(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナと複数の受信アンテナ間で空間多重化通信が可能な無線通信装置であって、
当該無線通信装置の受信位置における伝送路のチャネル容量値を受信信号から算出するチャネル容量算出部と、
前記算出したチャネル容量値に応じて伝送チャネル状態を表示するチャネル状態表示部と、
前記受信信号から、データの優先度に関する制御情報を検出し、検出した制御情報に基づいて、前記優先度が高いほど、前記伝送チャネル状態の表示変化の、前記チャネル容量値の大きさに対する感度を鈍くするように、前記チャネル状態表示部を制御する表示制御部と、
を有する無線通信装置。
【請求項２】
複数の送信アンテナと複数の受信アンテナ間で空間多重化通信が可能な無線通信装置であって、
当該無線通信装置の受信位置における伝送路のチャネル容量値を受信信号から算出するチャネル容量算出部と、
前記算出したチャネル容量値に応じて伝送チャネル状態を表示するチャネル状態表示部と、
前記受信信号から、データの優先度に関する制御情報を検出し、検出した制御情報に基づいて、前記優先度が高いほど、良好なチャネル状態を表示する前記受信位置の範囲が狭くなるように、前記チャネル状態表示部を制御する表示制御部と、
を有する無線通信装置。
【請求項３】
前記表示制御部は、
前記算出したチャネル容量値を所定の閾値と比較し、前記算出したチャネル容量値と前記閾値との大小関係が逆転したときに前記伝送チャネル状態の表示を変化させ、
前記検出した制御情報に基づいて前記優先度が高いほど、前記閾値の値を大きくする
請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記チャネル状態表示部は、前記伝送チャネル状態を多段階表示可能に構成されている
請求項１から３の何れか一項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記チャネル状態表示部は、前記伝送チャネル状態の良否を表示可能に構成されている
請求項１から３の何れか一項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
複数の送信アンテナと複数の受信アンテナ間で行う空間多重化通信の受信側で、受信位置における空間多重化通信のチャネル容量値を受信信号から算出するステップと、
前記算出したチャネル容量値を所定の閾値と比較するステップと、
伝送チャネル状態を表示するステップと、
前記算出したチャネル容量値と前記閾値との大小関係が逆転したときに前記伝送チャネル状態の表示を変化させ、当該表示を変化させる際に、前記受信信号から、データの優先度に関する制御情報を検出し、検出した制御情報に基づいて、前記優先度が高いほど、前記伝送チャネル状態の表示変化の、前記チャネル容量値の大きさに対する感度を鈍くするステップと、
を含む伝送チャネル状態表示方法。
【請求項７】
複数の送信アンテナと複数の受信アンテナ間で行う空間多重化通信の受信側で、受信位置における空間多重化通信のチャネル容量値を受信信号から算出するステップと、
前記算出したチャネル容量値を所定の閾値と比較するステップと、
伝送チャネル状態を表示するステップと、
前記算出したチャネル容量値と前記閾値との大小関係が逆転したときに前記伝送チャネル状態の表示を変化させ、当該表示の変化に際し、前記受信信号から、データの優先度に関する制御情報を検出し、検出した制御情報に基づいて、前記優先度が高いほど、良好なチャネル状態を表示する前記受信位置の範囲を狭くするステップと、
を含む伝送チャネル状態表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを用いて高速な空間多重化通信を行なう無線通信装置と、伝送チャネル状態表示方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、家庭用の無線ＬＡＮ（Local Area Network）で主に使用されている方式は、キャリア周波数に５.２[GHz]帯を用いるＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２.１１ａ、あるいは、２.４ [GHz]帯を用いるＩＥＥＥ８０２.１１ｂおよび８０２.１１ｇである。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａおよび８０２.１１ｇでは、無線ＬＡＮの標準規格として、マルチキャリア方式の１つであるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）変調方式が採用されている。ＯＦＤＭ変調方式は、相互に直交する周波数が設定された複数のキャリアに送信データを分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数利用効率が非常に高く、周波数選択性フェージング妨害に強い。
これらＩＥＥＥ８０２.１１ａやＩＥＥＥ８０２.１１ｇは、データの伝送速度が物理層で最大５４[Mbps]、ＭＡＣ（Media Access Control）層で最大３０[Mbps]弱、ＴＣＰ（Transport Control Protocol）伝送での実効的な速度は最大２０[Mbps]程度である。最近では、世の中において扱われるデータ情報量の増加に伴い、さらに速い伝送速度を実現するための無線通信方式の研究・開発が盛んになっている。
【０００３】
例えば、ＩＥＥＥ８０２.１１ａと８０２.１１ｇの拡張規格であるＩＥＥＥ８０２.１１ｎでは、１００[Mbps]を超える伝送速度を提唱しており、タスクグループｎ（ＴＧｎ）において、１次変調にＯＦＤＭを用いたＯＦＤＭ＿ＭＩＭＯ方式に関して標準化作業が行なわれている。
ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）通信とは、空間多重化通信の一種であり、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重したストリームを実現する通信方式である。送信側では、複数の送信データに、例えば空間時間符号化（ＳＴＣ：Space Time Coding）を施して多重化し、符号化後の送信データをＮ本の送信アンテナに分配してチャネル（大気の伝送路）に送信する。これに対し、受信側では、チャネル経由でＭ本の受信アンテナにより受信した受信信号をチャネル特性に基づいて空間時間復号する（例えば特許文献１参照）。このとき、既知の信号（例えばパイロット信号）を受信して、その受信信号からチャネル特性を推定でき、推定したチャネル特性に基づいて、ストリーム間のクロストークなしに受信データを得ることができる。
理想的には、送受信アンテナのうち少ない方の数（ｍｉｎ［ｎ,ｍ］）だけの空間ストリームが形成され、当該数（ｍｉｎ［ｎ,ｍ］）に単純比例して伝送容量が決まる。ＭＩＭＯ通信方式によれば、周波数帯域を増大させることになく、アンテナ本数に応じて伝送容量の拡大を図り、通信速度向上を達成することができる。
【０００４】
ＭＩＭＯ通信に対し、現在普及している無線ＬＡＮ通信を規定するＩＥＥＥ８０２.１１ａやＩＥＥＥ８０２.１１ｂ／ｇ、ならびに、規格策定中のＩＥＥＥ８０２.１１ｎのシングル・ストリーム・モードは、ＳＩＳＯ(Single Input Single Output)通信を規定する。
