JP5354470B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置に関し、特に、複数のアンテナを用いてダイバーシティ方式で通信を行う無線通信装置に関する。

近年、無線ＬＡＮ（Local Area Network）に対応するものを初めとする無線通信装置は、自由に移動させることができる利便性から、企業だけでなく、一般家庭にまで急速に普及している。

無線ＬＡＮの規格のなかで、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂではＤＳＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum）方式が規定され、ＩＥＥＥ８０２．１１ａではＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が規定され、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇではこれらのＤＳＳＳ方式とＯＦＤＭ方式の両方式に対応する内容が規定されている。現在では、さらにスループットの向上と通信距離の長距離化を目指すためのＩＥＥＥ８０２．１１ｎドラフト規格に準拠した製品が広まりつつある。

ところが無線ＬＡＮの通信距離については、通信距離の延長については頻繁に話題になるが、接近した極近距離における通信が難しいことはあまり知られていない。図８は、無線通信装置のアンテナ端における受信入力レベルとスループットの関係の一例を示す図である。この図から、受信入力レベルが低い時と非常に高い時にスループットが低下していることがわかる。さらに−５ｄＢｍ以上の受信入力レベルと−８４ｄＢｍ以下の受信入力レベルでは全く通信できず、受信入力レベルが−１５ｄＢｍ〜−６５ｄＢｍの間の時に最大スループットが得られることがわかる。

図９は５．２ＧＨｚの電波の自由空間における伝播特性を示した図である。ここで、縦軸が自由空間伝播損失（ｄＢ）、横軸が距離（ｍ）である。この図に示すように、５．２ＧＨｚの電波では１ｍ離れると約４７ｄＢ、１０ｃｍ離れると約２７ｄＢ減衰する。

図１０は一般的な無線ＬＡＮのアクセスポイントと２台の無線通信端末との位置関係の一例を示した図である。例えば、アクセスポイント１０１から、＋２２ｄＢｍの送信パワーでパケットの送信を行うと、アクセスポイント１０１から１ｍ離れている無線通信端末１０２では、図９より−２５ｄＢｍの受信入力レベルのパケットを受信し、図８より最大スループットが得られることがわかる。一方、１０ｃｍ離れている無線通信端末１０３では、図９より−５ｄＢｍの受信入力レベルのパケットを受信し、図８より全く通信できないことがわかる。このときフェージングやマルチパスの影響はないものと仮定する。

以上より、極近距離には通信ができない領域が存在することがわかる。しかし、ユーザの近ければ近いほどスループットが良いという誤った認識により、アクセスポイントと無線通信端末をより接近させたり、極近距離に設置したりすることがある。さらに、アクセスポイントは広い通信範囲を優先するために、ビーコンなどの管理フレームの送信パワーを大きく出力することがある。そういったアクセスポイントは特に、無線通信端末の距離が近すぎて接続できない、接続が切断されるといった問題が起こりやすい。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格によれば、受信最大入力レベルは−３０ｄＢｍであるが、実際には、アクセスポイントと無線通信端末を接近させて、通信を行うユーザがいるため、より大きな受信入力レベルのパケットを受信する場合がある。

図１１は、アクセスポイント１０１と無線通信端末１０３のアンテナ１０１ａ、１０１ｂとの位置関係を示した図である。ここでは、アンテナ干渉の影響はないものと仮定する。図９に示したように、５．２ＧＨｚの電波では１０ｃｍ離れると約２７ｄＢ、３０ｃｍ離れると約３６ｄＢ減衰する。従って、例えば、アクセスポイント１０１から、＋２２ｄＢｍの送信パワーでパケットの送信を行うと、アクセスポイント１０１から１０ｃｍ離れている無線通信端末１０３のアンテナ１０１ｂでは、図９より−５ｄＢｍの受信入力レベルのパケットを受信し、図８より全く通信できないことがわかる。一方、アクセスポイント１０１から３０ｃｍ離れている無線通信端末１０３のアンテナ１０３ａでは、図９より−１４ｄＢｍの受信入力レベルのパケットを受信し、図８よりほぼ最高のスループットが得られることがわかる。

