CN101807949A - 通信设备、通信控制方法和通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了通信设备、通信控制方法和通信系统。该通信设备包括：能够根据第一通信方式进行无线电通信的第一无线电通信单元和能够根据利用比第一通信方式高的频带的第二通信方式来进行无线电通信的第二无线电通信单元，其中，第一无线电通信单元向另一通信设备发送指示学习波束指向性的指令信号，并且第二无线电通信单元在第一无线电通信单元完成指令信号的发送之后并且在接收指令信号的响应信号之前，向所述另一通信设备发送用于学习波束指向性的波束参考信号。

Description

通信设备、通信控制方法和通信系统

技术领域

本发明涉及通信设备、通信控制方法和通信系统。

背景技术

现在正在开发利用称为毫米波的高频电磁波来增强无线电通信的通信速度的新的通信方法。毫米波的波长为10mm至1mm，毫米波的频率为30GHz至300GHz，并且例如在60GHz频带等中以GHz为单位来分配信道是可行的。

一般，毫米波相比于微波具有传播直进型更强并且反射衰减更大的特性。因此，毫米波通信中的无线电通信路径主要利用直达波(directwave)或一次反射的发射波形成。毫米波还具有自由空间传播损耗大(电波到达距离短)的特性。因此，尽管利用毫米波的无线电通信比利用微波的情况具有更容易执行空分的优势，但是存在通信距离短这方面问题。

为了补偿毫米波的这样的弱点并且在更多种场合运用利用毫米波的高速无线电通信，一种方法是增加发送和接收设备的天线的指向性并且将发送波束和接收波束对准通信对端的设备所位于的方向，从而加长通信距离。例如，通过在发送和接收设备上安装多个天线并且给各个天线分配不同的权重来控制波束的指向性。例如，日本未审查专利申请特开2000-307494号公报公开了这样一种技术，其在通过诸如声波、红外线、光等的通信介质交换控制信号并且习得最佳天线指向性之后，利用毫米波来执行无线电通信。

发明内容

然而，学习最佳天线指向性的技术在每次发送和接收一个分组时首先改变发送端的天线指向性并且之后根据所接收到的分组的结果确定接收端的最佳指向性。在该情况中，需要发送和接收与波束方向图(beampattern)相同数目的分组，这增加了学习的时间并且可能引起吞吐量的劣化。

鉴于以上所述，需要提供能够进行对用于毫米波通信的天线指向性的高速学习的新颖和改进的通信设备、通信控制方法和通信系统。

根据本发明一个实施例，提供了一种通信设备，包括：第一无线电通信单元，第一无线电通信单元能够根据第一通信方式进行无线电通信；以及第二无线电通信单元，第二无线电通信单元能够根据利用比第一通信方式高的频带的第二通信方式来进行无线电通信，其中，第一无线电通信单元向另一通信设备发送指示学习波束指向性的指令信号，并且第二无线电通信单元，在第一无线电通信单元完成指令信号的发送之后并且在接收指令信号的响应信号之前，向所述另一通信设备发送用于学习波束指向性的波束参考信号。

第二无线电通信单元可以在从第一无线电通信单元完成指令信号的发送起过去了指定时间段之后，发送波束参考信号。

指令信号可以仅包含具有遵循第一通信方式的信号格式的头部。

波束参考信号可以是包含分别与不同的指向性图相关联的多个信号序列的信号。

波束参考信号可以是包含分别与多个信号序列相对应的多个时隙的信号。

波束参考信号可以是组合了相互成正交或伪正交关系的多个信号序列的信号。

根据第一通信方式的无线电信号发送处理的至少一部分和根据第二通信方式的无线电信号发送处理的至少一部分可以是利用公共电路来执行的。

根据本发明另一实施例，提供了一种通信设备，包括：第一无线电通信单元，第一无线电通信单元能够根据第一通信方式来进行无线电通信；以及第二无线电通信单元，第二无线电通信单元能够根据利用比第一通信方式高的频带的第二通信方式来进行无线电通信，其中，在第一无线电通信单元向另一通信设备发送指示学习波束指向性的指令信号之后，第一无线电通信单元在接收指令信号的响应信号之前，向所述另一通信设备发送用于学习第二无线电通信单元的发送波束指向性的波束参考信号。

第一无线电通信单元还可以接收通知信号，该通知信号包含基于来自所述另一通信设备的波束参考信号确定的用于指明最佳波束方向图的参数值，并且第二无线电通信单元可以利用由通知信号中所包含的参数值指明的波束方向图来执行与所述另一通信设备的无线电通信。

根据本发明另一实施例，提供了一种通信设备，包括：第一无线电通信单元，第一无线电通信单元能够根据第一通信方式来执行无线电通信；以及第二无线电通信单元，第二无线电通信单元能够根据利用比第一通信方式高的频带的第二通信方式来执行无线电通信，其中在接收到指示学习波束指向性的指令信号之后，第一无线电通信单元确定在指令信号的接收完成之后并且在指令信号的响应信号的发送之前的某一时间点，作为波束参考信号的接收开始时间点，并且第二无线电通信单元从由第一无线电通信单元确定的接收开始时间点起开始接收波束参考信号，并且基于所接收到的波束参考信号来确定用于指明最佳波束方向图的参数值。

