(57)【要約】【課題】  アクセス・ポイントから端末局へ通信を行なうダウンリンクの空間分割多元接続を狭いダイナミック・レンジのアクセス・ポイントで実現する。【解決手段】  アナログ部で、各ステーションからの学習用データを時分割で受信し、電力が異なり大きさの異なる波形を一定の大きさに規格化して受信する。デジタル部で、各ステーションで割り当てられている変調方式の所要ＳＮの差分に基づいたゲイン値を各学習用データに乗算して仮想的なゲイン再調整を行なう。ゲイン再調整後の学習用のデータを用いてアダプティブ・アレー・アンテナの重みを計算する。【選択図】  図１
2005072810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アダプティブ・アレー・アンテナを有するアクセス・ポイントが複数のステーションと通信する無線通信環境下で、アクセス・ポイントからステーションへ通信を行なうダウンリンクを空間分割多元接続する無線通信システムであって、
複数のステーションからアダプティブ・アレーの重みを計算するための学習用のデータが時分割で送信され、
アクセス・ポイントでは、各ステーションからの学習用データを時分割で受信し、アナログ部で電力が異なり大きさの異なる波形を一定の大きさに規格化した後、デジタル部でゲインを再調整し、該ゲイン再調整後の学習用データを用いてアダプティブ・アレー・アンテナの重みを計算する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記アナログ部では、時分割で受信した学習用データにそれぞれ別々にオート・ゲイン・コントロールを行ない、ロー・ノイズ・アンプのゲインを調整することにより、電力が異なり大きさの異なる波形を一定の大きさに規格化する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記デジタル部では、各ステーションで割り当てられている変調方式の所要ＳＮの差分に基づいたゲイン値を各学習用データに乗算して仮想的なゲイン再調整を行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
アダプティブ・アレー・アンテナを備え、複数の通信局から時分割で送信される学習用データに基づいて各アンテナに重みを与えることにより空間分割多元接続を行なう無線通信装置であって、
各通信局からの学習用データを時分割で受信する手段と、
電力が異なり大きさの異なる波形からなる各学習用データを一定の大きさに規格化する規格化手段と、
各学習用データに所定値のゲインを乗算してゲインを再調整する再調整手段と、
該ゲイン再調整後の学習用データを用いてアダプティブ・アレー・アンテナの重みを計算する重み計算手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
前記規格化手段はアナログ回路として構成され、前記再調整手段はデジタル回路として構成される、
ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記規格化手段は、時分割で受信した学習用データにそれぞれ別々にオート・ゲイン・コントロールを行ない、ロー・ノイズ・アンプのゲインを調整することにより、電力が異なり大きさの異なる波形を一定の大きさに規格化する、
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】
前記再調整手段は、各通信局で割り当てられている変調方式の所要信号状態値の差分に基づいたゲイン値を各学習用データに乗算して仮想的なゲイン再調整を行なう、
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８】
前記信号状態値は信号雑音比（ＳＮ）からなる、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
アダプティブ・アレー・アンテナを備えた通信局において、複数の周辺通信局から時分割で送信される学習用データに基づいて各アンテナに重みを与えることにより空間分割多元接続を行なうための無線通信方法であって、
各周辺通信局からの学習用データを時分割で受信するステップと、
電力が異なり大きさの異なる波形からなる各学習用データを一定の大きさに規格化する規格化ステップと、
各学習用データに所定値のゲインを乗算してゲインを再調整する再調整ステップと、
該ゲイン再調整後の学習用データを用いてアダプティブ・アレー・アンテナの重みを計算する重み計算ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１０】
前記規格化ステップはアナログ処理として構成され、前記再調整ステップはデジタル処理として構成される、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信方法。
【請求項１１】
