JP5252441B2 - 無線通信方法及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は，複数の無線端末（以下，「デバイス」ともいう）を含む無線通信システムにおいて１対の無線端末が無線通信を行うための無線通信方法などに関する。

複数の無線端末を含む無線通信システムで行われる無線通信のために，時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式が提案されている。ＴＤＭＡ方式で無線通信（たとえばピコネット通信）を行うために，無線通信システムには，たとえば１台の制御局（たとえば，ピコネットコーディネーター（ＰＮＣ））が配置されている（たとえば，特許文献１参照。）。

このような無線通信システムでは，制御局は，制御信号としてビーコンを複数の無線端末に向けて送信する。そして，送信されたビーコンの受信に成功した無線端末は，制御局との間で，アソシエーションを行う。その結果，ピコネットのスター状トポロジーが形成される。その後，制御局は，アソシエーション済みの無線端末のうち，１対の無線端末の間で無線通信が確立するように，図１０に示すように，各無線端末にタイムスロットを割り当てている。

ところで，無線端末には，複数の方向に指向性を有する指向性ビーム（電波）を用いるものがある。このような無線端末を上述したような無線通信システムで扱う場合において，無線端末同士（１対の無線端末）が無線通信を行うためには，予め当該無線端末間で指向性ビームの指向性を整合させるために指向性の調整等の制御しておく必要がある。

このようにして指向性の制御を行ったにもかかわらず，上述したように，各無線端末にタイムスロットを割り当ててしまった場合，１対の無線端末間で，割り当てられたタイムスロットが一致していない時間が生じることになる。そして，この時間の分だけ，無線通信を行うことができなくなり，無線通信の効率が悪くなる。また，上述したような無線通信システムでは，１対の無線端末間の通信チャネルにおいてビームに干渉が生じていない場合であっても，タイムスロットが各無線端末に割り当てられる。その結果，ビームに干渉が生じていない時間であるにもかかわらず，無線通信を行うことができない時間ができ，無線通信の効率が悪い。

さらには，上述したような無線通信システムでは，制御局が無線端末に対してタイムスロットを割り当てる必要があるため，制御局の処理負荷が大きい。

特開２００８−２１９５５４号公報

そこで，本発明は，無線通信の効率を高めることができる無線通信方法や無線通信システムなどを提供することを主な目的とする。また，本発明は，そのような無線通信方法や無線通信システムに適した制御局，無線端末，無線通信制御プログラム，及び無線通信プログラムを提供することも目的としている。

また，本発明は，無線通信システムに含まれる制御局の処理負荷を軽減することができる無線通信方法や無線通信システムなどを提供することを副次的な目的とする。

本発明は，基本的には，無線通信方法などに関する。本発明の無線通信方法では，少なくとも１台の制御局と，複数の無線端末とを有する無線通信システムにおいて制御局の制御の下に１対の無線端末間で指向性ビームを用いた無線通信が行われる。

そして，この無線通信方法では，１対の無線端末間で，無線通信が確立したときは，制御局の制御の下に，当該１対の無線端末の双方に共通するタイムスロットが割り当てられるようになっている。タイムタイムスロットを割り当てるための方法としては，複数の方法を考えることができ，それらの方法は，無線通信方法の各手順を適切に設定することで得られる。そして，このように，共通するタイムスロットを１対の無線端末に割り当てることにより，各無線端末に対して個別にタイムスロットが割り当てる必要がなくなる。これにより，指向性ビームを用いた無線通信の効率を高めることができる。

本発明の他の側面では，無線通信に際し，上記制御局が，時分割ステップと，送信ステップとを順次実行する。具体的には，時分割ステップでは，制御局が，１対の無線端末が無線通信を行うのに必要なタイムスロットを，当該１対の無線端末の双方に共通するように割り当てる。続く送信ステップでは，制御局が，１対の無線端末の各々に対して，１対の無線端末の双方に共通するように割り当てたタイムスロットに関する情報を含む共通制御信号を送信する。そして，共通制御信号を受信した１対の無線端末は，時分割ステップで割り当てられたタイムスロットにおいて，互いに，複数の方向に指向性を有する電波を用いて，無線通信を行う。

このように，この側面によっても，タイムスロットが１対の無線端末の双方に共通するように割り当てることが可能となる。その結果，１対の無線端末は，無線通信を同じタイムスロットで行うことができる。そのため，各無線端末にタイムスロットを個別に割り当てた場合よりも通信効率を高めることができる。

また，本発明の他の側面では，無線通信方法が，複数の無線端末の各々が，制御局に対して，無線通信を行うための通信要求を送信する要求ステップをさらに含む。この場合，上記時分割ステップでは，制御局が，複数の無線端末の中から通信ステップで無線通信を行うべき１対の無線端末を，要求ステップで複数の無線端末から送信された要求に基づいて，把握する。これにより，制御局は，１対の無線端末を容易に把握することができ，制御局の処理負荷を軽減することができる。

さらに，本発明のより好ましい側面では，上記通信要求が，無線通信を求める無線端末と共通するタイムスロットを割り当てることを求める旨の要求である。これにより，制御局は，１対の無線端末を容易に把握することができるだけでなく，タイムスロットを容易に把握することができる。すなわち，制御局の処理負荷が軽減される。

