JP5708492B2 - 無線通信システムの制御方法、無線通信システム、及び無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線ビームを適応制御して無線通信を行うシステム及びその制御方法に関する。

近年、広帯域なミリ波（約３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）を用いた無線装置の利用が広がりつつある。ミリ波無線技術は、特に、高精細画像の無線伝送やギガビット級の高速データ無線通信への応用が期待されている（例えば、非特許文献１、２、３参照）。

しかしながら、周波数が高いミリ波には直進性が強い性質があり、室内での無線伝送を想定した場合には課題がある。直進性が強い上に、人体等により信号減衰が顕著なため、室内などで送信機と受信機の間に人が介在した場合、見通し外となって伝送が困難になってしまう（シャドウイングの問題）。この問題は、周波数が高くなって電波の直進性が強くなるのに応じて伝搬環境が変わってきた結果によるもので、ミリ波帯（３０ＧＨｚ以上）に限らない。電波の伝搬環境が変化する変り目の周波数を明示することはできないが、およそ１０ＧＨｚ前後といわれている。なお国際電気通信連合の勧告（"Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radio communication systems and radio local area networks in the frequency range 900 MHz to 100 GHz", ITU-R, P.1238-3, 2003年4月）によれば、伝搬時の距離に対する電波の減衰量を表す電力損失係数（power loss coefficients）は、オフィス内では０．９〜５．２ＧＨｚにおいて２８〜３２であるのに対し、６０ＧＨｚにおいては２２となっている。自由空間損失の場合は２０であるから、６０ＧＨｚというような高い周波数では散乱や回折などの影響が少ないものと考えられる。

上述したような課題を解決するために、例えば、受信装置に複数の受信部を設置することにより複数の伝送路を設け、送信装置と受信部との間の伝送路うち一方の伝送路が遮蔽された場合に、もう一方の伝送路で伝送を継続するシステムが特許文献２に記載されている。

また、別の解決方法として、反射体を壁や天井に設置し、いくつかの伝送路を確保することも考案され、特許文献３に記載されている。

特許文献２に記載された方法は、送信装置の近傍が遮蔽された場合や、複数設置された受信部を全て遮蔽された場合には、対応できない。また、特許文献３に記載された方法では、送信機と受信機の配置を考えて反射体を設置する必要があるなど、ユーザーに対して格別の配慮を要請しなければならなかった。

ところが、最近になって、ミリ波の伝搬特性が調べられ、意図的に反射体を設置しなくても反射波を利用できる可能性が見出された。図２６は、広角アンテナを用いたシステムの構成を示す図であり、図２７は、図２６に示したような広角アンテナを用いたシステムの室内における遅延プロファイルの例を示す図である。図２６に示したような広角アンテナを用いたシステムにおいては、図２７に示すように、最初に到来する主波の受信電力が１番大きい。その後、第２波、第３波等の遅延波が到来するが、受信電力としては小さい。これら第２波や第３波は、天井や壁からの反射波である。この状況は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）で使用される２．４ＧＨｚ帯のような直進性が弱い電波の伝搬環境とは著しく異なる。２．４ＧＨｚでは回折の効果と多重反射によって、電波の到来方向を明確に分離することが困難である。一方、直進性が強いミリ波では、電波の到来方向が比較的明確であるが、遅延波の数は限られ、その受信レベルは小さい。

したがって、直接波が遮蔽された場合に、反射波を利用して伝送を継続させるためには、図２５Ａ及びＢに示すように、指向性利得が高い狭ビームを反射する方向へ向け、受信レベルを確保しなければならない。ただし、遮蔽の有無や、送信機と受信機の相対位置などについて、ユーザーの格別な配慮を不要とするためには、狭いビームを動的に制御するビームフォーミング（指向性制御）の技術が必須となる。

ビームフォーミングを実現するためには、指向性制御機能を有するアンテナを用いる必要がある。その代表的なものは、フェーズドアレイアンテナである。波長が短いミリ波では（例えば、周波数６０ＧＨｚでは５ｍｍ）、フェーズドアレイアンテナを小エリアで実現でき、これに供する移相器アレイや発振器アレイが開発されている（例えば、非特許文献３，４参照）。フェーズドアレイアンテナの他にも、セクタ切替アンテナや機械式方向可動アンテナなどのアンテナを用いた場合でも指向性制御を実現することができる。

また、アンテナアレイを用いたビームフォーミングとは別の目的の技術として到来方向推定技術が知られている。到来方向推定技術は、レーダーやソナー、伝搬環境測定、等で用いられる技術であり、アンテナアレイで受信する電波の到来方向と電力を高精度に推定するためのものである。この到来方向推定技術が、電波源を設置した上での伝搬環境測定に用いられる場合、その電波源にはしばしばオムニ（無指向性）アンテナが使用される。例えば非特許文献６にそのような例が示されている。

国際公開第２００８／０９０８３６号 特開２００６−２４５９８６号公報 特開２０００−１６５９５９号公報 米国特許出願公開第２００７／０２０５９４３号明細書

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室内でのミリ波システムにおいて、直接波が遮蔽された場合に反射波で無線伝送を継続する場合には、以下の問題が生じる。

使用する波（直接波、反射波）を切り替える際、伝送断の時間を短くすることが望ましく、例えば、リアルタイム性が要求される非圧縮画像伝送では、特に強い要求となる。一方、反射波を利用する場合には、受信強度を高めるためにアンテナビーム幅を狭くしてアンテナの指向性利得を高くする必要がある。

ところが、ビーム幅が狭ければ狭いほど探索する方向（ステップ）が増える。このため、ビーム方向を探索し、最適なビーム方向を設定するための時間がかかるので、伝送断の時間が長くなってしまう。そこで、このような場合にも伝送断の時間を短くできるビーム方向の設定方法が強く望まれている。なお、データをバッファリングできる装置であっても、伝送断の時間が長くなると、非常に大きなメモリが必要となり実用的ではない。

通信機と通信機の間の伝搬路の特性は、チャネル応答行列で表現される。このチャネル応答行列が求まれば、特異値分解（ＳＶＤ: Ｓｉｎｇｕｌａｒ−Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、最もよい送受信機のアンテナ設定の組合せ（以下ではアンテナ設定対と呼ぶ）が求まることが知られている。しかし一方でＳＶＤは複雑で処理時間が長いため、例えば、高速性が要求される非圧縮画像伝送装置に実装することは困難である。

このため、例えば特許文献４には、ユニタリ行列（例えばアダマール行列）をアンテナアレイの位相として加え、送信機のアンテナアレイのトレーニングと、受信機のアンテナアレイのトレーニングを繰り返し、最も信号強度が強くなる最適ＡＷＶ（アレイ重みベクトル）を求める方法が開示されている。この方法では、ＳＶＤに比べ時間が短縮できるものの、送受信の切り替えを繰り返し行うために、最適なＡＷＶ組合せを求めるまでに所定の時間がかかっていた。

また非特許文献５には、ビーム解像度を徐々に上げながら送受のビーム方向（アンテナ設定）を最適化する技術が開示されている。しかしこのような技術においても、送受信の切り替えを繰り返し行いながら多数の送受のビーム方向（アンテナ設定）の組合せについて通信品質の測定を行う必要があり、最適なビーム組合せを求めるのに多大な時間が必要であった。

また同文献において、最も低い解像度のビームとして、擬似オムニ（擬似無指向性）パターンという概念が呈示されている。この擬似オムニパターンとは、完全なオムニ（無指向性）ではないものの、送受信機周辺の空間のうち非常に広い方向にわたりほぼ一定のアンテナ利得を有するパターンを指す。アンテナアレイにおいては完全なオムニパターンを得ることが困難な場合が多いため、この擬似オムニパターンで代用される場合が多い。さらにミリ波帯においては、良好な擬似オムニパターンを得ることも困難な場合がある。ここで、良好な擬似オムニパターンとは、広い、もしくは所望の、角度範囲に渡りアンテナ利得変動が十分に小さい放射パターンを指すものとする。

一般的に、初期にリンクを確立する際には、最適なアンテナ設定対を求める時間が長くても許容される。しかし、既にリンクが確立された後に伝送断が発生した際に必要となる再リンク確立には、素早い別の最適アンテナ設定対の探索が必要である。またマルチポイント通信の場合、複数のリンクの再確立が必要となり、より早い最適アンテナ設定対の探索が必要である。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、ビームフォーミングを行って無線通信を行う場合に、ビーム方向（アンテナ設定）の探索や設定にかかる時間を短縮し、伝送断が生じる時間を短くすることができる無線制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる方法は、第1及び第２の通信機を含む無線通信システムの制御方法である。ここで、前記第１の通信機は、送信アンテナ設定を変更することによって第１の送信アンテナの送信ビーム方向を制御でき、受信アンテナ設定を変更することによって第１の受信アンテナの受信ビーム方向を制御できるよう構成されている。また、前記第２の通信機は、送信アンテナ設定を変更することによって第２の送信アンテナの送信ビーム方向を制御でき、受信アンテナ設定を変更することによって第２の受信アンテナの受信ビーム方向を制御できるよう構成されている。本態様にかかる方法は、以下のステップ（ａ）〜（ｋ）を含む。
（ａ）：前記第１の送信アンテナのアンテナ設定を変更しながら、前記第１の送信アンテナからトレーニング信号を送信すること、
（ｂ）：前記第２の受信アンテナに固定ビームパターンを設定した状態で、前記第２の受信アンテナにおいて前記トレーニング信号を受信すること、
（ｃ）：前記ステップ（ｂ）におけるトレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第１の送信アンテナのアンテナ設定と前記第２の受信アンテナの受信信号特性の関係を記述したデータ列を取得すること、
（ｄ）：前記データ列を用いて、前記第１の送信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補を決定すること、
（ｅ）：前記第１の送信アンテナと前記第２の受信アンテナを用いて行った前記ステップ（ａ）乃至（ｄ）を、前記第２の送信アンテナと前記第１の受信アンテナの組合せについて行うことにより、前記第２の送信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補を決定すること、
（ｆ）：前記第１の送信アンテナに固定ビームパターンを設定した状態で、前記第１の送信アンテナからトレーニング信号を送信すること、
（ｇ）：前記第２の受信アンテナのアンテナ設定を変更しながら、前記第２の受信アンテナにおいて前記トレーニング信号を受信すること、
（ｈ）：前記ステップ（ｇ）におけるトレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第２の受信アンテナのアンテナ設定と受信信号特性の関係を記述したデータ列を取得すること、
（ｉ）：前記データ列を用いて、前記第２の受信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補を決定すること、
（ｊ）：前記第１の送信アンテナと前記第２の受信アンテナを用いて行った前記ステップ（ｆ）乃至（ｉ）を、前記第２の送信アンテナと前記第１の受信アンテナの組合せ、について行うことにより、前記第1の受信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補を決定すること、
（ｋ）：前記第１の送信アンテナ設定候補と前記第２の受信アンテナ設定候補の組合せ、及び前記第１の受信アンテナ設定候補と前記第２の送信アンテナ設定候補の組合せを、前記第１及び第２の通信機の間の通信に利用すること。

本発明の第２の態様は、第１及び第２の通信機を含む無線通信システムに関する。前記第１の通信機は、第１の送信アンテナから無線信号を送信でき、第１の受信アンテナによって無線信号を受信できるよう構成されている。前記第２の通信機は、第２の送信アンテナから無線信号を送信でき、第２の受信アンテナによって無線信号を受信できるよう構成されている。また、前記第１及び第２の通信機は、無線通信に利用する送信及び受信アンテナ設定候補の決定処理を協調して行うよう構成されている。当該決定処理は、以下の処理（ａ）〜（ｋ）を含む。
（ａ）：前記第１の送信アンテナのアンテナ設定を変更することによって送信ビーム方向を変化させながら、前記第１の送信アンテナからトレーニング信号を送信すること。
（ｂ）：前記第２の受信アンテナに固定ビームパターンを設定した状態で、前記第２の受信アンテナにおいて前記トレーニング信号を受信すること、
（ｃ）：前記処理（ｂ）におけるトレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第１の送信アンテナのアンテナ設定と前記第２の受信アンテナの受信信号特性の関係を記述したデータ列を取得すること、
（ｄ）：前記データ列を用いて、前記第１の送信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補を決定すること、
（ｅ）：前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補を決定するための前記処理（ａ）乃至（ｄ）と同様の処理を、前記第２の送信アンテナと前記第１の受信アンテナの組合せについて行うことにより、前記第２の送信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの送信アンテナ設定候補を決定すること、
（ｆ）：前記第１の送信アンテナに固定ビームパターンを設定した状態で、前記第１の送信アンテナからトレーニング信号を送信すること、
（ｇ）：前記第２の受信アンテナのアンテナ設定を変更することによって受信ビーム方向を変化させながら、前記第２の受信アンテナにおいて前記トレーニング信号を受信すること、
（ｈ）：前記処理（ｇ）におけるトレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第２の受信アンテナのアンテナ設定と受信信号特性の関係を記述したデータ列を取得すること、
（ｉ）：前記処理（ｈ）において取得された前記データ列を用いて、前記第２の受信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補を決定すること、
（ｊ）：前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補を決定するための前記処理（ｆ）乃至（ｉ）と同様の処理を、前記第２の送信アンテナと前記第１の受信アンテナの組合せについて行うことにより、前記第１の受信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補を決定すること、
（ｋ）：前記第１の送信アンテナ設定候補と前記第２の受信アンテナ設定候補の組合せ、及び前記第１の受信アンテナ設定候補と前記第２の送信アンテナ設定候補の組合せを、前記第１及び第２の通信機の間の通信に利用すること。

