異なる周波数キャリアを用いたミリ波通信リンク適応
【課題】 異なる２つの周波数キャリアを用いて、送信機と受信機との間において迅速な通信リンク適応を実現すること。
【解決手段】 受信機は、送信ビット列のうちからプリアンブルを検出し、それに続くペイロードの範囲で、修正されたビット数の累計が所定の閾値を超えていると判断（通信リンクの受信状態が悪化していることを検出）した場合には、相対的に低い周波数キャリアである通信リンクにおいて、送信ビット列の送信パラメータの変更（強化／弱化について４種類可）のリクエストを（送信機に向かって）通知する。一方で、送信機においては、その変更のリクエストを受信して、送信ビット列のうちのペイロードの送信を維持したままでその途中において、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを実行する。
【解決手段】 受信機は、送信ビット列のうちからプリアンブルを検出し、それに続くペイロードの範囲で、修正されたビット数の累計が所定の閾値を超えていると判断（通信リンクの受信状態が悪化していることを検出）した場合には、相対的に低い周波数キャリアである通信リンクにおいて、送信ビット列の送信パラメータの変更（強化／弱化について４種類可）のリクエストを（送信機に向かって）通知する。一方で、送信機においては、その変更のリクエストを受信して、送信ビット列のうちのペイロードの送信を維持したままでその途中において、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信リンクの制御に関するものであり、異なる周波数キャリアを用いて通信リンクの状態を動的に適応させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
より高い情報伝送を目指すため、６０ＧＨｚ帯のミリ波をキャリアとして用いる通信方式が脚光を浴びつつある。情報の伝送はフレームと呼ばれる単位で行われるが、フレームの時間長さが同一である場合、高い周波数キャリアのほうが、低い周波数キャリアに比べて、より多くの情報伝送がなされる。
【０００３】
高い周波数キャリアを用いて情報を伝送する場合、低い周波数キャリアに比べて短時間あたりの情報伝送量が増える一方、通信路におけるノイズの影響もうけやすく、一旦ノイズが増えて通信リンクの状態が悪化して通信が困難となってしまった場合には、失われてしまう単位時間当たりの情報量は非常に大きくなる。
【０００４】
そのため、通信路のリンクの状態を受信側で検出し、その結果を迅速に送信機にフィードバックして、リンクの状態に適応した情報伝送を行うことが望ましい。しかし従来技術では、ある一つだけのキャリアを用いて情報の送受信を行うため、ノイズ環境等の影響が送受信の両リンクの状態を悪化させてしまい、一旦送信不能な通信リンクの状態になってしまうと、送受信ともに情報のやり取りが出来なくなってしまう。
【０００５】
さらに、送信ビット列で構成されるフレームは、送信を途中で停止することは想定されておらず、フレームの送信の途中でリンクの状態が悪化した場合であっても、そのフレームの送信の完了を待った後にリンクの状態に関するフィードバックを行う必要があり、迅速なフィードバックが出来ていなかった。
【０００６】
特許文献１は、一つもしくは複数のパケットを送受信し、その「パケット毎」に誤り率などをもとめ、再送要求を行う、一般的な手法を記載する。しかし、長いパケット（ジャンボフレーム）の送信の途中で動的に送信機のパワーやアッテネータといったパラメータを変更して、パケットの送信の途中で通信品質を改善することが出来ない。
【０００７】
特許文献２は、初期情報、追加情報という異なった２つの情報を、高速な回線で初期情報を、低速な回線で追加情報を、それぞれ送信するシステムに関する。ここで、追加情報とは、初期情報の送信で正しく遅れなかった情報であり、再送が必要な情報のことを指すものと考えられる。
【０００８】
この特許文献２の目指すところは、再送が即時に必要で無いアプリケーションの場合は、再送は低速な回線で行うようにして、高速な回線の占有率をさげようというものである。しかし、長いパケット（ジャンボフレーム）の途中で動的に送信機のパワーやアッテネータといったパラメータを変更して、リンクの状態の改善をパケットの途中で行い通信品質を改善するというアプローチではない。
【０００９】
特許文献３では、ＭＩＭＯを用いた送受信機において、マルチパスの影響を測定し、それによってシンボル速度や変調の多値を変更するシステムが紹介されているが、送受信機は対向して、かつ、互いに同等の通信が出来ることが前提となっている。
【００１０】
シンボル速度や変調の多値の決定は、通信開始の前段階（初期）に、高いシンボル速度で試行し、マルチパスの影響が大きい場合下げていく方法がまず述べられている。その補足として、「このプロセスは、通信の前に行うこともできるが、データ通信の途中でもビット誤り率、フレーム誤り率、パケット誤り率、再送要求率（再送率）などを監視し、これらの数値が十分低くなるように適宜シンボル速度を低くすることもできる。」との記載がある。
【００１１】
しかし、送信機のシンボル速度が変わった場合、受信機がそのシンボル速度が変わったことを認識して正常に変更後のシンボル速度で受信できるように適応することを、即座に行うことは難しい。ここでは、長いパケット（ジャンボフレーム）の途中で動的に送信機のパワーやアッテネータといったパラメータを変更して、パケットの途中で通信品質を改善することは触れられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−２７４７５８号公報
【特許文献２】特開２００３−９２５３号公報
【特許文献３】特開２００９−２６０９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、迅速な通信リンク適応を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
異なる２つの周波数キャリアを用いて、迅速な通信リンク適応を実現する。
【００１５】
高い周波数キャリアのリンク状態に関する情報を、並行して用意されている別の低い周波数キャリアを用いて、高い周波数キャリアで送信中のフレームの途中であっても適時通信リンクの状態をフィードバックする。
