JPH1155174A - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のアンテナを備えた無線局間で最も通信
品質の良いアンテナを選択して通信する方式に関し、両
局間の通信可能なアンテナの組み合わせを待つ際の通信
遅延時間の短縮を目的とする。 【解決手段】 一方の無線局が、アンテナ選択に際し、
アンテナの回転周期を通信相手局のアンテナの回転周期
の整数倍と成し、通信相手局の信号に従属同期させて、
自局のアンテナと通信相手局のアンテナとの全組み合わ
せについて受信し、その時の通信品質を測定して、通信
が可能である通信品質を有する自局のアンテナと、その
タイミングを記憶し、該アンテナとタイミングの情報と
から使用する自局のアンテナとその切替タイミングを決
定して、その後、アンテナの切替周期を通信相手局のア
ンテナの回転周期と同じにするように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のセクタを有
するアンテナを備えた無線局間で通信を行う場合におい
て、アンテナの組み合わせを選択して通信を行う無線通
信装置及び無線通信方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の無線通信装置構成の例を図５に示
す。この構成は変調器１２、復調器１３、インタフェー
ス１１、タイミング信号発生器２１、制御装置２２、ア
ンテナ切り替えスイッチ３２、アンテナ部３３を備えて
いる。

【０００３】アンテナ部３３において受信した電波を復
調した信号により通信する無線局との同期確立を行い、
タイミング信号発生器２１により動作タイミングを確立
し、制御装置２２において変復調器の動作の制御を行
う。さらに、タイミング信号発生器２１によりアンテナ
を切り替えるタイミングを定めて、アンテナ切り替えス
イッチ３２によりアンテナを切り替えて受信する構成を
とっている。インタフェース１１は変復調信号と他装置
との信号変換を行う。

【０００４】送受信に関する動作としては、送信時には
切り替えたアンテナから変調器１２により変調された信
号を送信し、受信時にも同様に切り替えたアンテナから
の信号を復調器１３により復調する。一般的に複数のセ
クタを有するアンテナを備える無線局の通信において
は、無線局はセクタを順番に回転させて通信を行ってい
る。ここでいう回転とは、送受信に用いるアンテナを順
番に回していくことである。

【０００５】通信する相手局が同様なアンテナを備えて
いる場合、アンテナ回転周期を等しくすると送受信する
ことが全くないアンテナ組み合わせと、いつも同じアン
テナと送受信するアンテナ組み合わせができてしまう。
そのような場合には通信できるアンテナ組み合わせが１
つもないという状態が生じるため、全アンテナ組み合わ
せが実現できるような周期あるいは順番に従ってアンテ
ナを回転させる。

【０００６】さらに、アンテナ周期は、最短時間で通信
するアンテナ組み合わせを再現できるように決める。こ
れは、通信するアンテナの組み合わせを決めた後に、ア
ンテナが回転して、その組み合わせが再現したときに通
信を行うので、最短時間でアンテナ組み合わせが再現で
きれば通信できる時間間隔も最短になるからである。そ
れ以外のアンテナ組み合わせ時には、通信品質が悪いた
めに通信できないことが多い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、セクタアンテ
ナを有する無線局間の通信においては、そのセクタ数の
積の数だけアンテナを選択して通信する組み合わせがあ
る。両無線局が最短時間で全アンテナ組み合わせを一周
させるような規則に従ってアンテナを切り替えた場合で
あっても、一度実現したアンテナ組み合わせに対して、
同一の組み合わせが再現するまでには、そのアンテナ組
み合わせのフレーム分の時間を要する。

【０００８】そのため、アンテナセクタ数の積が増えた
場合には、そのときのアンテナの組み合わせを待つため
の時間が長いので、データ送受信の遅延が大きいという
課題があった。本発明は、送受信アンテナの組み合わせ
数に関して、その組み合わせを通信品質により選択して
その数を減少させることにより、データの送受信に際す
る遅延時間を短縮することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題は、前記「特許請求の範囲」に記載した手段により
解決される。

