JP2005341344A - 無線通信方法、無線通信装置及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の基地局間において回線使用負荷が分散するとともに、無線回線間のパケット衝突を回避し、伝送路におけるダイバーシチ利得を確保して個々の移動局に対する伝送品質を補償しつつ、システム全体としてスループットを向上させる。
【解決手段】 複数の基地局１０１，１０２によって形成される複数の無線セル１０３，１０４の少なくとも一部が空間的に重複するように構成された無線通信システムにおいて、複数のアンテナ系統を有する移動局１０７は、接続可能な複数の無線セルの中から回線接続中の無線セルとは別に少なくとも１つの接続用無線セルを選択するとともに、複数のアンテナ系統の中から少なくとも１つの接続用アンテナ系統を選択して、新たに選択された接続用無線セルに向けて回線接続を要求するための通信フレームを接続用アンテナ系統より送信する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の無線局を有するシステムにおける無線局の輻輳に対する負荷分散と衝突回避を目的とした無線通信方法、無線通信装置及び無線通信システムに関する。

近年、無線回線を通じてインターネット接続できる通信デバイスが急速に普及している。その代表例が、主にＰＣ（Personal Computer ）をユーザインターフェースとする無線ＬＡＮ（Local Area Network）のデバイスであり、通信プロトコルとしては、ＩＥＥＥ ８０２．１１準拠のアクセス方式が広く採用されている。このアクセス方式には、複数の移動局間で一時的な通信ネットワークを構成するアドホックモードと、予め設置された固定の基地局と移動局の間で通信ネットワークを構成するインフラストラクチャモードがある。

通常、オフィスや家庭内のユーザは、インフラストラクチャモードを用いることで、基地局を介してインターネット等のネットワークに接続することができる。このインフラストラクチャモードでは、ネットワークＩＤであるＥＳＳＩＤ（Extended Service Set Identifier ）とＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）暗号鍵とを、ユーザとネットワーク管理者との間で予め共有しておくことで、すなわち、基地局と移動局とで同一のＥＳＳＩＤを設定して送受信されるパケットを暗号化することで、無線ＬＡＮのセキュリティを設定することができる。

また、複数ユーザの同時接続を可能にする多元接続方法として、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）が用いられており、複数の無線回線で送受信されるパケットの衝突を、広義な意味のＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access ）により回避するようにしている。実際に運用されるシステムは、複数の基地局を配置して複数の無線セルで通信エリアをカバーするように構成されおり、移動局は特定の無線セルを選択して無線回線を確立する。

さらに、移動局の移動に伴って、現在の無線回線を保持することが困難になると、移動局は再接続（リアソシエーション）を要求して接続先の無線セルを変更する。このように、移動局が一度接続を遮断して新たに別の無線セルと接続することをハンドオフという。このハンドオフ機能は、ネットワーク階層モデルのＭＡＣ（Media Access Control）層を含めた物理層において管理することができるため、ネットワーク層の処理を増加させずに実現できるという特長がある。

しかし、無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードでは、特定の無線セルに接続している移動局が、この無線セルに割当てられている無線回線を他の移動局との間で共有しているとき、この無線セルを形成する基地局では、接続する移動局数が増加するにつれて回線使用の負荷が増加することになる。このため、移動局の輻輳により、特定の基地局がシステム全体のスループット性能のボトルネックになるという本質的な問題がある。

これに対して、無線セルが互いに重複されるように基地局を配置して、無線セルが重複するエリアにある移動局へ割当てる無線回線を、通信システムのネットワーク層において管理し、基地局の回線使用負荷を分散する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３４７７６００号公報

しかしながら、ネットワーク層において、基地局の回線使用負荷を分散するように処理される場合、その処理は一旦サーバーを介して実行されるため、ネットワーク階層モデルのＭＡＣ層におけるハンドオフ機能の特長が失われる虞れがあるだけでなく、ネットワーク層において通信のオーバーヘッドが生じるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、通信システムのネットワーク層における新たな接続制御の処理を要求せずに、ＭＡＣ層以下の処理によって無線局の回線使用負荷を分散することが可能であって、尚且つ同一周波数帯域を使用する他の無線局への与干渉影響を軽減することができる無線通信方法、無線通信装置及び無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明の無線通信方法は、複数のアンテナ系統を有する無線局における無線通信方法であって、接続可能な複数の無線セルの中から回線接続中の無線セルとは別に少なくとも１つの接続先無線セルを選択するとともに、前記複数のアンテナ系統の中から少なくとも１つの通信用アンテナ系統を選択するステップと、前記接続先無線セルに向けて回線接続を要求するための通信フレームを前記通信用アンテナ系統より送信するステップとを有するものである。
これにより、無線局が、接続先の無線セルを変更して新たな回線接続を確立できるようになり、以前接続していた無線セルに割当てられている無線回線の一部が開放されるとともに、無線局のアンテナ系統が可変されるようになるため、無線局が同一周波数を使用する第三者である他の無線局に対して定常的に与干渉源となることを回避できる。したがって、例えば、複数の基地局とこの基地局に接続される少なくとも１つの移動局とを有して構成される無線通信システムにおいて、移動局が、接続先の無線セルを強制的に変更して基地局の回線使用負荷を分散すると同時に、通信に用いるアンテナ系統を適応的に制御して同一周波数帯域を使用する他の無線局への与干渉影響を軽減することが可能となる。

また、本発明の一態様として、上記の無線通信方法であって、さらに、前記複数のアンテナ系統の少なくとも１つのアンテナ系統を用いて接続可能な複数の無線セルを検出するステップと、前記複数の無線セルに対する回線品質情報を得るステップとを有し、前記回線品質情報に基づいて、前記複数の無線セルの中から回線接続中の無線セルとは別に少なくとも１つの接続先無線セルを選択するとともに、前記複数のアンテナ系統の中から少なくとも１つの通信用アンテナ系統を選択するものとする。
これにより、回線線品質情報に基づいて電波環境の変動に適応させながらアンテナ系統を選択できるようになるため、伝送路におけるダイバーシチ利得が確保され伝送品質を補償することができる。

また、本発明の一態様として、上記の無線通信方法であって、前記回線接続を要求するための通信フレームが、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の接続要求機能を利用するためのマネジメントフレームであるものとする。
これにより、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ＬＡＮのハンドオフ機能を利用して接続先の無線セルを変更することができるようになるため、通信プロトコルを変更することなく本発明の無線通信方法を実現できる。

本発明の無線通信装置は、複数のアンテナ系統と、接続可能な複数の無線セルの中から回線接続中の無線セルとは別に少なくとも１つの接続先無線セルを選択するとともに、前記複数のアンテナ系統の中から少なくとも１つの通信用アンテナ系統を選択する回線選択手段と、前記接続先無線セルに向けて回線接続を要求するための通信フレームを前記通信用アンテナ系統より送信するフレーム送信手段とを有するものである。
これにより、無線局が、接続先の無線セルを変更して新たな回線接続を確立できるようになり、以前接続していた無線セルに割当てられている無線回線の一部が開放されるとともに、無線局のアンテナ系統が可変されるようになるため、無線局が同一周波数を使用する第三者である他の無線局に対して定常的に与干渉源となることを回避できる。

