JP6588606B2 - 無線通信装置、無線通信方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信方法およびプログラムに関する。

携帯電話端末に代表されるユーザ端末がデータ通信を移動しながら行う技術（移動無線データ通信の技術）の進歩は目覚ましく、様々な無線通信方式の技術革新がなされ実用化されている。近年では、直交周波数分割多元アクセス（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）の技術を用いたＬＴＥ（Long Term Evolution）方式あるいはＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）方式といった第４世代のデータ通信を高速化した通信規格が主流となっている。

一方、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer）などを中心に搭載されてきた無線ＬＡＮ（Local Area Network）の通信方式は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式を用いた基地局装置との通信手順を基本として発展してきている。そして、無線ＬＡＮの通信方式の規格を策定しているＩＥＥＥ８０２．１１作業委員会は、より高効率にデータ通信を行うことを実現するために、現状のＣＳＭＡ／ＣＡをベースとした無線ＬＡＮの通信方式に対してＯＦＤＭＡの技術を適用することを検討し始めている。

無線ＬＡＮにＯＦＤＭＡの技術を適用する場合、同一の周波数チャネルでタイミングを分けて送信、受信を行うＷｉＭＡＸのような時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）型のＯＦＤＭＡ方式が参考になる。
ＷｉＭＡＸの場合、一つの通信事業者が運用するシステムの他に、電波干渉となる無線システムが存在しない環境で運用される。このため、ＷｉＭＡＸの場合における一般的なフレーム構成では、基地局装置から端末装置への方向にデータを送信する下り方向のデータフレームと、端末装置から基地局装置への方向にデータを送信する上り方向のデータフレームを、それぞれ、一定のフレーム長、一定のサブチャネル数、および一定の送信周期で送受する。

米国特許第８４００９６８号明細書

しかしながら、無線ＬＡＮのシステムは、ＣＳＭＡ／ＣＡを元にしたアクセス手順を採用しているため、使用可能な無線帯域幅が動的に変化し、送信フレームの時間長がデータサイズや無線の変調レートによって変動するという特徴がある。このため、動的に変化する、使用可能な無線帯域幅、ＯＦＤＭＡ多重に使用するサブキャリア、各宛先（各端末装置）に送信するデータのサイズ、および使用する変調レートなどを考慮し、適切にＯＦＤＭＡのフレームが構成されるようにデータ長の補完をしなければならないという課題があった。

なお、特許文献１に記載された技術は、無線ＬＡＮのＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ標準に採用されており、複数の端末装置に宛てるデータを空間多重などして同時送信する際に各端末装置に向けるフレームの長さを揃える手法を提供している（特許文献１参照。）。例えば、特許文献１の図４に示されるように、物理層でのデータ補完（ＰＨＹ ＰＡＤ）とともに、ＭＡＣ（Media Access Control）層でのデータ補完（ＭＡＣ Ｐａｄｄｉｎｇ）を併用しており、効率が悪かった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、複数の端末装置にデータを送信する際に効率良くデータ補完を行うことができる無線通信装置、無線通信方法およびプログラムを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、一態様に係る無線通信装置は、同一の時間タイミングで複数の端末装置に対してデータを送信する無線通信装置であって、複数のサブキャリアが分配して割り当てられる前記複数の端末装置の各端末装置ごとに、当該各端末装置への送信に割り当てられるサブキャリアの数および当該各端末装置に送信に割り当てられるタイムスロットの数を求め、そして、当該各端末装置に割り当てられるサブキャリアの数、当該各端末装置に送信するデータのビット長、および前記複数の端末装置の各々に割り当てられるタイムスロットの数の最大値に基づいて、当該各端末装置に送信するデータを補完するデータ量をビット数で計算する補完量計算部と、前記各端末装置ごとに、前記補完量計算部により計算されたデータ量のデータで前記送信するデータを補完する補完部と、前記複数のサブキャリアを用いて、前記複数の端末装置について前記補完部により補完されたデータを送信する送信部と、を備える。

