JP4654625B2 - Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program - Google Patents
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Description
本発明は、無線LAN(Local Area Network)のように複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、複数のアンテナを持つ通信局同士がそれぞれ任意のアンテナ重みを与えることにより空間多重を利用したデータ通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。 The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program for performing mutual communication between a plurality of wireless stations such as a wireless LAN (Local Area Network), and more particularly to a plurality of antennas. The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program that perform data communication using spatial multiplexing by giving arbitrary antenna weights to each other.
さらに詳しくは、本発明は、マルチアンテナ構成の通信局において各アンテナが適切なアンテナ重みを得るようにキャリブレーションを行ない、より適正なアンテナ特性を用いたマルチアンテナ通信を実現する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、複数の通信局が混在する通信環境下で、通信システムの運用期間中であっても、周辺局からの妨害波若しくは干渉波の影響を受けることなく、マルチアンテナ構成の通信局が正確なキャリブレーションを行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。 More specifically, the present invention relates to a radio communication system and a radio communication system that perform multi-antenna communication using more appropriate antenna characteristics by performing calibration so that each antenna obtains an appropriate antenna weight in a communication station having a multi-antenna configuration. The present invention relates to a communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program. In particular, even in a communication environment where a plurality of communication stations coexist, even during the operation period of a communication system, the influence of interference waves or interference waves from peripheral stations. The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program in which a communication station having a multi-antenna configuration performs accurate calibration without receiving a signal.
LANを始めとするコンピュータ・ネットワーキングにより、情報資源の共有や機器資源の共有を効率的に実現することができる。ここで、旧来の有線方式によるLAN配線からユーザを解放するシステムとして、無線通信が注目されている。無線通信によれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ(PC)などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。 Information network sharing and device resource sharing can be efficiently realized by computer networking such as a LAN. Here, wireless communication has attracted attention as a system that releases users from the conventional wired LAN connection. According to wireless communication, most of the wired cables can be omitted in a work space such as an office, so that a communication terminal such as a personal computer (PC) can be moved relatively easily.
近年では、無線LANシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク(PAN)の導入が検討されている。例えば、2.4GHz帯や、5GHz帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システム並びに無線通信装置が規定されている。 In recent years, the demand for wireless LAN systems has increased remarkably with the increase in speed and cost. In particular, the introduction of a personal area network (PAN) has been studied in order to construct a small-scale wireless network between a plurality of electronic devices existing around a person and perform information communication. For example, different radio communication systems and radio communication apparatuses are defined using frequency bands that do not require a license from a supervisory agency, such as 2.4 GHz band and 5 GHz band.
無線ネットワークに関する標準的な規格として、IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11(例えば、非特許文献1を参照のこと)や、HiperLAN/2(例えば、非特許文献2又は非特許文献3を参照のこと)やIEEE802.15.3、Bluetooth通信などを挙げることができる。IEEE802.11規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、IEEE802.11a(例えば、非特許文献4を参照のこと),b,g…といった拡張規格又は上位規格が存在する。 As a standard for wireless networks, IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 (for example, refer to Non-Patent Document 1), HiperLAN / 2 (for example, Non-Patent Document 2 or Non-Patent Document) 3), IEEE802.15.3, Bluetooth communication, and the like. As for the IEEE 802.11 standard, there are extended standards or higher standards such as IEEE 802.11a (for example, refer to Non-Patent Document 4), b, g..., Depending on a wireless communication system or a frequency band to be used.
ここで、1つの通信範囲内に複数の通信局が存在するような無線通信環境下では、少ない資源で通信容量を拡大するためには、どの信号がどのユーザのものかを検出してアクセスを制御する多元アクセス制御技術が必要である。 Here, in a wireless communication environment where a plurality of communication stations exist within one communication range, in order to increase the communication capacity with a small amount of resources, it is necessary to detect which signal belongs to which user and access. Multiple access control technology to control is needed.
多元アクセス制御技術の1つとして、SDMA(Space Division Multiple Access)と呼ばれる空間多重を実現するシステムが開発されている。例えば、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブ・アレー・アンテナにおいて、それぞれのアンテナ素子で受信される受信信号に適当な重み付けを行ない加算合成することによって、受信ビーム形成を適応的に行ない(すなわち、指向性を適応的に変化させて)、複数の相手との同時通信を実現し、通信容量を増加させることができる(例えば、非特許文献5を参照のこと)。 As one of the multiple access control technologies, a system that realizes spatial multiplexing called SDMA (Space Division Multiple Access) has been developed. For example, in an adaptive array antenna constituted by a plurality of antenna elements, reception beam forming is adaptively performed by appropriately weighting and adding and combining received signals received by the respective antenna elements (that is, By changing the directivity adaptively, simultaneous communication with a plurality of opponents can be realized and the communication capacity can be increased (for example, see Non-Patent Document 5).
基本的なアダプティブ・アレー・アンテナの構成として、アンテナ毎に独立にRF部を持ち、その各RF部からの信号にアンテナ毎に持つ重み係数を乗算することにより実現される。各重み係数は、通常はデジタル部で実現され、その値はデジタル信号処理部で計算される。具体的な重みの計算方法として、最小2乗法(RLS(Recursive Least Squares)アルゴリズム)などが代表的なものである。RLSアルゴリズムを動作させるとき、入力として所望波と干渉波を同時に受信し、さらにRLSアルゴリズムの教師信号として既知の所望波の信号を入力することにより、学習が行なわれる。学習後のアダプティブ・アレー・アンテナは、所望波のみ受信し、干渉波は受信しないような特性に変化している。 A basic adaptive array antenna configuration is realized by having an RF unit independently for each antenna, and multiplying a signal from each RF unit by a weighting factor for each antenna. Each weighting factor is usually realized by a digital part, and its value is calculated by a digital signal processing part. As a specific weight calculation method, a least square method (RLS (Recursive Least Squares) algorithm) or the like is representative. When the RLS algorithm is operated, learning is performed by simultaneously receiving a desired wave and an interference wave as inputs and further inputting a known desired wave signal as a teacher signal of the RLS algorithm. The adaptive array antenna after learning changes to a characteristic that receives only a desired wave and does not receive an interference wave.
また、IEEE802.11aの規格では、最大で54Mbpsの通信速度を達成する変調方式をサポートしているが、さらなる高ビットレートを実現できる無線規格が求められている。例えば、IEEE802.11nでは、実効スループットで100MBPSを越える高速な無線LAN技術の1つとして、MIMO(Multi−Input Multi−Output)通信を検討している。MIMO通信は、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重した伝送路(以下、「MIMOチャネル」とも呼ぶ)を実現することにより、伝送容量の拡大を図り、通信速度向上を達成する技術である。MIMO通信は、空間多重を利用するので、周波数利用効率はよい。 The IEEE802.11a standard supports a modulation scheme that achieves a communication speed of 54 Mbps at the maximum, but a wireless standard capable of realizing a higher bit rate is required. For example, IEEE802.11n is examining MIMO (Multi-Input Multi-Output) communication as one of high-speed wireless LAN technologies with effective throughput exceeding 100 MBPS. MIMO communication includes a plurality of antenna elements on both the transmitter side and the receiver side, and realizes a spatially multiplexed transmission path (hereinafter also referred to as “MIMO channel”), thereby expanding the transmission capacity and enabling communication. A technology that achieves speed improvements. Since MIMO communication uses spatial multiplexing, frequency utilization efficiency is good.
MIMO伝送では、アンテナのコンフィギュレーションに応じていかにしてチャネル情報を送受信間でやり取りするかが実装上の課題となる。例えば、チャネル情報を送信側から受信側のみ伝送するオープンループ型のMIMO伝送方式や、受信側から送信側にもプリアンブル情報をフィードバックすることにより送受信間で理想的な空間直交チャネルを作り出すことができるクローズループ型のMIMO伝送方式もある。前者の例として、V−BLAST(Vertical Bell Laboratories Layered Space Time)(例えば、特許文献2を参照のこと)を挙げることができる。また、後者の例として、伝播路関数の特異値分解(SVD:Singular Value Decomposition)を利用したSVD−MIMO方式が知られている(例えば、非特許文献6を参照のこと)。 In MIMO transmission, whether to exchange channel information between transmission and reception according to the antenna configuration is an implementation issue. For example, it is possible to create an ideal spatial orthogonal channel between transmission and reception by transmitting the channel information from the transmission side to the reception side only, or by transmitting the preamble information from the reception side to the transmission side. There is also a closed-loop type MIMO transmission system. As an example of the former, V-BLAST (Vertical Bell Laboratories Layered Space Time) (for example, refer to Patent Document 2) can be cited. As the latter example, an SVD-MIMO scheme using singular value decomposition (SVD) of a propagation path function is known (see, for example, Non-Patent Document 6).
SDMAとMIMO通信は、送信機及び受信機のそれぞれにおいて任意のアンテナ重みを与えることにより空間多重を行ない、伝送路の通信容量の拡大を図るという点で類似している。この種のマルチアンテナ通信システムにおいては、通信機がアンテナ・ブランチ毎に適正なアンテナ重みを設定することは極めて重要である。 SDMA and MIMO communication are similar in that spatial multiplexing is performed by giving an arbitrary antenna weight to each of the transmitter and the receiver, and the communication capacity of the transmission path is increased. In this type of multi-antenna communication system, it is extremely important for the communication device to set an appropriate antenna weight for each antenna branch.
例えば、アクセス・ポイント(AP)と呼ばれる制御局の管理下で1以上の端末局(STA)が通信動作する通信システムでは、APとSTAが通信を開始するに際し、APはSTAへ、STAはAPへ、それぞれトレーニング信号を送信する。そして、APとSTA双方でそれぞれ受信したトレーニング信号から、空間多重できるように、各アンテナ・ブランチに乗算するウェイト値を算出する。 For example, in a communication system in which one or more terminal stations (STAs) perform communication under the control of a control station called an access point (AP), when the AP and the STA start communication, the AP transmits to the STA, and the STA transmits to the AP. Each transmits a training signal. Then, a weight value for multiplying each antenna branch is calculated from the training signals received by both the AP and the STA so that spatial multiplexing can be performed.
