(57)【要約】【課題】通信状態の取得による帯域の占有および取得する通信状態の不足を招くことなく指向性アンテナの指向性を制御する通信装置、通信制御方法およびプログラムを提供する。【解決手段】実施形態の通信装置は、指向性アンテナと、通信部と、制御部と、を備える。通信部は、指向性アンテナを介して通信対象装置と無線通信を行う。制御部は、指向性アンテナにより電波を放射可能な放射方向のうち所定の放射方向候補毎に、通信部による通信状態を取得するとともに、取得した通信状態間に有意差があるか否かを判断し、その判断結果に基づいて指向性アンテナにより電波を放射する放射方向の制御を行う。【選択図】図２
2015126310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性アンテナと、
前記指向性アンテナを介して通信対象装置と無線通信を行う通信部と、
前記指向性アンテナにより電波を放射可能な放射方向のうち所定の放射方向候補毎に、前記通信部による通信状態を取得するとともに、取得した前記通信状態間に有意差があるか否かを判断し、その判断結果に基づいて前記指向性アンテナにより電波を放射する放射方向の制御を行う制御部と、
を備えた通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、取得した前記通信状態間に有意差があると判断した場合、前記指向性アンテナにより電波を放射する放射方向を切り替える請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記各放射方向候補について、所定の回数、前記通信状態を取得するとともに、前記各放射方向候補の前記通信状態の代表値に基づいて、前記指向性アンテナにより電波を放射する放射方向を切り替える請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記放射方向を、取得した前記通信状態のうち所定の通信状態低下条件に合致する当該通信状態の数が最少となる前記放射方向候補に切り替える請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記放射方向を、取得した前記通信状態の標準偏差が最小となる前記放射方向候補に切り替える請求項３に記載の通信装置。
【請求項６】
前記制御部は、取得した前記通信状態間に有意差が無いと判断した場合、前記指向性アンテナを直前に使用していた放射方向に切り替える請求項１から４のいずれか一に記載の通信装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記指向性アンテナによって現在電波を放射している放射方向に隣接する少なくとも１つの放射方向を前記放射方向候補とする請求項１から６のいずれか一に記載の通信装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記放射方向のうち予め設定された優先度が高い前記放射方向を前記放射方向候補とし、当該放射方向候補とした放射方向の前記優先度を下げかつ当該放射方向候補としなかった放射方向の前記優先度を上げる請求項１から７のいずれか一に記載の通信装置。
【請求項９】
前記制御部は、受信強度が所定の下限値以下となった前記放射方向を、当該受信強度が前記下限値以下となってから所定期間、前記放射方向候補から除外する請求項１から８のいずれか一に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記通信状態が取得できない少なくとも１つの前記放射方向を前記放射方向候補とする請求項１から８のいずれか一に記載の通信装置。
【請求項１１】
指向性アンテナを介して通信対象装置と無線通信を行う通信装置で実行される通信制御方法であって、
前記指向性アンテナにより電波を放射可能な放射方向のうち所定の放射方向候補毎に、前記通信装置による通信状態を取得する工程と、
取得した前記通信状態間に有意差があるか否かを判断し、その判断結果に基づいて前記指向性アンテナにより電波を放射する放射方向の制御を行う工程と、
を含む通信制御方法。
【請求項１２】
指向性アンテナを介して通信対象装置と無線通信を行う通信装置を制御するコンピュータを、
前記指向性アンテナにより電波を放射可能な放射方向のうち所定の放射方向候補毎に、前記通信装置による通信状態を取得するとともに、取得した前記通信状態間に有意差があるか否かを判断し、その判断結果に基づいて前記指向性アンテナにより電波を放射する放射方向の制御を行う制御部、
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】
本発明の実施形態は、通信装置、通信制御方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
任意の場所においてデータ通信を行うために、ケーブルを敷設することなく通信手段を確保しかつ全方向に電波を放射可能な無指向性アンテナを用いた無線通信システムがある。このような無線通信システムは、当該無線通信システムのカバーエリア内に固定設置された無線局（通信装置の一例）と、カバーエリア内を移動する無線端末（通信装置の一例）とを備える。しかし、無線通信システムにおいては、無線局と無線端末との間の距離が長くなると、電波の距離減衰が増大して受信電力が低下し、状況によっては無線局と無線端末間において通信ができなくなる。
【０００３】
