JP2009065254A - ダイバシティ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットの低下を招くことなく、安定した無線伝送を行うことが可能なダイバシティ制御方法を提供する。
【解決手段】複数のアンテナを備える無線装置のダイバシティ制御方法は、複数のアンテナのうち、少なくとも２個のアンテナを選択するステップと、選択された少なくとも２個のアンテナの受信電力の大きさを比較し、受信電力がより大きい１個のアンテナを選択する第１のダイバシティ制御を行うステップとを備える。第１のダイバシティ制御において少なくとも２個のアンテナの無線状態が悪化した場合、所定の期間におけるアンテナの無線状態を比較し、比較した結果に基づいてアンテナのうち少なくとも１個を他の新たなアンテナに変更する第２のダイバシティ制御を行う。これにより、高品位な映像の無線伝送において品質劣化を減少させることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば、複数の指向性を有するアンテナを搭載した無線装置などで行われるダイバシティ制御方法に関する。

無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの無線システムにおいて、より良い品質で通信を行えるように、複数のアンテナを切り替えて用いるダイバシティ制御方法が採用されている。ダイバシティ制御により、マルチパスフェージングなどによる伝送品質の劣化を抑制することができる。また、他の無線機器からの妨害を受けにくくなると共に、他の無線機器に対して妨害を与える範囲を狭くすることができる。例えば下記特許文献１には、ダイバシティ制御によって指向性の異なる複数のアンテナを適切に制御する方法が開示されている。

特開２００５−２１０６４８号公報

ダイバシティ制御では、複数のアンテナから最適なアンテナを選択する選択アルゴリズムが重要である。従来のダイバシティ制御は、２つの方法に分類することができる。第１の方法は、パケット毎に最適なアンテナを選択する方法（以下、ハードウェアダイバシティ制御と適宜称する）である。

図９を参照して、ハードウェアダイバシティ制御について説明する。図９は、無線ＬＡＮのパケット構成の一例である。１パケット内の先頭にプリアンブル信号が含まれ、次にパケットの長さ（Length）、レート（Rate）、および識別情報などの情報が含まれ、後部にデータが含まれる。ＧＩはガードインターバル（空き時間）を示す。

プリアンブル信号の先頭部分は、同じ周波数の連続波（固定波形）で構成される。この固定波形の時間は、例えば８μｓである。

無線ＬＡＮにおけるパケット受信の場合、全てのパケットにおいて、８μｓの時間内に複数のアンテナの受信電力の大きさが比較され、受信電力の大きいアンテナを用いて、受信ＡＧＣ（Automatic gain control：自動利得調整）の設定、粗調ＡＦＣ（Automatic frequency control：自動周波数調整）の設定、タイミング設定などの設定が行われる。このように、ハードウェアダイバシティ制御では、パケットの先頭の固定波形を用いることにより、パケット単位という短い時間で最適なアンテナの選択を行い、データを受信する。

ダイバシティ制御の第２の方法は、各アンテナのある一定期間におけるパケットエラーレートなどの情報から、ソフトウェアの演算により最適なアンテナの選択を行う方法（以下、ソフトウェアダイバシティ制御と適宜称する）である。

ハードウェアダイバシティ制御によれば、パケット単位という短い時間で無線状態の良いアンテナを選択し続けることができるという利点がある。しかしながら、固定波形の時間が短く多数のアンテナの無線環境を判断する時間がないため、多数のアンテナの制御を行うことができない。固定波形の時間を長くすれば多数のアンテナの制御を行うことができるが、その場合、スループットが低下してしまう。

例えばテレビジョン放送などの高品位な映像データの無線伝送を行う場合、データ量が多いため、スループットを低下させないために固定波形の時間を短くすることが望ましい。そのため、ハードウェアダイバシティ制御では、２本のアンテナを用いることが一般的である。しかしながら、２本のアンテナを用いた場合、例えば、半球面などの指向性の広いアンテナを組み合わせて用いる必要があるため、妨害を受けやすいという問題がある。

一方、ソフトウェアダイバシティ制御によれば、多数のアンテナを制御することができるという利点がある。しかしながら、ソフトウェアダイバシティ制御はパケット単位で最適なアンテナを選択することができず、アンテナの選択にある程度の時間を要するため、突発的な妨害や障害物の発生に対して連続したパケットエラーが発生するという問題がある。高品位な映像データを無線伝送する場合には、数パケットの無線伝送エラーによって、画像停止などの致命的な品質劣化が発生してしまう。

