(57)【要約】  無線伝送装置（１００）は、無線によるデータの送受信を行うアンテナ（１０１）を含む無線送受信部と、無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）バッファ（１０７ａ）と、ＴＣＰバッファ（１０７ａ）に格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、アンテナ（１０１）の通信品質が向上するように、無線送受信部を制御するアンテナ制御部（１０２）とを備える。
2010023890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線によるデータ伝送を行う無線伝送装置であって、
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、
前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファと、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御部とを備える
無線伝送装置。
【請求項２】
前記バッファは、前記無線送受信部によって受信されたＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットが一時的に格納されるＴＣＰバッファである
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項３】
前記無線送受信部は、前記ＴＣＰパケットを受信したことを通知するためのＡＣＫパケットを、当該ＴＣＰパケットの送信元に送信し、
前記アンテナ制御部は、前記ＴＣＰバッファの容量から、前記ＡＣＫパケットに含まれるウインドウサイズを減算することにより、前記ＴＣＰバッファのデータ量を検出する
請求項２に記載の無線伝送装置。
【請求項４】
前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって受信されたデータの単位時間当たりの処理量であるアプリケーションレートと、前記無線送受信部の特性を変更する処理に必要な処理所要時間とを乗算することにより、前記閾値を算出する
請求項３に記載の無線伝送装置。
【請求項５】
前記バッファは、前記無線送受信部によって受信されたデータを処理するアプリケーションプログラムが保持するアプリケーションバッファである
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項６】
該無線伝送装置は、さらに、前記無線送受信部の通信状態を検出する通信状態検出部を備え、
前記アンテナ制御部は、前記通信状態検出部によって検出された前記無線送受信部の通信状態及び前記バッファのデータ量に応じて、前記無線送受信部の特性を変更する
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項７】
前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部に、指向特性が互いに異なる複数のアンテナのうちのいずれかを選択する処理、前記アンテナに近接して配置される無給電素子の導通状態を切り替えることによって前記アンテナの指向特性を変更する処理、及びアダプティブアレーアンテナにおける重み付け係数を変更する処理のいずれかを実行させる
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項８】
前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更する
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項９】
前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成する複数のＴＣＰパケットの受信途中であるにもかかわらず、前記無線送受信部からＡＣＫパケットを所定の時間送信しなかった場合に、データの受信時における前記無線送受信部の特性を変更する
請求項８に記載の無線伝送装置。
【請求項１０】
前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成するＴＣＰパケットであって、ＴＣＰヘッダのシーケンス番号に異なる値が設定されたＮ（Ｎは２以上の整数）個のＴＣＰパケットを前記無線送受信部で連続して受信したにもかかわらず、前記Ｎ個のＴＣＰパケットに対応するＮ個のＡＣＫパケットの確認応答番号に同じ値を設定して前記無線送受信部から送信した場合に、データの受信時における前記無線送受信部の特性を変更する
請求項８に記載の無線伝送装置。
【請求項１１】
前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成するＴＣＰパケットであって、ＴＣＰヘッダのシーケンス番号に同一の値が設定されたＮ（Ｎは２以上の整数）個のＴＣＰパケットを前記無線送受信部で連続して受信し、且つ前記Ｎ個のＴＣＰパケットに対応するＮ個のＡＣＫパケットの確認応答番号に同じ値を設定して前記無線送受信部から送信した場合に、データの送信時における前記無線送受信部の特性を変更する
請求項８に記載の無線伝送装置。
【請求項１２】
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備える無線伝送装置の無線伝送方法であって、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御ステップを含む
無線伝送方法。
【請求項１３】
前記アンテナ制御ステップでは、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更する
請求項１２に記載の無線伝送方法。
【請求項１４】
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備えるコンピュータに、無線によるデータ伝送を行わせるプログラムであって、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御ステップを含む
プログラム。
【請求項１５】
前記アンテナ制御ステップでは、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更する
請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１６】
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備える無線伝送装置に搭載される集積回路であって、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御部を備える
集積回路。
【請求項１７】
前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更する
請求項１６に記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波伝搬環境に適応してアプリケーションの安定した送受信を可能にするために、制御可能なアンテナ装置を有する無線伝送装置のアンテナ制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報端末を相互に接続するネットワーク形態の中で、無線伝送装置は、有線伝送と比較して、端末の可搬性や配置の自由度に優れていること、有線ケーブルを省くことによる軽量化を図れることなどの利点を有している。これにより、従来用途であったパーソナルコンピュータでのデータ伝送に利用されるだけでなく、現在では多くの家電製品にも搭載されて映像や音声の伝送に利用されるようになっている。【０００３】
一方で無線伝送装置は、上記のような利点を有する反面、空間に電磁波を放射して通信を行う。このため、多数の反射物が設置されているような空間では、物体に反射して到来する電波（遅延波）が引き起こすフェージングの影響により、伝送特性の劣化が起こる場合が多い。その影響の軽減策としては、各種ダイバーシチ方式や指向性制御などのアンテナを制御する方法、もしくは、信号処理の際に信号に重み付けを行うアダプティブアレーアンテナのような方法がある。【０００４】
図１３は、一般に空間ダイバーシチと呼ばれる方式でアンテナ制御を行う無線伝送装置の処理ブロック図である。空間ダイバーシチにおいて、複数のアンテナ９０１−１〜９０１−Ｎは、相互に極力無相関になるように設置されている。各アンテナ９０１−１〜９０１−Ｎにより受信された信号は、高周波スイッチ９０２に入力される。入力された複数の信号系列は、高周波スイッチ９０２において、１つの信号系列が選択されて高周波処理部１０３に入力される。選択方法としては、複数の信号系列の信号レベル、もしくは特許文献１に記載されるように、物理層処理部１０４からフィードバックされるビット誤り率などの情報を比較して、最大もしくは最小になる系列にスイッチして出力させるものがよく知られる。また、データリンク層処理部１０５からフィードバックされる情報も利用される。【０００５】
図１３に示すように、物理層処理部１０４を含めた上位の処理ブロックは、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）７階層モデルにより標準化されたものである。インターネットを介したパケット通信の際には、このうちの物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、アプリケーション層）の５層のプロトコルがよく用いられる。また、図１３に示すように、トランスポート層処理部１０７は、バッファ１０８を保持している。【０００６】
また、図１４のように、重み付け合成部１００１から物理層処理部１０４への出力信号の信号電力対雑音電力比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）が最大となるように、複数の信号系列の振幅および位相を可変減衰器１００２−１〜１００２−Ｎおよび可変移相器１００３−１〜１００３−Ｎで調整した後に、加算器１００４において合成する最大比合成法という方法もある。【０００７】
最大比合成法は、信号処理で実現される合成指向性パターンが、例えば、干渉波が到来する方向に対してヌル（ｎｕｌｌ）となるように振幅、位相による重み付けを行う。そして、その重み係数を電波伝搬環境に応じて時間変化させるものは、アダプティブアレーアンテナと呼ばれている。【０００８】
特許文献２に記載されたアンテナは、放射素子のまわりに整合負荷が接続されたパラサイト素子を複数配置し、整合負荷をＯＮ／ＯＦＦすることにより物理的にアンテナ素子の指向性を変化させて信号電力対干渉電力比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ：ＳＩＲ）などのパラメータを最適化するように、複数の整合負荷のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせを決定する制御を行う。【０００９】
上記はいずれも物理層やデータリンク層で得られる指標をアンテナ制御の判断基準とする方式であるが、特許文献３に記載された方法はアプリケーション層におけるデータスループットをアンテナ制御の判断基準としている。【００１０】
いずれの方法も、アンテナを電波の伝搬環境に追随して最適な送受信状態に制御しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２０３９４７号公報
【特許文献２】特開２００３−２６４４１９号公報
【特許文献３】特開２００５−１６７７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
電波伝搬環境に適応した信号受信を実現できるアンテナ装置の制御方法としては、例えば、前述の制御方法などがあるが、それぞれ以下の課題を有する。【００１３】
特許文献１および特許文献２に記載されたアンテナ制御方法は、いずれも物理層やデータリンク層における情報に基づいた方法である。無線伝送においては、物理層やデータリンク層で急激かつ一時的な変動が観測される場合が多々ある。例えば、受信電界強度は、人や物体の移動がない静的な電波伝搬環境であっても常に変動しているものである。また、各層での処理遅延の影響により受信パケット数などが急激に変化して誤り率が増大することもある。【００１４】
これら変動が瞬時もしくは一時的である場合、トランスポート層やアプリケーション層などシステムの上位や内部に有するバッファに蓄積した情報を再生することで、システムとしては安定した通信が可能である。しかしながら、物理層やデータリンク層の情報のみに基づいたアンテナ制御方法では、瞬時の伝搬変動に対してもアンテナを制御することで安定な通信を保とうとする。そのため、不要なアンテナ制御によりシステムとして却って不安定な通信状況に陥る場合がある。【００１５】
一方、特許文献３に記載されたアンテナ制御方法は、アプリケーション層におけるデータスループットを判断基準としたものである。しかしながら、動画コンテンツなどの場合、データスループットがほぼ一定であるため、うまく制御が機能しないことがある。また、アプリケーション層でのデータスループットそのものを測ること自体が困難であるという課題もある。【００１６】
そこで、本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、適切なタイミングでアンテナ切り替え等のアンテナ制御を行うことができる無線伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一形態に係る無線伝送装置は、無線によるデータ伝送を行う無線伝送装置である。具体的には、無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファと、前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御部とを備える。【００１８】
上記構成によれば、電波伝搬環境の瞬間的な変動が生じてもアンテナの切り替え等の無線送受信部の制御をせずにバッファ内のデータを再生することで対応する。一方、扉の開閉や位置の移動など継続的な変動に対してはアンテナの切り替え等をして新たな伝搬環境に適応した伝送を行う。その結果、不要なアンテナ切り替え等を防止することが可能であり、特に動画ストリームなどのコンテンツを安定して送受信することが可能である。【００１９】
一形態として、前記バッファは、前記無線送受信部によって受信されたＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットが一時的に格納されるＴＣＰバッファであってもよい。【００２０】
また、前記無線送受信部は、前記ＴＣＰパケットを受信したことを通知するためのＡＣＫパケットを、当該ＴＣＰパケットの送信元に送信する。そして、前記アンテナ制御部は、前記ＴＣＰバッファの容量から、前記ＡＣＫパケットに含まれるウインドウサイズを減算することにより、前記ＴＣＰバッファのデータ量を検出してもよい。上記構成のように、ＴＣＰヘッダ内のウインドウサイズを用いてデータ量を検出することで、既存の仕組みを有効利用することができる。【００２１】
