CN102415008A - 通信设备和通信方法、计算机程序及通信系统 - Google Patents

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Abstract

在保持与常规标准的向下兼容性的情况下，进行空分多址所需的对自适应阵列天线的权重的学习。当交换TRQ帧和用于学习的训练帧时，对这些帧施加伪装，以适当地避免与遵从常规标准的周边站STA4的冲突。另外，在学习了自适应阵列天线的权重后，STA0与多个用户共享空间轴上的无线资源，以对被寻址到多个用户的多个数据帧进行复用和传输，从而提高一对多(即多个用户)的整体吞吐量。

Description

通信设备和通信方法、计算机程序及通信系统
技术领域
本发明涉及一种应用使得多个用户共享空间轴上的无线资源的空分多址(Space Division Multiple Access，SDMA)的通信设备和通信方法、计算机程序以及通信系统，具体地，涉及一种在利用未应用空分多址的常规标准来保持后向兼容性的同时根据应用空分多址的新标准进行通信操作的通信设备和通信方法、计算机程序以及通信系统。
背景技术
无线通信消除了常规有线通信中的有线操作的负担，而且还被用作用于实现移动通信的技术。例如，作为关于无线LAN(局域网)的常规标准，IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气电子工程师协会)802.11可以作为示例。IEEE802.11a/g已经被广泛使用。
在许多包含IEEE802.11的无线LAN系统中，在采用基于诸如CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，载波监听多路访问/冲突避免)等载波监听的访问控制过程的情况下，各通信站被设置为避免随机访问信道时的载波冲突。即，其中首先生成发送请求的通信站以预定帧间间隔DIFS(Distributed Inter Frame Space，分布式帧间间隔)来监视介质状态，如果该时段期间不存在发送信号，则进行随机退避，而且于在该时段期间不存在发送信号的情况下还获得发送权并可以发送帧。而且，当将要发送具有诸如ACK(acknowledge，应答)等高紧迫度的帧的时候，允许通信站在较短的帧间间隔SIFS(Short InterFrame Space，短帧间间隔)之后发送帧。据此，具有高紧迫度的帧可以在根据常规CSMA过程传输的帧的之前被发送。
而且，在无线通信中，已知存在隐藏终端问题，其中存在使得通信站不能相互直接通信的区域。由于相互隐藏的终端不能进行协商，因此，存在传输操作可能彼此相互冲突的可能性。作为用于解决该隐藏终端问题的方法，“虚拟载波监听(Virtual carrier sense)”可以作为示例。具体来说，在用于保留介质的持续时间(duration time)信息被描述于目的地不是本地站的接收帧中的情况下，通信站期望在根据持续时间信息的时段期间使用该介质，即，进行虚拟载波监听并设置传输停止时段(NAV：NetworkAllocation Vector，网络分配向量)。
RTS/CTS握手可以作为利用虚拟载波监听的信号发送接收序列的典型示例。数据传输源处的通信站发送请求帧(RTS：Request To Send，请求发送)，并且响应于来自数据传输目的地的确认通知帧(CTS：Clear ToSend，清除发送)而开始数据传输。然后，当隐藏终端接收到目的地不是本地站的帧RTS和CTS中的至少一个时，基于接收帧中所描述的持续时间信息来设置传输停止时段，以避免冲突。通过利用RTS/CTS握手结合CSMA/CA控制过程，在某些情况下可以实现降低超载状态下的冲突的开销。
而且，根据2.4GHz频带或5GHz频带的IEEE802.11a/g，通过利用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：OFDM)，支持达到至多54Mbps的通信速度(物理层数据速率)的方法。在作为扩展标准的IEEE802.11n中，通过采用MIMO(Multi-InputMulti-Output，多输入多输出)通信系统实现了更高的比特速率。这里，MIMO是指用于实现空间复用流(公知)的、在传输侧和接受侧均设有多个天线元件的通信系统。
IEEE802.11n使用IEEE802.11a/g来保持后向兼容性。例如，在IEEE802.11n的帧格式中，采用了对信号信息(L-SIG)字段进行伪装(spoof)的方法(其中头部保证后向兼容性)。具体来说，在信号信息(L-SIG)中描述了伪装帧(spoofed frame)长度信息和传输速率信息，并且使符合IEEE802.11a/g的常规通信终端能够识别帧持续一段时间直到不具有后向兼容性的帧交换序列完成并在传输操作期间不采取行动以避免冲突。另一方面，对于符合IEEE802.11n的通信终端，通过交换头部的后向兼容性未得到保证的信号信息(HT-SIG)字段的部分的信号设置，来指出L-SIG被伪装。因此，符合IEEE802.11n的高速通信终端基于HT-SIG的解码结果而获得正确的持续时间信息，并可以进行适当的虚拟载波监听(例如，参见PTL 1)。
尽管通过IEEE802.11n可以达到100Mbps以上的高吞吐量(HighThroughput：HT)，但除了需要增加传输内容的信息量之外，还需要实现更高的速度。例如，由于增加了MIMO通信装置中的天线数量并增加了将被空间复用的流的数量，因此，有可能在保持后向兼容性的情况下提高一对一通信中的吞吐量。
在未来，除了通信中的每个用户的吞吐量之外，还需要提高多个用户的总吞吐量。例如，IEEE802.11ac的工作组的目标在于建立一种无线LAN标准，其中，使用小于或等于6GHz的频带并且数据传输速率超过1Gbps，并且像多用户MIMO(MU-MIMO)或SDMA(Space DivisionMultuple Access，空分多址)一样，为了该实现，多个用户共享空间轴上的无线资源的空分多址系统是有效的。
目前，作为用于基于诸如PSH(Personal Handyphone System，个人手提移动电话系统)或LTE(Long Term Evolution，长期演进)等时分多址(Time Division Multiple Access：TDMA)的下一代移动电话系列系统的基础技术之一，空分多址正在开发中。而且，在无线LAN领域中，如前所述，一对多通信受到关注，但却很难见到应用实例。这可能是因为难以有效地对帧通信中的多个用户进行复用。
而且，当新的无线LAN标准开始空分多址的操作时，由于相关新标准的通信装置需要在使得常规标准的通信装置混合存在的通信环境下进行操作，因此，必须充分考虑到与常规标准的后向兼容性。
