JP2015142291A - Radio communication method and radio communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信方法及び無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication method and a wireless communication system.
近年のインターネットの普及と共に、既に全世帯の90%にも及ぶ世帯で光ファイバを用いた回線が利用可能となっている。この様にブロードバンド化の流れは確実に進展してはいるが、実際には、光回線の敷設による採算が見込めないエリア(不採算地域)があることから、ブロードバンド・ゼロ地域の解消を如何にして実現するかという問題はなかなか解決する術が見つからない現状がある。 With the spread of the Internet in recent years, lines using optical fibers are already available in 90% of all households. In this way, the trend toward broadband has been steadily progressing, but in reality there are areas (unprofitable areas) where profitability is not expected due to the laying of optical lines, so how to eliminate the broadband zero area? There is a current situation where it is difficult to find a way to solve this problem.
この様な不採算地域(条件不利地域)における対策としては、無線回線を利用することが有利とされている。例えばWiMAX(登録商標、以下同様)と呼ばれる無線規格を用いたサービスのための周波数チャネルを10MHz確保し、この周波数チャネルを用いたWiMAXサービスを、条件不利地域を中心に適用する「地域WiMAX」と呼ばれる施策が実施されている。この施策に用いられているWiMAXでは、例えば基地局は10W程度の大きな送信電力で信号送信を行い、この結果、半径3km程度のエリアを1局でカバーすることが可能となっている。 As a countermeasure in such an unprofitable area (conditionally disadvantaged area), it is advantageous to use a wireless line. For example, “Regional WiMAX” that secures a 10 MHz frequency channel for a service using a wireless standard called WiMAX (registered trademark, the same shall apply hereinafter), and applies a WiMAX service using this frequency channel mainly in conditionally disadvantaged areas. The so-called measures are being implemented. In WiMAX used for this measure, for example, a base station performs signal transmission with a large transmission power of about 10 W, and as a result, an area with a radius of about 3 km can be covered by one station.
一般に、見通しがきく環境では送信局と受信局の間での伝搬に伴う信号の損失は、距離の2乗に反比例する。見通し外の場合にはこの減衰の程度は距離の3〜4乗に反比例する様になり、回線設計上にはより厳しい制限が課せられることになる。仮に見通しを想定したとしても、伝送距離を2倍に伸ばすためには、送信電力を22=4倍にする必要があり、より線形性の高い送信アンプを必要とする。しかし、その様な送信アンプは高価であると共に、電力効率は著しく低下するため、必要な消費電力は急激に増加する。 In general, in an environment with a clear line of sight, the loss of a signal accompanying propagation between a transmitting station and a receiving station is inversely proportional to the square of the distance. In the case of non-line-of-sight, the degree of attenuation becomes inversely proportional to the 3rd to 4th power of the distance, and a more severe restriction is imposed on the circuit design. Even if a line of sight is assumed, in order to extend the transmission distance by a factor of 2, it is necessary to increase the transmission power to 2 2 = 4 times, and a transmission amplifier with higher linearity is required. However, such a transmission amplifier is expensive and the power efficiency is significantly reduced, so that the required power consumption increases rapidly.
近年は特に環境問題が注目され、無線を含めたインフラの低消費電力化が要求されており、この様な非効率的な高出力の送信アンプを用いた通信は好ましくない。この様な問題を解決するための方法としては、例えば、複数のアンテナ素子とアンテナ素子ごとのRF回路とを受信側に備えて、それぞれのアンテナ素子ごとの信号を利得が最大になる様に合成する受信ダイバーシチ技術及び送信ダイバーシチ技術が有効である。 In recent years, environmental issues have attracted particular attention, and there has been a demand for lower power consumption of infrastructure including wireless communication. Communication using such an inefficient high-power transmission amplifier is not preferable. As a method for solving such a problem, for example, a plurality of antenna elements and an RF circuit for each antenna element are provided on the receiving side, and a signal for each antenna element is synthesized so that the gain is maximized. The reception diversity technique and the transmission diversity technique are effective.
図15は、従来の受信ダイバーシチ技術が適用された受信装置の構成例を示すブロック図である。同図に示す様に、受信装置は、アンテナ素子101−1〜101−M、ローノイズアンプ(LNA;Low Noise Amplifier)102−1〜102−M、ミキサ103−1〜103−M、フィルタ104−1〜104−M、A/D変換器105−1〜105−M、ローカル発振器106、及び、受信信号処理回路107を備えている。ここで、Mは自然数であり、受信装置に備えられているRFの受信系統数である。
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration example of a receiving apparatus to which a conventional receiving diversity technique is applied. As shown in the figure, the receiving apparatus includes antenna elements 101-1 to 101-M, low noise amplifiers (LNA) 102-1 to 102-M, mixers 103-1 to 103-M, and a
受信装置において、アンテナ素子101−1〜101−Mで受信された微弱の信号は、ローノイズアンプ102−1〜102−Mで増幅される。ローノイズアンプ102−1〜102−Mは、増幅により得られた受信信号をミキサ103−1〜103−Mに出力する。 In the receiving apparatus, weak signals received by the antenna elements 101-1 to 101-M are amplified by the low noise amplifiers 102-1 to 102-M. The low noise amplifiers 102-1 to 102-M output the received signals obtained by amplification to the mixers 103-1 to 103-M.
ミキサ103−1〜103−Mには、ローノイズアンプ102−1〜102−Mからの受信信号と、ローカル発振器106が出力する所定の周波数の局部発振信号とが入力される。ミキサ103−1〜103−Mは、受信信号と局部発振信号とを合成し、合成によってベースバンドに周波数変換された信号をフィルタ104−1〜104−Mに出力する。
The mixers 103-1 to 103-M receive the received signals from the low noise amplifiers 102-1 to 102-M and the local oscillation signal having a predetermined frequency output from the
フィルタ104−1〜104−Mは、ミキサ103−1〜103−Mから入力される信号に含まれる信号のうち想定している周波数帯域外の信号を除去してA/D変換器105−1〜105−Mに出力する。A/D変換器105−1〜105−Mは、フィルタ104−1〜104−Mから入力されるベースバンドのアナログ信号をサンプリングし、デジタル・ベースバンド信号に変換する。 Filters 104-1 to 104-M remove signals outside the assumed frequency band from signals included in the signals input from mixers 103-1 to 103-M, and perform A / D converter 105-1. To 105-M. The A / D converters 105-1 to 105-M sample the baseband analog signals input from the filters 104-1 to 104-M and convert them to digital baseband signals.
受信信号処理回路107は、A/D変換器105−1〜105−Mから出力されるデジタル・ベースバンド信号を入力し、デジタル・ベースバンド信号に対して一連の信号検出処理を行って送信局側が送信した信号を再生して出力する。図15には図示していないが、受信信号処理回路107の後段ではMACレイヤや更に上位レイヤの信号処理がなされる。この信号処理により、ユーザが通信に用いる形式の信号が再生された状態で外部(例えばネットワークやPC、通信機器など)に出力される。
The reception
例えばOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式などを用いた信号を受信装置が受信する場合には、受信信号処理回路107は、A/D変換器105−1〜105−Mから入力するデジタル・ベースバンド信号に基づいてタイミング検出を行う。受信信号処理回路107は、検出したシンボルタイミングでデジタル・ベースバンド信号を切り出し、ガードインターバルの除去の後にFFT処理を実施し、時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する。
For example, when the receiving apparatus receives a signal using an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation method, the received
受信信号処理回路107が切り出した信号の先頭には、通常はチャネル推定用の信号が付与されている。受信信号処理回路107は、チャネル推定用の信号を利用して行ったチャネル推定結果を基にアンテナ素子101−1〜101−Mそれぞれの受信ウエイトの係数を算出する。受信信号処理回路107は、算出した受信ウエイトの係数をデジタル・ベースバンド信号に乗算し、乗算した結果を加算合成する。加算合成により得られた信号は1系統の信号となるので、受信信号処理回路107は、この1系統の信号に対してチャネル推定、受信信号検出、誤り訂正(デインターリーブ等を含む)などの一連の処理を施す。これらの処理は例えば周波数軸上での等化処理を行うSC−FDE(Single Carrier Frequency Domain Equalizer)方式などのOFDM変調方式以外の方式であっても同様に行われる。
A signal for channel estimation is usually added to the head of the signal cut out by the reception
図16は、従来の送信ダイバーシチ技術が適用された送信装置の構成例を示すブロック図である。同図に示す様に、送信装置は、アンテナ素子111−1〜111−N、ハイパワーアンプ(HPA;High Power Amplifier)、フィルタ113−1〜113−N、ミキサ114−1〜114−N、D/A変換器115−1〜115−N、ローカル発振器116、及び、送信信号処理回路117を備えている。ここで、Nは自然数であり、送信装置に備えられているRFの送信系統数である。
FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration example of a transmission apparatus to which a conventional transmission diversity technique is applied. As shown in the figure, the transmitting apparatus includes antenna elements 111-1 to 111-N, a high power amplifier (HPA), filters 113-1 to 113-N, mixers 114-1 to 114-N, D / A converters 115-1 to 115 -N, a
送信信号処理回路117には、MACレイヤや更に上位レイヤの信号処理がなされたデータが入力される。送信信号処理回路117は、入力されるデータに対して一連の信号処理を施し、信号処理で得られた信号をD/A変換器115−1〜115−Nに出力する。D/A変換器115−1〜115−Nは、送信信号処理回路117から入力されるデジタル・ベースバンド信号をアナログ・ベースバンド信号に変換する。
The transmission
ミキサ114−1〜114−Nは、D/A変換器115−1〜115−Nから入力されるアナログ・ベースバンド信号に局部発振信号を乗算して無線周波数の信号に変換する。局部発振信号は、ローカル発振器116から出力される所定の周波数を有する信号である。フィルタ113−1〜113−Nは、ミキサ114−1〜114−Nにおいて無線周波数に変換された信号を入力し、当該信号に含まれる帯域外周波数成分を除去してハイパワーアンプ112−1〜112−Nに出力する。ハイパワーアンプ112−1〜112−Nは、フィルタ113−1〜113−Nから入力される信号を増幅し、アンテナ素子111−1〜111−Nから送出する。
The mixers 114-1 to 114 -N multiply the analog baseband signals input from the D / A converters 115-1 to 115 -N by local oscillation signals and convert the signals to radio frequency signals. The local oscillation signal is a signal having a predetermined frequency output from the
送信信号処理回路117は、入力されるデータに対して一般的な送信信号処理を行う。例えば、送信信号処理回路117は、誤り訂正符号化処理(インターリーブを含む)や、送信信号のマッピング処理などを行う。OFDM変調方式を用いた信号を送信装置が送信する場合には、送信信号処理回路117は、送信信号のIFFT処理を行い、IFFT処理により得られた信号に対してガードインターバルを付与し、シンボル間の波形整形などの関連する処理を合わせて行う。
The transmission
この中で、送信信号処理回路117は、必要に応じてタイミング検出やチャネル推定用のプリアンブル信号などを信号の先頭に付与する。これらの処理は、SC−FDE方式などのOFDMA変調方式以外の方式であっても同様に行われる。この様にして生成された信号には、必要に応じて所定の送信ウエイトの係数が各アンテナ素子111−1〜111−Nに繋がる系列ごとに乗算され、D/A変換器115−1〜115−Nに出力される。
Among them, the transmission
なお、以上の説明では受信ダイバーシチ及び送信ダイバーシチのそれぞれにおいて、所定の受信ウエイト及び送信ウエイト(以下、送受信ウエイトという。)を乗算するとして説明した。この様に、全てのアンテナ素子の信号を最大限に活用することで特性を最大化することは可能であり、例えば受信ウエイトであれば最大比合成のウエイトなどを用いればよい。 In the above description, each of reception diversity and transmission diversity has been described as multiplying a predetermined reception weight and transmission weight (hereinafter referred to as transmission / reception weight). In this way, it is possible to maximize the characteristics by maximizing the use of signals from all antenna elements. For example, if it is a reception weight, a maximum ratio combining weight may be used.
しかし、特性と回路構成とはトレードオフの関係にあり、必ずしも特性の最大化を狙わず、最大の特性よりも若干劣るが簡易な回路構成を選択することがあり得る。例えば、送受信ウエイトを複雑な形式にせず、複数のアンテナ素子から良好なアンテナ素子を1本だけを選び、そのアンテナ素子のみを利用して通信を行うことも可能である。この場合、その実現方法としては単純に選択されたアンテナ素子のみ各回路を動作させることも可能である。また、受信信号処理回路107ないしは送信信号処理回路117にて乗算される送受信ウエイトを、選択された1系統のみ1で、それ以外は0(ゼロ)とすることで実現することも可能である。この様な選択ダイバーシチとする場合には上述の様にRF系統を複数系統備える必要性は必ずしもなく、より簡易な構成とすることも可能である。
However, there is a trade-off relationship between the characteristics and the circuit configuration, and it is not necessarily aimed at maximizing the characteristics, and a simple circuit configuration may be selected although it is slightly inferior to the maximum characteristics. For example, it is possible to select only one good antenna element from a plurality of antenna elements without using a complicated transmission / reception weight and perform communication using only the antenna element. In this case, as a realization method, it is also possible to operate each circuit only with the antenna element selected simply. In addition, the transmission / reception weight multiplied by the reception
図17は、従来の受信ダイバーシチ技術が適用された受信装置の別の構成例を示すブロック図である。同図に示す様に、受信装置は、アンテナ素子101−1〜101−M、アンテナ切替スイッチ108、ローノイズアンプ102−1、ミキサ103−1、フィルタ104−1、A/D変換器105−1、ローカル発振器106、及び、受信信号処理回路107を備えている。なお、図15に示した受信装置が備える構成と同じ構成に対しては同一の符号を付している。
FIG. 17 is a block diagram showing another configuration example of a receiving apparatus to which the conventional receiving diversity technique is applied. As shown in the figure, the receiving apparatus includes antenna elements 101-1 to 101 -M, an antenna selector switch 108, a low noise amplifier 102-1, a mixer 103-1, a filter 104-1, and an A / D converter 105-1. A
図17に示した受信装置と図15に示した受信装置との差分は、ローノイズアンプ102−1〜102−M、ミキサ103−1〜103−M、フィルタ104−1〜104−M、A/D変換器105−1〜105−Mで構成されていたM系統を1系統に集約した点と、アンテナ切替スイッチ108にて1系統の構成に接続するアンテナ素子101−1〜101−Mを切り替える構成にした点とである。図17に示した受信装置の基本的な動作は、図15に示した受信装置と同様の動作であり、必要に応じてアンテナ切替スイッチ108を切り替えて通信の状態を良好に維持する。 The differences between the receiving apparatus shown in FIG. 17 and the receiving apparatus shown in FIG. 15 are low noise amplifiers 102-1 to 102-M, mixers 103-1 to 103-M, filters 104-1 to 104-M, A / The point that the M systems configured by the D converters 105-1 to 105-M are integrated into one system, and the antenna elements 101-1 to 101-M connected to the configuration of one system are switched by the antenna changeover switch 108. It is the point made into composition. The basic operation of the receiving apparatus shown in FIG. 17 is the same as that of the receiving apparatus shown in FIG. 15, and the communication state is maintained well by switching the antenna selector switch 108 as necessary.
