JP5127269B2 - 無線通信装置、無線通信方法、当該無線通信方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信方法、当該無線通信方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムに関する。

ＩＥＥＥ８０２．１１規格として標準化された無線ＬＡＮ方式は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇなどの登場により高速化が進み、現在では１００Ｍｂｐｓを超えるＩＥＥＥ８０２．１１ｎの標準化が進められている。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、大容量のデータ伝送を実現する手段として、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式の採用が検討されている。

このＭＩＭＯ伝送方式は、送信側と受信側双方で複数のアンテナ素子を具備し、空間分割多重によって複数の論理的な空間ストリーム（固有パス）を形成することにより、伝送容量を拡大し、通信速度の向上を達成する技術である。

ＭＩＭＯ伝送の構成方法としては様々な方式が存在しているが、その中の１つとして、伝達関数の特異値分解（ＳＶＤ；Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用したＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式が知られている。

図３は、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送方式の概念を示した図である。
３０１は、送信側アンテナ数がＭ、受信側アンテナ数がＮの場合の伝送路を示したものである。この場合、チャネル特性はＮ×Ｍの数値行列（以下、チャネル応答行列）で表される。チャネル応答行列の要素ａ_ｎｍは、ｍ番目の送信アンテナからｎ番目の受信アンテナへの伝達関数である。

３０２は、上記３０１のチャネル応答行列を特異値分解（ＳＶＤ）することにより求めた等価回路を表現した図である。
Ｅ_ｔ ^Ｈは送信側アンテナの固有ベクトル、Ｅ_ｒは受信側アンテナの固有ベクトル、

は仮想的な伝送路（固有パス、空間ストリーム）を示している。予め送信側および受信側において固有ベクトルＥ_ｔ ^ＨとＥ_ｒを設定することにより、送信側から受信側に対してＭ_０個の信号を干渉なく伝送することが可能となる。なお、固有パスの振幅利得は

であり、固有パスの大きさによって伝送容量のサイズが異なる。

ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送方式を用いた無線伝送を行うには、予め送信側および受信側において固有ベクトルＥ_ｔ ^ＨとＥ_ｒを設定する必要がある。

送信側および受信側において固有ベクトルＥ_ｔ ^ＨとＥ_ｒを求めるためには、対向する送信側と受信側でキャリブレーション処理を実行する必要がある。キャリブレーション処理の方法及び手順について、数々の提案がされている（特許文献１〜３）。
特開２００５−１４２７１５号公報 特開２００５−１６００３０号公報 特開２００６−３３６５８号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３においては、キャリブレーション処理そのものの手順や方法については記載されているものの、キャリブレーション処理を実行するタイミングについては考慮されていなかった。

本発明は、それぞれ複数のアンテナを有する無線通信装置間で空間多重により形成される複数の伝送路を用いてデータ通信を行う場合に、前記複数の伝送路を形成するためのキャリブレーション処理を適切なタイミングで実行することを目的とする。

本発明は、複数のアンテナを有する第１の無線通信装置が、複数のアンテナを有する第２の無線通信装置との間で、空間多重により形成される複数の伝送路を用いてデータ通信を行う無線通信方法であって、第３の無線通信装置を経由して前記第２の無線通信装置と通信する第１の通信方式から、前記第３の無線通信装置を経由せずに前記第２の無線通信装置と通信する第２の通信方式へ、通信方式を切替える切替工程と、前記切替工程において前記第１の通信方式から前記第２の通信方式へ通信方式を切替えた際に、前記第２の無線通信装置との間で、前記複数の伝送路を形成するためのキャリブレーション処理を実行するキャリブレーション工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、それぞれ複数のアンテナを有する無線通信装置間で空間多重により形成される複数の伝送路を用いてデータ通信を行う場合に、適切なタイミングでキャリブレーションを実行することができる。

以下、図面を用いて本発明に係る実施形態の説明を行う。

図１は、本実施形態における無線通信システムの代表的な構成を示した図である。該無線通信システムは、無線端末（ＳＴＡ；ステーション）と基地局（ＡＰ；アクセスポイント）によって構成される。

ＡＰとは、ＳＴＡの通信を制御する制御装置であり、自己の無線サービスエリア内に存在するＳＴＡの管理をしている。ＡＰは、ＳＴＡ間の無線通信を中継すること、及び、ＳＴＡとの間で直接通信を行うことが可能である。
ＳＴＡとは、ＡＰの制御の下で他のＳＴＡと無線通信を行う装置である。

各ＳＴＡ及びＡＰは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格、及びこの拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｅ、ＩＥＥ８０２．１１ｎ規格に対応した無線ＬＡＮ機能を備えているものとする。

また、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎではＭＩＭＯ伝送方式を用いた無線通信が可能である。前述したように、ＭＩＭＯ伝送方式とは、送信側と受信側双方で複数のアンテナ素子を具備し、空間分割多重によって複数の論理的な空間ストリーム（固有パス）を形成することにより、伝送容量を拡大し、通信速度の向上を達成する技術である。

１０は、映像データの送信機能を備えたデジタルビデオカメラ（以下ＳＴＡ１）である。ＳＴＡ１は、ＡＰとしての機能に切替わることも可能である。２０は、映像データの受信機能を備えたテレビ（以下ＳＴＡ２）である。３０はＡＰであり、ＳＴＡ１及びＳＴＡ２との間で論理的な接続関係（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）を確立することにより、ネットワーク（ＢＳＳ；Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）を形成することができる。

