JP2009044667A - Communicating method and communicating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信、特に無線PANにおける通信相手に対し互いにアンテナの指向方向を整合させるのに適した通信方法及び通信システムに関する。 The present invention relates to a communication method and a communication system suitable for matching the directivity directions of antennas with each other in wireless communication, particularly in a wireless PAN.
無線通信に広く用いられている無線LAN(WLAN:Wireless Local Area Network)は無線通信範囲が半径100m程度であるのに対して、通信半径が約10m程度と無線通信範囲の狭い無線PAN(WPAN:Wireless Personal Area Network)が開発されている。この無線PANは必要に応じてその都度、限定的なネットワークを形成するアドホック型の無線通信であり、基地局などを介さずに端末間で自立的に通信を直接行えるところに特徴がある。無線PANはデバイスと呼ばれる複数の構成要素で行われ、上位層から指令を受けると、マスター側デバイス(制御端末)は周辺にある複数のスレーブ側デバイス(従属端末)を束ねて構成されるピコネットと呼ばれる一つのネットワークを形成する。 A wireless LAN (WLAN: Wireless Local Area Network) widely used for wireless communication has a wireless communication range of about 100 m, whereas a communication radius of about 10 m is a narrow wireless communication range (WPAN: WPAN: WLAN: Wireless Local Area Network). Wireless Personal Area Network) has been developed. This wireless PAN is an ad hoc type wireless communication that forms a limited network whenever necessary, and is characterized in that communication can be performed directly and independently between terminals without using a base station or the like. The wireless PAN is performed by a plurality of components called devices. When a command is received from an upper layer, the master side device (control terminal) is a piconet configured by bundling a plurality of slave devices (subordinate terminals) in the vicinity. Form one network called.
制御端末はピコネットコーディネータ(PNC)と呼ばれ、従属端末に割り当てられるタイム・リソース(時間間隔など)を管理することによって、各従属端末の通信路の形成を制御する。これにより、任意のデバイス間で1対1の通信路が形成され、データ転送が行われる。制御端末は、通信が終了すると、ピコネットを解消し、通信路を開放する。この通信では、先頭から予め決められた三つの部分であるビーコン区間とコンテンション・アクセス区間(CAP)とチャンネル期間割り当て区間(CTAP)とで構成される信号系列が挿入されたフレームを用いている。なお、ビーコン区間ではビーコンと呼ばれている基準信号(同期信号)が制御端末から従属端末に送出される。コンテンション・アクセス区間では、すべてのデバイスがピコネットにアクセス可能となる。チャンネル時間割り当て区間では、制御端末(PNC)が特定の従属端末にのみ通信を許可する(例えば、非特許文献1参照)。 The control terminal is called a piconet coordinator (PNC), and controls the formation of a communication path of each subordinate terminal by managing time resources (such as time intervals) allocated to the subordinate terminals. Thereby, a one-to-one communication path is formed between arbitrary devices, and data transfer is performed. When the communication ends, the control terminal cancels the piconet and opens the communication path. In this communication, a frame in which a signal sequence including a beacon period, a contention access period (CAP), and a channel period allocation period (CTAP), which are three parts determined in advance from the beginning, is inserted is used. . In the beacon period, a reference signal (synchronization signal) called a beacon is transmitted from the control terminal to the subordinate terminal. In the contention / access section, all devices can access the piconet. In the channel time allocation section, the control terminal (PNC) permits communication only to a specific subordinate terminal (see, for example, Non-Patent Document 1).
マイクロ波帯に比べてミリ波帯は直進性が強く、減衰が大きいので、ミリ波帯を利用した無線PANは、狭い通信空間でも干渉し合うことを避けることができという特徴を有する反面、アンテナの指向性の幅を十分に狭くしなければならない。このような指向性の幅の狭い特性に適したアンテナとしてフェーズド・アレイ・アンテナなどのような指向アンテナが用いられる場合が多い。この指向アンテナは複数のアンテナ素子をアレイ状に空間的に配置することにより構成される。各アンテナ素子で送受信される信号はビーム毎にその振幅と位相とが設定され、狭い特定方向からの信号を選択的に送受信できるように整合性が図られる。このような指向アンテナを用いて通信を行う場合には、送受信側の双方でアンテナの指向性の整合性がとられている必要がある。また、アンテナゲインは、指向性の幅が狭くなるほど向上するので、高いアンテナゲインを必要とする場合には走査すべきビームの数は必然的に増加する。 Since the millimeter wave band has a strong straightness and a large attenuation compared to the microwave band, the wireless PAN using the millimeter wave band has a feature that it can avoid interference even in a narrow communication space. The width of directivity must be made sufficiently narrow. In many cases, a directional antenna such as a phased array antenna is used as an antenna suitable for such a narrow directivity characteristic. This directional antenna is configured by spatially arranging a plurality of antenna elements in an array. A signal transmitted / received by each antenna element has its amplitude and phase set for each beam, and consistency is achieved so that a signal from a narrow specific direction can be selectively transmitted / received. When communication is performed using such a directional antenna, the antenna directivity must be consistent on both the transmitting and receiving sides. Further, since the antenna gain is improved as the directivity width is narrowed, the number of beams to be scanned inevitably increases when a high antenna gain is required.
図12は、従来方式のアンテナビームの指向方向を決定するプロセスを示す図である。制御端末と通信の許可を申請した従属端末との間で通信を行うとき、先ず双方のアンテナの全指向範囲(通常は2π)を予め電気的に等分に分割して、アンテナの全指向範囲をカバーする複数のビームを形成し、それら全てのビームでビーコンを送信して順次走査することにより、従属端末はあるビームでビーコンを受信する。制御端末(PNC)側及び従属端末のアンテナビーコンは共に、アンテナの全指向範囲が、図12(A)に示すように、例えば、8分割されているものとして説明する。 FIG. 12 is a diagram illustrating a process of determining the directivity direction of a conventional antenna beam. When communicating between a control terminal and a subordinate terminal that has applied for permission to communicate, first divide the omnidirectional range of both antennas (usually 2π) into electrical equal parts in advance, and A subordinate terminal receives a beacon with a certain beam by forming a plurality of beams covering the same and transmitting a beacon with all of them and sequentially scanning. Both the antenna beacons of the control terminal (PNC) side and the subordinate terminals will be described assuming that the omnidirectional range of the antenna is divided into, for example, eight as shown in FIG.
図12(C)に示すように、制御端末(PNC)は、第1のスーパーフレームSF1のビーコン期間BP内でビームS111とS112方向のビーコンをアンテナから送信する。 As shown in FIG. 12C, the control terminal (PNC) transmits beacons in the directions of the beams S111 and S112 from the antenna within the beacon period BP of the first superframe SF1.
従属端末(DEV)は、まず、第1のスーパーフレームSF1において指向方向D111の方向でビーコンの受信を試みる。しかし、ビームS111とS112方向のビーコンは従属端末の方向を向いていないので、従属端末はこれらのビーコンを受信できない。したがって、従属端末はビーコンを受信したときに返信するACK信号を返信することはできない。制御端末は、同様に、フレームSF2、SF3、…、SF6のビーコン期間BP内にビーコンをアンテナから送信する。しかし、これらのスーパーフレームSF2、SF3、…、SF6のいずれの指向方向においても、従属端末はこれらのビーコンを受信できない。従属端末は、スーパーフレームSF7になって初めてS221方向のビーコンを受診しACK信号を返信する。 The dependent terminal (DEV) first attempts to receive a beacon in the direction of the directivity direction D111 in the first superframe SF1. However, since the beacons in the directions of the beams S111 and S112 are not directed to the subordinate terminals, the subordinate terminals cannot receive these beacons. Therefore, the subordinate terminal cannot send back an ACK signal to be sent back when receiving the beacon. Similarly, the control terminal transmits a beacon from the antenna during the beacon period BP of the frames SF2, SF3,..., SF6. However, the subordinate terminal cannot receive these beacons in any of the directivity directions of these superframes SF2, SF3,..., SF6. The subordinate terminal receives a beacon in the S221 direction and returns an ACK signal only after the superframe SF7 is reached.
このように、制御端末と従属端末それぞれのビームを走査する速度は互いに異なり、走査方向は反対方向又は同方向であるので、各ビームが一巡することにより全指向範囲がカバーされ、この全指向範囲をカバーする多数のビームの走査を繰り返すことによって、制御端末の特定のビームのビーコンが従属端末の特定のビームで受信される。従属端末がそれぞれのビームでACKを送信し、制御端末が特定のビームでACK信号を受信する場合も同様である。 In this way, the scanning speeds of the beams of the control terminal and the subordinate terminal are different from each other, and the scanning directions are opposite or the same direction, so that the entire directional range is covered by making a round of each beam. The beacon of a specific beam of the control terminal is received on the specific beam of the subordinate terminal by repeating scanning of multiple beams covering The same applies to the case where the subordinate terminal transmits ACK with each beam and the control terminal receives the ACK signal with a specific beam.
図13は、IEEE802.15.3で使用されるスーパーフレームの構成を示す図である。図13に示すように、1つのスーパーフレームは、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間(CAP)と、チャネル時間割り当て期間(CTAP)との3つのパートから構成される。 FIG. 13 is a diagram illustrating a superframe configuration used in IEEE802.15.3. As shown in FIG. 13, one superframe is composed of three parts: a beacon period, a contention access period (CAP), and a channel time allocation period (CTAP).
各スーパーフレームの開始時はビーコン期間となっており、このビーコン期間で、制御端末(PNC)からビーコンがブロードキャストされる。このビーコンは、各スーパーフレームの開始を示し、制御端末(PNC)から各従属端末(DEV)に、タイム割り当てや管理情報を提供している。 At the start of each super frame, there is a beacon period. During this beacon period, a beacon is broadcast from the control terminal (PNC). This beacon indicates the start of each superframe, and provides time allocation and management information from the control terminal (PNC) to each subordinate terminal (DEV).
コンテンション・アクセス期間(CAP)は、スーパーフレームでビーコンの次に割り当てられている。このコンテンション・アクセス期間(CAP)は、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance)により、全ての無線端末がアクセス可能な期間になっている。このコンテンション・アクセス期間(CAP)では、時間に依存しないデータが転送される。 A contention access period (CAP) is allocated next to the beacon in the superframe. The contention access period (CAP) is a period in which all wireless terminals can access by CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance). In this contention access period (CAP), time-independent data is transferred.
チャネル時間割り当て期間(CTAP)は、制御端末(PNC)が特定の従属端末(DEV)にのみ通信を許可する期間となっている。チャネル時間割り当て期間(CTAP)は、管理用のタイムスロット(MCTA1、MCTA2)と、いくつかのタイムスロット(CTA1、CTA2、…)から構成されている。このチャネル時間割り当て期間(CTAP)では、時間依存のデータ(アイソクロナスデータ)が転送される。 The channel time allocation period (CTAP) is a period in which the control terminal (PNC) permits communication only to a specific subordinate terminal (DEV). The channel time allocation period (CTAP) is composed of management time slots (MCTA1, MCTA2) and several time slots (CTA1, CTA2,...). In this channel time allocation period (CTAP), time-dependent data (isochronous data) is transferred.
また、ネットワーク制御は、多くの伝送をサポートできるように、伝送を開始する前に、タイムリソースが確保される。また、タイムスロット(CTA1、CTA2、…)の長さは、リクエストで指定できるようになっている。 Also, the network control reserves time resources before starting transmission so that it can support many transmissions. Also, the length of the time slots (CTA1, CTA2,...) Can be specified by a request.
つまり、従属端末(DEV)がタイムリソースを要求する場合には、従属端末(DEV)は、制御端末(PNC)からのビーコンを受信し、コンテンション・アクセス期間(CAP)で、制御端末(PNC)にスロット取得リクエストを送信する。このとき、タイムスロットの長さが指定できる。制御端末(PNC)は、スロット取得リクエスト受信すると、直ちに、リクエストが受け入れられるかどうかを判断し、リクエストの受け入れが可能なら、制御端末(PNC)から従属端末(DEV)にACK(アクノリッジ)でレスポンスを返し、制御端末(PNC)は、次にビーコンで、従属端末(DEV)に割り当てたタイムスロットの割り当て情報を含めて送信する。従属端末(DEV)は、ビーコンを受信し、自分に割り当てられたタイムスロットの情報を取得し、このタイムスロットを使って、チャネル時間割り当て期間(CTAP)で通信を行う。
しかし、前述したような従来の方法では、高いアンテナゲインを得るためにアンテナの全指向範囲をカバーするためにビームの数が多い場合には、その多数のビームそれぞれで順次ビーコンを送信して走査を行っていた。このように、従来の方法では、多くのビーコンのやりとりが必要となり、これだけでも整合させるのに時間がかかるが、一巡目で制御端末と従属端末それぞれのビームが互いに整合しなければ、ビームが整合するまで同様な操作を繰り返さなければならず、制御端末と従属端末が確実に通信できる指向方向に整合させるためには非常に長い時間が必要であるという問題があった。 However, in the conventional method as described above, when the number of beams is large in order to cover the omnidirectional range of the antenna in order to obtain a high antenna gain, a beacon is sequentially transmitted and scanned with each of the many beams. Had gone. As described above, in the conventional method, many beacons need to be exchanged, and this alone takes time to match, but if the beams of the control terminal and the subordinate terminal do not match each other in the first round, the beams are matched. Until then, the same operation has to be repeated, and there is a problem that it takes a very long time to match the control terminal and the subordinate terminal in the directivity direction in which the terminal can reliably communicate.
本発明は、前記制御端末のアンテナと前記従属端末のアンテナとの整合を短時間で行えることを目的とし、先ず全指向範囲を所定の少ない個数に分割したビームの内で相互に整合するビームを第1段階ビームとし、その第1段階ビームをさらに所定の少ない個数に分割してその内で互いに整合するビームを第2段階ビームとするというように、所定回数の分割行うことによって、各分割毎に分割ビームを順次絞っていき最終分割ビームにたどり着くので、制御端末と従属端末間のビームの指向方向を整合させる整合時間を短縮できる。 An object of the present invention is to perform matching between the antenna of the control terminal and the antenna of the subordinate terminal in a short time. First, beams that mutually match among the beams obtained by dividing the omnidirectional range into a predetermined small number are provided. The first stage beam is divided into a predetermined number of times, and the first stage beam is further divided into a predetermined number of times. Since the divided beams are successively narrowed down to reach the final divided beam, the alignment time for matching the beam directing directions between the control terminal and the subordinate terminal can be shortened.