図18は、従来の送信ダイバーシチ技術が適用された送信装置の別の構成例を示すブロック図である。同図に示す様に、送信装置は、アンテナ素子111−1〜111−N、アンテナ切替スイッチ118、ハイパワーアンプ112−1、フィルタ113−1、ミキサ114−1、D/A変換器115−1、ローカル発振器116、及び、送信信号処理回路117を備えている。なお、図16に示した送信装置が備える構成と同じ構成に対しては同一の符号を付している。
FIG. 18 is a block diagram illustrating another configuration example of a transmission apparatus to which a conventional transmission diversity technique is applied. As shown in the figure, the transmission apparatus includes antenna elements 111-1 to 111-N, an antenna selector switch 118, a high power amplifier 112-1, a filter 113-1, a mixer 114-1, and a D /
図18に示した送信装置と図16に示した送信装置との差分は、ハイパワーアンプ112−1〜112−N、フィルタ113−1〜113−N、ミキサ114−1〜114−N、D/A変換器115−1〜115−Nで構成されていたN系統を1系統に集約した点と、アンテナ切替スイッチ118にてアンテナ素子111−1〜111−Nを切り替える構成にした点とである。図18に示した送信装置の基本的な動作は、図16に示した送信装置と同様な動作であり、必要に応じてアンテナ切替スイッチ118を切り替えて通信の状態を良好に維持する。 The differences between the transmission apparatus shown in FIG. 18 and the transmission apparatus shown in FIG. 16 are high power amplifiers 112-1 to 112 -N, filters 113-1 to 113 -N, mixers 114-1 to 114 -N, D / A converters 115-1 to 115-N are integrated into one system, and the antenna selector switch 118 is configured to switch the antenna elements 111-1 to 111-N. is there. The basic operation of the transmission device shown in FIG. 18 is the same as that of the transmission device shown in FIG. 16, and the antenna changeover switch 118 is switched as necessary to maintain a good communication state.
図17に示した受信装置及び図18に示した送信装置におけるアンテナ切替スイッチ108とアンテナ切替スイッチ118によるアンテナ素子の切り替えは、例えば、希望する信号の送受信に失敗した場合や受信レベルが低下した場合など、何らかの状態変化が検出された場合に行われる。一例として、以下に従来技術におけるアンテナ選択管理の処理を示す。 The switching of antenna elements by the antenna changeover switch 108 and the antenna changeover switch 118 in the receiving apparatus shown in FIG. 17 and the transmitting apparatus shown in FIG. 18 is performed when, for example, transmission / reception of a desired signal fails or the reception level decreases. This is performed when any state change is detected. As an example, the following describes antenna selection management processing in the prior art.
図19は、従来技術におけるアンテナ選択管理の処理を示すフローチャートである。送信装置及び受信装置において電源が投入されるなどして通信が開始されると(ステップS901)、不図示の制御回路が複数のアンテナ素子(アンテナ素子101−1〜101−M、アンテナ素子111−1〜111−N)の中から初期設定のアンテナ素子を選択し(ステップS902)、通信を継続させる。 FIG. 19 is a flowchart showing antenna selection management processing in the prior art. When communication is started by turning on the power of the transmission device and the reception device (step S901), a control circuit (not shown) includes a plurality of antenna elements (antenna elements 101-1 to 101-M, antenna element 111-). 1-111-N) is selected from the initial antenna elements (step S902), and communication is continued.
制御回路は、この通信中において定期的に受信レベルが閾値以上であるなどの正常受信であることを確認し(ステップS903)、正常受信状態であれば(ステップS903でYES)、選択されているアンテナ素子を使用した通信を継続させる。制御回路は、受信レベルが閾値未満になるなどの正常受信状態が維持されていないことを検出したら(ステップS903でNO)、選択されているアンテナ素子と異なるアンテナ素子を選択し(ステップS904)、処理を終了する(ステップS905)。 During this communication, the control circuit periodically confirms that the reception level is normal reception such as the reception level is equal to or higher than the threshold (step S903). If the reception state is normal (YES in step S903), the control circuit is selected. Continue communication using antenna elements. When the control circuit detects that the normal reception state such as the reception level is less than the threshold value is not maintained (NO in step S903), the control circuit selects an antenna element different from the selected antenna element (step S904), The process ends (step S905).
なお、制御回路によるアンテナ素子の選択は通信の間継続されるため、実際にはステップS904の後に処理はステップS903へと移行し、上述の処理を繰り返すことになる。ここではあくまでも一例を示したが、例えばステップS903の正常受信の確認処理を別の手法で実現することも可能である。 In addition, since the selection of the antenna element by the control circuit is continued during the communication, the process actually moves to step S903 after step S904, and the above-described process is repeated. Although an example has been shown here, for example, the normal reception confirmation process in step S903 can be realized by another method.
具体例としては、TDMAフレーム周期をもつ通信であれば、定期的に基地局からの信号受信が符号誤りなしになされるか否かの判断(誤り検出により、TDMAフレーム周期で受信されるはずの信号が受信できなくなれば異常と判断する)でもよいし、送信を行った後にACKによる送信成功確認が高い頻度で得られなくなる(つまり、送信失敗が多発している)状態を検出して、正常動作ではないと判断(ステップS903でNOに相当)しても構わない。 As a specific example, in the case of communication with a TDMA frame period, it is determined whether or not signal reception from a base station is performed without a code error periodically (error detection should be received at a TDMA frame period). If the signal cannot be received, it may be determined as abnormal), and after transmitting, a successful transmission confirmation by ACK cannot be obtained with a high frequency (that is, frequent transmission failures are detected) and normal It may be determined that it is not an operation (corresponding to NO in step S903).
なお、一般的な無線通信装置では、送信系と受信系は同一のアンテナ素子を共用することが多く、特にTDD(Time Division Duplex:時分割複信)を用いる場合には、TDDスイッチで送受信を切り替える場合が多い。その場合には、ローノイズアンプ102−1とアンテナ切替スイッチ108との間、及びハイパワーアンプ112−1とアンテナ切替スイッチ118との間にTDDスイッチを配置すれば、アンテナ素子の共用が可能である。アンテナ素子を共用する場合には送信と受信の双方で最適アンテナ素子は共通化されるから、送信ないしは受信のいずれかにおいて状態が劣化したことを検出して切り替えを行えばよい。以上の送信ダイバーシチ及び受信ダイバーシチ(以下、送受信ダイバーシチという)の構成は、例えば特許文献1などにおいて記載されている。
In general wireless communication devices, the transmission system and the reception system often share the same antenna element. In particular, when TDD (Time Division Duplex) is used, transmission and reception are performed using a TDD switch. Often switched. In that case, if a TDD switch is arranged between the low noise amplifier 102-1 and the antenna changeover switch 108 and between the high power amplifier 112-1 and the antenna changeover switch 118, the antenna element can be shared. . When the antenna element is shared, the optimum antenna element is shared for both transmission and reception. Therefore, it is only necessary to perform switching by detecting that the state has deteriorated in either transmission or reception. The configuration of the above transmission diversity and reception diversity (hereinafter referred to as transmission / reception diversity) is described in
現在、広く普及している無線通信システムは、WiFi(登録商標、以下同様)と呼ばれるIEEE802.11規格に準拠する無線通信システムである。この無線通信システムでは、無線通信方式としてCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式を採用する無線通信システムである。この無線通信システムにおいて、通信は自律分散的に他の無線通信システムとの間の信号の衝突(干渉)を避けて行われる。この無線通信システムでは、セルラー系の無線通信システムと異なり、置局設計が行われず、ユーザが任意にアクセスポイント(基地局)を設置する。そのため、干渉の発生を避けるために、送信電力がある程度抑えて運用されるのが一般的である。これにより、アクセスポイントから離れた端末局は所望の受信レベルでの信号受信が困難になり、結果的にサービスエリアは限定される。 Currently, a wireless communication system that is widely used is a wireless communication system that conforms to the IEEE 802.11 standard called WiFi (registered trademark, hereinafter the same). This wireless communication system is a wireless communication system that employs a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) system as a wireless communication system. In this wireless communication system, communication is performed in an autonomous and distributed manner while avoiding signal collision (interference) with other wireless communication systems. In this wireless communication system, unlike a wireless wireless communication system, station design is not performed, and a user arbitrarily installs an access point (base station). Therefore, in order to avoid the occurrence of interference, it is common to operate with the transmission power suppressed to some extent. This makes it difficult for a terminal station away from the access point to receive a signal at a desired reception level, resulting in a limited service area.
また、WiFiを用いた公衆無線アクセスのサービスを実施する際、利用するユーザが屋内にいる場合には端末局は屋内に位置するために、屋外から屋内への電波の進入損失が避けられずに更にサービスエリアの半径が小さくなる傾向にある。アクセスポイントの送信電力を増大させればサービスエリアの半径は広がるが、干渉波が届くエリアが広がるために周波数資源をシェアしながら有効活用する本来のポリシーに逆行する。この様な場合、例えば送受信ダイバーシチなどの技術を用いることで、特定の無線局間の利得を高めることができれば、干渉波が届くエリアを広げることなくサービスエリアを広げることが可能になる。 In addition, when a public wireless access service using WiFi is implemented, if the user to be used is indoors, the terminal station is located indoors. Furthermore, the radius of the service area tends to decrease. Increasing the transmission power of the access point increases the radius of the service area, but since the area where the interference wave reaches increases, it goes against the original policy of effectively using frequency resources while sharing them. In such a case, if the gain between specific radio stations can be increased by using a technique such as transmission / reception diversity, for example, the service area can be expanded without increasing the area where the interference wave reaches.
したがって、特にWiFiを適用した無線通信システムにおいて、効率的な送受信ダイバーシチ利得を得るための技術は非常に重要である。しかし、一方で、標準規格に則った無線通信装置に標準規格外の機能を付与してしまうと、他のWiFi機器との間で相互互換性が失われてしまうために、あくまでも標準規格に準拠した中での対応が求められる。更には、WiFiに準拠した多数の機器が生産されてコストが非常に低廉になっている状況では、無線通信装置の大がかりな変更は新しい無線通信装置の価格をおしあげることになるため、変更ないしは改造は限られたものであることが好ましい。 Therefore, a technique for obtaining an efficient transmission / reception diversity gain is very important, particularly in a wireless communication system to which WiFi is applied. However, on the other hand, if a non-standard function is added to a wireless communication device that conforms to the standard, mutual compatibility with other WiFi devices will be lost. It is necessary to deal with it. Furthermore, in the situation where many devices that comply with WiFi are produced and the cost is very low, a major change in the wireless communication device will increase the price of the new wireless communication device. It is preferable that the number of modifications is limited.
一方、送受信ダイバーシチを実施する場合、基本的には使用するアンテナ素子の本数の増大に伴い特性は改善する傾向にある。特に、全てのアンテナ素子を活用し、適切な受信ウエイトを用いて全受信信号を最大限に活用する場合において、例えば同レベルの信号を各アンテナ素子で受信しているときには、N本のアンテナ素子を合成することで振幅をN倍に、受信電力でN2倍とすることが可能である。ここでは雑音もN倍になるので実際のSNR(Signal to Noise Ratio)の改善量はN倍(10Log(N)[dB]相当)に留まるが、フェージング等でのレベル変動の影響を回避することで、実際には大幅に通信の特性を改善することができる。 On the other hand, when transmitting and receiving diversity is performed, the characteristics basically tend to improve as the number of antenna elements used increases. In particular, when all antenna elements are utilized and all received signals are utilized to the maximum using appropriate reception weights, for example, when signals of the same level are received by each antenna element, N antenna elements Can be combined to increase the amplitude N times and the received power N 2 times. Here, the noise also increases by N times, so the actual improvement in SNR (Signal to Noise Ratio) remains N times (equivalent to 10 Log (N) [dB]), but avoids the effects of level fluctuations due to fading and the like. In practice, the communication characteristics can be greatly improved.
特性改善のためには可能な範囲でアンテナ素子の本数を増大させることが好ましいが、アンテナ素子の本数を増やす場合には、アンテナ素子を増やした分だけ回路規模や信号処理の負荷が大きくなり問題となる。特許文献1に記載の構成では、複数のアンテナ素子ごとに個別の受信信号処理回路を備える構成となっているために、信号の受信時に各アンテナ素子に対応する受信信号レベルを同時並行的に把握することが可能である。また、同時に得られた受信信号レベルを比較し、瞬時に受信レベルの高い方のアンテナ素子を選択して受信信号処理を行うことができる構成となっている。
In order to improve the characteristics, it is preferable to increase the number of antenna elements as much as possible. However, when the number of antenna elements is increased, the circuit scale and signal processing load increase as the number of antenna elements increases. It becomes. Since the configuration described in
図15及び図16に示した構成を備える特許文献1に記載の構成では、受信信号処理回路107に相当する部分の信号処理として、複数系統のアンテナ素子の信号を受信しているにもかかわらず、処理の簡略化のためにアンテナ素子選択をして実効的には1本のアンテナ素子と同等の信号処理としている。この様に実際に使用するアンテナ素子の本数は1本である場合には、図17及び図18に示した構成とすることでRF系の回路を1系統分で済ませることが可能であり、本来はここまで簡略化した構成が好ましい。
In the configuration described in
しかし、この構成の場合には同時に信号処理ができるのはあくまでも1本のアンテナ素子の信号に対してであり、複数のアンテナ素子の中から最適なアンテナ素子を選択することはできなかった。したがって、通常の運用であれば通信状態が悪くなったことを検出してアンテナ素子を切り替えるという、非常に簡易で限定的な制御しか実現できなかった。この場合、最適なアンテナ素子を選択ができるわけではないので多数のアンテナ素子を備えてもあまり意味はなく、そのために2本ないしはせいぜい3本程度のアンテナ素子の中から選択するという形態しか実現されることはなかった。しかし、先にも説明した様に、最適アンテナ素子を選択することができるのであれば、候補となるアンテナ素子数は多い方がより特性を改善することが可能である。 However, in the case of this configuration, signal processing can be performed simultaneously on a signal of one antenna element, and an optimum antenna element cannot be selected from a plurality of antenna elements. Therefore, in a normal operation, only very simple and limited control of detecting that the communication state has deteriorated and switching the antenna element can be realized. In this case, since it is not possible to select an optimal antenna element, it does not make much sense to provide a large number of antenna elements. Therefore, only two or at most three antenna elements are selected. It never happened. However, as described above, if the optimum antenna element can be selected, the characteristics can be improved as the number of candidate antenna elements increases.
一方、図15及び図16で説明した構成の場合には、送受信ウエイトの適用で特性を最大限引き出すことは可能であるが、送受信ウエイトは通信時における正確なチャネル情報に基づいたものでなければ十分な特性を得ることができない。特に送信時の送信ダイバーシチ利得を稼ぐためには、送信方向のチャネル情報を正確に把握する必要がある。一般には、送信側のアンテナ素子と受信側のアンテナ素子との間のチャネル情報は、アップリンクとダウンリンクとの間における対称性が認められる。 On the other hand, in the case of the configuration described with reference to FIGS. 15 and 16, it is possible to maximize the characteristics by applying transmission / reception weights. However, the transmission / reception weights are not based on accurate channel information at the time of communication. It is not possible to obtain sufficient characteristics. In particular, in order to earn transmission diversity gain at the time of transmission, it is necessary to accurately grasp channel information in the transmission direction. In general, the channel information between the transmitting-side antenna element and the receiving-side antenna element is recognized to be symmetrical between the uplink and the downlink.