また、前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって受信されたデータの単位時間当たりの処理量であるアプリケーションレートと、前記無線送受信部の特性を変更する処理に必要な処理所要時間とを乗算することにより、前記閾値を算出してもよい。これにより、アンテナ切り替え中に新たなデータが受信できなくとも、ＴＣＰバッファに蓄積されたデータで処理を継続することができる。その結果、例えば、動画データを受信しているような場合でも、無線送受信部の制御をユーザに意識させることがない。【００２２】
他の形態として、前記バッファは、前記無線送受信部によって受信されたデータを処理するアプリケーションプログラムが保持するアプリケーションバッファであってもよい。【００２３】
さらに、該無線伝送装置は、前記無線送受信部の通信状態を検出する通信状態検出部を備える。そして、前記アンテナ制御部は、前記通信状態検出部によって検出された前記無線送受信部の通信状態及び前記バッファのデータ量に応じて、前記無線送受信部の特性を変更してもよい。これにより、さらに適切なタイミングでアンテナの切り替え等を行うことができる。【００２４】
また、前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部に、指向特性が互いに異なる複数のアンテナのうちのいずれかを選択する処理、前記アンテナに近接して配置される無給電素子の導通状態を切り替えることによって前記アンテナの指向特性を変更する処理、及びアダプティブアレーアンテナにおける重み付け係数を変更する処理のいずれかを実行させてもよい。【００２５】
また、前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更してもよい。【００２６】
一形態として、前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成する複数のＴＣＰパケットの受信途中であるにもかかわらず、前記無線送受信部からＡＣＫパケットを所定の時間送信しなかった場合に、データの受信時における前記無線送受信部の特性を変更してもよい。【００２７】
他の形態として、前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成するＴＣＰパケットであって、ＴＣＰヘッダのシーケンス番号に異なる値が設定されたＮ（Ｎは２以上の整数）個のＴＣＰパケットを前記無線送受信部で連続して受信したにもかかわらず、前記Ｎ個のＴＣＰパケットに対応するＮ個のＡＣＫパケットの確認応答番号に同じ値を設定して前記無線送受信部から送信した場合に、データの受信時における前記無線送受信部の特性を変更してもよい。【００２８】
さらに他の形態として、前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成するＴＣＰパケットであって、ＴＣＰヘッダのシーケンス番号に同一の値が設定されたＮ（Ｎは２以上の整数）個のＴＣＰパケットを前記無線送受信部で連続して受信し、且つ前記Ｎ個のＴＣＰパケットに対応するＮ個のＡＣＫパケットの確認応答番号に同じ値を設定して前記無線送受信部から送信した場合に、データの送信時における前記無線送受信部の特性を変更してもよい。【００２９】
上記の各構成のように、データ送信時とデータ受信時とで個別にアンテナ切り替え等を行うことにより、通信品質のさらなる改善が期待できる。【００３０】
本発明の一形態に係る無線伝送方法は、無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備える無線伝送装置が無線によるデータ伝送を行う方法である。具体的には、前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御ステップを含む。【００３１】
また、前記アンテナ制御ステップでは、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更してもよい。【００３２】
本発明の一形態に係るプログラムは、無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備えるコンピュータに、無線によるデータ伝送を行わせる。具体的には、前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御ステップを含む。【００３３】
また、前記アンテナ制御ステップでは、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更してもよい。【００３４】
本発明の一形態に係る集積回路は、無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備える無線伝送装置に搭載される。具体的には、前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御部を備える。【００３５】
また、前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更してもよい。【００３６】
なお、本発明は、無線伝送装置として実現できるだけでなく、これらの機能を実現する集積回路として実現したり、そのような機能をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、バッファの残量から電波伝搬環境の継続的な悪化を検出することができるので、適切なタイミングで無線送受信部の制御（アンテナ切り替え等）を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る無線伝送装置の処理ブロック図である。
【図２】図２は、無線ネットワークを介して接続された複数の無線伝送装置を示す概念図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係るパケット処理の概念図である。
【図４】図４は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送の概念図である。
【図５】図５は、ＴＣＰパケットのフレームフォーマットを示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ制御部の処理を示したフローチャートである。
【図７】図７は、本発明における無線送受信部の一例を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明における無線送受信部の他の例を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明における無線送受信部の他の例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係るＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送の概念図の一例である。
【図１１】図１１は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送の概念図の他の例である。
【図１２】図１２は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送の概念図の他の例である。
【図１３】図１３は、従来技術における空間ダイバーシチ方式によるアンテナ制御を行う無線伝送装置の処理ブロック図である。
【図１４】図１４は、最大比合成方式によるアンテナ制御を行う無線伝送装置の処理ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における無線伝送装置１００の処理ブロック図である。無線伝送装置１００は、図１に示されるように、アンテナ１０１と、アンテナ制御部１０２と、高周波処理部１０３と、物理層処理部１０４と、データリンク層処理部１０５と、ネットワーク層処理部１０６と、トランスポート層処理部１０７と、アプリケーション層処理部１０９とを備える。なお、アンテナ１０１及び高周波処理部１０３は、無線送受信部（図示省略）の構成要素である。無線送受信部の具体的な構成は、後述する。
【００４０】
実施の形態１では、トランスポート層におけるバッファの残量を監視することでアンテナ制御を行う場合について説明する。
【００４１】
図１において、高周波処理部１０３は、制御可能なアンテナ１０１が受信した高周波信号をベースバンド信号に変換する。また、物理層処理部１０４から入力されたベースバンド信号を高周波信号に変換して、制御可能なアンテナ１０１へ出力する。物理層処理部１０４以降の上位の処理ブロックは、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）７階層モデルにより標準化されたものである。
【００４２】
インターネットを介したパケット通信の際には、このうちの物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、アプリケーション層の５層のプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰプロトコル）がよく用いられる。
【００４３】
図１においては、各層のプロトコル処理を物理層処理部１０４、データリンク層処理部１０５、ネットワーク層処理部１０６、トランスポート層処理部１０７、アプリケーション層処理部１０９が行う。
【００４４】
物理層処理部１０４は、通信状態検出部１０４ａを備える。通信状態検出部１０４ａは、アンテナ１０１の通信状態を検出する。具体的には、アンテナ１０１の受信電界強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：ＲＳＳＩ）、信号電力対雑音電力比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）等を測定する。
【００４５】
データリンク層処理部１０５は、通信状態検出部１０５ａを備える。具体的には、アンテナ１０１で受信されるデータのパケット誤り率（Ｐａｃｋｅｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ：ＰＥＲ）、ビット誤り率（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ：ＢＥＲ）等を測定する。
【００４６】
なお、物理層処理部１０４及びデータリンク層処理部１０５には、それぞれ通信状態検出部１０４ａ、１０５ａが設けられている。これらの通信状態検出部１０４ａ、１０５ａは、現在の通信状態を把握するための情報を出力する点では共通しているが、上述の通り、具体的な測定項目は異なる。
【００４７】
ネットワーク層処理部１０６は、アンテナ１０１から送信されるデータの送信先を設定したり、アンテナ１０１で受信したデータが当該無線伝送装置１００宛であるかを判断したりする。
【００４８】
トランスポート層処理部１０７は、ＴＣＰバッファ１０７ａを備える。ＴＣＰバッファ１０７ａには、アンテナ１０１で受信されたＴＣＰパケット（「ＴＣＰセグメント」ともいう）、又はアンテナ１０１から送信されるＴＣＰパケットが一時的に格納される。
【００４９】
アプリケーション層処理部１０９は、アプリケーションバッファ１０９ａを備える。アプリケーションバッファ１０９ａは、無線伝送装置１００上で実行されるアプリケーションが保持しているバッファである。このアプリケーションバッファ１０９ａには、アンテナ１０１で受信され、当該アプリケーションで使用されるデータ、及び当該アプリケーションで生成され、アンテナ１０１で送信されるデータが一時的に格納される。
【００５０】
アンテナ制御部１０２は、物理層処理部１０４、データリンク層処理部１０５、トランスポート層処理部１０７、アプリケーション層処理部１０９からそれぞれ入力される情報の一部または全部を考慮して、アンテナ１０１の通信品質が向上するように、無線送受信部を制御する。
【００５１】
例えば、アンテナ制御部１０２は、ＴＣＰバッファ１０７ａに格納されているデータ量を検出する。そして、ＴＣＰバッファ１０７ａのデータ量が予め定めた閾値を下回ったことに応じて、無線送受信部の制御を開始すればよい。
【００５２】
なお、ＴＣＰバッファ１０７ａのデータ量の検出方法は、例えば、アンテナ１０１から送信されるＡＣＫパケットに含まれるウインドウサイズを取得し、ＴＣＰバッファ１０７ａの容量からウインドウサイズを減算すればよい。
【００５３】
また、閾値の算出方法としては、例えば、単位時間当たりのデータの処理量であるアプリケーションレートをアプリケーション層処理部１０９から取得し、当該アプリケーションレートとアンテナ１０１の制御に必要な処理所要時間とを乗算すればよい。
【００５４】
図２は、本発明の実施の形態１における無線ネットワークを介して接続された複数の無線伝送装置を示す概念図である。図２では、２つの無線伝送装置間の通信を示しているが、３つ以上の無線伝送装置で構成され、少なくとも１つの無線伝送装置が制御可能なアンテナを有する無線伝送装置である無線通信システムでも本発明は適用できる。
【００５５】
本発明においては、図１の処理ブロックかつ制御可能なアンテナを有する受信側無線伝送装置２０２が、トランスポート層プロトコルとしてＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ネットワーク層プロトコルとしてＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を使用し、ＩＥＥＥ（ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１系の規格に準拠した形式で他の送信側無線伝送装置２０１から送信された動画データパケットを受信する場合を例に、本発明の実施の形態１におけるアンテナ制御方法の手順の説明を行う。
【００５６】
送信側無線伝送装置２０１により送信された受信側無線伝送装置２０２宛のデータパケットは、受信側無線伝送装置２０２のアンテナ１０１によって受信され、高周波処理部１０３に入力される。高周波処理部１０３では、検波器などにより入力された高周波信号をベースバンド信号に変換する処理が行われる。その後、ベースバンド信号となった受信信号は物理層処理部１０４に転送される。
【００５７】
図３は、本実施の形態１における各層処理部でのパケット処理の概念図である。第１層の処理にあたる物理層処理部１０４では、高周波処理部１０３から入力されたベースバンド信号３０１に復調処理が施されて、「０」及び「１」で表現されるＭＡＣパケット（「ＭＡＣフレーム」ともいう）３０２が生成される。このＭＡＣパケット３０２は、データリンク層処理部１０５に転送される。
【００５８】
ここで、アンテナ制御部１０２は、物理層処理部１０４から受信信号のＲＳＳＩ、ＳＮＲなどの情報を得ることができる。
【００５９】
データリンク層処理部１０５では、媒体アクセス制御（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＡＣ）副層による無線伝送におけるアクセス制御処理がされて、ＭＡＣパケット３０２からＭＡＣヘッダが取り除かれたＩＰパケット３０３が生成される。このＩＰパケット３０３は、ネットワーク層処理部１０６に転送される。
【００６０】
また、データリンク層処理部１０５においては、ＭＡＣパケット３０２の最後尾に付加されたフレームチェックシーケンス（Ｆｒａｍｅ  Ｃｈｅｃｋ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ：ＦＣＳ）により誤り検出がされる。その結果、アンテナ制御部１０２は、データリンク層処理部１０５からＭＡＣ副層でのＰＥＲやＢＥＲなどの情報を得ることができる。
【００６１】
