(57)【要約】【課題】  複数の通信経路を備える無線通信システムにおいて、一つの通信経路が遮断した際に、より確実、且つ高速に他の通信経路へ切り替えることができるようにする。【解決手段】  第１の通信経路と第２の通信経路を介して他の通信装置と無線通信が可能な通信装置であって、アンテナの指向性を、前記第１の通信経路を介した無線通信が可能な第１の指向性に設定し、当該第１の通信経路を介して前記他の通信装置からデータを受信する。前記データの受信に応じて、応答信号を前記第１の通信経路を介して前記他の通信装置へ送信すると、その後一定期間、前記アンテナの指向性を前記第１の通信経路を介した無線通信と前記第２の通信経路を介した無線通信とが可能な第２の指向性に設定する。【選択図】  図７
2019080088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信経路と第２の通信経路を介して他の通信装置と無線通信が可能な通信装置であって、
アンテナの指向性を、前記第１の通信経路を介した無線通信が可能な第１の指向性に設定し、当該第１の通信経路を介して前記他の通信装置からデータを受信する受信手段と、
前記受信手段によるデータの受信に応じて、応答信号を前記第１の通信経路を介して前記他の通信装置へ送信する送信手段と、
前記送信手段によって前記応答信号を送信した後、一定期間、前記アンテナの指向性を前記第１の通信経路を介した無線通信と前記第２の通信経路を介した無線通信とが可能な第２の指向性に設定する設定手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記受信手段によって前記データが所定期間のうちに受信できなかった場合、前記第２の通信経路を介して、通信経路の切り替えを要求する切替要求を送信する第２の送信手段を有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】
前記設定手段において前記アンテナの指向性を第２の指向性に設定した後、前記他の通信装置から通信経路を前記第２の通信経路へ切り替えるための切替要求を受信した場合、当該第２の通信経路を介して応答信号を送信する第２の送信手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記他の通信装置から通信経路の探索を要求する信号を受信した場合、通信経路の探索を開始する探索手段を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の通信装置。
【請求項５】
前記第１の指向性は、アンテナのビームを前記第１の通信経路に基づく方向に形成した指向性であり、前記第２の指向性はオムニ指向性であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の通信装置。
【請求項６】
第１の通信経路と第２の通信経路を介して他の通信装置と無線通信が可能な通信装置であって、
アンテナの指向性を、前記第１の通信経路を介した無線通信が可能な第１の指向性に設定し、当該第１の通信経路を介して前記他の通信装置からデータを受信する受信手段と、
前記アンテナの指向性を前記第１の指向性から前記第２の通信経路を介した無線通信が可能な第２の指向性に変更する際に通信経路の切替要求を前記他の通信装置へ送信してから切り替えるか、当該切替要求を送信せずに切り替えるかを、前記受信手段によって受信したデータの長さに基づいて決定する決定手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項７】
前記決定手段は、前記データの長さが所定の長さよりも長い場合、前記アンテナの指向性を前記第１の指向性から前記第２の通信経路を介した無線通信が可能な第２の指向性に変更する際に通信経路の切替要求を前記他の通信装置へ送信してから切り替えると決定し、前記所定の長さよりも短い場合、前記切替要求を送信せずに切り替えると決定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】
前記第１の指向性は、アンテナのビームを前記第１の通信経路に基づく方向に形成した指向性であり、前記第２の指向性は、アンテナのビームを前記第２の通信経路に基づく方向に形成した指向性であることを特徴とする請求項６又は７に記載の通信装置。
【請求項９】
前記通信装置は、他の通信装置とミリ波を用いた無線通信を行うことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の通信装置。
【請求項１０】
第１の通信経路と第２の通信経路を介して他の通信装置と無線通信が可能な通信装置の制御方法であって、
アンテナの指向性を、前記第１の通信経路を介した無線通信が可能な第１の指向性に設定し、当該第１の通信経路を介して前記他の通信装置からデータを受信する受信工程と、
前記受信工程によるデータの受信に応じて、応答信号を前記第１の通信経路を介して前記他の通信装置へ送信する送信工程と、
前記送信工程によって前記応答信号を送信した後、一定期間、前記アンテナの指向性を前記第１の通信経路を介した無線通信と前記第２の通信経路を介した無線通信とが可能な第２の指向性に設定する設定工程と、
を有することを特徴とする通信装置の制御方法。
【請求項１１】
第１の通信経路と第２の通信経路を介して他の通信装置と無線通信が可能な通信装置の制御方法であって、
アンテナの指向性を、前記第１の通信経路を介した無線通信が可能な第１の指向性に設定し、当該第１の通信経路を介して前記他の通信装置からデータを受信する受信工程と、
前記アンテナの指向性を前記第１の指向性から前記第２の通信経路を介した無線通信が可能な第２の指向性に変更する際に通信経路の切替要求を前記他の通信装置へ送信してから切り替えるか、当該切替要求を送信せずに切り替えるかを、前記受信工程によって受信したデータの長さに基づいて決定する決定工程と、
を有することを特徴とする通信装置の制御方法。
【請求項１２】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の通信装置としてコンピュータを動作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、無線通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の映像画質の高品位化に伴い、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おり、ミリ波無線通信規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｄにおいては、最大で約６．８Ｇｂｐｓの高速な伝送レートを実現することができる。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を集中させて通信範囲を拡大する技術がある。高速な無線伝送速度が実現できるミリ波無線通信であるが、ミリ波の持つ直進性により、人体などの障害物に通信経路が遮断され、通信エラーが生じる課題がある。
【０００３】
以上の観点からミリ波無線通信では、通信経路遮断による通信の途絶を防ぐために、予備の通信経路を備えるシステム構成が有用となる。予備の通信経路を備えるシステムにおいては、システムのスループット、遅延時間への影響を抑えるために、通信経路遮断時に主経路から予備経路への高速な切替処理が必要となる。特にビーム指向性アンテナを用いてデータ通信を実行する際、アンテナ指向性のビーム指向性／オムニ指向性の切替タイミングや切替条件を適切に決める必要がある。
【０００４】
特許文献１には、装置間に複数の通信経路を設け、所定の時刻毎に各経路を通じてデータを伝送した後、それぞれの経路でＡＣＫフレームを受信し、ＡＣＫフレームの受信結果に基づいて、データ送信を実行する通信経路を決定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５３１０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、最適な通信経路とは異なる通信経路を用いた通信を定期的に行う必要があり、必要以上の無駄な通信が発生してしまうことになる。
【０００７】
