(57)【要約】  通信に使用するＡＷＶを決定するに際して、アンテナアレイのサイドローブの悪影響を抑制する。第１の通信機は、ビームパターンを走査しながらトレーニング信号の送信／受信を行い、第２の通信機は、固定ビームパターンでトレーニング信号の受信／送信を行う。１回目のトレーニング信号の送受信結果に基づいて、第１の通信機における主要な放射方向／到来方向を決定する。第１及び第２の通信機の間で２回目のトレーニング信号の送受信を行う。このとき、第１の通信機は、主要な放射方向への信号放射／主要な到来方向からの信号受信を制限した状態でビームパターンを走査しながらトレーニング信号を送信／受信する。２回目のトレーニング信号の送受信結果に基づいて、二次的な放射方向／到来方向を決定する。主要な放射方向／到来方向に対応するＡＷＶと、二次的な放射方向／到来方向ＡＷＶを、第１及び第２の通信機間の通信に選択的に使用する。
2010052835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の通信機を含む無線通信システムの制御方法であって、
前記第１の通信機は、
複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイ；及び
前記複数のアンテナ素子の送信信号または受信信号の振幅および位相のうち少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（ＡＷＶ）制御回路、を備え、
前記方法は、
（ａ）：前記第１及び第２の通信機の間で前記トレーニング信号を送信すること。前記第１の通信機は、ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第２の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う；
（ｂ）：前記第１の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記第１又は第２の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、前記第１の通信機における少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向を決定すること；
（ｃ）：前記第１及び第２の通信機の間で再び前記トレーニング信号を送信すること。前記第１の通信機は、前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態でビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第２の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う；
（ｄ）：前記第１の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態での前記第１又は第２の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向を決定すること；
（ｅ）：前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも１つの主要なＡＷＶと、前記少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも１つの二次的なＡＷＶとを求めること；及び
（ｆ）：前記少なくとも１つの主要なＡＷＶと前記少なくとも１つの二次的なＡＷＶを、前記第１及び第２の通信機間の通信に選択的に使用すること、
を備える無線通信システムの制御方法。
【請求項２】
前記第２の通信機は、
複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイ；及び
前記複数のアンテナ素子の送信信号または受信信号の振幅および位相のうち少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（ＡＷＶ）制御回路、を備え、
前記方法は、
（ｇ）：前記第１及び第２の通信機の役割を入れ替えて前記ステップ（ａ）乃至（ｄ）を実行することにより、前記第２の通信機における少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも１つの主要なＡＷＶ、及び少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求めること、
をさらに備え、
前記ステップ（ｆ）は、前記ステップ（ｅ）で得られたＡＷＶと前記ステップ（ｇ）で得られたＡＷＶの組み合わせを、前記第１及び第２の通信機の間の通信に使用することを含む、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向は、唯１つの放射方向又は到来方向のみを含む、請求項１又は２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記唯１つの放射方向又は到来方向は、前記受信品質特性が最良の方向に対応する、請求項３に記載の制御方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｃ）〜（ｅ）を複数回繰り返すことをさらに備え、
２回目以降の繰り返しにおいてビームパターンを走査する場合には、前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限することに加えて、それまでに得られた前記少なくとも１つの二次的な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの二次的な到来方向からの信号受信が制限される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｂ）では、前記受信品質特性が最良の方向に対応する唯１つの放射方向又は到来方向を、前記少なくとも１つの主要な放射方向又到来方向として決定し、
複数回繰り返される前記ステップ（ｄ）の各々では、前記受信品質特性が最良の方向に対応する唯１つの放射方向又は到来方向を、前記少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向として決定する請求項５に記載の制御方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向は、複数の放射方向又は到来方向を含み、
前記前記少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向は、複数の放射方向又は到来方向を含む、請求項１に記載の制御方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向に含まれる前記複数の放射方向又は到来方向は、前記受信品質特性が最良の方向から順に選択される、請求項７に記載の制御方法。
【請求項９】
前記固定ビームパターンは、オムニパターンもしくは擬似オムニパターンである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記ステップ（ａ）及び（ｃ）において、前記第１の通信機は、ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の受信を行い、
前記ステップ（ｂ）及び（ｄ）において、前記第１の通信機は、前記第１の通信機における前記トレーニング信号の到来方向と前記第１の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係を、到来方向推定アルゴリズムを用いて取得する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記ＡＷＶの組合せは、各々の通信機で得られたＡＷＶをトレーニング時の前記受信信号特性順に並べたとき同順序となるＡＷＶどうしを組合わせることにより決定される、請求項２に記載の制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載した手順により求めたＡＷＶ組合せに対して受信信号特性の良好なものから順に優先順位を付与し、この優先順位に従って順次選択したＡＷＶ組合せを用いて無線通信を行う、請求項１１に記載の制御方法。
【請求項１３】
通信中に通信品質が悪化したことに応じて、前記優先順位に従って次順位のＡＷＶ組合せを選択し、選択したＡＷＶ組合せを適用して無線通信を行う、請求項１２に記載の制御方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｅ）で得られたＡＷＶと前記ステップ（ｇ）で得られたＡＷＶの組み合わせの少なくとも一部について通信品質を測定し、測定された通信品質に基づいて通信に使用するＡＷＶの組合せを複数または単数選択する、請求項２に記載の制御方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載した手順により求めたＡＷＶ組合せに対して通信品質の優れたものから順に優先順位を付与し、この優先順位に従って順次選択したＡＷＶ組合せを用いて無線通信を行う、請求項１４に記載の制御方法。
【請求項１６】
通信中に通信品質が悪化したことに応じて、前記優先順位に従って次順位のＡＷＶ組合せを選択し、選択したＡＷＶ組合せを適用して無線通信を行う請求項１５に記載の制御方法。
【請求項１７】
前記受信信号特性が、受信電力、信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）、ビット誤り率（ＢＥＲ）、パケット誤り率（ＰＥＲ）、フレーム誤り率（ＦＥＲ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１８】
主としてデータ通信に用いる信号を含む電波と、これに比してデータ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が小さい電波を用い、前記データ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が小さい電波を用いて前記トレーニング信号の送受信を行う、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１９】
前記到来方向推定アルゴリズムが、ビームフォーマー法である、請求項１０に記載の制御方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限することは、前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることにより、前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定することにより行われる、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定するためのＡＷＶを、ウィーナ解を計算することにより求めることをさらに含む、請求項２０に記載の制御方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定した状態でのビーム方向の走査は、前記アンテナアレイのＡＷＶの振幅及び位相の少なくとも一方を離散的に変化させることにより行われ、
前記離散的に変化するＡＷＶは、前記ウィーナ解の振幅及び位相の少なくとも一方を離散化することにより求められる、請求項２１に記載の制御方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定した状態でのビーム方向の走査は、前記アンテナアレイのＡＷＶの振幅及び位相の少なくとも一方を連続的に変化させることにより行われ、
前記連続的に変化するＡＷＶは、主ビーム強度、ヌル深さ、並びに、主ビーム及びヌル方向以外の方向におけるサイドローブレベルのうち少なくとも１つを考慮した評価関数を用いた最適化計算により求められる、請求項２０に記載の制御方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定した状態でのビーム方向の走査は、前記アンテナアレイのＡＷＶの振幅及び位相の少なくとも一方を離散的に変化させることにより行われ、
前記離散的に変化するＡＷＶは、離散的な振幅若しくは位相又はこれらの組み合わせの各々についてアンテナアレイの放射パターンを求めると共に、主ビーム強度、ヌル深さ、並びに主ビーム及びヌル方向以外の方向におけるサイドローブレベルのうち少なくとも１つを考慮して求めた放射パターンの中から決定される、請求項２０に記載の制御方法。
【請求項２５】
前記第１の通信機は、所望の角度分解能で離散化した主ビーム方向とヌル方向の組合せの各々に対してＡＷＶを予め決定して記憶しておき、トレーニング中もしくは通信中にそれらを呼び出して使用する、請求項２０に記載の制御方法。
【請求項２６】
ＡＷＶを求める計算はトレーニング中もしくは通信中に行われる、請求項２０に記載の制御方法。
【請求項２７】
前記第２の通信機にオムニパターンもしくは擬似オムニパターンを設定するにあたり、前記第２の通信機のＡＷＶの振幅及び位相の少なくとも一方を連続的に変更する場合に、所望の放射角度範囲における放射角度に対する電界強度の変動量を考慮した評価関数を設定し、最適化計算によりＡＷＶを決定する、請求項９に記載の制御方法。
【請求項２８】
前記第２の通信機にオムニパターンもしくは擬似オムニパターンを設定するに当たり、前記第２の通信機のＡＷＶの振幅及び位相の少なくとも一方を離散的に変更する場合に、離散的な振幅若しくは位相又はこれらの組み合わせの各々について前記第２の通信機のアンテナアレイの放射パターンを求めると共に、所望の放射角度範囲における放射角度に対する電界強度の変動量を考慮して、求めた放射パターンの中から最適なＡＷＶを決定する、請求項９に記載の制御方法。
【請求項２９】
請求項２７に記載の方法によりＡＷＶを予め決定して記憶しておき、トレーニング中もしくは通信中にそれらを呼び出して使用する、請求項２７に記載の制御方法。
【請求項３０】
請求項２８に記載の方法によりＡＷＶを予め決定して記憶しておき、トレーニング中もしくは通信中にそれらを呼び出して使用する、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３１】
第１及び第２の通信装置を備え、
前記第１の通信機は、
複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイ；及び
前記複数のアンテナ素子の送信信号または受信信号の振幅および位相のうち少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（ＡＷＶ）制御回路、を備え、
前記第１及び第２の通信機は、協調してＡＷＶ決定処理を行うよう構成され、
前記ＡＷＶ決定処理は、
（ａ）：前記第１及び第２の通信機の間で前記トレーニング信号を送信すること。前記第１の通信機は、ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第２の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う；
（ｂ）：前記第１の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記第１又は第２の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、前記第１の通信機における少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向を決定すること；
（ｃ）：前記第１及び第２の通信機の間で再び前記トレーニング信号を送信すること。前記第１の通信機は、前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態でビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第２の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う；
（ｄ）：前記第１の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態での前記第１又は第２の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向を決定すること；
（ｅ）：前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも１つの主要なＡＷＶと、前記少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも１つの二次的なＡＷＶとを求めること；及び
（ｆ）：前記少なくとも１つの主要なＡＷＶと前記少なくとも１つの二次的なＡＷＶを、前記第１及び第２の通信機間の通信に選択的に使用すること、
を備える無線通信システム。
【請求項３２】
前記第２の通信機は、
複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイ；及び
前記複数のアンテナ素子の送信信号または受信信号の振幅および位相のうち少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（ＡＷＶ）制御回路、を備え、
前記ＡＷＶ決定処理は、
（ｇ）：前記第１及び第２の通信機の役割を入れ替えて前記ステップ（ａ）乃至（ｄ）を実行することにより、前記第２の通信機における少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも１つの主要なＡＷＶ、及び少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求めること、
をさらに備え、
前記ステップ（ｆ）は、前記ステップ（ｅ）で得られたＡＷＶと前記ステップ（ｇ）で得られたＡＷＶの組み合わせを、前記第１及び第２の通信機の間の通信に使用することを含む、請求項３１に記載の無線通信システム。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向は、唯１つの放射方向又は到来方向のみを含む、請求項３１又は３２に記載の無線通信システム。
【請求項３４】
前記唯１つの放射方向又は到来方向は、前記受信品質特性が最良の方向に対応する、請求項３３に記載の無線通信システム。
【請求項３５】
前記ＡＷＶ決定処理は、前記ステップ（ｃ）〜（ｅ）を複数回繰り返すことをさらに備え、
２回目以降の繰り返しにおいてビームパターンを走査する場合には、前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限することに加えて、それまでに得られた前記少なくとも１つの二次的な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの二次的な到来方向からの信号受信が制限される、請求項３１〜３４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項３６】