以上のように極近距離では、同じ無線通信端末でアンテナの設置位置によって、通信できたり、できなかったりする。この現象はアンテナの指向性やアンテナの設置位置によって、さらに顕著に現れてくる。

また、近年、無線ＬＡＮ機能は、ノートＰＣ（Personal Computer）や携帯電話といった様々な携帯端末に内蔵されつつあるが、現在市販されているこれらの製品の多くには、２つ以上のアンテナが設けられ、信号の受信パワーが高いアンテナを用いて通信する、いわゆる選択ダイバーシティ方式が採用されている。この選択ダイバーシティ方式は、無線ＬＡＮに限らず、携帯電話機等のような移動無線通信分野で広く使われている。

移動無線通信分野における選択ダイバーシティ方式は、複数のアンテナの中で、受信信号を最も強い受信パワーで受けたアンテナを選択して受信する。無線ＬＡＮにおいては、２本のアンテナを用いて、各パケットのプリアンブル信号の受信パワーがそれぞれ測定され、測定結果に基づいて、当該パケットを受信するためのアンテナが選択される。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／１１ｇで使用されるＯＦＤＭ方式におけるプリアンブル信号は、ショートプリアンブルとロングプリアンブルの２つを持つ。このうち、ショートプリアンブルは長さが８μsecと短く、この期間内にダイバーシティ動作、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）処理や相関検出と同期処理、周波数オフセットの粗調整を行わなくてはならない。さらに、ＡＧＣ処理は、初期動作時には最も低い受信入力レベルの信号に適したゲインに調整され、パケット検出した後にゲインを下げ、より大きな受信入力レベルの信号に適したゲインに調整される。つまり、高い受信入力レベルの信号を受信した時の方が、低い受信入力レベルの信号を受信した時よりもＡＧＣ処理により時間が掛かる。そのため、高い受信入力レベルの時にはさらにプリアンブル期間中の処理を短期間で行わなくてはならなくなり、これらの精度を悪化させ、ひいてはパケット損失を引き起こし、スループットを低下させる原因になるという問題がある。

一方、適度に高い受信入力レベルの信号は、ダイバーシティによる効果があまり得られない。というのは、図８に示すように、−１５ｄＢｍ〜−６５ｄＢｍの間の受信入力レベルならばスループットは変わらないからである。そこで、ＡＧＣ処理の初期動作時に、パケットの受信入力レベルを推測し、受信入力レベルが低い（例えば−６５ｄＢｍ以下）と推測される時には最適なアンテナを選択するダイバーシティ動作を行い、受信入力レベルが高い（例えば−６５ｄＢｍ以上）と推測される時にはダイバーシティ動作を行わないという処理を行う。このように高い受信入力レベルの信号を受信した時にはダイバーシティ動作を省略し、その分ＡＧＣ処理に時間をかけることでＡＧＣ処理の精度を確保することができる。

しかしこの動作を行うと、アクセスポイントと無線通信端末の距離が非常に近いとき、つまり受信入力レベルが非常に高い時（図８における−１５ｄＢｍ以上）にもダイバーシティ動作を行わなくなり、受信入力レベルが非常に高い時にダイバーシティ効果が得られないという問題がある。特に、アクセスポイントと無線通信端末が極近距離にある時（図８における−５ｄＢｍ以上に対応）には、全く通信ができなくなるということが起こりうるため、大きな問題になる。

特許文献１に開示されている無線通信端末では、受信した信号から復調されたパケットの送信元アドレス及び宛先アドレスを解析し、送信元アドレスが接続中のアクセスポイントのアドレスであり、かつ、宛先アドレスが自局でないと判定した場合に、パケットの受信中にアンテナの受信状態を測定、アンテナの選択を行っている。しかし、この無線通信端末では、正しく復調できなければアドレスの判断ができない。アクセスポイントと無線通信端末が極近距離にあるときは、復調処理に失敗してしまうためにアドレスが解析できず、アンテナの受信状態の測定や選択といった動作を行うことができないために最適なアンテナ選択が行えないという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数のアンテナを用いてダイバーシティ方式で通信を行う無線通信装置において、通信相手装置との間が極近距離であっても安定した通信を可能にすることである。