接收开始时间点可以是从第一无线电通信单元完成对指令信号的接收起过去了指定时间段的时间点。

根据第一通信方式进行的无线电信号接收处理的至少一部分和根据第二通信方式进行的无线电信号接收处理的至少一部分可以是利用公共电路来执行的。

根据本发明另一实施例，提供了一种通信设备，包括：第一无线电通信单元，第一无线电通信单元能够根据第一通信方式来进行无线电通信；以及第二无线电通信单元，第二无线电通信单元根据利用比第一通信方式高的频带的第二通信方式来进行无线电通信，其中，在接收到指示学习波束指向性的指令信号之后，第一无线电通信单元还接收随指令信号之后发送并且用于学习要用于由第二无线电通信单元进行的无线电通信的发送波束指向性的波束参考信号，并且基于所接收到的波束参考信号来确定用于指明最佳波束方向图的参数值。

第一无线电通信单元可以基于波束参考信号根据特征值分析来确定用于指明最佳波束方向图的参数值。

根据本发明另一实施例，提供了一种发送设备和接收设备之间的通信控制方法，发送设备和接收设备能够根据第一通信方式和利用比第一通信方式高的频带的第二通信方式来进行无线电通信，控制方法包括以下步骤：根据第一通信方式从发送设备向接收设备发送指示学习波束指向性的指令信号；在完成指令信号的发送之后并且在接收对指令信号的响应信号之前，根据第二通信方式从发送设备向接收设备发送用于学习波束指向性的波束参考信号；在接收设备中，从基于所接收到的指令信号确定的指定接收开始时间点起开始接收波束参考信号；以及基于所接收到的波束参考信号来确定用于指明具有最佳指向性的波束的参数。

根据本发明另一实施例，提供了一种包括发送设备和接收设备的通信系统，发送设备和接收设备各自包括：第一无线电通信单元，第一无线电通信单元能够根据第一通信方式来进行无线电通信；以及第二无线电通信单元，第二无线电通信单元能够根据利用比第一通信方式高的频带的第二通信方式来进行无线电通信，其中，发送设备的第一无线电通信单元向接收设备发送指示学习波束指向性的指令信号，发送设备的第二无线电通信单元，在第一无线电通信单元完成指令信号的发送之后并且在对指令信号的响应信号的接收之前，向接收设备发送用于学习波束指向性的波束参考信号，在接收到指令信号之后，接收设备的第一无线电通信单元基于指令信号来确定波束参考信号的接收开始时间点，并且所示接收设备的第二无线电通信单元从所确定的接收开始时间点起开始接收波束参考信号并且基于所接收到的波束参考信号来确定用于指明最佳波束方向图的参数值。

根据上述的本发明的实施例，可以提供能够进行对用于毫米波通信的天线指向性的高速学习的新颖和改进的通信设备、通信控制方法和通信系统。

附图说明

图1是示出根据一个实施例的通信系统的概况的示意图。

图2是示出根据第一实施例的发送设备的配置的示例的框图。

图3是示出根据第一实施例的发送设备中的第二数字单元的具体配置的示例的框图。

图4是示出波束方向图的示例的说明性示图。

图5是示出指令信号和波束参考信号的格式的示例的说明性示图。

图6是示出根据第一实施例的接收设备的配置的示例的框图。

图7是示出根据第一实施例的接收设备中的第二数字单元的具体配置的示例的框图。

图8是描述指向性控制处理的说明性示图。

图9是示出根据第一实施例的信号发送和接收序列的示例的说明性示图。

图10是示出根据第一实施例的波束参考信号的格式的另一示例的说明性示图。

图11是示出根据第二实施例的发送设备的配置的示例的框图。

图12是示出根据第二实施例的发送设备中的第二数字单元的具体配置的示例的框图。

图13是描述根据第二实施例的波束参考信号的发送定时的说明性示图。

图14是示出根据第二实施例的接收设备的配置的示例的框图。

图15是示出根据第二实施例的接收设备中的第二数字单元的具体配置的示例的框图。

图16是示出根据第三实施例的发送设备的配置的示例的框图。

图17是示出根据第三实施例的指令信号和波束参考信号的格式的示例的说明性示图。

图18是示出根据第三实施例的接收设备的配置的示例的框图。

图19是示出根据第三实施例的接收设备中的第一数字单元的具体配置的示例的框图。

图20是示出根据第三实施例的接收设备中的第二数字单元的具体配置的示例的框图。

图21是示出根据第三实施例的信号发送和接收序列的示例的说明性示图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。注意，在该说明书和附图中，用相同的标号表示基本具有相同功能和结构的结构元件，并且省略对这些结构元件的重复描述。

将按如下顺序来描述本发明的优选实施例。

1.通信系统的概况

2.第一实施例的说明

2-1.发送设备的配置

2-2.接收设备的配置

2-3.信号发送和接收序列的示例

2-4.可替换示例

3.第二实施例的说明

3-1.发送设备的配置

3-2.接收设备的配置

4.第三实施例的说明

4-1.发送设备的配置

4-2.接收设备的配置

4-3.信号发送和接收序列的示例

4-4.可替换示例

5.总述

<1.通信系统的概况>

图1是示出根据本发明一个实施例的通信系统1的概况的示意图。参考图1，通信系统1包括通信设备100和通信设备200。在该实施例中，通信设备100向通信设备200发送稍后描述的给定信号，并且开始与通信设备200通信。通信设备200接收从通信设备100发送的信号，并且开始与通信设备100通信。因此，在该说明书中，在某些情况中，通信设备100被称为发送端设备或发送设备，而通信设备200被称为接收端设备或接收设备。

通信设备100和200可以根据第一和第二通信方式来相互执行无线电通信。第一通信方式是利用与上述毫米波相比传播直进性不那么强并且反射衰减不那么大的电磁波(例如，微波)的通信方式。例如，第一通信方式可以是基于诸如IEEE802.11a/b/g之类的无线LAN(局域网)标准的通信方式。因此，当根据第一通信方式来执行无线电通信时，通信设备100和200可以在不考虑发送波束和接收波束的指向性的情况下相互通信。另一方面，第二通信方式是利用以上述毫米波为代表的传播直进性强并且反射衰减大的电磁波的通信方式。例如，第二通信方式可以是基于利用60-GHz频带的VHT(Very High Throughput，极高吞吐量)标准的通信方式。因此，当根据第二通信方式来执行无线电通信时，优选地，通信设备100和200通过将发送波束和接收波束指向通信对端的设备来发送和接收无线电信号。

