CN102422674B - 通信装置和通信方法、以及通信系统 - Google Patents

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Abstract

一种通信操作适于通过应用空分多址执行，在空分多址中空间轴上的无线资源由多个用户共享。如果当通信质量高时将频宽缩窄到20MHz，则可传送数据量可能约为一半，并且帧长度可能翻倍。如果帧长度过长，则执行针对具有数目更多的状态的调制方案的切换以缩短帧长度。另一方面，当通信质量低时，执行针对具有数目更少的状态的调制方案的切换以延长帧长度。当帧长度仍不足时，执行针对窄频宽的切换以延长帧长度。

Description

通信装置和通信方法、以及通信系统
技术领域
本发明涉及被应用空分多址(SDMA)的通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统，在SDMA中多个用户共享空间轴上的无线资源。具体地，本发明涉及用于复用具有可变长度帧格式的帧并且将其传送到多个用户的通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统。
背景技术
无线通信已提高了旧有的有线通信中的配线的负担，此外，对其用作用于实现移动物体中的通信的技术有贡献。作为与无线LAN(局域网)相关的标准，可以例示例如IEEE(电气电子工程师协会)802.11。IEEE802.11a/g已广泛分布。
根据IEEE802.11a/g的标准，使用正交频分复用(OFDM)，在2.4GHz或5GHz频带中支持其中应用最大54Mbps的通信速率(物理层数据速率)的调制方案。此外，在作为前述标准的扩展标准的IEEE802.11n中，通过采用MIMO(多输入多输出)通信方案实现了更高的位速率。这里，MIMO是其中在传送器侧和接收器侧均设置多个天线元件以实现空间复用流的通信方案(如公知的那样)。尽管通过IEEE802.11n已实现了超过100Mbps的高吞吐量(HT)，但是随着传送内容信息量的增加，要求更高的速度增加。
例如，在MIMO通信装置中的天线数目增加的情况下，通过增加空间复用的流的数目，可以在一对一通信中提高吞吐量，保持低水平的兼容性。然而，在将来，除了每个用户的吞吐量之外，在通信中将要求作为整体的多个用户的吞吐量的提高。
在IEEE802.11ac的工作组会议中，计划使用等于或低于6GHz的频带，并且设定数据传送速率超过1Gbps的无线LAN标准，但是对于实现而言，如多用户MIMO(MU-MIMO)或SDMA的其中多个用户共享空间轴上的无线资源的空分多址(SDMA)方案是有效的。
当前，空分多址作为基于诸如PHS(个人手持电话系统)和LTE(长期演进)的时分多址(TDMA)的下一代移动电话系统的底层技术之一而接受检验。此外，已关注于无线LAN领域中的如上文所述的一对多通信，但是几乎没有其可应用的示例。所考虑的原因还在于，在分组通信中以令人满意的效率复用多个用户是困难的。
作为对照，已提出了如下通信系统，该通信系统使用具有分组格式并且保持与旧有的802.11标准的低水平兼容性的RTS、CTS、ACK分组，在旧有的IEEE802.11标准中利用自适应阵列天线来组合载波侦听和SDMA这两种技术而实现(例如，参见专利文献1)。
这里，当SDMA被应用于无线LAN时，可以考虑其中可变长度帧在同一时间轴上复用的情况。如果多个用户中的每个用户的传送数据的长度总体上相同，则没有问题，但是如果根据传送数据的长度差异而复用的帧长度不同，则总传送功率随着传送时段期间复用的帧的数目增加而剧烈改变。如果具有不同长度的帧在不变的情况下复用并且被传送，则有可能带来各方面的问题，即IEEE802.11中标准化的RCPI(接收信道功率指示符)的帧中的功率分布是不规则的，这触发了接收侧的自动增益控制(AGC)中的不稳定的操作。出于该原因，有必要在最终级处以相同的帧长度传送在同一时间轴上复用的帧，即使每个用户的传送数据长度不同。
例如，在诸如旧有的蜂窝系统的具有固定帧格式的系统中，可以通过插入关于分集的数据(例如，参见专利文献2)、调度分配时间(例如，参见专利文献3)、可变数据速率(例如，参见专利文献4和5)以及可变信道配置(例如，参见专利文献6)来执行帧补偿等。对此，由于诸如无线LAN的使用可变长度格式的系统具有根本不同的配置，因此难于应用这些相关技术。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未审专利申请公布第2004-328570号
专利文献2：日本未审专利申请公布第2001-148646号
专利文献3：PCT日文公开专利第2009-506679号
专利文献4：日本未审专利申请公布第2008-236065号
专利文献5：日本专利第2855172号
专利文献6：日本未审专利申请公布第2007-89113号
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供可以通过适当地应用其中多个用户共享空间轴上的无线资源的SDMA来执行通信操作的优良的通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统。
本发明的另一目的在于提供可以复用具有可变长度帧格式的帧并且将其传送到多个用户的优良的通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统。
本发明的又一目的在于提供可以复用具有可变长度帧格式的帧并且将其传送到多个用户的优良的通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统，即使当传送到多个用户中的每个用户的数据长度不均匀时仍避免针对接收侧的总传送功率的剧烈改变。
对问题的解决方案
本申请考虑以上问题，并且权利要求1中描述的本发明是一种通信装置，其包括：通信单元，与空分多址对应，在空分多址中将空间轴上的无线资源分配给多个用户并且复用帧；调制和解调单元，在通信单元中对多个用户中的每个用户的帧进行调制和解调；频率带宽设定单元，在通信装置中设定多个用户中的每个用户的帧中使用的频率带宽；以及数据处理单元，处理多个用户中的每个用户的帧并且确定在调制和解调单元中应用的调制方案和在频率带宽设定单元中设定的频率带宽中的每个，并且数据处理单元针对多个用户确定不同的频率带宽，并且通信单元复用并同时传送具有不同频率带宽的帧。
根据本申请的权利要求2中描述的本发明，权利要求1中描述的通信装置的数据处理单元被配置为确定每个用户的频率带宽，从而同时传送到多个用户中的每个用户的帧的长度彼此相等。
根据本申请的权利要求3中描述的本发明，权利要求1中描述的通信装置的数据处理单元被配置为确定每个用户的频率带宽和调制方案，从而同时传送到多个用户中的每个用户的帧的长度彼此相等。
根据本申请的权利要求4中描述的本发明，权利要求3中描述的通信装置的数据处理单元被配置为：当确定不能仅通过确定每个用户的频率带宽来调整帧长度时，数据处理单元进一步确定每个用户的调制方案。
