JP5533114B2 - 無線通信装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信技術に関し、特にＭＩＭＯ方式の無線通信装置における通信制御技術に関する。

無線ＬＡＮなどの無線通信方式では、複数の無線回路を組み合わせて併用することにより通信パフォーマンスを向上させる、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output：多入力多出力）方式と呼ばれる無線通信技術が導入されている。
例えば、無線ＬＡＮ規格ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇの場合、５．２ＧＨｚ帯では変調速度が５４Ｍｂｐｓが上限であるが、ＭＩＭＯ方式では、複数のアンテナで同時に別個のデータを送信できることから、これら受信データを合成処理することで擬似的に広帯域を実現できる。実際には、無線ＬＡＮ規格ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおいて、このようなＭＩＭＯ方式が正式に採用されており、実効的なスループットが改善されて、高い通信パフォーマンスが得られる（例えば、非特許文献１など参照）。

一方、無線通信装置の送信レベルは、無線データ通信で用いる変調速度によって規定されている（例えば、非特許文献２など参照）。例えば、２．４ＧＨｚ帯高度化小電力データ通信システムについては、変調速度が１Ｍｂｐｓや５４Ｍｂｐｓの場合、送信レベル（空中線電力）は、最大で１０ｍＷ／ＭＨｚであり、変調速度が１５０Ｍｂｐｓや３００Ｍｂｐｓの場合、送信レベル（空中線電力）は、最大で５ｍＷ／ＭＨｚである。

また、無線通信装置の送信レベルは、無線回路が複数設けられている場合、無線回路のうち無線送信に用いるすべての送信回路での送信レベルの総和で制限される。すなわち、ＭＩＭＯ方式で複数の送信回路から電波を同時に送信する場合、個々の送信回路で送信可能な最大送信レベルは、該当する変調速度に対して割り当てられている最大送信レベルを、送信回路数で按分した値となる。
したがって、このような従来のＭＩＭＯ方式の無線通信装置では、無線データ通信に用いる送信回路数を予め設定しておき、この送信回路数と当該無線データ通信の変調速度とに応じて、無線データ通信開始時に、個々の送信回路における送信レベルを設定するものとなっていた。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ 「無線設備の技術基準…２．４ＧＨｚ帯高度化小電力データ通信システム」、http://www.telec.or.jp/tech/05_equipment/t401_01.html、財団法人テレコムエンジニアリングセンター

しかしながら、このような従来技術では、ＭＩＭＯ方式で無線データ通信を行う場合、予め固定されている送信回路数と当該無線データ通信の変調速度とに応じて、無線データ通信開始時に、個々の送信回路における送信レベルを設定するものとなっている。このため、無線データ通信を開始した後は無線データ通信が終了するまで、送信回路数が固定で送信レベルが一定であることから、無線通信状況の変化に応じて変調速度が切り替えられる傾向が高く、可能な限り高いスループットを得ることができないという問題点があった。

例えば、２．４ＧＨｚ帯高度化小電力データ通信システムにおいて、変調速度３００Ｍｂｐｓで３つの送信回路を用いて無線データ通信を行う場合、各送信回路の送信レベルは、最大送信レベル５ｍＷ／ＭＨｚを送信回路数「３」で割り算した値、すなわち約１．６ｍＷ／ＭＨｚに設定され、その通信限界距離は約１０ｍとなる。
また、変調速度３００Ｍｂｐｓで２つの送信回路を用いて無線データ通信を行う場合、各送信回路の送信レベルは、最大送信レベル５ｍＷ／ＭＨｚを送信回路数「２」で割り算した値、すなわち約２．５ｍＷ／ＭＨｚに設定され、その通信限界距離は約１４ｍとなる。

一方、２．４ＧＨｚ帯高度化小電力データ通信システムにおいて、変調速度１５０Ｍｂｐｓで３つの送信回路を用いて無線データ通信を行う場合、各送信回路の送信レベルは、最大送信レベル５ｍＷ／ＭＨｚを送信回路数「３」で割り算した値、すなわち約１．６ｍＷ／ＭＨｚに設定され、その通信限界距離は約１４ｍとなる。
したがって、通信限界距離１４ｍの場合、変調速度３００Ｍｂｐｓで２つの送信回路を用いて無線データ通信を行うほうが、高いスループットが得られる。

しかしながら、従来技術によれば、無線データ通信中に使用する送信回路数が予め固定されているため、相手無線通信端末が遠くへ移動して無線通信距離が８ｍから１２ｍへ変化して、受信レベルが低下した場合、変調速度３００Ｍｂｐｓで３つの送信回路を用いて無線データ通信を行っている状態から、変調速度１５０Ｍｂｐｓで３つの送信回路を用いて無線データ通信へ移行することになり、送信回路を２つに変更して変調速度３００Ｍｂｐｓを維持することができない。
このため、無線通信状況の変化に応じて変調速度が切り替えられる傾向が高くなり、可能な限り高いスループットを得ることができないという問題点があった。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、無線データ通信中に無線通信状況が変化しても、可能な限り高いスループットを得ることができ無線通信装置を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる無線通信装置は、複数の無線回路を有するＭＩＭＯ方式の無線通信装置であって、電波の受信レベルごとに、当該受信レベルが得られる無線通信状況で送信回路数を可変とした場合に使用可能となる動作モードであって、かつ、通信限界距離が最長となる動作モードが、当該受信レベルで用いるべき最適な動作モードとしてそれぞれ設定されている動作モード設定情報を記憶する記憶部と、相手無線通信端末から受信した電波の受信レベルを検出する無線通信状況検出部と、無線通信状況検出部で検出した受信レベルと対応する新たな動作モードを、動作モード設定情報から特定する通信制御部と、新たな動作モードに割り当てられている送信回路数だけ無線回路のうちから選択し、これら選択した無線回路を用いて、新たな動作モードに割り当てられている変調速度と、これら送信回路数および変調速度に対応する送信レベルとに基づいて、相手無線通信端末へ無線送信するベースバンド処理部とを備えている。

