JP2009111782A - 無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のアンテナを備えた無線通信装置は、データ信号用タイムスロットを用いて通信相手から信号を受信する受信手段と、データ信号のリソース割当情報及び複数のアンテナに適用されるアンテナウェイトを示すウェイト情報を含む制御信号とデータ信号とを受信信号から取得する取得手段と、データ信号受信後通信を継続するか否かを示す情報と自装置の干渉耐性を示す耐干渉能力情報とを含む報知信号を作成する作成手段と、報知信号用タイムスロットを用いて、アンテナウェイトによるビームパターンで自装置周辺の通信装置に報知信号を送信する送信手段とを有する。報知信号送信後のアンテナウェイトは、通信相手により耐干渉能力情報に基づいて決定される。
【選択図】図32
Description
"IEEE Std.802.11" The Institute of Electrical and Electronics Engineers, 1999 "Interference Aware Medium Access in Cellular OFDMA/TDD Networks," in Proceedings of IEEE ICC, Pp. 1778-1783, June 2006 "Layered Space-Time Architecture for Wireless Communication in a Fading Environment When Using Multiple Antennas," Bell Labs Technical Journal, pp 41-59, Vol.1, No.2, Autumn 1996 "Independent Component Analysis," John Wiley & Sons, 2001
図1〜図4を参照しながら無線送受信装置の構成が説明され、
図5〜図11及び図32を参照しながら受信動作が説明され、
図12〜図31を参照しながら送信動作が説明される。
まず、本実施形態に係る無線送受信装置の構成について説明する。
次に、複数の無線送受信装置10の間で実行される無線送受信方法に関する動作(以下「無線送受信動作」という)について説明する。先ず、データ信号を受信し、報知信号系列を送信する側(受信側)の動作が説明され、その後に、報知信号系列を受信し、データ信号を送信する側(送信側)の動作が説明される。
図5は、ある無線送受信装置10の無線受信機1(以下単に「無線受信機1」という)と、他の無線送受信装置10の無線送信機2(以下単に「無線送信機2」という)との間で実行される無線送受信動作に関する手順を示す。
s(w11 w21 w31)T
とする。通信の相手方無線送信機21で受信された報知信号系列y1及び周辺無線送信機22,23で受信された報知信号系列y2及びy3は、雑音を無視すると、以下の数式で表現できる。
(h21 h22 h23)(w11 w21 w31)T=(h31 h32 h33)(w11 w21 w31)T =0
となるように受信アンテナウェイトが用意されているからである。これにより、自局宛信号の受信ビームパターンと同じビームパターンで報知信号系列を適切に伝送することが可能となる。
次に、報知信号系列を受信し、データ信号を送信する側(送信側)の動作が説明される。
(報知信号系列受信電力)=
(報知信号系列送信電力)+(報知信号系列送信アンテナゲイン)+(伝搬ロス)+(受信アンテナゲイン)
が成立するため、報知信号系列送信電力を一定と仮定すると、受信アンテナウェイトから報知信号系列送信アンテナゲイン及び伝搬ロスの合算値を求めることができる。その合算値と、送信電力及び送信アンテナゲインとの和が、許容干渉電力以下となるように送信アンテナウェイトを設定することができる。これにより、無線送信機2は、周辺の無線受信機1が通信を継続することができる程度に弱く干渉を抑えつつ、通信を開始することが可能となり、通信機会を増大することができる。
上記の無線送受信動作においては、無線受信機1が、周辺無線送信機2に対して、自局の耐干渉能力を公表することにより、該無線送信機2の通信機会を増加増やすことができるようになる。無線送信機2は、周辺無線受信機1が存在することを把握できる。また、無線送信機2は、該無線受信機1の耐干渉能力を考慮し、耐干渉能力が低い無線受信機1に向けてはなるべく干渉を与えないようにする。更に無線送信機2は、耐干渉能力が高い無線受信機1や、通信を継続しない無線受信機1に対しては、厳しい与干渉対策を施さないようにし、自局の通信品質を優先して送信ビームパターンや使用周波数帯域を定め、通信機会の増加、及び通信品質の向上を得ることが可能となる。
Claims (31)
- 複数のアンテナを備えた無線通信装置であって、
データ信号用タイムスロットを用いて通信相手から信号を受信する受信手段と、
データ信号のリソース割当情報及び複数のアンテナに適用されるアンテナウェイトを示すウェイト情報を含む制御信号とデータ信号とを受信信号から取得する取得手段と、
