JP6108554B2 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。

５ＧＨｚ（ギガヘルツ）帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格がある。このシステムは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を用い、最大で５４Ｍｂｐｓ（メガビット毎秒）のスループットを実現している（例えば、非特許文献１）。

更に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、複数のアンテナを用いて同一時刻及び同一周波数チャネルを用いて空間多重を実現することが可能なＭＩＭＯ（Multiple input multiple output）技術や、これまで個別に用いられていた２０ＭＨｚ（メガヘルツ）の周波数チャネルを２つ同時に利用して４０ＭＨｚの周波数チャネルを利用するチャネルボンディング技術によって高速通信の実現を目指し、最大６００Ｍｂｐｓの伝送速度を実現することが可能である（例えば、非特許文献１）。

更に、規格が策定中であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、２０ＭＨｚの周波数チャネル４つを同時に利用して８０ＭＨｚの周波数チャネルとして利用するチャネルボンディング技術や、マルチユーザＭＩＭＯ技術を用いて同一周波数チャネル及び同一時刻に、複数の無線局に対して同時に伝送を行う空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：spatial division multiple access）伝送技術が採用される予定であり、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎより高速かつ高効率な無線通信の実現を目指している（例えば、非特許文献２）。

また、次世代無線ＬＡＮ標準化では、周波数帯域の柔軟な割り当てを実現することでさらなる高効率化が可能な複数の無線局のデータを異なるサブキャリアに割り当て伝送を行う直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）伝送技術の検討が行われている（例えば、非特許文献３）。

ここで、無線ＬＡＮシステムを想定した場合のＳＤＭＡ伝送及びＯＦＤＭＡ伝送について図を用いて具体的に説明する．図１８は、無線ＬＡＮシステムモデルの一例を示す図である。図１８に示す無線ＬＡＮシステムは、基地局装置９１と、基地局装置９１と無線パケット通信をする端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２とを備えている。図１８に示す基地局装置９１は、ＳＤＭＡ伝送もしくはＯＦＤＭＡ伝送を用いて、同一時刻に複数の端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２に対して伝送を行うことができる。

図１９は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃで採用されているＳＤＭＡ伝送の動作例を示すタイムチャートである。図１９に示す動作例では、他の無線局が通信を行っているかを確認するキャリアセンス（ＣＳ：Carrier Sense）と、ヌルデータパケットの送信を知らせるヌルデータパケットアナウンスメント（ＮＤＰＡ：Null Data Packet Announcement）と、ヌルデータで構成されるヌルデータパケット（ＮＤＰ：Null Data Packet）と、ＮＤＰから推定された伝搬チャネル情報を通知するビームフォーミングレポート（ＢＲ：Beamforming Report）と、伝搬チャネル情報を要求するビームフォーミングレポートポール（ＢＲＰ：Beamforming Report Poll）と、端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２に対するデータ（Ｄａｔａ１及びＤａｔａ２）と、信号が正しく受信されたかを通知するブロックＡＣＫ（ＢＡ：Block Acknowledgment）と、ブロックＡＣＫを要求するブロックＡＣＫリクエスト（ＢＡＲ：Block Acknowledgment Request）との各フレームを用いてＳＤＭＡ伝送が行われる。

基地局装置９１において、端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２に対して送信すべきパケットのデータ（送信対象データ）が発生したとする。これに応じて、基地局装置９１は、ランダムな時間間隔でＣＳを実行する。ＣＳにより、通信周波数帯域が使用されていないアイドル状態と、通信周波数帯域が使用されているビジー状態のいずれであるのかが判定される。

図１９における時刻ｔ１において実行したＣＳにより、通信周波数帯域が使用されていないアイドル状態であることを基地局装置９１が検出する。これに応じて、基地局装置９１は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間においてＮＤＰＡを生成して送信する。

時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間において、基地局装置９１は伝搬チャネル推定用のＮＤＰを生成して送信する。また、基地局装置９１は、上記送信対象データの宛先が端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２であることを検出し、端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２を宛先として指定した測定用信号を送信する。基地局装置９１から送信された測定用信号の受信に応じて、端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２は時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間内において伝搬チャネル特性を測定する。端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２は、測定した伝搬チャネル特性を量子化した伝搬チャネル情報を含むＢＲを生成する。

時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間において、端末局装置９２−１は、生成したＢＲを送信する。時刻ｔ９から時刻ｔ１０の期間において、基地局装置９１は、端末局装置９２−２に対してＢＲを要求するＢＲＰを生成して送信する。時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の期間において、端末局装置９２−２は、基地局装置９１からのＢＲＰに応じて、生成したＢＲを送信する。基地局装置９１は、端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２から通知されたＢＲを用いた送信ウエイトの算出と、送信対象データ（Ｄａｔａ１及びＤａｔａ２）を含む送信信号の生成とを行う。

時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間において、基地局装置９１は、算出した送信ウエイトを用いて送信信号を送信することにより、送信対象データを端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２に向けて同時刻及び同周波数チャネルによって送信する。この期間において送信されるデータは、例えば無線通信に適合したフレームに変換されている。また、フレームアグリゲーションが適用されている場合、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間において送信されるデータは、所定数のフレームが連結されたデータユニットとなる。

時刻ｔ１５から時刻ｔ１６の期間において、基地局装置９１が送信するデータの受信が時刻ｔ１４で終了するのに対応して、端末局装置９２−１はＢＡを送信する。基地局装置９１は、端末局装置９２−１からＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。具体的には、基地局装置９１は、例えばＢＡの受信によりデータが正常に受信側で受信されたものと判断し、次のデータ送受信のための処理に遷移する。また、ＢＡが受信されることなくタイムアウトした場合には、基地局装置９１は送信対象データを再送するなどの処理を実行する。

時刻ｔ１７から時刻ｔ１８の期間において、基地局装置９１は、端末局装置９２−２に対してＢＡの送信を要求するＢＡＲを生成し、生成したＢＡＲを送信する。時刻ｔ１９から時刻ｔ２０の期間において、端末局装置９２−２は、基地局装置９１が送信したＢＡＲに応じて、ＢＡを送信する。基地局装置９１は、端末局装置９２−２からＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。
以上のようなタイムチャートに従い、無線ＬＡＮシステムはＳＤＭＡ伝送を行うこととなる。

図２０は、ＯＦＤＭＡ伝送の動作例を示すタイムチャートである。図２０では、他の無線局が通信を行っているかを確認するＣＳと、端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２に送信するデータ（Ｄａｔａ１及びＤａｔａ２）と、データが正しく受信されたか否かを通知するＢＡと、ＢＡを要求するＢＡＲとの各フレームを用いてＯＦＤＭＡ伝送が行われる。

基地局装置９１において、端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２に対して送信すべきパケットのデータ（送信対象データ）が発生したとする。これに応じて、基地局装置９１は、ランダムな時間間隔でＣＳを実行する。ＣＳにより、通信周波数帯域が使用されていないアイドル状態と、通信周波数帯域が使用されているビジー状態のいずれであるかが判定される。

図２０における時刻ｔ１において実行したＣＳにより、通信周波数帯域が使用されていないアイドル状態であることを基地局装置９１が検出する。これに応じて時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間において、基地局装置９１は、端末局装置９２−１及び端末局装置９２−２に対して異なる周波数チャネルを用いて送信対象データを送信する。なお、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間において送信されるデータは、例えば無線通信に適合したフレームに変換されている。また、フレームアグリゲーションが適用されている場合、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間において送信されるデータは、所定数のフレームが連結されたデータユニットとなる。

時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間において、基地局装置９１が送信データの受信が時刻ｔ４で終了するのに応じて、端末局装置９２−１はＢＡを送信する。基地局装置９１は、端末局装置９２−１が送信したＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。

時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間において、基地局装置９１は、端末局装置９２−２に対してＢＡを要求するＢＡＲを生成し、生成したＢＡＲを送信する。基地局装置９１は、端末局装置９２−２が送信したＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。
以上のようなタイムチャートに従い、無線ＬＡＮシステムはＯＦＤＭＡ伝送を行うこととなる。

守倉正博、久保田周治（監修）、「改訂三版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、株式会社インプレスＲ＆Ｄ、２００８年４月１１日 Quentin H. Spencer, A. Lee Swindlehurst, and Martin Haardt, "Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels", IEEE Transactions on Signal Processing, Vol.52, No.2, February 2004, p.461-471 服部武（編著）、「ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ教科書」、株式会社インプレスＲ＆Ｄ、２００８年９月２１日

しかしながら、ＳＤＭＡ伝送もしくはＯＦＤＭＡ伝送において、無線ＬＡＮシステムではパケットベースの通信を行う際に以下のような問題がある。有線区間ではデータ長が可変のＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームと呼ばれるパケットを用いて通信を行う。無線区間においても適応変調が採択され、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどの様々な伝送速度の変調モードを状況に応じて制御することにより可変長のパケットが用いられる。

上述のＳＤＭＡ伝送やＯＦＤＭ伝送においても、空間多重する信号系列や周波数帯域幅を変更することにより、変調モードを状況に応じて制御する場合と同様に伝送速度が可変となる。基地局装置と端末局装置との通信における所要時間は、送受信するパケット長に比例するとともに、伝送速度に反比例する。したがって、通信における所要時間は、端末局装置ごとにばらつきが発生する。図２１は、所要時間にばらつきが発生した際のパケットの構成例を示す図である。同図には、ＳＤＭＡ伝送もしくはＯＦＤＭＡ伝送を用いた通信における各端末局装置に送信するデータ（Ｄａｔａ１、Ｄａｔａ２）のデータ長が異なる場合のフレーム構成が示されている。

