(57)【要約】【課題】適切に発信規制を行うことができ、無線ネットワーク全体のスループットの低下を防止する。【解決手段】各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークにおいて、指向特性を変化可能なアレーアンテナの互いに異なる指向特性を有する複数の放射パターンを用いて第１の無線局からの所望波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする所望波の受信応答ベクトルｒｄを求め、アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて第２の無線局からの干渉波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする干渉波の受信応答ベクトルｒｉを求めて、所望波と干渉波との間の空間相関係数を計算する。第１の無線局と無線通信を行うときに計算された空間相関係数が所定のしきい値以上であるとき第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信する。【選択図】　図１４
2004134961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線局を含み、各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークのための通信方法において、
指向特性を変化可能なアレーアンテナの互いに異なる指向特性を有する複数の放射パターンを用いて第１の無線局からの所望波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする所望波の受信応答ベクトルｒｄを求め、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて第２の無線局からの干渉波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする干渉波の受信応答ベクトルｒｉを求め、上記所望波の受信応答ベクトルｒｄと、上記干渉波の受信応答ベクトルｒｉとに基づいて、所望波と干渉波との間の空間相関係数を計算するステップと、
上記第１の無線局と無線通信を行うときに、上記計算された空間相関係数が所定のしきい値以上であるとき、上記第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信するステップとを含むことを特徴とする無線ネットワークのための通信方法。
【請求項２】
上記第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信し、上記第１の無線局との無線通信を終了した後、上記第２の無線局に対して送信規制解除信号を送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の無線ネットワークのための通信方法。
【請求項３】
上記空間相関係数を計算するステップは、上記各無線局からの要求信号に応答して、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて送信される、上記各無線局からの無線信号をそれぞれ受信することにより、各無線局間の空間相関係数を計算することを特徴とする請求項１又は２記載の無線ネットワークのための通信方法。
【請求項４】
上記空間相関係数を計算するステップは、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて、周期的に送信される上記各無線局からの無線信号をそれぞれ受信することにより、各無線局間の空間相関係数を計算することを特徴とする請求項１又は２記載の無線ネットワークのための通信方法。
【請求項５】
上記複数の放射パターンは、無指向特性であるオムニパターンと、所定のビーム幅を有し互いに異なるビーム方向を有する複数のセクタパターンとを含むことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の無線ネットワークのための通信方法。
【請求項６】
上記アレーアンテナは、無線信号を送受信するための励振素子と、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数の非励振素子と、上記複数の非励振素子にそれぞれ接続された複数の可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記複数の非励振素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させ、アレーアンテナの指向特性を変化させることを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載の無線ネットワークのための通信方法。
【請求項７】
複数の無線局を含み、各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークのための通信装置において、
指向特性を変化可能なアレーアンテナの互いに異なる指向特性を有する複数の放射パターンを用いて第１の無線局からの所望波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする所望波の受信応答ベクトルｒｄを求め、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて第２の無線局からの干渉波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする干渉波の受信応答ベクトルｒｉを求め、上記所望波の受信応答ベクトルｒｄと、上記干渉波の受信応答ベクトルｒｉとに基づいて、所望波と干渉波との間の空間相関係数を計算する計算手段と、
上記第１の無線局と無線通信を行うときに、上記計算された空間相関係数が所定のしきい値以上であるとき、上記第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信する制御手段とを備えたことを特徴とする無線ネットワークのための通信装置。
【請求項８】
上記制御手段は、上記第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信し、上記第１の無線局との無線通信を終了した後、上記第２の無線局に対して送信規制解除信号を送信することを特徴とする請求項７記載の無線ネットワークのための通信装置。
【請求項９】
上記計算手段は、上記各無線局からの要求信号に応答して、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて送信される、上記各無線局からの無線信号をそれぞれ受信することにより、各無線局間の空間相関係数を計算することを特徴とする請求項７又は８記載の無線ネットワークのための通信装置。
【請求項１０】
上記計算手段は、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて、周期的に送信される上記各無線局からの無線信号をそれぞれ受信することにより、各無線局間の空間相関係数を計算することを特徴とする請求項７又は８記載の無線ネットワークのための通信装置。
【請求項１１】
上記複数の放射パターンは、無指向特性であるオムニパターンと、所定のビーム幅を有し互いに異なるビーム方向を有する複数のセクタパターンとを含むことを特徴とする請求項７乃至１０のうちのいずれか１つに記載の無線ネットワークのための通信装置。
【請求項１２】
上記アレーアンテナは、無線信号を送受信するための励振素子と、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数の非励振素子と、上記複数の非励振素子にそれぞれ接続された複数の可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記複数の非励振素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させ、アレーアンテナの指向特性を変化させることを特徴とする請求項７乃至１１のうちのいずれか１つに記載の無線ネットワークのための通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ネットワークのための通信方法及び通信装置に関し、特に、複数の無線局を備えた、例えば無線ＬＡＮなどの無線ネットワークにおいて無線通信を行う、例えばアドホック無線ネットワークなどの無線ネットワークのための通信方法及び通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一時的に特定の地域内に集まった不特定多数の人々の間の通信を無線でサポートするアドホック無線ネットワークでは、例えばインターネットのルータ装置のようなインフラストラクチャが存在しないために、ネットワーク中のユーザが協調してパケットを中継し、ルーチングを行う必要がある。