しかし、実際に受信時に取得されるチャネル情報は通信相手の無線局のハイパワーアンプでの振幅・位相変動量と、自局のローノイズアンプでの振幅・位相変動量を含んだものになるため、この送信側のアンテナ素子と受信側のアンテナ素子との間のチャネル情報に含まれない送受信装置内の回路に起因して、実際に受信側にて取得されるアップリンクとダウンリンクの各チャネル情報には対称性がない。受信時においては、各アンテナ素子で受信された信号は別々のローノイズアンプで増幅され、それぞれ個別の振幅・位相変動量を含んだものになるが、その変化を受けた信号に対して受信信号処理回路ではチャネル推定処理を行うため、アンテナ系統ごとの個別の振幅・位相変動量の不均一性は問題とならない。 However, since the channel information actually acquired at the time of reception includes the amplitude and phase fluctuation amount in the high power amplifier of the wireless station of the communication partner and the amplitude and phase fluctuation amount in the low noise amplifier of the own station, Uplink and downlink channel information actually acquired on the receiving side due to a circuit in the transmitting / receiving device that is not included in the channel information between the transmitting side antenna element and the receiving side antenna element Has no symmetry. At the time of reception, the signal received by each antenna element is amplified by a separate low-noise amplifier and includes individual amplitude and phase fluctuation amounts. Since the circuit performs channel estimation processing, nonuniformity in individual amplitude / phase fluctuation amounts for each antenna system does not matter.
一方、送信の場合には別々のハイパワーアンプで増幅された信号にはそれぞれ個別の振幅・位相変動量が含まれるため、この振幅・位相変動量の情報が把握できないと受信時のチャネル情報が分かっていても、送信時の(通信相手局での受信側で取得される)チャネル情報を予測することはできない。したがって、一般的には所定のトレーニング信号を送信して、それを受信した側からアンテナ素子ごとのチャネル情報をフィードバックしてもらい、チャネル情報を基に送信ウエイトを算出し、送信ダイバーシチ制御を行う必要がある。 On the other hand, in the case of transmission, each signal amplified by a separate high-power amplifier includes individual amplitude and phase fluctuation amounts. Therefore, if information on the amplitude and phase fluctuation amounts cannot be grasped, channel information at the time of reception is obtained. Even if it is known, channel information at the time of transmission (obtained at the receiving side at the communication partner station) cannot be predicted. Therefore, in general, it is necessary to transmit a predetermined training signal, have the channel information for each antenna element fed back from the receiving side, calculate the transmission weight based on the channel information, and perform transmission diversity control There is.
つまり、受信の際の受信ダイバーシチは、受信した瞬間のチャネル情報推定が正確に可能であり、精度の高い制御で高利得を期待することが可能である。これに対して送信の場合には原理的に送信する瞬間のチャネル情報を正確に取得するすべがない。そこで、過去のチャネル情報を用いるとしてもチャネル情報のフィードバックのために制御情報を送受信するためのオーバーヘッドが必要となる。このオーバーヘッドを圧縮するためにフィードバック周期を長くすると、送信時のチャネル情報に対してかなり過去のチャネル情報を用いなければならず、伝搬路の状況すなわちチャネル情報が時間と共に変動している場合には十分な利得が得られない可能性が高くなる。この様に、送信ダイバーシチ利得を稼ぐためには定期的な情報のフィードバックが必要であり、非常に高度な制御が求められる割にはチャネル情報の精度次第で不安定になりかねない。 That is, the reception diversity at the time of reception can accurately estimate the channel information at the moment of reception, and a high gain can be expected by high-precision control. On the other hand, in the case of transmission, in principle, there is no way to accurately acquire channel information at the moment of transmission. Therefore, even if the past channel information is used, an overhead for transmitting / receiving control information is required for feedback of the channel information. If the feedback period is lengthened in order to compress this overhead, the channel information at the time of transmission must be used considerably for the channel information at the time of transmission. There is a high possibility that a sufficient gain cannot be obtained. As described above, periodic information feedback is required in order to increase transmission diversity gain, and it may become unstable depending on the accuracy of channel information even though very high level control is required.
本発明はこの様な状況を鑑みて行われたものであり、IEEE802.11規格に準拠する無線通信システムであって端末局装置が複数のアンテナ素子から使用するアンテナ素子を適切に選択して通信の特性を改善させることができる無線通信システム及びこの無線通信システムにおける無線通信方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a situation, and is a wireless communication system compliant with the IEEE 802.11 standard, in which a terminal station apparatus appropriately selects an antenna element to be used from a plurality of antenna elements for communication. It is an object of the present invention to provide a radio communication system capable of improving the characteristics of the radio communication method and a radio communication method in the radio communication system.
本発明の一態様は、一つの第1のアンテナ素子を有する基地局装置と複数の第2のアンテナ素子とを有する端末局装置とを備え、前記基地局装置と前記端末局装置とがIEEE802.11規格に準拠した無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記基地局装置がビーコン信号に続けてアンテナ選択用の信号を送信する信号送信ステップと、前記端末局装置が前記ビーコン信号の受信を検出した後に前記複数の第2のアンテナ素子のいずれかを組み合わせて得られる仮想的なアンテナ及び又は個別の前記第2のアンテナ素子により構成される複数候補の実効アンテナごとに前記アンテナ選択用の信号を受信した際の受信レベルを測定する受信レベル測定ステップと、前記端末局装置が実効アンテナごとの受信レベルのうち最大の受信レベルに対応する実効アンテナを用いて受信を行うことを決定する実効アンテナ制御ステップと、前記端末局装置が実効アンテナ制御ステップにおいて選択した実効アンテナを用いて前記基地局装置と無線通信を行う無線通信ステップとを有することを特徴とする無線通信方法である。 One embodiment of the present invention includes a base station apparatus having one first antenna element and a terminal station apparatus having a plurality of second antenna elements, and the base station apparatus and the terminal station apparatus are connected to IEEE 802. 11. A wireless communication method in a wireless communication system compliant with the 11 standard, wherein the base station apparatus transmits a signal for antenna selection following a beacon signal, and the terminal station apparatus receives the beacon signal. The antenna selection signal for each of a plurality of candidate effective antennas configured by virtual antennas obtained by combining any of the plurality of second antenna elements after detection and / or individual second antenna elements. A reception level measuring step for measuring a reception level when receiving the signal, and the terminal station apparatus receives the maximum reception level among the reception levels for each effective antenna. An effective antenna control step for determining to perform reception using an effective antenna corresponding to a level, and wireless communication for performing wireless communication with the base station device using the effective antenna selected by the terminal station device in the effective antenna control step A wireless communication method comprising: steps.
また、本発明の一態様は、上記に記載の無線通信方法において、前記端末局装置は、初期動作モードと通常動作モードとの動作状態を有しており、前記端末局装置は、初期状態として前記初期動作モードが選択され、前記初期動作モードは、異なる前記実効アンテナを所定の周期で順番に切り替えて前記基地局装置が送信するビーコン信号が検出されるまで受信を繰り返し行うビーコン信号検出ステップと、前記ビーコン信号を検出すると動作状態を前記通常動作モードへ遷移させる第1の状態遷移ステップとを含み、前記通常動作モードは、前記受信レベル測定ステップと、前記実効アンテナ制御ステップと、前記無線通信ステップと、所定の時間以上継続して前記ビーコン信号を受信できない場合に動作状態を前記初期動作モードへ遷移させる第2の状態遷移ステップとを含むことを特徴とする。 In addition, according to one aspect of the present invention, in the wireless communication method described above, the terminal station device has an operation state of an initial operation mode and a normal operation mode, and the terminal station device is in an initial state. The initial operation mode is selected, and the initial operation mode is a beacon signal detection step in which reception is repeated until a beacon signal transmitted by the base station apparatus is detected by sequentially switching different effective antennas at a predetermined cycle. And a first state transition step for transitioning an operation state to the normal operation mode when the beacon signal is detected, wherein the normal operation mode includes the reception level measurement step, the effective antenna control step, and the wireless communication. And when the beacon signal cannot be received continuously for a predetermined time or longer, the operation state is changed to the initial operation mode. Characterized in that it comprises a second state transition step of.
また、本発明の一態様は、上記に記載の無線通信方法において、前記信号送信ステップでは、前記基地局装置が前記ビーコン信号と前記アンテナ選択用の信号とを送信する期間において他の装置の信号送信を禁止する情報を前記ビーコン信号に含めることを特徴とする。 Further, according to one aspect of the present invention, in the wireless communication method described above, in the signal transmission step, a signal of another device is transmitted during a period in which the base station device transmits the beacon signal and the antenna selection signal. Information for prohibiting transmission is included in the beacon signal.
また、本発明の一態様は、一つの第1のアンテナ素子を有する基地局装置と複数の第2のアンテナ素子とを有する端末局装置とを備え、前記基地局装置と前記端末局装置とがIEEE802.11規格に準拠した無線通信システムであって、前記基地局装置は、周期的に送信するビーコン信号に続けてアンテナ選択用の信号を送信する信号送信手段を有し、前記端末局装置は、前記複数の第2のアンテナ素子のいずれかを組み合わせて得られる仮想的なアンテナ及び又は個別の前記第2のアンテナ素子により構成される複数候補の実効アンテナから選択された一つの実効アンテナで受信した信号を出力するアンテナ切替手段と、前記アンテナ切替手段を介して信号を受信する無線通信手段と、前記無線通信手段が前記ビーコン信号を受信した後に、前記実効アンテナごとに前記アンテナ選択用の信号の受信レベルを測定する受信レベル測定手段と、前記受信レベル測定手段が測定した受信レベルのうち最大の受信レベルを検索する最大受信レベル検索手段と、を有し、前記アンテナ切替手段は、前記無線通信手段が前記ビーコン信号を再度受信し終えるまでの間継続的に前記最大受信レベル検索手段が検出した最大の受信レベルに対応する実効アンテナを受信に用いることを特徴とする無線通信システムである。 One embodiment of the present invention includes a base station apparatus having one first antenna element and a terminal station apparatus having a plurality of second antenna elements, and the base station apparatus and the terminal station apparatus are In the wireless communication system compliant with the IEEE 802.11 standard, the base station apparatus includes a signal transmission unit that transmits a signal for antenna selection following a beacon signal that is periodically transmitted, and the terminal station apparatus includes: And receiving with one effective antenna selected from a virtual antenna obtained by combining any of the plurality of second antenna elements and / or a plurality of candidate effective antennas configured by the individual second antenna elements. Antenna switching means for outputting the signal, wireless communication means for receiving the signal via the antenna switching means, and the wireless communication means for receiving the beacon signal A reception level measuring means for measuring the reception level of the antenna selection signal for each effective antenna, and a maximum reception level searching means for searching for a maximum reception level among the reception levels measured by the reception level measurement means; The antenna switching means continuously receives an effective antenna corresponding to the maximum reception level detected by the maximum reception level search means until the wireless communication means finishes receiving the beacon signal again. It is a radio | wireless communications system characterized by using for this.
本発明によれば、端末局装置が、ビーコン信号に続くアンテナ選択用の信号の受信レベルに基づいて、複数の第2のアンテナ素子を用いて構成される複数の実効アンテナの中から最適な実効アンテナを選択することにより、送受信利得を最大となる状況にて基地局装置と通信を行うことが可能となり、複数の第2のアンテナ素子から使用するアンテナ素子を適切に選択して通信の特性を改善させることができる。
また、本発明においては、実効アンテナで受信した信号を処理する系統を1系統にしたとしても選択可能な実効アンテナごとに受信レベルを順に測定して実効アンテナを選択するので、1系統の無線信号を処理する簡易な回路構成であっても高いダイバーシチ利得を得ることができる。
According to the present invention, the terminal station apparatus has an optimal effective antenna among a plurality of effective antennas configured using a plurality of second antenna elements based on a reception level of an antenna selection signal following a beacon signal. By selecting an antenna, it becomes possible to communicate with the base station apparatus in a situation where the transmission / reception gain is maximized, and by appropriately selecting an antenna element to be used from a plurality of second antenna elements, communication characteristics can be selected. Can be improved.
In the present invention, even if the system for processing the signal received by the effective antenna is made one system, the effective level is selected for each effective antenna that can be selected and the effective antenna is selected. Even with a simple circuit configuration for processing the above, a high diversity gain can be obtained.
本発明に係る無線通信方法及び無線通信システムは、無線伝送における伝送距離が長距離化することにより、回線設計上の厳しい制限が強いられる環境において、送信側の送信電力を抑えながらも受信側の受信電力ないしは信号対雑音比(SNR)を向上させ、省電力で効率的な伝送を行うための無線通信技術に関する。なお、本発明の実施形態における無線通信方法及び無線通信システムを説明する前に、無線通信方法及び無線通信システムにおいて前提とする送受信ダイバーシチの実現技術について説明する。 The wireless communication method and the wireless communication system according to the present invention can reduce the transmission power on the reception side while suppressing the transmission power on the transmission side in an environment where strict restrictions on circuit design are imposed by increasing the transmission distance in wireless transmission. The present invention relates to a wireless communication technique for improving received power or signal-to-noise ratio (SNR) and performing efficient transmission with low power consumption. Prior to describing the wireless communication method and the wireless communication system according to the embodiment of the present invention, a technique for realizing transmission / reception diversity assumed in the wireless communication method and the wireless communication system will be described.
[実施形態において前提とする技術の動作原理]
本発明の実施形態が前提とする技術(以下、前提技術という。)の特徴は、通信相手局の信号を把握した上でその信号の受信中に所定の周期でアンテナ素子ないしはアンテナ素子で受信する信号をアナログ合成した際の仮想的なアンテナに対する受信レベル測定を行うこと、及び、測定で得られた最大受信レベルに対応するアンテナ素子又は仮想的なアンテナで通信を行うことである。
[Operation Principle of Technology Presumed in the Embodiment]
The feature of the technology (hereinafter referred to as “premise technology”) premised on the embodiment of the present invention is that the signal of the communication partner station is grasped and received by the antenna element or the antenna element at a predetermined period during reception of the signal. It is to perform reception level measurement for a virtual antenna when signals are analog-synthesized, and to perform communication using an antenna element or a virtual antenna corresponding to the maximum reception level obtained by the measurement.
図1及び図2は、前提技術における無線通信装置の動作原理の基本処理フローを示す図である。無線通信装置において最適アンテナ選択処理が開始されると(ステップS1)、事前に選択されたアンテナ条件を用いて、自装置との通信相手局からの信号を検索する(ステップS2)。ここでの検索としては、例えば受信した無線パケット内に収容されている送信局の識別子や送信局を識別するための情報などに基づいて、通信相手局として選択されている無線局の条件に合致する無線局を検索する。基地局と複数の端末局との通信においては、端末局は基地局の識別子又は識別するための情報を把握しているので、識別子又は情報に基づいて通信相手局からの信号を検索する。ここでアンテナ条件とは、例えば信号の受信に用いるアンテナ素子又はアンテナ素子の組み合わせを示す情報などである。 1 and 2 are diagrams showing a basic processing flow of the operation principle of the wireless communication apparatus in the base technology. When the optimum antenna selection process is started in the wireless communication apparatus (step S1), a signal from the communication partner station with the own apparatus is searched using the previously selected antenna condition (step S2). As the search here, for example, based on the identifier of the transmitting station accommodated in the received wireless packet, information for identifying the transmitting station, etc., the condition of the wireless station selected as the communication partner station is met. Search for the radio station you want. In communication between a base station and a plurality of terminal stations, since the terminal station knows the identifier of the base station or information for identification, it searches for a signal from the communication partner station based on the identifier or information. Here, the antenna condition is, for example, information indicating an antenna element or a combination of antenna elements used for signal reception.
