JP5701199B2 - 無線通信装置および受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置および受信装置に関する。

ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｄ／ｅ／ｇのＷＰＡＮに代表されるキャリアセンス多重接続方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ）は、複数の通信装置が１つまたは複数の無線資源（無線チャネル）を共有して通信を行う通信方式である。ＩＥＥＥ８０２．１５．４等におけるＣＳＭＡ／ＣＡでは、図２１に示す物理フレーム１を２つ以上の通信装置の間で交換することで通信を行う。図２１に示すように、物理フレーム１はプリアンブル２とＳＦＤ３とＰＨＲ４とペイロード５とを含み、プリアンブル２とＳＦＤ３とが同期ヘッダ６を形成する。

図２２は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等に代表されるキャリアセンス多重接続方式を説明するための無線通信システムの概略構成図である。図２２を参照し、一般に、或る１つの通信装置（例えば通信装置１１）は、或る範囲１７内の他の複数の通信装置（例えば通信装置１２〜１６）が発射する電波を受信できる位置に存在する。この場合、２つ以上の通信装置（例えば通信装置１２，１３）が同時に同一の無線資源を利用して物理フレームを送信すると、受信側の通信装置（例えば通信装置１１）がいずれの物理フレーム（データ）も受信できない事象（いわゆる衝突）が発生する。

通信装置は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等のＣｌｅａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ（ＣＣＡ）規定のように、送信しようとする前にキャリアセンスを行うことが義務付けられている。キャリアセンスとは、これから送信しようとする無線チャネルで受信を行い他の通信装置がその無線チャネルを使用していない（電波を発射していない）ことを確認することである。キャリアセンスの結果、その無線チャネルが使用中である（換言すればビジーである）場合、物理フレームの送信を保留し、その無線チャネルが未使用である（換言すればアイドルである）場合、物理フレームを送信する。このようにして衝突を回避する方式がＩＥＥＥ８０２．１５．４等で示されている。

図２３は、キャリアセンス多重接続方式による通信動作を説明する図である。図２３によれば、複数の無線通信装置１１〜１６が互いに衝突を回避して物理フレームを交換する様子が示されている。例えば、通信装置１１は使用しようとする無線チャネルがアイドルであることをキャリアセンスによって確認すると、通信装置１２宛に物理フレームを送信する。そして、通信装置１２は、その物理フレームを受信し、その後、通信装置１１へ受信応答を返送している。通信装置１１，１２が無線チャネルを使用している間、その他の通信装置１３〜１６は、物理フレーム交換を行わずに、無線チャネルを受信して通信装置１１，１２間の物理フレーム交換が終了するのを待つ。

ＩＥＥＥ８０２．１５．４等における物理層のキャリアセンスでは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４の物理フレームを検出したためにビジーであると判断する機能と、単純に受信信号強度（ＲＳＳＩ）が規定の閾値を超えたためにビジーであると判断する機能とが組み合わされる。例えば、４００ｋＨｚの帯域幅かつ１００ｋｂｐｓのデータレートのチャネルにおいて、前者の機能について−８８ｄＢｍ以下の感度（物理フレームのペイロードが２５０バイト、パケット誤り率１０パーセントの条件）が規定され、後者の機能について−７８ｄＢｍの受信信号強度判定閾値が規定されている。

図２４に、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等のＷＰＡＮに代表されるキャリアセンス多重接続方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を別の観点から見た場合について、無線通信システムの構成を示す。この無線通信システムは、通信エリア内においてコンセントレータとしての通信装置が複数のノードとしての通信装置とノード間の中継を介して相互にフレーム交換を行う、いわゆるスター型のメッシュネットワークを構築している。メッシュネットワークによれば、ノードとしての通信装置の増設や交換を、煩雑な登録手続きをすることなく、任意の場所、任意の時間に自動的に行える。

下記特許文献１の図１に記載された受信機では、受信信号に狭帯域特性のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）が適用されるとともに広帯域特性のバンドパスフィルタが適用される。そして、狭帯域ＢＰＦを通した後の受信信号について受信信号強度（ＲＳＳＩ）を測定し、広帯域ＢＰＦを通した後の受信信号について復調を行う。

また、下記特許文献１の図４に記載された受信機では、ＲＳＳＩ検出と復調の両方に対して１つの帯域可変型ＢＰＦが適用される。具体的には、帯域可変型ＢＰＦを狭帯域特性に制御してＲＳＳＩ検出を行い、当該検出結果からキャリアセンス判定を行い、当該判定結果からキャリアの存在が認定された場合に帯域可変型ＢＰＦを広帯域特性に制御して復調を行う。

上記いずれの受信機においても、キャリアセンス判定でキャリアが認定されることによって復調器に復調動作開始指令が入力され、それによって、広帯域特性のＢＰＦを通過した受信信号に対して復調動作が開始される。

また、上記いずれの受信機においても、ＲＳＳＩ待ち受け時の上記狭帯域特性は、変調占有帯域幅１チャネル相当（パスバンド）未満の帯域特性であり、これに対し、受信復調動作時の上記広帯域特性は、変調占有帯域幅１チャネル相当（パスバンド）以上の帯域特性である。

特開２００３−３４７９４６号公報

特許文献１の図１の受信機は、ＲＳＳＩ測定用の広帯域ＢＰＦと復調用の狭帯域ＢＰＦという２種類のフィルタを必要とする。このため、部品点数、実装面積、装置コスト等の増大を招くという問題がある。かかる問題は、２種類のフィルタを基板上に実装する場合でも、それらを単一の集積回路（ＩＣ）内に実装する場合でも、生じる。

また、特許文献１の上記いずれの受信機においても、キャリアセンス判定によってキャリアが認定されることを以て、復調動作が開始される。換言すれば、キャリアセンス判定でキャリアが認定されない限り、復調動作は開始されない。

ここで、前述したようにＩＥＥＥ８０２．１５．４等の規格によれば、受信感度よりも受信信号強度のビジー判定閾値の方が大きいことが一般的である。このため、特許文献１の受信機によれば、受信感度よりも強いがＲＳＳＩのビジー判定閾値よりも弱い物理フレームの信号はキャリアとして認定されず、その結果、復調動作は行われない。

本発明は、キャリアセンス動作と復調動作とを良好な性能で両立させるための無線通信技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る無線通信装置は、キャリアセンス多重接続方式によってパケット通信を行う無線通信装置であって、受信信号の通過帯域を制限する帯域可変型バンドパスフィルタと、前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号について受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、前記受信信号強度から前記受信信号についてキャリアセンス判定を行うキャリアセンス判定部と、前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号を復調する復調部とを具備している。前記復調部は、前記受信信号強度測定部が前記受信信号強度を測定中の場合には当該測定中の受信信号に対して並列的に復調を行い、前記受信信号強度測定部が前記受信信号強度を測定中でない場合であっても前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号を復調する。当該無線通信装置はさらに、無線フレームを送信する送信部と、前記帯域可変型バンドパスフィルタの通過帯域幅を制御する制御部とを具備している。前記制御部は、所定のキャリアセンス期間では前記帯域可変型バンドパスフィルタをキャリアセンス用帯域幅に制御し、前記所定のキャリアセンス期間の前後では前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記キャリアセンス用帯域幅よりも狭いデータ復調用帯域幅に制御する。

上記の一態様によれば、キャリアセンス期間の受信信号強度（ＲＳＳＩ）に基づくキャリアセンス判定によれば、所要の帯域幅に対して適切にキャリアセンス判定を行うことができる。他方、キャリアセンス期間の前後のデータ復調用帯域幅の状態で物理フレームを受信することにより、良好な受信感度でフレームの受信および復調を行うことができる。これにより、キャリアセンス動作と復調動作とを良好な性能で両立させることができる。