本発明の無線通信装置は、複数のアンテナを用いたダイバーシティ方式で通信を行う無線通信装置において、複数のアンテナから受信に用いるアンテナを選択するアンテナ選択部と、該アンテナ選択部によって選択されたアンテナで受信されたパケットを復調する復調部と、前記受信されたパケットの受信パワーを測定する受信パワー測定部と、該復調部で該パケットの復調処理に失敗した場合に、該復調処理に失敗した前記パケットに含まれるフレームについて解析し、前記パケットに含まれるフレームの解析の結果に基づきパケットが復調可能なパケットか否かを判断する受信パケット・エラー解析部と、前記受信パケット・エラー解析部による判断結果及び前記受信パワー測定部による測定結果に基づいて、次のパケットを最初に受信するための待機アンテナを決定する待機アンテナ決定部と、を備えたことを特徴とする無線通信装置である。

本発明によれば、複数のアンテナを用いてダイバーシティ方式で通信を行う無線通信装置において、受信待機中に最適なアンテナを選択することによって、通信相手装置との間が極近距離であっても安定した通信を行うことができる。

本発明の実施形態の無線通信装置のブロック図である。 本発明の実施形態の無線通信装置における待機アンテナ選択処理の概要のフローチャートである。 ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるパケットの基本フォーマットを示す図である。 図３に示すパケットにおけるＰＬＣＰヘッダの設定値を示す図である。 受信入力レベルとベースバンド信号から求められる１シンボル当たりの平均受信パワーの関係を示す図である。 ベースバンド信号のサンプルナンバーとデジタル値の関係の一例を示す図である。 受信入力レベルとベースバンド信号から求められる１シンボル当たりの平均飽和サンプル数の関係を示す図である。 無線通信装置のアンテナ端における受信入力レベルとスループットの関係の一例を示す図である。 ５．２ＧＨｚの電波の自由空間における伝播特性を示す図である。 一般的な無線ＬＡＮのアクセスポイントと２台の無線通信端末の位置関係の一例を示す図である。 図１０における一台の無線通信端末の２つのアンテナとアクセスポイントの位置関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
〈無線通信装置の構成〉
図１に本発明の実施形態の無線通信装置のブロック図を示す。この無線通信装置は、図１１に示す無線端末装置１０２、１０３と同様、アクセスポイントとの間で無線ＬＡＮによる無線通信を行うものである。

この無線通信装置は、アンテナ１、アンテナ２、アンテナ１かアンテナ２かを切り替えるアンテナ切り替え部３、アンテナ切り替え部３で切り替えられたアンテナからＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するＲＦ部４、及びベースバンド信号を処理するベースバンド部５で構成される。なお、ここには受信待機中（パケットを受信後（復調処理後、もしくは復調処理に失敗した後）から次のパケットを最初に受信するまでの間）にアンテナを決定する部分のみを示しており、受信や送信に関する機能部については省略してある。また、この図には、２つのアンテナ１、２を示したが、本発明に係る無線通信装置を構成するアンテナの数は３つ以上でもよい。

ＲＦ部４は、アンテナ１、アンテナ２を介して受信したＲＦ信号をベースバンド信号（Ｉ信号、Ｑ信号）にダウンコンバートし、ベースバンド部５に出力する。

ベースバンド部５は、Ｉ信号及びＱ信号をデジタル化するＡＤＣ（Analogue to Digital Converter）部６、デジタル化されたＩ信号及びＱ信号のパケットの復調処理を行う復調部７、複数のアンテナ（ここではアンテナ１、２）から受信に用いる最適なアンテナを選択するアンテナ選択部８、復調部７で復調処理に失敗したパケットが復調可能なパケットか否かを解析する受信パケット・エラー解析部９、そのパケットの受信パワーを測定する受信パワー測定部１０、並びに受信パケット・エラー解析部９による解析結果及び受信パワー測定部１０による測定結果に基づいて、次のパケットを最初に受信するための待機アンテナを決定する待機アンテナ決定部１１を備えている。

