JP2019068136A - 無線通信装置、無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナを用いて行われる無線ＬＡＮに基づく通信のスループットを向上させる。【解決手段】複数のアンテナ２３を有するＡＰ２０は、アイドル率算出部２１７と、優先度算出部２１５と、セレクタ制御部２１６と、送信処理部２１３とを有する。アイドル率算出部２１７は、アンテナ２３の組合せ毎に、組合せに含まれる全てのアンテナ２３を介して干渉信号が受信されていないアイドル状態になる割合を示すアイドル率を算出する。優先度算出部２１５は、アンテナ２３の組合せ毎に、アイドル率に、組合せに含まれるアンテナ２３の数に応じた重みを乗算することにより、アンテナ２３の組合せの優先度を算出する。セレクタ制御部２１６は、優先度に応じて、いずれかのアンテナ２３の組合せを選択する。送信処理部２１３は、セレクタ制御部２１６によって選択された組合せに含まれるアンテナ２３を用いて無線通信を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

近年の無線ＬＡＮでは、複数のアンテナを有するアクセスポイント（ＡＰ）が用いられることがある。複数のアンテナを用いることにより、ＡＰと端末との間の通信のスループットが向上する。また、複数のアンテナを用いた通信において、端末から送信される既知信号に基づいて端末とＡＰのアンテナとの間の利得を推定し、推定された利得が高いアンテナを用いて通信を行う技術が知られている。これにより、ＡＰと端末との間の通信のスループットを向上させることができる。

Y. Fan, A. E. Aighobahi, N. J. Gomes and K. Xu, "Performance of commercial MIMO access point in distributed antenna system with different fiber lengths," Microwave Photonics (MWP) and the 2014 9th Asia-Pacific Microwave Photonics Conference (APMP) 2014 International Topical Meeting on, Sendai, 2014, pp. 17-20.

ところで、無線ＬＡＮのＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）動作におけるＣＣＡ（Clear Channel Assessment）では、干渉電力値として複数アンテナの合成値が用いられる。ＣＣＡは、パケットの送信を行う前に一定時間受信動作を行い、一定以上の受信電力の信号を受信した場合に送信を中止する動作である。

分散アンテナシステムにおいては、干渉電力値が各アンテナ間で大きく異なる場合がある。無線ＬＡＮにおいて分散アンテナシステムを実現しようとすると、利用するアンテナの組合せによっては、アイドル状態／ビジー状態が変わる。アイドル状態とは、所定電力以上の干渉電力が検出されていない状態であり、送信が可能な状態である。また、ビジー状態とは、所定電力以上の干渉電力が検出されている状態であり、他の通信に与える干渉を回避するために送信が待機される状態である。そのため、スループットの向上を目的に複数のアンテナを用いて送信しようとしても、ビジー状態となるアンテナの組合せではそもそも送信機会が得られず、かえってスループットが低下してしまう場合がある。

本願に開示の技術は、複数のアンテナを用いて無線ＬＡＮに基づく通信を行うシステムにおいて、スループットを向上させることができる無線通信装置、無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。

１つの側面では、複数のアンテナを有する無線通信装置は、第１の算出部と、第２の算出部と、選択部と、通信部とを有する。第１の算出部は、アンテナの組合せ毎に、組合せに含まれる全てのアンテナを介して干渉信号が受信されていないアイドル状態になる割合を示すアイドル率を算出する。第２の算出部は、アンテナの組合せ毎に、アイドル率に、組合せに含まれるアンテナの数に応じた重みを乗算することにより、アンテナの組合せの優先度を算出する。選択部は、優先度に応じて、いずれかのアンテナの組合せを選択する。通信部は、選択部によって選択された組合せに含まれるアンテナを用いて無線通信を行う。

１実施形態によれば、複数のアンテナを用いて無線ＬＡＮに基づく通信を行うシステムにおいて、スループットを向上させることができる。

図１は、無線通信システムの一例を示す図である。 図２は、実施例１におけるＡＰの一例を示すブロック図である。 図３は、各アンテナのＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）の測定方法の一例を示す図である。 図４は、パターンテーブルの一例を示す図である。 図５は、各選択パターンにおけるアイドル率の算出過程の一例を説明する図である。 図６は、実施例１におけるアンテナ切替処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、実施例２におけるＡＰの一例を示すブロック図である。 図８は、選択パターン毎のＲＳＳＩの測定タイミングとアイドルパターンの測定タイミングの一例を示す図である。 図９は、実施例２におけるアンテナ切替処理の一例を示すフローチャートである。 図１０は、ＡＰの機能を実現する無線通信装置のハードウェアの一例を示す図である。 図１１は、実施例２におけるＡＰの他の例を示すブロック図である。 図１２は、実施例２におけるＡＰの他の例を示すブロック図である。

以下に、本願が開示する無線通信装置、無線通信システムおよび無線通信方法の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す各実施例は開示の技術を限定するものではない。

［無線通信システム１０］
図１は、無線通信システム１０の一例を示す図である。無線通信システム１０は、例えば図１に示すように、ＡＰ２０および端末１２を有する。本実施例において、無線通信システム１０は、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１１に規定される無線ＬＡＮに基づく無線通信を行う。図１の例では、無線通信システム１０は、１つのＡＰ２０と、１つの端末１２とを有するが、無線通信システム１０は、ＡＰ２０および端末１２をそれぞれ複数有していてもよい。ＡＰ２０および端末１２は、無線通信装置の一例である。また、ＡＰ２０は、第１の無線通信装置の一例であり、端末１２は、第２の無線通信装置の一例である。

ＡＰ２０は、複数のアンテナ２３−１〜２３−ｎを有し、有線ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク１１に接続されている。なお、以下では、複数のアンテナ２３−１〜２３−ｎのそれぞれを区別することなく総称する場合に単にアンテナ２３と記載する。ＡＰ２０は、複数のアンテナ２３の中の１つ以上のアンテナ２３を用いて、端末１２との間で無線ＬＡＮに基づく無線通信を行う。

