JP2011023851A - 無線装置およびそれを備えた無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】少ない本数のアンテナを用いて効率良く無線通信を行なうことが可能な無線装置を提供する。
【解決手段】基地局１０は、ある端末装置へパケットを送信するときのスループットを向上させたい場合、２本のアンテナ１，２および無線モジュール５を用いて多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう。また、基地局１０は、端末装置間における無線通信の公平性を確保する場合、アンテナ１および無線モジュール６を用いて１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なうとともに、アンテナ２および無線モジュール７を用いて１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なう。そして、無線モジュール６よりも無線モジュール５を用いた方が通信品質が良い場合、基地局１０は、アンテナ１および無線モジュール６に代えて、アンテナ１および無線モジュール５を用いて１入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう。
【選択図】図２

Description

この発明は、無線装置およびそれを備えた無線通信システムに関し、特に、コグニティブ無線通信方式によって無線通信を行なう無線装置およびそれを備えた無線通信システムに関するものである。

従来のコグニティブ無線通信方式においては、複数の無線通信システムは、それぞれ、個別のアンテナを用いて相互に異なる方式によって無線通信を行なっていた（非特許文献１）。

そして、基地局および端末装置等の無線通信機器において、複数の無線通信システムが１本のアンテナを共用する場合、アンテナを切り替えるタイミングは、ユーザの用途に応じた手動によるものであった。

また、一つの基地局または端末装置に複数の無線通信システムを搭載し、それらを適応的に切り替えて併用することによって周波数の利用効率を向上させるコグニティブ無線通信システムにおいても、各無線通信システムは、それぞれに対応したアンテナを個別に備えていることが多く、互いに共用することは行なっていない。

山口他，"コグニティブ無線技術における通信経路制御技術の基礎検討，"電子情報通信学会総合大会，Ｂ−５−１２６，ｐ．４７９，Ｍａｒｃｈ ２００６．

しかし、従来の無線通信方式では、複数の無線通信システムが使用するアンテナを手動で切り替えたり、複数の無線通信システムが個別のアンテナを用いていたため、少ない本数のアンテナを用いて効率良く無線通信を行なうことが困難であるという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、少ない本数のアンテナを用いて効率良く無線通信を行なうことが可能な無線装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、少ない本数のアンテナを用いて効率良く無線通信を行なうことが可能な無線装置を備えた無線通信システムを提供することである。

この発明によれば、無線装置は、ｋ（ｋは、２以上の整数）本のアンテナと、ｉ（ｉは、２以上の整数）個の無線モジュールと、接続手段とを備える。ｉ個の無線モジュールの各々は、無線通信を行なう。接続手段は、無線通信の目的を満たすようにｋ本のアンテナとｉ個の無線モジュールから選択されたＭ（Ｍは、１≦Ｍ≦ｉを満たす整数）個の無線モジュールとを接続する。そして、Ｍ個の無線モジュールの各々は、接続手段によって接続されたアンテナを介して無線通信を行なう。

好ましくは、接続手段は、１つの端末装置へのスループットを向上したいとき、または１つの端末装置において基準値よりも高いスループットを要求するアプリケーションを使用するとき、多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう無線モジュールをｉ個の無線モジュールから選択し、その選択した無線モジュールをｋ本のアンテナに接続する。そして、接続手段によって選択された無線モジュールは、ｋ本のアンテナを介して多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう。

好ましくは、接続手段は、端末装置間の無線通信の公平性を確保するとき、または無線ネットワーク全体の伝送効率を向上させるとき、各々が１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なうｋ個の無線モジュールをｉ個の無線モジュールから選択し、その選択したｋ個の無線モジュールを各無線モジュールが１本のアンテナに接続されるようにｋ本のアンテナに接続する。そして、ｋ個の無線モジュールの各々は、接続手段によって接続された１本のアンテナを介して１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なう。

好ましくは、接続手段は、端末装置間の無線通信の公平性を確保する場合、または無線ネットワーク全体の伝送効率を向上させる場合において、多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう第１の無線モジュールを用いて１入力／１出力通信方式または１入力／多出力通信方式によって無線通信を行なったときの通信品質が１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なう無線モジュールを用いて１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なったときの通信品質よりも良いとき、第１の無線モジュールと１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なうｋ−１個の第２の無線モジュールとをｉ個の無線モジュールから選択し、その選択した第１の無線モジュールを１本のアンテナに接続するとともに、選択したｋ−１個の第２の無線モジュールを各第２の無線モジュールが１本のアンテナに接続されるようにｋ−１本のアンテナに接続する。第１の無線モジュールは、接続手段によって接続された１本のアンテナを介して、多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう端末装置と無線通信を行なう。ｋ−１個の第２の無線モジュールの各々は、接続手段によって接続された１本のアンテナを介して１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なう。

好ましくは、無線装置は、通信手段を更に備える。通信手段は、インターネットを介して通信を行なう。

また、この発明によれば、無線通信システムは、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線装置を備える。

この発明による無線装置においては、無線通信の目的を満たすようにｋ本のアンテナとｉ個の無線モジュールから選択されたＭ個の無線モジュールとが接続され、Ｍ個の無線モジュールの各々は、接続されたアンテナを介して無線通信を行なう。つまり、Ｍ個の無線モジュールは、無線装置に装着されたｋ本のアンテナの全てを用いて無線通信を行なう。