この際、通信制御部で、無線通信状況検出部により時系列で検出した複数の受信レベルについて移動平均値を算出し、この移動平均値と対応する新たな動作モードを、動作モード設定情報から特定するようにしてもよい。

また、通信制御部で、無線通信状況検出部により時系列で検出した複数の受信レベルについて増減を確認することにより相手無線通信端末との通信状況の変化有無を判定し、通信状況の変化ありと判定された場合にのみ、新たな動作モードを動作モード設定情報から特定するようにしてもよい。

また、通信制御部で、相手無線通信端末との間で通信エラーが発生した場合、当該通信エラー発生時における動作モードの次に長い通信限界距離を有する新たな動作モードを、動作モード設定情報から特定するようにしてもよい。

また、本発明にかかる無線通信方法は、複数の無線回路を有するＭＩＭＯ方式の無線通信装置で用いられる無線通信方法であって、記憶部が、電波の受信レベルごとに、当該受信レベルが得られる無線通信状況で送信回路数を可変とした場合に使用可能となる動作モードであって、かつ、通信限界距離が最長となる動作モードが、当該受信レベルで用いるべき最適な動作モードとしてそれぞれ設定されている動作モード設定情報を記憶する記憶ステップと、無線通信状況検出部が、相手無線通信端末から受信した電波の受信レベルを検出する無線通信状況検出ステップと、通信制御部が、無線通信状況検出部で検出した受信レベルと対応する新たな動作モードを、動作モード設定情報から特定する通信制御ステップと、ベースバンド処理部が、新たな動作モードに割り当てられている送信回路数だけ無線回路のうちから選択し、これら選択した無線回路を用いて、新たな動作モードに割り当てられている変調速度と、これら送信回路数および変調速度に対応する送信レベルとに基づいて、相手無線通信端末へ無線送信するベースバンド処理ステップとを備えている。

本発明によれば、無線データ通信を開始した後に受信レベルが変化した場合、当該受信レベルが得られる無線通信状況において通信限界距離が最長となる動作モードとして、無線回路のうち無線送信に用いる送信回路数とその変調速度、およびこれら送信回路数と変調速度に対応する送信レベルが適用される。
このため、受信レベルが低下した場合、送信回路数を減らした分、送信回路ごとの送信レベルを増やすことができ、無線データ通信中に無線通信状況が変化しても、可能な限り高いスループットを得ることができる。

第１の実施の形態にかかる無線通信装置の構成を示すブロック図である。 動作モード設定情報の構成例である。 第１の実施の形態にかかる通信制御処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態にかかる無線通信装置の動作例を示すシーケンス図である。 受信レベルおよび変調速度と動作モードとの関係を示す説明図である。 第２の実施の形態にかかる通信制御処理を示すフローチャートである。 無線通信状況変化の判定基準情報の構成例である。 第３の実施の形態にかかる通信制御処理を示すフローチャートである。 第４の実施の形態にかかる通信制御処理を示すフローチャートである。 第４の実施の形態にかかる無線通信装置の動作例を示すシーケンス図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信装置について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる無線通信装置の構成を示すブロック図である。
この無線通信装置１０は、無線ＬＡＮなどの無線通信システムを構成するアクセスポイントや無線通信端末として用いられ、複数の無線回路を有するＭＩＭＯ方式の無線通信装置であり、これら無線回路を組み合わせて併用することにより、相手無線通信端末２０との無線データ通信に関する通信パフォーマンスを向上させる機能を有している。

本実施の形態は、電波の受信レベルごとに、当該受信レベルが得られる無線通信状況において通信限界距離が最長となる動作モードとして、当該無線通信状況で使用可能な最大変調速度と、無線回路のうち当該最大変調速度で無線送信を行うための送信回路数との組み合わせが、それぞれ設定されている動作モード設定情報を予め記憶しておき、相手無線通信端末２０から受信した電波の受信レベルと対応する新たな動作モードを、動作モード設定情報から特定し、この新たな動作モードに割り当てられている送信回路数だけ無線回路のうちから選択し、これら選択した無線回路を用いて、新たな動作モードに割り当てられている変調速度と、これら送信回路数および変調速度に対応する送信レベルとに基づいて、相手無線通信端末２０へ無線送信するようにしたものである。

次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる無線通信装置の構成について詳細に説明する。
この無線通信装置１０には、主な機能部として、無線回路１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ、ベースバンド処理部１３，記憶部１４、および演算処理部１５が設けられている。ここでは、３つの無線回路１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが設けられている場合を例として説明するが、本実施の形態は、このような３つの無線回路を持つ無線通信装置に限定されるものではなく、２つ以上の無線回路を持つ無線通信装置について同様に適用できる。