【００１０】すなわち、請求項１の発明は、複数のアン
テナを備えた無線局間で、最もよい通信品質を確保でき
るアンテナを選択して通信を行う無線通信方式におい
て、無線局に、他装置と変復調器間の信号の変換を行う
インタフェースと、変調器と、復調器と、復調器からの
復調信号からタイミング信号を発生するタイミング信号
発生器と、

【００１１】タイミング信号に従って装置全体の制御を
行う制御装置と、復調器からの復調信号を監視する通信
品質監視装置と、送受信アンテナを決定するアンテナ管
理装置と、アンテナを切り替えるアンテナ切り替えスイ
ッチと、電波を送受信するアンテナ部とを備え、

【００１２】前記制御装置に、アンテナの選択に際し、
アンテナの回転周期を通信相手局のアンテナの回転周期
の整数倍と成し、通信相手局の信号に従属同期させて、
自局のアンテナと通信相手局のアンテナとの全組み合わ
せについて受信し、そのときの通信品質を測定して、

【００１３】通信が可能である通信品質を有する自局の
アンテナと、そのタイミングを記憶し、該アンテナとタ
イミングの情報とから使用する自局のアンテナとその切
替タイミングを決定して、その後、アンテナの切替周期
を通信相手局のアンテナの回転周期と同じにする手段を
備えて成る無線通信装置である。

【００１４】請求項２の発明は、複数のアンテナを備え
た無線局間で、最もよい通信品質を確保できるアンテナ
を選択して通信を行う無線通信方式において、他装置と
変復調器間の信号の変換を行うインタフェースと、変調
器と、復調器と、復調器からの復調信号からタイミング
信号を発生するタイミング信号発生器と、タイミング信
号に従って装置全体の制御を行う制御装置と、

【００１５】復調器からの復調信号を監視する通信品質
監視装置と、送受信アンテナを決定するアンテナ管理装
置と、アンテナを切り替えるアンテナ切り替えスイッチ
と、電波を送受信するアンテナ部とを備えた無線局が、
アンテナの選択に際し、アンテナの回転周期を通信相手
局のアンテナの回転周期の整数倍と成し、通信相手局の
信号に従属同期させて、自局のアンテナと通信相手局の
アンテナとの全組み合わせについて受信し、

【００１６】そのときの通信品質を測定して、通信が可
能である通信品質を有する自局のアンテナと、そのタイ
ミングを記憶し、該アンテナとタイミングの情報とから
使用する自局のアンテナとその切替タイミングを決定し
て、その後、アンテナの切替周期を通信相手局のアンテ
ナの回転周期と同じにするように構成した無線通信方法
である。

【００１７】請求項３の発明は、上記請求項２記載の無
線通信方法において、無線局間のアンテナ全組み合わせ
における通信誤りを、少なくとも片方向について測定
し、通信誤りの少ないアンテナの組み合わせを選択する
ように構成したものである。

【００１８】請求項４の発明は、前記請求項２記載の無
線通信方法において、通信路の状態が変化することによ
り、現在選択されているアンテナにおける通信で通信誤
りが増加した場合、全アンテナ組み合わせにおける通信
誤りを少なくとも片方向について再測定することによ
り、新たにアンテナ組み合わせを再決定するように構成
したものである。

【００１９】請求項５の発明は、前記請求項２記載の無
線通信方法において、通信する無線局間の全アンテナ組
み合わせについて、通信誤りの少ないアンテナ組み合わ
せを予め記憶し、記憶したアンテナ組み合わせの中から
通信するアンテナを選択するように構成したものであ
る。

【００２０】請求項６の発明は、前記請求項２記載の無
線通信方法において、通信を行う無線局の内、一方の無
線局が、電波を送受信するタイミングのみを考慮して、
通信に用いるアンテナを選択するように構成したもので
ある。