本発明の第３の態様は、相手装置との間で無線通信を行う無線通信装置に関する。当該無線通信装置は、送信アンテナ設定制御部、受信アンテナ設定制御部、及び処理部を有する。前記送信アンテナ設定制御部は、送信アンテナ設定を変更することによって第１の送信アンテナの送信ビーム方向を制御する。前記受信アンテナ設定制御部は、受信アンテナ設定を変更することによって第１の受信アンテナの受信ビーム方向を制御する。前記処理部は、前記相手装置との無線通信に利用する送信及び受信アンテナ設定候補の決定処理を前記相手装置と協調して行う。ここで、前記決定処理は、以下の処理（ａ）〜（ｃ）を含む。
（ａ）： （i）前記無線通信装置が送信アンテナ設定を変更することで送信ビーム方向を変化させながら第１のトレーニング信号を送信するとともに、前記相手装置が受信ビームパターンを固定した状態で前記第１のトレーニング信号を受信する第１のトレーニング、及び（ii）前記相手装置が送信ビームパターンを固定して第２のトレーニング信号を送信するとともに、前記無線通信装置が受信ンテナ設定を変更することで受信ビーム方向を変化させながら前記第２のトレーニング信号を受信する第２のトレーニング、のうち少なくとも一方のトレーニングを行うことで、前記無線通信装置の送信時に使用するための少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補、及び前記無線通信装置の受信時に使用するための少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補を決定すること、
（ｂ）： （i）前記相手装置が送信アンテナ設定を変更することで送信ビーム方向を送信ビーム方向を変化させながら第３のトレーニング信号を送信し、前記無線通信装置が受信ビームパターンを固定した状態で前記第３のトレーニング信号を受信する第３のトレーニング、及び（ii）前記無線通信装置が送信ビームパターンを固定して第４のトレーニング信号を送信し、前記相手装置が受信ンテナ設定を変更することで受信ビーム方向を変化させながら前記第４のトレーニング信号を受信する第４のトレーニング、のうち少なくとも一方のトレーニングを行うことで、前記相手装置の送信時に使用するための少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補、及び前記相手装置の受信時に使用するための少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補を決定すること、及び
（ｃ）前記第１の送信アンテナ設定候補と前記第２の受信アンテナ設定候補の組み合わせ、及び前記第１の受信アンテナ設定候補と前記第２の送信アンテナ設定候補の組合せを、前記無線通信装置および前記相手装置の間の無線通信に適用すること。

本発明の第４の態様は、第１の通信機と第２の通信機とで無線通信を行う無線通信システムの制御方法に関する。当該方法は、以下のステップ(i)〜(iii)を含む。
(i)前記第１の通信機がビーム方向を走査して第１のトレーニング信号を送信し、前記第２の通信機が固定されたビームパターンで前記第１のトレーニング信号を受信することにより、前記第１の通信機の送信ビーム候補を選ぶこと、
(ii)前記第１の通信機が固定されたビームパターンで第２のトレーニング信号を送信し、前記第２の通信機がビーム方向を走査して前記第２のトレーニング信号を受信することにより、前記第２の通信機の受信ビーム候補を選ぶこと、及び
(iii)前記送信ビーム候補と前記受信ビーム候補を組み合わせるトレーニングを実施すること。

本発明の第５の態様は、第１の通信機と第２の通信機とで無線通信を行う無線通信システムに関する。前記第１及び第２の通信機は、以下のステップ(i)〜（iii）を含む制御方法を協調して行うよう構成されている。
(i)前記第１の通信機がビーム方向を走査して第１のトレーニング信号を送信し、前記第２の通信機が固定されたビームパターンで前記第１のトレーニング信号を受信すること、
(ii)前記第１の通信機が固定されたビームパターンで第２のトレーニング信号を送信し、前記第２の通信機がビーム方向を走査して前記第２のトレーニング信号を受信すること、及び
(iii) 前記第１のトレーニング信号の送受に基づき選ばれた送信ビーム候補と前記第２のトレーニング信号の送受に基づき選ばれた受信ビーム候補とを組み合わせること。

上述した本発明の各態様によれば、ビームフォーミングを行って無線通信を行う場合に、通信品質が良いビーム方向を短時間で探索および設定することが可能になる。

本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの通信機の動作を示したシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの通信機の動作を示したシーケンス図である。 本発明を適用可能な、ビームフォーミングで用いる装置構成の一例を示した図である。 ２つの通信機で構成された無線通信システムを説明するための概略図である。 本発明を適用可能な、ビームフォーミングで用いる装置構成の一例を示した図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順における遷移を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る無線制御手順における遷移を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る無線制御手順における遷移を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る無線制御手順における遷移を示す図である。 本発明の第５の実施の形態に係る無線制御手順における遷移を示す図である。 本発明の第６の実施の形態に係る無線制御手順における遷移を示す図である。 本発明が適用される伝搬環境の一例を示す平面図である。 本発明が適用される伝搬環境の一例を示す平面図である。 本発明の制御手順の過程において取得する、アンテナ設定と通信品質の関係を記述したデータ列の一例を示した表である。 本発明の制御手順の過程において取得する、アンテナ設定、ビーム方向、通信品質の間の関係を記述したデータ列の一例を示した表である。 本発明の制御手順の過程において取得する、ビーム方向と通信品質の関係を示したグラフの一例である。 本発明の制御手順の過程において取得する、アンテナ設定候補の一例を示した表である。 本発明の制御手順の過程において取得する、アンテナ設定対リストの一例を示した表である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの通信機の動作を示したシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの通信機の動作を示したシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの通信機の動作を示したシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において、無線通信の遮蔽があった場合の通信機の動作を示したシーケンス図である。 本発明の第７の実施の形態に係る無線制御手順において、通信機の動作を部分的に示したシーケンス図である。 本発明の第７の実施の形態に係る無線制御手順において、通信機の動作を部分的に示したシーケンス図である。 本発明の第８の実施の形態に係る無線制御手順において、通信機の動作を部分的に示したシーケンス図である。 本発明の第８の実施の形態に係る無線制御手順において、通信機の動作を部分的に示したシーケンス図である。 本発明の第９の実施の形態に係る無線制御手順において、通信機の動作を部分的に示したシーケンス図である。 本発明の第１０の実施の形態に係る無線制御手順において、通信機の動作を部分的に示したシーケンス図である。 本発明の第１１の実施の形態に係る無線制御手順において無線通信を行うまでの通信機の動作を示したシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において、無線信号の局所的な反射に起因して伝搬路ができた場合の電波伝搬の様子を説明する図である（遮蔽のない場合）。 本発明の第１の実施の形態に係る無線制御手順において、無線信号の局所的な反射に起因して伝搬路ができた場合の電波伝搬の様子を説明する図である（人体による遮蔽がおきた場合）。 広角アンテナを用いたシステムの構成を示す図である。 広角アンテナを用いたシステムの室内における遅延プロファイルの例である。

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

＜第１の実施の形態＞
本実施の形態にかかる無線通信システムは、ビームフォーミングのための指向性制御アンテナを有する送受信機４００及び５００を含む。送受信機４００及び５００が有する指向性制御アンテナの指向性制御機構は特に限定されない。例えば、送受信機４００及び５００が有する指向性制御アンテナは、フェーズドアレイアンテナ、セクタ切替アンテナ、又は機械式可動アンテナとしてもよい。

図２に、指向性制御アンテナとしてフェーズドアレイアンテナを有する送受信機４００の構成の一例を示す（動作の説明に不要な回路を除く）。Ｍ個の送信放射素子、Ｎ個の受信放射素子、それぞれがアンテナアレイを構成する。送信機４０１には、送信回路４０３があり、外部からデータが入力される。送信回路４０３の出力はＭ分岐され、アンテナ設定回路４０４に入力される。フェーズドアレイアンテナの場合、アンテナ設定回路４０４は、ＡＷＶ（アレイ重みベクトル）制御回路４０４−１〜Ｍから構成される。ここで各々の信号は、その振幅および位相もしくは何れか一方が変えられ、最終的には放射素子４０５−１〜Ｍからなる送信アンテナアレイを通して出力される。ＡＷＶ制御回路４０４−１〜Ｍは、例えばアナログ移相器と可変利得増幅器の直列接続により実現でき、この場合には信号の振幅及び位相の双方が連続的に制御される。またＡＷＶ制御回路４０４−１〜Ｍをデジタル移相器で実現した場合には、信号の位相のみが離散的に制御されることになる。

また処理・演算回路４０６は、制御回路４０７を通して、アンテナ設定回路４０４の設定を指示する。各信号に与えられる振幅および位相もしくは何れか一方の変化によって、送信機から発射されるビームの方向、幅などを制御することが可能となる。

一方、受信機４０２では送信機４０１と逆の構成がとられている。放射素子４１１−１〜Ｎからなる受信アンテナアレイによって受信された信号は、ＡＷＶ制御回路４１０−１〜Ｎで振幅および位相もしくは何れか一方が調整されてから合成され、受信回路４０９を経て、外部にデータが出力される。送信機４０１と同様に、処理・演算回路４０６によって、各ＡＷＶ制御回路４１０−１〜Ｎの振幅および位相もしくは何れか一方が制御される。

図３は、図２に示した構成の送受信機２つ（４００及び５００）で構成された無線通信システムの概念図である。送受信機５００の送信放射素子はＫ個、受信放射素子はＬ個としてある。

図２及び図３では、指向性制御アンテナとして、フェーズドアレイアンテナを搭載した通信機の構成例を示したが、指向性制御アンテナとして別の種類のアンテナを搭載した通信機も知られている。図４は、指向性制御アンテナとしてセクタ切替アンテナを搭載した送受信機４００の構成例である。この場合、送信放射素子４１５−１〜Ｍ、受信放射素子４１７−１〜Ｎとして強い指向性を有する素子が使用され、それぞれの放射素子が異なる方向を向くように配置される。アンテナ設定回路４１４、４１６は、通常、スイッチ素子４１４−１〜Ｍ、４１６−１〜Ｎで構成される。スイッチをオンにした放射素子の放射方向にビームが形成される。従って、アンテナ設定回路４１４、４１６によりアンテナ設定を変更することによってビーム方向の制御が可能となる。他の部分の回路の動作は、図２の場合と同様である。

本実施の形態にかかる無線通信システムにおける無線制御手順の全体像を、図５に示した遷移図を用いて説明する。図５に示すＳ１２において、送受信機４００及び送受信機５００は、これらに設けられたアンテナ設定回路４０４、４１０、５０４、５１０を最適化するためのトレーニングを行う。Ｓ１３では、処理・演算回路４０６若しくは５０６又はこれら２つの回路が協同して、複数のアンテナ設定対候補（アンテナ設定対リスト）を決定・取得する。Ｓ１２及びＳ１３における複数のアンテナ設定対候補の決定方法については後述する。得られた複数のアンテナ設定対候補は、記憶回路４０８及び５０８若しくは何れか一方にデータ列として記憶される。

なお、上述したように、アンテナ設定対とは、送信アンテナに対するアンテナ設定と受信アンテナに対するアンテナ設定の組み合わせを意味する。また、アンテナ設定とは、送信アンテナ又は受信アンテナの指向性パターン（ビーム方向、ビームパターン）を規定する設定情報であればよい。例えば図２に示したように、指向性制御アンテナがフェーズドアレイアンテナである場合、アンテナ設定は、ＡＷＶとすればよい。また、例えば図４に示したように、指向性制御アンテナがセクタ切替アンテナである場合、アンテナ設定は、スイッチ素子４１４−１〜Ｍ等のＯＮ／ＯＦＦ設定とすればよい。また、例えば、アンテナ設定は、予め特定の指向性と対応付けられた識別番号でもよいし、指向性を決定するＡＷＶのようなアンテナ設定値そのものでもよい。

Ｓ１４では、Ｓ１３で得られた複数のアンテナ設定対候補の中から１つを選択し、Ｓ１５で通信を行う。Ｓ１４におけるアンテナ設定対の選択の仕方についても後述する。通信継続中においては、送受信機４００及び５００は、通信状態をモニタする。例えば送受信機５００を受信動作させた場合には、受信回路５０９又は処理・演算回路５０６において通信品質を計測することにより行えばよい。通信品質としては、例えば、受信レベル、信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）、ビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）、パケット誤り率（ＰＥＲ：Packet Error Rate）、フレーム誤り率（ＦＥＲ：Frame Error Rate）などを測定すればよい。一方、このとき送信機として動作させた送受信機４００における通信状態のモニタは、送受信機５００からの通信品質劣化警報の受信状況、受信確認応答（ＡＣＫ）の受信状況を計測することにより行えばよい。なお、通信状態のモニタの具体的手法には、公知の一般的な手法を採用すればよいため、本実施形態における詳細な説明は省略する。

通信継続中に通信途絶などの通信品質の劣化が検出された場合、送受信機４００及び５００は、記憶回路４０８及び５０８若しくは何れか一方に記録されたデータ列の中から別のアンテナ設定対を選択する（Ｓ１６）。

Ｓ１７では、新たに選択されたアンテナ設定対を用いた通信の品質が良好であるか否かを判定する。通信品質の良否は、例えば送受信機５００を受信動作させた場合には、受信回路５０９又は処理・演算回路５０６において、受信レベル、ＳＮＲ等を計測することによって判定すればよい。Ｓ１７にて通信品質が良好であると判定された場合、送受信機４００及び５００は通信状態（Ｓ１５）に復帰する。一方、Ｓ１７にて通信品質が不十分であると判定された場合、送受信機４００及び５００はＳ１６に遷移してアンテナ設定対の再選択を行う。

なお、Ｓ１５からＳ１６に遷移した際に、Ｓ１３にて取得したアンテナ設定対の全て、もしくはその一部について通信品質確認を行い、その結果通信品質の良好であったアンテナ設定対を用いて通信を再開するような形としてもよい。

記憶回路４０８及び５０８に記録されたアンテナ設定対の中から、通信状態が良好なものが見つからない場合には、トレーニング（Ｓ１２）に戻ってやり直しを行う。

続いて以下では、図５のＳ１２におけるトレーニングの手順、及びＳ１３における複数のアンテナ設定対のリストを求める手順について説明する。図１Ａ及びＢに、これらの手順の一例を簡略化したシーケンス図を示す。なお簡単化のため、図１Ａ及びＢでは送受信機４００を"通信機１"、送受信機５００を"通信機２"と表記した。以下では、図１Ａ及びＢの簡略シーケンス図と図３の無線通信システムの構成図を連動させて、手順及び動作の説明を行う。

