JP6515049B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、無線通信用集積回路および無線通信端末に関する。

無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、ダウンリンクマルチユーザＭＩＭＯ（ＤＬ−ＭＵ―ＭＩＭＯ）伝送について定められている。ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯは、ビームフォーミングと呼ばれる技術を用いて、複数の端末に対して、空間的に直交したビームを形成することで、空間多重送信を行う。ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯを行う対象となる個々の端末をユーザと呼ぶこともある。アクセスポイントは、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う複数の端末を選択する方法として、空間相関（ユーザ間干渉）が小さい端末群の組み合わせを選択する方法がある。また、空間多重効率を考慮し、送信するフレーム長の差が小さい端末群の組み合わせを選択する方法がある。

各端末のフレーム長は、フレームのサイズと、フレームの伝送に使用する伝送レート（ＭＣＳ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）から算出できる。各端末への送信に必要なＭＣＳは、通常、各端末のＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を基に、選択する。

しかしながら、ＭＵ−ＭＩＭＯでは、端末の組み合わせ毎にユーザ間干渉量が異なるため、送信用ＭＣＳを選択するためには、それぞれの組み合わせ候補毎に、ユーザ間干渉量（ＳＩＮＲ）を算出する必要がある。ＳＩＮＲの計算には、通常、チャネル行列を使った行列演算が行われる。組み合わせ候補が多くなればなるほど、行列演算の数が増え、ユーザ選択スケジューリングの計算量が増大してしまう。

特開２０１４−１６５７７０号公報

ＩＥＥＥ Ｓｔｄ．８０２．１１ａｃ（ＴＭ）−２０１３ ＩＥＥＥ Ｓｔｄ. ８０２．１１（ＴＭ）−２０１２

本発明の実施形態は、空間多重送信する対象となる複数の端末を選択するための処理時間を短縮可能な無線通信用集積回路および無線通信端末を提供する。

本発明の実施形態に係る無線通信用集積回路は、ベースバンド集積回路を備える。前記ベースバンド集積回路は、複数の第１端末のそれぞれとの伝搬路の品質情報を取得し、前記品質情報と、空間多重送信の実行条件に応じて予め定められた干渉量情報とに基づいて、前記空間多重送信において前記複数の第１端末に適用する伝送レートをそれぞれ決定する。

第１の実施形態に係る無線通信システムを示す図。 ＭＡＣフレームの基本的なフォーマット例を示す図。 情報エレメントのフォーマットを示す図。 サウンディングのシーケンス例を示す図。 アクセスポイントと複数の端末との動作シーケンス例を示す図。 物理パケットの構成例を示す図。 ＳＩＮＲとＰＥＲとの関係を説明する図。 ＳＩＮＲとＭＣＳとのテーブルを示す図。 ＳＩＮＲと累積確率との関係を示す図。 サウンディングからの経過時間とＳＩＮＲとの関係を示す図。 サウンディングからの経過時間とＳＩＮＲとの関係を示す図。 多重数と経過時間とユーザ間干渉量とのテーブルを示す図。 多重数と経過時間とユーザ間干渉量とのテーブルを示す図。 多重数とユーザ間干渉量とのテーブルを示す図。 経過時間とユーザ間干渉量とのテーブルを示す図。 用途毎のテーブルを示す図。 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。 端末に搭載される無線通信装置の機能ブロック図。 アクセスポイントの動作のフローチャート。 端末またはアクセスポイントの全体構成例を示す図。 第２の実施形態に係るアクセスポイントまたは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。 第３の実施形態に係る端末の斜視図。 第３の実施形態に係るメモリーカードを示す図。 コンテンション期間のフレーム交換の一例を示す図。

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の規格として知られているＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１^ＴＭ−２０１２およびＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ａｃ^ＴＭ−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。

（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を示す。図１の無線通信システムは、基地局であるアクセスポイント（ＡＰ）１１と、複数の無線通信端末１、２、３、４、５、６とを具備した無線ネットワークである。無線通信端末は、端末、ユーザ、無線端末、またはステーション（ＳＴＡ）と呼ぶこともある。アクセスポイント１１も、中継機能を有する点を除き、端末の機能を有するため、端末の一形態である。アクセスポイント１１と端末１〜６は、任意の無線通信方式に従って無線通信を行う。一例として、アクセスポイントおよび端末は、それぞれＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した通信を行う。端末に搭載される無線通信装置は、アクセスポイントに搭載される無線通信装置と通信する。アクセスポイントに搭載される無線通信装置は、端末に搭載される無線通信装置と通信する。本実施形態の無線通信システムは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮを想定するが、これに限定されるものではない。

アクセスポイント１１は、複数のアンテナを備える。図１の例では、アクセスポイント１１は、４つのアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄを備える。アクセスポイントが具備するアンテナ数は、これより多くても、少なくてもかまわない。端末１〜６は、それぞれ１つまたは複数のアンテナを備える。この例では、各端末１〜４は、それぞれ１本のアンテナ１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａを備える。

アクセスポイント１１に、端末１〜６が接続して、１つの無線通信システムもしくは無線通信グループ（ＢＳＳ：Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）を形成している。接続とは、無線リンクを確立した状態を意味しており、アクセスポイントとのアソシエーションプロセスを経て、通信に必要なパラメータの交換が完了することで、無線リンクが確立される。無線リンクを確立した端末１〜６には、アソシエーションＩＤ（ＡＩＤ）が割り当てられる。ＡＩＤは、端末がアクセスポイントのＢＳＳに属するためにアクセスポイントとの間で行うアソシエーションプロセス時に付与される識別子である。より詳細には、アクセスポイントは、接続要求（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）フレームを送信してきた端末に接続許可をする場合に、そのネットワークでローカルに生成した番号を割り当てる。その番号がＡＩＤと呼ばれるものであり、０以外のある指定の範囲内の番号を割り当てる。ＡＩＤは、そのネットワーク（ＢＳＳ）内ではユニークになるように割り当てる。アクセスポイントは、接続を許可する端末に、割り当てたＡＩＤを含む接続応答（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フレームを送信する。端末は、接続応答フレームからＡＩＤを読み出すことで、自装置のＡＩＤを把握する。端末は、アクセスポイントから接続許可の接続応答フレームを受信することで、アクセスポイントが形成するＢＳＳに属し、以降、アクセスポイントと通信することができる。このようなアクセスポイントと端末間の接続のプロセスをアソシエーションプロセスと呼ぶ。アクセスポイントは、端末とアソシエーションプロセスを行う前に、認証（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）プロセスを行ってもよい。アクセスポイントは、自装置に接続した端末を、ＡＩＤまたはＭＡＣアドレスにより識別する。

図２（Ａ）は、本実施形態に係るＭＡＣフレームの基本的なフォーマット例を示す。フレームの種別は、大きく、データフレーム、管理フレームおよび制御フレームに大別され、いずれの種別のフレームも、このようなフレームフォーマットをベースとする。本フレームフォーマットは、ＭＡＣヘッダ（ＭＡＣ ｈｅａｄｅｒ）、フレームボディ（Ｆｒａｍｅ ｂｏｄｙ）及びＦＣＳの各フィールドを含む。ＭＡＣヘッダは、図２（Ｂ）に示すように、Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ、Ｄｕｒａｔｉｏｎ／ＩＤ、Ａｄｄｒｅｓｓ１、Ａｄｄｒｅｓｓ２、Ａｄｄｒｅｓｓ３， Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ、ＱｏＳ Ｃｏｎｔｒｏｌ及び ＨＴ（Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ） ｃｏｎｔｒｏｌの各フィールドを含む。

これらのフィールドは必ずしもすべて存在する必要はなく、フレームの種別に応じて一部のフィールドが存在しない場合もあり得る。例えばＡｄｄｒｅｓｓ３フィールドが存在しない場合もある。また、ＱｏＳ ＣｏｎｔｒｏｌおよびＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドの両方または一方が存在しない場合もある。またフレームボディフィールドが存在しない場合もあり得る。一方、図２に示されていない他のフィールドが存在してもよい。例えば、Ａｄｄｒｅｓｓ４フィールドがさらに存在してもよい。ＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドを、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃのＶＨＴ （Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド、または、次世代無線ＬＡＮの規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｘのＨＥ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ） Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドに拡張してもよい。

Ａｄｄｒｅｓｓ１のフィールドには、受信先アドレス（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ；ＲＡ）が、Ａｄｄｒｅｓｓ２のフィールドには送信元アドレス（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ；ＴＡ）が入り、Ａｄｄｒｅｓｓ３のフィールドにはフレームの用途に応じてＢＳＳの識別子であるＢＳＳＩＤ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）（全てのビットに１を入れて全てのＢＳＳＩＤを対象とするｗｉｌｄｃａｒｄ ＢＳＳＩＤ場合もある）か、あるいはＴＡが入る。

Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドには、タイプ（Ｔｙｐｅ）、サブタイプ（Ｓｕｂｔｙｐｅ）という２つのフィールド等が含まれる。データフレームか、管理フレームか、制御フレームかの大別はＴｙｐｅフィールドで行われ、大別されたフレームの中での細かい種別、例えば制御フレームであるＢＡ（Ｂｌｏｃｋ Ａｃｋ）フレームおよびＢＡＲ（Ｂｌｏｃｋ Ａｃｋ Ｒｅｑｕｅｓｔ）フレームといった識別はＳｕｂｔｙｐｅフィールドで行われる。

Ｄｕｒａｔｉｏｎ／ＩＤフィールドは媒体予約時間を記載し、他の端末宛てのＭＡＣフレームを受信した場合に、当該ＭＡＣフレームを含む物理パケットの終わりから媒体予約時間に亘って、媒体が仮想的にビジーであると判定する。このような仮想的に媒体をビジーであると判定する仕組み、或いは、仮想的に媒体をビジーであるとする期間は、ＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）と呼ばれる。

ＱｏＳ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドは、フレームの優先度を考慮して送信を行うＱｏＳ制御を行うために用いられる。このＱｏＳ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドには、データのトラフィックに応じた識別子が設定されるＴＩＤフィールド（０〜１５までの１６種類存在）、および送達確認方式が設定されるＡｃｋ ｐｏｌｉｃｙフィールド等が含まれる。ＴＩＤフィールドを確認することで、データのトラフィック種別を認識することができ、またＡｃｋ ｐｏｌｉｃｙフィールドを確認することで、そのＱｏＳ Ｄａｔａフレームが“Ｎｏｒｍａｌ Ａｃｋ ｐｏｌｉｃｙ”か、“Ｂｌｏｃｋ Ａｃｋ ｐｏｌｉｃｙ”か、それとも“Ｎｏ Ａｃｋ ｐｏｌｉｃｙ”で送信されたのかを判別することができる。

ＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎで導入されたフィールドであり、ＱｏＳデータフレームまたは管理フレームのときに、オーダーフィールドが１に設定されていると存在する。前述したように、ＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃのＶＨＴ （Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドにも、次世代無線ＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｘのＨＥ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ） Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドにも拡張可能であり、各々ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａｘの各種機能に応じた通知をすることができる。

