(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御局と、該制御局から送信されたトレーニングフレームを、指向性アンテナを用いて受信する端末局と、を備える無線通信システムであって、
前記制御局は、
Ｎ種類（Ｎは２以上）の多重方式を第１のフレーム周期で順次切り換えながら繰り返しトレーニングフレームを送信する送信手段を備え、
前記端末局は、
前記第１のフレーム周期とは異なる第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の多重方式を切り換えながら、前記トレーニングフレームの受信を待機する受信待機手段と、
前記第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の多重方式を切り換えながら、Ｎの２乗のフレーム期間、前記トレーニングフレームの受信を待機するごとに、前記指向性アンテナの指向性方向を変更する変更手段と、
前記指向性アンテナのそれぞれの指向性方向において受信したトレーニングフレームの受信状態を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記制御局は、
前記トレーニングフレームを送信する前記第１のフレーム周期を計測する第１のタイマを有し、
前記送信手段は、前記第１のタイマにより計測された前記第１のフレーム周期に基づいて、前記Ｎ種類の多重方式を順次切り換えながら繰り返し前記トレーニングフレームを送信し、
前記端末局は、
前記トレーニングフレームを受信する前記第２のフレーム周期を計測する第２のタイマを有し、
前記受信待機手段は、前記第２のタイマにより計測された前記第２のフレーム周期に基づいて前記Ｎ種類の多重方式を切り換えながら前記トレーニングフレームの受信を待機し、
前記トレーニングフレームを受信したタイミングで、前記第２のタイマの計測をリセットすることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記送信手段は、前記Ｎ種類の多重方式を前記第１のフレーム周期ごとに切り換えて、前記トレーニングフレームを送信し、
前記受信待機手段は、前記Ｎ種類の多重方式を１フレーム周期ごとに切り換えて、前記トレーニングフレームの受信を待機することを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記送信手段は、前記Ｎ種類の多重方式を１フレーム周期ごとに切り換えて、前記トレーニングフレームを送信し、
前記受信待機手段は、前記Ｎ種類の多重方式を前記第２のフレーム周期ごとに切り換えて、前記トレーニングフレームの受信を待機することを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記多重方式は、符号分割多重、周波数分割多重、のいずれかの方式であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記Ｎ種類の多重方式は、Ｎ種類の偏波方式であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記端末局は、前記検出手段による検出結果を前記制御局へ通知する通知手段を有し、
前記制御局は、複数の端末局から通知された前記検出結果に基づいて、前記制御局からの無線信号を受信する際の指向性方向、及びＮ種類の多重方式の中から１つの多重方式を決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
制御局がＮ種類（Ｎは２以上）の方式を順次切り換えながら繰り返し送信するトレーニングフレームを、指向性アンテナを用いて受信する端末局であって、
前記制御局がトレーニングフレームを繰り返し送信する際に前記Ｎ種類の方式を切り換える第１のフレーム周期とは異なる第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の方式を切り換えながら、前記トレーニングフレームの受信を待機する受信待機手段と、
前記第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の方式を切り換えながら、Ｎの２乗のフレーム期間、前記トレーニングフレームの受信を待機するごとに、前記指向性アンテナの指向性方向を変更する変更手段と、
前記指向性アンテナのそれぞれの指向性方向において受信したトレーニングフレームの受信状態を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする端末局。
【請求項９】
前記トレーニングフレームを受信する前記第２のフレーム周期を計測するタイマを有し、
前記受信待機手段は、前記タイマにより計測された前記第２のフレーム周期に基づいて、前記Ｎ種類の方式を切り換えながら前記トレーニングフレームの受信を待機し、
前記トレーニングフレームを受信したタイミングで、前記タイマの計測をリセットすることを特徴とする請求項８に記載の端末局。
【請求項１０】
前記制御局が、前記Ｎ種類の方式を前記第１のフレーム周期ごとに切り換えて前記トレーニングフレームを送信する場合において、前記受信待機手段は、前記Ｎ種類の方式を１フレーム周期ごとに切り換えて、前記トレーニングフレームの受信を待機することを特徴とする請求項８又は９に記載の端末局。
【請求項１１】
前記制御局が、前記Ｎ種類の方式を１フレーム周期ごとに切り換えて前記トレーニングフレームを送信する場合において、前記受信待機手段は、前記Ｎ種類の方式を前記第２のフレーム周期ごとに切り換えて、前記トレーニングフレームの受信を待機することを特徴とする請求項８又は９記載の端末局。
【請求項１２】
前記方式は、符号分割多重、周波数分割多重、のいずれかの方式であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の端末局。
【請求項１３】
前記Ｎ種類の方式は、Ｎ種類の偏波方式であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の端末局。
【請求項１４】
前記検出手段による検出結果を前記制御局へ通知する通知手段を更に有することを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の端末局。
【請求項１５】
制御局がＮ種類（Ｎは２以上）の方式を順次切り換えながら繰り返し送信するトレーニングフレームを、指向性アンテナを用いて受信する端末局における無線通信方法であって、
受信待機手段が、前記制御局がトレーニングフレームを繰り返し送信する際に前記Ｎ種類の方式を切り換える第１のフレーム周期とは異なる第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の方式を切り換えながら、前記トレーニングフレームの受信を待機する受信待機工程と、
変更手段が、前記第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の方式を切り換えながら、Ｎの２乗のフレーム期間、前記トレーニングフレームの受信を待機するごとに、前記指向性アンテナの指向性方向を変更する変更工程と、
検出手段が、前記指向性アンテナのそれぞれの指向性方向において受信したトレーニングフレームの受信状態を検出する検出工程と
を備えることを特徴とする端末局における無線通信方法。
【請求項１６】
制御局がＮ種類（Ｎは２以上）の方式を順次切り換えながら繰り返し送信するトレーニングフレームを、指向性アンテナを用いて受信する端末局のコンピュータに、
前記制御局がトレーニングフレームを繰り返し送信する際に前記Ｎ種類の方式を切り換える第１のフレーム周期とは異なる第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の方式を切り換えながら、前記トレーニングフレームの受信を待機する受信待機工程と、
前記第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の方式を切り換えながら、Ｎの２乗のフレーム期間、前記トレーニングフレームの受信を待機するごとに、前記指向性アンテナの指向性方向を変更する変更工程と、
前記指向性アンテナのそれぞれの指向性方向において受信したトレーニングフレームの受信状態を検出する検出工程と
を実行させるためのプログラム。
【請求項１７】
