JP4793031B2 - 受信装置およびアンテナ切り換え判定制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、無線通信システムを構成する受信装置、および、この受信装置におけるアンテナ切り換え判定制御方法に関する。

無線通信システムとして、アクセスポイント（親機）として機能するベース装置と、ステーション端末（子機）として機能する表示端末とからなり、ベース装置では、これに内蔵または接続されたチューナによってテレビジョン映像音声信号を受信して、表示端末にテレビジョン映像音声データを送信し、または、インターネットなどのネットワークに接続し、インターネット上などから情報を受信して、表示端末に画像や音声などのデータを送信するシステムが考えられている。

ベース装置と表示端末との間の無線通信には、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格による５．２ＧＨｚ帯が用いられ、ベース装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格で設定可能とされた伝送レート（５４Ｍｂｐｓ，４８Ｍｂｐｓ，３６Ｍｂｐｓ，２４Ｍｂｐｓ，１８Ｍｂｐｓ，１２Ｍｂｐｓ，９Ｍｂｐｓ，６Ｍｂｐｓ）中から伝送レートを設定し、表示端末にパケットを送信する。

表示端末は、パケットを正しく受信したときには、ベース装置にＡＣＫ（ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）を返送する。ベース装置は、表示端末からＡＣＫが返送されなかったときには、伝送レートを下げてパケットを再送する。

すなわち、ベース装置は、通信状態に応じて送信フレームの伝送レートを制御し、通信状態が良好な場合には伝送レートを上げ、通信状態が悪くなると伝送レートを下げる。

ベース装置および表示端末には、それぞれ、２つのアンテナからなるダイバーシティアンテナが設けられる。

この表示端末のような受信装置におけるアンテナ切り換え判定制御方法として、特許文献１（特開２００５−２０３９４７号公報）には、パケット受信時の受信レベルによってアンテナを切り換えるか否かを判断する方法が示されている。

具体的に、受信パケットのエラーレートが０％となる受信レベル範囲は、伝送レートによって異なり、上記のようにＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格による場合、図５および図６に示すように、伝送レートが５４Ｍｂｐｓのときには、受信レベルが−８０ｄＢｍ〜−３０ｄＢｍの範囲でパケットエラーレートが０％となり、伝送レートが３６Ｍｂｐｓのときには、受信レベルが−９０ｄＢｍ〜−２０ｄＢｍの範囲でパケットエラーレートが０％となる、というように、伝送レートが高いほど、パケットエラーレートが０％となる受信レベルの最小値が大きく、最大値が小さく、範囲が小さい（狭い）。

そこで、特許文献１に示された方法では、送信装置で設定可能な複数通りの伝送レートにつき、受信装置での受信パケットのエラーレートが０％となる受信レベル範囲を、図６に示すような対応テーブルとして、あらかじめ受信装置の記憶手段に書き込んでおく。

そして、受信装置では、２つのアンテナ中の一方のアンテナによってパケットが受信されたとき、その受信パケットに含まれる伝送レートを示す設定情報によって上記の対応テーブルから、そのときの伝送レートのもとでパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲を読み出して、そのときの受信レベルが、その受信レベル範囲内にあるか否かを判断し、そのときの受信レベルが、その受信レベル範囲内にある場合には、アンテナを切り換えることなく、当該一方のアンテナが選択された状態を維持し、逆に、そのときの受信レベルが、その受信レベル範囲内にない場合には、当該一方のアンテナに代えて他方のアンテナを選択するようにアンテナを切り換える。

上に挙げた先行技術文献は、以下の通りである。
特開２００５−２０３９４７号公報

しかし、電波の受信レベルは、受信装置のデバイスごとに個体差によるばらつきを生じるため、ある伝送レートのもとでパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲も、受信装置のデバイスごとにばらついてしまう。また、マルチパスの状況などの電波伝搬環境によっても、パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲は変化する。

そのため、上記の特許文献１に示された方法では、そのときの受信レベルがパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲内にないと判断して、アンテナを切り換えた結果、かえってパケットを受信できなくなり、パケットロスを生じることがある。

デバイスごとの個体差によるばらつきを吸収するために、個々の受信装置ごとに、パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲を測定し、対応テーブルを設定することも考えられるが、この方法では、受信装置の製造出荷時の測定や設定が繁雑となり、受信装置の製造コストが増大する。

また、受信装置ごとのばらつきやマルチパスなどの影響を考慮して、パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲を、マージンをもって設定することも考えられるが、そうすると、環境によっては、パケットエラーを生じない範囲で安定に通信が行われているときでも、アンテナが切り換えられ、受信状態が悪い方のアンテナが選択されてしまう結果、パケットロスを生じることがある。

そこで、この発明は、個々の受信装置ごとに、受信パケットのエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲を測定し、対応テーブルを設定するなどの繁雑な方法によることなく、受信レベルの、デバイスごとのばらつき、マルチパスなど電波伝搬環境によるばらつきを吸収し、不必要にアンテナが切り換えられることによるパケットロスの発生を軽減することができるようにしたものである。

