(57)【要約】【課題】指向性の電波であっても、伝送距離を確保しつつ、ランダムマルチアクセスを実現することができる無線通信装置および無線通信方法を提供する。【解決手段】無線通信装置１００は、指向性電波を送受信して他の無線通信装置とアドホックネットワーク通信を行う無線通信装置であって、指向性電波を送受信し、指向性を切り替えるアンテナ１１０と、アンテナの指向性の切り替えるタイミングを制御する制御部１３２と、を有する。【選択図】図１
2008099255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性電波を送受信して他の無線通信装置とアドホックネットワーク通信を行う無線通信装置であって、
前記指向性電波を送受信し、指向性を切り替えるアンテナと、
前記アンテナの指向性の切り替えるタイミングを制御する制御部と、
を有する、
無線通信装置。
【請求項２】
前記アンテナは、それぞれ指向性が互いに正反対である２つのアンテナ素子からなり２つの送受信方向を有する送受信対を複数有し、前記複数の送受信対のそれぞれを単位として前記指向性電波を送受信するセクタアンテナであり、
前記複数の送受信対を時間的に切り替えるスイッチと、をさらに有し、
前記制御部は、前記複数の送受信対を規則的に切り替えるように前記スイッチの切り替えタイミングを制御する、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記送受信対の数をＮ（Ｎは２以上の自然数）個としたとき、Ｎ個の送受信対を、Ｎと（Ｍ＋１）とが互いに素であるＭ（Ｍは０または自然数）個飛ばしで規則的に切り替えさせる、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記複数の送受信対に対して前記他の無線通信装置からのキャリアの検出を行う検出部と、をさらに有し、
前記制御部は、
前記キャリアを検出したタイミングおよび送受信対に基づいて、前記他の無線通信装置と同期する処理を行う、
請求項２または請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
データフレームを送受信するための処理を行うフレーム処理部をさらに有し、
前記フレーム処理部は、
前記複数の送受信対に対応して定められた、スーパーフレームを構成する複数のサブスーパーフレームの各サブスーパーフレームごとに、対応する送受信対を介してデータフレームを送受信させる、
請求項３または請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記フレーム処理部は、
現にデータフレームの送受信を行う前記送受信対に対応するサブスーパーフレーム以外のサブスーパーフレームにも、現に送受信を行う前記送受信対を介して前記データフレームを送受信させる、
請求項５記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記アンテナは、互いに正反対の２つの方向で同時に送受信を行うビームステアリングアンテナであり、
前記ビームステアリングアンテナの送受信の軸方向を時間的に切り替えるアンテナ制御部、をさらに有し、
前記制御部は、前記軸方向を規則的に切り替えるように前記アンテナ制御部の切り替えタイミングを制御する、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項８】
ユニークな値を自装置のメトリックの初期値に設定するメトリック設定手段と、
他の無線通信装置に設定されているメトリックが自装置に設定されているメトリックよりも大きいか否かを判断する比較手段と、をさらに有し
前記制御部は、他の無線通信装置に設定されているメトリックが自装置に設定されているメトリックよりも大きいとき、当該他の無線通信装置の送受信の軸方向に、自装置の前記軸方向を同期させるとともに、自装置のメトリックを当該他の無線通信装置に設定されているメトリックで更新する、
請求項７記載の無線通信装置。
【請求項９】
指向性電波を送受信して他の無線通信装置とアドホックネットワーク通信を行う無線通信方法であって、
それぞれ指向性が互いに正反対である２つの送受信方向からなる複数の送受信対を有するアンテナにおいて、前記複数の送受信対のそれぞれを単位として前記指向性電波を送受信するステップと、
前記複数の送受信対を時間的に規則的に切り替えるステップと、
を有する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置および無線通信方法、特にモバイル環境下のアドホックネットワークにおける無線通信装置および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＡＮ（Personal Area Network）は、近年発展しつつあるネットワーク技術である。特にマイクロ波ＵＷＢ（Ultra Wide Band）を利用するＷｉＭｅｄｉａの仕様は、ＥＣＭＡ（European Computer Manufacturer Association）の規格として採用され、製品の出荷が間近となってきている。また、ＷｉＭｅｄｉａの仕様は、ワイヤレスＵＳＢ（Universal Serial Bus）の規格に採用されているので、今後製品が広く市場に出回ることが期待されている。
【０００３】
ＷｉＭｅｄｉａのＭＡＣ（Media Access Control）の技術の特徴としては、ビーコンピリオド方式が挙げられる。この方式は、互いに次近接範囲内に位置する自律分散デバイス（ノード）が送信するビーコンの位置が重ならないようにして、すべてのデバイスがビーコンの送信・交換を行い、すでに他のデバイスにより確保された予約スロットを侵害しないようにＭＡＳ（Media Access Slot）を予約宣言して通信を行う技術である。
【０００４】
これに加え、最近、ＩＥＥＥ８０２.１５.３Ｃなどの標準化委員会において、ミリ波帯でＵＷＢを利用した技術が、マイクロ波帯よりは伝送距離は短いものの、マイクロ波帯よりはさらに高速化した無線技術として注目されつつある。この技術は、タッチアンドムーブ（Touch and Move）のように、駅の改札口などで、動画を含むファイルサイズの大きなデータを高速に受け渡せるようになることを目指して、検討が続けられている。
【０００５】
ミリ波の電波はマイクロ波とは異なり指向性をもつ。ＷｉＭｅｄｉａのビーコンピリオド方式では、無指向性の電波を仮定しており、単純にＭＡＣ方式をＷｉＭｅｄｉａの方式をそのまま適用することはできない。その結果、ＩＥＥＥ８０２.１５.３Ｃでは、位置が定まっている相手に対してアンテナを固定的に送信することを前提とした通信に限って検討を進めているのが現状である。
【０００６】