前記規格化ステップでは、時分割で受信した学習用データにそれぞれ別々にオート・ゲイン・コントロールを行ない、ロー・ノイズ・アンプのゲインを調整することにより、電力が異なり大きさの異なる波形を一定の大きさに規格化する、
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】
前記再調整ステップでは、各通信局で割り当てられている変調方式の所要信号状態値の差分に基づいたゲイン値を各学習用データに乗算して仮想的なゲイン再調整を行なう、
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１３】
前記信号状態値は信号雑音比（ＳＮ）からなる、
ことを特徴とする請求項１２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、多元接続技術の適用により複数の相手との同時通信を実現し、通信容量を増加させる無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法に係り、特に、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブ・アレー・アンテナにおいて、それぞれのアンテナ素子に適当な重み付けを行ない加算合成して適応的に行なうことで、空間分割多元接続を実現する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、所望波と干渉波を大きな電力差で受信する場合であっても、大きなダイナミック・レンジを必要とすることなく空間分割多元接続を実現する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法に係り、特に、複数のアンテナを持つアクセス・ポイントが１本のアンテナを持つ複数の端末局と通信する無線通信システムにおいて、アクセス・ポイントから端末局へ通信を行なうダウンリンクの空間分割多元接続を狭いダイナミック・レンジのアクセス・ポイントで実現する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
有線方式によるＬＡＮ配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。
【０００４】
近年、無線ＬＡＮの普及率が高まってきており、ＰＣやＰＤＡなどの情報機器以外にも、携帯電話やデジタル・カメラなどのポータブル機器でも使用されるようになってきている。また、アプリケーションとしては、カメラ付き携帯電話やデジタル・カメラで撮った画像データを無線ＬＡＮ経由でＰＣにアップロードすることなどが挙げられる。
【０００５】
ここで、１つの通信範囲内に複数の通信局が存在するような無線通信環境下では、どの信号がどのユーザのものかを検出してアクセスを制御する多元接続技術が必要である。とりわけ、少ない資源で通信容量を拡大するためには、重要な課題である。
【０００６】
多元接続技術の１つとして、ＳＤＭＡ（Ｓｐａｃｅ  ＤＩｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれる空間分割多重を実現するシステムが開発されている。例えば、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブ・アレー・アンテナにおいて、それぞれのアンテナ素子で受信される受信信号に適当な重み付けを行ない加算合成することによって、受信ビーム形成を適応的に行ない（すなわち、指向性を適応的に変化させて）、複数の相手との同時通信を実現し、通信容量を増加させることができる（例えば、非特許文献１を参照のこと）。
【０００７】
基本的なアダプティブ・アレー・アンテナの構成として、アンテナ毎に独立にＲＦ部を持ち、その各ＲＦ部からの信号にアンテナ毎に持つ重み係数を乗算することにより実現される。
【０００８】
各重み係数は、通常はデジタル部で実現され、その値はデジタル信号処理部で計算される。具体的な重みの計算方法として、最小２乗法（ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズム）などが代表的なものである。ＲＬＳアルゴリズムを動作させるとき、入力として所望波と干渉波を同時に受信し、さらにＲＬＳアルゴリズムの教師信号として既知の所望波の信号を入力することにより、学習が行なわれる。学習後のアダプティブ・アレー・アンテナは、所望波のみ受信し、干渉波は受信しないような特性に変化している。
【０００９】
このように空間分割多重システムを実現するためには、所望の端末から所望波を、他の干渉源となる端末から干渉波を同時に送信してもらい、基地局などで受信する必要がある。このとき、所望波と干渉波は大きな電力の差がある可能性がある。所望局が近くにいて、干渉局が遠くにいる場合は、所望波は大きな電力で受信するし、干渉波は、伝搬損失が大きいので、小さな電力として受信する。
【００１０】
