JP4996451B2 - 無線通信装置、無線通信方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信技術に関し、特に複数の無線通信装置が存在する場合に、該複数の無線通信装置に対して同時にデータ送信を行う際のデータ送信に関する。

多入力多出力(Multiple Input Multiple Output; ＭＩＭＯ)技術を発展させて、同一時間同一周波数帯域において複数ユーザの無線通信端末との間で同時にＭＩＭＯ通信を行う方法としてマルチユーザＭＩＭＯが知られている。マルチユーザＭＩＭＯは、同一時間同一周波数帯域で通信を行うものであるが、送信と受信とを同時に行うことはできない。つまり、同一時間同一周波数帯域において複数のＭＩＭＯ送信を行うことはできるが、このときに受信を行うことはできない。逆に、同一時間同一周波数帯域において複数のＭＩＭＯ受信を行うことはできるが、このときに送信を行うことはできない。したがって、マルチユーザＭＩＭＯにおいては、送信時間と受信時間とを分離することが必要である。

送受信を分離する技術として例えば特許文献１には、送信時刻が異なる複数のフレームを、対応する複数の無線通信装置宛てに送信した際に、該複数の無線通信装置から送達確認フレーム(Ack)を受信する時刻が揃うように、送達確認要求フレーム(Ack Request)を送信するタイミングを調整することが記載されている。しかし、この特許文献１に記載された技術は、送達確認要求フレームの送信を必須とするものであるから、該送達確認要求フレームを送信する時間分のオーバーヘッドが発生し、このことがスループットの劣化要因となり得る。また、送達確認要求フレームが無線環境の影響でエラーとなり、受信端末側で受信できない場合には、たとえ送信データが到達していても該送達確認要求フレームのために再送処理を行うことが必要である。このことは大幅なスループット劣化要因となり得る。

送受信を分離する別の技術として、１つのデータを分割し、複数の送信チャネルを同時に用いてデータ送信を行う場合に、分割するデータフレームのバイト数を制御してデータフレームの送信時間を等しくすることが例えば特許文献２に記載されている。この特許文献２に記載された技術は、送信キューに複数のデータフレームが蓄積されている際に、該複数のデータフレームを結合して送信すること、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおけるフレームアグリゲーション方式により送信を行うことが何ら考慮されていない。言い替えれば、特許文献２に記載された技術では、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおけるフレームアグリゲーション方式のような、高速で高効率な無線伝送方式に組み合わせることができない。ＭＩＭＯ技術による高速な無線通信技術として標準化提案がなされているＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、ＰＨＹレイヤーの高速化に応じたＭＡＣレイヤーの技術として、複数のＭＡＣフレームを１つのＰＨＹフレームに結合して送信するフレームアグリゲーション技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
米国特許出願公開第２００５／０１４７０２３号明細書 特開２００４−３５０２５９号公報 ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ／Ｄ２．００．

本発明は、マルチユーザＭＩＭＯ通信やマルチチャネルを用いる通信において、スループットの低下を招くことなく効率的に送信時間と受信時間とを分離できる無線通信装置、無線通信方法、及びプログラムを提供する。

本発明の一観点に係る無線通信装置は、複数の宛先のそれぞれについて、複数のＭＡＣフレームを蓄積する蓄積部と、一定期間内で前記複数の宛先のそれぞれに前記複数のＭＡＣフレームを送信するのに要する送信時間のうち、最も長い送信時間を決定する決定部と、前記複数のＭＡＣフレームを連結する連結部と、前記最も長い送信時間に等しい送信時間に相当するフレーム長となるように各連結されたＭＡＣフレームに付加情報を付加する付加部と、前記フレーム長となるように前記付加情報が付加され、連結された複数のＭＡＣフレームから前記複数の宛先に対する複数の物理フレームを生成する生成部と、前記複数の物理フレームを同時に送信する送信部と、を具備する。

本発明によれば、マルチユーザＭＩＭＯ通信やマルチチャネルを用いる通信において、スループットの低下を招くことなく効率的に送信時間と受信時間とを分離できる無線通信装置、無線通信方法、及びプログラムを提供することができる。

本発明の具体的な実施形態について、通信方式の一つである無線ＬＡＮ通信のＩＥＥＥ８０２．１１ｎを実施形態として取り上げて説明する。ただし、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎによる無線ＬＡＮ通信方式は、あくまで本発明による効果が適用できる無線通信方式の一つとして考えられるのであって、本発明はＩＥＥＥ８０２．１１ｎに限定されず、無線通信方式全般に適用できる。また、以下の実施形態の説明では、無線基地局のことを「ＡＰ（アクセスポイント）」と表記し、アクセスポイントに接続する無線端末又は無線通信装置のことを「ＳＴＡ（ステーション）」と表記する。

（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態の無線ＬＡＮ機器１０１は、送信データを蓄積する送信キュー(Queue)１０６と、送信キュー１０６のデータ蓄積状況から送信宛先や送信データ数などを制御するキュー制御(Queue Control)部１０７と、予め定められた複数の送信レートからいずれかを伝搬環境に応じて選択することによりＰＨＹレイヤーの送信レートを決定するレート選択部１０８と、複数の送信データを１つのフレームに連結して送信する場合の連結処理を行うアグリゲーション処理部１０５と、ＭＩＭＯ通信又はマルチユーザＭＩＭＯ通信による、複数のストリームに対する送受信処理を行う複数の送受信処理部１０２，１０３，１０４とを備える。