図２１に示すように、フレームは、プリアンブル信号、各端末局装置宛のデータ信号（Ｄａｔａ１、Ｄａｔａ２）及びパディング信号を含んで構成される。プリアンブル信号は、タイミング同期、周波数同期、伝搬チャネル推定などに用いられる。データ信号（Ｄａｔａ１、Ｄａｔａ２）は、送信すべきデータに適応変調などを施すことにより得られた信号であり、多重化されている。パディング信号は、各端末局装置のデータ信号のデータ長を揃えるための信号であり、ランダムビットの集合体である。図２１に示すように、端末局装置宛に送信するデータ信号のデータ長が異なる場合には、端末局装置が受け取るべきデータに関係のないパディング信号を付加するなり、伝送効率が低下してしまうという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、複数の端末局装置それぞれに送信するデータ長が異なる場合における伝送効率を改善することができる無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、複数の端末局装置と、前記複数の端末局装置それぞれに対する可変長のデータを同時に送信する無線通信装置とを備える無線通信システムにおける無線通信装置であって、利用可能な複数の無線リソースを前記複数の端末局装置に対して割り当てる無線リソースの割り当て方ごとに定められた変調方式と符号化率とサブキャリア数とを用いて、各端末局装置に対する伝送速度を前記無線リソースの割り当て方ごとに算出し、算出した伝送速度と各端末局装置宛のデータのデータ長とに基づいて、各端末局装置にデータを送信するフレームのフレーム長を算出するフレーム長算出部と、前記フレーム長算出部が算出した前記無線リソースの割り当て方ごとのフレーム長のうち最も短いフレーム長に対応する前記無線リソースの割り当て方を検出し、検出した前記無線リソースの割り当て方を選択する割当選択部と、前記割当選択部が選択した前記無線リソースの割り当て方に基づいて、前記端末局装置それぞれに送信するデータを変調して送信信号を生成する送信信号生成部と、前記送信信号生成部が生成した送信信号を送信する送信部とを備えることを特徴とする無線通信装置である。

また、本発明の一態様は、上記の無線通信装置において、前記フレーム長算出部は、前記複数の端末局装置をブロックに分ける複数の分け方ごとに、ブロックに含まれる端末局装置に対して割り当てる無線リソースの割り当て方における端末局装置に対する伝送速度を算出し、算出した伝送速度と各端末局装置宛のデータのデータ長とに基づいて、各端末局装置にデータを送信するフレームのフレーム長を算出し、前記割当選択部は、前記複数の分け方のうちブロックごとのフレーム長の和が最小となる分け方における無線リソースの割り当て方を検出し、検出した無線リソースの割り当て方と分け方とを前記送信信号生成部に出力し、前記送信信号生成部は、入力された前記分け方に応じて前記端末局装置宛のデータを分け、分けたデータごとに送信信号を生成することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の無線通信装置において、他の無線通信装置と自装置とが同期して送信を行い、前記割当選択部は、前記他の無線通信装置におけるフレーム長算出部が算出した無線リソースの割り当て方ごとのフレーム長と、自装置におけるフレーム長算出部が算出した無線リソースの割り当て方ごとのフレーム長とに基づいて、無線リソースを重複させることなく端末局装置に割り当てる場合において前記他の無線通信装置がデータを送信する際のフレーム長と自装置がデータを送信する際のフレーム長とが最小となる無線リソースの割り当て方を検出することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の無線通信装置において、前記他の無線通信装置と自装置とに対して異なる前記無線リソースが予め割り当てられており、前記フレーム長算出部は、自装置に対して予め割り当てられている前記無線リソースを前記複数の端末局装置に対して割り当てる無線リソースの割り当て方ごとに、フレーム長を算出することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の無線通信装置において、無線リソースの割り当て方ごとに変調方式及び符号化率が対応付けられている割当テーブルを更に備え、前記フレーム長算出部は、前記端末局装置との間の伝搬チャネル特性の推定誤差が予め定められた閾値未満の場合に、前記割当テーブルにおいて無線リソースの割り当て方ごとに対応付け得られている変調方式及び符号化率に基づいて、端末局装置にデータを送信する際のフレームのフレーム長を算出し、前記推定誤差が前記閾値以上の場合に、前記割当テーブルにおいて無線リソースの割り当て方ごとに対応付け得られている変調方式及び符号化率より伝搬路の影響を受けにくい変調方式及び符号化率に基づいて、端末局装置にデータを送信する際のフレームのフレーム長を算出することを特徴とする。

本発明の一態様は、複数の端末局装置と、前記複数の端末局装置それぞれに対する可変長のデータを同時に送信する無線通信装置とを備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記複数の端末局装置に対して割り当てる無線リソースの割り当て方ごとに定められた変調方式と符号化率とサブキャリア数とを用いて、各端末局装置に対する伝送速度を前記無線リソースの割り当て方ごとに算出し、算出した伝送速度と各端末局装置宛のデータのデータ長とに基づいて、各端末局装置にデータを送信するフレームのフレーム長を算出するフレーム長算出ステップと、前記フレーム長算出ステップにおいて算出した前記無線リソースの割り当て方ごとのフレーム長のうち最も短いフレーム長に対応する前記無線リソースの割り当て方を検出し、検出した前記無線リソースの割り当て方を選択する割当選択ステップと、前記割当選択ステップにおいて選択した前記無線リソースの割り当て方に基づいて、前記端末局装置それぞれに送信するデータを変調して送信信号を生成する送信信号生成ステップと、前記送信信号生成ステップにおいて生成した送信信号を送信する送信ステップとを有することを特徴とする無線通信方法である。

本発明によれば、無線通信装置が各端末局装置に対してデータを同時に送信する際のフレーム長を最も短くする無線リソースの割り当て方を用いることにより、フレームにおけるパディング信号の量を減らすことができ、伝送効率を改善することが可能となる。

第１の実施形態における無線通信システムの一例を示す図である。 同実施形態における基地局装置１００の構成例を示すブロック図である。 同実施形態における周波数リソースと空間リソースとの割り当てる際の概念を示す図である。 同実施形態における周波数・空間リソースの端末局装置２００に対する割り当ての組み合わせ例を示す図である。 同実施形態における端末局装置２００の構成例を示すブロック図である。 同実施形態における無線通信システムにおける動作例を示すタイムチャートである。 第２の実施形態における無線通信システムの一例を示す図である。 同実施形態において端末局装置２００を分けるブロックの一例を示す図である。 同実施形態における基地局装置３００の構成例を示すブロック図である。 同実施形態における無線通信システムにおける動作例を示すタイムチャートである。 第３の実施形態における無線通信システムの一例を示す図である。 同実施形態における基地局装置４００の構成例を示すブロック図である。 比較部１３２により選択された端末局装置２１０、２２０に対する周波数・空間リソース割り当ての組み合わせの一例を示す図である。 同実施形態における無線通信システムにおける動作例を示す第１のタイムチャートである。 同実施形態における無線通信システムにおける動作例を示す第２のタイムチャートである。 第４の実施形態における基地局装置５００の構成例を示すブロック図である。 同実施形態における周波数リソースの割り当てがされている場合の端末局装置２１０、２２０に対する周波数・空間リソース割り当ての組み合わせの一例を示す図である。 無線ＬＡＮシステムモデルの一例を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃで採用されているＳＤＭＡ伝送の動作例を示すタイムチャートである。 ＯＦＤＭＡ伝送の動作例を示すタイムチャートである。 所要時間にばらつきが発生した際のパケットの構成例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態における無線通信装置及び無線通信方法を説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１の実施形態における無線通信システムの一例を示す図である。同図に示すように、無線通信システムは、基地局装置１００と、基地局装置１００と無線パケット通信をするＮ個の端末局装置２００（２００−１〜２００−Ｎ）とを備えている。基地局装置１００と端末局装置２００−１〜２００−Ｎとは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance；搬送波検知多重アクセス／衝突回避）方式を用いて同一周波数チャネルを用いて無線パケット通信を行う。また、基地局装置１００は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）とマルチユーザＭＩＭＯ技術を用いた空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）伝送とを用いて、複数の端末局装置２００に対してデータを同時に送信する。

無線パケット通信において、送受信される無線パケットには、送信局、宛先局を示す識別子が含まれる。ここで、送信局は無線パケットを生成し送信した装置であり、宛先局は無線パケットの宛先となる装置である。基地局装置１００は、例えば無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントなどである。端末局装置２００−１〜２００−Ｎはコンピュータや携帯型の情報電子機器などである。

図２は、第１の実施形態における基地局装置１００の構成例を示すブロック図である。基地局装置１００は、ネットワークインターフェース１０１、記憶部１０２、フレーム長算出部１０３、比較部１０４、送信信号生成部１０５、送信ウエイト算出部１０６、ウエイト乗算部１０７、送信部１０８−１〜１０８−Ｎ、アンテナ１０９−１〜１０９−Ｎ、受信部１１０−１〜１１０−Ｎ、及び、復調部１１１を備えている。

ネットワークインターフェース１０１は、外部のネットワークから受信したパケットに含まれるデータであって端末局装置２００に送信すべきデータをデータ信号に変換する。ネットワークインターフェース１０１は、データ信号と当該データ信号の宛先局を示す宛先局情報とを送信信号生成部１０５に出力するとともに、宛先局を示す宛先局情報とデータ信号のデータ長とを記憶部１０２に記憶させる。また、ネットワークインターフェース１０１は、復調部１１１から入力されるデータ信号を、外部のネットワークにおいて用いられるパケットに変換して外部のネットワークに送信する。

記憶部１０２には、無線通信システムで利用可能な周波数リソース（複数のサブキャリア）と空間リソースとを各端末局装置２００に割り当てる組み合わせごとに、当該組み合わせで各端末局装置２００にデータ信号を送信するときに用いる変調方式と符号化率とサブキャリア数とが対応付けられた割当テーブルが予め記憶されている。また、記憶部１０２は、ネットワークインターフェース１０１から入力される宛先局情報とデータ長との組み合わせを記憶する。また、記憶部１０２は、復調部１１１から入力される伝搬チャネル情報を記憶する。

