JP4337551B2 - 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents

Description

本発明は、多元接続技術の適用により複数の相手との同時通信を実現し、通信容量を増加させる無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブ・アレー・アンテナにおいて、それぞれのアンテナ素子に適当な重み付けを行ない加算合成して適応的に行なうことで、空間分割多元接続を実現する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。

さらに詳しくは、本発明は、少ないシンボル数のリファレンス信号を用いて各アンテナ重みの学習と評価を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、重みの学習をサブキャリヤ毎に行なった場合に、サブキャリヤ間でのＳＩＮＲのばらつきに拘わらず適切な評価を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。

複数のコンピュータを接続してＬＡＮを構成することにより、ファイルやデータなどの情報の共有化、プリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータ・コンテンツの転送などの情報の交換を行なったりすることができる。

従来、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線でＬＡＮ接続することが一般的であったが、この場合、回線敷設工事が必要であり、手軽にネットワークを構築することが難しいとともに、ケーブルの引き回しが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便である。

そこで、有線方式によるＬＡＮ配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。

無線ネットワークに関する標準的な規格の１つにＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）やＩＥＥＥ３０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格…などの各種無線通信方式が存在する。

最近では、無線ＬＡＮの普及率が高まってきており、ＰＣやＰＤＡなどの情報機器以外にも、携帯電話やデジタル・カメラなどのポータブル機器でも無線ＬＡＮが使用されるようになってきている。そのアプリケーションとして、カメラ付き携帯電話やデジタル・カメラで撮った画像データを無線ＬＡＮ経由でＰＣにアップロードすることなどが挙げられる。

ここで、１つの通信範囲内に複数の通信局が存在するような無線通信環境下では、どの信号がどのユーザのものかを検出してアクセスを制御する多元接続技術が必要である。とりわけ、少ない資源で通信容量を拡大するためには、重要な課題である。

多元接続技術の１つとして、ＳＤＭＡ（Ｓｐａｃｅ ＤＩｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれる空間分割多重を実現するシステムが開発されている。例えば、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブ・アレー・アンテナを用い、それぞれのアンテナ素子に適当な重み付けを行ない加算合成することによって、ビームやヌルの形成を適応的に行ない（すなわち、指向性を適応的に変化させて）、複数の相手との同時通信を実現することができる（例えば、非特許文献４を参照のこと）。空間分割多重接続の通信システムによれば、周波数利用効率を向上し、通信容量を増加させることができる。

基本的なアダプティブ・アレー・アンテナの構成として、アンテナ毎に独立にＲＦ部を持ち、その各ＲＦ部からの信号にアンテナ毎に持つ重み係数を乗算することにより実現される。

また、各重み係数は、通常はデジタル部で実現され、その値はデジタル信号処理部で計算される。具体的な重みの計算方法として、最小２乗法（ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズム）などが代表的なものである。ＲＬＳアルゴリズムを動作させるとき、入力として所望波と干渉波を同時に受信し、さらにＲＬＳアルゴリズムの教師信号として既知の所望波の信号を入力することにより、学習が行なわれる。学習後のアダプティブ・アレー・アンテナは、所望波のみ受信し、干渉波は受信しないような特性に変化している。

例えば、ダウンリンクにおいて空間多重が行なわれ、アップリンクでは時分割多重が行なわれる。この場合、アダプティブ・アレー・アンテナは、アクセスポイント（以下ＡＰと記す）に搭載され、各ステーション（以下、ＳＴＡと記す）は、１本のアンテナを搭載する。

アダプティブ・アレー・アンテナにおける重みの学習方法の具体的方法として、各ＳＴＡから時分割に送信されるリファレンス信号をＡＰが受信し、各ＳＴＡとＡＰの複数本のアンテナ間の伝達関数を計算する。例えば、ＳＴＡが３台で、ＡＰに搭載するアンテナを４本とすると、４×１のベクトルで構成される伝達関数を３個得る。その３個の伝達から構成されるチャネル行列を用いて、その行列の一般逆行列を解くことにより、アンテナの重みを得ることができる。

Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ＥＴＳＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−１ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ１： Ｂａｓｉｃ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−２ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ２： Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ） ｓｕｂｌａｙｅｒ 菊間信良著「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学記述出版、ＩＳＢＮ４−８７６５３−０５４−８）

通常、伝達関数を取得するためのリファレンス信号は、２シンボル程度である。ＩＥＥＥ８０２．１１ａのＰＨＹヘッダで代用すると、リファレンス信号は２シンボルになる。学習した重みがどの程度有効であるのか、その重みを用いると、どの程度のＳＩＮＲを確保できるかを知る必要がある。何故ならば、学習を行なったＡＰは、その結果を受けてどのような変調方式でデータを各ＳＴＡに送信するかを決定しなければならないからである。

また、マルチキャリヤ方式の場合、キャリヤ毎にＳＩＮＲを求めることができる。ここで、ＳＩＮＲは、所望信号と干渉信号の比（＝Ｓ／（Ｉ＋Ｎ））である。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａではＯＦＤＭ変調方式が採用され、５２キャリヤ分のＳＩＮＲが存在することになる。通常のマルチキャリヤ伝送においては干渉成分Ｉがなく、ノイズ成分Ｎは熱雑音などにより一定であることから、ＳＩＮＲを把握する必要はない。これに対し、ＳＤＭＡでは干渉成分が出現することから、ＳＩＮＲを把握する必要がある。

しかしながら、複数のＳＩＮＲをどのように統合して取り扱うべきか、という問題がある。例えば、５２キャリヤ分のＳＩＮＲの平均を出したものが総合のＳＩＮＲにならない。

ここで、ＳＩＮＲが２０ｄＢのものと、１０ｄＢのものがあった場合、これら２つのキャリヤを統合して使用する場合について考察してみる。

例えば所望信号が１で、干渉信号が０．０１の場合のＳＩＮＲは２０ｄＢ（１０×ｌｏｇ（Ｓ/ＩＮ））になる。また、所望信号が０．１で干渉信号が０．０１の場合のＳＩＮＲは１０ｄＢになる。この２つを単純な加算により統合すると、所望信号が１．１で干渉信号が０．０２になり、ＳＩＮＲは１０ｌｏｇ（１．１／０．０２）＝１７．４ｄＢになる。つまり、ＳＩＮＲ２０ｄＢとＳＩＮＲ１０ｄＢのものを統合すると、ＳＩＮＲ１７．４ｄＢになる。

一方、所望信号が１で干渉信号が０．０１の場合のＳＩＮＲが２０ｄＢのものと、所望信号が１で干渉信号が０．１のＳＩＮＲが１０ｄＢのものを単純な加算により統合すると、所望信号が、２．０で干渉信号が０．１１になり、統合したＳＩＮＲは、１０ｌｏｇ（２．０／０．１１）＝１２．５９ｄＢとなる。