また、特許文献１では、位置が定まっている基地局と加入者局との間で、セクタアンテナを用いてミリ波帯の１対多通信を行う技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−７２５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来技術では、位置が定まっていない、任意の位置のデバイス同士のマルチアクセスを実現することは困難である。もし上記のような現状を踏まえた上で、位置が定まっていない、任意の位置のデバイス同士のマルチアクセスを可能とするビーコンピリオド方式を実現しようとするならば、セクタアンテナという手段を活用することが考えられる。これは複数の指向性アンテナを２次元平面上の全方向に向くように張り合わせて、擬似的に無指向性のアンテナとする手段である。
【０００８】
しかし、このように多数の指向性アンテナを同時に使用すると、他の通信装置に影響を与えるので、一度に送信することのできる全体の送信電力は制限される。その結果、一つのセクタアンテナからの送信出力は小さくせざるを得ない。このため、もともとミリ波の場合はあまり伝送距離が取れないところ、セクタアンテナを採用することによりさらに伝送距離が短くなってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、指向性の電波であっても、伝送距離を確保しつつ、ランダムマルチアクセスを実現することができる無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の無線通信装置は、指向性電波を送受信して他の無線通信装置とアドホックネットワーク通信を行う無線通信装置であって、前記指向性電波を送受信し、指向性を切り替えるアンテナと、前記アンテナの指向性の切り替えるタイミングを制御する制御部と、を有する構成を採る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、２次元または３次元空間のあらゆる端末とのランダムマルチアクセス通信を、指向性の電波であっても、伝送距離を確保しつつ実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示す無線通信装置１００は、セクタアンテナ１１０、キャリア検出部１２０、ＭＡＣ部１３０、送受信部１４０および切替スイッチ１５０から構成されている。ここで、セクタアンテナ１１０を構成する指向性を持つ個々のアンテナ素子をセクタと呼び、例えばセクタ１とセクタ１の真反対の方向を向く（正反対の指向性を持つ）セクタ４とのペアを送受信対１−４と表記することにする。送受信対１−４、２−５、３−６は、それぞれセクタ１およびセクタ４、セクタ２およびセクタ５、セクタ３及びセクタ６から構成されている。また、ＭＡＣ部１３０は、制御部１３２、ビーコン処理部１３４およびフレーム処理部１３６から構成されている。
【００１５】
なお、ここで、セクタの方向とは、アンテナ素子におけるアンテナゲインが最大となる方向をいう。本発明では、この方向は、電波到達可能範囲の中心線の方向に一致するようなものを使用するものとする。
【００１６】
本実施の形態の無線通信装置１００は、上記の構成により、指向性の電波であっても、伝送距離を確保しつつ、ランダムマルチアクセスを実現することができる。
【００１７】
本実施の形態では、スーパーフレームを用いたビーコンピリオド方式をとる。自律分散ネットワーク上にて、スーパーフレーム同期を取るために、無線ネットワークに参加する全デバイスがビーコンを整列させて送信することにより、互いのデバイスを認識していることを確認する。このとき、第Ｘスロットには、デバイスＡのビーコンが存在する、というような情報を複数のデバイスが送信し合う。ここで、あるデバイスが他のデバイスのビーコンを受信した場合、受信したビーコンのうち一つでも自己の送信するスロットに自己のアドレスが書かれているか否かを判定する。判定を行った結果、自己のアドレスが書かれていないと認識すると、そのデバイスは重複（衝突）が発生しているものと判断して別のスロットに移動することとなる。結果的にそのデバイスは、近接または次近接のデバイスのアドレスの一覧を取得することができ、自己のビーコンを送信するスロットを決定するのに役立てることができる。
【００１８】
セクタアンテナ１１０は、全平面方向に送受信可能になるように２Ｎ個のセクタ（Ｎは２以上の整数）が配置されて構成されている。そして、セクタアンテナ１１０に対応付けてスーパーフレームをＮ個のサブスーパーフレームに等分割して、各サブスーパーフレームをＮ個の各送受信対と対応づける。送受信部１４０は、各サブスーパーフレームの期間中に対応づけられた送受信対からそのサブスーパーフレームの送受信を行う。サブスーパーフレームの送受信が終わると、送受信対は、切り替えられ、必要に応じて次のサブスーパーフレームの送受信をそのサブスーパーフレームに対応づけられた送受信対が行う。本実施の形態では、Ｎ＝３の場合について記載している。
【００１９】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係るセクタアンテナ１１０の構成を説明する。本実施の形態においては、全体を３対の送受信対１−４、２−５、３−６に分割して構成し、６つのセクタ１、２、３、４、５および６を２次元平面に配置する。すなわち、送受信対１−４は、セクタ１とセクタ４、送受信対２−５は、セクタ２とセクタ５、送受信対３−６は、セクタ３とセクタ６からそれぞれ構成されている。
【００２０】
また、セクタアンテナ１１０の周囲のエリアは、エリア２０１、２０２、２０３、２０４、２０５および２０６の６つのエリアに分けて考える。セクタ１のアンテナは、エリア２０１の方向に指向性を有し、エリア２０１に存在するデバイスとデータを送受信することができる。同様に、セクタ２、３、４、５、６のアンテナは、それぞれエリア２０２、２０３、２０４、２０５に存在するデバイスと送受信することができる。
【００２１】
次に、図３を参照して本実施の形態のスーパーフレームの構成を説明する。スーパーフレーム３００は、３つのサブスーパーフレームに等分割されている。すなわち、スーパーフレーム３００は、左から順に１−４対のサブスーパーフレーム３１１、２−５対のサブスーパーフレーム３１２、および３−６対のサブスーパーフレーム３１３から構成されている。本実施の形態の無線通信装置（以下、デバイスという）は、近接、次近接にある全てのデバイスに対して、このスーパーフレームによりデータの送受信を行う。尚、サブスーパーフレームは、複数の送受信対に対応して定められており、スーパーフレームを構成する複数のサブスーパーフレームのうちの一つである。
【００２２】