本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ９６に規定される単位チャネルを、信号の電力スペクトルと帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）の帯域幅とに関して、説明する図である。 帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）の通過帯域幅を変更したときの受信信号電力とパケット誤り率との関係を説明する図である。 実施の形態１について、無線通信装置の構成を例示するブロック図である。 実施の形態１について、キャリアセンス動作における、帯域可変型バンドパスフィルタの帯域制御を例示するフローチャートである。 実施の形態１について、キャリアセンス動作における、帯域可変型バンドパスフィルタの帯域制御を例示するフローチャートである。 実施の形態１について、キャリアセンス動作における、帯域可変型バンドパスフィルタの帯域制御を例示するフローチャートである。 実施の形態１について、図４の動作フローに対応するタイムチャートである。 実施の形態１について、図５の動作フローに対応するタイムチャートである。 実施の形態１について、図６の動作フローに対応するタイムチャートである（キャリアセンス期間中に同期ヘッダが検出された場合）。 実施の形態１について、図６の動作フローに対応するタイムチャートである（キャリアセンス期間後に同期ヘッダが検出された場合）。 実施の形態２について、無線通信装置の構成を例示するブロック図である。 実施の形態２について、キャリアセンス動作における、帯域可変型バンドパスフィルタの帯域制御を例示するフローチャートである。 実施の形態２について、キャリアセンス動作における、帯域可変型バンドパスフィルタの帯域制御を例示するフローチャートである。 実施の形態２について、キャリアセンス動作における、帯域可変型バンドパスフィルタの帯域制御を例示するフローチャートである。 実施の形態２について、図１２の動作フローに対応するタイムチャートである。 実施の形態２について、図１３の動作フローに対応するタイムチャートである。 実施の形態２について、図１４の動作フローに対応するタイムチャートである（キャリアセンス期間中に同期ヘッダが検出された場合）。 実施の形態２について、図１４の動作フローに対応するタイムチャートである（キャリアセンス期間後に同期ヘッダが検出された場合）。 実施の形態３について、未使用チャネルの検索動作における、帯域可変型バンドパスフィルタの帯域制御を例示するフィルタ特性図である。 実施の形態３について、未使用チャネルの検索動作における、帯域可変型バンドパスフィルタの帯域制御を例示するフローチャートである。 ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の物理フレームを示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１５．４等に代表されるキャリアセンス多重接続方式を説明するための無線通信システムの構成図である。 ＩＥＥＥ８０２．１５．４等に代表されるキャリアセンス多重接続方式による通信動作を説明する図である。 ＩＥＥＥ８０２．１５．４等のＷＰＡＮに代表されるキャリアセンス多重接続方式を説明するための無線通信システムの構成図である。

＜実施の形態１＞
キャリアセンス多重接続方式を採用した無線通信システムにおいて、発射する電波の質や実現するキャリアセンス機能は、各国の法令や技術基準に適合するものでなければならない。例えば、日本の場合、特定小電力無線局の無線設備の標準規格であるＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ９６等に適合させて運用することが想定される。

ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ９６では、無線チャネルの割り当てについて単位チャネルという概念が定義されている。単位チャネルとは、図１に符号２１ａ，２１ｂで示すように、周波数間隔と周波数帯域幅とが一致するチャネル割り当て上の最小単位のチャネルである。

ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ９６では、１つの単位チャネルまたは周波数軸上で連続する複数の単位チャネルを同時使用するチャネルとして割り当てることができる。このとき、１つまたは複数の単位チャネルによる帯域の中心周波数が割り当てチャネルの中心周波数となる。

また、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ９６では、キャリアセンスレベルに関し、電波を発射しようとする周波数が含まれる全ての単位チャネルにおける受信電力の総和を測定する必要があるとされる。つまり、２単位チャネルを使用して送信する通信装置は、２単位チャネルの帯域幅で受信電力を測定しなければならないことになる。

具体的には、図１の上段の例によれば、単位チャネル２１ａ，２１ｂという２単位チャネルに渡るスペクトルを持った電波を発射する通信装置は、単位チャネル２１ａ，２１ｂの両方を含む帯域をキャリアセンスすることが義務付けられる。すなわち、キャリアセンスをするときに、他の送信設備が、符号２２ａ，２２ｂで示されるように中心周波数のずれた１単位チャネルの電波を発射している場合であっても、その合計２単位チャネル分について受信電力を正しく測定する必要がある。

そこで、キャリアセンスの対象となる帯域幅の要件を満たすため、かつ、その対象帯域外の電波に対する誤判定を防ぐため、２単位チャネルの帯域幅を持つ帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２４を通した受信信号について、受信信号強度（ＲＳＳＩ）を測定する必要がある。

これに対し、データ復調に供される受信信号は、割り当てられた単位チャネル数の帯域幅（上記の例に倣えば、２単位チャネルの帯域幅）よりも狭く制限されていることが好ましい。具体的には、受信信号は、受信中心周波数を中心に有しかつ２単位チャネルよりも狭い帯域に制限された後に、データ復調器へ入力されるのが好ましい。そのように帯域制限することによって、受信信号のＳ／Ｎ比が改善されるからである（換言すれば、受信感度が向上するからである）。さらに、データ復調用の帯域制限は、Ｓ／Ｎ比が最大となるように設定することにより、最適化される。図１の下段に、データ復調用に受信感度が良好に設定された帯域通過フィルタ２３の特性を例示する。

図２は、受信信号電力とパケット誤り率（ＰＥＲ）との関係を説明する図である。図２において、特性線３２は、２単位チャネルに相当する帯域幅のＢＰＦ（すなわち、キャリアセンス向けのＢＰＦ２４（図１参照））を通過した受信信号について、パケット誤り率特性を示す。これに対し、特性線３１は、２単位チャネルに相当する帯域幅よりも狭いＢＰＦ（すなわち、データ復調向けのＢＰＦ２３（図１参照））を通過した受信信号について、パケット誤り率特性を示す。例えば、データ復調向けＢＰＦ２３の帯域幅が、キャリアセンス向けＢＰＦ２４の帯域幅の１／２倍である場合、ＰＥＲは３ｄＢ程度向上する。

図３に実施の形態１に係る無線通信装置の一例のブロック図を示す。この無線通信装置は、キャリアセンス多重接続方式によってパケット通信を行う。また、この無線通信装置は、例えばＩＥＥＥ８０２．１５．４等に準拠した送受信が可能であり、かつ、日本の特定小電力無線局の無線設備の標準規格であるＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ９６等に適合することを想定している。また、図示しないが、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等で標準化される、メディアアクセス制御よりも上位のプロトコルレイヤを実現する機能やアプリケーションレイヤを実現する機能が含まれていてもよい。

図３に例示の無線通信装置１００は、アンテナ（ＡＮＴ）１０１と、局部発振器（ＬＯ）１０４と、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１０３と、ミキサ（ＭＩＸ）１０５と、帯域可変型バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０６と、受信信号強度測定部（ＲＭ）１０７と、キャリアセンス判定部（ＣＳ）１０８と、復調部（ＤＥＭ）１０９と、同期ヘッダ検出部（ＳＨＲ）１１０と、制御部（ＣＮＴ）１１１と、変調部（ＭＯＤ）１１２と、電力増幅器（ＰＡ）１１３とを含んでいる。

なお、以下では、帯域可変型バンドパスフィルタ１０６を帯域可変型ＢＰＦ１０６、ＢＰＦ１０６等と称する場合もある。また、受信信号強度をＲＳＳＩと称し、受信信号強度測定部１０７をＲＳＳＩ測定部１０７と称する場合もある。

アンテナ１０１は、高周波の電気信号を、空間を伝搬する無線信号として発射する、または、空間を伝搬する無線信号を高周波の電気信号に変換する。低雑音増幅器１０３は、アンテナ１０１で受信された高周波信号を増幅する。

局部発振器１０４は、無線信号の送受信に利用する高周波信号、換言すれば無線周波数の搬送波信号を発生する。局部発振器１０４で生成する当該信号の周波数は、制御部１１１によって制御可能である。ミキサ１０５は、局部発振器１０４で生成された上記信号と低雑音増幅器１０３で増幅された上記信号とを入力信号として取得し、これらの入力信号を乗算する。

帯域可変型ＢＰＦ１０６は、低雑音増幅器１０３およびミキサ１０４で処理された後の受信信号の通過帯域を制限する。より具体的には、ＢＰＦ１０６は、ミキサ１０５で生成された上記乗算信号を入力信号として取得し、この入力信号の帯域を制限して出力する。この帯域制限された信号は、ＲＳＳＩ測定部１０７と復調部１０９とに入力され、ＲＳＳＩ測定部１０７と復調部１０９とで並列的に処理される。

