JP2007089124A - 無線装置およびそれを利用した通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】パケットの集約を行う際に、伝送効率を向上させたい。
【解決手段】制御部３０は、１以上の端末装置宛のパケットを集約して集約パケットを生成する。制御部３０は、複数の端末装置宛のパケットが集約パケットに集約される場合、一定の期間を複数の部分期間に分割し、複数の部分期間のそれぞれを複数の端末装置のいずれかに割り当て、その割当状態を端末装置に通知するための制御信号を生成する。ベースバンド処理部２２等は、複数の端末装置宛のパケットが集約された集約パケットの場合は、制御信号とともに集約パケットを複数の端末装置に送信し、単一の端末装置宛のパケットが集約された集約パケットの場合は、制御信号を送信することなく、集約パケットを複数の端末装置に送信する。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線装置に関し、特に複数のサブキャリアを使用する無線装置および通信システムに関する。

高速なデータ伝送を可能にしつつ、マルチパス環境下に強い通信方式として、マルチキャリア方式のひとつであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式がある。このＯＦＤＭ変調方式は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の標準化規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ｇやＨＩＰＥＲＬＡＮ／２に適用されている。このような無線ＬＡＮにおけるパケット信号は、一般的に時間と共に変動する伝送路環境を介して伝送され、かつ周波数選択性フェージングの影響を受けるので、受信装置は一般的に伝送路推定を動的に実行する。

受信装置が伝送路推定を実行するために、パケット信号内に、２種類の既知信号が設けられている。ひとつは、パケット信号の先頭部分において、すべてのキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるプリアンブルやトレーニング信号といわれるものである。もうひとつは、パケット信号のデータ区間中に一部のキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるパイロット信号といわれるものである（例えば、非特許文献１参照。）。
Ｓｉｎｅｍ Ｃｏｌｅｒｉ，Ｍｕｓｔａｆａ Ｅｒｇｅｎ，Ａｎｕｊ Ｐｕｒｉ， ａｎｄ Ａｈｍａｄ Ｂａｈａｉ，"Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ＯＦＤＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ"，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ，ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．３，ｐｐ．２２３−２２９，Ｓｅｐｔ．２００２．

ワイヤレス通信において、周波数資源を有効利用するための技術のひとつが、アダプティブアレイアンテナ技術である。アダプティブアレイアンテナ技術は、複数のアンテナのそれぞれにおいて、処理対象の信号の振幅と位相を制御することによって、アンテナの指向性パターンを制御する。このようなアダプティブアレイアンテナ技術を利用して、データレートを高速化するための技術にＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムがある。当該ＭＩＭＯシステムは、送信装置と受信装置がそれぞれ複数のアンテナを備え、並列に送信されるべきパケット信号を設定する（以下、パケット信号において並列に送信されるべきデータのそれぞれを「系列」という）。すなわち、送信装置と受信装置との間の通信に対して、最大アンテナ数までの系列を設定することによって、データレートを向上させる。

さらに、このようなＭＩＭＯシステムに、ＯＦＤＭ変調方式を組合せれば、データレートはさらに高速化される。このようなＭＩＭＯシステムにおいて、基地局装置が複数の端末装置を多重化するために、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が実行される。さらに、基地局装置は、伝送効率の向上あるいは処理遅延の低減を目的として、一部期間において、複数の端末装置のそれぞれに信号を送信すべきタイミング（以下、「送信タイミング」という）と、複数の端末装置のそれぞれからの信号を受信すべきタイミング（以下、「受信タイミング」という）を指定する。その際、基地局装置は、当該指定を複数の端末装置のそれぞれに通知し、複数の端末装置は、指定にしたがった処理を実行する（以下、このような処理を「割当モード」という）。ここで、複数の端末装置に対する複数の送信タイミングが連続的に指定された後、複数の送信タイミングが連続的に指定されるものとする。ひとつの端末装置は、指定された送信タイミングにおいて信号を受信する。また、受信が成功した場合、端末装置は、ＡＣＫ信号を生成し、指定された受信タイミングにおいて基地局装置にＡＣＫ信号を送信する。なお、受信が失敗した場合、端末装置は、信号を生成しない。

ＭＩＭＯシステムの伝送効率を高くするために、パケット信号の長さは長い方が好ましい。そのため、ひとつの受信装置に対してデータを送信する際にも、送信装置は、当該受信装置に送信すべきデータをまとめて集約させてから、パケット信号を生成する。このように、パケット信号の集約は、複数の端末装置を宛先とする場合以外に、単一の端末装置を宛先とする場合にも行われる。単一の端末装置を宛先として集約されたパケットと、複数の端末装置を宛先として集約されたパケットを区別しないで処理することもできるが、その場合、単一の端末装置宛に集約されたパケットを上記のような割当モードで処理することは、基地局装置にとっても、端末装置にとっても無駄が多く、伝送効率を低下させることにつながる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、パケットの集約を行う際に、伝送効率を向上させることができる無線装置および通信システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の無線装置は、１以上の端末装置宛のパケットを集約して集約パケットを生成する生成部と、複数の端末装置宛のパケットが集約パケットに集約される場合、一定の期間を複数の部分期間に分割し、複数の部分期間のそれぞれを複数の端末装置のいずれかに割り当て、その割当状態を端末装置に通知するための制御信号を生成する割当部と、複数の端末装置宛のパケットが集約された集約パケットの場合は、制御信号とともに集約パケットを複数の端末装置に送信し、単一の端末装置宛のパケットが集約された集約パケットの場合は、制御信号を送信することなく、集約パケットを複数の端末装置に送信する通信部とを備える。

