通信设备和通信方法、以及通信系统的制作方法
【专利说明】通信设备和通信方法、以及通信系统
[0001]本发明申请是申请日期为2010年4月19日、申请号为“201080019374.8”、发明名称为“通信设备和通信方法、以及通信系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及应用了多个用户共享空间轴上的无线资源的空分多址(空分多址，SDMA)的通信设备和通信方法、以及通信系统，具体地，涉及对寻址到多个用户的可变长帧格式的帧进行多路复用并发送的通信设备和通信方法、以及通信系统。
【背景技术】
[0003]无线通信减轻了传统的有线通信中的有线操作的负担，并且还提供作为用于实现移动通信的技术的用途。例如，作为关于无线LAN(局域网)的正规标准，可以以IEEE(电气和电子工程师协会)802.11为例子。IEEE 802.lla/g已得到普及。
[0004]根据IEEE 802.lla/g的标准，在2.4GHz带频率或5GHz带频率中，通过利用正交频分多路复用(正交频分多路复用:0FDM)来支持用于实现最大值为54Mbps的通信速度(物理层数据速率)的调制方法。此外，在作为IEEE 802.lla/g的标准的扩展标准的IEEE802.1ln中，通过采用MMO(多输入多输出)通信系统来实现更加高的位速率。本文中，MHTO是指在发送机侧和接收机侧均设置有多个天线元件以实现空间多路复用流的通信系统(众所周知)。尽管IEEE 802.1ln可以实现10Mbps以上的高吞吐量(高吞吐量:HT)，但是随着发送内容的信息量的增加，要求实现更加高的速度。
[0005]例如，由于MMO通信装置中的天线的数量增加并且要空间多路复用的流的数量增加，因此，可以提高一对一通信中的吞吐量，同时保持向后兼容性。然而，将来，在通信中除了每个用户的吞吐量外，要求多个用户的吞吐量总体上提高。
[0006]IEEE 802.1lac的工作组旨在建立使用小于或等于6GHz的频带并且数据发送速度超过IGbps的无线LAN标准，并且为了实现，像多用户MHTO(MU-Mnro)或SDMA(空分多址)一样，多个用户共享空间轴上的无线资源的空分多址系统较有效。
[0007]目前，作为用于基于时分多址(时分多址:TDMA)的下一代移动电话系列系统(诸如，PHS(个人手持电话系统)或LTE(长期演进技术))的基本技术之一，空分多址正在审查中。此外，在无线LAN领域中，一对多通信如上所述一样正在引起关注，但极少满足应用示例。这可能是因为难以在分组通信中有效地对多个用户进行多路复用。
[0008]顺便提及，提出了如下通信系统:通过使用由保持与传统的IEEE802.11的向后兼容性的分组格式构成的RTS、CTS和ACK分组来将传统的IEEE 802.11中的载波侦听与利用自适应阵列天线的空分多址这两种技术彼此结合(例如，参见PTL1)。
[0009]本文中，在将空分多址应用于无线LAN的情况下，可想到在同一时间轴上对可变长帧进行多路复用的情况。如果针对多个用户中的每一个的发送数据长度全部是同一大小，则不会出现问题，但如果要多路复用的帧长由于发送数据长度的不同而彼此不同，则在发送时期期间随着多路复用帧的数量的增加或减少，总发送功率急剧变化。如果多路复用并发送具有不同长度的帧进行而不进行改变，则随着接收侧的多路复用帧的数量的增加或减少，接收功率急剧变化，这就自动增益控制(自动增益控制:AGC)而言引发了不稳定操作，并且此外，根据各种观点(诸如，关于IEEE 802.11规定的RCPI (接收信道功率指示符)在帧内的功率分布的不稳定性)存在出现问题的可能性。为此，即使每个用户的发送数据长度不同，也需要在最终具有相同的帧长时发送在同一时间上多路复用的帧。
