JP3961900B2 - 無線パケット通信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアダプティブアレイアンテナを備えた無線パケット通信装置に関し、同じ周波数（チャネル）ないしは隣接チャネルを用いていても通信中の無線パケット通信装置の組同士が互いに干渉しない、いわゆる同時通信を可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
無線パケット通信システムでは、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access：キャリアセンス多元接続）方式が広く用いられている。ＣＳＭＡ方式ではパケット送信前にキャリアセンスが行われる。キャリアセンスとは、無線通信媒体が使用中であるか否かを受信パケットの信号レベルから判断する物理的なキャリアセンスと、受信パケットに含まれる通信終了時間からこれを判断する仮想キャリアセンスの双方を含む。キャリアセンスにより他の無線パケット通信装置からのパケットを受信したとき、無線パケット通信システムはパケット送信を延期する。
【０００３】
また、無線パケット通信装置においてアダプティブアレイアンテナを備えたものが知られている。アダプティブアレイアンテナでは、複数のアンテナで受信した受信信号に基づいてビーム制御が行われる。これには例えば方向拘束付き電力最小化法がある。該電力最小化法によれば、特定の方向への利得を維持しつつ不要波を低減するようなビーム制御を行える。したがって、特定エリアをカバーしかつ他のエリアからの干渉波を除去することができる。
【０００４】
従来の無線パケット通信システムにおいて複数端末間の同時通信を実現するにあたり次の問題がある。
【０００５】
ＣＳＭＡ方式では、パケットがいつ受信されるか分からない。つまり、他のエリアからの干渉となるパケットが無線パケット通信システムにいつ受信されるかも分からない。このことは、アダプティブアレイアンテナを備えた無線パケット通信システムがこのような干渉パケットを低減するためのビームパターンを形成する前に、干渉パケットが受信されてしまう可能性を意味する。このような従来の無線パケット通信システムが干渉パケットを受信したとき、つまり他のエリアからの干渉を受けたとき、該システムはキャリアセンスによりパケット送信を延期する。結果として、システム全体で同時に通信可能な端末数を増やすことができないことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情を考慮してなされたものであり、各々が複数のアンテナを備える無線パケット通信装置において、ビームパターンを制御することで同一周波数チャネルないし隣接チャネルを使用する他の端末からの干渉を低減できることを利用し、システム全体として同時に通信可能な端末数を増やすことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る無線パケット通信装置は、複数のアンテナと、前記複数のアンテナに接続して指向性を与えるビームパターンを形成するビームパターン形成部と、通信相手でない第１の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づく第１のビームパターンを算出する第１のビームパターン算出部と、通信相手でなく且つ前記第１の無線パケット通信装置と通信中にある第２の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づく第２のビームパターンを算出する第２のビームパターン算出部と、前記第１の無線パケット通信装置及び前記第２の無線パケット通信装置からの受信パケットの少なくともいずれかに基づいて、該第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信における第１のパケット送信タイミングを算出する第１のパケット送信タイミング算出部と、当該無線パケット通信装置が前記第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信から干渉を受けないように、前記第１及び第２のビームパターンを前記第１のパケット送信タイミングに従って交互に切り替えて前記ビームパターン形成部に設定するビームパターン切り替え部と、を具備する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態に係る無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の無線パケット通信装置は、第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置の組における無線パケット通信と、第３の無線パケット通信装置と第４の無線パケット通信装置の組における無線パケット通信とが同時に行われる無線パケット通信システムにおいて、いずれか一組の無線パケット通信装置に適用される。ここでは説明の便宜上、第３の無線パケット通信装置を通信相手先とする第４の無線パケット通信装置を例に挙げて説明する。
【００１０】
図１に示すように、第４の無線パケット通信装置が備える２つのアンテナ１１，１２はそれぞれスイッチ２１，２２を介してビーム形成部３の送信ビーム形成部３１及び受信ビーム形成部３２に接続されている。送信ビーム形成部３１は、図示しない送信部からの送信信号を分配部３１３で等分配して２つ分配信号を出力する。これら分配された送信信号は、それぞれ重み付け器３１１，３１２によりそれぞれ重み付けが行われてアンテナ１１，１２から送信され、送信ビームパターンが形成される。
【００１１】
一方、受信ビーム形成部３２はアンテナ１１，１２が受波したそれぞれの受信信号に対し重み付け器３２１，３２２でそれぞれ重み付けを行って合成部３２３に出力する。合成部３２３は重み付け器３２１，３２２からそれぞれ出力された重み付け後の受信信号を合成し、図示しない受信部に出力する。該合成後の受信信号は、重み付けに応じた指向性を有する受信ビームパターンを反映している。このようなアンテナ１１、１２およびビーム形成回路３はいわゆるアダプティブアレイアンテナを構成する。
【００１２】
また図１に示すように、通信相手でない第１の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づく第１のビームパターンを算出する第１のビームパターン算出部６１と、通信相手でなく且つ第１の無線パケット通信装置と通信中にある第２の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づく第２のビームパターンを算出する第２のビームパターン算出部６２とを備える。
【００１３】
また、第１の無線パケット通信装置及び第２の無線パケット通信装置からの受信パケットの少なくともいずれかに基づいて、該第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信における第１のパケット送信タイミングを算出する第１のパケット送信タイミング算出部５１と、当該第４の無線パケット通信装置が第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信から干渉を受けないように、第１及び第２のビームパターンを第１のパケット送信タイミングに従って交互に切り替えてビーム形成部３に設定するビームパターン切り替え部４とを備える。
【００１４】
また、当該第４の無線パケット通信装置が通信相手先である第３の無線パケット通信装置に対してパケットを送受信する際の第２のパケット送信タイミングを算出する第２のパケット送信タイミング算出部５２を備える。ビームパターン切り替え部４は、当該第４の無線パケット通信装置から第３の無線パケット通信装置へのパケット送信が第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信に干渉を与えないように、第１及び第２のビームパターンを第２のパケット送信タイミングに従って交互に切り替えてビーム形成部３に設定する。
【００１５】
上記第１のビームパターンは、第１の無線パケット通信装置からの干渉を低減する第１の受信ビームパターン及び第１の無線パケット通信装置への干渉を低減する第１の送信ビームパターンを含む。上記第２のビームパターンは、第２の無線パケット通信装置からの干渉を低減する第２の受信ビームパターン及び第２の無線パケット通信装置への干渉を低減する第２の送信ビームパターンを含む。
【００１６】
すなわち、本実施形態に係る第４の無線パケット通信装置は、第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信から干渉を受けないようにパケット受信時のビーム制御を行う一方、当該第４の無線パケット通信装置と第３の無線パケット通信装置との間の通信が第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信に干渉を与えないように、パケット送信時のビーム制御を行う構成である。
【００１７】
なお、パケット受信時のビーム制御のみ行い、他の装置間における通信への干渉低減を目的としたパケット送信時のビーム制御を行わない構成を採ることもできる。かかる構成を図２に示す。この図２から分かるように第２のパケット送信タイミング算出部５２が設けられていない。
【００１８】
