JP4197349B2 - 通信装置および無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、複数アンテナを用いて２つ以上の信号を同時に伝送するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムを構成する通信装置に関するものであり、特に、一対多の同時アクセスを実現可能な無線通信システムおよび通信方法に関するものである。

以下、従来の無線通信システムについて説明する。たとえば、広帯域信号を移動体環境において送受信する場合、通信装置は、周波数選択性フェージングの克服が必要となる。この周波数選択性フェージングへの対応技術の一つとして、マルチキャリア変復調方式、特にＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）が各種無線システムに採用されている。一方、さらなる伝送容量の増大のために、複数アンテナを用いて２つ以上の信号を同時に伝送するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムが注目を集めている。このＭＩＭＯシステムは、大きくＳＤＭ（Space Division Multiplexing）による方式と送信ダイバーシチによる方式（ＳＴＣ：Space Time Coding）に分けられるが、ここでは、従来技術の一例として、ＳＤＭ方式を採用する無線通信システムについて説明する。

ＳＤＭ方式を採用する一般的な無線通信システム（下記非特許文献１参照）では、まず、送信側の通信装置が、送信信号を複数の情報ストリームに分割する。なお、ここでは、各ストリームについて誤り訂正用符号化を行っているが、この処理は分割前の送信信号に適用してもよい。つぎに、送信側の通信装置では、分割された各情報ストリームに対して所定の変調処理を行い、さらに、サブキャリアマッピング処理，ＩＦＦＴ処理を実行してＯＦＤＭ時間信号を生成する。その後、生成されたＯＦＤＭ時間信号は、ガードインターバルを付加され、波形整形処理が行われた後、ＲＦ部によりアップコンバートされて送信アンテナから送信される。

また、受信側の通信装置では、各受信アンテナで受け取った信号をダウンコンバートし、ベースバンド信号を生成し、さらに、ＦＦＴ処理によりサブキャリア信号を抽出する。一方で、受信側の通信装置では、上記受け取った信号中に含まれる既知信号を利用して、各受信アンテナ間の伝送路推定を行う。そして、受信側の通信装置では、上記各サブキャリア信号を伝送路推定結果に基づいてアンテナ間で合成し、チャネル分離を行い、さらに、分離された各情報ストリームに対して所定の復調処理および誤り訂正処理を実行し、最終的に、受信信号を出力する。

電子情報通信学会 信学技報 RCS2001-135「MIMOチャネルにより100Mbit/sを実現する広帯域移動通信用SDM-COFDM方式の提案」

しかしながら、上記従来の無線通信システム（ＭＩＭＯシステム）においては、基本的に一対一通信を想定しており、一対多の同時アクセスについては考慮していない。具体的にいうと、実環境においては、アクセスポイント（ＡＰ）の実装するアンテナ数に対して、移動端末（ＭＴ）の実装するアンテナ数が少ないと考えられるが、従来技術においては、たとえば、余ったＡＰのアンテナを他のＭＴに割り当てて同時に通信する、というような一対多の同時アクセスには対応していない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＭＩＭＯシステムにおいて、複数のＭＴが同時にＡＰに対してアクセスすることを想定した無線通信システム、当該無線通信システムを構成する通信装置、および通信方法、を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のアンテナを実装する第１の通信装置（後述する実施の形態のＡＰ１１に相当）と、少なくとも１つのアンテナを実装する複数の第２の通信装置（ＭＴ１，ＭＴ２…に相当）と、を備え、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置が、各アンテナに対応したＳＤＭ（Space Division Multiplexing）チャネルを用いて相互の通信を実現する無線通信システムであって、前記第１の通信装置が、前記第２の通信装置へ送信すべき複数の信号に対して、所定の変調処理、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル（ＧＩ）付加処理を施し、さらに、同期用既知信号を生成し、その後、前記ＧＩ付加後の信号の所定位置に前記同期用既知信号を挿入することによって送信信号を生成する送信信号生成手段（変調部７０，７１、ＩＦＦＴ部７２，７３、ＧＩ付加部７４，７５、同期信号生成部７６に相当）と、前記ＳＤＭチャネル毎に個別に生成した送信信号を各アンテナに割り当てるアンテナ選択手段（アンテナ選択部７７に相当）と、を備え、前記複数の第２の通信装置が、受信信号に含まれた前記ＳＤＭチャネル毎に個別の同期用既知信号に基づいて送信タイミングを解析する送信タイミング解析手段（送信タイミング解析部３４に相当）と、前記第１の通信装置へ送信すべき単一または複数の信号に対して、所定の変調処理、ＩＦＦＴ処理、ＧＩ付加処理を施し、その後、前記第１の通信装置から通知されるチャネル構成情報（各第２の通信装置がどのＳＤＭチャネルを用いて通信を行うかを示す情報）、および前記解析結果、に基づいて、前記ＧＩ付加後の送信信号の送信タイミングを調整するタイミング調整手段（変調部３６，３７、ＩＦＦＴ部３８，３９、ＧＩ付加部４０，４１、タイミング調整／プリアンブル挿入部３５に相当）と、を備え、前記第１の通信装置は、前記複数の第２の通信装置から送られてくるすべてのＳＤＭチャネル上の受信信号の到達時間差がＧＩ内に収まるように前記送信タイミングを制御し、ＦＦＴ処理を行うことを特徴とする。