［ＡＰ２０］
図２は、実施例１におけるＡＰ２０の一例を示すブロック図である。ＡＰ２０は、デジタル処理部２１、複数の無線部２２−１〜２２−ｎ、および複数のアンテナ２３−１〜２３−ｎを有する。なお、以下では、複数の無線部２２−１〜２２−ｎのそれぞれを区別することなく総称する場合に単に無線部２２と記載する。１つの無線部２２は、１つのアンテナ２３に接続されている。

それぞれの無線部２２は、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）２２０、アップコンバータ２２１、ＰＡ（Power Amplifier）２２２、およびサーキュレータ２２３を有する。また、それぞれの無線部２２は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）２２４、ダウンコンバータ２２５、およびＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２２６を有する。

ＤＡＣ２２０は、デジタル処理部２１から出力された送信信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換する。アップコンバータ２２１は、ＤＡＣ２２０によってアナログ信号に変換された送信信号に対して、直交変調およびアップコンバート等の処理を施す。ＰＡ２２２は、アップコンバータ２２１によって直交変調等が施された送信信号を増幅する。サーキュレータ２２３は、ＰＡ２２２によって増幅された送信信号をアンテナ２３へ通過させる。サーキュレータ２２３を通過してアンテナ２３へ伝送された送信信号は、アンテナ２３から空間に電波として放射される。

また、サーキュレータ２２３は、アンテナ２３を介して空間から受信された受信信号をＬＮＡ２２４へ通過させる。ＬＮＡ２２４は、サーキュレータ２２３を通過した受信信号を増幅する。ダウンコンバータ２２５は、ＬＮＡ２２４によって増幅された受信信号に対して、直交検波およびダウンコンバート等の処理を施す。ＡＤＣ２２６は、ダウンコンバータ２２５によって直交検波等が行われた受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してデジタル処理部２１へ出力する。

デジタル処理部２１は、信号レート推定部２１０、ＲＳＳＩ測定部２１１、セレクタ２１２、送信処理部２１３、および受信処理部２１４を有する。また、デジタル処理部２１は、優先度算出部２１５、セレクタ制御部２１６、アイドル率算出部２１７、保持部２１８、および複数の判定部２１９−１〜２１９−ｎを有する。なお、以下では、複数の判定部２１９−１〜２１９−ｎのそれぞれを区別することなく総称する場合に単に判定部２１９と記載する。１つの判定部２１９は、１つの無線部２２内のＡＤＣ２２６に接続されている。

送信処理部２１３は、ネットワーク１１を介して送信されたデータに対して符号化等の処理を施し、送信信号を生成する。そして、送信処理部２１３は、生成された送信信号をセレクタ２１２へ出力する。また、送信処理部２１３は、ＲＳＳＩ測定部２１１からＲＳＳＩを測定するための信号の送信を指示された場合、ＲＳＳＩを測定するための信号の送信を要求する送信要求を含む送信信号を生成し、生成された送信信号をセレクタ２１２へ出力する。これにより、送信要求を含む送信信号が、１つ以上のアンテナ２３を介して、配下の端末１２へ無線送信される。

受信処理部２１４は、セレクタ２１２を介して受信した受信信号に対して、復号化および誤り訂正等の処理を施すことにより、受信データを抽出する。そして、受信処理部２１４は、抽出された受信データを、ネットワーク１１へ出力する。

ＲＳＳＩ測定部２１１は、所定のタイミングにおいて、ＲＳＳＩを測定するための信号の送信を送信処理部２１３に指示する。これにより、送信要求を含む送信信号が送信処理部２１３によって配下の端末１２へ送信される。そして、送信要求を含む送信信号を受信した端末１２は、例えば図３に示すように、ビーコン等の所定の信号をＡＰ２０へ無線送信する。ＲＳＳＩ測定部２１１は、アンテナ２３−１〜２３−ｎのそれぞれについて、端末１２から送信された信号のＲＳＳＩであるＲ₁〜Ｒ_nを測定する。図３は、各アンテナのＲＳＳＩの測定方法の一例を示す図である。

そして、ＲＳＳＩ測定部２１１は、アンテナ２３の任意の組合せ毎に平均ＲＳＳＩを算出する。以下では、選択されたアンテナ２３の組合せを選択パターンと記載する。なお、選択パターンには、複数のアンテナ２３が選択されるパターンの他に、１つのアンテナ２３のみが選択されるパターンも含まれる。

ＲＳＳＩ測定部２１１は、例えば下記の式（１）に基づいて、選択パターンＡに対する平均ＲＳＳＩである

を算出する。そして、ＲＳＳＩ測定部２１１は、選択パターン毎の平均ＲＳＳＩを信号レート推定部２１０へ出力する。

式（１）において、ａ₁、ａ₂・・・は、それぞれのアンテナ２３を表す。また、式（１）において、Ｎは、使用可能なアンテナ２３の総数を表し、|Ａ|は、選択パターンＡに含まれるアンテナ２３の本数を表す。

例えば、選択パターンＡ＝｛１，３｝における平均ＲＳＳＩは、１番目のアンテナ２３を介して受信された信号のＲＳＳＩであるＲ₁と３番目のアンテナ２３を介して受信された信号のＲＳＳＩであるＲ₃とを用いて、例えば下記のように算出される。なお、選択パターンＡ＝｛１，３｝は、１番目のアンテナ２３と３番目のアンテナ２３とを選択する選択パターンを表す。

信号レート推定部２１０は、ＲＳＳＩに対して期待される１ストリームの信号の物理レートである信号レートの情報を予め保持している。信号レート推定部２１０は、保持している情報に基づいて、選択パターン毎に、ＲＳＳＩ測定部２１１から出力された平均ＲＳＳＩに対して期待される信号レートを推定する。そして、信号レート推定部２１０は、選択パターン毎に推定された信号レートを優先度算出部２１５へ出力する。