ビーム形成部３に対しビームパターン切り替え部４が上述した第１又は第２のビームパターンを設定するビーム制御においては、必要に応じて現時点での設定ビームパターンを初期のビームパターンに設定し直すことが行われる。このため図１に示す第４の無線パケット通信装置は、初期ビームパターンを記憶する記憶部を備える（図示しない）。初期ビームパターンを設定するタイミングとしては、あるパケットの受信時から所定時間後（後述するＳＩＦＳ時間経過後）に、本来であれば受信されるべきパケットを受信しないときである。この場合には上記記憶部に記憶された初期ビームパターンをビーム形成部３に設定する。
【００１９】
また本実施形態の無線パケット通信装置は、任意の相手先にパケットを送信し、かかるパケット送信から所定時間後（後述するＳＩＦＳ時間経過後）に該相手先から送信される応答パケットに基づいて、該相手先との通信において最適な受信状態が得られるビームパターンを算出する最適ビームパターン算出部を備える（図示しない）。ここで、最適な受信状態が得られるビームパターンは例えば最大の受信電力が得られるビームパターンである。算出された最適ビームパターンは、相手先のアドレスに関連付けてビームパターン記憶部（図示しない）に記憶される。
【００２０】
以上のように構成された本実施形態による同時通信時の動作を、具体的なシステムへの応用例によって説明する。図３はかかるシステムの構成を示す図である。本システムは例えばＩＥＥＥ８０２．１１に準拠の無線ＬＡＮ(Local Area Network)を想定している。３台のアクセスポイントＡＰのそれぞれに対し、端末ＳＴＡが２台づつ通信可能状態にある無線パケット通信システムが構成されている。即ち、図３に示すように、ＳＴＡ１１およびＳＴＡ１２はＡＰ１と通信可能であり、同様に、ＳＴＡ２１およびＳＴＡ２２はＡＰ２と、ＳＴＡ３１およびＳＴＡ３２はＡＰ３と通信可能である。図３の点線はアクセスポイントＡＰ１〜３のそれぞれが形成している通信可能エリア（「ゾーン」と称する）を示している。ここでは、全てのＡＰおよびＳＴＡが、どのゾーンに属しているかに依らず同一チャネルを使用する。また、これら全てのＡＰおよびＳＴＡの各々が送信するパケットが、ゾーンを超えて他の全てのＡＰおよびＳＴＡで受信可能な無線通信環境となっている。
【００２１】
アクセスポイントＡＰ１〜３はそれぞれバックボーンＢ１〜Ｂ３に接続されている。これらバックボーンＢ１〜Ｂ３は異なるものであっても、同一のものであってもよい。
【００２２】
同時通信は、１台のＡＰおよび１台のＳＴＡからなる組で行われる通信と、これらとは異なる１台のＡＰおよび１台のＳＴＡからなる別の組で行われる通信とが、一時的であれ同時に発生している状況をいう。合計で４台のこれらＡＰおよびＳＴＡは、それぞれ、上述した第１乃至第４の無線パケット通信装置のいずれかに相当する。尚、以下の動作説明において、通信中に発生し得るパケット受信エラーについては説明しないが、かかるエラーが発生する無線通信環境においても本発明は適用可能である。
【００２３】
図４は図３のシステムにおいて同時通信が行われる際のパケット送信のタイミングを示すタイミングチャートである。以下、このタイミングチャートに従って、同時通信が行われる際の各アクセスポイントおよび各端末の動作を詳細に説明する。
【００２４】
（ステップＳ１）
図３は、一定時間（ＳＩＦＳ時間）以上の期間にわたりパケットが受信されない状態を示している。各ＡＰおよびＳＴＡの送信ビームパターンと受信ビームパターンは同じ指向性を持っている。ＡＰは例えば隣接ゾーンへの干渉を低減する、あらかじめ計算されたビームパターンを設定する。ＳＴＡは例えば通信可能状態のＡＰが送信するビーコンを最大電力で受信できる、あらかじめ計算されたビームパターンを設定する。なお、ＳＴＡが、送信先を自ゾーン内のＡＰとするパケットを送信し、その後、ＳＩＦＳ時間後に受信されるパケットを最大電力で受信できるビームパターンを計算してもよい。このようにすればＳＩＦＳ時間後に送信されるパケットの送信元は自ゾーンのＡＰだけであるはずであり、当該ＳＴＡは確実に自ゾーンのＡＰの方向に最適なビームを向けることができる。
【００２５】
（ステップＳ２）
図５に示すように、ＡＰ１がＳＴＡ１１宛てにＤＡＴＡパケットを送信する。このＤＡＴＡパケットには、データ以外に、送信元アドレス、送信先アドレス、パケットサイズ、パケット送信間隔、および総送信パケット数といった属性情報が含まれる。
【００２６】
ＳＴＡ１１は送信先が自分になっているので受信処理を行う。尚、図５から分かるように、ＳＴＡ１１以外の他のＡＰおよびＳＴＡもＤＡＴＡパケットが受信される。ＳＴＡ１２は、送信元が通信可能状態のＡＰ１になっているので、送信待ち状態になる。パケットサイズ、パケット送信間隔、総送信パケット数から計算されるＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信時間を待ち時間とする。パケット送信間隔はここではＳＩＦＳ（Short InterFrame Space）とする。
【００２７】
ＤＡＴＡパケットの送信が終了し、さらにＳＩＦＳ時間経過後においてもＳＴＡ１１からのＡＣＫが受信されない場合は、計算した待ち時間を経過していなくても送信待ち状態は解除される。
【００２８】
ＡＰ２およびＡＰ３は送信先が自分になっていないので、ＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信時間と、送受信のタイミングを計算した後、ＡＰ１にヌルを向けるビームパターンの計算を開始する。このとき、干渉波は１波しか存在しないので、例えば２素子アレイを用いてＡＰ１にヌルを向けるビームパターンを電力最小化法に従い計算することができる。電力最小化法は受信ビームを介して受信した信号の電力を最小化するようにビームパターンを形成するアルゴリズムである。
【００２９】
なお、ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２は送信元が通信可能状態のＡＰではないので、上記ＡＰ２およびＡＰ３と同様の処理を行う。
【００３０】
（ステップＳ３）
図６に示すようにＡＰ１はＳＴＡ１１に向けたＤＡＴＡパケットを送信中である。ＳＴＡ１１も該ＤＡＴＡパケットの受信処理中である。またＳＴＡ１２は送信待ち状態である。
【００３１】
ここで、ＡＰ２，ＡＰ３はＡＰ１にヌルを向けるビームパターンの計算を終了する。またＡＰ２，ＡＰ３はＡＰ１からの干渉量を所定レベルまで低減できることを確認する。ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２はＡＰ２およびＡＰ３と同様の処理を行う。
【００３２】
（ステップＳ４）
図７に示すようにＳＩＦＳ時間中である。ＡＰ１はＳＴＡ１１へのＤＡＴＡパケットの送信を終了している。ＳＴＡ１１は受信したＤＡＴＡパケットへの応答パケット（ＡＣＫパケット）を送信する準備を行う。ＳＴＡ１２は依然として送信待ち状態である。なお、ＳＩＦＳ時間後にＳＴＡ１１からのＡＣＫが受信されない場合、送信待ち状態は解除される。
【００３３】
ＡＰ２，ＡＰ３は送信待ち状態である。ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も送信待ち状態である。
【００３４】
（ステップＳ５）
図８に示すように、ＳＴＡ１１はＡＰ１に向けてＡＣＫパケットを送信する。ＡＣＫパケットには、送信先アドレス、パケットサイズ、パケット送信間隔等の属性情報が含まれる。ＡＰ１は送信先が自分になっているのでＡＣＫパケットの受信処理を行う。ＳＴＡ１２はＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信時間を再計算し、引き続き送信待ち状態である。
【００３５】
ＡＰ２，ＡＰ３はＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信時間、送受信のタイミングを再計算した後、ＳＴＡ１１にヌルを向けるビームパターンの計算を開始する。ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２はＡＰ２，ＡＰ３と同様の処理を行う。
【００３６】
（ステップＳ６）
図９に示すように、ＳＴＡ１１はＡＰ１にＡＣＫパケットを送信中である。ＡＰ１も当該ＡＣＫパケットの受信処理中である。ＳＴＡ１２は依然として送信待ち状態である。
【００３７】
ＡＰ２，ＡＰ３はＳＴＡ１１にヌルを向けるビームパターンの計算を終了する。また、ＳＴＡ１１からの干渉量を所定レベルまで低減できることを確認する。ＡＰ２，ＡＰ３はＡＰ１，ＳＴＡ１１のそれぞれに対してヌルを向けるビームパターンが準備できたので、送信可能状態になる。
【００３８】
ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３２はＡＰ２，ＡＰ３と同様の処理を行う。これらも、ＡＰ１，ＳＴＡ１１のそれぞれに対してヌルを向けるビームパターンが準備できたので、送信可能状態になる。
【００３９】
ＳＴＡ３１はＡＰ２，ＡＰ３と同様の処理を行う。ここでＳＴＡ３１は所定レベルまで低減できないので送信待ち状態になる。
【００４０】
（ステップＳ７）
図１０に示すようにＳＩＦＳ時間中である。ＳＴＡ１１はＡＰ１へのＡＣＫパケットの送信を終了している。ここでＡＰ１は次のＤＡＴＡパケットの送信準備をする。ＳＴＡ１２は依然として送信待ち状態である。
【００４１】
ＡＰ２，ＡＰ３はＡＰ１にヌルが向く受信ビームパターンを設定する。ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３２もＡＰ１にヌルが向く受信ビームパターンを設定する。
【００４２】
