JP5403588B2 - 無線通信時のトラッキング方法，無線通信方法，無線通信プログラム，及び情報記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は，ＭＡＣレイヤープロトコルに準拠した無線通信を行う際に用いる電波をトラッキングするトラッキング方法，並びに無線通信方法などに関する。

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。

ここで，無線通信システムとしては，データ送信用のビームの幅を非常に狭くすることで，高いデータレートを実現するシステムが考えられる。しかし，そのような無線通信システムでは，ビームの幅が狭いため，デバイスの移動やチャネル変動などによってビームを見失いやすい。そのため，ビーム探索処理には，多少の時間がかかることになる。また，ビームを見失った結果，リンクが遮断されると，再びリンクを確立するには，時間がかかる。

特に，チャネル特性は，時間の経過にともなって著しく変化するため，リンク（接続）のパフォーマンスを維持することが求められる。そこで，リンクのパフォーマンスを維持するためには，ビームに対してトラッキングを行うことが考えられる。しかし，単に，トラッキングを行うだけでは，リンクのパフォーマンスを十分に維持することは困難である。

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，無線通信の安定性を高めることができるトラッキング方法，及び無線通信方法などを提供することを第１の目的とする。

また，本発明は，無線通信のリンクが遮断されても，リンクの再確立を迅速に行うことができる無線通信方法など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，無線通信時のトラッキング方法などに関する。無線通信としては，ＭＡＣレイヤープロトコルに準拠した無線通信について考えることとする。

そして，本発明のトラッキング方法では，第１トラッキングステップと，第２トラッキングステップとが行われる。第１トラッキングステップでは，第１トラッキング周波数で，無線通信に用いる電波に対してトラッキングが行われる。また，第２トラッキングステップでは，第１トラッキング周波数とは異なる第２のトラッキング周波数で，電波に対してトラッキングが行われる。

これにより，第１トラッキングステップでトラッキングできなかった時刻においてもトラッキングが行われることとなる。そのため，無線通信のリンクの品質の最適化を図る機会を増やすことができる。そして，実際に最適化を図ることにより，無線通信の安定性を高めることができる。

また，本発明の好ましい側面では，上記第１トラッキングステップにおけるトラッキングの対象となる電波よりも，上記第２トラッキングステップにおけるトラッキングの対象となる電波の幅が広い。これにより，第１トラッキングステップでトラッキングできなかった領域もトラッキングすることができる。すなわち，広範囲に亘ってトラッキングすることができる。

また，本発明の好ましい側面では，上記第１トラッキングステップにおいて，電波に対応する１つのスーパーフレームデータに対してトラッキングが行われ，上記第２トラッキングステップにおいて，その１つのスーパーフレームデータに対してトラッキングが行われる。このように第１トラッキングステップと第２トラッキングステップとが行われるのは，電波に対応するフレームデータのＣＴＡに対応する期間が，無線通信で形成されるチャネルの特性を示すコヒーレント時間よりも長い場合である。これにより，１つのスーパーフレームに対してトラッキングを行うだけで済む。

又は，本発明の好ましい側面では，上記第１トラッキングステップにおいて，電波に対応する複数のスーパーフレームデータに対してトラッキングが行われ，上記第２トラッキングステップにおいて，その複数のスーパーフレームデータに対してトラッキングが行われる。このように第１トラッキングステップと第２トラッキングステップとが行われるのは，電波に対応するフレームデータのＣＴＡに対応する期間が，無線通信で形成されるチャネルの特性を示すコヒーレント時間よりも短い場合である。これにより，ＣＴＡに対応する期間よりも短い間に，無線通信が遮断された場合であっても対応することができる。

また，本発明の別の側面は，無線通信を行うための無線通信方法である。無線通信としては，ＭＡＣレイヤープロトコルに準拠した無線通信について考えることとする。

本発明の無線通信方法では，無線通信に用いる電波の方向を第１方向に定めるステップと，第１トラッキングステップと，第２トラッキングステップと，スイッチングステップとが実行される。

ここで，第１トラッキングステップでは，第１トラッキング周波数で，第１方向の電波に対してトラッキングが行われる。第２トラッキングステップでは，第１トラッキング周波数とは異なる第２のトラッキング周波数で，上記第１方向とは異なる第２方向の電波に対してトラッキングが行われる。そして，スイッチングステップは，第１方向の電波を用いた無線通信が遮断された場合に実行され，その結果，無線通信に用いる電波が第２方向の電波に切り替えられる。

本発明の無線通信方法によれば，無線通信が遮断された場合にそなえて，無線通信に用いられ得る電波（第２方向の電波）に対してもトラッキングが行われている。そのため，無線通信のリンクが遮断されても，迅速に電波を切り替えることが可能となる。その結果，リンクの再確立を迅速に行うことができる。

また，本発明のさらに別の側面は，上記無線通信方法に対応する無線通信プログラムや，当該無線通信プログラムを格納した情報記憶媒体である。これらによ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。

本発明のトラッキング方法によれば，トラッキング周波数の異なる，複数種類のトラッキングを行うので，無線通信のリンクの品質の最適化を図る機会を増やすことができる。そして，実際に最適化を図ることにより，無線通信の安定性を高めることができる。

また，本発明の無線通信方法によれば，無線通信が遮断された場合にそなえて，無線通信に用いられ得る電波に対してもトラッキングを行い，無線通信のリンクが遮断された場合には，電波を切り替える。そのため，リンクの再確立を迅速に行うことができる。

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において実施される無線通信方法の手順を示すフローチャートである。 図３は，図２の各ステップにおける処理を説明するのに有用な模式図である。 図４は，コードブックを用いたときのビームのパターンの一例を模式的に示す図である。 図５は，ビームフォーミングに関するフィールドを模式的に示す図である。 図６は，アソシエーション処理時のデータを模式的に示す図である。 図７は，デバイス能力に関する情報要素（ＩＥ）をデバイスに報知するときのデータを模式的に示す図である。 図８は，ＣＴＡ（チャネル時間割当て）時のデータを模式的に示す図である。 図９は，ビームフォーミング用のトレーニングシーケンスに対応するデータを模式的に示す図である。 図１０は，ビームフォーミング時のフィードバック用の情報要素（ＩＥ）を含むデータを模式的に示す図である。 図１１は，ＣＴＡ内における，デバイス−デバイス間のリンク確立処理に関するデータを詳細に示す図である。 図１２は，セクター探索用の情報要素（ＩＥ）を含むデータを模式的に示す図である。 図１３は，ＣＴＡ内における，セクター探索処理に関するデータを詳細に示す図である。 図１４は，ビーム探索用の情報要素（ＩＥ）を含むデータを模式的に示す図である。 図１５は，ＣＴＡ内における，ビーム探索処理に関するデータを詳細に示す図である。 図１６は，データの構造を示す図であって，ＣＴＡ期間がコヒーレント時間よりも長い場合におけるビームトラッキングの説明に有用な図である。 図１７は，図１６に示すデータの一部を詳細に示す図であり，図１７（ａ）は，図１６に示すベストビームのトラッキングに関するデータの詳細を示す図であり，図１７（ｂ）は，図１６に示すベストクラスターのトラッキングに関するデータの詳細を示す図であり，図１７（ｂ）は，図１６に示す第１ベストクラスター及び第２ベストクラスターのトラッキングに関するデータの詳細を示す図である。 図１８は，データの構造を示す図であって，ＣＴＡ期間がコヒーレント時間よりも短い場合におけるビームトラッキングの説明に有用な図である。

