JP4254792B2 - 無線伝送装置、無線局及び無線伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、無線伝送装置、無線局及び無線伝送システムに関し、例えば、ミリ波を伝送波として用いた超高速無線伝送システムにおいて、アクセスポイントが、指向性アンテナの指向性を制御しながら、複数のセクタ（通信エリア）に存在する端末とアクセス制御する無線伝送装置、無線局及び無線伝送システムに適用し得る。

特許文献１は、ミリ波ビームの指向性を制御する技術例であり、障害物を検知して衝突を防止するために、放射するミリ波ビームを所定の範囲内でスキャニングする自動車用アンテナ装置が開示されている。

非特許文献１では、周波数帯域が広帯域であるミリ波を伝送波として用いて双方向の超高速無線通信を実現するミリ波広帯域無線アクセスネットワーク（ＢＲＡＩＮ：Broadband Radio Access Integrated Network In Millimeter-Wave Band）の屋内系システムについて記載されている。非特許文献１においては、システム外観例が開示されおり、そこでは、アクセスポイントと端末とが対向して固定的に配置されている形態が開示されている。

非特許文献２では、（１）ハイビジョン映像を無線伝送するトランシーバの開発、（２）小型無線モジュールの開発等により実現したミリ波伝送システムに関する技術が記載されている。

また、高速無線伝送を実現するためのマルチフェージング対策のために、到来波の遅延時間や到来角等を明らかにする必要があり、この到来波の推定方法については、例えば特許文献２や特許文献３等がある。

特許文献２には、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Characterization）法を用いた所定の演算処理を行なうことにより、到来波の到来角や遅延時間等を推定する技術が開示されている。

特許文献３には、複数のアレーアンテナとアレーアンテナ数の受信機を用いて到来波を推定する方法が開示されている。

さらに、従来のメディアアクセス制御方式には、ＢＴＭＡ（Busy-Tone Multiple Access）方式があり、このＢＴＭＡ方式では、伝送チャネルの他に、伝送チャネルの使用状況を伝達するビジートーンチャネルを使用する。このビジートーンチャネルの聞き耳により、伝送チャネルのキャリアセンスの代わりに伝送チャネルの空きを確認することができる。また、ビジートーンチャネルで伝送チャネルの使用状況を伝達できるので、隠れ端末の存在による性能低下を抑制することができる（非特許文献３参照）。

特開２００２−１８９０７６号公報 特開平１１−２３１０３３号公報 特開２００２−２４３８２６号公報 独立行政法人通信総合研究所，"ＢＲＡＩＮシステムが民間標準規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ７４）に採用"，[On Line]，独立行政法人通信総合研究所ホームページ，平成１３年６月１３日，[２００５年１２月２日検索]，<ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ２．ｎｉｃｔ．ｇｏ．ｊｐ／ｐｕｂ／ｗｈａｔｓｎｅｗ／ｐｒｅｓｓ／０１０６１３／０１０６１３．ｈｔｍｌ> 日本電気株式会社，"壁掛けハイビジョンテレビのケーブルレス化を実現する小型ミリ波トランシーバを開発〜１Ｇｂｐｓの高速無線伝送を手のひらサイズの機器で実現〜"，[On Line]，日本電気株式会社ホームページ，プレスリリース，２００５年４月１日，[２００５年１２月２日検索]，<ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｅｓｓ／ｊａ／０５０４／０１０３．ｈｔｍｌ> 松下温、中川正雄編，「ワイヤレスＬＡＮアーキテクチャ」、共立出版，１９９６年，Ｐ６０

ところで、ミリ波を用いた高速無線通信を実現しようとすると、十分なゲイン（利得）を得る必要があるため、指向性アンテナを用いることが必要となる。そのため、アクセスポイント側が各端末側を一括して管理する集中制御型プロトコルによる通信を行なうことが前提となる。

この集中制御型プロトコルは、アクセスポイント側が、各端末の通信できるタイミング（時間割当）を管理し、各端末に対して通信タイミングを知らせる制御信号を送信し、その制御信号を受信した端末がそのタイミングでデータを伝送するというものであり、端末側は相互の通信状況を確認することができないものである。

しかしながら、従来は、例えば非特許文献１等で開示されているように、指向性アンテナを固定した状態でミリ波通信を行なっており、アクセスポイント側がそれぞれ異なる複数のセクタ（通信エリア）に対しての指向性制御をしながら、複数の端末との間で無線通信を行なう集中制御型プロトコルは開発されていない。

なお、特許文献１には、ミリ波ビームの指向性を制御する技術が開示されているが、特許文献１の技術は双方向の通信を行なうものではなく、ミリ波無線通信を行なう場合にはそのまま適用することができない。

また、上述した特許文献２に記載されている到来波推定方法は、複雑な到来波演算処理が必要であり処理が煩雑となり、又特許文献３に記載されている技術は、アレーアンテナの数だけの受信機を用意する必要があるという問題がある。

さらに、上述した従来技術であるＢＴＭＡ方式は、無指向性アンテナに対するメディアアクセス制御方式であるが、アクセスポイントがそれぞれ異なるセクタに対して指向性アンテナの指向性を制御しながら、複数の異なる通信エリアに存在する複数の端末と通信を行なうシステムには適用できず、このような指向性アンテナ制御機能を有する無線システムに適用できる伝送制御方式が求められている。

この場合、アクセスポイントは、新規にネットワークに参入する端末の存在、方位に認識していないので、このような新規参入の端末を検索する方法やその検索するための時間の短縮化などが問題となる。

そのため、指向性アンテナを有する無線局及び又は無線端末の無線伝送装置において、無線局側においては指向性アンテナの指向性制御しながら集中制御を実現することができ、又無線端末側においては無線局の位置や方位を短時間で検索できる無線伝送装置、無線局及び無線伝送システムが求められている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明に係る無線伝送装置は、指向性アンテナを有して１又は複数の無線端末と無線通信する無線局の無線伝送装置において、（１）各無線端末の通信タイミングを管理するものであり、各無線端末の通信タイミングになると制御信号を対応する各無線端末に与え、当該無線端末との通信を実行させる時間管理手段と、（２）通信エリアを複数に分割した複数の分割通信エリア毎に、指向性アンテナの指向性を指示する指向性指示手段と、（３）指向性指示手段からの指向性指示に従って、指向性アンテナの指向性を制御する指向性アンテナ制御手段とを備え、時間管理手段が、無線端末の存在を確認している分割通信エリアとの間に割り当てた通信時間領域と、無線端末の存在を確認していない分割通信エリアに対して端末存在確認を行なうために割り当てた端末存在確認時間領域とに分けて時間管理するものであることを特徴とする。

第２の本発明に係る無線局は、指向性アンテナを有して１又は複数の無線端末と無線通信する無線局において、（１）各無線端末と無線通信する無線通信手段と、（２）第１の本発明の無線伝送装置とを備えることを特徴とする。

第３の本発明に係る無線伝送システムは、第２の本発明に係る１又は複数の無線局と、各無線局が送信した間欠的な信号を受信する間欠信号受信用指向性アンテナと、通信用指向性アンテナとを有する１又は複数の無線端末とを有して構成されるものである。

本発明によれば、指向性アンテナを有する無線局及び又は無線端末の無線伝送装置において、無線局側においては指向性アンテナの指向性制御しながら集中制御を実現することができ、又無線端末側においては無線局の位置や方位を短時間で検索できる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明の無線伝送装置、無線局及び無線伝送システムの第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

本実施形態は、集中制御型プロトコルを採用したミリ波超高速無線システムを屋内システムに適用した場合であって、指向性アンテナの指向性制御機能を有するアクセスポイントに本発明の無線伝送装置及び方法を適用した場合を説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図２は、本実施形態の無線通信システムの利用構成例を示す図である。図２において、本実施形態の無線通信システムＮＴは、アクセスポイントＡＰ、複数の端末ＳＴ１〜ＳＴ５を有して構成される。

アクセスポイントＡＰは、ある室内（区画）の上部（例えば、天井など）に固定的に設置されたものであり、指向性アンテナである送受信アンテナＡＮＴを有しているものである。

また、アクセスポイントＡＰは、通信可能エリアに対して、自アクセスポイントＡＰの位置を中心として、所定の角度間隔をもって放射線状に分割して形成した複数のセクタを有し、それぞれのセクタ内に存在する１又は複数の端末ＳＴと所定の無線通信方式に従って無線通信するものである。なお、アクセスポイントＡＰが有する複数のセクタには識別するため、セクタ１、セクタ２、…、セクタ５、…等のように番号が付与されている。

