JP6000646B2 - 無線通信装置、無線通信端末、制御方法、通信方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、１つの通信装置から複数の通信端末へ、１つの周波数帯域を用いて並行してデータを送信するための技術に関する。

次世代無線ＬＡＮ規格としてＩＥＥＥ８０２．１１ａｃが策定されている最中である。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、通信速度の大幅な高速化のために、従来ＩＥＥＥ８０２．１１ｎで使用されているＳＵ−ＭＩＭＯ（シングルユーザＭＩＭＯ）に加えて、ＭＵ−ＭＩＭＯ（マルチユーザＭＩＭＯ）が採用される予定である。ＭＵ−ＭＩＭＯでは、無線アクセスポイント（ＡＰ）が、複数の無線ステーション（ＳＴＡ）に、１つの周波数帯域で並行して異なるデータを送信することができるため、送信効率の向上が見込める。

特許文献１には、ＭＵ−ＭＩＭＯによるデータの送信のための技術として、従来の送信要求（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ：ＲＴＳ）フレームの応用技術である、複数のＲＴＳフレームの送出方法であるマルチＲＴＳ（ｍＲＴＳ）が記載されている。図４は、ｍＲＴＳフレームを使用したＭＵ−ＭＩＭＯの通信の様子を書いたフレームタイミング図である。ＡＰが各ＳＴＡに対して送信するデータが存在する場合、ＡＰはデータの宛先になる各ＳＴＡに対し、ｍＲＴＳフレームで送信の要求があることを通知する。そしてそれを受信した各ＳＴＡは、送信許可（Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ：ＣＴＳ）フレームをＡＰに順番に送ることにより、送信を許可したことを通知する。そして、各ＳＴＡに対してデータが多重化して送信され、ＳＴＡはデータを受信すると、受信が成功したことを示す確認フレームとしてＢｌｏｃｋ ＡＣＫ（ＢＡ）フレームをＡＰに順番に送信する。

米国特許出願公開第２０１０／０３０９８７１号明細書

しかしながら、各ＳＴＡの送信タイミングにずれがある場合には、それぞれのＳＴＡが送信するフレームが衝突してしまう場合がある。例えば、ＳＴＡ−１とＳＴＡ−２は互いにキャリアセンスできない位置にあり、ＳＴＡ−１がＣＴＳを送信している最中にＳＴＡ−２がＣＴＳを送信すると、２つのＣＴＳが衝突してしまう。そして、この場合は、ＡＰが正しくＣＴＳフレームを受信できず、ＡＰはＣＴＳを受信できなかったＳＴＡ−１とＳＴＡ−２へはデータを送信しない。このため、同時に並行して送信できるはずであったデータを送信することができず、帯域の利用効率が落ちてしまうという課題があった。また、ＢＡも同様に衝突してしまう場合があり、ＡＰはＢＡを受信できなかったＳＴＡへ、データを再送するため、やはり帯域利用効率が劣化してしまうという課題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、１つの周波数帯域を用いて並行してデータを送信する際に、帯域利用効率の劣化を防止する技術提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による通信装置は、第１の複数の他の通信装置から受信された所定の信号の受信または送信のタイミングが、前記第１の複数の他の通信装置の各々に定められた所定の期間内であるか否かを判定する判定手段と、前記第１の複数の他の通信装置のうち、前記所定の信号の受信または送信のタイミングが前記所定の期間内ではないと判定された装置を除いた第２の複数の他の通信装置を、データを並行して送信するグループとして管理する管理手段と、前記管理手段により管理されたグループに属する前記第２の複数の他の通信装置の各々に対して、前記第２の複数の他の通信装置の各々に対するデータを並行して送信する送信手段と、を有する。

