(57)【要約】【課題】受信品質を劣化させることなく、効率的にデータを伝送する。【解決手段】複数の異なる無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う装置１００であって、マルチキャスト伝送を受けることができる無線通信端末のグループに属していることを示す所属情報に基づいてマルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数を算出する手段１０４と、複数の異なるマルチキャスト伝送方式をそれぞれ使用する複数の伝送手段１０７、１０８と、複数のアンテナ素子１０１と、無線通信端末数及びアンテナ素子の数に応じて、複数の異なるマルチキャスト伝送方式のいずれか１つを選択する手段１０６と、を具備し、選択されたマルチキャスト伝送方式に対応する、複数の伝送手段のうちの１つの伝送手段が、マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末にマルチキャスト伝送を行うことを特徴とする。【選択図】図１
2006270339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う無線通信装置であって、
マルチキャスト伝送を受けることができる無線通信端末のグループに属していることを示す所属情報に基づいてマルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数を算出する算出手段と、
複数の異なるマルチキャスト伝送方式をそれぞれ使用する複数の伝送手段と、
複数のアンテナ素子と、
前記無線通信端末数及び前記アンテナ素子の数に応じて、複数の異なるマルチキャスト伝送方式のいずれか１つを選択する選択手段と、を具備し、
前記選択されたマルチキャスト伝送方式に対応する、前記複数の伝送手段のうちの１つの伝送手段が、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末にマルチキャスト伝送を行うことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記複数の伝送手段は、少なくとも、
指向性のある信号ビームを複数形成してマルチキャスト伝送を行うビームフォーミング伝送手段と、
送信ダイバーシチによりマルチキャスト伝送を行う送信ダイバーシチ伝送手段と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記選択手段は、
前記無線通信端末数が前記アンテナ素子の数未満である場合には、前記ビームフォーミング伝送手段による伝送方式を選択し、
前記無線通信端末数が前記アンテナ素子の数以上である場合には、前記送信ダイバーシチ伝送手段による伝送方式を選択することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記送信ダイバーシチ伝送手段は、時空間符号化を行うことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
複数の異なる無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う無線通信装置であって、
マルチキャスト伝送を受けることができる無線通信端末のグループに属していることを示す所属情報に基づいてマルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数を算出する算出手段と、
複数の異なるマルチキャスト伝送方式をそれぞれ使用する複数の伝送手段と、
前記マルチキャスト伝送を行う対象となる複数の無線通信端末が存在している複数の方向を推定する推定手段と、
複数のアンテナ素子と、
前記無線通信端末数、前記アンテナ素子の数、及び、前記複数の方向に応じて、複数の異なるマルチキャスト伝送方式のいずれか１つを選択する選択手段と、を具備し、
前記選択されたマルチキャスト伝送方式に対応する、前記複数の伝送手段のうちの１つの伝送手段が、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末にマルチキャスト伝送を行うことを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
前記複数の伝送手段は、少なくとも、
指向性のある信号ビームを複数形成してマルチキャスト伝送を行うビームフォーミング伝送手段と、
送信ダイバーシチによりマルチキャスト伝送を行う送信ダイバーシチ伝送手段と、を具備することを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記選択手段は、
前記推定された複数の方向に基づいて、ある同一方向に存在するとみなせる無線通信端末の数−１をすべての方向について計算した数と前記アンテナ素子の数との和が、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数以下である場合には、前記ビームフォーミング伝送手段による伝送方式を選択し、