前記ステップ（ｂ）では、前記受信品質特性が最良の方向に対応する唯１つの放射方向又は到来方向が、前記少なくとも１つの主要な放射方向又到来方向として決定され、
複数回繰り返される前記ステップ（ｄ）の各々では、前記受信品質特性が最良の方向に対応する唯１つの放射方向又は到来方向が、前記少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向として決定される、請求項３５に記載の無線通信システム。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向は、複数の放射方向又は到来方向を含み、
前記前記少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向は、複数の放射方向又は到来方向を含む、請求項３１に記載の無線通信システム。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向に含まれる前記複数の放射方向又は到来方向は、前記受信品質特性が最良の方向から順に選択される、請求項３７に記載の無線通信システム。
【請求項３９】
前記固定ビームパターンは、オムニパターンもしくは擬似オムニパターンである、請求項３１〜３８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項４０】
前記第１の通信機は、
ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の受信を行うよう構成されるとともに、
前記第１の通信機における前記トレーニング信号の到来方向と前記第１の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係を、到来方向推定アルゴリズムを用いて取得するよう構成されている、請求項３１〜３９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項４１】
前記ＡＷＶの組合せは、各々の通信機で得られたＡＷＶをトレーニング時の前記受信信号特性順に並べたとき同順序となるＡＷＶどうしを組合わせることにより決定される、請求項３２に記載の無線通信システム。
【請求項４２】
前記第１及び第２の通信機は、受信信号特性の良好なものから順に前記ＡＷＶ組合せに対して優先順位を付与し、この優先順位に従って順次選択したＡＷＶ組合せを用いて無線通信を行う、請求項４１に記載の無線通信システム。
【請求項４３】
前記第１及び第２の通信機は、通信中に通信品質が悪化したことに応じて、前記優先順位に従って次順位のＡＷＶ組合せを選択し、選択したＡＷＶ組合せを適用して無線通信を行う、請求項４２に記載の無線通信システム。
【請求項４４】
前記第１及び第２の通信機は、前記ステップ（ｅ）で得られたＡＷＶと前記ステップ（ｇ）で得られたＡＷＶの組み合わせの少なくとも一部について通信品質を測定し、測定された通信品質により通信に使用するＡＷＶの組合せを複数または単数選択する、請求項３２に記載の無線通信システム。
【請求項４５】
前記第１及び第２の通信機は、通信品質の優れたものから順に前記ＡＷＶ組合せに対して優先順位を付与し、この優先順位に従って順次選択したＡＷＶ組合せを用いて無線通信を行う、請求項４４に記載の無線通信システム。
【請求項４６】
前記第１及び第２の通信機は、通信中に通信品質が悪化したことに応じて、前記優先順位に従って次順位のＡＷＶ組合せを選択し、選択したＡＷＶ組合せを適用して無線通信を行う、請求項４５に記載の無線通信システム。
【請求項４７】
前記受信信号特性が、受信電力、信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）、ビット誤り率（ＢＥＲ）、パケット誤り率（ＰＥＲ）、フレーム誤り率（ＦＥＲ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項３１〜４６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項４８】
前記第１及び第２の通信機は、主としてデータ通信に用いる信号を含む電波と、これに比してデータ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が小さい電波を用い、前記データ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が小さい電波を用いて前記トレーニング信号の送受信を行うよう構成されている、請求項３１〜４７のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項４９】
前記到来方向推定アルゴリズムが、ビームフォーマー法である、請求項４０に記載の無線通信システム。
【請求項５０】
前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限することは、前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることにより、前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定することにより行われる、請求項３１〜４９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５１】
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子によって受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（以下、ＡＷＶ）制御回路とを備える無線通信装置のＡＷＶ調整方法であって、
（ａ）：前記アンテナアレイのビーム方向を走査しながら、相手装置から送信されたトレーニング信号を前記無線通信装置において受信し、
（ｂ）：前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記無線通信装置における少なくとも１つの主要な信号到来方向（以下、第１の到来方向）を決定し、
（ｃ）：前記第１の到来方向からの信号受信を制限した状態で前記アンテナアレイのビーム方向を走査しながら、前記無線通信装置において前記トレーニング信号を受信し、
（ｄ）：前記第１の到来方向からの信号受信を制限した状態での前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記無線通信装置における前記第１の到来方向とは異なる少なくとも１つの信号到来方向（以下、第２の到来方向）を決定し、
（ｅ）：前記第１の到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶと、前記第２の到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶをそれぞれ求め、
（ｆ）：前記（ｅ）の手順で求めたＡＷＶを前記相手装置との間の無線通信に利用することを特徴とするＡＷＶ調整方法。
【請求項５２】
前記（ｅ）の手順は、前記無線通信装置内又は前記相手装置内で実行される、請求項５１に記載のＡＷＶ調整方法。
【請求項５３】
アンテナアレイと、
前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子によって受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（以下、ＡＷＶ）制御部と、
相手装置との無線通信に利用するＡＷＶを決定して前記ＡＷＶ制御部に供給する処理部と、
前記アンテナアレイによって受信された信号の復調処理を行う受信部とを備え、
前記処理部は、
前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記受信部が前記相手装置から送信されるトレーニング信号を受信した結果に基づいて、少なくとも１つの主要な信号到来方向（以下、第１の到来方向）を決定し、
前記第１の到来方向からの信号受信を制限した状態で前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記受信部が前記トレーニング信号を受信した結果に基づいて、前記第１の到来方向とは異なる少なくとも１つの信号到来方向（以下、第２の到来方向）を決定し、
前記ＡＷＶ制御部に供給するために、前記第１の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶと、前記第２の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求める、
無線通信装置。
【請求項５４】
前記第１の到来方向からの信号受信の制限は、前記第１の到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定した指向性パターンを用いることにより行う、請求項５３に記載の無線通信装置。
【請求項５５】
アンテナアレイと、
前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子によって送信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（以下、ＡＷＶ）制御部と、
相手装置との無線通信に利用するＡＷＶを決定して前記ＡＷＶ制御部に供給する処理部と、
前記アンテナアレイから送信される送信信号を生成する送信部とを備え、
前記処理部は、
前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記送信部によって生成されるトレーニング信号を無線送信した結果に基づいて、少なくとも１つの主要な信号放射方向（以下、第１の放射方向）を決定し、
前記第１の放射方向への信号放射を制限した状態で前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記トレーニング信号を無線送信した結果に基づいて、前記第１の放射方向とは異なる少なくとも１つの信号放射方向（以下、第２の放射方向）を決定し、
前記ＡＷＶ制御部に供給するために、前記第１の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶと、前記第２の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求める、
無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ビームを適応制御して無線通信を行うシステム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広帯域なミリ波（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）を用いた無線装置の利用が広がりつつある。ミリ波無線技術は、特に、高精細画像の無線伝送やギガビット級の高速データ無線通信への応用が期待されている（例えば、非特許文献１、２、及び３参照）。【０００３】
周波数が高いミリ波には直進性が強い性質があり、室内での無線伝送を想定した場合には課題がある。ミリ波は、直進性が強い上に、人体等により信号減衰が顕著である。このため、室内などで送信機と受信機の間に人が介在した場合、見通し外となって伝送が困難になってしまう（シャドウイングの問題）。この問題は、周波数が高くなって電波の直進性が強くなるのに応じて伝搬環境が変わってきた結果によるもので、ミリ波帯（３０ＧＨｚ以上）に限らない。電波の伝搬環境が変化する変り目の周波数を明示することはできないが、およそ１０ＧＨｚ前後といわれている。なお国際電気通信連合の勧告（"Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radio communication systems and radio local area networks in the frequency range 900 MHz to 100 GHz," ITU-R, P.1238-3, 2003年4月）によれば、伝搬時の距離に対する電波の減衰量を表す電力損失係数（power loss coefficients）は、オフィス内では０．９〜５．２ＧＨｚにおいて２８〜３２であるのに対し、６０ＧＨｚにおいては２２となっている。自由空間損失の場合は２０であるから、６０ＧＨｚ程度の高い周波数では散乱や回折などの影響が少ないものと考えられる。【０００４】
上述したような課題を解決するために、例えば、受信装置に複数の受信部を設置することにより複数の伝送路を設け、送信装置と受信部との間の伝送路うち一方の伝送路が遮蔽された場合に、もう一方の伝送路で伝送を継続するシステムが特許文献２に記載されている。【０００５】
また、別の解決方法として、反射体を壁や天井に設置し、いくつかの伝送路を確保することも考案され、特許文献３に記載されている。【０００６】
特許文献２に記載された方法は、送信装置の近傍が遮蔽された場合や、複数設置された受信部を全て遮蔽された場合には、通信の継続が困難となる。また、特許文献３に記載された方法では、送信機と受信機の配置を考えて反射体を設置する必要があるなど、ユーザーに対して格別の配慮を要請しなければならなかった。【０００７】
ところが、最近になって、ミリ波の伝搬特性が調べられ、意図的に反射体を設置しなくても反射波を利用できる可能性が見出された。図２７は、広角アンテナを用いたシステムの構成を示す図であり、図２８は、図２７に示したような広角アンテナを用いたシステムの室内における遅延プロファイルの例を示す図である。図２７に示したような広角アンテナを用いたシステムにおいては、図２８に示すように、最初に到来する主波の受信電力が１番大きい。その後、第２波、第３波等の遅延波が到来するが、これらの受信電力は主波に比べて小さい。これら第２波や第３波は、天井や壁からの反射波である。この状況は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）で使用される２．４ＧＨｚ帯のような直進性が弱い電波の伝搬環境とは著しく異なる。２．４ＧＨｚでは回折の効果と多重反射によって、電波の到来方向を明確に分離することが困難である。一方、直進性が強いミリ波では、電波の到来方向が比較的明確であるが、遅延波の数は限られ、その受信レベルは小さい。【０００８】
したがって、直接波（主波）が遮蔽された場合に、反射波を利用して伝送を継続させるためには、図２６Ａ及びＢに示すように、指向性利得の高い狭ビームを反射波の到来方向へ向け、受信機での受信レベルを確保しなければならない。ただし、遮蔽の有無や、送信機と受信機の相対位置などについて、ユーザーの格別な配慮を不要とするためには、狭ビームの方向を動的に制御するビームフォーミングの技術が必須となる。【０００９】
ビームフォーミングにおいては、アンテナアレイを構成する必要がある。波長が短いミリ波では（例えば、周波数６０ＧＨｚでは５ｍｍ）、アンテナアレイを小エリアで実現できる。このようなミリ波通信用のアンテナアレイに供する移相器アレイや発振器アレイが開発されている（例えば、非特許文献３，４参照）。【００１０】
また、アンテナアレイを用いたビームフォーミングとは別の目的の技術として到来方向推定技術が知られている。到来方向推定技術は、レーダーやソナー、伝搬環境測定、等で用いられる技術であり、アンテナアレイで受信する電波の到来方向と電力を高精度に推定するためのものである。そこで用いられるアルゴリズムとして、例えばビームフォーマー法が知られている。【００１１】
この到来方向推定技術が、電波源を設置した上での伝搬環境測定に用いられる場合、その電波源にはしばしばオムニ（無指向性）アンテナが使用される。例えば非特許文献６にそのような例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００８／０９０８３６号パンフレット
【特許文献２】特開２００６−２４５９８６号公報
【特許文献３】特開２０００−１６５９５９号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０２０５９４３号明細書
【特許文献５】特開２０００−１７４５３６号公報
【特許文献６】特開２００８−１６０５３２号公報
【特許文献７】特開２００８−２２８０１３号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】K. Maruhashi他 、「60-GHz-band LTCC Module Technology for Wireless Gigabit Transceiver Applications」、IEEE International Workshop on Radio-Frequency Integration Technology, Digest, pp.131-134, Dec, 2005.
【非特許文献２】K. Ohata他、「1.25Gbps Wireless Gigabit Ethernet Link at 60 GHz-Band」、IEEE MTT-S International Microwave Symposium, Digest, pp. 373-376, June 2003.
【非特許文献３】J. F. Buckwalter他、「An Injected Subharmonic Coupled-Oscillator Scheme for a 60- GHz Phased-Array Transmitter」、IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.12, pp.4271-4280, Dec. 2006.
【非特許文献４】S. Alausi他、「A 60 GHz Phased Array in CMOS」、IEEE 2006 Custom Integrated Circuits Conference, Digest, pp.393-396, San Jose, Sept. 2006.
【非特許文献５】I. Lakkis他、「IEEE P802.15 Working Group for Wireless Personal Area Networks (WPANS): TG3c Call for Proposals」、15-08-0355-00-003c、May, 2008.
【非特許文献６】K. Sato他、「Channel model for millimeter-wave WPAN」、The 18th Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio communications (PIMRC'07)、2007.
