JP5263739B2 - ビームフォーミング技術を利用した無線通信方法及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は，ビームフォーミング技術を利用した無線通信方法及び無線通信システムなどに関する。

近年，広帯域な信号を近距離間で高品質に伝送するための一手法として，無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）が提案されている。ＷＰＡＮとしては，ミリ波帯（例えば６０ＧＨｚ）の電波を利用した無線通信システムがある（たとえば，下記非特許文献１，２参照。）。このようなミリ波帯の電波を利用した無線通信システムは，大容量の伝送と，低コストとを実現する無線通信システムとして期待されている。

ミリ波帯の電波を利用した無線通信システムでは，トレーニングシーケンスを行うことによって，２つのデバイス間のリンクを確立させている。ここで，トレーニングシーケンスは，一方のデバイスから他方のデバイスへと送信される送信ビームの中から，ベストなビームを探し出す作業に相当する。これにより，優れた送信用のリンクをセットアップすることができる。

しかしながら，優れたリンクをセットアップするためには，送信側デバイスは，トレーニングシーケンスに対応するデータを何回も送信する必要がある。これに応じて，受信側デバイスは，多数のトレーニングシーケンスに対応する演算を行う必要があり，多くの負荷がかかる。結果として，セットアップに多くの時間がかかることになる。

Ｆｅｄｅｒａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，"Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ ｏｆ ｐａｒｔｓ ２，１５ ａｎｄ ９７ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｏｍｍｉｓｉｏｎ’ｓ ｒｕｌｅｓ ｔｏ ｐｅｒｍｉｔ ｕｓｅ ｏｆ ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ａｂｏｖｅ ４０ＧＨｚ ｆｏｒ ｎｅｗ ｒａｄｉｏ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ"，ＦＣＣ ９５−４９９，ＥＴ Ｄｏｃｋｅｔ Ｎｏ．９４−１２４，ＲＭ−８３０８，１９９５年１２月 Ｈ．Ｉｋｅｄａ，Ｙ．Ｓｈｏｊｉ，"６０ＧＨｚ Ｊａｐａｎｅｓｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ"，ＩＥＥＥ８０２．１５−０５−０５２５−０３，２００６年１０月

そこで，本発明は，セットアップに必要な時間を削減することができる無線通信方法及び無線通信システムを提供することを第１の目的とする。

また，本発明は，セットアップに必要な時間を削減しても，アンテナでのゲインを十分に高めることができる無線通信方法及び無線通信システムを提供することを第２の目的とする。

本発明は，基本的には，電波を用いて，ビームフォーミング技術を利用した無線通信を行うための無線通信方法などに関する。この無線通信方法においては，無線通信の際に，ビームフォーミング処理が必要となる。また，この無線通信に用いる電波は，クワジオムニ（ｑｕａｓｉ−ｏｍｎｉ）ビームである。クワジオムニビームとは，準無指向性のビームを意味する。

そして，この無線通信方法では，無線通信を行うために，ビームフォーミングステップが実行される。このビームフォーミングステップでは，送信方向決定ステップと，受信方向決定ステップとが実行される。送信方向決定ステップでは，電波を送信するビームフォーマー（１０）が送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向が複数の送信方向の中から決定される。また，受信方向決定ステップでは，電波を受信するコンバイナー（２０）が受信すべきクワジオムニビームのベスト受信方向が，送信方向決定ステップで決定されたベスト送信方向のクワジオムニビームを用いることで，複数の受信方向の中から決定される。

ここで，上記送信方向決定ステップと上記受信方向決定ステップとは，個別に（順次）行われる。これにより，ビームフォーミングの際に，複数の送信方向と複数の受信方向の全ての組み合わせを考慮する必要をなくすことが可能となる。その結果，セットアップ（ビームフォーマー（１０）とコンバイナー（２０）との間のリンク確立）に必要な時間を削減することができる。また，本態様によれば，決定したベスト送信方向及びベスト受信方向に関する情報を用いて無線通信を行うことができるようになるので，クワジオムニビームのアンテナでのゲインを十分に高めることが可能となる。

