無線装置およびそれにおいてコンピュータに実行させるためのプログラム
【課題】簡易な方法によって無線通信の状態を判定できる無線装置を提供する。
【解決手段】無線装置１０の演算手段５１は、周波数チャネルの中心周波数における無線信号の受信強度を記憶装置３３から読み出し、周波数チャネルの中心周波数における無線信号に含まれる通信内容を記憶装置４２から読み出す。そして、演算手段５１は、無線信号に含まれる通信内容に含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて信号送信の有無を示す矩形関数を演算する。その後、演算手段５１は、受信強度と矩形関数との相関関数を演算する。検出手段５２は、相関関数の鋭いピークが得られるときの時刻差を相対時刻差として検出する。判定手段５３は、相対時刻差だけ受信強度および矩形関数のいずれか一方をシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて無線通信の状態を判定する。
【解決手段】無線装置１０の演算手段５１は、周波数チャネルの中心周波数における無線信号の受信強度を記憶装置３３から読み出し、周波数チャネルの中心周波数における無線信号に含まれる通信内容を記憶装置４２から読み出す。そして、演算手段５１は、無線信号に含まれる通信内容に含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて信号送信の有無を示す矩形関数を演算する。その後、演算手段５１は、受信強度と矩形関数との相関関数を演算する。検出手段５２は、相関関数の鋭いピークが得られるときの時刻差を相対時刻差として検出する。判定手段５３は、相対時刻差だけ受信強度および矩形関数のいずれか一方をシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて無線通信の状態を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信の状態を判定する無線装置およびそれにおいてコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づく無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムは、ノート型ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、携帯端末、携帯電話およびデジタルカメラ等の数多くの電子機器に搭載され、家庭、オフィスおよびホットスポット等、広範囲な場面での一般的な用途に広く普及している。
【０００３】
しかし、無線ＬＡＮシステムが様々なアプリケーションに利用されるようになるに従って、無線ＬＡＮシステムの安定性の確保が、益々、重要になってきている。無線ＬＡＮシステムの運用の安全性の確保および安全性の維持を行なうためには、無線ＬＡＮシステムの構築前および運用時の通信環境の調査および通信状態の測定・解析が肝要である。
【０００４】
また、既存システムの運用に止まらず、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｅｄｉｃａｌ）帯における周波数の利用効率の改善に向けた新たな無線通信システムの開発、設計および当該システムの性能評価条件を確立する上で、実環境における既存の無線通信システムの挙動を把握することは重要である（非特許文献１）。
【０００５】
実環境における無線ＬＡＮの通信状態を調べる方法として、大きく２つの方法がある。１つ目の方法は、市販のＰＣ用無線ＬＡＮアダプタに搭載されているモニターモードを利用する方法である。有線ＬＡＮでの通信状態を調べる際には、tcpdump（非特許文献２）およびwireshark（非特許文献３）等のネットワーク調査ツールを用いてネットワークに流れるパケットの情報を取得する手法が用いられており、この手法は、無線ＬＡＮにも適用可能である。即ち、適切な無線ＬＡＮアダプタ・デバイスドライバを用意することによって、無線ＬＡＮインターフェースのモニターモードが利用可能となり、無線ＬＡＮのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）フレームに含まれる詳細な情報を得ることができる。この方法は、測定系の構成機材が安価に入手可能であり、手間も掛らずに上位層を含めた多くの情報を得ることが可能である。
【０００６】
２つ目の方法は、リアルタイムスペアナおよびデータロガーを用い、無線ＲＦ信号を充分に高速なサンプリングレートで測定および記録し、解析を行なう方法である。この方法ならば、一旦、サンプリングデータを取得しておけば、当該データに対して適切な後処理を行なうことによって、通信に関する様々な情報を取得可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】太郎丸真、矢野一人、塚本悟司、上羽正純，“ＩＳＭバンドにおける高効率周波数共用に向けたダイナミックスペクトラムアクセスシステムのコンセプト提案，”信学技法，ＳＲ２００８−９７，ｐｐ．５３−５７，Ｍａｒｃｈ ２００９．
【非特許文献２】TCPDUMP/LIBPCAP public repository http://www.tcpdump.org/
【非特許文献３】Wireshark http://www.wireshark.org/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した１つ目の方法においては、次の２つの問題がある。１つの問題は、信号送信事実の検出に関する問題である。受信信号強度が充分でない、または干渉の到来等の影響により無線ＬＡＮアダプタがフレームの受信に失敗した場合には、受信に失敗したという事実を無線ＬＡＮアダプタから得ることができない。これは、観測機器において正常に受信されたフレーム以外の無線ＬＡＮ信号の存在を完全に把握することが困難であることを意味する。
【０００９】
もう１つの問題は、時間測定精度の問題である。ネットワーク調査ツールにより記録される情報には捕捉した無線ＬＡＮフレームの受信時刻（タイムスタンプ）が含まれるが、実際には、このタイムスタンプには、各種の処理遅延に起因するオフセットが含まれている。即ち、時間記録の精度が充分でなく、例えば、ＳＩＦＳのような短時間間隔の事象を観測することが困難である。
【００１０】
また、上述した２つ目の方法を用いて広帯域のサンプリングデータに対して簡易な時間周波数解析を行なうだけでも、上述した１つ目の方法における２つの問題の多くが解決される。
【００１１】
しかし、上述した２つ目の方法においては、無線ＬＡＮの各フレームによって伝送される上位層の情報を得るには、広帯域のサンプリングデータから無線ＬＡＮフレームを、直接、復調するなどの、より複雑な処理が必要になるという問題がある。
【００１２】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な方法によって無線通信の状態を判定できる無線装置を提供することである。
【００１３】
また、この発明の別の目的は、簡易な方法による無線通信の状態の判定をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明によれば、無線装置は、第１および第２の測定部と、演算手段と、判定手段とを備える。第１の測定部は、任意の１つの周波数チャネルの中心周波数を中心とした一定の帯域幅の内側における無線信号の受信強度を測定する。第２の測定部は、１つの周波数チャネルの中心周波数における無線信号の通信内容（モニタリングデータ）を記録する。演算手段は、第２の測定部によって記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の有無を示す信号送信関数を演算し、その演算した信号送信関数と受信強度との相関関数を相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら演算する。検出手段は、演算手段によって演算された相関関数が極大値を持つときの時刻差を相対時刻差として検出する。判定手段は、受信強度および信号送信関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と信号送信関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定する。
【００１５】
好ましくは、演算手段は、第２の測定部によって記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻と信号の長さとからなる矩形関数を信号送信関数として演算する。
【００１６】
好ましくは、演算手段は、第２の測定部によって記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻のみからなるインパルス列を信号送信関数として演算する。
【００１７】
好ましくは、演算手段は、第２の測定部によって記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻のみからなるインパルス列を信号送信関数として演算し、その演算したインパルス列からなる信号送信関数を用いて第１の相関関数を演算し、その演算した第１の相関関数に基づいて相対時刻差が検出されないとき、記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻と信号の長さとからなる矩形関数を演算し、その演算した矩形関数からなる信号送信関数を用いて第２の相関関数を演算する。検出手段は、第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、極大値が得られたときの時刻差を相対時刻差として検出し、第１の相関関数の極大値が閾値よりも小さいとき、第２の相関関数に基づいて相対時刻差を検出する。判定手段は、第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、受信強度およびインパルス列のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度とインパルス列とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定し、第１の相関関数の極大値が閾値よりも小さいとき、受信強度および矩形関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と矩形関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定する。
【００１８】
また、この発明によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムは、演算手段が、任意の１つの中心周波数の周波数チャネルの中心周波数において記録された無線信号に含まれる通信内容（モニタリングデータ）に基づいて信号送信の有無を示す信号送信関数を演算する第１のステップと、演算手段が、１つの周波数チャネルの中心周波数において測定された無線信号の受信強度と第１のステップにおいて演算された信号送信関数との相関関数を相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら演算する第２のステップと、検出手段が、第２のステップにおいて演算された相関関数が極大値を持つときの時刻差を相対時刻差として検出する第３のステップと、判定手段が、受信強度および信号送信関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と信号送信関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定する第４のステップとをコンピュータに実行させる。
【００１９】
好ましくは、演算手段は、第１のステップにおいて、記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻と信号の長さとからなる矩形関数を信号送信関数として演算する。
【００２０】
好ましくは、演算手段は、第１のステップにおいて、記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻のみからなるインパルス列を信号送信関数として演算する。
【００２１】
好ましくは、演算手段は、第１のステップにおいて、記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻のみからなるインパルス列を信号送信関数として演算し、その演算したインパルス列からなる信号送信関数を用いて第１の相関関数を演算し、その演算した第１の相関関数に基づいて相対時刻差が検出されないとき、記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻と信号の長さとからなる矩形関数を演算し、その演算した矩形関数からなる信号送信関数を用いて第２の相関関数を演算する。検出手段は、第３のステップにおいて、第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、極大値が得られたときの時刻差を相対時刻差として検出し、第１の相関関数の極大値が閾値よりも小さいとき、第２の相関関数に基づいて相対時刻差を検出する。判定手段は、第４のステップにおいて、第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、受信強度およびインパルス列のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度とインパルス列とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定し、第１の相関関数の極大値が閾値よりも小さいとき、受信強度および矩形関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と矩形関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定する。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の実施の形態による無線装置においては、受信強度と信号送信関数との相関関数が演算され、その演算された相関関数が極大になるときの相関関数演算を開始する信号送信関数の時刻変位分が相対時刻差として求められ、その求められた相対時刻差だけ受信強度および信号送信関数のいずれか一方がシフトされて受信強度と信号送信関数とが重ね合わされ、その重ね合わされた結果に基づいて、無線通信の状態が判定される。その結果、受信強度と信号送信関数との合致部分がフレームとして判定され、合致部分以外の部分がフレームの受信に失敗した部分またはフレームが送信されていない部分として判定される。
【００２３】
従って、干渉の影響により受信強度が大きくなった場合でも、その強度が大きくなった部分で受信強度と信号送信関数とが合致していなければ、干渉の影響によってフレームの受信に失敗したと判定できる。即ち、フレームの受信に失敗した事実を得ることができる。
【００２４】
また、相関関数演算を開始する信号送信関数の時刻変位分が相対時刻差として求められ、その求められた相対時刻差だけ受信強度および信号送信関数のいずれか一方がシフトされて受信強度と信号送信関数とが重ね合わされるので、受信したフレームの受信時刻が各種の処理遅延に起因するオフセットを含んでいても、そのオフセットを回避して無線通信の状態を判定できる。即ち、従来の時間の測定精度に関する問題を解決できる。
【００２５】
更に、受信強度と信号送信関数とを重ね合わせた結果に基づいて無線通信の状態が判定されるので、広帯域のサンプリングデータを取得する必要がなく、複雑な処理が不要である。従って、簡易に無線通信の状態を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１による無線装置の構成図である。
【図２】ＲＦ信号に対する時間周波数解析の結果を示す図である。
【図３】受信強度の概念図である。
【図４】矩形関数の概念図である。
【図５】実施の形態１における相関関数の概念図である。
【図６】受信強度と矩形関数との重ね合わせの結果を示す図である。
【図７】実施の形態１における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。
【図８】パーソナルコンピュータの概略図である。
【図９】実施の形態２による無線装置の構成図である。
【図１０】インパルス列の概念図である。
【図１１】実施の形態２における相関関数の概念図である。
【図１２】実施の形態２における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態３による無線装置の構成図である。
