(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを用いてデータを送信する無線送信装置と、複数のアンテナを用いてデータを受信する無線受信装置と、を備える無線通信システムであって、
前記無線送信装置は、送信するデータの最初のフレームのデータ信号の前に１の第１プリアンブル信号と２以上の第２プリアンブル信号とからなるプリアンブル信号を付加して送信し、
前記無線受信装置は、
前記無線送信装置によって送信されたデータの受信に用いられるアンテナの制御パターンを切り替えるアンテナ制御部と、
前記アンテナにより受信される受信データの最初のフレームから検出される前記第１プリアンブル信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、
前記受信データの最初のフレームから検出される前記２以上の第２プリアンブル信号の各々に基づいて各々異なる前記制御パターンにおけるチャネル推定を行うチャネル推定部と、
を備え、
前記アンテナ制御部は、
前記受信電力測定部による受信電力の測定が行われる間に順次前記制御パターンの切り替えを行い、前記チャネル推定部によるチャネル推定が行われるときに、前記受信電力の測定結果に基づいて前記２以上の第２プリアンブル信号の各々に対し異なる前記制御パターンに切り替え、前記第２プリアンブル信号の受信後に前記チャネル推定の結果に基づいて前記制御パターンを切り替えることを特徴とする、無線通信システム。
【請求項２】
前記アンテナ制御部は、前記受信電力測定部による受信電力の測定が行われる間に全ての前記制御パターンについて切り替えを行い、
前記受信電力測定部は、前記全ての制御パターンに対する受信電力の測定を行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３】
前記アンテナ制御部は、前記２以上の第２プリアンブル信号の各々に対して前記制御パターンを切り替えるときに、前記受信電力が大きい順に前記制御パターンを切り替えることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記アンテナ制御部は、前記複数のアンテナの各々の指向性パターンの組み合わせを切り替えることにより前記制御パターンを切り替えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記アンテナ制御部は、前記複数のアンテナのうち、データを送受信するために用いられる前記アンテナの組み合わせを切り替えることにより前記制御パターンを切り替えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記アンテナ制御部は、前記第２プリアンブル信号の受信後に、前記チャネル推定部によるチャネル推定の結果から求められる最小固有値のうち最も大きい最小固有値に対応する前記制御パターンに切り替えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記アンテナ制御部は、前記第２プリアンブル信号の受信後に、前記チャネル推定部によるチャネル推定の結果から求められるチャネル容量のうち最も大きいチャネル容量に対応する前記制御パターンに切り替えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記アンテナ制御部は、前記受信電力が所定の閾値以下の前記制御パターンには切り替えを行わないことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項９】
複数のアンテナを用いてデータを送受信する無線通信装置であって、
データの受信に用いられるアンテナの制御パターンを切り替えるアンテナ制御部と、
前記アンテナにより受信される受信データの最初のフレームのデータ信号の前に付加された第１プリアンブル信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、
前記受信データの最初のフレームの前記第１プリアンブル信号の後に付加された２以上の第２プリアンブル信号の各々に基づいて各々異なる前記制御パターンにおけるチャネル推定を行うチャネル推定部と、
を備え、
前記アンテナ制御部は、
前記受信電力測定部による受信電力の測定が行われる間に順次前記制御パターンの切り替えを行い、前記チャネル推定部によるチャネル推定が行われるときに、前記受信電力の測定結果に基づいて前記２以上の第２プリアンブル信号の各々に対し異なる前記制御パターンに切り替え、前記第２プリアンブル信号の受信後に前記チャネル推定の結果に基づいて前記制御パターンを切り替えることを特徴とする、無線通信装置。
【請求項１０】
複数のアンテナを用いてデータを送受信する無線通信装置であって、
送信するデータの最初のフレームのデータ信号の前に１の第１プリアンブル信号と２以上の第２プリアンブル信号とからなるプリアンブル信号を付加して送信することを特徴とする、無線通信装置。
【請求項１１】
複数のアンテナを用いてデータを送信する無線送信装置と、複数のアンテナを用いてデータを受信する無線受信装置と、を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記無線送信装置が、送信するデータの最初のフレームのデータ信号の前に１の第１プリアンブル信号と２以上の第２プリアンブル信号とからなるプリアンブル信号を付加して送信する送信ステップと、
前記無線受信装置が、前記無線送信装置によって送信されたデータを受信する受信ステップと、
を含み、
前記受信ステップは、
受信データの最初のフレームから前記第１プリアンブル信号を検出するステップと、
前記受信データの受信に用いられるアンテナの制御パターンを順次切り替えるとともに、前記第１プリアンブル信号の受信電力を測定するステップと、
前記受信データの最初のフレームから前記２以上の第２プリアンブル信号を検出するステップと、
前記受信電力の測定結果に基づいて前記２以上の第２プリアンブル信号の各々に対し異なる前記制御パターンに切り替えるステップと、
前記２以上の第２プリアンブル信号の各々に基づいて各々異なる前記制御パターンにおけるチャネル推定を行うステップと、
前記第２プリアンブル信号の受信後に、前記チャネル推定の結果に基づいて前記制御パターンを切り替えるステップと、
を含むことを特徴とする、無線通信方法。
【請求項１２】
複数のアンテナを用いてデータを送受信する無線通信装置における無線通信方法であって、
受信データの最初のフレームのデータ信号の前に付加された第１プリアンブル信号を検出するステップと、
前記受信データの受信に用いられるアンテナの制御パターンを順次切り替えるとともに、前記第１プリアンブル信号の受信電力を測定するステップと、
前記受信データの最初のフレームの前記第１プリアンブル信号の後に付加された２以上の第２プリアンブル信号を検出するステップと、
前記受信電力の測定結果に基づいて前記２以上の第２プリアンブル信号の各々に対し異なる前記制御パターンに切り替えるステップと、
