基地局、端末、および無線通信システム
【課題】本発明は、送信ダイバーシチと受信ダイバーシチを組み合わせて通信リンクを確立させることにより低コスト、低消費電力でありかつ通信品質を向上させた基地局、端末、および無線通信システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による基地局装置１０１は、端末装置２０１との間で通信リンクを確立するために複数のアンテナ１０５から送信に用いるアンテナ１０５を順次選択するアンテナセレクタ１０２と、アンテナセレクタ１０２にて順次選択されたアンテナ１０２に対して当該アンテナ１０２を識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する送信処理部１０３と、アンテナ１０５から送信された送信データに対する応答信号を端末装置２０１から受信し応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定のアンテナ１０５を選択するようアンテナセレクタ１０２に指示する受信処理部１０４とを備える。
【解決手段】本発明による基地局装置１０１は、端末装置２０１との間で通信リンクを確立するために複数のアンテナ１０５から送信に用いるアンテナ１０５を順次選択するアンテナセレクタ１０２と、アンテナセレクタ１０２にて順次選択されたアンテナ１０２に対して当該アンテナ１０２を識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する送信処理部１０３と、アンテナ１０５から送信された送信データに対する応答信号を端末装置２０１から受信し応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定のアンテナ１０５を選択するようアンテナセレクタ１０２に指示する受信処理部１０４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動検針用スマートメータなどが設けられる小規模な無線通信ネットワーク（センサネットワーク）に適用され、送受信ダイバーシチを用いた基地局、端末、および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、送信に関する選択ダイバーシチとしては、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）にて採用されているＴＳＴＤ（Ｔｉｍｅ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｔｅｎｎａ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）方式がある。ＴＳＴＤ方式では、拡散処理した送信信号を独立した別々のアンテナから時分割で交互に送信する。すなわち、２つのアンテナを一定時間ごとに機械的に切り替えている（例えば、非特許文献１参照）。また、ＰＨＳ基地局装置では、受信状況が最も良好なアンテナを送信アンテナとして用いる仕組みが適用されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】３ＧＰＰ ＴＳ ２５．２１１ Ｖ９．１．０（２００９−１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、特小無線（特定小電力無線局）やＺＩＧＢＥＥ（ＩＥＥＥ８０２．１５．４）などを用いたセンサネットワークでは、ネットワークを構成する通信装置は安価で低消費電力であることが求められている。従って、高度な信号処理を必要とするアダプティブアレーやＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）などの技術を通信装置に搭載することは難しい。
【０００５】
また、センサネットワークは、見通し外通信における環境下での通信動作が求められるため、通信品質の確保が困難となるケースがある。このような１対１の通信が困難となるケースの対策として、センサネットワークでは、端末が中継を行うメッシュネットワークがしばしば適用されている。しかし、センサネットワークにメッシュネットワークを適用しても、ネットワークのサービスエリアを取りまとめる基地局と中継の端末とが１対１で通信できない場合はさらに他の中継局（中継を行う端末）を経由する必要があり、中継の回数（すなわち、ホップ数）が増大し、全体のスループットが低下するという問題がある。
【０００６】
選択送信ダイバーシチは、伝送路の条件を変えてより良い通信環境を得る確率を上げることによって通信品質を改善することができる。選択ダイバーシチとしてよく知られた上述の３ＧＰＰで採用されているＴＳＴＤ方式では、送信アンテナを特定せず、受信品質の良い送信アンテナから送信された信号を採用している。従って、複数の送信アンテナを組み合わせて信号を送信する（複数のアンテナの組み合わせによる合成信号を送信する）ことや、受信側において送信アンテナを特定することはできない。
【０００７】
また、選択受信ダイバーシチは、フェージング環境下における通信品質の改善に寄与しているが、送信ダイバーシチと組み合わせて使用することについては想定されていない。
【０００８】
また、ＰＨＳ基地局装置では、受信状況が最も良好なアンテナを送信アンテナとして用いる仕組みが適用されているが、送信アンテナを切り替えるなどして受信側との通信リンクを確立するように動作することはできない。
【０００９】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、送信ダイバーシチと受信ダイバーシチを組み合わせて通信リンクを確立させることにより低コスト、低消費電力でありかつ通信品質を向上させた基地局、端末、および無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明による基地局は、基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおける基地局であって、複数の基地局アンテナと、端末との間で通信リンクを確立するために、複数の基地局アンテナから送信に用いる基地局アンテナを順次選択する送信アンテナセレクタと、送信アンテナセレクタにて順次選択された基地局アンテナに対して、当該基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する送信処理部と、基地局アンテナから送信された送信データに対する応答信号を端末から受信し、応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定の基地局アンテナを選択するよう送信アンテナセレクタに指示する受信処理部とを備える。
【００１１】
また、本発明による端末は、基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおける端末であって、複数の端末アンテナと、複数の端末アンテナから受信に用いる端末アンテナを選択する受信アンテナセレクタと、受信アンテナセレクタにて選択された端末アンテナによって、基地局が有する複数の基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを基地局から順次受信し、当該送信データの受信状態に基づいて応答信号を生成する受信処理部と、基地局との間で通信リンクを確立するために、受信処理部にて生成された応答信号を端末アンテナから基地局に送信する送信処理部とを備える。
【００１２】
また、本発明による無線通信システムは、基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムであって、基地局は、複数の基地局アンテナと、端末との間で通信リンクを確立するために、複数の基地局アンテナから送信に用いる基地局アンテナを順次選択する送信アンテナセレクタと、送信アンテナセレクタにて順次選択された基地局アンテナに対して、当該基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する第１の送信処理部と、基地局アンテナから送信された送信データに対する応答信号を端末から受信し、応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定の基地局アンテナを選択するよう送信アンテナセレクタに指示する第１の受信処理部とを備え、端末は、複数の端末アンテナと、複数の端末アンテナから受信に用いる端末アンテナを選択する受信アンテナセレクタと、受信アンテナセレクタにて選択された端末アンテナによって送信データを基地局から順次受信し、当該送信データの受信状態に基づいて応答信号を生成する第２の受信処理部と、基地局との間で通信リンクを確立するために、第２の受信処理部にて生成された応答信号を端末アンテナから基地局に送信する第２の送信処理部とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、基地局、端末、および無線通信システムは上記構成を備えるため、送信ダイバーシチと受信ダイバーシチを組み合わせて通信リンクを確立させることにより低コスト、低消費電力でありかつ通信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１による無線通信システムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態１による送信処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態１による受信処理部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態１によるアンテナ識別情報の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１による無線通信システムにおける通信リンクの確立の例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態２による無線通信システムにおける通信リンクの確立の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態１および２に関するネットワーク構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態について、図面に基づいて以下に説明する。
【００１６】
図７は、本発明の実施形態１および２に関するネットワーク構成図である。サーバ１００は、端末装置２０１から送信されてくる検針データ等を収集する機能を有し、配下の基地局装置１０１と広域網を介して接続されている。端末装置２０１は、基地局装置１０１と直接または別の端末装置２０１を介して無線接続されている。
【００１７】
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１による基地局装置１０１（基地局）と端末装置２０１（端末）との間で無線通信を行う無線通信システムの構成図である。図１では、基地局装置１０１が有するアンテナ１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃ（以下、単にアンテナ１０５とも称する）と、端末装置２０１が有するアンテナ２０５Ａ，２０５Ｂ，２０５Ｃ（以下、単にアンテナ２０５とも称する）とのうち、基地局装置１０１のアンテナ１０５Ａ，１０５Ｂは、障害物５００が存在するため端末装置２０１のアンテナ２０５Ａ，２０５Ｂのいずれとの通信できない状態であることを示しており、基地局装置１０１のアンテナ１０５Ｃと端末装置２０１のアンテナ２０５Ｃとの組み合わせのみが通信できる状態であることを示す一例である。このような状態において、送信アンテナ（アンテナ１０５）と受信アンテナ（アンテナ２０５）との組み合わせを最適な組み合わせ（例えば、図１ではアンテナ１０５Ｃとアンテナ２０５Ｃとの組み合わせ）にすることによって、通信リンクの確立あるいは通信品質の改善が見込まれる。
【００１８】
図１に示すように、基地局装置１０１は、複数のアンテナ１０５（基地局アンテナ）と、端末装置２０１との間で通信リンクを確立するために、複数のアンテナ１０５から送信に用いるアンテナ１０５を順次選択するアンテナセレクタ１０２（送信アンテナセレクタ）と、アンテナセレクタ１０２にて順次選択されたアンテナ１０５に対して、当該アンテナ１０５を識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する送信処理部１０３（第１の送信処理部）と、アンテナ１０５から送信された送信データに対する応答信号を端末装置２０１から受信し、受信した応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定のアンテナ１０５を選択するようアンテナセレクタ１０２に指示する受信処理部１０４（第１の受信処理部）とを備えている。
【００１９】
また、端末装置２０１は、複数のアンテナ２０５（端末アンテナ）と、複数のアンテナ２０５から受信に用いるアンテナ２０５を選択するアンテナセレクタ２０２（受信アンテナセレクタ）と、アンテナセレクタ２０２にて選択されたアンテナ２０５によって、基地局装置１０１のアンテナ１０５を識別するアンテナ識別情報を含む送信データを基地局装置１０１から順次受信し、当該送信データの受信状態に基づいて応答信号を生成する受信処理部２０４（第２の受信処理部）と、基地局装置１０１との間で通信リンクを確立させるために、受信処理部２０４にて生成された応答信号をアンテナ２０５から基地局装置１０１に送信する送信処理部２０３（第２の送信処理部）とを備えている。
【００２０】
なお、本実施形態では、基地局装置１０１を送信側、端末装置２０１を受信側としており、アンテナの選択は基地局装置１０１側からの制御によって行っているが、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）やＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の場合は、送受信の周波数が同じであるため、端末装置２０１側から基地局装置１０１に対しても最適なアンテナの組み合わせとなる。一方、送受信の周波数が異なるＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式や端末装置２０１側でアンテナ合成した出力（アンテナ２０５のうちの少なくとも２つ以上のアンテナの各々で受信した信号を合成した信号）を用いる場合は、以下に説明する動作を端末装置２０１から基地局装置１０１に対して行なえばよい（すなわち、端末装置２０１が送信側、基地局装置１０１が受信側として動作させればよい）。
【００２１】
また、本実施形態１では、基地局装置１０１と端末装置２０１とで無線通信システムを構成しているが、無線通信を中継する場合では、端末装置２０１が基地局装置１０１として動作する（すなわち、端末装置２０１が送信側として動作する）。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態１による送信処理部１０３の構成を示すブロック図である。図２に示すように、同期用ブリアンブル保持部３０１には、端末装置２０１との同期用ブリアンブルが保持されている。また、アンテナ識別情報保持部３０２には、送信に用いるアンテナ１０５（以下、送信アンテナ１０５とも称する）の各々に対応するアンテナ識別情報が保持されている。また、ペイロードデータ保持部３０３には、ペイロードデータが保持されている。
【００２３】
送信処理部１０３では、送信開始時において、送信アンテナ１０５に対応するアンテナ識別情報をアンテナ識別情報保持部３０２から選択する。そして、選択したアンテナ識別情報と、同期用ブリアンブル３０１にて保持されているブリアンブルと、ペイロードデータ保持部３０３にて保持されているペイロードデータとを、送信データ結合処理部３０４にて結合する。結合された送信データは、送信変調処理部３０５にて変調処理を行い、送信無線処理部３０６にて所望の周波数の無線信号に変換された後にアンテナセレクタ１０２を介し、アンテナセレクタ１０２にて選択された送信アンテナ１０５から送信される。
【００２４】
なお、送信アンテナ１０５は、単独のアンテナ（例えば、アンテナ１０５Ａのみ）を用いて信号を送信してもよく、また、複数のアンテナを組み合わせて（例えば、アンテナ１０５Ａ，１０５Ｂ）合成信号を生成して送信してもよい。合成信号を生成して送信する場合は、複数のアンテナ１０５に対して同相出力を付与すると同相合成し、逆相出力を付与すると逆相合成することができるため、送信アンテナ１０５の組み合わせの数を増やすことができる。すなわち、アンテナセレクタ１０２は、複数のアンテナ１０５のうちの任意のアンテナ１０５を組み合わせて選択することができる。このように、選択ダイバーシチ方式では、選択肢の数が増えるほど（送信アンテナの組み合わせが増えるほど）、通信に必要な品質を満足する確率が高くなる。
【００２５】
また、本実施形態１では、アンテナ識別情報として、相互相関を低くして受信時に誤検出する確率を下げるために、図４に示すようなＷａｌｓｈ直交符号を用いているが、単に通し番号を用いてもよい。
【００２６】
