通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システム
【課題】前回通信時に用いたビーム・パターンを有効に利用することによって、効率的に指向性リンクを確立することができ、オーバーヘッドを低減する。
【解決手段】通信装置１００は、リンク確立時において、前回使用した送信ビーム・パターンを使って準備パケットを送信することによって、効率的に指向性リンクを確立し、オーバーヘッドを低減する。また、通信装置１００は、リンク確立時において、送信タイミングが既知である準備パケットを、前回使用した受信ビーム・パターンを使って受信することによって、効率的に指向性リンクを確立し、オーバーヘッドを低減する。
【解決手段】通信装置１００は、リンク確立時において、前回使用した送信ビーム・パターンを使って準備パケットを送信することによって、効率的に指向性リンクを確立し、オーバーヘッドを低減する。また、通信装置１００は、リンク確立時において、送信タイミングが既知である準備パケットを、前回使用した受信ビーム・パターンを使って受信することによって、効率的に指向性リンクを確立し、オーバーヘッドを低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばミリ波を利用して無線通信を行なう通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムに係り、特に、指向性アンテナのビームを通信相手の位置する方向に向けて、ミリ波の信号到達距離を伸ばす通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
「ミリ波」と呼ばれる無線通信は、高周波の電磁波を利用して通信速度の高速化を実現することができる。ミリ波通信の主な用途として、短距離の無線アクセス通信や、画像伝送システム、簡易無線、自動車衝突防止レーダーなどが上げられる。また現在では、大容量・長距離伝送の実現や、無線装置の小型化、低コスト化など、利用促進に向けたミリ波通信の技術開発が行なわれている。ここで、ミリ波の波長は１０ｍｍ〜１ｍｍ、周波数で３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚに相当する。例えば、６０ＧＨｚ帯を使用する無線通信では、ＧＨｚ単位でチャネル割り当てが可能であることから、非常に高速なデータ通信を行なうことができる。
【０００３】
ミリ波は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）技術などで広く普及しているマイクロ波と比較しても、波長が短く、強い直進性があり、非常に大きな情報量を伝送することができる。その反面、ミリ波は、反射に伴う減衰が激しいため、通信を行なう無線のパスとしては、直接波や、せいぜい１回程度の反射波が主なものとなる。また、ミリ波は、伝搬損失が大きいため、遠くまで無線信号が到達しない、という性質を持つ。
【０００４】
このようなミリ波の飛距離問題を補うために、送受信機のアンテナに指向性を持たせ、その送信ビーム並びに受信ビームを通信相手の位置する方向に向けて、信号到達距離を伸ばす方法が考えられる。ビームの指向性は、例えば送受信機にそれぞれ複数のアンテナを設け、アンテナ毎の送信重み若しくは受信重みを変化させることで制御することができる。ミリ波では、反射波はほとんど使用されず、直接波が重要になることから、ビーム形状の指向性が適しており、指向性として鋭いビームを使うことが考えられる。送信ビーム及び受信ビームを通信相手にそれぞれ向けて無線信号を送受信することがより好ましい。
【０００５】
例えば、電力線通信、光通信、音波通信のうちいずれか１つによる通信を利用した第２の通信手段によって送信アンテナの指向性方向を決定するための信号を伝送して、送信アンテナの方向を決定した後、１０ＧＨｚ以上の電波を用いた第１の通信手段によって送受信機間の無線伝送をする無線伝送システムについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００６】
また、ミリ波帯を使用する無線ＰＡＮ（ｍｍＷＰＡＮ：ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−ｗａｖｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃにも、アンテナの指向性を利用して信号到達距離を伸ばす方法が適用されている。
【０００７】
アンテナの最適な指向性を学習する手法として、送信側からトレーニング信号を送り、受信側でその受信結果に応じて最適な指向性を決定する方法が一般的である。例えば、１パケットを送受信する度に送信側でアンテナの指向性を変化させ、受信側でパケットの受信結果に応じて最適な指向性を決定することができる。
【０００８】
移動物の多いモバイル環境で用いる場合、通信局同士の指向性リンクを一旦確立したとしても、その後の通信局の移動や遮蔽物の存在により指向性リンクが無効になってしまう可能性がある。すなわち、モバイル環境では、指向性のミリ波通信を利用することは困難である。このため、リンク再確立するときには指向性フレームを利用せず、無指向フレームを用いて指向性の学習処理を行なった後に、指向性フレームの送信を開始する、という運用形態が考えられる。例えば、ミリ波通信において、ＲＴＳパケットＣＴＳハンドシェイクを利用した衝突回避手順を採り入れる場合、ＲＴＳパケットやＣＴＳパケットといった準備パケットには指向性を利用せず、無指向で送受信し、それらの受信状況に基づいて指向性の方向を決定した上で、指向性を利用してデータ・パケットの送受信を行なう。
【０００９】
しかしながら、リンク再確立する度に改めて最適な指向性の学習処理を実行すると、データ・パケットの送信が開始されるまでのオーバーヘッドを伴うことになる。また、ミリ波通信において指向性を利用しないと、その信号到達距離の短さから、ＲＴＳパケットやＣＴＳパケットなどの準備パケットが通信相手に届かず（あるいは、通信相手は受信することができず）、この結果、いつまでもデータ・パケットの送信が開始されない（あるいは、指向性通信を開始できない）という事態を招来する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３５４４８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、指向性アンテナのビームを通信相手の位置する方向に向けて、ミリ波の信号到達距離を伸ばすことができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することにある。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、効率的に指向性リンクを確立することによって、オーバーヘッドを低減することができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備え、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なう、
ことを特徴とする通信装置である。
【００１４】
また、本願の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、前記通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを利用して前記準備パケットの指向性通信を行なうように構成されている。
【００１５】
また、本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項２に係る通信装置は、前記通信相手と前回パケット交換を行なってからの経過時間に応じて、前記通信ビーム・パターンを調整するように構成されている。
【００１６】
また、本願の請求項４に記載の発明によれば、請求項２に係る通信装置は、前記通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを保持していないときには、前記準備パケットを無指向性の通信ビーム・パターンを用いて通信を行ない、又は、前記通信相手とトレーニング動作を実行して得られた通信ビーム・パターンを用いて前記準備パケットの通信を行なうように構成されている。
【００１７】
また、本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、データ送信側が送信開始要求パケットを送信するとともにデータ受信側から返信される確認通知パケットを受信してからデータ・パケットの送信処理を開始する手順が適用され、前記データ送信側として動作する際に、前記データ受信側の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いて前記送信開始要求パケットを送信するように構成されている。
【００１８】
また、本願の請求項６に記載の発明によれば、請求項５に係る通信装置は、前記データ受信側の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いて前記送信開始要求パケットを送信したことに応じて前記データ受信側から確認通知パケットを受信できなかったときに、前記送信開始要求パケットを無指向性の送信ビーム・パターンを用いて再送信するように構成されている。
【００１９】
また、本願の請求項７に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、前記通信相手が送信するタイミングが既知となるパケットを、前記通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちするように構成されている。
【００２０】
また、本願の請求項８に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、通信相手に割り当てた送信区間に関する情報を通知するとともに、前記送信区間内において、前記通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちするように構成されている。
【００２１】
また、本願の請求項９に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、データ送信側が送信開始要求パケットを送信し、データ受信側が前記送信開始要求パケットを受信してから第１の所定期間後に確認通知パケットを返信し、前記データ送信側が前記確認通知パケットを受信してから第２の所定期間後にデータ・パケットを送信開始するとともに、前記データ受信側がデータ・パケットを受信してから第３の所定期間後に確認応答パケットを返信する手順が適用され、前記データ送信側として動作する際に、前記送信開始要求パケットを送信してから前記第１の所定期間後に、前記データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記確認通知パケットを受信待ちし、又は前記データ・パケットを送信してから前記第３の所定期間後に前記データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記確認通知パケットを受信待ちするように構成されている。
【００２２】
また、本願の請求項１０に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、データ送信側が送信開始要求パケットを送信し、データ受信側が前記送信開始要求パケットを受信してから第１の所定期間後に確認通知パケットを返信し、前記データ送信側が前記確認通知パケットを受信してから第２の所定期間後にデータ・パケットを送信開始するとともに、前記データ受信側がデータ・パケットを受信してから第３の所定期間後に確認応答パケットを返信する手順が適用され、前記データ受信側として動作する際に、前記確認通知パケットを送信してから前記第２の所定期間後に、前記受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記データ・パケットを受信待ちするように構成されている。
【００２３】
また、本願の請求項１１に記載の発明は、所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備えた通信装置における通信方法であって、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なうステップを有する、
ことを特徴とする通信方法である。
【００２４】
また、本願の請求項１２に記載の発明は、所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備えた通信装置における通信処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記コンピューターを、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なう手段、
として機能させるためのコンピューター・プログラムである。
【００２５】
本願の請求項１２に係るコンピューター・プログラムは、コンピューター上で所定の処理を実現するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項１２に係るコンピューター・プログラムをコンピューターにインストールすることによって、コンピューター上では協働的作用が発揮され、本願の請求項１に係る通信装置と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
また、本願の請求項１３に記載の発明は、通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する手順を適用し、指向性制御して前記準備パケットを送信する第１の通信装置と、送信された前記準備パケットを受信する第２の通信装置と、
を具備することを特徴とする通信システムである。
【００２７】
また、本願の請求項１４に記載の発明は、通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する手順を適用し、所定の送信タイミングにおいて前記準備パケットを送信する第１の通信装置と、前記送信タイミングにおいて前記第１の通信装置の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記準備パケットを受信する第２の通信装置と、
を具備することを特徴とする通信システムである。
【００２８】
但し、請求項１３並びに１４で言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、指向性アンテナのビームを通信相手の位置する方向に向けて、ミリ波の信号到達距離を伸ばすことができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、効率的に指向性リンクを確立することによって、オーバーヘッドを低減することができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することができる。
【００３１】
本願の請求項１、１１乃至１４に記載の発明によれば、通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って送受信するので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００３２】
また、本願の請求項２に記載の発明によれば、通信装置は、通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを利用して準備パケットの指向性通信を行なうので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００３３】
また、本願の請求項３に記載の発明によれば、通信装置は、通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを、経過時間に応じて調整してから用いるので、通信相手が経過時間に応じて移動したとしても準備パケットの通信を行なうことができる。
【００３４】
また、本願の請求項４に記載の発明によれば、通信装置は、通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを保持していないときであっても、無指向性の通信ビーム・パターンを用い、又は通信相手とトレーニング動作を実行して得られた通信ビーム・パターンを用いて、準備パケットの通信を行なうことができる。
【００３５】
また、本願の請求項５に記載の発明によれば、通信装置は、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用する場合に、通信相手の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いてＲＴＳパケットを送信するので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００３６】
また、本願の請求項６に記載の発明によれば、通信装置は、通信相手の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いてＲＴＳパケットを送信するもののＣＴＳパケットを受信できないときには、ＲＴＳパケットを無指向性の送信ビーム・パターンを用いて再送信するので、通信相手が経過時間に応じて移動したとしてもＲＴＳパケットが通信相手に届く可能性が高まる。
【００３７】
また、本願の請求項７に記載の発明によれば、通信装置は、送信タイミングが既知となるパケットを、通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちするので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００３８】
また、本願の請求項８に記載の発明によれば、通信装置は、自らが通信相手に割り当てた送信区間内において、通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちするので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００３９】
また、本願の請求項９に記載の発明によれば、通信装置は、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用する場合に、ＲＴＳパケットを送信してから所定期間後に、データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いてＣＴＳパケットを受信待ちし、さらには、データ・パケットを送信してから所定期間後に、データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いてＡＣＫパケットを受信待ちするので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００４０】
また、本願の請求項１０に記載の発明によれば、通信装置は、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用する場合に、ＣＴＳパケットを送信してから所定期間後に、データ送信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いてデータ・パケットを受信待ちするので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００４１】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るミリ波無線通信システムの構成例を模式的に示した図である。
【図２】図２は、通信装置１００の構成例を示した図である。
【図３】図３は、ディジタル部１８０の内部構成の一例を示した図である。
【図４】図４は、送信ビーム処理部１８５による送信ビームの指向性制御によって通信装置１００が形成することができる１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を示した図である。
【図５】図５は、最適なビーム方向の学習に用いるビーム学習用信号の信号フォーマットの一例を示した図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施例に係る、リンク再確立時において前回と同じ送信ビーム・パターンを用いて送信動作を行なう信号送受信シーケンスの一例を示した図である。
【図７】図７は、同じ通信相手に対する前回のパケット送信時に使用したのと同じ送信ビーム・パターンを用いて準備パケットを送信する信号送受信シーケンスの一例を示した図である。
【図８Ａ】図８Ａは、指向性リンクの状態の変化を説明するための図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、指向性リンクの状態の変化を説明するための図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、指向性リンクの状態の変化を説明するための図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、指向性リンクの状態の変化を説明するための図である。