【００２１】請求項７の発明は、前記請求項３記載の無
線通信方法において、通信誤りの少ないアンテナの組み
合わせが無線局のアンテナセクタ数より少ない場合に
は、選択された通信誤りの少ないアンテナの組み合わせ
のみ使用し、それ以外のタイミング時には通信を行わな
いで、通信するアンテナ回転周期を一定に保つように構
成したものである。

【００２２】請求項８の発明は、前記請求項３記載の無
線通信方法において、ある無線局が信号を受信して測定
した通信誤りの少ないアンテナが、通信相手の無線局の
１つのアンテナに対して複数存在した場合であっても、
いずれか１つのアンテナを選択して通信を行い、アンテ
ナ回転周期を一定に保つように構成したものである。

【００２３】請求項９の発明は、前記請求項５記載の無
線通信方法において、通信する無線局間の全アンテナ組
み合わせについて、通信が可能なアンテナの組み合わせ
数を予め選択することにより通信に用いるアンテナ回転
周期を早め、通信可能間隔時間を短縮するように構成し
たものである。

【００２４】本発明は、上述のように、複数のアンテナ
を備えた無線局間で最もよい通信品質を確保できるアン
テナを選択して通信を行う無線通信方式において、送受
信アンテナの全組み合わせにおける通信品質を測定し
て、通信品質の良いアンテナの組み合わせを選択するこ
とにより、送受信するアンテナ組み合わせ数を減少させ
て、送受信遅延時間を短縮化することを特徴とする。

【００２５】本発明によれば、複数セクタを有するアン
テナを備えた無線局間の通信において、アンテナ選択に
要する送受信遅延時間を短縮することが可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態の例を説明する。

【００２７】図１は本発明の無線局の構成の例を示す図
である。この無線局は、他装置と変復調器間の信号の変
換を行うインタフェース１１と、変調器１２と、復調器
１３と、復調器１３からの復調信号からタイミング信号
を発生するタイミング信号発生器２１と、タイミング信
号に従って装置全体の制御を行う制御装置２２と、復調
器１３からの復調信号を監視する通信品質監視装置２３
と、送受信アンテナを決定するアンテナ管理装置３１
と、アンテナを切り替えるアンテナ切り替えスイッチ３
２と、電波を送受信するアンテナ部３３とから構成され
る。

【００２８】この図は、Ｎセクタを有するアンテナを備
えた無線局間の通信を例として示してある。この場合に
は送受信のアンテナ組み合わせ数は、ＮとＮの積の数だ
け存在する。例として図１に示した無線局と同じ構成を
有する無線局１と、無線局２とが通信する場合にＮを６
とした時のアンテナ選択の様子をアンテナ選択図（１）
として図２に示す。

【００２９】まず始めに、無線局１の定常状態について
説明する。無線局１は６セクタを有しており、そのアン
テナを順番に回転させて送受信を繰り返している。全て
のアンテナからある一定の規則に従って信号を送信して
いる。

【００３０】なぜならば、同時に同一のアンテナ部に存
在する複数のアンテナから同一の無線周波数を用いて電
波を送信すると各アンテナから送信された電波が相互に
干渉するために、その電波を受信して正常に復調するこ
とができない。このように、同時に複数のアンテナから
信号を送信することはできないから、同一無線周波数に
より送信を行う場合には時分割で信号を送信する。

【００３１】この時に６セクタ分のデータを送信するた
めに必要な時間をアンテナの周期とする。この動作を定
常的に繰り返しており、最短時間で全アンテナ組み合わ
せによる通信を行った場合には６周期したとき、即ち３
６通りのアンテナ組み合わせ分の時間を要して全アンテ
ナ組み合わせによる通信を行ったことになる。

【００３２】一般的に、セクタアンテナを有する無線局
により通信を行った場合にそのアンテナ回転周期がその
無線システムの特性に大きく影響する。回転周期が早け
れば通信できるアンテナの組み合わせが回ってくるまで
の時間が短くなるために、一度送受信してから次に送受
信できるまでの時間が短くてすむ。そのためにできるだ
けアンテナ回転周期は早い方がいい。

