(57)【要約】【課題】  指向性アンテナを用いた通信における放射方向及び受信方向サーチにおけるサーチ時間を短縮すること。【解決手段】  送信指向性アンテナを有する送信装置と受信指向性アンテナを有する受信装置とが、直接波と反射波とのそれぞれによる通信パスを得るための信号の放射方向と受信方向との組み合わせをサーチして、当該放射方向と受信方向との組み合わせを用いて通信を行う無線通信システムが開示される。送信側ノードは、受信装置から通知された、直接波の受信方向に対する相対的な反射波の受信方向と直接波および反射波の経路長との情報に基づいて、反射波が１回の反射を経た１回反射波であるかを判定する。送信側ノードと受信側ノードは、反射波が１回反射波である場合、その反射波についての送信方向及び受信方向のサーチを省略する。【選択図】  図８
2014195159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信指向性アンテナを有する送信側ノードと受信指向性アンテナを有する受信側ノードとが、直接波と反射波とのそれぞれによる通信パスを得るための信号の放射方向と受信方向との組み合わせをサーチして、当該放射方向と受信方向との組み合わせを用いて通信を行う無線通信システムであって、
前記受信側ノードは、
前記送信側ノードから送信された信号を、前記受信方向を切り替えて受信することにより、前記直接波の受信方向に対する相対的な前記反射波の受信方向をサーチする受信方向サーチ手段と、
前記送信側ノードから送信された信号を受信したタイミングに応じて、前記直接波または前記反射波が経た経路長を取得する取得手段と、
前記反射波の前記受信方向と前記直接波および前記反射波の前記経路長との情報を前記送信側ノードへ通知する通知手段と、
を有し、
前記送信側ノードは、
通知された前記反射波の前記受信方向と前記直接波および前記反射波の前記経路長との情報に基づいて、前記反射波が１回の反射を経た１回反射波であるかを判定する判定手段と、
前記反射波が前記１回反射波でない場合に、前記放射方向を切り替えて前記受信側ノードへ信号を送信することにより、当該反射波の放射方向をサーチする放射方向サーチ手段と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記放射方向サーチ手段は、前記放射方向のサーチの前に、前記反射波の前記受信方向において信号を受信するべきことを示す指示を前記受信側ノードへ送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記放射方向サーチ手段は、前記直接波の受信方向と前記反射波の前記受信方向とのなす角に応じて定まる相関が、前記反射波が１回反射波であると仮定した場合の相関より小さい前記放射方向について、前記放射方向のサーチを行う、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記放射方向サーチ手段は、前記直接波の受信方向と前記反射波の前記受信方向とのなす角に応じて定まる相関が小さい前記放射方向から優先して前記放射方向のサーチを行う、
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システム。
【請求項５】
前記放射方向サーチ手段は、前記放射方向をランダムに切り替えて前記放射方向のサーチを行う、
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システム。
【請求項６】
前記取得手段は、前記送信側ノードから送信された信号のインパルス応答を測定し、前記直接波の経路長と前記インパルス応答とから、前記反射波の前記経路長を取得する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記送信側ノードは、前記送信側ノードが前記インパルス応答を測定するための信号を送信する送信手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記取得手段は、前記送信側ノードと前記受信側ノードとの間の信号の伝送に要する時間に応じて、前記直接波の前記経路長を取得する、
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システム。
【請求項９】
前記直接波の前記経路長を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記取得手段は、前記記憶手段に前記直接波の経路長が記憶されている場合は、前記記憶手段から当該直接波の経路長を取得する、
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システム。
【請求項１０】
前記受信側ノードが複数存在する場合、当該複数の受信側ノードの前記受信方向サーチ手段は、それぞれが同じ期間において、前記受信方向を切り替えて前記送信側ノードから送信された信号を受信することにより、それぞれ直接波または反射波の受信方向をサーチする、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
送信指向性アンテナを有する送信装置と受信指向性アンテナを有する受信装置とが、直接波と反射波とのそれぞれによる通信パスを得るための信号の放射方向と受信方向との組み合わせをサーチして、当該放射方向と受信方向との組み合わせを用いて通信を行う無線通信システムにおける送信装置であって、
前記受信装置から通知された、前記直接波の受信方向に対する相対的な前記反射波の受信方向と前記直接波および前記反射波の経路長との情報に基づいて、前記反射波が１回の反射を経た１回反射波であるかを判定する判定手段と、
前記反射波が前記１回反射波でない場合に、前記放射方向を切り替えて前記受信装置へ信号を送信することにより、当該反射波の放射方向をサーチする放射方向サーチ手段と、
を有することを特徴とする送信装置。
【請求項１２】
送信指向性アンテナを有する送信装置と受信指向性アンテナを有する受信装置とが、直接波と反射波とのそれぞれによる通信パスを得るための信号の放射方向と受信方向との組み合わせをサーチして、当該放射方向と受信方向との組み合わせを用いて通信を行う無線通信システムにおける受信装置であって、
前記送信装置から送信された信号を、前記受信方向を切り替えて受信することにより、前記直接波の受信方向に対する相対的な前記反射波の受信方向をサーチする受信方向サーチ手段と、
前記送信装置から送信された信号を受信したタイミングに応じて、前記直接波または前記反射波が経た経路長を取得する取得手段と、
前記反射波の前記受信方向と前記直接波および前記反射波の前記経路長との情報を前記送信装置へ通知する通知手段と、
を有し、
前記送信装置は、前記反射波の前記受信方向と前記直接波および前記反射波の前記経路長との情報に基づいて、前記反射波が１回の反射を経た１回反射波であるかを判定し、前記反射波が前記１回反射波でない場合に、前記放射方向を切り替えて前記受信側ノードへ信号を送信することにより、当該反射波の放射方向をサーチする、