上述の課題を解決するために、本願の第1の発明においては、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信方法において、
前記制御端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個の、m1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択し、
ビーコン送信部で、スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下の小区間で分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信し、
前記従属端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個のn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択し、
前記従属端末のビーコン受信部で、前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)以下に分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試み、
前記従属端末の第1指向情報更新部で、前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の従属端末のアンテナ指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録し、
前記従属端末のACK送信部で、前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことをACK信号によって前記制御端末に通知し、
前記制御端末のACK受信部で、前記従属端末から通知されたACK信号を受信し、前記ACKの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、
指向情報更新部で、前記ACK受信部で取得された指向方向を前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録し、
最終的に制御端末の第1指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末の第1指向情報更新部に記録されたjビーム群の指向方向間で通信を行うことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, in the first invention of the present application, a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period between a control terminal and an at least one subordinate terminal each having an antenna. In a communication method for performing wireless communication using a superframe,
The beam transmission / reception direction control unit of the control terminal obtains m1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1 and m2 obtained by dividing the m1 beams into one or more narrow beams (m2 ≧ m1). ), 3 obtained in the same way, m3 in k stages, mk, m1 + m2 + ... + mk beam transmission / reception directions are selected,
The beacon transmission unit divides the beacon section of the superframe into small sections of mi (i = 1... K) or less, and the beam transmission direction selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon sections. One beacon at a time,
In the beam transmission / reception direction control unit of the subordinate terminal, n1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna into n1 beams and the n1 beams divided into one or more narrow beams, respectively (n2 ≧ n1) ), 3 obtained in the same way, n3 n-stages, nl n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions are selected,
Any one of n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided into mi (i = 1... K) or less transmitted from the control terminal by the beacon receiving unit of the subordinate terminal. Try to receive
When the first directional information update unit of the subordinate terminal succeeds in receiving the beacon, the antenna directional direction of the subordinate terminal at the time of reception is recorded, and first direction information to be used for communication to the control terminal is recorded. Registered in the directional information recording department,
In the ACK transmission unit of the subordinate terminal, the control terminal is notified by an ACK signal that the beacon has been successfully received from the control terminal,
In the ACK receiver of the control terminal, the ACK signal notified from the subordinate terminal is received, and the directivity direction of the subordinate terminal direction that has successfully received the ACK is acquired,
In the directivity information update unit, register the directivity direction acquired by the ACK receiver in the first directivity information recording unit as information on the directivity direction to be used for communication to the subordinate terminal,
Finally, communication is performed between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal recorded in the first directivity information update unit of the control terminal and the directivity direction of the j-beam group recorded in the first directivity information update unit of the subordinate terminal. It is characterized by performing.
本願の第2の発明においては、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信方法において、
前記制御端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個のm1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択し、
前記制御端末のビーコン送信部で、スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下に分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信し、
前記従属端末で、自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定のビームで前記ビーコンの受信に成功したときに、ACK信号を前記制御端末に送信し、
前記制御端末のACK受信部で、前記従属端末から通知されたACKを受信し、前記ACKの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、指向情報更新部で前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録し、
最終的に第1指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末の固定ビームの指向方向間で通信を行うことを特徴とする。
In the second invention of the present application, wireless communication is performed between a control terminal equipped with an antenna and one or more subordinate terminals using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period. In the communication method of performing
The beam transmission / reception direction control unit of the control terminal obtains m1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1 and m2 obtained by dividing the m1 beams into one or more narrow beams (m2 ≧ m1). ), 3 obtained in the same manner, m3 in k stages, mk m1 + m2 +,... + Mk beam transmission / reception directions are selected,
The beacon transmission unit of the control terminal divides the beacon period of the super frame into mi (i = 1... K) or less, and the beam transmission selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon periods. One beacon in each direction,
When the subordinate terminal has successfully received the beacon with one fixed beam that is a part of the omnidirectional range of the antenna of its own, it transmits an ACK signal to the control terminal;
The ACK receiving unit of the control terminal receives the ACK notified from the subordinate terminal, acquires the directivity direction of the subordinate terminal direction that has successfully received the ACK, and the directivity information update unit performs communication to the subordinate terminal. Register in the first directional information recording unit as information on the directional direction to be used,
Finally, communication is performed between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal recorded in the first directivity information update unit and the directivity direction of the fixed beam of the slave terminal.
本願の第3の発明においては、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信方法において、
前記制御端末のビーコン送信部で、自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定ビームでスーパーフレームのビーコン区間にビーコンを送出し、
前記従属端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個の、 n1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択し、
前記従属端末のビーコン受信部で、前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)以下に分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試み、
前記従属端末の指向情報更新部で、前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第2指向情報記録部に登録し、
前記従属端末のACK送信部で、前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことを前記制御端末に通知し、
前記制御端末のACK受信部で、前記従属端末から通知されたACKを受信し、前記ACKの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、第2指向情報更新部で前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第2指向情報記録部に登録し、
最終的に第2指向情報更新部に記録された制御端末のビームの指向方向と従属端末のjビーム群の指向方向間で通信を行うことを特徴とする。
In the third invention of the present application, wireless communication is performed between a control terminal equipped with an antenna and one or more subordinate terminals using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period. In the communication method of performing
The beacon transmission unit of the control terminal transmits a beacon to the beacon section of the superframe with one fixed beam that is a beam that is a part of the omnidirectional range of the antenna.
In the beam transmission / reception direction control unit of the subordinate terminal, n1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna into n1 beams and the n1 beams divided into one or more narrow beams, respectively (n2 ≧ n1) ), 3 obtained in the same way, n3 of l stages, nl, n1 + n2 + ... + nl beam transmission / reception directions are selected,
Any one of n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided into mi (i = 1... K) or less transmitted from the control terminal by the beacon receiving unit of the subordinate terminal. Try to receive
When the subordinate terminal directivity information update unit succeeds in receiving the beacon, it records the directivity direction at the time of reception and registers it in the second directivity information recording unit as information on the directivity direction to be used for communication to the control terminal. And
In the ACK transmission unit of the subordinate terminal, notifies the control terminal that the beacon has been successfully received from the control terminal,
The ACK receiving unit of the control terminal receives the ACK notified from the subordinate terminal, acquires the directivity direction of the subordinate terminal direction that has successfully received the ACK, and the second directivity information update unit transmits the directional information to the subordinate terminal. Register in the second directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication,
Communication is finally performed between the directivity direction of the beam of the control terminal recorded in the second directivity information update unit and the directivity direction of the j beam group of the subordinate terminal.
本願の第4の発明においては、前記制御端末は、ピコネットにおけるPNCであり、前記従属端末は、前記ピコネットにおけるDEVであることを特徴とする。 In a fourth invention of the present application, the control terminal is a PNC in a piconet, and the slave terminal is a DEV in the piconet.
本願の第5の発明においては、前記制御端末は、それぞれが指向方向を持つ最大mi(i=1…k)個のビーコンを、最大mi(i=1…k)個のスーパーフレームを用いて最大mi(i=1…k)回繰り返して送信し、
前記従属端末は、最大mi(i=1…k)個のスーパーフレームごとに受信時の指向方向を変化させて受信を試みることを特徴とする。
In the fifth invention of the present application, the control terminal uses a maximum of mi (i = 1... K) beacons each having a directivity direction and a maximum of mi (i = 1... K) superframes. Send repeatedly up to mi (i = 1 ... k) times,
The subordinate terminal attempts to receive by changing the directing direction at the time of reception for every maximum mi (i = 1... K) superframes.
本願の第6の発明においては、前記制御端末がビーコンを送信した最大mi(i=1…k)個の指向範囲S1、S2、…Sr(r≦mi)うち、いずれかひとつの指向範囲(=Sp)に対してACKが得られた場合、ビーコンを送信したSr個のビームのうち、p番目のビームをさらに1個以上に分割したビームを用いて、同様のビーコン送信を行うことを特徴とする。 In the sixth invention of the present application, any one of the maximum mi (i = 1... K) directivity ranges S1, S2,... Sr (r ≦ mi) in which the control terminal transmits a beacon. = Sp) When ACK is obtained, the same beacon transmission is performed using a beam obtained by dividing the p-th beam into one or more of the Sr beams that transmitted the beacon. And
本願の第7の発明においては、前記従属端末が最大nj(j=1…l)個の指向範囲D1、D2、…Dq(q≦nj)うち、いずれかひとつの指向範囲(=Dr)によってビーコンを受信した場合、ビーコンを受信したr番目のビーム方向をさらに1個以上に分割したビーム方向を用いて、同様のビーコン受信を行うことを特徴とする。 In the seventh invention of the present application, the dependent terminal has a maximum of nj (j = 1... L) directivity ranges D1, D2,... Dq (q ≦ nj), and any one directivity range (= Dr). When a beacon is received, similar beacon reception is performed using a beam direction obtained by dividing the r-th beam direction from which the beacon is received into one or more beams.
本願の第8の発明においては、記制御端末は、ビーム群の切替えを最大限である第k段階ビーム群まで至る前に、システムとしてあらかじめ決められた値、あるいは状態に応じて設定される値であるk以下の値dに対し、第d段階ビーム群までのビームしか用いないことを特徴とする。 In the eighth invention of the present application, the control terminal sets a value predetermined according to the system or a value set according to the state before reaching the k-th stage beam group, which is the maximum beam group switching. For a value d less than or equal to k, only beams up to the d-th stage beam group are used.
本願の第9の発明においては、前記従属端末は、ビーム群の切替えを最大限である第l段階ビーム群まで至る前に、システムとしてあらかじめ決められた値、あるいは状態に応じて設定される値であるl以下の値eに対し、第e段階ビーム群までのビームしか用いないことを特徴とする。 In the ninth invention of the present application, the slave terminal sets a value determined according to a state or a value determined in advance as a system before reaching the l-th stage beam group where the switching of the beam group is maximum. Only a beam up to the e-th stage beam group is used for a value e less than or equal to l.
本願の第10の発明においては、前記制御端末が用いるビーコンのビーム幅が変化した場合には、前記従属端末も同等のビーム幅を選択し、これまでと同様の受信動作を行うことを特徴とする。 In a tenth aspect of the present invention, when the beam width of a beacon used by the control terminal changes, the subordinate terminal also selects an equivalent beam width and performs the same reception operation as before. To do.
本願の第11の発明においては、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信システムにおいて、
前記制御端末は、
アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個の、m1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下に分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信するビーコン送信部と、
前記従属端末から通知されたACK信号を受信することによって、前記ビーコンの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得するACK受信部と、
前記ACK受信部で受信された従属端末方向の指向方向を前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録する第1指向情報更新部とを備え、
前記従属端末は、
アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個のn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試みるビーコン受信部と、
前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の従属端末のアンテナ指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録する第1指向情報更新部と、
前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことをACK信号によって前記制御端末に通知するACK送信部を備え、
最終的に指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末のjビーム群の指向方向間で通信を行うことを特徴とする。
In the eleventh aspect of the present invention, wireless communication is performed between a control terminal having an antenna and one or more subordinate terminals using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period. In a communication system that performs
The control terminal
M1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1, m2 (m2 ≧ m1) beams obtained by dividing each of the m1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction control unit that selects k3 m ····, mk, m1 + m2 + ·· + mk beam transmission / reception directions;
The beacon period of the super frame is divided into mi (i = 1... K) or less, and beacons are transmitted one by one in the beam transmission direction selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon periods. A beacon transmitter,
By receiving the ACK signal notified from the dependent terminal, an ACK receiving unit that acquires a directivity direction of the dependent terminal direction that has successfully received the beacon;
A first directional information update unit that registers the directional direction of the dependent terminal direction received by the ACK receiving unit in the first directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication to the dependent terminal;
The subordinate terminal is:
N1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by n1, n2 beams (n2 ≧ n1) obtained by dividing the n1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction control unit for selecting n3 stages of n stages, n1 n1 + n2 +,... + nl beam transmission / reception directions;
A beacon receiver that attempts to receive by selecting one of the n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided by mi (i = 1... K) transmitted from the control terminal. ,
When the reception of the beacon is successful, the antenna directivity direction of the subordinate terminal at the time of reception is recorded, and the first directivity information update is registered in the first directivity information recording unit as information on the directivity direction to be used for communication to the control terminal And
An ACK transmitter for notifying the control terminal by an ACK signal that the beacon has been successfully received from the control terminal;
Communication is finally performed between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal and the directivity direction of the j-beam group of the subordinate terminal recorded in the directivity information update unit.
本願の第12の発明においては、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信システムにおいて、
前記制御端末は、
アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個のm1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下に分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信するビーコン送信部と、
前記従属端末から通知されたACKを受信することによって、前記ビーコンの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録する第1指向情報更新部とを備え、
前記従属端末は、
自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定のビームで前記のビーコンの受信に成功したときに、ACK信号を前記制御端末に通知するACK送信部を備え、
最終的に指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末の固定ビームの指向方向間で通信を行うことを特徴とする。
In a twelfth aspect of the present invention, wireless communication is performed between a control terminal having an antenna and one or more subordinate terminals using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period. In a communication system that performs
The control terminal
M1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1, m2 (m2 ≧ m1) beams obtained by dividing each of the m1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction controller for selecting m stages m3 ..., mk m1 + m2 + ... + mk beam transmission / reception directions;
The beacon period of the super frame is divided into mi (i = 1... K) or less, and beacons are transmitted one by one in the beam transmission direction selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon periods. A beacon transmitter,
By receiving the ACK notified from the subordinate terminal, the directivity direction of the subordinate terminal direction that has succeeded in receiving the beacon is obtained, and the first directivity information record is recorded as information on the directivity direction to be used for communication to the subordinate terminal. A first directional information update unit registered in the unit,
The subordinate terminal is:
An ACK transmission unit for notifying the control terminal of an ACK signal when the beacon is successfully received with one fixed beam that is a part of a beam of a part of the omnidirectional range of the antenna;
Communication is finally performed between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal recorded in the directivity information update unit and the directivity direction of the fixed beam of the subordinate terminal.