制御局がＮ種類（Ｎは２以上）の方式を順次切り換えながら繰り返し送信するトレーニングフレームを、指向性アンテナを用いて受信する端末局のコンピュータに、
前記制御局がトレーニングフレームを繰り返し送信する際に前記Ｎ種類の方式を切り換える第１のフレーム周期とは異なる第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の方式を切り換えながら、前記トレーニングフレームの受信を待機する受信待機工程と、
前記第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の方式を切り換えながら、Ｎの２乗のフレーム期間、前記トレーニングフレームの受信を待機するごとに、前記指向性アンテナの指向性方向を変更する変更工程と、
前記指向性アンテナのそれぞれの指向性方向において受信したトレーニングフレームの受信状態を検出する検出工程と
を実行させるためのプログラムを格納したコンピュータ読取可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線信号を送受信する際の送受信条件を最適化するための無線通信技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信機能を搭載した機器の普及とともに、機器間の通信において無線通信が利用されるケースが増えてきている。例えば、ホームシアター等の民生機器においても、無線通信機能が搭載されるようになっている。
【０００３】
これにより、無線通信において取り扱われるデータも、従来のコンピュータのデータから、映像や音響のストリームデータが含まれるようになってきている。
【０００４】
一般に、ストリームデータの場合、従来のコンピュータのデータに比べて、データ容量が大きい。このためストリームデータを取り扱う無線通信機器では、通信に際して、伝送遅延のゆらぎを少なくするための処理を行う必要がある。またホームシアター等に搭載される無線通信機器の場合にあっては、ＤＶＤプレーヤ等の１つの制御局からスピーカ等の複数の端末局にストリームデータを送信するため、ブロードキャスト送信を行うことが必要となる。
【０００５】
このため、無線通信機器では、これまで様々な通信方法が提案されてきた。
【０００６】
一例として、同じストリームデータを周波数多重や符号多重、もしくは偏波多重による冗長な通信パスを用いて多重送信し、受信側で受信状態の良いパスを選択受信することで、接続品質を高くする冗長多重による通信方法が挙げられる。
【０００７】
また、送受信間の無線信号強度を改善して高い通信レートを実現すべく、送信側は広指向性アンテナで多くの受信側宛てに送信し、受信側は狭指向性アンテナで送信側にビーム方向を向ける通信方法が挙げられる。
【０００８】
更には、これらの通信方法（冗長多重による通信方法と指向性アンテナを用いた通信方法）を組み合わせた通信方法も提案されている。
【０００９】
ここで、このような冗長多重による通信方法と指向性アンテナを用いた通信方法と組み合わせた通信方法の場合、送受信間での多重方式の設定と受信側におけるビーム方向の設定という複数のパラメータ設定が必要となる。
【００１０】
このため、このような通信方法の場合、ストリームデータの無線通信に先立って、多重方式のいずれが最適であるか、ビーム方向のいずれが最適であるか、といった最適な送受信条件をトレーニングを介して判定する「トレーニング処理」を行う必要があった。
【００１１】
冗長多重による通信方式の切換方法としては、例えば、水平偏波と垂直偏波で同じコードを時分割で交互に送信しておき、受信側で受信電力の低下を検出したら異なる偏波種別に切り換える方法が考案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【００１２】
また、送信側と受信側の最適な偏波種別を検出する方法として、送信側の偏波面角度を回転し閉ループ制御もしくは開ループ制御によって受信側で最適な状態を検出する方法が考案されている（例えば、下記特許文献２参照）。
【００１３】
一方、受信アンテナの最適なビーム方向を検出する方法としては、例えば、受信側で全てのビーム方向をスキャンして電波の到来方向を判定することで、ビーム方向を送信側に向ける方法が考案されている（例えば、下記特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭６４−６０１１８号公報
【特許文献２】特開２００３−５２０５４５号公報
【特許文献３】特開２００５−４５３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の方法を用いてトレーニング処理を行った場合、受信側が送信信号を検出し送受信パスで同期をとってから、設定可能な多重方式および偏波種別を順次切り換えて受信状態を判定していかなければならなかった。
【００１５】
このため、ホームシアター等のように、制御局が１台で端末局が複数台存在し、ブロードキャスト送信を前提とする無線通信システムにあっては、トレーニング処理に時間がかかるという問題があった。このような無線通信システムの場合、まず、全ての送受信通信パスでまず同期を確立し、その後、多重方式の組み合わせとビーム方向の組み合わせを送受信間で同期をとりながら順次切り換えて測定しなければならないからである。
【００１６】
加えて、無線通信の信頼性を上げるために制御局を複数台にすると、さらにその台数分のトレーニング処理を独立して行わなければならず、トレーニング処理の時間がさらに増大するという問題があった。
【００１７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ブロードキャスト送信する制御局とこれを受信する複数の端末局とを備える無線通信システムにおいて、最適な送受信条件を判定するためのトレーニング処理の時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するために本発明に係る無線通信システムは以下のような構成を備える。即ち、
制御局と、該制御局から送信されたトレーニングフレームを、指向性アンテナを用いて受信する端末局と、を備える無線通信システムであって、
前記制御局は、
Ｎ種類（Ｎは２以上）の多重方式を第１のフレーム周期で順次切り換えながら繰り返しトレーニングフレームを送信する送信手段を備え、
前記端末局は、
前記第１のフレーム周期とは異なる第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の多重方式を切り換えながら、前記トレーニングフレームの受信を待機する受信待機手段と、
前記第２のフレーム周期で前記Ｎ種類の多重方式を切り換えながら、Ｎの２乗のフレーム期間、前記トレーニングフレームの受信を待機するごとに、前記指向性アンテナの指向性方向を変更する変更手段と、
前記指向性アンテナのそれぞれの指向性方向において受信したトレーニングフレームの受信状態を検出する検出手段とを備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ブロードキャスト送信する制御局とこれを受信する複数の端末局とを備える無線通信システムにおいて、最適な送受信条件を判定するためのトレーニング処理の時間を短縮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２１】
［第１の実施形態］
１．無線通信システムの構成
本発明の第１の実施形態にかかる無線通信システムの構成を図１に示す。図１において、１０１は制御局、１０２〜１０６は端末局１〜端末局５、１１０と１１１は制御局（１０１）の第１のアンテナと第２のアンテナ、１１２〜１１６は端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）のアンテナである。また、１２１はサラウンド音楽のストリームデータを生成する音楽プレーヤ、１２２〜１２６はスピーカである。
【００２２】
制御局（１０１）には音楽プレーヤ（１２１）が有線接続されており、音楽プレーヤで生成したサラウンド音楽のストリームデータが制御局（１０１）に転送される。制御局（１０１）は転送されたストリームデータを各端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）に無線送信する。
【００２３】
