(57)【要約】 【課題】指向性アンテナを用いるミリ波無線通信システムにおいて、移動局が効率的に固定局を対象に通信経路の探索を行う。【解決手段】通信装置は、複数の他の通信装置との間で確立されている通信経路の情報を取得し、該通信経路の情報に基づいて、通信経路が確立されていない指向性を、該複数の他の通信装置に対する通信経路を探索するための要求信号を送信する指向性として選択し、該選択された指向性で該要求信号を送信し、該要求信号に対する応答信号が受信された場合に、該複数の通信装置のうち、該応答信号を送信した通信装置との間で経路探索を実行する。【選択図】  図８
2018064184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の他の通信装置に対して指向性アンテナを用いて通信を行うことが可能な通信装置であって、
前記複数の他の通信装置との間で確立されている通信経路の情報を取得する取得手段と、
前記通信経路の情報に基づいて、通信経路が確立されていない指向性を、前記複数の他の通信装置に対する通信経路を探索するための要求信号を送信する指向性として選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された指向性で前記要求信号を送信する送信手段と、
前記送信手段により送信された要求信号に対する応答信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により前記応答信号が受信された場合に、前記複数の通信装置のうち、前記応答信号を送信した通信装置との間で経路探索を実行する探索手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記送信手段は、前記要求信号を、前記選択手段により選択された指向性で、前記複数の通信装置が有する指向性アンテナの数のうちの最大の数を送信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記複数の他の通信装置に対して確立された通信経路でデータ通信を行うデータ通信手段を更に有し、
前記探索手段は、所定の経路探索期間において前記経路探索を実行し、
前記データ通信手段は、前記経路探索期間と別の期間のデータ通信期間で前記データ通信を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記送信手段は、前記経路探索期間と前記データ通信期間の情報を前記他の複数の通信装置に送信することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記複数の他の通信装置との間で確立されている通信経路のいずれかの遮断が発生したかを判定する判定手段を更に有し、
前記判定手段により、通信経路の遮断が発生したと判定された場合、前記取得手段は、前記複数の他の通信装置との間で確立されている通信経路の情報を更新することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項６】
第１の他の通信装置に対して指向性アンテナを用いて通信を行い、第２の他の通信装置に対して有線で通信を行うことが可能な通信装置であって、
前記第１の他の通信装置との間で確立されている通信経路の情報を取得する取得手段と、
前記通信経路の情報に基づいて、通信経路が確立されていない指向性を、前記第１の他の通信装置が通信経路を探索するために送信する要求信号を受信するための指向性として選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された指向性で前記要求信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により前記要求信号が受信された場合に、応答信号を送信する送信手段と、
前記送信手段により前記応答信号が送信されることに応じて、前記第１の他の通信装置との間で経路探索を実行する探索手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項７】
前記送信手段は、前記受信手段により前記要求信号が所定の閾値以上の通信品質で受信された場合に、前記応答信号を送信することを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】
既に確立されている通信経路とシステムが要求する通信経路の数に基づいて前記所定の閾値を決定する決定手段を更に有することを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
【請求項９】
前記第１の他の通信装置に対して確立された通信経路でデータ通信を行うデータ通信手段を更に有し、
前記探索手段は、所定の経路探索期間において前記経路探索を実行し、
前記データ通信手段は、前記経路探索期間と別の期間のデータ通信期間で前記データ通信を行うことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記送信手段は、前記経路探索期間と前記データ通信期間の情報を前記第２の他の通信装置に送信することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
【請求項１１】
通信経路を遮断する遮断手段を更に有し、
前記第１の他の通信装置に対して確立された通信経路における通信品質が所定の別の閾値より高い場合、前記探索手段は前記経路探索を実行せず、
前記第１の他の通信装置に対して確立された通信経路における通信品質が前記所定の別の閾値以下である場合、前記遮断手段は、前記第１の他の通信装置に対して確立された通信経路を遮断することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
【請求項１２】
前記要求信号は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄにおけるＧｒａｎｔフレームであり、前記応答信号は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄにおけるＧｒａｎｔ  ＡＣＫフレームであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１３】
複数の他の通信装置に対して指向性アンテナを用いて通信を行うことが可能な通信装置の制御方法であって、
前記複数の他の通信装置との間で確立されている通信経路の情報を取得する取得工程と、
前記通信経路の情報に基づいて、通信経路が確立されていない指向性を、前記複数の他の通信装置に対する通信経路を探索するための要求信号を送信する指向性として選択する選択工程と、
前記選択工程において選択された指向性で前記要求信号を送信する送信工程と、
当該要求信号に対する応答信号が受信された場合に、前記複数の通信装置のうち、前記応答信号を送信した通信装置との間で経路探索を実行する探索工程と、
を有することを特徴とする通信装置の制御方法。
【請求項１４】
第１の他の通信装置に対して指向性アンテナを用いて通信を行い、第２の他の通信装置に対して有線で通信を行うことが可能な通信装置の制御方法であって、
前記第１の他の通信装置との間で確立されている通信経路の情報を取得する取得工程と、
前記通信経路の情報に基づいて、通信経路が確立されていない指向性を、前記第１の他の通信装置が通信経路を探索するために送信する要求信号を受信するための指向性として選択する選択工程と、
前記選択工程において選択された指向性で前記要求信号が受信された場合に、応答信号を送信する送信工程と、
前記応答信号が送信されることに応じて、前記第１の他の通信装置との間で経路探索を実行する探索工程と、
を有することを特徴とする通信装置の制御方法。
【請求項１５】
コンピュータを、請求項１から１１のいずれか１項に記載の通信装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、その制御方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の映像画質の高度化に伴い、高速の伝送レートで大容量データを無線伝送する技術に対する要求が高まっている。高速な無線伝送レートを実現する技術として、ミリ波とよばれる６０ＧＨｚ帯を用いた無線通信技術が知られている。ミリ波無線通信規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｄでは、最大で約６．８Ｇｂｐｓの伝送レートが規定されている。
【０００３】
ミリ波無線通信においては、通信用アンテナとしてビームステアリング可能なビーム指向性アンテナを用いることで、特定の方向にエネルギーが集中し通信範囲を拡大する技術がある。特定の方向にエネルギーが集中するアンテナを使用して無線通信するシステムでは、無線局間で最善のアンテナを探索・発見するアンテナトレーニングを常に実行する必要がある。アンテナトレーニングを実行するには、制御信号・テスト信号・フィードバック信号の送受信が必要になり通信帯域を消費するため、効率的なアンテナトレーニング方法の適用が求められる。
【０００４】
ミリ波無線通信は、高速な無線伝送速度が実現できるが、ミリ波の持つ直進性により、人体などの障害物により通信パスが遮断され、通信品質が劣化する課題がある。通信パスの遮断により通信品質が劣化する課題に対しては、複数の無線通信経路で同一のデータを伝送する冗長伝送方式が有効である。冗長伝送方式には、一つの無線局に対して見通し内通信や見通し外通信を用いて複数の無線通信経路で無線通信する方式と、互いに有線通信可能な複数の無線局を配置して無線局それぞれに同一のデータを伝送し、データを受信した無線局が有線通信で転送する方式と、それらを組み合わせた方式がある。特許文献１には、通信装置が異なる複数の経路を介して宛先装置に同一のデータを複数回送信する冗長伝送方式に関する技術が開示されている。冗長伝送を行うことで通信経路遮断による通信品質の劣化を避けることはできるが、複数の無線局に対して通信経路探索であるアンテナトレーニングを常に実行する必要がある。
【０００５】
以上の観点で考えると、障害物による通信パス遮断を防ぐために、一つの移動局に対して複数の固定局を配置し冗長伝送を行うシステムが有効である。さらに、通信帯域の効率的な利用のためには、当該複数の固定局に対する効率的なアンテナトレーニング方法が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2011-130126号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
固定局が複数存在する場合には、固定局毎にアンテナトレーニングを実施するため、固定局の数に依存してアンテナトレーニング期間が増加する。また、冗長伝送するためには、複数の固定局に対して、見通し内伝搬だけでなく反射物による伝搬経路など複数の通信経路を探索する必要がある。
【０００８】
また、ミリ波無線通信システムでは、移動局の僅かな位置姿勢の変化や周辺環境の変化に伴い、無線通信環境および無線通信品質が大きく変化するため、一定の期間ごとにアンテナトレーニングを実行する必要がある。このアンテナトレーニングを実行するには、アンテナトレーニングの起動を各固定局に対して通知する必要がある。しかしながら、障害物や電波環境によっては、常に移動局と全ての固定局が無線通信可能であることは保証されないため、アンテナトレーニングを起動できない可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、指向性アンテナを用いるミリ波無線通信システムにおいて、移動局が効率的に固定局を対象に通信経路の探索を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための一手段として、本発明の通信装置は以下の構成を有する。すなわち、複数の他の通信装置に対して指向性アンテナを用いて通信を行うことが可能な通信装置であって、前記複数の他の通信装置との間で確立されている通信経路の情報を取得する取得手段と、前記通信経路の情報に基づいて、通信経路が確立されていない指向性を、前記複数の他の通信装置に対する通信経路を探索するための要求信号を送信する指向性として選択する選択手段と、前記選択手段により選択された指向性で前記要求信号を送信する送信手段と、前記送信手段により送信された要求信号に対する応答信号を受信する受信手段と、前記受信手段により前記応答信号が受信された場合に、前記複数の通信装置のうち、前記応答信号を送信した通信装置との間で経路探索を実行する探索手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、指向性アンテナを用いるミリ波無線通信システムにおいて、移動局が効率的に固定局を対象に通信経路の探索を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１における無線システム構成図。
【図２】実施形態１における移動局の構成図。
【図３】実施形態１における固定局の構成図。
【図４】実施形態１における通信経路および経路情報管理テーブルの一例を示す図。
【図５】実施形態１における通信経路状況（経路数＜要求経路数）を示す図。
【図６】実施形態１における通信経路状況（経路数＞要求経路数）を示す図。
【図７】実施形態１における受信指向性と誤検出を説明する図。
【図８】実施形態１における移動局の動作を説明する図。
【図９】実施形態１における固定局の動作を説明する図。
【図１０】実施形態１における各フレームの通信時間割当を示す図。
【図１１】実施形態２における移動局の構成図。
【図１２】実施形態２における固定局の構成図。
【図１３】実施形態２における移動局の動作を説明する図。