ことを特徴とする受信装置。
【請求項１３】
送信指向性アンテナを有する送信側ノードと受信指向性アンテナを有する受信側ノードとが、直接波と反射波とのそれぞれによる通信パスを得るための信号の放射方向と受信方向との組み合わせをサーチして、当該放射方向と受信方向との組み合わせを用いて通信を行う無線通信システムにおける制御方法であって、
前記受信側ノードにおいて、
受信方向サーチ手段が、前記送信側ノードから送信された信号を、前記受信方向を切り替えて受信することにより、前記直接波の受信方向に対する相対的な前記反射波の受信方向をサーチする受信方向サーチ工程と、
取得手段が、前記送信側ノードから送信された信号を受信したタイミングに応じて、前記直接波または前記反射波が経た経路長を取得する取得工程と、
通知手段が、前記反射波の前記受信方向と前記直接波および前記反射波の前記経路長との情報を前記送信側ノードへ通知する通知工程と、
を有し、
前記送信側ノードにおいて、
判定手段が、通知された前記反射波の前記受信方向と前記直接波および前記反射波の前記経路長との情報に基づいて、前記反射波が１回の反射を経た１回反射波であるかを判定する判定工程と、
放射方向サーチ手段が、前記反射波が前記１回反射波でない場合に、前記放射方向を切り替えて前記受信側ノードへ信号を送信することにより、当該反射波の放射方向をサーチする放射方向サーチ工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
送信指向性アンテナを有する送信装置と受信指向性アンテナを有する受信装置とが、直接波と反射波とのそれぞれによる通信パスを得るための信号の放射方向と受信方向との組み合わせをサーチして、当該放射方向と受信方向との組み合わせを用いて通信を行う無線通信システムにおける送信装置の制御方法であって、
判定手段が、前記受信装置から通知された、前記直接波の受信方向に対する相対的な前記反射波の受信方向と前記直接波および前記反射波の経路長との情報に基づいて、前記反射波が１回の反射を経た１回反射波であるかを判定する判定工程と、
放射方向サーチ手段が、前記反射波が前記１回反射波でない場合に、前記放射方向を切り替えて前記受信装置へ信号を送信することにより、当該反射波の放射方向をサーチする放射方向サーチ工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１５】
送信指向性アンテナを有する送信装置と受信指向性アンテナを有する受信装置とが、直接波と反射波とのそれぞれによる通信パスを得るための信号の放射方向と受信方向との組み合わせをサーチして、当該放射方向と受信方向との組み合わせを用いて通信を行う無線通信システムにおける受信装置の制御方法であって、
受信方向サーチ手段が、前記送信装置から送信された信号を、前記受信方向を切り替えて受信することにより、前記直接波の受信方向に対する相対的な前記反射波の受信方向をサーチする受信方向サーチ工程と、
取得手段が、前記送信装置から送信された信号を受信したタイミングに応じて、前記直接波または前記反射波が経た経路長を取得する取得工程と、
通知手段が、前記反射波の前記受信方向と前記直接波および前記反射波の前記経路長との情報を前記送信装置へ通知する通知工程と、
を有し、
前記送信装置は、前記反射波の前記受信方向と前記直接波および前記反射波の前記経路長との情報に基づいて、前記反射波が１回の反射を経た１回反射波であるかを判定し、前記反射波が前記１回反射波でない場合に、前記放射方向を切り替えて前記受信側ノードへ信号を送信することにより、当該反射波の放射方向をサーチする、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１６】
コンピュータを請求項１１に記載の送信装置が備える各手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１７】
コンピュータを請求項１２に記載の受信装置が備える各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は指向性アンテナを用いた通信における接続確立技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
非圧縮動画データを送受信するなど、より高速なデータ通信の要求が高まっている。この要求に応えるために、広帯域通信が可能となるミリ波帯での通信が注目されてきており、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ規格やＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格のような、ミリ波による通信の標準規格が策定されている。ミリ波帯は、広い帯域幅を信号伝送に使用することが許されており、高速通信に好適である。しかしながら、ミリ波帯の電磁波は直進性が高く、障害物によって信号強度の大幅な低下が起こるシャドーイングと呼ばれる現象によって通信が遮断される場合がある。
【０００３】
これに対し、特許文献１では、指向性アンテナを用いて、この課題を克服する方法が提案されている。特許文献１には、直接波のみならず反射波を用いた通信パスを予めサーチしておくことで、一つの通信パスが遮断された場合には他の通信パスを用いることによって通信障害の起こりにくい通信システムが記載されている。送受信機間に障害物が存在し、直接波がシャドーイングの影響を受ける場合であっても、指向性アンテナにより反射物方向へ信号を送出し、電磁波の反射を利用して相手装置へ信号を伝送することで、通信を継続することができる。
【０００４】
ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格には、指向性アンテナを用いて、無線ノード間で受信時の到来角と送信時の放射角をサーチするために、図１１に示すような制御パケット１１００を用いることが記載されている。制御パケット１１００はインパルス応答を得ることができる制御パケットプリアンブル１１１０、パケットヘッダ１１２０及び２０シンボルのデータ１１３０から構成される。これらは、それぞれ、ｔC_pre（＝４．２９１μｓ）、ｔC_hdr（＝０．２４２μｓ）、及びｔC_data（＝４．８４μｓ）の時間区間を有する。すなわち、制御パケット１１００全体として、ｔCTRL（＝９．３７９μｓ）の時間区間を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４８９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