一例として、図１１及び図１２に示すような伝搬環境を考える。図１１は通信機１から通信機２に向かってトレーニング信号が伝搬する場合を、図１２はその逆の場合を示している。この例では、通信機１及び通信機２並びに反射体６２は、壁６１に囲まれた室内（２次元）に設置されている。通信機１と通信機２の間で通信に使用可能な伝搬路が、信号１〜４で示した４経路存在するものとする。

図１ＡのステップＳ１０２−１及びＳ１０２−２は、通信機１（送受信機４００）の送信アンテナのアンテナ設定候補を決定するためのトレーニングである。先ず、Ｓ１０２−１において通信機１は送信動作を行う。このとき、通信機１の記憶回路４０８、処理演算回路４０６、制御回路４０７、アンテナ設定回路４０４は、互いに連動することによって、送信アンテナ（例えばアンテナアレイ４０５−１〜Ｍ）のアンテナ設定を変更する。これにより、通信機１は、送信アンテナアレイ４０５−１〜Ｍのビーム方向を走査する。その状態で、さらに送信回路４０３も連動する。これにより、通信機１は、送信ビーム方向を走査しながらトレーニング信号を送信する。トレーニング信号は、通信機１（送受信機４００）及び通信機２（送受信機５００）の間に存在する複数の伝搬路方向の１つと送信ビーム方向が一致した場合に、伝搬路を経て送受信機５００へと到来する。

このときＳ１０２−２において、通信機２（送受信機５００）は受信動作を行う。記憶回路５０８、処理・演算回路５０６、制御回路５１３、アンテナ設定回路５１０は、互いに連動することによって、受信アンテナ（例えばアンテナアレイ５１１−1〜Ｌ）に擬似オムニパターンを発生させる。この状態で、さらに受信回路５０９も連動する。これにより、通信機２は、固定ビームパターンで、具体的には疑似オムニパターンで、通信機１から送信されるトレーニング信号を受信する。

続いて、通信機１と通信機２の役割を交替して同様の処理を実行する。ステップＳ１０３−１及びＳ１０３−２は、通信機２（送受信機５００）の送信アンテナのアンテナ設定候補を決定するためのトレーニングである。即ち、Ｓ１０３−２において、通信機２は送信動作を行い、そのアンテナ設定を変更することによりビーム方向を走査しながらトレーニング信号を送信する。このときＳ１０３−１において、通信機１は、擬似オムニパターンを発生させた状態で通信機２からのトレーニング信号を受信する。

次に、ステップＳ１０４−１及びＳ１０４−２では、通信機２の受信アンテナのアンテナ設定候補を決定するためのトレーニングを行う。Ｓ１０４−１において、通信機１を送信動作させ、送信アンテナに擬似オムニパターンを発生させた状態でトレーニング信号を送信する。このときＳ１０４−２において、通信機２を受信動作させ、そのアンテナ設定を変更することによりビーム方向を走査しながら通信機１からのトレーニング信号を受信する。

続いて、通信機１と通信機２の役割を交替して同様の処理を実行する。即ち、ステップＳ１０５−１及びＳ１０５−２は、通信機１の受信アンテナのアンテナ設定候補を決定するためのトレーニングである。Ｓ１０５−２において、通信機２を送信動作させ、送信アンテナに擬似オムニパターンを発生させた状態でトレーニング信号を送信する。このときＳ１０５−１において、通信機１を受信動作させ、そのアンテナ設定を変更することによりビーム方向を走査しながら通信機２からのトレーニング信号を受信する。

以上のＳ１０２〜Ｓ１０５の工程において、４つのトレーニング信号の受信結果が得られた。以下では、これらの受信結果から、４つのアンテナ（通信機１、通信機２それぞれの送信アンテナ及び受信アンテナ）のアンテナ設定候補を決定する手順を述べる。

以下では先ず、Ｓ１０６−２において、Ｓ１０２−２におけるトレーニング信号の受信結果を用いて通信機１の送信アンテナのアンテナ設定候補を決定する手順を述べる。

Ｓ１０２−２におけるトレーニング信号の受信結果から、通信機１の送信アンテナのアンテナ設定（つまり、送信ビーム方向）と通信機２の受信アンテナにおける受信電力の関係を記述したデータ列を取得する。通信機１の送信アンテナのアンテナ設定は、Ｓ１０２−１におけるトレーニング信号の送信の際に、その情報要素に付加するなどして送信機１から送信機２へ送付するなどしておく。ここでアンテナ設定と受信電力の関係を記述したデータ列を取得するとしたが、受信電力以外の受信信号特性でもよい。受信電力以外の受信信号特性とは例えば、信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）などである。

図１３に、データ列の一例を示す。この例では、通信機１（送受信機４００）のアンテナ設定の識別番号と通信機２（送受信機５００）における相対受信電力の関係が記述されている。ここで相対受信電力とは、トレーニングを行った全てのアンテナ設定に対応する受信電力のうち最大のものを０ｄＢとし、その他の受信電力をそれに対する比で表現したものとする。Ｓ１０２−１におけるビーム走査の角度解像度が低い場合、このデータ列から、相対受信電力が予め決めた閾値を超えた複数（または単数）のアンテナ設定を選択し、それらを通信機１の送信アンテナのアンテナ設定候補とすればよい。あるいは、予め検出するアンテナ設定の数を決めておき、相対受信電力値が上位のものから前記設定数までのアンテナ設定を検出するようにしてもよい。これらの処理は、処理・演算回路５０６で行えばよい。検出したアンテナ設定は、必要であれば記憶回路５０８へ格納する。

ただし、Ｓ１０２−１におけるビーム走査の角度解像度が高い場合、前述のような方法では、正しく信号経路に対応したアンテナ設定を検出できない可能性がある。すなわち、高い相対受信電力に対応するビーム方向の周辺方向のアンテナ設定が相対受信電力上位のアンテナ設定となり、信号経路に対応したアンテナ設定として検出してしまう可能性がある。このような場合には、走査した送信機１の送信アンテナのビーム方向（放射角度）の情報を利用し、ピーク検出を行うとよい。そのためには、送信機１の送信アンテナのビーム方向の情報を、送信機１から送信機２へ送付しておく必要がある。この情報は、Ｓ１０２−１におけるトレーニング信号の情報要素などに付加して送付してもよいし、あるいは別途角度情報送付のためのデータを送信してもよい。この場合のデータ列は、例えば図１４のようなものになる。この例では、１２０°の角度範囲を４°の分解能でビーム方向を走査している。このようなデータ列を用いれば、図１５のようなプロファイルを作成することが可能となる。このプロファイルを用いてピーク検出を行えば、正しく信号経路に対応したアンテナ設定を検出することが可能になる。この場合も、全てのピークを検出してもよいし、予め検出するアンテナ設定の数を決めておき、相対受信電力値が上位のピークから順に前記設定数までのピークを検出するようにしてもよい。図１５に示したプロファイルは概念を示すためのものであり、実際には図１４のようなデータ列があればよい。さらに説明のためのものであるので、図１５の数値は図１４のものと必ずしも一致していない。また、アンテナ設定の識別番号がビーム方向と関連付けられている場合には、角度情報を用いずにピーク検出を行ってもよい。以上の処理は、処理・演算回路５０６で行えばよい。検出したアンテナ設定は、必要であれば記憶回路５０８へ格納する。

なおここでは説明の簡単化のため、図１１及び１２のような平面（２次元）の伝搬環境を考えている。従って図１５横軸の放射方向も１次元の量となっている。アンテナアレイの次元も１次元を想定している。しかし、本実施の形態は３次元の伝搬環境において、２次元のアンテナアレイを用いる場合にも適用できる。この場合、図１４の放射角度の列、及び図１５の横軸は２つの角度から成る２次元配列となる。

Ｓ１０６−１において、Ｓ１０３−１におけるトレーニング信号の受信結果を用いて通信機２の送信アンテナのアンテナ設定候補を決定する手順は、上記のＳ１０６−２と同様であるので省略する。すなわち、上記のＳ１０６−２の手順を通信機１と通信機２の役割を入れ替えて実行すればよい。

次に、Ｓ１０６−２において、Ｓ１０４−２におけるトレーニング信号の受信結果を用いて通信機２の受信アンテナのアンテナ設定候補を決定する手順を述べる。Ｓ１０４−２におけるトレーニング信号の受信結果から、通信機２の受信アンテナのアンテナ設定（つまり受信ビーム方向）と受信電力の関係を記述したデータ列を取得する。以下の処理は、上述したＳ１０６−２において通信機１の送信アンテナのアンテナ設定候補を決定する手順と同様である。ただし、ここでは、受信アンテナの受信ビーム方向を走査して得られたトレーニング信号の受信結果（Ｓ１０４−２）を利用する。従って、ビーム走査しているアンテナからトレーニング信号を送信する場合と異なり、アンテナ設定及びビーム方向の情報の送付の必要は無い。またピーク検出を行うために使用するビーム方向の情報は到来角度となる。

Ｓ１０６−１において、Ｓ１０５−１におけるトレーニング信号の受信結果を用いて通信機１の受信アンテナのアンテナ設定候補を決定する手順は、上記のＳ１０６−２と同様であるので省略する。すなわち、上記のＳ１０６−２の手順を通信機１と通信機２の役割を入れ替えて実行すればよい。

以上により、４つのアンテナ（通信機１、通信機２それぞれの送信アンテナ及び受信アンテナ）のアンテナ設定候補が決定された。次に、通信機１及び２は、決定したアンテナ設定候補どうしの総当りのトレーニング（Ｓ１０９からＳ１１０）を行うために必要となる情報の送受を行う。すなわち、Ｓ１０７において通信機１から通信機２へ、通信機２の送信アンテナのアンテナ設定候補、及び通信機１の受信アンテナのアンテナ設定候補の総数を送付する。同様に、Ｓ１０８において通信機２から通信機１へ、通信機１の送信アンテナのアンテナ設定候補、及び通信機２の受信アンテナのアンテナ設定候補の総数を送付する。ただし、総当りを行うアンテナ設定候補の総数が予め決まっている場合には、アンテナ設定候補総数の送受の必要はない。また、送信アンテナのアンテナ設定候補の情報は、例えば図１６に示すように、決定したアンテナ設定の識別番号とすればよい。この図は、４つのアンテナ設定を検出した場合の例である。４つのアンテナ設定は、例えばこの図のように、トレーニング信号の受信電力の順に整列しておけばよい。

Ｓ１０９では、通信機１の送信アンテナと通信機２の受信アンテナのアンテナ設定候補の間で総当りのトレーニングを行う。同様に、Ｓ１１０では、通信機２の送信アンテナと通信機１の受信アンテナのアンテナ設定候補の間で総当りのトレーニングを行う。これらの総当りのトレーニングの詳細な手順については後述する。これらのトレーニングにより、アンテナ設定候補間の正しい組み合わせ（アンテナ設定対）を見出し、さらにそれらを通信品質の良好な順序（例えば、受信電力の大きな順序）に整列する。得られた通信品質順に整列されたアンテナ設定対のデータ列を、アンテナ設定対リストと呼ぶこととする。ここで、リストが通信品質順以外の順序に整列されたとしても、本発明の範囲を逸脱するものではない。アンテナ設定対リストは、例えば図１７のようになる。

Ｓ１１１では、Ｓ１１０で取得した通信機１の受信アンテナと通信機２の送信アンテナに関するアンテナ設定対リストを、通信機１から通信機２へ送信する。同様に、Ｓ１１２では、Ｓ１０９で取得した通信機１の送信アンテナと通信機２の受信アンテナに関するアンテナ設定対リストを、通信機２から通信機１へ送信する。ただし、Ｓ１１１で送付する情報には、通信機２の送信アンテナ設定の情報が含まれればよく、伝送情報量節約の観点から、図１７のうち通信機１の受信アンテナ設定の情報は省略してもよい。同様に、Ｓ１１２で送付する情報には、通信機１の送信アンテナ設定の情報が含まれればよく、通信機２の受信アンテナ設定の情報は省略してもよい。受信したアンテナ設定対リスト、もしくはその一部は、それぞれ記憶回路４０８、５０８へ格納される。

通信機１及び通信機２は、上述した方法により記憶装置４０８及び５０８に格納されたアンテナ設定対の同じ順位のアンテナ設定を選択して通信を開始する（図５のＳ１４及びＳ１５）。例えば、Ｓ１１３において、使用するアンテナ設定順位を通信機１から通信機２へ送付すればよい。ここで送付するアンテナ設定順位は、通信機１の送信アンテナと通信機２の受信アンテナに関する順位、通信機２の送信アンテナと通信機１の受信アンテナに関する順位、の両方であってもよいし、何れか一方であってもよい。また、図中には示していないが、これらの順位の両方、もしくは何れか一方を通信機２から通信機１へ送信するようにしてもよい。また、通信に使用するアンテナ設定順位の順序を予め決めてある場合には、このような使用アンテナ設定順位の送受を省略してもよい。送受されたアンテナ設定対順位に従い、通信機１及び通信機２はアンテナ設定回路４０４、４１０、５１０、５０４の設定を行い（Ｓ１１４）、通信を開始する（Ｓ１１５）。