ＳＴＡ３１は送信待ち状態であり、受信ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。
【００４３】
（ステップＳ８）
図１１に示すように、ＡＰ１はＳＴＡ１１へのＤＡＴＡパケットの送信を開始する。ＳＴＡ１１はこのＤＡＴＡパケットを受信処理する。ＳＴＡ１２は送信待ち状態となる。
【００４４】
ＡＰ２，ＡＰ３は受信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、自ゾーン内のＳＴＡからの信号を受信できる状態である。ここで例えばＳＴＡ２１が送信準備をする。ＳＴＡ２１は送信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定する。このときＳＴＡ１１はＡＰ１からのＤＡＴＡパケットを受信している最中である。
【００４５】
ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３２についても、ＡＰ２，ＡＰ３と同様に受信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、自ゾーン内の他のＳＴＡからの信号を受信できる状態である。ＳＴＡ３１は送信待ち状態である。
【００４６】
（ステップＳ９）
図１２に示すように、ＡＰ１はＳＴＡ１１にＤＡＴＡパケットを送信中である。ＳＴＡ１１も該ＤＡＴＡパケットを受信処理中である。
【００４７】
ＳＴＡ１２は、正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００４８】
ＳＴＡ２１は、ＡＰ２にＤＡＴＡパケットを送信する。ここが同時通信の開始時点である。ＳＴＡ２１は送信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、該ＳＴＡ２１からＡＰ２へのＤＡＴＡパケット送信はＳＴＡ１１に干渉を与えない。
【００４９】
ＡＰ２は送信先が自分になっているのでＳＴＡ２１からのＤＡＴＡパケットを受信処理する。ＡＰ２は受信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているのでＡＰ１から干渉を受けない。
【００５０】
ＳＴＡ２２は送信先が通信可能状態のＡＰ２になっているので、送信待ち状態になる。ＳＴＡ２２はＡＰ２−ＳＴＡ２１間の通信時間を待ち時間とする。
【００５１】
ＡＰ３は受信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、ＳＴＡ２１からの信号を受信できるが送信先が自分ではない。ここでは、ＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信と、ＳＴＡ２１−ＡＰ２間の通信とが同時に行われているので、送信待ち状態に入る。ＳＴＡ３２もＡＰ３と同様である。
【００５２】
ＳＴＡ３１は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００５３】
（ステップＳ１０）
図１３に示すようにＡＰ１からのＤＡＴＡパケット送信後のＳＩＦＳ時間中である。ＳＴＡ１はＡＣＫパケットをＡＰ１へ送信するための準備をする。
【００５４】
ＳＴＡ１２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔空けずに受信されるので、送信待ち状態である。
【００５５】
ＳＴＡ２１はＡＰ２へのＤＡＴＡパケットを送信中である。ここでＳＴＡ２１は送信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定する。ＡＰ２はＳＴＡ２１からのＤＡＴＡパケットの受信処理中である。ＡＰ２もＳＴＡ２１と同様に受信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定する。
【００５６】
ＳＴＡ２２は送信待ち状態であり、受信ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。ＡＰ３も送信待ち状態であり、受信ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。ＳＴＡ３２は送信待ち状態である。受信ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。ＳＴＡ３１は送信待ち状態である。
【００５７】
（ステップＳ１１）
図１４に示すように、ＳＴＡ１１はＡＰ１へのＡＣＫパケットの送信を開始する。ＡＰ１はこれを受信処理する。
【００５８】
ＳＴＡ１２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００５９】
ＳＴＡ２１は、ＡＰ２にＤＡＴＡパケットを送信中である。ＳＴＡ２１は送信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、ＡＰ１に干渉を与えない。ＡＰ２はＳＴＡ２１からのＤＡＴＡパケットを受信処理中である。ＡＰ２も受信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定しているのでＳＴＡ１１から干渉を受けない。
【００６０】
ＳＴＡ２２は、正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。またＡＰ３は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００６１】
（ステップＳ１２）
図１５に示すように、ＳＴＡ２１からＡＰ２へのＤＡＴＡパケット送信後のＳＩＦＳ時間中である。このときＳＴＡ１１はＡＰ１にＡＣＫパケットを送信中である。ＡＰ１は該ＡＣＫパケットを受信処理中である。
【００６２】
ＳＴＡ１２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００６３】
ここでＳＴＡ２１は受信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定する。ＡＰ２はＳＴＡ２１からのＤＡＴＡパケットに対するＡＣＫパケットの送信準備をする。またＡＰ２は送信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定する。
【００６４】
ＳＴＡ２２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＡＰ３は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００６５】
（ステップＳ１３）
図１６に示すように、ＳＴＡ１１はＡＰ１へのＡＣＫパケットの送信を開始する。ＡＰ１はこれを受信処理する。
【００６６】
ＳＴＡ１２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００６７】
続いて、ＡＰ２がＳＴＡ２１へのＡＣＫパケットの送信を開始する。ＡＰ２は送信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、ＡＰ１に干渉を与えない。
【００６８】
ＳＴＡ２１はＡＰ２からのＡＣＫパケットを受信処理する。ＳＴＡ２１は受信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定しているのでＳＴＡ１１から干渉を受けない。
【００６９】
ＳＴＡ２２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＡＰ３は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００７０】
（ステップＳ１４）
ここで、ＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信が終了する。図１７に示すようにビームパターンを初期ビームパターンに戻す。正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔空けずに受信されるのでＳＴＡ１１，ＡＰ１は送信待ち状態になる。
【００７１】
ＳＴＡ１２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００７２】
ＡＰ２はＳＴＡ２１へのＡＣＫパケットの送信中である。ＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信が終了しているので、ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。
【００７３】
ＳＴＡ２１はＡＰ２からのＡＣＫパケットの受信処理中である。ＡＰ２と同様に、ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。
【００７４】
ＳＴＡ２２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００７５】
ＡＰ３は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００７６】
（ステップＳ１５）
図１８に示すように、ＡＰ２からＳＴＡ２１へのＡＣＫパケットの送信後のＳＩＦＳ時間中である。
【００７７】
ＳＴＡ２１は次のＤＡＴＡパケットの送信準備をする。
【００７８】