このようにＳＩＮＲが２０ｄＢのものと１０ｄＢのものを信号レベルの単純な加算により統合してＳＩＮＲを算出する場合には、キャリヤ間でのＳＩＮＲの信号の所望成分と干渉成分の比により、統合したＳＩＮＲの値はいかようにも変化してしまい、いずれを真の値にすべきか不明である。上述の例では、ＳＩＮＲの良いものとＳＩＮＲの悪いものを統合してＳＩＮＲの悪いものに引き摺られてしまっている。

例えば、ダウンリンクで空間多重を行なう場合には、各サブキャリヤの信号電力を統合する際に、ＳＩＮＲが不当に低くなってしまう。

本発明は、上述したような技術的課題を勘案したものであり、その目的は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブ・アレー・アンテナにおいて、それぞれのアンテナ素子に適当な重み付けを行ない加算合成して適応的に行なうことで、空間分割多元接続を実現することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、アダプティブ・アレー・アンテナを用い、各アンテナの指向性を適応的に変化させて、送信局と複数の受信局とのダウンリンクを空間分割多重接続する無線通信システムであって、
複数の受信局から２つのリファレンス信号が送信され、
送信側では、一方のリファレンス信号を用いて各アンテナの重みを学習し、他方のリファレンス信号を用いて学習した各アンテナの重みにより各受信側で確保できるＳＩＮＲを評価する、
ことを特徴とする無線通信システムである。

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

本発明は、例えば、アダプティブ・アレー・アンテナを有するアクセス・ポイントが複数のステーションと通信する無線通信環境下において、アクセス・ポイントからステーションへ通信を行なうダウンリンクを空間分割多重接続する無線通信システムに適用することができる。

本発明によれば、パケットのプリアンブルに含まれる２つのリファレンス・シンボルのうち１つ目で学習し、２つ目で評価すると同時に、２つ目のリファレンス・シンボルで学習し、１つ目のリファレンス・シンボルで評価する。そして、これら２つの評価結果を統合し、評価した後、実際には、１つ目のリファレンス・シンボルと２つ目のリファレンス・シンボルの両方を使用して学習することで、信頼性の高い推定ＳＩＮＲを得ることができる。

そして、送信側において、さらに各受信側からの受信信号の電力を測定し、学習した各アンテナ重みを用いたアレー出力の電力評価結果と、電力情報を用いてダウンリンク時の各受信側でのＳＩＮＲを推定することができる。このＳＩＮＲの推定結果に基づいてダウンリンク時の変調方式を決定することができる。

本発明に係る無線通信システムは、通信品質を確保するために、いわゆるＲＴＳ／ＣＴＳ方式を採用することができる。この場合、送信側はＲＴＳを空間分割により送信し、各受信側は時分割によりＣＴＳを返信する。

このような場合、送信側では、各受信側から時分割により受信したＣＴＳの電力を取得することができる。また、ＣＴＳに含まれる２つのリファレンス信号の一方のリファレンス信号を用いて各アンテナの重みを学習するとともに、他方のリファレンス信号を用いて各受信側で確保できるＳＩＮＲを評価することができる。そして、該電力情報と該ＳＩＮＲの情報に基づいて、データ・パケット送信時に変調方式を決定し、該決定した変調方式により、得られた重みで空間分割多重してデータ・パケットを送信することができる。

また、本発明の第２の側面は、アダプティブ・アレー・アンテナを用い、各アンテナの指向性を適応的に変化させて、送信局と複数の受信局とのダウンリンクを空間分割多重接続する無線通信システムであって、
マルチキャリヤ方式を採用し、サブキャリヤ毎に各アンテナの重みの学習とＳＩＮＲの評価を行なう際に、
サブキャリヤ毎の所望信号電力と干渉信号電力を取得し、各サブキャリヤの干渉電力の大きさが同一となるように、サブキャリヤ毎に所望信号と干渉信号の比率を保ったまま信号レベルを変換した後、各サブキャリヤのＳＩＮＲを統合する、
ことを特徴とする無線通信システムである。

ＯＦＤＭ変調方式のようなマルチキャリヤ方式を採用する場合、サブキャリヤ毎にアレーの重みを学習することができる。通常のマルチキャリヤ伝送においては干渉成分Ｉがなく、ノイズ成分Ｎは熱雑音などにより一定であることから、ＳＩＮＲを把握する必要はない。これに対し、ＳＤＭＡでは干渉成分が出現することから、ＳＩＮＲを把握する必要がある。

しかしながら、サブキャリヤ毎にＳＩＮＲがばらつく場合、ＳＩＮＲの良いものとＳＩＮＲの悪いものを統合してＳＩＮＲの悪いものに引き摺られてしまうという問題がある。例えば、ダウンリンクで空間多重を行なう場合には、各サブキャリヤの信号電力を統合する際に、ＳＩＮＲが不当に低くなってしまう。

そこで、本発明では、ＳＩＮＲの評価を行なう際に、サブキャリヤ毎の所望信号電力と干渉信号電力を取得し、各サブキャリヤの干渉電力の大きさが同一となるように、サブキャリヤ毎に所望信号と干渉信号の比率を保ったまま信号レベルを変換した後、各サブキャリヤのＳＩＮＲを統合するようにした。これによって、ＳＩＮＲの良いものとＳＩＮＲの悪いものを統合してＳＩＮＲの悪いものに引き摺られるという問題を解消することができる。

また、ダウンリンクのＳＴＡ側でサブキャリヤ毎に所望電力と干渉電力を知ることができるように、電力推定用の信号を専用に用意する。そして、ＳＴＡ側では、その所望電力と干渉電力を知ると、干渉電力が同一レベルになるように各サブキャリヤの信号のレベルを調整した後に、これらのＳＩＮＲを統合する。これによって、ＳＩＮＲの良いものとＳＩＮＲの悪いものを統合してＳＩＮＲの悪いものに引き摺られるという問題を解消することができる。

また、本発明の第３の側面は、アダプティブ・アレー・アンテナを用い、各アンテナの指向性を適応的に変化させて、複数の相手と空間分割多重接続するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
複数の受信局から２つのリファレンス信号の一方のリファレンス信号を用いて各アンテナの重みを学習する学習ステップと、
他方のリファレンス信号を用いて学習した各アンテナの重みで各受信側で確保できるＳＩＮＲを評価する評価ステップと、
各受信局からの受信信号の電力を取得する電力取得ステップと、
前記電力取得ステップで得られる電力情報と、前記評価ステップで得られるＳＩＮＲの情報に基づいて、各受信局でのＳＩＮＲを推定する推定ステップと、
前記推定ステップにより推定されたＳＩＮＲに基づいてダウンリンク時の変調方式を決定する変調方式決定ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。

また、本発明の第４の側面は、アダプティブ・アレー・アンテナを用い、各アンテナの指向性を適応的に変化させて空間分割多重接続する無線通信環境下で動作するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
サブキャリヤ毎の所望信号電力と干渉信号電力を取得する電力取得ステップと、
各サブキャリヤの干渉電力の大きさが同一となるように、サブキャリヤ毎に所望信号と干渉信号の比率を保ったまま信号レベルを変換した後、各サブキャリヤのＳＩＮＲを統合するＳＩＮＲ評価ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。

