JP4979814B2 - 無線通信装置、無線通信方法、プログラム、及び集積回路 - Google Patents

Description

本発明は、送信レートが可変な無線通信方法および無線通信装置に関するものである。

一般にデータの無線伝送において、送信側装置は、原データを無線信号に変換してアンテナより送信する。一方、受信側装置は、アンテナで受信した無線信号を復調および復号することにより原データを復元する。

従来の無線通信装置としては、信頼性の高い無線伝送を行うために受信側装置に複数のアンテナを設け、誤りが少なく復元できるようにアンテナを選択するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、受信した信号のビット誤り率を検出し、検出されたビット誤り率が所望のビット誤り率の値より大きい場合に、それまで用いていたアンテナとは異なるアンテナを用いて受信するようにアンテナを切り替えていた。このような構成とすることにより、受信状態の良いアンテナを選定することができる。その結果、全体としてデータ転送のスループットが向上するという効果を有していた。

特開平１０−１２６３２２号公報（第６ページ、図１）

しかしながら、従来の構成は、送信する無線信号の無線伝送速度（「送信レート」ともいう）を変化させる機能のある無線通信装置が送信した無線信号を受信する場合には、正確には適用できなかった。ここで、無線伝送速度は、変調方式のＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の多値数や誤り訂正用の符号化率（畳み込み符号の１／２や３／４等）により決まるものであり、物理層速度（ＰＨＹ ＲＡＴＥ）とも呼ばれる。

つまり、ビット誤り率の検出中に無線伝送速度が変化すると、雑音などに対する耐性が変って無線伝送状態の良好さとビット誤り率との関係が変わる。そのため、ビット誤り率に基づいて良好なアンテナを正確に選ぶことが難しくなるという課題を有していた。

本発明は、従来の課題を解決するもので、相手装置が送信する無線信号の送信レートを制御することができる無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る無線通信装置は、無線ネットワークを介して接続された他の無線通信装置との間で無線通信を行う。具体的には、無線信号を送受信する無線送受信部と、前記他の無線通信装置から送信され、前記無線送受信部によって受信される前記無線信号の送信レートが一定となるように、前記他の無線通信装置を制御する送信レート制御部とを備える。上記構成のように、相手から送信される無線信号の送信レートを制御すれば、例えば、相手装置との通信状態を測定したりする場合に有利である。

さらに、該無線通信装置は、前記無線信号を受信したことを前記他の無線通信装置に通知するための確認応答信号を生成し、当該確認応答信号を前記無線送受信部に送信させる確認応答生成部を備える。そして、前記送信レート制御部は、前記無線信号に対する前記確認応答信号の割合を増減させることにより、前記他の無線通信装置に前記送信レートを一定にさせる。これにより、送信レートを意図的に制御していることを、相手装置が意識する必要がなくなる。つまり、既存の無線通信装置に対しても送信レートの制御が可能となる。

具体的には、前記送信レート制御部は、前記送信レートが予め定められた目標値を上回ったことに応じて、前記確認応答生成部で生成された前記確認応答信号を前記無線送受信部に送信させる割合である返送率を減少させてもよい。

さらに、前記送信レート制御部は、前記送信レートが前記目標値を下回ったことに応じて、前記返送率を増加させると共に、前記他の無線通信装置に対して前記送信レートを増加させるための送信レート増加要求を前記無線送受信部に送信させてもよい。これにより、送信レートが目標値を下回るのを防止することができる。

上記構成とすれば、相手装置からの送信レートを制御することができる。なお、既存の無線通信装置は、確認応答信号の返送率が下がると、比較的早く送信レートを低下させる。一方、返送率が上がっても、すぐには送信レートを増加させないので、送信レートを増加させたい場合には、明示的に「送信レート増加要求」を送信してもよい。

また、前記送信レート制御部は、前記返送率を５０％以上の値に設定するのが望ましい。返送率が５０％を下回ると、実際の通信に著しい支障をきたす可能性がある。

また、前記無線送受信部は、複数の指向特性を相互に切替可能なアンテナを含む。さらに、該無線通信装置は、前記アンテナの指向特性を順次切り替えながらビット誤り率を計測し、ビット誤り率の最も低い指向特性を前記アンテナの指向特性として選択する指向特性選択処理を実行する指向特性選択部を備える。そして、前記送信レート制御部は、前記指向特性選択処理が実行されている期間中に、前記送信レートが一定となるように前記他の無線通信装置を制御するのが望ましい。

これにより、指向特性選択処理中は相手装置からの送信レートが一定となるので、各指向特性について、同じ条件でビット誤り率を測定することができる。その結果、現在の通信状態に適応した指向特性を選択することができる。

また、前記送信レート制御部は、前記他の無線通信装置に前記送信レートを固定させる送信レート固定要求を前記無線送受信部に送信させてもよい。

本発明の他の形態に係る無線通信装置は、上記記載の無線通信装置と無線ネットワークを介して接続される前記他の無線通信装置である。具体的には、前記無線信号を送受信する無線送受信部と、前記無線信号の送信レートを設定し、前記無線送受信部に当該送信レートで前記無線信号を送信させる送信レート設定部と、前記送信レート固定要求を受信したことに応じて、前記送信レート設定部に前記送信レートを変更させないようにする送信レート制御部とを備える。