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。

無線通信システム１では，一般的なビームフォーミング技術を利用してデバイス１０，２０間で無線通信を行う。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。ビームフォーミング（ＢＦ）は，ＭＡＣレイヤープロトコルに基づいたコードブックに従って行われる。コードブックは，０°，９０°，１８０°，２７０°の４種類の位相シフトを，振幅変化させることなく用いて生成されたものである。

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。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。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，詳細については後述するが，本態様によれば，データのストリーミングのパフォーマンスが高まるとともに，データレートが高まる。そのため，本態様を，家庭用のビデオシステムにおけるデータ転送に適用した場合，大容量のデータ転送が可能となり，たとえば圧縮状態から復元した動画データや非圧縮の動画データをも容易に送信することが可能となる。

続いて，デバイス１０，２０について説明する。
第１デバイス１０は，図１に示すように，電波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。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を有している。各送信部は，複数個（ｔ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（ｒ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，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。

図２は，図１に示す無線通信システム１において実施される無線通信方法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。本方法が実施されることにより，第１デバイス１０と第２デバイス２０とが互いにリンクを確立して，データの送受信（通信）が可能となる。そのため，図２に示す方法に対応するプログラムは，ビーム選択アルゴリズムとして，第１デバイス１０及び第２デバイス２０に格納されている。図３は，図２の各ステップにおける処理を説明するのに有用な模式図である。

図２に示すように，無線通信方法は，ビーコン（ｂｅａｃｏｎ）を送信することで，ビームフォーミングを行って，デバイス−デバイス間のリンクを確立させるための第１段階（Ｓ１０）と，ビームフォーミングの第１調整（粗いビームフォーミング）を行うことで，セクター探索を行う第２段階（Ｓ２０）と，ビームフォーミングの第１調整に続く第２調整（精細なビームフォーミング）を行うことで，ビーム探索（ビームトラッキング）を行う第３段階（Ｓ３０）と，データ通信を行うステップ（Ｓ４０）とを含んでいる。なお，後述するように，第１段階（Ｓ１０）では，デバイス−デバイス間のリンクを確立させるために，クワジオムニ探索（ｑｕａｓｉ−ｏｍｎｉ探索）も行われる。

まず，第１段階（Ｓ１０）では，送信機として機能するデバイス（ここでは，第１デバイス１０とする）が，ＭＡＣレイヤープロトコルで定められたビーコン（ｂｅａｃｏｎ）を送信する。ビーコンとは，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。そして，受信機として機能するデバイス（ここでは，第２デバイス２０とする）が，ビーコンの受信に成功すると，つまり，デバイス−デバイス間のリンクが確立すると，ビーコンとして送信されているビームの中から，両者の間でデータ通信を行うためのビームが選択される。ここでは，データ通信を行うためのビームとして，互いに異なる複数（たとえば２種類）のクワジオムニ（ｑｕａｓｉ−ｏｍｎｉ）ビームが選択される（クワジオムニ探索）。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。なお，図３に示す例では，２種類のクワジオムニビームは，第１ベストクワジオムニビームと，第２ベストクワジオムニビームである。

ところで，第１デバイス１０が送信している２種類のクワジオムニビームは，それぞれ，第１デバイス１０の周囲にある空間にビームのパターンを形成している（ビームフォーミング）。ここで，ビームのパターンは，第１デバイス１０及び第２デバイス２０の周囲にある障害物などによって決まる。そして，第１デバイス１０が送信したビームのパターンにおける，電波のエネルギー損失が少ない部分に，第２デバイス２０が配置されていれば，第２デバイス２０は，第１デバイス１０から電波を安定して受信することが可能となる。つまり，第１デバイス１０から送信された電波を第２デバイス２０が受信できるような状態となることで，デバイス−デバイス間のリンクが確立することとなる。

続いて，第２段階（Ｓ２０）では，ビームフォーミングによって形成されたビームのパターンの調整を行う。具体的には，調整としてビームの絞り込みを行ってビームに指向性を持たせる。この絞り込みに応じて，ビームのパターン（電波のエネルギー損失が低い領域や高い領域）も変わることとなる。そして，ビームの絞り込みを複数のパターンで行うことで，第１デバイス１０と第２デバイス２０との間のリンクが維持できる領域を決定する。ここで，ビームの絞り込みを行う領域は，クワジオムニビームによって形成されるビームのパターン領域が，たとえば４等分される程度に行う。このように４等分した領域を，以下「セクター」とも称する。そして，第１デバイス１０と第２デバイス２０との間のリンクが維持できるセクターのうち，最もリンクが維持しやすい，電波のエネルギー損失が最も少ないセクターを，ベストセクターとする。これにより，セクター探索を完了する。

そして，第３段階（Ｓ３０）では，ビームトラッキングを行う。ビームトラッキングは，上述したセクター探索と同様に，第１デバイス１０と第２デバイス２０との間のリンクが維持できる領域（セクターよりも小さい領域）のうち，最もリンクが維持しやすい，電波のエネルギー損失が最も少ない領域を求めるものである。このビームトラッキングは，第２段階において定められたベストセクター内で行うだけでよい。ここで，ビームトラッキングのために，コードブックを用いてもよい。そのようにして求めた領域では，分解能が最も高いビーム（以下，「中心ビーム」とも称することがある）が局在していると考えることができる。ここで，図３に示すように，中心ビームとそれに隣接するビーム（隣接ビーム）の組を「ベストクラスター」と称することとする。

ところで，本態様では，第１段階において，２種類のクワジオムニビームを送信している。そのため，第３段階では，各クワジオムニビームについて，中心ビームが定まることとなる。つまり２種類の中心ビームと，２種類のベストクラスター（第１ベストクラスター及び第２ベストクラスター）とが定まることとなる。

そして，ステップＳ４０では，データ通信を行う。具体的には，第１デバイス１０は，２種類のビーム（中心ビーム）のうち，一方のビームを用いて，第２デバイス２０へのデータを送信する。これにより，第１デバイス１０から第２デバイス２０へのデータ送信を効率的に行うことができる。また，第２デバイス２０は，他方のビームに対応する位置に，当該第２デバイス２０から送信された電波が局在するように指向性を持たせ，その状態で第１デバイス１０へのデータを送信する。これにより，電波のゲインを十分に高めることができ，その結果，第２デバイス２０から第１デバイス１０へのデータ送信を効率的に行うことができる。すなわち，本態様によれば，双方向のデータ通信が効率的に行うことができる。なお，本態様のように，ビームの位置を特定して，その位置を中心にしてデータ通信を行うことは，第１デバイス１０と第２デバイス２０の間に，データ通信用のチャネルを擬似的に設けることに相当すると云える。

上述した態様によれば，３種類の異なる幅をもつビーム（クワジオムニビーム，ベストセクターに対応するビーム，中心ビーム）が生成される。具体的には，クワジオムニビームから，ビームの幅を狭くしていくことで，中心ビームが求まる。このようにすることで，アンテナのゲインの高効率化を図ることができる。なお，クワジオムニビームの段階で，デバイス−デバイス間のリンクが確立されているので，その後にビームの幅を狭くしても，確立しているリンクが切断されることはない。そして，アンテナのゲインの高効率化を図ることができるので，データレートを高くすることができるとともに，データ送信というシナリオにおいて高いパフォーマンスを発揮することができる。また，ビームの幅を狭くすることで，電力消費も抑えることができる。