また、本発明の一態様として、上記の無線通信装置であって、さらに、前記複数のアンテナ系統の少なくとも１つのアンテナ系統を用いて接続可能な複数の無線セルを検出する無線セル検出手段と、前記複数の無線セルに対する回線品質情報を得る回線品質取得手段とを有し、前記回線品質情報に基づいて、前記複数の無線セルの中から回線接続中の無線セルとは別に少なくとも１つの接続先無線セルを選択するとともに、前記複数のアンテナ系統の中から少なくとも１つの通信用アンテナ系統を選択するものとする。
これにより、回線線品質情報に基づいて電波環境の変動に適応させながらアンテナ系統を選択できるようになるため、伝送路におけるダイバーシチ利得が確保され伝送品質を補償することができる。

また、本発明の一態様として、上記の無線通信装置であって、前記複数のアンテナ系統の中で、少なくとも１つのアンテナ系統が他のアンテナ系統とは異なる放射特性または偏波状態であるものとする。
これにより、無線局と他の無線局との間の伝送路が見通し伝搬環境にある場合においても、アンテナ系統の放射特性または偏波状態が可変されることで伝送路特性が変化するため、同一周波数を使用する他の無線局に対して定常的に干渉源となることを回避できる。

本発明の無線通信システムは、共通の基地局ＩＤが割当てられている複数の基地局と、前記基地局に接続される移動局とを有して構成される無線通信システムであって、前記複数の基地局が、互いに異なるセル識別ＩＤを通信フレームのアドレス情報として使用し、自身の形成する無線セルの存在を通知するための通信フレームを移動局に向けて送信する無線セル通知手段と、前記移動局が前記共通の基地局ＩＤを持つ複数の基地局間において接続先の無線セルを変更する場合に、前記通信フレームのアドレス情報において、前記セル識別ＩＤを変更することで別の無線セルへ再接続させる再接続手段とを有するものである。
これにより、移動局が接続先の無線セルを変更する際に、従来は必要としたハンドオフ処理を実行することなく、送信フレームのアドレス情報においてセル識別ＩＤを変更するだけで、接続先無線セルを変更することができるようになる。このため、移動局が無線回線を使用して接続する無線セルを強制的に変更することによって生じる通信のオーバーヘッドを低減できる。

また、本発明の一態様として、上記の無線通信システムであって、前記無線セルの存在を通知するための前記通信フレームが、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠のセル通知機能を利用するためのマネジメントフレームであり、さらに、前記セル識別ＩＤが、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠のＢＳＳＩＤ（Basic Service Set Identifier ）であるものとする。
これにより、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ＬＡＮの送信フレームにおけるアドレス情報を変更するだけで接続先の無線セルを変更することができるようになるため、フレーム構成を変更することなく本発明の無線通信システムを実現できる。

本発明によれば、通信システムのネットワーク層における新たな接続制御の処理を要求せずに、ＭＡＣ層以下の処理によって無線局の回線使用負荷を分散することが可能であって、尚且つ同一周波数帯域を使用する他の無線局への与干渉影響を軽減することができる効果が得られる。

本実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ＬＡＮに対して適用される場合を示すが、本発明は、セルラ電話（携帯電話）等の他の無線通信システムに対しても同様に適用可能であり、適用範囲が無線ＬＡＮに限定されるものではない。

はじめに、本発明の動作原理について図１〜図４を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードの構成例を示す図である。この図１では、屋内のオフィスや屋外のホットスポットにおいて、無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードを導入した場合の基地局と、その基地局が形成する無線セル及び移動局との関係を示している。

図１に示す無線通信システムでは、２つの基地局１０１，１０２、基地局１０１が形成する無線セル１０３、基地局１０２が形成する無線セル１０４、無線セル１０４の基地局１０２に対して無線回線１０５を確立してネットワーク接続している無線局である移動局１０７、同様に無線セル１０４の基地局１０２に対して無線回線１０６を確立してネットワーク接続している無選局である移動局１０８を有している。各基地局１０１，１０２は、バックボーン１０９である有線または無線のネットワークを介して接続されている。

移動局１０７は、２つの無線セル１０３，１０４がオーバラップするエリアにあり、物理的にどちらの基地局１０１，１０２に対しても回線接続することができるが、ここでは、キャリアセンス等による回線品質推定の結果、無線セル１０４を形成する基地局１０２へ接続しているものとする。一方で、移動局１０８は、無線セル１０４だけにカバーされているエリアにあり、物理的に無線セル１０４を形成する基地局１０２に対してのみ回線接続することができる。

ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ＬＡＮでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を採用しているため広義の意味のＴＤＭＡにより、無線回線１０５と無線回線１０６は同一キャリアつまり同一周波数帯域を時分割により共有できるが、無線回線間のパケットの衝突を完全に回避するようなアクセス制御をしているわけではない。つまり、複数の移動局がＣＳＭＡ／ＣＡにより周波数共有すると、移動局数の増加に伴い個々の移動局のスループットが低下するだけでなく、比較的移動局の数が少ない条件においてもパケットの衝突を完全に回避することは難しい。従って、同一の無線セル内に在る複数の移動局は互いに潜在的な干渉源であり、特にオフィスや家庭のような静的な電波環境では、これらの移動局が同時に回線接続していると、特定の無線回線の間で定常的なパケット衝突が発生する虞れがある。

図２は、本実施形態に係る無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードにおける動作原理を示す概念図である。上記のような条件下で、図２に示すように、何れかの方法により移動局１０７の接続先を無線セル１０４を形成する基地局１０２から無線セル１０３を形成する基地局１０１へ強制的に変更して、無線回線１０５から無線回線２０１へ変更することができれば、移動局１０７と基地局１０２との間で確立していた無線回線１０５を開放できる。これにより、移動局１０８は、無線セル１０４に割当てられている無線回線１０５と無線回線１０６とを占有してより高速に通信できるようになるだけでなく、無線セル１０４を形成する基地局１０２に集中していた回線使用負荷は、無線セル１０３を形成する基地局１０１との間で分散させることができるようになる。

さらに、図２に示すように、移動局１０７が複数のアンテナ系統を有するとき、移動局１０７は、接続先を変更するとともに、新たな接続先である無線セル１０３の無線回線２０１の回線品質情報または伝送路状態情報に基づいて、通信に用いるアンテナ系統を選択するかまたはアンテナ系統の物理的な特性として、アンテナ素子の位置、放射特性、偏波状態等を可変するように制御されるものとする。

一般に、移動体通信システムの無線回線における伝送路は、マルチパスフェージングと呼ばれる複雑で不規則な変動を伴う伝送路として、レーリー確率分布等を用いてモデル化される。このような伝送路は、瞬時的には無線局の空間的な位置関係によって特徴付けられ、その特性を表すパラメータとして、受信信号強度、周波数スペクトラム、遅延時間、到来方向、偏波状態等が用いられる。

