JP5347889B2 - 無線通信装置、画像処理装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信技術に関し、より詳細には、複数のアンテナ、複数の指向性パターンを有するアンテナ等を用いてダイバーシティ制御を行う無線通信装置、画像処理装置および無線通信方法に関する。

近年、例えばＩＥＥＥ（the Institute of Electric and Electronic Engineers）８０２．１１系の規格に基づいた無線ＬＡＮ（Local Area Network）通信、ワイヤレスＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に基づいた無線ＰＡＮ（Personal Area Network）通信などの無線通信技術が実用化され、様々な製品が市場に出され、オフィスや家庭などに急速に普及している。ワイヤレスＵＳＢ規格では、無線通信方式として、ＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｌｉａｎｃｅにより推進されているＵＷＢ（Ultra Wideband）方式が採用されている。ＵＷＢは、低消費電力でありながら、現在普及しているＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇを上回る高速通信が可能であることから、オフィスでの業務効率化、生活の利便性向上のために、今後様々な機器に搭載されて行くことが期待されている。

上述した規格に準拠した無線ＰＡＮ通信によりパーソナルコンピュータなどに周辺機器を接続するためには、一般にＵＳＢなどの規格に準拠した無線ボードや無線カードなどの無線ＰＡＮ機器を用いる。この無線ＰＡＮ機器には、２つ以上のアンテナを内蔵し、信号強度が高いアンテナにスイッチを切り替えて通信を行う、いわゆる選択ダイバーシティ方式を採用しているものがある。この選択ダイバーシティ方式は、無線ＰＡＮ機器に限らず、無線ＬＡＮ機器および携帯電話機器などの移動無線通信の分野で広く使われている技術である。

従来より移動無線通信分野で採用されている選択ダイバーシティ方式は、複数設けたアンテナのうち、受信信号強度の最も強いアンテナを選択して受信し、アンテナが受けた信号強度が一定の閾値以下になったことに応答して、閾値以上の信号強度を受けているアンテナに切り替えて受信するという方式である。

例えば、特開平８−８４１０４号公報（特許文献１）は、受信信号レベルの平均値を求め、受信信号平均レベルに一定の割合を掛けたものを求めて閾値とし、受信信号レベルがこの閾値よりも低下したとき閾値よりも大きな受信信号レベルで受信しているアンテナに切り替えて通信を行い、受信信号平均レベルが固定値よりも低いと判定したときに、アンテナの切り替えを停止する技術を開示している。上記特許文献１に開示される技術は、選択ダイバーシティ方式において、特定の閾値でしか切り替えが発生しなかったり、すべてのアンテナの電波強度が閾値以下になった場合に、アンテナの切り替えが頻発して受信が不可能になってしまったりしていたという問題を解決することを目的とするものである。

その他、特開２００７−１４３０９０号公報（特許文献２）は、受信特性が良いアンテナまたは指向性パターンを精度よく選択して、切り替えて受信できる無線通信端末を提供することを目的として、アンテナが受信した信号から復調されるパケットの受信中にパケットの送信元アドレスおよび宛先アドレスを解析するＭＡＣヘッダ解析部と、ＭＡＣヘッダ解析部が、送信元アドレスが接続中のアクセスポイントのアドレスであり、かつ、宛先アドレスが自局でないと判定した場合に、アンテナの受信状態を測定した結果に基づいてパケットの受信中にアンテナの選択を行う受信状態測定部とを備える構成を開示している。

さらに特開平１１−２９８３８４号公報（特許文献３）は、２つ以上のアンテナで無線信号を受信する無線受信手段と、無線受信手段で受信した信号の内容を解析する信号解析手段と、信号解析手段が解析した結果に基づいて送信アンテナを決定する送信アンテナ決定手段を有するアンテナ・ダイバーシティを実行する無線装置を開示する。特許文献３に開示される技術は、受信した信号のレベルや誤り内容、位置情報などにより、送信アンテナを選択して、送信の信頼性を向上させようというものである。

上述したように、上記特許文献１〜３に開示される選択ダイバーシティ方式は、受信信号の信号強度などを使用して、受信時の最適なアンテナあるいは指向性パターンを選択する方式である。送信時のアンテナ選択については、上記特許文献１には開示がなく、上記特許文献２は、受信時に選択したアンテナまたは指向性を選択する旨を開示している。上記特許文献３は、受信時にいずれの復調手段からのデータを制御部に送ったかの情報に基づいて送信アンテナを決定する旨を開示しており、上記特許文献３に開示された技術も受信時に使用したアンテナを送信時に使用する方式であると認められる。

上述した受信時に選択したアンテナ等を送信時に使用するアンテナ等として選択する方式では、２台の無線装置間で送受信が行われる場合であれば、送信および受信の相手が同一であるため、受信時に最適であったアンテナ等を送信時にも好適に用いることができ、特に問題は顕在化しない。しかしながら、３台以上の無線装置間で通信が行われる場合には、直前に受信した受信信号により選択されたアンテナが、必ずしも送信時においても最適な選択であるとは限らないため、不具合が生じる。

例えば上記特許文献３の技術では、受信信号のアナログ特徴量を使用して受信アンテナ、ひいては送信アンテナを選択しているため、通信する相手先の無線装置が複数ある場合は、どの装置からの信号であるかを判別することができず、正しい送信アンテナを選択できないという問題点があった。上記特許文献３で開示されている技術は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access / Time Division Duplex）方式における送受信タイミングを基本としており、受信時・送信時の両方で送受信する相手先の無線装置が予め規定されている場合に有効である。しかしながら、一般にワイヤレスＵＳＢや無線ＬＡＮなどの無線通信方式では、送受信する相手先の無線装置と送受信のタイミングとの関係が固定的でないため、上記従来技術では、受信時に選択したアンテナと、送信時に選択するアンテナとを、通信相手の無線装置に対応して一致させることが出来なかった。