前記データ信号受信後通信を継続するか否かを示す情報と自装置の干渉耐性を示す耐干渉能力情報とを含む報知信号を作成する作成手段と、
報知信号用タイムスロットを用いて、前記アンテナウェイトによるビームパターンで自装置周辺の通信装置に前記報知信号を送信する送信手段と、
を有し、前記報知信号送信後のアンテナウェイトは、前記通信相手により前記耐干渉能力情報に基づいて決定され、
通信相手の通信装置及び自装置周辺の周辺通信装置により送信されたデータ信号が複数のアンテナを介して受信され、
前記取得手段が、受信信号を周波数領域及び空間領域で分離し、自局宛のデータ信号、該自局宛のデータ信号に使用されている使用周波数帯域を示すリソース割当情報、該自局宛のデータ信号の抽出に用いるアンテナウェイトを示す情報を用意するデータ信号空間周波数分離手段を構成し、
前記送信手段が、生成された報知信号の内容データを前記リソース割当情報に基づき変調し、自局宛のデータ信号と同一帯域で送信される無線信号形式に変換し、
データ信号の受信に使用されたアンテナウェイトと、報知信号の送信に使用されるアンテナウェイトが、同じビームパターンを形成する
ようにした無線通信装置。 - 請求項1に記載の無線通信装置であって、
前記データ信号空間周波数分離手段は、自局の耐干渉能力を、空間的信号分離に利用できるアンテナ自由度の残高から決定する
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項1に記載の無線通信装置であって、
前記データ信号空間周波数分離手段は、自局の耐干渉能力を、自局の通信に許容可能な干渉電力から決定する
ことを特徴とする無線通信装置。 - 複数のアンテナを備えた無線通信装置であって、
データ信号用タイムスロットを用いて通信相手に信号を送信する送信手段と、
報知信号用タイムスロットを用いて前記通信相手を含む自装置周辺の無線通信装置から報知信号を受信する受信手段と、
前記自装置周辺の無線通信装置が通信の継続を希望するか否かを示す情報、及び前記自装置周辺の無線通信装置の干渉耐性を示す耐干渉能力情報を前記報知信号から取得する取得手段と、
を有し、前記複数のアンテナに適用されるアンテナウェイトは、前記自装置周辺の無線通信装置の耐干渉能力情報に基づいて決定される無線通信装置。 - 前記通信相手との通信が継続される場合、前記通信相手との通信に使用される無線リソースを決定するリソース決定手段を更に有する請求項4記載の無線通信装置。
- 複数のアンテナを備えた無線通信装置であって、
データ信号用タイムスロットを用いて通信相手に信号を送信する送信手段と、
報知信号用タイムスロットを用いて前記通信相手を含む自装置周辺の無線通信装置から報知信号を受信する受信手段と、
受信信号を周波数領域及び空間領域で分離し、受信された報知信号に使用されている周波数帯域を示す情報、及び該報知信号を抽出するのに用いられるアンテナウェイトを示す情報を用意する空間周波数分離手段と、
前記自装置周辺の無線通信装置が通信の継続を希望するか否かを示す情報、及び前記自装置周辺の無線通信装置の干渉耐性を示す耐干渉能力情報を前記報知信号から取得する取得手段と、
前記周波数帯域を示す情報、前記アンテナウェイトを示す情報及び自装置周辺の無線通信装置の通信の継続の希望の有無及び耐干渉能力情報とから、データ送信に用いる使用周波数帯域及び前記複数のアンテナに適用されるアンテナウェイトを決定する、リソース決定手段と、
を有する無線通信装置。 - 前記耐干渉性の指標が、前記通信相手の通信装置で同時に受信されるストリーム数と受信に使用可能なアンテナ総数との差分で表現される請求項4又は6記載の無線通信装置。
- 前記耐干渉性の指標が、前記通信相手の通信装置で許容可能な干渉電力レベルで表現される請求項4又は6記載の無線通信装置。
- 請求項6に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、前記周波数帯域を示す情報、前記アンテナウェイトを示す情報、及び前記周辺の無線通信装置の通信状況に基づき、データ送信に使用可能なアンテナウェイトを算出し、
前記リソース決定手段は、算出されたアンテナウェイトに基づき、使用周波数帯域を決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項6に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、前記周波数帯域を示す情報及び前記周辺の無線通信装置の通信状況に基づき使用周波数帯域を決定し、