アンテナセレクタ１０２によって最後に選択されたアンテナ１０５には、１つのアンテナを有する装置との互換性を持つことができるように、最後の送信アンテナ１０５として固定のアンテナ識別情報（固定値）が付与される。例えば、送信可能なアンテナの選択肢の数が４つであれば、最後の４番目に用いられる送信アンテナに対応するアンテナ識別番号は、例えば図４に示す最後（アンテナ識別情報１５）のアンテナ識別番号である“０１１０ １００１ １００１ ０１１０”を用いる。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態１による受信処理部２０４の構成を示すブロック図である。図３に示すように、受信に用いるアンテナ２０５（以下、受信アンテナ２０５とも称する）にて受信データ（アンテナ１０５から送信された送信データ）を受信すると、受信無線処理部４０１にて所望の周波数帯域の信号を取り出し、受信復調処理部４０２にて復調処理を行うことによって、受信データからアンテナ識別情報、ペイロードデータを抽出する。抽出されたアンテナ識別情報は、アンテナ識別情報保持部４０３にて保持される。受信復調処理部４０２での復調処理の過程において、受信品質測定部４０４では、受信データから受信品質の指標となるＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｖｓ． Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）や、受信レベルＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）や、復号結果の正しさを確認するＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）の結果を取得する。取得した結果およびアンテナ識別情報保持部４０３にて保持されたアンテナ識別情報は、受信品質判定・アンテナ識別情報フィードバック部４０５に出力され、受信品質判定・アンテナ識別情報フィードバック部４０５では、受信データが所望の通信品質を満足しているのか否か（通信品質が良いか否か）を、所定の品質目標値と比較することによって判断する。判断の結果、受信データが所望の通信品質を満足している（通信品質が良い）場合は、アンテナ識別情報が最後のアンテナ識別情報（最後の送信データを送信したアンテナの識別情報）であるか否かに関わらず、基地局装置１０１に対して通信品質が良いと判断されたアンテナ識別情報を含む応答信号を送信する（アンテナ識別情報をフィードバックする）。端末装置２０１から応答信号を受信した基地局装置１０１では、アンテナセレクタ１０２によるアンテナの切り替え動作を終了し、以後、受信した応答信号に含まれるアンテナ識別情報に対応するアンテナ１０５を用いて通信を行う。このように、上記の処理を行うことによって、基地局装置１０１と端末装置２０１との通信リンクが確立される。
【００２８】
なお、基地局装置１０１のアンテナセレクタ１０２が順次アンテナ１０５を切り替えてデータを送信するとき、端末装置２０１のアンテナセレクタ２０２もアンテナ２０５を順次切り替えて各アンテナ２０５の受信品質を測定し、最良の受信品質であるアンテナ２０５の情報を記憶してもよい。また、受信において、選択ダイバーシチに代えて最適受信となる最大比合成ダイバーシチを用いてもよい。
【００２９】
上記の通信リンクの確立について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施形態１による無線通信システムにおける通信リンクの確立の一例を示すフローチャートである。なお、図５では、送信用のアンテナはＮ個、受信アンテナは２個であるものとして示されている。また、図５の送信用のアンテナは図１のアンテナ１０５に対応し、図５の受信アンテナは図１のアンテナ２０５に対応しているものとする。
【００３０】
図５に示すように、送信側のアンテナセレクタにて選択されたアンテナ１から識別情報（アンテナ識別情報）１を含むデータが送信される（ステップＳ５０１）。受信側では、受信側のアンテナセレクタにて選択された受信アンテナ１によってデータが受信される（ステップＳ５０２）。そして、受信したデータについて通信品質の判定が行われ（ステップＳ５０３）、通信品質を満足している（通信品質が良い）と判断されると送信側に識別情報１を含むＡＣＫ信号（応答信号）を送信し（ステップＳ５１６）、送信側のアンテナ１と受信側の受信アンテナ１との間で通信リンクが確立される。
【００３１】
また、ステップＳ５０３にて通信品質が満足していないと判断されると、受信側のアンテナセレクタは受信アンテナ２に切り替えて選択し、送信側のアンテナ１から送信されたデータを受信アンテナ２で受信する（ステップＳ５０４）。そして、受信アンテナ２で受信したデータについて通信品質の判定が行われ（ステップＳ５０５）、通信品質を満足している（すなわち、受信したデータの通信品質が所定値以上である）と判断させるとステップＳ５１６に移行し、満足していないと判断されるとステップＳ５０６に移行する。
【００３２】
ステップＳ５０６において、送信側のアンテナセレクタはアンテナ２に切り替えて選択し、アンテナ２から識別情報２を含むデータが送信される。送信されたデータは、受信側の受信アンテナ１で受信される（ステップＳ５０７）。以下、ステップＳ５０６〜ステップＳ５１０，ステップＳ５１１〜ステップＳ５１５における処理は、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０５における処理と同様であるため説明を省略する。
【００３３】
このように、受信側（本実施形態１では端末装置２０１の受信処理部２０４）では、受信したデータの通信品質が満足している（通信品質が所定値以上である）場合において、送信側（本実施形態１では基地局装置１０１）に対してアンテナ識別情報を応答信号に含めてフィードバックするため、通信品質を満足していると判断された時点で通信リンクを確立させることができる。
【００３４】
なお、図５では、送信用のアンテナはＮ個、受信アンテナは２個であるものとして示されているが、送信用のアンテナ、受信アンテナともに個数の制限はない。
【００３５】
また、上記のアンテナ選択処理（通信リンクの確立）は、通信開始時（最初の通信経路探索時）に１度行ってもよく、また、定期的（定期的な通信経路探索時）に最良の送信アンテナ１０５と受信アンテナ２０５との組み合わせを確認してもよい。例えば、メッシュネットワークであれば、新規参入時、ネットワークへの再参入時、定期的な経路探索時においてアンテナ選択処理（通信リンクの確立）を実行する。
【００３６】
上記のアンテナ選択処理（通信リンクの確立）は通信毎に行うことができるが、通信経路におけるトラフィックの増加を招くため、経路を探索して確定する時に実施することが現実的である。環境の変化によって通信状態が不調となる場合があるが、そのような場合には上記のようなアンテナ識別情報のフィードバックだけでなく、各送信アンテナ１０５に対する通信品質の測定結果もフィードバックして、経路確定時（通信リンクの確立時）に通信品質が良好であった他のアンテナに切り替えて通信を継続することによって、再度経路探索の処理を行うことなく通信リンクを確立することができる可能性が高くなる。すなわち、受信側（本実施形態１では端末装置２０１の受信処理部２０４）では、受信したデータの通信品質が満足している（通信品質が所定値以上である）場合において、送信側（本実施形態１では基地局装置１０１）に対して通信品質情報を応答信号に含めてフィードバックしてもよい。
【００３７】
以上のことから、本実施形態１による基地局装置１０１および端末装置２０１を備える無線通信システムによれば、送信ダイバーシチと受信ダイバーシチを組み合わせて基地局装置１０１と端末装置２０１との間で通信リンクを確立させることにより、低コスト、低消費電力でありかつ通信品質を向上させることができる。
【００３８】
〈実施形態２〉
本発明の実施形態２では、端末装置２０１が基地局装置１０１から送信された全ての送信データを受信した後に、通信品質が最良の送信データに含まれるアンテナ識別情報を応答信号に含めて基地局装置１０１に対してフィードバックすることを特徴としている。基地局装置１０１および端末装置２０１におけるその他の動作については、実施形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３９】
図６は、本発明の実施形態２による無線通信システムにおける通信リンクの確立の一例を示すフローチャートである。なお、図６では、送信用のアンテナはＮ個、受信アンテナは２個であるものとして示されている。また、図６の送信用のアンテナは図１のアンテナ１０５に対応し、図６の受信アンテナは図１のアンテナ２０５に対応しているものとする。
【００４０】
図６に示すように、送信側のアンテナセレクタにて選択されたアンテナ１から識別情報（アンテナ識別情報）１を含むデータが送信される（ステップＳ６０１）。受信側では、受信側のアンテナセレクタにて選択された受信アンテナ１によってデータが受信される（ステップＳ６０２）。そして、受信アンテナ１で受信したデータについて通信品質が測定され、測定結果が受信品質として記録される（ステップＳ６０３）。
【００４１】