上記構成のように、明示的に「送信レート固定要求」を送信することによっても、相手装置からの送信レートを制御することができる。なお、送信レートの制御を終了する際には、「送信レート固定解除要求」を送信すればよい。

本発明の一形態に係る無線通信方法は、無線ネットワークを介して接続された他の無線通信装置との間で無線通信を行う。具体的には、無線信号を送受信する無線送受信ステップと、前記他の無線通信装置から送信され、前記無線送受信ステップにおいて受信される前記無線信号の送信レートが一定となるように、前記他の無線通信装置を制御する送信レート制御ステップとを含む。

本発明の一形態に係るプログラムは、コンピュータに、無線ネットワークを介して接続された他の無線通信装置との間で無線通信を行わせる。具体的には、無線信号を送受信する無線送受信ステップと、前記他の無線通信装置から送信され、前記無線送受信ステップにおいて受信される前記無線信号の送信レートが一定となるように、前記他の無線通信装置を制御する送信レート制御ステップとを含む。

本発明の一形態に係る集積回路は、無線ネットワークを介して接続された他の無線通信装置との間で無線通信を行う。具体的には、無線信号を送受信する無線送受信部と、前記他の無線通信装置から送信され、前記無線送受信部によって受信される前記無線信号の送信レートが一定となるように、前記他の無線通信装置を制御する送信レート制御部とを備える。

なお、本発明は、無線通信装置として実現できるだけでなく、これらの機能を実現する集積回路として実現したり、そのような機能をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。

本発明のデータの無線通信装置によれば、相手装置が送信する無線信号の送信レートを制御することができる無線通信装置を得ることができる。

図１は、本発明における無線伝送システムおよび無線通信装置の一構成例を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１における送信レート固定要求部の一構成例を示すブロック図である。 図３は、第２の無線通信装置の一構成例を示すブロック図である。 図４は、アンテナ切り替えの動作を記すフローチャートである。 図５は、本発明におけるアンテナ群とアンテナ切り替えスイッチとに相当する部分の一構成例を示すブロック図である。 図６は、本発明におけるアンテナ群とアンテナ切り替えスイッチとに相当する部分の一構成例を示すブロック図である。 図７は、本発明におけるアンテナ群とアンテナ切り替えスイッチとに相当する部分の一構成例を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態２における送信レート固定要求部の一構成例を示すブロック図である。 図９は、第２の無線通信装置の一構成例を示すブロック図である。 図１０は、アンテナ切り替えの動作を記すフローチャートである。 図１１は、送信レート調整処理のフローチャートである。 図１２は、返送率と確認応答信号との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における無線伝送システムを構成する第１及び第２の無線通信装置１、２の一構成例を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態１では、第１の無線通信装置１と第２の無線通信装置２との間の無線伝送について説明を行う。

第１の無線通信装置１は、図１に示されるように、アンテナ群１１と、アンテナ切り替えスイッチ１２と、高周波回路部１３と、復調部１４と、メディアアクセス制御部１５と、送信レート固定要求部１６と、変調部１７と、誤り率検出部１８と、アンテナ制御部１９とを備える。なお、アンテナ群１１と、アンテナ切り替えスイッチ１２と、高周波回路部１３と、復調部１４と、変調部１７とで、無線信号を送受信する無線送受信部（図示省略）を構成する。

図１において、アンテナ群１１は、指向特性が互いに異なる複数のアンテナで構成される。各アンテナは、アンテナ切り替えスイッチ１２に接続されている。アンテナ切り替えスイッチ１２は、アンテナ制御部１９の指示に従って、アンテナ群１１を構成するアンテナのいずれかを選択する。そして、アンテナ切り替えスイッチ１２は、選択したアンテナが受信した高周波信号を高周波回路部１３に出力する。また、高周波回路部１３より入力された高周波の送信変調信号を選択したアンテナに出力する。

高周波回路部１３は、メディアアクセス制御部１５から出力されるモード制御信号に従って、アンテナの送受信モードを制御する。具体的には、制御モードが受信モードである場合は、アンテナ切り替えスイッチ１２より出力された高周波信号を変換し、受信変調信号として復調部１４へ出力する。一方、制御モードが送信モードである場合は、変調部１７から入力された送信変調信号を高周波信号に変換して、アンテナ切り替えスイッチ１２へ出力する。

復調部１４は、高周波回路部１３から入力された受信変調信号を復調（誤り訂正を行ってもよい）し、受信データとして出力する。誤り率検出部１８は、復調部１４から入力された受信データの誤り率を検出する。

アンテナ制御部（指向特性選択部）１９は、誤り率検出部１８が検出した誤り率に従って、アンテナ切り替えスイッチ１２、メディアアクセス制御部１５、及び送信レート固定要求部１６を制御する。具体的には、アンテナ制御部１９は、アンテナの指向特性を順次切り替えながらビット誤り率を計測し、アンテナの指向特性としてビット誤り率の最も低い指向特性を選択する指向特性選択処理を実行する。

メディアアクセス制御部１５は、復調部１４より入力された受信データを、第１の無線通信装置１に接続されているスピーカやマイクなどの外部機器（図示せず）に出力する。また、外部機器から入力されたデータを送信データとして送信レート固定要求部１６に送信する。また、メディアアクセス制御部１５は、無線信号を受信したことを第２の無線通信装置２に通知するための確認応答信号（典型的には、Ａｃｋ）を生成し、当該確認応答信号を送信レート固定要求部１６に出力する確認応答生成部としても機能する。なお、Ａｃｋとは、復調部１４から入力された受信データを内部で正しく処理できたということを第２の無線通信装置に通知するための確認応答信号である。また、メディアアクセス制御部１５は、アンテナ制御部１９の指示に従って、高周波回路部１３に、モード制御信号を出力する。