アンテナ選択部８、受信パケット・エラー解析部９、受信パワー測定部１０及び待機アンテナ決定部１１は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等に実装された論理回路によって構成されている。なお、受信パケット・エラー解析部９及び待機アンテナ決定部１１は、この図に示されるようにベースバンド部５に設けてもよいし、プロトコル層等の上位レイヤを処理する部分に設けてもよい。

アンテナ選択部８は、例えば、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）を測定することにより、アンテナ１、アンテナ２を介して受信された信号の受信パワーを測定するようになっている。また、アンテナ選択部８は、復調部７によってパケットが復調されると、このパケットのプリアンブル期間に、アンテナ切り替え部３に受信アンテナを順番に切り替えさせ、ＲＳＳＩが最も高い信号を受信したアンテナを最適な受信アンテナとして選択するようになっている。この時、アンテナ選択部８は、１パケット毎にプリアンブル期間で最適な受信アンテナを調査してもよいし、数パケット毎に最適な受信アンテナを調査してもよい。

受信パケット・エラー解析部９は、例えば、プリアンブルの相関値を測定することにより、パケットが復調処理に失敗した要因を解析し、プリアンブルの相関値が所定の閾値以下であった場合にはノイズや隣接波のように元来、復調処理できないパケットと判断し、プリアンブルの相関値が所定の閾値よりも大きかった場合には復調可能であったがパケットの品質劣化により復調処理に失敗したと判断する。この動作の詳細については後述する。

受信パワー測定部１０は、例えば、ＲＳＳＩを測定することにより、復調処理に失敗したパケットの受信入力レベルを測定するようになっている。この動作の詳細についても後述する。

待機アンテナ決定部１１は、受信パケット・エラー解析部９による解析結果及び受信パワー測定部１０による測定結果に基づいて、次のパケットを最初に受信するための待機アンテナを決定する。例えば、受信パケット・エラー解析部９でプリアンブルの相関値が所定の閾値より大きく、パケットは復調可能であったがパケットの品質劣化により復調処理に失敗したと判断され、かつ受信パワー測定部１０で受信入力レベルが所定の閾値より大きく、アクセスポイントと無線通信端末が接近していると判断された場合は、待機アンテナを現在アンテナ選択部８で選択されているアンテナから変更する。

〈待機アンテナ選択処理の概要〉
図２にベースバンド部５における待機アンテナ選択処理の概要を示した。ここで、スタート時の待機アンテナをアンテナ１とする。

復調部７は、ＡＤＣ部６からのパケットを検出すると（ステップＳ１：YES）、復調処理を開始する（ステップＳ２）。この復調処理中に、アンテナ選択部８は最適なアンテナを調査してもよいし、受信パワー測定部１０はパケットの受信パワーを測定してもよい。ここでは最適なアンテナとして、アンテナ１が選択されているとする。

次に復調部７がパケットの復調処理に失敗すると（ステップＳ３：YES）、そのパケットは復調可能であったか否かが受信パケット・エラー解析部９によって判断される（ステップＳ４）。復調可能であったと判断された場合には（Ｓ４：YES）、そのパケットの受信パワーは所定の閾値より大きいか否かが受信パワー測定部１０によって判断される（ステップＳ５）。

受信パワーが所定の閾値より大きいと判断された場合には（Ｓ５：YES）、待機アンテナ決定部１１によって待機アンテナがアンテナ１からアンテナ２へ変更される（ステップＳ６）。この場合には、無線通信装置が非常に大きな受信入力レベルのパケットを受信し、パケットがＲＦ部４で歪み、パケットの品質が劣化している可能性が高いといえる。つまり、アクセスポイントと無線通信端末が接近しすぎているため、待機アンテナを変更することで、アクセスポイントからより遠いアンテナを探索する。