図３は、第１の実施形態における周波数リソースと空間リソースとの割り当てる際の概念を示す図である。同図に示すように、周波数リソース及び空間リソースそれぞれを端末局装置２００に割り当てる際の単位ごとに分け、周波数リソースと空間リソースとの組み合わせそれぞれを端末局装置２００に割り当てる。図３に示す例では、無線通信システムで利用可能な周波数リソースと空間リソースとをそれぞれを４つずつに分け、１６個の周波数・空間リソースとして扱う。

図４は、第１の実施形態における周波数・空間リソースの端末局装置２００に対する割り当ての組み合わせ例を示す図である。同図における例では、無線通信システムが４つの端末局装置２００−１〜２００−４を備える場合の割り当て例が示されている。図４（ａ）には、各端末局装置２００−１〜２００−４が周波数リソースを共有し、空間リソースを排他的に分けて利用する割り当ての例が示されている。図４（ｂ）には、周波数リソースを端末局装置２００−１と端末局装置２００−３との間、及び端末局装置２００−２と端末局装置２００−４との間で共有し、空間リソースを端末局装置２００−１と端末局装置２００−２との間、及び端末局装置２００−３と端末局装置２００−４との間で共有するように割り当ての例が示されている。

また、図４（ｃ）には、周波数リソースの半分を端末局装置２００−１と端末局装置２００−２との間で共有し、他の半分の周波数リソースを端末局装置２００−３と端末局装置２００−４とで排他的に分けて利用し、空間リソースの半分を端末局装置２００−１、端末局装置２００−３及び端末局装置２００−４の間で共有し、他の半分の空間リソースを端末局装置２００−２、端末局装置２００−３及び端末局装置２００−４の間で共有するように割り当ての例が示されている。図４（ｄ）には、各端末局装置２００−１〜２００−４が空間リソースを共有し、周波数リソースを排他的に分けて利用する割り当ての例が示されている。ここでは一例を示したが、様々な割り当ての組み合わせが存在する。

図２に戻り、基地局装置１００の構成の説明を続ける。フレーム長算出部１０３は、記憶部１０２に記憶されている割当テーブルに基づいて、宛先局の端末局装置２００にデータ信号を送信する際の伝送速度を宛先局ごとに算出する。伝送速度Ｒ_ｎの算出は、例えば次式（１）を用いる。

式（１）において、ｎは端末局装置２００を識別する番号であり（ｎ＝１，２，…，Ｎ）、Ｎ_{ｓｕｂ，ｎ}はｎ番目の端末局装置２００に割り当てるサブキャリア数である。Ｃ_ｎはｎ番目の端末局装置２００の符号化率であり、Ｍ_ｎはｎ番目の端末局装置２００の変調多値数である。Ｔ_ｓはデータ信号のＯＦＤＭシンボル長である。

フレーム長算出部１０３は、記憶部１０２に記憶されている宛先局情報とデータ長との組み合わせを読み出す。フレーム長算出部１０３は、読み出したｎ番目の端末局装置２００に送信するデータ信号のデータ長と、算出した伝送速度Ｒ_ｎとに基づいて、データ・フレーム長Ｔ_{ｆｒａｍｅ，ｎ}を算出する。データ・フレーム長Ｔ_{ｆｒａｍｅ，ｎ}の算出は、例えば次式（２）を用いる。

式（２）において、Ｌ_{ｄａｔａ，ｎ}はｎ番目の端末局装置２００に送信するデータ信号のデータ長である。フレーム長算出部１０３は、上述の方法で、記憶部１０２に記憶されている周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとに、端末局装置２００ごとのデータ・フレーム長を算出する。フレーム長算出部１０３は、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとの各端末局装置２００のデータ・フレーム長を比較部１０４に出力する。

比較部１０４は、フレーム長算出部１０３から入力される周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとのデータ・フレーム長を比較し、最も短いフレーム長に対応する周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを検出する。ここで、最も短いフレーム長は、各端末局装置２００宛のデータを多重化したパケット（例えば図２１）を生成した際に、生成したパケットのフレーム長において検出されるものである。比較部１０４は、検出した周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを送信信号生成部１０５に出力する。

送信信号生成部１０５には、ネットワークインターフェース１０１からデータ信号と当該データ信号の宛先局を示す宛先局情報とが入力される。また、送信信号生成部１０５には、比較部１０４から周波数・空間リソース割り当ての組み合わせが入力される。送信信号生成部１０５は、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせに基づいて、各端末局装置２００に送信するデータ信号を周波数・空間領域に割り当てる。送信信号生成部１０５は、周波数・空間領域に割り当てたデータ信号を、無線パケット信号に変調する。送信信号生成部１０５は、変調により得られた無線パケット信号に、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを識別するための識別信号を加えてウエイト乗算部１０７に出力する。

送信ウエイト算出部１０６は、記憶部１０２に記憶されている伝搬チャネル情報を読み出し、伝搬チャネル情報に基づいて各端末局装置２００に対する送信ウエイトを算出する。送信ウエイト算出部１０６は、算出した送信ウエイトをウエイト乗算部１０７に出力する。送信ウエイト算出部１０６が伝搬チャネル情報から送信ウエイトを算出する方法として、線形演算ではＺＦ（Zero Forcing）法やＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）法などがあり、非線形演算ではＴＨＰ（Tomlinson Harashima Precoding）法やＶＰ（Vector Perturbation）法などがある。送信ウエイト算出部１０６では、上述の方法のいずれを用いても構わない。

ウエイト乗算部１０７は、送信信号生成部１０５から入力された送信パケット信号に、送信ウエイト算出部１０６から入力される送信ウエイトを乗算して送信信号を生成する。ウエイト乗算部１０７は、生成した送信信号を送信部１０８−１〜１０８−Ｎに出力する。

送信部１０８−１〜１０８−Ｎは、ウエイト乗算部１０７から入力される送信信号を、無線通信システムで規定されている周波数帯への変換や送信電力の調整などを行うことにより無線信号に変換する。送信部１０８−１〜１０８−Ｎは、変換により得られた無線信号をアンテナ１０９−１〜１０９−Ｎを介して送信する。

受信部１１０−１〜１１０−Ｎは、アンテナ１０９−１〜１０９−Ｎで受信した受信信号に対する周波数変換（ダウンコンバート）や受信電力の調整などを施して得られた信号を復調部１１１に出力する。復調部１１１は、受信部１１０−１〜１１０−Ｎから入力される信号の復調を行う。復調部１１１は、復調により得られたデータ信号をネットワークインターフェース１０１に出力し、復調により得られた伝搬チャネル情報を記憶部１０２に記憶させる。

図５は、第１の実施形態における端末局装置２００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、端末局装置２００は、アンテナ２０１、受信部２０２、リソース割当判定部２０３、復調部２０４、ネットワークインターフェース２０５、伝搬チャネル情報取得部２０６、変調部２０７、及び、送信部２０８を備えている。

受信部２０２は、アンテナ２０１で受信した受信信号に対して、周波数変換（ダウンコンバート）や受信電力の調整などを行って得られた信号をリソース割当判定部２０３と復調部２０４とに出力する。

リソース割当判定部２０３は、受信部２０２から入力される信号に含まれている周波数・空間リソース割り当ての組み合わせの識別信号を検出する。リソース割当判定部２０３は、検出した識別信号から自装置に対して割り当てられている周波数リソースと空間リソースとを取得する。リソース割当判定部２０３は、取得した自装置に対する周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを復調部２０４に出力する。

復調部２０４は、受信部２０２から入力される信号に含まれるＮＤＰを伝搬チャネル情報取得部２０６に出力する。また、復調部２０４は、リソース割当判定部２０３から入力される周波数・空間リソース割り当ての組み合わせに基づいて、受信部２０２から入力される信号を復調する。復調部２０４は、復調して得られたデータ信号をネットワークインターフェース２０５に出力する。

ネットワークインターフェース２０５は、復調部２０４から入力されるデータ信号を外部のネットワークにおいて用いられるパケット形式に変換して外部のネットワークに送信する。また、ネットワークインターフェース２０５は、外部のネットワークから受信するパケットをデータ信号に変換して変調部２０７に出力する。

伝搬チャネル情報取得部２０６は、復調部から入力されるＮＤＰに基づいて、自装置と基地局装置１００との間の伝搬チャネルにおける伝搬チャネル情報を推定する。伝搬チャネル情報取得部２０６は、推定した伝搬チャネル情報を記憶するとともに、伝搬チャネル情報を変調部２０７に出力する。

変調部２０７は、ネットワークインターフェース２０５から入力されるデータ信号と、伝搬チャネル情報取得部２０６から入力される伝搬チャネル情報とを無線パケット信号に変調する。変調部２０７は、変調により得られた無線パケット信号を送信部２０８に出力する。

送信部２０８は、変調部２０７から入力される無線パケット信号に対して、無線通信システムで規定される周波数への変換（アップコンバート）や送信電力の調整などを行うことにより無線信号を生成する。送信部２０８は、生成した無線信号をアンテナ２０１から送信する。

図６は、第１の実施形態における無線通信システムにおける動作例を示すタイムチャートである。図６は、無線通信システムが２つの端末局装置２００−１、２００−２を備える場合の動作例を示している。他の無線局が通信を行っているかを確認するキャリアセンス（ＣＳ）と、ヌルデータパケットの送信を知らせるヌルデータパケットアナウンスメント（ＮＤＰＡ）と、ヌルデータで構成されるヌルデータパケット（ＮＤＰ）と、ＮＤＰから推定された伝搬チャネル情報を通知するビームフォーミングレポート（ＢＲ）と、伝搬チャネル情報を要求するビームフォーミングレポートポール（ＢＲＰ）と、端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２に対するデータ（Ｄａｔａ１及びＤａｔａ２）と、信号が正しく受信されたかを通知するブロックＡＣＫ（ＢＡ）と、ブロックＡＣＫを要求するブロックＡＣＫリクエスト（ＢＡＲ）との各フレームを用いた送受信が行われる。

基地局装置１００において、端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２に対して送信すべきパケットのデータ（送信対象データ）が発生したとする。これに応じて、基地局装置１００は、ランダムな時間間隔によりＣＳを実行する。ＣＳにより、通信周波数帯が使用されていないアイドル状態と、通信周波数帯が使用されているビジー状態とのいずれであるかが判定される。