この発明によれば、上記第１の通信装置が、上記複数の第２の通信装置に対して使用チャネル指定および送信タイミング制御を行い、すべてのＳＤＭチャネル上の信号の到達時間差がＧＩ内に収まるように時間同期制御を行う構成とした。

この発明によれば、上記第１の通信装置が、上記複数の第２の通信装置から受信したすべての信号の直交性を維持した状態で、ＦＦＴ処理を行うことができる。すなわち、上記第１の通信装置は、従来技術における一対一通信の受信特性を維持しつつ、複数の第２の通信装置との同時通信（一対多通信）を実現できる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信装置、無線通信システムおよび通信方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。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。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる無線通信システムの一構成例を示す図である。ここでは、一対多の同時アクセスを実現する無線通信システムの一例として、４つのアンテナを有する通信装置（アクセスポイント：ＡＰ）に対して、２つのアンテナを有する２局の通信装置（移動端末：ＭＴ）が同時にアクセスする場合を想定する。具体的には、図１に示す無線通信システムは、アンテナ３，４を有するＭＴ１と、アンテナ５，６を有するＭＴ２と、アンテナ７，８，９，１０を有するＡＰ１１から構成され、ＭＴ１，２が、それぞれ２ｃｈのＳＤＭ（Space Division Multiplexing）チャネルを用いてＡＰ１１に対して同時に情報を送信し、ＡＰ１１が、４つのアンテナでこれらの情報を受信し、その後、各ｃｈを分離，復調する。

ここで、本発明にかかる無線通信システムの動作概要について説明する。本発明においては、送受信信号としてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）ベースのマルチキャリア信号を想定する。

従来のＭＩＭＯシステムでは、先に説明したようにＡＰとＭＴの間で一対一の通信が行われ、各装置間で複数のアンテナを用いた通信が行われていた。しかしながら、ＡＰに到来する信号は必ずしも同一のＭＴから発信されたものである必要はないので、本実施の形態においては、ＡＰ１１が、複数のＭＴ（１，２に相当）から発進された信号をチャネル分離する。すなわち、本発明では、ＭＩＭＯシステムにおける通信方式としてＳＤＭ方式を採用し、複数のＭＴが同時にＡＰ１１と通信を行う構成とする。そして、受信側のＡＴ１１が、各ＭＴからの信号（各ＭＴが複数のＳＤＭチャネルを有する）を一括して周波数領域に展開し、各サブキャリアにおいてチャネル分離を行う構成とする。

図２は、たとえば、２局のＭＴ１，ＭＴ２が同時にＡＰ１１と通信を行っている場合の構成を示す図である。ここでは、ＭＴ１の２つのアンテナ３，４から信号Ａ，Ｂが、ＭＴ２の２つのアンテナ５，６から信号Ｃ，Ｄが、同時に送信されている。このとき、信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、送信局であるＭＴ１，２と受信局であるＡＰ１１との位置関係により、到達時間が異なる。すなわち、図３のように、各信号の到達時間差がガードインターバル（ＧＩ）内に収まる場合は、全ての信号の直交性を維持したままＦＦＴ処理を行うことができるが、一方で、図４に示すように、到達時間差がＧＩを越える場合には、全信号の直交性を維持するようにＦＦＴウインドウを設定することは不可能となる。したがって、本発明では、ＡＴ１１が１つのＦＦＴによりＭＴ１，２からの複数チャネルの信号を受信する場合、ＧＩ内で各信号の到達時間差が収まるように時間同期制御（送信タイミング制御）を行う。