本申请的权利要求5中描述的本发明是一种通信装置，包括：空分多址单元，将空间轴上的无线资源分配给多个用户以便复用帧；频率带宽设定单元，设定多个用户中的每个用户的帧中使用的频率带宽；以及数据处理单元，处理多个用户中的每个用户的帧并且确定在频率带宽设定单元中设定的频率带宽，频率带宽设定单元可以在全体可用频带上的多个位置处设定最小频率带宽并且可以在两个或更多个位置处设定通过复制最小频带而获得的频带，并且当针对多个用户中的每个用户传送传送请求(RTS)帧，随后从多个用户中的每个用户接收校验通知(CTS)帧，并且随后执行用于开始数据帧的传送的通信序列时，数据处理单元通过在多个位置中的所有位置处复制最小频率带宽来传送传送请求帧。
根据本申请的权利要求6中描述的本发明，权利要求5中描述的通信装置的通信单元被配置为在向多个用户中的每个用户传送数据帧的频率带宽中接收来自多个用户中的每个用户的校验通知帧。。
根据本申请的权利要求7中描述的本发明，权利要求5中描述的通信装置的数据处理单元被配置为生成包括遵循旧有标准的RTS802.11字段以及不需要遵循旧有标准的RTSadd字段的RTS帧，并且在RTSadd字段中描述多个用户中的每个用户的传送帧中使用的频率带宽和频率位置。
此外，本申请的权利要求8中描述的本发明是一种通信方法，其中空间轴上的无线资源被分配给多个用户并且帧被复用，包括确定多个用户的不同的频率带宽，以及复用并同时传送具有不同频率带宽的帧。
此外，本申请的权利要求9中描述的本发明是一种通信方法，其中空间轴上的无线资源被分配给多个用户并且帧被复用，可以在全体可用频带上的多个位置处设定最小频率带宽并且可以在两个或更多个位置处设定通过复制最小频带而获得的频带，当针对多个用户中的每个用户传送传送请求(RTS)帧，随后从多个用户中的每个用户接收校验通知(CTS)帧，并且随后执行用于开始数据帧的传送的通信序列时，通过在多个位置中的所有位置处复制最小频率带宽来传送传送请求帧。
此外，本申请的权利要求10中描述的本发明是一种以计算机可读形式描述以便在计算机上执行用于控制通信装置中的通信操作的处理的计算机程序，该通信装置包括：通信单元，与空分多址对应，在空分多址中将空间轴上的无线资源分配给多个用户并且复用帧；调制和解调单元，在通信单元中对多个用户中的每个用户的帧进行调制和解调；以及频率带宽设定单元，在通信单元中设定多个用户的帧中使用的频率带宽，该程序使计算机用作数据处理单元，该数据处理单元处理多个用户中的每个用户的帧并且确定在调制和解调单元中应用的调制方案和在频率带宽设定单元中设定的频率带宽中的每个，并且该数据处理单元针对多个用户确定不同的频率带宽并且复用并同时传送具有不同频率带宽的帧。
此外，本申请的权利要求11中描述的本发明是一种以计算机可读形式描述以便在计算机上执行用于控制通信装置中的通信操作的处理的计算机程序，该通信装置包括：通信单元，与空分多址对应，在空分多址中将空间轴上的无线资源分配给多个用户并且复用帧；以及频率带宽设定单元，在通信单元中设定多个用户的帧中使用的频率带宽，该频率带宽设定单元可以在全体可用频带上的多个位置处设定最小频率带宽并且可以在两个或更多个位置处设定通过复制最小频带而获得的频带，该程序使计算机用作数据处理单元，该数据处理单元处理多个用户中的每个用户的帧并且确定在频率带宽设定单元中设定的频率带宽，并且当针对多个用户中的每个用户传送传送请求(RTS)帧，随后从多个用户中的每个用户接收校验通知(CTS)帧，并且随后执行用于开始数据帧的传送的通信序列时，该数据处理单元通过在多个位置中的所有位置处复制最小频率带宽来传送传送请求帧。
与本申请的权利要求10和11相关的计算机程序中的每个限定了以计算机可读形式描述以便在计算机上实现预定处理的计算机程序。换言之，通过将与本申请的权利要求10和11相关的计算机程序中的每个安装在计算机中，在计算机上发挥协作作用并且可以获得与根据本申请的权利要求1和5的通信装置的效果相同的效果。
此外，本申请的权利要求12中描述的本发明是一种通信系统，包括：第一通信装置，其中确定关于多个用户的帧传送中使用的频率带宽，并且将空间轴上的无线资源分配给多个用户并且复用并同时传送具有不同频率带宽的帧；以及多个第二通信装置，与多个用户中的每个用户对应并且接收以装置自身为目标的帧。
然而，这里提到的“系统”指的是从多个装置(或者实现特定功能的功能模块)的逻辑集合得到的物体，与每个装置或功能模块是否包括在单个壳体中无关。
此外，本申请的权利要求13中描述的本发明是一种通信系统，其中可以在整个可用频带上的多个位置处设定最小频率带宽并且可以在两个或更多个位置处设定通过复制最小频带而获得的频带，包括：第一通信装置，其通过在多个位置中的所有位置处复制最小频率带宽来传送关于多个用户中的每个用户的传送请求(RTS)帧并且在从多个用户中的每个用户接收校验通知(CTS)帧之后开始传送数据帧；以及多个第二通信装置，其接收以站自身为目标的传送请求(RTS)帧并且返回校验通知(CTS)帧。
本发明的有利效果
根据本发明，可以提供如下通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统：它们是优良的并且可以令人满意地执行应用空分多址的通信操作，在空分多址中空间轴上的无线资源由多个用户共享。
此外，根据本发明，可以提供如下通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统：它们是优良的并且可以复用并令人满意地传送具有可变长度帧格式的帧，同时避免接收侧的总传送功率的剧烈改变，即使当多个用户中的每个用户的传送数据长度不一定均匀时。
此外，根据本发明，可以提供如下通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统：它们是优良的并且可以复用并令人满意地传送具有可变长度帧格式的帧，同时通过传送最终具有相同帧长度的在同一时间轴上复用的每个帧，来避免传送侧的总传送功率的剧烈改变，即便每个用户的传送数据长度变化。
此外，根据本发明，可以提供如下通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统：它们是优良的，可以使用空分多址和频率带宽扩展这两种方法提高多个全体用户的吞吐量，并且可以通过自适应地设定以每个用户为目标的传送帧中使用的调制方案和频率带宽来复用并令人满意地传送具有可变长度帧格式的帧。
根据本申请的权利要求1、8、10和12中描述的本发明，可以确定每个用户的不同的频率带宽，并且复用并同时传送具有不同频率带宽的帧。
根据本申请的权利要求2中描述的本发明，可以通过较之原始频率带宽进一步缩窄以用户为目标的传送帧来延长其中继续传送的时间。此外，相反地，可以通过较之原始频率带宽进一步扩展帧来缩短其中继续传送的时间。当同时传送并且以每个用户为目标的帧的长度不同时，存在不便，即由于总传送功率的剧烈变化而发生通信频带的浪费，这导致接收侧的不稳定的操作。对于这一点，根据本申请的权利要求2中描述的本发明，可以使同时传送的多个帧的长度彼此一致，并且解决上述不便。此外，由于在不执行填补的情况下帧长度彼此一致，因此不浪费带宽。
