無線通信装置
【課題】スループットを低下させることなく、隠れ端末問題を解消すること。
【解決手段】無線通信装置１は、無線回線を宛先との間の通信に使用する予定期間を示す情報を付加した物理ヘッダを含む第１のフィールドと、前記第１のフィールドに後続する、ペイロードを含む第２のフィールドとを含む送信フレームを生成する送信フレーム生成部１３と、前記送信フレームを送信するために、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する第１のモードによって前記第１のフィールドを送信した後に、前記宛先の方向に指向性ビームを形成する第２のモードによって前記第２のフィールドを送信する送受信部１２とを具備する。
【解決手段】無線通信装置１は、無線回線を宛先との間の通信に使用する予定期間を示す情報を付加した物理ヘッダを含む第１のフィールドと、前記第１のフィールドに後続する、ペイロードを含む第２のフィールドとを含む送信フレームを生成する送信フレーム生成部１３と、前記送信フレームを送信するために、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する第１のモードによって前記第１のフィールドを送信した後に、前記宛先の方向に指向性ビームを形成する第２のモードによって前記第２のフィールドを送信する送受信部１２とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）のように複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波の直進性が強いミリ波無線システムで、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えながら送信を行う指向性反復伝送技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。この指向性反復伝送技術を用いれば、チャネルを予約するための無線信号を異なる方向にビーム指向性制御しながら繰り返し送信することができるため、広範囲の無線端末にチャネル予約の情報を通知することができる。つまり、指向性反復伝送技術を用いることにより、広範囲の無線端末がチャネル予約の情報を受信することができ、隠れ端末問題の解消が期待できる。その一方で、無線信号を繰り返し送信することによるオ−バヘッドの増大、その結果、スループットの低下が問題となっている。たとえば、繰り返し送信数を４回にする場合は、スループットは１／４になってしまう。
【０００３】
また、指向性反復伝送で送信されたチャネル予約のための無線信号の受信に失敗した場合は、そのあと、実際にはペイロードを載せた無線信号が送信されているにも関わらず、送信されていないと誤った判断をする可能性もある。ペイロードを載せた無線信号も指向性反復伝送すれば、上述の誤判断を軽減することができるが、オ−バヘッドは増大し、スループットが劣化してしまう。つまり、キャリアセンスに必要な情報を通知する際の信頼性が低かった。
【０００４】
また、指向性反復伝送された無線信号を全て受信するまでは、次にすべき処理を実行できないため、受信処理の低消費電力化の効果が十分に得られなかった。
【特許文献１】特開平１１−１３６７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来の指向性反復伝送技術においては、スループットの低下、指向性ビーム制御の効率劣化、情報伝送の信頼性が低い、低消費電力化が十分でない、という問題があった。
【０００６】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、スループットを低下させることなく、隠れ端末問題を解消することができる無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためにこの発明の一態様は、無線回線を宛先との間の通信に使用する予定期間を示す情報を付加した物理ヘッダを含む第１のフィールドと、前記第１のフィールドに後続する、ペイロードを含む第２のフィールドとを含む送信フレームを生成する送信フレーム生成部と、前記送信フレームを送信するために、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する第１のモードによって前記第１のフィールドを送信した後に、前記宛先の方向に指向性ビームを形成する第２のモードによって前記第２のフィールドを送信する送信部とを具備する無線通信装置を提供する。
【０００８】
また、この発明の他の態様は、無線回線を宛先との間の通信に使用する予定期間を示す情報を付加した物理ヘッダを含む第１のフィールドと、前記第１のフィールドに後続する、ペイロードを含む第２のフィールドとを含む送信フレームを生成する送信フレーム生成部と、前記第１のフィールド及び第２のフィールドのそれぞれに対して、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する第１のモードと前記宛先の方向に指向性ビームを形成する第２のモードとを選択的に用いて前記送信フレームを送信する送信部とを具備する無線通信装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
したがってこの発明によれば、スループットを低下させることなく、隠れ端末問題を解消することができる無線通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。無線通信装置１は、アンテナ部１１と、送受信部１２と、送信フレーム生成部１３と、受信フレーム解析部１４とを備える。送受信部１２は、ＲＦユニット１２１と、ビーム形成部１２２、制御部１２３とを有する。
【００１１】
アンテナ部１１は、複数のアンテナ素子を備えるアダプティブ・アレイ・アンテナで構成される。送受信部１２は、送信フレーム生成部１３で生成された送信フレームをビーム形成部１２２及びＲＦユニット１２１を介してＲＦ信号に変換してアンテナ部１１から送信する。また、送受信部１２は、アンテナ部１１に到来したＲＦ信号をＲＦユニット１２１及びビーム形成部１２２を介して受信信号に変換し、受信信号に含まれるフレームデータを受信フレーム解析部１４に供給する。
【００１２】
ビーム形成部１２２は、制御部１２３による指向性制御にしたがって、アンテナ部１１により方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する。図２に、この無線通信装置１が形成する指向性ビームの一例を示す。図２の例では、４方向の指向性ビーム１〜４を切り替えて送信しているため、指向性ビーム１〜４の通信エリアの和が、この無線通信装置１の通信エリアになる。以下、このようなビーム制御方式を指向性反復伝送（第１のモード）と称する。これに対し、ある特定の方向のみ、例えば、通信相手先の方向にのみ指向性ビームを形成する伝送方式を非反復伝送（第２のモード）と称する。
【００１３】
図３は、送信フレーム生成部１３が生成する送信フレームのフォーマットの一例である。図３の例では、送信フレームは、信号同期用のプリアンブルと、物理ヘッダと、物理ヘッダのフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ１）と、ＭＡＣヘッダと、ペイロードと、ＭＡＣヘッダ及びペイロードのフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ２）とから構成される。ＦＣＳ１は、ヘッダに対するチェックシ−ケンスであることから、Ｈｅａｄｅｒ Ｅｒｒｏｒ Ｃｈｅｃｋ（ＨＥＣ）と呼ぶこともある。
【００１４】
図４に、従来の物理ヘッダのフォーマットの一例を示す。物理ヘッダには、パケット長と、後続するＭＡＣヘッダ、ペイロード、ＦＣＳ２が伝送される伝送レートに係わる情報が含まれている。パケット長は、ビット長で表記しても、時間長で表記することもできる。伝送レートの情報を利用すれば、ビット長を時間長に変換できるし、時間長をビット長に変換することができる。
【００１５】
一般的に、物理ヘッダよりペイロードの方がデータ長が大きいため、ＦＣＳ１よりも、ＦＣＳ２の方が誤り検出性能の高い符号が必要とされる。そのため、ＦＣＳ１よりＦＣＳ２の方が多くのビット数が必要となる。また、物理ヘッダにおいて誤りの誤検出や検出見逃しがあっても、それはスループットや効率といった通信特性に対する影響であるが、ＭＡＣヘッダやペイロードの検出見逃しは誤動作につながりかねない。そのため、ＦＣＳ１よりもＦＣＳ２の方が誤り検出能力の高い符号が使われる。
【００１６】
また、プリアンブルは同期をとるための信号を含むとしているが、それ以外にも、無線チャネルの状態を推定するためのチャネル推定フィールドや、あとに続く物理ヘッダの伝送レート情報を設ける方法なども考えられる。物理ヘッダの伝送レートが予め固定の場合は、必ずしもプリアンブルに伝送レート情報を含める必要はない。
【００１７】
以下、図３に示したように、プリアンブル、物理ヘッダ、物理ヘッダのフレームチェックシーケンスを第１のフィールドと定義し、ＭＡＣヘッダ、ペイロード、ＭＡＣヘッダ及びペイロードのフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ２）を第２のフィールドと定義する。
【００１８】
図５に、無線通信装置１が構成するネットワーク構成例を示す。図５では、無線通信装置１が、基地局（アクセス・ポイント）や端末局（ステーション）としてそれぞれ動作することにより構成されるネットワーク例を示している。端末局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２は、基地局ＡＰを介して、ネットワークと接続する。
【００１９】
図６は、従来の指向性反復伝送した例を示したものである。図６の例では、４種類の指向性ビームを用いた送信が必要な場合は、送信フレームを無線送信する際のある単位の無線信号を定義し、その無線信号の単位を、順次指向性ビームを切り替えながら、４回繰り返して送信する。ＯＦＤＭ伝送の場合に、１シンボルを単位とすれば、同じシンボルを指向性ビームを切り替えながら４回ずつ繰り返し送信することである。例えば、プリアンブルが８つのシンボルから構成される場合は、１つ目のシンボルを４回送信し、その後、２つ目のシンボルを４回送信する処理を行っていく。同じシンボルをビームの指向性を切り替えながら、繰り返し送信しているため、広範囲の無線通信装置がこのフレームを受信できるようになる。ただし、繰り返し送信した数だけ伝送効率は劣化してしまうという問題があった。
【００２０】
図７Ａに、ＩＥＥＥ８０２.１１無線ＬＡＮで定義されている代表的なフレーム交換(ＲＴＳ−ＣＴＳ−Ｄａｔａ−Ａｃｋ)を示す。送信しようとする端末局は、宛先に向けてＲＴＳ（Request to Send：送信要求）を送信し、このＲＴＳに応じて宛先から送信されるＣＴＳ（Clear to Send：受信準備完了）を受信した後に、データを送信するものである。図７Ｂには、このフレーム交換に図６に示した指向性反復伝送を適用した場合の例を示す。図７Ｂでは、各フレームの送信時間長は４倍になってしまうため、図７Ａ，７Ｂからも明らかなように、指向性反復伝送を用いると、伝送効率が大幅に低下していることがわかる。
【００２１】
一方、上記図２に示したように、指向性反復伝送の場合、この無線通信装置の通信エリアは指向性ビーム１〜４の通信エリアの和となる。また、通信相手が、指向性ビーム１〜４のいずれかに位置している場合は、他の通信エリアに位置する端末に対しては、通信中であることを示すことができるため、隠れ端末問題による無駄な無線信号の衝突を回避することができる。隠れ端末問題を回避するためには、図７Ｂに示したように無線信号を各通信エリアに常に送信して、チャネルがｂｕｓｙであることを示す方法もあれば、無線信号の中に、チャネルを使用する期間情報（チャネル予定期間）を含め、その期間情報を用いてチャネルを予約する方法もある。
【００２２】
このチャネルを予約する方法を用いると、例えば図８Ａ，８Ｂのように、ＲＴＳ及びＣＴＳフレームのみ指向性反復伝送で送信し、あとに続くフレーム（Ｄａｔａ，Ａｃｋ）は通常の伝送方式（非反復伝送）で送信することもできる。この方法は、ＲＴＳ及びＣＴＳフレームを用いて周囲の無線通信装置に、これからチャネルを使用することを通知し、その後のＤａｔａとＡｃｋの送信は、通信相手が位置する通信エリアのみをカバーする指向性ビームを用いて送信する方法である。この方法を用いると、図７Ｂよりも伝送効率を向上させることができる。同様に、図８Ｃ，８Ｄに示すように基地局が送信するＲＴＳ又はＣＴＳフレームのみ、指向性反復伝送方式を用いて、基地局の通信エリアに位置する無線通信装置にチャネルの予約情報を通知する方法もある。図８Ｃ，８Ｄの方法を用いれば、図８Ａ，８Ｂよりは、通信効率を向上させることができるが、ＲＴＳやＣＴＳを指向性反復伝送で伝送することにより、伝送効率が低下していることには変わらない。
【００２３】
この第１の実施形態では、伝送効率をさらに向上することが可能な手法を説明する。
図９に、第１の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す。図９は、上記図４の物理ヘッダに、チャネルの予約期間（ＰＨＹ ｄｕｒａｔｉｏｎ（ＮＡＶ：Network Allocation Vector、通信予定期間））を付加したものである。このＰＨＹ Ｄｕｒａｔｉｏｎは、このパケット自体のパケット長（length）ではなく、これ以降に続く予定のフレーム交換期間に関する情報である。
【００２４】
図１０は、送信フレーム生成処理の手順を示すフローチャートである。
先ず、送信フレーム生成部１３は、信号同期用のプリアンブルを生成する（ステップＳ１ａ）。次に、物理ヘッダに付加するためのチャネル予定期間を算出する（ステップＳ２ａ）。チャネル予定期間の算出方法は後述する。送信フレーム生成部１３は、上記算出されたチャネル予定期間を付加した物理ヘッダを生成し（ステップＳ３ａ）、物理ヘッダ用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ１）を生成する（ステップＳ４ａ）。こうして、プリアンブル、物理ヘッダ、物理ヘッダ用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ１）を含む第１のフィールドが生成される。そして、送信フレーム生成部１３は、第１のフィールドに後続する、ＭＡＣアドレス及びペイロードを生成し（ステップＳ５ａ）、ＭＡＣアドレス及びペイロード用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ２）を生成する（ステップＳ６ａ）。こうして、ＭＡＣアドレス、ペイロード、ＭＡＣアドレス及びペイロード用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ２）を含む第２のフィールドが生成される。