管理フレームでは、固有のＥｌｅｍｅｎｔ ＩＤ（ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）が割り当てられた情報エレメント（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ；ＩＥ）をＦｒａｍｅ Ｂｏｄｙフィールドに設定できる。フレームボディフィールドには、１つまたは複数の情報エレメントを設定できる。情報エレメントのフォーマットを図３に示す。情報エレメントは、Ｅｌｅｍｅｎｔ ＩＤフィールド、Ｌｅｎｇｔｈフィールド、情報（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）フィールドの各フィールドを有する。情報エレメントは、Ｅｌｅｍｅｎｔ ＩＤで識別される。情報フィールドは、通知する情報の内容を格納し、Ｌｅｎｇｔｈフィールドは、情報フィールドの長さ情報を格納する。管理フレームには、情報エレメント以外にも、フレーム種別（サブタイプ）に応じて、予め定められた１つまたは複数のフィールドが配置されてもよい。

ＦＣＳフィールドには、受信側でフレームの誤り検出のため用いられるチェックサム符号としてＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）情報が設定される。ＦＣＳ情報の例としては、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｏｄｅ）などがある。

アクセスポイント１１は、ユーザ選択スケジューリングにより端末１〜６から選択した複数の端末に対し、マルチユーザ伝送で複数のＭＡＣフレーム（以下、フレーム）を送信、すなわち、複数のフレームを多重送信することが可能である。マルチユーザ伝送の例として、図１では、端末１〜４宛てのフレームを空間多重で送信する場合が示されている。空間多重の送信とは、同一の周波数帯域で複数のフレームを同時に送信することを意味する。具体的には、アクセスポイント１１は、端末１〜４宛てのフレームを、ダウンリンクマルチユーザＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）（ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ）で送信する。ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯについては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格で定められている。図１は、アクセスポイント１１が、４台の端末１〜４とＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯを行う状況が示されている。アクセスポイント１１が、端末１〜４のそれぞれと空間的に直交するビームを形成している。

ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯは、ビームフォーミングと呼ばれる技術を用いることで、複数の端末に対して、空間的に直交したビームを形成する。ビーム形成のために、各端末とのダウンリンクの伝搬路情報（チャネル情報）を利用する。このためにアクセスポイントは、たとえば、事前にサウンディング用のフレーム（伝搬路推定用フレーム）を各端末に送信し、端末で測定されたダウンリンクの伝搬路情報のフィードバックを受ける。このようなシーケンスをサウンディングと呼ぶ。これにより各端末のダウンリンクの伝搬路情報を取得する。

伝搬路推定用フレームには既知の信号が含まれる。端末は、実際に受信した信号の振幅および位相と、既知の信号の振幅および位相とに基づき、振幅および位相の変動を把握し、振幅および位相の変動を表す伝搬路情報を、アクセスポイントにフィードバックする。より詳細には、アクセスポイントは、自局が備える複数のアンテナのそれぞれについてサウンディングを行い、これによりアンテナ毎に、端末のアンテナとの伝搬路情報を取得する。アクセスポイントは、自局のアンテナについて複数の端末のそれぞれから取得した伝搬路情報を、伝搬路行列（チャネル行列）の形式で管理する。伝搬路行列は、アクセスポイントのアンテナ（送信アンテナ）および端末のアンテナ（受信アンテナ）間の伝搬路の位相および振幅の変動量で構成される行列である。

アクセスポイントは、伝搬路行列を利用して、各端末に向けた複数の指向性のビームパターンを生成するため、端末毎かつアンテナ毎にウェイトを算出する。これは公知の手法を用いればよい。アクセスポイントは、アンテナごとに、端末への送信信号にアンテナ毎のウェイトで重みづけを行って、重みづけした送信信号を各アンテナから送信する。これを複数の端末のそれぞれについて行う。よって、各アンテナからは、複数の端末への複数の送信信号が同時に送信される。これにより、端末ごとにビームフォーミングを行うことができる。各端末では、自端末宛のフレームが適正に受信され、それ以外の端末宛のフレームは受信されない（すなわち他端末宛の送信信号が受信されない、もしくは受信が抑制される）。

図４に、サウンディングの一例を示す。アクセスポイント１１および端末１〜６が送信する信号（フレーム）が矩形によって示されている。横軸は時間軸であり、右側が時間の流れる方向である。

アクセスポイント１１が、ＣＳＡＭ／ＣＡに従って無線媒体へのアクセス権を獲得する。すなわち、アクセスポイント１１は、ランダムに決定したバックオフ時間と固定時間との間、キャリアセンスを行い、ＣＣＡ（Ｃｌｅａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）値が閾値以下のとき、無線媒体がアイドルであると判断する。これにより、アクセスポイント１１は、無線媒体へのアクセス権を獲得する。

ここで固定時間は、ＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ＩｎｔｅｒＦｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）／ＡＩＦＳ（Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ ＩｎｔｅｒＦｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）である。ＤＩＦＳ／ＡＩＦＳは、ＤＩＦＳおよびＡＩＦＳのいずれか一方を意味する。ＱｏＳ対応でない場合はＤＩＦＳを指し、ＱｏＳ対応の場合は、送信するデータのアクセスカテゴリ（ＡＣ：Ａｃｃｅｓｓ Ｃａｔｅｇｏｒｙ）に応じて決まるＡＩＦＳを指す。

なお、ＤＩＦＳまたはＡＩＦＳは、一例であり、事前に定めた一定時間であれば、他の時間でもよい。本明細書のその他の箇所で記載されるＤＩＦＳおよびＡＩＦＳや、ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ ＩｎｔｅｒＦｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間についても同様である。

アクセスポイント１１は、獲得したアクセス権で、端末１〜６を指定した通知フレーム５０１を送信する。通知フレーム５０１として、ＶＨＴ ＮＤＰＡ（Ｎｕｌｌ Ｄａｔａ Ｐａｃｋｅｔ Ａｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ）フレームを用いてもよい。通知フレーム５０１の受信先アドレス（ＲＡ）はブロードキャストアドレスまたはマルチキャストアドレスである。通知フレーム５０１のヘッダまたはボディフィールドには、端末１〜６の識別情報（例えばＡＩＤまたはＭＡＣアドレス等）を設定する端末情報フィールド１〜６が含まれる。

アクセスポイント１１は、通知フレーム５０１の送信完了からＳＩＦＳ後に、伝搬路推定用フレーム５０２を送信する。伝搬路推定用フレーム５０２の例として、ＮＤＰ（Ｎｕｌｌ Ｄａｔａ Ｐａｃｋｅｔ）を用いることができる。通知フレーム５０１には、端末で伝搬路推定を行うための既知信号が含まれる。

伝搬路推定用フレーム５０２を受信した端末１〜６は、伝搬路推定用フレーム５０２に基づき、ダウンリンクの伝搬路情報を算出する。通知フレーム５０１における所定位置の端末情報フィールドで指定された端末は、フレーム５０２の受信完了からＳＩＦＳ後に、算出したダウンリンクの伝搬路情報を含む報告フレームを送信する。ここでは端末情報フィールド１で指定された端末１は、フレーム５０２の受信完了からＳＩＦＳ後に、算出したダウンリンクの伝搬路情報を含む報告フレーム５１１を送信する。報告フレーム５１１の例として、ＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔフレームを用いることができる。

アクセスポイントは、報告フレーム５１１を受信完了からＳＩＦＳ後に、まだ報告フレームを送信していない端末を指定したポールフレームを生成して、送信する。ここでは端末２を指定したポールフレーム５０３を送信する。ポールフレーム５０３の例として、Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔ Ｐｏｌｌフレームを用いることができる。ポーフレーム５０３を受信した端末２は、伝搬路推定用フレーム５０２に基づき算出したダウンリンクの伝搬路情報を含む報告フレーム５２１を、ポールフレーム５０３の受信完了からＳＩＦＳ後に送信する。ポールフレームのＲＡは、宛先となる端末のＭＡＣアドレス、ＴＡは、アクセスポイントのＭＡＣアドレス（ＢＳＳＩＤ）である。報告フレームのＲＡは、アクセスポイントのＭＡＣアドレス（ＢＳＳＩＤ）、ＴＡは、送信元の端末のＭＡＣアドレスである。

以降同様にして、アクセスポイント１１は、端末３に対してポールフレーム５０４を送信し、送信完了からＳＩＦＳ後に、端末３から報告フレーム５３１を受信する。以降同様にして、端末４および端末５に対してもそれぞれポールフレームの送信と報告フレームの受信を順次行い、最後に、端末６に対してポールフレーム５０８の送信と報告フレーム５６１の受信を行う。このようにして、アクセスポイント１１は、端末１〜６のそれぞれからダウンリンクの伝搬路情報を取得する。なお、ＳＩＦＳは、一例であり、予め定めた時間であれば、他の時間（ＩＦＳ）でもよい。

上述のシーケンスにおいて、アクセスポイントは、複数のアンテナから複数の伝搬路推定用フレームを同時に送信し、各端末は、アクセスポイントの複数のアンテナのそれぞれについて伝搬路情報を算出する。このために、アクセスポイントは、複数の伝搬路推定用フレームに、互いに直交する複数のパターン信号を設定する。受信側の端末では、当該複数のパターン信号に基づき、複数の伝搬路推定用フレームを分離する。これらの複数のパターン信号は、各端末で事前に把握しているものとする。

別の例として、アクセスポイントが備える複数のアンテナのうちの１つから伝搬路推定用フレームを送信し、他のアンテナについても、同様のシーケンスを繰り返してもよい。これにより、複数のアンテナのすべてについて、各端末との伝搬路情報を取得する。この際、通知フレームの送信は１回のみで、伝搬路推定用フレームの送信以降のシーケンスをアンテナ数分繰り返してもよい。

伝搬路推定用フレーム５０２を受信した端末１〜４は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）に従って、アクセス権を獲得した順に、報告フレームを送信してもよい。この場合、アクセスポイントからポールフレームを送信する必要はない。

アクセスポイント１１は、上述したサウンディングにより取得した伝搬路情報を利用して、複数の端末にビームフォーミング、すなわちＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯを実施できる。

図５は、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯを実施する場合の動作シーケンス例を示す。

ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの実施前では、一例として、アクセスポイント１１と端末１〜６の一部または全部との間では、ＣＳＭＡ／ＣＡベースで、個別に通信（シングルユーザ通信）が行われている。シングルユーザ通信は、アクセスポイントおよび個々の端末間で通信を行うものである。

シングルユーザ通信の例として、端末がアップリンク送信用のデータを保持している場合、端末はＣＳＭＡ／ＣＡに従って、キャリアセンスを行い、無線媒体へのアクセス権を獲得すると、データフレームを送信する。なお、ＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ）フレームおよびＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ）フレームの送受信によりアクセス権を獲得してもよい。

アクセスポイント１１は、データフレームのＦＣＳ情報（ＣＲＣ等）に基づき、受信に成功したかを検査し、受信に成功したと判断すると、ＳＩＦＳ後に、送達確認応答フレーム（ＡＣＫフレーム）を端末に送信する。受信に失敗した場合は、送達確認応答フレームを返さない。なお後述するように、送信するデータフレームは、複数のデータフレームをアグリゲートしたアグリゲーションフレーム（Ａ-ＭＰＤＵ（ｍｅｄｉｕｍ ａｃｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｄａｔａ ｕｎｉｔ）でもよい。アグリゲーションフレームに含まれる個々のフレームをサブフレームと呼んでも良い。なお、端末が送信するデータフレームがアグリゲーションフレームの場合、アクセスポイント１１が応答する送達確認応答フレームは、各サブフレームに対する送達確認情報（失敗または成功）を含むＢＡ（Ｂｌｏｃｋ Ａｃｋ）フレームである。