【００１６】
ミリ波のペイロードの長いデータフレーム（ジャンボフレーム）を送信している途中（送信している最中）に、別チャネルにおいて、通信リンクの状態に関する情報を（送信機側に）フィードバックして制御する。
【００１７】
フィードバック制御にあたっては、ペイロードについて修正されたビット数の累計が、所定の閾値を超えているかどうかを判断する。
【００１８】
フィードバック制御にあたっては、送信ビット列の送信パラメータ（送信機のＲＦおよびベースバンドの送信に関わる）の変更のリクエストを通知する。
【００１９】
フィードバック制御する送信パラメータの内容としては、フレーム（送信ビット列）の送信の最中に、または、直後（次）のフレームからパラメータの変更が送信フレームに影響を及ぼすもの、を挙げることができる。
【００２０】
フレーム（送信ビット列）の送信の最中でも変更が可能なパラメータとしては、ＲＦのパワーアンプ、 アッテネータ、ベースバンドのＡＬＣ、を挙げることができる。
【００２１】
直後（次）のフレーム（送信ビット列）の送信から変更すべきパラメータとしては、 ベースバンドの変調、拡散（スプレッディング）、を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に従うことで、迅速な通信リンク適応を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明が適用される受信機と送信機とを含む全体構成を示す図である。
【図２】図２は、ミリ波で情報を転送中に、受信器の受信状態検出器によって通信リンクの状態が変化したことを検出した際に、Ｗｉｆｉ送信器で受信状態変化の情報を送信する様子を示す模式図である。
【図３】図３は、受信機の受信状態検出器における、通信リンクの状態の検出方法のフローチャートを示す図である。
【図４】図４は、送信機の送信パラメータ変更器における、処理フローチャートを示した図である。
【図５】図５は、送信機側での通信品質の強化を行う場合の処理のフローチャートを示した図である。
【図６】図６は、送信機側での通信品質の弱化を行う場合の処理のフローチャートを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以降の説明では、異なる２つの周波数キャリアの具体的な例として、高周波数キャリアとして６０ＧＨｚのミリ波を、低周波数キャリア（相対的に低い周波数キャリア）としては２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚの Ｗｉｆｉを、具体例として用いている。しかし、本発明の技術的思想の適用範囲は、ミリ波、Ｗｉｆｉという特定の組合せや、特定の周波数（帯）だけに限定されるものではないことに注意されたい。
【００２５】
図１は、本発明が適用される受信機と送信機とを含む全体構成を示す図である。
【００２６】
送信したい送信ビット列が送信機１００へ入力される。送信機１００の内部は３つの機能ブロックが存在し、ビット列をミリ波で送信するためのミリ波送信器１２０と、本発明の特徴であるリンクに関する情報をＷｉｆｉ経由で受け取るＷｉｆｉ受信器１６０、および、送信パラメータ変更器１８０で構成される。
【００２７】
ミリ波送信機１２０は、送信ビット列の信号処理をデジタルで行うベースバンド１３０と、ベースバンドで処理された送信ビット列を実際にミリ波で伝送するＲＦ１４０とで構成される。
【００２８】
ベースバンド１３０の機能として、エラー訂正符号器１３２や、送信ビットを拡散させてロバスト性を向上させる拡散器１３４、送信の変調を行う変調器１３６、および、送信の際の出力レベルを調整するＡＬＣ（Automatic Level Controller）１３８といった機能で構成される。
【００２９】
ＲＦ１４０は、ベースバンドからの出力レベルを調整するアッテネータ１４２や、増幅回路であるパワーアンプ１４４の機能を持つ。
【００３０】
送信パラメータ変更器１８０は、これらベースバンド１３０とＲＦ１４０内部の信号処理のパラメータを制御し、ＲＦ１４０で実際に送信される信号を調整する。
【００３１】
一方、受信機２００も同様に３つの機能ブロックが存在する。１つ目は、ミリ波受信機２２０であり、ミリ波によって伝送された情報から、送信されてきたビット列を受信ビット列として取り出す。２つ目はＷｉｆｉ送信器２６０であり、次に述べる受信状態検出器２８０によって検知したリンクの状態に関する情報をＷｉｆｉ経由で伝送する。３つ目は受信状態検出器２８０であり、ベースバンド２３０の受信の結果得られる情報から、リンクの状態を検出し、その情報をＷｉｆｉ経由で伝送する。
【００３２】
ベースバンド２３０は、ミリ波のフレームの開始部分であるプリアンブルを検出するプリアンブル検出器２３８や、受信したデータ列のエラー訂正符号の復号器２３２を持つ。ベースバンド２３０は、その他にも、拡散器２３４や、復調器２３６、を含む。
【００３３】
図２は、ミリ波で情報を転送中に、受信器の受信状態検出器によって通信リンクの状態が変化したことを検出した際に、Ｗｉｆｉ送信器で受信状態変化の情報を送信する様子を示す模式図である。
【００３４】
図２の横軸は時間である。図２の一番上の、「送信機から受信機へ（ミリ波）」で示されるものはミリ波のフレームであり、送信機によって送信ビットが送り出されている様子を示す。フレームは、プリアンブル、ヘッダ、ペイロードで構成される。
【００３５】
図２の中段にある受信状態検出器は、受信機２００の受信状態検出器２８０が観測したリンクの状態に関する指標として、縦軸は通信リンクの状態を示す。図の例では、時間の経過とともにミリ波のリンクの状態が悪化している状態を想定している。通信リンクの状態が悪化を検出すると、その情報に関してＷｉｆｉを用いて受信機２００から送信機１００に向かって通知する。
【００３６】
通信リンクの状態の悪化を検出するにあたっては、修正されたビット数の累計を取得して所定の閾値を超えているかどうかで判断することができる。手順の詳細は後述する。
【００３７】
図２の最下段の「受信機から送信器へ（Ｗｉｆｉ）」は、その通信リンクの状態に関するＷｉｆｉのフレームである。図の一番上のフレームの後半に示されるように、リンク状態の情報を受け取った後、送信機の送信パラメータを動的に変更している。このように、ミリ波において現在送信中であっても、ミリ波の通信リンクの状態に関する情報をＷｉｆｉ経由で送ることによって、ミリ波のフレームの転送中に変化するリンクの状態に応じて動的に送信パラメータを変更することを可能とする。