本発明によれば、１つの周波数帯域を用いてデータを並行して送信する際の帯域利用効率の劣化を防止することが可能となる。

無線通信システムの構成例を示す図。 アクセスポイント（ＡＰ）の機能構成例を示すブロック図。 ＣＴＳとＢＡの受信タイミングの検出処理を示すフローチャート。 フレームの送受信タイミングの例を示す概念図。 フレームの送受信タイミングとグルーピング制御の例を示す概念図。 フレームの送受信タイミングとグルーピング制御の例を示す概念図。 フレームの送受信タイミングとグルーピング制御の例を示す概念図。 ＣＴＳとＢＡ以外の受信タイミングの検出処理を示すフローチャート。 ＣＴＳとＢＡ以外のフレームに基づくグルーピング制御の概念図。 無線フレームの送受信タイミングの例を示す概念図。 各ＳＴＡの受信タイミングと本来受信されるべきタイミングとのタイミング差を示す図。 タイミング差に基づくグルーピング制御の動作を示すフローチャート。 タイミング差に基づくグルーピング制御を実行した場合の無線フレームの送受信タイミングを示す概念図。 無線ＬＡＮ端末（ＳＴＡ）の機能構成例を示すブロック図。 ＳＴＡにおける受信タイミング検出処理及び通信方式の切り替え処理の動作を示すフローチャート。 ＳＴＡにより自律的なグルーピング制御を行う場合に送受信される無線フレームを示す概念図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜＜実施形態１＞＞
（無線通信システムの構成）
図１は、本実施形態における無線通信システムの構成例を示した図である。本実施形態の無線通信システムは、例えば図１に示すように、無線通信基地局の役割を果たす１台のアクセスポイント（ＡＰ）１０１と、基地局に接続する無線通信端末としての複数の無線ＬＡＮ端末（ＳＴＡ）１０２〜１０４とを含む。ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２〜１０４とは、マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）またはシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）を使用して互いに通信可能である。本実施形態では、図１に示すように、ＳＴＡ１０２、ＳＴＡ１０３、ＳＴＡ１０４が通信可能なエリアはそれぞれ１０５〜１０７であり、隠れ端末問題が発生しうる環境を想定する。したがって、本無線通信システムでは、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２〜１０４とは、マルチ送信要求（ｍＲＴＳ）／送信許可（ＣＴＳ）シーケンスを使用することで正常な通信が可能となるものとする。

（ＡＰの構成）
図２は、本実施形態にかかるＡＰ１０１の機能構成例を示すブロック図である。ＡＰ１０１は、例えば、無線送受信部２０１と、無線通信制御部２０２と、タイミング検出部２０３と、グループ管理部２０４と、記憶部２０５とを備える。

無線送受信部２０１は、８０２．１１に準拠した無線ＬＡＮの通信方式で無線データを送受信する。なお、図２に示すように、無線送受信部２０１は、複数のアンテナによるＳＵ−ＭＩＭＯまたはＭＵ−ＭＩＭＯでの通信を行うことができる。ここで、ＳＵ−ＭＩＭＯとは、単一のＡＰと単一のＳＴＡとの間でのＭＩＭＯ通信を指し、ＡＰのみならず、ＳＴＡにおいても複数のアンテナを有する場合に使用可能な通信技術である。また、ＭＵ−ＭＩＭＯとは、例えば単一のＡＰと複数のＳＴＡとの間で行われるＭＩＭＯ通信であり、この場合、ＡＰは複数のアンテナを有するが、ＳＴＡは少なくとも１本のアンテナを有していればよい。

なお、以下では、ＳＵ−ＭＩＭＯ及びＭＵ−ＭＩＭＯを用いる場合について説明するが、これらを、１つの周波数帯域において複数のストリームの送受信を並行して行うことができるいずれかの方式で代替してもよい。例えば、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）方式を用いる場合は、ＡＰとＳＴＡがそれぞれ１本のアンテナしか有さない場合でも、コードを複数の無線通信端末に割り当てることで、１つの周波数帯域で同時に並行して複数の無線通信端末に信号を送信できる。また、マルチコードを１つの無線通信端末に割り当てることで、１つの周波数帯域で同時に並行して複数のストリームを送信することができ、実質的にＳＵ−ＭＩＭＯと同等の効果を得ることができる。

無線通信制御部２０２は、無線送受信部２０１で送受信するメッセージを制御する機能ブロックであり、無線リンクの確立と切断の指示、多重化したデータの伝送制御を行う。タイミング検出部２０３は、各ＳＴＡが送信したフレームの送信または受信のタイミングを検出するブロックであり、想定されるフレーム受信（送信）タイミングと、実際のフレーム受信（送信）タイミングとの差異を検出する。なお、以下では、受信タイミングに基づく処理について説明する。ただし、無線ＬＡＮのエリアは十分に狭く、送信タイミングと受信タイミングとをほぼ同時とみなすことができるため、以下の議論における受信タイミングを送信タイミングに置き換えて本実施形態に係る技術を適用することも当然可能である。タイミング検出部２０３の処理の詳細については後述する。

グループ管理部２０４は、ＭＵ−ＭＩＭＯを行う際に、１つの周波数帯域を使用して同時にデータを送信するＳＴＡをグループとして管理するとともに、グループに含まれるＳＴＡを変更し、更新する。グループ管理部２０４は、タイミング検出部２０３の検出結果に応じて、グループの変更や更新のための制御（以下、グルーピング制御という）が必要であると判定される場合に処理を実行する。記憶部２０５は、タイミング検出部２０３で検出された各ＳＴＡの受信フレームのタイミングの差異や、グルーピング制御の対象となるＳＴＡを記憶する。

