JPH1198067A - 無線データ通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対等分散型の無線ネットワークで、複数の指
向性アンテナを持つ無線局が、一定周期毎に制御信号を
送信することなく、通信相手に応じた自局のアンテナを
選択できる無線データ通信方法を提供する。 【解決手段】 アイドル状態では6-2→6-6→6-7 のルー
プでアンテナのセクタを切り替えてτ時間待ち受ける。
要求信号を受信(6-2) すると許可信号を送信(6-3) して
追加データがなくなる(6-5) まで相手局からデータを受
信する(6-4) 。送信データが発生(6-6)すると周辺局−
アンテナ対応表を参照(6-8)して送信先のセクタへ選択
切替(6-9)し、要求信号を送信(6-10)してτの期間待ち
受ける(6-11)。送信先から許可信号を受信(6-12)すると
追加データが無くなる(6-14)までデータを送信する(6-1
3)。一方、許可信号が受信できなければ、送信回数が所
定回数Ｎ以下なら(6-15)すぐに要求信号を送信(6-10)
し、越える場合はランダムな遅延を持たせてから(6-16)
送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線局が複数の指
向性アンテナを持つ場合の無線データ通信方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】無線伝送速度が高速になると、受信端に
おける反射波の合成によって生じる波形ひずみの影響を
大きく受けるようになる。これを防ぐための方法の１つ
として指向性アンテナの使用が挙げられる。この場合、
ポイント−ポイント間の通信であれば単にアンテナの指
向性を相手局に向けることによって通信が可能である。
しかしながら、ポイント−マルチポイント通信あるいは
マルチポイント−マルチポイント通信の場合、相手局の
位置はデータの宛先に応じて変化するため、通信を行う
都度、アンテナの指向性をそちらに向ける制御が必要と
なる。このため、通信を行う全方向をカバーできるよう
にセクタアンテナ等の指向性アンテナを複数配置し、相
手局の位置に応じてそれらを切り替えて使用する方法が
一般的である。ここで、通信に使用するアンテナの選択
方法としては、以下のような従来技術がある。

【０００３】［従来技術１：自局送信アンテナの選択］
相手局に送信するためのアンテナを選択する方法とし
て、自局のアンテナを切り替えながら相手局が周期的に
送信する基準信号を受信し、相手局に送信する際には、
最も受信品質の良かったアンテナを使用する方法がある
（D.Buchholz,P.Odlyzko,M.Taylor,and R.White, "Wire
less in-building network architectureand protocol
s",IEEE Network Magazine,pp.31-38,Nov.1991. 以下、
参考文献［１］という）。

【０００４】［従来技術２：相手局送信アンテナの指
示］相手局も複数の指向性アンテナを持っている場合
は、相手局が上記基準信号内に使用しているアンテナの
番号を付与して送信し、そのうち最も受信品質の良かっ
た相手局のアンテナ番号を通知することによって、自局
宛に送信する際のアンテナを相手局に指定する方法があ
る（参考文献［１］）。

【０００５】［従来技術３：自局受信アンテナの通知方
法（１）］自局が複数の指向性アンテナを持っていて、
複数の相手局からの信号を受信する必要がある場合、自
局宛に信号を送信しようとしている相手局へ自局のアン
テナを向ける必要がある。また、逆に相手局は自局のア
ンテナが相手局に向いていることを知る必要がある。こ
のための方法として、チャネル上にフレーム同期信号を
送信してフレームを形成し、フレーム内の時間位置と選
択しているアンテナとの関係を自局と相手局との間で予
め定めておくことにより、自局の選択しているアンテナ
をタイミング的に知らせる方法がある。

【０００６】以上の従来技術１〜従来技術３におけるア
ンテナ選択方法の例を図１１及び図１２に示す（参考文
献［１］）。この例では無線局は親局と子局からなり、
それぞれがセクタアンテナで構成されている。これらの
図中、符号１１−１及び１２−１は親局の通信用セク
タ，符号１１−２及び１２−２は子局の通信用セクタ，
符号１１−３は子局の受信電界強度である。また、
（ａ），（ｂ），（ｃ）は何れもセクタアンテナのセク
タを表しており、符号１１−７で示される（ｘ）は任意
のセクタを意味している。

【０００７】また、チャネルは親局が基準信号１１−８
を周期的に送信することによってフレーム構成を形成し
ている。なお、図中の’ａ’，’ｂ’，’ｃ’はそれぞ
れセクタａ，ｂ，ｃのタイミングで送られる基準信号を
表している。各フレームにおいて、符号１１−４は子局
から親局へ予約信号１２−３（図１２参照）を送信する
領域（以下、「予約スロット」という）であって、親局
が受信用に選択するアンテナがそれぞれスロット位置に
よって予め決められている。つまりこの方法は、自局の
選択しているアンテナをタイミング的に知らせる方法で
あり、上述した［従来技術３］に相当する。

