(57)【要約】      （修正有）【課題】ナロービームアンテナ使用時の切断されたリンクを置換するための時間を短縮する。【解決手段】  通信システム０は、第１のナロービームアンテナ３１を有する第１のステーション１と、第２のナロービームアンテナ４１を有する第２のステーション２とを備え、第１及び第２のステーション１、２は、それぞれ第１及び第２のナロービームアンテナ３１、４１を介して、無線通信のための第１の通信パス７ａを確立する。このような通信システムでは、第１の通信パスを介する通信が不意に出現する障害物によって妨害される虞がある。この結果、データ伝送レートが低下する。本発明では、第１及び第２のステーション１、２は、第１及び第２のナロービームアンテナ３１、４１を介する無線通信のための、第１の通信パス７ａとは空間的に異なる少なくとも１つの代替の通信パス７ｂ、７ｃを自動的に確立する。【選択図】  図１
2006148928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のナロービームアンテナ（３１）を有する第１のステーション（１）と、
第２のナロービームアンテナ（４１）を有する第２のステーション（２）とを備え、
上記第１及び第２のステーション（１、２）は、上記第１及び第２のナロービームアンテナ（３１、４１）を介する無線通信のための第１の通信パス（７ａ；７ｄ）を確立し、
上記第１及び第２のステーション（１、２）は、上記第１及び第２のナロービームアンテナ（３１、４１）を介する無線通信のための、上記第１の通信パス（７ａ；７ｄ）とは空間的に異なる少なくとも１つの代替の通信パス（７ｂ、７ｃ；７ｃ）を自動的に確立する通信システム（０）。
【請求項２】
上記第１のステーション（１）は、少なくとも２つの第１のナロービームアンテナ（３１、３２、３３；３１、３２、３３、３４、３ｎ）を備え、
上記第２のステーション（２）は、少なくとも２つの第２のナロービームアンテナ（４１、４２、４３；４１、４２、４３、４４、４ｎ）を備え、
上記第１及び第２のステーション（１、２）は、上記第１の通信パス（７ａ；７ｄ）を維持するとともに、更なる上記第１及び第２のナロービームアンテナ（３２、３３、４２、４３；３２、３３、３４、３ｎ、４２、４３、４４、４ｎ）を介する無線通信のための、該第１の通信パス（７ａ；７ｄ）とは空間的に異なる少なくとも１つの更なる通信パス（７ｂ、７ｃ；７ｃ）を確立することを特徴とする請求項１記載の通信システム（０）。
【請求項３】
上記第１のステーション（１）は、第１のワイドビームアンテナ（８）を更に備え、及び／又は上記第２のステーション（２）は、第２のワイドビームアンテナ（９）を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載の通信システム（０）。
【請求項４】
上記第１及び第２のステーション（１、２）は、あるナロービームアンテナ（３１、３２、３３、４１、４２、４３；３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎ）を用いて、ある通信パス（７ａ、７ｂ、７ｃ；７ａ、７ｃ、７ｄ）を介して受信した信号の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定する第１及び第２のセンサ（１０、１１）を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の通信システム（０）。
【請求項５】
上記第１及び第２のステーション（１、２）は、ナロービームアンテナ（３１、３２、３３、４１、４２、４３；３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎ）のある対のある通信パス（７ａ、７ｂ、７ｃ；７ａ、７ｃ、７ｄ）について判定された上記受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を保存する第１及び／又は第２のメモリ（１２、１３）を更に備えることを特徴とする請求項４記載の通信システム（０）。
【請求項６】
上記ある通信パス（７ａ、７ｂ、７ｃ；７ａ、７ｃ、７ｄ）のあるナロービームアンテナ（３１、３２、３３、４１、４２、４３；３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎ）について判定された受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値は、それぞれ上記第１及び／又は第２のメモリ（１２、１３）内の第１／第２のＲＳＳＩ行列（１４、１５；１４’１５’）に保存されることを特徴とする請求項５記載の通信システム（０）。
【請求項７】
上記第１のステーション（１）及び／又は上記第２のステーション（２）は、第１及び第２のナロービームアンテナの対（３１、４１、３２、３３、４２、４３；３２、３３、３４、３ｎ；４２、４３、４４、４ｎ）によって確立される直接通信パス（７ｄ）及び間接通信パス（７ａ、７ｂ、７ｃ）を弁別する弁別手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の通信システム（０）。
【請求項８】
上記第１のステーション（１）及び／又は上記第２のステーション（２）は、第１及び第２のナロービームアンテナの対（３１、４１）によって確立された直接通信パス（７ｄ）及び第１及び第２のナロービームアンテナの他の対（３２、３３、４２、４３；３２、３３、３４、３ｎ；４２、４３、４４、４ｎ）によって確立された間接通信パス（７ａ、７ｂ、７ｃ）を弁別する弁別手段を更に備えることを特徴とする請求項２乃至７いずれか１項記載の通信システム（０）。
【請求項９】
上記第１及び第２のステーション（１、２）は、直接通信パス（７ｄ）に用いられる各ナロービームアンテナ（３１、３２、３３、４１、４２、４３；３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎ）と、間接通信パス（７ａ、７ｂ、７ｃ）に用いられる各ナロービームアンテナ（３１、３２、３３、４１、４２、４３；３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎ）との間の相対的距離を判定する判定手段を更に備えることを特徴とする請求項２乃至７いずれか１項記載の記載の通信システム（０）。
【請求項１０】
上記第１及び第２のステーション（１、２）は、妨害された直接通信パス（７ｄ）を、高いＲＳＳＩ値及び該妨害された直接通信パス（７ｄ）に用いられている各ナロービームアンテナ（３１、３２、３３、４１、４２、４３；３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎ）への距離が相対的に短い第１及び第２のナロービームアンテナ（３１、３２、３３、４１、４２、４３；３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎ）を用いることによって置換する第１及び第２のコントローラ（１６、１７）を更に備えることを特徴とする請求項９記載の通信システム（０）。
【請求項１１】
上記第１及び第２のコントローラ（１６、１７）は、妨害された間接通信パス（７ａ、７ｂ、７ｃ）を、高いＲＳＳＩ及び該妨害された直接通信パス（７ｄ）のために用いられている各ナロービームアンテナ（３１、３２、３３、４１、４２、４３；３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎ）への距離が相対的に中間又は長い第１及び第２のナロービームアンテナ（３１、３２、３３、４１、４２、４３；３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎ）を用いることによって置換することを特徴とする請求項１０記載の通信システム（０）。
【請求項１２】
上記第１及び第２のステーション（１、２）は、固定局又は準固定局であることを特徴とする請求項１乃至１１いずれか１項記載の通信システム（０）。
【請求項１３】
上記第１及び第２のナロービームアンテナ（３１、３２、３３、４１、４２、４３；３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎ）は、切換型ビームアンテナ、適応型アンテナアレー又は機械的／手動ステアリングアンテナであることを特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項記載の通信システム（０）。
【請求項１４】
当該通信システム（０）は、屋内通信システム（０）であることを特徴とする請求項１乃至１３いずれか１項記載の通信システム（０）。
【請求項１５】
上記第１及び第２のステーション（１、２）は、上記通信パス（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）を介する、約６０ＧＨｚの伝送周波数を用いる双方向無線通信に適応化されていることを特徴とする請求項１乃至１４いずれか１項記載の通信システム（０）。
【請求項１６】
第１のステーション（１）及び第２のステーション（２）の間の無線通信を提供する通信方法において、
上記第１のステーション（１）の第１のナロービームアンテナ（３１）及び上記第２のステーション（２）の第２のナロービームアンテナ（４１）を介してプライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）を確立するステップと、
上記第１のステーション（１）の上記第１のナロービームアンテナ（３１）及び上記第２のステーション（２）の上記第２のナロービームアンテナ（４１）を介して上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）とは空間的に異なる少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）を確立するステップとを有する通信方法。
【請求項１７】
上記第１のステーション（１）の他の第１のナロービームアンテナ（３２、３３；３２、３３、３４、３ｎ）及び上記第２のステーション（２）の他の第２のナロービームアンテナ（４２、４３；４２、４３、４４、４ｎ）を介して、上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）とは空間的に異なる少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）を確立するステップと、
上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）及び／又は上記少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）を介して、上記第１及び第２のステーション（１、２）の間で無線通信を実行するステップとを更に有する請求項１６記載の通信方法。
【請求項１８】
上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）を確立するステップは、
上記第１のステーション（１）の全ての第１のナロービームアンテナ（３１、３２、３３；３１、３２、３３、３４、３ｎ）を順次使用して、該第１のステーション（１）から上記第２のステーション（２）に検査信号を送信し、該第１のステーション（１）の各第１のナロービームアンテナ（３１、３２、３３；３１、３２、３３、３４、３ｎ）について、該第２のステーション（２）が受信した検査信号の個々の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定するステップと、
プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）を確立するために最良の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を有する上記第１のステーション（１）の各第１のナロービームアンテナ（３１）を選択するステップと、
上記第１のステーション（１）の上記選択された第１のナロービームアンテナ（３１）を用いて、上記第１のステーション（１）から上記第２のステーション（２）に検査信号を送信し、該検査信号を、上記第２のステーション（２）の全ての第２のナロービームアンテナ（４１、４２、４３；４１、４２、４３、４４、４ｎ）を順次用いて受信し、該各第２のナロービームアンテナ（４１、４２、４３；４１、４２、４３、４４、４ｎ）について、該第２のステーション（２）の第２の各ナロービームアンテナ（４１、４２、４３；４１、４２、４３、４４、４ｎ）が受信した上記検査信号の個々の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定するステップと、
プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）を確立するために最良の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を有する上記第２のステーション（２）の第２の各ナロービームアンテナ（４１）を選択するステップとを有することを特徴とする請求項１６又は１７記載の通信方法。
【請求項１９】
上記第１のステーション（１）から上記第２のステーション（２）に検査信号を送信するステップは、
上記第１のステーション（１）の第１のナロービームアンテナ（３１、３２、３３；３１、３２、３３、３４、３ｎ）と、上記第２のステーション（２）の第２のワイドビームアンテナ（９）とを用いて該第１のステーション（１）から該第２のステーション（２）に検査信号を送信するステップと、
上記第１のナロービームアンテナ（３１、３２、３３；３１、３２、３３、３４、３ｎ）から受信した上記検査信号の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定するステップと、
上記第１のステーション（１）の他の第１のナロービームアンテナ（３１、３２、３３；３１、３２、３３、３４、３ｎ）を用いて、上記第１のステーション（１）から上記第２のステーション（２）に更なる検査信号を送信し、該第２のステーション（２）の上記第２のワイドビームアンテナ（９）によって、該更なる検査信号を受信し、該第１のステーション（１）の全ての第１のナロービームアンテナ（３１、３２、３３；３１、３２、３３、３４、３ｎ）について、個々の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値が判定されるまで、上記他の第１のナロービームアンテナ（３１、３２、３３；３１、３２、３３、３４、３ｎ）から受信した上記更なる検査信号の他の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定するステップとを有することを特徴とする請求項１８記載の通信方法。
【請求項２０】
上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）を確立するステップは、
上記第１のステーション（１）の第１のワイドビームアンテナ（８）及び上記第２のステーション（２）の第２のワイドビームアンテナ（９）を介して、上記第１及び第２のステーション（１、２）の間で予備的な通信パス（ＬＤＲＳ）を確立し、該第１及び第２のステーション（１、２）のそれぞれの存在を検出するステップによって開始されることを特徴とする請求項１６乃至１９いずれか１項記載の通信方法。
【請求項２１】
上記送信側のステーション（１；２）の各ナロービームアンテナ（３１  ３２、３３；３１、３２、３３、３４、３ｎ；４１、４２、４３；４１、４２、４３、４４、４ｎ）について、受信側のステーション（２；１）が受信した検査信号の個々の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定するステップは、該受信側のステーション（２；１）から送信側のステーション（１；２）に該判定された受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を送信するステップを有することを特徴とする請求項１８乃至２０いずれか１項記載の通信方法。
【請求項２２】
上記個々の第１及び第２のナロービームアンテナ（３１  ３２、３３；３１、３２、３３、３４、３ｎ；４１、４２、４３；４１、４２、４３、４４、４ｎ）について判定された個々の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値は、それぞれ第１及び第２のＲＳＳＩテーブル（１４、１５；１４’、１５’）に保存されることを特徴とする請求項１８乃至２１いずれか１項記載の通信方法。
【請求項２３】
上記少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）を確立するステップは、
上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）のために用いられる第１／第２の各ナロービームアンテナ（３１、４１）と、第１／第２の未使用のナロービームアンテナ（３２、３３；３２、３３、３４、３ｎ；４２、４３；４２、４３、４４、４ｎ）との間の相対的距離を判定するステップと、
十分高い受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値と、上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）のために用いられる第１／第２の各ナロービームアンテナ（３１、４１）に対して十分な距離とを有する未使用の第１及び第２のナロービームアンテナ（３２、３３；３２、３３、３４、３ｎ；４２、４３；４２、４３、４４、４ｎ）を特定するステップと、
上記特定された第１及び第２のナロービームアンテナ（３２、３３；３２、３３、３４、３ｎ；４２、４３；４２、４３、４４、４ｎ）を用いて上記少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）を確立するステップとを有することを特徴とする請求項１６乃至２２いずれか１項記載の通信方法。
【請求項２４】
上記少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）を確立するステップは、  上記十分高い受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値と、上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）のために用いられる第１／第２の各ナロービームアンテナ（３１、４１）に対して十分な距離とを有する未使用の更なる第１及び第２のナロービームアンテナ（３２、３３；３２、３３、３４、３ｎ；４２、４３；４２、４３、４４、４ｎ）が特定されなくなるまで、上記特定された第１及び第２のナロービームアンテナ（３２  ３３；３２、３３、３４、３ｎ；４２、４３；４２、４３、４４、４ｎ）を用いることによって実行されることを特徴とする請求項２３記載の通信方法。
【請求項２５】
上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）及び／又は上記少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）を介して、上記第１及び第２のステーション（１、２）の間で無線通信を実行するステップは、
プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）及び少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）が利用可能であるかを判定するステップと、
上記プライマリ通信パス（７ａ、７ｄ）及び少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）が利用可能である場合、無線通信のために上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）を用い、上記判定のステップ（Ｓ３１）に戻るステップと、
上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）が利用可能であり、少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）が利用可能でない場合、無線通信のために該プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）を用い、少なくとも１つの新たなセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）を確立するステップと、
上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）が利用可能ではなく、上記少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）が利用可能である場合、無線通信のために該セカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）を用い、新たなプライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）を確立するステップと、
上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）も少なくとも１つのセカンダリ通信パス（７ｂ、７ｃ）も利用可能ではない場合、上記プライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）を確立するステップに戻るステップとを有することを特徴とする請求項１６乃至２４いずれか１項記載の通信方法。
【請求項２６】
上記新たなプライマリ通信パス（７ａ；７ｄ）を確立するステップは、最も高い利用可能な信号強度インジケータＲＳＳＩ値を有するそれぞれの第１及び第２のナロービームアンテナ（３１  ３２  ３３；３１、３２、３３、３４、３ｎ；４１、４２、４３；４１、４２、４３、４４、４ｎ）を用いることによって実行されることを特徴とする請求項２５記載の通信方法。
【請求項２７】
上記第１及び第２のステーション（１、２）の間で上記プライマリ通信パス及び／又は少なくとも１つのセカンダリ通信パス、（７ａ、７ｂ、７ｃ；７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）を介して無線通信を実行するステップは、約６０ＧＨｚの伝送周波数を用いた双方向無線伝送によって実行されることを特徴とする請求項１６乃至２６いずれか１項記載の通信方法。
【請求項２８】
電子機器のマイクロプロセッサの内部メモリに直接ロード可能であり、該マイクロプロセッサによって実行されると、請求項１６乃至２７いずれか１項記載の通信方法のステップを実行するソフトウェアコード部分を含むコンピュータプログラム製品。
【請求項２９】
当該コンピュータプログラム製品は、コンピュータにより読取可能な媒体上で実現されていることを特徴とする請求項２８記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信は、さまざまな技術分野で用いられている。典型的な具体例としては、携帯電話機、無線ＬＡＮ、携帯無線機（walkie-talkie）、無線システム及びポイントツーポイント無線システム等がある。
【０００３】
各通信システムが対応する通信半径は、基本的に、用いられる技術に依存する。ＧＳＭ及びＵＭＴＳは、最大約１０ｋｍの通信半径に適合し、無線ＬＡＮは、通常、約１００ｍに制限され、ブルートゥースシステムは、通常、約２０ｍに制限される。通信技術の通信距離は、主に、用いられる送信周波数と出力電力によって決まる。ここで、ＧＳＭ／ＵＭＴＳのために用いられる伝送周波数では、大気への電磁波の吸収は殆ど生じないが、６０ＧＨｚ帯域では、電磁波が大気に多く吸収される。したがって、６０ＧＨｚ帯域は、中距離及び短距離の通信半径に向いている。
【０００４】
更に、各無線通信技術に用いられるアンテナの種類は、それぞれの応用分野に応じて異なる。
【０００５】
例えば、多数の受信機に信号を送信する必要がある場合又は受信機の場所が未知であるか頻繁に変化するような場合には、ワイドビームアンテナが使用される。
【０００６】
一方、１つ又は少なくとも非常に限定的な数の受信機に信号を送信する場合であって、各受信機が固定又は少なくとも準固定である場合、ナロービームアンテナを用いることができる。
【０００７】
高いデータレートのシステム（例えば、１Ｇｂｐｓ以上）でワイドビームアンテナを用いると、マルチパスフェージング効果のための問題が生じやすい。このマルチパスフェージング効果は、受信局で経験される同じ伝送の電波経路間における伝送時間の相違によって生じる。