この発明の受信装置は、
送信装置で設定可能な複数通りの、物理層における電波の伝送速度を示す伝送レートにつき、受信装置での受信パケットのエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲が書き込まれた記憶手段と、
前記送信装置から送信された、前記送信装置で設定された伝送レートを示す設定情報を含むパケットを受信する、２つのアンテナからなるダイバーシティアンテナを有する無線通信手段と、
この無線通信手段で受信された信号の受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、
アンテナを切り換えるか否かを判定し、アンテナ切り換えを制御するアンテナ切り換え判定制御手段とを備え、
前記アンテナ切り換え判定制御手段は、
前記２つのアンテナのうちの現在選択されている一方のアンテナによってパケットが受信されたとき、前記設定情報で示されるそのときの伝送レートが、前記送信装置で設定可能な伝送レートの最低レートと最高レートとの間のレートとして設定された閾値レートより高いか否か、および、前記受信レベル検出手段によって検出されたそのときの受信レベルが、前記記憶手段に記憶されている、そのときの伝送レートのもとでパケットエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲内にあるか否かを判断し、
そのときの伝送レートが前記閾値レートより高い場合には、そのときの受信レベルが前記範囲内にあるか否かにかかわらず、当該一方のアンテナが選択された状態を維持し、
そのときの伝送レートが前記閾値レート以下であり、かつ、そのときの受信レベルが前記範囲内にある場合には、当該一方のアンテナが選択された状態を維持し、
そのときの伝送レートが前記閾値レート以下であり、かつ、そのときの受信レベルが前記範囲内にない場合には、当該一方のアンテナに代えて他方のアンテナを選択する、
ことを特徴とする。

上記の構成の、この発明の受信装置では、現在選択されている一方のアンテナによってパケットが受信されたときには、そのときの物理層における電波の伝送速度を示す伝送レートが閾値レート以下であり、かつ、そのときの受信レベルが当該の伝送レートのもとでパケットエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲内にない場合にのみ、当該一方のアンテナに代えて他方のアンテナが選択され、それ以外の場合、すなわち、そのときの伝送レートが閾値レートより高い場合、または、そのときの伝送レートが閾値レート以下ではあるが、そのときの受信レベルが当該の伝送レートのもとでパケットエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲内にある場合には、アンテナが切り換えられず、当該一方のアンテナが選択された状態が維持されるので、不必要にアンテナが切り換えられることによるパケットロスの発生が軽減され、最小限に抑えられる。

以上のように、この発明によれば、個々の受信装置ごとに、受信パケットのエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲を測定し、対応テーブルを設定するなどの繁雑な方法によることなく、受信レベルの、デバイスごとのばらつき、マルチパスなど電波伝搬環境によるばらつきを吸収し、不必要にアンテナが切り換えられることによるパケットロスの発生を軽減することができる。

［１．システム全体の構成：図１］
図１は、この発明の無線通信システムの一例を示す。

この例の無線通信システムは、ベース装置１００と表示端末２００とによって構成され、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格による５．２ＧＨｚ帯によってベース装置１００と表示端末２００との間で無線通信を行うものである。

ベース装置１００は、箱形の形状とされて、厚み方向と直交する一方向に対向する２つの側面の内部に、平面状のアンテナ１０１および１０２が設けられ、表示端末２００は、薄型の形状とされて、液晶ディスプレイ２６１を備え、その両側の内部に、平面状のアンテナ２０１および２０２、および左右のスピーカ２６５および２６６が設けられる。

ベース装置１００のアンテナ１０１および１０２は、それぞれベース装置１００の外部方向に半球面状の放射パターンを形成するものとされ、表示端末２００のアンテナ２０１は、表示端末２００の前方側に半球面状の放射パターンを形成するものとされ、アンテナ２０２は、逆に表示端末２００の後方側に半球面状の放射パターンを形成するものとされる。

［２．ベース装置の構成：図２］
図２に、ベース装置１００の一例の全体の構成を示す。ベース装置１００は、ＣＰＵ１１１を備え、そのバス１１９に、プログラムやデータが書き込まれるＲＯＭ１１２、プログラムやデータが展開されるＲＡＭ１１３、およびプログラムやデータが書き込まれるフラッシュメモリ１１４などが接続されて、制御部１１０が構成される。

バス１１９には、設定入力などを行うためのキー入力部１２１、およびＬＥＤ（発光ダイオード）の発光などによってベース装置１００の設定状態や動作状態などを示す表示部１２３が接続される。

また、バス１１９には、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）モデムやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）カードなどによって構成され、インターネットなどのネットワークと接続するためのネットワークインタフェース１２９が接続される。

さらに、バス１１９には、ベース装置１００の外部のテレビジョン放送受信アンテナに接続される選局部（チューナ部）１３１、信号処理部１３３、スイッチ１３５、圧縮処理部１３７、送信バッファ１３９、および無線通信部１４０が接続される。

テレビジョン放送の受信時には、選局部１３１で選局受信された番組プログラムの映像音声信号が、信号処理部１３３で復調され、デジタル映像音声データに変換されて、制御部１１０により図示するように信号処理部１３３側に切り換えられたスイッチ１３５を通じて圧縮処理部１３７に供給され、圧縮処理部１３７でＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）２などにより圧縮されて、送信バッファ１３９に書き込まれる。

さらに、その送信バッファ１３９に書き込まれたデータは、制御部１１０により送信バッファ１３９から読み出されて、無線通信部１４０で変調され、無線周波数の信号に変換されて、アンテナ１０１および１０２のうちの選択されている方によって、表示端末２００に送信される。

インターネットなどへの接続時には、ネットワークインタフェース１２９によってインターネット上などから取得されたＨＴＭＬファイルなどのデータが、図示した状態とは逆にバス１１９側に切り換えられたスイッチ１３５を通じて圧縮処理部１３７に供給され、必要に応じて圧縮された上で、送信バッファ１３９に書き込まれ、さらに送信バッファ１３９から読み出されて、無線通信部１４０で変調され、無線周波数の信号に変換されて、アンテナ１０１および１０２のうちの選択されている方によって、表示端末２００に送信される。

制御部１１０は、通信状態に応じて送信フレームの伝送レートを制御し、通信状態が良好な場合には伝送レートを上げ、通信状態が悪くなると伝送レートを下げる。具体的に、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格による場合、伝送レートは、５４Ｍｂｐｓ，４８Ｍｂｐｓ，３６Ｍｂｐｓ，２４Ｍｂｐｓ，１８Ｍｂｐｓ，１２Ｍｂｐｓ，９Ｍｂｐｓ，６Ｍｂｐｓのうちのいずれかに設定される。