【００２５】
図１１に、上記生成された送信フレームを送信する時のビーム制御方法を示す。
送受信部１は、送信フレームのうち、プリアンブル、物理ヘッダ及び物理ヘッダ用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ１）を含む第１のフィールドを指向性反復伝送で送信する。すなわち、制御部１２３はビーム形成部１２２により方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えながら、第１のフィールド内の各シンボルを４回ずつ繰り返し送信する。
【００２６】
一方、第１のフィールドに後続するＭＡＣアドレス、ペイロード、ＭＡＣアドレス及びペイロード用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ２）を含む第２のフィールドは、非反復伝送で送信される。制御部１２３は、ビーム形成部１２２によりＭＡＣアドレスに含まれる宛先の方向に指向性ビームを形成して第２のフィールドを送信する。
【００２７】
このように送信することで、スループットを低減することなく、広範囲の無線局に対して、チャネル予定期間を通知することが可能になる。
【００２８】
図１２は、図９に示した物理ヘッダを含むフレームを受信した場合の受信動作の手順を示すフローチャートである。
受信フレーム解析部１４は、第１のフィールドを受信すると（ステップＳ１ｂ）、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間を取得する（ステップＳ２ｂ）。さらに第２のフィールドを受信した場合は（ステップＳ３ｂ）、受信した第２のフィールドからＭＡＣヘッダを取得する（ステップＳ４ｂ）。取得したＭＡＣヘッダに含まれる宛先アドレスが自局宛てである場合は（ステップＳ５ｂ）、送受信部１２はその後の送受信処理を行う（ステップＳ６ｂ）。一方、ステップＳ３ｂにおいて第２のフィールドが受信できなかった場合、又は、ステップＳ５ｂにおいて宛先アドレスが自局宛てでない場合は、受信フレーム解析部１４は制御部１２３に通知することで、送受信部１２はチャネル予定期間の送信を禁止する（ステップＳ７ｂ）。
【００２９】
ここで、図１３Ａ，１３Ｂを参照して、チャネル予定期間について説明する。物理ヘッダに付加するチャネル予定期間の開始は、第１のフィールドの送信終了直後とする。すなわち、第２のフィールドの送信が開始される予定時刻とする。また、ＭＡＣヘッダにもチャネル予定期間を付加する場合は、第２のフィールドの送信完了時刻をチャネル予定期間の開始時刻とする。つまり、物理ヘッダの付加するチャネル予定期間の開始時刻と、ＭＡＣヘッダに付加するチャネル予定期間の開始時刻は、異なるものとする。但し、チャネル予定期間の終了時刻は同じで、フレーム交換の終了時刻とする。
【００３０】
例えば、図１３ＡのＲＴＳの物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間を５００［ｕｓ］とし、ＲＴＳの第２のフィールドのフレーム長を３０［ｕｓ］とする。この時、ＲＴＳのＭＡＣヘッダに含まれるチャネル予定期間は、４７０(＝５００−３０)［ｕｓ］とする。これにより、図１３Ａのフレーム交換を受信した第３者の無線通信装置において、ＲＴＳは受信できたがＣＴＳを受信できなかった無線局と、ＲＴＳは受信できなかったがＣＴＳを受信できた無線局とが認識するチャネル予定期間を同じ値にすることができる。また、Ｄａｔａ送信時の物理ヘッダに記載するチャネル予定期間を算出する際に、受信したＣＴＳのＭＡＣフレームに含まれるチャネル予定期間に基づいて算出することができる。
【００３１】
また、図１３ＢのようなＣＴＳ−Ｄａｔａ−Ａｃｋのフレーム交換の場合も同様にチャネル予定期間を算出して設定するようにする。
【００３２】
図１４Ａ，１４Ｂに第１の実施形態におけるフレーム交換の一例を示す。図１４Ａは、基地局側のＲＴＳフレームの第１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送し、ＲＴＳの第２フィールド以降は宛先の方向の指向性ビームを用いて非反復伝送するものである。これにより、前述の図８Ｃと同様の効果を得つつ、さらに通信効率を向上させることができる。図１４Ｂは、基地局側のＣＴＳフレームの第１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送し、ＣＴＳ第２フィールド以降は宛先の方向の指向性ビームを用いて非反復伝送するものである。このようにすると、前述の図８Ｄと同様の効果を得つつ、さらに通信効率を向上させることができる。
【００３３】
また、図１５Ａ〜１５Ｄに第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す。図１５Ａ，１５Ｂは、ＲＴＳ及びＣＴＳフレームの第１フィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送し、ＲＴＳ及びＣＴＳフレームの第２フィールド以降は宛先の方向の指向性ビームを用いて非反復伝送するものである。これにより、前述の図８Ａ，８Ｂと同様の効果を得つつ、通信効率を向上させることができる。
【００３４】
また、上記指向性反復伝送方式では、チャネルが使用されているか否かを確認するために必要な情報のみを繰り返し送信しているため、通信効率が良い。そこで、図１５Ｃ，１５Ｄに示すように、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換に続く、Ｄａｔａ及びＡｃｋフレームの第１フィールドも指向性反復伝送方式で伝送するようにしてもよい。これにより、ＲＴＳ又はＣＴＳフレームに含まれる物理ヘッダの受信に失敗した場合であっても、Ｄａｔａ又はＡｃｋフレームの物理ヘッダを受信することができれば、チャネル予定期間が把握できるため、隠れ端末問題解消の信頼性を向上させることができる。特に、Ｄａｔａ及びＡｃｋフレームを連続してバースト伝送するような場合に効果的である。
【００３５】
さらに、図１６Ａ〜１６Ｃにフレーム交換の他の例を示す。図１５Ａから１５Ｄの応用として、図１６Ａ，１６Ｃのように、基地局が送信するフレームの第１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送しても良い。これにより、基地局の通信エリア内にいる端末局に対してチャネル予定期間に関する情報などを効率よく通知することができる。
【００３６】
図１６Ｄに、このような場合における制御部１２３の送信制御処理の手順を示すフローチャートを示す。
制御部１２３は、装置種別を表す情報（基地局／端末局）に応じて第１のフィールドの送信方式を選択する（ステップＳ１）。例えば、装置種別が基地局の場合は指向性反復伝送方式を選択し、装置種別が端末局の場合は非反復伝送方式を選択するものとする。制御部１２３は、ステップＳ１で指向性反復伝送方式と選択すると（ステップＳ２）、第１のフィールドを指向性反復伝送方式で送信し（ステップＳ３）、第２のフィールドを非反復伝送方式で送信する（ステップＳ４）。一方、制御部１２３は、ステップＳ１で非反復伝送方式を選択すると、第１のフィールド及び第２のフィールドを非反復伝送方式で送信する（ステップＳ４、Ｓ５）。
【００３７】
また、図１６Ｂのように、端末局が、チャネルを獲得するために最初に送信するＲＴＳの１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で送信してもよい。これにより、ＲＴＳを送信する端末局の周辺に位置する他の端末局に対して、いち早く、チャネル予定期間に関する情報を通知することができる。
【００３８】
なお、通常のＲＴＳ／ＣＴＳ手順では、無線通信装置１は自局宛てのＲＴＳ信号を受信したことをトリガにＣＴＳ信号を送信するが、自局宛てのＲＴＳを受けなくても送信できるＣＴＳ信号を定義してもよい。すなわち自局宛てのＣＴＳ信号であることから、「ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ」とも呼ぶ。
【００３９】
図１７Ａ，１７ＢにＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の一例を示す。図１７Ａは、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆで基地局から端末局へ送信する場合、図１７ＢはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆで端末局から基地局へ送信する場合を示す。図１７Ａは、基地局から送信するＣＴＳフレームの第１フィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送するものである。図１７Ｂは、端末局から送信するＣＴＳフレームのプ第１フィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送するものである。
【００４０】
図１８Ａ，１８ＢにＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す。図１８Ａは、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆで基地局から端末局へ送信する場合、図１８ＢはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆで端末局から基地局へ送信する場合を示す。図１８Ａ，Ｂは、ＣＴＳ，Ｄａｔａ，Ａｃｋの各フレームの第１フィールドを指向性反復伝送方式で伝送するものである。
【００４１】
また、図１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示したものである。図１９Ａは、基地局から送信するフレームの第１フィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送する場合であり、図１９Ｂは、基地局から送信するフレームの第１フィールドと、端末局が送信する最初のＣＴＳフレームの第１フィールドを指向性反復伝送方式で伝送するものである。図１９Ｃは、基地局から最初に送信するフレームの第１フィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送するものである。
【００４２】
図２０Ａ〜２０Ｄは、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ送信をしない場合のフレーム交換例を示したものである。図２０Ａ，２０Ｂは、基地局から端末局へデータ送信する場合で、図２０Ｃ，２０Ｄは、端末局から基地局へデータ送信する場合を示す。図２０Ａ，２０Ｃは、基地局及び端末局の双方からの送信フレームの第１のフィールドを指向性反復伝送方式で伝送し、図２０Ｂ，２０Ｄは、基地局からの送信フレームの第１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送するものである。
【００４３】
図２１Ａ〜２１Ｄに、データをバースト伝送する場合のフレーム交換例を示す。図２１Ａ，Ｃは、基地局から端末局へデータをバースト伝送する場合で、図２１Ｂ，Ｄは、端末局から基地局へデータをバースト伝送する場合を示している。図２１Ａ、２１Ｂは、基地局及び端末局の双方からの送信フレームの第１のフィールドを指向性反復伝送方式で伝送し、図２１Ｃ、２１Ｄは、基地局からの送信フレームの第１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送するものである。なお、図２１Ａ〜２１Ｄには、ＲＴＳ/ＣＴＳや、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ等を送信せずにＤａｔａのみをバースト伝送する場合のフレーム交換例を示したが、Ｄａｔａバーストの前に、ＲＴＳ/ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆを送信する方法を用いても良い。
【００４４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、送信フレームのタイプ等に応じて指向性反復伝送方式と非反復伝送方式とを切り替えて送信する手法について説明する。第２の実施形態の構成は、上記図１の構成と同様のため、図１を用いて説明を行う。なお、第２の実施形態は、物理ヘッダの構成と、制御部１２３の動作が異なるものである。
【００４５】
図２２に、第２の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す。図２２は、上記図９の物理ヘッダに、ビーム制御識別子に係わる情報を付加したものである。このビーム制御識別子は、第２フィールドをどのように送信するかを示すための識別子である。この識別子を使うことにより、第２フィールドを、１つの指向性ビームを用いて非反復伝送方式で送信する、もしくは、第１フィールドと同様に指向性反復伝送方式で送信するかを相手先に通知することができる。例えば、宛先アドレスがブロードキャストである場合は、自局と通信可能なすべての端末が受信できるように、ＭＡＣヘッダ以降も指向性反復伝送方式で送信し、宛先アドレスが特定の端末局である場合は、その端末局が受信できる方向の指向性ビームを用いて送信する。このように宛先アドレスがブロードキャストかユニキャストかによって、このビーム制御識別子に適切な値をセットする。なお、宛先アドレスがブロードキャストアドレスの場合は、常に指向性反復伝送方式で送信することを、予め決めておけば、ビーム制御識別子は無くてもよい。
【００４６】
次に、制御部１２３の動作について説明する。図２３は、制御部１２３の送信制御処理の手順を示すフローチャートである。
【００４７】
制御部１２３は、送信フレーム生成部１３から送信フレームのフレームタイプ情報が通知されると、このフレームタイプ情報に応じて第１のフィールドの送信方式を選択する（ステップＳ１ｃ）。例えば、フレームタイプ情報がＲＴＳフレームの場合は、指向性反復伝送方式を選択する等とする。制御部１２３は、ステップＳ１ｃで指向性反復伝送方式と選択すると（ステップＳ２ｃ）、第１のフィールドを指向性反復伝送方式で送信する（ステップＳ３ｃ）。
【００４８】
次に、宛先アドレスがブロードキャストである場合（ステップＳ４ｃ）は、第２のフィールドを指向性反復伝送方式で送信する（ステップＳ４ｃ）。また、制御部１２３は、ステップＳ４ｃにおいて、宛先アドレスがユニキャストである場合には、第２のフィールドを非反復伝送方式で送信する（ステップＳ７ｃ）。一方、制御部１２３は、ステップＳ１ｃで非反復伝送方式を選択すると、第１のフィールド及び第２のフィールドを非反復伝送方式で送信する（ステップＳ６ｃ、Ｓ７ｃ）。
【００４９】