根据本申请的权利要求3中描述的本发明，可以通过组合频率带宽和调制方案来进行执行空分多址的通信装置进行空间复用的每个帧的帧长度的控制。例如，通过设定为原始频率带宽的一半使帧长度倍增，但是当通信质量充分高时，可以通过切换到具有数目更多的状态的调制方案并且缩短帧长度来执行帧长度的精密控制。可替选地，当通信质量不令人满意时，可以通过切换到具有数目更少的状态的调制方案来延长帧长度，并且通过较之原始频带进一步缩窄帧来进一步延长帧长度。
此外，根据本申请的权利要求4中描述的本发明，当仅可以在确定每个用户的频率带宽时调整帧长度时，可以通过进一步确定每个用户的调制方案来更精密地控制帧长度。
本申请的权利要求5、9、11和13中描述的本发明可以应用于无线LAN环境，其中可以在全体可用频带上的多个位置处设定最小频率带宽，诸如20MHz、40MHz和80MHz。在这种无线LAN环境下，有必要确保将使用的全体频带上的频带。根据本申请的权利要求5、9、11和13中描述的本发明，仅能够在最小频率带宽中操作并且遵循旧有标准的隐藏终端也可以接收RTS帧。因此，可以使用旧有的RTS/CTS握手，在保持低水平的兼容性的同时实现冲突避免。
根据本申请的权利要求6中描述的本发明，用作RTS帧的传送目标的每个通信站返回遵循旧有标准的CTS帧(其可以仅通过最小频率带宽来操作)，并且从RTS帧的传送源接收数据帧。此外，本申请的权利要求6中描述的通信装置可以通过使来自多个用户中的每个用户的校验通知帧包括用于学习关于空分多址的天线权重的已知序列，基于从多个用户中的每个用户接收到的校验通知帧来学习关于空分多址的天线权重。
根据本申请的权利要求7中描述的本发明，RTS帧的传送源可以指定用作复用帧的传送目标的每个终端站的使用带宽。
通过基于后面描述的本发明的实施例以及附图的详细描述，本发明的另外的目的、特性和优点将被详细阐明。
附图说明
图1是示意性地示出了根据本发明的实施例的通信系统的配置的示图。
图2是示出应用空分多址的作为接入点操作的通信装置的配置示例的示图。
图3是示出应用空分多址的作为终端站操作的通信装置的配置示例的示图。
图4是示出在学习自适应阵列天线的权重时可以使用的RTS帧格式的示例的示图。
图5是示出在学习自适应阵列天线的权重时可以使用的CTS帧格式的示例的示图。
图6是示出在学习自适应阵列天线的权重时可以使用的ACK帧格式的示例的示图。
图7是示出其中在图1中所示的通信系统中应用空分多址，作为接入点的STA0向通信站STA1至STA3传送复用帧的通信序列的示例的示图。
图8示出了其中在同一时间轴上复用的帧A和帧B的长度彼此不同的状态。
图9是用于通过组合频率带宽和调制方案由执行空分多址的通信装置执行帧长度控制的过程的流程图。
图10是例示其中具有不同的频率带宽的帧在空间轴上复用的状态的示图。
图11是示出其中使用80MHz频带在四个复制模式(传送RTS802.11、RTSadd和CTS802.11中使用的频带)中传送20MHz的状态的示图。
图12是示出传送CTSadd字段(以及数据帧和ACK帧)中使用的频带的示图。
图13A是示出使用图11和12中所示的频率配置，用作RTS/CTS握手中的RTS传送源的接入点(AP)的信号传送和接收序列的示例的示图。
图13B是示出使用图11和12中所示的频率配置，用作RTS/CTS握手中的RTS接收侧的终端站(STA)的信号传送和接收序列的示例的示图。
图14是示出RTS帧格式的修改的示图。
图15是示出其中多个CTS传送站在同一时刻传送包括RANDPAT的CTSadd字段的状态的示图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图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实施例的通信系统的配置。根据该实施例的通信系统基于例如IEEE802.11，并且还使用CSMA/CA控制过程中的RTS/CTS握手。
附图中所示的通信系统被配置为具有作为接入点(AP)操作的通信站STA0，以及多个作为终端站(MT)操作的通信站STA1、STA2和STA3。每个通信站STA1、STA2和STA3在每个通信范围内容纳通信站STA0，并且可以与STA0直接通信(换言之，每个通信站STA1、STA2和STA3在作为接入点的STA0的控制下，组成BSS(基本服务集))。然而，作为终端站的每个通信站STA1、STA2和STA3不必存在于彼此的通信范围内，并且下文将描述终端站之间的直接通信。
这里，作为接入点的STA0包括通过包括多个天线的自适应阵列天线执行空分多址的通信装置，并且通过将空间轴上的无线资源分配给多个用户来复用帧通信。换言之，STA0是基于诸如IEEE802.11ac的新型标准的通信装置，并且通过在同一时间轴上复用两个或更多个具有不同预定通信站的帧，或者通过针对每个传送源分离由两个或更多个通信站在同一时间轴上复用用于传送并且以这些站自身为目标的帧，来执行一对多帧通信。STA0可以通过配备有更多的天线来增加能够执行空间复用的终端站的数目。当然，STA0不仅可以通过应用空分多址来执行与每个通信站STA1、STA2和STA3的一对多帧通信，而且可以单独地执行与每个通信站STA1、STA2和STA3的一对一帧通信。
另一方面，作为终端站的通信站STA1、STA2和STA3包括通过包括多个天线的自适应阵列天线执行SDMA的通信装置，但是由于这些站仅在接收期间执行用户分离并且在传送期间不执行用户分离，即传送帧复用，因此不一定配备有数目与接入点数目相同的天线。此外，在作为接入点的STA0控制下的终端站的至少一部分可以是基于旧有的IEEE802.11a标准等的通信装置。换言之，图1中所示的通信系统是其中具有新型标准的通信装置与具有旧有标准的通信装置共存的通信环境。
图2示出了应用SDMA的通信装置的配置示例。在图1中所示的通信系统中，作为接入点操作的通信终端STA0具有图2中所示的配置，并且被假设为执行符合新标准的通信操作。
图中所示通信装置包括实现自适应阵列天线功能的多个(在图中示例中是四个)天线元件21-1、21-2，RF处理单元22、包括功能块23至28的接收处理单元，数据处理单元29，以及包括功能块30至35的传送支路。作为接入点的通信站STA0通过自适应阵列天线执行SDMA，但是由于该站具有大量的天线元件，因此可以通过多重接入增加容纳的终端站的数目。
数据处理单元29根据来自上层应用(图中未示出)的传送请求生成传送数据。映射器35依次地执行数据处理单元29指示的信号空间中的传送数据序列的映射。在本实施例中，映射器35遵循来自数据处理单元29的指示，切换关于空间复用并且以每个用户为目标的帧的调制方案。数据处理单元29针对每个用户的信道的通信质量自适应地确定调制方案，并且出于控制帧长度的目的切换调制方案，但是这一点将在后面详细描述。
频率轴分配单元34依次地将经历映射的传送数据序列分配给频率轴上的每个子载波。在该实施例中，频率轴分配单元34遵循来自数据处理单元29的指示，设定用于空间复用并且以每个用户为目标的帧的各个频率带宽。数据处理单元29出于控制帧长度的目的切换频率带宽，但是这一点将在后面详细描述。