アグリゲーション処理部１０５は、複数のＭＡＣフレームを連結する連結部１０５２と、キュー制御部１０７により判定される最も長い送信時間に等しい送信時間に相当するフレーム長となるように、連結部１０５２により各連結されたＭＡＣフレームに対して付加情報を付加する付加部１０５３と、前記フレーム長となるように付加情報が付加され、連結された複数のＭＡＣフレームから前記複数の宛先に対する複数の物理フレームを生成する生成部１０５４とを有する。

なお、複数の送受信処理部１０２，１０３，１０４によれば、同一時間同一周波数帯において、複数のストリームを送信可能なＭＩＭＯ通信のストリームを複数送信できる。すなわち、マルチユーザＭＩＭＯ通信を行えるものであるが、複数のチャネル（マルチチャネル）を用いる通信方式を採用し、複数の異なるチャネルに対して同時に送信を行う場合にも送受信処理部１０２，１０３，１０４は適用可能である。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、ＭＳＤＵ(MAC Service Data Unit)単位でアグリゲーションを行う機能であるＡ−ＭＳＤＵと、ＭＰＤＵ(MAC Protocol Data Unit)単位でアグリゲーションを行う機能であるＡ−ＭＰＤＵとが提案されている。Ａ−ＭＳＤＵでは、複数の単位に対し１つのヘッダを付加するため、余分なヘッダを減らすと共に送信時間を減らすことができ、スループットを向上し、低消費電力化を実現することができる。また、A-MPDUでは、複数のＭＰＤＵ送信各々に付いているPHYヘッダ・Preamble・SIFS時間やACKフレームなどのオーバーヘッド部分を削減でき、余分な送信時間を減らしてスループットを向上し、低消費電力化を実現することができる。本実施形態は、一例としてＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＡ−ＭＰＤＵを行う場合について説明するが、他のアグリゲーション方式が採用される場合であっても本発明は実施可能である。

本実施形態の無線ＬＡＮ機器１０１の動作方法について、図２乃至図４を用いて説明する。具体的には、無線ＬＡＮ機器１０１が、送信宛先としてＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３の三台に対してデータ送信処理を行なう場合を例に挙げて説明する。

無線ＬＡＮ機器１０１にて送信データが発生すると、該送信データは送信キュー１０６に蓄積される（ステップ１）。キュー制御部１０７は、送信キュー１０６に蓄積したデータ情報から送信宛先（ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３）と送信チャネルを決定する（ステップ２）。キュー制御部１０７は、送信宛先と決定された送信チャネルとをレート選択部１０８に通知する。

レート選択部１０８は、伝送路における無線パケットの伝搬状況を把握しており、送信レートと送信可能時間の最大値とを伝搬状況に基づいて決定する（ステップ３）。送信可能時間の最大値については、例えば、選択された送信レートで送信行った際に、送信時間が最大でどの程度になるかを伝搬状況から計算により求める。なお、送信可能時間の最大値として、ＴＸＯＰ(Transmission Opportunity) Ｌｉｍｉｔ（チャネル使用期間の制限）を用いても良い。

次にキュー制御部１０７は、レート選択部１０８から送信宛先ごとの最大送信可能時間の情報を収集する（ステップ４）。ここで、宛先ごとに異なるストリーム又は異なるチャネルに対して送信を行う際のそれぞれの最大送信可能時間が互いに等しいかどうかを判定する（ステップ５）。それぞれの最大送信可能時間が異なる場合には、そのうちで最も短いものを全ストリームに対する最大送信可能時間（Ｔ１）に決定する（ステップ６）。一方、全てのストリームの最大送信可能時間が同一である場合には、その時間を全ストリームに対する最大送信可能時間（Ｔ１）に決定する（ステップ７）。

最大送信可能時間（Ｔ１）を決定したのち、キュー制御部１０７は、送信宛先（ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３）ごとの送信データの蓄積量と送信レートから、Ｔ１時間内に送信可能な送信データ数を求める（ステップ８）。尚、本実施形態は、送信キュー１０６において十分に多くのデータが蓄積される場合である。データ蓄積量が少ない場合については別の実施形態で説明する。

さらにキュー制御部１０７は、ステップＳ８において決定された送信データ数と、ステップＳ３において決定された送信レートから、マルチユーザＭＩＭＯ通信にＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＡ−ＭＰＤＵ方式を組み合わせて各ストリームから送信を行う際の、フレームの送信時間を計算する（ステップ９）。

ここで、キュー制御部１０７は、各ストリームから送信する送信フレームの送信時間は等しいかどうかを判定する（ステップ１０）。各送信フレームの送信時間を互いに比較した結果、全ストリームの送信時間が等しい場合には、送信処理を行う（ステップ１３）。

しかしながら、通常は、無線ＬＡＮ機器１０１から各ストリームから送信する送信データのデータ長、送信データ数、あるいは送信レートは、各ストリームごとに異なる場合が多い。したがって、ステップ１０において全ストリームから送信する送信フレームの送信時間が等しくなることは少ない。