無線回路１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）は、専用の高周波信号処理回路からなり、それぞれに接続されたアンテナ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを用いて相手無線通信端末２０との間で電波を送受信する機能と、電波を送信する際、ベースバンド処理部１３から指示された変調速度および送信レベルで無線送信を行う機能とを有している。

ベースバンド処理部１３は、専用のベースバンド信号処理回路からなり、無線回路１２で得られた受信信号から受信データを復号して演算処理部１５へ出力する機能と、演算処理部１５から入力された送信データを符号化して得られた送信信号を、無線回路１２により無線送信する機能とを有している。
このベースバンド処理部１３には、主な処理部として、無線通信状況検出部１３Ａ、送信回路選択部１３Ｂ、変調速度設定部１３Ｃ、および送信レベル設定部１３Ｄが設けられている。

無線通信状況検出部１３Ａは、無線回路１２を制御することにより、個々の無線回路１２で受信したそれぞれの電波の受信レベルを検出する機能を有している。
送信回路選択部１３Ｂは、無線回路１２のうちから、相手無線通信端末２０への無線送信に用いる送信回路として、演算処理部１５から指示された送信回路数だけ選択する機能を有している。

変調速度設定部１３Ｃは、送信回路選択部１３Ｂで送信回路として選択された無線回路１２に対し、相手無線通信端末２０への無線送信に用いる変調速度として、演算処理部１５から指示された変調速度を設定する機能を有している。
送信レベル設定部１３Ｄは、送信回路選択部１３Ｂで送信回路として選択された無線回路１２に対し、相手無線通信端末２０への無線送信に用いる送信レベルとして、演算処理部１５から指示された送信回路数と変調速度に対応する送信レベルを設定する機能を有している。

記憶部１４は、半導体メモリやハードディスクなどの記憶装置からなり、演算処理部１５で用いる各種処理情報やプログラム１４Ｐを記憶する機能を有している。
プログラム１４Ｐは、演算処理部１５で実行されることにより各種の処理機能を実現するプログラムであり、外部装置や記録媒体から記憶部１４へ予め格納されている。

記憶部１４で記憶する主な処理情報として、動作モード設定情報１４Ａがある。図２は、動作モード設定情報の構成例である。ここでは、電波の受信レベルごとに、当該受信レベルが得られる相手無線通信端末２０との無線通信状況において、相手無線通信端末２０と自装置との通信限界距離が最長となる動作モードＡ〜動作モードＪとして、無線回路１２のうち無線送信に用いる送信回路数とその変調速度との組み合わせが、それぞれ設定されている。

例えば、−５９ｄＢμＶ以上の受信レベル範囲には、送信回路数「３」と変調速度「３００Ｍｂｐｓ」の組み合わせが動作モードＡとして設定されており、−５９ｄＢμＶ未満から−６１以上ｄＢμＶの受信レベル範囲には、送信回路数「２」と変調速度「３００Ｍｂｐｓ」の組み合わせが動作モードＢとして設定されている。なお、図２の受信レベルについては、小数点以下を切り捨てて記載されているが、実際には小数点以下を含む値が割り当てられている。

また、図２の送信レベルについては、それぞれの変調速度に対して、例えば非特許文献２などの技術基準で予め規定されている最大送信レベルを、それぞれの送信回路数で按分することにより算出できるが、動作モード設定情報１４Ａに設定しておいてもよい。

また、図２の通信限界距離は、相手無線通信端末２０の送信出力、変調速度による通信可能な受信レベル（受信感度）と自由空間伝搬損失によって算出されるものである。自由空間伝搬損失は、Ｆｒｉｉｓの伝送公式に基づいて算出される。すなわち、電波の波長をλとし、送受信間の距離をＤとした場合、自由空間伝搬損失Ｌは、Ｌ＝（４πＤ／λ）² で求められる。この式をデシベル表記すると、Ｌ＝１０×ＬＯＧ（４πＤ／λ）²＝２０×ＬＯＧ（４πＤ／λ）となる。したがって、距離Ｄが２倍になると自由空間伝搬損失Ｌは６ｄＢ増えることかわかる。

この際、通信限界距離は、送信回路数には左右されないが、前述したように送信レベルは、送信回路数が複数設けられている場合、これら送信回路数での送信レベルの総和で制限される。例えば、動作モードＡと動作モードＢでは、送信回路数が異なるため、送信出力も異なるため、通信限界距離も異なる。したがって、動作モードＡから動作モードＢへ切り替えた場合、変調速度を維持しつつ、通信限界距離を延長できることになる。
なお、通信限界距離は、参考で記載したものであり、実際の動作モード設定情報１４Ａに設定しておく必要はない。

演算処理部１５は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１４からプログラム１４Ｐを読み込んで実行することにより、各種の処理部を実現する機能を有している。
演算処理部１５で実現される主な処理部として、データ通信部１５Ａと通信制御部１５Ｂとがある。

データ通信部１５Ａは、ベースバンド処理部１３と送受信データをやり取りすることにより、無線回路１２を介して相手無線通信端末２０との間で、無線データ通信を行う機能を有している。
通信制御部１５Ｂは、ベースバンド処理部１３の無線通信状況検出部１３Ａで検出した、相手無線通信端末２０からの電波の受信レベルと対応する新たな動作モードを、記憶部１４の動作モード設定情報１４Ａから特定する機能と、新たな動作モードに割り当てられている送信回路数および変調速度をベースバンド処理部１３へ指示することにより、相手無線通信端末２０との無線通信で用いる動作モードを、新たな動作モードへ変更する機能を有している。