【図１４】実施の形態３における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２８】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による無線装置の構成図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１による無線装置１は、アンテナ１，２と、サンプリングデータ測定部３と、モニタリングデータ測定部４と、処理部５とを備える。
【００２９】
サンプリングデータ測定部３は、ダウンコンバータ３１と、ＡＤ変換器３２と、記憶装置３３と、受信強度演算手段３４とを含む。モニタリングデータ測定部４は、無線ＬＡＮインターフェース４１と、記憶装置４２とを含む。処理部５は、演算手段５１と、検出手段５２と、判定手段５３とを含む。
【００３０】
サンプリングデータ測定部３は、後述する方法によって決定された周波数チャネルの中心周波数ｆ０を予め設定されている。そして、サンプリングデータ測定部３は、無線信号をアンテナ１を介して無線通信空間から受信し、その受信した無線信号をフーリエ変換する。その後、サンプリングデータ測定部３は、時間−周波数上のデータに変換された無線信号から中心周波数ｆ０を中心とした一定の帯域幅の周波数帯域内における受信強度を測定する。そして、サンプリングデータ測定部３は、その測定した受信強度を記憶するとともに、その記憶した受信強度を演算手段５１および判定手段５３へ出力する。
【００３１】
より具体的には、ダウンコンバータ３１は、アンテナ１を介して無線信号をＲＦ信号として受信し、その受信したＲＦ信号をＡＤ変換器３２の動作範囲内となるような中間周波数帯域へ周波数変換し、その中間周波数信号をＡＤ変換器３２へ出力する。ＡＤ変換器３２は、ダウンコンバータ３１から中間周波数信号を受け、その受けた中間周波数信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、その変換したデジタル信号を受信信号として記憶装置３３に記録する。記憶装置３３は、ＡＤ変換器３２からの受信信号を記憶する。記憶装置３３は、受信強度演算手段３４からの要求に応じて受信信号を受信強度演算手段３４へ出力する。受信強度演算手段３４は、記憶装置３３から受信信号を受け、その受けた受信信号をフーリエ変換する。そして、受信強度演算手段３４は、時間−周波数上のデータに変換された受信信号から中心周波数ｆ０を中心とした一定の帯域幅の周波数帯域内での受信強度を測定し、その測定した受信強度を記憶装置３３に記録する。記憶装置３３は、演算手段５１からの要求に応じて受信強度を演算手段５１へ出力し、判定手段５３からの要求に応じて受信強度を判定手段５３へ出力する。
【００３２】
モニタリングデータ測定部４も、周波数チャネルの中心周波数ｆ０を予め設定されている。そして、モニタリングデータ測定部４は、アンテナ２を介して中心周波数ｆ０の周波数チャネルにおける無線信号に含まれる通信内容（モニタリングデータ）を受信し、その受信したモニタリングデータを記憶するとともに、その記憶したモニタリングデータを演算手段５１および判定手段５３へ出力する。
【００３３】
より具体的には、無線ＬＡＮインターフェース４１は、アンテナ２を介してモニターモードで中心周波数ｆ０の周波数チャネルにおけるモニタリングデータを受信し、その受信したモニタリングデータを記憶装置４２に記録する。この場合、無線ＬＡＮインターフェース４１は、サンプリングデータの記憶装置３３への記録時間を含むように、想定される最大時刻ズレ分だけ記録時間を前後に長めに取ってモニタリングデータを記憶装置４２に記録する。
【００３４】
記憶装置４２は、無線ＬＡＮインターフェース４１からのモニタリングデータを記憶する。そして、記憶装置４２は、演算手段５１からの要求に応じてモニタリングデータを演算手段５１へ出力し、判定手段５３からの要求に応じてモニタリングデータを判定手段５３へ出力する。
【００３５】
処理部５は、記憶装置３３から受信強度を読み出し、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出す。そして、処理部５は、その読み出した受信強度およびモニタリングデータに基づいて無線通信の状態を判定する。
【００３６】
より具体的には、演算手段５１は、記憶装置３３から受信強度を読み出し、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出す。このモニタリングデータは、受信時刻、データレート、フレームサイズおよびプリアンブルの長さを含む。
【００３７】
そして、演算手段５１は、モニタリングデータに含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて、信号送信の有無を示す矩形関数を作成する。
【００３８】
そうすると、演算手段５１は、後述する方法によって、相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら受信強度と矩形関数との相関関数を演算し、その演算した相関関数を検出手段５２へ出力する。
【００３９】
検出手段５２は、演算手段５１から相関関数を受け、その受けた相関関数に基づいて、相関関数が極大値を持つときの時刻差を検出する。そして、検出手段５２は、その検出した時刻差をＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差として判定手段５３へ出力する。
【００４０】
判定手段５３は、記憶装置３３から受信強度を受け、記憶装置４２からモニタリングデータを受け、検出手段５２から相対時刻差を受ける。そして、判定手段５３は、モニタリングデータに含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて、信号送信の有無を示す矩形関数を作成する。
【００４１】
そうすると、判定手段５３は、受信強度および矩形関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせる。そして、判定手段５３は、その重ね合わせの結果に基づいて無線通信空間における無線通信の状態を判定し、その判定結果を出力する。
【００４２】
図２は、ＲＦ信号に対する時間周波数解析の結果を示す図である。図２を参照して、無線装置周辺から受信したＲＦ信号をフーリエ変換すると、各周波数における信号成分のタイミングチャートが得られる。図２において、白い部分が信号成分である。
【００４３】
信号成分が得られた周波数帯の中心周波数は、サンプリングデータおよびモニタリングデータを記録する周波数チャネルの中心周波数ｆ０として決定される。そして、その決定された中心周波数ｆ０がサンプリングデータ測定部３およびモニタリングデータ測定部４に予め設定される。
【００４４】
信号成分が得られた周波数帯が複数の周波数帯からなる場合、その複数の周波数帯の任意の１つの中心周波数が中心周波数ｆ０として決定される。
【００４５】
図３は、受信強度の概念図である。また、図４は、矩形関数の概念図である。図３を参照して、受信強度は、中心周波数ｆ０を中心とした一定の帯域幅の周波数帯域内における無線信号の信号強度のタイミングチャートからなる。
【００４６】
図４を参照して、演算手段５１および判定手段５３の各々は、モニタリングデータに含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて、信号送信の有無を示す矩形関数を作成する。
【００４７】
ここで、受信強度（図３参照）をｘ（ｔ）とし、矩形関数（図４参照）をｐ１（ｔ）とする。
【００４８】
矩形関数ｐ１（ｔ）は、次式によって表される。
【００４９】
【数１】
【００５０】
演算手段５１は、受信強度ｘ（ｔ）と矩形関数ｐ１（ｔ）とを次式に代入して時刻差Δを変えながら相関関数Ｒｃｃ１（Δ）を演算する。
【００５１】
【数２】
【００５２】
なお、式（２）において、Ｔは、計算に寄与する時間長を表す。
【００５３】
実際には、観測対象の周波数チャネルにおける中心周波数ｆ０を中心とした一定の帯域幅の周波数帯域内における無線信号の推定受信強度を表す有限長の時系列データｘｊでｘ（ｔ）を置き換え、時系列データｘｊを用いて次式によって相関関数Ｒ１ｉを演算する。
【００５４】
【数３】
【００５５】
なお、式（３）において、Ｎｓは、時系列データｘｊのうち、計算に寄与させるサンプル数であり、δｔは、時系列データの時間間隔である。
【００５６】
相関関数Ｒ１ｉがｉ＝ｋで鋭いピークを持つとき、ｋ・δｔがＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差となる。
【００５７】
図５は、実施の形態１における相関関数Ｒ１ｉの概念図である。時刻差ｉ・δｔを変えながら相関関数Ｒ１ｉを演算したとき、相関関数Ｒ１ｉは、受信強度ｘ（ｔ）と矩形関数ｐ１（ｔ）とが最も合致する点で鋭いピーク（単峰ピーク）を持つ。この鋭いピークが得られる時刻差が受信強度ｘ（ｔ）と矩形関数ｐ１（ｔ）との相対時刻差になる。
【００５８】
従って、検出手段５２は、演算手段５１から受けた相関関数Ｒ１ｉに基づいて、鋭いピークを検出し、その検出した鋭いピークが得られるときの時刻差を受信強度ｘ（ｔ）と矩形関数ｐ１（ｔ）との相対時刻差として検出する。
【００５９】
図６は、受信強度と矩形関数との重ね合わせの結果を示す図である。判定手段５３は、検出手段５２から受けた相対時刻差だけ受信強度および矩形関数のいずれか一方をシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせる。その結果、図６に示す重ね合わせの結果が得られる。
【００６０】
そして、判定手段５３は、受信強度と矩形関数とが合致した合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８をフレームとして判定し、合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８以外の部分をフレームが送信されていない部分、または受信に失敗したフレームとして判定する。
【００６１】
従って、フレームが送信されていた場合、その送信されたフレームを判定でき、フレームが送信されていない場合、フレームが送信されなかったと判定でき、干渉の影響によってフレームの受信に失敗した場合、フレームの受信に失敗したと判定できる。
【００６２】
また、合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８が、送信されたフレームとして判定された場合、合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８の相互の時間間隔に基づいて、無線通信が混雑しているか否かを判定できる。
【００６３】
上述したように、処理部５は、受信強度と矩形関数との相関関数Ｒ１ｉを演算し、その演算した相関関数Ｒ１ｉが極大になるときのＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差を求め、その求めた相対時刻差だけ受信強度および矩形関数のいずれか一方をシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、無線通信の状態を判定する。
【００６４】
その結果、受信強度と矩形関数との合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８がフレームとして判定され、合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８以外の部分がフレームの受信に失敗した部分またはフレームが送信されていない部分として判定される。
【００６５】
従って、干渉の影響により受信強度が大きくなった場合でも、その受信強度が大きくなった部分で受信強度変動と合致する矩形関数が存在しなければ、干渉の影響によってフレームの受信に失敗したと判定できる。即ち、フレームの受信に失敗した事実を得ることができる。
【００６６】
また、ＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差を求め、その求めた相対時刻差だけ受信強度および矩形関数のいずれか一方をシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせるので、受信したフレームの受信時刻が各種の処理遅延に起因するオフセットを含んでいても、そのオフセットを回避して無線通信の状態を判定できる。即ち、従来の時間の測定精度に関する問題を解決できる。
【００６７】
更に、受信強度と矩形関数とを重ね合わせた結果に基づいて無線通信の状態を判定するので、広帯域のサンプリングデータを取得する必要がなく、複雑な処理が不要である。従って、簡易に無線通信の状態を判定できる。
【００６８】
図７は、実施の形態１における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。図７を参照して、一連の動作が開始されると、処理部５の演算手段５１は、無線信号のサンプリングデータを時間周波数解析して得られたデータの中心周波数における受信強度を記憶装置３３から読み出す（ステップＳ１）。
【００６９】
そして、演算手段５１は、モニタリングデータを記憶装置４２から読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて、信号送信の有無を示す矩形関数を生成する（ステップＳ２）。
【００７０】
そうすると、演算手段５１は、相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら受信強度と矩形関数との相関関数を上述した方法によって演算する（ステップＳ３）。
【００７１】
検出手段５２は、演算手段５１から相関関数を受け、その受けた相関関数が極大になるときのＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との時刻差を相対時刻差として検出する（ステップＳ４）。
【００７２】
そして、判定手段５３は、受信強度および矩形関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、無線通信の状態を判定する（ステップＳ５）。これによって、一連の動作は、終了する。
【００７３】
処理部５における処理は、実際には、プログラムによって実行される。
【００７４】
図８は、パーソナルコンピュータの概略図である。図８を参照して、パーソナルコンピュータ１００は、入出力部１１０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２０と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３０と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４０と、バスＢＳとを備える。
【００７５】
入出力部１１０、ＲＯＭ１２０、ＲＡＭ１３０、およびＣＰＵ１４０は、バスＢＳを介して相互に接続される。
【００７６】
入出力部１１０は、記憶装置３３から受信強度を受け、その受けた受信強度をバスＢＳを介してＲＡＭ１３０に格納する。また、入出力部１１０は、記憶装置４２からモニタリングデータを受け、その受けたモニタリングデータをバスＢＳを介してＲＡＭ１３０に格納する。更に、入出力部１１０は、ＣＰＵ１４０が判定した無線通信の状態をバスＢＳを介して受け、その受けた無線通信の状態を外部へ出力する。
【００７７】
ＲＯＭ１２０は、図７に示すフローチャートからなるプログラムＰＲＯＧ１を格納する。ＲＡＭ１３０は、ＣＰＵ１４０のワークメモリである。
【００７８】
ＣＰＵ１４０は、プログラムＰＲＯＧ１をバスＢＳを介してＲＯＭ１２０から読み出し、その読み出したプログラムＰＲＯＧ１を実行し、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する。そして、ＣＰＵ１４０は、その無線通信の状態の判定結果をバスＢＳを介して入出力部１１０へ出力する。
【００７９】
この場合、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて矩形関数を生成し（ステップＳ２参照）、その生成した矩形関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【００８０】
そして、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から受信強度を読み出し、その読み出した受信強度と矩形関数との相関関数を演算し（ステップＳ３参照）、その演算した相関関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【００８１】