【図９】図９は、パケット内の一部又は全部を複数回送信する様子を示した図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図４に示した１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を選択的に用いて信号到達範囲を調整する方法を説明するための図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図４に示した１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を選択的に用いて信号到達範囲を調整する方法を説明するための図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図４に示した１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を選択的に用いて信号到達範囲を調整する方法を説明するための図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、図４に示した１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を選択的に用いて信号到達範囲を調整する方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施例において、通信装置１００がデータ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）として通信動作を行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施例に係る、リンク再確立時において前回と同じ受信ビーム・パターンを用いて受信動作を行なう信号送受信シーケンスの一例を示した図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施例において、通信装置がアクセスポイント（ＡＰ）又は各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）としてパケット受信動作を行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図１４】図１４は、モジュール化された通信装置１００を搭載した情報機器の構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、ミリ波の通信方式として、ＶＨＴ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）規格で使用する６０ＧＨｚ帯を挙げることができるが、本発明の要旨は特定の周波数帯に限定されるものではない。
【００４４】
図１には、本発明の一実施形態に係るミリ波無線通信システムの構成例を模式的に示している。図示の無線通信システムは、通信装置１００と通信装置２００からなる。
【００４５】
通信装置１００及び２００は、ミリ波の通信方式に従って互いに無線通信することができる。ミリ波の通信方式は、直進性が強く反射時の減衰の大きいため、送信ビーム及び受信ビームを通信相手にそれぞれ向けて無線信号を送受信することがより好ましい。
【００４６】
図１に示す例では、通信装置１００は、ミリ波の通信方式に従って無線信号を送受信するための複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎを備えている。そして、各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎを介して送信される信号の重みを調整することによって、送信ビームの指向性Ｂtを制御するようになっている。図示の例では、送信ビームＢtは、通信相手となる通信装置２００の位置の方向に向けられている。
【００４７】
また、通信装置２００は、ミリ波の通信方式に従って無線信号を送受信するための複数のアンテナ２６０ａ〜２６０ｎを備えている。そして、各アンテナ２６０ａ〜２６０ｎを介して受信される信号の重みを調整することによって、受信ビームの指向性Ｂrを制御するようになっている。図示の例では、受信ビームＢrは、通信相手となる通信装置１００の位置の方向に向けられている。
【００４８】
図２には、通信装置１００の構成例を示している。図示の通信装置１００は、ブロードバンド・ルーターや無線アクセスポイントとして動作してもよい。なお、図示しないが、通信装置２００も同様の構成であってもよい。
【００４９】
通信装置１００は、記憶部１５０と、複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎと、無線通信部１７０を備えている。無線通信部１７０は、アナログ部１７２と、ＡＤ変換部１７４と、ＤＡ変換部１７６と、ディジタル部１８０と、制御部１９０で構成される。
【００５０】
複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎは、ミリ波の通信方式に従った無線通信に使用される。具体的には、アンテナ１６０ａ〜１６０ｎは、所定の重み係数を用いて重み付けされた無線信号を、ミリ波を用いてそれぞれ送信する。また、アンテナ１６０ａ〜１６０ｎは、ミリ波の無線信号を受信して、アナログ部１７２へ出力する。
【００５１】
アナログ部１７２は、典型的には、ミリ波の通信方式に従った無線信号を送受信するためのＲＦ回路に相当する。すなわち、アナログ部１７２は、アンテナ１６０ａ〜１６０ｎによりそれぞれ受信された複数の受信信号を低雑音増幅するとともにダウンコンバートし、後段のＡＤ変換部１７４へ出力する。また、アナログ部１７２は、ＤＡ変換部１７６によりそれぞれアナログ信号に変換された複数の送信信号をＲＦ帯にアップコンバートするとともに電力増幅して、各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎへ出力する。
【００５２】
ＡＤ変換部１７４は、アナログ部１７２から入力される複数のアナログ受信信号をそれぞれディジタル信号に変換し、後段のディジタル部１８０へ出力する。また、ＤＡ変換部１７６は、ディジタル部１８０から入力される複数のディジタル送信信号をそれぞれアナログ信号に変換し、アナログ部１７２へ出力する。
【００５３】
ディジタル部１８０は、典型的には、ミリ波の通信方式に従って受信信号を復調及び復号するための回路、並びに、ミリ波の通信方式に従って送信信号を符号化及び変調するための回路で構成される。
【００５４】
図３には、ディジタル部１８０の内部構成の一例を示している。図示のように、ディジタル部１８０は、同期部１８１と、受信ビーム処理部１８２と、電力計算部１８３と、決定部１８４と、復調復号部１８５と、符号化変調部１８６と、送信ビーム処理部１８７で構成される。
【００５５】
同期部１８１は、例えば、複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎにより受信された複数の受信信号について、パケットの先頭のプリアンブルに応じて受信処理の開始タイミングを同期させて受信ビーム処理部１８２へ出力する。
【００５６】
受信ビーム処理部１８２は、同期部１８１から入力される複数の受信信号について、例えば一様分布又はテイラー分布に従って重み付け処理を行なうことによって、受信ビームの指向性を制御する。そして、受信ビーム処理部１８２は、重み付けされた受信信号を電力計算部１８３及び復調復号部１８５へ出力する。
【００５７】
最適な送受信ビーム方向の学習を行なう際、電力計算部１８３は、各送受信ビーム方向で送受信された受信信号の受信電力をそれぞれ計算して、決定部１８４へ順次出力する。そして、決定部１８４は、電力計算部１８３から入力される受信電力値に基づいて、最適な送信ビーム方向並びに最適な受信ビーム方向を決定する。そして、決定されたビーム方向を特定するためのパラメーター値が、制御部１９０を介して記憶部１５０に記憶される。ここで言う最適なビーム方向とは、典型的には、１つのビーム学習用信号について電力計算部１８３から入力される一連の受信電力値が最大値となるビーム方向に相当する。
【００５８】
復調復号部１８５は、受信ビーム処理部１８２により重み付けされた受信信号をミリ波の通信方式に使用される任意の変調方式及び符号化方式に従って復調及び復号し、データ信号を取得する。そして、復調復号部１８５は、取得したデータ信号を制御部１９０へ出力する。
【００５９】
符号化変調部１８６は、制御部１９０から入力されるデータ信号をミリ波の通信方式に使用される任意の符号化方式及び変調方式に従って符号化及び変調し、送信信号を生成する。そして、符号化変調部１８６は、生成した送信信号を送信ビーム処理部１８７へ出力する。
【００６０】
送信ビーム処理部１８７は、符号化変調部１８６から入力された送信信号から、例えば一様分布又はテイラー分布に従って重み付けされた複数の送信信号を生成し、送信ビームの指向性を制御する。送信ビーム処理部１８７により使用される重みの値は、例えば、制御部１９０から入力される指向性制御信号により指定される。送信ビーム処理部１８７により重み付けされた複数の送信信号は、ＤＡ変換部１７６へそれぞれ出力される。
【００６１】
図２に戻って、引き続き、無線通信装置１００の構成について説明する。制御部１９０は、例えばマイクロプロセッサーなどの演算装置を用いて構成され、無線通信部１７０の動作全般を制御する。また、制御部１９０は、最適な送信ビーム方向又は受信ビーム方向を特定するためのパラメーター値を記憶部１５０から取得し、当該パラメーター値に基づいて特定されるビーム方向を形成するよう各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎに重み係数を付与することを指示するための指向性制御信号をディジタル部１８０内の送信ビーム処理部１８５へ出力する。これにより、無線通信装置１００によるミリ波の通信方式に従った無線送信の際の送信ビーム又は受信ビームが通信相手の位置する方向に向くような最適なビーム・パターンが形成される。
【００６２】
なお、図２には示していないが、通信装置１００は、通信相手との相対位置を検出する位置検出機能を備えていてもよい。かかる位置検出機能は、例えば、通信装置１００自身がＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などの絶対位置の計測手段を備えるとともに通信相手と互いの位置情報を交換することや、レーダーやその他の通信相手の位置情報を捕捉する手段を備えることによって実現される。
【００６３】
図４には、送信ビーム処理部１８５による送信ビームの指向性制御によって通信装置１００が形成することができる送信ビーム・パターンの一例を示している。同図に示す例では、通信装置１００は１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を形成することができる。送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9は、通信装置１００が位置する平面上で、３６度ずつ異なる方向への指向性をそれぞれ有している。
【００６４】
送信ビーム処理部１８５は、制御部１９０からの指向性制御信号に応じて、各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎに重み係数を付与することによって、かかる１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9のうちいずれか１つの送信ビーム・パターンを形成して、指向性の無線信号を送信させることができる。また、通信装置１００により形成可能な受信ビーム・パターンも、図４に示した送信ビーム・Ｂt0〜Ｂt9と同様のビーム・パターンであってよい。すなわち、受信ビーム処理部１８２は、制御部１９０からの指向性制御信号に応じて、各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎに重み係数を付与することによって、かかる１０個の受信ビーム・パターン要素Ｂr0〜Ｂr9のうちいずれか１つ（若しくは２以上の組み合わせ）と一致する受信ビーム・パターンを形成して、ミリ波の通信方式に従った無線信号をアンテナ１６０ａ〜１６０ｎで受信させることができる。通信装置１００の記憶部１５０には、これら送受信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9、Ｂr0〜Ｂr9をそれぞれ形成するためのアンテナ１６０ａ〜１６０ｎ毎の重み係数を特定するためのパラメーター値があらかじめ記憶されている。
【００６５】
なお、通信装置１００により形成可能な送信ビーム・パターン及び受信ビーム・パターンは、図４に示した例に限定されるものではない。例えば、３次元空間上のさまざまな方向に指向性を有する送信ビーム・パターン又は受信ビーム・パターンを形成できるように複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎを構成することもできる。
【００６６】
図５には、最適なビーム方向の学習に用いるビーム学習用信号の信号フォーマットの一例を示している。但し、同図では、ヘッダー部の記載を省略している。図示のビーム学習用信号ＢＴＦ（Ｂｅａｍ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｆｉｅｌｄ：ビーム学習用フィールド）は、通信相手が持つ複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎからミリ波の通信方式に従って送信される。ビーム学習用信号ＢＴＦに載せる学習用信号系列は、例えばＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：２位相偏移変調）のランダム・パターンなどでよい。
【００６７】
図示のビーム学習用信号は、送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9毎の学習用信号系列を時分割により多重化したものである。ビーム学習用信号ＢＴＦは、図５に示した各送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9にそれぞれ対応する１０個のタイムスロットＴ０〜Ｔ９により構成される。そして、各タイムスロットＴ０〜Ｔ９では、所定の既知信号系列に対し各送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を形成するための重み係数でそれぞれ各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎが重み付けされた１０通りの学習用信号系列が順次送信される。したがって、ビーム学習用信号の送信ビームの指向性は、タイムスロットＴ０〜Ｔ９毎に、図５に示す送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9のように順次変化する。
【００６８】
このビーム学習用信号ＢＴＦを受信する受信側では、ビーム学習用信号ＢＴＦのタイムスロットＴ０〜Ｔ９毎（すなわち、学習用信号系列毎）の受信信号の電力レベルを順次観測する。この結果、ビーム学習用信号ＢＴＦのいずれかのタイムスロットにおいて受信信号の電力レベルは突出した値となる。受信信号の電力レベルがピークとなるタイムスロットは、ビーム学習用信号ＢＴＦを送信する送信側との相対位置に応じて変化する。そして、受信電力レベルがピークとなるタイムスロットに該当する送信ビーム・パターンを、送信側にとっても最適な送信ビーム・パターンに決定することができる。
【００６９】
また、ビーム学習用信号ＢＴＦの受信側も、図４に示した送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9と同様の、１０個の受信ビーム・パターン要素Ｂr0〜ＢR9を形成することができるとする。そして、ビーム学習用信号ＢＴＦの各タイムスロットＴ０〜Ｔ９をさらに１０個ずつの小区間ＳＴ０〜ＳＴ９にそれぞれ分け、各小区間ＳＴ０〜ＳＴ９においてそれぞれ異なる１０通りの受信ビーム・パターン要素Ｂr0〜Ｂr9で受信信号を重み付け処理する。図５に示す例では、タイムスロットＴ０の第１の小区間ＳＴ０は受信ビーム・パターン要素Ｂr0、タイムスロットＴ０の第２の小区間ＳＴ１は受信ビーム・パターン要素Ｂr1、…、タイムスロットＴ９の第１の小区間ＳＴ０は受信ビーム・パターン要素Ｂr0、…、などと関連付けられる。このような受信ビームの指向性制御処理によって、１つのビーム学習用信号ＢＴＦにおいて、１０通りの送信ビーム・パターン×１０通りの受信ビーム・パターン＝計１００通りの送受信ビーム・パターンで送受信された受信信号を得ることができる。
【００７０】
図３に示した電力計算部１８３は、上述した計１００通りの送受信ビーム・パターンで送受信された受信信号の受信電力をそれぞれ計算して、決定部１８４へ順次出力する。そして、決定部１８４は、入力される受信電力値に基づいて、最適な送信ビーム・パターン及び受信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値を決定する。最適なビーム・パターンとは、典型的には、１つのビーム学習用信号について電力計算部１８３から入力される一連の受信電力値が最大値となるビーム・パターンである。最適な送信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値とは、例えばビーム学習用信号ＢＴＦのいずれかのタイムスロット番号（Ｔ０〜Ｔ９）でよい。また、最適な受信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値とは、例えば図５に示した小区間番号（ＳＴ０〜ＳＴ９）でよい。決定部１８４は、このように決定したパラメーター値を制御部１９０へ出力する。また、最適な送信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値（Ｔ０〜Ｔ９）を、ビーム学習用信号ＢＴＦの送信側へフィードバックするようにしてもよい。但し、このフィードバック手順は本発明の要旨に直接関連しないので、本明細書では説明を省略する。
【００７１】
ミリ波を利用する無線通信システムは、複数の送受信アンテナを用い、鋭いアンテナ指向性（すなわち、ビーム形状のアンテナ指向性）を形成することで、その信号到達範囲を拡大することができる。しかしながら、背景技術の欄で既に述べたように、移動物の多いモバイル環境では、指向性のミリ波通信を利用することは困難であるという問題がある。また、以前リンク確立していた通信相手とリンク再確立する場合であっても、まず指向性を利用せずにフレーム（準備パケットなど）を交換し、その受信状況に基づいて指向性の方向を決定した上で、指向性を利用したデータ送受信を行なうため、オーバーヘッドを伴うという問題がある。
【００７２】
そこで、本発明の一実施例では、通信装置１００は、リンク確立時において準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って送信することによって、効率的に指向性リンクを確立し、オーバーヘッドを低減するようにしている。
【００７３】
また、本発明の他の実施例では、通信装置１００は、リンク確立時において準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って受信することによって、効率的に指向性リンクを確立し、オーバーヘッドを低減するようにしている。
【００７４】
図６には、本発明の第１の実施例に係る、リンク確立時において準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って送信する信号送受信シーケンスの一例を示している。図示の信号送受信シーケンスでは、端末問題を解決する方法論として一般的なＲＴＳパケットＣＴＳハンドシェイクが利用される。但し、各通信局ＳＴＡ＿Ａ、ＳＴＡ＿Ｂは、図２〜図４に示した通信装置１００で構成されるものとする。
【００７５】
データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、まず、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス／衝突回避）の手順によりメディアが一定期間だけクリアであることを確認し、その後、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に向けて、データ送信の開始を要求する準備パケットであるＲＴＳパケットを、指向性のあるビーム・パターンを使って送信する（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＲＴＳ）。
【００７６】
データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）からの自分宛てのＲＴＳパケットを受信すると、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、上記のデータ送信開始要求を確認したことを通知する準備パケットであるＣＴＳパケットを返信する。
【００７７】
データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、自分がＲＴＳパケットを送信した後、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）から返信されるＣＴＳパケットの受信を待機している。そして、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＣＴＳパケットを受信することによって、メディアがクリアであること確認すると、ＣＴＳパケットを受信してからＳＩＦＳが経過した後に、送信ビームがデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）宛てのデータ・パケットＤＡＴＡを、指向性のあるビーム・パターンを使って送信する（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＤＡＴＡ）。なお、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＣＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の送信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。