このようにしてウェイト値が算出できたなら、そのウェイト値を各アンテナ・ブランチに乗算することで、受信信号を多重(MIMO)し、あるいは分離(SDMA)することが可能となる。すなわち、MIMO通信であれば、より直交性の高い複数のMIMOチャネルを確保することになり、通信容量が増す。また、SDMAであれば、アダプティブ・アレー・アンテナは干渉波の影響を最小にし、所望波のみを受信することができる。 If the weight value can be calculated in this way, the received signal can be multiplexed (MIMO) or separated (SDMA) by multiplying each antenna branch by the weight value. That is, in the MIMO communication, a plurality of MIMO channels with higher orthogonality are secured, and the communication capacity increases. In the case of SDMA, the adaptive array antenna can minimize the influence of the interference wave and can receive only the desired wave.
次に、送信時のウェイト値を求める場合には、受信時に求めたウェイト値から、送信部と受信部の伝達関数の誤差分を補正(以下、「キャリブレーション」と呼ぶ」することで求める。 Next, when obtaining the weight value at the time of transmission, the error value of the transfer function between the transmission unit and the reception unit is corrected (hereinafter referred to as “calibration”) from the weight value obtained at the time of reception.
各アンテナ・ブランチが交互に起点ブランチとなってキャリブレーション・データをブロードキャストし、他のアンテナ・ブランチでこれを受信してキャリブレーションを行なう、というのがマルチアンテナ・システムにおける基本的なキャリブレーション動作の1つである。 The basic calibration operation in a multi-antenna system is that each antenna branch alternately becomes a starting branch, broadcasts calibration data, and receives and calibrates the other antenna branches. It is one of.
例えば、各アンテナ・ブランチを交互に基点ブランチとし、起点ブランチのみの送信回路と受信回路を制御し、送信設定利得と受信設定利得を通常の通信時よりも小さくするように調整してフォワード伝達関数情報とリバース伝達関数情報を計測し、起点ブランチを基準とする送信経路特性のキャリブレーション係数を求める。さらに、起点ブランチ以外のアンテナ・ブランチを基準ブランチとして、求めたキャリブレーション係数同士の割り算を行なうことで、起点ブランチの利得調整成分を除去し、適正な送信経路特性のキャリブレーション係数を求めることができる(例えば、特許文献2を参照のこと)。この場合、簡単な構成で、且つ低コストで、適正にキャリブレーション処理を行ない適正な送受信特性を持つ送受信両用のアレイアンテナの校正を実現することができる。 For example, each antenna branch is alternately set as a base branch, the transmission circuit and the reception circuit of only the origin branch are controlled, and the transmission setting gain and the reception setting gain are adjusted to be smaller than those during normal communication, and the forward transfer function The information and the reverse transfer function information are measured, and a calibration coefficient of the transmission path characteristic with respect to the starting branch is obtained. Further, by dividing the obtained calibration coefficients using the antenna branch other than the origin branch as a reference branch, the gain adjustment component of the origin branch can be removed, and a calibration coefficient having an appropriate transmission path characteristic can be obtained. (For example, see Patent Document 2). In this case, it is possible to realize calibration of the array antenna for both transmission and reception having an appropriate transmission and reception characteristic by performing a proper calibration process with a simple configuration and at a low cost.
キャリブレーション処理は、MIMO通信においては直交性の高い複数のMIMOチャネルを確保するために、あるいはSDMAにおいては干渉波の影響を除去するために、それぞれ必要な動作となる。したがって、通信の開始時だけでなく、通信システムの運用中すなわち各通信局が動作中においても、随時キャリブレーションを行なうことが望まれている。 The calibration processing is necessary for securing a plurality of highly orthogonal MIMO channels in MIMO communication or removing the influence of interference waves in SDMA. Therefore, it is desired to perform calibration at any time not only at the start of communication but also during operation of the communication system, that is, when each communication station is operating.
ところが、起点ブランチからキャリブレーション用の信号をブロードキャストするという上記の手法では、キャリブレーションを行なう通信局は、通信動作中の周辺局からの妨害波を排除してキャリブレーション信号を自局のアンテナ間で送受信する必要がある。 However, in the above method of broadcasting a calibration signal from the starting branch, the communication station that performs calibration eliminates the interference wave from the peripheral station that is performing the communication operation and transmits the calibration signal between its own antennas. It is necessary to send and receive with.
前述の特許文献2では、マルチアンテナ構成の通信装置において、起点ブランチと他のブランチ間でキャリブレーション信号の送受信を行なう動作をベースにした自己完結的なキャリブレーション処理自体を開示しているが、通信システムの運用期間中に周辺局の妨害波をいかに排除してキャリブレーション信号のブロードキャストを行なうかというシステム・オペレーションまでは言及していない。 Patent Document 2 described above discloses a self-contained calibration process itself based on an operation of transmitting and receiving a calibration signal between a start branch and another branch in a communication device having a multi-antenna configuration. No mention is made of the system operation of how to eliminate the interference wave of the peripheral station and broadcast the calibration signal during the operation period of the communication system.
無線LANの従来規格であるIEEE802.11aでは、通信局がキャリブレーション信号をブロードキャストする機能を規定してない。一方、MIMO伝送により無線LANの高速化を図るIEEE802.11nにおいて、通信局がキャリブレーション信号をブロードキャストする機能を採用するかどうかは不明である。また、IEEE802.11nでは、IEEE802.11aと同じ5GHz帯の周波数を利用するため、IEEE802.11a系の従来端末が混在する通信環境下では、これら従来端末の誤動作を招来しない、すなわち従来端末との互換性のある形態で、キャリブレーション信号のブロードキャストを行なうシステム・オペレーションであることが好ましい。 IEEE802.11a, which is a conventional wireless LAN standard, does not define a function for a communication station to broadcast a calibration signal. On the other hand, it is unclear whether or not the communication station adopts a function of broadcasting a calibration signal in IEEE802.11n that increases the speed of a wireless LAN by MIMO transmission. In addition, since IEEE802.11n uses the same frequency of 5 GHz band as IEEE802.11a, it does not cause malfunction of these conventional terminals in a communication environment where IEEE802.11a conventional terminals coexist, that is, with conventional terminals. Preferably, it is a system operation that broadcasts calibration signals in a compatible form.
本発明の目的は、マルチアンテナ構成の通信局により空間多重を利用したデータ通信を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an excellent radio communication system, radio communication apparatus, radio communication method, and computer program capable of suitably performing data communication using spatial multiplexing by a communication station having a multi-antenna configuration. It is in.
本発明のさらなる目的は、マルチアンテナ構成の通信局において各アンテナが適切なアンテナ重みを得るようにキャリブレーションを行ない、より適正なアンテナ特性を用いたマルチアンテナ通信を実現することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 A further object of the present invention is to perform calibration so that each antenna obtains an appropriate antenna weight in a communication station having a multi-antenna configuration, and can realize multi-antenna communication using more appropriate antenna characteristics. A wireless communication system, a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program are provided.
本発明のさらなる目的は、マルチアンテナ構成の通信局が、各アンテナ・ブランチを交互に起点ブランチに設定し、起点ブランチからブロードキャストしたキャリブレーション信号を他のアンテナ・ブランチで受信してキャリブレーションを行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 A further object of the present invention is to perform calibration by a communication station having a multi-antenna configuration by alternately setting each antenna branch as a starting branch and receiving a calibration signal broadcast from the starting branch at another antenna branch. It is an object to provide an excellent wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program.
本発明のさらなる目的は、複数の通信局が混在する通信環境下で、通信システムの運用期間中であっても周辺局からの妨害波若しくは干渉波の影響を受けることなく、マルチアンテナ構成の通信局がキャリブレーション信号のブロードキャストにより正確なキャリブレーションを行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 A further object of the present invention is to provide a multi-antenna communication without being affected by interference waves or interference waves from neighboring stations even during the operation period of the communication system in a communication environment in which a plurality of communication stations coexist. An object of the present invention is to provide an excellent wireless communication system, wireless communication apparatus and wireless communication method, and computer program that enable a station to perform accurate calibration by broadcasting a calibration signal.
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第1の側面は、
データ送信元の通信局が送信要求パケットRTSを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットCTSを受信したことに応答してデータ送信を開始するRTS/CTS方式が併用され、マルチアンテナ構成の通信局を含んだ複数の通信局が通信動作を行なう無線通信システムであって、
前記マルチアンテナ構成の通信局は、
信号の送受信を行う複数のアンテナ素子と、
送受信される無線信号を所定の伝達関数に基づいて処理する無線部と、
送受信フレームの変復調を行う変復調部と、
フレームの処理及び前記無線部における送受信キャリブレーション動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間を記載したRTS信号またはCTSを送信し、該送信待機期間において周辺局が送信を停止している間にキャリブレーションを行う、
ことを特徴とする無線通信システムである。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and the first aspect thereof is
The RTS / CTS method is used in combination with the RTS / CTS method in which the data transmission source communication station transmits the transmission request packet RTS and the data transmission destination communication station starts to transmit data in response to receiving the confirmation notification packet CTS. A wireless communication system in which a plurality of communication stations including communication stations perform communication operations,
The communication station of the multi-antenna configuration is
A plurality of antenna elements for transmitting and receiving signals;
A radio unit for processing radio signals to be transmitted and received based on a predetermined transfer function;
A modulation / demodulation unit for modulating / demodulating transmission / reception frames;
A control unit for controlling frame processing and transmission / reception calibration operation in the radio unit,
The control unit transmits an RTS signal or a CTS that describes a transmission waiting period for transmitting and receiving a calibration signal between the antenna and the branch, and performs calibration while the peripheral station stops transmission during the transmission waiting period . Do the
This is a wireless communication system.