したがって、この発明の目的は、スループットの低下を招くことなく、安定した無線伝送を行うことが可能なダイバシティ制御方法を提供することにある。

上述の課題を解決するために、この発明は、互いに異なる方向に配置された複数の指向性を有するアンテナの選択を行うダイバシティ制御方法であって、
複数のアンテナのうち、少なくとも２個のアンテナを選択するステップと、
選択された少なくとも２個のアンテナの受信電力の大きさを比較し、受信電力がより大きい１個のアンテナを選択する第１のダイバシティ制御を行うステップとを備え、
第１のダイバシティ制御において少なくとも２個のアンテナの無線状態が悪化した場合、所定の期間におけるアンテナの無線状態を比較し、比較した結果に基づいてアンテナのうち少なくとも１個を他の新たなアンテナに変更する第２のダイバシティ制御を行う
ことを特徴とするダイバシティ制御方法である。

この発明によれば、複数の指向性を有するアンテナのうち、選択されたアンテナを用いて第１のダイバシティ制御（ハードウェアダイバシティ制御）を行い、ハードウェアダイバシティ制御を行うアンテナの無線状態が悪化した場合には、第２のダイバシティ制御（ソフトウェアダイバシティ制御）によって効率的に他の新たなアンテナを選択するので、スループットの低下を招くことなく、安定した無線伝送を行うことができる。したがって、高品位な映像データの無線伝送を行う場合にも、映像の品質劣化を減少させることができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。この発明の一実施の形態によるダイバシティ制御方法は、例えば、ロケーションフリー（ソニー株式会社の登録商標、以下同様である）と称される、テレビジョン放送などのコンテンツを場所にとらわれないで視聴することを可能とする場所にとらわれない（プレースシフト機能を有する）視聴システムに適用可能なものである。プレースシフト視聴システムの最小の構成要素は、コンテンツ送信装置としてのベースステーションと、視聴するための映像および音声をユーザに提供する受信装置（ロケーションフリープレーヤ、クライアントとも称される）とである。

まず、図１を参照して、無線ＬＡＮを用いたコンテンツ送受信システムの構成について概略的に説明する。コンテンツ送信装置としてのベースステーション１には、テレビジョンアンテナ２が接続され、テレビジョン放送例えばアナログテレビジョン放送が受信可能とされている。アナログテレビジョン放送に限らず、衛星ディジタル放送、地上ディジタル放送、ケーブルテレビジョン、インターネットテレビジョン等の放送コンテンツを受信するようにしても良い。

また、ベースステーション１には、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)プレーヤ、ＢＤ（Blu-ray Disc）プレーヤなどのディスクプレーヤ５が接続される。ディスクプレーヤ５は、ディスクに記録されている標準解像度（ＳＤ：Standard Definition）、または高解像度（ＨＤ：High Definitiion）映像を、外部からの制御コマンドによって、ベースステーション１に対して出力することが可能とされている。

ベースステーション１が送出する放送番組のチャンネルの切り替え、およびディスクプレーヤ５の動作が受信装置（ロケーションフリープレーヤまたはクライアント）によってリモートコントロール可能とされている。例えばベースステーション１に対して、ＡＶマウス４が接続され、受信装置によってディスクプレーヤ５の動作がリモートコントロール可能とされている。

ベースステーション１は、セクタアンテナ６を有している。セクタアンテナ６は、ＴＶボックス７のセクタアンテナ１０と無線ＬＡＮを構築する。ベースステーション１が受信した放送コンテンツ、ディスクプレーヤ５の再生映像などを圧縮符号化したデータが、無線ＬＡＮを介してＴＶボックス７に送信される。データはパケットに分割されて送信される。無線ＬＡＮの方式は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ａの３個の規格に対応して行われる。

セクタアンテナ６およびセクタアンテナ１０は、複数の指向性アンテナを有し、そのうち１つのアンテナを選択して使用することにより、希望する方向の指向性を得る。セクタアンテナ６およびセクタアンテナ１０の構成については後述する。

無線ＬＡＮに対してコンテンツ受信装置としてのＴＶボックス７が接続される。ＴＶボックス７は、無線ＬＡＮを介して受信した放送コンテンツのデータを復号してアナログビデオオーディオ信号として出力する。アナログビデオオーディオ信号がディスプレイ８例えばテレビジョン受像機のビデオ入力端末に供給され、ディスプレイ８によってベースステーション１から送信されてきたテレビジョン放送番組を視聴することができる。

また、ＴＶボックス７は、無線ＬＡＮを介して受信したディスクプレーヤ５の再生映像のデータを復号してディジタルビデオオーディオ信号として出力する。ディジタルビデオオーディオ信号がディスプレイ８の入力端末に供給され、ディスプレイ８によってベースステーション１から送信されてきたＨＤ映像などを視聴することができる。

ＴＶボックス７は、リモートコントロール用コマンダ９によってリモートコントロール可能とされている。

ディスプレイ８は、ベースステーション１からの放送を視聴することが可能である。さらに、ＴＶボックス７の機能と、ディスプレイ８と、コマンダ９を使用してベースステーション１、並びにベースステーション１に接続されているディスクプレーヤ５などを設定するためのデータを形成したり、これらの機器をリモートコントロールすることができる。