一態様として、無線通信装置は、前記複数の端末装置について、各端末装置への送信に割り当てられるサブキャリアの数および当該各端末装置へ割り当てられるタイムスロットの数を、当該各端末装置に送信するデータのデータ長、当該各端末装置に送信するデータの変調度、当該各端末装置に送信するデータの符号化レートに基づいて計算する、構成が用いられてもよい。
一態様として、無線通信装置は、前記複数の端末装置について前記補完部により補完されたデータを多重して送信するフレームを生成するフレーム生成部を備える、構成が用いられてもよい。
一態様として、無線通信装置は、前記補完部は、前記補完するデータとして、前記フレームの終端を示すビット列のデータを用いる、構成が用いられてもよい。
一態様として、無線通信装置は、前記フレームとして、ＭＡＣフレーム、連結したＭＡＣフレーム、または、これらの両方が用いられる、構成が用いられてもよい。
一態様として、無線通信装置は、前記補完量計算部は、少なくとも、使用可能なサブキャリアの数、各端末装置に対するデータのサイズ、各端末装置に対するデータの変調度、各端末装置に対するデータの符号化レートに基づいて、前記補完するデータ量を計算する、構成が用いられてもよい。
一態様として、無線通信装置は、キャリアセンスの処理を行って、前記使用可能なサブキャリアの数を決定する制御部を備える、構成が用いられてもよい。
一態様として、無線通信装置は、ＯＦＤＭＡの方式が用いられる、構成が用いられてもよい。
一態様として、無線通信装置は、無線ＬＡＮシステムのアクセスポイント装置である、構成が用いられてもよい。

上記の課題を解決するために、一態様に係る無線通信方法は、同一の時間タイミングで複数の端末装置に対してデータを送信する無線通信方法であって、複数のサブキャリアが分配して割り当てられる前記複数の端末装置の各端末装置ごとに、当該各端末装置への送信に割り当てられるサブキャリアの数および当該各端末装置に送信に割り当てられるタイムスロットの数を求め、そして、当該各端末装置に割り当てられるサブキャリアの数、当該各端末装置に送信するデータのビット長、および前記複数の端末装置の各々に割り当てられるタイムスロットの数の最大値に基づいて、当該各端末装置に送信するデータを補完するデータ量をビット数で計算し、前記各端末装置ごとに、前記計算されたデータ量のデータで前記送信するデータを補完し、前記複数のサブキャリアを用いて、前記複数の端末装置について前記補完されたデータを同一の時間タイミングで送信する。
上記の課題を解決するために、一態様に係るプログラムは、同一の時間タイミングで複数の端末装置に対してデータを送信する無線通信装置を構成するコンピュータに、複数のサブキャリアが分配して割り当てられる前記複数の端末装置の各端末装置ごとに、当該各端末装置への送信に割り当てられるサブキャリアの数および当該各端末装置に送信に割り当てられるタイムスロットの数を求め、そして、当該各端末装置に割り当てられるサブキャリアの数、当該各端末装置に送信するデータのビット長、および前記複数の端末装置の各々に割り当てられるタイムスロットの数の最大値に基づいて、当該各端末装置に送信するデータを補完するデータ量をビット数で計算するステップと、前記各端末装置ごとに、前記計算されたデータ量のデータで前記送信するデータを補完するステップと、前記複数のサブキャリアを用いて、前記複数の端末装置について前記補完されたデータを同一の時間タイミングで送信するステップと、を実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、複数の端末装置にデータを送信する際に効率良くデータ補完を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る基地局装置の概略的な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る基地局装置において行われるデータ補完の処理の手順の一例を示す図である。 複数のサブチャネルについてキャリアセンスの結果の一例を示す図である。 ＯＦＤＭＡ変調を実行する前に補完されたフレームの一例のイメージを示す図である。 （Ａ）は比較例に係るデータ送信に要する所要時間の一例を示す図であり、（Ｂ）は本発明の一実施形態に係るデータ送信に要する所要時間の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基地局装置１の概略的な構成を示すブロック図である。
本実施形態では、基地局装置１は、無線ＬＡＮシステムにおけるアクセスポイント（ＡＰ：Access Point）装置である。基地局装置１は、複数の端末装置（図示せず）との間でデータ（例えば、ユーザデータ）を通信する場合がある。基地局装置１は、複数の端末装置に対するデータをＯＦＤＭＡで多重して同時に送信する。

基地局装置１は、複数（Ｎ：Ｎは２以上の整数）個のデータフレームバッファ部１１−１〜１１−Ｎと、ビット補完量計算部１２と、複数（Ｎ）個のビット補完部１３−１〜１３−Ｎと、ＯＦＤＭＡフレーム生成部１４と、無線送受信部１５と、メモリ部１６と、中央制御部１７と、アンテナ２１を備える。
なお、基地局装置１は、例えば、無線ＬＡＮシステムで使用される際に必要な他の構成要素を備えるが、その詳細な説明については省略する。

本実施形態では、データフレームバッファ部１１−１〜１１−Ｎの数とビット補完部１３−１〜１３−Ｎの数とが同じ（Ｎ個）であり、互いに１対１ごとに対応している。本実施形態では、１個のデータフレームバッファ部およびそれに対応する１個のビット補完部により１個の端末装置に対応する。そして、Ｎ個のデータフレームバッファ部１１−１〜１１−ＮおよびＮ個のビット補完部１３−１〜１３−Ｎにより、最大でＮ個の端末装置に対応することが可能である。