シングルユーザ通信の１つとして、アクセスポイント１１は、自局に属する端末群から伝搬路の品質情報を取得する。品質情報の例として、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｓｅ Ｒａｔｉｏ）、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）などがある。例えば本実施形態ではＳＮＲを想定するが、これに限定されるものではない。アクセスポイントは、端末のＳＮＲを取得するため、例えば、ＳＮＲの測定を要求するフレーム（管理フレーム等）を送信し、その応答としてＳＮＲを取得してもよい。または、サウンディングの応答である報告フレームに、伝搬路情報とともにＳＮＲを含めてもよい。端末との伝搬路が対称であるとみなせる場合には、端末から受信する信号に基づいてＳＮＲを計算し、これを端末のＳＮＲと見なすことも可能である。シングルユーザ通信の別の１つとして、前述したサウンディングも行われてよい。

アクセスポイント１１は、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯを実施する場合、ユーザ選択スケジューリングにより、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの対象となる複数の端末（ここでは端末１〜４）を選択し、端末１〜４に送信するデータフレーム６０１、６０２、６０３、６０４を生成する。データフレーム６０１、６０２、６０３、６０４のＲＡは、端末１〜４のＭＡＣアドレスであり、ＴＡはアクセスポイントのＭＡＣアドレス（ＢＳＳＩＤ）である。

また、アクセスポイント１１は、ユーザ選択スケジューリングにおいて、データフレーム６０１、６０２、６０３、６０４の伝送レートも決定する。伝送レートとしては、例えばＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）を用いることができる。ＭＣＳは、変調方式と符号化率の組によって、伝送レートを定義する。本実施形態では伝送レートとしてＭＣＳを用いる例を説明する。アクセスポイント１１は、ＣＳＭＡ／ＣＡに従って無線媒体へのアクセス権を獲得すると、データフレーム６０１〜６０４をユーザ多重送信する。より詳細には、アクセスポイント１１は、データフレーム６０１〜６０４を、各々の伝送レートに応じて変調し、端末１〜４の伝搬路情報に基づくビームフォーミングで送信する。なお、図４に示したサウンディングで送受信する各種のフレームは、予め定めたＭＣＳ、または公知の手法で決定したＭＣＳを適用すればよい。ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯで送信する合計ストリーム数の上限は、アクセスポイントが具備するアンテナ数以下である。

この例では、端末１〜４にデータフレームを送信しているが、管理フレームまたは制御フレームを送信してもよい。端末１〜４に送信するデータフレームは、複数のデータフレームをアグリゲートしたアグリゲーションフレーム（Ａ-ＭＰＤＵ）でもよい。

端末１〜４は、アクセスポイントから多重送信されるデータフレーム６０１〜６０４を受信すると、データフレームの受信の成否を検査する。そして、検査結果に応じて、データフレームの受信完了からそれぞれ異なる一定時間後に、送達確認応答フレーム（この例ではＢＡフレーム）６１１、６１２、６１３、６１４を送信する。一例として、端末１は、フレーム受信完了からＳＩＦＳ後に送信し、端末２は、フレーム受信完了から２×ＳＩＦＳとＢＡフレーム長との合計時間後に送信し、端末３は、フレーム受信完了から３×ＳＩＦＳと２×ＢＡフレーム長の合計時間後に送信し、端末４は、フレーム受信完了から４×ＳＩＦＳと３×ＢＡフレーム長の合計時間後に送信する。なお、ＢＡフレーム長は一定であるとする。

送達確認応答フレームの他の送信方法として、アクセスポイントから個々の端末にＢＡＲ（ＢｌｏｃｋＡｃｋ Ｒｅｑｕｅｓｔ）フレームを送信し、その送信完了からＳＩＦＳ後にＡＣＫフレーム（またはＢＡフレーム）を送信することを繰り返すことで、各端末から順番に送達確認応答フレームを送信してもよい（すなわちＤｅｌａｙｅｄ ＢＡの設定とする）。

または、データフレームの受信完了から一定時間後に、端末１〜４からＢＡフレームをユーザ多重送信してもよい。例えば、アップリンクマルチユーザＭＩＭＯ（ＵＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ）技術により、端末１〜４からＢＡフレームを送信してもよい。ＵＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯでは、端末１〜４が、同一の周波数帯域で、同時に送達確認応答フレームを送信する。端末１〜４が送信するＢＡフレームの物理ヘッダに互いに直交するパターン信号を設定し、アクセスポイントがこれらのパターン信号に基づきＢＡフレームを分離することで、ＵＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯが実現可能である。その他、アップリンクのユーザ多重送信として、アップリンクの直交周波数分割多元接続方式（ＯＦＤＭＡ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）で、ＢＡフレームを同時に送信してもよい。ＵＬ-ＯＦＤＭＡと、ＵＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯとを組み合わせた方式を用いることも可能である。ＯＦＤＭＡは、１つまたは複数のサブキャリアを含むリソースユニットを最小単位の通信リソース（周波数成分）として用いて、複数の端末宛ての送信または複数の端末からの受信を同時に行う通信方式である。アクセスポイントから複数の端末宛ての同時送信はＤＬ−ＯＦＤＭＡ、複数の端末からアクセスポイントへの同時送信はＵＬ−ＯＦＤＭＡに相当する。リソースユニットのことを、サブチャネル、リソースブロック、周波数ブロックなどと呼んでもよい。

なお、アクセスポイント１１がＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯで端末１〜４に送信するフレームは、異なる内容のフレームであっても、同一の内容のフレームでもよい。一般的な表現として、アクセスポイントまたは複数の端末が、複数の第Ｘのフレームを送信または受信すると表現するとき、これらの第Ｘのフレームの内容は同じであっても、異なってもよい。Ｘは任意の値である。複数の第Ｘのフレームは同時に送信する場合、時系列に順番に送信する場合のいずれも含む。

前述した図４のシーケンスでは、端末１〜４から報告フレーム５１１、５２１、５３１、５４１を順番に送信したが、報告フレーム５１１、５２１、５３１、５４１をＵＬ−ＭＵ送信してもよい。ＵＬ−ＭＵ送信の方式として、ＭＵ−ＭＩＭＯ、ＯＦＤＭＡ、または、ＭＵ−ＭＩＭＯおよびＯＦＤＭＡの組み合わせを用いることができる。これによれば、アクセスポイント１１からポールフレーム５０３〜５０５を送信する必要はない。例えば端末１〜４は、伝搬路推定用フレーム５０２の受信完了から一定時間後に、報告フレーム５１１、５２１、５３１、５４１を同時にアップリンク多重送信してもよい。または、ＵＬ−ＭＵ送信に必要な情報を通知するトリガーフレームを、アクセスポイント１１が、伝搬路推定用フレーム５０２の送信後に、送信してもよい。この場合、端末１〜４は、トリガーフレームの受信完了から一定時間後に、報告フレーム５１１、５２１、５３１、５４１をＭＵ−ＵＬ送信する。ＭＵ−ＵＬで使用する各端末のリソース（パターン信号またはリソースユニット）は、トリガーフレームで指定されているものとする。

ここで、アクセスポイントが送信するフレーム、および端末が送信するフレームは、実際には、フレームの先頭に、物理ヘッダ（ＰＨＹ ｈｅａｄｅｒ）が付加され、物理ヘッダとフレームとを含む物理パケットが送信される。物理パケットのことを、物理フレームと呼んでもよい。

図６に、物理パケットのフォーマット例を示す。物理パケットは、物理ヘッダとＰＨＹペイロードとを含む。物理ヘッダは、Ｌｅｇａｃｙ Ｐｒｅａｍｂｌｅ部分と、１１ｎ、１１ａｃまたは１１ａｘ等の各種規格に応じたＰｒｅａｍｂｌｅ部分とを含む。ＰＨＹペイロードはデータ部であり、変調処理が施された後のフレームが含まれる。Ｌｅｇａｃｙ Ｐｒｅａｍｂｌｅは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａで規定される物理ヘッダと同様の構成であり、Ｌ−ＳＴＦ、Ｌ−ＬＴＦ 、Ｌ−ＳＩＧのフィールドを含む。Ｌ−ＳＴＦやＬ−ＬＴＦは既知のビットパターンを示す。これは、受信側の装置が受信利得調整や、タイミング同期、伝搬路推定等を行うために用いる。Ｌ−ＳＩＧには、これより後のＰｒｅａｍｂｌｅ部分とＰＨＹ ｐａｙｌｏａｄとの送信に必要な時間を受信側の装置で算出するための情報が含まれる。

アクセスポイント１１は、動作の一例として、図５に示したような端末１〜４へのＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ送信と、端末１〜４からの送達確認応答フレームの受信を、繰り返し行ってもよい。

ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの対象となる複数の端末を選択するユーザ選択スケジューリングについて説明する。ここで、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの対象となる端末を選択する方法は様々可能である。例えば、空間相関（ユーザ間干渉あるいは端末間干渉）が低い端末群を選択する方法、フレーム送信時間長が同じまたは近い端末群を選択する方法がある。その他、フレームの発生周期が同じまたは近い端末群を選択する方法、アクセスポイントからの送信電力が同じまたは近似する端末群を選択する方法などもある。また、端末群をランダムに選択する方法もよい。ここで述べた方法を複数組み合わせてもよい。

フレーム送信時間長が近い端末群を選択する例を説明する。フレームの送信時間長は、フレームのサイズと、フレームの伝送レート（ＭＣＳ）によって算出できる。伝送レートとして、ここでは、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）を用いる。ＭＣＳは、変調方式と符号化率の組によって伝送レートを定義する。例えば、変調方式が１６ＱＡＭ、符号化率が３／４のＭＣＳ、変調方式がＱＰＳＫ、符号化率が１／３のＭＣＳなどがある。フレームサイズと符号化率により符号化後のフレーム長が求まり、符号化後のフレーム長と変調方式によりシンボル数が求まる。１シンボルあたりの時間をＴｓ［μｓ］とすると、符号化後のフレームの時間長は、シンボル数×Ｔｓである。１シンボルの時間は、一例として４［μｓ］である。１シンボルの時間長は、設定可能であってもよく、その場合は、設定されている時間長を用いればよい。

端末への送信に必要なＭＣＳは、端末のＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）に基づいて決定できる。ＳＩＮＲが大きいほど、すなわちユーザ間干渉が小さいほど、高いレートのＭＣＳを適用できる。