従って、この発明によれば、少ない数のアンテナを用いて効率良く無線通信を行なうことができる。

この発明の実施の形態による無線通信システムの概略図である。 図１に示す基地局の構成を示す概略図である。 図１に示す端末装置の構成を示す概略図である。 図１に示す他の端末装置の構成を示す概略図である。 図２に示す切替器の構成を示す概略図である。 通信方法Ａにおける基地局の動作を説明するための概略念図である。 通信方法Ａにおける無線通信システムの動作を説明するための概略図である。 通信方法Ｂにおける基地局の動作を説明するための概略図である。 通信方法Ｂにおける無線通信システムの動作を説明するための概略図である。 通信方法Ｃにおける基地局の動作を説明するための概略図である。 通信方法Ｃにおける無線通信システムの動作を説明するための概略図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による無線通信システムの概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による無線通信システム１００は、基地局１０と、端末装置２０，３０，４０とを備える。

基地局１０および端末装置２０，３０，４０は、無線通信空間に配置される。基地局１０は、２本のアンテナと、相互に異なる無線通信方式によって無線通信を行なう複数の無線モジュールとを備える。そして、基地局１０は、後述する方法によって、無線通信の目的を満たすように２本のアンテナと複数の無線モジュールとを用いて端末装置２０，３０，４０の少なくとも１つの端末装置と無線通信を行なう。

端末装置２０，３０，４０は、それぞれ、２本のアンテナ、１本のアンテナおよび１本のアンテナを備える。端末装置２０は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）通信方式、即ち、多入力／多出力通信方式によって基地局１０と無線通信を行なう。

端末装置３０，４０の各々は、ＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）通信方式、即ち、１入力／１出力通信方式によって基地局１０と無線通信を行なう。

図２は、図１に示す基地局１０の構成を示す概略図である。図２を参照して、基地局１０は、アンテナ１，２と、切替器３と、制御手段４と、無線モジュール５〜７と、通信手段８と、有線ケーブル９とを含む。

アンテナ１，２は、相互に同じアンテナ特性を有する。そして、アンテナ１，２の各々は、無線通信空間を介してパケットを受信し、その受信したパケットを切替器３へ出力する。また、アンテナ１，２の各々は、切替器３から受けたパケットを無線通信空間へ送信する。

切替器３は、アンテナ１，２および無線モジュール５〜７に接続される。そして、切替器３は、制御手段４からの制御に従って、無線モジュール５〜７の少なくとも１つの無線モジュールをアンテナ１，２に接続する。

また、切替器３は、アンテナ１，２からパケットを受け、その受けたパケットを無線モジュール５〜７の少なくとも１つの無線モジュールへ出力する。

更に、切替器３は、無線モジュール５〜７の少なくとも１つの無線モジュールからパケットを受け、その受けたパケットをアンテナ１，２へ出力する。

制御手段４は、無線モジュール５〜７における信号強度、トラフィック量、遅延時間およびパケットの再送回数をそれぞれ無線モジュール５〜７から受け、端末装置２０，３０，４０が使用するアプリケーションの伝送速度を通信手段８から受ける。そして、制御手段４は、トラフィック量に基づいて、各無線モジュール５〜７における通信負荷を検出する。また、制御手段４は、信号強度、遅延時間およびパケットの再送回数に基づいて、電波環境を検出する。更に、制御手段４は、アプリケーションの伝送速度に基づいて、アプリケーションの特性を検出する。

そうすると、制御手段４は、電波環境、無線モジュール５〜７における通信負荷、およびアプリケーションの特性に基づいて、後述する方法によって、無線モジュール５〜７のうちのどの無線モジュールをアンテナ１，２に接続するかを決定する。そして、制御手段４は、その決定した無線モジュール（＝無線モジュール５〜７の少なくとも１つの無線モジュール）をアンテナ１，２に接続するように切替器３を制御するとともに、その決定した無線モジュール（＝無線モジュール５〜７の少なくとも１つの無線モジュール）を無線通信を行うように制御する。また、制御手段４は、無線モジュール５〜７のうち、無線通信を行う無線モジュールを通信手段８へ通知する。

無線モジュール５〜７は、切替器３に接続される。無線モジュール５は、多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう。無線モジュール６，７の各々は、１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なう。より具体的には、無線モジュール５〜７は、制御手段４によって無線通信を行うように制御されると、通信手段８から受けたパケットを切替器３を介してアンテナ１，２へ出力するとともに、切替器３を介してアンテナ１，２から受けたパケットを通信手段８へ出力する。

また、無線モジュール５〜７は、自己におけるトラフィック量、遅延時間およびパケットの再送回数を検出し、その検出したトラフィック量、遅延時間およびパケットの再送回数を制御手段４へ出力する。

通信手段８は、有線ケーブル９を介してインターネットに接続される。そして、通信手段８は、無線モジュール５〜７のうち、無線通信を行う無線モジュールを制御手段４から受ける。また、通信手段８は、有線ケーブル９を介してインターネットからパケットを受信し、その受信したパケットを無線通信を行う無線モジュール（＝無線モジュール５〜７の少なくとも１つの無線モジュール）へ出力する。

更に、通信手段８は、無線通信を行っている無線モジュール（＝無線モジュール５〜７の少なくとも１つの無線モジュール）からパケットを受け、その受けたパケットを有線ケーブル９を介して送信する。