前記２以上の第２プリアンブル信号の各々に基づいて各々異なる前記制御パターンにおけるチャネル推定を行うステップと、
前記第２プリアンブル信号の受信後に、前記チャネル推定の結果に基づいて前記制御パターンを切り替えるステップと、
を含むことを特徴とする、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、複数の送受信アンテナを用いてデータを送受信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】
【０００２】
従来より、無線通信において高速伝送を実現するための様々な方法が提案されており、中でも高い周波数利用効率を実現可能とされるＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）方式が注目されている。ＭＩＭＯは、複数のアンテナを用いて、複数のデータを同一周波数により同時に送受信する空間多重伝送技術である。同時に複数のデータを送信可能なことから、理論上はアンテナの数に比例して通信速度を高速化させることが可能といわれている。また、同一周波数によりデータを伝送可能なことから、多重化のために広い周波数帯域を確保する必要がなく、周波数の利用効率にも優れている。
【０００３】
このようなＭＩＭＯ方式による伝送では、基地局や端末局で使用されるアンテナ条件や、周囲の伝搬環境により伝送特性が大きな影響を受けることが知られている。従って、高い通信品質を確保するために、伝搬環境に応じて受信時に用いられるアンテナの組み合わせやアンテナの特性（指向性等）を制御することが行われており、効果的な制御を行うための方法が研究されている。
【０００４】
このようなアンテナの制御パターン（使用するアンテナの組み合わせや、指向性パターン等の組み合わせ）を選択するために、受信装置側で受信される信号からチャネル容量や受信電力等を求め、それらの値によって最適な制御パターンを選択する方法がとられている。例えば、非特許文献１には、チャネル推定を行ってチャネル容量を求め、最も高いチャネル容量が得られた場合におけるアンテナを選択したり、あるいは同じアンテナ特性が得られるようにアンテナ特性を制御する方法が記載されている。この方法では、アンテナの制御パターンを選択するのにチャネル容量を用いるため、最もチャネル容量を大きくすることができる制御パターンを選択することができ、理想的なアンテナ制御が行えることが期待できる。
【０００５】
また、チャネル容量の代わりに全ての制御パターンにおける受信電力を測定し、最も高い受信電力が得られる制御パターンを選択する方法もある。受信電力は、最初に受信されるフレームのパイロットキャリア等から測定することができるため、チャネル容量を用いる方法よりも簡単であり、また、処理時間も短縮できるというメリットがある。
【０００６】
また、特許文献１には、チャネル行列の固有値を用いてアンテナの指向性を制御する方法が開示されている。この方法では、受信した信号から伝送路の伝送特性を表すチャネル行列Ｈを求め、チャネル行列Ｈとチャネル行列の共役転置行列との積で表される固有値λiを計算する。そして、全ての固有値λiが固有値の平均値λaveに近い所定の範囲内の値になるようにチャネル行列Ｈ’を計算し、実際のチャネル行列がＨ’に近づくように、アンテナの指向性を制御する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−４５３５１号公報
【非特許文献１】A.F.Molisch,”MIMOSystems with Antenna Selection”,IEEE microwave magazine, March 2004, pp.46-56
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１に記載の方法を用いる場合、チャネル推定を行うためには、チャネル行列Ｈを求めた後、行列計算を行う必要があり、計算処理量が増大するという問題がある。一方、受信電力を用いる方法の場合、チャネル容量を用いる場合と比較すると、計算処理量の点では大きなメリットがあるものの、伝搬環境によっては性能が劣化する可能性があり、アンテナ制御を最適に行うことができない場合がある。
【０００９】
また、特許文献１に記載の方法では、非特許文献１の方法と同様に行列計算を必要とする。また、チャネル行列から固有値を計算し、さらに、固有値からチャネル行列Ｈ’を逆算する必要があるため、非特許文献１の方法以上に処理時間が増大する可能性がある。また、特許文献１に記載の方法では、実際のチャネル行列がＨ’に近づくようにアンテナを制御するために、到来方向推定をする必要がある。到来方向推定を行うためには、少なくとも４〜８本程度のアンテナを必要とし、ハードウェア構成が複雑化する可能性があるため、移動端末への適用が難しいという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、処理時間が少なく簡易的な方法で最適なアンテナ制御を行うことが可能な、新規かつ改良さ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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数のアンテナを用いてデータを送信する無線送信装置と、複数のアンテナを用いてデータを受信する無線受信装置と、を備える無線通信システムであって、無線送信装置は、送信するデータの最初のフレームのデータ信号の前に１の第１プリアンブル信号と２以上の第２プリアンブル信号とからなるプリアンブル信号を付加して送信し、無線受信装置は、無線送信装置によって送信されたデータの受信に用いられるアンテナの制御パターンを切り替えるアンテナ制御部と、アンテナにより受信される受信データの最初のフレームから検出される第１プリアンブル信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、受信データの最初のフレームから検出される２以上の第２プリアンブル信号の各々に基づいて各々異なる制御パターンにおけるチャネル推定を行うチャネル推定部と、を備える無線通信システムが提供される。上記アンテナ制御部は、受信電力測定部による受信電力の測定が行われる間に順次制御パターンの切り替えを行い、チャネル推定部によるチャネル推定が行われるときに、受信電力の測定結果に基づいて２以上の第２プリアンブル信号の各々に対し異なる制御パターンに切り替え、第２プリアンブル信号の受信後にチャネル推定の結果に基づいて制御パターンを切り替えることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成により、第１プリアンブル信号の受信期間中に受信電力の測定を行い、その後の第２プリアンブル信号の受信期間中にチャネル推定を行い、最終的にチャネル推定の結果を用いた精度の高いアンテナ制御を行うことが可能となる。また、最初に受信電力の測定を行うことによって、チャネル推定を行うときのアンテナ制御パターンの選択を受信電力の測定結果に基づいて行うことができ、チャネル推定を効率的に行うことが可能となる。これにより、従来のチャネル容量や固有値を評価パラメータとした場合と同等の性能向上効果が得られるとともに、データの受信に用いられるアンテナ制御パターンの決定期間を大幅に短縮することが可能となる。