また、本実施形態では、集中制御型プロトコルを採用しているので、アクセスポイントＡＰは、収容する全ての端末ＳＴとの間で無線通信するタイミングを管理（時間割当管理）するものである。なお、アクセスポイントＡＰによる時間割当管理の方法の詳細な説明は後述する。

さらに、アクセスポイントＡＰは、所定の指向性制御方法により、各セクタに対して送受信アンテナＡＮＴの指向性を制御するものである。

ここで、アクセスポイントＡＰによる指向性制御方法の詳細な説明は後述するが、アクセスポイントＡＰは、無線通信を行なっている端末ＳＴが存在するセクタと、端末の存在未確認のセクタとを分別し、無線通信を行なっている端末ＳＴが存在する１又は複数のセクタに対しての指向性アンテナの指向性制御は通信時間領域内で行ない、端末存在未確認の１又は複数のセクタに対しての指向性アンテナの指向性制御は周囲端末確認時間領域内で行なうようにする。

また、図２では図示しないが、アクセスポイントＡＰは、無線通信及び又は有線通信により、他のアクセスポイントＡＰと接続可能とすることもでき、これにより、外部ネットワークとの接続により広範囲なネットワークを構成するようにしてもよい。

端末ＳＴ１〜ＳＴ５は、アクセスポイントＡＰを介して所定の無線通信方式に従って無線通信を行なう無線通信装置を搭載した端末である。また、端末ＳＴ１〜ＳＴ５も、指向性アンテナを有している。

ここで、アクセスポイントＡＰと端末ＳＴ１〜ＳＴ５との間の無線通信方式は、例えば、社団法人電波産業会の特定小電力無線局ミリ波データ伝送用無線設備（超高速無線ＬＡＮシステム）標準規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ７４）で標準化されたミリ波無線通信方式を適用することができる。勿論、この無線通信方式に限定されるものではなく、集中制御型プロトコルを採用する無線通信方式であれば広く適用することができる。

次に、アクセスポイントＡＰの内部構成を図３を参照しながら説明する。図３は、アクセスポイントＡＰの主な内部構成を示すブロック図である。

図３において、本実施形態のアクセスポイントＡＰは、ＭＡＣ（メディアアクセスコントロール）部１１、無線部１２、アンテナ部１３を少なくとも有して構成される。

ＭＡＣ部１１は、無線通信ネットワークＮＴにおける伝送制御を行なうものであり、図３に示すように、ＭＡＣ部１１は、メディアアクセス制御部１１１、時間割当管理部１１２、アンテナ指向性指示部１１３を少なくとも有する。

メディアアクセス制御部１１１は、伝送制御を実行するものであり、データフレームの送受信制御や、フレーム形成制御や、誤り検出等を実行するものである。

時間割当管理部１１２は、アクセスポイントＡＰの時間割当管理を行なうものであり、時間割当管理に係る時間領域を、周囲端末確認時間領域と通信時間領域とに大別して管理し、これら２つの時間領域を交互に繰り返し設定するようにする。これは、指向性アンテナを固定し、通信を行なう場合には、周囲端末確認時間領域は必要としないが、複数の異なるセクタと通信を行なうために、この周囲端末確認時間領域を設けている。

ここで、通信時間領域とは、無線通信を行なっている端末ＳＴが存在するセクタとの間で無線通信を行なうための時間領域であり、アクセスポイントＡＰは、この通信時間領域内で、無線通信をしている端末ＳＴを有するセクタに対してのみ、セクタを切り替えながら、端末ＳＴとの無線通信を実現する。

また、通信時間領域には、アクセスポイントＡＰが端末ＳＴからデータ受信する時間領域であるＤｏｗｎ ｌｉｎｋ期間と、アクセスポイントＡＰが端末ＳＴに向けてデータ送信する時間領域であるＵｐ ｌｉｎｋ期間とが割り当てられている。

さらに、本実施形態では、Ｕｐ ｌｉｎｋ期間内に、当該セクタに新たにネットワークに参入する端末ＳＴが存在するか否かを確認するためのランダムアクセス領域が割り当てられている。アクセスポイントＡＰは、このランダムアクセス領域期間中に、当該セクタ内の新規参入端末ＳＴから参入要求や時間割当要求を受信すると、当該新規参入端末ＳＴの存在を確認し、時間割当を行なうことができる。

なお、ランダムアクセス領域は、毎回のＵｐ ｌｉｎｋ期間に設けてもよいし、セクタ毎のＵｐ ｌｉｎｋ期間に設けてもよいし、又通信の効率化のためにｎ（ｎは正の整数）回に１度ずつのＵｐ ｌｉｎｋ期間に設けるようにしてもよい。

周囲端末確認時間領域とは、端末ＳＴの存在が未確認であるセクタに対して、端末ＳＴが新規参入してきたか否かを確認するための時間領域であり、アクセスポイントＡＰは、この周囲端末確認時間領域内で、端末未確認セクタに対してのみ、セクタを切り替えながら、新たにネットワークに参入する端末ＳＴが存在するか否か、又は時間割当されていない端末ＳＴが存在するかを確認する。

周囲端末確認時間領域には、端末ＳＴが存在する場合に、アクセスポイントＡＰが当該端末ＳＴから参入要求を受信する時間領域であるＤｏｗｎ ｌｉｎｋ期間と、アクセスポイントＡＰが当該セクタ内に端末ＳＴが存在するか否かの管理情報を当該セクタに向けて送信する時間領域であるＵｐ ｌｉｎｋ期間とが割り当てられている。

なお、これら周囲端末確認時間領域と通信時間領域のそれぞれの領域時間長は同一であってもよいが、存在未確認端末の検索期間により無線通信期間が短くなることを回避するために、通信時間領域の領域時間長の方が周囲端末確認時間領域のそれよりも長いことが望ましい。なお、それぞれの時間は設定により決定することができ、その後変更できるものである。

アンテナ指向性指示部１１３は、無線部１２を介して、アンテナ部１３に対して指向性アンテナＡＮＴの指向性を制御するものであり、無線通信している端末ＳＴが存在するセクタと、端末存在未確認のセクタとの情報を有しているものである。

アンテナ指向性指示部１１３は、指向性アンテナＡＮＴの指向性をセクタ毎に切り替え制御するものであり、上述したように、無線通信している端末ＳＴが存在するセクタに対しては通信時間領域内でセクタ毎に指向性アンテナＡＮＴの指向性を切り替えるように制御し、端末存在未確認のセクタに対しては周囲端末確認時間領域内でセクタ毎に指向性アンテナＡＮＴの指向性を切り替えるようにするものである。

また、アンテナ指向性指示部１１３は、セクタに対して指向性アンテナＡＮＴの指向性を向けるときには、アンテナ指向性制御信号を無線部１２を介してアンテナ部１３に与えるものである。そして、アンテナ部１３による指向性アンテナＡＮＴの指向性制御が完了すると、アンテナ指向性制御部１１３は、アンテナ部１３から無線部１２を介してアンテナ指向性制御完了信号を受け取るものである。

このとき、通信時間領域の場合には、アンテナ指向性指示部１１３は、アンテナ指向性制御完了信号を受信すると、指向性アンテナＡＮＴが当該セクタに向けたことを認識し、当該セクタ内に存在する端末ＳＴの時間割当情報を有する管理情報を送信するものである。

そして、アンテナ指向性指示部１１３が端末ＳＴの時間割当情報を有する管理情報を送信すると、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ期間が割り当てられ、その後Ｕｐ ｌｉｎｋ期間が割り当てられる。

また、周囲端末確認時間領域の場合には、アンテナ指向性指示部１１３は、アンテナ指向性制御完了信号を受信すると、指向性アンテナＡＮＴが当該セクタに向けたことを認識し、当該セクタ内に端末ＳＴが存在するか否かの存在確認情報を有する管理情報を送信するものである。

そして、アンテナ指向性指示部１１３が存在確認情報を有する管理情報を送信すると、Ｕｐ ｌｉｎｋ期間が割り当てられ、その間応答返信を待つようにする。

ここで、アクセスポイントＡＰが端末ＳＴに送信する管理情報のパケット構成は図４（Ａ）に示すものであり、パケット種類の例については図４（Ｂ）に示すものがある。なお、図４（Ｂ）に示すパケット種類に関するテーブルは、アクセスポイントＡＰのＭＡＣ部１１だけでなく、端末ＳＴ側も共通に保持される。