更に、通信手段８は、端末装置２０，３０，４０が使用するアプリケーションの伝送速度を検出し、その検出したアプリケーションの伝送速度を制御手段４へ出力する。

有線ケーブル９は、インターネットと通信手段８との間でパケットをやり取りする。

図３は、図１に示す端末装置２０の構成を示す概略図である。図３を参照して、端末装置２０は、アンテナ２１，２２と、無線モジュール２３と、アプリケーション２４とを含む。

アンテナ２１，２２は、相互に同じアンテナ特性を有する。そして、アンテナ２１，２２の各々は、無線通信空間を介してパケットを受信し、その受信したパケットを無線モジュール２３へ出力する。また、アンテナ２１，２２の各々は、無線モジュール２３から受けたパケットを無線通信空間へ送信する。

無線モジュール２３は、アンテナ２１，２２を介して多入力／多出力通信方式によってパケットを送受信する。より具体的には、無線モジュール２３は、アプリケーション２４からパケットを受け、その受けたパケットをアンテナ２１，２２へ出力する。また、無線モジュール２３は、アンテナ２１，２２からパケットを受け、その受けたパケットをアプリケーション２４へ出力する。

アプリケーション２４は、パケットを生成し、その生成したパケットを無線モジュール２４へ出力する。また、アプリケーション２４は、無線モジュール２３からパケットを受ける。

図４は、図１に示す他の端末装置３０の構成を示す概略図である。図４を参照して、端末装置３０は、アンテナ３１と、無線モジュール３２と、アプリケーション３３とを含む。

アンテナ３１は、無線通信空間を介してパケットを受信し、その受信したパケットを無線モジュール３２へ出力する。また、アンテナ３１は、無線モジュール３２からパケットを受け、その受けたパケットを無線通信空間へ送信する。

無線モジュール３２は、アンテナ３１を介して１入力／１出力通信方式によってパケットを送信する。より具体的には、無線モジュール３２は、アプリケーション３３からパケットを受け、その受けたパケットをアンテナ３１へ出力する。また、無線モジュール３２は、アンテナ３１からパケットを受け、その受けたパケットをアプリケーション３３へ出力する。

アプリケーション３３は、パケットを生成し、その生成したパケットを無線モジュール３２へ出力する。また、アプリケーション３３は、無線モジュール３２からパケットを受ける。

なお、図１に示す端末装置４０は、図４に示す端末装置３０の構成と同じ構成からなる。

図５は、図２に示す切替器３の構成を示す概略図である。図５を参照して、切替器３は、スイッチ３４，３５と、端子３６〜３９とを含む。

スイッチ３４，３５は、それぞれ、アンテナ１，２に接続される。そして、スイッチ３４，３５の各々は、制御手段４からの制御に従って、端子３６〜３９のいずれかに接続される。

端子３６，３７は、無線モジュール５に接続され、端子３８は、無線モジュール６に接続され、端子３９は、無線モジュール７に接続される。

スイッチ３４，３５の各々は、制御信号ＣＴＬ１〜ＣＴＬ３のいずれかを制御手段４から受ける。制御信号ＣＴＬ１は、スイッチ３４を端子３６に接続し、かつ、スイッチ３５を端子３７に接続するための制御信号である。また、制御信号ＣＴＬ２は、スイッチ３４を端子３８に接続し、かつ、スイッチ３５を端子３９に接続するための制御信号である。更に、制御信号ＣＴＬ３は、スイッチ３４を端子３６または端子３７に接続し、かつ、スイッチ３５を端子３８または端子３９に接続するための制御信号である。

この場合、制御信号ＣＴＬ１〜ＣＴＬ３の各々は、［フィールドＡ／フィールドＢ］からなる。そして、フィールドＡは、スイッチ３４に対応付けられており、４ビットの“Ａ_１Ａ_２Ａ_３Ａ_４”からなる。また、フィールドＢは、スイッチ３５に対応付けられており、４ビットの“Ｂ_１Ｂ_２Ｂ_３Ｂ_４”からなる。

Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，Ａ_４は、それぞれ、端子３６〜３９に対応付けられており、Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３，Ｂ_４は、それぞれ、端子３６〜３９に対応付けられている。そして、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，Ａ_４，Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３，Ｂ_４の各々は、“０”または“１”からなる。“０”は、接続しないことを意味し、“１”は、接続することを意味する。

その結果、制御信号ＣＴＬ１は、［１０００／０１００］からなり、制御信号ＣＴＬ２は、［００１０／０００１］からなり、制御信号ＣＴＬ３は、［１０００／００１０］，［１０００／０００１］，［０１００／００１０］，［０１００／０００１］のいずれかからなる。

無線通信システム１００における通信方法について説明する。

（通信方法Ａ）
ある端末装置２０へパケットを送信するときのスループットを向上させたい場合、またはある端末装置２０において基準値ＳＴＤ＿ｔｈｒｐよりも高いスループットを要求するアプリケーションを使用したい場合、基地局１０は、無線モジュール５を用いて端末装置２０との間で多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう。

図６は、通信方法Ａにおける基地局１０の動作を説明するための概略図である。また、図７は、通信方法Ａにおける無線通信システム１００の動作を説明するための概略図である。

図６を参照して、基地局１０の制御手段４は、通信手段８が無線モジュール（無線モジュール５〜７のいずれか）を介して送信するパケットの宛先（＝端末装置２０）を通信手段８から受け、端末装置２０へパケットを送信するときのスループットを向上させたい場合、無線モジュール５〜７から無線モジュール５を選択する。ここで、制御手段４が無線モジュール５〜７から無線モジュール５を選択するのは、無線モジュール５は、１つの端末装置との間で多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なうことができるからである。