なお、無線通信部１４０は、後述のように表示端末２００から無線周波数の信号として送信され、アンテナ１０１および１０２のうちの選択されている方によって受信された、テレビジョン放送の選局受信用のコマンドやＷｅｂサーバのＵＲＬ（Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｌｏｃａｔｏｒ）などの信号を復調して、バス１１９に送出する。

ベース装置１００のアンテナ１０１および１０２は、制御部１１０によって、いずれか一方が選択されるが、そのアンテナ切り換え判定制御は、後述するこの発明の方法と同様の方法、またはこの発明の方法とは別の公知の方法によって行うことができるので、ここでは詳細を省略する。

［３．表示端末全体の構成：図３］
図３に、表示端末２００の一例の全体の構成を示す。表示端末２００は、ＣＰＵ２１１を備え、そのバス２１９に、プログラムやデータが書き込まれるＲＯＭ２１２、プログラムやデータが展開されるＲＡＭ２１３、およびプログラムやデータが書き込まれるフラッシュメモリ２１４などが接続されて、制御部２１０が構成される。

バス２１９には、各種の操作や入力のためのキー操作部２２１、および上記の液晶ディスプレイ２６１の表示画面上に設けられるタッチパネル部２２５が接続される。

また、バス２１９には、無線通信部２４０、受信バッファ２３９、伸長処理部２３７、画像処理部２５１、および音声処理部２５５が接続される。

ベース装置１００から無線周波数の信号として送信され、アンテナ２０１および２０２のうちの選択されている方によって受信された信号は、無線通信部２４０で周波数変換され、復調され、データに変換されて、受信バッファ２３９に書き込まれる。

その受信バッファ２３９に書き込まれたデータは、制御部２１０により受信バッファ２３９から読み出され、テレビジョン映像音声データのように圧縮されているデータについては、伸長処理部２３７で伸長される。

さらに、伸長後のテレビジョン映像データや圧縮されていない画像データなどの画像データが、画像処理部２５１でアナログ画像信号に変換されて、液晶ディスプレイ２６１上に画像が表示され、伸長後のテレビジョン音声データや圧縮されていない音声データなどの音声データが、音声処理部２５５でアナログ音声信号に変換されて、左右のスピーカ２６５および２６６から音声が出力される。

ユーザによる、テレビジョン放送の選局受信やインターネットへのアクセスなどのための操作や入力は、キー操作部２２１またはタッチパネル部２２５でなされ、その操作や入力に基づくコマンドやＵＲＬなどの信号が、無線通信部２４０、およびアンテナ２０１および２０２のうちの選択されている方によって、ベース装置１００に送信される。

［４．表示端末のアンテナ切り換え判定制御に係る構成：図４〜図７）
図４に、表示端末２００の無線通信部２４０の構成、および制御部２１０のアンテナ切り換え判定制御に係る構成を示す。

無線通信部２４０は、アンテナ切り換えスイッチ２４１、送受信切り換えスイッチ２４３、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）／ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）処理部２４５、ベースバンドプロセッサ２４７、およびメディアアクセスコントローラ２４９によって構成され、アンテナ切り換えスイッチ２４１および送受信切り換えスイッチ２４３は、ベースバンドプロセッサ２４７によって切り換えられる。

受信時、ベース装置１００から送信されて、アンテナ２０１および２０２のうちの、アンテナ切り換えスイッチ２４１により選択されている方によって受信された無線周波数の信号は、アンテナ切り換えスイッチ２４１を通じ、図示するように受信側に切り換えられている送受信切り換えスイッチ２４３を通じて、ＲＦ／ＩＦ処理部２４５に供給される。

ＲＦ／ＩＦ処理部２４５では、所定の無線チャンネルの信号のみがＲＦ信号として、フィルタによって取り出され、低ノイズ増幅回路によって増幅された後、ミキサによってＩＦ信号に変換されるとともに、そのＩＦ信号がベースバンド復調されて、受信ＩＱ信号に変換される。

また、ＲＦ／ＩＦ処理部２４５にはＩＦレベル検波回路が内蔵され、これによってＩＦ信号がレベル検波される。

ＲＦ／ＩＦ処理部２４５で得られた受信ＩＱ信号およびＩＦレベル検波信号は、ベースバンドプロセッサ２４７に供給される。

ベースバンドプロセッサ２４７は、無線通信部２４０全体を制御するとともに、ＲＦ／ＩＦ処理部２４５から供給された受信ＩＱ信号を、受信データとしてメディアアクセスコントローラ２４９に供給する。

また、ベースバンドプロセッサ２４７は、受信ＩＱ信号から、ベース装置１００で設定された伝送レートを示す設定情報を取得し、メディアアクセスコントローラ２４９に供給するとともに、ＲＦ／ＩＦ処理部２４５から供給されたＩＦレベル検波信号によって受信レベルを検出し、その検出値をメディアアクセスコントローラ２４９に供給する。

受信レベルは、受信したＩＦ信号の振幅に比例し、ベース装置１００と表示端末２００との距離が小さく、受信したＩＦ信号の振幅が大きいときには、受信レベルが高く、ベース装置１００と表示端末２００との距離が大きく、受信したＩＦ信号の振幅が小さいときには、受信レベルが低い。

さらに、ベースバンドプロセッサ２４７は、アンテナ切り換えスイッチ２４１に供給されているアンテナ切り換え信号から、現在選択されているアンテナがアンテナ２０１または２０２のいずれであるかを判断して、その判断結果のアンテナ選択状態情報をメディアアクセスコントローラ２４９に供給する。

メディアアクセスコントローラ２４９は、ベースバンドプロセッサ２４７から供給された受信データ、設定情報、受信レベル検出値、およびアンテナ選択状態情報を、制御部２１０に送出する。

