JP2009171317A - 無線通信装置及びその制御方法並びにコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 無線通信装置におけるキャリブレーション処理を改良し、もって効率的な無線通信システムの利用を可能にすること。
【解決手段】 無線通信装置は、送信側と受信側とでそれぞれ複数のアンテナを使用し、送信側と受信側との間で信号を多重化し複数の空間ストリームを形成して無線通信を行う。スペクトラムを受信する（Ｓ５０７）都度、受信したスペクトラムのひずみを検出し、ひずみを検出した頻度を計数する（Ｓ５０９）。そして、その頻度が閾値を超えたときに、複数の空間ストリームを形成するためのキャリブレーション処理を実行する（Ｓ５１１）。
【選択図】 図５

Description

本発明は、無線通信装置及びその制御方法並びにコンピュータプログラムに関する。

データ転送の伝送路として無線伝送路があり、一般的な無線伝送路として無線ＬＡＮ規格ＩＥＥＥ８０２．１１がある。この無線ＬＡＮを始めとする無線通信においても、音声データやストリーミング配信される映像データのように大容量かつリアルタイム性が要求されるようなデータ転送の需要が高まってきている。

このような需要に対して、例えば、伝送されるデータの種別によって優先順位を設け、この優先順位の高いデータほど優先して伝送するような方式（ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ）が、ＱｏＳ技術を実現する手段として検討され、提案されている。

また、大容量の伝送を実現する手段としてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式を採用した広帯域な無線伝送方式が検討されている。ＭＩＭＯ伝送方式は、無線ＬＡＮ規格ＩＥＥＥ８０２．１１において、現在規格策定中であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎにも採用される予定である。このＭＩＭＯ伝送方式は、送信側と受信側で複数のアンテナ素子を装備し、空間分割多重によって複数の論理的な空間ストリームを形成することで使用する周波数帯域を増やすことなく伝送容量の拡大を図った技術である。

図３は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎで採用される予定であるＭＩＭＯ伝送方式の概要を説明するための図である。ここに示してあるのはＭＩＭＯチャネルの伝送路を表現したものである。

３０１は、送信側のアンテナ数Ｍ、受信側のアンテナ数Ｎのアレーアンテナで構成される無線通信における伝送路を示したものである。これは、各アンテナ対向の伝送路をａ₁₁・・ａ_NMの行列で表現したチャネル応答行列を示している。

３０２は、伝送路３０１のチャネル応答行列を特異値分解（Singular Value Decomposition: ＳＶＤ）して等価回路で表現した図である。この等価回路は、送信側アンテナの固有ベクトルＥ_t ^Hと、受信側アンテナの固有ベクトルＥ_rと、固有パス√λ₁，√λ₂，…，√λ_M0とで表現される。

伝送路３０１のチャネル応答行列を特異値分解（ＳＶＤ）することによって、独立な伝送路を最大Ｍ₀（Ｎ、Ｍの小さい方の値）個形成することが可能となる。この仮想的なパスを固有パス（√λ₁，√λ₂，・・・，√λ_M0）と呼ぶ。これは、独立なＭ₀個の伝送ストリームを混信無く送信する能力を持つことを表現したものである。また、固有パスの振幅利得は√λ_iであり、固有パスの大きさによって伝送容量のサイズは異なる。

実際に、上述のＭＩＭＯ伝送方式を用いた無線伝送を行うには、予め送信側及び受信側において固有ベクトルＥ_t ^HとＥ_rを設定する必要がある。この固有ベクトルＥ_t ^HとＥ_rを設定する方法として、対向する送信側と受信側との間で実施されるキャリブレーション処理がある。キャリブレーション処理は、テスト信号を送信側から送信し、その信号を受信側で受信することによって得られた情報を基に計算を行って固有ベクトルＥ_rを決定する。また、その情報を送信側へフィードバックすることによって送信側は固有ベクトルＥ_t ^Hを決定する。

上述のキャリブレーション処理に関連した技術として、特開２００５−１４２７１５号公報（特許文献１）に記載の無線通信システムがある。これは、送信側が受信側から送信されるリファレンス信号を受信することでチャネル情報を取得し、このチャネル情報から固有ベクトルＥ_t ^Hを決定する。そして、送信側が多重化する信号毎の重みを算出し、前記重みを与えたトレーニング信号を受信側へ送信する。前記トレーニング信号を受信した受信側は前記トレーニング信号に基づいて固有ベクトルＥ_rを決定する。更に、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に関連する部分としてＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ）／ＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ）方式を用いて上記キャリブレーション処理を実行する技術が記載されている。