【０００８】また、符号１１−５で示される領域はデー
タフレームである。さらに、符号１１−６は親局から子
局に対して基準信号１１−８を送信する領域（以下、
「報知スロット」という）である。子局の通信用セクタ
１１−２に示すように、子局では自局のセクタを切り替
えてこの基準信号１１−８を受信する。一方、親局も自
局のセクタを切り替えて基準信号１１−８を送信してお
り、送信に使用したセクタはフレーム内のタイミングに
よるか，もしくは，基準信号１１−８内に情報として付
与することによって、子局が認識できる。したがって、
子局では最も受信品質の良かった基準信号１１−８を受
信電界強度が最大となるタイミング１１−９で受信した
ときの組み合わせ（即ち、親局ではセクタｃ，子局では
セクタｂ）を認識できる。そこで、子局が親局に対して
セクタｃの使用を指定することで、親局と子局との間の
通信に際して最も品質の良いアンテナの組み合わせを選
択することが可能となる（上述した［従来技術１］及び
［従来技術２］に相当）。

【０００９】次に、子局が親局へ使用セクタとしてセク
タ「ｃ」を指示するには、親局から子局へ基準信号１２
−６が送られたのち、親局が予約スロット１１−４にお
いてセクタｃで受信しているときに、予約信号１２−３
を送信するだけで良い。親局では報知スロット１１−６
のセクタｃで許可信号１２−４を送信すると共に、次の
フレームにおけるデータフレーム１１−５の受信セクタ
を「ｃ」に設定する。一方、この間は子局ではセクタを
「ｂ」に固定すると共に、親局から許可信号１２−４を
受け取ったならばデータパケット１２−５を次フレーム
のデータフレーム内で親局へ送信する。以上の動作によ
り、親局及び子局間で適切なセクタアンテナの組み合わ
せを用いた通信が可能となる。

【００１０】［従来技術４：自局受信アンテナの通知方
法（２）］また別の方法として、自局のアンテナを周期
的に切り替えると共に切替毎に呼出信号を送信し、相手
局がこの呼出信号を受信することによって、自局のアン
テナが相手局に向いていることを知らせる方法がある
（加山、“無線パケット通信におけるマルチアクセス方
式の検討”、信学全大春Ｂ−４１０，１９９４．以下、
参考文献［２］という）。

【００１１】この従来技術４におけるアンテナ選択方法
を図１３に示す。ここで、無線局は従来技術１〜従来技
術３と同様に親局と子局からなるが、本従来技術におけ
るアンテナは親局のみがセクタ化されているとする。な
お、図中、符号１３−１は親局の通信用セクタ，符号１
３−２は子局の受信電界強度である。さて、親局は、デ
ータのやり取りをしていない場合、各セクタから周期的
に呼出信号１３−３を送信して子局からのアクセスを待
ち受ける。子局は送信パケットが生じた場合に呼出信号
１３−３を受信し、その受信電界強度がスレッショルド
１３−４を越えた時点で親局へ予約信号１３−５を送信
する。親局は予約信号１３−５を受信した場合（この場
合、セクタｂ）に、セクタの切替を停止して許可信号１
３−６を子局へ送信し、引き続きセクタｂで子局からの
データパケット１３−７を待ち受ける。一方、子局は許
可信号１３−６を受信した後、データパケット１３−７
の送信を行う。そして、これら一連の動作によって適切
な親局のアンテナが選択される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来技
術１〜従来技術４は主に集中制御型の無線ネットワーク
ヘの適用が考慮されている。このため、これら従来技術
における基準信号，フレーム同期信号または呼出信号は
基地局（親局）から送信されるようになっており、端末
局（子局）がこれら信号に同期して無線チャネルヘのア
クセスを行うといった形態が一般的である。

【００１３】ところで、対等分散型の無線ネットワーク
を考えた場合、これら従来技術を用いて各局がアンテナ
選択を行うためには、全ての無線局がそれぞれこれらの
制御信号を一定周期で送信する必要がある。一方、任意
の無線局は複数の無線局からの信号を同時に待ち受ける
必要があることから、各無線局間は同一の無線周波数を
使用することになる。しかしながら、全ての局から周期
的な制御信号を出すことは無線リソースの観点から非常
に非効率的であり、スループットを低下させる要因とな
る。