一方、受信パケット・エラー解析部９によって復調可能ではないと判断された場合（Ｓ４：NO）、もしくは、受信パワー測定部１０によって受信パワーが所定の閾値以下と判断された場合には（Ｓ５：NO）、待機アンテナ決定部１１によって待機アンテナがアンテナ１からアンテナ２へ変更されず、アンテナ１のままである。この場合は、アクセスポイントと無線通信端末が接近しすぎているわけではく、無線ＬＡＮ以外の無線通信パケットを受信した、もしくは遠方の接続しないアクセスポイントが送信するパケットを受信したなどである。よって、待機アンテナを変更するとかえって最適ではないアンテナに変更される可能性があるため、待機アンテナは変更しない。

〈パケットのフォーマット〉
ここで、図３を参照してパケットのフォーマットを説明する。この図は、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるパケットの基本フォーマットを示している。図示のように、このパケットフォーマットは、ショートプリアンブルとロングプリアンブルから成るＰＬＣＰ（Physical Layer Convergence Protocol）プリアンブル、シグナル（SIGNAL）、及びデータ（DATA）で構成される。

このうちシグナルとデータの一部をＰＬＣＰヘッダと呼ぶ。このＰＬＣＰヘッダは、伝送レート（Rate）、予約済み（Reserved）、長さ（LENGTH）、パリティ（Parity）、テール（Tail）、サービス（SERVICE）で構成される。このうち、伝送レートは、図４に示すように４ビットの値が設定される。またパリティは、伝送レート、予約済み、長さの１７ビットの偶数パリティである。

〈受信パケット・エラー解析部９の動作の第１の例〉
受信パケット・エラー解析部９におけるパケットのプリアンブルの相関値を用いたパケットの復調可能性の有無の判定の詳細について説明する。

受信パケット・エラー解析部９では、ショートプリアンブルを用いた相互相関を行う。復調処理に用いるベースバンド信号であるＩ信号、Ｑ信号をそれぞれＩ、Ｑとし、相互相関を行うために用意された理想的なショートプリアンブル信号をＩ'、Ｑ'とすると、相互相関Ｓは下記の式［１］のように求められる。
Ｓ＝（Ｉ×Ｉ'＋Ｑ×Ｑ'）^２＋（Ｉ'×Ｑ−Ｉ×Ｑ'）^２ …式［１］

受信パケット・エラー解析部９では、この相関演算Ｓの結果を用いて、パケットが復調可能か否かの判断を行う。例えば、パケットが復調可能か否かの判断を行う所定の閾値をＡとすると、相関演算結果が閾値Ａより大きい場合には、受信した信号が無線ＬＡＮのパケットである可能性が高く、パケットの品質が悪いため復調に失敗した可能性が高い。この場合は、パケットを受信するアンテナを変更し、受信パケットの伝播特性が変われば復調できる可能性がある。逆に、閾値がＡ以下である場合には、ノイズや無線ＬＡＮ以外の無線通信パケット、或いは隣接した周波数帯域の無線パケットである可能性が高い。この場合は、パケットを受信するアンテナを変更し、受信パケットの伝播特性が変わったとしても、復調はできない。

以上のように受信パケット・エラー解析部９で、相関演算結果を用いることにより、ノイズや通信相手でない無線通信装置の通信状況に影響されずに、復調可能なパケットであるか否かの判断を行うことができる。なお、相関演算として、相互相関でなく、自己相関を用いてもよいし、双方を用いてもよい。

〈受信パケット・エラー解析部９の動作の第２の例〉
本実施形態の無線通信装置において、受信パケット・エラー解析部９は、前述したパケットのプリアンブルの相関値を用いた判定に代えて、パケットのＰＬＣＰヘッダの復調結果を用いた判定を行うようにしてもよい。