このため、無線局と無線端末間での利得を増大させることによってデータの伝送速度の向上および通信距離の拡大を図るために指向性アンテナを用いた無線通信システムがある。このような無線通信システムにおいては、電波を放射可能な方向が制限されるため、無線局および無線端末それぞれから放射された電波が互いに向き合っていない場合、電波を送受信することができず、データ通信を行うことができない。そのため、この無線通信システムにおいては、常に、無線局および無線端末それぞれから放射された電波を互いに向き合わせて、最適な通信状態を保つ調整作業が必須である。そこで、調整作業の手間を軽減するために、指向性アンテナにより電波を放射する角度を自律的に調整する指向性制御方式も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４１１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の指向性制御方式においては、指向性アンテナにより電波を放射可能な各方向の通信状態を取得するために、無線局と無線端末間において通信用のユーザ情報とは別の参照情報を定期的に送受信して通信状態を取得するため、ユーザ情報の送受信に用いる帯域が占有される。また、ユーザ情報の送受信に用いる帯域への影響を低減するために、送受信する参照情報の情報量を減らすと、取得する通信状態が不足して指向性の制御が困難になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の通信装置は、指向性アンテナと、通信部と、制御部と、を備える。通信部は、指向性アンテナを介して通信対象装置と無線通信を行う。制御部は、指向性アンテナにより電波を放射可能な放射方向のうち所定の放射方向候補毎に、通信部による通信状態を取得するとともに、取得した通信状態間に有意差があるか否かを判断し、その判断結果に基づいて指向性アンテナにより電波を放射する放射方向の制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線局および無線端末の構成を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向の切替処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による通信状態を取得する処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向を変更する処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】図６は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による通信状態を検定する処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による通信状態の取得結果を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による通信状態に対する順位付けの結果を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向の切替処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末における通信状態の取得回数と取得した通信状態を用いて切り替えた放射方向の正答率との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向の切替処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第３の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向の切替処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第４の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向の切替処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第５の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向候補の選択処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、第６の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向候補の選択処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、第７の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向候補の選択処理の流れを示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、第８の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向候補の選択処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付の図面を参照して、本実施形態にかかる通信装置、通信制御方法およびプログラムを適用した無線通信システムについて説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる無線通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる無線通信システムは、図１に示すように、外部ネットワーク１と、配信対象の映像データ等のコンテンツを記憶するコンテンツサーバ２と、外部ネットワーク１やコンテンツサーバ２等の外部機器と接続され、後述する無線端末４と無線通信を行うことによって無線端末４を外部機器に接続する無線局３（基地局）と、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等の通信規格に従って無線局３との無線通信を確立して、無線局３を介して外部機器とデータをやりとりする無線端末４と、を有している。ここで、無線端末４が外部機器とやりとりするデータは、コンテンツサーバ２に記憶された再生対象の映像データ、外部ネットワーク１から収集したデータなどである。
【００１０】
このような無線通信システムにおいて、図１に示すように、無線端末４が移動した場合、無線端末４が有する指向性アンテナ４２（図２参照）が電波を放射可能な放射方向のうち、無線端末４が無線局３との無線通信に現在用いている放射方向Ｄが、無線局３が有する指向性アンテナ３２（図２参照）が電波を受信可能な通信範囲ｄから外れてしまう可能性がある。そのため、無線端末４は、指向性アンテナ４２（図２参照）が電波を放射する放射方向Ｄを切り替える指向性制御を行って、指向性アンテナ４２によって電波が放射される放射方向Ｄが通信範囲ｄに入るようにして、指向性アンテナ４２が電波を放射する放射方向Ｄの中に無線局３を捕捉し続ける必要がある。