端末局１（１０２）にはスピーカ（１２２）が有線接続されており、制御局から無線受信したストリームデータに従って、サラウンド音楽をスピーカ（１２２）にて音響再生する。他の端末局２（１０３）〜端末局５（１０６）も同様に、無線受信したストリームデータに従って、サラウンド音楽を各スピーカ（１２３〜１２６）にて音響再生する。
【００２４】
制御局（１０１）と端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）はそれぞれ室内に分散して設置されており、無線通信によってＰＡＮ（Personal Area Network）を構成している。そして制御局（１０１）はこのＰＡＮ全体を制御している。各端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）は制御局（１０１）の指示に従って動作する。
【００２５】
制御局（１０１）は端末局１（１０２）〜端末局５（１０５）に対して、低速転送レートで制御データを無線送信することができるとともに、高速転送レートでサラウンド音楽のストリームデータを無線送信することができる。また、端末局１（１０１）〜端末局５（１０５）は制御局（１０１）に低速転送レートで制御データを無線送信することができる。
【００２６】
２．制御局の内部構成
制御局（１０１）の内部構成を図２に示す。２０１は制御部１、２０２は無線送信部１、２０３は無線受信部１、２０４は無線フレーム周期のタイミングを計測するタイマ１（第１のタイマ）である。ここで、フレーム周期とは、無線フレームを送信、または受信する時間を示している。２０５と２０６と２１１は切換器である。また、２０７は垂直偏波で無線送信する第１の垂直偏波送信アンテナ、２０８は水平偏波で無線送信する第１の水平偏波送信アンテナである。
【００２７】
また、２０９は垂直偏波で無線受信する垂直偏波受信アンテナ、２１０は水平偏波で無線受信する水平偏波受信アンテナである。更に、２１２は垂直偏波で無線送信する第２の垂直偏波送信アンテナ、２１３は水平偏波で無線送信する第２の水平偏波送信アンテナである。
【００２８】
制御部１（２０１）は制御局（１０１）の全体動作を制御し、各端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）との間の制御コマンドの送受信を制御する。また、制御部１（２０１）は、音楽プレーヤ（１２１）から転送されたサラウンド音楽のストリームデータの、各端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）への無線送信を制御する。
【００２９】
タイマ１（２０４）は無線フレームの送信タイミングを通知する送信スロットタイミング信号（２２１）と、無線フレームの受信タイミングを通知する受信スロットタイミング信号（２２２）とを周期的に出力するための時間を計測する。なお無線フレームとは、所定長毎にパケット化したデータに、無線通信に必要な制御情報を付加したうえで、無線送信されるデータの集まりである（詳細は後述）。
【００３０】
無線送信部１（２０２）は、制御部１（２０１）から受け取ったストリームデータを無線信号に変換する。また無線送信部１（２０２）は、同じストリームデータに対してそれぞれ異なったヘッダ情報を付加した２系統の無線信号を出力することができる。
【００３１】
無線送信部１（２０２）は、入力されたデータに誤り訂正のための畳み込み符号化を行い、次にＯＦＤＭ方式のデータ変調を行い、さらに中間周波数での直交変調と無線周波数での変調をかけて送信信号を生成する。
【００３２】
切換器２０５は制御部１（２０１）からの図示していない制御信号によって制御され、無線送信部１（２０２）の第１の無線信号を第１の垂直偏波送信アンテナ（２０７）もしくは第１の水平偏波送信アンテナ（２０８）のいずれかに出力する。同様に切換器２１１は制御部１（２０１）からの図示していない制御信号によって制御され、無線送信部１（２０２）の第２の無線信号を第２の垂直偏波アンテナ（２１２）もしくは第２の水平偏波アンテナ（２１３）のいずれかに出力する。
【００３３】
制御部１（２０１）は、送信するデータの種別に応じてシンボル長とサブキャリア分割数とを変更し、無線送信部１（２０２）を高速データレート、もしくは低速データレートのいずれかに制御して無線送信を実行させる。
【００３４】
切換器２０６は制御部１（２０１）からの図示していない制御信号によって制御され、垂直偏波受信アンテナ（２０９）もしくは水平偏波受信アンテナ（２１０）のいずれかで受信した無線信号を無線受信部１（２０３）に出力する。
【００３５】
無線受信部１（２０３）は、受信した無線信号を復号してデータを生成し、制御部１（２０１）に送る。また、無線受信部１（２０３）は入力された無線信号を無線周波数および中間周波数で検波し、続いてＯＦＤＭ復調してサブキャリア毎のシンボルを生成する。更に、エラー訂正処理であるビタビ復号を行うことにより受信データを生成する。
【００３６】
３．端末局の内部構成
端末局１（１０２）の内部構成を図３に示す。なお、端末局２（１０３）〜端末局５（１０６）の内部構成も端末局１（１０２）の内部構成（図３）と同じである。
【００３７】
図３において、３０１は制御部２、３０２は無線送信部２、３０３は無線受信部２、３０４は無線フレーム周期のタイミングを計測するタイマ２（第２のタイマ）、３０５と３０６は切換器である。また、３０７は垂直偏波で無線送信する垂直偏波送信アンテナ、３０８は水平偏波で無線送信する水平偏波送信アンテナである。また、３０９はアンテナ素子毎の位相を制御する位相制御部１、３１０は垂直偏波で無線受信する垂直偏波受信アレーアンテナである。更に、３１１はアンテナ素子毎の位相を制御する位相制御部２、３１２は水平偏波で無線受信する水平偏波受信アレーアンテナである。
【００３８】
制御部２（３０１）は端末局１（１０２）の全体動作を制御するとともに、受信したストリームデータから１つのサラウンドチャンネルのストリームデータを選択して音楽信号を生成し、スピーカ（１２２）を駆動して音響再生する。
【００３９】
タイマ２（３０４）は無線フレームの送信タイミングを通知する送信スロットタイミング信号（３２１）と、無線フレームの受信タイミングを通知する受信スロットタイミング信号（３２２）とを周期的に出力するための時間を計測する。またタイマ２（３０４）は、無線受信部２（３０３）から出力される受信タイミングリスタート信号（３２０）によって計測をリセットし、リスタートするよう動作する。
【００４０】
無線送信部２（３０２）は、制御部２（３０１）から受け取ったデータを無線信号に変換する。切換器３０５は図示していない制御信号によって制御部２（３０１）に制御され、無線送信部２（３０２）の無線信号を垂直偏波送信アンテナ（３０７）もしくは水平偏波送信アンテナ（３０８）のいずれかに出力する。
【００４１】
無線送信部２（３０２）は、無線送信部１（２０２）と同様に、入力されたデータに誤り訂正のための畳み込み符号化を行い、次にＯＦＤＭ方式のデータ変調を行い、さらに中間周波数での直交変調と無線周波数での変調をかけて送信信号を生成する。
【００４２】
無線受信部２（３０３）は、無線受信部１（２０３）と同様に、入力された無線信号を無線周波数および中間周波数で検波し、続いてＯＦＤＭ復調してサブキャリア毎のシンボルを生成する。更にエラー訂正処理であるビタビ復号を行うことにより受信データを生成する。
【００４３】
送信側でのシンボル時間長が長くなると、受信側でのＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が改善するため、より遠くでのデータ受信が可能になる。また送信側でのサブキャリア分割数が少なくなると、受信側でのＳＮＲが改善するため、より遠くでのデータ受信が可能になる。
【００４４】
つまり同じアンテナゲインの送受信条件下では、低速データレートで送信された無線信号は、高速データレートで送信された無線信号よりも、遠くまで受信可能となる。
【００４５】
位相制御部１（３０９）と垂直偏波受信アレーアンテナ（３１０）は、垂直偏波のアダプティブアレーアンテナを構成している。同様に位相制御部２（３１１）と水平偏波受信アレーアンテナ（３１２）は、水平偏波のアダプティブアレーアンテナを構成している。
【００４６】
位相制御部１（３０９）と位相制御部２（３１１）は図示していない制御信号で制御部２（３０１）により制御される。なお、アダプティブアレーアンテナについては公知技術であるので詳細な説明は省略するが、多素子アンテナの各位相を制御することで、アンテナゲインに指向性を持たせ、かつその指向性を任意の方向に制御することが可能となっている。