次に、受信側のアンテナセレクタは受信アンテナ２に切り替えて選択し、送信側のアンテナ１から送信されたデータを受信アンテナ２で受信する（ステップＳ６０４）。そして、受信アンテナ２で受信したデータについて通信品質が測定され、測定結果が受信品質として記録される（ステップＳ６０５）。
【００４２】
次に、送信側のアンテナセレクタはアンテナ２に切り替えて選択し、アンテナ２から識別情報２を含むデータが送信され（ステップＳ６０６）、送信されたデータは受信側の受信アンテナ１で受信される（ステップＳ６０７）。以下、ステップＳ６０６〜ステップＳ６１０，ステップＳ６１１〜ステップＳ６１５における処理は、ステップＳ６０１〜ステップＳ６０５における処理と同様であるため説明を省略する。
【００４３】
全てのデータが受信されると（ステップＳ６１６）、記録した受信品質を比較し（ステップＳ６１７）、通信品質が最良の送信データに含まれる識別情報を応答信号に含めて送信側に対してフィードバックする（ステップＳ６１８）。なお、全てのデータが受信されたか否かの判断については、実施形態１に記載のように、最後に送信される送信データに含まれるアンテナ識別情報を固定値とすることによって判断することができる。受信側は、最後の送信データを受信するまで受信完了の応答信号を送信しない。
【００４４】
上記の処理を行うことによって、全てのアンテナの組み合わせのうち、通信品質が最良のアンテナの組み合わせで通信リンクを確立させることができる。
【００４５】
なお、図５では、送信用のアンテナはＮ個、受信アンテナは２個であるものとして示されているが、送信用のアンテナ、受信アンテナともに個数の制限はない。
【００４６】
また、送信アンテナ１０５は、単独のアンテナを用いて信号を送信してもよく、また、複数のアンテナを組み合わせて合成信号を生成して送信してもよい。合成信号を生成して送信する場合は、複数のアンテナ１０５に対して同相出力を付与すると同相合成し、逆相出力を付与すると逆相合成することができるため、送信アンテナ１０５の組み合わせの数を増やすことができる。
【００４７】
以上のことから、端末装置２０１が基地局装置１０１から送信された全ての送信データを受信した後に、通信品質が最良の送信データに含まれるアンテナ識別情報を応答信号に含めて基地局装置１０１に対してフィードバックすることによって、基地局装置１０１と端末装置２０１との間で通信品質が最良の通信リンクを確立させることができ、低コスト、低消費電力でありかつ通信品質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１００ サーバ、１０１ 基地局装置、１０２ アンテナセレクタ、１０３ 送信処理部、１０４ 受信処理部、１０５ アンテナ、２０１ 端末装置、２０２ アンテナセレクタ、２０３ 送信処理部、２０４ 受信処理部、２０５ アンテナ、３０１ 同期用ブリアンブル保持部、３０２ アンテナ識別情報保持部、３０３ ペイロードデータ保持部、３０４ 送信データ結合処理部、３０５ 送信変調処理部、３０６ 送信無線処理部、４０１ 受信無線処理部、４０２ 受信復調処理部、４０３ アンテナ識別情報保持部、４０４ 受信品質測定部、４０５ 受信品質判定・アンテナ識別情報フィードバック部、５００ 障害物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動検針用スマートメータなどが設けられる小規模な無線通信ネットワーク（センサネットワーク）に適用され、送受信ダイバーシチを用いた基地局、端末、および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、送信に関する選択ダイバーシチとしては、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）にて採用されているＴＳＴＤ（Ｔｉｍｅ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｔｅｎｎａ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）方式がある。ＴＳＴＤ方式では、拡散処理した送信信号を独立した別々のアンテナから時分割で交互に送信する。すなわち、２つのアンテナを一定時間ごとに機械的に切り替えている（例えば、非特許文献１参照）。また、ＰＨＳ基地局装置では、受信状況が最も良好なアンテナを送信アンテナとして用いる仕組みが適用されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】３ＧＰＰ ＴＳ ２５．２１１ Ｖ９．１．０（２００９−１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、特小無線（特定小電力無線局）やＺＩＧＢＥＥ（ＩＥＥＥ８０２．１５．４）などを用いたセンサネットワークでは、ネットワークを構成する通信装置は安価で低消費電力であることが求められている。従って、高度な信号処理を必要とするアダプティブアレーやＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）などの技術を通信装置に搭載することは難しい。
【０００５】
また、センサネットワークは、見通し外通信における環境下での通信動作が求められるため、通信品質の確保が困難となるケースがある。このような１対１の通信が困難となるケースの対策として、センサネットワークでは、端末が中継を行うメッシュネットワークがしばしば適用されている。しかし、センサネットワークにメッシュネットワークを適用しても、ネットワークのサービスエリアを取りまとめる基地局と中継の端末とが１対１で通信できない場合はさらに他の中継局（中継を行う端末）を経由する必要があり、中継の回数（すなわち、ホップ数）が増大し、全体のスループットが低下するという問題がある。
【０００６】
選択送信ダイバーシチは、伝送路の条件を変えてより良い通信環境を得る確率を上げることによって通信品質を改善することができる。選択ダイバーシチとしてよく知られた上述の３ＧＰＰで採用されているＴＳＴＤ方式では、送信アンテナを特定せず、受信品質の良い送信アンテナから送信された信号を採用している。従って、複数の送信アンテナを組み合わせて信号を送信する（複数のアンテナの組み合わせによる合成信号を送信する）ことや、受信側において送信アンテナを特定することはできない。
【０００７】
また、選択受信ダイバーシチは、フェージング環境下における通信品質の改善に寄与しているが、送信ダイバーシチと組み合わせて使用することについては想定されていない。
【０００８】
また、ＰＨＳ基地局装置では、受信状況が最も良好なアンテナを送信アンテナとして用いる仕組みが適用されているが、送信アンテナを切り替えるなどして受信側との通信リンクを確立するように動作することはできない。
【０００９】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、送信ダイバーシチと受信ダイバーシチを組み合わせて通信リンクを確立させることにより低コスト、低消費電力でありかつ通信品質を向上させた基地局、端末、および無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明による基地局は、基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおける基地局であって、複数の基地局アンテナと、端末との間で通信リンクを確立するために、複数の基地局アンテナから送信に用いる基地局アンテナを順次選択する送信アンテナセレクタと、送信アンテナセレクタにて順次選択された基地局アンテナに対して、当該基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する送信処理部と、基地局アンテナから送信された送信データに対する応答信号を端末から受信し、応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定の基地局アンテナを選択するよう送信アンテナセレクタに指示する受信処理部とを備える。
【００１１】
また、本発明による端末は、基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおける端末であって、複数の端末アンテナと、複数の端末アンテナから受信に用いる端末アンテナを選択する受信アンテナセレクタと、受信アンテナセレクタにて選択された端末アンテナによって、基地局が有する複数の基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを基地局から順次受信し、当該送信データの受信状態に基づいて応答信号を生成する受信処理部と、基地局との間で通信リンクを確立するために、受信処理部にて生成された応答信号を端末アンテナから基地局に送信する送信処理部とを備える。
【００１２】