前記推定された複数の方向に基づいて、ある同一方向に存在するとみなせる無線通信端末の数−１をすべての方向について計算した数と前記アンテナ素子の数の和が、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数よりも大きい場合には、前記送信ダイバーシチ伝送手段による伝送方式を選択することを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記送信ダイバーシチ伝送手段は、時空間符号化を行うことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記取得手段は、インターネット・グループ管理プロトコル（Internet Group Management Protocol）を使用して前記通知を取得することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
複数の異なる無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う無線通信方法であって、
マルチキャスト伝送を受けることができる無線通信端末のグループに属していることを示す所属情報に基づいてマルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数を算出し、
複数の異なるマルチキャスト伝送方式をそれぞれ使用する複数の伝送手段を用意し、
前記無線通信端末数及びアンテナ素子の数に応じて、複数の異なるマルチキャスト伝送方式のいずれか１つを選択し、
前記選択されたマルチキャスト伝送方式に対応して、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末にマルチキャスト伝送を行うことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１１】
前記複数の伝送手段は、少なくとも、
指向性のある信号ビームを複数形成してマルチキャスト伝送を行うビームフォーミング伝送手段と、
送信ダイバーシチによりマルチキャスト伝送を行う送信ダイバーシチ伝送手段と、を具備することを特徴とする請求項１０に記載の無線通信方法。
【請求項１２】
前記複数の異なるマルチキャスト伝送方式のいずれか１つを選択することは、
前記無線通信端末数が前記アンテナ素子の数未満である場合には、前記ビームフォーミング伝送手段による伝送方式を選択し、
前記無線通信端末数が前記アンテナ素子の数以上である場合には、前記送信ダイバーシチ伝送手段による伝送方式を選択することであることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
【請求項１３】
前記送信ダイバーシチ伝送手段は、時空間符号化を行うことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の無線通信方法。
【請求項１４】
複数の異なる無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う無線通信方法であって、
マルチキャスト伝送を受けることができる無線通信端末のグループに属していることを示す所属情報に基づいてマルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数を算出し、
複数の異なるマルチキャスト伝送方式をそれぞれ使用する複数の伝送手段を用意し、
前記マルチキャスト伝送を行う対象となる複数の無線通信端末が存在している複数の方向を推定し、
前記無線通信端末数、アンテナ素子の数、及び、前記複数の方向に応じて、複数の異なるマルチキャスト伝送方式のいずれか１つを選択し、
前記選択されたマルチキャスト伝送方式に対応して、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末にマルチキャスト伝送を行うことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１５】
前記複数の伝送手段は、少なくとも、
指向性のある信号ビームを複数形成してマルチキャスト伝送を行うビームフォーミング伝送手段と、
送信ダイバーシチによりマルチキャスト伝送を行う送信ダイバーシチ伝送手段と、を具備することを特徴とする請求項１４に記載の無線通信方法。
【請求項１６】
前記複数の異なるマルチキャスト伝送方式のいずれか１つを選択することは、
前記推定された複数の方向に基づいて、ある同一方向に存在するとみなせる無線通信端末の数−１をすべての方向について計算した数と前記アンテナ素子の数との和が、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数以下である場合には、前記ビームフォーミング伝送手段による伝送方式を選択し、
前記推定された複数の方向に基づいて、ある同一方向に存在するとみなせる無線通信端末の数−１をすべての方向について計算した数と前記アンテナ素子の数の和が、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数よりも大きい場合には、前記送信ダイバーシチ伝送手段による伝送方式を選択することであることを特徴とする請求項１５に記載の無線通信方法。
【請求項１７】
前記送信ダイバーシチ伝送手段は、時空間符号化を行うことを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の無線通信方法。
【請求項１８】