図２は、ＳＴＡ１、２及びＡＰのブロック構成を示した図である。
２０１は制御部であり、キャリブレーション処理等の機器全体の動作を制御する。キャリブレーション処理の具体的な方法については、上記特許文献１に記載された方法を用いるものとする。該キャリブレーション処理の方法について簡単に説明する。

まず、一方の機器（受信側とする）は、もう一方の機器（送信側とする）に対して、受信アンテナ本数分のリファレンス信号を送信する。該送信側機器は、リファレンス信号を受信することでチャネル応答行列を取得し、取得したチャネル応答行列に基づいて固有ベクトルＥ_ｔ ^Ｈを決定する。そして、該送信側機器は、多重化する信号毎の重みを算出し、該重みを与えたトレーニング信号を受信側機器へ送信する。該トレーニング信号を受信した受信側機器は、該トレーニング信号に基づいて固有ベクトルＥ_ｒを決定する。

なお、上記説明では便宜のため、送信側機器と受信側機器に分けて説明したが、これによりデータの送受信方向が限定されるものではない。後述の各実施例では、キャリブレーション処理の実行開始を判断した機器が、相手機器に対して上記リファレンス信号を送信することにより、キャリブレーション処理が開始される。また、キャリブレ−ション処理の具体的な方法については、上述の方法に限定されるわけでなく、他の方法を用いてもよい。

また制御部２０１は、キャリブレーション処理結果を履歴情報として記憶部（不図示）に記憶する。該処理結果は、キャリブレーション処理を実行した通信相手のＭＡＣアドレス、又はネットワーク識別子（ＳＳＩＤ；Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）と関連付けて記憶される。

さらに制御部２０１はタイマー機能も具備している。制御部２０１は、タイマーの値を任意に設定可能であり、任意のタイミングでタイマーをスタート／ストップ／リセットすることが可能である。

また制御部２０１は、ＭＡＣ処理部２０２から通知される伝送エラーレートを受信する毎にカウントを行うカウンターも具備している。制御部２０１は、該カウンターを所定のタイミングでセット／リセットすることが可能である。

また制御部２０１は、８０２．１１ｅで規定されるＤＬＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｎｋ Ｓｅｔｕｐ）の起動をＭＡＣ処理部２０２に指示することが可能である。ＤＬＳとは、ＡＰの管理の下で、ＳＴＡ間の直接通信を行う機能である。ＤＬＳの詳細については後述する。

また、上述のように、ＳＴＡ１はＡＰとしての機能に切替わる機能を具備しており、ＳＴＡ１の制御部２０１は、ＭＡＣ処理部２０２に対してＳＴＡ機能とＡＰ機能との切替えを指示することも可能である。

２０２はＭＡＣ処理部であり、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤの処理を行う。

また、ＭＡＣ処理部２０２は、符号／復号化処理部２０３との間でＭＡＣフレームを送受信する。映像ストリーム等のデータ部分は、ＭＡＣフレーム中のフレームボディに格納される。また、無線通信路における各種の情報（キャリブレーション情報、設定情報、アドレス情報、認証情報、シーケンス制御情報等）も該ＭＡＣフレームの内部に格納される。

またＭＡＣ処理部２０２は、符号／復号化処理部２０３から送信されるＭＡＣフレームを解析することによって、受信信号のエラーレートを測定する機能も有している。ＭＡＣ処理部２０２は、所定単位のデータを転送する毎にエラーレートを測定し、その結果を制御部２０１へ通知する。制御部２０１は、該通知を受信する毎に上述のカウンターをカウントアップしていくことにより、データ転送がどの程度行われたかを認識することが可能となる。

なお、ＭＡＣ処理部２０２は、８０２．１１ｎで規定されるＭＡＣフレームも解析することが可能である。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎではレガシーモード、ミックスモード、グリーンフィールドモードの各ＭＡＣフレームが規定される予定である。レガシーモードとは、８０２．１１ａ／ｇと同じ構造のフレームであり、ミックスモードとは、８０２．１１ａ／ｇと互換性を持つフレームである。また、グリーンフィールドモードとは、８０２．１１ｎ同士のみ通信可能なフレームである。ミックスモード、グリーンフィールドモードを用いた場合はＭＩＭＯ伝送が可能であるが、レガシーモードの場合はＭＩＭＯ伝送を行うことができない。

またＭＡＣ処理部２０２は、制御部２０１からＤＬＳの起動指示があれば、該指示に従ってＤＬＳを起動し、同じＢＳＳ内の所望のＳＴＡとの間で直接通信路を形成する。

またＭＡＣ処理部２０２は、制御部２０１からＡＰ機能とＳＴＡ機能の切替え指示があれば、該指示に従って機能を切替え、ＳＴＡあるいはＡＰとしてＭＡＣレイヤのプロトコル処理を実行する。

２０３は符号／復号化処理部である。データを送信する場合、符号／復号化処理部２０３は、ＭＡＣ処理部２０２から送られてくるＭＡＣフレームを固有パス

数のストリームに分割して各アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃへ送信する。なお、固有パスの数はキャリブレーション処理の実行後に、制御部２０１から符号／復号化処理部２０３へ通知される。