【図１４】実施形態２における固定局の動作を説明する図。
【図１５】実施形態２における各フレームの通信時間割当を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照して、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。
【００１４】
［実施形態１］
図１は、実施形態１における無線通信システムの構成例を示す図である。本無線通信システムは、移動局１００と、固定局１０３〜１３３と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０７で構成される。移動局１００は、ビーム形成可能な指向性アンテナ１０１を備え、固定局１０３〜１３３と無線通信が可能なように構成される。固定局１０３〜１３３はそれぞれ、ビーム形成可能な指向性アンテナ１０４〜１３４を備える。ＰＣ１０７は、スイッチングハブ１０５を介して受信したデータに対して所定の処理を行う。
【００１５】
移動局１００は、撮像機能付きＨＭＤ（Head Mounted Display）１０２を備える。ＨＭＤ１０２は、ＨＭＤ１０２の装着者の左右の視線と略一致する周辺環境をステレオ撮像し、撮像画像に撮像画像を示すフレーム番号を付与したデータ信号を生成する。そして、移動局１００は、生成されたデータ信号を、指向性アンテナ１０１を介して固定局１０３〜１３３のいずれかに無線送信する。また、移動局１００は、ＣＧ（Computer Graphics）画像が重畳されたＭＲ（Mixed Reality）画像を、固定局１０３〜１３３のいずれかから指向性アンテナ１０１を介して受信し、受信したＣＧ画像をＨＭＤ１０２に重畳して表示する。これにより、ＨＭＤ１０２の装着者にＭＲ体験が提供される。なお、移動局１００は、無線通信帯域の管理および割り当てを行う制御局としての役割も有する。
【００１６】
固定局１０３は、指向性アンテナ１０４を介して移動局１００および他の固定局１１３〜１３３と無線通信を行う。固定局１０３は、他の固定局１１３〜１３３とはスイッチングハブ１０５を介して有線通信手段１０６で有線通信が可能である。有線通信手段１０６は、Gigabit Ethernetなどの有線通信方式が挙げられる。さらに固定局１０３は、スイッチングハブ１０５を介して、ＰＣ１０７と有線通信が可能であり、移動局１００とＰＣ１０７が撮像画像やＭＲ画像を通信するための中継局としての役割を果たす。また、固定局１０３は、移動局１００が管理するネットワーク傘下の子機として機能する。なお、固定局１１３〜１３３も固定局１０３と同様の機能を有する。また、以下の説明において、固定局１０３の動作および機能は、固定局１１３〜１３３にも同様に適用可能とする。
【００１７】
ＰＣ１０７は、スイッチングハブ１０５を介して有線通信手段１０６で、移動局１００から送信された撮像画像を受信する。ＰＣ１０７は、受信した撮像画像に基づき、ＨＭＤ１０２の装着者の位置姿勢を推定し、撮像画像にＣＧ画像を重畳したＭＲ画像を生成する。ここで、ＰＣ１０７は、例えば、撮像画像の特徴点を検出することで、ＨＭＤ装着者の位置姿勢を検出する。特徴点検出技術としては、例えば公知の特徴点検出技術であるＦＡＳＴ（Features from Accelerated Segment Test）が挙げられるが、ＨＭＤ装着者の位置姿勢が特定できる方式であればこれに限定されない。ＰＣ１０７は、生成したＭＲ画像を、スイッチングハブ１０５を介して固定局１０３に送信し、固定局１０３は当該ＭＲ画像を移動局１００に送信する。
【００１８】
反射物１０８〜１２８は、ミリ波帯電磁波の反射・透過・吸収する物体である。反射物１０８〜１２８は、例えば壁面や家具、人体である。反射物１０８〜１２８の性質により反射率・透過率・吸収率は異なるが、反射物１０８〜１２８が存在することで、見通し内伝搬以外の通信経路が移動局１００と固定局１０３の間および移動局１００と固定局１３３の間に存在することになる。
【００１９】
続いて、移動局１００と固定局１０３の構成について、それぞれ図２と図３を参照して説明する。
【００２０】
図２は、本実施形態における移動局１００の構成例を示す図である。アンテナ２００は、任意の方向にビーム形成可能なアンテナである。本実施形態では、アンテナ２００はアンテナ毎に移相器を備えるフェーズドアレイアンテナとして説明する。なお、固定ビームを複数備えスイッチごとにビームが選択できるスイッチドアレイアンテナや、固定ビームを備え機械的にビームを走査することで特定の方向にビームを指向するアンテナでも、本実施形態は実施可能である。
【００２１】
アンテナ２００は、３種類の異なる半値角を持った指向性の形成が可能である。３種類の指向性は、広指向角の順に、ＤＭＧ（Directional Multi Gigabit）指向性アンテナ、セクター指向性アンテナ、ＡＷＶ（Antenna Weight Vector）指向性アンテナである。異なる指向角のアンテナを形成する方式として、アレイアンテナの駆動数を変える方式がある。例えば、アンテナ２００が１６素子のアレイアンテナであった場合に、ＤＭＧ指向性アンテナ、セクター指向性アンテナ、およびＡＷＶ指向性を形成するときに、それぞれ駆動数を１、８、１６とする。他にも、半値角（幅）の異なるアンテナを３種類用意して駆動するアンテナを切り替える方式でも実現できる。
【００２２】
アンテナ２００は、複数のアンテナ素子を備える。アンテナ素子毎に、移相器と、移相器に接続するＤＡＣ（Digital Analog Converter）回路を備える。移相器は、アナログ電圧による制御で、入力信号に対する出力信号の移相量を変える回路である。アンテナ２００は、アンテナ設定部２０１が出力したアンテナ素子毎の移相量を示すデジタル信号を、移相器に接続するＤＡＣ回路がアナログの電圧信号に変換し、移相器毎に電圧を印加することで電気的にビームを走査する。
【００２３】
アンテナ２００は、送信信号生成部２０２が生成した無線パケットをＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのチャネルアクセス形式に則り送信する。また、アンテナ２００は、アンテナ設定部２０１が設定した指向性で、固定局１０３〜１３３が送信する無線パケットを受信し、無線受信部２０６に出力する。
【００２４】
アンテナ設定部２０１は、アンテナ２００のアレイアンテナの配置を示すステアリングベクトルと、アンテナ２００の（ビームを指向する）指向角度とに基づき、アンテナウエイティングベクトルを計算する。アンテナウエイティングベクトルは、アンテナ２００のアンテナ素子それぞれに給電する電気信号の振幅および位相を示す。例えば、アンテナを指向する角度をθ０、駆動するアンテナの数をＮとすると、アンテナのステアリングベクトルをａ（θ）、アンテナウエイティングベクトルｗは、以下の式で与えられる。
2018064184.tif 000003
【００２５】
また、アンテナの指向角度は、送信信号生成部２０２が指示する指向角度および指向性の種類である。経路探索要求信号を送信した直後の移動局１００は、経路探索応答信号の受信動作を行う。ここで、移動局１００は、経路探索要求信号を送信したセクター指向性アンテナと略一致する方向を指向するセクター指向性アンテナで、受信動作を行う。送受信で略一致するセクター指向性アンテナを選択することで、ＤＭＧ指向性アンテナなどのオムニ指向性アンテナを選択する場合に比べ、移動局１００が高いＳＮＲで受信できるため受信品質を高めることができる。撮像画像データの送信およびＭＲ画像データの受信にも略一致するＡＷＶ指向性アンテナを選択することで、受信品質を高めることができる。
【００２６】
送信信号生成部２０２は、要求信号生成部２０３が生成する経路探索要求信号や、起動信号生成部２１０が生成する経路探索起動信号、経路情報管理部２１２が生成する経路情報管理テーブル、画像データ生成部２０４が生成する撮像画像データをＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのパケット形式に変換しアンテナ２００に出力する。また、送信信号生成部２０２は、アンテナ設定部２０１に、送信する信号に応じたアンテナ指向性種類とアンテナ指向性角度を出力する。例えば、送信信号生成部２０２は、撮像画像データや経路情報管理テーブルをアンテナ２００に出力する場合、データ宛先局である固定局１０３を指向したＡＷＶ指向性アンテナをアンテナ設定部２０１に通知する。また、送信信号生成部２０２は、経路探索要求信号をアンテナ２００に出力する場合は、経路探索要求信号内で指定されているセクター指向性アンテナをアンテナ設定部２０１に通知する。
【００２７】
要求信号生成部２０３は、経路探索要求信号を生成する。本実施形態において、経路探索要求信号はＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのＧｒａｎｔフレームである。Ｇｒａｎｔフレームを同報送信する制御局に対して、子機が肯定応答であるＧｒａｎｔ  ＡＣＫフレームを経路探索応答信号として送信することで、一つの子機に対して排他的に無線帯域を割り当てることが可能になる。本実施形態では、移動局１００は、固定局１０３〜１３３のいずれとも経路が発見できていない方向に規定の回数同報送信し、固定局が現在見つかっている通信経路とは異なる方向に受信アンテナを指向した状態で受信動作を行う。これにより、移動局１００は、全ての固定局１０３〜１３３に対して同時にアンテナトレーニングを実行することができる。
【００２８】
ここで、移動局１００が一つのセクター指向性アンテナでＧｒａｎｔフレームを同報送信する回数は、全ての固定局１０３〜１３３がセクター指向性アンテナを走査するのに十分な期間でなければならない。例えば、全ての固定局１０３〜１３３が同一のセクター指向性アンテナ数を持つ場合は、移動局１００は、固定局１０３〜１３３それぞれのセクター指向性アンテナ数と一致する回数、同報送信を行う。また、固定局１０３〜１３３毎にセクター指向性アンテナ数が異なる場合、移動局１００は、固定局１０３〜１３３のセクター指向性アンテナ数の中で最も多い値と一致する回数同報送信を行う。これにより全ての固定局１０３〜１３３がセクター指向性アンテナを走査することができる。
【００２９】
他にも、固定局１０３〜１３３が同一のセクター指向性アンテナ数で、固定局１０３〜１３３のいずれかだけセクター指向性アンテナ数が多いケースがある。これは例えば、壁の四隅それぞれに固定局を配置し天井に一つの固定局を配置する場合である。この配置の場合、四隅に配置する固定局はカバーする領域は水平方向に９０度であるためセクター指向性数が少なく、天井に配置する固定局はカバーする領域が下方全体であるためセクター指向性数が多くなる。この場合には、移動局１００は、天井に配置する固定局のセクター指向性アンテナの数と一致する回数同報送信をしてもよい。また、この場合には、移動局１００は、経路探索期間を２つに分け四隅に配置する固定局に対して経路探索した後に、天井に配置する固定局のみに対して経路探索してもよい。
【００３０】
同じセクター指向性アンテナで経路探索信号を送信する回数と、経路探索期間で経路探索信号を送信する全回数は、全ての固定局１０３〜１３３により認識されれば、どのような方法で送信されてもよい。例えば、移動局１００がビーコンフレーム内に記載したり、固定局１０３に対して送信するデータ信号に付与し、固定局１０３が有線通信手段１０６で他の固定局１１３〜１３３に対して転送してもよい。移動局１００は、一つのセクター指向性アンテナで規定の回数同報送信を行っても経路探索応答信号を受信しない場合は、他のセクター指向性アンテナに切り替え、同様に経路探索起動信号を規定の回数同報送信を行う。移動局１００は、経路探索応答信号を受信するか、全てのセクター指向性アンテナで送信を完了するまで、同様の動作を続ける。
【００３１】
経路探索要求信号であるＧｒａｎｔフレームは、
‐フレーム制御フィールド、
‐割り当てる通信期間を記載する通信期間フィールド、
‐送信権を持つ無線局のＭＡＣアドレスを記載する送信局アドレスフィールド、
‐受信局のＭＡＣアドレスを記載する受信局アドレスフィールド、
‐経路探索要求信号を送信するのに使用しているセクター指向性アンテナを記載する送信指向性フィールド、
を含む。
【００３２】
フレーム制御フィールドは、フレーム全体を制御するためのフィールドである。本実施形態では、Ｇｒａｎｔフレームを送信するのは制御局である移動局１００であるため、送信局アドレスフィールドは移動局１００のＭＡＣアドレスを記載する。受信局アドレスフィールドに記載するアドレスは、ブロードキャストアドレスを示すＭＡＣアドレス値でも、全ての固定局１０３〜１３３に予め通知したアドレス値でもよく、ＰＣ１０７に接続した固定局のみがＧｒａｎｔフレームに対する応答が可能であることを認識できればよい。
【００３３】
送信指向性フィールドには、移動局１００が使用しているセクター指向性アンテナを固定局１０３〜１３３が識別し、固定局１０３〜１３３が経路探索応答信号を送信するために、アンテナ識別番号が記載される。これにより、固定局１０３はどのセクター指向性アンテナの方向でＧｒａｎｔフレームが送信されたか判別でき、既に発見している経路とは異なる経路か否かを決定できる。また、移動局１００も同様の情報が取得でき、各固定局との経路を管理することができる。
【００３４】
次に、経路探索起動信号と経路探索信号を用いたアンテナトレーニング方法について説明する。経路探索起動信号および経路探索信号はＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのＢＲＰ（Beam Refinement Protocol）フレームである。ＢＲＰフレームは、アンテナトレーニングの起動に加え、アンテナトレーニングにも用いるフレームである。経路探索起動信号と経路探索信号に同一のフレーム形式を割り当てることで、アンテナトレーニングの要求・応答とアンテナトレーニングが同時に行えるため、通信帯域の利用効率を向上することができる。