本願の第13の発明においては、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信システムにおいて、
前記制御端末は、
自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定のビームでスーパーフレームのビーコン区間にビーコンを送出するビーコン送信部を備え、
前記従属端末は、
アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個のn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)以下に分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試みるビーコン受信部と、
前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第2指向情報記録部に登録する第2指向情報更新部と、
前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことを前記制御端末に通知するACK送信部を備え、
最終的に指向情報更新部に記録された制御端末のビームの指向方向と従属端末のjビーム群の指向方向間で通信を行うことを特徴とする。
In the thirteenth invention of the present application, wireless communication is performed between a control terminal having an antenna and one or more subordinate terminals using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period. In a communication system that performs
The control terminal
A beacon transmitter that transmits a beacon to a beacon section of a superframe with one fixed beam that is a beam that is a part of the omnidirectional range of the antenna;
The subordinate terminal is:
N1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by n1, n2 beams (n2 ≧ n1) obtained by dividing the n1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction control unit for selecting n3 stages of n stages, n1 n1 + n2 +,... + nl beam transmission / reception directions;
Beacon reception that attempts to receive by selecting one of the n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided into mi (i = 1... K) or less transmitted from the control terminal. And
A second directional information update unit that records the directional direction at the time of reception when the beacon is successfully received, and registers it in the second directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication to the control terminal;
An ACK transmitter for notifying the control terminal that the beacon has been successfully received from the control terminal;
Communication is finally performed between the directivity direction of the beam of the control terminal recorded in the directivity information update unit and the directivity direction of the j beam group of the subordinate terminal.
本願の第14の発明においては、前記制御端末は、ピコネットにおけるPNCであり、前記従属端末は、前記ピコネットにおけるDEVであることを特徴とする。 In a fourteenth aspect of the present invention, the control terminal is a PNC in a piconet, and the subordinate terminal is a DEV in the piconet.
本願の第15の発明においては、前記制御端末は、それぞれが指向方向を持つ最大mi(i=1…k)個のビーコンを、最大mi(i=1…k)個のスーパーフレームを用いて最大mi(i=1…k)回繰り返して送信し、
前記従属端末は、最大mi(i=1…k)個のスーパーフレームごとに受信時の指向方向を変化させて受信を試みることを特徴とする。
In a fifteenth aspect of the present invention, the control terminal uses a maximum of mi (i = 1... K) beacons each having a directivity direction and a maximum of mi (i = 1... K) superframes. Send repeatedly up to mi (i = 1 ... k) times,
The subordinate terminal attempts to receive by changing the directing direction at the time of reception for every maximum mi (i = 1... K) superframes.
本願の第16の発明においては、前記制御端末がビーコンを送信した最大mi(i=1…k)個の指向方向S1、S2、…Sr(r≦mi)うち、いずれかひとつの指向方向(=Sp)に対してACKが得られた場合、
ビーコンを送信したSr個のビームのうち、p番目のビームをさらに1個以上に分割したビームを用いて、同様のビーコン送信を行うことを特徴とする。
In a sixteenth aspect of the present invention, any one of the maximum mi (i = 1... K) directivity directions S1, S2,... Sr (r ≦ mi) from which the control terminal has transmitted a beacon. = Sp) if ACK is obtained,
A similar beacon transmission is performed using a beam obtained by dividing the p-th beam into one or more of the Sr beams that transmitted the beacon.
本願の第17の発明においては、前記従属端末が最大nj(j=1…l)個の指向範囲D1、D2、…Dq(q≦nj)うち、いずれかひとつの指向範囲(=Dr)によってビーコンを受信した場合、ビーコンを受信したr番目のビーム方向をさらに1個以上に分割したビーム方向を用いて、同様のビーコン受信を行うことを特徴とする。 In the seventeenth invention of the present application, the subordinate terminal has a maximum of nj (j = 1... L) directivity ranges D1, D2,... Dq (q ≦ nj), depending on any one directivity range (= Dr). When a beacon is received, similar beacon reception is performed using a beam direction obtained by dividing the r-th beam direction from which the beacon is received into one or more beams.
本願の第18の発明においては、前記制御端末は、ビーム群の切替えを最大限である第k段階ビーム群まで至る前に、システムとしてあらかじめ決められた値、あるいは状態に応じて設定される値であるk以下の値dに対し、第d段階ビーム群までのビームしか用いないことを特徴とする。 In an eighteenth aspect of the present application, the control terminal sets a value predetermined as a system or a value set in accordance with the state before reaching the k-th stage beam group that maximizes beam group switching. For a value d less than or equal to k, only beams up to the d-th stage beam group are used.
本願の第19の発明においては、前記従属端末は、ビーム群の切替えを最大限である第l段階ビーム群まで至る前に、システムとしてあらかじめ決められた値、あるいは状態に応じて設定される値であるl以下の値eに対し、第e段階ビーム群までのビームしか用いないことを特徴とする。 In the nineteenth invention of the present application, the slave terminal sets a value determined according to a state or a value determined in advance as a system before reaching the l-th stage beam group where the switching of the beam group is maximum. Only a beam up to the e-th stage beam group is used for a value e less than or equal to l.
本願の第20の発明においては、前記制御端末が用いるビーコンのビーム幅が変化した場合には、前記従属端末も同等のビーム幅を選択し、これまでと同様の受信動作を行うことを特徴とする。 In a twentieth aspect of the present invention, when the beam width of a beacon used by the control terminal changes, the subordinate terminal also selects an equivalent beam width and performs the same reception operation as before. To do.
本願の第21の発明においては、前記制御端末及び前記従属端末は、コンピュータ、ディジタル信号プロセッサ、またはFPGA(Field Programmable Gate Array)であることを特徴とする。 In a twenty-first aspect of the present invention, the control terminal and the subordinate terminal are a computer, a digital signal processor, or an FPGA (Field Programmable Gate Array).
本願の第1の発明によれば、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信方法において、
前記制御端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個の、m1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択し、
ビーコン送信部で、スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下の小区間で分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信し、
前記従属端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個のn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択し、
前記従属端末のビーコン受信部で、前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)以下に分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試み、
前記従属端末の指向情報更新部で、前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の従属端末のアンテナ指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第2指向情報記録部に登録し、
前記従属端末のACK送信部で、前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことをACK信号によって前記制御端末に通知し、
前記制御端末のACK受信部で、前記従属端末から通知されたACK信号を受信し、前記ACKの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、
指向情報更新部で、前記ACK受信部で取得された指向方向を前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第2指向情報記録部に登録し、
最終的に制御端末の第2指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末の指向情報更新部に記録されたjビーム群の指向方向間で通信を行うことができる。このように、制御端末と従属端末の双方のアンテナビームの指向方向を順次切り替えることによって、短時間で制御端末と従属端末の相互の指向方向を整合させることができ、したがって、短時間に通信の開始が可能となる。
According to the first invention of the present application, wireless communication is performed using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period between a control terminal having an antenna and one or more subordinate terminals. In a communication method for performing communication,
The beam transmission / reception direction control unit of the control terminal obtains m1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1 and m2 obtained by dividing the m1 beams into one or more narrow beams (m2 ≧ m1). ), 3 obtained in the same way, m3 in k stages, mk, m1 + m2 + ... + mk beam transmission / reception directions are selected,
The beacon transmission unit divides the beacon section of the superframe into small sections of mi (i = 1... K) or less, and the beam transmission direction selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon sections. One beacon at a time,
In the beam transmission / reception direction control unit of the subordinate terminal, n1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna into n1 beams and the n1 beams divided into one or more narrow beams, respectively (n2 ≧ n1) ), 3 obtained in the same way, n3 n-stages, nl n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions are selected,
Any one of n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided into mi (i = 1... K) or less transmitted from the control terminal by the beacon receiving unit of the subordinate terminal. Try to receive
When the directional information update unit of the slave terminal succeeds in receiving the beacon, the antenna directional direction of the slave terminal at the time of reception is recorded, and second directional information as information of the directional direction to be used for communication to the control terminal Register in the recording section,
In the ACK transmission unit of the subordinate terminal, the control terminal is notified by an ACK signal that the beacon has been successfully received from the control terminal,
In the ACK receiver of the control terminal, the ACK signal notified from the subordinate terminal is received, and the directivity direction of the subordinate terminal direction that has successfully received the ACK is acquired,
In the directional information update unit, register the directional direction acquired by the ACK receiving unit in the second directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication to the subordinate terminal,
Communication is finally performed between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal recorded in the second directivity information update unit of the control terminal and the directivity direction of the j-beam group recorded in the directivity information update unit of the subordinate terminal. Can do. In this way, by sequentially switching the directivity directions of the antenna beams of both the control terminal and the subordinate terminal, the directivity directions of the control terminal and the subordinate terminal can be matched in a short time. It can be started.
本願の第2の発明によれば、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信方法において、
前記制御端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個のm1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択し、
前記制御端末のビーコン送信部で、スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下に分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信し、
前記従属端末で、自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定のビームで前記ビーコンの受信に成功したときに、ACK信号を前記制御端末に送信し、
前記制御端末のACK受信部で、前記従属端末から通知されたACKを受信し、前記ACKの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、第1指向情報更新部で前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録し、
最終的に第1指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末の固定ビームの指向方向間で通信を行うことができる。このように、固定された従属端末を用いた場合でも、制御端末のアンテナビームの指向方向を順次切り替えることによって、短時間で制御端末と従属端末の相互の指向方向を整合させることができ、したがって、短時間に通信の開始が可能となる。
According to the second invention of the present application, wireless communication is performed using a superframe consisting of a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period between a control terminal having an antenna and one or more subordinate terminals. In a communication method for performing communication,
The beam transmission / reception direction control unit of the control terminal obtains m1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1 and m2 obtained by dividing the m1 beams into one or more narrow beams (m2 ≧ m1). ), 3 obtained in the same manner, m3 in k stages, mk m1 + m2 +,... + Mk beam transmission / reception directions are selected,
The beacon transmission unit of the control terminal divides the beacon period of the super frame into mi (i = 1... K) or less, and the beam transmission selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon periods. One beacon in each direction,
When the subordinate terminal has successfully received the beacon with one fixed beam that is a part of the omnidirectional range of the antenna of its own, it transmits an ACK signal to the control terminal;
The ACK receiving unit of the control terminal receives the ACK notified from the subordinate terminal, acquires the directivity direction of the subordinate terminal direction that has successfully received the ACK, and the first directivity information updating unit Registered in the first directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication,
Finally, communication can be performed between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal recorded in the first directivity information update unit and the directivity direction of the fixed beam of the slave terminal. Thus, even when a fixed subordinate terminal is used, the directivity directions of the control terminal and the subordinate terminal can be matched in a short time by sequentially switching the directivity direction of the antenna beam of the control terminal. Communication can be started in a short time.
本願の第3の発明によれば、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信方法において、
前記制御端末のビーコン送信部で、自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定ビームでスーパーフレームのビーコン区間にビーコンを送出し、
前記従属端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個の、 n1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択し、
前記従属端末のビーコン受信部で、前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)以下に分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試み、
前記従属端末の指向情報更新部で、前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第2指向情報記録部に登録し、
前記従属端末のACK送信部で、前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことを前記制御端末に通知し、
前記制御端末のACK受信部で、前記従属端末から通知されたACKを受信し、前記ACKの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、第1指向情報更新部で前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録し、
最終的に第1指向情報更新部に記録された制御端末のビームの指向方向と従属端末のjビーム群の指向方向間で通信を行うことができる。このように、固定された制御端末を用いた場合でも、従属端末のアンテナビームの指向方向を順次切り替えることによって、短時間で制御端末と従属端末の相互の指向方向を整合させることができ、したがって、短時間に通信の開始が可能となる。
According to the third aspect of the present invention, wireless communication is performed using a superframe consisting of a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period between a control terminal having an antenna and one or more subordinate terminals. In a communication method for performing communication,
The beacon transmission unit of the control terminal transmits a beacon to the beacon section of the superframe with one fixed beam that is a beam that is a part of the omnidirectional range of the antenna.
In the beam transmission / reception direction control unit of the subordinate terminal, n1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna into n1 beams and the n1 beams divided into one or more narrow beams, respectively (n2 ≧ n1) ), 3 obtained in the same way, n3 of l stages, nl, n1 + n2 + ... + nl beam transmission / reception directions are selected,
Any one of n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided into mi (i = 1... K) or less transmitted from the control terminal by the beacon receiving unit of the subordinate terminal. Try to receive
When the subordinate terminal directivity information update unit succeeds in receiving the beacon, it records the directivity direction at the time of reception and registers it in the second directivity information recording unit as information on the directivity direction to be used for communication to the control terminal. And
In the ACK transmission unit of the subordinate terminal, notifies the control terminal that the beacon has been successfully received from the control terminal,
The ACK receiving unit of the control terminal receives the ACK notified from the subordinate terminal, acquires the directivity direction of the subordinate terminal direction that has successfully received the ACK, and the first directivity information updating unit Registered in the first directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication,
Finally, communication can be performed between the directivity direction of the beam of the control terminal recorded in the first directivity information update unit and the directivity direction of the j beam group of the subordinate terminal. Thus, even when a fixed control terminal is used, by sequentially switching the directivity direction of the antenna beam of the subordinate terminal, the directivity directions of the control terminal and the subordinate terminal can be matched in a short time. Communication can be started in a short time.
本願の第4の発明によれば、前記制御端末は、ピコネットにおけるPNCであり、前記従属端末は、前記ピコネットにおけるDEVであるようにできる。したがって、制御端末と従属端末がピコネットを構成する場合でも、制御端末と従属端末双方のアンテナビームの指向方向を順次切り替えることによって、短時間で制御端末と従属端末の相互の指向方向を整合させることができ、したがって、短時間に通信の開始が可能となる。 According to a fourth invention of the present application, the control terminal is a PNC in a piconet, and the slave terminal is a DEV in the piconet. Therefore, even when the control terminal and the subordinate terminal form a piconet, the directivity directions of the control terminal and the subordinate terminal can be matched in a short time by sequentially switching the antenna beam directivity directions of both the control terminal and the subordinate terminal. Therefore, communication can be started in a short time.