無線通信装置は、通信相手局からの信号を検出し、且つ最適アンテナを検索するために利用可な信号が得られない場合(ステップS3でNO)、処理をステップS2に戻して更に通信相手局からの信号の検索を継続して行う(ステップS2→ステップS3→ステップS2→…を繰り返す)。
If the wireless communication apparatus detects a signal from the communication partner station and cannot obtain a signal that can be used to search for the optimum antenna (NO in step S3), the process returns to step S2 to further communicate with the communication partner station. Is continuously searched (
通信相手局からの信号を検出し、且つ最適アンテナを検索するために利用可能な信号が得られた場合(ステップS3でYES)、無線通信装置は、自装置に備えられている複数のアンテナ素子を識別するためのカウンタkの値を「1」にリセットする(ステップS4)。無線通信装置は、カウンタkで示されるk番目のアンテナ条件を用いて通信相手局からの信号に対する受信レベル測定を所定の時間実施する(ステップS5)。k番目のアンテナ条件を用いた測定が終わると、無線通信装置は、カウンタkがアンテナ条件の総数Kと一致するか否かを判定する(ステップS6)。 When a signal that can be used for detecting a signal from the communication partner station and searching for an optimum antenna is obtained (YES in step S3), the wireless communication device has a plurality of antenna elements provided in the device itself. The value of the counter k for identifying is reset to “1” (step S4). The wireless communication device performs reception level measurement for a signal from the communication partner station for a predetermined time using the k-th antenna condition indicated by the counter k (step S5). When the measurement using the k-th antenna condition ends, the wireless communication apparatus determines whether or not the counter k matches the total number K of antenna conditions (step S6).
カウンタkがアンテナ条件の総数Kと一致しない場合(ステップS6でNO)、無線通信装置は、カウンタkの値に「1」を加算して値を更新し(ステップS7)、処理をステップS5に戻してステップS5、S6、S7の処理を順番に繰り返す。
カウンタkがアンテナ条件の総数Kと一致する場合(ステップS6でYES)、無線通信装置は、これまでに測定したKパターンのアンテナ条件の受信レベルにおいて最大の受信レベルに対応するアンテナ条件を検索する(ステップS8)。
If the counter k does not match the total number K of antenna conditions (NO in step S6), the wireless communication apparatus adds “1” to the value of the counter k to update the value (step S7), and the process goes to step S5. The process of steps S5, S6, and S7 is repeated in order.
When the counter k matches the total number K of antenna conditions (YES in step S6), the wireless communication apparatus searches for the antenna condition corresponding to the maximum reception level among the reception levels of the antenna conditions of the K pattern measured so far. (Step S8).
無線通信装置は、検出した最大の受信レベルに対応するアンテナ条件を通信に用いるアンテナとして選択し(ステップS9)、最適アンテナ選択処理を終了させる(ステップS10)。無線通信装置は、ステップS9において選択した実効アンテナをその後の通信において利用する。
以上が最適アンテナ(受信レベルを最大にするアンテナ条件)を検索する処理のフローである。
The wireless communication apparatus selects an antenna condition corresponding to the detected maximum reception level as an antenna to be used for communication (step S9), and ends the optimum antenna selection process (step S10). The wireless communication device uses the effective antenna selected in step S9 in the subsequent communication.
The above is the flow of processing for searching for the optimum antenna (antenna condition that maximizes the reception level).
図2には、最適アンテナ選択処理を含む通信におけるフローが示されている。選択されたアンテナ条件を用いた通信が開始されると(ステップS11)、無線通信装置はタイマーをリセットし(ステップS12)、逐次、タイムアウトを監視する(ステップS13)。タイムアウトに至る前は(ステップS13でNO)、繰り返しタイムアウトに至ったか否かを判定してタイムアウトを監視し、タイムアウトに至ったことを検出すると(ステップS13でYES)、タイムアウトの監視を終了させる。 FIG. 2 shows a flow in communication including optimal antenna selection processing. When communication using the selected antenna condition is started (step S11), the wireless communication device resets the timer (step S12) and sequentially monitors timeout (step S13). Before reaching the timeout (NO in step S13), it is determined whether the timeout has been reached repeatedly and monitoring the timeout. If it is detected that the timeout has been reached (YES in step S13), the timeout monitoring is terminated.
タイムアウトの監視を終了させると、無線通信装置は、図1において示した最適アンテナ選択処理を実行する(ステップS14)。最適アンテナ選択処理が終了すると、無線通信装置は、通信相手局との通信が終了したか否かを判定し(ステップS15)、終了していない場合(ステップS15でNO)、処理をステップS12に戻してステップS12、S13、S14の処理を順番に繰り返す。
通信が終了している場合(ステップS15でYES)、無線通信装置は通信処理を終了させる(ステップS16)。
When the time-out monitoring is terminated, the wireless communication apparatus executes the optimum antenna selection process shown in FIG. 1 (step S14). When the optimum antenna selection process is completed, the wireless communication apparatus determines whether or not the communication with the communication partner station has been completed (step S15). If not completed (NO in step S15), the process proceeds to step S12. It returns and repeats the process of step S12, S13, and S14 in order.
If the communication has ended (YES in step S15), the wireless communication apparatus ends the communication process (step S16).
最適アンテナ選択処理のステップS9において選択されるアンテナ条件は、次にアンテナ条件が選択されるまで、すなわちステップS10→ステップS15→ステップS12〜S13→ステップS1〜S4の間、変更されない。ただし、無線通信装置の電源をオンにした直後などで初期設定のアンテナ条件で通信相手局の信号を検出できなかった場合には、この限りではなく、必要に応じてアンテナ条件の変更を実施しても構わない。 The antenna condition selected in step S9 of the optimum antenna selection process is not changed until the next antenna condition is selected, that is, between step S10 → step S15 → step S12 to S13 → step S1 to S4. However, if the signal of the communication partner station cannot be detected with the default antenna conditions immediately after the wireless communication device is turned on, this is not the case, and the antenna conditions may be changed as necessary. It doesn't matter.
なお、ステップS5における受信レベルを測定する処理では、例えばRF回路内に受信レベルを測定する機能が実装されていれば、アナログ信号に対して実施される受信レベルの測定結果(通常、RSSI(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度)値として活用されている)を利用してもよい。ないしは、A/D変換の際にサンプリングされたサンプリング値に対し、各サンプリング値の絶対値の二乗値と各サンプリング値の絶対値の二乗値の近似値とのいずれかを所定のサンプル数に亘って加算合成(累計)し、加算合成により得られた値を受信レベルとしても構わない。 In the process of measuring the reception level in step S5, for example, if the function of measuring the reception level is implemented in the RF circuit, the measurement result of the reception level performed on the analog signal (usually RSSI (Received (Signal Strength Indicator: received signal strength) value) may be used. Or, for a sampling value sampled at the time of A / D conversion, either a square value of an absolute value of each sampling value or an approximate value of a square value of the absolute value of each sampling value is set over a predetermined number of samples. It is possible to add and synthesize (accumulate) and use the value obtained by addition and synthesis as the reception level.
ステップS5における受信レベルは、必ずしも絶対的な値での受信レベル、例えば単位として[dBm]や[mW]などを用いて表記できるものである必要はない。受信レベルとして用いる評価値が[dBm]や[mW]などで表される受信レベルの強度に対して単調増加ないしは単調減少の関係を有し、その評価値の大小関係で受信レベルの強弱を判定できれば、如何なる評価値を受信レベルとして用いても構わない。 The reception level in step S5 does not necessarily have to be expressed using an absolute reception level, for example, [dBm] or [mW] as a unit. The evaluation value used as the reception level has a monotonically increasing or monotonic decreasing relationship with the intensity of the receiving level represented by [dBm] or [mW], and the strength of the receiving level is determined by the magnitude relationship of the evaluation values. If possible, any evaluation value may be used as the reception level.
また、サンプリング値の絶対値の二乗値の所定のサンプル数に亘る総和に関しては、所定のサンプル数の精度としては、OFDM変調方式を用いる場合には有効シンボルの時間長だけのサンプル数を用いることが好ましい。しかし、最適アンテナ選択処理に要する時間を短く抑えることを目的として必ずしも有効シンボルの時間長だけのサンプル数を用いる必要はない。例えばWiFiにおいては、1OFDMシンボル長は4μ秒であり、そのうちのガードインターバルを除いた時間長は3.2μ秒である。この3.2μ秒という時間長は、サンプル数としてはFFTのポイント数に相当する64サンプルである。しかし、この半分の32サンプル程度の値(ないしはそれよりも小さな値)を用いたとしても、推定精度は落ちるがある程度の精度で受信レベルを最大にするアンテナ条件を選択することは可能である。また、その他のサンプル数であっても推定精度との兼ね合いで利用することも可能である。
以下、前提技術における無線通信装置の具体的な構成例を示しながら詳細に説明をする。
In addition, regarding the sum total over a predetermined number of samples of the square value of the absolute value of the sampling value, the accuracy of the predetermined number of samples should be the number of samples corresponding to the effective symbol time length when using the OFDM modulation method. Is preferred. However, it is not always necessary to use the number of samples corresponding to the effective symbol time length in order to keep the time required for the optimum antenna selection process short. For example, in WiFi, one OFDM symbol length is 4 μs, and the time length excluding the guard interval is 3.2 μs. The time length of 3.2 μs is 64 samples corresponding to the number of FFT points. However, even if this half value of about 32 samples (or a smaller value) is used, it is possible to select an antenna condition that maximizes the reception level with a certain degree of accuracy although the estimation accuracy is reduced. Further, other sample numbers can be used in consideration of the estimation accuracy.
Hereinafter, a detailed configuration example of the wireless communication device in the base technology will be described in detail.
[前提技術における構成例1]
図3は、前提技術における無線通信装置の構成例を示すブロック図である。同図に示す構成のうち図15に示した受信装置における構成と同一の構成に対しては同じ符号を付している。図3に示す様に、無線通信装置は、アンテナ素子1−1〜1−M、アンテナ切替スイッチ2、スイッチ切替管理回路3、通信制御回路4、通信相手局信号検出回路5、受信レベル測定回路6、受信レベル記憶回路7、最大受信レベル検索回路8、ローノイズアンプ102−1、ミキサ103−1、フィルタ104−1、A/D変換器105−1、ローカル発振器106、及び、受信信号処理回路107を備えている。
[Configuration example 1 in the base technology]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a wireless communication device in the base technology. Of the components shown in the figure, the same components as those in the receiving apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 3, the wireless communication device includes antenna elements 1-1 to 1-M, an
アンテナ切替スイッチ2には、アンテナ素子1−1〜1−Mで受信された信号それぞれが入力される。アンテナ切替スイッチ2は、スイッチ切替管理回路3の制御に応じて、アンテナ素子1−1〜1−Mのいずれかで受信された信号、ないしはアンテナ素子1−1〜1−Mのうち所定のアンテナ素子を組み合わせて受信したときの信号を選択的にローノイズアンプ102−1に出力する。ここでの組み合わせとは、例えば複数のアンテナ素子からの信号線をアナログ的に結合したり、更にはそこにインピーダンスの整合や反射を抑えるための回路を組み込んだりした形での結合を意味する。この結果、それぞれのアンテナ素子から入力された信号はアナログ回路上で合成され、アンテナ切替スイッチ2から出力されることになる。
Each of the signals received by the antenna elements 1-1 to 1-M is input to the
ローノイズアンプ102−1は、アンテナ切替スイッチ2から入力する微弱の信号を増幅し、ミキサ103−1に出力する。ミキサ103−1には、ローノイズアンプ102−1において増幅された信号と、ローカル発振器106が出力する所定の周波数を有する局部発振信号とが入力される。ミキサ103−1は、増幅された信号に局部発振信号を合成してベースバンドに周波数変換された信号をフィルタ104−1に出力する。
The low noise amplifier 102-1 amplifies a weak signal input from the
フィルタ104−1は、ミキサ103−1から入力される信号に含まれる信号であって想定している周波数帯域外の信号を除去し、A/D変換器105−1に出力する。A/D変換器105−1は、フィルタ104−1から入力されるベースバンドのアナログ信号をサンプリングし、デジタル・ベースバンド信号に変換する。A/D変換器105−1は、デジタル・ベースバンド信号を受信信号処理回路107と受信レベル測定回路6とに出力する。
The filter 104-1 removes a signal that is included in the signal input from the mixer 103-1, and is outside the assumed frequency band, and outputs the signal to the A / D converter 105-1. The A / D converter 105-1 samples the baseband analog signal input from the filter 104-1, and converts it into a digital baseband signal. The A / D converter 105-1 outputs the digital baseband signal to the reception
受信信号処理回路107は、A/D変換器105−1から入力されるデジタル・ベースバンド信号に対して一連の信号検出処理を行い、通信相手局(送信局)側が送信した信号を再生してデータ出力する。ここでは明記していないが図15に示した受信装置と同様に、受信信号処理回路107の後段では、MACレイヤや更に上位レイヤの信号処理がなされ、ユーザが通信に用いる形式の信号が再生された状態で外部に出力される。ここで、出力先は例えばネットワークやPC、通信機器などである。受信信号処理回路107は、再生した信号の一部を通信制御回路4に出力する。
The received
通信制御回路4は、受信信号処理回路107から入力される信号から、通信の制御に必要な制御情報を取得する。通信相手局信号検出回路5には、通信制御回路4が取得した制御情報と、受信信号処理回路107が再生した信号とが入力される。通信相手局信号検出回路5は、再生された信号を制御情報に基づいて解析し、当該信号ないしは後続する信号が通信相手局からの信号であるか否かを判定する。通信相手局信号検出回路5は、例えばTDMAフレーム構造、信号の周期性、信号に付与された送信局などの識別子、別途送信される制御情報などにより指示された無線パケットなどの情報を用いて、受信信号処理回路107が再生した信号が通信相手局から送信された信号であるか否かを判定する。
The
通信相手局信号検出回路5は、通信相手局より送信された信号から最適アンテナを検索するための試験信号の受信を検出すると、試験信号を検出したことを示す情報を通信制御回路4に出力すると共に、受信レベル測定回路6に受信レベルの測定を指示する。受信レベル測定回路6は、通信相手局信号検出回路5からの指示を受けると、A/D変換器105−1から入力されるサンプリングデータの絶対値の二乗ないしはその近似値の算出を所定のタイミングから開始する。受信レベル測定回路6は、所定のサンプル数のサンプリングデータを加算合成し、加算合成により得られた値を受信レベルとして受信レベル記憶回路7に記憶させる。ここで、受信レベルは各サンプリング値の絶対値の二乗値の総和となる。受信レベル記憶回路7には、受信レベル測定回路6によって算出された受信レベルと、当該受信レベルを算出したときにおけるアンテナ条件とが対応付けて記憶される。
When the communication partner station
受信レベル測定回路6が受信レベルを測定している際には、通信制御回路4がスイッチ切替管理回路3に対してアンテナを切り替える制御を行う。スイッチ切替管理回路3は、通信制御回路4の制御に応じて、アンテナ切替スイッチ2にアンテナを切り替える信号を出力する。なお、通信制御回路4の制御は、必ずしも切り替えの都度に制御が行われる必要はなく、一連の切り替えの開始を指示する制御であってもよい。この場合、スイッチ切替管理回路3は、開始の指示を受けると、それ以降は所定の時間間隔ごとにアンテナを切り替える信号を自律的にアンテナ切替スイッチ2に出力する。
When the reception
一連の所定の候補となるアンテナ条件に対する受信レベルの測定を終了させるタイミングを通信制御回路4は管理する。通信制御回路4は、受信レベルの測定を終了させると、最大受信レベル検索回路8に最適アンテナを選択させる指示を出力する。最大受信レベル検索回路8は、通信制御回路4から指示を入力すると、受信レベル記憶回路7に記憶されている受信レベルに基づいて、最適アンテナを選択する。最大受信レベル検索回路8は、受信レベル記憶回路7に記憶されている受信レベルのうち最大の受信レベルを検索し、最大の受信レベルに対応するアンテナ条件を選択する。最大受信レベル検索回路8は、選択したアンテナ条件を通信制御回路4に最適アンテナを示す情報として出力する。
The
通信制御回路4は、以降の通信では継続的に、最大受信レベル検索回路8から入力される情報で示される最適アンテナを選択する様にスイッチ切替管理回路3を介してアンテナ切替スイッチ2を制御する。アンテナ切替スイッチ2は、それ以降に再度、スイッチ切替管理回路3からの指示があるまで最適アンテナを用いて通信を継続する。
The
なお、構成例1において最適アンテナは、アンテナ素子1−1〜1−Mのいずれか一つのアンテナ素子である。また、アンテナ条件は、アンテナ素子1−1〜1−Mのうちからいずれのアンテナ素子を選択して用いるかを示す情報となる。 In the configuration example 1, the optimum antenna is any one of the antenna elements 1-1 to 1-M. The antenna condition is information indicating which antenna element is selected and used from the antenna elements 1-1 to 1-M.