図７に、ＳＩＮＲと、パケットエラーレート（ＰＥＲ）との関係を示す。横軸はＳＩＮＲ、縦軸はＰＥＲ（パケットエラーレート）である。ＭＣＳとして、９個のＭＣＳ、すなわちＭＣＳ０、ＭＣＳ１、ＭＣＳ２、ＭＣＳ３、ＭＣＳ４、ＭＣＳ５、ＭＣＳ６、ＭＣＳ７、ＭＣＳ８を想定する。図では、ＭＣＳ６、ＭＣＳ７、ＭＣＳ８に対応するグラフが示される。ＭＣＳ０〜ＭＣＳ９は、ＩＥＥＥ８０２．１１で定められたＭＣＳと同じでもよいし、これとは別に定義したものでもよい。ＭＣＳ８が最も伝送レートが高く、ＭＣＳ７、ＭＣＳ６・・・・と番号が小さくなるほど、伝送レートが小さいとする。９個より多くのＭＣＳを定義してもよいし、９個より少なくてもかまわない。縦軸に沿ったαは、ＰＥＲの閾値を表す。ＰＥＲがこの閾値以下となるＭＣＳを選択する必要がある。例えば、ＳＩＮＲの値が、区間Ｒ１内のときは、ＭＣＳ７またはそれ以下のＭＣＳ（ＭＣＳ６〜ＭＣＳ０）を適用可能である。一例として、適用可能なＭＣＳのうち、最も大きいＭＣＳを用いる。

図７のようなグラフをアクセスポイント内で保持している必要はなく、ＳＩＮＲと、適用するＭＣＳとの関係を示す情報が存在すればよい。一例として、図８に示すようなテーブルを用いることができる。ＳＩＮＲの範囲と、適用するＭＣＳとが対応づけられている。例えばＳＩＮＲがβ６以上β７未満のときは、ＭＣＳ６を使用する。テーブルではなく、ＳＩＮＲを入力として、適用するＭＣＳを出力する関数を用いてもよい。

このようにＳＩＮＲを算出することで、ＳＩＮＲから、使用するＭＣＳを決定できる。しかしながら、ＳＩＮＲの算出には、通常、チャネル行列等を利用した複雑な演算を伴う。また、端末の組み合わせが異なれば、同じ端末でもＳＩＮＲが変わる。例えば、２つの端末の組み合わせを考える。端末Ａと端末Ｂを組み合わせた場合に、端末ＡのＳＩＮＲが１５ｄＢであれば、適用するＭＣＳは、ＭＣＳ５となる。一方、端末Ａと端末Ｃを組み合わせた場合、端末ＡのＳＩＮＲが１１ｄＢであれば、適用するＭＣＳは、ＭＣＳ３となる。このため、ユーザ選択ケジューリングとして、例えばフレーム送信時間長が同じまたは近い端末群を選択する場合には、様々な組み合わせ候補で、ＳＩＮＲの計算を行い、ＳＩＮＲに基づいた使用ＭＣＳを決定した上でフレーム送信時間長を算出する必要がある。このため、ユーザ選択スケジューリングの時間が長くなる。端末の組合せが増えるほど、ＳＩＮＲを算出する候補も増加してしまう。そこで、本実施形態では、ＳＩＮＲを簡単に算出する手法を用いることで、この問題を解消する。

具体的に、本実施形態では、想定される複数のＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの実行条件に応じて、干渉量情報を予め定義しておく。干渉量情報は、ユーザ間干渉量を表す。そして、予め取得した端末のＳＮＲと、使用する実行条件に応じた干渉量情報が示すユーザ間干渉量との差分を、ＳＩＮＲとして算出する。
一例として、端末のＳＮＲから、ユーザ間干渉量を減算することで、ＳＩＮＲを算出する。このことを、式で表すと、以下の通りである。
ＳＩＮＲ＝（端末のＳＮＲ）―（ユーザ間干渉量）

ＳＩＮＲの算出方法は、これに限定されない。例えば、端末のＳＩＮＲを、ユーザ間干渉量で除算して、ＳＩＮＲを算出してもよい。このことを、式で表すと、以下の通りである。
ＳＩＮＲ＝（端末のＳＮＲ）／（ユーザ間干渉量）

ＳＩＮＲは、通信品質値の一例であり、端末の伝搬路の品質情報と、ユーザ間干渉量に基づく限り、別の指標値を算出してもかまわない。

ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの実行条件の例としては、空間多重数、または、伝搬路情報を取得してからの経過時間がある。また、他の例として、システム（アクセスポイントと端末）の用途がある。用途の例として、システムの使用が、屋内の使用か、屋外の使用かがある。また、用途の他の例として、静止状態での使用か、移動状態での使用かがある。使用する実行条件に応じたユーザ干渉量を特定し、ＳＮＲからユーザ間干渉量を減算することで、ＳＩＮＲを算出する。これにより、低演算負荷でＳＩＮＲを算出できるため、端末の組み合わせ候補が多く存在しても、ユーザ選択スケジューリングを短時間で行うことができる。

図９は、アクセスポイントのアンテナ数が４、端末のアンテナ数が１、端末数（空間多重数）が３、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃのＣｈａｎｎｅｌ ｍｏｄｅｌ Ｄを用いて行ったシミュレーションの結果を示す。横軸は、ＳＩＮＲ、縦軸は、累積確率である。図中の２つのグラフは、累積確率分布（ＣＤＦ：Ｃｏｍｕｌａｔｉｖｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を表す。シミュレーションにおける端末のＳＮＲ（基準ＳＮＲ）は２０ｄＢとしている。グラフＧ１は、サウンディング（伝搬路情報の取得）からの経過時間（Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｇｉｎｇ Ｔｉｍｅ）が０ｍｓ（より詳細には０ｍｓ以上１ｍｓ未満）の分布を示す。グラフＧ２は、サウンディングからの経過時間が１００ｍｓ以上（より詳細には１００ｍｓ以上１０１ｍｓ未満）のときの分布を示す。

グラフＧ１、Ｇ２は、複数の端末の中から３つの端末を様々に組み合わせて得られる複数の組み合わせごとに３つの端末のそれぞれのＳＩＮＲを統計処理することによって得られる。統計値として、グラフＧ１の累積分布関数では、ＳＩＮＲの平均が１６．７６、標準偏差が１．９８ｄＢとなっている。グラフＧ２の累積分布関数では、ＳＩＮＲの平均が１０．６５、標準偏差が２．３ｄＢとなっている。経過時間が長くなるほど、グラフは図の左側方向に移動する。ここではシミュレーションを行っているが、実測値で同様のグラフを作成してもよい。

サウンディングからの経過時間の基点は、端末から伝搬路情報を取得した時点でもよいし、伝搬路推定用フレームを端末に送信した時点でもよい。または、伝搬路推定の対象となるすべての端末から伝搬路情報の受信を完了した時点でもよい。その他の方法で決めた時点でもよい。

図１０は、様々な経過時間について、ＳＩＮＲの平均値を算出して、横軸を経過時間、縦軸をＳＩＮＲとする座標にプロットしたものを示す。グラフＧ１３は、これらのプロット点をつないだものである。シミュレーションの条件は、図９と同じである。サウンディングからの経過時間が進むにつれて、ＳＩＮＲの平均が低下していく様子が分かる。すなわち、伝搬路はドップラー変動の影響で変動するため、同じ伝搬路情報を利用していると、時間の経過とともに、端末のＳＩＮＲの平均が劣化する。つまり、時間の経過とともに、ユーザ間干渉量の平均も大きくなる。

図１０では、空間多重数が３であったが、空間多重数が３の場合に加えて、空間多重数が２および４の場合のグラフを図１１に示す。その他のシミュレーション条件は、図９および図１０と同じである。サウンディングからの経過時間が同じ場合では、空間多重数が大きくなるほど、ＳＩＮＲの平均が小さくなることが分かる。つまり、空間多重数が大きくなるほど、ユーザ間干渉量の平均も大きくなる。

一例として、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの実行条件として、サウンディングからの経過時間と空間多重数とを用いる。空間多重数ごとに、ユーザ間干渉量を表す干渉量情報として、基準ＳＮＲ（＝２０ｄＢ）から、経過時間に応じたＳＩＮＲの平均値を減じた値を定義する。図１０の例では、経過時間が０ｍｓ（１ｍｓ未満）のときのＳＩＮＲの平均値は１６．７６であるから、定義するユーザ間干渉量は、２０から１６．７６を減算して、３．２４ｄＢである。また、経過時間が１００ｍｓ（１００ｍｓ以上１０１未満）のときのＳＩＮＲの平均値は１０．６５であるから、定義するユーザ間干渉量は、２０から１０．６５を減算して、９．３５ｄＢである。他の空間多重数の場合も、同様にして、経過時間ごとに干渉量情報を定義する。例えば、空間多重数が２の場合、経過時間が０ｍｓ（１ｍｓ未満）のときの定義するユーザ干渉量は、上記３．２４ｄＢより小さい値が定義されることになる。ここでは、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの実行条件として、空間多重数と経過時間を考慮した場合を示した。

図１２は、空間多重数と、経過時間と、ユーザ間干渉量との関係を定義したテーブルである。上記の例では、空間多重数が３、経過時間が０ｍｓのとき、ユーザ間干渉量は３．２４ｄＢであり、空間多重数が３、経過時間が１００ｍｓのとき、ユーザ間干渉量は９．３５ｄＢである。ここでは空間多重数が２〜４の場合を示しているが、アクセスポイントが５以上のアンテナを備える場合は、空間多重数も５以上可能である。

図１２の例では、１、２、３、・・・のように、経過時間の区間のサイズは１であったが、これに限定されない。例えば０〜１０、１１〜２０、２１〜３０、・・・・のように、より大きな区間ごとに、ユーザ間干渉量を定義してもよい。

また経過時間が長くなるほど、ＳＩＮＲの低下が緩やかになることから（図１０、図１１参照）、０、１、２〜４、５〜１０、１１〜２０、・・・、１００〜１１０、・・・、４００〜５００、・・・のように、経過時間の区間のサイズが、経過時間に応じて大きくなるようしてもよい。この場合のテーブル例を図１３に示す。

図１２および図１３の例では、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの実行条件として、空間多重数と経過時間との両方を考慮したが、空間多重数のみを考慮してもよいし、経過時間のみを考慮してもよい。空間多重数のみを考慮する場合、図１２または図１３のテーブルから経過時間の列を除去した形式を有するテーブルを用意すればよい。この場合のテーブルの例を図１４に示す。ユーザ間干渉量を決定する際は、想定する経過時間の範囲内の代表値を利用すればよい。例えば経過時間として通常想定される範囲の中心時刻に対応する平均ＳＩＮＲからユーザ間干渉量を決定してもよい。

また経過時間のみを考慮する場合、図１２のテーブルから空間多重数の列を除去した形式を有するテーブルを用意すればよい。この場合のテーブルの例を図１５に示す。ユーザ間干渉量を決定する際は、空間多重数ごとの平均ＳＩＮＲの平均または中央値などの代表値から、ユーザ間干渉量を決定すればよい。

またＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの実行条件として、システムの用途（屋内か屋外か等）を考慮してもよい。前述したシミュレーション（図９〜図１１）では、ｃｈａｎｎｅｌ ｍｏｄｅｌ＿Ｄを用いたが、これは屋内のシナリオに対応する。同様にして、屋外のシナリオに対応するモデルを用いて、シミュレーションを行うことで、図１２〜図１５に示したようなテーブルを、屋外向けにも生成できる。通常、屋外では、端末の移動速度が屋内よりも速い。端末の移動速度が速いと、ドップラー周波数が大きくなり、ユーザ間干渉量（の平均）が大きくなる。また屋外では、屋内よりも大きなマルチパスフェージングが想定される。屋外のシナリオに対応するモデルでは、これらの傾向を反映したものを用いることが考えられる。上記の通り、同一経過時間または同一空間多重数であっても、システムの用途に応じてユーザ間干渉量が異なることが予想されるため、システムの用途により定義するユーザ干渉量を使い分けることにより、用途（環境）により最適なユーザ間干渉量を用いることができる。