ＲＳＳＩ測定部１０７は、ＢＰＦ１０６から入力された上記信号のＲＳＳＩ、換言すればＢＰＦ１０６を通過した受信信号のＲＳＳＩを測定する。

キャリアセンス判定部１０８は、ＲＳＳＩ測定部１０７による測定結果から受信信号についてキャリアセンス判定を行う。得られたキャリアセンス判定結果は制御部１１１に入力される。

例えば、キャリアセンス判定部１０８は、ＲＳＳＩ測定部１０７から取得したＲＳＳＩが所定のＲＳＳＩ判定閾値（以下、ＲＳＳＩ閾値とも称する）よりも大きい場合、受信信号（換言すれば受信チャネル）はビジーであると判定する。これに対し、キャリアセンス判定部１０８は、ＲＳＳＩが上記ＲＳＳＩ閾値以下である場合、受信信号はアイドルであると判定する。なお、この例を、ＲＳＳＩがＲＳＳＩ閾値と等しい場合をアイドルではなくビジーに含めるように変形してもよい。

なお、かかる動作に鑑みれば、キャリアセンス判定部１０８を、ＲＳＳＩ判定部１０８と称することも可能である。

復調部１０９は、ＢＰＦ１０６から入力された上記信号、換言すればＢＰＦ１０６を通過した受信信号のＲＳＳＩを復調する。上記のようにＢＰＦ１０６からの出力信号はＲＳＳＩ測定部１０７と復調部１０９とに入力されるため、同じ信号に対してＲＳＳＩ測定動作と復調動作とが並列的に行われる。

同期ヘッダ検出部１１０は、復調部１０９によって復調された信号中から、同期ヘッダ（図２１の同期ヘッダ６を参照）の少なくとも一部分を検出する。同期ヘッダの検出結果は制御部１１１に入力される。

制御部１１１は、無線通信装置１００内の各種要素を制御する。例えば、制御部１１１はＢＰＦ１０６の通過帯域を、キャリアセンス用帯域幅２４（図１参照）またはデータ復調用帯域幅２３（図１参照）に制御する。

キャリアセンス用帯域幅２４は、キャリアセンスに所要の帯域幅である。ここで想定するＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ９６等の例によれば、キャリアセンス用帯域幅２４は、通信に利用する単位チャネル数に相当する帯域幅である（図１では２単位チャネルの場合を例示した）。

データ復調用帯域幅２３は、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ９６等の例によれば、キャリアセンス用帯域幅２４よりも狭い。特に、データ復調用帯域幅２３は、良好な受信感度（換言すれば良好なＳ／Ｎ比）を得るのに所要な帯域幅、望ましくは最適な受信感度を得るのに所要な帯域幅に選定される。

ＢＰＦ１０６の通過帯域の制御は後にさらに説明する。

変調部１１２は、送信する物理フレームのデータに応じて、局部発振器１０４が出力する高周波信号を変調する。電力増幅器１１３は、変調部１１２によって生成された高周波変調信号を電力増幅し、その増幅信号をアンテナ１０１へ出力する。これにより、アンテナ１０１から、送信対象の物理フレームに対応する無線フレームが無線信号として発射される。

図３の例では、変調部１１２と電力増幅器１１３とによって、無線フレームを送信する送信部１１４が構成されている。

ここで、無線通信装置１００のうちで受信機能に関連する構成（概略としては無線通信装置１００から送信部１１４を省略した構成）を「受信装置」と称することが可能である。同様に、無線通信装置１００のうちで送信機能に関連する構成を「送信装置」と称することが可能である。つまり、そのような受信装置および送信装置によって、無線信号の受信および送信が具現化される。なお、受信装置と送信装置とは互いの一部を共用してもよい。

図４〜図６に、キャリアセンス動作における、ＢＰＦ１０６の帯域制御のフローチャートを例示する。図４に示したフローは、結合子Ｃ１１を介して図６に示したフローに繋がっているとともに、結合子Ｃ１２を介して図５に示したフローに繋がっている。また、図５に示したフローは結合子Ｃ１３を介して図６に示したフローに繋がっている。以下の説明から明らかになるが、図４〜図６の動作フロー２００はキャリアセンス動作中にもデータの受信および復調に対応可能である。

ここでは、無線通信装置１００は、物理フレームを送信する期間以外は、物理フレームの待ち受けを行っているものとする。このため、無線通信装置１００は、キャリアセンス動作中も、フレーム待ち受け状態にある。具体的には、無線通信装置１００はキャリアセンス判定のためにＲＳＳＩを測定している間もそれに並行して物理フレームを受信可能であり、このことは図３に例示した構成から理解される。

図４〜図６に渡る全体のフロー２００は、図４〜図６の各図に例示されるフロー２１０，２３０，２５０に大別される。これらの動作フロー２１０，２３０，２５０を図３等も参照しつつ説明する。

図４の動作フロー２１０は、概説すれば、キャリアセンスによって、選定されている無線チャネルがアイドルであることが確認され、その後に物理フレームを送信する場合を例示している。動作フロー２１０に対応するタイムチャートを、図７に例示する。

図４および図７によれば、まず、制御部１１１はＢＰＦ１０６の通過帯域幅をキャリアセンス用帯域幅に設定する（ステップ２１１）。なお、動作フロー２００の開始前は、ＢＰＦ１０６の通過帯域はデータ復調用帯域幅に制御されている（図７参照）。

そして、所定時間長さのキャリアセンス期間（ＲＳＳＩ測定期間と称してもよい）Ｔｃｓが開始される（ステップ２１２）。その後、キャリアセンス期間Ｔｃｓの満了により（ステップ２１４）、キャリアセンス判定部１０８はＲＳＳＩ測定部１０７からＲＳＳＩの測定結果を取得する（ステップ２１５）。

ここで、所定のキャリアセンス期間Ｔｃｓの間（ステップ２１２，２１４）、ＲＳＳＩの測定と並行して、復調部１０９および同期ヘッダ検出部１１０によって、物理フレームの同期ヘッダの検出が行われる（ステップ２１３）。同期ヘッダの少なくとも一部分が検出された場合、キャリアセンス期間Ｔｃｓの満了を待たずに、無線通信装置１００の動作は図６の動作フロー２５０へ移行する（後述する）。

これに対し、キャリアセンス期間Ｔｃｓ中に同期ヘッダが検出されなかった場合、キャリアセンス期間Ｔｃｓの満了により（ステップ２１４）、上記のＲＳＳＩ取得ステップ２１５が実行される。

キャリアセンス判定部１０８は、取得したＲＳＳＩ測定結果に基づいて、受信チャネルがビジーであるか、アイドルであるかを判定する（ステップ２１６）。

ビジーであると判定された場合、無線通信装置１００の動作は図５の動作フロー２３０へ移行する（後述する）。これに対し、アイドルであると判定された場合、制御部１１１は、ＢＰＦ１０６の通過帯域幅をデータ復調用帯域幅に制御する（ステップ２１７）。これにより動作フロー２００は終了し、その後、図７中のＡｉｒ（Ｔｘ）欄に示すように、物理フレームが送信される。

図５の動作フロー２３０は、上記のように、キャリアセンス判定ステップ（換言すれば、ＲＳＳＩ判定ステップ）２１６の判定結果がビジーである場合に実行される。動作フロー２３０に対応するタイムチャートを、図８に例示する。

図５の動作フロー２３０は、例えば、自装置が使用している周波数（以下、自周波数とも称する）に近接した周波数（以下、近接周波数とも称する）を、他の通信システムまたは他の通信装置が使っている場合に有用である。具体的には、近接周波数による物理フレームの同期ヘッダは上記ステップ２１３で検出されないので、キャリアセンス期間Ｔｃｓの満了により（ステップ２１４）、ステップ２１５を経てステップ２１６が実行される。

ここで、ＢＰＦ１０６がデータ復調用帯域幅に制御されている場合、ＲＳＳＩは実際の強度よりも小さい値で測定されることがある。しかし、動作フロー２００によれば、上記ステップ２１１においてＢＰＦ１０６は、データ復調用帯域幅よりも広いキャリアセンス用帯域幅に設定されているので、ＲＳＳＩは実際の強度で測定される。このため、図８に示すように、近接周波数の信号に対しても上記ステップ２１６でビジーと判定される。