図３は、マルチパスフェージング環境における送信アンテナの位置と生成されるフィールドの特性との関係を示す図である。この図３は、限られた電波空間３０１がマルチパスフェージング環境である場合に、移動局１０７が有する２つのアンテナ系統である移動局アンテナ３０２と移動局アンテナ３０３によって、基地局１０２周辺に形成されるフィールドの場所変動特性を示したものであり、移動局アンテナ３０２によって生じるフィールド強度分布３０４と、移動局アンテナ３０３によって生じるフィールド強度分布３０５がそれぞれ示されている。

ここで、移動局アンテナ３０２と移動局アンテナ３０３の物理的な特性（アンテナ素子の位置、放射特性、偏波状態等）が異なるとき、フィールド強度分布３０４とフィールド強度分布３０５は、互いに低相関で不規則な変動特性を示す。

このようなフェージング環境において、移動局１０７が、接続先を無線セル１０４から無線セル１０３へ強制的に変更して、使用する無線回線を１０５から無線回線２０１へ変更すると同時に、通信用アンテナ系統は移動局アンテナ３０２から移動局アンテナ３０３へ切替えられるとする。このとき、アンテナ系統の切替え前の状態では、移動局１０７が基地局１０２に対して干渉源となっていたのに対して、移動局アンテナ３０３へ変更されることで、基地局１０２に対する与干渉の影響は軽減される。

当然のことながら、移動局１０７におけるアンテナ系統の切替えの結果、常に干渉低減の効果が得られるとは限らない。しかし、マルチパスフェージング環境では、アンテナ素子の空間的な位置が半波長以上異なれば、その変動特性は無相関と見なせることが知られており、移動局１０７が新たに接続する無線セル１０３に対して感度の良いアンテナ素子は、無線セル１０４を形成する基地局１０２に対しては感度が悪い状態となる可能性が高い。つまり、仮に移動局１０７が無線セル１０３の無線回線２０１における回線品質を最適化するように空間的な位置の異なるアンテナ素子を切替える等の処理により、アンテナ系統の物理的な特性を可変することができれば、結果として、移動局１０７は基地局１０２に対する与干渉の影響を軽減できると考えられる。

このように、回線品質または伝送路状態に関する情報に基づいてアンテナ系統を選択的に使用するかまたは適応的に制御することで、マルチパスフェージング環境下の伝送路品質を改善する方法は、アンテナダイバーシチとして知られている。

図４は、フェージング環境におけるダイバーシチ利得と伝送路誤り率との関係を示す図である。この図４は、フェージング環境におけるアンテナダイバーシチが伝送路誤りを低減できることを示したものである。図４において、横軸は送信電力、縦軸は誤り率であり、フェージング環境における伝送路（ダイバーシチ利得がない伝送路）の誤り率特性４０１と、ダイバーシチ利得のある伝送路（アンテナダイバーシチ利得により伝送品質が補償されている伝送路）の誤り率特性４０２とをそれぞれ示している。

先に示した図２における無線回線２０１の伝送路は、アンテナダイバーシチ利得により伝送品質が補償されるため、誤り率特性４０２の伝送路となる。ここで、無線回線２０１において、通信アプリケーションが要求する誤り率４０３で情報伝送する場合を考える。 図４に示すように、ダイバーシチ利得４０４によって伝送品質が補償されていれば相対的に送信電力を低減できることが分かる。

従って、フェージング環境において、無線回線２０１の伝送路ではダイバーシチ利得４０４により伝送品質が補償されるため、移動局１０７は送信信号の送信電力を相対的に低減することができる。このことは、移動局１０７が、回線品質または伝送路状態に適応させて、アンテナ系統と送信電力を制御することで、第三者である基地局１０２及び移動局１０８に対して与える平均的な干渉信号電力を抑圧できることを示唆している。

以上の説明より、本発明の動作原理を要約すると、移動局の接続先である複数の無線セルが、複数の基地局によって形成されている無線通信システムにおいて、無線セルの重複するエリアにある移動局が、無線回線を確立する無線セルを切替えると同時に、無線回線の伝送路情報に基づいて、移動局が有するアンテナ系統の物理的な特性を可変するように制御される。これにより、特定の移動局は、基地局に対して特定の無線回線を占有しないようになると同時に、他の基地局や移動局に対しては定常的な干渉を与えないようになり、さらに伝搬路状態に基づく適応的なアンテナ制御によりダイバーシチ利得が確保されるようになる。

（第１の実施形態）
次に、第１の実施形態として、本発明の動作原理に基づく無線通信方法を、実運用されている無線ＬＡＮに適用した場合の第１例について、図５及び図６を用いて説明する。第１の実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ＬＡＮにおけるハンドオフ機能を利用して、本発明の動作を実現するための無線通信システムの例である。図５は、本発明の第１の実施形態に係る通信の手続きを示す図であり、移動局と各基地局との間の通信手順を示したものである。また、図６は、本発明の第１の実施形態に係る移動局の動作を示すフローチャートである。

（１）接続先無線セル及び通信用アンテナ系統の選択（図６のステップＳ１）
無線セルが重複するエリアにある移動局１０７は、基地局１０１と基地局１０２からそれぞれから発信されているビーコン１とビーコン２を、複数のアンテナ系統を用いて受信する。図５に示すように、基地局１０１よりビーコン発信５０１が、基地局１０２よりビーコン発信５０２がそれぞれ行われる。このとき、移動局１０７は、ビーコン１の受信信号を用いて、複数のアンテナ系統毎に、無線セル１０３に割当てられている無線回線２０１の回線品質を推定し、同様にして、ビーコン２の受信信号を用いて、無線セル１０４に割当てられている無線回線１０５の回線品質を推定する。移動局１０７は、さらに、無線回線２０１と無線回線１０５の回線品質の推定結果である回線品質情報に基づいて、接続先無線セルと通信用アンテナ系統を選択する。

尚、基地局がビーコンを発信しないシステム構成の場合、移動局１０７は、プローブ要求フレームを発信し、このプローブ要求フレームを受信した基地局１０１と基地局１０２は、それぞれプローブ要求応答フレームを発信するようにしても良い。この場合、移動局１０７は、ビーコンの代わりにプローブ要求応答フレームの受信信号から回線品質を推定する。このように移動局からプローブ要求フレームを送信するシステム構成とすることで、移動局は任意のタイミングで回線品質を推定することができるようになるため、周期的または間欠的に発信されるビーコンの受信を待つ必要がなくなり、処理時間を短縮できるという効果がある。

（２）アソシエーション要求フレームの送信（図６のステップＳ２）
ここで、選択された接続先無線セルが無線セル１０４であるとき、移動局１０７は、無線セル１０４に割当てられている無線回線１０５の少なくとも一部を使用して、基地局１０２に対する回線接続状態を確立するために、無線ＬＡＮのマネジメントフレームであるアソシエーション要求フレームを発信する（アソシエーション要求５０３）。このとき、アソシエーション要求フレームは、回線品質情報に基づいて選択された通信用アンテナを系統を用いて送信される。アソシエーション要求フレームを受信した基地局１０２は、移動局１０７の位置登録の処理等を実行し、アソシエーション応答フレームを移動局１０７に向けて送信する（アソシエーション応答５０４）。