【０００３】
アドホック無線ネットワークのルーチング方法として、例えば、特許文献１記載の従来例においては、ネットワーク中の各ユーザ端末の無線局は、自局を中心とした水平面内の所定の方位角毎のサービスエリア内の各ユーザ端末に対する信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）を予め測定してテーブル形式で記憶したＳＩＮＲテーブルを参照して、主ビームをあて先局の方向に向けかつその他の無線局の方向にヌルを向けるように、可変ビームアンテナを制御することが開示されている。特に、特許文献１のルーチング方法では、複数の無線局を備え、各無線局間でパケット通信を行う無線ネットワークのためのルーチング方法において、上記複数の無線局のうちのサービスエリア内の各無線局に対する、所定の方位角毎の干渉雑音を予め測定してＳＩＮＲテーブルとして記憶装置に記憶するステップと、パケットをあて先無線局に伝送するときに、上記ＳＩＮＲテーブルに基づいて１ホップ目の無線局を決定し、上記決定された１ホップ目の無線局に対してビームを形成するように、可変ビームアンテナを制御してパケットを送信することにより、パケットをルーチングするステップとを含むことを特徴としている。この従来例では、ＳＩＮＲテーブルに基づいて、周囲の無線局の相対位置と無線局間の電波環境の状況が把握できるため、最適なルート選択ができるようになる。また、通信中の無線局の方向への送信を制限し、複数組のユーザ端末間の通信を同時に成立させるＳＤＭＡ（空間分割多重アクセス）も実現できるようになる。
【０００４】
上記可変ビームアンテナとしては、例えば、特許文献２や非特許文献１及び２において提案されている、電子制御導波器アレーアンテナ装置（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＳｔｅｅｒａｂｌｅ　Ｐａｓｓｉｖｅ　Ａｒｒａｙ　Ｒａｄｉａｔｏｒ　（ＥＳＰＡＲ）　Ａｎｔｅｎｎａ；以下、エスパアンテナという。）を用いることができる。エスパアンテナは、無線信号が給電される励振素子と、この励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられ、無線信号が給電されない複数の非励振素子と、各非励振素子にそれぞれ接続された可変リアクタンス素子（例えば、可変容量ダイオード）とからなるアレーアンテナを備え、上記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、当該アレーアンテナの指向特性を変化させることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４４９８３号公報。
【特許文献２】
特開２００１−２４４３１号公報。
【非特許文献１】
Ｔ．　Ｏｈｉｒａ　ｅｔ　ａｌ．，　”Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ　ｓｔｅｅｒａｂｌｅ　ｐａｓｓｉｖｅ　ａｒｒａｙ　ｒａｄｉａｔｏｒ　ａｎｔｅｎｎａｓ　ｆｏｒ　ｌｏｗ−ｃｏｓｔ　ａｎａｌｏｇ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ，”　２０００　ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｐｈａｓｅｄ　Ａｒｒａｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　＆　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐｐ．　１０１−１０４，　Ｄａｎａ　ｐｏｉｎｔ，　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，　Ｍａｙ　２１−２５，　２０００。
【非特許文献２】
大平孝，“エスパアンテナの等価ウエイトベクトルとその勾配に関する基本定式化”，電子情報通信学会技術研究報告，Ａ・Ｐ２００１−１６，ｐ．１５−２０，２００１年５月。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、周囲の無線環境の状態を示すＳＩＮＲテーブルを参照してルーチングするとき、従来例のＲＴＳ信号及びＣＴＳ信号を用いた制御では、本来はＳＤＭＡが可能な無線局においても発信が規制されてしまう状況が発生する。例えば、マルチパス環境での通信においては、ある無線局が、発信元無線局から見てあて先の無線局と同じセクタ方向に存在しても、当該無線局が発信元とあて先の無線局間の通信の妨げにはならないことがある。そのため、ＳＩＮＲテーブルを参照して、ある無線局が所望の無線局と同じセクタ方向に存在するというだけの理由から、当該無線局を潜在的な干渉信号源とみなして発信規制を要求することは、実際には可能な場合があるＳＤＭＡの実施を妨げることになり、ネットワークのスループットを低下させることがあるという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、アドホック無線ネットワークなどの無線ネットワークにおいて、適切に発信規制を行うことができ、無線ネットワーク全体のスループットの低下を防止することができる無線ネットワークのための通信方法及び通信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る無線ネットワークのための通信方法は、複数の無線局を含み、各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークのための通信方法において、
指向特性を変化可能なアレーアンテナの互いに異なる指向特性を有する複数の放射パターンを用いて第１の無線局からの所望波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする所望波の受信応答ベクトルｒｄを求め、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて第２の無線局からの干渉波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする干渉波の受信応答ベクトルｒｉを求め、上記所望波の受信応答ベクトルｒｄと、上記干渉波の受信応答ベクトルｒｉとに基づいて、所望波と干渉波との間の空間相関係数を計算するステップと、
上記第１の無線局と無線通信を行うときに、上記計算された空間相関係数が所定のしきい値以上であるとき、上記第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信するステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
上記無線ネットワークのための通信方法において、上記第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信し、上記第１の無線局との無線通信を終了した後、上記第２の無線局に対して送信規制解除信号を送信するステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
また、上記無線ネットワークのための通信方法において、上記空間相関係数を計算するステップは、上記各無線局からの要求信号に応答して、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて送信される、上記各無線局からの無線信号をそれぞれ受信することにより、各無線局間の空間相関係数を計算することを特徴とする。
【００１１】
さらに、上記無線ネットワークのための通信方法において、上記空間相関係数を計算するステップは、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて、周期的に送信される上記各無線局からの無線信号をそれぞれ受信することにより、各無線局間の空間相関係数を計算することを特徴とする。
【００１２】
またさらに、上記無線ネットワークのための通信方法において、上記複数の放射パターンは、無指向特性であるオムニパターンと、所定のビーム幅を有し互いに異なるビーム方向を有する複数のセクタパターンとを含むことを特徴とする。
【００１３】
またさらに、上記無線ネットワークのための通信方法において、上記アレーアンテナは、無線信号を送受信するための励振素子と、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数の非励振素子と、上記複数の非励振素子にそれぞれ接続された複数の可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記複数の非励振素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させ、アレーアンテナの指向特性を変化させることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る無線ネットワークのための通信装置は、複数の無線局を含み、各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークのための通信装置において、