指向性アンテナを用いた通信システムにおいて、通信パスをサーチする場合、送信側通信装置と受信側通信装置は、それぞれ所定の単位角度ごとにアンテナの指向方向を切り替えて通信パスのサーチを行う。したがって、無線ノード間で試行する、指向性アンテナの到来角と放射角のステップ数（Ｍ及びＮ）が多い場合、サーチ時間が増大するという課題があった。一方で、通信システムにおいて通信障害の起こりにくい通信パスをサーチするためには、十分に細かいステップで指向性を切り替えて放射方向及び受信方向サーチを行うことが重要であるという課題があった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、指向性アンテナを用いた通信における放射方向及び受信方向サーチにおけるサーチ時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明による無線通信システムは、送信指向性アンテナを有する送信側ノードと受信指向性アンテナを有する受信側ノードとが、直接波と反射波とのそれぞれによる通信パスを得るための信号の放射方向と受信方向との組み合わせをサーチして、当該放射方向と受信方向との組み合わせを用いて通信を行う無線通信システムであって、前記受信側ノードは、前記送信側ノードから送信された信号を、前記受信方向を切り替えて受信することにより、前記直接波の受信方向に対する相対的な前記反射波の受信方向をサーチする受信方向サーチ手段と、前記送信側ノードから送信された信号を受信したタイミングに応じて、前記直接波または前記反射波が経た経路長を取得する取得手段と、前記反射波の前記受信方向と前記直接波および前記反射波の前記経路長との情報を前記送信側ノードへ通知する通知手段と、を有し、前記送信側ノードは、通知された前記反射波の前記受信方向と前記直接波および前記反射波の前記経路長との情報に基づいて、前記反射波が１回の反射を経た１回反射波であるかを判定する判定手段と、前記反射波が前記１回反射波でない場合に、前記放射方向を切り替えて前記受信側ノードへ信号を送信することにより、当該反射波の放射方向をサーチする放射方向サーチ手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、指向性アンテナを用いた通信での放射方向及び受信方向サーチにおいて、サーチ時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】無線通信システムの概略図。
【図２】無線ノードの構成例を示すブロック図。
【図３】無線ノードの指向性アンテナの構成例を示すブロック図。
【図４】無線ノードの無線信号処理・制御部の構成例を示すブロック図。
【図５】受信側において測定される伝送路のインパルス応答の例を示す図。
【図６】直接波と反射波、及びそれらの放射方向と受信方向（到来方向）との関係を示す図。
【図７】ノード間における放射方向及び受信方向のサーチ処理を示すシーケンスチャート。
【図８】送信側ノードが放射方向を検査する際の処理を示すフローチャート。
【図９】送信側ノードと受信側ノードとの間で実行される複数回反射波の放射角サーチ処理を示すシーケンスチャート。
【図１０】送信側ノードと受信側ノードとの間で実行されるダウンリンクの放射角及び到来角サーチのタイミングチャート。
【図１１】無線制御パケットの構成例を示す図。
【図１２】無線ノード間でダウンリンクの放射角と到来角とを総当たりでサーチする場合のタイミングチャート。
【図１３】無線ノード間でアップリンクの放射角と到来角とを総当たりでサーチする場合のタイミングチャート。
【図１４】本発明における無線ノード間でアップリンクの放射角と到来角をサーチする際のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素及び処理はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
図１に、本実施形態に係る無線通信システムの概略を示す。無線通信システムは、第１のノードであるマスタ１００、及び第２のノードである１台以上（Ｋ台）のスレーブ１１０〜１４０を含む。なお、以下の説明では、図１に示すように、マスタ１００からスレーブ１１０〜１４０へ向けてのリンクをダウンリンクと呼び、スレーブ１１０〜１４０からマスタ１００へ向けてのリンクをアップリンクと呼ぶ。
【００１３】
以下では、主として、マスタ１００とスレーブ１１０〜１４０のうちの１台とが、その放射角と到来角とをサーチする場合、すなわちＫ＝１の場合について説明する。なお、「放射方向」は、送信側ノードが送信時に使用する指向性アンテナの送信指向方向であり、「受信方向」は、受信側ノードが受信時に使用する指向性アンテナの受信指向方向である。
【００１４】
図２は、無線ノードの構成例を示すブロック図である。マスタ及びスレーブは、例えば、それぞれ図２に示されるように、指向性アンテナ２１０及び無線信号処理・制御部２２０を含んで構成される。指向性アンテナ２１０と無線信号処理・制御部２２０の構成例を、それぞれ図３及び図４にブロック図により示す。
【００１５】
指向性アンテナ２１０は、例えば、図３に示すように、指向性送信アンテナ３００及び指向性受信アンテナ３５０を含む。なお、図３では、指向性送信アンテナ３００と指向性受信アンテナ３５０を別に有する構成を示しているが、これらのアンテナは共用されてもよく、１つの指向性送受信アンテナにより構成されてもよい。
【００１６】
指向性送信アンテナ３００において、ＲＦ（無線周波数）信号がＲＦ入力インターフェイス３１０から入力されると、この信号は分配され、移相器３２１〜３２３へ入力される。信号は、移相器３２１〜３２３によって位相シフトが加えられた後、増幅器３３１〜３３３を経て送信アンテナ３４１〜３４３から放射される。移相器入力インターフェイス３２０への制御信号を変更することによって、位相シフト量を変更することができ、その結果、電波の放射方向や、狭指向性または広指向性など、送信アンテナパターンを制御することができる。
【００１７】
指向性受信アンテナ３５０は、自由空間上を伝搬してきた信号が受信アンテナ３６１〜３６３で受信され、その信号は、増幅器３７１〜３７３によって増幅された後、移相器３８１〜３８３で位相シフトを加えられ、加算器３８５によって加算される。加算された信号は、ＲＦ信号としてＲＦ出力インターフェイス３９０から出力される。指向性受信アンテナ３５０は、移相器入力インターフェイス３８０への制御信号を変更することによって、受信信号に対する位相シフト量を変更することができ、受信方向や、狭指向性または広指向性など、受信アンテナパターンを制御することができる。
【００１８】
なお、指向性送信アンテナ３００又は指向性受信アンテナ３５０は、１つのアンテナエレメントだけを用いて送信又は受信を行うことにより、広指向性アンテナとして動作することもできる。
【００１９】
無線信号処理・制御部２２０は、例えば、図４に示すように、中央演算処理装置４１０、データパス処理部４２０、揮発性メモリ４３０及び不揮発性メモリ４４０を含む。これらの機能部は、内部データバス・制御インターフェイス４６０により相互に接続される。
【００２０】