本願の第5の発明によれば、前記制御端末は、それぞれが指向方向を持つ最大mi(i=1…k)個のビーコンを、最大mi(i=1…k)個のスーパーフレームを用いて最大mi(i=1…k)回繰り返して送信し、前記従属端末は、最大mi(i=1…k)個のスーパーフレームごとに受信時の指向方向を変化させて受信を試みることができる。したがって、制御端末と従属端末の双方のアンテナビームの指向方向を順次切り替えることによって、短時間で制御端末と従属端末の相互の指向方向を整合させることができ、したがって、短時間に通信の開始が可能となる。 According to the fifth invention of the present application, the control terminal uses maximum mi (i = 1... K) beacons each having a directivity direction and maximum mi (i = 1... K) superframes. Repeatedly at maximum mi (i = 1... K) times, and the subordinate terminal attempts to receive by changing the directing direction at the time of reception for every maximum mi (i = 1... K) superframes. it can. Therefore, by sequentially switching the directivity directions of the antenna beams of both the control terminal and the subordinate terminal, the directivity directions of the control terminal and the subordinate terminal can be matched in a short time, and therefore communication can be started in a short time. It becomes possible.
本願の第6の発明によれば、前記制御端末がビーコンを送信した最大mi(i=1…k)個の指向範囲S1、S2、…Sr(r≦mi)うち、いずれかひとつの指向範囲(=Sp)に対してACKが得られた場合、ビーコンを送信したSr個のビームのうち、p番目のビームをさらに1個以上に分割したビームを用いて、同様のビーコン送信を行うことができる。このように、制御端末において、ACK信号を受信した指向方向のビームを更に2個以上に分割することによって、制御端末の指向方向を順次分割して短時間に最適の指向方向に整合させることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, any one of the maximum mi (i = 1... K) directivity ranges S1, S2,... Sr (r ≦ mi) in which the control terminal transmits a beacon. When ACK is obtained for (= Sp), the same beacon transmission can be performed using a beam obtained by further dividing the p-th beam into one or more of the Sr beams that transmitted the beacon. it can. In this way, the control terminal further divides the beam in the directional direction that received the ACK signal into two or more so that the directional direction of the control terminal is sequentially divided to match the optimal directional direction in a short time. it can.
本願の第7の発明によれば、前記従属端末が最大nj(j=1…l)個の指向範囲D1、D2、…Dq(q≦nj)うち、いずれかひとつの指向範囲(=Dr)によってビーコンを受信した場合、ビーコンを受信したr番目のビーム方向をさらに1個以上に分割したビーム方向を用いて、同様のビーコン受信を行うことができる。このように、従属端末において、ビーコンを受信した指向方向のビームを更に2個以上に分割することによって、従属端末の指向方向を順次分割して短時間に最適の指向方向に整合させることができる。 According to the seventh invention of the present application, the dependent terminal has at least one directivity range (= Dr) among the maximum nj (j = 1...) Directivity ranges D1, D2,... Dq (q ≦ nj). When the beacon is received by, the same beacon reception can be performed using the beam direction obtained by dividing the r-th beam direction receiving the beacon into one or more. In this way, the subordinate terminal can further divide the directivity direction of the subordinate terminal in order to match the optimum directivity in a short time by further dividing the beam in the directivity direction that received the beacon into two or more. .
本願の第8の発明によれば、記制御端末は、ビーム群の切替えを最大限である第k段階ビーム群まで至る前に、システムとしてあらかじめ決められた値、あるいは状態に応じて設定される値であるk以下の値dに対し、第d段階ビーム群までのビームしか用いないようにすることができる。このように、制御端末において、閾値を設定することによって、アンテナの指向方向の分割に制限を設けることによって、より短時間に最適の指向方向に整合させることができる。 According to the eighth invention of the present application, the control terminal is set in accordance with a value or a state determined in advance as a system before reaching the k-th stage beam group where the switching of the beam group is maximum. It is possible to use only the beams up to the d-th stage beam group for the value d of k or less which is the value. As described above, by setting a threshold value in the control terminal and by setting a restriction on division of the antenna directivity direction, it is possible to match the optimal directivity direction in a shorter time.
本願の第9の発明においては、前記従属端末は、ビーム群の切替えを最大限である第l段階ビーム群まで至る前に、システムとしてあらかじめ決められた値、あるいは状態に応じて設定される値であるl以下の値eに対し、第e段階ビーム群までのビームしか用いないようにすることができる。このように、従属端末において、閾値を設定することによって、アンテナの指向方向の分割に制限を設けることによって、より短時間に最適の指向方向に整合させることができる。 In the ninth invention of the present application, the slave terminal sets a value determined according to a state or a value determined in advance as a system before reaching the l-th stage beam group where the switching of the beam group is maximum. It is possible to use only beams up to the e-th stage beam group for a value e of 1 or less which is. As described above, by setting a threshold value in the subordinate terminal and limiting the division of the antenna directivity direction, it is possible to match the optimum directivity direction in a shorter time.
本願の第10の発明においては、前記制御端末が用いるビーコンのビーム幅が変化した場合には、前記従属端末も同等のビーム幅を選択し、これまでと同様の受信動作を行うことができる。このように、処理端末と従属端末とのビーム幅を同じように選択することによってより適切な指向性を有する通信が可能となる。 In the tenth aspect of the present invention, when the beam width of the beacon used by the control terminal changes, the subordinate terminal can also select an equivalent beam width and perform the same reception operation as before. In this way, communication having more appropriate directivity can be performed by selecting the beam widths of the processing terminal and the subordinate terminal in the same manner.
本願の第11の発明においては、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信システムにおいて、
前記制御端末は、
アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個の、m1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下に分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信するビーコン送信部と、
前記従属端末から通知されたACK信号を受信することによって、前記ビーコンの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得するACK受信部と、
前記ACK受信部で受信された従属端末方向の指向方向を前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録する第1指向情報更新部とを備え、
前記従属端末は、
アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個のn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試みるビーコン受信部と、
前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の従属端末のアンテナ指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第2指向情報記録部に登録する第2指向情報更新部と、
前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことをACK信号によって前記制御端末に通知するACK送信部を備え、
最終的に指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末のjビーム群の指向方向間で通信を行うことができる。このように、制御端末と従属端末の双方のアンテナビームの指向方向を順次切り替えることによって、短時間で制御端末と従属端末の相互の指向方向を整合させることができ、したがって、短時間に通信の開始が可能となる。
In the eleventh aspect of the present invention, wireless communication is performed between a control terminal having an antenna and one or more subordinate terminals using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period. In a communication system that performs
The control terminal
M1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1, m2 (m2 ≧ m1) beams obtained by dividing each of the m1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction control unit that selects k3 m ····, mk, m1 + m2 + ·· + mk beam transmission / reception directions;
The beacon period of the super frame is divided into mi (i = 1... K) or less, and beacons are transmitted one by one in the beam transmission direction selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon periods. A beacon transmitter,
By receiving the ACK signal notified from the dependent terminal, an ACK receiving unit that acquires a directivity direction of the dependent terminal direction that has successfully received the beacon;
A first directional information update unit that registers the directional direction of the dependent terminal direction received by the ACK receiving unit in the first directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication to the dependent terminal;
The subordinate terminal is:
N1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by n1, n2 beams (n2 ≧ n1) obtained by dividing the n1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction control unit for selecting n3 stages of n stages, n1 n1 + n2 +,... + nl beam transmission / reception directions;
A beacon receiver that attempts to receive by selecting one of the n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided by mi (i = 1... K) transmitted from the control terminal. ,
When the reception of the beacon is successful, the antenna directivity direction of the subordinate terminal at the time of reception is recorded, and the second directivity information update is registered in the second directivity information recording unit as information on the directivity direction to be used for communication to the control terminal And
An ACK transmitter for notifying the control terminal by an ACK signal that the beacon has been successfully received from the control terminal;
Finally, communication can be performed between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal and the directivity direction of the j-beam group of the subordinate terminal recorded in the directivity information update unit. In this way, by sequentially switching the directivity directions of the antenna beams of both the control terminal and the subordinate terminal, the directivity directions of the control terminal and the subordinate terminal can be matched in a short time. It can be started.
本願の第12の発明においては、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信システムにおいて、
前記制御端末は、
アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個のm1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下に分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信するビーコン送信部と、
前記従属端末から通知されたACKを受信することによって、前記ビーコンの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録する第1指向情報更新部とを備え、
前記従属端末は、
自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定のビームで前記のビーコンの受信に成功したときに、ACK信号を前記制御端末に通知するACK送信部を備え、
最終的に指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末の固定ビームの指向方向間で通信を行うことを特徴とする。このように、固定された従属端末を用いた場合でも、制御端末のアンテナビームの指向方向を順次切り替えることによって、短時間で制御端末と従属端末の相互の指向方向を整合させることができ、したがって、短時間に通信の開始が可能となる。
In a twelfth aspect of the present invention, wireless communication is performed between a control terminal having an antenna and one or more subordinate terminals using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period. In a communication system that performs
The control terminal
M1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1, m2 (m2 ≧ m1) beams obtained by dividing each of the m1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction controller for selecting m stages m3 ..., mk m1 + m2 + ... + mk beam transmission / reception directions;
The beacon period of the super frame is divided into mi (i = 1... K) or less, and beacons are transmitted one by one in the beam transmission direction selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon periods. A beacon transmitter,
By receiving the ACK notified from the subordinate terminal, the directivity direction of the subordinate terminal direction that has succeeded in receiving the beacon is obtained, and the first directivity information record is recorded as information on the directivity direction to be used for communication to the subordinate terminal. A first directional information update unit registered in the unit,
The subordinate terminal is:
An ACK transmission unit for notifying the control terminal of an ACK signal when the beacon is successfully received with one fixed beam that is a part of a beam of a part of the omnidirectional range of the antenna;
Communication is finally performed between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal recorded in the directivity information update unit and the directivity direction of the fixed beam of the subordinate terminal. Thus, even when a fixed subordinate terminal is used, the directivity directions of the control terminal and the subordinate terminal can be matched in a short time by sequentially switching the directivity direction of the antenna beam of the control terminal. Communication can be started in a short time.
本願の第13の発明においては、アンテナをそれぞれ備える制御端末と1以上の従属端末との間で、ビーコン区間とコンテンション・アクセス区間とチャンネル時間割り当て区間とからなるスーパーフレームを使用して無線通信を行う通信システムにおいて、
前記制御端末は、
自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定のビームでスーパーフレームのビーコン区間にビーコンを送出するビーコン送信部と、
前記従属端末は、
アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個のn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)以下に分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試みるビーコン受信部と、
前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第2指向情報記録部に登録する第2指向情報更新部と、
前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことを前記制御端末に通知するACK送信部を備え、
最終的に第2指向情報更新部に記録された制御端末のビームの指向方向と従属端末のjビーム群の指向方向間で通信を行うことができる。このように、固定された制御端末を用いた場合でも、従属端末のアンテナビームの指向方向を順次切り替えることによって、短時間で制御端末と従属端末の相互の指向方向を整合させることができ、したがって、短時間に通信の開始が可能となる。
In the thirteenth invention of the present application, wireless communication is performed between a control terminal having an antenna and one or more subordinate terminals using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period. In a communication system that performs
The control terminal
A beacon transmitter that transmits a beacon to a beacon section of a superframe with a single fixed beam that is a part of a beam in the omnidirectional range of the antenna;
The subordinate terminal is:
N1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by n1, n2 beams (n2 ≧ n1) obtained by dividing the n1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction control unit for selecting n3 stages of n stages, n1 n1 + n2 +,... + nl beam transmission / reception directions;
Beacon reception that attempts to receive by selecting one of the n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided into mi (i = 1... K) or less transmitted from the control terminal. And
A second directional information update unit that records the directional direction at the time of reception when the beacon is successfully received, and registers it in the second directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication to the control terminal;
An ACK transmitter for notifying the control terminal that the beacon has been successfully received from the control terminal;
Finally, communication can be performed between the beam pointing direction of the control terminal recorded in the second pointing information update unit and the beam pointing direction of the j-beam group of the subordinate terminal. Thus, even when a fixed control terminal is used, by sequentially switching the directivity direction of the antenna beam of the subordinate terminal, the directivity directions of the control terminal and the subordinate terminal can be matched in a short time. Communication can be started in a short time.
本願の第14の発明においては、前記制御端末は、ピコネットにおけるPNCであり、前記従属端末は、前記ピコネットにおけるDEVであるようにできる。したがって、制御端末と従属端末がピコネットを構成する場合でも、制御端末と従属端末双方のアンテナビームの指向方向を順次切り替えることによって、短時間で制御端末と従属端末の相互の指向方向を整合させることができ、したがって、短時間に通信の開始が可能となる。 In a fourteenth aspect of the present invention, the control terminal may be a PNC in a piconet, and the slave terminal may be a DEV in the piconet. Therefore, even when the control terminal and the subordinate terminal form a piconet, the directivity directions of the control terminal and the subordinate terminal can be matched in a short time by sequentially switching the antenna beam directivity directions of both the control terminal and the subordinate terminal. Therefore, communication can be started in a short time.
本願の第15の発明においては、前記制御端末は、それぞれが指向方向を持つ最大mi(i=1…k)個のビーコンを、最大mi(i=1…k)個のスーパーフレームを用いて最大mi(i=1…k)回繰り返して送信し、前記従属端末は、最大mi(i=1…k)個のスーパーフレームごとに受信時の指向方向を変化させて受信を試みることができる。したがって、制御端末と従属端末の双方のアンテナビームの指向方向を順次切り替えることによって、短時間で制御端末と従属端末の相互の指向方向を整合させることができ、したがって、短時間に通信の開始が可能となる。 In a fifteenth aspect of the present invention, the control terminal uses a maximum of mi (i = 1... K) beacons each having a directivity direction and a maximum of mi (i = 1... K) superframes. The slave terminal repeatedly transmits at maximum mi (i = 1... K) times, and the slave terminal can attempt reception by changing the directivity direction at the time of reception for every maximum mi (i = 1... K) superframes. . Therefore, by sequentially switching the directivity directions of the antenna beams of both the control terminal and the subordinate terminal, the directivity directions of the control terminal and the subordinate terminal can be matched in a short time, and therefore communication can be started in a short time. It becomes possible.