【００１１】
本実施形態では、無線端末４が有する指向性アンテナ４２（図２参照）が電波を放射する放射方向Ｄを切り替えることにより、無線端末４が有する指向性アンテナ４２の放射方向Ｄが無線局３の通信範囲ｄに入るようにする例について説明するが、無線局３が有する指向性アンテナ３２（図２参照）が電波を放射する放射方向ｄを切り替え可能である場合には、無線局３が有する指向性アンテナ３２が電波を放射する放射方向ｄを切り替えるか、若しくは無線局３が有する指向性アンテナ３２が電波を放射する放射方向および無線端末４の指向性アンテナ４２（図２参照）が電波を放射する放射方向Ｄの両方を切り替えることにより、無線端末４が有する指向性アンテナ４２の放射方向Ｄが無線局３の通信範囲ｄに入るようにしても良い。
【００１２】
図２は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線局および無線端末の構成を示す図である。本実施形態では、無線局３は、図２に示すように、放射方向ｄに電波を放射する指向性アンテナ３２と、当該指向性アンテナ３２と接続され、指向性アンテナ３２を介して無線端末４と無線通信を行って、無線端末４とデータ（無線信号）をやりとりする通信部３１と、無線局３と無線端末４との無線通信の通信状態（例えば、指向性アンテナ３２により無線端末４から受信した電波の受信強度など）を取得するための参照情報を、通信部３１を介して無線端末４へ送信する参照情報送信部３３と、を有している。
【００１３】
本実施形態では、無線端末４は、図２に示すように、指向性制御によって電波を放射する方向（例えば、上下方向、水平方向）を切り替え可能な指向性アンテナ４２と、当該指向性アンテナ４２と接続され、指向性アンテナ４２を介して無線局３と無線通信を行って、無線局３とデータ（無線信号）をやりとりする通信部４１と、通信部４１を介して無線局３から参照情報を受信する参照情報受信部４３と、指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向Ｄを切り替える（変更する）ビーム方向変更部４４と、参照情報受信部４３により受信した参照情報を用いて、指向性アンテナ４２により電波を放射可能な放射方向のうち所定の放射方向候補毎に通信部４１による通信状態を取得するとともに、推定統計学を用いて、取得した通信状態間に有意差があるか否かを判断（検定）する通信状態検定部４５と、取得した通信状態間に有意差があるか否かの判断結果（検定結果）に従って、指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向Ｄを決定する検定結果判定部４６と、当該検定結果判定部４６により決定された放射方向Ｄに、指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向を切り替えられるように、ビーム方向変更部４４を制御するビーム方向制御部４７と、指向性アンテナ４２により電波を放射可能な放射方向のうち所定の放射方向候補を選択するビーム方向選択部４８と、を有する。
【００１４】
図３は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向の切替処理の流れを示すフローチャートである。ビーム方向選択部４８は、まず、指向性アンテナ４２により電波を放射可能な放射方向から、所定の放射方向候補を選択する（ステップＳ３０１）。本実施形態では、ビーム方向選択部４８は、所定の放射方向条件を満たす放射方向を放射方向候補として選択する。例えば、ビーム方向選択部４８は、指向性アンテナ４２によって現在電波を放射している放射方向、当該放射方向に隣接する少なくとも１つの放射方向、予め設定された優先度が高い放射方向、通信状態を取得することができない放射方向などを放射方向候補として選択可能である。次いで、ビーム方向変更部４４は、ビーム方向選択部４８により選択された放射方向候補のうちいずれかに、指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向Ｄを切り替える（ステップＳ３０２）。
【００１５】
指向性アンテナ４２の放射方向Ｄの放射方向候補への切り替えが完了すると、通信状態検定部４５は、放射方向Ｄが放射方向候補に切り替えられた後に参照情報受信部４３により受信した参照情報を用いて、当該放射方向候補における通信部４１による通信状態を取得する（ステップＳ３０３）。通信状態が取得されると、ビーム方向変更部４４は、ビーム方向選択部４８により選択された全ての放射方向候補について通信状態の取得が完了したか否かを判断する（ステップＳ３０４）。全ての放射方向候補について通信状態の取得が完了していない場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、ステップＳ３０２へ戻り、ビーム方向変更部４４は、選択された放射方向候補のうち、未だ通信状態を取得していない放射方向候補へ、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄを切り替える。
【００１６】
全ての放射方向候補について通信状態が取得された場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、通信状態検定部４５は、推定統計学を用いて、取得した通信状態間に有意差があるか否かを判断（検定）する（ステップＳ３０５）。本実施形態では、通信状態検定部４５は、カイ二乗検定やKruskal-Wallis検定や一元配置分散分析等の検定方法を用いて、各放射方向候補の通信状態間に有意差があるか否かを判断する。
【００１７】
そして、検定結果判定部４６は、各放射方向候補の通信状態間に有意差があるか否かの判断結果に従って、指向性アンテナ４２の放射方向を決定する（ステップＳ３０６）。次いで、ビーム方向制御部４７は、ビーム方向変更部４４を制御して、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄを、検定結果判定部４６により決定された放射方向に切り替える（ステップＳ３０７）。