このように、テレビアンテナ２およびディスクプレーヤ５をベースステーション１に接続することで、無線ＬＡＮを介して放送中のテレビジョン放送番組あるいはディスクプレーヤ５の再生映像を、家庭の中のどの部屋でも視聴することができる。なお、以下では、無線ＬＡＮシステムにおいて、ベースステーション１のように再生映像などのデータを送信する側を無線基地局と適宜称する。また、テレビボックス７のように再生映像などのデータを受信する側を無線端末と適宜称する。

この発明の一実施形態では、無線基地局のセクタアンテナ６および無線端末のセクタアンテナ１０のダイバシティ制御において、ハードウェアダイバシティ制御とソフトウェアダイバシティ制御とを組み合わせて用いる。

以下、セクタアンテナ６およびセクタアンテナ１０の構成、並びにダイバシティ制御について具体的に説明する。まず、図２を参照して無線基地局１１のセクタアンテナ６の構成について説明する。なお、図２では、セクタアンテナ６以外の構成は、図示を簡略化して模式的に示している。

図２に示すように、無線基地局１１のセクタアンテナ６は、一例として６個の指向性を有するアンテナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ（以下、特定のアンテナを示さない場合は、アンテナ１２と称する）により構成される。これらのアンテナ１２は、空間領域を６つのセクタに分割するように配置され、互いに異なる方向の指向性を有している。このような配置によって、３６０°の方位をほぼ網羅する指向性を得られる。

なお、アンテナ１２の数や配置構成は、図２に示すものに限定されるものではない。

無線基地局１１からＨＤ映像などのデータがパケット送信されるとき、ダイバシティ制御により、複数のアンテナ１２のうち、無線状態の良好なアンテナ１２が選択される。以下、無線基地局１１のダイバシティ制御について説明する。

まず、６本のアンテナ１２から、ハードウェアダイバシティ制御の行われるアンテナ１２として、隣り合った２本のアンテナ１２を選択する。ハードウェアダイバシティ制御の行われる２本のアンテナ１２を、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢのアンテナとする。例えば、ハードウェアダイバシティＡとしてアンテナ１２ａ、ハードウェアダイバシティＢとしてアンテナ１２ｂを選択して登録する。

なお、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに最初に登録されるアンテナ１２には、例えば、無線通信開始時に無線基地局１１と無線端末２１とを１対１に対応付け（ペアリングと称される）を行うときに、それぞれのアンテナ１２からパケット送信を行い、送信が成功して正常受信確認信号を受信したアンテナ１２のうち、受信電力の大きいアンテナ１２を選択することができる。なお、ペアリングは、無線基地局１１と無線端末２１との間で、双方のＩＤ（識別情報）を交換することを意味する。識別情報としては、ＭＡＣ(Message Authentication Code)アドレス等のＩＤ、ＭＡＣアドレス等から生成されたアドレス等が使用される。

また、ペアリング時に、隣り合うアンテナ１２を組み合わせ、右回りまたは左回りに順次組み合わせを変更させていき、送信の成功したアンテナ１２の組み合わせをハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録してもよい。

ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されたアンテナ１２のうち、無線状態のより良好なアンテナ１２を、パケット送信を行うアンテナ（送信アンテナ）として選択する。例えばアンテナ１２ａの無線状態がアンテナ１２ｂに比して良好であると判断された場合、アンテナ１２ａを送信アンテナとして選択する。この送信アンテナの選択は、ソフトウェアダイバシティ制御によりなされる。ソフトウェアダイバシティ制御には、例えば正常受信されたパケット数の履歴などの、所定の期間における各アンテナ１２の無線情報をソフトウェア演算した結果を用いることができる。

その後、送信アンテナとして選択されたアンテナ１２ａを用いてパケット送信を行う。送信されたパケットは、無線端末２１のセクタアンテナ１０を介して受信される。無線端末２１においてパケットが正常に受信された場合は、無線端末２１のセクタアンテナ１０から正常受信確認信号が送信される。

無線基地局１１では、ハードウェアダイバシティ制御により、ハードウェアダイバシティＡまたはハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２のうち受信電力の大きい方のアンテナを用いて、正常受信確認信号を受信する。すなわち、パケット単位毎にアンテナ１２ａおよびアンテナ１２ｂで受信した正常受信確認信号の受信信号強度情報（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を比較し、ＲＳＳＩの大きいアンテナ１２を選択して用いる。

送信アンテナとして選択されたアンテナ１２ａからパケット送信を行い、その後、この送信アンテナが正常受信確認信号を受信しない場合、再度パケット送信が行われる（送信リトライ）。送信リトライでは、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２のうち送信アンテナとして用いるアンテナを、１回あるいは２回毎に変更してパケット送信を行う。例えば、アンテナ１２ａ→アンテナ１２ａ→アンテナ１２ｂ→アンテナ１２ｂ→アンテナ１２ａ→・・・の順に送信アンテナを変更させて送信リトライが繰り返される。