また，本発明の好ましい側面では，上記送信方向決定ステップでは，ビームフォーマー（１０）が，送信するクワジオムニビームを複数の指向性ビームに分割するステップと，ビームフォーマー（１０）が，指向性ビームをビーコンとして，当該指向性ビームの指向性に対応する送信方向に送信するステップと，コンバイナー（２０）が，ビームフォーマー（１０）から受信した指向性ビームのうち，少なくとも最もゲインの高い指向性ビームに関する情報を，ビームフォーマー（１０）へとフィードバックするステップと，ビームフォーマー（１０）が，コンバイナー（２０）から受信した最もゲインの高い指向性ビームに関する情報に基づいて，当該ビームフォーマー（１０）のベスト送信方向を決定するステップとが実行される。このように，コンバイナー（２０）がビームフォーマー（１０）へとフィードバックを行うことにより，ビームフォーマー（１０）は，確実にベスト送信方向を把握することができる。

さらに，本発明のより好ましい側面では，上記受信方向決定ステップでは，コンバイナー（２０）が，送信するクワジオムニビームを複数の指向性ビームに分割するステップと，ビームフォーマー（１０）が，ベスト送信方向に向かってトレーニングシーケンスに対応するデータを送信するステップと，コンバイナー（２０）が，ビームフォーマー（１０）から送信されてきたトレーニングシーケンスに対応するデータを，複数の指向性ビームを用いてリッスン（受信）するステップと，コンバイナー（２０）が，複数の指向性ビームに対応する方向の中から，ベスト受信方向を決定するステップとが実行される。このように，クワジオムニビームを指向性ビームに分割することで，ベスト受信方向の特定が容易となる。

また，本発明の別の側面は，無線通信システム（１）に関する。この無線通信システム（１）では，電波を用いて無線通信が行われる。

そして，この無線通信システム（１）は，電波としてクワジオムニビームを送信可能なビームフォーマー（１０）と，電波としてクワジオムニビームを受信可能なコンバイナー（２０）とを含んでいる。

ここで，上記ビームフォーマー（１０）は，無線通信を行うために必要なビームフォーミングを行う際に，当該ビームフォーマー（１０）が送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向を複数の送信方向の中から決定する送信方向決定手段を含んでいる。同様に，上記コンバイナー（２０）は，無線通信を行うために必要なビームフォーミングを行う際に，当該コンバイナー（２０）が受信すべきクワジオムニビームのベスト受信方向を，送信方向決定手段が決定したベスト送信方向のクワジオムニビームを用いて，複数の受信方向の中から決定する受信方向決定手段を含んでいる。そして，この無線通信システム（１）では，無線通信を行うために必要なビームフォーミングを行う際に，受信方向決定手段によるベスト受信方向の決定が，送信方向決定手段によるベスト送信方向の決定の後に行われる。これにより，この無線通信システム（１）では，複数の送信方向と複数の受信方向の全ての組み合わせが考慮されることがない。このため，上述した無線通信方法と同等の効果を奏することができる。

本発明によれば，ベスト受信方向の決定がベスト送信方向の決定の後に行われるので，複数の送信方向と複数の受信方向の全ての組み合わせを考慮する必要をなくすことが可能となり，その結果，セットアップ（第１デバイス１０と第２デバイス２０との間のリンク確立）に必要な時間を削減することができる。また，決定したベスト送信方向及びベスト受信方向に関する情報を用いて無線通信を行うことで，クワジオムニビームのアンテナでのゲインを十分に高めることが可能となる。

図１は，本発明の無線通信システム１の構成例を示すブロック図である。 図２は，図１に示す無線通信システム１において無線通信を行う際に実施されるビームフォーミング処理の手順を示すフローチャートである。 図３は，クワジオムニビームを用いたビームフォーミングを行っているときのフレームデータの構造を模式的に示す図である。 図４は，ビームフォーマーのトレーニングシーケンスに関し，ビームフォーマーがサブビーコンを送信するときの状態を説明するために用いられる図である。 図５は，ビームフォーマーのトレーニングシーケンスに関し，コンバイナーがフィードバックを送信するときの状態を説明するために用いられる図である。 図６は，指向性トレーニングシーケンスを行っているときのフレームデータの構造を模式的に示す図である。 図７は，コンバイナーのトレーニングシーケンスに関し，ビームフォーマーが指向性トレーニングシーケンスに対応するデータを送信するときの状態を説明するために用いられる図である。 図８は，コンバイナーのトレーニングシーケンスに関し，コンバイナーがフィードバックを送信するときの状態を説明するために用いられる図である。