１−４対のサブスーパーフレーム３１１は、先頭に位置する１−４対のビーコンピリオド３２１（ＢＰ：Beacon Period）と１−４対のデータピリオド（ＤＰ：Data Period）３３１から構成されている。１−４対のビーコンピリオド３２１の先頭が１−４対のサブビーコンピリオド開始時間となっている。２−５対のサブスーパーフレーム３１２、３−６対のサブスーパーフレーム３１３も同様に理解することができる。尚、スーパーフレーム３００の開始は、１−４対のサブビーコンピリオド開始時間と考えてもよいが、２−５対のサブビーコンピリオド開始時間または３−６対のサブビーコンピリオド開始時間に開始すると考えてもよい。１−４対のビーコンピリオド３２１には、送受信対１−４により送受信する場合のビーコンが、１−４対のデータピリオド３３１には、送受信対１−４により送受信する場合のフレームがそれぞれ記載される。２−５対および３−６対のビーコンピリオド３２２，３２３、データピリオド３３２，３３３も同様である。
【００２３】
１−４対のサブスーパーフレーム３１１は、セクタ１とセクタ４の送受信対（アンテナ対）により送受信し、２−５対のサブスーパーフレーム３１２は、セクタ２とセクタ５の送受信対により送受信し、３−６対のサブスーパーフレーム３１３は、セクタ３とセクタ６の送受信対によりそれぞれ送受信する。
【００２４】
次に、無線通信装置１００の構成要素について、図１を参照して詳細に説明する。
【００２５】
上記のように、セクタアンテナ１１０において、送受信対１−４は、セクタ１とセクタ４から構成され、セクタ１とセクタ４とは真反対の向きにあり、互いに１８０°の角度をなしている（図１および図２を参照）。同様に送受信対２−５は、セクタ２とセクタ５から構成され、セクタ２とセクタ５とは真反対の向きにあり、互いに１８０°の角度をなしているので、指向性も正反対となっている。また、送受信対３−６は、セクタ３とセクタ６から構成され、セクタ３とセクタ６とは真反対の向きにあり、互いに１８０°の角度をなしている。セクタ２の向きは、セクタ１に対して反時計回りに６０°の方向にあり、セクタ３の向きはセクタ１に対して反時計回りに１２０°の方向にある。セクタ１は、角度０の方向を中心として±３０°の方向からくる電波に対して指向性をもつアンテナとして機能し、その方向に存在する他のデバイスとの送受信が可能である。セクタ２以下も同様に理解することができる。
【００２６】
キャリア検出部１２０は、セクタアンテナ１１０の送受信対１−４、２−５、３−６のそれぞれと接続されており、いずれかの送受信対で受信した電波を復調し、スーパーフレームの期間にビーコンを含む何らかの信号（キャリア）を検出した場合、その最初にキャリアを検出したタイミングと送受信対を示す情報をＭＡＣ部１３０の制御部１３２へ伝える。
【００２７】
ＭＡＣ部１３０は、上位層からのデータフレームを送受信する役割の他に、キャリア検出部１２０からの情報（キャリアを検出したタイミングと送受信対）を受け取り、切替スイッチ１５０に対して同期情報を送るとともに、各サブスーパーフレームにおけるビーコンの解読、生成を行う役割を有している。
【００２８】
制御部１３２は、同期制御と切替スイッチ１５０の切替タイミング制御を行う。すなわち、制御部１３２は、キャリア検出部１２０からそのキャリアを検出したタイミングを受け取ると、そのタイミングをそのキャリアを検出した送受信対のサブスーパーフレームの先頭とみなして、そのタイミングを切替スイッチ１５０、ビーコン処理部１３４およびフレーム処理部１３６へ伝える。また、制御部１３２は、各サブスーパーフレームにおいて、サブスーパーフレームの先頭のタイミングを切替スイッチ１５０へ伝える。
【００２９】
ビーコン処理部１３４は、制御部１３２からサブスーパーフレームの先頭のタイミングを受け取ると、これを基準にして、そのサブスーパーフレームの自己のデバイスのビーコンを発信するタイミングを決定する。ビーコン処理部１３４は、そのタイミングに自己のデバイスのビーコンを送信できるようにビーコンを作成し、フレーム処理部１３６へ渡す。
【００３０】
また、ビーコン処理部１３４は、フレーム処理部１３６から他のデバイスが発信したビーコンを読みとり、送受信対の直線上に存在する他のデバイスの存在を認識すると共に、これと重複しないビーコンスロット（ビーコンピリオド内のビーコンの位置）を自己のビーコンスロットとして決定し、そのスロットのタイミングでビーコンを生成し、フレーム処理部１３６へ渡す処理を行う。
【００３１】
フレーム処理部１３６は、制御部１３２からサブスーパーフレームの先頭のタイミングを受け取ると、これを基準にして、そのサブスーパーフレームのデータピリオドを発信するタイミングを決定する。また、フレーム処理部１３６は、受信したデータに対しＭＡＣフレームを作成するために必要な処理を行い、上位層へ送信する。また、フレーム処理部１３６は、上位層から受け取った送信すべきデータに対してはＭＡＣフレームを物理層の信号に変換して送受信部１４０へ渡す。
【００３２】
フレーム処理部１３６は、スーパーフレームを構成する複数のサブスーパーフレームの各サブスーパーフレームごとに、対応する送受信対を介してデータフレームを送受信する。さらに、フレーム処理部１３６は、現にデータフレームの送受信を行う送受信対に対応するサブスーパーフレーム以外のサブスーパーフレームにも、現にデータフレームの送受信を行う送受信対を介してデータフレームを送受信する。
【００３３】
送受信部１４０は、ビーコン処理部１３４からフレーム処理部１３６を介してビーコンを、フレーム処理部１３６からフレームデータを受け取り、サブスーパーフレームを構築して、物理層として必要な信号処理を行い、変調を行いキャリアに乗せて、切替スイッチ１５０へ渡す。また、送受信部１４０は、切替スイッチ１５０から受け取ったキャリアを復調して物理層の信号へ変換し、フレーム処理部１３６とフレーム処理部１３６を介してビーコン処理部１３４とへ渡す。
【００３４】
切替スイッチ１５０は、サブスーパーフレームの期間、そのサブスーパーフレームに対応する送受信対でのみ信号の送受ができるようにスイッチ動作を行う。例えば、１−４対のスーパーフレーム３１１の期間中、切替スイッチ１５０は、送受信対１−４、つまりセクタ１とセクタ４のみが送受信部と接続されるように切替の動作を行う。ビーコンピリオドの期間中は、サブスーパーフレームに対応する送受信対でのみ接続する。データピリオドの期間中は、原則としては、サブスーパーフレームに対応する送受信対でのみ接続するが、後述するようにサブスーパーフレームに対応する送受信対以外の送受信対からデータを受け取るようにしてもよい。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、制御部１３２をＭＡＣ部１３０の一部として記述しているが、制御部１３２をＭＡＣ部の外に設けてもよいし、切替スイッチ１５０および送受信部１４０とともにＰＨＹ部の一部となる構成でもよい。
【００３６】
次に、本実施の形態におけるスーパーフレーム３００の同期の動作について、図４を参照して説明する。
【００３７】
まず、３つの送受信対１−４、２−５、３−６に対して、キャリア検出部１２０は、他の通信装置から受信したスーパーフレーム３００の期間にキャリアが出ているかどうかを一定期間監視する（Ｓ４１０）。もしキャリア検出部１２０がキャリアを検出した場合（Ｓ４２０：ＹＥＳ）、そのキャリアの検出タイミングは、キャリア検出した送受信対のサブスーパーフレームの先頭であり、サブビーコンピリオド開始時間のタイミングである。このサブビーコンピリオド開始時間に基づいてスーパーフレーム３００の同期を行う。