本発明の第３及び第４の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第３及び第４の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、無線通信装置として動作する。このような無線通信装置を複数起動して無線ネットワークを構築することによって、本発明の第１及び第２の各側面に係る無線通信システムと同様の作用効果をそれぞれ得ることができる。

本発明によれば、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブ・アレー・アンテナにおいて、それぞれのアンテナ素子に適当な重み付けを行ない加算合成して適応的に行なうことで、空間分割多元接続を実現することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。

本発明によれば、アレー・アンテナによる空間多重を行なう際、学習用のリファレンス信号として２ＯＦＤＭシンボルのみを用いて、学習、及びダウンリンク側でのＳＩＮＲの値の評価を行なうことができ、適切な変調方式を割り当てることができる。

また、本発明によれば、アレー・アンテナによる空間多重を行なう際に、重みの学習をサブキャリヤ毎に行なった場合に、サブキャリヤ毎にＳＩＮＲがばらついたときに、ダウンリンク側でその信号を正しく受信し、不当なＳＩＮＲの低下を防ぐことができる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

図１には、本発明の一実施形態に係る無線ＬＡＮのネットワーク構成を模式的に示している。

ＡＰは複数のアンテナを持ち、ＳＴＡは１本のアンテナを持つ。ＡＰから同時刻に同一の周波数を用いて、複数のＳＴＡと通信するシステムである。以下では、ＳＴＡからＡＰへの通信を「アップリンク」と呼び、ＡＰからＳＴＡへの通信を「ダウンリンク」と呼ぶ。同時刻に同一周波数を用いて通信を行なうことを空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）という。当業界ではアップリンクの空間分割多元接続とダウンリンクの空間分割多元接続が考えられるが、本発明では、特にダウンリンクの空間分割多元接続を狭いダイナミック・レンジのＡＰで実現することを目的としている。

なお、アクセス・ポイントは、イーサネット（登録商標）などの有線ネットワークにも接続され、他のアクセス・ポイントと通信を行なうようにしてもよい。

本発明に係る無線ネットワーク・システムでは、緩やかな時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームにより複数のチャネルを効果的に利用した伝送制御が行なわれる他、各通信局は、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：キャリヤ検出多重接続）に基づくアクセス手順に従い直接非同期的に情報を伝送することもできる。

後者のアクセス手順の場合、このとき、衝突を回避し通信品質を向上させる手段としてＲＴＳ／ＣＴＳ方式を採用することができる。

この場合、正味の情報の送信に先立ち、送信元通信局はＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ：送信要求）を送信し、受信先通信局がこのＲＴＳを受信してデータを受信可能であれば、その応答としてＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ：受信準備完了）を返す。そして、ＲＴＳ／ＣＴＳの情報交換により送受信局間でコネクションが確立した後にデータ伝送を実行する。

ＲＴＳ信号又はＣＴＳ信号のいずれかを受信した周辺局は、これらのパケットに記述されているデータ伝送期間においてデータ送信処理を差し控える。したがって、送信側又は受信側から隠れ端末となる通信局は、ＲＴＳ信号又はＣＴＳ信号のいずれかを受信することでデータ伝送の衝突を回避するので、隠れ端末問題を解消することができる。以下では、空間分割多元接続の無線ネットワークにおいて、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式でデータ伝送する実施形態について説明する。

本発明に係る無線ネットワークにおけるデータ送受信手順について、図２を参照しながら説明する。

同図において、アクセス・ポイントＡＰは主に大容量のデータの送信を行なうマスタ局であり、例えば動画像データをストリーミング送信するビデオ・サーバのような通信局である。一方、その他の通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は主にデータの受信を行なうスレーブ局であり、マスタ局から受信した動画像データなどのコンテンツを再生するテレビ・モニタなどのコンテンツ再生装置に相当する通信局である。ここで、アクセス・ポイントＡＰが各スレーブ局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３に対して同時に異なるデータを送信する場合について考察してみる。

まず、アクセス・ポイントＡＰは空間多重伝送（ＳＭＴ：Ｓｐａｃｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）専用のＲＴＳパケットを送信する。このＳＭＴ専用のＲＴＳパケットには、ターゲットとなるスレーブ局（図示の例ではＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３）のアドレスが含まれている。このＲＴＳパケットを受信したスレーブ局は、ＲＴＳパケット中に記載されているアドレス順に従って時分割でＣＴＳパケットを返信する。

各スレーブ局が時分割で返信するＣＴＳはＭＩＦＳ（Ｍｏｍｅｎｔａｒｙ ＩＦＳ）時間だけフレーム間隔を設け、時分割で送信される。時間間隔は、アクセス・ポイントＡＰがこれらのＣＴＳを確実に受信できるようにこの値を設定する。

アクセス・ポイントＡＰは、これらＣＴＳを時分割で受信すると、各スレーブ局を空間分割多元接続するためのウェイト・ベクトルを算出し、それぞれに対する最適な送信ビーム・パターンに設定して、正味のデータ・フレームを送信（ＳＭＴ）する。

各スレーブ局は、アクセス・ポイントＡＰからのデータ・フレームを受信すると、ＣＴＳパケットを返信するときと同様にして、ＡＣＫを返信する。

ＲＴＳパケット、ＣＴＳパケット、データ・パケット、ＡＣＫパケットそれぞれのＭＡＣフィールドあるいはＰＨＹフレームのヘッダには、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドが用意されており、この値を基にＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）を設定する。

図２に示す例では、ＲＴＳでは、ＲＴＳとすべてのＣＴＳが送信し終わる間での時間をＮＡＶとして設定する。

また、ＣＴＳについては、ＣＴＳと、その後に続くデータ・フレームとすべてのＡＣＫが送信し終わるまでの時間をＮＡＶとして設定する。したがって、ＣＴＳによって指定されるＮＡＶの設定時間が終了する時刻は各スレーブ局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３で同時刻となる。

データ・フレームでは、その後に続くすべてのＡＣＫが送信し終わるまでの時間がＮＡＶとして設定される。

ＡＣＫ（＋ＣＴＳ）では、ＣＴＳのときと同様に、その後に続くデータ・フレームとすべてのＡＣＫが送信を終わるまでの時間を設定する。したがって、このＡＣＫによって指定されるＮＡＶの設定値は、各スレーブ局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３で同時刻となる。

ＲＴＳ、ＣＴＳ、データのいずれかを受信した周辺局は、パケットのＭＡＣヘッダに記載されているＤｕｒａｔｉｏｎに従ってＮＡＶを立て、ＡＣＫパケットの送信が完了するまでの間は送信処理を停止する。

アクセス・ポイントでは、アナログ部のＬＮＡのゲインを適応的に設定することにより、各ステーションから時分割で受信する複数のＣＴＳを、一定の大きさで受信できるように調整される。そして、複数のＣＴＳを時分割で受信すると、これら時分割で受信したデータから、各ステーション用の伝達関数（「方向ベクトル」とも言う）を取得する。