【００７８】
データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、ＣＴＳパケットを送信した後、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）からのデータ・パケットの受信を待機する。その際、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）の位置の方向に受信ビームを向けた、指向性のあるビーム・パターンを用いるようにしてもよい。そして、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ・パケットを無事に受信し終えると、ＡＣＫを返信する。データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＡＣＫを受信することで、一連のＲＴＳパケットＣＴＳハンドシェイク手順が無事に完了したことを認識する。
【００７９】
ここで、リンク確立時の準備パケットを送信する際における指向性を決定する方法の一例として、以前に指向性リンクを確立していた通信相手とリンクを再確立してパケット送信を行なう際に、同じ通信相手に対する前回のパケット送信時に使用したのと同じ送信ビーム・パターンを用いる方法を挙げることができる。
【００８０】
図７には、同じ通信相手に対する前回のパケット送信時に使用したのと同じ送信ビーム・パターンを用いて準備パケットを送信する信号送受信シーケンスの一例を示している。同図においても、図６と同様に、送信する信号送受信シーケンスの一例を示している。また、各通信局ＳＴＡ＿Ａ、ＳＴＡ＿Ｂは、図２〜図４に示した通信装置１００で構成されるものとする。
【００８１】
データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）宛てのデータ・パケットＤＡＴＡ１を、既に学習済みの指向性のあるビーム・パターンを使って、送信する（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＤＡＴＡ１）。
【００８２】
これに対し、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ・パケットＤＡＴＡ１を無事に受信し終えると、ＡＣＫを返信する。データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＡＣＫを受信することで、一連のＲＴＳパケットＣＴＳハンドシェイク手順が無事に完了したことを認識する。
【００８３】
その後、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、再びデータ送信要求が発生すると、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順によりメディアがクリアであることを確認した後、データ・パケットＤＡＴＡ１の送信時に利用した指向性のあるビーム・パターンを使って、準備パケットＲＴＳを送信する（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＲＴＳ）。
【００８４】
データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）からの自分宛てのＲＴＳパケットを受信すると、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、上記のデータ送信開始要求を確認したことを通知する準備パケットであるＣＴＳパケットを返信する。
【００８５】
データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、自分がＲＴＳパケットを送信した後、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）から返信されるＣＴＳパケットの受信を待機している。そして、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＣＴＳパケットを受信することによって、メディアがクリアであること確認すると、ＣＴＳパケットを受信してからＳＩＦＳが経過した後に、送信ビームがデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）宛てのデータ・パケットＤＡＴＡを、指向性のあるビーム・パターンを使って送信する（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＤＡＴＡ）。なお、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＣＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の受信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。
【００８６】
データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、ＣＴＳパケットを送信した後、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）からのデータ・パケットの受信を待機する。その際、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）の位置の方向に受信ビームを向けた、指向性のあるビーム・パターンを用いるようにしてもよい。そして、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ・パケットを無事に受信し終えると、ＡＣＫを返信する。データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＡＣＫを受信することで、一連のＲＴＳパケットＣＴＳハンドシェイク手順が無事に完了したことを認識する。
【００８７】
図７に示した信号送受信シーケンスは、前回のパケット送信時から次のパケット送信時までの間に各通信局間の指向性リンクの状態に変化がなく有効なままであることを前提とするものである。しかしながら、移動物の多いモバイル環境では、その後の通信局の移動や遮蔽物の存在により指向性リンクの状態が変化していく可能性がある。
【００８８】
前回のパケット送信時に通信ビームを最適化した場合、ビーム・パターンは急峻であることから、送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は信号到達距離を伸ばすことができる（図８Ａを参照のこと）。しかしながら、受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）が多少移動しただけで（若しくは、通信局間の相対位置が多少ずれただけで）指向性リンクは無効になってしまう（図８Ｂを参照のこと）。かかる問題の対策として、前回のパケット送信時に使用した送信ビーム・パターンを利用する際には、送信ビーム・パターンを緩やかにする方法が考えられる（図８Ｃを参照のこと）。送信ビーム・パターンを緩やかにすると、信号到達距離は短縮するが、信号到達範囲の面積は拡張することから、相対位置が変化した通信相手を信号到達範囲に収容できる可能性が高まることが期待される。
【００８９】
また、通信局間の相対位置は、前回パケットを送信してから経過した時間に応じて大きくなることが予測される。そこで、ビーム・パターンを緩やかにする度合いを、前回のパケット送信時からの経過時間とともにさらに大きくしていくように調整する、という方法も考えられる（図８Ｄを参照のこと）。
【００９０】
また、上記のようなビーム・パターンの調整方法を採用したとしても、通信相手を信号到達範囲に収容することができなければ、指向性リンクを有効にすることはできず、応答パケットを受信できない。このような場合、指向性通信を行なう意味は全くなくなるので、無指向性の通信に変更すべきである。
【００９１】
ここで、パケットを無指向性で送信する際には、パケット内の一部又は全部を複数回送信することによって（図９を参照のこと）、オーバーヘッドは大きくなるが信号到達範囲を拡大することができる。
【００９２】
通信装置１００は、送信ビーム・パターンをいくら緩やかにしても、ＲＴＳパケットに対するＣＴＳパケットの応答が得られないような場合には、無指向性でＲＴＳパケットを送信する、オーバーヘッドの大きな繰り返し送信を行なう、最適な送信ビーム・パターンの際トレーニングを行なうなどの対策を講じる必要がある。
【００９３】
送信ビーム処理部１８５による送信ビームの指向性制御によって通信装置１００が形成することができる送信ビーム・パターンは、例えば図４に示した通りである。
【００９４】
図４には、送信ビームの指向性制御によって複数の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を形成することを示した。例えば、図１０Ａ左に示すように、ただ１つの送信ビーム・パターン要素Ｂt2のみを選択して重み付けして用いる場合には、図１０Ａ右に示すように、急峻で且つ信号到達距離の長い送信ビームを得ることができる。
【００９５】
これに対し、複数の送信ビーム・パターン要素を重み付け加算することで、信号到達距離は短くなるが、信号到達範囲が広くなる送信ビームを得ることができる。例えば、図１０Ｂ左に示すように、送信ビーム・パターン要素Ｂt2及びこれに隣接する送信ビーム・パターン要素Ｂt1、Ｂt3の３つの送信ビーム・パターン要素を選択してこれらを重み付け加算すると、図１０Ｂ右に示すように、信号到達距離は短くなるが信号到達範囲は広くなる。また、図１０Ｃ左に示すように、送信ビーム・パターン要素Ｂt2及びこれに隣接する送信ビーム・パターン要素Ｂt0、Ｂt1、Ｂt3、Ｂt4の５つの送信ビーム・パターン要素を選択してこれらを重み付け加算すると、図１０Ｃ右に示すように、信号到達距離はさらに短くなるが、信号到達範囲はより広くなる。同図から、重み付け加算する送信ビーム・パターン用素数の増大とともに、信号到達範囲が拡大していくことを理解できよう。さらに、図１０Ｄ左に示すように、すべての送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を選択して均等に重み付けすると、図１０Ｄ右に示すように、信号到達距離が短い、無指向性の送信ビーム・パターンとなる。
【００９６】
図１１には、上記第１の実施例において、通信装置１００が図７中のデータ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）としてパケット送信動作を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、例えば制御部１９０が所定の制御プログラムを実行することを通じて実現される。
【００９７】
通信装置１００は、通信プロトコルの上位層などからデータ送信要求が発生すると（ステップＳ１のＹｅｓ）、まず、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に対して前回データ・パケット（若しくは、指向性のパケット）を送信したときの送信ビーム・パターンを保存しているかどうかを確認する（ステップＳ２）。具体的には、制御部１９０は、前回使用した送信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値が記憶部１５０に保存されているかどうかを確認する。
【００９８】
通信装置１００は、前回使用した送信ビーム・パターンを保存している場合には（ステップＳ２のＹｅｓ）、前回データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）にデータ・パケットを送信してからの経過時間に従って送信ビーム・パターンを調整する（ステップＳ３）。すなわち、制御部１９０は、記憶部１５０からパラメーター値を取り出して前回使用した送信ビーム・パターンを特定すると、送信ビーム・パターンを経過時間に応じて緩やかにするよう調整する。なお、判断ステップＳ２の際、経過時間に閾値を設けて、所定時間以上が経過している場合には、前回使用した送信ビーム・パターンの再利用は行なわないようにしてもよい。
【００９９】
一方、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に対して前回パケットを送信したときの送信ビーム・パターンを保存していない場合には（ステップＳ２のＮｏ）、通信装置１００は、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）との間で、最適な送信ビームの指向性を学習するためのトレーニング動作を実施して（ステップＳ７）、送信ビーム・パターンを決定する。本発明の要旨は特定のトレーニング動作に限定されないので、ここではトレーニング動作についての詳細な説明を省略する。
【０１００】
次いで、通信装置１００は、ステップＳ３又はステップＳ７によって決定した送信ビーム・パターンを用いて、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に対してＲＴＳパケット（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＲＴＳ）を送信する（ステップＳ４）。制御部１９０は、この決定した送信ビーム・パターンを形成するよう、送信ビーム処理部１８７を制御する。
【０１０１】
そして、通信装置１００は、所定期間内にデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）からＣＴＳパケットを受信すると（ステップＳ５のＹｅｓ）、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に対するデータ・パケットの送信処理を開始する（ステップＳ６）。
【０１０２】
また、通信装置１００が所定期間内にデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）からＣＴＳパケットを受信できないときには（ステップＳ５のＮｏ）、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）が経過時間に応じた予測量よりも大きく移動しているため、ＲＴＳパケットが届かなかった可能性がある。このような場合、指向性を広げることによってデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）にＲＴＳパケットが届くようになることも考えられる。そこで、制御部１９０は、送信ビーム・パターンが無指向性となるよう送信ビーム処理部１８７を制御して、無指向のＲＴＳパケットを送信する（ステップＳ８）。
【０１０３】
そして、通信装置１００は、無指向のＲＴＳパケットを送信してから所定期間内にデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）からＣＴＳパケットを受信できたときには（ステップＳ９のＹｅｓ）、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に対するデータ・パケットの送信処理を開始する（ステップＳ６）。
【０１０４】
なお、ステップＳ２において、前回使用した送信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値を保存していない場合には、ステップＳ７に進んでトレーニング動作を行なうのではなく、ステップＳ８に進んで無指向性のＲＴＳパケットを送信するようにしてもよい。
【０１０５】
また、通信装置が通信相手との相対位置を検出する位置検出機能を備えている場合には、ステップＳ３において、前回のデータ・パケット（若しくは、指向性パケット）の送信時に使用した送信ビーム・パターンを利用する際に、前回のパケット送信時からの経過時間に加え、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）との相対位置情報も考慮して、送信ビーム・パターンを調整するようにしてもよい。
【０１０６】
続いて、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例では、通信装置１００は、リンク確立時において準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って受信する。この場合、通信装置１００は、通信相手からの準備パケットの送信タイミングを把握している必要がある。
【０１０７】
通信相手からの準備パケットの送信タイミングを把握する方法として、通信相手に対して送信タイミングを割り当てる方法や、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクなどフレーム間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）が規定されている手順を利用する方法が挙げられる。
【０１０８】
例えば、インフラストラクチャ・ネットワークにおいて、アクセスポイント（ＡＰ）は、配下に置く各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）に対して送信区間のスケジューリングを行ない、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）は、自分に割り当てられた送信区間内でＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイク手順を利用してアクセスポイント（ＡＰ）にデータ送信を行なう場合について考える。アクセスポイント（ＡＰ）にとって、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）が各々の送信区間内で準備パケットを送信するタイミングは既知である。また、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）は、自分が準備パケットＲＴＳを送信した後、アクセスポイント（ＡＰ）が準備パケットを送信するタイミングは既知である。
【０１０９】
図１２には、アクセスポイント（ＡＰ）と端末局（ＳＴＡ）間の信号送受信シーケンスの一例を示している。以下では、図示の信号送受信シーケンス例を参照しながら、通信装置１００がリンク確立時において準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って受信する動作について説明する。
【０１１０】
アクセスポイント（ＡＰ）は所定のフレーム周期毎にビーコンを報知し、これを各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）が受信することによってアクセスポイント（ＡＰ）の配下に置かれ、ＢＳＳにおけるコーディネーションがとられる。ビーコンには、ＢＳＳの運用情報として、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）に割り当てた送信タイミングなどのスケジュール情報が記載されている。図１２に示す例では、ビーコンに記載されているスケジュール情報に従って、フレーム周期内において、左斜線で示す区間が一方の端末局（ＳＴＡ１）の第２の通信方式に従う送信区間に割り当てられるとともに、右斜線で示す区間が他方の端末局（ＳＴＡ２）の第２の通信方式に従う送信区間に割り当てられている。端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）は、各々の送信区間においてコンテンション・フリーで無線通信を行なうことができる。
【０１１１】
端末局（ＳＴＡ１）は、自分に割り当てられた送信区間（図１２中で参照記号Ａで示した領域）に入ってから所定期間が経過した後に、アクセスポイント（ＡＰ）に向けてＲＴＳパケットを送信する。
【０１１２】
一方、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ１）に割り当てた送信区間の開始時刻が到来すると、端末局（ＳＴＡ１）に対して最適な受信ビーム・パターンとなるように受信ビーム処理部１８２の指向性を制御して、ＲＴＳパケットの受信動作を開始する。あるいは、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ１）から前回データ・パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＲＴＳパケットを待ち受ける。そして、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ１）からＲＴＳパケットを受信したことに応答して、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）が経過した後に、ＲＴＳパケットを受信できた旨をフィードバックするＣＴＳパケットを返信する。
【０１１３】