本願の第16の発明においては、前記制御端末がビーコンを送信した最大mi(i=1…k)個の指向方向S1、S2、…Sr(r≦mi)うち、いずれかひとつの指向方向(=Sp)に対してACKが得られた場合、ビーコンを送信したSr個のビームのうち、p番目のビームをさらに1個以上に分割したビームを用いて、同様のビーコン送信を行うことができる。このように、制御端末において、ACK信号を受信した指向方向のビームを更に2個以上に分割することによって、制御端末の指向方向を順次分割して短時間に最適の指向方向に整合させることができる。 In a sixteenth aspect of the present invention, any one of the maximum mi (i = 1... K) directivity directions S1, S2,... Sr (r ≦ mi) from which the control terminal has transmitted a beacon. = ACK), if the ACK is obtained, the same beacon transmission can be performed using the beam obtained by further dividing the p-th beam among the Sr beams that transmitted the beacon. . In this way, the control terminal further divides the beam in the directional direction that received the ACK signal into two or more so that the directional direction of the control terminal is sequentially divided to match the optimal directional direction in a short time. it can.
本願の第17の発明においては、前記従属端末が最大nj(j=1…l)個の指向範囲D1、D2、…Dq(q≦nj)うち、いずれかひとつの指向範囲(=Dr)によってビーコンを受信した場合、ビーコンを受信したr番目のビーム方向をさらに1個以上に分割したビーム方向を用いて、同様のビーコン受信を行うことができる。このように、従属端末において、ビーコンを受信した指向方向のビームを更に2個以上に分割することによって、従属端末の指向方向を順次分割して短時間に最適の指向方向に整合させることができる。 In the seventeenth invention of the present application, the subordinate terminal has a maximum of nj (j = 1... L) directivity ranges D1, D2,... Dq (q ≦ nj), depending on any one directivity range (= Dr). When a beacon is received, similar beacon reception can be performed using a beam direction obtained by further dividing the r-th beam direction from which the beacon is received into one or more. In this way, the subordinate terminal can further divide the directivity direction of the subordinate terminal in order to match the optimum directivity in a short time by further dividing the beam in the directivity direction that received the beacon into two or more. .
本願の第18の発明においては、前記制御端末は、ビーム群の切替えを最大限である第k段階ビーム群まで至る前に、システムとしてあらかじめ決められた値、あるいは状態に応じて設定される値であるk以下の値dに対し、第d段階ビーム群までのビームしか用いないようにすることができる。このように、制御端末において、閾値を設定することによって、アンテナの指向方向の分割に制限を設けることによって、より短時間に最適の指向方向に整合させることができる。 In an eighteenth aspect of the present application, the control terminal sets a value predetermined as a system or a value set in accordance with the state before reaching the k-th stage beam group that maximizes beam group switching. For a value d less than or equal to k, it is possible to use only the beams up to the d-th stage beam group. As described above, by setting a threshold value in the control terminal and by setting a restriction on division of the antenna directivity direction, it is possible to match the optimal directivity direction in a shorter time.
本願の第19の発明においては、前記従属端末は、ビーム群の切替えを最大限である第l段階ビーム群まで至る前に、システムとしてあらかじめ決められた値、あるいは状態に応じて設定される値であるl以下の値eに対し、第e段階ビーム群までのビームしか用いないようにすることができる。このように、従属端末において、閾値を設定することによって、アンテナの指向方向の分割に制限を設けることによって、より短時間に最適の指向方向に整合させることができる。 In the nineteenth invention of the present application, the slave terminal sets a value determined according to a state or a value determined in advance as a system before reaching the l-th stage beam group where the switching of the beam group is maximum. It is possible to use only beams up to the e-th stage beam group for a value e of 1 or less which is. As described above, by setting a threshold value in the subordinate terminal and limiting the division of the antenna directivity direction, it is possible to match the optimum directivity direction in a shorter time.
本願の第20の発明においては、前記制御端末が用いるビーコンのビーム幅が変化した場合には、前記従属端末も同等のビーム幅を選択し、これまでと同様の受信動作を行うことができる。このように、処理端末と従属端末とのビーム幅を同じように選択することによってより適切な指向性を有する通信が可能となる。 In the twentieth invention of the present application, when the beam width of the beacon used by the control terminal changes, the slave terminal can also select the same beam width and perform the same reception operation as before. In this way, communication having more appropriate directivity can be performed by selecting the beam widths of the processing terminal and the subordinate terminal in the same manner.
本願の第21の発明においては、前記制御端末及び前記従属端末は、コンピュータ、ディジタル信号プロセッサ、またはFPGA(Field Programmable Gate Array)であることを特徴とする。このように、制御端末と従属端末の双方を動作させる手段をコンピュータ、ディジタル信号プロセッサ、またはFPGAとすることによって、制御端末及び前記従属端末のプログラムを書き換え、制御端末及び前記従属端末の動作の変更や更新を容易にすることができる。 In a twenty-first aspect of the present invention, the control terminal and the subordinate terminal are a computer, a digital signal processor, or an FPGA (Field Programmable Gate Array). As described above, the means for operating both the control terminal and the subordinate terminal is a computer, digital signal processor, or FPGA, so that the program of the control terminal and the subordinate terminal is rewritten, and the operation of the control terminal and the subordinate terminal is changed. And can be easily updated.
本発明は、無線PANのピコネットにおける制御端末とその制御端末従属する複数の従属端末との間の通信に適しているが、ピコネットに限定されるものではない。先ず、本発明の各実施形態を説明する前に、図1〜図3によって本発明をピコネットに適用した基本的な技術の概略を説明する。図1は一般的な無線PANのピコネットシステムを示す概略図である。図2は制御端末の動作シーケンスを示す概略フローチャートであり、図3は従属端末の動作シーケンスを示す概略フローチャートである。 The present invention is suitable for communication between a control terminal in a wireless PAN piconet and a plurality of dependent terminals subordinate to the control terminal, but is not limited to a piconet. First, before describing each embodiment of the present invention, an outline of a basic technique in which the present invention is applied to a piconet will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a typical wireless PAN piconet system. FIG. 2 is a schematic flowchart showing an operation sequence of the control terminal, and FIG. 3 is a schematic flowchart showing an operation sequence of the subordinate terminal.
図1において、制御端末1はピコネットコーディネータ(PNC)であり、従属端末2、3、4、5、6は、制御端末1の周辺に位置して制御端末1に従属する複数のデバイス(DEV)に相当する端末装置である。制御端末1及び従属端末2〜6は、それぞれ全指向範囲が2πのアンテナ1A及び2A〜6Aを備えている。これらのアンテナは、複数のアンテナ素子を備えるフェーズド・アレイ・アンテナなどの公知のものである。図1では、制御端末1が点線のようにビーコンを送信し、そのビーコンを受信した従属端末は一点鎖線のようにACKを返送し、制御端末と従属端末間で通信が可能となるアンテナの指向性が決定される。その後、例えば、従属端末2から通信許可申請がなされときには、実線のように制御端末1と従属端末2との間で通信が行わる。ピコネットにおいては、従属端末2〜6の内の任意の従属端末間の通信、あるいは制御端末1と任意の従属端末との間の通信が可能である。
In FIG. 1, the
制御端末の動作シーケンスを示す図2において、ステップS1では、制御端末1のアンテナ1A(図4)の全指向範囲を所定数で分割するビーム群Bi(i=1,2,…k)の内、(i=1)としたときの第1段階におけるビーム群B1が生成される。
In FIG. 2 showing the operation sequence of the control terminal, in step S1, among the beam groups Bi (i = 1, 2,... K) that divide the omnidirectional range of the
ステップS2では、制御端末1は、ステップS1で生成された適切なビームがなか否かを判断する。ステップS2で適切なビームがないと判断された場合には、ステップS3に進みビーム整合失敗となる。ステップS2で適切なビームがあると判断されたときには、ステップS4で新たなスーパーフレームを設定し、ステップS5に移行し、スーパーフレーム中のi分割ビーム群Bi=(S1,S2,…、Sr)の中からSs方向にビーコンを送信する。次に、ステップS6において、s<rかどうかが判断される。ここで、sは1、2、…、rの値を取りうる変数である。s<rの場合には、ステップS7において、sの値が歩進され、ステップS5の処理が繰り返される。このステップS5の処理によって、i分割ビーム群において、全てのSs方向にビーコンが送信されると、ステップS6において、s<rが満たされなくなるので、ステップS8に移行する。
In step S2, the
ステップS8においては、制御端末1がACKを受信したか否かが判断され、ACKを受信したときにはステップ9に進み、ACKを受診しなかった場合にはステップ2に戻る。ステップS8において、制御端末1がACKを受信したと判断されると、ステップS9に進み、他のビームがあるか否かが判断され、他のビームがあると判断されると、ステップS2に進み、他のビームがないと判断されるとステップS10に進む。ステップS10においては、iが最終分割か否かが判断され、最終分割でない場合にはステップS11でSpを分割し、次のm(i+1)個のビーム群を生成し、ステップS12でiを歩進してステップ2に戻る。ここで、SpはACKを受信したビームの指向方向である。ステップS10でiが最終分割であると判断されると、最終指向方向としてSpを設定し、制御端末での処理を終了する。
In step S8, it is determined whether or not the
他方、受信端末の動作シーケンスを示す図3において、ステップS21では、従属端末2のアンテナ2A(図5)の全指向範囲を所定数で分割するビーム群Bj(j=1,2,…l)の内、(j=1)としたときの第1段階におけるビーム群B1が生成される。
On the other hand, in FIG. 3 showing the operation sequence of the receiving terminal, in step S21, a beam group Bj (j = 1, 2,... L) that divides the omnidirectional range of the
ステップS22では、新たなスーパーフレームを設定し(t=1)、ステップS23に進む。ここでtは、分割ビーム群Bjの一指向方向を示すために用いる変数である。ステップS23では、t>qかどうかが判断される。ここで、tは1、2、…、qの値を取りうる。t>qの場合には、ステップS24に進み、ビーム整合は失敗であると判断される。一方、ステップS22において、t>qが満たされない場合には、ステップS25に進み、スーパーフレーム中のj分割ビーム群Bj(=D1,D2,…、Dq)の中からDt方向でビーコンを受信し、ステップS26に進む。 In step S22, a new super frame is set (t = 1), and the process proceeds to step S23. Here, t is a variable used to indicate one directional direction of the divided beam group Bj. In step S23, it is determined whether t> q. Here, t can take values of 1, 2,..., Q. If t> q, the process proceeds to step S24, where it is determined that the beam alignment has failed. On the other hand, if t> q is not satisfied in step S22, the process proceeds to step S25, and a beacon is received in the Dt direction from among the j-divided beam groups Bj (= D1, D2,..., Dq) in the superframe. The process proceeds to step S26.
ステップS26においては、受信端末2がビーコンを受信したか否かが判断され、ビーコンを受信したときにはステップ28に進み、ビーコンを受診しなかった場合にはステップ27でtが歩進され、ステップS22に戻る。ステップS28においては、他のビームがあるか否かが判断され、他のビームがある場合にはステップS29に進み、他のビームがないる場合には、ステップ27でtが歩進され、ステップS22に戻る。ステップS29においては、jが最終分割か否かが判断され、最終分割でない場合にはステップS30でDpを分割し、次の新たなビーム群B(j+1)を生成し、ステップS31でjを歩進してステップ22に戻る。ここで、Dpはビームを受信したアンテナのビームの指向方向である。ステップS29でjが最終分割であると判断されると、最終指向方向としてDpを設定し、従属端末での処理を終了する。このようにして、制御端末1の最終ビーコンの指向方向と従属端末1の最終ビーコンの指向方向が決定され、これらの両指向方向を用いて、次のスーパーフレームのチャンネル時間割り当て区間で通信が行われる。
In step S26, it is determined whether or not the receiving
[実施形態1]
次に、本発明に係る通信方法及びその通信方法を実現する通信システムの第1の実施形態1について図4〜図9を用いて説明する。図4は制御端末の主な構成の一例を説明するための図であり、図5は従属端末の主な構成の一例を説明するための図である。図6は本発明の無線PANの通信方法に用いられる指向パターンの一例を示す図である。図7は、制御端末と従属端末間で送受信される信号を示す図である。図8は本発明の無線PANにおける制御端末のアンテナビームの指向方向を決定するための方法の一例を説明するための図である。図9は、指向情報記録部の一例を示した図である。
[Embodiment 1]
Next, a
先ず、本発明の制御端末1の主要な構成について説明する。制御端末1は、図4に示すように、アンテナ1Aの他に、後述するようにビームを各i分割(i=1,2,…k)で得られた分割ビームの指向情報を格納する指向情報記録部11(第1指向情報記録部)、指向情報記録部11の情報を更新する指向情報更新部12(第1指向情報更新部)を有する。さらに、制御端末1は、指向情報記録部11からの指向情報に基づいて全指向範囲を各i分割で分割した2π/mi(m≧2、i=1、2、・・・・k)の角度のビーム送受信方向を制御するビーム送受信方向制御部13(第1ビーム送受信方向制御部)と、指向情報記録部11からの指向情報に基づいて各i分割で指定されたビームの分割個数miに切り替えるビーム群切替部14(第1ビーム群切替部)と、それぞれのスーパーフレームのビーコン区間で一つ以上のビーコンをアンテナ1Aから送信するビーコン送信部15と、及び従属端末2からのACK信号を受信するACK受信部16を備えている。
First, the main configuration of the
次に、本発明の従属端末2の主要な構成について説明する。従属端末2は、図5に示すように、アンテナ2Aの他に、後述するようにビームを各j分割(j=1,2,…l)で得られた分割ビームの指向情報を格納する指向情報記録部21(第2指向情報記録部)、指向情報記録部21の情報を更新する指向情報更新部22(第2指向情報更新部)を有する。さらに、従属端末2は、指向情報記録部21からの指向情報に基づいて全指向範囲を各j分割する2π/nj(n≧2、j=1、2、・・・・l)の角度のビームの送受信方向を制御するビーム送受信方向制御部23(第2ビーム送受信方向制御部)と、指向情報記録部21からの指向情報に基づいて各j分割されたビームの個数njの方向にそれぞれアンテナを切り替えるビーム群切替部24(第2ビーム群切替部)と、制御端末1から送信されたビーコンを受信し、その受信したビーコンを指向情報更新部22に通知するビーコン受信部27と、制御端末1から送信された各分割のいずれかのビーコンを受信したときに、ACK信号を送信するACK送信部28を備えている。
Next, the main structure of the
次に、制御端末1のアンテナ1Aのビームパターン(指向パターン)について図6を用いて説明する。一般的には、制御端末1のアンテナ1Aの全指向範囲2πをほぼ均等にi分割するとビームの総数は2iで表される。具体的に示すと、第1段階(i=1)では2π/2(=180゜)の角度のビームが2個、第2段階(i=2)では2π/22(=90゜)の角度のビームが4個、第3段階(i=3)では2π/23(=45゜)の角度のビームが8個になる。ここで、従属端末2については、必ずしも制御端末1のビームパターンと同じでなくても良いが、この実施形態1では制御端末1のビームパターンと同様であるものとする。
Next, the beam pattern (directing pattern) of the
図6の(A)、(B)、(C)は、前述したようにビームの総数が第1段階、第2段階、第3段階であるビームパターンの具体例を示し、第4段階以上は図示を省略している。図6(A)は全指向範囲をほぼ均等に2個に分割(i=1)した2個の第1段階ビーム群をS1とS2で示し、図6(B)は全指向範囲を4分割(i=2)した4個の第2段階ビーム群S11とS12、S21とS22を示す。図6(C)は全指向範囲を8分割(i=3)した8個の第3段階ビーム群S111とS112、S121とS122、S211とS212、S221とS222を示している。以下同様にして、全指向範囲を第k段階(i=k)すると、2k個の第kビーム群となる。 6A, 6B, and 6C show specific examples of beam patterns in which the total number of beams is the first stage, the second stage, and the third stage as described above. The illustration is omitted. 6A shows two first stage beam groups obtained by dividing the omnidirectional range into two almost equally (i = 1) by S1 and S2, and FIG. 6B divides the omnidirectional range into four. The four second stage beam groups S11 and S12, and S21 and S22 (i = 2) are shown. FIG. 6C shows eight third-stage beam groups S111 and S112, S121 and S122, S211 and S212, and S221 and S222 in which the omnidirectional range is divided into eight (i = 3). Similarly, when the entire pointing range is k-th stage (i = k), 2 k k-th beam groups are obtained.