例如当符合新标准的通信装置通过应用空分多址而将帧同时传输给多个通信伙伴时，即使在由于不符合新标准而不能解码复用信号并需要避免发送信号的冲突的情况下，通信范围中包括相关帧的传输源和传输目的地处的通信站中的至少一个的隐藏终端也会在一时段内抑制传输操作，直到该系列帧交换序列结束。
根据常规IEEE802.11，引入了诸如CSMA/CA和RTS/CTS等载波监听的机制。因此，在诸如IEEE802.11ac等新标准中，需要优选地将载波监听与空分多址相结合。
例如，提出了这样的通信系统：在该通信系统中，通过利用包括保证对常规IEEE802.11的后向兼容性的帧格式的RTS、CTS和ACK帧，使常规IEEE802.11中的载波监听技术与通过自适应阵列天线的空分多址这两种技术彼此相结合(例如，参见PTL 2)。
而且，由于多个天线元件作为自适应阵列天线，通信站可以进行空分多址，但因此需要预先进行对自适应阵列天线的权重的学习。例如，通信站可以通过获得从多个通信伙伴中的每一个接收的训练信号，来学习自适应阵列天线的权重。或者，通过针对训练信号利用诸如RLS(RecursiveLeast Square，递归最小二乘法)等预定自适应算法，可以直接进行对自适应阵列天线的权重的学习(例如，参见PTL 2)。
在任一方法中，进行对自适应阵列天线的权重的学习的通信站需要每个通信伙伴发送训练信号。而且，在使仅遵从常规标准的通信设备以混合的方式存在的通信环境下，与常规的帧交换序列需要在避免载波冲突的情况下进行的状态相似，需要在避免仅符合常规标准的通信设备的干扰的情况下来传输训练信号。即，需要在保持对常规标准的后向兼容性的情况下学习自适应阵列天线的权重。
引用文献列表
专利文献
PTL 1：公开号为2008-252867的未经审查的日本专利申请
PTL 2：公开号为2004-328570的未经审查的日本专利申请
发明内容
技术问题
本发明的一个目的在于提供一种优良的通信设备和通信方法、计算机程序以及通信系统，其中，能够通过应用使得多个用户共享空间轴上的无线资源的空分多址来较好地进行通信操作。
本发明的另一目的在于提供一种优良的通信设备和通信方法、计算机程序以及通信系统，其中，能够在保持对未应用空分多址的常规标准的后向兼容性的情况下，根据应用了空分多址的新标准来较好地进行通信操作。
本发明的另一目的在于提供一种优良的通信设备和通信方法、计算机程序以及通信系统，其中，能够在保持对常规标准的后向兼容性的情况下，学习对空分多址来说必需的自适应阵列天线的权重。
技术方案
本申请是在已考虑到上述问题的情况下提出的，且权利要求1中所描述的发明是一种通信设备，该通信设备包括：
天线元件；
通过利用所述天线元件对无线信号进行发送和接收处理的通信单元；以及
对所述通信单元中发送和接收的数据进行处理的数据处理单元，
其中，所述数据处理单元生成将要从所述通信单元发送的、包括第一字段和第二字段的训练帧，所述第一字段是根据具有向下兼容性的第一通信标准来描述的，所述第二字段包括用于被配置有多个天线元件的通信伙伴学习自适应阵列天线的权重的训练信号。
根据本申请的权利要求2中所描述的发明，从根据权利要求1的通信设备中发送的训练信号包括分配给该通信设备的特有已知序列。
根据本申请的权利要求3中所描述的发明，所述第一通信标准等效于IEEE802.11，所述训练帧的第一字段包括直到L-SIG字段，并且所述第二字段包括添加在所述L-SIG字段后面的训练信号。并且根据权利要求1所述的通信设备的数据处理单元描述使得在L-SIG字段的长度和速率中数据长度÷传输速率表示直到与通信伙伴间的通信序列中的单元的尾端的长度的伪装信息。
根据本申请的权利要求4中所描述的发明，根据权利要求3的通信设备的数据处理单元被配置用于描述在L-SIG字段中第二字段跟随在第一字段之后的状态。
根据本申请的权利要求5中所描述的发明，训练帧的第一字段等效于由第一通信标准IEEE802.11所规定的数据帧，且第二字段包括添加在数据帧后面的训练信号。而且，根据权利要求1的通信设备的数据处理单元使L-SIG中的长度伪装成表示直到数据帧的尾端的信息，作为训练帧的净载荷部的数据长度。
根据本申请的权利要求6中所描述的发明，根据权利要求1的通信设备的数据处理单元被设置用于提供用于将根据权利要求5的训练帧的第一字段的尾端与第二字段的开始处相分离的无传输间隔。
根据本申请的权利要求7中所描述的发明，根据权利要求4的通信设备的数据处理单元被配置用于将L-SIG字段中的长度伪装成表示直到第一字段的尾端的信息，作为训练帧的净载荷部的数据长度。
根据本申请的权利要求8中所描述的发明，训练帧的第一字段等效于由第一通信标准IEEE802.11所规定的数据帧，且第二字段包括复用于数据帧的净载荷部上的训练信号。
另外，本申请的权利要求9中所描述的发明是一种向被提供有多个天线元件的通信伙伴发送训练帧的通信方法，该通信方法包括：
发送所述训练帧中的、根据具有向下兼容性的第一通信标准来描述的第一字段的步骤；以及
发送所述训练帧中的、包括用于所述通信伙伴学习自适应阵列天线的权重的训练信号的第二字段的步骤。
另外，本申请的权利要求10中所描述的发明是一种以计算机可读格式来描述的计算机程序，该计算机程序用于在计算机上进行用于向被提供有多个天线元件的通信伙伴发送训练帧的处理，所述计算机程序使得计算机起到下列单元的作用：
数据处理单元，该数据处理单元生成训练帧，所述训练帧包括第一字段和第二字段，所述第一字段是根据具有向下兼容性的第一通信标准来描述的，所述第二字段包括用于被提供有多个天线元件的通信伙伴学习自适应阵列天线的权重的训练信号。
根据本申请的权利要求10中所描述的发明的计算机程序定义了一种以计算机可读格式来描述的计算机程序，使得能够在计算机上实现预定的处理。换句话说，通过将根据本申请的权利要求10的计算机程序安装到计算机中，在计算机上进行合作性操作，并且能够获得与根据本申请的权利要求1的通信设备相似的操作效果。
另外，本申请的权利要求11中所描述的发明是一种通信系统，该通信系统包括：
第一通信设备，所述第一通信设备包括多个天线元件、通信单元以及数据处理单元，所述通信单元通过利用多个天线元件对无线信号进行发送和接收处理，所述数据处理单元对所述通信单元中发送和接收的数据进行处理；以及
多个第二通信设备，所述多个第二通信设备同时向所述第一通信设备发送训练帧，所述训练帧包括用于学习针对所述多个天线元件的自适应阵列天线的权重的训练信号，
其中，所述多个第二通信设备中的每一个发送包括第一字段和第二字段的训练帧，所述第一字段是根据具有等级兼容性的第一通信标准来描述的，所述第二字段包括用于被提供有多个天线元件的通信伙伴学习自适应阵列天线的权重的训练信号。
然而，应当注意，这里提到的“系统”是指在逻辑上聚集了多个设备(或实现特定功能的功能模块)的对象，而且各设备和功能模块是否在单独外壳内是无关紧要的。
发明的有益效果