前記通知を前記無線通信端末から取得することは、インターネット・グループ管理プロトコル（Internet Group Management Protocol）を使用して前記通知を取得することであることを特徴とする請求項１０から請求項１７のいずれか１項に記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信の技術分野に関し、特に、複数の無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置が、複数の無線通信端末に同一のデータを伝送する場合、各無線通信端末に対して順にユニキャスト伝送を行うと、送信端末やネットワークの負荷が大きくなる、伝送データのリアルタイム性を確保することが難しくなること生じる。そのため、一度の伝送で複数の無線通信端末に対して、同一のデータを伝送することが可能なマルチキャスト伝送が重要となる。
【０００３】
マルチキャスト伝送において、複数のアンテナ素子を用いたアダプティブ・アレイ・アンテナを利用して、無線通信装置が効率的に複数の無線通信端末にデータを伝送する方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。この例では、マルチキャストデータを送信する無線通信端末が１つしか存在しない場合には、無線通信端末だけに向かう信号ビームを形成してマルチキャストデータを送信し、マルチキャストデータを送信する無線通信端末が複数ある場合には、複数の無線通信端末を同時に含むような信号ビームを形成し、マルチキャストデータの送信を行う。
【０００４】
無線通信装置は、このように動作することで、擬似的に通常のユニキャスト伝送と同様に各無線通信端末の方向に個々に信号ビームを形成するので、個々にマルチキャストデータの送信を行うことでマルチキャスト機能を実現する場合に比べて、効率的に複数の無線通信端末にデータを伝送することが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−１１０４９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このように複数のアンテナ素子を用いたアダプティブ・アレイ・アンテナを利用して、複数の無線通信端末に同一のデータをマルチキャスト伝送する時に、複数の無線通信端末を同時に含むような信号ビームを形成してデータを伝送する方法においては、互いの無線通信端末の位置が無線通信装置に対して反対側に存在する場合や無線通信端末数が多い場合は、大きな信号ビームを形成せざるを得ないため、逆に他の無線通信端末へ干渉を与えることになってしまう、という問題がある。
【０００６】
また、無線通信装置がアダプティブ・アレイ・アンテナを用いて信号ビーム形成を行う際、無線通信端末の数が多いほど、最適な信号ビーム形成が困難になるため、信号ビーム形成による効果は小さくなる。そのため、各無線通信端末の位置関係によって必要以上に大きな信号ビームを形成してしまう場合や、無線通信端末数が多く最適な信号ビームを形成することができない場合、無線通信装置が同一の電力で送信する際は、各無線通信端末が所望の受信電力で受信できなくなり、受信特性が劣化するため、送信可能エリアが小さくなってしまう。これらは、通信エリア内に一様に存在する無線通信端末に同時に伝送する可能性のあるマルチキャスト伝送にとっては、大きな問題となる。
【０００７】
この発明は、以上の点を考慮してなされたもので、複数の異なる無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う場合に、受信品質を劣化させることなく、効率的にデータを伝送する無線通信装置及び無線通信方法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】
【０００８】
上述の課題を解決するため、本発明の無線通信装置は、複数の異なる無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う無線通信装置であって、マルチキャスト伝送を受けることができる無線通信端末のグループに属していることを示す所属情報に基づいてマルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数を算出する算出手段と、複数の異なるマルチキャスト伝送方式をそれぞれ使用する複数の伝送手段と、複数のアンテナ素子と、前記無線通信端末数及び前記アンテナ素子の数に応じて、複数の異なるマルチキャスト伝送方式のいずれか１つを選択する選択手段と、を具備し、前記選択されたマルチキャスト伝送方式に対応する、前記複数の伝送手段のうちの１つの伝送手段が、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末にマルチキャスト伝送を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の無線通信装置は、複数の異なる無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う無線通信装置であって、マルチキャスト伝送を受けることができる無線通信端末のグループに属していることを示す所属情報に基づいてマルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数を算出する算出手段と、複数の異なるマルチキャスト伝送方式をそれぞれ使用する複数の伝送