なおここで、受信レベルを測定する対象の信号を適切に選択する機能を明示的に示すことを目的として、通信制御回路4と通信相手局信号検出回路5を物理的に異なる機能ブロックとして説明を行ったが、一般的には通信制御回路4が通信相手局信号検出回路5を含む構成と見なすことも可能である。この場合には、受信信号処理回路107が再生した信号を通信制御回路4に入力し、この信号を基に当該信号が通信相手局から送信された信号であるか否かの判断を行い、通信相手局から送信された信号であると判断された場合には受信レベル測定回路6に対して受信レベルの測定を指示する。
Here, the
また、ここで通信相手局信号検出回路5ないしは通信制御回路4では、受信した信号が通信相手局からの信号であると把握した場合であっても、必ずしもアンテナ切替スイッチ2を切り替えながらレベル測定を行う対象信号と判断するとは限らない。これは、アンテナを切り替えることで受信信号が不連続となり、受信信号処理回路107での受信信号処理に不都合をきたすからである。したがって、例えばTDMAフレーム構造、信号の周期性、信号に付与された制御情報(アンテナ選択に利用するための信号が定義されている場合には、無線パケットの制御情報種別を示す識別子などを含む)などを参照し、通信相手局からの信号であることを把握すると共に、アンテナ切替スイッチ2を切り替えても受信信号処理回路107の動作に支障のない信号(ないしは最適アンテナ選択処理に用いるのに妥当な信号)であるか否かの判断を行い、これにより受信信号処理回路107の動作に支障のない信号に対してアンテナ切替スイッチ2を切り替えながら最適アンテナの選択を行う構成としても構わない。この受信信号処理回路107の動作に支障を与えるか否かの判断は、通信相手局信号検出回路5ないしは通信制御回路4にて行うことになる。
Here, the communication partner station
なお、一般的な無線通信システムでは、信号の送受信においてエラーが発生した場合には、同一の信号を再送して符号誤り補償を行うのが一般的である。この場合には、仮にある無線パケットの受信中にアンテナ切替スイッチ2を切り替えながら最適アンテナの選択を行う動作を行い、この影響で受信信号処理回路107の動作に支障が生じたとしても、それによって発生する符号誤り(無線パケットの損失)は再送により救済することも可能である。この場合には、通信相手局信号検出回路5ないしは通信制御回路4にて通信相手局からの信号であることが把握できれば、その信号に対してアンテナ切替スイッチ2を切り替えながら最適アンテナの選択を行う動作を行っても構わない。
In general wireless communication systems, when an error occurs in signal transmission / reception, the same signal is generally retransmitted to perform code error compensation. In this case, the operation of selecting the optimum antenna is performed while switching the
構成例1の無線通信装置によれば、アンテナ素子1−1〜1−Mそれぞれの受信レベルを1系統に集約されたRF系の回路で測定し、測定結果に基づいてアンテナ素子1−1〜1−Mから使用するアンテナ素子を選択する。これにより、無線通信装置は、RFの構成を1系統にするシンプルな構成を取りながら、通信相手局からの信号の受信レベルを最大化して通信の特性を改善させることができる。 According to the wireless communication device of Configuration Example 1, the reception levels of the antenna elements 1-1 to 1-M are measured by the RF circuit integrated in one system, and the antenna elements 1-1 to 1-1 are measured based on the measurement results. The antenna element to be used is selected from 1-M. As a result, the wireless communication apparatus can improve the communication characteristics by maximizing the reception level of the signal from the communication partner station while taking a simple configuration in which the RF configuration is one system.
[前提技術における構成例2]
図4は、前提技術における無線通信装置の別の構成例を示すブロック図である。同図に示す構成のうち図3に示した無線通信装置、図15に示した受信装置及び図16に示した送信装置における構成と同一の構成に対しては同じ符号を付している。図4に示す様に、構成例2における無線通信装置は、アンテナ素子1−1〜1−M、アンテナ切替スイッチ2、スイッチ切替管理回路3、通信制御回路4、通信相手局信号検出回路5、受信レベル測定回路6、受信レベル記憶回路7、最大受信レベル検索回路8、TDDスイッチ(TDD−SW)9、ローノイズアンプ102−1、ミキサ103−1、フィルタ104−1、A/D変換器105−1、受信信号処理回路107、ハイパワーアンプ112−1、フィルタ113−1、ミキサ114−1、D/A変換器115−1、及び、送信信号処理回路117を備えている。
[Configuration Example 2 in Premise Technology]
FIG. 4 is a block diagram illustrating another configuration example of the wireless communication device in the base technology. In the configuration shown in the figure, the same components as those in the wireless communication device shown in FIG. 3, the reception device shown in FIG. 15, and the transmission device shown in FIG. As shown in FIG. 4, the wireless communication device in Configuration Example 2 includes antenna elements 1-1 to 1-M, an
図4に示した無線通信装置と図3に示した無線通信装置との差分は、同一のアンテナ素子1−1〜1−Mを送信用及び受信用に共用するためにTDDスイッチ9を備えて、送信用の構成と受信用の構成とを有していることである。
The difference between the wireless communication apparatus shown in FIG. 4 and the wireless communication apparatus shown in FIG. 3 is that the
通信制御回路4は、送信タイミング及び受信タイミングを管理しているので、送信と受信とを切り替えるタイミングに応じてTDDスイッチ9に切り替えの指示を行う。また、図3及び図15に記載のローカル発振器106と、図16に記載のローカル発振器116とは共用化が可能であるので、構成例2における無線通信装置ではローカル発振器106が出力する局部発振信号をミキサ103−1及びミキサ114−1で用いる構成としている。
Since the
構成例2の無線通信装置における最適アンテナを選択する処理は、構成例1の無線通信装置における無線通信装置が行う最適アンテナを選択する処理と同じ処理である。すなわち、アンテナ素子1−1〜1−Mそれぞれの受信レベルを1系統に集約されたRF系の回路で測定し、測定した受信レベルに基づいて最適アンテナを選択する。選択された最適アンテナは、送信のときにも活用することで送信ダイバーシチ利得も合わせて得ることが可能になる。 The process of selecting the optimal antenna in the wireless communication apparatus of Configuration Example 2 is the same process as the process of selecting the optimal antenna performed by the wireless communication apparatus in the wireless communication apparatus of Configuration Example 1. That is, the reception level of each of the antenna elements 1-1 to 1-M is measured by an RF circuit integrated in one system, and the optimum antenna is selected based on the measured reception level. The selected optimum antenna can be used at the time of transmission to obtain a transmission diversity gain.
[前提技術における構成例3]
図5は、前提技術における無線通信装置の異なる構成例を示すブロック図である。同図に示す構成のうち図3及び図4に示した無線通信装置、図15に示した受信装置及び図16に示した送信装置における構成と同一の構成に対しては同じ符号を付している。図5に示す様に、構成例3における無線通信装置は、アンテナ素子1−1〜1−M、アンテナ切替スイッチ10、スイッチ切替管理回路3、通信制御回路4、通信相手局信号検出回路5、受信レベル測定回路6、受信レベル記憶回路7、最大受信レベル検索回路8、TDDスイッチ9、ローノイズアンプ102−1、ミキサ103−1、フィルタ104−1、A/D変換器105−1、受信信号処理回路107、ハイパワーアンプ112−1、フィルタ113−1、ミキサ114−1、D/A変換器115−1、及び、送信信号処理回路117を備えている。
[Configuration example 3 in the base technology]
FIG. 5 is a block diagram illustrating a different configuration example of the wireless communication device in the base technology. In the configuration shown in the figure, the same components as those in the wireless communication device shown in FIGS. 3 and 4, the reception device shown in FIG. 15, and the transmission device shown in FIG. Yes. As shown in FIG. 5, the wireless communication device in Configuration Example 3 includes antenna elements 1-1 to 1-M, an
図5に示した無線通信装置と図4に示した無線通信装置との差分は、アンテナ切替スイッチ2をアンテナ切替スイッチ10に置き換えた構成となっていることである。構成例2における無線通信装置(図4)では、アンテナ切替スイッチ2がアンテナ素子1−1〜1−Mのうちの一つのアンテナ素子を選択して、選択したアンテナ素子とTDDスイッチ9とを接続する構成であった。しかし、アンテナ素子1−1〜1−Mのうちの複数のアンテナ素子を適宜組み合わせてアナログ的に結合した構成であっても構わない。すなわち、アンテナ素子1−1〜1−Mのうちの複数のアンテナ素子で受信した信号を合成して得られた信号をTDDスイッチ9に出力する構成であってもよい。
The difference between the wireless communication apparatus shown in FIG. 5 and the wireless communication apparatus shown in FIG. 4 is that the
構成例3における無線通信装置では、アンテナ切替スイッチ10がスイッチ切替管理回路3から指示される複数のアンテナ素子で受信した信号をアナログ回路上で合成(例えば分配・結合器などを用いて複数の信号系統をアナログ的に合成する)し、合成により得られた信号をTDDスイッチ9に出力する。ここで、スイッチ切替管理回路3が指示する複数のアンテナ素子の組み合わせは、アンテナ条件として予め定められ、図1に示したフローのステップS5における受信レベルの測定対象として扱われる。
In the wireless communication device in the configuration example 3, the
図6は、前提技術の構成例3におけるアンテナ切替スイッチ10でのアンテナ接続パターン(アンテナ条件)の一例を示す図である。図6に示すアンテナ接続パターンは、アンテナ切替スイッチ10の内部的な接続パターンであり、(a)〜(h)の8パターンを示している。便宜上、ここでは無線通信装置が4本のアンテナ素子を備えている場合を例示している。4本のアンテナ素子それぞれに対応するアンテナポートを#1〜#4で示し、TDDスイッチ9を接続するポートを#0で示している。図3及び図4に示したアンテナ切替スイッチ2では1本のアンテナ素子を選択する構成としていたので、選択可能なアンテナ条件は図6に示す(a)〜(d)の4パターンである。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an antenna connection pattern (antenna condition) in the
一方、分配合成器などを用いて複数のアンテナ素子をアナログ的に合成すれば、更に接続パターンを増やすことができる。構成例3の無線通信装置では、4本のアンテナ素子から1本のアンテナ素子を選択する場合((a)〜(d)の4パターン)に加えて、4本のアンテナ素子から2本のアンテナ素子を選択する場合((e)〜(h)の4パターン)を設けている。一般的にはアンテナ切替スイッチ10における接続パターンは如何なる組み合わせであってもよく、3本以上のアンテナ素子を選択するなど更に多くの組み合わせをアンテナ条件として定める様にしてもよい。
On the other hand, if a plurality of antenna elements are synthesized in an analog manner using a distribution synthesizer or the like, the number of connection patterns can be further increased. In the wireless communication apparatus of Configuration Example 3, in addition to the case where one antenna element is selected from the four antenna elements (four patterns (a) to (d)), two antennas are formed from the four antenna elements. A case of selecting an element (four patterns (e) to (h)) is provided. In general, the connection pattern in the
分配合成器などを用いて複数のアンテナ素子をアナログ的に合成した場合、物理的には複数本のアンテナ素子として見える。しかし、実効的なアンテナ(以下、実効アンテナという)としてはその合成に対応したビームパターンをもつ仮想的な1本のアンテナとして見なすことが可能である。したがって、アンテナ接続パターン(アンテナ条件)として、(a)〜(d)のアンテナ接続パターンと(e)〜(h)のアンテナ接続パターンとは特に区別することなく同等のものとして扱うことが可能である。この様な複数のアンテナ接続パターンの選択肢をもつアンテナ切替スイッチ10を利用することで、無線通信装置が備えるアンテナ素子1−1〜1−Mの本数よりも多くの実効アンテナを活用することができる。なお、合成を伴わない単一のアンテナ素子も、広い意味で実効アンテナの一部と見なすことも可能である。すなわち、アンテナ素子1−1〜1−Mのうちの複数のアンテナ素子をアナログ的に合成して得られる仮想的な1本のアンテナそれぞれが無線通信装置における実効アンテナであると共に、アンテナ素子1−1〜1−Mのうちの1本のアンテナ素子それぞれも無線通信装置における実効アンテナであると見なしても構わない。
When a plurality of antenna elements are combined in an analog manner using a distribution synthesizer or the like, it physically appears as a plurality of antenna elements. However, an effective antenna (hereinafter referred to as an effective antenna) can be regarded as a single virtual antenna having a beam pattern corresponding to the synthesis. Therefore, as the antenna connection patterns (antenna conditions), the antenna connection patterns (a) to (d) and the antenna connection patterns (e) to (h) can be treated as equivalent without any particular distinction. is there. By using the
構成例3における無線通信装置は、アンテナ素子1−1〜1−M及び又はこれらを合成して得られるアンテナ接続パターンに対応した複数の仮想的な1本のアンテナにより構成される候補(ないしは、これらの候補の中から一部分を抜粋したものであっても良い)のそれぞれを用いた場合の受信レベルを測定し、測定された受信レベルに基づいてアンテナ素子及び又は仮想的な1本のアンテナのいずれかを選択することができる。選択されたアンテナ素子又は仮想的な1本のアンテナを実効アンテナとして用いる指示をスイッチ切替管理回路3がアンテナ切替スイッチ10に出力することにより、無線通信装置は最適な実効アンテナを利用した良好な通信を行うことが可能となる。
The wireless communication device in the configuration example 3 is a candidate (or, alternatively, a plurality of virtual antennas corresponding to antenna connection patterns obtained by combining the antenna elements 1-1 to 1-M and the antenna elements 1-1 to 1-M). The reception level in the case of using each of these candidates) may be measured, and the antenna element and / or one virtual antenna may be determined based on the measured reception level. Either can be selected. The switch
[第1の実施形態]
以降、前述の前提技術を適用した本発明に係る実施形態の無線通信システムについて説明する。図7は、本発明に係る第1の実施形態における無線通信システムの構成の一例を示す図である。同図に示す様に、第1の実施形態における無線通信システムは、1本のアンテナ素子を有する基地局装置(アクセスポイント:AP)200と、複数のアンテナ素子を有する複数の端末局装置300(300−1〜300−3)とを備えている。また、同図に示す無線通信システムは、3つの端末局装置300を備えているが、2つ又は4つ以上の端末局装置300を備える構成であってもよい。
[First Embodiment]
Hereinafter, a radio communication system according to an embodiment of the present invention to which the above-described base technology is applied will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a configuration of the wireless communication system according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the wireless communication system in the first embodiment includes a base station apparatus (access point: AP) 200 having one antenna element, and a plurality of terminal station apparatuses 300 having a plurality of antenna elements ( 300-1 to 300-3). Moreover, although the radio | wireless communications system shown in the figure is provided with the three terminal station apparatuses 300, the structure provided with the 2 or 4 or more terminal station apparatus 300 may be sufficient.