ネットワーク層処理部１０６に転送されたＩＰパケット３０３は、付加されているＩＰヘッダ情報に基づいて、ネットワーク上の経路探索やパケットの分割、再構築が行われる。受信側無線伝送装置２０２宛のデータ系列は、ＩＰヘッダが取り除かれたＴＣＰパケット３０４としてトランスポート層処理部１０７に転送される。
【００６２】
トランスポート層処理部１０７は、転送されたＴＣＰパケット３０４に誤りがない場合に、ＴＣＰヘッダを取り除いてそのデータ３０５をＴＣＰバッファ１０７ａに一時的に格納する。そして、ＡＣＫ（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）パケットを送信側無線伝送装置２０１に対して返信する。ＴＣＰバッファ１０７ａに一時的に格納されたデータ３０５は、随時呼び出されてアプリケーション層処理部１０９に転送される。
【００６３】
アプリケーション層処理部１０９に入力されたデータ３０５は、信号処理されて、動画データ等として再生される。ＴＣＰプロトコルは、前述のように伝送されたデータパケットに対するＡＣＫパケットを返信すること、ＡＣＫパケットが返信されないデータパケットは再送されること、受信データを一時的にバッファに格納することにより伝送路の揺らぎの影響を抑えることで、信頼性や安定性の高い伝送を実現している。
【００６４】
図４は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送の概念図である。図５は、ＴＣＰパケット３０４のフレームフォーマットである。図５に示すように、ＴＣＰパケット３０４のＴＣＰヘッダには、アプリケーションやサービスを識別するため送信元ポート番号及び受信先ポート番号、パケットに格納されているデータが元データのどの位置のデータであるかを示すシーケンス番号、次に送信すべきデータパケットの番号を示す確認応答番号、受信可能なデータサイズを示すウインドウサイズ（バイト数）などが格納される。
【００６５】
以下、図４、図５を用いて、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送について説明する。なお、以降の説明において、アプリケーション層処理部１０９で処理されるべきデータを含むＴＣＰパケットを「データパケット（ＤＰ）」、データパケットを受信したことを通信相手に通知するＴＣＰパケットを「ＡＣＫパケット（ＡＰ）」と表記する。
【００６６】
送信側無線伝送装置２０１から伝送されるデータパケットＤＰ１のＴＣＰヘッダ内のシーケンス番号には、送信データの最初のシーケンス番号が付与される。図４におけるデータパケットＤＰ１では、シーケンス番号ＳＮ１は１としている。データパケットＤＰ１（パケット内データのシーケンス番号は１から１５００）を誤りなく受信できた受信側無線伝送装置２０２は、ＡＣＫパケットＡＰ１を送信側無線伝送装置２０１に対して返信する。ＡＣＫパケットＡＰ１のＴＣＰヘッダ内の確認応答番号ＡＮ１には、次に受信したいデータのシーケンス番号（図４の例では、１５００＋１＝１５０１）、ウインドウサイズＷＳ１には、受信可能なデータのサイズ（この場合、１５００バイト）が、送信側無線伝送装置２０１に通知するために付与される。以降、このデータパケットとＡＣＫパケットのやりとりを繰り返す。
【００６７】
ここで、ＡＣＫパケットに付与されるウインドウサイズは、受信側無線伝送装置２０２のＴＣＰバッファ１０７ａの空き容量を示したものである。例えば、ＡＣＫパケットＡＰ２のウインドウサイズＷＳ２のように、１パケットのサイズよりも大きな値（この場合、３０００バイト）が返された場合には、送信側無線伝送装置２０１は、データパケットＤＰ３（データサイズ１５００バイト）に対するＡＣＫパケットＡＰ３を待たずに、データパケットＤＰ４（データサイズ１５００バイト）を送信することが可能である。
【００６８】
アンテナ制御部１０２は、ＡＣＫパケットのウインドウサイズの情報をトランスポート層処理部１０７から得て、ＴＣＰバッファ１０７ａ内のデータ残量を監視する。ＴＣＰバッファ１０７ａ内のデータ残量が減少することは、アプリケーションレートと比較して伝送レートが低くなったことを意味する。このとき、アンテナ制御部１０２は、電波伝搬環境がこれまでと変化しているものと判断し、アンテナ１０１の制御を開始する。
【００６９】
図６は、図２の受信側無線伝送装置２０２のアンテナ制御部１０２の処理動作を示したフローチャートである。
【００７０】
以下、図６を用いて、アンテナ制御部１０２の処理の詳細を述べる。
【００７１】
アンテナ制御部１０２は、予め、ＴＣＰバッファ１０７ａの総容量ＢＳ（バイト）と、アンテナ１０１の制御を開始してからアンテナ１０１の新たな状態を決定するまでの処理所要時間Ｔ（秒、Ｔ＞０）とを保持している。また、アンテナ制御部１０２は、自局宛のパケット到着を待機している状態のとき、アンテナ１０１の特性をある特定の初期状態にしておく。
【００７２】
送信側無線伝送装置２０１との通信が開始された場合（ステップＳ６０１）、アンテナ制御部１０２は、アプリケーション層処理部１０９からアプリケーションレートＶ（例えば、ビット／秒）に関する情報を得る（ステップＳ６０２）。アプリケーションレートＶは、アプリケーション層処理部１０９に属するアプリケーション（図示省略）によって、単位時間当たりに処理されるデータ量であり、例えば、動画データ圧縮方式などである。
【００７３】
次に、アンテナ制御部１０２は、通信が継続（ステップＳ６０３でＹｅｓ）されている場合に、通信状態検出部１０４ａ、１０５ａから通知される通信状態を監視する（ステップＳ６０４）。そして、通信状態が所定の基準値を下回った場合（ステップＳ６０４でＹｅｓ）、アンテナ制御部１０２は、トランスポート層処理部１０７により生成されるＡＣＫパケットのウインドウサイズＷＳ（バイト）を得る（ステップＳ６０５）。そして、総容量ＢＳと空き容量であるウインドウサイズＷＳとの差分からバッファ１０８内に蓄積されているデータの容量を求める。
【００７４】
ここで、電波伝搬環境が変動した場合に、アンテナ１０１の制御を開始してからアンテナ１０１の新たな状態を決定するまで全くデータが受信できない最悪の状況を仮定すると、アンテナ１０１の制御を開始する瞬間には、ＴＣＰバッファ１０７ａは、アプリケーションレートＶとアンテナ制御に必要な処理所要時間Ｔとの積で表される量（閾値）のデータ（Ｖ×Ｔバイト）を最低でも保持しておかなければならない。
【００７５】
言い換えると、電波伝搬環境に大きな変動があっても、アプリケーションレートＶとアンテナ制御に必要な処理所要時間Ｔとの積で表される量のデータがＴＣＰバッファ１０７ａに常に確保されていれば、アンテナ１０１の制御を行ってアンテナ１０１の状態を変化させることで、安定したパケット受信、アプリケーション再生を継続することができる。
【００７６】
そこで、アンテナ制御部１０２は、ＴＣＰバッファ１０７ａの総容量ＢＳとウインドウサイズＷＳとの差分が、アプリケーションレートＶとアンテナ制御に必要な処理所要時間Ｔとの積を下回った場合、すなわち（ＢＳ−ＷＳ）≦（Ｖ×Ｔ）である場合（ステップＳ６０６でＹｅｓ）にアンテナ１０１の制御を開始し、アンテナ１０１の新たな状態を決定する（ステップＳ６０７）。
【００７７】
一方、それ以外の場合（ステップＳ６０６でＮｏ）は、アンテナ１０１の状態をそのままにして、次のＡＣＫパケットのウインドウサイズＷＳの情報を待つ。以上のアルゴリズムを通信終了まで繰り返す（ステップＳ６０３からステップＳ６０７）。
【００７８】
なお、上記の説明において、「アンテナ１０１の制御」とは、アンテナ１０１の通信品質が向上するように、無線送受信部を制御することを指す。例えば、指向特性の異なる複数のアンテナのうちからいずれかを選択するものであってもよいし、設置位置の異なる複数のアンテナのうちからいずれかを選択するものであってもよい。
【００７９】
例えば、上記図１の構成において、制御可能なアンテナ１０１は、ダイバーシチアンテナであってもよいし、アンテナの周囲に配置された無給電素子のＯＮ／ＯＦＦ（無給電素子の導通状態を切り替える）により電気的に指向性を切り替えるアンテナであってもよいし、重み付け係数を変化させて信号処理的に指向性を切り替えるアダプティブアレーアンテナであってもよく、アンテナの種類は問わない。
【００８０】
アンテナ１０１は複数あってもよく、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式を用いる無線伝送装置にも適応可能である。また、アンテナ制御部１０２からの出力は、制御可能なアンテナ１０１の制御方法に対応した信号であればよい。
【００８１】
図７〜図９は、指向特性を変更可能な無線送受信部の例を示す図である。
【００８２】
図７に示される無線送受信部は、複数のアンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、複数のアンテナ切り替えスイッチ１０１ｄ、１０１ｅとを備える。図７に示すように、複数のアンテナ切り替えスイッチ１０１ｄ、１０１ｅを設けたことにより、複数のアンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを組み合わせとして選んで、高周波処理部１０３に接続することを可能としている。このような構成は、ＭＩＭＯ無線伝送方式に対応することができる。
【００８３】
この場合、アンテナ制御部１０２は、アンテナ切り替えスイッチ１０１ｄ、１０１ｅを制御して、アンテナの組み合わせを順次変更しながら通信を試行し、最も通信品質の高いアンテナの組み合わせを選択するようにしてもよい。
【００８４】
図８に示される無線送受信部は、１本のアンテナ１０１ａと、無給電素子１０１ｆと、スイッチ１０１ｉとを備える。図８に示すように、アンテナ１０１ａの近傍に無給電素子１０１ｆを置き、その無給電素子１０１ｆの接地状態をスイッチ１０１ｉによって変化させることにより指向特性を変化させる。これにより、指向特性の異なる複数のアンテナのうちから１つを選択したのと同様の効果を得ることができる。
【００８５】
図９に示される無線送受信部は、複数のアンテナ１０１ａ、１０１ｂと、複数の無給電素子１０１ｆ、１０１ｇ、１０１ｈと、複数のスイッチ１０１ｉ、１０１ｊ、１０１ｋとを備える。図９に示すように、複数のアンテナ１０１ａ、１０１ｂの近傍に複数の無給電素子１０１ｆ、１０１ｇ、１０１ｈを置き（アンテナの数と無給電素子の数とは同じでも異なってもよい）、それらの無給電素子１０１ｆ、１０１ｇ、１０１ｈの接地状態をスイッチ１０１ｉ、１０１ｊ、１０１ｋによって変化させることにより、指向特性を変化させる。これにより、アンテナを切り替えたのと同様の効果を得ることができる。この構成は、ＭＩＭＯ無線伝送方式に対応することができる。
【００８６】
また、実施の形態１においては、アンテナ制御部１０２は、アンテナ制御の要否の判断基準として、通信状態検出部１０４ａ、１０４ｂの検出結果と、ＴＣＰバッファ１０７ａに蓄積されているデータ残量とを用いたが、これに限ることなく、ＴＣＰバッファ１０７ａに蓄積されているデータ残量のみに基づいて、アンテナ制御の要否を判断してもよい。または、ＴＣＰバッファ１０７ａに代えて、アプリケーションバッファ１０９ａに蓄積されているデータ残量を用いてもよい。
【００８７】
また、実施の形態１における閾値は、アプリケーションレートＶとアンテナ制御に要する処理所要時間Ｔとを乗算することによって算出した例を示したが、これでは、アンテナ制御に想定以上に時間がかかった場合に、動画データ等が途切れてしまう可能性がある。そこで、上記の閾値に、さらに係数（例えば、１．０５〜１．２の範囲から選択される係数）を乗じることにより、さらに安定したデータ伝送が可能となる。
【００８８】
さらに、複数アプリケーションが並列に伝送される場合には、アプリケーションレートＶを通信開始時のみでなく常に監視しておいてもよい。
【００８９】
さらに、ＡＣＫパケットの返信方法は実装に依存するが、数パケットのデータパケットで１回のＡＣＫパケットを返信する方法でも、ウインドウサイズを参照することが可能であるので、本発明は適応可能である。
【００９０】
以上、かかる構成によれば、電波伝搬環境の変動をトランスポート層やアプリケーション層のバッファ内のデータ残量を用いて検知し、瞬時の電波伝搬変動による揺らぎはバッファ内のデータを用いることで吸収することができる。一方、データ残量の大幅な減少により電波伝搬環境が大きく変化したと判断した場合には、アンテナを制御することで、瞬時の電波伝搬変動に対して不要なアンテナ制御により伝送特性が劣化することがない。また、アンテナ制御が完了するまで動画が途切れない程度のデータ量を常にバッファに確保した上でアンテナ制御を併せて行うことで、ＴＣＰプロトコルでの動画データ伝送をさらに安定させることが可能である。
【００９１】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、トランスポート層における受信確認応答パケット（ＡＣＫパケット）のヘッダ情報もしくは受信確認応答パケットの伝送がタイムアウトになることの少なくとも一方を用いて、アンテナ制御を行う場合について説明する。
【００９２】
本実施の形態２において、受信側無線伝送装置２０２の構成およびアンテナ制御部１０２の処理フローチャートは、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００９３】
図１０は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送でデータパケットの受信に誤りが生じる場合の例である。なお、ここでは主に、動画のストリーム配信のように、アプリケーションによって処理されるデータが、複数のデータパケットに分割されて送信されるような場合を想定している。
【００９４】
図１０に示すように、受信側無線伝送装置２０２において、データパケットＤＰ１１の受信に誤りが生じたとき、受信側無線伝送装置２０２のトランスポート層処理部１０７は、送信側無線伝送装置２０１にＡＣＫパケットを返信しない。送信側無線伝送装置２０１は、受信確認応答パケットの伝送のタイムアウトを検知して、データパケットＤＰ１１を再送する。
【００９５】
アンテナ制御部１０２は、現在までに受信したデータパケット（ＤＰ１１）が、最後のデータパケットであるか否かの情報をアプリケーション層処理部１０９から取得する。また、アンテナ制御部１０２は、アンテナ１０１からＡＣＫパケットが送信される度に、当該ＡＣＫパケットのヘッダ情報をトランスポート層処理部１０７から取得する。
【００９６】
ここで、アンテナ制御部１０２は、未だデータの受信途中（直前に受信したデータパケットは、最後のデータパケットではない）であるにもかかわらず、トランスポート層処理部１０７から一定期間ＡＣＫパケットのヘッダ情報が得られない場合には、受信時のアンテナ状態に問題があると判断する。そして、送信時は現在のアンテナ状態のままで、受信時は別のアンテナ状態になるようにアンテナ１０１を制御する。
【００９７】
送受信の切替のタイミングは、物理層処理部１０４もしくはデータリンク層処理部１０５からの送信もしくは受信イネーブル信号などから得ることができるので、送受信で異なるアンテナ状態を実現することが可能である。典型的な処理として、物理層処理部１０４（若しくはデータリンク層処理部１０５）は、常時受信イネーブル信号を出力しており、送信すべきデータを上位層処理部（トランスポート層処理部１０７やアプリケーション層処理部１０９等）から受け取ったときのみ受信イネーブル信号に代えて、送信イネーブル信号を出力する。
【００９８】