【００１８】
次に、図４を用いて、本実施形態にかかる無線端末４による通信状態の取得処理（図３に示すステップＳ３０３）について説明する。図４は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による通信状態を取得する処理の流れを示すフローチャートである。
【００１９】
参照情報受信部４３は、ビーム方向変更部４４によって指向性アンテナ４２の放射方向Ｄが放射方向候補に切り替えられて通信状態の取得が指示されると、無線局３（参照情報送信部３３）に対して、参照情報の送信を指示する（ステップＳ４０１）。参照情報の送信が指示されて無線局３（参照情報送信部３３）によって参照情報が送信されると、参照情報受信部４３は、無線局３から送信された参照情報を受信する（ステップＳ４０２）。
【００２０】
通信状態検定部４５は、参照情報受信部４３による参照情報の受信が開始されると、参照情報の受信状態から、通信状態（例えば、参照情報の受信強度（ＲＳＳＩ：Received  Signal  Strength  Indication）、ビット誤り率、パケット誤り率など）を取得する（ステップＳ４０３）。通信状態検定部４５は、切り替えられた放射方向候補について、所定の回数（例えば、５回など）、通信状態を取得したか否かを判定する（ステップＳ４０４）。所定の回数、通信状態を取得していない場合には（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、ステップＳ４０２に戻り、参照情報受信部４３は、参照情報の受信を行う。一方、所定の回数、通信状態を取得した場合には（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、通信状態検定部４５は、通信状態の取得を終了する。
【００２１】
次に、図５を用いて、本実施形態にかかる無線端末４による放射方向の変更処理（図３に示すステップＳ３０２）について説明する。図５は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向を変更する処理の流れを示すフローチャートである。
【００２２】
ビーム方向変更部４４は、ビーム方向選択部４８により放射方向候補が選択されると若しくは通信状態検定部４５により１つの放射方向候補の通信状態が取得される度に、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄを未だ通信状態が取得されていない放射方向候補に切り替えるための制御信号（例えば、放射方向候補に放射する電波のビーム幅，水平角度，垂直角など）を生成する（ステップＳ５０２）。
【００２３】
次いで、ビーム方向変更部４４は、生成した制御信号を、指向性アンテナ４２に出力することにより、当該指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向Ｄを、放射方向候補に切り替える（ステップＳ５０３）。
【００２４】
次に、図６を用いて、本実施形態にかかる無線端末４による通信状態の検定処理（図３に示すステップＳ３０５）について説明する。ここでは、無線端末４が、推定統計学の検定方法として、Kruskal-Wallis検定を用いて、各放射方向候補の通信状態間に有意差があるか否かを検定する処理について説明する。図６は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による通信状態を検定する処理の流れを示すフローチャートである。
【００２５】
通信状態検定部４５は、全ての放射方向候補の通信状態を取得して当該通信状態の検定が指示されると、取得した全ての通信状態に順位を付ける（ステップＳ６０１）。次いで、通信状態検定部４５は、各放射方向候補の通信状態の順位和を算出する（ステップＳ６０２）。
【００２６】
さらに、通信状態検定部４５は、下記の式（１）に従って、算出した順位和を用いて、複数の放射方向候補の通信状態間に差が無いという仮説の下での当該通信状態の統計量を算出する（ステップＳ６０３）。
【数１】
2015126310.tif 000003
【００２７】
次いで、通信状態検定部４５は、算出した統計量が確率以上であるか否かを判断する（ステップＳ６０４）。ここで、確率は、Kruskal-Wallis検定表またはカイ二乗分布表により得られる。そして、通信状態検定部４５は、算出した統計量が確率以上である場合（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、複数の放射方向候補の通信状態間に有意差があると判断して、その判断結果を検定結果判定部４６に通知する（ステップＳ６０５）。一方、通信状態検定部４５は、算出した統計量が確率より小さい場合（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、複数の放射方向候補の通信状態間に有意差が無いと判断して、その判断結果を検定結果判定部４６に通知する（ステップＳ６０６）。
【００２８】
ここで、図７および図８を用いて、通信状態の検定処理の具体例について説明する。図７は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による通信状態の取得結果を示す図である。図８は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による通信状態に対する順位付けの結果を示す図である。
【００２９】
本実施形態では、通信状態検定部４５は、図７に示すように、ビーム方向選択部４８により選択された複数の放射方向候補（例えば、放射方向候補Ａおよび放射方向候補Ｂ）それぞれについて、所定の回数（例えば、５回）ずつ通信状態（例えば、受信強度）を取得する。そして、通信状態検定部４５は、図８に示すように、放射方向候補Ａおよび放射方向候補Ｂそれぞれの通信状態として受信強度が高いものから順に、１位から１０位までの順位を付ける。
【００３０】