図１２と同様のテーブルを、屋内向けおよび屋外向けにそれぞれ用意した例を図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）に示す。テーブルの形式は同じであるが、ユーザ間干渉量の列にはそれぞれ異なる値が入る。ここでは屋内および屋外向けのテーブルの例を図１２の形式を元に説明したが、図１３〜図１５のような形式に対しても、同様にテーブルを用意可能である。

以上に述べたＳＩＮＲの算出方法は、当該端末が、どの端末と組み合わされるかには依存せず、行列演算も不要である。よって端末のＳＩＮＲを高速に計算でき、ユーザ選択スケジュールの時間を短縮できる。

図１７は、アクセスポイント１１に搭載される無線通信装置の機能ブロック図である。前述したように、アクセスポイント１１は、少なくとも図１に示した端末１〜６側のネットワークに接続され、さらに、これとは別のネットワークに接続されることもできる。図１７では、端末１〜６側のネットワークに接続される無線通信装置の構成を示している。

アクセスポイント１１の無線通信装置は、制御部１０１と、送信部１０２と、受信部１０３と、アンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、バッファ１０４とを備えている。アンテナの個数はここでは４つであるが、これに限定されない。制御部１０１は、端末との通信を制御する制御部またはベースバンド集積回路に対応し、送信部１０２と受信部１０３は、アンテナを介してフレームを送受信する無線通信部またはＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）集積回路を形成する。制御部１０１の処理、および送信部１０２と受信部１０３のデジタル領域の処理の全部または一部は、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。アクセスポイントは、制御部１０１、送信部１０２および受信部１０３の全部または一部の処理を行うプロセッサを備えてもよい。

バッファ１０４は、上位層と制御部１０１との間で、フレームまたはデータ等を受け渡しするための記憶部である。バッファ１０４はＤＲＡＭ等の揮発性メモリでもよいし、ＮＡＮＤ、ＭＲＡＭ等の不揮発メモリでもよい。

上位層は、別のネットワークから受信したフレームを、端末１〜６側のネットワークへの中継のため、バッファ１０４に格納してもよい。また、上位層は、端末側のネットワークから受信したフレームまたはそのペイロードを、バッファ１０４を介して受けとってもよい。上位層は、ＴＣＰ／ＩＰやＵＤＰ／ＩＰなど、ＭＡＣ層の上位の通信処理を行ってもよい。または、ＴＣＰ／ＩＰやＵＤＰ／ＩＰの処理を制御部１０１で行い、上位層では、それより上位のアプリケーション層の処理を行ってもよい。上位層の動作は、ＣＰＵ等のプロセッサによるソフトウェア（プログラム）の処理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、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。

制御部１０１は、主としてＭＡＣ層の処理、物理層の処理（例えばＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ等のマルチユーザ伝送の処理等）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（より詳細にはフレームに物理ヘッダを付加した物理パケット）を送受信することで、各端末との通信を制御する。また制御部１０１は、定期的にアクセスポイントのＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）の属性および同期情報等を通知するため、ビーコンフレームを送信するよう制御してもよい。また、制御部１０１は、クロックを生成するクロック生成部を含み、クロック生成部で生成するクロックを利用して、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。あるいは、制御部１０１は、外部のクロック生成部で生成したクロックの入力を受け、当該クロックを利用して、内部時間を管理してもよい。

制御部１０１は、端末からのアソシエーション要求を受けて、アソシエーションプロセスを行い、お互いの能力・属性等の必要な情報（マルチユーザ伝送を実施可能か否かの能力情報を含んでもよい）を交換することで、当該端末と無線リンクを確立する。必要に応じて、事前に端末との間で認証プロセスを行ってもよい。

制御部１０１は、バッファ１０４を定期的に確認することで、ダウンリンク送信用のデータが存在するか等、バッファ１０４の状態を把握する。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の状態を確認する。

制御部１０１は、自局に属する端末と通信して、端末との伝搬路の品質情報（ＳＮＲ等）を取得する。例えば、ＳＮＲの測定を要求するフレーム（管理フレーム等）を送信し、その応答としてＳＮＲを取得してもよい。または、サウンディングの応答である報告フレームに、伝搬路情報とともにＳＮＲを含めてもよい。端末とアクセスポイント間の伝搬路が対称であるとみなせる場合には、アクセスポイントが端末から受信する信号に基づいてＳＮＲを計算し、これを端末のＳＮＲと見なしてもよい。

制御部１０１は、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの実施前に、サウンディングを行って、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの候補となる複数の端末（図１の端末１〜６等）から、伝搬路情報を取得する。具体的には、伝搬路推定用フレームを送信し、各端末から伝搬路情報を含む報告フレームを受信する。サウンディングのシーケンスの例は、前述した図４に示した通りである。

制御部１０１は、端末のＳＮＲと、使用する空間多重送信（ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ送信）の実行条件とに応じて、当該端末のＳＩＮＲを計算する。例えば、空間多重数および直前のサウンディングからの経過時間に応じて、テーブル（図１２または図１３等参照）から該当するユーザ間干渉量を特定する。端末のＳＮＲから、特定したユーザ間干渉量を減算することで、ＳＩＮＲを計算する。なお、経過時間が各端末で同じ場合は、ユーザ間干渉量は各端末とも同じになる。空間多重送信の実行条件は、空間多重数のみ、または経過時間のみを考慮してもよい。また、システムの用途、すなわちアクセスポイントまたは端末の用途を考慮してもよい。

制御部１０１は、各端末のＳＩＮＲから、送信用の伝送レート（ＭＣＳ等）を決定する。例えば、図８のようなテーブルに基づき、各端末のＳＩＮＲから、対応するＭＣＳを特定する。そして、各端末への送信用のフレームと、各端末のＭＣＳとから、各端末のフレーム送信時間長を計算する。

アクセスポイントは、端末のフレーム送信時間長の近接性に基づき、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの対象となる端末群（端末の組み合わせを）を決定する。例えば、基準となる端末（基準端末）を１つ決定し、さらに、当該基準端末とフレーム送信時間長が同じ、もしくは最も近い（絶対値が最も小さい）所定数の端末を選択する。所定数は、空間多重数から１を引いた値またはそれ以下の値である。基準端末と、当該選択した所定数の端末を、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの対象となる端末群とする。選択する端末のフレーム送信時間長は、基準端末のフレーム送信時間長以下であることを、選択の条件としてもよい。

また、基準となる端末を決定せずに、全端末のフレーム送信時間長の近接性よりＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの対象となる端末群を決定してもよい。この場合は、選択する端末数は、空間多重数と同じ値またはそれ以下の値となる。

基準端末の決定方法は何でもよい。例えば、最も優先してフレームを送信する必要のある端末（優先端末）を、基準端末に決定する。優先端末は、アクセスポイントにおける送信用のバッファの最も先頭に格納されているフレームの宛先の端末でもよい。または優先端末は、トラフィック種別またはアクセスカテゴリが所定値であるフレームの宛先の端末でもよい。または、優先端末は、一定時間以上バッファにフレームが滞在している端末でもよい。ランダムに選択した端末を、基準端末に決定してもよい。

制御部１０１は、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの対象となる端末群（端末の組み合わせを）の決定として、必ずしも各端末のフレーム送信時間長の近接性を用いる必要はなく、定義したユーザ間干渉量を基に算出した各端末のＳＩＮＲを用いてＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの対象となる端末群（端末の組み合わせを）を決定するものであれば、どのような方法でも構わない。

アクセスポイントは、選択した端末群のフレームを、それぞれのＭＣＳで符号化および変調して、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ送信する。なお、前述したサウンディングに用いる伝搬路推定用のフレームには、予め定められたＭＣＳを用いればよい。

また、端末の組み合わせは、ＳＩＮＲなどの各端末の通信品質や、各端末用のバッファに格納されたフレームサイズなどに応じて、適宜変更してもよい。いずれかの端末のＭＣＳが下がったタイミングや、いずれかの端末が所定のＭＣＳ以下になったタイミングや、サウンディングを行ったタイミングなどをトリガとして、端末の組み合わせを変更してもよい。これらの変更するトリガが発生しない限り、同じ端末の組み合わせを維持してもよい。

制御部１０１は、フレーム（より詳細にはフレームに物理ヘッダを付加した物理パケット）を送信する際、一例として、送信前にＣＳＭＡ／ＣＡに従って、キャリアセンスを行って、キャリアセンス結果がアイドルであることを示す場合（ＣＣＡ値が閾値以下の場合）、無線媒体へのアクセス権を獲得する。制御部１０１は、フレームに符号化、およびＭＣＳに基づく変調処理（ＭＩＭＯ変調を含む）などの処理を行い、送信部１０２に出力する。送信部１０２は、入力されたフレーム（より詳細には物理ヘッダを付加した物理パケット）に、ＤＡ変換、所望帯域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）等を行い、これらにより得られた信号をプリアンプで増幅して、複数のアンテナから空間に電波として放射する。なお、シングルユーザ送信の場合、各アンテナに対応する送信系統毎に物理層の処理を行って、同時に同じ信号を送信してもよいし、１つの送信系統のみを用いて送信してもよい。複数のアンテナを使って、送信の指向性を制御することも可能である。

アンテナで受信された信号は、受信部１０３において、それぞれアンテナに対応する受信系統ごとに処理される。各アンテナの受信信号は、それぞれ受信系統において低雑音増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）により増幅され、周波数変換（ダウンコンバート）され、フィ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、制御部１０１にパケットが入力される。各受信系統で受信された信号をダイバーシティ技術により合成してもよい。または、１本のアンテナのみ受信部１０３に接続し、残りのアンテナは受信部１０３に接続しない構成で受信を行うことも可能である。

制御部１０１は、受信したパケットに復調および誤り訂正復号等の処理を行ってフレームを取得し、フレームのＣＲＣ検査（アグリゲーションフレームの場合は、アグリゲーションフレーム内の複数のデータフレームごとにＣＲＣ検査）を行う。制御部１０１は、端末からのフレームの受信完了から予め定めた時間後に、送達確認応答フレーム（より詳細には物理ヘッダを付加したパケット）を送信する。フレームがアグリゲーションフレームの場合は、送達確認応答フレームはＢＡフレームである。送信部１０２は、送達確認応答フレームにＤＡ変換、所望帯域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）等を行い、これらにより得られた信号をプリアンプで増幅して、１つまたは複数のアンテナから空間に電波として放射する。

なお、本実施形態ではフレームの送信時間長で比較しているが、物理パケットの送信時間長で比較してもよい。物理パケットの送信時間長は、物理ヘッダの送信時間長と、フレームの送信時間長との合計である。通常、各端末の物理ヘッダは同じ長さで、かつ共通のＭＣＳが適用されるため、各端末とも物理ヘッダの送信時間長は同じになると考えられる。ただし、各物理ヘッダの長さが異なっても、また各物理ヘッダに適用されるＭＣＳが異なってもよい。また、フレームの送信時間長として、フレーム全体の送信時間長ではなく、フレームの一部の送信時間長で比較してもよい。例えばフレームのフレームボディーフィールド（図２参照）の送信時間長で比較してもよい。特にデータフレームでは、ＭＡＣヘッダの長さに比べて、フレームボディフィールドの長さが支配的であることが多いと考えられる。従って、フレームボディフィールドの送信時間長で比較しても、有効な判断が可能であるといえる。