[0010]例如，在诸如传统蜂窝式系统的固定帧格式的系统中，可以通过插入多样化的数据(例如，参见PTL2)、分配时间调度(例如，参见PTL3)、可变数据速率(例如，参见PTL4和PTL5)、以及可变信道配置(例如，参见PTL6)，执行对帧的补偿等。与之相反，由于结构基本上与采用可变帧格式的诸如无线LAN的系统不同，因此，难以应用这些传统技术。
[0011]引用列表
[0012]专利文献
[0013]PTL 1:日本未审查专利申请公布第2004-328570号
[0014]PTL 2:日本未审查专利申请公布第2001-148646号
[0015]PTL 3:日本未审查专利申请公布(PCT申请的译文)第2009-506679号
[0016]PTL4:日本未审查专利申请公布第2008-236065号
[0017]PTL5:日本专利第2855172号
[0018]PTL6:日本未审查专利申请公布第2007-89113号
【发明内容】
[0019]技术问题
[0020]本发明的目的在于提供如下的优良的通信设备与通信方法、以及通信系统:其中，优选地，可以通过应用多个用户共享空间轴上的无线资源的空分多址，执行通信操作。
[0021]本发明的另一目的在于提供如下的优良的通信设备与通信方法、以及通信系统:其中，可以对寻址到多个用户的可变长帧格式的帧进行多路复用并且优选地进行发送。
[0022]本发明的另一目的在于提供如下的优良的通信设备与通信方法、以及通信系统:其中，即使在针对多个用户中的每一个的发送数据长度不一定统一的情况下，也可以在避免发送侧的总发送功率的急剧变化的同时对可变长帧格式的帧进行多路复用并且优选地进行发送。
[0023]技术方案
[0024]通过考虑上述问题而做出了本申请，并且权利要求1所述的本发明是一种通信设备，其包括:
[0025]帧生成单元，生成将在同一时间发送的多个帧；
[0026]帧长控制单元，对帧生成单元生成的多个帧的至少一部分施加填充，并且调整帧长；以及
[0027]通信单元，在同一时间对帧长经调整后的多个帧进行多路复用以将其发送，
[0028]其中，在最终具有相同帧长时发送在同一时间所多路复用的多个帧。
[0029]根据本申请的权利要求2所述的本发明，权利要求1所述的通信设备在同一时间所多路复用并发送的多个帧的目的地是全部或部分不同的通信设备。
[0030]本申请的权利要求3所述的本发明是一种通信设备，其包括:
[0031]帧生成单元，生成将与一个或多个其他通信设备在同一时间发送的多个帧；
[0032]帧长控制单元，对帧生成单元生成的帧施加填充，并且调整帧长；以及
[0033]通信单元，在同一时间对帧长经调整后的多个帧进行多路复用以将其发送，
[0034]其中，在相互具有相同帧长时与其他通信设备在同一时间发送帧。
[0035]根据本申请的权利要求4所述的本发明，在权利要求3所述的通信设备中，与一个或多个其他通信设备在同一时间发送的帧的目的地是同一通信设备。
[0036]根据本申请的权利要求5所述的本发明，权利要求1或3所述的通信设备的通信单元被配置为通过空分多路复用、码分多路复用、频分多路复用和正交频分多路复用当中的一种多路复用系统或者两种以上的组合的多路复用系统，在同一时间对多个帧进行多路复用，以将其发送。
[0037]根据本申请的权利要求6所述的本发明，权利要求1或3所述的通信设备的帧长控制单元被配置为通过利用作为帧的目的地的通信设备之间已知的位或符号，执行填充。
[0038]根据本申请的权利要求7所述的本发明，权利要求1所述的通信设备的通信单元被配置为包括多个天线元件，并且通过针对各个天线支路分配自适应阵列天线的权重将空间轴上的无线资源分配给多个通信设备，并在同一时间对多个帧进行多路复用。