Ａｃｋ信号、外部機器から入力されたデータ、および後述する送信レート固定要求や送信レート固定解除要求を送信する場合、メディアアクセス制御部１５は、送信モードを表すモード制御信号を出力する。それ以外のタイミングでは実際に変調信号を受信中か否かにかかわらず、メディアアクセス制御部１５は、受信モードを表すモード制御信号を出力する。

送信レート固定要求部１６は、アンテナ制御部１９の制御に従って、メディアアクセス制御部１５から入力されたデータ、及び自身で生成したデータのいずれかを変調部１７に出力する。また、送信レート固定要求部（送信レート制御部）１６は、第２の無線通信装置２から送信され、アンテナによって受信される無線信号の送信レートが一定となるように、第２の無線通信装置２を制御する。より具体的には、第２の無線通信装置２に送信レートを固定させる送信レート固定要求を変調部１７に出力する。

変調部１７は、送信レート固定要求部１６より入力されたデータを変調した送信変調信号を高周波回路部１３へ出力する。また、変調部１７は、送信変調信号の送信レート（変調方式）を決定し、当該送信レートをヘッダ部に格納して、送信変調信号と共に高周波回路部１３へ出力する。さらに、変調部１７は、通信状況等に応じて送信レートを変化（増減）させることができる。例えば、通信状況が良好な場合には送信レートを増加させ、通信状況が悪化した場合には送信レートを減少させることができる。

図２は、送信レート固定要求部１６の詳細な構成の一例を示すブロック図である。

図２において、送信レート固定要求発生部１６１、送信レート固定解除要求発生部１６２は、アンテナ制御部１９より入力された制御データ送信命令に従って、それぞれ、送信レート固定要求、送信レート固定解除要求を発生させる。選択部１６３は、アンテナ制御部１９から供給される制御データ送信命令に従って、送信レート固定要求発生部１６１から供給される送信レート固定要求、送信レート固定解除要求発生部１６２から供給される送信レート固定解除要求、及びメディアアクセス制御部１５から供給される送信データのいずれかを選択して変調部１７へ出力する。

なお、送信レート固定要求発生部１６１、及び送信レート固定解除要求発生部１６２は、アンテナ制御部１９からの指示の内容にかかわらず、常に制御データを発生してもよいし、自身が発生するデータを生成する指示である場合のみ制御データを発生させてもよい。また、送信レート固定要求、送信レート固定解除要求を予め記憶しておき、必要に応じて、読み出す構成でもよい。

図３は、第２の無線通信装置２の一構成例を示すブロック図である。

第２の無線通信装置２は、図３に示されるように、アンテナ２１と、高周波回路部２２と、復調部２３と、メディアアクセス制御部２４と、変調部２５と、固定要求判定部２６とを備える。

図３において、アンテナ２１は、一つのアンテナで構成されても複数のアンテナで構成されてもよい。高周波回路部２２は、メディアアクセス制御部２４から出力されるモード制御信号に従って、アンテナの送受信モードを制御する。具体的には、制御モードが受信モードである場合は、アンテナ２１が受信した高周波信号を変換して受信変調信号として復調部２３へ出力する。一方、制御モードが送信モードである場合は、変調部２５から入力された送信変調信号を高周波信号に変換してアンテナ２１に出力する。復調部２３は、高周波回路部２２から入力された受信変調信号を復調する。

変調部２５は、メディアアクセス制御部２４より入力されたデータを変調した送信変調信号を高周波回路部２２へ出力する。また、変調部２５は、送信変調信号の送信レート（変調方式）を決定し、当該送信レートをヘッダ部に格納して、送信変調信号と共に高周波回路部２２へ出力する送信レート設定部としても機能する。さらに、変調部２５は、通信状況等に応じて送信レートを変化（増減）させることができる。例えば、通信状況が良好な場合には送信レートを増加させ、通信状況が悪化した場合には送信レートを減少させることができる。

固定要求判定部２６は、復調部２３より入力された受信データを判定し、判定結果に応じて変調部２５を制御する送信レート制御部として機能する。具体的には、送信レート固定要求を受信したことに応じて、変調部２５が送信レートを変更するのを禁止する。また、送信レート固定解除要求を受信したことに応じて、変調部２５が送信レートを変更するのを許可する。

メディアアクセス制御部２４は、復調部２３より入力された受信データを、第２の無線通信装置２に接続されているスピーカやマイクなどの外部機器（図示せず）に出力したり、外部機器から入力されたデータやＡｃｋ等を送信データとして変調部２５へ出力する。

以下、本実施の形態１における第１及び第２の無線通信装置１、２の動作を説明する。

本実施の形態１においては、第１の無線通信装置１と第２の無線通信装置２との間で無線通信を行っている途中で、第１の無線通信装置１がアンテナ切り替えを行う場合を例にとって説明する。

以下、図４のフローチャートを参照しながら、本実施の形態１の動作を詳細に説明する。なお、図４のフローチャートは、第１の無線通信装置１の動作を示している。

今、第１の無線通信装置１と第２の無線通信装置２との間で無線伝送が行われており、第１の無線通信装置１、及び第２の無線通信装置２の各部は必要な処理を行っているとする。