各データフレームバッファ部１１−１〜１１−Ｎは、宛先となる各端末装置に対して送信するデータ（送信データ）を一時的に保存する。
ビット補完量計算部１２は、宛先となる各端末装置に対して送信するデータ（送信データ）について、データの補完量を計算して求める。本実施形態では、データの補完量として、ビットデータの補完量が用いられる。
各ビット補完部１３−１〜１３−Ｎは、各データフレームバッファ部１１−１〜１１−Ｎに一時的に保存された送信データに対して、ビット補完量計算部１２により計算されたデータの補完量だけ、データを補完する。

ＯＦＤＭＡフレーム生成部１４は、ビット補完部１３−１〜１３−Ｎによりデータが補完された送信データを用いて、ＯＦＤＭＡのフレームを生成する。当該フレームには、複数の端末装置に対する送信データが含まれ得る。
無線送受信部１５は、ＯＦＤＭＡフレーム生成部１４により生成されたフレームを無線変調してアンテナ２１を介して送信する。
無線送受信部１５は、アンテナ２１を介して周囲の電波を受信して、利用可能な無線サブチャネルを識別する。本実施形態では、利用可能な無線サブチャネルを識別する具体的な方法や識別基準は、利用する無線方式で定められた方法、基準に従う。
アンテナ２１は、無線送受信部１５から入力された電気信号（送信対象となる高周波の信号）を電波に変換して送信する。アンテナ２１は、受信された電波を電気信号（受信された高周波の信号）に変換して無線送受信部１５に出力する。

メモリ部１６は、記憶装置を有し、各種の情報を記憶する。なお、メモリ部１６は、情報を一時的に記憶する記憶装置を有してもよく、情報を非一時的に記憶する記憶装置を有してもよい。
中央制御部１７は、基地局装置１において行われる各種の処理を制御する。

図２は、本発明の一実施形態に係る基地局装置１において行われるデータ補完の処理の手順の一例を示す図である。
基地局装置１において行われる（ステップＳ１）〜（ステップＳ４）の処理を説明する。（ステップＳ３）の処理には（ステップＳ１１）〜（ステップＳ１３）が含まれる。

（ステップＳ１）
まず、中央制御部１７は、無線送受信部１５に対してキャリアセンスの指示を出力する。無線送受信部１５は、中央制御部１７からキャリアセンスの指示が入力されると、使用する候補の無線チャネルにてキャリアセンスの処理を実行し、その結果を中央制御部１７に出力する。中央制御部１７は、無線送受信部１５から入力されたキャリアセンスの処理の結果に基づいて、利用可能なサブキャリアの数を決定する。
ここで、サブキャリアは、サブチャネルを構成する複数の副搬送波のことである。それぞれのサブキャリアは、互いに直交するため、周波数軸上で隣接して並べられても互いに干渉しない。

具体例として、無線送受信部１５は、キャリアセンスの処理として、アンテナ２１を介して周囲の電波を受信して、未使用で利用可能なサブチャネルを識別する。そして、無線送受信部１５は、キャリアセンスの処理の結果として、利用可能なサブチャネルの識別結果を中央制御部１７に出力して通知する。

図３は、複数のサブチャネルについてキャリアセンスの結果の一例を示す図である。 図３において、横軸は時間を表し、縦軸は周波数を表す。
図３の例では、それぞれが２０ＭＨｚ幅を有する４個のサブチャネル（サブチャネル１〜４）を示してある。無線送受信部１５は、８０ＭＨｚ幅の帯域でキャリアセンスを行う。そして、無線送受信部１５は、アンテナ２１を介して周囲の電波を受信した結果、サブチャネル３、４が他の無線装置によって使用されていること（使用中であること）を識別（判定）し、サブチャネル１、２は他の無線装置によって使用されていないこと（利用可能であること）を識別（判定）する。

ここで、本実施形態では、基地局装置１の側での受信状況に基づいて利用可能なサブチャネルを識別するが、他の構成例として、基地局装置１からＯＦＤＭＡフレームを送信する宛先となる各端末装置の側において利用可能（または、利用不可能）なサブチャネルに基づいて、利用可能なサブチャネルを識別してもよい。この場合、例えば、各端末装置は自装置（当該各端末装置）において利用可能（または、利用不可能）なサブチャネルを識別する情報を基地局装置１に送信する。基地局装置１は、当該情報を受信して、当該情報に基づいて、利用可能なサブチャネルを識別する。
なお、各サブチャネルについて利用可能であるか否かを識別する基準としては、本実施形態では、無線ＬＡＮ標準の規定にしたがうが、任意の基準が用いられてもよい。