【００４７】
４．指向性についての説明
図４の（ａ）は制御局（１０１）の第１の垂直偏波送信アンテナ（２０７）の指向特性を示した図である。網掛けした範囲（４０１）が所定値以上のゲインが得られる範囲である。図４（ａ）に示すように、第１の垂直偏波送信アンテナ（２０７）は、アンテナの前方向に対して広範囲にほぼ均一にゲインが得られている広指向性アンテナとなっている。
【００４８】
なお、制御局（１０１）の第１の水平偏波送信アンテナ（２０８）、第２の垂直偏波送信アンテナ（２１２）、第２の水平偏波送信アンテナ（２１３）も図４の（ａ）と同じ指向特性を有している。また、制御局（１０１）の垂直偏波受信アンテナ（２０９）と垂直偏波受信アンテナ（２１０）、および端末局１（１０２）の水平偏波送信アンテナ（３０７）と水平偏波送信アンテナ（３０８）も図４の（ａ）と同じ指向特性を有している。
【００４９】
一方、図４の（ｂ）は端末局１（１０２）の垂直偏波受信アレーアンテナ（３１０）の指向特性を示した図である。網掛けした範囲（４０２）が所定値以上のゲインが得られる範囲である。図４の（ｂ）に示すように、垂直偏波受信アレーアンテナ（３１０）は、特定の方向に強いゲイン指向性をもった狭指向性アンテナとなっている。なお、指向性の方向は、位相制御部１（３０９）によって制御され、０度から１８０度の範囲で３０度毎に任意に変更することができるものとする。
【００５０】
なお、端末局１（１０２）の水平偏波受信アレーアンテナ（３１２）も図４の（ｂ）と同じ指向特性を有している。また、位相制御部１（３０９）と位相制御部２（３１１）は、アンテナ素子の一部だけを使用するように制御することも可能である。この場合、垂直偏波受信アレーアンテナ（３１０）と水平偏波受信アレーアンテナ（３１２）は図４の（ａ）と同様の指向特性を有する広指向性のアンテナとして機能することとなる。
【００５１】
図４の（ａ）と（ｂ）から判るように、広指向性のアンテナは、広い角度範囲で無線通信に必要なゲインが得られる一方、その到達距離は短くなるという特徴がある。反対に、狭指向性のアンテナは、到達距離は長いが無線通信に必要なゲインが得られる角度範囲は狭いという特徴がある。
【００５２】
従って前述の無線送信部１（２０２）と無線受信部２（３０３）の変調方式（変調周波数）を組み合わせると、以下のことがいえる。
・必要な到達距離に対して、データレートを低くして広指向性のアンテナを使用すると、より広い範囲で無線通信が可能である。
・必要な到達距離に対して、データレートを高くして狭指向性のアンテナを使用すると、無線通信可能な範囲は狭くなる。
・従って狭指向性の受信アンテナを使用するときは、その指向性を送信側の方向に向ける必要がある。
【００５３】
このため、本実施形態では、制御局１（１０１）と端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）の間で双方向に無線通信する低データレートの制御コマンドについては、送信側と受信側で広指向性または無指向性のアンテナを用いて通信するものとする。一方、高データレートのストリームデータについては、送信側は広指向性アンテナで送信し、受信側は送信側に指向性を向けた狭指向性アンテナで受信するものとする。
【００５４】
５．トレーニング処理の流れ
制御局１（１０１）と端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）の配置は図１に示したとおりであるが、無線通信に適した偏波種別やアンテナ指向性の方向は、これらの配置のみで決まるものではない。例えば、壁、天井、障害物等の周囲の環境（設置環境）によっても異なってくる。従って、当該設置環境での無線通信に適した偏波種別やアンテナの指向性の方向は、実際に設置された場所で測定したうえで決定する必要がある。
【００５５】
そこで本無線通信システムでは、サラウンド音楽のストリームデータの無線通信に先立って、制御局１（１０１）が端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）における受信状態を判定し偏波種別と指向性方向とを決定する「トレーニング処理」を実行する。
【００５６】
本実施形態にかかる無線通信システムにおけるトレーニング処理の流れを示すフローチャートを図５に示す。図５において、紙面の左半分は制御局（１０１）における処理の流れを示しており、紙面の右半分は端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）における処理の流れを示している。
【００５７】
なお、図５では、制御局（１０１）における処理として、第１のアンテナ（１１０）を用いた処理のみについて記載しているが、第２のアンテナ（１１１）を用いた処理についても同様である。また、端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）は図５に示す処理をそれぞれ非同期に実行するため、図５では、そのうちの１つの端末局における処理についてのみ示している。
【００５８】
また、図５に示すフローチャートを実行したときの制御局（１０１）と端末局１（１０２）、端末局２（１０３）における送受信を経過時間に沿って表した図が図６である。以下、図５、６を参照しながら、トレーニング処理の流れについて説明する。
【００５９】
まずユーザによって、端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）のスキャン開始操作がなされると、ステップＳ５１１ではこれを受け付ける。更に、ステップＳ５１２において、端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）は、トレーニングフレーム（トレーニング信号）のスキャン受信を開始する。スキャン受信とは、狭指向性の受信アンテナの指向性方向と偏波種別とを切り換えて（つまり、Ｎ種類（Ｎは２以上）の多重方式を切り換えて）、最適な受信状態の指向性方向および偏波種別を判定するための動作である。
【００６０】
スキャン受信では、全ての偏波種別を全ての指向性方向について走査して受信状態を確認する処理を１スキャンとし、図６の６０５、６０６、６０８、６０９に示すように、成功するまでこのスキャン受信を繰り返す。
【００６１】
次に、ユーザによって、制御局（１０１）のトレーニング開始操作がなされると、ステップＳ５０１ではこれを受け付け、ステップＳ５０２において、制御局（１０１）はトレーニングフレームの無線送信（６０１）を開始する。トレーニングフレームの送信は、予め定めた２＊Ｔｓ時間だけ実行する。ここでＴｓは、端末局が上記スキャン受信を１スキャン実行するのに必要な時間であり、予め定められた値である。
【００６２】
なお、上記トレーニングフレームの送信処理（ステップＳ５０３）とスキャン受信処理（ステップＳ５１２）の詳細については後述する。
【００６３】
各端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）は、スキャン受信が完了すると、ステップＳ５１３に進み、スキャン受信の結果（検出結果）から受信アンテナの最適な指向性方向と偏波種別とを判定する。更に、ステップＳ５１４では、判定した結果得られた最適な指向性方向と偏波種別とを制御局（１０１）に通知するために、トレーニング結果フレーム（６０７、６１１）を送信する。
【００６４】
制御局（１０１）では、２＊Ｔｓ時間が経過すると、ステップＳ５０４において、端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）から送信されるトレーニング結果フレームを受信すべく、Ｔｗ時間だけ待機する。ここで、Ｔｗは端末局がトレーニング結果フレーム（６０７、６１１）を送信してくる可能性のある時間であり、Ｔｓよりも長い時間が予め設定されているものとする。なお、本実施形態では、Ｔｗ＝２＊Ｔｓと設定されているものとする。
【００６５】
Ｔｗ時間の待機中にトレーニング結果フレームが正常に受信できた場合、制御局（１０１）は、ステップＳ５０５において、送信側の端末局に対して受信完了を示すＡＣＫフレーム（６０２、６０３）を返送する。
【００６６】