【００１３】
また、アンテナ制御部は、受信電力測定部による受信電力の測定が行われる間に全ての制御パターンについて切り替えを行い、受信電力測定部は、全ての制御パターンに対する受信電力の測定を行うようにしてもよい。これにより、第１プリアンブル信号の受信期間中に全ての制御パターンの受信電力を測定することができ、受信電力の測定結果を用いてその後のチャネル推定を効率的に行うことができる。
【００１４】
また、アンテナ制御部は、２以上の第２プリアンブル信号の各々に対して制御パターンを切り替えるときに、受信電力が大きい順に制御パターンを切り替えるようにしてもよい。通常、受信電力の大きい場合に最小固有値やチャネル容量も大きくなる可能性が高いため、受信電力が大きい順に制御パターンを切り替えることにより、第２プリアンブル信号の数が比較的少ない場合であっても性能劣化を小さくすることが可能となる。
【００１５】
また、アンテナ制御部は、複数のアンテナの各々の指向性パターンの組み合わせを切り替えることにより制御パターンを切り替えるようにしてもよい。あるいは、アンテナ制御部は、複数のアンテナのうち、データを送受信するために用いられるアンテナの組み合わせを切り替えることにより制御パターンを切り替えるようにしてもよい。これにより、複数のアンテナのうちのいくつかのアンテナを選択して送信データを受信する場合や、受信アンテナの指向性を制御する場合に、伝搬環境に最も適したアンテナの組み合わせや指向性パターンの組み合わせを選択することができ、通信品質を向上させることができる。
【００１６】
また、アンテナ制御部は、第２プリアンブル信号の受信後に、チャネル推定部によるチャネル推定の結果から求められる最小固有値のうち最も大きい最小固有値に対応する制御パターンに切り替えるようにしてもよい。あるいは、アンテナ制御部は、第２プリアンブル信号の受信後に、チャネル推定部によるチャネル推定の結果から求められるチャネル容量のうち最も大きいチャネル容量に対応する制御パターンに切り替えるようにしてもよい。これにより、受信電力等を用いる場合に比べて、よりチャネル容量を増加させることが可能な制御パターンを選択することができる。
【００１７】
また、アンテナ制御部は、受信電力が所定の閾値以下の制御パターンには切り替えを行わないようにしてもよい。これにより、ＳＮＲが極めて低い場合の制御パターンは除外することができるため、通信に必要なＳＮＲは確保でき、トレーニング信号が復調できずに通信が断絶する恐れがなくなる。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のアンテナを用いてデータを送受信する無線通信装置であって、データの受信に用いられるアンテナの制御パターンを切り替えるアンテナ制御部と、アンテナにより受信される受信データの最初のフレームのデータ信号の前に付加された第１プリアンブル信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、受信データの最初のフレームの第１プリアンブル信号の後に付加された２以上の第２プリアンブル信号の各々に基づいて各々異なる制御パターンにおけるチャネル推定を行うチャネル推定部と、を備える無線通信装置が提供される。上記アンテナ制御部は、受信電力測定部による受信電力の測定が行われる間に順次制御パターンの切り替えを行い、チャネル推定部によるチャネル推定が行われるときに、受信電力の測定結果に基づいて２以上の第２プリアンブル信号の各々に対し異なる制御パターンに切り替え、第２プリアンブル信号の受信後にチャネル推定の結果に基づいて制御パターンを切り替えることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成により、第１プリアンブル信号の受信期間中に受信電力の測定を行い、その後の第２プリアンブル信号の受信期間中にチャネル推定を行い、最終的にチャネル推定の結果を用いた精度の高いアンテナ制御を行うことが可能となる。また、最初に受信電力の測定を行うことによって、チャネル推定を行うときのアンテナ制御パターンの選択を受信電力の測定結果に基づいて行うことができ、チャネル推定を効率的に行うことが可能となる。これにより、従来のチャネル容量や固有値を評価パラメータとした場合と同等の性能向上効果が得られるとともに、データの受信に用いられるアンテナ制御パターンの決定期間を大幅に短縮することが可能となる。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のアンテナを用いてデータを送受信する無線通信装置であって、送信するデータの最初のフレームのデータ信号の前に１の第１プリアンブル信号と２以上の第２プリアンブル信号とからなるプリアンブル信号を付加して送信することを特徴とする、無線通信装置が提供される。
【００２１】
かかる構成により、上記無線通信装置によって送信されたデータを受信する無線通信装置において、第１プリアンブル信号及び第２プリアンブル信号を用いることにより、最適な受信アンテナの制御パターンを選択することが可能となる。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のアンテナを用いてデータを送信する無線送信装置と、複数のアンテナを用いてデータを受信する無線受信装置と、を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、無線送信装置が、送信するデータの最初のフレームのデータ信号の前に１の第１プリアンブル信号と２以上の第２プリアンブル信号とからなるプリアンブル信号を付加して送信する送信ステップと、無線受信装置が、無線送信装置によって送信されたデータを受信する受信ステップと、を含む無線通信方法が提供される。上記受信ステップは、受信データの最初のフレームから第１プリアンブル信号を検出するステップと、受信データの受信に用いられるアンテナの制御パターンを順次切り替えるとともに、第１プリアンブル信号の受信電力を測定するステップと、受信データの最初のフレームから２以上の第２プリアンブル信号を検出するステップと、受信電力の測定結果に基づいて２以上の第２プリアンブル信号の各々に対し異なる制御パターンに切り替えるステップと、２以上の第２プリアンブル信号の各々に基づいて各々異なる制御パターンにおけるチャネル推定を行うステップと、第２プリアンブル信号の受信後に、チャネル推定の結果に基づいて制御パターンを切り替えるステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のアンテナを用いてデータを送受信する無線通信装置における無線通信方法であって、受信データの最初のフレームのデータ信号の前に付加された第１プリアンブル信号を検出するステップと、受信データの受信に用いられるアンテナの制御パターンを順次切り替えるとともに、第１プリアンブル信号の受信電力を測定するステップと、受信データの最初のフレームの第１プリアンブル信号の後に付加された２以上の第２プリアンブル信号を検出するステップと、受信電力の測定結果に基づいて２以上の第２プリアンブル信号の各々に対し異なる制御パターンに切り替えるステップと、２以上の第２プリアンブル信号の各々に基づいて各々異なる制御パターンにおけるチャネル推定を行うステップと、第２プリアンブル信号の受信後に、チャネル推定の結果に基づいて制御パターンを切り替えるステップと、を含むことを特徴とする、無線通信方法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、複数の送受信アンテナを用いてデータを送受信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おいて、処理時間が少なく簡易的な方法で最適なアンテナ制御を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２７】