【００３５】
ＢＲＰフレームは、
‐フレーム制御フィールド、
‐割り当てる通信期間を記載する通信期間フィールド、
‐送信権を持つ無線局のＭＡＣアドレスを記載する送信局アドレスフィールド、
‐受信局のＭＡＣアドレスを記載する受信局アドレスフィールド、
‐送信アンテナと受信アンテナ各々に対してトレーニングを要求するトレーニング要求フィールド、
‐トレーニング要求に対する応答を示すトレーニング応答フィールド、
‐送信アンテナと受信アンテナ各々に対するトレーニングフィールド、
‐トレーニングフィールドにおける受信結果を通知するフィードバックフィールド、
を含む。
【００３６】
フレーム制御フィールドは、フレーム全体を制御するためのフィールドである。ＢＲＰフレームを経路探索起動信号として使用する場合は、送信局アドレスフィールドは、制御局である移動局１００のＭＡＣアドレスを記載する。受信局アドレスフィールドは、経路探索応答信号を送信した固定局１０３のＭＡＣアドレスを記載する。トレーニング要求フィールドは、送信アンテナおよび受信アンテナそれぞれについて、最善のＡＷＶ指向性が決定するまで、トレーニング要求を示す値を記載する。トレーニングを要求する際には、送信アンテナトレーニングか受信アンテナトレーニングのどちらを要求するかと、トレーニングフィールドの個数を記載する。
【００３７】
移動局１００の送信アンテナをトレーニングするためには、移動局１００が送信する次のＢＲＰフレームで、各トレーニングフィールドで送信アンテナ指向性を切り替えながらＢＲＰフレームを送信し、固定局１０３は受信アンテナ指向性を固定する必要がある。固定局１０３の受信アンテナをトレーニングするためには、移動局１００は、次に送信するＢＲＰフレームで、各トレーニングフィールドで送信アンテナ指向性を固定してＢＲＰフレームを送信し、固定局１０３は受信アンテナ指向性を切り替えながら受信する必要がある。トレーニング要求フィールドに送信アンテナ・受信アンテナのどちらのトレーニングを要求するかと、その個数を記載することで、移動局１００および固定局１０３はＢＲＰフレーム受信後の動作を決定することができる。
【００３８】
トレーニング応答フィールドには、直前に受信したトレーニング要求フィールドに対する応答として肯定応答か否定応答のいずれかを記載する。直前のＢＲＰフレームをエラー無く受信できた場合には、トレーニング応答フィールドには、肯定応答を記載する。トレーニングフィールドの個数は、送信アンテナをトレーニングする場合は、直前に自局が送信したトレーニング要求フィールド内に記載したトレーニングフィールド数である。受信アンテナをトレーニングする場合は、直前に相手局が送信したトレーニング要求フィールド内に記載されたトレーニングフィールド数である。
【００３９】
フィードバックフィールドは、直前に受信したＢＲＰフレームが送信アンテナをトレーニングするＢＲＰフレームであった場合、アンテナ指向性を固定して受信した当該フレームのＳＮＲを受信結果として記載する。このフィードバックフィールドを相手局が受信することで、最善の送信アンテナ指向性を選択することができる。
【００４０】
アンテナトレーニングは、移動局１００と固定局１０３が両方ともに、アンテナトレーニングフィールドでトレーニングを要求しないＢＲＰフレームを送信した段階で終了する。この段階で、移動局１００と固定局１０３は、移動局１００が送信側で固定局１０３が受信側である通信リンクにおける最善の送信ＡＷＶ指向性と受信ＡＷＶ指向性を決定する。また、移動局１００と固定局１０３は、移動局１００が受信側で固定局１０３が送信側である通信リンクにおける最善の送信ＡＷＶ指向性と受信ＡＷＶ指向性を決定することができる。
【００４１】
画像データ生成部２０４は、撮像部２０５が生成した撮像画像に撮像時刻を示すフレーム番号を付与して、撮像画像データを生成する。撮像画像データは、非圧縮画像でも圧縮画像でもよい。撮像画像のデータ量と通信伝送レートに基づき、撮像画像のデータ量に対して通信伝送レートが低い場合には、画像データ生成部２０４は、圧縮画像を選択するように構成されてもよい。また、画像データ生成部２０４は、ユーザー数×撮像画像データ量が一定の値以下になるように、ユーザー数が増える場合に撮像画像を圧縮画像に切り替えるなど、撮像画像のデータ量を低減するように動作してもよい。画像データ生成部２０４は、通信伝送レートを、経路情報管理部２１２により通知される経路情報に基づき推測する。
【００４２】
無線受信部２０６は、固定局１０３が送信した経路探索応答信号や経路探索信号、ＭＲ画像信号を受信する。無線受信部２０６は、経路探索応答信号を応答信号取得部２０９に出力し、経路探索信号を経路探索信号取得部２１１に出力し、ＭＲ画像信号をＭＲ画像取得部２０７に出力する。また、無線受信部２０６は、ＭＲ画像信号を受信したときの受信信号品質を経路情報管理部２１２に出力する。
【００４３】
ＭＲ画像取得部２０７は、ＭＲ画像情報が非圧縮画像または圧縮画像であるため、後段の表示制御部２０８がＨＭＤ１０２に表示できる形式に変換し、表示制御部２０８に出力する。
【００４４】
表示制御部２０８は、ＭＲ画像取得部２０７が出力したＭＲステレオ画像を、ＨＭＤ１０２における左右の目それぞれに対応した表示デバイスに表示して、ＨＭＤ装着者にＭＲ体験を提供する。表示デバイスとして、小型の液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどが使用される。
【００４５】
応答信号取得部２０９は、経路探索要求信号を受信した固定局１０３が送信した経路探索応答信号に記載されている固定局のＭＡＣアドレスと、固定局１０３が経路探索要求信号を受信したときの受信指向性アンテナを識別する情報と、移動局１００が経路探索要求信号を送信したときの送信指向性アンテナを識別する情報を、起動信号生成部２１０および経路情報管理部２１２に出力する。
【００４６】
経路探索信号取得部２１１は、固定局１０３が送信した経路探索信号を取得する。経路探索信号がトレーニングフィールドを含み、送信アンテナのトレーニングの場合は、受信結果を固定局に通知する必要がある。そのため、経路探索信号取得部２１１は、起動信号生成部２１０に受信結果を出力する。直前にＢＲＰフレームを受信した場合で、ＢＲＰフレームのトレーニング要求フィールドにトレーニングを要求する値が記載されていたら、経路探索信号取得部２１１は、起動信号生成部２１０に受信したＢＲＰフレームを出力する。直前のＢＲＰフレームのトレーニング要求フィールドにトレーニングを要求する値が記載されていない場合で、自局のアンテナトレーニングが必要な場合は、経路探索信号取得部２１１は、送信アンテナと受信アンテナのいずれのトレーニングを要求するかと、トレーニングフィールドの個数を、起動信号生成部２１０に出力する。アンテナのトレーニングが完了した場合には、経路探索信号取得部２１１は、経路情報管理部２１２に、固定局１０３の識別情報と、最善セクター指向性アンテナと最善ＡＷＶ指向性アンテナのそれぞれの組み合わせを出力する。
【００４７】
起動信号生成部２１０は、ＢＲＰフレームの生成を行う。起動信号生成部２１０は、応答信号取得部２０９が出力した経路探索応答信号を受信した場合、ＢＲＰフレームの通信期間フィールドにはアンテナトレーニングを完了するのに十分な期間を記載する。移動局１００の送信指向性アンテナをトレーニングするには、セクター指向性内のＡＷＶ指向性アンテナ数と一致するトレーニングフィールドを含むＢＲＰフレームを送信する必要がある。同様に、固定局１０３の受信指向性アンテナをトレーニングする場合も、セクター指向性内のＡＷＶ指向性アンテナ数と一致するトレーニングフィールドを含むＢＲＰフレームを送信する必要がある。
【００４８】
また、移動局１００の受信指向性アンテナをトレーニングするには、セクター指向性内のＡＷＶ指向性アンテナ数と一致するトレーニングフィールドを含むＢＲＰフレームを送信する必要がある。同様に、固定局１０３の送信指向性アンテナをトレーニングするには、セクター指向性内のＡＷＶ指向性アンテナ数と一致するトレーニングフィールドを含むＢＲＰフレームを送信する必要がある。通信期間フィールドには、上記のＢＲＰフレームを送信するのに十分な通信期間を設定する。送信局アドレスフィールドには、移動局１００のＭＡＣアドレスを記載する。受信局アドレスフィールドには、直前の経路探索応答信号の送信局フィールドに一致する値を記載する。トレーニング要求フィールドには、送信アンテナ指向性をトレーニングする場合には、送信アンテナのトレーニング要求とセクター指向性内のＡＷＶ数と一致する値を記載する。同様に、受信アンテナ指向性をトレーニングする場合には、受信アンテナのトレーニング要求とセクター指向性内のＡＷＶ数と一致する値を記載する。ＢＲＰフレームの生成が完了したら、起動信号生成部２１０は、送信信号生成部２０２に出力する。
【００４９】
起動信号生成部２１０は、経路探索信号取得部２１１が出力した経路探索信号を受信した場合、通信期間フィールドにはアンテナトレーニングを完了するのに十分な期間を記載する。送信局アドレスフィールドには、移動局１００のＭＡＣアドレスを記載する。受信局アドレスフィールドには、直前のＢＲＰフレームの送信局フィールドに一致する値を記載する。移動局１００の送信指向性アンテナのトレーニングが完了していない場合は、トレーニング要求フィールドに送信指向性アンテナのトレーニング要求とセクター指向性内のＡＷＶ指向性数に一致する値を記載する。
【００５０】
移動局１００の受信指向性アンテナのトレーニングが完了していない場合は、トレーニング要求フィールドに、送信指向性アンテナのトレーニング要求とセクター指向性内のＡＷＶ指向性数と一致する値を記載する。直前のＢＲＰフレームのトレーニング要求フィールドで受信アンテナのトレーニング要求が記載されていた場合、トレーニング応答フィールドに肯定応答を示す値を記載する。
【００５１】
起動信号生成部２１０はさらに、トレーニング要求フィールドのトレーニングフィールドの要求個数に一致するトレーニングフィールドを含むＢＲＰフレームを生成する。直前のＢＲＰフレームのトレーニング要求フィールドで受信アンテナのトレーニングが要求されておらず送信アンテナのトレーニングが完了していない場合、起動信号生成部２１０は、送信アンテナのトレーニングを行うために、セクター指向性内のＡＷＶ指向性数に一致するトレーニングフィールドを含むＢＲＰフレームを生成する。直前のＢＲＰフレームのトレーニング要求フィールドで受信アンテナのトレーニングが要求されておらず、移動局の送信アンテナ指向性および受信アンテナ指向性が完了した場合、起動信号生成部２１０は、トレーニング要求フィールドに、トレーニングを要求しないことを示す値を記載する。ＢＲＰフレームの生成が完了したら、起動信号生成部２１０は、送信信号生成部２０２に出力する。
【００５２】
経路情報管理部２１２は、経路探索信号取得部２１１が出力する経路探索信号の受信結果および、無線受信部２０６が出力する受信品質結果に基づき、経路情報管理テーブルを管理する。
【００５３】
図４に、通信経路状況の一例と、当該状況に対応する経路情報管理テーブル４１０を示す。図４では、移動局１００と、固定局１０３〜１３３、反射物１０８で構成するシステムを想定する。移動局１００と、固定局１１３および固定局１２３の間には、通信経路４０６および通信経路４０８がそれぞれ存在する。移動局１００と固定局１３３の間には、通信経路は存在しない。移動局１００と固定局１０３の間には、見通し内伝搬である通信経路４０７と反射物１０８を介する通信経路４０９が存在する。
【００５４】
経路情報管理テーブル４１０の行４１１が通信経路４０６に、行４１２が通信経路４０７に、行４１３が通信経路４０８に、行４１４が通信経路４０９にそれぞれ該当する。経路情報管理テーブル４１０は、固定局１０３〜１３３の識別情報と、経路を構成する固定局１０３〜１３３のＡＷＶ指向性アンテナとセクター指向性アンテナと、移動局１００のＡＷＶ指向性アンテナとセクター指向性アンテナと、ＢＲＰフレームのトレーニングフィールドのＳＮＲを記載する。経路情報管理部２１２は、ＢＲＰフレームによるアンテナトレーニングを完了したタイミングや、撮像画像およびＭＲ画像などのペイロードデータの受信品質に基づき、経路情報管理テーブル４１０の行追加・削除を行う。経路情報管理テーブル４１０には、固定局、固定局指向性、移動局指向性の全てが一致する行は存在せず、経路情報管理テーブル４１０の行数がそのまま移動局１００が持つ経路数である。経路情報管理部２１２は、各通信経路の品質情報を送信信号生成部２０２に通知する。
【００５５】
次に、固定局１０３の構成について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態における固定局１０３構成例を示す図である。
【００５６】
アンテナ３００の構成は、図２に示す移動局１００のアンテナ２００と同様である。すなわち、アンテナ３００は、アンテナ設定部３０１が設定した指向性で、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのチャネルアクセス形式に則り無線パケットの送受信を行う。アンテナ設定部３０１の構成は、図２のアンテナ設定部２０１と同様である。アンテナ設定部３０１は、アンテナ３００がビームを指向する指向角度に基づき、アンテナ３００のアンテナ素子それぞれに給電する電気信号の振幅および位相を示すアンテナウエイティングベクトルを計算する。
【００５７】