一方、定期的な通信経路のチェックを省略し、主経路が遮断された時にのみ予備経路へ切り替えると、遮断に気付いた一方の通信装置のみがビーム方向を予備経路側へ切換え、他方の通信装置はビーム方向を予備経路側へ切換えていない可能性がある。その場合には予備経路での通信を行うことができない。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑み、複数の通信経路を備える無線通信システムにおいて、一つの通信経路が遮断した際に、より確実、且つ高速に他の通信経路へ切り替えることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的のために本発明の通信装置は、第１の通信経路と第２の通信経路を介して他の通信装置と無線通信が可能な通信装置であって、アンテナの指向性を、前記第１の通信経路を介した無線通信が可能な第１の指向性に設定し、当該第１の通信経路を介して前記他の通信装置からデータを受信する受信手段と、前記受信手段によるデータの受信に応じて、応答信号を前記第１の通信経路を介して前記他の通信装置へ送信する送信手段と、前記送信手段によって前記応答信号を送信した後、一定期間、前記アンテナの指向性を前記第１の通信経路を介した無線通信と前記第２の通信経路を介した無線通信とが可能な第２の指向性に設定する設定手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の通信装置は、第１の通信経路と第２の通信経路を介して他の通信装置と無線通信が可能な通信装置であって、アンテナの指向性を、前記第１の通信経路を介した無線通信が可能な第１の指向性に設定し、当該第１の通信経路を介して前記他の通信装置からデータを受信する受信手段と、前記アンテナの指向性を前記第１の指向性から前記第２の通信経路を介した無線通信が可能な第２の指向性に変更する際に通信経路の切替要求を前記他の通信装置へ送信してから切り替えるか、当該切替要求を送信せずに切り替えるかを、前記受信手段によって受信したデータの長さに基づいて決定する決定手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の通信経路を備える無線通信システムにおいて、一つの通信経路が遮断した際に、より確実、且つ高速に他の通信経路へ切り替えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１に関わる無線システム構成図
【図２】本発明の実施形態１に関わる無線データ送信機の構成図
【図３】本発明の実施形態１に関わる無線データ受信機の構成図
【図４】本発明の実施形態１に関わる経路探索手順を示す図
【図５】本発明の実施形態１に関わる経路遮断発生状況と経路切替手順を示す図
【図６】本発明の実施形態１に関わる無線データ送信機の動作説明図
【図７】本発明の実施形態１に関わる無線データ受信機の動作説明図
【図８】本発明の実施形態２に関わる無線データ送信機の構成図
【図９】本発明の実施形態２に関わる無線データ受信機の構成図
【図１０】本発明の実施形態２に関わる通信モード選択手順を示す図
【図１１】本発明の実施形態２に関わる無線データ送信機の動作説明図
【図１２】本発明の実施形態２に関わる無線データ受信機の動作説明図
【図１３】無線データ送信機及び受信機のハードウェア構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施の形態に関わる無線通信システムの構成例を示す図である。
【００１４】
本無線通信システムは、ビーム形成可能な指向性アンテナを備える無線データ送信機１０１と、ビーム形成可能な指向性アンテナを備える無線データ受信機１０２を含む。無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２は指向性アンテナを用いた無線通信方式により通信する通信装置であり、無線データ送信機１０１が無線データ受信機１０２に対して高精細映像データなどの高速データレートの信号を送信する。無線通信方式として例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格に準拠した通信方式が挙げられるが、指向性アンテナを用いる無線通信方式であればＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格に限らない。
【００１５】
無線データ送信機１０１は高指向性（指向性）アンテナとしてビーム１０５とビーム１０８を含む互いに最大放射方向の異なる複数のビーム形成が可能である。さらに、オム二指向性（無指向性）アンテナとしてオムニ指向性１１０の形成と、オムニ指向性よりも半値幅が狭く、ビーム指向性よりも半値幅が広いセクター指向性がそれぞれ可能である。無線データ受信機１０２も同様に、高指向性アンテナとしてビーム１０６とビーム１０９を含む互いに最大放射方向の異なる複数のビーム形成と、オムニ指向性アンテナとしてオムニ指向性１１１の形成と、セクター指向性がそれぞれ形成可能である。
【００１６】
無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２は主経路１０４または予備経路１０７を介して高速データ伝送を行うことが出来る。なお、主経路および予備経路の決定方法として、無線信号のＳＮＲが高い経路を主経路とし、低い経路を予備経路とする。主経路１０４を使用するためには無線データ送信機１０１はビーム１０５を形成し、無線データ受信機１０２はビーム１０６を形成し、受信信号電力を高めるために互いにビームを向い合わせる必要がある。同様に、反射物１０３を経由する予備経路１０７を使用するためには無線データ送信機１０１はビーム１０８を形成し、無線データ受信機１０２はビーム１０９を形成する必要がある。さらに、無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２はともにオムニ指向性アンテナを使用することで主経路１０４、予備経路１０７または天井・床面・反射物による通信経路のいずれかを介して低速データ伝送を行うことが出来る。オムニ指向性アンテナを使用していることでビーム指向性アンテナを使用した場合に比べて受信信号電力が低下するため、高精細映像データ伝送などを行うことはできないが、制御信号などの低ビットレートの信号を低速信号伝送として実行することが出来る。以上のように、本実施形態における無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２は、共に、アンテナの指向性を通信経路１０４を介した無線通信が可能な指向性（１０５や１０６）に設定可能である。同じく、無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２は、共に、アンテナの指向性を通信経路１０７を介した無線通信が可能な指向性（１０７や１０９）に設定可能である。また、無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２は、共に、アンテナの指向性を通信経路１０４と１０７の何れの通信経路を介した無線通信も可能な指向性（１１０や１１１）に設定可能である。尚、通信経路１０４と１０７の何れの通信経路を介した無線通信も可能な指向性とは、少なくともうつ新経路１０４と１０７の両方の経路で無線通信が可能な指向性であればよく、オムニ指向性（無指向性）に限るものではない。
【００１７】
本実施形態では無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２は主経路１０４に障害物１１２が侵入し通信経路が遮断された場合、予備経路１０７に切り替えてデータ通信を実行する。さらに主経路１０４と予備経路１０７が同時に遮断された場合は、オムニ指向性アンテナを使用して低速信号伝送を介して新規経路探索を実行する。さらにこれら動作を実現するためにデータ受信後のＡＣＫフレーム送信後に、一定期間、オムニ指向性アンテナを使用して経路遮断を通知するフレームの受信動作を実行する。そして、受信したフレームの有無および内容に基づき、主経路の継続利用、または予備経路への切替、または新規経路探索の実行のいずれかを選択する。これにより障害発生の有無および内容に応じて所定の期間内に通信経路を切り替えることが出来るため、通信遮断による経路切替を高速に実現することが出来る。
【００１８】
以下、無線データ送信機１０１について説明する。図２は、無線データ送信機１０１の機能構成を示す図である。
【００１９】