以下，上述したような各処理を実現するのに必要なシステム構成やデータ構造について詳細に説明する。

本態様では，第１デバイス１０は，当該デバイスを無線端末として機能させるための無線端末管理機能（ＳＭＥ：ｓｔａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｔｉｔｙ）を実現するためのコントローラーと，ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤーを扱うためのＭＡＣレイヤー管理機能（ＭＬＭＥ：ＭＡＣ ｌａｙｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｔｉｔｙ）を実現するピコネットコントローラー（ＰＮＣ）とが実装されている。第２デバイス２０も，第１デバイス１０と同様に，ＳＭＥを実現するためのコントローラーと，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）とが実装されている。なお，第１デバイス１０が有す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，ビームフォーミングを制御可能なコントローラーであればいかなるものであってもよく，そのようなコントローラーは，ソフトウェアによって実現されてもよいし，ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで実現されてもよい。

さらに，第１デバイス１０は，ビームの幅を調整するためのビーム用コードブックを扱うことができるように構成されている。ここで，コードブックは，ＭＡＣレイヤープロトコルに準拠するようにデザインされていることが好ましく，この場合，コードブックをピコネットコントローラー（ＰＮＣ）で扱うことが可能となる。なお，コードブックは，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）以外のコントローラーが扱ってもよい。いずれにしても，コードブックは，対応するデバイスの記憶手段としてのメモリに格納されており，必要に応じて読み出されて利用される。第２デバイス２０も，第１デバイス１０と同様に，コードブックを扱うことができるように構成されている。

ここで，コードブックについて具体例を挙げて詳細に説明する。
コードブックは，マトリックス（行列）である。そして，マトリックスの各列は，１種類のビーム（つまり１つのアンテナ素子単体）に対応しており，各列をデザイン（指定）することによって，ビームフォーミングのウェイトベクトル（つまり，ビームのパターン）が定まることとなる。そして，コードブックを用いることで，たとえば無指向性のビームに所望の指向性を持たせることができる。

コードブックの生成には，０°，９０°，１８０°，２７０°の４種類の位相シフトを利用することが好ましい。そして，位相０°を「＋Ｉ」，位相１８０°を「−Ｉ」，位相９０°を「＋Ｑ」，位相２７０°を「−Ｑ」とすると，コードブックは，これらの組み合わせで表される。たとえば，８種類のアンテナ素子単体から８種類のビームのパターンを作成する場合，下記数１に示すような行列に対応するコードブックＷが用いられる。なお，本態様では，電力損失を最小限に抑えるために，振幅調整を行わない。また，図４には，下記数１に示す行列をコードブックとして用いたときのビームのパターンが模式的に示されている。

このようなコードブックは，無線通信の規格に適合したものとなり得るので，汎用性が高い。すなわち，本発明に係る無線通信方法を既存の無線通信方法に容易に適用することができる。

続いて，上述したように構成された第１デバイス１０及び第２デバイス２０間で行われる無線通信についてより詳細に説明する。

まず，上述した第１段階（Ｓ１０）について詳細に説明する。この第１段階では，第１デバイス１０の送信部と，第２デバイス２０の受信部との間で，ベストクワジオムニビームの対が検出される。

その検出を実現するために，まず，第１デバイス１０は，送信部からＮ_t個のクワジオムニビームを送信する。これらのビームは，ＭＡＣレイヤープロトコル（たとえばＩＥＥＥ８０２．１５．３ｂ）に準拠しており，フィールドとして，ビーコンやビームフォーミング（ＢＦ）が予め設定されている。ビームフォーミングに関するフィールドには，第１デバイス１０のビームフォーミング能力のいくつかについて情報要素（ＩＥ：ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）が設定されており，具体的には，図５に示すように，クワジオムニビームの数，ビーム切替え（ビームスイッチング），及びアンテナのタイプを示す情報が設定されている。

そして，第１デバイス１０の送信部からＮ_t個のクワジオムニビームを送信した場合，第２デバイス２０は，受信部で，Ｍ_r個までのクワジオムニビームを受信可能であり，受信に成功すると，第１デバイス１０にその旨を通知する。

第２デバイス２０がクワジオムニビームの受信に成功するまでの間におけるデータのやりとりについて詳細に説明する。
＜第１ステージ＞
まず，ＭＡＣレイヤーで定められている処理（アソシエーション要求及びアソシエーション応答）が行われている。このとき，各デバイスは，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）との間で，図６に示すような構造のデータをやりとりする。具体的には，各デバイスは，当該デバイスの能力に関する情報要素（ＩＥ）をピコネットコントローラー（ＰＮＣ）に報知して，当該ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）のレジスターに登録する。このようにして，アソシエーションが確立した状態となる。

＜第２ステージ＞
続いて，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，図７に示す構造のデータを用いて，ＣＡＰ内でデバイス能力に関する情報要素（ＩＥ）を，アソシエーション確立済みのデバイス（第１デバイス１０及び第２デバイス２０）に報知する。ここで，ＣＡＰとは，競合アクセス期間（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ａｃｃｅｓｓ ｐｅｒｉｏｄ）をさす。この報知の際，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，アナウンスコマンドを用いる。これにより，双方のデバイス（第１デバイス１０及び第２デバイス２０）は，他方のデバイスの能力に関する情報を取得することになる。

＜第３ステージ＞
第１デバイス１０及び第２デバイス２０の一方は，得られた対象物のデバイス能力に基づいてＣＴＡを算出する。ここで，ＣＴＡとは，チャネル時間割当て（ｃｈａｎｎｅｌ ｔｉｍｅ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）をさす。図８に示すように，信号の発生元（Ｓｒｃ．ＤＥＶ）である第１デバイス１０は，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）に対して，ＣＴＡ要求コマンドを送信する。これに応じて，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，第１デバイス１０にＣＴＡ応答コマンドを送信することで，第１デバイス１０のためにＣＴＡを割当てる。これにより，デバイス−デバイス間のリンクが，割当てたＣＴＡ内で確立することとなる。

＜第４ステージ＞
第１デバイス１０は，図９に示すトレーニングシーケンスに対応するデータ（以下，「ＴＳデータ」ともいう）を，Ｎ_tグループ分，送信する。トレーニングシーケンスとしては，本態様では，Ｔｅｎｓｏｒ ｃｏｍ社が定めたものを用いる。ＴＳデータは，図９に示すように，シンク（ＳＹＮＣ）フィールドと，チャネル推定（ＣＥ）フィールドとを含んで構成されている。ここで，Ｎ_tグループ分のＴＳデータの送信は，第１デバイス１０が各クワジオムニビームを送信することから始まる。つまり，ＴＳデータは，各グループにつきＭ_t回送信されることとなる。そうすることにより，第２デバイス２０が，第２デバイス２０自身の受信側クワジオムニビームのいずれかから，少なくとも１つのＴＳデータを受信することを期待することができる。

＜第５ステージ＞
複数グループ分のＴＳデータを第１デバイス１０から第２デバイス２０へ送信している間において，第２デバイス２０は，自身のクワジオムニビームを１つずつ切り替えて，各クワジオムニビームにつき時間Ｔ_sの間待機する。これにより，第２デバイス２０が，自身の任意のクワジオムニビームからＴＳデータを受信することを期待することができる。ここで，時間Ｔ_sは，トレーニングシーケンスに要する期間である。第２デバイス２０は，Ｍ_r×Ｔ_sに亘る期間の後に，このようなスキャニングを，第１回目のクワジオムニビームから繰り返す。

＜第６ステージ＞
第１デバイス１０が，Ｎ_tグループ分のＴＳデータの全てを送信し終えた後には，第２デバイス２０は，ＴＳデータの少なくとも１つを受信していることとなる。ところで，第２デバイス２０は，ＴＳデータを受信するときはいつも，推定した通信リンクのＳＮＲに応じて，第１デバイス１０が送信した複数のクワジオムニビームの中から，ベストクワジオムニビームを決定するとともに，第２デバイス２０自身の受信側ベストクワジオムニビームを決定している。ここで，通信リンクのＳＮＲは，トレーニングシーケンスごとに求められる。そのため，トレーニングシーケンスが行われるたびに，第２デバイス２０から第１デバイス１０へと，図１０に示すようなビームフォーミング時のフィードバック用の情報要素（ＩＥ）が送信される。