手段と、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる複数の無線通信端末が存在している複数の方向を推定する推定手段と、複数のアンテナ素子と、前記無線通信端末数、前記アンテナ素子の数、及び、前記複数の方向に応じて、複数の異なるマルチキャスト伝送方式のいずれか１つを選択する選択手段と、を具備し、前記選択されたマルチキャスト伝送方式に対応する、前記複数の伝送手段のうちの１つの伝送手段が、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末にマルチキャスト伝送を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の無線通信方法は、複数の異なる無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う無線通信方法であって、マルチキャスト伝送を受けることができる無線通信端末のグループに属していることを示す所属情報に基づいてマルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数を算出し、複数の異なるマルチキャスト伝送方式をそれぞれ使用する複数の伝送手段を用意し、前記無線通信端末数及びアンテナ素子の数に応じて、複数の異なるマルチキャスト伝送方式のいずれか１つを選択し、前記選択されたマルチキャスト伝送方式に対応して、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末にマルチキャスト伝送を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の無線通信方法は、複数の異なる無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う無線通信方法であって、マルチキャスト伝送を受けることができる無線通信端末のグループに属していることを示す所属情報に基づいてマルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数を算出し、複数の異なるマルチキャスト伝送方式をそれぞれ使用する複数の伝送手段を用意し、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる複数の無線通信端末が存在している複数の方向を推定し、前記無線通信端末数、アンテナ素子の数、及び、前記複数の方向に応じて、複数の異なるマルチキャスト伝送方式のいずれか１つを選択し、前記選択されたマルチキャスト伝送方式に対応して、前記マルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末にマルチキャスト伝送を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の無線通信装置及び無線通信方法によれば、複数の異なる無線通信端末に対してマルチキャスト伝送を行う場合に、無線通信装置から離れた場所に存在する無線通信端末においても、受信品質を劣化させることなく、効率的にデータを伝送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態にかかる無線通信装置及び無線通信方法について詳細に説明する。  
（第１の実施の形態）  
本実施形態の無線通信装置１００は、図１に示すように、少なくとも、複数のアンテナ素子で形成されるアンテナ部１０１、受信部１０２、復調部１０３、端末数判定部１０４、変調部１０５、切替制御部１０６、ビームフォーミング部１０７、送信ダイバーシチ部１０８を備えている。  
受信部１０２は、アンテナ部１０１を介して無線信号を受信し、ベースバンドへの周波数変換やＡＤ変換等の必要な処理を施した後、復調部１０３へ出力する。また、受信部１０２は、Ｎ（Ｎは自然数）個のアンテナ素子から受信したＮ個の受信信号情報をビームフォーミング部１０７に出力する。さらに、受信部１０２は、Ｎ個のアンテナ素子から受信したＮ個の受信信号のうちの最もよい品質の受信信号がどれであるかを示す情報を送信ダイバーシチ部１０８に出力する。また、送信ダイバーシチ部１０８が時空間符号化による送信ダイバーシチを行う場合は、最もよい品質の受信信号がどれであるかを示す情報は不要である。
【００１４】
復調部１０３は、受信部１０２から入力した受信信号の復調を行い、無線通信システムの規格に準拠した受信フレームに復元する。データ送信時と同様、データ受信時にも複数のアンテナ素子で受信し、ウェイト制御や受信ダイバーシチによって受信品質向上を図るのが望ましいが、アンテナ部１０１のうち、１本のアンテナのみで行うことになっていてもよい。
【００１５】