無線データ送信機１０１の無線Ｉ／Ｆ部２０１は、オムニ指向性および任意の方向にビーム指向性を設定可能なアレイアンテナを備える。また、無線Ｉ／Ｆ部２０１は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器を備える。また、無線Ｉ／Ｆ部２０１は、切替要求信号生成部２０４と切替応答信号生成部２０５と経路探索起動信号２０６がそれぞれ生成したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタルアナログ信号変換器を備える。更には、無線データ受信機１０２と無線通信を実行するのに必要な無線信号の生成および取得を行う無線信号処理回路を備える。
【００２０】
以下、無線通信を実行するのに必要な無線信号を、無線通信を開始する手順と無線通信の実行手順とともに説明する。以下、無線データ送信機１０１を制御局、無線データ受信機１０２を子機として説明するが、逆の役割をそれぞれ割り当ててもよい。
【００２１】
無線データ送信機１０１は周期的にビーコンフレームを送信し、無線データ受信機１０２をネットワークに参加させる。無線データ受信機１０２がネットワークに参加した後、無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２は経路探索を実行する。図４は無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２との間で実行される経路探索手順を示すフローチャートである。
【００２２】
Ｓ４０１において無線データ送信機１０１は、自局が制御局であるかを判断し、その結果、自局が制御局であるためＳ４０２に進む。Ｓ４０１において無線データ受信機１０２は、自局が制御局であるかを判断し、その結果、自局が制御局でないためＳ４０３に進む。Ｓ４０２において、無線データ送信機１０１は、セクター指向性を切り替えながらテスト信号を送信する。テスト信号には無線データ送信機１０１のＭＡＣアドレスと無線データ受信機１０２のＭＡＣアドレスと、テスト信号の残り送信回数と、セクター指向性アンテナの識別情報が含まれる。Ｓ４０３において、無線データ受信機１０２は、受信アンテナの指向性をオムニ指向性に設定してテスト信号を受信する。
【００２３】
Ｓ４０４において、無線データ受信機１０２は、受信したテスト信号の中で受信品質が閾値以上であった受信時のセクター指向性の識別情報と受信信号電力とを記載したフィードバック信号を生成し、無線データ送信機１０１へ送信する。ここで、受信品質の判定に用いられる閾値は、オムニ指向性のアンテナ利得と、セクター指向性のアンテナ利得と、ビーム指向性のアンテナ利得と、データ通信に使用する変調方式に必要なＳＮＲに基づいて決定する。例えばデータ通信時に必要なＳＮＲを４０ｄＢ，オムニ指向性のアンテナ利得を５ｄＢｉ、セクター指向性のアンテナ利得を８ｄＢｉ、ビーム指向性のアンテナ利得を２０ｄＢｉとした場合、閾値は１３ｄＢとなる。つまり、セクター指向性アンテナでテスト信号を送信し、オムニ指向性アンテナで受信した場合のＳＮＲが１３ｄＢであれば、ビーム指向性で送受信した場合のＳＮＲが４０ｄＢとなる。このように、送信はセクター指向性、受信はオムニ指向性でのテスト信号の受信結果から、ビーム指向性で送受信した結果を推定する。これにより、ビーム指向性での通信品質が要求仕様を満たさないアンテナ設定でテスト信号を送受信することが無くなるため、テスト信号の送信回数を抑制することが出来る。
【００２４】
Ｓ４０５において、無線データ送信機１０１はフィードバック信号を受信する。Ｓ４０７において、無線データ送信機１０１は、テスト信号の受信品質が閾値以上のセクター指向性に属するビームを使用してテスト信号を送信する。テスト信号には無線データ送信機１０１のＭＡＣアドレスと無線データ受信機１０２のＭＡＣアドレスと、テスト信号の残り送信回数と、セクター指向性アンテナの識別情報とビーム指向性の識別情報を記載する。Ｓ４０６において、無線データ受信機１０２は受信アンテナをオムニ指向性に設定してテスト信号を受信する。Ｓ４０８において、無線データ受信機１０２は、受信したテスト信号の中で受信品質が閾値以上であった受信時のセクター指向性の識別情報とビーム指向性の識別情報と受信信号電力を記載したフィードバック信号を生成し、無線データ送信機１０１へ送信する。ここで、受信品質の判定に用いられる閾値は、オムニ指向性のアンテナ利得と、ビーム指向性のアンテナ利得と、データ通信に使用する変調方式に必要なＳＮＲに基づいて決定する。
【００２５】
Ｓ４０９において、無線データ送信機１０１はフィードバック信号を受信する。Ｓ４１０において、無線データ送信機１０１は、フィードバック信号を受信し主経路および予備経路に使用するビーム指向性を決定する。フィードバック信号の中で受信結果が最も良好であったものと次に良好であったものを主経路、予備経路としてそれぞれ選択するが、ここで２つのビームは互いに異なるセクター指向性に属するものから選択する。異なるセクター指向性に属するビームを選択することで、主経路と予備経路を空間的に離散させることができる。尚、本実施形態においては、予備経路を一つだけ選択するものとするが、二つ以上の予備経路を選択するようにしても構わない。
【００２６】
Ｓ４１１において、無線データ送信機１０１は、主経路を介してテスト信号を送信する。送信回数は無線データ受信機１０２が主経路に対応する最善のビーム指向性を決定するのに十分な回数であって、無線データ受信機１０２のセクター指向性個数＋セクター指向性内のビーム数が最低限必要な回数である。Ｓ４１２において、無線データ受信機１０２は、セクター指向性およびビーム指向性を切り替えながらテスト信号を受信し、主経路に使用するビーム指向性を決定する。Ｓ４１３において、無線データ送信機１０１は、予備経路でテスト信号を送信する。送信回数は無線データ受信機１０２が予備経路に対応する最善のビーム指向性を決定するのに十分な回数であって、無線データ受信機１０２のセクター指向性個数＋セクター指向性内のビーム数が最低限必要な回数である。Ｓ４１３におけるテスト信号の送信が完了したら、無線データ送信機１０１は経路探索手順を終了する。Ｓ４１４において、無線データ受信機は、セクター指向性およびビーム指向性を切り替えながらテスト信号を受信し、予備経路に使用するビーム指向性を決定する。Ｓ４１４における予備経路に使用するビームを決定したら、無線データ受信機１０２は経路探索手順を終了する。
【００２７】
次に無線通信の実行手順について説明する。無線データ送信機１０１は、無線データ送信機１０１が送信権を持ち無線データ受信機１０２が受信局となる期間を指定した情報をビーコン信号に記載して同報送信する。無線データ受信機１０２は、指定された期間になったら、アンテナ指向性を主経路に向けたビーム指向性に設定し、データ信号の受信動作を行う。無線データ送信機１０１は指定した期間になったらアンテナ指向性を主経路に向けたビーム指向性に設定し、データ信号を送信する。データ信号送信を完了した無線データ送信機１０１は、アンテナ指向性をオムニ指向性に変更し、ＡＣＫフレームの受信動作を所定期間行う。データ信号を正常に受信した無線データ受信機１０２は、主経路を介してＡＣＫフレーム送信を行う。また無線データ受信機１０２は無線データを、無線データ送信機１０１はＡＣＫフレームを、それぞれ予期される期間に受信しなかった場合、切替要求信号を予備経路を介して送信する。送信機と受信機はそれぞれ、切替要求信号を正常に受信した場合には、切替応答信号を予備経路を介して送信する。無線データ送信機１０１は、切替要求信号を送信後、切替応答信号を所定の期間受信しなかった場合、経路探索起動信号をオムニ指向性で送信する。無線データ受信機１０２は、切替要求信号を送信後、切替応答信号を所定の期間受信しなかった場合、経路探索起動信号の受信動作をオムニ指向性で維持する。無線データ受信機１０２は、経路探索起動信号を受信した場合、経路探索応答信号を送信する。経路探索応答信号を受信した無線データ送信機１０１、および経路探索応答信号を送信した無線データ受信機１０２は、図４に示す経路探索手順を共に実行し、新たな主経路および予備経路を探索する。
【００２８】