図１１は、データ通信を行う３台の無線通信装置を例示する図である。図１１（Ａ）は、無線装置Ａ、無線装置Ｂおよび無線装置Ｃ間のデータ通信におけるアンテナの使用状態を模式的に示す図であり、図１１（Ｂ）は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式においてタイミングが固定されていない場合の無線装置Ａの通信状態を示すタイミングチャートである。図１１に示す例では、無線装置Ａにおいては、無線装置Ｂと通信する場合にはアンテナ１が好適に選択され、無線装置Ｃと通信する場合にはアンテナ２が好適に選択されるものとする。ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式において受信側無線装置および送信側無線装置の通信のタイミングが既知の場合は、受信時に選択したものを送信時に同じアンテナを選択することも可能である。しかしながら、図１に示すように、送信および受信のタイミングが固定的されていない場合には、直前の受信の際の通信相手と送信時の送信相手とが異なる場合があり、問題を生じさせる可能性がある。

図１１（Ｂ）には、無線装置Ｂから無線装置Ａへの送信（Ｂ→Ａ）、無線装置Ｃから無線装置Ａへの送信（Ｃ→Ａ）、無線装置Ａから無線装置Ｂへの送信（Ａ→Ｂ）が図示されている。無線装置Ｂからの受信時（Ｂ→Ａ）にはアンテナ１が選択され、無線装置Ｃからの受信時（Ｃ→Ａ）にはアンテナ２が選択されている。そして、従来技術では、受信時に選択されたアンテナが送信時に使用するアンテナとして選択されるため、無線装置Ａが無線装置Ｂに送信する際には、直前の受信データフレームのアンテナ選択状態が維持されることとなる。図１１（Ｂ）に示す例では、直前の受信データフレームは無線装置Ｃから受信しているためにアンテナ２が選択されており、この状態が維持されたまま無線装置Ｂにデータフレームを送信することとなる。このため、最適な送信アンテナが選択されていない状態で送信が行われることとなる。

すなわち、２以上の無線通信装置間の通信において、送受信のタイミングが固定的でない場合であっても、送信相手に対応した最適なアンテナまたはアンテナの指向性パターンを精度よく選択し、アンテナまたは指向性のパターンを切り替えて送信できる技術の開発が望まれていた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、送受信のタイミングが固定的でない２以上の無線通信装置間の通信であっても、送信相手に対応した優位なアンテナまたはアンテナの指向性パターンを精度よく選択することができ、最適なアンテナまたは指向性のパターンに切り替えて送信することが可能な無線通信装置、該無線通信装置を含む画像処理装置、該無線通信装置が実行する無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明では、上記課題を解決するために、以下説明する特徴を備える少なくとも１つのアンテナの使用モードを切り替えて他の装置とデータ通信を行う無線通信装置を提供する。本発明の無線通信装置は、少なくとも１つのアンテナにより受信された信号から得られる受信フレームデータを解析して、送信元アドレスを抽出し、好適には送信元アドレスが接続中のものであった場合に、上記少なくとも１つのアンテナの各使用モードの電波受信状態を測定し、その測定結果に応じて決定される優位な使用モードと、上記送信元アドレスとを関連付けて記憶しておく。そして、送信時には、記憶された送信元アドレスのうちの送信フレームデータの宛先に対応するものに関連付けられる使用モードを、送信時に使用するために選択する。上記優位な使用モードには、例えば、最も受信信号パワーの大きな使用モードや、算出したそれぞれの周波数平坦特性の離散度のうち最も離散度が小さい周波数平坦特性の使用モードが決定される。

また本発明では、無線通信装置は、送信元アドレスについて、使用モードの選択回数をさらに記憶し、送信フレームデータの宛先に対応する送信元アドレスについて選択回数が最大とされる使用モードを選択することができる。さらに、本発明では、送信元アドレスについて記憶された使用モードの選択回数を定期的または不定期に初期化することができる。

上記少なくとも１つのアンテナは、複数のアンテナを含み、少なくとも１つのアンテナの使用モードは、複数のアンテナのうちの使用するアンテナを識別することができる。あるいは、上記少なくとも１つのアンテナは、複数の指向性パターンに変更可能な可変指向性アンテナを含み、少なくとも１つのアンテナの使用モードは、可変指向性アンテナの指向性パターンを識別することができる。

また本発明によれば、上記無線通信装置を含む画像処理装置が提供される。さらに本発明によれば、上記無線通信装置による無線通信方法が提供される。本発明の無線通信方法では、無線通信装置が、受信動作時に、上記少なくとも１つのアンテナにより受信された信号から得られる受信フレームデータを解析して、送信元アドレスを抽出するステップ、上記少なくとも１つのアンテナの電波受信状態を測定するステップ、電波受信状態の測定結果に応じて決定される優位な使用モードと、送信元アドレスとを関連付けて記憶手段に記憶するステップとを実行する。送信時には、無線通信装置は、記憶手段を参照して記憶された送信元アドレスのうちの送信フレームデータの宛先に対応するものに関連付けられる使用モードを選択するステップ、選択された使用モードに送信フレームデータの送信の際に切り替えるステップを実行する。

上記構成によれば、受信時に選択された使用モード（アンテナまたはアンテナの指向性を識別する。）が、その受信時の通信相手、つまり送信元に関連付けて記録され、この記録が活用されて、同一の通信相手に対する送信の際に使用する使用モードが選択される。同一の通信相手であれば、受信時と送信時とでは最適なアンテナの指向性は一致するため、同一の通信相手について送信時にも最良の使用モードを選択することが可能となり、ひいては、不適切な使用モードが選択されることによる通信エラー等の発生を低減することができ、通信効率の向上させることが可能となる。