また、本発明による無線通信システムは、基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムであって、基地局は、複数の基地局アンテナと、端末との間で通信リンクを確立するために、複数の基地局アンテナから送信に用いる基地局アンテナを順次選択する送信アンテナセレクタと、送信アンテナセレクタにて順次選択された基地局アンテナに対して、当該基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する第１の送信処理部と、基地局アンテナから送信された送信データに対する応答信号を端末から受信し、応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定の基地局アンテナを選択するよう送信アンテナセレクタに指示する第１の受信処理部とを備え、端末は、複数の端末アンテナと、複数の端末アンテナから受信に用いる端末アンテナを選択する受信アンテナセレクタと、受信アンテナセレクタにて選択された端末アンテナによって送信データを基地局から順次受信し、当該送信データの受信状態に基づいて応答信号を生成する第２の受信処理部と、基地局との間で通信リンクを確立するために、第２の受信処理部にて生成された応答信号を端末アンテナから基地局に送信する第２の送信処理部とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、基地局、端末、および無線通信システムは上記構成を備えるため、送信ダイバーシチと受信ダイバーシチを組み合わせて通信リンクを確立させることにより低コスト、低消費電力でありかつ通信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１による無線通信システムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態１による送信処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態１による受信処理部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態１によるアンテナ識別情報の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１による無線通信システムにおける通信リンクの確立の例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態２による無線通信システムにおける通信リンクの確立の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態１および２に関するネットワーク構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態について、図面に基づいて以下に説明する。
【００１６】
図７は、本発明の実施形態１および２に関するネットワーク構成図である。サーバ１００は、端末装置２０１から送信されてくる検針データ等を収集する機能を有し、配下の基地局装置１０１と広域網を介して接続されている。端末装置２０１は、基地局装置１０１と直接または別の端末装置２０１を介して無線接続されている。
【００１７】
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１による基地局装置１０１（基地局）と端末装置２０１（端末）との間で無線通信を行う無線通信システムの構成図である。図１では、基地局装置１０１が有するアンテナ１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃ（以下、単にアンテナ１０５とも称する）と、端末装置２０１が有するアンテナ２０５Ａ，２０５Ｂ，２０５Ｃ（以下、単にアンテナ２０５とも称する）とのうち、基地局装置１０１のアンテナ１０５Ａ，１０５Ｂは、障害物５００が存在するため端末装置２０１のアンテナ２０５Ａ，２０５Ｂのいずれとの通信できない状態であることを示しており、基地局装置１０１のアンテナ１０５Ｃと端末装置２０１のアンテナ２０５Ｃとの組み合わせのみが通信できる状態であることを示す一例である。このような状態において、送信アンテナ（アンテナ１０５）と受信アンテナ（アンテナ２０５）との組み合わせを最適な組み合わせ（例えば、図１ではアンテナ１０５Ｃとアンテナ２０５Ｃとの組み合わせ）にすることによって、通信リンクの確立あるいは通信品質の改善が見込まれる。
【００１８】
図１に示すように、基地局装置１０１は、複数のアンテナ１０５（基地局アンテナ）と、端末装置２０１との間で通信リンクを確立するために、複数のアンテナ１０５から送信に用いるアンテナ１０５を順次選択するアンテナセレクタ１０２（送信アンテナセレクタ）と、アンテナセレクタ１０２にて順次選択されたアンテナ１０５に対して、当該アンテナ１０５を識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する送信処理部１０３（第１の送信処理部）と、アンテナ１０５から送信された送信データに対する応答信号を端末装置２０１から受信し、受信した応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定のアンテナ１０５を選択するようアンテナセレクタ１０２に指示する受信処理部１０４（第１の受信処理部）とを備えている。
【００１９】
また、端末装置２０１は、複数のアンテナ２０５（端末アンテナ）と、複数のアンテナ２０５から受信に用いるアンテナ２０５を選択するアンテナセレクタ２０２（受信アンテナセレクタ）と、アンテナセレクタ２０２にて選択されたアンテナ２０５によって、基地局装置１０１のアンテナ１０５を識別するアンテナ識別情報を含む送信データを基地局装置１０１から順次受信し、当該送信データの受信状態に基づいて応答信号を生成する受信処理部２０４（第２の受信処理部）と、基地局装置１０１との間で通信リンクを確立させるために、受信処理部２０４にて生成された応答信号をアンテナ２０５から基地局装置１０１に送信する送信処理部２０３（第２の送信処理部）とを備えている。
【００２０】
なお、本実施形態では、基地局装置１０１を送信側、端末装置２０１を受信側としており、アンテナの選択は基地局装置１０１側からの制御によって行っているが、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）やＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の場合は、送受信の周波数が同じであるため、端末装置２０１側から基地局装置１０１に対しても最適なアンテナの組み合わせとなる。一方、送受信の周波数が異なるＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式や端末装置２０１側でアンテナ合成した出力（アンテナ２０５のうちの少なくとも２つ以上のアンテナの各々で受信した信号を合成した信号）を用いる場合は、以下に説明する動作を端末装置２０１から基地局装置１０１に対して行なえばよい（すなわち、端末装置２０１が送信側、基地局装置１０１が受信側として動作させればよい）。
【００２１】
また、本実施形態１では、基地局装置１０１と端末装置２０１とで無線通信システムを構成しているが、無線通信を中継する場合では、端末装置２０１が基地局装置１０１として動作する（すなわち、端末装置２０１が送信側として動作する）。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態１による送信処理部１０３の構成を示すブロック図である。図２に示すように、同期用ブリアンブル保持部３０１には、端末装置２０１との同期用ブリアンブルが保持されている。また、アンテナ識別情報保持部３０２には、送信に用いるアンテナ１０５（以下、送信アンテナ１０５とも称する）の各々に対応するアンテナ識別情報が保持されている。また、ペイロードデータ保持部３０３には、ペイロードデータが保持されている。
【００２３】
送信処理部１０３では、送信開始時において、送信アンテナ１０５に対応するアンテナ識別情報をアンテナ識別情報保持部３０２から選択する。そして、選択したアンテナ識別情報と、同期用ブリアンブル３０１にて保持されているブリアンブルと、ペイロードデータ保持部３０３にて保持されているペイロードデータとを、送信データ結合処理部３０４にて結合する。結合された送信データは、送信変調処理部３０５にて変調処理を行い、送信無線処理部３０６にて所望の周波数の無線信号に変換された後にアンテナセレクタ１０２を介し、アンテナセレクタ１０２にて選択された送信アンテナ１０５から送信される。
【００２４】