それぞれの判定部２１９は、ＡＤＣ２２６から出力される受信信号に基づいて、干渉の有無を逐次判定する。本実施例において、判定部２１９は、ＡＤＣ２２６から出力される受信信号の電力に基づいて、所定電力以上の干渉信号が検出された場合に、干渉があると判定する。なお、他の例として、判定部２１９は、ＡＤＣ２２６から出力される受信信号に基づいて、ＩＥＥＥ８０２．１１に基づくプリアンブル部に続く信号を検出した場合に干渉があると判定してもよい。また、判定部２１９は、ＡＤＣ２２６から出力される受信信号に基づいて、ＡＰ２０宛のパケット以外のパケットを検出した場合に干渉があると判定してもよい。以下では、干渉がある状態をビジー状態、干渉がない状態をアイドル状態と記載する。また、アンテナ２３毎にビジー状態であるかアイドル状態であるかを判定する処理をアイドル判定処理と記載する。

本実施例において、それぞれの判定部２１９は、ビジー状態である場合に０を出力し、アイドル状態である場合に１を出力する。それぞれの判定部２１９は、対応する無線部２２に接続されたアンテナ２３毎に、アイドル判定処理を実行する。そして、それぞれの判定部２１９は、判定結果を保持部２１８に蓄積する。

保持部２１８は、例えば図４に示すように、パターンテーブル２１８０を保持する。パターンテーブル２１８０には、アンテナ２３毎に、アイドル判定処理の判定結果が時系列に蓄積されたアイドルパターンが格納される。図４は、パターンテーブル２１８０の一例を示す図である。

アイドル率算出部２１７は、保持部２１８内のそれぞれのアンテナ２３のアイドルパターンを参照して、それぞれの選択パターンにおけるアイドル率を算出する。図５は、各選択パターンにおけるアイドル率の算出過程の一例を説明する図である。図５（Ａ）は、図４に示すアンテナを単体で使用する場合の選択パターンを示す。例えば、選択パターンＡ＝｛１｝は、図４のアンテナ１のアイドルパターンであるパターン１を示し、選択パターンＡ＝｛２｝は、アンテナ２のパターン２を示し、選択パターンＡ＝｛３｝は、アンテナ３のパターン３を示す。また、図５（Ｂ）は、図４に示すアンテナを複数使用する場合の各選択パターンを示す。図５の例では、ハッチングが付された区間がビジー状態の区間であるビジー区間を示し、ハッチングが付されていない区間がアイドル状態の区間であるアイドル区間を示している。アイドル率算出部２１７は、選択パターン毎に、所定期間Ｔに対するアイドル区間の割合を、アイドル率として算出する。所定期間Ｔは、例えば数十パケット程度の期間であり、例えば数十ミリ秒から数百ミリ秒の期間である。なお、図５に示した時刻ｔ＝０は、現在の時刻を示している。

例えば図５に示すように、選択パターンＡ＝｛１，２｝におけるアイドル状態となる区間は、選択パターンＡ＝｛１｝と選択パターンＡ＝｛２｝とにおいて、両方ともアイドル状態となる区間である。なお、選択パターンＡ＝｛１，２｝は、１番目のアンテナ２３と２番目のアンテナ２３とを選択する選択パターンである。また、選択パターンＡ＝｛１｝は、１番目のアンテナ２３のみを選択する選択パターンである。また、選択パターンＡ＝｛２｝は、２番目のアンテナ２３のみを選択する選択パターンである。そのため、アイドル率算出部２１７は、それぞれのアンテナ２３のみを選択する選択パターンにおいてアイドルとなる区間を参照することにより、任意の選択パターンにおけるアイドル率を算出することができる。

ここで、１つのアンテナ２３を選択する選択パターンＡ＝｛ａ｝におけるアイドル率Ｉ_Aは、アイドル区間で１となり、ビジー区間で０となる関数Ｃ_a（ｔ）を用いて、例えば下記の式（２）のように表される。

同様に、２つのアンテナ２３を選択する選択パターンＡ＝｛ａ₁，ａ₂｝におけるアイドル率Ｉ_Aは、例えば下記の式（３）のように表される。

上記した式（２）および（３）を拡張し、１つ以上のアンテナ２３を選択する選択パターンＡにおけるアイドル率Ｉ_Aは、例えば下記の式（４）のように表される。

アイドル率算出部２１７は、例えば式（４）に基づいて、選択パターンＡ毎のアイドル率Ｉ_Aを算出し、算出された選択パターンＡ毎のアイドル率Ｉ_Aを優先度算出部２１５へ出力する。

優先度算出部２１５は、信号レート推定部２１０から選択パターンＡ毎の信号レートを受け取り、アイドル率算出部２１７から選択パターンＡ毎のアイドル率Ｉ_Aを受け取る。そして、優先度算出部２１５は、選択パターンＡ毎に、例えば下記の式（５）に従い、優先度としてスループットＴ_Aを算出する。そして、優先度算出部２１５は、算出された選択パターンＡ毎の優先度をセレクタ制御部２１６へ出力する。

式（５）において、Rate_Aは、選択パターンＡにおける信号レートを表す。また、式（５）において、α_|A|は、選択パターンＡに含まれるアンテナ２３の本数が多いほど大きな値となる重み係数を表す。なお、重み係数α_|A|は、例えばＭＩＭＯ送信を行う場合のゲインを想定して、選択パターンＡに含まれるアンテナ２３の本数をそのままα_|A|としてもよい。