中央演算処理装置４１０は、指向性アンテナ２１０を制御するための制御信号を生成する。例えば、中央演算処理装置４１０は不揮発性メモリ４４０に格納されたプログラムから動作に必要となる情報を読み出し、直接波と反射波の成す角の相関演算を行う。中央演算処理装置４１０は、さらに、例えば非特許文献３に示すような、送信元の通信ノードの基準時間と、送信先の通信ノードの基準時間と、その送受信の折り返しに費やす時間を用いることで通信ノード間の距離を測定する機能を有する。すなわち、中央演算処理装置は、送信先の通信ノードとの信号伝送に要する時間に応じて距離を測定する機能を有する。
【００２１】
データパス処理部４２０は、ＲＦ入出力インターフェイスを介して、指向性アンテナ２１０のＲＦ入力インターフェイス３１０及びＲＦ出力インターフェイス３９０と接続される。データパス処理部４２０は、デジタル信号とアナログ信号との変換、すなわちアナログ−デジタル変換（ＡＤＣ）及びデジタル−アナログ変換（ＤＡＣ）を行う。また、データパス処理部４２０は、ベースバンド帯と無線周波数との間の信号のアップコンバージョン及びダウンコンバージョンを行う。さらに、データパス処理部４２０は、データから無線パケットの変換、及び無線パケットからデータへの変換を行い、受信信号強度（ＲＳＳＩ）及びデータの誤り率などの受信信号の通信品質を取得する機能を有する。データパス処理部４２０は、さらに、インパルス応答を受信パケットから算出する機能を有してもよい。インパルス応答は、制御パケット１１００の制御パケットプリアンブル１１１０を用いた相関演算などによって得ることができる。
【００２２】
（総当たりによる放射方向及び受信方向サーチ手法）
以下、図１２及び図１３を用いて、マスタ−スレーブ間において、通信可能となる放射方向及び受信方向をサーチする際に、到来角と放射角との組み合わせを総当たりでサーチする手法について説明する。なお、ここで使用されるパケットは、図１１に示すような制御パケット１１００であるものとする。
【００２３】
図１２は、マスタ１００が送信側ノードであると共にスレーブ１１０〜１４０が受信側ノードであるダウンリンク方向における、総当たりによる放射方向及び受信方向サーチのタイミングチャートを示す図である。マスタ１００は、送信指向方向をＭ段階で切り替えられる（すなわち、角度ステップ数がＭ通りの）送信指向性アンテナを有する。一方で、スレーブ１１０〜１４０は、それぞれが、角度ステップ数がＮ通りの受信指向性アンテナを有するものとする。ただし、スレーブ１１０〜１４０は、装置ごとに異なる角度ステップ数の受信指向性アンテナを有していてもよい。
【００２４】
２つの制御パケットの間には、例えば、ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｉｎｇ）が挿入される。なお、ＳＩＦＳの長さは、例えば１μｓ（マイクロ秒）である。図１２において、太線は広指向性アンテナを用いた送信、細線は狭指向性アンテナを用いた送信、及び破線は狭指向性アンテナを用いた受信を、それぞれ示す。
【００２５】
放射方向及び受信方向サーチが開始されると、まず、ディスカバリ開始制御パケット送受信の期間であるｔasexの期間において、マスタ１００及びスレーブ１１０〜１４０は、指向性アンテナの角度ステップ数Ｍ及びＮを交換する。このとき、マスタ１００は、スレーブ１１０〜１４０へ、角度ステップ数Ｍを１回の送信で同報通知することができ、各スレーブ１１０〜１４０からマスタ１００へは、それぞれ個別に時間を確保して角度ステップ数Ｎを通知する。したがって、ディスカバリ開始制御パケット時間ｔasexは、
2014195159.tif 000003
となる。
【００２６】
次に、到来角・放射角サーチ期間であるｔaesの期間において、マスタ１００及びスレーブ１１０〜１４０は、それぞれ放射方向と受信方向とをそれぞれ変化させながら、通信可能な通信パスを検査する。ここで、マスタと１台のスレーブの組み合わせに対してＭＮ通りの放射方向及び到来方向の組み合わせが存在する。このため、Ｋ台のスレーブに対して、到来角・放射角サーチ時間ｔaesは、
2014195159.tif 000004
となる。
【００２７】
最後に、到来角・放射角通知期間であるｔaeaの期間において、スレーブ１１０〜１４０は、それぞれが、通信することができた放射方向と受信方向（電波の到来方向）の組合せをマスタ１００に通知する。Ｋ台のスレーブが１回ずつ信号を送信するため、到来角・放射角通知時間ｔaeaは、
2014195159.tif 000005
となる。
【００２８】
したがって、ダウンリンクの、総当たりによる指向性アンテナの角度のサーチ時間（ダウンリンクディスカバリ時間）ｔdldは、
2014195159.tif 000006
となり、Ｋ、Ｍ及びＮが、支配的要素であることが分かる。
【００２９】
図１３は、スレーブ１１０〜１４０が送信側ノードであり、マスタ１００が受信側ノードである、アップリンク方向における、総当たりによる放射方向及び受信方向サーチのタイミングチャートを示す図である。２つの制御パケットの間には、ダウンリンク方向と同様に、ＳＩＦＳが挿入される。
【００３０】
放射方向及び受信方向サーチが開始されると、まず、指向性アンテナ分解能の交換期間であるｔarexの期間において、マスタ１００とスレーブ１１０〜１４０とは、指向性アンテナの角度ステップ数Ｍ及びＮを交換する。このとき、マスタ１００は、スレーブ１１０〜１４０へ、角度ステップ数Ｍを１回の送信で同報通知することができ、各スレーブ１１０〜１４０からマスタ１００へは、それぞれ個別に時間を確保して角度ステップ数Ｎを通知する。したがって、指向性アンテナ分解能交換時間ｔarexは、
2014195159.tif 000007
となる。
【００３１】
次に、到来角・放射角サーチ期間であるｔaesの期間において、マスタ１００及びスレーブ１１０〜１４０は、それぞれ放射方向と受信方向とをそれぞれ変化させながら、通信可能な通信パスを検査する。マスタと１台のスレーブの組み合わせに対してＭＮ通りの放射方向及び受信方向の組み合わせが存在することから、Ｋ台のスレーブに対して、到来角・放射角サーチ時間ｔaesは、
2014195159.tif 000008
となる。
【００３２】
最後に、到来角・放射角の通知期間であるｔaeaの期間において、マスタ１００は、通信することができた放射方向と到来方向との組合せを、広指向性アンテナを用いて、各スレーブへ一斉に通知する。このため、到来角・放射角通知時間ｔaeaは、
2014195159.tif 000009
となる。
【００３３】
したがって、アップリンクの、総当たりによる指向性アンテナの角度サーチ時間（アップリンクディスカバリ時間）ｔuldは、
2014195159.tif 000010
となる。
【００３４】
（放射方向及び受信方向サーチ高速化手法）