図7は、制御端末と従属端末間で送受信される信号を示す図である。図7において、まず、制御端末1はスーパーフレーム中のビーコン期間に1以上のビーコンを送信する(ステップS31)。従属端末2は、制御端末1からのビーコンを受信すると、スーパーフレーム中のCAP期間にACKを返信する(ステップS32)。制御端末1は適切な方向からのACKを受信すると、全指向範囲をさらに多数に分割したビーム群をそのACKが来た方向を含む指向方向に送信する(ステップS33)。従属端末2は、制御端末1からのビーコンを受信すると、スーパーフレーム中のCAP期間にACKを返信する(ステップS34)。制御端末1は適切な方向からのACKを受信すると、全指向範囲をさらに多数に分割したビーム群をそのACKが来た方向を含む指向方向に送信する(ステップS35)。このようなステップを多数回繰り返していくことによって、最終的に制御端末1と従属端末2の指向方向が決定される(ステップS36)。
FIG. 7 is a diagram illustrating signals transmitted and received between the control terminal and the subordinate terminal. In FIG. 7, first, the
図8(A)は、制御端末1のビームパターンBM1の詳細を示す図であって、図6に示した第1〜第3段階ビームパターンを一つの図にまとめて示している。図8(B)は、従属端末2のビームパターンBM2の詳細を説明する図であって、制御端末1のビームパターンBM1と同様であり、ビームパターンBM1における記号Sに代えて記号Dで示している。図8(C)は、ピコネットにおいて制御端末1と従属端末2との間で、第1〜第3段階におけるアンテナビームの指向方向を決定するための方法の一例を説明するための図である。図8(C)では、スーパーフレームをSF、各スーパーフレームのビーコン区間をBP、コンテンション・アクセス区間をCAPで示し、チャンネル時間割り当て区間(CTAP)については図示を省略している。
FIG. 8A is a diagram showing details of the beam pattern BM1 of the
次に図4、図5及び図8を用いて本発明の実施形態1の動作の一例について詳しく説明する。制御端末1のビーム群切替部14は指向情報記録部11からの指向情報に基づいて、全指向範囲をほぼ均等に2分割した第1段階ビームS1とS2を形成する。ビーム送受信方向制御部13は、図8(C)に示すように、第1、第2のスーパーフレームSF1、SF2それぞれのビーコン期間BP内に第1段階ビームS1とS2をアンテナ1Aから送信する。
Next, an example of the operation of the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4, 5, and 8. Based on the directivity information from the directivity
制御端末1は、図4及び図8に示すように、第1段階ではビームS1とS2が存在するので、ビーム送受信方向制御部13はビームS1とS2を第1のスーパーフレームSF1及び第2のスーパーフレームSF2に分けて、それぞれビームS1とS2の指向方向に送信するようにビームの送受信方向を制御する。
As shown in FIG. 4 and FIG. 8, the
従属端末2のビーム送受信方向制御部23は、図5及び図8に示すように、第1のスーパーフレームSF1及び第2のスーパーフレームSF2でそれぞれビームパターンBM2の第1段階ビームD1及びビームD2の指向方向でビーコンS1、S2を受信するように制御する。これに伴い、ビーコン受信部27は第1のスーパーフレームSF1ではビームS2のみを受信でき、第2のスーパーフレームSF2ではビームS1もS2も受信できない。したがって、第1のスーパーフレームSF1においてビームD1でビーコンS2を受信したことを示す信号を指向情報更新部22に送信し、指向情報更新部22は第1段階ではビームD1が制御端末1と通信できる指向方向を有する分割ビームであるとして指向情報記録部21に記録する。他方、従属端末2のACK送信部28はビーコンS2を受信したことを示す第1ACK信号S2を制御端末1に送信する。
As shown in FIGS. 5 and 8, the beam transmission / reception
制御端末1はこの第1ACK信号S2をACK受信部16で受信すると、ACK受信部16は指向情報更新部12に通知し、指向情報更新部12は第1段階ビームの内、第1のスーパーフレームSF1における分割ビームS2で送信されたビーコンが従属端末2で受信されたものと認知して、分割ビームS2を従属端末2と通信できる指向方向を有する第1段階ビームとして指向情報記録部11に記録する。これらのステップが終了すると第2段階の処理が行われる。
When the
第2段階では、図8(A)に示すように、ビーム群切替部24は上記で分割された分割ビームS2をさらに小さな角度の2個のビームS21とS22(π/2)に分割する。第2段階では、2つのビームS21とS22が存在するので、ビーム送受信方向制御部23はビームS21とS22を第3のスーパーフレームSF3及び第4のスーパーフレームSF4に分けて、それぞれビームS21とS22の指向方向に送信するようにビームの送受信方向を制御する。
In the second stage, as shown in FIG. 8A, the beam
従属端末2のビーム送受信方向制御部23は、第3のスーパーフレームSF3及び第4のスーパーフレームSF4でそれぞれビームパターンBM2の第2段階ビームD11及びビームD12の指向方向でビーコンS21、S22を受信するように制御する。これに伴い、ビーコン受信部27は第3のスーパーフレームSF3ではビームS22のみを受信でき、第4のスーパーフレームSF4ではビームS21もS22も受信できない。したがって、第3のスーパーフレームSF3においてビームD11でビーコンS22を受信したことを示す信号を指向情報更新部22に送信し、指向情報更新部22は第2段階ではビームD11が制御端末1と通信できる指向方向を有する分割ビームであるとして指向情報記録部21に記録する。他方、従属端末2のACK送信部28はビーコンS22を受信したことを示す第2ACK信号S22を制御端末1に送信する。
The beam transmission / reception
制御端末1はこの第2ACK信号S22をACK受信部16で受信すると、ACK受信部16は指向情報更新部12に通知し、指向情報更新部12は第2段階ビームの内、第3のスーパーフレームSF3における分割ビームS22で送信されたビーコンが従属端末2で受信されたものと認知して、分割ビームS22を従属端末2と通信できる指向方向を有する第2段階ビームとして指向情報記録部11に記録する。これらのステップが終了すると第3段階の処理が行われる。
When the
第3段階でも同様にして、図8(A)に示すように、ビーム群切替部24は上記で分割された分割ビームS22をさらに小さな角度の2個のビームS221とS222(π/4)に分割する。第3段階では、2つのビームS221とS222が存在するので、ビーム送受信方向制御部23はビームS221とS222を第5のスーパーフレームSF5及び第6のスーパーフレームSF6に分けて、それぞれビームS221とS222の指向方向に送信するようにビームの送受信方向を制御する。
Similarly, in the third stage, as shown in FIG. 8A, the beam
従属端末2のビーム送受信方向制御部23は、第5のスーパーフレームSF5及び第6のスーパーフレームSF6でそれぞれビームパターンBM2の第3段階ビームD111及びビームD112の指向方向でビーコンS221、S222を受信するように制御する。これに伴い、ビーコン受信部27は第5のスーパーフレームSF5ではビームS221もS222も受信できす、第6のスーパーフレームSF6ではビームS222のみを受信できる。したがって、第6のスーパーフレームSF6においてビームD112でビーコンS222を受信したことを示す信号を指向情報更新部22に送信し、指向情報更新部22は第3段階ではビームD112が制御端末1と通信できる指向方向を有する分割ビームであるとして指向情報記録部21に記録する。他方、従属端末2のACK送信部28はビーコンS222を受信したことを示す第3ACK信号S222を制御端末1に送信する。
The beam transmission / reception
制御端末1はこの第3ACK信号S222をACK受信部16で受信すると、ACK受信部16は指向情報更新部12に通知し、指向情報更新部12は第3段階ビームの内、第6のスーパーフレームSF6における分割ビームS222で送信されたビーコンが従属端末2で受信されたものと認知して、分割ビームS222を従属端末2と通信できる指向方向を有する第3段階ビームとして指向情報記録部11に記録する。
When the
図9は、指向情報記録部の一例を示した図である。図9においては、例えば、Aは制御端末を示し、B,Cは従属端末を示すものとする。このとき、制御端末Aの指向情報記録部と従属端末B,Cの指向情報記録部の記録内容は、例えば、図のようなテーブルで表示することができる。制御端末Aにおいては、2つの従属端末B,CからACKを受信しているので、指向情報更新部のテーブルは、自己の指向方向はA212及びA221であり、これに対応する相手の指向方向はB121及びC112である。従属端末Bにおいては、1つの制御端末Aのみからビーコンを受信しているので、指向情報更新部のテーブルは、自己の指向方向はB121であり、これに対応する相手の指向方向はA212である。また、従属端末Cにおいては、1つの制御端末Aのみからビーコンを受信しているので、指向情報更新部のテーブルは、自己の指向方向はC112であり、これに対応する相手の指向方向はA221である。このように、自己の指向方向と相手の指向方向とを指向情報更新部に記録しておくことによって、次のスーパーフレームのチャネル時間割り当て期間(CTAP)において、相互に通信を行うことができる。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the directional information recording unit. In FIG. 9, for example, A indicates a control terminal, and B and C indicate subordinate terminals. At this time, the recorded contents of the directional information recording unit of the control terminal A and the directional information recording units of the subordinate terminals B and C can be displayed in a table as shown in the figure, for example. In the control terminal A, since the ACK is received from the two subordinate terminals B and C, the directivity information update unit table has its own directivity directions A212 and A221, and the corresponding directivity directions of the counterparts are B121 and C112. In the subordinate terminal B, since the beacon is received from only one control terminal A, the table of the directivity information update unit has its own directivity direction B121, and the corresponding directivity direction of the counterpart is A212. . Further, since the dependent terminal C receives a beacon from only one control terminal A, the table of the directivity information update unit has its own directivity direction C112, and the corresponding directivity direction of the counterpart is A221. It is. As described above, by recording the directivity direction and the directivity direction of the other party in the directivity information update unit, it is possible to communicate with each other in the channel time allocation period (CTAP) of the next superframe.
本明細書では第3の分割が最終分割であると仮定して説明しているので、上記の第3の分割の処理が終了すると、上記で選択された制御端末1の第3段階ビームS222と従属端末2の第3段階ビームD112を用いて、次のスーパーフレームのチャンネル時間割り当て区間で通信が行われることになる。このように、分割数を多くしていくと制御端末1及び従属端末2のアンテナの指向範囲を狭くすることができ、高速の通信が可能となる。なお、各分割において、制御端末1及び従属端末2のアンテナの分割ビームの走査方向は、走査速度を異なるようにするか、逆方向に走査することによって確実に制御端末1と従属端末2間で通信できるアンテナの指向方向を選択することができる。
In the present specification, the description is made assuming that the third division is the final division. Therefore, when the third division processing is completed, the third stage beam S222 of the
実施形態1では、i分割を2分割して(i+1)分割のビームを生成しているので、図8(C)に示すように、各分割毎のビーコンを送出するためには、それぞれ2回のスーパーフレームを繰り返す必要がある。すなわち、各分割ビームに対して指向方向を決定するために必要な時間をADD・サブ・スーパーフレームと定義し、最終的に全分割ビームに対して指向方向を決定するために必要な時間をADD・スーパーフレームと定義すると、ADD・スーパーフレームはk×ADDサブ・スーパーフレームになり、これはk×m×スーパーフレームとなる。 In the first embodiment, the i-division is divided into two to generate (i + 1) -divided beams. Therefore, as shown in FIG. 8C, in order to transmit a beacon for each division, twice each. It is necessary to repeat the super frame. That is, the time required for determining the pointing direction for each split beam is defined as ADD sub-superframe, and finally the time required for determining the pointing direction for all split beams is ADD. When defined as a superframe, the ADD superframe is k × ADD sub-superframe, which is k × m × superframe.