【０００８】
マルチパスフェージング効果を図１２に示す。
【０００９】
図１２に示すように、送信側の第１のステーション１２０及び受信側の第２のステーション１２２の両方で例えば、１００°の電力半値幅（ＨＰＢＷ）を有するワイドビームアンテナ１２１、１２３を用い、見通し内（line-of-sight：ＬＯＳ）通信パス１２ｆが障害物１２４によって遮蔽されている場合、第１のステーション１２０と、第２のステーション１２２との間には、複数の反射表面１２５、１２６、１２７、１２８、１２９のために、複数の反射パスの１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅが存在する。データ伝送レートが高い（例えば、１Ｇｂｐｓ以上）場合、チャンネル遅延拡散は、数十シンボル期間に亘り、深刻な周波数選択性フェージングのために深刻なシンボル間干渉（inter-symbol interference：ＩＳＩ）が生じる。
【００１０】
図１２から明らかなように、マルチパスフェージング効果は、多くの反射表面１２５、１２６、１２７、１２８、１２９（例えば、壁）が存在する都心部又は屋内環境で生じやすい。
【００１１】
このような見通し外（no-line-of-sight：ＮＬＯＳ）ユーザシナリオを解決するための２つの手法が知られている。
【００１２】
一方の手法では、線形の判定帰還型（decision feedback）又は最尤系列推定（maximum likelihood sequence estimation：ＭＬＳＥ）等化器を含むチャンネル等化器を採用する。なお、チャンネル遅延拡散がシンボル期間よりはるかに長い場合、この等化器は、複雑になり、多くの処理能力を必要とする。
【００１３】
他方の手法は、無線ＬＡＮシステムに既に採用されている直交波周波数分割多重（orthogonal frequency division multiplexing：ＯＦＤＭ）技術である。但し、固有の線形変調及びピーク対平均比が高いという問題のために、ＯＦＤＭ技術で用いられる電力増幅器（power amplifier：ＰＡ）の電力消費量は非常に大きい。
【００１４】
このように、いずれの手法も高速で複雑な信号処理回路を必要とする。
【００１５】
見通し外（ＮＬＯＳ）ユーザシナリオにおいて、チャンネル歪みを低減するために、図１３に示すように、一方でワイドビームアンテナ１２３を採用し、他方でシャープな電力半値幅（half power beam width：ＨＰＢＷ）ステアリングアンテナを採用する手法も知られている。
【００１６】
ここでは、図１２の第１のステーション１２０のワイドビームアンテナ１２１がシャープビームアンテナ１３１によって置換されている。シャープビームアンテナ１３１は、反射表面１２７、１２８によって生じる強い反射パス１２ｂ、１２ｃに対応するように、（可能なステアリング分解能によって）最適な位置にステアリングされる。このように、シャープビームアンテナ１３１を用いるために、図１３に示す反射信号１２ａ、１２ｄ、１２ｅは生成されず、したがって、第２のステーション１２２のワイドビームアンテナ１２３に到達しない。したがって、チャンネル遅延拡散は短くなる。
【００１７】
更に、図１４に示すように、送信側の第１のステーション１２０及び受信側の第２のステーション１２２の両方でシャープビームステアリングアンテナ１３１、１４３の対を用いる手法もある。
【００１８】
シャープビームステアリングアンテナ１３１、１４３の両方は、第１及び第２のステーション１２０、１２２の両方のシャープビームステアリングアンテナ１３１、１４３によって、反射表面１２８により生じる強い反射信号１２ｃを送信及び受信するために最適な位置にステアリングすることができる。この結果、図１４に示す反射信号の１２ａ、１２ｂ、１２ｄ、１２ｅは、生成されず、したがって、この結果、第２のステーション１２２に到達しない。これにより、チャンネル遅延拡散を更に短くすることができる。更に、両方のシャープビームアンテナ１３１、１４３によって得られる更なるアンテナ利得を考慮すると、比較的小さい周波数選択性フェージングチャンネルを有する強い受信信号１２ｃを得ることができる。
【００１９】
図１３及び図１４を用いて説明したナロービームアンテナを用いる手法には、ナロービームアンテナによって出射されるビーム幅が制限されるため、見通し外通信では、両方のアンテナの追跡が非常に難しいという欠点がある。他に、直接又は間接通信パスの損失が発生した後に、各無線通信システムのデータレートを保つために、ナロービームアンテナを高速にステアリングする必要があるという問題もある。
【００２０】
要約すると、従来の技術には、以下のような問題がある。
【００２１】
ワイドビームアンテナを用いる通信システムでは、マルチパスフェージング効果に対処する必要がある。この効果は、高いデータレートを用いる場合、顕著になる。マルチパスフェージング効果に対処するためには、複雑な等化器又は例えばＯＦＤＭ方式等の複雑な変調が必要である。
【００２２】
ナロービームアンテナを用いる通信システムでは、マルチパスフェージング効果に関する問題は小さい。しかしながら、ナロービームアンテナを用いる通信では、見通し外条件下での通信をサポートすることが非常に難しい。更に、両側でナロービームアンテナを用いる通信システムでは、切断されたリンクを置換する際、新たな適当な通信パスを検索する必要があるので非常に時間が掛かるという問題もある。この結果、データ伝送レートが大幅に減少する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
そこで、本発明の目的は、従来の技術の上述の課題を解決し、簡単で安価な構造で、屋内の見通し外通信においても良好に使用でき、高いデータレートを保証する通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上述の目的は、独立請求項１のプリアンブルの特徴を含む通信システムにおいて、独立請求項１の特徴的部分の特徴によって解決される。
【００２５】
更に、上述の目的は、独立請求項１６のプリアンブルの特徴を含む通信方法において、独立請求項１６の特徴的部分の特徴によって解決される。
【００２６】
本発明に係る通信システムは、第１のナロービームアンテナを有する第１のステーションと、第２のナロービームアンテナを有する第２のステーションとを備え、第１及び第２のステーションは、第１及び第２のナロービームアンテナを介する無線通信のための第１の通信パスを確立する。第１及び第２のステーションは、第１及び第２のナロービームアンテナを介する無線通信のための、第１の通信パスとは空間的に異なる少なくとも１つの代替の通信パスを自動的に確立する。
【００２７】
これにより、既存の通信パスが遮断されると、新たな通信パスが自動的に確立されることが保証される。
【００２８】
本発明の好適な実施形態では、第１のステーションは、少なくとも２つの第１のナロービームアンテナを備え、第２のステーションは、少なくとも２つの第２のナロービームアンテナを備え、第１及び第２のステーションは、第１の通信パスを維持するとともに、更なる第１及び第２のナロービームアンテナを介する無線通信のための、第１の通信パスとは空間的に異なる少なくとも１つの更なる通信パスを確立する。
【００２９】
このよう、本発明では、第１及び第２のステーションによって、ナロービームアンテナが通信パスの両側で用いられる。可能な見通し内通信パス（リンク）以外に少なくとも１つの更なる間接通信パス（リンク）を用いることにより、少なくとも１つの通信パスが常に利用可能である確率が高くなる。したがって、少なくとも１つの通信パスが間接的であるので、高いデータレートを保証できる。これにより、本発明に基づく通信システムは、見通し外条件下でも動作することができる。更に、本発明に基づく通信システムは、複数の通信パスから生じる最大比合成法効果のために高い信号対雑音比（ＳＮ比）を有する。本発明に基づく通信システムは、十分な数の反射表面がある如何なる環境にも適合するが、本発明に基づく通信システムは、特に屋内環境に好適に用いられる。
【００３０】
本発明に基づく通信システムは、ナロービームアンテナのみを用いることにより、マルチパス選択性フェージングの負の効果を低減する。更に、本発明に基づく通信システムは、複雑な等化器又は例えばＯＦＤＭ等の変調スキームを必要としないので簡単で安価な構造を有する。
【００３１】
好ましくは、第１のステーションは、第１のワイドビームアンテナを更に備え、及び／又は第２のステーションは、第２のワイドビームアンテナを更に備える。
【００３２】
これにより、第１及び／又は第２のステーションは、それぞれの相手側のステーションに対して、低いデータレートで少なくとも予備的な通信パスを確立し、少なくとも２つの第１及び第２のナロービームアンテナを介して、高いデータ伝送レートを有する２つの空間的に分離された通信パスの確立に同意する。
【００３３】
第１及び第２のステーションは、好ましくは、あるナロービームアンテナを用いて、ある通信パスを介して受信した信号の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定する第１及び第２のセンサを備える。
【００３４】
これにより、第１及び第２のステーションは、それぞれの通信パスの品質及び利用可能性を検出する。更に、第１及び第２のステーションは、判定された受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を用いて、第１及び第２のステーションの間で通信パスを確立するために、それぞれの第１及び第２のナロービームアンテナが適切であるか否かを判定することができる。
【００３５】
好ましくは、第１及び第２のステーションは、ナロービームアンテナのある対のある通信パスについて判定された受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を保存する第１及び／又は第２のメモリを更に備える。
【００３６】
第１及び／又は第２のメモリに受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を保存することによって、第１及び第２のステーションの全ての第１及び第２のナロービームアンテナに対し、それぞれの環境で通信パスを確立するための資格に関するベンチマークを付すことができる。これにより、第１及び／又は第２のメモリに保存されたＲＳＳＩ値を読み出すことによって、第１及び第２のステーションの間で新たな通信パスを高速に確立することができる。
【００３７】
更に、ある通信パスのあるナロービームアンテナについて判定された受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値は、好ましくは、それぞれ第１及び／又は第２のメモリ内の第１／第２のＲＳＳＩ行列に保存される。
【００３８】
受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を保存する第１／第２のＲＳＳＩ行列を用いることにより、各ＲＳＳＩ値を第１又は第２のナロービームアンテナに容易に割り当てることができる。
【００３９】
第１のステーション及び／又は第２のステーションは、好ましくは、第１及び第２のナロービームアンテナの対によって確立される直接通信パス及び間接通信パスを弁別する弁別手段を更に備える。
【００４０】
更に、好適な実施形態においては、第１のステーション及び／又は第２のステーションは、第１及び第２のナロービームアンテナの対によって確立された直接通信パス及び第１及び第２のナロービームアンテナの他の対によって確立された間接通信パスを弁別する弁別手段を更に備える。
【００４１】
第１及び／又は第２のステーションは、弁別手段を用いて、第１及び第２のステーションの間に直接通信パスが存在するか否かを検出することによって、見通し内通信と見通し外通信とを自動的に区別できる。
【００４２】
第１及び第２のステーションは、好ましくは、直接通信パスに用いられる各ナロービームアンテナと、間接通信パスに用いられる各ナロービームアンテナとの間の相対的距離を判定する判定手段を更に備える。
【００４３】
第１及び第２のステーションは、判定手段を用いることによって、第１及び第２のステーションの間の少なくとも２つの通信パスが実際に空間的に異なることを保証できる。この結果、本発明に基づく通信システムは、突然出現する障害物によって全ての通信パスが遮断される確率を自動的に低めることができる。更に、この判定された相対的距離は、第１及び第２のステーションの間で新たな直接又は間接通信パスを確立する際にも利用することができる。