制御部１０１は、フレームで各端末に通知する情報、または各端末から通知された情報、またはこれらの両方を格納するための記憶装置にアクセスして当該情報を読み出してもよい。記憶装置は、内部メモリでも、外部メモリでもよく、揮発性メモリでも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。

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、上述した形態とは別の形態も可能である。例えばデジタル領域の処理およびＤＡ変換までは、制御部１０１で行い、ＤＡ変換より後の処理を、送信部１０２で行うようにしてもよい。制御部１０１と受信部１０３の処理の切り分けも同様に、ＡＤ変換より前までの処理を、受信部１０３で行い、ＡＤ変換後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。

一例として、本実施形態に係るベースバンド集積回路は、送信時のデジタル領域の処理およびＤＡ変換を行う部分と、受信時のＡＤ変換以降の処理を行う部分とに対応し、ＲＦ集積回路は、送信時のＤＡ変換より後の処理を行う部分と、受信時のＡＤ変換より前の処理を行う部分に対応する。本実施形態に係る無線通信用集積回路は、ベースバンド集積回路およびＲＦ集積回路のうち、少なくともベースバンド集積回路を含む。ここで述べた以外の方法でブロック間の処理、あるいはベースバンド集積回路およびＲＦ集積回路間の処理を切り分けてもよい。

図１８は、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。この例では端末１の構成例が示されるが、図１の端末２〜６に搭載される無線通信装置のいずれも、図１８の構成を有する。

無線通信装置は、制御部２０１と、送信部２０２と、受信部２０３と、少なくとも１つのアンテナ１Ａと、バッファ２０４とを備えている。制御部２０１は、アクセスポイント１１との通信を制御する制御部またはベースバンド集積回路に対応し、送信部２０２と受信部２０３は、フレームを送受信する無線通信部またはＲＦ集積回路に対応する。制御部２０１の処理、および送信部２０２と受信部２０３のデジタル領域の処理の全部または一部は、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、制御部２０１、送信部２０２および受信部２０３の全部または一部の処理を行うプロセッサを備えてもよい。

バッファ２０４は、上位層と制御部２０１との間で、フレームまたはデータ等を受け渡しするための記憶部である。バッファ２０４はＤＲＡＭ等の揮発性メモリでもよいし、ＮＡＮＤ、ＭＲＡＭ等の不揮発メモリでもよい。

上位層は、他の端末、アクセスポイント１１、またはサーバ等の他のネットワーク上の装置に送信するフレームを生成して、バッファ２０４に格納したり、他の端末、アクセスポイントまたは装置等から受信したフレームまたはそのペイロードを、制御部２０１からバッファ２０４を介して受け取ったりする。上位層は、ＴＣＰ／ＩＰやＵＤＰ／ＩＰなど、ＭＡＣ層の上位の通信処理を行ってもよい。また、ＴＣＰ／ＩＰやＵＤＰ／ＩＰは制御部２０１で処理し、上位層は、これより上位のアプリケーション層の処理を行ってもよい。上位層の動作は、ＣＰＵ等のプロセッサによるソフトウェア（プログラム）の処理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、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。

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。また、制御部２０１は、クロックを生成するクロック生成部を含み、クロック生成部で生成するクロックを利用して、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。あるいは、制御部２０１は、外部のクロック生成部で生成してクロックの入力を受け、当該クロックを利用して、内部時間を管理してもよい。

制御部２０１は、一例としてビーコンフレームを受信して、アクセスポイント１１のＢＳＳの属性および同期情報を把握した後、アクセスポイント１１にアソシエーション要求を行ってアソシエーションプロセスを行う。これにより、お互いの能力・属性等の必要な情報（ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯを実施可能か否かの能力情報を含んでもよい）を交換することで、当該アクセスポイント１１と無線リンクを確立する。必要に応じて、事前にアクセスポイントとの間で認証プロセスを行ってもよい。

制御部２０１は、バッファ２０４を定期的に確認することで、アップリンク送信するデータが存在するか等、バッファ２０４の状態を把握する。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の状態を確認する。制御部２０１は、アクセスポイント１１へ送信するデータの存在を確認したら、ＣＳＭＡ／ＣＡ等に基づき無線媒体へのアクセス権（送信権）を獲得後、当該データを含むフレーム（より詳細には物理ヘッダを付加した物理パケット）を、送信部２０２およびアンテナ１Ａを介して送信してもよい。なお、アクセス権の獲得は、アクセスポイントにＲＴＳフレームを送信し、ＣＴＳフレームを受信することで行ってもよい。

送信部２０２は、制御部２０１から入力されたフレームにＤＡ変換や、所望帯域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）等を行い、これらにより得られた信号をプリアンプで増幅して、１つまたは複数のアンテナから空間に電波として放射する。なお、複数のアンテナを備える場合、アンテナから同時に同じ信号を送信してもよい。または、複数のアンテナを使って、送信の指向性を制御することも可能である。

アンテナ１Ａで受信された信号は、受信部２０３において処理される。受信された信号は、受信部２０３においてＬＮＡにより増幅され、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。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、制御部２０１に出力される。制御部２０１では、復調、誤り訂正復号、物理ヘッダの処理が行われ、データフレーム等のフレーム（ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯで受信したフレームも含む）が取得される。フレームのＭＡＣヘッダの受信先アドレス（Ａｄｄｒｅｓｓ１）が自端末のＭＡＣアドレスに一致すれば、当該フレームを自端末宛のフレームとして処理する。一致しなければ、当該フレームを廃棄する。

制御部２０１は、受信したフレームのＣＲＣ検査（アグリゲーションフレームの場合は、アグリゲーションフレーム内の複数のデータフレームごとにＣＲＣ検査）を行う。制御部２０１は、フレームの受信完了からＳＩＦＳ等の一定時間後に、送達確認応答フレームを、送信部２０２を介して送信する。

制御部２０１は、アクセスポイントから伝搬路推定用フレームを受信した場合、伝搬路推定用フレームに含まれる所定フィールドの受信信号と、予め把握している既知信号とに基づき、振幅および位相の変動を算出する。そして、算出した振幅および位相の変動を表す伝搬路情報を含む報告フレームを生成して、アクセスポイントに送信する。

制御部２０１は、アクセスポイントから伝搬路の品質測定を要求するフレームを受信した場合は、測定により伝搬路の品質情報を取得し、品質情報を含むフレームを送信する。例えばフレームの物理ヘッダに含まれる既知信号を利用して、伝搬路の品質を測定し、品質情報を取得する。品質情報の例として、ＳＮＲまたはＲＳＳＩなどがあるが、これに限定されない。または、上述の報告フレームに、伝搬路情報とともに品質情報を含めてもよい。また、アクセスポイントがＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ送信の希望を有する端末を募集するフレームをブロードキャストまたはマルチキャストで送信し、その応答として当該希望を有するとの通知を含むフレームを送信する場合に、当該応答するフレームに品質情報を含めてもよい。また、制御部２０１は、伝搬路の品質情報を含むフレームの送信を、自発的に行ってもよい。ここで述べた以外の方法で、伝搬路の品質情報を含むフレームを送信してもよい。

制御部２０１は、データフレーム等のフレームをアクセスポイント１１に送信した場合、送信完了からＳＩＦＳ等の一定時間後、アクセスポイント１１から送信される送達確認応答フレームを、受信部２０３を介して受信する。制御部２０１は、データフレーム（アグリゲーションフレームの場合は集約されている個々のデータフレーム）の送信に成功したかを判断する。

制御部２０１は、アクセスポイント１１に通知する情報、またはアクセスポイント１１から通知した情報、またはこれらの両方を格納するための記憶装置にアクセスして情報を読み出してもよい。記憶装置は、内部メモリでも、外部メモリでもよく、揮発性メモリでも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。

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、上述した形態とは別の形態も可能である。例えばデジタル領域の処理およびＤＡ変換までは、制御部２０１で行い、ＤＡ変換より後の処理を、送信部２０２で行うようにしてもよい。制御部２０１と受信部２０３の処理の切り分けも同様に、ＡＤ変換より前までの処理を、受信部２０３で行い、ＡＤ変換後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。

一例として、本実施形態に係るベースバンド集積回路は、送信時のデジタル領域の処理およびＤＡ変換を行う部分と、受信時のＡＤ変換以降の処理を行う部分とに対応し、ＲＦ集積回路は、送信時のＤＡ変換より後の処理を行う部分と、受信時のＡＤ変換より前の処理を行う部分に対応する。本実施形態に係る無線通信用集積回路は、ベースバンド集積回路およびＲＦ集積回路のうち、少なくともベースバンド集積回路を含む。ここで述べた以外の方法でブロック間の処理、あるいはベースバンド集積回路およびＲＦ集積回路間の処理を切り分けてもよい。

図１９は、本実施形態に係るアクセスポイントの動作の一例のフローチャートである。アクセスポイントは、自局に属する端末群から伝搬路の品質情報（ここではＳＮＲ）を取得する（Ｓ１０１）。ＳＮＲの取得方法は任意でよい。ＳＮＲの測定を要求するフレーム（管理フレーム等）を送信し、その応答としてＳＮＲを取得してもよい。または、後述のサウンディングの応答である報告フレームに、伝搬路情報とともにＳＮＲを含めてもよい。端末とアクセスポイント間の伝搬路が対称であるとみなせる場合には、アクセスポイントが端末から受信する信号に基づいてＳＮＲを計算し、これを端末のＳＮＲと見なして用いることも可能である。

アクセスポイントは、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの実施前に、任意のタイミングまたは予め定めたタイミングで、サウンディングを実施する（Ｓ１０２）。サウンディングのシーケンス例は図４に示した通りである。サウンディングは、一例として、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯを実施する能力を有する複数の端末、またはＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの候補となる複数の端末に対して行う。ここでは、端末１〜６とサウンディングを行って、それぞれから伝搬路情報を取得する。

またアクセスポイントは、空間多重送信（ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ送信）の実行条件に応じて、各端末のＳＩＮＲを計算する。例えば、空間多重数および直前のサウンディングからの経過時間に応じて、テーブル（図１２または図１３等参照）から該当するユーザ間干渉量を特定する。各端末のＳＮＲと、それぞれのユーザ間干渉量との差分に基づき、ＳＩＮＲを計算する。例えば、各端末のＳＮＲから、それぞれのユーザ間干渉量を減算することで、ＳＩＮＲを計算する。空間多重送信の実行条件として、空間多重数のみ、または経過時間のみを考慮してもよい。また、システムの用途を考慮してもよい。

アクセスポイントは、各端末のＳＩＮＲに基づき、送信用の伝送レート（ここではＭＣＳ）を決定する（Ｓ１０４）。例えば、図８に示したテーブルに基づき、各端末のＳＩＮＲに対応するＭＣＳを特定する。各端末への送信用フレームと、各端末のＭＣＳとから、各端末のフレームの送信時間長を計算する（Ｓ１０５）。