例えば、ＰＬＣＰヘッダにおける伝送レート（Rate）の値が図４に示される値であり、パリティビットが正しい時には、受信したパケットが無線ＬＡＮのパケットである可能性が高く、パケットの品質が悪いために復調に失敗した可能性が高い。この場合は、パケットを受信するアンテナを変更し、受信パケットの伝播特性が変われば復調できる可能性がある。

一方、ＰＬＣＰヘッダにおける伝送レート（Rate）の値が図４に示される値以外の値である、もしくはパリティビットが正しくない時には、受信したパケットがノイズや無線ＬＡＮ以外の無線通信パケット、或いは隣接した周波数帯域の無線パケットである可能性が高い。この場合は、パケットを受信するアンテナを変更し、受信パケットの伝播特性が変わったとしても、復調はできない。

復調部７でＰＬＣＰヘッダの復調が行われたということは、ＰＬＣＰプリアンブルの処理が成功し、パケット検出からＰＬＣＰヘッダまでパケットを損失せず、順調に復調処理が行われたということであるので、パケットのプリアンブルの相関値を用いた場合よりも正確に復調可能なパケットであるか否かの判断が行える。

〈受信パケット・エラー解析部９の動作の第３の例〉
受信パケット・エラー解析部９は、パケットのＦＣＳ（フレームチェックシーケンス）チェックを用いて判定を行うようにしてもよい。

図３に示すとおり、データの一部であるＰＬＣＰサービスデータユニットは、フレームコントロールやアドレスを示すＭＡＣ（Media Access Control）ヘッダ、データであるフレームボディ、及びＦＣＳで構成される。

ＦＣＳは、３２ビットのＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を含み、ＭＡＣヘッダとフレームボディが正しく復調されたか否かをチェックすることができる。ＦＣＳチェックは、復調処理の最後に行われるため、ＦＣＳチェックが行われたということは、ＰＬＣＰプリアンブル中の処理が成功し、ＰＬＣＰヘッダも正しく復調され、パケットの最後までパケットを損失せず、順調に復調処理が行われたといえる。

受信パケット・エラー解析部９では、このＦＣＳチェックが行われたか否かを用いて、パケットが復調可能か否かの判断を行う。
例えば、復調処理が失敗した時に、復調処理の失敗要因を確認し、失敗要因がＦＣＳチェックにおけるエラーであった場合には、受信した信号が無線ＬＡＮのパケットである可能性が高く、パケットの品質が悪いために復調に失敗した可能性が高い。この場合は、パケットが受信するアンテナを変更し、受信パケットの伝播特性が変われば復調できる可能性がある。

一方、ＦＣＳチェックが行われる前にパケットを損失したため復調処理に失敗した場合には、ノイズや無線ＬＡＮ以外の無線通信パケット、或いは隣接した周波数帯域の無線パケットである可能性が高い。この場合は、パケットが受信するアンテナを変更し、受信パケットの伝播特性が変わったとしても、復調はできない可能性が高い。受信パケット・エラー解析部で、ＦＣＳチェックが行われたか否かを用いることにより、ＰＬＣＰヘッダの復調結果を用いた判定を行うよりも、さらに正確に復調可能なパケットであるか否かの判断が行える。

以上説明した受信パケット・エラー解析部９の動作の第１〜第３の例については、どれか一つを実行できるように構成してもよいし、複数を実行可能とするとともに、ユーザの選択操作に基づいて、どれかを実行するように構成してもよい。

〈受信パワー測定部１０の動作の第１の例〉
受信パワー測定部１０は、復調部７で復調処理に用いたベースバンド信号であるＩ信号、Ｑ信号より受信パワーを算出する。復調処理に用いたベースバンド信号であるＩ信号、Ｑ信号をそれぞれＩ、Ｑとすると、受信パワーＰは、下記の式［２］より求められる。なお、受信パワーはＯＦＤＭシンボル単位で平均をとってもよい。
Ｐ＝Ｉ^２＋Ｑ^２ …式［２］