通信ネットワーク環境の実施形態を示す図。 第１の実施形態の無線通信装置の概略構成を示す図。 第１の実施形態の無線通信装置が実行する受信時の動作を示すフローチャート。 ワイヤレスＵＳＢにおけるＭＡＣフレームの基本フォーマットを示す図。 第１の実施形態の受信時アンテナ選択情報記憶部に記憶されるアドレス−アンテナ対応付けテーブルのデータ構造を示す図。 第１の実施形態の無線通信装置が実行する送信時の動作を示すフローチャート。 第２の実施形態の無線通信装置の概略構成を示す図。 第２の実施形態の受信時アンテナ選択情報記憶部に記憶されるアドレス−アンテナ対応付けテーブルのデータ構造を示す図。 第３の実施形態の無線通信装置の概略構成を示す図。 第３の実施形態の受信時指向性選択情報記憶部に記憶されるアドレス−アンテナ対応付けテーブルのデータ構造を示す図。 従来技術のデータ通信を行う３台の無線通信装置を例示する図。

以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明の実施形態は、以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、通信ネットワーク環境の実施形態を示す図である。図１に示すラップトップ型パーソナルコンピュータ（以下、ノートＰＣと参照する。）１１０、プリンタ１２０およびデジタルカメラ１３０は、ワイヤレスＵＳＢ規格に準拠した無線通信プロトコルに従って無線通信を行う無線通信装置である。以下、ノートＰＣ１１０，プリンタ１２０およびデジタルカメラ１３０を無線通信装置と総称して参照することもある。説明する実施形態では、無線通信は、ワイヤレスＵＳＢ規格に準拠したプロトコルに従うものとするが、他の実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定される無線ＬＡＮ通信、ＩＥＥＥ８０２．１５．１に規定されるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＰＨＳや携帯電話等の移動無線通信等の種々の無線通信プロトコルに従ったものとすることができる。

図１に示す無線通信装置１１０，１２０，１３０は、それぞれ少なくとも１つのアンテナを備え、ダイバーシティ制御により、少なくとも１つのアンテナの使用モードを切り替えてデータ通信を実行する。ノートＰＣ１１０は、２つのアンテナ１１２ａ，１１２ｂを備え、ダイバーシティ制御により送受信に用いるアンテナを切り替えてデータ通信を実行している。デジタルカメラ１３０も同様に、２つのアンテナ１３２ａ，１３２ｂを備えている。複数のアンテナを用いる場合、使用モードは、いずれのアンテナを使用するかを識別するものである。

一方、プリンタ１２０は、複数の指向性パターンを有し、指向性が電気的に可変な可変指向性アンテナ１２２を備え、ダイバーシティ制御によりアンテナの指向性パターンを切り替えてデータ通信を実行している。複数の指向性パターンを有する可変指向性アンテナを用いる場合、使用モードは、いずれの指向性パターンを使用するかを識別するものである。

以下、無線通信装置の詳細について説明する。図２は、第１の実施形態の無線通信装置の概略構成を示す図である。なお、図２に示す無線通信装置２００は、複数のアンテナ２０２ａ，２０２ｂを備え、複数のアンテナ２０２のうちの１つに切り替えてデータ通信を行う実施形態に対応する。なお、図２には、アンテナ切り替えに関する機能部を中心に示しており、受信や送信に関する機能部については省略されていることに留意されたい。

図２に示す無線通信装置２００は、送受信時に使用するアンテナ２０２を切り替えるアンテナ切替部２０４と、アンテナ切替部２０４を介してアンテナ２０２と接続する高周波処理部（以下、ＲＦ部として参照する。）２０６と、送信アンテナ選択部２０８と、受信アンテナ選択部２１０と、伝送データの変調処理および復調処理を実行するとともに、ＭＡＣ（Media Access Control）層のプロトコル制御を実行するベースバンド・媒体アクセス制御処理部（以下、ＢＢ・ＭＡＣ部として参照する。）２２０とを含んで構成される。

ＢＢ・ＭＡＣ部２２０は、バス２５０を介してＣＰＵ２４０、ＮＶ−ＲＡＭ２４２、ＲＡＭ２４４、ＲＯＭ２４６、プリンタエンジン２４８などの無線通信装置２００本体機能側構成と接続されており、伝送データのデジタル変復調処理およびＭＡＣ層のプロトコル制御を実行するとともに、本体機能側構成との間でフレームデータの入出力を行う。

なお、変復調方式は、無線通信としてワイヤレスＵＳＢを採用する場合には、ＭＢ−ＯＦＤＭ（Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式やＤＳ−ＵＷＢ（Direct Spread-Ultra Wide Band）方式を採用することができるが、他の無線通信プロトコルによる実施形態では、その他、ＤＳＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum）方式、ＦＨＳＳ（Frequency Hopping Spread Spectrum）方式、ＰＢＣＣ（Packet Binary Convolution Code）方式などを採用することもできる。

ＢＢ・ＭＡＣ部２２０は、より具体的には、アンテナ２０２からのＲＦ信号を復調する復調部２２２と、ＲＦ信号を復調して得られたフレームデータに含まれるＭＡＣヘッダを解析する受信ＭＡＣヘッダ解析部２２８と、アンテナ２０２の電波受信状態を測定する受信状態測定部２２４とを含む。受信状態測定部２２４は、測定結果として得られたアンテナ２０２の電波受信状態を、受信アンテナ選択の際の判断材料とするために、受信アンテナ選択部２１０に通知する。受信アンテナ選択部２１０は、アンテナの電波受信状態の通知を受けて、複数のアンテナ２０２のうち最も電波受信状態の好ましい優位なアンテナを受信時に使用するアンテナとして選択して、アンテナ切替部２０４に切り替えさせる。