ＳＴＡ２２は送信待ち状態である。ＳＩＦＳ時間経過後にパケットが受信されない場合、ＳＴＡ２２の送信待ち状態は解除される。ＡＰ１，ＡＰ３も送信待ち状態であり、ＳＩＦＳ後にパケットが受信されない場合、送信待ち状態は解除される。ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も送信待ち状態であり、ＳＩＦＳ後にパケットが受信されない場合、送信待ち状態は解除される。
【００７９】
（ステップＳ１６）
図１９に示すように、ＳＴＡ２１はＡＰ２へのＤＡＴＡパケットの送信を開始する。ＡＰ２はこれを受信処理する。
【００８０】
ＳＴＡ２２は送信先が通信可能状態のＡＰ２になっているので、送信待ち状態になる。
【００８１】
ＡＰ１，ＡＰ３は送信先が自分になっていないので、ＳＴＡ２１−ＡＰ２間の通信時間、送受信のタイミングを計算した後、ＳＴＡ２１にヌルを向けるビームパターンの計算を開始する。
【００８２】
ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２は送信元が通信可能状態のＡＰではないので、ＡＰ１，ＡＰ３と同様の処理を行う。
【００８３】
（ステップＳ１７）
図２０に示すように、ＳＴＡ２１はＡＰ２にＤＡＴＡパケットを送信中である。ＡＰ２は該ＤＡＴＡパケットを受信処理中である。ＳＴＡ２２は送信待ち状態である。
【００８４】
ＡＰ１，ＡＰ３はＳＴＡ２１にヌルを向けるビームパターンの計算を終了し、ＳＴＡ２１からの干渉量を所定レベルまで低減できることを確認する。
【００８５】
ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２はＡＰ２，ＡＰ３と同様の処理を行う。
【００８６】
このステップＳ１７以降は、ステップＳ４以降の処理と同様である。
【００８７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず種々変形して実施可能である。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各々が複数のアンテナを備える無線パケット通信装置においてビームパターンを制御することで同一周波数チャネルないし隣接チャネルを使用する他の端末からの干渉を低減できることを利用し、システム全体として同時に通信可能な端末数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図
【図２】図１の変形例に係り、パケット送信時のビーム制御を行わない構成を示すブロック図
【図３】本実施形態の具体的なシステムへの応用例を示す図
【図４】図３のシステムにおいて同時通信が行われる際のパケット送信のタイミングを示すタイミングチャート
【図５】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ２に対応する図
【図６】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ３に対応する図
【図７】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ４に対応する図
【図８】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ５に対応する図
【図９】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ６に対応する図
【図１０】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ７に対応する図
【図１１】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ８に対応する図
【図１２】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ９に対応する図
【図１３】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１０に対応する図
【図１４】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１１に対応する図
【図１５】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１２に対応する図
【図１６】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１３に対応する図
【図１７】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１４に対応する図
【図１８】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１５に対応する図
【図１９】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１６に対応する図
【図２０】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１７に対応する図
【符号の説明】
１１，１２…アンテナ
２１，２２…スイッチ
３…ビーム形成部
３１…送信ビーム形成部
３２…受信ビーム形成部
３１３…分配部
３１１，３１２…重み付け器
３２…受信ビーム形成部
３２１，３２２…重み付け器
３２３…合成部
４…ビームパターン切り替え部
５１…第１のパケット送信タイミング算出部
５２…第２のパケット送信タイミング算出部
６１…第１のビームパターン算出部
６２…第２のビームパターン算出部
【発明の属する技術分野】
本発明はアダプティブアレイアンテナを備えた無線パケット通信装置に関し、同じ周波数（チャネル）ないしは隣接チャネルを用いていても通信中の無線パケット通信装置の組同士が互いに干渉しない、いわゆる同時通信を可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
無線パケット通信システムでは、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access：キャリアセンス多元接続）方式が広く用いられている。ＣＳＭＡ方式ではパケット送信前にキャリアセンスが行われる。キャリアセンスとは、無線通信媒体が使用中であるか否かを受信パケットの信号レベルから判断する物理的なキャリアセンスと、受信パケットに含まれる通信終了時間からこれを判断する仮想キャリアセンスの双方を含む。キャリアセンスにより他の無線パケット通信装置からのパケットを受信したとき、無線パケット通信システムはパケット送信を延期する。
【０００３】
また、無線パケット通信装置においてアダプティブアレイアンテナを備えたものが知られている。アダプティブアレイアンテナでは、複数のアンテナで受信した受信信号に基づいてビーム制御が行われる。これには例えば方向拘束付き電力最小化法がある。該電力最小化法によれば、特定の方向への利得を維持しつつ不要波を低減するようなビーム制御を行える。したがって、特定エリアをカバーしかつ他のエリアからの干渉波を除去することができる。
【０００４】
従来の無線パケット通信システムにおいて複数端末間の同時通信を実現するにあたり次の問題がある。
【０００５】
ＣＳＭＡ方式では、パケットがいつ受信されるか分からない。つまり、他のエリアからの干渉となるパケットが無線パケット通信システムにいつ受信されるかも分からない。このことは、アダプティブアレイアンテナを備えた無線パケット通信システムがこのような干渉パケットを低減するためのビームパターンを形成する前に、干渉パケットが受信されてしまう可能性を意味する。このような従来の無線パケット通信システムが干渉パケットを受信したとき、つまり他のエリアからの干渉を受けたとき、該システムはキャリアセンスによりパケット送信を延期する。結果として、システム全体で同時に通信可能な端末数を増やすことができないことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情を考慮してなされたものであり、各々が複数のアンテナを備える無線パケット通信装置において、ビームパターンを制御することで同一周波数チャネルないし隣接チャネルを使用する他の端末からの干渉を低減できることを利用し、システム全体として同時に通信可能な端末数を増やすことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る無線パケット通信装置は、複数のアンテナと、前記複数のアンテナに接続して指向性を与えるビームパターンを形成するビームパターン形成部と、通信相手でない第１の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づく第１のビームパターンを算出する第１のビームパターン算出部と、通信相手でなく且つ前記第１の無線パケット通信装置と通信中にある第２の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づく第２のビームパターンを算出する第２のビームパターン算出部と、前記第１の無線パケット通信装置及び前記第２の無線パケット通信装置からの受信パケットの少なくともいずれかに基づいて、該第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信における第１のパケット送信タイミングを算出する第１のパケット送信タイミング算出部と、当該無線パケット通信装置が前記第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信から干渉を受けないように、前記第１及び第２のビームパターンを前記第１のパケット送信タイミングに従って交互に切り替えて前記ビームパターン形成部に設定するビームパターン切り替え部と、を具備する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態に係る無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の無線パケット通信装置は、第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置の組における無線パケット通信と、第３の無線パケット通信装置と第４の無線パケット通信装置の組における無線パケット通信とが同時に行われる無線パケット通信システムにおいて、いずれか一組の無線パケット通信装置に適用される。ここでは説明の便宜上、第３の無線パケット通信装置を通信相手先とする第４の無線パケット通信装置を例に挙げて説明する。