そこで、全ストリームから送信する送信フレームの送信時間が異なる場合、キュー制御部１０７は、最も長い送信時間（Ｔ２）を決定する（ステップ１１）。

例えば、図３に示すように第二の無線通信ストリームに対して送信するフレームｆ２の送信時間が最も長くなる場合、すなわち、第一の無線通信ストリームに対して送信するフレームｆ１の送信時間及び第三の無線通信ストリームに対して送信するフレームｆ３の送信時間が第二の無線通信ストリームに対して送信するフレームｆ２の送信時間よりも短い場合には、第二の無線通信ストリームに対して送信するフレームｆ２の送信時間（Ｔ２）が取り出される。

連結部１０５２は、送信キュー１０６から読み出したＭＰＤＵ（ＭＡＣフレーム）を連結することによりフレームを生成する。ここで、付加部１０５３は、第一の無線通信ストリームに送信するフレームｆ１の送信時間と第三の無線通信ストリームに送信するフレームｆ３の送信時間を、第二の無線通信ストリームに送信するフレームｆ２の送信時間（Ｔ２）に合わせるために、何らかの冗長な情報（付加情報）を付加する（ステップ１２）。

具体的には、付加部１０５３は、例えば図４に示すように、第一の無線通信ストリームに対するフレームｆ１の最後尾および第三の無線通信ストリームに対するフレームｆ３の最後尾のそれぞれに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎで提案されているＡ−ＭＰＤＵ方式のＭＰＤＵデリミタ（MPDU Delimiter）を連結する。ＭＰＤＵデリミタ（ＭＰＤＵ連結情報フィールド）の１つは、例えば固定長であり、そのような固定長のＭＰＤＵデリミタを複数個連結することによりフレーム長を調整可能である。図４において、図３のフレームｆ１に対しＭＰＤＵデリミタｄ１（これは、６個のＭＰＤＵデリミタからなる）を連結したものをフレームｆ１’とし、図３のフレームｆ３に対しＭＰＤＵデリミタｄ３（これは、３個のＭＰＤＵデリミタからなる）を連結したものをフレームｆ３’として示す。

したがって、図４から明らかなように、第一の無線通信ストリームに送信するフレームｆ１’の送信時間と第三の無線通信ストリームに送信するフレームｆ３’の送信時間とが、第二の無線通信ストリームに対して送信するフレームｆ２の送信時間Ｔ２に等しくなる。こうして各ストリームに対するフレームの送信時間が等しくなるように調整が施される。生成部１０５４は、複数の宛先（ここでは、宛先の相違は、ストリームの相違に相当する）に対する複数の物理フレームを生成する。そして送受信処理部１０２，１０３，１０４は、生成部１０５４により生成された複数の物理フレームのそれぞれを同時に送信することにより、全ストリームに対して同時に送信処理が行われる（ステップ１３）。

以上のような本発明の実施形態に係るフレーム送信時間の調整を行わない場合について図３を参照して説明する。この場合、第二の無線通信ストリームに対してフレームｆ２の送信処理を行っている最中に、ＳＴＡ１とＳＴＡ３からそれぞれ返信されたＢｌｏｃｋ Ａｃｋ（ブロック送達確認：ＢＡ）フレーム３０１，３０３を受信しなければならなくなる。マルチユーザＭＩＭＯ方式において送信処理と受信処理とを同時に行うことができない場合には、たとえ複数のストリームにおける別々のストリームであっても、図３に示すような通信は成立しない。

これに対し、以上のような本発明の実施形態に係る手法を用いる場合、各ストリームから送信される送信フレームの送信時間が等しくなるように調整が施される。したがって、各フレームの送信完了時刻も等しくなり、全ストリームに対する送信処理の完了後に、図４に示すようにＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３の三台から返信されたＢｌｏｃｋ Ａｃｋフレーム４０１，４０２，４０３を同時に受信することができる。

なお、Ｂｌｏｃｋ Ａｃｋフレーム４０１，４０２，４０３を受信するのは、厳格に同一時刻であることを要しない。また、各ストリームからの送信フレームの送信時間を完全に一致させられない場合もあり、この場合は、送信時間のずれがＳＩＦＳ時間内に抑えられればよい。いずれにせよ、送信処理と受信処理とが同時に発生することを回避できればよい。

次に、送信フレームの送信時間を特定のフレームの送信時間に合わせるために、ＭＰＤＵデリミタを用いる場合における、該ＭＰＤＵデリミタの連結方法について説明する。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ以前の規格では、単一のＭＰＤＵ（ＭＡＣフレーム）を送信していたのに対し、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、複数のＭＰＤＵを１つのフレームに結合してＡ−ＭＰＤＵフレームを作成し、このようなＡ−ＭＰＤＵフレームにより複数のＭＰＤＵを同時に送信している。このとき、各ＭＰＤＵの先頭にはＭＰＤＵデリミタを付加し、ＭＰＤＵデリミタ内のＭＰＤＵ長(MPDU Length)フィールドに、直後に結合したＭＰＤＵのフレーム長を記載して各ＭＰＤＵを分離する際の識別子としている。