データを受信する場合、符号／復号化処理部２０３は各アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃから送られてくる固有パス数のストリームからＭＡＣフレームを再製し、ＭＡＣ処理部２０２へ送信する。

２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃはアンテナウエイト処理部である。アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃは、符号／復号化処理部２０３から送られてくる複数のストリームの夫々に重み（ウエイト）付け処理を行い、各アンテナへ送信する。

また、アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃは、各アンテナが受信した受信信号に重み付け処理を行い、複数のストリームを生成し、符号／復号化処理部２０３へ送信する。

なお、上記重み付け処理は、送信信号又は受信信号の時間情報と振幅を変化させる処理である。キャリブレーション処理によって算出された固有ベクトルＥ_ｔ ^Ｈ、Ｅ_ｒに基づいた値が重み（ウエイト）として設定される。

２０５は操作入力部であり、ユーザによる入力操作を検出し、該検出結果を制御部２０１へ通知する機能を有する。

操作入力部２０５は、ＳＴＡ１（デジタルビデオカメラ）の場合は操作ボタンで構成され、ＳＴＡ２（テレビ）の場合は赤外線リモコンの受光部で構成される。

２０６は通知部であり、制御部２０１からの指示に従ってユーザに対して各種通知を行う。通知部２０６は、モニター、スピーカー等により構成される。

以下の各実施例では、キャリブレーション処理を実行するタイミングについて、複数の例を挙げて説明する。なお、各機器は以下の各実施例における処理を組み合わせて実施してもよいことをここに明記しておく。

＜実施例１＞
本実施例では、ＳＴＡ１（またはＳＴＡ２）がＡＰに対してＡｓｓｏｃｉａｔｅ（論理的な接続関係の確立）した際にキャリブレーションを行う場合について説明する。

図４は、ＳＴＡ１の処理フローを示した図である。なお、ＳＴＡ２がＡＰに対してＡｓｓｏｃｉａｔｅする場合も同様の処理を行う。

まず、ＳＴＡ１はＡＰに対してＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ要求を送信する（４０２）。ＳＴＡ１は、該Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ要求を受信したＡＰから、Ａｓｓｏｃｉａｔｅを認めるためのＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ応答信号を受信すると（４０３）、４０４に進む。

なお、Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ要求、及びＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ応答中には、それぞれＳＴＡ１、及びＡＰの機器情報が含まれており、該機器情報の中にはＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かの情報も含まれている。ここで、本実施例及び後述する各実施例においては、「ＭＩＭＯ伝送方式に対応している」ということは、「ＩＥＥＥ８０２．１１ｎに対応している」ことと同等の意味を表すものとする。

次に、ＳＴＡ１はキャリブレーション処理を開始するか否かを判断する。具体的には、ＳＴＡ１は、Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ応答に含まれる機器情報より、ＡＰがＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かを確認する（４０４）。そして、ＡＰがＭＩＭＯ伝送方式に対応している場合に（４０４のＹｅｓ）、ＳＴＡ１はＡＰとの間でキャリブレーション処理を実行する（４０５）。

続いてＳＴＡ１は、キャリブレーション処理によって求めた固有ベクトルＥ_ｔ ^Ｈに基づいて、アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに重み（ウエイト）を設定する（４０６）。同様に、ＡＰもキャリブレーション処理によって求めた固有ベクトルＥ_ｒに基づいて、アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに重み（ウエイト）を設定する。本処理が完了することにより、ＳＴＡ１とＡＰ間でＭＩＭＯ伝送方式を用いた無線伝送を開始することが可能となる。

このように、ＳＴＡがＡＰに対してＡｓｓｏｃｉａｔｅした際、言い換えれば、ＡＰが形成するネットワークにＳＴＡが参加した際、直ちにＭＩＭＯ伝送方式を用いた高速・大容量の無線伝送を行うことが可能になる。
図４の説明に戻る。

次にＳＴＡ１の制御部２０１は、再度キャリブレーション処理を実行するまでの時間を計測するためのタイマーを起動する（４０７）。そして、データ通信が開始されれば（４０８のＹｅｓ）、ＳＴＡ１の制御部２０１は該タイマーをリセットし（４１１）、処理フローを終了する。

データ通信が開始されないままタイマーが所定の値に達した場合（４０８のＮｏ、４０９のＹｅｓ）、ＳＴＡ１の制御部２０１はタイマーをリセットし（４１０）、４０４に戻る。そして、ＳＴＡ１はＡＰとの間で再度キャリブレーション処理を行う（４０５）。

例えば、一度キャリブレーション処理を実行した後で、電波環境の変化（無線機器の移動、ドアの開閉等）が生じた場合、再度キャリブレーション処理を実行する必要が生じる。本処理によれば、データ通信を行わない場合は、一定時間毎にキャリブレーション処理を実行するため、データ通信を開始する際には適切な空間ストリームを用いてＭＩＭＯ伝送を行うことができる。

なお、上述の４０４では、ＳＴＡ１は、ＡＰがＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かをＡｓｓｏｃｉａｃｉｏｎ応答に含まれる機器情報から判断していたが、他の方法により判断してもよい。例えば、ＳＴＡ１がＡＰに対してＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かを問合せ、問合せに対する応答に基づいて判断してもよい。