図４（Ａ）に示すように、管理情報のパケット構成は、管理情報を示す「パケットタイプ２０１」、「送信元アドレス（アクセスポイントのＭＡＣアドレス）２０２」、「各端末ＳＴに対する時間割当情報２０３」及び「次にアンテナが向く時間情報２０４」を有して構成される。また、「パケットタイプ２０１」には、図４（Ｂ）に示すパケットタイプが挿入される。

図３に戻り、無線部１２の機能説明をする。無線部１２は、ＭＡＣ部１１から与えられた送信データフレームを所定の無線通信方式に従った変調方式で変調死、アンテナ部１３に与えるものである。また無線部１２は、アンテナ部１３から受け取った無線信号を所定の無線通信方式に従って復調し、その復調したデータをＭＡＣ部１１に与えるものである。また、無線部１２は、ＭＡＣ部１１からのアンテナ指向性制御信号をアンテナ部１３に与えるものである。また、無線部１２は、アンテナ部１３からのアンテナ指向性制御完了信号をＭＡＣ部１１に与えるものである。

アンテナ部１３は、ＭＡＣ部１１の制御の下、指向性アンテナＡＮＴの指向性を制御するものである。アンテナ部１３は、無線部１２を介して、ＭＡＣ部１１からアンテナ指向性制御信号を受け取ると、そのアンテナ指向性制御信号に含まれているセクタに、指向性アンテナＡＮＴの指向性を切り替えるものである。また、アンテナ部１３は、指向性アンテナＡＮＴの指向性を切り替えると、その旨を知らせるため、アンテナ指向性制御完了信号を無線部１２を介してＭＡＣ部１１に与えるものである。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態に係るアクセスポイントＡＰにおける時間割当管理処理とアンテナ指向性制御管理処理との動作を、図１、図５及び図６を参照しながら説明する。

図１は、アクセスポイントＡＰにおける時間割当管理とアンテナ指向性制御管理を説明する説明図である。また、図５は、アクセスポイントＡＰにおける動作を示すフローチャートであり、図６は、端末ＳＴにおける動作を示すフローチャートである。

以下では、例えば、アクセスポイントＡＰが、それぞれ異なる８つのセクタ（セクタ１〜セクタ８）を管理し、８つのセクタ１〜セクタ８で全方位に亘って、１対多無線通信が可能な場合を例に示す。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は共に、アクセスポイントＡＰが管理するセクタ１〜セクタ８の配置と、それぞれのセクタ１〜セクタ８内の端末ＳＴの存否を示している。

図中では端末ＳＴを白丸で表示し、例えばセクタ１及びセクタ３には１台の端末ＳＴが存在し、また例えばセクタ２には２台の端末が存在している。また、セクタ４〜セクタ８には端末ＳＴが存在していないものとする。なお、図中において、黒丸で表示した端末ＳＴは新規参入端末を示しており、現在はアクセスポイントＡＰに認識されていないものとし、後述する動作中に認識されるものとする。

まず、図１（ｃ）の時間管理割当及び図５のアクセスポイントＡＰによる動作を示すフローチャートを用いて、アクセスポイントＡＰによる通信手順について述べる。

最初に、図１（ｂ）を参照して、通信時間領域において、アクセスポイントＡＰが、無線通信している端末ＳＴを有するセクタの中から任意のセクタを選択し、そのセクタ単位で指向性アンテナＡＮＴの指向性を切り替える動作を説明する。

図５において、ＭＡＣ部１１は、無線通信している端末ＳＴを有するセクタを１に選択し（Ｓ１０１）、指向性アンテナＡＮＴをセクタ１に向けるために、「セクタ番号１」を付与したアンテナ指向性制御信号をアンテナ部１３に対して送信する（Ｓ１０２）。

アンテナ部１３は、受信したアンテナ指向性制御信号に基づいて、ＭＡＣ部１１の指示に従い、指向性アンテナＡＮＴの指向性をセクタ１に制御する。そして、アンテナ部１３は、アンテナ指向性制御が完了したことを伝えるアンテナ指向性制御完了信号をＭＡＣ部１１に送信する。

ＭＡＣ部１１は、アンテナ部１３からアンテナ指向性制御完了信号を受信すると（Ｓ１０３）、指向性アンテナＡＮＴの指向性がセクタ１に制御されていることを認識し、セクタ１に対して管理情報（図４中のパケットタイプ：ＰＴ＝１）を送信する（Ｓ１０４）。

この管理情報には、当該セクタ１における各端末ＳＴが送信できる時間割当情報が記載しており、端末ＳＴは、この受信した管理情報に含まれている時間割当情報に従って送信する。これにより、セクタ１に存在する各端末ＳＴに対して時間割当をすることができ、端末はアクセスポイントＡＰの指示によって送信するため、隠れ端末状態によるパケット衝突を回避することができる。

アクセスポイントＡＰ及び端末ＳＴは共に指向性アンテナを用いており、この場合において、アクセスポイントＡＰが送信した管理情報は、セクタ１に存在する端末ＳＴ１のみが受信できるものとする。

次に、アクセスポイントＡＰにおいて、ＭＡＣ部１１は、端末ＳＴ１に対するＤｏｗｎ ｌｉｎｋパケットを端末ＳＴ１へ送信する（Ｓ１０５）。

また、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ送信してから所定のＤｏｗｎ ｌｉｎｋ時間が終了すると（Ｓ１０６）、アンテナ部１３は指向性アンテナＡＮＴを送信から受信へ切り替える（Ｓ１０７）。この指向性アンテナＡＮＴの送受切替には所定時間を要し、この時間は図１（ｃ）のアンテナ送受切替時間に対応する。

次に、指向性アンテナＡＮＴの送受切替を終えると、指向性アンテナＡＮＴはＵｐ ｌｉｎｋ受信状態になり、端末ＳＴ１からのパケットを受信する（Ｓ１０８）。

このとき、端末ＳＴ１から受信するパケットのパケットタイプは、図４に示した種々の種類を適用でき、例えば、離脱要求（ＰＴ＝４）、割当時間要求（ＰＴ＝５）、データパケット（ＰＴ＝７）、Ａｃｋ（ＰＴ＝８）、Ｎａｃｋ（ＰＴ＝９）の種類のパケットを受信する。

その後、所定のＵｐ ｌｉｎｋ時間が終了すると（Ｓ１０９）、アンテナ部１３は指向性アンテナＡＮＴを送信から受信へ切り替え（Ｓ１１０）、アクセスポイントＡＰはセクタ１に対する無線通信完了とする（Ｓ１１１）。

ここで、図１（ｃ）中でセクタ１のＵｐ ｌｉｎｋ期間中にランダムアクセス領域を設けており、新規端末の参入に対応できるようにする。

例えば、図１（ｃ）において、新規端末ＳＴ６が参入したとき、現時点では、アクセスポイントＡＰは端末ＳＴ６の存在を知らず、端末ＳＴ６に対して送信可能時間を割り当てていない。そこで、新規参入端末ＳＴ６が、このランダムアクセス領域内で、アクセスポイントＡＰに参入要求（ＰＴ＝３）や割当時間要求（ＰＴ＝５）を送信し、アクセスポイントＡＰに存在を知らせ、時間割当を要求することができる。

なお、ランダムアクセス領域は、毎回、セクタ毎に設けても良いし、通信の効率化のためにｎ回に１度設けても良い。図１（ｃ）では、セクタ１にのみ設けている例を示している。

以上のようにして、アクセスポイントＡＰによるセクタ１に対する通信は完了し、その後Ｓ１０１に戻り、次に選択するセクタに対して通信処理を行なうものとする。ここでは、通信時間領域において、次のセクタ２を選択するものとする。

ＭＡＣ部１１は、「セクタ番号２」とするアンテナ指向性制御信号をアンテナ部１３に送信する（Ｓ１０１及びＳ１０２）。

アンテナ部１３は、ＭＡＣ部１１からのアンテナ指向性制御信号に従い、指向性アンテナＡＮＴの指向性をセクタ２に制御すると、アンテナ指向性制御完了信号をＭＡＣ部１１に送信する。