選択した順位のアンテナ設定対での通信が劣化し、Ｓ１１６、Ｓ１１７においてこれを検知した場合、通信機１及び通信機２は、記憶装置４０８及び５０８に格納されたアンテナ設定の中から同じ順位の別のアンテナ設定の対を選択し（図５のＳ１６）、必要に応じて通信品質を確認し（図５のＳ１７）、良好であればそのアンテナ設定対を採用し通信を再開する（Ｓ１１８及びＳ１１９）。Ｓ１１８〜Ｓ１１９は、図５の遷移図における、Ｓ１５からＳ１６の遷移、Ｓ１６からＳ１７への遷移、及びＳ１７からＳ１５への遷移に対応する。以上の処理においては、アンテナ設定対の選択は、例えばアンテナ設定対の格納順、すなわち総当りトレーニングにおける通信品質（例えば、受信電力）の順に行うとよい。なお、図１Ｂに示したＳ１１６〜Ｓ１１９は、通信機１が送信状態、通信機２が受信状態のときに通信品質の劣化が起こった場合について示している。逆に、通信機１が受信状態、通信機２が送信状態のときに通信品質の劣化が起こった場合は、通信機１と通信機２の役割を入替え、同様の処理を行えばよい。また、例えば、通信機１が送信状態、通信機２が受信状態のときに通信品質の劣化が起こった場合、通信機１の送信アンテナと通信機２の受信アンテナのアンテナ設定対のみを新しいものに入れ替えてもよいし、同時に通信機１の受信アンテナと通信機２の送信アンテナのアンテナ設定対も新しいものに入れ替えてもよい。

続いて、図１Ａ及びＢの簡略化したシーケンス図を用いて説明した動作を、より詳細に説明する。図１８Ａ〜図１８Ｃは、図１の簡略化したシーケンス図におけるトレーニング開始（Ｓ１０１）から通信開始（Ｓ１１５）までの手順をより詳細に示したシーケンス図である。以下では、図１Ａ及びＢにおいて簡略化した部分について動作を説明する。

Ｓ６０２〜Ｓ６０５の工程は、図１ＡにおけるＳ１０２の工程の手順の一例を詳細に示したものである。先ず通信機２は、受信アンテナ設定をトレーニング用の値、ここではオムニもしくは擬似オムニパターン生成用の値に設定する（Ｓ６０２−２）。通信機１は、送信アンテナ設定を変更しながら（Ｓ６０３−１）、予め定められた全てのアンテナ設定での信号送信が完了するまで（Ｓ６０５−１）、トレーニング信号の送信を繰り返す（Ｓ６０４−１）。このとき各アンテナ設定に対応する識別番号、もしくはそれと同等のものを送信しておく。通信機２は、そのトレーニング信号、及びアンテナ設定識別番号を受信する（Ｓ６０４−２）。

Ｓ６０６〜Ｓ６０９の工程は、図１ＡにおけるＳ１０３の工程の手順の一例を詳細に示したものである。これは、上記のＳ６０２〜Ｓ６０５の工程において、通信機１と通信機２の役割を入れ替えたものと同様の動作であるので、説明は省略する。

Ｓ６１０〜Ｓ６１３の工程は、図１ＡにおけるＳ１０４の工程の手順の一例を詳細に示したものである。先ず通信機１は、送信アンテナ設定をトレーニング用の値、ここではオムニもしくは擬似オムニパターン生成用の値に設定し（Ｓ６１０−１）、トレーニング信号を送出する（Ｓ６１２−１）。通信機２は、受信アンテナ設定を変更しながら（Ｓ６１１−２）、予め定められた全てのアンテナ設定での信号受信が完了するまで（Ｓ６１３−２）、トレーニング信号の受信を繰り返す（Ｓ６１２−２）。

Ｓ６１４〜Ｓ６１７の工程は、図１ＡにおけるＳ１０５の工程の手順の一例を詳細に示したものである。この工程は、上記のＳ６１０〜Ｓ６１３の工程において、通信機１と通信機２の役割を入れ替えたものと同様の動作であるので、説明は省略する。Ｓ６２０−１、Ｓ６２０−２、Ｓ６２１−１、及びＳ６２１−２は、図１ＡのＳ１０７−１、Ｓ１０７−２、Ｓ１０８−１、及びＳ１０８−２に対応する。

Ｓ６２２〜Ｓ６２６の工程は、図１ＢにおけるＳ１０９の工程の手順の一例を詳細に示したものである。この工程では、Ｓ６０２〜Ｓ６０５の工程におけるトレーニング信号の受信結果を用いてＳ６１８−２において決定した通信機１の送信アンテナ設定候補と、Ｓ６１０〜Ｓ６１３の工程におけるトレーニング信号の受信結果を用いてＳ６１９−２において決定した通信機２の受信アンテナ設定候補の間で、総当りのトレーニング（通信品質試験）を行う。

先ず通信機１は、送信アンテナ設定候補のうち１つ目のアンテナ設定（例えば、図１７におけるアンテナ設定識別番号１４）とし（Ｓ６２２−１）、トレーニング信号を送出する（Ｓ６２４−１）。通信機２は、受信アンテナ設定をＳ６１９−２において決定した設定候補（例えば、図１７におけるアンテナ設定識別番号１６、１０、２、７）に順次設定しながら（Ｓ６２３−２）、全てのアンテナ設定候補での信号受信が完了するまで（Ｓ６２５−２）、トレーニング信号の受信を繰り返す（Ｓ６２４−２）。以上の手順を、Ｓ６１８−２において決定した通信機１の全ての送信アンテナ設定候補（例えば、図１７におけるアンテナ設定識別番号１４、２０、６、２６）について終了するまで繰り返す（Ｓ６２６−１）。

Ｓ６２７〜Ｓ６３２の工程は、図１ＢにおけるＳ１１０の工程の手順の一例を詳細に示したものである。この工程では、Ｓ６０６〜Ｓ６０９の工程におけるトレーニング信号の受信結果を用いてＳ６１８−１において決定した通信機２の送信アンテナ設定候補と、Ｓ６１４〜Ｓ６１７の工程におけるトレーニング信号の受信結果を用いてＳ６１９−１において決定した通信機１の受信アンテナ設定候補の間で、総当りのトレーニング（通信品質試験）を行う。この工程は、上記のＳ６２２〜Ｓ６２６の工程において、通信機１と通信機２の役割を入れ替えたものと同様の動作であるので、説明は省略する。

ここで、Ｓ６２２〜Ｓ６２６、及びＳ６２７〜Ｓ６３２の工程において、送信・受信アンテナの全てのアンテナ設定候補の組み合わせについて総当りのトレーニング（通信品質試験）を行う目的について説明する。

Ｓ６０２〜Ｓ６２１において４つのアンテナ（通信機１、通信機２それぞれの送信、受信アンテナ）のアンテナ設定候補を決定する工程が高精度に実行可能な場合を考える。伝搬環境として、図１１、図１２に示したものを考える。これらの図に示した４つの信号は、それぞれ同じ経路を逆向きに伝搬した信号であるから、それぞれの伝搬損失はほぼ等しく、受信電力の信号間の関係は保持される。従ってアンテナ設定候補の検出・決定過程に誤差が無い場合、通信機１の送信アンテナ設定候補と通信機２の受信アンテナ設定候補を、受信電力順に組み合わせれば、通信に利用可能なアンテナ設定対を取得することができる。

しかし、擬似オムニパターンの精度が悪い、すなわち放射方向によりアンテナ利得に変動がある場合、その他の測定誤差が存在する場合などには、アンテナ設定候補の組合せにエラーが起こる可能性がある。ここでエラーとは、異なる伝搬路に対応するアンテナ設定候補同士が組み合わされてしまうことを意味する。このようなエラーが起こる確率は、先に述べたアンテナ特性の他に、伝搬環境にも依存する。例えば、２つ以上の伝搬路の伝搬損失が近い値を有する場合には発生確率が高くなる。また、アンテナ設定候補の組合せ自体は正しく行われたとしても、アンテナ設定対の順位が正しい受信電力順とは異なるものになる可能性もある。

送信・受信アンテナの全てのアンテナ設定候補の組み合わせについて総当りのトレーニング（通信品質試験）を行うことにより、上記のような問題を回避することが可能となる。また一般に、検出・決定されるアンテナ設定候補の数は、Ｓ６０２〜Ｓ６２１におけるビーム方向走査のアンテナ設定数に比較し十分小さく絞り込まれているため、総当りを行ったとしても全トレーニング時間を大幅に増大させるようなことはない。

ただし、さらに処理時間を抑制するため、アンテナ設定候補の全ての組み合わせについて通信品質の測定を行う上記手順を以下に述べるように変更してもよい。はじめに、アンテナ設定候補を決定した際の受信電力（もしくは他の通信品質）順に、アンテナ設定対を形成する。例えば、通信機１の送信アンテナ設定候補のうち受信電力順位が１位のものと、通信機２の受信アンテナ設定候補のうち受信電力順位が１位のもので対を形成する。そのように形成した複数のアンテナ設定対について通信品質のテストを行い、予め決めておいた通信品質基準を満たさないアンテナ設定対についてのみ、一旦組合せを解除する。そして、通信品質基準を満たさないために組合せを解除されたアンテナ設定候補に関して、全ての組合せについて通信品質試験を行うことにより新たなアンテナ設定対の探索を行う。この後に、上記２回の通信品質テストの結果に基づきアンテナ設定対の優先順位を改めて決定するとよい。このような方法を採ることにより、アンテナ設定候補の決定の際の測定結果に基づいて決定したアンテナ設定対のうち使用可能なものについては、改めて組合せ探索のための総当りによる通信品質測定に含める必要がなくなり、処理時間の短縮が実現できる。このような手順は、アンテナ設定候補の数が多い場合などに有効である。

次に、通信の遮断等の通信品質の劣化が発生した場合の動作について、図１９を用いて説明する。図１９は、図５のＳ１５〜Ｓ１７までの遷移過程における送受信機４００及び５００の動作を示すシーケンス図である。また以下では、送受信機４００（図１９の通信機１）が送信動作、送受信機５００（図１９の通信機２）が受信動作している場合について説明する。

通信の遮断等の障害が発生した場合、受信動作中の送受信機５００は、通信品質の劣化があったことを検知し（Ｓ７０２−２）、送受信機４００に通知する（Ｓ７０３−２）。送信動作中の送受信機４００は、通信品質の劣化通知を送受信機５００から受領するか、データ受信の成功時に送受信機５００側から通常の通信で送られてくるＡＣＫ信号が受信されないことによって、通信の遮断（もしくは通信状態の悪化）があったと認識する。このとき、送受信機４００及び５００は、それぞれが有するデータベース（アンテナ設定対リスト）から、それぞれ次候補のアンテナ設定を取得する（Ｓ７０４−１、２）。

ステップＳ７０５−１では、送受信機４００が、次候補のアンテナ設定をアンテナ設定回路４０４に設定する。同様に、ステップＳ７０５−２では、送受信機５００が、次候補のアンテナ設定をアンテナ設定回路５１０に設定する。この後、送受信機４００及び５００は、通信を再開する（Ｓ７０６−１、２）。通信再開後、送受信機５００は通信品質を確認し（Ｓ７０７−２）、良好であれば通信を継続し、良好でなければアンテナ設定の変更通知を送出する（Ｓ７０８−２）。送受信機４００は、アンテナ設定の変更通知を受領した場合又は送受信機５００からＡＣＫ信号が受信できない場合（Ｓ７０９−１）を除き、そのまま通信を継続する。もしそうでなければ、送受信機４００及び５００は、次のアンテナ設定対候補がある限り、次候補での通信を試みる（Ｓ７１０−１、２）。もし、記憶回路４０８及び５０８に記録された何れのアンテナ設定対候補でも通信品質の改善が得られず、次候補が無くなった場合、送受信機４００及び５００は、トレーニングに戻る。

本実施の形態で述べた手順は、一例に過ぎない。例えば、各工程の順序、各種処理・演算を行う通信機、並びに送受する情報の内容などには自由度があり、これらのうちいずれかが異なる場合でも本実施の形態及び本発明の範囲を逸脱するものではない。また説明においては、便宜上、複数の処理の集合を、例えば図１ＡのＳ１０４−１のように一つの工程に纏めてある。これらの工程を構成する処理の順序が、工程間で入替わるようなことがあってもよい。例えば、図１ＡのＳ１０４を構成する各処理と、Ｓ１０５を構成する各処理が時間的に交互となるような場合も、本実施の形態及び本発明の範囲を逸脱するものではない。

本実施の形態によれば、無線通信の途絶などの通信品質の劣化が発生した場合には、予め生成されている他のアンテナ設定対候補を選択することによって、速やかに通信を再開することができる。言い換えると、本実施の形態では、通信品質の劣化が発生するたびにトレーニングを改めて行う必要がないので、短時間で新しいアンテナ設定を決めることが可能になる。本実施の形態のトレーニング時間はＳ６０２〜Ｓ６２１におけるビーム方向走査のアンテナ設定数などに依存し、長くなる場合もあり得る。しかし一般に、トレーニングは通信開始前に実行されるため、通信途中での遮断からの復帰に比べて長い時間が許容されるので、支障は小さい。

また本実施の形態では、アンテナ設定対を決定するための手順として、アンテナ設定候補の各組み合わせについて総当たりの通信品質測定を行い、測定結果に基づいてアンテナ設定対を決定する具体例を示した。上述したように、擬似オムニパターンの精度が悪い、すなわち放射方向によりアンテナ利得に変動がある場合、その他の測定誤差が存在する場合などには、アンテナ設定候補の組合せにエラーが起こる可能性がある。これに対して、アンテナ設定候補間での総当りのトレーニングを行うことによって、アンテナ設定候補の検出・決定工程において擬似オムニパターンの精度が悪い場合や、その他の測定誤差が存在するような場合にも、正しい組み合わせと順位のアンテナ設定対を取得することが可能になる。

以下に、この方法が屋内のミリ波、あるいは直進性が高くなる概ね１０ＧＨｚ以上のマイクロ波で有効である理由について補足的に説明する。無線通信に供することのできる伝搬路は限られている。つまり、直接波と、壁、窓、什器などの特定の物体からの反射波である。したがって、各伝搬路の放射すべき角度、あるいは受信すべき角度は、それぞれの波（信号）によって大きく異なっている。一方、例えば２．４ＧＨｚのマイクロ波帯のような直進性の低い伝搬路を使用する場合は、多重散乱や回折による効果を考慮する必要があるため、通常は指向性のあるアンテナは用いられない。このため、概ね１０ＧＨｚ以上のマイクロ波通信及びミリ波通信と２．４ＧＨｚ程度のマイクロ波通信とでは、状況が異なる。なお、２．４ＧＨｚのマイクロ波通信の分野でも、干渉を除去することを目的として、指向性のある適応アンテナの開発例がある。しかしながら、適応型の指向性アンテナを使用する場合でも、２．４ＧＨｚ帯では回折の効果が期待できるため、直接波の角度又はそれに近い角度で良好な通信品質を確保しやすい。

