とを含む。
【０１２９】
ベースバンド部211は、一例としてベースバンドLSIまたはベースバンドICである。また、別の例として、ベースバンド部211が、IC232とIC231とを備えてもよい。このとき、IC232が制御回路212と送信処理回路213と受信処理回路214とを含み、IC231が、DA変換回路215、216とAD変換回路217、218を含んでもよい。
【０１３０】
制御回路212は、一例として、通信を制御する通信制御装置、または通信を制御する制御部に対応する。このとき無線通信部は、送信処理回路213と受信処理回路214を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信処理回路213と受信処理回路214に加えて、DA215、216およびDA217、218を含んでもよい。さらに、無線通信部は、送信処理回路213、受信処理回路214、DA215、216およびDA217、218に加えて、送信回路222および受信回路223を含んでもよい。本実施形態に係る集積回路は、ベースバンド部211の全部または一部の処理、すなわち、制御回路212、送信処理回路213、受信処理回路214、DA215、216およびDA217、218の全部または一部の処理を行うプロセッサを備えていてもよい。
【０１３１】
または、IC232が、通信を制御する通信制御装置に対応してもよい。このとき無線通信部は、送信回路222および受信回路223を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信回路222および受信回路223に加え、DA215、216およびDA217、218を含んでもよい。
【０１３２】
ベースバンド部211における制御回路212は、図10のバッファ204を含み、またMAC層等の処理を行う。制御回路212はクロック生成部を含んでもよい。送信処理回路213は、変調処理や物理ヘッダの付加など、所望の物理層の処理を行い、例えば2種類のデジタルベースバンド信号（以下、デジタルI信号とデジタルQ信号）を生成する。MIMO送信の場合は各ストリームに応じてそれぞれ2種類のデジタルベースバンド信号を生成する。DA変換回路215、216は、送信処理回路213から入力される信号をDA変換する。より詳細には、DA変換回路215はデジタルI信号をアナログのI信号に変換し、DA変換回路216はデジタルQ信号をアナログのQ信号に変換する。なお、直交変調せずに一系統の信号のままで送信する場合もありうる。この場合、DA変換回路は1つだけでもよい。また、一系統または複数系統の送信信号をアンテナの数だけ振り分けて送信する場合には、アンテナの数に応じた数のDA変換回路を設けてもよい。
【０１３３】
RF部221は、一例としてRFアナログICあるいは高周波ICである。RF部221における送信回路222は、DA変換後のフレームの信号から所望帯域の信号を抽出する送信フィルタ、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、フィルタリング後の信号を無線周波数にアップコンバートするミキサ、アップコンバート後の信号を増幅するプリアンプ（PA）等を含む。
【０１３４】
受信回路223は、アンテナで受信された信号を増幅するLNA（低雑音増幅器）、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、増幅後の信号をベースバンドにダウンコンバートするミキサ、ダウンコーバート後の信号から所望帯域の信号を抽出する受信フィルタ等を含む。より詳細には、受信回路223は、不図示の低雑音増幅器で低雑音増幅された受信信号を互いに90°位相のずれた搬送波により直交復調して、受信信号と同位相のI（In-phase）信号と、これより90°位相が遅れたQ（Quad-phase）信号とを生成する。これらI信号とQ信号は、ゲインが調整された後に、受信回路223から出力される。
【０１３５】
ベースバンド部211におけるAD変換回路217、218は、受信回路223からの入力信号をAD変換する。より詳細には、AD変換回路117はI信号をデジタルI信号に変換し、AD変換回路118はQ信号をデジタルQ信号に変換する。なお、直交復調せずに一系統の信号だけを受信する場合もありうる。この場合、AD変換回路は1つだけでよい。また、複数のアンテナが設けられる場合には、アンテナの数に応じた数のAD変換回路を設けてもよい。受信処理回路214は、物理層の処理、復調処理等を行う。制御回路212は復調後のフレームに対してMAC層等の処理を行う。
【０１３６】