次に、通信状態検定部４５は、図８に示すように、放射方向候補Ａの通信状態としての受信強度それぞれに付けられた順位の順位和（「７」＋「８」＋「４」＋「１０」＋「９」＝「３８」）、および放射方向候補Ｂの通信状態それぞれに付けられた順位の順位和（「１」＋「５」＋「６」＋「２」＋「３」＝「１７」）を算出する。そして、通信状態検定部４５は、下記の式（２）に示すように、放射方向候補Ａについて算出した順位和「３８」および放射方向候補Ｂについて算出した順位和「１７」を用いて、通信状態の統計量「４．８１」を算出する。
【数２】
2015126310.tif 000004
【００３１】
ここで、自由度は、（全ての放射方向候補の数）−１なので、本実施形態では（２−１）＝１である。そして、カイ二乗分布表において、自由度が「１」でありかつ有意水準が「０．０５」である場合の確率は、「３．８４１」である。よって、通信状態検定部４５は、算出した統計量「４．８１」が確率「３．８４１」より大きいため、放射方向候補Ａの通信状態と放射方向候補Ｂの通信状態との間に差が無いという仮説を棄却し、放射方向候補Ａの通信状態と放射方向候補Ｂの通信状態との間に有意差があると判断して、その判断結果を検定結果判定部４６に通知する。
【００３２】
次に、図９を用いて、本実施形態にかかる無線端末４による放射方向の切替処理（図３に示すステップＳ３０６およびステップＳ３０７）について説明する。図９は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向の切替処理の流れを示すフローチャートである。
【００３３】
検定結果判定部４６は、通信状態検定部４５から放射方向候補の通信状態間に有意差があるか否かの判断結果が通知されて放射方向の決定が指示されると、通信状態検定部４５からの通知に基づいて、放射方向候補の通信状態間に有意差があるか否かを判断する（ステップＳ９０１）。検定結果判定部４６は、放射方向候補の通信状態間に有意差が無いと判断した場合（ステップＳ９０１：有意差なし）、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄの切替を行わない。
【００３４】
一方、放射方向候補の通信状態間に有意差があると判断した場合（ステップＳ９０１：有意差あり）、検定結果判定部４６は、各放射方向候補について、通信状態の代表値を算出する（ステップＳ９０２）。本実施形態では、検定結果判定部４６は、各放射方向候補について所定の回数（例えば、５回）取得した通信状態の平均値，最小値，最大値，最頻値，中央値などを、当該放射方向候補の通信状態の代表値として算出する。
【００３５】
次いで、検定結果判定部４６は、算出した代表値に基づいて、指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向Ｄを決定する（ステップＳ９０３）。例えば、検定結果判定部４６は、通信状態としての受信強度の最小値を代表値とする場合、複数の放射方向候補のうち、代表値が最大となる放射方向候補を、指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向に決定する。そして、検定結果判定部４６は、決定した放射方向Ｄをビーム方向変更部４４に出力して、指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向Ｄを、決定した放射方向に切り替える（ステップＳ９０４）。
【００３６】
図１０は、第１の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末における通信状態の取得回数と取得した通信状態を用いて切り替えた放射方向の正答率との関係を示す図である。ここで、正答率とは、放射方向を切り替え後の通信状態の一例である受信強度の平均値が所定値より高くなった割合である。
【００３７】
また、平均値制御は、複数の放射方向候補のうち、取得した通信状態としての受信強度の平均値が高い放射方向候補を、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄに決定する処理である。推定統計学に基づく検定制御は、複数の放射方向候補それぞれの通信状態としての受信強度間に差（例えば、５ｄＢ）が無いという仮説の下での当該受信強度の統計量が確率以上である場合に、複数の放射方向候補のうち、通信状態として取得した受信強度の平均値が最大値となる放射方向候補を、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄに決定する処理である。
【００３８】
図１０に示すように、推定統計学に基づく検定制御による正答率が、特に、通信状態を取得した回数が少ない場合において、平均値制御による正答率よりも高くなっていることが分かる。よって、本実施形態にかかる無線端末４によれば、通信状態の取得回数が少ない場合においても、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄを、正答率が高い放射方向へ切り替えることができる。
【００３９】
このように、第１の実施形態の無線端末４によれば、無線局３との通信状態の取得回数が少ない場合においても、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄを通信状態が良い放射方向へ切り替えることができるので、通信状態の取得による帯域の占有および取得する通信状態の不足を招くことなく指向性アンテナ４２の指向性を制御することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
本実施形態は、放射方向候補のうち、取得した通信状態のうち所定の通信状態低下条件に合致する当該通信状態の数が最少となる放射方向候補を、無線端末が有する指向性アンテナの放射方向とする例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。
【００４１】
本実施形態では、検定結果判定部４６は、通信状態検定部４５により放射方向候補の通信状態間に有意差があると判断された場合、取得した通信状態のうち所定の通信状態低下条件に合致する通信状態の数が最少となる放射方向候補を、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄに決定する。ここで、所定の通信状態低下条件は、通信部４１による通信状態を低下させる条件であり、例えば、通信状態として取得された受信強度が所定の閾値以下であること、通信状態として取得されたパケット誤り率が所定の閾値以上であることなどである。