図５の動作フロー２３０では、上記ステップ２１６からの移行後、上記ステップ２１３と同様に、自周波数の物理フレームについて同期ヘッダの検出が行われる（ステップ２３１）。同期ヘッダの少なくとも一部分が検出された場合、無線通信装置１００の動作は図６の動作フロー２５０へ移行する（後述する）。これに対し、自周波数における同期ヘッダが検出されなかった場合、上記ステップ２１５，２１６と同様に、ＲＳＳＩの取得とその判定が行われる（ステップ２３２，２３３）。そして、キャリアセンス判定ステップ２３３でビジーと判定された場合、無線通信装置１００の動作は同期ヘッダ検出ステップ２１３へ戻る。

つまり、自周波数の同期ヘッダが検出されるまで、または、近接周波数の信号が無くなるまで、ステップ２３１，２３２，２３３が繰り返される。ここで、ステップ２３１，２３２，２３３の動作ループは、ＢＰＦ１０６がキャリアセンス用帯域幅に設定された状態で実行される。

近接周波数の信号が無くなりキャリアセンス判定ステップ２３３でアイドルと判定されると、制御部１１１は、ＢＰＦ１０６の通過帯域幅をデータ復調用帯域幅に制御する（ステップ２３４）。これにより動作フロー２００は終了する。

ここで、ＲＳＳＩだけでは、その信号が希望する物理フレームの信号であるのか、近接周波数を使っている他システムによる干渉信号であるのか、を見分けるのは困難である。仮にＲＳＳＩが判定閾値以上であることだけで希望波を受信したと判定しＢＰＦ１０６をデータ復調用帯域幅に制御した場合、上記干渉信号のＲＳＳＩを実際の値より小さく測定してしまうことがある。そのような場合、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ９６に規定されるようなビジー判定を誤る可能性がある。

これに対し、図５の動作フロー２３０によれば、ＲＳＳＩ判定ステップ２１５，２３３においてビジーと判定されても、ステップ２３１で自周波数の同期ヘッダが検出されない限り、希望波を受信したと判定されない。したがって、周波数の異なる他システムからの干渉信号を受信している間も、正しくキャリアセンスを行うことができる。

図６の動作フロー２５０は、上記のように、同期ヘッダ検出ステップ２１３，２３１において自周波数による物理フレームの同期ヘッダが検出された場合に実行される。動作フロー２５０に対応するタイムチャートを、物理フレームの受信タイミングに応じて、図９および図１０に例示する。図９は、キャリアセンス期間Ｔｃｓ中の同期ヘッダ検出ステップ２１３において同期ヘッダが検出される場合を例示し、図１０はキャリアセンス期間Ｔｃｓ後の同期ヘッダ検出ステップ２３１において同期ヘッダが検出される場合を例示している。

図６の動作フロー２５０では、上記ステップ２１３，２３１からの移行後、上記ステップ２１７，２３４と同様に、ＢＰＦ１０６をデータ復調用帯域幅に制御する（ステップ２５１）。そして、制御後のＢＰＦ１０６で以て、受信フレームの末尾まで、信号受信およびデータ復調を続行する（ステップ２５２，２５３）。その後、所定の復調完了処理を実行する（ステップ２５４）。これにより動作フロー２００は終了する。

図６の動作フロー２５０によれば、上記ステップ２１１でキャリアセンス用帯域幅に設定されていたＢＰＦ１０６を、同期ヘッダの少なくとも一部が検出されることによって、データ復調用帯域幅に切り替える（ステップ２５１）。このため、その変更後は、より良好な受信感度で物理フレームの受信および復調を行うことができる。

ここで、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等では、物理フレームを復調している間は、ＲＳＳＩの測定値に関わらず、そのチャネルはビジーであると定義される。同期ヘッダが検出された場合、その受信信号のスペクトル密度はＢＰＦ１０６のデータ復調用帯域幅に集中していることに鑑みれば、上記ステップ２５１でＢＰＦ１０６をデータ復調用に制御しても、復調と並行して動作するＲＳＳＩ測定部１０７はＲＳＳＩを正しく測定することができる。つまり、動作フロー２００によれば、物理フレームを復調している間は、そのチャネルはビジーであると判定可能である。

かかる動作フロー２００の基本思想によれば、キャリアセンス期間ＴｃｓではＢＰＦ１０６をキャリアセンス用帯域幅に制御し、キャリアセンス期間Ｔｃｓの前後の期間（動作フロー２００の非実行期間も含む）ではＢＰＦ１０６をキャリアセンス用帯域幅よりも狭いデータ復調用帯域幅に制御する。

このため、キャリアセンス期間ＴｃｓのＲＳＳＩに基づくキャリアセンス判定によれば、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ９６等に規定される帯域幅に対して適切にキャリアセンス判定を行うことができる。

他方、キャリアセンス期間Ｔｃｓの前後のデータ復調用帯域幅の状態で物理フレームを受信することにより、良好な受信感度でフレームの受信および復調を行うことができる。ここで、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等では、物理フレームを復調している間は、その受信信号強度に関わらず、チャネルはビジーであると判定される。しかし、キャリアセンス期間Ｔｃｓの前後では元々、データ復調用帯域幅で受信可能であるので、ビジーであるとの判定によってＢＰＦ１０６をデータ復調用帯域幅に制御する必要がない。

したがって、キャリアセンス動作と復調動作とを良好な性能で両立させることができる。

また、キャリアセンス期間Ｔｃｓについてのキャリアセンス判定の結果がビジーである場合に実行される動作フロー２３０（図５参照）によれば、キャリアセンス期間Ｔｃｓの終了後もキャリアセンス用帯域幅のままでキャリアセンス判定を続け、キャリアセンス判定の結果がアイドルに変化したことを以て、ＢＰＦ１０６をキャリアセンス用帯域幅からデータ復調用帯域幅に切り替える。このため、上記のように、周波数の異なる他システムからの干渉信号を受信している間も、正しくキャリアセンスを行うことができる。

なお、動作フロー２３０が実行される場合、ＢＰＦ１０６は、キャリアセンス期間Ｔｃｓの後、更なるキャリアセンス判定（ステップ２３２，２３３参照）を経て、データ復調用帯域幅に制御される。したがって、動作フロー２３０が実行される場合であっても、キャリアセンス期間Ｔｃｓの後にＢＰＦ１０６をデータ復調用帯域幅に制御するという上記の基本思想を満足している。

また、帯域可変型ＢＰＦ１０６の採用により、キャリアセンス用帯域幅のＢＰＦとデータ復調用帯域幅のＢＰＦという別々の部品を搭載する構成に比べて、部品点数、実装面積、装置コスト等を削減できる。

また、前述のように特許文献１の受信機によれば、受信感度よりも強いがＲＳＳＩのビジー判定閾値よりも弱い物理フレームの信号はキャリアとして認定されず、その結果、復調動作は行われない。これに対し、無線通信装置１００はＲＳＳＩ測定と復調とを並列に行いうるので（図３参照）、受信感度よりも強いがＲＳＳＩのビジー判定閾値よりも弱い物理フレームも復調できる。

＜実施の形態２＞
図１１に実施の形態２に係る無線通信装置の一例のブロック図を示す。この無線通信装置は、キャリアセンス多重接続方式によってパケット通信を行う。また、この無線通信装置は、例えばＩＥＥＥ８０２．１５．４等に準拠した送受信が可能であり、かつ、日本の特定小電力無線局の無線設備の標準規格であるＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ９６等に適合することを想定している。また、図示しないが、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等で標準化される、メディアアクセス制御よりも上位のプロトコルレイヤを実現する機能やアプリケーションレイヤを実現する機能が含まれていてもよい。

図１１の例示の無線通信装置１００Ｂは、図３に例示した無線通信装置１００の構成要素に加え、アンテナ（ＡＮＴ２）１０２と、アンテナスイッチ（ＡＮＴＳＷ）１２１と、アンテナスイッチ制御部（ＡＮＴＳＥＬ）１２２とを含んでいる。