【００１０】
図１に示すように、第４の無線パケット通信装置が備える２つのアンテナ１１，１２はそれぞれスイッチ２１，２２を介してビーム形成部３の送信ビーム形成部３１及び受信ビーム形成部３２に接続されている。送信ビーム形成部３１は、図示しない送信部からの送信信号を分配部３１３で等分配して２つ分配信号を出力する。これら分配された送信信号は、それぞれ重み付け器３１１，３１２によりそれぞれ重み付けが行われてアンテナ１１，１２から送信され、送信ビームパターンが形成される。
【００１１】
一方、受信ビーム形成部３２はアンテナ１１，１２が受波したそれぞれの受信信号に対し重み付け器３２１，３２２でそれぞれ重み付けを行って合成部３２３に出力する。合成部３２３は重み付け器３２１，３２２からそれぞれ出力された重み付け後の受信信号を合成し、図示しない受信部に出力する。該合成後の受信信号は、重み付けに応じた指向性を有する受信ビームパターンを反映している。このようなアンテナ１１、１２およびビーム形成回路３はいわゆるアダプティブアレイアンテナを構成する。
【００１２】
また図１に示すように、通信相手でない第１の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づく第１のビームパターンを算出する第１のビームパターン算出部６１と、通信相手でなく且つ第１の無線パケット通信装置と通信中にある第２の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づく第２のビームパターンを算出する第２のビームパターン算出部６２とを備える。
【００１３】
また、第１の無線パケット通信装置及び第２の無線パケット通信装置からの受信パケットの少なくともいずれかに基づいて、該第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信における第１のパケット送信タイミングを算出する第１のパケット送信タイミング算出部５１と、当該第４の無線パケット通信装置が第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信から干渉を受けないように、第１及び第２のビームパターンを第１のパケット送信タイミングに従って交互に切り替えてビーム形成部３に設定するビームパターン切り替え部４とを備える。
【００１４】
また、当該第４の無線パケット通信装置が通信相手先である第３の無線パケット通信装置に対してパケットを送受信する際の第２のパケット送信タイミングを算出する第２のパケット送信タイミング算出部５２を備える。ビームパターン切り替え部４は、当該第４の無線パケット通信装置から第３の無線パケット通信装置へのパケット送信が第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信に干渉を与えないように、第１及び第２のビームパターンを第２のパケット送信タイミングに従って交互に切り替えてビーム形成部３に設定する。
【００１５】
上記第１のビームパターンは、第１の無線パケット通信装置からの干渉を低減する第１の受信ビームパターン及び第１の無線パケット通信装置への干渉を低減する第１の送信ビームパターンを含む。上記第２のビームパターンは、第２の無線パケット通信装置からの干渉を低減する第２の受信ビームパターン及び第２の無線パケット通信装置への干渉を低減する第２の送信ビームパターンを含む。
【００１６】
すなわち、本実施形態に係る第４の無線パケット通信装置は、第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信から干渉を受けないようにパケット受信時のビーム制御を行う一方、当該第４の無線パケット通信装置と第３の無線パケット通信装置との間の通信が第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信に干渉を与えないように、パケット送信時のビーム制御を行う構成である。
【００１７】
なお、パケット受信時のビーム制御のみ行い、他の装置間における通信への干渉低減を目的としたパケット送信時のビーム制御を行わない構成を採ることもできる。かかる構成を図２に示す。この図２から分かるように第２のパケット送信タイミング算出部５２が設けられていない。
【００１８】
ビーム形成部３に対しビームパターン切り替え部４が上述した第１又は第２のビームパターンを設定するビーム制御においては、必要に応じて現時点での設定ビームパターンを初期のビームパターンに設定し直すことが行われる。このため図１に示す第４の無線パケット通信装置は、初期ビームパターンを記憶する記憶部を備える（図示しない）。初期ビームパターンを設定するタイミングとしては、あるパケットの受信時から所定時間後（後述するＳＩＦＳ時間経過後）に、本来であれば受信されるべきパケットを受信しないときである。この場合には上記記憶部に記憶された初期ビームパターンをビーム形成部３に設定する。
【００１９】
また本実施形態の無線パケット通信装置は、任意の相手先にパケットを送信し、かかるパケット送信から所定時間後（後述するＳＩＦＳ時間経過後）に該相手先から送信される応答パケットに基づいて、該相手先との通信において最適な受信状態が得られるビームパターンを算出する最適ビームパターン算出部を備える（図示しない）。ここで、最適な受信状態が得られるビームパターンは例えば最大の受信電力が得られるビームパターンである。算出された最適ビームパターンは、相手先のアドレスに関連付けてビームパターン記憶部（図示しない）に記憶される。
【００２０】
以上のように構成された本実施形態による同時通信時の動作を、具体的なシステムへの応用例によって説明する。図３はかかるシステムの構成を示す図である。本システムは例えばＩＥＥＥ８０２．１１に準拠の無線ＬＡＮ(Local Area Network)を想定している。３台のアクセスポイントＡＰのそれぞれに対し、端末ＳＴＡが２台づつ通信可能状態にある無線パケット通信システムが構成されている。即ち、図３に示すように、ＳＴＡ１１およびＳＴＡ１２はＡＰ１と通信可能であり、同様に、ＳＴＡ２１およびＳＴＡ２２はＡＰ２と、ＳＴＡ３１およびＳＴＡ３２はＡＰ３と通信可能である。図３の点線はアクセスポイントＡＰ１〜３のそれぞれが形成している通信可能エリア（「ゾーン」と称する）を示している。ここでは、全てのＡＰおよびＳＴＡが、どのゾーンに属しているかに依らず同一チャネルを使用する。また、これら全てのＡＰおよびＳＴＡの各々が送信するパケットが、ゾーンを超えて他の全てのＡＰおよびＳＴＡで受信可能な無線通信環境となっている。
【００２１】
アクセスポイントＡＰ１〜３はそれぞれバックボーンＢ１〜Ｂ３に接続されている。これらバックボーンＢ１〜Ｂ３は異なるものであっても、同一のものであってもよい。
【００２２】
同時通信は、１台のＡＰおよび１台のＳＴＡからなる組で行われる通信と、これらとは異なる１台のＡＰおよび１台のＳＴＡからなる別の組で行われる通信とが、一時的であれ同時に発生している状況をいう。合計で４台のこれらＡＰおよびＳＴＡは、それぞれ、上述した第１乃至第４の無線パケット通信装置のいずれかに相当する。尚、以下の動作説明において、通信中に発生し得るパケット受信エラーについては説明しないが、かかるエラーが発生する無線通信環境においても本発明は適用可能である。
【００２３】
図４は図３のシステムにおいて同時通信が行われる際のパケット送信のタイミングを示すタイミングチャートである。以下、このタイミングチャートに従って、同時通信が行われる際の各アクセスポイントおよび各端末の動作を詳細に説明する。
【００２４】
（ステップＳ１）
図３は、一定時間（ＳＩＦＳ時間）以上の期間にわたりパケットが受信されない状態を示している。各ＡＰおよびＳＴＡの送信ビームパターンと受信ビームパターンは同じ指向性を持っている。ＡＰは例えば隣接ゾーンへの干渉を低減する、あらかじめ計算されたビームパターンを設定する。ＳＴＡは例えば通信可能状態のＡＰが送信するビーコンを最大電力で受信できる、あらかじめ計算されたビームパターンを設定する。なお、ＳＴＡが、送信先を自ゾーン内のＡＰとするパケットを送信し、その後、ＳＩＦＳ時間後に受信されるパケットを最大電力で受信できるビームパターンを計算してもよい。このようにすればＳＩＦＳ時間後に送信されるパケットの送信元は自ゾーンのＡＰだけであるはずであり、当該ＳＴＡは確実に自ゾーンのＡＰの方向に最適なビームを向けることができる。
【００２５】
（ステップＳ２）
図５に示すように、ＡＰ１がＳＴＡ１１宛てにＤＡＴＡパケットを送信する。このＤＡＴＡパケットには、データ以外に、送信元アドレス、送信先アドレス、パケットサイズ、パケット送信間隔、および総送信パケット数といった属性情報が含まれる。