【００４２】
図１１は、第２の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向の切替処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態では、検定結果判定部４６は、通信状態検定部４５によって放射方向候補の通信状態間に有意差があると判断された場合（ステップＳ９０１：有意差あり）、放射方向候補毎に、取得した通信状態と所定の通信状態低下条件とを比較し、取得した通信状態のうち所定の通信状態低下条件に合致する通信状態の数を求める（ステップＳ１１０１）。
【００４３】
例えば、検定結果判定部４６は、放射方向候補毎に、通信状態として取得した受信強度と所定の閾値（−７５ｄＢ）とを比較し、取得した受信強度のうち所定の閾値以下となった受信強度の数を求める。または、検定結果判定部４６は、放射方向候補毎に、通信状態として取得したパケット誤り率と所定の閾値（１０−３）以上となったパケット誤り率の数を求める。ここで、所定の閾値は、固定値としても良いし、通信環境に応じて動的に変更可能としても良い。
【００４４】
次いで、検定結果判定部４６は、放射方向候補のうち、所定の通信状態低下条件に合致する通信状態の数が最少となる放射方向候補を、指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向Ｄに決定する（ステップＳ１１０２）。
【００４５】
このように、第２の実施形態の無線端末４によれば、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄが、通信状態が悪い放射方向に切り替えられることを防止できるので、指向性アンテナ４２の指向性の制御により通信品質が低下することを防止できる。
【００４６】
（第３の実施形態）
本実施形態は、放射方向候補のうち、取得した通信状態の標準偏差が最小となる放射方向候補を、無線端末が有する指向性アンテナの放射方向とする例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。
【００４７】
本実施形態では、検定結果判定部４６は、通信状態検定部４５により放射方向候補のうち通信状態間に有意差があると判断された場合、取得した通信状態の標準偏差が最小となる放射方向候補を、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄに決定する。
【００４８】
図１２は、第３の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向の切替処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態では、検定結果判定部４６は、通信状態検定部４５によって放射方向候補の通信状態間に有意差があると判定された場合（ステップＳ９０１：有意差あり）、放射方向候補毎に、取得した通信状態の標準偏差を算出する（ステップＳ１２０１）。そして、検定結果判定部４６は、放射方向候補のうち、算出した標準偏差が最小となる放射方向候補を、指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向Ｄに決定する（ステップＳ１２０２）。
【００４９】
このように、第３の実施形態の無線端末４によれば、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄが、通信状態が安定している放射方向に切り替えることができるので、指向性アンテナ４２の指向性の制御により通信状態が不安定になることを防止できる。
【００５０】
（第４の実施形態）
本実施形態は、取得した通信状態間に有意差が無いと判断した場合、指向性アンテナの放射方向を、直前に無線通信に使用していた放射方向に切り替える例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。
【００５１】
本実施形態では、検定結果判定部４６は、通信状態検定部４５により放射方向候補のうち通信状態間に有意差があると判断された場合、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄを、通信部４１の直前の無線通信に使用していた放射方向に決定する。
【００５２】
図１３は、第４の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向の切替処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態では、検定結果判定部４６は、通信状態検定部４５によって放射方向候補の通信状態間に有意差が無いと判定された場合（ステップＳ９０１：有意差なし）、指向性アンテナ４２が電波を放射可能な放射方向のうち、直前の無線通信に使用していた放射方向を、指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向Ｄに決定する（ステップＳ１３０１）。そして、検定結果判定部４６は、直前の無線通信に使用していた放射方向をビーム方向変更部４４に出力することにより、指向性アンテナ４２により電波を放射する放射方向Ｄの切り替えを禁止する（ステップＳ１３０２）。
【００５３】
このように、第４の実施形態の無線端末４によれば、放射方向の不要な切り替えを抑制することができるので、通信品質の安定化を図ることができる。
【００５４】
（第５の実施形態）
本実施形態は、指向性アンテナによって現在電波を放射している放射方向に隣接する少なくとも１つの放射方向を放射方向候補とする例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。
【００５５】
本実施形態では、ビーム方向選択部４８は、指向性アンテナ４２により電波を放射可能な放射方向のうち、指向性アンテナ４２によって現在電波を放射している放射方向に隣接する少なくとも１つの放射方向を、放射方向候補として選択する。