ミリ波帯におけるビームフォーミングを用いた屋内通信においては、次の性質を考慮する必要がある。前述の通り、直接波以外の反射波の数は限られている。また、特定の直接波または反射波が障害物（例えば人体）によって遮られた場合でも、遮蔽された特定の波と他の波とは無相関である。従って、本実施の形態で述べたように、ミリ波通信システムでは、最も通信状態の良いビーム方向で通信を行いながら、予備のビーム方向を確保することができる。一方、概ね１０ＧＨｚ未満の周波数の場合は、多重反射や回折の通信品質に対する寄与が大きい。よって、仮に指向性のあるアンテナを用いたとしても、障害物の有無によって予備のビーム方向の伝搬状況も変化してしまう。つまり、障害物が存在しない場合には良好であった予備のビーム方向からの受信状態が、障害物の存在によって変動する可能性が高い。したがって、２．４ＧＨｚのマイクロ波通信などでは、本発明の効果を得ることが困難である。

また、ミリ波通信においては、局所的な反射による伝搬路ができることがある。その様子を図２５Ａ及びＢに示す。図２５Ａには、送受信機８１及び８２があり、ビームフォーミングでの伝搬路として直接波Ａ、局所的な反射波Ｂ、遠くの経路での反射波Ｃがあると仮定する。直接波Ａ、局所的な反射波Ｂは、例えば人体による遮蔽によって同時に遮断される可能性がある。この問題に対して特許文献１は、既に優先順位が付与されたビーム方向近傍のビーム方向には優先順位を付与しない、もしくはその優先順位を下げる技術を開示している。ここまでの説明では、アンテナ設定対に対して受信電力順（もしくは他の通信品質順）に優先順位を付与する例を示したが、この受信電力の基準に加えビーム候補（アンテナ設定候補）間の角度の関係を優先順位の付与において加味してもよい。本実施の形態においては、それぞれの通信機におけるビーム候補間の角度関係の情報が取得済みであるから、これが可能となる。

以上の説明においては、一部の工程における通信機のアンテナの放射パターンとして、オムニもしくは擬似オムニパターンを使用した。しかし、オムニもしくは擬似オムニパターンの発生が困難な場合には、他の固定ビームパターンで替えてもよい。ただし、十分広い角度範囲にわたりアンテナ利得を有するパターンを用いることが好ましい。もしアンテナの放射パターンが既知である場合には、図１ＡのＳ１０２〜Ｓ１０５において取得した受信データから固定ビームパターンのアンテナ利得の方向依存性の影響を除去する処理を追加してもよい。その際、必要であれば、固定ビームパターンのアンテナ利得の方向依存性を記述したデータ列を通信機間で送受すればよい。

以上の説明においては、２つの通信機の間におけるビームフォーミング動作を説明した。このような動作は、しばしば３つ以上の通信機から構成される系において、そのうちの２つの通信機間で行われる。この系には、ピコネットコーディネータやアクセスポイントなどと呼ばれる特別な権限を与えられた通信機が通常存在する。３つ以上の通信機のうち、どの２つの通信機の間でビームフォ−ミング動作を行うかは、通常このピコネットコーディネータやアクセスポイントと呼ばれる通信機からの命令により決定すればよい。ピコネットコーディネータやアクセスポイントは、一般の通信機からの要求を受け、この命令を発すればよい。

また本実施の形態においては、２つの通信機の間で同様の処理を役割を入替えて実行する。このとき、どちらの通信機がどちらの役割を先に行うのかについても、例えば、ピコネットコーディネータやアクセスポイントと呼ばれる通信機からの命令で決定すればよい。

また、上記の説明においては、"通信機を受信動作させる"、"オムニ（無指向性）もしくは擬似オムニ（擬似無指向性）パターンを発生させる"といった表現を用いたが、これらの処理は、通常、送受信機４００及び５００の処理・演算回路４０６及び５０６などに予め組み込まれたプログラムに従い実行すればよい。

＜第２の実施の形態＞
本発明における第２の実施の形態を、図６に示した遷移図を用いて説明する。なお本実施の形態に係る無線通信システムの構成は、例えば図３に示したものと同様とすればよい。図６のＳ１１〜Ｓ１７の各状態とこれらの間での遷移条件は、第１の実施の形態で述べた図５の同一符号のものと同様である。このため、Ｓ１１〜Ｓ１７に関する詳細な説明は省略する。

図６のＳ１８では、通信継続中の状態（Ｓ１５）から遷移して付加的なトレーニングを行う。付加トレーニングは、周期的に実行してもよいし、送受信データが存在しないアイドル期間に適宜実行してもよい。

Ｓ１８では、処理・演算回路４０６及び５０６が、複数のアンテナ設定対の候補を再計算する。処理・演算回路４０６及び５０６は、再計算によって得られた複数のアンテナ設定対によって、記憶装置４０８及び５０８内のアンテナ設定対リストを更新する（Ｓ１９）。

本実施の形態においては、予備のビーム方向（アンテナ設定）に対する状況を付加トレーニングによって周期的又は適宜調査し、アンテナ設定対リストを更新する。これにより、本実施の形態にかかる無線通信システムは、常に最新のアンテナ設定対リストを確保することができる。なお付加トレーニング（Ｓ１８）は、通信の合間に分割して行ってもよい。これにより、長い時間通信を止める必要がなくなる。また、通信が途絶した場合、または通信品質が劣化した場合には、極めて短時間での復帰が求められるが、この付加トレーニングにはそれほどの即時性は必要ないため、トレーニング時間への制約は強くない。

また、この付加トレーニングにおいては初期のトレーニングに比べても即時性の要求が弱い場合が多いので、アンテナ設定を変更することによりビーム方向を走査する際の角度分解能を上げて走査を実施してもよい。これにより、より良好な通信品質を実現するアンテナ設定対の探索が可能となる。

また、付加トレーニングにおけるビーム方向の走査は、初期トレーニングの際に求めた各アンテナ設定対に対応したビーム方向の周囲のみに限定して行ってもよい。これにより良好な通信品質を実現するアンテナ設定対の探索が、より短時間で実現可能となる。

なお上記の説明における付加トレーニングにおいては、アンテナ設定候補の決定からアンテナ設定対リストの作成まで、すなわちトレーニング全体（Ｓ１２及びＳ１３に相当する部分）を実施していた。しかし、Ｓ１３にて取得したアンテナ設定対の全て、もしくはその一部について通信品質試験を行い、その結果に基づいて、アンテナ設定対リストの更新（アンテナ設定対リスト中のアンテナ設定対の順位の入替え、一部のアンテナ設置対の削除等）を行う形としてもよい。あるいは、Ｓ１２において決定したアンテナ設定候補の全て、もしくはその一部に関し、通信機間での総当りの通信品質試験（図１ＢのＳ１０９、Ｓ１１０に相当）を行い、その結果に基づいて、アンテナ設定対リストの更新を行う形としてもよい。

また、付加トレーニングにより行われたアンテナ設定対リストの更新結果は、通信に使用中のアンテナ設定対に更新後すぐに反映させてもよいし、あるいは、次に通信品質の劣化によりＳ１５からＳ１６への遷移が起こった機会に初めて反映されるようにしてもよい。

＜第３の実施の形態＞
本発明における第３の実施の形態を、図７に示した遷移図を用いて説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムの構成は、例えば図３に示したものと同様とすればよい。また、図７のＳ１１〜Ｓ１７の各状態とこれらの間（Ｓ１６〜Ｓ１７間を除く）での遷移条件は、第１の実施の形態で述べた図５の同一符号のものと同様である。このため、Ｓ１１〜Ｓ１７に関する詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、通信の途絶などの通信品質の劣化が発生した場合、アンテナ設定対リストに記録された次候補のアンテナ設定対を選択するとともに（Ｓ１６）、その状態で微調整を行う（Ｓ２０）。この微調整とは、時間をかけずに最適ビーム（アンテナ設定）を探索する方法を指す。具体的には、アンテナ設定を僅かに変更することでビーム方向を僅かに変化させ通信品質が良くなるように調整を行えばよい。また、特許文献４に記載された"Ｂｅａｍ Ｔｒａｃｋｉｎｇ"など簡略化されたビーム探索手順を適用してもよい。また、初期のトレーニングと同様の処理を、新たに選択したアンテナ設定対に対応するビーム方向の周囲で、初期トレーニングよりも角度分解能を上げて実施してもよい。

例えば、第１の実施の形態で詳細に述べたように、大きな受信電力に対応したアンテナ設定対から小さな受信電力に対応したアンテナ設定対に順に移っていく場合、徐々に受信電力が小さくなり、精度が悪くなっていく可能性がある。そこで、遮蔽があって受信電力が小さくなった状態で、例えば受信時の利得調整を行い、最適な状態で微調整を行うことにより、高精度で安定した伝送が可能なアンテナ設定対が見出せるという効果が得られる。

＜第４の実施の形態＞
本発明における第４の実施の形態を、図８に示した遷移図を用いて説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムの構成は、例えば図３に示したものと同様とすればよい。また、図８のＳ１１〜Ｓ１７の各状態とこれらの間（Ｓ１３〜Ｓ１４間を除く）での遷移条件は、第１の実施の形態で述べた図５の同一符号のものと同様である。このため、Ｓ１１〜Ｓ１７に関する詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、Ｓ１３において一旦アンテナ設定対リストを取得後、通信開始前にリストに含まれる全て、もしくは一部のアンテナ設定対に対し微調整を行う（Ｓ２１）。微調整とは例えば、リストに含まれるアンテナ設定対に対応するビーム方向の周囲で、Ｓ１２におけるトレーニングに比較し高い角度解像度で、アンテナ設定を調整することを指す。その後、微調整を行ったアンテナ設定対リストからアンテナ設定対を選択し（Ｓ１４）、通信を開始する（Ｓ１５）。

本実施の形態によれば、アンテナ設定対リストに含まれる各アンテナ設定対を使用する際の送受信機４００及び５００の間の通信品質を向上させることができる。また、通信開始に先立って予め微調整を行うため、通信途絶が発生した後のアンテナ設定対の変更時に微調整を行う場合に比べて、通信途絶時間の短縮を図ることができる。

＜第５の実施の形態＞
本発明における第５の実施の形態を、図９に示した遷移図を用いて説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムの構成は、例えば図３に示したものと同様とすればよい。また、図９のＳ１１〜Ｓ１７の各状態とこれらの間（Ｓ１３〜Ｓ１４間、Ｓ１６〜Ｓ１７間を除く）での遷移条件は、第１の実施の形態で述べた図５の同一符号のものと同様である。このため、Ｓ１１〜Ｓ１７に関する詳細な説明は省略する。

第２乃至第４の実施の形態において第１の実施の形態に付加した手順は、それらのうち複数を同時に適用することも可能である。本実施の形態は、全ての手順（Ｓ１８及びＳ１９、Ｓ２０、Ｓ２２）を同時に付加した例である。

＜第６の実施の形態＞
本発明における第６の実施の形態を、図１０に示した遷移図を用いて説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムの構成は、例えば図３に示したものと同様とすればよい。また、図１０のＳ１１〜Ｓ１５の各状態とこれらの間（Ｓ１５〜Ｓ１１間を除く）での遷移条件は、第１の実施の形態で述べた図５の同一符号のものと同様である。このため、Ｓ１１〜Ｓ１５に関する詳細な説明は省略する。

第１乃至第５の実施の形態においては、通信中（Ｓ１５）において通信途絶や通信品質劣化が起こった場合、アンテナ設定対リストから別のアンテナ設定対を選択し（Ｓ１６）、必要であれば微調整を行い（Ｓ２０）、通信品質確認（Ｓ１７）後、通信を再開する（Ｓ１５）、としていた。しかし本実施の形態のように、アンテナ設定対リストから一つの設定対を選択し（Ｓ１４）、通信中（Ｓ１５）に通信途絶や通信品質劣化が起こった場合には再度トレーニング（Ｓ１２）を行うようにしてもよい。Ｓ１４において、アンテナ設定対リストから一つの設定対を選択する際には、Ｓ１２及びＳ１３のトレーニングにおいて最も受信電力の大きい（もしくは、他の通信品質指標が高い）設定対を選択するとよい。

この実施の形態においては、予備のアンテナ設定対を備蓄しておき、通信途絶や通信品質劣化が起こった場合には、高速にアンテナ設定対を切り替えて通信を再開できる、という効果は失われる。しかし、実施の形態１で述べたように本発明には、アンテナ設定候補の検出・決定工程において擬似オムニパターンの精度が悪い場合や、その他の測定誤差が存在するような場合にも、アンテナ設定候補間での総当りのトレーニングを行うことによって、正しい組み合わせと順位のアンテナ設定対を取得することが可能になる、というもう一つの効果がある。従って、備蓄した予備のアンテナ設定対を使用しない本実施の形態のような場合おいても、本発明は有効である。

＜第７の実施の形態＞
本発明における第７の実施の形態を、図２０Ａ〜図２０Ｂに示したシーケンス図を用いて説明する。本シーケンス図は、図１８Ａ〜図１８Ｂに示したものの変形であり、図２０Ｂの工程終了後は、図１８Ｃの工程を実行すればよい。

第１の実施の形態においては、各アンテナのアンテナ設定候補を決定するための工程（図１ＡのＳ１０２〜Ｓ１０５、図１８Ａ及びＢのＳ６０２〜Ｓ６１７）において、擬似オムニパターンを使用している。しかし、使用するアンテナの種類や構造、周波数帯などの条件によっては、所望の角度範囲にわたって擬似オムニパターンを実現することが困難な場合もある。そのような場合には、図１ＡのＳ１０２−２、Ｓ１０３−１、Ｓ１０４−１、Ｓ１０５−２の一部、もしくは全てにおいて発生させる擬似オムニパターンを、適当な複数の角度範囲に分割し、分割された各角度範囲に対して、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５の工程の一部、もしくは全てを複数回繰り返してもよい。