また無線端末がアンテナを複数備えて、MIMOに対応する場合には、制御回路212は、MIMOに関する処理も行う。例えば、伝搬路推定の処理、送信ウェイト計算処理、ストリームの分離処理等を行う。
【０１３７】
なお、アンテナ1Aを、送信回路222および受信回路223のいずれか一方に切り換えるスイッチがRF部221に配置されてもよい。スイッチ制御により、送信時にはアンテナ1Aを送信回路222に接続し、受信時には、アンテナ1Aを受信回路223に接続する。
【０１３８】
上述した各部の処理の詳細は、図9の説明から自明であるため、重複する説明は省略する。
【０１３９】
(第3の実施形態)
図12（A）および図12（B）は、それぞれ第3の実施形態に係る無線端末の斜視図である。図12（A）の無線端末はノートPC301であり、図12（B）の無線端末は移動体端末321である。ノートPC301および移動体端末321は、それぞれ無線通信装置305、315を搭載している。無線通信装置305、315として、これまで説明してきた無線端末に搭載されていた無線通信装置（図9、図11等）、またはアクセスポイント11に搭載されていた無線通信装置（図8、図10等）を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線端末は、ノートPCや移動体端末に限定されない。例えば、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ／サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置等にも搭載可能である。
【０１４０】
また、無線端末またはアクセスポイント11に搭載されていた無線通信装置は、メモリーカードにも搭載可能である。当該無線通信装置をメモリーカードに搭載した例を図13に示す。メモリーカード331は、無線通信装置355と、メモリーカード本体332とを含む。メモリーカード331は、外部の装置（無線端末またはアクセスポイント11等）との無線通信のために無線通信装置335を利用する。なお、図13では、メモリーカード331内の他の要素（例えばメモリ等）の記載は省略している。
【０１４１】
（第4の実施形態）
第4の実施形態では、第1〜3のいずれかの実施形態に係る無線通信装置（図10または図11等）の構成に加えて、バス、プロセッサ部、及び外部インターフェース部を備える。プロセッサ部及び外部インターフェース部は、バスを介してバッファと接続される。プロセッサ部ではファームウエアが動作する。このように、ファームウエアを無線通信装置に含める構成とすることにより、ファームウエアの書き換えによって無線通信装置の機能の変更を容易に行うことが可能となる。ファームウエアが動作するプロセッサ部は、本実施形態に係る通信制御装置または制御部の処理を行うプロセッサであってもよいし、当該処理の機能拡張または変更に係る処理を行う別のプロセッサであってもよい。ファームウエアが動作するプロセッサ部を、本実施形態に係るアクセスポイント11あるいは無線端末が備えてもよい。または当該プロセッサ部を、アクセスポイント11に搭載される無線通信装置内の集積回路、または無線端末に搭載される無線通信装置内の集積回路が備えてもよい。
【０１４２】
（第5の実施形態）
第5の実施形態では、第1〜3のいずれかの実施形態に係る無線通信装置（アクセスポイント11の無線通信装置または無線端末の無線通信装置）の構成に加えて、クロック生成部を備える。クロック生成部は、クロックを生成して出力端子より無線通信装置の外部にクロックを出力する。このように、無線通信装置内部で生成されたクロックを外部に出力し、外部に出力されたクロックによってホスト側を動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側とを同期させて動作させることが可能となる。
【０１４３】
（第6の実施形態）
第6の実施形態では、第1〜3のいずれかの実施形態に係る無線通信装置（アクセスポイント11の無線通信装置または無線端末の無線通信装置）の構成に加えて、電源部、電源制御部、及び無線電力給電部を含む。電源制御部は、電源部と無線電力給電部とに接続され、無線通信装置に供給する電源を選択する制御を行う。このように、電源を無線通信装置に備える構成とすることにより、電源を制御した低消費電力化動作が可能となる。
【０１４４】
（第7の実施形態）
第7の実施形態では、第6の実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、SIMカードを含む。SIMカードは、無線通信装置における送信部（102または202）または受信部（103または203）または制御部（101または201）と接続される。このように、SIMカードを無線通信装置に備える構成とすることにより、容易に認証処理を行うことが可能となる。