（３）位置登録が許可されたことの確認（図６のステップＳ３）
アソシエーション応答フレームを受信した移動局１０７は、基地局１０２に対する自身の位置登録が許可されたことを確認するか、または許可されなければ、ステップＳ２に戻って、アソシエーション要求フレームを再送する。

（４）データフレームの送信（図６のステップＳ４）
基地局１０２への位置登録が完了した移動局１０７は、データフレームを生成して基地局１０２に向けて送信する（データフレーム送信５０５）。データフレームを受信した基地局１０２は、応答フレームを移動局１０７へ送信する（応答フレーム送信５０６）。

（５）リアソシエーション要求フレームの送信（図６のステップＳ５）
少なくとも一つのデータフレームを送信した移動局１０７は、現在使用している無線回線１０６の回線品質に依らず、接続先無線セルを無線セル１０４から無線セル１０３へ変更するための処理を実行する。具体的には、移動局１０７が、無線セル１０３に割当てられている無線回線２０１の回線品質情報に基づいて、無線回線２０１の少なくとも一部と、通信用アンテナ系統とを改めて選択した後、基地局１０１に対する新たな回線接続状態を確立するために、無線ＬＡＮのマネジメントフレームであるリアソシエーション要求フレームを発信する（リアソシエーション要求５０７）。

このとき、リアソシエーション要求フレームは、回線品質情報に基づいて再選択された通信用アンテナ系統を用いて送信される。リアソシエーション要求フレームを受信した基地局１０１は、移動局１０７の位置登録の処理等を実行し、リアソシエーション応答フレームを移動局１０７に向けて送信する（リアソシエーション応答５０８）。

（６）位置登録が許可されたことの確認（図６のステップＳ６）
リアソシエーション応答フレームを受信した移動局１０７は、基地局１０１に対する自身の位置登録が許可されたことを確認するか、または許可されなければ、ステップＳ５に戻って、リアソシエーション要求フレームを再送する。

（７）データフレームの送信（図６のステップＳ７）
基地局１０１への位置登録が完了した移動局１０７は、データフレームを生成して基地局１０１に向けて送信する（データフレーム送信５０９）。データフレームを受信した基地局１０１は、応答フレームを移動局１０７へ送信する（応答フレーム受信５１０）。

以下、上記のステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７を繰り返すことで、移動局１０７は、無線ＬＡＮのハンドオフ機能を利用して接続先無線セルを変更できるようになると同時に、回線品質情報に基づいて、通信用アンテナ系統を適応的に選択することができる。

また、移動局１０７は、電波環境の変動に追従するため、必要に応じて、ステップＳ５を実行する前にステップＳ１の処理を挿入することにより、回線品質の再推定処理、無線セルへの再接続処理及びデータフレームの送信処理が実行されるようにしても良い。また、移動局１０７は、情報量の多いデータ系列を分割して伝送するため、ステップＳ４またはステップＳ７に示すデータフレームの送信を連続して複数回繰り返すようにしてもよい。

図７は、本発明の第１の実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図であり、上記のような通信手順に従って、接続先無線セルの変更と同時に、通信用アンテナ系統の選択を実現するための移動局１０７の全体構成を示したものである。図７に示すように、移動局１０７は、アンテナ・ＲＦ部６０１、物理層信号処理部６０２、ＭＡＣ層処理部６０３、伝送路制御部６０４を有して構成される。アンテナ・ＲＦ部６０１は、Ｍ（Ｍは複数）系統のアンテナ素子６０５−１〜６０５−ＭとＲＦ回路６０６を備えている。物理層信号処理部６０２は、送信信号処理部６０７と受信信号処理部６０８を備えている。ＭＡＣ層処理部６０３は、ＭＡＣフレーム処理部６０９と無線回線制御部６１０を備えている。伝送路制御部６０４は、タイミング制御部６１１とアンテナ系統制御部６１２を備えている。

移動局１０７は、はじめに、アンテナ素子６０５−１〜６０５−Ｍを用いて、基地局から周期的または間欠的に発信されているビーコンフレームを受信する。Ｍ系統のアンテナ素子６０５−１〜６０５−Ｍに対応するＭ個の受信ＲＦ信号は、ＲＦ回路６０６へ供給される。ここでは、ＲＦ回路６０６が、ＲＦスイッチ（図示しない）を有する場合を想定しており、アンテナ系統制御部６１２がこのＲＦスイッチを制御することで、ビーコンフレームを受信するアンテナ系統を時分割で切替える。ＲＦ回路６０６は、ＲＦスイッチで選択された受信ＲＦ信号を周波数変換して受信ＩＦ信号または受信ベースバンド信号を生成して受信信号処理部６０８へ供給する。

受信信号処理部６０８は、受信ＩＦ信号または受信ベースバンド信号をＡ／Ｄ変換して受信シンボル系列を生成した後、復調して受信ビット系列を生成し、ＭＡＣフレーム処理部６０９へ供給するとともに、ＲＳＳＩ等の受信信号品質に関する情報信号を得て、無線回線制御部６１０へ供給する。

ＭＡＣフレーム処理部６０９は、受信ビット系列から受信ＭＡＣフレームを再生し、接続可能な基地局、基地局が形成する無線セル、無線セルに割当てられている無線回線に関する情報信号を得て、無線回線制御部６１０へ供給する。

このとき、無線回線制御部６１０は、ＲＳＳＩ等の受信信号品質に関する情報と、無線セルに割当てられている無線回線に関する情報に基づいて、選択されているアンテナ系統に対する回線品質情報を取得して、メモリ（図示しない）に回線品質テーブルとして保存する。

アンテナ系統制御部６１２は、現在選択されているアンテナ系統に対する回線品質の推定処理が完了すると、ＲＦ回路６０６が有するＲＦスイッチを別のアンテナ系統へと切替えるための制御信号を生成し、ＲＦ回路６０６へ供給する。

これにより、新たに選択されたアンテナ系統におけるビーコンフレームの受信ＲＦ信号に対して、同様の処理を施すことで、このアンテナ系統に対する回線品質が推定されて、回線品質テーブルが更新されるようにすることで、Ｍ系統のアンテナ素子６０５−１〜６０５−Ｍのそれぞれに対応付けられた回線品質情報を取得することができる。

次に、回線品質の推定結果に基づいて、接続先無線セルと通信用アンテナ系統を選択し、基地局に向けて回線接続を要求するアソシエーション要求フレームを送信する。まずは、無線回線制御部６１０が、回線品質テーブルに基づいて、回線接続を要求する先の無線セルと使用する無線回線を選択した後、これらに回線接続先に関する情報信号を生成し、ＭＡＣフレーム処理部６０９へ供給する。ＭＡＣフレーム生成部６０９は、選択された接続先無線セルを形成する基地局に向けて送信するアソシエーション要求フレームを生成し、送信信号処理部６０７へ供給する。