［第１の実施の形態の動作］
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかる無線通信装置の動作について説明する。図３は、第１の実施の形態にかかる通信制御処理を示すフローチャートである。

無線通信装置１０の演算処理部１５は、相手無線通信端末２０との無線データ通信を開始する際、まず、通信制御部１５Ｂにより、予め記憶部１４に設定される初期動作モードに割り当てられている送信回路数および変調速度を、記憶部１４の動作モード設定情報１４Ａから取得し、これら送信回路数および変調速度をベースバンド処理部１３へ指示することにより、相手無線通信端末２０との無線データ通信で用いる初期動作モードを設定する（ステップ１００）。

この通信制御部１５Ｂからの指示により、ベースバンド処理部１３は、送信回路選択部１３Ｂにより、無線回路１２のうちから、相手無線通信端末２０への無線送信に用いる送信回路として、演算処理部１５から指示された送信回路数だけ選択し、変調速度設定部１３Ｃにより、送信回路として選択した無線回路１２に対し、演算処理部１５から指示された変調速度を設定し、送信レベル設定部１３Ｄにより、送信回路として選択された無線回路１２に対し、演算処理部１５から指示された送信回路数と変調速度に対応する送信レベルを設定する。

この後、演算処理部１５は、データ通信部１５Ａにより、ベースバンド処理部１３を用いて相手無線通信端末２０との無線通信動作を実行し（ステップ１０１）、ベースバンド処理部１３は、無線通信状況検出部１３Ａにより、相手無線通信端末２０から受信した電波の受信レベルを検出する（ステップ１０２）。

続いて、通信制御部１５Ｂは、検出した受信レベルを無線通信状況検出部１３Ａから取得し、動作モード設定情報１４Ａから、当該受信レベルが現用の動作モードのものと一致するか判定する（ステップ１０３）。ここで、当該受信レベルが現用の動作モードの受信レベル範囲と一致している場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）、ステップ１０１戻る。

一方、当該受信レベルが現用の動作モードの受信レベル範囲と一致していない場合（ステップ１０３：ＮＯ）、通信制御部１５Ｂは、動作モード設定情報１４Ａから、当該受信レベルに対応する新たな動作モードを特定し、この新たな動作モードに割り当てられている送信回路数および変調速度をベースバンド処理部１３へ指示することにより、相手無線通信端末２０との無線データ通信で用いる動作モードを新たな動作モードへ変更し（ステップ１０４）、ステップ１０１へ戻る。

この通信制御部１５Ｂからの指示により、ベースバンド処理部１３は、送信回路選択部１３Ｂにより、無線回路１２のうちから、相手無線通信端末２０への無線送信に用いる送信回路として、演算処理部１５から指示された送信回路数だけ選択し、変調速度設定部１３Ｃにより、送信回路として選択した無線回路１２に対し、演算処理部１５から指示された変調速度を設定し、送信レベル設定部１３Ｄにより、送信回路として選択された無線回路１２に対し、演算処理部１５から指示された送信回路数と変調速度に対応する送信レベルを設定する。これにより、新たな動作モードに基づいて、相手無線通信端末２０との無線データ通信が継続される。

［第１の実施の形態の動作例］
次に、図４を参照して、本実施の形態にかかる無線通信装置の動作例について説明する。図４は、第１の実施の形態にかかる無線通信装置の動作例を示すシーケンス図である。ここでは、無線通信装置１０と相手無線通信端末２０の双方に、本実施の形態にかかる構成が適用されているものとする。

無線通信装置１０は、相手無線通信端末２０との無線データ通信を開始する際、まず、初期動作モードとしてモードＪを選択して（ステップ１１０）、無線データ通信の開始に必要な各種情報を含む報知情報を送信する（ステップ１１１）。
相手無線通信端末２０は、無線通信装置１０との無線データ通信を開始する際、まず、初期動作モードとしてモードＪを選択し（ステップ１１２）、無線通信装置１０からの報知情報を受信して、その電波の受信レベルを検出する（ステップ１１３）。ここで、この受信レベルが「−５３ｄＢμＶ」であった場合、この受信レベルと現用の動作モードＪとが一致していないことから、図２の動作モード設定情報１４Ａから特定した新たな動作モードＡへ変更し（ステップ１１４）、このモードＡでデータを送信する（ステップ１１５）。

無線通信装置１０は、このデータを受信して、その電波の受信レベルを検出する（ステップ１１６）。ここで、この受信レベルが「−５５ｄＢμＶ」であった場合、この受信レベルと現用の動作モードＪとが一致していないことから、動作モード設定情報１４Ａから特定した新たな動作モードＡへ変更し（ステップ１１７）、このモードＡでデータを送信する（ステップ１１８）。
相手無線通信端末２０は、このデータを受信して、その電波の受信レベルを検出する（ステップ１１９）。ここで、受信レベルが「−５８ｄＢμＶ」であった場合、この受信レベルと現用の動作モードＡとが一致していることから、動作モードを変更せず、現用の動作モードＡでデータを送信する（ステップ１２０）。