端末局（ＳＴＡ１）は、ＲＴＳパケットを送信完了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過すると、アクセスポイント（ＡＰ）から前回パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＣＴＳパケットを待ち受ける。そして、端末局（ＳＴＡ１）は、ＣＴＳパケットを無事に受信することによってメディアがクリアであることを確認すると、ＳＩＦＳが経過した後に、アクセスポイント（ＡＰ）の位置の方向に送信ビームを向けて、データ・パケットを送信する。
【０１１４】
アクセスポイント（ＡＰ）は、ＣＴＳパケットを送信した後、前回データ・パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、データ・パケットを待ち受ける。このとき、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ１）からのＲＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の受信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。そして、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ１）からデータ・パケットを無事に受信し終えると、ＳＩＦＳが経過した後に、ＡＣＫパケットを返信する。
【０１１５】
端末局（ＳＴＡ１）は、前回ＣＴＳパケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＡＣＫパケットを待ち受ける。このとき、端末局（ＳＴＡ１）は、アクセスポイント（ＡＰ）からのＣＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の受信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。そして、端末局（ＳＴＡ１）は、ＡＣＫパケットを受信することで、一連のＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイク手順が無事に完了したことを認識する。
【０１１６】
同様に、端末局（ＳＴＡ２）は、自分に割り当てられた送信区間（図１２中で参照記号Ｂで示した領域）に入ってから所定期間が経過した後に、アクセスポイント（ＡＰ）に向けてＲＴＳパケットを送信する。
【０１１７】
一方、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ２）に割り当てた送信区間の開始時刻が到来すると、端末局（ＳＴＡ２）に対して最適な送受信ビーム・パターンとなるように受信ビーム処理部１８２の指向性を制御して、ＲＴＳパケットの受信動作を開始する。あるいは、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ２）から前回データ・パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＲＴＳパケットを待ち受ける。そして、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ２）からＲＴＳパケットを受信したことに応答して、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、ＲＴＳパケットを受信できた旨をフィードバックするＣＴＳパケットを返信する。
【０１１８】
端末局（ＳＴＡ２）は、ＲＴＳパケットを送信完了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過すると、アクセスポイント（ＡＰ）から前回パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＣＴＳパケットを待ち受ける。そして、端末局（ＳＴＡ２）は、ＣＴＳパケットを無事に受信することによってメディアがクリアであることを確認すると、ＳＩＦＳが経過した後に、アクセスポイント（ＡＰ）の位置の方向に送信ビームを向けて、データ・パケットを送信する。
【０１１９】
アクセスポイント（ＡＰ）は、ＣＴＳパケットを送信した後、前回データ・パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、データ・パケットを待ち受ける。このとき、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ２）からのＲＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の受信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。そして、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ２）からデータ・パケットを無事に受信し終えると、ＳＩＦＳが経過した後に、ＡＣＫパケットを返信する。
【０１２０】
端末局（ＳＴＡ２）は、前回ＣＴＳパケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＡＣＫパケットを待ち受ける。このとき、端末局（ＳＴＡ２）は、アクセスポイント（ＡＰ）からのＣＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の受信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。そして、端末局（ＳＴＡ２）は、ＡＣＫパケットを受信することで、一連のＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイク手順が無事に完了したことを認識する。
【０１２１】
図１２に示した信号送受信シーケンスは、前回のパケット受信時から次のパケット受信時までの間に各通信局間の指向性リンクの状態に変化がなく有効なままであることを前提とするものである。しかしながら、移動物の多いモバイル環境では、その後の通信局の移動や遮蔽物の存在により指向性リンクの状態が変化していく可能性がある。そこで、図８Ａ〜図８Ｄに示したような前回のパケット送信時からの経過時間に応じて送信ビーム・パターンを緩やかにする調整方法は、パケット受信時にも当て嵌まる。すなわち、前回のパケット受信時に通信ビームを割いて帰した直後は、受信ビーム・パターンを急峻にして、受信可能距離を伸ばす。その後、経過時間に応じて通信相手が移動していくことを考慮して、受信ビーム・パターンを徐々に緩やかにしていくよう調整する。受信ビーム・パターンを緩やかにすると、受信可能距離は短縮するが、受信可能範囲の面積は拡張することから、相対位置が変化したパケット送信元を受信可能範囲に収容できる可能性が高まることが期待される。
【０１２２】
また、受信ビーム処理部１８２による送信ビームの指向性制御によって通信装置１００が形成することができる受信ビーム・パターンは、例えば図４に示した通りである。そして、図１０Ａ〜図１０Ｄに示したように、受信ビーム・パターン要素Ｂr0〜Ｂr9の選択方法によって、所望する受信可能距離及び受信可能範囲を設定することができる。
【０１２３】
図１３には、上記第２の実施例において、通信装置がアクセスポイント（ＡＰ）又は各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）としてパケット受信動作を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、例えば制御部１９０が所定の制御プログラムを実行することを通じて実現される。
【０１２４】
通信装置１００は、パケット受信タイミングが到来すると（ステップＳ１１のＹｅｓ）、まず、同じパケット送信元から前回パケットを受信したときの受信ビーム・パターンを保存しているかどうかを確認する（ステップＳ１２）。
【０１２５】
パケット受信タイミングとして、例えばアクセスポイント（ＡＰ）として、パケット送信元に送信区間を割り当てたときや、ＲＴＳやＣＴＳなどの準備パケットを送信完了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した通信相手のＣＴＳパケット又はデータ・パケットの送信タイミング、並びに、データ・パケットを送信完了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した通信相手のＡＣＫパケットの送信タイミングが挙げられる。
【０１２６】
通信装置１００は、同じ通信相手に対して前回使用した受信ビーム・パターンを保存している場合には（ステップＳ１２のＹｅｓ）、同じ通信相手から前回パケットを受信してからの経過時間に従って受信ビーム・パターンを調整する（ステップＳ１３）。すなわち、制御部１９０は、記憶部１５０からパラメーター値を取り出して前回使用した受信ビーム・パターンを特定すると、受信ビーム・パターンを経過時間に応じて緩やかにするよう調整する。そして、通信装置１００は、ステップＳ１３で決定した受信ビーム・パターンを用いて、通信相手からのパケットを受信待ちする（ステップＳ１４）。なお、判断ステップＳ１２の際、経過時間に閾値を設けて、所定時間以上が経過している場合には、前回使用した受信ビーム・パターンの再利用は行なわないようにしてもよい。
【０１２７】
一方、同じ通信相手から前回パケットを受信したときの受信ビーム・パターンを保存していない場合には、通信装置１００は、制御部１９０は、受信ビーム・パターンが無指向性となるよう受信ビーム処理部１８７を制御して、無指向でパケットを受信待ちする（ステップＳ１６）。
【０１２８】
ここで、パケット受信に失敗したときには（ステップＳ１５のＮｏ）、通信装置１００は、通信相手との間で、最適な受信ビームの指向性を学習するためのトレーニング動作を実施して（ステップＳ１７）、受信ビーム・パターンを決定する。本発明の要旨は特定のトレーニング動作に限定されないので、ここではトレーニング動作についての詳細な説明を省略する。
【０１２９】
なお、ステップＳ１２において、前回使用した受信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値を保存していない場合には、ステップＳ７に進んで、ステップＳ１６に進んで無指向性のパケットを送信するのではなく、トレーニング動作を行なうようにしてもよい。
【０１３０】
また、通信装置が通信相手との相対位置を検出する位置検出機能を備えている場合には、ステップＳ１３において、同じ通信相手に対する前回のパケット受信時に使用した受信ビーム・パターンを利用する際に、前回のパケット受信時からの経過時間に加え、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）との相対位置情報も考慮して、受信ビーム・パターンを調整するようにしてもよい。
【０１３１】
図６、図７、図１２に示した信号送受信シーケンスによれば、飛距離問題の解決のために指向性制御を利用したミリ波通信において、前回通信時に用いたビーム・パターンを有効に利用することによって、効率的に指向性リンクを確立することができ、オーバーヘッドを低減することができるということを理解できよう。
【０１３２】
なお、アクセスポイント（ＡＰ）又は端末局（ＳＴＡ）として動作する通信装置１００は、例えば、パーソナル・コンピューター（ＰＣ）、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯情報端末、携帯音楽プレーヤー、ゲーム機などの情報機器、あるいは、テレビジョン受像機やその他の情報家電機器に搭載される無線通信モジュールであってもよい。
【０１３３】
図１４には、モジュール化された通信装置１００を搭載した情報機器の構成例を示している。
【０１３４】
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１は、オペレーティング・システム（ＯＳ）が提供するプログラム実行環境下で、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２やハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）１１に格納されているプログラムを実行する。例えば、後述する受信パケットの同期処理又はその一部の処理をＣＰＵ１が所定のプログラムを実行するという形態で実現することもできる。
【０１３５】
ＲＯＭ２は、ＰＯＳＴ（Ｐｏｗｅｒ Ｏｎ Ｓｅｌｆ Ｔｅｓｔ）やＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）などのプログラム・コードを恒久的に格納する。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３は、ＲＯＭ２やＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１１に格納されているプログラムをＣＰＵ１が実行する際にロードしたり、実行中のプログラムの作業データを一時的に保持したりするために使用される。これらはＣＰＵ１のローカル・ピンに直結されたローカル・バス４により相互に接続されている。
【０１３６】
ローカル・バス４は、ブリッジ５を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バスなどの入出力バス６に接続されている。
【０１３７】
キーボード８と、マウスなどのポインティング・デバイス９は、ユーザにより操作される入力デバイスである。ディスプレイ１０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）又はＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などからなり、各種情報をテキストやイメージで表示する。
【０１３８】
ＨＤＤ１１は、記録メディアとしてのハード・ディスクを内蔵したドライブ・ユニットであり、ハード・ディスクを駆動する。ハード・ディスクには、オペレーティング・システムや各種アプリケーションなどＣＰＵ１が実行するプログラムをインストールしたり、データ・ファイルなどを保存したりするために使用される。
【０１３９】
通信部１２は、無線通信装置１００をモジュール化して構成される無線通信インターフェースであり、インフラストラクチャ・モード下でアクセスポイント若しくは端末局として動作し、あるいはアドホック・モード下で動作し、信号到達範囲内に存在するその他の通信端末との通信を実行する。無線通信装置１００の動作については既に説明した通りである。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳細に説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１４１】
本明細書では、ミリ波の通信方式は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃで使用する６０ＧＨｚ帯とした実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨は必ずしも特定の周波数帯に限定されるものではない。また、ミリ波通信だけでなくその他の指向性通信であってもよい。
【０１４２】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【符号の説明】
【０１４３】
１…ＣＰＵ
２…ＲＯＭ
３…ＲＡＭ
４…ローカル・バス
５…ブリッジ
６…入出力バス
７…入出力インターフェース
８…キーボード
９…ポインティング・デバイス（マウス）
１０…ディスプレイ
１１…ＨＤＤ
１２…通信部
１００…通信装置
１５０…記憶部
１６０ａ〜１６０ｎ…複数のアンテナ
１７０…無線通信部
１７２…アナログ部
１７４…ＡＤ変換部
１７６…ＤＡ変換部
１８０…ディジタル部
１８１…同期部
１８２…受信ビーム処理部
１８３…電力計算部
１８４…決定部
１８５…復調復号部
１８６…符号化変調部
１８７…送信ビーム処理部
１９０…制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばミリ波を利用して無線通信を行なう通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムに係り、特に、指向性アンテナのビームを通信相手の位置する方向に向けて、ミリ波の信号到達距離を伸ばす通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
「ミリ波」と呼ばれる無線通信は、高周波の電磁波を利用して通信速度の高速化を実現することができる。ミリ波通信の主な用途として、短距離の無線アクセス通信や、画像伝送システム、簡易無線、自動車衝突防止レーダーなどが上げられる。また現在では、大容量・長距離伝送の実現や、無線装置の小型化、低コスト化など、利用促進に向けたミリ波通信の技術開発が行なわれている。ここで、ミリ波の波長は１０ｍｍ〜１ｍｍ、周波数で３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚに相当する。例えば、６０ＧＨｚ帯を使用する無線通信では、ＧＨｚ単位でチャネル割り当てが可能であることから、非常に高速なデータ通信を行なうことができる。
【０００３】
ミリ波は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）技術などで広く普及しているマイクロ波と比較しても、波長が短く、強い直進性があり、非常に大きな情報量を伝送することができる。その反面、ミリ波は、反射に伴う減衰が激しいため、通信を行なう無線のパスとしては、直接波や、せいぜい１回程度の反射波が主なものとなる。また、ミリ波は、伝搬損失が大きいため、遠くまで無線信号が到達しない、という性質を持つ。
【０００４】
このようなミリ波の飛距離問題を補うために、送受信機のアンテナに指向性を持たせ、その送信ビーム並びに受信ビームを通信相手の位置する方向に向けて、信号到達距離を伸ばす方法が考えられる。ビームの指向性は、例えば送受信機にそれぞれ複数のアンテナを設け、アンテナ毎の送信重み若しくは受信重みを変化させることで制御することができる。ミリ波では、反射波はほとんど使用されず、直接波が重要になることから、ビーム形状の指向性が適しており、指向性として鋭いビームを使うことが考えられる。送信ビーム及び受信ビームを通信相手にそれぞれ向けて無線信号を送受信することがより好ましい。
【０００５】
例えば、電力線通信、光通信、音波通信のうちいずれか１つによる通信を利用した第２の通信手段によって送信アンテナの指向性方向を決定するための信号を伝送して、送信アンテナの方向を決定した後、１０ＧＨｚ以上の電波を用いた第１の通信手段によって送受信機間の無線伝送をする無線伝送システムについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００６】
また、ミリ波帯を使用する無線ＰＡＮ（ｍｍＷＰＡＮ：ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−ｗａｖｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃにも、アンテナの指向性を利用して信号到達距離を伸ばす方法が適用されている。
【０００７】
アンテナの最適な指向性を学習する手法として、送信側からトレーニング信号を送り、受信側でその受信結果に応じて最適な指向性を決定する方法が一般的である。例えば、１パケットを送受信する度に送信側でアンテナの指向性を変化させ、受信側でパケットの受信結果に応じて最適な指向性を決定することができる。
【０００８】
移動物の多いモバイル環境で用いる場合、通信局同士の指向性リンクを一旦確立したとしても、その後の通信局の移動や遮蔽物の存在により指向性リンクが無効になってしまう可能性がある。すなわち、モバイル環境では、指向性のミリ波通信を利用することは困難である。このため、リンク再確立するときには指向性フレームを利用せず、無指向フレームを用いて指向性の学習処理を行なった後に、指向性フレームの送信を開始する、という運用形態が考えられる。例えば、ミリ波通信において、ＲＴＳパケットＣＴＳハンドシェイクを利用した衝突回避手順を採り入れる場合、ＲＴＳパケットやＣＴＳパケットといった準備パケットには指向性を利用せず、無指向で送受信し、それらの受信状況に基づいて指向性の方向を決定した上で、指向性を利用してデータ・パケットの送受信を行なう。
【０００９】
しかしながら、リンク再確立する度に改めて最適な指向性の学習処理を実行すると、データ・パケットの送信が開始されるまでのオーバーヘッドを伴うことになる。また、ミリ波通信において指向性を利用しないと、その信号到達距離の短さから、ＲＴＳパケットやＣＴＳパケットなどの準備パケットが通信相手に届かず（あるいは、通信相手は受信することができず）、この結果、いつまでもデータ・パケットの送信が開始されない（あるいは、指向性通信を開始できない）という事態を招来する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３５４４８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、指向性アンテナのビームを通信相手の位置する方向に向けて、ミリ波の信号到達距離を伸ばすことができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することにある。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、効率的に指向性リンクを確立することによって、オーバーヘッドを低減することができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備え、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なう、