無線回線制御部６１０は、さらに、回線品質テーブルに基づいて、Ｍ系統のアンテナ素子６０５−１〜６０５−Ｍの中から通信用アンテナ系統としてアンテナ素子６０５−ｍを選択し、回線品質及びアンテナ素子６０５−ｍに関する情報をアンテナ回線情報信号６１３として生成し、アンテナ系統制御部６１２へ供給する。

アンテナ系統制御部６１２は、アンテナ回線情報信号６１３を入力とし、ＲＦ回路６０６が有するＲＦスイッチを切替えて所望のアンテナ素子６０５−ｍに設定すると同時に、必要に応じて送信回路のステップアッテネータ（図示しない）を切替えて所望の送信電力に設定するための送信系統制御信号６１４を生成し、ＲＦ回路６０６へ供給する。

タイミング生成部６１１は、ＭＡＣフレーム処理部６０９が送信フレームであるアソシエーション要求フレームを出力するタイミングと、アンテナ系統制御部６１２が送信系統制御信号６１４を出力するタイミングとを制御するために、送信タイミング信号６１５と切替えタイミング信号６１６とを生成し、ＭＡＣフレーム処理部６０９とアンテナ系統制御部６１２へそれぞれ供給する。

送信信号処理部６０７は、ＭＡＣフレーム生成部６０９が出力するアソシエーション要求フレームを変調して送信シンボル系列を生成した後、Ｄ／Ａ変換して送信ＩＦ信号または送信ベースバンド信号を生成し、ＲＦ回路６０６へ供給する。

ＲＦ回路６０６は、送信ＩＦ信号または送信ベースバンド信号を周波数変換して所望の送信電力に調節された送信ＲＦ信号を生成し、この送信ＲＦ信号を通信用アンテナ系統として選択されているアンテナ素子６０５−ｍを通じて基地局に向けて送信する。

移動局１０７から送信されたアソシエーション要求フレームを受信した基地局は、移動局１０７の位置登録の処理等を実行し、アソシエーション応答フレームを移動局１０７に向けて送信する。

このアソシエーション応答フレームを受信した移動局１０７は、基地局に対する自身の位置登録が許可されたことを確認する。また、位置登録が許可されなければ、回線品質の推定結果に基づいて、接続先無線セルと通信用アンテナ系統を再選択し、基地局に向けて回線接続を要求するアソシエーション要求フレームを再送する。

次に、基地局への位置登録が完了した移動局１０７は、データフレームを生成して基地局に向けて送信する。ＭＡＣフレーム生成部６０９は、基地局に向けて送信するデータフレームを生成し、送信信号処理部６０７へ供給する。送信信号処理部６０７は、このデータフレームを変調して送信シンボル系列を生成した後、Ｄ／Ａ変換して送信ＩＦ信号または送信ベースバンド信号を生成し、ＲＦ回路６０６へ供給する。ＲＦ回路６０６は、送信ＩＦ信号または送信ベースバンド信号を周波数変換して送信ＲＦ信号を生成し、この送信ＲＦ信号を通信用アンテナ系統として選択されているアンテナ素子６０５−ｍを通じて基地局に向けて送信する。

このデータフレームを受信した基地局は、応答フレームを移動局１０７へ送信する。移動局１０７は、必要に応じて、上記データフレームの送信処理を複数回繰り返すことで、情報量の多いデータ系列を分割して伝送することができる。

次に、少なくとも一つのデータフレームを送信した移動局１０７は、現在使用している無線回線の回線品質に依らず、接続先無線セルを変更するための処理を実行する。

具体的には、移動局１０７の無線回線制御部６１０が、回線品質テーブルとしてメモリに保存されている回線品質情報に基づいて、接続先無線セルを強制的に変更するとともに、通信用アンテナ系統を再選択し、基地局に向けて回線接続の変更を要求するリアソシエーション要求フレームを送信する。

まずは、無線回線制御部６１０が、回線品質テーブルに基づいて、新たに回線接続を要求する先の無線セルと使用する無線回線を選択した後、回線接続先に関するこれらの情報信号を生成し、ＭＡＣフレーム処理部６０９へ供給する。ＭＡＣフレーム生成部６０９は、選択された無線セルを形成する基地局に向けて送信するリアソシエーション要求フレームを生成し、送信信号処理部６０７へ供給する。

無線回線制御部６１０は、さらに、回線品質テーブルに基づいて、Ｍ系統のアンテナ素子６０５−１〜６０５−Ｍの中から通信用アンテナ系統としてアンテナ素子６０５−ｍｘを選択し、回線品質及びアンテナ素子６０５−ｍｘに関する情報をアンテナ回線情報信号６１３として生成し、アンテナ系統制御部６１２へ供給する。

アンテナ系統制御部６１２は、アンテナ回線情報信号６１３を入力とし、ＲＦ回路６０６が有するＲＦスイッチを切替えて所望のアンテナ６０５−ｍに設定すると同時に、必要に応じて送信回路のステップアッテネータを切替えて所望の送信電力に設定するための送信系統制御信号６１４を生成し、ＲＦ回路６０６へ供給する。

タイミング制御部６１１は、ＭＡＣフレーム処理部６０９が送信フレームであるリアソシエーション要求フレームを出力するタイミングと、アンテナ系統制御部６１２が送信系統制御信号６１４を出力するタイミングとを制御するために、送信タイミング信号６１５と切替えタイミング信号６１６とを生成し、ＭＡＣフレーム処理部６０９とアンテナ制御部６１２へそれぞれ供給する。

送信信号処理部６０７は、ＭＡＣフレーム生成部６０９が出力するリアソシエーション要求フレームを変調して送信シンボル系列を生成した後、Ｄ／Ａ変換して送信ＩＦ信号または送信ベースバンド信号を生成し、ＲＦ回路６０６へ供給する。

ＲＦ回路６０６は、送信ＩＦ信号または送信ベースバンド信号を周波数変換して所望の送信電力に調節された送信ＲＦ信号を生成し、この送信ＲＦ信号を通信用アンテナ系統として選択されているアンテナ素子６０５−ｍを通じて基地局に向けて送信する。

移動局１０７から送信されたリアソシエーション要求フレームを受信した基地局は、移動局１０７の位置登録の処理等を実行し、リアソシエーション応答フレームを移動局１０７に向けて送信する。このリアソシエーション応答フレームを受信した移動局１０７は、基地局に対する自身の位置登録が許可されたことを確認する。また、位置登録が許可されなければ、回線品質の推定結果に基づいて、接続先無線セルと通信用アンテナ系統を再選択し、基地局に向けて回線接続を要求するリアソシエーション要求フレームを再送する。