また、端末局が移動するような場合は、指向性反復伝送を用いて全方向に対して送信する必要はないものの、移動する可能性のある方向を含めて複数の指向性ビームで送信した方が良い。そのため、例えば８種類の指向性を有するビームがある場合、第１のフィールドは、８回繰り返しの指向性反復伝送方式で送信し、第２のフィールドは、８種類の指向性ビームのうちの３つを用いて、３回繰り返しの指向性反復伝送方式で送信する。指向性反復伝送方式を用いる場合は、受信側は、その繰り返し回数を把握する必要があるが、本実施形態を用いれば、その繰り返し回数を、宛先アドレスや、通信相手の移動方向などを考慮して、適宜必要な回数を選択することが可能となる。
【００５０】
上記第１の実施形態では、第２のフィールドの送信方法を１つの指向性ビームを用いて伝送する例を用いて説明したが、ビーム制御識別子を用いれば、必要に応じて繰り返し回数を動的に適用することができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図２４Ａ，２４Ｂに、上記図９Ａ、９Ｂに示した指向性反復伝送を用いたフレーム交換において、Ｄａｔａ送信時のビームの指向性が適切でない場合の例を示す。図２４Ａのように、基地局ＡＰは、端末局ＳＴＡ宛て送信に適した指向性ビームを用いてＤａｔａを送信するが、無線通信環境の変化があると、指向性ビームが適切でなくなり、その結果、宛先の端末局ＳＴＡに対してＤａｔａが正しく伝送できないことがある。このような場合、基地局ＡＰは、指向性反復伝送方式などを用いて、Ｄａｔａの再送処理を行うが、この方法は、実際にＤａｔａ送信をしてみないと、指向性ビームが正しいか否かの判断ができない。また、Ｄａｔａ送信を高効率な多値変調方式で送信した場合は、指向性ビームが適切でないことによるＳＩＮＲ不足か、指向性ビームは適切であるにも関わらず、ＳＩＮＲが不足しているかの判断が難しい。前者の場合は、再送時には指向性ビームを変更することが望ましく、後者の場合は、再送時には指向性ビームを変更せずに、変調方式、符号化方式をよりロバストな方式（たとえば、多値数を減らす、誤り訂正を強化する等）に変更することが望ましい。しかしながら、誤りの原因が特定できないため、従来の再送方式は非効率になりがちであった。また、Ｄａｔａフレーム長が長い場合は、特に効率が低下していた。図２４Ｂのように、端末局ＳＴＡが、基地局ＡＰ宛てに送信したＤａｔａが誤った場合も同様である。
【００５２】
そこで、第３の実施形態は、この問題を解決するための手法を提案する。図２５Ａ、２５Ｂは、第３の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図である。図２５Ａは、上記図１の構成にチャネル推定信号生成部１５を設けたものである。図２５Ｂは、上記図１の構成にビーム選択信号生成部１６を設けたものである。なお、図１の構成に、チャネル推定信号生成部１５とビーム選択信号生成部１６との両方を設けても良い。図２５Ａにおいて、チャネル推定信号生成部１５は、送信元が適切なチャネルを推定するために用いるサウンディング信号（チャネル推定信号）を生成する。図２５Ｂにおいて、ビーム選択信号生成部１６は、送信元が最適な指向性ビームを選択できるようにするための情報（ビーム選択信号）を生成する。
【００５３】
図２６に、第３の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す。図２６は、上記図６Ａの物理ヘッダに、宛先アドレス情報を付加したものである。この宛先アドレスは、通常ＭＡＣヘッダに付加されるべき情報であるが、ここでは、物理ヘッダにも付加することとする。ＭＡＣヘッダには、宛先アドレスを付加しても良いし、付加しなくても良い。
【００５４】
図２７は、第３の実施形態に係る無線通信装置の受信動作を示すフローチャートである。
受信フレーム解析部１４は、第１のフィールドを受信すると（ステップＳ１ｄ）、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間を取得する（ステップＳ２ｄ）と共に、物理ヘッダに含まれる宛先アドレスを取得する（ステップＳ３ｄ）。受信フレーム解析部１４は、取得された宛先アドレスが自局宛てである場合は（ステップＳ４ｄ）、第２のフィールドの受信を試みる（ステップＳ５ｄ）。ステップＳ５ｄにおいて、第２のフィールドが受信された場合は、送受信部１２はその後の送受信処理を行う（ステップＳ６ｄ）。一方、ステップＳ４ｄにおいて宛先アドレスが自局宛てでない場合は、送受信部１２はチャネル予定期間の送信を停止する（ステップＳ７ｄ）。また、図２７のステップＳ５ｄにおいて第２のフィールドが受信できなかった場合は、チャネル推定信号生成部１５ではチャネル推定信号の生成処理、または、ビーム選択信号生成部１６ではビーム選択信号の生成処理を行う（ステップＳ８ｄ）。
【００５５】
さらに、ステップＳ４ｄにおいて宛先アドレスが自局宛てでない場合には、受信処理を停止するようにしても良い。図２８に示すように、端末局ＳＴＡ２が、端末局ＳＴＡ１宛ての無線フレームを受信した場合は、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間の間は、基地局ＡＰと端末局ＳＴＡ１間の通信が行われていると判断して、その間の受信処理を停止（電源供給をとめたり、クロック供給を止めたり）する。なお、基地局ＡＰや端末局ＳＴＡ１が送信する第２のフィールドは、宛先方向に向けた指向性ビームを用いて送信されるため、端末局ＳＴＡ２は電力検出をできないこともあるが、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間の間は、基地局ＡＰと端末局ＳＴＡ１間の通信が行われていると判断する。これにより、無駄な電力を浪費することを削減できるため、低消費電力化につながる。
【００５６】
ステップＳ８ｄにおいて、ビームの指向性が適切でないために第２のフィールドが受信できなかった場合に、チャネル推定信号を送信する場合の動作について説明する。
図２９Ａ，２９Ｂでは、自局宛の宛先アドレスが付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した場合を示す。図２９Ａでは、指向性反復伝送で送信された第１のフィールドを受信できるものの、それ以降に続く、第２のフィールド以降の情報を正しく受信できなかった場合（フレームチェックシーケンスでエラ−）に、端末局ＳＴＡの受信フレーム解析部１４は、基地局ＡＰが自局宛てに形成したビームが適切でないと判断することができる。特に、第１のフィールド伝送に用いた変調方式、誤り訂正方式と、第２のフィールド伝送に用いた変調方式、誤り訂正方式が同じである場合や、第２のフィールド伝送に用いた変調方式、誤り訂正方式の方がよりロバストな方式の場合に、その判断はより適切となる。また、図２９Ｂのように、第２フィールド以降の受信レベルが急激に劣化し、ほとんど受信できない場合も、端末局ＳＴＡは、基地局ＡＰが自局宛てに形成したビームが適切でないと判断することができる。また、第１のフィールドの受信電力と第２のフィールドの受信電力を比較し、その差が予め定めたスレッショルド以上になった場合には、ビームが適切でないと判断することもできる。
【００５７】
このような場合、端末局ＳＴＡのチャネル推定信号生成部１５は、ＲＴＳの受信が完了して所定の時間が経過した後に、基地局ＡＰに対して、基地局ＡＰがチャネル推定するために必要なチャネル推定信号を送信する。また、図２９Ｂのように、ＲＴＳの第２のフィールド以降が全く受信できなかった場合であっても、ＲＴＳの物理ヘッダには、ＲＴＳフレーム長に関する情報が付加されているため、端末局ＳＴＡは、ＲＴＳフレームの終了時刻を把握することができるため、チャネル推定信号を送信すべきタイミングを認識することができる。
【００５８】
また、ステップＳ８ｄにおいて、ビームの指向性が適切でないために第２のフィールドが受信できなかった場合に、ビーム制御信号を送信する場合の動作について説明する。
図３０Ａ，３０Ｂでは、自局宛の宛先アドレスが付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した場合を示す。図３０Ａ，３０Ｂにおいて、指向性反復伝送される第１のフィールドの信号から、使用されているビームの識別子を認識できる場合には、端末局ＳＴＡは、基地局ＡＰが使用するビームの中で最適なビームを選択することができる。このような場合に、端末局ＳＴＡのビーム選択信号生成部１６は、ＲＴＳフレームを正しく受信しなかった場合や、ＲＴＳの第２フィールドを受信できなかった場合には、ＲＴＳの受信が完了して所定の時間が経過した後に、基地局ＡＰに対して、最適なビームを通知するためのビーム選択信号を送信する。
【００５９】
このようにすることで、基地局ＡＰは、図２４Ａ，２４Ｂのような方法に比べ、速やかに最適なビームを決定できて、効率良く再送処理を実行することができる。また、ＲＴＳフレームを正しく受信したにも関わらず、Ｄａｔａフレームを正しく受信できなかった場合には、ビーム指向性は正しいものの、選択している変調方式が不適切であると判断し、ビーム指向性は維持したまま、よりロバストな変調方式、符号化方式に変更することが可能となる。
【００６０】
また、図２６に示した物理ヘッダを付加した無線信号を送信することで、広範囲の無線局に対して、チャネル予定期間を通知し、かつ、その無線フレームが、どの無線局宛てであるかを通知することができる。したがって、宛先に指定されていない無線局は、物理ヘッダを解析した後は、そのフレームの第２フィールド以降のデータを受信する必要がないため、受信処理を停止し、省電力化を図ることができる。また、チャネル予定期間は、受信処理を停止して良いことも把握することができる。
【００６１】
なお、物理ヘッダに付加する宛先アドレスは、オ−バヘッドを削減するためにハッシュ関数等の可逆な圧縮方法で、情報量を圧縮してもよい。もしくは、非可逆な圧縮方法で圧縮しても良い。非可逆な圧縮方法としては、単純に、ＭＡＣアドレスの下位数ビットを物理ヘッダに付加する宛先アドレスとして用いることもできる。非可逆な圧縮方法で圧縮した場合は、ＭＡＣヘッダにも宛先アドレス情報を付加しておき、物理ヘッダに含まれる宛先アドレスに係わる情報を解析することにより、その無線パケットが自局宛てである可能性があるか、ないかの判断をする。自局宛てである可能性がある場合は引き続き受信処理を行い、ＭＡＣヘッダに付加された宛先アドレスを見て、最終的に、自局宛てであるか否かの判断をしても良い。
【００６２】
（第４の実施形態）
図３１に、第４の実施形態に係る無線通信装置が構成するネットワーク構成例を示す。図３１において、端末局ＳＴＡ１−１〜１−２は、基地局ＡＰ１に接続しており、端末局ＳＴＡ２−１〜２−２は、基地局２に接続しているものとする。また、端末局ＳＴＡ２−２は、基地局ＡＰ１と基地局ＡＰ２の双方の通信エリアに位置している。したがって、端末局ＳＴＡ２−２は、基地局ＡＰ２が送信した無線信号だけでなく、基地局ＡＰ１が送信した無線信号も受信することができる。そうすると、基地局ＡＰ１は、基地局２に接続する端末局ＳＴＡ２−２に対してもチャネル予約をしてしまい、空間多重によるチャネル効率改善効果が低下してしまう恐れがある。
【００６３】
そこで、第４の実施形態では、このような問題を解決するための手法を提案する。
第４の実施形態の構成は、上記図１の構成と同様のため、図１を用いて説明を行う。なお、第４の実施形態は、物理ヘッダの構成と、制御部１２３の動作が異なるものである。図３２に、第４の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す。図３２は、上記図６Ａの物理ヘッダに、無線チャネルを識別するネットワーク識別子（無線回線を識別する情報）を付加したものである。
【００６４】
図３３は、第４の実施形態に係る無線通信装置の受信動作を示すフローチャートである。
受信フレーム解析部１４は、第１のフィールドを受信すると（ステップＳ１ｅ）、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間を取得する（ステップＳ２ｅ）と共に、物理ヘッダに含まれるネットワーク識別子を取得する（ステップＳ３ｅ）。受信フレーム解析部１４は、自局が所属しているネットワークのネットワーク識別子と取得したネットワーク識別子と同一であるか否かを判定し（ステップＳ４ｅ）、自局が所属しているネットワーク識別子と異なる場合は、物理ヘッダに含まれるチャネル予約情報を無視する。つまり、チャネルが予約されていると判断しないことにする。
【００６５】
一方、ステップＳ４ｅの判定において、自局が所属しているネットワークのネットワーク識別子と取得したネットワーク識別子と同一である場合に、さらに第２のフィールドを受信した場合は（ステップＳ５ｅ）、受信した第２のフィールドからＭＡＣヘッダを取得する（ステップＳ６ｅ）。取得したＭＡＣヘッダに含まれる宛先アドレスが自局宛てである場合は（ステップＳ７ｅ）、送受信部１２はその後の送受信処理を行う（ステップＳ８ｅ）。一方、ステップＳ５ｅにおいて第２のフィールドが受信できなかった場合は、チャネル予定期間の送信を停止する（ステップＳ９ｅ）。また、ステップＳ７ｅにおいて宛先アドレスが自局宛てでない場合は、送受信部１２はチャネル予定期間の送受信を停止する（ステップＳ１０ｅ）。
【００６６】
例えば、図３４Ａに示すように、基地局ＡＰ１が端末局ＳＴＡ１−１宛てに送信した無線信号を端末局ＳＴＡ１−１、ＳＴＡ１−２、及びＳＴＡ２−２が受信したとする。端末局ＳＴＡ１−１は、自局宛ての無線信号であるため、その後も基地局ＡＰ１との通信を行う。
【００６７】
端末局ＳＴＡ１−２は、ＲＴＳフレームの第１のフィールドを受信し、物理ヘッダに付加されたネットワーク識別子により、自局が所属するネットワークの信号であると判断すると、その後も受信を続けるが、ＲＴＳの第２のフィールドを受信した際に、そのフレームが自局宛てでないと判断する。そこで、基地局ＡＰ１と端末局ＳＴＡ１−１との通信が行われている期間、すなわち、チャネル予定期間の間、送受信処理を停止する。
【００６８】
一方、端末局ＳＴＡ２−２は、ＲＴＳフレームの第１のフィールドを受信したところ、物理ヘッダに付加されたネットワーク識別子により、自局が所属するネットワークとは異なるネットワークの信号であることを検出する。そして、端末局ＳＴＡ２−２は、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間をキャンセルし、それ以降も受信処理を継続する。必要に応じて送信処理も行うことができる。これは、図３１で示したように、ネットワークが異なる場合は、一般的に端末局ＳＴＡ２−２が基地局ＡＰ２宛てに送信する信号が、基地局ＡＰ１に所属する端末局ＳＴＡ１−１の通信に及ぼす影響が小さいと考えられるため、送信を抑止するよりは、通常の送受信を継続した方が、空間的な通信効率が向上すると考えられるためである。
【００６９】
但し、図３４Ａの方式は、端末局ＳＴＡ１−２が、ＲＴＳフレームの第１のフィールドを受信するものの、その後の第２のフィールドの受信に誤った場合に、それが自局宛てであるか否か判断できないため、その時点で送受信処理を停止することができないという課題が残る。