この態様によると、制御信号の有無によって、集約パケットであるか否かを通知できるので、伝送効率を向上できる。

本発明の別の態様もまた、無線装置である。この装置は、集約パケット内の割当状態を通知するための制御信号を受信していない場合であって、１以上の端末装置宛のパケットが集約された集約パケットが送信された場合に、集約パケット内に集約された複数のパケットの内、最初のパケットの宛先情報を取得し、その最初のパケットが自分宛であるかどうかを判定する判定部と、判定部により最初のパケットが自分宛のものでないことが判定された場合、集約パケット内の残りのパケットの宛先情報を調べることなく、集約パケットの受信をその段階で打ち切る通信部とを備える。

この態様によると、宛先情報によって最初のパケットが自分宛のものでないことが判定された場合、集約パケットの受信をその段階で打ち切るので、電力の消費を抑えることができる。

通信部は、判定部により、集約パケット内の割当状態を通知するための制御信号を受信していない場合であって、１以上の端末装置宛のパケットが集約された集約パケットが送信された場合に、最初のパケットが自分宛のものであることが判定されたならば、集約パケット内の残りのパケットを受信してもよい。この場合、残りのパケットを受信できる。

本発明のさらに別の態様は、通信システムである。この通信システムは、１以上の端末装置宛のパケットを集約して集約パケットを生成し、生成された集約パケットを送信する基地局装置と、基地局装置から送信された集約データを受信する複数の端末装置とを備える。基地局装置は、複数の端末装置宛のパケットが集約パケットに集約される場合、一定の期間を複数の部分期間に分割し、複数の部分期間のそれぞれを複数の端末装置のいずれかに割り当て、その割当状態を端末装置に通知するための制御信号を生成し、制御信号とともに集約パケットを複数の端末装置に送信し、単一の端末装置宛のパケットが集約パケットに集約される場合は、制御信号を送信することなく、集約パケットを複数の端末装置に送信する。

端末装置は、基地局装置から制御信号を受信していない場合であって、集約パケット内に集約された複数のパケットの内、最初のパケットの宛先情報により、最初のパケットが自分宛のものでないと判定した場合、集約パケット内の残りのパケットの宛先情報を調べることなく、集約パケットの受信をその段階で打ち切ってもよい。

端末装置は、基地局装置から制御信号を受信していない場合であって、最初のパケットの宛先情報により、最初のパケットが自分宛のものであると判定した場合、集約パケット内の残りのパケットを受信してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、１以上の端末装置宛のパケットを集約した集約パケットを効率良く送受信することができる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、複数の無線装置によって構成されるＭＩＭＯシステムに関する。無線装置のうちのひとつは、基地局装置に相当し、残りは、複数の端末装置に相当する。基地局装置は、基本的に複数の端末装置に対して、ＣＳＭＡを実行する。また、伝送効率を向上させるために、基地局装置は、複数の端末装置に対するデータをまとめることによって、ひとつのパケット信号を生成する。また、一定の期間にわたって、基地局装置は、割当モードを実行する。基地局装置は、複数の端末装置に送信すべきデータをひとつのパケット信号にまとめる際、単一の端末装置宛てのパケットを集約させる「シングルレシーバモード」と、複数の端末装置宛てのパケットを集約させる「マルチレシーバモード」のいずれかを実行することができる。

基地局装置は、マルチレシーバモードでは、送信タイミングや受信タイミングなどの割当状態を各端末に通知するための制御信号をあらかじめ複数の端末にブロードキャストした後で、集約されたパケットを複数の端末装置にブロードキャストする。一方、シングルレシーバモードでは、基地局装置は、制御信号を前もって送信することなく、集約されたパケットを複数の端末装置にブロードキャストする。

図１は、本発明の実施例に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す。特に、図１は、ＯＦＤＭ変調方式での信号のスペクトルを示す。ＯＦＤＭ変調方式における複数のキャリアのひとつをサブキャリアと一般的に呼ぶが、ここではひとつのサブキャリアを「サブキャリア番号」によって指定するものとする。ＭＩＭＯシステムには、サブキャリア番号「−２８」から「２８」までの５６サブキャリアが規定されている。なお、サブキャリア番号「０」は、ベースバンド信号における直流成分の影響を低減するため、ヌルに設定されている。一方、ＭＩＭＯに対応していない通信システム（以下、「従来システム」という）には、サブキャリア番号「−２６」から「２６」までの５２サブキャリアが規定されている。なお、従来システムの一例は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線ＬＡＮである。

また、それぞれのサブキャリアは、可変に設定された変調方式によって変調されている。変調方式には、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれかが使用される。また、これらの信号には、誤り訂正方式として、畳み込み符号化が適用されている。畳み込み符号化の符号化率は、１／２、３／４等に設定される。さらに、並列に送信すべきデータの数は、可変に設定される。なお、データは、パケット信号として送信されており、ここでは、並列に送信すべきパケット信号のそれぞれを「系列」と呼ぶ。その結果、変調方式、符号化率、系列の数の値が可変に設定されることによって、データレートも可変に設定される。なお、「データレート」は、これらの任意の組合せによって決定されてもよいし、これらのうちのひとつによって決定されてもよい。