【００３８】
図３は、受信機の受信状態検出器における、通信リンクの状態の検出方法のフローチャートを示す図である。
【００３９】
受信機２００のミリ波受信器２２０に含まれるベースバンド２３０は、ミリ波のフレームの開始部分であるプリアンブルを検出するプリアンブル検出器２３８や、受信したデータ列のエラー訂正符号の復号器２３２を持つ（図１）。
【００４０】
前者のプリアンブル検出器２３８では、無線上でプリアンブルが送られているか否かを判定するために、受信した情報がプリアンブルとどの程度近いかを計算しており、その類似度を数値の情報として得ることができる。この数値を用いることで、プリアンブルが完全に検出されているか、もしくは、おそらくプリアンブルであろうといった不完全の判定が可能となる。
【００４１】
３００でミリ波の受信を開始して、３１０でプリアンブルの検出状態を取得する。
【００４２】
３２０でプリアンブルの検出が完全かどうかを判定する。完全に検出されている場合は、ミリ波のリンクが十分良好であると判定可能であるが、おそらくプリアンブルであろうといった不完全の判定の場合は、リンクの状態が不良であると判定される。具体的には、プリアンブルの判定機の出力する数値に閾値をもうけ、完全であるか、不完全であるかを判定する。
【００４３】
もし不完全であれば、それはリンクの状態が悪いということであるので、Ｗｉｆｉ経由で送信機１００側にリンクの状態が悪化しており送信パラメータの強化要求を通知する（３３０）。ここで強化要求とは、具体的には伝送に用いるミリ波の振幅を大きくしたり、変調やスプレッディングを変更することによる情報ビットの拡散割合を増やすことを意味する。
【００４４】
検出されたプリアンブルが起点となり、その検出されたプリアンブルに続くペイロードの範囲内において、以下の処理を行うことができる。
【００４５】
次に、受信したデータ列はエラー訂正符号によって保護されている。送信中のエラーがエラー訂正可能な範囲内の場合、エラー訂正符号の復号器２３２によって送信中のエラーが修正され、同時に、何ビットのエラーを修正したかの情報を得ることができる（３４０）。
【００４６】
３５０で、この修正ビット数の累計が所定の閾値を超えている（多い）場合には、通信リンクの状態が悪い（または、時間の経過とともに悪化している）と判断し、Ｗｉｆｉ経由で送信機側に、通信リンクの状態悪化のため送信パラメータの強化要求を通知する（３３０）。
【００４７】
次に、３６０で、修正ビット数の累計が閾値を超えない（少ない）場合、これは通信リンクの状態が十分に良い（または、時間の経過とともに良くなっている）と考えられる。通信リンクの状態が十分に良い場合は、送信器側のパラメータを変更して、例えば送信の際の出力を下げて無駄に大きな出力をさせないといった制御も可能である。
【００４８】
そこで、３６０で、修正ビット数の累計が閾値を超えない場合には、Ｗｉｆｉ経由で送信機側に通信リンクの状態が必要十分であるとして送信パラメータの弱化要求を通知する（３７０）。ここで弱化要求とは、具体的には伝送に用いるミリ波の振幅を小さくしたり、変調やスプレッディングを変更することによる情報ビットの拡散割合を減らすことを意味する。
【００４９】
アッテネータ、パワーアンプ、ＡＬＣは、ミリ波フレームを送信している途中（最中）に変更可能なパラメータである。
【００５０】
一方、変調・スプレッドは、フレームの開始時点で決定し、フレーム全体で一定である必要がある性質のパラメータであるため、フレームの途中では変更できないが、本発明の手法を応用することで、現時点のフレームが終了し次第、次のフレームから、変調・スプレッドを変更したフレームで送信することが可能となる。
【００５１】
なお、実際のシステム構成においては、これらの弱化要求、強化要求は、両方とも行う構成でも良いし、どちらか一方だけでも良い。
【００５２】
図４は、送信機の送信パラメータ変更器における、処理フローチャートを示した図である。
【００５３】
ミリ波送信開始（４００）後、Ｗｉｆｉ経由で送られてくる受信側で観測したリンク状態に関する情報に応じて、送信パラメータの変更を行う。具体的には、４１０でＷｉｆｉからリンクの状態が悪いため強化要求があった場合、４２０で送信パラメータは通信品質を強化するように変更を行う。 ４３０でＷｉｆｉからの要求がリンクの状態がよいため弱化要求であれば、４４０で送信パラメータは通信品質を弱化するように変更を行う。
【００５４】
図５は、送信機側での通信品質の強化を行う場合の処理のフローチャートを示した図である。
【００５５】
図５の例では、送信パラメータとして４種類がある場合について示す。なお、これら４つのパラメータすべてが必須ではなく、一部のパラメータだけであっても良い。
【００５６】
図５の例では、送信パラメータとしてアッテネータ、パワーアンプ、ＡＬＣ，変調/スプレッディングを想定する。強化要求があった場合はリンクの状態が悪化しているため、ミリ波の出力を強化するようにパラメータの変更を行う。アッテネータでの減衰がなされているのであれば、その減衰を弱めて信号を強化する。アッテネータがすでに減衰していないのであれば、次のパラメータであるパワーアンプに関して変更し、増幅が可能であれば、増幅をおこなう。パワーアンプの増幅が限界に達していれば、ＡＬＣのレベルを上げ、ＡＬＣが限界に達していれば、変調方式やスプレッディングといったパラメータの変更を行う。
【００５７】
図６は、送信機側での通信品質の弱化を行う場合の処理のフローチャートを示した図である。
【００５８】
弱化要求は、強化要求とは逆の処理となる。送信パラメータを変更することでミリ波の出力を弱めるよう制御を行う。
【００５９】
本発明の方法は、受信機あるいは送信機またはそれらの組合せの構成において実行することができる。または、それら単数または複数のコンピュータに実行させるプログラムとしても実施することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信リンクの制御に関するものであり、異なる周波数キャリアを用いて通信リンクの状態を動的に適応させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