ＳＩＭＯ通信などの非ＭＩＭＯ通信では、チャネル容量は、伝送路のＳ／Ｎ比で決まってくるので、通常は、Ｓ／Ｎ比を調べて伝送チャネル状態を検出する。また、携帯電話などでは、受信信号の電界強度や受信電力により電波状態を検出する。電波状態は、広い意味で「伝送チャネル状態を表示する指標」の一種と言える。
【特許文献１】特開平１０−８４３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの現在使用されている非ＭＩＭＯ通信では、一般的に、受信位置が数十[ｍ]〜数百[ｍ]移動すると、Ｓ／Ｎ比や電波状態が、有意差がある程度に変化する。一方、非ＭＩＭＯ通信でも、例えばアンテナダイバーシティが採用された携帯機器等では、アンテナの向きでＳ／Ｎ比や電波状態が変わることがあるが、受信位置単独では、これらの伝送チャネル状態の指標値が大きく変化することはない。
【０００６】
これに対し、ＭＩＭＯ通信では、伝送速度などの受信特性（受信性能）が、少し受信位置を変えても大きく変わる。その一つの理由は、ＭＩＭＯ通信では複数のアンテナ素子間の相関性が受信性能に大きく関係するからである。
ＭＩＭＯ通信では複数の受信アンテナが用いられるが、マルチパス環境下ではアンテナの向き（複数のアンテナが形成する面の、主な電波の飛来方向に対する角度等）によって受信性能が決まる。また、同じような程度か、それより少し軽微な程度であるが、ＭＩＭＯ通信では受信位置によっても、受信特性の特にチャネル容量が大きく変化することが観測される。しかもＭＩＭＯ通信は、その伝送速度に影響を与えるチャネル容量変化が、数[ｃｍ]〜数十[ｃｍ]程度、無線通信装置を動かしただけで生じ、非ＭＩＭＯ通信では考えられないほど受信位置に対し敏感に受信性能が変化するという、特異な特性を持っている。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、伝送特性が少しでも良い状態で空間多重化受信を行おうとするユーザにとって、最適な受信位置を判断するための指標を与える構成の空間多重化通信方式の無線通信装置、または、空間多重化通信の伝送チャネル状態表示方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態に関わる無線通信装置は、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナ間で空間多重化通信が可能な無線通信装置であって、チャネル容量算出部と、チャネル状態表示部と、表示制御部とを有する。
前記チャネル容量算出部は、当該無線通信装置の受信位置における空間多重化通信のチャネル容量値を受信信号から算出する。
前記チャネル状態表示部は、前記算出したチャネル容量値に応じて伝送チャネル状態を表示する。
前記表示制御部は、前記受信信号から、データの優先度に関する制御情報を検出し、検出した制御情報に基づいて、前記優先度が高いほど、良好なチャネル状態を表示する前記受信位置の範囲が狭くなるように、前記チャネル状態表示部を制御する。
あるいは、前記表示制御部は、前記受信信号から、データの優先度に関する制御情報を検出し、検出した制御情報に基づいて、前記優先度が高いほど、良好なチャネル状態を表示する前記受信位置の範囲が狭くなるように、前記チャネル状態表示部を制御する。
【０００９】
本発明では好適に、前記チャネル状態表示部は、前記算出したチャネル容量値を所定の閾値と比較し、前記算出したチャネル容量値と前記閾値との大小関係が逆転したときに前記伝送チャネル状態の表示を変化させる。
【００１１】
以上に述べた構成の本発明に関わる無線通信装置によれば、例えばユーザが当該無線通信装置を、チャネル状態表示部を見ながら前後や左右、または、その両方に動かして受信位置を変え、最適な受信ポイントを探る。このとき、当該無線通信装置内のチャネル容量算出部が、例えば定期的に、受信信号からチャネル容量を算出する。よって、異なる受信ポイントでのチャネル容量が得られる。このときチャネル状態表示部が、各受信ポイントで、当該ポイントに対応するチャネル容量に基づいてチャネル表示を行う。チャネル表示は具体的には、例えば、いわゆるＬＥＤ等によるレベルインジゲータのようなチャネル状態の多段階表示、あるいは、例えば、異なる色や明るさを２値で変えるチャネル状態の良否表示が採用できる。
【００１２】
本発明の一形態に関わる伝送チャネル状態表示方法は、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナ間で行う空間多重化通信の受信側で、受信位置における空間多重化通信のチャネル容量値を受信信号から算出するステップと、前記算出したチャネル容量値を所定の閾値と比較するステップと、伝送チャネル状態を表示するステップと、前記算出したチャネル容量値と前記閾値との大小関係が逆転したときに前記伝送チャネル状態の表示を変化させ、当該表示を変化させる際に、前記受信信号から、データの優先度に関する制御情報を検出し、検出した制御情報に基づいて、前記優先度が高いほど、前記伝送チャネル状態の表示変化の、前記チャネル容量値の大きさに対する感度を鈍くするステップと、を含む。
また、本発明の他の形態に関わる伝送チャネル状態表示方法は、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナ間で行う空間多重化通信の受信側で、受信位置における空間多重化通信のチャネル容量値を受信信号から算出するステップと、前記算出したチャネル容量値を所定の閾値と比較するステップと、伝送チャネル状態を表示するステップと、前記算出したチャネル容量値と前記閾値との大小関係が逆転したときに前記伝送チャネル状態の表示を変化させ、当該表示の変化に際し、前記受信信号から、データの優先度に関する制御情報を検出し、検出した制御情報に基づいて、前記優先度が高いほど、良好なチャネル状態を表示する前記受信位置の範囲を狭くするステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、伝送特性が少しでも良い状態で空間多重化受信を行おうとするユーザにとって、「伝送チャネル状態表示」という指標が与えられるため受信位置の最適化が容易で、これにより、より良い受信性能で無線通信装置を使用できるという利益を受けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
本発明は、無線ＬＡＮ若しくはＰＡＮ（Personal Area Network）などのように他の無線局との間で無線によりデータの送受信を行なう無線通信に広く適用できる。また、無線通信の変調方式はＯＦＤＭに限定されないが、以下、例えば無線ＬＡＮのＩＥＥＥ８０２.１１ｎに準拠するＯＦＤＭ＿ＭＩＭＯ方式を例にとって、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
一般に、無線通信機能は、パーソナル・コンピュータなどの情報処理機器や、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）などの多くの通信端末機器に搭載される。最近では、各種の民生用電子機器、例えばオーディオ製品、ビデオ機器、カメラ装置、プリンタ又はエンタテイメント・ロボットなどさまざまな機器に無線通信機能が搭載されるようになってきている。さらに、無線通信機能は、電子機器だけでなく、例えば無線ＬＡＮ用のアクセスポイント、ＰＣＭＣＩＡ仕様（Personal Computer Memory Card International Association）カード、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード、ミニＰＣＩ（Peripheral Component Interconnection）カードなどのいわゆる小型のアクセサリ・カードにも搭載されている。例えば、ストレージ機能と無線通信機能とを備えた無線カードモジュールが市販されている。