上述の処理を、図５を用いて詳細に説明する。図５は経路遮断が発生した状況と、それに伴う経路切替手順を示した図である。状況５０１は主経路に通信遮断が発生していない状況を示す。無線データ送信機１０１は、主経路にビーム５０６を形成してデータ信号を送信する。無線データ受信機１０２は主経路にビーム５０７を形成してデータ信号を受信する。無線データ送信機１０１はデータ送信後の所定の期間（Ｔ４期間）にオムニ指向性５０８を形成してＡＣＫフレームの受信動作を実行する。無線データ受信機１０２はＡＣＫフレーム送信後にオムニ指向性を形成して所定の期間（Ｔ３期間）、無線信号の受信動作を実行する。所定の期間（Ｔ３期間）いずれのフレーム受信も発生しなかった場合は、残りの期間（Ｔ２期間−Ｔ３期間）受信動作を中断し、消費電力を抑制する。
【００２９】
状況５０２はＡＣＫフレーム通信時から主経路に通信遮断が発生した状況を示す。無線データ送信機１０１はデータフレーム送信後にオムニ指向性を形成して受信動作を開始する。その後、経路遮断５０９が発生し所定の期間（Ｔ４期間）にＡＣＫフレームが受信できなかった無線データ送信機１０１は、予備経路にビーム指向性５１０を形成して切替要求信号を送信する。切替要求信号をオムニ指向性で受信した無線データ受信機１０２は、予備経路にビームを形成して切替応答信号を送信する。切替応答信号をオムニ指向性で受信した無線データ送信機１０１は、予備経路にビームを形成してデータを送信する。切替応答信号を予備経路で送信した無線データ受信機１０２は、予備経路にビーム５１１を形成してデータ信号を受信する。
【００３０】
状況５０３はデータフレーム通信時に主経路において通信遮断が発生した状況を示す。無線データ受信機１０２は所定の期間（Ｔ１期間）に経路遮断５１２により無線データを受信しなかったため、予備経路にビームを形成して切替要求信号を送信する。無線データ送信機１０１はオムニ指向性で切替要求信号を受信した後、切替応答信号を予備経路で送信する。さらに無線データ送信機１０１は次のデータ送信期間に再送データを送信することで、無線データ受信機１０２が前のデータ通信期間で正常に受信できなかった無線データを正しく受信できるようになる。
【００３１】
状況５０４はＡＣＫフレーム通信時に主経路と予備経路の両方に通信遮断が発生した状況を示す。無線データ送信機１０１は主経路にビームを形成してデータ信号を送信する。無線データ受信機１０２は正常に受信できたため、ＡＣＫフレームを送信するがＡＣＫフレーム通信時から経路遮断が発生しており、無線データ送信機１０１は所定の期間（Ｔ４期間）に経路遮断５１３によりＡＣＫフレームを受信することが出来ない。ＡＣＫフレームを受信できなかった無線データ送信機１０１は予備経路にビームを形成して切替要求信号を送信するが、予備経路も通信遮断が発生しているため、無線データ受信機１０２は経路遮断５１４により切替要求信号を受信することが出来ない。切替要求信号を受信できない無線データ受信機１０２は、切替応答信号を送信できず、受信動作を所定期間（Ｔ３期間）が経過するまで続行する。無線データ送信機１０１は切替要求信号送信後の所定期間（Ｔ５期間）、切替応答信号を受信できなかった場合、主経路、予備経路ともに通信遮断が発生していることを検出でき、経路探索起動信号をオムニ指向性で送信する。無線データ受信機１０２は経路探索起動信号を所定期間（Ｔ３期間）内にオムニ指向性で受信できるため、経路探索応答信号をオムニ指向性で送信する。その後、無線データ送信機１０１は、テスト信号をセクター指向性５１５を切り替えながら送信し、新しい主経路、予備経路の探索を実行する。経路探索が完了次第、無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２が新しい主経路を用いて無線データ通信を実行する。
【００３２】
状況５０５はデータフレーム通信時から主経路、予備経路の両方に経路遮断が発生した状況を示す。無線データ送信機１０１は主経路にビームを形成してデータ信号を送信するが、データフレーム通信時から経路遮断が発生しており、無線データ受信機１０２は所定の期間（Ｔ１期間）に経路遮断５１６によりデータフレームを受信することが出来ない。データフレームを受信できなかった無線データ受信機１０２は、予備経路にビームを形成して切替要求信号を送信するが、予備経路も経路遮断が発生しており、無線データ送信機１０１は経路遮断５１７により切替要求信号を受信することが出来ない。無線データ送信機１０１はデータ信号送信後の所定期間（Ｔ４期間）内にＡＣＫフレームおよび切替要求信号を受信できなかったため、予備経路にビームを形成して切替要求信号を送信する。しかし、無線データ受信機１０２は経路遮断５１８により切替要求信号を受信できず、切替応答信号を送信することが出来ない。切替要求信号送信後の所定期間（Ｔ５期間）、切替応答信号を受信できなかった場合、主経路・予備経路ともに通信遮断が発生していることを検出でき、経路探索起動信号をオムニ指向性で送信する。経路探索起動信号の送信後の動作は状況５０４と同一であるため説明を省略する。
【００３３】
以上が、無線データ送信機１０１が無線データ受信機１０２と無線通信を実行する通信手順と、通信に必要な無線信号である。これにより、データ信号通信とＡＣＫフレーム通信のいずれのタイミングで、主経路、予備経路のいずれかまたは両方に経路遮断が発生しても、所定期間（Ｔ３期間）内に無線データ送信機と受信機の両方が経路遮断の発生タイミングを検出することが出来る。
【００３４】
図２を用いて、無線データ送信機１０１の各機能構成について詳細に説明する。無線データ送信機１０１の無線Ｉ／Ｆ部２０１は、データ信号生成部２０２が出力したデータ信号を取得し、無線データ受信機１０２に送信する。なお、データ信号が正しく無線データ受信機１０２で受信できなかった場合に再送の必要があるため、ＡＣＫフレームが所定の期間内に受信されるまでの間、または経路探索を新規に起動するまでの間、データ信号を保持しておく。また、無線データ送信機１０１の無線Ｉ／Ｆ部２０１はＡＣＫフレームを受信した場合、ＡＣＫフレーム受信部２０３にＡＣＫフレームを出力する。さらにＡＣＫフレーム受信部２０３から主経路で適切にデータ通信が完了したかを示す判定結果を取得する。判定結果が主経路でデータ通信が完了したことを示している場合は、再送用に保持していたデータ信号を破棄する。また、無線データ送信機１０１の無線Ｉ／Ｆ部２０１は、データ送信後の所定の期間内にＡＣＫフレームを無線データ受信機１０２から受信しない場合、切替要求信号生成を指示するコマンドを切替要求信号生成部２０４に出力する。さらに切替要求信号を切替要求信号生成部２０４から取得し、予備経路に向けてビームを形成して切替要求信号を送信する。切替要求信号の送信が完了した後は受信アンテナをオムニ指向性に設定して切替応答信号の受信動作を所定の期間行う。また、無線データ送信機１０１の無線Ｉ／Ｆ部２０１は無線データ受信機１０２から切替要求信号を受信した場合、切替応答信号生成を指示するコマンドを切替応答信号生成部２０５に出力する。さらに切替応答信号を切替応答信号生成部２０５から取得し、予備経路に向けてビームを形成して切替応答信号を送信する。切替応答信号の送信が完了した後は次のデータ送信期間以降は予備経路を主経路としてビームを形成して、データ信号の送信動作を行う。さらに、無線データ送信機１０１の無線Ｉ／Ｆ部２０１は、切替要求信号に対する切替応答信号を所定の期間受信しなかった場合、経路探索起動信号の生成を指示するコマンドを経路探索起動信号生成部２０６に出力する。さらに経路探索起動信号を経路探索起動信号生成部２０６から取得し、送信アンテナをオムニ指向性に設定して経路探索起動信号を送信する。経路探索起動信号の送信が完了した後は受信アンテナをオムニ指向性に設定して経路探索応答信号を無線データ受信機から受信し、経路探索を起動する。また、経路探索起動信号を取得したタイミングで無線Ｉ／Ｆ部２０１が再送用に保持していたデータを破棄する。
【００３５】
無線データ送信機１０１のデータ信号生成部２０２は、ビデオカメラなどの撮像装置と画像処理を行うＤＳＰなどによる信号処理回路を含み、撮像データにＣＲＣ等のエラー検出符号を付け加えて無線Ｉ／Ｆ部２０１に出力する。
【００３６】
無線データ送信機１０１のＡＣＫフレーム受信部２０３は、無線Ｉ／Ｆ部２０１からＡＣＫフレームを取得する。データフレームが主経路を介して所定の期間内に受信できたか否かをＡＣＫフレームに基づき判定し、無線Ｉ／Ｆ部２０１に判定結果を出力する。
【００３７】
無線データ送信機１０１の切替要求信号生成部２０４は、無線Ｉ／Ｆ部２０１から切替要求信号生成を指示するコマンドを取得した場合、切替要求信号を生成して無線Ｉ／Ｆ部２０１に出力する。
【００３８】
無線データ送信機１０１の切替応答信号生成部２０５は、無線Ｉ／Ｆ部２０１から切替応答信号生成を指示するコマンドを取得した場合、切替応答信号を生成して無線Ｉ／Ｆ部２０１に出力する。