根据本发明，能够提供一种优良的通信设备和通信方法、计算机程序以及通信系统，其中，能够通过应用使得多个用户共享空间轴上的无线资源的空分多址来较好地进行通信操作。
而且，根据本发明，能够提供一种优良的通信设备和通信方法、计算机程序以及通信系统，其中，能够在保持对未应用空分多址的常规标准的后向兼容性的情况下，根据应用了空分多址的新标准来较好地进行通信操作。
而且，根据本发明，能够提供一种优良的通信设备和通信方法、计算机程序以及通信系统，其中，在保持对常规标准的后向兼容性的情况下，能够学习对空分多址来说所必需的、自适应阵列天线的权重。
根据本申请的权利要求1和9至11中所描述的发明，可以将提供训练信号的通信设备应用于使得符合等效于向下标准的第一通信标准的周边站混合存在的通信环境，并且通过使上述周边站基于第一字段中所描述的信息来进行通信操作，能够在保持后向兼容性的情况下将训练信号提供给通信伙伴。
根据本申请的权利要求2中所描述的发明，由于训练信号包括为每个通信设备分配的特有已知序列，因此，同时从多个通信设备接收到训练信号的通信伙伴可以在空间上分离针对每个用户的多个训练信号。
根据本申请的权利要求3和4中所描述的发明，训练帧被设置有具有对IEEE802.11的后向兼容性的头部，并且在该头部的L-SIG中，存储了被伪装以使数据长度÷传输速率变为在其中应当设置NAV的时段(随后的ACK帧的传输完成时间点)的长度和速率信息，以替代表示原始帧长度和传输速率的信息。即使在不能对训练帧中不具有后向兼容性的第二字段进行解码的情况下，符合常规IEEE802.11的周边站也会在由通信伙伴的相关通信设备所进行的通信序列的单元上抑制传输操作。因此，所述通信设备可以在保持后向兼容性的情况下将训练信号提供给通信伙伴。
根据本申请的权利要求5中所描述的发明，训练帧被提供有其中将训练信号添加在IEEE802.11的数据帧的后面的结构。通过参考在训练帧中的IEEE802.11的净载荷部的起始处定义的持续时间并对NAV的计时器值(counter value)进行设置，符合常规IEEE802.11的周边站可在由通信伙伴的相关通信设备所进行的通信序列的单元上抑制传输操作。因此，所述通信设备可以在保持后向兼容性的情况下将训练信号提供给通信伙伴。而且，由于将L-SIG字段中的长度伪装成表示直到数据帧的尾端的信息作为训练帧的净载荷部的数据长度，符合常规IEEE802.11的周边站并不需要对训练帧中的不具有后向兼容性的第二字段进行解码。
根据本申请的权利要求6中所描述的发明，在等效于数据帧的第一字段的尾端和包括训练信号的第二字段之间提供预定长度的无传输间隔的情况下，符合常规IEEE802.11的周边站识别到L-SIG的信息是正确的，接收功率如预期在数据帧的接收之后降低，且不需要丢弃接收包。
根据本申请的权利要求7中所描述的发明，在持续时间中所描述的NAV信息有效的情况下，周边站在由通信伙伴的相关通信设备所进行的通信序列的单元上抑制传输操作。因此，根据本发明的通信设备可以在保持与常规标准的后向兼容性的情况下将训练信号提供给通信伙伴。
根据本申请的权利要求8中所描述的发明，提供了等效于IEEE802.11的数据帧的结构。通过参考在训练帧中的IEEE802.11的净载荷部的起始处定义的持续时间以及对NAV的计时器值进行设置，符合常规IEEE802.11的周边站可以在由通信伙伴的相关通信设备所进行的通信序列的单元上抑制传输操作。因此，根据本发明的通信设备可以在保持与常规标准的后向兼容性的情况下将训练信号提供给通信伙伴。
根据基于附图和以下将要描述的本发明的实施例的更详细的描述，本发明的其他目的、特征以及优点将变得显而易见。
附图说明
图1示意性示出根据本发明的一个实施例的通信系统的配置。
图2示出可以通过应用空分多址来复用多个用户的通信设备的配置示例。
图3示出了不应用空分多址的、符合诸如IEEE802.11a等常规标准的通信设备的配置示例。
图4示出用于基于训练信号来学习自适应阵列天线的权重的通信序列示例。
图5示出可用于图4中所示的通信序列的训练请求帧的格式示例。
图6示出L-SIG字段的数据结构。
图7示出图5中所示的训练请求帧中的净载荷部(DATA，数据)的格式示例。
图8示出用于图4中所示的通信序列中的训练帧的一个格式示例。
图9A示出用于图4中所示的通信序列中的训练帧的另一格式示例。
图9B示出用于图4中所示的通信序列中的训练帧的又一格式示例。
图10示出用于图4中所示出的通信序列中的训练帧的一个格式示例。
图11A是用于描述对具有向下兼容性的净载荷部中的用于学习的已知序列进行复用的方法的示例的视图。
图11B是用于描述对具有向下兼容性的净载荷部中的用于学习的已知序列进行复用的方法的示例的视图。
图12是示出图2中所示的通信设备用作图4中所示的通信序列中的接入点(STA0)的处理过程的流程图。
图13是示出图2或图3中所示的通信设备用作图4中所示的通信序列中的终端站(STA1至STA3中的一个)的处理过程的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图来详细描述本发明的实施例。
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的通信系统的配置。根据本实施例的通信系统例如符合IEEE802.11，并被设置用于使用CSMA/CA控制过程结合RTS/CTS握手(如上文所描述的)。
图中所示的通信系统包括用作接入点(AP，access point)的通信站STA0和用作终端站(客户端装置)的多个通信站STA1、STA2和STA3。各通信站STA1、STA2和STA3在各自的通信区域中包含通信站STA0，并能够分别与STA0进行直接通信(换句话说，各通信站STA1、STA2和STA3被置于作为接入点的STA0的控制之下，并构成BBS(BasicService Set，基本服务集))。然而，应当注意，作为终端站的各通信站STA1、STA2和STA3不一定需要存在于彼此的通信范围内，而且下文中将不会提到终端站之间的直接通信。
这里，作为接入点的STA0包括利用被提供有多个天线的自适应阵列天线进行空分多址、并将空间轴上的无线资源分配给多个用户以复用帧通信的通信设备。即，STA0是符合诸如IEEE802.11ac等新标准的通信设备，STA0通过在同一时间轴上复用目的地通信站彼此不同的两个或多个帧并针对每个传输源对由两个或多个通信站在同一时间轴上复用并发送的、目的地为本地站的帧进行分离，来进行一对多帧通信。由于该STA0装备有多个天线，因此，可以增加终端站的数量，以实现空间复用。当然，该STA0不仅可以通过应用空分多址与各通信站STA1、STA2和STA3进行一对多帧通信，还可以与各通信站STA1、STA2和STA3进行单独的一对一帧通信。