ことを特徴とする通信装置である。
【００１４】
また、本願の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、前記通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを利用して前記準備パケットの指向性通信を行なうように構成されている。
【００１５】
また、本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項２に係る通信装置は、前記通信相手と前回パケット交換を行なってからの経過時間に応じて、前記通信ビーム・パターンを調整するように構成されている。
【００１６】
また、本願の請求項４に記載の発明によれば、請求項２に係る通信装置は、前記通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを保持していないときには、前記準備パケットを無指向性の通信ビーム・パターンを用いて通信を行ない、又は、前記通信相手とトレーニング動作を実行して得られた通信ビーム・パターンを用いて前記準備パケットの通信を行なうように構成されている。
【００１７】
また、本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、データ送信側が送信開始要求パケットを送信するとともにデータ受信側から返信される確認通知パケットを受信してからデータ・パケットの送信処理を開始する手順が適用され、前記データ送信側として動作する際に、前記データ受信側の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いて前記送信開始要求パケットを送信するように構成されている。
【００１８】
また、本願の請求項６に記載の発明によれば、請求項５に係る通信装置は、前記データ受信側の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いて前記送信開始要求パケットを送信したことに応じて前記データ受信側から確認通知パケットを受信できなかったときに、前記送信開始要求パケットを無指向性の送信ビーム・パターンを用いて再送信するように構成されている。
【００１９】
また、本願の請求項７に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、前記通信相手が送信するタイミングが既知となるパケットを、前記通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちするように構成されている。
【００２０】
また、本願の請求項８に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、通信相手に割り当てた送信区間に関する情報を通知するとともに、前記送信区間内において、前記通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちするように構成されている。
【００２１】
また、本願の請求項９に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、データ送信側が送信開始要求パケットを送信し、データ受信側が前記送信開始要求パケットを受信してから第１の所定期間後に確認通知パケットを返信し、前記データ送信側が前記確認通知パケットを受信してから第２の所定期間後にデータ・パケットを送信開始するとともに、前記データ受信側がデータ・パケットを受信してから第３の所定期間後に確認応答パケットを返信する手順が適用され、前記データ送信側として動作する際に、前記送信開始要求パケットを送信してから前記第１の所定期間後に、前記データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記確認通知パケットを受信待ちし、又は前記データ・パケットを送信してから前記第３の所定期間後に前記データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記確認通知パケットを受信待ちするように構成されている。
【００２２】
また、本願の請求項１０に記載の発明によれば、請求項１に係る通信装置は、データ送信側が送信開始要求パケットを送信し、データ受信側が前記送信開始要求パケットを受信してから第１の所定期間後に確認通知パケットを返信し、前記データ送信側が前記確認通知パケットを受信してから第２の所定期間後にデータ・パケットを送信開始するとともに、前記データ受信側がデータ・パケットを受信してから第３の所定期間後に確認応答パケットを返信する手順が適用され、前記データ受信側として動作する際に、前記確認通知パケットを送信してから前記第２の所定期間後に、前記受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記データ・パケットを受信待ちするように構成されている。
【００２３】
また、本願の請求項１１に記載の発明は、所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備えた通信装置における通信方法であって、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なうステップを有する、
ことを特徴とする通信方法である。
【００２４】
また、本願の請求項１２に記載の発明は、所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備えた通信装置における通信処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記コンピューターを、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なう手段、
として機能させるためのコンピューター・プログラムである。
【００２５】
本願の請求項１２に係るコンピューター・プログラムは、コンピューター上で所定の処理を実現するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項１２に係るコンピューター・プログラムをコンピューターにインストールすることによって、コンピューター上では協働的作用が発揮され、本願の請求項１に係る通信装置と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
また、本願の請求項１３に記載の発明は、通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する手順を適用し、指向性制御して前記準備パケットを送信する第１の通信装置と、送信された前記準備パケットを受信する第２の通信装置と、
を具備することを特徴とする通信システムである。
【００２７】
また、本願の請求項１４に記載の発明は、通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する手順を適用し、所定の送信タイミングにおいて前記準備パケットを送信する第１の通信装置と、前記送信タイミングにおいて前記第１の通信装置の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記準備パケットを受信する第２の通信装置と、
を具備することを特徴とする通信システムである。
【００２８】
但し、請求項１３並びに１４で言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、指向性アンテナのビームを通信相手の位置する方向に向けて、ミリ波の信号到達距離を伸ばすことができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、効率的に指向性リンクを確立することによって、オーバーヘッドを低減することができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することができる。
【００３１】
本願の請求項１、１１乃至１４に記載の発明によれば、通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って送受信するので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００３２】
また、本願の請求項２に記載の発明によれば、通信装置は、通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを利用して準備パケットの指向性通信を行なうので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００３３】
また、本願の請求項３に記載の発明によれば、通信装置は、通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを、経過時間に応じて調整してから用いるので、通信相手が経過時間に応じて移動したとしても準備パケットの通信を行なうことができる。
【００３４】
また、本願の請求項４に記載の発明によれば、通信装置は、通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを保持していないときであっても、無指向性の通信ビーム・パターンを用い、又は通信相手とトレーニング動作を実行して得られた通信ビーム・パターンを用いて、準備パケットの通信を行なうことができる。
【００３５】
また、本願の請求項５に記載の発明によれば、通信装置は、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用する場合に、通信相手の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いてＲＴＳパケットを送信するので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００３６】
また、本願の請求項６に記載の発明によれば、通信装置は、通信相手の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いてＲＴＳパケットを送信するもののＣＴＳパケットを受信できないときには、ＲＴＳパケットを無指向性の送信ビーム・パターンを用いて再送信するので、通信相手が経過時間に応じて移動したとしてもＲＴＳパケットが通信相手に届く可能性が高まる。
【００３７】
また、本願の請求項７に記載の発明によれば、通信装置は、送信タイミングが既知となるパケットを、通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちするので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００３８】
また、本願の請求項８に記載の発明によれば、通信装置は、自らが通信相手に割り当てた送信区間内において、通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちするので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００３９】
また、本願の請求項９に記載の発明によれば、通信装置は、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用する場合に、ＲＴＳパケットを送信してから所定期間後に、データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いてＣＴＳパケットを受信待ちし、さらには、データ・パケットを送信してから所定期間後に、データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いてＡＣＫパケットを受信待ちするので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００４０】
また、本願の請求項１０に記載の発明によれば、通信装置は、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクを利用する場合に、ＣＴＳパケットを送信してから所定期間後に、データ送信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いてデータ・パケットを受信待ちするので、リンク確立時のオーバーヘッドを低減することができる。
【００４１】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るミリ波無線通信システムの構成例を模式的に示した図である。
【図２】図２は、通信装置１００の構成例を示した図である。
【図３】図３は、ディジタル部１８０の内部構成の一例を示した図である。
【図４】図４は、送信ビーム処理部１８５による送信ビームの指向性制御によって通信装置１００が形成することができる１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を示した図である。
【図５】図５は、最適なビーム方向の学習に用いるビーム学習用信号の信号フォーマットの一例を示した図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施例に係る、リンク再確立時において前回と同じ送信ビーム・パターンを用いて送信動作を行なう信号送受信シーケンスの一例を示した図である。
【図７】図７は、同じ通信相手に対する前回のパケット送信時に使用したのと同じ送信ビーム・パターンを用いて準備パケットを送信する信号送受信シーケンスの一例を示した図である。
【図８Ａ】図８Ａは、指向性リンクの状態の変化を説明するための図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、指向性リンクの状態の変化を説明するための図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、指向性リンクの状態の変化を説明するための図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、指向性リンクの状態の変化を説明するための図である。
【図９】図９は、パケット内の一部又は全部を複数回送信する様子を示した図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図４に示した１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を選択的に用いて信号到達範囲を調整する方法を説明するための図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図４に示した１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を選択的に用いて信号到達範囲を調整する方法を説明するための図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図４に示した１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を選択的に用いて信号到達範囲を調整する方法を説明するための図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、図４に示した１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を選択的に用いて信号到達範囲を調整する方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施例において、通信装置１００がデータ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）として通信動作を行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施例に係る、リンク再確立時において前回と同じ受信ビーム・パターンを用いて受信動作を行なう信号送受信シーケンスの一例を示した図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施例において、通信装置がアクセスポイント（ＡＰ）又は各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）としてパケット受信動作を行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図１４】図１４は、モジュール化された通信装置１００を搭載した情報機器の構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、ミリ波の通信方式として、ＶＨＴ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）規格で使用する６０ＧＨｚ帯を挙げることができるが、本発明の要旨は特定の周波数帯に限定されるものではない。
【００４４】
図１には、本発明の一実施形態に係るミリ波無線通信システムの構成例を模式的に示している。図示の無線通信システムは、通信装置１００と通信装置２００からなる。
【００４５】
通信装置１００及び２００は、ミリ波の通信方式に従って互いに無線通信することができる。ミリ波の通信方式は、直進性が強く反射時の減衰の大きいため、送信ビーム及び受信ビームを通信相手にそれぞれ向けて無線信号を送受信することがより好ましい。
【００４６】
図１に示す例では、通信装置１００は、ミリ波の通信方式に従って無線信号を送受信するための複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎを備えている。そして、各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎを介して送信される信号の重みを調整することによって、送信ビームの指向性Ｂtを制御するようになっている。図示の例では、送信ビームＢtは、通信相手となる通信装置２００の位置の方向に向けられている。
【００４７】
また、通信装置２００は、ミリ波の通信方式に従って無線信号を送受信するための複数のアンテナ２６０ａ〜２６０ｎを備えている。そして、各アンテナ２６０ａ〜２６０ｎを介して受信される信号の重みを調整することによって、受信ビームの指向性Ｂrを制御するようになっている。図示の例では、受信ビームＢrは、通信相手となる通信装置１００の位置の方向に向けられている。
【００４８】
図２には、通信装置１００の構成例を示している。図示の通信装置１００は、ブロードバンド・ルーターや無線アクセスポイントとして動作してもよい。なお、図示しないが、通信装置２００も同様の構成であってもよい。
【００４９】
通信装置１００は、記憶部１５０と、複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎと、無線通信部１７０を備えている。無線通信部１７０は、アナログ部１７２と、ＡＤ変換部１７４と、ＤＡ変換部１７６と、ディジタル部１８０と、制御部１９０で構成される。
【００５０】
複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎは、ミリ波の通信方式に従った無線通信に使用される。具体的には、アンテナ１６０ａ〜１６０ｎは、所定の重み係数を用いて重み付けされた無線信号を、ミリ波を用いてそれぞれ送信する。また、アンテナ１６０ａ〜１６０ｎは、ミリ波の無線信号を受信して、アナログ部１７２へ出力する。
【００５１】
アナログ部１７２は、典型的には、ミリ波の通信方式に従った無線信号を送受信するためのＲＦ回路に相当する。すなわち、アナログ部１７２は、アンテナ１６０ａ〜１６０ｎによりそれぞれ受信された複数の受信信号を低雑音増幅するとともにダウンコンバートし、後段のＡＤ変換部１７４へ出力する。また、アナログ部１７２は、ＤＡ変換部１７６によりそれぞれアナログ信号に変換された複数の送信信号をＲＦ帯にアップコンバートするとともに電力増幅して、各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎへ出力する。
【００５２】
ＡＤ変換部１７４は、アナログ部１７２から入力される複数のアナログ受信信号をそれぞれディジタル信号に変換し、後段のディジタル部１８０へ出力する。また、ＤＡ変換部１７６は、ディジタル部１８０から入力される複数のディジタル送信信号をそれぞれアナログ信号に変換し、アナログ部１７２へ出力する。
【００５３】
ディジタル部１８０は、典型的には、ミリ波の通信方式に従って受信信号を復調及び復号するための回路、並びに、ミリ波の通信方式に従って送信信号を符号化及び変調するための回路で構成される。
【００５４】
図３には、ディジタル部１８０の内部構成の一例を示している。図示のように、ディジタル部１８０は、同期部１８１と、受信ビーム処理部１８２と、電力計算部１８３と、決定部１８４と、復調復号部１８５と、符号化変調部１８６と、送信ビーム処理部１８７で構成される。
【００５５】
同期部１８１は、例えば、複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎにより受信された複数の受信信号について、パケットの先頭のプリアンブルに応じて受信処理の開始タイミングを同期させて受信ビーム処理部１８２へ出力する。
【００５６】
受信ビーム処理部１８２は、同期部１８１から入力される複数の受信信号について、例えば一様分布又はテイラー分布に従って重み付け処理を行なうことによって、受信ビームの指向性を制御する。そして、受信ビーム処理部１８２は、重み付けされた受信信号を電力計算部１８３及び復調復号部１８５へ出力する。
【００５７】