優位なアンテナが選択されると、受信アンテナ選択部２１０が選択したアンテナを識別する識別値が、上記受信フレームデータのＭＡＣヘッダから抽出される送信元アドレスに関連付けられて受信時アンテナ選択情報記憶部２１２に記憶され、送信アンテナ選択部２０８が送信時に使用するアンテナを判定する際に利用される。なお、本無線通信装置２００に宛てられた受信フレームデータの場合は、バス２５０を介してＣＰＵ２４０へ出力される。受信状態測定部２２４は、本実施形態における測定手段を構成し、受信ＭＡＣヘッダ解析部２２８は、本実施形態における受信解析手段を構成する。また、受信時アンテナ選択情報記憶部２１２は、ＲＡＭやＮＶ−ＲＡＭなどの記憶装置により実現され、本実施形態における記憶手段を構成する。

ＢＢ・ＭＡＣ部２２０は、さらに、ＣＰＵ２４０からバス２５０を介して入力された送信フレームデータのＭＡＣヘッダを解析する送信ＭＡＣヘッダ解析部２３０と、送信フレームデータをＲＦ信号に変調しアンテナ切替部２０４を介してアンテナ２０２へ出力する変調部２２６とを含む。送信ＭＡＣヘッダ解析部２３０は、送信フレームデータに含まれるＭＡＣヘッダを解析し、宛先アドレスを抽出して、それを送信アンテナ選択部２０８へ通知する。送信アンテナ選択部２０８は、受信時アンテナ選択情報記憶部２１２に記録された情報を参照して、通知された宛先アドレスに関連付けられた受信時に優位とされたアンテナの識別値を読み出し、そのアンテナを受信時に使用する送信アンテナとして選択して、アンテナ切替部２０４に切り替えさせる。そして、送信フレームデータのＲＦ信号は、切り替えられた優位なアンテナから電波として伝送されることとなる。なお、送信アンテナ選択部２０８は、本実施形態における選択手段を構成する。

以下、図３および図６に示すフローチャート並びに図４および図５に示すデータ構造を参照しながら、本実施形態における無線通信方法についてより詳細に説明する。図３は、第１の実施形態の無線通信装置が実行する受信時の動作を示すフローチャートである。図３に示す処理は、例えばアンテナ２０２が他の装置からの電波を受信して、ステップＳ１００から開始する。

ステップＳ１０１では、受信ＭＡＣヘッダ解析部２２８は、ＲＦ信号を復調して得られる受信フレームデータのＭＡＣヘッダを解析し、受信フレームデータの送信元アドレスを抽出する。図４は、ワイヤレスＵＳＢにおけるフレームデータの基本フォーマットを示す。図４に示すようにフレームデータ２６０は、物理層（ＰＨＹ）プリアンブルと、物理層（ＰＨＹ）ヘッダと、ＭＡＣヘッダと、ペイロードと、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）とを含んで構成される。ＭＡＣフレームのＭＡＣヘッダには、ＭＡＣフレームの宛先無線通信装置のアドレスを示す宛先アドレスと、ＭＡＣフレームの送信元無線通信装置のアドレスを示す送信元アドレスとが含まれている。

再び図３を参照すると、ステップＳ１０２では、受信ＭＡＣヘッダ解析部２２８は、受信フレームデータのＭＡＣヘッダに含まれる宛先アドレスが、自局宛てであるか否かを判定する。ステップＳ１０２で、自局宛てであると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０９へ処理を進める。本実施形態では、自局宛てのフレームデータであった場合にはアンテナ選択動作を行わず、ステップＳ１０９で、ＭＡＣヘッダ以降のボディ部分の処理を行うべく、受信データフレームを本体機能側に出力し、ステップＳ１０８で本受信動作を終了させる。なお、ステップＳ１０２の判定は、任意であり、他の実施形態では、自局宛てのフレームデータであった場合にもアンテナ選択動作を行ってもよい。

一方、ステップＳ１０２で、宛先アドレスが自局ではなく、受信フレームデータが他局宛てのフレームであると判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０３へ処理を進める。ステップＳ１０３では、受信ＭＡＣヘッダ解析部２２８は、さらに、受信フレームデータの送信元アドレスが、現在接続中の他の無線通信装置のアドレスに一致するか否かを判定する。ステップＳ１０３で、送信元アドレスが接続中のいずれの無線通信装置のものでもないと判定された場合（ＮＯ）には、その送信元アドレスについて特にアンテナ選択を実施する必要がないため、ステップＳ１０８へ直接処理を進め、本受信動作を終了させる。

一方、ステップＳ１０３で、送信元アドレスが接続中のいずれかの無線通信装置のものであると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０４へ処理を進める。ステップＳ１０４では、受信状態測定部２２４は、それぞれのアンテナ２０２ａ，２０２ｂの電波受信状態を測定し、その測定結果を受信アンテナ選択部２１０に通知する。電波受信状態を測定に関して説明を加えると、本実施形態では、パケット受信中にアンテナ選択動作が行われるため、受信パワーでアンテナを判定するとシンボルの相違により多少のバラツキが生じることが想定される。このため、本実施形態の受信状態測定部２２４は、各アンテナの受信信号の受信パワーを平均値をとることによってアンテナの電波受信状態を好適に測定することができる。あるいは、他の実施形態では、受信状態測定部２２４は、アンテナ毎に対応した周波数平坦特性を算出することによってアンテナの電波受信状態を好適に測定することができる。