基地局１０の制御手段４は、無線モジュール５を選択すると、無線モジュール５をアンテナ１，２に接続するための制御信号ＣＴＬ１＝［１０００／０１００］を生成し、その生成した制御信号ＣＴＬ１＝［１０００／０１００］を切替器３へ出力する。また、基地局１０の制御手段４は、無線モジュール５が無線通信を行なうことを通信手段８へ通知するとともに、無線通信を行なうように無線モジュール５を制御する。

基地局１０の切替器３は、制御信号ＣＴＬ１＝［１０００／０１００］を制御手段４から受け、その受けた制御信号ＣＴＬ１＝［１０００／０１００］に基づいて、スイッチ３４を端子３６に接続し、スイッチ３５を端子３７に接続する。

そして、基地局１０の通信手段８は、有線ケーブル９を介して受信したパケットを無線モジュール５へ出力する。基地局１０の無線モジュール５は、通信手段８からパケットを受け、その受けたパケットを同一の周波数を用いて多重する。そして、基地局１０の無線モジュール５は、その多重したパケットを端子３６，３７を介してそれぞれアンテナ１，２へ出力する。これによって、基地局１０は、無線モジュール５を用いて多入力／多出力通信方式によってパケットを端末装置２０へ送信する。

図７を参照して、端末装置２０のアンテナ２１，２２の各々は、基地局１０のアンテナ１，２から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを無線モジュール２３へ出力する。

そして、端末装置２０の無線モジュール２３は、アンテナ２１，２２からパケットを受け、その受けたパケットをアプリケーション２４へ出力し、アプリケーション２４は、パケットを受信する。

その後、端末装置２０のアプリケーション２４は、パケットを生成し、その生成したパケットを無線モジュール２３へ出力する。そして、端末装置２０の無線モジュール２３は、アプリケーション２４から受けたパケットを同一の周波数で多重し、その多重したパケットをアンテナ２１，２２を介して基地局１０へ送信する。

基地局１０のアンテナ１，２の各々は、端末装置２０のアンテナ２１，２２から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを切替器３を介して無線モジュール５へ出力する。そして、基地局１０の無線モジュール５は、切替器３を介してアンテナ１，２からパケットを受け、その受けたパケットを通信手段８へ出力する。その後、基地局１０の通信手段８は、無線モジュール５からパケットを受け、その受けたパケットの宛先をインターネットに接続された通信先に変えたパケットを生成し、その生成したパケットを有線ケーブル９を介して送信する。

引き続いて、基地局１０の通信手段８は、有線ケーブル９を介してパケットを受信し、その受信したパケットを無線モジュール５へ出力する。

以後、基地局１０および端末装置２０は、上述した動作によって、多入力／多出力通信方式によってパケットを送受信する。

なお、基地局１０の制御手段４は、端末装置２０において使用するアプリケーションのスループットが基準値ＳＴＤ＿ｔｈｒｐよりも高い場合、通信手段８から受けた伝送速度に基づいてスループットｔｈｒｐを演算し、その演算したスループットｔｈｒｐが基準値ＳＴＤ＿ｔｈｒｐよりも高いか否かを判定する。そして、基地局１０の制御手段４は、スループットｔｈｒｐが基準値ＳＴＤ＿ｔｈｒｐよりも高いと判定すると、制御信号ＣＴＬ１＝［１０００／０１００］を生成して切替器３へ出力するとともに、無線モジュール５によって無線通信を行なうことを通信手段８へ通知し、無線通信を行なうように無線モジュール５を制御する。

その後、基地局１０および端末装置２０は、上述した動作と同じ動作によって、多入力／多出力通信方式によって相互に無線通信を行なう。

このように、基地局１０は、端末装置２０へパケットを送信するときのスループットを向上させたい場合、または端末装置２０において基準値ＳＴＤ＿ｔｈｒｐよりも高いスループットを要求するアプリケーションを使用したい場合、多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう無線モジュール５を２本のアンテナ１，２に接続し、端末装置２０との間で多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう。

従って、この発明によれば、基地局１０に装着された２本のアンテナ１，２を用いて効率良く無線通信を行なうことができる。

（通信方法Ｂ）
端末装置間における無線通信の公平性を確保したい場合、または無線通信システム１００全体の伝送効率を向上させたい場合、基地局１０は、無線モジュール６，７を用いて端末装置３０，４０との間で１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なう。

図８は、通信方法Ｂにおける基地局１０の動作を説明するための概略図である。また、図９は、通信方法Ｂにおける無線通信システム１００の動作を説明するための概略図である。

図８を参照して、基地局１０の制御手段４は、複数の端末装置へパケットを送信するときの複数の端末装置間における無線通信の公平性を確保したい場合、または無線通信システム１００全体の伝送効率を向上させたい場合、パケットを複数の端末装置へ送信したい旨を通信手段８から受ける。