送信リトライの回数が、送信リトライ回数の閾値より多くなったとき、アンテナ１２ａおよびアンテナ１２ｂは無線状態が悪いものとみなされ、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２の変更を行う。この変更処理は、ソフトウェアダイバシティ制御によりなされる。送信リトライ回数の閾値は、例えば、５〜１０回である。

ソフトウェア演算の結果、アンテナ１２ａの無線状態がアンテナ１２ｂに比して悪いと判断された場合は、ハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ１２ａを、アンテナ１２ａおよびアンテナ１２ｂとは異なる他の新たなアンテナ１２に変更する。新たなアンテナ１２には、アンテナ１２ａおよびアンテナ１２ｂのうち、無線状態の良好な方向（ここでは、アンテナ１２ｂの方向）に位置するアンテナ、例えばアンテナ１２ｃが選択される。無線状態の良好なアンテナ１２の方向から新たなアンテナ１２を選択した方が、無線電波環境の良い可能性が高いためである。その後、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢとして新たに登録されたアンテナ１２ｂおよびアンテナ１２ｃを用いて無線通信を行う。

また、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２の両方を、他の新たなアンテナ１２に変更しても良い。この場合も、例えばアンテナ１２ａの無線状態がアンテナ１２ｂに比して悪い場合は、新たなアンテナ１２には無線状態の良好な方向（アンテナ１２ｂの方向）に位置するアンテナ、例えばアンテナ１２ｃおよびアンテナ１２ｄを選択することで、無線電波環境の良好な方向のアンテナ１２を選択できる。

次に、図３を参照して無線端末２１のセクタアンテナ１０の構成およびダイバシティ制御について具体的に説明する。なお、図３では、セクタアンテナ１０以外の構成は、図示を簡略化して模式的に示している。

図３に示すように、無線基地局２１のセクタアンテナ１０も、無線基地局１１のセクタアンテナ６と同様に、６個の指向性を有するアンテナ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ（以下、特定のアンテナを示さない場合は、アンテナ２２と称する）により構成される。アンテナ２２の配置構成は、無線基地局１１のアンテナ１２と同様であるので説明を省略する。

無線基地局１１から送信されたＨＤ映像などのデータを無線端末２１で受信するとき、ダイバシティ制御により、複数のアンテナ２２のうち、無線状態の良好なアンテナ２２が選択される。以下、無線端末２１のダイバシティ制御について説明する。

まず、６本のアンテナ２２から、ハードウェアダイバシティ制御の行われるアンテナ２２として、隣り合った２本のアンテナ２２が選択される。例えば、ハードウェアダイバシティＡとしてアンテナ２２ａ、ハードウェアダイバシティＢとしてアンテナ２２ｂを選択して登録する。

なお、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに最初に登録されるアンテナ２２は、無線基地局１１と同様の方法により選択することができる。

無線端末２１では、ハードウェアダイバシティ制御により、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ２２のうち受信電力の大きい方のアンテナ２２を用いて、無線基地局１１から送信されたパケットの受信を行う。すなわち、パケット単位毎にアンテナ２２ａおよびアンテナ２２ｂで受信した信号のＲＳＳＩを比較し、ＲＳＳＩの大きいアンテナ２２を選択する。

このようなパケット受信において、受信連続失敗回数が受信連続失敗回数の閾値より多くなったとき、これらのアンテナ２２は無線状態が悪いものとみなされ、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ２２の変更を行う。受信連続失敗回数の閾値は、例えば、５〜１０回である。この変更処理は、ソフトウェアダイバシティ制御によりなされる。

なお、受信連続失敗回数は、例えば、連続する誤りを検出するために巡回冗長検査（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check）を使用することができる。

ソフトウェア演算の結果、アンテナ２２ａの無線状態がアンテナ２２ｂに比して悪いと判断された場合は、ハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ２２ａを、アンテナ２２ａおよびアンテナ２２ｂとは異なる他の新たなアンテナ２２に変更する。新たなアンテナ２２には、アンテナ２２ａおよびアンテナ２２ｂのうち、無線状態の良好な方向（ここでは、アンテナ２２ｂの方向）に位置するアンテナ、例えばアンテナ２２ｃが選択される。その後、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢとして新たに登録されたアンテナ２２ｂおよびアンテナ２２ｃを用いて、無線通信を行う。

また、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ２２の両方を、他の新たなアンテナ２２に変更しても良い。

図４は、無線基地局１１の全体的構成を示すブロック図である。無線基地局１１のアンテナ１２は、アンテナ切り替え回路１３によって切り替えられ、選択されたアンテナ１２でパケットの送受信を行う。

アンテナ切り替え回路１３は、制御部１４からのアンテナ切り替え信号に応じて、アンテナ１２のスイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

制御部１４は、例えば、演算処理を行うことが可能なデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：Digital signal processor）により構成される。制御部１４は、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録するアンテナ１２や、パケット送信を行うアンテナ１２などを決定して、アンテナ切り替え回路１３に対してアンテナ切り替え信号を送出する。このようなアンテナ１２を選択する処理は、制御部１４のソフトウェアダイバシティ処理部およびハードウェアダイバシティ処理部によりなされる。