同様に、特開２００６−３３６５８号公報（特許文献２）に記載の無線通信システムがある。ここにも、上記と同様のキャリブレーション処理をＲＴＳ／ＣＴＳ方式を用いて実行する技術が記載されている。

特開２００５−１４２７１５号公報 特開２００６−３３６５８号公報

上述した特許文献１及び２は、具体的には、ＭＩＭＯ伝送方式を実現するために受信機側から送信側へフィードバックする情報量を圧縮する方法や、そのフィードバックのセットアップ手順を簡素にする方法を開示する。また、ブロードキャストを用いることで周辺局からの妨害波や干渉波の影響を受けずにキャリブレーション処理を行う方法も開示している。

しかしながら、これら特許文献１，２は、キャリブレーション処理そのものの手順や方法について提案したものである。従って、複数の無線端末で構成される無線通信システムを想定した場合、使用形態や電波環境や使用状況の変化に応じてどのようなタイミングでキャリブレーション処理を実行するかについては記載されていない。

例えば、特許文献１，２に記載された技術によれば、複数の無線端末で構成される無線通信システムにとってＭＩＭＯ伝送方式を用いて無線伝送路を形成する必要がない場合でもキャリブレーション処理を実行することになる。そのため、無線通信システム全体の効率的な利用形態を実現するのは難しい。

そこで、本発明は、無線通信装置におけるキャリブレーション処理を改良し、もって効率的な無線通信システムの利用を可能にすることを目的とする。

本発明の一側面によれば、送信側と受信側とでそれぞれ複数のアンテナを使用し、送信側と受信側との間で信号を多重化し複数の空間ストリームを形成して無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信装置であって、受信したスペクトラムのひずみを検出する検出手段と、前記検出手段による前記ひずみの検出結果に基づいて、前記複数の空間ストリームを形成するためのキャリブレーション処理の実行を制御する制御手段とを有することを特徴とする無線通信装置が提供される。

本発明によれば、無線通信装置におけるキャリブレーション処理が改良され、これにより効率的な無線通信システムの利用が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものであるとは限らない。

＜実施形態１＞
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態の説明を行う。特に無線通信においては、ＩＥＥＥ８０２．１１規格及びこの規格の拡張となるＩＥＥＥ８０２．１１ｎを含む各種関連規格を使用する無線通信を想定している。なお、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格及びこの規格の拡張となるＩＥＥＥ８０２．１１ｎとして提案される仕組みの範囲内のみでなく、別の通信プロトコルに準拠した通信システムにも適用可能である。

図１は、本実施形態における無線通信システムの一例を示す構成図である。

この無線通信システムは複数の無線通信装置を収容している。無線通信装置には、無線端末としてのＳＴＡと基地局としてのＡＰが含まれる。本発明の効果をわかり易く説明するために、特定のシステム構成を具体例に挙げて以下の説明を行う。従って、ＳＴＡとＡＰとで構成されるその他のシステム構成にも本発明は適用可能である。

１０は、映像データの送信機能を持つＳＴＡ１であって、例えば無線ＬＡＮ通信機能を使用して映像ストリームを送信可能なデジタルビデオカメラである。２０は、映像データの受信機能を持つＳＴＡ２であって、例えば無線ＬＡＮ通信機能を使用して映像ストリームを受信可能なテレビである。３０は、前記１０や前記２０のようなＳＴＡを収容するＡＰであって、例えば無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントである。そして、ＳＴＡ１及びＳＴＡ２がＡＰと論理的な接続関係（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）を確立することで、ＡＰとその配下にあるＳＴＡ１及びＳＴＡ２とで構成されるネットワーク（ＢＳＳ）を形成する。

ここで、デジタルビデオカメラで取得した映像をテレビに対して送信し、テレビにてその映像を表示させるような動作を行う場合の映像データの伝送方法を考えると、大きくは２つの方法が考えられる。１つは、アクセスポイントを経由した映像データの伝送方法であり、もう１つは、デジタルビデオカメラとテレビとの間を直接伝送する映像データの伝送方法である。