又は，本発明の他の側面では，上記時分割ステップで，１対の無線端末が無線通信を行うのに必要なタイムスロットが，当該１対の無線端末の双方に共通するように割り当てられるだけでなく，その１対の無線端末とは別の無線端末対が無線通信を行うのに必要なタイムスロットが，割り当てたタイムスロットと共通するように割り当てられる。この場合，共通制御信号は，送信ステップにおいて，１対の無線端末及び別の無線端末対の各々に送信される。これにより，別の無線端末対も同じタイムスロットにおいて無線通信を行うことが可能となる。その結果，さらに，無線通信の効率を高めることができる。

また，本発明のさらに他の側面では，無線通信システムを構成する複数の無線端末の各々は，無線通信を行うことが可能な無線端末との間で，指向性ビームの方向性を示す指向性を調整する制御を行うことが可能に構成されている。この場合，上述したような無線通信方法では，指向性制御ステップが実行される。この指向性制御ステップは，１対の無線端末が，互いに無線通信を行うことができるように，指向性の制御を行うためのステップである。そして，この側面では，上記指向性制御ステップが，送信ステップの後に実行される。すなわち，この側面では，制御信号に基づいてデバイス対が定まった後に指向性の制御が行われる。そのため，各デバイスは，指向性ビームの指向性の制御を容易に行うことができる。その結果，各デバイスの処理負荷を軽減させることができる。

又は，本発明のさらに他の側面では，上記指向性制御ステップが，送信ステップの前に実行される。この場合において，制御局が，指向性制御ステップにおける指向性に関する情報を利用したときは，デバイス対を容易に把握することができるようになり，制御局の処理負荷を軽減させることができる。

また，本発明の他の側面では，制御局は，無線通信を制御するための制御信号を複数の無線端末に向けて送信可能に構成されている。また，複数の無線端末の各々は，無線通信を行うことが可能な無線端末との間で，ビームの方向性を示す指向性を調整する制御を行うことが可能に構成されている。そして，この場合，上述したような無線通信方法では，指向性制御ステップと，整合性情報を取得するステップと，判断ステップとが実行される。

ここで，指向性制御ステップは，１対の無線端末が，互いに無線通信を行うことができるように，指向性の制御を行うステップである。指向性情報を取得するステップは，制御局が，指向性制御ステップにおける１対の無線端末による指向性の制御に関する指向性情報を取得するステップである。判断ステップは，制御局が，指向性情報に基づいて１対の無線端末の間で指向性の整合がとれたかどうかを判断するステップである。

そして，上記判断ステップにおいて，１対の無線端末の間で指向性の整合がとれたと判断された場合には，制御局は，制御信号の送信を省略する。これにより，１対の無線端末が行う無線通信が制御局によって実質的に容認されることとなる。さらには，当該無線通信に要する時間が１対の無線端末の双方に共通するタイムスロットとして実質的に割り当てられることとなる。このため，この側面においては，制御局の処理負荷を大幅に軽減させることができる。

又は，本発明の他の側面でも，上述したような無線通信方法において，上記同様の指向性制御ステップと，上記同様の指向性情報を取得するステップと，上記同様の判断ステップとが実行される。ただし，この側面では，判断ステップにおいて，１対の無線端末の間で指向性の整合がとれたと判断された場合には，制御局は，タイムスロットに関する情報として，１対の無線端末が行う無線通信を容認する旨の情報を含む制御信号の送信を送信ステップで行う。これによっても，無線通信に要する時間が１対の無線端末の双方に共通するタイムスロットとして実質的に割り当てられる。また，制御信号に，容認する旨の情報が含まれているので，無線端末は，無線通信を継続してもよいかどうかを容易に判断することができる。

また，本発明の他の側面では，上述したような無線通信が，ピコネット通信である。この場合，上記制御局は，制御信号をビーコンとして複数の無線端末に送信することで，ピコネット通信をコーディネートするコーディネーターである。これにより，無線通信システムに容易に実装することができる。

また，本発明の別の側面は，無線通信システムである。本発明の無線通信システムは，複数の無線端末を含む。そして，この無線通信システムでは，上述した無線通信方法のいずれかの方法に係る処理（ステップ）と同等の処理が行われる。したがって，上述した効果と同等の効果を奏することができる。

さらに，本発明のさらに別の側面は，無線端末である。本発明の無線端末は，無線通信システムが制御局を含む場合，その制御局の制御にしたがって，上述した無線通信方法のいずれかの方法に係る処理（ステップ）の一部の処理を行う。また，したがって，本発明の無線端末は，上述した効果を奏することに貢献することになる。なお，無線通信システムが制御局を含む場合において当該制御局が本発明の無線端末に実質的に関与しないときにおいても，制御局が本発明の無線端末と他の無線端末との間の無線通信を容認する限りにおいては，双方の無線端末に共通するタイムスロットを本発明の無線端末に実質的に割り当てることが可能である。