中央制御部１７は、無線送受信部１５から入力された利用可能なサブチャネルの識別結果に基づいて、利用可能なサブキャリアの数ＳＣ_{ｔｏｔａｌ}（ＳＣ_{ｔｏｔａｌ}は１以上の整数）を決定する。
なお、利用可能なサブキャリアの数は、利用可能なサブチャネルとその配置によって決定され、また、使用される無線通信方式によって決定方法が異なる。
図３の例では、中央制御部１７は、利用可能なサブチャネル１、２に含まれるサブキャリアの数を、利用可能なサブキャリアの数ＳＣ_{ｔｏｔａｌ}として決定する。

（ステップＳ２）
各データフレームバッファ部１１−１〜１１−Ｎは、宛先となる各端末装置に送信するデータであるＭＡＣフレーム（本実施形態では、無線ＬＡＮのＭＡＣフレーム）を後位の装置から受信し、一時留め置く。そして、各データフレームバッファ部１１−１〜１１−Ｎは、送信相手（宛先）となる各端末装置に宛てる送信データ（一時留め置いたデータ）のサイズ（データ長ｂ_ｉ）を特定してその情報を取得する。ｉ（ｉは１以上の整数）は、ｉ番目の宛先の端末装置であることを表す。各データフレームバッファ部１１−１〜１１−Ｎは、宛先および当該宛先に送信するデータ長ｂ_ｉの情報を中央制御部１７に出力して通知する。
ここで、後位の装置は、例えば、基地局装置１に接続されたインターネットのインタフェース装置などである。各端末装置に送信するデータであるＭＡＣフレームは、後位の装置から基地局装置１に入力される。

本実施形態では、ＭＡＣフレームのヘッダ（フレームヘッダ）に、宛先となる端末装置のアドレスの情報が含まれる。そして、ＭＡＣフレームを、当該ＭＡＣフレームのヘッダに含まれる宛先となるアドレスの情報ごとに、異なるデータフレームバッファ部１１−１〜１１−Ｎにより留め置く。つまり、本実施形態では、Ｎ個の異なるアドレスに対応可能にＮ個のバッファ（データフレームバッファ部１１−１〜１１−Ｎ）が用意されており、最大でＮ個の異なる宛先（アドレス）に対応して、複数の宛先のＭＡＣフレームをバッファ（データフレームバッファ部１１−１〜１１−Ｎ）に一時的に保存する。
なお、本実施形態では、データフレームとして、無線ＬＡＮ規格のＭＡＣフレームが用いられるが、他の構成例として、ＭＡＣフレームを連結したアグリゲーションフレームが用いられてもよく、または、これら両方が混合されたものが用いられてもよい。

（ステップＳ３）
中央制御部１７は、データフレームバッファ部１１−１〜１１−Ｎから通知を受けることで、留め置き中のデータの宛先および各宛先の送信データのデータ長ｂ_ｉの情報を取得する。
本実施形態では、宛先となる各端末装置について、無線送信する際に使用すべきデータの変調度ｍｌ_ｉおよび符号化レート（符号化率）ｃｒ_ｉの情報がメモリ部１６に保存されている。中央制御部１７は、メモリ部１６に記憶された当該情報を参照して読み出す。 そして、中央制御部１７は、決定された利用可能なサブキャリアの数ＳＣ_{ｔｏｔａｌ}の情報をビット補完量計算部１２に出力するとともに、宛先となる各端末装置について、送信データのデータ長ｂ_ｉ、使用すべきデータの変調度ｍｌ_ｉおよび符号化レートｃｒ_ｉの情報をビット補完量計算部１２に出力する。これらの情報の一部または全部は、一組の情報として扱われてもよい。一例として、宛先ごと（ｉ番目の宛先の端末装置ごと）に関する情報が、一組の情報として扱われてもよい。中央制御部１７は、ビット補完量計算部１２に対して、ビット補完量の計算の指示を出力する。
なお、使用すべきデータの変調度ｍｌ_ｉおよび符号化レートｃｒ_ｉの値は、例えば、直前の通信の品質によって決定されるが、これらの値の決定方法としては任意の方法が用いられてもよい。

ビット補完量計算部１２は、中央制御部１７からビット補完量の計算の指示が入力されると、中央制御部１７から入力された情報に基づいて、宛先となる各端末装置について、送信するフレームに対するビット補完量ｂｐａｄ_ｉを計算して求める。そして、ビット補完量計算部１２は、宛先となる各端末装置について計算したビット補完量ｂｐａｄ_ｉの情報を、当該宛先となる各端末装置に対応するビット補完部１３−１〜１３−Ｎに出力して通知する。