（ステップＳ４０１）アンテナ制御部１９は、定期的に良好なアンテナの探索を開始できるように、ｔ（≧０）＝０、Ｔ（＞０）＝予め定められた所定の時間に設定する。

（ステップＳ４０２）アンテナ制御部１９は、所定の期間が経過したか（ｔ＝Ｔであるかどうか）を調べる。ｔ＝Ｔである場合（Ｓ４０２でＹｅｓ）はステップＳ４０３へ、ｔ＝Ｔでない場合（Ｓ４０２でＮｏ）はステップＳ４０４へ進む。

（ステップＳ４０３）アンテナ制御部１９は、所定の期間が経過したので、アンテナ探索を始める。ｔ＝０に設定し、ステップＳ４０５へ進む。

（ステップＳ４０４）誤り率検出部１８は、復調部１４から受信データが入力されると、受信データのビット誤り率やパケット誤り率などの誤り率を算出し、算出した誤り率が所定の値より大きいかどうか判定する。誤り率の算出方法は、ビット単位で計測する、パケット単位で計測する、一定時間ごとに計測する、一定受信データ量ごとに計測するなど、どのような方法でもよい。誤り率検出部１８は、算出した誤り率が所定の値より大きい場合（Ｓ４０４でＹｅｓ）はステップＳ４０５へ進み、所定の値以下の場合（Ｓ４０４でＮｏ）はステップＳ４０２に戻る。

（ステップＳ４０５）アンテナ制御部１９は、第２の無線通信装置２に送信レート固定要求を送信し、ステップＳ４０６に進む。

以下、ステップＳ４０５の動作を詳細に説明する。

アンテナ制御部１９は、送信レート固定要求部１６に送信レート固定要求を発生するよう指示する。この時、送信レート固定要求部１６は、アンテナ制御部１９の指示を受け、送信レート固定要求発生部１６１に送信レート固定要求を発生させ、選択部１６３に送信レート固定要求発生部１６１が発生させた送信レート固定要求を選択して変調部１７に出力させる。

変調部１７は、入力された送信レート固定要求を変調して高周波回路部１３に出力する。この時、高周波回路部１３は、メディアアクセス制御部１５より送信モードの指示を受け、変調された送信レート固定要求を高周波信号に変換して、アンテナ切り替えスイッチ１２に出力する。アンテナ切り替えスイッチ１２は、高周波回路部１３より入力された高周波信号を、選択中のアンテナを介して、第２の無線通信装置２に向けて送信する。

第２の無線通信装置２においては、アンテナ２１で第１の無線通信装置１より送信された高周波信号を受信する。高周波回路部２２は、アンテナ２１で受信した高周波信号を変換して、メディアアクセス制御部２４からの制御モード信号（この場合は、受信モード）に従って、復調部２３に出力する。復調部２３は、高周波回路部２２より入力された受信高周波信号を復調する。固定要求判定部２６は、復調部２３から入力された受信データが送信レート固定要求か、送信レート固定解除要求であるかどうかを判定する。

この場合、送信レート固定要求が入力されるので、固定要求判定部２６は、変調部２５に対して、送信レートを固定にして送信するよう指示する。メディアアクセス制御部２４は、復調部２３から出力された送信レート固定要求を受信し、確認応答信号を生成して変調部２５に出力すると共に、高周波回路部２２のモードを送信モードに切り替える。

変調部２５は、メディアアクセス制御部２４から出力された確認応答信号を、送信レートを固定した状態で変調して、高周波回路部２２に出力する。高周波回路部２２は、変調部２５から入力された確認応答信号を高周波変換し、アンテナ２１を介して、第１の無線通信装置１に向けて送信する。以降、変調部２５は、外部からメディアアクセス制御部２４を経由して外部機器から受け取ったデータを、送信レートを固定した状態で変調して、高周波回路部２２に出力する。高周波回路部２２は、変調部２５から入力されたデータ変調信号を高周波変換し、アンテナ２１を介して、第１の無線通信装置１に向けて送信する。

（ステップＳ４０６）第１の無線通信装置１は、第２の無線通信装置２のアンテナ２１から送信された確認応答信号やデータ変調信号を、アンテナ制御部１９からの制御によりアンテナ切り替えスイッチ１２を順次切り替えながら、全てのアンテナで受信する。各アンテナで受信された確認応答信号やデータ変調信号は、アンテナ切り替えスイッチ１２、高周波回路部１３、復調部１４で上述した処理を施され、誤り率検出部１８で各アンテナに対する誤り率が測定される。なお、誤り率の測定は、受信に必要な時間の短い確認応答信号を用いるよりも、受信に必要な時間の長いデータ変調信号を使うのが望ましい。各アンテナの測定が終了するとステップＳ４０７に進む。

（ステップＳ４０７）アンテナ制御部１９は、誤り率検出部１８がアンテナ群１１の各アンテナに対して求めた誤り率の中から最小のものを選び、その最小の誤り率に対応するアンテナを選ぶよう、アンテナ切り替えスイッチ１２を制御する。