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置(又は特定の機能を実現する機能モジュール)が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。 However, “system” here refers to a logical collection of a plurality of devices (or functional modules that realize specific functions), and each device or functional module is in a single housing. It does not matter whether or not.
マルチアンテナの通信装置においては、通信の開始時だけでなく、通信システムの運用中すなわち各通信局が動作中においても、随時キャリブレーションを行なうことが望まれている。ところが、起点ブランチからキャリブレーション用の信号をブロードキャストするという手法では、より正確なキャリブレーションを行なうためには、周辺局からの妨害波を排除してキャリブレーション信号を自局のアンテナ間で送受信する必要がある。 In a multi-antenna communication apparatus, it is desired to perform calibration at any time not only at the start of communication but also during operation of the communication system, that is, while each communication station is operating. However, in the technique of broadcasting the calibration signal from the starting branch, in order to perform more accurate calibration, the interference signal from the peripheral station is eliminated and the calibration signal is transmitted and received between the antennas of the own station. There is a need.
これに対し、本発明によれば、マルチアンテナ構成の通信局は、帯域を確保した後に該確保された帯域を用いてキャリブレーションを行なうので、周辺局からの妨害波若しくは干渉波の影響を受けることなく、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号の送受信を行なうことにより、正確なキャリブレーションを行なうことができる。 On the other hand, according to the present invention, since a communication station having a multi-antenna configuration performs calibration using the reserved band after the band is reserved, it is affected by interference waves or interference waves from peripheral stations. Therefore, accurate calibration can be performed by transmitting and receiving a calibration signal between the antenna and the branch.
マルチアンテナ構成の通信局は、帯域を確保するための制御フレームにキャリブレーション用のトレーニング信号を連接することにより、制御フレームの送信と同時に送受信キャリブレーションを実行することができる。
Communication station of a multi-antenna configuration, by connecting a training signal for calibration control frame for securing the band may be performed at the same time transmitting and receiving calibration and transmission of the control frame.
また、通信局が所定期間だけメディアのクリア状態を監視した後に送信権を得るランダム・アクセスが行なわれる通信システムでは、マルチアンテナ構成の通信局は、メディアのクリア状態を確認にしてからランダム・アクセス手順により送信権を獲得して、キャリブレーションを行なうための制御フレームの送信を行なうことができる。 Also, in a communication system in which random access to obtain transmission rights after the communication station monitors the media clear state for a predetermined period of time, the communication station with the multi-antenna configuration checks the media clear state and then performs random access. A transmission right can be acquired according to the procedure, and a control frame for calibration can be transmitted.
また、データ送信元の通信局が送信要求パケットRTSを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットCTSを受信したことに応答してデータ送信を開始するRTS/CTS方式が併用される通信システムでは、マルチアンテナ構成の通信局は、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間を記載したRTS信号あるいはCTS信号を送信し、該送信待機期間において周辺局が送信を停止している間にキャリブレーションを行なうようにしてもよい。 Further, communication using an RTS / CTS method in which a data transmission source communication station transmits a transmission request packet RTS and starts data transmission in response to receiving a confirmation notification packet CTS from the data transmission destination communication station. In the system, a communication station having a multi-antenna configuration transmits an RTS signal or a CTS signal that describes a transmission standby period for transmitting and receiving a calibration signal between antennas and branches, and the peripheral station stops transmission during the transmission standby period. Calibration may be performed during the operation.
起点ブランチを交互に設定して互いにキャリブレーション用の信号を送信しあうというキャリブレーション方法では、アンテナ素子の本数に応じてキャリブレーションの所要時間が長くなる。そこで、RTS信号又はCTS信号に記載する送信待機期間Durationを、キャリブレーションが必要なアンテナ素子数に応じて決定するようにしてもよい。 In the calibration method in which the starting branch is alternately set and the calibration signals are transmitted to each other, the time required for calibration becomes longer depending on the number of antenna elements. Therefore, the transmission standby period Duration described in the RTS signal or the CTS signal may be determined according to the number of antenna elements that require calibration.
マルチアンテナ構成の通信局は、所定の条件を満たすときに、制御フレームを生成し、該制御フレームを変復調し、無線信号にアップコンバートして無指向で広範囲に送出し、制御フレームの送信完了とともに送受信キャリブレーションを行なう。 A communication station with a multi-antenna configuration generates a control frame when a predetermined condition is satisfied, modulates and demodulates the control frame, up-converts it to a radio signal, sends it omni-directionally, and completes transmission of the control frame. Perform transmission / reception calibration.
ここで、マルチアンテナ構成の通信局は、一定期間が経過したことを条件に、送受信キャリブレーションを行なうようにしてもよい。また、キャリブレーション動作のために、周辺局の通常の通信動作を妨げ、伝送効率が低下しないように、メディアの混雑度が所定値以下であることを条件に、送受信キャリブレーションを行なうようにしてもよい。 Here, a communication station having a multi-antenna configuration may perform transmission / reception calibration on the condition that a certain period has elapsed. Also, for the calibration operation, the transmission / reception calibration should be performed on the condition that the congestion level of the media is not more than a predetermined value so that the normal communication operation of the peripheral station is prevented and the transmission efficiency is not lowered. Also good.
また、本発明の第2の側面は、
複数の通信局が混在する通信環境下で通信動作を行うと共に信号の送受信を行う複数のアンテナ素子を備えた無線通信装置において送受信キャリブレーションを行うための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記通信環境下では、データ送信元の通信局が送信要求パケットRTSを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットCTSを受信したことに応答してデータ送信を開始するRTS/CTS方式が併用され、
前記コンピュータに対し、
アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間を記載したRTS信号またはCTS信号を送信する手順と、
前記送信待機期間において周辺局が送信を停止している間に送受信キャリブレーションを実行する手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
The second aspect of the present invention is
Computer-readable so that processing for performing transmission / reception calibration in a wireless communication apparatus having a plurality of antenna elements that perform communication operations and perform signal transmission / reception in a communication environment in which a plurality of communication stations coexist is executed on a computer. A computer program written in a format,
In the communication environment, there is an RTS / CTS method in which a data transmission source communication station transmits a transmission request packet RTS and starts data transmission in response to receiving a confirmation notification packet CTS from the data transmission destination communication station. Used together
For the computer
A procedure for transmitting an RTS signal or a CTS signal in which a transmission waiting period for transmitting and receiving a calibration signal between the antenna and the branch is described;
A procedure for performing transmission and reception calibration while the peripheral station stops transmission in the transmission waiting period ;
Is a computer program characterized in that
本発明の第2の側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第2の側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータにインストールすることによってコンピュータ上では協働的作用が発揮され、無線通信装置として動作する。このような無線通信装置を複数起動して無線ネットワークを構築することによって、本発明の第1の側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。 The computer program according to the second aspect of the present invention defines a computer program described in a computer-readable format so as to realize predetermined processing on the computer. Other words, cooperative operation in the computer by the computer program according to the second aspect to install on the computer of the present invention is exhibited, it operates as a wireless communication device. By activating a plurality of such wireless communication devices to construct a wireless network, the same operational effects as those of the wireless communication system according to the first aspect of the present invention can be obtained.
本発明によれば、マルチアンテナ構成の通信局により空間多重を利用したデータ通信を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 According to the present invention, there are provided an excellent radio communication system, radio communication apparatus, radio communication method, and computer program capable of suitably performing data communication using spatial multiplexing by a communication station having a multi-antenna configuration. Can do.
また、本発明によれは、マルチアンテナ構成の通信局において各アンテナが適切なアンテナ重みを得るようにキャリブレーションを行ない、より適正なアンテナ特性を用いたマルチアンテナ通信を実現することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 Further, according to the present invention, calibration is performed so that each antenna obtains an appropriate antenna weight in a communication station having a multi-antenna configuration, and multi-antenna communication using more appropriate antenna characteristics can be realized. A wireless communication system, a wireless communication device, a wireless communication method, and a computer program can be provided.
また、本発明によれば、マルチアンテナ構成の通信局が、各アンテナ・ブランチを交互に起点ブランチに設定し、起点ブランチからブロードキャストしたキャリブレーション信号を他のアンテナ・ブランチで受信してキャリブレーションを行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 Further, according to the present invention, a communication station having a multi-antenna configuration alternately sets each antenna branch as a starting branch, receives a calibration signal broadcast from the starting branch at another antenna branch, and performs calibration. An excellent wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program that can be performed can be provided.
また、本発明によれば、複数の通信局が混在する通信環境下で、通信システムの運用期間中であっても周辺局からの妨害波若しくは干渉波の影響を受けることなく、マルチアンテナ構成の通信局がキャリブレーション信号のブロードキャストにより正確なキャリブレーションを行なう優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 Further, according to the present invention, in a communication environment in which a plurality of communication stations are mixed, even in the operation period of the communication system, the multi-antenna configuration is not affected by the interference wave or the interference wave from the peripheral station. An excellent wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program in which a communication station performs accurate calibration by broadcasting a calibration signal can be provided.
本発明によれば、キャリブレーションを行なう通信局は、起点ブランチからキャリブレーション信号をブロードキャストするために必要な帯域を確保することができるので、複数の通信局が混在する通信環境下であっても、マルチアンテナ構成の通信局は、周辺局からの妨害波若しくは干渉波の影響を受けることなく、キャリブレーション信号のブロードキャストにより正確なキャリブレーションを行なうことができる。 According to the present invention, the communication station that performs calibration can secure a band necessary for broadcasting the calibration signal from the starting branch, so even in a communication environment in which a plurality of communication stations are mixed. A communication station having a multi-antenna configuration can perform accurate calibration by broadcasting a calibration signal without being affected by interference waves or interference waves from neighboring stations.