以上のような通信手順と移動局１０７の構成で実現される第１の実施形態の無線通信方法により、移動局１０７が、接続先の無線セルを強制的に変更して新たな回線接続を確立できるようになる。このとき、以前接続していた無線セルに割当てられている無線回線の一部が開放されると同時に、通信に用いるアンテナ素子が可変されるようになるため、同一周波数を使用する第三者である他の無線局に対して定常的に与干渉源となることを回避できる。

さらに、本実施形態では、回線品質情報に基づいて電波環境の変動に適応させながらアンテナ系統を選択できるようになるため、伝送路におけるダイバーシチ利得が確保され伝送品質を補償することができる。また、このように伝送路におけるダイバーシチ利得が確保され伝送品質を補償することができるだけでなく、無線ＬＡＮの標準的なハンドオフ機能を利用して接続先の無線セルを変更することができるようになるため、無線ＬＡＮの通信プロトコルを変更することなく実現可能である。

尚、本実施形態では、回線品質を判定するために推定するパラメータとして、ＲＳＳＩ、ドップラーシフト、遅延スプレッド、ビット誤り率、パケット誤り率、パケット再送回数を想定しているが、無線通信の回線品質は通信プロトコルに依存するため、これらのパラメータに限定されるものではない。

また、基地局１０１または基地局１０２の少なくともどちらかが、空間的に分割された所謂セクタ化された複数の無線セルを形成するようにしても良い。これにより、１つの基地局がカバーする通信エリアが比較的大きい無線通信システムにおいて、特に携帯電話のシステムにおいて、周波数の利用効率を改善できるという効果が得られる。

また、移動局１０７が有するＭ系統のアンテナ素子６０５−１〜６０５−Ｍと、基地局１０１のアンテナ系統及び基地局１０２系統のアンテナの中で、少なくとも１つのアンテナ系統が他のアンテナ系統と異なる放射特性または偏波状態であるようにしてもよい。これにより、無線局と他の無線局との間の伝送路が見通し伝搬環境にある場合においても、アンテナ系統の放射特性または偏波状態が可変されることで伝送路特性が変化するため、同一周波数を使用する他の無線局に対して定常的に干渉源となることを回避できる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として、本発明の動作原理に基づく無線通信方法を、実運用されている無線ＬＡＮに適用した場合の第２例について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る通信のフレーム構成を示す図である。第２の実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ＬＡＮにおいて、リアソシエーション要求フレームの送信を必要とせずに、本発明の動作を実現するための無線通信システムの例である。

一般に無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードでは、基地局１０１と基地局１０２は、工場出荷時に番号付けされた互いに異なるＭＡＣアドレスをそれぞれ有し、無線セル１０３と無線セル１０４を識別するためのセル識別ＩＤであるＢＳＳＩＤ（Basic Service Set Identifier ）は、これらのＭＡＣアドレスと同じ値に設定されている。

図８（ａ）は、基地局１０１と基地局１０２から発信されるビーコンまたはプローブ応答フレームのアドレス情報が格納されるアドレスフィールド７０１を示している。宛先アドレスはシステムで予め決められているブロードキャストアドレス７０２であり、送信元アドレスはそれぞれＭＡＣアドレス７０３とＭＡＣアドレス７０４となり、ＢＳＳＩＤも同じくＭＡＣアドレス７０３とＭＡＣアドレス７０４となるように構成される。

このような無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードにおけるアドレスフィールド７０１の構成と比較して、本実施形態は、複数の基地局に対して予め共通ＭＡＣアドレスを割当てておき、ビーコンまたはプローブ応答フレームのアドレスフィールドにおいて、送信元アドレスがこの共通ＭＡＣアドレスとなるように送信フレームを構成することを特徴とする。

図８（ｂ）は、本実施形態において、基地局１０１と基地局１０２から発信されるビーコンまたはプローブ応答フレームのアドレスフィールド７０５を示している。送信元アドレスが共通ＭＡＣアドレス７０６となるように構成されると共に、ＢＳＳＩＤに関しては、従来と同様にしてＭＡＣアドレス７０３とＭＡＣアドレス７０４が用いられるように構成される。

このように、第２の実施形態では、共通ＭＡＣアドレス７０６を共有する基地局１０１と基地局１０２が存在し、これらの基地局が形成する無線セル１０３と無線セル１０４に対して互いに異なるＭＡＣアドレス７０３とＭＡＣアドレス７０４が設定されている場合を想定する。このとき、２つの無線セルがオーバラップするエリアにある移動局１０７が、接続先である無線セルを強制的に変更すると同時に通信に用いるアンテナと送信電力を適応的に制御するための無線通信方法について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、本発明の第２の実施形態に係る通信の手続きを示す図であり、図１０は、本発明の第２の実施形態に係る移動局の動作を示すフローチャートである。

（１１）接続先無線セル及び通信用アンテナ系統の選択（図１０のステップＳ１１）
無線セルが重複するエリアにある移動局１０７は、基地局１０１と基地局１０２からそれぞれから発信されているビーコン１とビーコン２を、複数のアンテナ系統を用いて受信する。図９に示すように、基地局１０１よりビーコン発信８０１が、基地局１０２よりビーコン発信８０２がそれぞれ行われる。このとき発信されるビーコンフレームのアドレスフィールド７０５の構成は、図８（ｂ）に示した通りである。移動局１０７は、ビーコン１の受信信号を用いて複数のアンテナ系統毎に無線セル１０３に割当てられている無線回線２０１の回線品質を推定し、同様にして、ビーコン２の受信信号を用いて複数のアンテナ系統毎に無線セル１０４に割当てられている無線回線１０５の回線品質を推定する。移動局１０７は、さらに、無線回線２０１と無線回線１０５の回線品質の推定結果である回線品質情報に基づいて、接続先無線セルと通信用アンテナ系統を選択する。

尚、基地局がビーコンを発信しないシステム構成の場合、移動局１０７は、プローブ要求フレームを発信し、このプローブ要求フレームを受信した基地局１０１と基地局１０２は、それぞれプローブ要求応答フレームを発信するようにしても良い。この場合、移動局１０７は、ビーコンの代わりにプローブ要求応答フレームの受信信号から回線品質を推定する。このように移動局からプローブ要求フレームを送信するシステム構成とすることで、移動局は任意のタイミングで回線品質を推定することができるようになるため、周期的または間欠的に発信されるビーコンの受信を待つ必要がなくなり、処理時間を短縮できるという効果がある。

（１２）アソシエーション要求フレームの送信（図１０のステップＳ１２）
ここで、選択された無線セルが無線セル１０４であるとき、移動局１０７は、無線セル１０４に割当てられている無線回線１０５の少なくとも一部を使用して、基地局１０２に対する回線接続状態を確立するために、アソシエーション要求フレームを発信する（アソシエーション要求８０３）。このとき、アソシエーション要求フレームは、宛先アドレスとして共通ＭＡＣアドレス７０６が、ＢＳＳＩＤとして基地局１０２のＭＡＣアドレス７０４が設定され、回線品質情報に基づいて選択された通信用アンテナから送信される。