（ステップＳ４０８）アンテナ制御部１９は、送信レート固定要求部１６に指示して、送信レート固定解除要求を発生させる。送信レート固定要求部１６は、アンテナ制御部１９の指示を受け、送信レート固定解除要求発生部１６２に送信レート固定解除要求を発生させる。さらに、選択部１６３に送信レート固定解除要求発生部１６２に発生させた送信レート固定解除要求を選択して変調部１７に出力させる。変調部１７に入力された送信レート固定解除要求は、高周波回路部１３、アンテナ切り替えスイッチ１２、アンテナ切り替えスイッチ１２で選択されたアンテナを介して、第２の無線通信装置２に送信される。

第２の無線通信装置２においては、送信レート固定解除要求がアンテナ２１、高周波回路部２２、復調部２３を介して固定要求判定部２６に入力される。固定要求判定部２６は、入力されたデータが送信レート固定解除要求であると判定し、変調部２５に送信レート可変許可の指示を出す。変調部２５は、固定要求判定部２６の指示を受け、送信レートを固定にして行う変調処理を解除する。

なお、図４のステップＳ４０７とＳ４０８の処理は時間的に逆でも構わない。

以上のように、第１の無線通信装置１がアンテナ探索のために複数のアンテナに対して誤り率を求める期間、第２の無線通信装置２は送信レートを一定にするので、誤り率が無線伝送状態の良好さを反映し、良好なアンテナを正確に選択することができる。

なお、この実施の形態１では、複数のアンテナの中からひとつのアンテナをアンテナ切り替えスイッチによって選択する構成を記述したが、複数のアンテナを選択する構成やアンテナ切り替えスイッチを用いない構成も可能である。以下に例示する。

図５は、図１のアンテナ群１１とアンテナ切り替えスイッチ１２とに相当する部分である。図５に示すように、複数のアンテナ切り替えスイッチ１２ａ、１２ｂを設けたことにより、複数のアンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを組み合わせとして選んで、高周波回路部１３に接続することを可能としている。このような構成は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）無線伝送方式に対応することができる。

図６は、図１のアンテナ群１１とアンテナ切り替えスイッチ１２とに相当する部分である。アンテナ１１ａの近傍に無給電素子１１ｄを置き、その無給電素子１１ｄの接地状態を変化させることにより指向特性を変化させる。これにより、図５の例のように、指向特性の異なる複数のアンテナのうちから１つを選択したのと同様の効果を得ることができる。

図７は、図１のアンテナ群１１とアンテナ切り替えスイッチ１２とに相当する部分である。複数のアンテナ１１ａ、１１ｂの近傍に複数の無給電素子１１ｄ、１１ｅ、１１ｆを置き（アンテナの数と無給電素子の数とは同じでも異なってもよい）、それらの無給電素子１１ｄ、１１ｅ、１１ｆの接地状態を変化させることにより指向特性を変化させる。これにより、アンテナを切り替えたのと同様の効果を得ることができる。この構成は、ＭＩＭＯ無線伝送方式に対応することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、第１の無線通信装置１が第２の無線通信装置２に対して明示的に送信レートを指定していたが、本実施の形態２では、送信レートを間接的に指定する。本実施の形態２では、第２の無線通信装置２から第１の無線通信装置１に送信される無線信号に対する確認応答信号の有無を、第２の無線通信装置２から送信される無線信号の送信レートが一定になるように制御するものである。

本実施の形態２における無線伝送システムおよび、２つの無線通信装置１、２の構成は、送信レート固定要求部１６を除いては、実施の形態１で説明した構成と同じであるので、説明を省略する。

図８は、本実施の形態２における送信レート固定要求部１６の一構成例を示すブロック図である。実施の形態２における送信レート固定要求部（送信レート制御部）１６は、無線信号に対する確認応答信号の送信割合を増減させることにより、第２の無線通信装置２に送信レートを一定にさせる。つまり、メディアアクセス制御部１５で生成された確認応答信号を無線送受信部に送信させる割合である返送率を変化させる。より具体的には、送信レートが予め定められた目標値を上回ったことに応じて、返送率を減少させる。一方、送信レートが予め定められた目標値を下回ったことに応じて、返送率を増加させる。

図８において、送信レート固定要求部１６に含まれる返送率設定部１６４は、アンテナ制御部１９から入力される固定期間通知と、メディアアクセス制御部１５から入力される送信データや制御信号とに基づいて返送率を設定する。送信レート固定要求部１６に含まれる確認応答遮断部１６５は、返送率設定部１６４からの情報に基づいて、メディアアクセス制御部１５から入力される送信データや制御信号を変調部１７に出力または遮断する。

図９は、本実施の形態２における第２の無線通信装置２の一構成例を示すブロック図である。実施の形態２における第２の無線通信装置２は、アンテナ２１と、高周波回路部２２と、復調部２３と、変調部２５と、メディアアクセス制御部２７とを備える。

図９に示すように、実施の形態１における第２の無線通信装置２と、本実施の形態２における第２の無線通信装置２との相違点は、固定要求判定部２６の有無である。図９において、実施の形態１と同様の動作を行う構成要素に関しては、同符号を付与し、説明を省略する。図９において、メディアアクセス制御部２７は、復調部２３から入力される確認応答の返答率を検証し、変調部２５で用いる送信レートを調整する。

以下、本実施の形態２における第１及び第２の無線通信装置１、２の動作を説明する。

本実施の形態２においては、第１の無線通信装置１と第２の無線通信装置２との間で、第１の無線通信装置１がアンテナ切り替えを行う場合を例にとって説明する。

以下、図１０及び図１１のフローチャートを参照しながら、本実施の形態２の動作を詳細に説明する。なお、図１０は、第１の無線通信装置１の動作を示している。また、図１１は、図１０のアンテナ切り替え処理期間中に平行して実行される送信レート調整処理を示すフローチャートである。