【非特許文献７】A. Feuer他、「Convergence Analysis of LMS Filters with Uncorrelated Gaussian Data」、IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing、Vol. ASSP-33, No. 1, pp. 222-230, Feb. 1985.
【非特許文献８】N. K. Jablon他、「Steady State Analysis of the Generated Sidelobe Canceller by Adaptive Noise Cancelling Techniques」、IEEE Transactions on Antennas and Propagation、Vol. AP-34, No. 3, pp. 330-337, Mar. 1986.
【非特許文献９】J. C. Lee他、「Performance of Transform-Domain LMS Adaptive Digital Filters」、IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing、Vol. ASSP-34, No. 3, pp. 449-510, June 1986.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本願の発明者等は、室内でのミリ波システムにおいて、直接波が遮蔽された場合に反射波で無線伝送を継続する場合には、以下の問題が生じることを見出した。【００１５】
使用する波（直接波、反射波）を切り替える際、伝送断の時間を短くすることが望ましく、例えば、リアルタイム性が要求される非圧縮画像伝送では、特に強い要求となる。一方、反射波を利用する場合には、受信強度を高めるためにアンテナビーム幅を狭くしてアンテナの指向性利得を高くする必要がある。【００１６】
ところが、ビーム幅が狭ければ狭いほど探索すべき方向（ステップ）が増える。このため、到来波を効果的に受信可能なビーム方向を探索して設定するのに時間がかかり、伝送断の時間が長くなってしまう。そこで、このような場合にも伝送断の時間を短くできるビーム方向の設定方法が強く望まれている。なお、データをバッファリングできる装置であっても、伝送断の時間が長くなると、非常に大きなメモリが必要となり実用的ではない。【００１７】
図４は、ビームフォーミングで用いる送受信機の構成を示している。ただし、動作の説明に不要な回路に関しては図示を省略している。送信アンテナはＭ個、受信アンテナはＮ個である。送信機４０１には、送信回路４０３があり、外部からデータが入力される。送信回路４０３の出力はＭ分岐され、それぞれＡＷＶ（アレイ重みベクトル）制御回路４０４−１〜Ｍに入力される。ここで各々の信号は、その振幅および位相もしくは何れか一方が変えられ、最終的には各アンテナ素子４０５−１〜Ｍからなる送信アンテナアレイを通して出力される。ＡＷＶ制御回路４０４−１〜Ｍは、例えばアナログ移相器と可変利得増幅器の直列接続により実現でき、この場合には信号の振幅及び位相の双方が連続的に制御される。またＡＷＶ制御回路４０４−１〜Ｍをデジタル移相器で実現した場合には、信号の位相のみが離散的に制御されることになる。ＡＷＶ制御回路４０４−１〜Ｍにより制御されるＡＷＶは、一般的には、以下の式（１）のように表記できる。
2010052835.tif 000003
ここで、ｗ１、ｗ２、・・・ｗＭは複素数であり、添え字Ｔは転置を表す。信号の位相のみを制御する場合には、式（１）は、以下の式（２）のように表記することができる。
2010052835.tif 000004
ここで、θ１、θ２、・・・、θＭは位相制御量である。【００１８】
また処理・演算回路４０６は、制御回路４０７を通して、ＡＷＶ制御回路４０４−１〜ＭのＡＷＶ設定を指示する。各信号に与えられる振幅および位相もしくは何れか一方の変化によって、送信機から発射されるビームの方向、幅などを制御することが可能となる。【００１９】
一方受信機４０２では送信機４０１と逆の構成がとられている。アンテナ素子４１１−１〜Ｎからなる受信アンテナアレイによって受信された信号は、ＡＷＶ制御回路４１０−１〜Ｎで振幅および位相もしくは何れか一方が調整されてから合成され、受信回路４０９を経て、外部にデータが出力される。送信機４０１と同様に、処理・演算回路４０６によって、ＡＷＶ制御回路４１０−１〜Ｎの振幅および位相もしくは何れか一方が制御される。【００２０】
図５は、図４に示した構成の送受信機２つ（４００及び５００）で構成された無線通信システムの概念図である。送受信機５００の送信アンテナはＫ個、受信アンテナはＬ個としてある。【００２１】
通信機と通信機の間の伝搬路の特性は、チャネル応答行列で表現される。このチャネル応答行列が求まれば、特異値分解（SVD: Singular-Value Decomposition）を用いて、最もよい送受信機のアンテナアレイの位相組合せが求まることが知られている。しかし一方でSVDは複雑で処理時間が長いため、例えば、高速性が要求される非圧縮画像伝送装置に実装することは困難である。【００２２】
このため、例えば特許文献４には、ユニタリ行列（例えばアダマール行列）をアンテナアレイの位相として加え、送信機のアンテナアレイのトレーニングと、受信機のアンテナアレイのトレーニングを繰り返し、最も信号強度が強くなる最適ＡＷＶを求める方法が開示されている。この方法では、SVDに比べ時間が短縮できるものの、送受信の切り替えを繰り返し行うために、最適なＡＷＶ組合せを求めるまでに所定の時間がかかっていた。【００２３】
また非特許文献５には、ビーム解像度を徐々に上げながら送受のビーム方向を最適化する技術が開示されている。しかしこのような技術においても、送受信の切り替えを繰り返し行いながら多数の送受のビーム方向の組合せについて通信品質の測定を行う必要があり、最適なビーム組合せを求めるのに多大な時間が必要であった。【００２４】
また同文献において、最も低い解像度のビームとして、擬似オムニ（擬似無指向性）パターンという概念が呈示されている。擬似オムニパターンとは、完全なオムニ(無指向性)ではないものの、送受信機周辺の空間のうち非常に広い方向にわたりほぼ一定のアンテナ利得を有するパターンを指す。ミリ波アンテナアレイにおいては完全なオムニパターンを得ることが困難な場合が多いため、この擬似オムニパターンで代用される場合が多い。【００２５】
一般的に、初期にリンクを確立する際には、最適なＡＷＶ組合せを求める時間が長くても許容される。しかし、既にリンクが確立された後に伝送断が発生した際に必要となる再リンク確立では、別の最適ＡＷＶの組合せを高速に探索することが必要である。またマルチポイント通信の場合、複数のリンクの再確立が必要となり、より高速な最適ＡＷＶの組合せ探索が必要である。【００２６】
上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みて本願の発明者等は、ビーム方向の探索や設定にかかる時間を短縮し、伝送断が生じる時間を短くすることができる無線制御方法を過去の出願にて提案している（特願2008-240156号：2008年9月19日出願）。さらに、本願の発明者等は、トレーニング信号の送受信結果に基づいて通信機間の通信に使用するＡＷＶを決定するに際して、伝搬環境やアンテナアレイの特性によっては、アンテナアレイのサイドローブの存在が障害となるおそれがあることを見出した。なお、サイドローブの悪影響が問題となるのは、上記の先願（特願2008-240156号）に限られない。つまり、ビームフォーミングを行って無線通信を行う通信機において、トレーニング信号の送受信結果に基づいて通信に使用するＡＷＶを決定する際に、サイドローブの悪影響は広く問題となり得る。【００２７】
本発明の目的の１つは、ビームフォーミングを行って無線通信を行う通信機において、トレーニング信号の送受信結果に基づいて通信に使用するＡＷＶを決定するに際して、アンテナアレイのサイドローブの悪影響を抑制することが可能な、無線通信システムの制御方法、無線通信システム、アレイ重みベクトルの調整方法、及び無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の第１の態様は、第１及び第２の通信機を含む無線通信システムの制御方法に関する。前記第１の通信機 は、複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイ、及び 前記複数のアンテナ素子の送信信号または受信信号の振幅および位相のうち少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（ＡＷＶ）制御回路を含む。本態様にかかる方法は、以下のステップ（ａ）〜（ｆ）を含む。
（ａ）：前記第１及び第２の通信機の間で前記トレーニング信号を送信すること。ここで、前記第１の通信機は、ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第２の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う。；
（ｂ）：前記第１の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記第１又は第２の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、前記第１の通信機における少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向を決定すること；
（ｃ）：前記第１及び第２の通信機の間で再び前記トレーニング信号を送信すること。ここで、前記第１の通信機は、前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態でビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第２の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う。；
（ｄ）：前記第１の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態での前記第１又は第２の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向を決定すること；
（ｅ）：前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも１つの主要なＡＷＶと、前記少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも１つの二次的なＡＷＶとを求めること；及び
（ｆ）：前記少なくとも１つの主要なＡＷＶと前記少なくとも１つの二次的なＡＷＶを、前記第１及び第２の通信機間の通信に選択的に使用すること。【００２９】
本発明の第２の態様は、第１及び第２の通信機を含む無線通信システムに関する。前記第１の通信機 は、複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイ、及び前記複数のアンテナ素子の送信信号または受信信号の振幅および位相のうち少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（ＡＷＶ）制御回路を含む。前記第１及び第２の通信機は、協調してＡＷＶ決定処理を行うよう構成されている。前記ＡＷＶ決定処理は、以下のステップ（ａ）〜（ｆ）を含む。
（ａ）：前記第１及び第２の通信機の間で前記トレーニング信号を送信すること。ここで、前記第１の通信機は、ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第２の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う。；
（ｂ）：前記第１の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記第１又は第２の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、前記第１の通信機における少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向を決定すること；
（ｃ）：前記第１及び第２の通信機の間で再び前記トレーニング信号を送信すること。ここで、前記第１の通信機は、前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態でビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第２の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う。；
（ｄ）：前記第１の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記少なくとも１つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも１つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態での前記第１又は第２の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向を決定すること；
（ｅ）：前記少なくとも１つの主要な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも１つの主要なＡＷＶと、前記少なくとも１つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも１つの二次的なＡＷＶとを求めること；及び
（ｆ）：前記少なくとも１つの主要なＡＷＶと前記少なくとも１つの二次的なＡＷＶを、前記第１及び第２の通信機間の通信に選択的に使用すること。【００３０】
本発明の第３の態様は、アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子によって受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（以下、ＡＷＶ）制御回路とを備える無線通信装置のＡＷＶ調整方法である。当該方法は、以下のステップ（ａ）〜（ｆ）を含む。
（ａ）：前記アンテナアレイのビーム方向を走査しながら、相手装置から送信されたトレーニング信号を前記無線通信装置において受信すること；
（ｂ）：前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記無線通信装置における少なくとも１つの主要な信号到来方向（以下、第１の到来方向）を決定すること；
（ｃ）：前記第１の到来方向からの信号受信を制限した状態で前記アンテナアレイのビーム方向を走査しながら、前記無線通信装置において前記トレーニング信号を受信すること；
（ｄ）：前記第１の到来方向からの信号受信を制限した状態での前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記無線通信装置における前記第１の到来方向とは異なる少なくとも１つの信号到来方向（以下、第２の到来方向）を決定すること、
（ｅ）：前記第１の到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶと、前記第２の到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶをそれぞれ求めること；及び
（ｆ）：前記（ｅ）の手順で求めたＡＷＶを前記相手装置との間の無線通信に利用すること。【００３１】
本発明の第４の態様は、無線通信装置に関する。当該無線装置は、アンテナアレイ、アレイ重みベクトル（以下、ＡＷＶ）制御部、処理部、および受信部を含む。前記ＡＷＶ制御部は、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子によって受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させる。前記処理部は、相手装置との無線通信に利用するＡＷＶを決定して前記ＡＷＶ制御部に供給する。前記受信部は、前記アンテナアレイによって受信された信号の復調処理を行う。
さらに、前記処理部は以下の（ａ）〜（ｃ）の処理を行うよう構成されている。
（ａ）前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記受信部が前記相手装置から送信されるトレーニング信号を受信した結果に基づいて、少なくとも１つの主要な信号到来方向（以下、第１の到来方向）を決定すること；
（ｂ）前記第１の到来方向からの信号受信を制限した状態で前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記受信部が前記トレーニング信号を受信した結果に基づいて、前記第１の到来方向とは異なる少なくとも１つの信号到来方向（以下、第２の到来方向）を決定すること；及び
（ｃ）前記ＡＷＶ制御部に供給するために、前記第１の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶと、前記第２の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求めること。
【発明の効果】
【００３２】
上述した本発明の各態様によれば、ビームフォーミングを行って無線通信を行う通信機において、トレーニング信号の送受信結果に基づいて通信に使用するＡＷＶを決定するに際して、アンテナアレイのサイドローブの悪影響を抑制することが可能な、無線通信システムの制御方法、無線通信システム、アレイ重みベクトルの調整方法、及び無線通信装置を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順における遷移を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る無線制御手順における遷移を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る無線制御手順における遷移を示す図である。
【図４】本発明を適用可能な、ビームフォーミングで用いる装置構成を例示した図である。
【図５】２つの送受信機で構成された無線通信システムを説明するための概略図である。
【図６】本発明が適用される伝搬環境の一例を示す平面図である。
【図７】本発明の制御手順の過程において得られる角度プロファイルの一例を示す模式図である。
【図８】アンテナアレイにおける主ローブとサイドローブを説明するための模式図である。
【図９】本発明において、サイドローブの影響を説明するための模式図である。
【図１０】サイドローブの効果が角度プロファイルへ与える第１の影響を説明するための模式図である。
【図１１】サイドローブの効果が角度プロファイルへ与える第２の影響を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の制御手順の過程において得られる第１の角度プロファイルの一例を示す模式図である。