指向特性を変化可能なアレーアンテナの互いに異なる指向特性を有する複数の放射パターンを用いて第１の無線局からの所望波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする所望波の受信応答ベクトルｒｄを求め、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて第２の無線局からの干渉波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする干渉波の受信応答ベクトルｒｉを求め、上記所望波の受信応答ベクトルｒｄと、上記干渉波の受信応答ベクトルｒｉとに基づいて、所望波と干渉波との間の空間相関係数を計算する計算手段と、
上記第１の無線局と無線通信を行うときに、上記計算された空間相関係数が所定のしきい値以上であるとき、上記第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記無線ネットワークのための通信装置において、上記制御手段は、上記第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信し、上記第１の無線局との無線通信を終了した後、上記第２の無線局に対して送信規制解除信号を送信することを特徴とする。
【００１６】
また、上記無線ネットワークのための通信装置において、上記計算手段は、上記各無線局からの要求信号に応答して、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて送信される、上記各無線局からの無線信号をそれぞれ受信することにより、各無線局間の空間相関係数を計算することを特徴とする。
【００１７】
さらに、上記無線ネットワークのための通信装置において、上記計算手段は、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて、周期的に送信される上記各無線局からの無線信号をそれぞれ受信することにより、各無線局間の空間相関係数を計算することを特徴とする。
【００１８】
またさらに、上記無線ネットワークのための通信装置において、上記複数の放射パターンは、無指向特性であるオムニパターンと、所定のビーム幅を有し互いに異なるビーム方向を有する複数のセクタパターンとを含むことを特徴とする。
【００１９】
またさらに、上記無線ネットワークのための通信装置において、上記アレーアンテナは、無線信号を送受信するための励振素子と、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数の非励振素子と、上記複数の非励振素子にそれぞれ接続された複数の可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記複数の非励振素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させ、アレーアンテナの指向特性を変化させることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る第１の実施形態である無線ネットワークのための通信装置を用いて、アドホック無線ネットワークを構成する複数の無線局１−Ａ乃至１−Ｉ（総称して、符号１を付す。）の平面配置図であり、図２は、図１の各無線局１の内部構成を示すブロック図である。
【００２２】
この実施形態の通信装置は、例えば無線ＬＡＮなどのアドホック無線ネットワークのパケット通信システムに適用するものであって、メインビームの方向を変更可能なエスパアンテナ装置１０１を備え、当該エスパアンテナ装置１０１の互いに異なる指向特性を有する複数の放射パターンを用いて第１の無線局からの所望波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする所望波の受信応答ベクトルｒｄを求め、アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて第２の無線局からの干渉波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする干渉波の受信応答ベクトルｒｉを求めて、所望波と干渉波との間の空間相関係数を計算し、第１の無線局と無線通信を行うときに、計算された空間相関係数が所定のしきい値以上であるとき、第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信することにより送信規制を行い、上記第１の無線局との無線通信を終了した後、上記第２の無線局に対して送信規制解除信号を送信することにより送信規制解除を行うことを特徴としている。
【００２３】
この実施形態の無線通信システムでは、図１に示すように、複数の無線局１が平面的に散在して存在し、各無線局１はそれぞれ、エスパアンテナ装置１０１の利得や送信電力、受信感度などのパラメータで決定される所定のサービスエリアを有し、このサービスエリア内でパケット通信を行うことができ、サービスエリア外の無線局１とパケット通信を行うときは、サービスエリア内の無線局１を中継局として用いてパケットデータを中継することにより、所望のあて先無線局１にパケットデータを伝送する。すなわち、各無線局１は、パケットのルーチングを行うルータ装置を備え、発信端末、中継局、又はあて先端末として動作する。
【００２４】
次いで、図２を参照して、各無線局１の装置構成について説明する。図２において、無線局１は、エスパアンテナ装置１０１と、その指向性を制御するための指向制御部１０３と、サーキュレータ１０２と、データパケット送信部１４０及びデータパケット受信部１３０を有するデータパケット送受信部１０４と、トラヒックモニタ部１０５と、回線制御部１０６と、上位レイヤ処理部１０７とを備える。
【００２５】
送受信すべきデータを処理する上位レイヤ処理装置１０７によって発生されたパケット形式の通信用送信信号データは、送信バッファメモリ１４２を介して変調器１４３に入力され、変調器１４３は、所定の無線周波数の搬送波信号を、拡散符号発生器１６０で、例えばＣＤＭＡ方式で発生された所定の通信チャネル用拡散符号を用いて、入力された通信用送信信号データに従ってスペクトル拡散変調して、変調後の送信信号を高周波送信機１４４に出力する。高周波送信機１４４は入力された送信信号に対して増幅などの処理を実行した後、サーキュレータ１０２を介してエスパアンテナ装置１０１から他の無線局１に向けて送信する。一方、エスパアンテナ装置１０１で受信されたパケット形式の通信チャネル用受信信号は、サーキュレータ１０２を介して高周波受信機１３１に入力され、高周波受信機１３１は入力された受信信号に対して低雑音増幅などの処理を実行した後、復調器１３２に出力する。復調器１３２は、入力される受信信号を、拡散符号発生器１６０でＣＤＭＡ方式で発生された通信チャネル用拡散符号を用いて、スペクトル逆拡散により復調して、復調後の受信信号データを上位レイヤ処理装置１０７に出力するとともに、トラヒックモニタのためにトラヒックモニタ部１０５に出力する。
【００２６】
本実施形態において、無線局１のアンテナ装置は、複数のアンテナ素子を備え、アンテナ素子間の電磁界結合によりビーム形成する空間合成型アレーアンテナであるエスパアンテナ装置１０１と、その指向性を制御する指向制御部１０３とからなり、例えば図８に示すように所定のビーム幅を有するメインビームの方向を、所定の走査間隔で電気的な制御により変更可能なアンテナである。
【００２７】
図３は、図２のエスパアンテナ装置１０１の構成を示す斜視図である。図３において、エスパアンテナ装置１０１は、接地導体１１上に設けられた励振素子Ａ０及び非励振素子Ａ１乃至Ａ６から構成され、励振素子Ａ０は、半径Ｒの円周上に設けられた６本の非励振素子Ａ１乃至Ａ６によって囲まれるように配置されている。好ましくは、各非励振素子Ａ１乃至Ａ６は上記半径Ｒの円周上に互いに等間隔を保って設けられる。各励振素子Ａ０及び非励振素子Ａ１乃至Ａ６は、例えば、所望波の波長λに対して約λ／４の長さのモノポール素子になるように構成され、また、上記半径Ｒはλ／４になるように構成される。励振素子Ａ０の給電点は同軸ケーブル５を介してサーキュレータ１０２に接続され、また、非励振素子Ａ１乃至Ａ６はそれぞれ可変容量ダイオード１２−１乃至１２−６に接続され、これら可変容量ダイオード１２−１乃至１２−６は、指向制御部１０３からのリアクタンス値信号を設定されることによって、そのリアクタンス値ｘ１，…，ｘ６を変化させる。
【００２８】