なお、図３および図４の例では、信号が１波の場合を示しているが、実際の伝送路ではビル等の反射により遅延波が発生するため、当該遅延波も考慮してＧＩ内に到達時間差が収まるように、送信タイミングを制御する必要が生じる。

つぎに、上記ＭＴ１，２およびＡＴ１１の構成および動作について詳細に説明する。図５は、実施の形態１のＭＴ１，２の構成を示す図であり、送受信アンテナ２１，２２と、高周波信号からベースバンド信号Ｓ２１，Ｓ２２への変換処理およびベースバンド信号Ｓ３９，Ｓ４０から高周波信号への変換処理を行うＲＦ／ＩＦ部２３，２４と、ガードインターバルを除去しＦＦＴウインドウの位置を設定するガードインターバル（ＧＩ）除去部２５，２６と、ＧＩ除去後の時間信号Ｓ２３，Ｓ２４を周波数信号Ｓ２５，Ｓ２６に変換するＦＦＴ部２７，２８と、各チャネル，各サブキャリアの伝送路ゲインを推定する伝送路推定部２９と、伝送路推定結果である伝送路利得Ｓ２７からチャネル分離のための等化行列Ｓ２８を生成する等化行列生成部３０と、チャネル分離を行う信号分離部３１と、チャネル分離後の各チャネルの信号Ｓ２９，Ｓ３０を復調する復調部３２，３３と、ＡＰ１１からの情報を利用して送信タイミングを決定する送信タイミング解析部３４と、送信タイミング情報Ｓ３１およびチャネル構成情報Ｓ３２に基づく送信タイミングの調整処理、およびＧＩ付加後の時間信号Ｓ３７，Ｓ３８に対する使用ＳＤＭチャネル用既知パターンの付加処理、を行うタイミング調整／プリアンブル挿入部３５と、送信信号に対して所定の変調処理を行う変調部３６，３７と、サブキャリア上の変調信号Ｓ３３，Ｓ３４を時間信号Ｓ３５，Ｓ３６に変換するＩＦＦＴ部３８，３９と、ガードインターバルを付加するＧＩ付加部４０，４１、から構成されている。

まず、各ＭＴ（図示のＭＴ１，２に相当）では、ＲＦ／ＩＦ部２３，２４が、それぞれ対応するアンテナ２１，２２にて受信した信号をベースバンド信号Ｓ２１，Ｓ２２に変換する。なお、ＡＰ１１から送られてくる信号には装置間で同期を確立するための既知信号（後述する同期信号Ｓ７２，Ｓ７３に相当）が挿入されている。この信号を参照して、送信タイミング解析部３４では、ＡＰ１１からの指示に従って、各ＭＴ間でＡＰ１１への信号到来時間がＧＩ内に収まるように、送信タイミング情報Ｓ３１を生成する。一方で、ＧＩ除去部２５，２６は、ベースバンド信号Ｓ２１，Ｓ２２に対してバースト単位の同期をとり、ＦＦＴウインドウの設定処理およびＧＩ除去処理を行う。そして、ＦＦＴ部２７，２８が、ＧＩ除去後の時間信号Ｓ２３，Ｓ２４をサブキャリア信号Ｓ２５，Ｓ２６に変換する。

つぎに、伝送路推定部２９では、上記サブキャリア信号Ｓ２５，Ｓ２６に含まれる伝送路推定用の既知信号部分を利用して、送受信アンテナ間の伝送路利得Ｓ２７を推定する。そして、等化行列生成部３０では、上記伝送路利得Ｓ２７に基づいてチャネル分離のための等化行列Ｓ２８を生成する。

つぎに、信号分離部３１では、ＦＦＴ処理後のサブキャリア信号Ｓ２５，Ｓ２６に対して上記等化行列Ｓ２８を乗算することによって、各チャネルの信号Ｓ２９，Ｓ３０を生成する。そして、最終的に、復調部３２，３３が、各チャネルの信号Ｓ２９，Ｓ３０をそれぞれ復調する。