【００３３】そのため、本例での無線通信定常時には無
線局１と無線局２のアンテナは同じ周期で回転させるも
のとする。ただし、サーチ動作時はこれとは異なる。無
線局１に対する無線局２のサーチ動作について説明す
る。無線局２は無線局１と同様なアンテナ回転の方法を
用いた場合には無線局１とアンテナ回転周期が等しくな
り、無線局１と全てのアンテナの組み合わせに対して通
信品質を測定して最適な通信アンテナを選択することが
できない。

【００３４】そのために、無線局２のアンテナ回転周期
を無線局１の６倍とし、各フレーム毎の同期は無線局１
に従属させて確立することとする。つまり、無線局２の
１つのアンテナは無線局１の全てのアンテナと連続して
通信を行い、６フレーム連続して通信を行ったところ
で、無線局２は次のアンテナで通信を行う。

【００３５】前記のような動作のもとで無線局２は初め
に全フレームにおける信号を受信し、３６フレームに要
する時間分のデータを受信することとする。これが無線
局２のサーチ状態である。さらに無線局２にはサーチし
たフレームの中から通信が可能である品質を確保できる
アンテナを記憶させておく。

【００３６】この記憶する方法としては、３６フレーム
周期で測定している中で無線局２の独自のタイミング管
理下で何番目のフレーム時間に自局のどのアンテナで受
信した場合かを記憶させておくこととする。この時に、
アンテナに付随する番号を記憶している必要はない。無
線局２のタイミング管理下でそのタイミングと受信した
自局のアンテナのみを記憶しておけばよく、無線信号に
てアンテナ番号を通知する必要はない。

【００３７】通信可能であるアンテナの組み合わせ数は
伝搬状況が変化して測定する時により変化することが考
えられるために、このサーチ状態によるフレーム選択は
アンテナ組み合わせ総数の複数倍行うこともあり得る。

【００３８】複数倍の測定終了時には、通信できる確立
の高いアンテナを選択することができる。実際に無線局
２が記憶するのはフレームのタイミングとその時受信し
た自局のアンテナであり、無線局がどのアンテナで送信
しているかということは関係ない。即ち通信できるタイ
ミングを覚えておく必要があり、このタイミングは６フ
レームずらして同じアンテナで通信しても同様である。
その時の状態をアンテナ選択状態とする。

【００３９】次に、具体例を基にアンテナ選択方法を説
明する。説明図を図２、図３、図４に示す。図２では、
通信できるアンテナ組み合わせ数がアンテナセクタ数と
一致している場合のアンテナ選択方法を、図３では通信
できるアンテナが重複していない場合のアンテナ選択方
法を、図４では通信できるアンテナが重複している場合
の方法である。

【００４０】全アンテナ組み合わせについて少なくとも
片方向の通信品質を測定して通信誤りの少ないアンテナ
組み合わせを選択した場合の様子を図３に示す。ここで
は無線局２のサーチ状態にてアンテナ選択を行い、無線
局２の選択状態で通信可能なアンテナ組み合わせのフレ
ーム時間を○印で示している。

【００４１】これは、まず無線局２のセクタ番号５のア
ンテナと無線局１のセクタ番号３のアンテナ間で通信が
可能であることを示している。ただし、無線局２は、無
線局１のセクタ番号が３であることを知る必要がなく、
自局の送受信タイミング管理の基でのタイミングを覚え
ておけばよい。

【００４２】次は、無線局２はセクタ番号６のアンテナ
と無線局１が４の時に通信可能であり、次も全く同様に
通信可能であるアンテナ組み合わせを○印で示してい
る。このように他のアンテナ選択のタイミングも同様に
決めていく。全てのアンテナに対して通信するアンテナ
の組み合わせが決まった場合は、無線局２のアンテナは
無線局１のアンテナと同じ周期で回転する条件の基で、
図２に示す無線局２の定常状態のようになる。