図２０Ａ〜図２０Ｂに示したシーケンス図は、図１ＡのＳ１０４、Ｓ１０５の工程をそれぞれ２回に分割した場合の例である。図１８Ａ〜図１８Ｂと比較すると、Ｓ６３９〜Ｓ６４２、及びＳ６４３〜Ｓ６４６の工程が付加されている。Ｓ６１０−１とＳ６３９−１で設定する２つの擬似オムニパターンで、通信機１の送信アンテナの所望の角度範囲がカバーされる。Ｓ６１９−２において通信機２の受信アンテナ設定候補を決定する際には、Ｓ６１２−２及びＳ６４１−２で取得した両方の受信信号データを使用すればよい。
同様に、Ｓ６１４−２とＳ６４３−２で設定する２つの擬似オムニパターンで、通信機２の送信アンテナの所望の角度範囲がカバーされる。Ｓ６１９−１において通信機１の受信アンテナ設定候補を決定する際には、Ｓ６１６−１及びＳ６４５−１で取得した両方の受信信号データを使用すればよい。

上述の"所望の角度範囲"とは、例えば通信に使用する全ての伝搬路を含む角度範囲（方向範囲）を意味する。このように複数の擬似オムニパターンの組合せで必要な角度範囲をカバーする方法自体は、非特許文献５に開示されている。

＜第８の実施の形態＞
本発明における第８の実施の形態を、図２１Ａ〜図２１Ｂに示したシーケンス図を用いて説明する。これらのシーケンス図は、図１８Ａ〜図１８Ｂに示したシーケンス図の変形である。図２１Ｂの工程終了後は、図１８Ｃの工程を実行すればよい。

第１の実施の形態の末尾でも述べたように、本発明を実施するに際しては、各工程の順序、各種処理・演算を行う通信機、送受する情報の内容、などには多様な自由度がある。本実施の形態は、そのような変形の一例を示すものである。以下、図２１Ａ〜図２１Ｂのシーケンス図に沿って動作を説明する。

先ず通信機２は、受信アンテナ設定をトレーニング用の値、ここではオムニもしくは擬似オムニパターン生成用の値に設定する（Ｓ６０２−２）。通信機１は、送信アンテナ設定を変更しながら（Ｓ６０３−１）、予め定められた全てのアンテナ設定での信号送信が完了するまで（Ｓ６０５−１）、トレーニング信号の送信を繰り返す（Ｓ６０４−１）。通信機２は、そのトレーニング信号を受信する（Ｓ６０４−２）。

続いて通信機２は、Ｓ６０４−２において受信した測定データを通信機１へフィードバックする（Ｓ６４７−２）。送信機１はこれを受信し（Ｓ６４７−１）、この測定データを用いて自身の送信アンテナ設定候補を決定する。

Ｓ６０６〜Ｓ６５０においては、以上の工程（Ｓ６０２〜Ｓ６４８）の手順を、通信機１と通信機２の役割を入れ替えて行う。

Ｓ６１０〜Ｓ６１３の工程は第１の実施の形態（図１８Ｂ）と全く同じであるが、本実施の形態では、その直後に通信機２が、Ｓ６１２−２で受信した測定データを用いて自身の受信アンテナ設定候補の決定処理を行うようにしている（Ｓ６５１−２）。

Ｓ６１４〜Ｓ６１９においては、以上の工程（Ｓ６１０〜Ｓ６５１）の手順を、通信機１と通信機２の役割を入れ替えて行う。

本実施の形態の場合、Ｓ６５２及びＳ６５３で送受する情報の内容も第１の実施の形態とは異なってくる。本実施の形態では、アンテナ設定候補の決定は全て各アンテナが搭載された通信機自身で行われている。従って、例えば図１６のようなアンテナ設定候補の送受の必要はない。ただし、アンテナ設定候補どうしの総当りのトレーニングを行うために、各通信機自身のアンテナ設定候補の総数を他方の通信機へ通知しておく必要がある。すなわち、Ｓ６５２において、通信機１から通信機２へ、通信機１の送信及び受信アンテナのアンテナ設定候補の総数を送付する。Ｓ６５３においては逆に、通信機２から通信機１へ、通信機２の送信及び受信アンテナのアンテナ設定候補の総数を送付する。

＜第９の実施の形態＞
本発明における第９の実施の形態を、図２２Ｃに示したシーケンス図を用いて説明する。本シーケンス図は図１８Ｃに示したシーケンス図の変形であり、図１８Ａ〜図１８Ｂ、あるいは図２０Ａ〜図２０Ｂ、あるいは図２１Ａ〜図２１Ｂ、等の工程終了後に、以下に説明する図２２Ｃの工程を実行すればよい。

第１の実施の形態における、通信機１の送信アンテナと通信機２の受信アンテナのアンテナ設定候補どうしで総当りの通信品質試験を実行する工程（図１８ＣのＳ６２２〜Ｓ６２７）においては、ひとつの送信アンテナ設定候補に対して全ての受信アンテナ設定候補を順番に組み合わせて測定（トレーニング信号の送受信）を行う工程を、全ての送信アンテナ設定候補に対して繰り返す手順としていた。これに対して本実施の形態においては、ひとつの受信アンテナ設定候補に対して全ての送信アンテナ設定候補を順番に組み合わせて測定を行う工程を、全ての受信アンテナ設定候補に対して繰り返す形式としている（図２２ＣのＳ６５４〜Ｓ６５８）。通信機１の受信アンテナと通信機２の送信アンテナのアンテナ設定候補どうしで総当りの通信品質試験を実行する工程（図２２ＣのＳ６６０〜Ｓ６３２）についても同様である。

＜第１０の実施の形態＞
本発明における第１０の実施の形態を、図２３Ｂに示したシーケンス図を用いて説明する。本シーケンス図は図１８Ｂ〜図１８Ｃに示した工程の変形であり、例えば図１８Ａに示した工程終了後に、以下に説明する図２３Ｂの工程を実行すればよい。

図１８に示した第１の実施の形態においては、Ｓ６２２〜Ｓ６３３の工程において、通信機１の送信アンテナと通信機２の受信アンテナのアンテナ設定候補どうし、及び、通信機１の受信アンテナと通信機２の送信アンテナのアンテナ設定候補どうし、で総当りの通信品質試験を実行していた。これは実施の形態１で述べたように、アンテナ設定候補の検出・決定工程において擬似オムニパターンの精度が悪い場合や、その他の測定誤差が存在するような場合、さらには近い値の伝搬損失（あるいは通信品質）を有する複数の伝搬経路が存在するような場合にも、正しい組み合わせと順位のアンテナ設定対を取得するためである。しかし逆に、良好な擬似オムニパターンが形成可能な場合、その他の測定誤差が十分小さい場合、あるいは近い値の伝搬損失（あるいは通信品質）を有する複数の伝搬経路が存在しない場合、などには、このアンテナ設定候補どうしの総当りの通信品質試験を省略することも可能である。すなわち、各アンテナのアンテナ設定候補を決定した際の受信電力（もしくは他の通信品質）が同順序の設定候補どうしで対を形成するようにすればよい。

第１の実施の形態と同様の手順により、Ｓ６１９までの工程で、各アンテナのアンテナ設定候補を決定する（Ｓ６１８、Ｓ６１９）。本実施の形態においては、総当りの通信品質試験を行わないため、アンテナ設定候補数を送受する必要はない。従って、Ｓ６６５においては、通信機１から通信機２へ、通信機２の送信アンテナ設定候補のみを送付する。同様に、Ｓ６６６においては、通信機２から通信機１へ、通信機１の送信アンテナ設定候補のみを送付すればよい。その後、通信機１から通信機２へ通信で使用するアンテナ設定対番号を通知し（Ｓ６３６）、通知された番号に従い、通信機１及び通信機２はアンテナ設定を行い（Ｓ６３７）、通信を開始する（Ｓ６３８）。Ｓ６３６におけるアンテナ設定対番号の送付は、通信機２から通信機１へ行ってもよいし、予め通信に使用するアンテナ設定対番号の順序が決められている場合には省略することも可能である。

なお、本実施の形態のように、アンテナ設定候補どうしでの総当りの通信品質試験を省略した場合、アンテナ設定の組み合わせや順序に誤りが生じる可能性を完全には否定できない。しかしながら、万が一アンテナ設定の組み合わせに誤りが起こったとしても、例えば図５のＳ１７において品質確認を行っており、上記の組合せエラーの場合にはＳ１６に遷移してアンテナ設定対の再選択が行われることになるので、通信を長時間途絶させたり完全にストップさせたりといった致命的な影響を与えることはない。ただし、このような誤りが高頻度で起こる場合には、実施の形態１で述べたようなアンテナ設定候補どうしでの総当りの通信品質試験を含む手順を適用すればよい。

＜第１１の実施の形態＞
以上の説明においては、指向性制御機能を有するアンテナを具備した通信機間での通信を想定していた。しかし本発明は、固定ビームを形成するアンテナを具備した通信機と指向性制御機能を有するアンテナを具備した通信機の通信にも適用可能である。図２４は、指向性制御機能を有するアンテナを具備した通信機（通信機１）と固定ビームを形成するアンテナを具備した通信機（通信機２）との間でビームフォーミングを行う場合のシーケンス図の一例である。

本実施の形態の場合、通信機１の送信及び受信アンテナのみのアンテナ設定候補を決定すればよい（Ｓ６０３〜Ｓ６１９）。つまり、固定ビームを形成する通信機２に関するアンテナ設定候補の決定手順は不要である。また、アンテナ設定の対を形成する必要もないので、設定候補間での総当りの品質試験工程も存在しない。

なお、本実施の形態では、Ｓ６０４−２における測定データを用いて、通信機２において通信機１の送信アンテナ設定候補を決定し（Ｓ６１８−２）、それを通信機１へフィードバックしている（Ｓ６６７）。しかし、Ｓ６０４−２における測定データを通信機１へフィードバックし、通信機１で自身の送信アンテナ設定候補を決定してもよい。

また、図２４には、通信の遮断、もしくは通信品質の劣化が起こった場合に、通信を再開するまでの手順についても記してある（Ｓ６６８〜Ｓ６７１）。本実施の形態においては、複数のアンテナ設定候補が備蓄されているため、通信の遮断もしくは通信品質の劣化を検知した場合には（Ｓ６６８〜Ｓ６６９）、備蓄リストから通信機１の別のアンテナ設定を選択・設定し（Ｓ６７０−１）、通信を再開すればよい（Ｓ６７１）。

＜第１２の実施の形態＞
第１２の実施の形態では、トレーニング及びアンテナ設定対の取得・設定を低速（狭帯域）で行い、実際の通信は比較的高速（広帯域）で行うことを特徴とする。もしくは、トレーニング及びアンテナ設定対の取得・設定の一部を低速（狭帯域）で行い、トレーニング及びアンテナ設定対の取得・設定の残部、及び実際の通信を比較的高速（広帯域）で行うことを特徴とする。それ以外の動作は、第１〜第１１の実施の形態の何れかに記載の方法を用いればよい。

ミリ波通信では、自由空間伝搬損失が大きいために、受信電力が小さいことが予想される。このため、トレーニング時に、アンテナをオムニもしくは擬似オムニパターンを発生するよう設定した場合、十分なキャリア電力対雑音電力比（ＣＮＲ；Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が得られない場合がある。したがって、受信感度のよい低速（狭帯域）を用いることで、トレーニングが可能となったり、精度が向上するなどの効果が期待できる。なおここで低速（狭帯域）を用いるとは、雑音帯域幅が小さくなるように、トレーニング信号の送信のために使用する周波数帯を狭くすること、あるいは所要ＣＮＲが小さい変調方式を採用することを意味する。なお、"所要ＣＮＲが小さい変調方式を採用すること"は、言い換えると、コンスタレーション上における信号点間距離が大きい変調方式を採用すること（通常は伝送速度が小さいこと）を意味する。なお本実施の形態では、狭いビーム幅が用いられることが前提であり、相関帯域幅が広いために低速（狭帯域）でも高速（広帯域）でも最適なビーム組合せ（アンテナ設定対）に大きな変化はない。

＜その他の実施の形態＞
第１〜１２の実施の形態の記述においては、送受信機４００及び５００が、それぞれ送信アンテナ（４０５−１〜Ｍ、又は５０５−１〜Ｋ）と受信アンテナ（４１１−１〜Ｎ、又は５１１−１〜Ｌ）を両方具備する場合について述べた。また、送受信機４００の送信アンテナ４０５−１〜Ｍと受信アンテナ４１１−１〜Ｎの間の距離と、伝搬路の距離の関係について特に仮定は置かなかった。同様に、送受信機５００の送信アンテナ５０５−１〜Ｋと受信アンテナ５１１−１〜Ｌの間の距離と、伝搬路の距離の関係についても特に仮定は置かなかった。また、各送受信機の送信アンテナと受信アンテナの構成も、一般には異なる場合を扱った。つまり、(i) 送受信機４００の送信アンテナ４０５−１〜Ｍのアンテナ設定候補を決定するためのトレーニング（Ｓ１０２）、(ii) 送受信機４００の受信アンテナ４１１−１〜Ｎのアンテナ設定候補を決定するためのトレーニング（Ｓ１０５）、(iii) 送受信機５００の送信アンテナ５０５−１〜Ｋのアンテナ設定候補を決定するためのトレーニング（Ｓ１０３）、並びに (iv) 送受信機５００の受信アンテナ５１１−１〜Ｌのアンテナ設定候補を決定するためのトレーニング（Ｓ１０４）、をそれぞれ個別に行う例を示した。