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

図１は，本発明の無線通信システム１の構成例を示すブロック図である。図１に示すように，本システム１は，無線通信可能な第１デバイス１０と，無線通信可能な第２デバイス２０とを含んでいる。なお，本システム１は，２つのデバイス１０，２０を含むとしたが，さらに，別の通信可能なデバイスを含んでもよい。

この無線通信システム１では，デバイス１０，２０間で，電波（ビーム）を用いた無線通信（データ通信）を行う。無線通信は，たとえば，無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）において，６０ＧＨｚ帯の電波を用いて行われる。なお，電波の周波数帯域は，６０ＧＨｚ帯のものに限られることはないが，ＷＰＡＮでは，電波の周波数帯域が５９〜７６ＧＨｚから選択されることが好ましい。そして，本システム１では，第１デバイス１０から第２デバイス２０へのデータの送信や，第２デバイス２０から第１デバイス１０へのデータの送信や，それら双方向のデータ送信が可能に構成されている。無線通信としては，家庭用のビデオシステムにおけるデータ転送などが考えられる。

第１デバイス１０は，ビームを送信する送信機として機能する送信部と，受信機として機能する受信部とを有している。また，第１デバイス１０は，本態様では，図１に示すように，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）を有している。第２デバイス２０も，第１デバイス１０と同様に，送信機として機能する送信部と，受信機として機能する受信部と，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）とを有している。各送信部は，複数個のアンテナ素子単体を有しており，アンテナアレイを構成している。各受信部は，複数個のアンテナ素子単体を有しており，アンテナアレイを構成している。そして，第１デバイス１０と第２デバイス２０とは，ビームフォーミング技術を利用することによって，互いにリンクを確立して，データの送受信（通信）を行う。なお，本態様では，アンテナ対称型システム（ＡＳＳ：ａｎｔｅｎｎａ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）を例として説明する。このアンテナ対称型システムでは，第１デバイス１０と第２デバイス２０が同じ構成をとり，また，送信部側のアンテナと受信部側のアンテナとが対称的に配置されている。したがって，このアンテナ対称型システムでは，第１デバイス１０の送信部側のアンテナの数と，第２デバイス２０の受信側のアンテナの数とが同じである。

なお，デバイス１０，２０に設けるアンテナとしては，さまざまなものを使用することが可能である。アンテナとしては，アンテナ素子単体，セクター化されたアンテナ，切替アンテナ，１次元（１Ｄ）ビームフォーミングアンテナアレイ，及び２次元（２Ｄ）ビームフォーミングアンテナアレイを例示することができる。また，デバイス１０，２０に設けるコントローラーは，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）に限られることはなく，他のコントローラーであってもよいが，後述するコードブックを扱うことができるコントローラーであることが好ましい。

図１に示す無線通信システム１では，第１デバイス１０と第２デバイス２０との間で無線通信を行うために，ビームフォーミング（ＢＦ）処理が行われる。このとき，デバイス１０，２０のうち，たとえば，第１デバイス１０は，電波を送信するビームフォーマーとして機能する。一方の第２デバイス２０は，ビームフォーマーから電波を受信するとともに，受信した電波に関する情報を当該ビームフォーマーへとフィードバックするコンバイナーとして機能する。第１デバイス１０も第２デバイス２０も，電波としては，クワジオムニビーム（ｑｕａｓｉ−ｏｍｎｉビーム）を用いる。ここで，クワジオムニビームとは，準無指向性のビームを意味する。

上記ビームフォーミング処理の詳細については後述するが，概略的には，まず，送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向を複数の送信方向の中から決定し，続いて，上記ベスト送信方向のクワジオムニビームを用いて，受信すべきクワジオムニビームのベスト受信方向を複数の受信方向の中から決定するものである。したがって，本態様では，ベスト送信方向とベスト送信方向とは個別に（順次）決定される。

また，ベスト送信方向やベスト受信方向を決定するために，この態様では，ビームフォーミング用のアルゴリズム（プログラム）が各デバイス１０，２０に格納されている。このアルゴリズムは，ビームフォーマー（第１デバイス１０）や，コンバイナー（第２デバイス２０）のアンテナモードを変更するものであり，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）によって読み出されて実行される。ここで，アンテナモードとしては，クワジオムニビームでビームパターン（たとえば扇形のビームパターン）を形成する第１モードと，指向性ビームでビームパターンを形成する第２モードとがある。