トレーニング結果フレームを送信した端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）では、ステップＳ５１５において、ＡＣＫフレームを受信すべく待機する。ステップＳ５１５において、自局宛てのＡＣＫフレームが所定時間以内に受信できなかった場合には、ステップＳ５１４に戻り、再びトレーニング結果フレームを送信し、ステップＳ５１５において、ＡＣＫフレームを受信すべく待機する。
【００６７】
そして、自局宛てのＡＣＫフレーム（６０７、６１１）を受信した場合には、ステップＳ５１６に進み、トレーニング処理を終了する。
【００６８】
なお、トレーニング結果フレーム（６０７、６１１）とＡＣＫフレーム（６０２、６０３）の送信および受信の偏波は、本実施形態では水平偏波に固定されているものとする。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、受信側は固定する一方、送信側は送信のたびに偏波種別を切り換えるように構成してもよい。あるいは、送信側を固定し、受信側の偏波種別は、周期的に切り換えるように構成してもよい。
【００６９】
ＡＣＫフレーム（６０２、６０３）を送信した制御局（１０１）は、ステップＳ５０６に進み、ステップＳ５０４におけるトレーニング結果フレームの受信待機処理によって、全ての端末局からトレーニング結果フレームを受信したかを判定する。
【００７０】
ステップＳ５０６において、トレーニング結果フレームを受信していない端末局が有ると判定した場合には、ステップＳ５０７に進み、Ｔｗタイマアウト時間が経過したか否かを判断する。Ｔｗタイマアウト時間を経過していないと判断した場合には、ステップＳ５０４に戻り、Ｔｗタイマアウト時間が経過するまでステップＳ５０４〜５０６の処理を繰り返す。
【００７１】
一方、Ｔｗタイマアウト時間が経過したと判断された場合には、ステップＳ５０３に戻り、再びトレーニングフレーム（６０４）の送信を行い、全ての端末局からトレーニング結果が受信できるまで、ステップＳ５０３〜５０６の処理を繰り返す。
【００７２】
そして、ステップＳ５０６において、端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）の全てからトレーニング結果フレームを受信したと判定した場合には、ステップＳ５０８に進み、トレーニング処理を終了する。
【００７３】
６．トレーニング処理に用いられる各フレームの説明
次に、上記トレーニング処理に用いられる各無線フレーム（トレーニングフレーム、トレーニング結果フレーム、ＡＣＫフレーム）の構成について説明する。
【００７４】
図７の（ａ）は本実施形態にかかる無線通信システムが送受信する無線フレームの基本的なフレーム構成を示した図である。７０１はプリアンブル部で、同期確立のための予め定めた信号パターンで構成されている。また、７０２〜７０７は各種の情報を変調した信号で構成されている。
【００７５】
７０２には偏波種別の情報、７０３にはアンテナ種別の情報、７０４には送信ノードの情報、７０５には宛先ノードの情報、７０６にはフレーム種別の情報、７０７にはデータがそれぞれ無線信号に変調して格納されている。
【００７６】
偏波種別（７０２）からフレーム種別（７０６）までの部分は、低データレートでＯＦＤＭ変調される。一方、データ（７０７）はオプションとなる情報で、無線信号無しに構成するか、低データレートもしくは高データレートのどちらかでＯＦＤＭ変調される。
【００７７】
偏波種別（７０２）は、この無線フレームを送信しているアンテナの偏波種別を示す情報で、水平偏波か垂直偏波のいずれかで構成されている。
【００７８】
アンテナ種別（７０３）は、この無線フレームを送信しているアンテナの種別を示す情報で、アンテナ番号と指向性種別の情報とで構成されている。アンテナ番号は、アンテナが１つしかない端末局の場合は常に１である。アンテナが複数ある端末局の場合は、１、２、・・・、Ｎとそれぞれのアンテナに番号が割り当てられているため、アンテナ種別（７０３）にはこの無線フレームを送信しているアンテナの番号が格納される。
【００７９】
本実地形態の場合、制御局（１０１）の第１の垂直偏波送信アンテナ（２０７）もしくは第１の水平偏波送信アンテナ（２０８）で送信する場合のアンテナ番号は“１”となる。そして制御局（１０１）の第２の垂直偏波送信アンテナ（２１２）もしくは第２の水平偏波送信アンテナ（２１３）で送信する場合のアンテナ番号は“２”となる。
【００８０】
また、指向性種別は、広指向性か狭指向性かの種別を示す情報である。本実施形態の場合、制御局（１０１）および端末局１（１０２）〜端末局５（１０１）の送信アンテナは全て広指向性で送信するので、このアンテナ種別（７０２）は常に“広指向性”となる。
【００８１】
送信ノード（７０４）は、無線フレームを送信している制御局のＩＤ値であり、宛先ノード（７０５）は無線フレームの宛先となる端末局のＩＤ値である。ＩＤ値とは、予め端末局毎にそれぞれ付与してある唯一の識別番号である。また、宛先ノード（７０５）のＩＤ値が０の時は、特定の端末局宛てではなく、全ての端末局に宛てた無線フレームであることを示している。
【００８２】
フレーム種別（７０６）は、無線フレームの種類と、後続のデータ（７０７）情報の有無と、データ（７０７）の転送レートの種類とを示す情報である。無線フレームの種類は、トレーニングフレーム、トレーニング結果・フレーム、ＡＣＫフレームなどから構成されている。また、転送レートは、データ（７０７）の情報が高データレートでＯＦＤＭ変調されているのか、低データレートでＯＦＤＭ変調されているのかを示す情報により構成されている。
【００８３】
図７の（ｂ）は、トレーニングフレームの一例を示した図である。プリアンブル（７１１）は全ての無線フレームに共通の信号である。情報７１２、７１３、７１４によれば、この無線フレームが制御局（１０１）の広指向性アンテナから水平偏波で送信されたことがわかる。また、情報７１５によれば、全ての端末局に宛てたブロードキャスト送信であることがわかり、さらに情報７１６によればフレームの種類がトレーニングフレームであることがわかる。
【００８４】
図７の（ｃ）はトレーニング結果・フレームの一例を示した図である。プリアンブル（７２１）は全ての無線フレームに共通の信号である。情報７２２、７２３、７２４、７２５によれば、この無線フレームが端末局１（１０２）の広指向性アンテナから水平偏波で制御局（１０１）宛てに送信されたことがわかる。また、情報７２６によれば、この無線フレームがトレーニング結果の通知であることがわかり、そのトレーニング結果フレームが情報７２７として送信されていることがわかる。なお、トレーニング結果（７２７）の信号は低データレートで送信される。
【００８５】
図７の（ｄ）はＡＣＫフレームの一例を示した図である。プリアンブルは全ての無線フレームに共通の信号である。情報７３１、７３２、７３３、７３４、７３５によれば、この無線フレームが制御局（１０１）の広指向性アンテナから水平偏波で端末局１（１０２）宛てに送信されたことがわかる。また、情報７３６によれば、この無線フレームのフレームの種類がＡＣＫフレームであることがわかる。
【００８６】
７．端末局におけるトレーニングフレームのスキャン受信処理の詳細
次に、端末局１（１０２）によるトレーニングフレームのスキャン受信処理（ステップＳ５１２）の詳細について、図８のフローチャートを参照しながら説明する。なお、端末局２（１０３）〜端末局５（１０６）も端末局１（１０２）と同様の処理を行うため、ここでは説明を省略する。
【００８７】
ステップＳ８０１において、端末局１（１０２）はタイマ２（３０４）をスタートする。続いてステップＳ８０２では、受信アンテナの偏波種別を水平偏波にして受信待機する。ステップＳ８０３では、トレーニングフレームが受信されたか否かを判断し、受信されたと判断した場合には、ステップＳ８０４に進み、タイマ２（３０４）をリスタートしてトレーニングフレームとフレーム周期を同期させる。さらに、ステップＳ８０５では、受信したトレーニングフレームの信号強度、偏波種別、ならびに受信アンテナのビーム方向を記憶する。
【００８８】
ステップＳ８０４及び８０５における処理が終了した場合、または、ステップＳ８０３においてトレーニングフレームが受信されなかったと判断された場合には、ステップＳ８０６に進む。ステップＳ８０６では、タイマ２（３０４）がタイマアウトしたか否かを判断し、タイマアウトしていないと判断した場合には、ステップＳ８０２に戻り、タイマアウトするまで、水平偏波の受信を待つ。これにより、端末局１（１０２）では、１フレームの期間だけ、水平偏波で受信待機することとなる。