もし、受信パワーとしてＲＳＳＩを用いると、非常に高い受信入力レベル（例えば、−２０ｄＢｍ以上）の時にＲＳＳＩ値が飽和するため、非常に高い受信入力レベルの判別が行えない。一方、本実施形態では、Ｉ信号及びＱ信号の二乗の和から受信パワーを求めることで、より正確に受信パケットの入力レベルが非常に高いか否かの判別が行える。

例えば、受信パワー測定部１０によって定められる閾値を−６ｄＢｍとする。さらに、復調部７で復調処理を行い、この時のＡＧＣ処理において、−２０ｄＢｍの受信入力レベルのパケットに最適なゲインに調整されたとする。続いて、プリアンブル期間に行う他の処理やシグナル、データの復調処理などを行うが、この時に受信パワーＰを算出しておく。受信パワーはＯＦＤＭシンボル単位で平均をとっておく。

その後、復調処理の途中で復調処理に失敗し、受信パケット・エラー解析部９によって、復調可能なパケットと判断されたとする。待機アンテナ決定部１１は、図５に示すような受信入力レベルとベースバンド信号から求められる１シンボル当たりの平均受信パワーＰとの関係を用いて待機アンテナを決定する。

受信パワー測定部１０で算出された受信パワーＰが３０５であったとする。図５より、受信パワーＰが３０５の場合の受信入力レベルは１５ｄＢである。ここで、ＡＧＣ処理で設定されたゲインが−２０ｄＢｍであるので、受信したパケットのパワーは「−２０ｄＢｍ＋１５ｄＢ」より−５ｄＢｍと求められる。つまり、閾値である−６ｄＢｍより大きい受信入力パワーが得られたので、待機アンテナ決定部１１により、待機アンテナを変更する。

〈受信パワー測定部１０の動作の第２の例〉
本実施形態の無線通信装置において、受信パワー測定部１０は、前述したＩ信号及びＱ信号の二乗の和を用いた受信パワーＰの算出方法に代えて、Ｉ信号及びＱ信号の飽和したサンプル数を用いて受信パワーＰを算出するように構成してもよい。

図６に復調部７で復調処理に用いたベースバンド信号であるＩ信号の一例を示す。これは１０ビットのＡＤＣによりデジタル化した場合であり、○で囲まれたサンプルが飽和したサンプルである。この図によると飽和したサンプル数は７となる。

復調処理に用いたベースバンド信号であるＩ信号、Ｑ信号それぞれで飽和したサンプル数をＩs、Ｑsとすると、復調部７で復調処理に用いたベースバンド信号の飽和したサンプル数Ｎは、下記の式［３］となる。なお、このサンプル数ＮはＯＦＤＭシンボル単位で平均をとってもよい。
Ｎ＝Ｉs＋Ｑs …式［３］

Ｉ信号、Ｑ信号で飽和したサンプル数を用いて受信パワーを算出すると、Ｉ信号、Ｑ信号の二乗の和を用いて受信パワーを算出するより、より正確に非常に高い受信入力レベルであるか否かの判別が行える。

例えば、受信パワー測定部１０によって定められる閾値を−６ｄＢｍとする。さらに、復調部７で復調処理を行い、この時のＡＧＣ処理において、−２０ｄＢｍの受信入力レベルのパケットに最適なゲインに調整されたとする。続いて、プリアンブル期間に行う他の処理やシグナル、データの復調処理などを行うが、この時に飽和したサンプル数Ｎを算出しておく。

その後、復調処理の途中で復調処理に失敗し、受信パケット・エラー解析部９によって、復調可能なパケットと判断されたとする。待機アンテナ決定部１１は、図７に示すような、受信入力レベルとベースバンド信号から求められる１シンボル当たりの平均飽和サンプル数Ｎとの関係を用いて待機アンテナを決定する。

受信パワー測定部１０で求められた飽和したサンプル数Ｎが、１４３であったとする。図７より、飽和したサンプル数Ｎが１４３の時の受信入力レベルは１５ｄＢである。ここで、ＡＧＣ処理で設定されたゲインが−２０ｄＢｍであるので、受信したパケットのパワーは「−２０ｄＢｍ＋１５ｄＢ」より−５ｄＢｍと求められる。つまり、閾値である−６ｄＢｍより大きい受信入力パワーが得られたので、待機アンテナ決定部１１により、待機アンテナを変更する。