【０１４５】
（第8の実施形態）
第8の実施形態では、第4の実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、動画像圧縮／伸長部を含む。動画像圧縮／伸長部は、バスと接続される。このように、動画像圧縮／伸長部を無線通信装置に備える構成とすることにより、圧縮した動画像の伝送と受信した圧縮動画像の伸長とを容易に行うことが可能となる。
【０１４６】
（第9の実施形態）
第9の実施形態では、第1〜3のいずれかの実施形態に係る無線通信装置（アクセスポイント11の無線通信装置または無線端末の無線通信装置）の構成に加えて、LED部を含む。LED部は、送信部（102または202）または受信部（103または203）または制御部（101または201）と接続される。このように、LED部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
【０１４７】
（第10の実施形態）
第10の実施形態では、第1〜3のいずれかの実施形態に係る無線通信装置（アクセスポイント11の無線通信装置または無線端末の無線通信装置）の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、送信部（102または202）または受信部（103または203）または制御部（101または201）と接続される。このように、バイブレータ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
【０１４８】
（第11の実施形態）
第11の実施形態では、第1〜第5のいずれかの実施形態に係る無線通信装置（アクセスポイント11の無線通信装置または無線端末の無線通信装置）の構成に加えて、ディスプレイを含む。ディスプレイは、図示しないバスを介して、無線通信装置の制御部101または制御部201に接続されてもよい。このようにディスプレイを備える構成とし、無線通信装置の動作状態をディスプレイに表示することで、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
【０１４９】
（第12の実施形態）
本実施形態では、［1］無線通信システムにおけるフレーム種別、［2］無線通信装置間の接続切断の手法、［3］無線LANシステムのアクセス方式、［4］無線LANのフレーム間隔について説明する。
【０１５０】
［1］通信システムにおけるフレーム種別
一般的に無線通信システムにおける無線アクセスプロトコル上で扱うフレームは、大別してデータ（data）フレーム、管理（management）フレーム、制御（control）フレームの3種類に分けられる。これらの種別は、通常、フレーム間で共通に設けられるヘッダ部で示される。フレーム種別の表示方法としては、1つのフィールドで3種類を区別できるようにしてあってもよいし、2つのフィールドの組み合わせで区別できるようにしてあってもよい。
【０１５１】
管理フレームは、他の無線通信装置との間の物理的な通信リンクの管理に用いるフレームである。例えば、他の無線通信装置との間の通信設定を行うために用いられるフレームや通信リンクをリリースする（つまり接続を切断する）ためのフレーム、無線通信装置でのパワーセーブ動作に係るフレームがある。
【０１５２】
データフレームは、他の無線通信装置と物理的な通信リンクが確立した上で、無線通信装置の内部で生成されたデータを他の無線通信装置に送信するフレームである。データは本実施形態の上位層で生成され、例えばユーザの操作によって生成される。
【０１５３】
制御フレームは、データフレームを他の無線通信装置との間で送受（交換）する際の制御に用いられるフレームである。無線通信装置がデータフレームや管理フレームを受信した場合にその送達確認のために送信される応答フレームは、制御フレームに属する。
【０１５４】
これら3種類のフレームは、物理層で必要に応じた処理を経て物理パケットとしてアンテナを経由して送出される。なお、接続確立の手順においては、接続要求フレームと接続受付フレームが管理フレームであり、接続受付フレームへの確認フレームは制御フレームの応答フレームを用いることができる。
【０１５５】
［2］無線通信装置間の接続切断の手法