另一方面，作为终端站的通信站STA1、STA2和STA3包括利用被提供有多个天线的自适应阵列天线进行空分多址、但却仅在接收时进行用户分离而在发送时不进行用户分离(即，发送帧的复用)使得不必配备与接入点同样多的天线的通信设备。应当注意，被置于作为接入点(图1中未示出)的STA0的控制下的终端站中的至少一部分可以是符合诸如IEEE802.11a等常规标准的通信设备。换句话说，图1中所示的通信系统是其中相关新标准的通信站与常规标准的通信站混合存在的通信环境。
因此，当通信站STA0作为接入点进行空分多址时，需要充分考虑到与常规标准的后向兼容性。
图2示出了能够通过应用空分多址进行多个用户的复用的通信设备的配置示例。在图1所示的通信系统中，用作接入点的通信站STA0以及作为通信站STA1至STA3(用作终端站)的一部分的与空分多址对应的一个具有图2中所示的配置，并被设置为根据新标准来进行通信操作。
图中所示的通信设备包括N个发送接收分支20-1、20-2、…、20-N和数据处理单元25，N个发送接收分支20-1、20-2、…、20-N分别设有天线元件21-1、21-2、…、21-N，数据处理单元25与各发送接收分支20-1、20-2、…、20-N相连接、并对发送接收数据进行处理(然而，应当注意，N是大于或等于2的整数)。这多个天线元件21-1、21-2、…、21-N可通过施加适当的自适应阵列天线的权重而用作自适应阵列天线。作为接入点的通信站STA0利用自适应阵列天线进行空分多址，而可通过具有多个天线元件来增加可通过多址而包含的终端站的数量。
在各发送接收分支20-1、20-2、…、20-N中，各天线元件21-1、21-2、…、21-N经由双工器22-1、22-2、…、22-N与发送处理单元23-1、23-2、…、23-N和接收处理单元24-1、24-2、…、24-N相连接。
当根据来自上层应用的发送请求而生成发送数据时，数据处理单元25对给各发送接收分支20-1、20-2、…、20-N的发送数据进行排序。另外，在通信设备是用作接入点的STA0的情况下，当根据来自上层应用的发送请求而生成被寻址到多个用户(即各通信站STA1、STA2和STA3)的发送数据时，数据处理单元25复用每个发送接收分支的自适应阵列天线的发送权重、并对将之后将针对各发送接收分支20-1、20-2、…、20-N来排序的发送数据进行空间分离。然而，应当注意，这里提到的发送时的“空间分离”仅指针对同时发送帧的每个用户来进行空间分离的用户分离。
各发送处理单元23-1、23-2、…、23-N对从数据处理单元25提供的数字基带发送信号进行诸如编码和调制等预定信号处理，之后进行D/A转换，此外还对RF(Radio Frequency，射频)信号进行上变频，并进行功率放大。然后，经由双工器22-1、22-2、…、22-N将上述传输RF信号提供给天线元件21-1、21-2、…、21-N并发射至空中。
另外，在各接收处理单元24-1、24-2、…、24-N中，当经由双工器22-1、22-2、…、22-N提供来自天线元件21-1、21-2、…、21-N的RF接收信号时，对RF接收信号进行低噪声放大，然后进行对模拟基带信号的下变频以及之后的D/A转换，并进一步施加诸如解码和解调等预定信号处理。
数据处理单元25关于分别从各接收处理单元24-1、24-2、…、24-N输入的接收信号来复用自适应阵列天线的接收权重，以进行空间分离，并且当再生来自每个用户(即通信站STA1、STA2和STA3中的每一个)的发送数据时，将发送数据传递到上层应用。然而，应当注意，这里提到的接收时的“空间分离”包括两种含义：针对同时发送帧的每个用户来进行空间分离的用户分离，以及将空间复用的MIMO信道分离成多个原始流的信道分离。
当通过各发送接收分支20-1、20-2、…、20-N进行帧发送接收时，数据处理单元25对通过图1所示的通信系统安装的介质访问控制(MediaAccess Control：MAC)系统中的各层通信协议进行处理。这里，为了将多个天线元件21-1、21-2、…、21-N用作自适应阵列天线，数据处理单元25对各发送处理单元23-1、23-2、…、23-N和各接收处理单元24-1、24-2、…、24-N进行控制，以将自适应阵列天线的发送权重施加于针对各发送接收分支20-1、20-2、…、20-N而排序的发送信号，并将自适应阵列天线的接收权重施加至来自各发送接收分支20-1、20-2、…、20-N的接收信号。而且，在与各通信站STA1、STA2和STA3进行空分多址之前，数据处理单元25学习自适应阵列天线的权重。例如，通过针对包括从各通信伙伴STA1至STA3接收的已知序列的训练信号使用诸如RLS(Recursive LeastSquare，递归最小二乘法)等预定自适应算法，则可以实现对自适应阵列天线的权重的学习。
应当注意，作为终端站的通信站STA1、STA2和STA3通过设有多个天线的自适应阵列天线进行空分多址，但仅在接收时进行用户分离，而不进行发送时的用户分离(即发送帧的复用)，因此没有必要装备与接入点同样多的天线。
而且，图3示出了符合诸如IEEE802.11a等常规标准、而不需应用空分多址的通信设备的配置示例。在图1所示的通信系统中，在被置于作为接入点的STA0的控制下的终端站中，存在一个被提供有图3所示的配置并仅根据常规标准进行通信操作的终端站(图1中未示出)。
图3所示的通信设备包括发送接收分支30和数据处理单元35，发送接收分支30设有天线元件31和数据处理单元35，数据处理单元35与该发送接收分支30相连接并对发送接收数据进行处理。而且，在发送接收分支30中，天线元件31经由双工器32与发送处理单元33和接收处理单元34相连接。
数据处理单元35根据来自上层应用的发送请求生成待输出至发送接收分支30的发送数据。发送处理单元33对数字基带发送信号应用诸如编码和调制等预定信号处理，之后进行D/A转换，此外对RF信号进行上变频，并进行功率放大。然后，将上述传输RF信号经由双工器32应用到天线元件31并发射至空中。
同时，在接收处理单元34中，当经由双工器32提供来自天线元件31的RF接收信号时，对RF接收信号进行低噪声放大，然后进行对模拟基带信号的下变频以及之后的D/A转换，并进一步施加诸如解码和解调等预定信号处理。数据处理单元35根据从接收处理单元34输入的数字接收信号来再生将要传递至上层应用的原始传输数据。
在图1所示的通信系统中，作为接入点的STA0针对要用作自适应阵列天线的多个天线元件21-1、21-2、…、21-N来施加自适应阵列天线的权重，并可以针对各通信站STA1至STA3来形成方向性。这样，针对每个用户而对空间轴上的无线资源进行了分离，并且被寻址至各通信站STA1至STA3的多个帧可以被复用并被同时发送。而且，当STA0用作自适应阵列天线时，可以将同时从各通信站STA1到STA3发送的各帧在空间轴上针对每个用户而进行分离，并进行接收处理。