最適な送受信ビーム方向の学習を行なう際、電力計算部１８３は、各送受信ビーム方向で送受信された受信信号の受信電力をそれぞれ計算して、決定部１８４へ順次出力する。そして、決定部１８４は、電力計算部１８３から入力される受信電力値に基づいて、最適な送信ビーム方向並びに最適な受信ビーム方向を決定する。そして、決定されたビーム方向を特定するためのパラメーター値が、制御部１９０を介して記憶部１５０に記憶される。ここで言う最適なビーム方向とは、典型的には、１つのビーム学習用信号について電力計算部１８３から入力される一連の受信電力値が最大値となるビーム方向に相当する。
【００５８】
復調復号部１８５は、受信ビーム処理部１８２により重み付けされた受信信号をミリ波の通信方式に使用される任意の変調方式及び符号化方式に従って復調及び復号し、データ信号を取得する。そして、復調復号部１８５は、取得したデータ信号を制御部１９０へ出力する。
【００５９】
符号化変調部１８６は、制御部１９０から入力されるデータ信号をミリ波の通信方式に使用される任意の符号化方式及び変調方式に従って符号化及び変調し、送信信号を生成する。そして、符号化変調部１８６は、生成した送信信号を送信ビーム処理部１８７へ出力する。
【００６０】
送信ビーム処理部１８７は、符号化変調部１８６から入力された送信信号から、例えば一様分布又はテイラー分布に従って重み付けされた複数の送信信号を生成し、送信ビームの指向性を制御する。送信ビーム処理部１８７により使用される重みの値は、例えば、制御部１９０から入力される指向性制御信号により指定される。送信ビーム処理部１８７により重み付けされた複数の送信信号は、ＤＡ変換部１７６へそれぞれ出力される。
【００６１】
図２に戻って、引き続き、無線通信装置１００の構成について説明する。制御部１９０は、例えばマイクロプロセッサーなどの演算装置を用いて構成され、無線通信部１７０の動作全般を制御する。また、制御部１９０は、最適な送信ビーム方向又は受信ビーム方向を特定するためのパラメーター値を記憶部１５０から取得し、当該パラメーター値に基づいて特定されるビーム方向を形成するよう各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎに重み係数を付与することを指示するための指向性制御信号をディジタル部１８０内の送信ビーム処理部１８５へ出力する。これにより、無線通信装置１００によるミリ波の通信方式に従った無線送信の際の送信ビーム又は受信ビームが通信相手の位置する方向に向くような最適なビーム・パターンが形成される。
【００６２】
なお、図２には示していないが、通信装置１００は、通信相手との相対位置を検出する位置検出機能を備えていてもよい。かかる位置検出機能は、例えば、通信装置１００自身がＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などの絶対位置の計測手段を備えるとともに通信相手と互いの位置情報を交換することや、レーダーやその他の通信相手の位置情報を捕捉する手段を備えることによって実現される。
【００６３】
図４には、送信ビーム処理部１８５による送信ビームの指向性制御によって通信装置１００が形成することができる送信ビーム・パターンの一例を示している。同図に示す例では、通信装置１００は１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を形成することができる。送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9は、通信装置１００が位置する平面上で、３６度ずつ異なる方向への指向性をそれぞれ有している。
【００６４】
送信ビーム処理部１８５は、制御部１９０からの指向性制御信号に応じて、各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎに重み係数を付与することによって、かかる１０個の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9のうちいずれか１つの送信ビーム・パターンを形成して、指向性の無線信号を送信させることができる。また、通信装置１００により形成可能な受信ビーム・パターンも、図４に示した送信ビーム・Ｂt0〜Ｂt9と同様のビーム・パターンであってよい。すなわち、受信ビーム処理部１８２は、制御部１９０からの指向性制御信号に応じて、各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎに重み係数を付与することによって、かかる１０個の受信ビーム・パターン要素Ｂr0〜Ｂr9のうちいずれか１つ（若しくは２以上の組み合わせ）と一致する受信ビーム・パターンを形成して、ミリ波の通信方式に従った無線信号をアンテナ１６０ａ〜１６０ｎで受信させることができる。通信装置１００の記憶部１５０には、これら送受信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9、Ｂr0〜Ｂr9をそれぞれ形成するためのアンテナ１６０ａ〜１６０ｎ毎の重み係数を特定するためのパラメーター値があらかじめ記憶されている。
【００６５】
なお、通信装置１００により形成可能な送信ビーム・パターン及び受信ビーム・パターンは、図４に示した例に限定されるものではない。例えば、３次元空間上のさまざまな方向に指向性を有する送信ビーム・パターン又は受信ビーム・パターンを形成できるように複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎを構成することもできる。
【００６６】
図５には、最適なビーム方向の学習に用いるビーム学習用信号の信号フォーマットの一例を示している。但し、同図では、ヘッダー部の記載を省略している。図示のビーム学習用信号ＢＴＦ（Ｂｅａｍ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｆｉｅｌｄ：ビーム学習用フィールド）は、通信相手が持つ複数のアンテナ１６０ａ〜１６０ｎからミリ波の通信方式に従って送信される。ビーム学習用信号ＢＴＦに載せる学習用信号系列は、例えばＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：２位相偏移変調）のランダム・パターンなどでよい。
【００６７】
図示のビーム学習用信号は、送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9毎の学習用信号系列を時分割により多重化したものである。ビーム学習用信号ＢＴＦは、図５に示した各送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9にそれぞれ対応する１０個のタイムスロットＴ０〜Ｔ９により構成される。そして、各タイムスロットＴ０〜Ｔ９では、所定の既知信号系列に対し各送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を形成するための重み係数でそれぞれ各アンテナ１６０ａ〜１６０ｎが重み付けされた１０通りの学習用信号系列が順次送信される。したがって、ビーム学習用信号の送信ビームの指向性は、タイムスロットＴ０〜Ｔ９毎に、図５に示す送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9のように順次変化する。
【００６８】
このビーム学習用信号ＢＴＦを受信する受信側では、ビーム学習用信号ＢＴＦのタイムスロットＴ０〜Ｔ９毎（すなわち、学習用信号系列毎）の受信信号の電力レベルを順次観測する。この結果、ビーム学習用信号ＢＴＦのいずれかのタイムスロットにおいて受信信号の電力レベルは突出した値となる。受信信号の電力レベルがピークとなるタイムスロットは、ビーム学習用信号ＢＴＦを送信する送信側との相対位置に応じて変化する。そして、受信電力レベルがピークとなるタイムスロットに該当する送信ビーム・パターンを、送信側にとっても最適な送信ビーム・パターンに決定することができる。
【００６９】
また、ビーム学習用信号ＢＴＦの受信側も、図４に示した送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9と同様の、１０個の受信ビーム・パターン要素Ｂr0〜ＢR9を形成することができるとする。そして、ビーム学習用信号ＢＴＦの各タイムスロットＴ０〜Ｔ９をさらに１０個ずつの小区間ＳＴ０〜ＳＴ９にそれぞれ分け、各小区間ＳＴ０〜ＳＴ９においてそれぞれ異なる１０通りの受信ビーム・パターン要素Ｂr0〜Ｂr9で受信信号を重み付け処理する。図５に示す例では、タイムスロットＴ０の第１の小区間ＳＴ０は受信ビーム・パターン要素Ｂr0、タイムスロットＴ０の第２の小区間ＳＴ１は受信ビーム・パターン要素Ｂr1、…、タイムスロットＴ９の第１の小区間ＳＴ０は受信ビーム・パターン要素Ｂr0、…、などと関連付けられる。このような受信ビームの指向性制御処理によって、１つのビーム学習用信号ＢＴＦにおいて、１０通りの送信ビーム・パターン×１０通りの受信ビーム・パターン＝計１００通りの送受信ビーム・パターンで送受信された受信信号を得ることができる。
【００７０】
図３に示した電力計算部１８３は、上述した計１００通りの送受信ビーム・パターンで送受信された受信信号の受信電力をそれぞれ計算して、決定部１８４へ順次出力する。そして、決定部１８４は、入力される受信電力値に基づいて、最適な送信ビーム・パターン及び受信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値を決定する。最適なビーム・パターンとは、典型的には、１つのビーム学習用信号について電力計算部１８３から入力される一連の受信電力値が最大値となるビーム・パターンである。最適な送信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値とは、例えばビーム学習用信号ＢＴＦのいずれかのタイムスロット番号（Ｔ０〜Ｔ９）でよい。また、最適な受信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値とは、例えば図５に示した小区間番号（ＳＴ０〜ＳＴ９）でよい。決定部１８４は、このように決定したパラメーター値を制御部１９０へ出力する。また、最適な送信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値（Ｔ０〜Ｔ９）を、ビーム学習用信号ＢＴＦの送信側へフィードバックするようにしてもよい。但し、このフィードバック手順は本発明の要旨に直接関連しないので、本明細書では説明を省略する。
【００７１】
ミリ波を利用する無線通信システムは、複数の送受信アンテナを用い、鋭いアンテナ指向性（すなわち、ビーム形状のアンテナ指向性）を形成することで、その信号到達範囲を拡大することができる。しかしながら、背景技術の欄で既に述べたように、移動物の多いモバイル環境では、指向性のミリ波通信を利用することは困難であるという問題がある。また、以前リンク確立していた通信相手とリンク再確立する場合であっても、まず指向性を利用せずにフレーム（準備パケットなど）を交換し、その受信状況に基づいて指向性の方向を決定した上で、指向性を利用したデータ送受信を行なうため、オーバーヘッドを伴うという問題がある。
【００７２】
そこで、本発明の一実施例では、通信装置１００は、リンク確立時において準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って送信することによって、効率的に指向性リンクを確立し、オーバーヘッドを低減するようにしている。
【００７３】
また、本発明の他の実施例では、通信装置１００は、リンク確立時において準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って受信することによって、効率的に指向性リンクを確立し、オーバーヘッドを低減するようにしている。
【００７４】
図６には、本発明の第１の実施例に係る、リンク確立時において準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って送信する信号送受信シーケンスの一例を示している。図示の信号送受信シーケンスでは、端末問題を解決する方法論として一般的なＲＴＳパケットＣＴＳハンドシェイクが利用される。但し、各通信局ＳＴＡ＿Ａ、ＳＴＡ＿Ｂは、図２〜図４に示した通信装置１００で構成されるものとする。
【００７５】
データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、まず、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス／衝突回避）の手順によりメディアが一定期間だけクリアであることを確認し、その後、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に向けて、データ送信の開始を要求する準備パケットであるＲＴＳパケットを、指向性のあるビーム・パターンを使って送信する（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＲＴＳ）。
【００７６】
データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）からの自分宛てのＲＴＳパケットを受信すると、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、上記のデータ送信開始要求を確認したことを通知する準備パケットであるＣＴＳパケットを返信する。
【００７７】
データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、自分がＲＴＳパケットを送信した後、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）から返信されるＣＴＳパケットの受信を待機している。そして、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＣＴＳパケットを受信することによって、メディアがクリアであること確認すると、ＣＴＳパケットを受信してからＳＩＦＳが経過した後に、送信ビームがデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）宛てのデータ・パケットＤＡＴＡを、指向性のあるビーム・パターンを使って送信する（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＤＡＴＡ）。なお、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＣＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の送信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。
【００７８】
データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、ＣＴＳパケットを送信した後、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）からのデータ・パケットの受信を待機する。その際、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）の位置の方向に受信ビームを向けた、指向性のあるビーム・パターンを用いるようにしてもよい。そして、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ・パケットを無事に受信し終えると、ＡＣＫを返信する。データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＡＣＫを受信することで、一連のＲＴＳパケットＣＴＳハンドシェイク手順が無事に完了したことを認識する。
【００７９】
ここで、リンク確立時の準備パケットを送信する際における指向性を決定する方法の一例として、以前に指向性リンクを確立していた通信相手とリンクを再確立してパケット送信を行なう際に、同じ通信相手に対する前回のパケット送信時に使用したのと同じ送信ビーム・パターンを用いる方法を挙げることができる。
【００８０】
図７には、同じ通信相手に対する前回のパケット送信時に使用したのと同じ送信ビーム・パターンを用いて準備パケットを送信する信号送受信シーケンスの一例を示している。同図においても、図６と同様に、送信する信号送受信シーケンスの一例を示している。また、各通信局ＳＴＡ＿Ａ、ＳＴＡ＿Ｂは、図２〜図４に示した通信装置１００で構成されるものとする。
【００８１】
データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）宛てのデータ・パケットＤＡＴＡ１を、既に学習済みの指向性のあるビーム・パターンを使って、送信する（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＤＡＴＡ１）。
【００８２】
これに対し、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ・パケットＤＡＴＡ１を無事に受信し終えると、ＡＣＫを返信する。データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＡＣＫを受信することで、一連のＲＴＳパケットＣＴＳハンドシェイク手順が無事に完了したことを認識する。
【００８３】
その後、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、再びデータ送信要求が発生すると、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順によりメディアがクリアであることを確認した後、データ・パケットＤＡＴＡ１の送信時に利用した指向性のあるビーム・パターンを使って、準備パケットＲＴＳを送信する（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＲＴＳ）。
【００８４】
データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）からの自分宛てのＲＴＳパケットを受信すると、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、上記のデータ送信開始要求を確認したことを通知する準備パケットであるＣＴＳパケットを返信する。
【００８５】
データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、自分がＲＴＳパケットを送信した後、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）から返信されるＣＴＳパケットの受信を待機している。そして、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＣＴＳパケットを受信することによって、メディアがクリアであること確認すると、ＣＴＳパケットを受信してからＳＩＦＳが経過した後に、送信ビームがデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）宛てのデータ・パケットＤＡＴＡを、指向性のあるビーム・パターンを使って送信する（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＤＡＴＡ）。なお、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＣＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の受信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。
【００８６】
データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、ＣＴＳパケットを送信した後、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）からのデータ・パケットの受信を待機する。その際、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）の位置の方向に受信ビームを向けた、指向性のあるビーム・パターンを用いるようにしてもよい。そして、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）は、データ・パケットを無事に受信し終えると、ＡＣＫを返信する。データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は、ＡＣＫを受信することで、一連のＲＴＳパケットＣＴＳハンドシェイク手順が無事に完了したことを認識する。
【００８７】
図７に示した信号送受信シーケンスは、前回のパケット送信時から次のパケット送信時までの間に各通信局間の指向性リンクの状態に変化がなく有効なままであることを前提とするものである。しかしながら、移動物の多いモバイル環境では、その後の通信局の移動や遮蔽物の存在により指向性リンクの状態が変化していく可能性がある。
【００８８】
前回のパケット送信時に通信ビームを最適化した場合、ビーム・パターンは急峻であることから、送信側（ＳＴＡ＿Ａ）は信号到達距離を伸ばすことができる（図８Ａを参照のこと）。しかしながら、受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）が多少移動しただけで（若しくは、通信局間の相対位置が多少ずれただけで）指向性リンクは無効になってしまう（図８Ｂを参照のこと）。かかる問題の対策として、前回のパケット送信時に使用した送信ビーム・パターンを利用する際には、送信ビーム・パターンを緩やかにする方法が考えられる（図８Ｃを参照のこと）。送信ビーム・パターンを緩やかにすると、信号到達距離は短縮するが、信号到達範囲の面積は拡張することから、相対位置が変化した通信相手を信号到達範囲に収容できる可能性が高まることが期待される。