アンテナ１０２は、アンテナ（ＡＮＴ１）１０１とともに、ダイバーシチに利用される。これらのアンテナ１０１，１０２は、予め採用されたダイバーシチ方式（空間ダイバーシチ、偏波ダイバーシチ等）を構成するように、かつ、受信信号の相関が所定値以下になるように（より好ましくは無相関が実現されるように）配置される。

アンテナスイッチ１２１は、アンテナ１０１，１０２の切り替えを行う。具体的には、アンテナスイッチ１２１は、アンテナ１０１，１０２のうちのいずれか一方を選択的に、低雑音増幅器１０３の入力端または電力増幅器１１３の出力端に接続する。これにより、アンテナ１０１，１０２のうちのいずれか一方が有効化される。

アンテナスイッチ制御部１２２は、アンテナスイッチ１２１に対し、アンテナ１０１，１０２の切り替えを指示する。具体的には、アンテナスイッチ制御部１２２は、ＲＳＳＩ測定部１０７からＲＳＳＩの測定結果を取得し、キャリアセンス判定部１０８からキャリアセンスの判定結果を取得し、同期ヘッダ１１０から同期ヘッダ（または物理フレーム）の検出結果を取得し、取得したこれらの情報に基づいてアンテナ１０１，１０２の切り替えを指示する。

図１２〜図１４に、キャリアセンス動作における、ＢＰＦ１０６の帯域制御のフローチャートを例示する。図１２に示したフローは、結合子Ｃ２１を介して図１４に示したフローに繋がっているとともに、結合子Ｃ２２を介して図１３に示したフローに繋がっている。また、図１３に示したフローは結合子Ｃ２３を介して図１４に示したフローに繋がっている。以下の説明から明らかになるが、図１２〜図１４の動作フロー２００Ｂはキャリアセンス動作中にもデータの受信および復調に対応可能である。

ここでは、無線通信装置１００Ｂは、物理フレームを送信する期間以外は、物理フレームの待ち受けを行っているものとする。このため、無線通信装置１００Ｂは、キャリアセンス動作中も、フレーム待ち受け状態にある。具体的には、無線通信装置１００Ｂはキャリアセンス判定のためにＲＳＳＩを測定している間もそれに並行して物理フレームを受信可能であり、このことは図１１に例示した構成から理解される。

図１２〜図１４に渡る全体のフロー２００Ｂは、図１２〜図１４の各図に例示されるフロー２１０Ｂ，２３０Ｂ，２５０Ｂに大別される。これらの動作フロー２１０Ｂ，２３０Ｂ，２５０Ｂは、図４〜図６の動作フロー２１０，２３０，２５０にそれぞれ対応するが、アンテナ選択ダイバーシチの採用に応じて変形されている。動作フロー２１０Ｂ，２３０Ｂ，２５０Ｂを図１１等も参照しつつ説明する。

図１２の動作フロー２１０Ｂは、図４の動作フロー２１０のステップ２１１〜２１７に加え、ステップ２１８，２１９を含んでいる。但し、以下に説明するように、ステップ２１１〜２１７の一部について実行順序が変更されている。動作フロー２１０Ｂに対応するタイムチャートを、図１５に例示する。

動作フロー２１０Ｂでは、動作フロー２１０と同様にステップ２１１，２１２が実行され、キャリアセンス期間Ｔｃｓが開始する。特に、キャリアセンス期間Ｔｃｓの間（ステップ２１２，２１４）に、アンテナ１０１，１０２を切り替え、アンテナ１０１，１０２のそれぞれで以てＲＳＳＩを測定する。

図１２の例によれば、ＲＳＳＩ測定で先に用いるアンテナ、換言すればキャリアセンス期間Ｔｃｓの開始時点で有効化されているアンテナ（ここではアンテナ１０１を例示する）によってＲＳＳＩを測定し、所定時間長さのアンテナ毎測定時間Ｔａｎｔの満了により（ステップ２１８）、キャリアセンス判定部１０８はＲＳＳＩ測定部１０７から、アンテナ１０１を用いて測定したＲＳＳＩの測定結果を取得する（ステップ２１５）。

その後、アンテナを切り替え（ステップ２１９）、有効化されたアンテナ１０２によってＲＳＳＩを測定し、アンテナ毎測定時間Ｔａｎｔの満了により（ステップ２１８）、キャリアセンス判定部１０８はＲＳＳＩ測定部１０７から、アンテナ１０２を用いて測定したＲＳＳＩの測定結果を取得する（ステップ２１５）。

つまり、アンテナ毎測定時間Ｔａｎｔが満了する度に（ステップ２１８）、その時点で有効化されているアンテナ１０１または１０２で測定したＲＳＳＩが、読み取られる。これにより、キャリアセンス判定部１０８は、アンテナ１０１によって測定したＲＳＳＩと、アンテナ１０２によって測定したＲＳＳＩとの両方を取得する（ステップ２１５）。

アンテナ毎測定期間Ｔａｎｔの時間長さは、キャリアセンス期間Ｔｃｓの開始までに、キャリアセンス期間Ｔｃｓの予め設定された時間長さの１／２以下に設定される。あるいは、キャリアセンス期間Ｔｃｓの時間長さが、キャリアセンス期間Ｔｃｓの開始までに、アンテナ毎測定期間Ｔａｎｔの予め設定された時間長さの２倍以上に設定される。かかる設定により、キャリアセンス期間Ｔｃｓの間に全てのアンテナ（ここでは２つのアンテナ１０１，１０２）を切り替えることが可能である。

ここで、動作フロー２１０Ｂにおいても、ＲＳＳＩの測定と並行して復調部１０９および同期ヘッダ検出部１１０によって、物理フレームの同期ヘッダの検出が行われる（ステップ２１３）。同期ヘッダの少なくとも一部分が検出された場合、アンテナ毎測定時間Ｔａｎｔおよびキャリアセンス期間Ｔｃｓの満了を待たずに、無線通信装置１００Ｂの動作は図１４の動作フロー２５０Ｂへ移行する（後述する）。

これに対し、キャリアセンス期間Ｔｃｓ中に同期ヘッダが検出されなかった場合、キャリアセンス期間Ｔｃｓの満了により（ステップ２１４）、キャリアセンス判定ステップ２１６が実行される。

特に、キャリアセンス判定部１０８は、アンテナ１０１によって測定されたＲＳＳＩとアンテナ１０２によって測定されたＲＳＳＩとの両方に基づいて、測定したチャネルがビジーであるか、アイドルであるかを判定する（ステップ２１６）。具体的には、両方のＲＳＳＩが所定のＲＳＳＩ閾値以下である場合にはアイドルと判定し、そうでなければ（すなわち少なくとも一方のＲＳＳＩが所定のＲＳＳＩ閾値よりも大きい場合）ビジーと判定する（ステップ２１６）。

ビジーであると判定された場合、無線通信装置１００Ｂの動作は図１３の動作フロー２３０Ｂへ移行する（後述する）。これに対し、アイドルであると判定された場合、制御部１１１は、ＢＰＦ１０６の通過帯域幅をデータ復調用帯域幅に制御する（ステップ２１７）。これにより動作フロー２００Ｂは終了し、その後、図１５中のＡｉｒ（Ｔｘ）欄に示すように、物理フレームが送信される。

ここでは、キャリアセンス期間Ｔｃｓ中にアンテナスイッチ１２１でアンテナ１０１，１０２を切り替え、アンテナ１０１に接続したときのＲＳＳＩとアンテナ１０２に接続したときのＲＳＳＩとの両方を測定し、両方のＲＳＳＩをアイドルかビジーかの判定に利用する例を説明した。

これに対し、アンテナ１０１，１０２のうちでキャリアセンス期間Ｔｃｓ中に接続するアンテナを予め決めておき、その決められたアンテナに接続したときのＲＳＳＩに基づいてアイドルかビジーかを判定することもできる。かかる例の場合、無線通信装置１００Ｂは、図４に例示した動作フロー２１０と同様に動作する。

図１３の動作フロー２３０Ｂは、上記のように、キャリアセンス判定ステップ（換言すれば、ＲＳＳＩ判定ステップ）２１６の判定結果がビジーである場合に実行される。動作フロー２３０Ｂに対応するタイムチャートを、図１６に例示する。