这里，为了使得多个天线元件用作自适应阵列天线，需要预先进行对自适应阵列天线的权重的学习。例如，STA0可以通过根据包括分别从各通信站STA1至STA3接收的已知序列的训练信号而获得转移函数(transfer function)，来学习自适应阵列天线的权重。或者，STA0针对从多个通信伙伴中的每一个接收的训练信号使用诸如RLS(RecursiveLeast Square，递推最小二乘法)等预定自适应算法，并且可以直接进行对自适应阵列天线的权重的学习。
在上述两种方法的任一种中，进行对自适应阵列天线的权重的学习的STA0需要各通信站STA1至STA3发送训练信号。而且，在仅遵从常规标准的通信设备混合存在的通信环境中，与需要在避免载波冲突的情况下进行常规帧交换序列的状态相似，需要在避免仅遵从常规标准的通信设备的干扰的情况下来发送训练信号。即，STA0需要在保持与常规标准的后向兼容性的情况下来学习自适应阵列天线的权重。
图4示出基于训练信号的用于自适应阵列天线的权重的通信序列示例。在图中所示的示例中，进行学习的通信站STA0发送训练请求(TRQ：Training ReQuest)帧，以请求发送训练信号，并且接收TRQ帧的各周边站STA1至STA3分别回复包含用于学习的已知序列的训练帧。应当注意，图4中的通信站STA4未包含于图1中，但通信站STA4是仅符合常规标准并且被设置作为存在于通信站STA0至STA3的通信范围中的至少一个范围内的隐藏终端的通信站。
作为接入点的STA0预先进行物理载波监听，校验到介质是空的，进一步进行退避(back-off)，并在之后发送TRQ帧。在此时间点，由于尚未学习自适应阵列天线的权重(即，多个天线元件21-1、21-2、…、21-N并未用作自适应阵列天线)，因此TRQ帧是非定向传输的。
TRQ帧包括遵从常规标准IEEE802.11的字段，并关于并非TRQ帧的目的地的通信站(隐藏终端)来描述用于请求设置NAV的计时器值的持续时间信息(下文中将描述)，所述NAV的计时器值等效于直到该系列的信号发送接收序列结束(在图中所示示例中为ACK的发送完成)的时段。下面将转为描述TRQ帧的格式。
遵从常规标准的STA4在接收到目的地不包含本地站的上述TRQ帧的情况下，基于相关帧中描述的持续时间信息来设置NAV的计时器值，并抑制传输操作。
另外，根据图1所示的通信站的设置，从STA0发送的TRQ帧到达各通信站STA1至STA3。与此相反，在从接收到目的地地址中描述了本地站地址的TRQ帧后过去了预定帧间间隔SIFS(Short Inter FrameSpace，短帧间间隔)之后，各通信站STA1至STA3分别回复可用于自适应阵列天线的学习的、包含已知序列(训练1、训练2和训练3)的训练帧。
根据本实施例，为了在保持与常规标准的后向兼容性的情况下进行对自适应阵列天线的权重的学习，训练帧包括遵从常规标准IEEE802.11的前半字段和不具有与常规标准的向下兼容性的后半字段。在遵从常规标准的前半字段中，由于符合常规标准的周边站在该系列信号发送接收序列结束前一直抑制传输操作，因此，其被误识别为应用了描述伪装(spoofing)以使相关训练帧持续到之后完成ACK的传输的时间点。然而，应当注意，下面将转为描述训练帧的格式。
另外，在图4所示的示例中，各通信站STA1至STA3被设置为同时发送训练帧。
这里，通过时分方式来发送各训练帧的方法也是可以想到的。然而，如果进行时分传输，回复训练帧(即，必须进行学习)的通信站的数量会增加，并且到所有训练帧的发送均结束时的时段(即周边站的发送停止时段)会变长，这导致系统总体上的吞吐量的降低以及开销的增加。而且，存在这样的可能性：由于NAV的计时器值在训练帧到达前消失，因此，仅能够接收时间轴上的后向传输的训练帧的周边站(隐藏终端)可以开始发送操作，而不能够避免载波冲突。由于这些原因，根据本实施例，训练帧是同时发送的。
同时，在完成TRQ帧的传输之后，STA0等待接收分别从TRQ帧的各目的地站STA1至STA3回复的训练帧。在将接收到训练帧的时间点，由于还未进行对自适应阵列天线的学习，因此，STA需利用一个天线元件来同时接收多个训练帧。这里，在满足以下三个条件的情况下，STA0可以在避免冲突的情况下，接收同时发送的训练字段中位于前半部的具有向下兼容性的字段部分。
(1)使用OFDM调制系统。
(2)进行操作使得各通信站STA1、STA2和STA3的振荡器校正与STA0所使用的振荡器的频率误差。
(3)各通信站STA1、STA2和STA3发送的训练帧的相关字段中的描述内容全部相同。
已知，条件(1)中的OFDM调制系统对多径衰落是有适应性的。而且，在各通信站STA1、STA2和STA3在接收来自STA0的TRQ帧时进行频率校正的同时，可以满足条件(2)。通过进行频率校正，保证保护间隔中包含这样的延迟时间：在该延迟时间，从各通信站STA1、STA2和STA3同时发送的训练帧均到达STA0。然后，如条件(3)中所示出的，如果各通信站STA1、STA2和STA3的相关字段是相同的描述内容，则这些可以利用正常延迟波以相似的方式进行处理，并可以利用一个天线元件进行同时接收。
而且，在训练帧中，对于包含用于训练的已知序列并且不具有与常规标砖的向下兼容性的后半部分的字段来说，STA0通过利用多个天线元件21-1、21-2、…、21-N来进行接收。通过预先将特有代码序列分别分配给各通信站STA1、STA2和STA3作为用于训练的已知序列，STA0可以在空间上分离各个序列。然而，应当注意，如果通过空分多址的通信站的数量增加，则由于需要对它们中的每一个进行区分，所述已知序列自然会变得更长。
然后，STA0通过利用诸如RLS算法等预定自适应算法、基于各已知序列来学习自适应阵列天线的权重。之后，STA0所具有的多个天线元件21-1、21-2、…、21-N用作自适应阵列天线，并且STA0可以进行空分多址。
另一方面，在接收到目的地不包括本地站的上述训练帧中(训练1、训练2和训练3)中的一个的情况下，仅遵从常规标准的STA4误识别到训练帧一直持续到随后的ACK帧的传输结束时间，并且抑制传输操作。
当从完成对来自各通信站STA1、STA2和STA3的训练帧的接收开始过去预定帧间间隔SIFS之后，STA0分别发送被寻址到各通信站STA1、STA2和STA3中的每一个的数据帧(片断0-1、片断0-2和片断0-3)。通过利用所学习的自适应阵列天线的权重，STA0可以通过空分复用来同时传输多个数据帧。
与此相反，当完成对分别被寻址到本地站的数据帧(片断0-1、片断0-2和片断0-3)的接收时，在过去预定帧间间隔SIFS之后，各通信站STA1、STA2和STA3同时回复ACK帧(ACK1、ACK2和ACK3)。