一方、ＡＰ１１へ信号を送信する場合、ＭＴ（図示のＭＴ１，２に相当）では、まず、変調部３６，３７が、送信信号Ａ，Ｂに対して所定の変調処理を行い、さらに、ＩＦＦＴ部３８，３９が、各サブキャリア上の変調信号Ｓ３３，Ｓ３４を時間信号Ｓ３５，Ｓ３６に変換する。そして、ＧＩ付加部４０，４１が、時間信号Ｓ３５，Ｓ３６にＧＩを付加し、信号Ｓ３７，Ｓ３８を生成する。

つぎに、タイミング調整／プリアンブル挿入部３５では、ＡＰ１１から通知される「各移動局がどのＳＤＭチャネルを用いて通信を行うかを示す情報」、すなわち、チャネル構成情報Ｓ３２、および上記送信タイミング情報Ｓ３１に基づいて、上記ＧＩ付加後の信号Ｓ３７，Ｓ３８に対するプリアンブルの挿入処理および送信タイミングの調整処理を行い、ベースバンド信号Ｓ３９，Ｓ４０を生成する。そして、最終的に、ＲＦ／ＩＦ部２３，２４にて変換後の高周波信号を、アンテナ２１，２２を介してＡＰ１１に対して送信する。なお，状況（たとえば、ＡＰ１１のアンテナ数）によってはＭＴが有するアンテナを全て使えない場合が生じるが、その場合は、該当するアンテナの出力を０とする。チャネル構成情報Ｓ３２は、ＡＰ，ＭＴ間のデータ転送に先立って両者で共有している情報である（送信タイミング同期Ｓ３１の初期値も同様）。これらの信号は、データ転送に先立つネゴシエーションの段階でＡＰ１１から各ＭＴに通知される。

また、図６は、実施の形態１のＡＰ１１の構成を示す図であり、送受信アンテナ４７〜５０と、高周波信号からベースバンド信号Ｓ５０〜Ｓ５３への変換処理およびベースバンド信号（図示のベースバンド信号群Ｓ７４に相当）から高周波信号への変換処理を行うＲＦ／ＩＦ部５１〜５４と、ＧＩを除去しＦＦＴウインドウの位置を設定するガードインターバル（ＧＩ）除去部５５〜５８と、ＧＩ除去後の時間信号Ｓ５４〜Ｓ５７を周波数信号Ｓ５８〜Ｓ６１に変換するＦＦＴ部５９〜６２と、各チャネル，各サブキャリアの伝送路ゲインを推定する伝送路推定部６３と、伝送路推定結果である伝送路利得Ｓ７６からチャネル分離のための等化行列Ｓ７７を生成する等化行列生成部６４と、チャネル分離を行う信号分離部６５と、チャネル分離後の各チャネルの信号Ｓ６２〜Ｓ６５を復調する復調部６６〜６９と、送信信号に対して所定の変調処理を行う変調部７０，７１と、サブキャリア上の変調信号Ｓ６６，Ｓ６７を時間信号Ｓ６８，Ｓ６９に変換するＩＦＦＴ部７２，７３と、ガードインターバルを付加するＧＩ付加部７４，７５と、各ＭＴの時間同期確立機能用の同期信号Ｓ７２，Ｓ７３を生成し、ＧＩ付加後の信号Ｓ７０，Ｓ７１に対して同期信号Ｓ７２，Ｓ７３を挿入するための制御を行う同期信号生成部７６と、同期信号挿入後の信号を各アンテナに割り振る制御を行うアンテナ選択部７７、から構成されている。

まず、ＡＰ１１では、ＲＦ／ＩＦ部５１〜５４が、それぞれ対応するアンテナ４７〜５０にて受信した信号をベースバンド信号Ｓ５０〜Ｓ５３に変換する。つぎに、ＧＩ除去部５５〜５８は、ベースバンド信号Ｓ５０〜Ｓ５３に対してバースト単位の同期をとり、ＦＦＴウインドウの設定処理およびＧＩ除去処理を行う。そして、ＦＦＴ部５９〜６２が、ＧＩ除去後の時間信号Ｓ５４〜Ｓ５７をサブキャリア信号Ｓ５８〜Ｓ６１に変換する。