【図１３】本発明において、ヌル点を固定した状態で主ローブ走査を行う際の指向性パターンを説明するための模式図である。
【図１４】本発明の制御手順の過程において得られる第２の角度プロファイルの一例を示す模式図である。
【図１５】本発明が適用される伝搬環境の一例を示す平面図である。
【図１６】本発明の制御手順の過程において得られる第１の角度プロファイルの一例を示すグラフである。
【図１７】本発明の制御手順の過程において得られる第２の角度プロファイルの一例を示すグラフである。
【図１８Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図１８Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図１９】本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において、無線通信の遮蔽があった場合の送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２０Ａ】本発明の第５の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２０Ｂ】本発明の第５の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２０Ｃ】本発明の第５の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２０Ｄ】本発明の第５の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２１Ａ】本発明の第６の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２１Ｂ】本発明の第６の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２２Ａ】本発明の第７の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２２Ｂ】本発明の第７の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２２Ｃ】本発明の第７の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２３】本発明の第８の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２４Ａ】本発明の第９の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２４Ｂ】本発明の第９の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの送信機と受信機の動作を示したシーケンス図である。
【図２５】本発明の第１１の実施の形態に係る、第１到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム方向（主ローブ方向）を走査した場合の放射パターンの計算結果を示した図である。
【図２６Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において、無線信号の局所的な反射に起因して伝搬路ができた場合の電波伝搬の様子を説明する図である（遮蔽のない場合）。
【図２６Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において、無線信号の局所的な反射に起因して伝搬路ができた場合の電波伝搬の様子を説明する図である（人体による遮蔽がおきた場合）。
【図２７】広角アンテナを用いたシステムの構成を示す図である。
【図２８】広角アンテナを用いたシステムの室内における遅延プロファイルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
【００３５】
＜第１の実施の形態＞
本発明における第１の実施の形態を、図１に示した遷移図を用いて説明する。なお本実施の形態にかかる無線通信システムの装置構成は、例えば、図５に示した装置構成を採用することができる。
【００３６】
図１に示すＳ１２において、送受信機４００及び送受信機５００は、これらに設けられたＡＷＶ制御回路４０４−１〜Ｍ、４１０−１〜Ｎ、５０４−１〜Ｋ、５１０−１〜Ｌを最適化するための初期トレーニングを行う。Ｓ１３では、処理・演算回路４０６若しくは５０６又はこれら２つの回路が協同して、複数のＡＷＶ組合せ候補を計算する。Ｓ１３における複数のＡＷＶ組合せ候補の計算方法については後述する。得られた複数のＡＷＶ組合せ候補は、記憶回路４０８及び５０８若しくは何れか一方にデータ列として記憶される。
【００３７】
Ｓ１４では、Ｓ１３で得られた複数のＡＷＶ組合せ候補の中から１つを選択して通信を行う。このときのＡＷＶ組合せの選択の仕方についても後述する。通信継続中においては、送受信機４００及び５００は、通信状態をモニタする。例えば送受信機５００を受信動作させた場合には、受信回路５０９又は処理・演算回路５０６において通信品質を計測することにより行えばよい。通信品質としては、例えば、受信レベル、信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ：Signal to Noise ratio）、ビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）、パケット誤り率（ＰＥＲ：Packet Error Rate）、フレーム誤り率（ＦＥＲ：Frame Error Rate）などを測定すればよい。一方、このとき送信機として動作させた送受信機４００における通信状態のモニタは、送受信機５００からの通信品質劣化警報の受信状況、受信確認応答（ＡＣＫ）の受信状況を計測することにより行えばよい。なお、通信状態のモニタの具体的手法には、公知の一般的な手法を採用すればよいため、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００３８】
通信継続中に、通信途絶などの通信品質の劣化が検出された場合、送受信機４００及び５００は、記憶回路４０８及び５０８若しくは何れか一方に記録されたデータ列の中から別のＡＷＶ組合せを選択する（Ｓ１５）。
【００３９】
Ｓ１６では、新たに選択されたＡＷＶ組合せを用いた通信の品質が良好であるか否かを判定する。通信品質の良否は、例えば送受信機５００を受信動作させた場合には、受信回路５０９又は処理・演算回路５０６において、受信レベル、ＳＮＲ等を計測することによって判定すればよい。Ｓ１６にて通信品質が良好であると判定された場合、送受信機４００及び５００は通信状態（Ｓ１４）に復帰する。一方、Ｓ１６にて通信品質が不十分であると判定された場合、送受信機４００及び５００はＳ１５に遷移してＡＷＶ組合せの再選択を行う。
【００４０】
記憶回路４０８及び５０８に記録されたＡＷＶ組合せの中から、通信状態が良好なものが見つからない場合には、初期トレーニングに戻ってやり直しを行う。
【００４１】
続いて以下では、図１のＳ１２における初期トレーニングの手順、及びＳ１３における複数のＡＷＶ組合せ候補を求める手順について説明する。
【００４２】
先ず、送受信機４００を送信動作させ、そのＡＷＶをオムニもしくは擬似オムニパターンを発生するよう設定する。擬似オムニパターンを発生するためのＡＷＶ制御方法については、実施の形態１７から１９で述べる。その状態でトレーニング信号を送信する。前記トレーニング信号は複数の伝搬路を経て送受信機５００へと到来する。
【００４３】
このとき送受信機５００を受信動作させ、そのアンテナアレイ５１１−1〜Ｌ、受信回路５０９、制御回路５１３、処理・演算回路５０６を連動させて、そのアンテナアレイのＡＷＶを変化させることにより主ビーム方向を走査し、受信動作させた送受信機５００における信号の到来方向と受信電力の関係を記述したデータ列を取得する。以下では、信号の到来方向と受信電力の関係を記述したデータ列を"角度プロファイル"と呼ぶ。ＡＷＶの制御や角度プロファイルの取得は、公知の到来方向推定アルゴリズムを用いて実行すればよい。到来方向推定アルゴリズムはレーダーやソナー、伝搬環境測定、等で用いられる技術であり多種のアルゴリズムが存在するが、例えばビームフォーマー法を適用すればよい。また、上記では到来方向と受信電力の関係を記述した角度プロファイルを取得するとしたが、受信電力以外の受信信号特性を信号の到来方向と対応付けてもよい。受信電力以外の受信信号特性とは例えば、信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）などである。
【００４４】
一例として、図６に示すような伝搬環境を考える。図６の例では、送受信機４００及び５００は、壁６１に囲まれた室内（２次元）に設置されている。送受信機４００と５００の間には、通信に使用可能な３つの伝搬路Ｐ１〜Ｐ３が存在するものとする。到来方向推定アルゴリズムを実行することにより、図７に例示した模式図のような受信電力と到来方向の関係を示す角度プロファイルを取得できる。このプロファイルのピーク（この例では３つ）を検出することにより、信号の到来方向、すなわち通信に使用可能な伝搬路の方向を検出できる。このようにして検出された伝搬路もしくはその方向（実際には対応するＡＷＶ）に、例えば受信電力順に優先順位を付与し、順次通信に利用することを考える。ここで順次とは、例えば遮蔽などにより優先順位の高い伝搬路の通信特性が劣化した場合に、次の優先順位の伝搬路に切換えていくという意味である。このように予め通信に使用可能な複数のＡＷＶを用意しておき、通信時にそれらを順次使用していくという概念は、例えば特許文献１、特許文献５等に記載されている。また、受信電力順にＡＷＶに順位付けをすることについては、例えば特許文献６に記載されている。
【００４５】
なおここでは説明の簡単化のため、図６のような平面（２次元）の伝搬環境を考えており、従って図７横軸の到来方向も１次元の量となっている。アンテナアレイの次元も１次元を想定している。しかし、本発明は３次元の伝搬環境において、２次元のアンテナアレイを用いる場合にも適用できる。この場合、図７の横軸は２つの角度から成る２次元配列となる。
【００４６】
ここでアンテナアレイのサイドローブが角度プロファイルの計測精度に及ぼす影響について考える。上記の説明では、送受信機５００を受信操作させて主ビーム方向、つまり主ローブを走査すると述べたが、現実のアンテナアレイには主ローブの他にサイドローブと呼ばれる電界放射成分が存在する。その様子を、図８に模式的に示した。
主ローブを走査しながらトレーニング信号を受信する際、図９に示すように主ローブ方向（図７において到来信号の有無にかかわらず到来方向と呼んでいる方向）とは別の方向からの信号をサイドローブが受信することが起こる。このサイドローブによる受信信号は、主ローブによる受信信号と受信回路５０９内で合成され、測定している受信電力（あるいは他の受信信号特性）に影響を及ぼす。影響の仕方は、主ローブによる受信信号とサイドローブによる受信信号の位相差に依存するので、単純な加算とは限らない。以上においては受信の場合を例に説明したが、送信の場合にも同様の事が起こる。すなわち、送信機のサイドローブが伝搬路方向を向いた場合、サイドローブからの放射が受信機に達し、受信電力（あるいは他の受信信号特性）に影響を及ぼす。
【００４７】
このサイドローブの効果は、図７に示した角度プロファイルへ２つの様態で影響を与える可能性がある。図１０中の実線は、第１の影響の様態を模式的に示したものである。図７のプロファイル（比較のため図１０中に破線グラフで示している）上にサイドローブにより受信された信号の効果が重畳されることにより、図１０に実線グラフで示すように角度プロファイルに鈍りが生じる可能性がある。その結果、相対的に受信電力の小さいピークの検出が困難となる可能性がある。
【００４８】
図１１中の実線は、第２の影響の様態を模式的に示したものである。やはり比較のため、サイドローブの効果の無い場合のプロファイルを破線で示している。比較的大きな電界強度を有するサイドローブが電力の大きい信号（通常、優先度の高い伝搬路を伝搬してきた直接波など）を受信した場合、図１１に示すようなサイドローブ起因ピークが出現する可能性がある。サイドローブ起因ピークに対応する到来方向は、サイドローブが大電力信号を受信しているときに主ローブが向いている方向である。つまり、サイドローブ起因ピークに対応する到来方向は、実際には信号が到来していない方向である。このときのＡＷＶ設定を使えば、主ローブではなくサイドローブを用いての通信が可能であるが、実際に使用している伝搬路は大電力信号を伝搬する伝搬路（より優先度の高い伝搬路）である。従って、より優先度の高い伝搬路の通信品質が遮蔽などにより劣化する場合、サイドローブ受信を行うＡＷＶ設定も同時に通信品質が劣化することになる。従って、サイドローブ受信を行うＡＷＶ設定は、予備として備蓄しておくＡＷＶ設定としての価値が非常に低い。
【００４９】
以上、サイドローブの効果により角度プロファイルへ出現する可能性のある２つの現象について述べた。これらの現象の出現の程度は、アンテナアレイの特性や、伝搬環境に依存するものと考えられる。ここでアンテナアレイの特性とは、主ローブとサイドローブのレベル差などを指す。伝搬環境とは、例えば見通し（ＬＯＳ：Line of Sight）伝搬路成分が突出して強い（受信電力が大きい）場合に上記の現象が現れ易いことを指す。このとき、それ以外のＮＬＯＳ（Non Line of Sight）伝搬路成分の検出がプロファイルの鈍りにより困難になったり、サイドローブに起因するピークが現れたりする可能性が高まることが予想される。以下に続く手順は、これらの現象を考慮したものである。
【００５０】
送受信機５００を受信動作させて主ローブ方向を走査する上述の手順によって取得された角度プロファイルを"第１の角度プロファイル"と呼ぶこととする。上記のサイドローブの効果を考慮し、第１の角度プロファイルの例として図１２に実線で示したものを想定する。なお、図１２の破線は、図７に示した理想的な角度プロファイルである。処理・演算回路５０６は、得られた第１の角度プロファイルのデータ列を用いてピークサーチを行い、最大受信電力（あるいは最良の受信信号特性）の信号のみを識別する。ここでは、最大受信電力の信号は、第１伝搬路Ｐ１を伝搬してきた信号である。この最大受信電力信号の到来方向を、第１到来方向と呼ぶこととする。
【００５１】
再度もしくは引続き、送受信機４００のＡＷＶをオムニもしくは擬似オムニパターンを発生するよう設定した状態で、送受信機４００からトレーニング信号を送信する。このトレーニング信号は複数の伝搬路を経て送受信機５００へと到来する。
【００５２】
このとき再度もしくは引続き、送受信機５００を受信動作させ、そのアンテナアレイのＡＷＶを変化させることによって主ビーム方向（主ローブ方向）を走査し、受信動作させた送受信機５００における信号の到来方向と受信電力の関係を記述したデータ列を取得する。なお、ここでは、先の走査の結果を用いて決定された第１到来方向へヌル点を固定したまま、主ビーム方向（主ローブ方向）を走査する。これにより、受信動作させた送受信機５００における信号の到来方向と受信電力の関係を記述したデータ列が取得される。ヌル点とは、アンテナアレイの指向性特性において電界強度が非常に小さくなる方向を指す。図１３に、このときの指向性パターンの変化を模式的に示した。主ビーム走査方向と第１到来方向が一致する点あるいはその周辺を含め、その方向へはヌル点を向けるとよい。もしくは、第１到来方向周辺では主ビーム走査を行わないようにしてもよい。第１到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム方向（主ローブ方向）を走査することによって得られる角度プロファイルを、"第２角度プロファイル"と呼ぶことする。なお、第１到来方向へヌル点を固定したまま、主ビーム方向（主ローブ方向）を走査するためのＡＷＶ制御方法については、実施の形態１１〜１６で述べる。
【００５３】
第２角度プロファイルを得るための上述した主ビーム走査においては、第１到来方向へは常にヌル点が向けられるか、あるいは第１到来方向周辺での主ビーム走査が省略される。したがって、第１角度プロファイルにおける最大受信電力（第１伝搬路）のピークは現れない、もしくは大きく抑圧される。また、上述したサイドローブの効果に起因する２つの現象も現れないか、もしくは大きく弱められる。なぜなら、この２つの現象を生じさせる最大の原因となる第１伝搬路の信号に常にヌル点が向けられるため、この信号をサイドローブが受信することもないからである。従って、図１４に実線で示すような第２プロファイルが取得される。この第２プロファイルにおいては、第２及び３伝搬路信号周辺のプロファイルの鈍りは改善され、またサイドーブに起因するピークも生じない。従って第２伝搬路信号以降のピークの検出が高精度に可能となり、サイドローブに起因するピークを検出することもなくなる。
【００５４】
処理・演算回路５０６は、得られた第２角度プロファイルのデータ列を用いて再びピークサーチを行い、受信電力順に信号を識別する。この際、予め決めておいた信号数まで識別が終了した時点で、識別処理を終了しても良い。なお特許文献７には、受信電力順にビームパターンを並べたデータベースを作成した後、受信電力に閾値を設定し、閾値を超えるビームパターンのみを更新の対象とすることが記載されている。一定以上の受信電力のＡＷＶに対象を限定する概念は同一であるが、適用箇所や目的が異なる。
【００５５】
続いて処理・演算回路５０６は、各信号の到来方向へ主ビームもしくはそれに準じるビームを向けるためのＡＷＶを計算し、このＡＷＶを受信電力順に記憶回路５０８へ格納する。ここで各信号とは、第１角度プロファイルから検出した第１伝搬路信号と、第２角度プロファイルから検出した第２伝搬路以降の信号の双方を含む。また、ここでＡＷＶは、受信機５０２のＡＷＶ制御回路５１０−１〜Ｌに対するものと、送信機５０１のＡＷＶ制御回路５０４−１〜Ｋに対するものの双方を計算する。送受信機５００が受信動作する場合には前者を、送信動作する場合には後者を使用すればよい。また、新たにＡＷＶを計算するのではなく、ビーム走査を行った際に使用したＡＷＶのうち対応する到来方向に主ビームもしくはそれに準じるビームが向いたものを使用してもよい。
【００５６】
続いて、送受信機４００と５００の役割を交替して同様の処理を実行する。即ち、送受信機５００を送信動作させ、そのＡＷＶをオムニもしくは擬似オムニパターンを発生するように設定する。その状態で送受信機５００がトレーニング信号を送信する。前記トレーニング信号は複数の伝搬路を経て送受信機４００へと到来する。この際、通信に使用可能な伝搬路としては、図１５に示すように、図６とは方向を逆にした第１〜第３伝搬路Ｐ１〜Ｐ３が存在する。
【００５７】