传送权重乘法单元33遵循来自数据处理单元29的指示，使传送数据序列与传送权重相乘，执行空间分离，并且将结果分配给每个天线元件21-1、21-2、...的传送支路。然而，这里提到的传送期间的“空间分离”被假设为仅意味着其中针对同时传送帧的每个用户执行空间分离的用户分离。
IFFT(快速傅立叶逆变换)单元32将频域中布置的每个传送支路的子载波变换为时间轴信号，并且在GI(保护间隔)插入单元31中添加保护间隔。此外，该单元通过包括FIR(有限脉冲响应)滤波器等的传送数字滤波器30来限制频带，并且随后将结果变换到模拟传送基带信号。
RF单元22通过模拟LRF(低通滤波器)移除期望频带以外的信号分量，并且执行将期望的RF(射频)频带上转换到中心频率的上转换，并且通过功率放大来放大信号幅度。此外，每个传送支路的RF传送信号从每个天线元件21-1、21-2、...放出到空间。
此外，RF单元22执行来自每个天线元件21-1、21-2、...的接收信号的低噪声放大，执行将结果下转换到模拟基带信号的下转换，并且将结果变换为数字接收基带信号。
接收数字滤波器23包括FIR滤波器等，并且对数字接收信号的频带强加限制。在接收和传送侧的通常的通信装置中，使用具有相同特性的数字滤波器。同步和GI(保护间隔)移除单元24从经历频带限制的数字接收信号获取帧同步，执行频率偏移校正和噪声估计，并且移除添加到数据传送部分的头部的保护间隔。此外，FFT(快速傅立叶变换)单元25将每个接收支路的时间轴信号变换为频率轴信号。
接收权重乘法单元26遵循来自数据处理单元29的指示，使每个接收支路的接收数据信号与接收权重相乘，并且执行空间分离。然而，这里提到的接收期间的“空间分离”被假设为包括其中针对同时传送帧的每个用户执行空间分离的用户分离以及其中将空间复用的MIMO(多输入多输出)信道分离为多个原始流的信道分离这两者的含义。
频率分离单元27遵循来自数据处理单元29的指示，使接收数据序列从频率轴上的每个子载波分离。解映射器28遵循来自数据处理单元29的指示，执行信号空间中的信号点与分离的接收数据序列的解映射并且再现原始传送数据序列。数据处理单元29将再现的传送数据传输到上层应用(图中未示出)。
图3示出了应用SDMA的通信装置的另一配置示例。在图1中所示的通信系统中，作为终端站操作的通信站STA1至STA3中的与SDMA对应的站具有图3中所示的配置，并且被假设为执行符合新标准的通信操作。
图中所示的通信装置包括实现自适应阵列天线功能的多个(在图中示例中是两个)天线元件41-1和41-2，RF处理单元42、包括功能块43至48的接收处理单元，数据处理单元49，以及包括功能块50至55的传送支路。
数据处理单元49根据来自上层应用(图中未示出)的传送请求生成传送数据。映射器55依次地执行数据处理单元49指示的信号空间中的传送数据序列的映射。频率轴分配单元54遵循来自数据处理单元49的指示，依次地将经历映射的传送数据序列分配给频率轴上的每个子载波。训练信号添加单元53遵循来自数据处理单元49的指示，将传送数据序列分配给每个天线元件41-1和41-2的传送支路并且将学习自适应阵列天线的权重中使用的训练信号添加到传送目标。训练信号包括例如对于每个终端站STA1至STA3唯一的已知序列。
IFFT单元52将频域中布置的每个传送支路的子载波变换为时间轴信号，并且在保护插入单元51中添加保护间隔。此外，该单元在传送数字滤波器50上限制频带，并且随后将结果变换到模拟传送基带信号。
RF单元42通过模拟LRF移除期望频带以外的信号分量，并且执行将期望的RF频带上转换到中心频率的上转换，并且通过功率放大来放大信号幅度。此外，每个传送支路的RF传送信号从每个天线元件41-1和41-2放出到空间。
此外，RF单元42执行来自每个天线元件41-1和41-2的接收信号的低噪声放大，执行将结果下转换到模拟基带信号的下转换，并且将结果变换为数字接收基带信号。
接收数字滤波器43对数字接收信号的频带强加限制。在接收和传送侧的通常的通信装置中，使用具有相同特性的数字滤波器。同步和保护移除单元44从经历频带限制的数字接收信号获取帧同步，执行频率偏移校正和噪声估计，并且移除添加到数据传送部分的头部的保护间隔。此外，FFT单元45将每个接收支路的时间轴信号变换为频率轴信号。
接收权重乘法单元46遵循来自数据处理单元29的指示，使每个接收支路的接收数据信号与接收权重相乘，并且执行空间分离。然而，这里提到的接收期间的“空间分离”被假设为包括其中针对同时传送帧的每个用户执行空间分离的用户分离以及其中将空间复用的MIMO信道分离为多个原始流的信道分离这两者的含义。
频率分离单元47遵循来自数据处理单元49的指示，使接收数据序列从频率轴上的每个子载波分离。解映射器48遵循来自数据处理单元49的指示，执行信号空间中的信号点与分离的接收数据序列的解映射并且再现原始传送数据序列。数据处理单元49将再现的传送数据传输到上层应用(图中未示出)。
在图1中所示的通信系统中，作为接入点的STA0通过获取STA0具有的自适应阵列天线中包括的每个天线元件和通信站STA1至STA3具有的每个天线元件之间的传递函数来学习自适应阵列天线的权重。可替选地，对于包括从通信站STA1至STA3接收到的已知序列的训练信号，STA0可以使用诸如RLS(递归最小二乘)的预定的自适应算法来学习自适应阵列天线的权重。此外，STA0基于通过任一方法学习的自适应阵列天线的权重形成针对每个通信站STA1至STA3的方向性。因此，STA0可以执行以每个通信站STA1至STA3为目标并且在同一时间轴上复用的传送帧的空间分离，或者从每个通信站STA1至STA3接收的并且在同一时间轴上复用的接收帧的空间分离，换言之，可以实现其中多个用户共享空间轴上的无线资源的SDMA。
作为接入点的STA0可以使用例如在通信站STA1至STA3之间同时地并且并行地执行的RTS/CTS握手来执行自适应阵列天线的权重的学习。
图4至6分别示出了可以在学习自适应阵列天线的权重时使用的RTS、CTS和ACK帧中的每个的格式示例。
图4中所示的RTS帧格式包括作为遵循旧有的IEEE802.11标准的字段RTS802.11和作为遵循应用SDMA的新标准的附加字段的RTSadd(就是说，没有与旧有标准的低水平的兼容性)。
RTS帧中的遵循前者的旧有标准的字段(RTS802.11)包括由两个八位位组组成的帧控制(FrameControl)、由两个八位位组组成的时长(Duration)、均由六个八位位组组成的接收器地址(RA)和传送器地址(TA)、以及由四个八位位组组成的帧校验序列(FCS)。
帧控制具有进一步细分的格式，并且其中描述了各种信息，其包括例如，帧类型、协议版本、重传存在和数据路由信息。
时长被提供以便于指定时间。接收RTS帧的每个通信站可以掌握时间，当在接收器地址(RA)中未描述其自身地址时，通信站基于时长中描述的时间保持通信操作。具体地，在时长中设定称为NAV(网络分配向量)的计数值。
在接收器地址(RA)字段中描述了将接收相应的帧的通信站的地址。此外，在传送器地址(TA)字段中描述了传送相应的帧的通信站的地址。