図４は、エスパアンテナ装置１０１の縦断面図である。励振素子Ａ０は接地導体１１と電気的に絶縁され、各非励振素子Ａ１乃至Ａ６は、可変容量ダイオード１２−１乃至１２−６を介して、接地導体１１に対して高周波的に接地される。可変容量ダイオード１２−１乃至１２−６の動作を説明すると、例えば励振素子Ａ０と非励振素子Ａ１乃至Ａ６の長手方向の長さが実質的に同一であるとき、例えば、可変容量ダイオード１２−１がインダクタンス性（Ｌ性）を有するときは、可変容量ダイオード１２−１は延長コイルとなり、非励振素子Ａ１乃至Ａ６の電気長が励振素子Ａ０に比較して長くなり、反射器として働く。一方、例えば、可変容量ダイオード１２−１がキャパシタンス性（Ｃ性）を有するときは、可変容量ダイオード１２−１は短縮コンデンサとなり、非励振素子Ａ１の電気長が励振素子Ａ０に比較して短くなり、導波器として働く。また、他の可変容量ダイオード１２−２乃至１２−６に接続された非励振素子Ａ２乃至Ａ６についても同様に動作する。
【００２９】
従って、エスパアンテナ装置１０１において、各非励振素子Ａ１乃至Ａ６に接続された可変容量ダイオード１２−１乃至１２−６に制御電圧として印加するバイアス電圧値を変化させて、その接合容量値であるリアクタンス値ｘ１，…，ｘ６を変化させることにより、エスパアンテナ装置１０１の指向性特性を変化させることができる。エスパアンテナ装置１００は、ＤＢＦに比べ給電する素子数が１つで済むことや、制御電圧は逆バイアスで各可変容量ダイオード１２−１乃至１２−６には１０ｎＡしか流れず制御のために必要な電力は微小であるため、電子的な可変指向性アンテナの小型低消費電力化できる。
【００３０】
再び図２を参照すると、トラヒックモニタ部１０５は、管理制御部１５１と、それぞれ管理制御部１５１に接続された学習シーケンス信号発生器１５２、タイマ、メモリ１５３及びデータベースメモリ１５４とを備え、後述の送信元無線局側又は受信無線局側のＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブル生成処理と、発信規制処理を実行するとともに、無線局１が他の無線局１とのパケット通信において使用すべき通信チャネルを決定して、決定した通信チャネルに対応する拡散符号の指定データを回線制御部１０６を介して拡散符号発生器１６０に送ることにより、拡散符号発生器１６０が当該指定データに対応する拡散符号を発生するように制御するとともに、決定した通信チャネルに対応するタイムスロットの指定データを回線制御部１０６を介して送信タイミング制御部１４１に送ることにより、送信タイミング制御部１４１が送信バッファメモリ１４２による通信チャネル用送信信号データの書き込み及び読み出しを制御することにより通信チャネル用送信信号が対応するタイムスロットで送信されるように制御する。
【００３１】
さらに、データベースメモリ１５４には、リアクタンス値テーブル、ＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブルが記憶される。図５は、図２のデータベースメモリ１５４に予め記憶されるリアクタンス値テーブルの実施例を示す表である。図５のリアクタンス値テーブルに記載された最大値と最小値は、非励振素子Ａ１乃至Ａ６に装荷された可変容量ダイオード１２−１乃至１２−６のリアクタンス値ｘ１，…，ｘ６の可動範囲における最高値と最低値を意味する。これらのリアクタンス値ｘ１，…，ｘ６に対応するバイアス電圧値を含むリアクタンス値信号をエスパアンテナ装置１０１の可変容量ダイオード１２−１乃至１２−６に出力して設定することによって、図８の指向特性図に示されるようなアンテナ指向性パターンを得ることができる。オムニパターンＯＰは、水平面内で無指向性のアンテナパターンである。セクタパターンＳＰ（１）は、所定のビーム幅を有し、エスパアンテナ装置１０１の方位角θ（図３を参照）の０度方向に主ビームを有するセクタパターンであり、セクタパターンＳＰ（２）は、セクタパターンＳＰ（１）と同じビーム幅を有し、３０度方向に主ビームを有するセクタパターンであり、以下同様に、各セクタパターンＳＰ（３）乃至ＳＰ（１２）は、同様のビーム幅を有し、３０ずつ異なる主ビーム方位角を有するセクタパターンである。１２個のセクタパターンＳＰ（１）乃至ＳＰ（１２）によって、エスパアンテナ装置１０１の主ビームを全方位角に操向可能になる。
【００３２】
図６は、無線局１−Ａの近傍に無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄが存在するときの、無線局１−Ａのデータベースメモリ１５４に記憶されたＳＩＮＲテーブルを示す表である。このＳＩＮＲテーブルは、無線局１−ＡからセクタパターンＳＰ（１）乃至ＳＰ（１２）で送信され、無線局１−Ａの近傍の無線局１−Ｃ，１−Ｄ及び１−ＢによってオムニパターンＯＰで受信された無線信号のＳＩＮＲ値を記録している。従って、ＳＩＮＲテーブルは、無線局１−Ａを中心とした方位角毎の隣接無線局１−Ｃ，１−Ｄ及び１−Ｂからみた信号品質であるＳＩＮＲ値と、それに対応する方位角とを含んでいる。ここで、ＳＩＮＲを測定するためには、他の各無線局１と所定のトレーニングパターンのデータパケット（図１０を参照）を送受信することによりＢＥＲを測定し、無線通信の変復調方式で決定されるＳＩＮＲに対するＢＥＲ特性のグラフを用いて、ＳＩＮＲに換算する。例えば、図２のようにＣＤＭＡ方式を用いるときは、ＳＩＮＲに対するＢＥＲ特性のグラフを用いて換算することができ、例えば、ＱＰＳＫ差動検波方式を用いるときは、ＣＩＮＲに対するＢＥＲ特性のグラフを用いて換算することができる。すなわち、搬送波電力対干渉雑音電力比（以下、ＣＩＮＲという。）を用いるか、もしくはＳＩＮＲを用いるかは、無線システムで使用する変復調方式に依存する。また、ＳＩＮＲを測定するために他の無線局１と所定のトレーニングパターンのデータパケット（図１０を参照）を送受信することにより、受信信号とトレーニング信号との相互相関係数を計算することにより、ＳＩＮＲを求めることができる。この受信信号とトレーニング信号との相互相関係数は、ＳＩＮＲに対して単調増加の関数であり、ある相互相関係数に対して一意にＳＩＮＲが求められる。本発明では、同一チャンネル干渉雑音に関する受信信号品質の測定値（信号電力、又は信号電力対雑音電力比など）であればよく、その測定値を含む信号品質テーブルを用いることができる。
【００３３】
このＳＩＮＲテーブルを用いることによって、例えば、特許文献１に記載されたように、パケットをあて先無線局１に伝送するときに、ＳＩＮＲテーブルに基づいて１ホップ目の無線局１を決定し、上記決定された１ホップ目の無線局１に対してビームを形成するように、エスパアンテナ装置１０１を制御してパケットを送信することにより、パケットをルーチングすることができる。
【００３４】
図７は、５つの無線局１−Ａ乃至１−Ｅが存在するときに、無線局１−Ａ乃至１−Ｄのデータベースメモリ１５４に記憶された空間相関テーブルを示す表であり、（ａ）は無線局１−Ａの空間相関テーブルを示し、（ｂ）は無線局１−Ｂの空間相関テーブルを示し、（ｃ）は無線局１−Ｃの空間相関テーブルを示し、（ｄ）は無線局１−Ｄの空間相関テーブルを示す表である。例えば、図７（ａ）のテーブルは、３つの無線局１−Ｃ，１−Ｄ，１−Ｂについて、各無線局１−Ｃ，１−Ｄ，１−Ｂから無線局１−Ａに到来する信号間の空間的な相互相関係数を示している。図７（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）のテーブルもまた同様である。
【００３５】
まず、エスパアンテナ装置１０１を用いて取得される、各無線局１の空間相関値について説明する。図３に示したとおり、エスパアンテナ装置１０１の受信系は１系統のみであるので、空間相関値の測定にも通常の適応制御型アレーアンテナとは異なった独自の手法を必要とする。図５のリアクタンス値テーブルに記憶されたオムニパターンＯＰと、セクタパターンＳＰ（１），ＳＰ（３），ＳＰ（５），ＳＰ（７），ＳＰ（９）及びＳＰ（１１）とのためのリアクタンス値をエスパアンテナ装置１０１に設定して、１個のオムニパターンと互いに異なる主ビーム方向を有する６個のセクタパターンとを生成し、それぞれのアンテナパターンにて受信した受信信号ｙｍ（ｔ）の組（受信信号系列と呼ぶ。）から導出される受信応答ベクトルｒの相互相関係数ρｓが数１を用いて計算されて、各無線局１の空間相関値として格納される。このとき、受信信号は１波ずつ個別に受信される必要がある。
【００３６】
【数１】
2004134961.tif 000003
【００３７】
ここで、ｗｍは等価重み係数（ウエイト）ベクトル（非特許文献２を参照）を表し、所望波及び干渉波のステアリングベクトルをそれぞれａｄ及びａｉと表記している。上付きのＨと＊は、それぞれエルミート転置と複素共役を表す。ｒｄとｒｉは、受信応答ベクトルｒに、それぞれ所望波と干渉波の受信応答ベクトルであることを示すために添字ｄとｉを付加して表記したものである。受信応答ベクトルｒ＝［ｒ０，ｒ１，…，ｒ６］Ｔは、受信信号系列ｙ０（ｔ），ｙ１（ｔ），…，ｙ６（ｔ）と送信信号ｕ（ｔ）の複素共役との積を取り、その期待値（所定の期間における時間平均値）から演算される。
【００３８】
【数２】
ｒｍ＝Ｅ［ｙｍ（ｔ）ｕ（ｔ）＊］
ｍ＝０，１，…，６
【００３９】
ここで、送信信号ｕ（ｔ）は、発信元の無線局１から送信される信号と同一の信号を、当該受信側の無線局１の学習シーケンス信号発生器１５２において発生させることによって得られる基準信号である。