【００３９】
無線データ送信機１０１の経路探索起動信号生成部２０６は、無線Ｉ／Ｆ部２０１から経路探索起動信号生成を指示するコマンドを取得した場合、経路探索起動信号を生成して無線Ｉ／Ｆ部２０１に出力する。
【００４０】
以下、無線データ受信機１０２について説明する。図３は、無線データ受信機１０２の機能構成を示す図である。
【００４１】
無線データ受信機１０２の無線Ｉ／Ｆ部３０１は、オムニ指向性および任意の方向にビーム指向性が形成可能なアレイアンテナを備える。また、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器を備える。また、ＡＣＫフレーム生成部３０４と切替要求信号生成部３０６が生成したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタルアナログ信号変換器を備える。更には、無線データ送信機１０１と無線通信を実行するのに必要な無線信号の生成および取得を行う無線信号処理回路を備える。
【００４２】
無線データ受信機１０２の無線Ｉ／Ｆ部３０１は、無線データ信号送信機１０１から受信した無線データ信号をデータ信号受信部３０２に出力する。また、無線データ受信機１０２の無線Ｉ／Ｆ部３０１は、無線データ信号を受信した受信品質をＡＣＫフレーム生成部３０４に出力する。さらにＡＣＫフレーム生成部３０４が生成したＡＣＫフレームを取得し無線データ送信機１０１に送信する。また、無線Ｉ／Ｆ部３０１は、ＡＣＫフレームを送信した場合、ＡＣＫフレームの送信を完了した時刻の時刻情報と、ＡＣＫフレーム送信後に切替要求信号または経路探索信号の受信が発生する時刻の時刻情報と、当該時刻に受信した無線信号を出力する。さらに判定部３０５が生成した主経路に対する経路状況の判定結果を取得し、「主経路に経路遮断が発生していない」という判定結果を取得した場合は、次のデータ受信期間以降も同じ主経路に向けてビームを形成してデータ信号の受信動作を行う。また、無線データ受信機１０２の無線Ｉ／Ｆ部３０１は、データ受信が発生する時刻に無線データ送信機１０１からデータ信号を受信しなかった場合、切替要求信号生成部３０６に切替要求信号生成を指示するコマンドを出力する。さらに切替要求信号生成部３０６が生成した切替要求信号を取得し、予備経路に向けてビームを形成して切替要求信号を送信する。切替要求信号の送信が完了した後、受信アンテナをオムニ指向性に設定し切替応答信号または経路探索起動信号の受信動作を所定の期間行う。切替応答信号を受信した場合は、次のデータ受信期間以降は予備経路を主経路として、ビームを形成してデータ信号の受信動作を行う。また、無線データ受信機１０２の無線Ｉ／Ｆ部３０１は、受信した切替要求信号を切替応答信号生成部３０７に出力する。さらに切替応答信号生成部３０７が生成した切替応答信号を取得し、予備経路に向けてビームを形成して切替応答信号を送信する。切替応答信号の送信が完了した後、次のデータ受信期間以降は予備経路を主経路として、ビームを形成してデータ信号の受信動作を行う。また、無線データ受信機１０２の無線Ｉ／Ｆ部３０１は、受信した経路探索起動信号を経路探索応答信号生成部３０７に出力する。さらに経路探索応答生成部３０７が生成した経路探索応答信号を取得し、送信アンテナをオムニ指向性に設定して経路探索応答信号を送信する。経路探索応答信号の送信が完了した後、受信アンテナをオムニ指向性に設定して経路探索のためのテスト信号の受信動作および応答信号の送信動作を、アンテナ指向性を切り替えながら実行する。
【００４３】
無線データ受信機１０２のデータ信号受信部３０２は、無線Ｉ／Ｆ部３０１が出力した無線データ信号を取得し、メモリ３０３に出力する。
【００４４】
無線データ受信機１０２のメモリ３０３は、データ信号受信部３０２が出力した無線データ信号を取得し、記憶装置に格納する。記憶装置は取得したデータ信号を保存できる容量が十分にあればよく、記憶装置の容量に対してデータ信号の伝送量が大きい場合にはデータ信号を圧縮するなどしてデータ信号の容量を削減するなどしてもよい。
【００４５】
ＡＣＫフレーム生成部３０４は、無線Ｉ／Ｆ部３０１が出力した無線データ信号の受信品質を取得し、受信した無線データに誤りが無いと判定した場合はＡＣＫフレームを生成し、無線Ｉ／Ｆ部３０１に出力する。
【００４６】
無線データ受信機１０２の判定部３０５は、無線Ｉ／Ｆ部３０１がＡＣＫフレームを送信した場合、ＡＣＫフレームの送信を完了した時刻の時刻情報と、ＡＣＫフレーム送信後に切替要求信号または経路探索信号の受信が発生する時刻の時刻情報を取得する。更に、ＡＣＫフレーム送信後に切替要求信号または経路探索信号の受信が発生する時刻に受信した無線信号を取得する。当該時刻にいかなる無線信号も取得しなかった場合、判定部３０５は「主経路に経路遮断が発生していない」という判定結果を無線Ｉ／Ｆ部３０１に出力する。当該時刻に切替要求信号を受信した場合は、「主経路に経路遮断が発生したが、予備経路は生存している」と判定し、切替応答信号生成部３０７に切替応答信号生成を指示するコマンドを出力する。当該時刻に経路探索起動信号を受信した場合は、「主経路および予備経路ともに経路遮断が発生した」と判定し、経路探索応答信号生成部３０８に経路探索応答信号の生成を指示するコマンドを出力する。
【００４７】
無線データ受信機１０２の切替要求信号生成部３０６は、無線Ｉ／Ｆ部３０１から切替要求信号生成を指示するコマンドを取得した場合、切替要求信号を生成して無線Ｉ／Ｆ部３０１に出力する。
【００４８】
無線データ受信機１０２の切替応答信号生成部３０７は、無線Ｉ／Ｆ部３０１または判定部３０５が生成した切替応答信号生成を指示するコマンドを取得した場合、切替応答信号を生成して無線Ｉ／Ｆ部３０１に出力する。
【００４９】
無線データ受信機１０２の経路探索応答信号生成部３０８は、無線Ｉ／Ｆ部３０１または判定部３０５が生成した経路探索応答信号生成を指示するコマンドを取得した場合、経路探索応答信号を生成して無線Ｉ／Ｆ部３０１に出力する。
【００５０】
次に、図６および図７のフローチャートを用いて、本実施の形態の無線データ送信機および無線データ受信機の動作を説明する。図６は無線データ送信器１０１において実行される処理のフローチャートであり、図７は無線データ受信機１０２において実行される処理のフローチャートである。
【００５１】
Ｓ６０１において、無線データ送信機１０１は、データフレームを主経路で送信する。Ｓ６０２において、無線データ送信機１０１は、受信アンテナの指向性をオムニ指向性に設定する。無線データ受信機１０２は、データフレームを正常に受信できた場合にはＡＣＫフレームを主経路で送信し、データフレームを正常に受信できなかった場合には切替要求信号を予備経路で送信する。無線データ送信機が受信アンテナをオムニ指向性に設定することで、ＡＣＫフレームと切替要求信号のどちらも受信することが出来る。
【００５２】
Ｓ７０１において、無線データ受信機１０２は、データフレームを主経路で受信するために、主経路に向けてビームを形成する。Ｓ７０２において、無線データ受信機１０２は、所定の期間（Ｔ１期間）にデータフレームを受信したか否かを判定する。所定の期間（Ｔ１期間）内にデータフレームを受信した場合はＳ７０３に進み、所定の期間（Ｔ１期間）内にデータフレームを受信しなかった場合はＳ７０４に進む。
【００５３】
Ｓ７０３において、無線データ受信機１０２は、ＡＣＫフレームを通信用経路である主経路で送信する。Ｓ７０５において、無線データ受信機１０２は、受信アンテナをオムニ指向性に設定する。受信アンテナをオムニ指向性に設定することで、無線データ送信機１０１が予備経路を介して送信する切替要求信号とオムニ指向性を使用して送信する経路探索起動信号のいずれの信号も受信することが出来る。
【００５４】
Ｓ７０４において、無線データ受信機１０２は、予備経路を使用して切替要求信号を送信する。Ｓ７０２で所定の期間（Ｔ１期間）内にデータフレームを受信しなかったことは主経路で通信遮断が発生していることを示しているので、主経路の使用を中断し予備経路を使用する為に予備経路を使用して切替要求フレームを送信する。
【００５５】
Ｓ７０６において、無線データ受信機１０２は、受信アンテナをオムニ指向性に設定する。受信アンテナをオムニ指向性に設定することで、無線データ送信機１０１が予備経路を介して送信する切替応答信号、およびオムニ指向性を使用して送信する経路探索起動信号のいずれの信号も受信することが出来る。