また、上述の説明では、データ通信が開始された場合はタイマーをリセットするものとして説明したが、データ通信開始後も一定時間毎にキャリブレーション処理を行うようにしても良い。このように、データ通信の有無に拘らず定期的にキャリブレーション処理を実行することにより、適切な空間ストリームを維持することが可能となる。

本実施例によれば、ＳＴＡがＡＰにＡｓｓｏｃｉａｔｅした際にキャリブレーション処理を実行するため、直ちに適切な空間ストリームを形成し、高速・大容量の無線伝送を行うことが可能となる。

また、一度キャリブレーション処理を実行した後、一定期間毎に再度キャリブレーション処理を行うため、電波環境の変化等が生じたとしても、適切な空間ストリームを維持することが可能となる。

＜実施例２＞
本実施例では、ＳＴＡ１とＳＴＡ２間でＡＰを経由して映像ストリーム転送を開始した後、ＳＴＡ１とＳＴＡ２間でＤＬＳ機能を用いた直接通信（以下、ＤＬＳ通信）に切替わる場合について説明する。

図５は、ＳＴＡ１の処理フローを示した図である。
ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２に対してＡＰを経由して映像ストリーム伝送を行っているものとする。ここで、ＳＴＡ１がＤＬＳ通信に切替えると判断した場合（５０２のＹｅｓ）、ＤＬＳ要求をＡＰ経由でＳＴＡ２へ送信する（５０３）。ＤＬＳ通信に切替えると判断する場合とは、多くのＳＴＡ（不図示）がＡＰの配下で通信を開始したことにより、通信品質が劣化した場合（エラーレートの増加、伝送レートの低下）等が考えられる。

ＤＬＳ要求を受信したＳＴＡ２は、自機がＤＬＳに対応している場合に、ＤＬＳ応答をＡＰ経由でＳＴＡ１に返送する。なお、ＤＬＳ要求、ＤＬＳ応答の情報要素には、それぞれＳＴＡ１、ＳＴＡ２の機器情報が含まれており、該機器情報の中にはＳＴＡ１、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かの情報も含まれている。

ＤＬＳ応答を受信すると（５０４）、ＳＴＡ１はキャリブレーション処理を開始するか否かを判断する。具体的には、ＳＴＡ１は、ＤＬＳ応答に含まれる機器情報より、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かを確認する（５０５）。そして、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応している場合に（５０５のＹｅｓ）、ＳＴＡ１はＳＴＡ２との間でキャリブレーション処理を実行する（５０６）。

次にＳＴＡ１は、キャリブレーション処理によって求めた固有ベクトルＥ_ｔ ^Ｈに基づいて、アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに重み（ウエイト）を設定する（５０７）。同様に、ＳＴＡ２もキャリブレーション処理によって求めた固有ベクトルＥ_ｒに基づいて、アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに重み（ウエイト）を設定する。本処理が完了することにより、ＳＴＡ１とＳＴＡ２間でＭＩＭＯ伝送方式を用いた直接通信を開始することが可能となる。

続いてＳＴＡ１は、キャリブレーション処理（５０６）、及びアンテナのウエイト設定処理（５０７）が完了したことをＡＰに対して通知する（５０８）。その後、該完了通知を受信したＡＰからの制御に従って、ＳＴＡ１はＳＴＡ２との間でＭＩＭＯ伝送方式を用いたＤＬＳ通信を開始する（５０９）。

なお、上述の説明では、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かをＤＬＳ応答に含まれる機器情報から判断していた。一方、ＡＰはＳＴＡ２とＡｓｓｏｃｉａｔｅした際に、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かを認識することが可能である（実施例１参照）。従ってＳＴＡ１は、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かをＡＰに対して問合せてもよい。この場合、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応している場合にＤＬＳ要求を送信し（５０３）、対応していない場合はＤＬＳ通信を行わないようにしてもよい。そして、ＤＬＳ通信を行う場合のみ上記のキャリブレーション処理を実行し、実行結果に基づいてＭＩＭＯ伝送方式を用いた無線通信を開始する。このような処理を行うことにより、ＤＬＳを用いた高速・大容量の直接通信を希望する場合のみＤＬＳ通信路の設定を行うことができる。

また、上述の説明では、キャリブレーション処理の実行開始の判断はＳＴＡ１が行っていたが（５０５）、上記判断をＳＴＡ２側で行ってもよい。かかる場合は、ＳＴＡ１から送信されるＤＬＳ要求に含まれる機器情報より、ＳＴＡ１がＭＩＭＯ伝送方式に対応していることをＳＴＡ２側で確認した際に、キャリブレーション処理を開始すればよい。また、ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１がＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かをＡＰに問合せてもよい。

キャリブレーション処理開始の判断をＳＴＡ１とＳＴＡ２のどちらが行うかに関しては、どのように決めてもよい。例えば、映像ストリームの送信側か受信側かによって予め決めておいてもよい。かかる場合、ＳＴＡ１はデジタルビデオカメラであり主にデータの送信側になるため、ＳＴＡ１が上記判断を行い、ＳＴＡ２はテレビであり主にデータの受信側になるため、ＳＴＡ２は上記判断を行わない。また、キャリブレーション処理開始の判断を行うか否かを機器の種別によって予め決めておいてもよい。