＜第７ステージ＞
ＴＳデータが第１デバイス１０から第２デバイス２０へ送信されるに従って，第２デバイス２０は，各グループにつきＮ_r回分の繰り返しを，第４ステージでの解読と同じ方法で行いながら，Ｍ_tグループ分のＴＳデータを送信する。そうすることにより，第１デバイス１０が，第１デバイス１０自身の受信側クワジオムニビームのいずれかから，少なくとも１つのＴＳデータを受信することを期待することができる。

＜第８ステージ＞
ＴＳデータが第２デバイス２０から第１デバイス１０へ送信されている間，第１デバイス１０は，第５ステージでの解読と同じ方法でクワジオムニビームのいずれかからトレーニングシーケンスを受信しようとする。

＜第９ステージ＞
第２デバイス２０が，Ｍ_tグループ分のＴＳデータの全てを送信し終えた後には，第１デバイス１０は，ＴＳデータの少なくとも１つを受信していることとなる。第１デバイス１０は，ＴＳデータを受信するたびに，推定した通信リンクのＳＮＲに応じて，第２デバイス２０が送信した複数のクワジオムニビームの中から，ベストクワジオムニビームを決定するとともに，第１デバイス１０自身の受信側ベストクワジオムニビームを決定している。

＜第１０ステージ＞
トレーニング期間の後，第２デバイス２０は，第１デバイス１０のベストクワジオムニビームのオフセットインデックスをフィードバックする。このフィードバックは，第２デバイス２０が，図１０に示す構造のデータ（ビームフォーミングに関するフィードバック用の情報要素（ＩＥ））を，第１デバイス１０へと送信することで行われる。図１０に示すデータの送信方向は，Ｍ_t回分の送信のそれぞれに応じたものであり，その送信の際には，アナウンスコマンドが用いられる。

＜第１１ステージ＞
第２デバイス２０が，第１デバイス１０へとフィードバックを送信している間，第１デバイス１０は，受信側ベストクワジオムニビームから，フィードバック情報を得ようとする。ここで，受信側ベストクワジオムニビームは，上述した第９ステージのトレーニングステップの間に決定されるものである。

＜第１２ステージ＞
ビームフォーミング（ＢＦ）に関するフィードバックとして受信した情報要素（ＩＥ）にしたがって，第１デバイス１０は，自身にとってベストな，送信側クワジオムニビームを把握する。また，第１デバイス１０は，把握したクワジオムニビームをベストクワジオムニビームとして用いて後続の送信を行う。

＜第１３ステージ＞
第２デバイス２０が第１デバイス１０へとフィードバックしたことに応じて，第１デバイス１０は，第２デバイス２０のベストクワジオムニビームのオフセットインデックスをフィードバックする。このフィードバックは，第１デバイス１０が，ビームフォーミングに関するフィードバック用の情報要素（ＩＥ）（図１０参照）を，第２デバイス２０へと送信することで行われる。この送信の際には，アナウンスコマンドが用いられる。ただし，第１デバイス１０は，フィードバックの送信を，ベストクワジオムニビームから１度で行う必要がある。なお，ベストクワジオムニビームは，上述した第１２ステージのトレーニングステップの間に決定されるものである。

＜第１４ステージ＞
第１デバイス１０が第２デバイス２０へとフィードバックを送信している間，第２デバイス２０は，受信側クワジオムニビームのうち，自身にとってベストなクワジオムニビームを用いることで，フィードバックを受信しようとする。

＜第１５ステージ＞
上述した全ての動作（オペレーション）が行われることによって，図１１に示すようなデータのやりとりがなされ，最終的には，双方の送信方向（第１デバイス１０から第２デバイス２０への送信方向，及び第２デバイス２０から第１デバイス１０への送信方向）に関して，ベストクワジオムニビームの対が決定される。

なお，第２デバイス２０が，上記第５ステージの間に，第１デバイス１０からＴＳデータを何も受信しない場合，又は，第２デバイス２０が上記第１４ステージで第１デバイス１０からフィードバックを何も受信しない場合，第２デバイス２０は，「ビームフォーミング失敗」の旨を宣言する。具体的には，この宣言は，第２デバイス２０が，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）にアナウンスコマンドとともにビームフォーミング失敗の旨の情報要素を送信することで行われる。これに応じて，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，その旨を，アナウンスコマンドを用いることで第１デバイス１０に報知する。その後，第１デバイス１０は，本処理を再開するか断念するかの一方を選択することとなる。

第１デバイス１０が，上記第８ステージの間に，第２デバイス２０からＴＳデータを何も受信しない場合，又は，第１デバイス１０が上記第１１ステージで第２デバイス２０からフィードバックを何も受信しない場合，第１デバイス１０は，「ビームフォーミング失敗」を宣言する。具体的には，この宣言は，第１デバイス１０が，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）にアナウンスコマンドとともにビームフォーミング失敗の旨の情報要素を送信することで行われる。そして，ピコネットコントローラー（ＰＮＣ）は，その旨を，アナウンスコマンドを用いることで第２デバイス２０に報知する。その後，第２デバイス２０は，本処理を再開するか断念するかの一方を選択することとなる。

続いて，第２段階（Ｓ２０）について詳細に説明する。この第２段階では，セクター探索が行われて，第１デバイス１０及び第２デバイス２０間の第１ベストセクターと第２ベストセクターの対が検出される。この検出を実現するために，第１デバイス１０や第２デバイス２０は，以下のように構成又は設定されている。

第１に，第１デバイス１０及び第２デバイス２０の双方は，幅を狭めたファインビーム用のコードブックを有している。このコードブックは，それらデバイスの周囲において関心のあるターゲットエリアの全領域をカバーすることが可能となるように作成されたものである。

第２に，第１デバイス１０及び第２デバイス２０の双方は，ファインビームをセクターにグルーピングする。このようにしても，第１段階（Ｓ１０）で決定されたクワジオムニビーム（以下，「選択クワジオムニビーム」ともいう）によってカバーされた全領域をカバーすることが可能である。

第３に，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，第１段階（Ｓ１０）で決定されたクワジオムニビームを用いることによって，互いに通信を行うことが可能となっている。

第４に，第１デバイス１０は，送信部用にＪ_t個のセクターを有しており，それらセクターによって，送信部用の選択クワジオムニビームをカバーする。また，第１デバイス１０は，受信部用にＪ_r個のセクターを有しており，それらセクターによって，受信部用の選択クワジオムニビームをカバーする。それらに応じて，第２デバイス２０は，送信部用にＫ_t個のセクターを有しており，それらセクターによって，送信部用の選択クワジオムニビームをカバーするとともに，受信部用のＫ_r個のセクターを有しており，それらセクターによって，受信部用の選択クワジオムニビームをカバーする。なお，これらの情報は，図１２に示すセクター探索用の情報要素（ＩＥ）に含まれており，第１デバイス１０及び第２デバイス２０の双方が参照可能となっている。

そして，上述したように構成又は設定された第１デバイス１０と第２デバイス２０とを用いることで，第２段階（Ｓ２０）のセクター探索が以下の手順で行われる。

＜第１ステージ＞
まず，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，セクター候補情報を互いにアナウンスコマンドを用いて送信し合う。具体的には，第１デバイス１０は，セクター候補情報として，Ｊ_t及びＪ_rを第２デバイス２０に送信し，それに応じて，第２デバイス２０は，セクター候補情報として，Ｋ_t及びＫ_rを第１デバイス１０に送信する。