アクセスポイントを経由した映像データの伝送方法には、ＩＥＥＥ８０２．１１の規格に従って、ＳＴＡ１からＡＰへの通信路と、ＡＰからＳＴＡ２への通信路を形成して、映像データをＳＴＡ１からＳＴＡ２へＡＰを経由して伝送する方法がある。

一方、直接映像データを伝送する方法は、さらに２つの方法が考えられる。その一つは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅの規格であるＤＬＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｎｋ Ｓｅｔｕｐ）を用いてＳＴＡ１とＳＴＡ２との間で直接通信路を形成し、ＱｏＳを保証した伝送方法によって、映像データをＳＴＡ１からＳＴＡ２へ直接伝送する方法である。

もう一つは、ＳＴＡ１がアクセスポイントの機能を有している場合に、ＳＴＡからＡＰへと機能の切り替えを行って、ＳＴＡ２を配下に接続するようなネットワークを新たに構築することによって、映像データをＳＴＡ１からＳＴＡ２へ直接伝送する方法である。

次に、ＭＩＭＯ伝送方式による無線伝送を行うための無線通信部の構成について概要を説明する。ＭＩＭＯ伝送方式は、送信側と受信側とで複数のアンテナ素子を装備し、空間分割多重によって送信側と受信側との間で信号を多重化して複数の論理的な空間ストリームを形成する。これにより、使用する周波数帯域を増やすことなく伝送容量の拡大を図った技術である。図２は、図１に示した無線通信システムに収容される無線通信装置であるＳＴＡ及びＡＰが備える無線通信部の構成を示すブロック図である。

２０１は無線通信部の全体を制御する制御部である。キャリブレーション処理を実行するにあたり、キャリブレーション信号の生成や複数の固有パスを設定するための固有ベクトルＥ_t ^HとＥ_rの算出などの処理も制御部２０１が行う。また、制御部２０１は、キャリブレーションを実行するためのトリガを受信する手段の一つとして、後述の受信品質劣化検出部２１８より、受信品質劣化通知を受信する手段を具備している。さらに制御部２０１は、受信品質劣化検出部２１８に、受信スペクトラムのひずみを検出するための各閾値を送信する手段も具備する。

２０２は受信ＭＡＣ処理部で、無線ＬＡＮ規格ＩＥＥＥ８０２．１１で示すＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤの受信側における処理を行う部位である。後述の受信ＰＨＹ処理部２０４から受け取ったＭＡＣフレームに関する解析等を行う。

２０３は送信ＭＡＣ処理部で、無線ＬＡＮ規格ＩＥＥＥ８０２．１１で示すＭＡＣレイヤの送信側における処理を行う部位である。送信したいデータにＭＡＣ処理を施し、ＭＡＣフレームを形成し、後述の送信ＰＨＹ処理部へ送信する。

２０４は受信ＰＨＹ処理部であり、無線ＬＡＮ規格ＩＥＥＥ８０２．１１で示すＰＨＹレイヤの受信側における処理を行う部位である。後述のアンテナ２１７で受信したＯＦＤＭ信号に関して、ＡＤ変換／復調／復号などの処理を行う。

２０５は復号部である。後述の復調部２０６で復調されたデータをもとに、分割されたデータの復号処理を行う。

２０６は復調部で、受信したＯＦＤＭ信号の各サブキャリアに関する復調を行う。

２０７は受信重付処理部で、後述のＦＦＴ処理部２０８でフーリエ変換された各サブキャリアに対して、チャネル推定・チャネル等化を行い、さらに定常位相回転を補正する処理を行う。定常位相回転の検出及び補正は、サブキャリアのうち、パイロットサブキャリア信号を用いて行う。また、受信重付処理部で算出された各サブキャリアの受信信号強度及び、検出された定常位相回転は、後述の受信品質劣化検出部２１８にも渡される。さらに、サブキャリアごとに受信重付処理を行う。重付処理とは、時間情報と大きさ（振幅）を変化させる処理である。また、これはキャリブレーション処理等を実行することで算出された固有ベクトルＥ_t ^HとＥ_rに基づいた処理でもある。