なお、以下の説明では従来技術のWiFiを基準として説明を行う際には「アクセスポイント(AP)」の名称を使用するが、これは本発明の「基地局装置200」と等価の装置であり、アクセスポイントと基地局装置の間に特に区別はない。
In the following description, the name “access point (AP)” is used when the description is based on WiFi of the prior art, which is an apparatus equivalent to the “
第1の実施形態における端末局装置300−1〜300−3は、前提技術において説明した無線通信装置(図3、図4及び図5)のいずれかと同じ構成を有している。すなわち、端末局装置300−1〜300−3は、通信相手局である基地局装置200が送信する信号を受信した際の受信レベルが最大となる実効アンテナ(アンテナ素子のいずれか一つ又はアンテナ素子を組み合わせて構成されるアンテナ)を選択する。端末局装置300−1〜300−3は、選択した実効アンテナを用いて、基地局装置200との間で信号の送受信を行う。
The terminal station devices 300-1 to 300-3 in the first embodiment have the same configuration as any of the wireless communication devices (FIGS. 3, 4, and 5) described in the base technology. That is, each of the terminal station devices 300-1 to 300-3 receives an effective antenna (any one of the antenna elements or the antenna) that has the maximum reception level when receiving the signal transmitted by the
ここで、一般的なWiFiのデータ通信の概要を示す。図8は、一般的なWiFiのデータ通信の一例を示す図である。図8には、1つのアクセスポイント(AP)と3つの端末局#1〜#3とがデータ通信を行う例が示されている。図8において、符号21、25、28はビーコン信号を示す。符号22、24、27はアクセスポイントが送信するデータ無線パケットを示す。符号23、26はアクセスポイントが送信するACK信号を示す。符号29は端末局#1が送信するACK信号を示す。符号30は端末局#1が送信するデータ無線パケットを示す。符号31は端末局#2が送信するデータ無線パケットを示す。符号32は端末局#2が送信するACK信号を示す。符号33は端末局#3が送信するACK信号を示す。また、図8において横軸は時間軸を表し、図8において左から右向きに時間が流れている。各時間軸上にアクセスポイントと各端末局#1〜#3とが送信した信号が示されている。また、縦方向の点線の矢印は、誰宛の信号かを示したものである。ただし、ビーコン信号21、25、28はアクセスポイントが各端末局#1〜#3に宛てた信号であるために点線の矢印が示されていない。
Here, an outline of general WiFi data communication is shown. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of general WiFi data communication. FIG. 8 shows an example in which one access point (AP) and three
アクセスポイントは、サービスエリア内に位置する端末局#1〜#3に対し、サービスのオペレータの識別情報や自局の識別子に加え、様々な制御情報を収容したビーコン信号21、25、28をブロードキャストとして送信する。このビーコン信号21、25、28はアクセスポイントに対して予め定められた所定の周期で送信される。アクセスポイントは、ビーコン信号21、25、28を送信するタイミングにおいて、キャリアセンスを行った結果として信号を送信する。ビーコン信号を送信する基本的な周期は、例えば100m秒や500m秒などであり、アクセスポイントにおいて設定可能である。
The access point broadcasts beacon signals 21, 25, and 28 containing various control information in addition to service operator identification information and its own station identifier to
アクセスポイントは、ビーコン信号21、25、28を周期的に送信するその間の期間において、各端末局#1〜#3と通信を行う。図8に示す例では、アクセスポイントは、データ無線パケット22を端末局#1に送信する。端末局#1は、データ無線パケット22を正常に受信すると、ACK信号29をアクセスポイントに送信する。アクセスポイントは、端末局#1からACK信号29を正常に受信することで、端末局#1がデータ無線パケット22を正常に受信したと判定し、データ無線パケット22の送信が完了したことを把握する。
The access point communicates with each of the
また、図8に示す例では、アクセスポイントは同様の動作「データ無線パケット24の送信とACK信号33の受信」、「データ無線パケット30の受信とACK信号26の送信」及び「データ無線パケット27の送信とACK信号32の受信」を順番に行っている。なお、ビーコン信号21、25、28、各データ無線パケット22、24、27、30、31、ACK信号23、26、29、32などの信号には送信元局の識別子や宛先局の識別子が付与されており、それを参照することで例えば各端末局#1〜#3は受信した信号が通信相手局であるアクセスポイントからの信号と認識すると共に、自局宛の信号であることを認識する。また同様に、受信した信号に記載の各種制御情報より、ビーコン信号21、25、28か否かの認識も行うことができる。
Further, in the example shown in FIG. 8, the access point performs similar operations “transmission of
図9は、第1の実施形態における無線通信システムにおけるデータ通信の一例を示す図である。図9において、図8に示した信号と同じ信号には同じ符号を付している。図9において、符号34、35、36はアンテナ選択用の試験信号を示す。図8に示したデータ通信と同様であるが、基地局装置200は所定のビーコンフレーム周期でビーコン信号21、25、28を送信する。図9に示す様に、基地局装置200は、ビーコン信号21、25、28に続けてアンテナ選択用の試験信号34、35、36を送信する。第1の実施形態における端末局装置300−1〜300−3においては、ビーコン信号21、25、28の直後にアンテナ選択用の試験信号34、35、36が基地局装置200から送信されることが既知である。ここでの直後とは、物理的に信号が連続するとしてもよいし、ビーコン信号21、25、28の末尾から所定の時間間隔をあけて後続するとしてもよい。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of data communication in the wireless communication system according to the first embodiment. 9, the same signals as those shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 9,
端末局装置300−1〜300−3は、例えばビーコン信号21の受信を検出すると、アンテナ選択用の試験信号34の受信開始を待ち、アンテナ選択用の試験信号34の受信期間中に予め定められたアンテナ条件(実効アンテナ)のうち受信レベルが最大になるアンテナ条件を検索する。ここで、端末局装置300は、アンテナ選択用の試験信号34、35、36の受信開始を把握する。例えば、端末局装置300は、ビーコン信号21に後続するアンテナ選択用の試験信号34の先頭にあるプリアンブルの検出や受信レベルの検出などを用いて受信開始を把握する。ないしは、端末局装置300は、ビーコン信号21の受信終了の時刻から所定の時刻が経過したことを用いてアンテナ選択用の試験信号34受信開始を把握しても構わない。ないしは、ビーコン信号21とアンテナ選択用の試験信号34が連続する場合には、ビーコン信号21の受信終了時刻をアンテナ選択用の試験信号34の受信開始タイミングと把握しても構わない。図9に示す例では、アンテナ選択用の試験信号34を受信してアンテナ条件を選択した結果、端末局装置300−1はアンテナ#1を選択し、端末局装置300−2はアンテナ#5を選択し、端末局装置300−3はアンテナ#7を選択している。この様に、端末局装置300−1〜300−3はアンテナ選択用の試験信号を受信した際の受信レベルに基づいて、最適なアンテナ条件を選択して通信を行う。
When the terminal station apparatus 300-1 to 300-3 detects reception of the
端末局装置300−1〜300−3は、次のビーコン信号25の直後に送信されるアンテナ選択用の試験信号35の受信開始まで継続的に選択した実効アンテナを固定して通信に用いる。ここで、端末局装置300−1〜300−3におけるアンテナ選択用の試験信号35の受信開始の検出には、同様に、アンテナ選択用の試験信号の先頭にあるプリアンブルの検出や受信レベルの検出、ビーコン信号25の受信終了時刻からの所定時刻経過などが用いられる。図9に示す例では、アンテナ選択用の試験信号35を受信してアンテナ条件を選択した結果、端末局装置300−1はアンテナ#2を選択し、端末局装置300−2はアンテナ#3を選択して、通信に用いる実効アンテナを変更している。一方、端末局装置300−3はアンテナ#7を継続して選択している。
The terminal station devices 300-1 to 300-3 fix the effective antenna selected continuously until the reception of the antenna
ここで、基地局装置200がアンテナ選択用の試験信号34、35、36を送信している期間に、他の無線局から信号が送信されない様にするための処理を説明する。図10は、第1の実施形態における基地局装置200による処理と従来技術における処理とを対比する図である。図10(a)には、従来技術のNAV(Network Allocation Vector)の設定状況が示されている。図10(b)には、第1の実施形態におけるNAVの設定状況が示されている。なお、図10に示される信号において、図8に示した信号と同一の信号には同じ符号を付している。なお、図10においては、特に送信局がどの装置であるかを明示しておらず、同一の時間軸上に全ての信号を並べて記載している。
Here, a process for preventing signals from being transmitted from other radio stations during a period in which the
図10(a)に示す様に、従来技術においては、アクセスポイントがビーコン信号21を送信する際には、ビーコン信号21の送信期間長に合わせて他の無線局の信号送信を禁止するためのNAV期間を示すNAV情報をビーコン信号21内の所定の制御情報格納領域に設定する。このビーコンを受信した無線局は、NAV期間に設定された期間の送信禁止を検出して、当該期間における信号送信を行わない。同様に、アクセスポイントが端末局#1宛のデータ無線パケット22を送信し、端末局#1がACK信号29をアクセスポイントに返信する際には、アクセスポイントは、送信するデータ無線パケット22内の所定の制御情報格納領域にNAV情報を設定する。このときアクセスポイントが設定するNAV情報は、データ無線パケット22の先頭からACK信号29の末尾までの期間長に合わせた、他の無線局の信号送信を禁止する期間を示すことになる。
As shown in FIG. 10A, in the prior art, when an access point transmits a
これに対し、第1の実施形態における無線通信システムでは、基地局装置200がビーコン信号21を送信する際に、ビーコン信号21の先頭からアンテナ選択用の試験信号34の末尾までの期間長に合わせて、他の無線局の信号送信を禁止するためのNAV情報をビーコン信号21内の所定の制御情報格納領域に設定する。このようにNAV情報が設定されたビーコン信号21を受信した端末局は、前提技術として説明した構成を有していない場合であっても、NAV期間において信号送信の禁止を検出することが可能であるため、アンテナ選択用の試験信号34が送信されている期間において信号送信をしない様に動作する。なお、基地局装置200が端末局装置300宛てに送信するデータ無線パケット22や、端末局装置300が基地局装置200宛てに送信するACK信号29などは、従来技術と同じである。
On the other hand, in the wireless communication system according to the first embodiment, when the
なお、ビーコン信号21とアンテナ選択用の試験信号34との間が、例えばSIFSと呼ばれる所定の時間内であれば、NAV情報が設定されていなくても他の無線局はアクセスポイントへのアクセスを行わないので、必ずしもNAV情報の設定は必須ではない。ただし、アンテナ選択用の試験信号34に所定のWiFi準拠のプリアンブル信号が付与されていない場合には、受信状況によっては無線局がWiFi準拠でない別の無線通信システムの信号と間違える可能性がある。そのため、仮にアンテナ選択用の試験信号34のシンボル長を短く設定することを考えてプリアンブル信号などを省略する場合には、アンテナ選択用の試験信号34の末尾までの期間長のNAV期間の設定が好ましい。
If the
図11は、第1の実施形態の端末局装置300における最適アンテナ選択処理を示すフローチャートである。基本的には図1において示した最適アンテナ選択処理と同様であるが、WiFiに対応した形で動作を示している。端末局装置300において、最適アンテナ選択処理が開始されると(ステップS21)、通常の通信状態を継続させる(ステップS22)。通信制御回路4及び通信相手局信号検出回路5は、受信した信号が通信相手局の基地局装置200から送信されたビーコン信号であるか否かを判定する(ステップS23)。
FIG. 11 is a flowchart illustrating the optimum antenna selection process in the terminal station apparatus 300 according to the first embodiment. The operation is basically the same as the optimum antenna selection process shown in FIG. 1, but the operation is shown in a form corresponding to WiFi. In the terminal station device 300, when the optimum antenna selection process is started (step S21), the normal communication state is continued (step S22). The
受信した信号が通信相手局の基地局装置200から送信されたビーコン信号でない場合(ステップS23でNO)、通信制御回路4及び通信相手局信号検出回路5は、処理をステップS22に戻して通常通信状態を継続させる。
受信した信号が通信相手局の基地局装置200から送信されたビーコン信号である場合(ステップS23でYES)、通信制御回路4は、通常のビーコン信号の受信処理を行うと共にビーコン信号に後続するアンテナ選択用の試験信号の受信開始まで待機する(ステップS24)。
When the received signal is not a beacon signal transmitted from the
When the received signal is a beacon signal transmitted from the
アンテナ選択用の試験信号の受信が開始されると、通信制御回路4がアンテナ条件を識別するカウンタkの値を「1」にリセットする(ステップS4)。通信制御回路4は、スイッチ切替管理回路3を介してアンテナ切替スイッチ2を制御しつつ、k番目のアンテナ条件における受信レベルを受信レベル測定回路6に所定の時間測定させる(ステップS5)。なお、端末局装置300が前提技術における構成例3(図5)に示した構成を有する場合、通信制御回路4はアンテナ切替スイッチ2に代えてアンテナ切替スイッチ10を制御する。
When reception of the test signal for antenna selection is started, the
受信レベル測定回路6による受信レベルの測定が終わると、通信制御回路4は、カウンタkが自装置におけるアンテナ条件の総数Kに一致しているか否かを判定し(ステップS6)、一致していない場合(ステップS6でNO)、カウンタkの値に「1」を加算して値を更新し(ステップS7)、処理をステップS5に戻してステップS5、S6、S7の処理を順番に繰り返す。
カウンタkがアンテナ条件の総数Kに一致する場合(ステップS6でYES)、最大受信レベル検索回路8は通信制御回路4からの指示に従い、Kパターンのアンテナ条件それぞれにおける受信レベルであって受信レベル記憶回路7に記憶されている受信レベルから最大の受信レベルを検索し、最大の受信レベルに対応するアンテナ条件を通信制御回路4に出力する(ステップS8)。
When the reception level measurement by the reception
When the counter k is equal to the total number K of antenna conditions (YES in step S6), the maximum reception
通信制御回路4は、最大受信レベル検索回路8から入力されるアンテナ条件が示す実効アンテナを通信に用いるアンテナとして選択し、スイッチ切替管理回路3を介してアンテナ切替スイッチ2を制御して、通信に用いる実効アンテナを選択された実効アンテナに切り替える(ステップS9)。ステップS9において最適な実効アンテナを選択した後には、選択した実効アンテナを継続的に利用しながら送受信を行うため、通信制御回路4は処理をステップS22へと戻し、ステップS22以降の各処理を繰り返して行う。前提技術において説明した最適アンテナ選択処理(図1)は、図2において示した通信におけるフローにおいてタイムアウトが検出されるごとに実行されていた。しかし、第1の実施形態の無線通信システムにおいてはビーコン信号が周期的に受信されるため、各処理を繰り返して行うタイミングをタイマーなどで管理する必要はない。
The
[第2の実施形態]
第1の実施形態において基本的な動作説明を行ったが、実際に端末局装置300を運用する際には電源投入時などにおいては最適な実効アンテナが選択されていないために、初期設定の実効アンテナでは所望のビーコン信号を受信できない可能性がある。そこで、電源投入時などの最適な実効アンテナが選択されていない状態(初期動作モード)から、図11に示した最適アンテナ選択処理が行われる状態(通常動作モード)に切り替わるまでについて説明する。すなわち、第2の実施形態における無線通信システムは、第1の実施形態における無線通信システムの端末局装置300に対して電源投入時などの初期動作モードから通常動作モードへ切り替える機能が加えられた無線通信システムである。
[Second Embodiment]
The basic operation has been described in the first embodiment. However, when the terminal station device 300 is actually operated, the optimum effective antenna is not selected when the power is turned on. There is a possibility that a desired beacon signal cannot be received by the antenna. Thus, a description will be given from the state in which the optimum effective antenna is not selected at the time of power-on (initial operation mode) to the state in which the optimum antenna selection process shown in FIG. 11 is performed (normal operation mode). That is, the radio communication system in the second embodiment is a radio in which a function for switching from the initial operation mode to the normal operation mode such as when the power is turned on is added to the terminal station apparatus 300 of the radio communication system in the first embodiment. It is a communication system.