【００５６】
Ｓ６０３において、無線データ送信機１０１は、所定の期間（Ｔ４期間）にフレーム受信が発生したか否かを判定する。この期間（Ｔ４期間）に受信する可能性があるフレームは、無線データ受信機１０２が正常にデータを受信できた場合に送信したＡＣＫフレームか、無線データ受信機１０２が正常にデータを受信できなかった場合に送信した切替要求信号のいずれかである。無線データ送信機１０１は、ＡＣＫフレームを受信した場合にはＳ６０４に進み、切替要求信号を受信した場合にはＳ６０５に進む。また、所定の期間（Ｔ４期間）にいずれのフレームも受信しなかった場合にはＳ６０６に進む。
【００５７】
Ｓ６０４において、無線データ送信機１０１は、経路を維持して通信を継続するようにアンテナの設定を行う。Ｓ６０３で所定の期間（Ｔ４期間）にＡＣＫフレームを受信したことは、主経路に経路遮断が発生していないことを示す。Ｓ６０５において、無線データ送信機１０１は、予備経路を使用して切替応答フレームを送信する。Ｓ６０３で所定の期間（Ｔ４期間）に切替要求フレームを受信したことは、主経路に経路遮断がデータフレーム通信時に発生したが予備経路には経路遮断が発生していないことを示す。
【００５８】
Ｓ６０７において、無線データ送信機１０１は、予備経路を使用してデータフレームの再送を行う。Ｓ６０６において、無線データ送信機１０１は、予備経路を使用して切替要求フレームを送信する。Ｓ６０３で所定期間（Ｔ４期間）にフレーム受信が発生しなかったことは、「無線データ受信機１０２がデータフレームを正常に受信した後にＡＣＫフレームを送信したが、ＡＣＫフレームを送信したタイミングから経路遮断が発生した」場合である。または、「無線データ受信機１０２がデータフレームを受信できず予備経路で切替要求信号を送信したが、予備経路も経路遮断が発生した」場合である。無線データ送信機１０１は、障害が発生した箇所とタイミングを特定するために予備経路を使用して切替要求フレームを送信する。
【００５９】
Ｓ６０８において、無線データ送信機１０１は、所定期間（Ｔ５期間）に切替応答信号の受信が発生したか否かを判定する。切替応答信号を受信した場合にはＳ６０９に進み、切替応答信号を所定期間（Ｔ５期間）受信しなかった場合にはＳ６１０に進む。Ｓ６０９において、無線データ送信機１０１は、予備経路を通信用経路に設定する。切替応答信号を受信したことにより、無線データ送信機１０１は、「主経路は経路遮断が発生しているが、予備経路は経路遮断が発生していない」ことを検出できる。以後のデータ通信では予備経路を使用してデータ通信を実行するようにアンテナの指向性を設定する。Ｓ６１０において、無線データ送信機１０１は、オムニ指向性を使用して経路探索起動信号を送信する。Ｓ６０８において、所定期間（Ｔ５期間）、切替応答信号を受信しなかったことにより、無線データ送信機１０１は主経路と予備経路の両方が経路遮断されていることを検出できる。
【００６０】
Ｓ６１１において、無線データ送信機１０１は、無線データ受信機１０２とともに経路探索手順を実行する。経路探索手順が完了し、新たな主経路、予備経路の探索が完了したらＳ６１２に進む。Ｓ６１２において、無線データ送信機１０１は、通信期間が継続しているか否かを判定する。アプリケーションの終了によりデータ送信が無い場合は通信期間満了として終了する。アプリケーションが終了していない場合はＳ６０１に進む。なお、Ｓ６０１に戻る前に任意のタイミングで経路探索手順を起動して、新たに経路を探索してもよい。定期的に経路を探索することで通信環境が変化した場合でも良好な通信経路を確保することが出来る。通信期間の有無および経路探索手順実行の有無はビーコンフレームに記載して無線データ受信機１０２に通知する。
【００６１】
Ｓ７０７において、無線データ受信機１０２は、所定期間（Ｔ３期間）にフレーム受信が発生したか否かを判定する。この期間に受信する可能性があるフレームは、無線データ送信機１０１がＡＣＫフレームを受信できなかった場合に送信した切替要求信号か、無線データ送信機１０１が切替応答信号を受信できなかった場合に送信した経路探索起動信号の何れかである。無線データ受信機１０２は、いずれのフレームも受信しなかった場合にはＳ７０９に進み、切替要求信号を受信した場合にはＳ７１０に進み、経路探索起動信号を受信した場合にはＳ７１１に進む。
【００６２】
Ｓ７０９において、無線データ受信機１０２は、経路を維持して通信を継続するようにアンテナの設定を行う。Ｓ７０７で所定の期間（Ｔ３期間）にＡＣＫフレームを受信したことは、主経路に経路遮断が発生していないことを示す。無線データ受信機１０２は設定を完了したらＳ７１２に進む。
【００６３】
Ｓ７１２において、無線データ受信機１０２は、次のデータ受信時刻まで受信動作を中止して待機動作を行う。データ通信を実行しない期間（Ｔ２期間）の中で、経路遮断発生時に信号を受信する期間（Ｔ３期間）以外は信号の受信が無い。そのため、無線データ受信局は次のデータ通信が始まるまでの期間（Ｔ２期間−Ｔ３期間）、無線通信機の受信動作を中断することができ、消費電力を低下させることが出来る。次のデータ通信期間が始まるまでの期間（Ｔ２期間−Ｔ３期間）が経過したらＳ７１８に進む。
【００６４】
Ｓ７１０において、無線データ受信機１０２は、予備経路を使用して切替応答信号を送信する。Ｓ７０７で切替要求信号を受信したことにより、無線データ受信機１０２は「ＡＣＫフレーム通信時から主経路に経路遮断が発生しているが、予備経路は経路遮断が発生していないこと」を検出できる。通信経路を予備経路に切り替えるため切替応答信号を送信した後、Ｓ７１３に進む。Ｓ７１３において、無線データ受信機１０２は、予備経路を通信経路に設定する。予備経路で無線通信を実行するために、以降の無線データ通信期間では予備経路に向けてビームを形成してデータ通信動作を実行する。
【００６５】
Ｓ７１１において、無線データ受信機１０２は、オムニ指向性で経路探索応答信号を送信する。Ｓ７０７で経路探索起動信号を受信したことにより、無線データ受信機１０２は「主経路と予備経路の両方に経路遮断が発生していること」を検出できる。無線データ受信機１０２は、無線データ送信機１０１と新規経路探索を実行するためにオムニ指向性で経路探索応答信号を送信する。Ｓ７１４において、無線データ受信機１０２は、無線データ送信機１０１とともに経路探索を実行する。経路探索手順が完了し、新たな主経路・予備経路の探索が完了したらＳ７１８に進む。
【００６６】
Ｓ７０８において、無線データ受信機１０２は、フレーム受信が発生したか否かを判定する。この期間に受信する可能性があるフレームは、無線データ送信機１０１が切替要求信号を受信した場合に送信した切替応答信号か、無線データ送信機１０１が切替要求信号を受信できなかった場合に送信した経路探索起動信号のいずれかである。無線データ受信機１０２は、切替応答信号を受信した場合にはＳ７１５に進み、経路探索起動信号を受信した場合にはＳ７１６に進む。
【００６７】
Ｓ７１５において、無線データ受信機１０２は、予備経路を通信用経路に決定する。Ｓ７０８で切替応答信号を受信したことにより、無線データ受信機１０２は「データフレーム通信時から主経路に経路遮断が発生しているが、予備経路は経路遮断が発生していないこと」を検出できる。無線データ受信機１０２は予備経路で無線通信を実行するために、以降の無線データ通信期間では予備経路に向けてビームを形成してデータ通信動作を実行する。予備経路を通信用経路に設定し終えたらＳ７１８に進む。
【００６８】
Ｓ７１６において、無線データ受信機１０２は、オムニ指向性を使用して経路探索応答信号を送信する。Ｓ７０８において、経路探索起動信号を受信することにより、無線データ受信機１０２は「データフレーム通信時から主経路・予備経路の両方に経路遮断が発生していること」を検出できる。Ｓ７１７において、無線データ受信機１０２は、無線データ送信機１０１とともに経路探索を実行する。Ｓ７１８において、無線データ受信機１０２は、無線データ送信機が直近に送信したビーコンフレームに基づいて通信期間の継続を判定する。通信期間が継続している場合は、Ｓ７０１に進み、通信期間が満了している場合は処理を終了する。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態によれば、無線データ送信機と受信機間の通信経路遮断の発生の有無および内容に応じて所定の期間内に通信経路を切り替えることが出来るため、通信経路遮断による経路切替を高速に実現することが出来る。