【００１４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、対等分散型の無線ネットワークにお
いて、複数の指向性アンテナを持つ無線局が、一定周期
毎に制御信号を送信することなく、通信相手に応じた自
局のアンテナを選択することの可能な無線データ通信方
法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、第１の無線局と第２の無
線局の間で行われる無線データ通信であって、前記第１
の無線局は複数の指向性アンテナで構成されるアンテナ
を有するとともに、前記第２の無線局と無線データ通信
を行う際は前記複数の指向性アンテナのうちの１つを選
択して通信を行う無線データ通信において、前記第１の
無線局は、データの送受を行っていない間、前記複数の
指向性アンテナを一定間隔で順次切り替えて前記第２の
無線局からの要求信号を待ち受け、前記第２の無線局
は、前記第１の無線局宛のデータが発生した場合に、前
記第１の無線局に対して前記要求信号を送信し、前記第
１の無線局から前記要求信号に対する許可信号が受信さ
れない間は、前記第１の無線局における前記指向性アン
テナの切替間隔と同一の間隔で前記要求信号を再送し、
前記第１の無線局は、前記要求信号を受信できる状態と
なった時点で、前記指向性アンテナの切り替えを停止
し、前記第２の無線局に対して前記許可信号を送信し、
前記第２の無線局は、前記許可信号を受信した後に前記
第１の無線局に対してデータを送信することを特徴とし
ている。

【００１６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記第２の無線局において、前記要
求信号の送信回数が予め定められた回数に達した場合
に、ランダムな遅延を持たせた後に、前記要求信号の再
送を開始することを特徴としている。

【００１７】また、請求項３記載の発明は、複数の無線
局間で行われる無線データ通信であって、前記各無線局
は複数の指向性アンテナで構成されるアンテナを有する
とともに、他の無線局と無線データ通信を行う際は前記
複数の指向性アンテナのうちの１つを選択して通信を行
う無線データ通信において、前記各無線局は、データの
送受を行っていない間、前記複数の指向性アンテナを順
次切り替えて他の無線局からの信号を待ち受け、任意の
無線局は、前記複数の指向性アンテナのうちから選択さ
れた何れかのアンテナを用いて自局の識別子を含む設定
信号を送信し、前記任意の無線局以外の他の周辺無線局
が前記設定信号を受信した際は、該設定信号を受信した
指向性アンテナを用いて該周辺無線局の識別子を含む応
答信号を前記任意の無線局へ送信し、前記任意の無線局
は、前記応答信号を受信して、前記選択された指向性ア
ンテナと該応答信号に含まれる前記周辺無線局の識別子
との対応関係を記憶し、これ以後、前記任意の無線局
は、前記設定信号を予め定められた回数だけ一定間隔で
送信する毎に前記複数の指向性アンテナを順次切り替え
ながら、切り替えられた各指向性アンテナについて該指
向性アンテナと前記周辺無線局の識別子との対応関係を
それぞれ記憶してゆき、前記任意の無線局が前記周辺無
線局ヘデータを送信する際は、該周辺無線局に対応する
指向性アンテナを前記対応関係に従って選択して通信を
行うことを特徴としている。

【００１８】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の発明において、前記周辺無線局は、前記設定信号を
受信した際に、該設定信号を受信した指向性アンテナと
該設定信号に含まれる前記任意の無線局の識別子との対
応関係を記憶し、前記任意の無線局との間で通信する際
には、該対応関係に従って該任意の無線局に対応する指
向性アンテナを選択して通信を行うことを特徴としてい
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。まず、本実施形態における
無線局の構成を図１に示す。同図に示すように、無線局
は大きく分けて端末部１−６と無線部１−７からなり、
無線部１−７はさらにアンテナ部１−１，アンテナ切替
スイッチ１−２，送受信部１−３，ベースバンド処理部
１−４及び制御部１−５からなる。

【００２０】ここで、アンテナ部１−１はｎ個のセクタ
アンテナを組み合わせて３６０度をカバーしており、本
実施形態では１２０度のセクタアンテナを３つ組み合わ
せた場合（即ち、ｎ＝３）について示している。アンテ
ナ切替スイッチ１−２は制御部１−５からの指示に従っ
て、アンテナ部１−１を構成するセクタアンテナの切替
動作を行う。送受信部（無線機）１−３は、制御部１−
５からの指示に従い、アンテナ切替スイッチ１−２との
間で授受する無線信号と、ベースバンド処理部１−４と
の間で授受するベースバンド信号との間の変換動作を行
う。制御部１−５は無線部１−７の各部を統括するもの
で、後述する送受信処理やアンテナ情報設定処理におい
て、アンテナ部１−１，アンテナ切替スイッチ１−２，
送受信部１−３，ベースバンド処理部１−４が行う以外
の全ての動作を司る。