図１１も、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送でデータパケットの受信に誤りが生じる場合の別の例である。受信側無線伝送装置２０２において、データパケットＤＰ２２の受信に誤りが生じたとき、後続のデータパケットＤＰ２３およびＤＰ２４が受信できたとしても、それに対するＡＣＫパケットＡＰ２３およびＡＰ２４の確認応答番号ＡＮ２３およびＡＮ２４はともに、受信誤りが起こったデータパケットＤＰ２２のシーケンス番号ＳＮ２２（図１１の例では２１５０１）となる。
【００９９】
受信側無線伝送装置２０２は、トランスポート層処理部１０７から得られるＡＣＫパケットの確認応答番号が同一であることから、データの伝送に際して何らかの問題があることを検知できる。例えば、送信側無線伝送装置２０１に対してウインドウサイズが大きく通知されている場合、送信側無線伝送装置２０１は、データパケットＤＰ２２が正常に伝送されているか否かに関わらず、ウインドウサイズ分のデータをまとめて伝送する。
【０１００】
そこで、アンテナ制御部１０２は、正常に受信できたＮ（Ｎは２以上の整数）個のデータパケットのシーケンス番号（図１１の例では２０００１、２３００１、２４５０１）がそれぞれ異なるのに対して、当該データパケットに対するＡＣＫパケットの確認応答番号に同一の値を設定した場合には、受信時のアンテナ状態に問題があると判断する。そして、送信時は現在のアンテナ状態のままで、受信時は別のアンテナ状態になるようにアンテナを制御する。
【０１０１】
一方、図１２は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送でＡＣＫパケットの送信に誤りが生じる場合の例である。受信側無線伝送装置２０２において、データパケットＤＰ３１の受信が正常に終了したとき、データパケットＤＰ３１に対するＡＣＫパケットＡＰ３１を送信する。ここで、ＡＣＫパケットが何らかの原因により送信側無線伝送装置２０１で正常に受信されなかったとき、送信側無線伝送装置２０１は、データパケットＤＰ３１を再送する。受信側無線伝送装置２０２から送信側無線伝送装置２０１への伝送状態が厳しい場合、これらの処理が繰り返される。
【０１０２】
上記、送信時に問題がある例と同様に、受信側無線伝送装置２０２は、トランスポート層処理部１０７から得られるＡＣＫパケットの確認応答番号が同一であることから、データの伝送に際して何らかの問題があることを検知できる。ここで、正常に受信できたＮ（Ｎは２以上の整数）個のデータパケットのシーケンス番号（図１２の例では３１５０１）に同一の値が設定されており、且つ当該データパケットに対応するＡＣＫパケットの確認応答番号にも同一の値を設定していることから、送信時のアンテナ状態に問題があると判断する。そして、受信時は現在のアンテナ状態のままで、送信時は別のアンテナ状態になるようにアンテナを制御する。
【０１０３】
以上のようにして、本実施の形態２における無線伝送装置はパケットの送受信のどちらに問題が生じているかを特定できることから、送受信時で異なるアンテナ状態を実現することが可能となり、データ伝送を更に安定させることができる。
【０１０４】
なお、本発明においては、トランスポート層プロトコルとしてＴＣＰ、ネットワーク層プロトコルとしてＩＰを使用し、ＩＥＥＥ８０２．１１系の規格に準拠した形式を例にとって説明したが、これらのプロトコルや規格以外のプロトコルや規格に準拠した形式でもよい。
【０１０５】
また、本発明の実施の形態１においては、トランスポート層が有するＴＣＰバッファ１０７ａの状態を用いて、アンテナ１０１の制御を行っているが、アプリケーション層においてデータを一時的に格納するアプリケーションバッファ１０９ａの状態（データ残量）を用いてアンテナ１０１の制御を行ってもよい。
【０１０６】
また、ネットワークに接続された家電製品やパーソナルコンピュータに搭載された動画ストリーミングを行うアプリケーションは、ユーザにより再生が指示されたとき、一定量のデータがアプリケーションバッファに格納されてからコンテンツの再生を開始するのが一般的である。この再生開始時のアプリケーションバッファのデータ残量の監視を常時行うことで、アンテナ制御の判断基準とすることが可能である。
【０１０７】
（その他変形例）
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１０８】
上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０１０９】
上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成要素部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【０１１０】
上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。ＩＣカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカードまたはモジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ＩＣカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
【０１１１】
本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
【０１１２】
また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されているデジタル信号であるとしてもよい。
【０１１３】
また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
【０１１４】
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、マイクロプロセッサは、コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
【０１１５】
また、プログラムまたはデジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、またはプログラムまたはデジタル信号をネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
【０１１６】
上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【０１１７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明にかかる無線伝送装置は、電波伝搬環境の変動に追随するアンテナ制御を行うことでアプリケーションデータを安定して送受信することが可能であり、特に動画ストリームなどのデータを転送、再生する機器などに有用である。
【符号の説明】
【０１１９】
１００                                  無線伝送装置
１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，９０１−１，９０１−Ｎ    アンテナ
１０１ｄ，１０１ｅ                      アンテナ切り替えスイッチ
１０１ｆ，１０１ｇ，１０１ｈ            無給電素子
１０１ｉ，１０１ｊ，１０１ｋ            スイッチ
１０２                                  アンテナ制御部
１０３，１０３−１，１０３−Ｎ          高周波処理部
１０４                                  物理層処理部
１０４ａ、１０５ａ                      通信状態検出部
１０５                                  データリンク層処理部
１０６                                  ネットワーク層処理部
１０７                                  トランスポート層処理部
１０７ａ                                ＴＣＰバッファ
１０８                                  バッファ
１０９                                  アプリケーション層処理部
１０９ａ                                アプリケーションバッファ
２０１                                  送信側無線伝送装置
２０２                                  受信側無線伝送装置
３０１                                  ベースバンド信号
３０２                                  ＭＡＣパケット
３０３                                  ＩＰパケット
３０４                                  ＴＣＰパケット
３０５                                  データ
９０２                                  高周波スイッチ
１００１                                重み付け合成部
１００２−１，１００２−Ｎ              可変減衰器
１００３−１，１００３−Ｎ              可変移相器
１００４                                加算器
【図１】
2010023890.tif 000003
【図２】
2010023890.tif 000004
【図３】
2010023890.tif 000005
【図４】
2010023890.tif 000006
【図５】
2010023890.tif 000007
【図６】
2010023890.tif 000008
【図７】
2010023890.tif 000009
【図８】
2010023890.tif 000010
【図９】
2010023890.tif 000011
【図１０】
2010023890.tif 000012
【図１１】
2010023890.tif 000013
【図１２】
2010023890.tif 000014
【図１３】
2010023890.tif 000015
【図１４】
2010023890.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月12日(2010.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線によるデータ伝送を行う無線伝送装置であって、
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、
前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファと、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記無線送受信部に、指向特性が互いに異なる複数のアンテナのうちのいずれかを選択する処理、前記アンテナに近接して配置される無給電素子の導通状態を切り替えることによって前記アンテナの指向特性を変更する処理、及びアダプティブアレーアンテナにおける重み付け係数を変更する処理のいずれかを実行させることによって、前記無線送受信部の特性を変更するアンテナ制御部とを備える
無線伝送装置。
【請求項２】
前記バッファは、前記無線送受信部によって受信されたＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットが一時的に格納されるＴＣＰバッファである
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項３】
前記無線送受信部は、前記ＴＣＰパケットを受信したことを通知するためのＡＣＫパケットを、当該ＴＣＰパケットの送信元に送信し、
前記アンテナ制御部は、前記ＴＣＰバッファの容量から、前記ＡＣＫパケットに含まれるウインドウサイズを減算することにより、前記ＴＣＰバッファのデータ量を検出する
請求項２に記載の無線伝送装置。
【請求項４】
前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって受信されたデータの単位時間当たりの処理量であるアプリケーションレートと、前記無線送受信部の特性を変更する処理に必要な処理所要時間とを乗算することにより、前記閾値を算出する
請求項３に記載の無線伝送装置。
【請求項５】
前記バッファは、前記無線送受信部によって受信されたデータを処理するアプリケーションプログラムが保持するアプリケーションバッファである
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項６】
該無線伝送装置は、さらに、前記アンテナの受信電界強度、前記アンテナの信号電力対雑音電力比、前記アンテナで受信されるデータのパケット誤り率、及び前記アンテナで受信されるデータのビット誤り率の少なくとも１つを検出する通信状態検出部を備え、
前記アンテナ制御部は、前記通信状態検出部によって検出された前記無線送受信部の通信状態及び前記バッファのデータ量に応じて、前記無線送受信部の特性を変更する
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて決定されるデータの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを、前記アンテナが送信状態であるか受信状態であるかを示す信号に応じて切り替える
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項９】
前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成する複数のＴＣＰパケットの受信途中であるにもかかわらず、前記無線送受信部からＡＣＫパケットを所定の時間送信しなかった場合に、データの受信時における前記無線送受信部の特性を変更する
請求項８に記載の無線伝送装置。
【請求項１０】
前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成するＴＣＰパケットであって、ＴＣＰヘッダのシーケンス番号に異なる値が設定されたＮ（Ｎは２以上の整数）個のＴＣＰパケットを前記無線送受信部で連続して受信したにもかかわらず、前記Ｎ個のＴＣＰパケットに対応するＮ個のＡＣＫパケットの確認応答番号に同じ値を設定して前記無線送受信部から送信した場合に、データの受信時における前記無線送受信部の特性を変更する
請求項８に記載の無線伝送装置。
【請求項１１】
前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成するＴＣＰパケットであって、ＴＣＰヘッダのシーケンス番号に同一の値が設定されたＮ（Ｎは２以上の整数）個のＴＣＰパケットを前記無線送受信部で連続して受信し、且つ前記Ｎ個のＴＣＰパケットに対応するＮ個のＡＣＫパケットの確認応答番号に同じ値を設定して前記無線送受信部から送信した場合に、データの送信時における前記無線送受信部の特性を変更する
請求項８に記載の無線伝送装置。
【請求項１２】