２０８は、ＦＦＴ処理部で、後述の受信部２０９より送られたＯＦＤＭ信号のマルチキャリアを一括復調する処理を行う。

２０９は受信部で、後述のアンテナ２１７より受信したアナログデータに対し、ゲイン調整、ＡＤ変換、キャリア周波数同期、シンボルタイミング同期などを行う。

２１０は送信ＰＨＹ処理部で、無線ＬＡＮ規格ＩＥＥＥ８０２．１１で示すＰＨＹレイヤの送信側における処理を行う部位である。送信ＭＡＣ処理部２０３で形成したＭＡＣフレームを符号化／変調／ＤＡ変換などの処理を行う。

２１１は符号部で、無線ＬＡＮでＯＦＤＭを使用する場合、畳み込み符号により、ＭＡＣフレームを符号化する。

２１２は変調部で、符号化された送信ビットにインターリーブ処理を施し、サブキャリアに分割して変調を行う。

２１３は送信重付処理部で、複数のストリームの夫々に重み付け処理を行う。この重み付け処理は、時間情報と大きさ（振幅）を変化させる処理である。また、これはキャリブレーション処理等を実行することで算出された固有ベクトルＥ_t ^HとＥ_rに基づいた処理でもある。

２１４はＩＦＦＴ処理部で、サブキャリアに分割された変調信号に対して、逆フーリエ変換を行う。

２１５は送信部で、逆フーリエ変換された各サブキャリアに対して、ガードインターバルの付加／シンボル整形／ＤＡ変換を施して、後述のセレクタ２１６に送信する。

２１６はセレクタで、通信機器の状況に合わせて、後述のアンテナ２１７を送信／受信のうちどちらで使用するか決定されたのち、その決定に基づいてアンテナ２１７との接続を切り替える。

２１７はアンテナで、他の通信機器からの電波を受信し、また他の通信機器へ電波を送信する。本実施形態では、複数のアンテナ２１７，２１７を送信側と受信側で共用しており、上記のとおりセレクタ２１６によって送信側／受信側を切り替えている。

図１に示すような無線通信システムにおいてＭＩＭＯ伝送方式による無線通信を実行するには、固有ベクトルＥ_t ^HとＥ_rを算出するキャリブレーション処理を行う必要がある。キャリブレーション処理は、複数のアンテナを用いて複数の空間ストリームを形成するために必要な処理である。キャリブレーション処理においては、例えば、テスト信号を送信側から送信し、その信号を受信側で受信することによって得られた情報を基に計算を行って固有ベクトルＥ_rを決定する。また、その情報を送信側へフィードバックすることによって送信側は固有ベクトルＥ_t ^Hを決定する。かかるキャリブレーション処理をどのような場合に実行するかについて、複数のケースを想定して、その動作を以下に説明する。

２１８は受信品質劣化検出部で、受信重付処理部２０７から、各サブキャリアの信号強度や、パイロットサブキャリアを用いた、定常位相回転量を、受信品質として抽出する。また、制御部２０１からは事前にＯＦＤＭ受信スペクトラムにひずみがあるとされる条件を後述の各閾値として送られる。受信品質劣化検出部２１８では、受信重付処理部２０７から受け取った受信品質と、制御部２０１から受け取られた受信品質劣化とみなす条件を比較することにより受信品質劣化を検出する。

以上が本実施形態における無線通信システムに収容される通信機器に具備される無線通信部の基本構成である。なお、例としてあげた構成は、説明のために各処理における機能ブロックを並べたものである。従って、例えば受信ＰＨＹ処理部２０４と送信ＰＨＹ処理部２１０で共用できる機能ブロックについては、共用した構成をとってもよい。

次に、受信品質劣化検出部２１８により実行される受信品質劣化検出処理について述べる。受信品質劣化検出の指標には、受信したＯＦＤＭ信号のスペクトラムにおける受信強度と位相回転の２つを使用する。まず、受信強度を用いる場合について説明する。図４ＡはＯＦＤＭ信号の受信スペクトラムの一例を示している。マルチパス環境等ではフェージングが発生するため、図４Ａのように有効周波数帯にひずみが生じる場合がある。このひずみの発生を受信品質劣化検出とする。ここでは、スペクトラムの強度を予め定められた閾値と比較し、その閾値を超えたときに、そのスペクトラムにひずみを生じていると判定する（ひずみを検出する。）。制御部２０１は、この検出結果に基づいて、複数の空間ストリームを形成するためのキャリブレーション処理の実行を制御する。閾値の持たせ方には様々な方法がある。以下、３つの方法を例に説明する。