セレクタ制御部２１６は、優先度算出部２１５から受け取った選択パターンＡ毎の優先度に基づいて、選択パターンＡを１つ選択する。本実施例において、セレクタ制御部２１６は、例えばスループットＴ_Aの値が最も大きい選択パターンＡを選択する。そして、セレクタ制御部２１６は、選択された選択パターンＡに含まれるアンテナ２３の組合せに対応する無線部２２およびアンテナ２３を介して無線通信が行われるように、セレクタ２１２を制御する。

なお、１回の通信に使用可能なアンテナ２３の本数に制限がある場合、セレクタ制御部２１６は、その制限の範囲内の本数のアンテナ２３を含む選択パターンＡの中から、スループットＴ_Aの値が最も大きい選択パターンＡを選択してもよい。また、セレクタ制御部２１６は、各アンテナ２３のＲＳＳＩをＲＳＳＩ測定部２１１から取得し、所定の基準値以下のＲＳＳＩが測定されたアンテナ２３を含まない選択パターンＡの中から、スループットＴ_Aの値が最も大きい選択パターンＡを選択してもよい。また、セレクタ制御部２１６は、送信処理部２１３から送信信号の送信が開始される際に各判定部２１９による判定結果を参照する。そして、セレクタ制御部２１６は、送信開始時点でビジー状態と判定されたアンテナ２３を含まない選択パターンＡの中から、スループットＴ_Aの値が最も大きい選択パターンＡを選択してもよい。また、セレクタ制御部２１６は、端末１２との通信に特定のアンテナ２３が割り当てられている場合、割り当てられたアンテナ２３以外のアンテナ２３を含まない選択パターンＡの中から、スループットＴ_Aの値が最も大きい選択パターンＡを選択してもよい。

セレクタ２１２は、セレクタ制御部２１６によって選択された選択パターンＡに含まれるアンテナ２３の組合せに対応する無線部２２およびアンテナ２３を介して無線通信が行われるように、送信処理部２１３および受信処理部２１４と、各無線部２２とを接続する。これにより、送信処理部２１３から出力された送信信号が、セレクタ制御部２１６によって選択された選択パターンＡに含まれるアンテナ２３の組合せに対応する無線部２２およびアンテナ２３を介して送信される。また、セレクタ制御部２１６によって選択された選択パターンＡに含まれるアンテナ２３の組合せに対応する無線部２２およびアンテナ２３を介して受信された受信信号が、受信処理部２１４へ出力される。

ここで、アイドル率Ｉ_Aは、所定期間Ｔに対するアイドル区間の割合を表しており、アイドル率Ｉ_Aの値が大きいほど、信号の送信機会が多いことを示している。また、数十パケット程度の期間では、アイドル率Ｉ_Aはそれほど大きく変化しないため、過去のアイドル率Ｉ_Aが継続される可能性が高いと考えられる。そのため、本実施例では、各アンテナ２３のアイドルパターンの過去の履歴から算出されたアイドル率Ｉ_Aに基づいて選択パターンが選択される。これにより、ＡＰ２０は、より多くの送信機会を得ることができる。

なお、ＡＰ２０や端末１２の移動速度が大きい環境においては、アイドル率Ｉ_Aの算出対象となる期間、および、選択パターンの見直しの間隔等を短くすることが好ましい。これにより、電波環境の変化に追従して、ＡＰ２０は、より多くの送信機会を得ることができる。また、ＡＰ２０や端末１２の移動速度が小さい環境、または、ＡＰ２０や端末１２があまり移動しない環境においては、アイドル率Ｉ_Aの算出対象となる期間、および、選択パターンの見直しの間隔等を長くすることが好ましい。これにより、ＡＰ２０の処理負荷を低減することができる。

また、例えば図５に示したように、選択パターンに含まれるアンテナ２３の本数が多くなるほど、アイドル率Ｉ_Aの値は低くなる傾向にある。そのため、選択パターンに含まれるアンテナ２３の本数が多くなるほど、送信機会が減る傾向にある。しかし、アンテナ２３の本数が多いほど、端末１２における信号の受信品質を向上させることができるため、スループットを向上させることができる。本実施例のセレクタ制御部２１６は、選択パターンに含まれるアンテナ２３の本数が多いほど大きな値となる重み係数α_|A|を用いて算出されたスループットＴ_Aに基づいて、スループットＴ_Aが大きい選択パターンを選択する。これにより、ＡＰ２０は、スループットを向上させることができる。

［アンテナ切替処理］
図６は、実施例１におけるアンテナ切替処理の一例を示すフローチャートである。ＡＰ２０は、所定のタイミングで、図６のフローチャートに示される処理を開始する。なお、本実施例では、送信処理部２１３および受信処理部２１４による通信とは別に図６のフローチャートに示される処理が実行される。そして、送信処理部２１３および受信処理部２１４による通信は、図６のフローチャートに示される処理によって切り替えられた１つ以上のアンテナ２３を用いて行われる。

まず、セレクタ制御部２１６は、アンテナ２３の切り替えタイミングか否かを判定する（Ｓ１００）。本実施例において、セレクタ制御部２１６は、例えば数十パケット程度の所定期間Ｔ毎に、アンテナ２３の切り替えタイミングであると判定する。

アンテナ２３の切り替えタイミングではない場合（Ｓ１００：Ｎｏ）、各判定部２１９は、無線部２２内のＡＤＣ２２６から出力された受信信号に基づいて、対応するアンテナ２３のアイドル判定処理を実行する（Ｓ１０１）。そして、各判定部２１９は、アンテナ２３毎の判定結果を保持部２１８のパターンテーブル２１８０に蓄積し（Ｓ１０２）、セレクタ制御部２１６は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。なお、各判定部２１９は、各アンテナ２３について、現時点から所定期間Ｔ以上前の判定結果をパターンテーブル２１８０から削除してもよい。