無線受信部３０２は、移動局１００が送信した経路探索要求信号を受信した場合、受信したアンテナ指向性の情報を付与して、要求信号取得部３０４に出力する。無線受信部３０２は、移動局１００が送信した撮像画像情報を受信すると、有線通信部３０９に出力する。無線受信部３０２は、経路探索起動信号を受信した場合は、前述のアンテナトレーニングを移動局１００と行うため、経路探索起動信号に記載されている項目に基づきアンテナ設定部３０１にアンテナ指向性を出力する。また、無線受信部３０２は、経路情報管理部３０３に、アンテナ設定部３０１に通知しているアンテナ指向性を出力する。また、無線受信部３０２は、経路探索起動信号のトレーニングフィールドのＳＮＲを、経路情報管理部３０３に出力する。
【００５８】
無線受信部３０２は、他の固定局１１３〜１３３が送信した経路探索応答信号か、移動局１００が他の固定局１１３〜１３３のＭＡＣアドレスを受信局アドレスに指定した経路探索起動信号を受信した場合、残りの経路探索期間は受信動作を行わない為に受信動作を中止する。これら２つの信号を受信することは、他の、他の固定局１１３〜１３３が経路探索を移動局と行っていることを示しており、固定局１０３は受信動作を中止することで消費電力の低減になる。なお、これら２つの信号は無線メディアを介して受信したものでも、有線通信部３０９を介して受信したものでもいずれでもよい。
【００５９】
無線受信部３０２は、経路探索期間には経路探索要求信号を、アンテナ３００の指向性を切り替えながら受信動作を行う。そのため、無線受信部３０２は、経路探索期間の開始から、経路探索要求信号とそのフィードバック信号のフレーム期間の間に受信動作を行い、信号が受信できない場合には、次の指向性に切り替える。ここで、無線受信部３０２は、指向性の切り替え順を、システムが要求する経路数に対して移動局が現在発見できている経路の数に応じて決定する。
【００６０】
システムが要求する経路数が多い場合、同一のデータを送信する回数が増えるため画像データの伝送レートは低下する。しかしこの場合では、通信環境が大きく変化した場合でも複数の経路で送信するため通信が遮断する可能性を低減することができる。システムの要求する経路数は、システム稼働時に固定的に決定してもよい。また、システム稼働後の通信環境に応じ、通信遮断が生じる確率が一定の値以下になるまで要求する経路数を増やすように決定してもよい。また、システムに参加しているユーザー数に応じ、ユーザー数が多い場合に要求する経路数を減らすように決定してもよい。
【００６１】
固定局１０３が経路探索要求信号の受信動作を行う受信指向性については、既に発見できている経路を除外して探索する。これにより、まだ見つかっていない経路を早期に発見でき、さらに探索回数の抑制および受信動作に伴う消費電力を低減することができる。
【００６２】
図５は、本実施形態における通信経路状況（経路数＜要求経路数）と当該状況に対応する経路情報管理テーブル５１６を示す。図５では、移動局１００は指向性５０７を、固定局１１３は指向性５０８を、固定局１３３は指向性５０９を、固定局１２３は指向性５１０を、固定局１０３は指向性５１１をそれぞれ有する。
【００６３】
移動局１００と固定局１２３との間に経路５０５が存在し、固定局１０３との間に経路５０６が存在する。経路５０５は、経路情報管理テーブル５１６の行５１７に該当し、経路５０６は、行５１８に該当する。経路５０５は、移動局１００のセクター指向性アンテナ５１２に存在するＡＷＶ指向性アンテナと、固定局１２３のセクター指向性アンテナ５１４に存在するＡＷＶ指向性アンテナに基づいて構成される。経路５０６は、移動局１００のセクター指向性アンテナ５１３に存在するＡＷＶ指向性アンテナと、固定局１０３のセクター指向性アンテナ５１５に存在するＡＷＶ指向性アンテナに基づいて構成される。
【００６４】
システムの要求経路数を３とした場合、現在の経路数は２であるため、移動局１００は、新しい経路を探索する必要がある。新しい経路を探索するため、移動局１００は、セクター指向性アンテナ５１２、５１３以外のセクター指向性アンテナで経路探索要求信号を順次送信する。
【００６５】
固定局１１３と固定局１３３は、移動局１００との間に発見できている経路が存在しない。そのため、固定局１１３は、指向性５０８の中の全ての指向性で、固定局１３３は指向性５０９の中の全てのセクター指向性アンテナで、経路探索信号の受信動作を行う。固定局１２３は、セクター指向性アンテナ５１４で経路５０５を既に発見しているため、指向性５１０の中でセクター指向性アンテナ５１４を除く指向性で経路探索信号の受信動作を行う。固定局１０３も同様に、セクター指向性アンテナ５１５で経路５０６を既に発見しているため、指向性５１１の中でセクター指向性アンテナ５１５を除く指向性で経路探索要求信号の受信動作を行う。これにより、全ての固定局１０３〜１３３を対象とし、既に発見している経路とは異なる新しい経路に対して探索が可能になる。
【００６６】
図６は、本実施形態における通信経路状況（経路数＞要求経路数）と当該状況に対応する経路情報管理テーブル６２３を示す。ここで、移動局１００は指向性６０９を、固定局１１３は指向性６１０を、固定局１３３は指向性６１１を、固定局１２３は指向性６１２を、固定局１０３は指向性６１３をそれぞれ有する。
【００６７】
移動局１００は、固定局１１３との間に経路６０５が存在し、固定局１２３との間に経路６０６が存在し、固定局１０３との間に見通し内伝搬である経路６０７と反射物６２２による経路６０８が存在する。経路６０５は、経路情報管理テーブル６２３の行６２４に該当し、経路６０６は、行６２５に該当し、経路６０７は、行６２６に該当し、経路６０８は、行６２７に該当する。経路６０５は、移動局１００のセクター指向性アンテナ６１４に存在するＡＷＶ指向性アンテナと、固定局１１３のセクター指向性アンテナ６１８に存在するＡＷＶ指向性アンテナに基づいて構成される。経路６０６は、移動局１００のセクター指向性アンテナ６１５に存在するＡＷＶ指向性アンテナと、固定局１２３のセクター指向性アンテナ６１９に存在するＡＷＶ指向性アンテナに基づいて構成される。経路６０７は、移動局１００のセクター指向性アンテナ６１６に存在するＡＷＶ指向性アンテナと、固定局１０３のセクター指向性アンテナ６２０に存在するＡＷＶ指向性アンテナに基づいて構成される。経路６０８は、移動局１００のセクター指向性アンテナ６１７に存在するＡＷＶ指向性アンテナと、固定局１０３のセクター指向性アンテナ６２１に存在するＡＷＶ指向性アンテナに基づいて構成される。
【００６８】
このような状態は、システムの要求経路数３に対して現在の経路数は４であり経路数が要求経路数以上であるため、十分に冗長伝送が可能な状態である。保持する経路数が多ければ多いほど、通信環境の変換に伴い通信遮断が生じた場合でも切り替える経路の候補が多くなり、通信品質を高めることができる。しかしながら、各経路を管理するには、移動局１００と固定局１０３〜１３３間で定期的にテスト信号を送受信して経路の品質を確認する必要があるため、帯域の利用効率が悪化する。最大で保持する経路数は、システム稼働時に固定的に設定しても、システム稼働後の通信状況で決定してもよい。例えば、要求通信経路を経路数が下回る期間が閾値よりも高い場合は、最大で保持する経路数を増やすようにしてもよい。
【００６９】
経路数が要求経路数以上の状況では、移動局１００は、新たな経路が発見できた場合に、新たな経路の通信品質と現在発見している通信経路の品質を比較する。そして、移動局は、新たな経路の通信品質が現在発見している経路の品質より良好な場合、通信経路の入れ替えを行う。通信経路の入れ替えをするには、移動局１００は、詳細アンテナトレーニングを実行してデータ伝送時と同一のＡＷＶ指向性アンテナでのＳＮＲを比較する必要がある。そのためには、移動局１００が固定局１０３〜１３３のいずれかを指定して帯域を占有して、経路探索起動信号により詳細なアンテナトレーニングが必要となる。新たな通信経路であったとしても現在発見している通信経路より通信品質が劣る場合には経路の入れ替えは行われない。したがって、一つの固定局が帯域を占有する詳細アンテナトレーニングを実行した後に経路の入れ替えが行われないのは、通信帯域の利用効率を大きく損ねることになる。
【００７０】
通信帯域の利用効率を損ねないようにするため、固定局１０３〜１３３は、経路探索要求信号を受信したときのＳＮＲからＡＷＶ指向性アンテナでのＳＮＲを推定する。そして、固定局１０３〜１３３は、現在発見している経路よりもＳＮＲが改善すると推測される場合のみ、経路探索応答信号を送信し、詳細なアンテナトレーニングを実行するように動作する。ＡＷＶ指向性アンテナでのＳＮＲは、移動局のセクター指向性アンテナのアンテナ駆動数、ＡＷＶ指向性アンテナのアンテナ駆動数と、固定局のセクター指向性アンテナのアンテナ駆動数、ＡＷＶ指向性アンテナのアンテナ駆動数から推定できる。例えば、セクター指向性アンテナのアンテナ駆動数が８でＡＷＶ指向性アンテナのアンテナ駆動数が１６である場合、ＡＷＶ指向性アンテナでの推定ＳＮＲは移動局と固定局がともにセクター指向性からＡＷＶ指向性アンテナに切り替えているため経路探索要求信号のＳＮＲに（３ｄＢ＋３ｄＢ＝）６ｄＢを加えた値である。
【００７１】
いま、発見できている経路で最も通信品質が悪いのが経路６０８の２０ｄＢであるため、マージンを３ｄＢとり経路探索要求信号を受信したＳＮＲが１１ｄＢ以上である場合に、固定局１０３は経路探索応答信号を送信するように動作する。これにより、ＡＷＶ指向性でのトレーニング後に経路の入れ替えを行わない状況を回避することができる。また、一つの固定局に対して複数の経路で冗長伝送するよりも通信遮断が生じる可能性を低減することができる。そのため、経路探索要求信号を受信したＳＮＲから推定したＡＷＶ指向性アンテナでのＳＮＲが、現在発見している経路のＳＮＲよりも劣っている場合であっても、その固定局が一つも経路を発見できていない場合には経路探索応答信号を送信するように動作してもよい。固定局は、オムニ指向性などの広指向性でなくセクター指向性で受信動作を行うことで効率よく新しい経路を探索することができる。
【００７２】
図７に、受信指向性と誤検出を説明する図を示す。状態７００は、移動局１００が指向性７０５のメインローブを固定局１０３に指向し、固定局１０３が指向性７０７をオムニ指向性にして受信動作を行っている状態である。状態７０１は、移動局１００が指向性７０９のサイドローブを固定局１０３に指向し、固定局１０３が指向性７１１をオムニ指向性にして受信動作をしている状態である。状態７００の指向性７０５と、状態７０１の指向性７０９は異なる指向性として移動局１００は経路探索要求信号を送信するが、通信経路は同一である。オムニ指向性で受信する固定局１０３は、経路探索要求信号を受信した段階では同一の経路で受信していると判断できず、異なる経路から受信していると誤検出し、経路探索応答信号を送信し詳細な経路探索を実行する。
【００７３】
固定局１０３の最善セクター指向性を発見するために、経路探索応答信号を受信した移動局１００は、固定局１０３を指定し同じ指向性で信号を送信し続け、固定局１０３は指向性を切り替えながら受信動作を行う。セクター指向性アンテナを切り替えながら受信動作を行った結果、状態７００と状態７０１ではともにメインローブを移動局に指向している同一の受信セクター指向性アンテナが最もＳＮＲが高くなり、この段階で同一の経路で受信していることを固定局１０３は判定できる。つまり、固定局１０３は、同一の経路で受信していることを、移動局１００が複数の固定局１０３〜１３３に対して経路探索信号を同報送信している段階では判定できない。移動局１００が一つの固定局１０３を指定して帯域を占有して経路探索を行った後にはじめて、固定局１０３は、誤検出を認識するため通信帯域の利用効率が悪化する。
【００７４】
この誤検出を防ぐため、固定局１０３〜１３３毎に、最も良好な経路のＳＮＲから規定の値を引いたＳＮＲ値を閾値にし、閾値以下の場合には経路探索応答信号を送信しない方法がある。例えば、正面方向を向くアレイアンテナの場合、メインローブに対するサイドローブ比は約１３ｄＢであるので、最も良好な経路のＳＮＲから、１０ｄＢを引いたＳＮＲ値を閾値にすることができる。これにより、状態７００でのＳＮＲに比べ状態７０１のＳＮＲは約１３ｄＢ程度劣り、閾値１０ｄＢを下回るため、状態７０１では、固定局１０３は、経路探索応答信号を送信せず誤検出を防ぐことができる。
【００７５】
しかしながらこの場合、最善経路に対する他経路のマージンが１０ｄＢしかなく、反射物による減衰および反射経路による距離減衰の合計が１０ｄＢを超える経路は、たとえ最善経路とは異なる経路であったとしても検出できないことになる。
【００７６】
状態７０２は、移動局１００が指向性７１３のメインローブを固定局１０３に指向し、固定局１０３が指向性７１５のメインローブを移動局１００に指向して受信動作をしている状態である。状態７０３は、移動局１００が指向性７１７のサイドローブを固定局１０３に指向し、固定局１０３が指向性７１９のサイドローブを移動局１００に指向して受信動作をしている状態である。状態７０２の指向性７１３と、状態７０３の指向性７１７は異なる指向性として移動局は経路探索要求信号を送信するが、経路は同一である。状態７０２と状態７０３の場合も、最も良好な経路のＳＮＲから規定の値を引いたＳＮＲ値を閾値する。閾値以下の場合には、異なる送信指向性で送信された経路探索要求信号であっても経路探索応答信号を送信しない方法を適用できる。
【００７７】
経路探索要求信号の送受信をセクター指向性に限定すれば、移動局１００と固定局１０３がともにサイドローブを指向しあう状態７０３の場合に経路探索応答信号を送信しないように閾値を設定できる。例えば、最も良好な経路のＳＮＲから、２０ｄＢを引いたＳＮＲを閾値にすることができる。２０ｄＢの減衰量は自由空間伝搬損失では１０倍の距離に等しいため、誤検出を防ぎながら十分に反射パスを検出できる閾値を設定でき、効率よく経路探索を実行することができる。
【００７８】