【００７０】
そこで、図３５に示すように、図９に示す物理ヘッダに、宛先アドレスとネットワーク識別子の双方を付加するようにする。このようにすると、図３４Ｂに示すように、端末局ＳＴＡ１−２は、ＲＴＳフレームの第１のフィールドを受信した時点で、物理ヘッダに含まれる宛先アドレスから、そのフレームが自局宛てでないことを判断できるため、図３４Ａの方式に比べて、送受信処理の停止を早くすることができ、より一層の低消費電力化に効果がある。
【００７１】
上記第４の実施形態によれば、ネットワーク識別子を付加した物理ヘッダを用いることで、端末局は、チャネル予定期間の情報だけでなく、ネットワーク識別子情報を把握できるため、他の基地局に所属する端末局まで必要以上に送信抑制をしてしまうことがなくなる。つまり、異なるネットワーク機器同士での同時送信が可能となり、空間利用効率を向上させることができる。なお、ネットワーク識別子は、宛先アドレスと同様に、可逆圧縮や非可逆圧縮をして情報量削減をしても良い。
【００７２】
また、上記実施形態では、図１の無線通信装置の構成例に基づいて説明したが、セクタアンテナを用いた図３６の無線通信装置の構成例にも適用することができる。すなわち、複数の指向性を有するセクタアンテナを順次切り替えながらＲＦ信号を送信することにより、指向性反復伝送を実現してもよい。そして、この構成をベースに図２５Ａで示したようなチャネル推定信号生成部１５、または、図２５Ｂでビーム選択信号生成部１６を設けても良い。
【００７３】
なお、この発明は、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、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図２】図１の無線通信装置が形成する指向性ビームの一例を示す図。
【図３】送信フレームのフォーマットの一例を示す図。
【図４】従来の物理ヘッダのフォーマットの一例を示す図。
【図５】図１の無線通信装置が構成するネットワーク構成例を示す図。
【図６】従来の指向性反復伝送の一例を示す図。
【図７Ａ】無線ＬＡＮで定義されている代表的なフレーム交換例を示す図。
【図７Ｂ】図７Ａのフレーム交換において指向性反復伝送を適用した例を示す図。
【図８Ａ】指向性反復伝送を適用した他の例を示す図。
【図８Ｂ】指向性反復伝送を適用した他の例を示す図。
【図８Ｃ】指向性反復伝送を適用した他の例を示す図。
【図８Ｄ】指向性反復伝送を適用した他の例を示す図。
【図９】第１の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す図。
【図１０】送信フレーム生成処理の手順を示すフローチャート。
【図１１】送信フレームを送信する時のビーム制御方法を示す図。
【図１２】図９に示した物理ヘッダを含むフレームを受信した場合の受信動作の手順を示すフローチャート。
【図１３Ａ】チャネル予定期間について説明する図。
【図１３Ｂ】チャネル予定期間について説明する図。
【図１４Ａ】第１の実施形態におけるフレーム交換の一例を示す図。
【図１４Ｂ】第１の実施形態におけるフレーム交換の一例を示す図。
【図１５Ａ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１５Ｂ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１５Ｃ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１５Ｄ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１６Ａ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１６Ｂ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１６Ｃ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１６Ｄ】図１６Ａ、図１６Ｃのフレーム交換における送信制御処理の手順を示すフローチャート。
【図１７Ａ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図１７Ｂ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図１８Ａ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す図。
【図１８Ｂ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す図。
【図１９Ａ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す図。
【図１９Ｂ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す図。
【図１９Ｃ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す図。
【図２０Ａ】ＲＴＳ／ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ送信をしない場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２０Ｂ】ＲＴＳ／ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ送信をしない場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２０Ｃ】ＲＴＳ／ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ送信をしない場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２０Ｄ】ＲＴＳ／ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ送信をしない場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２１Ａ】データをバースト伝送する場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２１Ｂ】データをバースト伝送する場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２１Ｃ】データをバースト伝送する場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２１Ｄ】データをバースト伝送する場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２２】第２の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す図。
【図２３】第２の実施形態に係る無線通信装置の送信制御処理の手順を示すフローチャート。
【図２４Ａ】Ｄａｔａ送信時のビームの指向性が適切でない場合の例を示す図。
【図２４Ｂ】Ｄａｔａ送信時のビームの指向性が適切でない場合の例を示す図。
【図２５Ａ】第３の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図２５Ｂ】第３の実施形態に係る無線通信装置の他の構成例を示すブロック図。
【図２６】第３の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す図。
【図２７】第３の実施形態に係る無線通信装置の受信動作を示すフローチャートである。
【図２８】宛先アドレスが自局宛てでない場合の処理を示す図。
【図２９Ａ】チャネル推定信号を送信する動作を示す図。
【図２９Ｂ】チャネル推定信号を送信する動作を示す図。
【図３０Ａ】ビーム制御信号を送信する動作を示す図。
【図３０Ｂ】ビーム制御信号を送信する動作を示す図。
【図３１】第４の実施形態に係る無線通信装置が構成するネットワーク構成例を示す図。
【図３２】第４の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す図。
【図３３】第４の実施形態に係る無線通信装置の受信動作を示すフローチャート。
【図３４Ａ】第４の実施形態に係る無線通信装置のフレーム交換の一例を示す図。
【図３４Ｂ】第４の実施形態に係る無線通信装置のフレーム交換の一例を示す図。
【図３５】物理ヘッダの構成の他の例を示す図。
【図３６】無線通信装置の他の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００７５】
１…無線通信装置、１１…アンテナ部、１２送受信部、１３送信フレーム生成部、１４…受信フレーム解析部、１２１…ＲＦユニット、１２２…ビーム形成部、１２３…制御部、１Ａ…無線通信装置、１５…チャネル推定信号生成部、１６…ビーム選択信号生成部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）のように複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波の直進性が強いミリ波無線システムで、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えながら送信を行う指向性反復伝送技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。この指向性反復伝送技術を用いれば、チャネルを予約するための無線信号を異なる方向にビーム指向性制御しながら繰り返し送信することができるため、広範囲の無線端末にチャネル予約の情報を通知することができる。つまり、指向性反復伝送技術を用いることにより、広範囲の無線端末がチャネル予約の情報を受信することができ、隠れ端末問題の解消が期待できる。その一方で、無線信号を繰り返し送信することによるオ−バヘッドの増大、その結果、スループットの低下が問題となっている。たとえば、繰り返し送信数を４回にする場合は、スループットは１／４になってしまう。
【０００３】
また、指向性反復伝送で送信されたチャネル予約のための無線信号の受信に失敗した場合は、そのあと、実際にはペイロードを載せた無線信号が送信されているにも関わらず、送信されていないと誤った判断をする可能性もある。ペイロードを載せた無線信号も指向性反復伝送すれば、上述の誤判断を軽減することができるが、オ−バヘッドは増大し、スループットが劣化してしまう。つまり、キャリアセンスに必要な情報を通知する際の信頼性が低かった。
【０００４】
また、指向性反復伝送された無線信号を全て受信するまでは、次にすべき処理を実行できないため、受信処理の低消費電力化の効果が十分に得られなかった。
【特許文献１】特開平１１−１３６７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来の指向性反復伝送技術においては、スループットの低下、指向性ビーム制御の効率劣化、情報伝送の信頼性が低い、低消費電力化が十分でない、という問題があった。
【０００６】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、スループットを低下させることなく、隠れ端末問題を解消することができる無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためにこの発明の一態様は、無線回線を宛先との間の通信に使用する予定期間を示す情報を付加した物理ヘッダを含む第１のフィールドと、前記第１のフィールドに後続する、ペイロードを含む第２のフィールドとを含む送信フレームを生成する送信フレーム生成部と、前記送信フレームを送信するために、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する第１のモードによって前記第１のフィールドを送信した後に、前記宛先の方向に指向性ビームを形成する第２のモードによって前記第２のフィールドを送信する送信部とを具備する無線通信装置を提供する。
【０００８】
また、この発明の他の態様は、無線回線を宛先との間の通信に使用する予定期間を示す情報を付加した物理ヘッダを含む第１のフィールドと、前記第１のフィールドに後続する、ペイロードを含む第２のフィールドとを含む送信フレームを生成する送信フレーム生成部と、前記第１のフィールド及び第２のフィールドのそれぞれに対して、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する第１のモードと前記宛先の方向に指向性ビームを形成する第２のモードとを選択的に用いて前記送信フレームを送信する送信部とを具備する無線通信装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
したがってこの発明によれば、スループットを低下させることなく、隠れ端末問題を解消することができる無線通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。無線通信装置１は、アンテナ部１１と、送受信部１２と、送信フレーム生成部１３と、受信フレーム解析部１４とを備える。送受信部１２は、ＲＦユニット１２１と、ビーム形成部１２２、制御部１２３とを有する。
【００１１】
アンテナ部１１は、複数のアンテナ素子を備えるアダプティブ・アレイ・アンテナで構成される。送受信部１２は、送信フレーム生成部１３で生成された送信フレームをビーム形成部１２２及びＲＦユニット１２１を介してＲＦ信号に変換してアンテナ部１１から送信する。また、送受信部１２は、アンテナ部１１に到来したＲＦ信号をＲＦユニット１２１及びビーム形成部１２２を介して受信信号に変換し、受信信号に含まれるフレームデータを受信フレーム解析部１４に供給する。
【００１２】
ビーム形成部１２２は、制御部１２３による指向性制御にしたがって、アンテナ部１１により方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する。図２に、この無線通信装置１が形成する指向性ビームの一例を示す。図２の例では、４方向の指向性ビーム１〜４を切り替えて送信しているため、指向性ビーム１〜４の通信エリアの和が、この無線通信装置１の通信エリアになる。以下、このようなビーム制御方式を指向性反復伝送（第１のモード）と称する。これに対し、ある特定の方向のみ、例えば、通信相手先の方向にのみ指向性ビームを形成する伝送方式を非反復伝送（第２のモード）と称する。
【００１３】