第１のひずみ検出方法は、図４Ｂに示すように、受信強度が予め定められた上限を示す閾値を超えたとき、又は下限を示す閾値を下回ったときに、そのスペクトラムはひずみを生じていると判定する方法である。

第２のひずみ検出方法は、図４Ｃに示すように、最大受信強度と最小受信強度との差を計算し、その差を予め定められた閾値と比較し、求めた差が閾値を超えたときに、そのスペクトラムにひずみを生じていると判定する方法である。

第３のひずみ検出方法は、受信強度の平均値を考慮した方法である。まず、受信強度の平均値ごとに予め閾値を図４Ｄのように設定しておく。そして、ＯＦＤＭ信号を受信した際にサブキャリアの受信強度の平均値を算出し、その平均値に応じた信号強度幅を設定し、その信号強度幅内に収まらない受信強度を観測したときに、そのスペクトラムはひずみを生じていると判定する方法である。この方法は、受信強度の平均値を基に閾値を設定するため、無線装置の移動により平均受信強度に変動がある場合に効果的なひずみ検出を実現できる。

以上の第１乃至第３のひずみ検出方法を用いるにあたり、ＯＦＤＭ信号のスペクトラムを構成する全てのサブキャリア及び周波数領域を対象としても良いし、特定のサブキャリア及び周波数領域を抽出して行っても良い。例えばパイロットサブキャリアだけを抽出してひずみ検出に用いるといったことも可能である。

無線ＬＡＮのＯＦＤＭ変調では、中心周波数にサブキャリアを配置しないため、中心周波数付近では、受信強度が低く検出されることが一般に知られている。そこで、受信強度を周波数領域において連続的に検出する方法を用いる場合には、中心周波数付近の受信強度は測定対象としてはずすことが効果的である。

次に、位相回転を用いる方法について述べる。

無線ＬＡＮでＯＦＤＭ変調方式を用いる場合には、フーリエ変換、チャネル等化後に、各サブキャリアに対して、一定方向に定常的に回転した定常位相回転を補正する機能を復調器に具備することが一般的である。この定常位相回転を補正するには、パイロットサブキャリアを用いる方法が知られている。復調器で既知のパイロットサブキャリアと受信したパイロットサブキャリアの比較を行い、パイロットサブキャリアの平均位相回転を検出し、それを他のサブキャリアの補正に使用する。ここで、予め位相回転量に閾値を持たせておき、その閾値を受信スペクトラムの平均位相回転が超えたときに、ひずみとして検出する方法が、位相回転を用いる方法である。

なお、受信強度を用いた上述の第１乃至第３のひずみ検出方法のいずれかだけを適用してもよいし、位相回転を用いる方法のみを適用してもよいし、あるいは、両者を組み合わせてもよい。

また、上述のひずみ検出方法においては、観測するサブキャリア及び周波数領域は、通信モードに応じて切り替えることが好ましい。図４Ａ−Ｄの例では、２０ＭＨｚの有効周波数帯を想定している。しかし、それより広い有効周波数帯を使用する通信モードにも対応できることが好ましい。例えば、無線ＬＡＮのＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格では、２０ＭＨｚの周波数帯域幅を使用する第１の通信モード又は、４０ＭＨｚの周波数帯域幅を使用する第２の通信モードの、２種類の通信モードが使用される予定である。したがって、無線通信システムにおいて使用される通信モードに応じて、ひずみ検出のために観測するサブキャリア及び周波数領域を変更させる本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎのような通信方式に好適である。

本実施形態では例えば、上記に示した方法によりひずみが検出された頻度を測定し、その頻度がある閾値を超えたことを、キャリブレーションのトリガとする。また、上記で説明してきた各閾値を通信モードに応じて切り替えることも好ましい。これにより、いっそう効果的なキャリブレーションのトリガ条件を設定することができる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格において４０ＭＨｚの通信モードを使用するときは、２０ＭＨｚの通信モードを使用する場合よりも誤り発生頻度が増加する。そこで、このことを考慮して、４０ＭＨｚの通信モードを使用するときは、ひずみの許容範囲を２０ＭＨｚの通信モードを使用するときよりも狭くするように閾値を変更するとよい。

さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、送信ダイバーシチ効果を得ることができるＳＴＢＣ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｅ）技術や、優れた誤り訂正能力を持つＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ Ｃｏｄｅ）がオプションで使用できる使用できる予定である。従って、ＳＴＢＣやＬＤＰＣを使用するときは、復調精度の向上が期待されるため、ひずみ検出に用いる閾値を、これらを使用しないときと変更させるとよい。

図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄに示した受信強度を用いる方法及び位相回転を用いる以外の方法でも、受信スペクトラムのひずみを検出できる方法であれば本発明が適用できることは言うまでもない。さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、複数の空間ストリームを使用して無線通信を行うことができる予定である。この複数の空間ストリームのうち、すべての受信スペクトラムのひずみを観測することにより、柔軟なキャリブレーション実行のトリガ条件を設定することができる。つまり、ある一つの空間ストリームの受信スペクトラムにひずみが生じた場合をトリガとする、あるいは、全ての空間ストリームの受信スペクトラムにひずみが生じた場合をトリガとするなど、幅広くトリガ条件を設定できる。

図５は、ＳＴＡ１（又はＳＴＡ２）がＡＰの無線エリア内にてデータ転送を行っているときのスペクトラムの受信からキャリブレーション処理の実行までの処理手順を示すフローチャートである。

大まかな流れについて説明する。まず、受信品質劣化検出部２１８にスペクトラムのひずみ検出用の閾値を設定する（Ｓ５０４，Ｓ５０６）。次に、ＳＴＡ１又はＡＰがＯＦＤＭ信号を受信する（Ｓ５０７）。受信スペクトラムのひずみの検出及びひずみ発生頻度の算出を行う（Ｓ５０９）。ひずみ発生頻度が閾値を超えた場合にはキャリブレーション処理を実行する（Ｓ５１１）。以上が全体の流れである。以下、詳しく説明する。

Ｓ５０１（端子記号）
この端子記号は、このフローチャートの開始を示している。この状態は、ＳＴＡ１とＡＰが論理的接続（アソシエーション）が終了し、データの転送が開始される前の状態となっている。

Ｓ５０２（条件判断記号）
この条件判断記号は、ＳＴＡ１とＡＰ間の論理的接続が切断されたかを条件に分岐することを示している。ＳＴＡ１とＡＰ間の論理的接続が切断された場合、端子記号（Ｓ５１３）へ移行し、そうでなければ条件判断記号（Ｓ５０３）へ移行する。

Ｓ５０３（条件判断記号）
この条件判断記号は、受信品質劣化検出部２１８に、受信スペクトラムにひずみが発生したと判断するための閾値がすでに設定されているかを条件に分岐することを示している。すでに閾値が設定されている場合には、条件判断記号Ｓ５０５に移行し、まだ閾値が設定されていない場合は、処理記号Ｓ５０４に移行する。

Ｓ５０４（処理記号）
この処理記号は、受信品質劣化検出部２１８に、受信スペクトラムにひずみが発生したと判断するための閾値を設定する処理を示している。閾値の設定方法はどのような形で実現してもよい。たとえばユーザーから設定情報の入力を待ちつづけ、ユーザーからの入力があった場合に、制御部２０１を通して、受信品質劣化検出部２１８に各閾値を設定するといった方法がある。また、ユーザーからの設定情報の入力がなければ、初期値としての閾値を受信品質劣化検出部２１８に保持しておき、それを適用してもよい。

Ｓ５０５（条件判断記号）
この条件判断記号は、受信品質劣化検出部２１８に設定されている各閾値に対して変更の要求があるかを条件に分岐することを示している。閾値の変更の要求は、例えばユーザーから制御部２０１に対して行われる。また、データ転送に使用する周波数領域が２０ＭＨｚ／４０ＭＨｚの変更があった場合などでは、無線部のたとえば制御部２０１が自動的に変更要求を発行する場合などがあってもよい。変更の要求があった場合、処理記号Ｓ５０６へ分岐し、要求がない場合には、条件判断記号Ｓ５０７へ分岐する。

Ｓ５０６（処理記号）
この処理記号は、受信品質劣化検出部２１８に設定されている各閾値を再設定する処理を示している。再設定手順などは、条件判断記号Ｓ５０５で発行された変更要求種に応じて動的に切り替えるとよい。たとえばユーザーからの入力が元となっている変更要求に関しては、ユーザーの入力を待ってもよい。また、制御部２０１が自動で発行した場合などは、制御部２０１もしくは受信品質劣化検出部２１８で、予め保存されている複数閾値のうちの一つを使用しても良い。