制御部１４のソフトウェアダイバシティ処理部は、送信リトライ回数や、正常受信されたパケット数など、各アンテナ１２の無線情報のソフトウェア演算を行う。そして、例えば現在の送信リトライ回数が送信リトライ回数の閾値より多い場合、アンテナ切り替え回路１３にアンテナ切り替え信号を送出する。これにより、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２を他の新たなアンテナ１２に変更する。

制御部１４のハードウェアダイバシティ処理部は、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２の受信電力の大きさ（受信信号のＲＳＳＩ）を比較し、ＲＳＳＩの大きい方のアンテナ１２を選択してアンテナ切り替え信号を送出する。ＲＳＳＩは、受信回路部１６から供給される。このハードウェアダイバシティ処理は、各パケットの前に付加された固定波形（プリアンブル信号）の期間内に行われる。

制御部１４は、また、インターフェース１８から供給されたＨＤ画像などの圧縮符号化されたデータを送信回路部１５に出力する。

送信回路部１５には、制御部１４から圧縮符号化されたデータが供給される。送信回路部１５は、高周波増幅回路、周波数変換回路等を有し、高周波信号の変換および送信を行う。送信されたデータは、アンテナ切り替え回路１３を介して、送信アンテナとして選択されているアンテナ１２から送信される。

受信回路部１６には、無線端末２１からの正常受信確認信号がアンテナ１２を介して供給される。受信回路部１６は、高周波増幅回路、周波数変換回路、ＡＧＣ回路等を有し、高周波信号の変換、受信などを行う。受信された信号は、制御部１４を介してインターフェース１８に供給される。

受信回路部１６は、また、ＡＧＣ回路によって正常受信確認信号のＲＳＳＩを得た後、これを数値化して制御部１４に供給する。

メモリ１７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）により構成され、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに現在登録されているアンテナ１２や、送信リトライ回数などの無線情報が保存される。これらの情報は、制御部１４によって適宜更新され、ソフトウェアダイバシティ制御に用いられる。

図５は、無線端末２１の全体的構成を示すブロック図である。無線端末２１のアンテナ２２は、アンテナ切り替え回路２３によって切り替えられ、選択されたアンテナ２２でパケットの送受信を行う。

アンテナ切り替え回路２３は、制御部２４からのアンテナ切り替え信号に応じて、アンテナ２２のスイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

制御部２４は、ＤＳＰにより構成される。制御部２４は、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録するアンテナ２２を決定して、アンテナ切り替え回路２３に対してアンテナ切り替え信号を送出する。このようなアンテナ２２を選択する処理は、制御部２４のソフトウェアダイバシティ処理部およびハードウェアダイバシティ処理部によりなされる。

制御部２４のソフトウェアダイバシティ処理部は、受信連続失敗回数や、正常受信されたパケット数など、各アンテナ２２の無線情報のソフトウェア演算を行う。そして、例えば現在の受信連続失敗回数が受信連続失敗回数の閾値より多い場合、アンテナ切り替え回路２３にアンテナ切り替え信号を送出する。これにより、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ２２が他の新たなアンテナ２２に変更される。

制御部２４のハードウェアダイバシティ処理部は、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ２２の受信電力の大きさ（受信信号のＲＳＳＩ）を比較し、受信電力の大きい方のアンテナ２２を選択してアンテナ切り替え信号を送出する。ＲＳＳＩは、受信回路部２６から供給される。このハードウェアダイバシティ処理は、各パケットの前に付加された固定波形（プリアンブル信号）の期間内に行われる。

制御部２４は、また、受信回路部２６から供給されたデータをインターフェース２８に送出する。また、インターフェース２８を介して供給される信号を送信回路部２５に送出する。

送信回路部２５には、制御部２４から正常受信確認信号などの信号が供給される。送信回路部２５は、高周波増幅回路、周波数変換回路等を有し、高周波信号の変換および送信を行う。送信された正常受信確認信号は、アンテナ切り替え回路２３を介して選択されているアンテナ２２から送信される。

受信回路部２６には、無線基地局２１からのパケットがアンテナ２２を介して供給される。受信回路部２６は、高周波増幅回路、周波数変換回路、ＡＧＣ回路等を有し、高周波信号の変換および受信を行う。受信されたデータ信号は、制御部２４を介してインターフェース２８に供給される。

受信回路部２６は、また、ＡＧＣ回路によって受信信号のＲＳＳＩを得た後、これを数値化して制御部２４に供給する。

メモリ２７は、ＲＡＭにより構成され、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに現在登録されているアンテナ２２や、受信連続失敗回数などの無線情報が保存される。これらの情報は、制御部２４によって適宜更新され、ソフトウェアダイバシティ制御に用いられる。