つぎに、伝送路推定部６３では、上記サブキャリア信号Ｓ５８〜Ｓ６１に含まれる伝送路推定用または同期確立用の既知信号部分を利用して、送受信アンテナ間の伝送路利得Ｓ７６をサブキャリア単位に推定する。そして、等化行列生成部６４では、上記サブキャリア信号Ｓ５８〜Ｓ６１が複数局，複数チャネルの信号が混在する状態であるため、上記伝送路利得Ｓ７６およびチャネル構成情報Ｓ７５（上記各ＭＴに通知するチャネル構成情報Ｓ３２に相当）に基づいてチャネル分離のための等化行列Ｓ７７を生成する。

つぎに、信号分離部６５では、ＦＦＴ処理後のサブキャリア信号Ｓ５８〜Ｓ６１に対して上記等化行列Ｓ７７を乗算することによって、各チャネルの信号Ｓ６２〜Ｓ６５を生成する。そして、最終的に、復調部６６〜６９が、各チャネルの信号Ｓ６２〜Ｓ６５をそれぞれ復調する。

一方、ＭＴへ信号を送信する場合、ＡＰ１１では、まず、変調部７０，７１が、送信信号Ａ（ＭＴ１，２宛），Ｂ（ＭＴ１，２宛）に対して所定の変調処理を行い、さらに、ＩＦＦＴ部７２，７３が、各サブキャリア上の変調信号Ｓ６６，Ｓ６７を時間信号Ｓ６８，Ｓ６９に変換する。そして、ＧＩ付加部７４，７５が、時間信号Ｓ６８，Ｓ６９にＧＩを付加し、信号Ｓ７０，Ｓ７１を生成する。

つぎに、同期信号生成部７６では，ＭＴとの間で同期を確立するための既知信号、すなわち、同期信号Ｓ７２，Ｓ７３を生成し、上記ＧＩ付加後の信号Ｓ７０，Ｓ７１の所定位置に当該同期信号Ｓ７２，Ｓ７３を挿入する。ＡＰ１１は、各ＭＴからの信号の受信タイミング差および、チャネルインパルスレスポンスを検出することができるため、遅延波を含めて到来信号の時間差をＧＩ内に抑えるようにＭＴにて送信時間調整を行えるように、同期信号Ｓ７２，Ｓ７３を生成する。そして、アンテナ選択部７７では、各アンテナに送信信号を割り当てる制御を行う。なお、ＡＰ１１は、各ＭＴに対して使用チャネルを指定（上記チャネル構成情報Ｓ３２に相当：チャネル毎に異なる同期用既知信号を指定）する。

このように、本実施の形態においては、ＡＰが、各ＭＴに対して、使用チャネルの指定および送信タイミングの制御を行い、すべてのＳＤＭチャネル上の信号の到達時間差がＧＩ内に収まるように時間同期制御を行う構成とした。これにより、ＡＰ側では、複数のＭＴから受信したすべての信号の直交性を維持した状態で、ＦＦＴ処理を行うことができる。すなわち、ＡＰ側では、上記一対一通信（従来技術）の受信特性を維持しつつ、複数のＭＴとの同時通信を実現できる。

なお、本実施の形態では、各送信アンテナから１つの送信系列を送信する場合について説明しているが、これに限らず、たとえば、送信側にてビームフォーミング機能を適用することによって、アンテナ毎に複数の送信系列を送信することとしてもよい。この場合、通知される使用チャネルは、受信側による固有値解析結果として得られる直交チャネルのいずれかとなる。また、上記では、ＡＴとＭＴとの間の通信について説明しているが、これに限らず、上記ＡＰがＭＴの１つであってもよい。すなわち、１つのＭＴと複数のＭＴとの間の同時通信であってもよい。

実施の形態２．
図７は、本発明にかかる通信方法を実現可能な実施の形態２の無線通信システムの構成を示す図であり、前述のＡＰとＭＴ（実施の形態１の図５，６参照）を用いた通信方法の具体例を示している。詳細には、本実施の形態では、ランダムアクセス技術として、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）を採用する無線通信システムを想定し、かつＭＴ１，ＭＴ２，ＭＴ１２がＡＰ１１に属し、各ＭＴがＡＰ１１の通信可能範囲内で通信を行うことを前提とする。なお、各ＭＴからＡＰ１１までの距離は必ずしも同一ではない。