【００２１】次に、本実施形態における無線局の配置例
と通信例を図２に示す。同図に示すように、無線局２−
１は任意の位置でランダムな向きに設置され、隣接する
無線局と通信を行う際は、通信に使用するアンテナを後
述する方法を用いて互いに選択して通信を行う。なお、
図中の符号２−２は通信中のセクタを示している。そし
て以下の説明では、まず、各無線局が周辺局に送信する
際に自局の使用すべきセクタを知っている場合（以下
「通信フェーズ」という；請求項１及び請求項２に対
応）のパケット送信方法について述べ、次いで、周辺局
とその局に送信するために使用すべきセクタの学習方法
（以下「学習フェーズ」という；請求項３及び請求項４
に対応）について述べる。

【００２２】ここで、以下の通信フェーズの説明に用い
る通信モデルを図３に示す。いま、符号３−２で示す無
線局＃２から符号３−１で示す無線局＃１にパケットを
送信する場合を考える。セクタアンテナで構成される無
線局＃１と無線局＃２の間で通信を行うためには、互い
に相手局と通信可能なセクタを組み合わせる必要があ
る。本実施形態ではこの組み合わせの一つとして、互い
に対向する無線局＃１のセクタｂと無線局＃２のセクタ
ａが選択されている場合について説明する。図３では、
送信側の無線局＃２がセクタａで送信準備をしている一
方、受信側の無線局＃１はアイドル状態である。なお、
符号３−３は選択されているセクタを表しており、ま
た、矢印で示されるセクタアンテナの切替順序３−４
は、セクタを順次切り替えて受信を行っている様子を示
している。

【００２３】次に、通信フェーズにおける送信タイムチ
ャートを図４に示す。図中、符号４−１は無線局＃１の
通信用セクタ，符号４−２は無線局＃２の通信用セクタ
である。無線局＃１と無線局＃２は当初アイドル状態で
あり、一定周期τで各セクタを切り替えている。なお、
ここではセクタ切替周期４−３（即ち、一定周期τ）を
無線局＃１と無線局＃２で同一としたが異なっていても
良い。したがって、無線局＃１と無線局＃２のセクタ数
が異なる場合にも本発明の方法を適用することができ
る。

【００２４】無線局＃２では、セクタｂに切り替えた後
に無線局＃１宛の送信パケットが発生したため（図４の
送信パケット発生タイミング４−５）、セクタａに固定
して要求信号４−４の送信を開始する。このとき、無線
局＃１のセクタは「ｂ」ではなく「ｃ」が選択されてい
るため、この要求信号４−４を受信することができず、
無線局＃２は要求信号４−４の再送を行っている。ここ
で、再送間隔をセクタの切替周期τと同じにすることに
より、無線局＃１の通信用セクタ４−１が「ｂ」の期間
において、無線局＃２からの３度目の要求信号４−４を
受信することが可能となる。この要求信号を受信した無
線局＃１は、セクタを「ｂ」に固定して無線局＃２へ許
可信号４−６を送信する。これを受信した無線局＃２は
データパケット４−７の送信を無線局＃１へ行う。そし
て、無線局＃１と無線局＃２の間でやり取りすべきデー
タが無くなった時点で、両者は再びアイドル状態となっ
て、セクタの切替動作が再開される。

【００２５】ところで、図４の場合は送信先である無線
局＃１がアイドル状態であったが、送信先がアイドル状
態でない場合はセクタの切替が停止されており、要求信
号が受信されない場合がある。この場合のタイムチャー
トの例を図５に示す。なお、図中、符号５−１は無線局
＃１の通信用セクタ，符号５−２は無線局＃２の通信用
セクタ，符号５−３はセクタ切替周期（一定周期τ）で
ある。

【００２６】同図に示されるように、無線局＃２は図４
と同様の動作で送信パケット発生タイミング５−５から
セクタａで要求信号５−４の送信を行っているが、この
とき無線局＃１は既にセクタａで他局とデータ通信を行
っており（図５のデータパケット５−８）、要求信号５
−４の受信ができない。要求信号５−４の送信間隔はセ
クタの切替間隔と同じであるため、伝送誤りが生じない
限り、相手局（無線局＃１）がアイドル状態であればセ
クタ数（本実施形態では「３」）と同じ回数の送信中
に、最低１回は自局と通信可能なセクタに受信されるこ
とになる。そこで、無線局＃２は３回まで要求信号５−
４を送信している。しかし、図５に示されるように、こ
の場合は無線局＃１から許可信号を受信できなかったた
め、無線局＃２は無線局＃１がアイドル状態ではないと
判断し、一旦ランダムな遅延，例えば平均λの指数分布
となるような遅延（図５のランダム遅延５−９）を持た
せている。その後、無線局＃２は再び要求信号５−４を
送信し、これに対応した許可信号５−６を得てデータパ
ケット５−７の送信を行っている。