ＭＡＣ部１１はアンテナ指向性制御完了信号を受信すると（Ｓ１０３）、ＭＡＣ部１１は管理情報をセクタ２に向けて送信する（Ｓ１０４）。

アクセスポイントＡＰは、セクタ２における端末ＳＴ２と端末ＳＴ３の存在を認識しており、端末ＳＴ２と端末ＳＴ３のそれぞれに対するＤｏｗｎ ｌｉｎｋ送信を行なう（Ｓ１０５）。

このとき、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ期間について、端末ＳＴ２と端末ＳＴ３とに期間を分けるものとする（図１（ｃ）参照）。

その後、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ送信後、所定のＤｏｗｎ ｌｉｎｋ時間が終了すると（Ｓ１０６）、指向性アンテナＡＮＴの送受切替が行なわれ（Ｓ１０７）、指向性アンテナＡＮＴはＵｐ ｌｉｎｋの受信状態となる（Ｓ１０８）。

この場合も、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋの場合と同様に、Ｕｐ ｌｉｎｋ期間について、端末ＳＴ２と端末ＳＴ３とに期間を分け（図１（ｃ）参照）、それぞれの端末ＳＴ２及び端末ＳＴ３からのパケット受信を可能とする。

その後、Ｓ１０９〜Ｓ１１１の処理については、セクタ１の通信の場合と同様のであるので、詳細な説明は省略する。

以上のようにして、アクセスポイントＡＰによるセクタ２に対する通信が完了し、アクセスポイントＡＰは、次のセクタであるセクタ３を選択するものとする。

ＭＡＣ部１１は、「セクタ番号３」を示すアンテナ指向性制御信号をアンテナ部１３に送信する（Ｓ１０１及びＳ１０２）。

アンテナ部１３は、ＭＡＣ部１１からのアンテナ指向性制御信号に従い、指向性アンテナの指向性をセクタ３に制御すると、アンテナ指向性制御完了信号をＭＡＣ部１１に送信する。

ＭＡＣ部１１はアンテナ指向性制御完了信号を受信すると（Ｓ１０３）、管理情報をセクタ３に向けて送信する（Ｓ１０４）。

アクセスポイントＡＰは、セクタ３における端末ＳＴ４の存在を認識しており、端末ＳＴ４に対するＤｏｗｎ ｌｉｎｋ送信を行なう（Ｓ１０５）。Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ送信してから所定のＤｏｗｎ ｌｉｎｋ時間が終了すると（Ｓ１０６）、アンテナ部１３は指向性アンテナの送受切替（Ｓ１０７）を行なう。

その後、Ｕｐ ｌｉｎｋ受信状態になり、アクセスポイントＡＰは端末ＳＴ４からパケットを受信する（Ｓ１０８）。

その後、Ｓ１０９〜Ｓ１１１の処理については、セクタ１の通信の場合と同様のであるので、詳細な説明は省略する。

通信時間領域においては、上述したセクタ１〜セクタ３に対する通信を繰り返し行なうものとする。

また、上述したように、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ及びＵｐ ｌｉｎｋは、端末毎に行なうのではなく、セクタ単位でまとめて行なうものとする。これにより、アンテナ送受切替数を軽減することができ、アクセスポイントＡＰはセクタ単位で時間割当管理が可能になる。

また、図１（ｃ）に示す通信時間領域中で、セクタ切り替えを、セクタ１、セクタ２、セクタ３、セクタ１、セクタ２、セクタ３、…のように順番に繰り返すことを基本とするが、端末ＳＴからの割当時間要求（ＰＴ＝５）の受信によって、またＤｏｗｎ ｌｉｎｋ情報によって、アクセスポイントＡＰがセクタ１、セクタ１、セクタ２、セクタ１、セクタ１、セクタ３、…のように時間割当を変えることも可能である。

さらに、上記に記載したように、端末ＳＴからの割当時間要求及びＤｏｗｎ ｌｉｎｋデータによって、セクタ１、セクタ１、セクタ２、セクタ１、セクタ１、セクタ３、…のように時間割当を可能にするために、アクセスポイントＡＰは、セクタ単位で最大ＳＴ収容台数を設定するのではなく、アクセスポイントＡＰが全体として管理できる最大ＳＴ収容台数を設定するものとする。

また、端末ＳＴから送信するデータが何もなく、時間割当の必要がなくなると、端末ＳＴから離脱要求（ＰＴ＝４）を送信する。アクセスポイントＡＰが離脱要求を受信すると、アクセスポイントＡＰは、送信バッファから当該端末ＳＴに対するＤｏｗｎ ｌｉｎｋ情報が存在しないか否かを判断し、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ情報がなければ、離脱許可を行ない、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋデータがあれば離脱拒否を行なう。この離脱要求に対する返信は管理情報中に情報として付加しておく。

また、アクセスポイントＡＰはタイムタウト機能を設けておき、アクセスポイントＡＰが時間を端末ＳＴに時間を割当てたにも関わらず、既定時間の間、端末ＳＴから何もパケットを受信しなかった際には、アクセスポイントＡＰは強制的に離脱させることができる。

次に、端末ＳＴによる通信手順を図６のフローチャートを参照して説明する。

まず、アクセスポイントＡＰから送信された管理情報があたられると、その管理情報を受信し（Ｓ２０１）、アクセスポイントＡＰからのＤｏｗｎ ｌｉｎｋパケットを受信する（Ｓ２０２）。

その後、所定のＤｏｗｎ ｌｉｎｋ時間が終了すると（Ｓ２０３）、指向性アンテナを受信から送信へ切り替える（Ｓ２０４）。

次に、アクセスポイントＡＰに対してＵｐ ｌｉｎｋ情報を送信する（Ｓ２０５）。所定のＵｐ ｌｉｎｋ時間が終了すると（Ｓ２０６）、指向性アンテナを送信から受信に切り替えて（Ｓ２０７）、当該セクタに対する通信は完了し（Ｓ２０８）、Ｓ２０１に戻り、アクセスポイントＡＰからの次の管理情報を待ち受ける。

本実施形態では、アクセスポイントＡＰは固定されて設置されるために、端末ＳＴが初期時にアクセスポイントＡＰを検索する際、あるいは、別のアクセスポイントＡＰへネットワークを切り替える際には、アンテナ指向性制御を必要とするが、同一のアクセスポイントと通信中には、アンテナ指向性制御を必要としないために、ここでは、記載を省略している。

続いて、図１（ａ）を参照して、周囲端末確認時間領域において、アクセスポイントＡＰが、無線通信している端末ＳＴを有するセクタの中から任意のセクタを選択し、そのセクタ単位で指向性アンテナＡＮＴの指向性を切り替える動作を説明する。

なお、図１（ａ）のセクタ６において、端末ＳＴ５は新規参入端末であり、アクセスポイントＡＰは端末ＳＴに時間割当も行なっていない。

まず、アクセスポイントＡＰにおいて、ＭＡＣ部１１は、「セクタ番号４」を選択し（Ｓ１０１）、「セクタ４」を示すアンテナ指向性制御信号をアンテナ部１３に送信する（Ｓ１０２）。

アンテナ部１３は、ＭＡＣ部１１からのアンテナ指向性制御信号に基づく指示に従い、指向性アンテナＡＮＴの指向性をセクタ４に制御すると、アンテナ指向性制御が完了したことを伝えるアンテナ指向性制御完了信号をＭＡＣ部１１に送信する。

ＭＡＣ部１１は、アンテナ部１３からのアンテナ指向性制御完了信号を受信すると（Ｓ１０３）、周囲端末確認時間用の管理情報（図４中ＰＴ＝２）をセクタ４に向けて送信する（Ｓ１０４及びＳ１０５）。この場合、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ情報は管理情報のみとなる。

管理情報を送信して所定のＤｏｗｎ ｌｉｎｋ時間が終了すると（Ｓ１０６）、アンテナ部１３は指向性アンテナＡＮＴを送信から受信に切り替えて（Ｓ１０７）、Ｕｐ ｌｉｎｋ情報を受信できるようにする（Ｓ１０８）。

このとき、セクタ４に対するＵｐ ｌｉｎｋ期間において（Ｓ１０９）、アクセスポイントＡＰのＭＡＣ部１１は何も情報が受信できないので、アクセスポイントＡＰのＭＡＣ部１１は、セクタ４には端末ＳＴは存在せず、時間を割り当てる必要がないと判断し、指向性アンテナを受信から送信に切り替え（Ｓ１１０）、セクタ４の通信を完了し（Ｓ１１１）、次にセクタ５を選択する。