その後、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から相関関数を読み出し、その読み出した相関関数が極大になるときの相対時刻差を検出し（ステップＳ４参照）、その検出した相対時刻差をＲＡＭ１３０に格納する。
【００８２】
引き続いて、ＣＰＵ１４０は、受信強度、矩形関数および相対時刻差をＲＡＭ１３０から読み出し、その読み出した受信強度、矩形関数および相対時刻差に基づいて、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する（ステップＳ５参照）。
【００８３】
このように、プログラムＰＲＯＧ１は、無線通信の状態の判定をＣＰＵ１４０（コンピュータ）に実行させるためのプログラムである。
【００８４】
図７に示すフローチャートを実行して無線通信の状態を判定する場合、受信強度の個数が少なくても、無線通信の状態を安定して判定できる。そして、相関関数の計算には、多くの計算量が必要である。
【００８５】
従って、図７に示す無線通信の状態の判定方法は、高速な演算器が搭載されていれば、少ないデータで安定して無線通信の状態を判定できる方法である。この場合、受信強度を保持する記憶領域（ＲＡＭ１３０）を少なくできる。
【００８６】
［実施の形態２］
図９は、実施の形態２による無線装置の構成図である。図９を参照して、実施の形態２による無線装置１０Ａは、図１に示す無線装置１０の処理部５を処理部５Ａに代えたものであり、その他は、無線装置１０と同じである。
【００８７】
処理部５Ａは、図１に示す処理部５の演算手段５１を演算手段５１Ａに代え、判定手段５３を判定手段５３Ａに代えたものであり、その他は、処理部５と同じである。
【００８８】
演算手段５１Ａは、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻のみからなるインパルス列を信号送信の有無を示すものとして生成する。
【００８９】
そして、演算手段５１Ａは、その生成したインパルス列と受信強度との相関関数を演算し、その演算した相関関数を検出手段５２へ出力する。
【００９０】
演算手段５１Ａは、その他、演算手段５１と同じ機能を果たす。
【００９１】
判定手段５３Ａは、演算手段５１Ａと同様に、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻のみからなるインパルス列を信号送信の有無を示すものとして生成する。そして、判定手段５３Ａは、受信強度およびインパルス列のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する。
【００９２】
判定手段５３Ａは、その他、判定手段５３と同じ機能を果たす。
【００９３】
図１０は、インパルス列の概念図である。図１０を参照して、インパルス列は、各受信時刻をインパルス応答によって表したものである。
【００９４】
インパルス列（図１０参照）をｐ２（ｔ）とすると、インパルス列ｐ２（ｔ）は、次式によって表される。
【００９５】
【数４】
【００９６】
なお、式（４）において、Ｎｆは、インパルス列ｐ２（ｔ）を構成するインパルス数（受信フレーム数）であり、δ（ｔ）は、ディラックのデルタ関数である。
【００９７】
演算手段５１Ａは、受信強度ｘ（ｔ）とインパルス列ｐ２（ｔ）とを次式に代入して時刻差Δを変えながら相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を演算する。
【００９８】
【数５】
【００９９】
相関関数Ｒｃｃ２（Δ）は、モニタリングデータ上における各フレームの受信時刻ｔｐｉをΔだけシフトさせ、その時刻ｔｐｉ−Δにおける受信強度ｘ（ｔｐｉ−Δ）を足し合わせたものに相当する。
【０１００】
従って、時刻補正値Δが適切な値であれば、ｘ（ｔｐｉ−Δ）の多くは、対応するフレーム到来期間内の１点を示すと期待される。その結果、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）は、適切な時刻補正値Δの付近で極大値になる。
【０１０１】
図１１は、実施の形態２における相関関数Ｒｃｃ２（Δ）の概念図である。図１１の（ａ）は、サンプリング時間が１秒でその間に含まれる平均インパルス数（平均受信フレーム数）が１９１個であるときの相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を示し、図１１の（ｂ）は、サンプリング時間が１０秒でその間に含まれる平均インパルス数が１９１４個であるときの相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を示す。
【０１０２】
平均インパルス数が充分に多い場合、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）は、１つのピークを持つ（図１１の（ａ）参照）。しかし、平均インパルス数が少ない場合、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）は、ピークを持たない（図１１の（ｂ）参照）。
【０１０３】
従って、平均インパルス数が充分に多い場合、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）が極大になるときの時刻差を相対時刻差として検出できる。
【０１０４】
無線装置１０Ａの検出手段５２は、演算手段５１Ａから受けた相関関数Ｒｃｃ２（Δ）が極大になるときの時刻差を相対時刻差として検出し、その検出した相対時刻差を判定手段５３Ａへ出力する。
【０１０５】
判定手段５３Ａは、検出手段５２から相対時刻差を受け、その受けた相対時刻差だけ受信強度およびインパルス列のいずれか一方をシフトして受信強度およびインパルス列を重ね合わせ、その重ね合わせたの結果に基づいて、判定手段５３と同じ方法によって無線通信の状態を判定する。
【０１０６】
上述したように、処理部５Ａは、受信強度とインパルス列との相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を演算し、その演算した相関関数Ｒｃｃ２（Δ）が極大になるときのＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差を求め、その求めた相対時刻差だけ受信強度およびインパルス列のいずれか一方をシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、無線通信の状態を判定する。
【０１０７】
その結果、受信強度とインパルス列との合致部分がフレームとして判定され、合致部分以外の部分がフレームの受信に失敗した部分またはフレームが送信されていない部分として判定される。
【０１０８】
従って、干渉の影響により受信強度が大きくなった場合でも、その受信強度が大きくなった付近で受信強度変動と合致するインパルス列が存在しなければ、干渉の影響によってフレームの受信に失敗したと判定できる。即ち、フレームの受信に失敗した事実を得ることができる。
【０１０９】
また、ＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差を求め、その求めた相対時刻差だけ受信強度およびインパルス列のいずれか一方をシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせるので、受信したフレームの受信時刻が各種の処理遅延に起因するオフセットを含んでいても、そのオフセットを回避して無線通信の状態を判定できる。即ち、従来の時間の測定精度に関する問題を解決できる。
【０１１０】
更に、受信強度とインパルス列とを重ね合わせた結果に基づいて無線通信の状態を判定するので、広帯域のサンプリングデータを取得する必要がなく、複雑な処理が不要である。従って、簡易に無線通信の状態を判定できる。
【０１１１】
図１２は、実施の形態２における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートは、図７に示すフローチャートのステップＳ２，Ｓ３，Ｓ５をそれぞれステップＳ２Ａ，Ｓ３Ａ，Ｓ５Ａに代えたものであり、その他は、図７に示すフローチャートと同じである。
【０１１２】
図１２を参照して、一連の動作が開始されると、上述したステップＳ１が実行される。そして、演算手段５１Ａは、モニタリングデータを記憶装置４２から読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて、信号送信の有無を示すインパルス列を生成する（ステップＳ２Ａ）。
【０１１３】
その後、演算手段５１Ａは、相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら受信強度とインパルス列との相関関数を演算する（ステップＳ３Ａ）。
【０１１４】
そして、上述したステップＳ４が実行される。
【０１１５】
その後、判定手段５３Ａは、受信強度を記憶装置３３から受け、モニタリングデータを記憶装置４２から受け、相対時刻差を検出手段５２から受ける。そして、判定手段５３Ａは、その受けたモニタリングデータに基づいてインパルス列を生成する。その後、判定手段５３Ａは、受信強度およびインパルス列のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせ、その重ね合わせたの結果に基づいて無線通信の状態を判定する（ステップＳ５Ａ）。これによって、一連の動作が終了する。
【０１１６】
なお、実施の形態２においても、無線通信の状態の判定は、プログラムによって実行される。即ち、パーソナルコンピュータ１００のＲＯＭ１２０は、図１２に示すフローチャートからなるプログラムＰＲＯＧ２を格納しており、ＣＰＵ１４０は、バスＢＳを介してＲＯＭ１２０からプログラムＰＲＯＧ２を読み出して実行し、上述した方法によって無線通信の状態を判定する。そして、ＣＰＵ１４０は、その無線通信の状態の判定結果をバスＢＳを介して入出力部１１０へ出力する。
【０１１７】
この場合、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいてインパルス列を生成し（ステップＳ２Ａ参照）、その生成したインパルス列をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１１８】
そして、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から受信強度を読み出し、その読み出した受信強度とインパルス列との相関関数を演算し（ステップＳ３Ａ参照）、その演算した相関関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１１９】
その後、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から相関関数を読み出し、その読み出した相関関数が極大になるときの相対時刻差を検出し（ステップＳ４参照）、その検出した相対時刻差をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１２０】
引き続いて、ＣＰＵ１４０は、受信強度、インパルス列および相対時刻差をＲＡＭ１３０から読み出し、その読み出した受信強度、インパルス列および相対時刻差に基づいて、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する（ステップＳ５Ａ参照）。
【０１２１】
このように、プログラムＰＲＯＧ２は、無線通信の状態の判定をＣＰＵ１４０（コンピュータ）に実行させるためのプログラムである。
【０１２２】
図１２に示すフローチャートを実行して無線通信の状態を判定する場合、サンプリングデータ量当たりの計算量が少なくなる。即ち、計算量がサンプリングデータ量に対し［フレームレート／サンプリングレート］の比率で減少する。例えば、無線ＬＡＮの受信信号の受信強度を１μｓｅｃの間隔で取得し、無線ＬＡＮのフレームが平均１００μｓｅｃの間隔（サンプリングレートの１００倍）で到来しているとき、計算量を１／１００の程度まで減少できる。そして、計算には、必ずしも高速な演算器を必要としない。
【０１２３】
一方、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）の計算には、上述したように大量のデータが必要である。
【０１２４】
従って、大容量のメモリを使用できるなら、演算器は低速でよいので、実施の形態２による無線通信の状態の判定方法が適している。
【０１２５】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０１２６】
［実施の形態３］
図１３は、実施の形態３による無線装置の構成図である。図１３を参照して、実施の形態３による無線装置１０Ｂは、図１に示す無線装置１０の処理部５を処理部５Ｂに代えたものであり、その他は、無線装置１０と同じである。
【０１２７】
処理部５Ｂは、図１に示す処理部５の演算手段５１を演算手段５１Ｂに代え、検出手段５２を検出手段５２Ａに代え、判定手段５３を判定手段５３Ｂに代えたものであり、その他は、処理部５と同じである。
【０１２８】
演算手段５１Ｂは、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて信号送信の有無を示す矩形関数を生成する。また、演算手段５１Ｂは、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻のみからなるインパルス列を信号送信の有無を示すものとして生成する。
【０１２９】
そして、演算手段５１Ｂは、その生成したインパルス列と受信強度との相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を上述した方法によって演算し、その演算した相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を検出手段５２Ａへ出力する。
【０１３０】
その後、演算手段５１Ｂは、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）の極大値が閾値よりも小さいことを示す信号ＮＰＫを受けると、受信強度と矩形関数との相関関数Ｒ１ｉを演算し、その演算した相関関数Ｒ１ｉを検出手段５２Ａへ出力する。
【０１３１】
その他、演算手段５１Ｂは、演算手段５１と同じ機能を果たす。
【０１３２】
検出手段５２Ａは、演算手段５１Ｂから相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を受けると、その受けた相関関数Ｒｃｃ２（Δ）の極大値を検出する。そして、検出手段５２Ａは、閾値を予め保持しており、その検出した極大値が閾値以上であるか否かを判定する。
【０１３３】
検出手段５２Ａは、極大値が閾値以上であるとき、極大値が得られたときの時刻差を相対時刻差として検出し、その検出した相対時刻差を判定手段５３Ｂへ出力する。
【０１３４】
一方、検出手段５２Ａは、極大値が閾値よりも小さいとき、信号ＮＰＫを生成して演算手段５１Ｂおよび判定手段５３Ｂへ出力する。そして、検出手段５２Ａは、相関関数Ｒ１ｉを演算手段５１Ｂから受けると、相関関数Ｒ１ｉの鋭いピークが得られるときの時刻差を相対時刻差として検出し、その検出した相対時刻差を判定手段５３Ｂへ出力する。
【０１３５】
判定手段５３Ｂは、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて信号送信の有無を示す矩形関数を生成する。また、判定手段５３Ｂは、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻のみからなるインパルス列を信号送信の有無を示すものとして生成する。
【０１３６】
判定手段５３Ｂは、信号ＮＰＫを受ける前に相対時刻差を検出手段５２Ａから受けると、その受けた相対時刻差だけ受信強度およびインパルス列のいずれか一方をシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、判定手段５３と同じ方法によって無線通信の状態を判定する。
【０１３７】
また、判定手段５３Ｂは、信号ＮＰＫを検出手段５２Ａから受け、その後、相対時刻差を検出手段５２Ａから受けると、その受けた相対時刻差だけ受信強度および矩形関数のいずれか一方をシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、判定手段５３と同じ方法によって無線通信の状態を判定する。
【０１３８】
判定手段５３Ｂは、その他、判定手段５３と同じ機能を果たす。
【０１３９】
図１４は、実施の形態３における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。