なお、全ての機能ブロックはソフトウェアもしくはハードウェア的に相互関係を有するものである。また上記機能ブロックは一例であり、複数の機能ブロックを１つの機能ブロックとして構成してもよいし、何れかの機能ブロックを複数の機能ブロックに分割してもよい。

（タイミング検出処理）
図３は、ｍＲＴＳに対するＣＴＳ又はＭＵ−ＭＩＭＯのデータ送信に対するＢＡの、すなわち、各ＳＴＡがスケジュールされたタイミングに基づいて所定のフレームを送信する場合の、各ＳＴＡのフレーム受信タイミングの検出処理を示すフローチャートである。なお、ここでは、ＡＰ１０１がＳＴＡ１０２、ＳＴＡ１０３、及びＳＴＡ１０４からｍＲＴＳに対するＣＴＳを受信した場合の例について、図４から図７にそれぞれ示す送受信のタイミングを想定して、処理を説明する。

まず、図４に示すように、ＡＰ１０１のｍＲＴＳに対して各ＳＴＡからのＣＴＳが正常に受信され、ＭＵ−ＭＩＭＯで各ＳＴＡにデータが送信される場合について説明する。本例では、図４に示すように、各ＳＴＡから、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定される最短のフレーム送信間隔であるＳＩＦＳに基づいてＣＴＳが送信される。ＡＰ１０１は、各ＳＴＡからｍＲＴＳに対するＣＴＳをそれぞれ受信した後に、そのそれぞれのＣＴＳフレームに対して図３の処理を実行する。

タイミング検出部２０３は、まず、ＣＴＳフレームを正常に、すなわち、ＣＲＣエラーなどが発生することなく、受信できたかどうかを判定する（Ｓ３０１）。図４に示すように、ＣＴＳフレームを正常に受信した場合（Ｓ３０１でＹｅｓ）、フレームの受信タイミングが、所定のタイミングから所定時間以上タイミングがずれていないかを判定する（Ｓ３０２）。すなわち、例えば、前のフレームの送信または受信完了のタイミングにＳＩＦＳの間隔を加算したタイミングである、所定のタイミングを基準として、その基準より所定時間以上早く又は遅くフレームが受信されたかを判定する。

なお、この基準となる所定のタイミングは、ｍＲＴＳのフレームの終端タイミング、ＣＴＳの時間長、及びＳＩＦＳから定められてもよい。すなわち、ＳＴＡ１０２の所定のタイミングは、ｍＲＴＳの送信完了後のタイミングにＳＩＦＳを加えたタイミングとしてもよい。また、ＳＴＡ１０３の所定のタイミングは、ＳＴＡ１０２の所定のタイミングにＣＴＳの時間長とＳＩＦＳを加えたタイミングとし、ＳＴＡ１０４の所定のタイミングは、それにさらにＣＴＳの時間長とＳＩＦＳを加えたタイミングとしてもよい。このように、Ｓ３０２では、各ＳＴＡからのフレームが、所定のタイミングと所定時間によりＳＴＡごとに個別に定められる所定期間内に受信されたかを判定する。

図４の例では、いずれのＣＴＳフレームも所定期間内に受信できている（Ｓ３０２でＹｅｓ）。このため、タイミング検出部２０３は、各ＳＴＡが正常なタイミングでフレームを送信できるものとして処理を終了する。なお、図４の例のように、グルーピング制御対象となるＳＴＡが存在しない場合は、グループ管理部２０４は処理を行わない。

次に、図５に示すように、ＳＴＡ１０３から送信されるＣＴＳ５０１とＢＡ５０２との受信タイミングが、所定期間内に受信しなかった場合について説明する。図５の場合、ＣＴＳフレームを正常に受信できているため（Ｓ３０１でＹｅｓ）、タイミング検出部２０３は、処理をＳ３０２へ進める。しかし、図５の例では、ＣＴＳフレームの受信タイミングが所定期間外となっている（Ｓ３０２でＮｏ）。したがって、タイミング検出部２０３は、所定期間内にフレームを受信できなかったＳＴＡ１０３をグルーピング制御対象として抽出する（Ｓ３０３）。

グループ管理部２０４は、タイミング検出処理においてグルーピング制御対象のＳＴＡが検出されると、図５に示すように、検出されたＳＴＡ、すなわち、本例ではＳＴＡ１０３へ、Ｇｒｏｕｐ ＩＤ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｒａｍｅ５０３を送信する。Ｇｒｏｕｐ ＩＤ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｒａｍｅ５０３は、そのフレームの宛先のＳＴＡに、すべてのＭＵ−ＭＩＭＯグループから離脱することを指示する信号である。これにより、ＳＴＡ１０３の動作をＭＵ−ＭＩＭＯの動作からＳＵ−ＭＩＭＯの動作へ切り替えさせ、ＳＴＡ１０３は、それ以降は、ＳＵ−ＭＩＭＯによりＡＰ１０１と通信を行う。