図６における時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において実行したＣＳにより、通信周波数帯が使用されていないアイドル状態であることを基地局装置１００が検出する。これに応じて、基地局装置１００は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間においてＮＤＰＡを生成して送信する。また、基地局装置１００は、時刻ｔ５から時刻ｔ６間での期間において伝搬チャネル推定用のＮＤＰを生成して送信する。このとき、基地局装置１００は、発生した送信対象データの宛先局である端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２をＮＤＰの宛先局として定める。

端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２は、基地局装置１００から送信されたＮＤＰを受信し、ＮＤＰに基づいて自装置と基地局装置１００との間の伝搬チャネル特性を測定する。端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２は、測定した伝搬チャネル特性を量子化した伝搬チャネル情報を含むＢＲを生成する。時刻ｔ７から時刻ｔ８までの期間において端末局装置２００−１は生成したＢＲを送信する。

時刻ｔ９から時刻ｔ１０の期間において、基地局装置１００は、端末局装置２００−２に対してＢＲを要求するＢＲＰを生成して送信する。時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の期間において、端末局装置２００−２は、基地局装置１００からのＢＲＰに応じて、生成したＢＲを送信する。

基地局装置１００は、割当テーブルの周波数・空間リソース割り当ての組み合わせ及び端末局装置２００−１、２００−２に送信する送信対象データのデータ・フレーム長に基づいて、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとにフレーム長の算出を行う。基地局装置１００は、算出したフレーム長のうち最も短いフレーム長に対応する周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを選択する。基地局装置１００は、選択した周波数・空間リソース割り当ての組み合わせに応じて、送信対象データ（Ｄａｔａ１及びＤａｔａ２）を示すデータ信号を無線通信に適合したフレームに変換して無線パケット信号を生成する。また、基地局装置１００は、端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２から受信したＢＲを用いて送信ウエイトを算出する。

時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間において、基地局装置１００は、算出した送信ウエイトを無線パケット信号に適用した送信信号を端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２に向けて送信する。また、フレームアグリゲーションが適用されている場合、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間において送信されるデータは、所定数のフレームが結合されたデータユニットとなる。

時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの期間において、基地局装置１００が送信するデータの受信が時刻ｔ１４で終了したのに対応して、端末局装置２００−１はＢＡを送信する。基地局装置１００は、端末局装置２００−１からＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。具体的には、基地局装置１００は、例えばＢＡの受信によりデータが正常に受信側で受信されたものと判断し、次のデータ送受信のための処理に遷移する。また、ＢＡが受信されることなくタイムアウトした場合には、基地局装置１００は、送信対象データを再送するなどの処理を実行する。

時刻ｔ１７から時刻ｔ１８までの期間において、基地局装置１００は、端末局装置２００−２に対してＢＡを要求するＢＡＲを生成し、生成したＢＡＲを送信する。時刻ｔ１９から時刻ｔ２０までの期間において、端末局装置２００−２は、基地局装置１００から受信したＢＡＲに応じて、ＢＡを送信する。基地局装置１００は、端末局装置２００−２からＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。

以上のように、第１の実施形態における無線通信システムでは、基地局装置１００が複数の端末局装置２００に対してデータ信号を送信する際に、データ信号を送信する対象の各端末局装置２００に対して割り当てる周波数リソースと空間リソースとの組み合わせ（周波数・空間リソース割り当ての組み合わせ）として、フレーム長が最も短くなる周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを選択する。基地局装置１００は、選択した周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを用いて、データ信号を各端末局装置２００に送信することにより、フレームにおけるパディング信号の量を減らすことができ、伝送効率を改善することができる。

［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態における無線通信システムの一例を示す図である。同図に示すように、無線通信システムは、基地局装置３００と、基地局装置３００と無線パケット通信をするＮ個の端末局装置２００（２００−１〜２００−Ｎ）とを備えている。第２の実施形態における無線通信システムは、第１の実施形態における無線通信システムにおける基地局装置１００を基地局装置３００に代えた構成となっている。第２の実施形態における無線通信システムにおいても、基地局装置３００は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）とマルチユーザＭＩＭＯ技術を用いた空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）伝送とを用いて、複数の端末局装置２００に対してデータを同時に送信する。

第２の実施形態における基地局装置３００では、送信すべきデータ信号が発生した際に当該データ信号を一回の送信で各端末局装置２００へ送信せずに、データ信号の宛先局となる端末局装置２００をブロックに分けてブロックごとに送信を行う。以下の説明において、集合体とは、端末局装置２００が所属するブロックの全てを含む集合を意味する。

図８は、第２の実施形態において端末局装置２００を分けるブロックの一例を示す図である。同図においては、無線通信システムが４つの端末局装置２００−１〜２００−４を備える場合のブロックの例が示されている。集合体例１は、４つの端末局装置２００−１〜２００−４を２つのブロックに分け、一方のブロックには端末局装置２００−１、２００−３が所属し、他方のブロックには端末局装置２００−２、２００−４が所属する集合体になっている。集合体例２は、４つの端末局装置２００−１〜２００−４を２つのブロックに分け、一方のブロックには端末局装置２００−１、２００−３、２００−４が所属し、他方のブロックには端末局装置２００−２が所属する集合体になっている。なお、図８では、複数の端末局装置２００を２つのブロックに分ける例を示したが、１つのブロックに分けてもよいし、３つ以上のブロックに分けてもよい。

図９は、第２の実施形態における基地局装置３００の構成例を示すブロック図である。基地局装置３００は、ネットワークインターフェース１０１、記憶部１２１、フレーム長算出部１２２−１〜１２２−Ｍ、比較部１２３−１〜１２３−Ｍ、集合体選択部１２４、送信信号生成部１２５、送信ウエイト算出部１０６、ウエイト乗算部１０７、送信部１０８−１〜１０８−Ｎ、アンテナ１０９−１〜１０９−Ｎ、受信部１１０−１〜１１０−Ｎ、及び、復調部１１１を備えている。基地局装置３００において、第１の実施形態における基地局装置１００（図２）と同じ機能部に対しては同じ符号を付してその説明を省略する。

記憶部１２１には、無線通信システムで利用可能な周波数リソースと空間リソースとを各端末局装置２００に割り当てる組み合わせごとに、当該組み合わせで各端末局装置２００にデータ信号を送信するときに用いる変調方式と符号化率とサブキャリア数とが対応付けられた割当テーブルが予め記憶されている。また、記憶部１２１は、ネットワークインターフェース１０１から入力される、宛先局を示す宛先局情報及びデータ信号のデータ長を記憶する。記憶部１２１は、ネットワークインターフェース１０１から入力される集合体情報を記憶する。集合体情報は、データ信号の宛先局の端末局装置２００をブロックに分ける際の複数の集合体の候補（以下、集合体候補という。）、すなわち宛先局の端末局装置２００の異なる分け方を示す情報である。また、記憶部１２１は、復調部１１１から入力される伝搬チャネル情報を記憶する。

フレーム長算出部１２２−１〜１２２−Ｍは、記憶部１２１に記憶されている集合体情報が示す集合体候補におけるデータ・フレーム長、すなわち端末局装置２００をブロックに分ける際の異なる分け方それぞれにおけるデータ・フレーム長を算出する。フレーム長算出部１２２−１〜１２２−Ｍは、対応する集合体候補に含まれるブロックごとにデータ・フレーム長を算出する。フレーム長算出部１２２−１〜１２２−Ｍは、ブロックに含まれる端末局装置２００に対する周波数・空間リソースの割り当てごとに、記憶部１２１の割当テーブルに基づいて各端末局装置２００の伝送速度を算出し、伝送速度とデータ長とからデータ・フレーム長を算出する。

このとき、伝送速度の算出とデータ・フレーム長との算出は、第１の実施形態におけるフレーム長算出部１０３と同様に式（１）及び式（２）を用いて行われる。また、同じブロックに含まれる端末局装置２００のデータ信号は多重化して送信されるため、同じブロックに含まれる端末局装置２００それぞれの式（２）で算出されるデータ・フレーム長のうち最も長いものに合わせてパディングが行われる。フレーム長算出部１２２−１〜１２２−Ｍは、それぞれが集合体候補のいずれかにおける各ブロックの周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとのデータ・フレーム長を算出して比較部１２３−１〜１２３−Ｍに出力する。

比較部１２３−１〜１２３−Ｍには、フレーム長算出部１２２−１〜１２２−Ｍから入力される各ブロックの周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとのデータ・フレーム長が入力される。比較部１２３−１〜１２３−Ｍは、各ブロックのフレーム長の総和が最も小さくなる各ブロックの周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを検出する。比較部１２３−１〜１２３−Ｍは、端末局装置２００をブロックに分ける際の分け方（集合体候補）と、検出した各ブロックの周波数・空間リソース割り当ての組み合わせと、当該組み合わせにおけるフレーム長の総和とを含む組合情報を集合体選択部１２４に出力する。

例えば、図８に示した集合体例１と集合体例２とが集合体候補として記憶部１２１に記憶されている場合、フレーム長算出部１２２−１が集合体例１に含まれる１つ目のブロックに所属する端末局装置２００−１及び端末局装置２００−３に対する周波数・空間リソースの割り当ての各組み合わせにおけるフレーム長と、２つ目のブロックに所属する端末局装置２００−２及び端末局装置２００−４に対する周波数・空間リソースの割り当ての各組み合わせにおけるフレーム長とを算出する。また、フレーム長算出部１２２−２が集合体例２に含まれる１つ目のブロックに所属する端末局装置２００−１、２００−３、２００−４に対する周波数・空間リソースの割り当ての各組み合わせにおけるフレーム長と、２つ目のブロックに所属する端末局装置２００−２に対する周波数・空間リソースの割り当ての各組み合わせにおけるフレーム長とを算出する。