【００３８】
選別したキャリアの検出タイミング、つまりサブビーコンピリオド開始時間に基づいて、そのキャリアを検出した送受信対を経由して受信したサブスーパーフレームにより、ビーコン処理部１３４は、実際にビーコンの受信を試行する（Ｓ４３０）。但し、試行してもビーコンを検出しないため試行を複数回繰り返す場合は、これまで試行したタイミングを除いたものからキャリア検出して再試行を行う。試行によりビーコン処理部１３４がビーコンを検出できなかったときは（Ｓ４４０：ＮＯ）、ステップ４１０に戻り、３つの送受信対それぞれにおいて、キャリア検出部１２０は、他のデバイスから受信したスーパーフレーム３００の期間にキャリアが出ているかどうかを一定期間監視する。
【００３９】
もし、キャリア検出部１２０がビーコンを検出した場合は（Ｓ４４０：ＹＥＳ）、制御部１３２は、そのビーコンの値に従ってスーパーフレーム同期を実行する。具体的には、ビーコンを受信したときの時刻から、ビーコンのオフセットの時間を差し引いてビーコンピリオド開始時間を割り出す。ビーコンピリオド開始時間が分かれば、それに基づいて自装置が送受信するビーコンのタイミングも決定できる。
【００４０】
制御部１３２は、このタイミングでビーコンを送信するようビーコン処理部１３４に指示する。ビーコン処理部１３４は、フレーム処理部１３６と送受信部１４０と切替スイッチ１５０を介してビーコンを送信する（Ｓ４５０）。尚、ステップ４２０において、キャリア検出部１２０が一定時間内にキャリアを検出しなかった場合（Ｓ４２０：ＮＯ）、近くにデバイスが存在していないと判断し、任意の時間でビーコンを送信する（Ｓ４６０）。このようにすれば、いつか他のデバイスが接近したときに通信を行うきっかけとすることができるからである。
【００４１】
尚、制御部１３２は、同じタイミングで複数の送受信対から信号を受信したなら、どれか一つの信号を選別する。先に受信した送受信対からの信号を優先的に選別してもよい。また、複数の送受信対からのサブスーパーフレームの中にタイミングが一致するものがあれば、そのような送受信対のサブスーパーフレームの開始時間を基準に他のサブスーパーフレームの同期を行い、スーパーフレーム３００全体の同期を行う。
【００４２】
制御部１３２は、キャリア信号検出により決定したサブスーパーフレームの開始時間と、実際に受信したビーコンのサブビーコンピリオド開始時間とが、異なっている場合には、実際に受信したビーコンのサブビーコンピリオド開始時間に従ってスーパーフレーム同期を行う。
【００４３】
サブビーコンピリオドにおけるビーコンの送出方法は、周知のＷｉＭｅｄｉａのビーコンピリオドにおけるビーコンの送出方法と基本的には同じである。異なる点は、サブビーコンピリオドは、１つのスーパーフレーム３００に３回到来し、各サブビーコンピリオドにおいて１回ずつビーコンを送信するため、１つのスーパーフレーム毎に計３回ビーコンを送信することである。
【００４４】
各デバイスは、各サブビーコンピリオド内で自己のビーコン内にあるＤＲＰＩＥ（Distributed Reservation Protocol Information Element）に、そのサブスーパーフレームの中の通信を行うデータスロットの開始時刻を指定することができる。各デバイスは、ビーコンを送信しているデバイスが自己のほかにいないサブスーパーフレームがどのサブスーパーフレームであるかという情報を、そのサブスーパーフレームで送信するビーコンにおいて宣言し、通信の開始を要求することができる。
【００４５】
図５は、無線通信サブスーパーフレームを通知する「ＳＳＦ Availability ＩＥ」（ＳＳＦ：Sub SuperFrame、ＩＥ：Information Element）を示している。サブスーパーフレームが、ビーコンを送信しているデバイスが自己のほかに存在しないサブスーパーフレームの場合には、そのサブスーパーフレームに対応するビットフラグに０をたてる。また、サブスーパーフレームが、ビーコンを送信しているデバイスが自己のほかに存在するサブスーパーフレームの場合には、そのサブスーパーフレームに対応するビットフラグに１をたてる。「ＳＳＦ Availability ＩＥ ＩＤ」には、ＳＳＦ Availability ＩＥのＩＤが記述される。固定部５１０には、デバイスアドレスなどが記述される。
【００４６】
例えば、デバイスＣが、２−５対サブスーパーフレーム３１２において他のデバイスＡと通信していて、かつ、デバイスＣが、１−４対のサブスーパーフレーム３１１と３−６対のサブスーパーフレーム３１３において他のデバイスのビーコンを検出しない場合は、１−４対のサブスーパーフレーム３１１のビットフラグ５２０は０となり、２−５対のサブスーパーフレーム３１２のビットフラグ５３０は１となり、３−６対のサブスーパーフレーム３１３のビットフラグ５４０は０となる。
【００４７】
他のデバイスは、上記のビットフラグが立ったサブスーパーフレームにおいて、ビーコンを参照して、通信の開始を要求したデバイスが、他のデバイスにとって通信したい相手である場合は、ＤＲＰ Requestを通信したい相手に対して送信する。ＤＲＰ Requestを受けつけるときにはその旨のレスポンスを返す。すなわち、他のデバイスは、サブスーパーフレームの中の通信を行うデータスロットの開始時刻を指定してレスポンスを返送して予約を成立させ、その予約に従って通信を開始することができる。これは通信相手のいない送受信対のサブスーパーフレームの時間を有効に利用する方法である。
【００４８】
次に、図６を参照して、本実施の形態に係る複数のデバイスが互いに同期を取る場合のスーパーフレームの使用状況を説明する。まず、デバイスＡは、デバイスＢの送受信対３−６の延長線の近くにあり、デバイスＢはデバイスＡの送受信対３−６の延長線の近くにあるので、デバイスＡとデバイスＢは送受信対３−６にて同期する。その結果、デバイスＡのフレーム処理部１３６は、ビーコンＡ３を送信し、ビーコンＢ１および受信データ６０１Ａを受信する。デバイスＢのフレーム処理部１３６は、ビーコンＡ４を受信し、ビーコンＢ４および送信データ６０１Ｂを送信する。送信データ６０１Ｂと受信データ６０１Ａは、エラーがない限り同一である。
【００４９】
その結果、デバイスＡとデバイスＢでは、３−６対のサブスーパーフレーム３１３の同期が行われるとともに、スーパーフレーム３００の同期が行われることになる。
【００５０】
ここで、デバイスがビーコンを送信するときに、どの送受信対のサブスーパーフレームであるかを相手に伝える必要はない。例えば、デバイスＡがデバイスＢと３−６対のサブスーパーフレーム３１３で同期を取った場合に、デバイスＢが同期を取った送受信対が、例えば１−４対のサブスーパーフレーム３１１だと認識していたとしても、各デバイスが一定方向（左回りまたは右回り）にスーパーフレーム３００を同じ速度で回転する限りにおいては、周囲から見た場合に同じ送受信対を回転しているように見え、位相差は一定であるので、同期が取れていると考えることができる。