なお、送信アンテナ１０５は、単独のアンテナ（例えば、アンテナ１０５Ａのみ）を用いて信号を送信してもよく、また、複数のアンテナを組み合わせて（例えば、アンテナ１０５Ａ，１０５Ｂ）合成信号を生成して送信してもよい。合成信号を生成して送信する場合は、複数のアンテナ１０５に対して同相出力を付与すると同相合成し、逆相出力を付与すると逆相合成することができるため、送信アンテナ１０５の組み合わせの数を増やすことができる。すなわち、アンテナセレクタ１０２は、複数のアンテナ１０５のうちの任意のアンテナ１０５を組み合わせて選択することができる。このように、選択ダイバーシチ方式では、選択肢の数が増えるほど（送信アンテナの組み合わせが増えるほど）、通信に必要な品質を満足する確率が高くなる。
【００２５】
また、本実施形態１では、アンテナ識別情報として、相互相関を低くして受信時に誤検出する確率を下げるために、図４に示すようなＷａｌｓｈ直交符号を用いているが、単に通し番号を用いてもよい。
【００２６】
アンテナセレクタ１０２によって最後に選択されたアンテナ１０５には、１つのアンテナを有する装置との互換性を持つことができるように、最後の送信アンテナ１０５として固定のアンテナ識別情報（固定値）が付与される。例えば、送信可能なアンテナの選択肢の数が４つであれば、最後の４番目に用いられる送信アンテナに対応するアンテナ識別番号は、例えば図４に示す最後（アンテナ識別情報１５）のアンテナ識別番号である“０１１０ １００１ １００１ ０１１０”を用いる。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態１による受信処理部２０４の構成を示すブロック図である。図３に示すように、受信に用いるアンテナ２０５（以下、受信アンテナ２０５とも称する）にて受信データ（アンテナ１０５から送信された送信データ）を受信すると、受信無線処理部４０１にて所望の周波数帯域の信号を取り出し、受信復調処理部４０２にて復調処理を行うことによって、受信データからアンテナ識別情報、ペイロードデータを抽出する。抽出されたアンテナ識別情報は、アンテナ識別情報保持部４０３にて保持される。受信復調処理部４０２での復調処理の過程において、受信品質測定部４０４では、受信データから受信品質の指標となるＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｖｓ． Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）や、受信レベルＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）や、復号結果の正しさを確認するＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）の結果を取得する。取得した結果およびアンテナ識別情報保持部４０３にて保持されたアンテナ識別情報は、受信品質判定・アンテナ識別情報フィードバック部４０５に出力され、受信品質判定・アンテナ識別情報フィードバック部４０５では、受信データが所望の通信品質を満足しているのか否か（通信品質が良いか否か）を、所定の品質目標値と比較することによって判断する。判断の結果、受信データが所望の通信品質を満足している（通信品質が良い）場合は、アンテナ識別情報が最後のアンテナ識別情報（最後の送信データを送信したアンテナの識別情報）であるか否かに関わらず、基地局装置１０１に対して通信品質が良いと判断されたアンテナ識別情報を含む応答信号を送信する（アンテナ識別情報をフィードバックする）。端末装置２０１から応答信号を受信した基地局装置１０１では、アンテナセレクタ１０２によるアンテナの切り替え動作を終了し、以後、受信した応答信号に含まれるアンテナ識別情報に対応するアンテナ１０５を用いて通信を行う。このように、上記の処理を行うことによって、基地局装置１０１と端末装置２０１との通信リンクが確立される。
【００２８】
なお、基地局装置１０１のアンテナセレクタ１０２が順次アンテナ１０５を切り替えてデータを送信するとき、端末装置２０１のアンテナセレクタ２０２もアンテナ２０５を順次切り替えて各アンテナ２０５の受信品質を測定し、最良の受信品質であるアンテナ２０５の情報を記憶してもよい。また、受信において、選択ダイバーシチに代えて最適受信となる最大比合成ダイバーシチを用いてもよい。
【００２９】
上記の通信リンクの確立について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施形態１による無線通信システムにおける通信リンクの確立の一例を示すフローチャートである。なお、図５では、送信用のアンテナはＮ個、受信アンテナは２個であるものとして示されている。また、図５の送信用のアンテナは図１のアンテナ１０５に対応し、図５の受信アンテナは図１のアンテナ２０５に対応しているものとする。
【００３０】
図５に示すように、送信側のアンテナセレクタにて選択されたアンテナ１から識別情報（アンテナ識別情報）１を含むデータが送信される（ステップＳ５０１）。受信側では、受信側のアンテナセレクタにて選択された受信アンテナ１によってデータが受信される（ステップＳ５０２）。そして、受信したデータについて通信品質の判定が行われ（ステップＳ５０３）、通信品質を満足している（通信品質が良い）と判断されると送信側に識別情報１を含むＡＣＫ信号（応答信号）を送信し（ステップＳ５１６）、送信側のアンテナ１と受信側の受信アンテナ１との間で通信リンクが確立される。
【００３１】
また、ステップＳ５０３にて通信品質が満足していないと判断されると、受信側のアンテナセレクタは受信アンテナ２に切り替えて選択し、送信側のアンテナ１から送信されたデータを受信アンテナ２で受信する（ステップＳ５０４）。そして、受信アンテナ２で受信したデータについて通信品質の判定が行われ（ステップＳ５０５）、通信品質を満足している（すなわち、受信したデータの通信品質が所定値以上である）と判断させるとステップＳ５１６に移行し、満足していないと判断されるとステップＳ５０６に移行する。
【００３２】
ステップＳ５０６において、送信側のアンテナセレクタはアンテナ２に切り替えて選択し、アンテナ２から識別情報２を含むデータが送信される。送信されたデータは、受信側の受信アンテナ１で受信される（ステップＳ５０７）。以下、ステップＳ５０６〜ステップＳ５１０，ステップＳ５１１〜ステップＳ５１５における処理は、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０５における処理と同様であるため説明を省略する。
【００３３】
このように、受信側（本実施形態１では端末装置２０１の受信処理部２０４）では、受信したデータの通信品質が満足している（通信品質が所定値以上である）場合において、送信側（本実施形態１では基地局装置１０１）に対してアンテナ識別情報を応答信号に含めてフィードバックするため、通信品質を満足していると判断された時点で通信リンクを確立させることができる。
【００３４】
なお、図５では、送信用のアンテナはＮ個、受信アンテナは２個であるものとして示されているが、送信用のアンテナ、受信アンテナともに個数の制限はない。
【００３５】
また、上記のアンテナ選択処理（通信リンクの確立）は、通信開始時（最初の通信経路探索時）に１度行ってもよく、また、定期的（定期的な通信経路探索時）に最良の送信アンテナ１０５と受信アンテナ２０５との組み合わせを確認してもよい。例えば、メッシュネットワークであれば、新規参入時、ネットワークへの再参入時、定期的な経路探索時においてアンテナ選択処理（通信リンクの確立）を実行する。
【００３６】
上記のアンテナ選択処理（通信リンクの確立）は通信毎に行うことができるが、通信経路におけるトラフィックの増加を招くため、経路を探索して確定する時に実施することが現実的である。環境の変化によって通信状態が不調となる場合があるが、そのような場合には上記のようなアンテナ識別情報のフィードバックだけでなく、各送信アンテナ１０５に対する通信品質の測定結果もフィードバックして、経路確定時（通信リンクの確立時）に通信品質が良好であった他のアンテナに切り替えて通信を継続することによって、再度経路探索の処理を行うことなく通信リンクを確立することができる可能性が高くなる。すなわち、受信側（本実施形態１では端末装置２０１の受信処理部２０４）では、受信したデータの通信品質が満足している（通信品質が所定値以上である）場合において、送信側（本実施形態１では基地局装置１０１）に対して通信品質情報を応答信号に含めてフィードバックしてもよい。
【００３７】
以上のことから、本実施形態１による基地局装置１０１および端末装置２０１を備える無線通信システムによれば、送信ダイバーシチと受信ダイバーシチを組み合わせて基地局装置１０１と端末装置２０１との間で通信リンクを確立させることにより、低コスト、低消費電力でありかつ通信品質を向上させることができる。
【００３８】
〈実施形態２〉