無線通信装置１０は、このデータを受信して、その電波の受信レベルを検出する（ステップ１２１）。ここで、相手無線通信端末２０が無線通信装置１０から遠ざかる方向へ移動したため、受信レベルが「−６０ｄＢμＶ」まで低下した場合、この受信レベルと現用の動作モードＡとが一致していないことから、動作モード設定情報１４Ａから特定した新たな動作モードＢへ変更し（ステップ１２２）、この動作モードＢでデータを送信する（ステップ１２３）。

この際、従来のように、送信回路数が例えば「３」に固定されている場合には、モードＡの最低受信レベル「−５９ｄＢμＶ」を下回った場合、送信回路数が同じ「３」でモードＡの次に変調速度が大きいモードＣへ変更されるため、変調速度が「１５０Ｍｂｐｓ」に低下する。これに対して、本実施の形態によれば、送信回路数が固定されていないため、送信回路数が「２」で変調速度が同じ「３００Ｍｂｐｓ」のモードＢへ変更される。これにより、モードＣと比較して高いスループットで無線通信を継続することができ、通信パフォーマンスの低下を抑制できる。

この後、相手無線通信端末２０は、このデータを受信して、その電波の受信レベルを検出する（ステップ１２４）。ここで、この受信レベルが「−６０ｄＢμＶ」であった場合、この受信レベルと現用の動作モードＡとが一致していないことから、動作モード設定情報１４Ａから特定した新たな動作モードＢへ変更し（ステップ１２５）、この動作モードＢでデータを送信する（ステップ１２６）。
このようにして、受信した電波の受信レベルの変化に応じて、新たな動作モードへそれぞれ変更される。

図５は、受信レベルおよび変調速度と動作モードとの関係を示す説明図である。ここでは、横軸が受信レベルを示し、縦軸が変調速度を示しており、それぞれの組み合わせごとに割り当てられた動作モードが記載されている。なお、横軸には、それぞれの受信レベルに応じた通信限界距離が並記されている。
図５において、実線で示されている特性３１は、送信回路数を「３」に固定した場合の動作モード選択特性であり、破線で示されている特性３２は、送信回路数が固定されていない本実施の形態にかかる動作モード選択特性である。

例えば、前述したように、モードＡで通信中に受信レベルが「−６０ｄＢμＶ」まで低下した場合、特性３１によれば送信回路数「３」のモードＣが選択されて変調速度が「１５０Ｍｂｐｓ」まで低下する。実際には、受信レベルの変化に応じて選択しうる動作モードは、モードＡ，Ｃ，Ｅ，Ｈに限定される。また、送信回路数「２」に固定の場合、受信レベルの変化に応じて選択しうる動作モードは、モードＢ，Ｄ，Ｆ，Ｉに限定される。

これに対して、特性３２によれば、送信回路数に制限されずに動作モードＡ〜Ｊのいずれか最適なモードが選択できる。このため、モードＡから受信レベルが低下した場合、送信回路数「２」のモードＢが選択されて、送信レベルが上がる。したがって、無線通信距離が遠くなっても、変調速度はモードＡと同じ「３００Ｍｂｐｓ」に維持できる。なお、モードＡとモードＢの違いは、用いる送信回路のうちの１つで誤り訂正に用いる冗長データを送信するかしないかの違いであるため、実効スループットが低下する可能性もあるが、ベースとなる変調速度については変わらない。

また、モードＡからモードＢへの切り替えについては、モードＣからモードＤへ切り替える場合も同様である。また、モードＥでは、受信レベルの低下に応じて送信回路数「２」のモードＦ、さらには送信回路数「１」のモードＧへ切り替えられて、それぞれ送信レベルが上がるため、無線通信距離が遠くなっても、変調速度はモードＥと同じ「５４Ｍｂｐｓ」に維持できる。このことはモードＨからモードＩ，Ｊへの切り替えでも同様である。
したがって、特性３２を用いれば、無線データ通信中に無線通信状況が変化しても、可能な限り高いスループットを得ることができる。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、電波の受信レベルごとに、当該受信レベルが得られる無線通信状況において通信限界距離が最長となる動作モードとして、当該無線通信状況で使用可能な最大変調速度と、無線回路のうち当該最大変調速度で無線送信を行うための送信回路数との組み合わせが、それぞれ設定されている動作モード設定情報１４Ａを予め記憶しておき、相手無線通信端末２０から受信した電波の受信レベルと対応する新たな動作モードを、動作モード設定情報１４Ａから特定し、この新たな動作モードに割り当てられている送信回路数だけ無線回路１２のうちから選択し、これら選択した無線回路１２を用いて、新たな動作モードに割り当てられている変調速度と、これら送信回路数および変調速度に対応する送信レベルとに基づいて、相手無線通信端末２０へ無線送信している。

これにより、無線データ通信を開始した後に受信レベルが変化した場合、当該受信レベルが得られる無線通信状況において通信限界距離が最長となる動作モードとして、無線回路のうち無線送信に用いる送信回路数とその変調速度、およびこれら送信回路数と変調速度に対応する送信レベルが適用される。
このため、受信レベルが低下した場合、送信回路数を減らした分、送信回路ごとの送信レベルを増やすことができ、無線データ通信中に無線通信状況が変化しても、可能な限り高いスループットを得ることができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる無線通信装置について説明する。
第１の実施の形態では、無線通信状況検出部１３Ａにより検出した、相手無線通信端末２０からの電波の受信レベルをそのまま用いて、動作モードの変更要否および新たな動作モードの特定を行う場合を例として説明した。本実施の形態では、相手無線通信端末２０からの電波の受信レベルをそのまま用いるのではなく、受信レベルの移動平均値を用いる場合について説明する。