一方、アンテナ２３の切り替えタイミングである場合（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、ＲＳＳＩ測定部２１１は、各アンテナ２３について、端末１２から送信された信号の平均ＲＳＳＩを測定する（Ｓ１０３）。具体的には、ＲＳＳＩ測定部２１１は、ＲＳＳＩを測定するための信号の送信を送信処理部２１３に指示する。これにより、送信要求を含む送信信号が送信処理部２１３によって配下の端末１２へ送信され、送信要求を含む送信信号を受信した端末１２は、ビーコン等の所定の信号をＡＰ２０へ無線送信する。ＲＳＳＩ測定部２１１は、アンテナ２３−１〜２３−ｎのそれぞれについて、端末１２から送信された信号のＲＳＳＩであるＲ₁〜Ｒ_nを測定する。そして、ＲＳＳＩ測定部２１１は、選択パターンＡ毎に、前述の式（１）に基づいて平均ＲＳＳＩを算出する。

次に、信号レート推定部２１０は、選択パターン毎に、ＲＳＳＩ測定部２１１によって測定された平均ＲＳＳＩに対して期待される信号レートを推定する（Ｓ１０４）。そして、信号レート推定部２１０は、選択パターン毎に推定された信号レートを優先度算出部２１５へ出力する。なお、選択パターンには、複数のアンテナ２３が選択されるパターンの他に、１つのアンテナ２３のみが選択されるパターンも含まれる。

次に、アイドル率算出部２１７は、保持部２１８内のパターンテーブル２１８０を参照し、前述の式（４）に基づいて、選択パターン毎のアイドル率を算出する（Ｓ１０５）。そして、アイドル率算出部２１７は、算出された選択パターン毎のアイドル率を優先度算出部２１５へ出力する。

次に、優先度算出部２１５は、選択パターン毎に、前述の式（５）に基づいて、優先度としてスループットを算出する（Ｓ１０６）。そして、優先度算出部２１５は、算出された選択パターン毎の優先度をセレクタ制御部２１６へ出力する。

次に、セレクタ制御部２１６は、優先度算出部２１５から出力された選択パターン毎の優先度に基づいて、選択パターンを１つ選択する（Ｓ１０７）。本実施例において、セレクタ制御部２１６は、例えばスループットの値が最も大きい選択パターンを選択する。

次に、セレクタ制御部２１６は、セレクタ２１２を制御し、選択された選択パターンに対応する無線部２２およびアンテナ２３を介して無線通信が行われるように、送信処理部２１３および受信処理部２１４と、各無線部２２との間の接続を切り替える（Ｓ１０８）。そして、セレクタ制御部２１６は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。

なお、ステップＳ１０８では、前回選択された選択パターンと、今回選択された選択パターンとが同一である場合、送信処理部２１３および受信処理部２１４と、各無線部２２との間の接続は維持される。また、アンテナ切替処理に含まれる各処理の順番は、図６のフローチャートに示された順番に限られない。例えば、ステップＳ１０４に示された処理は、ステップＳ１０５に示された処理の後に実行されてもよく、ステップＳ１０５に示された処理と並列に実行されてもよい。

［実施例１の効果］
上記説明から明らかなように、本実施例のＡＰ２０は、アイドル率算出部２１７と、優先度算出部２１５と、セレクタ制御部２１６と、送信処理部２１３とを有する。アイドル率算出部２１７は、アンテナ２３の組合せ毎に、組合せに含まれる全てのアンテナ２３を介して干渉信号が受信されていないアイドル状態になる割合を示すアイドル率を算出する。優先度算出部２１５は、アンテナ２３の組合せ毎に、アイドル率に、組合せに含まれるアンテナ２３の数に応じた重みを乗算することにより、アンテナ２３の組合せの優先度を算出する。セレクタ制御部２１６は、優先度算出部２１５によって算出された優先度に応じて、いずれかのアンテナ２３の組合せを選択する。送信処理部２１３は、セレクタ制御部２１６によって選択された組合せに含まれるアンテナ２３を用いて無線通信を行う。これにより、複数のアンテナ２３を用いて無線ＬＡＮに基づく無線通信を行うシステムにおいて、スループットを向上させることができる。

また、ＡＰ２０は、アンテナ２３の組合せ毎に、当該組合せに含まれるアンテナ２３を用いて通信を行う場合の信号レートを推定する信号レート推定部２１０をさらに有する。また、優先度算出部２１５は、アンテナ２３の組合せ毎に、アイドル率算出部２１７によって算出されたアイドル率に、信号レート推定部２１０によって推定された信号レートに応じた重みをさらに乗算することにより、アンテナ２３の組合せの優先度を算出する。これにより、信号の物理レートが高いアンテナ２３の組合せが優先的に選択されるようになり、スループットをさらに向上させることができる。

上記した実施例１では、ＲＳＳＩ測定部２１１が、各無線部２２から出力された受信信号のＲＳＳＩを並行して測定し、各判定部２１９が、各無線部２２から出力された受信信号に基づいてアイドル判定処理を並行して実行する。これに対し、本実施例２では、ＲＳＳＩ測定部２１１は、セレクタ２１２によって切り替えられた選択パターンに対応する無線部２２から出力された受信信号に基づいて平均ＲＳＳＩを測定する。また、本実施例２では、判定部２１９は、セレクタ２１２によって切り替えられた選択パターンに対応する無線部２２から出力された受信信号に基づいてアイドル判定処理を実行する。これにより、ＲＳＳＩ測定部２１１および判定部２１９の処理量を削減することができる。

［ＡＰ２０］
図７は、実施例２におけるＡＰ２０の一例を示すブロック図である。ＡＰ２０は、デジタル処理部２１、複数の無線部２２−１〜２２−ｎ、および複数のアンテナ２３−１〜２３−ｎを有する。デジタル処理部２１は、信号レート推定部２１０、ＲＳＳＩ測定部２１１、セレクタ２１２、送信処理部２１３、受信処理部２１４、優先度算出部２１５、セレクタ制御部２１６、アイドル率算出部２１７、保持部２１８、および判定部２１９を有する。なお、図７に示したブロックのうち、図２に示したブロックと同一の符号が付されたブロックは、以下に説明する点を除き、図２を用いて説明したブロックと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。