しかしながら、大きな電力と小さな電力を同時に受信し、ＲＦ部（アナログ部）を通って、デジタル部で処理するには、大きなダイナミック・レンジを必要とする。例えば、ＡＤ変換器の場合、各干渉波と所望波の一番大きいものと小さいものの電力の差が６０ｄＢあった場合は、その差を表現できるだけのビット数を備えていなければならず、コスト的に不利である。
【００１１】
また、ＡＤ変換器に限らず、その他、送受信に絡むすべてのコンポーネントにおいて高いダイナミック・レンジを保たなければならない。無線ＬＡＮのような民生品にアダプティブ・アレー・アンテナを搭載したい場合には、コスト的に障害となる。
【００１２】
ここで、送信端末側の送信電力を調整して、パワー・コントロールを行なえば、このダイナミック・レンジの問題は解決できるが、新たな問題を招来する。すなわち、変調方式が同じであれば比較的低コストでパワー・コントロールにより解決することができるが、異なる変調方式に対応することができない。
【００１３】
例えば、変調方式の異なる信号を空間分割多元接続しようとした場合、一方が−２０ｄＢのＳＮを必要とする変調方式で（例えば１６ＱＡＭ１／２）、他方が−１０ｄＢのＳＮを必要とする変調方式（例えばＱＰＳＫ１／２）などを仮定する。このとき、一律にパワー・コントロールを行ない、アダプティブ・アレーを搭載するアクセス・ポイント側での受信電力を一律に揃えてしまうと、ダウンリンク側で−２０ｄＢのヌルが必要なところで−１０ｄＢしかヌルが取れない、というような問題が生じる。要言すれば、複数の変調方式に対して空間分割多元接続を行なうには、広いダイナミック・レンジがアダプティブ・アレー搭載の装置に求められ、パワー・コントロールでダイナミック・レンジを減らそうとしてもダウンリンク側での空間分割多元接続がうまくいかなくなる。また、民生品にパワー・コントロール機能を搭載することは、コスト的に非現実的である。
【００１４】
【非特許文献１】菊間信良著「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学記述出版、ＩＳＢＮ４−８７６５３−０５４−８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブ・アレー・アンテナにおいて、それぞれのアンテナ素子でに適当な重み付けを行ない加算合成してビーム形成を適応的に行なうことで、空間分割多元接続を好適に実現することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、所望波と干渉波を大きな電力差で受信する場合であっても、大きなダイナミック・レンジを必要とすることなく空間分割多元接続を好適に実現することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、複数のアンテナを持つアクセス・ポイントが１本のアンテナを持つ複数の端末局と通信する無線通信システムにおいて、アクセス・ポイントから端末局へ通信を行なうダウンリンクの空間分割多元接続を狭いダイナミック・レンジのアクセス・ポイントで実現する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、アダプティブ・アレー・アンテナを有するアクセス・ポイントが複数のステーションと通信する無線通信環境下で、アクセス・ポイントからステーションへ通信を行なうダウンリンクを空間分割多元接続する無線通信システムであって、
複数のステーションからアダプティブ・アレーの重みを計算するための学習用のデータが時分割で送信され、
アクセス・ポイントでは、各ステーションからの学習用データを時分割で受信し、アナログ部で電力が異なり大きさの異なる波形を一定の大きさに規格化した後、デジタル部で、各ステーションで割り当てられている変調方式の所要ＳＮの差分に基づいたゲイン値を各学習用データに乗算してゲインを再調整し、該ゲイン再調整後の学習用データを用いてアダプティブ・アレー・アンテナの重みを計算する、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【００１９】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００２０】
以下では、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブ・アレーを搭載する装置をアクセス・ポイント、１本のアンテナのみを搭載する端末をステーションと呼ぶことにする。
【００２１】
複数のステーションからは、アダプティブ・アレーの重みを計算するための学習用のデータが時分割で送信される。これらの学習用データを時分割で受信したアクセス・ポイントは、それぞれ別々にＡＧＣ（オート・ゲイン・コントロール）を行ない、ＬＮＡ（ロー・ノイズ・アンプ）のゲインを調整することにより、電力が異なり大きさの異なる波形を一定の大きさに規格化して受信する。ここで、ＡＧＣで波形を一定の大きさにして受信しているので、装置のダイナミック・レンジは小さくて済む。