【００５１】
次に、デバイスＡとデバイスＢが送受信対３−６で同期した状態で、デバイスＡとデバイスＣが同期しようとした場合を考える。デバイスＡとデバイスＣは、両者の送受信対２−５の延長線の近くに配置されているので、互いに２−５対のサブスーパーフレーム３１２で同期することができる。その結果、デバイスＡのフレーム処理部１３６は、ビーコンＡ２および送信データ６０２Ａを送信し、ビーコンＣ１を受信する。デバイスＣのフレーム処理部１３６は、ビーコンＡ５および受信データ６０２Ｃを受信し、ビーコンＣ４を送信する。送信データ６０２Ａと受信データ６０２Ｃは、エラーがない限り同一である。
【００５２】
このようにデバイスＡとデバイスＢの同期が取れ、デバイスＡとデバイスＣの同期が取れたとき、ここで送受信対１−４の延長線の近くに配置されているデバイスＣとデバイスＢは同じタイミングで、互いに送受信対１−４を向いているのでこの送受信対を使用した通信を行うことができる。１−４対のサブスーパーフレーム３１１でデバイスＢとデバイスＣが同期することも、同時に可能とすることができる。したがって、デバイスＡとデバイスＢ、デバイスＡとデバイスＣ、およびデバイスＢとデバイスＣの３組が同期することが同時に可能となる。これがこの方式の最大のメリットである。尚、図６には、デバイスＢは、ビーコンＢ２を送信し、ビーコンＣ２を受信し、デバイスＣはビーコンＢ５を受信し、ビーコンＣ３を送信している様子が示されている。
【００５３】
このような同期をとることが可能な送受信対の切替方法としては、左回り、または右回りに隣の送受信対に移動させる方法がある。このほかに、送受信対をＮ個（Ｎは、２以上の自然数）としたときの左または右回りにＭ個ずつ飛ばして（Ｍは、自然数であるが、隣の送受信対に移動するときは０と解釈できる）切り替える(但しＮとＭ＋１は互いに素な自然数)ことが考えられる。例えば、Ｍ＝２、Ｎ＝４であれば、左回りにセクタの番号が１、２、３、…と付けられているとすると、セクタ１と５、セクタ４と８、セクタ７と３(セクタ３と７)、セクタ２と６の順で送受信対が移動し一巡する。
【００５４】
次に、図７を参照して、空きサブスーパーフレームの活用方法について説明する。図７の上半分はデバイスＡとデバイスＢとが、３−６対のサブスーパーフレーム３１３のみを用いて送受信を行う様子を示している。デバイスＢのフレーム処理部１３６は、ビーコンＢ１４および送信データ７０１Ｂを送信し、ビーコンＡ１４を受信する。デバイスＡのフレーム処理部１３６は、ビーコンＡ１３を送信し、ビーコンＢ１１および受信データ７０１Ａを受信する。デバイスＡとデバイスＢは、３−６対のサブスーパーフレーム３１３以外では、送受信する相手はいないため、単に自己のビーコンＡ１１、Ａ１２、Ｂ１２、Ｂ１３を送信しているのみである。
【００５５】
そこで、空いている１−４対のサブスーパーフレーム３１１のビーコンピリオド３２１および２−５対のサブスーパーフレーム３１２のビーコンピリオド３２２のみそれぞれの送受信対で動作して、データピリオド３３１および３３２においては送受信対３−６でデータ交換を行う様子が図７の下半分に記述されている。ビーコンピリオドのみで本来のサブスーパーフレームに対応する送受信対で送受信しているのは、新規参加デバイスや移動により送受信可能になるデバイスに対して同期をとるために、それぞれのデバイスのビーコンは送信しておく必要があるためである。
【００５６】
より具体的には、１−４対のサブスーパーフレーム３１１および２−５対のサブスーパーフレーム３１２においては、デバイスＡのフレーム処理部１３６は、それぞれビーコンＡ１１およびＡ１２を送信する。データピリオド３３１、３３２においてはデバイスＡのフレーム処理部１３６が、送受信対３−６を用いて受信データ７０２Ａ、７０３Ａを受信する。また、デバイスＢのフレーム処理部１３６は、１−４対のサブスーパーフレーム３１１および２−５対のサブスーパーフレーム３１２においては、それぞれビーコンＢ１２およびＢ１３を送信し、データピリオド３３１，３３２においてはデバイスＢのフレーム処理部１３６が、送受信対３−６を用いて送信データ７０２Ｂ、７０３Ｂを送信する。３−６対のサブスーパーフレーム３１３においては、３−６対のサブスーパーフレーム３１３のみを用いて送受信を行う場合と同様である。
【００５７】
ここでは、フレーム処理部１３６は、現にデータフレームの送受信を行う送受信対に対応するサブスーパーフレーム以外のサブスーパーフレームにも、現に送受信を行う送受信対を介して前記データフレームを送受信する。
【００５８】
このようにして、送受信対を切り替えていく際に生じる空きサブスーパーフレームを有効活用して、平面上の多数のデバイスとより多くのデータを送受信することができる。
【００５９】
このように、本実施の形態に係る無線通信装置１００は、それぞれ指向性が互いに正反対である２つの送受信方向からなる複数の送受信対を有し、複数の送受信対のそれぞれを単位として指向性電波を送受信するセクタアンテナ１１０と、複数の送受信対を時間的に切り替える切替スイッチ１５０と、を有しているため、端末とのランダムマルチアクセス通信を、指向性のある電波であっても、伝送距離を確保しつつ実現することができる。
【００６０】
一方、単一の送受信セクタを回転させていく場合には、同じ向きで回転させた場合には、互いに向き合う方向にならず送受信ができないという問題が生じうる。しかし、本実施の形態に係る無線通信装置は、それぞれ指向性が互いに正反対である２つの送受信方向からなる複数の送受信対を有しているため、同じ向きで送受信対を回転させた場合にも、互いに向き合う方向に送受信対を配置することができるため、無線通信装置の送受信が可能となる。
【００６１】
また、２次元または３次元空間のあらゆる端末とのランダムマルチアクセス通信を、指向性のある電波であっても、送信出力を小さくせず伝送距離を確保しつつ実現することができる。
【００６２】
（実施の形態２）
指向性を切り替えることが可能なアンテナとして、各種のビームステアリングアンテナが広く用いられている。ビームステアリングアンテナは、指向性をソフトウェア的に細かに制御することが可能である。実施の形態２では、ビームステアリングアンテナにおいて２次元空間上の多元接続を行う場合について説明する。
【００６３】
ビームステアリングアンテナは、セクタアンテナのような固定的な指向性を有しない。したがって、各無線通信装置においてどの方向とどの方向とを対として制御すべきかを判別する必要がある。また、複数の無線通信装置間で、アンテナゲインが最大となる方向に伸びる軸（以下単に「軸」という）の回転を合わせなければならない。すなわち、一つの送受信方向を、すべての無線通信装置（以下適宜「ノード」という）において共有し、共有された送受信方向に従ってビームステアリングの方向付けを行う必要がある。送受信方向の共有化は、自律分散型のネットワークの場合、いずれかのノードの軸にネットワーク上の他のすべてのノードが自己の軸を合わせることによって実現可能である。ところが、どのノードを基準とすべきかについて問題が生ずる。