（ＭＩＭＯ方式無線通信システムの構成例）
まず、本発明の好適な実施形態にかかる無線通信装置を用いた、ＭＩＭＯ方式の無線通信システムの構成例について、図１を参照して簡単に説明する。図１は、本実施形態にかかる無線通信装置を用いた、ＭＩＭＯ方式の無線通信システムの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、ＭＩＭＯ方式無線通信システム１０は、送信側の無線通信装置（無線送信装置）１００と、受信側の無線通信装置（無線受信装置）２００とにより構成される。
【００２８】
本実施形態においては、無線通信システム１０が、ＷＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）やＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ）等のような、ＯＦＤＭ−ＴＤＤ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ−Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）システムであることを想定して説明する。ＯＦＤＭ変調方式は、各サブキャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各サブキャリアの周波数を設定したマルチキャリア伝送方式である。
【００２９】
（送信側の無線通信装置１００）
まず、送信側の無線通信装置１００（以下、無線送信装置１００と称する）について説明する。無線送信装置１００は、Ｍ本（Ｍ≧２）の送信アンテナ１１０−１〜１１０−ｍを備え、Ｍ系統の信号を送信する装置である。無線送信装置１００は、外部から入力される送信データから無線により送信するのに適した所定のフレームフォーマットのデータフレームを生成し、生成された各フレームの先頭にプリアンブル信号と呼ばれる情報を付加する。本実施形態に係る無線通信システム１０では、このプリアンブル信号が、受信側においてアンテナパターンを制御するためのトレーニング信号として利用される。
【００３０】
図２に、無線送信装置１００によって生成される送信信号のフレームフォーマットを示す。無線送信装置１００は、送信データから生成される送信フレームのうち、最初に送信される第１フレームの先頭にプリアンブル信号を付加する。プリアンブル信号が付加された部分をプリアンブル信号区間と称する。
【００３１】
図２に示すように、プリアンブル信号区間は、１つのショートプリアンブル（Ｓｈｏｒｔ  Ｐｒｅａｍｂｌｅ：ＳＰ）信号と、ｋ個のロングプリアンブル（Ｌｏｎｇ  Ｐｒｅａｍｂｌｅ：ＬＰ）信号で構成される（ｋは２以上の整数）。ショートプリアンブル信号は、全ての送信アンテナ１１０−１〜１１０−ｍ共に同じ符号で構成され、例えば、ＯＦＤＭ信号１シンボル程度の長さで構成される。
【００３２】
ロングプリアンブル信号は、各送信アンテナ１１０に対して互いに直交する符号で変調された信号であって、システムにおいて既知の符号パターンである。ロングプリアンブル信号は、例えば、Ｍ系列やＨａｄａｍａｒｄ系列等の直行符号で構成されてもよく、従って、その長さは直交符号の長さにより決定される（例えば、ＯＦＤＭ信号数シンボル程度）。ロングプリアンブル信号は、ｋ回繰り返して送信される。ｋの値は、無線送信装置１００及び無線受信装置２００のアンテナ制御パターンの数等によって適宜設定される。
【００３３】
なお、ここで付加されるプリアンブル信号（ショートプリアンブル信号及びロングプリアンブル信号）は、ＷＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）やＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ）で規定されるプリアンブル信号とは異なるものである。従って、本発明を上記のような既存の無線通信方式に適用する場合は、各方式において規定されているフォーマットに含まれるプリアンブル信号とは別途に、上述したプリアンブル信号区間が設けられる。例えば、各方式で規定されたプリアンブル信号領域の後や、送信データが含まれる領域の前等に、本発明で規定されるプリアンブル信号区間が設けられるようにしてもよい。
【００３４】
無線送信装置１００は、プリアンブル信号が付加されたＭ系統の信号を変調し、所定の無線周波数帯の信号に周波数変換した後、所定のレベルに増幅して出力する。このようにして出力されたＭ系統の出力信号は、各々送信アンテナ１１０−１〜１１０−ｍによってＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号として送信される。
【００３５】
なお、ここでは無線送信装置１００は、上述した無線信号送信手段のみを備えるものとして説明したが、以下で説明する無線受信装置２００に備えられるのと同様の無線信号受信手段を同時に備えるものであってもよい。
【００３６】
（受信側の無線通信装置２００）
次に、受信側の無線通信装置２００（以下、無線受信装置２００と称する）について説明する。無線受信装置２００は、Ｎ本（Ｎ≧２）の受信アンテナを用いて、無線送信装置１００より送信されたＭ系統の信号を受信する。従って、無線送信装置１００と無線受信装置２００との間にはＮ×Ｍ個の伝送路が存在する。ここで、第ｉ送信アンテナから送信され第ｊ受信アンテナで受信される場合の伝達関数をｈｊｉとすると、これを第（ｊ，ｉ）成分とするＮ行Ｍ列の行列がチャネル行列である。以下、チャネル行列をＨと表記する。
【００３７】
図３を参照して、本実施形態にかかる無線受信装置２００の構成について説明する。図３は、本実施形態にかかる無線受信装置２００の概略構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる無線受信装置２００は、複数の指向性パターンを切替可能な複数の受信アンテナを含み、伝搬環境に応じて最適な指向性パターンの組み合わせを切り替えることを特徴とする。
【００３８】
