CN102415128A - 通信装置、通信方法、计算机程序、以及通信系统 - Google Patents
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Abstract
通过采用由多个用户共享空间轴上无线资源的空分多址来适当地执行通信操作。在接入点与终端之间执行帧交换从而通过接入点估算终端的延迟时间并把延迟时间的信息通知给终端，各终端在把相互间的延迟时间差异考虑在内的情况下执行去往接入点的上行链路帧传送。可以减少在接入点中的用户间干扰，提高执行空分多址的系统的吞吐量。
Description
技术领域
本发明涉及由多个用户共享空间轴上的无线资源的SDMA(空分多址)的通信装置、通信方法、计算机程序、以及通信系统。本发明特别涉及在基于CSMA(载波侦听多路访问)执行通信的环境中采用SDMA的通信装置、通信方法、计算机程序、以及通信系统。
背景技术
无线通信被用作为避免传统有线通信中布线工作的负担以及实现移动通信的技术。例如，无线LAN(局域网)通用标准的实例包括IEEE(电气和电子工程师协会)802.11。已广泛使用IEEE802.11a/g。
在包括IEEE802.11的许多无线LAN系统中，采用基于诸如CSMA/CA(避免冲突的载波侦听多路访问)的载波侦听的访问控制流程以使得通信站点在随机信道访问时避免载波的冲突。具体地，生成传送请求的通信站点仅针对预定的帧间隔DIFS(分布式帧间空间)监测媒介状态。当在预定帧间隔DIFS中未检测到传送信号时，执行随机退避。此外，当在执行该随机退避期间未进一步检测到传送信号时，通信站点获得独占信道的独占信道使用/传送权限(TXOP：传送机会)，从而允许其传送帧。此外，用于解决无线通信中隐藏的终端问题的方法的实例包括“虚拟载波侦听”。具体地，当在要由其它通信站点接收的接收帧中写入有与用于预留媒介的持续时间(持续时段)有关的信息时，通信站点假定已在持续时间信息所对应的时间段中使用媒介，即，执行载波侦听并设置传送停止时段(NAV：网络分配向量)。由此，确保TXOP中信道的独占使用。
IEEE802.11a/g标准支持得到最大54Mbps通信速率(按物理层数据速率)以及在2.4GHz频带或5GHz频带中利用正交频分复用(OFDM)的调制方法。此外，通过采用MIMO(多输入多输出)通信方法，在作为IEEE802.11a/g标准的扩展标准的IEEE802.11n标准中实现更高的比特速率。在此，在MIMO通信方法中，发送机和接收机具有多个天线元件并实现空间复用流(已知的方法)。尽管IEEE802.11n标准得到100Mbps或更高的高吞吐量(HT)，但由于传送内容的信息量增加因而存在进一步加速的需求。
例如，通过连同MIMO通信装置的天线数量的增加来一起增加接受空间复用的流的数量，可以在维持向后兼容性的情况下提高一对一通信中的吞吐量。然而，在将来，除了通信中每个用户的吞吐量之外，还应当提高所有用户的吞吐量。
IEEE 802.11ac工作组旨在使用等于或小于6GHz的频带来规划1Gbps或更高数据传送速率无线LAN标准。为了实现此规划，多个用户共享空间轴上的无线资源的空分多址方法(如，多用户MIMO(MU-MIMO)或SDMA(空分多址))成为可行候选。
目前，正在研究将空分多址作为以诸如PHS(个人手持电话系统和LTE(长期演进)等的时分多址(Time Division Multiple Access：TDMA)为基础的下一代移动电话系统的基本技术之一。
此外，已提出通过使用由维持与传统IEEE802.11标准的向后兼容性的封包格式构成的RTS封包、CTS封包、以及ACK封包，来把基于传统IEEE802.11标准的两种技术(即，载波侦听和使用自适应阵列天线的空分多址)彼此相组合而得到的通信系统(例如参见专利文献1)。
然而，在无线LAN领域中，虽然上述的一对多通信已受到关注，但已很少应用这种通信。这是因为在封包通信中难以有效率地复用多个用户。
特别是，在多个终端(MT)与单个接入点(AP)相关联并且作为BSS(基本服务集)的成员接入到网络的基础架构模式下，当终端同时执行对接入点的上行(UL)访问时，终端之间延迟时间的差异引起问题。此延迟时间差异主要由终端相对接入点的相对位置关系所导致的传送延迟、以及诸如时钟精度对终端的固有误差而引起。例如，在IEEE 802.11的规范中，容许±900纳秒的误差作为传送/接收帧间隔的精度。当与OFDM中使用的保护间隔长度相比终端之间的延迟时间差异更大时，在终端同时向接入点传送帧时会引起用户间的干扰。因此，不要期望得到由空分多址带来吞吐量提高的效果。
为了解决终端之间延迟时间差异的问题，已提出在接入点侧采用去干扰技术和同化技术的无线传送/接收系统(例如参见专利文献2)。然而，在通信设备中实施这样的技术会引起电路成本的增加，这对于以低成本制造和设计接入点是不利的。