比較部１２３−１は、フレーム長算出部１２２−１が算出した１つ目のブロックに対する周波数・空間リソースの割り当ての各組み合わせのフレーム長と、２つ目のブロックに対する周波数・空間リソースの割り当ての各組み合わせのフレーム長との和のうち、和が最も小さくなる１つ目のブロックに対する周波数・空間リソースの割り当ての組み合わせと２つ目のブロックに対する周波数・空間リソースの割り当ての組み合わせとを検出する。同様に、比較部１２３−２は、フレーム長算出部１２２−２が算出した１つ目のブロックに対する周波数・空間リソースの割り当ての各組み合わせのフレーム長と、２つ目のブロックに対する周波数・空間リソースの割り当ての各組み合わせのフレーム長との和のうち、和が最も小さくなる１つ目のブロックに対する周波数・空間リソースの割り当ての組み合わせと２つ目のブロックに対する周波数・空間リソースの割り当ての組み合わせとを検出する。

集合体選択部１２４には、比較部１２３−１〜１２３−Ｍから集合体候補それぞれにおける組合情報が入力される。集合体選択部１２４は、入力される複数の組合情報のうち最もフレーム長の総和が短い組合情報を検出する。集合体選択部１２４は、検出した組合情報に含まれる端末局装置２００をブロックに分ける際の分け方（集合体候補）と各ブロックの周波数・空間リソース割り当ての組み合わせとを示す情報を送信信号生成部１２５に出力する。

送信信号生成部１２５は、ネットワークインターフェース１０１からデータ信号と当該データ信号の宛先局を示す宛先局情報とが入力される。また、送信信号生成部１２５には、集合体選択部１２４から集合体候補と各ブロックの周波数・空間リソース割り当ての組み合わせとを示す情報とが入力される。送信信号生成部１２５は、集合体候補におけるブロックごとに、当該ブロックにおける周波数・空間リソース割り当ての組み合わせに応じて、各端末局装置２００宛のデータ信号を周波数・空間領域に割り当て、無線パケット信号に変調する。

送信信号生成部１２５は、変調により得られた各ブロックの無線パケット信号に、ブロックにおける周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを識別するための識別信号を加えてウエイト乗算部１０７に出力する。ここで、集合体選択部１２４から入力される集合体候補に複数のブロックが含まれる場合、送信信号生成部１２５はブロック数分の無線パケット信号を生成することになる。ブロック数分の無線パケット信号それぞれは、異なるタイミングで当該無線パケット信号に含まれるデータ信号の宛先局に向けて送信されることになる。

図１０は、第２の実施形態における無線通信システムにおける動作例を示すタイムチャートである。図１０は、無線通信システムが４つの端末局装置２００−１〜２００−４を備える場合の動作例を示している。第２の実施形態の無線通信システムにおいても、ＣＳと、ＮＤＰＡと、ＮＤＰと、ＢＲと、ＢＲＰと、端末局装置２００−１〜２００−４に対するデータ（Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４）と、ＢＡと、ＢＡＲとの各フレームを用いた送受信が行われる。

基地局装置３００において、端末局装置２００−１〜２００−４に対して送信すべきパケットのデータが発生したとする。これに応じて、基地局装置３００は、ランダムな時間間隔によりＣＳを実行する。ＣＳにより、通信周波数帯が使用されていないアイドル状態と、通信周波数帯が使用されているビジー状態とのいずれであるかが判定される。

図１０における時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において実行したＣＳにより、通信周波数帯が使用されていないアイドル状態であることを基地局装置３００が検出する。これに応じて、基地局装置３００は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間においてＮＤＰＡを生成して送信する。また、基地局装置３００は、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間において伝搬チャネル推定用のＮＤＰを生成して送信する。このとき、基地局装置３００は、発生した送信対象データの宛先局である端末局装置２００−１〜２００−４をＮＤＰの宛先局として定める。

端末局装置２００−１〜２００−４は、基地局装置３００から送信されたＮＤＰを受信し、ＮＤＰに基づいて自装置と基地局装置３００との間の伝搬チャネル特性を測定する。端末局装置２００−１〜２００−４は、測定した伝搬チャネル特性を量子化した伝搬チャネル情報を含むＢＲを生成する。時刻ｔ７から時刻ｔ８までの期間において端末局装置２００−１は生成したＢＲを送信する。

時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの期間において、基地局装置３００は、端末局装置２００−２に対してＢＲを要求するＢＲＰを生成して送信する。時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間において、端末局装置２００−２は、基地局装置３００からのＢＲＰに応じて、生成したＢＲを送信する。以降、同様に、基地局装置３００は、端末局装置２００−３と端末局装置２００−４とにＢＲＰを順に送信し、各ＢＲに応じて端末局装置２００−３と端末局装置２００−４とからＢＲを受信する。

基地局装置３００は、集合体候補ごとに、割当テーブルの周波数・空間リソース割り当ての組み合わせ及び端末局装置２００−１〜２００−４に送信する送信対象データのデータ長に基づいて、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとにフレーム長の算出を行う。基地局装置３００は、算出したフレーム長のうち最も短いフレーム長に対応する集合体候補と当該集合体候補における周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを選択する。基地局装置１００は、選択した集合体候補及び集合体候補における周波数・空間リソース割り当ての組み合わせに応じて、送信対象データ（Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４）を示すデータ信号を無線通信に適合したフレームに変換して無線パケット信号を生成する。図１０に示す動作例では、端末局装置２００−１〜２００−４が２つのブロックに分けられ、一方のブロックに端末局装置２００−１及び端末局装置２００−３が所属し、他方のブロックに端末局装置２００−２及び端末局装置２００−４が所属する集合体候補が選択されている。また、基地局装置３００は、端末局装置２００−１〜２００−４から受信したＢＲを用いて送信ウエイトを算出する。

時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間において、基地局装置３００は、端末局装置２００−１及び端末局装置２００−３を宛先局とするデータ（Ｄａｔａ１及びＤａｔａ３）を含む１つめのブロックの無線パケット信号に、算出した送信ウエイトを適用した送信信号を端末局装置２００−１及び端末局装置２００−３に向けて送信する。また、フレームアグリゲーションが適用されている場合、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２の期間において送信されるデータは、所定数のフレームが結合されたデータユニットとなる。

時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの期間において、基地局装置３００が送信するデータの受信が時刻ｔ２２で終了したのに対応して、端末局装置２００−１はＢＡを送信する。基地局装置３００は、端末局装置２００−１からＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。ここで、所定の処理は、第１の実施形態において説明した基地局装置１００が行う所定の処理と同じである。

時刻ｔ２５から時刻ｔ２６までの期間において、基地局装置３００は、端末局装置２００−３に対してＢＡを要求するＢＡＲを生成し、生成したＢＡＲを送信する。時刻ｔ２７から時刻ｔ２８までの期間において、端末局装置２００−３は、基地局装置３００から受信したＢＡＲに応じて、ＢＡを送信する。基地局装置１００は、端末局装置２００−３からＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。

基地局装置３００は、データ信号の送信が行われていない他のブロックに所属する端末局装置２００−２及び端末局装置２００−４宛のデータ（Ｄａｔａ２及びＤａｔａ４）を送信するために、ランダムな時間間隔によりＣＳを実行する。時刻ｔ２９から時刻ｔ３０までの期間において実行したＣＳにより、通信周波数帯が使用されていないアイドル状態であることを基地局装置３００が検出する。

これに応じて、基地局装置３００は、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの期間において、基地局装置３００は、端末局装置２００−２及び端末局装置２００−４を宛先局とするデータ（Ｄａｔａ２及びＤａｔａ４）を含む１つめのブロックの無線パケット信号に、算出した送信ウエイトを適用した送信信号を端末局装置２００−２及び端末局装置２００−４に向けて送信する。また、フレームアグリゲーションが適用されている場合、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２の期間において送信されるデータは、所定数のフレームが結合されたデータユニットとなる。

時刻ｔ３３から時刻ｔ３４までの期間において、基地局装置３００が送信するデータの受信が時刻ｔ３２で終了したのに対応して、端末局装置２００−２はＢＡを送信する。基地局装置３００は、端末局装置２００−２からＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた処理を実行する。

時刻ｔ３５から時刻ｔ３６までの期間において、基地局装置３００は、端末局装置２００−４に対してＢＡを要求するＢＡＲを生成し、生成したＢＡＲを送信する。時刻ｔ３７から時刻ｔ３８までの期間において、端末局装置２００−４は、基地局装置３００から受信したＢＡＲに応じて、ＢＡを送信する。基地局装置３００は、端末局装置２００−４からＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。

以上のように、第２の実施形態における無線通信システムでは、基地局装置３００が複数の端末局装置２００に対してデータ信号を送信する際に、データ信号を送信する対象の端末局装置２００をブロックに分割してデータ信号を多重化した送信をブロックごとに分けて行う。この際に、ブロックへの分け方（集合体候補）と、データ信号を送信する対象の各端末局装置２００に対して割り当てる周波数リソースと空間リソースとの組み合わせ（周波数・空間リソース割り当ての組み合わせ）として、フレーム長が最も短くなる集合体候補と周波数・空間リソース割り当ての組み合わせとを選択する。基地局装置３００は、選択した集合体候補と周波数・空間リソース割り当ての組み合わせとを用いて、データ信号を各端末局装置２００に送信することにより、フレームにおけるパディング信号の量を減らすことができ、伝送効率を改善することができる。また、基地局装置３００から各端末局装置２００へのデータを一度に送信せずに複数回に分けて送信することにより、各端末局装置２００へのデータ長の差によって必要となるパディング信号の量を減らすことができ、伝送効率を更に改善できる余地が高まる。

［第３の実施形態］
図１１は、第３の実施形態における無線通信システムの一例を示す図である。同図に示すように、無線通信システムは、２つの基地局装置４００（４００−１、４００−２）と、基地局装置４００−１と無線パケット通信をするＮ個の端末局装置２１０−１〜２１０−Ｎと、基地局装置４００−２と無線パケット通信をするＮ個の端末局装置２２０−１〜２２０−Ｎとを備えている。なお、端末局装置２１０−１〜２１０−Ｎと端末局装置２２０−１〜２２０−Ｎとは、第１の実施形態における端末局装置２００（図５）と同じ構成を有している。第３の実施形態における無線通信システムにおいても、基地局装置４００は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）とマルチユーザＭＩＭＯ技術を用いた空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）伝送とを用いて、複数の端末局装置２１０、２２０に対してデータを同時に送信する。

