WO2016125715A1 - 無線受信装置、無線送信装置、通信方法および通信システム - Google Patents

無線受信装置、無線送信装置、通信方法および通信システム Download PDF

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WO2016125715A1
WO2016125715A1 PCT/JP2016/052795 JP2016052795W WO2016125715A1 WO 2016125715 A1 WO2016125715 A1 WO 2016125715A1 JP 2016052795 W JP2016052795 W JP 2016052795W WO 2016125715 A1 WO2016125715 A1 WO 2016125715A1
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wireless
transmission
frame
response signal
resource
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PCT/JP2016/052795
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宏道 留場
友樹 吉村
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • H04W74/0808—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access] using carrier sensing, e.g. as in CSMA
    • H04W74/0816—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access] using carrier sensing, e.g. as in CSMA carrier sensing with collision avoidance
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    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the present invention relates to a wireless reception device, a wireless transmission device, a communication method, and a communication system.
  • IEEE 802.11ac was developed by IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Electronics, Inc.) as an evolutionary standard of IEEE 802.11n, which is a widely used wireless LAN (Local area network) standard.
  • IEEE 802.11ax standardization activities are being carried out as a successor to IEEE 802.11n / ac.
  • interference due to an increase in the number of terminals per area is becoming a big problem, and the IEEE 802.11ax standard needs to consider such an overcrowded environment.
  • the IEEE802.11ax standard unlike the conventional wireless LAN standard, not only improvement of peak throughput but also improvement of user throughput are listed as main requirements. In order to improve user throughput, introduction of a highly efficient simultaneous multiplex transmission system (access system) is indispensable.
  • CSMA / CA CarrierCarsense multiple access with collision avoidance
  • SDMA space division multiple access
  • MU-MIMO multi-user multiple-input multiple-output
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • OFDMA is a multipath environment that takes advantage of the characteristics of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) that can improve frequency utilization efficiency by densely arranging a large number of orthogonal subcarriers at intervals of the reciprocal of the signal period.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • IEEE802.11ax it is necessary to maintain coexistence with existing IEEE802.11 standards such as IEEE802.11n / ac. Therefore, when OFDMA is introduced into the IEEE 802.11ax standard and virtual carrier sense is used, the carrier sense must be recognized by the existing IEEE 802.11 standard. However, when the existing IEEE802.11 standard virtual carrier sense is simply introduced into the IEEE802.11ax standard, the overhead increases and limits the improvement of throughput.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is a communication system in which a new access method that is not introduced in an existing communication system to be coexisted is introduced, assuming CSMA / CA.
  • An object of the present invention is to provide a wireless transmission device, a wireless reception device, a wireless communication system, and a communication method that can coexist with a communication device of an existing communication system.
  • the radio transmitter, radio receiver, communication system, and communication method according to the present invention for solving the above-described problems are as follows.
  • the wireless receiver of the present invention is a wireless receiver that communicates with a wireless transmitter that performs multi-user transmission with a plurality of wireless receivers in a communication system that controls transmission opportunities in an autonomous and distributed manner.
  • a first resource reservation is made to the wireless transmission device using at least one of a reception unit that receives a resource reservation signal transmitted from the wireless transmission device and a wireless resource that has received the resource reservation signal.
  • a transmission unit that transmits a response signal and a second resource reservation response signal, wherein at least part of the information included in the first resource reservation response signal is transmitted by the other radio reception device; It is the same as the information included in the response signal.
  • the radio resource to which the transmission unit transmits the second resource reservation response signal is a radio resource for the transmission unit to transmit the first resource reservation response signal.
  • the transmission unit applies a cyclic shift to the second resource reservation response signal, and the transmission unit receives the second resource reservation response signal from the wireless transmission device.
  • the wireless reception device according to (1) wherein information indicating a cyclic shift amount of a cyclic shift given to the signal is signaled.
  • the second resource reservation response signal includes information indicating the wireless resource from which the transmission unit has transmitted the first resource reservation response signal.
  • the resource reservation signal includes information indicating that the wireless transmission device starts the multi-user transmission.
  • the reception unit starts a reception operation after the transmission unit transmits the second resource securing signal, and then starts the reception operation.
  • the wireless reception device according to any one of (1) to (3), wherein the reception operation is stopped when a signal transmitted from the wireless transmission device is not received during a time interval.
  • a radio transmission apparatus is a radio transmission apparatus that performs multi-user transmission with a plurality of radio reception apparatuses in a communication system that controls transmission opportunities in an autonomous and distributed manner.
  • a transmission unit that transmits the plurality of radio reception devices, a reception unit that receives the first resource reservation response signal and the second resource reservation response signal transmitted from the plurality of radio reception devices, Based on the second resource reservation response signal, the plurality of wireless reception devices acquire information indicating the wireless resource that transmitted the first resource reservation response signal.
  • the radio transmission device of the present invention signals radio resources to which the plurality of radio reception devices transmit the second resource securing response signal to the plurality of radio reception devices. It is the wireless transmission device described.
  • the wireless transmission device of the present invention signals the shift amount of the cyclic shift given to the second resource securing response signal by the plurality of wireless reception devices to the plurality of wireless reception devices (7)
  • the wireless transmission device described in (1) The wireless transmission device described in (1).
  • the wireless transmission device according to any one of (7) to (9), wherein the wireless transmission device of the present invention includes information indicating that the multiuser transmission is started in the resource reservation signal. It is a device.
  • the information indicating that the multi-user transmission is started is information indicating a group of the plurality of wireless reception devices participating in the multi-user transmission.
  • the wireless transmission device described in (1) is information indicating a group of the plurality of wireless reception devices participating in the multi-user transmission.
  • a wireless reception device that communicates with a wireless transmission device that performs multiuser transmission with a plurality of wireless reception devices.
  • a communication method comprising: a step of receiving a resource reservation signal transmitted from the wireless transmission device; and a step of receiving at least one of the radio resources that have received the resource reservation signal, A step of transmitting a resource reservation response signal and a second resource reservation response signal, wherein the information included in the first resource reservation response signal is the first resource reservation response transmitted by another wireless reception device It is the same as the information included in the signal.
  • a communication method of the present invention is a communication method provided in a wireless transmission device that performs multi-user transmission with a plurality of wireless reception devices in a communication system that controls transmission opportunities in an autonomous and distributed manner. Transmitting a resource reservation signal to the plurality of wireless reception devices; receiving a first resource reservation response signal and a second resource reservation response signal transmitted from the plurality of wireless reception devices; And a step of acquiring information indicating a radio resource from which the plurality of radio reception apparatuses have transmitted the first resource reservation response signal based on the second resource reservation response signal.
  • a communication system includes a wireless transmission device that controls transmission opportunities in an autonomous and distributed manner and performs multi-user transmission between a plurality of wireless reception devices and the plurality of wireless reception devices.
  • the wireless reception device uses at least one of a reception unit that receives a resource reservation signal transmitted from the wireless transmission device and a wireless resource that has received the resource reservation signal, and the wireless transmission device A transmission unit that transmits a first resource reservation response signal and a second resource reservation response signal, and information included in the first resource reservation response signal is transmitted by the other wireless reception device
  • the wireless transmission device is the same as the information included in the first resource reservation response signal, the wireless transmission device transmits a resource reservation signal to the plurality of wireless reception devices, and A receiver configured to receive the first resource reservation response signal and the second resource reservation response signal transmitted from a plurality of wireless reception devices;
  • the wireless receiving device acquires information indicating the wireless resource that transmitted the first resource securing response signal.
  • a new access access method can be introduced into a new communication system while allowing coexistence with a communication device of an existing communication system, it is possible to greatly improve user throughput.
  • the communication system in the present embodiment includes a wireless transmission device (access point, Access point (AP)) and a plurality of wireless reception devices (station, Station (STA)).
  • a network composed of APs and STAs is called a basic service set (BSS).
  • BSS basic service set
  • the AP and STA in the BSS communicate with each other based on CSMA / CA (Carrier sense multiple access with collisions avoidance).
  • CSMA / CA Carrier sense multiple access with collisions avoidance
  • an infrastructure mode in which an AP communicates with a plurality of STAs is targeted.
  • the method of this embodiment can also be implemented in an ad hoc mode in which STAs directly communicate with each other.
  • each device can transmit transmission frames of a plurality of frame types having a common frame format.
  • the transmission frame is defined in a physical (PHY) layer, a medium access control (MAC) layer, and a logical link control (LLC) layer.
  • PHY physical
  • MAC medium access control
  • LLC logical link control
  • the transmission frame of the PHY layer is called a physical protocol data unit (PHY protocol data unit: PPDU).
  • the PPDU includes a physical layer header (PHY header) including header information for performing signal processing in the physical layer, and a physical service data unit (PHY service data unit: PSDU) that is a data unit processed in the physical layer.
  • PHY header physical layer header
  • PSDU physical service data unit
  • the PSDU can be composed of an aggregated MPDU (A-MPDU) obtained by aggregating a plurality of MAC protocol data units (MAC-protocol-data units: MPDU), which are retransmission units in a radio section.
  • A-MPDU aggregated MPDU
  • MPDU MAC-protocol-data units
  • a short training field (Short training field: STF) used for signal detection / synchronization, a long training field (Long training field) (LTF) used for acquiring channel information for data demodulation, etc.
  • a control signal such as a signal (Signal: SIG) including control information for data demodulation.
  • the STF is a legacy STF (Legacy-STF: L-STF), a high-throughput STF (High-throughput-STF: HT-STF), a very high-throughput STF (Very-high-throughput-STF), depending on the corresponding standard.
  • VHT-STF VHT-STF
  • LTF and SIG are similarly classified into L-LTF, HT-LTF, VHT-LTF, L-SIG, HT-SIG, and VHT-SIG.
  • VHT-SIG is further classified into VHT-SIG-A and VHT-SIG-B.
  • the PPDU is modulated according to the corresponding standard.
  • the signal is modulated into an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the MPDU includes a MAC layer header (MAC header) including header information for performing signal processing in the MAC layer, and a MAC service data unit (MAC service data unit: MSDU) that is a data unit processed in the MAC layer, or The frame body and a frame checking unit (Frame ⁇ check sequence: FCS) for checking whether there is an error in the frame.
  • MAC header MAC layer header
  • MSDU MAC service data unit
  • FCS frame checking unit
  • the frame type of the transmission frame in the MAC layer is roughly classified into three types: a management frame that manages the connection state between devices, a control frame that manages the communication state between devices, and a data frame that includes actual transmission data. Each is further classified into a plurality of types of subframes.
  • the control frame includes a reception completion notification (Acknowledge: ACK) frame, a transmission request (Request-to-send: RTS) frame, a reception preparation-completed (Clear-to-send: CTS) frame, and the like.
  • Management frames include beacon frames, probe request frames, probe response frames, authentication frames, authentication frames, connection request frames, connection response frames, etc. included.
  • the data frame includes a data frame, a polling (CF-poll) frame, and the like. Each device can grasp the frame type and subframe type of the received frame by reading the contents of the frame control field included in the MAC header.
  • the beacon frame includes a field (Field) in which a beacon transmission period (Beacon interval) and information for identifying an AP (Service set identifier (SSID), etc.) are described.
  • the AP can periodically notify the beacon frame in the BSS, and the STA can recognize the AP around the STA by receiving the beacon frame. It is called passive scanning that the STA grasps the AP based on a signal broadcast from the AP. On the other hand, when the STA reports the probe request frame in the BSS and searches for the AP, it is called active scanning.
  • the AP can transmit a probe response frame as a response to the probe request frame, and the description content of the probe response frame is equivalent to the beacon frame.
  • the STA After the STA recognizes the AP, the STA performs connection processing for the AP.
  • the connection process is classified into an authentication procedure and an association procedure.
  • the STA transmits an authentication frame to the AP that desires connection.
  • the AP receives the authentication frame, the AP transmits an authentication frame including a status code indicating whether or not the STA can be authenticated to the STA.
  • the STA can determine whether or not the own device has been authorized by the AP. Note that the AP and the STA can exchange authentication frames multiple times.
  • the STA transmits a connection request frame to perform a connection procedure to the AP following the authentication procedure.
  • the AP determines whether or not to permit the connection of the STA, and transmits a connection response frame to notify that effect.
  • an association identification number (Association identifier: AID) for identifying the STA is described.
  • the AP can manage a plurality of STAs by setting different AIDs for the STAs that have given connection permission.
  • the IEEE 802.11 system defines a distributed control mechanism (Distributed Coordination Function: DCF), a centralized control mechanism (Point Coordination Function: PCF), and a mechanism in which these are expanded (hybrid control mechanism (HCF), etc.).
  • DCF Distributed Coordination Function
  • PCF Point Coordination Function
  • HCF hybrid control mechanism
  • APs and STAs perform carrier sense (CS) that confirms the usage status of radio channels around the device before communication. For example, when the AP which is a transmitting station receives a signal higher than a predetermined clear channel evaluation level (Clear channel assessment level: CCA level) on the radio channel, the AP enters a reception operation. Postpones transmission of transmission frames at.
  • CCA level clear channel evaluation level
  • a state in which a signal above the CCA level is detected in the radio channel is referred to as a busy state
  • a state in which a signal above the CCA level is not detected is referred to as an idle state.
  • CS performed based on the power of the signal actually received by each device is called physical carrier sense (physical CS).
  • the CCA level is also called a carrier sense level (CS (level) or a CCA threshold (CCA threshold: CCAT).
  • CS carrier sense level
  • CCA threshold CCAT
  • the AP performs carrier sense only for a frame interval (Inter frame space: IFS) corresponding to the type of transmission frame to be transmitted, and determines whether the radio channel is busy or idle.
  • the period during which the AP performs carrier sense varies depending on the frame type and subframe type of a transmission frame transmitted from the AP.
  • IFS Inter frame space
  • a plurality of IFSs having different periods are defined, and a short frame interval (Short IFS: SIFS) used for a transmission frame having the highest priority is assigned to a transmission frame having a relatively high priority.
  • PCF IFS PIFS
  • DCF IFS dispersion control frame interval
  • AP waits for DIFS and then waits for a random backoff time to prevent frame collision.
  • a random back-off time called a contention window (CW) is used.
  • CW contention window
  • CSMA / CA it is assumed that a transmission frame transmitted by a certain transmitting station is received by a receiving station without interference from other transmitting stations. For this reason, if transmitting stations transmit transmission frames at the same timing, the frames collide with each other, and the receiving station cannot receive them correctly. Thus, frame collisions are avoided by waiting for a randomly set time before each transmitting station starts transmission.
  • the AP determines that the radio channel is in an idle state by carrier sense, the AP starts counting down the CW, acquires the transmission right only when the CW becomes 0, and can transmit a data frame to the STA.
  • the AP determines that the wireless channel is busy by carrier sense during the CW countdown, the CW countdown is stopped.
  • the radio channel is in an idle state, the AP resumes counting down the remaining CW following the previous IFS.
  • the STA that is the receiving station receives the transmission frame, reads the PHY header of the transmission frame, and demodulates the received transmission frame. Then, the STA can recognize whether or not the transmission frame is addressed to its own device by reading the MAC header of the demodulated signal. The STA can also determine the destination of the transmission frame based on information described in the PHY header (for example, a group identification number (Group ID) described in VHT-SIG-A). is there.
  • Group ID group identification number
  • the STA determines that the received transmission frame is addressed to its own device and can demodulate the transmission frame without error, the STA must transmit an ACK frame indicating that the frame has been correctly received to the AP that is the transmission station. Don't be.
  • the ACK frame is one of the transmission frames with the highest priority that is transmitted only during the SIFS period (no random backoff time is taken).
  • the AP ends a series of communications. Note that if the STA cannot correctly receive the frame, the STA does not transmit an ACK. Therefore, if the AP does not receive an ACK frame from the receiving station for a certain period (SIFS + ACK frame length) after frame transmission, the communication is deemed to have failed and communication is terminated.
  • the end of one communication (also called a burst) of the IEEE 802.11 system is a special case such as the transmission of a notification signal such as a beacon frame or the case where fragmentation for dividing transmission data is used. Except for this, the determination is always made based on whether or not an ACK frame is received.
  • the STA uses a network allocation vector (NAV) based on the length (Length) of the transmission frame described in the PHY header or the like. ) Is set.
  • NAV network allocation vector
  • the STA does not attempt communication during the period set in the NAV. That is, since the STA performs the same operation as when the radio channel is determined to be busy by the physical CS for the period set in the NAV, the communication control by the NAV is also called virtual carrier sense (virtual CS).
  • a transmission request (Request to send: RTS) frame introduced to solve the hidden terminal problem or reception preparation completion (Clear ⁇ to send) : CTS) frame In addition to the case where the NAV is set based on information described in the PHY header, a transmission request (Request to send: RTS) frame introduced to solve the hidden terminal problem or reception preparation completion (Clear ⁇ to send) : CTS) frame.