経路情報管理部３０３は、移動局１００が送信した経路情報管理テーブルか、他の固定局１１３〜１３３が転送した経路情報管理テーブルに基づき、移動局１００が有する経路数、各経路の通信品質、経路を構成する移動局の送信指向性・固定局・固定局の受信指向性、を取得する。経路情報管理部３０３は、取得した経路情報管理テーブルを要求信号取得部３０４に出力する。
【００７９】
要求信号取得部３０４は、移動局１００が送信した経路探索要求信号を取得し、経路探索要求信号に記載されている、割り当てられる通信期間を示す通信期間フィールドと、送信権を持つ無線局のＭＡＣアドレスを示す送信局アドレスフィールドと、受信局のＭＡＣアドレスを示す受信局アドレスフィールドと、経路探索要求信号を移動局が送信するのに使用しているセクター指向性アンテナを識別するアンテナ識別情報を、それぞれ取得する。
【００８０】
要求信号取得部３０４は、取得したアンテナ識別情報と、経路情報管理テーブルに基づき、システムの要求経路数に対する移動局１００の経路数を判定する。移動局１００の経路数が要求経路数より少ない場合には、新しい経路を探索する必要がある。そのため、経路探索要求信号を受信した経路が現在発見できている経路でなければ、要求信号取得部３０４は、経路探索要求信号と経路探索要求信号を受信した指向性情報とＳＮＲ情報を応答信号生成部３０５に出力する。移動局１００の経路数が要求経路数以上の場合には、現在発見している経路と入れ替えることができるかを判定するため、要求信号取得部３０４は、所定の閾値と経路探索要求信号のＳＮＲ値を比較する。所定の閾値は、固定局１０３は最も通信品質が悪い経路のＳＮＲに基づいて決定され得る。経路を入れ替えることができると推定できる場合には、要求信号取得部３０４は、経路探索要求信号と経路探索要求信号を受信した指向性情報とＳＮＲ情報を応答信号生成部３０５に出力する。
【００８１】
応答信号生成部３０５は、要求信号取得部３０４が出力した情報に基づき、経路探索応答信号を生成する。経路探索応答信号はＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのＧｒａｎｔ  ＡＣＫフレームである。Ｇｒａｎｔ  ＡＣＫフレームは、
‐フレーム制御フィールド、
‐割り当て期間を記載する通信期間フィールド、
‐送信権を持つ無線局のＭＡＣアドレスを記載する送信局フィールド、
‐受信局のＭＡＣアドレスを記載する受信局アドレスフィールド、
‐移動局１００が経路探索要求信号を送信したセクター指向性アンテナを記載する送信指向性フィールド、
‐固定局１０３が経路探索要求信号を受信したセクター指向性アンテナを記載する受信指向性フィールド
を含む。
【００８２】
フレーム制御フィールドは、フレーム全体を制御するためのフィールドである。通信期間フィールドは、直前の経路探索要求信号内の通信期間フィールドと同一の値を記載する。送信局フィールドは、自局のＭＡＣアドレスを記載する。受信局フィールドは、直前の経路探索要求信号内の送信局フィールドと同一の値を記載する。送信指向性フィールドは、直前の経路探索要求信号内の送信指向性フィールドと同一の値を記載する。受信指向性フィールドは、経路探索要求信号を受信したセクター指向性アンテナを記載する。応答信号生成部３０５は、生成した経路探索応答信号を送信部３１０に出力する。
【００８３】
有線通信部３０９は、Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔケーブルなどの有線通信ケーブルを介して、固定局１０３〜１３３と制御情報の送受信を行う。制御情報は、ビーコン信号や経路探索要求信号、経路探索応答信号および経路情報管理テーブル等である。ビーコン信号や経路探索要求信号を転送することで、移動局１００からこれらを受信できなかった固定局１０３〜１３３も、経路探索期間の開始タイミングや経路探索の対象となる固定局を認識することができる。
【００８４】
固定局１０３が経路探索応答信号を移動局１００に送信する際に他の固定局１１３〜１３３も出力することで、固定局１１３〜１３３が経路探索要求信号の受信動作を停止することができる。経路情報管理テーブルを転送することで常に移動局１００と無線通信をしない固定局１１３〜１３３とであっても、現在の経路に関する情報を取得することができる。また、有線通信部３０９は、移動局１００が送信した撮像画像データを、映像処理端末等のＰＣ１０７に転送する。
【００８５】
ＰＣ１０７は、撮像画像に基づき移動局１００の位置姿勢検出処理を行う。撮像画像の特徴点検出を行い、特徴点の移動をフレームにまたがって追跡することで位置姿勢の特定ができる。特徴点検出技術としては、たとえば公知の特徴点検出技術であるＦＡＳＴ（Ｆｅａｔｕｒｅｓ  ｆｒｏｍ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ  Ｓｅｇｍｅｎｔ  Ｔｅｓｔ）が挙げられ、ＦＡＳＴを用いることで、特徴点の座標および特徴量の算出が可能となる。ＰＣ１０７は、位置姿勢検出後にＤＢ部（不図示）が保持する仮想物体を、移動局１００の位置姿勢情報に基づき、移動局１００のＨＭＤ装着者が仮想物体を観察した場合のＣＧ画像を撮像画像に重畳してＭＲ画像データを生成する。続いて、ＰＣ１０７は、生成したＭＲデータを、有線通信部３０９を介して固定局１０３〜１３３に有線通信する。有線通信部３０９は、ＭＲ画像データを移動局１００に無線送信するため、送信信号生成部３０６に出力する。
【００８６】
起動信号取得部３０７は、経路探索起動信号に記載している、通信期間フィールドと、送信局アドレスフィールドと、受信局アドレスフィールドと、トレーニング要求フィールドと、トレーニング応答フィールドと、トレーニングフィールドと、フィードバックフィールドと、を取得し、経路探索信号生成部３０８に出力する。
【００８７】
経路探索信号生成部３０８は、経路探索起動信号に基づき、アンテナトレーニングに必要となる経路探索信号を生成し送信信号生成部３０６に出力する。
【００８８】
送信信号生成部３０６は、応答信号生成部３０５が生成する経路探索応答信号や、経路探索信号生成部３０８が生成する経路探索信号、有線通信部３０９が取得したＭＲ画像データをＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのパケット形式に変換しアンテナ３００に出力する。また、送信信号生成部３０６は、アンテナ設定部３０１に対して、無線信号に応じたアンテナ指向性種類とアンテナ指向性角度を出力する。例えば無線信号がＭＲ画像データであれば、送信信号生成部３０６は、データ宛先局である移動局１００を指向したＡＷＶ指向性アンテナをアンテナ設定部３０１に通知する。また、無線信号が経路探索応答信号や経路探索信号であれば、送信信号生成部３０６は、経路探索応答信号および経路探索信号内で指定されているセクター指向性アンテナおよびＡＷＶ指向性アンテナをアンテナ設定部３０１に通知する。
【００８９】
次に図８および図９の動作説明図を用いて、本実施形態の無線通信システムの移動局１００および固定局１０３それぞれの動作を説明する。図８は、移動局１００の動作を説明する図であり、図９は、固定局１０３の動作を説明する図である。
【００９０】
Ｓ８０１で移動局１００は固定局１０３を指定してアンテナ指向性数情報を要求する。アンテナ指向性数は、ＤＭＧ指向性アンテナ数、セクター指向性アンテナ数、ＡＷＶ指向性アンテナ数を含む。アンテナ指向性数情報を要求するために、移動局１００はビーコンフレーム内に移動局１００のＭＡＣアドレスと移動局１００のアンテナ指向性数情報を記載して送信する。固定局１０３のアソシエーションリクエストで少なくとも固定局１０３のアンテナ指向性数情報が記載されていない場合は、移動局１００は、アソシエーションレスポンスで否定応答することでアンテナ指向性情報を要求する。アンテナ指向性数情報は、移動局１００と固定局１０３の双方が認識できるフレーム形式であればよい。例えば、アンテナ指向性数情報は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄフレーム形式のビーコンフレームやアソシエーションレスポンスフレームのＤＭＧ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ  Ｅｌｅｍｅｎｔフィールドに記載してもよい。移動局１００は、既知のいずれかの固定局のＭＡＣアドレスが記載されているアンテナ指向性数情報を含むフレームを受信したらＳ８０２に進む。
【００９１】
Ｓ９０１で固定局１０３は、有線通信手段１０６で他の固定局１１３〜１３３に対してアンテナ指向性数情報を通知し、完了したらＳ９０２に進む。
【００９２】
Ｓ９０２で固定局１０３は、他の固定局１１３〜１３３が有線通信手段１０６で通知したアンテナ指向性数情報を取得する。
【００９３】
Ｓ９０３で固定局１０３は、移動局１００のアンテナ指向性数情報要求の有無を確認する。固定局１０３は、移動局１００が送信するビーコンフレームを受信したら、自局と他の固定局１１３〜１３３のアンテナ指向性数と自局のＭＡＣアドレスを記載したアソシエーションリクエストフレームを生成し、Ｓ９０４に進む。固定局１０３は、ビーコンフレームが受信できるまでＳ９０３で受信動作を続ける。
【００９４】
Ｓ９０４で固定局１０３は、ビーコンフレームに記載されているチャネルアクセス方式でアソシエーションリクエストフレームを送信する。固定局１０３は、アソシエーションリクエストフレームに対する肯定応答を示すアソシエーションレスポンスフレームを受信したらＳ９０５に進む。
【００９５】
Ｓ８０２で移動局１００は、固定局１０３が通知したアンテナ指向性情報に基づき、固定局識別情報とアンテナ指向性情報を関連付けて記録し、Ｓ８０３に進む。
【００９６】
Ｓ８０３およびＳ９０５で移動局１００および固定局１０３は、経路探索を実行する。経路探索はＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのＳＬＳプロトコルに則り最善送信セクター指向性アンテナを決定した後、ＢＲＰプロトコルに則り最善送信ＡＷＶ指向性アンテナと最善受信ＡＷＶ指向性アンテナの組み合わせを決定する。なお、最善ＡＷＶ指向性アンテナと最善ＡＷＶ指向性アンテナの組み合わせは上り通信リンク（送信側が移動局１００、受信側が固定局１０３）と、下り通信リンク（送信側が固定局１０３、受信側が移動局１００）の双方に対して行う
【００９７】
移動局１００は、送信側が移動局１００で、受信側が固定局１０３の通信期間を、ビーコンフレームを用いて固定局１０３に通知する。当該通信期間で移動局１００は、セクター指向性アンテナ用テスト信号を送信する。セクター指向性アンテナ用テスト信号は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄフレーム形式のＳＳＷフレームである。
【００９８】
ＳＳＷフレームは、
‐フレーム制御フィールド、
‐通信期間を示す通信期間フィールド、
‐送信権を持つ無線局のＭＡＣアドレスを記載する送信局フィールド、
‐受信局のＭＡＣアドレスを記載する受信局アドレスフィールド、
‐送信セクター指向性アンテナの識別情報を記載するセクター指向性アンテナ識別フィールド、
‐連続するＳＳＷフレームを送信する残りの回数を記載するカウントダウンフィールドと、
を含む。
【００９９】
フレーム制御フィールドは、フレーム全体を制御するためのフィールドである。移動局１００の送信セクター指向性アンテナをトレーニングするために、移動局１００は、通信期間フィールドに残りのＳＳＷフレームを送信するのに必要な通信期間を記載し、送信局アドレスフィールドに自局のＭＡＣアドレスを記載し、受信局アドレスフィールドにＳ８０１でアソシエーションした固定局１０３のＭＡＣアドレスを記載し、セクター指向性アンテナ識別フィールドにこのＳＳＷフレームを送信するセクター指向性アンテナ番号を記載し、カウントダウンフィールドに残りのＳＳＷフレームの回数を記載して、ＳＳＷフレームを全てのセクター指向性アンテナで送信する。
【０１００】
固定局１０３は、カウントダウンフィールドが０のＳＳＷフレームを受信まで、ＤＭＧ指向性アンテナでＳＳＷフレームの受信動作を続ける。または、固定局１０３は、カウントダウンフィールドが０のＳＳＷフレームを受信する予定の時刻から一定時間経過するまで、ＤＭＧ指向性アンテナでＳＳＷフレームの受信動作を続ける。当該一定時間は、最後に受信したＳＳＷフレームの通信期間フィールドとカウントダウンフィールドに基づく。その後、固定局１０３は、各ＳＳＷフレームのＳＮＲを記録し最もＳＮＲの高いセクター指向性アンテナ識別番号を記録する。
【０１０１】
受信動作を完了した固定局１０３およびＳＳＷフレームの送信を完了した移動局１００は、固定局１０３と送信と受信の役割を入れ替えてＳＳＷフレームの送受信を行う。ＳＳＷフレームの送受信を完了した移動局１００は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄフレーム形式のＳＳＷフィードバックフレームを送信する。
【０１０２】
ＳＳＷフィードバックフレームは、
‐フレーム制御フィールド、
‐通信期間を示す通信期間フィールド、
‐送信権を持つ無線局のＭＡＣアドレスを記載する送信局フィールド、
‐受信局のＭＡＣアドレスを記載する受信局アドレスフィールド、
‐最善のＳＳＷフレームを送信したアンテナの識別情報を記載するフィードバックフィールド、
‐ＢＲＰの開始を要求するＢＲＰ要求フィールド、
を含む。
【０１０３】
フレーム制御フィールドは、フレーム全体を制御するためのフィールドである。移動局１００は、通信期間フィールドにＢＲＰを完了するのに十分な期間を記載し、送信局アドレスフィールドに自局のＭＡＣアドレスを記載し、受信局アドレスフィールドに直前のＳＳＷフレームを送受信した固定局１０３のＭＡＣアドレスを記載し、フィードバックフィールドにＳＮＲが最善となるＳＳＷフレームのセクター指向性アンテナ識別フィールドと同一の値を記載し、ＢＲＰ要求フィールドにＢＲＰを要求することを示す値を記載し、ＳＳＷフィードバックフレームを送信する。