図１１では、無線通信システムが２つの基地局装置４００を備える構成を示しているが、３つ以上の基地局装置４００を備えてもよい。また、基地局装置４００−１と通信する端末局装置２１０の数と、基地局装置４００−２と通信する端末局装置２２０の数とが同じ構成を示しているが、異なっていてもよい。基地局装置４００−１と端末局装置２１０−１〜２１０−Ｎとが通信に用いる周波数帯域と、基地局装置４００−２と端末局装置２２０−１〜２２０−Ｎとが通信に用いる周波数帯とは同じ周波数帯である。基地局装置４００−１は、他の基地局装置４００−２と通信をする端末局装置２２０−１〜２２０−Ｎに対する干渉を抑制するために、端末局装置２２０−１〜２２０−Ｎにヌルを向けた送信を行う。また、基地局装置４００−２は、他の基地局装置４００−１と通信をする端末局装置２１０−１〜２１０−Ｎに対する干渉を抑制するために、端末局装置２１０−１〜２１０−Ｎにヌルを向けた送信を行う。

第３の実施形態における基地局装置４００では、互いの無線信号が干渉信号となるような位置に配置されている他の基地局装置４００との間において、それぞれの基地局装置４００と通信をする端末局装置２１０、２２０に対する波数・空間リソース割り当ての組み合わせを決定することにより、各基地局装置４００から送信される送信信号のフレーム長を短くして、パディング信号の量を削減して伝送効率を改善する。各基地局装置４００は、互いに通信可能になっている。基地局装置４００は、同期して信号の送信を行う。基地局装置４００間の通信には、予め設けられた有線回線を用いてもよいし、基地局装置４００と端末局装置２１０、２２０とが通信を行う周波数帯と同じもしくは異なる周波数帯を用いた無線回線を用いてもよい。

図１２は、第３の実施形態における基地局装置４００の構成例を示すブロック図である。基地局装置４００は、ネットワークインターフェース１０１、記憶部１０２、フレーム長算出部１３１、比較部１３２、送信信号生成部１０５、送信ウエイト算出部１３３、ウエイト乗算部１０７、送信部１０８−１〜１０８−Ｎ、アンテナ１０９−１〜１０９−Ｎ、受信部１１０−１〜１１０−Ｎ、及び、復調部１１１を備えている。基地局装置４００において、第１の実施形態における基地局装置１００（図２）と同じ機能部に対しては同じ符号を付してその説明を省略する。

フレーム長算出部１３１は、第１の実施形態におけるフレーム長算出部１０３と同様に、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとの各端末局装置２１０又は各端末局装置２２０のデータ・フレーム長を算出して比較部１３２に出力する。また、フレーム長算出部１３１は、算出した周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとの各端末局装置のデータ・フレーム長を他の基地局装置４００に送信する。

比較部１３２には、自装置に備えられているフレーム長算出部１０３から周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとのデータ・フレーム長が入力される。また、比較部１３２は、他の基地局装置４００に備えられているフレーム長算出部１０３から周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとのデータ・フレーム長を受信する。比較部１３２は、自装置及び他の基地局装置４００がデータを送信する対象の端末局装置２１０、２２０に対して重複せずに周波数・空間リソースを割り当てる組み合わせにおいて、フレーム長が最も短くなる周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを検出する。周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを検出する際のフレーム長は、必要に応じてパディング信号が付加された後のフレームにおける長さである。

比較部１３２は、検出した周波数・空間リソース割り当ての組み合わせのうち、自装置がデータを送信する対象の端末局装置２１０、２２０に対する周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを送信信号生成部１０５に出力する。また、比較部１３２は、検出した周波数・空間リソース割り当ての組み合わせのうち、他の基地局装置４００がデータを送信する対象の端末局装置２１０、２２０に対する周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを他の基地局装置４００に送信する。なお、比較部１３２における周波数・空間リソース割り当ての組み合わせの検出は、各基地局装置４００で行ってもよいし、複数の基地局装置４００のうちのいずれかで行い、他の基地局装置４００は検出された周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを受信して送信信号生成部１０５に出力するようにしてもよい。

図１３は、比較部１３２により選択された端末局装置２１０、２２０に対する周波数・空間リソース割り当ての組み合わせの一例を示す図である。同図における例では、基地局装置４００−１が端末局装置２１０−１及び端末局装置２１０−２に対して送信するデータ信号を有しており、基地局装置４００−２が端末局装置２２０−１及び端末局装置２２０−２に対して送信するデータ信号を有している場合である。図１３（ａ）には、空間リソースを端末局装置２１０−１、２１０−２、２２０−１、２２０−２に排他的に割り当て、周波数リソースを各端末局装置で共有する割り当てる例が示されている。図１３（ｂ）には、空間リソースを端末局装置２１０−１、２１０−２と、端末局装置２２０−１、２２０−２とで排他的に分けて割り当て、周波数リソースを端末局装置２１０−１、２２０−１と、端末局装置２１０−２、端末局装置２２０−２とで排他的に分けて割り当てる例が示されている。

図１２に戻り、基地局装置４００の構成の説明を続ける。送信ウエイト算出部１３３は、記憶部１０２に記憶されている伝送チャネル情報を読み出し、伝搬チャネル情報に基づいて各端末局装置２１０（基地局装置４００−２においては各端末局装置２２０）に対する送信ウエイトを算出する。なお、送信ウエイト算出部１３３が算出する送信ウエイトは、他の基地局装置４００と通信を行う端末局装置２２０（基地局装置４００−２においては各端末局装置２１０）への干渉を抑圧するためにヌルを向けた送信ウエイトであってＳＤＭＡ伝送が可能な送信ウエイトである。送信ウエイト算出部１３３は、算出した送信ウエイトをウエイト乗算部１０７に出力する。送信ウエイト算出部１３３が送信ウエイトを算出する方法は、第１の実施形態の送信ウエイト算出部１０６と同様に、ＺＦ法、ＭＭＳＥ法、ＴＨＰ法、ＶＰ法などのいずれを用いてもよい。

図１４及び図１５は、第３の実施形態における無線通信システムにおける動作例を示すタイムチャートである。図１４及び図１５は、無線通信システムが２つの基地局装置４００−１、４００−２と、基地局装置４００−１と通信する端末局装置２１０−１、２１０−２、基地局装置４００−２と通信する端末局装置２２０−１、２２０−２を備える場合の動作例を示している。第３の実施形態の無線通信システムにおいても、ＣＳと、ＮＤＰＡと、ＮＤＰと、ＢＲと、ＢＲＰと、端末局装置２１０−１〜２２０−２に対するデータ（Ｄａｔａ１１、Ｄａｔａ１２、Ｄａｔａ２１、Ｄａｔａ２２）と、ＢＡと、ＢＡＲとの各フレームを用いた送受信が行われる。

基地局装置４００−１において端末局装置２１０−１及び端末局装置２１０−２に対して送信すべきパケットのデータ（Ｄａｔａ１１、Ｄａｔａ１２）が発生し、基地局装置４００−２において端末局装置２２０−１及び端末局装置２２０−２に対して送信すべきパケットのデータ（Ｄａｔａ２１、Ｄａｔａ２２）が発生したとする。これに応じて、基地局装置４００−１は、ランダムな時間間隔によりＣＳを実行する。ＣＳにより、通信周波数帯が使用されていないアイドル状態と、通信周波数帯が使用されているビジー状態とのいずれであるかが判定される。

図１４における時刻ｔ１から時刻ｔ２間での期間において実行したＣＳにより、通信周波数帯が使用されていないアイドル状態であることを基地局装置４００−１が検出する。これに応じて、基地局装置４００−１は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間においてＮＤＰＡを生成して送信する。また、基地局装置４００−１は、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間において伝搬チャネル推定用のＮＤＰを生成して送信する。このとき、基地局装置４００−１は、自装置において発生した送信対象データの宛先局である端末局装置２１０−１及び端末局装置２１０−２と、他の基地局装置４００−２において発生した送信対象データの宛先局である端末局装置２２０−１及び端末局装置２２０−２とをＮＤＰの宛先局として定める。なお、基地局装置４００−１は、基地局装置４００−２との通信によって端末局装置２２０−１及び端末局装置２２０−２が基地局装置４００−２の宛先局であることを取得する。

端末局装置２１０−１、２１０−２、２２０−１、２２０−２は、基地局装置４００−１から送信されたＮＤＰを受信し、ＮＤＰに基づいて自装置と基地局装置４００−１との間の伝搬チャネル特性を測定する。各端末局装置は、測定した伝搬チャネル特性を量子化した伝搬チャネル情報を含むＢＲを生成する。時刻ｔ７から時刻ｔ８までの期間において、端末局装置２１０−１は生成したＢＲを送信する。

時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの期間において、基地局装置４００−１は、端末局装置２１０−２に対してＢＲを要求するＢＲＰを生成して送信する。時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間において、端末局装置２１０−２は、基地局装置４００−１からのＢＲＰに応じて、生成したＢＲを送信する。以降、同様に、基地局装置４００−１は、端末局装置２２０−１と端末局装置２２０−２とにＢＲＰを順に送信し、各ＢＲに応じて端末局装置２２０−１と端末局装置２２０−２とからＢＲを受信する。

基地局装置４００−１と各端末装置との間でのＢＲの送受信が終了すると、基地局装置４００−２は、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間においてＮＤＰＡを生成して送信する。また、基地局装置４００−２は、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの期間において伝搬チャネル推定用のＮＤＰを生成して送信する。このとき、基地局装置４００−２は、自装置において発生した送信対象データの宛先局である端末局装置２２０−１及び端末局装置２２０−２と、他の基地局装置４００−１において発生した送信対象データの宛先局である端末局装置２１０−１及び端末局装置２１０−２とをＮＤＰの宛先局として定める。なお、基地局装置４００−２は、基地局装置４００−１との通信によって端末局装置２１０−１及び端末局装置２１０−２が基地局装置４００−１の宛先局であることを取得する。