そうすると、基地局１０の制御手段４は、基地局１０が装着しているアンテナが２本のアンテナ１，２であり、かつ、無線モジュール５が、通常、２本のアンテナを占有して多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なうので、パケットを端末装置へ送信する無線モジュールとして無線モジュール５を選択すると、端末装置２０へのみ、パケットを送信できるだけであり、端末装置間における無線通信の公平性を確保できない、または無線通信システム１００全体の伝送効率を向上できないと判定する。また、基地局１０の制御手段４は、無線モジュール６，７の各々が１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なうことができ、２本のアンテナ１，２を用いて１入力／１出力通信方式による無線通信を同時に行なうことができると判定する。更に、基地局１０の制御手段４は、無線モジュール５〜７からそれぞれ受けた遅延時間およびパケットの再送回数に基づいて、基地局１０−端末装置３０間の通信品質および基地局１０−端末装置４０間の通信品質が基地局１０−端末装置２０間の通信品質以上であることを検知する。

その結果、基地局１０の制御手段４は、複数の端末装置へパケットを送信する無線モジュールとして無線モジュール５〜７から無線モジュール６，７を選択する。

そして、基地局１０の制御手段４は、無線モジュール６，７をそれぞれアンテナ１，２に接続するための制御信号ＣＴＬ２＝［００１０／０００１］を生成し、その生成した制御信号ＣＴＬ２＝［００１０／０００１］を切替器３へ出力する。また、基地局１０の制御手段４は、無線モジュール６が端末装置３０との間で無線通信を行ない、かつ、無線モジュール７が端末装置４０との間で無線通信を行なうことを通信手段８へ通知するとともに、無線通信を行なうように無線モジュール６，７を制御する。

基地局１０の切替器３は、制御信号ＣＴＬ２＝［００１０／０００１］を制御手段４から受け、その受けた制御信号ＣＴＬ２＝［００１０／０００１］に基づいて、スイッチ３４を端子３８に接続し、スイッチ３５を端子３９に接続する。

そして、基地局１０の通信手段８は、有線ケーブル９を介してパケットを受信すると、その受信したパケットを無線モジュール６，７へ出力する。

基地局１０の無線モジュール６は、通信手段８からパケットを受け、その受けたパケットの宛先を端末装置３０に変えたパケットを生成し、その生成したパケットを端子３８を介してアンテナ１へ出力する。これによって、基地局１０は、無線モジュール６を用いて１入力／１出力通信方式によってパケットを端末装置３０へ送信する。

また、基地局１０の無線モジュール７は、通信手段８からパケットを受け、その受けたパケットの宛先を端末装置４０に変えたパケットを生成し、その生成したパケットを端子３９を介してアンテナ２へ出力する。これによって、基地局１０は、無線モジュール７を用いて１入力／１出力通信方式によってパケットを端末装置４０へ送信する。

図９を参照して、端末装置３０のアンテナ３１は、基地局１０のアンテナ１から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを無線モジュール３２へ出力する。

そして、端末装置３０の無線モジュール３２は、アンテナ３１からパケットを受け、その受けたパケットをアプリケーション３３へ出力し、アプリケーション３３は、パケットを受信する。

その後、端末装置３０のアプリケーション３３は、パケットを生成し、その生成したパケットを無線モジュール３２へ出力する。そして、端末装置３０の無線モジュール３２は、アプリケーション３３から受けたパケットをアンテナ３１を介して基地局１０へ送信する。

また、端末装置４０のアンテナ３１は、基地局１０のアンテナ２から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを無線モジュール３２へ出力する。

そして、端末装置４０の無線モジュール３２は、アンテナ３１からパケットを受け、その受けたパケットをアプリケーション３３へ出力し、アプリケーション３３は、パケットを受信する。

その後、端末装置４０のアプリケーション３３は、パケットを生成し、その生成したパケットを無線モジュール３２へ出力する。そして、端末装置４０の無線モジュール３２は、アプリケーション３３から受けたパケットをアンテナ３１を介して基地局１０へ送信する。

基地局１０のアンテナ１は、端末装置３０のアンテナ３１から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを切替器３を介して無線モジュール６へ出力する。そして、基地局１０の無線モジュール６は、切替器３を介してアンテナ１からパケットを受け、その受けたパケットを通信手段８へ出力する。その後、基地局１０の通信手段８は、無線モジュール６からパケットを受け、その受けたパケットの宛先をインターネットに接続された通信先に変えたパケットを生成し、その生成したパケットを有線ケーブル９を介して送信する。

また、基地局１０のアンテナ２は、端末装置４０のアンテナ３１から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを切替器３を介して無線モジュール７へ出力する。そして、基地局１０の無線モジュール７は、切替器３を介してアンテナ２からパケットを受け、その受けたパケットを通信手段８へ出力する。その後、基地局１０の通信手段８は、無線モジュール７からパケットを受け、その受けたパケットの宛先をインターネットに接続された通信先に変えたパケットを生成し、その生成したパケットを有線ケーブル９を介して送信する。

引き続いて、基地局１０の通信手段８は、インターネットに接続された通信先から有線ケーブル９を介してパケットを受信し、その受信したパケットを無線モジュール６，７へ出力する。

以後、基地局１０および端末装置３０，４０は、上述した動作によって、１入力／１出力通信方式によってパケットを送受信する。

このように、基地局１０は、端末装置間における無線通信の公平性を確保したい場合、または無線通信システム１００全体の伝送効率を向上させたい場合、１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なう無線モジュール６，７をそれぞれアンテナ１，２に接続し、端末装置３０，４０との間で１入力／１出力通信方式によって同時に無線通信を行なう。この場合、端末装置３０，４０ごとのスループットは、多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう場合よりも低下するが、無線通信システム１００全体のスループットが向上する場合が多い。