＜第２ステージ＞
続いて，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，上述した第１段階（Ｓ１０）の第４ステージ〜第１５ステージで定められている動作と同じ動作を行う。ただし，Ｎ_t，Ｎ_r，Ｍ_t，及びＭ_rは，それぞれ，Ｊ_t，Ｊ_r，Ｋ_t，及びＫ_rに置き換える必要がある。そして，セクター探索中に，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，セクター候補のあらゆる組み合わせ（コンビネーション）について，ＳＮＲを記録する。

＜第３ステージ＞
上述した全ての動作（オペレーション）が行われることによって，図１３に示すようなデータのやりとりがなされる。最終的には，ＳＮＲテーブルに基づいて，双方の送信方向（第１デバイス１０から第２デバイス２０への送信方向，及び第２デバイス２０から第１デバイス１０への送信方向）に関して，ベストセクターの対（つまり，第１ベストセクターと第２ベストセクターの対）を決定する。

なお，第２段階（Ｓ２０）においても，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，「ビームフォーミング（ＢＦ）失敗」の旨を宣言することがある。この宣言がなされる場合は，上述した第１段階（Ｓ１０）において定められている場合と同様である。

続いて，第３段階（Ｓ３０）について詳細に説明する。この第３段階では，ビーム探索（ビームトラッキング）が行われて，第１デバイス１０及び第２デバイス２０間の第１ベストビームと第２ベストビームの対が検出される。この検出を実現するために，第１デバイス１０や第２デバイス２０は，以下のように構成又は設定されている。

第１に，第１デバイス１０及び第２デバイス２０の双方は，幅をさらに狭めたスーパーファインビーム用のコードブックを有している。このコードブックは，それらデバイスの周囲において関心のあるターゲットエリアの全領域をカバーすることが可能となるように作成されたものである。

第２に，第１デバイス１０及び第２デバイス２０の双方は，スーパーファインビームを第２段階（Ｓ２０）で決定されたセクター（以下，「選択セクター」ともいう）内でグルーピングする。言い換えると，スーパーファインビームで選択セクターを分解する。したがって，選択セクターによってカバーされた全領域は確実にカバーされることとなる。

第３に，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，第２段階（Ｓ２０）で決定されたベストセクターを用いることによって，互いに通信を行うことが可能となっている。

第４に，第１デバイス１０は，送信部用にＳ_t個のビーム用のビーム領域を有しており，それらビーム領域によって，送信部用の選択セクターをカバーする。また，第１デバイス１０は，受信部用にＳ_r個のビーム領域を有しており，それらビーム領域によって，受信部用の選択セクターをカバーする。それらに応じて，第２デバイス２０は，送信部用にＴ_t個のビーム領域を有しており，それらビーム領域によって，送信部用の選択セクターをカバーするとともに，受信部用のＴ_r個のビーム領域を有しており，それらビーム領域によって，受信部用の選択セクターをカバーする。なお，これらの情報は，図１４に示すビーム探索用の情報要素（ＩＥ）に含まれており，第１デバイス１０及び第２デバイス２０の双方が参照可能となっている。

そして，上述したように構成又は設定された第１デバイス１０と第２デバイス２０とを用いることで，第３段階（Ｓ３０）のビーム探索が以下の手順で行われる。なお，下記の手順は，第１ベストセクターについて行われるだけでなく，第２ベストセクターについても行われる。つまり，ビーム探索は２回行われる。

＜第１ステージ＞
まず，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，ビーム領域候補情報を互いにアナウンスコマンドを用いて送信し合う。具体的には，第１デバイス１０は，ビーム領域候補情報として，Ｓ_t及びＳ_rを第２デバイス２０に送信し，それに応じて，第２デバイス２０は，ビーム領域候補情報として，Ｔ_t及びＴ_rを第１デバイス１０に送信する。

＜第２ステージ＞
続いて，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，上述した第１段階（Ｓ１０）の第４ステージ〜第１５ステージで定められている動作と同じ動作を行う。ただし，Ｎ_t，Ｎ_r，Ｍ_t，及びＭ_rは，それぞれ，Ｓ_t，Ｓ_r，Ｔ_t，及びＴ_rに置き換える必要がある。そして，ビーム探索中に，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，ビーム領域候補のあらゆる組み合わせ（コンビネーション）について，ＳＮＲを記録する。

＜第３ステージ＞
上述した全ての動作（オペレーション）が行われることによって，図１５に示すようなデータのやりとりがなされる。最終的には，ＳＮＲテーブルに基づいて，双方の送信方向（第１デバイス１０から第２デバイス２０への送信方向，及び第２デバイス２０から第１デバイス１０への送信方向）に関して，ベストビーム領域の対（つまり，第１ベストビームと第２ベストビームの対）を決定する。

なお，第３段階（Ｓ３０）においても，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，「ビームフォーミング（ＢＦ）失敗」の旨を宣言することがある。この宣言がなされる場合は，上述した第１段階（Ｓ１０）において定められている場合と同様である。

ところで，上述した態様では，第４段階（Ｓ４０）において，ビームトラッキング（ビーム探索）を行っている。このようなビームトラッキングを行うにあたり，無線通信システム１における無線通信のリンクの安定性をより高めることができるトラッキング方法について，以下，好ましい態様として，説明する。

この好ましい態様では，上記態様で説明したようなトラッキングを少なくとも２種類の方法で行う。１つ目の方法では，上記態様で説明したトラッキングと同様に，あるトラッキング周波数（第１トラッキング周波数）ｆ_bで，無線通信で用いるビームに対してトラッキングを行う。２つ目の方法では，１つ目の方法とは異なるトラッキング周波数（第２トラッキング周波数）ｆ_cで，ビームに対してトラッキングを行う。なお，さらに別のトラッキング周波数（たとえばｆ_s）でトラッキングを行ってもよい。本態様では，３種類の方法でトラッキングを行う場合を例にして説明する。

まず，ＣＴＡに対応する期間（デュレーション）が，コヒーレント時間よりも長い場合について，図１６を用いて説明する。コヒーレント時間とは，伝播する電波の位相がそろっているとみなせる時間を指すものであり，簡略的には，無線通信で形成されるチャネルが大きく変化しない期間を示すものである。このコヒーレント時間は，チャネル特性を示す指標の１つとして用いることができる。ＣＴＡは，上記態様で説明したように，ビーム（電波）に対応するフレームデータ内のスーパーフレーム（ＳＦ：ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ）である。

図１６に示すように，１つのＣＴＡ内において，第１トラッキング，第２トラッキング，及び第３トラッキングの３種類のトラッキングが行われる。これらのトラッキングは，ビームトラッキング用のコントローラーによって実行される。このようなコントローラーは，第１デバイス１０及び第２デバイス２０の双方に設けられている。なお，ビームトラッキング用のコントローラーに代えて，各デバイスに設けられているピコネットコントローラー（ＰＮＣ）が上述したトラッキングを行ってもよい。

第１トラッキングは，第１トラッキング周波数ｆ_bで，つまり，時間１／ｆ_bが経過するたびに，ベストビームに対してトラッキングを行うものである。第２トラッキングは，第２トラッキング周波数ｆ_cで，つまり，時間１／ｆ_cが経過するたびに，ベストクラスターに対してトラッキングを行うものである。第３トラッキングは，第３トラッキング周波数ｆ_sで，つまり，時間１／ｆ_sが経過するたびに，第１ベストクラスター及び第２ベストクラスターに対してトラッキングを行うものである。このようにすることで，第１トラッキングの対象ではない時刻に第２トラッキングや第３トラッキングが行われる。そして，各トラッキングのたびに，必要に応じて，電波の方向（パターン）を動的に調整又は補正する。すなわち，本態様によれば，無線通信のリンクの品質の最適化を図る機会を増やすことができる。