制御部２１０は、アンテナ切り換え判定制御に関しては、機能的に、記憶部２１５およびアンテナ切り換え判定制御部２１６によって構成される。記憶部２１５には、あらかじめ、後述の対応テーブルおよび閾値レートが記憶保持される。

アンテナ切り換え判定制御部２１６は、受信時、上記のようにメディアアクセスコントローラ２４９から供給された、受信パケットに含まれるベース装置１００で設定された伝送レートを示す設定情報、および受信レベル検出値を取得するとともに、記憶部２１５から、対応テーブル上のそのときの伝送レートに対応する後述の受信レベル範囲、および上記の閾値レートを読み出して、アンテナを切り換えるか否かを判断し、アンテナを切り換える場合には、そのことをメディアアクセスコントローラ２４９を介してベースバンドプロセッサ２４７に指示し、ベースバンドプロセッサ２４７にアンテナを切り換えさせる。

受信パケットのエラーレートが０％となる受信レベル範囲は、伝送レートによって異なり、上記のようにＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格による場合、図５に示すように、伝送レートが５４Ｍｂｐｓのときには、受信レベルが−８０ｄＢｍ〜−３０ｄＢｍの範囲でパケットエラーレートが０％となり、伝送レートが３６Ｍｂｐｓのときには、受信レベルが−９０ｄＢｍ〜−２０ｄＢｍの範囲でパケットエラーレートが０％となる、というように、伝送レートが高いほど、パケットエラーレートが０％となる受信レベルの最小値が大きく、最大値が小さく、範囲が小さい（狭い）。

そこで、ベース装置１００で設定可能なそれぞれの伝送レートにつき、表示端末２００での受信パケットのエラーレートが０％となる受信レベル範囲（最小値および最大値）を、図６に示すような対応テーブルとして、あらかじめ記憶部２１５に書き込んでおく。

ある伝送レートのもとでパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲は、表示端末２００のデバイスごとに個体差によるばらつきを生じ、マルチパスの状況などの電波伝搬環境によっても変化するが、対応テーブルとしては、装置の製造者（メーカー）が製造出荷時、標準的ないし平均的な値として測定した値（最小値および最大値）を書き込む。

閾値レートは、ベース装置１００で設定可能な伝送レートの最低レートと最高レートとの間のレートとして、具体的にＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格による場合には、６Ｍｂｐｓより高く、５４Ｍｂｐｓより低いレートとして、同様に、装置の製造者が設定し、記憶部２１５に書き込んでおく。

図７のケース１は、閾値レートが２４Ｍｂｐｓに設定された場合であり、ケース２は、閾値レートが３６Ｍｂｐｓに設定された場合であり、ケース３は、閾値レートが１８Ｍｂｐｓに設定された場合である。

閾値レートは、上記の範囲内のレートであればよく、３０Ｍｂｐｓなど、ベース装置１００で伝送レートとして設定できないレートでもよいが、一例として２４Ｍｂｐｓに設定される。

［５．アンテナ切り換え判定制御方法：図８〜図１０］
ベース装置１００から表示端末２００へのパケットの送信は、図８に示すように、時点ｔ０から時点ｔ１までの期間Ｔ０で１番目のパケット＃１が送信され、その後、ある時間をおいた、時点ｔ２から時点ｔ３までの期間Ｔ２で２番目のパケット＃２が送信され、その後、ある時間をおいた、時点ｔ４から時点ｔ５までの期間Ｔ４で３番目のパケット＃３が送信される、というように順次行われる。

上述したように、各パケットには、当該パケットについての伝送レートを示す設定情報が付加される。

そして、表示端末２００では、パケットを受信するごとに、図４に示したアンテナ切り換え判定制御部２１６で、以下のような方法によって、アンテナを切り換えるか否かを判断し、アンテナを切り換える場合には、時点ｔ１から時点ｔ２までの期間Ｔ１，時点ｔ３から時点ｔ４までの期間Ｔ３など、次のパケットを受信するまでの期間において、アンテナを切り換える。

図９および図１０に、表示端末２００の図４に示したアンテナ切り換え判定制御部２１６が実行するアンテナ切り換え判定制御処理の一例を示す。

この例のアンテナ切り換え判定制御処理では、アンテナ２０１および２０２のうちの現在選択されている方によってパケットが受信され、上記のようにメディアアクセスコントローラ２４９からアンテナ切り換え判定制御部２１６に、受信データ、受信レベル検出値、伝送レート情報（設定情報）およびアンテナ選択状態情報が供給されたときに、全体の処理を開始する。

なお、以下では、この処理開始時に選択されている方のアンテナを「一方のアンテナ」、処理開始時に選択されていない方のアンテナを「他方のアンテナ」と称する。

処理開始後、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、まずステップ１１で、メディアアクセスコントローラ２４９から、受信レベル検出値、伝送レート情報およびアンテナ選択状態情報を取得し、次にステップ１２で、記憶部２１５から閾値レートＲｔｈを読み出して、伝送レート情報で示される伝送レートが閾値レートＲｔｈより高いか否かを判断する。

そして、そのときの伝送レートが閾値レートＲｔｈより高い場合には、すなわち閾値レートＲｔｈより高い伝送レートでパケットを受信できた場合には、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、通信状態が良好で、アンテナ切り換えは必要でないと判断して、ステップ１２からステップ１３に進んで、ステップ１１で取得したアンテナ選択状態情報で示される現在のアンテナ選択状態を維持する。

具体的に、この場合、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、メディアアクセスコントローラ２４９を介してベースバンドプロセッサ２４７にアンテナを切り換えないことを指示し、または無線通信部２４０に対して特に何も指示をしない。

例えば、上記のように閾値レートＲｔｈが２４Ｍｂｐｓとされている場合、そのときの伝送レートが５４Ｍｂｐｓ，４８Ｍｂｐｓまたは３６Ｍｂｐｓである場合には、受信レベルの如何にかかわらず、アンテナは切り換えられない。