【０１４０】
図１４を参照して、一連の動作が開始されると、処理部５Ｂの演算手段５１Ｂは、無線信号のサンプリングデータを時間周波数解析して得られたデータの中心周波数における受信強度を記憶装置３３から読み出す（ステップＳ１１）。
【０１４１】
そして、演算手段５１Ｂは、モニタリングデータを記憶装置４２から読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて、信号送信の有無を示すインパルス列を生成する（ステップＳ１２）。
【０１４２】
そうすると、演算手段５１Ｂは、相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら受信強度とインパルス列との相関関数を上述した方法によって演算する（ステップＳ１３）。
【０１４３】
そして、演算手段５１Ｂは、その演算した相関関数を検出手段５２Ａへ出力する。検出手段５２Ａは、相関関数の極大値を検出し（ステップＳ１４）、その検出した極大値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【０１４４】
ステップＳ１５において、極大値が閾値以上であると判定されたとき、検出手段５２Ａは、相関関数が極大になるときのＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との時刻差を相対時刻差として検出する（ステップＳ１６）。そして、検出手段５２Ａは、その検出した相対時刻差を判定手段５３Ｂへ出力する。
【０１４５】
判定手段５３Ｂは、受信強度を記憶装置３３から受け、モニタリングデータを記憶装置４２から受け、相対時刻差を検出手段５２Ａから受ける。そして、判定手段５３Ｂは、その受けたモニタリングデータに基づいてインパルス列を生成する。その後、判定手段５３Ｂは、受信強度およびインパルス列のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせ、その重ね合わせたの結果に基づいて無線通信の状態を判定する（ステップＳ１７）。
【０１４６】
一方、ステップＳ１５において、極大値が閾値よりも小さいと判定されたとき、検出手段５２Ａは、信号ＮＰＫを生成し、その生成した信号ＮＰＫを演算手段５１Ｂおよび判定手段５３Ｂへ出力する。
【０１４７】
演算手段５１Ｂは、検出手段５２Ａからの信号ＮＰＫに応じて、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて、信号送信の有無を示す矩形関数を生成する（ステップＳ１８）。
【０１４８】
そして、演算手段５１Ｂは、相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら受信強度と矩形関数との相関関数を演算し（ステップＳ１９）、その演算した相関関数を検出手段５２Ａへ出力する。
【０１４９】
検出手段５２Ａは、演算手段５１Ｂから相関関数を受け、その受けた相関関数が極大になるときのＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との時刻差を相対時刻差として検出し（ステップＳ２０）、その検出した相対時刻差を判定手段５３Ｂへ出力する。
【０１５０】
その後、判定手段５３Ｂは、受信強度および矩形関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、無線通信の状態を判定する（ステップＳ２１）。
【０１５１】
そして、ステップＳ１７またはステップＳ２１の後、一連の動作は終了する。
【０１５２】
このように、実施の形態３においては、計算量が少ない実施の形態２による方法によって無線通信の状態を判定し（ステップＳ１１〜Ｓ１４，Ｓ１５の“ＹＥＳ”，Ｓ１６，Ｓ１７参照）、相関関数の極大値が閾値よりも小さい場合、実施の形態１による方法によって無線通信の状態を判定する（ステップＳ１１〜Ｓ１４，Ｓ１５の“ＮＯ”，Ｓ１８〜Ｓ２１参照）。
【０１５３】
これによって、計算量が少ない実施の形態２による方法によって無線通信の状態を判定できない場合でも、既に取得したデータを用いて無線通信の状態を安定して判定できる。
【０１５４】
なお、実施の形態３においても、無線通信の状態の判定は、プログラムによって実行される。即ち、パーソナルコンピュータ１００のＲＯＭ１２０は、図１４に示すフローチャートからなるプログラムＰＲＯＧ３を格納しており、ＣＰＵ１４０は、バスＢＳを介してＲＯＭ１２０からプログラムＰＲＯＧ３を読み出して実行し、上述した方法によって無線通信の状態を判定する。そして、ＣＰＵ１４０は、その無線通信の状態の判定結果をバスＢＳを介して入出力部１１０へ出力する。
【０１５５】
この場合、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいてインパルス列を生成し（ステップＳ１２参照）、その生成したインパルス列をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１５６】
そして、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から受信強度を読み出し、その読み出した受信強度とインパルス列との相関関数を演算し（ステップＳ１３参照）、その演算した相関関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１５７】
その後、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から相関関数を読み出し、その読み出した相関関数の極大値を検出し（ステップＳ１４参照）、その検出した極大値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５参照）。
【０１５８】
そして、極大値が閾値以上であるとき、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から相関関数を読み出し、その読み出した相関関数が極大になるときの相対時刻差を検出し（ステップＳ１６参照）、その検出した相対時刻差をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１５９】
引き続いて、ＣＰＵ１４０は、受信強度、インパルス列および相対時刻差をＲＡＭ１３０から読み出し、その読み出した受信強度、インパルス列および相対時刻差に基づいて、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する（ステップＳ１７参照）。
【０１６０】
一方、極大値が閾値よりも小さいとき、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて矩形関数を生成し（ステップＳ１８参照）、その生成した矩形関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１６１】
そして、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から受信強度を読み出し、その読み出した受信強度と矩形関数との相関関数を演算し（ステップＳ１９参照）、その演算した相関関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１６２】
その後、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から相関関数を読み出し、その読み出した相関関数が極大になるときの相対時刻差を検出し（ステップＳ２０参照）、その検出した相対時刻差をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１６３】
引き続いて、ＣＰＵ１４０は、受信強度、矩形関数および相対時刻差をＲＡＭ１３０から読み出し、その読み出した受信強度、矩形関数および相対時刻差に基づいて、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する（ステップＳ２１参照）。
【０１６４】
このように、プログラムＰＲＯＧ３は、無線通信の状態の判定をＣＰＵ１４０（コンピュータ）に実行させるためのプログラムである。
【０１６５】
その他は、実施の形態１，２と同じである。
【０１６６】
上記においては、無線装置１０，１０Ａ，１０Ｂの各々は、１個のサンプリングデータ測定部３と、１個のモニタリングデータ測定部４とを備えると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、無線装置１０，１０Ａ，１０Ｂの各々は、無線通信の状態を判定した中心周波数の個数と同じ個数のサンプリングデータ測定部３およびモニタリングデータ測定部４を備えていてもよい。
【０１６７】
この場合、処理部５，５Ａ，５Ｂの各々の個数は、１個であってもよく、サンプリングデータ測定部３およびモニタリングデータ測定部４の個数と同じ個数であってもよい。処理部５，５Ａ，５Ｂの各々の個数が１個である場合、処理部５，５Ａ，５Ｂの各々は、複数の中心周波数の各々において、上述した方法によって無線通信の状態を判定する。
【０１６８】
また、上記においては、無線装置１０，１０Ａ，１０Ｂの各々は、無線通信の状態を判定し、その判定結果を外部へ出力すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限られず、無線装置１０，１０Ａ，１０Ｂの各々は、上述した方法によって、相対時刻差を検出し、その検出した相対時刻差を外部へ出力するようにしてもよい。この場合、外部へ出力された相対時刻差は、複数の無線装置間でフレームの送受信のタイミングを同期させる等、無線通信の各種の制御に用いられる。
【０１６９】
なお、この発明の実施の形態においては、矩形関数またはインパルス列は、「信号送信関数」を構成する。
【０１７０】
また、この発明の実施の形態においては、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）は、「第１の相関関数」を構成し、相関関数Ｒ１ｉは、「第２の相関関数」を構成する。
【０１７１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
この発明は、無線通信の状態を判定する無線装置、または無線通信の状態の判定をコンピュータに実行させるためのプログラムに適用される。
【符号の説明】
【０１７３】
１，２ アンテナ、３ サンプリングデータ測定部、４ モニタリングデータ測定部、５，５Ａ，５Ｂ 処理部、１０，１０Ａ，１０Ｂ 無線装置、３１ ダウンコンバータ、３２ ＡＤ変換器、３３，４２ 記憶装置、３４ 受信強度演算手段、４１ 無線ＬＡＮインターフェース、５１，５１Ａ，５１Ｂ 演算手段、５２，５２Ａ 検出手段、５３，５３Ａ，５３Ｂ 判定手段、１００ パーソナルコンピュータ、１１０ 入出力部、１２０ ＲＯＭ、１３０ ＲＡＭ、１４０ ＣＰＵ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信の状態を判定する無線装置およびそれにおいてコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づく無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムは、ノート型ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、携帯端末、携帯電話およびデジタルカメラ等の数多くの電子機器に搭載され、家庭、オフィスおよびホットスポット等、広範囲な場面での一般的な用途に広く普及している。
【０００３】
しかし、無線ＬＡＮシステムが様々なアプリケーションに利用されるようになるに従って、無線ＬＡＮシステムの安定性の確保が、益々、重要になってきている。無線ＬＡＮシステムの運用の安全性の確保および安全性の維持を行なうためには、無線ＬＡＮシステムの構築前および運用時の通信環境の調査および通信状態の測定・解析が肝要である。
【０００４】
また、既存システムの運用に止まらず、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｅｄｉｃａｌ）帯における周波数の利用効率の改善に向けた新たな無線通信システムの開発、設計および当該システムの性能評価条件を確立する上で、実環境における既存の無線通信システムの挙動を把握することは重要である（非特許文献１）。
【０００５】
実環境における無線ＬＡＮの通信状態を調べる方法として、大きく２つの方法がある。１つ目の方法は、市販のＰＣ用無線ＬＡＮアダプタに搭載されているモニターモードを利用する方法である。有線ＬＡＮでの通信状態を調べる際には、tcpdump（非特許文献２）およびwireshark（非特許文献３）等のネットワーク調査ツールを用いてネットワークに流れるパケットの情報を取得する手法が用いられており、この手法は、無線ＬＡＮにも適用可能である。即ち、適切な無線ＬＡＮアダプタ・デバイスドライバを用意することによって、無線ＬＡＮインターフェースのモニターモードが利用可能となり、無線ＬＡＮのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）フレームに含まれる詳細な情報を得ることができる。この方法は、測定系の構成機材が安価に入手可能であり、手間も掛らずに上位層を含めた多くの情報を得ることが可能である。
【０００６】
２つ目の方法は、リアルタイムスペアナおよびデータロガーを用い、無線ＲＦ信号を充分に高速なサンプリングレートで測定および記録し、解析を行なう方法である。この方法ならば、一旦、サンプリングデータを取得しておけば、当該データに対して適切な後処理を行なうことによって、通信に関する様々な情報を取得可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】太郎丸真、矢野一人、塚本悟司、上羽正純，“ＩＳＭバンドにおける高効率周波数共用に向けたダイナミックスペクトラムアクセスシステムのコンセプト提案，”信学技法，ＳＲ２００８−９７，ｐｐ．５３−５７，Ｍａｒｃｈ ２００９．
【非特許文献２】TCPDUMP/LIBPCAP public repository http://www.tcpdump.org/
【非特許文献３】Wireshark http://www.wireshark.org/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した１つ目の方法においては、次の２つの問題がある。１つの問題は、信号送信事実の検出に関する問題である。受信信号強度が充分でない、または干渉の到来等の影響により無線ＬＡＮアダプタがフレームの受信に失敗した場合には、受信に失敗したという事実を無線ＬＡＮアダプタから得ることができない。これは、観測機器において正常に受信されたフレーム以外の無線ＬＡＮ信号の存在を完全に把握することが困難であることを意味する。
【０００９】
もう１つの問題は、時間測定精度の問題である。ネットワーク調査ツールにより記録される情報には捕捉した無線ＬＡＮフレームの受信時刻（タイムスタンプ）が含まれるが、実際には、このタイムスタンプには、各種の処理遅延に起因するオフセットが含まれている。即ち、時間記録の精度が充分でなく、例えば、ＳＩＦＳのような短時間間隔の事象を観測することが困難である。
【００１０】
また、上述した２つ目の方法を用いて広帯域のサンプリングデータに対して簡易な時間周波数解析を行なうだけでも、上述した１つ目の方法における２つの問題の多くが解決される。
【００１１】
しかし、上述した２つ目の方法においては、無線ＬＡＮの各フレームによって伝送される上位層の情報を得るには、広帯域のサンプリングデータから無線ＬＡＮフレームを、直接、復調するなどの、より複雑な処理が必要になるという問題がある。
【００１２】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な方法によって無線通信の状態を判定できる無線装置を提供することである。
【００１３】
また、この発明の別の目的は、簡易な方法による無線通信の状態の判定をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明によれば、無線装置は、第１および第２の測定部と、演算手段と、判定手段とを備える。第１の測定部は、任意の１つの周波数チャネルの中心周波数を中心とした一定の帯域幅の内側における無線信号の受信強度を測定する。第２の測定部は、１つの周波数チャネルの中心周波数における無線信号の通信内容（モニタリングデータ）を記録する。演算手段は、第２の測定部によって記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の有無を示す信号送信関数を演算し、その演算した信号送信関数と受信強度との相関関数を相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら演算する。検出手段は、演算手段によって演算された相関関数が極大値を持つときの時刻差を相対時刻差として検出する。判定手段は、受信強度および信号送信関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と信号送信関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定する。