ステップＳ１０５では、受信アンテナ選択部２１０は、通知された各アンテナの電波受信状態に応じて、複数のアンテナのうちの受信電波状態が最良とされる優位なアンテナを選択する。上記アンテナの受信信号の受信パワー（あるいはその平均値）によってアンテナの電波受信状態を測定する場合には、最も受信パワー（あるいは平均値）の大きいアンテナを選択することができる。また上記周波数平坦特性を算出することによってアンテナの電波受信状態を測定する実施形態では、算出したそれぞれの周波数平坦特性の離散度のうち、最も離散度が小さい周波数平坦特性のアンテナを選択することができる。ステップＳ１０６では、アンテナ切替部２０４は、選択された最良なアンテナに切り替える。ステップＳ１０７では、受信アンテナ選択部２１０により選択された最良なアンテナの識別値が、受信フレームデータから抽出された送信元アドレスに関連付けられて、受信時アンテナ選択情報記憶部２１２に記憶され、ステップＳ１０８で、本受信動作が終了する。

図５は、本実施形態の受信時アンテナ選択情報記憶部２１２に記憶されるアドレス−アンテナ対応付けテーブルのデータ構造を示す。図５に示すアドレス−アンテナ対応付けテーブル２７０は、連番が付される情報番号が入力されるフィールド２７０ａと、受信データフレームから抽出された送信元ＭＡＣアドレスが入力されるフィールド２７０ｂと、受信時に最良のものであるとして選択された優位なアンテナの識別値が入力されるフィールド２７０ｃとを含んで構成される。通常の接続では、接続中の他の無線通信機器が複数あるため、送信元アドレスとアンテナの対応レコードは複数存在し、また同一対象に複数回受信動作を行うため、対応レコードの値は上書きされて行くことになる。

なお、上述した説明では、受信フレームデータの宛先アドレスが自局のものである場合にはアンテナ選択を行わないものとしているが、受信アンテナ選択方式自体は、特に限定されるものではないため、フレームのプリアンブル信号を活用するなどして、自局宛てのフレームデータに対しても受信アンテナ選択を施してもよい。

図６は、第１の実施形態の無線通信装置が実行する送信時の動作を示すフローチャートである。図６に示す処理は、例えば本体機能側構成からバス２５０を介して送信データフレームが入力されたことに応答して、ステップＳ２００から開始する。ステップＳ２０１では、送信ＭＡＣヘッダ解析部２３０は、入力された送信フレームデータのＭＡＣヘッダを解析し、送信フレームデータの宛先アドレスを抽出し、送信アンテナ選択部２０８に通知する。

ステップＳ２０２では、送信アンテナ選択部２０８は、受信時アンテナ選択情報記憶部２１２に記憶されたアドレス−アンテナ対応付けテーブル２７０を参照し、通知された宛先アドレスに対応するレコードを読み出し、当該アドレスを通信相手とした受信時に最良であるとして選択されたアンテナの識別値を読み出し、送信時に用いるアンテナとして選択する。図５に示すアドレス−アンテナ対応付けテーブル２７０で例示すると、宛先アドレスが［xx:xx:xx:xx:xx:0A］であった場合には、識別値「2」のアンテナを選択する。一般にアンテナの性能は、送受信で同様の性能であると考えられるため、その通信相手について受信時に最良であったアンテナは、送信時においても最良のアンテナであると考えることができる。したがって、送信フレームデータの宛先の無線通信装置からのデータ受信時に選択された優位なアンテナを、当該送信フレームデータの送信時にも使用することで最良の性能が得られることになる。

ステップＳ２０３では、アンテナ切替部２０４は、選択された最良なアンテナに切り替える。上述したステップＳ２０１以降、送信フレームデータは、変調部２２６によりワイヤレスＵＳＢ規格に準じて変調されて、ＲＦ部２０６でＲＦ信号に変換される。そして、ステップＳ２０４では、切り替えられたアンテナが使用されて、送信フレームデータから変調され変換されたＲＦ信号をアンテナに出力し、ステップＳ２０５で本送信動作を終了させる。

上述した第１の実施形態の無線通信装置２００によれば、受信時に選択されたアンテナが、その受信時の通信相手、つまり送信元に関連付けて記録され、この記録が活用されて、同一の通信相手に対する送信の際に使用するアンテナが選択されることとなる。上述したように、同一の通信相手であれば、受信時と送信時とでは最適なアンテナは一致するため、同一の通信相手について送信時にも最良のアンテナを選択することが可能となり、ひいては、不適切なアンテナが選択されることによる通信エラー等の発生を低減することができ、通信効率の向上させることが可能となる。

なお、上述した無線通信装置２００では、２つのアンテナ２０２を備える場合を一例に説明してきたが、備えられるアンテナの数は２つに限定されるものではなく、３つ以上に拡張できることは言うまでもない。また、上述した実施形態では、上記受信状態測定部２２４を復調部２２２から分離した機能部としているが、他の実施形態では、復調部２２２の内部に上記受信状態測定部２２４の機能を備えるよう構成してもよい。

上述した第１の実施形態では、受信動作毎に選択したアンテナの識別値が上書きされることとなるため、最新の状態を反映して最適な送信アンテナを選択することが可能となる。しかし、送受信状況が不安定である場合には、受信信号強度等は揺らぎ、受信動作毎に選択されるアンテナにバラツキが生じることが想定される。以下、このような送受信状況が不安定な場合であっても、その状況の変化に柔軟に対応しつつ、その時々において最良のアンテナを選択することを可能とする第２の実施形態について説明する。