一方、そのときの伝送レートが閾値レートＲｔｈ以下である場合には、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、ステップ１２からステップ１４に進んで、記憶部２１５に記憶保持されている対応テーブルから、そのときの伝送レートに対応する（そのときの伝送レートのもとで）パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲（最小値および最大値）を読み出し、さらにステップ１５に進んで、ステップ１１で取得した受信レベル検出値で示されるそのときの受信レベルが、ステップ１４で読み出された当該の受信レベル範囲内にあるか否かを判断する。

そして、そのときの受信レベルが当該の受信レベル範囲内にある場合には、そのときの伝送レートが閾値レートＲｔｈより高い場合と同様に、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、アンテナ切り換えは必要でないと判断し、ステップ１５からステップ１３に進んで、現在のアンテナ選択状態を維持する。

例えば、アンテナ２０１が一方のアンテナとして選択されている状態で、図８に示した期間Ｔ０において、そのアンテナ２０１によって１番目のパケット＃１が受信され、その伝送レートが閾値レートＲｔｈ（＝２４Ｍｂｐｓ）以下であり、かつ受信レベルが当該の伝送レート（２４Ｍｂｐｓ，１８Ｍｂｐｓ，１２Ｍｂｐｓ，９Ｍｂｐｓまたは６Ｍｂｐｓ）のもとでパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲内にある場合には、アンテナ２０２に切り換えられることなく、アンテナ２０１が選択された状態が維持される。

上記の２つの場合、ステップ１３の後、一連のアンテナ切り換え判定制御処理を終了し、図８に示した期間Ｔ２では、現在（そのとき）選択されている一方のアンテナがパケット＃１の受信時と同じアンテナとなり、その同じアンテナによって２番目以降のパケットが受信されると、上記と同様にステップ１１以下の一連のアンテナ切り換え判定制御処理が実行される。

一方、ステップ１５で受信レベルが当該の受信レベル範囲内にないと判断した場合には、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、アンテナを切り換える必要があると判断して、ステップ１６に進み、当該の一方のアンテナが選択されている状態から、他方のアンテナが選択される状態に切り換える。

具体的に、この場合、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、メディアアクセスコントローラ２４９を介してベースバンドプロセッサ２４７にアンテナを切り換えることを指示し、ベースバンドプロセッサ２４７は、その指示に従って、アンテナ切り換えスイッチ２４１に供給されるアンテナ切り換え信号の状態を変更して、アンテナ切り換えスイッチ２４１を切り換え、アンテナを切り換える。

例えば、アンテナ２０１が一方のアンテナとして選択されている状態で、図８に示した期間Ｔ０において、そのアンテナ２０１によって１番目のパケット＃１が受信され、その伝送レートが閾値レートＲｔｈ（＝２４Ｍｂｐｓ）以下であり、かつ受信レベルが当該の伝送レート（２４Ｍｂｐｓ，１８Ｍｂｐｓ，１２Ｍｂｐｓ，９Ｍｂｐｓまたは６Ｍｂｐｓ）のもとでパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲内にない場合、期間Ｔ０の直後の期間Ｔ１で、アンテナが切り換えられ、アンテナ２０２が選択される。

この場合のアンテナ２０２のような選択されたアンテナは、上記の処理開始時に選択されている方のアンテナではないので、ここでは「他方のアンテナ」と称する。

このようにステップ１６でアンテナを切り換えた場合には、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、さらにステップ１６からステップ２１に進んで、その選択された他方のアンテナによって次のパケットが受信されたか否かを判断し、受信されたと判断するまで待機する。

例えば、上記のように期間Ｔ１でアンテナ切り換えによりアンテナ２０２が選択された場合、そのアンテナ２０２によってパケットが受信されたか否かを判断する。

そして、この場合、例えば直後の期間Ｔ２でアンテナ２０２によって２番目のパケット＃２が受信されるように、選択された他方のアンテナによって次のパケットが受信されると、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、ステップ２１からステップ２２に進んで、メディアアクセスコントローラ２４９から、他方のアンテナに対応する、そのときの受信レベル検出値、伝送レート情報およびアンテナ選択状態情報を取得し、次にステップ２３で、記憶部２１５に記憶保持されている対応テーブルから、そのときの伝送レートに対応する（そのときの伝送レートのもとで）パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲（最小値および最大値）を読み出し、さらにステップ２４に進んで、ステップ２２で取得した受信レベル検出値で示されるそのときの受信レベルが、ステップ２３で読み出された当該の受信レベル範囲内にあるか否かを判断する。

そして、そのときの受信レベルが当該の受信レベル範囲内にある場合には、ステップ２４からステップ２５に進んで、現在のアンテナ選択状態を維持する。この場合も、具体的に、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、メディアアクセスコントローラ２４９を介してベースバンドプロセッサ２４７にアンテナを切り換えないことを指示し、または無線通信部２４０に対して特に何も指示をしない。

例えば、上記のように期間Ｔ２でアンテナ２０２によって２番目のパケット＃２が受信され、その伝送レートが２４Ｍｂｐｓであり、かつ受信レベルが当該の伝送レート（２４Ｍｂｐｓ）のもとでパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲内にある場合には、以前に選択されていたアンテナ２０１に切り換えられる（戻される）ことなく、アンテナ２０２が選択された状態が維持される。

すなわち、この場合は、ステップ１６での切り換え後のアンテナによってパケットを良好に受信できたことから、切り換え前のアンテナに戻すことなく、一連のアンテナ切り換え判定制御処理を終了する。

この場合、ステップ２５で一連のアンテナ切り換え判定制御処理を終了した後は、上記のように他方のアンテナとした切り換え後のアンテナが、現在（そのとき）選択されている一方のアンテナとされ、そのアンテナによって次のパケットが受信されると、上記と同様にステップ１１以下の一連のアンテナ切り換え判定制御処理が実行される。