つまり、実施形態1では、mが2であるので、スーパーフレームの2k倍に相当する時間で最終的な角度(2π/2k)のビームの整合を達成することができる。実施形態1の前述の例では、kが3であるから、6個のスーパーフレームで8個の狭ビーム(角度がほぼ45度)で整合性を図ることができる。一方、前述した従来の方法では、例えば各スーパーフレームの各ビーコン区間で全てのビーコンを送信し、分割された全てのビームを順次走査するので、全てのビームの整合性を達成するには本発明に比べて長い時間が必要になる。 That is, in the first embodiment, since m is 2, the beam alignment of the final angle (2π / 2 k ) can be achieved in a time corresponding to 2k times the super frame. In the above-described example of the first embodiment, since k is 3, it is possible to achieve consistency with 8 narrow beams (angle is approximately 45 degrees) in 6 super frames. On the other hand, in the above-described conventional method, for example, all beacons are transmitted in each beacon period of each superframe, and all divided beams are sequentially scanned. Longer time is required than
以上述べた実施形態1では、総数が2k個のビームとしたが、ビームの総数が3k個、4k個、5k個、・・・・のビームになるようにアンテナの全指向範囲を分割してもよい。また、実施形態1では従属端末2のアンテナ2Aのビームパターンを制御端末1のアンテナ1Aのビームパターンと同一にしたが、ビームの総数は異なっても良い。ただし、ビームの整合を図る分割の数kは制御端末1と同じにする必要がある。制御端末1のアンテナのビームの総数が2k個で、従属端末2のアンテナのビームの総数が3k個というように、総数が異なっても良い。更にまた、必ずしもビームの総数をmk(m=2、3、4、・・・・j)にする必要は無く、例えばアンテナのビームパターンの第1段階では全指向範囲(例えば2π)を均等に2分割し、第3段階以降では全指向範囲を2以外の任意の数で均等に分割することも可能である。
In the first embodiment described above, the total number of beams is 2 k . However, the omnidirectional range of the antenna is set so that the total number of beams is 3 k , 4 k , 5 k ,. May be divided. In the first embodiment, the beam pattern of the
例えば、制御端末1のアンテナのビームの総数が3k個で、従属端末2のアンテナのビームの総数が4k個である場合には、制御端末1は、各分割において4個のスーパーフレームそれぞれのビーコン区間で分割ビームを3分割した3個のビームで3個のビーコンS1、S2、S3を送信する。他方、従属端末2は各分割における必要なスーパーフレームは4個であり、各スーパーフレームのビーコン区間で自己の分割された4個のビームで順次受信を試みる。そして、仮に3番目のスーパーフレームのビーコン区間でビーコンS2が受信されたとすると、ビーコンS2のビームが制御端末1の第1段階ビームであり、従属端末2にあっては、3番目のスーパーフレームのビーコン区間のビームがその分割ビームとなる。第2段階以降でも同様である。
For example, the total number of beams in the
[実施形態2]
実施形態2の発明は、図10に示すように、制御端末1のアンテナは実施形態1と同様のビームパターンを有し、従属端末2のアンテナは固定ビームD0を有するものとする。制御端末1は図4に示した構成と同様な構成である。従属端末2が図5に示した構成である場合には、ビーム送受信方向制御部23が制御端末2のアンテナ1Aから送信される第1段階のビーコンを受信できる受信方向に固定する。又は、所定の固定ビームD0のアンテナ2Aの方向を手動で制御端末1のアンテナ1Aの方向に向けてもよい。
[Embodiment 2]
In the invention of the second embodiment, as shown in FIG. 10, the antenna of the
制御端末1のビーム群切替部14は、指向情報記録部11からの指向情報に基づいて、全指向範囲をほぼ均等に2分割して第1段階の2個のビームS1とS2(π)を形成する。ビーム送受信方向制御部13は、図10(C)に示すように、第1、第2のスーパーフレームSF1、SF2それぞれの各ビーコン期間BPの間にビームS1でビーコンS1を、ビームS2でビーコンS2をアンテナ1Aから送信する。
Based on the directivity information from the directivity
従属端末2では、固定ビームD0でビーコンS1又はS2を受信しようと試み、第1段階では固定ビームD0でビーコンS2を受信し、これに伴い、従属端末2のACK送信部28はビーコンS2を受信したことを示す第1ACK信号S2を送信する。この実施形態2では、従属端末2に受信したビームを必ずしも記録する必要が無いから、指向情報記録部21と指向情報更新部22を省略することも可能である。
The
他方、制御端末1のACK受信部16が、第1ACK信号S2を受信すると、ACK受信部16は指向情報更新部12に信号を送出し、指向情報更新部12は第1段階ビームの内、ビームS2で送信されたビーコンS2が従属端末2で受信されたものと判断して、ビーコンS2のビームS2を従属端末2と通信できる第1段階ビームとして指向情報記録部11に記録する。このようにして、制御端末1の分割ビームが従属端末2の固定のビームD0に整合し、第1段階における送受信方向が決定される。これらのステップが終了すると第2段階の処理に移行する。
On the other hand, when the
第2段階では、ビーム群切替部14が全指向範囲をほぼ等しい角度の4個のビームS11、S12、S21、S22(π/2)に分割されたビームパターンから、前に従属端末2から受信したACK信号S2に対応する第2段階ビームS21、S22を選択して、それぞれビーコンS21、ビーコンS22を送信する。従属端末2では、固定ビームD0で受信動作を行い、ビーコンS22を受信したことを確認する。これに伴い、指向情報更新部22は第2段階ビームの内、ビームS22で送信されたビーコンS22が従属端末2で受信されたものと判断して、ビームS22を従属端末2と通信できる第2段階ビームとして指向情報記録部21に記録する。このようにして第2段階の手続は終了し、第3の分割に入る。
In the second stage, the beam
第3の分割でも前述と同様な動作を繰り返し、ビーム群切替部14が全指向範囲をほぼ等しい角度の8個のビームS111、S112、S121、S122、S211、S212、S221、S222、(π/4)に分割されたビームパターンから、前に従属端末2から受信したACK信号S22に対応する第3段階ビームS221、S222を選択して、それぞれビーコンS221、ビーコンS222を送信する。従属端末2では、固定ビームD0で受信動作を行い、ビーコンS221を受信したことを確認する。これに伴い、指向情報更新部22は第2段階ビームの内、ビームS221で送信されたビーコンS221が従属端末2で受信されたものと判断して、ビームS221を従属端末2と通信できる第3段階ビームとして指向情報記録部21に記録する。このようにして第3段階の手続は終了し、第4、5、…、k段階の分割が続く。
In the third division, the same operation as described above is repeated, and the beam
最終の第k段階において、制御端末1の最終的に狭い角度(2π/2k)のビームを従属端末2の固定のビームD0に整合させることができる。実施形態2では最終のkが3であるので図10に示すように、制御端末1のビームS221と従属端末2のD0との間で整合が取れ、その後通信状態に移行する。なお、実施形態2においても、実施形態1と同様に、制御端末1のビームの総数が3k個、4k個、5k個、・・・・のビーム、又は任意の別の個数のビームになるように全ビームを分割してもよい。なお、実施形態2の通信システムの従属端末2が実施形態1と同様に指向情報記録部21、指向情報更新部22、ビーム群切替部24を有する場合には、従属端末2は各分割において固定のビームD0を指向情報記録部21に記録しても良い。このとき、ビーム群切替部24は最初に固定のビームD0を選定した後は、分割数を1とする。
In the final k-th stage, the finally narrow angle (2π / 2 k ) beam of the
[実施形態3]
次に、実施形態3の発明を図4、図5及び図11を用いて説明する。図11に示すように、制御端末1のアンテナ1Aは固定ビームS0を有し、従属端末2のアンテナ2Aは実施形態1と同様に種々のビームパターンを有するものとする。制御端末は、実施形態1と同様に種々のビームパターンを選択できるビームの中から所定の方向の固定ビームS0を選択してもよく、固定ビームS0の固定アンテナを手動で従属端末2のアンテナ2Aの方向に向けてもよい。従属端末2は図5に示した構成と同様な構成であるものと仮定する。以下で、実施形態3における発明の動作を説明する。
[Embodiment 3]
Next, the invention of
先ず、制御端末1は、図11に示すように、第1、第2のスーパーフレームSF1、SF2のビーコン期間BPそれぞれにおいて、固定ビームS0でビーコンS0を送信する。従属端末2のビームパターンは、図11(B)に示したように、実施形態1のビームパターンと同様であると仮定したので、スーパーフレームSF1ではビーム送受信方向制御部23がビームD1で固定ビームS0を受信するように制御し、第2のスーパーフレームSF2ではビーム送受信方向制御部23がビームD2で固定ビームS0を受信するように制御する。その結果、従属端末2のビーコン受信部27が、スーパーフレームSF1においてはビームD1でビーコンS0を受信でき、スーパーフレームSF2においてはビームD2でビーコンS0を受信できないものとする。したがって、ビーコン受信部27はビームD1でビーコンS0を受信したことを示す信号を指向情報更新部22に送信し、指向情報更新部22はスーパーフレームSF1ではビームD1が制御端末1と通信できる分割ビームであるとして指向情報記録部21に記録する。その後、従属端末2のACK送信部28がビーコンS0を受信したことを示す第1ACK信号r1を送信する。スーパーフレームSF2ではビームD2は何らのビームも受信できないので、従属端末2のACK送信部28はACK出願を送信することはできない。
First, as shown in FIG. 11, the
次のスーパーフレームSF3、SF4において、制御端末1はビーコン期間BPそれぞれにおいて、固定ビームS0でビーコンS0を送信する。従属端末2では、スーパーフレームSF3ではビーム送受信方向制御部23がビームD11で固定ビームS0を受信するように制御し、スーパーフレームSF4ではビーム送受信方向制御部23がビームD12で固定ビームS0を受信するように制御する。その結果、従属端末2のビーコン受信部27が、スーパーフレームSF3においてはビームD11でビーコンS0を受信でき、スーパーフレームSF4においてはビームD12でビーコンS0を受信できないものとする。したがって、ビーコン受信部27はビームD11でビーコンS0を受信したことを示す信号を指向情報更新部22に送信し、指向情報更新部22はスーパーフレームSF3ではビームD11が制御端末1と通信できる分割ビームであるとして指向情報記録部21に記録する。その後、従属端末2のACK送信部28がビーコンS0を受信したことを示す第2ACK信号r2を送信する。スーパーフレームSF4ではビームD12は何らのビームも受信できないので、従属端末2のACK送信部28はACK出願を送信することはできない。
In the next superframes SF3 and SF4, the
次のスーパーフレームSF5、SF6において、制御端末1はビーコン期間BPそれぞれにおいて、固定ビームS0でビーコンS0を送信する。従属端末2では、スーパーフレームSF5ではビーム送受信方向制御部23がビームD111で固定ビームS0を受信するように制御し、スーパーフレームSF6ではビーム送受信方向制御部23がビームD112で固定ビームS0を受信するように制御する。その結果、従属端末2のビーコン受信部27が、スーパーフレームSF5においてはビームD111でビーコンS0を受信できなくて、スーパーフレームSF6においてはビームD112でビーコンS0を受信できるものとする。したがって、ビーコン受信部27はビームD112でビーコンS0を受信したことを示す信号を指向情報更新部22に送信し、指向情報更新部22はスーパーフレームSF6ではビームD112が制御端末1と通信できる分割ビームであるとして指向情報記録部21に記録する。その後、従属端末2のACK送信部28がビーコンS0を受信したことを示す第3ACK信号r3を送信する。スーパーフレームSF5ではビームD111は何らのビームも受信できないので、従属端末2のACK送信部28はACK出願を送信することはできない。このようにして、制御端末1の固定ビームD0が従属端末2の分割ビームD112に整合し、制御端末1と従属端末2の送受信方向が決定される。
In the next superframes SF5 and SF6, the
従属端末2において、さらに狭いビームが用意されている場合には、制御端末1から次々にスーパーフレームで固定ビームD0が送信され、これに対して、従属端末2では、さらにビームの分割が行われ、最終の第k段階において、制御端末1の固定ビーム0と従属端末2の最終の分割ビームに整合させることができる。これによって指向範囲がより狭いビームを用いた送受信方向を決定できる。この実施形態3でも、実施形態1、2と同様に、従属端末2におけるビームの総数を3k個、4k個、5k個のように分割してもよい。
When a narrower beam is prepared in the
実施形態3においては、従属端末2からACK信号を受けると、制御端末は予め決められたシーケンスに従って同じ分割ビーム群中の全てのビームについてビーコンを送信したが、いずれかの従属端末2からACK信号を受けると、制御端末はそのビーム群の他のビームについてのビーコン送信を中止して、次の分割ビーム群に移行してもよい。この方法によればさらに短時間でビームを整合することができる。
In the third embodiment, when receiving an ACK signal from the
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.
また、図示しないが、通信システムの一例として、図1に示された端末装置1〜6が狭い範囲内に配置されている複数のパーソナルコンピュータ(以下、パソコンという。)から構成されるパソコンシステムが考えられる。前記複数のパソコンの内の1台が図4に示す制御端末1の機能を有し、他のパソコンが図5に示す従属端末と同様な機能を有するものとする。このようなシステムにあっては、前記パソコンを狭い範囲内でどのような場所にも移動でき、またパソコンがどこに移動されようとも、各パソコン間で直ちに通信が可能であり、自由にデータの送受信を行うことができる。なお、パソコンは、ディジタル信号プロセッサ、あるいはFPGA(Field Programmable Gate Array)などであっても勿論よい。
Although not shown, a personal computer system including a plurality of personal computers (hereinafter referred to as personal computers) in which the
本発明は、無線PANにおけるアンテナビームの指向方向を決定する通信システムに適用可能である。 The present invention is applicable to a communication system that determines the directivity direction of an antenna beam in a wireless PAN.