STA0的用作自适应天线的多个天线元件21-1、21-2、…、21-N可以针对每个用户在空间上分离多个同时接收的ACK帧(ACK1、ACK2和ACK3)。例如，在各ACK帧中，通信站STA1、STA2和STA3的地址分别作为各发送器的地址而被描述，STA0可以识别接收到的各ACK帧的发送源。而且，如果ACK帧还包括用于训练的已知序列，则STA0可以基于包含于接收到的各ACK帧中的已知序列，使所学习的自适应阵列天线的权重自适应地跟随环境的变化。
在接收到未被寻址到本地站的上述数据帧(片断0-1、片断0-2和片断0-3)中的一个的情况下，遵从常规标准的STA4基于帧中描述的持续时间信息来设置NAV的计时器值，并抑制传输操作。而且，在接收到未被寻址到本地站的上述ACK帧(ACK1、ACK2和ACK3)中的一个的情况下，遵从常规标准的STA4基于帧中描述的持续时间信息来设置NAV的计时器值，并抑制传输操作。
如根据图4中所示的通信序列而理解的，进行空分多址的STA0可以优选地学习自适应阵列天线的权重，而且在学习后，在多个用户共享空间轴上的无线资源且对被寻址到多个用户的多个数据帧被复用和发送的同时，可以提高一对多(即多个用户作为一个整体)的吞吐量。
图5示出了可以用于图4中所示的通信序列中的训练请求帧的格式示例。图中所示的训练帧包括头部和净载荷部(DATA，数据)。
训练请求帧的头部包括L-STF(Legacy Short Training Field，常规短训练字段)、L-LTF(Legacy Long Training Field，常规长训练字段)以及L-SIG(Legacy SIGNAL Field，常规信号字段)，L-STF包括用于寻找该帧的已知DFDM符号，L-LTF包括用于同步采集和均衡的已知训练符号，并且在L-SIG中描述诸如传输速率和数据长度等信号信息，并且净载荷部(数据)将在这之后被发送。训练帧(连同头部和净载荷部一起)可以符合常规标准IEEE802.11的格式来构成，并且也可以由仅符合常规标准的周边站来接收。
图6示出了图5中所示的训练请求帧中的L-SIG字段的数据结构。应当注意，L-SIG字段的格式的定义与下文描述的其他帧格式是共同的。在速率字段中描述了表示用于净载荷部的传输的传输速率的信息，并且在长度字段中描述了表示净载荷部的数据长度的信息。接收到相关帧的通信站可以基于由通过对L-SIG进行解码而获得的速率和长度所标识的信息，通过计算数据长度÷传输速率，来获得直到相关帧的尾端的时间。
图7示出了图5中所示训练请求帧中的净载荷部(DATA，数据)的格式示例。
在净载荷部的起始处，以共同的方式限定了帧控制(Frame Control)字段和持续时间(Duration)字段。之后，多个地址字段Addr1至4、序列字段(SEQ)、帧主体(帧主体是提供给上层应用的实际信息)以及后面的作为校验和的FCS(Frame Check Sequence，帧校验序列)。
帧控制具有进一步的分段格式，并且例如，描述了诸如相关帧的类型、协议的版本、有重传或无重传以及用于数据的信道信息等各种信息。
持续时间用于指定时间。接收相关帧的各通信站可以在地址字段Addr1至4中未描述本地站的地址的情况下，基于在该持续时间中描述的时间来获取应当停止通信操作时的时间。具体来说，在该持续时间中，对被称作NAV(Network Allocation Vector，网络分配向量)的计时器值进行设置。该计时器值例如是指随后的ACK帧的传输完成时间点。
多个地址字段Addr1至4用于标识传输源和目的地通信站等。在图1中所示的通信序列示例的情况下，在地址字段中描述了各通信站STA1至STA3(训练请求的目的地)的各地址。
帧校验序列(FCS)是32位CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)。例如，相关帧的目的地站计算该帧校验序列，以校验二者是否相互匹配。然而，在与传输的帧校验序列不匹配的情况下，在丢弃该帧(如视为销毁一样)的同时，仅识别正确的MAC(Media Access Control，介质访问控制)帧并进行处理。
图3示出了图4中所示的通信序列中使用的训练帧的格式示例。
图中所示出的训练帧包括头部和净载荷部，该头部包含符合常规标准IEEE802.11(即，具有向下兼容性)的格式，并且该净载荷部不具有与常规标准的向下兼容性。
该头部包括与上述训练请求帧相似的L-STF、L-LTF和L-SIG。在图4所示的通信序列示例中，多个通信站STA1至STA3同时传输训练帧。STA0是训练请求源，它处于尚未进行对自适应阵列天线的学习的状态，并且需要通过使用一个天线元件来进行同时接收。由于使用OFDM调制系统并且各通信站STA1至STA3(训练帧的传输源)校正了频率误差，此外还由于各通信站STA1至STA3传输的训练帧的头部的描述内容是相同的，因此，可以通过使用一个天线元件来进行同时接收。
而且，训练帧中的L-SIG字段的数据结构如图6中所示。通常，基于通过速率和长度来标识的信息，通过计算数据长度÷数据传输速率，能够获得直到相关帧的尾端的时间。与此相反，根据伪装技术(spoofingtechnology)，头部中的长度和速率的各字段中，存储了伪装信息，而不是表示帧长度和传输速率的原始信息，这样，数据长度÷传输速率变为应当对NAV(随后的ACK帧的传输完成时间点)进行设置的时段。因此，当接收到相关帧时，基于具有向下兼容性的头部(L-SIG)的解码结果，常规标准的周边站STA4在适当的期间内停止传输操作，并且能够避免图4中所示的通信序列的干扰。应当注意，在L-SIG中，可以描述包括特有序列的净载荷部跟随在头部之后的状态。
在净载荷部中，描述用于学习的已知序列。通过预先将特有代码序列(Unique Sequence，特有序列)分别分配给各通信站STA1、STA2和STA3作为用于训练的已知序列，STA0可以在空间上从将要被同时接收的训练帧(在上文中描述的)中分离各个序列。
图9A示出了图4中所示的通信序列中所使用的训练帧的另一格式示例。
图中所示出的训练帧包括头部和净载荷部。与上述训练请求帧相似，头部包括L-STF、L-LTF和L-SIG，符合常规标准IEEE802.11，并且具有向下兼容性。另一方面，净载荷部包括具有向下兼容性的DATA(数据)字段和不具有向下兼容性的特有序列字段。还可以将图中所示的训练帧表示为这样的配置：在该配置中，在通过IEEE802.11规定的数据帧后添加用于学习的特有序列字段。
L-SIG字段的数据结构如图6中所示，并且包括其中对表示净载荷部的数据长度的信息进行描述的长度字段。净载荷部的数据长度是通过将DATA(数据)字段与特有序列字段相接合而获得的长度。然而，应当注意，对于符合常规标准的周边站，不必将不具有向下兼容性的特有序列字段作为净载荷部来解码。鉴于以上情况，在长度字段中，描述了这样的信息：将直到具有向下兼容性的DATA(数据)字段的尾端(不包括特有序列字段)伪装作为净载荷部的数据长度。