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備える無線伝送装置の無線伝送方法であって、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記無線送受信部に、指向特性が互いに異なる複数のアンテナのうちのいずれかを選択する処理、前記アンテナに近接して配置される無給電素子の導通状態を切り替えることによって前記アンテナの指向特性を変更する処理、及びアダプティブアレーアンテナにおける重み付け係数を変更する処理のいずれかを実行させることによって、前記無線送受信部の特性を変更するアンテナ制御ステップを含む
無線伝送方法。
【請求項１３】
前記アンテナ制御ステップでは、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて決定されるデータの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを、前記アンテナが送信状態であるか受信状態であるかを示す信号に応じて切り替える
請求項１２に記載の無線伝送方法。
【請求項１４】
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備えるコンピュータに、無線によるデータ伝送を行わせるプログラムであって、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記無線送受信部に、指向特性が互いに異なる複数のアンテナのうちのいずれかを選択する処理、前記アンテナに近接して配置される無給電素子の導通状態を切り替えることによって前記アンテナの指向特性を変更する処理、及びアダプティブアレーアンテナにおける重み付け係数を変更する処理のいずれかを実行させることによって、前記無線送受信部の特性を変更するアンテナ制御ステップを含む
プログラム。
【請求項１５】
前記アンテナ制御ステップでは、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて決定されるデータの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを、前記アンテナが送信状態であるか受信状態であるかを示す信号に応じて切り替える
請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１６】
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備える無線伝送装置に搭載される集積回路であって、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記無線送受信部に、指向特性が互いに異なる複数のアンテナのうちのいずれかを選択する処理、前記アンテナに近接して配置される無給電素子の導通状態を切り替えることによって前記アンテナの指向特性を変更する処理、及びアダプティブアレーアンテナにおける重み付け係数を変更する処理のいずれかを実行させることによって、前記無線送受信部の特性を変更するアンテナ制御部を備える
集積回路。
【請求項１７】
前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて決定されるデータの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを、前記アンテナが送信状態であるか受信状態であるかを示す信号に応じて切り替える
請求項１６に記載の集積回路。
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月24日(2010.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波伝搬環境に適応してアプリケーションの安定した送受信を可能にするために、制御可能なアンテナ装置を有する無線伝送装置のアンテナ制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報端末を相互に接続するネットワーク形態の中で、無線伝送装置は、有線伝送と比較して、端末の可搬性や配置の自由度に優れていること、有線ケーブルを省くことによる軽量化を図れることなどの利点を有している。これにより、従来用途であったパーソナルコンピュータでのデータ伝送に利用されるだけでなく、現在では多くの家電製品にも搭載されて映像や音声の伝送に利用されるようになっている。
【０００３】
一方で無線伝送装置は、上記のような利点を有する反面、空間に電磁波を放射して通信を行う。このため、多数の反射物が設置されているような空間では、物体に反射して到来する電波（遅延波）が引き起こすフェージングの影響により、伝送特性の劣化が起こる場合が多い。その影響の軽減策としては、各種ダイバーシチ方式や指向性制御などのアンテナを制御する方法、もしくは、信号処理の際に信号に重み付けを行うアダプティブアレーアンテナのような方法がある。
【０００４】
図１３は、一般に空間ダイバーシチと呼ばれる方式でアンテナ制御を行う無線伝送装置の処理ブロック図である。空間ダイバーシチにおいて、複数のアンテナ９０１−１〜９０１−Ｎは、相互に極力無相関になるように設置されている。各アンテナ９０１−１〜９０１−Ｎにより受信された信号は、高周波スイッチ９０２に入力される。入力された複数の信号系列は、高周波スイッチ９０２において、１つの信号系列が選択されて高周波処理部１０３に入力される。選択方法としては、複数の信号系列の信号レベル、もしくは特許文献１に記載されるように、物理層処理部１０４からフィードバックされるビット誤り率などの情報を比較して、最大もしくは最小になる系列にスイッチして出力させるものがよく知られる。また、データリンク層処理部１０５からフィードバックされる情報も利用される。
【０００５】
図１３に示すように、物理層処理部１０４を含めた上位の処理ブロックは、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）７階層モデルにより標準化されたものである。インターネットを介したパケット通信の際には、このうちの物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、アプリケーション層）の５層のプロトコルがよく用いられる。また、図１３に示すように、トランスポート層処理部１０７は、バッファ１０８を保持している。
【０００６】
また、図１４のように、重み付け合成部１００１から物理層処理部１０４への出力信号の信号電力対雑音電力比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）が最大となるように、複数の信号系列の振幅および位相を可変減衰器１００２−１〜１００２−Ｎおよび可変移相器１００３−１〜１００３−Ｎで調整した後に、加算器１００４において合成する最大比合成法という方法もある。
【０００７】
最大比合成法は、信号処理で実現される合成指向性パターンが、例えば、干渉波が到来する方向に対してヌル（ｎｕｌｌ）となるように振幅、位相による重み付けを行う。そして、その重み係数を電波伝搬環境に応じて時間変化させるものは、アダプティブアレーアンテナと呼ばれている。
【０００８】
特許文献２に記載されたアンテナは、放射素子のまわりに整合負荷が接続されたパラサイト素子を複数配置し、整合負荷をＯＮ／ＯＦＦすることにより物理的にアンテナ素子の指向性を変化させて信号電力対干渉電力比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ：ＳＩＲ）などのパラメータを最適化するように、複数の整合負荷のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせを決定する制御を行う。
【０００９】
上記はいずれも物理層やデータリンク層で得られる指標をアンテナ制御の判断基準とする方式であるが、特許文献３に記載された方法はアプリケーション層におけるデータスループットをアンテナ制御の判断基準としている。
【００１０】
いずれの方法も、アンテナを電波の伝搬環境に追随して最適な送受信状態に制御しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２０３９４７号公報
【特許文献２】特開２００３−２６４４１９号公報
【特許文献３】特開２００５−１６７７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
電波伝搬環境に適応した信号受信を実現できるアンテナ装置の制御方法としては、例えば、前述の制御方法などがあるが、それぞれ以下の課題を有する。
【００１３】
特許文献１および特許文献２に記載されたアンテナ制御方法は、いずれも物理層やデータリンク層における情報に基づいた方法である。無線伝送においては、物理層やデータリンク層で急激かつ一時的な変動が観測される場合が多々ある。例えば、受信電界強度は、人や物体の移動がない静的な電波伝搬環境であっても常に変動しているものである。また、各層での処理遅延の影響により受信パケット数などが急激に変化して誤り率が増大することもある。
【００１４】
これら変動が瞬時もしくは一時的である場合、トランスポート層やアプリケーション層などシステムの上位や内部に有するバッファに蓄積した情報を再生することで、システムとしては安定した通信が可能である。しかしながら、物理層やデータリンク層の情報のみに基づいたアンテナ制御方法では、瞬時の伝搬変動に対してもアンテナを制御することで安定な通信を保とうとする。そのため、不要なアンテナ制御によりシステムとして却って不安定な通信状況に陥る場合がある。
【００１５】
一方、特許文献３に記載されたアンテナ制御方法は、アプリケーション層におけるデータスループットを判断基準としたものである。しかしながら、動画コンテンツなどの場合、データスループットがほぼ一定であるため、うまく制御が機能しないことがある。また、アプリケーション層でのデータスループットそのものを測ること自体が困難であるという課題もある。
【００１６】
そこで、本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、適切なタイミングでアンテナ切り替え等のアンテナ制御を行うことができる無線伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一形態に係る無線伝送装置は、無線によるデータ伝送を行う無線伝送装置である。具体的には、無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファと、前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御部とを備える。
【００１８】
上記構成によれば、電波伝搬環境の瞬間的な変動が生じてもアンテナの切り替え等の無線送受信部の制御をせずにバッファ内のデータを再生することで対応する。一方、扉の開閉や位置の移動など継続的な変動に対してはアンテナの切り替え等をして新たな伝搬環境に適応した伝送を行う。その結果、不要なアンテナ切り替え等を防止することが可能であり、特に動画ストリームなどのコンテンツを安定して送受信することが可能である。
【００１９】
一形態として、前記バッファは、前記無線送受信部によって受信されたＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットが一時的に格納されるＴＣＰバッファであってもよい。
【００２０】
また、前記無線送受信部は、前記ＴＣＰパケットを受信したことを通知するためのＡＣＫパケットを、当該ＴＣＰパケットの送信元に送信する。そして、前記アンテナ制御部は、前記ＴＣＰバッファの容量から、前記ＡＣＫパケットに含まれるウインドウサイズを減算することにより、前記ＴＣＰバッファのデータ量を検出してもよい。上記構成のように、ＴＣＰヘッダ内のウインドウサイズを用いてデータ量を検出することで、既存の仕組みを有効利用することができる。
【００２１】
また、前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって受信されたデータの単位時間当たりの処理量であるアプリケーションレートと、前記無線送受信部の特性を変更する処理に必要な処理所要時間とを乗算することにより、前記閾値を算出してもよい。これにより、アンテナ切り替え中に新たなデータが受信できなくとも、ＴＣＰバッファに蓄積されたデータで処理を継続することができる。その結果、例えば、動画データを受信しているような場合でも、無線送受信部の制御をユーザに意識させることがない。
【００２２】
他の形態として、前記バッファは、前記無線送受信部によって受信されたデータを処理するアプリケーションプログラムが保持するアプリケーションバッファであってもよい。
【００２３】
さらに、該無線伝送装置は、前記無線送受信部の通信状態を検出する通信状態検出部を備える。そして、前記アンテナ制御部は、前記通信状態検出部によって検出された前記無線送受信部の通信状態及び前記バッファのデータ量に応じて、前記無線送受信部の特性を変更してもよい。これにより、さらに適切なタイミングでアンテナの切り替え等を行うことができる。
【００２４】
また、前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部に、指向特性が互いに異なる複数のアンテナのうちのいずれかを選択する処理、前記アンテナに近接して配置される無給電素子の導通状態を切り替えることによって前記アンテナの指向特性を変更する処理、及びアダプティブアレーアンテナにおける重み付け係数を変更する処理のいずれかを実行させてもよい。
【００２５】
また、前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更してもよい。
【００２６】
一形態として、前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成する複数のＴＣＰパケットの受信途中であるにもかかわらず、前記無線送受信部からＡＣＫパケットを所定の時間送信しなかった場合に、データの受信時における前記無線送受信部の特性を変更してもよい。
【００２７】
他の形態として、前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成するＴＣＰパケットであって、ＴＣＰヘッダのシーケンス番号に異なる値が設定されたＮ（Ｎは２以上の整数）個のＴＣＰパケットを前記無線送受信部で連続して受信したにもかかわらず、前記Ｎ個のＴＣＰパケットに対応するＮ個のＡＣＫパケットの確認応答番号に同じ値を設定して前記無線送受信部から送信した場合に、データの受信時における前記無線送受信部の特性を変更してもよい。
【００２８】
さらに他の形態として、前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成するＴＣＰパケットであって、ＴＣＰヘッダのシーケンス番号に同一の値が設定されたＮ（Ｎは２以上の整数）個のＴＣＰパケットを前記無線送受信部で連続して受信し、且つ前記Ｎ個のＴＣＰパケットに対応するＮ個のＡＣＫパケットの確認応答番号に同じ値を設定して前記無線送受信部から送信した場合に、データの送信時における前記無線送受信部の特性を変更してもよい。
【００２９】
上記の各構成のように、データ送信時とデータ受信時とで個別にアンテナ切り替え等を行うことにより、通信品質のさらなる改善が期待できる。
【００３０】
本発明の一形態に係る無線伝送方法は、無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備える無線伝送装置が無線によるデータ伝送を行う方法である。具体的には、前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御ステップを含む。