より高い情報伝送を目指すため、６０ＧＨｚ帯のミリ波をキャリアとして用いる通信方式が脚光を浴びつつある。情報の伝送はフレームと呼ばれる単位で行われるが、フレームの時間長さが同一である場合、高い周波数キャリアのほうが、低い周波数キャリアに比べて、より多くの情報伝送がなされる。
【０００３】
高い周波数キャリアを用いて情報を伝送する場合、低い周波数キャリアに比べて短時間あたりの情報伝送量が増える一方、通信路におけるノイズの影響もうけやすく、一旦ノイズが増えて通信リンクの状態が悪化して通信が困難となってしまった場合には、失われてしまう単位時間当たりの情報量は非常に大きくなる。
【０００４】
そのため、通信路のリンクの状態を受信側で検出し、その結果を迅速に送信機にフィードバックして、リンクの状態に適応した情報伝送を行うことが望ましい。しかし従来技術では、ある一つだけのキャリアを用いて情報の送受信を行うため、ノイズ環境等の影響が送受信の両リンクの状態を悪化させてしまい、一旦送信不能な通信リンクの状態になってしまうと、送受信ともに情報のやり取りが出来なくなってしまう。
【０００５】
さらに、送信ビット列で構成されるフレームは、送信を途中で停止することは想定されておらず、フレームの送信の途中でリンクの状態が悪化した場合であっても、そのフレームの送信の完了を待った後にリンクの状態に関するフィードバックを行う必要があり、迅速なフィードバックが出来ていなかった。
【０００６】
特許文献１は、一つもしくは複数のパケットを送受信し、その「パケット毎」に誤り率などをもとめ、再送要求を行う、一般的な手法を記載する。しかし、長いパケット（ジャンボフレーム）の送信の途中で動的に送信機のパワーやアッテネータといったパラメータを変更して、パケットの送信の途中で通信品質を改善することが出来ない。
【０００７】
特許文献２は、初期情報、追加情報という異なった２つの情報を、高速な回線で初期情報を、低速な回線で追加情報を、それぞれ送信するシステムに関する。ここで、追加情報とは、初期情報の送信で正しく遅れなかった情報であり、再送が必要な情報のことを指すものと考えられる。
【０００８】
この特許文献２の目指すところは、再送が即時に必要で無いアプリケーションの場合は、再送は低速な回線で行うようにして、高速な回線の占有率をさげようというものである。しかし、長いパケット（ジャンボフレーム）の途中で動的に送信機のパワーやアッテネータといったパラメータを変更して、リンクの状態の改善をパケットの途中で行い通信品質を改善するというアプローチではない。
【０００９】
特許文献３では、ＭＩＭＯを用いた送受信機において、マルチパスの影響を測定し、それによってシンボル速度や変調の多値を変更するシステムが紹介されているが、送受信機は対向して、かつ、互いに同等の通信が出来ることが前提となっている。
【００１０】
シンボル速度や変調の多値の決定は、通信開始の前段階（初期）に、高いシンボル速度で試行し、マルチパスの影響が大きい場合下げていく方法がまず述べられている。その補足として、「このプロセスは、通信の前に行うこともできるが、データ通信の途中でもビット誤り率、フレーム誤り率、パケット誤り率、再送要求率（再送率）などを監視し、これらの数値が十分低くなるように適宜シンボル速度を低くすることもできる。」との記載がある。
【００１１】
しかし、送信機のシンボル速度が変わった場合、受信機がそのシンボル速度が変わったことを認識して正常に変更後のシンボル速度で受信できるように適応することを、即座に行うことは難しい。ここでは、長いパケット（ジャンボフレーム）の途中で動的に送信機のパワーやアッテネータといったパラメータを変更して、パケットの途中で通信品質を改善することは触れられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−２７４７５８号公報
【特許文献２】特開２００３−９２５３号公報
【特許文献３】特開２００９−２６０９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、迅速な通信リンク適応を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
異なる２つの周波数キャリアを用いて、迅速な通信リンク適応を実現する。
【００１５】
高い周波数キャリアのリンク状態に関する情報を、並行して用意されている別の低い周波数キャリアを用いて、高い周波数キャリアで送信中のフレームの途中であっても適時通信リンクの状態をフィードバックする。
【００１６】
ミリ波のペイロードの長いデータフレーム（ジャンボフレーム）を送信している途中（送信している最中）に、別チャネルにおいて、通信リンクの状態に関する情報を（送信機側に）フィードバックして制御する。
【００１７】
フィードバック制御にあたっては、ペイロードについて修正されたビット数の累計が、所定の閾値を超えているかどうかを判断する。
【００１８】
フィードバック制御にあたっては、送信ビット列の送信パラメータ（送信機のＲＦおよびベースバンドの送信に関わる）の変更のリクエストを通知する。
【００１９】
フィードバック制御する送信パラメータの内容としては、フレーム（送信ビット列）の送信の最中に、または、直後（次）のフレームからパラメータの変更が送信フレームに影響を及ぼすもの、を挙げることができる。
【００２０】
フレーム（送信ビット列）の送信の最中でも変更が可能なパラメータとしては、ＲＦのパワーアンプ、 アッテネータ、ベースバンドのＡＬＣ、を挙げることができる。
【００２１】
直後（次）のフレーム（送信ビット列）の送信から変更すべきパラメータとしては、 ベースバンドの変調、拡散（スプレッディング）、を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に従うことで、迅速な通信リンク適応を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明が適用される受信機と送信機とを含む全体構成を示す図である。
【図２】図２は、ミリ波で情報を転送中に、受信器の受信状態検出器によって通信リンクの状態が変化したことを検出した際に、Ｗｉｆｉ送信器で受信状態変化の情報を送信する様子を示す模式図である。