しかし、送受信機４００及び５００がアンテナアレイをひとつしか具備せず、スイッチで切り替えるなどして送信と受信のために１つのアンテナアレイを共用とする場合、第１〜第１２の実施の形態で述べた手順の作業量はおよそ半分に削減される。送受信機４００の送信アンテナ設定候補（送信ビーム方向）と受信アンテナ設定候補（受信ビーム方向）を同一とみなすことができるためである。送受信機５００の送信アンテナ設定候補（送信ビーム方向）と受信アンテナ設定候補（受信ビーム方向）についても同様である。例えば、図１Ａにおけるアンテナ設定候補を決定するためのＳ１０２〜Ｓ１０５の４工程のうち、２工程に相当するものを実行すればよくなる。実行する２工程の組み合わせは、Ｓ１０２とＳ１０３、Ｓ１０２とＳ１０４、Ｓ１０３とＳ１０５、又はＳ１０４とＳ１０５の何れかでよい。また、アンテナ設定候補どうしの総当り通信品質試験を行うＳ１０９及びＳ１１０の工程も、何れか一方に相当するものを実行すればよい。送受が必要な情報の種類も削減される。

また、送受信機４００及び５００がそれぞれ送信アンテナと受信アンテナを両方具備する場合であっても、それぞれの通信機の送信アンテナと受信アンテナの間の距離が伝搬路の距離に比較し十分に小さく、且つ、それぞれの通信機の送信アンテナと受信アンテナの構成が同一であるような場合にも、上記と同様、第１〜第１２の実施の形態で述べた手順の作業量はおよそ半分に削減される。

ところで、上述した第１〜第１２の実施の形態の説明では、通信品質という語句を用いた。通信品質は、例えば、受信レベル、信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）、ビット誤り率（ＢＥＲ）、パケット誤り率（ＰＥＲ）、フレーム誤り率（ＦＥＲ）など、通信品質を代表するものであればよく、そのうちの１つ又は複数を用いてもよい。また、通信品質の評価には、送信機４０１もしくは５０１の送信データ列に含まれるプリアンブル中の特定のデータ列を用いてもよい。

また、上述した第１〜第１２の実施の形態における送受信機４００および５００によって行われるアンテナ設定候補の生成・切替に関する制御及び演算処理は、マイクロプロセッサ等のコンピュータに送受信機制御のためのプログラムを実行させることによって実現可能である。例えば、第１の実施の形態の場合、送受信機制御プログラムを実行するコンピュータに、図１８Ａ〜Ｃ並びに図１９のシーケンス図に示した演算及び送受信制御のステップを実行させればよい。同様に、送受信機５００によって行われるアンテナ設定候補の生成・切替に関する制御及び演算処理も、マイクロプロセッサ等のコンピュータに送受信機制御のためのプログラムを実行させることによって実現可能である。例えば、第１の実施の形態の場合、送受信機制御プログラムを実行するコンピュータに、図１８Ａ〜Ｃ並びに図１９のシーケンス図に示した演算及び送受信制御のステップを実行させればよい。

また、処理・演算回路４０６及び５０６だけでなく、送信回路４０３及び５０３の一部（変調処理等）、受信回路４０９及び５０９の一部（復調処理等）、制御回路４０７及び５０７等のデジタル信号処理又は機器制御に関する構成要素は、マイクロコンピュータ又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のコンピュータによって実現してよい。また、送受信機４００及び５００には、いわゆるソフトウェア・アンテナ技術を適用してもよい。具体的には、アンテナ設定回路４０４、４１０、５０４、５１０、は、デジタルフィルタによって構成してもよく、ＤＳＰ等のコンピュータによって構成してもよい。

以上の説明においては、２つの送受信機間で通信が行われている状況を例に説明を行った。しかし、３つ以上の送受信機が通信を行う状況においても本発明は適用可能である。

さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

この出願は、２００９年１１月４日に出願された日本出願特願２００９−２５３１１８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

４００、５００ 通信機
４０１、８０１、８１、９１ 送信機
４０２、５０２、８２、９２ 受信機
４０３、５０３ 送信回路
４０４ アンテナ設定回路
４０４−１〜Ｍ、５０４−１〜Ｋ ＡＷＶ（アレイ重みベクトル）制御回路
４０５−１〜Ｍ、５０５−１〜Ｋ 送信放射素子
４０６、５０６ 処理・演算回路
４０７、５０７ 制御回路
４０８、５０８ 記憶回路
４０９、５０９ 受信回路
４１０ アンテナ設定回路
４１０−１〜Ｎ、５１０−１〜Ｌ ＡＷＶ（アレイ重みベクトル）制御回路
４１１−１〜Ｎ、５１１−１〜Ｌ 受信放射素子
４１３、５１３ 制御回路
４１４ アンテナ設定回路
４１４−１〜Ｍ スイッチ
４１５−１〜Ｍ 送信放射素子
４１６ アンテナ設定回路
４１６−１〜Ｎ スイッチ
４１７−１〜Ｎ 受信放射素子
８３ ビームパターン（イメージ）
８４、８５ 反射体
８６ 人体
６１ 壁
６２ 反射体

Claims (49)