  • the MAC layer frame of the RTS frame and the CTS frame includes a receiver address field indicating the destination of the frame and a duration field indicating the NAV period.
  • a terminal device that transmits an RTS frame or a CTS frame can describe a period of time during which radio resources are occupied from now on in the duration field.
  • the terminal device that has received the RTS frame sets the NAV for the length described in the duration field when the RTS frame is not addressed to itself.
  • the terminal device that has transmitted the RTS frame from the duration field value described in the RTS frame, the terminal device that has transmitted the RTS frame from the duration field value described in the RTS frame, The CTS frame in which the occupied period is estimated and the value written in the duration field is transmitted.
  • a control station called a point coordinator (PC) controls the transmission right of each device in the BSS.
  • the AP becomes a PC and acquires the transmission right of the STA in the BSS.
  • the communication period by PCF includes a non-contention period (Contention-free period: CFP) and a contention period (Contention-period: CP).
  • CFP Contention-free period
  • CP contention period
  • the AP that is a PC broadcasts a beacon frame in which a CFP period (CFP Max duration) and the like are described in the BSS prior to PCF communication.
  • CFP Max duration CFP period
  • PIFS is used to transmit a beacon frame that is notified when PCF transmission starts, and is transmitted without waiting for CW.
  • the STA that has received the beacon frame sets the CFP period described in the beacon frame to NAV.
  • the STA signals transmission right acquisition transmitted from the PC. Only when a signal (for example, a data frame including CF-poll) is received, the transmission right can be acquired. Note that, within the CFP period, packet collisions do not occur within the same BSS, so each STA does not take the random backoff time used in DCF.
  • the AP and STA provided in the communication system according to the present embodiment have a function of performing a series of communications based on the CSMA / CA described above, but do not necessarily have to have all the functions. .
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a downlink (downlink) of a communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • AP1 exists and 1a indicates a range that can be managed by AP1 (coverage range, Basic service set (BSS)).
  • BSS 1a includes STAs 2-1 to 4 connected to the AP 1 and STAs 3-1 to 4 that are existing terminal devices (conventional terminal devices and legacy terminal devices).
  • the STAs 2-1 to -4 are also simply referred to as STA2 or the first wireless reception device.
  • STAs 3-1 to -4 are also simply referred to as STA3 or a second wireless reception device.
  • AP1, STA2, and STA3 have different standards that can be supported.
  • AP1 and STA2 are apparatuses to which the present invention can be applied
  • STA3 is an apparatus to which the present invention is not applied.
  • the STA3 is not necessarily connected to the AP1, and may be connected to another AP.
  • other BSS Overlapping BSS: OBSS
  • AP1, STA2, and STA3 each perform communication based on CSMA / CA.
  • the infrastructure mode in which each STA2 and STA3 communicate with AP1 is targeted.
  • the method of the present embodiment can also be implemented in an ad hoc mode in which STAs directly communicate with each other.
  • FIG. 2 is a sequence chart showing a communication state of the BSS 1a according to the present embodiment.
  • AP1 performs multi-user transmission that simultaneously transmits packets addressed to each STA2 to STAs 2-1 to 2-1-4.
  • multi-user transmission is orthogonal frequency division multiple access (OFDMA).
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • the AP 1 may realize multi-user transmission by space division multiple access (SDMA) using a plurality of space resources.
  • SDMA space division multiple access
  • the BSS 1a it is assumed that at least four frequency channels (Channel: ch) can be used and each has a bandwidth of 20 MHz. It is assumed that AP1 performs OFDMA transmission using these four channels. Note that the AP 1 can further divide the 20 MHz channel into a plurality of subchannels and perform the OFDMA transmission by regarding the subchannels as a plurality of frequency channels. Note that the number of channels and subchannels that AP1 uses for OFDMA transmission is not limited to four, and may be any number of channels. Further, the frequency channel that AP1 uses for OFDMA transmission does not necessarily have to be continuous.
  • AP1 performs carrier sense on the four channels used for OFDMA transmission, and confirms that each channel is idle (step S201). Note that the AP 1 may perform carrier sense for all available frequency channels, and as a result, may use the channel that can be determined as idle to implement the invention described below. In the following description, it is assumed that the four channels are four channels of 1ch, 2ch, 3ch, and 4ch.
  • AP1 transmits a resource reservation signal in order to signal to the terminal devices around AP1 that the four channels are to be used, that is, to secure the four channels for a certain period of time (step S202).
  • a resource securing signal AP1 applies an RTS frame defined in the IEEE 802.11 standard.
  • FIG. 3 is a diagram showing a frame configuration of the RTS frame according to the present embodiment.
  • the frame structure is the same as the frame structure defined in the IEEE 802.11 standard for both the PHY layer and the MAC layer.
  • the RTS frame includes frame control (Frame Control), duration (Duration), receiver address (Receiver address: RA), transmitter address (Transmitter address: TA), and FCS field.
  • AP1 describes address information (for example, MAC address) of the terminal device that is the transmission destination of the RTS frame in RA.
  • the AP 1 describes certain specific address information, not the address information of the destination terminal device, in the RA.
  • AP1 can transmit the same information as the transmitter address in the RA field, that is, the address information (MAC address) of its own device.
  • the address information (MAC address) of its own device When AP1 transmits the RTS frame generated in this way, when STAs 3-1 to 4 in BSS1a receive the RTS frame, they recognize that it is an RTS frame addressed to another device, and thus set an NAV. It will be.
  • the STAs 2-1 to -4 know in advance that the RTS frame transmitted by the AP 1 before the OFDMA transmission is the same as the RA, the RTS frame is addressed to its own device. It can be recognized as an RTS frame.
  • AP1 can also describe a specific address such as a broadcast address in RA of the RTS frame.
  • AP1 can write information other than address information in RA.
  • AP1 can describe information indicating a combination of STAs participating in OFDMA transmission in RA.
  • information indicating the combination of STAs for example, group identification number (Group ID) information used in IEEE 802.11ac can be described.
  • the AP and STA in the BSS can share a table in which a plurality of STA combinations (STA groups) are described in advance.
  • a group ID is assigned to each STA group described in the table.
  • Each STA can grasp whether or not its own device is included in the STA group by signaling the group ID from the AP.
  • the STAs 2-1 to 4-4 transmit the RTS frame in which the group ID including the own device is described in the RA to the own device. It can be recognized as an RTS frame.
  • the STAs 3-1 to 4 recognize the RTS frame as an RTS frame addressed to another device, the STAs 3-1 to 4 set the NAV.
  • the length of the group ID is shorter than the length of the RA field (6 octets in the IEEE802.11 standard)
  • AP1 adds appropriate information (for example, all 0s) after the group ID, so that RA The length of the information described in can be adjusted.
  • the STA2 can read the information in the RA field by the information length negotiated with the previous AP1.
  • AP1 describes the group ID in the RA of the RTS frame, there is a possibility that the content of RA matches the MAC address of STA3. In this case, AP1 can change the information attached after the group ID.
  • the AP 1 can also scramble the information described in the RA field.
  • AP1 and STA2 can share a random code in advance.
  • AP1 may multiply the information described in the RA field by the random code (or obtain an exclusive OR) so that only the STA2 can read the information in the RA field.
  • the RTS frame transmitted by AP1 can be recognized as an RTS frame addressed to another device by the STAs 3-1 to 4, while at least one of the STAs 2-1 to -4 to participate in the OFDMA transmission is an RTS addressed to the own device.
  • the RTS frame is referred to as a first RTS frame (first resource reservation signal or simply resource reservation signal).
  • first RTS frame first resource reservation signal or simply resource reservation signal
  • AP1 can transmit the first RTS frame to the channel used for OFDMA transmission. For example, AP1 may transmit the RTS frame having a 20 MHz bandwidth to 1ch to 4ch, respectively. If AP1 performs OFDMA transmission using a subchannel, AP1 may transmit the first RTS frame with the bandwidth of the subchannel, and the first channel for the channel to which the subchannel belongs An RTS frame may be transmitted.
  • the STAs 3-1 to 4 set the NAV as described above in order to receive the RTS frame in which the address information of the own device is not described in the receiving station address.
  • the channel is connected to 1ch to 4ch that has received the RTS frame. Determine if you are idle or busy. Basically, when the STA2 is able to receive the first RTS frame, the channel from which the first RTS frame is received can be determined to be idle, but it is not necessarily determined to be idle. However, it may be determined to be busy according to the reception quality or the like.
  • the STA2 does not necessarily have to perform the reception operation for all channels through which the AP1 transmits the first RTS frame.
  • the STA2 may change the channel on which the reception operation is performed according to the performance of the own device, the traffic volume of the BSS 1a so far, the power consumption of the own device, and the like. Further, STA2 does not need to determine whether or not the channel is idle for all channels that have received the RTS frame. For example, when the STA 2-1 performs the reception operation on 1ch and 2ch and receives the first RTS frame on both channels, the state of both channels may be judged, or the state of one channel It may be determined that only one channel is always busy.
  • AP1 can transmit the first RTS frame including information indicating the channel through which the device transmits the first RTS frame. For example, when the group ID is described in the RA field of the first RTS frame, AP1 can describe information indicating a channel for transmitting the first RTS frame following the group ID. In this case, the STA2 performs the reception operation for only one channel, and the AP1 is the first channel other than the channel from which the first RTS frame received by itself is transmitted from the received first RTS frame. The channel that has transmitted the RTS frame can be grasped. Therefore, since STA2 can grasp all the channels through which AP1 has transmitted the first RTS frame, it is possible to determine whether each channel is idle or busy.
  • AP1 can describe information indicating that the own apparatus starts OFDMA transmission in the first RTS frame. For example, when the group ID is described in the RA field of the first RTS frame, AP1 can describe information (for example, a flag bit) indicating that OFDMA transmission is started following the group ID.
  • STA2 performs a receiving operation on all channels for which AP1 is transmitting the first RTS frame, and STA2 determines the state of all channels according to the interference power ( Idle or busy).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a channel state of the communication system according to the present embodiment.
  • AP1, STA2, STA3, and BSS1a are the same as in FIG. 1, and interference ranges 4-1 to 4 show the state of interference from other BSSs (Overlapping BSS: OBSS).
  • a range 4-N indicates a range in which an interference signal reaches the channel N (Nch). That is, STA2-1 does not observe any interference from OBSS.
  • STA2-2 observes interference from OBSS on 2ch.
  • STA2-3 observes interference from OBSS on 2ch and 3ch.
  • STA2-4 observes interference from OBSS on 1ch, 3ch, and 4ch.
  • the STA 3 that has received the first RTS frame sets the NAV based on the description of the duration field of the first RTS frame (step S203-2).
  • the STA2 receives the first RTS frame and determines whether the channel that has received the first RTS frame is idle or busy (step S203-1).
  • the STA2 transmits a resource reservation response signal to the channel determined to be idle.
  • the STA2 can apply a CTS frame defined by the IEEE 802.11 standard as a resource reservation response signal.
  • FIG. 5 is a diagram showing a frame configuration of the CTS frame according to the present embodiment.
  • the frame configuration is the same as that defined in the IEEE 802.11 standard, and includes frame control, duration, RA, and FCS fields.
  • the STA 2 copies and describes the contents of the TA of the corresponding RTS frame in the RA.
  • the content of the TA of the corresponding RTS frame may be copied and described in the RA, as in the conventional CTS frame, or the value negotiated with the AP 1 in advance. You may make it describe.
  • the CTS frame transmitted by the STAs 2-1 to -4 is referred to as a first CTS frame (first resource reservation response signal, CTS1).
  • STAs 2-1 to 4 all transmit the same first CTS frame to AP1.
  • the same means that AP1 can be recognized as the same first CTS frame. Therefore, if AP1 can recognize the two CTS frames as the same frame even if the signal waveforms of some of the two CTS frames are different when AP1 receives the two CTS frames, It is assumed that the two CTS frames are the same. That is, it can be said that at least a part of the information included in the two CTS frames is common.
  • the STA2 transmits the first CTS frame according to the channel state (step S204). For example, in the state shown in FIG. 4, the STA 2-1 transmits the first CTS frame to all channels 1 to 4 ch. The STA 2-2 transmits the first CTS frame to 1ch, 3ch, and 4ch. The STA2-3 transmits the first CTS frame to 1ch and 4ch. The STA2-4 transmits the first CTS frame with 2ch. Note that the STA2 waits for a predetermined period (for example, SIFS) after the reception of the first RTS frame, and then transmits the first CTS frame. Therefore, the STAs 2-1 to 4 transmit the first CTS frame at the same time.
  • a predetermined period for example, SIFS
  • the STA3 that can observe the first CTS frame while not observing the resource securing signal transmitted by the AP1 can recognize that the STA3 that can observe the first CTS frame is not the CTS frame destined for itself when receiving the first CTS frame. It can be set (step S203-3). Therefore, AP1 and STA2 exchange the first RTS frame and the first CTS frame, so that AP1 can secure a channel used for OFDMA transmission.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a state of transmission of the first CTS frame of STA2 and a state of reception of the first CTS frame of AP1 according to the present embodiment.
  • the STA2 according to the present embodiment transmits the first CTS frame simultaneously with the other STA2. Therefore, in AP1, the first CTS frame transmitted from each STA2 is synthesized and received. Therefore, AP1 can determine that the channel that has received the first CTS frame has been secured in at least a part of BSS1a. Therefore, the AP 1 according to the present embodiment can perform OFDMA transmission using the channel.
  • the STA 2 waits for a certain period (for example, SIFS) after transmitting the first CTS frame, and then indicates which channel the device itself has transmitted the first CTS frame.
  • a certain period for example, SIFS
  • 1 to 4 ch having a bandwidth of 20 MHz can be further decomposed into a plurality of subchannels.
  • AP1 can assign the subchannel to STAs 2-1 to -4 in advance.
  • the STA2 transmits the second CTS frame from the subchannel assigned to the own device in the channel to which the own device has transmitted the first CTS frame, whereby the own device transmits the first CTS in the channel to the AP1. It is possible to signal that the frame has been transmitted.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a state of transmission of the second CTS frame of STA2 and a state of reception of the second CTS frame of AP1 according to the present embodiment.
  • 20 MHz 1ch to 4ch are each divided into 5 MHz subchannels, and each subchannel is sequentially assigned to STA2-1, STA2-2, STA2-3 in ascending order of frequency.
  • STA2-4 is assigned.
  • AP1 since the second CTS frame transmitted by each STA2 is transmitted using a frequency that is orthogonal between the STA2, AP1 transmits the second CTS frame at the same time by each STA2.
  • AP1 can recognize that the STA2 that transmitted the second CTS frame has transmitted the first CTS frame in the channel to which the subchannel that received the second CTS frame belongs.
  • the second CTS frame need not be recognizable by the STA3, which is a legacy terminal device, so it is not always necessary to maintain compatibility with the existing IEEE802.11 standard. It is conceivable to transmit in the width mode. Further, since the second CTS frame only needs to be able to determine whether AP1 has received the second CTS frame, STA2 may simply transmit a dummy signal, or some reference signal. Further, unlike the first CTS frame, the second CTS frame does not necessarily need to be common to each STA2.
  • the STA2 can also include in the second CTS frame information indicating the channel on which the device itself transmitted the first CTS frame.
  • the STA2 can newly include a field in the second CTS frame, and can describe information indicating a channel on which the own apparatus transmits the first CTS frame in the field.
  • the STA2 does not need to transmit the second CTS frame from all the channels on which the STA2 transmits the first CTS frame.
  • the AP 1 can signal the priority of the channel for transmitting the second CTS frame to each STA 2 in advance, or can inform the STA 2 of the common priority. .
  • the STA2 can transmit the second CTS frame.
  • each STA2 transmits a second CTS frame common to at least a part of the signal frame.
  • AP1 can notify each of STAs 2-1 to -4 in advance of a unique cyclic shift amount.
  • the cyclic shift amount is preferably an integer multiple of the cyclic prefix (CP) length inserted in the OFDM signal, but is not limited to any value.
  • AP1 and STA2 can negotiate in advance with each other a signal sequence used for the second CTS frame.
  • the STAs 2-1 to -4 give a cyclic shift by a unique cyclic shift amount assigned in advance to the second CTS frame, and then transmit the first CTS frame from the channel that transmitted it.
  • AP1 performs a discrete Fourier transform (DFT) on a signal received by the channel that has received the first CTS frame. Then, AP1 performs inverse modulation based on the signal sequence used for the second CTS frame, and then performs inverse DFT (Inverse DFT: IDFT) processing.
  • DFT discrete Fourier transform
  • the IDFT output is an impulse response (CIR) of a channel between AP1 and STA2, but the CIR of each STA is shifted by the cyclic shift amount that each STA2 gives to the specific signal in advance. Output in state. Therefore, AP1 can recognize which STA2 has transmitted the first CTS frame in the channel based on the shift amount of the CIR and the cyclic shift amount determined in advance.