本発明の実施形態では、各ストリームからの送信フレームの送信時間を合わせるために、図４に示すように、後続するＭＰＤＵを含まないＭＰＤＵデリミタのみを付加部１０５３が連結している（ｄ１，ｄ３）。このとき、ＭＰＤＵデリミタｄ１，ｄ３内のＭＰＤＵ長フィールドには、ゼロを記載して連結を行う。

したがって、本実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＡ−ＭＰＤＵ方式に反することなく、各ストリームの送信フレームの送信時間を合わせることが可能となる。

例えば無線ＬＡＮ機器１０１がアクセスポイントとして動作し、該アクセスポイントに収容される複数台のユーザＭＩＭＯ端末の各々との同期を取りながら、複数のユーザＭＩＭＯ端末と同一時間同一周波数帯域でＭＩＭＯ通信を行うマルチユーザＭＩＭＯ方式による無線ＬＡＮ通信規格がＩＥＥＥ８０２．１１ｎ以降の新規規格として成立した際においても、本発明の実施形態に係る送信方式によれば、以下に説明するように後方互換性を保つことができる。

例えば、無線ＬＡＮ機器１０１はマルチユーザＭＩＭＯ方式による通信を行うものであるが、複数の送信宛先端末のうち、ＭＩＭＯ通信はサポートしているがマルチユーザＭＩＭＯ方式はサポートしていないＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠の無線ＬＡＮ端末が含まれている状況を想定する。例えば図４において、ＳＴＡ３がそのようなＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠の無線ＬＡＮ端末であるとする。本発明の実施形態は、複数のＭＰＤＵを連結した後に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＡ−ＭＰＤＵ方式に準拠した方法で送信フレームの送信時間の調整を行っている。具体的には、ＭＰＤＵデリミタ内のＭＰＤＵ長フィールドにゼロを記載して連結を行うことにより、調整を行うものである。したがって、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した無線ＬＡＮ端末であるＳＴＡ３は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に則った受信処理によりフレームを正常に受信することができる。

また、マルチユーザＭＩＭＯ通信についてＢｌｏｃｋ Ａｃｋの返信時間を遅らせることを意図してマルチユーザＭＩＭＯ通信端末に行わせる動作も、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した無線ＬＡＮ端末であるＳＴＡ３に同じく行わせることができる。したがって、マルチユーザＭＩＭＯ通信について、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格との後方互換性を保つことができる。

なお、本実施形態では、複数のストリームを用いたマルチユーザＭＩＭＯ方式による無線通信について説明したが、本発明を適用できる無線通信方法としてはマルチユーザＭＩＭＯ方式のみに限定されない。複数の無線チャネルを本実施形態の複数のストリームと同様に利用するマルチチャネル環境の通信形態にも本発明を適用可能である。

以上説明したように本発明の実施形態によれば、マルチユーザＭＩＭＯ通信やマルチチャネルを用いる通信において、効率的に送信時間と受信時間とを分離できる。また、フレームアグリゲーション技術を用いているので、スループットの低下を招くこともない。また、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格との後方互換性を保つことができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は第１の実施形態の変形例であるので、第１の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。第２の実施形態は、フレーム送信時間を調整する方法が第１の実施形態とは相違する。本実施形態の無線ＬＡＮ機器の構成は、第１の実施形態で説明した図１に示したものと同様である。本実施形態の無線ＬＡＮ機器の動作は、図２のステップ１からステップ１１については、第１の実施形態と同様である。すなわち、第２の実施形態においても、図２において第二の無線通信ストリームに対するフレームｆ２の送信時間が最も長い送信時間（Ｔ２）として取り出されるものとする（ステップ１１）。このとき、図３に示したように第一の無線通信ストリームに送信するフレームｆ１の送信時間と第三の無線通信ストリームに送信するフレームｆ３の送信時間は、各ストリーム宛のＭＰＤＵ長や送信キュー１０６の蓄積数や伝送レートの違いにより、Ｔ２よりも短い時間となっている。

図５に示すように、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に送信時間を合わせるために、付加部１０５３が各送信データの最後のＭＰＤＵの後ろにＭＰＤＵデリミタを付加するが、特に第２の実施形態では、付加するＭＰＤＵデリミタの数は１つとし、該ＭＰＤＵデリミタに続いて、ＱｏＳヌルフレーム(QoS(Quality of Service) Null frame)を連結して送信時間を揃えるものである（ステップ１２）。

したがって、図５から明らかなように、第一の無線通信ストリームに送信するフレームｆ１ａの送信時間と第三の無線通信ストリームに送信するフレームｆ３ａの送信時間とが、第二の無線通信ストリームに対して送信するフレームｆ２の送信時間Ｔ２に等しくなる。こうして各ストリームに対するフレームの送信時間が等しくなるように調整を施したのち、全ストリームに対して同時に送信処理を行う（ステップ１３）。

なお、既存のＩＥＥＥ８０２．１１ｅで規定されているＱｏＳヌルフレームは、ＭＡＣヘッダとＣＲＣ（Cyclic Redundancy Code：巡回冗長符号）を有する固定長である。このままでは、第一の無線通信ストリームのフレーム長と第三の無線通信ストリームのフレーム長とが異なる場合、フレーム送信時間を揃えられないことになる。そこで、図５に示すように、ヘッダ(Header)５０１とＣＲＣ５０３との間に、フレーム本体(Frame Body)５０２をパディング用に挿入することとし、かつフレーム本体５０２の長さを可変長とする。これにより、各ストリームの送信時間が不揃いである場合であっても、このような可変長のＱｏＳヌルフレームを用いることによりフレームの送信時間を調整可能である。