【０１０４】
ＳＳＷフィードバックフレームを受信した固定局１０３は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄフレーム形式のＳＳＷ  ＡＣＫフレームを送信する。ＳＳＷ  ＡＣＫフレームはＳＳＷフィードバックフレームと同一のフレーム構造およびフレーム形式である。固定局１０３は、通信期間フィールドにＳＳＷフィードバックフレームの通信期間フィールドからＳＳＷ  ＡＣＫフレームの送信に要する期間を減じた値を記載し、送信局アドレスフィールドには自局のＭＡＣアドレスを記載し、受信局アドレスフィールドに移動局１００のＭＡＣアドレスを記載し、フィードバックフィールドにＳＮＲが最善となるＳＳＷフレームのセクター指向性アンテナ識別フィールドと同一の値を記載し、ＢＲＰ要求フィールドにはＢＲＰを要求することを示す値を記載し、移動局１００に送信する。
【０１０５】
ＳＳＷ  ＡＣＫフレームの送受信を完了した移動局１００と固定局１０３は、アンテナトレーニングを前述のＢＲＰフレームにより実施し、最善のＡＷＶ指向性の組み合わせを決定する。続いて、移動局１００は、経路情報管理部２１２に固定局１０３の識別情報と、固定局１０３のセクター指向性とＡＷＶ指向性、移動局１００のセクター指向性とＡＷＶ指向性と通信品質を記録する。経路探索を完了した移動局１００は、Ｓ８０４に進み、経路探索を完了した固定局１０３はＳ９０６に進む。
【０１０６】
Ｓ８０４で移動局１００は、全ての固定局１０３〜１３３のアンテナ指向性数情報を取得したかを判定する。アンテナ指向性数情報はアソシエーションを完了している固定局であればその固定局から無線通信により取得できるが、無線通信できない固定局からは直接取得することはできない。移動局１００は、全ての固定局１０３〜１３３を対象にして順番にアソシエーションおよび経路探索を実行する。ここで、移動局１００は、アソシエーションが実行できずアンテナ指向性数情報を取得できなかった固定局に対しては、他の固定局からアンテナ指向性数情報を取得し、完了すればＳ８０５に進む。
【０１０７】
Ｓ８０５で移動局１００は、経路探索期間において経路探索要求信号を同一のセクター指向性アンテナで送信する回数を決定する。送信回数は発見できている経路状況と固定局１０３のセクター指向性アンテナ数で決定する。例えばＳ８０４で、移動局１００が図６に示した経路状況を取得した場合、固定局のセクター指向性アンテナで最も経路を発見できている数が少ないのは固定局１３３で経路数は０である。また、図６の例では、固定局１３３のセクター指向性アンテナ数は４であるので、移動局１００はセクター指向性アンテナあたりの経路探索要求信号送信回数Ｎを４に決定し、Ｓ８０６に進む。
【０１０８】
Ｓ８０６で移動局１００は、経路探索要求信号送信期間に全ての経路探索要求信号を送信するのに要する期間を算出する。図６の状態の場合、Ｓ８０５で同一のセクター指向性アンテナでの経路探索要求信号の送信回数Ｎは４である。移動局１００が経路を発見できていないセクター指向性数Ｍは４である。よって、全固定局１０３〜１３３の経路を発見できていないセクター指向性アンテナと、移動局１００の経路を発見できていないセクター指向性アンテナの組み合わせを探索するには送信回数Ｎとセクター指向性数Ｍの積である。すなわち、経路探索期間内に経路探索要求信号を送信する回数は、送信回数Ｎとセクター指向性アンテナ数Ｍの積で１６である。移動局１００は、経路探索要求信号を１６回送信するのに要する期間を決定し、Ｓ８０７に進む。
【０１０９】
Ｓ８０７で移動局１００は、ビーコンフレームにデータ通信期間の開始時刻と経路探索期間の開始時刻を記載する。図１０に、本実施形態における各フレームの通信時間割当を示す。ビーコンフレーム送信期間１００１の間にデータ通信期間１００２と経路探索期間１００３が存在する。データ通信期間１００２では、ＡＷＶ指向性アンテナでデータフレームが送受信される。経路探索期間１００３では、経路探索要求信号、経路探索応答信号、経路探索起動信号、経路探索信号が送受信される。データ通信期間１００２には、複数のタイムスロット１００４を割り当てられる。各タイムスロット１００４の割り当てのために、移動局１００は、送信局のＭＡＣアドレスと受信局のＭＡＣアドレスとタイムスロットの開始時刻と終了時刻と、固定局１０３が使用するＡＷＶ指向性アンテナを記載する。さらに、移動局１００は、Ｓ８０６で決定した、経路探索期間において同一セクター指向性アンテナで経路探索要求信号を送信する回数Ｎと、経路探索期間で全ての経路探索要求信号の送信に要する期間の情報をビーコンフレームに付与する。タイムスロットの割り当ては、システムが要求する冗長度を満たすように行われる。移動局１００は、ビーコンフレームの送信を完了したらＳ８０８に進む。
【０１１０】
Ｓ９０６で固定局１０３はビーコンフレームを受信し、ビーコンフレームに記載されている情報を取得したのち、有線通信手段１０６で他の固定局１１３〜１３３に転送する。移動局１００からのビーコンフレームを受信できない固定局であっても、経路探索期間の開始タイミングを取得することができる。また、経路探索期間では、移動局１００はセクター指向性で経路探索要求信号を送信しているため、固定局は、ＤＭＧ指向性アンテナなどの広指向性で送受信をするよりも受信する可能性を高めることができる。固定局１０３は、ビーコンフレームを受信し他の固定局１１３〜１３３に転送するか、他の固定局１１３〜１３３からビーコンフレームに記載されている内容を転送された場合はＳ９０６に進む。
【０１１１】
Ｓ８０８で移動局１００は、経路状況に変化があれば経路情報管理テーブルを更新する。移動局１００は、経路状況の変化を、後述のＳ８１０でのデータ通信の結果や、後述のＳ８１４での経路探索結果に基づき観測する。移動局１００は、経路状況に変化があれば経路情報管理テーブルを更新し、Ｓ８０９に進む。
【０１１２】
Ｓ９０７で固定局１０３は、経路状況に変化があれば経路情報管理テーブルを更新する。固定局１０３は、経路状況の変化を、後述のＳ９０９でのデータ通信の結果や、後述のＳ９１６での経路探索結果に基づき観測する。また、固定局１０３は、他の固定局１１３〜１３３との有線通信手段１０６により転送された経路情報で更新してもよい。固定局１０３は、経路状況に変化があれば経路情報管理テーブルを更新し、Ｓ９０８に進む。
【０１１３】
Ｓ８０９で移動局１００は、現在時刻がデータ通信期間か経路探索期間かを判定する（図１０を参照）。データ通信期間であればＳ８１０に進み、経路探索期間であればＳ８１１に進む。Ｓ９０８で固定局１０３は、現在時刻がデータ通信期間か経路探索期間かを判定する。データ通信期間であればＳ９０９に進み、経路探索期間であればＳ９１０に進む。
【０１１４】
Ｓ８１０で移動局１００は、ビーコンフレームで通知した固定局１０３〜１３３に対して、ＡＷＶ指向性アンテナを用いて撮像画像データやＭＲ画像データおよび経路情報管理テーブルのデータ通信を行う。移動局１００が送信局であるタイムスロットでは、移動局１００は、データ送信が完了しデータ通信に対する通信品質結果を示す情報を応答信号として受信する。移動局１００が受信局であるタイムスロットでは、移動局１００は、データ受信が完了しデータ通信に対する通信品質結果を示す応答信号を送信する。ビーコンインターバル内のデータ通信期間が完了したら、Ｓ８０８に戻る。
【０１１５】
Ｓ９０９で固定局１０３は、ビーコンフレームで通知された時刻およびＡＷＶ指向性アンテナで移動局１００と撮像画像データやＭＲ画像データおよび経路情報管理テーブルのデータ通信を行う。固定局１０３が送信局であるタイムスロットでは、固定局１０３は、データ送信が完了しデータ通信に対する通信品質結果を示す情報を応答信号として受信する。固定局１０３が受信局であるタイムスロットでは、固定局１０３は、データ受信が完了しデータ通信に対する通信品質結果を示す応答信号を送信する。ビーコンインターバル内のデータ通信期間が完了したら、Ｓ９０７に戻る。
【０１１６】
Ｓ８１１で移動局１００は、経路探索要求信号を送信するセクター指向性アンテナとセクター指向性アンテナの切替順を決定する。セクター指向性アンテナ切替順は、経路情報管理テーブルに基づいて決定するため、直近のデータ通信期間における通信結果を反映することができる。セクター指向性アンテナ切替順は、すでに固定局１０３〜１３３のいずれかと経路を発見できているセクター指向性アンテナを除いて構成する。セクター指向性アンテナの切替順は、例えば、最もセクター指向性アンテナ識別番号の小さいアンテナから順次選択する順でもよい。また、セクター指向性アンテナの切替順は、直近の経路探索期間で新しい経路を発見した場合は、次の経路探索期間ではそのセクター指向性アンテナの次のセクター指向性アンテナから開始するように構成されてもよい。移動局１００は、セクター指向性アンテナ切替順を決定したらＳ８１２に進む。
【０１１７】
Ｓ９１０で固定局１０３は、移動局１００と経路を発見できているかを判定し、経路が発見できていなければＳ９１１に進み、経路が発見できていればＳ９１２に進む。
【０１１８】
Ｓ９１１で固定局１０３は、経路探索期間におけるセクター指向性アンテナの切替順を決定する。図６の例では、経路が発見できていない固定局は固定局１３３である。経路探索期間では、移動局１００と経路が発見できていないセクター指向性アンテナで順次経路探索要求信号の受信動作を行う。したがって、図６の例では、固定局１３３は全てのセクター指向性アンテナで受信動作を行うように切替順を決定する。固定局１０３（図６の例では固定局１３３）は、切替順を決定したらＳ９１３に進む。
【０１１９】
Ｓ９１２でもＳ９１１と同様に、固定局１０３は、経路探索期間におけるセクター指向性アンテナの切替順を決定する。図６の例では、経路が発見できている固定局は１０３である。固定局１０３は既に経路６０７と６０８を発見できているため、該当するセクター指向性アンテナ６２０と６２１を除く２つのセクター指向性アンテナで切替順を構成する。移動局１００が同じセクター指向性アンテナで送信する経路探索要求信号の送信回数は４であるため、固定局１０３は経路探索要求信号を２回分受信動作を行い２回分は受信動作を行わない。移動局１００が同じセクター指向性アンテナで送信する回数を予め通知されることにより、同じセクター指向性アンテナ同士で重複して経路探索要求信号を受信することを回避できるため、消費電力の低減ができる。固定局１０３は、切替順を決定したらＳ９１３に進む。
【０１２０】
Ｓ８１２で移動局１００は、経路探索要求信号を送信し送信が完了したら、経路探索要求信号を送信したセクター指向性アンテナと同一のセクター指向性アンテナで経路探索応答信号の受信動作を起動する。移動局１００は、受信動作の起動後、Ｓ８１３に進む。
【０１２１】
Ｓ８１３で移動局１００は、経路探索要求信号の送信完了後から、経路探索応答信号を送信するのに要する時間受信動作を続ける。移動局１００が経路探索応答信号を受信しなかった場合には、Ｓ８１５に進む。移動局１００が経路探索応答信号を受信した場合は、Ｓ８１４に進む。
【０１２２】
Ｓ８１４で移動局１００は、経路探索応答信号を送信した固定局と、経路探索起動信号および経路探索信号を用いたアンテナトレーニングを実行する。移動局１００は、アンテナトレーニングを、Ｓ８１３で経路探索応答信号に記載されているアンテナ識別情報に該当するセクター指向性アンテナを用いて行う。アンテナトレーニングを完了した移動局１００は、Ｓ８０８に戻り、Ｓ８１４で実行したアンテナトレーニングの結果を経路情報管理テーブルに記載する。
【０１２３】
Ｓ８１５で移動局１００は、Ｓ８０５で決定した同一のセクター指向性アンテナでの経路探索要求信号送信回数分、送信を完了したかを判定する。送信を完了していなければＳ８１２に戻り、移動局１００は、再度同じセクター指向性アンテナで経路探索要求信号を送信する。送信を完了していれば、Ｓ８１６に進む。
【０１２４】
Ｓ８１６で移動局１００は、経路探索要求信号を送信したセクター指向性アンテナがＳ８１１で決定した切替順における最後のセクター指向性アンテナであるかを判定する。最後のセクター指向性アンテナでない場合には、まだ経路探索を実行していない方向があるので、Ｓ８１７に進む。最後のセクター指向性アンテナである場合には、既に経路が発見できている方向を除く全てのセクター指向性アンテナ同士の組み合わせで探索が完了したことを示し新しい経路が存在しないことを示しているため、Ｓ８０９に戻る。
【０１２５】
Ｓ８１７で移動局１００は、Ｓ８１１で決定した切替順における次のセクター指向性アンテナに切り替え、Ｓ８１２に戻り再び経路探索要求信号を送信する。
【０１２６】
Ｓ９１３で固定局１０３は、Ｓ９１１またはＳ９１２で決定した切替順に則り、予め移動局１００が通知した経路探索期間で経路探索要求信号の受信動作を開始する。経路探索期間内で固定局１０３は、経路探索開始時刻から経路探索要求信号のフレーム長に一致する期間、同じセクター指向性アンテナで経路探索要求信号の受信動作を行う。固定局１０３は、経路探索要求信号を受信しなかった場合には、次のセクター指向性アンテナに切り替える。受信動作を開始した固定局１０３は、Ｓ９１４に進む。
【０１２７】
Ｓ９１４で固定局１０３は、既に発見できている経路とは異なる経路で経路探索要求信号を閾値以上の通信品質で受信したかを判定する。固定局１０３は、既に発見できている経路と異なるかは経路探索要求信号内のアンテナ識別情報と、経路探索要求信号を受信したセクター指向性アンテナと、経路情報管理テーブルに基づいて判定する。固定局１０３は、経路情報管理テーブル内に同一のセクター指向性アンテナと同一のセクター指向性アンテナの組み合わせがあれば、同一の経路であると判定する。セクター指向性アンテナの組み合わせが経路情報管理テーブルにない場合でも、固定局毎に設定した閾値に基づき経路探索応答信号を送信する条件を設定することで、複数の固定局に対する高効率な経路探索を実行できる。閾値は、システムが要求する経路数と、移動局１００が持つ経路数と、固定局が経路を発見しているか否かと、固定局が経路を発見している場合には経路の最善ＳＮＲに応じて決定される。