また、本発明によれば、キャリブレーションを行なう通信局は、RTS/CTS手順に基づいて帯域を確保してから、キャリブレーション信号をブロードキャストすることができるので、周辺局の送信待機期間を利用して、妨害波の影響を排除しながら正確なキャリブレーション処理を行なうことができる。IEEE802.11aにおいてもRTS/CTS手順を採用していることから、IEEE802.11a系の従来端末が混在する通信環境下であっても、拡張規格若しくは上位規格の通信局は、これら従来端末との互換性のある形態で、キャリブレーション信号のブロードキャストを行なうことができる。 In addition, according to the present invention, a communication station that performs calibration can broadcast a calibration signal after securing a band based on the RTS / CTS procedure. Thus, an accurate calibration process can be performed while eliminating the influence of the interference wave. Since IEEE802.11a also employs the RTS / CTS procedure, even in a communication environment in which IEEE802.11a-based conventional terminals coexist, an extended standard or a higher-standard communication station can communicate with these conventional terminals. The calibration signal can be broadcast in a compatible form.
例えば、キャリブレーションを行なう通信局は、自局宛てのCTS(CTS−to−Self)信号を送信することで周辺局の送信を一時的に停止し、他局の干渉を受けることなく、キャリブレーションを行なうことができる。IEEE802.11a系の従来端末もCTS信号を認識することができるので、誤動作を引き起こすことなく、キャリブレーション処理のために送信を待機させることができる。 For example, a communication station that performs calibration temporarily stops transmission of peripheral stations by transmitting a CTS (CTS-to-Self) signal addressed to itself, and performs calibration without receiving interference from other stations. Can be performed. Since the IEEE802.11a-based conventional terminal can also recognize the CTS signal, transmission can be waited for the calibration process without causing a malfunction.
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。 Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
A.システム構成
本発明において想定している通信の伝搬路は無線であり、複数の通信局間でネットワークを構築する。本発明で想定している通信は蓄積交換型のトラヒックであり、パケット単位で情報が転送される。
A. System Configuration The communication propagation path assumed in the present invention is wireless, and a network is constructed among a plurality of communication stations. The communication assumed in the present invention is a storage and exchange type traffic, and information is transferred in units of packets.
本発明の一実施形態では、例えば、従来のIEEE802.11aに従う通信局と、その拡張規格若しくは上位規格に相当するIEEE802.11nに従うMIMO通信方式の通信局、あるいは同じ5GHz帯の周波数チャネルを使用するMIMO又はSDMAなどのマルチアンテナ構成の通信局が混在して動作する通信環境を想定している。 In one embodiment of the present invention, for example, a conventional communication station conforming to IEEE802.11a and a communication station using a MIMO communication scheme conforming to IEEE802.11n corresponding to its extended standard or higher standard, or the same frequency channel in the 5 GHz band is used. A communication environment is assumed in which multi-antenna communication stations such as MIMO or SDMA operate in a mixed manner.
マルチアンテナ構成の通信局は、空間多重により効率的なデータ伝送を実現することができる。但し、各アンテナ・ブランチにおける送信部と受信部の伝達関数の誤差分を補正するためのキャリブレーション処理を所定期間毎に行なう必要がある。ここでは、マルチアンテナ構成の通信局は、各アンテナ・ブランチを交互に起点ブランチに設定し、起点ブランチからブロードキャストしたキャリブレーション信号を他のブランチで受信してキャリブレーションを行なうものとする。 A communication station having a multi-antenna configuration can realize efficient data transmission by spatial multiplexing. However, it is necessary to perform a calibration process for correcting an error in the transfer function between the transmission unit and the reception unit in each antenna branch every predetermined period. Here, it is assumed that a communication station having a multi-antenna configuration alternately sets each antenna branch as a starting branch, and receives a calibration signal broadcast from the starting branch at another branch to perform calibration.
まず、IEEE802.11系の通信システムにおける通信動作について説明する。 First, a communication operation in the IEEE 802.11 communication system will be described.
IEEE802.11では、基本的なメディア・アクセス手順としてCSMAが採用されており、送信機が何かを送信する前には、所定のフレーム間隔だけメディア状態を監視しながらランダム時間にわたりバックオフのタイマーを動作させ、この間に送信信号が存在しない場合に始めて送信権が与えられる。また、IEEE802.11では、短いものから順にSIFS(Short IFS)、PIFS(PCF IFS)、DIFS(DCF IFS)という、4種類のフレーム間隔(IFS:Inter Frame Space)が定義されている。 In IEEE 802.11, CSMA is adopted as a basic media access procedure, and before the transmitter transmits anything, a back-off timer is monitored over a random time while monitoring the media state for a predetermined frame interval. The transmission right is given only when there is no transmission signal during this period. In IEEE 802.11, four types of frame intervals (IFS: Inter Frame Space), SIFS (Short IFS), PIFS (PCF IFS), and DIFS (DCF IFS), are defined in order from the shortest.
通常のパケットをCSMAの手順に従って送信する際、DCF(Distributed Coordination Functionと呼ばれる)には、何らかのパケットの送信が終了してから、まずDIFSだけメディア状態を監視し、この間に送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、送信権が与えられる。 When a normal packet is transmitted according to the CSMA procedure, the DCF (called Distributed Coordination Function) must first monitor the media status for only DIFS after transmission of some packet, and there must be no transmission signal during this period. For example, a transmission right is given when random backoff is performed and there is no transmission signal during this period.
また、ACKなどの例外的に緊急度の高いパケットを送信する際には、SIFSというより短いフレーム間隔の後にパケットを送信することが許されている。これにより、緊急度の高いパケットは、通常のCSMAの手順に従って送信されるパケットよりも先に送信することが可能となる。 Further, when an exceptionally urgent packet such as ACK is transmitted, it is allowed to transmit the packet after a shorter frame interval called SIFS. As a result, a packet with a high degree of urgency can be transmitted before a packet transmitted in accordance with a normal CSMA procedure.
要するに、異なる種類のフレーム間隔IFSが定義されている理由は、IFSがSIFS、PIFS、DIFSのいずれであるか、すなわちフレーム間隔の長さに応じてパケットの送信権争いに優先付けが行なわれる。 In short, the reason why different types of frame interval IFS are defined is that priority is given to packet transmission right contention depending on whether the IFS is SIFS, PIFS, or DIFS, that is, the length of the frame interval.
図1には、CSMA/CAに基づく通信手順を図解している。図示の例では、通信環境下に4台の通信局#0〜#3が存在するものとする。 FIG. 1 illustrates a communication procedure based on CSMA / CA. In the illustrated example, it is assumed that there are four communication stations # 0 to # 3 in the communication environment.
送信データを持つ各通信局は、最後にパケットを検出してから所定のフレーム間隔DIFS(DCF(Distributed Coordination Function)Inter Frame Space)だけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、送信権が与えられる。 Each communication station having transmission data monitors the media state for a predetermined frame interval DIFS (DCF (Distributed Coordination Function) Inter Frame Space) since the last packet detection, during which the media is cleared, that is, there is a transmission signal. Otherwise, random back-off is performed, and when there is no transmission signal during this time, a transmission right is given.
図示の例では、フレーム間隔DIFSだけメディア状態を監視した後、他の周辺局より短いランダム・バックオフを設定した通信局#0が送信権利を獲得し、通信局#1に対するデータ送信を開始することができる。 In the illustrated example, after monitoring the media state for the frame interval DIFS, the communication station # 0 that has set a random backoff shorter than other peripheral stations acquires the transmission right and starts data transmission to the communication station # 1. be able to.
このデータ送信に際し、送信元の通信局#0は、MACフレームのヘッダ(MACヘッダ)のDurationフィールドにおいて、NAV(Network Allocation Vector)の用途の情報が格納されており、データ通信のトランザクションが終了するまでの時間が記されている。 At the time of this data transmission, the source communication station # 0 stores information on the use of the NAV (Network Allocation Vector) in the Duration field of the MAC frame header (MAC header), and the data communication transaction ends. The time until is written.
このデータ・フレームの送信先である通信局#1は、MACヘッダに記載されているDurationの期間だけ、自局宛のデータの受信動作を行なう。そして、データ受信が完了すると、データ送信元の通信局#0宛てにACKパケットを返す。 The communication station # 1, which is the transmission destination of this data frame, performs an operation of receiving data addressed to itself for the duration of Duration described in the MAC header. When the data reception is completed, an ACK packet is returned to the data transmission source communication station # 0.
また、このデータ・フレームを受信したデータ送信先以外の通信局#2並びに#3は、MACヘッダのDurationフィールドの記載を解読し、当該トランザクションが終了するまでメディアを監視することなくメディアが占有されている状態であると認識し、送信をストップさせる。この作業のことを、周辺局が「NAVを立てる」などと呼ぶ。NAVは、Durationフィールドで示された期間にわたり有効となる。例えば、受信先の通信局#1がACKパケットを返すまでの期間がDurationとして指定される。 Further, the communication stations # 2 and # 3 other than the data transmission destination that received the data frame decode the description in the Duration field of the MAC header, and the medium is occupied without monitoring the medium until the transaction ends. The transmission is stopped by recognizing This work is referred to as “performing a NAV” by a peripheral station. The NAV is valid for the period indicated in the Duration field. For example, a period until the receiving communication station # 1 returns an ACK packet is designated as Duration.
このようにして、CSMA/CA方式によれば、競合を回避しながら単一の通信局が送信権利を獲得するとともに、データ通信動作の期間中は周辺局がデータ送信動作を停止することにより衝突を回避することができる。 In this way, according to the CSMA / CA scheme, a single communication station acquires a transmission right while avoiding contention, and a peripheral station stops the data transmission operation during the period of data communication operation. Can be avoided.
また、IEEE802.11では、隠れ端末問題を解決するために、CSMAに基づくランダム・アクセス制御にRTS/CTS通信方式が併用される。RTS/CTS方式では、データ送信元の通信局が送信要求パケットRTS(Request To Send)を送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットCTS(Clear To Send)を受信したことに応答してデータ送信を開始する。送信局にとっての隠れ端末は、CTSを受信して送信停止期間を設定し、データ・パケットとの衝突を回避し、受信局にとっての隠れ端末は、RTSを受信して送信期間を停止し、ACKとの衝突を回避する。 In IEEE 802.11, in order to solve the hidden terminal problem, the RTS / CTS communication method is used in combination with random access control based on CSMA. In the RTS / CTS method, in response to a data transmission source communication station transmitting a transmission request packet RTS (Request To Send) and receiving a confirmation notification packet CTS (Clear To Send) from the data transmission destination communication station. Start data transmission. The hidden terminal for the transmitting station receives the CTS and sets the transmission stop period to avoid collision with the data packet, the hidden terminal for the receiving station receives the RTS and stops the transmission period, and the ACK To avoid collisions.