此外，作为用于解决终端之间延迟时间差异问题的另一方法，存在控制终端侧的传送定时的实例。虽然在把TDD(时分双工)帧明确划分成上行和下行的无线LAN系统中以及在以基站为主导的、确保基于预留TDMA(时分多址)的时隙的通信系统中，可以校正终端之间的延迟时间差异(例如参见专利文献2和3)，但这不适用于基于CSMA的无线LAN系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2004-328570
专利文献2：PCT日本译文专利公开No.2006-504335
专利文献3：日本专利No.42023555
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供能够利用由多个用户共享空间轴上的无线资源的空分多址来适当地执行通信操作的经过优化的通信方法、计算机程序、以及通信系统。
本发明的另一目的是提供能够在基于CSMA操作的通信的环境下利用空分多址适当地执行通信操作的经过优化的通信装置、通信方法、计算机程序以及通信系统。
本发明的进一步目的是提供能够作为与接入点相关联地执行操作的终端进行动作，消除其它终端与用户之间的干扰从而适当地向接入点传送上行帧的经优化的通信装置、通信方法、计算机程序以及通信系统。
解决方案
鉴于上述问题做出了本申请，根据权利要求1中叙述的发明，提供了通信装置，包括：
数据处理器，用于处理传送/接收帧；以及
通信单元，用于传送/接收帧，
其中，数据处理器根据从用作延迟时间估算参考的参考帧被传送给通信对象时到接收到从通信对象提供的响应帧时所需的时间段，来估算通信对象的延迟时间。
根据本申请的权利要求2中叙述的发明，根据权利要求1的数据处理器可以在完成参考帧的接收之后已经经过给定帧间隔时，通信对象不发生退避地开始响应帧的传送，数据处理器在把所需时间段和帧间隔考虑在内的情况下估算通信对象的延迟时间。。
根据本申请的权利要求3中叙述的发明，根据权利要求1的通信装置的数据处理器可以在完成参考帧的接收之后已经经过任意等待时间时，使通信对象开始响应帧的传送，响应帧包括与任意等待时间有关的信息，数据处理器在把所需时间段和从响应帧获得的等待时间考虑在内的情况下估算通信对象的延迟时间
根据本申请的权利要求4中叙述的发明，根据权利要求1的通信装置的通信单元可以包括用作自适应阵列天线的多个天线元件，在同一时间复用和传送多个帧，以及在同一时间接收从多个通信对象传送的多个帧。
根据本申请的权利要求5中叙述的发明，根据权利要求4的通信装置的通信单元可以根据直到接收到从多个通信对象返回的响应帧为止所需的时间段，来估算通信对象的延迟时间，其中响应帧以在时间轴上至少部分地重叠的方式被接收。
根据本申请的权利要求6中叙述的发明，根据权利要求1的通信装置的数据处理器可以存储与估算的延迟时间有关的信息或者更新与已存储的估算的延迟时间有关的信息。
根据本申请的权利要求7中叙述的发明，根据权利要求1的通信装置的数据处理器可以确定与估算的延迟时间有关的信息以及生成包括与延迟时间有关的信息的通知帧，以及通信单元可以把通知帧传送给通信对象。
根据本申请的权利要求8中叙述的发明，根据权利要求7的通信装置的数据处理器可以根据估算的延迟时间与预定阈值之间的比较结果确定与延迟时间有关的信息。
根据本申请的权利要求9中叙述的发明，根据权利要求7的通信装置的通信单元可以把参考帧传送给多个通信对象，数据处理器确定与通信对象的延迟时间有关的信息以及生成通知帧，以及通信单元可以在同一时间把通知帧传送给通信对象。
根据本申请的权利要求10中叙述的发明，提供了通信装置，包括：
数据处理器，用于处理传送/接收帧；以及
通信单元，用于传送/接收帧，
其中，数据处理器从由通信对象传送来的通知帧中提取与数据处理器自身的延迟时间有关的信息，以及
通信单元根据与延迟时间有关的信息调整传送定时以及向通信对象传送帧。
根据本申请的权利要求11中叙述的发明，提供了通信方法，包括：
向通信对象传送作为延迟时间估算参考的参考帧的步骤；
根据直到接收到从通信对象传送的响应帧为止所需的时间段，来估算通信对象的延迟时间的步骤；
确定与估算的延迟时间有关的信息以及生成包括与延迟时间有关的信息的通知帧的步骤；以及
把通知帧传送给通信对象的步骤。
根据本申请的权利要求12中叙述的发明，提供了通信方法，包括：
接收从通信对象传送的通知帧的步骤；
从通知帧中提取与装置自身的延迟时间有关的信息的步骤；以及
根据与延迟时间有关的信息调整传送定时以及向通信对象传送帧的步骤。
根据本申请的权利要求13中叙述的发明，提供了计算机可读程序，用于使得通信装置在计算机上执行传送帧的过程，计算机可读程序使得计算机作为：
数据处理器，用于处理传送/接收帧；以及
通信单元，用于传送/接收帧，
其中，数据处理器根据从用作延迟时间估算参考的参考帧被传送给通信对象时到接收到从通信对象提供的响应帧时所需的时间段，来估算通信对象的延迟时间。
根据本申请的权利要求14中叙述的发明，提供了计算机可读程序，用于使得通信装置在计算机上执行传送帧的过程，计算机可读程序使得计算机作为：