【００４３】この図より、無線局２は無線局１とフレー
ム周期を確立する必要はあるが、無線局１のアンテナ番
号に関係なく無線局２の独自のタイミング管理の基で通
信するアンテナを決定して送受信することが可能とな
る。その結果、アンテナ組み合わせ数が多いための送受
信に要する遅延時間を短縮することが可能となる。

【００４４】図３では、無線局１の１つのアンテナに対
して送受信可能な無線局２のアンテナが複数存在しない
場合のアンテナ選択図である。前記方法と同様に無線局
２のサーチ状態にてアンテナ選択を行い、無線局２の選
択状態で通信可能なアンテナ組み合わせのフレーム時間
を○印で示している。

【００４５】通信可能なアンテナ組み合わせが少ないた
めに、無線局２の定常状態時には通信不可能なフレーム
時間が存在することになる。このフレーム時間を×印で
表してある。定常状態時には通信できない時間帯が存在
することになるが、前記例と同様に無線局１と無線局２
は等しい周期でアンテナ回転をさせることが可能とな
り、無線局の制御方法も無線伝搬状況によらず全く同様
に行うことができる。

【００４６】図４でも同様に、アンテナサーチ状態とな
り、全アンテナ組み合わせについて通信可能かどうか判
断する。この場合には、無線局１のセクタ番号１のアン
テナに対して無線局２のセクタ番号１とセクタ番号２の
アンテナにおいて通信可能である。このように重複して
通信が可能となる場合には、通信可能なアンテナ組み合
わせの優劣を判断するかあるいは番号の若い方を選択す
るかといった方法でどちらかを選択することとなり、こ
の場合には、無線局２のセクタ番号２のアンテナを選択
したことを示している。

【００４７】同様に、この図では無線局１のセクタ番号
５のアンテナに対して無線局２のセクタ番号１とセクタ
番号２のアンテナにおいて通信可能であることを示して
いる。この場合にもこのうち一方を選択する必要があ
り、無線局２のセクタ番号１のアンテナを選択する。図
５の場合でも前記例と同様に、無線局１と無線局２は等
しい周期でアンテナ回転をさせることが可能となり、無
線局の制御方法も無線伝搬状況によらず全く同様に行う
ことができる。

【００４８】このような方法を用いることで、無線局１
と無線局２のアンテナ全組み合わせに対して常に通信可
能かどうか判断する必要がなく、早いアンテナ回転周期
で無線局の制御が可能となる。さらに、無線フレーム同
期を確立するだけで無線局はアンテナ番号を管理する必
要がなく独自のタイミング管理の基で制御することがで
きる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数セクタを有するアンテナを備えた無線局間の通信に
おいて、アンテナのセクタ数が非常に多い場合であって
もアンテナ選択に要する時間を短縮できるから、送受信
に際する遅延時間を減少させることができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無線局の構成の例を示す図である。