また，本発明のさらにまた別の側面は，上記制御局が読み出し可能な無線通信制御プログラムや，上記無線端末が読み出し可能な無線通信プログラムである。これらのプログラムに対応する処理は，上述した無線通信方法のいずれかの方法に係る処理（ステップ）の一部の処理に対応する。したがって，これらのプログラムも，上述した効果を奏することに貢献することになる。

本発明によれば，指向性ビームを用いた無線通信を行う無線通信システムにおいて，１対の無線端末に対して，制御局の制御の下に，同一のタイムスロットを割り当てることができるようになる。このようにすることにより，制御局が各無線端末に対して個別にタイムスロットを割り当てる場合に比べて，無線通信の効率を高めることができる。

また，本発明によれば，無線通信方法の各手順を適切に設定することにより，情報の共有化を図ることが可能である。そして，情報の共有化を図ることによって，無線通信システムを構成する制御局やデバイスの処理負荷を軽減することができる。

また，本発明においては，別の無線端末に対しても，同じタイムスロットを割り当てることができ，このようにすることで，さらに，無線通信の効率を高めることができる。

本発明を実施するための形態（第１態様）に係る無線通信システム１の構成例を示す図である。 図２は，図１に示すデバイス（無線端末）の指向性ビームの指向性を説明するのに有用な図である。 図３は，図１の無線通信システム１において実行される無線通信の手順を示す図（フローチャート）である。 図４は，図３のステップＳ１０において実行されるアソシエーション処理の手順を詳細に示す図（フローチャート）である。 図５は，図３の処理を詳細に説明するための図であり，図５（ａ）は，図３の処理におけるスーパーフレームの構造を模式的に示す図であり，図５（ｂ）は，複数のデバイスにおいて，指向性ビームに干渉が生じていない場合の例を説明するための図である。 図６は，本発明の第２態様を説明するための図（フローチャート）である。 図７は，本発明の第３態様を説明するための図（フローチャート）である。 図８は，本発明の第４態様を説明するための図（フローチャート）である。 図９は，本発明の第６態様を説明するための図であり，図９（ａ）は，無線通信システム１’におけるデータの流れなどを示す図であり，図９（ｂ）は，この第６態様の処理におけるスーパーフレームの構造を模式的に示す図である。 図１０は，各デバイスにタイムスロットを割り当てた場合のスーパーフレームの構造を模式的に示す図である。

以下，図面を用いて本発明を実施するための形態を説明する。しかしながら，以下説明する形態はある例であって，当業者にとって自明な範囲で適宜修正することができる。

図１は，本発明を実施するための形態（第１態様）に係る無線通信システム１の構成例を示す図である。図１に示すように，この無線通信システム１は，１台の制御局５と，無線端末である第１デバイス１０及び第２デバイス２０とを含んでいる。なお，本システム１は，無線端末として，２つのデバイス１０，２０を含むとしたが，さらに，別の無線端末（第３デバイスや第４デバイス）を含んでもよい。そして，この無線通信システム１では，一対のデバイス間で指向性ビームを用いた無線通信が行われる。このような無線通信は，たとえば通信規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ（ミリ波ＷＰＡＮ規格）に準拠させることが可能である。そこで，この無線通信システム１では，ＴＤＭＡ方式を利用して，たとえばピコネット通信を行うことができるように構成されている。

制御局５は，デバイス間の無線通信を制御するためのものである。制御局５は，無線通信を制御するための制御信号を無線通信システム１内の複数のデバイスに向けて送出することが可能に構成されている。制御局５としては，ピコネットコーディネーター（ＰＮＣ）を用いることができる。そのため，この第１態様では，ピコネットコーディネーターを例にして説明する。

また，第１デバイス１０や第２デバイス２０は，無線通信に必要な電波（ビーム）を所定の方向に向かって送出することが可能に構成された無線端末である。各デバイスが送出するビームの一例は，図２に示されている。図２に示すように，各デバイスが送出するビームは，複数の方向に指向性を有する指向性ビームとなっている。指向性とは，送出するビームの方向性を示すものである。この第１態様では，指向性ビームは，図２に示すように，４方向（ａ方向，ｂ方向，ｃ方向，ｄ方向）に指向性を有する。そして，このような無線端末は，指向性ビームを用いて，他の無線端末との間で無線通信を行ったり，制御局５からの制御信号を受信したりすることができるようになっている。また，各無線端末は，制御信号を受信すると，その制御信号にしたがって動作するように構成されている。また，各デバイスは，他のデバイスとの間で無線通信を行うことができるように，指向性ビームの指向性を調整する制御を行うことが可能に構成されている。

続いて，図１に示すような無線通信システム１において実行される無線通信の手順を，図３を用いて説明する。図３におけるＳは，ステップ番号を示している。

図３において，まず，ステップＳ１０では，制御局５（ＰＮＣ）と各無線端末（各デバイス）との間でアソシエーション処理が行われる。このアソシエーションに成功すると，各デバイスは，制御局の制御の下（傘下）に入ることとなる。これにより，少なくとも，制御局５と各デバイスとの間での同期や，デバイス間での同期が図られる。