図３に示すように、無線受信装置２００は、Ｎ本の受信アンテナ２１０−１〜２１０−ｎ（以下、まとめて受信アンテナ２１０という）と、アンテナパターン切替部２２０と、Ｎ個の無線部２３０−１〜２３０−ｎ（以下、まとめて無線部２３０という）と、Ｎ個のＡＤ変換部２４０−１〜２４０−ｎ（以下、まとめてＡＤ変換部２４０という）と、信号処理部２５０と、により構成される。なお、図示していないが、無線受信装置２００は、上述した無線送信装置１００に備えられるのと同様の無線信号送信手段を同時に備えるものであってもよい。以下、無線受信装置２００の各部について説明する。
【００３９】
受信アンテナ２１０は、無線送信装置１００によって送信された無線信号を受信するためのものである。なお、ここでは、受信アンテナ２１０は、信号の受信にのみ用いられるものとして説明するが、信号を送信するために用いられる送信アンテナを兼ねるものであってもよい。受信アンテナ２１０の各々は、指向性を制御することが可能なアレーアンテナであり、複数の指向性パターンを切り替え可能に構成される。本実施形態においては、各受信アンテナ２１０は、それぞれＬ個の指向性パターンを有するものとし、各パターンをＰ１〜ＰＬと表す。従って、Ｎ本のアンテナから選択可能な指向性パターンの組み合わせはＬＮ個となる。
【００４０】
アンテナパターン切替部２２０は、受信アンテナ２１０の各々の指向性パターン切り替えるための機能部である。アンテナパターン切替部２２０は、信号処理部２５０によって制御され、受信アンテナ２１０の各々の指向性パターンを切り替える。アンテナパターン切替部２２０は、例えば、ＲＦスイッチおよびその駆動回路等で構成されてもよい。
【００４１】
受信アンテナ２１０によって受信された信号は、アンテナパターン切替部２２０を経由して、無線部２３０に入力される。無線部２３０は、受信アンテナ２１０からそれぞれ出力されるＲＦ信号を、受信系統毎に所定帯域でフィルタリングし、増幅及び周波数変換等を行ってベースバンド信号に変換する。変換されたベースバンド信号は、ＡＤ変換部２４０によって受信系統毎にデジタル信号に変換され、信号処理部２５０に入力される。無線部２３０は、例えば、ＲＦフィルタ、低雑音増幅器、周波数変換器等で構成され、ＡＤ変換部２４０は、ＡＤ変換器等で構成されることができる。
【００４２】
信号処理部２５０は、受信アンテナ２１０によって受信され、無線部２３０及びＡＤ変換部２４０によって処理されたＮ系統の信号を受け取って、最適なアンテナの指向性パターンを決定し、アンテナパターン切替部２２０を制御するための機能部である。なお、信号処理部２５０は、デジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ＤＳＰ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等のデジタル回路や、半導体メモリ等の記憶媒体により構成されてもよい。
【００４３】
信号処理部２５０は、図３に示すように、トレーニング信号検出部２５１と、受信電力測定部２５２と、受信電力テーブル記憶部２５３と、チャネル推定部２５４と、固有値計算部２５５と、アンテナ制御部２５６とにより構成される。以下、信号処理部２５０の各構成要素について説明する。
【００４４】
トレーニング信号検出部２５１は、受信される各フレームに含まれるトレーニング信号（プリアンブル信号）を検出するための機能部である。トレーニング信号検出部２５１は、各フレームの先頭に付加されているトレーニング信号を検出し、フレーム同期を確立する。また、フレームタイミング信号によって、受信電力測定部２５２における受信電力測定及びチャネル推定部２５４におけるチャネル推定のタイミングが決定される。
【００４５】
受信電力測定部２５２は、各指向性パターンに対応する受信電力Ｐｉ（１≦ｉ≦ＬＮ）を測定するための機能部である。受信電力測定部２５２は、トレーニング信号検出部２５１によって検出された、第１フレームのプリアンブル信号区間に含まれるショートプリアンブル信号の受信電力Ｐｉを測定する。ショートプリアンブル信号の受信期間の間、後述するアンテナ制御部２５６は、アンテナの指向性パターンの組み合わせを順次切り替える。受信電力測定部２５２は、アンテナ制御部２５６による切り替えが行われる毎に、そのアンテナ指向性パターンの組み合わせに対応する受信電力Ｐｉを測定する。
【００４６】
受信電力測定部２５２は、測定された受信電力Ｐｉの値を受信電力テーブル記憶部２５３に格納して受信電力テーブルを作成する。このとき、受信電力測定部２５２は、受信電力テーブルを受信電力Ｐｉの値が大きい順にソートして格納するようにしてもよい。
【００４７】
受信電力テーブル記憶部２５３は、受信電力測定部２５２によって作成された受信電力テーブルを記憶するための記憶部である。受信電力テーブル記憶部２５３は、受信アンテナ２１０の各指向性パターンと受信電力Ｐｉ（１≦ｉ≦ＬＮ）とを対応付けて受信電力テーブル内に格納する。
【００４８】
チャネル推定部２５４は、各アンテナ指向性パターンの組み合わせにおけるチャネル推定を行うための機能部である。チャネル推定部２５４は、第１フレームのプリアンブル信号区間に含まれるロングプリアンブル信号に基づいてチャネル推定を行い、チャネル行列Ｈｉ（１≦ｉ≦ＬＮ）を求める。チャネル推定部２５４は、各受信アンテナ２１０の出力信号に対し相関演算を行うことにより、チャネル行列Ｈｉの各要素を計算する。
【００４９】
ロングプリアンブル信号の受信期間の間、後述するアンテナ制御部２５６は、アンテナの指向性パターンの組み合わせを順次切り替える。チャネル推定部２５４は、アンテナ制御部２５６による切り替えが行われる毎に、そのアンテナ指向性パターンの組み合わせに対応するチャネル行列Ｈｉを算出する。計算によって求められたチャネル行列Ｈｉは、固有値計算部２５５に与えられる。
【００５０】
固有値計算部２５５は、チャネル推定部２５４によって計算されたチャネル行列ＨｉからＨｉの固有値λを計算し、最小固有値λi（１≦ｉ≦ＬＮ）を求める。固有値λは、以下の数式１により求められる値である。ここで、Ｅは、単位行列を表す。求められた最小固有値λiは、アンテナ制御部２５６に与えられる。
｜Ｈｉ−λＥ｜＝０・・・（数式１）
【００５１】
アンテナ制御部２５６は、各受信アンテナ２１０の指向性パターンのＬＮ通りの組み合わせの中から１つを選択し、各受信アンテナ２１０の指向性パターンが選択された組み合わせに設定されるようにアンテナパターン切替部２２０を制御する。本実施形態にかかる無線受信方法では、アンテナ制御部２５６は、以下の３段階において、アンテナパターンの切替制御を行う。まず、第１段階として、受信電力測定部２５２による受信電力測定を行うための切替制御を行い、第２段階として、チャネル推定部２５４によるチャネル推定を行うための切替制御を行う。上記第１及び第２段階を経てデータ受信に最適な制御パターンを決定し、第３段階で、決定された最適な制御パターンへの切替制御が行われる。
【００５２】