アクセスポイントは、端末ごとのフレーム送信時間長の近接性に基づき、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの対象となる端末群（端末の組み合わせを）を決定する（Ｓ１０５）。例えば、基準端末を１つ決定し、さらに、当該基準端末とフレーム送信時間長が同じ、もしくは最も近い（絶対値が最も小さい）所定数の端末を選択する。所定数は、空間多重数から１を引いた値またはそれ以下の値である。基準端末と、当該所定数の端末を、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの対象となる端末群とする。選択する所定数の端末のフレーム送信時間長は、基準端末のフレーム送信時間長以下であることを条件としてもよい。

アクセスポイントは、選択した端末群に対するフレームを、それぞれのＭＣＳで符号化および変調して、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ送信する（Ｓ１０６）。送信後、各端末から送達確認応答フレームを受信する（図５参照）。この後、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯを再度実施するかを判断し、実施しない場合は、本フローの処理を終了する。再度実施する場合は、サウンディングを実施するか判断し（Ｓ１０８）、実施しない場合は、ステップＳ１０３に戻る。なお、同じ端末の組み合わせを継続して用いる場合は、ステップＳ１０６に戻ってもよい。

サウンディングを実施する場合は、ステップＳ１０２に戻る。例えばサウンディングを一定周期で行う場合には、サウンディングの実施タイミングが到来したかを判断する。または、ＳＩＮＲが閾値以下になった端末が存在するかを判断し、そのような端末が存在する場合にサウンディングを行うことを決定してもよい。この場合、閾値以下になった端末のみをサウンディングの対象としてもよいし、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯの対象の候補となる全端末を対象にサウンディングを行ってもよい。

本実施形態では、端末は１本のアンテナを有していた。アクセスポイントは各端末に対し１つのビームでＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ送信を行った。しかしながら、複数のアンテナを有する端末に対して、複数のビームで送信、すなわち複数のフレームを、同時に送信を行うことも可能である。これまで述べた実施形態では、空間多重数は端末多重数（ユーザ多重数）と一致していた。１つのアンテナが複数のビームを送信する形態を考慮する場合は、空間多重数を、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ送信する端末群のビームの合計数として考えることで、同様にして実施可能である。

以上、本実施形態によれば、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯでのユーザ選択スケジューリングの際、端末の組み合わせ毎に、個々の端末のＳＩＮＲを算出する必要はない。個々の端末について、端末の組み合わせとは無関係に、ＳＩＮＲを特定し、伝送レートを決定できる。よって、従来に比べて、スケジューリング計算量を削減でき、スケジューリングに要する処理時間を短縮できる。

（第２の実施形態）
図２０は、端末または基地局の全体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。端末または基地局は、１つまたは複数のアンテナ１〜ｎ（ｎは１以上の整数）と、無線ＬＡＮモジュール１４８と、ホストシステム１４９を備える。無線ＬＡＮモジュール１４８は、第１の実施形態に係る無線通信装置に対応する。無線ＬＡＮモジュール１４８は、ホスト・インターフェースを備え、ホスト・インターフェースで、ホストシステム１４９と接続される。接続ケーブルを介してホストシステム１４９と接続される他、ホストシステム１４９と直接接続されてもよい。また、無線ＬＡＮモジュール１４８が基板にはんだ等で実装され、基板の配線を介してホストシステム１４９と接続される構成も可能である。ホストシステム１４９は、任意の通信プロトコルに従って、無線ＬＡＮモジュール１４８およびアンテナ１〜ｎを用いて、外部の装置と通信を行う。通信プロトコルは、ＴＣＰ／ＩＰと、それより上位の層のプロトコルと、を含んでもよい。または、ＴＣＰ／ＩＰは無線ＬＡＮモジュール１４８に搭載し、ホストシステム１４９は、それより上位層のプロトコルのみを実行してもよい。この場合、ホストシステム１４９の構成を簡単化できる。本端末は、例えば、移動体端末、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でもよい。

図２１は、無線ＬＡＮモジュールのハードウェア構成例を示す。この構成は、無線通信装置が非基地局の端末および基地局のいずれに搭載される場合にも適用可能である。つまり、図１に示した無線通信装置の具体的な構成の一例として適用できる。この構成例では、アンテナは１本のみであるが、２本以上のアンテナを備えていてもよい。この場合、各アンテナに対応して、送信系統（２１６、２２２〜２２５）、受信系統（２３２〜２３５）、ＰＬＬ２４２、水晶発振器（基準信号源）２４３およびスイッチ２４５のセットが複数配置され、各セットがそれぞれ制御回路２１２に接続されてもよい。ＰＬＬ２４２または水晶発振器２４３またはこれらの両方は、本実施形態に係る発振器に対応する。

無線ＬＡＮモジュール（無線通信装置）は、ベースバンドＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２１１と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ＩＣ２２１と、バラン２２５と、スイッチ２４５と、アンテナ２４７とを備える。

ベースバンドＩＣ２１１は、ベースバンド回路（制御回路）２１２、メモリ２１３、ホスト・インターフェース２１４、ＣＰＵ２１５、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｔｅｒ）２１６、およびＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２１７を備える。

ベースバンドＩＣ２１１とＲＦ ＩＣ２２１は同じ基板上に形成されてもよい。また、ベースバンドＩＣ２１１とＲＦ ＩＣ２２１は１チップで構成されてもよい。ＤＡＣ２１６およびＡＤＣ２１７の両方またはいずれか一方が、ＲＦ ＩＣ２２１に配置されてもよいし、別のＩＣに配置されてもよい。またメモリ２１３およびＣＰＵ２１５の両方またはいずれか一方が、ベースバンドＩＣとは別のＩＣに配置されてもよい。

メモリ２１３は、ホストシステムとの間で受け渡しするデータを格納する。またメモリ２１３は、端末または基地局に通知する情報、または端末または基地局から通知された情報、またはこれらの両方を格納する。また、メモリ２１３は、ＣＰＵ２１５の実行に必要なプログラムを記憶し、ＣＰＵ２１５がプログラムを実行する際の作業領域として利用されてもよい。メモリ２１３はＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリでもよいし、ＮＡＮＤ、ＭＲＡＭ等の不揮発メモリでもよい。

ホスト・インターフェース２１４は、ホストシステムと接続するためのインターフェースである。インターフェースは、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ、ＳＤＩＯ、ＵＳＢ、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓなど何でも良い。

ＣＰＵ２１５は、プログラムを実行することによりベースバンド回路２１２を制御するプロセッサである。ベースバンド回路２１２は、主にＭＡＣ層の処理および物理層の処理を行う。ベースバンド回路２１２、ＣＰＵ２１５またはこれらの両方は、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。

ベースバンド回路２１２およびＣＰＵ２１５の少なくとも一方は、クロックを生成するクロック生成部を含み、当該クロック生成部で生成するクロックにより、内部時間を管理してもよい。

ベースバンド回路２１２は、送信するフレームに、物理層の処理として、物理ヘッダの付加、符号化、暗号化、変調処理など行い、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。

ＤＡＣ２１６は、ベースバンド回路２１２から入力される信号をＤＡ変換する。より詳細には、ＤＡＣ２１６はデジタルＩ信号をアナログのＩ信号に変換し、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。複数のアンテナを備え、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ＤＡＣ等を設けてもよい。

ＲＦ ＩＣ２２１は、一例としてＲＦアナログＩＣあるいは高周波ＩＣ、あるいはこれらの両方である。ＲＦ ＩＣ２２１は、フィルタ２２２、ミキサ２２３、プリアンプ（ＰＡ）２２４、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ：位相同期回路）２４２、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、バラン２３５、ミキサ２３３、およびフィルタ２３２を備える。これらの要素のいくつかが、ベースバンドＩＣ２１１または別のＩＣ上に配置されてもよい。フィルタ２２２、２３２は、帯域通過フィルタでも、低域通過フィルタでもよい。

フィルタ２２２は、ＤＡＣ２１６から入力されるアナログＩ信号およびアナログＱ信号のそれぞれから所望帯域の信号を抽出する。ＰＬＬ２４２は、水晶発振器２４３から入力される発振信号を用い、発振信号を分周または逓倍またはこれらの両方を行うことで、入力信号の位相に同期した、一定周波数の信号を生成する。なお、ＰＬＬ２４２は、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を備え、水晶発振器２４３から入力される発振信号に基づき、ＶＣＯを利用してフィードバック制御を行うことで、当該一定周波数の信号を得る。生成した一定周波数の信号は、ミキサ２２３およびミキサ２３３に入力される。ＰＬＬ２４２は、一定周波数の信号を生成する発振器の一例に相当する。

ミキサ２２３は、フィルタ２２２を通過したアナログＩ信号およびアナログＱ信号を、ＰＬＬ２４２から供給される一定周波数の信号を利用して、無線周波数にアップコンバートする。プリアンプ（ＰＡ）は、ミキサ２２３で生成された無線周波数のアナログＩ信号およびアナログＱ信号を、所望の出力電力まで増幅する。バラン２２５は、平衡信号（差動信号）を不平衡信号（シングルエンド信号）に変換するための変換器である。ＲＦ ＩＣ２２１では平衡信号が扱われるが、ＲＦ ＩＣ２２１の出力からアンテナ２４７までは不平衡信号が扱われるため、バラン２２５で、これらの信号変換を行う。

スイッチ２４５は、送信時は、送信側のバラン２２５に接続され、受信時は、受信側のバラン２３４またはＲＦ ＩＣ２２１に接続される。スイッチ２４５の制御はベースバンドＩＣ２１１またはＲＦ ＩＣ２２１により行われてもよいし、スイッチ２４５を制御する別の回路が存在し、当該回路からスイッチ２４５の制御を行ってもよい。

プリアンプ２２４で増幅された無線周波数のアナログＩ信号およびアナログＱ信号は、バラン２２５で平衡−不平衡変換された後、アンテナ２４７から空間に電波として放射される。

アンテナ２４７は、チップアンテナでもよいし、プリント基板上に配線により形成したアンテナでもよいし、線状の導体素子を利用して形成したアンテナでもよい。

ＲＦ ＩＣ２２１におけるＬＮＡ２３４は、アンテナ２４７からスイッチ２４５を介して受信した信号を、雑音を低く抑えたまま、復調可能なレベルまで増幅する。バラン２３５は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２３４で増幅された信号を、不平衡−平衡変換する。ミキサ２３３は、バラン２３５で平衡信号に変換された受信信号を、ＰＬＬ２４２から入力される一定周波数の信号を用いてベースバンドにダウンコンバートする。より詳細には、ミキサ２３３は、ＰＬＬ２４２から入力される一定周波数の信号に基づき、互いに９０°位相のずれた搬送波を生成する手段を有し、バラン２３５で変換された受信信号を、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。フィルタ２３２は、これらＩ信号とＱ信号から所望周波数成分の信号を抽出する。フィルタ２３２で抽出されたＩ信号およびＱ信号は、ゲインが調整された後に、ＲＦ ＩＣ２２１から出力される。

ベースバンドＩＣ２１１におけるＡＤＣ２１７は、ＲＦ ＩＣ２２１からの入力信号をＡＤ変換する。より詳細には、ＡＤＣ２１７はＩ信号をデジタルＩ信号に変換し、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得る。