アソシエーション処理の詳細は，図４に示されている。図４に示すように，まず，制御局５は，制御信号としてビーコンを複数のデバイスに向けて送信する（ステップＳ１１０）。ここで，ビーコンとは，図５（ａ）に示すスーパーフレームの初期段階（ビーコン用タイムスロット）において送信されるビームであり，制御局５のみが送出可能なビームである。このビーコンには，さまざまな情報が含まれている。制御局５は，所定期間が経過するたびに，このビーコンを送出するように構成されており，図３〜図５（ａ）には，１回分のビーコンの送信が示されている。

そして，無線通信システム１内の各デバイスは，制御局５からのビーコンを受信する（ステップＳ１２０）。ただし，制御信号の受信に失敗するデバイスが存在する場合がある。ビーコンの受信に成功したデバイスは，制御局５にアソシエーション要求を送信する（ステップＳ１３０）。このアソシエーション要求には，デバイスに関する情報などが含まれている。

続いて，制御局５は，アソシエーション要求を各デバイスから受信する（ステップＳ１４０）。そして，制御局５は，あるデバイスからのアソシエーション要求を了承する場合，アソシエーション応答として，アソシエーション了承の旨をそのデバイスへと送信する（ステップＳ１５０）。そして，対応するデバイスがアソシエーション応答を受信すると（ステップＳ１６０），制御局５とそのデバイスとの間でアソシエーションが完了する。

そして，上述したようにアソシエーションが完了した後，１対のデバイス間で無線通信（データ通信）を行う場合には，図３のステップＳ２０以降の処理が行われることとなる。

そこで，アソシエーション済みの各デバイスは，他のデバイス（通信相手）との間でデータ通信を行う必要があるときには，そのデバイスとの間で通信チャネルを形成することが可能な状態にあるかどうかを把握する。そして，各デバイスは，その通信相手との間で無線通信を行うために，通信要求を制御局５（ＰＮＣ）に送信する（ステップＳ２０）。

この通信要求には，データ通信を行う必要があるデバイス（通信相手）に関する情報が含まれている。通信相手に関する情報としては，通信相手の指向性ビームを受信したときの受信強度に関する情報や，受信したときの自身の指向性ビームの指向性（たとえば，図２に示したようなａ方向〜ｄ方向）に関する情報などが含まれていることが好ましい。これにより，各デバイスや制御局５は，デバイス対の相対位置に関する情報（距離や方向）を入手することができる。また，上記通信要求には，各デバイスの指向性ビームのパターン（指向性を示す方向）に関する情報が含まれていることが好ましい。

そして，制御局５は，アソシエーション済みの各デバイスから通信要求を受信する（ステップＳ２２）。これにより，制御局５には，複数のデバイスからの通信要求が集約される。そして，制御局５は，通信要求に含まれている通信相手に関する情報から，どのデバイスとどのデバイスとが互いに無線通信を行おうとしているのかを把握する（ステップＳ２４）。つまり，制御局５は，通信対象のデバイス対を把握する。また，通信要求に指向性ビームのパターンに関する情報が含まれている場合，制御局５は，その情報から，デバイス対の間における指向性ビームのパターンの重なり具合，つまり，通信チャネルの形成具合を推測することができる。

ここで，第１態様では，制御局５は，各デバイス対が形成する通信チャネル内で，指向性ビームに干渉が生じていないかどうかを把握する。図５（ｂ）に示す例では，第１デバイス１０と第２デバイス２０の対の指向性ビームと，第３デバイスと第４デバイスの対の指向性ビームとでは，干渉が生じていないことが分かる。

続いて，制御局５は，通信対象のデバイス対ごとに，無線通信可能な時間として，タイムスロット（通信用タイムスロット）を割り当てる（ステップＳ２６）。このため，デバイス対を構成する２つのデバイスには，同じタイムスロットが割り当てられることになる。ここで，例を挙げると，図５（ａ）に示すように，第１デバイス１０と第２デバイス２０とは，同じタイムスロットが割り当てられる。ところで，タイムスロットは，１つのスーパーフレームに対応する時間を区分け（時分割）するものである。したがって，同じタイムスロットを割り当てるということは，１つのスーパーフレームにおいて，第１デバイス１０のタイムスロットと第２デバイス２０のタイムスロットとが共有状態にあることに相当する。

さらに，制御局５は，指向性ビームに干渉が生じていないデバイス対に対しても，同じタイムスロットを割り当てるように構成されている。このような割当てを行った例も図５（ａ）に示されており，具体的には，第３デバイスのタイムスロットも，第４デバイスのタイムスロットも，第１デバイス１０及び第２デバイス２０のタイムスロットも同じとなる。

上述したようにタイムスロットの割当てが終わると，制御局５は，タイムスロットに関する情報を，制御信号に含めて各デバイスに送信する（ステップＳ２８）。ここで，上述したように，第１デバイス１０と第２デバイス２０には，同じタイムスロットが割り当てられているため，制御信号も同じもの（共通制御信号）が送信されることとなる。なお，制御信号には，通信相手に関する情報が含まれていることが好ましい。これにより，制御信号を受信したデバイスは，通信相手を容易に特定することができる。言い換えると，制御局５は，デバイス対の双方に対して共通制御信号を送信することによって，通信要求に係る，同じタイムスロットの割当てを求める旨の要求に対して，了承を宣言しているとも云える。逆に言うと，制御局５が了承を宣言しなかった場合は，同じタイムスロットを利用可能でないと判断した結果，通信要求を拒絶した場合に相当する。