まず、第１段階の切替制御は、第１フレームのショートプリアンブル受信期間において行われる。トレーニング信号検出部２５１によって第１フレームの先頭に付加されたショートプリアンブル信号が検出されると、アンテナ制御部２５６は、全ての指向性パターンの組み合わせにおける受信電力の測定を行うために、各受信アンテナ２１０の指向性を順次切り替えるようにアンテナパターン切替部２２０を制御する。指向性切り替えのタイミングは、受信電力測定部２５２によって各指向性パターンの組み合わせにおける受信電力の測定が完了したタイミングによって決定される。
【００５３】
次に、第２段階の切替制御は、ショートプリアンブル信号の後に受信されるロングプリアンブル受信期間に行われる。上述したように、ロングプリアンブル信号は、無線送信装置１００によってｋ回繰り返して送信される。アンテナ制御部２５６は、トレーニング信号検出部２５１によって各ロングプリアンブル信号が検出される毎にアンテナ指向性パターンの組み合わせを切り替える。従って、第２段階における切替はロングプリアンブル信号の繰り返し回数であるｋ回行われる。切替の際に選択される指向性パターンの組み合わせは、受信電力テーブル記憶部２５３に格納された受信電力テーブルによって決定され、例えば、受信電力Ｐｉの値が大きい順に指向性パターンの組み合わせが選択される。
【００５４】
また、第２段階の切替制御においては、受信電力テーブル内で最小受信電力（閾値）を予め決定し、その値よりも受信電力Ｐｉの方が小さい組み合わせに対しては、切替を行わないようにしてもよい。このとき、受信電力の閾値には、例えば、システムで規定されたトレーニング信号を受信するために必要な最小受信電力の値を用いてもよい。
【００５５】
例えば、IEEE Std.802.11a-1999, P31, Table91には、受信側の無線通信装置に要求される感度（Ｍｉｎｉｍｕｍ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）、即ち信号を受信するために必要な最小受信電力が規定されている。この値は、データレートにより異なるが、トレーニング信号は確実に復調されることを目的として最低データレートで送られるので、６Ｍｂｐｓとなり、このときの最小受信電力は−８２ｄＢｍである。この値はあくまで規格値（最低性能）であり、実際には受信に用いられる無線通信装置の性能に応じて最小受信電力の値を決定するようにしてもよい。例えば上述した例の場合、受信電力の閾値として−９０ｄＢｍ等の値を採用するようにしてもよい。
【００５６】
最後に、第３段階の切替制御は、ｋ個のロングプリアンブル信号の受信終了後に行われる。アンテナ制御部２５６は、第２段階において切替が行われた各制御パターンにおいて算出された最小固有値λに基づいて最適な指向性パターンの組み合わせを決定し、各受信アンテナ２１０の指向性パターンが、最適な指向性パターンの組み合わせとなるようにアンテナパターン切替部２２０を制御する。
【００５７】
以上、本実施形態にかかる無線受信装置２００の構成について説明した。上述した無線受信装置２００は、受信アンテナの指向性パターンを切り替えるものであったが、本発明はかかる例に限定されず、他の方法により受信アンテナを制御するものであってもよい。
【００５８】
（無線受信装置の変形例）
次に、図４を参照して、指向性パターンの切替以外の方法で受信アンテナを制御する無線受信装置の例を説明する。図４は、無線受信装置２００の変形例である無線受信装置３００の概略構成を示すブロック図である。無線受信装置３００は、無線受信装置２００と同様の構成要素を有する。上述した無線受信装置２００のアンテナパターン切替部２２０が受信アンテナ２１０の指向性パターンの組み合わせを切り替えるものであったのに対し、本変形例の無線受信装置３００は、受信に用いられるアンテナの組み合わせを切り替える点が異なる。
【００５９】
無線送信装置１００によって送信されるＭ系統の信号が送信される場合、無線受信装置３００は、各系統の信号を各々１本の受信アンテナによって受信する。したがって、Ｍ＜Ｎの場合、Ｎ本の受信アンテナ３１０のうち、信号の受信に用いられるアンテナはＭ本だけとなる。このような場合、Ｎ本の受信アンテナからＭ本を選択する組み合わせの数はＮＣＭであるが、このうち、最も受信状態の良い組み合わせを選択することによって、通信品質を向上させることができる。無線受信装置３００は、上述した実施形態の無線受信装置２００と同様の方法を用いて、伝播環境に最も適したアンテナの組み合わせ選択の制御を行う。
【００６０】
図４に示す無線受信装置３００は、他の無線通信装置から２系統の信号を送信され、送信された信号を４本の受信アンテナのうちの２本により受信する場合の例を示したものである。無線受信装置３００は、図４に示すように、４本の受信アンテナ３１０−１〜３１０−４（以下、まとめて受信アンテナ３１０という）を備え、４本の受信アンテナ３１０−１〜３１０−４のうち受信に用いるアンテナの組み合わせを切り替えるアンテナ切替部３２０と、受信した２系統の信号に対応する無線部３３０−１及び３３０−２（以下、まとめて無線部３３０という）と、受信した２系統の信号に対応するＡＤ変換部３４０−１及び３４０−２（以下、まとめてＡＤ変換部３４０という）と、信号処理部３５０とにより構成される。
【００６１】
本変形例にかかる無線通信装置の中で、アンテナ切替部３２０のみが上述した無線受信装置２００の構成と異なる。本変形例にかかるアンテナ切替部３２０は、受信に用いられるアンテナの組み合わせを切り替える。アンテナ切替部３２０は、４本の受信アンテナ３１０−１〜３１０−４のうち、信号受信に用いられるアンテナ２本の組み合わせとして、４Ｃ２＝６通りの組み合わせのうち１つが選択されるように切替を行う。アンテナ切替部３２０においてどの受信アンテナ３１０が選択されるかは、信号処理部３５０から伝達される制御信号によって制御される。アンテナ切替部３２０は、例えば、ＲＦスイッチおよびその駆動回路で構成されてもよい。
【００６２】
次に、図５及び６に基づいて、上述した無線受信装置２００の信号処理部２５０により実行される無線通信処理の一例を説明する。図５及び６は、無線受信装置２００の信号処理部２５０により実行される無線通信処理の流れを示すフローチャートである。
【００６３】
本実施形態にかかる無線通信処理は、第１フレームに付加されたプリアンブル信号に基づいて最適な受信アンテナの制御パターンを決定することを特徴とする。ここでは、受信アンテナの制御パターン（以下、単に制御パターンという）が受信アンテナの指向性パターンの組み合わせである例に基づいて説明するが、上述した変形例の無線受信装置３００のように、受信アンテナの制御パターンが信号受信に用いられる受信アンテナの組み合わせであってもよい。
【００６４】
なお、以下では、制御パターン数をｎとし、各制御パターンをＴｊ（１≦ｊ≦ｎ）と表す。ここで、ｊは、受信電力テーブル内で制御パターンを受信電力順にソートしたときの順番を表す。Ｔ１は受信電力が最大の制御パターンを表し、Ｔｎは受信電力が最小の制御パターンを表すものとする。また、各制御パターンＴｊのときのチャネル行列をＨｊ、最小固有値をλｊと表す。
【００６５】