従って、この発明によれば、基地局１０に装着された２本のアンテナ１，２を用いて効率良く無線通信を行なうことができる。

（通信方法Ｃ）
端末装置間における無線通信の公平性を確保したい場合、または無線通信システム１００全体の伝送効率を向上させたい場合において、基地局１０−端末装置２０間の通信品質が基地局１０−端末装置３０間の通信品質よりも高いとき、基地局１０は、無線モジュール５，７を用いて端末装置２０，４０との間で１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なう。更に、端末装置２０は、２本のアンテナ２１，２２を有するため、１入力／多出力通信方式によって伝送効率を向上できる。

図１０は、通信方法Ｃにおける基地局１０の動作を説明するための概略図である。また、図１１は、通信方法Ｃにおける無線通信システム１００の動作を説明するための概略図である。

図１０を参照して、基地局１０の制御手段４は、複数の端末装置へパケットを送信するときの複数の端末装置間における無線通信の公平性を確保したい場合、または無線通信システム１００全体の伝送効率を向上させたい場合、パケットを複数の端末装置へ送信したい旨を通信手段８から受ける。

そうすると、基地局１０の制御手段４は、基地局１０が装着しているアンテナが２本のアンテナ１，２であり、かつ、無線モジュール５が、通常、２本のアンテナを占有して多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なうので、パケットを端末装置へ送信する無線モジュールとして無線モジュール５を選択すると、端末装置２０へのみ、パケットを送信できるだけであり、端末装置間における無線通信の公平性を確保できない、または無線通信システム１００全体の伝送効率を向上できないと判定する。また、基地局１０の制御手段４は、無線モジュール６，７の各々が１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なうことができ、２本のアンテナ１，２を用いて１入力／１出力通信方式による無線通信を同時に行なうことができると判定する。更に、基地局１０の制御手段４は、無線モジュール５〜７からそれぞれ受けた遅延時間およびパケットの再送回数に基づいて、基地局１０−端末装置３０間の通信品質が基地局１０−端末装置２０間の通信品質および基地局１０−端末装置４０間の通信品質よりも低いことを検知する。

そこで、基地局１０の制御手段４は、無線モジュール５を用いて１入力／１出力通信方式または１入力／多出力通信方式によって端末装置２０と無線通信を行ない、無線モジュール７を用いて１入力／１出力通信方式によって端末装置４０と無線通信を行なえば、端末装置２０，４０間における無線通信の公平性を確保でき、無線通信システム１００全体における伝送効率を向上できると判定する。

その結果、基地局１０の制御手段４は、複数の端末装置へパケットを送信する無線モジュールとして無線モジュール５〜７から無線モジュール５，７を選択する。

そして、基地局１０の制御手段４は、無線モジュール５，７をそれぞれアンテナ１，２に接続するための制御信号ＣＴＬ３＝［１０００／０００１］を生成し、その生成した制御信号ＣＴＬ３＝［１０００／０００１］を切替器３へ出力する。また、基地局１０の制御手段４は、無線モジュール５が端末装置２０との間で無線通信を行ない、かつ、無線モジュール７が端末装置４０との間で無線通信を行なうことを通信手段８へ通知するとともに、無線通信を行なうように無線モジュール５，７を制御する。

基地局１０の切替器３は、制御信号ＣＴＬ３＝［１０００／０００１］を制御手段４から受け、その受けた制御信号ＣＴＬ３＝［１０００／０００１］に基づいて、スイッチ３４を端子３６に接続し、スイッチ３５を端子３９に接続する。

そして、基地局１０の通信手段８は、有線ケーブル９を介してパケットを受信すると、その受信したパケットを無線モジュール５，７へ出力する。

基地局１０の無線モジュール５は、通信手段８からパケットを受け、その受けたパケットの宛先を端末装置２０に変えたパケットを生成し、その生成したパケットを端子３６を介してアンテナ１へ出力する。これによって、基地局１０は、無線モジュール５を用いて１入力／１出力通信方式または１入力／多出力通信方式によってパケットを端末装置２０へ送信する。

また、基地局１０の無線モジュール７は、通信手段８からパケットを受け、その受けたパケットの宛先を端末装置４０に変えたパケットを生成し、その生成したパケットを端子３９を介してアンテナ２へ出力する。これによって、基地局１０は、無線モジュール７を用いて１入力／１出力通信方式によってパケットを端末装置４０へ送信する。

図１１を参照して、端末装置２０のアンテナ２１，２２は、基地局１０のアンテナ１から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを無線モジュール２３へ出力する。

そして、端末装置２０の無線モジュール２３は、アンテナ２１，２２からパケットを受け、その受けたパケットをアプリケーション２４へ出力し、アプリケーション２４は、パケットを受信する。

その後、端末装置２０のアプリケーション２４は、パケットを生成し、その生成したパケットを無線モジュール２３へ出力する。そして、端末装置２０の無線モジュール２３は、アプリケーション２４から受けたパケットをアンテナ２１，２２を介して基地局１０へ送信する。

また、端末装置４０のアンテナ３１は、基地局１０のアンテナ２から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを無線モジュール３２へ出力する。

そして、端末装置４０の無線モジュール３２は、アンテナ３１からパケットを受け、その受けたパケットをアプリケーション３３へ出力し、アプリケーション３３は、パケットを受理する。

その後、端末装置４０のアプリケーション３３は、パケットを生成し、その生成したパケットを無線モジュール３２へ出力する。そして、端末装置４０の無線モジュール３２は、アプリケーション３３から受けたパケットをアンテナ３１を介して基地局１０へ送信する。