【００２６】
ＳＴＡ１１は送信先が自分になっているので受信処理を行う。尚、図５から分かるように、ＳＴＡ１１以外の他のＡＰおよびＳＴＡもＤＡＴＡパケットが受信される。ＳＴＡ１２は、送信元が通信可能状態のＡＰ１になっているので、送信待ち状態になる。パケットサイズ、パケット送信間隔、総送信パケット数から計算されるＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信時間を待ち時間とする。パケット送信間隔はここではＳＩＦＳ（Short InterFrame Space）とする。
【００２７】
ＤＡＴＡパケットの送信が終了し、さらにＳＩＦＳ時間経過後においてもＳＴＡ１１からのＡＣＫが受信されない場合は、計算した待ち時間を経過していなくても送信待ち状態は解除される。
【００２８】
ＡＰ２およびＡＰ３は送信先が自分になっていないので、ＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信時間と、送受信のタイミングを計算した後、ＡＰ１にヌルを向けるビームパターンの計算を開始する。このとき、干渉波は１波しか存在しないので、例えば２素子アレイを用いてＡＰ１にヌルを向けるビームパターンを電力最小化法に従い計算することができる。電力最小化法は受信ビームを介して受信した信号の電力を最小化するようにビームパターンを形成するアルゴリズムである。
【００２９】
なお、ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２は送信元が通信可能状態のＡＰではないので、上記ＡＰ２およびＡＰ３と同様の処理を行う。
【００３０】
（ステップＳ３）
図６に示すようにＡＰ１はＳＴＡ１１に向けたＤＡＴＡパケットを送信中である。ＳＴＡ１１も該ＤＡＴＡパケットの受信処理中である。またＳＴＡ１２は送信待ち状態である。
【００３１】
ここで、ＡＰ２，ＡＰ３はＡＰ１にヌルを向けるビームパターンの計算を終了する。またＡＰ２，ＡＰ３はＡＰ１からの干渉量を所定レベルまで低減できることを確認する。ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２はＡＰ２およびＡＰ３と同様の処理を行う。
【００３２】
（ステップＳ４）
図７に示すようにＳＩＦＳ時間中である。ＡＰ１はＳＴＡ１１へのＤＡＴＡパケットの送信を終了している。ＳＴＡ１１は受信したＤＡＴＡパケットへの応答パケット（ＡＣＫパケット）を送信する準備を行う。ＳＴＡ１２は依然として送信待ち状態である。なお、ＳＩＦＳ時間後にＳＴＡ１１からのＡＣＫが受信されない場合、送信待ち状態は解除される。
【００３３】
ＡＰ２，ＡＰ３は送信待ち状態である。ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も送信待ち状態である。
【００３４】
（ステップＳ５）
図８に示すように、ＳＴＡ１１はＡＰ１に向けてＡＣＫパケットを送信する。ＡＣＫパケットには、送信先アドレス、パケットサイズ、パケット送信間隔等の属性情報が含まれる。ＡＰ１は送信先が自分になっているのでＡＣＫパケットの受信処理を行う。ＳＴＡ１２はＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信時間を再計算し、引き続き送信待ち状態である。
【００３５】
ＡＰ２，ＡＰ３はＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信時間、送受信のタイミングを再計算した後、ＳＴＡ１１にヌルを向けるビームパターンの計算を開始する。ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２はＡＰ２，ＡＰ３と同様の処理を行う。
【００３６】
（ステップＳ６）
図９に示すように、ＳＴＡ１１はＡＰ１にＡＣＫパケットを送信中である。ＡＰ１も当該ＡＣＫパケットの受信処理中である。ＳＴＡ１２は依然として送信待ち状態である。
【００３７】
ＡＰ２，ＡＰ３はＳＴＡ１１にヌルを向けるビームパターンの計算を終了する。また、ＳＴＡ１１からの干渉量を所定レベルまで低減できることを確認する。ＡＰ２，ＡＰ３はＡＰ１，ＳＴＡ１１のそれぞれに対してヌルを向けるビームパターンが準備できたので、送信可能状態になる。
【００３８】
ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３２はＡＰ２，ＡＰ３と同様の処理を行う。これらも、ＡＰ１，ＳＴＡ１１のそれぞれに対してヌルを向けるビームパターンが準備できたので、送信可能状態になる。
【００３９】
ＳＴＡ３１はＡＰ２，ＡＰ３と同様の処理を行う。ここでＳＴＡ３１は所定レベルまで低減できないので送信待ち状態になる。
【００４０】
（ステップＳ７）
図１０に示すようにＳＩＦＳ時間中である。ＳＴＡ１１はＡＰ１へのＡＣＫパケットの送信を終了している。ここでＡＰ１は次のＤＡＴＡパケットの送信準備をする。ＳＴＡ１２は依然として送信待ち状態である。
【００４１】
ＡＰ２，ＡＰ３はＡＰ１にヌルが向く受信ビームパターンを設定する。ＳＴＡ２１，ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３２もＡＰ１にヌルが向く受信ビームパターンを設定する。
【００４２】
ＳＴＡ３１は送信待ち状態であり、受信ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。
【００４３】
（ステップＳ８）
図１１に示すように、ＡＰ１はＳＴＡ１１へのＤＡＴＡパケットの送信を開始する。ＳＴＡ１１はこのＤＡＴＡパケットを受信処理する。ＳＴＡ１２は送信待ち状態となる。
【００４４】
ＡＰ２，ＡＰ３は受信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、自ゾーン内のＳＴＡからの信号を受信できる状態である。ここで例えばＳＴＡ２１が送信準備をする。ＳＴＡ２１は送信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定する。このときＳＴＡ１１はＡＰ１からのＤＡＴＡパケットを受信している最中である。
【００４５】
ＳＴＡ２２，ＳＴＡ３２についても、ＡＰ２，ＡＰ３と同様に受信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、自ゾーン内の他のＳＴＡからの信号を受信できる状態である。ＳＴＡ３１は送信待ち状態である。
【００４６】
（ステップＳ９）
図１２に示すように、ＡＰ１はＳＴＡ１１にＤＡＴＡパケットを送信中である。ＳＴＡ１１も該ＤＡＴＡパケットを受信処理中である。
【００４７】
ＳＴＡ１２は、正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００４８】
ＳＴＡ２１は、ＡＰ２にＤＡＴＡパケットを送信する。ここが同時通信の開始時点である。ＳＴＡ２１は送信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、該ＳＴＡ２１からＡＰ２へのＤＡＴＡパケット送信はＳＴＡ１１に干渉を与えない。
【００４９】
ＡＰ２は送信先が自分になっているのでＳＴＡ２１からのＤＡＴＡパケットを受信処理する。ＡＰ２は受信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているのでＡＰ１から干渉を受けない。
【００５０】
ＳＴＡ２２は送信先が通信可能状態のＡＰ２になっているので、送信待ち状態になる。ＳＴＡ２２はＡＰ２−ＳＴＡ２１間の通信時間を待ち時間とする。
【００５１】
ＡＰ３は受信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、ＳＴＡ２１からの信号を受信できるが送信先が自分ではない。ここでは、ＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信と、ＳＴＡ２１−ＡＰ２間の通信とが同時に行われているので、送信待ち状態に入る。ＳＴＡ３２もＡＰ３と同様である。
【００５２】
ＳＴＡ３１は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００５３】
（ステップＳ１０）
図１３に示すようにＡＰ１からのＤＡＴＡパケット送信後のＳＩＦＳ時間中である。ＳＴＡ１はＡＣＫパケットをＡＰ１へ送信するための準備をする。
【００５４】
ＳＴＡ１２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔空けずに受信されるので、送信待ち状態である。
【００５５】
ＳＴＡ２１はＡＰ２へのＤＡＴＡパケットを送信中である。ここでＳＴＡ２１は送信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定する。ＡＰ２はＳＴＡ２１からのＤＡＴＡパケットの受信処理中である。ＡＰ２もＳＴＡ２１と同様に受信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定する。
【００５６】
ＳＴＡ２２は送信待ち状態であり、受信ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。ＡＰ３も送信待ち状態であり、受信ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。ＳＴＡ３２は送信待ち状態である。受信ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。ＳＴＡ３１は送信待ち状態である。