図５に示すように、通信が開始されると、まずステップＳ１０１で、第１フレームの受信が開始され、ステップＳ１０３でトレーニング信号検出部２５１が第１フレームの先頭に付加されているショートプリアンブル信号を検出する。次いで、ステップＳ１０５〜Ｓ１１１で、ショートプリアンブル信号の受信期間において各制御パターンにおける受信電力が測定される。まず、ステップＳ１０５で、受信電力測定部２５２によって最初の制御パターンにおける受信電力が測定される。次いで、ステップＳ１０７で、全ての制御パターンＴｊについて受信電力の測定が終了したか否かを判定する。まだ終了していない場合は、ステップＳ１０９でアンテナ制御部２５６によって次の制御パターンＴｊ＋１への切り替えを行い、ステップＳ１０５に戻って、制御パターンＴｊ＋１における受信電力の測定を行う。このように、ステップＳ１０５〜Ｓ１０９をｎ回繰り返して、ｎ個全ての制御パターンについて受信電力を測定する。
【００６６】
ステップＳ１０７で、全ての制御パターンについての受信電力の測定が終了したと判定されたら、ステップＳ１１１に遷移し、測定された受信電力の値を記録した受信電力テーブルを受信電力テーブル記憶部２５３に格納する。受信電力テーブル記憶部２５３には、受信電力と対応する制御パターンとが対応付けられた受信電力テーブルが記憶される。また、受信電力テーブルは、受信電力の大きい順にソートされて記憶されるようにしてもよい。
【００６７】
ステップＳ１１１に引き続いて行われる処理を、図６を参照して説明する。全ての制御パターンについての受信電力の測定が終了すると、ステップＳ１１３で、アンテナ制御部２５６は受信電力テーブル記憶部２５３に記録されている受信電力テーブルに基づいて受信電力が大きい順に制御パターンＴｊを切り替える。従って、アンテナ制御部２５６は、まず受信アンテナ２１０の制御パターンを受信電力が最大となる制御パターンＴ１となるようにアンテナパターン切替部２２０を制御する。
【００６８】
次いで、ステップＳ１１５で、トレーニング信号検出部２５１は、第１フレームの１番目のロングプリアンブル信号を検出する。次いで、ステップＳ１１７で、チャネル推定部２５４は、ステップＳ１１５で受信されたロングプリアンブル信号に基づいてチャネル推定を行い、チャネル行列Ｈ１を求める。続いて、固有値計算部２５５は、チャネル行列Ｈ１から最小固有値λ１を計算する。これにより、第１フレームの１番目のロングプリアンブル信号受信期間において、制御パターンＴ１のときの最小固有値λ１が計算される。
【００６９】
次いで、ステップＳ１１９で、ロングプリアンブル信号の受信が終了したか否かを判定する。ここで、まだ受信が終了していない場合は、ステップＳ１１３に戻って、次の制御パターンにおけるチャネル行列及び最小固有値の計算が行われる。この場合、ステップＳ１１３で、アンテナ制御部２５６は受信電力テーブル記憶部２５３に記憶された受信電力テーブルを参照し、制御パターンＴ１の次に受信電力が大きい制御パターンＴ２を読み出す。そして、受信アンテナ２１０の制御パターンがＴ２となるようにアンテナパターン切替部２２０を制御する。
【００７０】
次いで、ステップＳ１１５で、トレーニング信号検出部２５１は、２番目のロングプリアンブル信号を受信する。次いで、ステップＳ１１７で、チャネル推定部２５４は、２番目のロングプリアンブル信号に基づいてチャネル行列Ｈ２を求め、固有値計算部２５５は、チャネル行列Ｈ２の最小固有値λ２を計算する。このように、第１フレームのプリアンブル信号区間に含まれるロングプリアンブル信号の数ｋと同じ回数だけステップＳ１１３〜Ｓ１１７の処理を繰り返し、制御パターンＴ１〜Ｔｋのそれぞれに対応するチャネル行列Ｈｊ及び最小固有値λｊ（１≦ｊ≦ｋ）を求める。
【００７１】
ただし、ＳＮＲが極めて低い場合、トレーニング信号が復調できずに通信が断絶する恐れがあるので、あらかじめ受信電力の下限を定めておき、受信電力テーブルにおいて下限以下の受信電力であった制御パターンへの切り替えは行わないようにしてもよい。
【００７２】
ステップＳ１１９で、ロングプリアンブル信号の受信が終了したと判断されたら、アンテナ制御部２５６は、ステップＳ１２１で、制御パターンＴ１〜Ｔｋのそれぞれに対応する最小固有値λｊ（１≦ｊ≦ｋ）のうち値が最大となる最小固有値λｊのときの制御パターンＴｊに切り替える。そして、ステップＳ１２３で、プリアンブル信号に続いて受信される第１フレームのデータ信号を受信する。次いで、ステップＳ１２５で、第２フレーム以降のデータを受信し、処理を終了する。通信終了時、通信途絶時、またはＢＥＲ劣化等で上位レイヤからの指示があった場合は、再びＳ１０１へ戻る。
【００７３】
このように、まず、ショートプリアンブル信号の受信区間において全制御パターンの受信電力を測定し、次いで、ロングプリアンブル信号の受信区間において受信電力が大きい制御パターンから順に最小固有値を求める。最小固有値は、第１フレームに付加されているロングプリアンブル信号の数に対応する制御パターンについてだけ求められるため、全制御パターンについての最小固有値を求める場合と比べて時間を短縮することができる。また、最小固有値を求めるときの制御パターンの選択は、受信電力が大きい順に行われるため、予め受信性能が高いと予測される制御パターンに絞り込んで最小固有値の計算を行うことができる。
【００７４】
このようにして求められた最小固有値に基づいて、第１フレームのデータ信号及び第２フレーム以降のデータを受信する際に用いられるアンテナの制御パターンが決定される。従って、第１フレームのデータ受信前に、最適な制御パターン判断して通信を開始することができる。
【００７５】
（本実施形態の無線通信方法による効果）
ここで、本実施形態にかかる無線通信方法によるＭＩＭＯ性能の向上及び処理時間短縮の効果について説明する。まず、比較のため、従来技術によるＭＩＭＯ性能の向上及び処理時間短縮の効果と問題点について述べる。従来技術において、（１）全ての制御パターンについてチャネル推定を行ってチャネル容量または固有値を求め、最も大きいチャネル容量が得られた場合における制御パターンを選択する（または、同じアンテナ特性が得られるようにアンテナを制御する）場合、性能向上効果は大きいが、計算量が大きく、処理時間の増加を招く。一方、（２）全ての制御パターンについて受信電力を測定し、最も高い受信電力が得られる場合における制御パターンを選択する（または、同じアンテナ特性が得られるようにアンテナを制御する）場合、測定時間や処理量は小さいものの、性能向上効果は比較的小さい。
【００７６】
本実施形態の無線通信方法の効果は、送信側で第１フレームに付加されるロングプリアンブル信号の繰り返し回数ｋに依存する。ｋが全てのアンテナ制御パターンの組み合わせ数と同じである場合、全てのアンテナ制御パターンの組み合わせについて最小固有値を求める計算が行われるため、チャネル容量や固有値を用いる従来の方法と比較するとトレーニング期間の短縮効果は無い。従って、上述した無線通信方法においては、性能劣化を抑えた上でｋをできるだけ小さい値に設定することが重要となる。このようなｋの値は、各伝播環境においてシミュレーションを行った結果によって求められる。
【００７７】