【図２】アンテナ選択図（１）である。

【図３】アンテナ選択図（２）である。

【図４】アンテナ選択図（３）である。

【図５】従来の無線局の構成の例を示す図である。

【符号の説明】

１１ インタフェース １２ 変調器 １３ 復調器 ２１ タイミング信号発生器 ２２ 制御装置 ２３ 通信品質監視装置 ３１ アンテナ管理装置 ３２ アンテナ切り替えスイッチ ３３ アンテナ部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のアンテナを備えた無線局間で、最
   もよい通信品質を確保できるアンテナを選択して通信を
   行う無線通信方式において、 無線局に、他装置と変復調器間の信号の変換を行うイン
   タフェースと、変調器と、復調器と、復調器からの復調
   信号からタイミング信号を発生するタイミング信号発生
   器と、タイミング信号に従って装置全体の制御を行う制
   御装置と、復調器からの復調信号を監視する通信品質監
   視装置と、送受信アンテナを決定するアンテナ管理装置
   と、アンテナを切り替えるアンテナ切り替えスイッチ
   と、電波を送受信するアンテナ部とを備え、 前記制御装置に、 アンテナの選択に際し、アンテナの回転周期を通信相手
   局のアンテナの回転周期の整数倍と成し、 通信相手局の信号に従属同期させて、 自局のアンテナと通信相手局のアンテナとの全組み合わ
   せについて受信し、そのときの通信品質を測定して、 通信が可能である通信品質を有する自局のアンテナと、
   そのタイミングを記憶し、 該アンテナとタイミングの情報とから使用する自局のア
   ンテナとその切替タイミングを決定して、 その後、アンテナの切替周期を通信相手局のアンテナの
   回転周期と同じにする手段を備えたことを特徴とする無
   線通信装置。
2. 【請求項２】 複数のアンテナを備えた無線局間で、最
   もよい通信品質を確保できるアンテナを選択して通信を
   行う無線通信方式において、 他装置と変復調器間の信号の変換を行うインタフェース
   と、変調器と、復調器と、復調器からの復調信号からタ
   イミング信号を発生するタイミング信号発生器と、タイ
   ミング信号に従って装置全体の制御を行う制御装置と、
   復調器からの復調信号を監視する通信品質監視装置と、
   送受信アンテナを決定するアンテナ管理装置と、アンテ
   ナを切り替えるアンテナ切り替えスイッチと、電波を送
   受信するアンテナ部とを備えた無線局が、 アンテナの選択に際し、 アンテナの回転周期を通信相手局のアンテナの回転周期
   の整数倍と成し、 通信相手局の信号に従属同期させて、 自局のアンテナと通信相手局のアンテナとの全組み合わ
   せについて受信し、その時の通信品質を測定して、 通信が可能である通信品質を有する自局のアンテナと、
   そのタイミングを記憶し、 該アンテナとタイミングの情報とから使用する自局のア
   ンテナとその切替タイミングを決定して、 その後、アンテナの切替周期を通信相手局のアンテナの
   回転周期と同じにすることを特徴とする無線通信方法。
3. 【請求項３】 無線局間のアンテナ全組み合わせにおけ
   る通信誤りを、少なくとも片方向について測定し、通信
   誤りの少ないアンテナの組み合わせを選択する請求項２
   記載の無線通信方法。
4. 【請求項４】 通信路の状態が変化することにより、現
   在選択されているアンテナにおける通信で通信誤りが増
   加した場合、全アンテナ組み合わせにおける通信誤りを
   少なくとも片方向について再測定することにより、新た
   にアンテナ組み合わせを再決定する請求項２記載の無線
   通信方法。
5. 【請求項５】 通信する無線局間の全アンテナ組み合わ
   せについて、通信誤りの少ないアンテナ組み合わせを予
   め記憶し、記憶したアンテナ組み合わせの中から通信す
   るアンテナを選択する請求項２記載の無線通信方法。
6. 【請求項６】 通信を行う無線局の内、一方の無線局
   が、電波を送受信するタイミングのみを考慮して、通信
   に用いるアンテナを選択する請求項２記載の無線通信方
   法。
7. 【請求項７】 通信誤りの少ないアンテナの組み合わせ
   が無線局のアンテナセクタ数より少ない場合には、選択
   された通信誤りの少ないアンテナの組み合わせのみ使用
   し、それ以外のタイミング時には通信を行わないで、通
   信するアンテナ回転周期を一定に保つ請求項３記載の無
   線通信方法。
8. 【請求項８】 ある無線局が信号を受信して測定した通
   信誤りの少ないアンテナが、通信相手の無線局の１つの
   アンテナに対して複数存在した場合であっても、いずれ
   か１つのアンテナを選択して通信を行い、アンテナ回転
   周期を一定に保つ請求項３記載の無線通信方法。
9. 【請求項９】 通信する無線局間の全アンテナ組み合わ
   せにおいて、通信が可能なアンテナの組み合わせ数を予
   め選択することにより通信に用いるアンテナ回転周期を
   早め、通信可能間隔時間を短縮する請求項５記載の無線
   通信方法。