帧校验序列(FCS)是32位CRC(循环冗余校验)。已接收到相应的帧的通信站重新计算帧校验序列以校验此两者是否彼此一致。此外，当帧不与传送的帧校验序列一致时，假设帧被破坏而放弃该帧，并且因此，仅识别正确的MAC(媒体接入控制)帧以执行处理。
此外，RTS帧中的遵循后者的新标准的字段(RTSadd)包括MANUM、多个接收器地址(RA2、RA3、...)、和第二帧校验序列(FCS2)。
在MANUM中，描述了使用自适应阵列天线执行SDMA的终端的数目。在图1中所示的通信系统的示例中，MANUM中描述的数目是三。提供数目与(MANUM中描述的数目-1)相同的接收器地址(RA2、RA3、...)。换言之，当应用SDMA时，提供数目与在RTA帧中整体上执行SDMA的终端站的数目相同的接收器地址，这是因为有必要指定多个目标以便于要求CTS帧返回多个复用的终端站中的每个终端站。第二帧校验序列(FCS2)是用于添加有前述元素的RTSadd字段的CRC校验。此外，按照从RTSadd字段中的MANUM减一得到的数目来提供接收器地址的原因在于，在RTS802.11字段中已包括一个接收器地址(RA)。可替选地，可以按照RTSadd字段中的MANUM的数目提供接收器地址，允许RTS802.11字段和接收器地址的重叠。
图4中所示的RTS帧包括上述遵循新标准的RTSadd字段是因为，例如，当应用SDMA时，接入点有必要向多个终端站传送RTS帧。此外，在前半部分中设定旧有格式并且将新的元素添加到后半部分的原因在于，考虑与仅遵循旧有标准的终端的共存，该旧有标准不能仅理解旧有的RTS帧。
仅可以理解旧有格式的RTS帧的终端站(隐藏终端)可以通过基于时长设定NAV的计数值，并且基于RTS帧中的遵循前者的旧有标准的RTS802.11字段中的FCS，在CRC校验完成之后保持传送操作适当的时段，来避免与遵循新标准的RTS/CTS握手的冲突。
然而，本发明的要旨不限于如图4中所示的具体的RTS帧格式。
图5中所示的CTS帧格式包括作为遵循旧有的IEEE802.11标准的字段的CTS802.11和作为遵循应用SDMA的新标准的附加字段的CTSadd(就是说，没有与旧有标准的低水平的兼容性)。此外，图6中所示的ACK帧格式包括作为遵循旧有的IEEE802.11标准的字段的ACK802.11和作为遵循应用SDMA的新标准的附加字段的ACKadd(就是说，没有与旧有标准的低水平的兼容性)。
遵循前者的旧有标准的CTS802.11字段和ACK802.11字段包括由两个八位位组组成的帧控制、由两个八位位组组成的时长、由六个八位位组组成的接收器地址、以及由四个八位位组组成的帧校验序列。以上每个元素的含义与RTS帧中的遵循旧有标准的字段中的含义相同。其中，接收器地址是接收以该站自身为目标的RTS帧的通信站在RTS帧中描述的传送器地址的值的复本。CTS帧的CTS802.11字段和ACK帧的ACK802.11字段与RTS帧的RTS802.11字段之间的一个差别在于，未提供传送器地址。
此外，CTS帧中遵循后者的新标准的CTSadd字段包括传送器地址(TA)、第二帧检验序列(FCS2)和RANDPAT。
在传送器地址(TA)中，描述了CTS帧的传送源的地址。第二帧校验序列(FCS2)是新添加的传送器地址(TA)的CRC校验。RANDPAT是学习自适应阵列天线的权重时使用的随机序列，并且包括对于CTS帧的每个传送站唯一的参考信息(唯一序列)并且对于执行学习的CTS帧的目标站(换言之，RTS帧的传送源的接入点)是已知的。此外，对于RANDPAT不执行奇偶校验，这依赖于在物理层处使用RANDPAT，尽管事实是RANDPAT在MAC层处定义。
此外，图6中所示的ACK帧中的遵循后者的新标准的ACKadd字段按与CTS帧的CTSadd字段相同的方式，基本上包括传送器地址(TA)、第二帧检验序列(FCS2)和RANDPAT。然而，由于ACK帧的RANDPAT的主要目的是使临时学习的权重适应环境改变，因此ACK帧的RANDPAT的序列长度可以较之CTS帧中的RANDPAT进一步缩短。
图5中所示的CTSadd字段和图6中所示的ACKadd字段分别包括传送器地址(TA)。这是因为，当应用SDMA时，例如，接入点同时接收多个CTS和ACK帧，并且由此有必要识别每个帧的传送源(换言之，指明能够获得确认响应的终端站)。此外，向前半部分添加遵循旧有格式的CTS802.11字段和ACK802.11字段并且向后半部分添加CTSadd和ACKadd的新元素是因为，考虑与仅遵循旧有标准的终端的共存，该旧有标准仅理解旧有的CTS和ACK帧。然而，本发明的要旨不限于如图5和6中所示的CTS和ACK的特定帧格式。
图7示出了其中在图1中所示的通信系统中应用SDMA，用作接入点的STA0向多个通信站STA1至STA3传送复用帧的通信序列的示例。在图中所示示例中，实现了也使用RTS/CTS握手的CSMA/CA的过程，并且假设适当地使用图4至6中所示的帧格式。此外，图1中不包括图7中的通信站STA4，但是STA4是基于旧有标准的通信站(换言之，不能理解图4至6中所示的帧中的遵循新标准的RTSadd、CTSaddadd的每个字段的站)，并且被假设为至少一个通信站STA1至STA3的通信范围内存在的隐藏终端。
首先，作为接入点操作的STA0预先执行物理载波侦听，确保介质是清楚的，并且在进一步执行回退之后传送RTS帧。由于STA0在传送RTS帧时未学习自适应阵列天线的权重(换言之，多个天线元件不用做自适应阵列天线)，因此STA0传送没有方向性的RTS帧。在RTS帧中，作为执行SDMA的候选者的每个通信站STA1、STA2和STA3的地址被描述为接收器地址(RA、RA2和RA3)。
遵循旧有标准的STA4基于RTS802.11的前半字段中的时长中描述的信息设定NAV的计数值并且当STA4接收不包括以站自身为目标的RTS帧时保持传送操作。
当每个通信站STA1、STA2和STA3识别接收到的RTS帧以其自身的站为目标时，这些站在RTSadd字段接收完成并且经过预定的帧间隔SIFS(短帧间距)之后传送以作为RTS帧的传送源的STA0为目标的CTS帧。
在完成RTS帧的传送之后，STA0等待接收从RTS帧的每个目标站STA1、STA2和STA3返回的CTS帧。由于接收CTS帧时STA0未学习自适应阵列天线，因此STA0有必要使用任何一个天线元件同时接收多个CTS帧。这里，当满足以下三个条件时，STA0可以同时接收CTS802.11的多个字段部分，避免冲突。
(1)使用OFDM调制方案。
(2)进行操作使得每个通信站STA1、STA2和STA3的振荡器校正STA0中使用的振荡器之间的频率误差。
(3)每个通信站STA1、STA2和STA3传送的CTS802.11字段中的所有描述应是相同的。
已知条件(1)的OFDM调制方案对于多路径衰落是强的。此外，通过在每个通信站STA1、STA2和STA3从STA0接收RTS帧时执行频率校正，可以满足条件(2)。通过执行频率校正，保证了从每个通信站STA1、STA2和STA3同时传送的CTS帧到达STA0的延迟时间处于保护间隔内。此外，如条件(3)中所示，如果每个通信站STA1、STA2和STA3的CTS802.11字段具有相同的描述，则该字段可以被视为与通常的延迟波相同，并且可以使用一个天线元件同时接收。