各デバイス側では，制御局５からの制御信号を受信すると，その制御信号に従って動作する。具体的には，制御信号に含まれているタイムスロットの間，他のデバイスと無線通信を試行する。制御信号に通信相手に関する情報が含まれている場合には，その通信相手とのデータ通信を試行する。

続いて，各デバイスは，必要に応じて，指向性ビームの指向性を制御する（ステップＳ３０）。たとえば，各デバイスは，通信相手が決まっている場合，その通信相手と指向性ビームの重なりが大きくなるように，指向性ビームの向きを調整又は変更する。また，各デバイスは，通信相手との指向性ビームの重なりに，干渉が生じている場合には，その干渉の程度が少なくなるように，指向性ビームの向きを調整又は変更する。なお，指向性ビームの重なりが十分に大きい場合などには本処理は省略される。また，指向性ビームの向きを調整又は変更しても，指向性ビームの重なりが大きくなるように改善されない場合には，続くデータ通信処理を行うことなく，本処理を終了する。この第１態様では，制御信号に基づいてデバイス対が定まった後に指向性の制御が行われるため，各デバイスは，指向性ビームを通信相手に向けるだけで済むので，指向性ビームの指向性の制御を容易に行うことができる。その結果，各デバイスの処理負荷を軽減させることができる。

そして，各デバイスは，通信相手であるデバイスと指向性ビームを用いてデータ通信を行う（ステップＳ４０）。データ通信は，制御信号のタイムスロットに対応する時間にわたって行われる。上述した例では，第１デバイス１０と第２デバイス２０とはタイムスロットが共通しているため，このタイムスロットに対応する時間にわたってそれらの間で双方向のデータ通信が行われる。さらに，上述した例では，第１デバイス１０と第２デバイス２０間のデータ通信と同じタイムスロットに対応する時間に，第３デバイスと第４デバイス間のデータ通信も並行して行われる（図５（ｂ）参照）。

以上のようにして，各タイムスロットにおいて，デバイス対ごとに，無線通信が行われる。上述したように，第１デバイス１０と第２デバイス２０は，同じタイムスロットが割り当てられているので，双方間の無線通信は円滑に進むこととなる。特に，図５（ａ）に示したように，指向性ビームに他からの干渉が生じていない場合，デバイス間の無線通信は，非常に円滑に進むこととなる。このため，第１態様によれば，デバイス間の通信効率が高い。また，第１態様では，制御局５が，各デバイスからの通信要求に含まれている情報を活用することで，その処理負荷を軽減することができる。

ここで，指向性ビームに他からの干渉が生じていない場合についてより詳細に検討する。たとえば，図１０に示したように，第１デバイス１０に割り当てられたタイムスロットと，第２デバイス２０に割り当てられたタイムスロットとが別々である場合，各タイムスロットでは一方向的にしか無線通信を行うことができない。このため，双方のデバイスが互いにデータ通信を行うためには，２つ分のタイムスロットが必要となる。これに対して，図５（ｂ）に示したように，第１デバイス１０と第２デバイス２０とに共通するタイムスロットを割り当てると，そのタイムスロット（つまり１つ分のタイムスロット）で，双方向の無線通信を行うことができる。すなわち，本態様によれば，デバイス間の通信効率が２倍程度にまで高まることとなる。また，本態様では，２つ分のタイムスロットを必要としないので，通信相手のタイムスロットが到来するまでの間や，通信相手のタイムスロットに対応する時間内に，双方間の無線通信が遮断される可能性をなくすことができる。さらには，本態様では，２つ分のタイムスロットを必要としないので，１つのスーパーフレームに対応する時間の短縮化を図ること，又は，１つのスーパーフレームにおいて，各タイムスロットに対応する時間を長くすることができる。

なお，図３のステップＳ３０において，指向性制御を行う前に，デバイス対間の通信品質を確認することが好ましい。これにより，どの程度指向性制御を行うべきかどうか，又は，指向性制御を行ってもよいかどうかを容易に判断することができる。また，指向性制御を行った後にデバイス対間の通信品質を確認することが好ましい。これにより，指向性制御がうまくいったかどうかを容易に判断することができる。そして，指向性制御がうまくいかなかった場合，ステップＳ４０の無線通信を行わなくてもよいし，再度指向性制御を試みてもよい。同様の趣旨で，図３のステップＳ５０において，無線通信を行う前に，通信品質を確認してもよい。また，上述したような，指向性制御前の通信品質確認，指向性制御後の指向性制御確認，及び無線通信前の指向性制御確認を任意に組み合わせて行うことも可能である。

なお，上述した第１態様では，図３に示す処理のうち，ステップＳ１２０，Ｓ１３０，１６０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０の処理は，各デバイスが行うとしたが，デバイス対の少なくとも一方のデバイスが実行すればよい。この場合においても，上述した効果を奏することができる。