基地局１０のアンテナ１は、端末装置２０のアンテナ２１，２２から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを切替器３を介して無線モジュール５へ出力する。そして、基地局１０の無線モジュール５は、切替器３を介してアンテナ１からパケットを受け、その受けたパケットを通信手段８へ出力する。その後、基地局１０の通信手段８は、無線モジュール５からパケットを受け、その受けたパケットの宛先をインターネットに接続された通信先に変えたパケットを生成し、その生成したパケットを有線ケーブル９を介して送信する。

また、基地局１０のアンテナ２は、端末装置４０のアンテナ３１から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを切替器３を介して無線モジュール７へ出力する。そして、基地局１０の無線モジュール７は、切替器３を介してアンテナ２からパケットを受け、その受けたパケットを通信手段８へ出力する。その後、基地局１０の通信手段８は、無線モジュール７からパケットを受け、その受けたパケットの宛先をインターネットに接続された通信先に変えたパケットを生成し、その生成したパケットを有線ケーブル９を介して送信する。

引き続いて、基地局１０の通信手段８は、インターネットに接続された通信先から有線ケーブル９を介してパケットを受信し、その受信したパケットを無線モジュール５，７へ出力する。

以後、基地局１０および端末装置２０，４０は、上述した動作によって、１入力／１出力通信方式または１入力／多出力通信方式によってパケットを送受信する。

このように、基地局１０は、端末装置間における無線通信の公平性を確保したい場合、または無線通信システム１００全体の伝送効率を向上させたい場合において、基地局１０−端末装置３０間の通信品質が基地局１０−端末装置２０間の通信品質および基地局１０−端末装置４０間の通信品質よりも低いとき、無線モジュール５，７をそれぞれアンテナ１，２に接続し、端末装置２０との間で１入力／多出力通信方式によって、端末装置４０との間で１入力／１出力通信方式によって同時に無線通信を行なう。

従って、この発明によれば、基地局１０に装着された２本のアンテナ１，２を用いて効率良く無線通信を行なうことができる。

上述した通信方法Ａ〜Ｃにおいては、基地局１０が２本のアンテナ１，２と、３個の無線モジュール５〜７を備える場合に、無線通信の目的を満たすように２本のアンテナ１，２と３個の無線モジュール５〜７から選択された１個または２個の無線モジュールとを選択し、その選択した無線モジュールを用いて基地局１０と端末装置２０（または端末装置３０，４０または端末装置２０，４０）との間で無線通信を行なうことを説明した。

そして、通信方法Ａにおいては、基地局１０において、アンテナ１，２および無線モジュール５が選択された。この場合、無線モジュール５は、２本のアンテナ１，２を用いて無線通信を行なう。

また、通信方法Ｂにおいては、基地局１０において、アンテナ１，２および無線モジュール６，７が選択された。この場合、無線モジュール６は、アンテナ１を用いて無線通信を行ない、無線モジュール７は、アンテナ２を用いて無線通信を行なう。

更に、通信方法Ｃにおいては、基地局１０において、アンテナ１，２および無線装置５，７が選択された。この場合、無線モジュール５は、アンテナ１を用いて無線通信を行ない、無線モジュール７は、アンテナ２を用いて無線通信を行なう。

従って、通信方法Ａにおいては、無線モジュール５が多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なうために使用するアンテナは、２本のアンテナ１，２であり、通信方法Ｂにおいては、無線モジュール６，７の各々が１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なうために使用するアンテナは、１本のアンテナ（アンテナ１またはアンテナ２）であり、通信方法Ｃにおいては、無線モジュール５，７がそれぞれ１入力／多出力通信方式および１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なうために使用するアンテナは、１本のアンテナ（アンテナ１またはアンテナ２）である。

その結果、基地局１０が備えるアンテナの本数をｋ（ｋは２以上の整数）本とし、基地局１０が備える無線モジュールの個数をｉ（ｉは２以上の整数）個とし、ｉ個の無線モジュールが無線通信に用いるアンテナの本数をそれぞれｎ_１，ｎ_２，ｎ_３，・・・，ｎ_ｉとすると、一般的には、次式が成立する。

なお、式（１）において、ｍ_ｊ（ｊ＝１〜ｉ）は、無線モジュールｊにアンテナを割り当てるとき、“１”であり、無線モジュールｊにアンテナを割り当てないとき、“０”である。

また、ｉ個の無線モジュールの各々は、多入力／多出力通信方式および１入力／１出力通信方式のいずれかによって無線通信を行なう。そして、ｉ個の無線モジュールは、相互に同じ無線通信方式で無線通信を行なっても良く、相互に異なる無線通信方式によって無線通信を行なっても良い。

上記においては、無線通信の目的は、ある端末装置へのスループットを向上させること、ある端末装置で高いスループットを要求するアプリケーションを使用すること、複数の端末装置間における無線通信の公平性を確保すること、および無線通信システム１００全体の伝送効率を向上させることのいずれかからなると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、無線通信の目的は、これら以外であってもよい。

また、この発明の実施の形態による基地局１０は、一般的には、ｋ本のアンテナと、ｉ個の無線モジュールと、無線通信の目的を満たすように、式（１）に従って各無線モジュールｊにアンテナを割り当てる制御手段４とを備えていればよい。