  • CIR impulse response
  • AP1 recognizes to which channel each STA2 has received the first CTS frame based on a signal received after receiving the first CTS frame. it can. Further, since the AP1 can recognize which STA2 has transmitted the second CTS frame, the channel information (Channel state) between the AP1 and the STA2 is based on the second CTS frame. information: CSI) can be estimated. Therefore, the AP 1 can determine the radio resource to be allocated to each STA 2 based on the information indicating which channels are available to each STA 2 and the CSI between each STA 2 (steps). S206). Specifically, AP1 can allocate a channel to which STA2 has sent the first CTS frame to STA2.
  • a channel to which a plurality of STAs 2 sent the first CTS frame can be assigned to the STA 2 having the best communication quality among the plurality of STAs 2.
  • AP1 can assign a channel to each STA2 according to the amount of data traffic addressed to each STA2, and AP1 can also assign a plurality of channels to one STA2.
  • the STA2 can describe information associated with CSI with the AP1 in the second CTS frame.
  • AP1 After determining the radio resource allocation to each STA2, AP1 generates an OFDMA signal including a data signal addressed to each STA2, and transmits the OFDMA signal to each STA2 at the same time (step S207).
  • the STA2 demodulates the desired signal from the OFDMA signal transmitted from the AP1 (step S208), and if it can be demodulated without an error, transmits a response signal (ACK frame) indicating that to the AP1 (step S209).
  • ACK frame response signal
  • the transmission method of the ACK frame of each STA2 is included in the present embodiment as long as it follows the method agreed in advance between AP1 and STA2.
  • the transmission time (or reception completion time) of the first RTS frame and the first CTS frame indicates the ACK frame described above.
  • the time period required by AP1 and STA2 to complete reception can be described by AP1 or STA2.
  • the AP 1 may determine to which channel each STA 2 has transmitted the first CTS frame without receiving the second CTS frame. For example, the AP 1 can grasp in advance the propagation path information with each STA 2 by data transmission with each STA 2 performed before the OFDMA transmission. AP1 naturally needs to perform channel estimation when demodulating the first CTS frame that is synthesized and received as shown in FIG. The channel estimation value that AP1 estimates by the channel estimation is, of course, a combination of the propagation path between STA2 that transmitted the first CTS and AP1. Therefore, the AP 1 can recognize the STA 2 that has transmitted the first CTS frame individually by comparing the channel information with the channel information between the STA 2 that has been grasped in advance. Is possible.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of the AP 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the AP 1 includes an upper layer unit 101, a control unit 102, a transmission unit 103, a reception unit 104, and an antenna 105.
  • the upper layer unit 101 performs processing such as a medium access control (MAC: Medium Access Control) layer.
  • the upper layer unit 101 generates information for controlling the transmission unit 103 and the reception unit 104 and outputs the information to the control unit 102.
  • the control unit 102 controls the upper layer unit 101, the transmission unit 103, and the reception unit 104.
  • MAC Medium Access Control
  • the transmission unit 103 further includes a physical channel signal generation unit 1031, a frame configuration unit 1032, a control signal generation unit 1033, and a wireless transmission unit 1034.
  • the physical channel signal generation unit 1031 generates a baseband signal that the AP1 transmits to each STA.
  • the signal generated by the physical channel signal generation unit 1031 includes TF (Training field) used by each STA for channel estimation and data transmitted by MSDU (MAC service data unit).
  • TF Traffic field
  • MSDU MAC service data unit
  • the frame configuration unit 1032 multiplexes the signal generated by the physical channel signal generation unit 1031 and the signal generated by the control signal generation unit 1033, and configures the transmission frame of the baseband signal that is actually transmitted by the AP1.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a physical layer of a transmission frame generated by the frame configuration unit 1032 according to the present embodiment.
  • the transmission frame includes reference signals such as L-STF, L-LTF, VHT-STF, and VHT-LTF.
  • the transmission frame includes control information such as L-SIG, VHT-SIG-A, and VHT-SIG-B.
  • the transmission frame includes a Data portion.
  • the configuration of the transmission frame generated by the frame configuration unit 1032 is not limited to FIG. 9, and may include other control information (for example, HT-SIG), a reference signal (for example, HT-LTF), and the like.
  • the transmission frame generated by the frame configuration unit 1032 need not include all signals such as L-STF and VHT-SIG-A.
  • the information included in L-SIG, L-STF, etc. is information necessary for AP1 and STA2 to demodulate the Data portion. Therefore, in the following, the frame excluding the data portion is referred to as a physical layer header (PHY header) Describe.
  • the transmission frame generated by the frame configuration unit 1032 is classified into several frame types.
  • the frame configuration unit 1032 generates transmission frames of three frame types: a management frame that manages the connection status between devices, a control frame that manages the communication status between devices, and a data frame that includes actual transmission data. can do.
  • the frame configuration unit 1032 can include information indicating the frame type to which the generated transmission frame belongs in a medium access control layer header (MAC header) transmitted in the Data portion.
  • MAC header medium access control layer header
  • the radio transmission unit 1034 performs a process of converting the baseband signal generated by the frame configuration unit 1032 into a radio frequency (RF) band signal.
  • the processing performed by the wireless transmission unit 1034 includes digital / analog conversion, filtering, frequency conversion from the baseband to the RF band, and the like.
  • the antenna 105 transmits the signal generated by the transmission unit 103 to each STA.
  • the AP1 also has a function of receiving a signal transmitted from each STA.
  • the antenna 105 receives a signal transmitted from each STA and outputs it to the receiving unit 104.
  • the receiving unit 104 includes a physical channel signal demodulating unit 1041 and a wireless receiving unit 1042.
  • the wireless reception unit 1042 converts the RF band signal input from the antenna 105 into a baseband signal.
  • the processing performed by the wireless reception unit 1042 includes frequency conversion from RF band to baseband, filtering, analog / digital conversion, and the like.
  • the processing performed by the receiving unit 104 may include a function of measuring peripheral interference in a specific frequency band and securing the frequency band (carrier sense).
  • the physical channel signal demodulator 1041 demodulates the baseband signal output from the wireless receiver 1042.
  • the signal demodulated by the physical channel signal demodulator 1041 is a signal transmitted by the STA2 and STA3 on the uplink (uplink), and the frame configuration is the same as the data frame generated by the frame configuration unit 1032. Therefore, the physical channel signal demodulator 1041 can demodulate the uplink data from the data channel based on the control information transmitted on the control channel of the data frame.
  • the physical channel signal demodulator 1041 may include a carrier sense function.
  • the receiving unit 104 may input signal power in the frequency band to the upper layer unit 101 via the control unit 102, and the upper layer unit 101 may perform processing related to carrier sense.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the signal processing flow of the AP 1 according to the present embodiment. Hereinafter, the operation of the AP 1 will be described with reference to FIGS. 8 and 10.
  • receiving section 104 When AP1 determines that upper layer section 101 performs OFDMA transmission on STAs 2-1 to 4-1-4, first, receiving section 104 performs carrier sense on a channel that can be used for OFDMA transmission (step S1001). .
  • the receiving unit 104 notifies the information obtained from the carrier sense to the upper layer unit 101. For example, the receiving unit 104 determines whether each channel is idle or busy, and notifies the higher layer unit 101 of it.
  • the upper layer unit 101 determines a channel for transmitting the first RTS frame based on the information notified from the receiving unit 104, and notifies the transmitting unit 103 of the channel (step S1002).
  • the transmission unit 103 generates a first RTS frame in accordance with the notification from the upper layer unit 101 (step S1003).
  • the physical channel signal generation unit 101 generates a baseband signal of the first RTS frame.
  • the control signal generation unit 1033 generates a control signal necessary for the STA2 and the STA3 to demodulate the first RTS frame.
  • the frame configuration unit 1032 generates a signal frame as shown in FIG. 9 based on the signals generated by the physical channel signal generation unit 1031 and the control signal generation unit 1033, for example.
  • the transmission unit 103 transmits the generated first RTS frame via the antenna 105 (step S1004).
  • the resource securing signal transmitted by AP1 may be a signal indicating a contention free period (CFP).
  • CFP contention free period
  • the CFP is notified in the BSS 1a from the AP 1 by a beacon signal or the like.
  • the transmitting unit 104 transmits the first RTS frame, and further, after a certain waiting period, enters the receiving operation of the first CTS frame transmitted from the STA2 (step S1005).
  • the fixed waiting period refers to waiting for SIFS from the completion of transmission of the first RTS frame, for example.
  • the receiving unit 104 only needs to enter a receiving operation for at least one of the channels from which the transmitting unit 104 has transmitted the first RTS frame.
  • the receiving unit 104 enters a second CTS frame reception operation for at least one of the channels that received the first CTS frame (step S1006). Then, the receiving unit 104 notifies the upper layer unit 101 of information related to the first CTS frame and the second CTS frame. As described above, AP1 does not have to receive the second CTS frame.
  • the upper layer unit 101 determines the STA2 participating in the OFDMA transmission and the radio resources allocated to each, and notifies the transmitting unit 103 (step S1007).
  • the transmission unit 103 generates an OFDMA signal based on the information notified from the higher layer unit 101, and transmits the OFDMA signal via the antenna 105 (step S1008).
  • the receiving unit 104 also has a function of receiving an ACK frame transmitted by the STA 2 that has participated in the OFDMA transmission after the transmitting unit 103 transmits the OFDMA signal.
  • the STA 2 according to the present embodiment is based on the ACK frame request signal transmitted by the AP 1 as in the case of IEEE 802.11ac multi-user multiple-input multiple-output (MU-MIMO) transmission.
  • the ACK frame can be transmitted.
  • each STA2 can simultaneously transmit an ACK frame on a channel assigned at the time of OFDMA transmission, that is, an ACK frame can be transmitted by uplink OFDMA transmission. In this case, each STA 2 transmits an ACK frame after waiting for SIFS after completing the reception of the OFDMA signal.
  • the receiving unit 104 can determine whether or not data transmission to each STA 2 has been correctly performed by receiving the ACK frame from each STA 2 transmitted by the method described above.
  • the AP 1 enters the reception operation after transmitting the first RTS frame. If the first CTS frame from each STA2 is not received for a certain period after the AP1 enters the receiving operation, the AP1 may end the operation.
  • AP1 clears the NAV set in the first RTS frame and the first CTS frame in order to open the channel for which the OFDMA signal transmission has been completed to other STA2 and STA3 in BSS1a.
  • a frame signaling good may be transmitted.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the STA 2 according to the present embodiment.
  • the STA 2 includes an upper layer unit 201, a control unit 202, a transmission unit 203, a reception unit 204, and an antenna 205.
  • the upper layer unit 201 performs processing such as a MAC layer.
  • upper layer section 201 generates information for controlling transmission section 203 and reception section 204 and outputs the information to control section 202.
  • the antenna 205 receives the signal transmitted by the AP 1 and outputs it to the receiving unit 204.
  • the receiving unit 204 includes a physical channel signal demodulating unit 2041, a control information monitoring unit 2042, and a wireless receiving unit 2043.
  • the wireless reception unit 2043 converts the RF band signal input from the antenna 205 into a baseband signal.
  • the processing performed by the wireless reception unit 2043 includes frequency conversion from RF band to baseband, filtering, analog / digital conversion, and the like.
  • the control information monitoring unit 2042 reads information described in a PHY header (for example, L-SIG or VHT-SIG-A) of a transmission frame transmitted by the AP 1 from a baseband signal output from the wireless reception unit 2043. , Input to the physical channel signal demodulator 2041.
  • a PHY header for example, L-SIG or VHT-SIG-A
  • the physical channel signal demodulation unit 2041 demodulates the transmission frame transmitted by the AP 1 based on the control information acquired by the control information monitoring unit 2042, and inputs the demodulation result to the upper layer unit 201 via the control unit 202. .
  • the upper layer unit 201 interprets the data demodulated by the physical channel signal demodulation unit 2041 in the MAC layer, the LLC (Logical Link Control) layer, and the transport layer, respectively.
  • various information can be acquired from the transmission frame transmitted by the AP1.
  • the upper layer unit 201 interprets that the transmission frame transmitted by the AP 1 is a beacon frame, the upper layer unit 201 can acquire information indicating the function (capability) of the AP 1 described in the beacon frame. .
  • the processing performed by the receiving unit 204 may include a function of measuring surrounding interference (carrier sense) in a specific frequency band and securing the frequency band.
  • the STA2 also has a function of transmitting signals.
  • the antenna 205 transmits the RF band signal generated by the transmission unit 203 to the AP1.
  • the transmission unit 203 includes a physical channel signal generation unit 2031, a control signal generation unit 2033, a frame configuration unit 2032, and a wireless transmission unit 2034.
  • the physical channel signal generation unit 2031 generates a baseband signal that the STA2 transmits to the AP1.
  • the control signal generation unit 2033 generates a control signal for the AP 1 to demodulate the signal generated by the physical channel signal generation unit 2031.
  • the frame configuration unit 2032 generates a signal frame as illustrated in FIG. 9 based on the signals generated by the physical channel signal generation unit 2031 and the control signal generation unit 2032, for example.
  • the wireless transmission unit 2034 converts the baseband signal generated by the frame configuration unit 2032 into an RF band signal.
  • the processing performed by the wireless transmission unit 2034 includes digital / analog conversion, filtering, frequency conversion from the baseband to the RF band, and the like.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining the signal processing of the STA2 according to the present embodiment. Hereinafter, the operation of the STA 2 will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
  • the receiving unit 204 when receiving the RTS frame transmitted by the AP1, the receiving unit 204 notifies the higher layer unit 201 of the demodulation result (step S1201).
  • the upper layer unit 201 determines whether the RTS frame is a first RTS frame or an existing RTS frame (step S1102).
  • the STA2 performs the same operation as the existing IEEE 802.11 standard (step S1211, description is omitted).
  • the upper layer unit 201 performs the OFDMA transmission in which the AP1 to which the own device is connected may include the own device. You can recognize what you are trying to do.
  • the upper layer unit 201 determines whether or not the first RTS frame is the first RTS frame addressed to itself (step S1203).
  • the upper layer unit 201 sets the NAV and stops the transmission operation of the transmission unit 203 and the reception operation of the reception unit 204 (step S1203 / N). S1212).
  • the STA2 proceeds to a first CTS frame transmission operation to be described later.
  • the upper layer unit 201 instructs the reception unit 204 to determine the state (idle or busy) of the channel that has received the first RTS frame, and the reception unit 204 determines the state of the channel ( Step S1204).
  • the upper layer unit 201 may control the receiving unit 204 to determine the states of all channels that have received the first RTS frame, or only for some channels. Control may be performed so as to determine.
  • upper layer section 201 determines a channel for transmitting the first CTS frame based on information notified from receiving section 204 (step S1205).
  • Upper layer section 201 receives a status report from receiving section 204. It can be determined that all the channels not notified are busy.
  • the upper layer unit 201 notifies the transmission unit 203 of a channel for transmitting the first CTS frame.
  • the upper layer unit 201 may control the transmission unit 203 to transmit the first CTS frame to all channels that can be determined to be idle based on information from the reception unit 204, or a part of the channels However, the transmission unit 203 may be controlled to transmit the first CTS frame.
  • the transmission unit 203 generates a first CTS frame based on an instruction from the higher layer unit 201 and transmits the first CTS frame to the AP 1 (step S1206).
  • the physical channel signal generation unit 2031 generates a baseband signal of the first CTS frame.
  • the control signal generation unit 2033 generates a control signal that allows the AP1 to demodulate the first CTS frame.
  • the frame configuration unit 2032 generates a first CTS frame
  • the wireless transmission unit 2034 outputs the first CTS frame to the antenna 105.
  • the transmission unit 203 transmits the second CTS frame to the channel that transmitted the first CTS frame (step S1207).
  • STA2 does not necessarily have to transmit the second CTS frame.
  • the STA2 does not necessarily have to transmit the second CTS frame to all the channels that have transmitted the first CTS frame.
  • the transmission unit 203 transmits a second CTS frame after waiting for a certain period after transmitting the first CTS frame (for example, the transmission unit 203 waits for SIFS after transmitting the first CTS frame). be able to.
  • the frame configuration unit 2032 of the transmission unit 203 adds the second CTS frame after the first CTS frame, and forms a signal frame (hereinafter referred to as a third CTS frame as one signal frame). May be configured).
  • the control signal generation unit 2033 includes the first field in the PHY header duration field attached to the third CTS frame. A period obtained by subtracting the frame length of the second CTS frame from the frame length of the third CTS frame can be described.
  • the reception unit 204 receives the OFDMA signal transmitted from AP1 (step S1208).
  • the AP 1 can include radio resource allocation information for each STA 2 in the OFDMA signal.