【００８９】
ステップＳ８０６において、タイマ２がタイマアウトしたと判断した場合には、ステップＳ８０７に進み、受信アンテナの偏波種別を垂直偏波に切り換えて受信待機する。
【００９０】
ステップＳ８０８では、トレーニングフレームの受信があったか否かを判断し、受信があったと判断した場合には、ステップＳ８０９に進み、タイマ２（３０４）をリスタートすることによりトレーニングフレームとフレーム周期を同期させる。さらに、ステップＳ８１０では、受信したトレーニングフレームの信号強度、偏波種別、ならびに受信アンテナのビーム方向を記憶する。
【００９１】
ステップＳ８０９及び８１０における処理が終了した場合、または、ステップＳ８０８においてトレーニングフレームが受信されなかったと判断した場合には、ステップＳ８１１に進む。ステップＳ８１１では、タイマ２（３０４）がタイマアウトしたか否かを判断し、タイマアウトしていないと判断した場合には、ステップＳ８０７に戻り、タイマアウトするまで、垂直偏波の受信を待つ。これにより、端末局１（１０２）では、１フレームの期間だけ、垂直偏波で受信待機することとなる。
【００９２】
ステップＳ８１１において、タイマ２がタイマアウトしたと判断した場合には、ステップＳ８１２に進む。ステップＳ８１２では、上記水平偏波の受信待機処理（ステップＳ８０２〜Ｓ８０６）と垂直偏波の受信待機処理（ステップＳ８０７〜Ｓ８１１）が２回目の処理であるか否かを判断する。１回目の処理であると判断された場合には、ステップＳ８０２に戻り、ステップＳ８０２〜ステップＳ８１１までの処理をもう一度繰り返す。
【００９３】
これにより、端末局１（１０２）では、１フレーム期間毎に水平偏波と垂直偏波とを切り換えて受信する処理を、４フレーム期間だけ、イニシャルで設定されたビーム方向に狭指向性アンテナのビーム方向を向けることにより実施することとなる。
【００９４】
一方、ステップＳ８１２において、２回目の処理であると判断された場合には、ステップＳ８１３に進む。ステップＳ８１３では、受信アンテナのビーム方向が最終端の１８０度であるか否かを判定する。ステップＳ８１３において、ビーム方向が最終端の１８０度でないと判定された場合には、ステップＳ８１４に進み、現在の角度から３０度だけビーム方向をシフトし、受信アンテナの指向性方向を変更する。一方、ステップＳ８１３において、ビーム方向が最終端の１８０度であると判定された場合には、ステップＳ８１５に進み、ビーム方向を０度に戻す。
【００９５】
ステップＳ８１６では、現在のビーム方向での上記受信待機処理（ステップＳ８０２〜Ｓ８１２）が既に測定済みであるか否かを判定する。ステップＳ８１６において、現在のビーム方向が測定済みでないと判定された場合には、ステップＳ８１４で３０度シフトした受信アンテナのビーム方向の状態でステップＳ８０２に戻り、ステップＳ８０２〜Ｓ８１２の処理を繰り返す。一方、既に現在のビーム方向が測定済みであると判定された場合には、スキャン受信処理を終了する。
【００９６】
８．スキャン受信処理の具体例
図８に示すフローチャートが実行され、制御局（１０１）がトレーニングフレームを送信（ステップＳ５０３）した場合の、制御局（１０１）と端末局１（１０２）における無線フレームを図９に示す。
【００９７】
図９において、上段は制御局（１０１）の送信状態を表し、下段は端末局１（１０２）の受信状態を表している。また、横軸は経過時間を示している。なお、端末局２（１０３）〜端末局５（１０６）も、それぞれ自局内の各タイマ２（３０４）に従って、端末局１（１０２）と同じ動作を行うものとする。
【００９８】
制御局（１０１）は、トレーニングフレームを連続して送信するが、このとき垂直偏波（９０１、９０２）でタイマ１（２０４）がカウントするフレーム周期に従って２回送信し、続いて水平偏波（９０３、９０４）に切り換えて２回送信する。そして、再び垂直偏波に戻して２回送信し、水平偏波で２回送信する。
【００９９】
このように制御局（１０１）は、タイマ１（２０４）に従って２フレームずつ偏波種別を切り換えてトレーニングフレームの送信を繰り返していく。
【０１００】
一方、端末局１（１０２）は、図８で示したフローチャートに従い、自局内のタイマ２（３０４）がカウントするフレーム周期に従ってスキャン受信処理を開始する。
【０１０１】
端末局１（１０２）のスキャン受信処理は、受信アンテナのビーム方向を０度から１８０度まで３０度毎にシフトしながら、それぞれのビーム方向毎にＮの２乗のフレーム周期（ここではＮ＝２）の受信待機（９０９〜９１５）を行う。つまり、偏波種別の数（Ｎ）の２乗のフレーム周期毎に指向性方向を切り換えて受信待機を行う。
【０１０２】
４フレームの受信待機は、１フレーム目が水平偏波の受信待機（９０５）、２フレーム目が垂直偏波の受信待機（９０６）、３フレーム目が水平偏波の受信待機（９０７）、４フレーム目が垂直偏波の受信待機（９０８）となる。
【０１０３】
そしてこの４フレーム毎に、受信アンテナのビーム方向を０度（９０９）、３０度（９１０）、６０度（９１１）、９０度（９１２）、１２０度（９１３）、１５０度（９１４）、１８０度（９１５）と変更していくことでスキャン受信を行う。
【０１０４】
制御局（１０１）は２フレーム周期で偏波種別を切り換え、端末局１（１０２）は１フレーム周期で偏波種別を切り換えている。従って、タイマ１（２０４）とタイマ２（３０４）が互いに非同期であっても、４フレーム期間中のあるタイミングで偏波種別は一致する。つまり、偏波種別の数（Ｎ）の２乗のフレーム期間受信待機を行うことにより、いずれかのフレーム期間で偏波種別は一致する。そして、受信アンテナのビーム方向が制御局（１０１）の方向に向いていれば、偏波種別か一致したときに受信が可能になる。
【０１０５】
図９の例では、端末局１（１０２）は受信アンテナのビーム方向が６０度の時（９１１）と、９０度の時（９２０）と１２０度の時（９２２）に制御局（１０１）の方向に向いている。そして端末局１（１０２）は水平偏波で１フレーム期間（Ｔｆ）だけ受信待機（９１６）し、次に垂直偏波で受信待機（９１７）し、このうち垂直偏波の受信待機時（９１７）に制御局（１０１）が垂直偏波となった場合に受信が成功している。この始めての受信成功時にタイマ２（３０４）をリスタート（ステップＳ８０９）して、制御局（１０１）のタイマ１（２０４）とフレーム周期（Ｔｆ）とを同期させる。
【０１０６】
なお、このタイマ２（２０４）のリスタートはトレーニングフレームのプリアンブル（７１１）のタイミングに同期するので、必ずフレーム周期の先頭でリスタートされることとなる。
【０１０７】
垂直偏波の受信待機時（９１７）に受信が成功すると、続いて水平偏波の受信待機（９１８）の受信も成功し、それぞれの受信強度が検出されて、ビーム方向が６０度という情報と共に記憶される。
【０１０８】
次に偏波種別が一致して受信が成功するのは、端末局１（１０２）の受信アンテナのビーム方向が９０度で垂直偏波の受信待機時（９２０）と、水平偏波の受信待機時（９２３）である。ここでも、それぞれの受信強度を検出してビーム方向が９０度という情報と共に記憶する。
【０１０９】
次に偏波種別が一致して受信が成功するのは、端末局１（１０２）の受信アンテナのビーム方向が１２０度で垂直偏波の受信待機時（９２２）と、水平偏波の受信待機時（９２３）である。ここでも、それぞれの受信強度を検出してビーム方向が１２０度という情報と共に記憶する。
【０１１０】
上記スキャン受信処理の結果に基づいて、端末局１（１０２）では図１０に示すような、受信アンテナのビーム方向と偏波種別と受信強度との対応を表したスキャン結果リストを作成する。そして端末局１（１０２）は、最も受信状態の良いビーム方向である９０度の情報（１００１）を、トレーニング結果（６０７）として制御局（１０１）に送信する。
【０１１１】
以上のようにして、制御局（１０１）の第１のアンテナ（１１０）のトレーニング処理が終了すると、ユーザは、さらに制御局（１０１）の第２のアンテナ（１１１）についてもトレーニング処理を実行するよう指示する。ただし、ユーザによる指示がなくても、制御局（１０１）が第１のアンテナ（１１０）と第２のアンテナ（１１１）のトレーニング処理を連続して行うように構成しても良い。
【０１１２】
第２のアンテナ（１１１）のトレーニング処理の場合、第２の垂直偏波送信アンテナ（２１２）と第２の水平偏波送信アンテナ（２１３）と、垂直偏波受信アンテナ（２０９）と水平偏波受信アンテナ（２１０）とを使用する。この場合のトレーニング処理も、上述の第１のアンテナ（１１０）のトレーニング処理と同じであるので、ここでは説明は省略する。