本実施形態の方式では、まず、送信側ノードが広指向性アンテナで信号を送信し、受信側ノードが受信方向を切り替えながらその信号を受信し、受信方向として、信号の到来方向を特定する。また、受信側ノードは、例えば信号の受信タイミングと直接波の経路長とに基づいて、反射波が経た通信パスの経路長を取得する。そして、受信側ノードは送信側ノードへ受信方向と経路長との情報を通知し、送信側ノードは、その受信方向と経路長とに基づいて、その反射波が１回だけ反射する経路を経た１回反射波であるかを判定する。１回反射波を特定できると、その１回反射波については放射方向も特定できるため、それ以上の受信方向・放射方向のサーチは不要となる。したがって、直接波と１回反射波とに対応する放射方向・受信方向の組み合わせをサーチから省略することができる。また、複数回反射波の放射角及び到来角は、経路長がある値に定まる場合、１回反射波を仮定した場合の放射角及び到来角と比べて、直接波の放射角及び到来角とのなす角の絶対値が大きい場合が多い。すなわち、複数回反射波は、１回反射波を仮定した場合より、直接波との相関が低い場合が多い。したがって、１回反射波を仮定した場合より相関が低くなる放射角及び到来角をサーチするだけで、複数回反射波を探索できる場合も多いため、１回反射波を仮定した場合より相関が高い反射波のサーチを省略することもでき、サーチを高速化することができる。
【００３５】
以下、図５から図１０を用いて、受信方向・放射方向の組み合わせの高速サーチ手法の具体例について説明する。なお、前述の総当たりのサーチ方式に費やす時間との比較を容易にするため、以下の説明で使用するパケットは制御パケット１１００を用いるものとする。
【００３６】
図５は、受信側ノードにおいてパケットから測定される伝送路のインパルス応答の例を示す図である。受信側ノード（ここではスレーブ１１０とする）における直接波と遅延波の関係を調べるために、送信側ノード（ここではマスタ１００とする）は広指向性の送信アンテナパターンでパケットを送信することが望ましい。スレーブ１１０は、インパルス応答を、データパス処理部４２０においてハードウェア演算によって算出してもよいし、中央演算処理装置４１０において算出してもよい。ここで、スレーブ１１０で受信することのできる反射波の総数をＪkとする。図５において、時間軸上で最も早い極大値が現れるｔ0は直接波の到来時間を示し、２番目以降の極大値が現れるｔjは反射波の到来時間を示す。また、ΔＴjは、到来波間の到来時間差を示す。スレーブ１１０は、これらのΔＴjを、インパルス応答の演算後に揮発性メモリ４３０に一時保存する。
【００３７】
図６は、直接波と反射波、及びそれらの放射方向と受信方向（到来方向）との関係を示す図である。マスタ１００から放射された電磁波はスレーブ１１０において受信される。図６は、スレーブ１１０がｋ台目（１≦ｋ≦Ｋ）の受信側ノードであるとしたときに、スレーブ１１０で受信される直接波６００の通信パスの経路長がＬk,0であることを示している。同様に、反射物６１１による１回の反射を経てスレーブ１１０において受信される１回反射波６１０の通信パス長はＬk,1である。また、反射物６２１及び６２２による２回の反射を経てスレーブ１１０において受信される２回反射波６２０の通信パスの経路長はＬk,2である。
【００３８】
なお、反射物６５１、６５２及び６５３が存在する場合、１回反射波６１０の場合の経路長Ｌk,1と同じ経路長を持つ、３回の反射を経てスレーブ１１０において受信される３回反射波６５０が存在する可能性がある。しかしながら、反射物の位置関係を調べない限り１回反射波６１０と３回反射波６５０とを区別することができないため、これらのように、１回反射波と同じ経路長及び送信方向並びに受信方向を有するものは、まとめて１回反射波として扱ってもよい。
【００３９】
スレーブ１１０は、直接波６００の距離Ｌk,0と、さらに一時保存されたインパルス応答時間差ΔＴjを用いて、各通信パスの経路長Ｌk,jを算出することができる。なお、直接波の距離Ｌk,0は、電波の往復時間等による測定又は他の測距技術により取得される。スレーブ１１０は、これらのＬk,jを揮発性メモリ４３０に一時保存する。図６においては、説明を簡易にするために、３回反射波までを各１本ずつ、３本の反射波のみを記載しているが、３回を上回る反射波、又は同一反射回数の反射波が複数存在することもあるのは明らかである。
【００４０】
例えば図５において、直接波は時間ｔ0にスレーブ１１０に到来し、同様に１回反射波６１０は時間ｔ1、及び２回反射波６２０は時間ｔ2に到来する。このとき、スレーブ１１０における直接波の受信方向と反射波ｊの受信方向とのなす角を到来角αk,jとする。同様に、マスタ１００における直接波の放射方向と反射波ｊの放射方向のなす角を放射角βk,jとする。直接波６００と反射波６１０の成す角を反時計回りに正の方向と定義すれば、図６の例では到来角αk,jは正の値であり、放射角βk,jは負の値である。スレーブ１１０が取得した直接波の経路長、反射波の経路長、及びその反射波の直接波の到来角に対する相対的な到来角を用いて、１回反射波を仮定する場合のマスタ１００の放射角βk,jを算出できる。すなわち、直接波の経路長Ｌk,0、反射波ｊの経路長Ｌk,j、及び到来角αk,jから、１回反射であれば、放射角βk,jを用いて、
ｐ×cos(βk,j)＋(Ｌk,j−ｐ)×cos(αk,j)＝Ｌk,0
ｐ×sin(βk,j)＝(Ｌk,j−ｐ)×sin(αk,j)
が成り立つ。したがって、この連立方程式を解くことにより、直接波の経路長、反射波の経路長、及び到来角より、当該反射波が１回反射波である場合の放射角を算出することが可能となる。
【００４１】
マスタ１００は、このようにして放射角を予め計算しておき、これらの関係をルックアップテーブル（ＬＵＴ）として不揮発性メモリ４４０に予め記憶しておいてもよい。すなわち、直接波の経路長、反射波の経路長及び到来角の情報を用いてＬＵＴを参照することにより放射角を取得できるようにしておいてもよい。これにより、送信側ノードは、受信側ノードから直接波の経路長、反射波の経路長及び到来角の情報を受信するたびに放射角を計算する必要がなくなるため、処理量及び処理に要する時間を削減することができる。なお、ＬＵＴの容量を削減するために、反射波の経路長Ｌk,jを直接波の経路長Ｌk,0で正規化し、これらの２つの経路長の情報を１つにまとめて記憶しておいてもよい。この場合は、直接波の経路長Ｌk,0で正規化した反射波の経路長Ｌk,jを用いて、放射角βk,jを参照することとなる。
【００４２】
なお、マスタ１００における直接波と反射波の放射波の相関値はcos(βk,j)、スレーブ１１０〜１４０における直接波と反射波の到来波の相関値はcos(αk,j)として定義することができる。従って、マスタ１００またはスレーブ１１０〜１４０において到来角αk,jと放射角βk,jの情報を得ることによって直接波と反射波の相関値を算出することができる。
【００４３】