【００７０】
〔実施形態２〕
実施形態１では、無線データ送信機と無線データ受信機は、主経路に通信遮断が発生した場合には予備経路に切り替え、さらに主経路と予備経路が同時に遮断された場合には新規経路探索を実行する。これら動作を実現するために、データ受信後のＡＣＫフレーム送信後に所定の期間、アンテナの指向性をオムニ指向性に設定し、経路遮断を通知するフレームの受信動作を実行する。そして、受信したフレームの有無および内容に基づき、主経路の継続利用、または予備経路への切替、または新規経路探索の実行のいずれかを選択する。
【００７１】
これに対して本実施形態では、ＡＣＫフレーム送信後に経路遮断を通知するフレームの受信動作を行い、無線データ信号のフレームサイズに基づいて、複数のモードのうちの何れかのモードを選択する。複数のモードは、受信したフレームの有無および内容に基づき経路の切替動作を行うモードと、経路遮断が発生した場合は無線局が自律的に経路の切替を行うモードとを含む。無線データ信号のフレームサイズが大きい場合はデータフレームのエラー受信動作や再送処理に多大な時間を要することになる。しかし、フレームサイズが小さい場合はデータフレームのエラー受信動作や再送処理に要する時間も比較的短い。フレームサイズに応じて動作を変えることでエラー発生時に、経路切替を指示するフレームを送受信することなく経路を切り替えられ、より短い時間で経路遮断発生時に予備経路に切り替えることが出来る。
【００７２】
以下、図面を参照して本実施形態における無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２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と同様の符号を付与し、その説明は省略する。
【００７３】
図８は、本実施形態における無線データ送信機１０１の機能ブロックの構成例を示す図である。実施形態１と比較し、本実施形態における無線データ送信機１０１の無線Ｉ／Ｆ部８０１はさらに、通信モードを示す通信モード信号を無線データ受信機１０２から受信する。無線データ送信機１０１の無線Ｉ／Ｆ部８０１は通信モード信号をモード取得部８０２に出力し、モード取得部８０２から通信モード指示コマンドを取得する。
【００７４】
通信モードが、フレームサイズが閾値以上である“ラージ”の場合、無線Ｉ／Ｆ部８０１がＡＣＫフレーム受信部、切替要求信号生成部、切替応答信号生成部、経路探索起動信号生成部にそれぞれ取得、出力する条件および信号の種類は同一である。通信モードが、フレームサイズが閾値未満である“スモール”の場合、無線Ｉ／Ｆ部８０１は切替要求信号生成部２０４、切替応答信号生成部２０５から信号を取得することも、コマンドを出力することもない。無線Ｉ／Ｆ部８０１は、所定の期間、ＡＣＫフレームを受信しなかった場合は通信経路を予備経路に切り替え、さらに所定の期間ＡＣＫフレームを受信しなかった場合は経路探索起動信号２０６に経路探索起動信号の生成を指示するコマンドを出力する。そして、無線Ｉ／Ｆ部８０１は、経路探索起動信号生成部２０６から経路探索起動信号を取得し、オムニ指向性で無線データ受信機１０２に送信する。
【００７５】
モード取得部８０２は無線Ｉ／Ｆ部８０１から通信モード信号を取得し、通信モード信号に記載されている内容に基づき、無線Ｉ／Ｆ部８０１に通信モード指示コマンドを出力する。データ信号送信部２０２に関する動作は通信モードに依らず実施形態１と同一である。
【００７６】
図９は、本実施形態における無線データ送信機１０２の機能ブロックの構成例を示す図である。実施形態１と比較し、本実施形態における無線データ送信機１０２の無線Ｉ／Ｆ部９０１はさらに、無線データ送信機１０１が送信する無線データのフレーム長をフレーム長推定部９０２に出力する。さらにモード選択部９０３から通信モード信号を取得し、無線データ送信機１０１に送信する。
【００７７】
通信モードが、フレームサイズが閾値以上である“ラージ”の場合、無線Ｉ／Ｆ部９０１がＡＣＫフレーム生成部、判定部、切替要求信号生成部、切替応答信号生成部、経路探索応答信号生成部にそれぞれ取得・出力する条件および信号の種類は同一である。通信モードが、フレームサイズが閾値未満である“スモール”の場合、無線Ｉ／Ｆ部９０１は判定部３０５、切替要求信号生成部３０６、切替応答信号生成部３０７から信号を取得することも、コマンドを出力することもない。無線Ｉ／Ｆ部９０１は所定の期間、データフレームを受信しなかった場合は通信経路を予備経路に切り替え、さらに所定の期間データフレームを受信しなかった場合は受信アンテナの指向性をオムニ指向性に設定して経路探索要求信号の受信動作を続ける。経路探索要求信号を受信した場合は、経路探索応答信号生成部３０８に経路探索応答信号生成を指示するコマンドを出力し、経路探索応答信号を取得する。
【００７８】
フレーム長推定部９０２は無線Ｉ／Ｆ部９０１から無線データのフレーム長を取得し、フレーム長を記載したコマンドをモード選択部９０３に出力する。モード取得部９０３はフレーム長推定部９０２からフレーム長を記載したコマンドを取得し、閾値と比較して通信モードを“スモール”または“ラージ”のいずれかに決定する。さらに通信モードを記載した通信モード信号を無線Ｉ／Ｆ部９０１に出力する。
【００７９】
次に、図１０、図１１、図１２のフローチャートを用いて、本実施形態の無線データ送信機および無線データ受信機において実行される処理について説明する。なお、本実施形態では無線データ送信機を制御局、無線データ受信機を子機として説明するが、逆の役割をそれぞれ割り当てる構成でもよい。
【００８０】
図１０は、システム起動時に無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２が実行する通信モード選択処理を示している。Ｓ１００１において、無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２は、経路探索手順を実行し、主経路と予備経路をそれぞれ探索する。Ｓ１００２において、無線データ送信機１０１は、自局が無線データ受信機か否か判断し、自局は無線データ受信機ではないと判断する。逆に、無線データ受信機１０２は、Ｓ１００２において自局は無線データ受信機であると判断する。
【００８１】
Ｓ１００３において、無線データ受信機１０２は、経路探索手順で探索した主経路、予備経路の通信品質と、無線データ送信機１０１が送信するアプリケーションデータのフレームサイズに基づき、通信モードを選択する。通信モードが“ラージ”の場合、ＡＣＫフレーム送信後に所定の期間アンテナの指向性をオムニ指向性に設定してフレーム受信を実行する必要がある。通信モードが“スモール”の場合、ＡＣＫフレーム送信後に所定の期間受信動作を実行する必要はないが、経路遮断が発生した場合に不要な再送フレームが発生する必要がある。再送処理に要する期間がＡＣＫフレーム送信後の所定の期間よりも短ければ通信モードに“スモール”を選択し、逆の場合は通信モードに“ラージ”を選択する。所定の期間は、無線データ送信局がＡＣＫフレームのエラー検出に要する期間と、経路探索応答信号のエラー検出に要する期間の合計の値にマージンを持った値である。そのため、ＡＣＫフレームおよび経路探索応答信号の送信時に使用する変調方式やフレーム間隔およびエラー検出に要する期間に応じて決定する。通信モードの選択が完了したらＳ１００４に進む。
【００８２】
Ｓ１００４において、無線データ受信機１０２は、通信モードを記載した無線パケットを生成し、無線データ送信機１０１に無線で送信する。送信が完了したら通信モード選択手順を終了する。Ｓ１００５において、無線データ送信機１０１は、通信モードを記載した無線パケットを受信し、通信モードを取得したら通信モード選択手順を終了する。
【００８３】
次に図１１および図１２のフローチャートを用いて、本実施の形態の通信モードで“スモール”が選択された場合の、無線データ送信機１０１および無線データ受信機１０２の動作を説明する。図１１は無線データ送信器１０１において実行される処理のフローチャートであり、図１２は無線データ受信機１０２において実行される処理のフローチャートである。なお、通信モードで“ラージ”が選択された場合の無線データ送信機１０１および無線データ受信機１０２の動作は実施形態１と同一である。
【００８４】