  • the allocation information may be included in PHY layer information (for example, PHY header information) of the OFDMA signal, or may be included in MAC layer information (for example, MAC header header). Since the allocation information is included in any signal, it is sufficient to negotiate between AP1 and STA2 in advance.
  • the receiving unit 204 demodulates the signal transmitted from the AP 1 based on the allocation information, and notifies the higher layer unit 201 of the information.
  • the upper layer unit 201 determines whether or not the signal addressed to itself has been correctly decoded (step S1209). If the upper layer section 201 determines that the signal addressed to itself can be decoded without error (step S1209 / Y), it instructs the transmission section 203 to transmit the ACK frame to AP1, and the transmission section 203 The ACK frame is transmitted to AP1 according to the instruction of unit 201 (step S1210). Thus, the operation of STA2 is completed.
  • any method for transmitting the ACK frame by the transmitting unit 203 is included in the present embodiment as long as it is a method negotiated with AP1 in advance (for example, the method described above). If the upper layer unit 201 recognizes an error in the decoding result of the signal addressed to itself (step S1209 / N), the operation of the STA2 ends at that point.
  • STA2 If STA2 does not receive a signal transmitted from AP1 for a certain period after transmitting the first CTS frame or the second CTS frame to AP1, STA2 performs OFDMA transmission. It may be determined that there has been no reception, and the reception operation may be stopped, or another communication operation may be newly entered. In addition, the STA2 may transmit a signal frame describing that the NAV set in the first CTS frame can be canceled with respect to the channel that has transmitted the first CTS frame.
  • the program that operates in the AP1, STA2, and STA3 according to the present invention is a program that controls a CPU or the like (a program that causes a computer to function) so as to realize the functions of the above-described embodiments related to the present invention.
  • Information handled by these devices is temporarily stored in the RAM at the time of processing, then stored in various ROMs and HDDs, read out by the CPU, and corrected and written as necessary.
  • a recording medium for storing the program a semiconductor medium (for example, ROM, nonvolatile memory card, etc.), an optical recording medium (for example, DVD, MO, MD, CD, BD, etc.), a magnetic recording medium (for example, magnetic tape, Any of a flexible disk etc. may be sufficient.
  • the processing is performed in cooperation with the operating system or other application programs.
  • the functions of the invention may be realized.
  • the program when distributing to the market, can be stored in a portable recording medium for distribution, or transferred to a server computer connected via a network such as the Internet.
  • the storage device of the server computer is also included in the present invention.
  • a part or all of AP1, STA2, and STA3 in the above-described embodiment may be realized as an LSI that is typically an integrated circuit.
  • Each functional block of AP1, STA2, and STA3 may be individually chipped, or a part or all of them may be integrated into a chip.
  • an integrated circuit controller for controlling them is added.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor.
  • an integrated circuit based on the technology can also be used.
  • AP1, STA2 and STA3 of the present invention are not limited to application to mobile station apparatuses, but are stationary or non-movable electronic devices installed indoors and outdoors, such as AV devices, kitchen devices, cleaning devices, etc. -Needless to say, it can be applied to laundry equipment, air conditioning equipment, office equipment, vending machines, and other daily life equipment.
  • the present invention is suitable for use in a wireless transmission device, a wireless reception device, a communication system, and a communication method.

Abstract

　ＣＳＭＡ／ＣＡを前提とし、既存の端末装置が共存する通信システムにおいて、複数の端末装置によるＯＦＤＭＡ伝送を実現する。本発明の無線受信装置の通信方法は、前記無線送信装置より送信される、前記複数の無線受信装置宛てであることを示す情報を含むリソース確保信号を受信するステップと、前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、リソース確保応答信号を送信するステップと、を備え、前記リソース確保応答信号に含まれる情報の少なくとも一部は、他の前記無線受信装置が送信する前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と、同一である。

Description

無線受信装置、無線送信装置、通信方法および通信システム
　本発明は、無線受信装置、無線送信装置、通信方法および通信システムに関する。
　広く実用化されている無線ＬＡＮ（Local area network）規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎの発展規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格がＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）により策定された。現在、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ／ａｃの後継規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘの標準化活動が行なわれている。現在の無線ＬＡＮシステムでは、面積当たりの端末数の増加による干渉が大きな問題となりつつあり、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格では、そのような過密環境を考慮する必要がある。一方で、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格では、これまでの無線ＬＡＮ規格とは異なり、ピークスループットの改善だけではなく、ユーザスループットの改善が主な要求条件として挙げられている。ユーザスループットの改善には、高効率な同時多重伝送方式（アクセス方式）の導入が不可欠である。
　ＩＥＥＥ８０２．１１ｎまでの規格では、アクセス方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier sense multiple access with collision avoidance）と呼ばれる自律分散制御方式のアクセス方式が採用されていた。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、新たにマルチユーザ多重入力多重出力（Multi-user multiple-input multiple-output：ＭＵ－ＭＩＭＯ）技術による空間分割多重アクセス（Space division multiple access：ＳＤＭＡ）が追加された。
　ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格においては、ユーザスループットの改善に向けて、更なるアクセス方式の改善が求められている。高効率なアクセス方式として直交周波数分割多元接続（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：ＯＦＤＭＡ）がある。ＯＦＤＭＡは、直交する多数のサブキャリアを信号周期の逆数の間隔で密に配置することで周波数利用効率を高められる直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）の特徴を生かして、マルチパス環境下での無線受信装置毎に異なる受信特性に応じて、各無線受信装置に特性の良い任意の数のサブキャリア（もしくは連続するサブキャリアの組からなる周波数バンド）を割り当てることにより、さらに実質的な周波数利用効率を高める方式である。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格に対して、ＯＦＤＭＡを導入することによりユーザスループットが改善されることが期待されている（非特許文献１）。
　しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格では、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ／ａｃ等の既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格との共存を保つ必要がある。そのため、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格にＯＦＤＭＡが導入され、仮想キャリアセンスが用いられる場合、該キャリアセンスは既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格にも認識されるものでなければならない。しかし、既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格の仮想キャリアセンスを単純にＩＥＥＥ８０２．１１ａｘ規格に導入した場合、オーバーヘッドが増加してしまい、スループットの改善に限界を与えてしまう。
　本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、ＣＳＭＡ／ＣＡを前提としながら、共存すべき既存通信システムに導入されていない新しいアクセス方式が導入される通信システムにおいて、既存通信システムの通信装置との共存が可能な、無線送信装置、無線受信装置、無線通信システムおよび通信方法を提供することにある。
　上述した課題を解決するための本発明に係る無線送信装置、無線受信装置、通信システム、および通信方法は、次の通りである。
　（１）すなわち、本発明の無線受信装置は、自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置と通信を行なう無線受信装置であって、前記無線送信装置より送信されるリソース確保信号を受信する受信部と、前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を送信する送信部を備え、前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報の少なくともは、他の前記無線受信装置が送信する前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と、同一であることを特徴とする。
　（２）また、本発明の無線受信装置は、前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号を送信する無線リソースは、前記送信部が前記第１のリソース確保応答信号を送信する無線リソースの一部であり、前記無線送信装置より、前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号を送信する無線リソースを示す情報がシグナリングされる、上記（１）に記載の無線受信装置であることを特徴とする。
　（３）また、本発明の無線受信装置は、前記送信部は前記第２のリソース確保応答信号に、巡回シフトを与え、前記無線送信装置より、前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号に与える巡回シフトの巡回シフト量を示す情報がシグナリングされる、上記（１）に記載の無線受信装置であることを特徴とする。
　（４）また、本発明の無線受信装置は、前記第２のリソース確保応答信号には、前記送信部が、前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報が含まれている、上記（１）から上記（３）のいずれかに記載の無線受信装置であることを特徴とする。
　（５）また、本発明の無線受信装置は、前記リソース確保信号には、前記無線送信装置が、前記マルチユーザ伝送を開始することを示す情報が含まれている、上記（１）から上記（３）のいずれかに記載の無線受信装置であることを特徴とする。
　（６）また、本発明の無線受信装置は、前記受信部は、前記送信部が前記第２のリソース確保信号を送信したのち、受信動作を開始し、前記受信動作を開始したのち、一定の時間区間の間、前記無線送信装置より送信された信号を受信しなかった場合、前記受信動作を停止する、上記（１）から上記（３）のいずれかに記載の無線受信装置であることを特徴とする。
　（７）また、本発明の無線送信装置は、自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置であって、リソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信する送信部と、前記複数の無線受信装置より送信される、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を受信する受信部を備え、前記第２のリソース確保応答信号に基づいて、前記複数の無線受信装置が前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報を取得することを特徴とする。
　（８）また、本発明の無線送信装置は、前記複数の無線受信装置が前記第２のリソース確保応答信号を送信する無線リソースを、前記複数の無線受信装置にシグナリングする、上記（７）に記載の無線送信装置であることを特徴とする。
　（９）また、本発明の無線送信装置は、前記複数の無線受信装置が前記第２のリソース確保応答信号に与える巡回シフトのシフト量を、前記複数の無線受信装置にシグナリングする、上記（７）に記載の無線送信装置であることを特徴とする。