【０１２８】
システムが要求する経路数に対して移動局１００が有する経路が多い場合、通信経路の入れ替えが生じるかを判定するため、閾値は、移動局１００が持つ経路の中で最も通信品質の低いＳＮＲに基づく値である。例えば、図６の例では、経路６０８の通信品質が最も低いため、経路６０８のＳＮＲ２０ｄＢからＡＷＶ指向性アンテナとセクター指向性アンテナのアンテナ駆動数の違いとマージンを考慮して９ｄＢ減じた値である１１ｄＢを閾値として設定する。また、経路を既に発見している固定局に対しては、メインローブ同士の経路とサイドローブとメインローブによる経路を同一の経路と誤検出するのを避けるため、最善の経路から２０ｄＢ減じた値を、閾値として設定する。経路を発見していない固定局においては、経路が新たに発見できたことを移動局１００に通知するために、閾値以下であっても経路探索応答信号を送信するためのステップに進む。
【０１２９】
一つの固定局が複数の通信経路を持つ冗長伝送システムの場合、その固定局を覆うように障害物が存在することで同時に複数の経路が遮断されてしまう可能性がある。よって、一つの固定局が複数の通信経路を有する構成よりも、離散した位置に存在する異なる固定局それぞれと通信経路を持つ構成の方が通信遮断に対して堅牢なシステムである。そのため、一つも経路が発見できていない固定局は、新たに経路を発見できたら移動局１００に通知する。誤検出を避けるために設定した閾値と、経路の入れ替えが生じるかを判定するために設定した閾値を比較し、高い閾値を固定局の閾値として設定する。
【０１３０】
上記をまとめると、図６のように通信経路が要求経路数より多い状況では、固定局１１３は、既に経路を発見できており誤検出を避けるため閾値を２０ｄＢに設定する。固定局１２３は、経路を発見できていないため閾値を０ｄＢに設定する。固定局１２３と固定局１０３は、既に経路が発見できており最も通信品質の低いＳＮＲと入れ替えが生じるかを判定するため閾値を１１ｄＢに設定する。
【０１３１】
また、図５のように通信経路が要求経路数よりも少ない状況では、固定局１１３と固定局１３３は通信経路を発見できていないため閾値は０ｄＢに設定する。固定局１２３は、既に経路が発見できており誤検出を避けるため閾値を５ｄＢに設定する。固定局１０３も既に経路が発見できており誤検出を避けるため閾値を１０ｄＢに設定する。
【０１３２】
Ｓ９１４では、固定局１０３は、閾値以上の通信品質で受信したかを判定し、受信した場合はＳ９１５に進み、受信しなかった場合はＳ９１７に進む。
【０１３３】
Ｓ９１５で固定局１０３はＳ９１４で経路探索要求信号を受信したセクター指向性アンテナと略一致するセクター指向性アンテナで経路探索応答信号を送信する。経路探索応答信号を移動局１００に無線送信した固定局１０３は、有線通信手段１０６で他の固定局113〜１３３に対して経路探索応答信号を送信したことを通知する。経路探索応答信号の送信を完了した固定局１０３は、経路探索起動信号を受信するために、Ｓ９１４で経路探索要求信号を受信したセクター指向性アンテナと同じセクター指向性アンテナで受信動作を開始する。その後、Ｓ９１６に進む。
【０１３４】
Ｓ９１６で固定局１０３は、移動局１００と経路探索起動信号および経路探索信号を用いたアンテナトレーニングを実行する。アンテナトレーニングはＳ９１４で閾値以上で経路探索要求信号を受信したセクター指向性アンテナを用いて行う。アンテナトレーニングを完了した固定局１０３は、Ｓ９０７に戻り、Ｓ９１４で実行したアンテナトレーニングの結果を経路情報管理テーブルに記載する。
【０１３５】
Ｓ９１７で固定局１０３は既に他の固定局１１３〜１３３が移動局１００と経路探索を開始しているかを判定する。固定局１０３は、他の固定局１１３〜１３３から経路探索応答信号を送信したことを通知する信号を有線通信手段１０６により取得した場合、これらの固定局が移動局１００と経路探索を開始しているかを判定する。また、固定局１０３は、移動局１００が他の固定局に対して送信した経路探索応答信号を受信した場合に、これらの固定局が移動局１００と経路探索を開始しているかを判定する。固定局１０３は、他の固定局１１３〜１３３が経路探索を実行していると判定した場合は、移動局１００が経路探索要求信号を同報送信することはないので、Ｓ９０７に戻り受信動作を中止する。固定局１０３は、送信されることのない経路探索要求信号の受信動作を中止することで、消費電力を低減することができる。
【０１３６】
Ｓ９１８で固定局１０３は、固定局１０３がセクター指向性を切り替えながら経路探索要求信号の受信動作を開始した時刻から、移動局１００が同一のセクター指向性で経路探索要求信号をＮ回送信するのに要する期間を超過したかを判定する。固定局１０３は期間を超過していないと判定した場合、移動局の一つのセクター指向性に対する経路探索が完了していないため、Ｓ９１３に戻る。期間を超過したと判定した場合、移動局のこの送信セクター指向性に対しては経路探索が完了したことになるため、Ｓ９１９に進む。
【０１３７】
Ｓ９１９で固定局１０３は、経路探索期間の開始時刻から今までの経過時間が、全経路探索要求信号送信期間を超過したかを判定する。超過したと判定することは、この探索期間で新たな経路が発見できなかったことを意味し、Ｓ９０７に戻る。固定局１０３は、超過していないと判定したら、Ｓ９２０に進む。
【０１３８】
Ｓ９２０で固定局１０３は、Ｓ９１１またはＳ９１２で決定したセクター指向性アンテナの切替順の初期状態にセクター指向性アンテナを設定する。これにより、移動局１００が異なるセクター指向性アンテナでＮ回送信する経路探索要求信号に対して経路探索を実行でき、固定局１０３は、セクター指向性アンテナを初期状態に設定したらＳ９１３に進む。
【０１３９】
［実施形態２］
実施形態１では、経路探索期間が定常的に存在する構成について述べた。本実施形態では、直前のデータ通信期間の結果に基づいて経路探索期間の存在や経路探索期間長を適応的に決定する構成について説明する。システムが要求する冗長度に対して十分に経路が確立できている状態では、新たなパスを探索する経路期間を設定しないことでデータ通信期間を長く設定できデータ通信の伝送レートを高めることができる。経路が十分に確立できていない状態では、新たなパスを探索する期間を設定し経路探索を実行する。
【０１４０】
この構成により、経路数が十分に足りない場合のみ経路探索期間の割り当ておよび経路探索の実行を行うため、実施形態１に比べて伝送レートを高めることができる。図１５は本実施形態におけるフレームの通信時間割当を示す図である。状態１５０８はシステムが要求する冗長度に対して十分に経路が確立できている状態であり、この状態ではデータ通信期間１５０２のみが存在し、ビーコンフレーム１５０１とデータフレーム１５０３が存在する。状態１５０９はシステムが要求する冗長度に対して受分に経路が確立できていない状態であり、データ通信期間１５０４と経路探索期間１５０５が存在し、ビーコンフレーム１５０１とデータフレーム１５０６と経路探索フレーム１５０７が存在する。
【０１４１】
以下、図面を参照して本実施形態における移動局１００と固定局１０３の構成及び動作を説明するが、図中、実施形態１の構成及び動作が同様のブロックについては実施形態１と同様のブロックについては本実施形態１と同様の符号を付与し、その説明は省略する。また、以下の説明において、固定局１０３の動作および機能は、固定局１１３〜１３３にも同様に適用可能とする。
【０１４２】
図１１は、本実施形態における移動局１００の構成例を示す図である。実施形態１と比較し、本実施形態の移動局１００は応答信号取得部１１０１を備える。応答信号取得部１１０１は、直前のデータ通信期間における通信品質を示す情報を取得し、経路が遮断されたか否かを判定する。応答信号取得部１１０１は、経路が遮断されたと判定した場合には、経路情報管理部２１２に経路情報の更新を通知するとともに、送信信号生成部２０２に、経路探索期間を設定したことを通知する信号を出力する。
【０１４３】
経路探索期間の設定の情報は、ビーコンフレームや固定局１０３〜１３３のいずれかに対するデータフレームに付与することで各固定局に通知される。経路探索期間の設定の情報は、
‐遮断された固定局のＭＡＣアドレスを記載する固定局識別フィールド、
‐経路が遮断される前の経路情報管理テーブルを記載する前経路情報管理テーブルフィールド、
‐経路が遮断された後の経路情報管理テーブルを記載する後経路情報管理テーブルフィールド、
‐経路期間の開始を記載する経路期間開始時刻フィールド、
‐経路期間の期間長を記載する経路期間長フィールド、
‐経路期間において同一のセクター指向性アンテナで経路探索要求信号を送信する回数を記載する同一送信回数フィールド、
‐経路期間において全ての経路探索要求信号を送信するのに要する期間を記載する全送信期間フィールド、
を含む。
【０１４４】
図１２は、本実施形態における固定局１０３の構成例を示す図である。実施形態１と比較し、本実施形態の固定局１０３は、応答信号生成部１２０１を備える。応答信号生成部１２０１は、直前のデータ通信における通信品質を示す情報を記載した応答信号フレームを生成する。応答信号生成部１２０１は、直前のデータ通信における通信品質が良好であった場合には、応答信号フレームを送信信号生成部３０６に出力し、送信信号生成部３０６は、次に移動局１００に対してデータ送信するパケットに応答信号フレームを付与する。生成部１２０２は、直前のデータ通信における通信品質が悪かった場合には、有線通信手段１０６を介して他の固定局１１３〜１３３に対して応答信号フレームを通知する。固定局１０３は、有線通信手段１０６により他の固定局１１３〜１３３から直前のデータ通信期間における通信品質が悪いことを示す応答信号フレームを取得した場合には、次に移動局１００に対して送信するＭＲ画像データを含むパケットに、取得した応答信号フレームを付与する。
【０１４５】
次に図１３および図１４の動作説明図を用いて、本実施形態の無線通信システムの移動局１００および固定局１０３それぞれの動作を説明する。図１３は、移動局１００の動作を説明する図であり、図１４は、固定局１０３の動作を説明する図である。
【０１４６】
Ｓ１３０１で移動局１００は、固定局１０３を指定してアンテナ指向性数情報を要求する。アンテナ指向性数はＤＭＧアンテナ指向性数、セクター指向性数、ＡＷＶ指向性アンテナ数を含む。アンテナ指向性数情報を要求するために、移動局１００はビーコンフレーム内に移動局１００のＭＡＣアドレスと移動局１００のアンテナ指向性数情報を記載して送信する。固定局１０３のアソシエーションリクエストで少なくとも固定局１０３のアンテナ指向性数情報が記載されていない場合は、移動局１００は、アソシエーションレスポンスで否定応答することでアンテナ指向性情報を要求する。アンテナ指向性数情報は、移動局１００と固定局１０３の双方が認識できるフレーム形式であればよい。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄフレーム形式のビーコンフレームやアソシエーションレスポンスフレームのＤＭＧ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ  Ｅｌｅｍｅｎｔフィールドに記載してもよい。既知のいずれかの固定局のＭＡＣアドレスが記載されているアンテナ指向性数情報を含むフレームを受信したらＳ１３０２に進む。
【０１４７】
Ｓ１４０１で固定局１０３は、有線通信手段１０６で他の固定局１１３〜１３３に対してアンテナ指向性数情報を通知し、完了したらＳ１４０２に進む。
【０１４８】
Ｓ１４０２で固定局１０３は、他の固定局１１３〜１３３が有線通信手段１０６で通知したアンテナ指向性数情報を取得する。
【０１４９】
Ｓ１４０３で固定局１０３は、移動局１００のアンテナ指向性数情報要求の有無を取得する。固定局１０３は、移動局が送信するビーコンフレームを受信したら、自局と他の固定局１１３〜１３３のアンテナ指向性数と自局のＭＡＣアドレスを記載したアソシエーションリクエストフレームを生成し、Ｓ１４０４に進む。固定局１０３は、ビーコンフレームが受信できるまでＳ１４０３で受信動作を続ける。
【０１５０】
Ｓ１４０４で固定局１０３は、ビーコンフレームに記載されているチャネルアクセス方式でアソシエーションリクエストフレームを送信する。固定局１０３は、アソシエーションリクエストフレームに対する肯定応答を示すアソシエーションレスポンスフレームを受信したらＳ１４０５に進む。
【０１５１】
Ｓ１３０２で移動局１００は、固定局１０３が通知したアンテナ指向性情報に基づき、固定局識別情報とアンテナ指向性情報を関連付けて記録しＳ１３０３に進む。
【０１５２】
Ｓ１３０３およびＳ１４０５で移動局１００および固定局１０３は、経路探索を実行する。ここでの経路探索の手順はＳ８０３およびＳ９０５と同様である。経路探索を完了した移動局はＳ１３０４に進み、経路探索を完了した固定局はＳ１４０６に進む。
【０１５３】
Ｓ１３０４で移動局１００は、全ての固定局１０３〜１３３のアンテナ指向性数情報を取得したかを判定する。移動局１００は、アンテナ指向性数情報を、アソシエーションを完了している固定局から無線通信により取得できるが、無線通信できない固定局からは直接取得することはできない。移動局１００は、全ての固定局１０３〜１３３を対象にして順番にアソシエーションおよび経路探索を実行する。移動局１００は、アソシエーションが実行できずアンテナ指向性数情報を取得できなかった固定局に対しては、他の固定局からアンテナ指向性数情報を取得し、完了すればＳ１３０５に進む。
【０１５４】