このように、ＣＴＳ又はＢＡの受信タイミングがずれたＳＴＡをＭＵ−ＭＩＭＯから離脱させることにより、他のＳＴＡが送信するＣＴＳやＢＡとの衝突を事前に回避することができる。すなわち、図５の例では、ＳＴＡ１０３は、少なくともＳＴＡ１０２が送信したＣＴＳを検出できていないため、このようなＳＴＡ１０３とＳＴＡ１０２とにＭＵ−ＭＩＭＯでデータを送信すると、いずれフレームの衝突を引き起こす蓋然性が高い。したがって、このようなＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０３との少なくともいずれかをグループから離脱させることで、衝突を予め防ぐことができるようになる。

続いて、図６に示すように、ＳＴＡ１０２から送信されるＣＴＳ６０１の受信タイミングが所定期間より後であり、ＳＴＡ１０３が送信するＣＴＳ６０２と衝突する場合について説明する。この場合、ＡＰ１０１は、ＣＴＳ６０１とＣＴＳ６０２との受信に失敗しているため、ＭＵ−ＭＩＭＯでそれぞれＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０３とへ送信する予定であったデータ６０３とデータ６０４との送信をキャンセルする。そして、これらのデータが送信されないため、ＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０３とは、それぞれＢＡ６０５とＢＡ６０６とを送信しない。

図６の例では、タイミング検出部２０３は、まず、１番目のＳＴＡ１０２から送信されるはずのＣＴＳを受信できていないと判定し（Ｓ３０１でＮｏ）、処理をＳ３０４へ移す。そして、タイミング検出部２０３は、ＳＴＡ１０２から送信されるＣＴＳ６０１の先頭部分が受信できているかを判定する（Ｓ３０４）。図６の例の場合、ＣＴＳ６０１の先頭部分は受信できているため（Ｓ３０４でＹｅｓ）、タイミング検出部２０３は、続いて、そのＣＴＳ６０１の受信タイミングが、ＳＴＡ１０２に対して個別に定められた所定期間内であったかを判定する（Ｓ３０５）。ここで、図６の例の場合では、所定期間外にＣＴＳ６０１が送信されている（Ｓ３０５でＮｏ）。したがって、タイミング検出部２０３は、ＳＴＡ１０２をグルーピング制御対象として抽出し（Ｓ３０３）、処理を終了する。

なお、この場合、続いて、２番目のＳＴＡ１０３についても同様の処理を行う。しかしながら、ＳＴＡ１０３のＣＴＳ６０２は、フレームの先頭部を正常に受信できていないため（Ｓ３０４でＮｏ）、ＳＴＡ１０３をグルーピング制御対象として抽出せずに、処理を終了する。そして、グルーピング制御対象として抽出されたＳＴＡ１０２に対して、グループ管理部２０４は、ＭＵ−ＭＩＭＯからＳＵ−ＭＩＭＯに切り替えるようにＧｒｏｕｐ ＩＤ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｒａｍｅ６０７を送信する。このようにすることで、２つのＳＴＡからのフレームが衝突していた場合に、いずれかのＳＴＡがＭＵ−ＭＩＭＯによるデータ送信の対象から外される。それにより、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信における、ＣＴＳやＢＡフレームの衝突を防ぐことができ、帯域利用効率の劣化を防ぐことができる。

最後に、図７に示すように、ＣＴＳ７０２が所定期間より早いタイミングで送信され、ＳＴＡ１０２が送信するＣＴＳ７０１と衝突する場合について説明する。この場合、ＡＰ１０１は、ＣＴＳ７０１とＣＴＳ７０２との受信に失敗しているため、ＭＵ−ＭＩＭＯでそれぞれＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０３とへ送信する予定であったデータ７０３とデータ７０４との送信をキャンセルする。そして、これらのデータが送信されないため、ＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０３とは、それぞれＢＡ７０５とＢＡ７０６とを送信しない。

図７の例では、タイミング検出部２０３は、まず、１番目のＳＴＡ１０２から送信されるはずのＣＴＳを受信できていないと判定し（Ｓ３０１でＮｏ）、処理をＳ３０４へ移す。そして、タイミング検出部２０３は、ＳＴＡ１０２から送信されるＣＴＳ７０１の先頭部分が受信できているかを判定する（Ｓ３０４）。図７の例の場合、ＣＴＳ７０１の先頭部分は受信できているため（Ｓ３０４でＹｅｓ）、タイミング検出部２０３は、続いて、そのＣＴＳ７０１の受信タイミングが、ＳＴＡ１０２に個別に定められた所定期間内であったかを判定する（Ｓ３０５）。