　（１０）また、本発明の無線送信装置は、前記リソース確保信号に、前記マルチユーザ伝送を開始することを示す情報を含める、上記（７）から上記（９）のいずれかに記載の無線送信装置であることを特徴とする。
　（１１）また、本発明の無線送信装置は、前記マルチユーザ伝送を開始することを示す情報は、前記マルチユーザ伝送に参加する前記複数の無線受信装置のグループを示す情報である、上記（１０）に記載の無線送信装置であることを特徴とする。
　（１２）また、本発明の通信方法は、自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置と通信を行なう無線受信装置が備える通信方法であって、前記無線送信装置より送信されるリソース確保信号を受信するステップと、前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を送信するステップを備え、前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報は、他の前記無線受信装置が送信する前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と、同一であることを特徴とする。
　（１３）また、本発明の通信方法は、自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置が備える通信方法であって、リソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信するステップと、前記複数の無線受信装置より送信される、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を受信するステップと、前記第２のリソース確保応答信号に基づいて、前記複数の無線受信装置が前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報を取得するステップと、を備えることを特徴とする。
　（１４）また、本発明の通信システムは、自律分散的に送信機会を制御し、複数の無線受信装置と、前記複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置を備える通信システムであって、前記無線受信装置は、前記無線送信装置より送信されるリソース確保信号を受信する受信部と、前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号を送信する送信部を備え、前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報は、他の前記無線受信装置が送信する前記第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と同一であり、前記無線送信装置は、前記リソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信する送信部と、前記複数の無線受信装置より送信される、前記第１のリソース確保応答信号と、前記第２のリソース確保応答信号を受信する受信部を備え、前記第２のリソース確保応答信号に基づいて、前記複数の無線受信装置が前記第１のリソース確保応答信号を送信した無線リソースを示す情報を取得することを特徴とする。
　本発明によれば、既存通信システムの通信装置との共存を可能としつつ、新しいアクセスアクセス方式を新たな通信システムに導入できるから、ユーザスループットを大幅に改善することが可能となる。
本発明に係る通信システムの一例を示す図である。 本発明の通信の一例を示すシーケンスチャートである。 本発明の信号のフレーム構成の一構成例を示す図である。 本発明の係る通信システムの干渉の様子の一例を示す図である。 本発明の信号のフレーム構成の一構成例を示す図である。 本発明の通信の様子の一例を示す図である。 本発明の通信の様子の一例を示す図である。 本発明に係る無線送信装置の一構成例を示す概略ブロック図である。 本発明の信号のフレーム構成の一構成例を示す図である。 本発明に係る無線送信装置の通信方法の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る無線受信装置の一構成例を示す概略ブロック図である。 本発明に係る無線受信装置の通信方法の一例を示すフローチャートである。
　［１．第１の実施形態］
　本実施形態における通信システムは、無線送信装置（アクセスポイント、Access point（AP））、および複数の無線受信装置（ステーション、Station（STA））を備える。また、ＡＰとＳＴＡとで構成されるネットワークを基本サービスセット（Basic service set：ＢＳＳ）と呼ぶ。
　ＢＳＳ内のＡＰおよびＳＴＡは、それぞれＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier sense multiple access with collision avoidance）に基づいて、通信を行なうものとする。本実施形態においては、ＡＰが複数のＳＴＡと通信を行なうインフラストラクチャモードを対象とするが、本実施形態の方法は、ＳＴＡ同士が通信を直接行なうアドホックモードでも実施可能である。
　ＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、各装置は、共通のフレームフォーマットを持った複数のフレームタイプの送信フレームを送信することが可能である。送信フレームは、物理（Physical：ＰＨＹ）層、媒体アクセス制御（Medium access control：ＭＡＣ）層、論理リンク制御（Logical Link Control：ＬＬＣ）層でそれぞれ定義されている。
　ＰＨＹ層の送信フレームは、物理プロトコルデータユニット（PHY protocol data unit：ＰＰＤＵ）と呼ばれる。ＰＰＤＵは、物理層での信号処理を行なうためのヘッダ情報等が含まれる物理層ヘッダ（PHYヘッダ）と、物理層で処理されるデータユニットである物理サービスデータユニット（PHY service data unit：ＰＳＤＵ）等から構成される。ＰＳＤＵは無線区間における再送単位となるＭＡＣプロトコルデータユニット（MAC protocol data unit：ＭＰＤＵ）が複数集約された集約ＭＰＤＵ（Aggregated MPDU：Ａ－ＭＰＤＵ）で構成されることが可能である。
　ＰＨＹヘッダには、信号の検出・同期等に用いられるショートトレーニングフィールド（Short training field：ＳＴＦ）、データ復調のためのチャネル情報を取得するために用いられるロングトレーニングフィールド（Long training field：ＬＴＦ）などの参照信号と、データ復調のための制御情報が含まれているシグナル（Signal：ＳＩＧ）などの制御信号が含まれる。また、ＳＴＦは、対応する規格に応じて、レガシーＳＴＦ（Legacy-STF：Ｌ－ＳＴＦ）や、高スループットＳＴＦ（High throughput-STF：ＨＴ－ＳＴＦ）や、超高スループットＳＴＦ（Very high throughput-STF：ＶＨＴ－ＳＴＦ）等に分類され、ＬＴＦやＳＩＧも同様にＬ－ＬＴＦ、ＨＴ－ＬＴＦ、ＶＨＴ－ＬＴＦ、Ｌ－ＳＩＧ、ＨＴ－ＳＩＧ、ＶＨＴ－ＳＩＧに分類される。ＶＨＴ－ＳＩＧは更にＶＨＴ－ＳＩＧ－ＡとＶＨＴ－ＳＩＧ－Ｂに分類される。
　ＰＰＤＵは対応する規格に応じて変調される。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格であれば、直交周波数分割多重（Orthogonal frequency division multiplexing：ＯＦＤＭ）信号に変調される。
　ＭＰＤＵはＭＡＣ層での信号処理を行なうためのヘッダ情報等が含まれるＭＡＣ層ヘッダ（MAC header）と、ＭＡＣ層で処理されるデータユニットであるＭＡＣサービスデータユニット（MAC service data unit：ＭＳＤＵ）もしくはフレームボディ、ならびにフレームに誤りがないかをどうかをチェックするフレーム検査部（Frame check sequence：ＦＣＳ）で構成されている。また、複数のＭＳＤＵは集約ＭＳＤＵ（Aggregated MSDU：Ａ－ＭＳＤＵ）として集約されることも可能である。
　ＭＡＣ層の送信フレームのフレームタイプは、装置間の接続状態などを管理するマネージメントフレーム、装置間の通信状態を管理するコントロールフレーム、および実際の送信データを含むデータフレームの３つに大きく分類され、それぞれは更に複数種類のサブフレームタイプに分類される。コントロールフレームには、受信完了通知（Acknowledge：ＡＣＫ）フレーム、送信要求（Request to send：ＲＴＳ）フレーム、受信準備完了（Clear to send：ＣＴＳ）フレーム等が含まれる。マネージメントフレームには、ビーコン（Beacon）フレーム、プローブ要求（Probe request）フレーム、プローブ応答（Probe response）フレーム、認証（Authentication）フレーム、接続要求（Association request）フレーム、接続応答（Association response）フレーム等が含まれる。データフレームには、データ（Data）フレーム、ポーリング（CF-poll）フレーム等が含まれる。各装置は、ＭＡＣヘッダに含まれるフレームコントロールフィールドの内容を読み取ることで、受信したフレームのフレームタイプおよびサブフレームタイプを把握することができる。
　ビーコンフレームには、ビーコンが送信される周期（Beacon interval）やＡＰを識別する情報（Service set identifier（SSID）等）を記載するフィールド（Field）が含まれる。ＡＰは、ビーコンフレームを周期的にＢＳＳ内に報知することが可能であり、ＳＴＡはビーコンフレームを受信することで、ＳＴＡ周辺のＡＰを把握することが可能である。ＳＴＡがＡＰより報知される信号に基づいてＡＰを把握することを受動的スキャニング（Passive scanning）と呼ぶ。一方、ＳＴＡがプローブ要求フレームをＢＳＳ内に報知することで、ＡＰを探査することを能動的スキャニング（Active scanning）と呼ぶ。ＡＰは該プローブ要求フレームへの応答としてプローブ応答フレームを送信することが可能であり、該プローブ応答フレームの記載内容は、ビーコンフレームと同等である。
　ＳＴＡはＡＰを認識したあとに、該ＡＰに対して接続処理を行なう。接続処理は認証（Authentication）手続きと接続（Association）手続きに分類される。ＳＴＡは接続を希望するＡＰに対して、認証フレームを送信する。ＡＰは、認証フレームを受信すると、該ＳＴＡに対する認証の可否などを示すステータスコードを含んだ認証フレームを該ＳＴＡに送信する。ＳＴＡは、該認証フレームに記載されたステータスコードを読み取ることで、自装置が該ＡＰに認証を許可されたか否かを判断することができる。なお、ＡＰとＳＴＡは認証フレームを複数回やり取りすることが可能である。
　ＳＴＡは認証手続きに続いて、ＡＰに対して接続手続きを行なうために、接続要求フレームを送信する。ＡＰは接続要求フレームを受信すると、該ＳＴＡの接続を許可するか否かを判断し、その旨を通知するために、接続応答フレームを送信する。接続応答フレームには、接続処理の可否を示すステータスコードに加えて、ＳＴＡを識別するためのアソシエーション識別番号（Association identifier：ＡＩＤ）が記載されている。ＡＰは接続許可を出したＳＴＡにそれぞれ異なるＡＩＤを設定することで、複数のＳＴＡを管理することが可能となる。
　接続処理が行なわれたのち、ＡＰとＳＴＡは実際のデータ伝送を行なう。ＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、分散制御機構（Distributed Coordination Function：ＤＣＦ）と集中制御機構（Point Coordination Function：ＰＣＦ）、およびこれらが拡張された機構（ハイブリッド制御機構（Hybrid coordination function：ＨＣＦ）等）が定義されている。以下では、ＡＰがＳＴＡにＤＣＦで信号を送信する場合を例にとって説明する。
　ＤＣＦでは、ＡＰおよびＳＴＡは、通信に先立ち、自装置周辺の無線チャネルの使用状況を確認するキャリアセンス（Carrier sense：ＣＳ）を行なう。例えば、送信局であるＡＰは予め定められたクリアチャネル評価レベル（Clear channel assessment level：ＣＣＡレベル）よりも高い信号を該無線チャネルで受信した場合、該ＡＰは受信動作に入るため、該無線チャネルでの送信フレームの送信を延期する。以下では、該無線チャネルにおいて、ＣＣＡレベル以上の信号が検出される状態をビジー（Busy）状態、ＣＣＡレベル以上の信号が検出されない状態をアイドル（Idle）状態と呼ぶ。このように、各装置が実際に受信した信号の電力に基づいて行なうＣＳを物理キャリアセンス（物理CS）と呼ぶ。なおＣＣＡレベルをキャリアセンスレベル（CS level）、もしくはＣＣＡ閾値（CCA threshold：ＣＣＡＴ）とも呼ぶ。なお、ＡＰおよびＳＴＡは、ＣＣＡレベル以上の信号を検出した場合は、少なくともＰＨＹ層の信号を復調する動作に入る。
　ＡＰは送信する送信フレームに種類に応じたフレーム間隔（Inter frame space：ＩＦＳ）だけキャリアセンスを行ない、無線チャネルがビジー状態かアイドル状態かを判断する。ＡＰがキャリアセンスする期間は、これからＡＰが送信する送信フレームのフレームタイプおよびサブフレームタイプによって異なる。ＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、期間の異なる複数のＩＦＳが定義されており、最も高い優先度が与えられた送信フレームに用いられる短フレーム間隔（Short IFS：ＳＩＦＳ）、優先度が比較的高い送信フレームに用いられるポーリング用フレーム間隔（PCF IFS：ＰＩＦＳ）、最も優先度の低い送信フレームに用いられる分散制御用フレーム間隔（DCF IFS：ＤＩＦＳ）などがある。ＡＰがＤＣＦでデータフレームを送信する場合、ＡＰはＤＩＦＳを用いる。
　ＡＰはＤＩＦＳだけ待機したあとで、フレームの衝突を防ぐためのランダムバックオフ時間だけ更に待機する。ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおいては、コンテンションウィンドウ（Contention window：ＣＷ）と呼ばれるランダムバックオフ時間が用いられる。ＣＳＭＡ／ＣＡでは、ある送信局が送信した送信フレームは、他送信局からの干渉が無い状態で受信局に受信されることを前提としている。そのため、送信局同士が同じタイミングで送信フレームを送信してしまうと、フレーム同士が衝突してしまい、受信局は正しく受信することができない。そこで、各送信局が送信開始前に、ランダムに設定される時間だけ待機することで、フレームの衝突が回避される。ＡＰはキャリアセンスによって無線チャネルがアイドル状態であると判断すると、ＣＷのカウントダウンを開始し、ＣＷが０となって初めて送信権を獲得し、ＳＴＡにデータフレームを送信できる。なお、ＣＷのカウントダウン中にＡＰがキャリアセンスによって無線チャネルをビジー状態と判断した場合は、ＣＷのカウントダウンを停止する。そして、無線チャネルがアイドル状態となった場合、先のＩＦＳに続いて、ＡＰは残留するＣＷのカウントダウンを再開する。
　受信局であるＳＴＡは、送信フレームを受信し、該送信フレームのＰＨＹヘッダを読み取り、受信した送信フレームを復調する。そして、ＳＴＡは復調した信号のＭＡＣヘッダを読み取ることで、該送信フレームが自装置宛てのものか否かを認識することができる。なお、ＳＴＡは、ＰＨＹヘッダに記載の情報（例えば、VHT-SIG-Aの記載されるグループ識別番号（Group identifier：Ｇｒｏｕｐ　ＩＤ））に基づいて、該送信フレームの宛先を判断することも可能である。
　ＳＴＡは、受信した送信フレームが自装置宛てのものと判断し、そして誤りなく送信フレームを復調できた場合、フレームを正しく受信できたことを示すＡＣＫフレームを送信局であるＡＰに送信しなければならない。ＡＣＫフレームは、ＳＩＦＳ期間の待機だけ（ランダムバックオフ時間は取られない）で送信される最も優先度の高い送信フレームの一つである。ＡＰはＳＴＡから送信されるＡＣＫフレームの受信をもって、一連の通信を終了する。なお、ＳＴＡがフレームを正しく受信できなかった場合、ＳＴＡはＡＣＫを送信しない。よってＡＰは、フレーム送信後、一定期間（ＳＩＦＳ＋ＡＣＫフレーム長）の間、受信局からのＡＣＫフレームを受信しなかった場合、通信は失敗したものとして、通信を終了する。このように、ＩＥＥＥ８０２．１１システムの１回の通信（バーストとも呼ぶ）の終了は、ビーコンフレームなどの報知信号の送信の場合や、送信データを分割するフラグメンテーションが用いられる場合などの特別な場合を除き、必ずＡＣＫフレームの受信の有無で判断されることになる。
　ＳＴＡは、受信した送信フレームが自装置宛てのものではないと判断した場合、ＰＨＹヘッダ等に記載されている該送信フレームの長さ（Length）に基づいて、ネットワークアロケーションベクタ（Network allocation vector：ＮＡＶ）を設定する。ＳＴＡは、ＮＡＶに設定された期間は通信を試行しない。つまり、ＳＴＡは物理ＣＳによって無線チャネルがビジー状態と判断した場合と同じ動作をＮＡＶに設定された期間行なうことになるから、ＮＡＶによる通信制御は仮想キャリアセンス（仮想CS）とも呼ばれる。ＮＡＶは、ＰＨＹヘッダに記載の情報に基づいて設定される場合に加えて、隠れ端末問題を解消するために導入される送信要求（Request to send：ＲＴＳ）フレームや、受信準備完了（Clear to send：ＣＴＳ）フレームによっても設定される。ＲＴＳフレームおよびＣＴＳフレームのＭＡＣ層のフレームは、該フレームの宛先を示す受信機アドレスフィールドと、ＮＡＶの期間を示すデュレーションフィールドを備える。ＲＴＳフレームや、ＣＴＳフレームを送信する端末装置は、これから無線リソースを占有する期間を、該デュレーションフィールドに記載することができる。ＲＴＳフレームを受信した端末装置は、該ＲＴＳフレームが自装置宛てで無かった場合、デュレーションフィールドに記載の長さだけＮＡＶを設定する。一方、該ＲＴＳフレームが自装置宛てであった場合、該ＲＴＳフレームを受信した後、ＳＩＦＳ後に、該ＲＴＳフレームに記載のデュレーションフィールドの値より、ＲＴＳフレームを送信した端末装置が、該無線リソースを占有する期間を推定し、その値をデュレーションフィールドに書き込んだＣＴＳフレームを送信する。
　各装置がキャリアセンスを行ない、自律的に送信権を獲得するＤＣＦに対して、ＰＣＦは、ポイントコーディネータ（Point coordinator：ＰＣ）と呼ばれる制御局が、ＢＳＳ内の各装置の送信権を制御する。一般にＡＰがＰＣとなり、ＢＳＳ内のＳＴＡの送信権を獲得することになる。