Ｓ１３０５で移動局１００は、個別に経路探索を完了した結果を経路情報管理テーブルに記載する。また、移動局１００は、経路状況に変化があれば経路情報管理テーブルを更新する。移動局１００は、経路状況の変化を、後述のＳ１３０８でのデータ通信の結果や、後述のＳ１３１６での経路探索結果に基づき観測する。移動局１００は、経路状況に変化があれば経路情報管理テーブルを更新し、Ｓ１３０６に進む。
【０１５５】
Ｓ１４０６で固定局１０３は、経路状況に変化があれば経路情報管理テーブルを更新する。固定局１０３は、経路状況の変化を、後述のＳ１４０９でのデータ通信の結果や、後述のＳ１４２０での経路探索結果に基づき観測する。また、固定局１０３は、他の固定局１１３〜１３３との有線通信手段１０６により転送された経路情報で更新してもよい。固定局１０３は、経路状況に変化があれば経路情報管理テーブルを更新し、Ｓ１４０７に進む。
【０１５６】
Ｓ１３０６で移動局１００は、現在時刻がデータ通信期間か経路探索期間かを判定する。データ通信期間であればＳ１３０７に進み、経路探索期間であればＳ１３１４に進む。
【０１５７】
Ｓ１４０７で固定局１０３は、現在時刻が経路探索期間であるか否かを判定する。固定局１０３は、経路探索期間であるかを、移動局１００が送信したビーコンフレームや撮像データ画像フレームに記載されている情報から判定する。また固定局１０３は、移動局１００から無線通信で経路探索期間に関する情報を取得した場合、有線通信手段１０６で他の固定局１１３〜１３３に対して経路探索期間を通知する。経路探索期間でなければＳ１４０８に進み、経路探索期間であればＳ１４１４に進む。
【０１５８】
Ｓ１４０８で固定局１０３は現在時刻が、自局が送信局または受信局として割り当てられているデータ通信期間かを判定する。固定局１０３は、自局が割り当てられているデータ通信期間であればＳ１４０９に進み、自局が割り当てられているデータ通信期間でなければＳ１４１３に進む。
【０１５９】
Ｓ１３０７で移動局１００は、ビーコンフレームで通知した固定局に対してＡＷＶ指向性アンテナを用いて固定局１０３と撮像画像データやＭＲ画像データおよび経路情報管理テーブルのデータ通信を行う。移動局１００は、自局が送信局であるタイムスロットでは、データ送信が完了しデータ通信に対する通信品質結果を示す情報を応答信号として受信する。データ送信が完了した移動局１００は、応答信号を受信するために受信指向性アンテナをデータ送信と略一致するＡＷＶ指向性アンテナに設定し受信動作を開始する。移動局１００は、自局が送信局であるタイムスロットにおいて送信動作を完了した場合か、自局が受信局であるタイムスロットの期間が終了した場合、Ｓ１３０８に進む。
【０１６０】
Ｓ１４０９で固定局１０３は、ビーコンフレームで通知された時刻およびＡＷＶ指向性で移動局と撮像画像データやＭＲ画像データおよび経路情報管理テーブルのデータ通信を行う。固定局１０３は、自局が受信局であるタイムスロットでは、データ受信が完了しデータ通信に対する通信品質結果を示す応答信号を送信する。固定局１０３は、自局が送信局であるタイムスロットにおいて送信動作を完了した場合か、自局が受信局であるタイムスロットの期間が終了した場合、Ｓ１４１０に進む。
【０１６１】
Ｓ１３０８で移動局は直前のデータ通信結果に基づき、経路の遮断が発生したかを判定する。例えば、自局が送信局のタイムスロットではデータ送信後に肯定応答を受信しなかった場合か、自局が受信局のタイムスロットでデータが受信できなかった場合に、経路の遮断が発生したと判断される。経路の遮断が発生したと判断した移動局１００は、Ｓ１３０９に進む。経路の遮断が発生していないと判断した移動局はＳ１３０５に進み、直前のデータ通信結果を経路情報管理テーブルに記載する。
【０１６２】
Ｓ１４１０で固定局１０３は、直前の自局が受信局として割り当てられているタイムスロットのデータ信号に対するＳＮＲを導出する。受信パケットのエラー率を示すＰＥＲが一定の閾値未満であった場合には、Ｓ１４１１に進む。ＰＥＲが一定の値以上であり、例えば受信した撮像画像から特徴点を検出できないほどＰＥＲが高い場合は、Ｓ１４０６に戻り、固定局１０３は、Ｓ１４０９で受信した経路に該当する経路情報管理テーブル内の行を削除する。これにより、固定局１０３は、当該経路を遮断する。
【０１６３】
Ｓ１４１１で固定局１０３は、Ｓ１４０９で受信したパケットに対する肯定応答を示すＡＣＫフレームを生成しＳ１４１２に進む。
【０１６４】
Ｓ１４１２で固定局１０３は、Ｓ１４１１で生成したＡＣＫフレームを、Ｓ１４０９で受信したＡＷＶ指向性アンテナと略一致するＡＷＶ指向性アンテナで送信する。固定局１０３は、送信が完了したらＳ１４０６に戻る。
【０１６５】
Ｓ１４１３で固定局１０３は、経路探索期間の割り当ての情報を移動局１００が通知したかを判定する。固定局１０３は、経路探索期間の割り当ての情報は、移動局１００が送信するビーコンフレームや、他の固定局１１３〜１３３が有線通信手段１０６で転送する経路探索期間割当に関する情報により取得する。固定局１０３は、いずれかの方法で経路探索期間が新たに割り当てられたと判定した場合はＳ１４１４に進む。固定局１０３は、経路探索期間が新たに割り当てられてないと判定した場合はＳ１４１３に戻る。
【０１６６】
Ｓ１３０９で移動局１００は直前のデータ通信で遮断された経路に該当する行を経路情報管理テーブルから削除しＳ１３１０に進む。
【０１６７】
Ｓ１３１０で移動局１００は、経路探索期間において経路探索要求信号を同一のセクター指向性アンテナで送信する回数を決定する。回数の決定方法はＳ８０５と同様である。回数を決定した移動局１００はＳ１３１１に進む。
【０１６８】
Ｓ１３１１で移動局１００は、経路探索期間に全ての経路探索要求信号を送信するのに要する期間を算出する。算出方法はＳ８０６と同様である。全送信期間を決定した移動局１００はＳ１３１２に進む。
【０１６９】
Ｓ１３１２で移動局１００は、経路探索応答信号を送信するセクター指向性アンテナとセクター指向性アンテナの切替順を決定する。切替順の決定方法はＳ８０７と同様である。切替順を決定した移動局１００はＳ１３１３に進む。
【０１７０】
Ｓ１３１３で移動局１００は、固定局に経路探索開始時刻と、期間長と、セクター指向性あたりの経路探索要求信号送信回数と、全経路探索要求信号送信期間を通知する。通知方法はＳ８０７と同様である。固定局に通知を完了した移動局１００は、Ｓ１３０５に戻りＳ１３０８で発生した経路遮断を経路情報管理テーブルに記載する。
【０１７１】
Ｓ１４１４で固定局１０３は移動局１００と経路を発見できているかを判定し、経路が発見できていなければＳ１４１５に進み、経路が発見できていればＳ１４１６に進む。
【０１７２】
Ｓ１４１５で固定局１０３は、経路探索期間におけるセクター指向性アンテナの切替順を決定し、決定方法はＳ９１１と同様である。切替順を決定したらＳ１４１７に進む。Ｓ１４１６でもＳ１４１５と同様に、固定局１０３は経路探索期間におけるセクター指向性アンテナの切替順を決定し、切替順はＳ９１２と同様である。切替順を決定したらＳ１４１７に進む。
【０１７３】
Ｓ１３１４で移動局１００は、経路探索要求信号を送信し送信が完了したら、経路探索要求信号を送信したセクター指向性アンテナと同一のセクター指向性アンテナで経路探索応答信号の受信動作を起動しＳ１３１５に進む。
【０１７４】
Ｓ１３１５で移動局１００は、経路探索要求信号の送信完了後から、経路探索応答信号を送信するのに要する時間受信動作を続ける。移動局１００は、経路探索応答信号を受信しなかった場合にはＳ１３１７に進む。移動局１００は、経路探索応答信号を受信した場合はＳ１３１６に進む。
【０１７５】
Ｓ１３１６で移動局１００は、経路探索応答信号を送信した固定局と、経路探索起動信号および経路探索信号を用いたアンテナトレーニングを実行する。アンテナトレーニングは、Ｓ１３１５で経路探索応答信号に記載されているアンテナ識別情報に該当するセクター指向性アンテナを用いて行う。アンテナトレーニングを完了した移動局１００は、Ｓ１３０５に戻り、Ｓ１３１６で実行したアンテナトレーニングの結果を経路情報管理テーブルに記載する。また、アンテナトレーニングの結果、システムが要求する経路数を超える経路が発見できた場合、移動局１００は、ビーコンフレームに記載している経路探索期間に関する情報を削除する。経路探索期間に関する情報を削除したビーコンフレームを固定局１０３〜１３３に送信することで、固定局１０３〜１３３は経路探索期間の存在しない新たなタイムスロット割当情報を取得することができる。
【０１７６】
Ｓ１３１７で移動局１００は、Ｓ１３１２で決定した同一のセクター指向性アンテナでの経路探索要求信号送信回数分、送信を完了したかを判定する。送信を完了していなければＳ１３１４に戻り、移動局１００は、再度同じセクター指向性アンテナで経路探索要求信号を送信する。送信を完了していれば、Ｓ１３１８に進む。
【０１７７】
Ｓ１３１８で移動局１００は、経路探索要求信号を送信したセクター指向性アンテナがＳ１３１２で決定した切替順における最後のセクター指向性アンテナであるかを判定する。最後のセクター指向性アンテナでない場合には、まだ経路探索を実行していない方向があるので、Ｓ１３１９に進む。最後のセクター指向性アンテナである場合は、既に経路が発見できている方向を除く全てのセクター指向性アンテナ同士の組み合わせで探索が完了したことを示す。すなわち、この場合は、新しい経路が存在しないので、Ｓ１３０５に戻る。
【０１７８】
Ｓ１３１９で移動局１００は、Ｓ１３１２で決定した切替順における次のセクター指向性アンテナに切り替え、Ｓ１３１４に戻り再び経路探索要求信号を送信する。
【０１７９】
Ｓ１４１７で固定局１０３は、Ｓ１４１５またはＳ１５１６で決定した切替順に則り、予め移動局１００が通知した経路探索期間で経路探索要求信号の受信動作を開始する。Ｓ１４１７の動作はＳ９１３と同様である。動作を開始した固定局１０３はＳ１４１８に進む。
【０１８０】
Ｓ１４１８で固定局１０３は、既に発見できている経路とは異なる経路で経路探索要求信号を閾値以上の通信品質で受信したかを判定する。Ｓ１４１８の動作はＳ９１４と同様である。固定局１０３は、Ｓ１４１８では閾値以上の通信品質で受信したかを判定し、受信した場合はＳ１４１９に進み、受信しなかった場合はＳ１４２１に進む。
【０１８１】
Ｓ１４１９で固定局１０３は、Ｓ１４１８で経路探索要求信号を受信したセクター指向性アンテナと略一致するセクター指向性アンテナで経路探索応答信号を送信する。Ｓ１４１９の動作はＳ９１５と同様である。固定局１０３は、経路探索起動信号の受信動作を開始し、Ｓ１４２０に進む。
【０１８２】
Ｓ１４２０で固定局１０３は移動局１００と経路探索起動信号および経路探索信号を用いたアンテナトレーニングを実行する。Ｓ１４２０の動作はＳ９１６と同様である。Ｓ１４２１で固定局１０３は、既に他の固定局１１３〜１３３が移動局１００と経路探索を開始しているかを判定する。Ｓ１４２１の動作はＳ９１７と同様である。固定局１０３は、他の固定局１１３〜１３３が移動局１００と帯域を占有して経路探索を実行していると判定した場合はＳ１４０６に戻り受信動作を中止する。
【０１８３】
Ｓ１４２２で固定局１０３は、経路探索期間の開始時刻から今までの経過時間が、全経路探索要求信号送信期間を超過したかを判定する。Ｓ１４２２の動作はＳ９１８と同様である。固定局１０３は超過したと判定した場合はＳ１４０６に戻る。超過していないと判定した場合はＳ１４２４に進む。
【０１８４】
Ｓ１４２４で固定局１０３は、Ｓ１４１５またはＳ１４１６で決定したセクター指向性アンテナの切替順の初期状態にセクター指向性アンテナを設定しＳ１４０６に戻る。Ｓ１４２３の動作はＳ９１９と同様である。
【０１８５】
このように、上記に説明した実施形態によれば、同時に複数の固定局を対象に通信経路の探索が行えるように、移動局が複数の固定局を対象に通信経路探索を実行する。これにより、通信経路の探索期間が固定局の数に依存しないため、通信の信頼性を向上するために多数固定局を配置した場合でも経路探索に要する通信帯域を抑制することができる。また、全ての固定局が受信できるような広い指向性で経路探索の起動を通知する無線信号を送受信せず、指向性利得を高めた指向性で送受信するので雑音耐性が高まり、新たな経路を発見する確率がより高まり、通信接続が遮断する可能性を低減することができる。なお、上記実施形態では、移動局１００が無線通信帯域を管理したが、固定局１０３〜１３３または外部の制御装置が無線通信帯域を管理してもよい。
【０１８６】
［その他の実施形態］
なお、上記実施形態では、無線通信システムの一例としてＨＭＤやＰＣから構成されるＭＲシステムについて説明したが、その他の無線通信システムに適用することも可能である。
また、本発明の目的は、以下のようにすることによって達成することもできる。即ち、前述した実施形態の少なくとも一部の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは情報処理装置の１以上のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する。この場合、読みだされたプログラム自体が前述した実施形態の機能を実現することとなる。
【符号の説明】
【０１８７】
１００  移動局、１０１  アンテナ、１０２  ＨＭＤ、１０４〜１３４  アンテナ、１０３〜１３３  固定局、１０５  スイッチングハブ、１０６  有線通信手段、１０７  ＰＣ  １０８〜１２８  反射物
【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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【図１５】
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