以上説明した受信パワー測定部１０の動作の第１及び第２の例については、どちらか一方を実行できるように構成してもよいし、両方を実行可能とするとともに、ユーザの選択操作に基づいて、どちらかを実行するように構成してもよい。

７…復調部、８…アンテナ選択部、９…受信パケット・エラー解析部、１０…受信パワー測定部、１１…待機アンテナ決定部。

特開２００７−１４３０９０号公報

Claims (9)

1. 複数のアンテナを用いたダイバーシティ方式で通信を行う無線通信装置において、
   複数のアンテナから受信に用いるアンテナを選択するアンテナ選択部と、
   該アンテナ選択部によって選択されたアンテナで受信されたパケットを復調する復調部と、
   前記受信されたパケットの受信パワーを測定する受信パワー測定部と、
   該復調部で該パケットの復調処理に失敗した場合に、該復調処理に失敗した前記パケットに含まれるフレームについて解析し、前記パケットに含まれるフレームの解析の結果に基づきパケットが復調可能なパケットか否かを判断する受信パケット・エラー解析部と、
   前記受信パケット・エラー解析部による判断結果及び前記受信パワー測定部による測定結果に基づいて、次のパケットを最初に受信するための待機アンテナを決定する待機アンテナ決定部と、
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１に記載された無線通信装置において、
   前記待機アンテナ決定部は、前記復調処理に失敗したパケットが復調可能なパケットであると前記受信パケット・エラー解析部によって判断され、かつ該パケットの受信パワーの前記受信パワー測定部による測定値が所定の閾値を越える場合には、前記アンテナ選択部によって選択されたアンテナを変更し、
   該パケットが復調可能なパケットでないと前記受信パケット・エラー解析部によって判断された場合、及び該パケットの受信パワーの前記受信パワー測定部による測定値が所定の閾値以下の場合には、前記アンテナ選択部によって選択されたアンテナを変更しないことを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項１又は２に記載された無線通信装置において、
   前記受信パケット・エラー解析部は、該復調部で該パケットの復調処理に失敗した場合に、該復調処理に失敗したパケットに含まれる複数のフレームを解析し、該複数のフレームのうち、復調可能なフレームが存在する場合、該パケットは復調可能なパケットと判断することを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された無線通信装置において、
   前記復調処理に失敗したパケットは、前記復調部による該パケットに含まれる複数のフレームを用いた復調処理によって、該複数のフレームのうち復調に失敗したフレームを含んだパケットであることを特徴とする無線通信装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された無線通信装置において、
   前記受信パケット・エラー解析部は、前記復調処理に失敗したパケットのプリアンブルで相関演算を行い、その演算結果が所定の閾値より大きい場合、該パケットが復調可能なパケットであると判断することを特徴とする無線通信装置。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載された無線通信装置において、
   前記受信パケット・エラー解析部は、前記復調処理に失敗したパケットのヘッダの復調処理に成功している場合、該パケットが復調可能なパケットであると判断することを特徴とする無線通信装置。
7. 請求項１乃至４のいずれかに記載された無線通信装置において、
   前記受信パケット・エラー解析部は、前記復調処理に失敗したパケットの復調処理の失敗要因がＦＣＳエラーである場合、該パケットが復調可能なパケットであると判断することを特徴とする無線通信装置。
8. 請求項１乃至４のいずれかに記載された無線通信装置において、
   前記受信パワー測定部は、前記復調処理に失敗したパケットの復調処理に用いたベースバンド信号から前記受信パワーを算出することを特徴とする無線通信装置。
9. 請求項１乃至４のいずれかに記載された無線通信装置において、
   前記受信パワー測定部は、前記復調処理に失敗したパケットの復調処理に用いたベースバンド信号の飽和したサンプル数から前記受信パワーを算出することを特徴とする無線通信装置。

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