一方、ステップ２４で、そのときの受信レベルが当該の受信レベル範囲内にないと判断した場合には、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、ステップ２６に進んで、アンテナ切り換え後の受信レベルの方が、アンテナ切り換え前の受信レベルより、パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲に近いか否かを判断する。

そして、アンテナ切り換え後の受信レベルの方が、アンテナ切り換え前の受信レベルより、パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲に近い場合には、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、ステップ１６では相対的に受信状態の悪いアンテナから相対的に受信状態の良いアンテナに切り換えたと判断して、ステップ２６からステップ２５に進んで、ステップ２４で受信レベルが当該の受信レベル範囲内にあると判断した場合と同様に、現在のアンテナ選択状態を維持する。

例えば、上記のように、期間Ｔ０ではアンテナ２０１によって１番目のパケット＃１が受信され、アンテナ切り換え後の期間Ｔ２ではアンテナ２０２によって２番目のパケット＃２が受信された場合で、かつパケット＃１の受信時の受信レベルより、パケット＃２の受信時の受信レベルの方が、パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲に近い場合には、アンテナ２０２が選択された状態が維持される。

逆に、アンテナ切り換え前の受信レベルの方が、アンテナ切り換え後の受信レベルより、パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲に近い場合には、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、ステップ１６では相対的に受信状態の良いアンテナから相対的に受信状態の悪いアンテナに切り換えたと判断して、ステップ２６からステップ２７に進み、当該の他方のアンテナが選択されている状態から、ステップ１１以下の一連のアンテナ切り換え判定制御処理の開始時に選択されていた一方のアンテナが選択される状態に切り換える。

具体的に、ステップ２７では、アンテナ切り換え判定制御部２１６は、メディアアクセスコントローラ２４９を通じてベースバンドプロセッサ２４７にアンテナを切り換えることを指示し、ベースバンドプロセッサ２４７は、その指示に従って、アンテナ切り換えスイッチ２４１に供給されるアンテナ切り換え信号の状態を変更して、アンテナ切り換えスイッチ２４１を切り換え、アンテナを切り換える。

例えば、上記のように、期間Ｔ０ではアンテナ２０１によって１番目のパケット＃１が受信され、アンテナ切り換え後の期間Ｔ２ではアンテナ２０２によって２番目のパケット＃２が受信された場合で、かつパケット＃２の受信時の受信レベルより、パケット＃１の受信時の受信レベルの方が、パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲に近い場合には、期間Ｔ２の直後の期間Ｔ３において、アンテナが切り換えられ、アンテナ２０１が選択される。

この場合、ステップ２７で一連のアンテナ切り換え判定制御処理を終了した後は、上記のように一方のアンテナとした切り換え後のアンテナが、そのまま現在（そのとき）選択されている一方のアンテナとされ、そのアンテナによって次のパケットが受信されると、上記と同様にステップ１１以下の一連のアンテナ切り換え判定制御処理が実行される。

以上のように、この発明のアンテナ切り換え判定制御方法では、閾値レートより高い伝送レートのパケットを受信でき、伝送状態が良好であると推定される場合、または、閾値レート以下の伝送レートではあるが、当該の伝送レートのもとでパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲内の受信レベルでパケットを受信できる場合には、アンテナが切り換えられず、閾値レート以下の伝送レートで、かつ当該の伝送レートのもとでパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲外の受信レベルでパケットが受信される場合にのみ、アンテナが切り換えられるので、実際にパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲の、デバイスごとの個体差によるばらつきや、マルチパスの状況などの電波伝搬環境による変動を吸収することができ、不必要にアンテナが切り換えられることによるパケットロスの発生を軽減し、最小限に抑えることができる。

なお、アンテナ切り換え判定制御部２１６による上述したアンテナ切り換え判定制御処理は、ソフトウェア（アンテナ切り換え判定制御用プログラム）によって実行することもでき、ハードウェア回路によって実行することもできる。

ソフトウェアによって実行する場合には、そのプログラムを、あらかじめ装置の製造者が表示端末２００の図３に示したＲＯＭ２１２またはフラッシュメモリ２１４に書き込んでおくこともできるが、ユーザがネットワークや記録媒体からフラッシュメモリ２１４にダウンロードできるようにすることもできる。

［６．方法またはシステムの他の例：図１１］
上述した例は、閾値レートを一つにする場合であるが、より広い受信レベルの範囲で、この発明の方法の効果が得られるように、例えば、図１１に示すような、受信レベルに対する閾値レートのテーブルを参照し、受信レベルが−９２ｄＢｍ以上のときには閾値レートを３６Ｍｂｐｓとし、受信レベルが−９２ｄＢｍ未満のときには閾値レートを１８Ｍｂｐｓとする、というように、受信レベルに応じて異なる閾値レートを用いて、アンテナ切り換え判定制御を行うようにしてもよい。

また、上述した例は、パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲とする場合であるが、パケットエラーレートが完全に０％ではなく、コンマ数％や１％というような０％に近い所定値以下となる受信レベル範囲としてもよい。

さらに、上述した例は、受信パケットごとに、そのパケットの伝送レートおよび受信レベルを用いてアンテナ切り換え判定制御を行う場合であるが、一時的な変動の影響を少なくするために、同じアンテナによって順次受信された複数パケットごとに、伝送レートおよび受信レベルとして、その複数パケットの伝送レートおよび受信レベルを平均化したものを用いて、アンテナ切り換え判定制御を行うようにしてもよい。