【００２７】次に、本実施形態における無線局の送受信
フローを図６に示す。いま、要求信号が受信されておら
ず（ステップ６−２の判断結果が「Ｎ」）送信データも
無い（ステップ６−６の判断結果が「Ｎ」）場合は、セ
クタを切り替えてτ時間待ち受ける（ステップ６−
７）。アイドル状態ではこの動作が繰り返される。な
お、以上の処理は図４〜図５における無線局＃１及び無
線局＃２の動作に対応している。

【００２８】次に、要求信号を受信した場合（ステップ
６−２の判断結果が「Ｙ」）はこの時点でのセクタで許
可信号を送信（ステップ６−３）し、次いで、相手局か
らのデータを受信（ステップ６−４）する。このとき、
必要であれば相手局へ受信応答を返送することも可能で
ある。その後、追加して受信するデータが有る場合（ス
テップ６−５の判断結果が「Ｙ」）はデータ受信を繰り
返し、無い場合（ステップ６−５の判断結果が「Ｎ」）
はアイドル状態のループ（即ち、ステップ６−２→６−
６→６−７→６−２のループ）に戻る。なお、以上の処
理は図４〜図５における無線局＃１側の動作に対応して
いる。

【００２９】次に、送信データが発生した場合（ステッ
プ６−６の判断結果が「Ｙ」）、無線局は［表１］で示
される周辺局−アンテナ対応表を参照（ステップ６−
８）し、送信先の無線局に応じてセクタを選択して切り
替えを行う（ステップ６−９）。なお、周辺局−アンテ
ナ対応表の作成方法については図７〜図１０を参照して
後述する。そして、セクタ切替後は要求信号を送信して
（ステップ６−１０）、τの期間だけ待ち受ける（ステ
ップ６−１１）。ここで、送信先から許可信号を受信し
た場合（ステップ６−１２の判断結果が「Ｙ」）は追加
データが無くなるまで（ステップ６−１４の判断結果が
「Ｙ」）データ送信を行う（ステップ６−１３）。これ
に対し、許可信号を受信しなかった場合（ステップ６−
１２の判断結果が「Ｎ」）でかつ送信回数が予め定めら
れた回数Ｎ（Ｎはセクタ数と等しいかこれよりも大きな
値）を越えない場合（ステップ６−１５の判断結果が
「Ｎ」）は直ぐに要求信号を送信する一方で、越えてい
る場合（ステップ６−１５の判断結果が「Ｙ」）は一旦
ランダムな遅延を持たせて（ステップ６−１６）から要
求信号を送信（ステップ６−１０）する。なお、以上の
処理は図４〜図５における無線局＃２側の動作に対応し
ている。

【表１】

【００３０】次に、各無線局において［表１］に示す周
辺局−アンテナ対応表を作成する学習フェーズについて
説明する。図７は学習フェーズを説明するのに用いる通
信モデルを示したものである。この図に示すように、本
実施形態では無線局＃１（図７の符号７−１）が新たに
設置され、周辺局である無線局＃２〜無線局＃４（図７
の符号７−２〜７−４）の探索と、各周辺局と通信する
ためのセクタを決定する場合について考える。つまり、
無線局＃２が無線局＃１のセクタａの方向に存在すると
ともに無線局＃３と無線局＃４が何れも無線局＃１のセ
クタｂの方向に存在し、各無線局と通信する際はそれぞ
れ対応するセクタを用いて通信（図７の設定信号と応答
信号のやりとり７−５〜７−７）が行えるように、無線
局＃１の設定を行う方法について述べる。またこれとは
逆に、既に設置されていた周辺局が新たに設置された無
線局＃１を認識して、通信を行う際に使用するセクタを
決定するための方法についても述べる。

【００３１】図８に無線局＃１が学習フェーズにおいて
行う処理のタイムチャートを示す。図中、符号８−１〜
８−４はそれぞれ無線局＃１〜無線局＃４の通信用セク
タである。アンテナ情報（即ち、周辺局とアンテナセク
タの関係）を得ようとする無線局＃１は、間隔τで設定
信号８−５を連続送信している。このとき、無線局＃１
では設定信号８−５を３回送信する毎にセクタを切り替
えている（同図の８−１）。一方、他の無線局＃２〜＃
４はアイドル状態であり、間隔τでセクタを切り替えて
受信を行っている（同図の８−２〜８−４）。このと
き、無線局＃１がセクタａで送信した設定信号８−５が
無線局＃２のセクタｂで受信されるため、無線局＃２は
応答信号８−６を無線局＃１へ送信している。これらの
設定信号及び応答信号内にはそれぞれ発信局の識別ＩＤ
が含まれているため、無線局＃１及び無線局＃２が互い
にこれらの信号を受信した時の自局のセクタと組み合わ
せて記憶することにより、［表１］の周辺局−アンテナ
対応表が更新される。同様に、無線局＃１のセクタｂで
送信された設定信号８−５が、無線局＃３のセクタｂ及
び無線局＃４のセクタｃで受信され、それぞれの無線局
から応答信号８−８及び応答信号８−７が返されてい
る。