【図３】図３は、受信機の受信状態検出器における、通信リンクの状態の検出方法のフローチャートを示す図である。
【図４】図４は、送信機の送信パラメータ変更器における、処理フローチャートを示した図である。
【図５】図５は、送信機側での通信品質の強化を行う場合の処理のフローチャートを示した図である。
【図６】図６は、送信機側での通信品質の弱化を行う場合の処理のフローチャートを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以降の説明では、異なる２つの周波数キャリアの具体的な例として、高周波数キャリアとして６０ＧＨｚのミリ波を、低周波数キャリア（相対的に低い周波数キャリア）としては２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚの Ｗｉｆｉを、具体例として用いている。しかし、本発明の技術的思想の適用範囲は、ミリ波、Ｗｉｆｉという特定の組合せや、特定の周波数（帯）だけに限定されるものではないことに注意されたい。
【００２５】
図１は、本発明が適用される受信機と送信機とを含む全体構成を示す図である。
【００２６】
送信したい送信ビット列が送信機１００へ入力される。送信機１００の内部は３つの機能ブロックが存在し、ビット列をミリ波で送信するためのミリ波送信器１２０と、本発明の特徴であるリンクに関する情報をＷｉｆｉ経由で受け取るＷｉｆｉ受信器１６０、および、送信パラメータ変更器１８０で構成される。
【００２７】
ミリ波送信機１２０は、送信ビット列の信号処理をデジタルで行うベースバンド１３０と、ベースバンドで処理された送信ビット列を実際にミリ波で伝送するＲＦ１４０とで構成される。
【００２８】
ベースバンド１３０の機能として、エラー訂正符号器１３２や、送信ビットを拡散させてロバスト性を向上させる拡散器１３４、送信の変調を行う変調器１３６、および、送信の際の出力レベルを調整するＡＬＣ（Automatic Level Controller）１３８といった機能で構成される。
【００２９】
ＲＦ１４０は、ベースバンドからの出力レベルを調整するアッテネータ１４２や、増幅回路であるパワーアンプ１４４の機能を持つ。
【００３０】
送信パラメータ変更器１８０は、これらベースバンド１３０とＲＦ１４０内部の信号処理のパラメータを制御し、ＲＦ１４０で実際に送信される信号を調整する。
【００３１】
一方、受信機２００も同様に３つの機能ブロックが存在する。１つ目は、ミリ波受信機２２０であり、ミリ波によって伝送された情報から、送信されてきたビット列を受信ビット列として取り出す。２つ目はＷｉｆｉ送信器２６０であり、次に述べる受信状態検出器２８０によって検知したリンクの状態に関する情報をＷｉｆｉ経由で伝送する。３つ目は受信状態検出器２８０であり、ベースバンド２３０の受信の結果得られる情報から、リンクの状態を検出し、その情報をＷｉｆｉ経由で伝送する。
【００３２】
ベースバンド２３０は、ミリ波のフレームの開始部分であるプリアンブルを検出するプリアンブル検出器２３８や、受信したデータ列のエラー訂正符号の復号器２３２を持つ。ベースバンド２３０は、その他にも、拡散器２３４や、復調器２３６、を含む。
【００３３】
図２は、ミリ波で情報を転送中に、受信器の受信状態検出器によって通信リンクの状態が変化したことを検出した際に、Ｗｉｆｉ送信器で受信状態変化の情報を送信する様子を示す模式図である。
【００３４】
図２の横軸は時間である。図２の一番上の、「送信機から受信機へ（ミリ波）」で示されるものはミリ波のフレームであり、送信機によって送信ビットが送り出されている様子を示す。フレームは、プリアンブル、ヘッダ、ペイロードで構成される。
【００３５】
図２の中段にある受信状態検出器は、受信機２００の受信状態検出器２８０が観測したリンクの状態に関する指標として、縦軸は通信リンクの状態を示す。図の例では、時間の経過とともにミリ波のリンクの状態が悪化している状態を想定している。通信リンクの状態が悪化を検出すると、その情報に関してＷｉｆｉを用いて受信機２００から送信機１００に向かって通知する。
【００３６】
通信リンクの状態の悪化を検出するにあたっては、修正されたビット数の累計を取得して所定の閾値を超えているかどうかで判断することができる。手順の詳細は後述する。
【００３７】
図２の最下段の「受信機から送信器へ（Ｗｉｆｉ）」は、その通信リンクの状態に関するＷｉｆｉのフレームである。図の一番上のフレームの後半に示されるように、リンク状態の情報を受け取った後、送信機の送信パラメータを動的に変更している。このように、ミリ波において現在送信中であっても、ミリ波の通信リンクの状態に関する情報をＷｉｆｉ経由で送ることによって、ミリ波のフレームの転送中に変化するリンクの状態に応じて動的に送信パラメータを変更することを可能とする。
【００３８】
図３は、受信機の受信状態検出器における、通信リンクの状態の検出方法のフローチャートを示す図である。
【００３９】
受信機２００のミリ波受信器２２０に含まれるベースバンド２３０は、ミリ波のフレームの開始部分であるプリアンブルを検出するプリアンブル検出器２３８や、受信したデータ列のエラー訂正符号の復号器２３２を持つ（図１）。
【００４０】
前者のプリアンブル検出器２３８では、無線上でプリアンブルが送られているか否かを判定するために、受信した情報がプリアンブルとどの程度近いかを計算しており、その類似度を数値の情報として得ることができる。この数値を用いることで、プリアンブルが完全に検出されているか、もしくは、おそらくプリアンブルであろうといった不完全の判定が可能となる。
【００４１】
３００でミリ波の受信を開始して、３１０でプリアンブルの検出状態を取得する。
【００４２】
３２０でプリアンブルの検出が完全かどうかを判定する。完全に検出されている場合は、ミリ波のリンクが十分良好であると判定可能であるが、おそらくプリアンブルであろうといった不完全の判定の場合は、リンクの状態が不良であると判定される。具体的には、プリアンブルの判定機の出力する数値に閾値をもうけ、完全であるか、不完全であるかを判定する。
【００４３】