【００２２】
次いで、デジタル部において、時分割で受信した学習用のデータにある値のゲインを乗算し、仮想的にゲイン調整を行なう。例えば、各ステーションにおいて割り当てられている変調方式に必要な所要ＳＮの差分に基づいたゲイン値を学習用データに乗算してゲインを再調整する。ここで、ゲイン再調整方法について簡単に説明する。
【００２３】
いま、ステーションＡとステーションＢが存在し、ステーションＢはアクセス・ポイントから遠いため、伝搬ロスが大きいとする。例えば、ステーションＡからの信号は、ＳＮが２０ｄＢとれるとし、ステーションＢからの信号はＳＮが１０ｄＢしか取れないとする。
【００２４】
受信時のＡＧＣで、このステーションＢからの小さい信号は拡大される。信号の大きさとしては、ステーションＡからのものと同程度であるが、雑音も一緒に拡大されるので、依然としてＳＮは１０ｄＢである。
【００２５】
ここで、ステーションＡのデータには、所要ＳＮが２０ｄＢ必要な変調方式が割り当てられており、ステーションＢのデータには、所要ＳＮが１０ｄＢ必要な変調方式が割り当てられているとする。
【００２６】
最も大きい所要ＳＮを基準のＳＮとする。ここでは、基準のＳＮは２０ｄＢである。ステーションＢの所要ＳＮは基準のＳＮより１０ｄＢ小さいので、デジタル部で、ステーションＢ用として受信した学習用信号を１０ｄＢだけ小さくなるように０．１倍のゲインを掛けてゲインの再調整を行なう。
【００２７】
このように、ゲイン調整後の学習用のデータを用いてアダプティブ・アレー・アンテナの重みを計算することができる。すなわち、アクセス・ポイントでは、再調整後のゲイン値に基づいて各ステーションに対する重みベクトルを求めることで、ステーションへのダウンリンクの空間分割多元接続を実現することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブ・アレー・アンテナにおいて、それぞれのアンテナ素子に適当な重み付けを行ない加算合成して適応的に行なうことで、空間分割多元接続を好適に実現することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法を提供することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、所望波と干渉波を大きな電力差で受信する場合であっても、大きなダイナミック・レンジを必要とすることなく空間分割多元接続を好適に実現することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法を提供することができる。
【００３０】
本発明によれば、複数のアンテナを持つアクセス・ポイントが１本のアンテナを持つ複数の端末局と通信する無線通信システムにおいて、アクセス・ポイントから端末局へ通信を行なうダウンリンクの空間分割多元接続を狭いダイナミック・レンジのアクセス・ポイントで実現することができる。
【００３１】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００３３】
本発明において想定している通信の伝搬路は無線であり、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）に基づくアクセス制御により、複数の通信局間でネットワークを構築する。また、本発明で想定している通信は蓄積交換型のトラヒックであり、パケット単位で情報が転送される。
【００３４】
図１には、本発明の一実施形態に係る無線ＬＡＮのネットワーク構成を模式的に示している。
【００３５】
ＡＰは複数のアンテナを持ち、ＳＴＡは１本のアンテナを持つ。ＡＰから同時刻に同一の周波数を用いて、複数のＳＴＡと通信するシステムである。以下では、ＳＴＡからＡＰへの通信を「アップリンク」と呼び、ＡＰからＳＴＡへの通信を「ダウンリンク」と呼ぶ。同時刻に同一周波数を用いて通信を行なうことを空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）という。当業界ではアップリンクの空間分割多元接続とダウンリンクの空間分割多元接続が考えられるが、本発明では、特にダウンリンクの空間分割多元接続を狭いダイナミック・レンジのＡＰで実現することを目的としている。
【００３６】
なお、アクセス・ポイントは、イーサネット（登録商標）などの有線ネットワークにも接続され、他のアクセス・ポイントと通信を行なうようにしてもよい。
【００３７】
図２には、本発明に係る無線ネットワークで、アクセス・ポイントとして動作する無線通信装置の機能構成を模式的に示している。
【００３８】
アクセス・ポイントＡＰは、複数のアンテナと複数のＲＦ部からなるアナログ部を備える。アナログ部は、ＡＧＣとＬＮＡを含む。デジタル部でも、複数のＡＤ変換器、ＤＡ変換器を持つ。信号処理はデジタル部で行なう。なお、図示しないが、各ステーション側は、１本のアンテナを持つ通常の端末として構成される。