【０１１３】
９．最適な送受信条件の決定方法
このように、第１のアンテナ（１１０）と第２のアンテナ（１１１）のトレーニング処理が終わり、スキャン結果リストを端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）から受信すると、制御局（１０１）は図１１に示すリストを作成する。
【０１１４】
図１１に示すリストは、制御局（１０１）と無線通信するときの、各端末局における受信アンテナの最適なビーム方向と偏波種別毎の受信状態を表している。なお、図１１に示すリストの受信強度は一例であって、制御局（１０１）と端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）の配置関係によって変わる。
【０１１５】
制御局（１０１）では、図１１に示すリストに従って、さらに第１の水平偏波送信アンテナ（２０８）と第２の垂直偏波送信アンテナ（２１２）とを使用した場合の各端末局の受信強度をピックアップする。さらに、第１の垂直偏波送信アンテナ（２０７）と第２の水平偏波送信アンテナ（２１３）とを使用した場合の各端末局の受信強度をピックアップする。
【０１１６】
このピックアップした受信強度のリストを図１２に示す。図１２に示すリストは、制御局（１０１）の第１のアンテナ（１１０）と第２のアンテナ（１１１）がそれぞれ異なる偏波種別で同時に送信した場合の各端末局の受信強度を示している。
【０１１７】
図１２において、（ａ）の列は、各端末局が制御局（１０１）の第１のアンテナ（１１０）の方向にビーム方向を向けて水平偏波で受信した場合の受信強度である。また、（ｂ）の列は、各端末局が制御局（１０１）の第２のアンテナ（１１１）の方向にビーム方向を向けて垂直偏波で受信した場合の受信強度である。また、（ｃ）の列は、各端末局が制御局（１０１）の第１のアンテナ（１１０）の方向にビーム方向を向けて垂直偏波で受信した場合の受信強度である。そして（ｄ）の列は、各端末局が制御局（１０１）の第２のアンテナ（１１１）の方向にビーム方向を向けて水平偏波で受信した場合の受信強度である。
【０１１８】
図１２より、制御局（１０１）が同一のデータを第１のアンテナ（１１０）から水平偏波で送信し、第２のアンテナ（１１１）から垂直偏波で送信した場合（送信条件１）の各端末局の最適な受信アンテナについて判定する。
【０１１９】
この送信条件１の場合、端末局１（１０２）と端末局２（１０３）と端末局４（１０５）は第１のアンテナ（１１０）から受信する方が良いと判断することができる。そして端末局３（１０４）と端末局５（１０６）は第２のアンテナ（１１１）から受信する方が良いと判断することができる。なお、受信強度が同じ場合は、第１のアンテナ（１１０）が選択されるものとする。
【０１２０】
さらに図１２より、制御局（１０１）が同一のデータを第１のアンテナ（１１０）から垂直偏波で送信し、第２のアンテナ（１１１）から水平偏波で送信した場合（送信条件２）の各端末局の最適な受信アンテナについて判定する。
【０１２１】
この送信条件２の場合、端末局１（１０２）と端末局２（１０３）と端末局４（１０５）と端末局５（１０６）は第１のアンテナ（１１０）から受信する方が良いと判断することができる。そして端末局３（１０４）は第２のアンテナ（１１１）から受信する方が良いと判断することができる。
【０１２２】
ここでさらに、送信条件１の場合と送信条件２の場合について、受信強度の最低値と最大値とについて比較判断する。すると、送信条件１の場合、最大値は端末局１（１０２）の“８”であり、最小値は端末局５（１０６）の“３”であることがわかる。一方、送信条件２の場合は、最大値は端末局１（１０２）の“７”であり、最小値は端末局５（１０６）の“３”であることがわかる。
【０１２３】
従って制御局（１０１）はストリームデータを送信する場合、図１２に示すリストより、送信条件１で制御局（１０１）の送信アンテナを選択して送信した方が、より受信条件が良くなると判断することができる。そして送信条件１の場合、端末局１（１０２）と端末局２（１０３）と端末局４（１０５）は第１のアンテナの方向に受信アンテナのビーム方向を向け、水平偏波で受信するのが良いと判断することができる。さらに端末局３（１０４）と端末局５（１０６）は第２のアンテナの方向に受信アンテナのビーム方向を向け、垂直偏波で受信するのが良いと判断することができる。
【０１２４】
そして上記判断結果に従って、制御局（１０１）は端末局１（１０２）に対して、第１のアンテナの方向に受信アンテナのビーム方向を向けて水平偏波でストリームデータを受信するよう指示コマンドを送信する。同様に、制御局（１０１）は端末局２（１０３）に対して、第１のアンテナの方向に受信アンテナのビーム方向を向けて水平偏波でストリームデータを受信するよう指示コマンドを送信する。
【０１２５】
さらに、制御局（１０１）は端末局４（１０５）に、第１のアンテナの方向に受信アンテナのビーム方向を向けて水平偏波でストリームデータを受信するよう指示コマンドを送信する。そして、制御局（１０１）は端末局３（１０４）に、第２のアンテナの方向に受信アンテナのビーム方向を向けて垂直偏波でストリームデータを受信するよう指示コマンドを送信する。そして、制御局（１０１）は端末局５（１０６）に、第２のアンテナの方向に受信アンテナのビーム方向を向けて垂直偏波でストリームデータを受信するよう指示コマンドを送信する。
【０１２６】
１０．最適な送受信条件に基づく接続
各端末局は自局宛ての指示コマンドを受信すると、ストリームデータの受信時にあっては、指示コマンドで指示された受信アンテナのビーム方向で指示された偏波種別による受信を行う。このときの制御局（１０１）と各端末局との接続状態を図１３に示す。
【０１２７】
図１３に示すように、端末局１（１０２）と端末局２（１０３）と端末局４（１０５）は第１のアンテナ（１１０）からストリームデータを受信する第１のグループ（１３０１）を形成している。また、端末局３（１０４）と端末局５（１０６）は第２のアンテナ（１１１）からストリームデータを受信する第２のグループ（１３０２）を形成している。
【０１２８】
図１３のようにグループ分けした本実施形態にかかる無線通信システムの制御局（１０１）と端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）のストリームデータの送信状態を時間経過で表すと、図１４のようになる。
【０１２９】
図１４において、Ｔｄ（１４０１）はストリームデータを送信する無線フレームの転送期間であり、Ｔｃ（１４０２）は制御データを転送可能な許可期間である。Ｔｄ（１４０１）の期間は、各端末局は指向性アンテナのビーム方向を第１のアンテナ（１１０）もしくは第２のアンテナ（１１１）のいずれかに向けて受信待機している。そしてＴｄの（１４０１）期間は、制御局（１０１）は広指向性アンテナを用いて高速データレートでストリームデータを送信する。
【０１３０】
一方、Ｔｃ（１４０２）の期間は、送信すべき制御データを有する制御局（１０１）もしくはいずれかの端末局が、排他制御により制御データを送信可能な期間である。制御データは低速データレートの無線フレームを水平偏波の広指向性アンテナを使用して送信および受信する。
【０１３１】
ストリームデータの送信は、制御局（１０１）からＴｄ＋Ｔｃの周期毎に毎Ｔｄ期間だけ繰り返して送信する。このとき制御局（１０１）は、第１のアンテナ（１１０）から水平偏波でストリームデータを含む無線フレーム１４０３を送信し、同時に第２アンテナ（１１１）から同じストリームデータを含む無線フレーム１４０４を送信する。
【０１３２】
Ｔｃ（１４０２）の期間は、送信したい制御データを有する制御局（１０１）もしくは端末局が、他の無線電波が無いことを検出してから制御データの送信を行う排他制御によって、双方向の制御データの無線通信を行う。
【０１３３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる無線通信システムによれば、制御局（１０１）が送信するトレーニングフレームによって各端末局（１０２〜１０６）が最適な偏波種別と受信アンテナのビーム方向とを効率的に判定することが可能となる。
【０１３４】