【００５７】
（ステップＳ１１）
図１４に示すように、ＳＴＡ１１はＡＰ１へのＡＣＫパケットの送信を開始する。ＡＰ１はこれを受信処理する。
【００５８】
ＳＴＡ１２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００５９】
ＳＴＡ２１は、ＡＰ２にＤＡＴＡパケットを送信中である。ＳＴＡ２１は送信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、ＡＰ１に干渉を与えない。ＡＰ２はＳＴＡ２１からのＤＡＴＡパケットを受信処理中である。ＡＰ２も受信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定しているのでＳＴＡ１１から干渉を受けない。
【００６０】
ＳＴＡ２２は、正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。またＡＰ３は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００６１】
（ステップＳ１２）
図１５に示すように、ＳＴＡ２１からＡＰ２へのＤＡＴＡパケット送信後のＳＩＦＳ時間中である。このときＳＴＡ１１はＡＰ１にＡＣＫパケットを送信中である。ＡＰ１は該ＡＣＫパケットを受信処理中である。
【００６２】
ＳＴＡ１２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００６３】
ここでＳＴＡ２１は受信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定する。ＡＰ２はＳＴＡ２１からのＤＡＴＡパケットに対するＡＣＫパケットの送信準備をする。またＡＰ２は送信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定する。
【００６４】
ＳＴＡ２２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＡＰ３は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００６５】
（ステップＳ１３）
図１６に示すように、ＳＴＡ１１はＡＰ１へのＡＣＫパケットの送信を開始する。ＡＰ１はこれを受信処理する。
【００６６】
ＳＴＡ１２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００６７】
続いて、ＡＰ２がＳＴＡ２１へのＡＣＫパケットの送信を開始する。ＡＰ２は送信ビームパターンをＡＰ１にヌルが向くビームパターンに設定しているので、ＡＰ１に干渉を与えない。
【００６８】
ＳＴＡ２１はＡＰ２からのＡＣＫパケットを受信処理する。ＳＴＡ２１は受信ビームパターンをＳＴＡ１１にヌルが向くビームパターンに設定しているのでＳＴＡ１１から干渉を受けない。
【００６９】
ＳＴＡ２２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＡＰ３は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００７０】
（ステップＳ１４）
ここで、ＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信が終了する。図１７に示すようにビームパターンを初期ビームパターンに戻す。正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔空けずに受信されるのでＳＴＡ１１，ＡＰ１は送信待ち状態になる。
【００７１】
ＳＴＡ１２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００７２】
ＡＰ２はＳＴＡ２１へのＡＣＫパケットの送信中である。ＡＰ１−ＳＴＡ１１間の通信が終了しているので、ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。
【００７３】
ＳＴＡ２１はＡＰ２からのＡＣＫパケットの受信処理中である。ＡＰ２と同様に、ビームパターンを初期ビームパターンに戻す。
【００７４】
ＳＴＡ２２は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００７５】
ＡＰ３は正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も正常に受信できない信号がＳＩＦＳ間隔を空けずに受信されるので送信待ち状態である。
【００７６】
（ステップＳ１５）
図１８に示すように、ＡＰ２からＳＴＡ２１へのＡＣＫパケットの送信後のＳＩＦＳ時間中である。
【００７７】
ＳＴＡ２１は次のＤＡＴＡパケットの送信準備をする。
【００７８】
ＳＴＡ２２は送信待ち状態である。ＳＩＦＳ時間経過後にパケットが受信されない場合、ＳＴＡ２２の送信待ち状態は解除される。ＡＰ１，ＡＰ３も送信待ち状態であり、ＳＩＦＳ後にパケットが受信されない場合、送信待ち状態は解除される。ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２も送信待ち状態であり、ＳＩＦＳ後にパケットが受信されない場合、送信待ち状態は解除される。
【００７９】
（ステップＳ１６）
図１９に示すように、ＳＴＡ２１はＡＰ２へのＤＡＴＡパケットの送信を開始する。ＡＰ２はこれを受信処理する。
【００８０】
ＳＴＡ２２は送信先が通信可能状態のＡＰ２になっているので、送信待ち状態になる。
【００８１】
ＡＰ１，ＡＰ３は送信先が自分になっていないので、ＳＴＡ２１−ＡＰ２間の通信時間、送受信のタイミングを計算した後、ＳＴＡ２１にヌルを向けるビームパターンの計算を開始する。
【００８２】
ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２は送信元が通信可能状態のＡＰではないので、ＡＰ１，ＡＰ３と同様の処理を行う。
【００８３】
（ステップＳ１７）
図２０に示すように、ＳＴＡ２１はＡＰ２にＤＡＴＡパケットを送信中である。ＡＰ２は該ＤＡＴＡパケットを受信処理中である。ＳＴＡ２２は送信待ち状態である。
【００８４】
ＡＰ１，ＡＰ３はＳＴＡ２１にヌルを向けるビームパターンの計算を終了し、ＳＴＡ２１からの干渉量を所定レベルまで低減できることを確認する。
【００８５】
ＳＴＡ１１，ＳＴＡ１２，ＳＴＡ３１，ＳＴＡ３２はＡＰ２，ＡＰ３と同様の処理を行う。
【００８６】
このステップＳ１７以降は、ステップＳ４以降の処理と同様である。
【００８７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず種々変形して実施可能である。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各々が複数のアンテナを備える無線パケット通信装置においてビームパターンを制御することで同一周波数チャネルないし隣接チャネルを使用する他の端末からの干渉を低減できることを利用し、システム全体として同時に通信可能な端末数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図
【図２】図１の変形例に係り、パケット送信時のビーム制御を行わない構成を示すブロック図
【図３】本実施形態の具体的なシステムへの応用例を示す図
【図４】図３のシステムにおいて同時通信が行われる際のパケット送信のタイミングを示すタイミングチャート
【図５】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ２に対応する図
【図６】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ３に対応する図
【図７】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ４に対応する図
【図８】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ５に対応する図
【図９】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ６に対応する図
【図１０】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ７に対応する図
【図１１】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ８に対応する図
【図１２】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ９に対応する図
【図１３】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１０に対応する図
【図１４】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１１に対応する図
【図１５】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１２に対応する図
【図１６】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１３に対応する図
【図１７】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１４に対応する図