図７は、送信側ノード（マスタ１００）及び受信側ノード（スレーブ１１０）が、放射方向と受信方向とをサーチする際の処理を示すシーケンスチャートである。まず、スレーブ１１０が距離測定コマンドを実行することにより（Ｓ７１０）、スレーブ基準時間と指向性受信アンテナの角度ステップ数Ｎをマスタ１００へ送信する（Ｓ７１１）。マスタ１００は、受信した角度ステップ数Ｎを揮発性メモリ４３０に一時保存する。そして、マスタ１００は、スレーブ１１０の基準時間及びマスタ１００の基準時間と共に、マスタ１００がスレーブ１１０からの信号を受信してから折り返し送信するまでに費やした時間情報を送信する（Ｓ７１２）。スレーブ１１０は、Ｓ７１２のパケットを受信することにより、往復の伝送に要した時間から直接波の経路長を特定すると共に、伝送路のインパルス応答を測定する（Ｓ７２０）。
【００４４】
マスタ１００は、到来角サーチパケット送信コマンドを実行することによって（Ｓ７３０）、スレーブ１１０に対して到来角サーチパケットを送信する（Ｓ７３１）。この時、マスタ１００は、揮発性メモリ４３０に一時保存しておいた角度ステップ数Ｎを読み出し、Ｓ７３１において到来角サーチパケットをＮ回送信する。一方、スレーブ１１０は、反射波の到来角をサーチする（Ｓ７４０）。すなわち、スレーブ１１０は、受信方向を切り替えながら、到来角サーチパケットが受信できたかを判定し、受信できた方向を到来角と判定する。なお、ここで、スレーブ１１０は、到来角サーチパケットを受信したタイミングによって、受信した電波が直接波であるか反射波であるかを判定することができる。すなわち、Ｓ７２０で測定したインパルス応答により、直接波と反射波との到来時間差が分かっており、また、到来角サーチパケットは一定時間間隔で送信されるため、各受信方向における相対的な信号の受信タイミングにより、直接波か反射波かを識別できる。
【００４５】
スレーブ１１０は、Ｓ７１２で取得した直接波の経路長とＳ７２０で測定したインパルス応答を用いて、受信波到来時間の差から反射波の各通信パスの経路長を算出する（Ｓ７５０）。そして、スレーブ１１０は直接波と反射波の通信パスの経路長、及び反射波の到来角をマスタ１００に通知する（Ｓ７５１）。
【００４６】
そして、スレーブ１１０は広指向性アンテナによってパケットを送信する（Ｓ７５２）。一方で、マスタ１００は、スレーブ１１０から受信した直接波と反射波との経路長及び到来角を用いてＬＵＴを参照して１回反射波である場合の放射方向を特定し、指向性アンテナの受信方向がその放射方向になるように設定してパケットを受信する（Ｓ７５２）。マスタ１００は、その受信方向においてパケットを受信できた場合は、その反射波が１回反射波（又はそれに相当する反射波）であることを特定することができる（Ｓ７６０）。すなわち、例えば反射波が２回反射波であった場合は、マスタ１００は、スレーブ１１０から受信した直接波と反射波との経路長及び到来角を用いて特定した放射方向を受信方向としても、Ｓ７５２のパケットを受信することができない。したがって、Ｓ７５２のパケットの送受信によって、反射波が１回反射波に相当するかを検査することができる。
【００４７】
なお、マスタ１００は、複数の反射波が１回反射波であるかを１度のパケット受信で検査することができる。すなわち、各反射波の経路長が分かっているため、それに応じたタイミングで受信方向を切り替えることにより、それぞれの反射波が１回反射波であるかを検査することができる。また、各アンテナエレメントにおいて受信したデータを一時記憶しておき、移相量及び増幅量の複数の組み合わせで重みづけ加算して異なる受信方向での受信結果を生成し、その結果に応じて例えば信号が所定の電力レベル以上で受信されたかを判定してもよい。
【００４８】
その後、マスタ１００は、１回反射波でない反射波について、放射方向サーチを実行する（Ｓ７６１）。なお、検出された反射波が全て１回反射波であった場合は、ここで処理を終了し、直接波と１回反射波との少なくともいずれかに対応する放射方向と受信方向との組み合わせを用いて、マスタ１００−スレーブ１１０間の通信を実行する。
【００４９】
図８にマスタ１００（送信側ノード）が放射方向を検査する際のフローチャートを示す。マスタ１００は、スレーブ１１０から直接波と反射波（Ｊk本）の通信パスの経路長、及び反射波の到来角の情報を受信する（Ｓ８１０、図７のＳ７５１に相当）。マスタ１００は、反射波を順に検査するための初期値として値（ｊ＝１）を代入する（Ｓ８２０）。マスタ１００は、通信パスの経路長と到来角との関係から、不揮発性メモリ４４０に記憶されているＬＵＴを用いて１回反射波の場合の放射角を取得し、反射波が１回反射波であるか判定する（Ｓ８３０、図７のＳ７５２及びＳ７６０に対応）。そして、反射波が１回反射波である場合（Ｓ８３０でＹＥＳ）は、Ｓ８４０の処理を行い、反射波が１回反射波でない場合（Ｓ８３０でＮＯ）はＳ８５０の処理を行う。
【００５０】
Ｓ８５０では、マスタ１００は複数回反射であると判定された反射波の放射角をサーチする際に、１回反射波よりも直接波との相関が低い範囲（放射角が負の値である場合は放射角の小さな範囲）をスレーブ１１０と協調してサーチする。そして、マスタ１００は、スレーブ１１０からの通知によって放射角が存在するかを判定し（Ｓ８６０）、放射角が存在する場合（Ｓ８６０でＹＥＳ）はＳ８４０の処理を行い、存在しない場合（Ｓ８６０でＮＯ）はＳ８６１の処理を行う。Ｓ８６１では、マスタ１００は、放射角を０、すなわち直接波と同じと見なし、その値を揮発性メモリ４３０に保存してからＳ８４０の処理を行う。Ｓ８５０及びＳ８６０の処理の詳細は図９を用いて後述する。
【００５１】
Ｓ８４０では、マスタ１００は全反射波の検査が終了したかを、パラメータｊがある閾値Ｊk,0に達したかによって判定する。そして、パラメータｊが閾値に達しない場合（Ｓ８４０でＮＯ）は、パラメータｊはカウントアップされ（Ｓ８４１）、別の反射波について上述の処理が実行される。パラメータｊが閾値に達した場合（Ｓ８４０でＹＥＳ）は、マスタ１００は、放射方向サーチ処理を終了する。ここで反射波の本数の閾値Ｊk,0は、マスタ１００の不揮発性メモリ４４０に保存されている値を用いてもよいし、マスタ１００の外部から与えられてもよい。また、Ｓ８４０の判定において、パラメータｊが検出した反射波の数（Ｊk）に達した場合にも処理を終了するようにしてもよい。これは、特にＪk＜Ｊk,0である場合に有効である。
【００５２】
図９は、マスタ１００（送信側ノード）とスレーブ１１０（受信側ノード）との間で複数回反射波についての放射角をサーチする際の処理を示すシーケンスチャートである。まず、マスタ１００は、スレーブ１１０に受信方向として到来角αk,jを使用させるように指示し（Ｓ９１０）、その到来角指示制御パケットを送信する（Ｓ９１１）。スレーブ１１０は、指示された到来角を用いて受信動作を開始する（Ｓ９２０）。
【００５３】
マスタ１００は、１回反射波を仮定した場合の放射角βk,jに放射角の単位角Δβを加算した放射角（βk,j＋Δβ）を放射方向として指定する（Ｓ９３０）。そして、マスタ１００は、その放射角情報を含んだ参照信号をスレーブ１１０へ向けて送信する（Ｓ９３１）。なお、Δβは、βk,jが負の場合は負の値であり、βk,jが正の値の場合は正の値である。すなわち、マスタ１００は、１回反射波を仮定した場合の放射方向より、直接波との相関が低い放射方向について放射角をサーチする。