図２は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、無線装置１０と総称される第１無線装置１０ａ、第２無線装置１０ｂを含む。また、第１無線装置１０ａは、アンテナ１２と総称される第１アンテナ１２ａ、第２アンテナ１２ｂ、第３アンテナ１２ｃ、第４アンテナ１２ｄを含み、第２無線装置１０ｂは、アンテナ１４と総称される第１アンテナ１４ａ、第２アンテナ１４ｂ、第３アンテナ１４ｃ、第４アンテナ１４ｄを含む。ここで、第１無線装置１０ａが、基地局装置に対応し、第２無線装置１０ｂが、端末装置に対応する。さらに、第１無線装置１０ａは、図示していない複数の端末装置と接続してもよい。ここで、図示していない複数の端末装置は、第３無線装置１０ｃ、第４無線装置１０ｄ等と示される。また、第１無線装置１０ａは、複数の端末装置を接続する際に、基本的にＣＳＭＡを実行する。

通信システム１００の構成を説明する前に、ＭＩＭＯシステムの概略を説明する。データは、第１無線装置１０ａから第２無線装置１０ｂに送信されているものとする。第１無線装置１０ａは、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄのそれぞれから、複数の系列のデータをそれぞれ送信する。その結果、データレートが高速になる。第２無線装置１０ｂは、第１アンテナ１４ａから第４アンテナ１４ｄによって、複数の系列のデータを受信する。さらに、第２無線装置１０ｂは、アダプティブアレイ信号処理によって、受信したデータを分離して、複数の系列のデータを独立に復調する。

ここで、アンテナ１２の本数は「４」であり、アンテナ１４の本数も「４」であるので、アンテナ１２とアンテナ１４の間の伝送路の組合せは「１６」になる。第ｉアンテナ１２ｉから第ｊアンテナ１４ｊとの間の伝送路特性をｈｉｊと示す。図中において、第１アンテナ１２ａと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ１１、第１アンテナ１２ａから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ１２、第２アンテナ１２ｂと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ２１、第２アンテナ１２ｂから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ２２、第４アンテナ１２ｄから第４アンテナ１４ｄとの間の伝送路特性がｈ４４と示されている。なお、これら以外の伝送路は、図の明瞭化のために省略する。

図３は、通信システム１００におけるパケットフォーマットを示す図である。同図は、ひとつのパケット信号が複数の系列によって構成されており、ひとつの系列には、ひとつの端末装置に対するデータが含まれている場合を示す。ここでは、ふたつの系列に含まれたデータが、送信の対象とされるものとし、第１から第２の系列に対応したパケットフォーマットがそれぞれ上段と下段に順に示される。なお、系列の数は、２より大きくてもよい。第１の系列に対応したパケット信号には、プリアンブル信号として「Ｌ−ＳＴＦ」、「ＨＴ−ＬＴＦ」等が配置される。「Ｌ−ＳＴＦ」、「Ｌ−ＬＴＦ」、「Ｌ−ＳＩＧ」、「ＨＴ−ＳＩＧ」は、従来システムに対応したタイミング推定用の既知信号、伝送路推定用の既知信号、従来システムに対応した制御信号、ＭＩＭＯシステムに対応した制御信号にそれぞれ相当する。ＭＩＭＯシステムに対応した制御信号には、例えば、データレートに関する情報が含まれている。なお、データレートに関する情報は、前述のごとく、変調方式、符号化率、系列の数の値に関する情報によって構成される。「ＨＴ−ＳＴＦ」、「ＨＴ−ＬＴＦ」は、ＭＩＭＯシステムに対応したタイミング推定用の既知信号、伝送路推定用の既知信号に相当する。一方、「データ１」は、データ信号である。

また、第２の系列に対応したパケット信号には、プリアンブル信号として「Ｌ−ＳＴＦ＋ＣＤＤ」と「ＨＴ−ＬＴＦ＋ＣＤＤ」等が配置される。ここで、「ＣＤＤ」は、ＣＤＤ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）がなされていることを示しており、ＣＤＤとは、所定の区間において、時間領域の波形をシフト量だけ後方にシフトさせ、所定の区間の最後部から押し出された波形を所定の区間の先頭部分に循環的に配置させる処理である。すなわち、「Ｌ−ＳＴＦ＋ＣＤＤ」には、「Ｌ−ＳＴＦ」に対して、循環的なタイミングシフトがなされている。ここで、「Ｌ−ＳＴＦ＋ＣＤＤ」におけるタイミングシフトの量と、「ＨＴ−ＬＴＦ＋ＣＤＤ」におけるタイミングシフトの量とは、別の値であってもよい。

なお、「Ｌ−ＳＴＳ」等が、第３の系列等に割り当てられる場合も同様であるが、ＣＤＤにおけるタイミングシフトの量が第２の系列での値と異なっている。また、「Ｌ−ＬＴＦ」から「ＨＴ−ＳＩＧ１」等までの部分は、従来システムと同様に、「５２」サブキャリアを使用する。なお、「５２」サブキャリアのうちの「４」サブキャリアがパイロット信号に相当する。一方、「ＨＴ−ＬＴＦ」等以降の部分は、「５６」サブキャリアを使用する。