セレクタ制御部２１６は、送信処理部２１３および受信処理部２１４によって無線通信が行われていない期間に、所定期間Ｔ毎にアンテナ２３の選択パターンを１つずつ選択する。そして、セレクタ制御部２１６は、選択された選択パターンに含まれるアンテナ２３の組合せに対応する無線部２２およびアンテナ２３を介して無線通信が行われるように、セレクタ２１２を制御する。

ＲＳＳＩ測定部２１１は、所定期間Ｔ毎に、ＲＳＳＩを測定するための信号の送信を送信処理部２１３に指示する。これにより、所定期間Ｔ毎に、送信要求を含む送信信号が送信処理部２１３によって配下の端末１２へ送信される。そして、送信要求を含む送信信号を受信した端末１２は、例えば図３に示したように、所定期間Ｔ毎に、ビーコン等の所定の信号をＡＰ２０へ無線送信する。ＲＳＳＩ測定部２１１は、セレクタ制御部２１６によって選択された選択パターンに含まれるアンテナ２３を介して受信された信号が合成された信号のＲＳＳＩを平均ＲＳＳＩとして測定する。そして、ＲＳＳＩ測定部２１１は、測定された平均ＲＳＳＩを、アンテナ２３の選択パターンの情報と共に信号レート推定部２１０へ出力する。

図８は、選択パターン毎のＲＳＳＩの測定タイミングとアイドルパターンの測定タイミングの一例を示す図である。ＲＳＳＩ測定部２１１は、例えば図８に示すように、所定期間Ｔ毎に、所定期間Ｔ内の一部の期間Ｔ₂において、選択パターンに含まれるアンテナ２３を介して受信された信号が合成された信号の平均ＲＳＳＩを測定する。

信号レート推定部２１０は、ＲＳＳＩ測定部２１１から出力された平均ＲＳＳＩに基づいて、信号レートを推定する。そして、信号レート推定部２１０は、推定された信号レートを、ＲＳＳＩ測定部２１１から出力されたアンテナ２３の選択パターンの情報と共に優先度算出部２１５へ出力する。

判定部２１９は、所定期間Ｔ毎に、セレクタ制御部２１６によって選択された選択パターンに含まれるアンテナ２３を介して受信された信号が合成された信号に基づいて、アイドル判定処理を実行する。判定部２１９は、例えば図８に示すように、所定期間Ｔ毎に、所定期間Ｔ内の一部の期間Ｔ₁において、選択パターンに含まれるアンテナ２３を介して受信された信号が合成された信号に基づいてアイドル判定処理を実行する。そして、判定部２１９は、選択パターン毎に、期間Ｔ₁において実行されたアイドル判定処理の結果が時系列に蓄積されたアイドルパターンを保持部２１８内のパターンテーブル２１８０に格納する。

［アンテナ切替処理］
図９は、実施例２におけるアンテナ切替処理の一例を示すフローチャートである。ＡＰ２０は、所定のタイミングで、図９のフローチャートに示される処理を開始する。

まず、セレクタ制御部２１６は、変数ｉを１に初期化する（Ｓ２００）。そして、セレクタ制御部２１６は、送信処理部２１３および受信処理部２１４による通信が開始されるか否かを判定する（Ｓ２０１）。送信処理部２１３および受信処理部２１４による通信が開始されない場合（Ｓ２０１：Ｎｏ）、セレクタ制御部２１６は、ｉ番目の選択パターンに含まれるアンテナ２３の組合せを介して無線通信が行われるように、セレクタ２１２を制御する。

次に、判定部２１９は、ｉ番目の選択パターンに含まれるアンテナ２３を介して受信された信号が合成された信号に基づいて、アイドル判定処理を実行する（Ｓ２０２）。そして、判定部２１９は、ｉ番目の選択パターンにおけるアイドル判定の結果をパターンテーブル２１８０内のアイドルパターンに蓄積する（Ｓ２０３）。

次に、セレクタ制御部２１６は、ｉ番目の選択パターンについてアイドル判定を開始してから所定期間Ｔ₁が経過したか否かを判定する（Ｓ２０４）。所定期間Ｔ₁が経過していない場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、セレクタ制御部２１６は、再びステップＳ２０１に示した処理を実行する。

一方、所定期間Ｔ₁が経過した場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、ＲＳＳＩ測定部２１１は、ｉ番目の選択パターンについて、端末１２から送信された信号の平均ＲＳＳＩを測定する（Ｓ２０５）。具体的には、ＲＳＳＩ測定部２１１は、ＲＳＳＩを測定するための信号の送信を送信処理部２１３に指示する。これにより、送信要求を含む送信信号が送信処理部２１３によって配下の端末１２へ送信され、送信要求を含む送信信号を受信した端末１２は、ビーコン等の所定の信号をＡＰ２０へ無線送信する。ＲＳＳＩ測定部２１１は、ｉ番目の選択パターンに含まれるアンテナ２３を介して受信された信号が合成された信号のＲＳＳＩを平均ＲＳＳＩとして測定する。そして、ＲＳＳＩ測定部２１１は、測定された平均ＲＳＳＩを、ｉ番目の選択パターンの情報と共に信号レート推定部２１０へ出力する。

次に、セレクタ制御部２１６は、変数ｉの値を１増やす（Ｓ２０６）。そして、セレクタ制御部２１６は、変数ｉの値が、選択パターンの総数Ｍの値より大きいか否かを判定する（Ｓ２０７）。変数ｉの値がＭの値以下である場合（Ｓ２０７：Ｎｏ）、セレクタ制御部２１６は、再びステップＳ２０１に示した処理を実行する。一方、変数ｉの値がＭの値より大きい場合（Ｓ２０７：Ｙｅｓ）、セレクタ制御部２１６は、再びステップＳ２００に示した処理を実行する。