図８は、ＡＰから各ＭＴへの報知信号（Beacon）のフレーム構成を示す図であり、ＡＰ１１は、この報知情報を用いて、通信に必要なさまざまな情報を定期的に周辺の各ＭＴに対して通知する。上記報知信号は、図示のように、パケットタイプフィールド，宛先アドレスフィールド，送信元アドレスフィールド，ネットワーク識別子フィールド，情報要素フィールド，誤りチェックフィールドから構成され、パケットタイプ「Beacon」，宛先アドレス，送信元アドレス，ネットワーク識別子、さらに、情報要素として、ＡＰ１１と各ＭＴとの間の時間同期を確立するためのタイムスタンプ，報知周期，変調方式等の情報，ＡＰ１１が使用可能なアンテナ数やＳＤＭチャネルやグループＩＤ，当該グループＩＤに属するＭＴの送信可能期間等の情報、を含んでいる。なお、このパケットフォーマットにおいては、変復調方式等に依存する各無線パケットに共通のフィールドを省略する。

また、図９は、ＭＴからＡＰへの接続要求のフレーム構成を示す図である。この接続要求は、図示のように、パケットタイプフィールド，宛先アドレスフィールド，送信元アドレスフィールド，ネットワーク識別子フィールド，情報要素フィールド，誤りチェックフィールドから構成され、パケットタイプ「接続要求」，宛先アドレス，送信元アドレス，ネットワーク識別子、さらに、情報要素として、ポーリングリストへの登録希望，ネットワーク識別子，使用可能な伝送レート，使用可能なアンテナ数，ＳＤＭチャネル数、伝送路推定値等の情報、を含んでいる。

また、図１０は、ＡＰからＭＴへの接続応答のフレーム構成を示す図である。この接続応答は、図示のように、パケットタイプフィールド，宛先アドレスフィールド，送信元アドレスフィールド，ネットワーク識別子フィールド，情報要素フィールド，誤りチェックフィールドから構成され、パケットタイプ「接続応答」，宛先アドレス，送信元アドレス，ネットワーク識別子、さらに、情報要素として、先の接続要求フレーム等の情報に基づいてＭＴに対して使用を許可するアンテナ数やＳＤＭチャネルやグループＩＤ，ＡＰが同一グループとして割り当てられた複数のＭＴからのフレームを同着受信するための所定のタイムアライメント情報（Beaconに含まれるタイムスタンプからどの程度ずらして送信するかを示す情報）各ＭＴの送信電力情報等の情報、を含んでいる。

ここで、実施の形態２の無線通信システムを構成する各装置の処理を、図面を用いて詳細に説明する。図１１は、実施の形態２の無線通信システムを構成する各装置の処理を示すシーケンス図である。なお、図１１において、横軸は時間軸を表し、矢印はＡＰからＭＴへの信号あるいはＭＴからＡＰへの信号を表し、各矩形はパケットを表している。さらに、矩形の縦方向の重なりは、各ＳＤＭチャネルを用いてデータまたはＡＣＫが送信されている様子を表している。

図１１においては、まず、ＡＰ１１が、上記報知信号（Beacon）を各ＭＴ（ＭＴ１，２，１２に相当）に対して送信し、ＭＴ１，２，１２が当該Beaconを受信する（ステップＳ１）。このBeaconには、上記図８にて示したように、ＡＰ１１が使用可能なグループＩＤ、および当該グループＩＤに属する場合のＭＴの送信可能期間（タイムスケジュール情報）等、が含まれている。

その後、たとえば、ＭＴ１がＡＰ１１との接続を希望する場合、ＭＴ１では、ＡＰ１１に対して接続要求を送信し（ステップＳ２）、接続するために必要なＭＴ１の基本情報（図９参照）を通知する。そして、接続要求を受け取ったＡＰ１１では、その応答としてＭＴ１に対して接続応答を送信し（ステップＳ３）、たとえば、使用を許可するアンテナ数：２本，ＳＤＭチャネル（ＣＨ１，ＣＨ３），上記所定のタイムアライメント情報：Δｔ１，グループＩＤ：グループ１，ＭＴ１の送信電力情報等の情報を通知する。