もし不完全であれば、それはリンクの状態が悪いということであるので、Ｗｉｆｉ経由で送信機１００側にリンクの状態が悪化しており送信パラメータの強化要求を通知する（３３０）。ここで強化要求とは、具体的には伝送に用いるミリ波の振幅を大きくしたり、変調やスプレッディングを変更することによる情報ビットの拡散割合を増やすことを意味する。
【００４４】
検出されたプリアンブルが起点となり、その検出されたプリアンブルに続くペイロードの範囲内において、以下の処理を行うことができる。
【００４５】
次に、受信したデータ列はエラー訂正符号によって保護されている。送信中のエラーがエラー訂正可能な範囲内の場合、エラー訂正符号の復号器２３２によって送信中のエラーが修正され、同時に、何ビットのエラーを修正したかの情報を得ることができる（３４０）。
【００４６】
３５０で、この修正ビット数の累計が所定の閾値を超えている（多い）場合には、通信リンクの状態が悪い（または、時間の経過とともに悪化している）と判断し、Ｗｉｆｉ経由で送信機側に、通信リンクの状態悪化のため送信パラメータの強化要求を通知する（３３０）。
【００４７】
次に、３６０で、修正ビット数の累計が閾値を超えない（少ない）場合、これは通信リンクの状態が十分に良い（または、時間の経過とともに良くなっている）と考えられる。通信リンクの状態が十分に良い場合は、送信器側のパラメータを変更して、例えば送信の際の出力を下げて無駄に大きな出力をさせないといった制御も可能である。
【００４８】
そこで、３６０で、修正ビット数の累計が閾値を超えない場合には、Ｗｉｆｉ経由で送信機側に通信リンクの状態が必要十分であるとして送信パラメータの弱化要求を通知する（３７０）。ここで弱化要求とは、具体的には伝送に用いるミリ波の振幅を小さくしたり、変調やスプレッディングを変更することによる情報ビットの拡散割合を減らすことを意味する。
【００４９】
アッテネータ、パワーアンプ、ＡＬＣは、ミリ波フレームを送信している途中（最中）に変更可能なパラメータである。
【００５０】
一方、変調・スプレッドは、フレームの開始時点で決定し、フレーム全体で一定である必要がある性質のパラメータであるため、フレームの途中では変更できないが、本発明の手法を応用することで、現時点のフレームが終了し次第、次のフレームから、変調・スプレッドを変更したフレームで送信することが可能となる。
【００５１】
なお、実際のシステム構成においては、これらの弱化要求、強化要求は、両方とも行う構成でも良いし、どちらか一方だけでも良い。
【００５２】
図４は、送信機の送信パラメータ変更器における、処理フローチャートを示した図である。
【００５３】
ミリ波送信開始（４００）後、Ｗｉｆｉ経由で送られてくる受信側で観測したリンク状態に関する情報に応じて、送信パラメータの変更を行う。具体的には、４１０でＷｉｆｉからリンクの状態が悪いため強化要求があった場合、４２０で送信パラメータは通信品質を強化するように変更を行う。 ４３０でＷｉｆｉからの要求がリンクの状態がよいため弱化要求であれば、４４０で送信パラメータは通信品質を弱化するように変更を行う。
【００５４】
図５は、送信機側での通信品質の強化を行う場合の処理のフローチャートを示した図である。
【００５５】
図５の例では、送信パラメータとして４種類がある場合について示す。なお、これら４つのパラメータすべてが必須ではなく、一部のパラメータだけであっても良い。
【００５６】
図５の例では、送信パラメータとしてアッテネータ、パワーアンプ、ＡＬＣ，変調/スプレッディングを想定する。強化要求があった場合はリンクの状態が悪化しているため、ミリ波の出力を強化するようにパラメータの変更を行う。アッテネータでの減衰がなされているのであれば、その減衰を弱めて信号を強化する。アッテネータがすでに減衰していないのであれば、次のパラメータであるパワーアンプに関して変更し、増幅が可能であれば、増幅をおこなう。パワーアンプの増幅が限界に達していれば、ＡＬＣのレベルを上げ、ＡＬＣが限界に達していれば、変調方式やスプレッディングといったパラメータの変更を行う。
【００５７】
図６は、送信機側での通信品質の弱化を行う場合の処理のフローチャートを示した図である。
【００５８】
弱化要求は、強化要求とは逆の処理となる。送信パラメータを変更することでミリ波の出力を弱めるよう制御を行う。
【００５９】
本発明の方法は、受信機あるいは送信機またはそれらの組合せの構成において実行することができる。または、それら単数または複数のコンピュータに実行させるプログラムとしても実施することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機において、１つの通信リンクの状態に適応するために、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知する方法であって、
送信機から送信ビット列を受信するステップと、
その送信ビット列のうちから、プリアンブルを検出するステップと、
その検出されたプリアンブルに続くペイロードの範囲内について、修正されたビット数の累計を取得するステップと、
修正されたビット数の累計が、所定の閾値を超えているかどうかを判断するステップと、
所定の閾値を超えていると判断された場合には、相対的に低い周波数キャリアとして１つの通信リンクと並行して用意されている別の通信リンクにおいて、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知するステップとを有する、
方法。
【請求項２】
送信機において、請求項１に記載の方法に続いて以下のステップを実行する、方法であって、
受信機から通知されている、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを受信するステップと、
（受信機に向かって）送信ビット列のうちのペイロードの送信を維持したままでその途中において、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを実行するステップとを有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストが、送信パラメータの強化である、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストが、送信パラメータの弱化である、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