Ｓ５０７（条件判断記号）
この処理記号は、通信機器がアンテナ２１７より自分宛のＯＦＤＭ信号を受信したかを条件に分岐することを示している。自分宛のＯＦＤＭ信号を受信した場合は、条件判断記号Ｓ５０８へ分岐し、受信していない場合は条件判断記号Ｓ５０７へ分岐する。

Ｓ５０８（条件判断記号）
この処理記号は、受信したＯＦＤＭ信号と、前回に受信したＯＦＤＭ信号との間で、周波数幅の変更があったか否かを条件に分岐することを示している。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは前述したように、２０ＭＨｚ幅の周波数を使用する場合と、４０ＭＨｚ幅の周波数を使用する場合の２種類の通信モードが使用される予定である。周波数幅に変更があった場合は処理記号Ｓ５１２に分岐し、変更がない場合は条件判断記号Ｓ５０９に分岐する。

Ｓ５０９（条件判断記号）
この条件判断記号は、受信したＯＦＤＭ信号のひずみ発生頻度があらかじめ設定しておいた閾値を超えたか否かを条件に分岐することを示している。ひずみの発生頻度は、受信品質劣化検出部２１８でＯＦＤＭ信号を受信する度に、その信号にひずみが生じているかを観測し、歪み発生頻度を更新する。そして前記歪み発生頻度がＳ５０４又はＳ５０８で設定済みである閾値を超えた場合には、処理記号Ｓ５１０へ分岐し、超えていない場合は条件判断記号Ｓ５０２へ分岐する。

Ｓ５１０（処理記号）
この処理記号は、受信品質劣化検出部２１８が制御部２０１に、ＯＦＤＭ信号のひずみ発生頻度が予め設定しておいた閾値を超えたことを通知する処理を示している。

Ｓ５１１（処理記号）
この処理記号は、ＭＩＭＯ伝送方式による無線通信を実行するためのキャリブレーションを実行する処理を示している。このキャリブレーション処理は、通信相手がＭＩＭＯ伝送方式に対応していることを判定した無線機器（ＳＴＡ１又は、ＡＰ）から実行される。このとき、使用される手順はＩＥＥＥ８０２．１１ｎで規定されるＭＡＣフレームの送受信にて行われる。ただし、相手機器の送信時における送信重み付け処理を行う場合には、相手機器にキャリブレーションを行わせるためのキャリブレーション実行要求パケットを送信する。上記における処理は、送信ＭＡＣ処理部２０３及び送信ＰＨＹ処理部２１０が、制御部２０１から命令を受けることにより行われる。制御部２０１がキャリブレーション処理結果から固有ベクトルＥ_t ^HとＥ_rを算出する。その結果に基づいて送信ＰＨＹ処理部２１０の送信重付処理部２１３及び受信ＰＨＹ処理部２０４の受信重付処理部２０７に所定の値を設定する処理を行う。この処理が完了することで、安定した複数の空間ストリームを使用するＭＩＭＯ伝送方式を用いた無線伝送を開始することが可能となる。

Ｓ５１２（処理記号）
この処理記号は、受信品質劣化検出部２１８に保存されている、ひずみ発生頻度の履歴をリセットする処理を示す。

Ｓ５１３（端子記号）
この端子記号は、このフローチャートの終了を示している。この状態は、ＳＴＡ１とＡＰ間の論理的接続が切断されている状態を示す。

以上の実施形態によれば、例えば、無線通信方式（ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送方式）を使用した無線通信システムにおいて、ＯＦＤＭ信号の受信スペクトラム変化に応じて適切に空間ストリームを形成して所望の伝送容量での無線伝送路を形成することが可能となる。

より詳細には、一度キャリブレーション処理を実行した後で室内の電波環境の変化（例えば、ドアの開閉等）が発生し、ＯＦＤＭ信号のスペクトラムの受信時にひずみが生じても、適切なタイミングでキャリブレーション処理を実行することが可能となる。そのため無線通信システムに最適な空間ストリームを維持することが可能となる。

また、無線通信システム内の無線端末の移動による電波環境の変化による受信スペクトラムひずみが発生した場合にも、適切なタイミングでキャリブレーション処理を実行することが可能となる。そのため無線通信システムに最適な空間ストリームを維持することが可能となる。