また、たとえば、ＭＴ２がＡＰ１１との接続を希望する場合、ＭＴ２では、上記ＭＴ１と同様の処理で、ＡＰ１１に対して接続要求を送信し（ステップＳ４）、ＭＴ２に関する基本情報（図９参照）を通知する。そして、接続要求を受け取ったＡＰ１１では、その応答としてＭＴ２に対して接続応答を送信し（ステップＳ５）、たとえば、使用を許可するアンテナ数：２本，ＳＤＭチャネル（ＣＨ２，ＣＨ４），上記所定のタイムアライメント情報：Δｔ２，グループＩＤ：グループ１，ＭＴ２の送信電力情報等の情報を通知する。

つぎに、ＡＰ１１では、前回のBeacon送信から所定の時間経過後に、次のBeaconを各ＭＴ（ＭＴ１，２，１２に相当）に対して送信する（ステップＳ６）。このBeaconには、上記前回のBeaconと同様の信号であり、上記グループ１に属するＭＴの送信可能期間：Ｔ１が含まれている。なお、グループ１以外のグループに属するＭＴは、上記Ｔ１の間は送信処理を実行することができない。

つぎに、グループ１に属するＭＴ１では、上記のように割り当てられた送信可能期間：Ｔ１に、ＳＤＭチャネルのＣＨ１，ＣＨ３を用いてデータを送信する（ステップＳ７）。同時に、グループ１に属するＭＴ２でも、上記のように割り当てられた送信可能期間：Ｔ１に、ＳＤＭチャネルのＣＨ２，ＣＨ４を用いてデータを送信する（ステップＳ７）。このとき、ＭＴ１，ＭＴ２は、ＡＰ１１が上記データを同着受信できるように、上記タイムアライメント情報（Δｔ１，Δｔ２）に基づいて時間調整を行う。さらに、ＡＰ１１によって通知された送信電力情報に基づき送信電力調整を行う。

そして、ＡＰ１１では、ＭＴ１，ＭＴ２からのデータを正常に受信できた場合に、ＭＴ１，ＭＴ２に対して、ＳＤＭチャネル毎に同時にＡＣＫを送信する（ステップＳ８）。なお、図示のＭＴ１２は、グループＩＤを割り当てられていない移動端末、または同一のグループＩＤを持つ他の移動端末が存在しない場合の移動端末、を表している。

このように、本実施の形態においては、まず、ＡＰが、Beaconに、使用可能なアンテナ数やＳＤＭチャネルやグループＩＤ，当該グループＩＤに属する場合のＭＴの送信可能期間、等の情報を含めて送信する。そして、ＭＴが、ＳＤＭチャネル数、利用アンテナ数等の接続するために必要な情報を接続要求に含めて送信し、その応答として、ＡＰから、使用可能なＳＤＭチャネルや送信可能期間等が含まれた接続応答を受け取る。これにより、ＡＰと複数のＭＴによる同時通信を実現することができ、ＭＴからのアップリンクのパケットを効率的にＡＰに送信することができる。

なお、本実施の形態では、上記のように、ＣＳＭＡ／ＣＡを採用する通信システムについて説明したが、これに限らず、パケットの送受信は、アクセスポイントの集中時間管理によって各ＭＴの送受信タイミングをスケジューリングするＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）システムにおいても同様に適用可能である。このＴＤＭＡシステムでは、たとえば、接続要求時または通信途中のリクエストチャネルを用いて、希望するＳＤＭチャネル等の情報をＡＰに通知する。また、本実施の形態では、ＡＣＫの返信を２つのＭＴに向けて同時に行っているが、ＡＣＫの返信方法についてはアンテナ構成によってさまざまな方法が可能である。すなわち、ＳＤＭチャネルおよびＳＴＣチャネルを組み合わせることによって、効率のよい返信方法を適宜構成する。

以上のように、本発明にかかる通信装置は、複数アンテナを用いて２つ以上の信号を同時に伝送するＭＩＭＯシステムを構成する通信装置として有用であり、特に、ＳＤＭ方式を採用する無線通信システムに適している。