　ＰＣＦによる通信期間には、非競合期間（Contention free period：ＣＦＰ）と競合期間（Contention period：ＣＰ）が含まれる。ＣＰの間は、前述してきたＤＣＦに基づいて通信が行なわれ、ＰＣが送信権を制御するのはＣＦＰの間となる。ＰＣであるＡＰは、ＣＦＰの期間（CFP Max duration）などが記載されたビーコンフレームをＰＣＦの通信に先立ちＢＳＳ内に報知する。なお、ＰＣＦの送信開始時に報知されるビーコンフレームの送信にはＰＩＦＳが用いられ、ＣＷを待たずに送信される。該ビーコンフレームを受信したＳＴＡは、該ビーコンフレームに記載されたＣＦＰの期間をＮＡＶに設定する。以降、ＮＡＶが経過する、もしくはＣＦＰの終了をＢＳＳ内に報知する信号（例えば、CF-endを含んだデータフレーム）が受信されるまでは、ＳＴＡはＰＣより送信される送信権獲得をシグナリングする信号（例えば、CF-pollを含んだデータフレーム）を受信した場合のみ、送信権を獲得可能である。なお、ＣＦＰの期間内では、同一ＢＳＳ内でのパケットの衝突は発生しないから、各ＳＴＡはＤＣＦで用いられるランダムバックオフ時間を取らない。
　本実施形態に係る通信システムが備えるＡＰおよびＳＴＡは、以上説明してきたＣＳＭＡ／ＣＡに基づいた一連の通信を行なう機能を備えているものとするが、必ずしもすべての機能を備えている必要はない。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システムの下り回線（ダウンリンク）の一例を示す概略図である。図１の通信システムでは、ＡＰ１が存在し、１ａは、ＡＰ１が管理可能な範囲（カバレッジ範囲、Basic service set（BSS））を示す。ＢＳＳ１ａにはＡＰ１と接続するＳＴＡ２－１～４と、既存の端末装置（従来の端末装置、レガシー端末装置）であるＳＴＡ３－１～４が存在する。以下では、ＳＴＡ２－１～４を単にＳＴＡ２または第１の無線受信装置とも呼称する。同様に、ＳＴＡ３－１～４を単にＳＴＡ３または第２の無線受信装置とも呼称する。ＡＰ１、ＳＴＡ２、およびＳＴＡ３は、それぞれ対応可能な規格が異なる。例えば、ＡＰ１およびＳＴＡ２は、本発明を適用可能な装置であり、ＳＴＡ３は本発明が適用されない装置である。なお、ＳＴＡ３は必ずしもＡＰ１と接続している必要はなく、他のＡＰと接続していても構わない。また、ＢＳＳ１ａの周辺に、ＢＳＳ１ａが用いる周波数の少なくとも一部を用いる他のＢＳＳ（Overlapping BSS：ＯＢＳＳ）が存在していても構わない。
　ＡＰ１、ＳＴＡ２、およびＳＴＡ３は、それぞれＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて、通信を行なうものとする。本実施形態においては、各ＳＴＡ２およびＳＴＡ３がＡＰ１と通信を行なうインフラストラクチャモードを対象とするが、本実施形態の方法は、ＳＴＡ同士が通信を直接行なうアドホックモードでも実施可能である。
　図２は、本実施形態に係るＢＳＳ１ａの通信の様子を示すシーケンスチャートである。本実施形態においては、ＡＰ１はＳＴＡ２－１～４に対して、各ＳＴＡ２宛てのパケットを同時伝送するマルチユーザ伝送を行なう。以下では、マルチユーザ伝送は、直交周波数分割多重アクセス（Orthogonal frequency Division Multiple Access：ＯＦＤＭＡ）であるものとして説明を行なう。なお、ＡＰ１は複数の空間リソースを用いた、空間分割多重アクセス（Space Division Multiple Access：ＳＤＭＡ）によって、マルチユーザ伝送を実現しても構わない。
　今、ＢＳＳ１ａでは、少なくとも４つの周波数チャネル（Channel：ｃｈ）が利用可能であるものとし、それぞれ２０ＭＨｚの帯域であるものとする。ＡＰ１は、この４つのチャネルを用いて、ＯＦＤＭＡ伝送を行なうものとする。なお、ＡＰ１は２０ＭＨｚのチャネルを、さらに複数のサブチャネルに分割し、該サブチャネルを複数の周波数チャネルとみなして、ＯＦＤＭＡ伝送を行なうことも可能である。なお、ＡＰ１がＯＦＤＭＡ伝送に用いるチャネルおよびサブチャネル数は４つに限られず、任意のチャネル数でも良い。また、ＡＰ１がＯＦＤＭＡ伝送に用いる周波数チャネルは、必ずしも連続していなくても良い。
　初めに、ＡＰ１は、ＯＦＤＭＡ伝送に用いる４つのチャネルに対してキャリアセンスを行ない、各チャネルがアイドルであることを確認する（ステップＳ２０１）。なお、ＡＰ１は利用可能な周波数チャネルすべてに対してキャリアセンスを行ない、その結果、アイドルと判断可能なチャネルを用いて、以下に説明する発明を実施しても構わない。以下では、該４チャネルは１ｃｈ、２ｃｈ、３ｃｈ、４ｃｈの４つのチャネルであるものとして説明する。
　次いで、ＡＰ１は該４チャネルをこれから使用する旨、すなわち、該４チャネルを一定期間の間確保する旨をＡＰ１の周辺の端末装置にシグナリングするために、リソース確保信号を送信する（ステップＳ２０２）。以下ではリソース確保信号として、ＡＰ１は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されているＲＴＳフレームを応用する。
　図３は本実施形態に係るＲＴＳフレームのフレーム構成を示す図である。フレーム構成はＰＨＹ層およびＭＡＣ層ともに、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されているフレーム構成と同一である。ＭＡＣ層においては、ＲＴＳフレームはフレーム制御（Frame Control）、デュレーション（Duration）、受信機アドレス（Receiver address：ＲＡ）、送信機アドレス（Transmitter address：ＴＡ）、およびＦＣＳフィールドを備える。ここで、従来のＲＴＳフレームでは、ＡＰ１は、ＲＡに、ＲＴＳフレームの送信先の端末装置のアドレス情報（例えば、MACアドレス）を記載していた。本実施形態においては、ＡＰ１は、ＲＡには、送信先の端末装置のアドレス情報ではなく、ある特定のアドレス情報を記載する。
　例えば、ＡＰ１は、ＲＡフィールドに送信機アドレスと同じ情報、すなわち、自装置のアドレス情報（MACアドレス）を記載して送信することができる。このようにして生成されたＲＴＳフレームをＡＰ１が送信することで、ＢＳＳ１ａ内のＳＴＡ３－１～４は、該ＲＴＳフレームを受信した場合、他装置宛てのＲＴＳフレームと認識するため、ＮＡＶを設定することになる。一方で、ＳＴＡ２－１～４は、ＡＰ１がＯＦＤＭＡ伝送の前に送信するＲＴＳフレームは、ＲＡがＴＡと同一となっていることを予め把握しておけば、該ＲＴＳフレームは、自装置宛てのＲＴＳフレームであると認識することが可能である。また、ＡＰ１はＲＴＳフレームのＲＡにブロードキャストアドレス等の、特定のアドレスを記載することもできる。
　また、ＡＰ１は、ＲＡに、アドレス情報以外の情報を記載することも可能である。例えば、ＡＰ１は、ＲＡに、ＯＦＤＭＡ伝送に参加するＳＴＡの組み合わせを示す情報を記載することができる。ＳＴＡの組み合わせを示す情報として、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃに用いられているグループ識別番号（Group identifier：グループＩＤ）情報を記載することができる。
　ＢＳＳ内のＡＰおよびＳＴＡは、予めＳＴＡの組み合わせ（STAグループ）が複数記載されたテーブルを共有しておくことができる。グループＩＤは，該テーブルに記載の各ＳＴＡグループに割り当てられている。各ＳＴＡは，グループＩＤをＡＰよりシグナリングされることで、自装置がＳＴＡグループに含まれているか否かを把握することが可能となる。
　本実施形態に係るＡＰ１が、ＲＴＳフレームのＲＡに、あるグループＩＤを記載すれば、ＳＴＡ２－１～４は、自装置が含まれるグループＩＤがＲＡに記載されたＲＴＳフレームを、自装置宛てのＲＴＳフレームと認識することが可能である。一方、ＳＴＡ３－１～４は、該ＲＴＳフレームは他装置宛てのＲＴＳフレームと認識するから、ＮＡＶを設定することになる。なお、グループＩＤの長さが、ＲＡフィールドの長さ（IEEE802.11規格では6オクテット）よりも短い場合、ＡＰ１はグループＩＤの後ろに適当な情報（例えば、すべて0）をつけることで、ＲＡに記載する情報の長さを調整することができる。このとき、ＳＴＡ２は、事前のＡＰ１との間で取り決めた情報長だけ、ＲＡフィールドの情報を読み取ることができる。なお、ＡＰ１がＲＴＳフレームのＲＡにグループＩＤを記載する場合、ＲＡの内容が、ＳＴＡ３のＭＡＣアドレスに一致してしまう可能性がある。この場合、ＡＰ１は、グループＩＤの後ろに付ける情報を変更することができる。
　なお、ＡＰ１はＲＡフィールドに記載する情報にスクランブリング処理を施すことも可能である。例えば、ＡＰ１とＳＴＡ２は、予めランダム符号を共有しておくことができる。ＡＰ１は該ランダム符号をＲＡフィールドに記載する情報に乗算する（もしくは排他的論理和を取る）ことで、該ＲＡフィールドの情報を、ＳＴＡ２だけが読み取れるようにしても良い。
　上記で説明してきたように、ＡＰ１がＲＴＳフレームを送信する方法は、複数考えられる。以下では、ＡＰ１が送信するＲＴＳフレームを、ＳＴＡ３－１～４は他装置宛てのＲＴＳフレームと認識できる一方で、ＯＦＤＭＡ伝送に参加するＳＴＡ２－１～４の少なくとも１つは、自装置宛てのＲＴＳフレームと認識できるような場合、該ＲＴＳフレームのことを、第１のＲＴＳフレーム（第１のリソース確保信号、もしくは単にリソース確保信号）と呼ぶこととする。以下では、ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームをＳＴＡ２－１～４宛てに送信するものとして説明する。
　ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームを、ＯＦＤＭＡ伝送に用いるチャネルに対して送信することができる。例えば、ＡＰ１は、２０ＭＨｚ帯域幅の該ＲＴＳフレームを、１ｃｈ～４ｃｈにそれぞれ送信すれば良い。もしＡＰ１がサブチャネルを用いてＯＦＤＭＡ伝送を行なう場合は、ＡＰ１は第１のＲＴＳフレームを該サブチャネルの帯域幅で送信しても良いし、該サブチャネルが属するチャネルに対して、第１のＲＴＳフレームを送信しても良い。
　ＳＴＡ３－１～４は、受信局アドレスに、自装置のアドレス情報が記載されていないＲＴＳフレームを受信するため、前述したように、ＮＡＶを設定する。
　一方、ＯＦＤＭＡ伝送に参加するＳＴＡ２－１～４は、ＡＰ１が送信する第１のＲＴＳフレームを自装置宛てのＲＴＳフレームと認識するから、ＲＴＳフレームを受信した１ｃｈ～４ｃｈに対して、該チャネルが、アイドルかビジーかを判断する。基本的には、ＳＴＡ２は、第１のＲＴＳフレームを受信できている時点で、該第１のＲＴＳフレームが受信されたチャネルはアイドルと判断することは可能であるが、必ずしもアイドルと判断する必要はなく、受信品質等に応じて、ビジーと判断しても構わない。
　なお、ＳＴＡ２は、必ずしも、ＡＰ１が第１のＲＴＳフレームを送信しているすべてのチャネルに対して、受信動作を行なう必要はない。ＳＴＡ２は、自装置の性能や、これまでのＢＳＳ１ａのトラフィック量の状況や、自装置の消費電力等に応じて、受信動作を行なうチャネルを変更しても良い。また、ＳＴＡ２は、ＲＴＳフレームを受信したすべてのチャネルに対して、該チャネルがアイドルかどうかを判断しなくても構わない。例えば、ＳＴＡ２－１が、１ｃｈと２ｃｈで受信動作を行なっており、両方のチャネルで第１のＲＴＳフレームを受信した場合、両方のチャネルの状態を判断しても良いし、片方のチャネルの状態のみを判断し、一方のチャネルについては、常にビジーであると判断しても良い。
　また、ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームに、自装置が第１のＲＴＳフレームを送信するチャネルを示す情報を含めて送信することもできる。例えば、ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームのＲＡフィールドにグループＩＤを記載する場合、グループＩＤに続いて、第１のＲＴＳフレームを送信するチャネルを示す情報を記載することができる。この場合、ＳＴＡ２は、一つのチャネルに対してのみ受信動作を行ない、受信した第１のＲＴＳフレームから、自装置が受信した第１のＲＴＳフレームが送信されたチャネル以外で、ＡＰ１が第１のＲＴＳフレームを送信したチャネルを把握することができる。よって、ＳＴＡ２は、ＡＰ１が第１のＲＴＳフレームを送信したチャネルをすべて把握することができるから、それぞれのチャネルがアイドルかビジーかを判断することが可能となる。
　また、ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームに、自装置がＯＦＤＭＡ伝送を開始することを示す情報を記載することもできる。例えば、ＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームのＲＡフィールドにグループＩＤを記載する場合、グループＩＤに続いて、ＯＦＤＭＡ伝送を開始することを示す情報（例えば、フラグビット）を記載することができる。
　以下では、ＳＴＡ２は、ＡＰ１が第１のＲＴＳフレームを送信しているすべてのチャネルに対して、受信動作を行なっており、また、ＳＴＡ２は、干渉電力等に応じて、全てのチャネルの状態（アイドルもしくはビジー）を判断しているものとする。
　図４は、本実施形態に係る通信システムの、チャネルの様子を示す図である。以下では、図４に示すチャネル状態であるものとして説明を行なっていく。図４は、ＡＰ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３、ＢＳＳ１ａは、図１と同様であり、干渉範囲４－１～４は、それぞれ他のＢＳＳ（Overlapping BSS：ＯＢＳＳ）からの干渉の様子を示しており、干渉範囲４－Ｎは、チャネルＮ（Nch）における干渉信号が届く範囲を示している。すなわち、ＳＴＡ２－１はＯＢＳＳからの干渉を一切観測しない。また、ＳＴＡ２－２はＯＢＳＳからの干渉を２ｃｈで観測する。また、ＳＴＡ２－３はＯＢＳＳからの干渉を２ｃｈと３ｃｈで観測する。また、ＳＴＡ２－４はＯＢＳＳからの干渉を１ｃｈと３ｃｈと４ｃｈで観測する。
　図２に戻り、第１のＲＴＳフレームを受信したＳＴＡ３は、該第１のＲＴＳフレームのデュレーションフィールドの記載に基づいてＮＡＶを設定する（ステップＳ２０３－２）。一方、ＳＴＡ２は第１のＲＴＳフレームを受信し、該第１のＲＴＳフレームを受信したチャネルがアイドルかビジーかを判断する（ステップＳ２０３－１）。ＳＴＡ２は、該チャネルの状態をアイドルと判断した場合、該アイドルと判断したチャネルに対してリソース確保応答信号を送信する。本実施形態において、ＳＴＡ２は、リソース確保応答信号として、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されているＣＴＳフレームを応用することができる。
　図５は本実施形態に係るＣＴＳフレームのフレーム構成を示す図である。フレーム構成はＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されているフレーム構成と同一であり、フレーム制御、デュレーション、ＲＡ、およびＦＣＳフィールドを備える。ここで、従来のＣＴＳフレームでは、ＳＴＡ２は、ＲＡに、対応するＲＴＳフレームのＴＡの内容をコピーして記載する。本実施形態に係るＣＴＳフレームにおいては、従来のＣＴＳフレームと同様に、対応するＲＴＳフレームのＴＡの内容をコピーしてＲＡに記載しても良いし、事前にＡＰ１との間で取り決めた値を記載するようにしても良い。以下では、本実施形態において、ＳＴＡ２－１～４が送信するＣＴＳフレームを第１のＣＴＳフレーム（第１のリソース確保応答信号、ＣＴＳ１）と称する。
　本実施形態に係るＳＴＡ２－１～４は、全て同一の第１のＣＴＳフレームをＡＰ１に対して送信する。ここで、同一とは、ＡＰ１が同じ第１のＣＴＳフレームであると認識できることを指す。よって、ＡＰ１が２つのＣＴＳフレームを受信した際に、仮に２つのＣＴＳフレームの一部の信号波形が異なるような場合でも、ＡＰ１が該２つのＣＴＳフレームを同じフレームと認識できるのであれば、該２つのＣＴＳフレームは同一であるとする。つまり、該２つのＣＴＳフレームに含まれる情報は、その少なくとも一部が共通であるといえる。
　ＳＴＡ２は、チャネルの状態に応じて、第１のＣＴＳフレームを送信する（ステップＳ２０４）。例えば、図４の状態であれば、ＳＴＡ２－１は、１～４ｃｈのすべてのチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを送信する。ＳＴＡ２－２は、１ｃｈ、３ｃｈおよび４ｃｈに対して第１のＣＴＳフレームを送信する。ＳＴＡ２－３は、１ｃｈおよび４ｃｈに対して第１のＣＴＳフレームを送信する。ＳＴＡ２－４は、２ｃｈで第１のＣＴＳフレームを送信する。なお、ＳＴＡ２は、第１のＲＴＳフレームの受信終了後、予め決められた期間（例えば、SIFS）だけ待機したのち、第１のＣＴＳフレームを送信する。よって、ＳＴＡ２－１～４は、同時に第１のＣＴＳフレームを送信することになる。
　ＡＰ１が送信したリソース確保信号を観測できない一方で、第１のＣＴＳフレームを観測可能なＳＴＡ３は、第１のＣＴＳフレームを受信した場合、自分あてのＣＴＳフレームではないことを認識できるから、ＮＡＶを設定することができる（ステップＳ２０３－３）。よって、第１のＲＴＳフレームと第１のＣＴＳフレームをＡＰ１とＳＴＡ２が交換することで、ＡＰ１は、ＯＦＤＭＡ伝送に用いるチャネルを確保することが可能となる。
　図６は、本実施形態に係る、ＳＴＡ２の第１のＣＴＳフレームの送信の様子と、ＡＰ１の第１のＣＴＳフレームの受信の様子の一例を示す概要図である。本実施形態に係るＳＴＡ２は、第１のＣＴＳフレームは、他のＳＴＡ２と同時に送信する。よって、ＡＰ１では、各ＳＴＡ２より送信された第１のＣＴＳフレームが合成されて受信される。そのため、ＡＰ１は、第１のＣＴＳフレームを受信したチャネルについては、ＢＳＳ１ａ内の少なくとも一部では、確保することができたと判断することができる。よって、本実施形態に係るＡＰ１は、該チャネルを用いたＯＦＤＭＡ伝送を行なうことができる。
　しかし、ＡＰ１が第１のＣＴＳフレームを受信したとしても、必ずしもＢＳＳ１ａ内全体で、該チャネルを確保できたわけではないため、仮にＡＰ１が該チャネルを用いたＯＦＤＭＡ伝送を行なうと、伝送品質が低下してしまう。ＡＰ１が高効率なＯＦＤＭＡ伝送を実現するためには、ＡＰ１は、各ＳＴＡ２が、どのチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを送信したかを高精度に認識する必要がある。そこで、本実施形態に係るＳＴＡ２は、第１のＣＴＳフレームを送信後、一定期間（例えば、SIFS）だけ待機したのち、自装置がどのチャネルで第１のＣＴＳフレームを送信したかを示す、第２のリソース確保応答信号（第2のCTSフレーム、CTS2）を送信する（ステップＳ２０５）。
　各ＳＴＡ２が、正しく第２のＣＴＳフレームを送信するために、本実施形態に係る通信システムにおいては、２０ＭＨｚの帯域幅を有する１～４ｃｈを更に複数のサブチャネルに分解することが可能である。そして、ＡＰ１はＳＴＡ２－１～４に対して、予め該サブチャネルを割り当てておくことができる。ＳＴＡ２は自装置が第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルにおける、自装置に割り当てられたサブチャネルより、第２のＣＴＳフレームを送信することで、ＡＰ１に、自装置が該チャネルにおいて第１のＣＴＳフレームを送信したことをシグナリングすることができる。