図３は、送信フレーム生成部１３が生成する送信フレームのフォーマットの一例である。図３の例では、送信フレームは、信号同期用のプリアンブルと、物理ヘッダと、物理ヘッダのフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ１）と、ＭＡＣヘッダと、ペイロードと、ＭＡＣヘッダ及びペイロードのフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ２）とから構成される。ＦＣＳ１は、ヘッダに対するチェックシ−ケンスであることから、Ｈｅａｄｅｒ Ｅｒｒｏｒ Ｃｈｅｃｋ（ＨＥＣ）と呼ぶこともある。
【００１４】
図４に、従来の物理ヘッダのフォーマットの一例を示す。物理ヘッダには、パケット長と、後続するＭＡＣヘッダ、ペイロード、ＦＣＳ２が伝送される伝送レートに係わる情報が含まれている。パケット長は、ビット長で表記しても、時間長で表記することもできる。伝送レートの情報を利用すれば、ビット長を時間長に変換できるし、時間長をビット長に変換することができる。
【００１５】
一般的に、物理ヘッダよりペイロードの方がデータ長が大きいため、ＦＣＳ１よりも、ＦＣＳ２の方が誤り検出性能の高い符号が必要とされる。そのため、ＦＣＳ１よりＦＣＳ２の方が多くのビット数が必要となる。また、物理ヘッダにおいて誤りの誤検出や検出見逃しがあっても、それはスループットや効率といった通信特性に対する影響であるが、ＭＡＣヘッダやペイロードの検出見逃しは誤動作につながりかねない。そのため、ＦＣＳ１よりもＦＣＳ２の方が誤り検出能力の高い符号が使われる。
【００１６】
また、プリアンブルは同期をとるための信号を含むとしているが、それ以外にも、無線チャネルの状態を推定するためのチャネル推定フィールドや、あとに続く物理ヘッダの伝送レート情報を設ける方法なども考えられる。物理ヘッダの伝送レートが予め固定の場合は、必ずしもプリアンブルに伝送レート情報を含める必要はない。
【００１７】
以下、図３に示したように、プリアンブル、物理ヘッダ、物理ヘッダのフレームチェックシーケンスを第１のフィールドと定義し、ＭＡＣヘッダ、ペイロード、ＭＡＣヘッダ及びペイロードのフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ２）を第２のフィールドと定義する。
【００１８】
図５に、無線通信装置１が構成するネットワーク構成例を示す。図５では、無線通信装置１が、基地局（アクセス・ポイント）や端末局（ステーション）としてそれぞれ動作することにより構成されるネットワーク例を示している。端末局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２は、基地局ＡＰを介して、ネットワークと接続する。
【００１９】
図６は、従来の指向性反復伝送した例を示したものである。図６の例では、４種類の指向性ビームを用いた送信が必要な場合は、送信フレームを無線送信する際のある単位の無線信号を定義し、その無線信号の単位を、順次指向性ビームを切り替えながら、４回繰り返して送信する。ＯＦＤＭ伝送の場合に、１シンボルを単位とすれば、同じシンボルを指向性ビームを切り替えながら４回ずつ繰り返し送信することである。例えば、プリアンブルが８つのシンボルから構成される場合は、１つ目のシンボルを４回送信し、その後、２つ目のシンボルを４回送信する処理を行っていく。同じシンボルをビームの指向性を切り替えながら、繰り返し送信しているため、広範囲の無線通信装置がこのフレームを受信できるようになる。ただし、繰り返し送信した数だけ伝送効率は劣化してしまうという問題があった。
【００２０】
図７Ａに、ＩＥＥＥ８０２.１１無線ＬＡＮで定義されている代表的なフレーム交換(ＲＴＳ−ＣＴＳ−Ｄａｔａ−Ａｃｋ)を示す。送信しようとする端末局は、宛先に向けてＲＴＳ（Request to Send：送信要求）を送信し、このＲＴＳに応じて宛先から送信されるＣＴＳ（Clear to Send：受信準備完了）を受信した後に、データを送信するものである。図７Ｂには、このフレーム交換に図６に示した指向性反復伝送を適用した場合の例を示す。図７Ｂでは、各フレームの送信時間長は４倍になってしまうため、図７Ａ，７Ｂからも明らかなように、指向性反復伝送を用いると、伝送効率が大幅に低下していることがわかる。
【００２１】
一方、上記図２に示したように、指向性反復伝送の場合、この無線通信装置の通信エリアは指向性ビーム１〜４の通信エリアの和となる。また、通信相手が、指向性ビーム１〜４のいずれかに位置している場合は、他の通信エリアに位置する端末に対しては、通信中であることを示すことができるため、隠れ端末問題による無駄な無線信号の衝突を回避することができる。隠れ端末問題を回避するためには、図７Ｂに示したように無線信号を各通信エリアに常に送信して、チャネルがｂｕｓｙであることを示す方法もあれば、無線信号の中に、チャネルを使用する期間情報（チャネル予定期間）を含め、その期間情報を用いてチャネルを予約する方法もある。
【００２２】
このチャネルを予約する方法を用いると、例えば図８Ａ，８Ｂのように、ＲＴＳ及びＣＴＳフレームのみ指向性反復伝送で送信し、あとに続くフレーム（Ｄａｔａ，Ａｃｋ）は通常の伝送方式（非反復伝送）で送信することもできる。この方法は、ＲＴＳ及びＣＴＳフレームを用いて周囲の無線通信装置に、これからチャネルを使用することを通知し、その後のＤａｔａとＡｃｋの送信は、通信相手が位置する通信エリアのみをカバーする指向性ビームを用いて送信する方法である。この方法を用いると、図７Ｂよりも伝送効率を向上させることができる。同様に、図８Ｃ，８Ｄに示すように基地局が送信するＲＴＳ又はＣＴＳフレームのみ、指向性反復伝送方式を用いて、基地局の通信エリアに位置する無線通信装置にチャネルの予約情報を通知する方法もある。図８Ｃ，８Ｄの方法を用いれば、図８Ａ，８Ｂよりは、通信効率を向上させることができるが、ＲＴＳやＣＴＳを指向性反復伝送で伝送することにより、伝送効率が低下していることには変わらない。
【００２３】
この第１の実施形態では、伝送効率をさらに向上することが可能な手法を説明する。
図９に、第１の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す。図９は、上記図４の物理ヘッダに、チャネルの予約期間（ＰＨＹ ｄｕｒａｔｉｏｎ（ＮＡＶ：Network Allocation Vector、通信予定期間））を付加したものである。このＰＨＹ Ｄｕｒａｔｉｏｎは、このパケット自体のパケット長（length）ではなく、これ以降に続く予定のフレーム交換期間に関する情報である。
【００２４】
図１０は、送信フレーム生成処理の手順を示すフローチャートである。
先ず、送信フレーム生成部１３は、信号同期用のプリアンブルを生成する（ステップＳ１ａ）。次に、物理ヘッダに付加するためのチャネル予定期間を算出する（ステップＳ２ａ）。チャネル予定期間の算出方法は後述する。送信フレーム生成部１３は、上記算出されたチャネル予定期間を付加した物理ヘッダを生成し（ステップＳ３ａ）、物理ヘッダ用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ１）を生成する（ステップＳ４ａ）。こうして、プリアンブル、物理ヘッダ、物理ヘッダ用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ１）を含む第１のフィールドが生成される。そして、送信フレーム生成部１３は、第１のフィールドに後続する、ＭＡＣアドレス及びペイロードを生成し（ステップＳ５ａ）、ＭＡＣアドレス及びペイロード用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ２）を生成する（ステップＳ６ａ）。こうして、ＭＡＣアドレス、ペイロード、ＭＡＣアドレス及びペイロード用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ２）を含む第２のフィールドが生成される。
【００２５】
図１１に、上記生成された送信フレームを送信する時のビーム制御方法を示す。
送受信部１は、送信フレームのうち、プリアンブル、物理ヘッダ及び物理ヘッダ用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ１）を含む第１のフィールドを指向性反復伝送で送信する。すなわち、制御部１２３はビーム形成部１２２により方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えながら、第１のフィールド内の各シンボルを４回ずつ繰り返し送信する。
【００２６】
一方、第１のフィールドに後続するＭＡＣアドレス、ペイロード、ＭＡＣアドレス及びペイロード用のフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ２）を含む第２のフィールドは、非反復伝送で送信される。制御部１２３は、ビーム形成部１２２によりＭＡＣアドレスに含まれる宛先の方向に指向性ビームを形成して第２のフィールドを送信する。
【００２７】
このように送信することで、スループットを低減することなく、広範囲の無線局に対して、チャネル予定期間を通知することが可能になる。
【００２８】
図１２は、図９に示した物理ヘッダを含むフレームを受信した場合の受信動作の手順を示すフローチャートである。
受信フレーム解析部１４は、第１のフィールドを受信すると（ステップＳ１ｂ）、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間を取得する（ステップＳ２ｂ）。さらに第２のフィールドを受信した場合は（ステップＳ３ｂ）、受信した第２のフィールドからＭＡＣヘッダを取得する（ステップＳ４ｂ）。取得したＭＡＣヘッダに含まれる宛先アドレスが自局宛てである場合は（ステップＳ５ｂ）、送受信部１２はその後の送受信処理を行う（ステップＳ６ｂ）。一方、ステップＳ３ｂにおいて第２のフィールドが受信できなかった場合、又は、ステップＳ５ｂにおいて宛先アドレスが自局宛てでない場合は、受信フレーム解析部１４は制御部１２３に通知することで、送受信部１２はチャネル予定期間の送信を禁止する（ステップＳ７ｂ）。
【００２９】
ここで、図１３Ａ，１３Ｂを参照して、チャネル予定期間について説明する。物理ヘッダに付加するチャネル予定期間の開始は、第１のフィールドの送信終了直後とする。すなわち、第２のフィールドの送信が開始される予定時刻とする。また、ＭＡＣヘッダにもチャネル予定期間を付加する場合は、第２のフィールドの送信完了時刻をチャネル予定期間の開始時刻とする。つまり、物理ヘッダの付加するチャネル予定期間の開始時刻と、ＭＡＣヘッダに付加するチャネル予定期間の開始時刻は、異なるものとする。但し、チャネル予定期間の終了時刻は同じで、フレーム交換の終了時刻とする。
【００３０】
例えば、図１３ＡのＲＴＳの物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間を５００［ｕｓ］とし、ＲＴＳの第２のフィールドのフレーム長を３０［ｕｓ］とする。この時、ＲＴＳのＭＡＣヘッダに含まれるチャネル予定期間は、４７０(＝５００−３０)［ｕｓ］とする。これにより、図１３Ａのフレーム交換を受信した第３者の無線通信装置において、ＲＴＳは受信できたがＣＴＳを受信できなかった無線局と、ＲＴＳは受信できなかったがＣＴＳを受信できた無線局とが認識するチャネル予定期間を同じ値にすることができる。また、Ｄａｔａ送信時の物理ヘッダに記載するチャネル予定期間を算出する際に、受信したＣＴＳのＭＡＣフレームに含まれるチャネル予定期間に基づいて算出することができる。
【００３１】
また、図１３ＢのようなＣＴＳ−Ｄａｔａ−Ａｃｋのフレーム交換の場合も同様にチャネル予定期間を算出して設定するようにする。
【００３２】
図１４Ａ，１４Ｂに第１の実施形態におけるフレーム交換の一例を示す。図１４Ａは、基地局側のＲＴＳフレームの第１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送し、ＲＴＳの第２フィールド以降は宛先の方向の指向性ビームを用いて非反復伝送するものである。これにより、前述の図８Ｃと同様の効果を得つつ、さらに通信効率を向上させることができる。図１４Ｂは、基地局側のＣＴＳフレームの第１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送し、ＣＴＳ第２フィールド以降は宛先の方向の指向性ビームを用いて非反復伝送するものである。このようにすると、前述の図８Ｄと同様の効果を得つつ、さらに通信効率を向上させることができる。
【００３３】
また、図１５Ａ〜１５Ｄに第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す。図１５Ａ，１５Ｂは、ＲＴＳ及びＣＴＳフレームの第１フィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送し、ＲＴＳ及びＣＴＳフレームの第２フィールド以降は宛先の方向の指向性ビームを用いて非反復伝送するものである。これにより、前述の図８Ａ，８Ｂと同様の効果を得つつ、通信効率を向上させることができる。
【００３４】
また、上記指向性反復伝送方式では、チャネルが使用されているか否かを確認するために必要な情報のみを繰り返し送信しているため、通信効率が良い。そこで、図１５Ｃ，１５Ｄに示すように、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換に続く、Ｄａｔａ及びＡｃｋフレームの第１フィールドも指向性反復伝送方式で伝送するようにしてもよい。これにより、ＲＴＳ又はＣＴＳフレームに含まれる物理ヘッダの受信に失敗した場合であっても、Ｄａｔａ又はＡｃｋフレームの物理ヘッダを受信することができれば、チャネル予定期間が把握できるため、隠れ端末問題解消の信頼性を向上させることができる。特に、Ｄａｔａ及びＡｃｋフレームを連続してバースト伝送するような場合に効果的である。
【００３５】
さらに、図１６Ａ〜１６Ｃにフレーム交換の他の例を示す。図１５Ａから１５Ｄの応用として、図１６Ａ，１６Ｃのように、基地局が送信するフレームの第１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送しても良い。これにより、基地局の通信エリア内にいる端末局に対してチャネル予定期間に関する情報などを効率よく通知することができる。
【００３６】
図１６Ｄに、このような場合における制御部１２３の送信制御処理の手順を示すフローチャートを示す。
制御部１２３は、装置種別を表す情報（基地局／端末局）に応じて第１のフィールドの送信方式を選択する（ステップＳ１）。例えば、装置種別が基地局の場合は指向性反復伝送方式を選択し、装置種別が端末局の場合は非反復伝送方式を選択するものとする。制御部１２３は、ステップＳ１で指向性反復伝送方式と選択すると（ステップＳ２）、第１のフィールドを指向性反復伝送方式で送信し（ステップＳ３）、第２のフィールドを非反復伝送方式で送信する（ステップＳ４）。一方、制御部１２３は、ステップＳ１で非反復伝送方式を選択すると、第１のフィールド及び第２のフィールドを非反復伝送方式で送信する（ステップＳ４、Ｓ５）。