【００３９】
本発明に係る無線ネットワーク・システムでは、緩やかな時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームにより複数のチャネルを効果的に利用した伝送制御が行なわれる他、各通信局は、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：キャリア検出多重接続）に基づくアクセス手順に従い直接非同期的に情報を伝送することもできる。
【００４０】
後者のアクセス手順の場合、このとき、衝突を回避し通信品質を向上させる手段としてＲＴＳ／ＣＴＳ方式を採用することができる。
【００４１】
この場合、正味の情報の送信に先立ち、送信元通信局はＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ：送信要求）を送信し、受信先通信局がこのＲＴＳを受信してデータを受信可能であれば、その応答としてＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ：受信準備完了）を返す。そして、ＲＴＳ／ＣＴＳの情報交換により送受信局間でコネクションが確立した後にデータ伝送を実行する。
【００４２】
ＲＴＳ信号又はＣＴＳ信号のいずれかを受信した周辺局は、これらのパケットに記述されているデータ伝送期間においてデータ送信処理を差し控える。したがって、送信側又は受信側から隠れ端末となる通信局は、ＲＴＳ信号又はＣＴＳ信号のいずれかを受信することでデータ伝送の衝突を回避するので、隠れ端末問題を解消することができる。以下では、空間分割多元接続の無線ネットワークにおいて、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式でデータ伝送する実施形態について説明する。
【００４３】
本発明に係る無線ネットワークにおけるデータ送受信手順について、図３を参照しながら説明する。
【００４４】
同図において、アクセス・ポイントＡＰは主に大容量のデータの送信を行なうマスタ局であり、例えば動画像データをストリーミング送信するビデオ・サーバのような通信局である。一方、その他の通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は主にデータの受信を行なうスレーブ局であり、マスタ局から受信した動画像データなどのコンテンツを再生するテレビ・モニタなどのコンテンツ再生装置に相当する通信局である。ここで、アクセス・ポイントＡＰが各スレーブ局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３に対して同時に異なるデータを送信する場合について考察してみる。
【００４５】
まず、アクセス・ポイントＡＰは空間多重伝送（ＳＭＴ：Ｓｐａｃｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）専用のＲＴＳパケットを送信する。このＳＭＴ専用のＲＴＳパケットには、ターゲットとなるスレーブ局（図示の例ではＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３）のアドレスが含まれている。このＲＴＳパケットを受信したスレーブ局は、ＲＴＳパケット中に記載されているアドレス順に従って時分割でＣＴＳパケットを返信する。
【００４６】
各スレーブ局が時分割で返信するＣＴＳはＭＩＦＳ（Ｍｏｍｅｎｔａｒｙ ＩＦＳ）時間だけ間隔を設け、時分割で送信される。時間間隔は、アクセス・ポイントＡＰがこれらのＣＴＳを確実に受信できるようにこの値を設定する。
【００４７】
アクセス・ポイントＡＰは、これらＣＴＳを時分割で受信すると、各スレーブ局を空間分割多元接続するためのウェイト・ベクトルを算出し、それぞれに対する最適な送信ビーム・パターンに設定して、正味のデータ・フレームを送信（ＳＭＴ）する。
【００４８】
各スレーブ局は、アクセス・ポイントＡＰからのデータ・フレームを受信すると、ＣＴＳパケットを返信するときと同様にして、ＡＣＫを返信する。
【００４９】
ＲＴＳパケット、ＣＴＳパケット、データ・パケット、ＡＣＫパケットのそれぞれのＭＡＣフィールドあるいはＰＨＹフレームのヘッダーには、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドが用意されており、この値を基にＮＡＶを設定する。
【００５０】
図２に示す例では、ＲＴＳでは、ＲＴＳとすべてのＣＴＳが送信し終わる間での時間をＮＡＶとして設定する。
【００５１】
ＣＴＳについては、ＣＴＳと、その後に続くデータ・フレームとすべてのＡＣＫが送信し終わるまでの時間をＮＡＶとして設定する。したがって、ＣＴＳによって指定されるＮＡＶの設定時間が終了する時刻は各スレーブ局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３で同時刻となる。