第２の実施形態の手法では、フレーム本体をゼロにしたとしてもＱｏＳヌルフレームを付加したことによってフレームが長くなり、該フレームの送信時間が、最も長い送信時間（Ｔ２）を超える場合が起こり得る。このとき、該フレームの送信時間が全ストリームに対する最大送信可能時間（Ｔ１）以内であるならば、該フレームの送信時間の値をＴ２と定義しなおす。そして、新たに定義されたＴ２に等しくなるように全ストリームの送信フレームの送信時間を調整すれば良い。最大送信可能時間（Ｔ１）を超える場合には、ＱｏＳヌルフレームを用いないこととし、第１の実施形態と同様にＭＰＤＵデリミタを連結して送信時間を揃える手法を用いればよい。

以上説明した第２の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様に、マルチユーザＭＩＭＯ通信やマルチチャネルを用いる通信において、スループットの低下を招くことなく効率的に送信時間と受信時間とを分離でき、しかもＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格との後方互換性を保つことができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は第１の実施形態の変形例であるので、第１の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。第３の実施形態は、フレーム送信時間を調整する方法が第１の実施形態とは相違する。本実施形態の無線ＬＡＮ機器の構成は、第１の実施形態で説明した図１に示したものと同様である。本実施形態の無線ＬＡＮ機器の動作は、図２のステップ１からステップ１１については、第１の実施形態と同様である。すなわち、第３の実施形態においても、図２において第二の無線通信ストリームに対するフレームｆ２の送信時間が最も長い送信時間（Ｔ２）として取り出されるものとする（ステップ１１）。このとき、図３に示したように第一の無線通信ストリームに送信するフレームｆ１の送信時間と第三の無線通信ストリームに送信するフレームｆ３の送信時間は、各ストリーム宛のＭＰＤＵ長や送信キュー１０６の蓄積数や伝送レートの違いにより、Ｔ２よりも短い時間となっている。

図６に示すように、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に送信時間を合わせるために、各送信データの最後のＭＰＤＵの後ろにＭＰＤＵデリミタを付加部１０５３が付加するが、特に第３の実施形態において、第一の無線通信ストリームに対するフレームについては、Ａ−ＭＰＤＵ内の最後のＭＰＤＵであるＭＰＤＵ３をコピーし、ＭＰＤＵデリミタを付加してＡ−ＭＰＤＵの後ろにＭＰＤＵのコピー（複製）６０１を付加してフレームｆ１ｂとする。

本例では、図６から分かるように、第一の無線通信ストリームについて、フレームｆ１ｂの送信時間が最も長い送信時間（Ｔ２）よりも長くなる。ここで、該フレームｆ１ｂの送信時間が全ストリームに対する最大送信可能時間（Ｔ１）以内であるならば、該フレームｆ１ｂの送信時間の値をＴ２と定義しなおす。

第二の無線通信ストリームについては、フレームの送信時間が新たに定義されたＴ２に揃うように、複数のＭＰＤＵデリミタｄ５を連結することにより調整を行ってフレームｆ２ｂとし、第三の無線通信ストリームについては、フレームの送信時間が新たに定義されたＴ２に揃うように、複数のＭＰＤＵデリミタｄ６を連結することにより調整を行ってフレームｆ３ｂとする。これにより、全ストリームの送信時間を揃える（ステップ１２）。

こうして各ストリームに対するフレームの送信時間が等しくなるように調整を施したのち、全ストリームに対して同時に送信処理を行う（ステップ１３）。

なお、フレームｆ１ｂの送信時間が全ストリームに対する最大送信可能時間（Ｔ１）を超える場合には、ＭＰＤＵのコピー（複製）６０１の付加は行わないこととし、第１の実施形態と同様にＭＰＤＵデリミタを連結して送信時間を揃える手法を用いればよい。

以上説明した第３の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様に、マルチユーザＭＩＭＯ通信やマルチチャネルを用いる通信において、スループットの低下を招くことなく効率的に送信時間と受信時間とを分離でき、しかもＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格との後方互換性を保つことができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態は第１の実施形態の変形例であるので、第１の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。第４の実施形態は、フレーム送信時間を調整する方法が第１の実施形態とは相違する。本実施形態の無線ＬＡＮ機器の構成は、第１の実施形態で説明した図１に示したものと同様である。本実施形態の無線ＬＡＮ機器の動作は、図２のステップ１からステップ１０については、第１の実施形態と同様である。すなわち、第４の実施形態においても、図２において第二の無線通信ストリームに対するフレームｆ２の送信時間が最も長い送信時間（Ｔ２）として取り出されるものとする（ステップ１１）。このとき、図３に示したように第一の無線通信ストリームに送信するフレームｆ１の送信時間と第三の無線通信ストリームに送信するフレームｆ３の送信時間は、各ストリーム宛のＭＰＤＵ長や送信キュー１０６の蓄積数や伝送レートの違いにより、Ｔ２よりも短い時間となっている。