端末数判定部１０４は、無線通信装置１００がマルチキャスト伝送を行う対象の無線通信端末数を判定して把握する。無線通信端末数の把握には、ＴＣＰ／ＩＰ標準であるインターネット・グループ管理プロトコル（ＩＧＭＰ：Internet Group Management Protocol）を用いて行われる。無線通信端末は、ＩＧＭＰを使って無線通信装置１００に対し、自分がマルチキャストグループに属していることの通知を行い、端末数判定部１０４はマルチキャストグループごとに、加入している各無線通信端末アドレス及び加入無線端末数の管理を行う。また、無線通信装置１００がマルチキャスト・ルーター機能を含まない場合でも、端末数判定部１０４は、無線通信端末からマルチキャスト・ルーターに対しての情報をＩＧＭＰスヌーピングにより加入無線端末数等の把握は可能である。すなわち、無線通信装置１００は無線通信端末からの通知を受けなくても何らかの判断でマルチキャスト伝送対象の無線通信端末数を判定することが可能である場合がある。無線通信装置１００は、マルチキャスト伝送を受けることができる無線通信端末のグループに属していることを示す所属情報を有していれば、端末数判定部１０４はこの所属情報に基づいてマルチキャスト伝送を行う対象となる無線通信端末数を算出することができる。  
ここでは、端末数判定部１０４がマルチキャスト伝送対象の無線通信端末数の把握するためにＩＧＭＰを用いて行ったが、マルチキャスト伝送対象の無線通信端末数の把握が可能であれば、他のいかなる手段、方法を用いてもよい。
【００１６】
変調部１０５は、送信データを入力し変調する。切替制御部１０６は、端末数判定部１０４から入力した、無線通信装置１００がマルチキャスト伝送を行う対象の無線通信端末数に基づいて、ビームフォーミング部１０７もしくは送信ダイバーシチ部１０８のどちらを使用して変調された送信データを送信するかの切換制御を行う。また、切替制御部１０６は、マルチキャスト伝送を行う対象の無線通信端末数の把握及び管理を行う。切替制御部１０６は、ビームフォーミングでの伝送をすると判定した場合は、ビームフォーミング部１０７へ、また送信ダイバーシチでの伝送をすると判定した場合には、送信ダイバーシチ部１０８へ切替を行う。切替制御部１０６の切替動作については後に図５を参照して説明する。  
ビームフォーミング部１０７は、送信ビーム形成を行うため、受信部１０２から入力した、Ｎ個のアンテナ素子から受信したＮ個の受信信号等の情報に基づいて切替制御部１０６の出力信号をＮ個複製あるいは分割した各信号にウェイトを乗算し、ＤＡ変換や所定周波数への無線信号に周波数変換など必要な処理も施した後、アンテナ部１０１を介してマルチキャスト伝送対象の無線通信端末に対して送信する。ビームフォーミング部１０７の詳細については後に図２及び図３を参照して説明する。
【００１７】
送信ダイバーシチ部１０８は、受信部１０２から入力した、Ｎ個のアンテナ素子から受信したＮ個の受信信号のうちの最もよい品質の受信信号がどれであるかを示す情報に基づいて、アンテナ部１０１の複数のアンテナ素子のうち、送信信号をより良好な特性でマルチキャスト伝送されるであろうと予想されるアンテナ素子を推定し、その都度、送信するアンテナ素子を選択する。その他、送信ダイバーシチ部１０８は、ＤＡ変換や所定周波数への無線信号に周波数変換など必要な処理も施した後、アンテナ部１０１を介してマルチキャスト伝送対象の無線通信端末に対して送信する。送信ダイバーシチ部１０８で時空間符号化を使用することも可能である。この場合の送信ダイバーシチ部１０８の詳細については後に図４を参照して説明する。
【００１８】
次に、ビームフォーミング部１０７について図２及び図３を参照して説明する。  
ビームフォーミング部１０７は、図２に示したように、送信ウェイト制御部２０１、アンテナ素子数に等しい数の乗算器２０２、及び、送信処理部２０３を備えている。
【００１９】
ビームフォーミング部１０７では、切替制御部１０６が出力した送信信号をアンテナ素子数の系列信号に分割あるいは複製した後、送信ウェイト制御部２０１にこれらの系列信号を入力する。送信ウェイト制御部２０１は、Ｎ個の送信ウェイト係数を決定し、各ウェイト係数を各乗算器２０２に入力し各系列信号に各ウェイト係数の乗算を施す。送信処理部２０３は、その他の送信に必要な処理である、ＤＡ変換や所定周波数への無線信号に周波数変換などを施した後、各系列信号を各アンテナ素子に出力する。
【００２０】
送信ウェイト制御部２０１は、例えば、図３に示すように、マルチキャスト伝送を行う無線通信端末に対して指向性の信号ビームを形成するようにウェイト係数の制御を行う。この際、例えば、各無線通信端末からのデータを受信した際に算出される受信ウェイト係数等を基に制御が行われるが、各無線通信端末に対して指向性の送信ビームが形成可能であれば、どのような情報を用いてウェイト係数の制御を行ってもよい。例えば、送信ウェイト制御部２０１では、送信側がウェイトを一方的に決める場合もあり、この場合は受信部１０２からの受信信号を参照しないでウェイト係数を決定する。
【００２１】
次に、送信ダイバーシチ部１０８について図４を参照して説明する。図４は、送信ダイバーシチ部１０８が通常の送信ダイバーシチではなく、時空間符号化を行って送信する場合である。  
この場合、送信ダイバーシチ部１０８は、時空間符号部４０１、送信処理部４０２を備えている。時空間符号部４０１は、送信信号系列の時間的順序の入れ替え、正負反転、複素共役の処理などを行い、時空間符号化する。送信処理部４０２は、その他の送信処理である、ＤＡ変換や所定周波数への無線信号に周波数変換など必要な処理も施した後、アンテナ部１０１の各アンテナ素子から同時にマルチキャスト伝送対象の無線通信端末に対してデータを送信する。ここで、時空間符号化方法により、必ずしも全てのアンテナ素子を用いて送信されるとは限らない。
【００２２】
マルチキャスト伝送時には、ユニキャスト伝送時とは異なり、通常の送信ダイバーシチでは、より良好な特性で伝送されるアンテナ素子を推定するのは困難である場合が多いため、その点で、時空間符号化による送信ダイバーシチを行う方法は有効である。