また、送信処理部２１３および受信処理部２１４による通信が開始される場合（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、ＡＰ２０は、図６のステップＳ１０４〜Ｓ１０８に示した処理を実行する。そして、セレクタ制御部２１６は、送信処理部２１３および受信処理部２１４による通信が終了したか否かを判定する（Ｓ２０８）。送信処理部２１３および受信処理部２１４による通信が終了した場合（Ｓ２０８：Ｙｅｓ）、セレクタ制御部２１６は、再びステップＳ２０１に示した処理を実行する。

［実施例２の効果］
上記説明から明らかなように、本実施例のＡＰ２０において、ＲＳＳＩ測定部２１１は、セレクタ制御部２１６によって選択された選択パターンに対応するＲＳＳＩを測定する。これにより、複数の受信信号のＲＳＳＩを並行して測定する必要がないため、ＲＳＳＩ測定部２１１を小型化できる。また、本実施例のＡＰ２０では、複数の無線部２２およびアンテナ２３に対して、１つの判定部２１９が設けられる。これにより、判定部２１９の数を削減することができる。そのため、ＡＰ２０の小型化およびコストの削減が可能となる。

［ハードウェア］
上記した実施例１および２におけるＡＰ２０は、例えば図１０に示すようなハードウェアにより実現される。図１０は、ＡＰ２０の機能を実現する無線通信装置３０のハードウェアの一例を示す図である。無線通信装置３０は、インターフェイス回路３１、メモリ３２、プロセッサ３３、複数の無線回路３４−１〜３４−ｎ、および複数のアンテナ２３−１〜２３−ｎを有する。なお、以下では、複数の無線回路３４−１〜３４−ｎのそれぞれを区別することなく総称する場合に単に無線回路３４と記載する。

インターフェイス回路３１は、ネットワーク１１との間で有線通信を行うためのインターフェイスである。それぞれの無線回路３４には無線部２２が含まれている。また、１つの無線回路３４は、１つのアンテナ２３に対応して設けられている。それぞれの無線回路３４は、プロセッサ３３から出力された信号にアップコンバート等の処理を施し、処理後の信号を対応するアンテナ２３を介して送信する。また、それぞれの無線回路３４は、対応するアンテナ２３を介して受信された信号にダウンコンバート等の処理を施し、処理後の信号をプロセッサ３３へ出力する。

メモリ３２には、例えばデジタル処理部２１の機能を実現するための各種プログラムやデータ等が格納される。プロセッサ３３は、メモリ３２から読み出したプログラム等を実行することにより、例えばデジタル処理部２１の各機能を実現する。

なお、メモリ３２内のプログラムやデータ等は、必ずしも全てが最初からメモリ３２内に記憶されていなくてもよい。例えば、ＡＰ２０に挿入されるメモリカードなどの可搬型記録媒体にプログラムやデータ等が記憶され、ＡＰ２０がこのような可搬型記録媒体からプログラムやデータ等を適宜取得して実行するようにしてもよい。また、プログラムやデータ等を記憶させた他のコンピュータまたはサーバ装置などから、無線通信回線、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介して、ＡＰ２０がプログラム等を適宜取得して実行するようにしてもよい。

＜その他＞
なお、開示の技術は、上記した各実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した実施例１において、ＡＰ２０は、端末１２に所定の信号を無線送信させ、各アンテナ２３を介して受信された受信信号のＲＳＳＩを測定したが、開示の技術はこれに限られない。例えば、ＡＰ２０は、各無線部２２を制御して、それぞれのアンテナ２３からビーコン等の所定の信号を順次無線送信させる。そして、ＡＰ２０は、アンテナ２３毎に端末１２において測定されたＲＳＳＩを端末１２に報告させ、端末１２において測定されたＲＳＳＩを、アンテナ２３毎のＲＳＳＩとして用いてもよい。

また、上記した実施例２において、ＡＰ２０は、端末１２に所定の信号を無線送信させ、セレクタ制御部２１６によって選択された選択パターンに含まれるアンテナ２３を介して受信された受信信号の平均ＲＳＳＩを測定したが、開示の技術はこれに限られない。例えば、ＡＰ２０は、セレクタ制御部２１６が選択した選択パターンに含まれるアンテナ２３に対応する無線部２２を制御して、ビーコン等の所定の信号を無線送信させる。そして、ＡＰ２０は、端末１２において測定されたＲＳＳＩを端末１２に報告させ、端末１２において測定されたＲＳＳＩを、セレクタ制御部２１６が選択した選択パターンに対応する平均ＲＳＳＩとして用いてもよい。

また、上記した実施例２において、セレクタ２１２は、セレクタ制御部２１６によって選択された選択パターンＡに含まれるアンテナ２３の組合せに対応する無線部２２およびアンテナ２３を介して無線通信が行われるように、送信処理部２１３および受信処理部２１４と、各無線部２２とを接続する。しかし、開示の技術はこれに限られない。例えば、図１１に示すように、セレクタ２１２を、ＤＡＣ２２０およびＡＤＣ２２６と、アップコンバータ２２１およびダウンコンバータ２２５との間に配置し、アップコンバータ２２１およびダウンコンバータ２２５を複数接続する構成としてもよい。具体的には、セレクタ２１２は、セレクタ制御部２１６によって選択された選択パターンＡに含まれるアンテナ２３の組合せに対応するアンテナ２３を介して無線通信が行われるように、ＤＡＣ２２０およびＡＤＣ２２６と、アップコンバータ２２１およびダウンコンバータ２２５とを接続する。この場合、ＤＡＣ２２０およびＡＤＣ２２６はそれぞれ１つとなり、ＤＡＣ２２０およびＡＤＣ２２６の数を削減できる。そのため、ＡＰ２０の小型化が可能となる。