このとき送受信機４００を受信動作させ、そのアンテナアレイ４１１−１〜Ｌ、受信回路４０９、制御回路４１３、処理・演算回路４０６を連動させて、主ビーム走査を行う。その結果、図１６に実線で示すような第１の角度プロファイルが得られる。なお、図１６の破線は、サイドローブ受信による影響がない場合の理想的な角度プロファイルである。処理・演算回路４０６は、第１の角度プロファイルを用いてピークサーチを行い、第１伝搬路信号の到来方向を特定する。続いて、送受信機４００は、特定した第１到来方向へヌル点を固定したまま主ビーム走査を行い、図１７に実線で示すような第２の角度プロファイルを取得する。
【００５８】
処理・演算回路４０６は、得られた第２角度プロファイルのデータ列を用いて再びピークサーチを行い、受信電力順に信号を識別する。この際、予め決めておいた信号数まで識別が終了した時点で、識別処理を終了しても良い。続いて処理・演算回路４０６は、各信号の到来方向へ主ビームもしくはそれに準じるビームを向けるＡＷＶを計算し、このＡＷＶを受信電力順に記憶回路４０８へ格納する。ここで各信号とは、第１角度プロファイルから検出した第１伝搬路信号と、第２角度プロファイルから検出した第２伝搬路以降の信号の双方を含む。またここでＡＷＶは、受信機４０２のＡＷＶ制御回路４１０−１〜Ｎに対するものと、送信機４０１のＡＷＶ制御回路４０４−１〜Ｍに対するものの双方を計算する。送受信機４００が受信動作する場合には前者を、送信動作する場合には後者を使用すればよい。また、新たにＡＷＶを計算するのではなく、ビーム走査を行った際に使用したＡＷＶのうち対応する到来方向に主ビームもしくはそれに準じるビームが向いたものを使用してもよい。
【００５９】
ここで一般には、図１２及び図１４の横軸の到来方向と、図１６及び図１７の横軸の到来方向の間には明確な関係は存在しない。しかし、図１２及び図１４に示した３つの信号と図１６及び図１７に示した３つの信号とは、それぞれ同じ経路を逆向きに伝搬した信号であるから、それぞれの伝搬損失はほぼ等しく、従って電力の大きさの関係は多くの場合保持される。ここで、送受信機４００の送信機４０１のアンテナアレイ４０５−１〜Ｍと受信機４０２のアンテナアレイ４１１−１〜Ｎの間の距離は、伝搬路の距離に比べ十分小さく無視できると仮定している。同様に、送受信機５００の送信機５０１のアンテナアレイ５０５−１〜Ｋと受信機５０２のアンテナアレイ５１１−１〜Ｌの距離は、伝搬路の距離に比べ十分小さく無視できると仮定している。これらの仮定は通常の伝搬環境において十分に成立するものである。また送受信機でアンテナアレイを共有化した構成の送受信機を用いた場合でも本発明の適用が可能であるが、この場合には上記の仮定は不要である。
【００６０】
送受信機４００及び５００は、上述した方法により記憶回路４０８及び５０８に格納されたＡＷＶの中から同じ順位のＡＷＶを選択して通信を開始する（図１のＳ１３及びＳ１４）。この際、送受信機４００を送信動作させる場合には、送信機４０１のＡＷＶ制御回路４０４−１〜Ｍに、記憶回路４０８に格納されたＡＷＶのうちの所定の順位のＡＷＶを設定すればよい。送受信機４００を受信動作させる場合には、受信機４０２のＡＷＶ制御回路４１０−１〜Ｎに、記憶回路４０８に格納されたＡＷＶのうちの所定の順位のＡＷＶを設定すればよい。送受信機５００についても同様である。ここでは、送受信機４００及び５００の間のＡＷＶの組合せを、トレーニング時の受信電力順位を手掛かりに決定していることになる。前述したように、受信電力順にＡＷＶに順位付けをすることについては例えば特許文献６に記載されている。しかし、ここでは送受信機４００及び５００の間のＡＷＶの組合せの決定にそれぞれの受信電力順位を利用しているのであって、特許文献６とは異なる概念である。
【００６１】
そして、初期に選択したＡＷＶ組合せでの通信が劣化した場合、送受信機４００及び５００は、記憶回路４０８及び５０８に格納されたＡＷＶの中から同じ順位の別のＡＷＶ組合せを選択し（図１のＳ１５）、通信品質を確認し（図１のＳ１６）、良好であればその候補を採用する（Ｓ１３からＳ１４への遷移）。以上の処理においては、ＡＷＶの選択は、例えばＡＷＶの格納順、すなわち初期トレーニングにおける受信電力の順に行うとよい。
【００６２】
なお、主ビーム走査におけるアンテナ利得の主ビーム方向（到来方向）依存性が大きく、これを無視できない場合には、そのアンテナ利得の方向依存性を用いて上記の第１及び第２プロファイルに補正をかけた上で、以上の処理を実行してもよい。
【００６３】
上述の説明においては、「データ列」や「角度プロファイル」といった言葉を用いたが、信号の到来あるいは放射方向と受信信号特性の関係を表すものであれば、その様態は問わない。
【００６４】
続いて以下では、図１に示した状態遷移過程において行われる送受信機４００及び５００の動作について詳しく説明する。図１８Ａ及びＢは、図１のＳ１１〜Ｓ１３までの遷移過程、つまり初期トレーニングの実行から通信開始までの過程における送受信機４００及び５００の動作を示すシーケンス図である。送受信機４００が送信動作、５００が受信動作する場合、送受信機４００は、通常の通信時には外部からの入力データを送受信機５００に送信する。一方、トレーニングの際には、処理・演算回路４０６は、トレーニング信号を送信回路４０３に出力させる。この結果、トレーニングの際には、送受信機４００から送受信機５００に対してトレーニング信号が送信される。逆の場合、すなわち送受信機４００が受信動作、５００が送信動作する場合も同様である。なお簡単化のため、図１８Ａ〜図２４Ｂでは送受信機４００を"送受信機１"、送受信機５００を"送受信機２"と表記した。
【００６５】
以下では、図１８Ａ及びＢのシーケンス図の各ステップを順に説明する。先ず送受信機４００（図１８Ａ及びＢの送受信機１）は、ＡＷＶをトレーニング用の値、すなわちオムニもしくは擬似オムニパターン生成用の値に設定し（Ｓ６０２−１）、トレーニング信号を送出する（Ｓ６０４−１）。送受信機５００（図１８Ａ及びＢの送受信機２）は、ＡＷＶを変更しながら（Ｓ６０３−２）、予め定められた全てのＡＷＶ設定での信号受信が完了するまで（Ｓ６０５−２）、トレーニング信号の受信を繰り返す（Ｓ６０４−２）。
【００６６】
続いて送受信機５００は、受信した信号の計測結果から、信号の受信電力と到来方向の関係を示すデータ列である角度プロファイル（第１角度プロファイル）を作成する（Ｓ６０６−２）。次に送受信機５００は、角度プロファイルのデータ列を用いてピークサーチを行い、最大受信電力の信号を識別し、その到来方向（第１到来方向）の検出を行う（Ｓ６０７−２）。
【００６７】
引続き、もしくは改めて送受信機４００（図１８Ａ及びＢの送受信機１）は、トレーニング信号を送出する（Ｓ６０９−１）。送受信機５００（図１８Ａ及びＢの送受信機２）は、ＡＷＶを変更しながら（Ｓ６０８−２）、予め定められた全てのＡＷＶ設定での信号受信が完了するまで（Ｓ６１０−２）、トレーニング信号の受信を繰り返す（Ｓ６０９−２）。ここでのＡＷＶ設定は、第１到来方向にヌル点を固定したまま主ビームを走査するように行う。
【００６８】
続いて送受信機５００は、受信した信号の計測結果から、信号の受信電力と到来方向の関係を示すデータ列である角度プロファイル（第２角度プロファイル）を作成する（Ｓ６１１−２）。次に送受信機５００は、第２角度プロファイルのデータ列を用いてピークサーチを行い、受信電力順に信号を識別し、それぞれの信号の到来方向の検出を行う（Ｓ６１２−２）。この際、予め決めておいた信号数まで識別が終了した時点で、識別処理を終了しても良い。続いて、送受信機５００は、各信号の到来方向へ主ビームもしくはそれに準じるビームを向けるＡＷＶを計算し、このＡＷＶを受信電力順に記憶する（Ｓ６１３−２）。
【００６９】
続いて、送受信機４００と送受信機５００の役割を交替して同様の手順を実行する。すなわち、送受信機５００は、ＡＷＶをトレーニング用の値、すなわちオムニもしくは擬似オムニパターン生成用の値に設定し（Ｓ６１４−２）、トレーニング信号を送出する（Ｓ６１６−２）。送受信機４００は、ＡＷＶを変更しながら（Ｓ６１５−１）、予め定められた全てのＡＷＶ設定での信号受信が完了するまで（Ｓ６１７−１）、トレーニング信号の受信を繰り返す（Ｓ６１６−１）。続いて送受信機４００は、受信した信号の計測結果から、信号の受信電力と到来方向の関係を示すデータ列である第１角度プロファイルを作成する（Ｓ６１８−１）。次に送受信機４００は、第１角度プロファイルのデータ列を用いてピークサーチを行い、最大受信電力の信号を識別し、その到来方向（第１到来方向）の検出を行う（Ｓ６１９−２）。
【００７０】
引続き、もしくは改めて送受信機５００（図１８Ａ及びＢの送受信機２）は、トレーニング信号を送出する（Ｓ６２１−２）。送受信機４００（図１８Ａ及びＢの送受信機１）は、ＡＷＶを変更しながら（Ｓ６２０−１）、予め定められた全てのＡＷＶ設定での信号受信が完了するまで（Ｓ６２２−１）、トレーニング信号の受信を繰り返す（Ｓ６２１−１）。ここでのＡＷＶ設定は、第１到来方向にヌル点を固定したまま主ビームを走査するように行う。
【００７１】
続いて送受信機４００は、受信した信号の計測結果から、信号の受信電力と到来方向の関係を示すデータ列である角度プロファイル（第２角度プロファイル）を作成する（Ｓ６２３−１）。次に送受信機４００は、第２角度プロファイルのデータ列を用いてピークサーチを行い、受信電力順に信号を識別し、それぞれの信号の到来方向の検出を行う（Ｓ６２４−１）。この際、予め決めておいた信号数まで識別が終了した時点で、識別処理を終了しても良い。続いて、送受信機４００は、各信号の到来方向へ主ビームもしくはそれに準じるビームを向けるＡＷＶを計算し、このＡＷＶを受信電力順に記憶する（Ｓ６２５−１）。
【００７２】
通信に入る準備として、送受信機４００から使用するＡＷＶ番号の送出を行い（Ｓ６２６−１）、送受信機５００でこれを受信する（Ｓ６２６−２）。ここでＡＷＶ番号とは、トレーニング時に受信電力順に格納したＡＷＶの順番のことである。送受信機４００と送受信機５００とで同じ順位のＡＷＶを組み合わせることで、共通の伝搬路に向けたビーム形成が可能となる。このＡＷＶ番号の伝達は逆向き、すなわち送受信機５００から送受信機４００へ向けておこなってもよい。このＡＷＶ番号の選択は、例えば格納順、すなわち受信電力順におこなうとよい。続いて、送受信機４００及び５００は、ＡＷＶ番号に対応したＡＷＶにＡＷＶ制御回路を設定する（Ｓ６２７−１及び２）。以上により、送受信機４００及び５００の間で相互に通信が可能な状態となる（Ｓ６２８−１及び２）。
【００７３】
次に、通信の遮断等の通信品質の劣化が発生した場合の動作について、図１９を用いて説明する。図１９は、図１のＳ１４〜Ｓ１６までの遷移過程における送受信機４００及び５００の動作を示すシーケンス図である。また以下では、送受信機４００（図１９の送受信機１）が送信動作、送受信機５００（図１１の送受信機２）が受信動作している場合について説明する。
【００７４】
通信の遮断等の障害が発生した場合、受信動作中の送受信機５００は、通信品質の劣化があったことを検知し（Ｓ７０２−２）、送受信機４００に通知する（Ｓ７０３−２）。送信動作中の送受信機４００は、通信品質の劣化通知を送受信機５００から受領するか、データ受信の成功時に送受信機５００側から通常の通信で送られてくるＡＣＫ信号が受信されないことによって、通信の遮断（もしくは通信状態の悪化）があったと認識する。このとき、送受信機４００及び５００は、それぞれが有するデータベースから、それぞれ次候補のＡＷＶを取得する（Ｓ７０４−１、２）。
【００７５】
ステップＳ７０５−１では、送受信機４００が、次候補のＡＷＶをＡＷＶ制御回路４０４−１〜Ｍに設定する。同様に、ステップＳ７０５−２では、送受信機５００が、次候補のＡＷＶをＡＷＶ制御回路５１０−１〜Ｌに設定する。この後、送受信機４００及び５００は、通信を再開する（Ｓ７０６−１、２）。通信再開後、送受信機５００は通信品質を確認し（Ｓ７０７−２）、良好であれば通信を継続し、良好でなければＡＷＶの変更通知を送出する（Ｓ７０８−２）。送受信機４００は、ＡＷＶの変更通知を受領した場合又は送受信機５００からＡＣＫ信号が受信できない場合（Ｓ７０９−１）を除き、そのまま通信を継続する。もしそうでなければ、送受信機４００及び５００は、次のＡＷＶ組合せ候補がある限り、次候補での通信を試みる（Ｓ７１０−１、２）。もし、記憶回路４０８及び５０８に記録された何れのＡＷＶ組合せ候補でも通信品質の改善が得られず、次候補が無くなった場合、送受信機４００及び５００は、初期トレーニングに戻る。
【００７６】
ところで、図１８Ａ及びＢの具体例では、送受信機５００側のトレーニングを先に行っているが、送受信機４００側のトレーニングを先に行ってもよい。また、図１８Ａ及びＢの例では、第１及び第２角度プロファイルの作成及びＡＷＶ計算・記憶を、送受信機４００及び５００のそれぞれで行っているが、これらの処理を一方の送受信機でまとめて行ってもよい。例えば、送受信機５００のトレーニングで取得したデータを送受信機４００に送信し、送受信機４００の処理・演算回路４０６において送受信機５００の角度プロファイルの作成及びＡＷＶ計算・記憶を行ってもよい。また、送受信機５００で角度プロファイルの作成まで行い、これを送受信機４００に送付し、ＡＷＶ計算・記憶のみを送受信機４００で行ってもよい。これらの場合には、送受信機４００から５００へのＡＷＶ番号送出（Ｓ６２６−１）の替わりに、ＡＷＶを直接送受信機５００へ送付すればよい。またデータベース作成にあたっては、本明細書にて具体的に記載した方法以外の方法で取得されたＡＷＶ組合せを加えても、本実施形態の範囲を逸脱するものではない。
【００７７】
本実施の形態によれば、無線通信の途絶などの通信品質の劣化が発生した場合には、予め生成されている他のＡＷＶ組合せ候補を選択することによって、速やかに通信を再開することができる。言い換えると、本実施の形態では、通信品質の劣化が発生するたびに、トレーニング、角度プロファイルの取得、及びＡＷＶ組合せの生成などの処理を改めて行う必要がないので、短時間で新しいビームを決めることが可能になる。また本実施の形態によれば、上記のＡＷＶ組合せ候補の生成に際し、２つの通信機間の全てのＡＷＶの組み合わせに対して通信品質の測定をする必要が無く、ＡＷＶ組合せ候補の生成も短時間で行うことが可能である。さらに本実施の形態によれば、サイドローブの効果により角度プロファイルに鈍りが生じたり、サイドローブに起因したピークが発生するような場合でも、高精度にＡＷＶ組合せ候補を生成することが可能である。
【００７８】
以下に、この方法が屋内のミリ波、あるいは直進性が高くなる概ね１０ＧＨｚ以上のマイクロ波で有効である理由について補足的に説明する。無線通信に供することのできる伝搬路は限られている。つまり、直接波と、壁、窓、什器などの特定の物体からの反射波である。したがって、各伝搬路の放射すべき角度、あるいは受信すべき角度は、それぞれの波（信号）によって大きく異なっている。一方、例えば２．４ＧＨｚのマイクロ波帯のような直進性の低い伝搬路を使用する場合は、多重散乱や回折による効果を考慮する必要があるため、通常は指向性のあるアンテナは用いられない。このため、概ね１０ＧＨｚ以上のマイクロ波通信及びミリ波通信と２．４ＧＨｚ程度のマイクロ波通信とでは、状況が異なる。なお、２．４ＧＨｚのマイクロ波通信の分野でも、干渉を除去することを目的として、指向性のある適応アンテナの開発例がある。しかしながら、適応型の指向性アンテナを使用する場合でも、２．４ＧＨｚ帯では回折の効果が期待できるため、直接波の角度又はそれに近い角度で良好な通信品質を確保しやすい。
【００７９】
ミリ波帯におけるビームフォーミングを用いた屋内通信においては、次の性質を考慮する必要がある。前述の通り、直接波以外の反射波の数は限られている。また、特定の直接波または反射波が障害物（例えば人体）によって遮られた場合でも、遮蔽された特定の波と他の波とは無相関である。従って、本実施の形態で述べたように、ミリ波通信システムでは、最も通信状態の良いビーム方向で通信を行いながら、予備のビーム方向を確保することができる。一方、概ね１０ＧＨｚ未満の周波数の場合は、多重反射や回折の通信品質に対する寄与が大きい。よって、仮に指向性のあるアンテナを用いたとしても、障害物の有無によって予備のビーム方向の伝搬状況も変化してしまう。つまり、障害物が存在しない場合には良好であった予備のビーム方向からの受信状態が、障害物の存在によって変動する可能性が高い。したがって、２．４ＧＨｚのマイクロ波通信などでは、本発明の効果を得ることが困難である。
【００８０】
また、ミリ波通信においては、局所的な反射による伝搬路ができることがある。その様子を図２６Ａおよび２６Ｂに示す。図２６Ａには、送受信機８１及び８２があり、ビームフォーミングでの伝搬路として直接波Ａ、局所的な反射波Ｂ、遠くの経路での反射波Ｃがあると仮定する。直接波Ａ、局所的な反射波Ｂは、例えば人体による遮蔽によって同時に遮断される可能性がある。この問題に対して特許文献１は、既に優先順位が付与されたビーム方向近傍のビーム方向には優先順位を付与しない、もしくはその優先順位を下げる技術を開示している。ここまでの説明では、ＡＷＶ組合せに対して受信電力順に優先順位を付与する例を示したが、この受信電力の基準に加えビーム候補間の角度の関係を優先順位の付与において加味してもよい。本実施の形態においては、それぞれの送受信機におけるビーム候補間の角度関係の情報が取得済みであるから、これが可能となる。
【００８１】
以上の説明においては、送受信機４００と送受信機５００に設定するＡＷＶの組合せは、初期トレーニング時の受信電力の順序を手掛かりに組み合わせるとしていた。しかし、２つ以上の伝搬路の伝搬損失が近い値を有する場合、あるいは擬似オムニパターンの精度が悪い、すなわち放射方向によりアンテナ利得にばらつきがある場合などには、ＡＷＶの組合せにエラーが起こる可能性がある。ここでエラーとは、異なる伝搬路に対応するＡＷＶ同士が組み合わされてしまうことを意味する。しかしながら、万が一このようなエラーが起こったとしても、図１のＳ１６において品質確認を行っており、上記の組合せエラーの場合にはＳ１５に遷移してＡＷＶ組合せの再選択が行われることになるので、通信を長時間途絶させたり完全にストップさせたりといった致命的な影響を与えることはない。このＡＷＶ組合せエラーに対する別の対処法については、第７の実施の形態において述べる。
【００８２】
以上の説明においては、送信動作させる送受信機のＡＷＶをオムニもしくは擬似オムニパターンに設定するとした。しかし、オムニもしくは擬似オムニパターンの発生が困難な場合には、他の固定パターンで替えてもよい。すなわちアンテナ利得が方向依存性を持つ固定パターンビームでもよい。ただし、十分広い角度範囲にわたりアンテナ利得を有するパターンである必要がある。この場合には、上記の方法で取得した角度プロファイルから固定パターンビームのアンテナ利得の方向依存性の影響を除去する処理を追加すればよい。その際、必要であれば、固定パターンビームのアンテナ利得の方向依存性を記述したデータ列を送受信機間で送受すればよい。
【００８３】