【００２３】
次に、切替制御部１０６の切替動作について図５を参照して説明する。図５は、切替制御部１０６においてビームフォーミング部１０７もしくは送信ダイバーシチ部１０８のいずれかに切替えるかを判定する場合について示したフローである。ここでは、マルチキャストグループＡに対して、マルチキャスト伝送を行う場合を想定している。
【００２４】
切替制御部１０６にマルチキャストグループＡ宛てのマルチキャスト伝送要求が通知されると、切替制御部１０６は、管理している情報の中から、マルチキャストグループＡに加入している無線通信端末数、すなわちマルチキャスト伝送対象の無線通信端末数のチェックを行う（ステップＳ５０１）。そして、切替制御部１０６は、マルチキャスト伝送対象の無線通信端末数と送信用アンテナ素子数とを比較する（ステップＳ５０２）。マルチキャスト伝送対象の無線通信端末数が送信用アンテナ素子数以上であった場合にはステップＳ５０３に進み、一方、マルチキャスト伝送対象の無線通信端末数が送信用アンテナ素子数より少なかった場合にはステップＳ５０４に進む。
【００２５】
ステップＳ５０３では、切替制御部１０６は、送信ダイバーシチ部１０８に切替え送信ダイバーシチによる伝送方法を選択し、送信を行う。ステップＳ５０４では、切替制御部１０６は、ビームフォーミング部１０７に切替え、指向性の制御によりビームを生成し伝送を行う方法を選択し、送信を行う。
【００２６】
本実施形態の無線通信装置によれば、マルチキャスト伝送時、指向性の制御により各無線通信端末に対して、はっきりとビームを生成して伝送が可能な場合には、ビームフォーミングによる効果が大きいため、各無線通信端末において、ビームフォーミングによる受信性能の向上を図ることができる。一方、本実施形態の無線通信装置には、各無線通信端末に対して、はっきりとビームを生成することができない場合は、ビームフォーミングによる効果は弱くなり、逆に受信性能低下に繋がるため、代わりに送信ダイバーシチ伝送を行うことで、各無線通信端末における受信性能の向上を図ることができる。すなわち、効率的にデータを伝送することができる。  
その結果、マルチキャスト伝送範囲拡大にも繋がり、送信電力を上げることなく、無線通信装置から離れた無線通信端末に対しても、データを送信することができるため、消費電力の低減も図ることが可能となる。
【００２７】
また、一般的に、マルチキャスト伝送では、ユニキャスト伝送のように送達確認信号（ＡＣＫ信号）は期待できず、各無線通信端末できちんと受信できたか否かを知ることは困難である。そのため、本実施形態は、送信電力を上げる判定や再送を行う判定等も難しいため、これらを行わなくても受信性能向上、伝送範囲拡大が図れるという点でも効果的である。
【００２８】
（第２の実施の形態）   
本実施形態の無線通信装置６００は、第１の実施形態の無線通信装置１００の各装置部分に、端末方向推定部６０１が追加されたことのみ異なる。また、本実施形態では、切替制御部１０６において、ビームフォーミング部１０７もしくは送信ダイバーシチ部１０８の切替閾値を可変とする。この切替閾値は、図５のステップＳ５０１でチェックされるマルチキャスト伝送対象の無線通信端末数またはアンテナ素子数に対応する。すなわち、切替制御部１０６は、図５で無線通信端末数またはアンテナ素子数を切替閾値に変更したフローチャートによる動作により、ビームフォーミング部１０７を使用するかもしくは送信ダイバーシチ部１０８を使用するかを決定する。ただし、どちらを切替閾値に設定するかにより、切替閾値の可変の制御が逆になる。詳細は後に図８、図９を参照して説明する。なお、図６に示す無線通信装置６００の装置部分のうちの無線通信装置１００の装置部分と同様なものは同一の符号を付してその説明を省略する。  
端末方向推定部６０１は、切替制御部１０６で把握・管理しているマルチキャストグループに加入している各無線通信端末の存在する方向を推定する。無線通信端末が存在する方向を推定する手法として、無線通信端末が発信する無線電波の到来方向を推定することにより無線通信端末の位置方向を推定する方法等の無線通信装置自身が推定する方法や、例えば無線通信端末がＧＰＳシステムや無線ＬＡＮシステムにおける位置検出機能などを用いて算出した自らの無線通信端末の位置方向情報を通知してもらうことで把握する方法など、無線通信端末の位置方向を推定可能であれば、他のいかなる手段、方法を用いてもよい。
【００２９】
端末方向推定部６０１で推定された各無線通信端末の位置方向情報は、切替制御部１０６に通知される。この通知は、随時もしくは定期的に行われ、その都度、情報は更新される。切替制御部１０６は、通知された無線通信端末の位置方向情報を基に、マルチキャストグループごとに各無線通信端末が、同一方向に存在するか否かの判定を行う。
【００３０】
次に、切替制御部１０６が行う、マルチキャストグループごとに各無線通信端末が、同一方向に存在するか否かの判定について図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）を参照して説明する。  