図12は、第2の実施形態における端末局装置300の動作モードの状態遷移図である。図12に示す様に、端末局装置300には、電源オフ41、初期動作モード42及び通常動作モード43の3つの動作モード(状態)がある。電源オフ41は、端末局装置300に電力が供給されていない状態である。
FIG. 12 is a state transition diagram of the operation mode of the terminal station device 300 according to the second embodiment. As shown in FIG. 12, the terminal station device 300 has three operation modes (states): a power-
電源オフの状態の端末局装置300においてユーザの操作により電源が投入されると、動作モードは電源オフ41から初期動作モード42に遷移する。初期動作モード42では、端末局装置300は、所定の時間長周期で順番に実効アンテナを切り替えて信号の受信を行い、通信相手局である基地局装置200からのビーコン信号を符号誤りなしで受信できたか否かを判定する。
When the terminal station device 300 in the power-off state is turned on by a user operation, the operation mode transitions from the power-
このとき、十分な利得を得られない実効アンテナを選択していると、端末局装置300は、ビーコン信号自体を受信できないか、ないしは受信できていても符号誤りがある状態で受信を行うことになる。また、端末局装置300は、実効アンテナを順番に切り替えるなかで、ビーコン信号を受信可能な実効アンテナを選択することになる。このときのビーコン信号を受信可能な実効アンテナは、ビーコン信号の受信レベルを最大とする実効アンテナである必要はない。端末局装置300は、ビーコン信号を受信することで、ビーコン信号に後続するアンテナ選択用の試験信号の受信タイミングを検出する。 At this time, if an effective antenna that cannot obtain a sufficient gain is selected, the terminal station apparatus 300 cannot receive the beacon signal itself, or performs reception in a state where there is a code error even though it can be received. Become. In addition, the terminal station device 300 selects an effective antenna capable of receiving a beacon signal while sequentially switching effective antennas. The effective antenna that can receive the beacon signal at this time does not need to be an effective antenna that maximizes the reception level of the beacon signal. By receiving the beacon signal, the terminal station device 300 detects the reception timing of the test signal for antenna selection subsequent to the beacon signal.
この様に、端末局装置300は、ビーコン信号を正常受信することで後続するアンテナ選択用の試験信号の受信タイミングを検出すると、動作モードを初期動作モード42から通常動作モード43に遷移させる。端末局装置300は、動作モードが通常動作モード43になると、図11に示した処理のステップS24に割り込み、以降の処理を継続して行う。ただし、図11に示した最適アンテナ選択処理におけるステップS22の処理で、所定時間以上に亘り基地局装置200からビーコン信号が受信できないときには、異常が検出されたと見なして動作モードを通常動作モード43から初期動作モード42に遷移させる。この動作モードの遷移により、端末局装置300は、再度、初期動作モードにて通信相手局である基地局装置200からのビーコン信号が受信できるまで順番に実効アンテナを切り替えてビーコン信号を検出する動作を行う。
As described above, when the terminal station apparatus 300 detects the reception timing of the subsequent antenna selection test signal by normally receiving the beacon signal, the terminal station apparatus 300 shifts the operation mode from the
図13は、第2の実施形態の端末局装置300の動作モードが初期動作モードであるときの処理を示すフローチャートである。動作モードが電源オフの状態の端末局装置300においてユーザによって電源オンに切り替えられると動作モードが初期動作モードに遷移する(ステップS32)。通信制御回路4は、予め定められた初期アンテナ条件を選択し(ステップS33)、初期アンテナ条件が示す実効アンテナのアンテナ素子が選択される様にスイッチ切替管理回路3を介してアンテナ切替スイッチ2を制御する。
FIG. 13 is a flowchart illustrating processing when the operation mode of the terminal station apparatus 300 according to the second embodiment is the initial operation mode. In the terminal station device 300 in which the operation mode is in the power off state, when the user switches the power on, the operation mode transitions to the initial operation mode (step S32). The
通信制御回路4は、初期動作モードにおける実効アンテナ選択のタイマーt’に「0」を代入してリセットする(ステップS34)。通信制御回路4及び通信相手局信号検出回路5は、通信相手局である基地局装置200からのビーコン信号を検出した否かを判定する(ステップS35)。
通信相手局である基地局装置200からのビーコン信号を検出した場合(ステップS35でYES)、通信制御回路4は、初期動作モードにおける処理を終了させ(ステップS38)、動作モードを通常動作モードに切り替えて処理を最適アンテナ選択処理(図11)のステップS24へ移行させる。
The
When a beacon signal is detected from the
ビーコン信号を検出しない場合(ステップS35でNO)、通信制御回路4は、タイマーt’の値が所定の閾値t’max以上であるか否かを判定し(ステップS36)、タイマーt’の値が閾値t’max未満でありタイムアウトでない場合(ステップS36でNO)、処理をステップS35に戻して処理を継続させる。ここで、閾値t’maxは各アンテナ条件に対してビーコン信号の検出の有無に割り当てる時間に応じて予め定められる値である。
When a beacon signal is not detected (NO in step S35), the
タイマーt’の値が閾値t’max以上でありタイムアウトである場合(ステップS36でYES)、通信制御回路4は、別のアンテナ条件を選択する。通信制御回路4は、選択したアンテナ条件が示す実効アンテナのアンテナ素子が選択される様にスイッチ切替管理回路3を介してアンテナ切替スイッチ2を制御し(ステップS37)、処理をステップS34に戻して処理を継続させる。
When the value of the timer t ′ is equal to or greater than the threshold value t ′ max and is timed out (YES in step S36), the
図14は、第2の実施形態の端末局装置300における最適アンテナ選択処理を示すフローチャートである。図14に示す最適アンテナ選択処理は、図12に示した状態遷移に対応している点が第1の実施形態の最適アンテナ処理(図11)と異なっている。端末局装置300において、最適アンテナ選択処理が開始されると(ステップS21)、通信制御回路4は、初期動作モードへの遷移の可否判定を行うためのタイマーt’’の値を「0」にリセットし(ステップS41)、通常の通信状態を継続させる(ステップS22)。
FIG. 14 is a flowchart illustrating an optimal antenna selection process in the terminal station apparatus 300 according to the second embodiment. The optimum antenna selection process shown in FIG. 14 is different from the optimum antenna process (FIG. 11) of the first embodiment in that it corresponds to the state transition shown in FIG. When the optimum antenna selection process is started in the terminal station device 300 (step S21), the
通信制御回路4及び通信相手局信号検出回路5は、信号受信の有無及び受信した信号が通信相手局の基地局装置200から送信されたビーコン信号であるか否かを判定する(ステップS23)。
受信した信号が通信相手局の基地局装置200から送信されたビーコン信号でない場合ないしは信号の受信が無い場合(ステップS23でNO)、通信制御回路4はタイマーt’’の値が所定の閾値t’’max以上であるか否かを判定し(ステップS42)、タイマーt’’の値が閾値t’’max未満である場合(ステップS42でNO)、処理をステップS22に戻して通常動作モードを継続させる。
The
When the received signal is not a beacon signal transmitted from the
タイマーt’’の値が閾値t’’max以上である場合(ステップS42でYES)、通信制御回路4は、最適アンテナ選択処理を終了させ、動作モードを初期動作モードに遷移させ、処理を初期動作モードのステップS32へ移行させる(ステップS43)。ここで、閾値t’’maxは、どの程度の期間においてビーコン信号が検出(受信)できなくなったときに初期動作モードに遷移させるかを決定する値であり、予め定められる値である。
When the value of the timer t ″ is equal to or greater than the threshold value t ″ max (YES in step S42), the
ステップS23において、信号を受信し且つ受信した信号が通信相手局の基地局装置200から送信されたビーコン信号である場合(ステップS23でYES)、通信制御回路4は、通常のビーコン信号の受信処理を行うと共にビーコン信号に後続するアンテナ選択用の試験信号の受信開始まで待機する(ステップS24)。なお、ステップS24以降の処理は、図11に示した最適アンテナ選択処理と同様であるので説明を省略する。なお、第2の実施形態における最適アンテナ選択処理では、ステップS9の後に、選択した実効アンテナを継続的に利用しながら送受信を行うため、通信制御回路4は処理をステップS41に戻す。
In step S23, when the signal is received and the received signal is a beacon signal transmitted from
以上の様に、第2の実施形態における端末局装置300は、図12に示す状態遷移を管理しながら、安定的に送受信ダイバーシチのゲインを得ることが可能になる。 As described above, the terminal station apparatus 300 according to the second embodiment can stably obtain the gain of transmission / reception diversity while managing the state transition shown in FIG.
なお、各実施形態におけるビーコン信号に続いて送信されるアンテナ選択用の試験信号は、如何なる信号であっても構わない。例えば、WiFiにおいて隠れ端末局を回避するために用いるRTS/CTS(Request To Send/Clear To Send)などの信号が定義されているが、このうちのCTS信号などはNAV期間を設定するためにダミー的に送信されることがある。このCTS信号として、ペイロード部分のシンボル長を最適な実効アンテナの選択に要する時間長に相当する長さに設定したものを用意すれば、アンテナ選択用の試験信号に用いることが可能である。ないしは、1シンボルの中での信号の振幅は変動しているが、所定の数のサンプリングを行ったときにそのサンプリング区間ごとに振幅の変動に偏りがあると正しい受信レベルが評価できないため、ガードインターバルや波形整形のための処理を行わず、プリアンブル等のWiFi準拠の信号であることを識別するための最低限の情報に後続する領域は、ガードインターバルを伴わない連続的なトレーニング信号とすることも可能である。更には、アンテナ選択用の試験信号の送信期間にNAVが設定される場合には、WiFi準拠のプリアンブル信号を伴わない信号であってもビーコン信号との位置関係から検出可能である。つまり、アンテナ選択用の試験信号は如何なるものであってもよい。 Note that the antenna selection test signal transmitted after the beacon signal in each embodiment may be any signal. For example, a signal such as RTS / CTS (Request To Send / Clear To Send) used to avoid a hidden terminal station in WiFi is defined. Among these, a CTS signal is a dummy for setting a NAV period. May be sent automatically. If this CTS signal is prepared by setting the symbol length of the payload portion to a length corresponding to the time length required for selecting the optimum effective antenna, it can be used as a test signal for antenna selection. Or the amplitude of the signal in one symbol varies, but when a predetermined number of samplings are performed, if the variation in amplitude is biased for each sampling interval, the correct reception level cannot be evaluated. The area following the minimum information for identifying a WiFi-compliant signal such as a preamble without performing processing for interval and waveform shaping shall be a continuous training signal without a guard interval. Is also possible. Furthermore, when the NAV is set during the transmission period of the antenna selection test signal, even a signal not accompanied by a WiFi-compliant preamble signal can be detected from the positional relationship with the beacon signal. That is, any test signal for antenna selection may be used.
また、各実施形態では、アンテナ選択用の試験信号がビーコン信号に後続して送信される構成を示したが、これはわざわざアンテナ選択用の試験信号の存在を示すための情報を新たに付加せずに済ませるための一構成である。アンテナ選択用の試験信号の存在を示すための制御信号を新たに定義すれば、その新たに定義した制御信号を用いてアンテナ選択用の試験信号の存在を示し、当該制御信号に基づいて最適な実効アンテナを選択する処理を行うことも可能である。しかし、現時点ではその様な制御信号を収容するフィールドも制御情報もWiFiには定義されておらず、この様な未定義の制御情報を用いて運用する場合には、各実施形態において示した端末局装置300を動作させることは可能であるが、他の無線局との互換性は保たれない可能性がある。しかし、各実施形態に示した無線通信システムではビーコン信号の直後にアンテナ選択用の試験信号が送信される構成としているので、WiFiには未定義であるアンテナ選択用の試験信号を利用しながらも、基地局装置200及び端末局装置300は完全にWiFi準拠の如何なる端末局とも互換性が保たれており、安定して運用することが可能である。
In each of the embodiments, the antenna selection test signal is transmitted after the beacon signal. However, this information purposely adds information for indicating the presence of the antenna selection test signal. It is one configuration for saving. If a control signal for indicating the presence of a test signal for antenna selection is newly defined, the newly defined control signal is used to indicate the presence of the test signal for antenna selection, and an optimum signal is determined based on the control signal. It is also possible to perform processing for selecting an effective antenna. However, at the present time, neither a field for accommodating such a control signal nor control information is defined in WiFi, and when operating using such undefined control information, the terminal shown in each embodiment Although the station apparatus 300 can be operated, compatibility with other radio stations may not be maintained. However, since the radio communication system shown in each embodiment is configured so that the antenna selection test signal is transmitted immediately after the beacon signal, the antenna selection test signal that is undefined in WiFi is used. The
また更に、アンテナ選択用の試験信号をビーコン信号の直後に送信するとしたが、物理的に連続する場合に加え、所定の時間間隔(例えば一般的なWiFiの規格ではSIFS時間間隔ないしはそれよりも短い時間間隔)だけ間をあけて送信することとしても構わない。この条件を事前に統一しておけば、端末局装置300側はアンテナ選択用の試験信号を用いて確実に最適な実効アンテナを選択することが可能となる。 Furthermore, although the test signal for antenna selection is transmitted immediately after the beacon signal, in addition to the case where the test signal is physically continuous, a predetermined time interval (for example, the SIFS time interval or shorter in the general WiFi standard) It does not matter as long as it is transmitted with a time interval. If the conditions are unified in advance, the terminal station apparatus 300 side can reliably select the optimum effective antenna using the test signal for antenna selection.