本実施の形態において、通信制御部１５Ｂは、相手無線通信端末２０により時系列で検出した受信レベルを記憶部１４へ順次保管するとともに、取得した受信レベルから時系列で検出した過去数回分の受信レベルを記憶部１４から取得して、これら受信レベルの平均値、すなわち移動平均値を算出する機能と、この移動平均値に基づいて動作モードの変更要否および新たな動作モードの特定を行う機能を有している。
本実施の形態にかかる無線通信装置１０におけるその他の構成については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

［第２の実施の形態の動作］
次に、図６を参照して、本実施の形態にかかる無線通信装置の動作について説明する。図６は、第２の実施の形態にかかる通信制御処理を示すフローチャートであり、前述の図３と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

ステップ１０２の後、演算処理部１５の通信制御部１５Ｂは、無線通信状況検出部１３Ａで検出した受信レベルを取得して移動平均値を算出し（ステップ２００）、この移動平均値が現用の動作モードのものと一致するか判定する（ステップ２０１）。ここで、当該移動平均値が現用の動作モードの受信レベル範囲と一致している場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）、ステップ１０１戻る。

一方、当該移動平均値が現用の動作モードの受信レベル範囲と一致していない場合（ステップ２０１：ＮＯ）、通信制御部１５Ｂは、動作モード設定情報１４Ａから、当該移動平均値に対応する新たな動作モードを特定し、この新たな動作モードに割り当てられている送信回路数および変調速度をベースバンド処理部１３へ指示することにより、相手無線通信端末２０との無線データ通信で用いる動作モードを新たな動作モードへ変更し（ステップ２０２）、ステップ１０１へ戻る。

［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、通信制御部１５Ｂで、無線通信状況検出部１３Ａにより時系列で検出した複数の受信レベルについて移動平均値を算出し、この移動平均値と対応する新たな動作モードを、動作モード設定情報から特定するようにしたので、例えば１ｍｓｅｃや１０ｍｓｅｃという短い周期で受信レベルを検出するような場合でも、受信レベルの変動を抑制することができ、動作モードの変更を安定化することができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態にかかる無線通信装置について説明する。
第２の実施の形態では、受信レベルの移動平均値に基づき、動作モードの変更要否および新たな動作モードの特定を行う場合を例として説明した。本実施の形態では、受信レベルの変化の履歴から判定した無線通信状況の変化に基づいて、動作モードの変更要否および新たな動作モードの特定を行う場合について説明する。

本実施の形態において、通信制御部１５Ｂは、相手無線通信端末２０により時系列で検出した受信レベルを記憶部１４へ順次保管するとともに、取得した受信レベルから時系列で検出した過去数回分の受信レベルを記憶部１４から取得して、これら受信レベルの変化の履歴から、記憶部１４の判定基準情報に基づいて、相手無線通信端末２０との無線通信状況の変化を判定する機能と、この判定結果に基づいて、動作モードの変更要否および新たな動作モードの特定を行う機能とを有している。

図７は、無線通信状況変化の判定基準情報の構成例である。
ここでは、過去３回の受信レベルの変化が「増加」、「同じ」、「減少」で表現されており、特定の組み合わせについて、通信状況の「良化」または「悪化」が設定されている。なお、ここに設定されていない組み合わせについては、通信状況に変化がないと判定される。

図７のうち、「今回」とは、今回検出した受信レベルがその直前、すなわち１回前に検出した受信レベルからどのように変化したかを示す比較結果であり、「前々回」とは、今回検出した受信レベルから２回前に検出した受信レベルが、その直前に検出した受信レベルからどのように変化したかを示す比較結果である。

例えば、「状態１」は、前々回に検出された受信レベルが、過去３回分連続して「増加」したことを示しており、このような場合には「通信状況良化」と判定される。また、「状態２」、「状態３」、「状態４」は、過去３回分のうち１回だけ受信レベルが「同じ」であり、他の２回が「増加」したことを示しており、このような場合にも「通信状況良化」と判定される。

一方、「状態８」は、前々回に検出された受信レベルが、過去３回分連続して「減少」したことを示しており、このような場合には「通信状況悪化」と判定される。また、「状態５」、「状態６」、「状態７」は、過去３回分のうち１回だけ受信レベルが「同じ」であり、他の２回が「減少」したことを示しており、このような場合にも「通信状況悪化」と判定される。

図７の判定基準情報は、過去３回の受信レベルの変化について検査する場合の例であり、検査する回数については、３回に限定されるものではない。また、各状態とその判定結果については、無線通信装置１０が適用される無線通信システムに要求される各種条件に基づいて決定すればよい。
本実施の形態にかかる無線通信装置１０におけるその他の構成については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

［第３の実施の形態の動作］
次に、図８を参照して、本実施の形態にかかる無線通信装置の動作について説明する。図８は、第３の実施の形態にかかる通信制御処理を示すフローチャートであり、前述の図３と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

ステップ１０２の後、演算処理部１５の通信制御部１５Ｂは、無線通信状況検出部１３Ａで検出した受信レベルを取得し、判定基準情報に基づいて、無線通信状況の変化を判定し（ステップ３００）、無線通信状況の変化の有無を判定する（ステップ３０１）。ここで、無線通信状況に変化がない場合（ステップ３０１：ＮＯ）、ステップ１０１戻る。