そして，アンテナモードを変更するために，コードブックが用いられる。コードブックは，ＭＡＣレイヤープロトコルに基づいたものであり，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）で扱うことが可能となっている。コードブックは，具体的には，マトリックス（行列）であり，そのマトリックスの各値をデザインすることによって，準無指向性のビームを指向性ビームに変更することができるようになっている。

次に，ビームフォーミング処理の流れを，図面を用いてさらに詳細に説明する。
図２は，図１に示す無線通信システム１において無線通信を行う際に実施されるビームフォーミング処理の手順を示すフローチャートである。図２におけるＳは，各ステップを示す。なお，このビームフォーミング処理が実施されると，第１デバイス１０と第２デバイス２０との間でリンクが確立し，それらの間でデータ通信が可能となる。

図２に示すように，ビームフォーミング（ＢＦ）処理では，ベスト送信方向決定処理（Ｓ１０）と，それに対応するフィードバック処理（Ｓ２０）と，ベスト受信方向決定処理（Ｓ３０）と，それに対応するフィードバック処理（Ｓ４０）とが実行される。以下，各処理について詳細に説明する。

ステップＳ１０のベスト送信方向決定処理は，ビームフォーマー（第１デバイス１０）が送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向を，コンバイナー（第２デバイス２０）が複数の送信方向の中から決定するステップである。

そこで，まず，第１デバイス１０（ビームフォーマー）は，クワジオムニビームを用いて，ビーコン（ｂｅａｃｏｎ）を複数の送信方向に向けて送信する。ビーコンとは，ＭＡＣレイヤープロトコルで定められているものであり，無線通信端末であるデバイスの基本情報を他のデバイスに報知するための信号である。

ビーコン（ｂｅａｃｏｎ）を複数の送信方向に向けて送信するにあたり，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）の周囲のあらゆるエリアをカバーすることが好ましい。ここで異なるエリアは，一部がオーバーラップしてもよい。そのため，複数（例えばＬ個）のクワジオムニビームが必要となる。

そこで，図３のフレームデータに示すように，クワジオムニセクション（ビーコン）をＬ個のクワジオムニサブビーコンから構成する。また，Ｌ個のクワジオムニビーコンに対応して，ＣＡＰも，図３に示すように，Ｌ個のサブＣＡＰに分割される。このために，ビームフォーマー側のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，コードブックを用いて，アンテナモードを上記第１モードから上記第２モードへと切り替える。そしてこれらのサブビーコンの各々は，異なるクワジオムニビームフォーマーによって（つまり，第１デバイス１０の送信側の異なるアンテナを介して）送信される。ここで，サブビーコンを送信すべきクワジオムニビームフォーマーは，クワジオムニコードブックを適切にデザインすることによって，選ぶことが可能である。

このようにすることで，サブビーコンの送信方向を異ならせることができる。言い換えると，第１デバイス１０が送信するビームは複数の指向性ビームとなる。そして，これら複数のサブビーコンは，図４に示すように，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）の周囲のあらゆるエリアをカバーする。

そして，アソシエーション中（指向性期間）においては，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，Ｎ個の方向候補を持っており，第２デバイス２０もＭ個の方向候補を持っている。第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）と第２デバイス２０とは，クワジオムニビームアンテナを用いて，アソシエーションを完了する。アソシエーション完了時には，少なくとも，１つのＣＴＡにデバイス番号♯ｕが割当てられることとなる（図６参照）。

デバイス番号♯ｕが割当てられたＣＴＡは，指向性ビームを用いたビームフォーミング処理を行う期間（指向性トレーニング期間）に対応しており，具体的には，図６に示すように，指向性ビームフォーマー（ここでは，Ｎ個の方向候補を持つビームフォーマー）をトレーニングする期間（Ｂトレーニング期間）を含んでいる。また，この，デバイス番号♯ｕが割当てられたＣＴＡには，さらに，リッスン期間と，指向性コンバイナーをトレーニングする期間（Ｃトレーニング期間）とを含んでいる。リッスン期間及びＣトレーニング期間については，後述する。なお，Ｂトレーニング期間やＣトレーニング期間に対応するトレーニングステージは，ＭＡＣレイヤープロトコルによってサポートされている。

Ｂトレーニング期間では，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，アンテナモードを第１モードから第２モードに切り替える。そして，このＢトレーニング期間の間，トレーニングシーケンスが，Ｎ回に亘って繰り返される。これにより，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）の周辺にあるトレーニングエリアが，図４の左側に示すように，異なる状態が保持される（掃引又はスキャン）。ただし，異なるトレーニングエリアは，一部がオーバーラップしてもよい。各トレーニングシーケンスに対応するデータは，異なるコードブックを用いることによって送信される。