以下、この発明の一実施の形態によるダイバシティ制御の処理の流れについて説明する。図６は、無線基地局１１の送信処理の流れを示すフローチャートである。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、無線基地局１１の制御部１４のもとで行われるものとする。

まず、ステップＳ１においてユーザにより無線基地局１１の電源が投入される。なお、ステップＳ１より前に無線基地局１１と無線端末２１との間でペアリングが行われて、無線基地局１１が無線端末２１と接続可能とされている。

ステップＳ２において、６本のアンテナ１２のうち、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢとして互いに隣接した指向性を有するアンテナ１２を登録する。登録されるアンテナ１２には、例えば、それぞれのアンテナ１２からパケット送信を行ったときに、正常受信確認信号のＲＳＳＩが大きいアンテナ１２の組み合わせを選択することができる。なお、図６中のＡおよびＢは、それぞれハードウェアダイバシティＡおおよびハードウェアダイバシティＢを意味する。以下同様である。

次に、ステップＳ３において、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されたアンテナ１２のうち、無線状態のより良いアンテナ１２を送信アンテナとして選択する。この送信アンテナの選択は、ソフトウェアダイバシティ制御により、各アンテナ１２の過去の受信履歴などを用いて行われる。なお、ソフトウェアダイバシティの処理の流れについては後述する。

ステップＳ４において、Ｓ３で選択されたアンテナ１２を用いて、無線端末２１に対してパケット送信が行われる。

続いて、ステップＳ５において、送信を行ったアンテナ１２で、無線端末２１から送信される正常受信確認信号を、所定の時間、受信待機する。

ステップＳ６において、この所定の時間内に送信を行ったアンテナ１２が正常受信確認信号を受信したか否かが判断される。正常受信確認信号を受信した場合には、無線端末２１との通信に成功したと判断し、処理がステップＳ７に移行する。

ステップＳ７において、ハードウェアダイバシティ制御によって、ハードウェアダイバシティＡまたはハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２のうち、受信電力の大きい方のアンテナ１２を選択する。

そして、ステップＳ８において、ステップＳ７のハードウェアダイバシティ制御によって選択されたアンテナ１２で正常受信確認信号を受信する。

一方、ステップＳ６において送信を行ったアンテナ１２が正常受信確認信号を受信しない場合には、無線端末２１との通信に失敗したと判断し、処理がステップＳ９に移行する。

ステップＳ９において、ソフトウェア演算により送信リトライ回数を１回増加させる。そして、ステップＳ１０において、送信リトライ回数の更新が行われる。

ステップＳ１１において、現在の送信リトライ回数が確認され、送信リトライ回数が送信リトライ回数の閾値より多いか否かが判断される。送信リトライ回数が送信リトライ回数の閾値以下の場合は、処理がステップＳ３に移行し、再び無線端末２１にパケットを送信する。なお、このときのステップＳ３では、送信リトライを２回連続して行う毎に、送信を行うアンテナ１２を切り替えて用いる。すなわち、ハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ１２を用いて送信リトライが２回発生した場合、次の送信リトライは、ハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２を用いて行われる。

ステップＳ１１において、送信リトライ回数が送信リトライ回数の閾値より多い場合は、ソフトウェアダイバシティ制御によって、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢのアンテナ１２のうち、無線状態の悪い方のアンテナ１２を、他の新たなアンテナ１２に変更する。ソフトウェアダイバシティ制御では、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されていたアンテナ１２の無線情報をソフトウェア演算した結果を利用する。他の新たなアンテナ１２には、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されていたアンテナ１２のうち、無線状態の良好なアンテナ１２の隣に位置するアンテナ１２を選択することができる。

ステップＳ１２においてハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢとして新たな組み合わせのアンテナ１２が登録されると、処理がステップＳ３に移行し、再び無線端末２１にパケットを送信する。

次に、図７を参照して、無線基地局１１で行われるソフトウェアダイバシティ制御の処理の流れについて説明する。

まず、ステップＳ２１において、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２のうち、送信アンテナとして設定されたアンテナ１２を用いて、無線端末２１に対してパケット送信を行う。

続いて、ステップＳ２２において、パケット送信を行ったアンテナ１２で、無線端末２１から送信される正常受信確認信号を、所定の時間、受信待機する。

ステップＳ２３において、アンテナ１２が所定の時間内に正常受信確認信号を受信したか否かが判断される。正常受信確認信号を受信したと判断された場合には、処理がステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４において、メモリ１７に保存されている現在の送信リトライ数がリセットされる。

次に、ステップＳ２５において、送信に成功したアンテナ１２は、ハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ１２であるか否かが判断される。ハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ１２であると判断された場合は、処理がステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６において、ハードウェアダイバシティＡのアンテナ１２の無線情報を、メモリ１７に保存する。

ステップＳ２５において、送信に成功したアンテナ１２はハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ１２ではないと判断された場合は、処理がステップＳ２７に移行する。