在图1中的示例中，通信设备100包括：用于根据第一通信方式发送和接收无线电信号的天线110和用于根据第二通信方式来发送和接收无线电信号的多个天线160a至160n。通信设备200包括：用于根据第一通信方式发送和接收无线电信号的天线210和用于根据第二通信方式来发送和接收无线电信号的多个天线260a至260n。通信设备100和200可以利用多个天线160a至160n和多个天线260a至260n根据第二通信方式来执行所谓的MIMO(多输入多输出)通信。通过调节指派给通过各个天线发送和接收的信号的权重，控制根据第二通信方式进行无线电通信时的发送波束和接收波束的指向性。参考图1，例如，发送波束Bt从通信设备100指向通信设备200。此外，例如，接收波束Br从通信设备200指向通信设备100。

通信设备100和200例如可以是PC(个人计算机)、诸如蜂窝电话终端之类的终端设备、便携式信息终端、音乐播放器或游戏终端或诸如电视机之类的家用电器。此外，通信设备100和200可以是诸如宽带路由器或无线接入点之类的网络装置。此外，通信设备100和200例如可以是被结合到这样的装置中的无线电通信模块。

<2.第一实施例的说明>

以下，将参考图2至图8来详细描述根据本发明第一实施例的通信设备的配置。

[2-1.发送设备的配置]

图2是示出根据该实施例的通信设备100的配置的示例的框图。参考图2，通信设备100包括：天线110、第一无线电通信单元120、存储单元150、多个天线160a至160n和第二无线电通信单元170。第一无线电通信单元120包括：第一模拟单元122、AD(模数)转换单元124、DA(数模)转换单元126、第一数字单元130和控制单元140。第二无线电通信单元170包括：第二模拟单元172、AD转换单元174、DA转换单元176、第二数字单元180和控制单元190。

天线110是用于根据第一通信方式的无线电通信的天线。例如，天线110利用微波发送指示学习波束指向性的指令信号。天线110例如还接收通知信号来获得对最佳波束方向图的通知并且将其输出给第一模拟单元122。

第一模拟单元122通常对应于根据第一通信方式来发送和接收无线电信号的RF(射频)电路。具体而言，第一模拟单元122例如对通过天线110接收到的接收信号执行放大和频率变换，并且将该信号输出至AD转换单元124。第一模拟单元122还对由DA转换单元126转换成模拟信号的发送信号执行频率变换，并且将该信号输出至天线110。

AD转换单元124将从第一模拟单元122输入的模拟接收信号转换成数字信号并且将其输出至第一数字单元130。DA转换单元126将从第一数字单元130输入的数字发送信号转换成模拟信号并且将其输出至第一模拟单元122。

第一数字单元130通常包括：用于根据第一通信方式对接收信号进行解调和解码的电路和用于根据第一通信方式对发送信号进行编码和调制的电路。例如，如果指示学习波束指向性的指令信号从控制单元140被输入，则第一数字单元130对该指令信号进行编码和调制并且将其输出至DA转换单元126。此外，例如，如果上述通知信号从AD转换单元124被输入，则第一数字单元130对该通知信号进行解调和解码并且将其输出至控制单元140。

控制单元140例如利用诸如CPU(中央处理单元)之类的算术单元来控制第一无线电通信单元120的总体操作。控制单元140例如响应于来自给定应用程序的请求来向第一数字单元130输出上述指令信号。此外，如果解码出的通知信号从第一数字单元130被输入，则控制单元140获取该通知信号中所包含的指明最佳波束方向图的参数值并且将其存储至存储单元150中。

存储单元150例如利用诸如半导体存储器之类的记录介质来存储要用于通信设备100所进行的通信处理的程序和参数值。在该实施例中，存储单元150例如可以存储用于指明由第二无线电通信单元170根据第二通信方式进行无线电通信时的最佳波束方向图的参数值。

这多个天线160a至160n是要用于根据第二通信方式的无线电通信的天线。这多个天线160a至160n通常被配置为MIMO天线。具体而言，天线160a至160n例如利用毫米波来发送利用指定的加权因子加权后的无线电信号。天线160a至160n例如还接收是毫米波的无线电信号并且将这些信号输出至第二模拟单元172。

第二模拟单元172通常对应于根据第二通信方式来发送和接收无线电信号的RF电路。具体而言，第二模拟单元172例如对分别通过天线160a至160n接收到的多个接收信号执行放大和频率变换，并且将这些信号输出至AD转换单元174。第二模拟单元172还对被DA转换单元176分别转换成模拟信号的多个发送信号执行频率变换，并且将这些信号输出至天线160a至160n。

AD转换单元174将从第二模拟单元172输入的多个模拟接收信号转换成数字信号并且将这些信号输出至第二数字单元180。DA转换单元176将从第二数字单元180输入的多个数字发送信号转换成模拟信号并且将它们输出至第二模拟单元172。

第二数字单元180通常包括：用于根据第二通信方式来对接收信号进行解调和解码的电路和用于根据第二通信方式来对发送信号进行编码和调制的电路。

图3是示出第二数字单元180的具体配置的示例的框图。参考图3，第二数字单元180包括：同步单元181、接收波束处理单元182、解调和解码单元183、编码和调制单元184和发送波束处理单元185。