数据处理器，用于处理传送/接收帧；以及
通信单元，用于传送/接收帧，
其中，数据处理器从由通信对象传送来的通知帧中提取与数据处理器自身的延迟时间有关的信息，以及
通信单元根据与延迟时间有关的信息调整传送定时以及向通信对象传送帧。
根据本申请中权利要求13和14的计算机程序定义在计算机上实现预定过程的计算机可读程序。换言之，通过把本申请的权利要求13和14中叙述的计算机程序安装在计算机中，有效率地执行协作操作，可以获得与根据本申请中权利要求1和10的通信装置的操作效果一样的操作效果。
根据本申请的权利要求13中叙述的发明，提供了通信系统，包括：
第一通信装置，用于根据从用作延迟时间估算参考的参考帧被传送给通信对象时到接收到从通信对象提供的响应帧时所需的时间段，来估算通信对象的延迟时间，以及用于把包括与延迟时间有关的信息的通知帧传送给通信对象；以及
多个第二通信装置，用于响应于接收到参考帧而返回响应帧以及用于根据包括在通知帧中的与延迟时间有关的信息来调整向第一通信装置传送帧的传送定时。
注意，本文中的术语“系统”意味着多个装置(或者实现具体功能的功能模块)的逻辑聚合体，可以或者无需把装置或功能模块合并在单个壳体中。
有益效果
根据本发明，提供了一种能够利用由多个用户共享空间轴上的无线资源的空分多址来适当地执行通信操作的经优化的通信装置、通信方法、计算机程序以及通信系统。
此外，根据本发明，提供了一种能够在基于CSMA操作的通信的环境下利用空分多址适当地执行通信操作的经优化的通信装置、通信方法、计算机程序以及通信系统。
此外，根据本发明，提供了一种能够作为与接入点相关联地执行操作的终端进行操作，消除其它终端与用户之间的干扰从而适当地向接入点传送上行帧的经优化的通信装置、通信方法、计算机程序以及通信系统。
根据权利要求1、6、11、13以及15中叙述的本发明，例如，能够通过在接入点与终端之间执行帧交换，来根据接入点估算终端的延迟时间。
根据权利要求7、9、11以及15中叙述的本发明，例如，接入点可以把通过与终端的帧交换估算的终端延迟时间信息通知给终端。
根据权利要求10、12、14以及15中叙述的本发明，由于终端在把相互间的延迟时间差异考虑在内的情况下执行去往接入点的上行帧传送，因此可以减少接入点中的用户间干扰，提高执行空分多址的系统的吞吐量。此外，根据权利要求10、12以及14中叙述的本发明，通信装置可以作为与接入点相关联地动作的终端来执行动作，消除与其它终端的用户间干扰从而适当地向接入点传送上行帧。
根据如下基于本发明的实施例和附图的详细说明，本发明的其它目的、特征、以及优点将变得明显。
附图说明
图1是示意性地示例了根据本发明实施例的通信系统的配置的图。
图2是示例了采用空分多址以及能够执行多个用户的复用的通信装置的配置的图。
图3是示例了不采用空分多址以及符合诸如IEEE802.11a的传统标准的通信装置的配置的图。
图4是示例了执行无线通信时生成的延迟时间的图。
图5是示例了在接入点与终端之间执行延迟时间估算、延迟时间通知以及传送定时调整的通信序列的图。
图6是示例了在接入点与终端之间执行延迟时间估算、延迟时间通知以及传送定时调整的另一通信序列的图。
图7是示例了在接入点与终端之间执行延迟时间估算、延迟时间通知以及传送定时调整的又一通信序列的图。
图8是示例了在包括接入点(AP)和多个终端(STA1和STA2)的通信系统中执行延迟时间估算、延迟时间通知以及传送定时调整的通信序列的图。
图9是示例了用于估算通信对象的延迟时间以及执行延迟时间通知的处理流程的流程图。
图10是示例了用于估算通信对象的延迟时间以及执行延迟时间通知的另一处理流程的流程图。
具体实施方式
将参照附图在下文中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实施例的通信系统的配置。此实施例的通信系统符合IEEE802.11标准并且组合使用CSMA/CA控制流程和RTS/CTS交握(以上描述的)。
图中的通信系统包括作为接入点(AP)的通信站点STA0以及作为终端(客户端设备)(MT)的多个通信站点STA1、STA2以及STA3。通信站点STA1、STA2以及STA3中的每个在其通信范围内包括通信站点STA0并且可以与通信站点STA0直接通信(即，把通信站点STA1、STA2以及STA3部署成在作为接入点的通信站点STA0的控制下并且构成BSS(基本服务集))。注意，作为终端的各个通信站点STA1、STA2以及STA3不必位于彼此的通信范围内，在下文中将不会提及终端之间的直接通信。