以上の説明においては、２つの送受信機の間におけるビームフォーミング動作を説明した。このような動作は、しばしば３つ以上の送受信機から構成される系において、そのうちの２つの送受信機間で行われる。この系には、ピコネットコーディネータやアクセスポイントなどと呼ばれる特別な権限を与えられた送受信機が通常存在する。３つ以上の送受信機のうち、どの２つの送受信機の間でビームフォ−ミング動作を行うかは、通常このピコネットコーディネータやアクセスポイントと呼ばれる送受信機からの命令により決定すればよい。ピコネットコーディネータやアクセスポイントは、一般の送受信機からの要求を受け、この命令を発すればよい。
【００８４】
また本実施の形態においては、２つの送受信機４００及び５００の間で同様の処理を役割を入れ替えて実行する。このとき、どちらの送受信機がどちらの役割を先に行うのかについても、例えば、ピコネットコーディネータやアクセスポイントと呼ばれる送受信機からの命令で決定すればよい。
【００８５】
また、上記の説明においては、"送受信機を受信動作させる"、"オムニ（無指向性）もしくは擬似オムニ（擬似無指向性）パターンを発生させる"といった表現を用いたが、これらの処理は、通常、各送受信機の処理・演算回路などに予め組み込まれたスケジュールに従い実行される。
【００８６】
＜第２の実施の形態＞
本発明における第２の実施の形態を、図２に示した遷移図を用いて説明する。なお本実施の形態に係る無線通信システムの構成は、図５に示したものと同様とすればよい。図２のＳ２１〜Ｓ２６の各状態とこれらの間での遷移条件は、第１の実施の形態で述べた図１のＳ１１〜Ｓ１６と同様である。このため、Ｓ２１〜Ｓ２６に関する詳細な説明は省略する。
【００８７】
図２のＳ２７では、通信継続中の状態（Ｓ２４）から遷移して付加的な第２のトレーニングを行う。第２のトレーニングは、周期的に実行してもよいし、送受信データが存在しないアイドル期間に適宜実行してもよい。
【００８８】
Ｓ２８では、処理・演算回路４０６及び５０６が、複数のＡＷＶ組合せの候補を再計算する。処理・演算回路４０６及び５０６は、再計算によって得られた複数のＡＷＶ候補によって、記憶回路４０８及び５０８内のデータ列を更新する。
【００８９】
本実施の形態においては、予備のビーム方向に対する状況を第２のトレーニングによって周期的又は適宜調査し、複数のＡＷＶ組合せ候補を更新する。これにより、本実施の形態にかかる無線通信システムは、常に最新のＡＷＶ組合せ候補を確保することができる。なお第２のトレーニング（Ｓ２７）は、通信の合間に分割して行ってもよい。これにより、長い時間通信を止める必要がなくなる。また、通信が途絶した場合、または通信品質が劣化した場合には、極めて短時間での復帰が求められるが、この第２のトレーニングにはそれほどの即時性は必要ないため、到来方向推定アルゴリズムを実行しても問題がない。
【００９０】
また、この第２のトレーニングにおいては初期トレーニングに比べても即時性の要求が弱い場合が多いので、アンテナアレイのＡＷＶを変化させることによりビーム方向を走査する際の角度分解能を上げて走査を実施してもよい。これにより、より良好な通信品質を実現するＡＷＶ組合せの探索が可能となる。
【００９１】
また、第２のトレーニングにおけるビーム方向の走査は、初期トレーニングの際に求めた各ＡＷＶ組合せに対応した到来方向の周囲のみに限定して行ってもよい。これにより良好な通信品質を実現するＡＷＶ組合せの探索が、より短時間で実現可能となる。
【００９２】
＜第３の実施の形態＞
本発明における第３の実施の形態を、図３に示した遷移図を用いて説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムの構成は、図５に示したものと同様とすればよい。また、第３の実施の形態では、第２の実施の形態と同じ動作を行う。つまり、図３のＳ３１〜Ｓ３８の各状態とこれらの間での遷移条件は、第２の実施の形態で述べた図２のＳ２１〜Ｓ２８と同様である。このため、Ｓ３１〜Ｓ３８に関する詳細な説明は省略する。
【００９３】
本実施の形態では、通信の途絶などの通信品質の劣化が発生した場合、データベースに記録された次候補のＡＷＶ組合せを選択するとともに（Ｓ３５）、その状態で微調整を行う（Ｓ３９）。この微調整とは、時間をかけずに最適ビームを探索する方法を指す。具体的には、ビームまたは設定されたＡＷＶを僅かに変化させ通信品質が良くなるように調整を行えばよい。また、特許文献４に記載された"Ｂｅａｍ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ"など簡略化されたビーム探索手順を適用してもよい。また、初期トレーニングと同様の処理を、新たに選択したＡＷＶ組合せに対応する到来方向の周囲で、初期トレーニングよりも角度分解能を挙げて実施してもよい。
【００９４】
例えば、第１の実施の形態で詳細に述べたように、大きな受信電力に対応したＡＷＶ組合せから小さな受信電力に対応したＡＷＶ組合せに順に移っていく場合、徐々に受信電力が小さくなり、精度が悪くなっていく可能性がある。そこで、遮蔽があって受信電力が小さくなった状態で、例えば受信時の利得調整を行い、最適な状態で微調整を行うことにより、高精度で安定した伝送が可能なＡＷＶ組合せが見出せるという効果が得られる。
【００９５】
＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態では、トレーニング及びＡＷＶ組合せの取得・設定を低速（狭帯域）で行い、実際の通信は比較的高速（広帯域）で行うことを特徴とする。それ以外の動作は、第１〜第３の実施の形態の何れかに記載の方法を用いればよい。
【００９６】
ミリ波通信では、自由空間伝搬損失が大きいために、受信電力が小さいことが予想される。このため、トレーニング時に、送信側のＡＷＶをオムニもしくは擬似オムニパターンを発生するよう設定した場合、十分なキャリア電力対雑音電力比（ＣＮＲ；Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が得られない場合がある。したがって、受信感度のよい低速（狭帯域）を用いることで、トレーニングが可能となったり、精度が向上するなどの効果が期待できる。なおここで低速（狭帯域）を用いるとは、雑音帯域幅が小さくなるように、トレーニング信号の送信のために使用する周波数帯を狭くすること、あるいは所要ＣＮＲが小さい変調方式を採用することを意味する。なお、"所要ＣＮＲが小さい変調方式を採用すること"は、言い換えると、コンスタレーション上における信号点間距離が大きい変調方式を採用すること（通常は伝送速度が小さいこと）を意味する。なお本実施の形態では、狭いビーム幅が用いられることが前提であり、相関帯域幅が広いために低速（狭帯域）でも高速（広帯域）でも最適なビーム（ＡＷＶ）組合せに大きな変化はない。
【００９７】
＜第５の実施の形態＞
第１の実施の形態においては、第１角度プロファイルから第１到来方向を検出し、第２角度プロファイルから第２以降の到来方向を検出するとしていた。これは、多くの伝搬環境において、特にミリ波の伝搬環境においては、第１伝搬路が見通し（ＬＯＳ）成分であることが多く、その信号強度が第２以降の伝搬路に比較し圧倒的に強い場合が多いためである。この場合、先に述べたサイドローブの効果が角度プロファイルへ与える影響の主要因は第１伝搬路信号である。従って、第２角度プロファイルの作成に当って、この第１伝搬路信号の影響を除去することにより、第２角度プロファイルを用いて第２伝搬路以降の到来角度を検出できる可能性が高い。ここで、上記の伝搬路の番号は受信電力あるいは他の受信信号特性の順に便宜的に付与したものである。
【００９８】
しかし伝搬環境によっては、第２角度プロファイルにおいて第２伝搬路信号に起因するサイドローブ効果の影響により、第３伝搬路信号以降の検出が困難となる場合も想定し得る。そのような場合には、図２０Ａ〜２０Ｄに示すシーケンス図のような手順をとればよい。この実施の形態においては、第１角度プロファイル（Ｓ６０６−２）から第１到来角度を検出し（Ｓ６０７−２）、第２角度プロファイル（Ｓ６０６２−２）から第２到来角度を検出し（Ｓ６０７２−２）、と順次繰り返していく。そして、サイドローブの効果の影響が十分に小さくなって残りの信号が全て検出できるようになった時点で、残り全ての信号の到来方向をまとめて検出すればよい（Ｓ６１２−２）。ここで、第ｋ（ｋ＝２，３、・・・）角度プロファイル作成（Ｓ６０６ｋ−２）のためのトレーニング用ＡＷＶ設定（Ｓ６０３ｋ−２）においては、それまでに検出した第１から第（ｋ−１）の（ｋ−１）個の到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム走査を行うようにする。同様に、Ｓ６０８−２においては、第１から第ｋのｋ個の到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム走査を行う。また最後の信号まで、Ｓ６０３ｋ−２からＳ６０７ｋ−２の手順を繰り返してもよい。すなわち、１つの角度プロファイルから１つの到来角度を検出することを、全ての信号に対して繰り返してもよい。以上は送受信機５００（図２０Ａ〜Ｄの送受信機２）のトレーニングの説明であるが、送受信機４００（図２０Ａ〜Ｄの送受信機１）のトレーニングの部分についても同様である。
【００９９】
＜第６の実施の形態＞
例えば、第１から第ｋ番目までの伝搬路の信号強度が比較的強く、第（ｋ＋１）番目以降の伝搬路の信号強度が大きく落ちるような伝搬環境に対しては、図２１Ａ及び２１Ｂのシーケンス図に示すような手順が有効になる。この実施の形態においては、第１角度プロファイル（Ｓ６０６−２）を用いて、第１から第ｋ番目までの信号の到来方向の検出を行い（Ｓ６３１−２）、続いて取得する第２角度プロファイル（Ｓ６１１−２）を用いて第（ｋ＋１）番目以降の信号の検出を行う（Ｓ６３２−２）。ここで、第２角度プロファイル作成（Ｓ６１１−２）のためのトレーニング用ＡＷＶ設定（Ｓ６０８−２）においては、Ｓ６３１−２において検出した第１から第ｋ番目のｋ個の到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム走査を行うようにする。以上は送受信機５００（図２１の送受信機２）のトレーニングの説明であるが、送受信機４００（図２１の送受信機１）のトレーニングの部分についても同様である。
【０１００】
＜第７の実施の形態＞
第１の実施の形態の末尾でも述べたように、送受信機４００と送受信機５００に設定するＡＷＶの組合せを、初期トレーニング時の受信電力の順序を手掛かりに行うと、２つ以上の伝搬路の伝搬損失が近い値を有する場合、あるいは擬似オムニパターンの精度が悪い、すなわち放射方向によりアンテナ利得にばらつきがある場合などに、ＡＷＶの組合せにエラーが起こる可能性がある。ここでエラーとは、異なる伝搬路に対応するＡＷＶ同士が組み合わされてしまうことを意味する。このようなエラーが起こる確率は伝搬環境等に依存するものと考えられるが、エラーが高頻度で起こる場合には、本実施の形態で述べる手順を適用するとよい。
【０１０１】
本実施の形態においては、初期トレーニング時の受信電力の順序を手掛かりに送受信機間のＡＷＶを組み合わせるのではなく、記憶された送受信機４００用のＡＷＶと送受信機５００用のＡＷＶの全ての組合せについて、トレーニングを行い、通信品質の良いＡＷＶ組合せを確保することを特徴としている。シーケンス図の一例を図２２Ａ〜２２Ｃに示す。
【０１０２】
図２２Ａ〜２２Ｃは、図１８Ａ及び１８Ｂに示したシーケンス図の変形であり、図１８ＢのＳ６２５とＳ６２６との間にＳ６４１〜Ｓ６４７が追加されている。Ｓ６４１−１、Ｓ６４３−１及びＳ６４５−１において、送受信機４００は、記憶回路４０８に記憶された複数のＡＷＶを順に設定してトレーニング信号を送出する。Ｓ６４２−２〜Ｓ６４４−２において、送受信機５００は、記憶回路５０８に記憶された全てのＡＷＶを順に設定しながら、送受信機４００から送出されるトレーニング信号の受信処理を行う。ＡＷＶの全ての組み合わせについてトレーニング信号の送受信が完了した後、送受信機５００は、送受信機４００が送信に用いた送信用ＡＷＶ毎に最も通信品質の良好な受信用ＡＷＶを決定する。そして、送受信機５００は、通信品質の良好なＡＷＶの組み合わせを示すデータ列（データベース）を作成し（Ｓ６４６−２）、ＡＷＶの組み合わせを示すデータ列（データベース）を送受信機４００に送信する（Ｓ６４７−２）。送受信機４００は、送受信機５００から受信したデータベースを用いて記憶回路４０８に記憶されたＡＷＶ情報を更新する（Ｓ６４７−１）。
【０１０３】
一般に、複数の送受信機の間でＡＷＶの全ての組合せについて通信品質の測定を行うのは処理時間の観点で現実的ではない。しかし本実施の形態では、Ｓ６２５−１までの過程でＡＷＶの候補は少数に絞られているため、全ての組合せについて伝送品質を測定するために要する処理時間を抑制できる。図６、図１５に示した説明用の２次元の伝搬環境では３つの伝搬路を考えたが、実際の３次元のミリ波伝搬環境においても通信に適用可能な伝搬路の数は少数に限られることが想定される。例えば伝搬路が７つ存在した場合でも、全てのＡＷＶ組合せはたかだか４９である。
【０１０４】
また、処理時間を抑制するため、ＡＷＶの全ての組み合わせについて通信品質の測定を行う上記手順を以下に述べるように変更してもよい。はじめに、第１の実施の形態で述べた手順に従い送受信機４００と送受信機５００に設定するＡＷＶの組合せを、初期トレーニング時の受信電力あるいはその他の通信品質の順序を手掛かりに決定する。次に、それらのＡＷＶ組合せについて通信品質のテストを行い、予め決めておいた通信品質基準を満たさないＡＷＶ組合せについてのみ、一旦組合せを解除する。そして、通信品質基準を満たさないために組合せを解除されたＡＷＶに関して、全ての組合せについて通信品質のテストを行うことにより新たなＡＷＶ組合せの探索を行う。この後に、上記２回の通信品質テストの結果に基づきＡＷＶ組合せの優先順位を改めて決定するとよい。このような方法を採ることにより、初期トレーニングの結果に基づいて決定したＡＷＶ組合せのうち使用可能なものについては、改めて組合せ探索のための総当りによる通信品質測定に含める必要がなくなり、処理時間の短縮が実現できる。
【０１０５】
＜第８の実施の形態＞
以上の説明においては、ビームフォーミングにより指向性ビームを形成する送受信機間での通信を想定していた。しかし本発明は、固定ビームを形成する送受信機とビームフォーミングにより指向性ビームを形成する送受信機の通信にも適用可能である。送受信機４００を固定ビームの送受信機、送受信機５００をビームフォーミングにより指向性ビームを形成する送受信機とすると、この場合には送受信機５００についてのみトレーニングを行えばよいので、シーケンス図は例えば図２３のようになる。
【０１０６】
＜第９の実施の形態＞
以上の実施の形態においては、初期トレーニング時に、擬似オムニパターンを発生させた送受信機からトレーニング信号を送出し、他方の送受信機において、ＡＷＶを変化させながら受信信号を測定し、角度プロファイルの作成を行っていた。しかし、トレーニング信号を送出する送受信機のＡＷＶを変化させながら、擬似オムニパターンを発生させた他方の送受信機で受信信号の測定を行い、測定データを前者の送受信機にフィードバックすることにより角度プロファイルの作成を行うことも可能である。その場合のシーケンス図の一例を図２４Ａ及びＢに示す。
【０１０７】
この場合の角度プロファイルは、信号の放射方向と受信電力の関係を示すデータ列となる。また、受信した測定データをトレーニングを行っている送受信機側へ送信する処理（Ｓ８５２−１、Ｓ８５２−２、Ｓ８５４−１、Ｓ８５４−２、Ｓ８５６−１、Ｓ８５６−２、Ｓ８５８−１、Ｓ８５８−２）が挿入される。
【０１０８】
＜第１０の実施の形態＞
第１の実施の形態において、送受信機４００の送信機４０１のアンテナアレイ４０５−１〜Ｍと受信機４０２のアンテナアレイ４１１−１〜Ｎの距離は、伝搬路の距離に比べ十分小さく無視できると仮定した。同様に、送受信機５００の送信機５０１のアンテナアレイ５０５−１〜Ｋと受信機５０２のアンテナアレイ５１１−１〜Ｌの距離は、伝搬路の距離に比べ十分小さく無視できるとした。しかし、これらの送受アンテナ間距離に関する仮定は以下のような手順をとる場合には不要になる。
（ａ）一方の送受信機（例えば送受信機４００）を送信動作させ、そのアンテナアレイにおいて擬似オムニパターンを設定してトレーニング信号を送信する。
（ｂ）他方の送受信機（例えば送受信機５００）を受信動作させ、そのアンテナアレイのＡＷＶを変化させることによりビーム方向を走査する。
（ｃ）受信動作させた送受信機５００におけるトレーニング信号の受信結果に基づいて、送受信機５００における信号の到来方向と受信信号特性の関係を記述したデータ列を取得する。
この（ｂ）及び（ｃ）の処理は、第１の実施の形態で述べた方法に従い２度行う。２度目の処理におけるＡＷＶ設定の仕方が１度目と異なることも、第１の実施の形態で述べた通りである。
（ｄ）送受信機５００を受信動作させ、そのアンテナアレイにおいて擬似オムニパターンを設定する。
（ｅ）送受信機４００を送信動作させ、そのアンテナアレイのＡＷＶを変化させることによりビーム方向を走査する。
（ｆ）受信動作させた送受信機５００におけるトレーニング信号の受信結果を送信動作させた送受信機４００にフィードバックし、送信動作させた送受信機４００における信号の放射方向と対向する送受信機５００における受信信号特性との関係を記述したデータ列を取得する。
この（ｅ）及び（ｆ）の処理は、第１の実施の形態で述べた方法に従い２度行う。２度目の処理におけるＡＷＶ設定の仕方が１度目と異なることも、第１の実施の形態で述べた通りである。
以上の結果を使えば、送受信機４００の送信機と送受信機５００の受信機のＡＷＶ組合せ候補を求めることができる。（ａ）〜（ｆ）の処理を送受信機４００の受信機と送受信機５００の送信機について行えば、送受信機４００の受信機と送受信機５００の送信機のＡＷＶ組合せを求めることができる。
【０１０９】
ところで、上述した第１の実施の形態等においては、第１到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム方向（主ローブ方向）を走査する必要があった。以下では、そのためのＡＷＶの制御方法について述べる。
【０１１０】
この制御方法は、送受信機４００及び５００のハードウェア構成により異なる。具体的には、ＡＷＶ制御回路４０４−１〜Ｍ、及び５０４−１〜Ｍが、信号の位相と振幅の両方を制御する回路であるか、それとも位相のみを制御する回路であるかにより異なってくる。前者は、例えば、移相器と利得可変増幅器の直列接続で構成した場合であり、後者は移相器のみで構成した場合が該当する。また、上述の位相や振幅が、連続的に制御されるか、離散的に制御されるか、によってもＡＷＶ制御方法は異なってくる。位相に関して言えば、前者は例えばアナログ移相器を使用した場合であり、後者はデジタル移相器を使用した場合が該当する。従って以下では、これらのハードウェア構成から要請される条件別にＡＷＶ制御方法を示す。なお、一部の条件について複数の制御方法を提示する場合もある。それらは、アンテナアレイ特性、伝搬環境、処理・演算回路４０６、５０６の処理速度などの条件により選択されるべきものであり、相反するものではない。