今、第１の無線通信装置１と第２の無線通信装置２との間で無線通信が行われており、第１の無線通信装置１、及び第２の無線通信装置２の各部は必要な処理を行っているとする。

（ステップＳ１００１）アンテナ制御部１９は、定期的に良好なアンテナの探索を開始できるように、ｔ（≧０）＝０、Ｔ（＞０）＝予め定められた所定の時間に設定する。

（ステップＳ１００２）アンテナ制御部１９は、所定の期間が経過したかどうかを調べる。所定の期間が経過した（すなわち、ｔ＝Ｔ）かどうかを調べ、ｔ＝Ｔである場合（Ｓ１００２でＹｅｓ）はステップＳ１００３へ、ｔ＝Ｔではない場合（Ｓ１００２でＮｏ）はステップＳ１００４へ進む。

（ステップＳ１００３）アンテナ制御部１９は、所定の期間が経過したので、アンテナ探索を始める。ｔ＝０に設定し、ステップＳ１００５へ進む。

（ステップＳ１００４）誤り率検出部１８は、復調部１４から受信データが入力されると、受信データのビット誤り率やパケット誤り率などの誤り率を算出し、算出した誤り率が所定の値より大きいかどうか判定する。誤り率検出部１８は、算出した誤り率が所定の値より大きい場合（Ｓ１００４でＹｅｓ）はステップＳ１００５へ進み、所定の値以下の場合（Ｓ１００４でＮｏ）はステップＳ１００２に戻る。

（ステップＳ１００５）アンテナ制御部１９は、送信レート固定要求部１６に送信レート調整処理を開始させる。送信レート調整処理は、送信レートが一定となるように、確認応答信号の返送率を変化させる処理である。より具体的には、送信レートが予め定められた目標値を上回ったことに応じて、返送率を減少させる。一方、送信レートが予め定められた目標値を下回ったことに応じて、返送率を増加させる。

以下、送信レート調整処理を、図１１及び図１２を用いて詳細に説明する。図１１は、送信レート調整処理を示すフローチャートである。図１２は、本実施の形態２における返送率と確認応答信号との関係を示す図である。

（ステップＳ１１０１）送信レート固定要求部１６は、受信した無線信号に設定されている送信レートと、予め定められた目標値とを比較する。この目標値は、送信レート調整処理を開始した時点での送信レートであってもよいし、アンテナ探索に最適な任意の値であってもよい。

そして、送信レートが目標値を上回る場合（Ｓ１１０１で「＞」）はステップＳ１１０２へ進み、送信レートが目標値を下回る場合（Ｓ１１０１で「＜」）はステップＳ１１０３へ進む。一方、送信レートと目標値とが一致している場合（Ｓ１１０１で「＝」）は、ステップＳ１１０１へ戻り、次の無線信号に対して同様の処理を繰り返す。

（ステップＳ１１０２）送信レートが目標値を上回った場合、返送率設定部１６４は、確認応答信号の返送率を減少させる。返送率の減少幅は、常に一定であってもよい。または、送信レートと目標値との乖離が大きい程減少幅を大きくし、両者の乖離が小さい程減少幅を小さくしてもよい。

図１２を参照して、送信レート固定要求部１６の具体的な処理内容を説明する。図１２のＡ行は、メディアアクセス制御部１５から入力される確認応答信号を示す。図１２のＢ行は、返送率設定部１６４によって許可される確認応答信号を示す。図１２のＣ行は、確認応答遮断部１６５を通過して変調部１７に出力される確認応答信号を示す。

つまり、図１２によれば、返送率を２／３としたことにより、メディアアクセス制御部１５で生成された確認応答信号のうちの２／３のみが変調部１７に出力される。確認応答遮断部１６５より出力された確認応答信号は、変調部１７、高周波回路部１３、アンテナ切り替えスイッチ１２、アンテナ群１１を介して第２の無線通信装置２に送信される。

第２の無線通信装置２は、第１の無線通信装置１より送信された確認応答信号をアンテナ２１で受信する。アンテナ２１で受信された確認応答信号は、高周波回路部２２、復調部２３を介して、メディアアクセス制御部２７に入力される。メディアアクセス制御部２７は、第１の無線通信装置１より送信される確認応答信号の返答率を検証する。メディアアクセス制御部２７は、返答率が低い場合は、送信レートが高すぎて第１の無線通信装置１で正しく復調できていないと判断して、送信レートを下げる（実際には第１の無線通信装置１は故意に返答率を下げているのであるが、返答率が下がると送信レートを下げるように作られている無線通信装置が多い）。

メディアアクセス制御部２７がこのような制御を行うことで、一時的に送信レートを高くすることがあっても、すぐに送信レートを低い値に戻すことができる。このため、送信レートをほぼ一定に保つことができる。以降、変調部２５は、外部からメディアアクセス制御部２４を経由して外部機器から受け取ったデータを、送信レートを固定した状態で変調して、高周波回路部２２に出力する。高周波回路部２２は、変調部２５から入力されたデータ変調信号を高周波変換し、アンテナ２１を介して、第１の無線通信装置１に向けて送信する。