【００５４】
スレーブ１１０は、設定した受信方向で参照信号を受信可能であるかを判定し（Ｓ９４０）、受信できない場合には受信動作を継続する。マスタ１００は、一定期間の間にスレーブ１１０からの返答Ａｃｋがない場合、次の放射角を設定して（Ｓ９５０）、参照信号を再送信する（Ｓ９５１）。スレーブ１１０は、参照信号を受信することができた場合（Ｓ９６０）、Ａｃｋをマスタ１００に送信し（Ｓ９６１）、その際に、受信することのできた放射角情報をマスタに通知する。このようにすることで、複数回反射波について、放射方向と受信方向とを特定することができる。なお、１回反射波を仮定した場合の放射方向より、直接波との相関が低い放射方向について放射角をサーチするため、サーチする放射角の範囲が限定されるため、短期間にサーチを完了することができる。
【００５５】
（放射方向及び受信方向サーチ高速化手法におけるサーチ時間）
続いて、図１０を用いて上述のサーチに要する時間についての評価を行う。図１０は、送信側ノード（マスタ１００）と受信側ノード（スレーブ１１０）とが、放射方向サーとと受信方向サーチとを実行する際のタイミングチャートである。図１０では、全てのパケットの送受信には制御パケット１１００を用いるものとし、広指向性アンテナによる送信を太線により、狭指向性アンテナによる送信を細線により、狭指向性アンテナによる受信を破線により、それぞれ示すものとする。期間ｔstartにおいて、マスタ１００は、スレーブ１１０に指向性アンテナの放射方向及び受信方向のディスカバリ開始制御パケットを送信する。マスタ１００は、これにより、指向性アンテナの放射方向及び受信方向のサーチを開始することを通知する。このとき、ｔstartは、
2014195159.tif 000011
である。
【００５６】
直接波の距離測定期間であるｔdwdの期間において、スレーブ１１０は、マスタ１００との間で直接波の距離測定制御パケットを交換する。そしてフレーム間にＳＩＦＳを挟み、マスタ１００からパケットが返信される（図７のＳ７１１及びＳ７１２に相当）。マスタ１００はＳ７１１の受信からＳ７１２の期間中に、到来角サーチパケットの送信コマンドを実行することで、ｔdwdの期間中にＳ７３０の処理を実行することが可能である。従って、ｔdwdは、
2014195159.tif 000012
となる。
【００５７】
続いて、到来角サーチ期間であるｔaaeの期間において、スレーブ１１０はマスタ１００から送信される参照信号（制御パケット）を、受信方向を切り替えながらＮ回受信する。到来角サーチ期間においても、フレーム間にはＳＩＦＳが挟まれる。なお、この到来角サーチ期間は、図７におけるＳ７３１及びＳ７４０に相当する。Ｓ７２０のインパルス応答の測定と、Ｓ７４０の各到来波の通信パスの経路長の測定はこの期間中に算出することができる。到来角サーチ時間ｔaaeは、
2014195159.tif 000013
となる。
【００５８】
通信パスの経路長と到来角とを通知すると共に１回反射波に相当するかを検査する期間であるｔdaaの期間において、スレーブ１１０は、マスタ１００に到来波の通信パスの経路長と到来角とを通知し、検査用パケットを送信する。マスタ１００は、検査用パケットを受信し、反射波が１回反射波に相当するかを検査する。なお、この期間は図７におけるＳ７５１、Ｓ７５２及びＳ７６０に相当する。経路長及び到来角通知時間ｔdaaは、
2014195159.tif 000014
となる。
【００５９】
続いて、放射角サーチ期間ｔeacにおいて、マスタ１００は、１回反射波でない反射波について、スレーブ１１０との間で放射角のサーチを行う。マスタ１００は、スレーブ１１０に到来角指示制御パケット１０４０を送信する。なお、これは、図９のＳ９１１に相当する。次に、マスタ１００は、放射角を順次変化させながら放射角参照パケット１０４２、１０４４、１０４６をスレーブ１１０に送信し、検査対象となる反射波の本数分だけ、同様の動作を繰り返す（ｉ＝Ｉ）。したがって、ｔeacは、
2014195159.tif 000015
と表記することができる。
【００６０】
最後に、到来角・放射角通知期間であるｔaeaの期間において、スレーブ１１０は、通信することができた放射角と到来角との組合せを、マスタ１００に通知する。このため、ｔaeaは、
2014195159.tif 000016
となる。
【００６１】
したがって、ダウンリンクの到来角・放射角サーチ時間（ダウンリンクディスカバリ時間）ｔdldは、
2014195159.tif 000017
となる。マスタ−スレーブ間でサーチする平均反射波数をＥ｛Ｊ｝、到来角サーチステップ数の平均をＥ｛Ｉ｝とすれば、
2014195159.tif 000018
となる。Ｋ＝１（スレーブが１台）の場合の式（４）と、式（１８）とを比較すると、１＋Ｅ｛Ｊ｝≪Ｍの関係が成り立つと、式（１８）のｔdldの方が、サーチ時間が短いと言える。さらに、Ｋ＝１における式（４）と、式（１７）とを比較すると、Ｅ｛Ｉ｝≪Ｎが成り立つ時にも式（１７）のｔdldの方が、サーチ時間が短いと言える。すなわち、サーチ対象となる反射波の本数を限定し、反射波をサーチするときの角度ステップを限定することができれば、本実施形態における到来角・放射角のサーチを高速に行うことができる。したがって、マスタ１００が反射波を１回反射波でないと判定する場合に、直接波との相関が１回反射波を仮定する場合よりも小さい放射角に限定してサーチを行うことにより、Ｅ｛Ｉ｝の値を小さくすることができ、サーチを高速化できる。
【００６２】
続いて、アップリンク時の到来角サーチ時間について検討する。アップリンク時の到来角サーチ時間（アップリンクディスカバリ時間）ｔuldは、スレーブが１台（Ｋ＝１）の場合には、ダウンリンクの場合との本質的な違いはないため、
2014195159.tif 000019
となる。しかしながら、ダウンリンクと比べると、到来角と放射角との関係が入れ替わることから、ｔuldは、
2014195159.tif 000020
となる。Ｋ＝１における式（８）と、式（２１）とを比較すると、１＋Ｅ｛Ｊ｝≪Ｎの関係が成り立つと、式（２１）のｔuldの方が、サーチ時間が短いと言える。さらに、Ｋ＝１における式（８）と、式（２０）とを比較すると、Ｅ｛Ｉ｝≪Ｎが成り立つ時にも、式（２０）のｔuldの方が、サーチ時間が短いと言える。したがって、ダウンリンクと同様に、アップリンクでもサーチ対象となる反射波の本数を少なくし、反射波をサーチするときの角度ステップを少なくすることにより、到来角・放射角のサーチ時間を高速に行うことができる。
【００６３】
以上、スレーブが１台の場合に、本実施形態における指向性アンテナの放射方向及び受信方向サーチを行うことにより、総当たりによる指向性アンテナの指向方向サーチと比べて、サーチに要する時間を短縮することができることを示した。
【００６４】