【００１６】
本実施形態に関わる無線通信装置は、上述したパーソナル・コンピュータなどの情報処理機器、携帯電話機やＰＤＡなどの通信端末機器であってよい。また、本実施形態に関わる無線通信装置は、オーディオ製品、ビデオ機器、カメラ装置、プリンタ又はエンタテイメント・ロボットなどの電子機器に無線通信機能を搭載したものであってよい。
【００１７】
本実施形態に関わる無線通信装置は、「チャネル容量算出部」と、「チャネル状態表示部」とを備える。それらの機能は後述するが、受信処理部やＣＰＵ等の制御部の機能として実現できる。また、チャネル状態表示部は、ＬＥＤ等の光の明るさや色で表示する場合、画面表示部の一部として実現される場合、音の大きさで実現される場合など、様々な形態を取りうる。
【００１８】
無線通信装置の本体に、チャネル容量算出部とチャネル状態表示部を備えることが基本である。
ところが、例えば、無線通信機能を持ったカード型などの電子部品や無線カードモジュール等の場合、当該電子部品や無線カードモジュール等が本体に着脱可能に設けられることがある。
この着脱可能な電子部品や無線カードモジュール等に、チャネル容量算出部とチャネル状態表示部の両方を設けてよい。この場合、当該着脱可能な電子部品や無線カードモジュール等単独で、本実施形態の「無線通信装置」を構成する。
一方、本体側にチャネル容量算出部を設け、着脱可能な電子部品や無線カードモジュール等にチャネル表示部を設けてもよい。この場合、本体と、着脱可能な電子部品や無線カードモジュール等の付属品との両方によって本実施形態の「無線通信装置」が構成される。
この２つの形態では、着脱可能な電子部品や無線カードモジュール等の付属品では、通常、大きな画面表示が不可能な場合、音や光によるチャネル状態表示が望ましい。ただし、小さな画面表示部を設けることもできる。
【００１９】
以下、本実施形態では、ＭＩＭＯ通信における伝送特性の受信位置依存性について最初に述べ、その後、受信位置の最適化を容易化する、無線通信装置の構成と動作（ＭＩＭＯ通信の伝送チャネル状態表示方法の実施例を含む）を説明する。
【００２０】
《伝送特性の受信位置依存性》
前述したように、ＯＦＤＭ＿ＭＩＭＯ方式はＩＥＥＥ８０２.１１ｎ規格に準拠し、この規格はＩＥＥＥ８０２.１１ａやＩＥＥＥ８０２.１１ｇの拡張規格である。
これらの規格の無線システムではいずれも、ＯＦＤＭ変調方式が採用されており、各サブキャリアでの伝送はほぼフラット・フェージングであるとみなすことができる。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ｎ規格のような比較的広帯域な通信方式においても、ＭＩＭＯ伝送路をある程度簡易なモデルで表現することができる。
【００２１】
例えば図１（Ａ）に示すように、ＭＩＭＯ伝送路は、２×２（２つの送信アンテナ、２つの受信アンテナ）のＭＩＭＯ通信モデルとして表現できる。図１において、送信側と受信側にそれぞれ２つのアンテナ、すなわち、２つの送信アンテナＴｓ１,Ｔｓ２と、２つの受信アンテナＴｒ１,Ｔｒ２とを想定している。アンテナ間相互の伝送特性要素を、符号ｈ１１、ｈ１２、ｈ２１、ｈ２２により示す。
【００２２】
図１（Ｂ）に、ＭＩＭＯ通信の伝送式を示す。送信信号ｓは送信アンテナＴｓ１における送信信号ｓ１と、送信アンテナＴｓ２における送信信号ｓ２との行列式で表される。同様に、受信信号ｒも受信アンテナＴｒ１における受信信号ｒ１と、受信アンテナＴｒ２における受信信号ｒ２との行列式で表される。
図１（Ｂ）において符号Ｈは、送信アンテナ対と受信アンテナ対間の空間（伝送路）の伝送特性を表す行列を示す。この行列は伝送行列Ｈと称され、送信信号ｓと受信信号ｒとを関係付ける複素行列（信号の振幅変動と位相回転を与える行列）である。伝送路の状態によって、伝送行列Ｈは様々な値を取りうる。
【００２３】
一方、伝送路のチャネル容量Ｃ[bps/Hz]は、シャノンの通信容量定理に基づく図１（Ｃ）に示す式により表現できる。この式で、記号γはＳ／Ｎ比を、記号Ｍは、ＭＩＭＯシステムにおけるストリーム数（ｍｉｎ［ｎ,ｍ］、但し、ｎを送信アンテナ本数、ｍを受信アンテナ本数とする）を、記号λiは固有値を、それぞれ表している。
伝送行列Ｈの要素が、図１（Ｄ）の（１）に示すようにｈ１１＝ｈ２２＝１、ｈ１２＝ｈ２１＝ｊとなる理想状態では、チャネル容量Ｃの値が２×２ＭＩＭＯ通信での最大値（＝２.００）となる。一方、伝送行列Ｈの要素が、図１（Ｄ）の（２）に示すようにｈ１１＝ｈ２２＝ｈ１２＝ｈ２１＝１となる状態では、チャネル容量Ｃの値が２×２ＭＩＭＯ通信での最低値（＝１.５９）となる。
実際のＭＩＭＯ通信では、チャネル容量Ｃの値は、上記最大値以下、最小値以上の範囲で受信環境に応じた値をとる。言い換えると、伝送行列Ｈの値を任意に変化するパラメータとしたときに、チャネル容量Ｃはある分布を持つことになる。
【００２４】
図２は、伝送行列Ｈの各要素ｈ１１、ｈ１２、ｈ２１、ｈ２２の値をランダムに１０００通り発生させ、その際のチャネル容量値の分布をＣＤＦ（Cumulative Distribution Function）で表したものである。この図から、チャネル容量Ｃの値は広く分布し、１０[％]（ＣＤＦ＝０.１）強の確率で最低値（＝１.５９）に近いチャネル容量Ｃの状態が存在することがわかる。
【００２５】
次に、実在の環境下で、チャネル容量の受信位置依存性を実測により求めた例を示す。
図３は、チャネル容量の実測に用いたセットアップを示す。
テーブル１０１の上に送信アンテナＴｓ１,Ｔｓ２をセットし、そこから２.４[ｍ]の距離を置いて受信アンテナＴｒ１をセットする。ここでは送信アンテナ数が２、受信アンテナ数が１の２×１ＭＩＭＯ通信を想定している。
送信アンテナＴｓ１,Ｔｓ２の位置は、１２５[ｍｍ]のアンテナ間距離で固定し、受信アンテナＴｒ１,Ｔｒ２間距離は数[ｍｍ]〜十数[ｍｍ]で固定としている。図では受信側のアンテナ体が１本に見えるが、このアンテナ体は固定の受信アンテナ対を内蔵している。そして、受信アンテナ対（Ｔｒ１,Ｔｒ２）の位置を、送信アンテナ間のラインと平行にずらして、受信位置を変化させる。そのとき位置をずらすステップを等間隔にして、７つの受信ポジションごとにチャネル容量を計算するようにしている。
【００２６】
直接波の到達を妨害するための金属の箱１０３を伝送経路途中に障壁として置き、また、伝送経路に沿って反射壁１０２を設けることによって、少しでも実際のマルチパス環境に近くなるように工夫がされている。
送信信号の出力ケーブル（同軸ケーブル）の一方側を送信アンテナＴｓ１,Ｔｓ２に接続し、他方側をシールドルーム１０４内に設置したＶＮＡ（Vector Network Analyzer）１０５の信号出力端子に接続している。また、受信信号の入力ケーブル（同軸ケーブル）の一方側を受信アンテナＴｒ１に接続し、他方側をＶＮＡ１０５の信号入力端子（測定端子）に接続している。なお、符号１０６はスイッチボックスを表し、当該ボックス内に、同じ送信信号の送り先を送信アンテナＴｓ１,Ｔｓ２間で切り替える高周波アンテナスイッチが内蔵されている。
【００２７】
このセットアップを用いて、受信アンテナ対（Ｔｒ１,Ｔｒ２）を所定のステップで６回平行移動させ、初期位置を含めて７通りの受信位置で伝送特性、具体的にはチャネル容量を測定した。