在此，作为接入点的通信站点STA0是包括多个天线并使用自适应阵列天线执行空分多址的通信装置，以及通过把空间轴上的无线资源指派给多个用户来实现复用帧通信。具体地，通信站点STA0是符合诸如IEEE802.11ac的新标准的通信装置，并通过在同一时间轴上复用目的地通信站点不同的两个或更多个帧以及通过把两个或更多个通信站点在同一时间轴上复用传送的、目的地为通信站点STA0自身的帧按照传送源进行划分，来执行一对多帧通信。由于通信站点STA0具有较多个天线，因此能够增加能用于空间复用的终端的数量。不用说，通信站点STA0不仅可以利用空分多址执行与通信站点STA1、STA2以及STA3的一对多帧通信，还可以执行与通信站点STA1、STA2以及STA3中每个的一对一帧通信。
另一方面，作为终端的通信站点STA1、STA2以及STA3中的每个是具有多个天线以及使用自适应阵列天线执行空分多址的通信装置。通信站点STA1、STA2以及STA3中的每个只在接收时执行用户划分而在传送时不执行用户划分，即，不执行传送帧的复用，因此，天线的数量可以小于接入点的天线的数量。注意，终端中的至少一个终端可以符合诸如IEEE802.11a的传统标准。换言之，图1中示出的通信系统是把符合新标准的通信设备和符合传统标准的通信设备混合的通信环境。
图2示出了采用空分多址(SDMA)以及能够执行多个用户的复用的通信装置的配置。在图1中示出的通信系统中，作为接入点的通信站点STA0以及作为采用SDMA的终端的通信站点STA1、STA2以及STA3中的对应于空分多址的那一部分具有图2中示出的配置并按照新标准执行通信操作。
图中示出的通信装置包括分别具有天线元件21-1至21-N的N个传送/接收支路20-1至20-N，以及连接到传送/接收支路20-1至20-N并处理传送/接收数据的数据处理器25(注意，N是大于2的整数)。天线元件21-1至21-N能够通过添加适当的自适应阵列天线权重，起自适应阵列天线的作用。作为接入点的通信站点STA0使用自适应阵列天线执行空分多址。由于通信站点STA0具有大量天线元件，所以可以增加要通过多路访问与通信站点STA0相关联的终端的数量。
在传送/接收支路20-1至20-N中，天线元件21-1至21-N分别通过双工器22-1至22-N连接到传送处理器23-1至23-N和接收处理器24-1至24-N。
当根据来自上位层应用的传送请求生成传送数据时，数据处理器25把传送数据指派给传送/接收支路20-1至20-N。此外，在通信装置对应于作为接入点的通信站点STA0的情况下，当根据来自上位层应用的传送请求生成要向用户(即，向通信站点STA1、STA2以及STA3)提供的传送数据时，数据处理器25通过把传送数据与各传送/接收支路的自适应阵列天线的传送权重相乘来执行空间划分，之后把传送数据指派给传送/接收支路20-1至20-N。注意，在此所说的传送时的术语“空间划分”只意味着对同时传送帧的各用户执行空间划分的用户划分。
传送处理器23-1至23-N中的每个对从数据处理器25提供的数字基带传送信号执行包括编码和调制等的预定信号处理，在此之后执行D/A转换，并把信号上转换成RF(射频)信号以放大电功率。随后，通过双工器22-1至22-N向天线元件21-1至21-N提供相应的传送RF信号，并把传送RF信号发送到空中。
另一方面，当经由双工器22-1至22-N把来自天线元件21-1至21-N的RF接收信号提供给接收处理器24-1至24-N时，接收处理器24-1至24-N在执行低噪声增幅后把RF接收信号下转换成模拟基带信号，之后进行D/A转换，并执行包括预定解码和解调等的预定信号处理。
数据处理器25通过把从接收处理器24-1至24-N提供的数字接收信号乘以自适应阵列天线的接收权重来执行空间划分，以恢复从用户提供(即，从通信站点STA1、STA2以及STA3提供)的传送数据并把传送数据提供给上位层应用。注意，在此所说的接收时的术语“空间划分”包括两个含义，即，对于同时传送帧的各用户执行空间划分的用户划分以及把已被空间复用的MIMO信道划分成原始流的信道划分。
在此，数据处理器25控制传送处理器23-1至23-N和接收处理器24-1至24-N以使得把指派给传送/接收支路20-1至20-N的传送数据乘以自适应阵列天线的传送权重以及把从传送/接收支路20-1至20-N提供的接收数据乘以自适应阵列天线的接收权重，从而天线元件21-1至21-N起自适应阵列天线的作用。此外，数据处理器25在执行对通信站点STA1、STA2以及STA3的空分多址之前学习自适应阵列天线的权重。例如，可以通过对由从作为通信对象的通信站点STA1、STA2以及STA3接收的已知序列构成的训练信号(将在下文中描述)应用诸如RLS(递推最小二乘)的等的特定适应性算法来学习自适应阵列天线的权重。
数据处理器25例如以图1中示出的通信系统中实施的媒介访问控制(MAC)方法执行通信协议的各层中的处理。此外，传送/接收支路20-1至20-N中的每个例如执行PHY层对应的处理。
注意，虽然作为终端的通信站点STA1、STA2以及STA3包括多个天线并使用自适应阵列天线执行SDMA，但通信站点STA1、STA2以及STA3在接收时执行用户划分而在传送时不执行用户划分，即，不执行传送帧的复用，因此不必配置接入点的天线那样多的大量天线。
