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。
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。