【００４０】
数１から分かるように、エスパアンテナ装置１０１で取得される各無線局１の空間相関値は、ステアリングベクトルａ（θ）及び可変容量ダイオード１２−１乃至１２−６のリアクタンス値の関数となる。従って、各無線局１の空間相関値を干渉波抑圧可否の判定に用いる際には、図５のリアクタンス値テーブルのようなリアクタンス値の組を明確にする必要がある。また、数１の空間相関値は規格化して絶対値を取っているため、伝搬路特性ｈ（ｔ）は空間相関値に含まれない。
【００４１】
図５のリアクタンス値テーブルの０番目と（２ｍ−１）番目のアンテナパターン（ｍ＝１，…，６）にて受信した受信信号ｙｍ（ｔ）は、エスパアンテナ装置１０１のステアリングベクトルをａ（θ）、伝搬路特性ｈ（ｔ）、発信元の無線局１からの送信信号をｕ（ｔ）及び熱雑音成分をｎ（ｔ）とすると、次式のように表される。
【００４２】
【数３】
2004134961.tif 000004
【００４３】
ここで、ｈ（ｔ）は送受信アンテナの指向性利得Ｇｔ、波数ｋ、伝搬経路長ｄを用いて次式のように表される、インパルス応答の複素振幅である。
【００４４】
【数４】
2004134961.tif 000005
【００４５】
以上説明したように計算された空間相関値は、データベースメモリ１５４中の空間相関テーブルに記録される。数１から明らかなように、空間相関テーブルを取得するためには２つ以上の隣接無線局からの受信信号系列が必要である。
【００４６】
図８は、図１の無線局１−Ａにおけるエスパアンテナ装置１０１の指向性パターンの実施例を示す指向特性図である。この図に示された例では、無線局１−Ａの周囲に無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄが位置している。無線局１−ＡがＳＩＮＲテーブルと空間相関テーブルの生成を開始することを示すＳＥＴＵＰ信号（図１０（ａ）を参照）を送信するときは、図５のリアクタンス値テーブルに従ってオムニパターンＯＰをエスパアンテナ装置１０１に設定する。ＳＥＴＵＰ信号に続くＲＱ（０）信号（図１０（ｂ）を参照）を送信するときは、方位角０度方向を向いたセクタパターンＳＰ（１）をエスパアンテナ装置１０１に設定し、ＲＱ（０）信号に続くＲＱ（３０）信号を送信するときは、３０度方向を向いたセクタパターンＳＰ（２）をエスパアンテナ装置１０１に設定し、以下同様に３３０度方向を向いたセクタパターンＳＰ（３３０）まで設定する。無線局１−Ａが他の無線局１からＲＥ信号（図１０（ｂ）を参照）を受信するとき、さらに、無線局１−Ａが他の無線局からＳＥＴＵＰ信号及びＲＱ（０）乃至ＲＱ（３３０）信号を受信するときとＲＥ信号を送信するときもまた、オムニパターンＯＰをエスパアンテナ装置１０１に設定する。
【００４７】
図９は、図１の無線局１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄ間で実行される、送信元無線局側のＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブル生成処理におけるタイミングチャートである。無線局１−Ａは、ランダムなタイミングでＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブル生成のためのＳＥＴＵＰ信号をオムニパターンＯＰで送信する。ＳＥＴＵＰ信号を送信するときは、他の信号との衝突を回避するためにＣＳＭＡを用いる。図１０（ａ）は，このとき送信されるＳＥＴＵＰ信号のフレーム構成とフレーム長を示し、ＦＣ（Ｆｒａｍｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）は当該信号のフレームの種類を定義し、Ｄ（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）はフレームの種類などに応じたフレーム長を定義し、ＲＡ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ　Ａｄｄｒｅｓｓ）とＴＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ　Ａｄｄｒｅｓｓ）はそれぞれ、あて先無線局と発信元無線局を示すアドレスであり、ＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ　Ｃｈｅｃｋ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）は、３２−ＣＲＣによる誤り検出のために用いられる。
【００４８】
無線局１−Ａのサービスエリア内に存在し、ＳＥＴＵＰ信号をオムニパターンＯＰで受信した無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄは、受信信号の待機状態に入り、無線局１−Ａから引き続き既知のタイミングで送信されるＲＱ（０）乃至（３３０）信号を待機する。無線局１−Ａは、ＳＥＴＵＰ信号に引き続いて、ＲＱ（０）乃至（３３０）信号をそれぞれセクタパターンＳＰ（１）乃至（１２）で送信する。ＲＱ（０）乃至（３３０）信号は、無線局１−Ａの隣接無線局に、ＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブルのためのデータを提供させるための要求信号である。詳しくは、無線局１−Ａは、３０度ずつ異なる１２方向を向いた１２個のセクタパターンを一定の時間間隔かつ予め決められた順番で切り換えて、セクタパターンを切り換える毎に各ＲＱ（０）乃至（３３０）信号を送信する。各ＲＱ（０）乃至（３３０）信号には、当該セクタパターンの主ビーム方位角を表す方位角データと、無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄが受信信号品質（すなわちＳＩＮＲ）を測定するためのトレーニング信号であるＳＥＳＴデータが含まれる。ＳＥＳＴデータは、シンボル数Ｐｔｓの既知のＰＮ（擬似雑音）信号である。図１０（ｂ）はＲＱ（０）信号乃至ＲＱ（３３０）信号のフレーム構成とフレーム長を示し、ＳＥＳＴは受信信号品質（すなわちＳＩＮＲ）を測定するために用いられる信号系列であり、ＳＣ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）はパケットのシーケンス番号とフラグメント番号を示し、方位角データは、ＲＱ（０）乃至ＲＱ（３３０）信号を送信したときに発信元無線局１に設定されたセクタパターンＳＰ（１）乃至ＳＰ（１２）の方位角度を示す。フレーム中のＦＣ、Ｄ、ＲＡ、ＴＡ及びＦＣＳ信号は、ＳＥＴＵＰ信号と同様である。
【００４９】
ＳＥＴＵＰ信号を受信した無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄは、無線局１−Ａから既知のタイミングで送信される１２個のＲＱ（０）乃至（３３０）信号をオムニパターンＯＰで受信し、各ＲＱ（０）乃至（３３０）信号のＳＥＳＴデータの部分に基づいて、方位角毎の受信信号品質を測定する。方位角毎の受信信号品質は、すなわち、ＲＱ（０）乃至（３３０）信号の送信時に無線局１−Ａでそれぞれ設定されたセクタパターンＳＰ（１）乃至（１２）の主ビーム方位角０度、３０度、…、３３０度のそれぞれに対する受信信号品質である。受信信号品質は本実施形態ではＳＩＮＲであるが、信号強度等の他の基準であってもよい。また、ＲＱ（０）乃至（３３０）信号はオムニパターンＯＰで受信されるのが基本であるが、信号中のＳＥＳＴデータの区間において適応制御パターンを形成し、その結果として得られる受信信号品質を取得することもできる。適応制御パターンは、外来雑音や同一チャンネル干渉あるいは隣接チャンネル干渉などの周囲の環境に応じて変化して、所望波信号に主ビームを向け、かつ干渉波信号にヌルを向けるためのアンテナパターンである。無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄは、無線局１−Ａが１２個のセクタパターンＳＰ（１）乃至ＳＰ（１２）を切り換える毎に送信したＲＱ（０）乃至（３３０）信号に基づいている方位角毎のＳＩＮＲを、送信時のセクタパターンＳＰ（１）乃至ＳＰ（１２）の主ビーム方位角を示す方位角データとともにメモリ１５３に一旦記憶する。
【００５０】
無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄでそれぞれ取得された上記方位角毎のＳＩＮＲの情報は、ＲＱ（０）乃至ＲＱ（３３０）信号に対する応答信号であるＲＥ信号によって、各無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄから無線局１−Ａに送信される。図１０（ｃ）はＲＥ信号のフレーム構成とフレーム長を示す。ＲＥ信号の中で、ＥＳＣは、各無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄの空間相関値を演算するために用いられる複数のトレーニング信号を示し、シンボル数Ｐｔｓの既知のＰＮ信号が７回繰り返されたｅｓｃ（１）乃至ｅｓｃ（７）信号で構成される。ＲＥ信号の中で、ＳＩＮＲテーブルデータは、発信側無線局１−ＡのセクタパターンＳＰ（１）乃至ＳＰ（１２）の主ビーム方位角に対応したＳＩＮＲの情報を示す。フレーム中のＦＣ、Ｄ、ＲＡ、ＴＡ、ＳＣ及びＦＣＳ信号は、ＳＥＴＵＰ信号及びＲＱ（０）乃至（３３０）信号と同様である。