此外，图3示出了不采用空分多址而符合诸如IEEE802.11a标准等的传统标准的通信装置的配置。在图1所示的通信系统中，作为终端的通信站点STA1、STA2以及STA3中还包括有具有图3所示的结构并且只按照传统标准执行通信操作的至少一个的通信装置。
图中示出的通信装置包括具有天线元件31的传送/接收支路30以及与传送/接收支路30连接并处理传送/接收数据的数据处理器35。此外，在传送/接收支路30中，天线元件31通过双工器32连接到传送处理器33和接收处理器34。
数据处理器35根据来自上位层应用的传送请求生成传送数据，并把传送数据输出到传送/接收支路30。传送处理器33对数字基带传送信号执行包括编码和调制等的预定信号处理，之后执行D/A转换并把信号上转换成RF信号以放大电功率。随后，经由双工器32把相应的传送RF信号提供给天线元件31，并把传送RF信号发送到空中。
另一方面，当经由双工器32把来自天线元件31的RF接收信号提供接收处理器34时，接收处理器34在执行低噪声增幅后把RF接收信号下转换成模拟基带信号，之后进行在D/A转换，并执行包括预定解码和解调等的预定信号处理。数据处理器35根据从接收处理器34提供的数字接收信号恢复原始传送数据并把传送数据提供给上位层应用。
在图1中示出的通信系统中，作为接入点的通信站点STA0能够把天线元件21-1至21-N乘以自适应阵列天线的权重以使得天线元件21-1至21-N起自适应阵列天线的作用，并形成对于通信站点STA1、STA2以及STA3的指向性。作为结果，针对每个用户划分空间轴上的无线资源，复用并同时传送要向通信站点STA1、STA2以及STA3传送的多个帧。此外，由于通信站点STA0起自适应阵列天线的作用，所以通信站点STA0可以在空间轴上按照每个用户对同时从通信站点STA1、STA2以及STA3传送来的帧进行划分并执行接收处理。
然而，在图1中示出的通信系统中，当在同一时间从各终端向接入点执行上行链接(UL)访问时，由于终端之间的延迟时间差异，因而在同一时间传送目的地为接入点的帧时在用户之间出现干扰。因此，不会预期到通过空分多址获得的吞吐量提高的效果。
在此，图4示出了在接入点与终端中的一个终端之间执行无线通信时生成延迟时间的状态。延迟时间差异由接入点与终端之间的相对位置关系所致的传送延迟以及终端特有的诸如时钟精度等的误差引起。
传送延迟主要由两个通信装置之间的物理距离生成。除了直线距离以外，电波的散射或反射也会使传送距离改变。
此外，终端特有的误差主要由终端中包括的主时钟的精度而导致。例如，在接收某个帧之后执行要在经过固定帧间隔后传送帧的动作时，如果对固定帧间隔进行计数的时钟产生偏差，则导致并非所有终端具有相同的帧间隔。
在IEEE802.11标准的规范中，作为传送/接收时帧间隔的精度，允许产生±900纳秒的误差。
因此，在本实施例的通信系统中，执行接入点与终端之间的帧交换、接入点对延迟时间的估算以及从接入点到终端的延迟时间通知。因此，终端在把终端之间的延迟时间差异考虑在内的情况下执行向接入点的上行链接帧传送的定时调整，相应地，可以减少在接入点中的用户间干扰。
图5示出了在接入点(AP)与终端(MT)中的一个终端之间执行延迟时间估算、延迟时间通知以及传送定时控制的通信序列的实例。
首先，接入点把作为延迟时间估算参考的帧传送给作为估算目标的终端中的一个终端。在图中示出的实例中，使用空帧作为参考帧。IEEE802.11标准中定义了空帧，并规定接收了空帧的通信站点应当返回信号ACK。注意，本发明在实质不限于使用空帧的情形。
当在接收参考帧之后已经过固定帧间隔时，终端向接入点传送响应帧。接入点和终端优选地预先识别帧间隔。此外，帧间隔优选地尽可能短。例如，有效地使用IEEE802.11标准中SIFS(短帧间空间)定义的帧间隔。
当从终端接收响应帧时，接入点根据在接入点传送参考帧之后直到接入点接收到响应帧为止所需的时间段来估算终端的延迟时间。在此，可以通过使用上述已知帧间隔SIFS来实现更高精度的估算。在图中示出的实例中，从帧往返传送时间中减去帧间隔和空帧的帧长而得到的值对应于延迟时间。
接下来，接入点把用于通知与所估算的延迟时间有关的信息的帧传送给终端。在该通知帧中还可以一并传送除了所估算的延迟时间以外的信息。随后，当接收到通知帧时，终端返回响应帧。
此后，终端根据从接入点通知的延迟时间信息调整其自身的传送定时并向接入点传送数据帧。随后，当接收到数据帧时，接入点向终端返回响应帧。
图6示出了在接入点(AP)与终端(MT)中的一个终端之间执行延迟时间估算、延迟时间通知、以及传送定时调整的通信序列的另一实例。在图中示出的通信序列的实例中，以接入点传送来的信标帧(B)为参考估算延迟时间，利用随后执行的RTS/CTS交握将延迟时间信息通知给终端。
首先，接入点把作为延迟时间估算参考的帧传送给作为估算目标的终端中的一个终端。在图中示出的实例中，虽然使用信标帧(B)作为参考帧，但本发明在实质上不限于使用信标帧的情形。