ここで，トラッキング周波数の関係は，ｆ_b＞ｆ_c＞ｆ_sとなっている。このため，１つのＣＴＡ内において，第１トラッキングが最も多く実行され，第２トラッキングが次いで多く実行され，第３トラッキングが最も少なく実行されることとなる。これは，最も幅の狭いベストビームに対するトラッキングを比較的多く実行し，幅の広いビームに対するトラッキングを比較的少なく実行することに相当する。つまり，第１トラッキングの対象となる電波よりも，第２トラッキングや第３トラッキングの対象となる電波の方が，電波の幅が広くなっているか，又は電波の方向が異なっている。なお，電波の幅や方向は上述した態様で説明した通り，ビーム探索時に決定されている。そして，このようにすることで，第１トラッキングでトラッキングできなかったビーム領域もトラッキングすることができるようになる。すなわち，広範囲に亘ってトラッキングすることができる。

また，トラッキング周波数の関係が上述したようにｆ_b＞ｆ_c＞ｆ_sとなっている理由としては，トラッキングをする対象の重要度が異なるためでもある。ここで，第１トラッキングのトラッキング対象は，第１ベストビーム（中心ビーム）である。この第１ベストビームは，現在使用中の通信用ビームに該当し，最も重要度が高い。これに対して，第２トラッキングのトラッキング対象は，第１ベストビームに隣接する隣接ビームであり，この隣接ビームは，第１ベストビームが使用できなくなったときに使用される可能性が高いビームである。したがって，隣接ビームの重要度は，通信用ビームに次ぐものとなる。また，第３トラッキングのトラッキング対象は，第１ベストビームとその隣接ビーム及び第２ベストビームとその隣接ビームである。これらのビームのうち，第２ベストビームやその隣接ビームは，第１ベストビーム及びその隣接ビームが使用できなくなったときに使用されるビームである。したがって，第２ベストビームやその隣接ビームの重要度は，第１ベストビーム及びその隣接ビームよりも低い。

そして，トラッキングの結果，ベストビームを用いた無線通信を行うよりも，他の方向からのビームを用いた無線通信を行った方がよいと判断した場合や，ベストビームを用いた無線通信がデバイスの移動やチャネル変動に起因して遮断された場合には，無線通信の切替え（ビームスイッチング）が行われる。この場合には，電波の方向（パターン）の調整又は補正を行わずに，ビームスイッチングを行う。このようにすることで，無線通信が遮断された場合にも，無線通信のリンクの再確立が迅速に行われることとなる。また，無線通信が遮断される前に切り替えれば，無線通信の安定性が高まることになる。

続いて，上記好ましい態様における処理をより詳細に説明する。

まず，無線通信システム１では，第１デバイス１０及び第２デバイス２０の間で，ビームフォーミング処理（ビーム探索）が既に実行された状態にある。ビームフォーミングは，無線リンクの両側（送信側の第１デバイス１０及び受信側の第２デバイス２０）の双方に設けられたアンテナを介して行われ，ビームはコードブックを用いることで多重化されている。

そして，ビーム探索によって，第１ベストクラスター及び第２ベストクラスター，並びに，第１ベストビーム（第１ベストクラスターの中心ビーム）及び第２ベストビームが既に検出され，そのようなビームが選択された状態となっている。また，ビーム探索の終盤において，検出したビームのインデックスと，対応するＳＮＲ値（下記表１参照）は，第２デバイス２０から第１デバイス１０へと送信されている。同様に，選択したベストビームに隣接する隣接ビームの情報（インデックス及びＳＮＲ値）も第２デバイス２０から第１デバイス１０へと送信されている。そして，ベストクラスター内のベストビーム（スーパーファインビーム）は，割当てたＣＴＡ内で送信用に用いられる。

表１に示すように，ＳＮＲ値は，テーブル化されて，ＳＮＲテーブルとなっている。このようなＳＮＲテーブルは，送信用のＳＮＲテーブルと受信用のＳＮＲテーブルとがあり，それらは，第１デバイス１０と第２デバイス２０の双方に記憶されている。ＳＮＲテーブルの各ＳＮＲ値には，経時的なチャネル変動に起因して変動する送信ウェイトベクトルや受信ウェイトベクトルの位相が反映されている。

そして，割当てたＣＴＡ内で，３種類のトラッキングが行われる。各トラッキングのトラッキング周波数ｆ_b，ｆ_c，ｆ_sは，上記ビーム探索の終盤に，受信側の第２デバイス２０によって定められる。上述したように，トラッキング周波数の関係は，ｆ_b＞ｆ_c＞ｆ_sとなっている。トラッキングの周期でいうと，１／ｆ_b＜１／ｆ_c＜１／ｆ_sであり，第１トラッキングの周期が最も短い。また，トラッキング周波数ｆ_b，ｆ_c，ｆ_sに関する情報は，送信側の第１デバイス１０へとフィードバックされる。これにより，第１デバイス１０でもトラッキング周波数を把握することができる。

＜第１ステップ＞
そして，ベストビームの対を用いてベストクラスター内でデータストリーミングが行われる。その後，３種類のトラッキングのトラッキング周波数に対応して，トラッキングが行われる。通常は，最も周期の短い第１トラッキングが行われることとなる（下記第２ステップ〜第４ステップ）。

＜第２ステップ＞
第１トラッキングの周期（１／ｆ_b）が経過すると，第１トラッキングが開始される。この第１トラッキングでは，ベストクラスター内でのベストビームに対してトラッキングが行われる。

このために，第１デバイス１０は，トレーニングシーケンスに対応するデータ（ＴＳデータ）を，第２デバイス２０へと送信する。ここでは，ベストビームの対は１つであるから，ＴＳデータも，図１７（ａ）に示すように，１つである。この１つのＴＳデータは，データフレームの後端部に配置されている。（なお，アンテナ対称システムの場合，第２デバイス２０から第１デバイス１０へもＴＳデータが送信される。このようなことは，後続のコンテキストにも適用される。）このような送信（又は送受信）は，ベストビームの対（送信用ベストビーム及び受信用ベストビーム）を介して行われる。

そして，第２デバイス２０側で，トレーニングシーケンスが上述したように行われる。続いて，ビームフォーミング（ＢＦ）に関するフィードバック情報要素（ＩＥ）が，第２デバイス２０から第１デバイス１０へとアナウンスコマンドを用いて送信される。このビームフォーミング（ＢＦ）に関するフィードバック情報要素（ＩＥ）には，現在のベストビームのインデックスと，それに対応するＳＮＲ値，つまり，ベストビームの対のＳＮＲ値とが含まれている。

＜第３ステップ＞
次いで，第１デバイス１０側で，トレーニングシーケンスが行われる。この際，プリアンブルにあるチャネル推定シーケンス（ＣＥＳ）を用いたビーム状態の推定が可能であるかどうかについての情報を送信することは必要とされない。ただし，第２デバイス２０へのフィードバック部分は必要である。

＜第４ステップ＞
そして，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，新たに取得したＳＮＲ値で，ＳＮＲテーブルを更新する。これにより，１回分の第１トラッキングが終了する。

＜第５ステップ＞
１回分の第１トラッキングが終了すると，データストリーミングが，次のトラッキングの周期が経過するまで，継続される。次のトラッキング周期になると，再び，上述した第２ステップ〜第４ステップと同じ処理，つまり，第１トラッキングが行われる。そのような動作を繰り返した後，２番目に周期の短い第２トラッキングが行われることとなる（下記第６ステップ〜第７ステップ）。