【００６４】
本実施の形態では、この問題を解決するために、各ノードは、自己のデバイスの重み付けを行う基準値となるメトリックを設定し、他のノードとビーコンなどでメトリックを交換する。そして、メトリックの大きい方が親ノードとなり、メトリックの小さいほうが子ノードとなるように、メトリックに応じて各ノードの順序付けを行う。
【００６５】
図８は、本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図１と対応するものである。図１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【００６６】
図８に示す無線通信装置８００は、図１に示すセクタアンテナ１１０、キャリア検出部１２０、ＭＡＣ部１３０、および切替スイッチ１５０に代えて、ビームステアリングアンテナ８１０、到来方向推定部８２０、ＭＡＣ部８３０、およびアンテナ制御部８５０を有する。
【００６７】
ビームステアリングアンテナ８１０は、アンテナ制御部８５０からの制御を受けて、軸方向を切り替えて、電波を送受信する。
【００６８】
到来方向推定部８２０は、ビームステアリングアンテナ８１０と接続されており、他のノードから送出される電波の到来方向を推定する。具体的には、到来方向推定部８２０は、ビームステアリングアンテナ８１０の受信タイミング差から、電波の到来方向を推定する計算を行い、計算結果をＭＡＣ部８３０に出力する。
【００６９】
ＭＡＣ部８３０は、図１に示すＭＡＣ部１３０の制御部１３２に代えて、制御部８３２を有する。制御部８３２は、受信ビーコンフレームと、到来方向推定部８２０により推定された電波の到来方向とを関連付けて、自装置のビーコン送信データと、アンテナ制御部８５０への軸指定とを再設定する。具体的には、制御部８３２は、他のノードと軸合わせを行うための軸合わせ処理と、他のノードとフレーム同期を取るための同期制御処理とを実行する。
【００７０】
アンテナ制御部８５０は、制御部８３２の制御に従ってビームステアリングアンテナ８１０の軸方向を制御する。
【００７１】
ここで、ノード間の軸合わせの原理について説明する。
【００７２】
図９は、ノード間の軸合わせの原理を説明する図である。ここでは、デバイスＡの軸からデバイスＢへ電波が送られてくる場合に、デバイスＢの軸をデバイスＡの軸に合わせる場合について説明する。また、説明の簡便化のため、ここでは、正反対を向く２つの軸方向のうち１つのみに着目し、着目する軸方向を、単に「軸方向」というものとする。また、デバイスＡからみたデバイスＢの方向を「方向Ｂ」と表記し、デバイスＢからみたデバイスＡの方向を「方向Ａ」と表記する。さらに、角度についての以下の表記は、すべて反時計回り方向を基準とする。
【００７３】
図９に示すように、デバイスＡの軸方向９１０に対する方向Ｂの角度をαとし、デバイスＢの軸９２０に対する方向Ａの角度をβとする。また、説明の便宜のため、デバイスＡの軸方向９１０と平行な、デバイスＢを通る線９１０ａを引く。この場合、デバイスＢの軸方向９２０をデバイスＡの軸方向９１０に合わせるためには、図９から明らかなように、デバイスＢを中心として、現在のデバイスＢの軸方向９２０から角度β＋（π−α）だけ回転させた方向を、新たなデバイスＢの軸方向９２０の方向とすればよい。
【００７４】
すなわち、デバイスＡで角度αを計測し、デバイスＢで角度βを計測し、デバイスＡからデバイスＢに角度αを通知すれば、デバイスＢは、自己の軸方向９２０を、デバイスＡの軸方向９１０に合わせることができる。また、逆に、デバイスＢからデバイスＡに角度βを通知すれば、デバイスＡは、デバイスＡを中心として、現在のデバイスＡの軸方向９１０から角度α＋（π−β）だけ回転させることで、自己の軸方向９１０を、デバイスＢの軸方向９２０に合わせることができる。
【００７５】
ネットワーク上で送受信方向を共有化するためには、軸方向の基準となるノード（以下「親ノード」という）を決定する必要がある。例えば、最初に軸方向を決定したノードを親ノードとすることで、送受信方向を共有することが考えられる。ところが、この手法では、それぞれに既に親ノードが存在している複数のネットワークが、ノードの移動などにより通信可能となった場合に、問題が生ずる。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、上述したように、各ノードにメトリックを設定し、メトリックに応じて親ノードを動的に決定する。
【００７７】
各ノードのメトリックは、ノード間で完全に一致しない値を設定する必要がある。ＭＡＣアドレスは、各ノードに対しユニークな値で割り当てられる識別情報である。したがって、メトリックとして、例えばＭＡＣアドレスを採用すればよい。
【００７８】
次に、図８に示す構成を有する無線通信装置８００の動作について説明する。ここでは、上記した軸合わせ処理および同期制御処理以外については実施の形態１と同様であるため、軸合わせ処理および同期制御処理のみについて説明する。
【００７９】
まず、軸合わせ処理について説明する。
【００８０】
図１０は、制御部８３２による軸合わせ処理を示すフロー図である。
【００８１】
まず、ステップＳ１０１０で、制御部８３２は、すべての方向についてビーコンの受信を試み、他のノードからビーコンを受信したか否かを判断する。制御部８３２は、ビーコンを受信した場合には（Ｓ１０１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２０に進み、ビーコンを受信していない場合には（Ｓ１０１０：ＮＯ）、ステップＳ１０３０に進む。
【００８２】
本実施の形態では、ビーコンの送信元が親ノードの場合には、ビーコン情報に、送信元のメトリックが含まれているものとする。また、ビーコンの送信元が親ノード以外のノード（以下「子ノード」という）の場合には、ビーコン情報に、そのノードが軸を合わせている親ノードのメトリックが含まれているものとする。各ノードは、ビーコンにおいてメトリックを表示し、その表示は、新しい親ノードが近隣になるか、または、これまでの親ノードが近隣でなくなったときまで継続される。また、各ノードは、ビーコンに、自己がルートであるときには、親ノードのＩＤ情報として自己のＩＤ情報を記述し、自己がルートではないときには、親ノードのＩＤ情報として親ノードのＩＤ情報を記述する。そして、各ノードは、子ノードが方向を各自調整できるように、ビーコンに、各子ノードの方向の測定値を記述する。
【００８３】
図１１は、本実施の形態におけるビーコン情報の構成を示す図である。
【００８４】