在包括相同描述的CTS802.11字段之后，每个通信站STA1、STA2和STA3分别传送CTSadd字段。如图5中所示，CTSadd字段通过传送器地址(TA)描述，并且STA0可以指明CTSadd的接收字段的每个传送源。此外，如果同时传送的CTSadd字段通过多个天线元件接收，则STA0基于每个字段中包括的已知序列RANDPAT使用诸如RLS算法的预定的自适应算法来学习自适应阵列天线的权重。随后，STA0具有的多个天线元件用作自适应阵列天线，并且STA0可以执行SDMA。
另一方面，当遵循旧有标准的STA4接收到不以该站自身作为目标的CTS帧时，STA4基于CTS802.11的前半字段中的时长中描述的信息来设定NAV的计数值并且保持传送操作。
在来自每个通信站STA1、STA2和STA3的CTS帧接收完成并且经过预定的帧间隔SIFS之后，STA0传送以每个通信站STA1、STA2和STA3为目标的每个数据帧(码段1-0、码段2-0和码段3-0)。STA0可以使用上述的学习的自适应阵列天线的权重来执行多个数据帧的空分复用和同时传送。
当以每个通信站STA1、STA2和STA3为目标的数据帧(码段1-0、码段2-0和码段3-0)的接收完成时，在经过预定的帧间隔SIFS之后，这些站同时返回ACK帧(ACK1-0、ACK2-0和ACK3-0)。
STA0的多个天线元件已用作自适应天线，并且可以执行同时接收的多个ACK帧(ACK1-0、ACK2-0和ACK3-0)的空间分离。这些ACK帧具有图6中所示的帧格式，并且由于在每个传送器地址中分别描述了通信站STA1、STA2和STA3的地址，因此STA0可以指明接收的ACK帧的传送源。此外，STA0可以基于每个接收到的ACK帧中包括的RANDPAT使用诸如RLS算法的预定的自适应算法，使学习的自适应阵列天线的权重适应环境改变。
遵循旧有标准的STA4基于时长中描述的信息设定NAV的计数值并且当接收到不以该站自身为目标的数据帧时保持传送操作。此外，遵循旧有标准的STA4基于时长中描述的信息设定NAV的计数值并且当接收到不以站自身为目标的上述A的帧时保持传送操作。
如根据图7中例示的通信序列理解的，根据SDMA方法，可以通过在多个用户之间共享空间轴上的无线资源来提高全体多个用户的吞吐量。此外，为了进一步提高吞吐量，可以考虑扩展频率带宽的方法。例如，在IEEE802.11n中使用20MHz和40MHz的带宽，但是在下一代无线LAN标准中也可能使用80MHz带宽。
无线LAN通常采用分组通信方法，但是用户希望通信的业务量变化。此外，存在许多如下情况：执行其中自适应地切换调制方案的链路调节，以便于根据通信环境的改变保证均匀的通信质量。由于这些原因，出现了分组(帧)的长度的差异。当以多个用户为目标的帧通过SDMA复用并且被同时传送时，如果由于帧长度的差异而发生总传送功率的剧烈改变，则存在在接收侧引入不稳定操作的问题(如上文所述)。此外，如果复用帧的部分提早结束，并且继续传送其他帧，则不能有效地使用通信可能频带，并且因此SDMA的效果减小。在图8中所示的示例中，示出了其中在同一时间轴上复用的帧A和帧B的长度彼此不同的状态。在图中所示示例中，可以理解，帧B的长度短，并且浪费了帧B的传送结束之后的通信可能频带。
出于该原因，有必要最终传送具有相同帧长度的在同一时间轴上复用的帧，即便每个用户的传送数据长度变化。
考虑如下方法，其中对于空间复用的多个帧中的长度短的帧执行填补以与长度长的帧匹配，但是在有效载荷中嵌入无意义的数据等导致了频带的浪费。
此外，在相同数目的信息位的情况下，通过切换到诸如64-QAM(正交幅度调制)和256-QAM的具有大量状态的调制方案来缩短帧长度，并且通过切换到诸如BPSK(二进制相移键控)和QPSK(正交PSK)的具有少量状态的调制方案来延长帧长度。如果根据业务量切换调制方案，则容易地理解，可以使以每个用户为目标的多个帧的长度均匀化。然而，如果每个帧的调制方案被确定为以便使复用的帧的长度均匀化，而调制方案应被确定为以便使链路调节，即通信质量均匀化，通信质量变得不均匀。例如，当具有少量状态的调制方案被选择以便延长帧长度时，使用了具有过度的安全性而非具有良好通信业务质量的调制方案，从而增加了浪费。
另一方面，当存在具有不同频率带宽的帧时，如果通过20MHz、40MHz和80MHz的每个带宽对帧进行分类并且具有相同频率带宽的帧将被复用，则减少了复用并传送具有少量的帧的带宽的帧的机会，并且因此很可能引起吞吐量的下降。
因此，本发明人考虑了调制方案和频率带宽这两个问题，并且提出了一种如下的使在同一时间轴上复用的帧的长度均匀化的方法。
当使用20MHz的频率带宽时，较之其中使用40MHz的频率带宽的情况，仅可以传送一半的数据量。以相同的方式，当使用40MHz的频率带宽时，较之其中使用80MHz的频率带宽的情况，仅可以传送一半的数据量。下表1示出了通过每个调制方案和频率带宽能够传送的数据的数据量的比率。此外，表2示出了通过每个调制方案和频率带宽传送的帧的帧长度的比率。如果以相同的调制方案扩大带宽，则帧长度的比率增加，并且因此，应充分地考虑切换带宽时的通信质量的劣化。
[表1]
[表2]
例如，存在如下两种延长帧A的长度的方法，即首先将40MHz带宽设定为基准，并且根据通过其传送帧A的信道的通信质量，转换到40MHz带宽。
(1)当通过其传送帧A的信道的通信质量高时：
首先，由于20MHz频带中的传送大致二等分可传送数据量，因此帧长度可以倍增。当作为缩窄频率带宽的结果，帧长度变得过长时，信道的通信质量高，并且因此，可以通过切换到具有数目更多的状态的调制方案来缩短帧长度。
(2)当通过其传送帧A的信道的通信质量低时：
首先，可以通过转换到具有数目更少的状态的调制方案来延长帧长度。然而，当帧长度较之其他复用帧仍短时，可以通过将频率带宽从40MHz频带转换到20MHz频带来延长帧长度。
图9以流程图的形式示出了以执行SDMA的通信装置组合频率带宽和调制方案的方式，执行空间复用的每个帧的帧的长度控制的过程。
作为图中过程的初始设定，作为控制目标的帧的调制方案和频率带宽由具有最短帧长度的帧的调制方案和频率带宽设定。
首先，对于作为帧的传送目标的每个用户检查经历空间分离的每个信道的通信质量以根据通信质量确定调制方案(步骤S1)。例如，适合信道的通信质量的调制方案被设定为16-QAM。
接着，参照上表2由上述步骤S1中设定的信道的调制方案执行针对80MHz的最大频率带宽中的帧长度的转换，以检查是否有必要进一步延长帧长度(步骤S2)。
这里，当确定没有必要进一步延长帧长度时，换言之，当期望缩短帧长度时(步骤S2中的否)，不能通过进一步扩大频率带宽来缩短帧长度，由于通信质量的劣化，切换到具有数目更多的状态的调制方案也不是优选的。因此，不同于相应的帧，确定调整与该帧空间复用的其他帧的长度。(步骤S3)。
另一方面，当确定进一步延长帧长度时(步骤S2中的是)，随后，检查是否可以通过缩窄帧的频率带宽来控制帧长度(步骤S4)。