図３には、図２に示したデータ送受信手順において使用される各パケットのフレーム・フォーマットを示している。

同図上段に示すように、ＡＰからのＲＴＳパケットに応答して各ＳＴＡから時分割で返されるＣＴＳパケットのヘッダは、同期ＡＧＣ用信号と２つのリファレンス信号（リファレンス・シンボル）を含んでいる。

また、同図下段に示すように、ＡＰから各ＳＴＡ宛てに送信されるデータ・パケットは、空間分割多重されたＳＴＡ毎の同期ＡＧＣ用信号と２つのリファレンス信号と、電力測定用信号をヘッダに含んでいる。同期ＡＧＣ用信号と２つのリファレンス信号は空間分割多重されている。これに対し、電力測定用信号はＳＴＡ毎に専用のものが用意され、時分割多重されている。

複数のＣＴＳを時分割で受信したＡＰは、図３に示すようにＣＴＳパケットのヘッダに含まれる２つのリファレンス信号を使用して、それぞれのＳＴＡ用の伝達関数を取得する。

通常は、この２つのリファレンス信号の平均をとり、伝達関数取得の精度を上げて、その精度が上がった伝達関数を用いて、以下のように、一般逆行列を求めることにより各ＳＴＡ用の重みｗ₁、ｗ₂、ｗ₃を得る。しかし、この求めた重みにより、どの程度のＳＩＮＲがダウンリンク側に対して得られるか評価する手段がない。

ここで、重み自体は、２つのリファレンス信号の平均から求めた伝達関数を用いて求めるが、ＳＩＮＲの評価を行なう場合には、１つのリファレンス信号で重みを求めて、残りの１つのリファレンス信号でＳＩＮＲがどの程度取れているかを評価する。その推定ＳＩＮＲを用いてダウンリンク側のデータ・パケットの変調方式を決定する。

もう少し詳しく説明する。ＡＰは各ＳＴＡから時分割でＣＴＳを受信したときに、それぞれの受信電力を測定する。例えば、下表に示すように各ＳＴＡからは、-６０ｄＢｍ、−７０ｄＢｍ、−８０ｄＢｍの電力で受信できていたとする。

ＡＰでは、１つの目リファレンス信号の受信電力を基に、それぞれのＳＴＡ用の伝達関数を取得する。そして、残りの１つのリファレンス信号で評価し、それをダウンリンク側のＳＩＮＲとして評価する。

ＳＩＮＲの推定処理では、各ＳＴＡ用の重みｗ₁、ｗ₂、ｗ₃を用いた場合に、各ＳＴＡから取得した伝達関数に対する信号レベルが以下のように計算できたとする。

例えば、ＳＴＡ１用の重みを用いれば、ＳＴＡ１からの信号であるＳＴＡ１の伝達関数の信号は受信するが、その他のＳＴＡ２並びにＳＴＡ３からの信号は小さい電力でしか受信しない、つまりヌルを向けている状態である。

また、各伝達関数は、ＡＧＣ（オート・ゲイン・コントロール）を通過した信号であるので、信号の大きさが正規化されている。したがって、ダウンリンク側でのＳＩＮＲを得るためには、受信したＣＴＳパケットの電力、−６０ｄＢｍ、−７０ｄＢｍ、−８０ｄＢｍを用いて変換しなければならない。

ＳＴＡ１に対する所望信号は、重みｗ₁を使ったＳＴＡ１への電力が０ｄＢであることから、０ｄＢ−６０ｄＢ＝−６０ｄＢで受信することができる。一方、重みｗ₂を使ったときのＳＴＡ１への干渉信号は、−１０ｄＢ−６０ｄＢ＝−７０ｄＢと計算できる。また、重みｗ₃を使ったときのＳＴＡ１への干渉信号は、−３０ｄＢ−６０ｄＢ＝−９０ｄＢと計算できる。

したがって、ダウンリンクでのＳＴＡ１でのＳＩＮＲは次のようになる。すなわち、所望信号は−６０ｄＢ、干渉信号が、−７０ｄＢと−９０ｄＢなので、約１０ｄＢのＳＩＮＲが取れることになる。

このようにして、１つ目のリファレンス信号を用いて学習し、残りの１つのリファレンス信号で評価し、それをダウンリンク側のＳＩＮＲとして推定することができる。

上述したように、１つ目のリファレンス信号を用いて学習し、残りの１つのリファレンス信号で評価し、それをダウンリンク側のＳＩＮＲとして推定することができる。さらに、学習した重みがどの程度有効であるのか、その重みを用いると、どの程度のＳＩＮＲを確保できるかを知る必要がある。何故ならば、学習を行なったＡＰは、その結果を受けてどのような変調方式でデータを各ＳＴＡに送信するかを決定しなければならないからである。

ここで、マルチキャリヤになった場合には、各キャリヤでの干渉成分の大きさを統一してから（すなわち同じ比率で所望信号のレベルも変換される）、干渉信号同士の和をとるとともに、所望信号同士の和をとり、総合のＳＩＮＲを求めればよい（図４を参照のこと）。このようにすれば、重みの学習をサブキャリヤ毎に行なった場合に、サブキャリヤ毎にＳＩＮＲがばらついたときであっても、ダウンリンク側でその信号を正しく受信し、不当なＳＩＮＲの低下を防ぐことができる。

このようにして、ＡＰ側では、各ＳＴＡからのＣＴＳに付加されたリファレンス信号を基に推定したＳＩＮＲを用いて、どの変調方式を用いるかをＡＰ側で決定し、各変調方式で変調された３つのデータを空間分割多重し、送信する。

ここで、図２に示したように、ＡＰから各ＳＴＡ宛てに送信されるデータ・パケットは、ＳＴＡ毎の同期ＡＧＣ用信号と２つのリファレンス信号と、電力測定用信号をヘッダに含んでいる。３つのデータ及びプリアンブルは、それぞれＳＴＡ１用、ＳＴＡ２用、ＳＴＡ３用のアレー・アンテナの重みがかけられ、空間分割多重されている。また、電力測定用信号は、ＳＴＡ毎に専用のものが用意され、時分割多重されている。

したがって、各ＳＴＡは、データを受信する前にプリアンブルの後に、時分割に送られる電力測定信号を受信することができる。すなわち、ＳＴＡは、この時分割の電力測定信号の領域を使用すると、自局宛ての所望信号と干渉信号が格サブキャリヤ毎に計算可能である。

例えば、ＳＴＡ１の場合では、ＳＴＡ１用の電力測定用信号の領域で受信した信号は、所望信号の電力であり、ＳＴＡ２用とＳＴＡ３用の電力測定用信号の領域で受信した信号は、ＳＴＡ１にとって干渉信号である。

このように、各ＳＴＡは、プリアンブルに時分割で挿入される電力測定用信号を利用して、サブキャリヤ毎に所望信号と干渉信号の電力を知ることができる。次にデータ部を受信する際に、このデータ部は、干渉信号と所望信号（かなり小さい）が混ざっていて分離することができないが、サブキャリヤ毎に所望信号と干渉信号の比が判るので、サブキャリヤ毎の干渉信号のレベルを同じにするように各信号の大きさを調整することができる。