図４は、第１無線装置１０ａの構成を示す。第１無線装置１０ａは、無線部２０と総称される第１無線部２０ａ、第２無線部２０ｂ、第４無線部２０ｄ、ベースバンド処理部２２、変復調部２４、ＩＦ部２６、ＭＡＣ処理部２８、制御部３０を含む。また信号として、時間領域信号２００と総称される第１時間領域信号２００ａ、第２時間領域信号２００ｂ、第４時間領域信号２００ｄ、周波数領域信号２０２と総称される第１周波数領域信号２０２ａ、第２周波数領域信号２０２ｂ、第３周波数領域信号２０２ｃ、第４周波数領域信号２０２ｄを含む。なお、第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対応するように構成される。前述のごとく、第１無線装置１０ａが基地局装置に対応する場合、第２無線装置１０ｂは、端末装置に対応する。

無線部２０は、受信動作として、アンテナ１２によって受信した無線周波数の信号を周波数変換し、ベースバンドの信号を導出する。無線部２０は、ベースバンドの信号を時間領域信号２００としてベースバンド処理部２２に出力する。一般的に、ベースバンドの信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線によって伝送されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。また、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）やＡ／Ｄ変換部も含まれる。

無線部２０は、送信動作として、ベースバンド処理部２２からのベースバンドの信号を周波数変換し、無線周波数の信号を導出する。ここで、ベースバンド処理部２２からのベースバンドの信号も時間領域信号２００として示す。無線部２０は、無線周波数の信号をアンテナ１２に出力する。また、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、Ｄ／Ａ変換部も含まれる。時間領域信号２００は、時間領域に変換されたマルチキャリア信号であり、デジタル信号であるものとする。

ベースバンド処理部２２は、受信動作として、複数の時間領域信号２００をそれぞれ周波数領域に変換し、周波数領域の信号に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。ベースバンド処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理の結果を周波数領域信号２０２として出力する。ひとつの周波数領域信号２０２が、図示しない第２無線装置１０ｂから送信された複数の系列のそれぞれに含まれたデータに相当する。また、ベースバンド処理部２２は、送信動作として、変復調部２４から、周波数領域の信号としての周波数領域信号２０２を入力し、周波数領域の信号を時間領域に変換し、複数のアンテナ１２のそれぞれに対応づけながら時間領域信号２００として出力する。

送信処理において使用すべきアンテナ１２の数は、制御部３０によって指定されるものとする。ここで、周波数領域の信号である周波数領域信号２０２は、図１のごとく、複数のサブキャリアの成分を含むものとする。図を明瞭にするために、周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順番に並べられて、シリアル信号を形成しているものとする。

図５は、周波数領域の信号の構成を示す。ここで、図１に示したサブキャリア番号「−２８」から「２８」のひとつの組合せを「ＯＦＤＭシンボル」というものとする。「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルは、サブキャリア番号「１」から「２８」、サブキャリア番号「−２８」から「−１」の順番にサブキャリア成分を並べているものとする。また、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの前に、「ｉ−１」番目のＯＦＤＭシンボルが配置され、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの後ろに、「ｉ＋１」番目のＯＦＤＭシンボルが配置されているものとする。

図４に戻る。また、ベースバンド処理部２２は、図３（ａ）−（ｂ）のパケットフォーマットに対応したパケット信号を生成するために、ＣＤＤを実行する。ＣＤＤは、行列Ｃとして、以下のように実行される。

ここで、δは、シフト量を示し、ｌは、サブキャリア番号を示している。さらに、行列Ｃと系列との乗算は、サブキャリアを単位にして実行される。すなわち、ベースバンド処理部２２は、Ｌ−ＳＴＳ等内での循環的なタイムシフトを系列単位に実行する。さらに、系列の数が３以上である場合、シフト量は、系列を単位にして異なった値に設定される。

変復調部２４は、受信処理として、ベースバンド処理部２２からの周波数領域信号２０２に対して、復調および復号を実行する。なお、復調および復号は、サブキャリア単位でなされる。変復調部２４は、復号した信号をＩＦ部２６に出力する。また、変復調部２４は、送信処理として、符号化および変調を実行する。変復調部２４は、変調した信号を周波数領域信号２０２としてベースバンド処理部２２に出力する。送信処理の際に、変調方式および符号化率は、制御部３０によって指定されるものとする。

ＩＦ部２６は、受信処理として、複数の変復調部２４からの信号を合成し、ひとつのデータストリームを形成する。ＩＦ部２６は、データストリームを出力する。また、ＩＦ部２６は、送信処理として、ひとつのデータストリームを入力し、これを分離する。さらに、分離したデータを複数の変復調部２４に出力する。

ＭＡＣ処理部２８は、受信処理として、ＩＦ部２６より合成されたデータストリームをＭＡＣ（Media Access Control）層においてプロトコル処理し、上位層に供給する。また、ＭＡＣ処理部２８は、送信処理として、上位層から渡されたデータをＭＡＣプロトコルにしたがってパケット化し、ＩＦ部２６に供給する。