【００３２】次に、本実施形態における新規設置無線局
（この場合は無線局＃１）のアンテナ情報設定フローを
図９に示す。アンテナ情報を収集しようとする無線局は
まずパラメータｍを「１」に設定（ステップ９−２）
し、設定信号を送信する（ステップ９−３）。これに対
応する応答信号を受信した場合（ステップ９−４の判断
結果が「Ｙ」）は、前述した周辺局−アンテナ対応表に
無線局とセクタの組の登録（ステップ９−５）を行う。
次に、パラメータｍを「１」増加させ（ステップ９−
６）、増加後のパラメータｍの値が予め定められた値Ｋ
（図８の場合は「３」）を越えない場合（ステップ９−
７の判断結果が「Ｎ」）は、再び同セクタで設定信号を
送信する処理（ステップ９−３）に戻る。

【００３３】これに対し、パラメータｍが所定値Ｋを越
える場合（ステップ９−７の判断結果が「Ｙ」）であっ
て、全セクタについて予め定めた回数だけの探索を行っ
ていない場合（ステップ９−８の判断結果が「Ｎ」）に
はセクタを切り替え（ステップ９−９）て、上述したス
テップ９−２以降の処理を繰り返す。これに対し、既に
全セクタについて予め定めた回数（Ｋ回）の探索が行わ
れている場合（ステップ９−８の判断結果が「Ｙ」）は
学習フェーズを終了させる（ステップ９−１０）。

【００３４】一方、既設無線局である無線局＃２〜＃４
は通信フェーズであるが、図６に示した送受信フローの
処理と並行して図１０に示すアンテナ情報更新フローを
実行している。すなわち、無線局＃１から設定信号を受
信（ステップ１０−２の判断結果が「Ｙ」）した既設無
線局は、自局における［表１］の周辺局−アンテナ対応
表を検索（ステップ１０−３）する。そして、同一の無
線局とセクタの組み合わせが登録されていれば何もせず
にステップ１０−２の処理に戻るが、登録されていない
のであれば（ステップ１０−４の判断結果が「Ｎ」）、
設定信号に含まれている無線局＃１の識別ＩＤと設定信
号を受信したセクタアンテナの情報とに基づいて、周辺
局−アンテナ対応表の更新を行う（ステップ１０−
５）。次いで、各既設無線局は、受信した設定信号に対
応した応答信号を無線局＃１へ送信（ステップ１０−
６）してからステップ１０−２の処理に戻る。なお、本
実施形態では新設無線局のみが学習フェーズとなる場合
を示したが、既設無線局が一定周期毎に学習フェーズに
なって周辺局の探索を行うことも可能である。

【００３５】以上のように、本実施形態では、全ての無
線局はデータの送受が無い場合に複数の指向性アンテナ
を一定間隔で順次切り替えて他局からの信号を待ち受け
る。そして、無線局＃１への送信要求が生じた無線局＃
２は、指向性アンテナの切替間隔と同一の間隔で、無線
局＃１に対して要求信号を１回あるいは複数回送信し
て、無線局＃１がアンテナ切替の１周期以内に無線局＃
２からの要求信号を受信できるようにする。一方、無線
局＃１は要求信号を受信した場合、指向性アンテナの切
り替えを停止して許可信号を送信し、無線局＃２はこの
許可信号を受信した後にデータ信号を送信している（請
求項１に対応）。

【００３６】つまり、送信側である無線局＃２から制御
信号（要求信号）を送信し、無線局＃１がこれを元に自
局のアンテナを選択している点において、受信側である
無線局＃１からアンテナ制御に関する信号（即ち、基準
信号や呼出信号）を送信していた従来技術３及び従来技
術４とは異なっている。

【００３７】また、本実施形態では、上記要求信号の送
信回数が予め定められた回数Ｎになった場合に、要求信
号の再送を行う前に一旦ランダムな遅延を持たせてい
る。これは、宛先の無線局（即ち、無線局＃１）が他の
無線局と別のアンテナを用いて通信中である場合を考慮
して、無駄な要求信号の送信を防ぐことを目的としてい
る。なお、Ｎにはセクタ数と等しいか又はこれよりも大
きな値を用いるのが一般的である（請求項２に対応）。