【００３７】
また、図１６Ｂのように、端末局が、チャネルを獲得するために最初に送信するＲＴＳの１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で送信してもよい。これにより、ＲＴＳを送信する端末局の周辺に位置する他の端末局に対して、いち早く、チャネル予定期間に関する情報を通知することができる。
【００３８】
なお、通常のＲＴＳ／ＣＴＳ手順では、無線通信装置１は自局宛てのＲＴＳ信号を受信したことをトリガにＣＴＳ信号を送信するが、自局宛てのＲＴＳを受けなくても送信できるＣＴＳ信号を定義してもよい。すなわち自局宛てのＣＴＳ信号であることから、「ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ」とも呼ぶ。
【００３９】
図１７Ａ，１７ＢにＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の一例を示す。図１７Ａは、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆで基地局から端末局へ送信する場合、図１７ＢはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆで端末局から基地局へ送信する場合を示す。図１７Ａは、基地局から送信するＣＴＳフレームの第１フィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送するものである。図１７Ｂは、端末局から送信するＣＴＳフレームのプ第１フィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送するものである。
【００４０】
図１８Ａ，１８ＢにＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す。図１８Ａは、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆで基地局から端末局へ送信する場合、図１８ＢはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆで端末局から基地局へ送信する場合を示す。図１８Ａ，Ｂは、ＣＴＳ，Ｄａｔａ，Ａｃｋの各フレームの第１フィールドを指向性反復伝送方式で伝送するものである。
【００４１】
また、図１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示したものである。図１９Ａは、基地局から送信するフレームの第１フィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送する場合であり、図１９Ｂは、基地局から送信するフレームの第１フィールドと、端末局が送信する最初のＣＴＳフレームの第１フィールドを指向性反復伝送方式で伝送するものである。図１９Ｃは、基地局から最初に送信するフレームの第１フィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送するものである。
【００４２】
図２０Ａ〜２０Ｄは、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ送信をしない場合のフレーム交換例を示したものである。図２０Ａ，２０Ｂは、基地局から端末局へデータ送信する場合で、図２０Ｃ，２０Ｄは、端末局から基地局へデータ送信する場合を示す。図２０Ａ，２０Ｃは、基地局及び端末局の双方からの送信フレームの第１のフィールドを指向性反復伝送方式で伝送し、図２０Ｂ，２０Ｄは、基地局からの送信フレームの第１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送するものである。
【００４３】
図２１Ａ〜２１Ｄに、データをバースト伝送する場合のフレーム交換例を示す。図２１Ａ，Ｃは、基地局から端末局へデータをバースト伝送する場合で、図２１Ｂ，Ｄは、端末局から基地局へデータをバースト伝送する場合を示している。図２１Ａ、２１Ｂは、基地局及び端末局の双方からの送信フレームの第１のフィールドを指向性反復伝送方式で伝送し、図２１Ｃ、２１Ｄは、基地局からの送信フレームの第１のフィールドのみを指向性反復伝送方式で伝送するものである。なお、図２１Ａ〜２１Ｄには、ＲＴＳ/ＣＴＳや、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ等を送信せずにＤａｔａのみをバースト伝送する場合のフレーム交換例を示したが、Ｄａｔａバーストの前に、ＲＴＳ/ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆを送信する方法を用いても良い。
【００４４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、送信フレームのタイプ等に応じて指向性反復伝送方式と非反復伝送方式とを切り替えて送信する手法について説明する。第２の実施形態の構成は、上記図１の構成と同様のため、図１を用いて説明を行う。なお、第２の実施形態は、物理ヘッダの構成と、制御部１２３の動作が異なるものである。
【００４５】
図２２に、第２の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す。図２２は、上記図９の物理ヘッダに、ビーム制御識別子に係わる情報を付加したものである。このビーム制御識別子は、第２フィールドをどのように送信するかを示すための識別子である。この識別子を使うことにより、第２フィールドを、１つの指向性ビームを用いて非反復伝送方式で送信する、もしくは、第１フィールドと同様に指向性反復伝送方式で送信するかを相手先に通知することができる。例えば、宛先アドレスがブロードキャストである場合は、自局と通信可能なすべての端末が受信できるように、ＭＡＣヘッダ以降も指向性反復伝送方式で送信し、宛先アドレスが特定の端末局である場合は、その端末局が受信できる方向の指向性ビームを用いて送信する。このように宛先アドレスがブロードキャストかユニキャストかによって、このビーム制御識別子に適切な値をセットする。なお、宛先アドレスがブロードキャストアドレスの場合は、常に指向性反復伝送方式で送信することを、予め決めておけば、ビーム制御識別子は無くてもよい。
【００４６】
次に、制御部１２３の動作について説明する。図２３は、制御部１２３の送信制御処理の手順を示すフローチャートである。
【００４７】
制御部１２３は、送信フレーム生成部１３から送信フレームのフレームタイプ情報が通知されると、このフレームタイプ情報に応じて第１のフィールドの送信方式を選択する（ステップＳ１ｃ）。例えば、フレームタイプ情報がＲＴＳフレームの場合は、指向性反復伝送方式を選択する等とする。制御部１２３は、ステップＳ１ｃで指向性反復伝送方式と選択すると（ステップＳ２ｃ）、第１のフィールドを指向性反復伝送方式で送信する（ステップＳ３ｃ）。
【００４８】
次に、宛先アドレスがブロードキャストである場合（ステップＳ４ｃ）は、第２のフィールドを指向性反復伝送方式で送信する（ステップＳ４ｃ）。また、制御部１２３は、ステップＳ４ｃにおいて、宛先アドレスがユニキャストである場合には、第２のフィールドを非反復伝送方式で送信する（ステップＳ７ｃ）。一方、制御部１２３は、ステップＳ１ｃで非反復伝送方式を選択すると、第１のフィールド及び第２のフィールドを非反復伝送方式で送信する（ステップＳ６ｃ、Ｓ７ｃ）。
【００４９】
また、端末局が移動するような場合は、指向性反復伝送を用いて全方向に対して送信する必要はないものの、移動する可能性のある方向を含めて複数の指向性ビームで送信した方が良い。そのため、例えば８種類の指向性を有するビームがある場合、第１のフィールドは、８回繰り返しの指向性反復伝送方式で送信し、第２のフィールドは、８種類の指向性ビームのうちの３つを用いて、３回繰り返しの指向性反復伝送方式で送信する。指向性反復伝送方式を用いる場合は、受信側は、その繰り返し回数を把握する必要があるが、本実施形態を用いれば、その繰り返し回数を、宛先アドレスや、通信相手の移動方向などを考慮して、適宜必要な回数を選択することが可能となる。
【００５０】
上記第１の実施形態では、第２のフィールドの送信方法を１つの指向性ビームを用いて伝送する例を用いて説明したが、ビーム制御識別子を用いれば、必要に応じて繰り返し回数を動的に適用することができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図２４Ａ，２４Ｂに、上記図９Ａ、９Ｂに示した指向性反復伝送を用いたフレーム交換において、Ｄａｔａ送信時のビームの指向性が適切でない場合の例を示す。図２４Ａのように、基地局ＡＰは、端末局ＳＴＡ宛て送信に適した指向性ビームを用いてＤａｔａを送信するが、無線通信環境の変化があると、指向性ビームが適切でなくなり、その結果、宛先の端末局ＳＴＡに対してＤａｔａが正しく伝送できないことがある。このような場合、基地局ＡＰは、指向性反復伝送方式などを用いて、Ｄａｔａの再送処理を行うが、この方法は、実際にＤａｔａ送信をしてみないと、指向性ビームが正しいか否かの判断ができない。また、Ｄａｔａ送信を高効率な多値変調方式で送信した場合は、指向性ビームが適切でないことによるＳＩＮＲ不足か、指向性ビームは適切であるにも関わらず、ＳＩＮＲが不足しているかの判断が難しい。前者の場合は、再送時には指向性ビームを変更することが望ましく、後者の場合は、再送時には指向性ビームを変更せずに、変調方式、符号化方式をよりロバストな方式（たとえば、多値数を減らす、誤り訂正を強化する等）に変更することが望ましい。しかしながら、誤りの原因が特定できないため、従来の再送方式は非効率になりがちであった。また、Ｄａｔａフレーム長が長い場合は、特に効率が低下していた。図２４Ｂのように、端末局ＳＴＡが、基地局ＡＰ宛てに送信したＤａｔａが誤った場合も同様である。
【００５２】
そこで、第３の実施形態は、この問題を解決するための手法を提案する。図２５Ａ、２５Ｂは、第３の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図である。図２５Ａは、上記図１の構成にチャネル推定信号生成部１５を設けたものである。図２５Ｂは、上記図１の構成にビーム選択信号生成部１６を設けたものである。なお、図１の構成に、チャネル推定信号生成部１５とビーム選択信号生成部１６との両方を設けても良い。図２５Ａにおいて、チャネル推定信号生成部１５は、送信元が適切なチャネルを推定するために用いるサウンディング信号（チャネル推定信号）を生成する。図２５Ｂにおいて、ビーム選択信号生成部１６は、送信元が最適な指向性ビームを選択できるようにするための情報（ビーム選択信号）を生成する。
【００５３】
図２６に、第３の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す。図２６は、上記図６Ａの物理ヘッダに、宛先アドレス情報を付加したものである。この宛先アドレスは、通常ＭＡＣヘッダに付加されるべき情報であるが、ここでは、物理ヘッダにも付加することとする。ＭＡＣヘッダには、宛先アドレスを付加しても良いし、付加しなくても良い。
【００５４】
図２７は、第３の実施形態に係る無線通信装置の受信動作を示すフローチャートである。
受信フレーム解析部１４は、第１のフィールドを受信すると（ステップＳ１ｄ）、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間を取得する（ステップＳ２ｄ）と共に、物理ヘッダに含まれる宛先アドレスを取得する（ステップＳ３ｄ）。受信フレーム解析部１４は、取得された宛先アドレスが自局宛てである場合は（ステップＳ４ｄ）、第２のフィールドの受信を試みる（ステップＳ５ｄ）。ステップＳ５ｄにおいて、第２のフィールドが受信された場合は、送受信部１２はその後の送受信処理を行う（ステップＳ６ｄ）。一方、ステップＳ４ｄにおいて宛先アドレスが自局宛てでない場合は、送受信部１２はチャネル予定期間の送信を停止する（ステップＳ７ｄ）。また、図２７のステップＳ５ｄにおいて第２のフィールドが受信できなかった場合は、チャネル推定信号生成部１５ではチャネル推定信号の生成処理、または、ビーム選択信号生成部１６ではビーム選択信号の生成処理を行う（ステップＳ８ｄ）。
【００５５】
さらに、ステップＳ４ｄにおいて宛先アドレスが自局宛てでない場合には、受信処理を停止するようにしても良い。図２８に示すように、端末局ＳＴＡ２が、端末局ＳＴＡ１宛ての無線フレームを受信した場合は、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間の間は、基地局ＡＰと端末局ＳＴＡ１間の通信が行われていると判断して、その間の受信処理を停止（電源供給をとめたり、クロック供給を止めたり）する。なお、基地局ＡＰや端末局ＳＴＡ１が送信する第２のフィールドは、宛先方向に向けた指向性ビームを用いて送信されるため、端末局ＳＴＡ２は電力検出をできないこともあるが、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間の間は、基地局ＡＰと端末局ＳＴＡ１間の通信が行われていると判断する。これにより、無駄な電力を浪費することを削減できるため、低消費電力化につながる。
【００５６】
ステップＳ８ｄにおいて、ビームの指向性が適切でないために第２のフィールドが受信できなかった場合に、チャネル推定信号を送信する場合の動作について説明する。
図２９Ａ，２９Ｂでは、自局宛の宛先アドレスが付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した場合を示す。図２９Ａでは、指向性反復伝送で送信された第１のフィールドを受信できるものの、それ以降に続く、第２のフィールド以降の情報を正しく受信できなかった場合（フレームチェックシーケンスでエラ−）に、端末局ＳＴＡの受信フレーム解析部１４は、基地局ＡＰが自局宛てに形成したビームが適切でないと判断することができる。特に、第１のフィールド伝送に用いた変調方式、誤り訂正方式と、第２のフィールド伝送に用いた変調方式、誤り訂正方式が同じである場合や、第２のフィールド伝送に用いた変調方式、誤り訂正方式の方がよりロバストな方式の場合に、その判断はより適切となる。また、図２９Ｂのように、第２フィールド以降の受信レベルが急激に劣化し、ほとんど受信できない場合も、端末局ＳＴＡは、基地局ＡＰが自局宛てに形成したビームが適切でないと判断することができる。また、第１のフィールドの受信電力と第２のフィールドの受信電力を比較し、その差が予め定めたスレッショルド以上になった場合には、ビームが適切でないと判断することもできる。
【００５７】