同步单元181例如根据分组头的前导来同步对通过多个天线160a至160n接收到的多个接收信号进行的接收处理的开始定时，并且将这些信号输出至接收波束处理单元182。

接收波束处理单元182例如根据均匀分布或泰勒分布来对从同步单元181输入的多个接收信号执行加权处理，从而控制接收波束的指向性。接收波束处理单元182所使用的权重的值例如由从控制单元190输入的指向性控制信号指定。可替换地，接收波束处理单元182可以将多个天线160a至160n视为阵列天线来产生接收波束。

解调和解码单元183根据第二通信方式中所使用的任意调制方法和编码方法对由接收波束处理单元182加权后的接收信号进行解调和解码，并且获取数据信号。然后，解调和解码单元183将所获得的数据信号输出至控制单元190。

编码和调制单元184根据第二通信方式中所使用的任意编码方法和调制方法对从控制单元190输入的数据信号进行编码和调制，并且生成发送信号。然后，编码和调制单元184将所生成的发送信号输出至发送波束处理单元185。

发送波束处理单元185从自编码和调制单元184输入的发送信号生成例如根据均匀分布或泰勒分布加权后的多个发送信号，从而控制发送波束的指向性。发送波束处理单元185所使用的权重的值例如由从控制单元190输入的指向性控制信号指定。可替换地，发送波束处理单元185可以将多个天线160a至160n视为阵列天线来产生发送波束。通过发送波束处理单元185加权后的多个发送信号分别输出至DA转换单元176。

尽管在图3中未示出，但是第二数字单元180还可以从通过多个天线160a至160n接收到的接收信号中估计出MIMO信道的信道特性，并且根据估计结果来执行信道均衡。

还参考图2，继续描述通信设备100的配置的示例。

控制单元190例如利用诸如CPU之类的算术单元来控制第二无线电通信单元170的总体操作。控制单元190例如响应于来自给定应用程序的请求来进行控制，以在上述指令信号从第一无线电通信单元120的发送完成之后并且在对该指令信号的响应信号的接收之前，从第二无线电通信单元170发送波束参考信号。控制单元190还从存储单元150获取用于指明最佳波束方向图的参数值并且将包含所获得的参数值的指向性控制信号输出至上述第二数字单元180的接收波束处理单元182或发送波束处理单元185。从而，在由通信设备100根据第二通信方式进行无线电通信时的接收波束或发送波束被指向通信对端的设备所位于的方向。

图4是示出可以在通信设备100中创建的波束方向图的示例的说明性示图。

参考图4，示出可以在根据实施例的通信设备100中创建的10个发送波束方向图Bt0至Bt9。发送波束方向图Bt0至Bt9具有这样的指向性：它们在通信设备100所位于的平面上方向各相差36度。通信设备100的发送波束处理单元185可以根据来自控制单元190的指向性控制信号，利用从这10个发送波束方向图Bt0至Bt9中选出的发送波束方向图来从天线160a至160n发送无线电信号。此外，可以在通信设备100中创建的接收波束方向图可以是与图4中所示的发送波束方向图Bt0至Bt9类似的波束方向图。在通信设备100的存储单元150中，预先存储由天线160a至160n用来创建那些波束方向图的加权因子。应当注意，可以在通信设备100中创建的发送波束方向图和接收波束方向图不限于这样的示例。例如，可以创建在三维空间中的各个方向上具有指向性的发送波束方向图或接收波束方向图。

图5是示出从通信设备100发送的指令信号和波束参考信号的信号格式的示例的说明性示图。

参考图5，根据第一通信方式从天线110发送的指令信号仅包括具有遵循第一通信方式的信号格式的头部112。在该指令信号中省略具有遵循第一通信方式的信号格式的数据部分118。通过以这种方式在指令信号中省略数据部分118，例如可以迅速完成指令信号的发送并且迅速开始根据第二通信方式进行的波束参考信号的发送。头部112例如具有L-STF(Legacy-Short Training Field，旧式短训练字段)114和L-LTF(Legacy-Long Training Field，旧式长训练字段)116。L-STF 114主要用作前导并且可以用作接收端的分组检测、自动增益控制和同步处理。L-LTF 116主要用于信道估计和频率偏移校正。

另一方面，从天线160a至160n发送的波束参考信号具有BTF(Beam Training Field，波束训练字段)162。BTF 162是当在上述指令信号的数据部分118未被省略的情况中数据部分118应当被发送的定时，在控制单元190的控制下从天线160a至160n发送的。

在该实施例中，BTF 162由分别对应于图4中所示的发送波束方向图Bt0至Bt9的10个时隙T0至T9组成。在各个时隙T0至T9中，利用用于创建相应的发送波束方向图Bt0至Bt9的加权因子来对用于学习接收端的波束的已知信号序列进行加权。具体而言，波束参考信号的发送波束的指向性在各个时隙T0至T9中被顺次改变。因此，在位于通信设备100附近的接收设备中，接收信号的功率电平根据位置在波束参考信号的任何时隙中具有突出的值，所以可以确定最佳发送波束方向图。该已知信号序列例如可以是随机模式的BPSK(二相相移键控)。

例如可以使用基于IEEE802.11a/b/g标准等的RTS(Request ToSend，请求发送)或CTS(Clear To Send，清除发送)的头部来作为图5中所示的指令信号。后面将作为示例更详细地描述RTS的头部是指令信号的信号的发送和接收序列。

以下，描述接收以以上方式发送的指令信号和波束参考信号的通信设备200的配置。

[2-2.接收设备的配置]