ここで、アクセスポイントＡＰによるセクタ５に対する通信処理は、セクタ４の場合と同様であるので、ここでの説明は省略し、セクタ５の次に選択するセクタ６に対する通信処理を説明する。

アクセスポイントＡＰのＭＡＣ部１１は、「セクタ番号６」を選択すると（Ｓ１０１）、「セクタ番号６」を示すアンテナ指向性制御信号をアンテナ部１３に送信する（Ｓ１０２）。

アンテナ部１３は、ＭＡＣ部１１からのアンテナ指向性制御信号に基づく指示に従い、指向性アンテナＡＮＴの指向性をセクタ６に制御すると、アンテナ指向性制御が完了したことを伝えるアンテナ指向性制御完了信号をＭＡＣ部１３に送信する。

ＭＡＣ部１１は、アンテナ部１３からのアンテナ指向性制御完了信号を受信すると（Ｓ１０３）、周囲端末確認時間領域用の管理情報（図４中ＰＴ＝２）をセクタ６に向けて送信する（Ｓ１０４及びＳ１０５）。この場合、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ情報は管理情報のみとなる。

Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ情報を送信して所定のＤｏｗｎ ｌｉｎｋ時間が終了すると（Ｓ１０６）、アンテナ部１３は指向性アンテナＡＮＴを送信から受信に切り替えて（Ｓ１０７）、セクタ６からＵｐ ｌｉｎｋ情報が受信できるようにする（Ｓ１０８）。

このとき、新規に参入する端末ＳＴ５がセクタ６に入り込んできたものとする。端末ＳＴ５は、Ｕｐ ｌｉｎｋ期間に、アクセスポイントＡＰに対して参入要求（ＰＴ＝３）を有するパケットをＵｐ ｌｉｎｋ情報として送信する。

アクセスポイントＡＰは、端末ＳＴ５から参入要求を受信すると、セクタ６に新規の端末ＳＴ５が存在することを認識し、次の通信時間領域でセクタ６に対する時間割当をするよう調整する。

なお、アクセスポイントＡＰは、次の通信時間領域において、端末ＳＴからの参入要求に対する応答を有するパケットを管理情報としてセクタ６に向けて送信するようにする。

その後、所定のＵｐ ｌｉｎｋ時間が終了すると（Ｓ１０９）、指向性アンテナＡＮＴを受信から送信に切り替え（Ｓ１１０）、セクタ６に対する通信を完了する（Ｓ１１１）。

セクタ６に対する通信の完了後、セクタ７、セクタ８に対する通信処理は、セクタ４に対する通信処理と同様に、端末ＳＴが存在しないと判断し、時間割当を行なわない処理をするため、ここでの詳細な説明は省略する。

ランダムアクセス領域となるのは、周囲端末確認時間領域と通信時間領域中のランダム領域のみであり、その他の領域は、アクセスポイントＡＰによって端末ＳＴの時間管理されており、パケット衝突を発生させないノンコンテンション型アクセス制御である。

そのために、周囲端末確認時間領域では新規端末の存在処理を行ない、ネットワークヘの参入処理は通信時間領域中のランダムアクセス制御で行なえるようにしている。

このように、時間領域を２つに分割することで、アクセスポイントＡＰは通信時間領域の通信に専念することができ、ランダムアクセス領域で受信するパケットが通信領域中に送受信するパケットとパケット衝突の原因にはならない。

また、たまたま複数の端末ＳＴが同時に送信した場合にはパケットが衝突する可能性がある。そのために、ランダムアクセス制御領域をスロット化し、端末ＳＴはどのスロットを使用するかをランダムに選択できるようにすることで、パケット衝突回避を行なうことができる。

なお、本実施形態において、図１では、時間割当された端末ＳＴが存在しないセクタにのみ、周囲端末確認を行なっているが、トラフィックが低く、空き時間がある場合には、全セクタに対して、周囲端末確認を行なっても良い。

また、全セクタに対して周囲端末確認を行なうことで、通信しているセクタに新しい端末ＳＴが入ってきた場合に、アクセスポイントＡＰは、この周囲端末確認時間領域で端末ＳＴの存在を認識することができる。このように時間割当された端末ＳＴが存在しないセクタにのみ、周囲端末確認を行なうことで、通信効率を高めることが可能になる。

続いて、図２を参照して、本実施形態の無線通信システムＮＴにおける全体的なアンテナ指向性制御処理を説明する。

図２においては、アクセスポイントＡＰは、セクタ１にＳＴ１、セクタ２にＳＴ２及びＳＴ３、セクタ３にＳＴ４、セクタ６にＳＴ５が存在する場合を示しており、端末ＳＴは別のセクタヘと移動可能である。

この場合には、セクタが異なるために、移動後、再度、端末はアクセスポイント検索を行なう。

また、ＳＴ５がセクタ６からセクタ８に移動した場合、アクセスポイントＡＰは、セクタ６に対してＳＴ５の時間割当を削除し、セクタ８に対してＳＴ６の時間を割り当てるようにする。

この場合の動作手順としては、まず、端末ＳＴ５が、セクタ６に存在する端末として、アクセスポイントＡＰと通信している。このとき、アクセスポイントＡＰは、通信時間領域内のセクタ６に対する通信において端末ＳＴ５と通信している。

その後、端末ＳＴ５がセクタ６からセクタ８に移動すると、アクセスポイントＡＰは、セクタ６における端末ＳＴ５に割り当てていた時間を削除する。

すなわち、セクタ６に対する通信において、Ｕｐ ｌｉｎｋ期間中に、アクセスポイントＡＰが、端末ＳＴ５から離脱要求（ＰＴ＝４）を有するパケットを受信するか、又はＵｐ ｌｉｎｋ期間内でのパケットを受信しないことにより離脱したものと判断することで、セクタ６の端末ＳＴ５に対する時間を削除する。

そして、端末ＳＴ５はアクセスポイントＡＰ検索を行なう。つまり、この場合、アクセスポイントＡＰは周囲端末確認時間領域でセクタ８と通信しているので、端末ＳＴ５は、セクタ８において、アクセスポイントＡＰから管理情報（ＰＴ＝２）のパケットを受信すると、新規参入のため参加要求（ＰＴ＝３）を有するパケットをアクセスポイントＡＰに送信する。

これにより、アクセスポイントＡＰにおいて、セクタ８における端末ＳＴ５に対して時間割当をすることができ、新規参入を許可するか否かを判断し、セクタ８に向けて管理情報を送信する。そして、参入許可のときには端末ＳＴ５はアクセスポイントＡＰと通信し、参入拒否のときには端末ＳＴ５は別のアクセスポイントＡＰを検索する。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態よれば、ＭＡＣ部１１がアンテナ指向性制御管理を行なうことで、指向性アンテナを用いても、異なる通信エリアに存在する複数の端末との通信が可能となり、アクセスポイントの通信エリアが拡大できる。

また、第１の実施形態によれば、アクセスポイントが異なる複数の通信エリア及び複数の端末に対して、集中制御を行ない、端末はアクセスポイントから送信する管理情報を用いて、端末に使用可能時間を知らせる。これにより、複数の通信エリア内に複数の端末としても、端末間はお互いに通信状況を確認できなくても、アクセスポイントとの通信が可能であり、パケット衝突を発生させず、パケット衝突による通信品質劣化を抑制できる。

さらに、第１の実施形態によれば、端末単位で、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ通信及びＵｐ ｌｉｎｋ通信を行なうのではなく、セクタ単位で、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ通信及びＵｐ ｌｉｎｋ通信を行なうことで、セクタ内に複数の端末が存在する場合、アンテナの送信と受信の切り替え数を軽減することで、冗長時間の削減を行なう。

また、第１の実施形態によれば、現在通信を行なっていない領域に対して、アクセスポイントＡＰが周囲端末確認を行なう領域を設けることで、端末がネットワークヘの新規参入することが可能になる。

さらにまた、第１の実施形態によれば、周囲端末確認時間領域の返信状況及び通信領域中のランダムアクセス領域の返信状況に応じて、アクセスポイントのＭＡＣ部が通信領域中のランダム領域時間の長さを変更し、アクセスポイントが割り当てても使用しない時間を軽減する。