【００４４】
第１及び第２のステーションは、好ましくは、妨害された直接通信パスを、高いＲＳＳＩ値及び妨害された直接通信パスに用いられている各ナロービームアンテナへの距離が相対的に短い第１及び第２のナロービームアンテナを用いることによって置換する第１及び第２のコントローラを更に備える。
【００４５】
第１及び第２のステーションは、好ましくは、固定局又は準固定局である。
【００４６】
これにより、本発明では、先に求められたＲＳＳＩ測定値を用いて、妨害された通信パスを高速に復元することができる。通信パスが妨害されるのは、多くの場合、偶然出現する障害物が原因であり、希に、ステーションが移動することが原因であるという事実を考慮すると、上述の手法により、如何なる時点でも、少なくとも１つの通信パスが良好に使用できる状態にある可能性が高いことが保証される。
【００４７】
また、第１及び第２のコントローラは、好ましくは、妨害された間接通信パスを、高いＲＳＳＩ及び妨害された直接通信パスのために用いられている各ナロービームアンテナへの距離が相対的に中間又は長い第１及び第２のナロービームアンテナを用いることによって置換する。
【００４８】
この結果、本発明に基づく通信システムは、妨害された間接通信パスが直接通信パスに平行な通信パスによって誤って置換されないことを自動的に保証する。
【００４９】
第１及び／又は第２のステーションの両方が固定局又は準固定局であれば、反射表面が動く可能性は低く、したがって、第１及び第２のステーションの間で信頼できる間接通信パスを確立することができる。
【００５０】
第１及び第２のナロービームアンテナは、好ましくは、切換型ビームアンテナ（switched beam antenna）、適応型アンテナアレー（adaptive antenna array）又は機械的／手動ステアリングアンテナ（mechanical / manual steering antenna）である。
【００５１】
また、好適な実施形態においては、通信システムは、屋内通信システムである。
【００５２】
屋内環境は、通常、間接通信パスを確立するのに適当な複数の反射表面を有するため、好適である。約６０ＧＨｚの周波数信号は、通常、壁及び屋内環境に存在する他の反射表面によって反射される。したがって、第１及び第２のステーションは、通信パスを介する、約６０ＧＨｚの伝送周波数を用いる双方向無線通信に適応化されていることが望ましい。
【００５３】
また、本発明に係る通信方法は、第１のステーション及び第２のステーションの間の無線通信を提供する通信方法において、第１のステーションの第１のナロービームアンテナ及び第２のステーションの第２のナロービームアンテナを介してプライマリ通信パスを確立するステップと、第１のステーションの第１のナロービームアンテナ及び第２のステーションの第２のナロービームアンテナを介してプライマリ通信パスとは空間的に異なる少なくとも１つのセカンダリ通信パスを確立するステップとを有する。
【００５４】
これにより、既存の通信パスが遮断されると、新たな通信パスが自動的に確立されることが保証される。
【００５５】
好適な実施形態においては、通信方法は、第１のステーションの他の第１のナロービームアンテナ及び第２のステーションの他の第２のナロービームアンテナを介して、プライマリ通信パスとは空間的に異なる少なくとも１つのセカンダリ通信パスを確立するステップと、プライマリ通信パス及び／又は少なくとも１つのセカンダリ通信パスを介して、第１及び第２のステーションの間で無線通信を実行するステップとを更に有する。
【００５６】
これにより、本発明では、第１及び第２のステーションの間で、少なくとも２つの空間的に異なる通信パスが同時に維持される。可能な見通し内通信パス（リンク）以外に少なくとも１つの更なる間接通信パス（リンク）を用いることにより、少なくとも１つの通信パスが常に利用可能である確率が高くなる。少なくとも１つの通信パスの存在のために高いデータレートを保証できる。更に、本発明に基づく通信方法は、如何なる見通し内通信パスも利用できない見通し外条件下でも無線通信を保証する。更に、本発明に基づく通信方法は、複数の通信パスから生じる最大比合成法効果のために高い信号対雑音比（ＳＮ比）を実現する。本発明に基づく通信方法は、十分な数の反射表面がある如何なる環境にも適合するが、本発明に基づく通信方法は、特に屋内環境に好適に用いられる。
【００５７】
本発明に基づく通信方法は、通信パスの確立のためにナロービームアンテナのみを用いることにより、マルチパス選択性フェージングの負の効果を低減する。
【００５８】
好適な実施形態においては、プライマリ通信パスを確立するステップは、第１のステーションの全ての第１のナロービームアンテナを順次使用して、第１のステーションから第２のステーションに検査信号を送信し、第１のステーションの各第１のナロービームアンテナについて、第２のステーションが受信した検査信号の個々の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定するステップと、プライマリ通信パスを確立するために最良の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を有する第１のステーションの各第１のナロービームアンテナを選択するステップと、第１のステーションの選択された第１のナロービームアンテナを用いて、第１のステーションから第２のステーションに検査信号を送信し、検査信号を、第２のステーションの全ての第２のナロービームアンテナを順次用いて受信し、各第２のナロービームアンテナについて、第２のステーションの第２の各ナロービームアンテナが受信した検査信号の個々の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定するステップと、プライマリ通信パスを確立するために最良の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を有する第２のステーションの第２の各ナロービームアンテナを選択するステップとを有する。
【００５９】
本発明に基づく通信方法は、第１及び第２のナロービームアンテナのそれぞれの受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を用いることによって、第１及び第２のステーションの間で直接通信及び間接通信パスを迅速且つ簡単に確立することができる。
【００６０】
好適な実施形態においては、第１のステーションから第２のステーションに検査信号を送信するステップは、第１のステーションの第１のナロービームアンテナと、第２のステーションの第２のワイドビームアンテナとを用いて第１のステーションから第２のステーションに検査信号を送信するステップと、第１のナロービームアンテナから受信した検査信号の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定するステップと、第１のステーションの他の第１のナロービームアンテナを用いて、第１のステーションから第２のステーションに更なる検査信号を送信し、第２のステーションの第２のワイドビームアンテナによって、更なる検査信号を受信し、第１のステーションの全ての第１のナロービームアンテナについて、個々の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値が判定されるまで、他の第１のナロービームアンテナから受信した更なる検査信号の他の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定するステップとを有する。
【００６１】
更に、プライマリ通信パスを確立するステップは、第１のステーションの第１のワイドビームアンテナ及び第２のステーションの第２のワイドビームアンテナを介して、第１及び第２のステーションの間で予備的な通信パスを確立し、第１及び第２のステーションのそれぞれの存在を検出するステップによって開始されることが好ましい。
【００６２】
第１及び第２のステーションの間でワイドビームアンテナを用いることにより、通信パスの両側でナロービームアンテナをステアリングする必要がなくなるので、第１及び第２のステーションの間で第１の通信パスを確立するために通信パスを確立する速度が速くなる。
【００６３】
送信側のステーションの各ナロービームアンテナについて、受信側のステーションが受信した検査信号の個々の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定するステップは、好ましくは、受信側のステーションから送信側のステーションに判定された受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を送信するステップを有する。
【００６４】
この結果、本発明に基づく通信方法により、第１及び第２のステーションのそれぞれは、各ステーションに属する第１及び第２のナロービームアンテナのＲＳＳＩ値を保存することができる。
【００６５】
個々の第１及び第２のナロービームアンテナについて判定された個々の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値は、それぞれ第１及び第２のＲＳＳＩテーブルに保存するとよい。
【００６６】
少なくとも１つのセカンダリ通信パスを確立するステップは、好ましくは、プライマリ通信パスのために用いられる第１／第２の各ナロービームアンテナと、第１／第２の未使用のナロービームアンテナとの間の相対的距離を判定するステップと、十分高い受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値と、プライマリ通信パスのために用いられる第１／第２の各ナロービームアンテナに対して十分な距離とを有する未使用の第１及び第２のナロービームアンテナを特定するステップと、特定された第１及び第２のナロービームアンテナを用いて少なくとも１つのセカンダリ通信パスを確立するステップとを有する。
【００６７】
この点に関して、少なくとも１つのセカンダリ通信パスを確立するステップは、好ましくは、十分高い受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値と、プライマリ通信パスのために用いられる第１／第２の各ナロービームアンテナに対して十分な距離とを有する未使用の更なる第１及び第２のナロービームアンテナが特定されなくなるまで、特定された第１及び第２のナロービームアンテナを用いることによって実行される。
【００６８】
プライマリ通信パス及び／又は少なくとも１つのセカンダリ通信パスを介して、第１及び第２のステーションの間で無線通信を実行するステップは、好ましくは、プライマリ通信パス及び少なくとも１つのセカンダリ通信パスが利用可能であるかを判定するステップと、プライマリ通信パス及び少なくとも１つのセカンダリ通信パスが利用可能である場合、無線通信のためにプライマリ通信パスを用い、判定のステップに戻るステップと、プライマリ通信パスが利用可能であり、少なくとも１つのセカンダリ通信パスが利用可能でない場合、無線通信のためにプライマリ通信パスを用い、少なくとも１つの新たなセカンダリ通信パスを確立するステップと、プライマリ通信パスが利用可能ではなく、少なくとも１つのセカンダリ通信パスが利用可能である場合、無線通信のためにセカンダリ通信パスを用い、新たなプライマリ通信パスを確立するステップと、プライマリ通信パスも少なくとも１つのセカンダリ通信パスも利用可能ではない場合、プライマリ通信パスを確立するステップに戻るステップとを有する。
【００６９】
新たなプライマリ通信パスを確立するステップは、好ましくは、最も高い利用可能な信号強度インジケータＲＳＳＩ値を有するそれぞれの第１及び第２のナロービームアンテナを用いることによって実行される。
【００７０】
更に、第１及び第２のステーションの間でプライマリ通信パス及び／又は少なくとも１つのセカンダリ通信パスを介して無線通信を実行するステップは、好ましくは、約６０ＧＨｚの伝送周波数を用いた双方向無線伝送によって実行される。
【００７１】
また、上述の課題は、電子機器のマイクロプロセッサの内部メモリに直接ロード可能であり、マイクロプロセッサによって実行されると、請求項１６乃至２７いずれか１項記載の通信方法のステップを実行するソフトウェアコード部分を含むコンピュータプログラム製品によって解決される。