一方、無線通信状況に変化があった場合（ステップ３０１：ＹＥＳ）、通信制御部１５Ｂは、今回得られた受信レベルに対応する新たな動作モードを特定し、この新たな動作モードに割り当てられている送信回路数および変調速度をベースバンド処理部１３へ指示することにより、相手無線通信端末２０との無線データ通信で用いる動作モードを新たな動作モードへ変更し（ステップ１０４）、ステップ１０１へ戻る。

［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、通信制御部１５Ｂで、無線通信状況検出部１３Ａにより時系列で検出した複数の受信レベルについて増減を確認することにより相手無線通信端末２０との通信状況の変化有無を判定し、通信状況の変化ありと判定された場合にのみ、新たな動作モードを動作モード設定情報から特定するようにしたので、例えば１ｍｓｅｃや１０ｍｓｅｃという短い周期で受信レベルを検出するような場合でも、受信レベルの変動を抑制することができ、動作モードの変更を安定化することができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態にかかる無線通信装置について説明する。
前述した各実施の形態では、相手無線通信端末２０からの電波の受信レベルに基づき動作モードを変更する場合を例として説明した。本実施の形態では、これに加えて、相手無線通信端末２０との無線データ通信において、エラーが発生した場合、現用の動作モードより通信限界距離が長い新たな動作モードへ変更する場合について説明する。

本実施の形態において、通信制御部１５Ｂは、相手無線通信端末２０との間で通信エラーが発生した場合、当該通信エラー発生時における現用の動作モードの次に長い通信限界距離を有する新たな動作モードを、動作モード設定情報１４Ａから特定する機能を有している。
本実施の形態にかかる無線通信装置１０におけるその他の構成については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

［第４の実施の形態の動作］
次に、図９を参照して、本実施の形態にかかる無線通信装置の動作について説明する。図９は、第４の実施の形態にかかる通信制御処理を示すフローチャートであり、前述の図３と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

ステップ１０１の後、演算処理部１５の通信制御部１５Ｂは、ステップ１０１における相手無線通信端末２０との無線通信動作で通信エラーが発生したかどうか確認する（ステップ４００）。通信エラーについては、例えば相手無線通信端末２０へ送信したデータに対する受信確認（ＡＣＫ）が、データ送信から所定時間以内に相手無線通信端末２０から届かない場合や、相手無線通信端末２０からデータ再送要求があった場合など、一般的な公知のエラー確認技術を用いればよい。

ここで、通信エラーが確認されなかった場合（ステップ４００：ＮＯ）、ステップ１０２へ移行する。
一方、通信エラーが確認された場合（ステップ４００：ＹＥＳ）、通信制御部１５Ｂは、当該通信エラー発生時における現用の動作モードの次に長い通信限界距離を有する新たな動作モードを、動作モード設定情報１４Ａから特定し、この新たな動作モードに割り当てられている送信回路数および変調速度をベースバンド処理部１３へ指示することにより、相手無線通信端末２０との無線データ通信で用いる動作モードを新たな動作モードへ変更し（ステップ４０１）、ステップ１０１へ戻る。

例えば、動作モード設定情報１４Ａの各動作モードＡ〜Ｊを、前述した図２のように、通信限界距離の短い順に登録しておけば、ステップ４０１において、現用の動作モードの次に登録されている動作モードを、新たな動作モードとして選択すればよい。

［第４の実施の形態の動作例］
次に、図１０を参照して、本実施の形態にかかる無線通信装置の動作例について説明する。図１０は、第４の実施の形態にかかる無線通信装置の動作例を示すシーケンス図である。ここでは、無線通信装置１０と相手無線通信端末２０の双方に、本実施の形態にかかる構成が適用されているものとする。

無線通信装置１０は、相手無線通信端末２０との無線データ通信を開始する際、まず、初期動作モードとしてモードＪを選択して（ステップ４１０）、無線データ通信の開始に必要な各種情報を含む報知情報を送信する（ステップ４１１）。
相手無線通信端末２０は、無線通信装置１０との無線データ通信を開始する際、まず、初期動作モードとしてモードＪを選択し（ステップ４１２）、無線通信装置１０からの報知情報を受信して、その電波の受信レベルを検出する（ステップ４１３）。ここで、この受信レベルが「−５３ｄＢμＶ」であった場合、図２の動作モード設定情報１４Ａから特定した新たな動作モードＡへ変更し（ステップ４１４）、このモードＡでデータを送信する（ステップ４１５）。

無線通信装置１０は、このデータを受信して、その電波の受信レベルを検出する（ステップ４１６）。ここで、この受信レベルが「−５５ｄＢμＶ」であった場合、動作モード設定情報１４Ａから特定した新たな動作モードとしてモードＡへ変更し（ステップ４１７）、このモードＡでデータを送信する（ステップ４１８）。
この後、無線通信装置１０は、ステップ４１７で送信したデータに対する受信確認（ＡＣＫ）が、データ送信から所定時間以内に相手無線通信端末２０から届かず、通信エラーを確認した場合（ステップ４１９）、現用の動作モードＡの次に長い通信限界距離を有する新たな動作モードＢを、動作モード設定情報１４Ａから特定し（ステップ４２０）、このモードＢでデータを送信する（ステップ４２１）。