【００５２】
データ・フレームでは、その後に続くすべてのＡＣＫが送信し終わるまでの時間がＮＡＶとして設定される。
【００５３】
ＡＣＫ（＋ＣＴＳ）では、ＣＴＳのときと同様に、その後に続くデータ・フレームとすべてのＡＣＫが送信を終わるまでの時間を設定する。したがって、このＡＣＫによって指定されるＮＡＶの設定値は、各スレーブ局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３で同時刻となる。
【００５４】
アクセス・ポイントでは、アナログ部のＬＮＡのゲインを適応的に設定することにより、各ステーションから時分割で受信する複数のＣＴＳを、一定の大きさで受信できるように調整される。
【００５５】
アクセス・ポイントでは、複数のＣＴＳを時分割で受信すると、これら時分割で受信したデータから、各ステーション用の伝達関数（「方向ベクトル」とも言う）を取得する。各伝達関数のゲイン調整をデジタル部で再度行なう。
【００５６】
ステーション毎に、割り当てられている変調方式に基づいて所要ＳＮが決定される。本明細書では、ＣＴＳを受信可能なステーションのうち最大の所要ＳＮのものを「基準ＳＮ」とする。そして、基準ＳＮと対象にしているＣＴＳの所要ＳＮとの差を求め、その値をＸｄＢとすると、デジタル部では当該ＣＴＳの大きさをＸｄＢだけ小さくなるように調整する。この調整後の伝達関数を用いてアダプティブ・アレーの重みを求める。
【００５７】
時分割された学習用のデータから、重みを導き出す１つの方法として、学習用のデータから伝達関数を求め、その伝達関数を使用して、逆行列などの計算を行ないアレー・アンテナの重みを直接求める方法が挙げられる。これは、ＭＵＳＩＣなどの到来方向推定を行ない、方向を検出したらその方向ベクトル（伝達関数）を用いて、重みを導き出すというシステムで使われているアルゴリズムであり、「最尤法に基づく解」と呼ばれている。
【００５８】
【数１】
2005072810.tif 000003
【００５９】
アクセス・ポイントは、この求めた重みを使用して、ダウンリンクのデータ・フレーム（ＤＡＴＡ）を空間分割多元接続しながら送信する。各ステーション側からは、データをうまく受信できたというチェックのためにＡＣＫを返信するが、このＡＣＫも時分割で返信する。ＡＣＫは、ＣＴＳと同様に、アダプティブ・アレー・アンテナの重みを計算するために使用され、アクセス・ポイントではＡＣＫ受信時に取得した重みは次のデータを送信するときに使用する。
【００６０】
図４には、アクセス・ポイントが時分割で受信した各ステーションＳＴＡ１〜ＳＴＡ３からの信号を示している。雑音成分は、受信器のＲＦ部の特性により決定されるので、各ステーションとも共通である。図示の例では、各ステーションではそれぞれ異なる変調方式が割り当てられており、所要ＳＮはＳＴＡ１では３０ｄＢ、ＳＴＡ２では２０ｄＢ、ＳＴＡ３では１０ｄＢとなっている。各ステーションからの受信信号レベルはＳＴＡ１では−６０ｄＢｍ、ＳＴＡ２では−７０ｄＢｍ、ＳＴＡ３では−８０ｄＢｍとなっている。また、装置雑音などに基づく雑音成分としてそれぞれ−９０ｄＢｍを含んでいる。
【００６１】
図５には、図４で示した各ステーションからの受信した信号に対して一律にＡＧＣ（オートゲインコントロール）を施し、ほぼ同じ大きさの振幅の波形として受信できるようにＬＮＡのゲイン調整を行なって受信したときの信号と雑音の様子を示している。図示の通り、各ステーションからの受信信号レベルは一様に規格化され、０ｄＢとなる。
【００６２】
図６には、図５に示したようにゲイン調整された信号を、デジタル部において再度ゲイン調整した信号と雑音の様子を示している。
【００６３】
デジタル部のゲイン再調整では、まず、所要ＳＮが一番高いものを選ぶ。この場合は、ステーションＳＴＡ１の所要ＳＮ＝３０ｄＢと最も高い。この３０ｄＢを基準ＳＮとする。この基準ＳＮと所要ＳＮの差分に基づいたゲイン値を学習用データに乗算してゲインを再調整する。
【００６４】
各ＳＴＡにおいて、以下の式を計算する。
【００６５】
デジタル部調整ゲイン値＝−１×（基準ＳＮ−所要ＳＮ）
【００６６】
すなわち、図６に示す例では、各ステーションについて以下の式を計算する。
【００６７】
ＳＴＡ１のデジタル部ゲイン値＝−１×（３０ｄＢ−３０ｄＢ）＝０ｄＢ
ＳＴＡ２のデジタル部ゲイン値=−１×（３０ｄＢ−２０ｄＢ）＝−１０ｄＢ
ＳＴＡ３のデジタル部ゲイン値=−１×（３０ｄＢ−１０ｄＢ）＝−２０ｄＢ
【００６８】
これらの値を使用して、デジタル部で、各ステーション毎に基準ＳＮとの差分０ｄＢ、−１０ｄＢ、−２０ｄＢを用いてゲイン再調整を行なう。この結果は図６に示す通りである。すなわち、ＡＧＣによる規格化後に０ｄＢに揃えられていた各ステーションからの受信信号レベルは、ゲイン再調整後にそれぞれ０ｄＢ、−１０ｄＢ、−２０ｄＢとなる。
【００６９】