【００１５】
好ましくは、演算手段は、第２の測定部によって記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻と信号の長さとからなる矩形関数を信号送信関数として演算する。
【００１６】
好ましくは、演算手段は、第２の測定部によって記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻のみからなるインパルス列を信号送信関数として演算する。
【００１７】
好ましくは、演算手段は、第２の測定部によって記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻のみからなるインパルス列を信号送信関数として演算し、その演算したインパルス列からなる信号送信関数を用いて第１の相関関数を演算し、その演算した第１の相関関数に基づいて相対時刻差が検出されないとき、記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻と信号の長さとからなる矩形関数を演算し、その演算した矩形関数からなる信号送信関数を用いて第２の相関関数を演算する。検出手段は、第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、極大値が得られたときの時刻差を相対時刻差として検出し、第１の相関関数の極大値が閾値よりも小さいとき、第２の相関関数に基づいて相対時刻差を検出する。判定手段は、第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、受信強度およびインパルス列のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度とインパルス列とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定し、第１の相関関数の極大値が閾値よりも小さいとき、受信強度および矩形関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と矩形関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定する。
【００１８】
また、この発明によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムは、演算手段が、任意の１つの中心周波数の周波数チャネルの中心周波数において記録された無線信号に含まれる通信内容（モニタリングデータ）に基づいて信号送信の有無を示す信号送信関数を演算する第１のステップと、演算手段が、１つの周波数チャネルの中心周波数において測定された無線信号の受信強度と第１のステップにおいて演算された信号送信関数との相関関数を相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら演算する第２のステップと、検出手段が、第２のステップにおいて演算された相関関数が極大値を持つときの時刻差を相対時刻差として検出する第３のステップと、判定手段が、受信強度および信号送信関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と信号送信関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定する第４のステップとをコンピュータに実行させる。
【００１９】
好ましくは、演算手段は、第１のステップにおいて、記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻と信号の長さとからなる矩形関数を信号送信関数として演算する。
【００２０】
好ましくは、演算手段は、第１のステップにおいて、記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻のみからなるインパルス列を信号送信関数として演算する。
【００２１】
好ましくは、演算手段は、第１のステップにおいて、記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻のみからなるインパルス列を信号送信関数として演算し、その演算したインパルス列からなる信号送信関数を用いて第１の相関関数を演算し、その演算した第１の相関関数に基づいて相対時刻差が検出されないとき、記録されたモニタリングデータに基づいて信号送信の時刻と信号の長さとからなる矩形関数を演算し、その演算した矩形関数からなる信号送信関数を用いて第２の相関関数を演算する。検出手段は、第３のステップにおいて、第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、極大値が得られたときの時刻差を相対時刻差として検出し、第１の相関関数の極大値が閾値よりも小さいとき、第２の相関関数に基づいて相対時刻差を検出する。判定手段は、第４のステップにおいて、第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、受信強度およびインパルス列のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度とインパルス列とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定し、第１の相関関数の極大値が閾値よりも小さいとき、受信強度および矩形関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と矩形関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線装置周辺の通信状態を判定する。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の実施の形態による無線装置においては、受信強度と信号送信関数との相関関数が演算され、その演算された相関関数が極大になるときの相関関数演算を開始する信号送信関数の時刻変位分が相対時刻差として求められ、その求められた相対時刻差だけ受信強度および信号送信関数のいずれか一方がシフトされて受信強度と信号送信関数とが重ね合わされ、その重ね合わされた結果に基づいて、無線通信の状態が判定される。その結果、受信強度と信号送信関数との合致部分がフレームとして判定され、合致部分以外の部分がフレームの受信に失敗した部分またはフレームが送信されていない部分として判定される。
【００２３】
従って、干渉の影響により受信強度が大きくなった場合でも、その強度が大きくなった部分で受信強度と信号送信関数とが合致していなければ、干渉の影響によってフレームの受信に失敗したと判定できる。即ち、フレームの受信に失敗した事実を得ることができる。
【００２４】
また、相関関数演算を開始する信号送信関数の時刻変位分が相対時刻差として求められ、その求められた相対時刻差だけ受信強度および信号送信関数のいずれか一方がシフトされて受信強度と信号送信関数とが重ね合わされるので、受信したフレームの受信時刻が各種の処理遅延に起因するオフセットを含んでいても、そのオフセットを回避して無線通信の状態を判定できる。即ち、従来の時間の測定精度に関する問題を解決できる。
【００２５】
更に、受信強度と信号送信関数とを重ね合わせた結果に基づいて無線通信の状態が判定されるので、広帯域のサンプリングデータを取得する必要がなく、複雑な処理が不要である。従って、簡易に無線通信の状態を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１による無線装置の構成図である。
【図２】ＲＦ信号に対する時間周波数解析の結果を示す図である。
【図３】受信強度の概念図である。
【図４】矩形関数の概念図である。
【図５】実施の形態１における相関関数の概念図である。
【図６】受信強度と矩形関数との重ね合わせの結果を示す図である。
【図７】実施の形態１における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。
【図８】パーソナルコンピュータの概略図である。
【図９】実施の形態２による無線装置の構成図である。
【図１０】インパルス列の概念図である。
【図１１】実施の形態２における相関関数の概念図である。
【図１２】実施の形態２における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態３による無線装置の構成図である。
【図１４】実施の形態３における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２８】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による無線装置の構成図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１による無線装置１は、アンテナ１，２と、サンプリングデータ測定部３と、モニタリングデータ測定部４と、処理部５とを備える。
【００２９】
サンプリングデータ測定部３は、ダウンコンバータ３１と、ＡＤ変換器３２と、記憶装置３３と、受信強度演算手段３４とを含む。モニタリングデータ測定部４は、無線ＬＡＮインターフェース４１と、記憶装置４２とを含む。処理部５は、演算手段５１と、検出手段５２と、判定手段５３とを含む。
【００３０】
サンプリングデータ測定部３は、後述する方法によって決定された周波数チャネルの中心周波数ｆ０を予め設定されている。そして、サンプリングデータ測定部３は、無線信号をアンテナ１を介して無線通信空間から受信し、その受信した無線信号をフーリエ変換する。その後、サンプリングデータ測定部３は、時間−周波数上のデータに変換された無線信号から中心周波数ｆ０を中心とした一定の帯域幅の周波数帯域内における受信強度を測定する。そして、サンプリングデータ測定部３は、その測定した受信強度を記憶するとともに、その記憶した受信強度を演算手段５１および判定手段５３へ出力する。
【００３１】
より具体的には、ダウンコンバータ３１は、アンテナ１を介して無線信号をＲＦ信号として受信し、その受信したＲＦ信号をＡＤ変換器３２の動作範囲内となるような中間周波数帯域へ周波数変換し、その中間周波数信号をＡＤ変換器３２へ出力する。ＡＤ変換器３２は、ダウンコンバータ３１から中間周波数信号を受け、その受けた中間周波数信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、その変換したデジタル信号を受信信号として記憶装置３３に記録する。記憶装置３３は、ＡＤ変換器３２からの受信信号を記憶する。記憶装置３３は、受信強度演算手段３４からの要求に応じて受信信号を受信強度演算手段３４へ出力する。受信強度演算手段３４は、記憶装置３３から受信信号を受け、その受けた受信信号をフーリエ変換する。そして、受信強度演算手段３４は、時間−周波数上のデータに変換された受信信号から中心周波数ｆ０を中心とした一定の帯域幅の周波数帯域内での受信強度を測定し、その測定した受信強度を記憶装置３３に記録する。記憶装置３３は、演算手段５１からの要求に応じて受信強度を演算手段５１へ出力し、判定手段５３からの要求に応じて受信強度を判定手段５３へ出力する。
【００３２】
モニタリングデータ測定部４も、周波数チャネルの中心周波数ｆ０を予め設定されている。そして、モニタリングデータ測定部４は、アンテナ２を介して中心周波数ｆ０の周波数チャネルにおける無線信号に含まれる通信内容（モニタリングデータ）を受信し、その受信したモニタリングデータを記憶するとともに、その記憶したモニタリングデータを演算手段５１および判定手段５３へ出力する。
【００３３】
より具体的には、無線ＬＡＮインターフェース４１は、アンテナ２を介してモニターモードで中心周波数ｆ０の周波数チャネルにおけるモニタリングデータを受信し、その受信したモニタリングデータを記憶装置４２に記録する。この場合、無線ＬＡＮインターフェース４１は、サンプリングデータの記憶装置３３への記録時間を含むように、想定される最大時刻ズレ分だけ記録時間を前後に長めに取ってモニタリングデータを記憶装置４２に記録する。
【００３４】
記憶装置４２は、無線ＬＡＮインターフェース４１からのモニタリングデータを記憶する。そして、記憶装置４２は、演算手段５１からの要求に応じてモニタリングデータを演算手段５１へ出力し、判定手段５３からの要求に応じてモニタリングデータを判定手段５３へ出力する。
【００３５】
処理部５は、記憶装置３３から受信強度を読み出し、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出す。そして、処理部５は、その読み出した受信強度およびモニタリングデータに基づいて無線通信の状態を判定する。
【００３６】
より具体的には、演算手段５１は、記憶装置３３から受信強度を読み出し、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出す。このモニタリングデータは、受信時刻、データレート、フレームサイズおよびプリアンブルの長さを含む。
【００３７】
そして、演算手段５１は、モニタリングデータに含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて、信号送信の有無を示す矩形関数を作成する。
【００３８】
そうすると、演算手段５１は、後述する方法によって、相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら受信強度と矩形関数との相関関数を演算し、その演算した相関関数を検出手段５２へ出力する。
【００３９】
検出手段５２は、演算手段５１から相関関数を受け、その受けた相関関数に基づいて、相関関数が極大値を持つときの時刻差を検出する。そして、検出手段５２は、その検出した時刻差をＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差として判定手段５３へ出力する。
【００４０】
判定手段５３は、記憶装置３３から受信強度を受け、記憶装置４２からモニタリングデータを受け、検出手段５２から相対時刻差を受ける。そして、判定手段５３は、モニタリングデータに含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて、信号送信の有無を示す矩形関数を作成する。
【００４１】
そうすると、判定手段５３は、受信強度および矩形関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせる。そして、判定手段５３は、その重ね合わせの結果に基づいて無線通信空間における無線通信の状態を判定し、その判定結果を出力する。
【００４２】
図２は、ＲＦ信号に対する時間周波数解析の結果を示す図である。図２を参照して、無線装置周辺から受信したＲＦ信号をフーリエ変換すると、各周波数における信号成分のタイミングチャートが得られる。図２において、白い部分が信号成分である。
【００４３】
信号成分が得られた周波数帯の中心周波数は、サンプリングデータおよびモニタリングデータを記録する周波数チャネルの中心周波数ｆ０として決定される。そして、その決定された中心周波数ｆ０がサンプリングデータ測定部３およびモニタリングデータ測定部４に予め設定される。
【００４４】
信号成分が得られた周波数帯が複数の周波数帯からなる場合、その複数の周波数帯の任意の１つの中心周波数が中心周波数ｆ０として決定される。
【００４５】
図３は、受信強度の概念図である。また、図４は、矩形関数の概念図である。図３を参照して、受信強度は、中心周波数ｆ０を中心とした一定の帯域幅の周波数帯域内における無線信号の信号強度のタイミングチャートからなる。
【００４６】
図４を参照して、演算手段５１および判定手段５３の各々は、モニタリングデータに含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて、信号送信の有無を示す矩形関数を作成する。
【００４７】
ここで、受信強度（図３参照）をｘ（ｔ）とし、矩形関数（図４参照）をｐ１（ｔ）とする。
【００４８】
矩形関数ｐ１（ｔ）は、次式によって表される。
【００４９】
【数１】
【００５０】
演算手段５１は、受信強度ｘ（ｔ）と矩形関数ｐ１（ｔ）とを次式に代入して時刻差Δを変えながら相関関数Ｒｃｃ１（Δ）を演算する。