（ステップＳ４）
各ビット補完部１３−１〜１３−Ｎは、ビット補完量計算部１２から通知されたビット補完量ｂｐａｄ_ｉの情報に基づいて、宛先となる各端末装置に向けるＭＡＣフレームのデータ列に対して、ビット補完量ｂｐａｄ_ｉに応じたビット数のデータを付加することで補完する。本実施形態では、データ補完の方法として、フレームの終端を示すビット列であるＥＯＦ（Ｅｎｄ Ｏｆ Ｆｒａｍｅ）のデータを、ビット補完量ｂｐａｄ_ｉに応じたビット数のデータとして用いる。つまり、本実施形態では、ＥＯＦのデータによりフレームを埋める（パディングする）。端末装置は、ＥＯＦを識別すると、以降のデータビットを解析する必要がないと判定する。なお、データ補完の方法としては、他の方法が用いられてもよい。

ＯＦＤＭＡフレーム生成部１４は、各ビット補完部１３−１〜１３−Ｎから受け取った各端末装置に向けたデータ補完後のフレームに、所定の変調度ｍｌ_ｉおよび符号化レートｃｒ_ｉの値を用いて変調を施す。そして、ＯＦＤＭＡフレーム生成部１４は、各端末装置に対する変調後のデータを、各端末装置に割り当てられた個数（ＳＣ_ｉ個）のサブキャリアに重畳して、ＯＦＤＭＡのフレームを生成する。ＯＦＤＭＡフレーム生成部１４は、生成されたＯＦＤＭＡのフレームを無線送受信部１５に出力する。当該フレームは、各端末装置宛てのデータフレームの長さを補完により調整した後にＯＦＤＭＡ多重したものとなり、これらのデータフレームを同時に送信するものとなる。
ここで、各端末装置に割り当てられたサブキャリアの個数（ＳＣ_ｉ個）、変調度ｍｌ_ｉおよび符号化レートｃｒ_ｉの情報は、それぞれ、ビット補完量計算部１２あるいは中央制御部１７からＯＦＤＭＡフレーム生成部１４に出力されて通知される。一例として、これらの情報のすべてがビット補完量計算部１２からＯＦＤＭＡフレーム生成部１４に通知されてもよい。他の例として、サブキャリアの個数（ＳＣ_ｉ個）の情報がビット補完量計算部１２からＯＦＤＭＡフレーム生成部１４に通知され、変調度ｍｌ_ｉおよび符号化レートｃｒ_ｉの情報が中央制御部１７からＯＦＤＭＡフレーム生成部１４に通知されてもよい。 無線送受信部１５は、ＯＦＤＭＡフレーム生成部１４から入力されたＯＦＤＭＡのフレームを無線変調してアンテナ２１を介して無線空間へ送信する。中央制御部１７は、当該送信の指示を無線送受信部１５に出力することで、当該送信のタイミングを制御する。当該指示のタイミングは、本実施形態では、無線ＬＡＮの規定にしたがうが、任意のタイミングが用いられてもよい。

次に、上記した（ステップＳ３）において行われる詳細な処理である（ステップＳ１１）〜（ステップＳ１３）の処理を説明する。この処理は、ビット補完量計算部１２がビット補完量ｂｐａｄ_ｉを計算して求める処理である。

（ステップＳ１１）
ビット補完量計算部１２は、宛先となる各端末装置にデータを送信する際に使用するサブキャリアの数ＳＣ_ｉを計算して求める。同時に送信する対象となる端末装置の総数がＮ個であるとする。
まず、ビット補完量計算部１２は、Ｎ個の端末装置に宛てるデータを、ＳＣ_{ｔｏｔａｌ}（利用可能なサブキャリアの数）個のサブキャリアに重畳するに際し、宛先となる各端末装置に割り当てられるサブキャリアの数ＳＣ_ｉ’を式（１）により計算して求める。
式（１）では、変調度ｍｌ_ｉ、符号化レートｃｒ_ｉ、送信データのデータ長ｂ_ｉ、利用可能なサブキャリアの数ＳＣ_{ｔｏｔａｌ}が用いられている。

利用可能なサブキャリアの残りの数ＳＣ_ｒｅｓｔは、式（２）により計算されて求められる。

次に、ビット補完量計算部１２は、利用可能なサブキャリアの残りの数ＳＣ_ｒｅｓｔがゼロ（０）になるまで、各端末装置について｛（ｂ_ｉ×ｃｒ_ｉ）／（ｍｌ_ｉ×ＳＣ_ｉ’）｝の値を計算して求め、すべての端末装置のうちで当該値が最大となる端末装置のＳＣ_ｉ’に１を加算して当該ＳＣ_ｉ’を更新するとともに、ＳＣ_ｒｅｓｔから１を減算する処理を行う。ここで、２個以上の端末装置について前記値が同一である場合には、ビット補完量計算部１２は、あらかじめ設定された順序またはランダムな順序などで、いずれか１個の任意の端末装置を選択する。
これにより、各端末装置について、割り当てられるサブキャリアの数ＳＣ_ｉ’が得られ、ビット補完量計算部１２は、この値ＳＣ_ｉ’をＳＣ_ｉとして確定する。ここで、ＳＣ_ｉは、ｉ番目の端末装置にデータを送信する際に割り当てられて使用されるサブキャリアの数である。このように、複数のサブキャリアが分配されて複数の端末装置に割り当てられ、各端末装置に割り当てられるサブキャリアの数が変動し得る。