図７は、第２の実施形態の無線通信装置の概略構成を示す図である。なお、図７に示す無線通信装置３００は、第１の実施形態の無線通信装置２００と同様の構成を有しているため、以下、相違点を中心に説明する。なお、第１の実施形態のものと同様の機能を有する機能部については、下二桁が同一な三百番台の符番を付す。図７に示す無線通信装置３００も、複数のアンテナのうちの１つに切り替えてデータ通信を行う実施形態に対応する。

図７に示す無線通信装置３００は、アンテナ切替部３０４、ＲＦ部３０６、送信アンテナ選択部３０８、受信アンテナ選択部３１０、受信時アンテナ選択情報記憶部３１２、ＢＢ・ＭＡＣ部３２０に加えて、選択回数最大値検出部３１４と、タイマ部３１６とをさらに含んで構成される。

本実施形態の無線通信装置３００では、受信アンテナ選択部３１０によってアンテナが選択されると、選択されたアンテナを識別する識別値が送信元アドレスに関連付けて受信時アンテナ選択情報記憶部３１２に記憶されるとともに、その選択回数が計数され、当該送信元アドレスおよび選択アンテナに関連付けて記録される。

図８は、本実施形態の受信時アンテナ選択情報記憶部３１２に記憶されるアドレス−アンテナ対応付けテーブルのデータ構造を示す。図８に示すアドレス−アンテナ対応付けテーブル３７０は、情報番号フィールド３７０ａ、送信元ＭＡＣアドレス・フィールド３７０ｂおよび選択アンテナ・フィールド３７０ｃに加えて、その送信元ＭＡＣアドレスについてそのアンテナが選択された回数が入力されるフィールド３７０ｄをさらに含んで構成される。

通常の接続では、接続中の他の無線通信機器が複数あるため、送信元アドレスと選択アンテナの対応レコードは複数存在する。また同一対象に対して複数回の受信動作が行われ、通信状況の変化等により複数のアンテナが選択される場合があるため、ひとつの送信元アドレスに対して複数の異なるアンテナのエントリが存在する場合もある。

無線通信における送受信特性は、一般に周囲の状況に応じて時間的に変化する。変化が顕著となる例としては、通信相手の無線通信装置あるいは自機が物理的に移動した場合である。このような場合には、移動前などの大きな状況変化前の受信時の選択アンテナに関する情報は陳腐化し、あるいは誤情報となる可能性がある。

そこで、本実施形態の無線通信装置３００は、タイマ部３１６を備える構成を採用する。タイマ部３１６は、受信時アンテナ選択情報記憶部３１２のアドレス−アンテナ対応付けテーブル３７０の少なくともフィールド３７０ｄを所定時間経過する毎に初期化する。受信時アンテナ選択情報記憶部３１２内の情報を定期的に初期化することによって、不安定な送受信状況に対処するとともに、大きな状況の変化があった場合にも柔軟に対応することが可能となる。なお、情報の初期化は、定期的に行われることに限定されず、不定期に行われてもよい。例えば、他の実施形態では、すべての総選択回数を計数し、総選択回数が一定値を越えた場合に初期化するものとしてもよい。

上記選択回数最大値検出部３１４は、受信時アンテナ選択情報記憶部３１２のアドレス−アンテナ対応付けテーブル３７０に登録されたエントリの中から、各送信元アドレスについて選択回数が最大なものを検出する。送信時の動作としては、送信アンテナ選択部３０８は、送信ＭＡＣヘッダ解析部３３０からの送信フレームデータの宛先アドレスの通知を受け、その宛先アドレスに対応する選択回数が最大のアンテナ識別値を選択回数最大値検出部３１４に問い合わせる。

選択回数最大値検出部３１４は、この問い合わせに対し、受信時アンテナ選択情報記憶部３１２に記録されたアドレス−アンテナ対応付けテーブル３７０を参照して、通知された宛先アドレスに関連付けられ、かつ選択回数が最大であるアンテナの識別値を読み出し、そのアンテナの識別値を送信アンテナ選択部３０８に応答する。図８に示すアドレス−アンテナ対応付けテーブル３７０で例示すると、宛先アドレスが［xx:xx:xx:xx:xx:0A］であった場合には、選択回数が［21］の大きい方のアンテナの識別値「2」のアンテナが選択される。宛先アドレスが［xx:xx:xx:xx:xx:08］であった場合には、エントリが１つしなないので、その識別値「1」のアンテナが選択される。

応答を受けた送信アンテナ選択部３０８は、そのアンテナを受信時に使用する送信アンテナとして選択して、アンテナ切替部３０４に切り替えさせる。そして、送信フレームデータのＲＦ信号は、切り替えられたアンテナから電波として伝送されることとなる。

上述した第２の実施形態では、送受信状況が不安定であり、アンテナ選択にバラツキがある場合であっても、受信時の選択回数が最大のものが送信時のものとして選択されるため、このような不安定な送受信状況に対処することが可能となる。また第２の実施形態では、タイマ部３１６は任意の構成であるが、タイマ部３１６を備えることにより、設定した時間経過毎に、送信アンテナ選択の判断材料である情報がリフレッシュされるため、無線通信装置の移動などに対応する時間的変動に柔軟に対処することが可能となる。

上述した第１の実施形態および第２の実施形態の無線通信装置は、複数のアンテナのうちの１つに切り替えてデータ通信を行う実施形態に対応する。以下、複数の指向性パターンを有し、指向性が電気的に可変な可変指向性アンテナを備え、アンテナの指向性パターンを切り替えてデータ通信を実行する第３の実施形態について説明する。