続いて、スレーブが複数台存在する場合について、サーチ時間を評価する。まず、図１０を用いて、マスタ１００（送信側ノード）とＫ台のスレーブ（受信側ノード）とが、ダウンリンクの放射方向及び受信方向サーチを実行する場合について説明する。
【００６５】
ダウンリンクでは、全体のサーチ時間のうち、マスタ１００がＫ台のスレーブに対して一斉に信号を送信することができる期間は、ディスカバリ開始の通知期間ｔstartと到来角サーチ時間ｔaaeである。すなわち、受信側ノードが複数存在する場合は、送信側ノードが広指向性を用いてＮ回到来角サーチパケットを送信するところ、これらを複数の受信側ノードが、同じ期間において、受信方向を切り替えながら受信することができる。したがって、複数の受信側ノードは、同一のタイミングで到来角の測定を行うことが可能となる。
【００６６】
また、Ｋ台のスレーブとマスタ１００との直接波の距離測定期間（ｔdwdの期間）においては、マスタ１００からの通知１０１１は、Ｋ台のスレーブに対して一斉に送信できる。したがって、ｔdwdは、
2014195159.tif 000021
となる。したがって、受信側ノード（スレーブ）が複数（Ｋ台）存在する場合のダウンリンクの到来角・放射角サーチ時間ｔdldは、
2014195159.tif 000022
と示すことができるる。マスタ−スレーブ間でサーチする平均反射波数をＥ｛Ｊ｝、到来角サーチステップ数の平均をＥ｛Ｉ｝とすれば、ダウンリンクの到来角・放射角サーチ時間ｔdldは、
2014195159.tif 000023
を満たす。式（２５）を式（４）と比べると、式（２５）の値が式（４）を下回るにはＥ｛Ｊ｝≪Ｍの関係が成り立てばよいことが分かる。この関係を満たすために、スレーブ１１０〜１４０において反射波が一定の受信品質を満たさない時には、マスタ１００は、反射波の通信パスをサーチ対象としないことにより反射波の本数を限定することができる。また、マスタ１００は、到来角αk,jが一定の値を上回らない場合に、反射波の通信パスをサーチ対象としないことによって反射波の本数を限定してもよい。また、式（２４）の値が式（４）を下回るには、Ｅ｛Ｉ｝≪Ｎの関係が成り立てばよいことが分かる。この関係を満たすため、１つの方法として、Ｓ８２０において、マスタ１００における放射角のサーチを、相関値が小さい放射角βk,jから優先して開始することが有効である。さらに、マスタ１００が複数回反射波を見つけることができた時には、現在の反射波の本数をＪk,0に設定することにより、サーチ対象となる反射波の本数を限定することができる。また、Ｓ８５０において、サーチする放射角βk,jの範囲をランダムに設定してサーチを実行することが有効である。
【００６７】
続いて、図１４を用いて、マスタ１００（受信側ノード）とＫ台のスレーブ（送信側ノード）との間で実行される、アップリンクの放射方向サーチ及び受信方向サーチに説明する。全体のサーチ時間のうち、Ｋ台のスレーブとマスタ１００との直接波の距離測定において、マスタ１００からの通知１４１０は、複数のスレーブに対して一斉に行うことができる。したがって、直接波の距離測定時間ｔdwdは、
2014195159.tif 000024
となる。その他、マスタ１００が一斉にパケットを送信する時間は、１４３０、１４３１及び１４６０のみであり、アップリンクの到来角・放射角サーチ時間ｔuldは、
2014195159.tif 000025
となる。アップリンクの放射方向及び受信方向サーチを、ダウンリンクの放射方向及び受信方向サーチの後に実行する場合には、直接波の距離測定はすでに行われていることとなる。このため、この場合には、マスタ１００は、事前に測定された直接波の経路長をＲＡＭ等に記憶しておき、本処理にあたって記憶された値を取得することにより、ｔdwdの期間を省略することができる。一方、インパルス応答の測定に必要となるスレーブからマスタ１００への参照制御パケットの期間がＫ台分必要となることから、
2014195159.tif 000026
となる。マスタ―スレーブ間でサーチする平均反射波数をＥ｛Ｊ｝、到来角サーチステップ数の平均をＥ｛Ｉ｝とすれば、アップリンクの到来角・放射角サーチ時間ｔuldは、
2014195159.tif 000027
を満たす。式（３０）を式（８）と比べると、式（３０）の値が式（８）を下回るには、１＋Ｅ｛Ｊ｝≪Ｎの関係が成り立てばよいことが分かる。この関係を満たすために、スレーブ１１０〜１４０において反射波が一定の受信品質を満たさない時には、マスタ１００は、反射波の通信パスをサーチ対象としないことにより反射波の本数を限定することができる。また、マスタ１００は、到来角αk,jが一定の値を上回らない場合に、反射波の通信パスをサーチ対象としないことによって反射波の本数を限定してもよい。また、式（２９）の値が式（８）を下回るには、式（３０）に加えてＥ｛Ｉ｝≪Ｎの関係が成り立てばよいことが分かる。この関係を満たすため１つの方法として、Ｓ８２０において、スレーブ１１０〜１４０における放射角のサーチを、相関値が小さい放射角βk,jから優先して開始することが有効である。さらに、スレーブ１１０〜１４０が複数回反射波を見つけることができた時には、現在の反射波の本数をＪk,0に設定することにより、サーチ対象となる反射波の本数を限定することができる。また、Ｓ８５０において、サーチする放射角βk,jの範囲をランダムに設定してサーチを実行することが有効である。
【００６８】
以上、１台のマスタに対して複数のスレーブが存在する場合において、制御パケットをできる限り共有する条件で指向角のサーチを総当たりにする場合と本実施形態の場合とにおいて、放射方向サーチ及び受信方向サーチに要する時間を比較した。上述の通り、制御パケットの送信をできる限り少なくすること、及びサーチ対象となる反射波を限定することで、サーチ時間をより短くすることができる。
【００６９】
＜＜その他の実施形態＞＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介して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（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【図１】
2014195159.tif 000028
【図２】
2014195159.tif 000029
【図３】
2014195159.tif 000030
【図４】
2014195159.tif 000031
【図５】
2014195159.tif 000032
【図６】
2014195159.tif 000033
【図７】
2014195159.tif 000034
【図８】
2014195159.tif 000035
【図９】
2014195159.tif 000036
【図１０】
2014195159.tif 000037
【図１１】
2014195159.tif 000038
【図１２】
2014195159.tif 000039
【図１３】
2014195159.tif 000040
【図１４】
2014195159.tif 000041