この調整後の信号をまとめて１つの信号とみなして電力を統合して統合化を行なうことができる。このような調整を行なわないと、特定のサブキャリヤの干渉成分が不当に大きくみなされ、他のサブキャリヤの信号に悪影響を与えることになってしまう。

図５には、本発明に係る無線ネットワークで、ＡＰとして動作する無線通信装置の機能構成例を模式的に示している。ＡＰは、複数（図示の例では２本）のアンテナ１０１を有し、アンテナ毎に送受信ＲＦ部１０２と、送信機及び受信機を備えている。

送受信ＲＦ部１０２は、受信信号を電圧増幅する低雑音アンプ（ＬＮＡ）と自動利得制御器（ＡＧＣ）、並びに送信信号の電力を増幅するパワーアンプ（ＰＡ）で構成される。

それぞれの送信機側は、符号器１１１と、送信用重み乗算部１１２と、ＩＦＦＴ１１３と、ガード・インターバル挿入部１１４と、Ｄ／Ａ変換器１１５とを備えている。

符号器１１１は、通信プロトコルの上位レイヤから送られてきた送信データを誤り訂正符号で符号化する。この時点で、パイロット・シンボル挿入パターン並びにタイミングに従って、既知のデータ系列をパイロット・シンボルとして変調シンボル系列に挿入するようにしてもよい。サブキャリヤ毎あるいはサブキャリヤ数本の間隔で、既知パターンからなるパイロット信号が挿入される。

送信用重み乗算部１１２は、受信したリファレンス信号を基に得られる各ＳＴＡの重みを、符号後の送信信号に乗算する。

ＩＦＦＴ１１３では、並列キャリヤ数分のパラレル・データに変換してまとめ、所定のＦＦＴサイズ並びにタイミングに従ってＦＦＴサイズ分の逆フーリエ変換を行なう。ガード・インターバル挿入部１１４は、シンボル間干渉の除去のため、１ＯＦＤＭシンボルの前後にガード・インターバル区間を設ける。ガード・インターバルの時間幅は、伝搬路の状況、すなわち復調に影響を及ぼす遅延波の最大遅延時間によって決定される。

そして、パラレル・データに変換された送信信号を周波数軸での各キャリヤの直交性を保持したまま時間軸の信号にシリアル変換し、Ｄ／Ａ変換器１１５によりアナログのベースバンド信号に変換する。さらにＲＦ部によりＲＦ周波数帯にアップコンバートされてから、アンテナ１０１よりチャネルへ送出される。

一方、受信機側は、Ａ／Ｄ変換器１１５と、ＯＦＤＭシンボル同期処理部１２１と、ＦＦＴ１２２と、伝達関数取得部１２３と、電力取得部１２４と、ＳＩＮＲ評価部１２５と、復号器（図示しない）で構成される。

アンテナ１０１より受信した信号を、ＲＦ部１０２でＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートし、Ａ／Ｄ変換器１１５により、デジタル信号に変換する。

シリアル・データとしての受信信号は、ＯＦＤＭシンボル同期処理部１２１により検出された同期タイミングに従って、パラレル・データに変換してまとめられる。ここでは、ガード・インターバルまでを含む１ＯＦＤＭシンボル分の信号がまとめられる。そして、ＦＦＴ１２２によって有効シンボル長分の信号をフーリエ変換し、各サブキャリヤの信号を取り出す。その後、時間軸の信号を周波数軸の信号に変換する。

受信信号は、さらに復号器（図示しない）によって誤り訂正並びに復号され、受信データとなり、通信プロトコルの上位レイヤに渡される。復号器は、例えばビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）復号方式を用い、ノイズが混ざったデータの中から、最尤、すなわち確率的に最も確からしいデータ列を再生する。

伝達関数取得部１２３は、各ＳＴＡから時分割で受信したＣＴＳ又はその他のパケットのヘッダに含まれる２つのリファレンス信号を用いて、伝達関数を取得する。

電力取得部１２４は、各ＳＴＡから時分割で受信したＣＴＳ又はその他の信号の電力を測定し、これを保存する。

ＳＩＮＲ評価部１２５は、各ＳＴＡから時分割で受信したＣＴＳ又はその他のパケットのヘッダに含まれる２つのリファレンス信号を用いて得られる伝達関数から、各ＳＴＡへの重みを算出し、さらにダウンリンク側でどの程度のＳＩＮＲが確保できているかの評価を行なう。ここで得られる重みは、送信用重み乗算部１１２に設定される。また、ダウンリンク用のＳＩＮＲ評価により、各ＳＴＡに送信するデータの変調方式を決定する。

また、図６には、本発明に係る無線ネットワークで、ＳＴＡとして動作する無線通信装置の機能構成例を模式的に示している。アクセス・ポイントＡＰは、１本のアンテナ２０１と、送受信ＲＦ部２０２と、送信機及び受信機を備えている。

送受信ＲＦ部２０２は、受信信号を電圧増幅する低雑音アンプ（ＬＮＡ）と自動利得制御器（ＡＧＣ）、並びに送信信号の電力を増幅するパワーアンプ（ＰＡ）で構成される。

送信機側は、符号器２１１と、ＩＦＦＴ２１２と、ガード・インターバル挿入２１３部と、Ｄ／Ａ変換器２１４とを備えている。

符号器２１１は、通信プロトコルの上位レイヤから送られてきた送信データを誤り訂正符号で符号化する。

ＩＦＦＴ２１２では、並列キャリヤ数分のパラレル・データに変換してまとめ、所定のＦＦＴサイズ並びにタイミングに従ってＦＦＴサイズ分の逆フーリエ変換を行なう。

ガード・インターバル挿入部２１３は、シンボル間干渉の除去のため、１ＯＦＤＭシンボルの前後にガード・インターバル区間を設ける。

そして、パラレル・データに変換された送信信号を周波数軸での各キャリヤの直交性を保持したまま時間軸の信号にシリアル変換し、Ｄ／Ａ変換器２１４によりアナログのベースバンド信号に変換する。さらにＲＦ部２０２によりＲＦ周波数帯にアップコンバートされてから、アンテナ２０１よりチャネルへ送出される。

一方、受信機側は、Ａ／Ｄ変換器２１４と、ＯＦＤＭシンボル同期処理部２２１と、ＦＦＴ２２２と、復号器２２３で構成される。

アンテナより受信した信号を、ＲＦ部２０２でＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートし、Ａ／Ｄ変換器により、デジタル信号に変換する。