当可以进一步缩窄帧的频率带宽时(步骤S4中的是)，频率带宽被设定为比初始设定的80MHz窄的20MHz或40MHz(步骤S5)。此外，当在设定为任一窄的频率带宽时复用帧的长度仍彼此不一致时，可以通过针对较短的帧执行填补来使长度均匀化。
此外，当不再能够缩窄帧的频率带宽时(步骤S4中的否)，随后，检查是否可以通过切换到具有数目更少的状态的调制方案来控制帧长度(步骤S6)。然而，用于切换调制方案的可允许的范围被设定到两级。这是因为，如果执行针对三级或更多级的具有少量状态的调制方案的切换，则使用了具有过度安全性而非具有良好通信业务质量的调制方案，由此增加了浪费。
此外，如果可以通过切换到具有数目更少的状态的调制方案来控制帧长度(步骤S6中的是)，则在两级内的范围中执行针对具有数目更少的状态的调制方案的切换(步骤S7)。例如，如果当前调制方案是16-QAM，则可以执行针对QPSK或BPSK的切换。
此外，当不能响应帧长度的控制，即便已执行针对具有数目更少的状态的调制方案的切换时(步骤S6中的否)，针对帧执行填补并且调整长度以便具有期望的帧长度(步骤S8)。
此外，在图9中所示的实施例中，假设仅针对延长帧长度的方向执行控制，而未对缩短的方向执行控制。当将要空间复用多个帧时，通信装置可以通过依次地将图9中所示的处理应用于每个传送帧来尽全力使每个帧的长度一致。
如上所述，通过组合频率带宽和调制方案使控制帧长度的自由度增加，通过使复用帧的长度均匀化可以执行高效的空分复用通信。
图10例示了其中在空间轴上复用具有不同频率带宽的帧的状态。在同一示图中，水平轴表示频率轴而竖直轴表示空间轴。40MHz频带中的一个OFDM符号包括114个子载波，而20MHz频带中的一个OFDM符号包括56个子载波，这约为40MHz的子载波的一半。因此，如图中所示，40MHz中的一个帧的带宽和20MHz中的两个帧的带宽基本上相同，用在空间轴上的复用中。换言之，可以通过在空间轴上复用两个流来实现高效的通信。
此外，为了在其中20MHz、40MHz和80MHz的多个频带在无线LAN中共存的通信环境下实现SDMA，有必要实现整个使用频带上的冲突避免。
在开始于IEEE802.11a和IEEE802.11n的许多无线LAN系统中，通过采用基于诸如CSMA/CA(具有冲突避免的载波侦听多路访问)的载波侦听的接入控制过程来实现冲突避免。作为用于解决隐藏终端的问题的另一方法，还使用了基于RTS/CTS握手的“虚拟载波侦听”。
RTS/CTS握手的信号传送和接收序列如图7中所示。对于所谓的隐藏终端，可以通过在基于不以该站自身为目标的接收帧(RTS、CTS、DATA(数据)、ACK等)的时长来设定NAV的计数值之后使传送操作保持适当的时段，利用RTS/CTS握手来避免冲突。
在如上文所述的其中多个频带共存的通信环境下，有必要通过适当地设定在整个使用频带上的隐藏终端中的NAV的计数值来确保频带。
基本上，每个通信站可以接收其自身的使用频带的范围内的帧，但是不能接收超出其使用频带的帧。具体地，使用20MHz频带的通信终端仅可以接收相同的20MHz频带的帧。使用40MHz频带的通信终端可以接收20MHz的帧，但是不能接收80MHz的帧。此外，使用80MHz的通信终端可以接收40MHz和20MHz的任何帧。
因此，如图11中所示，在RTS/CTS握手中使用80MHz在20MHz的四个复制模式中传送RTS和CTS(遵循旧有标准的RTS802.11和CTS802.11的字段部分)的每个帧。
在图7中所示的通信序列的示例中，作为接入点操作的通信站STA0传送RTS帧，但是可以预见到，该站有能力在如图11中所示的四个复制模式中传送帧。另一方面，作为终端站操作的多个通信站STA1、STA2、...返回CTS帧，但是不限于所有终端站具有在四个复制模式中传送帧的能力。假设每个通信站STA1、STA2、...在其自身的功能带宽中(或者，在其中接收到数据帧的原始带宽中)返回CTS帧。
当20MHz带宽的信道数目是四个信道并且使用每个20MHz、40MHz和80MHz的频率带宽同时执行SDMA时，如图11中所示使用20MHz带宽的四个频带(换言之，以四个复制模式)传送针对每个CTS和RTS的帧的时长描述的字段。因此，即使是仅能够在四个频带之一，即20MHz带宽中接收帧的通信站，仍可以在使用频带中接收帧并且适当地设定NAV的计数值。图11中所示的示例是当传送RTS802.11、RTSadd和CTS802.11的每个字段时使用的频率。
此外，图12示出了当传送CTSadd字段时使用的频率。CTSadd字段包括在CTS帧的接收侧的自适应阵列天线的学习中使用的RANDPAT的已知序列(如上文所述)。RTS接收站有必要根据数据帧的传送期间使用的频带中的接收到的CTSadd字段来学习自适应阵列天线。因此，CTS传送站在数据分组的通信期间使用的频带中传送CTSadd字段。如果传递80MHz的数据分组的RTS接收站接收到如图11中所示的在四个复制模式中传送的RTS帧，则该站使用80MHz频带传送CTSadd字段。此外，CTSadd字段的传送由在40MHz中传递数据分组的RTS接收站在40MHz中执行，并且由在20MHz中传递数据分组的RTS接收站在20MHz中执行。
如图12中所示，可以通过分频在低40MHz频带和高40MHz频带中复用两个CTSadd字段。此外，可以在通过将高40MHz频带分为20MHz频带而获得的两个复制模式以及通过分频的低40MHz频带中复用三个CTSadd字段。此外，可以通过将高40MHz频带和低40MHz频带中的每个分为20MHz频带，在全体四个复制模式中通过分频来复用四个CTSadd字段。
在图12中所示的示例中，需要CTS接收站(就是说，传送RTS帧的接入点)包括与能够针对同一频率和同一时间的最大四个流执行空间复用的元件一样多的天线元件。包括用于训练的信号的CTSadd字段同时从最大10个RTS接收站返回。换言之，可以空间复用四个CTSadd字段(通过时分或码分)，但是可以连同频率方向一起，执行关于最大十个用户的对方的自适应阵列天线的学习。
此外，当接收到CTS帧的RTS传送站随后传送数据帧时，该站可以通过与图12中所示相同的频率配置复用以多个用户为目标的数据帧。随后，当接收到数据帧的CTS传送站返回ACK帧时，该站可以在使用频率带宽中包括的整个20MHz中传送帧。
使用图11和12中所示的频率配置，可以在作为RTS传送源的接入点(AP)和作为RTS接收侧的终端站(STA)之间执行RTS/CTS握手。图13A和13B分别示出了作为RTS传送源的接入点(AP)和作为RTS接收侧的终端站(STA)的信号传送和接收序列的示例。然而，在每张示图中，为了简化示图，假设仅使用高或低40MHz频带以及该40MHz频带中包括的两个20MHz频带。
图14示出了RTS帧格式的修改示例。RTS802.11字段与图4中所示的帧格式的示例相同。RTSadd字段与图4中的RTSadd字段的不同之处在于该字段进一步包括指定RTS帧的每个传送目标(换言之，传送地址)的使用带宽(BW)的BWRA、BWRA1、...。因此，根据图14中所示的帧格式，传送RTS帧的接入点可以指定作为复用帧的传送目标的每个终端站的使用带宽。