1. 第1及び第２の通信機を含む無線通信システムの制御方法であって、
   前記第１の通信機は、送信アンテナ設定を変更することによって第１の送信アンテナの送信ビーム方向を制御でき、受信アンテナ設定を変更することによって第１の受信アンテナの受信ビーム方向を制御できるよう構成され、
   前記第２の通信機は、送信アンテナ設定を変更することによって第２の送信アンテナの送信ビーム方向を制御でき、受信アンテナ設定を変更することによって第２の受信アンテナの受信ビーム方向を制御できるよう構成され、
   前記方法は、
   （ａ）：前記第１の送信アンテナのアンテナ設定を変更しながら、前記第１の送信アンテナからトレーニング信号を送信し、
   （ｂ）：前記第２の受信アンテナに固定ビームパターンを設定した状態で、前記第２の受信アンテナにおいて前記トレーニング信号を受信し、
   （ｃ）：前記ステップ（ｂ）におけるトレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第１の送信アンテナのアンテナ設定と前記第２の受信アンテナの受信信号特性の関係を記述したデータ列を取得し、
   （ｄ）：前記データ列を用いて、前記第１の送信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補を決定し、
   （ｅ）：前記第１の送信アンテナと前記第２の受信アンテナを用いて行った前記ステップ（ａ）乃至（ｄ）を、前記第２の送信アンテナと前記第１の受信アンテナの組合せについて行うことにより、前記第２の送信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補を決定し、
   （ｆ）：前記第１の送信アンテナに固定ビームパターンを設定した状態で、前記第１の送信アンテナからトレーニング信号を送信し、
   （ｇ）：前記第２の受信アンテナのアンテナ設定を変更しながら、前記第２の受信アンテナにおいて前記トレーニング信号を受信し、
   （ｈ）：前記ステップ（ｇ）におけるトレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第２の受信アンテナのアンテナ設定と受信信号特性の関係を記述したデータ列を取得し、
   （ｉ）：前記データ列を用いて、前記第２の受信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補を決定し、
   （ｊ）：前記第１の送信アンテナと前記第２の受信アンテナを用いて行った前記ステップ（ｆ）乃至（ｉ）を、前記第２の送信アンテナと前記第１の受信アンテナの組合せ、について行うことにより、前記第１の受信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補を決定し、
   （ｋ）：前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補と前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補の間の全ての組合せ又は組合せの一部に対応する２以上の組合せについて通信品質を測定し、得られた通信品質に基づいて前記第１の送信アンテナの設定候補と前記第２の受信アンテナの設定候補の第１の組合せを少なくとも１つ決定し、
   （ｌ）前記少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補と前記少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補の間の全ての組合せ又は組合せの一部に対応する２以上の組合せについて通信品質を測定し、得られた通信品質に基づいて前記第２の送信アンテナの設定候補と前記第１の受信アンテナの設定候補の第２の組合せを少なくとも１つ決定し、
   （ｍ）：前記少なくとも１つの第１の組合せから選択された１つ及び前記少なくとも１つの第２の組合せから選択された１つを、前記第１及び第２の通信機の間の通信に利用する、
   無線通信システムの制御方法。
2. 前記ステップ（ｍ）は、アンテナ設定候補の組合せに対して通信品質の優れたものから順に優先順位を付与し、この優先順位に従って順次選択したアンテナ設定候補の組合せを用いて無線通信を行うことを備える請求項１記載の無線通信システムの制御方法。
3. 前記ステップ（ｍ）は、アンテナ設定候補の組合せに対して通信品質の優れたものから順に優先順位を付与し、その順位が最上位であるアンテナ設定候補の組合せを用いて無線通信を行うことを備える請求項１記載の無線通信システムの制御方法。
4. 前記ステップ（ｍ）は、通信中に通信品質を観測し、前記通信品質の悪化に応じて、前記優先順位に従って次順位のアンテナ設定の組合せを選択し、選択したアンテナ設定の組合せを適用して無線通信を行うことを備える請求項２に記載の無線通信システムの制御方法。
5. 前記ステップ（ａ）では前記第１の送信アンテナのアンテナ設定の変更によって前記第１の送信アンテナの送信ビーム方向を走査し、前記ステップ（ｅ）では前記第２の送信アンテナのアンテナ設定の変更によって前記第２の送信アンテナの送信ビーム方向を走査し、前記ステップ（ｇ）では前記第２の受信アンテナのアンテナ設定の変更によって前記第２の受信アンテナの受信ビーム方向を走査し、前記ステップ（ｊ）では前記第１の受信アンテナのアンテナ設定の変更によって前記第１の受信アンテナの受信ビーム方向を走査することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システムの制御方法。
6. 前記ステップ（ａ）及び（ｂ）、前記ステップ（ｅ）のうち前記ステップ（ａ）及び（ｂ）に相当する部分、前記ステップ（ｆ）及び（ｇ）、並びに前記ステップ（ｊ）のうち前記（ｆ）及び（ｇ）に相当する部分、の４つのステップ群の少なくともひとつにおいて、前記固定ビームパターンを複数に分割し、分割された各固定ビームパターンについて、前記４つのステップ群の少なくともひとつを繰り返すことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線通信システムの制御方法。
7. 前記固定ビームパターンがオムニ（無指向性）パターンもしくは擬似オムニ（擬似無指向性）パターンであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の無線通信システムの制御方法。
8. 前記ステップ（ｄ）を前記第２の通信機において行い、決定された前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補を含む情報を、前記第２の通信機から前記第１の通信機へ伝送することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の無線通信システムの制御方法。
9. 前記ステップ（ｅ）中の前記ステップ（ｄ）に相当するステップを前記第１の通信機において行い、決定された前記少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補を含む情報を、前記第１の通信機から前記第２の通信機へ伝送することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の無線通信システムの制御方法。
10. 前記ステップ（ｉ）は、決定した前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補の数を、前記第２の通信機から前記第１の通信機へ伝送するステップを含むことを特徴とする請求項８又は９記載の無線通信システムの制御方法。
11. 前記ステップ（ｊ）中の前記ステップ（ｉ）に相当するステップは、決定した前記少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補の数を、前記第１の通信機から前記第２の通信機へ伝送することを含むことを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の無線通信システムの制御方法。
12. 前記ステップ（ｂ）において受信されたトレーニング信号の受信特性、もしくは前記ステップ（ｃ）において取得されたデータ列を、前記第２の通信機から前記第１の通信機へ伝送し、前記ステップ（ｄ）を前記第１の通信機において行うことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の無線通信システムの制御方法。
13. 前記ステップ（ｅ）中の前記ステップ（ｂ）に相当するステップにおいて受信されたトレーニング信号の受信特性、もしくは前記ステップ（ｅ）中の前記ステップ（ｃ）に相当するステップにおいて取得したデータ列を、前記第１の通信機から前記第２の通信機へ伝送し、前記ステップ（ｅ）中の前記ステップ（ｄ）に相当するステップを前記第２の通信機において行うことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の無線通信システムの制御方法。
14. 前記ステップ（ｍ）は、
    前記ステップ（ｉ）において決定された前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補の数を前記第２の通信機から前記第１の通信機へ伝送するステップと、
    前記ステップ（ｅ）中の前記ステップ（ｄ）に相当するステップにおいて決定された前記少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補の数を前記第２の通信機から前記第１の通信機へ伝送するステップと、
    を備えることを特徴とする請求項１２又は１３記載の無線通信システムの制御方法。
15. 前記ステップ（ｍ）は、
    前記ステップ（ｊ）中の前記ステップ（ｉ）に相当する工程において決定された前記少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補の数を前記第１の通信機から前記第２の通信機へ伝送するステップと、
    前記ステップ（ｄ）において決定された前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補の数を前記第１の通信機から前記第２の通信機へ伝送するステップと、
    を備えることを特徴とする請求項１２又は１３記載の無線通信システムの制御方法。
16. 前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補、前記少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補、前記少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補、及び前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補のうち少なくとも１つを決定するに際して、各アンテナ設定に対応するビーム方向の情報を利用することを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の無線通信システムの制御方法。
17. 前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補、前記少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補、前記少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補、及び前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補のうち少なくとも１つを決定するに際して、各アンテナ設定に対応するビーム方向と受信信号特性の関係を記述したデータ列を作成し、そのデータ列においてピーク検出を行うことを特徴とする請求項１６記載の無線通信システムの制御方法。
18. 主としてデータ通信に用いる信号を含む電波と、これに比してデータ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が狭い電波を用い、前記データ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が狭い電波を用いてトレーニング、もしくはトレーニングの一部を行うことを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項に記載の無線通信システムの制御方法。
19. 第１の送信アンテナから無線信号を送信でき、第１の受信アンテナによって無線信号を受信できるよう構成された第１の通信機と、
    第２の送信アンテナから無線信号を送信でき、第２の受信アンテナによって無線信号を受信できるよう構成された第２の通信機と、
    前記第１の送信アンテナのアンテナ設定を変更することによって送信ビーム方向を変化させながら、前記第１の送信アンテナからトレーニング信号を送信するための第１の手段と、
    前記第２の受信アンテナに固定ビームパターンを設定した状態で、前記第２の受信アンテナにおいて前記トレーニング信号を受信するための第２の手段と、
    前記第２の手段におけるトレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第１の送信アンテナのアンテナ設定と前記第２の受信アンテナの受信信号特性の関係を記述したデータ列を取得するための第３の手段と、
    前記データ列を用いて、前記第１の送信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補を決定するための第４の手段と、
    前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補を決定するための前記第１乃至第４の手段と同様の処理を、前記第２の送信アンテナと前記第１の受信アンテナの組合せについて行うことにより、前記第２の送信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの送信アンテナ設定候補を決定するための第５の手段と、
    前記第１の送信アンテナに固定ビームパターンを設定した状態で、前記第１の送信アンテナからトレーニング信号を送信するための第６の手段と、
    前記第２の受信アンテナのアンテナ設定を変更することによって受信ビーム方向を変化させながら、前記第２の受信アンテナにおいて前記トレーニング信号を受信するための第７の手段と、
    前記第７の手段におけるトレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第２の受信アンテナのアンテナ設定と受信信号特性の関係を記述したデータ列を取得するための第８の手段と、
    前記第８の手段により取得された前記データ列を用いて、前記第２の受信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補を決定するための第９の手段と、
    前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補を決定するための前記第６乃至第９の手段と同様の処理を、前記第２の送信アンテナと前記第１の受信アンテナの組合せについて行うことにより、前記第１の受信アンテナの、通信に利用する候補となる少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補を決定するための第１０の手段と、
    前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補と前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補の間の全ての組合せ又は組合せの一部に対応する２以上の組合せについて通信品質を測定し、得られた通信品質に基づいて前記第１の送信アンテナの設定候補と前記第２の受信アンテナの設定候補の第１の組合せを少なくとも１つ決定するための第１１の手段と、
    前記少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補と前記少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補の間の全ての組合せ又は組合せの一部に対応する２以上の組合せについて通信品質を測定し、得られた通信品質に基づいて前記第２の送信アンテナの設定候補と前記第１の受信アンテナの設定候補の第２の組合せを少なくとも１つ決定するための第１２の手段と、
    前記少なくとも１つの第１の組合せから選択された１つ及び前記少なくとも１つの第２の組合せから選択された１つを、前記第１及び第２の通信機の間の通信に利用するための第１３の手段と、
    を備える無線通信システム。
20. 前記第１３の手段は、アンテナ設定候補の組合せに対して通信品質の優れたものから順に優先順位を付与し、この優先順位に従って順次選択したアンテナ設定候補の組合せを用いて無線通信を行うことを特徴とする請求項１９記載の無線通信システム。
21. 前記第１３の手段は、アンテナ設定候補の組合せに対して通信品質の優れたものから順に優先順位を付与し、その順位が最上位であるアンテナ設定候補の組合せを用いて無線通信を行うことを特徴とする請求項１９記載の無線通信システム。
22. 前記第１３の手段は、通信中に通信品質を観測し、前記通信品質の悪化に応じて、前記優先順位に従って次順位のアンテナ設定の組合せを選択し、選択したアンテナ設定の組合せを適用して無線通信を行うことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信システム。
23. 前記第１の手段は前記第１の送信アンテナのアンテナ設定の変更によって前記第１の送信アンテナの送信ビーム方向を走査し、前記第５の手段は前記第２の送信アンテナのアンテナ設定の変更によって前記第２の送信アンテナの送信ビーム方向を走査し、前記第７の手段は前記第２の受信アンテナのアンテナ設定の変更によって前記第２の受信アンテナの受信ビーム方向を走査し、前記第７の手段は前記第１の受信アンテナのアンテナ設定の変更によって前記第１の受信アンテナの受信ビーム方向を走査することを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載の無線通信システム。
24. 前記第１の手段及び第２の手段、前記第５の手段のうち前記第１の手段及び第２の手段に相当する部分、前記第６の手段及び第７の手段、前記第１０の手段のうち前記第６の手段及び第７の手段に相当する部分、の４つの手段群の少なくともひとつは、前記固定ビームパターンを複数に分割し、分割された各固定ビームパターンについて、前記４つの手段群の少なくともひとつにおける処理を繰り返すことを特徴とする請求項１９乃至２３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
25. 前記固定ビームパターンがオムニ（無指向性）パターンもしくは擬似オムニ（擬似無指向性）パターンであることを特徴とする請求項１９乃至２４の何れか１項に記載の無線通信システム。
26. 前記第４の手段は前記第２の通信機に配置され、前記第２の通信機は、決定された前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補を含む情報を前記第１の通信機へ伝送するよう構成されている請求項１９乃至２５の何れか１項に記載の無線通信システム。
27. 前記第５の手段中の前記第４の手段に相当する部分は前記第１の通信機に配置され、前記第１の通信機は、決定された前記少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補を含む情報を前記第２の通信機へ伝送するよう構成されている請求項１９乃至２６の何れか１項に記載の無線通信システム。
28. 前記第９の手段は前記第２の通信機に配置され、前記第２の通信機は、前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補の数を前記第１の通信機へ伝送するよう構成されている請求項２６又は２７記載の無線通信システム。
29. 前記第１０の手段中の前記第９の手段に相当する部分は前記第１の通信機に配置され、前記第１の通信機は、前記第１の受信アンテナ設定候補の数を前記第２の通信機へ伝送するよう構成されている請求項２６又は２７記載の無線通信システム。
30. 前記第４の手段は前記第１の通信機に配置され、
    前記第２の通信機は、前記第２の手段において受信されたトレーニング信号の受信特性、もしくは前記第３の手段において取得されたデータ列を前記第１の通信機へ伝送するよう構成されている請求項１９乃至２６の何れか１項に記載の無線通信システム。
31. 前記第５の手段中の前記第４の手段に相当する部分は前記第２の通信機に配置され、
    前記第１の通信機は、前記第５の手段中の前記第２の手段に相当する部分において受信されたトレーニング信号の受信特性、もしくは前記第５の手段中の前記第３の手段に相当する部分において取得されたデータ列を前記第２の通信機へ伝送するよう構成されている請求項１９乃至２６の何れか１項に記載の無線通信システム。
32. 前記第１３の手段は、
    前記第９の手段において決定された前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補の数を前記第２の通信機から前記第１の通信機へ伝送する手段と、
    前記第５の手段中の前記第４の手段に相当する部分において決定された前記少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補の数を前記第２の通信機から前記第１の通信機へ伝送する手段と、
    を備えることを特徴とする請求項３０又は３１記載の無線通信システム。
33. 前記第１３の手段は、
    前記第１０の手段中の前記第９の手段に相当する部分において決定された前記少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補の数を前記第１の通信機から前記第２の通信機へ伝送する手段と、
    前記第４の手段において決定された前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補の数を前記第１の通信機から前記第２の通信機へ伝送する手段と、
    を備えることを特徴とする請求項３０又は３１記載の無線通信システム。
34. 前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補、前記少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補、前記少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補、及び前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補のうち少なくとも１つを決定するに際して、各アンテナ設定に対応するビーム方向の情報を利用することを特徴とする請求項１９乃至３３の何れか１項に記載の無線通信システム。
35. 前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補、前記少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補、前記少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補、及び前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補のうち少なくとも１つを決定するに際して、各アンテナ設定に対応するビーム方向と受信信号特性の関係を記述したデータ列を作成し、そのデータ列においてピーク検出を行うことを特徴とする請求項３４記載の無線通信システム。
36. 前記第１及び第２の送信アンテナ並びに前記第１及び第２の受信アンテナの少なくとも何れか一つが、フェーズドアレイアンテナであることを特徴とする請求項１９乃至３５の何れか１項に記載の無線通信システム。
37. 前記アンテナ設定が、アレイ重みベクトルの設定であることを特徴とする請求項３６記載の無線通信システム。
38. 前記第１及び第２の送信アンテナ並びに前記第１及び第２の受信アンテナの少なくとも何れか一つが、セクタ切替アンテナであることを特徴とする請求項１９乃至３５の何れか１項に記載の無線通信システム。
39. 前記アンテナ設定が、放射素子を選択するスイッチの設定であることを特徴とする請求項３８記載の無線通信システム。
40. 前記第１及び第２の送信アンテナ並びに前記第１及び第２の受信アンテナの少なくとも何れか一つが、機械式アンテナであることを特徴とする請求項１９乃至３５の何れか１項に記載の無線通信システム。
41. 前記アンテナ設定が、アンテナ方向の機械的操作により行われることを特徴とする請求項４０記載の無線通信システム。
42. 前記受信信号特性が、受信電力、信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）、ビット誤り率（ＢＥＲ）、パケット誤り率（ＰＥＲ）、フレーム誤り率（ＦＥＲ）のうちの１つ又は複数であることを特徴とする請求項１９乃至４１の何れか１項に記載の無線通信システム。
43. 主としてデータ通信に用いる信号を含む電波と、これに比してデータ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が狭い電波を用い、前記データ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が狭い電波を用いてトレーニング、もしくはトレーニングの一部を行うことを特徴とする請求項１９乃至４２の何れか１項に記載の無線通信システム。
44. 相手装置との間で無線通信を行う無線通信装置であって、
    送信アンテナ設定を変更することによって第１の送信アンテナの送信ビーム方向を制御する送信アンテナ設定制御部と、
    受信アンテナ設定を変更することによって第１の受信アンテナの受信ビーム方向を制御する受信アンテナ設定制御部と、
    前記相手装置との無線通信に利用する送信及び受信アンテナ設定候補の決定処理を前記相手装置と協調して行う処理部と、
    を備え、
    前記送信及び受信アンテナ設定候補の決定処理は、
    （ａ）： （i）前記無線通信装置が前記第１の送信アンテナの送信アンテナ設定を変更することで送信ビーム方向を変化させながら第１のトレーニング信号を送信するとともに、前記相手装置が受信ビームパターンを固定した状態で前記第１のトレーニング信号を受信する第１のトレーニング、及び（ii）前記相手装置が送信ビームパターンを固定して第２のトレーニング信号を送信するとともに、前記無線通信装置が前記第１の受信アンテナの受信アンテナ設定を変更することで受信ビーム方向を変化させながら前記第２のトレーニング信号を受信する第２のトレーニングを行うことで、前記無線通信装置の送信時に使用するための少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補、及び前記無線通信装置の受信時に使用するための少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補を決定すること、
    （ｂ）： （i）前記相手装置が第２の送信アンテナの送信アンテナ設定を変更することで送信ビーム方向を送信ビーム方向を変化させながら第３のトレーニング信号を送信し、前記無線通信装置が受信ビームパターンを固定した状態で前記第３のトレーニング信号を受信する第３のトレーニング、及び（ii）前記無線通信装置が送信ビームパターンを固定して第４のトレーニング信号を送信し、前記相手装置が第２の受信アンテナの受信アンテナ設定を変更することで受信ビーム方向を変化させながら前記第４のトレーニング信号を受信する第４のトレーニングを行うことで、前記相手装置の送信時に使用するための少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補、及び前記相手装置の受信時に使用するための少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補を決定すること、
    （ｃ）：前記少なくとも１つの第１の送信アンテナ設定候補と前記少なくとも１つの第２の受信アンテナ設定候補の間の全ての組合せ又は組合せの一部に対応する２以上の組合せについて通信品質を測定し、得られた通信品質に基づいて前記第１の送信アンテナの設定候補と前記第２の受信アンテナの設定候補の第１の組合せを少なくとも１つ決定すること、
    （ｄ）：前記少なくとも１つの第１の受信アンテナ設定候補と前記少なくとも１つの第２の送信アンテナ設定候補の間の全ての組合せ又は組合せの一部に対応する２以上の組合せについて通信品質を測定し、得られた通信品質に基づいて前記第２の送信アンテナの設定候補と前記第１の受信アンテナの設定候補の第２の組合せを少なくとも１つ決定すること、及び
    （ｅ）：前記少なくとも１つの第１の組合せから選択された１つ及び前記少なくとも１つの第２の組合せから選択された１つを、前記無線通信装置および前記相手装置の間の無線通信に適用すること、
    を備える無線通信装置。
45. 前記処理（ｅ）は、アンテナ設定候補の組合せに対して通信品質の優れたものから順に優先順位を付与し、この優先順位に従って順次選択したアンテナ設定候補の組合せを用いて無線通信を行うことを備える請求項４４記載の無線通信装置。
46. 前記第１の送信アンテナは、前記第１の受信アンテナを兼ねる送受信共用アンテナであり、前記第２の送信アンテナは、前記第２の受信アンテナを兼ねる送受信共用アンテナである、請求項４４又は４５記載の無線通信装置。
47. 第１の通信機と第２の通信機とで無線通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
    (i)前記第１の通信機がビーム方向を走査して第１のトレーニング信号を送信し、前記第２の通信機が固定されたビームパターンで前記第１のトレーニング信号を受信することにより、前記第１の通信機の少なくとも１つの送信ビーム候補を選び、
    (ii)前記第１の通信機が固定されたビームパターンで第２のトレーニング信号を送信し、前記第２の通信機がビーム方向を走査して前記第２のトレーニング信号を受信することにより、前記第２の通信機の少なくとも１つの受信ビーム候補を選び、
    (iii)前記少なくとも１つの送信ビーム候補と前記少なくとも１つの受信ビーム候補の間の全ての組合せ又は組合せの一部に対応する２以上の組合せについて通信品質を測定し、得られた通信品質に基づいて、前記第１及び第２の通信機の間の通信に使用するための送信ビーム候補と受信ビーム候補の第１の組合せを少なくとも１つ決定する第３のトレーニングを実施する、無線通信システムの制御方法。
48. 前記固定されたビームパターンが、オムニパターン（無指向性パターン）、又は、擬似オムニパターン（擬似無指向性パターン）のいずれかである請求項４７記載の無線通信システムの制御方法。
49. 前記固定されたビームパターンが複数に分割されている、請求項４７記載の無線通信システムの制御方法。

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