図４は、測定結果を示すグラフである。図の横軸は、送信アンテナＴｓ１,Ｔｓ２間のラインと平行な座標における、受信ポジションを１〜７の数字で表している。受信アンテナ対（Ｔｒ１,Ｔｒ２）の受信アンテナＴｒ１を座標原点に位置させたとき（位置座標ＡＮＴ１＝０[ｍｍ]）が、「ポジション１」である。そのときで、受信アンテナＴｒ２の位置座標ＡＮＴ２は１０[ｍｍ]となる。つまり、受信アンテナＴｒ１,Ｔｒ２間の固定距離は１０[ｍｍ]である。ポジション１における２.４[GHz]帯のＭＩＭＯチャネル容量は、約１.７６[bps/Hz]が観測された。この値は、受信アンテナ対（Ｔｒ１,Ｔｒ２）の中心位置（位置座標：５[ｍｍ]）におけるチャネル容量を、図１に示す式から計算したものである。
【００２８】
同様な計算を５[ｍｍ]ずつ、シフトさせたポジション２〜７で行って、それぞれの受信位置におけるチャネル容量Ｃの値を求め、プロットしたのが図４である。
図４から、位置によって伝搬特性が変化し、２×２ＭＩＭＯ通信のチャネル容量が２割以上も変化することがわかる。そして、こういった状況を、送信方向に対して左右だけでなく前後や斜めへの受信位置シフト、さらには、アンテナの向きなどの要素も加えながらランダムに作り出して測定すれば、測定結果が、図２に示す分布（１.５９≦Ｃ≦２.００）に近づくと考えられる。
【００２９】
とくにＭＩＭＯ通信では、図４に示す受信位置が、例えばポジション２→３→４のシフト箇所で明らかなように、僅か１０[ｍｍ]のちょっとした位置変化でチャネル容量Ｃが大きく違ってくる。
ＭＩＭＯ通信では、直線偏波のアンテナについて水平偏波及び垂直偏波が直交するように配置し、また、円旋偏のアンテナについて右旋偏波及び左旋偏波が直交するように配置して、それぞれの偏波を直交させるようにすることにより、アンテナ間の相関を低減させることができ、これによりＭＩＭＯ伝送の品質が向上する。また、マルチパス環境下では向きによって受信状態は大きく変化する。そのためＭＩＭＯ通信は、アンテナの位置依存性（および向きの依存性）が通信性能に与える影響が、非ＭＩＭＯ通信より強い。
図３で実験的に作り出した通信環境は、実際の通信環境より簡素なため、実際には１０[ｍｍ]未満でもＭＩＭＯ通信のチャネル容量Ｃが大きく変化すると推定される。
【００３０】
以上は、伝送特性の受信アンテナの位置依存性についての実験についてであるが、ＭＩＭＯ通信ではアンテナ間の相関が、送受信アンテナの向きや送信側と受信側の双方におけるアンテナ間距離に応じても変化する。
したがって、送受信アンテナ位置、向き、ならびに、送信側と受信側それぞれにおけるアンテナ間距離について、通信環境ごとに最適値が存在する。つまり、ＭＩＭＯ通信においては、送受信する双方の機器（アンテナ）の位置・方向関係によって、得られる最大のチャネル容量が変化する。
このため、仮にパフォーマンスが良くない状態の向き及び／又は位置でＭＩＭＯ通信アンテナを使用していた場合、ユーザが必要とするデータレートが得られない可能性がある。
【００３１】
これを解決するには、例えば、送受信アンテナの偏波を変えることで伝送特性を変化させて最適化していく必要がある。
この最適化を受信側で行う場合、送信側アンテナの偏波との関係、さらには複雑なマルチパス環境の影響もあって、アンテナ対の偏波面を直交させた状態が最適な状態とは限らず、そのため当該最適化は実際の通信環境でしか行うことができない。
しかし、コンシューマ製品において、アンテナ間の偏波を変える、具体的には、片側のアンテナの向きを微妙に変えることを、ユーザに要求することはできない。また、アンテナ対のアンテナ間距離を微妙に変える調整をユーザに要求することはできないし、特に小型の携帯機器では、そのような片側のアンテナ位置調整を行うことができない場合も多く存在する。また、例えば無線通信機器の向きを変えるといっても、例えば机に座ってＬＡＮを利用しながら作業をしている状態では、向きを変えると画面が見にくくなり、あるいは作業がしづらいなど、向き変更にも限度がある。
【００３２】
そこで、本実施形態では、実験で求めたようにアンテナの位置をユーザが変えたときに、その位置における「素(premix)」の、つまり、様々な信号処理によって変動要素が混入する前の（言い換えると、受信直後の状態での）通信性能の指標としてチャネル容量Ｃを計算により求める。このとき受信信号からの、例えばチャネル推定によりチャネル容量Ｃを算出する。そして、チャネル容量Ｃの大きさの変化をユーザに知らせることができるユーティリティツールを付加することによって、ユーザ自身が最適な通信ポイントを見つけることができるようにした無線通信装置と、その伝送チャネル状態表示方法を提供する。
【００３３】
以下、小型の携帯装置を例に、より詳細な実施形態（構成と動作）を説明する。
【００３４】
《第１実施形態》
＜装置構成＞
図５は、本実施形態に関わる無線通信装置の機能ブロックやＵＩ(User Interface)を示す概略的な構成図である。
図解する無線通信装置１は、筐体２のフロント面に、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ、以下、単に「ディスプレイ」という）２１を備える。また、他のＵＩとしては、図では破線により示す範囲のフロント面に設けられた操作部２５を備える。さらには、必要に応じてスピーカ等の音声出力部２３やＬＥＤ等の光表示部２４も、筐体２のフロント面などに設けられる。筐体２の裏面または底面から着脱可能なバッテリ（ＢＴ）２２が筐体２に内蔵されている。
【００３５】
筐体２にはアンテナカバー２Ａが樹脂等で一体成形され、その内部に、受信アンテナＴｒ１,Ｔｒ２が収容されている。なお、受信アンテナＴｒ１,Ｔｒ２は送信時の送信アンテナも兼用する。受信アンテナＴｒ１,Ｔｒ２のアンテナ間距離は、例えば数[ｍｍ]で固定とする。
なお、アンテナは２つに限らず３個以上でもよい。また、非ＭＩＭＯ通信とＭＩＭＯ通信の切り替えが可能な場合、設けられたアンテナの１つが非ＭＩＭＯ通信用に用いられる。
【００３６】
内部の処理ブロックとしては、ＲＦ（Radio Frequency）モジュール４と制御部５が、不図示の実装基板に設けられている。
ＲＦモジュール４は、ＩＥＥＥ８０２.１１ｎ規格に準拠したＭＩＭＯ通信に関する処理を行う部分であり、通常、１つ以上のＩＣを中心としてモジュール化されている。なお、ＲＦモジュール４は、採用されている無線通信規格に特有な処理の部分という意味であり、この意味では、かならずしもモジュール化されていなくても、同じ機能の実現は可能である。
ＲＦモジュール４には、受信アンテナＴｒ１,Ｔｒ２がそれぞれＲＦケーブルによって接続され、これによりＲＦの受信信号がＲＦモジュール４で処理可能となっている。
【００３７】
制御部５は、ディスプレイ２１およびＲＦモジュール４を含む、無線通信装置１全体の制御を行う高速演算可能な回路である。
なお、電源制御等のための構成は図示を省略しているが、バッテリ２２からの電力が、ＲＦモジュール４、制御部５およびディスプレイ２１等に対し、適宜必要な電圧レベルに電源制御部で変換されて分配される。
また、アプリケーション（機能実現のためのソフトウエア）処理のためのＩＣ等も図示を省略している。
【００３８】