アソシエーション要求フレームを受信した基地局１０２は、宛先アドレスに設定されている共通ＭＡＣアドレス７０６とＢＳＳＩＤに設定されているＭＡＣアドレス７０４を確認した後、移動局１０７の位置登録の処理等を実行し、アソシエーション応答フレームを移動局１０７に向けて送信する（アソシエーション応答８０４）。

一方、アソシエーション要求フレームを受信した基地局１０１では、宛先アドレスに設定されている共通ＭＡＣアドレス７０６とＢＳＳＩＤに設定されているＭＡＣアドレス７０４を確認した後、移動局１０７の位置登録の処理等を実行するが、アソシエーション応答フレームは送信しない。

（１３）位置登録が許可されたことの確認（図１０のステップＳ１３）
アソシエーション応答フレームを受信した移動局１０７は、基地局１０２に対する自身の位置登録が許可されたことを確認するか、または許可されなければ、ステップＳ１２に戻って、アソシエーション要求フレームを再送する。

（１４）データフレームの送信（図１０のステップＳ１４）
基地局１０２への位置登録が完了した移動局１０７は、データフレームを生成して基地局１０２に向けて送信する（データフレーム送信８０５）。ただし、このデータフレームは、宛先アドレスとして共通ＭＡＣアドレス７０６が、ＢＳＳＩＤとして基地局１０２のＭＡＣアドレス７０４が設定される。

データフレームを受信した基地局１０２は、宛先アドレスに設定されている共通ＭＡＣアドレス７０６とＢＳＳＩＤに設定されているＭＡＣアドレス７０４を確認した後、応答フレームを移動局１０７へ送信する（応答フレーム送信８０６）。

一方、データフレームを受信した基地局１０１では、宛先アドレスに設定されている共通ＭＡＣアドレス７０６とＢＳＳＩＤに設定されているＭＡＣアドレス７０４の確認処理を実行するが、応答フレームは送信しない。

（１５）データフレームの送信（接続先変更）（図１０のステップＳ１５）
少なくとも一つのデータフレームを送信した移動局１０７は、現在使用している無線回線１０５の回線品質に依らず、接続先無線セルを無線セル１０４から無線セル１０３へ変更するための処理を実行する。このとき、移動局１０７は、宛先アドレスとして共通ＭＡＣアドレス７０６が、ＢＳＳＩＤとして基地局１０１のＭＡＣアドレス７０３が設定されるようにしてデータフレームを構成する。さらに、移動局１０７が、無線回線２０１の回線品質情報に基づいて、通信用アンテナ系統を改めて選択した後、このデータフレームは、再選択された通信用アンテナを介して送信される（データフレーム送信８０７）。

データフレームを受信した基地局１０１は、宛先アドレスに設定されている共通ＭＡＣアドレス７０６とＢＳＳＩＤに設定されているＭＡＣアドレス７０３を確認した後、応答フレームを移動局１０７へ送信する（応答フレーム送信８０８）。

一方、データフレームを受信した基地局１０２では、宛先アドレスに設定されている共通ＭＡＣアドレス７０６とＢＳＳＩＤに設定されているＭＡＣアドレス７０３の確認処理を実行するが、応答フレームは送信しない。

以下、ステップＳ１４→ステップＳ１５を繰り返すことで、移動局１０７は、無線ＬＡＮのハンドオフ機能を利用することなく接続先無線セルを変更することができるようになるとともに、回線品質情報に基づいて、通信用アンテナ系統を適応的に選択することができる。

また、移動局１０７は、電波環境の変動に追従するため、必要に応じてステップＳ１１の処理を挿入することにより、回線品質の再推定処理とデータフレームの送信処理が実行されるようにしても良い。また、移動局１０７は、情報量の多いデータ系列を分割して伝送するため、ステップＳ１４またはステップＳ１５に示したデータフレームの送信を連続して複数回繰り返すようにしても良い。

以上のような通信手順で実現される第２の実施形態の無線通信方法により、移動局１０７が、接続先無線セルを変更する際に、従来は必要とした無線ＬＡＮのハンドオフ処理を実行することなく、送信するデータフレームのアドレスフィールドにおいてＢＳＳＩＤを変更することだけで、接続先無線セルを変更することができるようになる。このため、移動局が無線回線を使用して接続する無線セルを強制的に変更することによって生じる通信のオーバーヘッドを低減できる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、本発明の動作原理に基づく無線通信方法の第３例として、第１の実施形態の無線通信方法において、移動局からの送信シンボル系列に対して時空間符号化を行う場合の例を説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図である。

図１１に示すように、第３の実施形態の移動局は、物理層信号処理部６０２において、Ｌ系統（Ｌは複数且つＭ以下）のアンテナ素子に対応付けられた送信シンボル系列を生成する時空間符号化部９０１を備えている。このとき、移動局の時空間符号化部９０１は、送信フレームの変調信号に対して、例えば下記の文献に提示されている符号を用いて、時空間符号化された２系列（Ｌ＝２の場合）の符号化信号９０２を生成する構成としてもよい。
S. M. Alamouti, “A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications”, IEEE Journal on Select Areas in Communications, vol.16, no. 8, １９９８年１０月

符号化信号９０２は、ＲＦ回路６０６において周波数変換され、２つの送信ＲＦ信号としてアンテナ６０５−ｍ１とアンテナ６０５−ｍ２に対して出力される。この場合、アンテナ系統制御部６１２は、無線回線制御部６１０が生成したアンテナ回線情報信号６１３に基づいて、アンテナ素子６０５−１〜６０５−Ｍの中から２系統のアンテナ素子６０５−ｍ１及びアンテナ素子６０５−ｍ２を選択するための送信系統制御信号６１５を生成し、ＲＦ回路６０６へ供給する。

ＲＦ回路６０６は、この送信系統制御信号に基づいて、ＲＦスイッチを切替えることで、２系統のアンテナ素子６０５−ｍ１とアンテナ素子６０５−ｍ２を選択し、時空間符号化されて周波数変換された２つの送信ＲＦ信号は、これらアンテナ６０５−ｍ１と６０５−ｍ２を通じて基地局に向けて送信される。

基地局では、時空間符号化された受信信号をバッファリングした上で必要な合成処理をして出力する。

このように第３の実施形態によれば、無線回線の伝送路においてアンテナダイバーシチ利得だけでなく符号化利得も同時に確保できるため、特に低ＳＮＲ伝送路においてデータパケットの伝送品質を補償できるという効果が得られる。

尚、本実施形態で用いる時空間符号化方法は、前記の文献に提示されている符号化方法に限定されるものではなく、さらに、送信アンテナ数に対応させて複数の符号化方法を適当に選択されるようにしても良い。

上述したように、本実施形態によれば、移動局が、接続先の無線セルを強制的に変更するとともに通信に用いるアンテナ系統を適応的に制御することにより、使用していた無線回線が開放されるため、この無線セルを形成する基地局では回線使用負荷を軽減できる。併せて、他の基地局や移動局に対する定常的な与干渉の影響が軽減されるようになるため、同一周波数帯域を使用する無線回線間におけるパケットの衝突頻度を低減できるようになる。さらに、新たに確立された無線回線では伝送路のダイバーシチ利得により伝送路誤りを補償することができる。