図７（ａ）に示すように、無線通信端末の位置方向情報を基に算出された無線通信端末７０１と無線通信端末７０２の角度がθ１であるとする。図７（ａ）の例ではこの角度θ１が、同一方向であるか否かを示す閾値角度αより小さいため、切替制御部１０６は無線通信端末７０１と無線通信端末７０２は同一方向に存在すると判定する。また、その他の角度θ２〜θ４は、閾値角度αより大きいため、切替制御部１０６は、無線通信端末７０１及び無線通信端末７０２と、無線通信端末７０３と、無線通信端末７０４とは同一方向には存在しないと判定する。ここで、閾値角度αは、固定的な値であってもよいし、変動する値であってもよい。閾値角度αは、ビームフォーミング部１０７の性能と、アンテナ素子数に依存する。例えば、ビームフォーミング部１０７の性能が優れ、また、マルチキャストグループ所属の無線通信端末数がアンテナ素子数よりも少ないほど、大きな値の閾値角度αを採用することができる。
【００３１】
切替制御部１０６は、同一方向に端末が存在すると判定した場合、ビームフォーミング部１０７と送信ダイバーシチ部１０８の切替閾値に用いる値の変更を行う。切替閾値が、送信用アンテナ素子数に対応して設定されている場合には、同一方向と判定される無線通信端末が１台存在するにつれて、切替閾値の数を１つ増加させる。換言すれば、ある同一方向に存在するとみなせる無線通信端末の数−１を無線通信装置６００の周りのすべての方向について計算した数だけ、切替閾値の数を１つ増加させる。  
図７（ａ）では切替閾値は１増加させ、（送信用アンテナ素子数＋１）となり、図７（ｂ）や図７（ｃ）では、切替閾値は２増加させ、（送信用アンテナ素子数＋２）とする。すなわち、ある無線通信端末と同一方向に別の無線通信端末が１つ存在すれば、無線通信装置６００のアンテナ素子数が１つ増加した場合と同様の効果を奏する。この場合、切替制御部１０６が、図５のステップＳ５０２でのアンテナ素子数を「アンテナ素子数＋１」、「送信用アンテナ素子数＋２」のように変更し、本実施形態ではこの数と端末数を比較して、ビームフォーミング部１０７と送信ダイバーシチ部１０８のいずれかを使用するかを決定する。  
また逆に、無線通信端末の移動やマルチキャストグループからの脱退などにより、同一方向に端末が存在しなくなったと判定した場合は、その都度、増加させていた切替閾値の数の分だけ元に戻す。ここで、同一方向に存在するか否かの判定は、マルチキャストグループごとに行われるので、切替閾値もマルチキャストグループごとに存在することになる。
【００３２】
また、切替閾値が、無線通信端末数に対応して設定されている場合には、同一方向と判定される無線通信端末が１台存在するにつれて、切替閾値の数を１つ減少させる。つまり、図７（ａ）では切替閾値は１減少させ、（無線通信端末数−１）となり、図７（ｂ）や図７（ｃ）では、切替閾値は２減少させ、（無線通信端末数−２）とする。すなわち、ある無線通信端末と同一方向に別の無線通信端末が１つ存在すれば、マルチキャストグループに属する無線通信端末が１つ減少した場合と同様な効果を奏する。この場合、切替制御部１０６が、図５のステップＳ５０２での無線通信端末数を「無線通信端末数−１」、「無線通信端末数−２」のように変更し、本実施形態ではこの数とアンテナ素子数を比較して、ビームフォーミング部１０７と送信ダイバーシチ部１０８のいずれを使用するかを決定してもよい。しかしながら本実施形態では、切替閾値が、送信用アンテナ素子数に対応して設定されている場合について以下説明する。
【００３３】
また、切替制御部１０６は、切替閾値を増加した場合の無線通信端末間の角度がどの無線端末間のものであるかを記憶しておく。この角度は、切替閾値を減少させる場合に参照する。この詳細は後に図９を参照して説明する。
【００３４】
マルチキャスト伝送要求が通知されると、マルチキャスト伝送対象の無線通信端末数と該当するマルチキャストグループ用切替閾値との比較を行い、マルチキャスト伝送対象の無線通信端末数が切替閾値以上であった場合、送信ダイバーシチ部１０８に切替え、送信ダイバーシチによる伝送方法を選択し、送信を行う。一方、マルチキャスト伝送対象の無線通信端末数が切替閾値より少なかった場合、ビームフォーミング部１０７に切替え、指向性の制御によりビームを生成し伝送を行う方法を選択し、送信を行う。
【００３５】
次に、切替閾値を増加させる動作と、切替閾値を減少させる動作についてそれぞれ図８及び図９を参照して説明する。ここでは、端末数判定部１０４が、無線通信装置６００でのマルチキャスト伝送対象の無線通信端末数はＭ個であると判定しているとする。図９のフローチャートのステップのうちの図８のフローチャートのステップと同様なステップは同一の符号を付しその説明を省略する。  
＜切替閾値増加＞  
まず、切替制御部１０６が、例えば、各端末間のＭ個の角度θｉ（ｉ＝１，…，Ｍ；Ｍは２以上の自然数）でｉ＝１に設定し（ステップＳ８０１）、端末方向推定部６０１が、角度θ１を推定して算出する（ステップＳ８０２）。ここで、角度θｉとは、無線通信装置６００から測定した、ある２つの無線通信端末が位置する方向のなす角度であって、順にナンバリングしているＭ個の無線通信端末のうちの第ｉの無線通信端末と第ｉ＋１（ただし、Ｍ＋１は１に置き換える）の無線通信端末との間の角度のことである。
【００３６】
角度θ１が閾値角度αよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ８０３）。切替制御部１０６が、角度θ１が閾値角度αよりも小さいと判定した場合はステップＳ８０４に進み、一方、角度θ１が閾値角度α以上であると判定した場合はステップＳ８０５に進む。
【００３７】