接続の切断には、明示的な手法と暗示的な手法とがある。明示的な手法としては、接続している無線通信装置のいずれか一方が切断のためのフレームを送信する。このフレームは管理フレームに分類される。切断のためのフレームは、例えば接続をリリースするという意味でリリースフレームと呼ぶことがある。通常、リリースフレームを送信する側の無線通信装置ではリリースフレームを送信した時点で、リリースフレームを受信する側の無線通信装置ではリリースフレームを受信した時点で、接続の切断と判定する。その後、通信フェーズでの初期状態、例えば通信相手の無線通信装置を探索する状態に戻る。これは、切断のためのフレームを送信する際には、接続先の無線通信装置と通信距離が離れて無線信号が受信不可あるいは復号不可になるといった、物理的な無線リンクが確保できないことがあるからである。
【０１５６】
一方、暗示的な手法としては、一定期間接続を確立した接続相手の無線通信装置からフレーム送信（データフレーム及び管理フレームの送信、あるいは自装置が送信したフレームへの応答フレームの送信）を検知しなかった場合に、接続状態の切断の判定を行う。このような手法があるのは、上述のように接続の切断を判定するような状況では、接続先の無線通信装置と通信距離が離れて無線信号が受信不可あるいは復号不可になるなど物理的な無線リンクが確保できない状態が考えられるからである。すなわち、リリースフレームの受信を期待できないからである。
【０１５７】
暗示的な方法で接続の切断を判定する具体例としては、タイマを使用する。例えば、送達確認応答フレームを要求するデータフレームを送信する際、当該フレームの再送期間を制限する第1のタイマ（例えばデータフレーム用の再送タイマ）を起動し、第1のタイマが切れるまで（つまり所望の再送期間が経過するまで）当該フレームへの送達確認応答フレームを受信しないと再送を行う。当該フレームへの送達確認応答フレームを受信すると第1のタイマは止められる。
【０１５８】
一方、送達確認応答フレームを受信せず第1のタイマが切れると、例えば接続相手の無線通信装置がまだ（通信レンジ内に）存在するか（言い換えれば、無線リンクが確保できているか）を確認するための管理フレームを送信し、それと同時に当該フレームの再送期間を制限する第2のタイマ（例えば管理フレーム用の再送タイマ）を起動する。第1のタイマと同様、第2のタイマでも、第2のタイマが切れるまで当該フレームへの送達確認応答フレームを受信しないと再送を行い、第2のタイマが切れると接続が切断されたと判定する。
【０１５９】
あるいは接続相手の無線通信装置からフレームを受信すると第3のタイマを起動し、新たに接続相手の無線通信装置からフレームを受信するたびに第3のタイマを止め、再び初期値から起動する。第3のタイマが切れると前述と同様に接続相手の無線通信装置がまだ（通信レンジ内に）存在するか（言い換えれば、無線リンクが確保できているか）を確認するための管理フレームを送信し、それと同時に当該フレームの再送期間を制限する第2のタイマ（例えば管理フレーム用の再送タイマ）を起動する。この場合も、第2のタイマが切れるまで当該フレームへの送達確認応答フレームを受信しないと再送を行い、第2のタイマが切れると接続が切断されたと判定する。後者の、接続相手の無線通信装置がまだ存在するかを確認するための管理フレームは、前者の場合の管理フレームとは異なるものであってもよい。また後者の場合の管理フレームの再送を制限するためのタイマはここでは第2のタイマとして前者の場合と同じものを用いたが、異なるタイマを用いるようにしてもよい。
【０１６０】
［3］無線LANシステムのアクセス方式
例えば複数の無線通信装置と通信または競合することを想定した無線LANシステムがある。IEEE802．11（拡張規格なども含む）無線LANではCSMA／CAをアクセス方式の基本としている。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了から固定時間を置いて送信を行う方式では、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置で同時に送信を行うことになり、その結果、無線信号が衝突してフレーム送信に失敗する。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了からランダム時間待つことで、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置での送信が確率的に分散することになる。よって、ランダム時間の中で最も早い時間を引いた無線通信装置が1つなら無線通信装置のフレーム送信は成功し、フレームの衝突を防ぐことができる。ランダム値に基づき送信権の獲得が複数の無線通信装置間で公平になることから、Carrier Avoidanceを採用した方式は、複数の無線通信装置間で無線媒体を共有するために適した方式であるということができる。
【０１６１】
［4］無線LANのフレーム間隔