端末局装置２１０−１、２１０−２、２２０−１、２２０−２は、基地局装置４００−２から送信されたＮＤＰを受信し、ＮＤＰに基づいて自装置と基地局装置４００−２との間の伝搬チャネル特性を測定する。各端末局装置は、測定した伝搬チャネル特性を量子化した伝搬チャネル情報を含むＢＲを生成する。時刻ｔ２５から時刻ｔ２６までの期間において、端末局装置２１０−１は生成したＢＲを送信する。

時刻ｔ２７から時刻ｔ２８までの期間において、基地局装置４００−２は、端末局装置２１０−２に対してＢＲを要求するＢＲＰを生成して送信する。時刻ｔ２９から時刻ｔ３０までの期間において、端末局装置２１０−２は、基地局装置４００−２からのＢＲＰに応じて、生成したＢＲを送信する。以降、同様に、基地局装置４００−２は、端末局装置２２０−１と端末局装置２２０−２とにＢＲＰを順に送信し、各ＢＲに応じて端末局装置２２０−１と端末局装置２２０−２とからＢＲを受信する。

基地局装置４００−１は、割当テーブルの周波数・空間リソース割り当ての組み合わせ及び端末局装置２１０−１、２１０−２に送信する送信対象データのデータ長に基づいて、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとにデータ・フレーム長の算出を行う。また、基地局装置４００−２は、割当テーブルの周波数・空間リソース割り当ての組み合わせ及び端末局装置２２０−１、２２０−２に送信する送信対象データのデータ長に基づいて、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとにデータ・フレーム長の算出を行う。

基地局装置４００−１は、自装置において算出した周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとのデータ・フレーム長と、基地局装置４００−２において算出された周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとのデータ・フレーム長とに基づいて、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとにフレーム長の算出を行う。基地局装置４００−１は、算出したフレーム長のうち最も短いフレーム長に対応する周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを選択する。基地局装置４００−１は、選択した周波数・空間リソース割り当ての組み合わせにおいて、端末局装置２２０−１、２２０−２に対する周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを基地局装置４００−２に送信する。基地局装置４００−２も、基地局装置４００−１と同様に、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせの選択を行う。

基地局装置４００−１は、選択した周波数・空間リソース割り当ての組み合わせに応じて、送信対象データ（Ｄａｔａ１１及びＤａｔａ１２）を示すデータ信号を無線通信に適合したフレームに変換して無線パケット信号を生成する。また、基地局装置４００−１は、各端末局装置から受信したＢＲを用いて送信ウエイトを算出する。

基地局装置４００−２は、選択した周波数・空間リソース割り当ての組み合わせに応じて、送信対象データ（Ｄａｔａ２１及びＤａｔａ２２）を示すデータ信号を無線通信に適合したフレームに変換して無線パケット信号を生成する。また、基地局装置４００−２は、各端末局装置から受信したＢＲを用いて送信ウエイトを算出する。

図１５における時刻ｔ３９から時刻ｔ４１までの期間において、基地局装置４００−１は、算出した送信ウエイトを無線パケット信号に適用した送信信号を端末局装置２１０−１及び端末局装置２１０−２に向けて送信する。基地局装置４００−２は、基地局装置４００−１に同期して、算出した送信ウエイトを無線パケット信号に適用した送信信号を端末局装置２２０−１及び端末局装置２２０−２に向けて送信する。なお、フレームアグリゲーションが適用されている場合、時刻ｔ３９から時刻ｔ４１の期間において送信されるデータは、所定数のフレームが結合されたデータユニットとなる。

時刻ｔ４２から時刻ｔ４３までの期間において、各基地局装置４００が送信するデータの受信が時刻ｔ４１で終了したのに対応して、端末局装置２１０−１はＢＡを基地局装置４００−１宛に送信する。基地局装置４００−１は、端末局装置２１０−１からのＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。

時刻ｔ４４から時刻ｔ４５までの期間において、基地局装置４００−１は、端末局装置２１０−２に対してＢＡを要求するＢＡＲを生成し、生成したＢＡＲを送信する。時刻ｔ４６から時刻ｔ４７までの期間において、端末局装置２１０−２は、基地局装置４００−１から受信したＢＡＲに応じて、ＢＡを送信する。基地局装置４００−１は、端末局装置２１０−２からＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。

時刻ｔ４８から時刻ｔ４９までの期間において、基地局装置４００−２は、端末局装置２２０−１に対してＢＡを要求するＢＡＲを生成し、生成したＢＡＲを送信する。時刻ｔ５０から時刻ｔ５１までの期間において、端末局装置２２０−１は、基地局装置４００−２から受信したＢＡＲに応じて、ＢＡを送信する。基地局装置４００−２は、端末局装置２２０−１からＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。

時刻ｔ５２から時刻ｔ５３までの期間において、基地局装置４００−２は、端末局装置２２０−２に対してＢＡを要求するＢＡＲを生成し、生成したＢＡＲを送信する。時刻ｔ５４から時刻ｔ５５までの期間において、端末局装置２２０−２は、基地局装置４００−２から受信したＢＡＲに応じて、ＢＡを送信する。基地局装置４００−２は、端末局装置２２０−２からＢＡを受信するとともに、当該ＢＡの受信に応じた所定の処理を実行する。

以上のように、第３の実施形態における無線通信システムでは、基地局装置４００が複数あり、各基地局装置４００により形成される通信セル間で干渉が発生する状況であっても、基地局装置４００が同期して送信を行う際に各端末局装置に対して割り当てる周波数リソースと空間リソースとの組み合わせ（周波数・空間リソース割り当ての組み合わせ）として、フレーム長が最も短くなる周波数・空間リソース割り当ての組み合わせを選択する。これにより、基地局装置４００から各端末局装置へ送信するフレームにおけるパディング信号の量を減らすことができ、伝送効率を改善することができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態における無線通信システムは、第３の実施形態における無線通信システム（図１１）が備える基地局装置４００に代えて図１６に示す基地局装置５００を備える。すなわち、以下に説明する第４の実施形態における無線通信システムは、複数の基地局装置５００と、複数の基地局装置５００のいずれかと通信をする端末局装置２００とを備える。また、第４の実施形態における基地局装置５００も、他の実施形態における基地局装置と同様に、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）とマルチユーザＭＩＭＯ技術を用いた空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）伝送とを用いて、複数の端末局装置２００に対してデータを同時に送信する。

図１６は、第４の実施形態における基地局装置５００の構成例を示すブロック図である。基地局装置５００は、基地局装置５００は、ネットワークインターフェース１０１、周波数リソース分割部１４１、記憶部１０２、フレーム長算出部１４２、比較部１３２、送信信号生成部１０５、送信ウエイト算出部１３３、ウエイト乗算部１０７、送信部１０８−１〜１０８−Ｎ、アンテナ１０９−１〜１０９−Ｎ、受信部１１０−１〜１１０−Ｎ、及び、復調部１１１を備えている。基地局装置４００において、第３の実施形態における基地局装置４００（図１２）と同じ機能部に対しては同じ符号を付してその説明を省略する。

周波数リソース分割部１４１は、外部の装置や無線通信システムの管理者などにより予め設定された周波数リソースの割り当てが記憶されている。周波数リソース分割部１４１が記憶している周波数リソースの割り当ては、自装置が端末局装置２００に対してデータを送信する際に用いることができる周波数リソースが示されている。周波数リソース分割部１４１に記憶されている周波数リソースの割り当ては、無線通信システムにおける複数の基地局装置５００間において重複して割り当てられる周波数リソースがないように、排他的に割り当てられている。周波数リソース分割部１４１は、自装置に割り当てられている周波数リソースを示す情報をフレーム長算出部１４２に出力する。

図１７は、第４の実施形態における周波数リソースの割り当てがされている場合の端末局装置２１０、２２０に対する周波数・空間リソース割り当ての組み合わせの一例を示す図である。同図に示す例では、基地局装置５００−１と基地局装置５００−２とに周波数リソースが割り当てられた場合の周波数・空間リソース割り当ての組み合わせが示されている。第４の実施形態の基地局装置５００では、周波数リソースを他の基地局装置５００と排他的に分けて利用することになる。

図１６に戻り、基地局装置５００の構成の説明を続ける。フレーム長算出部１４２は、第１の実施形態におけるフレーム長算出部１０３と同様に、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとの各端末局装置２００のデータ・フレーム長を算出して比較部１３２に出力する。ただし、フレーム長算出部１４２は、伝送速度を算出する際に、周波数リソース分割部１４１から入力される情報に含まれる周波数リソース以外の周波数リソースを含む周波数・空間リソース割り当ての組み合わせに対しては伝送速度を算出せず、データ・フレーム長も算出しない。

第４の実施形態における無線通信システムにおける動作は、第３の実施形態における無線通信システムと同様であるので、その説明を省略する。

第４の実施形態における無線通信システムは、各基地局装置５００において周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとのデータ・フレーム長の算出に要する演算量を削減することができ、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせの選択を短時間で行いつつ、フレームにおけるパディング信号の量を減らして伝送効率を改善することができる。

［各実施形態における変形例］
上述した第１〜第４の実施形態における基地局装置がフレーム長を算出する際に、伝搬チャネル情報に含まれる推定誤差を考慮するようにしてもよい。推定誤差を考慮することによって、伝搬チャネル特性を推定する際に誤差が生じやすい環境においても、パディング信号の量を削減して伝送効率を改善することが可能になる。