制御部３０は、第１無線装置１０ａのタイミング等を制御する。また、制御部３０は、ＭＡＣ処理部２８、ＩＦ部２６、変復調部２４、ベースバンド処理部２２を制御しながら、図３に示したパケット信号を生成する。制御部３０は、複数の端末装置を多重化する際に、ＣＳＭＡを実行する。ＣＳＭＡは、公知の技術であるので、ここでは、説明を省略する。また、ＣＳＭＡに加えて、制御部３０は、割当モードを実行する。当該割当モードは、一定の期間において実行される。なお、割当モードを実行する前に、制御部３０は、ＭＡＣ処理部２８、ＩＦ部２６、変復調部２４、ベースバンド処理部２２等を介して、複数の端末装置に割当モードの開始を通知する。通知を受けつける端末装置には、割当モードに含まれる端末装置に加えて、割当モードに含まれない端末装置も含まれる。

割当モードにおいて、制御部３０は、先頭部分にて割当情報を各端末装置に通知するための制御情報（以下、単に「制御信号」という）を送信する。また、制御情報に続いて、複数の端末装置に送信すべきパケット信号が割り当てられる。割り当てられるパケット信号は、例えば、複数のパケット信号をデリミタによって区切って連続的につなげることによって形成される。このようにして複数のパケット信号が集約されて形成されたパケットを「集約パケット」という。また、割り当てられる少なくともひとつのパケット信号は時分割されており、時分割されたそれぞれの部分が端末装置に割り当てられてもよい。どちらの構成であっても、制御部３０は、複数の端末装置に対して、信号を送信するための部分期間を割り当てる。なお、部分期間は、ひとつの端末装置に対する期間を個別に示してもよいし、複数の端末装置に対する期間を一体的に示してもよいが、ここでは、これらを区別せずに使用する。

さらに、信号を送信するための部分期間に続いて、制御部３０は、複数の端末装置から信号を受信するための部分期間をそれぞれ割り当てる。端末装置は、割り当てられた部分期間において、第１無線装置１０ａにパケット信号を送信する。これは、複数のパケットが連続して割り当てられる。すなわち、制御部３０は、一定の期間を複数の部分期間に分割し、複数の部分期間のそれぞれを複数の端末装置に対応付けながら割り当てる。なお、制御信号は、部分期間と端末装置との対応が示された情報を含む。

ここで、部分期間への端末装置の割当方法を説明する。ここでは、第１無線装置１０ａが基地局装置であり、第２無線装置１０ｂ、第３無線装置１０ｃおよび第４無線装置１０ｄが端末装置である場合を例として説明する。

図６（ａ）は、複数の端末宛てのパケット信号を集約するマルチレシーバの場合における制御信号および集約パケットを説明する図である。制御信号は、図３で説明したパケットフォーマットにおけるデータ部にＭＡＣパケットとして含まれる。制御信号のデータフォーマットには、ＭＡＣヘッダ、宛先端末数、各宛先端末のアドレス、割当タイミングのオフセット、割当タイミングの期間が含まれる。ここでは、宛先端末が第２無線装置１０ｂ、第３無線装置１０ｃ、第４無線装置１０ｄの３つであり、第２アドレス２、オフセット２、期間２、第３アドレス３、オフセット３、期間３、第４アドレス４、オフセット４、期間４が制御信号に含まれる。

マルチレシーバの場合の集約パケットは、物理層の各種のプリアンブル信号（図ではＰＨＹと略記した）がヘッダ部に設けられ、図３で説明したパケットフォーマットのデータ部に、デリミタＤＬにより区切られる形で各宛先端末に送信すべきＭＡＣパケットが連続的につなげられて構成される。ここでは、アドレス２とデータ２を含む第２無線装置１０ｂ宛のパケット、アドレス３とデータ３を含む第３無線装置１０ｃ宛のパケット、アドレス４とデータ４を含む第４無線装置１０ｄ宛のパケットが集約されている。なお、説明を簡単にするため、ＭＡＣパケットのアドレス以外のヘッダ情報は割愛している。

図６（ｂ）は、単一の端末装置宛てのパケット信号を集約するシングルレシーバの場合における集約パケットを説明する図である。単一のパケット信号が集約された集約パケットを各端末装置にブロードキャストする場合は、割当タイミングを設定する必要はないため、基地局装置は、制御信号を生成せず、集約パケットのみを送信する。

シングルレシーバの場合の集約パケットは、物理層の各種のプリアンブル信号がヘッダ部に設けられ、データ部には、デリミタＤＬにより区切られる形で当該端末に送信すべき複数のＭＡＣパケットが連続的につなげられて構成される。ここでは、宛先の端末装置が第２無線装置１０ｂである場合を示しており、第２無線装置１０ｂ宛の３つのパケットとして、アドレス２とデータ２−１を含む第１パケット、アドレス２とデータ２−２を含む第２パケット、アドレス２とデータ２−３を含む第３パケットが集約されている。

図７は、マルチレシーバの場合の通信のシーケンス図である。基地局である第１無線装置１０ａの制御部３０は、制御信号をブロードキャストし、その後、一定の時間を空けて、マルチレシーバの集約パケットをブロードキャストする。