IEEE802．11無線LANのフレーム間隔について説明する。IEEE802．11無線LANで用いられるフレーム間隔は、distributed coordination function interframe space（DIFS）、arbitration interframe space（AIFS）、point coordination function interframe space（PIFS）、short interframe space（SIFS）、extended interframe space（EIFS）、reduced interframe space（RIFS）の6種類ある。
【０１６２】
フレーム間隔の定義は、IEEE802．11無線LANでは送信前にキャリアセンスアイドルを確認して開けるべき連続期間として定義されており、厳密な前のフレームからの期間は議論しない。従ってここでのIEEE802．11無線LANシステムでの説明においてはその定義を踏襲する。IEEE802．11無線LANでは、CSMA／CAに基づくランダムアクセスの際に待つ時間を固定時間とランダム時間との和としており、固定時間を明確にするためこのような定義になっているといえる。
【０１６３】
DIFSとAIFSとは、CSMA／CAに基づき他の無線通信装置と競合するコンテンション期間にフレーム交換開始を試みるときに用いるフレーム間隔である。DIFSは、トラヒック種別による優先権の区別がないとき、AIFSはトラヒック種別（Traffic Identifier：TID）による優先権が設けられている場合に用いる。
【０１６４】
DIFSとAIFSとで係る動作としては類似しているため、以降では主にAIFSを用いて説明する。IEEE802．11無線LANでは、MAC層でフレーム交換の開始などを含むアクセス制御を行う。さらに、上位層からデータを渡される際にQoS（Quality of Service）対応する場合には、データとともにトラヒック種別が通知され、トラヒック種別に基づいてデータはアクセス時の優先度のクラス分けがされる。このアクセス時のクラスをアクセスカテゴリ（Access Category；AC）と呼ぶ。従って、アクセスカテゴリごとにAIFSの値が設けられることになる。
【０１６５】
PIFSは、競合する他の無線通信装置よりも優先権を持つアクセスができるようにするためのフレーム間隔であり、DIFS及びAIFSのいずれの値よりも期間が短い。SIFSは、応答系の制御フレームの送信時あるいは一旦アクセス権を獲得した後にバーストでフレーム交換を継続する場合に用いることができるフレーム間隔である。EIFSはフレーム受信に失敗した場合に発動されるフレーム間隔である。
【０１６６】
RIFSは一旦アクセス権を獲得した後にバーストで同一無線通信装置に複数のフレームを連続して送信する場合に用いることができるフレーム間隔であり、RIFSを用いている間は送信相手の無線通信装置からの応答フレームを要求しない。
【０１６７】
ここでIEEE802．11無線LANにおけるランダムアクセスに基づく競合期間のフレーム交換の一例を図14に示す。 
【０１６８】
ある無線通信装置においてデータフレーム（W_DATA1）の送信要求が発生した際に、キャリアセンスの結果、媒体がビジーである（busy medium）と認識する場合を想定する。
この場合、キャリアセンスがアイドルになった時点から固定時間のAIFSを空け、その後ランダム時間（random backoff）空いたところで、データフレームW_DATA1を通信相手に送信する。
【０１６９】
ランダム時間は0から整数で与えられるコンテンションウィンドウ（Contention Window：CW）の間の一様分布から導かれる擬似ランダム整数にスロット時間をかけたものである。ここで、CWにスロット時間をかけたものをCW時間幅と呼ぶ。CWの初期値はCWminで与えられ、再送するたびにCWの値はCWmaxになるまで増やされる。CWminとCWmaxとの両方とも、AIFSと同様アクセスカテゴリごとの値を持つ。W_DATA1の送信先の無線通信装置では、データフレームの受信に成功するとその受信終了時点からSIFS後に応答フレーム（W_ACK1）を送信する。W_DATA1を送信した無線通信装置は、W_ACK1を受信すると送信バースト時間制限内であればまたSIFS後に次のフレーム（例えばW_DATA2）を送信することができる。
【０１７０】
AIFS、DIFS、PIFS及びEIFSは、SIFSとスロット時間との関数になるが、SIFSとスロット時間とは物理層ごとに規定されている。また、AIFS、CWmin及びCWmaxなどアクセスカテゴリごとに値が設けられるパラメータは、通信グループ（IEEE802．11無線LANではBasic Service Set（BSS））ごとに設定可能であるが、デフォルト値が定められている。