图6是示出根据第一实施例的通信设备200的配置示例的框图。参考图6，通信设备200包括：天线210、第一无线电通信单元220、存储单元250、多个天线260a至260n和第二无线电通信单元270。第一无线电通信单元220包括：第一模拟单元222、AD转换单元224、DA转换单元226、第一数字单元230和控制单元240。第二无线电通信单元270包括：第二模拟单元272、AD转换单元274、DA转换单元276、第二数字单元280和控制单元290。

天线210是用于根据第一通信方式进行的无线电通信的天线。天线210例如接收从通信设备100发送的上述指令信号。天线210例如还发送用于通知通过稍后描述的处理确定的最佳波束方向图的通知信号。

第一模拟单元222通常对应于根据第一通信方式来发送和接收无线电信号的RF电路。具体而言，第一模拟单元222对通过天线210接收到的接收信号执行放大和频率变换并且将该信号输出至AD转换单元224。第一模拟单元222还对被DA转换单元226转换成模拟信号的发送信号执行频率变换，并且将这些信号输出至天线210。

AD转换单元224将从第一模拟单元222输入的模拟接收信号转换成数字信号并且将其输出至第一数字单元230。DA转换单元226将从第一数字单元230输入的数字发送信号转换成模拟信号并且将其输出至第一模拟单元222。

第一数字单元230通常包括：用于根据第一通信方式来对接收信号进行解调和解码的电路和用于根据第一通信方式对发送信号进行编码和调制的电路。此外，在该实施例中，如果上述指令信号被输入，则第一数字单元230利用图5中所示的指令信号的头部112来获得同步，并且向第二无线电通信单元270的第二数字单元280通知要开始接收波束参考信号的接收开始时间点。例如，假设预先在发送设备和接收设备之间规定从指令信号的头部112的给定位置(例如，L-STF 114的头处，L-LTF 116的头处或L-LTF 116的尾处，等等)到波束参考信号的头的时间间隔。在这样的情况中，第一数字单元230可以确定从指令信号的头部112的给定位置过去了规定的时间间隔的时间点作为接收开始时间点。可替换地，例如，可以在发送设备中的指令信号的头部112中包含指定具体接收开始时间点的数据。在这样的情况中，第一数字单元230可以从指令信号的头部112中获取指定接收开始时间点的数据并且基于该数据来确定接收开始时间点。稍后更详细地描述第二数字单元280中对波束参考信号的接收处理。然后，例如，如果用于通知利用波束参考信号确定的最佳波束方向图的通知信号从控制单元240被输入，则第一数字单元230对通知信号进行编码和调制并且将其输出至DA转换单元226。

控制单元240例如利用诸如CPU之类的算术单元来控制第一无线电通信单元220的总体操作。此外，如果稍后描述的第二无线电通信单元270确定了最佳波束方向图，则控制单元240从存储单元250获取指明所确定的最佳波束方向图的参数值，将该参数值添加到上述通知信号，并且将该信号输出至第一数字单元230。

存储单元250例如利用诸如半导体存储器之类的记录介质来存储要用于由通信设备200进行的通信处理的程序和参数值。在该实施例中，存储单元250例如可以存储用于指明第二无线电通信单元270根据第二通信方式进行无线电通信时的最佳波束方向图的参数值。此外，存储单元250例如存储用于指明由稍后描述的第二无线电通信单元270确定的发送端的最佳波束方向图的参数值。

这多个天线260a至260n是要用于根据第二通信方式进行的无线电通信的天线。这多个天线260a至260n通常被配置为MIMO天线。具体而言，天线260a至260n例如利用毫米波来发送利用指定的加权因子加权后的无线电信号。此外，天线260a至260n例如接收是毫米波的无线电信号并且将这些信号输出至第二模拟单元272。

第二模拟单元272通常对应于根据第二通信方式来发送和接收无线电信号的RF电路。具体而言，第二模拟单元272例如对分别通过天线260a至260n接收到的多个接收信号执行放大和频率变换，并且将这些信号输出至AD转换单元274。此外，第二模拟单元272对被DA转换单元276分别转换成模拟信号的多个发送信号执行频率变换并且将这些信号输出至天线260a至260n。

AD转换单元274将从第二模拟单元272输入的多个模拟接收信号转换成数字信号并且将它们输出至第二数字单元280。DA转换单元276将从第二数字单元280输入的多个数字发送信号转换成模拟信号并且将它们输出至第二模拟单元272。

第二数字单元280通常包括：用于根据第二通信方式对接收信号进行解调和解码的电路和用于根据第二通信方式对发送信号进行编码和调制的电路。

图7是示出第二数字单元280的具体配置的示例的框图。参考图7，第二数字单元280包括：同步单元281、接收波束处理单元282、功率计算单元283、确定单元284、解调和解码单元285、编码和调制单元286以及发送波束处理单元287。

同步单元281例如根据分组头处的前导来同步对通过多个天线260a至260n接收到的多个接收信号的接收处理的开始定时，并且将这些信号输出至接收波束处理单元282。此外，如果从上述第一无线电通信单元220的第一数字单元230通知了波束参考信号的接收开始时间点，则同步单元281从所通知的接收开始时间点开始接收图5中所示的波束参考信号。然后，同步单元281将所接收到的波束参考信号输出至接收波束处理单元282并且指示功率计算单元283计算接收功率。

与上述接收波束处理单元182类似，接收波束处理单元282例如根据均匀分布或泰勒分布来对从同步单元281输入的多个接收信号执行加权处理，从而控制接收波束的指向性。然后，接收波束处理单元282将加权后的接收信号输出至功率计算单元283和解调和解码单元285。