＜第６ステップ＞
第２トラッキングのトラッキング周期（１／Ｔ_c）が経過すると，第２トラッキングが開始される。第２トラッキングでは，ベストクラスターに対応する，ベストビームとそれに隣接する隣接ビームに対してトラッキングが行われる。このように，隣接ビームに対してもトラッキングを行うことにより，第１トラッキングを行っていない方向や幅のビームに対してトラッキングを行うことができる。

第２トラッキングでは，まず，第１デバイス１０が，トレーニングシーケンスに対応するデータ（ＴＳデータ）を，第２デバイス２０へと送信する。ＴＳデータは，データフレームの後端部に配置されている。（なお，アンテナ対称システムの場合，第２デバイス２０から第１デバイス１０へもＴＳデータが送信される。）これらの送信（又は送受信）は，とりうる，ビームの対（送信用ビーム及び受信用ビーム）を介して行われる。

また，ビームフォーミング（ＢＦ）に関するフィードバック情報要素（ＩＥ）が，第２デバイス２０から第１デバイス１０へとアナウンスコマンドを用いて送信される。このビームフォーミング（ＢＦ）に関するフィードバック情報要素（ＩＥ）には，新たに検出した第１ベスト隣接ビームと第２ベスト隣接ビームのインデックスと，それに対応するＳＮＲ値，つまり，ベストビームの対のＳＮＲ値とが含まれている。

その後，第１デバイス１０側でもトレーニングシーケンスとフィードバックの送信とが行われる。最終的には，ベストビームを除くベストクラスター内において，第１デバイス１０のビームと第２デバイス２０のビームの全ての組み合わせについて検査される。したがって，第２トラッキングに要する時間は，第１トラッキングに要する時間よりも長くなっている。そのため，第２トラッキングのトラッキング周波数ｆ_cを，第１トラッキングのトラッキング周波数ｆ_bよりも，小さく設定することが好ましい。これにより，第２トラッキングを行う回数を多くならないように制御することができる。その後，対応するＳＮＲ値は，第２デバイス２０に記憶される。

＜第７ステップ＞
そして，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，新たに検出した第１ベスト隣接ビームと第２ベスト隣接ビームに関する情報と，対応するＳＮＲ値を記録する。これにより，１回分の第２トラッキングが終了する。

＜第８ステップ＞
１回分の第２トラッキングが終了すると，データストリーミングが，次のトラッキングの周期が経過するまで，継続される。通常は，次のトラッキングは，最も周期の短い第１トラッキングであるため，その場合には，上述した第２ステップ〜第５ステップと同様の処理を繰り返す。次のトラッキングが第２トラッキングである場合，上述した第６ステップ〜第８ステップと同様の処理を繰り返す。そのような動作を繰り返した後，最も周期の長い第３トラッキングが行われることとなる（下記第９ステップ〜第１０ステップ）。

＜第９ステップ＞
第３トラッキングのトラッキング周期（１／Ｔ_s）が経過すると，第３トラッキングが開始される。第３トラッキングでは，第２ベストクラスターに対してトラッキングが行われる。このように，第２ベストクラスターに対してもトラッキングを行うことにより，第１トラッキングや第２トラッキングを行っていない方向や幅のビームに対してトラッキングを行うことができる。

第３トラッキングでは，まず，第１デバイス１０が，トレーニングシーケンスに対応するデータ（ＴＳデータ）を，第２デバイス２０へと送信する。ＴＳデータは，データフレームの後端部に配置されている。（なお，アンテナ対称システムの場合，第２デバイス２０から第１デバイス１０へもＴＳデータが送信される。）これらの送信（又は送受信）は，とりうるビームの対（送信用ビーム及び受信用ビーム）を介して行われる。

また，ビームフォーミング（ＢＦ）に関するフィードバック情報要素（ＩＥ）が，第２デバイス２０から第１デバイス１０へとアナウンスコマンドを用いて送信される。このビームフォーミング（ＢＦ）に関するフィードバック情報要素（ＩＥ）には，新たに検出した第１ベストビーム（中心ビーム）と第２ベストビームのインデックスと，それに対応するＳＮＲ値，つまり，ビームの対のＳＮＲ値とが含まれている。

その後，第１デバイス１０側でもトレーニングシーケンスとフィードバックの送信とが行われる。最終的には，第２ベストクラスター内において，第１デバイス１０のビームと第２デバイス２０のビームの全ての組み合わせについて検査される。つまり，隣接ビームについても検査される。したがって，第３トラッキングに要する時間は，第１トラッキングに要する時間及び第２トラッキングに要する時間よりも長くなっている。そのため，第３トラッキングのトラッキング周波数ｆ_sを，トラッキング周波数ｆ_b，ｆ_cよりも，小さく設定することが好ましい。これにより，第３トラッキングを行う回数を多くならないように制御することができる。その後，対応するＳＮＲ値は，第２デバイス２０に記憶される。

＜第１０ステップ＞
そして，第１デバイス１０及び第２デバイス２０は，第２ベストクラスター内において新たに検出したベストビーム（中心ビーム）とそれに隣接する隣接ビームに関する情報と，対応するＳＮＲ値を記録する。これにより，１回分の第３トラッキングが終了する。

＜第１１ステップ＞
そして，第１デバイス１０及び第２デバイス２０が「スイッチング必要」の旨を宣言することがある。この宣言をするかどうかは，ＳＮＲテーブルにあるＳＮＲ値の大きさにしたがって自動的に判断される。そのような宣言がなされた場合，第１デバイス１０及び第２デバイス２０間の送信に用いるビームを，現在用いているビームから，検出したベストビームに切り替える（ビームスイッチング）。切り替えは，後続のデータスーパーフレームから有効となるように行われる。

＜第１２ステップ＞
その後，同様に，データストリーミングを継続する。データストリーミングの継続は，次のトラッキングの周期が経過するまで，行われる。次のトラッキングが第１トラッキングである場合，上述した第２ステップ〜第５ステップと同様の処理を繰り返す。次のトラッキングが第２トラッキングである場合，上述した第６ステップ〜第８ステップと同様の処理を繰り返す。次のトラッキングが第３トラッキングである場合，上述した第９ステップ〜第１０ステップと同様の処理を繰り返す。また，割当てたＣＴＡに対応する期間が経過した場合には，データストリーミングを終了する。

なお，上述した態様では，第１１ステップにおいて，つまり第３トラッキング終了のタイミングで「スイッチング必要」の旨が宣言され得るとした。さらに，第１トラッキング終了のタイミングや第２トラッキング終了のタイミングにおいても，同様の宣言がなされ得るようにしてもよい。そのような宣言がなされた場合には，同様にビームスイッチングが行われる。

以上詳細に説明したように，上述した好ましい態様によれば，第１トラッキング，第２トラッキング，第３トラッキングがそれぞれに対応するトラッキング周波数で行われる。これにより，チャネル特性の経時的な変化をＳＮＲ値で把握することができる。そして，必要に応じて，ビームの方向や幅の調整又は補正が行われたり，ビームスイッチングが行われたりする。これにより，チャネル特性の経時的な変化に柔軟に対応することができる。そのため，無線通信が遮断されにくくすることができるとともに，無線通信が遮断されたとしても，迅速に無線通信を再確立することができる。したがって，この態様によれば，無線通信の安定性を高めることができる。また，複数種類のトラッキングを行うだけで済むので，無線通信の安定性を高めるために必要なコストは最小限で済む。