【００５１】
ＲＥ信号を送信するときの各無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄのアンテナパターンは、ＲＱ（０）乃至（３３０）信号を受信してＳＩＮＲを取得したときのアンテナパターン（オムニパターン又は適応制御パターン）に設定される。無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄが送信するＲＥ信号には、図１０（ｃ）のフレーム構成に示されたように、フレームの先頭に空間相関値の演算に用いるためのＥＳＣ信号が付加されている。各無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−ＤがＲＥ信号を無線局１−Ａに送信するときは、ＳＥＴＵＰ信号を送信するときと同様にＣＳＭＡによって各ＲＥ信号の衝突が回避される。最終的に、数１によって空間相関値を取得するためには受信波が１波のみである必要があるが、この場合、各無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−ＤからのＲＥ信号がＣＳＭＡによって衝突を回避される。
【００５２】
図９に例示されたタイミングチャートにおいて、無線局１−Ａは、まず、無線局１−Ｃから送信されるＲＥ信号を受信する。ＲＥ信号に含まれるＥＳＣ信号を受信するときには、７回巡回される既知の符号のｅｓｃ（１）乃至ｅｓｃ（７）信号に合わせて、リアクタンス値テーブルに従ってオムニパターンＯＰと、セクタパターンＳＰ（１），ＳＰ（３），ＳＰ（５），ＳＰ（７），ＳＰ（９）及びＳＰ（１１）を順次に切り換える。それぞれのアンテナパターンで受信されたｅｓｃ（１）乃至ｅｓｃ（７）信号は、受信信号系列ｙ０（ｔ），ｙ１（ｔ），…，ｙ６（ｔ）として、一旦、メモリ１５３に記憶される。
【００５３】
無線局１−ＣからのＲＥ信号に含まれたＳＩＮＲテーブルデータの情報は、ＳＩＮＲテーブルに書き込まれる。ＳＩＮＲテーブルは、データベースメモリ１５４中で所定の記憶領域を割り当てられ、ＳＩＮＲテーブルデータが取得された無線局１の順に書き込まれる。ＳＩＮＲテーブルデータが取得されなかったとき、ＳＩＮＲテーブルの記憶領域は空白にされる。
【００５４】
次に、無線局１−Ａは無線局１−Ｄから送信されるＲＥ信号も同様に処理する。この時点で、無線局１−ＡのＳＩＮＲテーブルには、無線局１−Ｃ及び１−ＤのＳＩＮＲテーブルデータが書き込まれており、また、メモリ１５３には、空間相関値の演算のために、無線局１−Ｃ及び１−Ｄの受信信号系列の情報が記憶されている。
【００５５】
メモリ１５３に記憶された各無線局１−Ｃ及び１−Ｄの受信信号系列の情報により、数２及び数１を用いて、無線局１−Ａが無線局１−Ｃを所望波無線局とし、無線局１−Ｄを干渉波無線局とした場合と、無線局１−Ａが無線局１−Ｄを所望波無線局とし、無線局１−Ｃを干渉波無線局とした場合との空間相関テーブルが生成される。ただし、数１から明らかなように、２つの近傍無線局のどちらを所望波無線局として他方を干渉波無線局とみなしても、空間相関値は同一である。空間相関テーブルは、データベースメモリ１５４中で所定の記憶領域を割り当てられ、空間相関値が取得された無線局１の対の順に書き込まれる。空間相関値が取得されなかったとき、空間相関テーブルの記憶領域は空白にされる。
【００５６】
次に、無線局１−Ａは無線局１−Ｂから送信されるＲＥ信号を受信し、同様にＳＩＮＲテーブルを生成し、さらに、無線局１−Ａが無線局１−Ｂを所望波無線局とし、無線局１−Ｃを干渉波無線局とした場合や、無線局１−Ａが無線局１−Ｃを所望波無線局とし、無線局１−Ｂを干渉波無線局とした場合など、これまでにＲＥ信号を受信したすべての無線局１の組み合わせにおいて空間相関値を演算し、空間相関テーブルを生成する。
【００５７】
このように作られたＳＩＮＲテーブルと空間相関テーブルを基に、周囲の無線局１の相対位置と無線局１間の電波環境の状況が把握できるため、最適なルート選択ができるようになる。また、通信中の無線局１が位置する方向への送信を制限し、複数組のユーザ端末間の通信を同時に成立させるＳＤＭＡもできるようになる。以上説明したように、従来例に係るＳＩＮＲテーブルを生成するための信号と同様の信号を用いて、ＳＩＮＲテーブルを生成するだけでなく、同時に空間相関テーブルも生成することができる。各テーブルを生成するために必要な通信量を増大させることなく無線ネットワークを制御して、当該無線ネットワークのスループットを増大させることができる。
【００５８】
以上の構成された通信装置において、所望波を送信する第１の無線局と無線通信を行うときに、計算された空間相関係数が所定のしきい値以上であるとき、干渉はを送信する第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信することにより送信規制を行い、第１の無線局との無線通信を終了した後、第２の無線局に対して送信規制解除信号を送信することにより送信規制解除を行う。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、特別な信号を他に送受信する必要なく、ＳＩＮＲテーブルの生成と同時に空間相関テーブルを生成することができ、空間相関テーブルに基づいて干渉波を送信する無線局に対して送信規制を行うことができる。これにより、アドホック無線ネットワークなどの無線ネットワークにおいて、適切に発信規制を行うことができ、無線ネットワーク全体のスループットの低下を防止することができる。
【００６０】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明に係る第２の実施形態の無線ネットワークのための通信装置について説明する。第１の実施形態では、ＳＥＴＵＰ信号を送信する側の無線局１においてＳＩＮＲテーブルと空間相関テーブルが生成されたが、第２の実施形態では、ＳＥＴＵＰ信号を受信する側の無線局１においてＳＩＮＲテーブルと空間相関テーブルが生成されるので、各テーブルを生成するために必要な通信量を減少させることができる。
【００６１】
図１１は、本発明に係る第２の実施形態の受信無線局側のＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブル生成処理においてエスパアンテナ装置１０１に設定される指向性パターンの実施例を示す指向特性図である。この図に示された例では、５つの無線局１−Ａ乃至１−Ｅが存在している。３つの無線局１−Ａ，１−Ｂ及び１−Ｄは、それぞれ他の２つの無線局１がオムニパターンＯＰで送信した場合、その信号を受信できる位置に存在する。無線局１−Ｃは、無線局１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｄ及び１−Ｅがオムニパターンで、無線局１−Ｃ自体もオムニパターンのときは、無線局１−Ａと無線局１−Ｅの信号を受信できる位置に存在する。
【００６２】
各無線局１は、ＳＩＮＲテーブルと空間相関テーブルを生成するためのＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号（図１３を参照）を送信するときは、図５のリアクタンス値テーブルに従ってオムニパターンＯＰをエスパアンテナ装置１０１に設定する。一方、各無線局１は、上記送信されたＳＥＴＵＰ信号を受信するときはオムニパターンＯＰをエスパアンテナ装置１０１に設定するが、ＳＥＴＵＰ信号に続くＲＱＳＣ信号中のｅｓｃ（１）信号を受信するときは、主ビーム方位角が０度方向を向いたセクタパターンＳＰ（１）をエスパアンテナ装置１０１に設定し、ｅｓｃ（１）信号に続くｅｓｃ（２）信号を送信するときは、主ビーム方位角が３０度方向を向いたセクタパターンＳＰ（２）をエスパアンテナ装置１０１に設定し、以下同様に主ビーム方位角が３３０度方向を向いたセクタパターンＳＰ（３３０）まで設定する。各無線局１がｅｓｃ（１２）信号に続くｅｓｃ（１３）信号を受信するときは、再びオムニパターンＯＰをエスパアンテナ装置１０１に設定する。
【００６３】
図１２は、本発明に係る第２の実施形態において無線局１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄ間で実行される、受信無線局側のＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブル生成処理におけるタイミングチャートである。無線局１−Ａは、ランダムなタイミングでＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号をオムニパターンＯＰで送信する。ＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号の送信には、他の信号との衝突を回避するためにＣＳＭＡを用いる。図１３は、このとき送信されるＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号のフレーム構成とフレーム長を示す図である。ＳＥＴＵＰ信号に含まれる各データＦＣ，Ｄ，ＲＡ，ＴＡ及びＦＣＳの意味は、第１の実施形態と同様である（図１０を参照）。ＲＱＳＣ信号は、各無線局１の空間相関値を演算するために用いられる複数のトレーニング信号であり、それぞれ所定のシンボル数Ｐｔｓを有する既知のＰＮ信号を含むｅｓｃ（１）乃至ｅｓｃ（１３）信号より構成される。