本発明にかかる無線通信システムの一構成例を示す図である。 ２局のＭＴが同時にＡＰと通信を行っている場合の構成を示す図である。 ２局のＭＴからの信号の到達時間差がガードインターバル内に収まる場合を示す図である。 ２局のＭＴからの信号の到達時間差がガードインターバル内に収まらない場合を示す図である。 本発明にかかるＭＴの構成を示す図である。 本発明にかかるＡＰの構成を示す図である。 本発明にかかる通信方法を実現可能な実施の形態２の無線通信システムの構成を示す図である。 ＡＰから各ＭＴへの報知信号（Beacon）のフレーム構成を示す図である。 ＭＴからＡＰへの接続要求のフレーム構成を示す図である。 ＡＰからＭＴへの接続応答のフレーム構成を示す図である。 実施の形態２の無線通信システムを構成する各装置の処理を示すシーケンス図である。

符号の説明

１，２，１２ ＭＴ
３，４，５，６，７，８，９，１０ アンテナ
１１ ＡＰ

Claims (2)

1. 自装置が実装する複数のアンテナに対応したＳＤＭ（Space Division Multiplexing）チャネルを用いて少なくとも１つのアンテナを実装する複数の他の通信装置との通信を実現する制御用通信装置、とともに無線通信システムを構成し、
   前記制御用通信装置が、
   前記複数の他の通信装置へ送信すべき複数の信号に対して、所定の変調処理、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル付加処理を施し、さらに、前記複数の他の通信装置から送られてくる信号の受信タイミングに基づきＳＤＭチャネル毎に個別の同期用既知信号を生成し、その後、前記ガードインターバル付加後の信号の所定位置に前記同期用既知信号を挿入することによって送信信号を生成する送信信号生成手段と、前記ＳＤＭチャネル毎に個別に生成した送信信号を各アンテナに割り当てるアンテナ選択手段と、を備え、前記複数の他の通信装置から送られてくるすべてのＳＤＭチャネル上の受信信号の到達時間差がガードインターバル内に収まるように、前記同期用既知信号を用いて前記複数の他の通信装置の送信タイミングを制御し、ＦＦＴ処理を行う場合に、
   前記無線通信システムにおいて、前記少なくとも１つのアンテナを実装し、前記制御用通信装置と前記ＳＤＭチャネルを用いて相互の通信を実現する通信装置であって、
   前記制御用通信装置から送られてくる信号に含まれた同期用既知信号に基づいて送信タイミングを解析する送信タイミング解析手段と、
   前記制御用通信装置へ送信すべき単一または複数の信号に対して、所定の変調処理、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル付加処理を施し、その後、前記制御用通信装置から通知される、自通信装置がどのＳＤＭチャネルを用いて通信を行うかを示す情報であるチャネル構成情報、および前記解析結果、に基づいて、前記ガードインターバル付加後の送信信号の送信タイミングを調整するタイミング調整手段と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 複数のアンテナを実装する第１の通信装置と、少なくとも１つのアンテナを実装する複数の第２の通信装置と、を備え、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置が、各アンテナに対応したＳＤＭ（Space Division Multiplexing）チャネルを用いて相互の通信を実現する無線通信システムにおいて、
   前記第１の通信装置が、
   前記第２の通信装置へ送信すべき複数の信号に対して、所定の変調処理、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル付加処理を施し、さらに、前記複数の第２の通信装置から送られてくる信号の受信タイミングに基づきＳＤＭチャネル毎に個別の同期用既知信号を生成し、
   その後、前記ガードインターバル付加後の信号の所定位置に前記同期用既知信号を挿入することによって送信信号を生成する送信信号生成手段と、
   前記ＳＤＭチャネル毎に個別に生成した送信信号を各アンテナに割り当てるアンテナ選択手段と、
   を備え、
   前記複数の第２の通信装置が、
   前記第１の通信装置から送られてくる信号に含まれた前記同期用既知信号に基づいて送信タイミングを解析する送信タイミング解析手段と、
   前記第１の通信装置へ送信すべき単一または複数の信号に対して、所定の変調処理、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル付加処理を施し、その後、前記第１の通信装置から通知される、各第２の通信装置がどのＳＤＭチャネルを用いて通信を行うかを示す情報であるチャネル構成情報、および前記解析結果、に基づいて、前記ガードインターバル付加後の送信信号の送信タイミングを調整するタイミング調整手段と、
   を備え、
   前記第１の通信装置は、
   前記複数の第２の通信装置から送られてくるすべてのＳＤＭチャネル上の受信信号の到達時間差がガードインターバル内に収まるように前記送信タイミングを制御し、ＦＦＴ処理を行うことを特徴とする無線通信システム。

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