（ステップＳ１２）
ビット補完量計算部１２は、ＯＦＤＭのタイムスロットについて、所要のタイムスロットの数ＳＬ_ｉを計算して求める。
まず、ビット補完量計算部１２は、式（３）により、符号化レートｃｒ_ｉに基づいて、送信データのデータ長ｂ_ｉについて、符号化後のデータ長（本実施形態では、ビット長）ｂ_{ｉ−Ａｆｔｅｒ}を計算して求める。

次に、ビット補完量計算部１２は、式（４）により、各端末装置について、符号化後のデータ長ｂ_{ｉ−Ａｆｔｅｒ}のデータを送信するために必要なＯＦＤＭのタイムスロットの数（所要のタイムスロット数）ＳＬ_ｉを計算して求める。式（４）において、ｒｏｕｎｄｕｐは、数値の桁数を１の位に切り上げる演算を表す。ビット補完量計算部１２は、すべての端末装置のうちで所要のタイムスロット数ＳＬ_ｉが最大値である当該ＳＬ_ｉをＳＬ_ｍａｘとする。

（ステップＳ１３）
ビット補完量計算部１２は、決定されたサブキャリアの数ＳＣ_ｉおよび所要のタイムスロットの数ＳＬ_ｉを埋めるために必要なビット補完量（ビット数）ｂｐａｄ_ｉを計算して求める。
まず、ビット補完量計算部１２は、式（５）により、（ＳＣ_ｉ×ＳＬ_ｍａｘ×ｍｌ_ｉ）をｂ_{ｉ−Ａｆｔｅｒ}で埋めた場合に不足するデータ長（本実施形態では、ビット数）Ｐａｄ_{ｉ−Ｂｅｆｏｒｅ}を計算して求める。

次に、ビット補完量計算部１２は、式（６）により、計算されたデータ長Ｐａｄ_{ｉ−Ｂｅｆｏｒｅ}に符号化レートｃｒ_ｉを乗算して所要のビット補完量ｂｐａｄ_ｉを計算して求める。

図４は、ＯＦＤＭＡ変調を実行する前に補完されたフレームの一例のイメージを示す図である。
図４の例では、利用可能なサブキャリアの数ＳＣ_{ｔｏｔａｌ}が１８個であり、宛先となる端末装置の数Ｎが４個である。そして、１番目の端末装置にＳＣ_１（＝５個）のサブキャリアが割り当てられ、２番目の端末装置にＳＣ_２（＝３個）のサブキャリアが割り当てられ、３番目の端末装置にＳＣ_３（＝７個）のサブキャリアが割り当てられ、４番目の端末装置にＳＣ_４（＝３個）のサブキャリアが割り当てられている。また、所要のタイムスロット数ＳＬ_ｍａｘが１０個である。
図４に示されるように、各端末装置に対する送信データを各サブキャリアに所定のデータ列の方向で配置し、データが不足する部分に所定のビットデータを埋める。図４には、当該所定のビットデータで埋められた部分（パディング部１１１〜１１４）が示されている。
ここで、図４の例では、１個の長方形が１個のサブキャリアのシンボル（ＯＦＤＭシンボル）を表す。本例では、１個のシンボルより小さいビット単位で調整されたパディング部１１１〜１１４が設けられている。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照して、本実施形態に係る基地局装置１において得られる効果の例を示す。但し、図５（Ａ）および図５（Ｂ）の例では、データが端末装置の側で正常に受信されたことを確認する確認応答信号（ＡＣＫ）の交換手順については考慮しておらず省略する。

図５（Ａ）は、比較例に係るデータ送信に要する所要時間の一例を示す図である。この比較例は、従来の技術の一例である。
従来の無線ＬＡＮ方式では、ＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi User−Multi Input Multi Output）の空間多重技術によらなければ複数の端末装置に対して同時にデータを送信することができなかった。また、従来の無線ＬＡＮ方式では、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によってアクセス制御を行うため、キャリアセンスと他の無線装置との競合調整の時間がオーバヘッドとして存在し、複数の端末装置に対してデータを送信する場合には他の端末装置への送信を待つ時間の影響が大きかった。