ここで、図７の例の場合では、ＣＴＳ７０１はＳＴＡ１０２に対応する所定期間内に送信されている（Ｓ３０５でＹｅｓ）。したがって、タイミング検出部２０３は、処理をＳ３０６へ移し、２番目のＳＴＡ１０３からのフレームが受信できたかを判定する（Ｓ３０６）。図７の例では、２番目のＳＴＡ１０３からのＣＴＳ７０２は受信できていない（Ｓ３０６でＮｏ）。このため、ＣＴＳ７０１が受信できなかったのは、２番目のＳＴＡ１０３からのＣＴＳ７０２が早すぎるタイミングで送信されたからであると判定し、２番目のＳＴＡ１０３をグルーピング制御の対象として抽出する（Ｓ３０７）。なお、２番目のＳＴＡ１０３からのＣＴＳ７０２を受信できていた場合（Ｓ３０６でＹｅｓ）は、１番目のＳＴＡ１０２からのＣＴＳ７０１は、フレームの衝突以外の要因で受信が失敗したものと判定され、グルーピング制御の対象を抽出せずに処理を終了する。なお、２番目のＳＴＡ１０３にも同様に図３の処理が実行されるが、この場合は、フレームの先頭部分が正常に受信できていないため（Ｓ３０４でＮｏ）、その処理においてはグルーピング制御の対象を抽出せずに処理を終了する。

以上の処理により、グルーピング制御対象となるＳＴＡ１０３に対して、グループ管理部２０４は、ＭＵ−ＭＩＭＯからＳＵ−ＭＩＭＯに切り替えるようにＧｒｏｕｐ ＩＤ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｒａｍｅ７０７を送信する。これにより、以降のＭＵ−ＭＩＭＯ送信においてＳＴＡ１０２のフレームとＳＴＡ１０３のフレームとの衝突を防ぐことができ、帯域利用効率の劣化を防ぐことができる。

図８に、ＣＴＳやＢＡ以外のフレームに対する受信タイミングを検出する処理のフローチャートを示す。ここでは、図９に示すとおりＡＰ１０１がＳＴＡ１０２に対してＳＵ−ＭＩＭＯでデータを送信し、ＳＴＡ１０２が送信するそのデータに対応するＡｃｋの受信タイミングを検出することを例に説明する。

タイミング検出部２０３は、まず、ＳＴＡ１０２からのフレームが受信できたかを判定する（Ｓ８０１）。フレームが受信できていない場合（Ｓ８０１でＮｏ）は、タイミング検出部２０３は処理を終了し、グルーピング制御を実行しない。一方、フレームが受信できた場合（Ｓ８０１でＹｅｓ）は、当該フレームの受信タイミングが、例えばデータの送信完了後のタイミングにＳＩＦＳを加えたタイミングである所定のタイミングから、所定時間以上ずれていないかを判定する（Ｓ８０２）。すなわち、フレームの受信タイミングが所定期間内であったかが判定される。フレームの受信タイミングが所定期間内である場合（Ｓ８０２でＹｅｓ）は、タイミング検出部２０３は処理を終了し、グルーピング制御も行われない。一方で、図９のＡｃｋ９０１のように、受信タイミングが所定期間外であった場合（Ｓ８０２でＮｏ）は、当該ＳＴＡをグルーピング制御対象として抽出する（Ｓ８０３）。図９の例では、ＳＴＡ１０２がグルーピング制御対象となる。

タイミング検出部２０３がグルーピング制御対象となるＳＴＡを抽出した場合、グループ管理部２０４は、当該ＳＴＡをＭＵ−ＭＩＭＯの制御からＳＵ−ＭＩＭＯの制御に変更する。図９の例では、ＡＰ１０１がＧｒｏｕｐ ＩＤ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｒａｍｅ９０２を送信することで、ＳＴＡ１０２をＳＵ−ＭＩＭＯのみでの動作に変更する。

なお、本実施形態においては、各ＳＴＡに対して、フレームの受信タイミングが所定期間外となった回数をカウントし、その頻度が高いＳＴＡをＭＵ−ＭＩＭＯから離脱させるように、グルーピング制御を行ってもよい。

以上の処理により、図６や図７のようにＳＴＡのフレームが互いに衝突してしまい、受信タイミングを検出しづらい場合においても、他のフレームの受信タイミングを検出することが可能となる。したがって、このタイミングにより、事前にフレームの衝突を回避するようにＭＩＭＯの制御を変更することが可能となり、帯域利用効率の劣化を防ぐことが可能となる。