【００３１】
また、前記アンテナ制御ステップでは、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更してもよい。
【００３２】
本発明の一形態に係るプログラムは、無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備えるコンピュータに、無線によるデータ伝送を行わせる。具体的には、前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御ステップを含む。
【００３３】
また、前記アンテナ制御ステップでは、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更してもよい。
【００３４】
本発明の一形態に係る集積回路は、無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備える無線伝送装置に搭載される。具体的には、前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記アンテナの通信品質が向上するように、前記無線送受信部を制御するアンテナ制御部を備える。
【００３５】
また、前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて、データの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを個別に変更してもよい。
【００３６】
なお、本発明は、無線伝送装置として実現できるだけでなく、これらの機能を実現する集積回路として実現したり、そのような機能をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、バッファの残量から電波伝搬環境の継続的な悪化を検出することができるので、適切なタイミングで無線送受信部の制御（アンテナ切り替え等）を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る無線伝送装置の処理ブロック図である。
【図２】図２は、無線ネットワークを介して接続された複数の無線伝送装置を示す概念図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係るパケット処理の概念図である。
【図４】図４は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送の概念図である。
【図５】図５は、ＴＣＰパケットのフレームフォーマットを示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ制御部の処理を示したフローチャートである。
【図７】図７は、本発明における無線送受信部の一例を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明における無線送受信部の他の例を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明における無線送受信部の他の例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係るＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送の概念図の一例である。
【図１１】図１１は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送の概念図の他の例である。
【図１２】図１２は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送の概念図の他の例である。
【図１３】図１３は、従来技術における空間ダイバーシチ方式によるアンテナ制御を行う無線伝送装置の処理ブロック図である。
【図１４】図１４は、最大比合成方式によるアンテナ制御を行う無線伝送装置の処理ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における無線伝送装置１００の処理ブロック図である。無線伝送装置１００は、図１に示されるように、アンテナ１０１と、アンテナ制御部１０２と、高周波処理部１０３と、物理層処理部１０４と、データリンク層処理部１０５と、ネットワーク層処理部１０６と、トランスポート層処理部１０７と、アプリケーション層処理部１０９とを備える。なお、アンテナ１０１及び高周波処理部１０３は、無線送受信部（図示省略）の構成要素である。無線送受信部の具体的な構成は、後述する。
【００４０】
実施の形態１では、トランスポート層におけるバッファの残量を監視することでアンテナ制御を行う場合について説明する。
【００４１】
図１において、高周波処理部１０３は、制御可能なアンテナ１０１が受信した高周波信号をベースバンド信号に変換する。また、物理層処理部１０４から入力されたベースバンド信号を高周波信号に変換して、制御可能なアンテナ１０１へ出力する。物理層処理部１０４以降の上位の処理ブロックは、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）７階層モデルにより標準化されたものである。
【００４２】
インターネットを介したパケット通信の際には、このうちの物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、アプリケーション層の５層のプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰプロトコル）がよく用いられる。
【００４３】
図１においては、各層のプロトコル処理を物理層処理部１０４、データリンク層処理部１０５、ネットワーク層処理部１０６、トランスポート層処理部１０７、アプリケーション層処理部１０９が行う。
【００４４】
物理層処理部１０４は、通信状態検出部１０４ａを備える。通信状態検出部１０４ａは、アンテナ１０１の通信状態を検出する。具体的には、アンテナ１０１の受信電界強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：ＲＳＳＩ）、信号電力対雑音電力比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）等を測定する。
【００４５】
データリンク層処理部１０５は、通信状態検出部１０５ａを備える。具体的には、アンテナ１０１で受信されるデータのパケット誤り率（Ｐａｃｋｅｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ：ＰＥＲ）、ビット誤り率（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ：ＢＥＲ）等を測定する。
【００４６】
なお、物理層処理部１０４及びデータリンク層処理部１０５には、それぞれ通信状態検出部１０４ａ、１０５ａが設けられている。これらの通信状態検出部１０４ａ、１０５ａは、現在の通信状態を把握するための情報を出力する点では共通しているが、上述の通り、具体的な測定項目は異なる。
【００４７】
ネットワーク層処理部１０６は、アンテナ１０１から送信されるデータの送信先を設定したり、アンテナ１０１で受信したデータが当該無線伝送装置１００宛であるかを判断したりする。
【００４８】
トランスポート層処理部１０７は、ＴＣＰバッファ１０７ａを備える。ＴＣＰバッファ１０７ａには、アンテナ１０１で受信されたＴＣＰパケット（「ＴＣＰセグメント」ともいう）、又はアンテナ１０１から送信されるＴＣＰパケットが一時的に格納される。
【００４９】
アプリケーション層処理部１０９は、アプリケーションバッファ１０９ａを備える。アプリケーションバッファ１０９ａは、無線伝送装置１００上で実行されるアプリケーションが保持しているバッファである。このアプリケーションバッファ１０９ａには、アンテナ１０１で受信され、当該アプリケーションで使用されるデータ、及び当該アプリケーションで生成され、アンテナ１０１で送信されるデータが一時的に格納される。
【００５０】
アンテナ制御部１０２は、物理層処理部１０４、データリンク層処理部１０５、トランスポート層処理部１０７、アプリケーション層処理部１０９からそれぞれ入力される情報の一部または全部を考慮して、アンテナ１０１の通信品質が向上するように、無線送受信部を制御する。
【００５１】
例えば、アンテナ制御部１０２は、ＴＣＰバッファ１０７ａに格納されているデータ量を検出する。そして、ＴＣＰバッファ１０７ａのデータ量が予め定めた閾値を下回ったことに応じて、無線送受信部の制御を開始すればよい。
【００５２】
なお、ＴＣＰバッファ１０７ａのデータ量の検出方法は、例えば、アンテナ１０１から送信されるＡＣＫパケットに含まれるウインドウサイズを取得し、ＴＣＰバッファ１０７ａの容量からウインドウサイズを減算すればよい。
【００５３】
また、閾値の算出方法としては、例えば、単位時間当たりのデータの処理量であるアプリケーションレートをアプリケーション層処理部１０９から取得し、当該アプリケーションレートとアンテナ１０１の制御に必要な処理所要時間とを乗算すればよい。
【００５４】
図２は、本発明の実施の形態１における無線ネットワークを介して接続された複数の無線伝送装置を示す概念図である。図２では、２つの無線伝送装置間の通信を示しているが、３つ以上の無線伝送装置で構成され、少なくとも１つの無線伝送装置が制御可能なアンテナを有する無線伝送装置である無線通信システムでも本発明は適用できる。
【００５５】
本発明においては、図１の処理ブロックかつ制御可能なアンテナを有する受信側無線伝送装置２０２が、トランスポート層プロトコルとしてＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ネットワーク層プロトコルとしてＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を使用し、ＩＥＥＥ（ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１系の規格に準拠した形式で他の送信側無線伝送装置２０１から送信された動画データパケットを受信する場合を例に、本発明の実施の形態１におけるアンテナ制御方法の手順の説明を行う。
【００５６】
送信側無線伝送装置２０１により送信された受信側無線伝送装置２０２宛のデータパケットは、受信側無線伝送装置２０２のアンテナ１０１によって受信され、高周波処理部１０３に入力される。高周波処理部１０３では、検波器などにより入力された高周波信号をベースバンド信号に変換する処理が行われる。その後、ベースバンド信号となった受信信号は物理層処理部１０４に転送される。
【００５７】
図３は、本実施の形態１における各層処理部でのパケット処理の概念図である。第１層の処理にあたる物理層処理部１０４では、高周波処理部１０３から入力されたベースバンド信号３０１に復調処理が施されて、「０」及び「１」で表現されるＭＡＣパケット（「ＭＡＣフレーム」ともいう）３０２が生成される。このＭＡＣパケット３０２は、データリンク層処理部１０５に転送される。
【００５８】
ここで、アンテナ制御部１０２は、物理層処理部１０４から受信信号のＲＳＳＩ、ＳＮＲなどの情報を得ることができる。
【００５９】
データリンク層処理部１０５では、媒体アクセス制御（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＡＣ）副層による無線伝送におけるアクセス制御処理がされて、ＭＡＣパケット３０２からＭＡＣヘッダが取り除かれたＩＰパケット３０３が生成される。このＩＰパケット３０３は、ネットワーク層処理部１０６に転送される。
【００６０】
また、データリンク層処理部１０５においては、ＭＡＣパケット３０２の最後尾に付加されたフレームチェックシーケンス（Ｆｒａｍｅ  Ｃｈｅｃｋ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ：ＦＣＳ）により誤り検出がされる。その結果、アンテナ制御部１０２は、データリンク層処理部１０５からＭＡＣ副層でのＰＥＲやＢＥＲなどの情報を得ることができる。
【００６１】
ネットワーク層処理部１０６に転送されたＩＰパケット３０３は、付加されているＩＰヘッダ情報に基づいて、ネットワーク上の経路探索やパケットの分割、再構築が行われる。受信側無線伝送装置２０２宛のデータ系列は、ＩＰヘッダが取り除かれたＴＣＰパケット３０４としてトランスポート層処理部１０７に転送される。
【００６２】
トランスポート層処理部１０７は、転送されたＴＣＰパケット３０４に誤りがない場合に、ＴＣＰヘッダを取り除いてそのデータ３０５をＴＣＰバッファ１０７ａに一時的に格納する。そして、ＡＣＫ（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）パケットを送信側無線伝送装置２０１に対して返信する。ＴＣＰバッファ１０７ａに一時的に格納されたデータ３０５は、随時呼び出されてアプリケーション層処理部１０９に転送される。
【００６３】
アプリケーション層処理部１０９に入力されたデータ３０５は、信号処理されて、動画データ等として再生される。ＴＣＰプロトコルは、前述のように伝送されたデータパケットに対するＡＣＫパケットを返信すること、ＡＣＫパケットが返信されないデータパケットは再送されること、受信データを一時的にバッファに格納することにより伝送路の揺らぎの影響を抑えることで、信頼性や安定性の高い伝送を実現している。
【００６４】
図４は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送の概念図である。図５は、ＴＣＰパケット３０４のフレームフォーマットである。図５に示すように、ＴＣＰパケット３０４のＴＣＰヘッダには、アプリケーションやサービスを識別するため送信元ポート番号及び受信先ポート番号、パケットに格納されているデータが元データのどの位置のデータであるかを示すシーケンス番号、次に送信すべきデータパケットの番号を示す確認応答番号、受信可能なデータサイズを示すウインドウサイズ（バイト数）などが格納される。
【００６５】
以下、図４、図５を用いて、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送について説明する。なお、以降の説明において、アプリケーション層処理部１０９で処理されるべきデータを含むＴＣＰパケットを「データパケット（ＤＰ）」、データパケットを受信したことを通信相手に通知するＴＣＰパケットを「ＡＣＫパケット（ＡＰ）」と表記する。
【００６６】
送信側無線伝送装置２０１から伝送されるデータパケットＤＰ１のＴＣＰヘッダ内のシーケンス番号には、送信データの最初のシーケンス番号が付与される。図４におけるデータパケットＤＰ１では、シーケンス番号ＳＮ１は１としている。データパケットＤＰ１（パケット内データのシーケンス番号は１から１５００）を誤りなく受信できた受信側無線伝送装置２０２は、ＡＣＫパケットＡＰ１を送信側無線伝送装置２０１に対して返信する。ＡＣＫパケットＡＰ１のＴＣＰヘッダ内の確認応答番号ＡＮ１には、次に受信したいデータのシーケンス番号（図４の例では、１５００＋１＝１５０１）、ウインドウサイズＷＳ１には、受信可能なデータのサイズ（この場合、１５００バイト）が、送信側無線伝送装置２０１に通知するために付与される。以降、このデータパケットとＡＣＫパケットのやりとりを繰り返す。
【００６７】