これに対して，第２デバイス２０の方は，Ｂトレーニング期間の間，図４の右側に示すように，クワジオムニアンテナを用いて，自身のＭ個の方向のそれぞれで，ビーコンをリッスン（受信）可能な状態を維持している。

そして，第２デバイス２０は，自身が受信できるビーコンのうち，最も強いビーコン（ゲインが最も高いビーコン）から，ベストな方向を把握する。つまり，第２デバイス２０は，自身にとってのベストな方向（ここでは，方向ｉとする）を決定する。また，これにより，第２デバイス２０は，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）のベスト方向（ここでは，方向ｊとする。又は，これをビーム番号♯ｎで示す）も決定できる。この決定は，特に，上述したアンテナ対称型システムでは，電波の送信方向と受信方向が同じであるため，容易である。

そして，リッスン期間中に，第２デバイス２０は，図５に示すように，フィードバック情報を第１デバイス１０へと送信する（ステップＳ２０）。このフィードバック情報には，第２デバイス２０が決定した，最も強い信号を受信した方向を示す情報が含まれている。なお，このリッスン期間中では，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）と第２デバイス２０は，いずれも，クワジオムニモード（第１モード）で動作している。その後，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，クワジオムニビームを用いて，第２デバイス２０からＡＣＫを受信する。

フィードバック情報の送信は，具体的には以下のように行われる。
まず，第２デバイス２０は，ベストな方向を決定するたびに，フィードバック情報を第１デバイス１０へと送信する。このフィードバックは，たとえば，ｊ番目のサブＣＡＰに対応する期間に，ベストな方向ｉから，アナウンスコマンドを送信することで行われる。

同様に，ｌ番目のサブＣＡＰ（ここで，ｌは１以上Ｌ以下の整数）に対応する期間では，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，同じビームフォーマー，つまり，ｌ番目のクワジオムニビーコンを含む情報を送信するために用いられるビームフォーマー（送信方向）を用いてリッスンする。そして，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，方向ｊからフィードバック情報を受信すると，その方向ｊを，自身にとってのベストな方向と決定する（図５参照）。これにより，第１デバイス１０もベストな方向（ベスト送信方向）を把握（決定）することができる。

つまり，本態様では，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）の周囲のエリアをＬ個のビームでスキャンすることと，期間をＬ等分したこととを互いに関連付けておくことで，第１デバイス１０がサブビーコンを送信したときの送信方向（又は対応するビームの番号♯）と，第２デバイス２０が決定したベストな方向（受信方向）とを対応付けることが可能となっている。したがって，アンテナ対称型システムでなくても，第１デバイス１０は，第２デバイス２０からのフィードバック情報（ベストな方向）に基づいて，ベスト送信方向を決定することができる。

続くステップＳ３０では，決定したベスト送信方向のビーム（ベストビーム）を用いて，第２デバイス２０のベスト受信方向を決定する。

具体的には，Ｃトレーニング期間において，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，指向性トレーニングシーケンスに対応するデータ（ＴＳデータ）を，１グループ分，第２デバイス２０のために，直近の期間で決定したビーム（リッスン期間に決定したベストな方向♯ｎのビーム）を用いて送信する（図７の左側参照）。ここで，この１グループ分のＴＳデータは，図６に示したように，割当てたＣＴＡ内に含まれている。

これに応じて，第２デバイス２０は，アンテナモードを第１モードから第２モードへと切り替える。そして，トレーニングシーケンスが，このＣトレーニング期間の間，Ｍ回に亘って繰り返される。これにより，図７の右側に示すように，第２デバイス２０の周辺にあるトレーニングエリアが異なる状態が保持される（掃引又はスキャン）。ただし，異なるトレーニングエリアは，一部がオーバーラップしてもよい。この掃引（スキャン）は，コードブックを用いた指向性ビームをさまざまな方向に送信することで行われる。

第２デバイス２０は，Ｍ個の方向についての掃引（スキャン）が完了したら，それらの方向の中から，ベストな方向（ベスト受信方向，又はそれに対応するビーム番号♯ｍ）を決定する。続いて，第２デバイス２０は，決定したベスト受信方向をフィードバック情報として第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）へと送信する（図８参照）。フィードバック情報は，ＣＡＰ内に含まれている。同時に，第２デバイス２０は，ビームフォーミングを完了し，ＣＥＳでチャネル推定を行う。