【００３８】さらに、本実施形態では、周辺局に対して
送信を行う際の自局における送信アンテナの決定方法と
して、複数の指向性アンテナの内の１つのアンテナから
自局の識別子が含まれた設定信号を複数回（Ｋ回）送信
して、周辺局が設定信号を受信できるようにしている。
そして、周辺局がこの設定信号を受信した際は、設定信
号を受信したアンテナを用いて自局（即ち、周辺局）の
識別子が含まれた応答信号を返送する。これら一連の処
理を自局の全てのアンテナについて繰り返すことで、自
局と周辺局との間で互いの識別子と該識別子を受信した
ときのアンテナとが対応付けられる。したがって、今
後、自局と周辺局との間で互いに通信する必要が生じた
場合は、こうして得られた対応関係を用いれば良い。な
お、Ｋの値には一般にアンテナのセクタ数と同じかそれ
以上の値を選択する（請求項３及び請求項４に対応）。

【００３９】つまり、新たに対応関係を得ようとする無
線局の側から信号を送信し、周辺局がこの信号に応答す
ることで周辺局と送信アンテナとの対応関係を得ている
点において、既に設置されている無線局から周期的に基
準信号を受信することで対応関係を得ていた従来技術１
及び従来技術２とは異なっている。

【００４０】以上のように、本実施形態によれば、各無
線局が複数の指向性アンテナを持つ場合であっても、ア
ンテナ選択のための制御信号を一定周期で送信すること
なく、各無線局間のアンテナを選択することが可能とな
る。また、アンテナの選択に際しても、［従来技術３］
のようにタイミングによる指定を行っていないので、シ
ステムを非同期で動作させることが可能である。さら
に、宛先の無線局が別の無線局と通信中である場合も、
無駄な要求信号の送信を抑制することが可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、各無線局が複数の指向性アンテナを持つ場
合であっても、アンテナ選択のための制御信号を一定周
期で送信することなく、各無線局の間の通信に用いるア
ンテナを選択できるため、特に対等分散型の無線ネット
ワークにおいて、無駄な無線リソースの使用を抑制して
ユーザデータのスループットを改善することが可能とな
る。また、請求項２記載の発明によれば、宛先の無線局
が別の無線局と通信中であるなどによって指向性アンテ
ナの切替動作が停止状態であっても、一旦ランダムな遅
延を持たせることで、無駄な要求信号の送信回数を減ら
すことができる。また、請求項３又は４記載の発明によ
れば、アンテナの切替パターンをタイミング的に指定す
る必要がなくなるため、システムを非同期で動作させる
ことが可能となって、各無線局による自律分散制御が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態における無線局の構成を
示すブロック図である。