また，上述した第１態様では，制御局５が通信対象のデバイス対を把握するのに必要な情報を取得するために，各デバイスから送信される通信要求には，通信相手に関する情報，指向性ビームのパターンに関する情報などの情報が含まれている。これに代えて，制御局５が，各デバイス間のやりとりや各デバイスの指向性の制御を監視することで，通信相手に関する情報，指向性ビームの指向性に関する情報（指向性情報）などの，通信対象のデバイス対を把握するのに必要な情報を取得してもよい。この場合，通信要求に，そのような情報を含ませる必要がなくなるので，各デバイスの処理負荷が軽減される。

次に，本発明を実施するための別の形態（第２態様）について説明する。上記第１態様では，通信要求処理（Ｓ２０）の後に，指向性制御処理（Ｓ３０）を行うとした。これに対して，この第２態様は，通信要求処理の前に，指向性制御処理を行うものである。第２態様に係る無線通信方法に対応するフローチャートを図６に示す。なお，第２態様（及び後述する第３態様〜第６態様）において，第１態様と同等の部分については，説明が重複するためその説明を省略する。

図６に示すように，第２態様では，各デバイスは，指向性制御ステップ（Ｓ２０）において，指向性を調整する制御を行うことで，他のデバイスとの間で，指向性ビームの重なりが大きい状態となってから，ステップＳ３０で通信要求を制御局５に送信する。そして，制御局５は，ステップＳ３４で通信要求に基づいてデバイス対を把握することができるとともに，そのデバイス対には，共通するタイムスロットが確実に割当てられるようにするだけでよい（ステップＳ３６）。その結果，制御局５の処理負荷が軽減される。

また，この第２態様では，制御局５は，指向性ビームの重なりが大きい状態にあるデバイス対が，制御信号で制御されない状態においてもタイムスロットを利用すること，つまりデバイス対での無線通信を容認する。この容認にあたり，制御局５は，まず，タイムスロット割当て処理（Ｓ３６）を，上記「容認」に必要な程度にだけ行う。これにより，制御局５の処理負荷が軽減される。続いて，制御局５は，ステップＳ３８において，制御信号に，タイムスロットに関する情報として，容認の旨の情報を含ませ，その制御信号をデバイス対の双方に送信する。このように，制御局５が，デバイス対の無線通信を容認できるということは，各デバイスからの通信要求（Ｓ３０）が，無線通信を求める無線端末と共通するタイムスロットを割り当てることを求める旨の要求であることに他ならない。

一方で，デバイス側では，制御局５による無線通信の容認を待つ間にも，無線通信に必要な動作を継続している。その間に，容認の旨を含む制御信号を制御局５から受信することとなる。ところで，上述したような第２態様においても，指向性ビームの重なりが大きい状態にあるデバイス対がタイムスロットを利用している期間が，制御局５によって割り当てられた（容認された）タイムスロットに相当するといえる。つまり，各デバイスは，制御局５の制御の下にあるといえる。

また，第２態様においては，各デバイスは，制御局５から容認の旨の情報を含む制御信号を所定期間が経過しても受信しない場合には，他のデバイスとの間の無線通信を中止するように構成されていることが好ましい。これにより，各デバイスは，そのデバイスとの間で無線通信を継続してもよいかどうかを容易に判断することができる。

次に，本発明を実施するための別の形態（第３態様）について説明する。上記第２態様では，制御局５がデバイスからの通信要求に基づいてデバイス対の無線通信を容認するとした。この第３態様でも，制御局５は，デバイス対の無線通信を容認する。しかし，本態様では，制御局５は，デバイス対の無線通信を容認しても，その容認の旨を含む制御信号を送信するのを省略するように構成されている。第３態様に係る無線通信方法のフローチャートを図７に示す。

図７に示すように，第３態様では，制御局５は，デバイスからの通信要求に含まれている通信相手に関する情報などに基づいて，デバイス対の無線通信を容認する（ステップＳ３４）。そして，制御局５は，その容認の旨を含む制御信号の送信を省略する。これにより，制御局５の処理負荷が大幅に軽減される。また，対応するデバイス対の双方は，制御局５から制御信号が送信されることがないので，制御信号の受信を待機する必要がないだけでなく，制御信号を受信した場合の処理がなくなる。このため，デバイスの処理負荷も軽減される。

なお，第３態様において，制御局５は，指向性ビームの重なりが大きくはないデバイスから通信要求を受信した場合には，たとえば図３に示したような手順で処理を行う。

また，第３態様では，制御局５は，デバイス対の無線通信を容認する場合，ビーコンを除く制御信号を送信する必要がない。そこで，各デバイスに同期をとる機能を設けることで，制御局５を無線通信システム１に設置するのを省略することもできる。この場合にも，デバイス対が無線通信を行う時間が，実質的に，それらに共通して割り当てられたタイムスロットに相当する。

次に，本発明を実施するための別の形態（第４態様）について図８を用いて説明する。上記第２態様では，デバイス対の無線通信を容認する際に，制御局５は，デバイスからの通信要求を用いている。これに対して，この第４態様では，図８に示すように，デバイス対が指向性制御（Ｓ２０）を行っている間に，制御局５は，それらデバイスの情報を能動的に取得する（ステップＳ２２）。デバイスの情報としては，通信相手に関する情報，指向性情報などを挙げることができる。本態様では，制御局５は，これらの情報のうち，少なくとも指向性情報を用いる。このため，本態様では，デバイス対は，通信要求を制御局５へと送信する必要がない。これにより，各デバイスの処理負荷が軽減される。