图8是描述由接收波束处理单元282进行的对接收波束的指向性控制的说明性示图。

参考图8，示出根据第二通信方式从通信设备100发送的波束参考信号的信号格式的示例。该波束参考信号包含由分别对应于发送波束方向图Bt0至Bt9的10个时隙T0至T9细成的BTF 162。接收波束处理单元282还将波束参考信号的时隙T0至T9中的每一个划分成10个区间ST0至ST9，并且在各个区间ST0至ST9中利用10个相互不同的接收波束方向图来对接收信号执行加权处理。例如，时隙T0的第一区间ST0与接收波束方向图Br0相关联，并且时隙T0的第二区间ST1与接收波束方向图Br1相关联，等等。作为这样的指向性控制处理的结果，可以在一个波束参考信号中获得利用总共100个发送和接收波束方向图(10个发送波束方向图×10个接收波束方向图)发送和接收的接收信号。

图7中所示的功率计算单元283响应于来自同步单元281的指令计算利用上述总共100个发送和接收波束方向图发送和接收的各个接收信号的接收功率。然后，功率计算单元283将所计算出的接收功率值顺次输出至确定单元284。

确定单元284基于从功率计算单元283输入的接收功率值来确定用于指明最佳发送波束方向图和接收波束方向图的参数值。最佳波束方向图是对于一个波束参考信号，使得从功率计算单元283输入的一连串接收功率值具有最大值的波束方向图。用于指明最佳发送波束方向图的参数值例如可以是图5和图8中所示的BTF 162的任何时隙号(T0至T9)。可替换地，用于指明最佳发送波束方向图的参数值例如可以是要通过发送波束处理单元287与发送信号相乘的加权因子。此外，用于指明最佳发送波束方向图的参数值例如可以是图8中所示的区间号(ST0至ST9)。可替换地，用于指明最佳发送波束方向图的参数值例如可以是通过接收波束处理单元282分别与多个接收信号相乘的加权因子。确定单元284将所确定的参数值输出至控制单元290。

解调和解码单元285根据第二通信方式中所使用的任意调制方法和编码方法来对由接收波束处理单元282加权后的接收信号进行解调和解码，并且获得数据信号。然后，解调和解码单元285将所获得的数据信号输出至控制单元290。

编码和调制单元286根据第二通信方式中所使用的任意调制方法和编码方法来对从控制单元290输入的数据信号进行编码和调制，并且生成发送信号。然后，编码和调制单元286将所生成的发送信号输出至发送波束处理单元287。

与上述发送波束处理单元185类似，发送波束处理单元287从自编码和调制单元286输入的发送信号中生成例如根据均匀分布或泰勒分布加权后的多个发送信号，从而控制发送波束的指向性。由发送波束处理单元287使用的权重的值例如由从控制单元290输入的指向性控制信号指定。被发送波束处理单元287加权后的这多个发送信号分别输出至DA转换单元276。

尽管在图7中未示出，但是第二数字单元280还可以从通过多个天线260a至260n接收到的接收信号中估计出MIMO信道的信道特性，并且根据估计结果来执行信道均衡。

还是参考图6，继续描述通信设备200的配置的示例。

控制单元290例如利用诸如CPU之类的算术单元来控制第二无线电通信单元270的总体操作。如果第二无线电通信单元270接收到波束参考信号，则控制单元290将从第二数字单元280输出的用于指明最佳发送波束方向图的参数值存储到存储单元250中。由第一无线电通信单元220利用通知信号来向发送了波束参考信号的设备(例如，通信设备100)通知所存储的参数值。此外，如果用于指明最佳发送波束方向图的参数值从第二数字单元280被输出，则控制单元290将包含参数值的指向性控制信号输出至接收波束处理单元282，以产生在通信对端处的设备的方向上具有指向性的接收波束。此外，控制单元290可以将包含与用于产生接收波束的值相同的参数值的指向性控制信号输出至发送波束处理单元287，以产生在相同方向上具有指向性的发送波束。从而，例如，可以利用通信设备100和通信设备200指向对端装置的指向性，根据第二通信方式来在它们之间执行无线电通信。

例如，可以利用专用信号线从第二无线电通信单元270将上述参数值通知给第一无线电通信单元220，而不是通过存储单元250来从第二无线电通信单元270将参数值通知给第一无线电通信单元220。

[2-3.信号发送和接收序列的示例]

图9是示出在上述通信设备100和通信设备200之间发送和接收的信号序列的示例的说明性示图。参考图9，沿时间轴顺次示出从通信设备100(Tx)和通信设备200(Rx)发送的信号。

首先，从通信设备100的第一无线电通信单元120发送根据第一通信方式的RTS的头部。RTS的头部对应于上述指令信号。在指令信号的发送完成后，从通信设备100的第二无线电通信单元170发送根据第二通信方式的BTF。BTF对应于上述波束参考信号。从而在通信设备200中确定用于从通信设备100向通信设备200发送信号的最佳发送波束方向图和最佳接收波束方向图。

接着，从通信设备200的第一无线电通信单元220发送根据第一通信方式的CTS。CTS的数据部分例如包含用于指明最佳发送波束方向图的参数值。在该情况中，CTS对应于上述通知信号。从而，通信设备100可以被通知在向通信设备200发送信号时的最佳发送波束方向图。注意，从通信设备200向通信设备100发送的CTS还可以用作上述指令信号。在该情况中，仅CTS的头部(即，指令信号)从通信设备200的第一无线电通信单元220被发送，并且，根据第二通信方式的BTF在指令信号的发送完成后被发送。从而，也可以在通信设备100中确定最佳接收波束方向图。

此后，从通信设备100向通信设备200发送数据，并且从通信设备200向通信设备100发送回ACK(确认)。此时，由于在通信设备100和通信设备200之间使用通过学习确定的最佳发送波束方向图和最佳接收波束方向图，所以，即使利用具有高直进性和短的电波到达距离的毫米波也可以根据第二通信方式来更加可靠地发送和接收数据。