このような場合、端末局ＳＴＡのチャネル推定信号生成部１５は、ＲＴＳの受信が完了して所定の時間が経過した後に、基地局ＡＰに対して、基地局ＡＰがチャネル推定するために必要なチャネル推定信号を送信する。また、図２９Ｂのように、ＲＴＳの第２のフィールド以降が全く受信できなかった場合であっても、ＲＴＳの物理ヘッダには、ＲＴＳフレーム長に関する情報が付加されているため、端末局ＳＴＡは、ＲＴＳフレームの終了時刻を把握することができるため、チャネル推定信号を送信すべきタイミングを認識することができる。
【００５８】
また、ステップＳ８ｄにおいて、ビームの指向性が適切でないために第２のフィールドが受信できなかった場合に、ビーム制御信号を送信する場合の動作について説明する。
図３０Ａ，３０Ｂでは、自局宛の宛先アドレスが付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した場合を示す。図３０Ａ，３０Ｂにおいて、指向性反復伝送される第１のフィールドの信号から、使用されているビームの識別子を認識できる場合には、端末局ＳＴＡは、基地局ＡＰが使用するビームの中で最適なビームを選択することができる。このような場合に、端末局ＳＴＡのビーム選択信号生成部１６は、ＲＴＳフレームを正しく受信しなかった場合や、ＲＴＳの第２フィールドを受信できなかった場合には、ＲＴＳの受信が完了して所定の時間が経過した後に、基地局ＡＰに対して、最適なビームを通知するためのビーム選択信号を送信する。
【００５９】
このようにすることで、基地局ＡＰは、図２４Ａ，２４Ｂのような方法に比べ、速やかに最適なビームを決定できて、効率良く再送処理を実行することができる。また、ＲＴＳフレームを正しく受信したにも関わらず、Ｄａｔａフレームを正しく受信できなかった場合には、ビーム指向性は正しいものの、選択している変調方式が不適切であると判断し、ビーム指向性は維持したまま、よりロバストな変調方式、符号化方式に変更することが可能となる。
【００６０】
また、図２６に示した物理ヘッダを付加した無線信号を送信することで、広範囲の無線局に対して、チャネル予定期間を通知し、かつ、その無線フレームが、どの無線局宛てであるかを通知することができる。したがって、宛先に指定されていない無線局は、物理ヘッダを解析した後は、そのフレームの第２フィールド以降のデータを受信する必要がないため、受信処理を停止し、省電力化を図ることができる。また、チャネル予定期間は、受信処理を停止して良いことも把握することができる。
【００６１】
なお、物理ヘッダに付加する宛先アドレスは、オ−バヘッドを削減するためにハッシュ関数等の可逆な圧縮方法で、情報量を圧縮してもよい。もしくは、非可逆な圧縮方法で圧縮しても良い。非可逆な圧縮方法としては、単純に、ＭＡＣアドレスの下位数ビットを物理ヘッダに付加する宛先アドレスとして用いることもできる。非可逆な圧縮方法で圧縮した場合は、ＭＡＣヘッダにも宛先アドレス情報を付加しておき、物理ヘッダに含まれる宛先アドレスに係わる情報を解析することにより、その無線パケットが自局宛てである可能性があるか、ないかの判断をする。自局宛てである可能性がある場合は引き続き受信処理を行い、ＭＡＣヘッダに付加された宛先アドレスを見て、最終的に、自局宛てであるか否かの判断をしても良い。
【００６２】
（第４の実施形態）
図３１に、第４の実施形態に係る無線通信装置が構成するネットワーク構成例を示す。図３１において、端末局ＳＴＡ１−１〜１−２は、基地局ＡＰ１に接続しており、端末局ＳＴＡ２−１〜２−２は、基地局２に接続しているものとする。また、端末局ＳＴＡ２−２は、基地局ＡＰ１と基地局ＡＰ２の双方の通信エリアに位置している。したがって、端末局ＳＴＡ２−２は、基地局ＡＰ２が送信した無線信号だけでなく、基地局ＡＰ１が送信した無線信号も受信することができる。そうすると、基地局ＡＰ１は、基地局２に接続する端末局ＳＴＡ２−２に対してもチャネル予約をしてしまい、空間多重によるチャネル効率改善効果が低下してしまう恐れがある。
【００６３】
そこで、第４の実施形態では、このような問題を解決するための手法を提案する。
第４の実施形態の構成は、上記図１の構成と同様のため、図１を用いて説明を行う。なお、第４の実施形態は、物理ヘッダの構成と、制御部１２３の動作が異なるものである。図３２に、第４の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す。図３２は、上記図６Ａの物理ヘッダに、無線チャネルを識別するネットワーク識別子（無線回線を識別する情報）を付加したものである。
【００６４】
図３３は、第４の実施形態に係る無線通信装置の受信動作を示すフローチャートである。
受信フレーム解析部１４は、第１のフィールドを受信すると（ステップＳ１ｅ）、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間を取得する（ステップＳ２ｅ）と共に、物理ヘッダに含まれるネットワーク識別子を取得する（ステップＳ３ｅ）。受信フレーム解析部１４は、自局が所属しているネットワークのネットワーク識別子と取得したネットワーク識別子と同一であるか否かを判定し（ステップＳ４ｅ）、自局が所属しているネットワーク識別子と異なる場合は、物理ヘッダに含まれるチャネル予約情報を無視する。つまり、チャネルが予約されていると判断しないことにする。
【００６５】
一方、ステップＳ４ｅの判定において、自局が所属しているネットワークのネットワーク識別子と取得したネットワーク識別子と同一である場合に、さらに第２のフィールドを受信した場合は（ステップＳ５ｅ）、受信した第２のフィールドからＭＡＣヘッダを取得する（ステップＳ６ｅ）。取得したＭＡＣヘッダに含まれる宛先アドレスが自局宛てである場合は（ステップＳ７ｅ）、送受信部１２はその後の送受信処理を行う（ステップＳ８ｅ）。一方、ステップＳ５ｅにおいて第２のフィールドが受信できなかった場合は、チャネル予定期間の送信を停止する（ステップＳ９ｅ）。また、ステップＳ７ｅにおいて宛先アドレスが自局宛てでない場合は、送受信部１２はチャネル予定期間の送受信を停止する（ステップＳ１０ｅ）。
【００６６】
例えば、図３４Ａに示すように、基地局ＡＰ１が端末局ＳＴＡ１−１宛てに送信した無線信号を端末局ＳＴＡ１−１、ＳＴＡ１−２、及びＳＴＡ２−２が受信したとする。端末局ＳＴＡ１−１は、自局宛ての無線信号であるため、その後も基地局ＡＰ１との通信を行う。
【００６７】
端末局ＳＴＡ１−２は、ＲＴＳフレームの第１のフィールドを受信し、物理ヘッダに付加されたネットワーク識別子により、自局が所属するネットワークの信号であると判断すると、その後も受信を続けるが、ＲＴＳの第２のフィールドを受信した際に、そのフレームが自局宛てでないと判断する。そこで、基地局ＡＰ１と端末局ＳＴＡ１−１との通信が行われている期間、すなわち、チャネル予定期間の間、送受信処理を停止する。
【００６８】
一方、端末局ＳＴＡ２−２は、ＲＴＳフレームの第１のフィールドを受信したところ、物理ヘッダに付加されたネットワーク識別子により、自局が所属するネットワークとは異なるネットワークの信号であることを検出する。そして、端末局ＳＴＡ２−２は、物理ヘッダに含まれるチャネル予定期間をキャンセルし、それ以降も受信処理を継続する。必要に応じて送信処理も行うことができる。これは、図３１で示したように、ネットワークが異なる場合は、一般的に端末局ＳＴＡ２−２が基地局ＡＰ２宛てに送信する信号が、基地局ＡＰ１に所属する端末局ＳＴＡ１−１の通信に及ぼす影響が小さいと考えられるため、送信を抑止するよりは、通常の送受信を継続した方が、空間的な通信効率が向上すると考えられるためである。
【００６９】
但し、図３４Ａの方式は、端末局ＳＴＡ１−２が、ＲＴＳフレームの第１のフィールドを受信するものの、その後の第２のフィールドの受信に誤った場合に、それが自局宛てであるか否か判断できないため、その時点で送受信処理を停止することができないという課題が残る。
【００７０】
そこで、図３５に示すように、図９に示す物理ヘッダに、宛先アドレスとネットワーク識別子の双方を付加するようにする。このようにすると、図３４Ｂに示すように、端末局ＳＴＡ１−２は、ＲＴＳフレームの第１のフィールドを受信した時点で、物理ヘッダに含まれる宛先アドレスから、そのフレームが自局宛てでないことを判断できるため、図３４Ａの方式に比べて、送受信処理の停止を早くすることができ、より一層の低消費電力化に効果がある。
【００７１】
上記第４の実施形態によれば、ネットワーク識別子を付加した物理ヘッダを用いることで、端末局は、チャネル予定期間の情報だけでなく、ネットワーク識別子情報を把握できるため、他の基地局に所属する端末局まで必要以上に送信抑制をしてしまうことがなくなる。つまり、異なるネットワーク機器同士での同時送信が可能となり、空間利用効率を向上させることができる。なお、ネットワーク識別子は、宛先アドレスと同様に、可逆圧縮や非可逆圧縮をして情報量削減をしても良い。
【００７２】
また、上記実施形態では、図１の無線通信装置の構成例に基づいて説明したが、セクタアンテナを用いた図３６の無線通信装置の構成例にも適用することができる。すなわち、複数の指向性を有するセクタアンテナを順次切り替えながらＲＦ信号を送信することにより、指向性反復伝送を実現してもよい。そして、この構成をベースに図２５Ａで示したようなチャネル推定信号生成部１５、または、図２５Ｂでビーム選択信号生成部１６を設けても良い。
【００７３】
なお、この発明は、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、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図２】図１の無線通信装置が形成する指向性ビームの一例を示す図。
【図３】送信フレームのフォーマットの一例を示す図。
【図４】従来の物理ヘッダのフォーマットの一例を示す図。
【図５】図１の無線通信装置が構成するネットワーク構成例を示す図。
【図６】従来の指向性反復伝送の一例を示す図。
【図７Ａ】無線ＬＡＮで定義されている代表的なフレーム交換例を示す図。
【図７Ｂ】図７Ａのフレーム交換において指向性反復伝送を適用した例を示す図。
【図８Ａ】指向性反復伝送を適用した他の例を示す図。
【図８Ｂ】指向性反復伝送を適用した他の例を示す図。
【図８Ｃ】指向性反復伝送を適用した他の例を示す図。
【図８Ｄ】指向性反復伝送を適用した他の例を示す図。
【図９】第１の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す図。
【図１０】送信フレーム生成処理の手順を示すフローチャート。
【図１１】送信フレームを送信する時のビーム制御方法を示す図。
【図１２】図９に示した物理ヘッダを含むフレームを受信した場合の受信動作の手順を示すフローチャート。
【図１３Ａ】チャネル予定期間について説明する図。
【図１３Ｂ】チャネル予定期間について説明する図。
【図１４Ａ】第１の実施形態におけるフレーム交換の一例を示す図。
【図１４Ｂ】第１の実施形態におけるフレーム交換の一例を示す図。
【図１５Ａ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１５Ｂ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１５Ｃ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１５Ｄ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１６Ａ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１６Ｂ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１６Ｃ】第１の実施形態におけるフレーム交換の他の例を示す図。
【図１６Ｄ】図１６Ａ、図１６Ｃのフレーム交換における送信制御処理の手順を示すフローチャート。
【図１７Ａ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図１７Ｂ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図１８Ａ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す図。
【図１８Ｂ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す図。
【図１９Ａ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す図。
【図１９Ｂ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す図。
【図１９Ｃ】ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの場合のフレーム交換の他の例を示す図。
【図２０Ａ】ＲＴＳ／ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ送信をしない場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２０Ｂ】ＲＴＳ／ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ送信をしない場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２０Ｃ】ＲＴＳ／ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ送信をしない場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２０Ｄ】ＲＴＳ／ＣＴＳ交換やＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ送信をしない場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２１Ａ】データをバースト伝送する場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２１Ｂ】データをバースト伝送する場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２１Ｃ】データをバースト伝送する場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２１Ｄ】データをバースト伝送する場合のフレーム交換の一例を示す図。
【図２２】第２の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す図。
【図２３】第２の実施形態に係る無線通信装置の送信制御処理の手順を示すフローチャート。
【図２４Ａ】Ｄａｔａ送信時のビームの指向性が適切でない場合の例を示す図。
【図２４Ｂ】Ｄａｔａ送信時のビームの指向性が適切でない場合の例を示す図。