本実施例によれば、ＳＴＡ間でＡＰを経由したデータ伝送を開始後、ＤＬＳ通信に切替える際にキャリブレーション処理を実行する。従って、変更された無線伝送路に応じた適切な空間ストリームを用いて高速・大容量の無線伝送を行うことが可能となる。

＜実施例３＞
本実施例では、ＳＴＡ１とＳＴＡ２間でＡＰを経由して映像ストリーム伝送を開始した後、ＳＴＡ１がＡＰの機能に切替わる（切替え後のＳＴＡ１をＡＰ１とする）ことにより、ＡＰ１とＳＴＡ２間で直接転送を開始する場合について説明する。

図６は、ＳＴＡ１の処理フローを示した図である。
ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２に対してＡＰを経由して映像ストリーム伝送を行っているものとする。ここで、ＳＴＡ１がＡＰ１へと切替えると判断した場合（６０２のＹｅｓ）、ＡＰとの無線接続を切断する処理を行う（６０３）。まず、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２に対して自機がＡＰ１に切り換わる旨の通知を行う。続いてＳＴＡ１は、ＡＰを経由したＳＴＡ１とＳＴＡ２間の無線通信路の切断処理を行い、最後にＳＴＡ１とＡＰ間の無線通信路の切断処理を行う。なお、ＡＰ１への切替えを判断する場合とは、多くのＳＴＡ（不図示）がＡＰの配下で通信を開始したことにより通信品質が劣化した場合、ユーザによる切替え指示があった場合、等が考えられる。

該切断処理が完了すると、ＳＴＡ１はＡＰ１へ機能を切替え（６０４）、ＳＴＡ２との間でＡｓｓｏｃｉａｔｅする（６０５）。具体的には、ＡＰ１は、ＳＴＡ２から送信されたＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ要求を受信し、Ａｓｓｏｃｉａｔｅを認めるためのＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ応答信号をＳＴＡ２に対して返送する。

なお、Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ要求、及びＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ応答中には、それぞれＳＴＡ２、及びＡＰ１の機器情報が含まれており、該機器情報の中にはＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かの情報も含まれている。

次にＡＰ１は、キャリブレーション処理を開始するか否かを判断する。具体的には、ＡＰ１は、Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ要求に含まれる機器情報より、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かを確認する（６０６）。そして、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応している場合に（６０６のＹｅｓ）、ＡＰ１はＳＴＡ２との間でキャリブレーション処理を実行する（６０７）。

次にＡＰ１は、キャリブレーション処理によって求めた固有ベクトルＥ_ｔ ^Ｈに基づいて、アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに重み（ウエイト）を設定する（６０８）。同様に、ＳＴＡ２もキャリブレーション処理によって求めた固有ベクトルＥ_ｒに基づいて、アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに重み（ウエイト）を設定する。

キャリブレーション処理（６０７）、及びアンテナのウエイト設定処理（６０８）が完了すると、ＡＰ１はＳＴＡ２との間でＭＩＭＯ伝送方式を用いた直接通信を開始する（６０９）。

なお、上述の説明では、ＡＰ１は、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かをＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ要求に含まれる機器情報から判断していた。一方、ＡＰはＳＴＡ２とＡｓｓｏｃｉａｔｅした際に、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かを認識することが可能である（実施例１参照）。従ってＳＴＡ１は、ＡＰ１に切替わる前に、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かをＡＰに対して問合せてもよい。この場合、ＳＴＡ２がＭＩＭＯ伝送方式に対応している場合にＡＰ１に切替えてキャリブレーション処理を実行し、対応していない場合はＡＰ１に切替えないようにしてもよい。このような処理を行うことにより、ＳＴＡ１とＳＴＡ２間で高速・大容量の直接通信を希望する場合のみＳＴＡ１がＡＰ１に切替わることができる。

なお、上述の説明では、キャリブレーション処理の実行開始の判断はＡＰ１が行っていたが（６０６）、上記判断をＳＴＡ２側で行ってもよい。かかる場合は、ＡＰ１から送信されるＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ応答に含まれる機器情報より、ＡＰ１がＭＩＭＯ伝送方式に対応していることをＳＴＡ２側で確認した際に、キャリブレーション処理を開始すればよい。また、ＳＴＡ１がＡＰ１への切替えをＳＴＡ２に対して通知する際に、ＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かも併せて通知し、ＳＴＡ２は通知された情報に基づいてキャリブレーション処理の実行開始を判断してもよい。

キャリブレーション処理開始の判断をＡＰ１とＳＴＡ２のどちらが行うかに関しては、どのように決めてもよい。例えば、映像ストリームの送信側か受信側かによって予め決めておいてもよい。かかる場合、ＡＰ１はデジタルビデオカメラであり主にデータの送信側になるため、ＡＰ１が上記判断を行い、ＳＴＡ２はテレビであり主にデータの受信側になるため、ＳＴＡ２は上記判断を行わない。また、上記キャリブレーション処理開始の判断を行うか否かを機器の種別によって予め決めておいてもよい。