接入点通过预先执行物理载波侦听来检查介质是清楚的，并且进一步执行回退。此后，使用两个20MHz带宽的频带(换言之，在两个复制模式中)传送RTS帧。因此，即使仅能够在两个频带中的一个20MHz频带中接收帧的通信站也在使用频带中执行帧接收，并且可以适当地设定NAV的计数值。
在作为RTS帧的目标站的终端站STA完成RTS帧的接收并且经过预定帧间隔SIFS之后，该站在指定用于RTSadd的带宽中返回CTS帧。换言之，当STA在高或低20MHz带宽中操作时，该站在20MHz频带中返回CTS802.11字段和之后的CTSadd字段。此外，当STA使用两个20MHz带宽的频带(换言之，在两个复制模式中)操作时，该站在两个20MHz的复制模式中返回CTS802.11字段和之后的CTSadd字段。此外，当STA在40MHz带宽中操作时，该站首先在两个20MHz带宽的复制模式中返回CTS802.11字段，并且接着在40MHz带宽中返回CTSadd字段。
CTS帧中的CTS802.11字段可以具有与图5中所示相同的帧格式。此外，包括作为自适应阵列天线的学习信号的RANDPAT的CTSadd字段由每个终端站以分时形式传送或者同时传送，如图15中所示。
接入点使用从终端站接收到的CTSadd帧中的已知的学习序列来学习自适应阵列天线的权重。随后，在接入点从每个终端站STA接收到CTS帧并且经过预定的帧间隔SIFS之后，接入点开始传送数据帧。在RTSadd字段中指定用于以每个终端站为目标的数据帧的频率带宽，并且接入点适当地在空间轴和频率轴的方向上复用以多个终端站为目标的数据帧用于传送。
终端站等待在RTSadd字段中指定的频带中接收数据帧。随后，在数据帧被接收并且经过预定的帧间隔SIFS之后，终端站在指定用于RTSadd的带宽中返回ACK帧。换言之，当STA在高或低20MHz带宽中操作时，STA在20MHz频带中返回ACK帧。此外，当STA使用两个20MHz带宽的频带操作(换言之，在两个复制模式中)时，STA在两个20MHz带宽的复制模式中返回ACK帧。此外，当STA也在40MHz带宽中操作时，STA在两个20MHz带宽的复制模式中返回ACK帧。
此外，在图13A和13B中所示的信号传送和接收序列中，数据帧和ACK帧可以使用自由定义的帧格式。原因在于，通过基于RTS802.11和CTS802.11的时长设定NAV的计数值，来强迫隐藏终端保持传送操作。
根据上述本发明，可以高效地执行来自多个用户的流信道的空间复用，并且在如图1中所示的无线LAN环境下不与SDMA对应而是遵循旧有标准的通信装置的同时操作也是可能的。
工业适用性
在上文中，参照具体实施例详细描述了本发明。然而，显然相关领域的技术人员能够在不偏离本发明的要旨的范围内实现实施例的修改或替换。
在本说明书中，主要描述了应用于诸如意欲实现1Gbps的超高吞吐量的IEEE802.11ac的新型的无线LAN标准的实施例，但是本发明的要旨不限于此。例如，本发明还可以以相同的方式应用于其他无线LAN系统或者LAN以外的其中由多个用户在空间轴上共享无线资源的各种无线系统。
简言之，以例示形式公开了本发明，并且不应以限制性的方式解释本说明书中的描述。本发明的权利要求应被考虑为确定本发明的要旨。
附图标记列表
21天线元件
22RF单元
23接收数字滤波器
24同步和GI移除单元
25FFT单元
26接收权重乘法单元
27频率分离单元
28解映射器
29数据处理单元
30传送数字滤波器
31GI插入单元
32IFFT单元
33传送权重乘法单元
34频率分配单元
35映射器
41天线元件
42RF单元
43接收数字滤波器
44同步和GI移除单元
45FFT单元
46接收权重乘法单元
47频率分离单元
48解映射器
49数据处理单元
50传送数字滤波器
51GI插入单元
52IFFT单元
53训练加法单元
54频率分配单元
55映射器

Claims (6)

1.一种通信装置，包括：
空分复用单元，将空间轴上的无线资源分配给多个用户以便空间复用帧；
频率带宽设定单元，设定所述多个用户中的每个用户的帧中使用的频率带宽；以及
数据处理单元，处理所述多个用户中的每个用户的帧并且确定在所述频率带宽设定单元中设定的频率带宽，
其中所述频率带宽设定单元能够在全体可用频带上的多个位置处设定最小频率带宽并且能够设定通过设置两个或更多个最小频带而获得的频带，以及
其中当频率带宽包括两个或更多个最小频率带宽时，从最小频率带宽中的每个传送传送请求RTS帧，且即使不能使用其他最小频率带宽、从最小频率带宽的至少一个信道接收校验通知CTS帧，且如果所有最小频率带宽都可用，则从最小频率带宽中的每个接收校验通知CTS帧。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其中所述通信装置在向所述多个用户中的每个用户传送数据帧的频率带宽中接收来自所述多个用户中的每个用户的所述校验通知帧。
3.根据权利要求1所述的通信装置，其中所述数据处理单元生成包括遵循旧有标准的RTS802.11字段以及不需要遵循旧有标准的RTSadd字段的RTS帧，并且在所述RTSadd字段中描述所述多个用户中的每个用户的传送帧中使用的频率带宽和频率位置。
4.一种通信方法，其中空间轴上的无线资源被分配给多个用户并且帧被空间复用，
其中能够在全体可用频带上的多个位置处设定最小频率带宽，并且能够设定通过设置两个或更多个最小频带而获得的频带，以及
其中当频率带宽包括两个或更多个最小频率带宽时，从最小频率带宽中的每个传送传送请求RTS帧，且即使不能使用其他最小频率带宽、从最小频率带宽的至少一个信道接收校验通知CTS帧，且如果所有最小频率带宽都可用，则从最小频率带宽中的每个接收校验通知CTS帧。
5.一种用于控制通信装置中的通信操作的方法，所述通信装置包括：通信单元，与空分复用对应，在空分复用中将空间轴上的无线资源分配给多个用户以复用帧；以及频率带宽设定单元，在所述通信单元中设定所述多个用户的每个用户的帧中使用的频率带宽，所述频率带宽设定单元能够在全体可用频带上的多个位置处设定最小频率带宽并且能够设定通过设置两个或更多个最小频带而获得的频带，所述方法包括：
处理所述多个用户中的每个用户的帧并且确定在所述频率带宽设定单元中设定的频率带宽，
其中当频率带宽包括两个或更多个最小频率带宽时，从最小频率带宽中的每个传送传送请求RTS帧，且即使不能使用其他最小频率带宽、从最小频率带宽的至少一个信道接收校验通知CTS帧，且如果所有最小频率带宽都可用，则从最小频率带宽中的每个接收校验通知CTS帧。
6.一种通信系统，其中能够在全体可用频带上的多个位置处设定最小频率带宽并且能够设定通过设置两个或更多个最小频带而获得的频带，包括：
第一通信装置，在频率带宽包括两个或更多个最小频率带宽时，从最小频率带宽中的每个传送传送请求RTS，且即使不能使用其他最小频率带宽、从最小频率带宽的至少一个信道接收校验通知CTS帧，且如果所有最小频率带宽都可用，则从最小频率带宽中的每个接收校验通知CTS帧，
多个第二通信装置，接收以站自身为目标的所述传送请求RTS帧并且返回所述校验通知CTS帧。
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