【００７２】
このコンピュータプログラム製品は、コンピュータにより読取可能な媒体上で実現されていることが望ましい。
【００７３】
以下、図面を参照して更に本発明の好適な実施形態について説明する。図面では、同様の部分には同様の符号を付している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７４】
以下、本発明の通信システムの好適な実施形態について図１を参照して説明する。
【００７５】
通信システム０は、３つの第１のナロービームアンテナ３１、３２、３３を有する第１のステーション１と、３つの第２のナロービームアンテナ４１、４２、４３を有する第２のステーション２とを備える。
【００７６】
この実施形態では、第１及び第２のナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３は、いずれもスマートアンテナである。
【００７７】
第１及び第２のステーション１、２は、第１及び第２のナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３を介する無線通信のために、少なくとも１つの第１の通信パス７ａと、１つの更なる通信パス７ｂ、７ｃとを同時に確立するよう構成されている。
【００７８】
更なる通信パス７ｂ、７ｃは、第１の通信パス７ａとは空間的に異なるパスである。
【００７９】
このように、本発明では、ステーション１、２の送信側及び受信側の両方において、ナロー（シャープ）ビームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３の複数の対を使用することを提案する。第１のステーション１の各第１のナロービームアンテナ３１、３２、３３は、対応する通信パス７ａ、７ｂ、７ｃに沿って、第２のステーション２の対応する第２のナロービームアンテナ４１、４２、４３に対応するようにステアリングされる。すなわち、ナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３の２つ以上の対の使用は、固定された通信パス７ａ、７ｂ、７ｃを提供できない環境におけるパスのダイバシチに依存する。
【００８０】
この実施形態では、通信パス遅延拡散は、短くなり、したがって、通信パスは、フラットになり、周波数選択性は、比較的小さくなる。
【００８１】
図１から明らかなように、第１及び第２のステーション１、２の間の直接の見通し内通信パス７ｄは、障害物６によって遮蔽されている。
【００８２】
したがって、通信パス７ａ、７ｂ、７ｃは、反射表面５１、５２、５３、５４、５５によって生じる間接通信パス７ａ、７ｂ、７ｃである。各間接通信パス７ａ、７ｂ、７ｃは、個別の通信パスであると考えることができる。したがって、各間接通信パス７ａ、７ｂ、７ｃは、周波数選択性を有さない遅いフェージングチャンネルとして処理することができる。全ての通信パス７ａ、７ｂ、７ｃが弱くなり、又は同時に完全に遮断される確率は低い。したがって、通信パスダイバシチ利得を実現できる。
【００８３】
例えば、１つの強い見通し内（ＬＯＳ）又は見通し外（ＮＬＯＳ）通信パス７ａ、７ｂ、７ｃが遮断されても、他の通信パス７ａ、７ｂ、７ｃを用いることができるため、全体として通信システム０の機能を保証することができる。
【００８４】
通信パス７ａ、７ｂ、７ｃの１つ以上における減衰が大きい場合、すなわち、通信パス７ａ、７ｂ、７ｃの１つ以上のフェージングが深い場合、受信側でエラーが生じるが、ここで、ダイバシチ技術を用いて性能を向上させることができる。
【００８５】
本発明の通信システムの上述した好適な実施形態では、別個のフェージングを有する通信パス７ａ、７ｂ、７ｃを介して、同じ情報信号の幾つかのレプリカを受信局１、２に送信する。これにより、情報信号の全ての信号成分が同時にフェージングする確率が大幅に低減される。
【００８６】
別個のフェージングを有する通信パス７ａ、７ｂ、７ｃからのこれらの信号をコヒーレントに結合することにより、空間ダイバシチが実現する。
【００８７】
ナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３の各対は、動的な無線環境に基づいて調整できるスペクトル拡散方式におけるＲＡＫＥ受信機の１フィンガとして扱うことができる。本発明に基づく通信システム０の送信（Ｔｘ）側（この実施形態では第１のステーション１）からは、１つの送信チェーンだけが使用され、幾つかの送信側のナロービームアンテナ３１、３２、３３に関連づけられる。受信（Ｒｘ）側（この実施形態の第２のステーション２）からは、受信用のナロービームアンテナ４１、４２、４３は、直接又は好ましくは交換ネットワークを介して、１つの受信チェーンに接続される。交換ネットワークを用いることによって、必要な受信チェーンの数を削減でき、ダイバシチ順に適応化することができる。
【００８８】
従来のスマートアンテナ通信システムとは異なり、本発明では、通信パスの両側で、すなわち、送信側及び受信側（ステーション１、ステーション２）の両方でナロービームステアリングアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３を使用することができる。これにより、マルチパスフェージング効果を低減でき、高いデータレートでの無線通信が実現できる。更に、一般的なシステムでは、見通し外条件下の通信は、ワイドビームアンテナを用いなければ実現できなかった。これに対し、本発明に基づく通信システム０では、見通し外条件下でも、ナロービームアンテナを用いることができ、高いデータレートの通信を実現できる。
【００８９】
好適な実施形態では、第１及び第２のステーション１、２は、あるナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３を用いて、ある通信パス７ａ、７ｂ、７ｃを介して受信した信号の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定する第１及び第２のセンサ１０、１１を更に備える。
【００９０】
ある通信パス７ａ、７ｂ、７ｃのあるナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３について、センサ１０、１１によって判定された各受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値は、第１及び第２のメモリ１２、１３内の第１及び第２のＲＳＳＩ行列１４、１５に保存される。第１及び第２のメモリ１２、１３は、それぞれ第１及び第２のステーション１、２のセンサ１０、１１に接続されている。
【００９１】
変形例（図示せず）として、両方のステーションが１つの共通のメモリを共有してもよい。
【００９２】
第１及び第２のメモリ１２、１３にそれぞれ保存されている第１及び第２のＲＳＳＩ行列１４、１５の各ＲＳＳＩ値を用いることによって、第１及び第２のステーション１、２は、第１及び第２のナロービームアンテナ３１、４１の対によって確立される直接通信パス７ｄと、第１及び第２のナロービームアンテナ３２、３３、４２、４３の他の対によって確立される間接通信パス７ａ、７ｂ、７ｃとを区別することができる。
【００９３】
更に、第１及び第２のステーション１、２は、直接通信パス７ｄのために用いられる各ナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３と、間接通信パス７ａ、７ｂ、７ｃのために用いられる各ナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３との間の相対的距離を判定する。この判定も第１及び第２のメモリ１２、１３に保存されている第１及び第２のＲＳＳＩ行列１４、１５のそれぞれを用いることによって行われる。
【００９４】
更に、第１及び第２のステーション１、２は、高いＲＳＳＩを有し、及び妨害された直接通信パス７ｄに用いられる各ナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３までの距離が相対的に短い第１及び第２のナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３を用いることによって、妨害された直接通信パス７ｄを置換する第１及び第２のコントローラ１６、１７を備える。
【００９５】
更に、第１及び第２のステーション１、２は、第１及び第２のコントローラ１６、１７を用いて、高いＲＳＳＩを有し、妨害された直接通信パス７ｄに用いられる各ナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３までの距離が相対的に中間又は長い第１及び第２のナロービームアンテナ３１、３２、３３、４１、４２、４３を用いることによって、妨害された間接通信パス７ａ、７ｂ、７ｃを置換する。この観点から、「短い」距離と、「中間の又は長い」距離とを区別するように最短の基準距離を定義することができる。妨害された又は遮断された通信パスの置換については、本発明に基づく通信方法に関連して後に更に詳細に説明する。
【００９６】
直接通信パス７ｄ及び間接通信パス７ａ、７ｂ、７ｃを区別し、妨害された通信パスの置換を実行するために、第１及び第２のステーション１、２は、適切なマイクロコントローラを備える。
【００９７】
図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、４つの通信パス７ａ、７ｃ、７ｄ、７ｅの４つのビームの側面図及び軸Ｓに沿ったそれぞれ断面の正面図である。
【００９８】
図２（Ａ）及び（Ｂ）から明らかなように、第１のステーション１の複数の第１の狭帯域アンテナ３１、３２から出射される複数のビームは、必ずしも完全に分離されている必要はなく、重なり合っていてもよい。重なり合う部分とは、例えば、図２（Ｂ）の参照符号７ａｃによって示されている部分である。
【００９９】
図３は、通信パス７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを最初に確立する際の本発明に基づく通信システムの異なる状態を示すフロー図である。
【０１００】
上述した好適な実施形態において、更に、第１のワイドビームアンテナ８は、第１のステーション１に接続され、第２のワイドビームアンテナ９は、第２のステーション２に接続される。
【０１０１】
この実施形態では、第１及び第２のナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４、４１、４２、４３、４４として、適応型アンテナアレーを用いている。
【０１０２】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示す変形例では、第１及び第２のナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４、４１、４２、４３、４４として、ステアリングアンテナを用いる。全ての十分な直接通信パス及び間接通信パスを検出するためには、第１及び第２のアンテナ３１、３２、３３、３４、４１、４２、４３、４４の位置の全ての可能な組合せを検索する必要がある。例えば、走査範囲が１００°であり、ナロービームステアリングアンテナ３１、３２、３３、３４、４１、４２、４３、４４の電力半値幅が２０°である場合、第１のステーション１側及び第２のステーション２側のそれぞれからの選択肢の数は、５×５＝２５個であり、両方の側の組合せの総数は、２５×２５＝６２５個である。
【０１０３】
通信パスの最初の確立のために、第１及び第２のステーション１、２の第１及び第２のワイドビームアンテナ８、９を用いて、それぞれの相手側のステーション１、２を検出し、予備的な通信パスＬＤＲ（低いデータレート：low data rate）の確立に同意する。この予備的な通信パスＬＤＲで、低いデータレートの通信のみが行われる。ここでは、データレートが低いので、チャンネル歪みは無視できる。
【０１０４】
第１及び第２のステーション１、２の第１及び第２のワイドビームアンテナ８、９の間で予備的な通信パスＬＤＲを確立した後、第１のステーション１は、続いて、それぞれの第１のナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４によって、検査信号を送信する。ここでは、同時には、第１のステーション１の第１のナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４の１つのみを用いる。