ここで、ＡＣＫパケットに付与されるウインドウサイズは、受信側無線伝送装置２０２のＴＣＰバッファ１０７ａの空き容量を示したものである。例えば、ＡＣＫパケットＡＰ２のウインドウサイズＷＳ２のように、１パケットのサイズよりも大きな値（この場合、３０００バイト）が返された場合には、送信側無線伝送装置２０１は、データパケットＤＰ３（データサイズ１５００バイト）に対するＡＣＫパケットＡＰ３を待たずに、データパケットＤＰ４（データサイズ１５００バイト）を送信することが可能である。
【００６８】
アンテナ制御部１０２は、ＡＣＫパケットのウインドウサイズの情報をトランスポート層処理部１０７から得て、ＴＣＰバッファ１０７ａ内のデータ残量を監視する。ＴＣＰバッファ１０７ａ内のデータ残量が減少することは、アプリケーションレートと比較して伝送レートが低くなったことを意味する。このとき、アンテナ制御部１０２は、電波伝搬環境がこれまでと変化しているものと判断し、アンテナ１０１の制御を開始する。
【００６９】
図６は、図２の受信側無線伝送装置２０２のアンテナ制御部１０２の処理動作を示したフローチャートである。
【００７０】
以下、図６を用いて、アンテナ制御部１０２の処理の詳細を述べる。
【００７１】
アンテナ制御部１０２は、予め、ＴＣＰバッファ１０７ａの総容量ＢＳ（バイト）と、アンテナ１０１の制御を開始してからアンテナ１０１の新たな状態を決定するまでの処理所要時間Ｔ（秒、Ｔ＞０）とを保持している。また、アンテナ制御部１０２は、自局宛のパケット到着を待機している状態のとき、アンテナ１０１の特性をある特定の初期状態にしておく。
【００７２】
送信側無線伝送装置２０１との通信が開始された場合（ステップＳ６０１）、アンテナ制御部１０２は、アプリケーション層処理部１０９からアプリケーションレートＶ（例えば、ビット／秒）に関する情報を得る（ステップＳ６０２）。アプリケーションレートＶは、アプリケーション層処理部１０９に属するアプリケーション（図示省略）によって、単位時間当たりに処理されるデータ量であり、例えば、動画データ圧縮方式などである。
【００７３】
次に、アンテナ制御部１０２は、通信が継続（ステップＳ６０３でＹｅｓ）されている場合に、通信状態検出部１０４ａ、１０５ａから通知される通信状態を監視する（ステップＳ６０４）。そして、通信状態が所定の基準値を下回った場合（ステップＳ６０４でＹｅｓ）、アンテナ制御部１０２は、トランスポート層処理部１０７により生成されるＡＣＫパケットのウインドウサイズＷＳ（バイト）を得る（ステップＳ６０５）。そして、総容量ＢＳと空き容量であるウインドウサイズＷＳとの差分からバッファ１０８内に蓄積されているデータの容量を求める。
【００７４】
ここで、電波伝搬環境が変動した場合に、アンテナ１０１の制御を開始してからアンテナ１０１の新たな状態を決定するまで全くデータが受信できない最悪の状況を仮定すると、アンテナ１０１の制御を開始する瞬間には、ＴＣＰバッファ１０７ａは、アプリケーションレートＶとアンテナ制御に必要な処理所要時間Ｔとの積で表される量（閾値）のデータ（Ｖ×Ｔバイト）を最低でも保持しておかなければならない。
【００７５】
言い換えると、電波伝搬環境に大きな変動があっても、アプリケーションレートＶとアンテナ制御に必要な処理所要時間Ｔとの積で表される量のデータがＴＣＰバッファ１０７ａに常に確保されていれば、アンテナ１０１の制御を行ってアンテナ１０１の状態を変化させることで、安定したパケット受信、アプリケーション再生を継続することができる。
【００７６】
そこで、アンテナ制御部１０２は、ＴＣＰバッファ１０７ａの総容量ＢＳとウインドウサイズＷＳとの差分が、アプリケーションレートＶとアンテナ制御に必要な処理所要時間Ｔとの積を下回った場合、すなわち（ＢＳ−ＷＳ）≦（Ｖ×Ｔ）である場合（ステップＳ６０６でＹｅｓ）にアンテナ１０１の制御を開始し、アンテナ１０１の新たな状態を決定する（ステップＳ６０７）。
【００７７】
一方、それ以外の場合（ステップＳ６０６でＮｏ）は、アンテナ１０１の状態をそのままにして、次のＡＣＫパケットのウインドウサイズＷＳの情報を待つ。以上のアルゴリズムを通信終了まで繰り返す（ステップＳ６０３からステップＳ６０７）。
【００７８】
なお、上記の説明において、「アンテナ１０１の制御」とは、アンテナ１０１の通信品質が向上するように、無線送受信部を制御することを指す。例えば、指向特性の異なる複数のアンテナのうちからいずれかを選択するものであってもよいし、設置位置の異なる複数のアンテナのうちからいずれかを選択するものであってもよい。
【００７９】
例えば、上記図１の構成において、制御可能なアンテナ１０１は、ダイバーシチアンテナであってもよいし、アンテナの周囲に配置された無給電素子のＯＮ／ＯＦＦ（無給電素子の導通状態を切り替える）により電気的に指向性を切り替えるアンテナであってもよいし、重み付け係数を変化させて信号処理的に指向性を切り替えるアダプティブアレーアンテナであってもよく、アンテナの種類は問わない。
【００８０】
アンテナ１０１は複数あってもよく、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式を用いる無線伝送装置にも適応可能である。また、アンテナ制御部１０２からの出力は、制御可能なアンテナ１０１の制御方法に対応した信号であればよい。
【００８１】
図７〜図９は、指向特性を変更可能な無線送受信部の例を示す図である。
【００８２】
図７に示される無線送受信部は、複数のアンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、複数のアンテナ切り替えスイッチ１０１ｄ、１０１ｅとを備える。図７に示すように、複数のアンテナ切り替えスイッチ１０１ｄ、１０１ｅを設けたことにより、複数のアンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを組み合わせとして選んで、高周波処理部１０３に接続することを可能としている。このような構成は、ＭＩＭＯ無線伝送方式に対応することができる。
【００８３】
この場合、アンテナ制御部１０２は、アンテナ切り替えスイッチ１０１ｄ、１０１ｅを制御して、アンテナの組み合わせを順次変更しながら通信を試行し、最も通信品質の高いアンテナの組み合わせを選択するようにしてもよい。
【００８４】
図８に示される無線送受信部は、１本のアンテナ１０１ａと、無給電素子１０１ｆと、スイッチ１０１ｉとを備える。図８に示すように、アンテナ１０１ａの近傍に無給電素子１０１ｆを置き、その無給電素子１０１ｆの接地状態をスイッチ１０１ｉによって変化させることにより指向特性を変化させる。これにより、指向特性の異なる複数のアンテナのうちから１つを選択したのと同様の効果を得ることができる。
【００８５】
図９に示される無線送受信部は、複数のアンテナ１０１ａ、１０１ｂと、複数の無給電素子１０１ｆ、１０１ｇ、１０１ｈと、複数のスイッチ１０１ｉ、１０１ｊ、１０１ｋとを備える。図９に示すように、複数のアンテナ１０１ａ、１０１ｂの近傍に複数の無給電素子１０１ｆ、１０１ｇ、１０１ｈを置き（アンテナの数と無給電素子の数とは同じでも異なってもよい）、それらの無給電素子１０１ｆ、１０１ｇ、１０１ｈの接地状態をスイッチ１０１ｉ、１０１ｊ、１０１ｋによって変化させることにより、指向特性を変化させる。これにより、アンテナを切り替えたのと同様の効果を得ることができる。この構成は、ＭＩＭＯ無線伝送方式に対応することができる。
【００８６】
また、実施の形態１においては、アンテナ制御部１０２は、アンテナ制御の要否の判断基準として、通信状態検出部１０４ａ、１０４ｂの検出結果と、ＴＣＰバッファ１０７ａに蓄積されているデータ残量とを用いたが、これに限ることなく、ＴＣＰバッファ１０７ａに蓄積されているデータ残量のみに基づいて、アンテナ制御の要否を判断してもよい。または、ＴＣＰバッファ１０７ａに代えて、アプリケーションバッファ１０９ａに蓄積されているデータ残量を用いてもよい。
【００８７】
また、実施の形態１における閾値は、アプリケーションレートＶとアンテナ制御に要する処理所要時間Ｔとを乗算することによって算出した例を示したが、これでは、アンテナ制御に想定以上に時間がかかった場合に、動画データ等が途切れてしまう可能性がある。そこで、上記の閾値に、さらに係数（例えば、１．０５〜１．２の範囲から選択される係数）を乗じることにより、さらに安定したデータ伝送が可能となる。
【００８８】
さらに、複数アプリケーションが並列に伝送される場合には、アプリケーションレートＶを通信開始時のみでなく常に監視しておいてもよい。
【００８９】
さらに、ＡＣＫパケットの返信方法は実装に依存するが、数パケットのデータパケットで１回のＡＣＫパケットを返信する方法でも、ウインドウサイズを参照することが可能であるので、本発明は適応可能である。
【００９０】
以上、かかる構成によれば、電波伝搬環境の変動をトランスポート層やアプリケーション層のバッファ内のデータ残量を用いて検知し、瞬時の電波伝搬変動による揺らぎはバッファ内のデータを用いることで吸収することができる。一方、データ残量の大幅な減少により電波伝搬環境が大きく変化したと判断した場合には、アンテナを制御することで、瞬時の電波伝搬変動に対して不要なアンテナ制御により伝送特性が劣化することがない。また、アンテナ制御が完了するまで動画が途切れない程度のデータ量を常にバッファに確保した上でアンテナ制御を併せて行うことで、ＴＣＰプロトコルでの動画データ伝送をさらに安定させることが可能である。
【００９１】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、トランスポート層における受信確認応答パケット（ＡＣＫパケット）のヘッダ情報もしくは受信確認応答パケットの伝送がタイムアウトになることの少なくとも一方を用いて、アンテナ制御を行う場合について説明する。
【００９２】
本実施の形態２において、受信側無線伝送装置２０２の構成およびアンテナ制御部１０２の処理フローチャートは、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００９３】
図１０は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送でデータパケットの受信に誤りが生じる場合の例である。なお、ここでは主に、動画のストリーム配信のように、アプリケーションによって処理されるデータが、複数のデータパケットに分割されて送信されるような場合を想定している。
【００９４】
図１０に示すように、受信側無線伝送装置２０２において、データパケットＤＰ１１の受信に誤りが生じたとき、受信側無線伝送装置２０２のトランスポート層処理部１０７は、送信側無線伝送装置２０１にＡＣＫパケットを返信しない。送信側無線伝送装置２０１は、受信確認応答パケットの伝送のタイムアウトを検知して、データパケットＤＰ１１を再送する。
【００９５】
アンテナ制御部１０２は、現在までに受信したデータパケット（ＤＰ１１）が、最後のデータパケットであるか否かの情報をアプリケーション層処理部１０９から取得する。また、アンテナ制御部１０２は、アンテナ１０１からＡＣＫパケットが送信される度に、当該ＡＣＫパケットのヘッダ情報をトランスポート層処理部１０７から取得する。
【００９６】
ここで、アンテナ制御部１０２は、未だデータの受信途中（直前に受信したデータパケットは、最後のデータパケットではない）であるにもかかわらず、トランスポート層処理部１０７から一定期間ＡＣＫパケットのヘッダ情報が得られない場合には、受信時のアンテナ状態に問題があると判断する。そして、送信時は現在のアンテナ状態のままで、受信時は別のアンテナ状態になるようにアンテナ１０１を制御する。
【００９７】
送受信の切替のタイミングは、物理層処理部１０４もしくはデータリンク層処理部１０５からの送信もしくは受信イネーブル信号などから得ることができるので、送受信で異なるアンテナ状態を実現することが可能である。典型的な処理として、物理層処理部１０４（若しくはデータリンク層処理部１０５）は、常時受信イネーブル信号を出力しており、送信すべきデータを上位層処理部（トランスポート層処理部１０７やアプリケーション層処理部１０９等）から受け取ったときのみ受信イネーブル信号に代えて、送信イネーブル信号を出力する。
【００９８】
図１１も、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送でデータパケットの受信に誤りが生じる場合の別の例である。受信側無線伝送装置２０２において、データパケットＤＰ２２の受信に誤りが生じたとき、後続のデータパケットＤＰ２３およびＤＰ２４が受信できたとしても、それに対するＡＣＫパケットＡＰ２３およびＡＰ２４の確認応答番号ＡＮ２３およびＡＮ２４はともに、受信誤りが起こったデータパケットＤＰ２２のシーケンス番号ＳＮ２２（図１１の例では２１５０１）となる。
【００９９】
受信側無線伝送装置２０２は、トランスポート層処理部１０７から得られるＡＣＫパケットの確認応答番号が同一であることから、データの伝送に際して何らかの問題があることを検知できる。例えば、送信側無線伝送装置２０１に対してウインドウサイズが大きく通知されている場合、送信側無線伝送装置２０１は、データパケットＤＰ２２が正常に伝送されているか否かに関わらず、ウインドウサイズ分のデータをまとめて伝送する。
【０１００】
そこで、アンテナ制御部１０２は、正常に受信できたＮ（Ｎは２以上の整数）個のデータパケットのシーケンス番号（図１１の例では２０００１、２３００１、２４５０１）がそれぞれ異なるのに対して、当該データパケットに対するＡＣＫパケットの確認応答番号に同一の値を設定した場合には、受信時のアンテナ状態に問題があると判断する。そして、送信時は現在のアンテナ状態のままで、受信時は別のアンテナ状態になるようにアンテナを制御する。
【０１０１】
一方、図１２は、ＴＣＰプロトコルにおけるパケット伝送でＡＣＫパケットの送信に誤りが生じる場合の例である。受信側無線伝送装置２０２において、データパケットＤＰ３１の受信が正常に終了したとき、データパケットＤＰ３１に対するＡＣＫパケットＡＰ３１を送信する。ここで、ＡＣＫパケットが何らかの原因により送信側無線伝送装置２０１で正常に受信されなかったとき、送信側無線伝送装置２０１は、データパケットＤＰ３１を再送する。受信側無線伝送装置２０２から送信側無線伝送装置２０１への伝送状態が厳しい場合、これらの処理が繰り返される。
【０１０２】
上記、送信時に問題がある例と同様に、受信側無線伝送装置２０２は、トランスポート層処理部１０７から得られるＡＣＫパケットの確認応答番号が同一であることから、データの伝送に際して何らかの問題があることを検知できる。ここで、正常に受信できたＮ（Ｎは２以上の整数）個のデータパケットのシーケンス番号（図１２の例では３１５０１）に同一の値が設定されており、且つ当該データパケットに対応するＡＣＫパケットの確認応答番号にも同一の値を設定していることから、送信時のアンテナ状態に問題があると判断する。そして、受信時は現在のアンテナ状態のままで、送信時は別のアンテナ状態になるようにアンテナを制御する。
【０１０３】
以上のようにして、本実施の形態２における無線伝送装置はパケットの送受信のどちらに問題が生じているかを特定できることから、送受信時で異なるアンテナ状態を実現することが可能となり、データ伝送を更に安定させることができる。
【０１０４】
なお、本発明においては、トランスポート層プロトコルとしてＴＣＰ、ネットワーク層プロトコルとしてＩＰを使用し、ＩＥＥＥ８０２．１１系の規格に準拠した形式を例にとって説明したが、これらのプロトコルや規格以外のプロトコルや規格に準拠した形式でもよい。
【０１０５】