【００５１】
【数２】
【００５２】
なお、式（２）において、Ｔは、計算に寄与する時間長を表す。
【００５３】
実際には、観測対象の周波数チャネルにおける中心周波数ｆ０を中心とした一定の帯域幅の周波数帯域内における無線信号の推定受信強度を表す有限長の時系列データｘｊでｘ（ｔ）を置き換え、時系列データｘｊを用いて次式によって相関関数Ｒ１ｉを演算する。
【００５４】
【数３】
【００５５】
なお、式（３）において、Ｎｓは、時系列データｘｊのうち、計算に寄与させるサンプル数であり、δｔは、時系列データの時間間隔である。
【００５６】
相関関数Ｒ１ｉがｉ＝ｋで鋭いピークを持つとき、ｋ・δｔがＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差となる。
【００５７】
図５は、実施の形態１における相関関数Ｒ１ｉの概念図である。時刻差ｉ・δｔを変えながら相関関数Ｒ１ｉを演算したとき、相関関数Ｒ１ｉは、受信強度ｘ（ｔ）と矩形関数ｐ１（ｔ）とが最も合致する点で鋭いピーク（単峰ピーク）を持つ。この鋭いピークが得られる時刻差が受信強度ｘ（ｔ）と矩形関数ｐ１（ｔ）との相対時刻差になる。
【００５８】
従って、検出手段５２は、演算手段５１から受けた相関関数Ｒ１ｉに基づいて、鋭いピークを検出し、その検出した鋭いピークが得られるときの時刻差を受信強度ｘ（ｔ）と矩形関数ｐ１（ｔ）との相対時刻差として検出する。
【００５９】
図６は、受信強度と矩形関数との重ね合わせの結果を示す図である。判定手段５３は、検出手段５２から受けた相対時刻差だけ受信強度および矩形関数のいずれか一方をシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせる。その結果、図６に示す重ね合わせの結果が得られる。
【００６０】
そして、判定手段５３は、受信強度と矩形関数とが合致した合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８をフレームとして判定し、合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８以外の部分をフレームが送信されていない部分、または受信に失敗したフレームとして判定する。
【００６１】
従って、フレームが送信されていた場合、その送信されたフレームを判定でき、フレームが送信されていない場合、フレームが送信されなかったと判定でき、干渉の影響によってフレームの受信に失敗した場合、フレームの受信に失敗したと判定できる。
【００６２】
また、合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８が、送信されたフレームとして判定された場合、合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８の相互の時間間隔に基づいて、無線通信が混雑しているか否かを判定できる。
【００６３】
上述したように、処理部５は、受信強度と矩形関数との相関関数Ｒ１ｉを演算し、その演算した相関関数Ｒ１ｉが極大になるときのＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差を求め、その求めた相対時刻差だけ受信強度および矩形関数のいずれか一方をシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、無線通信の状態を判定する。
【００６４】
その結果、受信強度と矩形関数との合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８がフレームとして判定され、合致部分ＭＨ１〜ＭＨ８以外の部分がフレームの受信に失敗した部分またはフレームが送信されていない部分として判定される。
【００６５】
従って、干渉の影響により受信強度が大きくなった場合でも、その受信強度が大きくなった部分で受信強度変動と合致する矩形関数が存在しなければ、干渉の影響によってフレームの受信に失敗したと判定できる。即ち、フレームの受信に失敗した事実を得ることができる。
【００６６】
また、ＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差を求め、その求めた相対時刻差だけ受信強度および矩形関数のいずれか一方をシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせるので、受信したフレームの受信時刻が各種の処理遅延に起因するオフセットを含んでいても、そのオフセットを回避して無線通信の状態を判定できる。即ち、従来の時間の測定精度に関する問題を解決できる。
【００６７】
更に、受信強度と矩形関数とを重ね合わせた結果に基づいて無線通信の状態を判定するので、広帯域のサンプリングデータを取得する必要がなく、複雑な処理が不要である。従って、簡易に無線通信の状態を判定できる。
【００６８】
図７は、実施の形態１における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。図７を参照して、一連の動作が開始されると、処理部５の演算手段５１は、無線信号のサンプリングデータを時間周波数解析して得られたデータの中心周波数における受信強度を記憶装置３３から読み出す（ステップＳ１）。
【００６９】
そして、演算手段５１は、モニタリングデータを記憶装置４２から読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて、信号送信の有無を示す矩形関数を生成する（ステップＳ２）。
【００７０】
そうすると、演算手段５１は、相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら受信強度と矩形関数との相関関数を上述した方法によって演算する（ステップＳ３）。
【００７１】
検出手段５２は、演算手段５１から相関関数を受け、その受けた相関関数が極大になるときのＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との時刻差を相対時刻差として検出する（ステップＳ４）。
【００７２】
そして、判定手段５３は、受信強度および矩形関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、無線通信の状態を判定する（ステップＳ５）。これによって、一連の動作は、終了する。
【００７３】
処理部５における処理は、実際には、プログラムによって実行される。
【００７４】
図８は、パーソナルコンピュータの概略図である。図８を参照して、パーソナルコンピュータ１００は、入出力部１１０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２０と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３０と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４０と、バスＢＳとを備える。
【００７５】
入出力部１１０、ＲＯＭ１２０、ＲＡＭ１３０、およびＣＰＵ１４０は、バスＢＳを介して相互に接続される。
【００７６】
入出力部１１０は、記憶装置３３から受信強度を受け、その受けた受信強度をバスＢＳを介してＲＡＭ１３０に格納する。また、入出力部１１０は、記憶装置４２からモニタリングデータを受け、その受けたモニタリングデータをバスＢＳを介してＲＡＭ１３０に格納する。更に、入出力部１１０は、ＣＰＵ１４０が判定した無線通信の状態をバスＢＳを介して受け、その受けた無線通信の状態を外部へ出力する。
【００７７】
ＲＯＭ１２０は、図７に示すフローチャートからなるプログラムＰＲＯＧ１を格納する。ＲＡＭ１３０は、ＣＰＵ１４０のワークメモリである。
【００７８】
ＣＰＵ１４０は、プログラムＰＲＯＧ１をバスＢＳを介してＲＯＭ１２０から読み出し、その読み出したプログラムＰＲＯＧ１を実行し、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する。そして、ＣＰＵ１４０は、その無線通信の状態の判定結果をバスＢＳを介して入出力部１１０へ出力する。
【００７９】
この場合、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて矩形関数を生成し（ステップＳ２参照）、その生成した矩形関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【００８０】
そして、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から受信強度を読み出し、その読み出した受信強度と矩形関数との相関関数を演算し（ステップＳ３参照）、その演算した相関関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【００８１】
その後、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から相関関数を読み出し、その読み出した相関関数が極大になるときの相対時刻差を検出し（ステップＳ４参照）、その検出した相対時刻差をＲＡＭ１３０に格納する。
【００８２】
引き続いて、ＣＰＵ１４０は、受信強度、矩形関数および相対時刻差をＲＡＭ１３０から読み出し、その読み出した受信強度、矩形関数および相対時刻差に基づいて、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する（ステップＳ５参照）。
【００８３】
このように、プログラムＰＲＯＧ１は、無線通信の状態の判定をＣＰＵ１４０（コンピュータ）に実行させるためのプログラムである。
【００８４】
図７に示すフローチャートを実行して無線通信の状態を判定する場合、受信強度の個数が少なくても、無線通信の状態を安定して判定できる。そして、相関関数の計算には、多くの計算量が必要である。
【００８５】
従って、図７に示す無線通信の状態の判定方法は、高速な演算器が搭載されていれば、少ないデータで安定して無線通信の状態を判定できる方法である。この場合、受信強度を保持する記憶領域（ＲＡＭ１３０）を少なくできる。
【００８６】
［実施の形態２］
図９は、実施の形態２による無線装置の構成図である。図９を参照して、実施の形態２による無線装置１０Ａは、図１に示す無線装置１０の処理部５を処理部５Ａに代えたものであり、その他は、無線装置１０と同じである。
【００８７】
処理部５Ａは、図１に示す処理部５の演算手段５１を演算手段５１Ａに代え、判定手段５３を判定手段５３Ａに代えたものであり、その他は、処理部５と同じである。
【００８８】
演算手段５１Ａは、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻のみからなるインパルス列を信号送信の有無を示すものとして生成する。
【００８９】
そして、演算手段５１Ａは、その生成したインパルス列と受信強度との相関関数を演算し、その演算した相関関数を検出手段５２へ出力する。
【００９０】
演算手段５１Ａは、その他、演算手段５１と同じ機能を果たす。
【００９１】
判定手段５３Ａは、演算手段５１Ａと同様に、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻のみからなるインパルス列を信号送信の有無を示すものとして生成する。そして、判定手段５３Ａは、受信強度およびインパルス列のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する。
【００９２】
判定手段５３Ａは、その他、判定手段５３と同じ機能を果たす。
【００９３】
図１０は、インパルス列の概念図である。図１０を参照して、インパルス列は、各受信時刻をインパルス応答によって表したものである。
【００９４】
インパルス列（図１０参照）をｐ２（ｔ）とすると、インパルス列ｐ２（ｔ）は、次式によって表される。
【００９５】
【数４】
【００９６】
なお、式（４）において、Ｎｆは、インパルス列ｐ２（ｔ）を構成するインパルス数（受信フレーム数）であり、δ（ｔ）は、ディラックのデルタ関数である。
【００９７】
演算手段５１Ａは、受信強度ｘ（ｔ）とインパルス列ｐ２（ｔ）とを次式に代入して時刻差Δを変えながら相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を演算する。
【００９８】
【数５】
【００９９】
相関関数Ｒｃｃ２（Δ）は、モニタリングデータ上における各フレームの受信時刻ｔｐｉをΔだけシフトさせ、その時刻ｔｐｉ−Δにおける受信強度ｘ（ｔｐｉ−Δ）を足し合わせたものに相当する。
【０１００】
従って、時刻補正値Δが適切な値であれば、ｘ（ｔｐｉ−Δ）の多くは、対応するフレーム到来期間内の１点を示すと期待される。その結果、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）は、適切な時刻補正値Δの付近で極大値になる。
【０１０１】
図１１は、実施の形態２における相関関数Ｒｃｃ２（Δ）の概念図である。図１１の（ａ）は、サンプリング時間が１秒でその間に含まれる平均インパルス数（平均受信フレーム数）が１９１個であるときの相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を示し、図１１の（ｂ）は、サンプリング時間が１０秒でその間に含まれる平均インパルス数が１９１４個であるときの相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を示す。
【０１０２】
平均インパルス数が充分に多い場合、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）は、１つのピークを持つ（図１１の（ａ）参照）。しかし、平均インパルス数が少ない場合、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）は、ピークを持たない（図１１の（ｂ）参照）。
【０１０３】
従って、平均インパルス数が充分に多い場合、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）が極大になるときの時刻差を相対時刻差として検出できる。
【０１０４】
無線装置１０Ａの検出手段５２は、演算手段５１Ａから受けた相関関数Ｒｃｃ２（Δ）が極大になるときの時刻差を相対時刻差として検出し、その検出した相対時刻差を判定手段５３Ａへ出力する。
【０１０５】
判定手段５３Ａは、検出手段５２から相対時刻差を受け、その受けた相対時刻差だけ受信強度およびインパルス列のいずれか一方をシフトして受信強度およびインパルス列を重ね合わせ、その重ね合わせたの結果に基づいて、判定手段５３と同じ方法によって無線通信の状態を判定する。
【０１０６】
上述したように、処理部５Ａは、受信強度とインパルス列との相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を演算し、その演算した相関関数Ｒｃｃ２（Δ）が極大になるときのＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差を求め、その求めた相対時刻差だけ受信強度およびインパルス列のいずれか一方をシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、無線通信の状態を判定する。
【０１０７】
その結果、受信強度とインパルス列との合致部分がフレームとして判定され、合致部分以外の部分がフレームの受信に失敗した部分またはフレームが送信されていない部分として判定される。
【０１０８】
従って、干渉の影響により受信強度が大きくなった場合でも、その受信強度が大きくなった付近で受信強度変動と合致するインパルス列が存在しなければ、干渉の影響によってフレームの受信に失敗したと判定できる。即ち、フレームの受信に失敗した事実を得ることができる。
【０１０９】
また、ＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との相対時刻差を求め、その求めた相対時刻差だけ受信強度およびインパルス列のいずれか一方をシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせるので、受信したフレームの受信時刻が各種の処理遅延に起因するオフセットを含んでいても、そのオフセットを回避して無線通信の状態を判定できる。即ち、従来の時間の測定精度に関する問題を解決できる。
【０１１０】
更に、受信強度とインパルス列とを重ね合わせた結果に基づいて無線通信の状態を判定するので、広帯域のサンプリングデータを取得する必要がなく、複雑な処理が不要である。従って、簡易に無線通信の状態を判定できる。
【０１１１】