　図７は本実施形態に係る、ＳＴＡ２の第２のＣＴＳフレームの送信の様子と、ＡＰ１の第２のＣＴＳフレームの受信の様子の１例を示す概要図である。図７においては、本実施形態に係る通信システムでは、２０ＭＨｚの１ｃｈ～４ｃｈをそれぞれ５ＭＨｚのサブチャネルに分割し、各サブチャネルを低い周波数より順番に、ＳＴＡ２－１、ＳＴＡ２－２、ＳＴＡ２－３、ＳＴＡ２－４に割り当てているものとする。図７に示すように、各ＳＴＡ２が送信する第２のＣＴＳフレームは、ＳＴＡ２の間では直交する周波数を用いて送信されるから、ＡＰ１は、各ＳＴＡ２が、第２のＣＴＳフレームを同時に送信したとしても、第２のＣＴＳフレームが観測されたサブチャネルを把握することで、各ＳＴＡ２が第２のＣＴＳフレームを送信しているか否かを認識することができる。よって、ＡＰ１は、第２のＣＴＳフレームを受信したサブチャネルが属するチャネルにおいて、該第２のＣＴＳフレームを送信したＳＴＡ２が第１のＣＴＳフレームを送信していたことを認識することができる。
　第２のＣＴＳフレームは、レガシー端末装置であるＳＴＡ３が認識可能である必要はないので、必ずしも既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格との互換性を保つ必要が無いが、例えば、ＣＴＳフレームをサブチャネルの帯域幅のモードで送信することが考えられる。また、第２のＣＴＳフレームは、ＡＰ１が該第２のＣＴＳフレームを受信したか否かだけ判断できれば良いから、ＳＴＡ２は単なるダミー信号なり、何かしらの参照信号なりを送信するだけでも良い。また、第２のＣＴＳフレームは、第１のＣＴＳフレームとは異なり、必ずしも、各ＳＴＡ２で共通である必要もない。
　ＳＴＡ２は、自装置が第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルを示す情報を第２のＣＴＳフレームに、含めることも可能である。例えば、ＳＴＡ２は、第２のＣＴＳフレームに、新たにフィールドを備え、自装置が第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルを示す情報を該フィールドに記載することができる。この場合、ＳＴＡ２は、第２のＣＴＳフレームを、自装置が第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルの全てから第２のＣＴＳフレームを送信する必要はない。また、この際に、ＡＰ１は各ＳＴＡ２に対して、第２のＣＴＳフレームを送信するチャネルの優先順位を予めシグナリングしておくこともできるし、共通の優先順位を各ＳＴＡ２に報知することもできる。
　なお、通信システムがサブチャネルを設定しない場合でも、ＳＴＡ２は第２のＣＴＳフレームを送信することができる。この場合、各ＳＴＡ２は信号フレームの少なくとも一部は共通の第２のＣＴＳフレームを送信することを前提とする。はじめに、ＡＰ１は、予めＳＴＡ２－１～４に対して、それぞれ固有の巡回シフト量を予め通知しておくことができる。巡回シフト量は、例えば、ＯＦＤＭ信号に挿入されるサイクリックプレフィクス（Cyclic prefix：ＣＰ）長の整数倍であることが好適であるが、何かの値に限定されるものではない。
　ＡＰ１とＳＴＡ２は、お互いに第２のＣＴＳフレームに用いる信号系列を予め取り決めておくことができる。ＳＴＡ２－１～４は、第２のＣＴＳフレームに対して事前に割り当てられた固有の巡回シフト量だけ巡回シフトを与えたのち、第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルより送信する。ＡＰ１は、第１のＣＴＳフレームを受信したチャネルで受信した信号に対して、離散フーリエ変換（Discrete Fourier transform：ＤＦＴ）を施す。そして、ＡＰ１は該第２のＣＴＳフレームに用いる信号系列に基づいて逆変調を施したのち、逆ＤＦＴ（Inverse DFT：ＩＤＦＴ）処理を施す。該ＩＤＦＴ出力は、ＡＰ１とＳＴＡ２との間のチャネルのインパルス応答（Channel impulse response：ＣＩＲ）となるが、各ＳＴＡのＣＩＲは、各ＳＴＡ２が固有信号に事前に与えた巡回シフト量だけシフトされた状態で出力される。よって、ＡＰ１は、該ＣＩＲのシフト量と、予め取り決めた巡回シフト量に基づいて、該チャネルにおいて、どのＳＴＡ２が第１のＣＴＳフレームを送信したかを認識することができる。
　ＡＰ１は、前述したような方法に基づいて、第１のＣＴＳフレーム受信後に受信される信号に基づいて、各ＳＴＡ２が、どのチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを受信したかを認識することができる。また、ＡＰ１は、第２のＣＴＳフレームについては、どのＳＴＡ２から送信されたかを認識することができるから、該第２のＣＴＳフレームに基づいて、ＡＰ１とＳＴＡ２との間の伝搬路情報（Channel state information：ＣＳＩ）を推定することができる。よって、ＡＰ１は、各ＳＴＡ２との間で、どのチャネルが利用可能であるかを示す情報と、各ＳＴＡ２との間のＣＳＩに基づいて、各ＳＴＡ２に割り当てる無線リソースを決定することができる（ステップＳ２０６）。具体的には、ＡＰ１は、あるＳＴＡ２が第１のＣＴＳフレームを送ったチャネルを該ＳＴＡ２に割り当てることができる。また、複数のＳＴＡ２が第１のＣＴＳフレームを送ったチャネルについては、該複数のＳＴＡ２の中で、最も通信品質の良いＳＴＡ２に割り当てることができる。他にも、ＡＰ１は、各ＳＴＡ２宛てのデータトラフィック量等に応じて各ＳＴＡ２にチャネルを割り当てることが可能であり、また、ＡＰ１は、複数のチャネルを１つのＳＴＡ２に割り当てることも可能である。なお、ＳＴＡ２は、第２のＣＴＳフレームに、ＡＰ１との間のＣＳＩに関連付けられた情報を記載することも可能である。
　ＡＰ１は、各ＳＴＡ２への無線リソース割り当てを決定後、各ＳＴＡ２宛てのデータ信号を含んだＯＦＤＭＡ信号を生成し、各ＳＴＡ２に同時送信する（ステップＳ２０７）。
　ＳＴＡ２は、ＡＰ１より送信されたＯＦＤＭＡ信号より所望信号を復調し（ステップＳ２０８）、もし誤り無く復調できたのであれば、その旨を示す応答信号（ACKフレーム）をＡＰ１に送信する（ステップＳ２０９）。なお、各ＳＴＡ２のＡＣＫフレームの送信方法については、予めＡＰ１とＳＴＡ２との間で取り決めた方法に従うのであれば、どのような方法では、本実施形態には含まれる。
　なお、第１のＲＴＳフレームおよび第１のＣＴＳフレームに含まれるデュレーションフィールドには、該第１のＲＴＳフレームおよび該第１のＣＴＳフレームの送信時点（もしくは受信完了時点）から、前述したＡＣＫフレームの受信が完了するまでに、ＡＰ１およびＳＴＡ２が必要とする時間期間を、ＡＰ１もしくはＳＴＡ２が記載することができる。
　なお、本実施形態に係るＡＰ１は、第２のＣＴＳフレームを受信せずに、各ＳＴＡ２が、どのチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを送信したかを判断しても良い。例えば、ＡＰ１は、ＯＦＤＭＡ伝送の前に行なわれた各ＳＴＡ２とのデータ伝送などによって、各ＳＴＡ２との間の伝搬路情報を予め把握しておくことができる。ＡＰ１は、図６のように合成されて受信される第１のＣＴＳフレームを復調する際に、当然ながらチャネル推定を行なう必要がある。ＡＰ１が該チャネル推定によって推定するチャネル推定値は、当然ながら、第１のＣＴＳを送信したＳＴＡ２とＡＰ１との間の伝搬路が合成されたものとなる。よって、ＡＰ１は、予め把握しておいた各ＳＴＡ２との間の伝搬路情報と、該チャネル推定値とを比較することで、該第１のＣＴＳフレームを送信したＳＴＡ２を個別に認識することが可能である。
　図８は、本発明の第１の実施形態に係るＡＰ１の構成の一例を示すブロック図である。図３に示す通り、ＡＰ１は、上位層部１０１と、制御部１０２と、送信部１０３と、受信部１０４と、アンテナ１０５と、を備える。
　上位層部１０１は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）層等の処理を行なう。また、上位層部１０１は、送信部１０３と、受信部１０４の制御を行なうための情報を生成し、制御部１０２に出力する。制御部１０２は、上位層部１０１と送信部１０３と受信部１０４を制御する。
　送信部１０３は、更に物理チャネル信号生成部１０３１と、フレーム構成部１０３２と、制御信号生成部１０３３と、無線送信部１０３４を備える。物理チャネル信号生成部１０３１は、ＡＰ１が各ＳＴＡに送信するベースバンド信号を生成する。物理チャネル信号生成部１０３１が生成する信号は、各ＳＴＡがチャネル推定に用いるＴＦ（Training field）や、ＭＳＤＵ（MAC service data unit）で送信されるデータが含まれる。なお、図１においてＳＴＡ数を８としたため、ＳＴＡ２－１～４およびＳＴＡ３－１～４に送信するベースバンド信号を生成する例を示すが、本実施形態はこれに限定されない。
　フレーム構成部１０３２は、物理チャネル信号生成部１０３１が生成する信号と、制御信号生成部１０３３が生成する信号とを多重し、実際にＡＰ１が送信するベースバンド信号の送信フレームを構成する。
　図９は、本実施形態に係るフレーム構成部１０３２が生成する送信フレームの物理層の一例を示す概略図である。送信フレームは、Ｌ－ＳＴＦ、Ｌ－ＬＴＦ、ＶＨＴ－ＳＴＦ、ＶＨＴ－ＬＴＦ等の参照信号を含む。また送信フレームは、Ｌ－ＳＩＧ、ＶＨＴ－ＳＩＧ－Ａ、ＶＨＴ－ＳＩＧ－Ｂ等の制御情報を含む。また送信フレームは、Ｄａｔａ部分を含む。フレーム構成部１０３２が生成する送信フレームの構成は、図９に限るものではなく、他の制御情報（例えば、HT-SIG）や参照信号（例えば、HT-LTF）等を含んでも良い。また、フレーム構成部１０３２が生成する送信フレームはＬ－ＳＴＦやＶＨＴ－ＳＩＧ－Ａなどの信号をすべて含む必要もない。なお、Ｌ－ＳＩＧやＬ－ＳＴＦなどが含む情報は、ＡＰ１やＳＴＡ２がＤａｔａ部分を復調するために必要となる情報であるから、以下ではデータ部分を除くフレームを物理層ヘッダ（PHYヘッダ）とも記載する。
　フレーム構成部１０３２が生成する送信フレームは、いくつかのフレームタイプに分類される。例えば、フレーム構成部１０３２は、装置間の接続状態などを管理するマネージメントフレーム、装置間の通信状態を管理するコントロールフレーム、および実際の送信データを含むデータフレームの三つのフレームタイプの送信フレームを生成することができる。フレーム構成部１０３２は、生成する送信フレームが属するフレームタイプを示す情報を、Ｄａｔａ部分で送信する媒体アクセス制御層ヘッダ（MACヘッダ）に含めることができる。
　無線送信部１０３４は、フレーム構成部１０３２が生成するベースバンド信号を無線周波数（Radio frequency（RF））帯の信号に変換する処理を行なう。無線送信部１０３４が行なう処理には、デジタル・アナログ変換、フィルタリング、ベースバンド帯からＲＦ帯への周波数変換等が含まれる。
　アンテナ１０５は、送信部１０３が生成した信号を、各ＳＴＡに対して送信する。
　ＡＰ１は、各ＳＴＡから送信された信号を受信する機能も備える。アンテナ１０５は、各ＳＴＡから送信された信号を受信し、受信部１０４に出力する。
　受信部１０４は、物理チャネル信号復調部１０４１と無線受信部１０４２を備える。無線受信部１０４２は、アンテナ１０５から入力されたＲＦ帯の信号をベースバンド帯の信号に変換する。無線受信部１０４２が行なう処理には、ＲＦ帯からベースバンド帯への周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等が含まれる。また、受信部１０４が行なう処理には、特定の周波数バンドにおいて周辺の干渉を測定し、該周波数バンドを確保する（キャリアセンス）機能が含まれていても良い。
　物理チャネル信号復調部１０４１は、無線受信部１０４２が出力するベースバンド帯の信号を復調する。物理チャネル信号復調部１０４１が復調する信号は、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３が上り回線（上りリンク）で送信する信号であり、そのフレーム構成は、フレーム構成部１０３２が生成するデータフレームと同様である。よって、物理チャネル信号復調部１０４１は、データフレームの制御チャネルで送信される制御情報に基づいて、データチャネルより上りリンクデータを復調することができる。また、物理チャネル信号復調部１０４１には、キャリアセンス機能が含まれていても良い。なお、受信部１０４は、該周波数バンドにおける信号電力を、制御部１０２を介して上位層部１０１に入力し、上位層部１０１がキャリアセンスに関連する処理を行なっても良い。
　図１０は、本実施形態に係るＡＰ１の信号処理の流れを示すフローチャートである。以下では、図８および図１０を参照しながら、ＡＰ１の動作について説明する。
　ＡＰ１は、上位層部１０１が、ＳＴＡ２－１～４に対するＯＦＤＭＡ伝送を行なうことを判断した場合、はじめに受信部１０４が、ＯＦＤＭＡ伝送に利用可能なチャネルに対して、キャリアセンスを行なう（ステップＳ１００１）。受信部１０４は、キャリアセンスから得られた情報を上位層部１０１に通知する。例えば、受信部１０４は、各チャネルがアイドルかビジーかを判断し、上位層部１０１に通知する。
　次いで、上位層部１０１は、受信部１０４から通知される情報に基づいて、第１のＲＴＳフレームを送信するチャネルを決定し、送信部１０３に通知する（ステップＳ１００２）。
　次いで、送信部１０３は、上位層部１０１からの通知に従って、第１のＲＴＳフレームを生成する（ステップＳ１００３）。例えば、物理チャネル信号生成部１０１が第１のＲＴＳフレームのベースバンド信号を生成する。そして制御信号生成部１０３３が、該第１のＲＴＳフレームを、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３が復調するのに必要な制御信号を生成する。フレーム構成部１０３２は、物理チャネル信号生成部１０３１および制御信号生成部１０３３が生成した信号に基づいて、例えば、図９に示すような信号フレームを生成する。
　次いで、送信部１０３は、生成した第１のＲＴＳフレームを、アンテナ１０５を介して送信する（ステップＳ１００４）。
　ＡＰ１が送信するリソース確保信号は、非競合期間（Contention free period：ＣＦＰ）を示す信号でも構わない。通常、ＣＦＰはビーコン信号等によって、ＡＰ１より、ＢＳＳ１ａ内に報知される。しかし、本実施形態では、リソース確保信号によって、ＳＴＡ３には、ＣＦＰの開始を通知する一方で、ＳＴＡ２にはＣＦＰ内でＯＦＤＭＡ伝送を開始する旨を通知することも可能である。
　次いで、受信部１０４は、送信部１０４が第１のＲＴＳフレームを送信し、さらに、一定の待機期間の後に、ＳＴＡ２から送信される第１のＣＴＳフレームの受信動作に入る（ステップＳ１００５）。一定の待機期間とは、例えば、第１のＲＴＳフレームの送信完了からＳＩＦＳだけ待機することを指す。受信部１０４は、送信部１０４が第１のＲＴＳフレームを送信したチャネルの少なくとも一つのチャネルに対して、受信動作に入れば良い。
　次いで、受信部１０４は、第１のＣＴＳフレームを受信したチャネルの少なくとも一つに対して、第２のＣＴＳフレームの受信動作に入る（ステップＳ１００６）。そして、受信部１０４は、第１のＣＴＳフレームおよび第２のＣＴＳフレームに関する情報を上位層部１０１に対して通知する。なお、前述したように、ＡＰ１は、第２のＣＴＳフレームの受信を行なわなくても構わない。
　次いで、上位層部１０１は、受信部１０４より通知される情報に基づいて、ＯＦＤＭＡ伝送に参加するＳＴＡ２と、それぞれに割り当てる無線リソースを決定し、送信部１０３に通知する（ステップＳ１００７）。
　次いで、送信部１０３は、上位層部１０１から通知される情報に基づいて、ＯＦＤＭＡ信号を生成し、アンテナ１０５を介して、送信する（ステップＳ１００８）。
　なお、受信部１０４は、送信部１０３がＯＦＤＭＡ信号を送信したのち、ＯＦＤＭＡ伝送に参加したＳＴＡ２が送信するＡＣＫフレームを受信する機能も備えている。本実施形態に係るＳＴＡ２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃのマルチユーザ多重入力多重出力（Multi-user multiple-input multiple-output：ＭＵ－ＭＩＭＯ）伝送と同様に、ＡＰ１が送信するＡＣＫフレーム要求信号に基づいて、該ＡＣＫフレームを送信することができる。また、各ＳＴＡ２が、ＯＦＤＭＡ伝送時に割り当てられたチャネルでＡＣＫフレームを同時送信する、すなわち、上りリンクのＯＦＤＭＡ伝送によってＡＣＫフレームを送信することができる。この場合、各ＳＴＡ２は、ＯＦＤＭＡ信号受信を完了したあと、ＳＩＦＳだけ待機したのちＡＣＫフレームを送信する。受信部１０４は、前述したような方法によって送信された各ＳＴＡ２からのＡＣＫフレームを受信することで、各ＳＴＡ２に正しくデータ伝送ができたか否かを判断することが可能である。
　なお、本実施形態に係るＡＰ１は、第１のＲＴＳフレームを送信した後で、受信動作に入る。もしＡＰ１が受信動作に入ってから一定期間の間、各ＳＴＡ２からの第１のＣＴＳフレームが受信しなかった場合、ＡＰ１は動作を終了しても構わない。
　また、ＡＰ１がＯＦＤＭＡ伝送に参加させる各ＳＴＡ宛てのデータ量が異なる場合、一部のＳＴＡ２宛てのＯＦＤＭＡ信号が、他のＳＴＡ２宛てのＯＦＤＭＡ信号より、先に終了してしまう可能性がある。この場合、ＡＰ１は、先にＯＦＤＭＡ信号伝送が終了したチャネルをＢＳＳ１ａ内の他のＳＴＡ２およびＳＴＡ３に開放するために、第１のＲＴＳフレームおよび第１のＣＴＳフレームで設定したＮＡＶをクリアしても良い旨をシグナリングするフレームを送信しても良い。
　図１１は、本実施形態に係るＳＴＡ２の一構成例を示すブロック図である。図１１に示すように、ＳＴＡ２は、上位層部２０１と、制御部２０２と、送信部２０３と、受信部２０４と、アンテナ２０５を備える。
　上位層部２０１は、ＭＡＣ層等の処理を行なう。また、上位層部２０１は、送信部２０３と、受信部２０４の制御を行なうための情報を生成し、制御部２０２に出力する。
　アンテナ２０５は、ＡＰ１が送信した信号を受信し、受信部２０４に出力する。
　受信部２０４は、物理チャネル信号復調部２０４１と制御情報モニタリング部２０４２と無線受信部２０４３を備える。無線受信部２０４３は、アンテナ２０５から入力されたＲＦ帯の信号をベースバンド帯の信号に変換する。無線受信部２０４３が行なう処理には、ＲＦ帯からベースバンド帯への周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等が含まれる。
　制御情報モニタリング部２０４２は、無線受信部２０４３が出力するベースバンド帯の信号からＡＰ１が送信する送信フレームのＰＨＹヘッダ（例えば、L-SIGやVHT-SIG-A）に記載されている情報を読み取り、物理チャネル信号復調部２０４１に入力する。
　物理チャネル信号復調部２０４１は、制御情報モニタリング部２０４２が取得した制御情報に基づいて、ＡＰ１が送信した送信フレームを復調し、復調結果を、制御部２０２を介して、上位層部２０１に入力する。
　上位層部２０１は、物理チャネル信号復調部２０４１が復調したデータを、ＭＡＣ層、ＬＬＣ（Logical Link Control）層およびトランスポート層で、それぞれ解釈する。上位層部２０１のＭＡＣ層の処理として、ＡＰ１が送信した送信フレームから、様々な情報を取得できる。例えば、上位層部２０１はＡＰ１が送信した送信フレームが、ビーコンフレームであると解釈した場合、該ビーコンフレームに記載されているＡＰ１の機能（Capability）を示す情報等を取得することが可能である。