【０１０５】
反対側の第２のステーション２では、各検査信号について、受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定する。この受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値は、第２のワイドビームアンテナ９及び各第１のナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４を用いて、第２のステーション２から第１のステーション１にフィードバックされる。
【０１０６】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ステアリングナロービームアンテナを用いている場合、第２のステーション２が最も高い受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を検出するまでアンテナのビーム方向をステアリングする。走査範囲は、１００°であり、ナロービームアンテナの電力半値幅が２０°である場合、選択肢の数は、５×５＝２５個のみである。
【０１０７】
第１のステーション１は、この受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値に基づいて、各ＲＳＳＩ値が第１のステーションの第１のナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４に属する第１のＲＳＳＩ行列１４を生成する。この第１のＲＳＳＩ行列１４は、第１のステーション１の第１のメモリ１２に保存される。
【０１０８】
後に、第１のステーション１は、第１のＲＳＳＩ行列１４を用いて、先に第２のステーション２に最も強い検査信号を提供した第１のナロービームアンテナ３１を選択する。
【０１０９】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように第１のステーション１がステアリングナロービームアンテナを用いている場合、先に第２のステーション２に最も強い検査信号を提供した位置に対応するようにステアリングナロービームアンテナのビーム位置を選択する。
【０１１０】
選択された第１のナロービームアンテナ３１を用いることによって、第１のステーション１は、第２のステーション２から／にデータを送受信することができる。したがって、第１及び第２のワイドビームアンテナ８、９は、不要となる。
【０１１１】
後に、第２のステーション２は、第１のステーション１から選択された第１のナロービームアンテナ３１を介して送信された検査信号を受け取るナロービームアンテナ４１、４２、４３、４４を切り換える。
【０１１２】
第２のステーション２は、第１のステーション１から受信した各検査信号の受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定する。第２のステーション２は、これらのＲＳＳＩ値に基づいて、第２のＲＳＳＩ行列１５を生成し、この第２のＲＳＳＩ行列１５を第２のメモリ１３に保存する。このように、この処理の段階では、検査信号以外には、第１のステーション１及び第２のステーション２の間で情報交換を行う必要はない。
【０１１３】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように第２のステーション２がステアリングナロービームアンテナを用いている場合、第２のステーション２が最も高い受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を検出するまで、ステアリングナロービームアンテナのビーム位置を回転させる。走査範囲が１００°であり、ナロービームアンテナの電力半値幅が２０°であれば、この場合も、選択肢の数は、５×５＝２５個である。
【０１１４】
これに代えて第２のステーション２自体が第２のナロービームアンテナ４１、４２、４３、４４を切り換えることによって第１のステーション１に検査信号を送信してもよい。反対側の第１のステーション１は、各検査信号について受信信号強度インジケータＲＳＳＩ値を判定し、選択された第１のナロービームアンテナ３１を用いて、第２のステーション２にＲＳＳＩ値をフィードバックする。第２のステーション２は、受信したＲＳＳＩ値に基づいて、第２のＲＳＳＩ行列１５を生成し、この第２のＲＳＳＩ行列１５を第２のメモリ１３に保存する。
【０１１５】
第２のステーション２は、第２のＲＳＳＩ行列１５に基づき、最高のＲＳＳＩ値を有する第２のナロービームアンテナ４１を選択し、第１のステーション１への第１の高いデータレート（high data rate：ＨＤＲ）（好ましくは、１Ｇｂｐｓ以上）通信パス７ａを確立する。
【０１１６】
多くの場合、見通し内通信における直接通信パスであるこの第１の（プライマリ）通信パス７ａに加えて、第１及び第２のステーション１、２は、上述のようにして得られた第１及び第２のＲＳＳＩマトリクス１４、１５及び第１及び第２のナロービームアンテナ３２、３３、４２、４３のそれぞれを用いることによって、少なくとも１つの更なる（セカンダリ）通信パス７ｂ、７ｃを自動的に確立する。この更なる通信パス７ｂ、７ｃは、第１の通信パス７ａから空間的に異なり、及び互いに空間的に異なるように選択される。
【０１１７】
第１及び第２のステーション１、２の間で十分な数の通信パスが確立されると、本発明に基づく通信システム０は、追跡フェーズに切り替わる。第１及び／又は第２のステーション１、２又は反射表面５１、５２、５３、５４、５５の移動のために、いくらかの強い通信パス７ａ、７ｂ、７ｃが妨害又は遮断され、この結果、予め定義されたＲＳＳＩ閾値以下に低下することがある。
【０１１８】
そこで、第１及び第２のステーション１、２の両方からのナロービームアンテナの少なくとも１つの対を継続的又は周期的に使用して、新たな強い通信パスを検出するために第１及び第２のＲＳＳＩ行列を更新することが好ましい。新たな強い通信パスが検出されると、本発明に基づく通信システム０によって、既存のより弱い通信パスを自動的に置換する。
【０１１９】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、基本的に図３に対応している。
【０１２０】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、第１及び第２のステーション１、２の第１及び第２のアンテナ３１、４１が手動的又は機械的なステアリングナロービームアンテナである場合の本発明に基づく通信システム０の異なる状態を示している。なお、図４（Ａ）、（Ｂ）には、第１及び第２のステーション１、２のそれぞれについて、それぞれ１つのステアリングナロービームアンテナ３１、３２のみを示している。但し、本発明では、各ステーション１、２に２つ以上のナロービームアンテナを設けてもよいことは明らかである。
【０１２１】
図５は、上述した好適な実施形態に基づく本発明に基づく通信システム０のための典型的な屋内環境を図式的に示している。
【０１２２】
図５では、第１のステーション１は、ＬＣＤモニタである第２のステーション２にピクチャデータ及びサウンドデータを送信するデジタル非光学プロジェクタ（digital non-optical projector）である。すなわち、デジタル非光学プロジェクタ１は、ＬＣＤモニタ２のための無線コンテンツプロバイダである。
【０１２３】
デジタル非光学プロジェクタ１及びＬＣＤモニタ２は、いずれも準固定局である。デジタル非光学プロジェクタ１のみが、希に移動される可能性がある。ＬＣＤモニタ２は、壁に固定されている。
【０１２４】
このシナリオでは、通信パス７ａ、７ｃ、７ｄの障害となりやすいのは、図６及び図７に示すように、例えば、移動する人間である障害物６が出現する場合である。
【０１２５】
ここでは、第１のステーション１及び第２のステーション２の間での無線通信を保証するために、１つの直接通信パス７ｄ及び２つの間接通信パス７ａ、７ｃが提供されている。この結果、障害物６が同時に出現して、全ての通信パス７ａ、７ｃ、７ｄが遮断される可能性は極めて低い。
【０１２６】
図５では、第１及び第２のステーション１、２のそれぞれによって、約６０ＧＨｚの伝送周波数を用いる双方向無線通信が行われている。
【０１２７】
図５から明らかなように、本発明に基づく通信システム０は、反射表面の数が多く、したがって、空間的に分離された通信パスの可能な数が多い屋内環境で特に良好に機能する。
【０１２８】
図６及び図７は、図５に示す典型的な屋内環境における、本発明に基づく通信システムの通信パスの典型的な外乱を図式的に示している。
【０１２９】
図６では、人間６が屋内環境に入り、間接通信パス７ａを遮断している。この妨害された間接通信パス７ａは、本発明に基づく通信システム０によって、新たな間接通信パス７ｂに直ちに置換される。このように妨害された間接通信パス７ａを置換することができない場合でも、まだ２つの動作している通信パス７ｄ、７ｃが利用可能である。このようにして、通信の中断及びデータ伝送レートの低下が回避される。
【０１３０】
図７は、人間６が第１及び第２のステーション１、２の間に移動した見通し外状況を示しているこの結果間接通信パス７ａ、７ｂ、７ｃだけが利用可能である。このように直接通信パス７ｄが遮断されても、間接通信パス７ａ、７ｂ、７ｃが存在するために、データ伝送レートは、維持される。
【０１３１】
なお、上述した好適な実施形態の通信システム０は、３つの第１のナロービームアンテナ３１、３２、３３を含む第１のステーション１と、３つの第２のナロービームアンテナ４１、４２、４３を含む第２のステーション２とを備えるが、第１のステーション１及び第２のステーション２の両方がそれぞれ１つの単一の第１及び第２のナロービームアンテナ４１、３１のみを有している場合も本発明の範囲に含まれる。
【０１３２】
この場合、第１及び第２のステーション１、２は、第１及び第２のナロービームアンテナ３１、４１を介する無線通信のための、第１の通信パス７ａとは空間的に異なる少なくとも１つの代替の通信パス７ｂ、７ｃを自動的に確立する。
【０１３３】
代替の通信パスの確立は、第１及び第２のナロービームアンテナ３１、４１のそれぞれのステアリング方向（向き）を変えることによって実行される。したがって、第１及び第２のナロービームアンテナ３１、４１は、それぞれステアリング可能なアンテナ（例えば、アンテナアレー、スマートアンテナ、モータを有するアンテナ）である必要がある。
【０１３４】
これにより、第１の通信パス７ａが妨害された場合、新たな通信パス７ｂ又は新たな通信パス７ｃが自動的に生成されることが保証される。
【０１３５】
図８、図９及び図１０は、本発明に基づく通信方法の好適な実施形態の異なる側面を示している。
【０１３６】
包括的には、第１のステーション１及び第２のステーション２の間の無線通信を提供するための本発明に基づく通信方法は、以下のステップを有する。まず、第１のステーション１の第１のナロービームアンテナ３１及び第２のステーション２の第２のナロービームアンテナ４１を介して、プライマリ通信パス７ａ、７ｄを確立し、第１のステーション１の他の第１のナロービームアンテナの３２、３３；３２、３３、３４、３ｎ及び第２のステーション２の他の第２のナロービームアンテナ４２、４３；４２、４３、４４、４ｎを介して、少なくとも１つのセカンダリ通信パス７ｂ、７ｃを確立する。ここで、他の第１及び第２のナロービームアンテナ３２、３３、４２、４３；３２、３３、３４、３ｎ、４２、４３、４４、４ｎは、少なくとも１つのセカンダリ通信パス７ｂ、７ｃがプライマリ通信パス７ａ、７ｄとは空間的に異なるように選択される。そして、プライマリ通信パス７ａ、７ｄ及び／又は少なくとも１つのセカンダリ通信パス７ｂ、７ｃを介して第１及び第２のステーション１、２の間で無線通信を実行する。
【０１３７】
プライマリ通信パス７ａ、７ｄを確立するステップ及び少なくとも１つのセカンダリ通信パス７ｂ、７ｃを確立するステップについては、図３を用いて既に詳細に説明した通りである。
【０１３８】
図８は、通信パス７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが遮断された場合の置換アルゴリズムを示している。
【０１３９】
この置換アルゴリズムでは、第１のステップ８１において、全ての通信パス（リンク）が遮断されているか否かを判定する。
【０１４０】