この場合、複数パケットの伝送レート平均値が、例えば１６Ｍｂｐｓというような、伝送レートとして設定できない値となるときには、パケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲については、その平均値に最も近い伝送レート（平均値が１６Ｍｂｐｓのときには１８Ｍｂｐｓ）についての受信レベル範囲を用い、または、その平均値の前後の伝送レート（平均値が１６Ｍｂｐｓのときには１２Ｍｂｐｓおよび１８Ｍｂｐｓ）についての受信レベル範囲を補間演算することにより算出された受信レベル範囲を用いる。

また、複数パケットについての伝送レートのヒストグラムを作成して、伝送レートが閾値レートより高いパケットの割合、例えば伝送レートが２４Ｍｂｐｓより高いパケットの割合を算出し、その算出された割合が設定された閾値（割合）より高い場合には、受信レベルの如何にかかわらず、アンテナを切り換えず、算出された割合が設定された閾値以下の場合には、上記の平均化された受信レベルが、上記の平均化された伝送レートのもとでパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲内にあるか否かに応じて、受信レベル範囲内にある場合にはアンテナを切り換えず、受信レベル範囲内にない場合にはアンテナを切り換えるように、アンテナ切り換えを制御するようにしてもよい。

また、一般に制御パケットやブロードキャストパケットなどは伝送レートの制御が異なるため、これらのパケットについては、伝送レートを用いた上記のアンテナ切り換え判定制御を行わず、ユニキャストパケットについてのみ、伝送レートを用いた上記のアンテナ切り換え判定制御を行うようにしてもよい。

さらに、上述した例は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格による無線通信を行う場合であるが、他の規格、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格による無線通信を行う場合にも、この発明を適用することができる。ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格では、無線周波数帯として２．４ＧＨｚ帯が規定され、伝送レートとして１１Ｍｂｐｓ，５．５Ｍｂｐｓ，２Ｍｂｐｓおよび１Ｍｂｐｓのいずれかを設定することができる。

さらに、この発明は、上記のようなベース装置および表示端末からなる無線通信システムに限らず、一方の装置（送信装置）から他方の装置（受信装置）に無線通信によってパケットを送信する無線通信システムに適用することができる。

この発明の無線通信システムの一例を示す図である。 ベース装置の一例の全体の構成を示す図である。 表示端末の一例の全体の構成を示す図である。 表示端末の一例のアンテナ切り換え判定制御に係る構成を示す図である。 伝送レートとパケットエラーレートが０％となる受信レベル範囲との関係の一例を示す図である。 表示端末の記憶部に記憶保持される対応テーブルの一例を示す図である。 閾値レートの設定の説明に供する図である。 パケット受信とアンテナ切り換えとの時間的関係の説明に供する図である。 アンテナ切り換え判定制御処理の一例の一部を示す図である。 アンテナ切り換え判定制御処理の一例の一部を示す図である。 閾値レートについての他の例を示す図である。

符号の説明

主要部については図中に全て記述したので、ここでは省略する。

Claims (10)