図１３の動作フロー２３０Ｂは、例えば、自周波数に近接する近接周波数を他の通信システムまたは他の通信装置が使っている場合に実行される。具体的には、近接周波数による物理フレームの同期ヘッダは上記ステップ２１３で検出されないので、キャリアセンス期間Ｔｃｓの満了により（ステップ２１４）、ステップ２１６が実行される。

ここで、ＢＰＦ１０６がデータ復調用帯域幅に制御されている場合、ＲＳＳＩは実際の強度よりも小さい値で測定されることがある。しかし、動作フロー２００Ｂによれば、上記ステップ２１１においてＢＰＦ１０６はキャリアセンス用帯域幅に設定されているので、ＲＳＳＩが実際の強度で測定される。このため、図１６に示すように、近接周波数の信号に対しても上記ステップ２１３でビジーと判定される。

図１３の動作フロー２３０Ｂは、図５の動作フロー２３０のステップ２３１〜２３４に加え、ステップ２３５を含んでいる。追加されたステップ２３５は、ステップ２３１〜２３４に先立って実行される。追加されたステップ２３５では、アンテナスイッチ制御部１２２が、アンテナ１０１で測定したＲＳＳＩとアンテナ１０２で測定したＲＳＳＩとを比較し、アンテナ１０１，１０２のうちでより大きいＲＳＳＩを提供したアンテナを選択し、その選択結果に従ってアンテナスイッチ１２１を制御する。

ステップ２３５の後は、図５の動作フロー２３０と同様に、ステップ２３１〜２３４が実行される。つまり、ステップ２３５で選択されたアンテナを使って、ステップ２３１〜２３４が実行される。

ここでは、アンテナ選択ステップ２３５において選択したアンテナだけで、ＲＳＳＩを測定する例を説明した。

これに対し、図１３の動作フロー２３０Ｂにおいても、所定時間（例えばアンテナ毎測定時間Ｔａｎｔ（図１２参照））毎にアンテナ１０１，１０２を切り替え、両方のアンテナ１０１，１０２でＲＳＳＩを測定してもよい。この場合、ＲＳＳＩ判定ステップ２３３において、キャリアセンス判定部１０８は、連続する２回のＲＳＳＩ測定値がＲＳＳＩ閾値以下の場合（換言すれば、一方のアンテナで測定したＲＳＳＩとその直後に他方のアンテナで測定したＲＳＳＩとの両方が閾値以下の場合）にアイドルと判定し、そうでなければビジーと判定する。

図１４の動作フロー２５０Ｂは、上記のように、同期ヘッダ検出ステップ２１３，２３１において自周波数による物理フレームの同期ヘッダが検出された場合に実行される。動作フロー２５０Ｂに対応するタイムチャートを、物理フレームの受信タイミングに応じて、図１７および図１８に例示する。図１７は、キャリアセンス期間Ｔｃｓ中の同期ヘッダ検出ステップ２１３において同期ヘッダが検出される場合を例示し、図１８はキャリアセンス期間Ｔｃｓ後の同期ヘッダ検出ステップ２３１において同期ヘッダが検出される場合を例示している。

図１４の動作フロー２５０Ｂは、図６の動作フロー２５０のステップ２５１〜２５４に加え、ステップ２５５〜２５８を含んでいる。図１４から分かるように、追加されたステップ２５５〜２５８は、図１２の動作フロー２１０Ｂから移行した場合（すなわち、キャリアセンス期間Ｔｃｓ中のステップ２１３において同期ヘッダが検出された場合）にステップ２５１〜２５４に先立って実行される一方、図１３の動作フロー２３０Ｂから移行した場合には実行されない。

ステップ２５５では、ステップ２１３で同期ヘッダを検出したアンテナによってＲＳＳＩを測定する。その後、ステップ２５６では、アンテナ１０１，１０２を切り替える。すなわちステップ２１３で同期ヘッダを検出したアンテナとは異なるアンテナを有効化する。そして、ステップ２５７では、上記ステップ２５６で設定されたアンテナによって、ＲＳＳＩを測定する。ステップ２５８では、上記アンテナ選択ステップ２３５（図１３参照）と同様の処理が行われる。すなわち、ステップ２５８では、アンテナスイッチ制御部１２２が、上記アンテナ切り替えステップ２５６での切り替え前後のＲＳＳＩを比較し、より大きいＲＳＳＩを提供したアンテナを選択し、その選択結果に従ってアンテナスイッチ１２１を制御する。

ステップ２３８の後および図１３の動作フロー２３０Ｂからの移行後は、図６の動作フロー２５０と同様に、ステップ２５１〜２５４が実行される。つまり、ステップ２５８で選択されたアンテナを使って、ステップ２５１〜２３４が実行される。

同期ヘッダ検出ステップ２１３では、たまたま物理フレームの先頭とタイミングの合った方のアンテナによって同期ヘッダ検出が成功している可能性がある。換言すれば、同期ヘッダの検出時に接続されていなかったアンテナの方が、受信感度が良い可能性がある。これに対し、ステップ２５５〜２５８によればＲＳＳＩの大きいアンテナを選択するので、受信状況のより良いアンテナを用いて残りの物理フレームを受信することができる。つまり、受信感度の向上が期待できる。

ここで、上記のように、図１３の動作フロー２３０Ｂから移行する場合は、ステップ２５５〜２５８は実行されない。しかし、動作フロー２３０Ｂのアンテナ選択ステップ２３５において既に、ＲＳＳＩの大きい方のアンテナを選択済みである。このため、ステップ２５５〜２５８と同様の効果が期待できる。

無線通信装置１００Ｂによれば、アンテナ選択ダイバーシチを採用した構成においても実施の形態１に係る無線通信装置１００と同様の動作を実現することができる。このため、無線通信装置１００Ｂによっても、無線通信装置１００と同様の効果を得ることができる。

なお、上記では２つのアンテナ１０１，１０２を例示したが、３つ以上のアンテナを用いることも可能である。

＜実施の形態３＞
ここで、図２４に例示したＩＥＥＥ８０２．１５．４等のＷＰＡＮの無線通信システムについて、説明を加える。コンセントレータ４１がカバーする通信エリア４２と、コンセントレータ４４がカバーする通信エリア４５とが、同じ周波数を用いて通信を行っている例を考える。ネットワーク構築の初期では、通信エリア４２に所属するノード４３が発射する電波が、通信エリア４５に所属するノード４６に到達することがないように、あるいはその確率が非常に低くなるように、運用される。

ところが、時間の経過とともに各通信エリア４２，４５においてノードの増設を行った結果、通信エリア４に所属するノード４７が発射する電波が通信エリア４５に所属するノード４８に到達する確率が上がることが考えられる。別の言い方をすると、通信エリア４２の一部と通信エリア４５の一部が重なり合う状態になることが考えられる。

このような状態では、通信エリア４２，４５が重った場所に位置するノード（例えばノード４７）は、自身が所属する通信エリアのノードが電波を発射する時間だけでなく、隣接する通信エリアのノードが電波を発射する時間も避けて、フレーム送信を行わなければならない。また、通信エリア４２に所属する或るノード（例えばノード４３）がノード４７宛に送信したフレームが、通信エリア４５に所属するノード（例えばノード４６）が他者宛に送信したフレームと衝突する確率が上がる。これらは、システムのスループットを低下させる原因となる。

このような状態を回避するためには通信エリア４２，４５が異なる周波数を使うことが好ましいが、通信に用いる周波数を変更するためには、他のユーザが使用していないチャネルを、運用中に発見しなければならない。例えば、各々のノードが受信も送信も行わなくて良い時間を利用して、他チャネルの受信信号強度を定期的に測定することが必要である。

上記の受信も送信も行わなくて良い時間として、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｄ／ｅ／ｇのＣＳＭＡ／ＣＡの規格では、他装置宛のフレームを受信した後の所定期間が例示される。具体的には、当該規格では各通信装置は、フレームの送信期間以外は、自装置宛のフレームの到来に備えてフレーム待ち受け状態になる。ここで、自装置宛のフレームを受信した通信装置がＡＣＫを返信するために、そのチャネルはＡＣＫ返信用に予約される。このため、他装置宛のフレームを受信した通信装置にとっては、そのフレーム受信から上記ＡＣＫ返信が終了するまでの間は、フレームを送信することができず、また、フレームを受信することもない。つまり、他装置宛のフレームを受信した通信装置にとっては、そのような所定期間が上記の受信も送信も行わなくて良い時間にあたる。