そして，制御局５は，取得したデバイスの情報（たとえば指向性情報）に基づいて，デバイス対の間で整合がとれたかどうかを判断し，その判断結果，整合がとれたと判断できた場合に，通信対象のデバイス対を把握する（ステップＳ２４）。なお，デバイスの情報が，指向性情報である場合には，制御局５は，デバイス対の間で指向性ビームの指向性が無線通信を確立できる程度に制御がなされたかどうかを判断することにより，デバイス対を把握する。

また，この第４態様では，第３態様と同様に，制御局５は，デバイス対を把握した後，デバイス対の無線通信を容認する。しかし，その容認の旨を示すために，制御局５は，制御信号を送信するのを省略している（ステップＳ２６）。これにより，第３態様と同等の効果を奏することができる。すなわち，この第４態様では，容認の旨の制御信号は送信されないものの，実質的に，デバイス対が行う無線通信が制御局５によって容認される（つまり，各デバイスは，制御局５の制御の下にある。）。さらには，実質的に，当該無線通信に要する時間がデバイス対の双方に共通するタイムスロットとして割り当てられることとなる。このため，この第４態様においては，制御局５の処理負荷を大幅に軽減させることができる。

上記第４態様では，各デバイスによる通信要求の送信と，制御局５による制御信号の送信とが省略された。これに代わる第５態様では，各デバイスによる通信要求の送信を省略する点では共通するものの，制御局５による制御信号の送信については省略しない。この場合，第２態様と同様に，制御局５は，容認の旨の情報を含む制御信号をデバイス対に送信する。これにより，第２態様と同等の効果を奏することができる。すなわち，制御信号に，容認する旨の情報が含まれているので，各デバイスは，他のデバイスとの間で無線通信を継続してもよいかどうかを容易に判断することができる。

次に，本発明を実施するための別の形態（第６態様）について，図９（ａ）及び図９（ｂ）を用いて説明する。上記第１態様などでは，制御局５が各デバイスに対してタイムスロットを割り当てたが，本態様では，各デバイスにタイムスロットを明示的に割り当てることがないように構成されている。ただし，この態様においても，デバイス対に割り当てられるタイムスロットは同じタイムスロットとなる。

第６態様に係る無線通信システム１’は，図９（ａ）に示すように，制御局５’（ＰＮＣ）と，第１デバイス１０と，第２デバイス２０とを含んでいる。そして，この無線通信システム１’では，制御局５’と第１デバイス１０の間，制御局５’と第２デバイス２０の間，第１デバイス１０と第２デバイス２０の間のそれぞれに，無線チャネルが形成され，その無線チャネルを介して無線通信（データ通信）が行われる。

この場合，制御局５’は，図９（ｂ）に示すように，無線通信システム１’に含まれる全てのデバイスに共通するタイムスロット（１つのタイムスロット）を割り当てる。したがって，このタイムスロットに対応する時間は，上述した態様で割り当てられるタイムスロットよりも長くなっている。このため，デバイス対によっては，また，時間によっては，指向性ビームの重なり状態が悪かったり，逆に優れていたりすることがある。そこで，第６態様では，各デバイスは，指向性ビームの重なり状態が十分に高いことが確認された場合にのみ，その通信相手とのデータ通信を行い，一方，指向性ビームの重なり状態が十分に高いことが確認されなかった場合には，その通信相手とのデータ通信を行うのを省略又は中止し，他の通信相手とのデータ通信を試行する。これにより，通信効率を維持することができる。

したがって，第６態様によれば，デバイス対における指向性ビームの重なり状態が十分に高い場合に，データ通信が行われるので，タイムスロットを十分に活用することができる。そのため，通信効率が高い。一方で，デバイス対における指向性ビームの重なり状態が高くない場合には，一方のデバイスは，別の通信相手とのデータ通信を試行する。このため，長いタイムスロットを活用して，確実に通信相手を探し出すことができ，通信効率が高い。なお，本態様では，デバイス対がデータ通信を試行するにあたり，制御局５’がデバイス対を把握する必要はない。これを利用して，１つのデバイスに対して複数のデバイスが無線通信を試行した場合に，無線通信を試行してきた各デバイスと断続的に（間欠的に）無線通信するようにしてもよい。これによっても長いタイムスロットを活用することができる。

なお，第６態様でも，制御局５’が，データ通信を試行するデバイス対を予め把握してもよく，その場合，制御局５’は，データ通信を試行するデバイス対として把握（認識）したデバイスには，タイムスロットを割り当て，そのようなデバイス対として把握（認識）しなかったデバイスには，タイムスロットを割り当てないようにする。これにより，指向性ビームの指向性が適切でないデバイスがデータ通信を試行することが除外される。そのため，さらに，通信効率を高めることができる。

なお，上述した６つの態様では，制御局は，デバイス（無線端末）とは別体であるとしたが，一体的に構成されていてもよい。たとえば，制御局は，あるデバイスに内蔵されたものであってもよい。この場合，そのデバイスが制御局を兼ねることとなる。同様に，制御局に，デバイスが内蔵されていてもよい。