シリアル・データとしての受信信号は、ＯＦＤＭシンボル同期処理部２２１により検出された同期タイミングに従って、パラレル・データに変換してまとめられる。

そして、ＦＦＴ２２２によって有効シンボル長分の信号をフーリエ変換し、各サブキャリヤの信号を取り出す。その後、時間軸の信号を周波数軸の信号に変換する。

受信信号は、さらに復号器２２３によって誤り訂正並びに復号され、受信データとなり、通信プロトコルの上位レイヤに渡される。

続いて、図５に示したＡＰ及び図６に示した複数（３台）のＳＴＡで構成されるデータ通信システムにおける動作手順について、図７を参照しながら説明する。但し、ＡＰと各ＳＴＡ間では、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順を適用したＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御が行なわれるものとする。

ステップ１：
ＡＰから３台の送信相手のＳＴＡを指定したＲＴＳを送信する。

ステップ２：
送信相手として指定された各ＳＴＡは、時分割でＣＴＳを返信する。このＣＴＳの先頭には、２ＯＦＤＭシンボル分のリファレンス信号が付加されている。すなわち、１個目のＯＦＤＭシンボルが１個目のリファレンス信号で、２個目のＯＦＤＭシンボルが２個目のリファレンス信号である。

ステップ３：
ＡＰは、時分割で送られてきたＣＴＳを受信すると、各ＣＴＳの電力を測定し、これを保存する。

ステップ４：
ＡＰは、時分割で送られてきたＣＴＳを受信すると、各ＣＴＳの１番目のリファレンス信号を用いてアダプティブ・アレーの重みを計算する。さらに、ここで算出された重みを各ＣＴＳの２番目のリファレンス信号で評価し、各ＳＴＡに対するＡＰ側でのＳＩＮＲがどの程度とれるのかを評価し、それをテーブル１に保存する。

ステップ５：
ＡＰは、時分割で送られてきたＣＴＳを受信すると、各ＣＴＳの２番目のリファレンス信号を用いてアダプティブ・アレーの重みを計算する。さらに、ここで算出された重みを各ＣＴＳの１番目のリファレンス信号で評価し、各ＳＴＡに対するＡＰ側でのＳＩＮＲがどの程度とれるのかを評価し、それをテーブル２に保存する。

ステップ６：
テーブル１とテーブル２でのＳＩＮＲ情報の平均を取り、精度を上げる。

ステップ７：
時分割で送られてきたＣＴＳを受信したＡＰは、各ＣＴＳの１番目のリファレンス信号と２番目のリファレンス信号の平均をとり、精度を上げたリファレンス信号を用いてアダプティブ・アレーの重みを計算し、これを保存する。

ステップ８：
ステップ３で得られた電力情報とステップ６で得られたＳＩＮＲの情報から、ダウンリンク側のＳＴＡ側でのＳＩＮＲを推定する。

ステップ９：
ステップ８で推定したＳＩＮＲに基づき変調方式を決定し、空間多重したデータをステップ７で得た重みで送信する。

ステップ１０：
データを受信できた各ＳＴＡは、ＡＣＫを返信する。

図８には、本発明に係る無線ネットワークで、ＡＰとして動作する無線通信装置についての他の機能構成例を模式的に示している。ＡＰは、複数（図示の例では２本）のアンテナ１０１を有し、アンテナ毎に送受信ＲＦ部１０２と、送信機及び受信機を備えている。

送受信ＲＦ部１０２は、受信信号を電圧増幅する低雑音アンプ（ＬＮＡ）と自動利得制御器（ＡＧＣ）、並びに送信信号の電力を増幅するパワーアンプ（ＰＡ）で構成される。

それぞれの送信機側は、符号器１１１と、送信用重み乗算部１１２と、ＩＦＦＴ１１３と、ガード・インターバル挿入部１１４と、Ｄ／Ａ変換器１１５と、電力測定用信号挿入部１１６を備えている。

符号器１１１は、通信プロトコルの上位レイヤから送られてきた送信データを誤り訂正符号で符号化する。この時点で、パイロット・シンボル挿入パターン並びにタイミングに従って、既知のデータ系列をパイロット・シンボルとして変調シンボル系列に挿入するようにしてもよい。サブキャリヤ毎あるいはサブキャリヤ数本の間隔で、既知パターンからなるパイロット信号が挿入される。

電力測定用信号挿入部１１６は、ＳＴＡ側での所望電力並びに干渉電力測定用の信号を生成し、これを例えばデータ・パケットのヘッダに時分割で挿入する（図３を参照のこと）。

送信用重み乗算部１１２は、受信したリファレンス信号を基に得られる各ＳＴＡの重みを、符号後の送信信号に乗算する。

ＩＦＦＴ１１３では、並列キャリヤ数分のパラレル・データに変換してまとめ、所定のＦＦＴサイズ並びにタイミングに従ってＦＦＴサイズ分の逆フーリエ変換を行なう。ガード・インターバル挿入部１１４は、シンボル間干渉の除去のため、１ＯＦＤＭシンボルの前後にガード・インターバル区間を設ける。ガード・インターバルの時間幅は、伝搬路の状況、すなわち復調に影響を及ぼす遅延波の最大遅延時間によって決定される。

そして、パラレル・データに変換された送信信号を周波数軸での各キャリヤの直交性を保持したまま時間軸の信号にシリアル変換し、Ｄ／Ａ変換器１１５によりアナログのベースバンド信号に変換する。さらにＲＦ部によりＲＦ周波数帯にアップコンバートされてから、アンテナ１０１よりチャネルへ送出される。

一方、受信機側は、Ａ／Ｄ変換器１０２と、ＯＦＤＭシンボル同期処理部１２１と、ＦＦＴ１２２と、伝達関数取得部１２３と、電力取得部１２４と、ＳＩＮＲ評価部１２５と、復号器（図示しない）で構成される。

アンテナ１０１より受信した信号を、ＲＦ部１０２でＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートし、Ａ／Ｄ変換器１１５により、デジタル信号に変換する。

シリアル・データとしての受信信号は、ＯＦＤＭシンボル同期処理部１２１により検出された同期タイミングに従って、パラレル・データに変換してまとめられる。ここでは、ガード・インターバルまでを含む１ＯＦＤＭシンボル分の信号がまとめられる。そして、ＦＦＴ１２２によって有効シンボル長分の信号をフーリエ変換し、各サブキャリヤの信号を取り出す。その後、時間軸の信号を周波数軸の信号に変換する。

受信信号は、さらに復号器（図示しない）によって誤り訂正並びに復号され、受信データとなり、通信プロトコルの上位レイヤに渡される。復号器は、例えばビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）復号方式を用い、ノイズが混ざったデータの中から、最尤、すなわち確率的に最も確からしいデータ列を再生する。

伝達関数取得部１２３は、各ＳＴＡから時分割で受信したＣＴＳ又はその他のパケットのヘッダに含まれる２つのリファレンス信号を用いて、伝達関数を取得する。

電力取得部１２４は、各ＳＴＡから時分割で受信したＣＴＳ又はその他の信号の電力を測定し、これを保存する。

ＳＩＮＲ評価部１２５は、各ＳＴＡから時分割で受信したＣＴＳ又はその他のパケットのヘッダに含まれる２つのリファレンス信号を用いて得られる伝達関数から、各ＳＴＡへの重みを算出し、さらにダウンリンク側でどの程度のＳＩＮＲが確保できているかの評価を行なう。ここでは、各サブキャリヤの干渉電力の大きさが同一となるように、サブキャリヤ毎に所望信号と干渉信号の比率を保ったまま信号レベルを変換した後、各サブキャリヤのＳＩＮＲを統合する。これによって、ＳＩＮＲの良いものとＳＩＮＲの悪いものを統合してＳＩＮＲの悪いものに引き摺られるという問題を解消することができる。