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ＡＤＣを設けてもよい。ベースバンド回路２１２は、デジタルＩ信号およびデジタルＱ信号に基づき、復調処理、誤り訂正符号処理、物理ヘッダの処理など、物理層の処理等を行い、フレームを得る。ベースバンド回路２１２は、フレームに対してＭＡＣ層の処理を行う。なお、ベースバンド回路２１２は、ＴＣＰ／ＩＰを実装している場合は、ＴＣＰ／ＩＰの処理を行う構成も可能である。

（第３の実施形態）
図２２（Ａ）および図２２（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２２（Ａ）の無線端末はノートＰＣ３０１であり、図２２（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、または基地局１１に搭載されていた無線通信装置、またはこれらの両方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。

また、無線端末または基地局１１、またはこれらの両方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２３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（無線端末または基地局１１、またはこれらの両方等）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２３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。

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置（基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方）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、バスを介して外部メモリ（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、本実施形態に係る制御部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、本実施形態に係る基地局あるいは無線端末あるいはこれらの両方が備えてもよい。または当該プロセッサ部を、基地局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。

（第５の実施形態）
第５の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置（基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方）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。

（第６の実施形態）
第６の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置（基地局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。

（第７の実施形態）
第７の実施形態では、上述した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、例えば無線通信装置における制御部と接続される。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。

（第８の実施形態）
第８の実施形態では、上述した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。

（第９の実施形態）
第９の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置（基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方）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）またはこれらのうちの複数と接続される。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。

（第１０の実施形態）
第１０の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置（基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方）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、例えば無線通信装置における制御部と接続される。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。

（第１１の実施形態）
第１１の実施形態では、上述した実施形態に係る無線通信装置（基地局の無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方）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。

（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。
［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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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、あるいは自端末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。

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。

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。

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。

［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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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２４に示す。

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。

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。

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。

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。本実施形態では、このようなフレーム間隔のパラメータを用いる無線通信システムを通信レンジの広い干渉システムとして想定する。

なお、各実施形態で記載されているフレームは、Ｎｕｌｌ Ｄａｔａ Ｐａｃｋｅｔなど、ＩＥＥＥ８０２．１１規格または準拠する規格で、パケットと呼ばれるものを指してもよい。

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、複数のマイクロプロセッサのような処理装置の組み合わせ、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサの組み合わせ、ＤＳＰコアと協働する１つ以上のマイクロプロセッサを指してもよい。

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く、これらはプロセッサによって読み出し可能である。プロセッサがメモリに対して情報を読み出しまたは書き込みまたはこれらの両方を行うならば、メモリはプロセッサと電気的に通信すると言うことができる。メモリは、プロセッサに統合されてもよく、この場合も、メモリは、プロセッサと電気的に通信していると言うことができる。

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。

１１：アクセスポイント（基地局、無線端末）
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ：アンテナ
１、２、３、４、５、６：無線端末
１Ａ：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
２１１：ベースバンドＩＣ
２１３：メモリ
２１４：ホスト・インターフェース
２１５：ＣＰＵ
２１６：ＤＡＣ
２１７：ＡＤＣ
２２１：ＲＦ ＩＣ
２２２、２３２：フィルタ
２２３、２３３：ミキサ
２２４、２３４：アンプ
２２５、２３５：バラン
２４２：ＰＬＬ
２４３：水晶発振器
２４７：アンテナ
２４５：スイッチ
１４８：無線ＬＡＮモジュール
１４９：ホストシステム
３０１：ノートＰＣ
３０５、３１５、３５５：無線通信装置
３２１：移動体無線端末
３３１：メモリーカード
３３２：メモリーカード本体
５０１：通知フレーム
５０２：伝搬路推定用フレーム
５１１、５２１、５３１、５４１：報告フレーム
５０３、５０４、５０５：ポールフレーム
６０１〜６０４：データフレーム
６１１〜６１４：送達確認応答フレーム（ＢＡフレーム）

Claims (9)

1. 第１端末から第１フレームを受信し、第２端末から第２フレームを受信する受信部と、
   前記第１フレームに基づき、前記第１端末との間の第１伝搬路の品質情報を取得し、
   前記第２フレームに基づき、前記第２端末との間の第２伝搬路の品質情報を取得し、
   前記第１伝搬路の品質情報と、前記第２伝搬路の品質情報と、空間多重送信の実行条件に応じて予め定められた干渉量情報とに基づいて、前記空間多重送信において、前記第１端末に適用する伝送レートおよび前記第２端末に適用する伝送レートを決定する制御部と、
   を備え、
   前記空間多重送信の実行条件は、前記第１伝搬路または前記第２伝搬路の品質情報を取得してからの経過時間を含み、
   前記干渉量情報は、前記経過時間が長いほど、大きく、
   前記制御部は、前記第１伝搬路の品質情報と前記第１端末に対する前記干渉量情報との差分に基づき前記第１端末に適用する伝送レートを決定し、前記第２伝搬路の品質情報と前記第２端末に対する前記干渉量情報との差分に基づいて前記第２端末に適用する伝送レートを決定する
   無線通信装置。
2. 前記受信部は、第３端末〜第ｎ端末から第３フレーム〜第ｎフレームを受信し、
   前記制御部は、前記第３フレーム〜前記第ｎフレームに基づき、前記第３端末〜第ｎ端末との間の第３伝搬路〜第ｎ伝搬路の品質情報を取得し、
   前記制御部は、前記第１〜第ｎの伝搬路の前記品質情報と前記干渉量情報に基づいて、前記第１端末〜前記第ｎ端末に適用可能な第１伝送レート〜第ｎ伝送レートをそれぞれ算出し、前記第１伝送レート〜前記第ｎ伝送レートと、前記第１端末〜第ｎ端末に送信するフレームのサイズとに基づいて、前記第１端末〜前記第ｎ端末にそれぞれの前記フレームを送信するのに必要な送信時間長を算出し、前記送信時間長の近接性に基づいて、前記第１端末〜前記第ｎ端末から前記空間多重送信を行う対象となる複数の端末を選択する
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第１端末〜前記第ｎ端末のうち最も優先して前記フレームを送信する必要がある端末である特定し、特定した端末との前記送信時間長の近接性に基づいて、前記特定した端末以外の少なくとも１つの別の端末を選択し、前記特定した端末および前記選択した少なくとも１つの別の端末が、前記空間多重送信を行う対象となる複数の端末である
   請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記制御部は、前記第１伝搬路または前記第２伝搬路の品質情報と、前記干渉量情報との差分により通信品質値を計算し、
   前記通信品質値が大きいほど、前記第１端末または前記第２端末に適用する前記伝送レートを高く算出する
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
5. 第１端末から第１フレームを受信し、第２端末から第２フレームを受信する受信部と、
   前記第１フレームに基づき、前記第１端末との間の第１伝搬路の品質情報を取得し、
   前記第２フレームに基づき、前記第２端末との間の第２伝搬路の品質情報を取得し、
   前記第１伝搬路の品質情報と、前記第２伝搬路の品質情報と、空間多重送信の実行条件に応じて予め定められた干渉量情報とに基づいて、前記空間多重送信において、前記第１端末に適用する伝送レートおよび前記第２端末に適用する伝送レートを決定する制御部と、
   を備え、
   前記受信部は、第３端末〜第ｎ端末から第３フレーム〜第ｎフレームを受信し、
   前記制御部は、前記第３フレーム〜前記第ｎフレームに基づき、前記第３端末〜第ｎ端末との間の第３伝搬路〜第ｎ伝搬路の品質情報を取得し、
   前記制御部は、前記第１〜第ｎの伝搬路の前記品質情報と前記干渉量情報に基づいて、前記第１端末〜前記第ｎ端末に適用可能な第１伝送レート〜第ｎ伝送レートをそれぞれ算出し、前記第１伝送レート〜前記第ｎ伝送レートと、前記第１端末〜第ｎ端末に送信するフレームのサイズとに基づいて、前記第１端末〜前記第ｎ端末にそれぞれの前記フレームを送信するのに必要な送信時間長を算出し、前記送信時間長の近接性に基づいて、前記第１端末〜前記第ｎ端末から前記空間多重送信を行う対象となる複数の端末を選択する
   無線通信装置。
6. 前記干渉量情報は、複数の端末を組み合わせて得られる複数の組み合わせにおける端末群の端末間干渉量のシミュレーション値または実測値の平均値を表す
   請求項１ないし５のいずれか一項に記載の無線通信装置。
7. 少なくとも１つのアンテナを備えた
   請求項１ないし６のいずれか一項に記載の無線通信装置。
8. 第１端末から第１フレームを受信し、第２端末から第２フレームを受信し、
   前記第１フレームに基づき、前記第１端末との間の第１伝搬路の品質情報を取得し、
   前記第２フレームに基づき、前記第２端末との間の第２伝搬路の品質情報を取得し、
   前記第１伝搬路の品質情報と、前記第２伝搬路の品質情報と、空間多重送信の実行条件に応じて予め定められた干渉量情報とに基づいて、前記空間多重送信において、前記第１端末に適用する伝送レートおよび前記第２端末に適用する伝送レートを決定し、
   前記空間多重送信の実行条件は、前記第１伝搬路または前記第２伝搬路の品質情報を取得してからの経過時間を含み、
   前記干渉量情報は、前記経過時間が長いほど、大きく、
   前記第１伝搬路の品質情報と前記第１端末に対する前記干渉量情報との差分に基づき前記第１端末に適用する伝送レートを決定し、前記第２伝搬路の品質情報と前記第２端末に対する前記干渉量情報との差分に基づいて前記第２端末に適用する伝送レートを決定する
   無線通信方法。
9. 第１端末から第１フレームを受信し、第２端末から第２フレームを受信し、
   前記第１フレームに基づき、前記第１端末との間の第１伝搬路の品質情報を取得し、
   前記第２フレームに基づき、前記第２端末との間の第２伝搬路の品質情報を取得し、
   前記第１伝搬路の品質情報と、前記第２伝搬路の品質情報と、空間多重送信の実行条件に応じて予め定められた干渉量情報とに基づいて、前記空間多重送信において、前記第１端末に適用する伝送レートおよび前記第２端末に適用する伝送レートを決定し、
   第３端末〜第ｎ端末から第３フレーム〜第ｎフレームを受信し、
   前記第３フレーム〜前記第ｎフレームに基づき、前記第３端末〜第ｎ端末との間の第３伝搬路〜第ｎ伝搬路の品質情報を取得し、
   前記第１〜第ｎの伝搬路の前記品質情報と前記干渉量情報に基づいて、前記第１端末〜前記第ｎ端末に適用可能な第１伝送レート〜第ｎ伝送レートをそれぞれ算出し、
   前記第１伝送レート〜前記第ｎ伝送レートと、前記第１端末〜第ｎ端末に送信するフレームのサイズとに基づいて、前記第１端末〜前記第ｎ端末にそれぞれの前記フレームを送信するのに必要な送信時間長を算出し、
   前記送信時間長の近接性に基づいて、前記第１端末〜前記第ｎ端末から前記空間多重送信を行う対象となる複数の端末を選択する
   無線通信方法。

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