ＲＦモジュール４に採用されているＭＩＭＯ通信の変復調方式は、ゼロフォーシング（Zero Forcing）、Ｖ−ＢＬＡＳＴ（Vertical Bell Labs Layered Space-Time）といった、送信側ではチャネル情報が未知で受信側のみの線形演算で復調する方式、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection：最尤推定法）と呼ばれる非線形演算で復調する方式、送信側でも予めチャネル情報を取得して、それに応じた適正な電力配分及び位相のベクトル合成を行なって送受信する固有モード（Eigen-mode）ＭＩＭＯなどの各種方式のうち、どの方式であってもよい。ＭＩＭＯ通信の変復調方式に限定はなく、上記に挙げた方式以外でもよい。
【００３９】
＜ＲＦモジュール構成＞
図６は、ＲＦモジュール４の基本構成を示す概略的なブロック図である。また、図７は、図６の、特に受信処理内容をさらに詳細な機能ブロックにより示す図である。
なお、図６および図７は、上述したＭＩＭＯ通信の様々な変復調方式に共通な構成を示すものである。また、図６のＲＦモジュール４の構成は、３つのアンテナを用いたＭＩＭＯ通信にまで拡張可能に３系統の送受信経路を備えるが、図５に示す無線通信装置１では、そのうち２系統の送受信経路を利用してＭＩＭＯ通信を行う。
【００４０】
図６に図解されているＲＦモジュール４は、内蔵の、または、無線通信装置１全体を制御する制御部（例えばＣＰＵ）５により制御される回路ブロックとして、３つのデュプレクサ（Duplex.）４１＿１〜４１＿３と、３つのＲＦ受信処理部（ＲＥ.Ｃ）４２＿１〜４２＿３と、３つのＲＦ送信処理部（ＴＸ.Ｃ）４３＿１〜４３＿３と、１つのベースバンド及びマック処理部（図ではＢＢ＆ＭＡＣと表記、以下、ＢＢ・ＭＡＣ処理部という）４４とを有する。
デュプレクサ４１＿１〜４１＿３の各入力に不図示のアンテナが１本ずつ接続可能であり、当該デュプレクサは、アンテナへの接続を、ＲＦモジュール４に至る２つの経路（受信経路と送信経路）で切り替える共用スイッチである。デュプレクサ４１＿１の受信経路にＲＦ受信処理部４２＿１が接続され、送信経路にＲＦ送信処理部４３＿１が接続されている。デュプレクサ４１＿２の受信経路にＲＦ受信処理部４２＿２が接続され、送信経路にＲＦ送信処理部４３＿２が接続されている。さらに、デュプレクサ４１＿３の受信経路にＲＦ受信処理部４２＿３が接続され、送信経路にＲＦ送信処理部４３＿３が接続されている。
【００４１】
最初に送信処理のための構成と、その動作について、簡単に説明する。
ＢＢ・ＭＡＣ処理部４４内に、送信処理に関する構成として、特に図示しないが、送信データに誤り訂正符号化を施す誤り訂正符号部、Ｓ／Ｐ(Serial to Parallel)変換部、マッピング処理部、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）、Ｐ／Ｓ(Parallel to Serial)変換部、マルチプレックス部、ガードインターバル挿入およびＤ／Ａ(Digital to Analog)変換を行う後処理部を含む。
また、ＲＦ送信処理部４３＿１〜４３＿３の各々は、特に詳細を図示しないが、符号化部（例えば、直交変調回路（Quad. Demodulator））、アップコンバート部、電力増幅回路、および、バンドパス・フィルタ等を含んで構成されている。
【００４２】
ＢＢ・ＭＡＣ処理部４４内のＳ／Ｐ変換部は、インターフェース経由で上位層プロトコルから送信情報を受け取り、送信情報をキャリアごとのデータストリームにパラレル−シリアル変換する。Ｓ／Ｐ変換部からは、各キャリアの変調に必要となるデータ分のデータストリームが並列に出力され、そのストリームごとにマッピング処理部において各サブキャリアに変調が施される。また、マッピング処理部において、例えば、ストリームごとの送信データ系列からなる送信ベクトルにアンテナ送信重み行列を乗算することによって、アンテナ送信経路ごとの空間多重された送信信号を発生する。アンテナ送信重み行列を計算するには、通信相手からフィードバックされた情報に基づいて算出する方法や、自ら推定したチャネル行列から算出する方法など、公知の方法を適用することができる。
【００４３】
その後、ＩＦＦＴ部で、周波数領域のデータ信号が時間領域のデータ信号（ＯＦＤＭシンボル）に変換される。ＴＦＦＴ後にＰ／Ｓ変換部で、時間領域のデータ信号がシリアルデータに変換され、変換後のデータに対し、マルチプレクス部にて制御用のプリアンブルが時間多重され、次いで、後処理部で、受信時のシンボル間干渉を低減するためガードインターバル（ＧＩ）が挿入されることによって、送信パケット信号が発生する。発生した送信パケット信号は、アナログ信号に変換された後、後段のＲＦ送信処理部に送られる。
【００４４】
ＲＦ送信処理部４３＿１〜４３＿３の各々において、符号化部（または直交変調回路）が、送信すべきアナログのパケット信号（ベースバンド信号）をＢＢ・ＭＡＣ処理部４４から入力し、複素ＩＱ空間上の信号点に符号化する（直交変調）。次いで、直交変調後の信号が、アップコンバート部でＲＦ帯にアップコンバートされてＲＦ送信信号が発生する。ＲＦ送信信号は、電力増幅回路で電力増幅された後、所望帯域の成分のみを通過させるバンドパス・フィルタに通される。各ＲＦ送信処理部からの送信信号（所望帯域の成分）は、対応するデュプレクサを介してアンテナに接続され、アンテナからＲＦ無線信号として空中に放出される。
【００４５】
つぎに、受信処理のための構成と、その動作について説明する。
ＲＦ受信処理部４２＿１〜４２＿３の各々は、特に詳細を図示しないが、バンドパス・フィルタ、受信したＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路（ＬＮＡ）、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコンバート部、および、ダウンコンバート後の受信信号を複素ＩＱ空間上の信号点に復号する復号部（例えば、直交復調回路（Quad. Demodulator））等を含んで構成されている。
【００４６】
図７には、ＲＦ受信処理部からのベースバンド信号を入力して処理するＢＢ・ＭＡＣ処理部４４内の概略的なブロック構成を示している。なお、この図では、受信経路をＮ系統として回路ブロックを一般化しているが、図６との対応ではＮ＝３となる。
【００４７】
ＢＢ・ＭＡＣ処理部４４は、受信経路ごとに、図７に示すように、ＦＦＴの前処理としてシンボル同期、ＧＩ除去（GI Remove）、ＧＩ除去後の隙間を除去する周期的（時間）伸張 (Cyclic (Time) Extension)、および、Ｓ／Ｐ変換を行う前処理部（ＰＲＥ.）４４１と、ＦＦＴ部４４２と、マッピング処理部（ＭＡＰＵｉ（ｉ＝１〜Ｎ））４４３と、デマッピング（Demapping）、デインターリービング（Deinterleaveing；誤り訂正復号）およびデコーディング（Decoding：復号）を行う後処理部（POST.）４４４と、を含んで構成されている。
【００４８】
アンテナで受信されＲＦ信号は、対応するデュプレクサ４１＿１〜４１＿Ｎ（４１＿３）を通して、対応するＲＦ受信処理部４２＿１〜４２＿Ｎ（４２＿３）に送られる。
ＲＦ受信処理部４２＿１〜４２＿Ｎ（４２＿３）内のバンドパス・フィルタは、デュプレクサからのアンテナ受信信号（ＲＦ信号）のうち所望帯域の信号成分のみを通過させる。バンドパス・フィルタからのＲＦ信号はＬＮＡで増幅された後、信号の扱いが容易な、より低い同一周波数帯域にダウンコンバートされる。そして、ダウンコンバート後の受信信号が、直交復調（または直交復号）されて、実数部および虚数部のベースバンド信号に変換される。変換後のベースバンド信号は、後段のＢＢ・ＭＡＣ処理部４４に送られる。