修正されたビット数には、復号にあたってのビットエラー訂正を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
１つの通信リンクの状態に適応するために、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知する、受信機であって、
送信機から送信ビット列を受信する、高周波数キャリア受信器（RF）と、
その送信ビット列のうちから、プリアンブルを検出する、プリアンブル検出器と、
その検出されたプリアンブルに続くペイロードの範囲内について、復号にあたってのビットエラー訂正を含む、修正されたビット数の累計を取得する、エラー訂正復号器と、
修正されたビット数の累計が、所定の閾値を超えているかどうかを判断する、受信状態検出器と、
所定の閾値を超えていると判断された場合には、相対的に低い周波数キャリアとして１つの通信リンクと並行して用意されている別の通信リンクにおいて、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知する、低周波数キャリア送信器とを有する、
受信機。
【請求項７】
請求項６に記載の受信機との関係において動作する送信機であって、
受信機から通知されている、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを受信する、低周波数キャリア受信器と、
（受信機に向かって）送信ビット列のうちのペイロードの送信を維持したままでその途中において、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを実行する、送信パラメータ変更器とを有する、
送信機。
【請求項８】
送信機との間の１つの通信リンクの状態に適応するために、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知する受信機と、その受信機との関係において動作する送信機との組合せであって、
受信機側の構成として、
送信機から送信ビット列を受信する、高周波数キャリア受信器（RF）と、
その送信ビット列のうちから、プリアンブルを検出する、プリアンブル検出器と、
その検出されたプリアンブルに続くペイロードの範囲内について、復号にあたってのビットエラー訂正を含む、修正されたビット数の累計を取得する、エラー訂正復号器と、
修正されたビット数の累計が、所定の閾値を超えているかどうかを判断する、受信状態検出器と、
所定の閾値を超えていると判断された場合には、相対的に低い周波数キャリアとして１つの通信リンクと並行して用意されている別の通信リンクにおいて、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知する、低周波数キャリア送信器と、
送信機側の構成として、
受信機から通知されている、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを受信する、低周波数キャリア受信器と、
送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを実行する、送信パラメータ変更器と、
（受信機に向かって）送信ビット列のうちのペイロードの送信を維持したままでその途中において、変更された送信ビット列に動的に変更して送信する、高周波数キャリア送信器（RF）とを有する、
送信機と受信機との組合せ構成。
【請求項９】
受信機において、１つの通信リンクの状態に適応するために、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知するプログラムであって、
送信機から送信ビット列を受信するステップと、
その送信ビット列のうちから、プリアンブルを検出するステップと、
その検出されたプリアンブルに続くペイロードの範囲内について、復号にあたってのビットエラー訂正を含む、修正されたビット数の累計を取得するステップと、
修正されたビット数の累計が、所定の閾値を超えているかどうかを判断するステップと、
所定の閾値を超えていると判断された場合には、相対的に低い周波数キャリアとして１つの通信リンクと並行して用意されている別の通信リンクにおいて、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知するステップと、
を受信機に実行させる、
プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプログラムの実行に続く後のステップとして実行されるプログラムであって、
受信機から通知されている、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを受信するステップと、
（受信機に向かって）送信ビット列のうちのペイロードの送信を維持したままでその途中において、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを実行するステップと、
を送信機に実行させる、
プログラム。
【請求項１】
受信機において、１つの通信リンクの状態に適応するために、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知する方法であって、
送信機から送信ビット列を受信するステップと、
その送信ビット列のうちから、プリアンブルを検出するステップと、
その検出されたプリアンブルに続くペイロードの範囲内について、修正されたビット数の累計を取得するステップと、
修正されたビット数の累計が、所定の閾値を超えているかどうかを判断するステップと、
所定の閾値を超えていると判断された場合には、相対的に低い周波数キャリアとして１つの通信リンクと並行して用意されている別の通信リンクにおいて、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知するステップとを有する、
方法。
【請求項２】
送信機において、請求項１に記載の方法に続いて以下のステップを実行する、方法であって、
受信機から通知されている、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを受信するステップと、