ここで、無線通信装置１０は、ステップ４２１で送信したデータに対する受信確認（ＡＣＫ）が、データ送信から所定時間以内に相手無線通信端末２０から届かず、通信エラーを確認した場合（ステップ４２２）、現用の動作モードＢの次に長い通信限界距離を有する新たな動作モードＣを、動作モード設定情報１４Ａから特定し（ステップ４２３）、このモードＣでデータを送信する（ステップ４２４）。

相手無線通信端末２０は、このデータを受信して、その電波の受信レベルを検出する（ステップ４２５）。ここで、受信レベルが「−６５ｄＢμＶ」であった場合、この受信レベルと現用の動作モードＡとが一致していないことから、動作モード設定情報１４Ａから特定した新たな動作モードＣへ変更し（ステップ４２６）、この動作モードＣでデータを送信する（ステップ４２７）。

無線通信装置１０は、このデータを受信して、その電波の受信レベルを検出する（ステップ４２８）。ここで、この受信レベルが「−６５ｄＢμＶ」であった場合、この受信レベルと現用の動作モードＣとが一致していることから、動作モードを変更せず、このモードＣでデータを送信する（ステップ４２９）。
このようにして、受信した電波の受信レベルの変化に応じて、新たな動作モードへそれぞれ変更されるとともに、エラー確認に応じて、現用の動作モードの次に長い通信限界距離を有する新たな動作モードへ変更される。

［第４の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、通信制御部１５Ｂで、相手無線通信端末２０との間で通信エラーが発生した場合、当該通信エラー発生時における動作モードの次に長い通信限界距離を有する新たな動作モードを、動作モード設定情報１４Ａから特定するようにしたので、相手無線通信端末２０との無線通信状況を早期に回復して、無線データ通信を再開することができる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

１０…無線通信装置、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…アンテナ、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…無線回路、１３…ベースバンド処理部、１３Ａ…無線通信状況検出部、１３Ｂ…送信回路選択部、１３Ｃ…変調速度設定部、１３Ｄ…送信レベル設定部、１４…記憶部、１４Ａ…動作モード設定情報、１４Ｐ…プログラム、１５…演算処理部、１５Ａ…データ通信部、１５Ｂ…通信制御部、２０…相手無線通信端末。

Claims (5)

1. 複数の無線回路を有するＭＩＭＯ方式の無線通信装置であって、
   電波の受信レベルごとに、当該受信レベルが得られる無線通信状況で送信回路数を可変とした場合に使用可能となる動作モードであって、かつ、通信限界距離が最長となる動作モードが、当該受信レベルで用いるべき最適な動作モードとしてそれぞれ設定されている動作モード設定情報を記憶する記憶部と、
   相手無線通信端末から受信した電波の受信レベルを検出する無線通信状況検出部と、
   前記無線通信状況検出部で検出した前記受信レベルと対応する新たな動作モードを、前記動作モード設定情報から特定する通信制御部と、
   前記新たな動作モードに割り当てられている送信回路数だけ前記無線回路のうちから選択し、これら選択した前記無線回路を用いて、前記新たな動作モードに割り当てられている変調速度と、これら送信回路数および変調速度に対応する送信レベルとに基づいて、前記相手無線通信端末へ無線送信するベースバンド処理部と
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置において、
   前記通信制御部は、前記無線通信状況検出部により時系列で検出した複数の前記受信レベルについて移動平均値を算出し、この移動平均値と対応する新たな動作モードを、前記動作モード設定情報から特定することを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項１に記載の無線通信装置において、
   前記通信制御部は、前記無線通信状況検出部により時系列で検出した複数の前記受信レベルについて増減を確認することにより前記相手無線通信端末との通信状況の変化有無を判定し、通信状況の変化ありと判定された場合にのみ、前記新たな動作モードを前記動作モード設定情報から特定することを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項１に記載の無線通信装置において、
   前記通信制御部は、前記相手無線通信端末との間で通信エラーが発生した場合、当該通信エラー発生時における動作モードの次に長い通信限界距離を有する新たな動作モードを、前記動作モード設定情報から特定することを特徴とする無線通信装置。
5. 複数の無線回路を有するＭＩＭＯ方式の無線通信装置で用いられる無線通信方法であって、
   記憶部が、電波の受信レベルごとに、当該受信レベルが得られる無線通信状況で送信回路数を可変とした場合に使用可能となる動作モードであって、かつ、通信限界距離が最長となる動作モードが、当該受信レベルで用いるべき最適な動作モードとしてそれぞれ設定されている動作モード設定情報を記憶する記憶ステップと、
   無線通信状況検出部が、相手無線通信端末から受信した電波の受信レベルを検出する無線通信状況検出ステップと、
   通信制御部が、前記無線通信状況検出部で検出した前記受信レベルと対応する新たな動作モードを、前記動作モード設定情報から特定する通信制御ステップと、
   ベースバンド処理部が、前記新たな動作モードに割り当てられている送信回路数だけ前記無線回路のうちから選択し、これら選択した前記無線回路を用いて、前記新たな動作モードに割り当てられている変調速度と、これら送信回路数および変調速度に対応する送信レベルとに基づいて、前記相手無線通信端末へ無線送信するベースバンド処理ステップと
   を備えることを特徴とする無線通信方法。

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