全ての通信パスが遮断されている場合、ステップ８２において、初期の通信パス確立手続きを開始し、置換アルゴリズムを終了する。この初期の通信パス確立手続きについては、図３、図４（Ａ）及び（Ｂ）を用いて既に詳細に説明した通りである。
【０１４１】
少なくとも１つの通信パスが維持されている場合、次のステップ８３において、間接通信パスが遮断されているか否かを判定する。
【０１４２】
間接通信パスが遮断されている場合、次のステップ８５において、間接通信パス置換アルゴリズムを開始し、置換アルゴリズムを終了する。
【０１４３】
如何なる間接通信パスも遮断されていない場合、ステップ８４において直接通信パス置換アルゴリズムを開始し、置換アルゴリズムを終了する。
【０１４４】
このように、ある時点で、（例えば、障害物６の出現によって）通信パスが遮断されている場合、置換アルゴリズムは、遮断された通信パスが間接通信パスであるか直接通信パスであるかを判定し、適切なサブアルゴリズムを実行する。
【０１４５】
したがって、この置換アルゴリズムの２つの主なコンポーネントは、間接通信パス置換サブアルゴリズム８５及び直接通信パス置換サブアルゴリズム８４である。これらの置換サブアルゴリズムをそれぞれ図９及び図１０に示す。
【０１４６】
この実施形態では、上述した置換アルゴリズムは、通常のＲＳＳＩ測定値の間にリンク障害が検出されると、直ちに自動的に開始される。
【０１４７】
間接通信パス置換サブアルゴリズム８５の詳細を図９に示す。
【０１４８】
間接通信パス置換サブアルゴリズム８５の第１のステップ８５１において、第１及び第２のＲＳＳＩ行列１４、１５に保存されているＲＳＳＩ値に重み付け関数を適用し、置換行列を生成する。重み付け関数は、直接通信パス、すなわち、更なる見通し内通信パスに隣接するビームを避けるために適用する。
【０１４９】
例えば、図２（Ａ）、（Ｂ）では、ナロービームアンテナ３１、３２、３４、３５から出射された４個の隣接するビームが示されている。全ての領域を覆うために、各ナロービームアンテナ３１、３２、３４、３５の通信パス７ａ、７ｃ、７ｄ、７ｅの一部は重なり合っている。このような重なり合う領域は、例えば、エリア７ａｃである。４個の通信パス７ａ、７ｃ、７ｄ、７ｅの断面は、これらの幾つかの重なりがあることを示している。これらの重なりの１つの内に第２のステーション２が存在する場合、隣接する通信パス７ａ、７ｃ、７ｅ７ｄの隣接するビームの測定されたＲＳＳＩ値は、殆ど同じ高いＲＳＳＩ値を有する。この結果、最も高いＲＳＳＩ値を有する全てのナロービームアンテナが、基本的に、１つの見通し内通信パスに属する可能性がある。この場合、障害物６が第１及び第２のステーション１、２の間に移動すると、全ての見通し内通信パスが同時に妨害されてしまう可能性が高くなる。
【０１５０】
したがって、間接通信パス、すなわち、見通し外通信パスを確立するためのナロービームアンテナを見つけるためには、ＲＳＳＩ値を考慮するだけでは十分ではない。
【０１５１】
この問題を解決するために、重み付け関数を用いる。重み付け関数は、現在、直接通信パスのために用いているナロービームアンテナから各ナロービームアンテナまでの相対的距離に基づいて、測定されたＲＳＳＩ値に何らかの加算値を加える。新たな間接通信パスを確立するためには、第１及び第２のＲＳＳＩ行列において、いずれも高いＲＳＳＩ値を有し、現在、直接通信パスのために用いられているナロービームアンテナまでのある距離を有するナロービームアンテナを用いることが好ましい。このように、重み付け関数は、直接（プライマリ）通信パスのために用いられている第１／第２のナロービームアンテナのそれぞれと、新たな間接通信パスの確立のために用いるよう意図される未使用の第１／第２のナロービームアンテナとの間の相対的距離の判定に基づいている。
【０１５２】
これに代えて、第１及び第２のＲＳＳＩ行列１４、１５に重み付け関数を適用することによる置換行列の生成は、間接通信パスが遮断される前に行ってもよいことは明らかである。第１及び第２のステーション１、２は、ＲＳＳＩ値の測定によって、それらの対応する第１及び第２のＲＳＳＩ行列１４、１５を徐々に更新することが好ましく、置換行列を同時に更新することが好ましい。このようにＲＳＳＩ行列及び置換行列を平行して更新することにより、後に行われる新たな間接通信パス及び直接通信パスの検索の速度が著しく速くなる。
【０１５３】
次のステップ８５２において、置換行列において最も高い値を有する第１及び第２のナロービームアンテナの対を選択する。
【０１５４】
次に、ステップ８５３において、ナロービームアンテナの選択された対を介して通信パスを確立するよう試みる。これは、ステップ８５４において、第１／第２の各ＲＳＳＩ行列１４、１５内の選択されたナロービームアンテナの対応するＲＳＳＩ値を更新することによって実行される。
【０１５５】
ステップ８５５において、測定されたＲＳＳＩ値が所定の閾値に達してるか否か、及び、この結果、ナロービームアンテナの選択された対を新たな間接通信パスの確立に好適に用いることができる程度に十分高いか否かを判定する。
【０１５６】
測定されたＲＳＳＩ値がこの所定の閾値に達する場合、ナロービームアンテナの選択された対を用いて新たな間接通信パスを確立し、この処理を終了する。
【０１５７】
測定されたＲＳＳＩ値の１つ又は両方が所定の閾値を下回る場合、ステップ８５６において、先に選択されたナロービームアンテナの対が不適格であることを示すために、各置換行列内の対応する値を「０」に設定する。
【０１５８】
以下のステップ８５７において、置換行列内に値＞０のナロービームアンテナ（要素）がまだ存在しているか否かを判定する。
【０１５９】
この判定の結果が肯定的である場合、処理はステップ８５２に戻り、置換行列において最も高い値を有するナロービームアンテナの対を選択する。このようにして、このアルゴリズムは、ナロービームアンテナの適切な対が発見されるまで、又は更なる適切なナロービームアンテナが存在しないことを確認するまで、置換行列内の値を順次調べることによって、残りのナロービームアンテナを検査する。
【０１６０】
ステップ８５７において、置換行列内に値＞０を有するナロービームアンテナが存在していないと判定されると、遮断された間接通信パスを置換することができなくなり、ステップ８５８において、置換処理を延期する。
【０１６１】
ＲＳＳＩ行列を定期的に徐々に更新する間、置換のための可能なナロービームアンテナ又はナロービームアンテナの対が出現すると、すなわち、ある閾値以上のＲＳＳＩ値を示すと、上述した間接通信パス置換サブアルゴリズム８５によって通信パスを直ちに確立する。
【０１６２】
図１０は、直接通信パス置換サブアルゴリズム８４を詳細に示している。
【０１６３】
この直接通信パス置換サブアルゴリズム８４の動作は、間接通信パス置換サブアルゴリズム８５とは若干異なる。ここでは、置換行列に代えて、ＲＳＳＩ行列１４、１５を直接用いる。
【０１６４】
第１のステップ８４１において、障害が生じた直接通信パスのために用いられていた各ナロービームアンテナに隣接するナロービームアンテナの１つを置換によって用いることができるか否かを判定する。すなわち、最も高いＲＳＳＩ値（ここでは、予め定義された最小の閾値以上のＲＳＳＩ値を有すると仮定する。）を有する隣接する第１及び第２のナロービームアンテナの対を選択する。
【０１６５】
次に、ステップ８４２において、新たな直接通信パスを確立することを試みる。
【０１６６】
この手続きの間、ナロービームアンテナの選択された対のＲＳＳＩ値を測定し、ステップ８４３において、第１／第２の各ＲＳＳＩ行列１４、１５を更新する。
【０１６７】
ステップ８４４においては、測定されたＲＳＳＩ値が予め定義された最小の閾値に達しているか否かを判定する。
【０１６８】
測定されたＲＳＳＩ値が予め定義された最小の閾値に達している場合、ナロービームアンテナの選択された対を用いて新たな直接通信パスを確立し、サブアルゴリズムを終了する。
【０１６９】
測定されたＲＳＳＩ値が予め定義された最小の閾値を下回る場合、ステップ８４５において、妨害された直接通信パスのために用いられていたナロービームアンテナに隣接する他の適するナロービームアンテナが存在しているか否かを判定する。
【０１７０】
妨害された直接通信パスのために用いられていたナロービームアンテナに隣接する他の適するナロービームアンテナが存在する場合、処理は、ステップ８４１に戻り、対応するＲＳＳＩテーブル１４、１５内に最も高いＲＳＳＩ値を有する隣接する第１及び第２のナロービームアンテナの対を選択する。
【０１７１】
妨害された直接通信パスのために用いられていたナロービームアンテナに隣接する他の適するナロービームアンテナが存在しない場合、妨害された直接通信パスを、先の直接通信パスに隣接する新たな直接通信パスに置換することができない。
【０１７２】
このため、処理は、間接通信パス置換サブアルゴリズム８５に移行し、ステップ８４６において、直接通信パス置換サブアルゴリズム８４を終了する。
【０１７３】
他の好適な実施形態では、新たな直接通信パスを確立するために、第１及び第２のステーションの他の第１及び第２のナロービームアンテナより、妨害された直接通信パスのために用いられていたナロービームアンテナの対をより頻繁に検査する。
【０１７４】
ＲＳＳＩ行列１４、１５を定期的に更新する間、可能な新たな直接通信パスが出現すると、すなわち、測定されたＲＳＳＩ値又はナロービームアンテナが、ＲＳＳＩ行列内の他のナロービームアンテナのＲＳＳＩ値よりかなり高いと判定されると、新たな直接通信パスによって間接通信パスを自動的に置換する。
【０１７５】
図９及び図１０に示す通信パス置換アルゴリズムは、準固定の屋内環境においては、反射表面５１、５２、５３、５４、５５及び第１及び第２のステーション１、２は、頻繁に移動することがないため、間接通信パスは、殆ど常時利用可能であるという事実に基づいている。
【０１７６】
更に、遮断された通信パス７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、第１及び第２のＲＳＳＩ行列１４、１５に以前に保存されたＲＳＳＩ値を用いることによって速やかに置換できる。
【０１７７】
上述したように、第１及び第２のＲＳＳＩ行列１４、１５において、各要素は、それぞれ第１及び第２のステーション１、２の第１及び第２のナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎに属する。
【０１７８】
図３を参照して詳細に説明したように、ＲＳＳＩ行列１４、１５は、初期のリンク確立手続き８２の間に生成され、通信の間に徐々に更新される。通信パス７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに障害が検出されると、本発明に基づく通信方法では、妨害された通信パスを置換するために、それぞれのＲＳＳＩ行列１４、１５に保存されている対応するＲＳＳＩ値に関して好適な（未使用の）ナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎを自動的に判定する。
【０１７９】
第１及び第２のＲＳＳＩ行列に保存されているこのＲＳＳＩ値のために、適切な新たな通信パスの検索の速度が著しく速くなる。
【０１８０】
この点に関して、直接通信パスのために用いられるナロービームアンテナの測定されたＲＳＳＩ値は、間接通信パスのために用いられるナロービームアンテナの測定されたＲＳＳＩ値よりかなり高いことが予想される。本発明では、この事実に基づいて、直接通信パスと間接通信パスとを弁別する。
【０１８１】
要約すれば、本発明は、通信パスの獲得の間のナロービームアンテナのステアリングを容易にする獲得及び追跡アルゴリズムの両方を提供する。これらのアルゴリズムを用いることによって、演算が大幅に単純化される。
【０１８２】
図１１は、図４（Ａ）、（Ｂ）の実施形態に基づく、妨害された通信パス７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ（リンク）を置換するために用いられるＲＳＳＩテーブル１４、１５、１４’、１５’の具体例を示している。
【０１８３】
各ＲＳＳＩテーブル１４、１５、１４’、１５’は、各ステーション１、２の各ナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４、３ｎ、４１、４２、４３、４４、４ｎの受信信号強度インジケータ値を含む。
【０１８４】