1. 送信装置で設定可能な複数通りの、物理層における電波の伝送速度を示す伝送レートにつき、受信装置での受信パケットのエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲が書き込まれた記憶手段と、
   前記送信装置から送信された、前記送信装置で設定された伝送レートを示す設定情報を含むパケットを受信する、２つのアンテナからなるダイバーシティアンテナを有する無線通信手段と、
   この無線通信手段で受信された信号の受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、
   アンテナを切り換えるか否かを判定し、アンテナ切り換えを制御するアンテナ切り換え判定制御手段とを備え、
   前記アンテナ切り換え判定制御手段は、
   前記２つのアンテナのうちの現在選択されている一方のアンテナによってパケットが受信されたとき、前記設定情報で示されるそのときの伝送レートが、前記送信装置で設定可能な伝送レートの最低レートと最高レートとの間のレートとして設定された閾値レートより高いか否か、および、前記受信レベル検出手段によって検出されたそのときの受信レベルが、前記記憶手段に記憶されている、そのときの伝送レートのもとでパケットエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲内にあるか否かを判断し、
   そのときの伝送レートが前記閾値レートより高い場合には、そのときの受信レベルが前記範囲内にあるか否かにかかわらず、当該一方のアンテナが選択された状態を維持し、
   そのときの伝送レートが前記閾値レート以下であり、かつ、そのときの受信レベルが前記範囲内にある場合には、当該一方のアンテナが選択された状態を維持し、
   そのときの伝送レートが前記閾値レート以下であり、かつ、そのときの受信レベルが前記範囲内にない場合には、当該一方のアンテナに代えて他方のアンテナを選択する、
   ことを特徴とする受信装置。
2. 請求項１の受信装置において、
   前記アンテナ切り換え判定制御手段は、
   前記他方のアンテナの選択後、当該他方のアンテナによってパケットが受信されたとき、前記受信レベル検出手段によって検出されたそのときの受信レベルが、前記記憶手段に記憶されている、そのときの伝送レートのもとでパケットエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲内にあるか否か、および、そのときの受信レベルの方が、当該他方のアンテナの選択前の前記一方のアンテナが選択されていたときの受信レベルに比べて、パケットエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲に近いか否かを判断し、
   そのときの受信レベルが前記範囲内にある場合には、そのときの受信レベルの方が前記範囲に近いか否かにかかわらず、当該他方のアンテナが選択された状態を維持し、
   そのときの受信レベルが前記範囲内になく、かつ、そのときの受信レベルの方が前記範囲に近い場合には、当該他方のアンテナが選択された状態を維持し、
   そのときの受信レベルが前記範囲内になく、かつ、前記一方のアンテナが選択されていたときの受信レベルの方が前記範囲に近い場合には、当該他方のアンテナに代えて前記一方のアンテナを選択する、
   ことを特徴とする受信装置。
3. 請求項１または２の受信装置において、
   アンテナを切り換えるか否かの判定対象の受信パケットは、同じアンテナによって順次受信された複数パケットであり、前記そのときの伝送レートとして、前記複数パケットについての伝送レート平均値が用いられ、前記そのときの受信レベルとして、前記複数パケットについての受信レベル平均値が用いられることを特徴とする受信装置。
4. 請求項３の受信装置において、
   前記アンテナ切り換え判定制御手段は、前記複数パケットにおける伝送レートが前記閾値レートより高いパケットの割合を算出し、その算出された割合が設定された閾値より高いか否かによって、そのときの伝送レートが前記閾値レートより高いか否かを判断することを特徴とする受信装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の受信装置と、この受信装置にパケットを送信する送信装置とからなる無線通信システム。
6. 送信装置で設定可能な複数通りの、物理層における電波の伝送速度を示す伝送レートにつき、受信装置での受信パケットのエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲が書き込まれた記憶手段と、
   前記送信装置から送信された、前記送信装置で設定された伝送レートを示す設定情報を含むパケットを受信する、２つのアンテナからなるダイバーシティアンテナを有する無線通信手段と、
   この無線通信手段で受信された信号の受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、
   を備える受信装置におけるアンテナ切り換え判定制御方法であって、
   前記２つのアンテナのうちの現在選択されている一方のアンテナによってパケットが受信されたとき、前記設定情報で示されるそのときの伝送レートが、前記送信装置で設定可能な伝送レートの最低レートと最高レートとの間のレートとして設定された閾値レートより高いか否か、および、前記受信レベル検出手段によって検出されたそのときの受信レベルが、前記記憶手段に記憶されている、そのときの伝送レートのもとでパケットエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲内にあるか否かを判断する判定工程と、
   そのときの伝送レートが前記閾値レートより高い場合には、そのときの受信レベルが前記範囲内にあるか否かにかかわらず、当該一方のアンテナが選択された状態を維持し、そのときの伝送レートが前記閾値レート以下であり、かつ、そのときの受信レベルが前記範囲内にある場合には、当該一方のアンテナが選択された状態を維持し、そのときの伝送レートが前記閾値レート以下であり、かつ、そのときの受信レベルが前記範囲内にない場合には、当該一方のアンテナに代えて他方のアンテナを選択する制御工程と、
   を備えることを特徴とするアンテナ切り換え判定制御方法。
7. 請求項６のアンテナ切り換え判定制御方法において、さらに、
   前記他方のアンテナの選択後、当該他方のアンテナによってパケットが受信されたとき、前記受信レベル検出手段によって検出されたそのときの受信レベルが、前記記憶手段に記憶されている、そのときの伝送レートのもとでパケットエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲内にあるか否か、および、そのときの受信レベルの方が、当該他方のアンテナの選択前の前記一方のアンテナが選択されていたときの受信レベルに比べて、パケットエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲に近いか否かを判断する判定工程と、
   そのときの受信レベルが前記範囲内にある場合には、そのときの受信レベルの方が前記範囲に近いか否かにかかわらず、当該他方のアンテナが選択された状態を維持し、そのときの受信レベルが前記範囲内になく、かつ、そのときの受信レベルの方が前記範囲に近い場合には、当該他方のアンテナが選択された状態を維持し、そのときの受信レベルが前記範囲内になく、かつ、前記一方のアンテナが選択されていたときの受信レベルの方が前記範囲に近い場合には、当該他方のアンテナに代えて前記一方のアンテナを選択する制御工程と、
   を備えることを特徴とするアンテナ切り換え判定制御方法。
8. 請求項６または７のアンテナ切り換え判定制御方法において、
   アンテナを切り換えるか否かの判定対象の受信パケットを、同じアンテナによって順次受信された複数パケットとし、前記そのときの伝送レートとして、前記複数パケットについての伝送レート平均値を用い、前記そのときの受信レベルとして、前記複数パケットについての受信レベル平均値を用いることを特徴とするアンテナ切り換え判定制御方法。
9. 請求項８のアンテナ切り換え判定制御方法において、
   前記複数パケットにおける伝送レートが前記閾値レートより高いパケットの割合を算出し、その算出された割合が設定された閾値より高いか否かによって、そのときの伝送レートが前記閾値レートより高いか否かを判断することを特徴とするアンテナ切り換え判定制御方法。
10. 送信装置で設定可能な複数通りの、物理層における電波の伝送速度を示す伝送レートにつき、受信装置での受信パケットのエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲が書き込まれた記憶手段と、
    前記送信装置から送信された、前記送信装置で設定された伝送レートを示す設定情報を含むパケットを受信する、２つのアンテナからなるダイバーシティアンテナを有する無線通信手段と、
    この無線通信手段で受信された信号の受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、
    を備える受信装置で、アンテナを切り換えるか否かを判定し、アンテナ切り換えを制御するためにコンピュータを、
    前記２つのアンテナのうちの現在選択されている一方のアンテナによってパケットが受信されたとき、前記設定情報で示されるそのときの伝送レートが、前記送信装置で設定可能な伝送レートの最低レートと最高レートとの間のレートとして設定された閾値レートより高いか否か、および、前記受信レベル検出手段によって検出されたそのときの受信レベルが、前記記憶手段に記憶されている、そのときの伝送レートのもとでパケットエラーレートが所定値以下となる受信レベル範囲内にあるか否かを判断する手段、および、
    そのときの伝送レートが前記閾値レートより高い場合には、そのときの受信レベルが前記範囲内にあるか否かにかかわらず、当該一方のアンテナが選択された状態を維持し、そのときの伝送レートが前記閾値レート以下であり、かつ、そのときの受信レベルが前記範囲内にある場合には、当該一方のアンテナが選択された状態を維持し、そのときの伝送レートが前記閾値レート以下であり、かつ、そのときの受信レベルが前記範囲内にない場合には、当該一方のアンテナに代えて他方のアンテナを選択する手段、
    として機能させるアンテナ切り換え判定制御プログラム。

Images