【図１８】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１５に対応する図
【図１９】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１６に対応する図
【図２０】図４のタイミングチャートに従う図３のシステムにおける通信状態を示す図であって、ステップＳ１７に対応する図
【符号の説明】
１１，１２…アンテナ
２１，２２…スイッチ
３…ビーム形成部
３１…送信ビーム形成部
３２…受信ビーム形成部
３１３…分配部
３１１，３１２…重み付け器
３２…受信ビーム形成部
３２１，３２２…重み付け器
３２３…合成部
４…ビームパターン切り替え部
５１…第１のパケット送信タイミング算出部
５２…第２のパケット送信タイミング算出部
６１…第１のビームパターン算出部
６２…第２のビームパターン算出部
Claims (6)
- 複数のアンテナに指向性を与えるビームパターンを形成するビームパターン形成部と、
通信相手でない第１の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づいて、前記第１の無線パケット通信装置からの干渉を低減する第１の受信ビームパターンを算出する第１のビームパターン算出部と、
通信相手でなく且つ前記第１の無線パケット通信装置と通信中にある第２の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づいて、前記第２の無線パケット通信装置からの干渉を低減する第２の受信ビームパターンを算出する第２のビームパターン算出部と、
前記第１の無線パケット通信装置及び前記第２の無線パケット通信装置からの受信パケットの少なくともいずれかに基づいて、前記第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信におけるパケット送信サイズ及びパケット送信間隔を求め、前記パケット送信サイズ及びパケット送信間隔から前記第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信における第１のパケット送信タイミングを算出する第１のパケット送信タイミング算出部と、
通信相手先である第３の無線パケット通信装置からのパケットを受信中のときは、前記第１の無線パケット通信装置がパケットの受信動作から送信動作に切り替わるときに前記第１の受信ビームパターンが設定され、前記第２の無線パケット通信装置がパケットの受信動作から送信動作に切り替わるときに前記第２の受信ビームパターンが設定されるように前記第１のパケット送信タイミングに従って前記第１及び第２の受信ビームパターンを交互に切り替えて前記ビームパターン形成部に設定するビームパターン切り替え部と、を具備することを特徴とする無線パケット通信装置。 - 複数のアンテナに指向性を与えるビームパターンを形成するビームパターン形成部と、
通信相手でない第１の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づいて、前記第１の無線パケット通信装置への干渉を低減する第１の送信ビームパターンを算出する第１のビームパターン算出部と、
通信相手でなく且つ前記第１の無線パケット通信装置と通信中にある第２の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づいて、前記第２の無線パケット通信装置への干渉を低減する第２の送信ビームパターンを算出する第２のビームパターン算出部と、
前記第１の無線パケット通信装置及び前記第２の無線パケット通信装置からの受信パケットの少なくともいずれかに基づいて、前記第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信におけるパケット送信サイズ及びパケット送信間隔を求め、前記パケット送信サイズ及びパケット送信間隔から前記第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信における第１のパケット送信タイミングを算出する第１のパケット送信タイミング算出部と、
通信相手先である第３の無線パケット通信装置へパケットを送信中のときは、前記第１の無線パケット通信装置がパケットの送信動作から受信動作に切り替わるときに前記第１の送信ビームパターンが設定され、前記第２の無線パケット通信装置がパケットの送信動作から受信動作に切り替わるときに前記第２の送信ビームパターンが設定されるように前記第１のパケット送信タイミングに従って前記第１及び第２の送信ビームパターンを交互に切り替えて前記ビームパターン形成部に設定するビームパターン切り替え部と、を具備することを特徴とする無線パケット通信装置。 - 複数のアンテナに指向性を与えるビームパターンを形成するビームパターン形成部と、
通信相手でない第１の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づいて、前記第１の無線パケット通信装置からの干渉を低減する第１の受信ビームパターンを算出する第１のビームパターン算出部と、
通信相手でなく且つ前記第１の無線パケット通信装置と通信中にある第２の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づいて、前記第２の無線パケット通信装置からの干渉を低減する第２の受信ビームパターンを算出する第２のビームパターン算出部と、
前記第１の無線パケット通信装置及び前記第２の無線パケット通信装置からの受信パケットの少なくともいずれかに基づいて、前記第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信におけるパケット送信サイズ及びパケット送信間隔を求め、前記パケット送信サイズ及びパケット送信間隔から前記第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信における第１のパケット送信タイミングを算出する第１のパケット送信タイミング算出部と、
前記第１のパケット送信タイミングに基づいて前記第１の無線パケット通信装置と前記第２の無線パケット通信装置のどちらがパケットを送信中であるかを求め、通信相手先である第３の無線パケット通信装置へパケットを送信する動作から、前記第３の無線パケット通信装置からのパケットを受信する動作に切り替わるとき、前記第１の無線パケット通信装置がパケットを送信中のときは前記第１の受信ビームパターンを前記ビームパターン形成部に設定する一方、前記第２の無線パケット通信装置がパケットを送信中のときは前記第２の受信ビームパターンを前記ビームパターン形成部に設定するビームパターン切り替え部と、を具備することを特徴とする無線パケット通信装置。 - 複数のアンテナに指向性を与えるビームパターンを形成するビームパターン形成部と、
通信相手でない第１の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づいて、前記第１の無線パケット通信装置への干渉を低減する第１の送信ビームパターンを算出する第１のビームパターン算出部と、
通信相手でなく且つ前記第１の無線パケット通信装置と通信中にある第２の無線パケット通信装置からの受信パケットに基づいて、前記第２の無線パケット通信装置への干渉を低減する第２の送信ビームパターンを算出する第２のビームパターン算出部と、
前記第１の無線パケット通信装置及び前記第２の無線パケット通信装置からの受信パケットの少なくともいずれかに基づいて、前記第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信におけるパケット送信サイズ及びパケット送信間隔を求め、前記パケット送信サイズ及びパケット送信間隔から前記第１の無線パケット通信装置と第２の無線パケット通信装置との間の通信における第１のパケット送信タイミングを算出する第１のパケット送信タイミング算出部と、
前記第１のパケット送信タイミングに基づいて前記第１の無線パケット通信装置と前記第２の無線パケット通信装置のどちらがパケットを送信中であるかを求め、通信相手先である第３の無線パケット通信装置からのパケットを受信する動作から、前記第３の無線パケット通信装置へパケットを送信する動作に切り替わるとき、前記第１の無線パケット通信装置がパケットを受信中のときは前記第１の送信ビームパターンを前記ビームパターン形成部に設定する一方、前記第２の無線パケット通信装置がパケットを受信中のときは前記第２の送信ビームパターンを前記ビームパターン形成部に設定するビームパターン切り替え部と、を具備することを特徴とする無線パケット通信装置。 - 初期ビームパターンを記憶する記憶部を備え、第１のパケットの受信時から所定時間後に続くパケットを受信しない場合に前記記憶部に記憶された初期ビームパターンを前記ビームパターン形成部に設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無線パケット通信装置。
- 任意の相手先にパケットを送信する送信部と、
前記パケットの送信から所定時間後に前記相手先から送信される応答パケットに基づいて、該相手先との通信において最適な受信状態が得られるビームパターンを算出する最適ビームパターン算出部と、
前記相手先のアドレスと前記ビームパターンとを対応させて記憶するビームパターン記憶部とを具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無線パケット通信装置。
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