【００５６】
図１４は、第５の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向候補の選択処理の流れを示すフローチャートである。ビーム方向選択部４８は、指向性アンテナ４２によって現在電波を放射している放射方向Ｄおよび当該放射方向に隣接する放射方向の中から、当該現在電波を放射している放射方向Ｄに隣接する少なくとも１つの放射方向を含む放射方向候補を選択する（ステップＳ１４０１）。そして、ビーム方向選択部４８は、選択した放射方向候補を、ビーム方向変更部４４に出力して、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄを当該選択した放射方向候補に切り替えさせる（ステップＳ１４０２）。
【００５７】
このように、第５の実施形態の無線端末４によれば、指向性アンテナ４２の指向性の制御の際、指向性アンテナ４２が、現在、無線通信に使用している放射方向Ｄに隣接する放射方向候補に切り替えられるので、指向性アンテナ４２の指向性の制御時間を短縮することができる。
【００５８】
（第６の実施形態）
本実施形態は、指向性アンテナにより電波を放射可能な放射方向のうち予め設定された優先度が高い放射方向を、放射方向候補とする例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。
【００５９】
本実施形態では、ビーム方向選択部４８は、指向性アンテナ４２により電波を放射可能な放射方向のうち予め設定された優先度（以下、選択優先度と言う）が高い放射方向を、放射方向候補として選択する。
【００６０】
図１５は、第６の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向候補の選択処理の流れを示すフローチャートである。ビーム方向選択部４８は、図示しない記憶部から、指向性アンテナ４２により電波を放射可能な複数の放射方向それぞれの選択優先度を読み出す（ステップＳ１５０１）。次いで、ビーム方向選択部４８は、指向性アンテナ４２により電波を放射可能な複数の放射方向のうち、読み出した選択優先度が高い順に、少なくとも２つの放射方向を放射方向候補として選択する（ステップＳ１５０２）。
【００６１】
ビーム方向選択部４８は、放射方向候補として選択した放射方向の選択優先度を下げる（ステップＳ１５０３）。本実施形態では、ビーム方向選択部４８は、放射方向候補として選択した放射方向の選択優先度を「０」にする。さらに、ビーム方向選択部４８は、放射方向候補として選択されなかった放射方向の選択優先度を上げる（ステップＳ１５０４）。本実施形態では、ビーム方向選択部４８は、放射方向候補として選択されなかった放射方向の選択優先度を「１」増加させる。これにより、放射方向候補として選択されなかった放射方向が、次回以降の指向性アンテナの指向性の制御において、放射方向候補として選択される可能性を上げることができる。そして、ビーム方向選択部４８は、変更した各放射方向の選択優先度を、図示しない記憶部に記憶させる（ステップＳ１５０５）。
【００６２】
その後、ビーム方向選択部４８は、選択した放射方向候補を、ビーム方向変更部４４に出力して、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄを当該選択した放射方向候補に切り替えさせる（ステップＳ１５０６）。
【００６３】
このように、第６の実施形態の無線端末４によれば、通信状態が取得されていない放射方向を優先的に放射方向候補とすることができるので、通信状態の変化を的確に捉えて通信品質の向上を図ることができる。
【００６４】
（第７の実施形態）
本実施形態は、通信状態が所定の通信状態低下条件に合致した放射方向を、当該通信状態が通信状態低下条件に合致してから所定期間、放射方向候補から除外する例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。
【００６５】
本実施形態では、ビーム方向選択部４８は、指向性アンテナ４２が電波を放射可能な放射方向のうち、通信状態が所定の通信状態低下条件に合致した放射方向を、当該通信状態が通信状態低下条件に合致してから所定期間、放射方向候補から除外する。ここで、所定の通信状態低下条件は、通信部４１による通信状態を低下させる条件であり、例えば、通信状態として取得された受信強度が所定の閾値以下であること、通信状態として取得されたパケット誤り率が所定の閾値以上であることなどである。また、所定の通信状態低下条件は、第２の実施形態における所定の通信状態低下条件と同じであっても良いし、異ならせても良い。
【００６６】
図１６は、第７の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向候補の選択処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態では、無線端末４は、通信状態が所定の通信状態低下条件に合致した放射方向と、当該放射方向が放射方向候補から除外されている除外期間とを対応付けて記憶する図示しない記憶部を有する。本実施形態では、除外期間は、通信状態としての受信強度が所定の閾値（−９０ｄＢ）以下となって所定の通信状態低下条件と一致した場合には、通信状態が所定の通信状態低下条件を満たしてから５回連続して放射方向候補として選択しないことである。また、除外期間は通信状態としてのパケット誤り率が、所定の閾値（１０−１）以上となって所定の通信低下条件と一致した場合には、通信状態が所定の通信低下条件を満たしてから１分間、放射方向候補として選択しないことである。
【００６７】
ビーム方向選択部４８は、まず、図示しない記憶部から、通信状態が所定の通信状態低下条件に合致した放射方向を読み出す（ステップＳ１６０１）。そして、ビーム方向選択部４８は、指向性アンテナ４２により電波を放射可能な放射方向のうち、読み出した放射方向以外から放射方向候補を選択する（ステップＳ１６０２）。
【００６８】