また、第１の実施形態によれば、ミリ波通信及び指向性アンテナを用いても、異なる通信エリアに存在する複数の端末と通信が可能になり、通信エリアを拡大したミリ波通信を用い、高速伝送通信が可能になる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明の無線伝送装置、無線局及び無線伝送システムの第２の実施形態を図面を参照しながら説明する。

第２の実施形態は、複数のアクセスポイントＡＰを備える場合のセクタ管理の方法を説明する。

なお、それぞれのアクセスポイントの時間割当管理処理は、第１の実施形態と同様であるので、第２の実施形態においては時間割当管理処理の詳細な説明は省略する。

図７及び図８は、２台のアクセスポイントがある場合のセクタ管理を説明する説明図である。また、図９は、第２の実施形態に係るアクセスポイントＡＰの内部構成を示すブロック図である。

図７は、２台のアクセスポイントＡＰが接近して設置されている場合を示し、図８は、２台のアクセスポイントＡＰを離して設置した場合の例を示したものである。

まず、図７を参照して、アクセスポイントＡＰが接近して設置されている場合のアクセスポイントＡＰのセクタ管理を説明する。

図７において、アクセスポイントＡＰ１は、セクタ２〜セクタ５に属している端末ＳＴと通信を行なっており、通信時間領域において、セクタ２、セクタ３及びセクタ５に対して時間を割り当てており、周囲端末確認時間領域において、セクタ４に対して時間を割り当てている。

一方、アクセスポイントＡＰ２は、セクタ６〜セクタ８及びセクタ１に属している端末ＳＴと通信を行なっており、通信時間領域において、セクタ６、セクタ８及びセクタ１に対して時間を割り当てており、周囲端末確認時間領域において、セクタ７に対して時間を割り当てている。

このとき、アクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２が、アンテナ指向性制御を行ないながら通信をする際、お互いに干渉を起こさないようにするために、アクセスポイント同士で、例えば、ＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブル情報、ルーティングテーブル情報、セクタに属している端末ＳＴ情報を交換し合い、担当するセクタ管理の整合を行なう。

そのため、各アクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２は、有線回線又は無線回線によりアクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２間を接続するＡＰ間通信手段を有する。

そして、図９に示すように、それぞれのアクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２のＭＡＣ部１１は、第１の実施形態で説明した構成のほかに、ＡＰ間通信手段を介して受け取ったＡＲＰテーブル情報、ルーティングテーブル情報、各セクタに属している端末ＳＴ情報に基づいて、それぞれが担当するセクタを調整するようにするセクタ管理調整部を有する。

例えば、アクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２間でセクタ管理をして、図７（ａ）に示すように整合を図っているものとする。

その後、アクセスポイントＡＰ１において、セクタ２及びセクタ３に存在する端末ＳＴに送信する情報量が増加した場合、アクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２間で、ＡＲＰテーブル情報、ルーティングテーブル情報、各セクタに属している端末ＳＴ情報を相互に受け渡しし、セクタ管理調整を行なう。

この場合、例えば、アクセスポイントＡＰ１のＭＡＣ部１１は、セクタ２及びセクタ３内の端末ＳＴに対する情報をバッファリングするバッファを有しており、そのバッファ量が所定の閾値以上になったとき、上述したセクタ管理調整を行なうようにしてもよい。なお、このときの情報量は、Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ情報であってもよいし、Ｕｐ ｌｉｎｋ情報であってもよい。

これにより、アクセスポイントＡＰ間で再度整合をすることができ、アクセスポイントＡＰ１はセクタ２とセクタ３のみを担当し、アクセスポイントＡＰ２が残りのセクタを担当することで、空間分割することで、時間を有効利用する。

次に、図８を参照して、２台のアクセスポイントＡＰを離して設置した場合のアクセスポイントＡＰによるセクタ管理を説明する。

この場合のアクセスポイントＡＰの内部構成は、図７で説明した場合と同様であり、詳細な説明は省略する。

図８において、設置した場所によって、アクセスポイントＡＰ１がセクタ１〜セクタ４を担当し、アクセスポイントＡＰ２がセクタ５〜セクタ８を担当している。

なお、本実施形態に示す構成、セクタ数及びＡＰ数は、一例として示したに過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第２の実施形態によれば、複数のアクセスポイントＡＰ間で担当セクタを分割化することで、端末ＳＴに対する時間分割及び空間分割が可能になり、通信効率を向上させることができる。

（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明の無線伝送装置、無線局及び無線伝送システムの第３の実施形態を図面を参照しながら説明する。

第３の実施形態では、新規に参入する端末ＳＴにおけるアクセスポイント検索処理について説明する。

なお、アクセスポイントＡＰによる時間割当管理処理や指向性アンテナの指向性制御処理は第１及び第２の実施形態で説明したものと同様の処理に対応し得る。第３の実施形態では、説明便宜上、第１の実施形態で説明したアクセスポイントＡＰを適用した場合を例に挙げて説明する。

第３の実施形態では、上述したように、それまで端末が存在していなかったセクタに新規端末ＳＴが入り込み、その新規端末ＳＴによるアクセスポイント検索処理を説明する。

アクセスポイントＡＰは、端末存在未確認のセクタに対しては周囲端末確認時間領域で当該セクタに対して通信を行なうことになるが、このセクタに新規端末ＳＴが参入する際、端末ＳＴは、指向性アンテナを用いて、アクセスポイントＡＰからの管理情報を受信することで、アクセスポイントの位置を検索することとする。

例えば、図１０において、周囲端末確認時間領域と通信時間領域との和がＴ時間とすると、新規参入端末ＳＴ５が、アクセスポイントＡＰから管理情報を受信すると、そのアクセスポイントの位置を検索したこととなり、端末ＳＴ５が、全方位について、アクセスポイント検索を行なったとすると、８Ｔ時間必要になる。

そこで、このアクセスポイント検索を短時間でまた、セクタ１からセクタ３に存在する端末とアクセスポイントの通信に影響を与えることなく、検索する方法について説明する。

（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図１１は、第３の実施形態の無線通信システムＮＴの構成を示す全体構成図である。図１１において、アクセスポイントＡＰ、５台の端末ＳＴ１〜ＳＴ５を示している。

３０７はアクセスポイントＡＰの通信エリアを示しており、３０８、３０９、３１０及び３１１は、アクセスポイントＡＰから見た通信エリアであるセクタ１、セクタ２、セクタ３及びセクタ６を示している。

図１２は、アクセスポイントＡＰの内部構成を示すブロック図であり、図１３は、端末ＳＴ１〜ＳＴ５の内部構成を示すブロック図である。なお、端末ＳＴ１〜ＳＴ５は同じ内部構成を有するので、これらを代表として端末ＳＴと示して説明する。

アクセスポイントＡＰの内部構成は、第１の実施形態で説明した図３に示す内部構成のほかに、アンテナ部１３が、キャリア信号送信用無指向性アンテナ３１２と、１対１通信用指向性アンテナ３１３との２種類のアンテナを有する。

１対１通信用指向性アンテナ３１３は、第１の実施形態の指向性アンテナＡＮＴに対応するものであり、ＭＡＣ部１１及びアンテナ部１３を含めた当該アンテナ１３１の機能説明は省略する。

キャリア信号送信用無指向性アンテナ３１２は、アンテナ部１３の制御の下、所定周期で信号情報が乗っていないキャリア信号を送信するものである。キャリア信号送信用無指向性アンテナ３１２が送信するキャリア信号は、少なくとも通信時間領域中に所定の周期で繰り返し送信され、その送信周期は、通信時間領域中に少なくともアクセスポイントＡＰが管理するセクタ数以上の送信できるようにする。

図１３は、端末ＳＴ（ＳＴ１〜ＳＴ５）の内部構成を示すブロック図である。図１３に示すように、端末ＳＴは、ＭＡＣ部２１、無線部２２、アンテナ部２３を備え、さらにアンテナ部２３がキャリア信号受信用指向性アンテナ３１４と、１対１通信用指向性アンテナ３１５との２種類のアンテナを有する。