図１１に示すように、ビーコン情報９５０は、ビーコンヘッダ９５１、メトリック９５２、親ノードＩＤ９５３、子ノード数９５４、および子ノード情報９５５を含む。ここでは、第１〜第Ｎの子ノードについての子ノード情報９５５−１〜９５５−Ｎが含まれる場合を図示している。個々の子ノード情報９５５は、子ノードＩＤ９５５ａと、子ノード方向９５５ｂとを含む。
【００８５】
ビーコンヘッダ９５１には、ビーコン情報９５０の送信元（以下単に「送信元」という）のＩＤ情報が記述される。メトリック９５２には、送信元のメトリックが記述される。親ノードＩＤ９５３には、送信元が親ノードの場合には送信元のＩＤ情報が記述され、送信元が子ノードの場合には送信元の親ノードのＩＤ情報が記述される。子ノード数９５４には、ビーコン情報９５０に含まれる子ノード情報９５５の数が記述される。子ノードＩＤ９５５ａには、送信元が直接に通信可能な子ノードのＩＤ情報が記述される。子ノード方向９５５ｂには、送信元から見たときの、送信元の軸方向に対する子ノードＩＤ９５５ａが示す子ノードの方向の角度（以下「方位角」という）が記述される。
【００８６】
無線通信装置８００は、他のノードから受信したビーコン情報９５０に基づいて、直接に通信可能な子ノードのＩＤ情報を取得する。そして、無線通信装置８００は、直接に通信可能な子ノードから送られてくる電波から、その子ノードの方位角を取得する。無線通信装置８００は、後述する処理により自己に設定したメトリックおよび親ノードのＩＤ情報と、取得した子ノードのＩＤ情報および方位角とから、ビーコン情報９５０を生成し、定期的に送出する。
【００８７】
図１０のステップＳ１０２０で、制御部８３２は、受信したビーコンに含まれるメトリックが、自装置が保持するメトリックよりも大きいか否かを判断する。自装置が保持するメトリックは、初期状態では、例えば自装置のＭＡＣアドレスである。制御部８３２は、受信したメトリックが自装置のメトリックよりも大きい場合には（Ｓ１０２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４０に進む。
【００８８】
ステップＳ１０４０で、制御部８３２は、自装置のメトリックを、受信したメトリックで更新する。
【００８９】
そして、ステップＳ１０５０で、制御部８３２は、自装置の親ノードのＩＤ情報（例えばＭＡＣアドレス）を、受信したビーコンに含まれる親ノードのＩＤ情報（例えばＭＡＣアドレス）で更新し、ステップＳ１０６０に進む。
【００９０】
一方、受信したメトリックが自装置のメトリックよりも大きくない場合には（Ｓ１０２０：ＮＯ）、そのままステップＳ１０６０に進む。
【００９１】
そして、ステップＳ１０６０で、制御部８３２は、ビーコンの送信元のＩＤ情報とビーコンに含まれる親ノードのＩＤ情報とが一致するか否かにより、受信したビーコンが親ノードから送出されたものか否かを判断する。制御部８３２は、ビーコンが親ノードから送出されたものである場合には（Ｓ１０６０：ＹＥＳ）、ステップＳ１０７０に進み、ビーコンが子ノードから送出されたものである場合には（Ｓ１０６０：ＮＯ）、ステップＳ１０８０に進む。
【００９２】
ステップＳ１０７０で、制御部８３２は、ビーコンに子ノードの方位角として含まれる自装置の方位角を取得し、取得した方位角から、自装置に設定すべき軸方向を再計算する。
【００９３】
そして、ステップＳ１０９０で、制御部８３２は、軸合わせの処理を終了するか否かを判断する。制御部８３２は、軸合わせの処理を継続する場合には（Ｓ１０９０：ＮＯ）、ステップＳ１０１０に戻り、軸合わせの処理を終了する場合には（Ｓ１０９０：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【００９４】
そして、ステップＳ１０８０で、制御部８３２は、ビーコンの送信元が自装置を親ノードとしているか否かを判断する。制御部８３２は、送信元が自装置を親ノードとしている場合には（Ｓ１０８０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１００に進み、送信元が自装置を親ノードとしていない場合には（Ｓ１０８０：ＮＯ）、ステップＳ１０９０に進む。
【００９５】
ステップＳ１１００で、到来方向推定部８２０は、計算によりビーコンの到来方向を推定する。そして、制御部８３２は、推定されたビーコンの方位角と、自装置の子ノードとなるビーコンの送信元のＩＤ情報とを関連付けて保存し、ステップＳ１０９０に進む。
【００９６】
一方、ステップＳ１０３０では、制御部８３２は、ビーコンを受信しておらず、自装置が子ノードであり、かつ親ノードからのビーコンが来なくなったという条件を満たすか否かを判断する。制御部８３２は、上記条件を満たす場合には（Ｓ１０３０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１１０に進み、上記上面を満たさない場合には（Ｓ１０３０：ＮＯ）、ステップＳ１１２０に進む。
【００９７】
ステップＳ１１１０で、制御部８３２は、自装置のメトリックを、自装置のＩＤ情報（ここではＭＡＣアドレス）で更新する。すなわち、制御部８３２は、自装置を親ノードに設定する。
【００９８】
そして、ステップＳ１１３０で、制御部８３２は、ビーコンを送出する際の親ノードＩＤ９５３に記述するＩＤ情報として、自装置のＩＤ情報（ここではＭＡＣアドレス）を設定し、ステップＳ１０９０に進む。
【００９９】
また、ステップＳ１１２０で、制御部８３２は、自装置がビーコンを送出するタイミングか否かを判断する。制御部８３２は、ビーコンを送出するタイミングである場合には（Ｓ１１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１４０に進み、ビーコンを送出するタイミングでない場合には（Ｓ１１２０：ＮＯ）、ステップＳ１０１０に戻る。
【０１００】
ステップＳ１１４０、Ｓ１１５０で、制御部８３２は、ビーコン情報９５０のうち、メトリック９５２に現時点での自装置のメトリックを記述し、親ノードＩＤ９５３に現時点での自装置の親ノード（自装置が親ノードの場合には自装置）のメトリックを記述する。そして、ステップＳ１１６０で、制御部８３２は、ステップＳ１１００で保存した子ノードのＩＤ情報と方位角とを、ビーコン情報９５０の子ノード情報に記述する。そして、制御部８３２は、ビーコンを送出して、ステップＳ１０９０に進む。
【０１０１】
このような軸合わせ処理により、各ノードは、最も重み付けの大きなメトリックを持つノードに対して子ノードとなり、親ノードのメトリックを自装置のメトリックとしてビーコンで再配信する。これにより、すべてのノードが宣伝するメトリックは、ある最も大きなメトリックに収束していく。また、親ノードから送出されるビーコンには、子ノードの電波到来方向についての測定値が含まれる。これにより、子ノードでは、ビーコンに含まれる測定値と自装置から見た親ノードの方向の測定値により、軸修正がなされる。
【０１０２】