また、本発明の実施の形態１においては、トランスポート層が有するＴＣＰバッファ１０７ａの状態を用いて、アンテナ１０１の制御を行っているが、アプリケーション層においてデータを一時的に格納するアプリケーションバッファ１０９ａの状態（データ残量）を用いてアンテナ１０１の制御を行ってもよい。
【０１０６】
また、ネットワークに接続された家電製品やパーソナルコンピュータに搭載された動画ストリーミングを行うアプリケーションは、ユーザにより再生が指示されたとき、一定量のデータがアプリケーションバッファに格納されてからコンテンツの再生を開始するのが一般的である。この再生開始時のアプリケーションバッファのデータ残量の監視を常時行うことで、アンテナ制御の判断基準とすることが可能である。
【０１０７】
（その他変形例）
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１０８】
上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０１０９】
上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成要素部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【０１１０】
上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。ＩＣカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカードまたはモジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ＩＣカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
【０１１１】
本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
【０１１２】
また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されているデジタル信号であるとしてもよい。
【０１１３】
また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
【０１１４】
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、マイクロプロセッサは、コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
【０１１５】
また、プログラムまたはデジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、またはプログラムまたはデジタル信号をネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
【０１１６】
上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【０１１７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明にかかる無線伝送装置は、電波伝搬環境の変動に追随するアンテナ制御を行うことでアプリケーションデータを安定して送受信することが可能であり、特に動画ストリームなどのデータを転送、再生する機器などに有用である。
【符号の説明】
【０１１９】
１００                                  無線伝送装置
１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，９０１−１，９０１−Ｎ    アンテナ
１０１ｄ，１０１ｅ                      アンテナ切り替えスイッチ
１０１ｆ，１０１ｇ，１０１ｈ            無給電素子
１０１ｉ，１０１ｊ，１０１ｋ            スイッチ
１０２                                  アンテナ制御部
１０３，１０３−１，１０３−Ｎ          高周波処理部
１０４                                  物理層処理部
１０４ａ、１０５ａ                      通信状態検出部
１０５                                  データリンク層処理部
１０６                                  ネットワーク層処理部
１０７                                  トランスポート層処理部
１０７ａ                                ＴＣＰバッファ
１０８                                  バッファ
１０９                                  アプリケーション層処理部
１０９ａ                                アプリケーションバッファ
２０１                                  送信側無線伝送装置
２０２                                  受信側無線伝送装置
３０１                                  ベースバンド信号
３０２                                  ＭＡＣパケット
３０３                                  ＩＰパケット
３０４                                  ＴＣＰパケット
３０５                                  データ
９０２                                  高周波スイッチ
１００１                                重み付け合成部
１００２−１，１００２−Ｎ              可変減衰器
１００３−１，１００３−Ｎ              可変移相器
１００４                                加算器
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線によるデータ伝送を行う無線伝送装置であって、
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、
前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファと、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記無線送受信部に、指向特性が互いに異なる複数のアンテナのうちのいずれかを選択する処理、前記アンテナに近接して配置される無給電素子の導通状態を切り替えることによって前記アンテナの指向特性を変更する処理、及びアダプティブアレーアンテナにおける重み付け係数を変更する処理のいずれかを実行させることによって、前記無線送受信部の特性を変更するアンテナ制御部とを備える
無線伝送装置。
【請求項２】
前記バッファは、前記無線送受信部によって受信されたＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットが一時的に格納されるＴＣＰバッファである
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項３】
前記無線送受信部は、前記ＴＣＰパケットを受信したことを通知するためのＡＣＫパケットを、当該ＴＣＰパケットの送信元に送信し、
前記アンテナ制御部は、前記ＴＣＰバッファの容量から、前記ＡＣＫパケットに含まれるウインドウサイズを減算することにより、前記ＴＣＰバッファのデータ量を検出する
請求項２に記載の無線伝送装置。
【請求項４】
前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって受信されたデータの単位時間当たりの処理量であるアプリケーションレートと、前記無線送受信部の特性を変更する処理に必要な処理所要時間とを乗算することにより、前記閾値を算出する
請求項３に記載の無線伝送装置。
【請求項５】
前記バッファは、前記無線送受信部によって受信されたデータを処理するアプリケーションプログラムが保持するアプリケーションバッファである
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項６】
該無線伝送装置は、さらに、前記アンテナの受信電界強度、前記アンテナの信号電力対雑音電力比、前記アンテナで受信されるデータのパケット誤り率、及び前記アンテナで受信されるデータのビット誤り率の少なくとも１つを検出する通信状態検出部を備え、
前記アンテナ制御部は、前記通信状態検出部によって検出された前記無線送受信部の通信状態及び前記バッファのデータ量に応じて、前記無線送受信部の特性を変更する
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項７】
前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて決定されるデータの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを、前記アンテナが送信状態であるか受信状態であるかを示す信号に応じて切り替える
請求項１に記載の無線伝送装置。
【請求項８】
前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成する複数のＴＣＰパケットの受信途中であるにもかかわらず、前記無線送受信部からＡＣＫパケットを所定の時間送信しなかった場合に、データの受信時における前記無線送受信部の特性を変更する
請求項７に記載の無線伝送装置。
【請求項９】
前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成するＴＣＰパケットであって、ＴＣＰヘッダのシーケンス番号に異なる値が設定されたＮ（Ｎは２以上の整数）個のＴＣＰパケットを前記無線送受信部で連続して受信したにもかかわらず、前記Ｎ個のＴＣＰパケットに対応するＮ個のＡＣＫパケットの確認応答番号に同じ値を設定して前記無線送受信部から送信した場合に、データの受信時における前記無線送受信部の特性を変更する
請求項７に記載の無線伝送装置。
【請求項１０】
前記アンテナ制御部は、単一のデータを構成するＴＣＰパケットであって、ＴＣＰヘッダのシーケンス番号に同一の値が設定されたＮ（Ｎは２以上の整数）個のＴＣＰパケットを前記無線送受信部で連続して受信し、且つ前記Ｎ個のＴＣＰパケットに対応するＮ個のＡＣＫパケットの確認応答番号に同じ値を設定して前記無線送受信部から送信した場合に、データの送信時における前記無線送受信部の特性を変更する
請求項７に記載の無線伝送装置。
【請求項１１】
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備える無線伝送装置の無線伝送方法であって、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記無線送受信部に、指向特性が互いに異なる複数のアンテナのうちのいずれかを選択する処理、前記アンテナに近接して配置される無給電素子の導通状態を切り替えることによって前記アンテナの指向特性を変更する処理、及びアダプティブアレーアンテナにおける重み付け係数を変更する処理のいずれかを実行させることによって、前記無線送受信部の特性を変更するアンテナ制御ステップを含む
無線伝送方法。
【請求項１２】
前記アンテナ制御ステップでは、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて決定されるデータの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを、前記アンテナが送信状態であるか受信状態であるかを示す信号に応じて切り替える
請求項１１に記載の無線伝送方法。
【請求項１３】
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備えるコンピュータに、無線によるデータ伝送を行わせるプログラムであって、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記無線送受信部に、指向特性が互いに異なる複数のアンテナのうちのいずれかを選択する処理、前記アンテナに近接して配置される無給電素子の導通状態を切り替えることによって前記アンテナの指向特性を変更する処理、及びアダプティブアレーアンテナにおける重み付け係数を変更する処理のいずれかを実行させることによって、前記無線送受信部の特性を変更するアンテナ制御ステップを含む
プログラム。
【請求項１４】
前記アンテナ制御ステップでは、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて決定されるデータの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを、前記アンテナが送信状態であるか受信状態であるかを示す信号に応じて切り替える
請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１５】
無線によるデータの送受信を行うアンテナを含む無線送受信部と、前記無線送受信部で送受信されるデータが一時的に格納されるバッファとを備える無線伝送装置に搭載される集積回路であって、
前記バッファに格納されているデータ量が閾値を下回ったことに応じて、前記無線送受信部に、指向特性が互いに異なる複数のアンテナのうちのいずれかを選択する処理、前記アンテナに近接して配置される無給電素子の導通状態を切り替えることによって前記アンテナの指向特性を変更する処理、及びアダプティブアレーアンテナにおける重み付け係数を変更する処理のいずれかを実行させることによって、前記無線送受信部の特性を変更するアンテナ制御部を備える
集積回路。
【請求項１６】
前記アンテナ制御部は、前記無線送受信部によって送受信されるＴＣＰパケットのヘッダ情報に基づいて決定されるデータの送信時における前記無線送受信部の特性と、データの受信時における前記無線送受信部の特性とを、前記アンテナが送信状態であるか受信状態であるかを示す信号に応じて切り替える
請求項１５に記載の集積回路。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010023890.tif 000017
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010023890.tif 000020
【図５】
2010023890.tif 000021
【図６】
2010023890.tif 000022
【図７】
2010023890.tif 000023
【図８】
2010023890.tif 000024
【図９】
2010023890.tif 000025
【図１０】
2010023890.tif 000026
【図１１】
2010023890.tif 000027
【図１２】
2010023890.tif 000028
【図１３】
2010023890.tif 000029
【図１４】
2010023890.tif 000030
【国際調査報告】
2010023890.tif 000031
2010023890.tif 000032
2010023890.tif 000033
2010023890.tif 000034