前記リソース決定手段は、該使用周波数帯域におけるデータ送信用の送信アンテナウェイトを前記報知信号に使用されたアンテナウェイトに基づき算出する、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項9に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、算出されたアンテナウェイトにより、最も良好な通信品質が期待される周波数帯域を前記使用周波数帯域として決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項9に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、算出されたアンテナウェイトにより、少なくとも所望品質を満足することが期待される周波数帯域を前記使用周波数帯域として決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項9に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、算出されたアンテナウェイトにより、所望品質を満足することが期待される周波数帯域候補からランダムに選択された帯域を前記使用周波数帯域として決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項10に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、前記周辺の無線通信装置の通信状況に基づき、予め定めておいた使用希望帯域幅を有する使用周波数帯域の候補各々について、周辺の無線通信装置の内アンテナ自由度の残高が最小になるものを特定し、特定された残高が最大の候補を前記使用周波数帯域として決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項10に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、前記周辺の無線通信装置の通信状況に基づき、予め定めておいた使用希望帯域幅を有する使用周波数帯域の候補各々について、周辺の無線通信装置の内アンテナ自由度の残高が第1の所定値以下であるもの数を確認し、確認された数が最低の候補を前記使用周波数帯域として決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項10に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、前記周辺の無線通信装置の通信状況に基づき、予め定めておいた使用希望帯域幅を有する使用周波数帯域の候補各々について、アンテナ自由度の残高が第2の所定値以下である周辺の無線通信装置数を確認し、確認された数が第3の所定値以下となる候補の中からランダムに選択されたものを、前記使用周波数帯域として決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項10に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、前記周辺の無線通信装置の通信状況に基づき、予め定めておいた使用希望帯域幅を有する使用周波数帯域の候補の内、許容干渉電力が最大となる候補を前記使用周波数帯域として決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項10に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、前記周辺の無線通信装置の通信状況に基づき、予め定めておいた使用希望帯域幅を有し且つ許容干渉電力が第4の所定値以上となる使用周波数帯域の候補の中からランダムに選択されたものを使用周波数帯域として決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項5,9又は10に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、通信を継続して行う周辺の無線通信装置全てに対して、送信ビームパターンのヌルを向けるようにアンテナウェイトを定める、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項5,9又は10に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、通信を継続する周辺の無線通信装置の内、アンテナ自由度の残高が第5の所定値以下である無線通信装置に対して、送信ビームパターンのヌルを向けるようにアンテナウェイトを定める、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項5,9又は10に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、通信を継続して行う周辺の無線通信装置の中から、アンテナ自由度の残高の下位所定数の無線通信装置を特定し、特定された無線通信装置に送信ビームパターンのヌルを向けるようにアンテナウェイトを定める、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項5,9又は10に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