１対１通信用指向性アンテナ３１５は、第１の実施形態の指向性アンテナＡＮＴに対応するものであり、その機能説明は省略する。

キャリア信号受信用指向性アンテナ３１４は、アクセスポイントＡＰが所定周期で送信するキャリア信号を受信するものである。

アンテナ部２３は、キャリア信号受信用指向性アンテナ３１４及び１対１通信用指向性アンテナ３１５の指向性を制御するものである。また、アンテナ部２３は、キャリア信号受信部３１４が受信したキャリア信号の受信電力を測定する受信電力測定部２３１を有する。この受信電力測定部２３１は、測定した受信キャリア信号の受信電力値を、そのときにキャリア信号受信用指向性アンテナ３１４が向いているセクタ番号と対応付けて無線部２２を介してＭＡＣ部２１に与え、ＭＡＣ部２１にセクタ番号と受信電力値とを対応付けて記憶させるものである。

無線部２２は、アクセスポイントＡＰの無線部１２と同様の機能を有するものであるので、詳細な説明は省略する。

ＭＡＣ部２１は、無線通信システムＮＴにおける伝送制御を行なうものであり、メディアアクセス制御部２１１、キャリア信号受信電力値記憶部２１２、端末側アンテナ指向性指示部１３を有する。

メディアアクセス制御部２１１は、アクセスポイントＡＰのメディアアクセス制御部１１１と同様の機能を有するものであるので、詳細な説明は省略する。

キャリア信号受信電力値記憶部２１２は、無線部２２を介してアンテナ部２３から受信したセクタ番号と受信電力値とを対応付けて記憶するものである。

端末側アンテナ指向性指示部１３は、キャリア信号受信用指向性アンテナ３１４の指向性を制御するものである。本実施形態では、端末ＳＴが管理するセクタをセクタ１、セクタ２、…のように、所定順序で切り替えるように制御する。

端末側アンテナ指向性指示部１３は、キャリア信号受信電力値記憶部２１２に記憶されている受信電力値のうち、所定の規定値以上の受信電力値であるセクタを検出するものである。

これにより、キャリア信号を送信しているのはアクセスポイントＡＰだけであるから、受信電力値が所定規定値以上であったセクタに、アクセスポイントＡＰが存在することを検索することができる。

なお、複数のアクセスポイントＡＰが存在する場合、規定値以上の受信電力値を複数検出することもある。この場合、端末側アンテナ指向性指示部１３は、それら複数の規定値以上の受信電力値のうち、最も大きいものを選択するようにしてもよい。

また、端末側アンテナ指向性指示部２１３は、所定の規定値以上の受信電力値であるセクタを検出すると、そのセクタ方向に１対１通信用指向性アンテナ３１５を向けるようにアンテナ指向性制御信号を無線部２２を介してアンテナ部２３に与える。そして、アンテナ部２３は、このアンテナ指向性制御信号に基づいて、指示されたセクタ方向に向くよう１対１通信用指向性アンテナ３１５の指向性を制御する。

これにより、１対１通信用指向性アンテナ３１５を予めアクセスポイントＡＰが存在するセクタに向けておくことができるので、アクセスポイントＡＰから周囲端末確認時間領域内に送信されたＤｏｗｎ ｌｉｎｋ情報（管理情報）に対応して参入要求をすることができる。つまり、アクセスポイント検索に８Ｔ時間要すところ、Ｔ時間内で行なうことができる。

（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
次に、第３の実施形態に係る端末ＳＴによるアクセスポイントＡＰの検索処理を、図面を参照しながら説明する。

図１２において、アクセスポイントＡＰは、１対１通信用指向性アンテナ３１３の指向性制御をし、各セクタ単位で通信するのとは別で、所定周期でキャリア信号送信用無指向性アンテナ３１２を用いて信号情報のないキャリア信号を送信している。

また、端末ＳＴ５は、セクタ６に新たに入ってきた端末であり、アクセスポイントＡＰの位置を検索しようとする端末である。ここで、図１４は、端末ＳＴにおける動作を示すフローチャートである。

セクタ６に進入してきた新規端末ＳＴ５は、端末ＳＴ５から見たセクタにおいて、あるセクタを選択し（Ｓ３０１）、キャリア信号受信用指向性アンテナ３１４をセクタに向けるよう切り替える。

ここで、図１５は、アクセスポイントＡＰから見たセクタの状態図４０１と、端末ＳＴ５から見たセクタの状態図４０２〜４０７とを示しており、端末ＳＴ５から見たセクタ６にアクセスポイントＡＰが存在しているものとする。

まず、端末ＳＴ５は、状態図４０２に示すように、セクタ１を選択し、キャリア信号受信用指向性アンテナ３１４をセクタ１に切り替える。そうすると、キャリア信号受信用指向性アンテナ３１４がキャリア信号を受信すると、受信電力値測定部２３１が受信したキャリア信号の受信電力値を測定する（Ｓ３０２）。

そして、そのキャリア信号の受信電力値は、セクタ番号と対応付けられてＭＡＣ部２１のキャリア信号受信電力値記憶部２１２に記憶される（Ｓ３０３）。

なお、キャリア信号の受信を検知できない場合もあり、その場合は、次のセクタを選択し（Ｓ３０１）、キャリア信号受信用指向性アンテナ３１４を切り替えて、次のセクタについて同様の処理を行なうものとする。

また、その他のセクタについて、キャリア信号の受信電力値の測定がなされていない場合も、次のセクタを選択する（Ｓ３０１）。

ここでは、セクタ１について終了すると、状態図４０３に示すようにセクタ２のキャリア信号の受信電力値の測定及び記憶を行ない、その後、セクタ３（状態図４０４）、セクタ４（状態図４０５）、セクタ５（状態図４０６）、セクタ６（状態図４０７）、…について順次切り替えて同様の処理を行なうようにする。

キャリア信号を送信している無線装置はアクセスポイントＡＰのみであるため、端末ＳＴ５は、所定の既定値以上の受信電力値を検知すると（Ｓ３０５）、アクセスポイントＡＰが存在するセクタであると認識し、アクセスポイント検索部２１３はそのセクタ番号６を記憶し、１対１通信用指向性アンテナ３１５をセクタ６に向けるよう制御する（Ｓ３０６）。これにより、アクセスポイントＡＰからの存在確認を待ち受けることができる。

以上のようにすることで、新規端末はアクセスポイントが存在する方位を認識することできる。

上述したように、アクセスポイントＡＰは、通信データを送受信する必要がないようにするためにキャリア信号を用いる。

また、複数のアクセスポイントが存在する際にも対応できるようにするために、即ち、パケット衝突を問題とすることなく、新規端末はアクセスポイントの存在する方位を認識することができる。

さらに、新規端末はＴ時間内にアクセスポイントの方位を検索し、アクセスポイントに自局の存在をアクセスポイントに認識させることが可能である。

また、通信時間領域中にアクセスポイントＡＰがセクタ数以上のキャリア信号を、既定周期で、既定時間送信することでＴ時間内にアクセスポイント検索が可能になる。

（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
以上のように、第３の実施形態によれば、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第３の実施形態によれば、端末が周囲端末確認時間領域を複数回利用して、アクセスポイントを検索し、１回の通信領域中に端末はアクセスポイントの存在を検知し、１回の周囲端末確認時間領域で、アクセスポイントに端末は存在を知らせることが可能になる。

また、第３の実施形態によれば、特許文献２に記載されている到来波推定方法のように複雑な演算処理を行なう必要なくアクセスポイントを検索することが可能である。また、特許文献３に記載されている電波到来方向推定装置、電波到来方向推定方法及び指向性可変送受信装置のように、アレーアンテナの数だけの受信機を用意する必要がない。

さらに、第３の実施形態によれば、アクセスポイントＡＰと端末ＳＴが指向性アンテナを用いて、通信を行ない、かつ、異なる通信エリアとの通信を可能にするために、端末が短時間で、かつ、簡便にアクセスポイントの方位を推定し、早期にネットワークヘの参入が可能になる。

（Ｄ）第４の実施形態
次に、本発明の無線伝送装置、無線局及び無線伝送システムの第４の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

（Ｄ−１）第４の実施形態の構成及び動作
第４の実施形態も、新規参入してきた端末ＳＴがアクセスポイントＡＰの位置を検索する方法を説明する。

第４の実施形態も、第３の実施形態と同様に、端末ＳＴがアクセスポイントＡＰからのキャリア信号の受信電力値に基づいてアクセスポイントＡＰの方位を検索するものであるが、アクセスポイントＡＰの方位を絞り込む方法が第３の実施形態と異なる。