本発明の実施形態２では、端末装置２０１が基地局装置１０１から送信された全ての送信データを受信した後に、通信品質が最良の送信データに含まれるアンテナ識別情報を応答信号に含めて基地局装置１０１に対してフィードバックすることを特徴としている。基地局装置１０１および端末装置２０１におけるその他の動作については、実施形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３９】
図６は、本発明の実施形態２による無線通信システムにおける通信リンクの確立の一例を示すフローチャートである。なお、図６では、送信用のアンテナはＮ個、受信アンテナは２個であるものとして示されている。また、図６の送信用のアンテナは図１のアンテナ１０５に対応し、図６の受信アンテナは図１のアンテナ２０５に対応しているものとする。
【００４０】
図６に示すように、送信側のアンテナセレクタにて選択されたアンテナ１から識別情報（アンテナ識別情報）１を含むデータが送信される（ステップＳ６０１）。受信側では、受信側のアンテナセレクタにて選択された受信アンテナ１によってデータが受信される（ステップＳ６０２）。そして、受信アンテナ１で受信したデータについて通信品質が測定され、測定結果が受信品質として記録される（ステップＳ６０３）。
【００４１】
次に、受信側のアンテナセレクタは受信アンテナ２に切り替えて選択し、送信側のアンテナ１から送信されたデータを受信アンテナ２で受信する（ステップＳ６０４）。そして、受信アンテナ２で受信したデータについて通信品質が測定され、測定結果が受信品質として記録される（ステップＳ６０５）。
【００４２】
次に、送信側のアンテナセレクタはアンテナ２に切り替えて選択し、アンテナ２から識別情報２を含むデータが送信され（ステップＳ６０６）、送信されたデータは受信側の受信アンテナ１で受信される（ステップＳ６０７）。以下、ステップＳ６０６〜ステップＳ６１０，ステップＳ６１１〜ステップＳ６１５における処理は、ステップＳ６０１〜ステップＳ６０５における処理と同様であるため説明を省略する。
【００４３】
全てのデータが受信されると（ステップＳ６１６）、記録した受信品質を比較し（ステップＳ６１７）、通信品質が最良の送信データに含まれる識別情報を応答信号に含めて送信側に対してフィードバックする（ステップＳ６１８）。なお、全てのデータが受信されたか否かの判断については、実施形態１に記載のように、最後に送信される送信データに含まれるアンテナ識別情報を固定値とすることによって判断することができる。受信側は、最後の送信データを受信するまで受信完了の応答信号を送信しない。
【００４４】
上記の処理を行うことによって、全てのアンテナの組み合わせのうち、通信品質が最良のアンテナの組み合わせで通信リンクを確立させることができる。
【００４５】
なお、図５では、送信用のアンテナはＮ個、受信アンテナは２個であるものとして示されているが、送信用のアンテナ、受信アンテナともに個数の制限はない。
【００４６】
また、送信アンテナ１０５は、単独のアンテナを用いて信号を送信してもよく、また、複数のアンテナを組み合わせて合成信号を生成して送信してもよい。合成信号を生成して送信する場合は、複数のアンテナ１０５に対して同相出力を付与すると同相合成し、逆相出力を付与すると逆相合成することができるため、送信アンテナ１０５の組み合わせの数を増やすことができる。
【００４７】
以上のことから、端末装置２０１が基地局装置１０１から送信された全ての送信データを受信した後に、通信品質が最良の送信データに含まれるアンテナ識別情報を応答信号に含めて基地局装置１０１に対してフィードバックすることによって、基地局装置１０１と端末装置２０１との間で通信品質が最良の通信リンクを確立させることができ、低コスト、低消費電力でありかつ通信品質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１００ サーバ、１０１ 基地局装置、１０２ アンテナセレクタ、１０３ 送信処理部、１０４ 受信処理部、１０５ アンテナ、２０１ 端末装置、２０２ アンテナセレクタ、２０３ 送信処理部、２０４ 受信処理部、２０５ アンテナ、３０１ 同期用ブリアンブル保持部、３０２ アンテナ識別情報保持部、３０３ ペイロードデータ保持部、３０４ 送信データ結合処理部、３０５ 送信変調処理部、３０６ 送信無線処理部、４０１ 受信無線処理部、４０２ 受信復調処理部、４０３ アンテナ識別情報保持部、４０４ 受信品質測定部、４０５ 受信品質判定・アンテナ識別情報フィードバック部、５００ 障害物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおける前記基地局であって、
複数の基地局アンテナと、
前記端末との間で通信リンクを確立するために、前記複数の基地局アンテナから送信に用いる前記基地局アンテナを順次選択する送信アンテナセレクタと、
前記送信アンテナセレクタにて順次選択された前記基地局アンテナに対して、当該基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する送信処理部と、
前記基地局アンテナから送信された前記送信データに対する応答信号を前記端末から受信し、前記応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定の前記基地局アンテナを選択するよう前記送信アンテナセレクタに指示する受信処理部と、
を備える、基地局。
【請求項２】
前記送信アンテナから順次送信される前記送信データのうち、最後に送信される前記送信データに含まれる前記アンテナ識別情報を固定値とすることを特徴とする、請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記アンテナ識別情報は、直交符号であることを特徴とする、請求項１または２に記載の基地局。
【請求項４】
前記送信アンテナセレクタは、前記複数の送信アンテナのうちの任意の送信アンテナを組み合わせて選択することを特徴とする、請求項１に記載の基地局。
【請求項５】
基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおける前記端末であって、
複数の端末アンテナと、
前記複数の端末アンテナから受信に用いる前記端末アンテナを選択する受信アンテナセレクタと、
前記受信アンテナセレクタにて選択された前記端末アンテナによって、前記基地局が有する複数の基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを前記基地局から順次受信し、当該送信データの受信状態に基づいて応答信号を生成する受信処理部と、
前記基地局との間で通信リンクを確立するために、前記受信処理部にて生成された前記応答信号を前記端末アンテナから前記基地局に送信する送信処理部と、
を備える、端末。
【請求項６】
前記受信処理部は、受信した前記送信データの通信品質が所定値以上の場合において、前記基地局に対して前記アンテナ識別情報を前記応答信号に含めてフィードバックすることを特徴とする、請求項５に記載の端末。
【請求項７】
前記受信処理部は、受信した前記送信データの通信品質が所定値以上の場合において、前記基地局に対して通信品質情報を前記応答信号に含めてフィードバックすることを特徴とする、請求項５に記載の端末。
【請求項８】
前記受信処理部は、全ての前記送信データを受信した後に、通信品質が最良の前記送信データに含まれる前記アンテナ識別情報を前記応答信号に含めて前記基地局に対してフィードバックすることを特徴とする、請求項５に記載の端末。
【請求項９】
基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムであって、
前記基地局は、
複数の基地局アンテナと、
前記端末との間で通信リンクを確立するために、前記複数の基地局アンテナから送信に用いる前記基地局アンテナを順次選択する送信アンテナセレクタと、
前記送信アンテナセレクタにて順次選択された前記基地局アンテナに対して、当該基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する第１の送信処理部と、
前記基地局アンテナから送信された前記送信データに対する応答信号を前記端末から受信し、前記応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定の前記基地局アンテナを選択するよう前記送信アンテナセレクタに指示する第１の受信処理部と、
を備え、
前記端末は、
前記複数の端末アンテナと、
前記複数の端末アンテナから受信に用いる前記端末アンテナを選択する受信アンテナセレクタと、
前記受信アンテナセレクタにて選択された前記端末アンテナによって前記送信データを前記基地局から順次受信し、当該送信データの受信状態に基づいて前記応答信号を生成する第２の受信処理部と、
前記基地局との間で通信リンクを確立するために、前記第２の受信処理部にて生成された前記応答信号を前記端末アンテナから前記基地局に送信する第２の送信処理部と、