以上のようにすることで，第１デバイス１０のピコネットコントローラー（ＰＮＣ）と第２デバイス２０とは，お互いに，ベストなクワジオムニ方向（ベスト送信方向♯ｎとベスト受信方向♯ｍ）を把握することとなる。

以上詳細に説明したように，本態様では，まず，Ｂトレーニング期間においてベスト送信方向♯ｎを決定し（ステップＳ１０〜Ｓ２０），続いて，決定したベスト送信方向♯ｎを用いて，Ｃトレーニング期間で，ベスト送信方向♯ｎと複数の受信方向との組み合わせを考慮するだけでベスト受信方向を決定している（ステップＳ３０〜Ｓ４０）。ここで，Ｂトレーニング期間とＣトレーニング期間とを分けることは，第１デバイス１０がビームを分割するタイミングと，第２デバイス２０がビームを分割するタイミングとを異ならせることに相当する。このようにすることで，ベスト送信方向の決定と，ベスト受信方向の決定とを個別に（順次）行うことを可能としている。

これにより，複数の送信方向と複数の受信方向の全ての組み合わせを考慮する必要がなくなる。具体的には，全ての組み合わせを網羅するようにトレーニングシーケンスを行う必要がなくなる。したがって，本態様によれば，従来よりも，トレーニングシーケンスを繰り返し行う回数を少なくすることができる。その結果，セットアップ（リンク確立）に必要な時間，具体的には，ビームフォーミングオペレーションに必要な時間を大幅に削減することができる。また，本態様によれば，決定したベスト送信方向及びベスト受信方向に関する情報を用いて無線通信を行うことができるようになるので，クワジオムニビームのアンテナでのゲインを十分に高めることも可能となる。

また，上記態様では，第２デバイス２０が決定したベストな方向に関する情報をフィードバック情報として，第１デバイス１０に送信している（ステップＳ２０）。これにより，第１デバイス１０は，ベスト送信方向を確実に把握（決定）することができる。

また，上記態様では，ベスト送信方向やベスト受信方向を決定するために，クワジオムニビームを指向性ビームに分割している。つまりアンテナモードを切り替えている。これにより，掃引（スキャン）が容易となるとともに，ベスト送信方向やベスト受信方向の特定が容易となる。

なお，上述した態様では，第１デバイス１０のベスト送信方向を決定してから，第２デバイス２０のベスト受信方向を決定した。しかし，これに代えて，第２デバイス２０のベスト受信方向を決定してから，第１デバイス１０のベスト送信方向を決定してもよい。このような場合であっても，上述した効果と同等の効果を奏することができる。

なお，上述した態様は，主に，無線通信システム１及び無線通信方法に関するものであった。しかし，本発明の無線通信システム１を構成する各デバイス１０，２０，アンテナ，送信部，受信部，また，本発明の無線通信方法におけるビームフォーミング処理やフィードバック処理，さらには，無線通信方法において利用されるコードブックやフレーム構造も本発明又は本発明の一部を構成することとなる。また，上述した処理の一部又は全部に対応するプログラム（アルゴリズム）や当該プログラムを記憶した情報記憶媒体も，本発明又は本発明の一部を構成するのはいうまでもない。

本発明は，家庭用のビデオシステムにおけるデータ転送に限られて利用されるものではなく，無線通信のあらゆる分野で利用されうる。また，本発明は，有線通信を無線通信に切り替える際にも利用されうる。

１ 無線通信システム
１０ 第１デバイス
２０ 第２デバイス

Claims (2)