第４の実施形態のアクセスポイントＡＰの時間割当管理処理とアンテナ指向性制御管理処理は第１及び第２の実施形態で説明したものと同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。

また、アクセスポイントＡＰと端末ＳＴの内部構成は、キャリア信号受信用指向性アンテナ３１４と、その指向性を制御するアンテナ部２３の機能が第３の実施形態と異なり、それ以外の機能構成は第３の実施形態と同様である。従って、以下では、図１２及び図１３を用いて説明する。

本実施形態のキャリア信号受信用指向性アンテナ３１４は、キャリア信号を受信できる受信範囲、すなわち、複数のセクタを受信可能エリアとすることができるものである。また、本実施形態のキャリア信号受信指向性アンテナ３１４は、受信可能エリアとする受信セクタの数及びセクタ番号を変更することができるものである。

また、本実施形態のアンテナ部２３は、キャリア信号受信電力値とそのセクタ情報に基づいて、キャリア信号受信指向性アンテナ３１４の指向性を指示するものである。

図１６は、本実施形態のアクセスポイントＡＰから見たセクタの状態図５０１と、新規参入する端末ＳＴ５から見たセクタの状態図５０２〜５０７とを示しており、端末ＳＴ５から見たセクタ６にアクセスポイントＡＰが存在しているものとする。

図１７は、端末ＳＴ５における動作を示すフローチャートである。

まず、初めに、図１６の状態図５０２のように、端末ＳＴ５は、セクタ１〜セクタ８を選択し（Ｓ４０１）、キャリア信号受信用指向性アンテナ３１４を全方位に向け、全方位についてキャリア信号に対する受信電力を測定する（Ｓ４０２）。

このように全方位でキャリア信号を受信するので、規定値以上のキャリア信号を得ることができれば、アクセスポイントＡＰが存在することを認識できる。

次に、図１６の状態図５０３のように、端末ＳＴ５は、キャリア信号受信用指向性アンテナ３１４が受信電力値の測定するセクタ数を半分にする（Ｓ４０３）。

このときも、端末ＳＴ５は、同様に既定値以上の受信電力を検知し、４つのセクタ内にアクセスポイントＡＰが存在していることを認識できる（Ｓ４０４及びＳ４０５）。

さらに、端末ＳＴ５は、キャリア信号の受信電力値を測定するセクタ数をさらに半分にし（Ｓ４０３）、図６の状態図５０４のようにする。

この場合、キャリア信号の受信電力値を測定する範囲にはアクセスポイントＡＰが存在しないために（Ｓ４０４）、測定した受信電力値は既定値以下となり、図１６の状態図５０４に示すセクタにはアクセスポイントＡＰが存在しないことを認識する。

そのため、端末ＳＴ５は、図１６の状態図５０４で選択したセクタ群とは、逆の図１６の状態図５０５に示すセクタ群を選択し（Ｓ４０６）、切り替えて、キャリア信号の受信電力値を測定する。

そうすると、端末ＳＴ５は、キャリア信号の受信電力値を測定することができ、さらに、キャリア信号の受信電力値を測定するセクタ数を半分に減らし絞り込んでいくことで、最終的にセクタ６の方位にアクセスポイントが存在することが認識できる（Ｓ４０５及びＳ４０７）。

（Ｄ−３）第４の実施形態の効果
以上のように、第４の実施形態によれば、第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第４の実施形態によれば、検索する方位範囲を全方位から、徐々に絞り込んでアクセスポイントＡＰを検索することにより、全方位をカバーするセクタ数が多い場合には、順番にセクタ１つずつ検索する場合に比べて、検索回数を少なくすることが可能になり、アクセスポイント検索までの時間を短時間にすることが可能となる。

（Ｅ）他の実施形態
第１〜第４の実施形態では、アンテナ指向性制御機能を有する集中制御型ＭＡＣ方式を採用した無線通信システムを例に挙げて説明した。しかし、屋内で使用する高速無線伝送装置にも適用可能である。

また、第２の実施形態では、２台のアクセスポイントＡＰを配置した場合について述べたが、第２の実施形態と同様に、屋内で使用する高速無線伝送装置に適用可能であり、さらに時間分割及び空間分割が可能であり、通信効率を上げることが可能となる。

また、第３及び第４の実施形態では、第１の実施形態のアクセスポイントＡＰを用いた場合の例を挙げたが、第２の実施形態で説明したアクセスポイントを用いた場合にも適用できる。

第１の実施形態のアクセスポイントにおける時間割当管理とアンテナ指向性制御管理を説明する説明図である。 第１の実施形態の無線通信システムの全体構成図である。 第１の実施形態のアクセスポイントの内部構成を示すブロック図である。 第１の実施形態のパケットタイプを説明する説明図である。 第１の実施形態のアクセスポイントにおける動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態の端末における動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態のアクセスポイントにおける時間割当管理とアンテナ指向性制御管理を説明する説明図である。 第２の実施形態のアクセスポイントにおける時間割当管理とアンテナ指向性制御管理を説明する説明図である。 第２の実施形態のアクセスポイントの内部構成を示すブロック図である。 第３の実施形態のアクセスポイントにおける時間割当管理とアンテナ指向性制御管理を説明する説明図である。 第３の実施形態のアクセスポイントと端末の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態のアクセスポイントの内部構成を示すブロック図である。 第３の実施形態の端末の内部構成を示すブロック図である。 第３の実施形態の端末における動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態のアクセスポイント及び端末が管理するセクタ図である。 第４の実施形態のアクセスポイント及び端末が管理するセクタ図である。 第４の実施形態の端末における動作を示すフローチャートである。

符号の説明

ＡＰ…アクセスポイント、ＳＴ（ＳＴ１〜ＳＴ５）…端末、ＮＴ…無線通信システム、１１…ＭＡＣ部、１１１…メディアアクセス制御部、１１２…時間割当管理部、１１３…アンテナ指向性指示部、１１４…セクタ管理調整部、１２…無線部、１３…アンテナ部、ＡＮＴ…指向性アンテナ、３１２…キャリア信号送信用無指向性アンテナ、３１３…１対１通信用指向性アンテナ、２１…ＭＡＣ部、２１１…メディアアクセス制御部、２１２…キャリア信号受信電力値記憶部、２１３…端末側アンテナ指向性指示部、２２…無線部、２３…アンテナ部、２３１…受信電力測定部、３１４…キャリア信号受信用指向性アンテナ、２１５…１対１通信用指向性アンテナ。

Claims (6)

1. 指向性アンテナを有して１又は複数の無線端末と無線通信する無線局の無線伝送装置において、
   上記各無線端末の通信タイミングを管理するものであり、上記各無線端末の通信タイミングになると制御信号を対応する上記各無線端末に与え、当該無線端末との通信を実行させる時間管理手段と、
   通信エリアを複数に分割した複数の分割通信エリア毎に、上記指向性アンテナの指向性を指示する指向性指示手段と、
   上記指向性指示手段からの指向性指示に従って、上記指向性アンテナの指向性を制御する指向性アンテナ制御手段と
   を備え、
   上記時間管理手段が、上記無線端末の存在を確認している上記分割通信エリアとの間に割り当てた通信時間領域と、上記無線端末の存在を確認していない上記分割通信エリアに対して端末存在確認を行なうために割り当てた端末存在確認時間領域とに分けて時間管理するものである
   ことを特徴とする無線伝送装置。
2. 上記時間管理手段が、上記通信時間領域及び上記端末存在確認時間領域において、上記分割通信エリア毎に時間管理することを特徴とする請求項１に記載の無線伝送装置。
3. 上記通信時間領域が、上記無線端末の存在を確認している上記分割通信エリア内に対して、新規端末の存在を確認するためのランダムアクセス領域を有することを特徴とする請求項２に記載の無線伝送装置。
4. 他の無線局との間で分担する上記分割通信エリアを時間分割及び又は空間分割により調整する通信エリア調整手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の無線伝送装置。
5. 指向性アンテナを有して１又は複数の無線端末と無線通信する無線局において、
   上記各無線端末と無線通信する無線通信手段と、
   請求項１〜請求項４のいずれかに記載の無線伝送装置と
   を備えることを特徴とする無線局。
6. 請求項５に記載の１又は複数の無線局と、
   上記各無線局が送信した間欠的な信号を受信する間欠信号受信用指向性アンテナと、通信用指向性アンテナとを有する１又は複数の無線端末と
   を有して構成される無線伝送システム。

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