なお、直交復調回路は、とくに図示しないが、動作クロック等を生成する回路部からのクロックにより動作し、位相が９０度異なる２つの発振信号を生成し、このふたつの位相差を変化させながらサブキャリア信号に重畳された信号を直交復調する。
【００４９】
ＢＢ・ＭＡＣ処理部４４では、まず前処理部４４１にて、パケット内のプリアンブルを参照したＯＦＤＭシンボル同期が取られ、ガードインターバル（ＧＩ）が除去される。ＧＩ除去後の隙間を埋めるために周期的（時間）伸張がパケットごとに行われる。そして、シリアルのパケットが、パイロット信号を参照することにより、ＯＦＤＭサブキャリアに対応する数のシリアルデータに変換される。前処理後の受信パケットは、ＦＦＴ部４４２に送られる。
ＦＦＴ部４４２では、入力後のシリアルデータ（時間領域のデータ）をＦＦＴにより周波数領域のデータに変換し、複数のサブキャリアにＯＦＤＭ復調する。複数のＯＦＤＭ復調データは、マッピング処理部４４３に送られるが、このとき、相互に他の受信経路のマッピング処理部４４３にも同じデータが入力される。
【００５０】
マッピング処理は、一般に、複数のデータを相互に切り替えながら、データを相互に用いる必要がある様々な処理を行う。マッピング処理部４４３が行う、この処理はＭＩＭＯ受信処理を含み、このとき既知のトレーニング系列がＭＩＭＯ受信処理のために入力されている。
ＭＩＭＯ受信処理では、例えば、１つのやり方としては、伝送チャネルの特性に応じて振幅変動と位相回転を受けて変化したプリアンブル信号から、既知の（元の）プリアンブル信号を除算してチャネル情報（チャネル行列）を推定する（チャネル推定）。同じ様なことは既知の信号、パイロット信号を用いても可能である。
【００５１】
また、ＭＩＭＯ通信受信では、推定したチャネル行列を基にアンテナ受信重み行列を計算し、アンテナの受信経路ごとの受信信号からなる受信ベクトルに、このアンテナ受信重み行列を乗算することで、空間多重された受信信号を元のストリームごとのサブキャリア信号に空間分離する。さらにＭＩＭＯ受信処理では、周波数軸上の各サブキャリアからデータ系列を復号する。
復号したデータ系列（ｄ１〜ｄＮｔからなるＮ個のデータ系列）は、Ｎ個の後処理部４４４に相互に入力され、デマッピングにより、ストリーム（受信経路）ごとの送信信号に復元される。その後、後処理部４４４内で、シリアル変換された後、当該シリアルデータが、誤り訂正復号（デインターリービング）やデコーディングを経て、送信データに復号される。
復号された送信データは、インターフェース経由で上位層プロトコルが行う処理部へ渡される。
【００５２】
本実施形態における「チャネル容量算出」は、図７に示すマッピング処理部４４３で行うチャネル推定と、このチャネル推定により求めたチャネル行列からチャネル容量Ｃの値を求める過程が該当する。したがって、狭義には、マッピング処理部４４３と制御部５（ならびに、チャネル推定のためのソフトウエア・ルーチンやデータを加えたもの）が、本実施形態に関わる「チャネル容量算出部」の一態様に該当する。あるいは広義には、マッピング処理部４４３のみならず、それより前段のブロックを含め、また、ソフトウエアの面では、その前段ブロックの処理のためのソフトウエア・ルーチンやデータを、チャネル推定のためのルーチンやデータに加えたものが、本実施形態に関わる「チャネル容量算出部」の一態様に該当する。
【００５３】
一方、本実施形態に関わる「チャネル状態表示部」については、チャネル状態表示が予め割り当てられた所定のＵＩと、当該ＵＩを制御する制御部５（ならびに、チャネル状態表示のためのソフトウエア・ルーチンやデータ）が、当該「チャネル状態表示部」の一態様に該当する。
チャネル状態表示が予め割り当てられた所定のＵＩとは、例えばディスプレイ２１、音声出力部２３、光表示部２４などであり、「表示制御部」としての制御部５は、それらを単独で、または、任意の組み合わせで用いてチャネル状態表示を実行させる。
【００５４】
図８に、伝送チャネル状態表示をディスプレイ２１で行うときの様子を例示する。
ユーザは無線通信装置１を手で持って、例えば、操作部２５（図５参照）内の伝送チャネル状態表示開始ボタン等を押すと、これを制御部５が検出することにより、伝送チャネル表示処理が開始する。制御部５は、受信状態をモニタしており、受信信号があると、例えば定期的にチャネル容量Ｃを求める処理を実行する。つまり、制御部５は、図７に示すマッピング処理部４４３までの処理を実行する際にチャネル情報を取得し、その情報を基にチャネル容量Ｃの値を算出する。この処理を受信信号が継続受信されている期間に定期的に繰り返す。なお、定期的に行う必要は必ずしもなく、伝送チャネル状態が有意な変化をしたときにチャネル容量値の算出を行ってよい。
【００５５】
チャネル容量Ｃの値が算出される度に、「表示制御部」としての制御部５はディスプレイ２１の表示を制御する。
その制御では、採用可能な幾つかの方法がある。
【００５６】
第１の方法は、図８に示す例のような光出力制御である。この方法では、例えば、ディスプレイ２１の所定の領域が機器の状態表示のために割り当てられている場合、その領域に、符号２１Ａで示すような幾つかのセグメントを一列に並べたレベルインジゲータを表示させ、その発光するセグメントを、一方から他方に向かって、チャネル容量Ｃが大きいほど発光セグメント数が多くなるように発光制御させる。このとき５段階表示ではステップ数が少ないことを考慮して、同じセグメント内でも発光輝度を変化させて伝送チャネル状態を、より精密に表示させてよい。
このようなレベルインジゲータによる表示は、背景画面に重ねてＯＳＤ（On Screen Display）表示であってよい。その場合、ＯＳＤ表示のための画面合成処理の負担は大きいが、表示領域を専用の表示領域（機器の状態表示領域）より大きくできる利点がある。ＯＳＤ処理自体は、ディスプレイ２１に付属する不図示の駆動処理ＩＣが実行する。
【００５７】
第１の方法では、図８に符号２１Ｂで示すように、単一のセグメント（本例では丸いＬＥＤ表示に似せた画面表示）の輝度（明るさ）を、チャネル容量Ｃの大きさに応じて順次増大させてよい。
また、図８に符号２１Ｃで示すように、単一のセグメントを、例えば赤（伝送チャネル状態が良好）と青（伝送チャネル状態が不良）で切り替えるようにしてもよい。
これらの単一セグメント表示は、当該セグメントを機器の状態表示領域に設ける場合、ＯＳＤ表示する場合のどちらでもよい。
【００５８】
第２の方法は、図５に示す光表示部２４で、第１の方法における単一セグメント表示を行うものである。このやり方自体は上記と同じである。ただし、この場合、光源としてはＬＥＤ等を用いる。
【００５９】
第３の方法は、図５に示す音声出力部２３によって、音または声（意味のある文章の発声音）で、通信可能と不可能を知らせる。音による報知は伝送チャネル状態の程度を知らせるバリエーションが光出力と同様に限られるが、声による場合は多彩な内容の通知が可能である。
【００６０】
なお、第１〜第３の方法における単一セグメント表示に共通するが、例えば、赤（伝送チャネル状態：良好）から青（伝送チャネル状態：不良）に移行する場合、通信ができるが伝送レート（後述する優先度Ｐで規定）が小さくなり通信可能範囲の限界に近い状態を赤の点滅、もう少し伝送レートが高ければ通信可能となる状態を青の点灯とするようにして、点滅と点灯を組み合わせた方法の採用も可能である。
第１〜第３の方法を組み合わせてよい。