＜＜実施形態２＞＞
本実施形態では、フレームの受信タイミングの本来のタイミングとのタイミング差に応じてグルーピング制御を行う。なお、本実施形態の無線通信システムの構成と、アクセスポイントの機能構成は、実施形態１と同様に、それぞれ図１と図２のように示されるものとする。本実施形態では、タイミング検出部２０３とグループ管理部２０４の処理が実施形態１と異なるため、この点に着目して、以下説明する。

本実施形態においては、タイミング検出部２０３は、図１０に示す、ｍＲＴＳに対応する各ＳＴＡからのＣＴＳ１００１〜１００３を受信すると、各フレームを受信したタイミングと、本来フレームが受信されるべきタイミングとのタイミング差を算出する。ここで、本来フレームが受信されるべきタイミングは、例えば、ＳＴＡ１０２からのＣＴＳ１００１に対しては、ｍＲＴＳの送信完了タイミングにＳＩＦＳを加えたタイミングとして定められてもよい。また、ＳＴＡ１０３からのＣＴＳ１００２に対する本来フレームが受信されるべきタイミングは、ＣＴＳ１００１が受信されるべきタイミングにＣＴＳの時間長とＳＩＦＳを加えたものとしてもよい。ＣＴＳ１００３に対する本来フレームが受信されるべきタイミングは、ＣＴＳ１００２が受信されるべきタイミングにＣＴＳの時間長とＳＩＦＳを加えたものとしてもよい。

図１１に、タイミング差を算出した結果の例を示す。図１１では、ＣＴＳ１００１とＣＴＳ１００３の受信タイミングが、それぞれが本来受信されるべきタイミングから４μｓｅｃと０．３μｓｅｃだけ遅れていることを示している。また、ＣＴＳ１００２の受信タイミングが、本来受信させるべきタイミングから１μｓｅｃ早いことを示している。

グループ管理部２０４は、タイミング検出処理の終了後にグルーピング制御を行う。図１２に、本実施形態におけるグループ管理部２０４のグルーピング制御処理のフローチャートを示す。グループ管理部２０４は、まず、タイミング検出部２０３によって算出された、フレームの本来受信されるタイミングと実際の受信タイミングとの受信タイミング差から、グループ内のＳＴＡのフレーム送信順序を決定する（Ｓ１２０１）。このとき、本来の受信タイミングよりも実際の受信タイミングが早いＳＴＡほど、グループ内のフレーム送信順序を前にする。一方で、本来受信されるべきタイミングよりも実際の受信タイミングが遅いＳＴＡほど、グループ内のフレーム送信順序を後ろにする。図１１の例の場合では、ＳＴＡ１０３、ＳＴＡ１０４、ＳＴＡ１０２の順でグループ内のフレーム送信順序を決定する。グループ管理部２０４は、グループ内のフレーム送信順序を決定すると、そのグループの順序が変更されたことを各ＳＴＡに通知する（Ｓ１２０２）。

図１３は、グループ管理部２０４がＳＴＡにグループのフレーム送信順序を通知し、その後、各ＳＴＡにＭＵ−ＭＩＭＯでデータを送信する場合の、フレームの送受信タイミングの例を示す図である。Ｇｒｏｕｐ ＩＤ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｒａｍｅ１３０１、１３０２、１３０３は、それぞれ、ＳＴＡ１０２、ＳＴＡ１０３、ＳＴＡ１０４に対してグループ内の順序が変更されたことを通知する、図１２のＳ１２０２で送信されるフレームである。各ＳＴＡは、ＡＰ１０１からのｍＲＴＳ又はＭＵ−ＭＩＭＯによるデータ送信に対して、図１３に示す通り、ＳＴＡ１０３、ＳＴＡ１０４、ＳＴＡ１０２の順序で応答、すなわちＣＴＳ又はＢＡを送信する。

本実施形態では、このように、本来受信すべきタイミングより早くフレームを受信したＳＴＡほど、グループにおけるフレーム送信順序を前にし、遅くフレームを受信したＳＴＡほどグループにおけるフレーム送信順序を後にする。これにより、フレームを早すぎるタイミングで送信するＳＴＡが存在したとしても、その前に送信するＳＴＡは、それよりさらに早いタイミングでフレームを送信するため、フレームの衝突が発生しない。また、遅すぎるタイミングでフレームを送信するＳＴＡが存在するとしても、その後にフレームを送信するＳＴＡは、さらに遅いタイミングでフレームを送信するため、やはりフレームの衝突は発生しない。このように、本実施形態によれば、ＭＵ−ＭＩＭＯに参加しているＳＴＡの送信タイミングにズレがあったとしても、すべてのＳＴＡをＭＵ−ＭＩＭＯに参加させたまま、衝突の可能性を低くすることで、帯域利用効率の劣化を防ぐことができる。