ステップＳ２７において、ハードウェアダイバシティＢのアンテナ１２の無線情報を、メモリ１７に保存する。ステップＳ２６およびステップＳ２７において保存された情報は、例えば、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢとして他の新たなアンテナ１２の選択を行う際に用いることができる。

一方、ステップＳ２３において正常受信確認信号を受信していないと判断された場合には、処理がステップＳ２８に移行する。

ステップＳ２８において、送信リトライ回数を１回増加させ、送信リトライ回数の更新を行う。

ステップＳ２９において、現在の送信リトライ回数が確認され、送信リトライ回数が送信リトライ回数の閾値より多いか否かが判断される。送信リトライ回数が送信リトライ回数の閾値以下であると判断された場合は、処理がステップＳ３５に移行する。

ステップＳ３５において、同じアンテナ１２を用いて送信リトライが２回連続発生したか否かが判断される。同じアンテナ１２で送信リトライが２回連続発生していないと判断された場合は、処理がステップＳ２１に移行し、無線端末２１に対して再びパケット送信を行う。

同じアンテナ１２を用いて送信リトライが２回発生していると判断された場合は、処理がステップＳ３６に移行し、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに選択されているアンテナ１２のうち、パケット送信を行ったアンテナ１２とは異なる他方のアンテナ１２を送信アンテナに設定する。その後、処理がステップＳ２１に移行し、無線端末２１に対して再びパケット送信を行う。

一方、ステップＳ２９において送信リトライ回数が送信リトライ回数の閾値より大きいと判断された場合は、処理がステップＳ３０に移行する。

ステップＳ３０において、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２の無線情報、例えば正常受信されたパケット数の履歴などを比較する。

ステップＳ３１において、ハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ１２の無線情報の方が、ハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２の無線情報に比して良いか否かが判断される。ハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ１２の無線情報の方が良いと判断された場合には、処理がステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２において、ハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２を、他の新たなアンテナ１２に変更する。このとき、無線環境のより良いと考えられる方向からアンテナ１２を選択するため、ハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ１２の隣のアンテナ１２を選択する。その後、処理がステップＳ３４に移行する。

一方、ステップＳ３１において、ハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ１２の無線情報の方が悪いと判断された場合には、処理がステップＳ３３に移行する。

ステップＳ３３において、ハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ１２を、他の新たなアンテナ１２に変更する。このとき、無線環境のより良いと考えられる方向からアンテナ１２を選択するため、ハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ１２の隣のアンテナ１２を選択する。その後、処理がステップＳ３４に移行する。

ステップＳ３４では、ステップＳ３２およびステップＳ３３においてハードウェアダイバシティＡまたはハードウェアダイバシティＢとして新たに登録されたアンテナ１２を送信アンテナに設定する。その後、処理がステップＳ２１に移行し、無線端末２１に対して再びパケット送信を行う。

次に、図８を参照して、無線端末２１で行われるダイバシティ制御の処理の流れについて説明する。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、無線端末２１の制御部２４のもとで行われるものとする。

まず、ステップＳ４１においてユーザにより無線端末２１の電源が投入される。なお、ステップＳ４１より前に無線端末２１と無線基地局１１との間でペアリングが行われて、無線端末２１が無線基地局１１と接続可能とされている。

ステップＳ４２において、６本のアンテナ２２のうち、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢとして互いに指向性の隣接したアンテナ２２を登録する。登録されるアンテナ２２は、図６のステップＳ２において行われる方法と同じ方法で選択することができる。

次に、ステップＳ４３において、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されたアンテナ２２のうち、無線状態の良いアンテナ２２を選択する。アンテナ２２の選択は、ソフトウェアダイバシティ制御により、各アンテナ２２の過去の受信履歴などを用いて行われる。

続いて、ステップＳ４４では、ステップＳ４３において選択された無線状態の良い方のアンテナ２２で、無線基地局１１から送信されるデータ信号を受信待機する。

ステップＳ４５において、無線基地局１１から送信されたデータ信号の前に付加されているプリアンブル信号を受信する。

ステップＳ４６において、ハードウェアダイバシティ制御により、ハードウェアダイバシティＡまたはハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ２２のうち、受信電力の大きいアンテナ２２を用いてデータ信号を受信する。

続いて、ステップＳ４７において、データ信号を正常受信したか否かが判断される。正常受信したと判断された場合は、処理がステップＳ４８に移行する。ステップＳ４８では、無線基地局２１に正常受信確認信号を送信する。

ステップＳ４７において、正常受信していないと判断された場合は、処理がステップＳ４９に移行する。ステップＳ４９では、受信連続失敗回数を１回増加させ、受信連続失敗回数の更新を行う。