実施の形態１，２に係る無線通信装置１００，１００Ｂの一方または両方を使って、図２４に例示したＩＥＥＥ８０２．１５．４等のＷＰＡＮの無線通信システムを構成可能である。

上記のように、隣接する通信エリア間で電波が干渉する問題があり、干渉を避けるために他の未使用チャネルの検索および見つかった未使用チャネルへの切り替えが行われる。実施の形態１，２に係る無線通信装置１００，１００Ｂは上記のようにＢＰＦ１０６の通過帯域幅を制御することができるので、かかる帯域制御を利用して未使用チャネルを検索する例を説明する。

図１９に、未使用チャネルの検索動作におけるＢＰＦ１０６の帯域制御を例示するフィルタ特性図を示す。

干渉は、同一チャネルに干渉源となる無線信号が存在する状況だけでなく、隣接チャネルに電力が大きい故に干渉源となる無線信号が存在する状況でも発生する。したがって、例えば２単位チャネルを使用して通信する場合、その使用チャネルの両側の１単位チャネルずつを合わせた合計４単位チャネルの帯域幅を有する未使用チャネルを検索するのが好ましい。

この例において、通過帯域幅が２単位チャネルのＢＰＦによれば２回のＲＳＳＩ測定が必要である。これに対し、実施の形態１，２に係る帯域可変型ＢＰＦ１０６の場合、通過帯域幅を４単位チャネルに制御することによって、１回のＲＳＳＩ測定で済む。このため、ＲＳＳＩ測定に必要な時間を短くして、効率的に未使用チャネルを検索することができる。なお、検索対象は４単位チャネルに限定されるものではない。

このように、ＢＰＦ１０６の帯域制御は、実施の形態１，２で説明したキャリアセンスだけでなく、未使用チャネルの検索、あるいは更に他の用途に利用可能である。

図２０に、未使用チャネルの検索動作におけるＢＰＦ１０６の帯域制御のフローチャートを例示する。ここでは図２０に例示の動作フロー３００が実施の形態１に係る無線通信装置１００（図３参照）で実行される場合を例示するが、実施の形態２に係る無線通信装置１００Ｂ（図１１参照）において動作フロー３００を実行することも可能である。

動作フロー３００は、例えば無線通信装置１００が自チャネルで受信も送信もしなくてよい状況で行われる。図２０の例によれば、まず、制御部１１１が、受信周波数が検索対象の他チャネルの中心周波数となるように、局部発振器１０４を制御する（ステップ３０１）。次に、制御部１１１は、ＢＰＦ１０６の通過帯域幅を、検索対象の帯域幅、すなわちＲＳＳＩ測定を同時に行うチャネル数に相当する帯域幅に制御する（ステップ３０２）。

次に、ＲＳＳＩ測定部１０７は、ＲＳＳＩの測定を開始し（ステップ３０３）、チャネル検索に許容された期間（チャネル検索用キャリアセンス期間と称することにする）Ｔｃｈが満了するまで待って（ステップ３０４）、ＲＳＳＩの測定結果を取得する（ステップ３０５）。そして、キャリアセンス判定部１０８は、取得したＲＳＳＩを所定のＲＳＳＩ閾値と比較することによって、検索対象のチャネルが未使用（アイドル）であるか、使用中（ビジー）であるかを判定する（ステップ３０６）。

その後、制御部１１１は、受信周波数が自チャネルの中心周波数となるように局部発振器１０４を制御し（ステップ３０７）、ＢＰＦ１０６の帯域幅をデータ復調用帯域幅に制御する（ステップ３０８）。これにより、自チャネルでの物理フレームの待ち受けおよび受信が再開される。

ここで、１回のＲＳＳＩ測定で検索対象チャネルが使用中か否かを判断するのが難しい場合、多くの測定回数を要する。また、無線通信装置が自チャネルで受信も送信もしなくてよい時間の比率は小さいので、未使用か否かの判定に必要なレベルの測定値を収集するためには長期間に渡るＲＳＳＩ測定を要する。

かかる点に関し、他チャネルに対するキャリアセンス期間Ｔｃｈでは、ＢＰＦ１０６を、実施の形態１，２で説明した自チャネルに対するキャリアセンス期間Ｔｃｓ（図４参照）で用いるキャリアセンス用帯域幅に比べて更に広い帯域幅に制御する。それにより、ＲＳＳＩ測定値を収集するのに必要な期間を短縮でき、効率的に未使用チャネルを検索することができる。なお、キャリアセンス判定ステップ３０６では、他チャネル用に拡張された上記更に広い帯域幅に応じた判定基準（すなわちＲＳＳＩ閾値）を用いる。

上記では未使用チャネルの検索を、受信も送信も行わなくて良い期間に行う場合を例示したが、この例に限定されるものではない。例えば、フレーム待ち受け期間中に、未使用チャネルを検索することも可能である。この場合、実施の形態１，２のキャリアセンス動作フロー２００，２００Ｂを応用すれば、同期ヘッダの検出（すなわちフレームの受信）による割り込み処理等にも対応可能である。例えば、実施の形態１，２のキャリアセンス動作フロー２００，２００Ｂに上記ステップ３０１，３０２，３０７，３０８等を適用したフローが考えられる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 物理フレーム、６ 同期ヘッダ、２３ データ復調用帯域幅（狭帯域）、２４ キャリアセンス用帯域幅（広帯域）、１００，１００Ｂ 無線通信装置、１０１，１０２ アンテナ、１０６ 帯域可変型バンドパスフィルタ、１０７ 受信信号強度測定部、１０８ キャリアセンス判定部、１０９ 復調部、１１０ 同期ヘッダ検出部、１１１ 制御部、１１４ 送信部、２００，２００Ｂ キャリアセンス動作、３００ 他チャネル検索動作、Ｔｃｓ キャリアセンス期間、Ｔａｎｔ アンテナ毎測定期間、Ｔｃｈ チャネル検索用キャリアセンス期間。

Claims (16)