当在接收到信标帧之后已经过任意等待时间时，终端向接入点传送响应帧。在图中示出的实例中，响应帧对应于用于要求终端开始向接入点传送数据帧的传送开始请求(RTS：请求发送)。优选地，终端通过例如，把接收信标帧之后经过的等待时间的信息写入在RTS帧中，来把前述等待时间通知给接入点。此外，优选地，使帧间隔尽可能小。
当从终端接收RTS帧时，接入点根据在其传送作为参考帧的信标帧之后直到接收到RTS帧时所需的时间段来估算终端的延迟时间。在此，使用通过RTS帧通知的等待时间，能够实现更高精度的估算。在图中示出的实例中，通过从帧的往返传送时间中减去等待时间和信标帧的帧长而得到的值对应于延迟时间。
接下来，当在接收完RTS帧之后已经过预定帧间隔SIFS时，接入点返回用于通知已确认数据帧传送开始的传送确认帧(CTS：清除发送)。此时，接入点使得CTS帧包括与所估算的延迟时间有关的信息，从而把CTS帧作为通知帧通知给终端。
当接收到CTS帧时，终端可以识别接入点已执行传送确认的事实，并能够识别延迟时间。随后，终端根据从接入点提供的延迟时间信息调整自身的传送定时，并向接入点传送数据帧。接入点预期终端在接收到CTS帧之后经过预定帧间隔SIFS时开始数据帧的传送。因此，终端有必要调整传送定时以使得在把延迟时间考虑在内的情况下在接入点处于接收等待状态时把数据帧提供给接入点。
接入点在完成来自终端的数据帧的接收之后已经过预定帧间隔SIFS时返回ACK帧。
图7示出了在接入点(AP)与终端(MT)中的一个终端之间执行延迟时间估算、延迟时间通知以及传送定时调整的通信序列的进一步实例。在图中通信序列的实例中，在从终端开始的RTS/CTS交握中，以从接入点返回的CTS帧为参考帧执行延迟时间的估算，另外，使用RTS/CTS交握把延迟时间信息通知给终端。
终端预先执行物理载波侦听以确定媒介是否畅通，并在执行退避之后，向接入点传送RTS帧。
接入点在完成来自终端的RTS帧的接收之后已经过预定帧间隔SIFS时返回作为延迟时间估算参考的CTS帧。在图中示出的实例中，虽然使用CTS帧作为参考帧，但本发明实质上不限于使用CTS帧的情形。
当在完成CTS帧的接收之后已经过预定帧间隔SIFS时，终端向接入点传送数据帧。
当从终端接收数据帧时，接入点根据在其自身传送作为参考帧的CTS帧之后直到接收到数据帧为止所需的时间段来估算终端的延迟时间。在此，可以通过使用上述已知的帧间隔SIFS时来执行更高精度的估算。在图中示出的实例中，通过从帧往返传送时间中减去帧间隔SIFS和CTS帧的帧长而获得的值对应于延迟时间。
接下来，当在完成数据帧的接收之后已经过预定帧间隔SIFS时，接入点返回用于通知接收到数据帧的确认响应(ACK)帧。此时，接入点使得ACK帧中包括与估算的延迟时间有关的信息，从而把ACK帧作为通知帧通知给终端。
根据图5至7中示出的通信序列的实例，认识到在本发明中，可以使用任意帧来高效地执行延迟时间的估算、延迟时间的通知、以及传送定时的调整。
注意，，无论什么样的帧被用作参考帧，接入点均应准确地识别直到目标终端针对参考帧发送回响应帧为止所需要的等待时间或帧间隔。
图8示出了在包括接入点(AP)和多个终端(STA1和STA2)的通信系统中执行延迟时间估算、延迟时间通知以及传送定时调整的通信序列的实例。
接入点可以对终端中的每个终端执行估算延迟时间的处理或者可以对各终端同时执行估算延迟时间的处理。在图8中示出的实例中，接入点对终端中的每个终端执行图5中示出的响应帧的接收和参考帧的传送的序列以及对终端中的每个终端执行估算延迟时间的处理。
接入点可以对终端中的每个终端分别地执行估算延迟时间的处理或者可以对终端同时地执行估算延迟时间的处理。在图8中示出的实例中，接入点在同一时间轴上执行复用并把要被发送RTS帧的各个终端(通信站点STA1和STA2)的延迟时间的信息写入到RTS帧中在要向终端传送的中以便同时地执行通知。此情形中的RTS帧作为通知帧。
在此，优选地，接入点生成并传送各终端的延迟时间信息，以使得当多个终端在上行链路中共用同一时间时，从各终端传送的帧同时达到接入点。此时，接入点可以生成并传送延迟时间信息，以便将误差限制在一定范围内。例如，接入点可以在使用OFDM时在把保护间隔长度考虑在内的情况下生成延迟时间信息。
此后，接入点利用RTS/CTS交握在同一时间向终端(通信站点STA1和STA2)复用传送数据帧。
接入点预先执行物理载波侦听以确认媒介畅通，并且在执行退避后分别向终端(通信站点STA1和STA2)传送RTS帧。
接入点在完成RTS帧的传送之后已经过预定帧间隔SIFS时等待接收要从终端(通信站点STA1和STA2)提供的CTS帧。另一方面，终端(通信站点STA1和STA2)在考虑自身的延迟时间的情况下调整传送定时，以使得CTS帧在接入点处于接收等待状态下到达接入点。
通过调整传送定时，来自各终端(通信站点STA1和STA2)的CTS帧被包括在保护间隔中。相应地，接入点可以在抑制用户间干扰的情况下划分被复用的CTS帧。