ステップＳ８０４では、切替制御部１０６が切替閾値の数を１つ増加させる。ステップＳ８０５では、ｉの値を１つ増加させ、次の角度θｉ＋１と閾値角度αを比較する準備を行う。次に、端末方向推定部６０１が、ステップＳ８０５で増加された後のｉの値が、各端末間の角度の個数より１少ない数であるＭ−１より大きいか否かを判定する（ステップＳ８０６）。角度θＭは、例えば単位をラジアンとする場合は、θＭ＝２π−（θ１＋…＋θＭ−１）により算出すればよいので、ｉ＝Ｍの場合は、ステップＳ８０２のように、無線通信端末が発信する無線電波の到来方向や、ＧＰＳシステムや無線ＬＡＮシステムにおける位置検出機能などを用いて角度θＭを推定する必要はない。
【００３８】
ｉの値がＭ−１より大きい場合は判定すべき角度はすべて判定完了したので切替閾値は決定したとして切替閾値を増加させる動作を終了して切替閾値を決定する（ステップＳ８０６）。一方、ｉの値がＭ−１以下である場合はまだ、判定していない角度があるので、ステップＳ８０２に戻る（ステップＳ８０６）。
【００３９】
切替閾値を増加させる動作は、無線通信端末が固定的に使用されることが既知である場合には各無線通信端末がマルチキャストグループに加入した際にそれぞれ最初に１回だけ行えばよい。通常は、無線通信端末は移動すると考えられるので、無線通信装置６００は定期的に「切替閾値増加」の動作を行うことが望ましい。
【００４０】
＜切替閾値減少＞  
上述したように切替閾値を増加させる動作の他に、切替閾値を減少させる場合もある。これは、無線通信端末がマルチキャストグループから脱退する場合や、無線通信端末は移動しているので、同一方向であると判定されていた無線通信端末同士が、その後、離れて同一方向にあるとは判定されない場合があるからである。同一方向でなくなった無線通信端末が生じた場合には切替閾値を減少させなければならない。具体的には、例えば、図９に示すようなフローチャートによって行われる。  
まず、切替制御部１０６が、角度θｉでｉ＝１に設定し（ステップＳ８０１）、角度θ１が図８のフローチャートによって切替閾値を上げたものであるか否かを判定する（ステップＳ９０１）。すなわち、角度θ１が、例えば、最も近い過去に図８の動作によってθ１＜αと判定された角度であるか否かが判定される。角度θ１が切替閾値を上げたものである場合はステップＳ８０２に進み、角度θ１が切替閾値を上げたものでない場合はステップＳ８０５に進む。
【００４１】
ステップＳ８０２で推定した角度θ１が閾値角度αよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ９０２）。切替制御部１０６が、角度θ１が閾値角度αよりも大きいと判定した場合はステップＳ９０３に進み、一方、角度θ１が閾値角度α以下であると判定した場合はステップＳ８０５に進む。ステップＳ９０３では、切替制御部１０６が切替閾値の数を１つ減少させる。
【００４２】
ステップＳ８０５以降では、ｉの値を１つ増加させ、次の角度θｉ＋１と閾値角度αを比較する準備を行い、ｉ＝Ｍ−１までステップＳ９０１、Ｓ８０２、Ｓ９０２、Ｓ９０３を行う。無線通信端末がマルチキャストグループから脱退する場合も、図９に示した動作と同様に脱退した無線通信端末に対応して切替閾値を減少させればよい。
【００４３】
本実施形態の無線通信装置によれば、同一方向に無線通信端末が存在する場合は、複数の無線通信端末に対して、同一のビームで送信することが可能であるため、アンテナ素子数以上の無線通信端末でもビームフォーミングによる効果が期待できる。そのような場合にも、ビームフォーミングによる伝送を行うことで、より最適なマルチキャスト伝送が可能となる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置のブロック図。
【図２】図１のビームフォーミング部のブロック図。
【図３】図１の無線通信装置がビームフォーミングを行う場合のビームパターンの一例を示す図。
【図４】図１の送信ダイバーシチ部のブロック図。
【図５】図１の切替制御部の切替動作を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置のブロック図。
【図７】（ａ）は図６の切替制御部が２つの無線通信端末を同一方向と判定する場合を示す図、（ｂ）は図６の切替制御部が２つの無線通信端末の２組のそれぞれの組を同一方向と判定する場合を示す図、（ｃ）は図６の切替制御部が３つの無線通信端末を同一方向と判定する場合を示す図。
【図８】図６の切替制御部が切替閾値を増加させる動作を示すフローチャート。
【図９】図６の切替制御部が切替閾値を減少させる動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１００…無線通信装置、１０１…アンテナ部、１０２…受信部、１０３…復調部、１０４…端末数判定部、１０５…変調部、１０６…切替制御部、１０７…ビームフォーミング部、１０８…送信ダイバーシチ部、２０１…送信ウェイト制御部、２０２…乗算器、２０３，４０２…送信処理部、４０１…時空間符号部、６００…無線通信装置、６０１…端末方向推定部、７０１〜７１０…無線通信端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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