【００８９】
また、通信局間の相対位置は、前回パケットを送信してから経過した時間に応じて大きくなることが予測される。そこで、ビーム・パターンを緩やかにする度合いを、前回のパケット送信時からの経過時間とともにさらに大きくしていくように調整する、という方法も考えられる（図８Ｄを参照のこと）。
【００９０】
また、上記のようなビーム・パターンの調整方法を採用したとしても、通信相手を信号到達範囲に収容することができなければ、指向性リンクを有効にすることはできず、応答パケットを受信できない。このような場合、指向性通信を行なう意味は全くなくなるので、無指向性の通信に変更すべきである。
【００９１】
ここで、パケットを無指向性で送信する際には、パケット内の一部又は全部を複数回送信することによって（図９を参照のこと）、オーバーヘッドは大きくなるが信号到達範囲を拡大することができる。
【００９２】
通信装置１００は、送信ビーム・パターンをいくら緩やかにしても、ＲＴＳパケットに対するＣＴＳパケットの応答が得られないような場合には、無指向性でＲＴＳパケットを送信する、オーバーヘッドの大きな繰り返し送信を行なう、最適な送信ビーム・パターンの際トレーニングを行なうなどの対策を講じる必要がある。
【００９３】
送信ビーム処理部１８５による送信ビームの指向性制御によって通信装置１００が形成することができる送信ビーム・パターンは、例えば図４に示した通りである。
【００９４】
図４には、送信ビームの指向性制御によって複数の送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を形成することを示した。例えば、図１０Ａ左に示すように、ただ１つの送信ビーム・パターン要素Ｂt2のみを選択して重み付けして用いる場合には、図１０Ａ右に示すように、急峻で且つ信号到達距離の長い送信ビームを得ることができる。
【００９５】
これに対し、複数の送信ビーム・パターン要素を重み付け加算することで、信号到達距離は短くなるが、信号到達範囲が広くなる送信ビームを得ることができる。例えば、図１０Ｂ左に示すように、送信ビーム・パターン要素Ｂt2及びこれに隣接する送信ビーム・パターン要素Ｂt1、Ｂt3の３つの送信ビーム・パターン要素を選択してこれらを重み付け加算すると、図１０Ｂ右に示すように、信号到達距離は短くなるが信号到達範囲は広くなる。また、図１０Ｃ左に示すように、送信ビーム・パターン要素Ｂt2及びこれに隣接する送信ビーム・パターン要素Ｂt0、Ｂt1、Ｂt3、Ｂt4の５つの送信ビーム・パターン要素を選択してこれらを重み付け加算すると、図１０Ｃ右に示すように、信号到達距離はさらに短くなるが、信号到達範囲はより広くなる。同図から、重み付け加算する送信ビーム・パターン用素数の増大とともに、信号到達範囲が拡大していくことを理解できよう。さらに、図１０Ｄ左に示すように、すべての送信ビーム・パターン要素Ｂt0〜Ｂt9を選択して均等に重み付けすると、図１０Ｄ右に示すように、信号到達距離が短い、無指向性の送信ビーム・パターンとなる。
【００９６】
図１１には、上記第１の実施例において、通信装置１００が図７中のデータ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）としてパケット送信動作を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、例えば制御部１９０が所定の制御プログラムを実行することを通じて実現される。
【００９７】
通信装置１００は、通信プロトコルの上位層などからデータ送信要求が発生すると（ステップＳ１のＹｅｓ）、まず、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に対して前回データ・パケット（若しくは、指向性のパケット）を送信したときの送信ビーム・パターンを保存しているかどうかを確認する（ステップＳ２）。具体的には、制御部１９０は、前回使用した送信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値が記憶部１５０に保存されているかどうかを確認する。
【００９８】
通信装置１００は、前回使用した送信ビーム・パターンを保存している場合には（ステップＳ２のＹｅｓ）、前回データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）にデータ・パケットを送信してからの経過時間に従って送信ビーム・パターンを調整する（ステップＳ３）。すなわち、制御部１９０は、記憶部１５０からパラメーター値を取り出して前回使用した送信ビーム・パターンを特定すると、送信ビーム・パターンを経過時間に応じて緩やかにするよう調整する。なお、判断ステップＳ２の際、経過時間に閾値を設けて、所定時間以上が経過している場合には、前回使用した送信ビーム・パターンの再利用は行なわないようにしてもよい。
【００９９】
一方、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に対して前回パケットを送信したときの送信ビーム・パターンを保存していない場合には（ステップＳ２のＮｏ）、通信装置１００は、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）との間で、最適な送信ビームの指向性を学習するためのトレーニング動作を実施して（ステップＳ７）、送信ビーム・パターンを決定する。本発明の要旨は特定のトレーニング動作に限定されないので、ここではトレーニング動作についての詳細な説明を省略する。
【０１００】
次いで、通信装置１００は、ステップＳ３又はステップＳ７によって決定した送信ビーム・パターンを用いて、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に対してＲＴＳパケット（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ ＲＴＳ）を送信する（ステップＳ４）。制御部１９０は、この決定した送信ビーム・パターンを形成するよう、送信ビーム処理部１８７を制御する。
【０１０１】
そして、通信装置１００は、所定期間内にデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）からＣＴＳパケットを受信すると（ステップＳ５のＹｅｓ）、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に対するデータ・パケットの送信処理を開始する（ステップＳ６）。
【０１０２】
また、通信装置１００が所定期間内にデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）からＣＴＳパケットを受信できないときには（ステップＳ５のＮｏ）、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）が経過時間に応じた予測量よりも大きく移動しているため、ＲＴＳパケットが届かなかった可能性がある。このような場合、指向性を広げることによってデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）にＲＴＳパケットが届くようになることも考えられる。そこで、制御部１９０は、送信ビーム・パターンが無指向性となるよう送信ビーム処理部１８７を制御して、無指向のＲＴＳパケットを送信する（ステップＳ８）。
【０１０３】
そして、通信装置１００は、無指向のＲＴＳパケットを送信してから所定期間内にデータ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）からＣＴＳパケットを受信できたときには（ステップＳ９のＹｅｓ）、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）に対するデータ・パケットの送信処理を開始する（ステップＳ６）。
【０１０４】
なお、ステップＳ２において、前回使用した送信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値を保存していない場合には、ステップＳ７に進んでトレーニング動作を行なうのではなく、ステップＳ８に進んで無指向性のＲＴＳパケットを送信するようにしてもよい。
【０１０５】
また、通信装置が通信相手との相対位置を検出する位置検出機能を備えている場合には、ステップＳ３において、前回のデータ・パケット（若しくは、指向性パケット）の送信時に使用した送信ビーム・パターンを利用する際に、前回のパケット送信時からの経過時間に加え、データ受信側（ＳＴＡ＿Ｂ）との相対位置情報も考慮して、送信ビーム・パターンを調整するようにしてもよい。
【０１０６】
続いて、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例では、通信装置１００は、リンク確立時において準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って受信する。この場合、通信装置１００は、通信相手からの準備パケットの送信タイミングを把握している必要がある。
【０１０７】
通信相手からの準備パケットの送信タイミングを把握する方法として、通信相手に対して送信タイミングを割り当てる方法や、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクなどフレーム間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）が規定されている手順を利用する方法が挙げられる。
【０１０８】
例えば、インフラストラクチャ・ネットワークにおいて、アクセスポイント（ＡＰ）は、配下に置く各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）に対して送信区間のスケジューリングを行ない、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）は、自分に割り当てられた送信区間内でＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイク手順を利用してアクセスポイント（ＡＰ）にデータ送信を行なう場合について考える。アクセスポイント（ＡＰ）にとって、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）が各々の送信区間内で準備パケットを送信するタイミングは既知である。また、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）は、自分が準備パケットＲＴＳを送信した後、アクセスポイント（ＡＰ）が準備パケットを送信するタイミングは既知である。
【０１０９】
図１２には、アクセスポイント（ＡＰ）と端末局（ＳＴＡ）間の信号送受信シーケンスの一例を示している。以下では、図示の信号送受信シーケンス例を参照しながら、通信装置１００がリンク確立時において準備パケットを指向性のあるビーム・パターンを使って受信する動作について説明する。
【０１１０】
アクセスポイント（ＡＰ）は所定のフレーム周期毎にビーコンを報知し、これを各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）が受信することによってアクセスポイント（ＡＰ）の配下に置かれ、ＢＳＳにおけるコーディネーションがとられる。ビーコンには、ＢＳＳの運用情報として、各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）に割り当てた送信タイミングなどのスケジュール情報が記載されている。図１２に示す例では、ビーコンに記載されているスケジュール情報に従って、フレーム周期内において、左斜線で示す区間が一方の端末局（ＳＴＡ１）の第２の通信方式に従う送信区間に割り当てられるとともに、右斜線で示す区間が他方の端末局（ＳＴＡ２）の第２の通信方式に従う送信区間に割り当てられている。端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）は、各々の送信区間においてコンテンション・フリーで無線通信を行なうことができる。
【０１１１】
端末局（ＳＴＡ１）は、自分に割り当てられた送信区間（図１２中で参照記号Ａで示した領域）に入ってから所定期間が経過した後に、アクセスポイント（ＡＰ）に向けてＲＴＳパケットを送信する。
【０１１２】
一方、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ１）に割り当てた送信区間の開始時刻が到来すると、端末局（ＳＴＡ１）に対して最適な受信ビーム・パターンとなるように受信ビーム処理部１８２の指向性を制御して、ＲＴＳパケットの受信動作を開始する。あるいは、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ１）から前回データ・パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＲＴＳパケットを待ち受ける。そして、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ１）からＲＴＳパケットを受信したことに応答して、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）が経過した後に、ＲＴＳパケットを受信できた旨をフィードバックするＣＴＳパケットを返信する。
【０１１３】
端末局（ＳＴＡ１）は、ＲＴＳパケットを送信完了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過すると、アクセスポイント（ＡＰ）から前回パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＣＴＳパケットを待ち受ける。そして、端末局（ＳＴＡ１）は、ＣＴＳパケットを無事に受信することによってメディアがクリアであることを確認すると、ＳＩＦＳが経過した後に、アクセスポイント（ＡＰ）の位置の方向に送信ビームを向けて、データ・パケットを送信する。
【０１１４】
アクセスポイント（ＡＰ）は、ＣＴＳパケットを送信した後、前回データ・パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、データ・パケットを待ち受ける。このとき、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ１）からのＲＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の受信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。そして、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ１）からデータ・パケットを無事に受信し終えると、ＳＩＦＳが経過した後に、ＡＣＫパケットを返信する。
【０１１５】
端末局（ＳＴＡ１）は、前回ＣＴＳパケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＡＣＫパケットを待ち受ける。このとき、端末局（ＳＴＡ１）は、アクセスポイント（ＡＰ）からのＣＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の受信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。そして、端末局（ＳＴＡ１）は、ＡＣＫパケットを受信することで、一連のＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイク手順が無事に完了したことを認識する。
【０１１６】
同様に、端末局（ＳＴＡ２）は、自分に割り当てられた送信区間（図１２中で参照記号Ｂで示した領域）に入ってから所定期間が経過した後に、アクセスポイント（ＡＰ）に向けてＲＴＳパケットを送信する。
【０１１７】
一方、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ２）に割り当てた送信区間の開始時刻が到来すると、端末局（ＳＴＡ２）に対して最適な送受信ビーム・パターンとなるように受信ビーム処理部１８２の指向性を制御して、ＲＴＳパケットの受信動作を開始する。あるいは、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ２）から前回データ・パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＲＴＳパケットを待ち受ける。そして、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ２）からＲＴＳパケットを受信したことに応答して、所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した後に、ＲＴＳパケットを受信できた旨をフィードバックするＣＴＳパケットを返信する。
【０１１８】
端末局（ＳＴＡ２）は、ＲＴＳパケットを送信完了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過すると、アクセスポイント（ＡＰ）から前回パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＣＴＳパケットを待ち受ける。そして、端末局（ＳＴＡ２）は、ＣＴＳパケットを無事に受信することによってメディアがクリアであることを確認すると、ＳＩＦＳが経過した後に、アクセスポイント（ＡＰ）の位置の方向に送信ビームを向けて、データ・パケットを送信する。
【０１１９】
アクセスポイント（ＡＰ）は、ＣＴＳパケットを送信した後、前回データ・パケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、データ・パケットを待ち受ける。このとき、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ２）からのＲＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の受信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。そして、アクセスポイント（ＡＰ）は、端末局（ＳＴＡ２）からデータ・パケットを無事に受信し終えると、ＳＩＦＳが経過した後に、ＡＣＫパケットを返信する。
【０１２０】
端末局（ＳＴＡ２）は、前回ＣＴＳパケットを受信するときに利用したビーム・パターンを使って、ＡＣＫパケットを待ち受ける。このとき、端末局（ＳＴＡ２）は、アクセスポイント（ＡＰ）からのＣＴＳパケットの受信時に、例えば当該受信パケットの一部のフィールドを用いて保存中の受信ビーム・パターンを最適化するなど、指向性通信リンクの状態をアップデートするようにしてもよい。そして、端末局（ＳＴＡ２）は、ＡＣＫパケットを受信することで、一連のＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイク手順が無事に完了したことを認識する。
【０１２１】
図１２に示した信号送受信シーケンスは、前回のパケット受信時から次のパケット受信時までの間に各通信局間の指向性リンクの状態に変化がなく有効なままであることを前提とするものである。しかしながら、移動物の多いモバイル環境では、その後の通信局の移動や遮蔽物の存在により指向性リンクの状態が変化していく可能性がある。そこで、図８Ａ〜図８Ｄに示したような前回のパケット送信時からの経過時間に応じて送信ビーム・パターンを緩やかにする調整方法は、パケット受信時にも当て嵌まる。すなわち、前回のパケット受信時に通信ビームを割いて帰した直後は、受信ビーム・パターンを急峻にして、受信可能距離を伸ばす。その後、経過時間に応じて通信相手が移動していくことを考慮して、受信ビーム・パターンを徐々に緩やかにしていくよう調整する。受信ビーム・パターンを緩やかにすると、受信可能距離は短縮するが、受信可能範囲の面積は拡張することから、相対位置が変化したパケット送信元を受信可能範囲に収容できる可能性が高まることが期待される。
【０１２２】
また、受信ビーム処理部１８２による送信ビームの指向性制御によって通信装置１００が形成することができる受信ビーム・パターンは、例えば図４に示した通りである。そして、図１０Ａ〜図１０Ｄに示したように、受信ビーム・パターン要素Ｂr0〜Ｂr9の選択方法によって、所望する受信可能距離及び受信可能範囲を設定することができる。
【０１２３】
図１３には、上記第２の実施例において、通信装置がアクセスポイント（ＡＰ）又は各端末局（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）としてパケット受信動作を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、例えば制御部１９０が所定の制御プログラムを実行することを通じて実現される。
【０１２４】
通信装置１００は、パケット受信タイミングが到来すると（ステップＳ１１のＹｅｓ）、まず、同じパケット送信元から前回パケットを受信したときの受信ビーム・パターンを保存しているかどうかを確認する（ステップＳ１２）。
【０１２５】