軸が固定されれば、例えば、軸から０度と１８０度の方向を第一対、６０度と２４０度の方向を第二対、１２０度と３００度を第三対というように、軸が取り得る方向をシステムで固定し、固定された軸方向についてビームステアリングを行う。これにより、実施の形態１で説明したセクタアンテナのように、ビームステアリングアンテナ８１０を使うことができる。
【０１０３】
尚、軸が再構成されたとしても受信されるビーコンの方向は前回までの情報で明らかであり、送受信対の番号を考慮しなければ、６０度以上の誤差はないはずである。したがって、以前のビーコンピリオドを送受信する送受信対が、どの送受信対にてビーコンピリオドを構成するかは、自明である。自明でない場合には、スーパフレームを待ち、各送受信対でビーコンを受信してみた後に、再設定する方法もある。
【０１０４】
次に、同期制御処理について説明する。
【０１０５】
図１２は、制御部８３２による同期制御処理を示すフロー図である。制御部８３２は、例えば、起動した最初のタイミングと、図１０に示す軸合わせ処理で他のノードに軸を合わせたときに、以下に説明する同期制御処理を行う。ここでは、固定した軸方向の両方向を送受信対として扱うものとする。
【０１０６】
まず、ステップＳ２０１０で、制御部８３２は、ビーコンの検出の対象となる送受信対を切り替えていく際のデフォルト値に、軸の初期値を設定し、最初の送受信対を選択する。
【０１０７】
そして、ステップＳ２０２０で、制御部８３２は、選択されている送受信対において、他のノードから送出されるビーコンを検出したか否かを判断する。制御部８３２は、ビーコンを検出しない場合には（Ｓ２０２０：ＮＯ）、ステップＳ２０３０に進む。
【０１０８】
ステップＳ２０３０で、制御部８３２は、未選択の次の送受信対が存在するか否かを判断する。制御部８３２は、次の送受信対が存在する場合には（Ｓ２０３０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０４０に進み、次の送受信対が存在しない場合には（Ｓ２０３０：ＮＯ）、ステップＳ２０５０に進む。
【０１０９】
ステップＳ２０４０で、制御部８３２は、次の送受信対に選択を切り替え、ステップＳ２０２０に戻る。
【０１１０】
一方、ステップＳ２０５０では、制御部８３２は、どの方向からもビーコンが検出されないことから、任意の時間でビーコンを送出し、一連の処理を終了する。
【０１１１】
ステップＳ２０２０〜Ｓ２０４０を繰り返す間に、いずれかの方向からビーコンが検出された場合には（Ｓ２０２０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０６０に進む。
【０１１２】
ステップＳ２０６０で、制御部８３２は、検出されたビーコンの値に従って、スーパーフレーム同期を行い、ビーコンを送出して、一連の処理を終了する。スーパーフレーム同期については、実施の形態１と同様であるため、ここでの説明を省略する。
【０１１３】
このように、同期制御処理によって、ネットワーク上の各無線通信装置８００の間で通信が可能となる。
【０１１４】
このように、本実施の形態では、ビームステアリングアンテナを使用して、実施の形態１と同様に、指向性の電波であっても、伝送距離を確保しつつ、ランダムマルチアクセスを実現することができる。また、実施の形態１で説明したセクタアンテナでは、送信側のセクタの軸と受信側のセクタの軸とは、完全には一致しないで若干ずれることがあり、アンテナの指向性に幅があるとはいえ、受信出力や特性が低下するおそれがある。この点、本実施の形態では、ビームステアリングアンテナを使用するので、送信側のアンテナの軸と受信側のアンテナの軸を高い精度で一致させることができ、送信側のセクタの軸と受信側のセクタの軸のずれに起因する受信出力や特性の低下を防ぐことができる。したがって、より良好な実装が可能となる。
【０１１５】
なお、以上説明した各実施の形態では、セクタアンテナの各セクタの方向やビームステアリングアンテナの軸の方向が２次元平面上に配置される場合について説明したが、本発明を、３次元のビームステアリングアンテナに適用することも可能である。この場合、重力方向など一軸に関してはすべてのノードで共有することにより、実現が容易となる。重力方向を共有した場合、実施の形態２で説明した軸合わせの原理を適用することにより、重力の垂直平面上の互いの向きを合わせることができる。
【０１１６】
なお、本実施の形態で実現される機能および動作はコンピュータのプログラムにより実現するようにしてもよく、その場合は、そのプログラムを格納する図示しないメモリや制御を行うＣＰＵ等を、無線通信装置に備えるものとする。また、プログラムを格納する媒体は外部記憶媒体でもよく、例えば、ＥＰＲＯＭやフラッシュＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭなどであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は、２次元または３次元空間のあらゆる端末とのランダムマルチアクセス通信を、指向性の電波であっても、伝送距離を確保しつつ実現することができるという効果を有し、モバイル環境下のアドホックネットワークにおける無線通信装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１におけるセクタアンテナの構成例を示す図
【図３】実施の形態１におけるスーパーフレームの構成を示す図
【図４】実施の形態１におけるスーパーフレームの同期を行うときのフロー図
【図５】実施の形態１におけるビーコン中の他のデバイスの存在に関する情報を示すビットフラグを示す図
【図６】実施の形態１における複数のデバイスが互いに同期を取る場合のスーパーフレームの使用状況を説明する図
【図７】実施の形態１における空きサブスーパーフレームの活用方法を示す図
【図８】本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図
【図９】実施の形態２におけるノード間の軸合わせの原理を説明する図
【図１０】実施の形態２における軸合わせ処理のフロー図
【図１１】実施の形態２におけるビーコン情報の構成を示す図
【図１２】実施の形態２における同期制御処理のフロー図
【符号の説明】
【０１１９】
１、２、３、４、５、６、７、８  セクタ
１００、８００  無線通信装置
１１０  セクタアンテナ
１２０  キャリア検出部
１３０、８３０  ＭＡＣ部
１３２、８３２  制御部
１３４  ビーコン処理部
１３６  フレーム処理部
１４０  送受信部
１５０  切替スイッチ
８１０  ビームステアリングアンテナ
８２０  到来方向推定部
８５０  アンテナ制御部
【図１】
2008099255.tif 000003
【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】
2008099255.tif 000012
【図１１】
2008099255.tif 000013
【図１２】
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