[2-4.可替换示例]

图10是示出波束参考信号的信号格式的另一示例的说明性示图。

参考图10，波束参考信号包含BTF 164。BTF 164是组合了具有不同的指向性图(directionality pattern)并且相互成正交或伪正交关系的多个信号序列的信号。例如，在图10的示例中，BTF 164是组合了10个信号序列的信号，这10个信号序列被分别利用扩频码C0至C9进行了扩频并且分别对应于发送波束方向图Bt0至Bt9。利用建立了正交或伪正交关系的扩频码C0至C9，即使在发送端组合与发送波束方向图Bt0至Bt9相关联的信号序列，仍然可以在接收端从复合信号提取出各个信号序列。从而，可以计算出各个提取出的信号序列的接收功率并且确定使得接收功率最大的最佳发送波束方向图。在该情况中，用于指明发送波束方向图的参数例如可以是至少指明上述信号序列中的一个信号序列的扩频码、信号序列的标识符等等。与图5中所示的BTF 162类似，BTF 164是当在指令信号的数据部分118未被省略的情况中数据部分118应当被发送的定时根据第二通信方式被发送的。通过利用这样的可替换示例，与利用与波束方向图相同数目的时隙的情况相比，可以缩短波束参考信号的数据长度。

以上参考图2至图10描述了本发明的第一实施例。根据本实施例，基于根据第一通信方式(例如，利用微波等)发送的指令信号来确定根据第二通信方式(例如，利用毫米波)发送的波束参考信号的接收开始时间点。在指令信号中所省略的数据部分原来应当被接收的定时发送和接收波束参考信号。然后，基于波束参考信号来确定用于指明最佳波束方向图的参数值。从而，可以在能够发送和接收一个分组(例如，RTS、CTS等)的时段期间，习得用于根据第二通信方式进行的无线电通信的发送波束和接收波束的最佳指向性。此外，在该实施例中，不同时发送根据第一通信方式的信号和根据第二通信方式的信号，避免了由同时执行根据不同通信方式的信号处理引起的错误的可能。

<3.第二实施例的说明>

如上所述，在第一实施例中，不同时发送根据第一通信方式的信号和根据第二通信方式的信号。因此，一部分电路可以由第一无线电通信单元和第二无线电通信单元共同使用。作为本发明的第二实施例，以下描述一部分电路由第一无线电通信单元和第二无线电通信单元共同使用的设备的配置。在该实施例中，关于图1描述的发送端设备(Tx)是通信设备300，并且接收端设备(Rx)是通信设备400。

[3-1.发送设备的配置]

图11是示出根据本发明第二实施例的通信设备300的配置的示例的框图。参考图11，通信设备300包括：天线110、第一无线电通信单元320、控制单元340、存储单元150、多个天线160a至160n和第二无线电通信单元370。第一无线电通信单元320和第二无线电通信单元370共用公共模拟单元323、AD/DA转换单元324和公共数字单元331。第一无线电通信单元320还包括第一模拟单元322和第一数字单元330。第二无线电通信单元370包括第二模拟单元372和第二数字单元380。

第一模拟单元322例如通过天线110接收在用于第一通信方式的指定频带中的无线电信号，执行频率变换并且将该信号输出至公共模拟单元323。第一模拟单元322例如还将从公共模拟单元323输入的发送信号转换成在用于第一通信方式的指定频带中的无线电信号，并且通过天线110发送该信号。

如果从第一模拟单元322输入接收信号，则公共模拟单元323例如放大接收信号，执行滤波，并且之后将该信号输出至AD/DA转换单元324。此外，如果从AD/DA转换单元324输入发送信号，则公共模拟单元323例如放大发送信号并且将该信号输出至第一模拟单元322。

如果从公共模拟单元323输入模拟接收信号，则AD/DA转换单元324例如将接收信号转换成数字信号并且将其输出至第一数字单元330。此外，如果从第一数字单元330输入数字发送信号，则AD/DA转换单元324例如将发送信号转换成模拟信号并且将其输出至公共模拟单元323。

如果从AD/DA转换单元324输入数字接收信号，则第一数字单元330例如执行第一通信方式专有的接收处理。第一通信方式专有的接收处理例如可以是诸如分组同步、解调和解码之类的接收处理中，不能在第一通信方式和第二通信方式之间实现公共的任意处理。接着，如果从第一数字单元330输入已被执行第一通信方式专有的接收处理的接收信号，则公共数字单元331执行可以在第一通信方式和第二通信方式之间实现公共的接收处理。例如，如果在第一通信方式和第二通信方式之间使用相同的编码方法，则可以在公共数字单元331中执行接收处理中的解码处理。然后，公共数字单元331将作为接收处理的结果获得的数据信号输出至控制单元340。

如果从控制单元340输入第一无线电通信单元320的数据信号，则公共数字单元331执行在第一通信方式和第二通信方式之间实现公共的发送处理。例如，如果在第一通信方式和第二通信方式之间使用相同的编码方法，则可以在公共数字单元331中执行发送处理中的编码处理。接着，第一数字单元330例如执行第一通信方式专有的发送处理。第一通信方式专有的发送处理例如可以是诸如编码和调制之类的发送处理中不可以在第一通信方式和第二通信方式之间实现公共的任意处理。然后，第一数字单元330将作为发送处理的结果生成的发送信号输出至AD/DA转换单元324。注意，第一数字单元330和公共数字单元331中的处理的顺序不限于这样的示例。