また，第２トラッキングや第３トラッキングは，トラッキング周波数が異なるため，第１トラッキングを行わない時刻に行われる（なお，第２トラッキングや第３トラッキングの際に第１トラッキングと同様のトラッキングを併せて行ってもよい）。そのため，無線通信のリンクの品質の最適化を図る機会を増やすことができる。そして，実際に最適化を図ることにより，無線通信の安定性を高めることができる。

また，この好ましい態様では，ベストビームに比べて幅や方向が若干異なる隣接ビームやベストクラスターに対してもトラッキング（第２トラッキング）を行っている。そして，ビームスイッチングが必要な場合，これらのビームに切り替えられることとなる。ここで，ベストビームは，幅が狭められているため，見失われやすい。これに対して，その幅よりも広い領域に対してトラッキングを行うことで，ベストビームを見失ったとしても，ベストビームに近いビームを容易に探し出すことができる。これにより，ビームスイッチングを行ったとしても，無線通信のパフォーマンスが低下するのを抑えることができる。

さらに，この好ましい態様では，ベストビームとは方向が大きく異なる，第２ベストビームに対してもトラッキング（第３トラッキング）を行っている。ここで，ベストビームを見失った場合，ベストビームとは方向が大きく異なる方向であれば，無線通信を確立しやすい可能性が高い。このような可能性を確保するために第３トラッキングが行われる。したがって，第３トラッキングを行うことによっても，無線通信の安定性を高めることができる。

また，上述した態様では，ＣＴＡに対応する期間（デュレーション）が，コヒーレント時間よりも長い場合について説明した。ＣＴＡに対応する期間（デュレーション）が，コヒーレント時間よりも短い場合には，図１８に示すようにトラッキングを行う。

この場合，複数のスーパーフレームデータ（ＳＦ）に対してトラッキングが行われる。具体的には，複数のスーパーフレームを横切るように，トラッキングが行われる。第１トラッキング，第２トラッキング，第３トラッキングの詳細は，それぞれ，図１７（ａ），図１７（ｂ），図１７（ｃ）に示した通りである。

このようにすることで，ＣＴＡに対応する期間よりも短い間に，無線通信が遮断されたとしても，無線通信の再確立を確実にかつ迅速に行うことができる。したがって，このような場合であっても，無線通信の安定性を高めることができる。

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いて利用されるコードブック，ビーム探索処理（セクター検索処理，ビームトラッキング処理など），フィードバック処理，アナウンスコマンド，ビームフォーミングに関するフィールドを含むデータのフォーマット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，ビームトラッキングに限られて適用されるものではなく，ビームフォーミングにも適用することができる。また，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（ＤＥＶ１）
２０ 第２デバイス（ＤＥＶ２）

Claims (6)

1. ＭＡＣレイヤープロトコルに準拠した無線通信を行う際に用いる電波をトラッキングするためのトラッキング方法であって，
   第１トラッキング周波数で，前記電波に対してトラッキングを行う第１トラッキングステップと，
   前記第１トラッキング周波数とは異なる第２のトラッキング周波数で，前記電波に対してトラッキングを行う第２トラッキングステップと
   を少なくとも含み，
   前記電波に対応するフレームデータのＣＴＡに対応する期間が，前記無線通信で形成されるチャネルの特性を示すコヒーレント時間よりも長い場合，
   前記第１トラッキングステップでは，
   前記電波に対応する１つのスーパーフレームデータに対してトラッキングを行い，
   前記第２トラッキングステップでは，
   前記１つのスーパーフレームデータに対してトラッキングを行う，
   無線通信時のトラッキング方法。
2. ＭＡＣレイヤープロトコルに準拠した無線通信を行う際に用いる電波をトラッキングするためのトラッキング方法であって，
   第１トラッキング周波数で，前記電波に対してトラッキングを行う第１トラッキングステップと，
   前記第１トラッキング周波数とは異なる第２のトラッキング周波数で，前記電波に対してトラッキングを行う第２トラッキングステップと
   を少なくとも含み，
   前記電波に対応するフレームデータのＣＴＡに対応する期間が，前記無線通信で形成されるチャネルの特性を示すコヒーレント時間よりも短い場合，
   前記第１トラッキングステップでは，
   前記電波に対応する複数のスーパーフレームデータに対してトラッキングを行い，
   前記第２トラッキングステップでは，
   前記複数のスーパーフレームデータに対してトラッキングを行う，
   無線通信時のトラッキング方法。
3. 前記第１トラッキングステップにおけるトラッキングの対象となる電波よりも，
   前記第２トラッキングステップにおけるトラッキングの対象となる電波の幅が広い，
   請求項１又は請求項２に記載のトラッキング方法。
4. 電波を用いて，ＭＡＣレイヤープロトコルに準拠した無線通信を行うための無線通信方法であって，
   前記無線通信に用いる電波の方向を第１方向に定めるステップと，
   第１トラッキング周波数で，前記第１方向の電波に対してトラッキングを行う第１トラッキングステップと，
   前記第１トラッキング周波数とは異なる第２のトラッキング周波数で，前記第１方向とは異なる第２方向の電波に対してトラッキングを行う第２トラッキングステップと，
   前記第１方向の電波を用いた無線通信が遮断された場合には，前記無線通信に用いる電波を前記第２方向の電波に切り替えるスイッチングステップと
   を含み，
   前記電波に対応するフレームデータのＣＴＡに対応する期間が，前記無線通信で形成されるチャネルの特性を示すコヒーレント時間よりも長い場合，
   前記第１トラッキングステップでは，
   前記電波に対応する１つのスーパーフレームデータに対してトラッキングを行い，
   前記第２トラッキングステップでは，
   前記１つのスーパーフレームデータに対してトラッキングを行い，
   前記電波に対応するフレームデータのＣＴＡに対応する期間が，前記無線通信で形成されるチャネルの特性を示すコヒーレント時間よりも短い場合，
   前記第１トラッキングステップでは，
   前記電波に対応する複数のスーパーフレームデータに対してトラッキングを行い，
   前記第２トラッキングステップでは，
   前記複数のスーパーフレームデータに対してトラッキングを行う，
   無線通信方法。
5. 電波を用いて，ＭＡＣレイヤープロトコルに準拠した無線通信を行うために，コンピューターによって実行される無線通信プログラムであって，
   前記コンピューターに，
   前記無線通信に用いる電波の方向を第１方向に定めるステップと，
   第１トラッキング周波数で，前記第１方向の電波に対してトラッキングを行う第１トラッキングステップと，
   前記第１トラッキング周波数とは異なる第２のトラッキング周波数で，前記第１方向とは異なる第２方向の電波に対してトラッキングを行う第２トラッキングステップと，
   前記第１方向の電波を用いた無線通信が遮断された場合には，前記無線通信に用いる電波を前記第２方向の電波に切り替えるスイッチングステップと
   を実行させ，
   前記電波に対応するフレームデータのＣＴＡに対応する期間が，前記無線通信で形成されるチャネルの特性を示すコヒーレント時間よりも長い場合，
   前記第１トラッキングステップでは，
   前記電波に対応する１つのスーパーフレームデータに対してトラッキングを行わせ，
   前記第２トラッキングステップでは，
   前記１つのスーパーフレームデータに対してトラッキングを行わせ，
   前記電波に対応するフレームデータのＣＴＡに対応する期間が，前記無線通信で形成されるチャネルの特性を示すコヒーレント時間よりも短い場合，
   前記第１トラッキングステップでは，
   前記電波に対応する複数のスーパーフレームデータに対してトラッキングを行わせ，
   前記第２トラッキングステップでは，
   前記複数のスーパーフレームデータに対してトラッキングを行わせる，
   無線通信プログラム。
6. 請求項５に記載の無線通信プログラムを格納した，コンピューター読み取り可能な情報記憶媒体。

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