【０１１１】
また、第５、及び第６の実施の形態においては、複数の到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム方向（主ローブ方向）を走査する必要があるが、この場合にも以下に述べるのと同様の方法が適用可能である。
【０１１２】
＜第１１の実施の形態＞
ＡＷＶの位相と振幅の両方を連続的に制御する場合の制御方法を述べる。以下の説明では等間隔線形アレイを想定しているが、非等間隔アレイ、2次元アレイ等のより一般的な場合についても同様の考え方が適用可能である。
【０１１３】
一般に、アンテナアレイ出力の所望複素信号をb(t)、アンテナアレイ出力の複素信号をy(t)とすると、それらの平均自乗誤差は、以下の式（３）により定義される。ここでE[・]は期待値演算を表す。
2010052835.tif 000005
さらに、アンテナアレイ入力の複素ベクトルは、以下の式（４）により定義できる。式（４）におけるxi(t) (i=1,2,・・・,M)は、アンテナアレイの各素子への入力信号を表す。これにより、アンテナアレイ出力は、以下の式（５）のように書くことができる。式（５）における上添字Hは複素共役転置を表す。
2010052835.tif 000006
2010052835.tif 000007
さらに、自己相関行列（autocorrelation matrix）は以下の式（６）により定義される。また、所望信号と入力信号の相関ベクトル（correlation vector）は以下の式（７）により定義される。ここで、上添字 * は複素共役を表す。
2010052835.tif 000008
2010052835.tif 000009
このとき、式（３）で定義される平均自乗誤差を最小にするＡＷＶは、以下の式（８）で与えられることが知られている。式（８）に示すＡＷＶは、ウィーナ解（Wiener solution）と呼ばれる。この事項は、例えば非特許文献７〜９に記載されている。
2010052835.tif 000010
【０１１４】
ここで、所望信号 b(t) の他に不要信号 n(t) が存在する状況を考え、それぞれの信号方向を θｂ、θｎとする。このとき、アンテナアレイ入力の複素ベクトルは、式（９）のように書くことができる。
2010052835.tif 000011
このとき、式（６）に示した自己相関行列の(k,l) 成分 (k,l=1,2,・・・,M) は、以下の式（１０）で表すことができる。dはアンテナアレイの素子間隔、λは電磁波の波長である。
2010052835.tif 000012
また、式（７）に示した所望信号と入力信号の相関ベクトルは、以下の式（１１）のように変形できる。
2010052835.tif 000013
【０１１５】
ここでの目的は、第１到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム方向（主ローブ方向）を走査することである。いま、ある方向から所望信号が到来し、第１到来方向から不要信号が到来している状況を考える。この場合、式（３）で与えられる平均自乗誤差を最小にするには、所望信号方向へ主ビームを向け、第１到来方向へヌル点を向ければよい。すなわち、θnを第１到来方向（固定値）とし、θbを主ビーム方向（変数）として、式（８）、（１０）及び（１１）により与えられるウィーナ解を計算すれば、所望のＡＷＶが得られることになる。式（１０）及び（１１）の計算においては、期待値E[|b(t)|2]、及びE[|n(t)|2]の値を設定しておく必要がある。これらの値は、主ビーム形成とヌル点形成の優先度の重みを決定づけるものであるから、状況に応じて、それらの優先度を考慮した上で適当な値を設定してやればよい。
【０１１６】
図２５に、上述した第１１の実施の形態の方法に基づきＡＷＶを決定することにより、第１到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム方向（主ローブ方向）を走査した場合の放射パターンの計算結果を示す。計算においては、６素子の等間隔線形アレイを仮定し、アンテナアレイの素子間隔をd=λ/2とした。また、E[|b(t)|2]=1.0、E[|n(t)|2]=0.1としている。ヌル点固定主ビーム走査の機能が良好に実現されていることが分かる。
【０１１７】
＜第１２の実施の形態＞
ＡＷＶの位相と振幅の両方、もしくは一方を連続的に制御する場合の制御方法を述べる。本実施の形態においては、先ず、主ビーム方向の電界強度Eb(W)、ヌル点方向の電界強度En(W)、主ビーム方向の周辺を除いた方向のサイドローブの電界強度の最大値Es(W)等から構成される評価関数を定義する。評価関数は、例えば、ＡＷＶの関数として式（１２）のように定義できる。
2010052835.tif 000014
ここで、kb、kn、ksはそれぞれの項の寄与の重み付けを設定する係数であり、伝搬環境やアンテナアレイ特性に応じて最適な値を設定すればよい。係数kbを正値とした場合には、通常kn、ksは負値とする。サイドローブの電界強度については、最大値の代わりに、複数のサイドローブの電界強度の平均値を評価関数に組み込んでもよい。次に、評価関数を最大（kb正の場合)とするＡＷＶを数値計算により求めればよい。
【０１１８】
＜第１３の実施の形態＞
ＡＷＶの位相と振幅の両方、もしくはいずれか一方を離散的に制御する場合の制御方法を述べる。この場合には、離散化された全てのＡＷＶの振幅もしくは位相又はそれらの組合せについて、アンテナアレイの放射パターンを計算、あるいはその代替手段により求めればよい。そして、主ビームの電界強度、ヌル深さ、主ビーム方向の周辺を除いた方向のサイドローブ特性等を考慮し、最適なＡＷＶを決定すればよい。その際、第１２の実施の形態で述べたような評価関数を定義し、自動的に最適なＡＷＶを決定するようにしてもよい。
【０１１９】
＜第１４の実施の形態＞
ＡＷＶの位相と振幅の両方を離散的に、もしくは一方を離散的に、他方を連続的に制御する場合の第１の制御方法を述べる。本実施の形態においては、第１１の実施の形態で述べた手順により一旦ＡＷＶを計算した後、その位相及び振幅を、ハードウェア構成に応じて離散化する。例えば、２ビット（４値）のデジタル移相器を用いて位相を離散的に制御する場合、ウィーナ解の位相が−π/4<arg(Wopt)≦π/4の場合にはarg(Wopt)=0、π/4<arg(Wopt)≦3π/4の場合にはarg(Wopt)=π/2、3π/4<arg(Wopt)≦5π/4の場合にはarg(Wopt)=π、5π/4<arg(Wopt)≦7π/4の場合にはarg(Wopt)=3π/2、といったように離散化すればよい。この離散化の法則は一例であり、別の法則を適用してもよい。振幅についても、同様に離散化が可能である。なお、位相と振幅の両方を離散化してもよいし、一方のみを離散化し他方を連続制御してもよい。本実施の形態の方法は、ウィーナ解を適当な精度で離散化することにより、近似解を求めることに相当する。
【０１２０】
＜第１５の実施の形態＞
第１１〜１４の実施の形態において、第１到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム方向（主ローブ方向）を走査するためのＡＷＶ制御方法について述べた。それらのＡＷＶの計算は、所望の角度分解能で離散化した主ビーム方向とヌル方向の全ての組合せ、もしくはその一部のそれぞれに対して、初期トレーニングの開始以前に行い、計算結果を記憶回路４０８、５０８等に備蓄し、初期トレーニングの際（例えば、図１８におけるＳ６０８−２、Ｓ６２０−１）に呼び出す方式にしてもよい。
【０１２１】
＜第１６の実施の形態＞
あるいは、初期トレーニングの際（例えば、図１８におけるＳ６０８−２、Ｓ６２０−１）に計算する方式としてもよい。
【０１２２】
ところで、上述した第１の実施の形態等においては、擬似オムニパターンを発生する必要があった。以下では、そのためのＡＷＶの制御方法について述べる。
【０１２３】
＜第１７の実施の形態＞
ＡＷＶの位相と振幅の両方、もしくはいずれか一方を連続的に制御する場合の制御方法を述べる。本実施の形態においては、先ず、所望の放射角度範囲における放射角度に対する電界強度の変動量等を考慮した評価関数を定義する。次に、評価関数を最小（評価関数が放射角度に対する電界強度の変動量の場合)とするＡＷＶを数値計算により求めればよい。
【０１２４】
＜第１８の実施の形態＞
ＡＷＶの位相と振幅の両方、もしくはいずれか一方を離散的に制御する場合の制御方法を述べる。この場合には、離散化された全てのＡＷＶの振幅もしくは位相又はそれらの組合せについて、アンテナアレイの放射パターンを計算、あるいはその代替手段により求めればよい。そして、所望の放射角度範囲における放射角度に対する電界強度の変動量等を考慮し、最適なＡＷＶを決定すればよい。その際、第１７の実施の形態で述べたように評価関数を定義し、自動的に最適なＡＷＶを決定するようにしてもよい。
【０１２５】
＜第１９の実施の形態＞
第１７及び１８の実施の形態において、擬似オムニパターンを発生するためのＡＷＶ制御方法について述べた。それらのＡＷＶの計算は初期トレーニングの開始以前に行い、計算結果を記憶回路４０８、５０８等に備蓄し、初期トレーニングの際（例えば、図１８におけるＳ６０２−１、Ｓ６１４−２）に呼び出す方式にしてもよい。
【０１２６】
ところで、上述した第１〜第１９の実施の形態の説明では、通信品質という語句を用いた。通信品質は、例えば、受信レベル、信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）、ビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）、パケット誤り率（ＰＥＲ：Packet Error Rate）、フレーム誤り率（ＦＥＲ：Frame Error Rate）など、通信品質を代表するものであればよく、そのうちの１つ又は複数を用いてもよい。また、通信品質の評価には、送信機４０１もしくは５０１の送信データ列に含まれるプリアンブル中の特定のデータ列を用いてもよい。
【０１２７】
また、上述した第１〜第１０の実施の形態における送受信機４００および５００によって行われるＡＷＶ候補の生成・切替に関する制御及び演算処理は、マイクロプロセッサ等のコンピュータに送受信機制御のためのプログラムを実行させることによって実現可能である。当該プログラムは、様々な種類の記憶媒体に格納することが可能であり、また、通信媒体を介して伝達されることが可能である。ここで、記憶媒体には、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭカートリッジ、バッテリバックアップ付きＲＡＭメモリカートリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性ＲＡＭカートリッジ等が含まれる。また、通信媒体には、電話回線等の有線通信媒体、マイクロ波回線等の無線通信媒体等が含まれ、インターネットも含まれる。
【０１２８】
例えば、第１の実施の形態の場合、送受信機制御プログラムを実行するコンピュータに、図１８Ａ及びＢのステップＳ６０２−１〜Ｓ６２７−１、並びに図１９のステップＳ７０３−１〜Ｓ７０５−１、Ｓ７０８−１〜Ｓ７１０−１の処理を実行させればよい。同様に、送受信機５００によって行われるＡＷＶ候補の生成・切替に関する制御及び演算処理も、マイクロプロセッサ等のコンピュータに送受信機制御のためのプログラムを実行させることによって実現可能である。例えば、第１の実施の形態の場合、送受信機制御プログラムを実行するコンピュータに、図１８Ａ及びＢのステップＳ６０３−２〜Ｓ６２７−２、並びに図１９のステップＳ７０２−２〜Ｓ７０５−２、Ｓ７０７−２〜Ｓ７１０−２の処理を実行させればよい。
【０１２９】
また、処理・演算回路４０６及び５０６だけでなく、送信回路４０３及び５０３の一部（変調処理等）、受信回路４０９及び５０９の一部（復調処理等）、制御回路４０７及び５０７等のデジタル信号処理又は機器制御に関する構成要素は、マイクロコンピュータ又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のコンピュータによって実現してよい。また、送受信機４００及び５００には、いわゆるソフトウェア・アンテナ技術を適用してもよい。具体的には、ＡＷＶ制御回路４０４−１〜Ｍ、４１０−１〜Ｎ、５０４−１〜Ｋ、５１０−１〜Ｌ、は、デジタルフィルタによって構成してもよく、ＤＳＰ等のコンピュータによって構成してもよい。
【０１３０】
以上の説明においては、２つの送受信機間で通信が行われている状況を例に説明を行った。しかし、３つ以上の送受信機が通信を行う状況においても本発明は適用可能である。
【０１３１】
以上の説明においては、送信動作させた送受信機で擬似オムニパターンを発生させた状態で、受信動作させた送受信機で主ビーム方向の操作、角度プロファイル作成等を行うとしていた。しかし、送受信機で発生させる擬似オムニパターンが十分な方向範囲をカバーできない場合、上記の手順を複数回に分けて行ってもよい。すなわち、ある擬似オムニパターンを発生させ角度プロファイルを取得した後、別の方向範囲をカバーする擬似オムニパターンを発生させ、再度角度プロファイルを取得する。最後に、得られた複数の角度プロファイルを用いて信号を特定すればよい。ここで、"十分な方向範囲"とは通信に使用する全ての伝搬路を含む方向範囲を意味する。このように複数の擬似オムニパターンの組合せで必要な角度範囲をカバーする方法自体は、非特許文献５に開示されている。
【０１３２】
なお、特願2008-240156号（2008年9月19日出願）に記載された発明は、上述したサイドローブの影響が問題とならない伝搬環境下、もしくはアンテナアレイ使用下において、簡易かつ短時間にＡＷＶを決定する手段を提供するものである。これに対して、上述した各実施の形態にかかる発明は、特願2008-240156号に比較すると手順が複雑となり処理時間が増大するものの、サイドローブの効果が問題となる条件下においても高精度にＡＷＶ決定を行える手段を提供するものである。従って、両者は相反するものではなく、条件により使い分けられるべきものである。
【０１３３】
本発明は、上述した各実施の形態に限られず、例えば特許文献４及び非特許文献５に開示されているようなビームフォーミングを行う無線通信機において、トレーニング信号の送受信結果に基づいて通信に使用するＡＷＶを決定する際に広く適用可能である。
【０１３４】
また、本発明の思想には、以下の第１〜第６の例に示す方法も含まれる。
＜第１の例＞
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子から送信される信号または前記アンテナ素子で受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（以下、ＡＷＶ）制御回路とを個々に備えた複数の通信機が通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも２つ以上のアンテナ素子のＡＷＶを独立に制御するに際して、
（ａ）：前記複数の通信機のうち第１の通信機が有する前記アンテナアレイに固定ビームパターンを設定するとともに、前記第１の通信機からトレーニング信号を送信し、
（ｂ）：前記複数の通信機のうち第２の通信機が有する前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることによりビーム方向を走査しながら、前記第２の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
（ｃ）：前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第２の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第１のデータ列を取得し、
（ｄ）：前記第１のデータ列を用いて前記第２の通信機における一つの信号の到来方向（以下、第１の到来方向）を決定するとともに、前記第１の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求め、
（ｅ）:前記第２の通信機が有する前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることにより、前記第１の到来方向にヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第２の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
（ｆ）：前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第２の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第２のデータ列を取得し、
（ｇ）：前記第２のデータ列を用いて決定した前記第２の通信機における複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶをそれぞれの信号に対して求め、
（ｈ）：前記第１及び第２の通信機による前記トレーニング信号の送信動作と受信動作を入れ替えて前記（ａ）乃至（ｇ）を実行することにより、前記第１の通信機における第１の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶ、及び第２のデータ列を用いて決定する複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求め、
（ｉ）：前記（ｄ）、（ｇ）の手順で求めたＡＷＶと、（ｈ）の手順で求めたＡＷＶの組み合わせを前記第１及び第２の通信機の間の通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
【０１３５】
＜第２の例＞
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子から送信される信号または前記アンテナ素子で受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（以下、ＡＷＶ）制御回路とを個々に備えた複数の通信機が通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも２つ以上のアンテナ素子のＡＷＶを独立に制御するに際して、
（ａ）：前記複数の通信機のうち第１の通信機が有する前記アンテナアレイに固定ビームパターンを設定するとともに、前記第１の通信機からトレーニング信号を送信し、