、通信を継続して行う周辺の無線通信装置の内、アンテナ自由度の残高が零でない無線通信装置を所定数だけランダムに選択し、該選択された無線通信装置に送信ビームパターンのヌルを向けるようにアンテナウェイトを定める、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項19乃至22の何れか1項に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、通信を継続する周辺の無線通信装置の内、送信ビームパターンでヌルを向けた場合にも自装置の希望通信品質を満たせる範囲において周辺の無線通信装置に対してヌルを向けるようにアンテナウェイトを定める、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項5,9又は10に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、通信を継続する周辺無線通信装置の内、優先権を有する周辺の無線通信装置に対して、送信ビームパターンのヌルが向くようにアンテナウェイトを定める、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項5,9又は10に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、通信を継続する周辺の無線通信装置各々から受信された報知信号の受信電力に基づき、周辺の無線通信装置各々についてアンテナウェイトによるゲイン及び伝搬ロスの合算値を推定し、該合算値に基づいて、前記周辺の無線通信装置における信号受信電力が許容干渉電力以下となるようにアンテナウェイトを定める、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項25に記載の無線通信装置であって、
前記リソース決定手段は、優先権を有する周辺の無線通信装置に対して、前記合算値に基づいて、無線通信装置における信号受信電力が許容干渉電力以下となるようにアンテナウェイトを定める、
ことを特徴とする無線通信装置。 - 複数のアンテナを備えた無線通信装置を複数台含む無線通信システムであって、
データ信号用タイムスロットを用いて通信相手に信号を送信する送信手段と、
報知信号用タイムスロットを用いて前記通信相手を含む自装置周辺の無線通信装置から報知信号を受信する受信手段と、
前記自装置周辺の無線通信装置が通信の継続を希望するか否かを示す情報、及び前記自装置周辺の無線通信装置の干渉耐性を示す耐干渉能力情報を前記報知信号から取得する取得手段とが或る無線通信装置に備わり、
前記複数のアンテナに適用されるアンテナウェイトは、前記自装置周辺の無線通信装置の耐干渉能力情報に基づいて決定され、
データ信号用タイムスロットを用いて通信相手から信号を受信する受信手段と、
データ信号のリソース割当情報及び複数のアンテナに適用されるアンテナウェイトを示すウェイト情報を含む制御信号とデータ信号とを受信信号から取得する取得手段と、
前記データ信号受信後通信を継続するか否かを示す情報と自装置の干渉耐性を示す耐干渉能力情報とを含む報知信号を作成する作成手段と、
報知信号用タイムスロットを用いて、前記アンテナウェイトによるビームパターンで自装置周辺の通信装置に前記報知信号を送信する送信手段とが別の無線通信装置に備わり、
前記報知信号送信後のアンテナウェイトは、前記通信相手により前記耐干渉能力情報に基づいて決定され、
通信相手の通信装置及び自装置周辺の周辺通信装置により送信されたデータ信号が複数のアンテナを介して受信され、
前記取得手段が、受信信号を周波数領域及び空間領域で分離し、自局宛のデータ信号、該自局宛のデータ信号に使用されている使用周波数帯域を示すリソース割当情報、該自局宛のデータ信号の抽出に用いるアンテナウェイトを示す情報を用意するデータ信号空間周波数分離手段を構成し、
前記送信手段が、生成された報知信号の内容データを前記リソース割当情報に基づき変調し、自局宛のデータ信号と同一帯域で送信される無線信号形式に変換し、
データ信号の受信に使用されたアンテナウェイトと、報知信号の送信に使用されるアンテナウェイトが、同じビームパターンを形成するようにした無線通信システム。 - 複数のアンテナを備えた無線通信装置を複数台含む無線通信システムであって、
データ信号用タイムスロットを用いて通信相手に信号を送信する送信手段と、
報知信号用タイムスロットを用いて前記通信相手を含む自装置周辺の無線通信装置から報知信号を受信する受信手段と、
受信信号を周波数領域及び空間領域で分離し、受信された報知信号に使用されている周波数帯域を示す情報、及び該報知信号を抽出するのに用いられるアンテナウェイトを示す情報を用意する空間周波数分離手段と、
前記自装置周辺の無線通信装置が通信の継続を希望するか否かを示す情報、及び前記自装置周辺の無線通信装置の干渉耐性を示す耐干渉能力情報を前記報知信号から取得する取得手段と、