図１２は、実施の形態２における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートは、図７に示すフローチャートのステップＳ２，Ｓ３，Ｓ５をそれぞれステップＳ２Ａ，Ｓ３Ａ，Ｓ５Ａに代えたものであり、その他は、図７に示すフローチャートと同じである。
【０１１２】
図１２を参照して、一連の動作が開始されると、上述したステップＳ１が実行される。そして、演算手段５１Ａは、モニタリングデータを記憶装置４２から読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて、信号送信の有無を示すインパルス列を生成する（ステップＳ２Ａ）。
【０１１３】
その後、演算手段５１Ａは、相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら受信強度とインパルス列との相関関数を演算する（ステップＳ３Ａ）。
【０１１４】
そして、上述したステップＳ４が実行される。
【０１１５】
その後、判定手段５３Ａは、受信強度を記憶装置３３から受け、モニタリングデータを記憶装置４２から受け、相対時刻差を検出手段５２から受ける。そして、判定手段５３Ａは、その受けたモニタリングデータに基づいてインパルス列を生成する。その後、判定手段５３Ａは、受信強度およびインパルス列のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせ、その重ね合わせたの結果に基づいて無線通信の状態を判定する（ステップＳ５Ａ）。これによって、一連の動作が終了する。
【０１１６】
なお、実施の形態２においても、無線通信の状態の判定は、プログラムによって実行される。即ち、パーソナルコンピュータ１００のＲＯＭ１２０は、図１２に示すフローチャートからなるプログラムＰＲＯＧ２を格納しており、ＣＰＵ１４０は、バスＢＳを介してＲＯＭ１２０からプログラムＰＲＯＧ２を読み出して実行し、上述した方法によって無線通信の状態を判定する。そして、ＣＰＵ１４０は、その無線通信の状態の判定結果をバスＢＳを介して入出力部１１０へ出力する。
【０１１７】
この場合、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいてインパルス列を生成し（ステップＳ２Ａ参照）、その生成したインパルス列をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１１８】
そして、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から受信強度を読み出し、その読み出した受信強度とインパルス列との相関関数を演算し（ステップＳ３Ａ参照）、その演算した相関関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１１９】
その後、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から相関関数を読み出し、その読み出した相関関数が極大になるときの相対時刻差を検出し（ステップＳ４参照）、その検出した相対時刻差をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１２０】
引き続いて、ＣＰＵ１４０は、受信強度、インパルス列および相対時刻差をＲＡＭ１３０から読み出し、その読み出した受信強度、インパルス列および相対時刻差に基づいて、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する（ステップＳ５Ａ参照）。
【０１２１】
このように、プログラムＰＲＯＧ２は、無線通信の状態の判定をＣＰＵ１４０（コンピュータ）に実行させるためのプログラムである。
【０１２２】
図１２に示すフローチャートを実行して無線通信の状態を判定する場合、サンプリングデータ量当たりの計算量が少なくなる。即ち、計算量がサンプリングデータ量に対し［フレームレート／サンプリングレート］の比率で減少する。例えば、無線ＬＡＮの受信信号の受信強度を１μｓｅｃの間隔で取得し、無線ＬＡＮのフレームが平均１００μｓｅｃの間隔（サンプリングレートの１００倍）で到来しているとき、計算量を１／１００の程度まで減少できる。そして、計算には、必ずしも高速な演算器を必要としない。
【０１２３】
一方、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）の計算には、上述したように大量のデータが必要である。
【０１２４】
従って、大容量のメモリを使用できるなら、演算器は低速でよいので、実施の形態２による無線通信の状態の判定方法が適している。
【０１２５】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０１２６】
［実施の形態３］
図１３は、実施の形態３による無線装置の構成図である。図１３を参照して、実施の形態３による無線装置１０Ｂは、図１に示す無線装置１０の処理部５を処理部５Ｂに代えたものであり、その他は、無線装置１０と同じである。
【０１２７】
処理部５Ｂは、図１に示す処理部５の演算手段５１を演算手段５１Ｂに代え、検出手段５２を検出手段５２Ａに代え、判定手段５３を判定手段５３Ｂに代えたものであり、その他は、処理部５と同じである。
【０１２８】
演算手段５１Ｂは、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて信号送信の有無を示す矩形関数を生成する。また、演算手段５１Ｂは、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻のみからなるインパルス列を信号送信の有無を示すものとして生成する。
【０１２９】
そして、演算手段５１Ｂは、その生成したインパルス列と受信強度との相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を上述した方法によって演算し、その演算した相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を検出手段５２Ａへ出力する。
【０１３０】
その後、演算手段５１Ｂは、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）の極大値が閾値よりも小さいことを示す信号ＮＰＫを受けると、受信強度と矩形関数との相関関数Ｒ１ｉを演算し、その演算した相関関数Ｒ１ｉを検出手段５２Ａへ出力する。
【０１３１】
その他、演算手段５１Ｂは、演算手段５１と同じ機能を果たす。
【０１３２】
検出手段５２Ａは、演算手段５１Ｂから相関関数Ｒｃｃ２（Δ）を受けると、その受けた相関関数Ｒｃｃ２（Δ）の極大値を検出する。そして、検出手段５２Ａは、閾値を予め保持しており、その検出した極大値が閾値以上であるか否かを判定する。
【０１３３】
検出手段５２Ａは、極大値が閾値以上であるとき、極大値が得られたときの時刻差を相対時刻差として検出し、その検出した相対時刻差を判定手段５３Ｂへ出力する。
【０１３４】
一方、検出手段５２Ａは、極大値が閾値よりも小さいとき、信号ＮＰＫを生成して演算手段５１Ｂおよび判定手段５３Ｂへ出力する。そして、検出手段５２Ａは、相関関数Ｒ１ｉを演算手段５１Ｂから受けると、相関関数Ｒ１ｉの鋭いピークが得られるときの時刻差を相対時刻差として検出し、その検出した相対時刻差を判定手段５３Ｂへ出力する。
【０１３５】
判定手段５３Ｂは、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻およびフレームサイズに基づいて信号送信の有無を示す矩形関数を生成する。また、判定手段５３Ｂは、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに含まれる受信時刻のみからなるインパルス列を信号送信の有無を示すものとして生成する。
【０１３６】
判定手段５３Ｂは、信号ＮＰＫを受ける前に相対時刻差を検出手段５２Ａから受けると、その受けた相対時刻差だけ受信強度およびインパルス列のいずれか一方をシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、判定手段５３と同じ方法によって無線通信の状態を判定する。
【０１３７】
また、判定手段５３Ｂは、信号ＮＰＫを検出手段５２Ａから受け、その後、相対時刻差を検出手段５２Ａから受けると、その受けた相対時刻差だけ受信強度および矩形関数のいずれか一方をシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、判定手段５３と同じ方法によって無線通信の状態を判定する。
【０１３８】
判定手段５３Ｂは、その他、判定手段５３と同じ機能を果たす。
【０１３９】
図１４は、実施の形態３における無線通信の状態を判定する方法を示すフローチャートである。
【０１４０】
図１４を参照して、一連の動作が開始されると、処理部５Ｂの演算手段５１Ｂは、無線信号のサンプリングデータを時間周波数解析して得られたデータの中心周波数における受信強度を記憶装置３３から読み出す（ステップＳ１１）。
【０１４１】
そして、演算手段５１Ｂは、モニタリングデータを記憶装置４２から読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて、信号送信の有無を示すインパルス列を生成する（ステップＳ１２）。
【０１４２】
そうすると、演算手段５１Ｂは、相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら受信強度とインパルス列との相関関数を上述した方法によって演算する（ステップＳ１３）。
【０１４３】
そして、演算手段５１Ｂは、その演算した相関関数を検出手段５２Ａへ出力する。検出手段５２Ａは、相関関数の極大値を検出し（ステップＳ１４）、その検出した極大値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【０１４４】
ステップＳ１５において、極大値が閾値以上であると判定されたとき、検出手段５２Ａは、相関関数が極大になるときのＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との時刻差を相対時刻差として検出する（ステップＳ１６）。そして、検出手段５２Ａは、その検出した相対時刻差を判定手段５３Ｂへ出力する。
【０１４５】
判定手段５３Ｂは、受信強度を記憶装置３３から受け、モニタリングデータを記憶装置４２から受け、相対時刻差を検出手段５２Ａから受ける。そして、判定手段５３Ｂは、その受けたモニタリングデータに基づいてインパルス列を生成する。その後、判定手段５３Ｂは、受信強度およびインパルス列のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度とインパルス列とを重ね合わせ、その重ね合わせたの結果に基づいて無線通信の状態を判定する（ステップＳ１７）。
【０１４６】
一方、ステップＳ１５において、極大値が閾値よりも小さいと判定されたとき、検出手段５２Ａは、信号ＮＰＫを生成し、その生成した信号ＮＰＫを演算手段５１Ｂおよび判定手段５３Ｂへ出力する。
【０１４７】
演算手段５１Ｂは、検出手段５２Ａからの信号ＮＰＫに応じて、記憶装置４２からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて、信号送信の有無を示す矩形関数を生成する（ステップＳ１８）。
【０１４８】
そして、演算手段５１Ｂは、相関関数演算を開始する信号送信関数の先頭時刻を変えながら受信強度と矩形関数との相関関数を演算し（ステップＳ１９）、その演算した相関関数を検出手段５２Ａへ出力する。
【０１４９】
検出手段５２Ａは、演算手段５１Ｂから相関関数を受け、その受けた相関関数が極大になるときのＲＦ信号の受信時刻とモニタリングデータの記録時刻との時刻差を相対時刻差として検出し（ステップＳ２０）、その検出した相対時刻差を判定手段５３Ｂへ出力する。
【０１５０】
その後、判定手段５３Ｂは、受信強度および矩形関数のいずれか一方を相対時刻差だけシフトして受信強度と矩形関数とを重ね合わせ、その重ね合わせの結果に基づいて、無線通信の状態を判定する（ステップＳ２１）。
【０１５１】
そして、ステップＳ１７またはステップＳ２１の後、一連の動作は終了する。
【０１５２】
このように、実施の形態３においては、計算量が少ない実施の形態２による方法によって無線通信の状態を判定し（ステップＳ１１〜Ｓ１４，Ｓ１５の“ＹＥＳ”，Ｓ１６，Ｓ１７参照）、相関関数の極大値が閾値よりも小さい場合、実施の形態１による方法によって無線通信の状態を判定する（ステップＳ１１〜Ｓ１４，Ｓ１５の“ＮＯ”，Ｓ１８〜Ｓ２１参照）。
【０１５３】
これによって、計算量が少ない実施の形態２による方法によって無線通信の状態を判定できない場合でも、既に取得したデータを用いて無線通信の状態を安定して判定できる。
【０１５４】
なお、実施の形態３においても、無線通信の状態の判定は、プログラムによって実行される。即ち、パーソナルコンピュータ１００のＲＯＭ１２０は、図１４に示すフローチャートからなるプログラムＰＲＯＧ３を格納しており、ＣＰＵ１４０は、バスＢＳを介してＲＯＭ１２０からプログラムＰＲＯＧ３を読み出して実行し、上述した方法によって無線通信の状態を判定する。そして、ＣＰＵ１４０は、その無線通信の状態の判定結果をバスＢＳを介して入出力部１１０へ出力する。
【０１５５】
この場合、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいてインパルス列を生成し（ステップＳ１２参照）、その生成したインパルス列をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１５６】
そして、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から受信強度を読み出し、その読み出した受信強度とインパルス列との相関関数を演算し（ステップＳ１３参照）、その演算した相関関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１５７】
その後、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から相関関数を読み出し、その読み出した相関関数の極大値を検出し（ステップＳ１４参照）、その検出した極大値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５参照）。
【０１５８】
そして、極大値が閾値以上であるとき、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から相関関数を読み出し、その読み出した相関関数が極大になるときの相対時刻差を検出し（ステップＳ１６参照）、その検出した相対時刻差をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１５９】
引き続いて、ＣＰＵ１４０は、受信強度、インパルス列および相対時刻差をＲＡＭ１３０から読み出し、その読み出した受信強度、インパルス列および相対時刻差に基づいて、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する（ステップＳ１７参照）。
【０１６０】
一方、極大値が閾値よりも小さいとき、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０からモニタリングデータを読み出し、その読み出したモニタリングデータに基づいて矩形関数を生成し（ステップＳ１８参照）、その生成した矩形関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１６１】
そして、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から受信強度を読み出し、その読み出した受信強度と矩形関数との相関関数を演算し（ステップＳ１９参照）、その演算した相関関数をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１６２】
その後、ＣＰＵ１４０は、ＲＡＭ１３０から相関関数を読み出し、その読み出した相関関数が極大になるときの相対時刻差を検出し（ステップＳ２０参照）、その検出した相対時刻差をＲＡＭ１３０に格納する。
【０１６３】
引き続いて、ＣＰＵ１４０は、受信強度、矩形関数および相対時刻差をＲＡＭ１３０から読み出し、その読み出した受信強度、矩形関数および相対時刻差に基づいて、上述した方法によって、無線通信の状態を判定する（ステップＳ２１参照）。
【０１６４】
このように、プログラムＰＲＯＧ３は、無線通信の状態の判定をＣＰＵ１４０（コンピュータ）に実行させるためのプログラムである。
【０１６５】