そして、この発明の実施の形態においては、基地局に代えて端末装置が、ｋ本のアンテナと、ｉ個の無線モジュールと、無線通信の目的を満たすように、式（１）に従って各無線モジュールｊにアンテナを割り当てる制御手段４とを備えていればよい。この場合、端末装置は、ｉ個の無線モジュールに対応するｉ個の基地局との間で上述した方法によって無線通信を行なう。

従って、この発明による無線装置は、ｋ本のアンテナと、ｉ個の無線モジュールと、無線通信の目的を満たすように、式（１）に従って各無線モジュールｊにアンテナを割り当てる制御手段４とを備え、基地局または端末装置からなる。そして、この発明による無線装置は、ｋ本のアンテナを用いて多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう。つまり、この発明の実施の形態においては、多入力／多出力通信方式による無線通信は、２本のアンテナを用いて行なわれる場合に限らず、一般的には、２本以上のアンテナを用いて行なわれればよい。

更に、この発明による無線通信システムは、ｋ本のアンテナと、ｉ個の無線モジュールと、無線通信の目的を満たすように、式（１）に従って各無線モジュールｊにアンテナを割り当てる制御手段４とを含む無線装置を備えていればよい。

なお、この発明の実施の形態においては、アンテナ１，２は、「ｋ本のアンテナ」を構成し、無線モジュール５〜７は、「ｉ個の無線モジュール」を構成する。

また、制御手段４と、制御手段４からの制御に従って無線モジュール５〜７の少なくとも１つとアンテナ１，２とを接続する切替器３とは、「接続手段」を構成する。

更に、無線モジュール５〜７から選択された無線モジュール５（または無線モジュール６，７または無線モジュール５，７）は、「Ｍ（Ｍは、１≦Ｍ≦ｉを満たす整数）個の無線モジュール」を構成する。

更に、上述した通信方法Ｂにおいて、無線モジュール６，７は、「ｋ個の無線モジュール」を構成する。

更に、上述した通信方法Ｃにおいて、無線モジュール５は、「第１の無線モジュール」を構成し、無線モジュール７は、「ｋ−１個の第２の無線モジュール」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、少ない本数のアンテナを用いて効率良く無線通信を行なうことが可能な無線装置に適用される。また、この発明は、少ない本数のアンテナを用いて効率良く無線通信を行なうことが可能な無線装置を備えた無線通信システムに適用される。

１，２，２１，２２，３１ アンテナ、３ 切替器、４ 制御手段、５〜７，２３，３２ 無線モジュール、８ 通信手段、９ 有線ケーブル、１０ 基地局、２０，３０，４０ 端末装置、２４，３３ アプリケーション、３４，３５ スイッチ、３６〜３８ 端子、１００ 無線通信システム。

Claims (6)

1. ｋ（ｋは、２以上の整数）本のアンテナと、
   各々が無線通信を行なうｉ（ｉは、２以上の整数）個の無線モジュールと、
   無線通信の目的を満たすように前記ｋ本のアンテナと前記ｉ個の無線モジュールから選択されたＭ（Ｍは、１≦Ｍ≦ｉを満たす整数）個の無線モジュールとを接続する接続手段とを備え、
   前記Ｍ個の無線モジュールの各々は、前記接続手段によって接続されたアンテナを介して無線通信を行なう、無線装置。
2. 前記接続手段は、１つの端末装置へのスループットを向上したいとき、または前記１つの端末装置において基準値よりも高いスループットを要求するアプリケーションを使用するとき、多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう無線モジュールを前記ｉ個の無線モジュールから選択し、その選択した無線モジュールを前記ｋ本のアンテナに接続し、
   前記接続手段によって選択された無線モジュールは、前記ｋ本のアンテナを介して前記多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう、請求項１に記載の無線装置。
3. 前記接続手段は、端末装置間の無線通信の公平性を確保するとき、または無線ネットワーク全体の伝送効率を向上させるとき、各々が１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なうｋ個の無線モジュールを前記ｉ個の無線モジュールから選択し、その選択したｋ個の無線モジュールを各無線モジュールが１本のアンテナに接続されるように前記ｋ本のアンテナに接続し、
   前記ｋ個の無線モジュールの各々は、前記接続手段によって接続された１本のアンテナを介して前記１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なう、請求項１に記載の無線装置。
4. 前記接続手段は、端末装置間の無線通信の公平性を確保する場合、または無線ネットワーク全体の伝送効率を向上させる場合において、多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう第１の無線モジュールを用いて１入力／１出力通信方式または１入力／多出力通信方式によって無線通信を行なったときの通信品質が１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なう無線モジュールを用いて１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なったときの通信品質よりも良いとき、前記第１の無線モジュールと前記１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なうｋ−１個の第２の無線モジュールとを前記ｉ個の無線モジュールから選択し、その選択した第１の無線モジュールを１本のアンテナに接続するとともに、前記選択したｋ−１個の第２の無線モジュールを各第２の無線モジュールが１本のアンテナに接続されるようにｋ−１本のアンテナに接続し、
   前記第１の無線モジュールは、前記接続手段によって接続された１本のアンテナを介して、前記多入力／多出力通信方式によって無線通信を行なう端末装置と無線通信を行ない、
   前記ｋ−１個の第２の無線モジュールの各々は、前記接続手段によって接続された１本のアンテナを介して前記１入力／１出力通信方式によって無線通信を行なう、請求項１に記載の無線装置。
5. インターネットを介して通信を行なう通信手段を更に備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無線装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線装置を備える無線通信システム。

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