【００６４】
無線局１−Ａのサービスエリア内に存在し、ＳＥＴＵＰ信号をオムニパターンＯＰで受信した無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄは、受信信号の待機状態に入り、無線局１−Ａから既知のタイミングで送信されてくるＲＱＳＣ信号の待ち受け状態になる。
【００６５】
無線局１−Ａは、ＳＥＴＵＰ信号に引き続いて、あらかじめ決められた長さ及び間隔で、ＲＱＳＣ信号をオムニパターンＯＰで送信する。ＲＱＳＣ信号は、上述のようにシンボル数Ｐｔｓのｅｓｃ信号の１３回の繰り返しで構成される。ＳＥＴＵＰ信号を受信して待機状態になっている無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄは、無線局１−Ａから既知のタイミングで送信されてくるｅｓｃ（１）乃至ｅｓｃ（１２）信号に合わせて、１２個のセクタパターンＳＰ（１）乃至ＳＰ（１２）を切り換えて上記ｅｓｃ（１）乃至ｅｓｃ（１２）信号を順次に受信し、セクタパターンＳＰ（１）乃至ＳＰ（１２）のそれぞれの角度に対する受信信号品質（例えばＳＩＮＲ）を測定し、無線局１−Ａに対するＳＩＮＲテーブルを生成する。ｅｓｃ（１３）信号はオムニパターンＯＰで受信されるが、ＳＩＮＲテーブルの生成には用いられない。
【００６６】
本実施形態のように、受信無線局１側で生成されるＳＩＮＲテーブルでは、第１の実施形態でのＳＩＮＲテーブル（図７を参照）とは異なり、ある無線局１の隣接無線局から送信され、当該無線局１で受信された無線信号のＳＩＮＲ値が記録される。従って、本実施形態において、無線局１−ＡのＳＩＮＲテーブルであって、無線局１−Ａに隣接した無線局１−Ｃ，１−Ｄ及び１−ＢについてのＳＩＮＲ値のテーブルには、無線局１−Ｃ，１−Ｄ及び１−Ｂから送信され、無線局１−Ａによって受信された無線信号のＳＩＮＲ値が、その受信時の方位角毎に記録される。
【００６７】
以上のように受信されたｅｓｃ（１）乃至ｅｓｃ（１３）信号を用いて、空間相関テーブルも生成される。無線局１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄは、受信したＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号のうち、セクタパターンＳＰ（１），ＳＰ（３），ＳＰ（５），ＳＰ（７），ＳＰ（９）及びＳＰ（１１）で受信した各ｅｓｃ（１），ｅｓｃ（３），ｅｓｃ（５），ｅｓｃ（７），ｅｓｃ（９）及びｅｓｃ（１１）信号にてなる受信信号ｙ１（ｔ），…，ｙ６（ｔ）をそれぞれメモリ１５３に記憶しておく。１３番目のｅｓｃ信号はオムニパターンＯＰで受信して、受信信号ｙ０（ｔ）としてメモリ１５３に記憶する。
【００６８】
無線局１−ＡがＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号を送信した後、次に、無線局１−ＢがＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号を送信し、無線局１−Ａ，１−Ｃ及び１−Ｄは上と同様に、ｅｓｃ（１）乃至ｅｓｃ（１２）信号に基づいて無線局１−Ｂに対するＳＩＮＲテーブルを生成するとともに、ｅｓｃ（１），ｅｓｃ（３），ｅｓｃ（５），ｅｓｃ（７），ｅｓｃ（９），ｅｓｃ（１１）及びｅｓｃ（１３）信号から、無線局１−Ｂの受信信号系列ｙ０（ｔ），…，ｙ６（ｔ）を取得して、それぞれの無線局１のメモリ１５３に記憶する。
【００６９】
この時点で、無線局１−Ｃ及び１−Ｄは、無線局１−Ａ及び１−Ｂの各受信信号系列をメモリ１５３に記憶しているので、上記受信信号系列に基づいて数２及び数１を用いて無線局１−Ａと１−Ｂの間の空間相関値を計算することができる。無線局１−Ｃ及び１−Ｄは、空間相関値を計算し、その結果を空間相関テーブルとして生成してデータベースメモリ１５４に記憶する。同様に、無線局１−Ｃ及び１−Ｄは、ＣＳＭＡで衝突を防止しながらＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号を送信し、上記信号を受信した他の無線局１は、ＳＩＮＲテーブルと空間相関テーブルを生成して、データベースメモリ１５４に記憶する。
【００７０】
同様に、無線局１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｃ及び１−Ｄは、順次に各無線局が有する一定のタイミングで、ＣＳＭＡによって衝突を回避しながら、ＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号を送信し、ＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号を受信した無線局１はＳＩＮＲテーブルを生成し、また、２つの異なる無線局１から送信されたＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号を受信した無線局１は、数２及び数１を用いて空間相関テーブルを生成する。
【００７１】
以上説明したように、すべての無線局１がＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号をある一定周期で周期的に送信することにより、ＳＩＮＲテーブルと空間相関テーブルとが各無線局１に生成される。例えば電源を入れた後、ある一定の期間はこのテーブルを生成するための期間とし、その後通信できるような方法を用いてもよい。
【００７２】
第１の実施形態で説明されたＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブル生成処理は、送信側無線局１からのＲＱ（０）乃至ＲＱ（３３０）信号に応答するＲＥ信号を用いて、送信側無線局１が順次ＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブルを生成していく方法である。そのため、ＳＥＴＵＰ信号を受信したすべての無線局１の情報が送信無線局１に集まるという利点があるが、ＳＥＴＵＰ信号及びＲＱ（０）乃至ＲＱ（３３０）信号と、ＲＥ信号とが各無線局１間で往復する動作が存在する。第２の実施形態では、ＳＥＴＵＰ／ＲＱＳＣ信号が１つの無線局１から他の無線局１に送信されることのみを含むので、第１の実施形態に比べて、必要な通信量を減少させることができる。
【００７３】
図１４は、第１又は第２の実施形態に従って生成され、データベースメモリ１５４に記憶された空間相関テーブルを用いた発信規制処理の実施例を示すタイミングチャートである。この実施例では、図１１のように５つの無線局１−Ａ乃至１−Ｅが存在したアドホック無線ネットワークにおいて、図７の空間相関テーブルを参照して発信規制処理を実行している。無線局１−Ａ，１−Ｂ及び１−Ｄは、それぞれ他の２つの無線局１がオムニパターンＯＰで送信した場合、その信号を受信できる位置に存在する。無線局１−Ｃは、無線局１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｄ及び１−Ｅがオムニパターンで、無線局１−Ｃ自体もオムニパターンのときは、無線局１−Ａと無線局１−Ｅの信号を受信できる位置に存在する。なお、このアドホック無線ネットワークは無線ＬＡＮのＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格をベースとして構成することができる。
【００７４】
無線局１−Ｃが無線局１−Ａに対して通信を開始する。まず、無線局１−Ｃは無線局１−Ａに対してＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ　ｔｏ　ｓｅｎｄ）信号をオムニパターンＯＰで送信する。ＲＴＳ信号の送信前に、無線局１−Ｃはそれの空間相関テーブルを参照し、無線局１−Ａとの空間相関値が所定のしきい値（例えば、０．９）以上である無線局１の有無を確認する。空間相関値がしきい値を超過する無線局１（被規制局と呼ぶ。）に対しては、ＲＴＳ信号に発信規制開始要求信号を付加して送信する。図７（ｃ）の場合には、被規制局は存在しない。
【００７５】
無線局１−Ａは無線局１−ＣからのＲＴＳ信号を受信し、無線局１−Ａに対するＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ　ｔｏ　ｓｅｎｄ）信号を無線局１−Ｃに送信する。ＣＴＳ信号の送信前に、無線局１−Ａはそれの空間相関テーブルを参照し、無線局１−Ｃとの空間相関値がしきい値以上である端末の有無を確認する。空間相関値がしきい値を超過する無線局１に対しては、ＣＴＳ信号に発信規制開始要求信号を付加して送信する。図７（ａ）の場合は、被規制局は無線局１−Ｂである。