したがって、複数の基地局間において回線使用負荷が分散されるとともに、パケット衝突の回避と伝送路のダイバーシチ利得を確保して個々の移動局に対する伝送品質を補償しつつ、システム全体としてスループットを向上させることができる。つまり、限られた通信エリアおいて複数の移動局が同時に接続要求すること、所謂無線通信の輻輳に対して、移動局における接続制御の処理が負荷分散と衝突回避を実現して、システム全体の性能を改善できるという効果が得られる。

また、本実施形態は、無線通信システムのＭＡＣ層において実行される無線セル間のハンドオフ機能を活用することで、ネットワーク層に対して新たな処理を要求することもない。

本発明は、通信システムのネットワーク層における新たな接続制御の処理を要求せずに、ＭＡＣ層以下の処理によって無線局の回線使用負荷を分散することが可能であって、尚且つ同一周波数帯域を使用する他の無線局への与干渉影響を軽減することができるという効果を有し、複数の無線局を有するシステムにおける無線局の輻輳に対する負荷分散と衝突回避を目的とした無線通信方法、無線通信装置及び無線通信システム等に有用である。

本実施形態に係る無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードの構成例を示す図 本実施形態に係る無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードにおける動作原理を示す概念図 マルチパスフェージング環境における送信アンテナの位置と生成されるフィールドの特性との関係を示す図 フェージング環境におけるダイバーシチ利得と伝送路誤り率との関係を示す図 本発明の第１の実施形態に係る通信の手続きを示す図 本発明の第１の実施形態に係る移動局の動作を示すフローチャート 本発明の第１の実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図 本発明の第２の実施形態に係る通信のフレーム構成を示す図 本発明の第２の実施形態に係る通信の手続きを示す図 本発明の第２の実施形態に係る移動局の動作を示すフローチャート 本発明の第３の実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図

符号の説明

１０１、１０２ 基地局
１０３、１０４ 無線セル
１０５、１０６、２０１ 無線回線
１０７、１０８ 移動局
１０９ ネットワーク
３０１ 限られた電波空間
３０２、３０３ 移動局アンテナ
３０４、３０５ フィールド強度分布
４０１ フェージング環境における伝送路の誤り率特性
４０２ ダイバーシチ利得のある伝送路の誤り率特性
４０３ 通信アプリケーションが要求する誤り率
４０４ ダイバーシチ利得
５０１、５０２、８０１、８０２ ビーコン発信
５０３、８０３ アソシエーション要求
５０４、８０４ アソシエーション応答
５０５、５０９、８０５ データフレーム送信
５０６、５１０、８０６ 応答フレーム送信
５０７ リアソシエーション要求
５０８ リアソシエーション応答
６０１ アンテナ・ＲＦ部
６０２ 物理層信号処理部
６０３ ＭＡＣ層処理部
６０４ 伝送路制御部
６０５−１〜６０５−Ｍ アンテナ素子
６０６ ＲＦ回路
６０７ 送信信号処理部
６０８ 受信信号処理部
６０９ ＭＡＣフレーム処理部
６１０ 無線回線制御部
６１１ タイミング制御部
６１２ アンテナ系統制御部
６１３ アンテナ回線情報信号
６１４ 送信系統制御信号
６１５ 送信タイミング信号
６１６ 切替えタイミング信号
７０１、７０５ アドレスフィールド
７０２ ブロードキャストアドレス
７０３、７０４ ＭＡＣアドレス
７０６ 共通ＭＡＣアドレス
９０１ 時空間符号化部
９０２ 符号化信号

Claims (8)

1. 複数のアンテナ系統を有する無線局における無線通信方法であって、
   接続可能な複数の無線セルの中から回線接続中の無線セルとは別に少なくとも１つの接続先無線セルを選択するとともに、前記複数のアンテナ系統の中から少なくとも１つの通信用アンテナ系統を選択するステップと、
   前記接続先無線セルに向けて回線接続を要求するための通信フレームを前記通信用アンテナ系統より送信するステップとを有する無線通信方法。
2. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   さらに、前記複数のアンテナ系統の少なくとも１つのアンテナ系統を用いて接続可能な複数の無線セルを検出するステップと、
   前記複数の無線セルに対する回線品質情報を得るステップとを有し、
   前記回線品質情報に基づいて、前記複数の無線セルの中から回線接続中の無線セルとは別に少なくとも１つの接続先無線セルを選択するとともに、前記複数のアンテナ系統の中から少なくとも１つの通信用アンテナ系統を選択する無線通信方法。
3. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   前記回線接続を要求するための通信フレームが、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の接続要求機能を利用するためのマネジメントフレームである無線通信方法。
4. 複数のアンテナ系統と、
   接続可能な複数の無線セルの中から回線接続中の無線セルとは別に少なくとも１つの接続先無線セルを選択するとともに、前記複数のアンテナ系統の中から少なくとも１つの通信用アンテナ系統を選択する回線選択手段と、
   前記接続先無線セルに向けて回線接続を要求するための通信フレームを前記通信用アンテナ系統より送信するフレーム送信手段とを有する無線通信装置。
5. 請求項４に記載の無線通信装置であって、
   さらに、前記複数のアンテナ系統の少なくとも１つのアンテナ系統を用いて接続可能な複数の無線セルを検出する無線セル検出手段と、前記複数の無線セルに対する回線品質情報を得る回線品質取得手段とを有し、
   前記回線品質情報に基づいて、前記複数の無線セルの中から回線接続中の無線セルとは別に少なくとも１つの接続先無線セルを選択するとともに、前記複数のアンテナ系統の中から少なくとも１つの通信用アンテナ系統を選択する無線通信装置。
6. 請求項４に記載の無線通信装置であって、
   前記複数のアンテナ系統の中で、少なくとも１つのアンテナ系統が他のアンテナ系統とは異なる放射特性または偏波状態である無線通信装置。
7. 共通の基地局ＩＤが割当てられている複数の基地局と、前記基地局に接続される移動局とを有して構成される無線通信システムであって、
   前記複数の基地局が、互いに異なるセル識別ＩＤを通信フレームのアドレス情報として使用し、自身の形成する無線セルの存在を通知するための通信フレームを移動局に向けて送信する無線セル通知手段と、
   前記移動局が前記共通の基地局ＩＤを持つ複数の基地局間において接続先の無線セルを変更する場合に、前記通信フレームのアドレス情報において、前記セル識別ＩＤを変更することで別の無線セルへ再接続させる再接続手段とを有する無線通信システム。
8. 請求項７に記載の無線通信システムであって、
   前記無線セルの存在を通知するための前記通信フレームが、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠のセル通知機能を利用するためのマネジメントフレームであり、さらに、前記セル識別ＩＤが、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠のＢＳＳＩＤである無線通信システム。

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