具体的には、第１の実施形態におけるフレーム長算出部１０３、第２の実施形態におけるフレーム長算出部１２２−１〜１２２−Ｍ、第３の実施形態におけるフレーム長算出部１３１、及び、第４の実施形態におけるフレーム長算出部１４２が以下のようにフレーム長を算出する。各実施形態におけるフレーム長算出部は、記憶部に記憶されている割当テーブルにおけるサブキャリア数と伝搬チャネル特性の推定誤差とに起因する伝送速度劣化量を考慮し、調整した変調方式及び符号化率を用いて、宛先局の端末局装置２００にデー信号を送信する際の伝送速度Ｒ’_ｎを宛先局ごとに算出する。伝送速度Ｒ’_ｎの算出は、例えば次式（３）を用いる。

式（３）において、ｎは、端末局装置２００を識別する番号であり（ｎ＝１，２，…，Ｎ）、Ｎ_{ｓｕｂ，ｎ}はｎ番目の端末局装置２００に割り当てるサブキャリア数である。Ｃ’_ｎはｎ番目の端末局装置２００の調整後の符号化率であり、Ｍ’_ｎはｎ番目の端末局装置２００の調整後の変調多値数である。Ｔ_ｓはデータ信号のＯＦＤＭシンボル長である。

フレーム長算出部は、記憶部に記憶されている宛先局情報とデータ長との組み合わせを読み出す。フレーム長算出部は、読み出したｎ番目の端末局装置２００に送信するデータ信号のデータ長と、算出した伝送速度Ｒ’_ｎとに基づいて、データ・フレーム長Ｔ’_{ｆｒａｍｅ，ｎ}を算出する。データ・フレーム長Ｔ’_{ｆｒａｍｅ，ｎ}の算出は、例えば次式（４）を用いる。

式（４）において、Ｌ_{ｄａｔａ，ｎ}はｎ番目の端末局装置２００に送信するデータ信号のデータ長である。フレーム長算出部は、上述の方法で、記憶部に記憶されている周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとに、端末局装置ごとの推定誤差を考慮したデータ・フレーム長を算出する。フレーム長算出部は、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせごとの各端末局装置２００のデータ・フレーム長を比較部に出力する。

ここで、調整後の符号化率とは、割当テーブルにおける周波数・空間リソースの割り当ての組み合わせに対応付けられている符号化率を、伝搬路の影響を受けにくい符号化率に変更したものである。例えば、伝搬チャネル特性の推定誤差が予め定められた閾値以上の場合に、無線通信システムにおいて利用できる符号化率において、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせに対応付けられている符号化率より一段階小さい符号化率が調整後の符号化率になる。

同様に、調整後の変調多値数は、割当テーブルにおける周波数・空間リソースの割り当ての組み合わせに対応付けられている変調方式を、伝搬路の影響を受けにくい変調方式に変更した際の変調多値数である。例えば、伝搬チャネル特性の推定誤差が予め定められた閾値以上の場合に、無線通信システムにおいて利用できる変調方式において、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせに対応付けられている変調方式よりシンボルあたりのビット数が一段階小さい変調方式が調整後の符号化率になる。

なお、調整後の符号化率と変調多値数とに、周波数・空間リソース割り当ての組み合わせに対応付けられている符号化率と変調方式を一段階変更したものとする例を説明したが、推定誤差の大きさに応じて、二段階又は三段階変更した符号化率と変調方式を用いるようにしてもよい。また、伝搬チャネル特性の推定誤差は、公知の技術を用いて取得する。

このように、推定誤差を含めてデータ・フレーム長を算出することにより、伝搬チャネル特性の推定誤差によるデータ・フレーム長の精度の低下を抑えることができ、フレーム長が最も短くなる周波数・空間リソース割り当ての組み合わせの選択を精度よく行うことができる。その結果、伝送効率の改善を行うことができる。

なお、上述の各実施形態において、基地局装置は、無線リソースとして周波数リソースと空間リソースとを各端末局装置２００に対して割り当てる構成を説明したが、周波数リソースと空間リソースとのいずれか一方のみを無線リソースとして各端末局装置２００に対して割り当てる構成としてもよい。

上述した各実施形態における基地局装置をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、更に前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

一つのパケット内で送信する複数のデータのデータ長が異なり、パディングが必要となる場合の伝送効率を改善させることが不可欠な用途にも適用できる。

１００、３００、４００、４００−１、４００−２、５００、５００−１、５００−２、９１…基地局装置
１０１…ネットワークインターフェース
１０２、１２１…記憶部
１０３、１２２−１、１２２−２、１２２−Ｍ、１３１、１４２…フレーム長算出部
１０４、１２３−１、１２３−２、１２３−Ｍ、１３２…比較部
１０５、１２５…送信信号生成部
１０６、１３３…送信ウエイト算出部
１０７…ウエイト乗算部
１０８−１、１０８−Ｎ…送信部
１０９−１、１０９−Ｎ…アンテナ
１１０−１、１１０−Ｎ…受信部
１１１…復調部
１２４…集合体選択部
１４１…周波数リソース分割部
２００、２００−１、２００−２、２００−３、２００−４、２００−Ｎ、２１０、２１０−１、２１０−２、２２０、２２０−１、２２０−２、９２−１、９２−２…端末局装置
２０１…アンテナ
２０２…受信部
２０３…リソース割当判定部
２０４…復調部
２０５…ネットワークインターフェース
２０６…伝搬チャネル情報取得部
２０７…変調部
２０８…送信部

Claims (6)

1. 複数の端末局装置と、前記複数の端末局装置それぞれに対する可変長のデータを同時に送信する無線通信装置とを備える無線通信システムにおける無線通信装置であって、
   利用可能な複数の無線リソースを前記複数の端末局装置に対して割り当てる無線リソースの割り当て方ごとに定められた変調方式と符号化率とサブキャリア数とを用いて、各端末局装置に対する伝送速度を前記無線リソースの割り当て方ごとに算出し、算出した伝送速度と各端末局装置宛のデータのデータ長とに基づいて、各端末局装置にデータを送信するフレームのフレーム長を算出するフレーム長算出部と、
   前記フレーム長算出部が算出した前記無線リソースの割り当て方ごとのフレーム長のうち最も短いフレーム長に対応する前記無線リソースの割り当て方を検出し、検出した前記無線リソースの割り当て方を選択する割当選択部と、
   前記割当選択部が選択した前記無線リソースの割り当て方に基づいて、前記端末局装置それぞれに送信するデータを変調して送信信号を生成する送信信号生成部と、
   前記送信信号生成部が生成した送信信号を送信する送信部と
   を備える
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   前記フレーム長算出部は、
   前記複数の端末局装置をブロックに分ける複数の分け方ごとに、ブロックに含まれる端末局装置に対して割り当てる無線リソースの割り当て方における端末局装置に対する伝送速度を算出し、算出した伝送速度と各端末局装置宛のデータのデータ長とに基づいて、各端末局装置にデータを送信するフレームのフレーム長を算出し、
   前記割当選択部は、
   前記複数の分け方のうちブロックごとのフレーム長の和が最小となる分け方における無線リソースの割り当て方を検出し、検出した無線リソースの割り当て方と分け方とを前記送信信号生成部に出力し、
   前記送信信号生成部は、
   入力された前記分け方に応じて前記端末局装置宛のデータを分け、分けたデータごとに送信信号を生成する
   ことを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   他の無線通信装置と自装置とが同期して送信を行い、
   前記割当選択部は、
   前記他の無線通信装置におけるフレーム長算出部が算出した無線リソースの割り当て方ごとのフレーム長と、自装置におけるフレーム長算出部が算出した無線リソースの割り当て方ごとのフレーム長とに基づいて、無線リソースを重複させることなく端末局装置に割り当てる場合において前記他の無線通信装置がデータを送信する際のフレーム長と自装置がデータを送信する際のフレーム長とが最小となる無線リソースの割り当て方を検出する ことを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項３に記載の無線通信装置であって、
   前記他の無線通信装置と自装置とに対して異なる前記無線リソースが予め割り当てられており、
   前記フレーム長算出部は、
   自装置に対して予め割り当てられている前記無線リソースを前記複数の端末局装置に対して割り当てる無線リソースの割り当て方ごとに、フレーム長を算出する
   ことを特徴とする無線通信装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線通信装置であって、
   無線リソースの割り当て方ごとに変調方式及び符号化率が対応付けられている割当テーブルを更に備え、
   前記フレーム長算出部は、
   前記端末局装置との間の伝搬チャネル特性の推定誤差が予め定められた閾値未満の場合に、前記割当テーブルにおいて無線リソースの割り当て方ごとに対応付け得られている変調方式及び符号化率に基づいて、端末局装置にデータを送信する際のフレームのフレーム長を算出し、
   前記推定誤差が前記閾値以上の場合に、前記割当テーブルにおいて無線リソースの割り当て方ごとに対応付け得られている変調方式及び符号化率より伝搬路の影響を受けにくい変調方式及び符号化率に基づいて、端末局装置にデータを送信する際のフレームのフレーム長を算出する
   ことを特徴とする無線通信装置。
6. 複数の端末局装置と、前記複数の端末局装置それぞれに対する可変長のデータを同時に送信する無線通信装置とを備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   前記複数の端末局装置に対して割り当てる無線リソースの割り当て方ごとに定められた変調方式と符号化率とサブキャリア数とを用いて、各端末局装置に対する伝送速度を前記無線リソースの割り当て方ごとに算出し、算出した伝送速度と各端末局装置宛のデータのデータ長とに基づいて、各端末局装置にデータを送信するフレームのフレーム長を算出するフレーム長算出ステップと、
   前記フレーム長算出ステップにおいて算出した前記無線リソースの割り当て方ごとのフレーム長のうち最も短いフレーム長に対応する前記無線リソースの割り当て方を検出し、検出した前記無線リソースの割り当て方を選択する割当選択ステップと、
   前記割当選択ステップにおいて選択した前記無線リソースの割り当て方に基づいて、前記端末局装置それぞれに送信するデータを変調して送信信号を生成する送信信号生成ステップと、
   前記送信信号生成ステップにおいて生成した送信信号を送信する送信ステップと
   を有することを特徴とする無線通信方法。

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