図2には、RTS/CTS手順の動作例を示している。但し、無線通信環境下には、通信環境下に4台の通信局#0〜#3が存在するものとする。そして、通信局#2は隣接する通信局#0と通信可能であり、通信局#0は隣接する通信局#1、#2と通信可能であり、通信局#1は隣接する通信局#0、#3と通信可能であり、通信局#3は隣接する通信局#1と通信可能な状態にある。ところが、通信局#2は通信局#1にとって隠れ端末となり、通信局#3は通信局#0にとって隠れ端末となっている。 FIG. 2 shows an operation example of the RTS / CTS procedure. However, in the wireless communication environment, it is assumed that there are four communication stations # 0 to # 3 in the communication environment. Communication station # 2 can communicate with adjacent communication station # 0, communication station # 0 can communicate with adjacent communication stations # 1 and # 2, and communication station # 1 can communicate with adjacent communication station # 0. , # 3 can communicate with each other, and the communication station # 3 can communicate with the adjacent communication station # 1. However, communication station # 2 is a hidden terminal for communication station # 1, and communication station # 3 is a hidden terminal for communication station # 0.
送信データを持つ各通信局は、最後にパケットを検出してから所定のフレーム間隔DIFSだけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、送信権利が与えられる。 Each communication station having transmission data monitors the media state for a predetermined frame interval DIFS since the last packet detection, and during this time the media is cleared, i.e. if there is no transmission signal, a random backoff is performed, Further, when there is no transmission signal during this period, a transmission right is given.
図示の例では、フレーム間隔DIFSだけメディア状態を監視した後、他の周辺局より短いランダム・バックオフを設定した通信局#0が送信権利を獲得し、通信局#1に対するデータ送信を開始することができる。 In the illustrated example, after monitoring the media state for the frame interval DIFS, the communication station # 0 that has set a random backoff shorter than other peripheral stations acquires the transmission right and starts data transmission to the communication station # 1. be able to.
すなわち、データを送信する通信局#0から通信局#1に送信要求パケット(RTS)が送信される。これに対し、受信先となる通信局#1は、より短いフレーム間隔SIFSを以って、通信局#0に確認通知(CTS)を返送する。そして、通信局#0は、CTSパケットを受信したことに応答し、フレーム間隔SIFSを以ってデータ・パケットの送信を開始する。また、通信局#1は、データ・パケットの受信が完了すると、フレーム間隔SIFSを以ってACKパケットを返す。SIFSはDIFSよりも短いことから、通信局#1は、CMSA/CA手順に従いDIFS+ランダム・バックオフだけ待機して送信権を得る他局よりも先にCTSパケットを送信することができる。 That is, a transmission request packet (RTS) is transmitted from the communication station # 0 that transmits data to the communication station # 1. On the other hand, the communication station # 1, which is the reception destination, returns a confirmation notification (CTS) to the communication station # 0 with a shorter frame interval SIFS. Then, in response to receiving the CTS packet, the communication station # 0 starts transmission of the data packet with a frame interval SIFS. Further, when the reception of the data packet is completed, the communication station # 1 returns an ACK packet with a frame interval SIFS. Since SIFS is shorter than DIFS, communication station # 1 can transmit a CTS packet prior to another station that obtains a transmission right by waiting for DIFS + random backoff according to the CMSA / CA procedure.
このとき、通信局#0及び通信局#1の双方から隠れ端末となり得る位置にある通信局#2並びに通信局#3では、RTS又はCTSの受信により伝送路の利用を検出してこの通信が終了するまで送信を行なわない制御を行なう。 At this time, the communication station # 2 and the communication station # 3, which are positions that can be hidden terminals from both the communication station # 0 and the communication station # 1, detect the use of the transmission path by receiving RTS or CTS and perform this communication. Control is performed so that transmission is not performed until the processing is completed.
具体的には、通信局#2では、RTSパケットに基づいて通信局#1が送信元となるデータ送信が開始されたことを検出し、RTSパケットのMACヘッダのDurationフィールドの記載を解読し、以後引き続くデータ・パケットの送信が完了するまでの間(ACKが終了するまでの期間)は、伝送路が既に利用されていることを認識し、NAVを立てることができる。 Specifically, the communication station # 2 detects that the data transmission starting from the communication station # 1 is started based on the RTS packet, decodes the description in the Duration field of the MAC header of the RTS packet, Thereafter, until the transmission of the subsequent data packet is completed (period until the ACK is completed), it is possible to recognize that the transmission path is already used and to establish the NAV.
また、通信局#3では、CTSパケットに基づいて通信局#1が受信先となるデータ送信が開始されたことを検出し、CTSパケットのMACヘッダのDuratonフィールドの記載を解読し、以後引き続くデータ・パケットの送信が完了するまでの間(ACKが終了するまでの期間)は、伝送路が既に利用されていることを認識し、NAVを立てることができる。 In addition, the communication station # 3 detects that the data transmission to be received by the communication station # 1 is started based on the CTS packet, decodes the description of the Duraton field in the MAC header of the CTS packet, and subsequently continues the data -Until the packet transmission is completed (a period until the ACK is completed), it is possible to recognize that the transmission path is already used and to establish a NAV.
このように、隠れ端末はRTS又はCTSのうち少なくとも一方を受信すると、RTS/CTS手続に基づくデータ伝送が行なわれると予想される期間だけ自局の送信停止期間を設定するので、衝突を回避することができる。 As described above, when the hidden terminal receives at least one of RTS and CTS, the transmission stop period of the own station is set only during a period in which data transmission based on the RTS / CTS procedure is expected to be performed, thereby avoiding a collision. be able to.
但し、上述のようにRTS/CTS手順の終了に至るまでの期間(すなわちACKまでの期間)をDurationとして指定した場合、RTS/CTS手順が途中で破綻したときであっても周辺局は最後まで待機しなければならず、通信リソースを浪費することになる。そこで、Short NAVと呼ばれる仕組みも考えられる。Short NAVでは、RTS、CTS、データの各パケットでは、次のパケットの終わりまでしかDurationとして確保しない。例えば、RTSパケットではCTSパケットの終わりまで、CTSパケットではデータ・パケットの終わりまで、データ・パケットではACKパケットの終わりまでを、それぞれDurationとして確保する。したがって、RTS/CTS手順が途中で破綻したときに、周辺局はトランザクションの最後まで待機する必要はなくなる。 However, as described above, when the period until the end of the RTS / CTS procedure (that is, the period until the ACK) is specified as Duration, even if the RTS / CTS procedure breaks down in the middle, the peripheral station is not until the end. It must wait and waste communication resources. Therefore, a mechanism called Short NAV is also conceivable. In Short NAV, RTS, CTS, and data packets are reserved as Duration only until the end of the next packet. For example, the RTS packet secures the duration until the end of the CTS packet, the CTS packet until the end of the data packet, and the data packet until the end of the ACK packet. Therefore, when the RTS / CTS procedure fails midway, the peripheral station does not need to wait until the end of the transaction.
B.キャリブレーション
1つの通信範囲内に複数の通信局が存在するような無線通信環境下では、少ない資源で通信容量を拡大するためには、マルチアンテナ構成により実現される空間多重接続技術が適用される。
B. Calibration In a wireless communication environment in which a plurality of communication stations exist within one communication range, a spatial multiple access technique realized by a multi-antenna configuration is applied to expand communication capacity with a small amount of resources. .
例えば、SDMAでは、アダプティブ・アレー・アンテナにおいて、それぞれのアンテナ素子で受信される受信信号に適当な重み付けを行ない加算合成することによって、受信ビーム形成を適応的に行ない、複数の相手との同時通信を実現し、通信容量を増加させることができる。また、MIMO通信では、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重した複数MIMOチャネルを得ることにより、伝送容量の拡大を図り、通信速度向上を達成することができる。 For example, in SDMA, adaptive beam forming is adaptively performed by appropriately weighting and adding and combining received signals received by each antenna element in an adaptive array antenna, and simultaneous communication with a plurality of partners. And the communication capacity can be increased. Also, in MIMO communication, by providing a plurality of antenna elements on both the transmitter side and the receiver side and obtaining a plurality of spatially multiplexed MIMO channels, transmission capacity can be expanded and communication speed can be improved. .
この種のマルチアンテナ通信システムにおいては、通信機がアンテナ・ブランチ毎に適正なアンテナ重みを設定する。さらに、送信時のウェイト値を求める場合には、受信時に求めたウェイト値から、送信部と受信部の伝達関数の誤差分の補正、すなわちキャリブレーションを行なう必要がある。 In this type of multi-antenna communication system, the communication device sets an appropriate antenna weight for each antenna branch. Further, when obtaining a weight value at the time of transmission, it is necessary to perform correction of an error in the transfer function between the transmission unit and the reception unit, that is, calibration from the weight value obtained at the time of reception.
各アンテナ・ブランチが交互に起点ブランチとなってキャリブレーション・データをブロードキャストし、他のアンテナ・ブランチでこれを受信することで、送受信キャリブレーションを行なうことができる。 Each antenna branch alternately becomes a starting branch, broadcasts calibration data, and is received by another antenna branch, whereby transmission / reception calibration can be performed.