図９は、第３の実施形態の無線通信装置の概略構成を示す図である。なお、図９に示す無線通信装置４００は、第１の実施形態の無線通信装置２００と同様の構成を有しているため、以下、相違点を中心に説明する。なお、第１の実施形態のものと同様の機能または対応する機能を有する機能部については、下二桁が同一な四百番台の符番を付す。

図９に示す無線通信装置４００は、複数のアンテナ、アンテナ切替部、送信アンテナ選択部、受信アンテナ選択部および受信時アンテナ選択情報記憶部に代えて、単一の可変指向性アンテナ４０２、アンテナ指向性制御部４０４、送信指向性選択部４０８、受信指向性選択部４１０および受信時指向性選択情報記憶部４１２を含んで構成される。可変指向性アンテナ４０２は、エスパアンテナなどの電子的制御により指向性を変化させることができるものが好適に用いられるが、特に限定されるものではない。他の実施形態では、複数の異なる指向性を有するアンテナを切り替える形で可変指向性アンテナを実現してもよい。

受信ＭＡＣヘッダ解析部４２８がＲＦ信号を復調して得られたフレームデータに含まれるＭＡＣヘッダを解析し、宛先アドレスが自局ではなく、かつ現在接続中の他の無線通信装置のアドレスに一致すると判定された場合には、アンテナ選択動作を行う。受信状態測定部４２４は、可変指向性アンテナ４０２の各指向性の電波受信状態を測定し、測定結果として得られた可変指向性アンテナ４０２の電波受信状態を受信指向性選択部４１０に通知する。受信指向性選択部４１０は、アンテナの電波受信状態の通知を受けて、可変指向性アンテナ４０２の複数の指向性のうち最も電波受信状態の好ましい優位な指向性を受信時に使用するものとして選択して、アンテナ指向性制御部４０４に切り替えさせる。

優位な指向性が選択されると、受信指向性選択部４１０が選択したアンテナの指向性を識別する識別値が、上記受信フレームデータのＭＡＣヘッダから抽出される送信元アドレスに関連付けて受信時指向性選択情報記憶部４１２に記憶され、送信指向性選択部４０８が送信時に使用するアンテナを判定する際に利用される。なお、本無線通信装置４００に宛てられた受信フレームデータの場合は、バス４５０を介してＣＰＵへ出力される。

図１０は、本実施形態の受信時指向性選択情報記憶部４１２に記憶されるアドレス−アンテナ対応付けテーブルのデータ構造を示す。図１０に示すアドレス−アンテナ対応付けテーブル４７０は、情報番号フィールド４７０ａと、送信元ＭＡＣアドレス・フィールド４７０ｂと、優位なアンテナ指向性の識別値が入力されるフィールド４７０ｃとを含んで構成される。通常の接続では、接続中の他の無線通信機器が複数あるため、送信元アドレスとアンテナの対応レコードは複数存在し、また同一対象に複数回受信動作を行うため、対応レコードの値は上書きされて行くことになる。なお、受信時指向性選択情報記憶部４１２は、本実施形態における記憶手段を構成する。

送信時には、送信ＭＡＣヘッダ解析部４３０は、バス４５０を介して入力された送信フレームデータのＭＡＣヘッダを解析し、宛先アドレスを抽出して、それを送信指向性選択部４０８へ通知する。送信指向性選択部４０８は、受信時指向性選択情報記憶部４１２に記録された情報を参照して、通知された宛先アドレスに関連付けられた受信時に優位とされたアンテナの指向性の識別値を読み出し、そのアンテナを受信時に使用する指向性として選択して、アンテナ指向性制御部４０４に切り替えさせる。図１０に示すアドレス−アンテナ対応付けテーブル４７０で例示すると、宛先アドレスが［xx:xx:xx:xx:xx:0A］であった場合には、識別値「2」のアンテナ指向性が選択される。そして、送信フレームデータのＲＦ信号は、切り替えられた優位なアンテナから電波として伝送されることとなる。なお、送信指向性選択部４０８は、本実施形態における選択手段を構成する。

上述した第３の実施形態の無線通信装置４００によれば、受信時に選択されたアンテナの指向性が、その受信時の通信相手、つまり送信元に関連付けて記録され、この記録が活用されて、同一の通信相手に対する送信の際に使用するアンテナの指向性が選択されることとなる。同一の通信相手であれば、受信時と送信時とでは最適なアンテナの指向性は一致するため、同一の通信相手について送信時にも最良の指向性を選択することが可能となり、ひいては、不適切な指向性が選択されることによる通信エラー等の発生を低減することができ、通信効率の向上させることが可能となる。また、指向性アンテナを使用することで、不要な方向への電波の放射が低減され、他の端末との電波干渉を緩和され、送信電力効率を向上させることが可能となる。なお、第２の実施形態の複数アンテナを用いることに代えて、第３実施形態で用いた可変指向性アンテナ４０２を用いることができることは言うまでもない。

以上説明したように、上述までの実施形態によれば、送受信のタイミングが固定的でない２以上の無線通信装置間の通信であっても、送信相手に対応した優位なアンテナまたはアンテナの指向性パターンを精度よく選択することができ、最適なアンテナまたは指向性のパターンに切り替えて送信することが可能な無線通信装置、該無線通信装置を含む画像処理装置、該無線通信装置が実行する無線通信方法を提供することができる。

なお無線通信装置は、上述したノートＰＣ、プリンタ、デジタルカメラなどに限定されるものではなく、デジタル複合機、ネットワークスキャナなどの他の画像処理装置、デスクトップ型ＰＣなどの他の情報処理装置、デジタルビデオカメラなどの他の撮像装置などとして構成することができる。