パケット受信タイミングとして、例えばアクセスポイント（ＡＰ）として、パケット送信元に送信区間を割り当てたときや、ＲＴＳやＣＴＳなどの準備パケットを送信完了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した通信相手のＣＴＳパケット又はデータ・パケットの送信タイミング、並びに、データ・パケットを送信完了してから所定のフレーム間隔ＳＩＦＳが経過した通信相手のＡＣＫパケットの送信タイミングが挙げられる。
【０１２６】
通信装置１００は、同じ通信相手に対して前回使用した受信ビーム・パターンを保存している場合には（ステップＳ１２のＹｅｓ）、同じ通信相手から前回パケットを受信してからの経過時間に従って受信ビーム・パターンを調整する（ステップＳ１３）。すなわち、制御部１９０は、記憶部１５０からパラメーター値を取り出して前回使用した受信ビーム・パターンを特定すると、受信ビーム・パターンを経過時間に応じて緩やかにするよう調整する。そして、通信装置１００は、ステップＳ１３で決定した受信ビーム・パターンを用いて、通信相手からのパケットを受信待ちする（ステップＳ１４）。なお、判断ステップＳ１２の際、経過時間に閾値を設けて、所定時間以上が経過している場合には、前回使用した受信ビーム・パターンの再利用は行なわないようにしてもよい。
【０１２７】
一方、同じ通信相手から前回パケットを受信したときの受信ビーム・パターンを保存していない場合には、通信装置１００は、制御部１９０は、受信ビーム・パターンが無指向性となるよう受信ビーム処理部１８７を制御して、無指向でパケットを受信待ちする（ステップＳ１６）。
【０１２８】
ここで、パケット受信に失敗したときには（ステップＳ１５のＮｏ）、通信装置１００は、通信相手との間で、最適な受信ビームの指向性を学習するためのトレーニング動作を実施して（ステップＳ１７）、受信ビーム・パターンを決定する。本発明の要旨は特定のトレーニング動作に限定されないので、ここではトレーニング動作についての詳細な説明を省略する。
【０１２９】
なお、ステップＳ１２において、前回使用した受信ビーム・パターンを特定するためのパラメーター値を保存していない場合には、ステップＳ７に進んで、ステップＳ１６に進んで無指向性のパケットを送信するのではなく、トレーニング動作を行なうようにしてもよい。
【０１３０】
また、通信装置が通信相手との相対位置を検出する位置検出機能を備えている場合には、ステップＳ１３において、同じ通信相手に対する前回のパケット受信時に使用した受信ビーム・パターンを利用する際に、前回のパケット受信時からの経過時間に加え、データ送信側（ＳＴＡ＿Ａ）との相対位置情報も考慮して、受信ビーム・パターンを調整するようにしてもよい。
【０１３１】
図６、図７、図１２に示した信号送受信シーケンスによれば、飛距離問題の解決のために指向性制御を利用したミリ波通信において、前回通信時に用いたビーム・パターンを有効に利用することによって、効率的に指向性リンクを確立することができ、オーバーヘッドを低減することができるということを理解できよう。
【０１３２】
なお、アクセスポイント（ＡＰ）又は端末局（ＳＴＡ）として動作する通信装置１００は、例えば、パーソナル・コンピューター（ＰＣ）、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯情報端末、携帯音楽プレーヤー、ゲーム機などの情報機器、あるいは、テレビジョン受像機やその他の情報家電機器に搭載される無線通信モジュールであってもよい。
【０１３３】
図１４には、モジュール化された通信装置１００を搭載した情報機器の構成例を示している。
【０１３４】
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１は、オペレーティング・システム（ＯＳ）が提供するプログラム実行環境下で、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２やハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）１１に格納されているプログラムを実行する。例えば、後述する受信パケットの同期処理又はその一部の処理をＣＰＵ１が所定のプログラムを実行するという形態で実現することもできる。
【０１３５】
ＲＯＭ２は、ＰＯＳＴ（Ｐｏｗｅｒ Ｏｎ Ｓｅｌｆ Ｔｅｓｔ）やＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）などのプログラム・コードを恒久的に格納する。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３は、ＲＯＭ２やＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１１に格納されているプログラムをＣＰＵ１が実行する際にロードしたり、実行中のプログラムの作業データを一時的に保持したりするために使用される。これらはＣＰＵ１のローカル・ピンに直結されたローカル・バス４により相互に接続されている。
【０１３６】
ローカル・バス４は、ブリッジ５を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バスなどの入出力バス６に接続されている。
【０１３７】
キーボード８と、マウスなどのポインティング・デバイス９は、ユーザにより操作される入力デバイスである。ディスプレイ１０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）又はＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などからなり、各種情報をテキストやイメージで表示する。
【０１３８】
ＨＤＤ１１は、記録メディアとしてのハード・ディスクを内蔵したドライブ・ユニットであり、ハード・ディスクを駆動する。ハード・ディスクには、オペレーティング・システムや各種アプリケーションなどＣＰＵ１が実行するプログラムをインストールしたり、データ・ファイルなどを保存したりするために使用される。
【０１３９】
通信部１２は、無線通信装置１００をモジュール化して構成される無線通信インターフェースであり、インフラストラクチャ・モード下でアクセスポイント若しくは端末局として動作し、あるいはアドホック・モード下で動作し、信号到達範囲内に存在するその他の通信端末との通信を実行する。無線通信装置１００の動作については既に説明した通りである。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳細に説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１４１】
本明細書では、ミリ波の通信方式は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃで使用する６０ＧＨｚ帯とした実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨は必ずしも特定の周波数帯に限定されるものではない。また、ミリ波通信だけでなくその他の指向性通信であってもよい。
【０１４２】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【符号の説明】
【０１４３】
１…ＣＰＵ
２…ＲＯＭ
３…ＲＡＭ
４…ローカル・バス
５…ブリッジ
６…入出力バス
７…入出力インターフェース
８…キーボード
９…ポインティング・デバイス（マウス）
１０…ディスプレイ
１１…ＨＤＤ
１２…通信部
１００…通信装置
１５０…記憶部
１６０ａ〜１６０ｎ…複数のアンテナ
１７０…無線通信部
１７２…アナログ部
１７４…ＡＤ変換部
１７６…ＤＡ変換部
１８０…ディジタル部
１８１…同期部
１８２…受信ビーム処理部
１８３…電力計算部
１８４…決定部
１８５…復調復号部
１８６…符号化変調部
１８７…送信ビーム処理部
１９０…制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備え、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なう、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを利用して前記準備パケットの指向性通信を行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記通信相手と前回パケット交換を行なってからの経過時間に応じて、前記通信ビーム・パターンを調整する、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを保持していないときには、前記準備パケットを無指向性の通信ビーム・パターンを用いて通信を行ない、又は、前記通信相手とトレーニング動作を実行して得られた通信ビーム・パターンを用いて前記準備パケットの通信を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項５】
データ送信側が送信開始要求パケット（ＲＴＳ：Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）を送信するとともにデータ受信側から返信される確認通知パケット（ＣＴＳ：Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）を受信してからデータ・パケットの送信処理を開始する手順が適用され、
前記データ送信側として動作する際に、前記データ受信側の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いて前記送信開始要求パケットを送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項６】
前記データ受信側の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いて前記送信開始要求パケットを送信したことに応じて前記データ受信側から確認通知パケットを受信できなかったときに、前記送信開始要求パケットを無指向性の送信ビーム・パターンを用いて再送信する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記通信相手が送信するタイミングが既知となるパケットを、前記通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちする、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項８】
通信相手に割り当てた送信区間に関する情報を通知するとともに、前記送信区間内において、前記通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちする、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項９】
データ送信側が送信開始要求パケットを送信し、データ受信側が前記送信開始要求パケットを受信してから第１の所定期間後に確認通知パケットを返信し、前記データ送信側が前記確認通知パケットを受信してから第２の所定期間後にデータ・パケットを送信開始するとともに、前記データ受信側がデータ・パケットを受信してから第３の所定期間後に確認応答パケット（ＡＣＫ）を返信する手順が適用され、
前記データ送信側として動作する際に、前記送信開始要求パケットを送信してから前記第１の所定期間後に、前記データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記確認通知パケットを受信待ちし、又は前記データ・パケットを送信してから前記第３の所定期間後に前記データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記確認通知パケットを受信待ちする、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項１０】
データ送信側が送信開始要求パケットを送信し、データ受信側が前記送信開始要求パケットを受信してから第１の所定期間後に確認通知パケットを返信し、前記データ送信側が前記確認通知パケットを受信してから第２の所定期間後にデータ・パケットを送信開始するとともに、前記データ受信側がデータ・パケットを受信してから第３の所定期間後に確認応答パケット（ＡＣＫ）を返信する手順が適用され、
前記データ受信側として動作する際に、前記確認通知パケットを送信してから前記第２の所定期間後に、前記受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記データ・パケットを受信待ちする、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項１１】
所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備えた通信装置における通信方法であって、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なうステップを有する、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項１２】
所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備えた通信装置における通信処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記コンピューターを、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なう手段、
として機能させるためのコンピューター・プログラム。
【請求項１３】
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する手順を適用し、指向性制御して前記準備パケットを送信する第１の通信装置と、送信された前記準備パケットを受信する第２の通信装置と、
を具備することを特徴とする通信システム。
【請求項１４】
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する手順を適用し、所定の送信タイミングにおいて前記準備パケットを送信する第１の通信装置と、前記送信タイミングにおいて前記第１の通信装置の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記準備パケットを受信する第２の通信装置と、
を具備することを特徴とする通信システム。
【請求項１】
所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備え、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なう、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを利用して前記準備パケットの指向性通信を行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記通信相手と前回パケット交換を行なってからの経過時間に応じて、前記通信ビーム・パターンを調整する、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記通信相手と前回パケット交換を行なった際の通信ビーム・パターンを保持していないときには、前記準備パケットを無指向性の通信ビーム・パターンを用いて通信を行ない、又は、前記通信相手とトレーニング動作を実行して得られた通信ビーム・パターンを用いて前記準備パケットの通信を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項５】
データ送信側が送信開始要求パケット（ＲＴＳ：Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）を送信するとともにデータ受信側から返信される確認通知パケット（ＣＴＳ：Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）を受信してからデータ・パケットの送信処理を開始する手順が適用され、
前記データ送信側として動作する際に、前記データ受信側の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いて前記送信開始要求パケットを送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項６】
前記データ受信側の位置の方向に向けた送信ビーム・パターンを用いて前記送信開始要求パケットを送信したことに応じて前記データ受信側から確認通知パケットを受信できなかったときに、前記送信開始要求パケットを無指向性の送信ビーム・パターンを用いて再送信する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記通信相手が送信するタイミングが既知となるパケットを、前記通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちする、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項８】
通信相手に割り当てた送信区間に関する情報を通知するとともに、前記送信区間内において、前記通信相手の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて受信待ちする、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項９】
データ送信側が送信開始要求パケットを送信し、データ受信側が前記送信開始要求パケットを受信してから第１の所定期間後に確認通知パケットを返信し、前記データ送信側が前記確認通知パケットを受信してから第２の所定期間後にデータ・パケットを送信開始するとともに、前記データ受信側がデータ・パケットを受信してから第３の所定期間後に確認応答パケット（ＡＣＫ）を返信する手順が適用され、
前記データ送信側として動作する際に、前記送信開始要求パケットを送信してから前記第１の所定期間後に、前記データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記確認通知パケットを受信待ちし、又は前記データ・パケットを送信してから前記第３の所定期間後に前記データ受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記確認通知パケットを受信待ちする、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項１０】
データ送信側が送信開始要求パケットを送信し、データ受信側が前記送信開始要求パケットを受信してから第１の所定期間後に確認通知パケットを返信し、前記データ送信側が前記確認通知パケットを受信してから第２の所定期間後にデータ・パケットを送信開始するとともに、前記データ受信側がデータ・パケットを受信してから第３の所定期間後に確認応答パケット（ＡＣＫ）を返信する手順が適用され、
前記データ受信側として動作する際に、前記確認通知パケットを送信してから前記第２の所定期間後に、前記受信側の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記データ・パケットを受信待ちする、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項１１】
所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備えた通信装置における通信方法であって、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なうステップを有する、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項１２】
所定の高周波数帯を使用する通信方式に従って指向性の無線通信を行なうことができる無線通信部を備えた通信装置における通信処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記コンピューターを、
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する際に、前記無線通信部を指向性制御して前記準備パケットの指向性通信を行なう手段、
として機能させるためのコンピューター・プログラム。
【請求項１３】
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する手順を適用し、指向性制御して前記準備パケットを送信する第１の通信装置と、送信された前記準備パケットを受信する第２の通信装置と、
を具備することを特徴とする通信システム。
【請求項１４】
通信相手との間で所定の準備パケットを交換してからデータ伝送を開始する手順を適用し、所定の送信タイミングにおいて前記準備パケットを送信する第１の通信装置と、前記送信タイミングにおいて前記第１の通信装置の位置の方向に向けた受信ビーム・パターンを用いて前記準備パケットを受信する第２の通信装置と、
を具備することを特徴とする通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２１２８０４（Ｐ２０１０−２１２８０４Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４１３５（Ｐ２００９−５４１３５）
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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