また、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行する。これによっても、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。

この場合、コンピュータ読み取り可能な記録媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。

このプログラムコードを供給するための記録媒体として、例えばフレキシブルディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、次の場合も含まれることは言うまでもない。即ち、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理により前述した実施形態の機能が実現される場合である。

更に、記録媒体から読出されたプログラムコードがコンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込む。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理により前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

実施形態における無線通信システムの構成図。 実施形態における無線通信システムに収容されるＳＴＡ及びＡＰが備える無線通信部のブロック図。 従来のＭＩＭＯ伝送路表現図。 ＯＦＤＭ受信スペクトラムの一例を示す図。 実施形態における第１のひずみ検出方法を説明する図。 実施形態における第２のひずみ検出方法を説明する図。 実施形態における第３のひずみ検出方法を説明する図。 実施形態におけるキャリブレーション処理の実行に係る処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０ ＳＴＡ１
２０ ＳＴＡ２
３０ ＡＰ

Claims (15)

1. 送信側と受信側とでそれぞれ複数のアンテナを使用し、送信側と受信側との間で信号を多重化し複数の空間ストリームを形成して無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信装置であって、
   受信したスペクトラムのひずみを検出する検出手段と、
   前記検出手段による前記ひずみの検出結果に基づいて、前記複数の空間ストリームを形成するためのキャリブレーション処理の実行を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記無線通信システムにおける変調方式はＯＦＤＭを使用するものであり、
   前記検出手段は、ＯＦＤＭ信号を構成するサブキャリアの受信強度及び位相回転量の少なくともいずれか用いて検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記サブキャリアはパイロットサブキャリアを含むことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記検出手段は、前記サブキャリアの受信強度が予め定められた閾値を超えたときに前記スペクトラムはひずみを生じていると判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の無線通信装置。
5. 前記検出手段は、前記サブキャリアの受信強度が予め定められた上限を示す閾値を超えたとき、又は、下限を示す閾値を下回ったときに、前記スペクトラムはひずみを生じていると判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の無線通信装置。
6. 前記検出手段は、前記サブキャリアの最大受信強度と最小受信強度との差を計算し、その差が予め定められた閾値を超えたときに、前記スペクトラムはひずみを生じていると判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の無線通信装置。
7. 前記検出手段は、前記サブキャリアの受信強度の平均値を算出し、前記平均値に応じた信号強度幅を設定し、前記信号強度幅に収まらない前記サブキャリアの受信強度が観測されたときに、前記スペクトラムはひずみを生じていると判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の無線通信装置。
8. 前記検出手段は、前記サブキャリアの平均位相回転を算出し、前記平均位相回転が予め定められた閾値を超えたときに、前記スペクトラムはひずみを生じていると判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の無線通信装置。
9. 前記制御手段は、前記検出手段によりひずみが検出された頻度を測定し、その頻度が予め定められた閾値を超えたときに、前記キャリブレーション処理を実行することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
10. 前記検出手段は、前記無線通信システムの通信モードに応じて、観測するサブキャリアを切り替えることを特徴とする請求項２乃至９のいずれか１項に記載の無線通信装置。
11. 前記検出手段は、前記無線通信システムの通信モードに応じて、前記閾値を変更することを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１項に記載の無線通信装置。
12. 前記通信モードは、第１周波数帯域幅を使用する第１の通信モードと、第１周波周波数帯幅よりも広い第２周波数帯幅を使用する第２の通信モードとを含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の無線通信装置。
13. 前記検出手段は、全ての空間ストリームにおいて受信した全てのスペクトラムのひずみを検出し、
    前記制御手段は、前記検出手段が少なくとも１つのスペクトラムのひずみを検出したときに、前記キャリブレーション処理を実行する
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の無線通信装置。
14. 送信側と受信側とでそれぞれ複数のアンテナを使用し、送信側と受信側との間で信号を多重化し複数の空間ストリームを形成して無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信装置の制御方法であって、
    受信したスペクトラムのひずみを検出する検出工程と、
    前記検出工程における前記ひずみの検出結果に基づいて、前記複数の空間ストリームを形成するためのキャリブレーション処理の実行を制御する制御工程と、
    を有することを特徴とする無線通信装置の制御方法。
15. 請求項１４に記載の無線通信装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

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