第２無線装置１０ｂ、第３無線装置１０ｃ、および第４無線装置１０ｄの制御部３０は、それぞれ基地局からの制御信号を受信し、制御信号に含まれる割当タイミングの情報を取得し、割当タイミングにおいてそれぞれに宛てられたパケットを受信し、それ以外のタイミングでは省電力モードに入る。同図は、横軸を時間として、基地局から端末にパケットが送信されるときの遅延時間は無視して基地局と端末間のデータの送受信のタイミングを図示している。

第２無線装置１０ｂの制御部３０は、制御信号の受信後、オフセット２の時間が経過してから、期間２で指定された時間内で受信を行い、自分宛のパケットとして、集約パケット内のアドレス２とデータ２を含むパケットのみを選択的に受信する。第２無線装置１０ｂは、期間２以外の時間帯は省電力モードに入ることができる。

同様に、第３無線装置１０ｃの制御部３０は、制御信号の受信後、オフセット３の時間が経過してから、期間３で指定された時間内で受信を行い、自分宛のパケットとして、集約パケット内のアドレス３とデータ３を含むパケットのみを選択的に受信し、期間３以外の時間帯は省電力モードに入る。第４無線装置１０ｄについても同様である。

図８は、シングルレシーバの場合の通信のシーケンス図である。基地局である第１無線装置１０ａの制御部３０は、シングルレシーバの場合、制御信号を送ることなく、集約パケットだけをブロードキャストする。

第２無線装置１０ｂ、第３無線装置１０ｃ、および第４無線装置１０ｄは、それぞれ集約パケットの先頭のデータから受信して復調を始めるが、集約パケット内の最初のパケットの宛先アドレスにより自分宛の集約パケットであるかどうかを判定することができるため、無駄な受信動作を避けることが可能である。

第２無線装置１０ｂの制御部３０は、最初のパケットの宛先アドレスがアドレス２であることから、自分宛のアドレスであると判定することができ、残りのデータを続けて受信して復調し、データ２−１、データ２−２およびデータ２−３を取得する。

一方、第３無線装置１０ｃ、第４無線装置１０ｄの制御部３０は、いずれも最初のパケットの宛先アドレスが自分のアドレスではないことから、最初のパケットの宛先アドレスが判明した時点で集約パケットの受信と復調を打ち切り、それ以降のパケットは受信しない。

割当モードでは、前述のごとく、複数の部分期間において、信号を送信するための部分期間が連続した後に、信号を受信するための部分期間が連続している。ここで、連続とは、ふたつの部分期間の間に、切れ目がないということではなく、切れ目があっても、そこに別の機能を有した部分期間が割り当てられないことである。すなわち、信号を送信すべき部分期間の間に、信号を受信すべき部分期間が割り当てられていなければよい。前述のごとく、第２無線装置１０ｂから第４無線装置１０ｄと示される３つの端末装置を接続する場合、基地局装置は、たとえば、第２無線装置１０ｂから第４無線装置１０ｄの順番に送信タイミングを指定する。受信タイミングについても同様に、たとえば、第２無線装置１０ｂから第４無線装置１０ｄの順番に指定する。

端末装置は、信号を受信すべき部分期間において、ＡＣＫ信号を送信し、第１無線装置１０ａのベースバンド処理部２２等は、ＡＣＫ信号を受信する。制御部３０は、ＡＣＫ信号の受信を認識すると、ベースバンド処理部２２等に対して、次に端末装置に送信すべきパケット信号を準備させる。

図９は、ベースバンド処理部２２の構成を示す。ベースバンド処理部２２は、受信用処理部５０、送信用処理部５２を含む。受信用処理部５０は、ベースバンド処理部２２における動作のうち、受信動作に対応する部分を実行する。すなわち、受信用処理部５０は、時間領域信号２００に対してアダプティブアレイ信号処理を実行しており、そのために時間領域信号２００のウエイトベクトルの導出を実行する。また、受信用処理部５０は、アレイ合成した結果を周波数領域信号２０２として出力する。

送信用処理部５２は、ベースバンド処理部２２における動作のうち、送信動作に対応する部分を実行する。すなわち、送信用処理部５２は、周波数領域信号２０２を変換することによって、時間領域信号２００を生成する。また、送信用処理部５２は、複数の系列を複数のアンテナ１２にそれぞれ対応づける。さらに、送信用処理部５２は、図３に示されたようなＣＤＤを実行する。なお、送信用処理部５２は、最終的に時間領域信号２００を出力する。

図１０は、受信用処理部５０の構成を示す。受信用処理部５０は、ＦＦＴ部７４、ウエイトベクトル導出部７６、合成部８０と総称される第１合成部８０ａ、第２合成部８０ｂ、第３合成部８０ｃ、第４合成部８０ｄを含む。

ＦＦＴ部７４は、時間領域信号２００に対してＦＦＴを実行することによって、時間領域信号２００を周波数領域の値に変換する。ここで、周波数領域の値は、図５のように構成されているものとする。すなわち、ひとつの時間領域信号２００に対する周波数領域の値は、ひとつの信号線にて出力される。