また、上述までの実施形態では、本体機能側構成を含む装置全体を無線通信装置と参照して説明してきたが、例えば図２に破線で示す短形２００Ａで囲まれた構成要素からなる無線通信ボードあるいは無線通信カードを本無線通信装置として構成してもよい。そして、上述した画像処理装置、情報処理装置または撮像装置に組み込まれる無線通信ボードあるいは無線通信カードとして本無線通信装置を構成することができる。

また上記機能は、アセンブラ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）、などのレガシープログラミング言語やオブジェクト指向プログラミング言語などで記述されたコンピュータ実行可能なプログラムにより実現でき、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、ＳＤカード、ＭＯなど装置可読な記録媒体に格納して頒布することができる。

これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１１０…ノートＰＣ、１１２…アンテナ、１２０…プリンタ、１２２…アンテナ、１３０…デジタルカメラ、１３２…アンテナ、２００，３００，４００…無線通信装置、２０２，３０２…アンテナ、２０４，３０４…アンテナ切替部、２０６，３０６，４０６…ＲＦ部、２０８，３０８…送信アンテナ選択部、２１０，３１０…受信アンテナ選択部、２１２，３１２…受信時アンテナ選択情報記憶部、２２０，３２０，４４０…ＢＢ・ＭＡＣ部、２２２，３２２，４２２…復調部、２２４，３２４，４２４…受信状態測定部、２２６，３２６，４２６…変調部、２２８，３２８，４２８…受信ＭＡＣヘッダ解析部、２３０，３３０，４３０…送信ＭＡＣヘッダ解析部、２４０…ＣＰＵ、２４２…ＮＶ−ＲＡＭ、２４４…ＲＡＭ、２４６…ＲＯＭ、２４８…プリンタエンジン、２５０，３５０，４５０…バス、２６０…フレームデータ、２７０…アドレス−アンテナ対応付けテーブル、３１４…選択回数最大値検出部、３１６…タイマ部、３７０…アドレス−アンテナ対応付けテーブル、４０２…可変指向性アンテナ、４０４…アンテナ指向性制御部、４０８…送信指向性選択部、４１０…受信指向性選択部、４１２…受信時指向性選択情報記憶部、４７０…アドレス−アンテナ対応付けテーブル

特開平８−８４１０４号公報 特開２００７−１４３０９０号公報 特開平１１−２９８３８４号公報

Claims (9)

1. 少なくとも１つのアンテナの使用モードを切り替えて他の装置とデータ通信を行う無線通信装置であって、
   前記少なくとも１つのアンテナにより受信された信号を復調して得られる受信フレームデータに含まれる宛先アドレスが他局宛てである場合、前記他局宛てである受信フレームデータから送信元アドレスを抽出する受信解析手段と、
   前記少なくとも１つのアンテナの電波受信状態を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された電波受信状態に応じて決定される優位な使用モードと、前記受信解析手段で前記他局宛てである受信フレームデータから抽出された送信元アドレスとを関連付けて記憶する記憶手段と、
   送信時の送信フレームデータに含まれる宛先アドレスに対応する、前記記憶手段で記憶された送信元アドレスに関連付けられる前記使用モードを選択する選択手段と、
   前記選択手段で選択した使用モードを用いて、前記送信フレームデータを送信する送信手段と
   を含む、無線通信装置。
2. 前記受信解析手段は、前記受信フレームデータに含まれる宛先アドレスが他局宛てであって、かつ、現在接続中の他の装置のアドレスに一致する場合、前記他局宛てである受信フレームデータから送信元アドレスを抽出することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記記憶手段は、前記送信元アドレスについて、使用モードの選択回数をさらに記憶し、前記選択手段は、前記送信フレームデータの宛先に対応する前記送信元アドレスについて選択回数が最大とされる使用モードを選択する、請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記送信元アドレスについて記憶された前記使用モードの選択回数は、定期的または不定期に初期化される、請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記少なくとも１つのアンテナは、複数のアンテナを含み、前記少なくとも１つのアンテナの使用モードは、前記複数のアンテナのうちの使用するアンテナを識別する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
6. 前記少なくとも１つのアンテナは、複数の指向性パターンに変更可能な可変指向性アンテナを含み、前記少なくとも１つのアンテナの使用モードは、前記可変指向性アンテナの指向性パターンを識別する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線通信装置を含む、画像処理装置。
8. 少なくとも１つのアンテナの使用モードを切り替えて他の装置とデータ通信を行うための無線通信方法であって、無線通信装置が、
   前記少なくとも１つのアンテナにより受信された信号を復調して得られる受信フレームデータに含まれる宛先アドレスが他局宛てである場合、前記他局宛てである受信フレームデータから送信元アドレスを抽出するステップと、
   前記少なくとも１つのアンテナの電波受信状態を測定するステップと、
   前記測定するステップで測定された電波受信状態に応じて決定される優位な使用モードと、前記抽出するステップで前記他局宛てである受信フレームデータから抽出された送信元アドレスとを関連付けて記憶手段に記憶するステップと、
   送信時の送信フレームデータに含まれる宛先アドレスに対応する、前記記憶手段で記憶された送信元アドレスに関連付けられる前記使用モードを選択するステップと、
   前記送信フレームデータの送信の際に、選択された前記使用モードに切り替えるステップと
   を実行する、無線通信方法。
9. 前記記憶するステップは、前記送信元アドレスについて、使用モードの選択回数を計数するサブステップを含み、前記選択するステップは、前記送信フレームデータの宛先に対応する前記送信元アドレスについて選択回数が最大とされる前記使用モードを検出するサブステップを含む、請求項８に記載の無線通信方法。