1. 電波を用いて，無線通信を行うための無線通信方法であって，
   前記電波は，クワジオムニ（ｑｕａｓｉ−ｏｍｎｉ）ビームであり，
   前記無線通信を行うために必要なビームフォーミングを行うビームフォーミングステップを含み，
   前記ビームフォーミングステップは，
   前記電波を送信するビームフォーマー（１０）が送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向を複数の送信方向の中から決定する送信方向決定ステップと，
   前記電波を受信するコンバイナー（２０）が受信すべきクワジオムニビームのベスト受信方向を，前記送信方向決定ステップで決定された前記ベスト送信方向のクワジオムニビームを用いて，複数の受信方向の中から決定する受信方向決定ステップと，を含み，
   前記送信方向決定ステップは，
   前記ビームフォーマー（１０）が，送信するクワジオムニビームを複数の指向性ビームに分割するステップと，
   前記ビームフォーマー（１０）が，前記指向性ビームをビーコンとして，当該指向性ビームの指向性に対応する送信方向に送信するステップと，
   前記コンバイナー（２０）が，前記ビームフォーマー（１０）から受信した指向性ビームのうち，少なくとも最もゲインの高い指向性ビームに関する情報を，前記ビームフォーマー（１０）へとフィードバックするステップと，
   前記ビームフォーマー（１０）が，前記コンバイナー（２０）から受信した前記最もゲインの高い指向性ビームに関する情報に基づいて，当該ビームフォーマー（１０）のベスト送信方向を決定するステップと，を含み，
   前記受信方向決定ステップは，
   前記コンバイナー（２０）が，送信するクワジオムニビームを複数の指向性ビームに分割するステップと，
   前記ビームフォーマー（１０）が，前記ベスト送信方向に向かってトレーニングシーケンスに対応するデータを送信するステップと，
   前記コンバイナー（２０）が，前記ビームフォーマー（１０）から送信されてきたトレーニングシーケンスに対応するデータを，前記複数の指向性ビームを用いてリッスン（受信）するステップと，
   前記コンバイナー（２０）が，前記複数の指向性ビームに対応する方向の中から，ベスト受信方向を決定するステップと，を含み，
   前記送信方向決定ステップと前記受信方向決定ステップとを個別に行うことにより，前記ビームフォーミングの際に，前記複数の送信方向と前記複数の受信方向の全ての組み合わせを考慮する必要をなくすことが可能な，
   無線通信方法。
2. 電波を用いて，無線通信を行う無線通信システム（１）であって，
   前記電波としてクワジオムニビームを送信可能なビームフォーマー（１０）と，
   前記電波としてクワジオムニビームを受信可能なコンバイナー（２０）と，を含み，
   前記ビームフォーマー（１０）は，
   前記無線通信を行うために必要なビームフォーミングを行う際に，当該ビームフォーマー（１０）が送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向を複数の送信方向の中から決定する送信方向決定手段を含み，
   前記コンバイナー（２０）は，
   前記ビームフォーミングを行う際に，当該コンバイナー（２０）が受信すべきクワジオムニビームのベスト受信方向を，前記送信方向決定手段が決定した前記ベスト送信方向のクワジオムニビームを用いて，複数の受信方向の中から決定する受信方向決定手段を含み，
   前記送信方向決定手段は，
   前記ビームフォーマー（１０）が，送信するクワジオムニビームを複数の指向性ビームに分割するステップと，
   前記ビームフォーマー（１０）が，前記指向性ビームをビーコンとして，当該指向性ビームの指向性に対応する送信方向に送信するステップと，
   前記コンバイナー（２０）が，前記ビームフォーマー（１０）から受信した指向性ビームのうち，少なくとも最もゲインの高い指向性ビームに関する情報を，前記ビームフォーマー（１０）へとフィードバックするステップと，
   前記ビームフォーマー（１０）が，前記コンバイナー（２０）から受信した前記最もゲインの高い指向性ビームに関する情報に基づいて，当該ビームフォーマー（１０）のベスト送信方向を決定するステップと，を行い，
   前記受信方向決定手段は，
   前記コンバイナー（２０）が，送信するクワジオムニビームを複数の指向性ビームに分割するステップと，
   前記ビームフォーマー（１０）が，前記ベスト送信方向に向かってトレーニングシーケンスに対応するデータを送信するステップと，
   前記コンバイナー（２０）が，前記ビームフォーマー（１０）から送信されてきたトレーニングシーケンスに対応するデータを，前記複数の指向性ビームを用いてリッスン（受信）するステップと，
   前記コンバイナー（２０）が，前記複数の指向性ビームに対応する方向の中から，ベスト受信方向を決定するステップと，を行い，
   前記受信方向決定手段は，前記ベスト受信方向の決定を，前記送信方向決定手段による前記ベスト送信方向の決定の後に行うものであり，
   これにより，前記ビームフォーミングを行う際に，前記複数の送信方向と前記複数の受信方向の全ての組み合わせを考慮しない，
   無線通信システム（１）。

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