図７に示すように、第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様に送信時間の調整を行うのであるが、特に第４の実施形態において、第一の無線通信ストリームに対するフレームについては、複数のＭＰＤＵ内の最後のＭＰＤＵ（すなわちＭＰＤＵ３）の直前に、付加部１０５３が複数のＭＰＤＵデリミタｄ７を挿入してフレームｆ１ｃとする。第三の無線通信ストリームに対するフレームについては、複数のＭＰＤＵ内の最後のＭＰＤＵ（すなわちＭＰＤＵ２）の直前に、複数のＭＰＤＵデリミタｄ８を挿入してフレームｆ３ｃとする。これにより、第一の無線通信ストリームに送信するフレームｆ１ｃの送信時間と第三の無線通信ストリームに送信するフレームｆ３ｃの送信時間を、第二の無線通信ストリームに送信するフレームｆ２の送信時間（Ｔ２）に一致させる（ステップ１２）。

こうして各ストリームに対するフレームの送信時間が等しくなるように調整を施したのち、全ストリームに対して同時に送信処理を行う（ステップ１３）。

第４の実施形態によれば、ＭＰＤＵデリミタを用いることによって、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格との後方互換性を保った上で各ストリームの送信時間を合わせることができ、しかも、各ストリームから送信するＭＰＤＵの送信完了時刻を揃えることができる。

したがって、各ストリームの送信宛先端末からの送達確認フレームであるＢｌｏｃｋ Ａｃｋフレーム（７０１，７０２，７０３）を同時に返信させることが可能となる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態は第４の実施形態の変形例であるので、第１及び第４の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。第５の実施形態は、フレーム送信時間を調整する方法が第１の実施形態とは相違する。本実施形態の無線ＬＡＮ機器の構成は、第１の実施形態で説明した図１に示したものと同様である。本実施形態の無線ＬＡＮ機器の動作は、図２のステップ１からステップ１０については、第１の実施形態と同様である。すなわち、第５の実施形態においても、図２において第二の無線通信ストリームに対するフレームｆ２の送信時間が最も長い送信時間（Ｔ２）として取り出されるものとする（ステップ１１）。このとき、図３に示したように第一の無線通信ストリームに送信するフレームｆ１の送信時間と第三の無線通信ストリームに送信するフレームｆ３の送信時間は、各ストリーム宛のＭＰＤＵ長や送信キュー１０６の蓄積数や伝送レートの違いにより、Ｔ２よりも短い時間となっている。

図８に示すように、第５の実施形態においても、第４の実施形態と同様に送信時間の調整を行うのであるが、特に第５の実施形態において、第一の無線通信ストリームについては、第４の実施形態と同じ個数のＭＰＤＵデリミタを付加部１０５３が挿入するのであるが、最後のＭＰＤＵ３の直前のＭＰＤＵデリミタｄ１０の前にＳＩＦＳ期間もしくはＲＩＦＳ期間の間隔をあける。これにより、ＭＰＤＵ１とＭＰＤＵ２を有するＡ−ＭＰＤＵフレームと、最後のＭＰＤＵ３とを分離し、それぞれフレームｆ１ｄ１，フレームｆ１ｄ２とする二つの物理フレームとして送信処理を行う。第二の無線通信ストリームについても同様に、最後のＭＰＤＵ３の直前のＭＰＤＵデリミタｄ１３の前にＳＩＦＳ期間もしくはＲＩＦＳ期間の間隔をあける。これにより、ＭＰＤＵ１及びＭＰＤＵ２を有するフレームｆ２ｄ２と、ＭＰＤＵ３を有するフレームｆ２ｄ２として送信処理を行う。第三の無線通信ストリームについても同様に、最後のＭＰＤＵ２の直前のＭＰＤＵデリミタｄ１２の前にＳＩＦＳ期間もしくはＲＩＦＳ期間の間隔をあける。これにより、ＭＰＤＵ１及びＭＰＤＵデリミタｄ１１を有するフレームｆ３ｄ１と、ＭＰＤＵ２を有するフレームｆ３ｄ２として送信処理を行う。

なお第５の実施形態において、ＳＩＦＳ間隔もしくはＲＩＦＳ間隔後の物理フレーム（例えば、フレームｆ１ｄ２，ｆ２ｄ２，ｆ３ｄ２）には、Ａ−ＭＰＤＵ方式による複数のＭＰＤＵを含んだアグリゲーションフレームを用いても良いし、ＭＰＤＵ単体で送信するためにＭＰＤＵデリミタを含まないフレーム構成としても良い。
Ａ−ＭＰＤＵ方式では、複数のＭＰＤＵを連結して送信するためにフレーム長が長くなり、その結果、フレームの後半部分の伝送誤りの確率が増加してしまうという問題点がある。これを回避するために従来はＡ−ＭＰＤＵ方式のフレーム長を一定の長さ以上にならないように制御しているが、本実施形態のように二つ以上の物理フレームに分離することによって、Ａ−ＭＰＤＵ方式でフレームの後半部分が伝送誤りとなる問題点を回避することが可能となる。