与图5中所示的格式示例相似，在DATA字段中，在起始处以共同的方式来限定帧控制和持续时间。在该持续时间中，设置与随后的ACK帧的传输完成时间点等效的、NAV的计时器值。
在图9A中所示的格式示例中，DATA字段具有向下兼容性，并且符合常规标准的周边站可以基于在DATA字段中所描述的持续时间来获取应当停止通信操作时的时间。为此，由于不同于图8中所示的格式示例，因此，不必伪装L-SIG中的长度和速率字段，以使帧长度÷传输速率变为其中应当设置NAV的时段。相反，周边站应当识别出持续时间中所描述的NAV信息是有效的。鉴于以上情况，如前所述，将长度字段伪装成表示直到具有向下兼容性的DATA字段的尾端的信息，作为净载荷部的数据长度(不包括特有序列字段)。
STA0是训练请求源，处于尚未进行对自适应阵列天线的学习的状态，并且为了使用一个天线元件而同时接收到具有向下兼容性的DATA字段和头部，需要这些部分具有相同的描述内容(与上文相同)。其中各通信站STA1至STA3发送的训练帧的头部的描述内容相同的情形与图8中所示的格式示例相似。另一方面，在DATA字段中，在起始处以共同的方式限定的帧控制和持续时间在各通信站STA1至STA3发送的训练帧中具有相同的描述内容。而且，在DATA帧中限定了地址字段的情况下，需要预先进行各通信站STA1至STA3之间的设置，使得描述相同的地址信息。
在图9A所示的训练帧中，如前所述，当将L-SIG字段中的长度字段伪装成表示直到具有向下兼容性的DATA字段的尾端的信息作为净载荷部的数据长度时，常规标准的周边站STA4并不需要对不具有如净载荷部一样的向下兼容性的特有序列字段进行解码。然而，如图9A中所示，尽管期望在净载荷部的尾端之后降低接收功率，但是，如果DATA字段与特有序列字段无缝连接，则原本应降低的接收功率继续按照现状，并且依赖于周边站STA4的安装，识别出L-SIG的信息有误，从而存在丢弃整个包的可能，并NAV可能无效。
作为用于该问题的解决方法，如图9B中所示，可以将其中在DATA字段和特有序列字段之间设置预定长度的无传输间隔的训练帧格式作为示例。在这种情况下，由于在DATA字段的尾端之后接收功率如预期的那样降低，因此，常规标准的周边站STA4识别到L-SIG的信息是正确的，并在不丢弃接收包的情况下对NAV进行设置。因此，训练帧的传输源可以发送特有序列字段，而从DATA字段开始在无传输间隔后不存在问题。
应当注意，无传输间隔的间隔长度例如可以是诸如SIFS(短帧间间隔)等短间隔。而且，在DATA字段中可以描述特有序列字段跟随在其后的状态。
图10示出了图4中所示出的通信序列中使用的训练帧的又一格式示例。图中所示的训练帧包括头部和净载荷部(DATA，数据)。
与上述的训练请求帧相似，该头部符合常规标准IEEE802.11，包括L-STF、L-LTF和L-SIG，并具有向下兼容性。
而且，净载荷部可以用符合常规标准IEEE802.11的格式来构成，并可以采用例如与图7中所示的数据结构相似的数据结构。
STA0是训练请求源，处于尚未进行对自适应阵列天线的学习的状态，并且需要通过使用一个天线元件来接收具有向下兼容性的净载荷部和头部。由于各通信站STA1至STA3具有相同的头部和净载荷部的描述内容，因此STA0可以通过使用一个天线元件进行同时接收。
而且，在图10中所示的示例中，用于学习的已知序列被复用在待传输的具有向下兼容性的净载荷部上。另外，图中所示的训练帧还可以是通过将训练信号复用在由IEEE802.11所规定的数据帧的净载荷部上而获得的。
作为将已知序列作为训练信号复用在具有向下兼容性的净载荷部上的方法的示例，可以采用信号点被设置为不同于原始净载荷部的数字调制的方法作为示例。图11示出了将BPSK(Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控)作为数字调制系统来应用的情况下的复用方法。即，对于原始净载荷部来说，如图11A中所示，如常规方法那样进行信号设置。与此相反，如图11B中所示的那样，通过90度的相位旋转在信号设置中传输用于学习的已知序列。用这种方式，通过传输其中原始净载荷部和训练信号彼此正交的形式的信息，在传输针对周边站STA4的、被置于原始净载荷部上的NAV信息的同时，可以将用于学习的训练信号传输至目的地站STA0。
通过预先将特有代码序列(Unique Sequence，特有序列)分别分配给各通信站STA1、STA2和STA3作为用于训练的已知序列，STA0可以在空间上从被同时接收的训练帧的净载荷部中分离每个复用的序列。
图12以流程图的形式示出了用于图2中所示的通信设备的、用作图4中所示的接入点(STA0)的处理过程。接入点例如被设置为：根据来自上层应用的接受请求或数据发送请求的生成来启动图12中所示出的处理过程。
当本地站处于其中可以进行发送(步骤S1中的是)的状态时，通过进行物理载波监听以检查到介质是空的并进一步进行退避等，接入点把训练请求(TRQ)帧(参见图5)发送给期望将输出复用并发送到的一个或多个终端站(STA1至STA3)(步骤S2)。
然后，当自完成TRQ帧的传输后过去了预定帧间间隔SIFS时(步骤S3中的是)，接入点等待对从各训练请求的目的地(STA1至STA3)回复的训练帧(参见图8至10)的接收(步骤S4)。
这里，当接收不到来自训练请求目的地(STA1至STA3)中的任一个的训练帧时(步骤S5中的否)，接入点转换到对TRQ帧的重传处理。然而，应当注意，将省略对帧重传处理过程的详细描述。
同时，当能够接收到来自训练请求目的地(STA1至STA3)中的任一个或多个的训练帧时(步骤S5中的是)，接入点使用分别包含于接收到的训练帧中的用于学习的已知序列来学习自适应阵列天线的权重。
然后，当自完成对来自训练请求目的地(STA1至STA3)的训练帧的接收后过去了预定帧间间隔SIFS时(步骤S6中的是)，接入点将数据帧传输到训练帧可以接收到的终端站(步骤S7)。
此时，通过利用所学习的自适应阵列天线的权重，接入点可以通过空分复用来同时传输被寻址至多个终端站的数据帧。然而，应当注意，对于训练帧未被接收到的终点站，由于未进行学习并且首先也不知道其存在于可通信的范围内，因此，不发送数据帧。
然后，当自完成对数据帧的传输后过去了预定帧间间隔SIFS时(步骤S8中的是)，接入点等待接收从各数据帧的传输目的地回复的ACK帧(步骤S9)。
当可以接收到来自所有的帧传输目的地的ACK帧时(步骤S9中的是)，接入点可以顺利地结束相关处理过程。
同时，当不能接收到来自数据帧传输目的地中的一个的ACK帧(步骤S9中的否)、或接收到NACK帧时，接入点识别出数据帧的发送和接收失败，并进行数据帧的重传处理。然而，应当注意，将省略对帧重传处理过程的详细描述。
应当注意，作为接入点的通信过程，代替如前所述的在传输TRQ帧之后进入接收等待，可以想到一旦TRQ帧被发送即结束处理并根据训练帧的接收来恢复处理的方法。然而，应当注意，在后一情况下，训练帧中需要用于表示该情况的字段。