すなわち、図１１に示すＲＳＳＩテーブル１４、１５、１４’、１５’に基づき、第１及び第２のステーション１、２の両方は、１６個の弁別可能なナロービームアンテナを有する。
【０１８５】
図示しない変形例においては、第１及び第２のステーションは、異なる数のナロービームアンテナを有していてもよい。この場合、第１及び第２のＲＳＳＩテーブルは、それぞれ異なるサイズを有する。
【０１８６】
この実施形態では、ＲＳＳＩテーブル１４、１５、１４’、１５’の幾つかの値は、「仮想」のナロービームアンテナに関連し、すなわち、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように１つの単一のナロービームアンテナの異なるステアリング位置に関連する。
【０１８７】
これに代えて、ＲＳＳＩテーブルの全ての値は、図３に示すように「実際の」ナロービームアンテナに関連していてもよい。
【０１８８】
この実施形態では、第１のステーション１は、４つの第１のステアリングナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４を備える。これらの第１のナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４は、正方形に配置され、それぞれ４つの隣接する位置に手動でステアリングすることができる。このように、各サブセクション１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの４つのＲＳＳＩ値は、それぞれ第１のステーション１の１つのナロービームアンテナ３１、３２、３３、３４に関連する。
【０１８９】
更に、この実施形態では、第２のステーション２は、４つのステアリングナロービームアンテナ４１、４２、４３、４４を備える。ナロービームアンテナ４１、４２、４３、４４は、水平ラインに配置され、それぞれ４つの垂直位置に機械的にステアリングできる。このように、各列１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの４つのＲＳＳＩ値は、それぞれ第２のステーション２の１つのナロービームアンテナ４１、４２、４３、４４に関連する。
【０１９０】
ステアリングアンテナに代えて、切換型ビームアンテナ又は適応型アンテナアレーを用いてもよい。図１１に示す実施形態では、第１及び第２のステーションの適応型アンテナアレーは、いずれも４×４のナロービームアンテナから構成される。
【０１９１】
これらのＲＳＳＩテーブル１４、１５、１４’１５’は、それぞれ第１及び第２のステーション１、２のメモリ１２、１３に保存され、したがって、通信パスの両側に保存される。
【０１９２】
図１１から明らかなように、ＲＳＳＩテーブル１４、１５のセクション１４ｂ、１５ｂは、それぞれ最も高いＲＳＳＩ値「３９」、「４０」を有している。これらのＲＳＳＩ値は、ＲＳＳＩテーブル１４、１５の他のＲＳＳＩ値よりかなり高い。この結果、これらの値は、直接通信パスに属すると推定する。したがって、セクション１４ｂに関連する第１のナロービームアンテナ３２と、セクション１５ｂに関連する第２のナロービームアンテナ４２とを介して、直接通信パスを確立する。
【０１９３】
ＲＳＳＩテーブル１４、１５では、以下のように、高いＲＳＳＩ値の２つの更なる対を特定できる。
【０１９４】
ＲＳＳＩ値「１５」、「１５」の第１の対は、ＲＳＳＩテーブル１４、１５のセクション１４ｃ、１５ｄに見出される。これらのＲＳＳＩ値は、ＲＳＳＩテーブル１４、１５の最も高いＲＳＳＩ値よりかなり低い。更に、対応する第１及び第２のナロービームアンテナ３３、４４のステアリング方向の、直接通信パスのために用いられる第１及び第２のナロービームアンテナ３２、４２のステアリング方向までの相対的距離は、予め定義された基準値を上回り、したがって、長い。この結果、これらの値は、間接通信パスに属すると推定される。このようにして、セクション１４ｃに関連する第１のナロービームアンテナ３３及びセクション１５ｄに関連する第２のナロービームアンテナ４４を介して、第１の間接通信パスが確立される。
【０１９５】
ＲＳＳＩテーブル１４、１５のセクション１４ｄ、１５ａでは、高いＲＳＳＩ値の第２の対「１３」、「１２」が見出される。上述した基準に基づき、これらの値は、更なる間接通信パスに属すると推定される。このようにして、セクション１４ｄに関連する第１のナロービームアンテナ３４及びセクション１５ａに関連する第２のナロービームアンテナ４１を介して、第２の間接通信パスが確立される。
【０１９６】
要約すれば、ＲＳＳＩテーブル１４、１５は、第１及び第２のステーション１、２を接続するために１つの直接通信パス及び２つの間接通信パスが確立された本発明に基づく通信システム０の状態を示している。
【０１９７】
例えば、直接通信パスが（例えば、出現障害物６によって）遮断されると、ＲＳＳＩテーブル１４’、１５’に示すように、対応するＲＳＳＩ値は、「０」になる。このような場合でも、間接通信パスは、維持されるので直接通信パスが遮断されても情報伝送速度は低下しない。
【０１９８】
妨害された直接通信パスを新たな通信パスによって置換するために、第１及び第２のステーション１、２のＲＳＳＩテーブル１４、１５を比較し、ＲＳＳＩ値の高い対を特定する。
【０１９９】
第１に、ＲＳＳＩテーブル１４’、１５’のセクション１４’ｄ、１５ｄ’の「９」、「１０」のＲＳＳＩ値の対を特定する（「検査１」）現在、強い間接通信パスを確立する第１及び第２のステーション１、２の対応するナロービームアンテナ３４、４４が用いられているので、この検査は、スキップされる。
【０２００】
第２に、ＲＳＳＩテーブル１４’、１５’のセクション１４ａ’、１５’ｂの「５」、「５」のＲＳＳＩ値の対を特定する（「検査２」）第１及び第２のステーション１、２の対応するナロービームアンテナ３１、４２は、使用されていない。対応する第１及び第２のナロービームアンテナ３１、４２の各ステアリング方向は、遮断された直接通信パスのために用いられている第１及び第２のナロービームアンテナ３２、４２の各ステアリング方向に隣接する。この結果、以前に、直接通信パスのために用いられていた各ナロービームアンテナ３２、４２への相対的距離は、非常に短い。したがって、これらのＲＳＳＩ値は、妨害された直接通信パスに属すると推定される。但し、ここでは、通信パスを検査する。検査の結果、ＲＳＳＩ値が所定の閾値を下回る場合、如何なる通信パスも確立しない。一方、所定の閾値に達した場合は、新たな直接通信パスを確立する。
【０２０１】
第３に、ＲＳＳＩテーブル１４’、１５’のセクション１４’ａ、１５’ｄの「４」、「３」のＲＳＳＩ値の対を特定する（「検査３」）。現在、他の間接通信パスを確立する第１及び第２のステーション１、２の対応するナロービームアンテナ３１、４４が用いられているので、この検査は、スキップされる。
【０２０２】
このようにして、それぞれ第１及び第２のＲＳＳＩ行列の第１及び第２のナロービームアンテナの減少するＲＳＳＩ値に基づいて、可能な代替の通信パスを検査する。
【０２０３】
全ての検査の結果が否定的である場合、第１又は第２のステーション１、２の位置が大きく変化したと推定される。全ての通信パスが遮断された場合、初期の通信パス確立手続きを再び開始する必要がある。
【０２０４】
ＲＳＳＩテーブル１４、１５を用いるために、全ての可能なアンテナ構成を検査する必要はないので、新たな通信パスを容易に速やかに発見できる可能性が高い。
【０２０５】
本発明に基づく通信方法の上述した好適な実施形態では、第１及び第２のナロービームアンテナ３２、３３、３４、３ｎ、４２、４３、４４、４ｎの第２の対を提供し、プライマリ通信パス７ａ、７ｄに加えて、少なくとも１つのセカンダリ通信パス７ｂ、７ｃを確立する。第１及び第２のステーション１、２の間の無線通信は、プライマリ通信パス７ａ及び／又は少なくとも１つのセカンダリ通信パス７ｂ、７ｃを介して行われる。
【０２０６】
但し、本発明では、第１及び第２のナロービームアンテナ３１、４１の第１の組のみを用いてセカンダリ通信パス７ｂ、７ｃを確立してもよい。この場合、更なるナロービームアンテナは不要である。
【０２０７】
この場合、少なくとも１つの代替の通信パス７ｂ、７ｃは、第１のステーション１の第１のナロービームアンテナ３１及び第２のステーション２の第２のナロービームアンテナ４１を介して確立される。上述した実施形態と同様、少なくとも１つのセカンダリ通信パス７ｂ、７ｃは、プライマリ通信パス７ａ；７ｄとは空間的に異なるパスである必要がある。したがって、第１及び第２のアンテナ３１、４１は、ステアリング可能なアンテナである必要がある。
【０２０８】
この点に関して、プライマリ通信パス７ａ；７ｄの遮断は、少なくとも１つの代替の通信パス７ｂ、７ｃが確立される前に検出することが好ましいことは明らかである。この理由は、代替の通信パス７ｂ、７ｃの確立により、プライマリ通信パス７ａ；７ｄは、自動的に遮断されるためである。したがって、代替の通信パス７ｂ、７ｃは、プライマリ通信パス７ａ；７ｄが利用できなくなった場合にのみ確立することが望ましい。また、プライマリ通信パス７ａ；７ｄの遮断が検出された場合、代替の通信パス７ｂ、７ｃを自動的に確立することが好ましい。
【０２０９】
上述した通信方法は、好ましくは、電子機器のマイクロプロセッサの内部メモリに直接ロード可能なコンピュータプログラム製品に実装される。このコンピュータプログラム製品は、好ましくは、マイクロプロセッサによって実行されると、上述した通信方法のステップを実行するソフトウェアコード部分を含む。
【０２１０】
このため、このコンピュータプログラム製品は、コンピュータにより読取可能な媒体上に実現することが好ましい。
【０２１１】
要約すれば、本発明は、屋内の短距離通信用途に特に好適な無線通信システム及び通信方法を提供する。本発明に基づく通信システム及び通信方法は、見通し外（ＮＬＯＳ）ユーザシナリオにおいても高いデータレートを保証する。
【０２１２】
従来の技術に対する本発明の主な利点として、本発明に基づく通信システム及び通信方法は、ナロービームを用いることによって、例えばフェージング等、マルチパス伝搬の好ましくない作用を低減でき、見通し外条件下でも頻繁に遮られることなく、高いデータレートでの無線通信を実現できる。また、通信パスの両側でナロービームアンテナを用いるため、複雑で高価な等化器を用いる必要をなくすことができる。更に、最大比合成法によって、従来の技術に比べてより高い信号対雑音比（ＳＮ比）を実現できる。更に、本発明に基づく通信方法の追跡アルゴリズムは、リンク切れ際の迅速で効率的な置換を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０２１３】
【図１】本発明に基づく通信システムの好適な実施形態を示す図である。
【図２】（Ａ）は、通信パスの４つのビームの側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の線Ｓに沿った４つのビームの断面図である。
【図３】通信パスを最初に確立する際の本発明に基づく通信システムの異なる状態を示すフロー図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、ステアリングナロービームアンテナを用いて通信パスを確立する場合の本発明に基づく通信システムの異なる状態を示す図である。
【図５】本発明の好適な実施形態に基づく通信システムのための典型的な屋内環境を示す図である。
【図６】本発明に基づく通信システムの通信パスの典型的な遮断を示す図である。
【図７】本発明に基づく通信システムの通信パスの典型的な遮断を示す図である。
【図８】本発明に基づく通信方法の第１の側面のフローチャートである。
【図９】本発明に基づく通信方法の第２の側面のフローチャートである。
【図１０】本発明に基づく通信方法の第３の側面のフローチャートである。
【図１１】本発明の好適な実施形態において用いられるＲＳＳＩテーブルの具体例を示す図である。
【図１２】従来の技術に基づくワイドビームアンテナを用いる通信システムを示す図である。
【図１３】従来の技術に基づくワイドビームアンテナ及びナロービームアンテナの両方を用いる通信システムを示す図である。
【図１４】従来の技術に基づくナロービームアンテナを用いた通信システムを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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