その他は、実施の形態１，２と同じである。
【０１６６】
上記においては、無線装置１０，１０Ａ，１０Ｂの各々は、１個のサンプリングデータ測定部３と、１個のモニタリングデータ測定部４とを備えると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、無線装置１０，１０Ａ，１０Ｂの各々は、無線通信の状態を判定した中心周波数の個数と同じ個数のサンプリングデータ測定部３およびモニタリングデータ測定部４を備えていてもよい。
【０１６７】
この場合、処理部５，５Ａ，５Ｂの各々の個数は、１個であってもよく、サンプリングデータ測定部３およびモニタリングデータ測定部４の個数と同じ個数であってもよい。処理部５，５Ａ，５Ｂの各々の個数が１個である場合、処理部５，５Ａ，５Ｂの各々は、複数の中心周波数の各々において、上述した方法によって無線通信の状態を判定する。
【０１６８】
また、上記においては、無線装置１０，１０Ａ，１０Ｂの各々は、無線通信の状態を判定し、その判定結果を外部へ出力すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限られず、無線装置１０，１０Ａ，１０Ｂの各々は、上述した方法によって、相対時刻差を検出し、その検出した相対時刻差を外部へ出力するようにしてもよい。この場合、外部へ出力された相対時刻差は、複数の無線装置間でフレームの送受信のタイミングを同期させる等、無線通信の各種の制御に用いられる。
【０１６９】
なお、この発明の実施の形態においては、矩形関数またはインパルス列は、「信号送信関数」を構成する。
【０１７０】
また、この発明の実施の形態においては、相関関数Ｒｃｃ２（Δ）は、「第１の相関関数」を構成し、相関関数Ｒ１ｉは、「第２の相関関数」を構成する。
【０１７１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
この発明は、無線通信の状態を判定する無線装置、または無線通信の状態の判定をコンピュータに実行させるためのプログラムに適用される。
【符号の説明】
【０１７３】
１，２ アンテナ、３ サンプリングデータ測定部、４ モニタリングデータ測定部、５，５Ａ，５Ｂ 処理部、１０，１０Ａ，１０Ｂ 無線装置、３１ ダウンコンバータ、３２ ＡＤ変換器、３３，４２ 記憶装置、３４ 受信強度演算手段、４１ 無線ＬＡＮインターフェース、５１，５１Ａ，５１Ｂ 演算手段、５２，５２Ａ 検出手段、５３，５３Ａ，５３Ｂ 判定手段、１００ パーソナルコンピュータ、１１０ 入出力部、１２０ ＲＯＭ、１３０ ＲＡＭ、１４０ ＣＰＵ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の１つの周波数チャネルの中心周波数における無線信号の受信強度を測定する第１の測定部と、
前記１つの周波数チャネルの中心周波数における無線信号に含まれる通信内容を記録する第２の測定部と、
前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて信号送信の有無を示す信号送信関数を演算し、その演算した信号送信関数と前記受信強度との相関関数を前記信号送信関数の相関関数演算を開始する先頭時刻を変えながら演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算された相関関数が極大値を持つときの前記時刻差を相対時刻差として検出する検出手段と、
前記受信強度および前記信号送信関数のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記信号送信関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定する判定手段とを備える無線装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻と前記信号の長さとからなる矩形関数を前記信号送信関数として演算する、請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻のみからなるインパルス列を前記信号送信関数として演算する、請求項１に記載の無線装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻のみからなるインパルス列を前記信号送信関数として演算し、その演算したインパルス列からなる前記信号送信関数を用いて第１の相関関数を演算し、その演算した第１の相関関数に基づいて前記相対時刻差が検出されないとき、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻と前記信号の長さとからなる矩形関数を演算し、その演算した矩形関数からなる前記信号送信関数を用いて第２の相関関数を演算し、
前記検出手段は、前記第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、前記極大値が得られたときの前記時刻差を前記相対時刻差として検出し、前記第１の相関関数の極大値が閾値よりも小さいとき、前記第２の相関関数に基づいて前記相対時刻差を検出し、
前記判定手段は、前記第１の相関関数の極大値が前記閾値以上であるとき、前記受信強度および前記インパルス列のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記インパルス列とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定し、前記第１の相関関数の極大値が前記閾値よりも小さいとき、前記受信強度および前記矩形関数のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記矩形関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定する、請求項１に記載の無線装置。
【請求項５】
演算手段が、任意の１つの周波数チャネルの中心周波数において記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて信号送信の有無を示す信号送信関数を演算する第１のステップと、
前記演算手段が、前記１つの周波数チャネルの中心周波数において測定された無線信号の受信強度と前記第１のステップにおいて演算された信号送信関数との相関関数を前記信号送信関数の相関関数演算を開始する基準時刻を変えながら演算する第２のステップと、
検出手段が、前記第２のステップにおいて演算された相関関数が極大値を持つときの前記時刻差を相対時刻差として検出する第３のステップと、
判定手段が、前記受信強度および前記信号送信関数のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記信号送信関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定する第４のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項６】
前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻と前記信号の長さとからなる矩形関数を前記信号送信関数として演算する、請求項５に記載のプログラム。
【請求項７】
前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻のみからなるインパルス列を前記信号送信関数として演算する、請求項５に記載のプログラム。
【請求項８】
前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻のみからなるインパルス列を前記信号送信関数として演算し、その演算したインパルス列からなる前記信号送信関数を用いて第１の相関関数を演算し、その演算した第１の相関関数に基づいて前記相対時刻差が検出されないとき、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻と前記信号の長さとからなる矩形関数を演算し、その演算した矩形関数からなる前記信号送信関数を用いて第２の相関関数を演算し、
前記検出手段は、前記第３のステップにおいて、前記第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、前記極大値が得られたときの前記時刻差を前記相対時刻差として検出し、前記第１の相関関数の極大値が前記閾値よりも小さいとき、前記第２の相関関数に基づいて前記相対時刻差を検出し、
前記判定手段は、前記第４のステップにおいて、前記第１の相関関数の極大値が前記閾値以上であるとき、前記受信強度および前記インパルス列のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記インパルス列とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定し、前記第１の相関関数の極大値が前記閾値よりも小さいとき、前記受信強度および前記矩形関数のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記矩形関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定する、請求項５に記載のプログラム。
【請求項１】
任意の１つの周波数チャネルの中心周波数における無線信号の受信強度を測定する第１の測定部と、
前記１つの周波数チャネルの中心周波数における無線信号に含まれる通信内容を記録する第２の測定部と、
前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて信号送信の有無を示す信号送信関数を演算し、その演算した信号送信関数と前記受信強度との相関関数を前記信号送信関数の相関関数演算を開始する先頭時刻を変えながら演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算された相関関数が極大値を持つときの前記時刻差を相対時刻差として検出する検出手段と、
前記受信強度および前記信号送信関数のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記信号送信関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定する判定手段とを備える無線装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻と前記信号の長さとからなる矩形関数を前記信号送信関数として演算する、請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻のみからなるインパルス列を前記信号送信関数として演算する、請求項１に記載の無線装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻のみからなるインパルス列を前記信号送信関数として演算し、その演算したインパルス列からなる前記信号送信関数を用いて第１の相関関数を演算し、その演算した第１の相関関数に基づいて前記相対時刻差が検出されないとき、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻と前記信号の長さとからなる矩形関数を演算し、その演算した矩形関数からなる前記信号送信関数を用いて第２の相関関数を演算し、
前記検出手段は、前記第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、前記極大値が得られたときの前記時刻差を前記相対時刻差として検出し、前記第１の相関関数の極大値が閾値よりも小さいとき、前記第２の相関関数に基づいて前記相対時刻差を検出し、
前記判定手段は、前記第１の相関関数の極大値が前記閾値以上であるとき、前記受信強度および前記インパルス列のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記インパルス列とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定し、前記第１の相関関数の極大値が前記閾値よりも小さいとき、前記受信強度および前記矩形関数のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記矩形関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定する、請求項１に記載の無線装置。
【請求項５】
演算手段が、任意の１つの周波数チャネルの中心周波数において記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて信号送信の有無を示す信号送信関数を演算する第１のステップと、
前記演算手段が、前記１つの周波数チャネルの中心周波数において測定された無線信号の受信強度と前記第１のステップにおいて演算された信号送信関数との相関関数を前記信号送信関数の相関関数演算を開始する基準時刻を変えながら演算する第２のステップと、
検出手段が、前記第２のステップにおいて演算された相関関数が極大値を持つときの前記時刻差を相対時刻差として検出する第３のステップと、
判定手段が、前記受信強度および前記信号送信関数のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記信号送信関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定する第４のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項６】
前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻と前記信号の長さとからなる矩形関数を前記信号送信関数として演算する、請求項５に記載のプログラム。
【請求項７】
前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻のみからなるインパルス列を前記信号送信関数として演算する、請求項５に記載のプログラム。
【請求項８】
前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻のみからなるインパルス列を前記信号送信関数として演算し、その演算したインパルス列からなる前記信号送信関数を用いて第１の相関関数を演算し、その演算した第１の相関関数に基づいて前記相対時刻差が検出されないとき、前記記録された無線信号に含まれる通信内容に基づいて前記信号送信の時刻と前記信号の長さとからなる矩形関数を演算し、その演算した矩形関数からなる前記信号送信関数を用いて第２の相関関数を演算し、
前記検出手段は、前記第３のステップにおいて、前記第１の相関関数の極大値が閾値以上であるとき、前記極大値が得られたときの前記時刻差を前記相対時刻差として検出し、前記第１の相関関数の極大値が前記閾値よりも小さいとき、前記第２の相関関数に基づいて前記相対時刻差を検出し、
前記判定手段は、前記第４のステップにおいて、前記第１の相関関数の極大値が前記閾値以上であるとき、前記受信強度および前記インパルス列のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記インパルス列とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定し、前記第１の相関関数の極大値が前記閾値よりも小さいとき、前記受信強度および前記矩形関数のいずれか一方を前記相対時刻差だけシフトして前記受信強度と前記矩形関数とを相互に重ね合わせ、その重ね合わせた結果に基づいて、無線通信状態を判定する、請求項５に記載のプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１７６４１２（Ｐ２０１１−１７６４１２Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３７１００（Ｐ２０１０−３７１００）
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、支出負担行為担当官、総務省大臣官房会計課企画官、研究テーマ「同一周波数帯における複数無線システム間無線リソース制御技術の研究開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、支出負担行為担当官、総務省大臣官房会計課企画官、研究テーマ「同一周波数帯における複数無線システム間無線リソース制御技術の研究開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
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