こうして各ストリームに対するフレームの送信時間が等しくなるように調整を施したのち、全ストリームに対して同時に送信処理を行う（ステップ１３）。

第５の実施形態によれば、ＭＰＤＵデリミタを用いることによって、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格との後方互換性を保った上で各ストリームの送信時間を合わせることができ、しかも、各ストリームから送信するＭＰＤＵの送信完了時刻を揃えることができる。したがって、各ストリームの送信宛先端末からの送達確認フレームであるＢｌｏｃｋ Ａｃｋフレーム（８０１，８０２，８０３）を同時に返信させることが可能となる。

さらに第５の実施形態によれば、複数のＭＰＤＵを二つ以上の物理フレームに分離できることから、物理フレーム長が長くなって伝送誤り確率が増加する問題を防ぎつつ、各ストリームの送信時間を長くすることができる。

（第６の実施形態）
第６の実施形態は第１の実施形態の変形例であるので、第１の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。第６の実施形態は、フレーム送信時間を調整する方法が第１の実施形態とは相違する。本実施形態の無線ＬＡＮ機器の構成は、第１の実施形態で説明した図１に示したものと同様である。本実施形態の無線ＬＡＮ機器の動作は、図２のステップ１からステップ１０については、第１の実施形態と同様である。すなわち、第６の実施形態においても、図２において第二の無線通信ストリームに対するフレームｆ２の送信時間が最も長い送信時間（Ｔ２）として取り出されるものとする（ステップ１１）。このとき、図３に示したように第一の無線通信ストリームに送信するフレームｆ１の送信時間と第三の無線通信ストリームに送信するフレームｆ３の送信時間は、各ストリーム宛のＭＰＤＵ長や送信キュー１０６の蓄積数や伝送レートの違いにより、Ｔ２よりも短い時間となっている。

第６の実施形態においても、第一の実施形態と同様に、第一の無線通信ストリームに対するフレームの最後尾および第三の無線通信ストリームに対するフレームの最後尾のそれぞれに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎで提案されているＡ−ＭＰＤＵ方式のＭＰＤＵデリミタを付加部１０５３が連結するが、特に第６の実施形態においては、第一の無線通信ストリームに対するフレームの最後尾および第三の無線通信ストリームに対するフレームの最後尾のそれぞれに付加部１０５３がＢｌｏｃｋ Ａｃｋ Ｒｅｑｕｅｓｔ（ブロック送達確認要求）フレーム９０１，９０２を連結する。これにより、全ストリームの送信時間を揃える（ステップ１２）。

なお、第６の実施形態において、第５の実施形態と同様に、Ａ−ＭＰＤＵ内の最後のＭＰＤＵ又はＢＡＲの直前のＭＰＤＵデリミタの前にＳＩＦＳ期間もしくはＲＩＦＳ期間の間隔をあけ、Ａ−ＭＰＤＵフレームと最後のＭＰＤＵ又はＢＡＲを分離した二つの物理フレームとして送信処理を行っても良い。この場合、ＳＩＦＳ間隔もしくはＲＩＦＳ間隔後の物理フレームには、Ａ−ＭＰＤＵ方式による複数のＭＰＤＵを含んだアグリゲーションフレームを用いても良いし、ＭＰＤＵ単体で送信するためにＭＰＤＵデリミタを含まないフレーム構成としても良い。Ａ−ＭＰＤＵ方式では、複数のＭＰＤＵを連結して送信するためにフレーム長が長くなり、その結果フレームの後半部分の伝送誤りの確率が増加してしまうという問題点がある。それを回避するために従来はＡ−ＭＰＤＵ方式のフレーム長を一定の長さ以上にならないように制御しているが、二つ以上の物理フレームに分離することによって、Ａ−ＭＰＤＵ方式でフレームの後半部分が伝送誤りとなる問題点を回避することが可能となる。

こうして各ストリームに対するフレームの送信時間が等しくなるように調整を施したのち、全ストリームに対して同時に送信処理を行う（ステップ１３）。

第６の実施形態によれば、ＭＰＤＵデリミタを用いることによって、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格との後方互換性を保った上で各ストリームの送信時間を合わせることができ、しかも、第一の無線通信ストリームから送信するフレームｆ１ｅのＢＡＲ９０１と、第二の無線通信ストリームから送信するフレームｆ２のＭＰＤＵ３の送信完了時刻と、第三の無線通信ストリームから送信するフレームｆ３ｅのＢＡＲ９０２の送信完了時刻とを揃えることができる。

したがって、各ストリームの送信宛先端末からの送達確認フレームであるＢｌｏｃｋ Ａｃｋフレーム９０３，９０４，９０５を同時に返信させることが可能となる。

さらに第６の実施形態によれば、複数のＭＰＤＵを二つ以上の物理フレームした場合に、物理フレーム長が長くなって伝送誤り確率が増加する問題を防ぎつつ、各ストリームの送信時間を長くすることができる。