ウエイトベクトル導出部７６は、周波数領域の値から、サブキャリア単位にウエイトベクトルを導出する。なお、ウエイトベクトルは、複数の系列のそれぞれに対応するように導出され、ひとつの系列に対するウエイトベクトルは、アンテナ１２の数に対応した要素をサブキャリア単位に有する。また、複数の系列のそれぞれに対応したウエイトベクトルの導出には、ＨＴ−ＬＴＦ等が使用される。また、ウエイトベクトルを導出するために、適応アルゴリズムが使用されてもよく、あるいは伝送路特性が使用されてもよいが、これらの処理には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。また、前述のごとく、ウエイトベクトル導出部７６は、パケット信号の先頭部分でウエイトを導出し、当該パケット信号の間、導出したウエイトを更新しないものとする。最終的に、前述のごとく、サブキャリア、アンテナ１２、系列のそれぞれを単位にして、ウエイトが導出される。

合成部８０は、ＦＦＴ部７４にて変換された周波数領域の値と、ウエイトベクトル導出部７６からのウエイトベクトルとによって、合成を実行する。例えば、ひとつの乗算対象として、ウエイトベクトル導出部７６からのウエイトベクトルのうち、ひとつのサブキャリアに対応したウエイトであって、かつ第１の系列に対応したウエイトベクトルが選択される。選択されたウエイトは、アンテナ１２のそれぞれに対応した値を有する。

また、別の乗算対象として、ＦＦＴ部７４にて変換された周波数領域の値のうち、ひとつのサブキャリアに対応した値が選択される。選択された値は、アンテナ１２のそれぞれに対応した値を有する。なお、選択されたウエイトと選択された値は、同一のサブキャリアに対応する。アンテナ１２のそれぞれに対応づけられながら、選択されたウエイトと選択された値が、それぞれ乗算され、乗算結果が加算されることによって、第１の系列のうちのひとつのサブキャリアに対応した値が導出される。第１合成部８０ａでは、以上の処理が他のサブキャリアに対しても実行され、第１の系列に対応したデータが導出される。また、第２合成部８０ｂから第４合成部８０ｄでは、同様の処理によって、第２の系列から第４の系列に対応したデータがそれぞれ導出される。導出された第１の系列から第４の系列は、第１周波数領域信号２０２ａから第４周波数領域信号２０２ｄとしてそれぞれ出力される。

図１１は、送信用処理部５２の構成を示す。送信用処理部５２は、分散部６６、ＩＦＦＴ部６８を含む。ＩＦＦＴ部６８は、周波数領域信号２０２に対してＩＦＦＴを実行し、時間領域の信号を出力する。その結果、ＩＦＦＴ部６８は、系列のそれぞれに対応した時間領域の信号を出力する。

分散部６６は、ＩＦＦＴ部６８からの系列とアンテナ１２とを対応づける。ここでは、使用されるアンテナ１２の数と系列の数とが同一であるとするので、ひとつの系列をひとつのアンテナ１２にそのまま対応づける。さらに、分散部６６は、送信すべき系列、すなわちパケット信号のそれぞれのうち、「Ｌ−ＳＩＧ」等に対して、ＣＤＤを実行する。

以上の構成による無線装置１０の動作を基地局と端末に分けて説明する。

図１２は、基地局装置の動作を説明するフローチャートである。基地局装置は、集約して送信すべきパケットの宛先が複数の端末宛かどうかを判定する（Ｓ１０）。複数の端末宛の集約パケットである場合（Ｓ１０のＹ）、基地局装置は、割当モードの制御信号を生成する（Ｓ１２）。次に基地局装置は、ＭＡＣ層において複数の端末宛のパケットを集約し、集約パケットを生成する（Ｓ１４）。

基地局装置は、制御信号を送信し（Ｓ１６）、その後、所定の時間間隔を空けて、集約パケットを送信する（Ｓ１８）。

単一の端末宛てにパケットを送信する場合（Ｓ１０のＮ）、基地局装置は、ＭＡＣレイヤにおいて、その端末に送信すべき複数のパケットを集約して集約パケットを生成し（Ｓ２０）、集約されたパケットを送信する（Ｓ２２）。

図１３は、端末装置の動作を説明するフローチャートである。端末装置は、割当モードの制御信号を受信した場合（Ｓ３０のＹ）、制御信号で指定された割当タイミングにおいて自分宛のパケットを受信する（Ｓ３２）。

端末装置は、割当モードの制御信号を受信しなかった場合（Ｓ３０のＮ）、集約パケットの内の最初のパケットの受信と復調を行い、最初のパケットの宛先アドレスが自アドレスかどうかをＭＡＣ層において調べる（Ｓ３４）。最初のパケットが自分宛のパケットである場合（Ｓ３４のＹ）、端末装置は、集約パケット内の残りのパケットも受信して復調し、自分宛の集約パケットを受信する（Ｓ３６）。

端末装置は、割当モードの制御信号を受信しなかった場合（Ｓ３０のＮ）であって、集約パケットの内の最初のパケットの宛先アドレスが自アドレスでない場合（Ｓ３４のＮ）、集約パケット内の残りのパケットを受信せずに、省電力モードに入る（Ｓ３８）。