【図２】 同実施形態における無線局の配置例と通信例
を示す図である。

【図３】 同実施形態における通信フェーズの説明に用
いる通信モデルを示した図である。

【図４】 同実施形態における通信フェーズの送信タイ
ムチャートを示した図である。

【図５】 同実施形態において、無線局＃１が別のセク
タで通信を行っていた場合の通信フェーズの送信タイム
チャートを示した図である。

【図６】 同実施形態における無線局の送受信フローを
示したフローチャートである。

【図７】 同実施形態における学習フェーズの説明に用
いる通信モデルを示した図である。

【図８】 同実施形態におけるアンテナ情報設定時のタ
イムチャートを示した図である。

【図９】 同実施形態における新規設置無線局のアンテ
ナ情報設定フローを示したフローチャートである。

【図１０】 同実施形態における既設無線局のアンテナ
情報更新フローを示したフローチャートである。

【図１１】 従来技術１〜従来技術３における学習フェ
ーズのアンテナ選択方法を示したタイムチャートであ
る。

【図１２】 従来技術１〜従来技術３における通信フェ
ーズのアンテナ選択方法を示したタイムチャートであ
る。

【図１３】 従来技術４におけるアンテナ選択方法を示
したタイムチャートである。

【符号の説明】

１−１ アンテナ部 １−２ アンテナ切替スイッチ １−３ 送受信部 １−４ ベースバンド処理部 １−５ 制御部 １−６ 端末部 １−７ 無線部 ２−１ 無線局 ２−２ 通信中のセクタ ３−１，７−１ 無線局＃１ ３−２，７−２ 無線局＃２ ３−３ 選択されているセクタ ３−４ セクタアンテナの切替順序 ４−１，５−１，８−１ 無線局＃１の通信用セクタ ４−２，５−２，８−２ 無線局＃２の通信用セクタ ４−３，５−３ セクタ切替周期 ４−４，５−４ 要求信号 ４−５，５−５ 送信パケット発生タイミング ４−６，５−６ 許可信号 ４−７，５−７，５−８，１２−５，１３−７ データ
パケット ５−９ ランダム遅延 ７−３ 無線局＃３ ７−４ 無線局＃４ ７−５〜７−７ 設定信号と応答信号のやりとり ８−３ 無線局＃３の通信用セクタ ８−４ 無線局＃４の通信用セクタ ８−５ 設定信号 ８−６〜８−８ 応答信号 １１−１，１２−１，１３−１ 親局の通信用セクタ １１−２，１２−２ 子局の通信用セクタ １１−３，１３−２ 子局の受信電界強度 １１−４ 予約スロット １１−５ データフレーム １１−６ 報知スロット １１−７ 任意のセクタ １１−８，１２−６ 基準信号 １１−９ 受信電界強度が最大となるタイミング １２−３，１３−５ 予約信号 １２−４，１３−６ 許可信号 １３−３ 呼出信号 １３−４ スレッショルド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の無線局と第２の無線局の間で行わ
   れる無線データ通信であって、前記第１の無線局は複数
   の指向性アンテナで構成されるアンテナを有するととも
   に、前記第２の無線局と無線データ通信を行う際は前記
   複数の指向性アンテナのうちの１つを選択して通信を行
   う無線データ通信において、 前記第１の無線局は、データの送受を行っていない間、
   前記複数の指向性アンテナを一定間隔で順次切り替えて
   前記第２の無線局からの要求信号を待ち受け、 前記第２の無線局は、前記第１の無線局宛のデータが発
   生した場合に、前記第１の無線局に対して前記要求信号
   を送信し、前記第１の無線局から前記要求信号に対する
   許可信号が受信されない間は、前記第１の無線局におけ
   る前記指向性アンテナの切替間隔と同一の間隔で前記要
   求信号を再送し、 前記第１の無線局は、前記要求信号を受信できる状態と
   なった時点で、前記指向性アンテナの切り替えを停止
   し、前記第２の無線局に対して前記許可信号を送信し、 前記第２の無線局は、前記許可信号を受信した後に前記
   第１の無線局に対してデータを送信することを特徴とす
   る無線データ通信方法。
2. 【請求項２】 前記第２の無線局において、前記要求信
   号の送信回数が予め定められた回数に達した場合に、ラ
   ンダムな遅延を持たせた後に、前記要求信号の再送を開
   始することを特徴とする請求項１記載の無線データ通信
   方法。
3. 【請求項３】 複数の無線局間で行われる無線データ通
   信であって、前記各無線局は複数の指向性アンテナで構
   成されるアンテナを有するとともに、他の無線局と無線
   データ通信を行う際は前記複数の指向性アンテナのうち
   の１つを選択して通信を行う無線データ通信において、 前記各無線局は、データの送受を行っていない間、前記
   複数の指向性アンテナを順次切り替えて他の無線局から
   の信号を待ち受け、 任意の無線局は、前記複数の指向性アンテナのうちから
   選択された何れかのアンテナを用いて自局の識別子を含
   む設定信号を送信し、 前記任意の無線局以外の他の周辺無線局が前記設定信号
   を受信した際は、該設定信号を受信した指向性アンテナ
   を用いて該周辺無線局の識別子を含む応答信号を前記任
   意の無線局へ送信し、 前記任意の無線局は、前記応答信号を受信して、前記選
   択された指向性アンテナと該応答信号に含まれる前記周
   辺無線局の識別子との対応関係を記憶し、 これ以後、前記任意の無線局は、前記設定信号を予め定
   められた回数だけ一定間隔で送信する毎に前記複数の指
   向性アンテナを順次切り替えながら、切り替えられた各
   指向性アンテナについて該指向性アンテナと前記周辺無
   線局の識別子との対応関係をそれぞれ記憶してゆき、 前記任意の無線局が前記周辺無線局ヘデータを送信する
   際は、該周辺無線局に対応する指向性アンテナを前記対
   応関係に従って選択して通信を行うことを特徴とする無
   線データ通信方法。
4. 【請求項４】 前記周辺無線局は、前記設定信号を受信
   した際に、該設定信号を受信した指向性アンテナと該設
   定信号に含まれる前記任意の無線局の識別子との対応関
   係を記憶し、前記任意の無線局との間で通信する際に
   は、該対応関係に従って該任意の無線局に対応する指向
   性アンテナを選択して通信を行うことを特徴とする請求
   項３記載の無線データ通信方法。