なお、本実施形態において、所定時間以上のタイミング差が発生する場合には、Ｓ１２０１のソート対象には含めずに、実施形態１のようにＭＵ−ＭＩＭＯから離脱するようにしてもよい。また、フレームの受信タイミングの検出はｍＲＴＳに対するＣＴＳやＢＡだけでなく、その他のフレームで受信タイミングを検出してもよい。

＜＜実施形態３＞＞
本実施形態では、ＳＴＡが他のＳＴＡのフレーム送信タイミングを検出し、フレームの衝突の回避をする方法について説明する。本実施形態の通信システムの構成は、上述の実施形態と同様に、図１のようなものを想定する。本実施形態では、ＳＴＡ１０３はＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０４の送信するフレームを受信できるが、ＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０４はＳＴＡ１０３が送信するフレームを受信できない場合について説明する。

（ＳＴＡの構成）
図１４は、ＳＴＡ１０３の機能構成例を示すブロック図である。ＳＴＡ１０３は、例えば、図１４に示すように、無線送受信部１４０１、無線通信制御部１４０２、タイミング検出部１４０３、グループ管理部１４０４、及び記憶部１４０５を備える。無線送受信部１４０１、無線通信制御部１４０２、記憶部１４０５は、図２のＡＰ１０１に係る無線送受信部２０１、無線通信制御部２０２、記憶部２０５と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、ＡＰ１０１と比べると、ＭＵ−ＭＩＭＯを実行するためには、複数のアンテナを備える必要はなく、アンテナの本数は１本であってもよい。ただし、ＳＴＡ１０３は、ＳＵ−ＭＩＭＯを実行するために複数のアンテナを備えていてもよい。

タイミング検出部１４０３は、ＳＴＡ１０３において、他のＳＴＡ１０２及びＳＴＡ１０４が送信したフレームのタイミングを検出する。そして、タイミング検出部１４０３は、他のＳＴＡからのフレームが受信されると、想定される受信タイミングと実際のフレームの受信タイミングとのタイミング差を検出する。グループ管理部１４０４は、タイミング検出部１４０３において検出したタイミング差に応じて、ＳＴＡ１０３自らをＭＵ−ＭＩＭＯのグループから離脱させ、通信方式をＳＵ−ＭＩＭＯに切り替える。

（タイミング検出処理）
続いて、ＳＴＡ１０３が実行する処理について、図１５を参照して説明する。処理に先立ち、ＳＴＡ１０３は、ＡＰ１０１がｍＲＴＳを送信したことに応じて他のＳＴＡが送信するＣＴＳについて、その受信タイミングを検出する。そして、ＳＴＡ１０３は、グループにおけるフレームの送信順序が先であるＳＴＡ、例えばＳＴＡ１０２、からのＣＴＳの受信タイミングが、所定のタイミングより所定時間以上遅いか、すなわち所定期間より後であるかを判定する（Ｓ１５０１）。なお、所定のタイミングとは、例えば、図１６の例におけるＳＴＡ１０２からのＣＴＳ１６０１の場合、ｍＲＴＳの受信完了タイミングにＳＩＦＳを加えたタイミングである。

なお、図１６では、ＳＴＡ１０２からのＣＴＳ１６０１は、ｍＲＴＳの受信完了タイミングにＳＩＦＳを加えた所定のタイミングより所定時間以上遅れて送受信されている。この場合、ＳＴＡ１０３は、送信順序が先のＳＴＡ１０２からのフレームの受信タイミングが所定期間より後であると判定し（Ｓ１５０１でＹｅｓ）、処理をＳ１５０３へ進める。一方、ＳＴＡ１０３は、ＳＴＡ１０２からのフレームの受信タイミングが所定期間内である又は所定期間より前である場合（Ｓ１５０１でＮｏ）は、処理をＳ１５０２へ進める。

Ｓ１５０２では、ＳＴＡ１０３は、グループにおけるフレームの送信順序が後であるＳＴＡ、例えばＳＴＡ１０４、からのＣＴＳの受信タイミングが、所定期間より前であるかを判断する（Ｓ１５０２）。例えば、図１６の場合、ＳＴＡ１０３は、送信順序が後のＳＴＡ１０４からのＣＴＳ１６０２の受信タイミングが所定期間より前であるため、処理をＳ１５０３へ進める。一方、ＳＴＡ１０３は、ＳＴＡ１０４からのフレームの受信タイミングが所定期間内または所定期間より後である場合（Ｓ１５０２でＮｏ）は、ＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯとの切り替えを行わずに、処理を完了する。