【０１７１】
例えば、802.11acの規格策定では、SIFSは16μs、スロット時間は9μsであるとして、それによってPIFSは25μs、DIFSは34μs、AIFSにおいてアクセスカテゴリがBACKGROUND（AC_BK）のフレーム間隔はデフォルト値が79μs、BEST EFFORT（AC_BE）のフレーム間隔はデフォルト値が43μs、VIDEO（AC_VI）とVOICE（AC_VO）のフレーム間隔はデフォルト値が34μs、CWminとCWmaxとのデフォルト値は、各々AC_BKとAC_BEとでは31と1023、AC_VIでは15と31、AC_VOでは7と15になるとする。なお、EIFSは、SIFSとDIFSと最も低速な必須の物理レートで送信する場合の応答フレームの時間長の和である。
【０１７２】
本実施形態で用いられる用語は、広く解釈されるべきである。例えば用語“プロセッサ”は、汎用目的プロセッサ、中央処理装置（CPU）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（DSP）、コントローラ、マイクロコントローラ、状態マシンなどを包含してもよい。状況によって、“プロセッサ”は、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、プログラム可能論理回路（PLD）などを指してもよい。“プロセッサ”は、ここで例示した複数のプロセッサの組み合わせを指してもよい。例えば、DSPおよびマイクロプロセッサの組み合わせ、DSPコアと1つ以上のマイクロプロセッサの組み合わせを指してもよい。
【０１７３】
別の例として、用語“メモリ”は、電子情報を格納可能な任意の電子部品を包含してもよい。“メモリ”は、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）、プログラム可能読み出し専用メモリ（PROM）、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（EPROM）、電気的消去可能PROM（EEPROM）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（NVRAM）、フラッシュメモリ、磁気または光学データストレージを指してもよい。これらはプロセッサによって情報の読み出しまたは書き込みまたはこれらの両方が可能である。このとき、プロセッサとメモリ間で電気的に通信していると言える。メモリは、プロセッサ内に配置されてもよく、この場合も、プロセッサとメモリが電気的に通信していると言うことができる。
【０１７４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１７５】
11：アクセスポイント（無線端末）
12A、12B、12C、12D：アンテナ
1、2、3、4：無線端末
1A、2A、3A、4A：アンテナ
101、201：制御部
102、202：送信部
103、203：受信部
104、204：バッファ
104A、104B、104C、104M：内部バッファ
105：アンテナマッピング部
106：スケジューラ
107：プリコーディング部
108：チャネルサウンディング部
109：フィードバック部
111、211：ベースバンド部
121、221：RF部
122、222：送信回路
123、223：受信回路
112、212：制御回路
113、213：送信処理回路
114、214：受信処理回路
115、116、215、216：DA変換回路
117、118、217、218：AD変換回路
301：ノートPC
305、315、355：無線通信装置
321：移動体端末
331：メモリーカード
332：メモリーカード本体
401：Max-Raceスケジューリングアルゴリズム
402：Max-Min Fairnessスケジューリングアルゴリズム
403：PFスケジューリングアルゴリズム
【図１】
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【図２】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図３】
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【図１０】
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【図１１】
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