なお、各実施形態における基地局装置200の変更点は、ビーコン信号の送信に継続してアンテナ選択用の試験信号を送信すること、及びビーコン信号に設定されるNAV情報としてアンテナ選択用の試験信号の送信が完了するまでの期間を他の無線局による信号送信禁止を近隣の無線局に通知することの2点である。なお、後者の変更点は必須ではない。
In addition, the change point of the
各実施形態における無線通信システム、すなわちIEEE802.11規格を適用した無線通信システムにおいて、基地局装置200がビーコン信号を送信後に続けて受信レベル推定に用いるアンテナ選択用の試験信号を送信し、端末局装置300がアンテナ選択用の試験信号を利用して受信レベルを最大にする実効アンテナを選択する。この処理により無線通信システムは、IEEE802.11規格に準拠した形で、端末局装置300のRF系統の構成を1系統のシンプルな構成としつつ、複数のアンテナ素子から一つのアンテナ素子のみを単に選択する従来のダイバーシチ方式に比べ、特性をより大きく改善することができる。
In the radio communication system in each embodiment, that is, the radio communication system to which the IEEE 802.11 standard is applied, the
また、各実施形態の無線通信システムにおける基地局装置200は、ビーコン信号とアンテナ選択用の試験信号とを送信する期間、すなわちビーコン信号の先頭からアンテナ選択用の試験信号の末尾までの期間までにおいて他の無線局の信号送信を禁止するためのNAV情報をビーコン信号に含める様にしている。これにより、IEEE802.11規格に準拠している既存の無線局が使用される環境においても、各実施形態の無線通信システムを適用することができる。
Further, the
また、各実施形態の無線通信システムにおける端末局装置300は、通信相手局としての基地局装置200から送信されたビーコン信号を受信し終えるごとに、ビーコン信号に後続するアンテナ選択用の試験信号に基づいて最適な実効アンテナを選択する。すなわち、端末局装置300は、最大の受信レベルに対応する実効アンテナを、ビーコン信号を再度受信し終えるまでの間において当該実効アンテナを継続的に通信に用いる。これにより、端末局装置300は、ビーコン信号の周期に応じて最適な実効アンテナの選択を繰り返すので、良好な通信を維持することが可能となる。なお、図9に示したデータ通信の一例では、端末局装置300は、ビーコン信号を受信し終えるごとに毎回、実効アンテナの選択を行う例を説明したが、毎回実効アンテナの選択を行わずに、1回おきや2回おき、所定の回数おきに実効アンテナの選択を行う様にしてもよい。また、ビーコン信号を受信し終えた後に所定の時間が経過すると実効アンテナの選択を行う様にしてもよい。
Each time the terminal station device 300 in the wireless communication system of each embodiment receives the beacon signal transmitted from the
また、一つのアンテナ素子を有する基地局装置と、複数のアンテナ素子を有し基地局装置と通信を行う端末局装置とを備え、WiFi規格(又はIEEE802.11規格)に準拠した無線通信システムにおいて、前提技術における構成例1〜3のずれかの構成が適用された各実施形態の端末局装置を用いることにより、基地局装置から送信されるビーコン信号とアンテナ選択用の試験信号とに基づいて、多数のアンテナ素子1−1〜1−Mないしは仮想的なアンテナにより構成される実効アンテナの多数の候補の中から最適なアンテナ条件を選択し、選択したアンテナ条件が示す実効アンテナを用いて受信利得又は送受信利得を最大にする状況にて基地局装置との通信を行うことが可能になる。別途行ったシミュレーションによれば、選択可能な実効アンテナの候補数(単独のアンテナ素子によるアンテナと複数アンテナ素子を合成した仮想的なアンテナとを含む)Nに対し、最適な実効アンテナを選択した場合の利得改善効果は概ね10Log(N)[dB]程度であることが評価されている。例えば選択肢の数であるNを32として場合には、約15[dB]程度の利得が期待できることになる。 Further, in a wireless communication system that includes a base station apparatus having one antenna element and a terminal station apparatus that has a plurality of antenna elements and communicates with the base station apparatus, the wireless communication system is compliant with the WiFi standard (or IEEE 802.11 standard). Based on the beacon signal transmitted from the base station device and the test signal for antenna selection, by using the terminal station device of each embodiment to which the configuration of any one of the configuration examples 1 to 3 in the base technology is applied The optimum antenna condition is selected from a large number of effective antenna candidates configured by a large number of antenna elements 1-1 to 1-M or virtual antennas, and reception is performed using the effective antenna indicated by the selected antenna condition. Communication with the base station apparatus can be performed in a situation where the gain or the transmission / reception gain is maximized. According to a separately performed simulation, when the optimum effective antenna is selected for the number of effective antenna candidates that can be selected (including an antenna with a single antenna element and a virtual antenna that is a combination of multiple antenna elements) N It is evaluated that the gain improvement effect is about 10 Log (N) [dB]. For example, when N, which is the number of options, is 32, a gain of about 15 [dB] can be expected.
また、各実施形態における端末局装置を実装する際に求められる回路規模としては、アンテナ素子1−1〜1−Mを除くRF系統及びベースバンドの信号処理などの全てにおいて1系統分の信号処理を行えばよいため、回路規模の増加を抑えることが可能である。従来技術において、アンテナ素子数分のRF系統及びベースバンドの信号処理系を備える場合には、送受信ウエイトの適用によりポテンシャルを最大限引き出すことが可能となるが、その分回路規模が増加してしまう。つまり、各実施形態における端末局装置は、RF系統及びベースバンドの信号処理等の基本的な部分において1系統分の信号処理機能を備える簡易な構成でありながら、高いダイバーシチ利得を得ることができる。 In addition, the circuit scale required when the terminal station apparatus in each embodiment is mounted includes signal processing for one system in all of the RF system and baseband signal processing excluding the antenna elements 1-1 to 1-M. Therefore, it is possible to suppress an increase in circuit scale. In the prior art, when RF systems and baseband signal processing systems corresponding to the number of antenna elements are provided, the potential can be maximized by applying transmission / reception weights, but the circuit scale increases accordingly. . That is, the terminal station apparatus in each embodiment can obtain a high diversity gain while having a simple configuration including a signal processing function for one system in the basic part such as RF system and baseband signal processing. .
また、前提技術の構成例3が適用された端末局装置は、複数のアンテナ素子1−1〜1−Mで受信した信号をアナログ合成して利用する。これにより、端末局装置は、実際には複数のアンテナ素子を用いて送受信をするが、実効的にはアナログ的に合成された1本の仮想的なアンテナで送受信をしていると見なすことができる。複数のアンテナ素子で受信した信号に対するアナログ合成で用いられる信号線のルートは、アップリンクとダウンリンクと(すなわち受信用と送信用と)で共通化されているので、回路内部での振幅や位相回転の変動量はアップリンクとダウンリンクとで対称的である。従来技術における送信ウエイトを用いる送信ダイバーシチ技術では、アンテナ素子の系統ごとに異なるハイパワーアンプを用いていたが故にハイパワーアンプごとの振幅や位相回転の変動量をアンテナ素子の系統ごとに考慮する必要があった。これに対して、端末局装置では、アップリンクとダウンリンクとの対称性故に受信時に最適であったアンテナ(アンテナ素子又は仮想的なアンテナ)が送信時においても最適なアンテナであることが保証される。よって、端末局装置は、簡易な制御でありながら、受信時の状態を元に送信ダイバーシチの利得も確実に得ることが可能である。 In addition, the terminal station apparatus to which the configuration example 3 of the base technology is applied uses the signals received by the plurality of antenna elements 1-1 to 1-M by analog synthesis. As a result, the terminal station apparatus actually transmits and receives using a plurality of antenna elements, but it can be considered that the terminal station apparatus is actually transmitting and receiving with a single virtual antenna synthesized in an analog manner. it can. The signal line route used in analog synthesis for signals received by multiple antenna elements is shared by the uplink and downlink (ie, for reception and transmission), so the amplitude and phase within the circuit The amount of variation in rotation is symmetrical between the uplink and the downlink. In transmission diversity technology using transmission weights in the prior art, different high power amplifiers are used for each antenna element system, so the amount of amplitude and phase rotation variation for each high power amplifier must be considered for each antenna element system. was there. On the other hand, in the terminal station apparatus, it is guaranteed that the antenna (antenna element or virtual antenna) that is optimal at the time of reception is the optimal antenna at the time of transmission because of the symmetry between the uplink and the downlink. The Therefore, the terminal station apparatus can surely obtain the gain of transmission diversity based on the state at the time of reception while performing simple control.
以上の様に、前提技術の構成例3が適用された端末局装置は、送信系統と受信系統とをTDDスイッチ9により切り替える構成を有することにより、簡易な回路構成でありながら、受信ダイバーシチ利得に加えて高い送信ダイバーシチ利得をも得ることが可能になる。
As described above, the terminal station apparatus to which the configuration example 3 of the base technology is applied has a configuration in which the transmission system and the reception system are switched by the
なお、前提技術の説明において、受信レベル測定回路6にはA/D変換器105−1の出力が入力される構成を示した。しかし、例えばRSSIの情報を受信レベル測定回路6で活用する場合には、ローノイズアンプ102−1(又は図3〜図5では明示的には示していないが、その付随した回路)に備えられているAGC処理機能等で用いるRSSI値を受信レベル測定回路6に入力する構成としても構わない。
In the description of the base technology, the configuration in which the output of the A / D converter 105-1 is input to the reception
また、通信制御回路4は、通信のあらゆる制御をつかさどるため、前提技術では説明の中で明らかにした信号に対する入出力を図3〜図5における各回路間の信号線として表記した。しかし、実際には図3〜図5に表記していない信号線を用いて他の回路との間でも必要な情報の入出力を行っている。例えばA/D変換器105−1からサンプリング情報ないしはローノイズアンプ102−1からRSSI値などが受信レベル測定回路6に入力されるが、受信レベルを測定する際にどの部分を切り取って測定をすべきかなどのタイミング情報などは通信制御回路4が受信レベル測定回路6に指示することになる。また、MAC制御などの細かい処理は物理レイヤを中心とする各実施形態における構成と直接的な関連がないため、これらの信号線なども省略している。この様に、本明細書における図面を参照した説明は、本発明の本質にかかわる部分に対して明示的に示すものであって、ここに記載のない情報は回路構成上必要ないということを示すものではなく、一般的な装置構成と同様に必要な機能は各実施形態の端末局装置においても同様に実装されるものとする。
In addition, since the
以上、本発明に係る無線通信システムの実施形態について説明してきたが、その技術的思想又はその主要な特徴から逸脱することなく他の多様な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。 Although the embodiments of the wireless communication system according to the present invention have been described above, the present invention can be implemented in various other forms without departing from the technical idea or the main features thereof. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
上述した実施形態における基地局装置200及び端末局装置300をコンピュータで実現する様にしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線の様に、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリの様に、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、更に前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、PLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。
You may make it implement | achieve the
1−1、1−2、1−M…アンテナ素子
2、10…アンテナ切替スイッチ
3…スイッチ切替管理回路
4…通信制御回路
5…通信相手局信号検出回路
6…受信レベル測定回路
7…受信レベル記憶回路
8…最大受信レベル検索回路
9…TDDスイッチ
101−1、101−2、101−M…アンテナ素子
102−1、102−2、102−M…ローノイズアンプ
103−1、103−2、103−M…ミキサ
104−1、104−2、104−M…フィルタ
105−1、105−2、105−M…A/D変換器
106…ローカル発振器
107…受信信号処理回路
108…アンテナ切替スイッチ
111−1、111−2、111−M…アンテナ素子
112−1、112−2、112−N…ハイパワーアンプ
113−1、113−2、113−N…フィルタ
114−1、114−2、114−N…ミキサ
115−1、115−2、115−N…D/A変換器
116…ローカル発振器
117…送信信号処理回路
118…アンテナ切替スイッチ
200…基地局装置
300、300−1、300−2、300−3…端末局装置
1-1, 1-2, 1-
Claims (4)
前記基地局装置がビーコン信号に続けてアンテナ選択用の信号を送信する信号送信ステップと、
前記端末局装置が前記ビーコン信号の受信を検出した後に前記複数の第2のアンテナ素子のいずれかを組み合わせて得られる仮想的なアンテナ及び又は個別の前記第2のアンテナ素子により構成される複数候補の実効アンテナごとに前記アンテナ選択用の信号を受信した際の受信レベルを測定する受信レベル測定ステップと、
前記端末局装置が実効アンテナごとの受信レベルのうち最大の受信レベルに対応する実効アンテナを用いて受信を行うことを決定する実効アンテナ制御ステップと、
前記端末局装置が実効アンテナ制御ステップにおいて選択した実効アンテナを用いて前記基地局装置と無線通信を行う無線通信ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。 A base station apparatus having one first antenna element and a terminal station apparatus having a plurality of second antenna elements, wherein the base station apparatus and the terminal station apparatus are wirelessly compliant with the IEEE 802.11 standard. A wireless communication method in a system, comprising:
A signal transmission step in which the base station apparatus transmits a signal for antenna selection following the beacon signal; and
A plurality of candidates configured by a virtual antenna obtained by combining any of the plurality of second antenna elements after the terminal station apparatus detects reception of the beacon signal and / or individual second antenna elements A reception level measuring step for measuring a reception level when the antenna selection signal is received for each effective antenna;
An effective antenna control step for determining that the terminal station apparatus performs reception using an effective antenna corresponding to a maximum reception level among reception levels for each effective antenna;
A wireless communication method comprising: a wireless communication step in which the terminal station device performs wireless communication with the base station device using the effective antenna selected in the effective antenna control step.
前記端末局装置は、初期動作モードと通常動作モードとの動作状態を有しており、
前記端末局装置は、初期状態として前記初期動作モードが選択され、
前記初期動作モードは、
異なる前記実効アンテナを所定の周期で順番に切り替えて前記基地局装置が送信するビーコン信号が検出されるまで受信を繰り返し行うビーコン信号検出ステップと、
前記ビーコン信号を検出すると動作状態を前記通常動作モードへ遷移させる第1の状態遷移ステップと
を含み、
前記通常動作モードは、
前記受信レベル測定ステップと、
前記実効アンテナ制御ステップと、
前記無線通信ステップと、
所定の時間以上継続して前記ビーコン信号を受信できない場合に動作状態を前記初期動作モードへ遷移させる第2の状態遷移ステップと
を含む
ことを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 1,
The terminal station device has an operation state of an initial operation mode and a normal operation mode,
The terminal station apparatus, the initial operation mode is selected as an initial state,
The initial operation mode is:
Beacon signal detection step of repeatedly performing reception until the beacon signal transmitted by the base station device is detected by sequentially switching different effective antennas in a predetermined cycle;
And a first state transition step for transitioning the operation state to the normal operation mode when detecting the beacon signal,
The normal operation mode is:
The reception level measuring step;
The effective antenna control step;
The wireless communication step;
And a second state transition step of transitioning an operation state to the initial operation mode when the beacon signal cannot be received continuously for a predetermined time or longer.
前記信号送信ステップでは、
前記基地局装置が前記ビーコン信号と前記アンテナ選択用の信号とを送信する期間において他の装置の信号送信を禁止する情報を前記ビーコン信号に含める
ことを特徴とする無線通信方法。 In the radio | wireless communication method in any one of Claim 1 or Claim 2,
In the signal transmission step,
The wireless communication method, wherein the beacon signal includes information for prohibiting signal transmission of another device during a period in which the base station device transmits the beacon signal and the antenna selection signal.
前記基地局装置は、
周期的に送信するビーコン信号に続けてアンテナ選択用の信号を送信する信号送信手段
を有し、
前記端末局装置は、
前記複数の第2のアンテナ素子のいずれかを組み合わせて得られる仮想的なアンテナ及び又は個別の前記第2のアンテナ素子により構成される複数候補の実効アンテナから選択された一つの実効アンテナで受信した信号を出力するアンテナ切替手段と、
前記アンテナ切替手段を介して信号を受信する無線通信手段と、
前記無線通信手段が前記ビーコン信号を受信した後に、前記実効アンテナごとに前記アンテナ選択用の信号の受信レベルを測定する受信レベル測定手段と、
前記受信レベル測定手段が測定した受信レベルのうち最大の受信レベルを検索する最大受信レベル検索手段と、
を有し、
前記アンテナ切替手段は、
前記無線通信手段が前記ビーコン信号を再度受信し終えるまでの間継続的に前記最大受信レベル検索手段が検出した最大の受信レベルに対応する実効アンテナを受信に用いる
ことを特徴とする無線通信システム。 A base station apparatus having one first antenna element and a terminal station apparatus having a plurality of second antenna elements, wherein the base station apparatus and the terminal station apparatus are wirelessly compliant with the IEEE 802.11 standard. A system,
The base station device
A signal transmission means for transmitting a signal for antenna selection following a beacon signal periodically transmitted;
The terminal station device
Received by one effective antenna selected from a virtual antenna obtained by combining any of the plurality of second antenna elements and / or a plurality of candidate effective antennas configured by the individual second antenna elements Antenna switching means for outputting a signal;
Wireless communication means for receiving signals via the antenna switching means;
After the wireless communication means receives the beacon signal, reception level measuring means for measuring the reception level of the antenna selection signal for each effective antenna;
Maximum reception level search means for searching for the maximum reception level among the reception levels measured by the reception level measurement means;
Have
The antenna switching means is
An effective antenna corresponding to the maximum reception level detected by the maximum reception level search means is continuously used for reception until the wireless communication means finishes receiving the beacon signal again.
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