また、ビーム方向選択部４８は、図示しない記憶部に記憶された各放射方向の除外期間を更新する（ステップＳ１６０３）。さらに、ビーム方向選択部４８は、通信状態検定部４５によって取得された通信状態に基づいて、取得した通信状態が低下して所定の通信状態低下条件に合致した放射方向を、図示しない記憶部に記憶させる（ステップＳ１６０４）。そして、ビーム方向選択部４８は、選択した放射方向候補を、ビーム方向変更部４４に出力して、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄを当該選択した放射方向候補に切り替えさせる（ステップＳ１６０５）。
【００６９】
このように、第７の実施形態の無線端末４によれば、通信状態が低下した放射方向が放射方向候補として選択されないようにしたので、通信品質を低下させることなく、指向性アンテナ４２の指向性制御を行うことができる。
【００７０】
（第８の実施形態）
本実施形態は、通信状態を取得することができない少なくとも１つの放射方向を放射方向候補とする例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。
【００７１】
本実施形態では、ビーム方向選択部４８は、指向性アンテナ４２が電波を放射可能な放射方向のうち、通信状態を取得することができない少なくとも１つの放射方向（以下、ヌル方向と言う）を放射方向候補として選択する。ここで、通信状態を取得することができないヌル方向とは、例えば、通信状態として取得したパケット誤り率が所定の閾値以上となっている放射方向、通信状態として取得した受信強度が所定の閾値以下となっている放射方向である。
【００７２】
図１７は、第８の実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末による放射方向候補の選択処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態では、ビーム方向選択部４８は、通信部４１が現在無線通信に用いている放射方向Ｄおよび少なくとも１つのヌル方向を、放射方向候補として選択する（ステップＳ１７０１）。そして、ビーム方向選択部４８は、選択した放射方向候補を、ビーム方向変更部４４に出力して、指向性アンテナ４２の放射方向Ｄを当該選択した放射方向候補に切り替えさせる（ステップＳ１７０２）。
【００７３】
このように、第８の実施形態の無線端末４によれば、無線端末４が高速に移動または回転している場合等において、無線局３の方向がヌル方向と一致した場合に、無線通信が切断されることなく指向性アンテナ４２の指向性制御を行うことができる。
【００７４】
以上説明したとおり、第１から第８の実施形態によれば、通信状態の取得による帯域の占有および取得する通信状態の不足を招くことなく指向性アンテナ４２の指向性を制御することができる。
【００７５】
なお、本実施形態の無線局３および無線端末４で実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）等に予め組み込まれて提供される。
【００７６】
本実施形態の無線局３および無線端末４で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
【００７７】
さらに、本実施形態の無線局３および無線端末４で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の無線局３および無線端末４で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【００７８】
本実施形態の無線局３で実行されるプログラムは、上述した各部（通信部３１、参照情報送信部３３）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（Central  Processing  Unit）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、通信部３１、参照情報送信部３３が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【００７９】
本実施形態の無線端末４で実行されるプログラムは、上述した各部（通信部４１、参照情報受信部４３、ビーム方向変更部４４、通信状態検定部４５、検定結果判定部４６、ビーム方向制御部４７、ビーム方向選択部４８）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵが上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、通信部４１、参照情報受信部４３、ビーム方向変更部４４、通信状態検定部４５、検定結果判定部４６、ビーム方向制御部４７、ビーム方向選択部４８が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８１】
１  外部ネットワーク
２  コンテンツサーバ
３  無線局
４  無線端末
３１，４１  通信部
３２，４２  指向性アンテナ
３３  参照情報送信部
４３  参照情報受信部
４４  ビーム方向変更部
４５  通信状態検定部
４６  検定結果判定部
４７  ビーム方向制御部
４８  ビーム方向選択部
【図１】
2015126310.tif 000005
【図２】
2015126310.tif 000006
【図３】
2015126310.tif 000007
【図４】
2015126310.tif 000008
【図５】
2015126310.tif 000009
【図６】
2015126310.tif 000010
【図７】
2015126310.tif 000011
【図８】
2015126310.tif 000012
【図９】
2015126310.tif 000013
【図１０】
2015126310.tif 000014
【図１１】
2015126310.tif 000015
【図１２】
2015126310.tif 000016
【図１３】
2015126310.tif 000017
【図１４】
2015126310.tif 000018
【図１５】
2015126310.tif 000019
【図１６】
2015126310.tif 000020
【図１７】
2015126310.tif 000021