図７に、ロングプリアンブル信号の繰り返し回数ｋとＭＩＭＯ性能（チャネル容量）の向上率との関係を明らかにしたシミュレーション結果を示す。図７は、２×２ＭＩＭＯにおいて各アンテナの指向性パターンが３パターンであるときの性能向上率（通常の２×２ＭＩＭＯに比べた場合）と、ロングプリアンブル信号の繰り返し回数ｋとの関係を表している。図７において、縦軸は、通常の２×２ＭＩＭＯと比較した場合のチャネル容量の向上率を示し、横軸は伝搬環境の変化を示している。
【００７８】
図７において、ｋ＝１の場合、受信電力が最大となるアンテナ制御パターンの組み合わせのみに対してチャネル推定が行われ、結果的にその組み合わせがデータ受信時に選択されるため、上記（１）の受信電力を評価パラメータとしてアンテナ制御を行った場合とＭＩＭＯ性能向上に対する効果は同等であると考えられる。これが、ｋ＝２、３とｋの値が増加するにつれて、ｋ＝１の場合に比べて改善効果が見られるようになり、ｋ＝４では上記（２）のチャネル容量を評価パラメータとした場合の従来技術と同等の性能を示している。これは、通常、受信電力の大きい場合に最小固有値も大きくなる可能性が高いため、受信電力が大きい順にｋ個の制御パターンの組み合わせを選択すれば、ｋを比較的小さくしても性能劣化が小さいことを表している。
【００７９】
ここで、処理時間についての効果を考えてみると、図７に示す従来技術の場合、即ち上記（２）のチャネル容量を評価パラメータとした場合では、２本の受信アンテナに対し３通りの指向性パターンの切替が行われるため、全てのアンテナ制御パターンの組み合わせは３２＝９通りとなる。従って、（２）の場合は、９回のチャネル推定が行われていることになる。
【００８０】
一方、本実施形態にかかる無線通信方法では、ロングプリアンブル信号の数ｋと同数のアンテナ制御パターンの組み合わせについてチャネル推定を行うため、チャネル推定が行われる回数はｋ回であり、トレーニング期間の処理時間はｋの値に比例して増加する。図７のシミュレーション結果の場合、ｋ＝４でチャネル容量を評価パラメータとした場合と同等の性能向上効果があり、ｋ＝２でも伝播環境によっては同等の性能向上効果が得られることから、ｋ＝２〜４に設定したと仮定すると処理時間は約４／９から２／９と大幅に短縮することができると考えられる。
【００８１】
処理時間短縮に対する効果についてより詳細に比較すると、まず（１）の場合、トレーニング期間に全ての制御パターン（ＬnまたはＮＣＭ）のチャネル推定をおこなう必要がある。チャネル推定のためには送信側で各送信アンテナから互いに直交する符号（例えばアダマール符号など）で変調された信号をトレーニング信号として送信する必要がある。例えば、信号のシンボル長が４μ秒で、３２次アダマール符号で変調した場合、１回のチャネル推定に必要な測定時間は、４μ秒×３２＝１６８μ秒となる。したがって、全ての組み合わせパターンについてチャネル推定を行うのに要する時間、すなわち通信開始までに要する時間ｔは、ｔ＝Ｌn×１６８μ秒（またはＮＣＭ×１６８μ秒）であるから、図７の例で計算すると、ｔ＝３２×１６８μ秒＝９×１６８μ秒＝１５１２μ秒と計算できる。
【００８２】
また、（２）の場合、全ての制御パターンに対して受信電力を測定し、ただ１つの組み合わせに対してチャネル推定を行うことで通信を開始することが出来る。例えば、１回の受信電力測定に要する時間を１μ秒とすると、通信開始までに要する時間ｔは、ｔ＝Ｌn×１μ秒＋１６８μ秒（またはＮＣＭ×１μ秒＋１６８μ秒）である。上記（１）の場合の例と同様に、図７の例で計算すると、ｔ＝３２×１μ秒＋１６８μ秒＝９μ秒＋１６８μ秒＝１７７μ秒となる。
【００８３】
一方、本実施形態にかかる無線通信方法を用いた場合は、全ての制御パターンに対して受信電力を測定し、ｋ個の組み合わせに対してチャネル推定が行われる。従って、通信開始までに要する時間ｔは、ｔ＝Ｌn×１μ秒＋ｋ×１６８μ秒（またはＮＣＭ×１μ秒＋ｋ×１６８μ秒）である。図７の例でｋ＝４に設定した場合で計算すると、ｔ＝３２×１μ秒＋４×１６８μ秒＝９μ秒＋６７２μ秒＝６８１μ秒となる。上記（１）及び（２）の計算結果及び図７の性能向上についてのシミュレーション結果を参照すると、ｋ＝４に設定した場合、（１）の場合と同等の性能向上結果を得られるとともに、処理時間を半分以下に減少させることができることが分かる。
【００８４】
このように、本実施形態にかかる無線通信方法によれば、従来のチャネル容量や固有値を評価パラメータとした場合と同等の性能向上効果が得られるとともに、トレーニング期間の処理時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００８５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば、上記実施形態では、制御パターンの切り替えを判断するために最小固有値を用いたが、本発明はかかる例に限定されず、例えばチャネル容量を用いて行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の好適な実施形態にかかる無線通信装置を用いた無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる無線送信装置によって送信される送信フレームのフォーマットを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる無線受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】無線受信装置の変形例を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる無線通信処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態にかかる無線通信処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の無線通信方法を用いて指向性パターンの制御を行った場合の性能向上率とロングプリアンブル信号の繰り返し回数との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００８７】
１００    無線送信装置
１１０    送信アンテナ
２００、３００    無線受信装置
２１０、３１０    受信アンテナ
２２０    アンテナパターン切替部
２３０、３３０    無線部
２４０、３４０    ＡＤ変換部
２５０、３５０    信号処理部
２５１    トレーニング信号検出部
２５２    受信電力測定部
２５３    受信電力テーブル記憶部
２５４    チャネル推定部
２５５    固有値計算部
２５６    アンテナ制御部
３２０    アンテナ切替部
【図１】
0005128929.tif 000002
【図２】
0005128929.tif 000003
【図３】
0005128929.tif 000004
【図４】
0005128929.tif 000005
【図５】
0005128929.tif 000006
【図６】
0005128929.tif 000007
【図７】
0005128929.tif 000008