ＳＩＮＲ評価部１２５で得られる重みは、送信用重み乗算部１１２に設定される。また、ダウンリンク用のＳＩＮＲ評価により、各ＳＴＡに送信するデータの変調方式を決定する。

また、図９には、本発明に係る無線ネットワークで、ＳＴＡとして動作する無線通信装置についての他の機能構成例を模式的に示している。アクセス・ポイントＡＰは、１本のアンテナ２０１と、送受信ＲＦ部２０２と、送信機及び受信機を備えている。

送受信ＲＦ部２０２は、受信信号を電圧増幅する低雑音アンプ（ＬＮＡ）と自動利得制御器（ＡＧＣ）、並びに送信信号の電力を増幅するパワーアンプ（ＰＡ）で構成される。

送信機側は、符号器２１１と、ＩＦＦＴ２１２と、ガード・インターバル挿入２１３部と、Ｄ／Ａ変換器２１４とを備えている。

符号器２１１は、通信プロトコルの上位レイヤから送られてきた送信データを誤り訂正符号で符号化する。

ＩＦＦＴ２１２では、並列キャリヤ数分のパラレル・データに変換してまとめ、所定のＦＦＴサイズ並びにタイミングに従ってＦＦＴサイズ分の逆フーリエ変換を行なう。

ガード・インターバル挿入部２１３は、シンボル間干渉の除去のため、１ＯＦＤＭシンボルの前後にガード・インターバル区間を設ける。

そして、パラレル・データに変換された送信信号を周波数軸での各キャリヤの直交性を保持したまま時間軸の信号にシリアル変換し、Ｄ／Ａ変換器２１４によりアナログのベースバンド信号に変換する。さらにＲＦ部２０２によりＲＦ周波数帯にアップコンバートされてから、アンテナ２０１よりチャネルへ送出される。

一方、受信機側は、Ａ／Ｄ変換器２１４と、ＯＦＤＭシンボル同期処理部２２１と、ＦＦＴ２２２と、復号器２２３と、電力取得部２２４と、信号レベル調整部２２５で構成される。

アンテナより受信した信号を、ＲＦ部２０２でＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートし、Ａ／Ｄ変換器により、デジタル信号に変換する。

シリアル・データとしての受信信号は、ＯＦＤＭシンボル同期処理部２２１により検出された同期タイミングに従って、パラレル・データに変換してまとめられる。

そして、ＦＦＴ２２２によって有効シンボル長分の信号をフーリエ変換し、各サブキャリヤの信号を取り出す。その後、時間軸の信号を周波数軸の信号に変換する。

電力取得部２２４は、ダウンリンク側での所望信号及び干渉信号の電力を取得する。上述したようにＡＰ側からは、ＳＴＡ毎に電力測定用の信号を専用に用意し、これらをデータ・パケットのヘッダ部において時分割で送信している場合（図３を参照のこと）、電力取得部２２４は、自局宛ての電力測定用信号を所望信号とするとともに他局宛ての電力測定用信号を干渉信号として、サブキャリヤ毎の所望信号電力と干渉信号電力を取得することができる。

信号レベル調整部２２５は、所望電力と干渉電力を知ると、干渉電力が同一レベルになるように各サブキャリヤの信号のレベルを調整した後に、これらのＳＩＮＲを統合する。これによって、ＳＩＮＲの良いものとＳＩＮＲの悪いものを統合してＳＩＮＲの悪いものに引き摺られるという問題を解消することができる。

その後、受信信号は、復号器２２３によって誤り訂正並びに復号され、受信データとなり、通信プロトコルの上位レイヤに渡される。復号器は、例えばビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）復号方式を用い、ノイズが混ざったデータの中から、最尤、すなわち確率的に最も確からしいデータ列を再生する。

続いて、図８に示したＡＰ及び図９に示した複数（３台）のＳＴＡで構成されるデータ通信システムにおける動作手順について、図１０を参照しながら説明する。但し、ＡＰと各ＳＴＡ間では、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順を適用したＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御が行なわれるものとする。

ステップ１１：
ＡＰから３台の送信相手のＳＴＡを指定したＲＴＳを送信する。

ステップ１２：
送信相手として指定された各ＳＴＡは、時分割でＣＴＳを返信する。このＣＴＳの先頭には、２ＯＦＤＭシンボル分のリファレンス信号が付加されている。すなわち、１個目のＯＦＤＭシンボルが１個目のリファレンス信号で、２個目のＯＦＤＭシンボルが２個目のリファレンス信号である。

ステップ１３：
ＡＰは、時分割で送られてきたＣＴＳを受信すると、各ＣＴＳの電力を測定し、これを保存する。

ステップ１４：
ＡＰは、時分割で送られてきたＣＴＳを受信すると、各ＣＴＳの１番目のリファレンス信号を用いてアダプティブ・アレーの重みを計算する。さらに、ここで算出された重みを各ＣＴＳの２番目のリファレンス信号で評価する。

ここで行なう評価方法は、ＯＦＤＭの５２本あるサブキャリヤ毎に所望信号と干渉信号の比を求めることができるが、各サブキャリヤ毎に干渉信号の大きさが同一になるように、各サブキャリヤの信号レベルを変換するという操作を行なう（図４を産しようのこと）。各サブキャリヤの干渉レベルが同一になった後でサブキャリヤ毎に所望電力と干渉電力を統合して総合のＳＩＮＲを求める。

ステップ１５：
ステップ１４で求めたＳＩＮＲに基づき変調方式を決定し、ステップ１４で求めた重みを用いてデータを送信する。このデータの先頭には、各ＳＴＡに対応した電力測定用の信号が時分割で付加されている。