Ｓ１５０３では、グループ管理部１４０４が、ＳＴＡ１０３自らをＭＵ−ＭＩＭＯグループから離脱させる処理を実行する。すなわち、グループ管理部１４０４は、ＳＴＡ１０３の通信方式をＭＵ−ＭＩＭＯからＳＵ−ＭＩＭＯに切り替えることによって、ＭＵ−ＭＩＭＯのグループから離脱する。具体的には、ＳＴＡ１０３は、ＤＥＡＵＴＨ（Ｄｅ−ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｆｒａｍｅ）１６０３をＡＰ１０１に送信して、ＭＵ−ＭＩＭＯでのＡＰ１０１への接続を切断する。そしてその後、ＳＴＡ１０３は、ＡＳＳＯＣ（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）１６０４を送信して、ＡＰ１０１に接続しなおす。このときに、ＳＴＡ１０３は、ＭＵ−ＭＩＭＯグループに再度参加させられることを防ぐため、ＳＵ−ＭＩＭＯのみをサポートしていることをＡＳＳＯＣによりＡＰに通知する。なお、本実施形態においては、ＳＵ−ＭＩＭＯに切り替えるのではなく、フレームの送信タイミングがずれているＳＴＡがいるグループからの離脱だけが行われてもよい。そして、その場合、離脱したＳＴＡがいないグループでのＭＵ−ＭＩＭＯによる通信が継続されてもよい。

本実施形態では、上述のように、ＳＴＡが、現在所属しているグループにおいて、フレームの送信タイミングがずれている他のＳＴＡを検出し、自律的にそのグループから離脱する。これにより、ＳＴＡが送信したＣＴＳやＢＡに対して、他のＳＴＡから送信されたフレームが衝突することを防ぐことができ、帯域利用効率の劣化を防ぐことが可能となる。

なお、上述の各実施形態において、各ＳＴＡのフレームの受信タイミング検出を複数回行ってもよい。そして、その平均値を算出して、フレームの受信タイミングのずれの平均値が所定時間以上であった場合にグルーピング制御を行うようにしてもよい。なお、上述の通り、上述の各実施形態における「受信タイミング」を「送信タイミング」に置き換えてもよい。すなわち、各ＳＴＡにおける送信タイミングに応じてグルーピング制御を行ってもよい。なお、送信タイミングは、上述の通り、受信タイミングと同時であるとみなしてもよいし、ＡＰにおいて推定してもよいし、また、フレームに明示的に送信時刻情報を含め、その情報に基づいて取得してもよい。

＜＜その他の実施形態＞＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (7)

1. 通信装置であって、
   第１の複数の他の通信装置から受信された所定の信号の受信または送信のタイミングが、前記第１の複数の他の通信装置の各々に定められた所定の期間内であるか否かを判定する判定手段と、
   前記第１の複数の他の通信装置のうち、前記所定の信号の受信または送信のタイミングが前記所定の期間内ではないと判定された装置を除いた第２の複数の他の通信装置を、データを並行して送信するグループとして管理する管理手段と、
   前記管理手段により管理されたグループに属する前記第２の複数の他の通信装置の各々に対して、前記第２の複数の他の通信装置の各々に対するデータを並行して送信する送信手段と、
   を有することを特徴とする通信装置。
2. 前記送信手段は、マルチユーザＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ−Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）を利用して、前記第２の複数の他の通信装置の各々に対するデータを並行して送信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記所定の信号は、ＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）信号である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 前記第１の複数の他の通信装置には、第１の他の通信装置と第２の他の通信装置とが含まれ、
   前記第１の他の通信装置から、当該第１の他の通信装置に定められた所定の期間内に送信された第１の所定の信号と、当該第１の所定の信号の送信が開始された後に前記第２の他の通信装置から送信された第２の所定の信号とが衝突した場合、前記判定手段は、前記第２の所定の信号の受信または送信のタイミングが、前記第２の他の通信装置に定められた所定の期間内ではないと判定する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 前記第１の複数の他の通信装置からの所定の信号の受信または送信のタイミングと、前記第１の複数の他の通信装置の各々に定められた所定の期間の開始タイミングとの差に基づいて、前記所定の信号を送信する順序を決定する決定手段をさらに有する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 通信装置の制御方法であって、
   第１の複数の他の通信装置から受信された所定の信号の受信または送信のタイミングが、前記第１の複数の他の通信装置の各々に定められた所定の期間内であるか否かを判定する判定工程と、
   前記第１の複数の他の通信装置のうち、前記所定の信号の受信または送信のタイミングが前記所定の期間内ではないと判定された装置を除いた第２の複数の他の通信装置を、データを並行して送信するグループとして管理する管理工程と、
   前記グループに属する前記第２の複数の他の通信装置の各々に対して、前記第２の複数の他の通信装置の各々に対するデータを並行して送信する送信工程と、
   を有することを特徴とする制御方法。
7. コンピュータを請求項１から５のいずれか１項に記載の通信装置として動作させるためのプログラム。

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