また、ユーザによる伝送チャネル表示の開始でなく、例えば、通信機能を使う通話、インターネット接続などの起動がアプリケーションの動作に含まれる場合は、そのアプリケーションに開始の契機を委ねてよい。つまり、アプリケーションで通信が必要となり受信信号が得られたら、そのときに自動的に伝送チャネル状態表示のための処理を開始してよい。
【００６１】
＜伝送チャネル状態の表示制御手順＞
つぎに、伝送チャネル状態表示方法の制御手順について説明する。
本実施形態の伝送チャネル状態表示方法は、
（１）ステップ１：受信位置における空間多重化通信のチャネル容量値を受信信号から算出する、
（２）ステップ２：算出したチャネル容量値を所定の閾値と比較する、
（３）ステップ３：伝送チャネル状態を表示する、
（４）ステップ４：ステップ１で算出したチャネル容量値と閾値との大小関係が、ステップ２において逆転したときに、ステップ３における伝送チャネル状態の表示を変化させる、
という４つのステップを少なくとも含む。
【００６２】
図９は、図８の複数のセグメント表示による方法（符号２１Ａ）を例として、伝送チャネル状態表示制御の手順を示すフロー図である。
ユーザ操作により処理が開始すると、ステップＳＴ０では、例えば図５に示す制御部５が、変数Ｘに対し閾値ｘｉを与え、閾値ｘｉを変数ｉ＝１として初期設定する。また、比較回数を変数ｎ＝１として初期化する。セグメント数Ｍは仕様で決まっており、本例ではＭ＝５である。
なお、図９に示すように、チャネル容量Ｃが小さい方から、表示セグメントを、符号Ｓ１,Ｓ２,３Ｓ,Ｓ４,Ｓ５により表す。閾値ｘｉはチャネル容量Ｃの大きさ判定に用いる比較基準であり、図示のように、セグメントＳｉ（ｉ＝１〜５）の点灯、消灯を判断する比較基準として閾値ｘｉが与えられている。
【００６３】
次いで、制御部５が、例えば、マッピング処理部４４３（図７）で推定されたチャネル行列の情報を取得し、図１（Ｃ）の式からチャネル容量Ｃを計算する（ステップＳＴ１）。
ステップＳＴ２では制御部５がｎ＝Ｍを判断し、イエス（Ｙ）なら次のステップＳＴ３に進み、ノー（Ｎ）ならステップＳＴ３をスキップする。最初はｎ＝１なのでステップＳＴ３が実行される。
【００６４】
ステップＳＴ３では、制御部５が、計算したチャネル容量Ｃを変数ｘｉ（閾値ｘ１）と比較する。チャネル容量Ｃが閾値ｘ１より大きければ、表示セグメントＳｉ（最初はＳ１）を点灯し（ステップＳＴ４）、変数ｉと変数ｎをインクリメントして（ステップＳＴ５）、処理をステップＳＴ２の前に戻す。
このため、ステップＳＴ２〜ＳＴ５のルーチンが、ステップＳＴ３の判断が「Ｎ」となるまで繰り返され、その結果、チャネル容量Ｃに応じた個数の表示セグメントが表示セグメントＳ１側から連続して所定数点灯する。
【００６５】
ステップＳＴ６〜ＳＴ９は、ステップＳＴ２〜ＳＴ５と逆の処理（消灯処理）である。このルーチンを設けたのは、当該フローがステップＳＴ１に戻ってチャネル容量Ｃの再計算をしたとき、前の計算値より値が小さいと、セグメントのＬＥＤを幾つか消す必要があるためである。
ステップＳＴ１０では、制御部５がユーザ操作により終了指示がされているかを調べ、終了なら伝送チャネル状態表示を全て消すか、表示セグメントを全て消灯する（ステップＳＴ１１）。一方、終了指示が検出されない場合は、処理フローをステップＳＴ１の前に戻し、チャネル容量Ｃの計算とその結果に応じたセグメントの点灯または消灯を実行する。
以上より、定期的にチャネル容量Ｃの値を計算して伝送チャネル状態の表示を変化させるアルゴリズムが実現される。
【００６６】
《第２実施形態》
本実施形態は、第１実施形態の伝送チャネル状態表示方法に加えて適用可能な表示方法に関する。したがって、第１実施形態で用いた図５〜図９は、本実施形態においても同様に適用される。
【００６７】
本実施形態に関わる表示方法（第４の方法）は、前述した第１〜第３の方法と組み合わせて行うことが可能な方法である。第４の方法は、アプリケーションに応じて、伝送チャネル状態表示の感度を連動させることができる方法である。以下、第４の方法を詳しく説明する。
【００６８】
第４の方法を実行する「表示制御部」としての制御部５は、受信信号から、データの優先度に関する制御情報を検出する。
制御情報として、例えば、ＩＥＥＥ８０２.１１ｅで規定されているアクセスカテゴリー（ＡＫ）情報がある。ＩＥＥＥ８０２.１１ｅのＡＫ情報は、ＩＥＥＥ８０２.１Ｄのユーザ・プライオリティで定義されている優先度を４つのＡＫに分類しなおし、送信時の優先度を変えることでＱｏＳ(Quality of Service)をコントロールする規格に基づいている。
【００６９】
一般的に、無線通信は様々な用途の装置に利用されているため、低速だが小規模でコストを低減した装置、動画像を伝送するために高度な方式を採用し高速伝送を実現する装置、動画伝送用ほど高速ではないが回路規模を抑えた装置などが存在する。それらの用途に対しユーザ・プライオリティを一律にしたのでは、高いビットレートのデータ、あるいは、大容量のデータを送受信する装置やユーザの要求に応える通信環境の実現ができない。
そこで、例えば、ホームコントロール（セキュリティ）用途、動画像伝送用途、オーディオ伝送用途、インターネットアクセス用途、コンピュータ間のデータ転送用途等、種々の用途に応じて帯域予約の仕組みが考えられているが、通常、ＱｏＳ情報は、この帯域予約に用いられる。
【００７０】
本実施形態では、このＡＫ情報を伝送チャネル状態表示の感度制御を行う。ここで「感度制御」とは、同じチャネル容量値が検出された場合でも、伝送レートや大容量のデータ受信ほど、通信許可を示す表示状態に切り替わり難い制御を行うものである。感度制御を行うと、アプリケーションが動画表示用または音声出力用にデータ取得を行っているかの違い等に応じて、受信信号が用いられる用途に適合して変化する伝送チャネル表示を実現する。
【００７１】
ＱｏＳ情報は、伝送速度、誤り率、時間遅延、ジッタあるいは帯域予約等に関する、確保すべき通信品質確保情報である。
ＩＥＥＥ８０２.１ＤというＱｏＳ規格では、ユーザ・プライオリティが、「背景トラフィック」、「優先指定なしのベストエフォート（Best Effort）」、「エクセレントエフォート（より優先度が高いベストエフォート）」、「帯域幅保証のコントロールド・ロード（Controlled Load）」、「ビデオデータ」、「音声データ」、「ネットワーク制御」、「予備」、と８つ規定されている。帯域予約は、例えば、ＱｏＳとして許可されているもので、動画伝送など高速性を要求される通信方式で伝送時間を予め確保することにより行うことができる。帯域予約を行うとその優先度が高いデータが、ネットワーク上のルータ等で優先処理され、また衝突回避における優先度が高くなるため、必要な伝送時間の確保が可能となる。ＩＥＥＥ８０２.１１ｅにおいては、この８つの優先度を４つのＡＫに分類しなおし、カテゴリーごとに提供するサービスの品質に差をつけることによって優先制御を実現している。４つのＡＫとして、背景トラフィック用のＡＣ＿ＢＫ、ベストエフォート用のＡＣ＿ＢＥ、ビデオ伝送用のＡＣ＿ＶＩ、そして音声用のＡＣ＿ＶＯが規定されている。これらＡＫの情報は、ＩＥＥＥ８０２.１１のデータフレーム中のＩＰヘッダに格納されている。
【００７２】
本実施形態ではＱｏＳ情報を伝送チャネル表示のために用いることから、ＱｏＳ情報の検出を受信処理で行う必要があり、無線受信チップ側で復調して検出する。
そして、検出したＱｏＳ情報から送信の優先度が分かるため、制御部５は、それらの情報を用いて、伝送チャネル状態表示を変更する際の、チャネル容量Ｃの大きさに対する感度を変化させる。感度変化は、例えばチャネル容量Ｃの比較基準としての閾値を変えることで達成できる。