ステップＳ５０において、現在の受信連続失敗回数が確認され、受信連続失敗回数が受信連続回数の閾値より多いか否かが判断される。受信連続失敗回数が受信連続失敗回数の閾値以下の場合は、処理がステップＳ４３に移行し、再びデータ信号を受信する。なお、このときのステップＳ４３では、受信の失敗を２回連続して行う毎に、受信を待機するアンテナ２２を切り替えて用いる。すなわち、ハードウェアダイバシティＡに登録されているアンテナ２２が２回連続で受信に失敗した場合、ハードウェアダイバシティＢに登録されているアンテナ２２で受信待機する。

ステップＳ５０において、受信連続失敗回数が受信連続失敗回数の閾値より多い場合は、ソフトウェアダイバシティ制御によって、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢのアンテナ２２のうち、無線状態の悪い方のアンテナ２２を他の新たなアンテナ２２に変更する。ソフトウェアダイバシティ制御では、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢに登録されていたアンテナ２２の無線情報をソフトウェア演算した結果を利用する。他の新たなアンテナ２２には、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢとして登録されていたアンテナ２２のうち、無線状態の良好なアンテナ２２の隣に位置するアンテナ２２を選択する。

ステップＳ５１において、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢとして新たな組み合わせのアンテナ２２が登録されると、処理がステップＳ４３に移行し、再び無線端末２１からのデータ信号を受信する。

以上説明したように、この発明の一実施の形態では、複数のアンテナのうち、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢとして登録されたアンテナを用いてハードウェアダイバシティ制御を行うので、スループットの低下を招くことなく、パケット単位で無線状態の良好なアンテナを選択して受信を行うことができる。

また、ハードウェアダイバシティＡおよびハードウェアダイバシティＢとして登録されたアンテナの無線状態が悪くなった場合には、ソフトウェアダイバシティ制御を用いて、ハードウェアダイバシティ制御の行われているアンテナを、他の新たなアンテナに効率的に変更することができ、通信の誤り状況を適切に反映させることができる。それぞれのアンテナは指向性が鋭いので、妨害を受けることも少ない。したがって、安定した無線通信を行うことができ、送信されたＨＤ映像などの品質劣化を抑制することができる。

以上、この発明の一実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、ロケーションフリー以外の無線ＬＡＮシステムにおいて、この発明の一実施形態によるダイバシティ制御を適用してもよい。

この発明の一実施の形態によるダイバシティ制御方法を適用可能な無線ＬＡＮシステムの全体的構成を示す概略図である。 この発明の一実施の形態による無線基地局のアンテナの構成およびダイバシティ制御方法について説明するための概略図である。 この発明の一実施の形態による無線端末のアンテナの構成およびダイバシティ制御方法について説明するための概略図である。 この発明の一実施の形態による無線基地局の全体的構成を示すブロック図である。 この発明の一実施の形態による無線端末の全体的構成を示すブロック図である。 この発明の一実施の形態における無線基地局の送信処理の流れを説明するためのフローチャートである。 この発明の一実施の形態における無線基地局の送信処理の流れを説明するためのフローチャートである。 この発明の一実施の形態における無線端末の受信処理の流れを説明するためのフローチャートである。 パケットの構成の一例を示す概略図である。

符号の説明

１ ベースステーション
２ テレビジョンアンテナ
３ 録画部
５ ディスクプレーヤ
６ セクタアンテナ
７ ＴＶボックス
８ ディスプレイ
１０ セクタアンテナ
１１ 無線基地局
１２ アンテナ
２１ 無線端末
２２ アンテナ

Claims (4)

1. 互いに異なる方向に配置された複数の指向性を有するアンテナの選択を行うダイバシティ制御方法であって、
   上記複数のアンテナのうち、少なくとも２個のアンテナを選択するステップと、
   上記選択された少なくとも２個のアンテナの受信電力の大きさを比較し、受信電力がより大きい１個のアンテナを選択する第１のダイバシティ制御を行うステップとを備え、
   上記第１のダイバシティ制御において上記少なくとも２個のアンテナの無線状態が悪化した場合、所定の期間における該アンテナの無線状態を比較し、比較した結果に基づいて該アンテナのうち少なくとも１個を他の新たなアンテナに変更する第２のダイバシティ制御を行う
   ことを特徴とするダイバシティ制御方法。
2. 上記第２のダイバシティ制御において、上記少なくとも２個のアンテナのうちで無線状態の悪い１個のアンテナを他の新たなアンテナに変更する
   ことを特徴とする請求項１記載のダイバシティ制御方法。
3. 上記少なくとも２個のアンテナを選択するステップでは、互いに指向性が隣接するアンテナを選択し、
   上記他の新たなアンテナには、上記指向性が隣接するアンテナのうち、無線状態の良好なアンテナの方向に位置するアンテナを選択する
   ことを特徴とする請求項１記載のダイバシティ制御方法。
4. 上記第１のダイバシティ制御において、上記少なくとも２個のアンテナの送信または受信の連続失敗回数が所定の閾値を超えた場合、該アンテナの無線状態が悪化したと判断される
   ことを特徴とする請求項１に記載のダイバシティ制御方法。

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