また、上記した実施例２において、セレクタ２１２は、セレクタ制御部２１６によって選択された選択パターンＡに含まれるアンテナ２３の組合せに対応する無線部２２およびアンテナ２３を介して無線通信が行われるように、送信処理部２１３および受信処理部２１４と、各無線部２２とを接続する。しかし、開示の技術はこれに限られない。例えば、図１２に示すように、セレクタ２１２をサーキュレータ２２３とアンテナ２３との間に配置し、セレクタ２１２にアンテナ２３を複数接続する構成としてもよい。具体的には、セレクタ２１２は、セレクタ制御部２１６によって選択された選択パターンＡに含まれるアンテナ２３の組合せに対応するアンテナ２３を介して無線通信が行われるように、サーキュレータ２２３と各アンテナ２３とを接続する。この場合、無線部２２は１つとなり、無線部２２の数を削減できる。そのため、ＡＰ２０の小型化が可能となる。

また、上記した各実施例では、複数のアンテナ２３を有するＡＰ２０におけるアンテナ２３の選択方法について説明したが、開示の技術はこれに限られない。複数のアンテナを有する無線通信装置であれば、端末１２等の他の無線通信装置に対しても、上記した各実施例の技術を適用することができる。

また、上記した各実施例において、ＡＰ２０が有するそれぞれの処理ブロックは、実施例におけるＡＰ２０の理解を容易にするために、主な処理内容に応じて機能別に区分したものである。そのため、処理ブロックの区分方法やその名称によって、開示の技術が制限されることはない。また、上記した各実施例におけるＡＰ２０が有する各処理ブロックは、処理内容に応じてさらに多くの処理ブロックに細分化することもできるし、複数の処理ブロックを１つの処理ブロックに統合することもできる。また、上記した各実施例において、各処理ブロックによって実行される処理は、ソフトウェアによって実現されるが、少なくとも一部の処理はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用のハードウェアにより実現されてもよい。

１０ 無線通信システム
１１ ネットワーク
１２ 端末
２０ ＡＰ
２１ デジタル処理部
２１０ 信号レート推定部
２１１ ＲＳＳＩ測定部
２１２ セレクタ
２１３ 送信処理部
２１４ 受信処理部
２１５ 優先度算出部
２１６ セレクタ制御部
２１７ アイドル率算出部
２１８ 保持部
２１８０ パターンテーブル
２１９ 判定部
２２ 無線部
２３ アンテナ
３０ 無線通信装置

Claims (7)

1. 複数のアンテナを有する無線通信装置において、
   前記アンテナの組合せ毎に、前記組合せに含まれる全ての前記アンテナを介して干渉信号が受信されていないアイドル状態になる割合を示すアイドル率を算出する第１の算出部と、
   前記組合せ毎に、前記アイドル率に、前記組合せに含まれる前記アンテナの数に応じた重みを乗算することにより、前記組合せの優先度を算出する第２の算出部と、
   前記優先度に応じて、いずれかの前記組合せを選択する選択部と、
   前記選択部によって選択された前記組合せに含まれる前記アンテナを用いて無線通信を行う通信部と
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記組合せ毎に、前記組合せに含まれる前記アンテナを用いて通信を行う場合の信号レートを推定する推定部をさらに有し、
   前記第２の算出部は、
   前記組合せ毎に、前記アイドル率に、前記推定部によって推定された前記信号レートに応じた重みをさらに乗算することにより、前記組合せの優先度を算出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記アンテナ毎に、通信相手の他の無線通信装置から送信された信号を受信した場合の受信電力を測定する測定部をさらに有し、
   前記選択部は、
   前記測定部によって所定の電力以上の受信電力が測定された前記アンテナの中から、前記優先度に応じていずれかの前記組合せを選択することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記選択部は、
   通信相手の他の無線通信装置との間で使用可能な前記アンテナの数以下の前記アンテナの数に対応する前記組合せの中で、前記優先度に応じていずれかの前記組合せを選択することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
5. それぞれの前記アンテナを介して受信された信号に基づいて、前記アイドル状態であるか否かを判定する判定部をさらに有し、
   前記選択部は、
   前記通信部によって通信が開始される直前に前記判定部によって前記アイドル状態と判定された前記アンテナの中から、前記優先度に応じていずれかの前記組合せを選択することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の無線通信装置。
6. 複数のアンテナを有する第１の無線通信装置と、
   前記第１の無線通信装置と無線通信を行う第２の無線通信装置と
   を備える無線通信システムにおいて、
   前記第１の無線通信装置は、
   前記アンテナの組合せ毎に、前記組合せに含まれる全ての前記アンテナを介して干渉信号が受信されていないアイドル状態になる割合を示すアイドル率を算出する第１の算出部と、
   前記組合せ毎に、前記アイドル率に、前記組合せに含まれる前記アンテナの数に応じた重みを乗算することにより、前記組合せの優先度を算出する第２の算出部と、
   前記優先度に応じて、いずれかの前記組合せを選択する選択部と、
   前記選択部によって選択された前記組合せに含まれる前記アンテナを用いて前記第２の無線通信装置との間で無線通信を行う通信部と
   を有することを特徴とする無線通信システム。
7. 複数のアンテナを有する無線通信装置が、
   前記アンテナの組合せ毎に、前記組合せに含まれる全ての前記アンテナを介して干渉信号が受信されていないアイドル状態になる割合を示すアイドル率を算出し、
   前記組合せ毎に、前記アイドル率に、前記組合せに含まれる前記アンテナの数に応じた重みを乗算することにより、前記組合せの優先度を算出し、
   前記優先度に応じて、いずれかの前記組合せを選択し、
   選択された前記組合せに含まれる前記アンテナを用いて無線通信を行う
   処理を実行することを特徴とする無線通信方法。

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