（ｂ）：前記複数の通信機のうち第２の通信機が有する前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることによりビーム方向を走査しながら、前記第２の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
（ｃ）：前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第２の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第１のデータ列を取得し、
（ｄ）：前記第１のデータ列を用いて前記第２の通信機における一つの信号の到来方向（以下、第１の到来方向）を決定するとともに、前記第１の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求め、
（ｅ）：下記（ｅ１）〜（ｅ３）を、ｋ＝２から必要数まで繰返し、
（ｅ１）:前記第２の通信機が有する前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることにより、前記第１から第（ｋ−１）の到来方向全てにヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第２の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
（ｅ２）：前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第２の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第ｋのデータ列を取得し、
（ｅ３）：前記第ｋのデータ列を用いて前記第２の通信機における一つの信号の到来方向（以下、第ｋの到来方向）を決定するとともに、前記第ｋの到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求める
（ｆ）前記第２の通信機が有する前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることにより、前記第１から第ｋの到来方向全てにヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第２の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
（ｇ）：前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第２の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第（ｋ＋１）のデータ列を取得し、
（ｈ）：前記第（ｋ＋１）のデータ列を用いて決定した前記第２の通信機における複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶをそれぞれの信号に対して求め、
（ｉ）：前記第１及び第２の通信機による前記トレーニング信号の送信動作と受信動作を入れ替えて前記（ａ）乃至（ｈ）を実行することにより、前記第１の通信機における第１乃至第ｋの到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶ、及び第（ｋ＋１）のデータ列を用いて決定する複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求め、
（ｊ）：前記（ｄ）、（ｅ３）、及び（ｈ）の手順で求めたＡＷＶと、（i）の手順で求めたＡＷＶの組み合わせを前記第１及び第２の通信機の間の通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
【０１３６】
＜第３の例＞
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子から送信される信号または前記アンテナ素子で受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（以下、ＡＷＶ）制御回路とを個々に備えた複数の通信機が通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも２つ以上のアンテナ素子のＡＷＶを独立に制御するに際して、
（ａ）：前記複数の通信機のうち第１の通信機が有する前記アンテナアレイに固定ビームパターンを設定するとともに、前記第１の通信機からトレーニング信号を送信し、
（ｂ）：前記複数の通信機のうち第２の通信機が有する前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることによりビーム方向を走査しながら、前記第２の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
（ｃ）：前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第２の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第１のデータ列を取得し、
（ｄ）：前記第１のデータ列を用いて前記第２の通信機におけるｋ個（ｋは２以上の自然数）の信号の到来方向（以下、第１、第２、・・・、第ｋの到来方向）を決定するとともに、前記第１、第２、・・・、第ｋそれぞれの到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求め、
（ｅ）:前記第２の通信機が有する前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることにより、前記第１、第２、・・・、第ｋ全ての到来方向にヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第２の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
（ｆ）：前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第２の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第２のデータ列を取得し、
（ｇ）：前記第２のデータ列を用いて決定した前記第２の通信機における複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶをそれぞれの信号に対して求め、
（ｈ）：前記第１及び第２の通信機による前記トレーニング信号の送信動作と受信動作を入れ替えて前記（ａ）乃至（ｇ）を実行することにより、前記第１の通信機における第１乃至第ｋそれぞれの到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶ、及び第２のデータ列を用いて決定する複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求め、
（ｉ）：前記（ｄ）、（ｇ）の手順で求めたＡＷＶと、（ｈ）の手順で求めたＡＷＶの組み合わせを前記第１及び第２の通信機の間の通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
【０１３７】
＜第４の例＞
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子から送信する信号または前記アンテナ素子で受信する信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（ＡＷＶ）制御回路とを個々に備えた複数の通信機が通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも２つ以上のアンテナ素子のＡＷＶを独立に制御するに際して、
（ａ）：前記複数の通信機のうち第１の通信機が受信動作を行うとともに、そのアンテナアレイに固定ビームパターンを設定し、
（ｂ）：前記複数の通信機のうち第２の通信機がそのアンテナアレイのＡＷＶを変化させることによりビーム方向を走査しながらトレーニング信号を放射し、
（ｃ）：前記第１の通信機において測定された前記トレーニング信号の受信結果を示す受信信号データを前記第２の通信機へフィードバックし、
（ｄ）：前記受信信号データに基づいて、前記第２の通信機における信号の放射方向と前記第１の通信機における受信信号特性の関係を表す第１のデータ列を取得し、
（ｅ）：前記第１のデータ列を用いて前記第２の通信機における一つの信号の放射方向（以下、第１の放射方向）を決定するとともに、前記第１の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求め、
（ｆ）：前記第２の通信機が有する前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることにより、前記第１の放射方向にヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、トレーニング信号を放射し、
（ｇ）：前記第１の通信機において測定された前記トレーニング信号の受信結果を示す受信信号データを前記第２の通信機へフィードバックし、
（ｈ）：前記受信信号データに基づいて、前記第２の通信機における信号の放射方向と前記第１の通信機における受信信号特性の関係を表す第２のデータ列を取得し、
（ｉ）：前記第２のデータ列を用いて決定した複数または単数の信号の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶをそれぞれの信号に対して求め、
（ｊ）：前記第１及び第２の通信機による前記トレーニング信号の送信動作と受信動作を入れ替えて前記（ａ）乃至（ｉ）を実行することにより、前記第１の通信機における複数または単数の信号の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶをそれぞれの信号に対して求め、
（ｋ）：前記（ｅ）、（ｉ）の手順で求めたＡＷＶと、前記（ｊ）の手順で求めたＡＷＶの組み合わせを前記第１及び第２の通信機の間の通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
【０１３８】
＜第５の例＞
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子から送信する信号または前記アンテナ素子で受信する信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（ＡＷＶ）制御回路とを備えた第１の通信機と、固定のビームパターンを用いる第２の通信機との間で通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも２つ以上のアンテナ素子のＡＷＶを独立に制御するに際して、
前記第２の通信機からトレーニング信号が送信されている状態で、前記第１の通信機が受信動作をし、前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることによりビーム方向を走査し、
前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第１の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第１のデータ列を取得し、
前記第１のデータ列を用いて前記第１の通信機における一つの信号の到来方向（以下、第１の到来方向）を決定するとともに、前記第１の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求め、
前記第１の通信機が有する前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることにより、前記第１の到来方向にヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第１の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第１の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第２のデータ列を取得し、
前記第２のデータ列を用いて決定した前記第１の通信機における複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶをそれぞれの信号に対して求め、
前記第１及び第２のデータ列を用いて求めたＡＷＶを前記第１及び第２の通信機の間の無線通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
【０１３９】
＜第６の例＞
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成するアンテナ素子から送信する信号または前記アンテナ素子で受信する信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル（ＡＷＶ）制御回路とを備えた第１の通信機と、固定のビームパターンを用いる第２の通信機との間で通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも２つ以上のアンテナ素子のＡＷＶを独立に制御するに際して、
前記第２の通信機が受信動作をしている状態で、前記第１の通信機が送信動作をし、前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることによりビーム方向を走査しながらトレーニング信号を放射し、
前記第２の通信機において測定された前記トレーニング信号の受信結果を示す受信信号データを前記第１の通信機へフィードバックし、
前記受信信号データに基づいて、前記第１の通信機における信号の放射方向と前記第２の通信機における受信信号特性の関係を表す第１のデータ列を作成し、
前記第１のデータ列を用いて前記第１の通信機における一つの信号の放射方向（以下、第１の放射方向）を決定するとともに、前記第１の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶを求め、
前記第１の通信機が有する前記アンテナアレイのＡＷＶを変化させることにより、前記第１の放射方向にヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第１の通信機から前記トレーニング信号を放射し、
前記第２の通信機において測定された前記トレーニング信号の受信結果を示す受信信号データを前記第１の通信機へフィードバックし、
前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第１の通信機における信号の放射方向と前記第２の通信機における受信信号特性の関係を表す第２のデータ列を取得し、
前記第２のデータ列を用いて決定した複数または単数の信号の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するＡＷＶをそれぞれの信号に対して求め、
前記第１及び第２のデータ列を用いて求めたＡＷＶを前記第１及び第２の通信機の間の無線通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
【０１４０】
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【０１４１】
この出願は、２００８年１１月４日に出願された日本出願特願２００８−２８２６９７及び２００９年５月２６日に出願された日本出願特願２００９−１２６８０４を基礎とする優先権を主張し、これらの開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１４２】
４００、５００  送受信機
４０１、８０１、８１、９１  送信機
４０２、５０２、８２、９２  受信機
４０３、５０３  送信回路
４０４−１〜Ｍ、５０４−１〜Ｋ  ＡＷＶ（アレイ重みベクトル）制御回路
４０５−１〜Ｍ、５０５−１〜Ｋ  送信アンテナアレイ
４０６、５０６  処理・演算回路
４０７、５０７  制御回路
４０８、５０８  記憶回路
４０９、５０９  受信回路
４１０−１〜Ｎ、５１０−１〜Ｌ  ＡＷＶ（アレイ重みベクトル）制御回路
４１１−１〜Ｎ、５１１−１〜Ｌ  受信アンテナアレイ
４１３、５１３  制御回路
８３  ビームパターン（イメージ）
８４、８５  反射体
８６  人体
６１  壁
【図１】
2010052835.tif 000015
【図２】
2010052835.tif 000016
【図３】
2010052835.tif 000017
【図４】
2010052835.tif 000018
【図５】
2010052835.tif 000019
【図６】
2010052835.tif 000020
【図７】
2010052835.tif 000021
【図８】
2010052835.tif 000022
【図９】
2010052835.tif 000023
【図１０】
2010052835.tif 000024
【図１１】
2010052835.tif 000025
【図１２】
2010052835.tif 000026
【図１３】
2010052835.tif 000027
【図１４】
2010052835.tif 000028
【図１５】
2010052835.tif 000029
【図１６】
2010052835.tif 000030
【図１７】
2010052835.tif 000031
【図１８Ａ】
2010052835.tif 000032
【図１８Ｂ】
2010052835.tif 000033
【図１９】
2010052835.tif 000034
【図２０Ａ】
2010052835.tif 000035
【図２０Ｂ】
2010052835.tif 000036
【図２０Ｃ】
2010052835.tif 000037
【図２０Ｄ】
2010052835.tif 000038
【図２１Ａ】
2010052835.tif 000039
【図２１Ｂ】
2010052835.tif 000040
【図２２Ａ】
2010052835.tif 000041
【図２２Ｂ】
2010052835.tif 000042
【図２２Ｃ】
2010052835.tif 000043
【図２３】
2010052835.tif 000044
【図２４Ａ】
2010052835.tif 000045
【図２４Ｂ】
2010052835.tif 000046
【図２５】
2010052835.tif 000047
【図２６Ａ】
2010052835.tif 000048
【図２６Ｂ】
2010052835.tif 000049
【図２７】
2010052835.tif 000050
【図２８】
2010052835.tif 000051
【国際調査報告】
2010052835.tif 000052
2010052835.tif 000053
2010052835.tif 000054
2010052835.tif 000055