本実施例によれば、ＳＴＡ間でＡＰを経由したデータ伝送を開始後、一方のＳＴＡがＡＰの機能に切替える際にキャリブレーション処理を実行する。従って、無線伝送路が変更されても、適切な空間ストリームを形成して高速・大容量の無線伝送を行うことが可能となる。

＜実施例４＞
本実施例では、ＡＰ１（ＳＴＡ１がＡＰ機能に切替わった場合）とＳＴＡ２間で映像ストリーム伝送を開始した後、途中でキャリブレーション処理を実行する場合について説明する。

図７は、ＳＴＡ２の処理フローを示した図である。
ＳＴＡ１はＡＰ１に切替わり、ＳＴＡ２との間で映像ストリームの直接伝送を行っているものとする。

まず、ＳＴＡ２のＭＡＣ処理部２０２は、受信したＭＡＣフレームを解析する。前述したように、ミックスモード、グリーンフィールドモードを用いた場合はＭＩＭＯ伝送が可能であるが、レガシーモードの場合はＭＩＭＯ伝送を行うことができない。受信したＭＡＣフレームを解析した結果、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎのミックスモード、又はグリーンフィールドモードのいずれかである場合は（７０２のＹｅｓ）、７０３に進む。

７０３では、ＳＴＡ２の制御部２０１が、キャリブレーション処理履歴を検索し、ＭＡＣフレームの送信元機器であるＡＰ１との間で以前にキャリブレーション処理を実行したか否かを確認する。キャリブレーション済みでなければ（７０３のＮｏ）、ＳＴＡ２はキャリブレーション処理が必要であると判断し、７０８に進み、キャリブレーション済みであれば（７０３のＹｅｓ）、７０４に進む。

７０４では、ＳＴＡ２は無線通信路に使用している空間ストリームの数（固有パス数）を変更するか否かを判定する。例えば、映像ストリームの解像度を上げるため、伝送容量を増やす必要がある場合は、空間ストリーム数を増やし、システム内の無線帯域の有効利用を図るため、伝送容量を減らす必要がある場合は、空間ストリーム数を減らす。空間ストリームを変更するか否かの判定は、ＳＴＡ２が自らの判断によって行ってもよいし、ＡＰ１からの指示によって判定してもよい。

空間ストリームの数を変更する場合は（７０４のＹｅｓ）、キャリブレーション処理が必要であると判断して７０８に進み、空間ストリームの数を変更しない場合は（７０４のＮｏ）、７０５に進む。

７０５では、ＳＴＡ２は所定サイズのデータ伝送が完了したか否かを判定する。上述したように、ＭＡＣ処理部２０２は所定単位のデータを転送する毎にエラーレートを測定し、測定結果を制御部２０１へ通知する。制御部２０１は、該通知を受信する毎にカウンターをカウントアップすることにより、ＳＴＡ２はデータ転送がどの程度行われたかを認識することができる。

所定サイズのデータ伝送が完了した場合、すなわち、カウンターが所定の値になった場合（７０５のＹｅｓ）、ＳＴＡ２はキャリブレーション処理が必要であると判断し、カウンターをリセットした後に（７０７）、７０８に進む。

所定サイズのデータ転送が未完了であれば（７０５のＮｏ）、ＳＴＡ２は所定値以上のエラーレートを検出したか否かを判定する（７０６）。ＳＴＡ２の制御部２０１は、ＭＡＣ処理部２０２から通知されるエラーレートと予め設定してあるエラーレートとの比較を行う。そして、ＭＡＣ処理部２０２から通知されたエラーレートの方が大きくなれば（７０６のＹｅｓ）、ＳＴＡ２はキャリブレーション処理が必要であると判断し、７０８へ進む。通知されたエラーレートの方が小さければ（７０６のＮｏ）、７１２へ進む。

７０８では、７０３、７０４、７０５、７０６のいずれかにおいてキャリブレーション処理が必要であると判定されたため、ＡＰ１とＳＴＡ２間で現在行われているデータ転送を一時的に中断する。

そしてＳＴＡ２は、ＡＰ１との間でキャリブレーション処理を実行する（７０９）。次にＳＴＡ２は、キャリブレーション処理によって求めた固有ベクトルＥ_ｔ ^Ｈに基づいて、アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに重み（ウエイト）を設定する（７１０）。同様に、ＡＰ１もキャリブレーション処理によって求めた固有ベクトルＥ_ｒに基づいて、アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに重み（ウエイト）を設定する。

キャリブレーション処理（７０９）、及びアンテナのウエイト設定処理（７１０）が完了すると、一時的に中断していたＡＰ１とＳＴＡ２間でのデータ転送を再開する（７１１）。データ転送再開後は、最新のキャリブレーション処理結果に基づいた空間ストリームを用いて無線通信を行うことができる。

そして、データ通信が終了すると（７１２のＹｅｓ）、処理フローを終了する。データ通信が終了しなければ（７１２のＮｏ）、７０２へ戻り、ＳＴＡ２は再度７０３〜７０６の判断を行う。

なお、上述の説明ではＡＰ１とＳＴＡ２が直接データ転送を行う場合について説明したが、ＳＴＡ１とＳＴＡ２がＡＰを経由してデータ転送を行う場合についても同様の処理を行うことができる。かかる場合、ＳＴＡ１とＡＰ間ではＡＰが上述のＳＴＡ２の処理を行い、ＡＰとＳＴＡ２間ではＳＴＡ２が上述のＳＴＡ２の処理を行うこととなる。