【００７６】
無線局１−Ｃは、ＣＴＳ信号を受信すると、無線局１−Ａに対するデータの送信を開始する。無線局１−Ａは無線局１−ＣからのデータであるＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２，…，ＤＡＴＡｎ信号を受信する毎に、肯定応答のＡＣＫ１，ＡＣＫ２，…，ＡＣＫｎ信号を無線局１−Ａに送信する。発信元無線局１−Ｃは、いずれかの干渉波無線局１に発信規制開始要求信号を送信したときには、最後のデータＤＡＴＡｎ信号を送信して、それに対する肯定応答ＡＣＫｎ信号を受信した後で、同じ干渉波無線局１に規制解除要求信号を送信して発信規制を解除する。また、あて先無線局１−Ａは、干渉波無線局１に発信規制開始要求信号を送信したときには、最後の肯定応答ＡＣＫｎ信号を送信した後で、同じ干渉波無線局１に規制解除要求信号を送信して発信規制を解除する。
【００７７】
無線局１−Ｃが送信したＲＴＳ信号と無線局１−Ａが送信したＣＴＳ信号とを受信した無線局１−Ｂ，１−Ｄ及び１−Ｅは、自局が無線局１−Ａ及び１−Ｃの通信相手ではないということを、ＲＴＳ信号とＣＴＳ信号に含まれる発信元無線局とあて先無線局のアドレスによって確認するとともに、自局あての発信規制開始要求信号がＲＴＳ信号とＣＴＳ信号に含まれているか否かを確認する。自局あての発信規制開始要求信号がＲＴＳ信号とＣＴＳ信号に含まれている場合には、発信規制開始要求信号を受信した後に所定のタイムアウト時間が経過するか、又は発信規制開始要求信号を送信した同じ無線局１によって送信された規制解除要求信号を受信するまで、当該無線局は、無線局１−Ｃ及び１−Ａに対して干渉波となる電波を放射しないように、発信を規制する。自局あての発信規制開始要求信号がＲＴＳ信号とＣＴＳ信号に含まれていない場合には、ＲＴＳ信号やＣＴＳ信号を受信していても送信できる。
【００７８】
このような手順にて、空間相関値を利用して、真に発信規制されることが必要な無線局１のみに発信規制開始要求信号を送信することによって、従来のようにＲＴＳ信号とＣＴＳ信号を受信したすべての無線局１が送信できなくなる状態を回避し、隠れ端末存在の可能性を減らしつつ、ＳＤＭＡが可能であるにも関わらず発信規制される無線局１の数も減少させることができるので、ネットワーク全体のスループットの向上を期待できる。
【００７９】
本発明に係る実施形態では、１２パターンのセクタパターンＳＰ（１）乃至ＳＰ（１２）を用いてＳＩＮＲテーブルを生成し、６パターンのセクタパターンＳＰ（１），（３），（５），（７），（９）及び（１１）とオムニパターンＯＰとを用いて空間相関テーブルを生成したが、これとは異なる個数及び／又は形状のアンテナパターンを用いて各テーブルを生成可能であることは明らかであろう。
【００８０】
以上の実施形態においては、アドホック無線ネットワークによる通信の前段階において、エスパアンテナのリアクタンスを制御することによって測定された空間相関値を利用したＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）の通信方法を提案した。従来例において提案されたＳＩＮＲテーブル方式のシーケンスを変えることなく空間相関値を測定する第１の実施形態に係る方式と、受信無線局側で空間相関テーブルを生成する新規な第２の実施形態に係る方式とを示し、適応制御で防ぎきれない干渉波が発生することを防ぎ、ＳＤＭＡが可能であるにも関わらず発信規制される無線局を減らすことができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る無線ネットワークの制御方法によれば、複数の無線局を含み、各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークのための通信方法及び通信装置において、指向特性を変化可能なアレーアンテナの互いに異なる指向特性を有する複数の放射パターンを用いて第１の無線局からの所望波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする所望波の受信応答ベクトルｒｄを求め、上記アレーアンテナの複数の放射パターンを用いて第２の無線局からの干渉波の無線信号をそれぞれ受信し、当該受信した各受信信号と、送信される信号と同一の基準信号とを要素とする干渉波の受信応答ベクトルｒｉを求め、上記所望波の受信応答ベクトルｒｄと、上記干渉波の受信応答ベクトルｒｉとに基づいて、所望波と干渉波との間の空間相関係数を計算し、上記第１の無線局と無線通信を行うときに、上記計算された空間相関係数が所定のしきい値以上であるとき、上記第２の無線局に対して送信規制要求信号を送信する。従って、アドホック無線ネットワークなどの無線ネットワークにおいて、適切に発信規制を行うことができ、無線ネットワーク全体のスループットの低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態であるアドホック無線ネットワークを構成する複数の無線局１−Ａ乃至１−Ｉの平面配置図である。
【図２】図１の各無線局１の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２のエスパアンテナ装置１０１の構成を示す斜視図である。
【図４】図３のエスパアンテナ装置１０１の縦断面図である。
【図５】図２のデータベースメモリ１５４に予め記憶されるリアクタンス値テーブルの実施例を示す表である。
【図６】図２のデータベースメモリ１５４に記憶されたＳＩＮＲテーブルを示す表である。
【図７】図２のデータベースメモリ１５４に記憶された空間相関テーブルを示す表であり、（ａ）は無線局１−Ａの空間相関テーブルを示し、（ｂ）は無線局１−Ｂの空間相関テーブルを示し、（ｃ）は無線局１−Ｃの空間相関テーブルを示し、（ｄ）は無線局１−Ｄの空間相関テーブルを示す表である。
【図８】図１の無線局１−Ａにおけるエスパアンテナ装置１０１の指向性パターンの実施例を示す指向特性図である。
【図９】図１の無線局１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｃ，１−Ｄ間で実行される、送信元無線局側のＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブル生成処理におけるタイミングチャートである。
【図１０】図１の各無線局１間で送受信される、送信元無線局側のＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブル生成処理のための各信号のフレーム構成とフレーム長を示す信号フォーマット図であり、（ａ）はＳＥＴＵＰ信号を示し、（ｂ）はＲＱ（０）信号乃至ＲＱ（３３０）信号を示し、（ｃ）はＲＥ信号を示す図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施形態の受信無線局側のＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブル生成処理においてエスパアンテナ装置１０１に設定される指向性パターンの実施例を示す指向特性図である。
【図１２】図１１の無線局１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｃ，１−Ｄ間で実行される、受信無線局側のＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブル生成処理におけるタイミングチャートである。
【図１３】図１１の各無線局１間で実行される、受信無線局側のＳＩＮＲテーブル及び空間相関テーブル生成処理のための各信号のフレーム構成とフレーム長を示す信号フォーマット図である。
【図１４】図７の空間相関テーブルを用いて実行される発信規制処理の実施例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１，１−Ａ乃至１−Ｉ…無線局、
１０１…エスパアンテナ装置、
１０２…サーキュレータ、
１０３…指向制御部、
１０４…パケット送受信部、
１０５…トラヒックモニタ部、
１０６…回線制御部、
１０７…上位レイヤー処理装置、
１３０…パケット受信部、
１３１…高周波受信機、
１３２…復調器、
１３３…受信バッファメモリ、
１４０…パケット送信部、
１４１…送信タイミング制御部、
１４２…送信バッファメモリ、
１４３…変調器、
１４４…高周波送信機、
１５１…管理制御部、
１５２…学習シーケンス信号発生器、
１５３…メモリ、
１５４…データベースメモリ、
１６０…拡散符号発生器。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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