随后，接入点在同一时间复用并传送与已接收CTS帧的终端相对应的数据帧，终端(通信站点STA1和STA2)接收被复用并传送的数据帧。
此外，在图中示出的实例中，接入点在目的地为各终端(通信站点STA1和STA2)的数据帧中允许进行RDG(反向授权)，即，接入点允许进行指向接入点的上行链路帧传送。在此，各终端(通信站点STA1和STA2)在完成下行链路数据帧的接收之后，接着分别目的地为接入点的上行链路数据帧传送。此时，各终端(通信站点STA1和STA2)在考虑自身的延迟时间的情况下调整传送定时，以使得数据帧在接入点处于接收状态的情况下到达接入点。
通过调整传送定时，分别来自各终端(通信站点STA1和STA2)的CTS帧被包括在保护间隔中。相应地，接入点可以在抑制用户间干扰的情况下划分被复用的CTS帧。随后，接入点在完成来自各终端(通信站点STA1和STA2)的数据帧的接收之后已经过预定帧间隔SIFS时返回ACK帧。
图9是示例了在图5至8中示出的通信序列的实例中作为接入点的图2中示出的通信装置执行的用于估算通信对象的延迟时间以及通知该延迟时间的处理流程的流程图。
通信装置在传送参考帧之后从通信对象接收响应帧(在步骤S1)。通信装置预先得知或者通过响应帧等从通信对象得知在通信对象接收完成参考帧后直到开始发送响应帧为止的帧间隔或等待时间。
随后，通信装置根据其自身传送参考帧之后直到接收到响应帧为止所需的时间段，估算通信对象的延迟时间(在步骤S2)。通信装置把估算的延迟时间与通信对象相关联地存储，或者将预先存储的延迟时间更新为在步骤S2中估算的延迟时间(在步骤S3中)。
然后，通信装置在生成与通信对象的延迟时间有关的信息(步骤S4)时，利用以随后的以该通信对象为目的地的帧来通知该信息(步骤S5)。
根据图9中示出的处理流程，通信装置可以在根据帧传送/接收间隔估算延迟时间之后，重新要实际通知给通信对象的与延迟时间有关的信息。例如可以用相对于当前状态的相对时间或延迟时间的绝对时间来表示延迟时间的信息。通信装置可以在把系统参数考虑在内的情况下生成与延迟时间有关的信息。例如，通信装置可以按照系统的信号带宽确定要传送的信息的时间分解度。
此外，图10是示例了在图5至8中示出的通信序列的实例中作为接入点的图2中示出的通信装置执行的用于估算通信对象的延迟时间以及通知该延迟时间的另一处理流程的流程图。在处理流程中，当生成与延迟时间有关的信息时，通信装置在一定条件下控制要生成的信息。
通信装置在传送参考帧之后从通信对象接收响应帧(步骤S11)。通信装置可以预先得知或者通过响应帧等从通信对象处得知在通信对象完成参考帧的接收之后直到开始传送响应帧为止的等待时间或帧间隔。
随后，通信装置根据在其传送参考帧之后直到接收到响应帧为止所需的时间段，来估算通信对象的延迟时间(步骤S2)。通信装置把估算的延迟时间与通信对象相关联地存储，或者将预先存储的延迟时间更新为在步骤S12中估算的延迟时间(步骤S13)。
然后，通信装置确定估算的延迟时间是否大于预定阈值(步骤S14)。
当步骤S12中估算的延迟时间不大于预定阈值时(步骤S14中为“否”)，估算为要从通信对象提供的帧的延迟时间在保护间隔内并且不引起用户间的干扰。因此，通信装置确定不把延迟时间信息提供给通信对象(步骤S15)，并结束本处理的整个例程。
另一方面，当步骤S12中估算的延迟时间大于预定阈值时(步骤S14中为“是”)，估算为要从通信对象提供的帧的延迟时间超出保护间隔并且引起用户间的干扰。在此情形中，应当把延迟时间通知给通信对象以使得通信对象调整传送定时。因此，通信装置在生成与通信对象的延迟时间有关的信息时(步骤S16)，利用随后的以该通信对象为目的地的帧来通知该信息(步骤S17)。
根据图10中示出的处理流程，当估算的延迟时间不大于预定阈值时，通信装置确定不执行延迟时间的通知。可以切换按照多个级别生成的关于阈值的信息。
在实施任一处理流程时，作为接入点和终端的通信装置可以存储估算延迟时间信息或者存储被通知的延迟时间信息。此外，重复执行延迟时间的估算和延迟时间的通知，可以持续地更新所存储的信息。此外，可以在把存储的信息考虑在内的情况下生成与延迟时间有关的信息。
根据此实施例的通信系统，由于执行在接入点与终端之间的帧交换，通过接入点执行延迟时间的估算，并执行从接入点把延迟时间通知给终端，因此终端可以在把相互间的延迟时间差异考虑在内的情况下执行去往接入点的上行链路帧传送，因此可以减少接入点中的用户间干扰，提高执行空分多址的系统的吞吐量。
工业实用性
已在上文中参照具体实施例详细描述了本发明。然而，很明显，本领域技术人员可以在不脱离本发明范围的情况下做出实施例的修改和修正。
在本说明书中，虽然已主要针对例如，在意图实现1Gbps超高吞吐量的IEEE802.11ac标准的新无线LAN标准中采用实施例而做出了描述，但本发明的范围不限于此。例如，本发明类似地可应用于多个用户共享空间轴上无线资源的其它无线LAN系统以及除了LAN系统以外的其它无线系统。