なお、本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わせにより、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、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係る無線ＬＡＮ機器の構成を示すブロック図 本発明の実施形態に係る無線ＬＡＮ機器の動作を示すフローチャート 送信フレームの送信時間の調整を行わない場合のフレーム交換の例を示す図 第１の実施形態に係る無線ＬＡＮ機器にてマルチユーザＭＩＭＯ通信にＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＡ−ＭＰＤＵ方式を組み合わせたフレーム交換の例を示す図 第２の実施形態に係る無線ＬＡＮ機器にてマルチユーザＭＩＭＯ通信にＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＡ−ＭＰＤＵ方式を組み合わせたフレーム交換の例を示す図 第３の実施形態に係る無線ＬＡＮ機器にてマルチユーザＭＩＭＯ通信にＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＡ−ＭＰＤＵ方式を組み合わせたフレーム交換の例を示す図 第４の実施形態に係る無線ＬＡＮ機器にてマルチユーザＭＩＭＯ通信にＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＡ−ＭＰＤＵ方式を組み合わせたフレーム交換の例を示す図 第５の実施形態に係る無線ＬＡＮ機器にてマルチユーザＭＩＭＯ通信にＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＡ−ＭＰＤＵ方式を組み合わせたフレーム交換の例を示す図 第６の実施形態に係る無線ＬＡＮ機器にてマルチユーザＭＩＭＯ通信にＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＡ−ＭＰＤＵ方式を組み合わせたフレーム交換の例を示す図

符号の説明

１０１…無線ＬＡＮ機器；
１０２〜１０４…送受信処理部；
１０５…アグリゲーション処理部；
１０６…送信キュー；
１０７…キュー制御部；
１０８…レート選択部

Claims (12)

1. 同じ宛先を有する一連のＭＡＣフレームを連結して第一単位を得る連結部と、
   異なる宛先を有し同時に送信される複数の物理フレームのそれぞれに対応する第一単位の長さとデータレートに基づいて複数の第一送信時間を計算することにより、前記複数の第一送信時間のなかでもっとも長い第二送信時間を決定する決定部と、
   対応する第一送信時間が前記第二送信時間より短い分だけ第二単位を第一単位に付加することにより、その送信時間が前記第二送信時間に等しい第三単位を構築する付加部と、
   前記第三単位から前記複数の物理フレームのいずれかを生成するか、または、対応する第一送信時間が前記第二送信時間に等しいならば第一単位から前記複数の物理フレームのいずれかを生成するかの少なくとも一方を行う生成部と、
   前記複数の物理フレームを送信する送信部と、
   を具備する無線通信装置。
2. 前記送信部は、マルチユーザＭＩＭＯ方式に従い前記複数の物理フレームを同時に送信する請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記送信部は、複数のチャネルを同時に用いて複数の無線端末と通信を行うマルチチャネル通信に従い前記複数の物理フレームを同時に送信する請求項１記載の無線通信装置。
4. 前記第一単位はデリミタフィールドを含み、前記第一単位内の各デリミタフィールドは前記ＭＡＣフレームの先頭に配置され、前記付加部は前記第二単位として前記デリミタフィールドを前記第一単位に付加する請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
5. 前記第二単位は前記第一単位の後方に付加される請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記第二単位は、可変長のフレームボディ部分を有するＱｏＳ(Quality of Service)ヌルフレームを含み、該ＱｏＳヌルフレームが前記第一単位の後方に付加される請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
7. 前記第二単位は、前記第一単位における最後のＭＡＣフレームの複製である請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
8. 前記第一単位の各々の最後に位置する前記ＭＡＣフレームの各々の間で送信完了時間が同期するように、前記第二単位が前記第一単位に挿入される請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
9. 前記第二単位はフレーム間隔である請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
10. 前記第二単位に送達確認要求フレームを連結することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
11. 同じ宛先を有する一連のＭＡＣフレームを連結して第一単位を得るステップと、
    異なる宛先を有し同時に送信される複数の物理フレームのそれぞれに対応する第一単位の長さとデータレートに基づいて複数の第一送信時間を計算することにより、前記複数の第一送信時間のなかでもっとも長い第二送信時間を決定するステップと、
    対応する第一送信時間が前記第二送信時間より短い分だけ第二単位を第一単位に付加することにより、その送信時間が前記第二送信時間に等しい第三単位を構築するステップと、
    前記第三単位から前記複数の物理フレームのいずれかを生成するか、または、対応する第一送信時間が前記第二送信時間に等しいならば第一単位から前記複数の物理フレームのいずれかを生成するかの少なくとも一方を行うステップと、
    前記複数の物理フレームを送信するステップと、
    を含む無線通信方法。
12. コンピュータを、
    同じ宛先を有する一連のＭＡＣフレームを連結して第一単位を得る手段、
    異なる宛先を有し同時に送信される複数の物理フレームのそれぞれに対応する第一単位の長さとデータレートに基づいて複数の第一送信時間を計算することにより、前記複数の第一送信時間のなかでもっとも長い第二送信時間を決定する手段、
    対応する第一送信時間が前記第二送信時間より短い分だけ第二単位を第一単位に付加することにより、その送信時間が前記第二送信時間に等しい第三単位を構築する手段、
    前記第三単位から前記複数の物理フレームのいずれかを生成するか、または、対応する第一送信時間が前記第二送信時間に等しいならば第一単位から前記複数の物理フレームのいずれかを生成するかの少なくとも一方を行う手段、
    前記複数の物理フレームを送信する手段として機能させるためのプログラム。

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