1. キャリアセンス多重接続方式によってパケット通信を行う無線通信装置であって、
   受信信号の通過帯域を制限する帯域可変型バンドパスフィルタと、
   前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号について受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、
   前記受信信号強度から前記受信信号についてキャリアセンス判定を行うキャリアセンス判定部と、
   前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号を復調する復調部と
   を具備し、
   前記復調部は、前記受信信号強度測定部が前記受信信号強度を測定中の場合には当該測定中の受信信号に対して並列的に復調を行い、前記受信信号強度測定部が前記受信信号強度を測定中でない場合であっても前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号を復調し、
   無線フレームを送信する送信部と、
   前記帯域可変型バンドパスフィルタの通過帯域幅を制御する制御部と
   を具備し、
   前記制御部は、所定のキャリアセンス期間では前記帯域可変型バンドパスフィルタをキャリアセンス用帯域幅に制御し、前記所定のキャリアセンス期間の前後では前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記キャリアセンス用帯域幅よりも狭いデータ復調用帯域幅に制御する、無線通信装置。
2. 前記制御部は、前記所定のキャリアセンス期間についての前記キャリアセンス判定の結果がビジーである場合、前記キャリアセンス用帯域幅のままで前記キャリアセンス判定を続け、前記キャリアセンス判定の結果がアイドルに変化したことを以て、前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記キャリアセンス用帯域幅から前記データ復調用帯域幅に切り替える、請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記復調部から出力される復調データについて同期ヘッダの少なくとも一部を検出する同期ヘッダ検出部をさらに具備し、
   前記制御部は、前記帯域可変型バンドパスフィルタが前記キャリアセンス用帯域幅に設定されている場合であっても、前記同期ヘッダの少なくとも一部が検出されることによって、前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記データ復調用帯域幅に切り替える、請求項１または請求項２に記載の無線通信装置。
4. 他チャネルに対する前記所定のキャリアセンス期間では、前記制御部は前記帯域可変型バンドパスフィルタを、自チャネルに対する前記所定のキャリアセンス期間で用いる前記キャリアセンス用帯域幅に比べて更に広い帯域幅に制御し、前記キャリアセンス判定部は前記更に広い帯域幅に応じた基準で前記キャリアセンス判定を行う、請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載の無線通信装置。
5. キャリアセンス多重接続方式によってパケット通信を行う無線通信装置であって、
   予め採用されたダイバーシチ方式に準拠した複数のアンテナと、
   受信信号の通過帯域を制限する帯域可変型バンドパスフィルタと、
   前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号について受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、
   前記受信信号強度から前記受信信号についてキャリアセンス判定を行うキャリアセンス判定部と、
   前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号を復調する復調部と
   を具備し、
   前記復調部は、前記受信信号強度測定部が前記受信信号強度を測定中の場合には当該測定中の受信信号に対して並列的に復調を行い、前記受信信号強度測定部が前記受信信号強度を測定中でない場合であっても前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号を復調し、
   無線フレームを送信する送信部と、
   前記帯域可変型バンドパスフィルタの通過帯域幅を制御する制御部と
   を具備し、
   前記受信信号強度測定部は、アンテナ選択受信ダイバーシチに準じて構成され、アンテナ毎に前記受信信号強度を測定することによって前記複数のアンテナに対応する複数の受信信号強度を測定し、
   前記キャリアセンス判定部は、前記複数の受信信号強度のうちの少なくとも１つが判定閾値を超えている状態を以て、ビジーの判定を下し、
   前記制御部は、所定のキャリアセンス期間では前記帯域可変型バンドパスフィルタをキャリアセンス用帯域幅に制御し、前記所定のキャリアセンス期間の前後では前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記キャリアセンス用帯域幅よりも狭いデータ復調用帯域幅に制御する、無線通信装置。
6. 前記制御部は、前記所定のキャリアセンス期間についての前記キャリアセンス判定の結果がビジーである場合、前記キャリアセンス用帯域幅のままで前記キャリアセンス判定を続け、前記キャリアセンス判定の結果がアイドルに変化したことを以て、前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記キャリアセンス用帯域幅から前記データ復調用帯域幅に切り替える、請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記復調部から出力される復調データについて同期ヘッダの少なくとも一部を検出する同期ヘッダ検出部をさらに具備し、
   前記制御部は、前記帯域可変型バンドパスフィルタが前記キャリアセンス用帯域幅に設定されている場合であっても、前記同期ヘッダの少なくとも一部が検出されることによって、前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記データ復調用帯域幅に切り替える、請求項５または請求項６に記載の無線通信装置。
8. 他チャネルに対する前記所定のキャリアセンス期間では、前記制御部は前記帯域可変型バンドパスフィルタを、自チャネルに対する前記所定のキャリアセンス期間で用いる前記キャリアセンス用帯域幅に比べて更に広い帯域幅に制御し、前記キャリアセンス判定部は前記更に広い帯域幅に応じた基準で前記キャリアセンス判定を行う、請求項５ないし請求項７のうちのいずれか１項に記載の無線通信装置。
9. キャリアセンス多重接続方式によってパケット通信を行う受信装置であって、
   受信信号の通過帯域を制限する帯域可変型バンドパスフィルタと、
   前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号について受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、
   前記受信信号強度から前記受信信号についてキャリアセンス判定を行うキャリアセンス判定部と、
   前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号を復調する復調部と
   を具備し、
   前記復調部は、前記受信信号強度測定部が前記受信信号強度を測定中の場合には当該測定中の受信信号に対して並列的に復調を行い、前記受信信号強度測定部が前記受信信号強度を測定中でない場合であっても前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号を復調し、
   前記帯域可変型バンドパスフィルタの通過帯域幅を制御する制御部と
   を具備し、
   前記制御部は、所定のキャリアセンス期間では前記帯域可変型バンドパスフィルタをキャリアセンス用帯域幅に制御し、前記所定のキャリアセンス期間の前後では前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記キャリアセンス用帯域幅よりも狭いデータ復調用帯域幅に制御する、受信装置。
10. 前記制御部は、前記所定のキャリアセンス期間についての前記キャリアセンス判定の結果がビジーである場合、前記キャリアセンス用帯域幅のままで前記キャリアセンス判定を続け、前記キャリアセンス判定の結果がアイドルに変化したことを以て、前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記キャリアセンス用帯域幅から前記データ復調用帯域幅に切り替える、請求項９に記載の受信装置。
11. 前記復調部から出力される復調データについて同期ヘッダの少なくとも一部を検出する同期ヘッダ検出部をさらに具備し、
    前記制御部は、前記帯域可変型バンドパスフィルタが前記キャリアセンス用帯域幅に設定されている場合であっても、前記同期ヘッダの少なくとも一部が検出されることによって、前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記データ復調用帯域幅に切り替える、請求項９または請求項１０に記載の受信装置。
12. 他チャネルに対する前記所定のキャリアセンス期間では、前記制御部は前記帯域可変型バンドパスフィルタを、自チャネルに対する前記所定のキャリアセンス期間で用いる前記キャリアセンス用帯域幅に比べて更に広い帯域幅に制御し、前記キャリアセンス判定部は前記更に広い帯域幅に応じた基準で前記キャリアセンス判定を行う、請求項９ないし請求項１１のうちのいずれか１項に記載の受信装置。
13. キャリアセンス多重接続方式によってパケット通信を行う受信装置であって、
    予め採用されたダイバーシチ方式に準拠した複数のアンテナと、
    受信信号の通過帯域を制限する帯域可変型バンドパスフィルタと、
    前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号について受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、
    前記受信信号強度から前記受信信号についてキャリアセンス判定を行うキャリアセンス判定部と、
    前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号を復調する復調部と
    を具備し、
    前記復調部は、前記受信信号強度測定部が前記受信信号強度を測定中の場合には当該測定中の受信信号に対して並列的に復調を行い、前記受信信号強度測定部が前記受信信号強度を測定中でない場合であっても前記帯域可変型バンドパスフィルタを通過した前記受信信号を復調し、
    前記帯域可変型バンドパスフィルタの通過帯域幅を制御する制御部と
    を具備し、
    前記受信信号強度測定部は、アンテナ選択受信ダイバーシチに準じて構成され、アンテナ毎に前記受信信号強度を測定することによって前記複数のアンテナに対応する複数の受信信号強度を測定し、
    前記キャリアセンス判定部は、前記複数の受信信号強度のうちの少なくとも１つが判定閾値を超えている状態を以て、ビジーの判定を下し、
    前記制御部は、所定のキャリアセンス期間では前記帯域可変型バンドパスフィルタをキャリアセンス用帯域幅に制御し、前記所定のキャリアセンス期間の前後では前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記キャリアセンス用帯域幅よりも狭いデータ復調用帯域幅に制御する、受信装置。
14. 前記制御部は、前記所定のキャリアセンス期間についての前記キャリアセンス判定の結果がビジーである場合、前記キャリアセンス用帯域幅のままで前記キャリアセンス判定を続け、前記キャリアセンス判定の結果がアイドルに変化したことを以て、前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記キャリアセンス用帯域幅から前記データ復調用帯域幅に切り替える、請求項１３に記載の受信装置。
15. 前記復調部から出力される復調データについて同期ヘッダの少なくとも一部を検出する同期ヘッダ検出部をさらに具備し、
    前記制御部は、前記帯域可変型バンドパスフィルタが前記キャリアセンス用帯域幅に設定されている場合であっても、前記同期ヘッダの少なくとも一部が検出されることによって、前記帯域可変型バンドパスフィルタを前記データ復調用帯域幅に切り替える、請求項１３または請求項１４に記載の受信装置。
16. 他チャネルに対する前記所定のキャリアセンス期間では、前記制御部は前記帯域可変型バンドパスフィルタを、自チャネルに対する前記所定のキャリアセンス期間で用いる前記キャリアセンス用帯域幅に比べて更に広い帯域幅に制御し、前記キャリアセンス判定部は前記更に広い帯域幅に応じた基準で前記キャリアセンス判定を行う、請求項１３ないし請求項１５のうちのいずれか１項に記載の受信装置。

Images