また，上述した６つの態様では，各デバイスは，指向性ビームを送信可能に構成されているが，これに代えて，無指向性ビームを送信可能に構成されていてもよい。この場合にも，上述した効果と同様の効果を奏することができる。ただし，デバイス対が無指向性ビームを用いて無線通信を行う場合には，指向性ビームを用いた場合よりも，無線通信が遮断されにくい。したがって，本発明は，指向性ビームを用いた場合に，非常に有効であるといえる。さらには，指向性ビームを用いた無線通信において，上述したような効果を得ようとすると，指向性の制御を行う手順とタイムスロットの割当てを行う手順を適切に定めるのが困難であるが，上述した第１〜第６の態様に従えば，それが容易となる。したがって，本発明によれば，無線通信方法の各手順を適切に設定することが容易になる。

また，上述した各態様は，主に，無線通信システム及び無線通信方法に関するものであった。しかし，無線通信システムを構成する各デバイスや，無線通信方法における各処理や，スーパーフレームの構造も本発明又は本発明の一部を構成することとなる。また，上述した処理の一部又は全部に対応するプログラム（アルゴリズム）や当該プログラムを記憶した情報記憶媒体も，本発明又は本発明の一部を構成するのはいうまでもない。

本発明は，無線通信のあらゆる分野で利用されうる。また，無線通信の例は，ピコネット通信に限られるものではない。本発明は，室内無線通信ネットワーク，計算機ネットワーク，センサネットワーク等，複数端末によるトポロジーに対しても適用することができる。

１，１’ 無線通信システム
５，５’ 制御局（ＰＮＣ）
１０ 第１デバイス
２０ 第２デバイス

Claims (3)

1. 少なくとも１台の制御局と，複数の無線端末とを有する無線通信システムにおいて前記制御局の制御の下に１対の無線端末間で指向性ビームを用いた無線通信を行うための無線通信方法であって，
   １対の無線端末間で，前記無線通信が確立したときは，前記制御局の制御の下に，当該１対の無線端末の双方に共通するタイムスロットが割り当てられるものであり，
   前記制御局は，
   前記無線通信を制御するための制御信号を前記複数の無線端末に向けて送信可能に構成されており，
   前記複数の無線端末の各々は，
   前記無線通信を行うことが可能な無線端末との間で，前記指向性ビームの方向性を示す指向性を調整する制御を行うことが可能に構成されており，
   前記無線通信方法は，
   前記１対の無線端末が，互いに前記無線通信を行うことができるように，前記指向性の制御を行う指向性制御ステップと，
   前記制御局が，前記指向性制御ステップにおける前記１対の無線端末による前記指向性の制御に関する指向性情報を取得するステップと，
   前記制御局が，前記指向性情報に基づいて前記１対の無線端末の間で前記指向性の整合がとれたかどうかを判断する判断ステップと
   を含み，
   前記判断ステップにおいて，前記１対の無線端末の間で前記指向性の整合がとれたと判断された場合には，前記制御局は，前記制御信号の送信を省略し，
   これにより，前記１対の無線端末が行う無線通信が前記制御局によって実質的に容認されるとともに，当該無線通信に要する時間が前記１対の無線端末の双方に共通するタイムスロットとして実質的に割り当てられる，
   無線通信方法。
2. 前記無線通信は，
   ピコネット通信であり，
   前記制御局は，
   前記制御信号をビーコンとして前記複数の無線端末に送信することで，前記ピコネット通信をコーディネートするコーディネーターである，
   請求項１に記載の無線通信方法。
3. 少なくとも１台の制御局と，複数の無線端末とを有する無線通信システムであって，
   １対の無線端末間で無線通信が確立したときは，前記制御局の制御の下に，当該１対の無線端末の双方に共通するタイムスロットが割り当てられ，
   前記１対の無線端末は，
   前記割り当てられたタイムスロットにおいて前記無線通信を行うものであり，
   前記制御局は，
   前記無線通信を制御するための制御信号を前記複数の無線端末に向けて送信可能に構成されており，
   前記複数の無線端末の各々は，
   前記無線通信を行うことが可能な無線端末との間で，前記指向性ビームの方向性を示す指向性を調整する制御を行うことが可能に構成されており，
   前記無線通信システムは，
   前記１対の無線端末が，互いに前記無線通信を行うことができるように，前記指向性の制御を行う指向性制御ステップと，
   前記制御局が，前記指向性制御ステップにおける前記１対の無線端末による前記指向性の制御に関する指向性情報を取得するステップと，
   前記制御局が，前記指向性情報に基づいて前記１対の無線端末の間で前記指向性の整合がとれたかどうかを判断する判断ステップと
   を行い，
   前記判断ステップにおいて，前記１対の無線端末の間で前記指向性の整合がとれたと判断された場合には，前記制御局は，前記制御信号の送信を省略し，
   これにより，前記１対の無線端末が行う無線通信が前記制御局によって実質的に容認されるとともに，当該無線通信に要する時間が前記１対の無線端末の双方に共通するタイムスロットとして実質的に割り当てられる，
   無線通信システム。

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