そしてその結果を制御局（１０１）に通知することで、制御局（１０１）はストリームデータの送信時に用いる送信アンテナの偏波種別を決定するとともに、各端末局に最適と判定した偏波種別および受信アンテナのビーム方向を通知することが可能となる。この結果、受信品質の良い通信が実現できる。
【０１３５】
なお、本実施形態にかかる無線通信システムによれば、トレーニング処理に先立って受信側は送信側と同期をとる必要が無い。また、受信側はトレーニング処理の途中でトレーニングフレームを検出した際に送信側との同期をとればよい。
【０１３６】
つまり、全ての送受信パスで予め同期を確立しておく必要は無く、さらに、多重方式の組み合わせとビーム方向の組み合わせとを送受信間で予め同期させることなく開始し、順次切り換えて測定することができる。このため、従来のトレーニング処理に比べ、同期確立に必要な時間を短縮させることが可能となる。
【０１３７】
なお、本実施形態にかかる無線通信システムの場合、信頼性を上げるために送信側を複数台にした場合であっても、異なる偏波種別の無線信号を同時に送信してトレーニング処理をすることができるので、トレーニング処理の時間を短縮させることが可能となる。
【０１３８】
このように、本実施形態によれば、ブロードキャスト送信する制御局とこれを受信する複数の端末局とを備える無線通信システムにおいて、最適な送受信条件を判定するためのトレーニング処理の時間を短縮することが可能となる。
なお、本実施形態では、制御局が水平偏波と垂直偏波を２フレーム周期毎に切り換えてトレーニングフレームを送信し、端末局が水平偏波と垂直偏波を１フレーム周期毎に切り換えて受信待機する場合について説明した。一方、制御局が水平偏波と垂直偏波を１フレーム周期毎に切り換えて送信し、端末局が２フレーム周期毎に切り換えて受信待機するようにしてもよい。
【０１３９】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、無線信号を偏波種別によって分割する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＣＤＭＡと呼ぶ拡散符号化による符号分割多重方式によって複数の無線信号を分割するように構成してもよい。なお、ＣＤＭＡとは、Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓの略である。以下、本実施形態の詳細について説明する。
【０１４０】
１．制御局の内部構成
拡散符号化方式による無線信号の多重化方式を用いた場合の制御局の構成を図１５に、端末局の構成を図１６にそれぞれ示す。
【０１４１】
図１５において、１５０１はＣＤＭＡ制御局、１５０２は全体を制御する制御部３である。１５０３はＣＤＭＡ方式でデータを拡散符号化して無線信号にする無線符号化送信部１、１５０４はＣＤＭＡ方式でデータを拡散符号化して無線信号にする無線符号化送信部２である。
【０１４２】
また、１５０５はＣＤＭＡ方式で拡散符号化した無線信号をデータに復号する無線復号化受信部１、１５０６は無線フレーム周期を計測するタイマ３である。１５０７と１５０８は送信アンテナ、１５０９は受信アンテナである。
【０１４３】
２．端末局の内部構成
図１６において、１６０１はＣＤＭＡ端末局、１６０２は全体を制御する制御部４である。そして、１６０３はＣＤＭＡ方式でデータを拡散符号化して無線信号にする無線符号化送信部３、１６０４はＣＤＭＡ方式で拡散符号化した無線信号を逆拡散してデータに復号する無線復号化受信部１である。１６０５は無線フレーム周期を計測するタイマ４、１６０６は送信アンテナ、１６０７は位相制御部３、１６０８は受信アンテナアレーである。
【０１４４】
このような構成のＣＤＭＡ制御局および複数のＣＤＭＡ端末局を用いて、図１に示す無線通信システムと同様なシステムを構成することができる。
【０１４５】
このような無線通信システムの場合、上記第１の実施形態で説明したトレーニング処理手順の水平偏波の無線信号および垂直偏波の無線信号を、第１の符号化信号および第２の符号化信号と読み替えることで、同様の処理手順を実行することができる。もちろんこの場合の第１の符号化信号と第２の符号化信号は、お互いに直交した符号を用いて符号化するものとする。さらに第３、第４の直交符号を用いれば、４種の信号を多重化して送信することも可能である。
【０１４６】
また、符号分割多重方式だけでなく、異なる周波数で多重化する周波数分割多重方式を用いてもよい。この場合も上記構成と同様に無線通信システムを構成することができ、同様のトレーニング処理により、変調／復調に関する最適な送受信条件を効率的に判定することが可能となる。
【０１４７】
［他の実施形態］
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【０１４８】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録したコンピュータ読取可能な記憶媒体を、システムあるいは装置に供給するよう構成することによっても達成されることはいうまでもない。この場合、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することにより、上記機能が実現されることとなる。なお、この場合、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１４９】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピ（登録商標）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、ＲＯＭなどを用いることができる。
【０１５０】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現される場合に限られない。例えば、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１５１】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。つまり、プログラムコードがメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって実現される場合も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】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図である。
【図２】制御局（１０１）の内部構成を示す図である。
【図３】端末局１（１０２）の内部構成を示す図である。
【図４】制御局（１０１）及び端末局１（１０２）のそれぞれのアンテナの指向特性を示す図である。
【図５】無線通信システムにおけるトレーニング処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】トレーニング処理を実行したときの制御局（１０１）と端末局（１０２）、端末局２（１０３）における送受信を経過時間に沿って表わした図である。
【図７】無線通信システムが送受信する無線フレームのフレーム構成を示す図である。
【図８】端末局１（１０２）によるトレーニングフレームのスキャン受信処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】端末局１（１０２）がスキャン受信処理を実行した状態で、制御局（１０１）がトレーニングフレームを送信した場合の、制御局（１０１）と端末局１（１０２）におけるフレームを示す図である。
【図１０】スキャン結果リストの一例を示す図である。
【図１１】制御局（１０１）と通信するときの、各端末局における受信アンテナの最適なビーム方向と偏波毎の受信状態を表すリストを示す図である。
【図１２】各端末局の受信強度のリストを示す図である。
【図１３】制御局（１０１）と各端末局との接続状態を示す図である。
【図１４】無線通信システムの制御局（１０１）と端末局１（１０２）〜端末局５（１０６）のストリームデータの送信状態を時間経過で表わした図である。
【図１５】拡散符号による無線信号の多重化方式を用いた場合の制御局の構成を示す図である。
【図１６】拡散符号による無線信号の多重化方式を用いた場合の端末局の構成を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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