本実施例によれば、受信したＭＡＣフレームを解析することによって相手機器がＭＩＭＯ伝送方式に対応しているか否かを確認し、該相手機器との間でキャリブレーション処理を既に行ったか否かによってキャリブレーション処理を開始するか否かを判断する。従って、無駄なキャリブレーション処理を行うことがなく、適切なタイミングでキャリブレーション処理を行うことができる。

また、データ転送途中に空間ストリーム数を変更する際にキャリブレーション処理を実行するため、伝送容量に応じた適切な空間ストリームを再形成することができる。

また、所定サイズのデータ転送が完了した場合にキャリブレーション処理を実行するため、途中で電波環境の変化が生じたとしても、適切な空間ストリームを維持することができる。

さらにエラーレートが所定の値に達したときにキャリブレーション処理を行うため、電波環境の変化等により通信品質が劣化した場合であっても、自動的に適切な空間ストリームを再形成することができる。

＜実施例５＞
図８は、ユーザの操作によってキャリブレーションを実行する場合の処理フローを示した図である。ここでは、ユーザの操作により、所望の機器間においてキャリブレーション処理が実行される。したがって、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＡＰのいずれ機器にも本処理を適用することができる。ここではＳＴＡ１の場合について説明する。

ＳＴＡ１の制御部２０１は、操作入力部２０５に対してキャリブレーション実行のための操作が行われたことを検出する（８０２）。なお、上記操作において、キャリブレーションを行う相手機器も指定されるものとする。

ユーザによる上記操作を検出すると（８０２のＹｅｓ）、ＳＴＡ１は、キャリブレーション処理を実際に実行するか否か（実行する必要があるか否か）を判断するために、キャリブレーション処理を行う相手機器の機器情報を取得する（８０３）。

具体的には、ＳＴＡ１の制御部２０１がキャリブレーション処理履歴を検索し、以前にキャリブレーション処理を実行済みの機器であるか否かを調べる。相手機器の情報がキャリブレーション処理履歴に存在しない場合は、ＳＴＡ１は該相手機器との間で制御信号の送受信を行い、該相手機器の機器情報を取得する。

取得した機器情報より、相手機器がＭＩＭＯ伝送方式に対応している場合は（８０４のＹｅｓ）、ＳＴＡ１は該相手機器との間でキャリブレーション処理を実行する（８０５）。

続いてＳＴＡ１は、キャリブレーション処理によって求めた固有ベクトルＥ_ｔ ^Ｈに基づいて、アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに重み（ウエイト）を設定する（８０６）。同様に、相手機器もキャリブレーション処理によって求めた固有ベクトルＥ_ｒに基づいて、アンテナウエイト処理部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに重み（ウエイト）を設定する。本処理が完了することにより、ＳＴＡ１と相手機器との間で、最新のキャリブレーション処理結果に基づいた空間ストリームを用いて無線伝送を行うことができる。

キャリブレーション処理（８０５）、及びアンテナのウエイト設定処理（８０６）が完了すると、ＳＴＡ１の通知部２０６は処理結果をユーザに通知する（８０７）。

具体的には、キャリブレーション処理が完了した旨をモニターに表示する処理、スピーカーから音声ガイダンス、又は効果音を出力する処理等が行われる。

また、相手機器がＭＩＭＯ伝送方式に対応しておらず（８０４のＮｏ）、キャリブレーション処理を実行できなかった場合にも、通知部２０６はその旨をユーザに通知する（８０７）。

本実施例によれば、ユーザからの指示によって任意のタイミングでキャリブレーション処理を実行することが可能である。従って、システム内での機器の利用形態、環境の変化があった場合等、ユーザの所望のタイミングで適切な空間ストリームを再形成することが可能となる。

なお、上記各実施例では、８０２．１１ｎ無線ＬＡＮを用いる場合について説明したが、ＭＩＭＯ伝送方式を利用した他の無線通信にも本発明は適用可能である。

また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

この場合、記録媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。

このプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティング・システム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

更に、記録媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

以上のように、上記各実施例によれば、ＭＩＭＯ伝送方式を用いた無線伝送を行う際に、相手無線機器の情報、各無線機器の使用状況、電波環境の変化等に応じた適切なタイミングでキャリブレーション処理を行うことができる。

本実施形態における無線通信システム ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、及びＡＰのブロック構成図 ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送方式の概念図 実施例１における処理フローチャート 実施例２における処理フローチャート 実施例３における処理フローチャート 実施例４における処理フローチャート 実施例５における処理フローチャート

符号の説明

１０ ＳＴＡ１０１
２０ ＳＴＡ２０１
３０ ＡＰ３０１

Claims (23)