具体例として、図５（Ａ）の例を説明する。
フレーム間の競合調整時間（ＩＦＳ：Inter Frame Space）を平均で５０マイクロ秒とし、各端末装置へ送信するフレームの時間長を平均で５０マイクロ秒とする。端末装置の総数が８個であるとする。この場合、８個のすべての端末装置にデータ送信を完了するためには、合計所要時間として、８００マイクロ秒を要する。なお、図５（Ａ）において、Ｔｏ１〜Ｔｏ８は、それぞれ、第１の端末装置〜第８の端末装置に送信されるフレームを表す。

図５（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るデータ送信に要する所要時間の一例を示す図である。
フレーム間の競合調整時間（ＩＦＳ）を平均で５０マイクロ秒とし、各端末装置へ送信するフレームの時間長を平均で２５０マイクロ秒とする。端末装置の総数が８個であるとする。この場合、８個のすべての端末装置にデータ送信を完了するためには、合計所要時間として、３００マイクロ秒を要する。なお、図５（Ｂ）において、Ｔｏ１〜Ｔｏ８は、それぞれ、第１の端末装置〜第８の端末装置に送信されるフレームを表す。
このように、本実施形態では、データ送信を効率化することができる。

以上のように、本実施形態に係る基地局装置１では、ＯＦＤＭＡのフレームを送出するために必要なデータ補完を行って、データ長を調整することができる。このため、本実施形態に係る基地局装置１では、例えば、使用可能な帯域幅、送信相手とする端末装置の数、あるいは送信データのサイズ（データ長）が動的に変化しても、複数の端末装置に対するデータを、同一のＯＦＤＭＡのフレームに多重して、同時に送信することが可能である。また、本実施形態に係る基地局装置１では、例えば、物理層（ＰＨＹ層）のみでデータ補完を行うことが可能であり、この場合、物理層とＭＡＣ層の両方でデータ補完を行う場合と比較して、通信の効率が向上する。
このように、本実施形態に係る基地局装置１によると、複数の端末装置にデータを送信する際に効率良くデータ補完を行うことができる。

一構成例として、無線通信装置（本実施形態では、基地局装置１）は、同一の時間タイミングで複数の端末装置に対してデータを送信する無線通信装置であって、複数のサブキャリアが分配して割り当てられる前記複数の端末装置の各端末装置ごとに、送信するデータを補完するデータ量（本実施形態では、ビット補完量）を計算する補完量計算部（本実施形態では、ビット補完量計算部１２）と、各端末装置ごとに、補完量計算部により計算されたデータ量のデータで送信するデータを補完する補完部（本実施形態では、ビット補完部１３−１〜１３−Ｎ）と、複数のサブキャリアを用いて、複数の端末装置について補完部により補完されたデータを送信する送信部（本実施形態では、無線送受信部１５の送信の機能部）と、を備える。

一構成例として、無線通信装置は、複数の端末装置について補完部により補完されたデータを多重して送信するフレームを生成するフレーム生成部（本実施形態では、ＯＦＤＭＡフレーム生成部１４）を備える。
一構成例として、無線通信装置では、補完部は、補完するデータとして、フレームの終端を示すビット列（本実施形態では、ＥＯＦ）のデータを用いる。
一構成例として、無線通信装置では、フレームとして、ＭＡＣフレーム、連結したＭＡＣフレーム、または、これらの両方が用いられる。
一構成例として、無線通信装置では、補完量計算部は、少なくとも、使用可能（利用可能）なサブキャリアの数、各端末装置に対するデータのサイズ（データ長）、各端末装置に対するデータの変調度、各端末装置に対するデータの符号化レートに基づいて、補完するデータ量を計算する。
一構成例として、無線通信装置は、キャリアセンスの処理を行って、使用可能なサブキャリアの数を決定する制御部（本実施形態では、中央制御部１７）を備える。なお、本実施形態では、キャリアセンスの処理を行って、使用可能なサブチャネルを識別し、その結果に基づいて使用可能なサブキャリアを決定するが、他の構成例として、キャリアセンスの処理により、使用可能なサブキャリアを識別して決定してもよい。
一構成例として、無線通信装置では、ＯＦＤＭＡの方式が用いられる。
一構成例として、無線通信装置は、無線ＬＡＮシステムのアクセスポイント装置である。

一構成例として、無線通信方法は、複数のサブキャリアが分配して割り当てられる複数の端末装置の各端末装置ごとに、送信するデータを補完するデータ量を計算し、各端末装置ごとに、計算されたデータ量のデータで送信するデータを補完し、複数のサブキャリアを用いて、複数の端末装置について補完されたデータを同一の時間タイミングで送信する。
一構成例として、プログラムは、複数のサブキャリアが分配して割り当てられる複数の端末装置の各端末装置ごとに、送信するデータを補完するデータ量を計算するステップと、各端末装置ごとに、計算されたデータ量のデータで送信するデータを補完するステップと、複数のサブキャリアを用いて、複数の端末装置について補完されたデータを同一の時間タイミングで送信するステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