前記周波数帯域を示す情報、前記アンテナウェイトを示す情報及び自装置周辺の無線通信装置の通信の継続の希望の有無及び耐干渉能力情報とから、データ送信に用いる使用周波数帯域及び前記複数のアンテナに適用されるアンテナウェイトを決定する、リソース決定手段とが或る無線通信装置に備わり、
データ信号用タイムスロットを用いて通信相手から信号を受信する受信手段と、
データ信号のリソース割当情報及び複数のアンテナに適用されるアンテナウェイトを示すウェイト情報を含む制御信号とデータ信号とを受信信号から取得する取得手段と、
前記データ信号受信後通信を継続するか否かを示す情報と自装置の干渉耐性を示す耐干渉能力情報とを含む報知信号を作成する作成手段と、
報知信号用タイムスロットを用いて、前記アンテナウェイトによるビームパターンで自装置周辺の通信装置に前記報知信号を送信する送信手段とが別の無線通信装置に備わり、
前記報知信号送信後のアンテナウェイトは、前記通信相手により前記耐干渉能力情報に基づいて決定され、
通信相手の通信装置及び自装置周辺の周辺通信装置により送信されたデータ信号が複数のアンテナを介して受信され、
前記取得手段が、受信信号を周波数領域及び空間領域で分離し、自局宛のデータ信号、該自局宛のデータ信号に使用されている使用周波数帯域を示すリソース割当情報、該自局宛のデータ信号の抽出に用いるアンテナウェイトを示す情報を用意するデータ信号空間周波数分離手段を構成し、
前記送信手段が、生成された報知信号の内容データを前記リソース割当情報に基づき変調し、自局宛のデータ信号と同一帯域で送信される無線信号形式に変換し、
データ信号の受信に使用されたアンテナウェイトと、報知信号の送信に使用されるアンテナウェイトが、同じビームパターンを形成するようにした無線通信システム。 - 複数のアンテナを備えた無線通信装置で使用される方法であって、
データ信号用タイムスロットを用いて通信相手から信号を受信する受信ステップと、
データ信号のリソース割当情報及び複数のアンテナに適用されるアンテナウェイトを示すウェイト情報を含む制御信号とデータ信号とを受信信号から取得する取得ステップと、
前記データ信号受信後通信を継続するか否かを示す情報と自装置の干渉耐性を示す耐干渉能力情報とを含む報知信号を作成する作成ステップと、
報知信号用タイムスロットを用いて、前記アンテナウェイトによるビームパターンで自装置周辺の通信装置に前記報知信号を送信する送信ステップと、
を有し、前記報知信号送信後のアンテナウェイトは、前記通信相手により前記耐干渉能力情報に基づいて決定され、
通信相手の通信装置及び自装置周辺の周辺通信装置により送信されたデータ信号が複数のアンテナを介して受信され、
前記取得ステップは、受信信号を周波数領域及び空間領域で分離し、自局宛のデータ信号、該自局宛のデータ信号に使用されている使用周波数帯域を示すリソース割当情報、該自局宛のデータ信号の抽出に用いるアンテナウェイトを示す情報を用意し、
前記送信ステップが、生成された報知信号の内容データを前記リソース割当情報に基づき変調し、自局宛のデータ信号と同一帯域で送信される無線信号形式に変換し、
データ信号の受信に使用されたアンテナウェイトと、報知信号の送信に使用されるアンテナウェイトが、同じビームパターンを形成する
ようにした方法。 - 複数のアンテナを備えた無線通信装置で使用される方法であって、
データ信号用タイムスロットを用いて通信相手に信号を送信する送信ステップと、
報知信号用タイムスロットを用いて前記通信相手を含む自装置周辺の無線通信装置から報知信号を受信する受信ステップと、
前記自装置周辺の無線通信装置が通信の継続を希望するか否かを示す情報、及び前記自装置周辺の無線通信装置の干渉耐性を示す耐干渉能力情報を前記報知信号から取得する取得ステップと、
を有し、前記複数のアンテナに適用されるアンテナウェイトは、前記自装置周辺の無線通信装置の耐干渉能力情報に基づいて決定される方法。 - 複数のアンテナを備えた無線通信装置で使用される方法であって、
データ信号用タイムスロットを用いて通信相手に信号を送信する送信ステップと、
報知信号用タイムスロットを用いて前記通信相手を含む自装置周辺の無線通信装置から報知信号を受信する受信ステップと、
受信信号を周波数領域及び空間領域で分離し、受信された報知信号に使用されている周波数帯域を示す情報、及び該報知信号を抽出するのに用いられるアンテナウェイトを示す情報を用意する空間周波数分離ステップと、
前記自装置周辺の無線通信装置が通信の継続を希望するか否かを示す情報、及び前記自装置周辺の無線通信装置の干渉耐性を示す耐干渉能力情報を前記報知信号から取得する取得ステップと、
前記周波数帯域を示す情報、前記アンテナウェイトを示す情報及び自装置周辺の無線通信装置の通信の継続の希望の有無及び耐干渉能力情報とから、データ送信に用いる使用周波数帯域及び前記複数のアンテナに適用されるアンテナウェイトを決定する、リソース決定ステップと、
を有する方法。
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