ステップ１６：
各ＳＴＡは、３つの電力測定用信号を受信することにより、サブキャリヤ毎に所望信号と干渉信号の比及び電力を測定することができる。

ステップ１７：
ＳＴＡがデータ受信を行なう場合には、ステップ６で得た情報を基に、サブキャリヤ毎の干渉信号のレベルが同一になるように、各サブキャリヤの信号の大きさをデジタル的に調整し、その信号を１つのＯＦＤＭ信号として１つのビタビ復号器などで復号する。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線ＬＡＮのネットワーク構成を模式的に示した図である。 図２は、本発明に係る無線ネットワークにおけるデータ送受信手順を示した図である。 図３は、フレーム・フォーマット例を示した図である。 図４は、各キャリヤでの干渉成分の大きさを統一するように信号レベルを変換する様子を示した図である。 図５は、本発明に係る無線ネットワークで、アクセス・ポイントとして動作する無線通信装置の機能構成例を模式的に示した図である。 図６は、本発明に係る無線ネットワークで、ＳＴＡとして動作する無線通信装置の機能構成例を模式的に示した図である。 図７は、図５に示したＡＰ及び図６に示した複数のＳＴＡで構成されるデータ通信システムにおける動作手順を示したフローチャートである。 図８は、本発明に係る無線ネットワークで、アクセス・ポイントとして動作する無線通信装置についての他の機能構成例を模式的に示した図である。 図９は、本発明に係る無線ネットワークで、ＳＴＡとして動作する無線通信装置についての他の機能構成例を模式的に示した図である。 図１０は、図８に示したＡＰ及び図９に示した複数のＳＴＡで構成されるデータ通信システムにおける動作手順を示したフローチャートである。

符号の説明

１０１…アンテナ
１０２…送受信ＲＦ部
１１１…符号器
１１２…送信用重み乗算部
１１３…ＩＦＦＴ
１１４…ガード・インターバル挿入部
１１５…Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器
１１６…電力測定用信号挿入部
１２１…ＯＦＤＭシンボル同期処理部
１２２…ＦＦＴ
１２３…伝達関数取得部
１２４…電力取得部
１２５…ＳＩＮＲ評価部
２０１…アンテナ
２０２…送受信ＲＦ部
２１１…符号器
２１２…ＩＦＦＴ
２１３…ガード・インターバル挿入部
２１４…Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器
２２１…ＯＦＤＭシンボル同期処理部
２２２…ＦＦＴ
２２３…復号器
２２４…電力取得部
２２５…信号レベル調整部

Claims (12)

1. 複数のアンテナを用い、各アンテナの指向性を適応的に変化させて、送信局と複数の受信局とのダウンリンクを空間分割多重接続する無線通信システムであって、
   複数の受信局から２つのリファレンス信号がそれぞれ送信され、
   送信側では、前記複数の受信機の各々から送信される前記２つのリファレンス信号の一方のリファレンス信号を用いて各アンテナの重みを学習し、他方のリファレンス信号を用いて、学習した各アンテナの重みにより各受信側で確保できるＳＩＮＲを評価する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 複数のアンテナを有するアクセス・ポイントが複数のステーションと通信する無線通信環境下において、アクセス・ポイントからステーションへ通信を行なうダウンリンクを空間分割多重接続する、
   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. 送信側において、学習した各アンテナ重みを用いた出力の電力評価結果と、各受信側からの受信信号の電力結果を用いて、ダウンリンク時の各受信側でのＳＩＮＲを推定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 該ＳＩＮＲの推定結果に基づいてダウンリンク時の変調方式を決定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
5. 送信側がＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ：送信要求）を送信し、各受信側がＲＴＳに応答してＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ：受信準備完了）を返すことでデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式が採用され、
   送信側はＲＴＳを空間分割により送信し、各受信側は時分割によりＣＴＳを返信する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
6. 送信側では、
   各受信側から受信したＣＴＳの電力を取得し、
   ＣＴＳに含まれる２つのリファレンス信号の一方のリファレンス信号を用いて各アンテナの重みを学習するとともに、他方のリファレンス信号を用いて各受信側で確保できるＳＩＮＲを評価し、
   該電力情報と該ＳＩＮＲの情報に基づいて、データ・パケット送信時に変調方式を決定し、
   該決定した変調方式により、得られた重みで空間分割多重してデータ・パケットを送信する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 複数のアンテナを用い、各アンテナの指向性を適応的に変化させて、複数の相手と空間分割多重接続する無線通信装置であって、
   無線信号を送信する送信手段と、
   無線信号を受信する受信手段と、
   複数の受信局からそれぞれ送信される２つのリファレンス信号の一方のリファレンス信号を用いて各アンテナの重みを学習する学習手段と、
   前記複数の受信局からそれぞれ送信される前記２つのリファレンス信号の他方のリファレンス信号を用いて、学習した各アンテナの重みで各受信側で確保できるＳＩＮＲを評価する評価手段と、
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
8. 各受信局からの受信信号の電力を取得する電力取得手段と、
   前記電力取得手段で得られる電力情報と、前記評価手段で得られるＳＩＮＲの情報に基づいて、各受信局でのＳＩＮＲを推定する推定手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
9. 前記推定手段により推定されたＳＩＮＲに基づいてダウンリンク時の変調方式を決定する変調方式決定手段をさらに備え、
   前記送信手段は、該決定した変調方式により、得られた重みで空間分割多重してデータ・パケットを送信する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
10. ＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ：送信要求）を送信し、各受信側からＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ：受信準備完了）を受信したことでデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を採用し、
    前記電力取得手段は、各受信側から受信したＣＴＳの電力を取得し、
    前記学習手段はＣＴＳに含まれる２つのリファレンス信号の一方のリファレンス信号を用いて各アンテナの重みを学習するとともに、前記評価手段は他方のリファレンス信号を用いて各受信側で確保できるＳＩＮＲを評価する、
    ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
11. 複数のアンテナを用い、各アンテナの指向性を適応的に変化させて、複数の相手と空間分割多重接続するための無線通信方法であって、
    複数の受信局からそれぞれ送信される２つのリファレンス信号の一方のリファレンス信号を用いて各アンテナの重みを学習する学習ステップと、
    前記複数の受信局からそれぞれ送信される前記２つのリファレンス信号の他方のリファレンス信号を用いて、学習した各アンテナの重みで各受信側で確保できるＳＩＮＲを評価する評価ステップと、
    各受信局からの受信信号の電力を取得する電力取得ステップと、
    前記電力取得ステップで得られる電力情報と、前記評価ステップで得られるＳＩＮＲの情報に基づいて、各受信局でのＳＩＮＲを推定する推定ステップと、
    前記推定ステップにより推定されたＳＩＮＲに基づいてダウンリンク時の変調方式を決定する変調方式決定ステップと、
    該決定した変調方式により、得られた重みで空間分割多重してデータを送信するデータ送信ステップと、
    を具備することを特徴とする無線通信方法。
12. 複数のアンテナを用い、各アンテナの指向性を適応的に変化させて、複数の相手と空間分割多重接続するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
    複数の受信局からそれぞれ送信される２つのリファレンス信号の一方のリファレンス信号を用いて各アンテナの重みを学習する学習ステップと、
    前記複数の受信局からそれぞれ送信される前記２つのリファレンス信号の他方のリファレンス信号を用いて、学習した各アンテナの重みで各受信側で確保できるＳＩＮＲを評価する評価ステップと、
    各受信局からの受信信号の電力を取得する電力取得ステップと、
    前記電力取得ステップで得られる電力情報と、前記評価ステップで得られるＳＩＮＲの情報に基づいて、各受信局でのＳＩＮＲを推定する推定ステップと、
    前記推定ステップにより推定されたＳＩＮＲに基づいてダウンリンク時の変調方式を決定する変調方式決定ステップと、
    を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
    

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