これらのゲイン再調整された信号を用いて、アダプティブ・アレー・アンテナの重みを計算する。この結果、ダウンリンク時に各ステーションＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３にそれぞれ−３０ｄＢ、−２０ｄＢ、−１０ｄＢのＳＮ（正確にはＳＩＮＲ）が確保できるようなアンテナの指向性を形成することができる。
【００７０】
上述したゲイン再調整並びにアダプティブ・アレー・アンテナの重み計算方法について、図７並びに図８を参照しながらもう少し具体的に説明する。
【００７１】
ＳＴＡ３を所望局とする重みｗ2を使用して、ＳＴＡ１とＳＴＡ２の信号を雑音以下にまで抑圧する。すなわち、図８に示すように、アクセス・ポイントは、干渉局としてのＳＴＡ１に対して−３０ｄＢのヌルを向けるとともに、ＳＴＡ２には−２０ｄＢのヌルを向ける。これによって、ＳＴＡ３は所要ＳＮ＝１０ｄＢを満足できる。
【００７２】
すなわち、アクセス・ポイントは、各ステーションとのアップリンクで、ＳＴＡ３に対して１０ｄＢのＳＩＮＲを確保できるように学習することにより、ＳＴＡ１の信号については−３０ｄＢのヌル・ビームを、ＳＴＡ２の信号については−２０ｄＢのヌル・ビームを向けていることと等価となる作用を得る。
【００７３】
図９には、アクセス・ポイントがアップリンクにおけるＳＩＮＲの学習結果に基づいてダウンリンクで空間分割多元接続を行なう様子を示している。
【００７４】
アップリンクにおけるＳＩＮＲの学習結果を、逆にダウンリンクで同じ重みを使用すると同じアンテナの特性が使用できる。したがって、ＳＴＡ３用の送信信号は、ＳＴＡ１用の送信信号に比べて−３０ｄＢだけ下がったレベルでＳＴＡ１に到達することが判る。同様に、ＳＴＡ３用の信号は、ＳＴＡ２用の信号に比べて−２０ｄＢ下がったレベルでＳＴＡ２に到達する。なお、図示しないが、ＳＴＡ２用のダウンリンク信号の場合も同様である。
【００７５】
つまり、本実施形態に係る無線通信装置をアクセス・ポイントとして適用した場合、デジタル部のゲイン調整を行なった後、各ステーション用に求められている所要ＳＮを満たすように、各ＳＴＡ用の重みを算出することができる。そして、求められた重みを使用してダウンリンクを行なうことにより、ダウンリンク方向で所要ＳＮを満たすことができるという訳である。
【００７６】
なお、本発明を使用しないで、図５に示したような、各ステーションにおいて一律にオート・ゲイン・コントロールされた信号のまま、重みの算出を行なう方法も考えられるが、この場合には、以下のような問題が生じる。
【００７７】
例えば、ＳＴＡ３を所望局として重みを算出する場合、ＳＮ＝−１０ｄＢまでを満たそうとするため、ＳＴＡ１の信号は−１０ｄＢだけ下がり、ＳＴＡ２の信号も−１０ｄＢ程度下がるように動作する。アップリンクでは、ＳＴＡ３の所要ＳＮ＝１０ｄＢは満たされるが、干渉局ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２の信号へのヌル・ビームは−１０ｄＢとなってしまう。このまま、ダウンリンクを行なうと、ＳＴＡ１用の信号（ここでは、所望信号）に比べてＳＴＡ３の信号（ここでは、干渉信号）は−１０ｄＢしか下がっていないため、ＳＴＡ１の所要ＳＮ＝３０ｄＢを満たすことができない。
【００７８】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る無線ＬＡＮのネットワーク構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、本発明に係る無線ネットワークで、アクセス・ポイントとして動作する無線通信装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図３】図３は、本発明に係る無線ネットワークにおけるデータ送受信手順の一例を示した図である。
【図４】図４は、アクセス・ポイントが時分割で受信した各ステーションからの信号と雑音を示した図である。
【図５】図５は、図４で示した各ステーションからの受信した信号に対して一律にＡＧＣ（オートゲインコントロール）を施し、ほぼ同じ大きさの振幅の波形として受信できるようにＬＮＡのゲイン調整を行なって受信したときの信号と雑音の様子を示した図である。
【図６】図６は、ゲイン調整された信号を、デジタル部において再度ゲイン調整した信号と雑音の様子を示した図である。
【図７】図７は、各ステーションに対するゲイン再調整並びにアダプティブ・アレー・アンテナの重み計算方法を説明するための図である。
【図８】図８は、各ステーションに対するゲイン再調整並びにアダプティブ・アレー・アンテナの重み計算方法を説明するための図である。
【図９】図９は、アクセス・ポイントがアップリンクにおけるＳＩＮＲの学習結果に基づいてダウンリンクで空間分割多元接続を行なう様子を示した図である。
【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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