图13以流程图的形式示出了用于图2或图3中所示的通信设备的、用作图4中所示的通信序列中的终端站(STA1至STA3中的一个)的处理过程。这里，各终端站被设置为根据对来自接入点的TRQ帧的接收来启动图13中所示出的处理过程。然而，应当注意，各终端站例如通过利用接收到的TRQ帧的头部的L-LTF来对频率误差进行校正，且保证在保护间隔中包含相互的时钟误差。
在自完成对来自接入点的TRQ帧的接收后过去了预定帧间间隔SIFS时(步骤S11中的是)，终端站向接入点回复训练帧(步骤S12)。
这里，终端站通过接收到的TRQ帧来对帧误差进行校正。因此，当存在回复训练帧的多个终端站时，由于保证在保护间隔中包含有接入点处的到达时间，接入点可以通过使用一个天线元件来进行同时接收。
然后，当自完成对训练帧的传输后过去了预定帧间间隔SIFS时(步骤S13中的是)，终端站等待接收从接入点发送的数据帧(步骤S14)。
这里，当因为帧误差等而不能接收到数据帧或不能对接收到的数据帧进行解码时(步骤S15中的否)，由于认为数据帧的接收失败，因此，终端站结束相关处理过程。或者，终端站可以向接入点回复用于催促数据帧的重传的NACK。
同时，当可以接收到来自接入点的数据帧时(步骤S15中的是)，在自完成对训练帧的传输后过去了预定帧间间隔SIFS之后(步骤S16中的是)，终端站向接入点回复ACK帧(步骤S17)，并可以成功结束相关处理过程。
在作为接入点的STA0和作为终端站的STA1至STA3分别进行图12和图13中所示的处理过程的情况下，实现了图4中所示的通信序列。然后，进行空分多址的STA0可以优选地学习自适应阵列天线的权重。当交换用于学习的训练帧和TRQ帧时，通过对这些帧施加伪装(spoofing)，优选地可以避免与服从常规标准的周边站的冲突。而且，在对自适应阵列天线的权重进行学习之后，在多个用户共享空间轴上的无线资源、且对被寻址至多个用户的多个数据帧进行复用和传输的同时，STA0提高了一对多(即多个用户作为一个整体)的吞吐量。
工业适用性
在上文中，已参考具体实施例详细描述了本发明。然而，本领域技术人员显然可以在不背离本发明的主旨的情况下实现对相关实施例的修改与变更。
根据该说明书，已主要描述了应用于诸如以实现1Gbps的额外高吞吐量为目标的IEEE802.11ac等新无线LAN标准的实施例，但本发明的主旨并不局限于此。例如，可以用相似的方法将本发明应用到使多个用户共享空间轴上的无线资源的其他无线LAN系统以及除LAN之外的各种无线系统。
为了详尽起见，已参考示例性实施例描述了本发明，但是，不应当用局限的方式来解释该说明书所描述的内容。为确定本发明的主旨，应考虑到权利要求的范围。
附图标记列表
20-1、20-2、…、20-N  发送接收分支
21-1、21-2、…、21-N  天线元件
22-1、22-2、…、22-N  双工器
23-1、23-2、…、23-N  发送处理单元
24-1、24-2、…、24-N  接收处理单元
25  数据处理单元
30  发送接收分支
31  天线元件
32  双工器
33  发送处理单元
34  接收处理单元
35  数据处理单元

Claims (11)

1.一种通信设备，包括：
天线元件；
通过利用所述天线元件对无线信号进行发送和接收处理的通信单元；以及
对所述通信单元中发送和接收的数据进行处理的数据处理单元，
其中，所述数据处理单元生成将要从所述通信单元发送的、包括第一字段和第二字段的训练帧，所述第一字段是根据具有向下兼容性的第一通信标准来描述的，所述第二字段包括用于被配置有多个天线元件的通信伙伴学习自适应阵列天线的权重的训练信号。
2.根据权利要求1所述的通信设备，
其中，所述训练信号包括分配给所述通信设备的特有已知序列。
3.根据权利要求1所述的通信设备，
其中，所述第一通信标准等效于IEEE802.11，所述训练帧的第一字段包括直到L-SIG字段，并且所述第二字段包括添加在所述L-SIG字段后面的训练信号，以及
其中，所述数据处理单元描述使得在L-SIG字段的长度和速率中数据长度÷传输速率表示直到与通信伙伴间的通信序列中的单元的尾端的长度的伪装信息。
4.根据权利要求1所述的通信设备，
其中，所述数据处理单元描述在L-SIG字段中所述第二字段跟随第一字段后的状态。
5.根据权利要求1所述的通信设备，
其中，所述训练帧的第一字段等效于所述第一通信标准IEEE802.11规定的数据帧，且所述第二字段包括添加在所述数据帧后面的训练信号，以及
其中，所述数据处理单元将L-SIG中的长度伪装成表示直到数据帧的尾端的信息，作为所述训练帧的净载荷部的数据长度。
6.根据权利要求5所述的通信设备，
其中，所述数据处理单元生成具有无传输间隔的训练帧，所述无传输间隔用于将所述第一字段的尾端与所述第二字段的起始处间隔开。
7.根据权利要求5所述的通信设备，
其中，所述数据处理单元将L-SIG字段中的长度伪装成表示直到所述第一字段的尾端的信息，作为所述训练帧的净载荷部的数据长度。
8.根据权利要求1所述的通信设备，
其中，所述训练帧的第一字段等效于由所述第一通信标准IEEE802.11规定的数据帧，且所述第二字段包括复用于所述数据帧的净载荷部上的训练信号。
9.一种向被提供有多个天线元件的通信伙伴发送训练帧的通信方法，所述通信方法包括：
发送所述训练帧中的、根据具有向下兼容性的第一通信标准来描述的第一字段的步骤；以及
发送所述训练帧中的、包括用于所述通信伙伴学习自适应阵列天线的权重的训练信号的第二字段的步骤。
10.一种计算机程序，该计算机程序以计算机可读格式来描述，用于在计算机上进行用于向被提供有多个天线元件的通信伙伴发送训练帧的处理，所述计算机程序使得计算机起到下列单元的作用：
数据处理单元，该数据处理单元生成训练帧，所述训练帧包括第一字段和第二字段，所述第一字段是根据具有向下兼容性的第一通信标准来描述的，所述第二字段包括用于被提供有多个天线元件的通信伙伴学习自适应阵列天线的权重的训练信号。
11.一种通信系统，包括：
第一通信设备，所述第一通信设备包括多个天线元件、通信单元以及数据处理单元，所述通信单元通过利用多个天线元件对无线信号进行发送和接收处理，所述数据处理单元对所述通信单元中发送和接收的数据进行处理；以及
多个第二通信设备，所述多个第二通信设备同时向所述第一通信设备发送训练帧，所述训练帧包括用于学习针对所述多个天线元件的自适应阵列天线的权重的训练信号，
其中，所述多个第二通信设备中的每一个发送包括第一字段和第二字段的训练帧，所述第一字段是根据具有等级兼容性的第一通信标准来描述的，所述第二字段包括用于被提供有多个天线元件的通信伙伴学习自适应阵列天线的权重的训练信号。
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