【図２５Ａ】第３の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図２５Ｂ】第３の実施形態に係る無線通信装置の他の構成例を示すブロック図。
【図２６】第３の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す図。
【図２７】第３の実施形態に係る無線通信装置の受信動作を示すフローチャートである。
【図２８】宛先アドレスが自局宛てでない場合の処理を示す図。
【図２９Ａ】チャネル推定信号を送信する動作を示す図。
【図２９Ｂ】チャネル推定信号を送信する動作を示す図。
【図３０Ａ】ビーム制御信号を送信する動作を示す図。
【図３０Ｂ】ビーム制御信号を送信する動作を示す図。
【図３１】第４の実施形態に係る無線通信装置が構成するネットワーク構成例を示す図。
【図３２】第４の実施形態における物理ヘッダの構成例を示す図。
【図３３】第４の実施形態に係る無線通信装置の受信動作を示すフローチャート。
【図３４Ａ】第４の実施形態に係る無線通信装置のフレーム交換の一例を示す図。
【図３４Ｂ】第４の実施形態に係る無線通信装置のフレーム交換の一例を示す図。
【図３５】物理ヘッダの構成の他の例を示す図。
【図３６】無線通信装置の他の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００７５】
１…無線通信装置、１１…アンテナ部、１２送受信部、１３送信フレーム生成部、１４…受信フレーム解析部、１２１…ＲＦユニット、１２２…ビーム形成部、１２３…制御部、１Ａ…無線通信装置、１５…チャネル推定信号生成部、１６…ビーム選択信号生成部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線回線を宛先との間の通信に使用する予定期間を示す情報を付加した物理ヘッダを含む第１のフィールドと、前記第１のフィールドに後続する、ペイロードを含む第２のフィールドとを含む送信フレームを生成する送信フレーム生成部と、
前記送信フレームを送信するために、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する第１のモードによって前記第１のフィールドを送信した後に、前記宛先の方向に指向性ビームを形成する第２のモードによって前記第２のフィールドを送信する送信部と
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
無線回線を宛先との間の通信に使用する予定期間を示す情報を付加した物理ヘッダを含む第１のフィールドと、前記第１のフィールドに後続する、ペイロードを含む第２のフィールドとを含む送信フレームを生成する送信フレーム生成部と、
前記第１のフィールド及び第２のフィールドのそれぞれに対して、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する第１のモードと前記宛先の方向に指向性ビームを形成する第２のモードとを選択的に用いて前記送信フレームを送信する送信部と
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
前記送信部は、前記第１のフィールドを送信するために、前記送信フレームのタイプに応じて、前記第１のモード及び第２のモードのいずれかを選択することをさらに特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記送信部は、前記第２のフィールドを送信するために、前記宛先に応じて、前記第１のモード及び第２のモードのいずれかを選択することをさらに特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記送信部は、前記宛先がブロードキャストの場合に、前記第２のフィールドを前記第１のモードで送信することをさらに特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記送信フレーム生成部は、前記物理ヘッダに前記第２のフィールドを前記第１のモード及び第２のモードのうちいずれで送信するかを表すビーム制御情報を付加することをさらに特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記送信フレーム生成部は、前記物理ヘッダに前記宛先を識別する情報を付加することをさらに特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
【請求項８】
自局と異なる宛先を識別する情報が付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した場合に、前記予定期間の少なくとも送信処理を停止する受信フレーム解析部をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
【請求項９】
自局宛ての宛先を識別する情報が付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した後に、前記第２のフィールドを受信できない場合に、送信元に対してチャネル情報を推定するための信号を生成するチャネル推定信号生成部をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
【請求項１０】
自局宛ての宛先を識別する情報が付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した後に、前記第２のフィールドを受信できない場合に、送信元に対して指向性ビームを選択するための信号を生成するビーム選択信号生成部をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記送信フレーム生成部は、前記物理ヘッダに前記無線回線を識別する情報を付加することをさらに特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
【請求項１２】
自局が接続する無線回線を識別する情報が付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した場合に、前記予定期間の少なくとも送信処理を停止する受信フレーム解析部をさらに具備することを特徴とする請求項１１記載の無線通信装置。
【請求項１３】
自局が接続する無線回線と異なる無線回線を識別する情報が付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した場合は、前記予定期間の送受信処理を停止する受信フレーム解析部をさらに具備することを特徴とする請求項１１記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記予定期間の開始時刻は、前記第２のフィールドの送信が開始される予定時刻となるように算出されることを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記予定期間を第１の予定期間とし、前記無線回線を宛先との間の通信に使用する第２の予定期間を示す情報を前記第２のフィールドに付加する場合に、前記第２の予定期間の開始時刻は、前記第２のフィールドの送信が終了する予定時刻となるように算出されることをさらに特徴とする請求項１４記載の無線通信装置。
【請求項１】
無線回線を宛先との間の通信に使用する予定期間を示す情報を付加した物理ヘッダを含む第１のフィールドと、前記第１のフィールドに後続する、ペイロードを含む第２のフィールドとを含む送信フレームを生成する送信フレーム生成部と、
前記送信フレームを送信するために、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する第１のモードによって前記第１のフィールドを送信した後に、前記宛先の方向に指向性ビームを形成する第２のモードによって前記第２のフィールドを送信する送信部と
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
無線回線を宛先との間の通信に使用する予定期間を示す情報を付加した物理ヘッダを含む第１のフィールドと、前記第１のフィールドに後続する、ペイロードを含む第２のフィールドとを含む送信フレームを生成する送信フレーム生成部と、
前記第１のフィールド及び第２のフィールドのそれぞれに対して、方向の異なる複数の指向性ビームを切り替えて形成する第１のモードと前記宛先の方向に指向性ビームを形成する第２のモードとを選択的に用いて前記送信フレームを送信する送信部と
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
前記送信部は、前記第１のフィールドを送信するために、前記送信フレームのタイプに応じて、前記第１のモード及び第２のモードのいずれかを選択することをさらに特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記送信部は、前記第２のフィールドを送信するために、前記宛先に応じて、前記第１のモード及び第２のモードのいずれかを選択することをさらに特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記送信部は、前記宛先がブロードキャストの場合に、前記第２のフィールドを前記第１のモードで送信することをさらに特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記送信フレーム生成部は、前記物理ヘッダに前記第２のフィールドを前記第１のモード及び第２のモードのうちいずれで送信するかを表すビーム制御情報を付加することをさらに特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記送信フレーム生成部は、前記物理ヘッダに前記宛先を識別する情報を付加することをさらに特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
【請求項８】
自局と異なる宛先を識別する情報が付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した場合に、前記予定期間の少なくとも送信処理を停止する受信フレーム解析部をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
【請求項９】
自局宛ての宛先を識別する情報が付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した後に、前記第２のフィールドを受信できない場合に、送信元に対してチャネル情報を推定するための信号を生成するチャネル推定信号生成部をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
【請求項１０】
自局宛ての宛先を識別する情報が付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した後に、前記第２のフィールドを受信できない場合に、送信元に対して指向性ビームを選択するための信号を生成するビーム選択信号生成部をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記送信フレーム生成部は、前記物理ヘッダに前記無線回線を識別する情報を付加することをさらに特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
【請求項１２】
自局が接続する無線回線を識別する情報が付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した場合に、前記予定期間の少なくとも送信処理を停止する受信フレーム解析部をさらに具備することを特徴とする請求項１１記載の無線通信装置。
【請求項１３】
自局が接続する無線回線と異なる無線回線を識別する情報が付加された物理ヘッダを含む第１のフィールドを受信した場合は、前記予定期間の送受信処理を停止する受信フレーム解析部をさらに具備することを特徴とする請求項１１記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記予定期間の開始時刻は、前記第２のフィールドの送信が開始される予定時刻となるように算出されることを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記予定期間を第１の予定期間とし、前記無線回線を宛先との間の通信に使用する第２の予定期間を示す情報を前記第２のフィールドに付加する場合に、前記第２の予定期間の開始時刻は、前記第２のフィールドの送信が終了する予定時刻となるように算出されることをさらに特徴とする請求項１４記載の無線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１５Ｄ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１６Ｄ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２０Ｄ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２１Ｄ】
【図２２】
【図２３】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９Ａ】
【図２９Ｂ】
【図３０Ａ】
【図３０Ｂ】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４Ａ】
【図３４Ｂ】
【図３５】
【図３６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１５Ｄ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１６Ｄ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２０Ｄ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２１Ｄ】
【図２２】
【図２３】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９Ａ】
【図２９Ｂ】
【図３０Ａ】
【図３０Ｂ】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４Ａ】
【図３４Ｂ】
【図３５】
【図３６】
【公開番号】特開２０１０−１０９９３９（Ｐ２０１０−１０９９３９Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８２４０９（Ｐ２００８−２８２４０９）
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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