本発明の実施例によれば、基地局がマルチレシーバの集約パケットを各端末に送信する場合は、各端末の割当タイミングを制御信号によってあらかじめ各端末に通知することができるため、各端末は割当タイミングにおいて集約パケット内の自分宛のパケットを選択的に受信し、割当タイミング以外では省電力モードに入ることができる。一方、基地局がシングルレシーバの集約パケットを端末に送信する場合は、制御信号によって端末に受信タイミングを教える必要はないため、制御信号の生成と送信を省き、通信のオーバーヘッドを減らし、伝送効率を向上させることができる。

さらに、シングルレシーバの場合、基地局から制御信号が送信されないが、端末は、集約パケット内の最初のパケットの宛先アドレスを調べることで、自分宛の集約パケットかどうかを判定することができるため、集約パケット内の残りのパケットを受信しないことにより、電力の消費を抑えることができる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上記の実施例のマルチレシーバモードにおいて、各端末宛てのパケットは複数のパケットが集約されたものであってもよい。

本発明の実施例において、通信システム１００は、マルチキャリア信号を使用している。しかしながらこれに限らず例えば、シングルキャリア信号を使用してもよい。本変形例によれば、さまざまな通信システムに対して本発明を適用できる。

本発明の実施例に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す図である。 本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。 図２の通信システムにおけるパケットフォーマットを示す図である。 図２の第１無線装置の構成を示す図である。 図４における周波数領域の信号の構成を示す図である。 図６（ａ）は、複数の端末宛てのパケット信号を集約する場合における制御信号および集約パケットを説明する図であり、図６（ｂ）は、単一の端末装置宛てのパケット信号を集約するシングルレシーバの場合における集約パケットを説明する図である。 マルチレシーバの場合の通信のシーケンス図である。 シングルレシーバの場合の通信のシーケンス図である。 図４のベースバンド処理部の構成を示す図である。 図９の受信用処理部の構成を示す図である。 図９の送信用処理部の構成を示す図である。 基地局装置の動作を説明するフローチャートである。 端末装置の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 無線装置、 １２ アンテナ、 １４ アンテナ、 ２０ 無線部、 ２２ ベースバンド処理部、 ２４ 変復調部、 ２６ ＩＦ部、 ２８ ＭＡＣ処理部、 ３０ 制御部、 ５０ 受信用処理部、 ５２ 送信用処理部、 １００ 通信システム。

Claims (6)

1. １以上の端末装置宛のパケットを集約して集約パケットを生成する生成部と、
   複数の端末装置宛のパケットが前記集約パケットに集約される場合、一定の期間を複数の部分期間に分割し、複数の部分期間のそれぞれを前記複数の端末装置のいずれかに割り当て、その割当状態を前記端末装置に通知するための制御信号を生成する割当部と、
   複数の端末装置宛のパケットが集約された集約パケットの場合は、前記制御信号とともに前記集約パケットを前記複数の端末装置に送信し、単一の端末装置宛のパケットが集約された集約パケットの場合は、前記制御信号を送信することなく、前記集約パケットを前記複数の端末装置に送信する通信部と、
   を備えることを特徴とする無線装置。
2. 集約パケット内の割当状態を通知するための制御信号を受信していない場合であって、１以上の端末装置宛のパケットが集約された集約パケットが送信された場合に、前記集約パケット内に集約された複数のパケットの内、最初のパケットの宛先情報を取得し、その最初のパケットが自分宛であるかどうかを判定する判定部と、
   前記判定部により前記最初のパケットが自分宛のものでないことが判定された場合、前記集約パケット内の残りのパケットの宛先情報を調べることなく、前記集約パケットの受信をその段階で打ち切る通信部と、
   を備えることを特徴とする無線装置。
3. 前記通信部は、前記判定部により、前記集約パケット内の割当状態を通知するための制御信号を受信していない場合であって、１以上の端末装置宛のパケットが集約された集約パケットが送信された場合に、前記最初のパケットが自分宛のものであることが判定されたならば、前記集約パケット内の残りのパケットを受信することを特徴とする請求項２に記載の無線装置。
4. １以上の端末装置宛のパケットを集約して集約パケットを生成し、生成された集約パケットを送信する基地局装置と、
   前記基地局装置から送信された集約データを受信する複数の端末装置とを備え、
   前記基地局装置は、
   複数の端末装置宛のパケットが前記集約パケットに集約される場合、一定の期間を複数の部分期間に分割し、複数の部分期間のそれぞれを前記複数の端末装置のいずれかに割り当て、その割当状態を前記端末装置に通知するための制御信号を生成し、前記制御信号とともに前記集約パケットを前記複数の端末装置に送信し、単一の端末装置宛のパケットが前記集約パケットに集約される場合は、前記制御信号を送信することなく、前記集約パケットを前記複数の端末装置に送信することを特徴とする通信システム。
5. 前記端末装置は、前記基地局装置から前記制御信号を受信していない場合であって、前記集約パケット内に集約された複数のパケットの内、最初のパケットの宛先情報により、前記最初のパケットが自分宛のものでないと判定した場合、前記集約パケット内の残りのパケットの宛先情報を調べることなく、前記集約パケットの受信をその段階で打ち切ることを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
6. 前記端末装置は、前記基地局装置から前記制御信号を受信していない場合であって、前記最初のパケットの宛先情報により、前記最初のパケットが自分宛のものであると判定した場合、前記集約パケット内の残りのパケットを受信することを特徴とする請求項５に記載の通信システム。

Images