【００７３】
図１０に、本実施形態に関わる表示切替の方法（第４の方法）を含む、伝送チャネル状態表示制御の手順を示す。セグメント表示にすると煩雑となるので、図１０では、最も簡単な赤と青の色切替で伝送チャネル状態の良否を表す手法（図８の符号２１Ｃが示す手法）に、第４の方法を適用している。
【００７４】
ユーザ操作により処理が開始すると、ステップＳＴ０１では、例えば図５に示す制御部５が、変数Ｘに対し閾値ｘｉを与え、また、他の変数Ｙに対し、閾値ｘｉの増減値ΔＸｉと極性を設定する。増減値ΔＸｉは初期値が０である。
次いで、制御部５が、ＯＦＤＭ信号が含むＩＰヘッダのＱｏＳ情報の中から優先度Ｐ（ＡＫ情報）を受信パケットで検出し、優先度Ｐに応じての増減値ΔＸｉの値と極性を設定する。
【００７５】
次いで、制御部５が、例えば、マッピング処理部４４３（図７）で推定されたチャネル行列の情報を取得し、図１（Ｃ）の式からチャネル容量Ｃを計算する（ステップＳＴ１）。
続くステップＳＴ１２では、制御部５が、計算したチャネル容量Ｃを変数（ｘｉ±ΔＸｉ）と比較する。チャネル容量Ｃが変数（ｘｉ±ΔＸｉ）より大きければ、赤のＬＥＤを点灯させ（ステップＳＴ１３）、チャネル容量Ｃが変数（ｘｉ±ΔＸｉ）以下なら、青のＬＥＤを点灯させる（ステップＳＴ１４）。
その後、ステップＳＴ１０で、制御部５がユーザ操作により終了指示がされているかを調べ、終了ならＬＥＤを全て消灯する（ステップＳＴ１５）。一方、終了指示が検出されない場合は、処理フローをステップＳＴ０２の前に戻し、優先度Ｐの取得および増減値ΔＸｉの変更、ならびに、チャネル容量Ｃの計算とその結果に応じたＬＥＤの色変更を実行する。
【００７６】
以上より、定期的にチャネル容量Ｃの値を計算して伝送チャネル状態の表示を変化させる際に、取得した優先度Ｐに基づいて、チャネル容量Ｃに対するＬＥＤの色変更の感度を変化させるアルゴリズムが実現される。
なお、ステップＳＴ１０の判断が「Ｎ」の場合、処理をステップＳＴ１の前に戻してもよい。その場合、優先度Ｐの取得と増減値ΔＸｉの増減設定は、例えばアプリケーションの開始などのトリガで、このルーチンとは別に行ってもよい。
【００７７】
また、同様な優先度Ｐに応じた表示切替の感度変化の仕組みは、図９のフロー図に対して適用でき、その場合、閾値ｘｉの値が、増減値ΔＸｉの値と極性に応じて全体的にシフトする。このため、動画受信などの場合は、余ほど良好な伝送チャネル状態でないと表示セグメントがフルレンジで点灯し難くなる。このときユーザは、表示セグメントがフルレンジ近く点灯するまで（図１０の場合は赤ＬＥＤが点灯するまで）、無線通信装置の場所を移動して最適ポイントを探すため、動画受信に適した受信環境が整いやすくなる。
【００７８】
以上の図９および図１０では、ユーザ操作を開始と終了の契機としたが、これに限定されない。
また、ユーザに移動を促す案内をディスプレイ２１に表示させてもよい。
さらに、無線通信装置１が位置検出手段を有している場合、その機能を利用して、受信ポイントごとのチャネル容量Ｃの値をマップで示し、そのマップ上に、優先度Ｐに適した範囲を表示させてもよい。その場合、制御部５は、優先度Ｐが高いほど、良好なチャネル状態を表示する受信ポイントの範囲が狭くなるようにディスプレイ２１を制御してよい。
【００７９】
ＡＫ情報以外の制御情報も利用可能である。
例えば、ユーザの占有時間を、ＭＡＣアドレスが変化するまでの時間をパケットの制御情報から取得するなどして検出し、ある時間基準に照らして、当該時間が長いか短いかで、データが重いか軽いかを判断し、その判断に応じて閾値を変えるようにしてもよい。
【００８０】
以上の第１および第２実施形態によれば、小型の携帯機器でクレードル等に装着していない状態、即ちユーザが手に持ってハンドリングしているようなモバイル状態においても、その環境においてのＭＩＭＯ通信における最大限のパフォーマンスを実現させることができる。
【００８１】
《変形例》
以上述べてきた第１および第２実施形態では、上記説明で述べた以外でも、以下の種々の変形が可能である。
本発明は、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２.１１準拠、Ｗｉ−Ｆｉ準拠等）、ＩＥＥＥ８０２.１６で標準化が進められているＷｉＭＡＸ（World Interoperability for Microwave Access）、ＩＥＥＥ８０２.２０で標準化が進められているＭＢＷＡ（Mobile Broadband Wireless Access）、次世代ケータイシステム（いわゆる４Ｇシステム）、複数アンテナを使用したＵＷＢ（Ultra Wide Band）など、さまざまな無線通信システムに適用することができる。
【００８２】
本発明は、複数の伝送ストリームを空間多重するＭＩＭＯ通信システムに対して好適に適用することができるが、その次数は受信側アンテナが２本の、例えば２×２等に限定されず、３×３や、ＩＥＥＥ８０２.１１ｎで最大数と見込まれる４×４、あるいはそれ以上の次数で構成される通信システムにも同様に適用することができる。
また、本発明の適用範囲は空間多重を行なう特定の無線通信システムに限定されるものではない。例えば、選択ダイバーシチや合成ダイバーシチ、ＳＴＢＣ（Space Time Block Coding）といった複数のアンテナを用いた他の通信システムに対しても、同様に本発明を適用することができる。
無線通信装置に設けるアンテナとして、１／４波長モノポール、モノポールの変形であるヘリカル、ミアンダ、容量装荷、逆Ｆなど、また、マイクロストリップアンテナ、誘電体を用いた小型アンテナ等々、様々なアンテナが適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】２×２のＭＩＭＯ通信モデルやチャネル容量の式を示す図である。
【図２】伝送行列の分布図である。
【図３】本発明の実施形態でチャネル容量の実測に用いたセットアップを示す図である。
【図４】本実施形態でチャネル容量の受信位置依存性を示すグラフである。
【図５】第１および第２実施形態に関わる無線通信装置の概略的なブロック図である。
【図６】第１および第２実施形態に関わるＲＦモジュールの概略的なブロック図である。
【図７】第１および第２実施形態に関わるＢＢ・ＭＡＣ処理部内の概略的なブロック図である。
【図８】第１および第２実施形態に関わり、伝送チャネル状態表示をディスプレイで行うときの様子を示す図である。
【図９】第１実施形態に関わる伝送チャネル状態表示方法の手順を示すフロー図である。
【図１０】第２実施形態に関わる伝送チャネル状態表示方法の手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００８４】
１…無線通信装置、２…筐体、２Ａ…アンテナカバー、４…ＲＦモジュール、５…制御部、２１…ディスプレイ、２２…バッテリ、２３…音声出力部、２４…光表示部、２５…操作部、４１＿１等…デュプレクサ、４２…モーターユニット、４２＿１等…ＲＦ受信処理部、４３＿１等…ＲＦ送信処理部、４４…ＢＢ・ＭＡＣ処理部、４４１…前処理部、４４２…ＦＦＴ部、４４３…マッピング処理部、４４４…後処理部、Ｔｒ１,Ｔｒ２…受信アンテナ
【図１】
0004952417.tif 000002
【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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