　受信部２０４が行なう処理には、特定の周波数バンドにおいて周辺の干渉を測定（キャリアセンス）し、該周波数バンドを確保する機能が含まれていても良い。
　ＳＴＡ２は、信号を送信する機能も備える。アンテナ２０５は、送信部２０３が生成したＲＦ帯の信号を、ＡＰ１に対して送信する。
　送信部２０３は、物理チャネル信号生成部２０３１と、制御信号生成部２０３３と、フレーム構成部２０３２と、無線送信部２０３４を備える。物理チャネル信号生成部２０３１は、ＳＴＡ２がＡＰ１に送信するベースバンド帯の信号を生成する。制御信号生成部２０３３は、物理チャネル信号生成部２０３１が生成した信号を、ＡＰ１が復調するための制御信号を生成する。そして、フレーム構成部２０３２は、物理チャネル信号生成部２０３１と、制御信号生成部２０３２が生成した信号に基づいて、例えば、図９に示すような信号フレームを生成する。
　無線送信部２０３４は、フレーム構成部２０３２が生成したベースバンド帯の信号をＲＦ帯の信号に変換する。無線送信部２０３４が行なう処理には、デジタル・アナログ変換、フィルタリング、ベースバンド帯からＲＦ帯への周波数変換等が含まれる。
　図１２は、本実施形態に係るＳＴＡ２の信号処理を説明するフローチャートである。以下では、図１１および図１２を参照しながら、ＳＴＡ２の動作について説明する。
　はじめに、受信部２０４は、ＡＰ１が送信するＲＴＳフレームを受信した場合、その復調結果を上位層部２０１に通知する（ステップＳ１２０１）。上位層部２０１は、該ＲＴＳフレームが第１のＲＴＳフレームか既存のＲＴＳフレームかどうかを判断する（ステップＳ１１０２）
　該ＲＴＳフレームが第一のＲＴＳフレームでなかった場合（ステップＳ１２０２／Ｎ）、ＳＴＡ２は、既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格と同様の動作を行なう（ステップＳ１２１１、説明は割愛）。一方、該ＲＴＳフレームが第１のＲＴＳフレームであった場合（ステップＳ１２０２／Ｙ）、上位層部２０１は、自装置が接続しているＡＰ１が、自装置を含む可能性のあるＯＦＤＭＡ伝送を行なおうとしていることを認識することができる。
　次いで、上位層部２０１は、該第１のＲＴＳフレームが自装置宛ての第１のＲＴＳフレームか否かを判断する（ステップＳ１２０３）。該ＲＴＳフレームが自装置宛てのＲＴＳフレームではない場合（ステップＳ１２０３／Ｎ）、上位層部２０１は、ＮＡＶを設定し、送信部２０３の送信動作、および受信部２０４の受信動作を停止する（ステップＳ１２１２）。一方、該ＲＴＳフレームが自装置宛てのＲＴＳフレームであった場合（ステップＳ１２０３／Ｙ）、ＳＴＡ２は後述する第１のＣＴＳフレームの送信動作に移る。
　次いで、上位層部２０１は、第１のＲＴＳフレームを受信したチャネルの状態（アイドルかビジーか）を判断するように受信部２０４に指示し、受信部２０４は、該チャネルの状態を判断する（ステップＳ１２０４）。上位層部２０１は、受信部２０４に対して、該第一のＲＴＳフレームを受信したすべてのチャネルの状態を判断するように制御しても良いし、一部のチャネルに対してのみ、その状態を判断するように制御しても良い。
　次いで、上位層部２０１は、受信部２０４から通知される情報に基づいて、第１のＣＴＳフレームを送信するチャネルを決定する（ステップＳ１２０５）なお、上位層部２０１は受信部２０４から状態報告が通知されなかったチャネルについては、全てビジーと判断することができる。上位層部２０１は、第１のＣＴＳフレームを送信するチャネルを送信部２０３に通知する。上位層部２０１は、受信部２０４からに情報によって、アイドルと判断可能なすべてのチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを送信するように送信部２０３を制御しても良いし、一部のチャネルに対して第１のＣＴＳフレームを送信するように送信部２０３を制御しても良い。
　次いで、送信部２０３は、上位層部２０１からの指示に基づいて、第１のＣＴＳフレームを生成し、ＡＰ１に対して送信する（ステップＳ１２０６）。例えば、物理チャネル信号生成部２０３１が該第１のＣＴＳフレームのベースバンド信号を生成する。制御信号生成部２０３３が該第１のＣＴＳフレームを、ＡＰ１が復調可能な制御信号を生成する。そして、フレーム構成部２０３２が、第１のＣＴＳフレームを生成し、無線送信部２０３４が第１のＣＴＳフレームをアンテナ１０５に出力する。
　次いで、送信部２０３は、第１のＣＴＳフレーム送信後に、第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルに対して第２のＣＴＳフレームを送信する（ステップＳ１２０７）。既に説明したように、ＳＴＡ２は第２のＣＴＳフレームは必ずしも送信する必要はない。また、ＳＴＡ２は、必ずしも第１のＣＴＳフレームを送信したすべてのチャネルに対して、第２のＣＴＳフレームを送信しなくても良い。
　なお、送信部２０３は、第１のＣＴＳフレーム送信後、一定期間の待機ののち（例えば、送信部２０３は、第１のＣＴＳフレーム送信後にＳＩＦＳだけ待機する）、第２のＣＴＳフレームを送信することができる。また、送信部２０３のフレーム構成部２０３２は、該第１のＣＴＳフレームの後ろに、該第２のＣＴＳフレームを付与して、一つの信号フレームとして、信号フレーム（以下では第3のCTSフレームと呼ぶ）を構成しても良い。この際に、レガシー端末であるＳＴＡ３が、第３のＣＴＳフレームを正しくＣＴＳフレームと認識するために、制御信号生成部２０３３は、該第３のＣＴＳフレームに付けるＰＨＹヘッダのデュレーションフィールドには、第３のＣＴＳフレームのフレーム長から第２のＣＴＳフレームに関するフレーム長を差し引いた期間を記載することができる。
　そして、送信部２０３が第一のＣＴＳフレームおよび第一の指示フレームを送信したのち、受信部２０４は、ＡＰ１より送信されるＯＦＤＭＡ信号を受信する（ステップＳ１２０８）。ＡＰ１は該ＯＦＤＭＡ信号に、各ＳＴＡ２に対する無線リソースの割り当て情報を含めることができる。該割り当て情報は該ＯＦＤＭＡ信号のＰＨＹ層の情報（例えば、PHYヘッダの情報）に含まれている場合と、ＭＡＣ層の情報（例えば、MACヘッダヘッダ）に含まれている場合が考えられるが、いずれの信号に該割り当て情報が含まれているからは、事前にＡＰ１とＳＴＡ２との間で取り決めておけば良い。
　受信部２０４は、割り当て情報に基づいて、ＡＰ１より送信された信号を復調し、その情報を上位層部２０１に通知する。上位層部２０１は、自装置宛ての信号が正しく復号できたか否かを判断する（ステップＳ１２０９）。上位層部２０１は、誤り無く自装置宛ての信号が復号できたと判断した場合（ステップＳ１２０９／Ｙ）、送信部２０３にＡＣＫフレームをＡＰ１に送信するように指示し、送信部２０３は、上位層部２０１の指示に従って、ＡＣＫフレームをＡＰ１に送信する（ステップＳ１２１０）。以上で、ＳＴＡ２の動作は終了となる。送信部２０３がＡＣＫフレームを送信する方法は、事前にＡＰ１との間で取り決めた方法（例えば、前述した方法）であれば、どのような方法でも本実施形態には含まれる。なお、上位層部２０１は、自装置宛ての信号の復号結果に誤りを認識した場合（ステップＳ１２０９／Ｎ）、その時点でＳＴＡ２の動作は終了となる。
　なお、ＳＴＡ２は、第１のＣＴＳフレームもしくは第２のＣＴＳフレームをＡＰ１に送信した後、一定期間の間、ＡＰ１から送信される信号を受信しなかった場合、ＳＴＡ２は、ＡＰ１がＯＦＤＭＡ伝送を行なわなかったと判断し、受信動作を停止しても良いし、新たに、別の通信動作に入っても構わない。また、ＳＴＡ２は、第１のＣＴＳフレームを送信したチャネルに対して、該第１のＣＴＳフレームで設定したＮＡＶを解消可能とする旨を記載した信号フレームを送信しても良い。
　以上説明してきたＡＰ１とＳＴＡ２を含む通信システムによれば、ＣＳＭＡ／ＣＡを前提とし、かつ、既存のＩＥＥＥ８０２．１１規格のレガシー端末（本実施形態の例によればSTA3）が存在する通信システムにおいて、レガシー端末との共存を実現しつつ、効率的に無線チャネルを確保し、なおかつ、オーバーヘッドを小さくしながら、ＯＦＤＭＡ伝送を実現することができるから、通信システムの周波数利用効率の改善に大きく寄与することが可能となる。
　［２．全実施形態共通］
　本発明に係るＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ROM、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであっても良い。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
　また、市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態におけるＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現しても良い。ＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３の各機能ブロックは個別にチップ化しても良いし、一部、または全部を集積してチップ化しても良い。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。
　また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
　なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本願発明のＡＰ１、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３は、移動局装置への適用に限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型の電子機器、例えば、ＡＶ機器、キッチン機器、掃除・洗濯機器、空調機器、オフィス機器、自動販売機、その他生活機器などに適用できることは言うまでもない。
　以上、この発明の実施形態を、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請求の範囲に含まれる。
　本発明は、無線送信装置、無線受信装置、通信システムおよび通信方法に用いて好適である。
　なお、本国際出願は、２０１５年２月３日に出願した日本国特許出願第２０１５－０１８９１１号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１５－０１８９１１号の全内容を本国際出願に援用する。
１　ＡＰ
２、２－１、２－２、２－３、２－４、３、３－１、３－２、３－３、３－４　ＳＴＡ
１０１、２０１　上位層部
１０２、２０２　制御部
１０３、２０３　送信部
１０４、２０４　受信部
１０５、２０５　アンテナ
１０３１、２０３１　物理チャネル信号生成部
１０３２、２０３２　フレーム構成部
１０３３、２０３３　制御信号生成部
１０３４、２０３４　無線送信部
１０４１、２０４１　物理チャネル信号復調部
１０４２、２０４３　無線受信部
２０４２　制御情報モニタリング部

Claims (18)

  1. 　自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置と通信を行なう無線受信装置であって、
    　前記無線送信装置より送信される、前記複数の無線受信装置宛てであることを示す情報を含むリソース確保信号を受信する受信部と、
    　前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、リソース確保応答信号を送信する送信部を備え、
    　前記リソース確保応答信号に含まれる情報の少なくとも一部は、他の前記無線受信装置が送信する第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と、同一であることを特徴とする無線受信装置。
  2. 　前記受信部は、前記無線送信装置より送信される、前記リソース確保応答信号を送信する無線リソースを示す情報を取得することを特徴とする、請求項１に記載の無線受信装置。
  3. 　前記受信部は、前記無線送信装置より送信される、前記リソース確保応答信号に含まれる情報の少なくとも一部を示す情報を取得することを特徴とする、請求項２に記載の無線受信装置。
  4. 　前記送信部は、前記リソース確保応答信号を、前記複数の無線受信装置の少なくとも１つと同じ時刻に送信することを特徴とする、請求項３に記載の無線受信装置。
  5. 　前記送信部は、前記リソース確保応答信号を、２０ＭＨｚの帯域幅で送信することを特徴とする、請求項４に記載の無線受信装置。
  6. 　前記受信部は、前記送信部が前記リソース確保応答信号を送信後、所定の期間の間、前記無線送信装置より送信されるフレームを受信しなかった場合、受信動作を停止することを特徴とする、請求項５に記載の無線受信装置。
  7. 　前記受信部は、前記リソース確保応答信号が既存のＲＴＳフレームであるか否かを判断し、前記リソース確保応答信号が既存のＲＴＳフレームでなかった場合、前記マルチユーザ伝送で送信されるフレームの受信動作に入り、前記リソース確保応答信号が既存のＲＴＳフレームであった場合、シングルユーザ伝送で送信されるフレームの受信動作に入ることを特徴とする、請求項６に記載の無線受信装置。
  8. 　前記リソース確保応答信号には、前記第１のリソース確保応答信号と、第２のリソース確保応答信号が含まれており、
    前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号を送信する無線リソースは、前記送信部が前記第１のリソース確保応答信号を送信する無線リソースの一部であり、
    　前記無線送信装置より、前記送信部が前記第２のリソース確保応答信号を送信する無線リソースを示す情報がシグナリングされることを特徴とする、請求項７に記載の無線受信装置。
  9. 　前記リソース確保信号には、前記無線送信装置が、前記マルチユーザ伝送を開始することを示す情報が含まれていることを特徴とする、請求項７に記載の無線受信装置。
  10. 　自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置であって、
    　前記複数の無線受信装置宛てであることを示す情報を含むリソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信する送信部と、
    　前記複数の無線受信装置より送信される、リソース確保応答信号を受信する受信部を備え、
    　前記複数の無線受信装置より送信されるリソース確保応答信号に含まれる情報は、少なくとも一部が共通であり、
    　前記複数の無線受信装置が、前記リソース確保応答信号を送信する無線リソースを示す情報を通知することを特徴とする無線送信装置。
  11. 　前記送信部は、前記複数の無線受信装置より送信されるリソース確保応答信号に含まれる情報の少なくとも一部を示す情報を、前記複数の無線受信装置に通知することを特徴とする、請求項１０に記載の無線送信装置。
  12. 　前記送信部が前記リソース確保信号を送信した後、前記受信部が所定の期間の間、前記リソース確保応答信号を１つも受信しなかった場合、前記送信部は、前記マルチユーザ伝送を行なわないことを特徴とする、請求項１１に記載の無線送信装置。
  13. 　前記送信部は、前記マルチユーザ伝送の少なくとも一部が終了した後、前記複数の無線受信装置に対して、前記リソース確保信号で設定されたＮＡＶをクリアすることを許可する情報を含むフレームを送信することを特徴とする、請求項１２に記載の無線送信装置。
  14. 　前記複数の無線受信装置より送信される、少なくとも一部の情報が共通の前記リソース確保応答信号は、２０ＭＨｚの帯域幅で送信されることを特徴とする、請求項１３に記載の無線送信装置。
  15. 　前記無線受信装置より送信される少なくとも一部の情報が共通の前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一部に、前記無線受信装置宛てのフレームを割り当てる前記マルチユーザ伝送を行なうことを特徴とする、請求項１４に記載の無線送信装置。
  16. 　自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置と通信を行なう無線受信装置が備える通信方法であって、
    　前記無線送信装置より送信される、前記複数の無線受信装置宛てであることを示す情報を含むリソース確保信号を受信するステップと、
    　前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、リソース確保応答信号を送信するステップと、を備え、
    　前記リソース確保応答信号に含まれる情報の少なくとも一部は、他の前記無線受信装置が送信する第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と、同一であることを特徴とする通信方法。
  17. 　自律分散的に送信機会を制御する通信システムにおいて、複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置が備える通信方法であって、
    　前記複数の無線受信装置宛てであることを示す情報を含むリソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信するステップと、
    　前記複数の無線受信装置より送信される、リソース確保応答信号を受信するステップと、を備え、
    　前記複数の無線受信装置が、前記リソース確保応答信号を送信する無線リソースを示す情報を通知するステップと、を備え、
    　前記複数の無線受信装置より送信されるリソース確保応答信号に含まれる情報は、少なくとも一部が共通であることを特徴とする通信方法。
  18. 　自律分散的に送信機会を制御し、複数の無線受信装置と、前記複数の無線受信装置との間でマルチユーザ伝送を行なう無線送信装置を備える通信システムであって、
    　前記無線受信装置は、
    　前記無線送信装置より送信される、前記複数の無線受信装置宛てであることを示す情報を含むリソース確保信号を受信する受信部と、
    　前記リソース確保信号を受信した無線リソースの少なくとも一つを用いて、前記無線送信装置に、リソース確保応答信号を送信する送信部を備え、
    　前記リソース確保応答信号に含まれる情報の少なくとも一部は、他の前記無線受信装置が送信する第１のリソース確保応答信号に含まれる情報と、同一であり、
    　前記無線送信装置は、
    　前記複数の無線受信装置宛てであることを示す情報を含むリソース確保信号を、前記複数の無線受信装置に送信する送信部と、
    　前記複数の無線受信装置より送信される、リソース確保応答信号を受信する受信部を備え、
    　前記複数の無線受信装置より送信されるリソース確保応答信号に含まれる情報は、少なくとも一部が共通であり、
    　前記複数の無線受信装置が、前記リソース確保応答信号を送信する無線リソースを示す情報を通知すること、を特徴とする通信システム。
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