本发明的应用范围不限于SDMA系统而是类似地可应用于接入点应当控制终端的传送定时(或者接入点应当控制通信对象的传送定时)的无线LAN或者其它通信系统。
即，已作为实例公开了本发明，说明书记载的内容不应被解释为对本发明的限定。应当参考权利要求书以评定本发明的范围。
附图标记列表
20-1、20-2...传送/接收支路
21-1、21-2...天线元件
22-1、22-2...双工器
23-1、23-2...传送处理器
24-1、24-2...接收处理器
25数据处理器
30传送/接收支路
31天线元件
32双工器
33传送处理器
34接收处理器
35数据处理器
Claims (15)
1.一种通信装置，包括：
数据处理器，用于处理传送/接收帧；以及
通信单元，用于传送/接收所述帧，
其中，所述数据处理器根据从用作延迟时间估算参考的参考帧被传送给通信对象时到接收到从通信对象提供的响应帧时所需的时间段，来估算通信对象的延迟时间。
2.如权利要求1所述的通信装置，
其中，在完成所述参考帧的接收之后已经经过给定帧间隔时，通信对象不发生退避地开始所述响应帧的传送，以及
所述数据处理器在把所需时间段和帧间隔考虑在内的情况下估算通信对象的延迟时间。
3.如权利要求1所述的通信装置，
其中，在完成所述参考帧的接收之后已经经过任意等待时间时，通信对象开始所述响应帧的传送，所述响应帧包括与所述任意等待时间有关的信息，以及
所述数据处理器在把所需时间段和从所述响应帧获得的等待时间考虑在内的情况下估算通信对象的延迟时间。
4.如权利要求1所述的通信装置，
其中，所述通信单元包括用作自适应阵列天线的多个天线元件，在同一时间复用和传送多个帧，以及在同一时间接收从多个通信对象传送的多个帧。
5.如权利要求4所述的通信装置，
其中，所述通信单元把所述参考帧传送给通信对象，以及
所述数据处理器根据直到接收到从多个通信对象返回的所述响应帧为止所需的时间段，来估算通信对象的延迟时间，其中所述响应帧以在时间轴上至少部分地重叠的方式被接收。
6.如权利要求1所述的通信装置，
其中，所述数据处理器存储与估算的延迟时间有关的信息或者更新与已存储的估算的所述延迟时间有关的信息。
7.如权利要求1所述的通信装置，
其中，所述数据处理器确定与估算的延迟时间有关的信息以及生成包括与延迟时间有关的信息的通知帧，以及
通信单元把通知帧传送给通信对象。
8.如权利要求7所述的通信装置，
其中，所述数据处理器根据估算的延迟时间与预定阈值之间的比较结果确定与延迟时间有关的信息。
9.如权利要求7所述的通信装置，
其中，所述通信单元把所述参考帧传送给多个通信对象，
所述数据处理器确定与通信对象的延迟时间有关的信息以及生成通知帧，以及
所述通信单元在同一时间把通知帧传送给通信对象。
10.一种通信装置，包括：
数据处理器，用于处理传送/接收帧；以及
通信单元，用于传送/接收帧，
其中，所述数据处理器从由通信对象传送来的通知帧中提取与所述数据处理器自身的延迟时间有关的信息，以及
所述通信单元根据与延迟时间有关的信息调整传送定时以及向通信对象传送帧。
11.一种通信方法，包括：
向通信对象传送用作延迟时间估算参考的参考帧的步骤；
根据直到接收到从通信对象传送的响应帧为止所需的时间段，来估算通信对象的延迟时间的步骤；
确定与估算的延迟时间有关的信息以及生成包括与延迟时间有关的信息的通知帧的步骤；以及
把通知帧传送给通信对象的步骤。
12.一种通信方法，包括：
接收从通信对象传送的通知帧的步骤；
从通知帧中提取与装置自身的延迟时间有关的信息的步骤；以及
根据与延迟时间有关的信息调整传送定时以及向通信对象传送帧的步骤。
13.一种计算机可读程序，用于使得通信装置在计算机上执行传送帧的过程，计算机可读程序使得计算机用作：
数据处理器，用于处理传送/接收帧；以及
通信单元，用于传送/接收帧，
其中，所述数据处理器根据从用作延迟时间估算参考的参考帧被传送给通信对象时到接收到从通信对象提供的响应帧时所需的时间段，来估算通信对象的延迟时间。
14.一种计算机可读程序，用于使得通信装置在计算机上执行传送帧的过程，计算机可读程序使得计算机用作：
数据处理器，用于处理传送/接收帧；以及
通信单元，用于传送/接收帧，
其中，所述数据处理器从由通信对象传送来的通知帧中提取与所述数据处理器自身的延迟时间有关的信息，以及
所述通信单元根据与延迟时间有关的信息调整传送定时以及向通信对象传送帧。
15.一种通信系统，包括：
第一通信装置，用于根据从用作延迟时间估算参考的参考帧被传送给通信对象时到接收到从通信对象提供的响应帧时所需的时间段，来估算通信对象的延迟时间，以及用于把包括与延迟时间有关的信息的通知帧传送给通信对象；以及
多个第二通信装置，用于响应于接收到所述参考帧而返回所述响应帧以及用于根据包括在通知帧中的与延迟时间有关的信息来调整向所述一通信装置传送帧的传送定时。
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