図3には、キャリブレーション機能を備えたマルチアンテナ無線通信装置の構成を模式的に示している。無線通信装置は、SDMAやMIMOなどの通信方式により空間多重通信を行なう。但し、いずれの空間多重方式を採用しても、本発明に係るキャリブレーション機能を適用することができ、且つ空間多重方式自体は本発明の様式に直接関連しないので、通信方式自体については本明細書ではこれ以上説明しない。 FIG. 3 schematically shows a configuration of a multi-antenna wireless communication apparatus having a calibration function. The wireless communication apparatus performs spatial multiplexing communication using a communication method such as SDMA or MIMO. However, regardless of which spatial multiplexing method is employed, the calibration function according to the present invention can be applied, and the spatial multiplexing method itself is not directly related to the mode of the present invention. The book does not explain any more.
図示の無線通信装置10は、信号の送受信を行なう複数のアンテナ素子11と、送受信される無線信号を所定の伝達関数に基づいて処理する無線部12と、送受信フレームの変復調を行なう変復調部13と、アンテナ・ブランチ毎の送受信信号にそれぞれウェイト値を乗算するウェイト乗算部14と、ウェイト乗算されたアンテナ・ブランチ毎の受信信号をパラレル/シリアル変換してフレームを組み立て、あるいは送信フレームをアンテナ・ブランチ毎の送信信号にシリアル/パラレル変換するP/S及びS/P変換部15と、送受信フレームを符号化並びに復号化するコーデック部16と、装置10全体の動作を統括的にコントロールする制御部17で構成される。なお、通信プロトコルの上位層からコーデック部16へ送信データが与えられ、コーデック部16により復号された受信データはこの上位層へ渡されるが、上位層プロトコル自体は本発明の要旨に直接関連しないので、図示しない。
The illustrated wireless communication apparatus 10 includes a plurality of
本実施形態では、制御部17は、送受信フレームの処理の他に、無線部12における送受信キャリブレーション動作を制御する。
In the present embodiment, the control unit 17 controls the transmission / reception calibration operation in the
制御部17は、所定の条件を満たすときに、制御フレーム生成部18に対し、制御フレームの生成を指示する。制御フレーム生成部18は、送受信キャリブレーションを行なうためのトレーニング信号を含んだ制御フレームを生成する。この制御フレームは、アンテナ・ブランチ毎の送信信号にシリアル/パラレル変換され、アンテナ毎のウェイト値が乗算され、変復調部13で変復調され、無線部12及び各アンテナ素子11から無指向で広範囲に送出される。また、アンテナ素子11で受信した制御フレームは、コーデック部16で復号された後、制御フレーム抽出部19により抽出され、制御部17に渡される。そして、制御部17は、制御フレームの送信完了した後に、無線部12に対し送受信キャリブレーションの実行を指示する。
When the predetermined condition is satisfied, the control unit 17 instructs the control frame generation unit 18 to generate a control frame. The control frame generation unit 18 generates a control frame including a training signal for performing transmission / reception calibration. This control frame is serial / parallel converted to the transmission signal for each antenna and branch, multiplied by the weight value for each antenna, modulated and demodulated by the modulation /
キャリブレーション動作は。例えば、各ブランチを交互に基点ブランチとし、起点ブランチのみの送信回路と受信回路を制御し、送信設定利得と受信設定利得を通常の通信時よりも小さくするように調整してフォワード伝達関数情報とリバース伝達関数情報を計測し、起点ブランチを基準とする送信経路特性のキャリブレーション係数を求める。さらに、起点ブランチ以外のアンテナ・ブランチを基準ブランチとして、求めたキャリブレーション係数同士の割り算を行なうことで、起点ブランチの利得調整成分を除去し、適正な送信経路特性のキャリブレーション係数を求めることができる(例えば、特許文献2を参照のこと)。このようなキャリブレーション動作によれば、簡単な構成で、且つ低コストで、適正にキャリブレーション処理を行ない適正な送受信特性を持つ送受信両用のアレイアンテナの校正を実現することができる。 Calibration operation. For example, each branch is alternately set as a base branch, the transmission circuit and the reception circuit of only the starting branch are controlled, and the transmission setting gain and the reception setting gain are adjusted so as to be smaller than those during normal communication, and forward transfer function information and The reverse transfer function information is measured, and the calibration coefficient of the transmission path characteristic with respect to the starting branch is obtained. Further, by dividing the obtained calibration coefficients using the antenna branch other than the origin branch as a reference branch, the gain adjustment component of the origin branch can be removed, and a calibration coefficient having an appropriate transmission path characteristic can be obtained. (For example, see Patent Document 2). According to such a calibration operation, it is possible to realize calibration of an array antenna for both transmission and reception having an appropriate transmission / reception characteristic by performing a proper calibration process with a simple configuration and at a low cost.
無線通信装置10は、電源投入後に、各アンテナ・ブランチのウェイト値を算出するとともに、送受信キャリブレーションを行なう。その後、通常の通信システムの運用が行なわれるが、通信動作に伴う発熱などの影響により、とりわけアナログ回路で構成される無線部12の回路伝達関数の変動を考慮すると、ある一定時間間隔でキャリブレーションを行なうことが好ましい。
The wireless communication device 10 calculates the weight value of each antenna branch after power-on and performs transmission / reception calibration. Thereafter, the normal communication system is operated. However, the calibration is performed at certain time intervals due to the influence of heat generated by the communication operation, especially considering the variation of the circuit transfer function of the
ここで、起点ブランチから他のアンテナ・ブランチへキャリブレーション用の信号をブロードキャストするという上記の手法では、キャリブレーションを行なう無線通信装置は、通信動作中の周辺局からの妨害波を排除してキャリブレーション信号を自局のアンテナ間で送受信しなければ、正確なキャリブレーション処理を行なうことができない。 Here, in the above-described method of broadcasting a calibration signal from the origin branch to another antenna branch, the wireless communication device that performs calibration eliminates the interference wave from the peripheral station that is performing the communication and performs calibration. If the calibration signal is not transmitted and received between the antennas of the local station, accurate calibration processing cannot be performed.
そこで、本実施形態では、無線通信装置10は、キャリブレーションを行なうときには、帯域を確保し、周辺局が送信動作を停止している期間を利用して、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号の送受信を行ない、キャリブレーション処理を行なう。 Therefore, in the present embodiment, when performing calibration, the wireless communication device 10 secures a band and transmits and receives calibration signals between antennas and branches using a period in which the peripheral station has stopped transmitting. To perform the calibration process.
無線通信装置10は、例えば、帯域を確保するための制御フレームを送信してから、帯域を確保した後にキャリブレーション処理を実行することができる。そして、制御フレームにキャリブレーション用のトレーニング信号を連接することにより、制御フレームの送信と同時に送受信キャリブレーションを実行することができる。 For example, after transmitting a control frame for securing a band, the wireless communication device 10 can execute a calibration process after securing the band. Then, by connecting the training signal for calibration to the control frame, transmission / reception calibration can be executed simultaneously with the transmission of the control frame.
例えば、図1に示したようなCSMAに基づくランダムなメディア・アクセス制御を行なう通信システムでは、無線通信装置10は、キャリブレーション処理を実行するための制御フレームを、ランダム・アクセスにより送信することができ。すなわち、最後にパケットを検出してから所定のフレーム間隔DIFSだけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、送信権を得て、制御フレームを送信することができる。 For example, in a communication system that performs random media access control based on CSMA as illustrated in FIG. 1, the wireless communication device 10 may transmit a control frame for executing calibration processing by random access. Yes. That is, the media state is monitored for a predetermined frame interval DIFS since the last packet detection. If the media is cleared during this period, that is, if there is no transmission signal, random backoff is performed. If it does not exist, it is possible to obtain a transmission right and transmit a control frame.
ここで、伝送フレームのMACヘッダのDurationフィールドにおいて、NAVの用途の情報として、データ通信のトランザクションが終了するまでの時間が記されている。通常のデータ伝送では、データ送信先の通信局からデータ送信元の通信局宛にACKパケットが返信されるまでの期間がDurationに記載される。 Here, in the Duration field of the MAC header of the transmission frame, the time until the end of the data communication transaction is recorded as information on the use of the NAV. In normal data transmission, the duration until the ACK packet is returned from the data transmission destination communication station to the data transmission source communication station is described in Duration.
これに対し、キャリブレーション処理を行なうための制御フレームでは、Durationフィールドには、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間が記載される。これによって、通信動作中の周辺局からの妨害波を排除してキャリブレーション信号を自局のアンテナ間で送受信することができる。 On the other hand, in the control frame for performing the calibration process, the Duration field describes a transmission standby period during which a calibration signal is transmitted and received between the antenna and the branch. As a result, it is possible to transmit and receive the calibration signal between the antennas of the own station while eliminating the interference wave from the peripheral station during the communication operation.
起点ブランチを交互に設定して互いにキャリブレーション用の信号を送信し合うというキャリブレーション方法では、アンテナ素子の本数に応じてキャリブレーションの所要時間が長くなる。そこで、送信待機期間Durationを、キャリブレーションが必要なアンテナ素子数に応じて決定するようにしてもよい。 In the calibration method in which the start branch is alternately set and the calibration signals are transmitted to each other, the time required for calibration becomes longer according to the number of antenna elements. Therefore, the transmission standby period Duration may be determined according to the number of antenna elements that require calibration.
また、図2に示したようなRTS/CTS手順を併用する通信システムでは、無線通信装置10は、キャリブレーション処理を実行するための制御フレームを、RTS信号又はCTS信号という形態で送信することができる。 In the communication system using the RTS / CTS procedure as shown in FIG. 2, the radio communication apparatus 10 may transmit a control frame for executing the calibration process in the form of an RTS signal or a CTS signal. it can.
RTS信号として制御フレームを送信する場合、最後にパケットを検出してから所定のフレーム間隔DIFSだけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、送信権を得て、RTS信号としての制御フレームを送信することができる。 When a control frame is transmitted as an RTS signal, the media state is monitored for a predetermined frame interval DIFS since the last packet detection, and during this time the media is cleared, that is, if there is no transmission signal, random backoff is performed. In addition, when there is no transmission signal during this period, a transmission right can be obtained and a control frame as an RTS signal can be transmitted.