[0039]根据本申请的权利要求8所述的本发明，与一个或多个其他通信设备一起、由权利要求4所述的通信设备设置为帧的目的地的同一通信设备被配置为包括多个天线元件，并且通过针对各个天线支路分配自适应阵列天线的权重来对与一个或多个其他通信设备在同一时间所发送的多个帧进行空间分割。
[0040]根据本申请的权利要求9所述的本发明，权利要求1或3所述的通信设备的帧长控制单元被配置为在以符号为单位施加填充的情况下，在单载波调制的情况下以一个或多个预定符号的组合执行填充，在正交频分多路复用的情况下以一个或多个预定子载波的组合执行填充，或者以符号与正交频分多路复用符号的组合执行填充。
[0041]根据本申请的权利要求10所述的本发明，权利要求1或3所述的通信设备的帧长控制单元被配置为在以正交频分多路复用符号的组合对帧执行填充的情况下，根据填充符号位置改变执行填充的子载波的组合。
[0042]根据本申请的权利要求11所述的本发明，权利要求1或3所述的通信设备的帧长控制单元被配置为在帧的数据段前方或后方集中地执行填充。
[0043]根据本申请的权利要求12所述的本发明，权利要求1或3所述的通信设备的帧长控制单元被配置为将填充位置分散并布置在帧的整个数据段中。
[0044]根据本申请的权利要求13所述的本发明，权利要求1或3所述的通信设备的帧长控制单元被配置为从有限数量的预先定义的填充位置图案中进行选择并且执行填充位置。
[0045]根据本申请的权利要求14所述的本发明，在权利要求1或3所述的通信设备的帧长控制单元针对每个帧改变填充位置图案的情况下，通信单元被配置为向帧接收侧通知与填充位置有关的信息。例如，如权利要求15所述，通信单元可通过在给予最终发送的帧的前导段或报头段中描述与填充位置有关的信息，通知与填充位置有关的信息。
[0046]此外，如权利要求16所述，在帧的数据段前方或后方集中地执行填充的情况下，如果使对填充前的帧的长度和填充后的帧的长度的通知作为与填充位置有关的信息，则在接收侧可以识别施加了填充的区域。
[0047]此外，本申请的权利要求17所述的本发明是一种通信方法，其包括:
[0048]帧生成步骤，用于生成将在同一时间发送的多个帧；
[0049]帧长控制步骤，用于对帧生成步骤生成的多个帧的至少一部分施加填充，并且调整帧长；以及
[0050]通信步骤，用于在同一时间对帧长经调整后的多个帧进行多路复用以将其发送，
[0051]其中，在最终具有相同帧长时发送在同一时间所多路复用的多个帧。
[0052]此外，本申请的权利要求18所述的本发明是一种通信方法，其包括；
[0053]帧生成步骤，用于生成将与一个或多个其他通信设备在同一时间发送的多个帧；
[0054]帧长控制步骤，用于对帧生成步骤生成的帧施加填充，并且调整帧长；以及
[0055]通信步骤，用于在同一时间对帧长经调整后的多个帧进行多路复用以将其发送，
[0056]其中，在相互具有相同帧长时与其他通信设备在同一时间发送帧。
[0057]此外，本申请的权利要求19所述的本发明是一种通信系统，包括:
[0058]第一通信设备，对将在同一时间发送的多个帧的至少一部分施加填充，调整帧长，并且在同一时间对多个帧进行多路复用以在最终具有相同帧长时将其发送；以及
[0059]—个或多个第二通信设备，作为多个帧的目的地，接收在同一时间所多路复用的各个帧。
[0060]然而，应该注意，本文中所提及的“系统”是指多个设备(或实现特定功能的功能模块)被逻辑上聚集的对象，并且各个设备和功能模块是否在单个壳体内不那么要紧(下文中，同样适用)。
[0061]此外，本申请的权利要求20所述的本发明是一种通信系统，其