1・・・制御端末
1A・・・制御端末1のアンテナ
2〜6・・・従属端末
2A〜6A・・・従属端末それぞれのアンテナ
11・・・制御端末1の指向情報記録部
12・・・制御端末1の指向情報更新部
13・・・制御端末1のビーム送受信方向制御部
14・・・制御端末1のビーム群切替部
15・・・ビーコン送信部
16・・・ACK受信部
21・・・従属端末2の指向情報記録部
22・・・従属端末2の指向情報更新部
23・・・従属端末2のビーム送受信方向制御部
24・・・従属端末2のビーム群切替部
27・・・ビーコン受信部
28・・・ACK送信部
DESCRIPTION OF
Claims (21)
前記制御端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個の、m1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択し、
ビーコン送信部で、スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下の小区間で分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信し、
前記従属端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個のn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択し、
前記従属端末のビーコン受信部で、前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)以下に分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試み、
前記従属端末の第1指向情報更新部で、前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の従属端末のアンテナ指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録し、
前記従属端末のACK送信部で、前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことをACK信号によって前記制御端末に通知し、
前記制御端末のACK受信部で、前記従属端末から通知されたACK信号を受信し、前記ACKの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、
指向情報更新部で、前記ACK受信部で取得された指向方向を前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録し、
最終的に制御端末の指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末の指向情報更新部に記録されたjビーム群の指向方向間で通信を行うことを特徴とする通信方法。 In a communication method in which wireless communication is performed using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period between a control terminal and an at least one subordinate terminal each having an antenna,
The beam transmission / reception direction control unit of the control terminal obtains m1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1 and m2 obtained by dividing the m1 beams into one or more narrow beams (m2 ≧ m1). ), 3 obtained in the same way, m3 in k stages, mk, m1 + m2 + ... + mk beam transmission / reception directions are selected,
The beacon transmission unit divides the beacon section of the superframe into small sections of mi (i = 1... K) or less, and the beam transmission direction selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon sections. One beacon at a time,
In the beam transmission / reception direction control unit of the subordinate terminal, n1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna into n1 beams and the n1 beams divided into one or more narrow beams, respectively (n2 ≧ n1) ), 3 obtained in the same way, n3 n-stages, nl n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions are selected,
Any one of n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided into mi (i = 1... K) or less transmitted from the control terminal by the beacon receiving unit of the subordinate terminal. Try to receive
When the first directional information update unit of the subordinate terminal succeeds in receiving the beacon, the antenna directional direction of the subordinate terminal at the time of reception is recorded, and first direction information to be used for communication to the control terminal is recorded. Registered in the directional information recording department,
In the ACK transmission unit of the subordinate terminal, the control terminal is notified by an ACK signal that the beacon has been successfully received from the control terminal,
In the ACK receiver of the control terminal, the ACK signal notified from the subordinate terminal is received, and the directivity direction of the subordinate terminal direction that has successfully received the ACK is acquired,
In the directivity information update unit, register the directivity direction acquired by the ACK receiver in the first directivity information recording unit as information on the directivity direction to be used for communication to the subordinate terminal,
Communication is finally performed between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal recorded in the directivity information update unit of the control terminal and the directivity direction of the j-beam group recorded in the directivity information update unit of the subordinate terminal. Communication method.
前記制御端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個のm1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択し、
前記制御端末のビーコン送信部で、スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下に分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信し、
前記従属端末で、自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定のビームで前記ビーコンの受信に成功したときに、ACK信号を前記制御端末に送信し、
前記制御端末のACK受信部で、前記従属端末から通知されたACKを受信し、前記ACKの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、第1指向情報更新部で前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録し、
最終的に第1指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末の固定ビームの指向方向間で通信を行うことを特徴とする通信方法。 In a communication method in which wireless communication is performed using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period between a control terminal and an at least one subordinate terminal each having an antenna,
The beam transmission / reception direction control unit of the control terminal obtains m1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1 and m2 obtained by dividing the m1 beams into one or more narrow beams (m2 ≧ m1). ), 3 obtained in the same manner, m3 in k stages, mk m1 + m2 +,... + Mk beam transmission / reception directions are selected,
The beacon transmission unit of the control terminal divides the beacon period of the super frame into mi (i = 1... K) or less, and the beam transmission selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon periods. One beacon in each direction,
When the subordinate terminal has successfully received the beacon with one fixed beam that is a part of the omnidirectional range of the antenna of its own, it transmits an ACK signal to the control terminal;
The ACK receiving unit of the control terminal receives the ACK notified from the subordinate terminal, acquires the directivity direction of the subordinate terminal direction that has successfully received the ACK, and the first directivity information updating unit Registered in the first directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication,
A communication method characterized by performing communication between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal and the directivity direction of the fixed beam of the subordinate terminal, which are finally recorded in the first directivity information update unit.
前記制御端末のビーコン送信部で、自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定ビームでスーパーフレームのビーコン区間にビーコンを送出し、
前記従属端末のビーム送受信方向制御部で、アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個の、 n1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択し、
前記従属端末のビーコン受信部で、前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)以下に分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試み、
前記従属端末の指向情報更新部で、前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第2指向情報記録部に登録し、
前記従属端末のACK送信部で、前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことを前記制御端末に通知し、
前記制御端末のACK受信部で、前記従属端末から通知されたACKを受信し、前記ACKの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、第2指向情報更新部で前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第2指向情報記録部に登録し、
最終的に第2指向情報更新部に記録された制御端末のビームの指向方向と従属端末のjビーム群の指向方向間で通信を行うことを特徴とする通信方法。 In a communication method in which wireless communication is performed using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period between a control terminal and an at least one subordinate terminal each having an antenna,
The beacon transmission unit of the control terminal transmits a beacon to the beacon section of the superframe with one fixed beam that is a beam that is a part of the omnidirectional range of the antenna.
In the beam transmission / reception direction control unit of the subordinate terminal, n1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna into n1 beams and the n1 beams divided into one or more narrow beams, respectively (n2 ≧ n1) ), 3 obtained in the same way, n3 of l stages, nl, n1 + n2 + ... + nl beam transmission / reception directions are selected,
Any one of n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided into mi (i = 1... K) or less transmitted from the control terminal by the beacon receiving unit of the subordinate terminal. Try to receive
When the subordinate terminal directivity information update unit succeeds in receiving the beacon, it records the directivity direction at the time of reception and registers it in the second directivity information recording unit as information on the directivity direction to be used for communication to the control terminal. And
In the ACK transmission unit of the subordinate terminal, notifies the control terminal that the beacon has been successfully received from the control terminal,
The ACK receiving unit of the control terminal receives the ACK notified from the subordinate terminal, acquires the directivity direction of the subordinate terminal direction that has successfully received the ACK, and the second directivity information update unit transmits the directional information to the subordinate terminal. Register in the second directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication,
A communication method characterized by performing communication between the beam pointing direction of the control terminal finally recorded in the second pointing information updating unit and the beam pointing direction of the j beam group of the subordinate terminal.
前記従属端末は、最大mi(i=1…k)個のスーパーフレームごとに受信時の指向方向を変化させて受信を試みることを特徴とする請求項1に記載の通信方法。 The control terminal uses a maximum of mi (i = 1... K) beacons each having a directivity direction and a maximum of mi (i = 1... K) superframes. Send repeatedly,
2. The communication method according to claim 1, wherein the dependent terminal attempts reception by changing a directivity direction at the time of reception for every maximum mi (i = 1... K) superframes.
ビーコンを送信したSr個のビームのうち、p番目のビームをさらに1個以上に分割したビームを用いて、同様のビーコン送信を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の通信方法。 ACK is obtained for any one of the directivity ranges (= Sp) out of the maximum mi (i = 1... K) directivity ranges S1, S2,... Sr (r ≦ mi) to which the control terminal has transmitted a beacon. If
3. The communication according to claim 1, wherein similar beacon transmission is performed using a beam obtained by dividing the p-th beam into one or more of the Sr beams transmitted from the beacon. Method.
前記制御端末は、
アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個の、m1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下に分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信するビーコン送信部と、
前記従属端末から通知されたACK信号を受信することによって、前記ビーコンの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得するACK受信部と、
前記ACK受信部で受信された従属端末方向の指向方向を前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録する第1指向情報更新部とを備え、
前記従属端末は、
アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個のn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試みるビーコン受信部と、
前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の従属端末のアンテナ指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第2指向情報記録部に登録する第2指向情報更新部と、
前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことをACK信号によって前記制御端末に通知するACK送信部を備え、
最終的に第2指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末のjビーム群の指向方向間で通信を行うことを特徴とする請求項9ないし請求項14のいずれかに記載の通信システム。 In a communication system in which wireless communication is performed using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period between a control terminal and an at least one subordinate terminal each having an antenna,
The control terminal
M1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1, m2 (m2 ≧ m1) beams obtained by dividing each of the m1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction control unit that selects k3 m ····, mk, m1 + m2 + ·· + mk beam transmission / reception directions;
The beacon period of the super frame is divided into mi (i = 1... K) or less, and beacons are transmitted one by one in the beam transmission direction selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon periods. A beacon transmitter,
By receiving the ACK signal notified from the dependent terminal, an ACK receiving unit that acquires a directivity direction of the dependent terminal direction that has successfully received the beacon;
A first directional information update unit that registers the directional direction of the dependent terminal direction received by the ACK receiving unit in the first directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication to the dependent terminal;
The subordinate terminal is:
N1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by n1, n2 beams (n2 ≧ n1) obtained by dividing the n1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction control unit for selecting n3 stages of n stages, n1 n1 + n2 +,... + nl beam transmission / reception directions;
A beacon receiver that attempts to receive by selecting one of the n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided by mi (i = 1... K) transmitted from the control terminal. ,
When the reception of the beacon is successful, the antenna directivity direction of the subordinate terminal at the time of reception is recorded, and the second directivity information update is registered in the second directivity information recording unit as information on the directivity direction to be used for communication to the control terminal And
An ACK transmitter for notifying the control terminal by an ACK signal that the beacon has been successfully received from the control terminal;
15. The communication is finally performed between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal and the directivity direction of the j-beam group of the subordinate terminal recorded in the second directivity information update unit. A communication system according to any one of the above.
前記制御端末は、
アンテナの全指向範囲をm1分割したm1個のビーム、前記m1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるm2個(m2≧m1)のビーム、同様に得られる3…、k段階のm3個…、mk個のm1+m2+…+mk個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
スーパーフレームのビーコン区間をmi(i=1…k)以下に分割し、その分割されたビーコン区間のそれぞれについて、前記ビーム送受信方向制御部で選択されたビーム送信方向に1個ずつビーコンを送信するビーコン送信部と、
前記従属端末から通知されたACKを受信することによって、前記ビーコンの受信に成功した従属端末方向の指向方向を取得し、前記従属端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録する第1指向情報更新部とを備え、
前記従属端末は、
自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定のビームで前記のビーコンの受信に成功したときに、ACK信号を前記制御端末に通知するACK送信部を備え、
最終的に指向情報更新部に記録された制御端末の第iビーム群の指向方向と従属端末の固定ビームの指向方向間で通信を行うことを特徴とする通信システム。 In a communication system in which wireless communication is performed using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period between a control terminal and an at least one subordinate terminal each having an antenna,
The control terminal
M1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by m1, m2 (m2 ≧ m1) beams obtained by dividing each of the m1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction controller for selecting m stages m3 ..., mk m1 + m2 + ... + mk beam transmission / reception directions;
The beacon period of the super frame is divided into mi (i = 1... K) or less, and beacons are transmitted one by one in the beam transmission direction selected by the beam transmission / reception direction control unit for each of the divided beacon periods. A beacon transmitter,
By receiving the ACK notified from the subordinate terminal, the directivity direction of the subordinate terminal direction that has succeeded in receiving the beacon is obtained, and the first directivity information record is recorded as information on the directivity direction to be used for communication to the subordinate terminal. A first directional information update unit registered in the unit,
The subordinate terminal is:
An ACK transmission unit for notifying the control terminal of an ACK signal when the beacon is successfully received with one fixed beam that is a part of a beam of a part of the omnidirectional range of the antenna;
A communication system characterized in that communication is performed between the directivity direction of the i-th beam group of the control terminal and the directivity direction of the fixed beam of the subordinate terminal, which are finally recorded in the directivity information update unit.
前記制御端末は、
自己の前記アンテナの全指向範囲の一部分のビームである1個の固定のビームでスーパーフレームのビーコン区間にビーコンを送出するビーコン送信部と、
前記従属端末は、
アンテナの全指向範囲をn1分割したn1個のビーム、前記n1個のビームをそれぞれ1以上の狭いビームに分割することで得られるn2個(n2≧n1)のビーム、同様に得られる3…、l段階のn3個…、nl個のn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向を選択するビーム送受信方向制御部と、
前記制御端末から送信されるmi(i=1…k)以下に分割されたビーコン区間内で、自身が備えるn1+n2+…+nl個のビーム送受信方向のいずれかの方向を選択して受信を試みるビーコン受信部と、
前記ビーコンの受信に成功した場合、受信時の指向方向を記録し、前記制御端末への通信に用いるべき指向方向の情報として第1指向情報記録部に登録する第1指向情報更新部と、
前記制御端末からの前記ビーコンの受信に成功したことを前記制御端末に通知するACK送信部を備え、
最終的に指向情報更新部に記録された制御端末のビームの指向方向と従属端末のjビーム群の指向方向間で通信を行うことを特徴とする通信システム。 In a communication system in which wireless communication is performed using a superframe including a beacon period, a contention access period, and a channel time allocation period between a control terminal and an at least one subordinate terminal each having an antenna,
The control terminal
A beacon transmitter that transmits a beacon to a beacon section of a superframe with a single fixed beam that is a part of a beam in the omnidirectional range of the antenna;
The subordinate terminal is:
N1 beams obtained by dividing the omnidirectional range of the antenna by n1, n2 beams (n2 ≧ n1) obtained by dividing the n1 beams into one or more narrow beams, 3 similarly obtained, a beam transmission / reception direction control unit for selecting n3 stages of n stages, n1 n1 + n2 +,... + nl beam transmission / reception directions;
Beacon reception that attempts to receive by selecting one of the n1 + n2 +... + Nl beam transmission / reception directions included in the beacon period divided into mi (i = 1... K) or less transmitted from the control terminal. And
A first directional information update unit that records the directional direction at the time of reception when the beacon is successfully received and registers the information in the first directional information recording unit as information on the directional direction to be used for communication to the control terminal;
An ACK transmitter for notifying the control terminal that the beacon has been successfully received from the control terminal;
A communication system characterized in that communication is performed between the directivity direction of the beam of the control terminal finally recorded in the directivity information update unit and the directivity direction of the j beam group of the subordinate terminal.
前記従属端末は、最大mi(i=1…k)個のスーパーフレームごとに受信時の指向方向を変化させて受信を試みることを特徴とする請求項11に記載の通信システム。 The control terminal uses a maximum of mi (i = 1... K) beacons each having a directivity direction and a maximum of mi (i = 1... K) superframes. Send repeatedly,
12. The communication system according to claim 11, wherein the dependent terminal attempts reception by changing a directivity direction at the time of reception for every maximum mi (i = 1... K) superframes.
ビーコンを送信したSr個のビームのうち、p番目のビームをさらに1個以上に分割したビームを用いて、同様のビーコン送信を行うことを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の通信システム。 ACK is obtained for any one of the directivity directions (= Sp) among the maximum mi (i = 1... K) directivity directions S1, S2,... Sr (r ≦ mi) to which the control terminal has transmitted a beacon. If
The communication according to claim 11 or 12, wherein a similar beacon transmission is performed using a beam obtained by further dividing the p-th beam into one or more of the Sr beams transmitted from the beacon. system.
21. The communication system according to claim 11, wherein the control terminal and the slave terminal are a computer, a digital signal processor, or an FPGA (Field Programmable Gate Array).
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