また、CTS信号として送信する場合、最後にパケットを検出してからより短いフレーム間隔SIFSだけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、送信権を得て、CTS信号としての制御フレームを送信する。 Also, when transmitting as a CTS signal, the media state is monitored for a shorter frame interval SIFS since the last packet detection. If the media is cleared during this period, that is, if there is no transmission signal, the transmission right is obtained and the CTS is acquired. A control frame as a signal is transmitted.
なお、通常のRTS/CTS手順では、通信局は自局宛てのRTS信号を受信したことをトリガにCTS信号を送信するが、ここでは、自局宛てのRTSを受けなくても送信できるCTS信号を別途定義してもよい。キャリブレーションを行なうためのCTS信号は、自局の起点ブランチから他のアンテナ・ブランチへ送信する、すなわち自局宛てのCTS信号であることから、以下では「CTS−to−selt」とも呼ぶ。 In the normal RTS / CTS procedure, the communication station transmits a CTS signal triggered by the reception of the RTS signal addressed to itself. Here, however, the CTS signal can be transmitted without receiving the RTS addressed to itself. May be defined separately. Since the CTS signal for performing calibration is transmitted from the starting branch of the own station to another antenna branch, that is, a CTS signal addressed to the own station, it is also referred to as “CTS-to-selt” below.
図4には、制御フレームとして送信されるRTS又はCTS−to−self信号のフレーム構成例を示している。図示の通り、当該フレームは、フレーム制御(Frame Control)フィールドと、Durationフィールドと、受信先アドレス(Receiver Address)フィールドと、フレーム・チェック・シーケンス(FCS)フィールドを備えている。 FIG. 4 shows a frame configuration example of an RTS or CTS-to-self signal transmitted as a control frame. As shown, the frame includes a frame control field, a duration field, a receiver address field, and a frame check sequence (FCS) field.
フレーム・コントロール・フィールドには、当該フレームの種類、すなわちRTS又はCTS−to−selfであることを表すための情報が記載される。 In the frame control field, information indicating the type of the frame, that is, RTS or CTS-to-self is described.
Durationフィールドには、当該フレームを受信した受信先以外の通信局が送信動作を停止すべき期間が記載される。 In the Duration field, a period in which a communication station other than the reception destination that received the frame should stop the transmission operation is described.
通常のRTS又はCTS信号の場合、RTS/CTS手順に従って行なわれるトランザクションが終了するまでの期間(すなわちデータの受信先からACKが送信されるまでの期間)、あるいはRTS又はCTSに起因する次のパケットの送信が完了するまでの期間(但し、Short NAV(前述)の場合)が記載される。 In the case of a normal RTS or CTS signal, the period until the transaction performed in accordance with the RTS / CTS procedure is completed (that is, the period until the ACK is transmitted from the data receiving destination), or the next packet resulting from RTS or CTS The period until the transmission of (in the case of Short NAV (described above)) is described.
これに対し、キャリブレーションを実行するために送信されるRTS又はCTS−to−selfの場合には、Durationフィールドには、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間が記載される。これによって、通信動作中の周辺局からの妨害波を排除してキャリブレーション信号を自局のアンテナ間で送受信することができる。起点ブランチを交互に設定して互いにキャリブレーション用の信号を送信し合うというキャリブレーション方法では、アンテナ素子の本数に応じてキャリブレーションの所要時間が長くなることから、キャリブレーションが必要なアンテナ素子数に応じてDurationを決定するようにしてもよい(同上)。 On the other hand, in the case of RTS or CTS-to-self transmitted to execute calibration, the Duration field describes a transmission waiting period for transmitting and receiving a calibration signal between the antenna branches. The As a result, it is possible to transmit and receive the calibration signal between the antennas of the own station while eliminating the interference wave from the peripheral station during the communication operation. In the calibration method in which the start branch is set alternately and the calibration signals are transmitted to each other, the time required for calibration increases depending on the number of antenna elements, so the number of antenna elements that need to be calibrated The duration may be determined according to the above (same as above).
Receiver Addressには、通常のデータ伝送では、データの送信先(RTSの場合)、あるいはRTSの送信元(CTSの場合)が記載される。この場合はデータの伝送相手が存在せず、当該制御フレームの送信元の通信局単独で使用されることから、自局のアドレスが記載される。 In Receiver Address, in normal data transmission, a data transmission destination (in the case of RTS) or an RTS transmission source (in the case of CTS) is described. In this case, since there is no data transmission partner and the communication station that is the transmission source of the control frame is used alone, the address of the own station is described.
フレーム・チェック・シーケンス・フィールドには、当該フレームの誤り訂正のための情報が記載される。 Information for error correction of the frame is described in the frame check sequence field.
さらにキャリブレーション用のトレーニング・データが連接されている。これにより、制御フレームの送信と同時に送受信キャリブレーションを実行することができる。 Furthermore, calibration training data is connected. Thereby, transmission / reception calibration can be executed simultaneously with the transmission of the control frame.
無線通信装置10は、電源投入後に、各アンテナ・ブランチのウェイト値を算出するとともに、送受信キャリブレーションを行なう。また、その後も、通信動作に伴う発熱などの影響により無線部12の回路伝達関数の変動を考慮すると、ある一定時間間隔でキャリブレーションを行なうことが好ましい。
The wireless communication device 10 calculates the weight value of each antenna branch after power-on and performs transmission / reception calibration. Further, after that, it is preferable to perform calibration at certain time intervals in consideration of fluctuations in the circuit transfer function of the
一方、また、キャリブレーション動作のために、周辺局の通常の通信動作を妨げ、伝送効率が低下してしまう可能性がある。そこで、無線通信装置10は、メディアの混雑度が所定値以下であることを条件に、送受信キャリブレーションを行なうようにしてもよい。 On the other hand, due to the calibration operation, the normal communication operation of the peripheral station may be hindered, and transmission efficiency may be reduced. Therefore, the wireless communication device 10 may perform transmission / reception calibration on the condition that the degree of media congestion is not more than a predetermined value.
図5には、キャリブレーション動作を開始するための処理手順をフローチャートの形式で示している。 FIG. 5 shows a processing procedure for starting the calibration operation in the form of a flowchart.
チャネルの使用状況を監視し、時間当たりに周辺局によってNAVが設定された回数をカウントする(ステップS1)。 The channel usage is monitored, and the number of times the NAV is set by the peripheral station per time is counted (step S1).
そして、キャリブレーションを開始すべき時刻が到来すると、カウントしたNAVの設定回数が所定の閾値n未満であるかどうかを判別する(ステップS2)。 When the time to start calibration arrives, it is determined whether or not the counted number of NAV settings is less than a predetermined threshold value n (step S2).
このNAVの設定回数が閾値nよりも多い場合には、チャネルが混雑していると判断し、キャリブレーションの実行を延期する(ステップS3)。 If the number of NAV settings is greater than the threshold value n, it is determined that the channel is congested, and the execution of calibration is postponed (step S3).
また、NAVの設定回数が閾値n以下である場合には、チャネルが混雑していないと判断し、キャリブレーションを実行する(ステップS4)。 If the number of NAV settings is equal to or less than the threshold value n, it is determined that the channel is not congested, and calibration is executed (step S4).
無線LANの従来規格であるIEEE802.11aでは、通信局がキャリブレーション信号をブロードキャストする機能を規定してない。また、IEEE802.11aと同じ5GHz周波数帯を使用するIEEE802.11nでは、MIMO伝送により無線LANの高速化を図る通信局がキャリブレーション信号をブロードキャストする機能を採用するかどうかは不明である。 IEEE802.11a, which is a conventional wireless LAN standard, does not define a function for a communication station to broadcast a calibration signal. In IEEE802.11n using the same 5 GHz frequency band as that of IEEE802.11a, it is unclear whether or not a communication station for increasing the speed of a wireless LAN by using MIMO transmission adopts a function of broadcasting a calibration signal.
本発明によれば、キャリブレーションを行なう通信局は、RTS/CTS手順に基づいて帯域を確保し、周辺局の送信待機期間を利用してキャリブレーション信号をブロードキャストするので、妨害波の影響を排除しながら正確なキャリブレーション処理を行なうことができる。ここで、IEEE802.11aにおいてもRTS/CTS手順を採用していることから、IEEE802.11a系の従来端末が混在する通信環境下であっても、拡張規格若しくは上位規格の通信局は、これら従来端末との互換性のある形態で、キャリブレーション信号のブロードキャストを行なうことができる。 According to the present invention, the communication station that performs calibration secures a band based on the RTS / CTS procedure, and broadcasts the calibration signal using the transmission standby period of the peripheral station, thereby eliminating the influence of interference waves. However, accurate calibration processing can be performed. Here, since the RTS / CTS procedure is adopted also in IEEE802.11a, even in a communication environment where IEEE802.11a-based conventional terminals coexist, the communication stations of the extended standard or the higher standard will The calibration signal can be broadcast in a form compatible with the terminal.
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。 The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention.
本明細書では、IEEE802.11規格に従う無線ネットワークにおいて、RTS/CTS手順とCSMAに基づくアクセス方式を併用したシステムに対して本発明を適用した実施形態について説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、RTS/CTS手順をCSMA以外のランダム・アクセス方式と併用したシステムや、IEEE802.11以外の規定に従ったランダム・アクセスのシステムであっても、マルチアンテナ構成の通信局を含む通信システムに対して本発明を同様に適用することができる。 In this specification, an embodiment in which the present invention is applied to a system that uses an RTS / CTS procedure and an access method based on CSMA in a wireless network that conforms to the IEEE 802.11 standard has been described. It is not limited to. For example, even a system that uses an RTS / CTS procedure in combination with a random access method other than CSMA, or a random access system that complies with regulations other than IEEE802.11, includes a communication system including a communication station with a multi-antenna configuration. The present invention can be similarly applied to the present invention.
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。 In short, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the description of the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims should be taken into consideration.