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

また、以上に示した実施形態に係る各装置（例えば、基地局装置１）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（記憶媒体）に記録（記憶）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、実行することにより、処理を行ってもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、オペレーティングシステム（ＯＳ：Operating System）あるいは周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
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（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）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。
さらに、「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が送信された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（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、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い。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピュータシステムに既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、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１…基地局装置、１１−１〜１１−Ｎ…データフレームバッファ部、１２…ビット補完量計算部、１３−１〜１３−Ｎ…ビット補完部、１４…ＯＦＤＭＡフレーム生成部、１５…無線送受信部、１６…メモリ部、１７…中央制御部、２１…アンテナ、１１１〜１１４…パディング部

Claims (11)

1. 同一の時間タイミングで複数の端末装置に対してデータを送信する無線通信装置であって、
   複数のサブキャリアが分配して割り当てられる前記複数の端末装置の各端末装置ごとに、当該各端末装置への送信に割り当てられるサブキャリアの数および当該各端末装置に送信に割り当てられるタイムスロットの数を求め、そして、当該各端末装置に割り当てられるサブキャリアの数、当該各端末装置に送信するデータのビット長、および前記複数の端末装置の各々に割り当てられるタイムスロットの数の最大値に基づいて、当該各端末装置に送信するデータを補完するデータ量をビット数で計算する補完量計算部と、
   前記各端末装置ごとに、前記補完量計算部により計算されたデータ量のデータで前記送信するデータを補完する補完部と、
   前記複数のサブキャリアを用いて、前記複数の端末装置について前記補完部により補完されたデータを送信する送信部と、
   を備える無線通信装置。
2. 前記複数の端末装置について、各端末装置への送信に割り当てられるサブキャリアの数および当該各端末装置へ割り当てられるタイムスロットの数を、当該各端末装置に送信するデータのデータ長、当該各端末装置に送信するデータの変調度、当該各端末装置に送信するデータの符号化レートに基づいて計算する、
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記複数の端末装置について前記補完部により補完されたデータを多重して送信するフレームを生成するフレーム生成部を備える、
   請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の無線通信装置。
4. 前記補完部は、前記補完するデータとして、前記フレームの終端を示すビット列のデータを用いる、
   請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記フレームとして、ＭＡＣフレーム、連結したＭＡＣフレーム、または、これらの両方が用いられる、
   請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
6. 前記補完量計算部は、少なくとも、使用可能なサブキャリアの数、各端末装置に対するデータのサイズ、各端末装置に対するデータの変調度、各端末装置に対するデータの符号化レートに基づいて、前記補完するデータ量を計算する、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
7. キャリアセンスの処理を行って、前記使用可能なサブキャリアの数を決定する制御部を備える、
   請求項６に記載の無線通信装置。
8. ＯＦＤＭＡの方式が用いられる、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の無線通信装置。
9. 無線ＬＡＮシステムのアクセスポイント装置である、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
10. 同一の時間タイミングで複数の端末装置に対してデータを送信する無線通信方法であって、
    複数のサブキャリアが分配して割り当てられる前記複数の端末装置の各端末装置ごとに、当該各端末装置への送信に割り当てられるサブキャリアの数および当該各端末装置に送信に割り当てられるタイムスロットの数を求め、そして、当該各端末装置に割り当てられるサブキャリアの数、当該各端末装置に送信するデータのビット長、および前記複数の端末装置の各々に割り当てられるタイムスロットの数の最大値に基づいて、当該各端末装置に送信するデータを補完するデータ量をビット数で計算し、
    前記各端末装置ごとに、前記計算されたデータ量のデータで前記送信するデータを補完し、
    前記複数のサブキャリアを用いて、前記複数の端末装置について前記補完されたデータを同一の時間タイミングで送信する、
    無線通信方法。
11. 同一の時間タイミングで複数の端末装置に対してデータを送信する無線通信装置を構成するコンピュータに、
    複数のサブキャリアが分配して割り当てられる前記複数の端末装置の各端末装置ごとに、当該各端末装置への送信に割り当てられるサブキャリアの数および当該各端末装置に送信に割り当てられるタイムスロットの数を求め、そして、当該各端末装置に割り当てられるサブキャリアの数、当該各端末装置に送信するデータのビット長、および前記複数の端末装置の各々に割り当てられるタイムスロットの数の最大値に基づいて、当該各端末装置に送信するデータを補完するデータ量をビット数で計算するステップと、
    前記各端末装置ごとに、前記計算されたデータ量のデータで前記送信するデータを補完するステップと、
    前記複数のサブキャリアを用いて、前記複数の端末装置について前記補完されたデータを同一の時間タイミングで送信するステップと、
    を実行させるためのプログラム。

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