Ｓ１１０１において、無線データ送信機１０１は、送信指向性アンテナと受信指向性アンテナを通信用経路に設定する。アンテナの設定が完了したらＳ１１０２に進む。Ｓ１１０２において、無線データ送信機１０１は、主経路を使用してデータフレームを送信する。
【００８５】
Ｓ１１０３において、無線データ送信機１０１は、主経路に向けてビームを形成し、ＡＣＫフレームの受信動作を行う。所定期間（Ｔ１期間）内にフレームを受信した場合はＳ１１１１に進み、フレームを受信しなかった場合はＳ１１０４に進む。なお、所定期間（Ｔ１期間）は、無線データ受信機１０２がデータフレームを受信後にＡＣＫフレームを送信した場合にそのＡＣＫフレームを無線データ送信機１０１が受信するのに十分な時間とする。
【００８６】
Ｓ１１０４において、無線データ送信機１０１は、予備経路に向けてビームを形成する。Ｓ１１０３で所定期間（Ｔ１期間）ＡＣＫフレームを受信しなかったことは主経路に経路遮断が発生したことを示している。経路遮断が発生した主経路から予備経路に通信経路を切り替え、完了したらＳ１１０５に進む。Ｓ１１０５において、無線データ送信機１０１は、予備経路でデータフレームを送信する。
【００８７】
Ｓ１１０６において、無線データ送信機１０１は、予備経路に向けてビームを形成し、ＡＣＫフレームの受信動作を行う。所定期間（Ｔ１期間）内にフレームを受信した場合はＳ１１１１に進み、フレームを受信しなかった場合はＳ１１０７に進む。Ｓ１１０７において、無線データ送信機１０１は、送信アンテナ指向性と受信アンテナ指向性をオムニ指向性に設定する。Ｓ１１０６でＡＣＫフレームを受信しなかったことは、主経路と予備経路の両方で経路遮断が発生したことを示しており、新たに経路を探索する必要がある。
【００８８】
Ｓ１１０８において、無線データ送信機１０１は、経路探索起動信号をオムニ指向性で送信する。Ｓ１１０９において、無線データ送信機１０１は、経路探索応答信号をオムニ指向性で受信する。Ｓ１１１０において、無線データ送信機１０１は、無線データ受信機１０２と経路探索を実行する。Ｓ１１１１において、無線データ送信機１０１は、通信期間が継続しているか否かを判定する。アプリケーションの終了によりデータ送信が無い場合は通信期間満了として終了する。アプリケーションが終了していない場合はＳ１１０１に進む。なお、Ｓ１１０１に戻る前に任意のタイミングで経路探索手順を起動して、新たに経路を探索してもよい。定期的に経路を探索することで通信環境が変化した場合でも良好な通信経路を確保することが出来る。通信期間の有無および経路探索手順実行の有無はビーコンフレームに記載して無線データ受信機１０２に通知する。
【００８９】
Ｓ１２０１において、無線データ受信機１０２は、送信アンテナ指向性と受信アンテナ指向性を通信用経路に設定する。Ｓ１２０２において、無線データ受信機１０２は、データフレームを所定期間（Ｔ１期間）に受信したか否かを判定する。データフレームを受信した場合はＳ１２０３に進む。所定期間（Ｔ１期間）データフレームの受信が無い場合はＳ１２０４に進む。
【００９０】
Ｓ１２０４において、無線データ受信機１０２は、通信経路を予備経路に切り替える。Ｓ１２０２でデータフレームを受信しなかったことは主経路で経路遮断が発生していることを示しているため通信経路を予備経路に切り替える。通信経路を予備経路に切り替えるために、予備経路に向けて送信アンテナ指向性と受信アンテナ指向性を設定し、アンテナの設定が完了したらＳ１２０５に進む。Ｓ１２０５において、無線データ受信機１０２は、データフレームを所定期間（Ｔ１期間）に受信したか否かを判定する。データフレームを受信した場合はＳ１２０３に進む。データフレームを所定期間（Ｔ１期間）に受信しなかった場合はＳ１２０６に進む。
【００９１】
Ｓ１２０６において、無線データ受信機１０２は、受信アンテナ指向性をオムニ指向性に設定する。Ｓ１２０５で所定期間（Ｔ１期間）データフレームを受信しなかったことは主経路と予備経路の両方で経路遮断が発生していることを示しており、新たに経路を探索する必要がある。Ｓ１２０７において、無線データ受信機１０２は、経路探索起動信号を受信する。Ｓ１２０８において、無線データ受信機１０２は、経路探索応答信号をオムニ指向性で送信する。Ｓ１２０９において、無線データ受信機１０２は、無線データ送信機１０１と経路探索手順を実行する。Ｓ１２１０において、無線データ受信機１０２は、無線データ送信機１０１が直近に送信したビーコンフレームに基づいて通信期間の継続を判定する。通信期間が継続している場合は、Ｓ１２０１に進み、通信期間が満了している場合は処理を終了する。
【００９２】
次に、無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２のハードウェア構成について説明する。図１３は、無線データ送信機１０１と無線データ受信機１０２のハードウェア構成を示すブロック図である。尚、図１３に示す構成は、実施形態１、実施形態２で同様である。
【００９３】
図１３において、記憶部１３０１は、一つ又は複数のＲＯＭ、ＲＡＭにより構成され、前述した各種動作を行うためのプログラムや、無線通信のための通信パラメータ等の各種情報を記憶する。なお、記憶部１３０１として、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリの他に、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＤＶＤなどの記憶媒体を用いてもよい。
【００９４】
制御部１３０２は、一つ又は複数のＣＰＵ、ＭＰＵ等により構成され、記憶部１３０１に記憶されたプログラムを実行することにより無線データ送信機／受信機全体を制御する。なお、制御部１３０２が実行しているＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）との協働により無線データ送信機／受信機全体を制御するようにしてもよい。また、制御部１３０２は、機能部１３０３を制御して、撮像や印刷、投影等の所定の処理を実行する。機能部１３０３は、無線データ送信機／受信機が所定の処理を実行するためのハードウェアである。例えば、無線データ送信機／受信機がカメラである場合、機能部１３０３は、撮像部であり、撮像処理を行う。また、例えば無線データ送信機／受信機がプリンタである場合、機能部１３０３は印刷部であり、印刷処理を行う。また、例えば、無線データ送信機／受信機がプロジェクタである場合、機能部１３０３は投影部であり、投影処理を行う。機能部１３０３が処理するデータは、記憶部１３０１に記憶されているデータであってもよいし、後述する通信部１３０６を介して他の通信装置と通信したデータであってもよい。入力部１３０４は、ユーザからの各種操作の受付を行う。出力部１３０５は、ユーザに対して各種出力を行う。ここで、出力とは、画面上への表示や、スピーカーによる音声出力、振動出力等の少なくとも１つを含む。なお、タッチパネルのように入力部１３０４と出力部１３０５両方を１つのモジュールで実現するようにしてもよい。通信部１３０６は、ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズに準拠した無線通信の制御や、ＩＰ通信の制御を行う。また、通信部１３０６はアンテナ１３０７を制御して、無線通信のための無線信号の送受信を行う。アンテナ１３０７は、通信部１３０６による送受信に対して電磁波を放射・吸収する。
【００９５】
尚、上述の図２、図３、図８及び図９に示す各機能ブロックは、ソフトウェアによって提供されてもよいし、ハードウェアによって提供されてもよい。ソフトウェアによって提供される場合は、それらの機能ブロックを、例えば無線データ送信機１０１又は無線データ受信機１０２の制御部１３０２が実行することにより、その機能が実行される。一方、ハードウェアによって提供される場合には、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）により、各機能ブロックが構成される。
【００９６】
〔その他の実施形態〕
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１３０１  記憶部
１３０２  制御部
１３０３  機能部
１３０４  入力部
１３０５  出力部
１３０６  通信部
【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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