10…無線通信装置
11…アンテナ素子
12…無線部
13…変復調部
14…ウェイト乗算部
15…P/S及びS/P変換部
16…コーデック部
17…制御部
18…制御フレーム生成部
19…制御フレーム抽出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ...
Claims (10)
前記マルチアンテナ構成の通信局は、
信号の送受信を行う複数のアンテナ素子と、
送受信される無線信号を所定の伝達関数に基づいて処理する無線部と、
送受信フレームの変復調を行う変復調部と、
フレームの処理及び前記無線部における送受信キャリブレーション動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間を記載したRTS信号を送信し、該送信待機期間において周辺局が送信を停止している間にキャリブレーションを行う、
ことを特徴とする無線通信システム。 The RTS / CTS method is used in combination with the RTS / CTS method in which the data transmission source communication station transmits the transmission request packet RTS and the data transmission destination communication station starts to transmit data in response to receiving the confirmation notification packet CTS. A wireless communication system in which a plurality of communication stations including communication stations perform communication operations,
The communication station of the multi-antenna configuration is
A plurality of antenna elements for transmitting and receiving signals;
A radio unit for processing radio signals to be transmitted and received based on a predetermined transfer function;
A modulation / demodulation unit for modulating / demodulating transmission / reception frames;
A control unit for controlling frame processing and transmission / reception calibration operation in the radio unit,
The control unit transmits an RTS signal that describes a transmission standby period for transmitting and receiving a calibration signal between the antenna and the branch, and performs calibration while the peripheral station stops transmission during the transmission standby period . ,
A wireless communication system.
信号の送受信を行う複数のアンテナ素子と、
送受信される無線信号を所定の伝達関数に基づいて処理する無線部と、
送受信フレームの変復調を行う変復調部と、
フレームの処理及び前記無線部における送受信キャリブレーション動作を制御する制御部とを備え、
前記通信環境下では、データ送信元の通信局が送信要求パケットRTSを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットCTSを受信したことに応答してデータ送信を開始するRTS/CTS方式が併用され、
前記制御部は、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間を記載したRTS信号を送信し、該送信待機期間において周辺局が送信を停止している間にキャリブレーションを行う、
ことを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device that performs a communication operation in a communication environment in which a plurality of communication stations coexist,
A plurality of antenna elements for transmitting and receiving signals;
A radio unit for processing radio signals to be transmitted and received based on a predetermined transfer function;
A modulation / demodulation unit for modulating / demodulating transmission / reception frames;
A control unit for controlling frame processing and transmission / reception calibration operation in the radio unit,
Under the communication environment, there is an RTS / CTS system in which a data transmission source communication station transmits a transmission request packet RTS and starts data transmission in response to receiving a confirmation notification packet CTS from the data transmission destination communication station. Used together
The control unit transmits an RTS signal that describes a transmission standby period for transmitting and receiving a calibration signal between the antenna and the branch, and performs calibration while the peripheral station stops transmission during the transmission standby period . ,
A wireless communication device.
ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。 The control unit determines a transmission standby period according to the number of antenna elements that need calibration.
The wireless communication apparatus according to claim 2 .
前記通信環境下では、データ送信元の通信局が送信要求パケットRTSを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットCTSを受信したことに応答してデータ送信を開始するRTS/CTS方式が併用され、
アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間を記載したRTS信号を送信するステップと、
前記送信待機期間において周辺局が送信を停止している間に送受信キャリブレーションを実行するステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method for performing transmission / reception calibration in a wireless communication apparatus having a plurality of antenna elements that perform communication operations and perform transmission / reception of signals in a communication environment in which a plurality of communication stations coexist ,
Under the communication environment, there is an RTS / CTS system in which a data transmission source communication station transmits a transmission request packet RTS and starts data transmission in response to receiving a confirmation notification packet CTS from the data transmission destination communication station. Used together
Transmitting an RTS signal that describes a transmission waiting period for transmitting and receiving a calibration signal between the antenna and the branch; and
Performing transmission and reception calibration while the peripheral station stops transmission in the transmission waiting period ; and
A wireless communication method comprising:
前記通信環境下では、データ送信元の通信局が送信要求パケットRTSを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットCTSを受信したことに応答してデータ送信を開始するRTS/CTS方式が併用され、
前記コンピュータに対し、
アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間を記載したRTS信号を送信する手順と、
前記送信待機期間において周辺局が送信を停止している間に送受信キャリブレーションを実行する手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。 Computer-readable so that processing for performing transmission / reception calibration in a wireless communication apparatus having a plurality of antenna elements that perform communication operations and perform signal transmission / reception in a communication environment in which a plurality of communication stations coexist is executed on a computer. A computer program written in a format,
In the communication environment, there is an RTS / CTS method in which a data transmission source communication station transmits a transmission request packet RTS and starts data transmission in response to receiving a confirmation notification packet CTS from the data transmission destination communication station. Used together
For the computer
A procedure for transmitting an RTS signal that describes a transmission waiting period for transmitting and receiving a calibration signal between an antenna and a branch;
A procedure for performing transmission and reception calibration while the peripheral station stops transmission in the transmission waiting period ;
A computer program for executing
前記マルチアンテナ構成の通信局は、
信号の送受信を行う複数のアンテナ素子と、
送受信される無線信号を所定の伝達関数に基づいて処理する無線部と、
送受信フレームの変復調を行う変復調部と、
フレームの処理及び前記無線部における送受信キャリブレーション動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間を記載したCTS信号を送信し、該送信待機期間において周辺局が送信を停止している間にキャリブレーションを行う、
ことを特徴とする無線通信システム。 The RTS / CTS method is used in combination with the RTS / CTS method in which the data transmission source communication station transmits the transmission request packet RTS and the data transmission destination communication station starts to transmit data in response to receiving the confirmation notification packet CTS. A wireless communication system in which a plurality of communication stations including communication stations perform communication operations,
The communication station of the multi-antenna configuration is
A plurality of antenna elements for transmitting and receiving signals;
A radio unit for processing radio signals to be transmitted and received based on a predetermined transfer function;
A modulation / demodulation unit for modulating / demodulating transmission / reception frames;
A control unit for controlling frame processing and transmission / reception calibration operation in the radio unit,
The control unit transmits a CTS signal that describes a transmission standby period for transmitting and receiving a calibration signal between the antenna and the branch, and performs calibration while the peripheral station stops transmission during the transmission standby period . ,
A wireless communication system.
信号の送受信を行う複数のアンテナ素子と、
送受信される無線信号を所定の伝達関数に基づいて処理する無線部と、
送受信フレームの変復調を行う変復調部と、
フレームの処理及び前記無線部における送受信キャリブレーション動作を制御する制御部とを備え、
前記通信環境下では、データ送信元の通信局が送信要求パケットRTSを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットCTSを受信したことに応答してデータ送信を開始するRTS/CTS方式が併用され、
前記制御部は、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間を記載したCTS信号を送信し、該送信待機期間において周辺局が送信を停止している間にキャリブレーションを行う、
ことを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device that performs a communication operation in a communication environment in which a plurality of communication stations coexist,
A plurality of antenna elements for transmitting and receiving signals;
A radio unit for processing radio signals to be transmitted and received based on a predetermined transfer function;
A modulation / demodulation unit for modulating / demodulating transmission / reception frames;
A control unit for controlling frame processing and transmission / reception calibration operation in the radio unit,
Under the communication environment, there is an RTS / CTS system in which a data transmission source communication station transmits a transmission request packet RTS and starts data transmission in response to receiving a confirmation notification packet CTS from the data transmission destination communication station. Used together
The control unit transmits a CTS signal that describes a transmission standby period for transmitting and receiving a calibration signal between the antenna and the branch, and performs calibration while the peripheral station stops transmission during the transmission standby period . ,
A wireless communication device.
ことを特徴とする請求項7に記載の無線通信装置。 The control unit determines a transmission standby period according to the number of antenna elements that need calibration.
The wireless communication apparatus according to claim 7 .
前記通信環境下では、データ送信元の通信局が送信要求パケットRTSを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットCTSを受信したことに応答してデータ送信を開始するRTS/CTS方式が併用され、
アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間を記載したCTS信号を送信するステップと、
前記送信待機期間において周辺局が送信を停止している間に送受信キャリブレーションを実行するステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method for performing transmission / reception calibration in a wireless communication apparatus having a plurality of antenna elements that perform communication operations and perform transmission / reception of signals in a communication environment in which a plurality of communication stations coexist ,
In the communication environment, there is an RTS / CTS method in which a data transmission source communication station transmits a transmission request packet RTS and starts data transmission in response to receiving a confirmation notification packet CTS from the data transmission destination communication station. Used together
Transmitting a CTS signal that describes a transmission waiting period for transmitting and receiving a calibration signal between the antenna and the branch; and
Performing transmission and reception calibration while the peripheral station stops transmission in the transmission waiting period ; and
A wireless communication method comprising:
前記通信環境下では、データ送信元の通信局が送信要求パケットRTSを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットCTSを受信したことに応答してデータ送信を開始するRTS/CTS方式が併用され、
前記コンピュータに対し、
アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号を送受信するだけの送信待機期間を記載したCTS信号を送信する手順と、
前記送信待機期間において周辺局が送信を停止している間に送受信キャリブレーションを実行する手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
Computer-readable so that processing for performing transmission / reception calibration in a wireless communication apparatus having a plurality of antenna elements that perform communication operations and perform signal transmission / reception in a communication environment in which a plurality of communication stations coexist is executed on a computer. A computer program written in a format,
Under the communication environment, there is an RTS / CTS system in which a data transmission source communication station transmits a transmission request packet RTS and starts data transmission in response to receiving a confirmation notification packet CTS from the data transmission destination communication station. Used together
For the computer
A procedure for transmitting a CTS signal that describes a transmission waiting period for transmitting and receiving a calibration signal between the antenna and the branch;
A procedure for performing transmission and reception calibration while the peripheral station stops transmission in the transmission standby period ;
A computer program for executing
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