（受信機に向かって）送信ビット列のうちのペイロードの送信を維持したままでその途中において、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを実行するステップとを有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストが、送信パラメータの強化である、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストが、送信パラメータの弱化である、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
修正されたビット数には、復号にあたってのビットエラー訂正を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
１つの通信リンクの状態に適応するために、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知する、受信機であって、
送信機から送信ビット列を受信する、高周波数キャリア受信器（RF）と、
その送信ビット列のうちから、プリアンブルを検出する、プリアンブル検出器と、
その検出されたプリアンブルに続くペイロードの範囲内について、復号にあたってのビットエラー訂正を含む、修正されたビット数の累計を取得する、エラー訂正復号器と、
修正されたビット数の累計が、所定の閾値を超えているかどうかを判断する、受信状態検出器と、
所定の閾値を超えていると判断された場合には、相対的に低い周波数キャリアとして１つの通信リンクと並行して用意されている別の通信リンクにおいて、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知する、低周波数キャリア送信器とを有する、
受信機。
【請求項７】
請求項６に記載の受信機との関係において動作する送信機であって、
受信機から通知されている、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを受信する、低周波数キャリア受信器と、
（受信機に向かって）送信ビット列のうちのペイロードの送信を維持したままでその途中において、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを実行する、送信パラメータ変更器とを有する、
送信機。
【請求項８】
送信機との間の１つの通信リンクの状態に適応するために、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知する受信機と、その受信機との関係において動作する送信機との組合せであって、
受信機側の構成として、
送信機から送信ビット列を受信する、高周波数キャリア受信器（RF）と、
その送信ビット列のうちから、プリアンブルを検出する、プリアンブル検出器と、
その検出されたプリアンブルに続くペイロードの範囲内について、復号にあたってのビットエラー訂正を含む、修正されたビット数の累計を取得する、エラー訂正復号器と、
修正されたビット数の累計が、所定の閾値を超えているかどうかを判断する、受信状態検出器と、
所定の閾値を超えていると判断された場合には、相対的に低い周波数キャリアとして１つの通信リンクと並行して用意されている別の通信リンクにおいて、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知する、低周波数キャリア送信器と、
送信機側の構成として、
受信機から通知されている、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを受信する、低周波数キャリア受信器と、
送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを実行する、送信パラメータ変更器と、
（受信機に向かって）送信ビット列のうちのペイロードの送信を維持したままでその途中において、変更された送信ビット列に動的に変更して送信する、高周波数キャリア送信器（RF）とを有する、
送信機と受信機との組合せ構成。
【請求項９】
受信機において、１つの通信リンクの状態に適応するために、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知するプログラムであって、
送信機から送信ビット列を受信するステップと、
その送信ビット列のうちから、プリアンブルを検出するステップと、
その検出されたプリアンブルに続くペイロードの範囲内について、復号にあたってのビットエラー訂正を含む、修正されたビット数の累計を取得するステップと、
修正されたビット数の累計が、所定の閾値を超えているかどうかを判断するステップと、
所定の閾値を超えていると判断された場合には、相対的に低い周波数キャリアとして１つの通信リンクと並行して用意されている別の通信リンクにおいて、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを（送信機に向かって）通知するステップと、
を受信機に実行させる、
プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプログラムの実行に続く後のステップとして実行されるプログラムであって、
受信機から通知されている、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを受信するステップと、
（受信機に向かって）送信ビット列のうちのペイロードの送信を維持したままでその途中において、送信ビット列の送信パラメータの変更のリクエストを実行するステップと、
を送信機に実行させる、
プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−５２３６（Ｐ２０１３−５２３６Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３４４７８（Ｐ２０１１−１３４４７８）
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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