（ステップＳ１１０３）送信レートが目標値を下回った場合、返送率設定部１６４は、確認応答信号の返送率を増加させる。返送率の増加幅については、減少幅と同様であるので、説明は省略する。なお、返送率を増加させても、すぐには送信レートが上昇しないので、明示的に「送信レート増加要求」を送信してもよい。

送信レート固定要求部１６は、上記の送信レート調整処理を、アンテナ探索が終了するまでの間、継続して実行する。これにより、アンテナ探索中に第２の無線通信装置２から出力される無線信号の送信レートを一定に保つことができる。

なお、図１２では、返送率を減少させる場合の目標値と、返送率を増加させる場合の目標値とを同一の値とした例を示したが、これに限ることなく、送信レートが上限値を上回ったら返送率を減少させ、送信レートが下限値（＜上限値）を下回ったら返送率を増加させるようにしてもよい。これにより、送信レートを一定範囲内（下限値及び上限値の間）に収めることができる。

（ステップＳ１００６）第１の無線通信装置１は、第２の無線通信装置２のアンテナ２１から送信された確認応答信号やデータ変調信号を、アンテナ制御部１９からの制御によりアンテナ切り替えスイッチ１２を切り替えながら、全てのアンテナで受信する。各アンテナで受信された確認応答信号やデータ変調信号は、アンテナ切り替えスイッチ１２、高周波回路部１３、復調部１４で上述した処理を施され、誤り率検出部１８が各アンテナに対する誤り率を測定する。各アンテナの測定が終了するとステップＳ１００７に進む。

（ステップＳ１００７）アンテナ制御部１９は、誤り率検出部１８がアンテナ群１１の各アンテナに対して求めた誤り率の中から最小のものを選び、その最小の誤り率に対応するアンテナを選ぶよう、アンテナ切り替えスイッチ１２を制御する。

（ステップＳ１００８）アンテナ制御部１９は、送信レート固定要求部１６に確認応答信号を全て返送するよう指示する。つまり、送信レート調整処理を終了する。送信レート固定要求部１６は、返送率設定部１６４に確認応答信号を全て返送するよう指示する。返送率設定部１６４は、メディアアクセス制御部１５からの確認応答信号を全て返送するよう決定する。確認応答遮断部１６５は、返送率設定部１６４の指示に従って、確認応答信号を遮断することを止める。

なお、図１０のステップＳ１００７とＳ１００８は時間的に逆でも良い。

ここで、第１の無線通信装置１において、送信レートが高いと判定する基準と、確認応答信号を返送する率との好ましい値を説明する。

一般に、第２の無線通信装置２から第１の無線通信装置１に向けて伝送すべき内容（映像や音声など）に応じて満たすべきスループットがあり、メディアアクセス層や物理層の伝送効率をもとにそのスループットを必要最小限の送信レートに換算することができる。その必要最小限の送信レートを超える場合に「送信レートが高い」と判定すればよい。また、確認応答信号を返送する率を下げるべき所定の率は、下げたことにより極端にスループットが低下しないようにすべきである。具体的には所定の率はゼロとはせず１００％未満で、且つ５０％以上が目安である。

以上のように、本実施の形態２では、第１の無線通信装置１がアンテナ探索のために複数のアンテナに対して誤り率を求める期間、第２の無線通信装置２は送信レートを一定にする。その結果、誤り率が送信レートの良好さを反映し、良好なアンテナを正確に選択することができる。さらに、第２の無線通信装置２に対して明示的には送信レートに関する指示を送らない。つまり、第２の無線通信装置２はこのような指示に応答する必要がないので、第２の無線通信装置２は特殊な構成の無い一般の無線通信装置、例えば、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）用のアクセスポイントなどでよい。

なお、この実施の形態２では複数のアンテナの中からひとつのアンテナをアンテナ切り替えスイッチによって選択する構成を記述したが、複数のアンテナを選択する構成やアンテナ切り替えスイッチを用いない構成も可能である。具体的には実施の形態１で説明した図５〜図７と同じである。

また、実施の形態１、２では、アンテナ探索処理中に第２の無線通信装置２の送信レートを一定させる例を示したが、本発明はこれに限定されない。つまり、本発明の送信レート調整処理は、無線通信において、相手装置が送信する無線信号の送信レートを制御したい場面で、広く利用することができる。例えば、相手装置との通信状態を正確に測定したい場合や、相手装置の送信レートを下げて自装置や自装置に接続される機器の処理負荷を下げたい場合などである。

また、各実施の形態１、２に述べた無線通信装置は、典型的には集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現することもできる。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、すべてまたは一部を含むように１チップ化されてもよい。

また、ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサーで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

本発明にかかる無線通信装置は、無線信号の送信レートを変化させる機能のある無線通信装置が送信した無線信号を受信する場合に、信頼性の高い通信ができ、無線ＬＡＮ装置等として有用である。また無線による画像および音声等の伝送用途にも応用できる。

１，２ 無線通信装置
１１ アンテナ群
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，２１ アンテナ
１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ 無給電素子
１２，１２ａ，１２ｂ アンテナ切り替えスイッチ
１３，２２ 高周波回路部
１４，２３ 復調部
１５，２４，２７ メディアアクセス制御部
１６ 送信レート固定要求部
１７，２５ 変調部
１８ 誤り率検出部
１９ アンテナ制御部
２６ 固定要求判定部
１６１ 送信レート固定要求発生部
１６２ 送信レート固定解除要求発生部
１６３ 選択部
１６４ 返送率設定部
１６５ 確認応答遮断部