を備える、無線通信システム。
【請求項１０】
前記送信アンテナから順次送信される前記送信データのうち、最後に送信される前記送信データに含まれる前記アンテナ識別情報を固定値とすることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記アンテナ識別情報は、直交符号であることを特徴とする、請求項９または１０に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記送信アンテナセレクタは、前記複数の送信アンテナのうちの任意の送信アンテナを組み合わせて選択することを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記第２の受信処理部は、受信した前記送信データの通信品質が所定値以上の場合において、前記基地局に対して前記アンテナ識別情報を前記応答信号に含めてフィードバックすることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記第２の受信処理部は、受信した前記送信データの通信品質が所定値以上の場合において、前記基地局に対して通信品質情報を前記応答信号に含めてフィードバックすることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記第２の受信処理部は、全ての前記送信データを受信した後に、通信品質が最良の前記送信データに含まれる前記アンテナ識別情報を前記応答信号に含めて前記基地局に対してフィードバックすることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記通信リンクの確立は、最初の通信経路探索時に実行されることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記通信リンクの確立は、定期的な通信経路探索時に実行されることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１】
基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおける前記基地局であって、
複数の基地局アンテナと、
前記端末との間で通信リンクを確立するために、前記複数の基地局アンテナから送信に用いる前記基地局アンテナを順次選択する送信アンテナセレクタと、
前記送信アンテナセレクタにて順次選択された前記基地局アンテナに対して、当該基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する送信処理部と、
前記基地局アンテナから送信された前記送信データに対する応答信号を前記端末から受信し、前記応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定の前記基地局アンテナを選択するよう前記送信アンテナセレクタに指示する受信処理部と、
を備える、基地局。
【請求項２】
前記送信アンテナから順次送信される前記送信データのうち、最後に送信される前記送信データに含まれる前記アンテナ識別情報を固定値とすることを特徴とする、請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記アンテナ識別情報は、直交符号であることを特徴とする、請求項１または２に記載の基地局。
【請求項４】
前記送信アンテナセレクタは、前記複数の送信アンテナのうちの任意の送信アンテナを組み合わせて選択することを特徴とする、請求項１に記載の基地局。
【請求項５】
基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおける前記端末であって、
複数の端末アンテナと、
前記複数の端末アンテナから受信に用いる前記端末アンテナを選択する受信アンテナセレクタと、
前記受信アンテナセレクタにて選択された前記端末アンテナによって、前記基地局が有する複数の基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを前記基地局から順次受信し、当該送信データの受信状態に基づいて応答信号を生成する受信処理部と、
前記基地局との間で通信リンクを確立するために、前記受信処理部にて生成された前記応答信号を前記端末アンテナから前記基地局に送信する送信処理部と、
を備える、端末。
【請求項６】
前記受信処理部は、受信した前記送信データの通信品質が所定値以上の場合において、前記基地局に対して前記アンテナ識別情報を前記応答信号に含めてフィードバックすることを特徴とする、請求項５に記載の端末。
【請求項７】
前記受信処理部は、受信した前記送信データの通信品質が所定値以上の場合において、前記基地局に対して通信品質情報を前記応答信号に含めてフィードバックすることを特徴とする、請求項５に記載の端末。
【請求項８】
前記受信処理部は、全ての前記送信データを受信した後に、通信品質が最良の前記送信データに含まれる前記アンテナ識別情報を前記応答信号に含めて前記基地局に対してフィードバックすることを特徴とする、請求項５に記載の端末。
【請求項９】
基地局と端末との間で無線通信を行う無線通信システムであって、
前記基地局は、
複数の基地局アンテナと、
前記端末との間で通信リンクを確立するために、前記複数の基地局アンテナから送信に用いる前記基地局アンテナを順次選択する送信アンテナセレクタと、
前記送信アンテナセレクタにて順次選択された前記基地局アンテナに対して、当該基地局アンテナを識別するアンテナ識別情報を含む送信データを生成して順次出力する第１の送信処理部と、
前記基地局アンテナから送信された前記送信データに対する応答信号を前記端末から受信し、前記応答信号に基づいて通信リンクを確立させるために特定の前記基地局アンテナを選択するよう前記送信アンテナセレクタに指示する第１の受信処理部と、
を備え、
前記端末は、
前記複数の端末アンテナと、
前記複数の端末アンテナから受信に用いる前記端末アンテナを選択する受信アンテナセレクタと、
前記受信アンテナセレクタにて選択された前記端末アンテナによって前記送信データを前記基地局から順次受信し、当該送信データの受信状態に基づいて前記応答信号を生成する第２の受信処理部と、
前記基地局との間で通信リンクを確立するために、前記第２の受信処理部にて生成された前記応答信号を前記端末アンテナから前記基地局に送信する第２の送信処理部と、
を備える、無線通信システム。
【請求項１０】
前記送信アンテナから順次送信される前記送信データのうち、最後に送信される前記送信データに含まれる前記アンテナ識別情報を固定値とすることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記アンテナ識別情報は、直交符号であることを特徴とする、請求項９または１０に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記送信アンテナセレクタは、前記複数の送信アンテナのうちの任意の送信アンテナを組み合わせて選択することを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記第２の受信処理部は、受信した前記送信データの通信品質が所定値以上の場合において、前記基地局に対して前記アンテナ識別情報を前記応答信号に含めてフィードバックすることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記第２の受信処理部は、受信した前記送信データの通信品質が所定値以上の場合において、前記基地局に対して通信品質情報を前記応答信号に含めてフィードバックすることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記第２の受信処理部は、全ての前記送信データを受信した後に、通信品質が最良の前記送信データに含まれる前記アンテナ識別情報を前記応答信号に含めて前記基地局に対してフィードバックすることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記通信リンクの確立は、最初の通信経路探索時に実行されることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記通信リンクの確立は、定期的な通信経路探索時に実行されることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４９９３６（Ｐ２０１２−４９９３６Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９１６９３（Ｐ２０１０−１９１６９３）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]