1. 複数のアンテナを有する第１の無線通信装置が、複数のアンテナを有する第２の無線通信装置との間で、空間多重により形成される複数の伝送路を用いてデータ通信を行う無線通信方法であって、
   第３の無線通信装置を経由して前記第２の無線通信装置と通信する第１の通信方式から、前記第３の無線通信装置を経由せずに前記第２の無線通信装置と通信する第２の通信方式へ、通信方式を切替える切替工程と、
   前記切替工程において前記第１の通信方式から前記第２の通信方式へ通信方式を切替えた際に、前記第２の無線通信装置との間で、前記複数の伝送路を形成するためのキャリブレーション処理を実行するキャリブレーション工程と、
   を有することを特徴とする無線通信方法。
2. 前記切替工程において通信方式を切替えた際に、前記第２の無線通信装置が前記複数の伝送路を用いたデータ通信が可能か否かを判定する判定工程を更に有し、
   前記キャリブレーション工程は、前記判定工程における判定結果に応じて、前記キャリブレーション処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
3. 前記判定は、ユーザによる前記キャリブレーション処理の実行指示があった場合に行われることを特徴とする請求項２に記載の無線通信方法。
4. 前記キャリブレーション処理の実行後、一定時間毎に前記キャリブレーション処理を再度実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信方法。
5. 前記第２の通信方式は、前記第３の無線通信装置の管理の下で前記第１の無線通信装置と前記第２の無線通信装置が直接通信を行う方式であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信方法。
6. 前記第２の通信方式は、前記第１の無線通信装置、又は前記第２の無線通信装置のいずれか一方が、制御装置としての機能に切替わることにより、もう一方の無線通信装置との間で直接通信を行う方式であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信方法。
7. 前記キャリブレーション処理の結果を履歴として記憶する記憶工程を有し、
   前記キャリブレーション処理を実行済みの装置として前記第２の無線通信装置が記憶されていた場合は、前記キャリブレーション処理を実行しないことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の無線通信方法。
8. 前記複数の伝送路の数を変更する変更工程を有し、
   前記複数の伝送路の数を変更する場合は、前記キャリブレーション処理を再度実行することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の無線通信方法。
9. 所定サイズのデータ伝送の完了、又は所定の通信エラーレートを検出する検出工程を有し、
   前記検出工程における検出結果に応じて、前記キャリブレーション処理を再度実行することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の無線通信方法。
10. 前記キャリブレーション処理は、多重化する信号毎の重みを算出する処理を含むことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の無線通信方法。
11. 前記キャリブレーション処理は、前記第２の無線通信装置との間で前記複数のアンテナの本数分送受信される信号に基づいて、固有ベクトルを決定する処理を含むことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の無線通信方法。
12. 複数のアンテナを有する第１の他の無線通信装置との間で、空間多重により形成される複数の伝送路を用いてデータ通信を行う無線通信装置であって、
    第２の他の無線通信装置を経由して前記第１の他の無線通信装置と通信する第１の通信方式から、前記第２の他の無線通信装置を経由せずに前記第１の他の無線通信装置と通信する第２の通信方式へ、通信方式を切替える切替手段と、
    前記切替手段が前記第１の通信方式から前記第２の通信方式へ通信方式を切替えた際に、前記第１の他の無線通信装置との間で、前記複数の伝送路を形成するためのキャリブレーション処理を実行するキャリブレーション手段と、
    を有することを特徴とする無線通信装置。
13. 前記切替手段において通信方式を切替えた際に、前記第１の他の無線通信装置が前記複数の伝送路を用いたデータ通信が可能か否かを判定する判定手段を更に有し、
    前記キャリブレーション手段は、前記判定手段における判定結果に応じて、前記キャリブレーション処理を実行する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信装置。
14. 前記判定は、ユーザによる前記キャリブレーション処理の実行指示があった場合に行われることを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
15. 前記キャリブレーション処理の実行後、一定時間毎に前記キャリブレーション処理を再度実行することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
16. 前記第２の通信方式は、前記第２の他の無線通信装置の管理の下で前記無線通信装置と前記第１の他の無線通信装置が直接通信を行う方式であることを特徴とする請求項１２から１５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
17. 前記第２の通信方式は、前記無線通信装置、又は前記第１の他の無線通信装置のいずれか一方が、制御装置としての機能に切替わることにより、もう一方の無線通信装置との間で直接通信を行う方式であることを特徴とする請求項１２から１５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
18. 前記キャリブレーション処理の結果を履歴として記憶する記憶手段を有し、
    前記キャリブレーション処理を実行済みの装置として前記第１の他の無線通信装置が記憶されていた場合は、前記キャリブレーション処理を実行しないことを特徴とする請求項１２から１７のいずれか１項に記載の無線通信装置。
19. 前記複数の伝送路の数を変更する変更手段を有し、
    前記複数の伝送路の数を変更する場合は、前記キャリブレーション処理を再度実行することを特徴とする請求項１２から１８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
20. 所定サイズのデータ伝送の完了、又は所定の通信エラーレートを検出する検出手段を有し、
    前記検出手段における検出結果に応じて、前記キャリブレーション処理を再度実行することを特徴とする請求項１２から１９のいずれか１項に記載の無線通信装置。
21. 前記キャリブレーション処理は、多重化する信号毎の重みを算出する処理を含むことを特徴とする請求項１２から２０の何れか１項に記載の無線通信装置。
22. 前記キャリブレーション処理は、前記第１の他の無線通信装置との間で前記複数のアンテナの本数分送受信される信号に基づいて、固有ベクトルを決定する処理を含むことを特徴とする請求項１２から２０の何れか１項に記載の無線通信装置。
23. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の無線通信方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

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