Claims (10)

1. 無線ネットワークを介して接続された他の無線通信装置との間で無線通信を行う無線通信装置であって、
   無線信号を送受信する無線送受信部と、
   前記他の無線通信装置から送信され、前記無線送受信部によって受信される前記無線信号の送信レートが一定となるように、前記他の無線通信装置を制御する送信レート制御部と、
   前記無線信号を受信したことを前記他の無線通信装置に通知するための確認応答信号を生成し、当該確認応答信号を前記無線送受信部に送信させる確認応答生成部とを備え、
   前記送信レート制御部は、前記無線信号に対する前記確認応答信号の割合を増減させることにより、前記他の無線通信装置に前記送信レートを一定にさせる
   無線通信装置。
2. 前記送信レート制御部は、前記送信レートが予め定められた目標値を上回ったことに応じて、前記確認応答生成部で生成された前記確認応答信号を前記無線送受信部に送信させる割合である返送率を減少させる
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記送信レート制御部は、さらに、前記送信レートが前記目標値を下回ったことに応じて、前記返送率を増加させると共に、前記他の無線通信装置に対して前記送信レートを増加させるための送信レート増加要求を前記無線送受信部に送信させる
   請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記送信レート制御部は、前記返送率を５０％以上の値に設定する
   請求項２に記載の無線通信装置。
5. 前記無線送受信部は、複数の指向特性を相互に切替可能なアンテナを含み、
   該無線通信装置は、さらに、前記アンテナの指向特性を順次切り替えながらビット誤り率を計測し、ビット誤り率の最も低い指向特性を前記アンテナの指向特性として選択する指向特性選択処理を実行する指向特性選択部を備え、
   前記送信レート制御部は、前記指向特性選択処理が実行されている期間中に、前記送信レートが一定となるように前記他の無線通信装置を制御する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
6. 無線ネットワークを介して接続された他の無線通信装置との間で無線通信を行う無線通信装置であって、
   複数の指向特性を相互に切替可能なアンテナを含み、無線信号を送受信する無線送受信部と、
   前記他の無線通信装置から送信され、前記無線送受信部によって受信される前記無線信号の送信レートが一定となるように、前記他の無線通信装置を制御する送信レート制御部と、
   前記アンテナの指向特性を順次切り替えながらビット誤り率を計測し、ビット誤り率の最も低い指向特性を前記アンテナの指向特性として選択する指向特性選択処理を実行する指向特性選択部とを備え、
   前記送信レート制御部は、前記指向特性選択部によって前記指向特性選択処理が開始される際に、前記他の無線通信装置に前記送信レートを固定させる送信レート固定要求を前記無線送受信部に送信させる
   無線通信装置。
7. 請求項６に記載の無線通信装置と無線ネットワークを介して接続される前記他の無線通信装置としての無線通信装置であって、
   前記無線信号を送受信する無線送受信部と、
   前記無線信号の送信レートを設定し、前記無線送受信部に当該送信レートで前記無線信号を送信させる送信レート設定部と、
   前記送信レート固定要求を受信したことに応じて、前記送信レート設定部に前記送信レートを変更させないようにする送信レート制御部とを備える
   無線通信装置。
8. 無線ネットワークを介して接続された他の無線通信装置との間で無線通信を行う無線通信方法であって、
   無線信号を送受信する無線送受信ステップと、
   前記他の無線通信装置から送信され、前記無線送受信ステップにおいて受信される前記無線信号の送信レートが一定となるように、前記他の無線通信装置を制御する送信レート制御ステップと、
   前記無線信号を受信したことを前記他の無線通信装置に通知するための確認応答信号を送信する確認応答生成ステップとを含み、
   前記送信レート制御ステップでは、前記無線信号に対する前記確認応答信号の割合を増減させることにより、前記他の無線通信装置に前記送信レートを一定にさせる
   無線通信方法。
9. コンピュータに、無線ネットワークを介して接続された他の無線通信装置との間で無線通信を行わせるプログラムであって、
   無線信号を送受信する無線送受信ステップと、
   前記他の無線通信装置から送信され、前記無線送受信ステップにおいて受信される前記無線信号の送信レートが一定となるように、前記他の無線通信装置を制御する送信レート制御ステップと、
   前記無線信号を受信したことを前記他の無線通信装置に通知するための確認応答信号を送信する確認応答生成ステップとを含み、
   前記送信レート制御ステップでは、前記無線信号に対する前記確認応答信号の割合を増減させることにより、前記他の無線通信装置に前記送信レートを一定にさせる
   プログラム。
10. 無線ネットワークを介して接続された他の無線通信装置との間で無線通信を行う集積回路であって、
    無線信号を送受信する無線送受信部と、
    前記他の無線通信装置から送信され、前記無線送受信部によって受信される前記無線信号の送信レートが一定となるように、前記他の無線通信装置を制御する送信レート制御部と、
    前記無線信号を受信したことを前記他の無線通信装置に通知するための確認応答信号を生成し、当該確認応答信号を前記無線送受信部に送信させる確認応答生成部とを備え、
    前記送信レート制御部は、前記無線信号に対する前記確認応答信号の割合を増減させることにより、前記他の無線通信装置に前記送信レートを一定にさせる
    集積回路。

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