控制单元340例如利用诸如CPU之类的算术单元来控制第一无线电通信单元320和第二无线电通信单元370的总体操作。控制单元340例如响应于来自给定应用程序的请求进行控制，以从第一无线电通信单元320发送上述指令信号。然后，控制单元340例如进行控制，以在指令信号的发送完成之后并且在对指令信号的响应信号的接收之前从第二无线电通信单元370发送波束参考信号。此外，如果从第一数字单元330输入解码后的通知信号，则控制单元340获取通知信号中所包含的用于指明最佳波束方向图的参数值。然后，控制单元340将包含所获得的参数值的指向性控制信号发送至稍后描述的第二数字单元380的接收波束处理单元382或发送波束处理单元385。

第二模拟单元372例如通过多个天线160a至160n接收在用于第二通信方式的指定频带中的无线电信号，执行频率变换并且将这些信号输出至公共模拟单元323。此外，第二模拟单元372例如将从公共模拟单元323输入的多个发送信号转换成在用于第二通信方式的指定频带中的无线电信号，并且通过多个天线160a至160n来发送这些信号。

如果从第二模拟单元372输入多个接收信号，则公共模拟单元323例如放大这多个接收信号，执行滤波，然后将这些信号输出至AD/DA转换单元324。此外，如果从AD/DA转换单元324输入多个发送信号，则公共模拟单元323例如放大这多个发送信号并且将这些信号输出至第二模拟单元372。

如果从公共模拟单元323输入多个模拟接收信号，则AD/DA转换单元324例如将这多个接收信号转换成数字信号并且将它们输出至第二数字单元380。此外，如果从第二数字单元380输入多个数字发送信号，则AD/DA转换单元324例如将这多个发送信号转换成模拟信号，并且将它们输出至公共模拟单元323。

如果从AD/DA转换单元324输入多个数字接收信号，则第二数字单元380例如执行第一通信方式专有的接收处理。

图12是示出第二数字单元380的配置的示例的框图。参考图12，第二数字单元380包括：同步单元181、接收波束处理单元382和发送波束处理单元385。

接收波束处理单元382例如根据均匀分布或泰勒分布来对自同步单元181输入的这多个接收信号执行加权处理，从而控制接收波束的指向性。接收波束处理单元382所使用的权重的值例如由从控制单元340输入的指向性控制信号指定。可替换地，接收波束处理单元382可以将多个天线160a至160n视为阵列天线来产生接收波束。由接收波束处理单元382加权后的接收信号输出至公共数字单元331。

发送波束处理单元385从自公共数字单元331输入的发送信号中生成例如根据均匀分布或泰勒分布加权后的多个发送信号，从而控制发送波束的指向性。发送波束处理单元385所使用的权重的值例如由从控制单元340输入的指向性控制信号指定。可替换地，发送波束处理单元385可以将多个天线160a至160n视为阵列天线来产生接收波束。由发送波束处理单元385加权后的接收信号分别输出至AD/DA转换单元324。在该实施例中，通信设备300中所创建的波束方向图可以是图4中所示的波束方向图或其它任意波束方向图。

还参考图11，继续描述根据该实施例的通信设备300的配置的示例。

如果从第二数字单元380的接收波束处理单元382输入加权后的接收信号，则公共数字单元331例如执行在第一通信方式和第二通信方式之间实现公共的接收处理。例如，如果在第一通信方式和第二通信方式之间使用相同的调制方式和编码方式，则可以在公共数字单元331中执行接收处理中的解调处理和解码处理。然后，公共数字单元331将作为编码处理的结果获得的数据信号输出至控制单元340。

如果从控制单元340输入第二无线电通信单元370的数据信号，则公共数字单元331例如执行在第一通信方式和第二通信方式之间实现公共的发送处理。例如，如果在第一通信方式和第二通信方式之间使用相同的调制方式和编码方式，则可以在公共数字单元331中执行发送处理中的编码处理和调制处理。然后，公共数字单元331将作为编码处理和调制处理的结果生成的发送信号输出至第二数字单元380的发送波束处理单元385。注意，第二数字单元380和公共数字单元331中的处理的顺序不限于这样的示例。

图13是用于描述根据该实施例的波束参考信号的发送定时的说明性示图。

参考图13，和第一实施例中一样，根据第一通信方式从天线110发送的指令信号仅包含具有遵循第一通信方式的信号格式的头部112。在指令信号中省略了具有遵循第一通信方式的信号格式的数据部分118。

另一方面，自多个天线160a至160n发送的波束参考信号具有BTF362。BTF 362是在从第一无线电通信单元320完成上述指令信号的发送起已经过去了预定的时间t之后，在控制单元340的控制下从多个天线160a至160n发送的。在时间t期间，接收指令信号和波束参考信号的通信设备400可以将电路的公共部分的操作从第一通信方式的操作切换至第二通信方式的操作。

如同根据第一实施例的BTF 162一样，BTF 362由分别对应于图4中所示的发送波束方向图Bt0至Bt9的10个时隙T0至T9组成。相应地，在通信设备400中，接收信号的功率电平根据位置在波束参考信号的任何时隙中具有突出的值，所以，可以确定最佳发送波束方向图。

[3-2.接收设备的配置]

图14是示出根据第二实施例的通信设备400的配置的示例的框图。参考图14，通信设备400包括：天线210、第一无线电通信单元420、控制单元440、存储单元250、多个天线260a至260n和第二无线电通信单元470。第一无线电通信单元420和第二无线电通信单元470共用公共模拟单元423、AD/DA转换单元424和公共数字单元431。第一无线电通信单元420还包括第一模拟单元422和第一数字单元430。第二无线电通信单元470包括第二模拟单元472和第二数字单元480。

第一模拟单元422例如通过天线210接收在用于第一通信方式的指定频带中的无线电信号，执行频率变换并且将这些信号输出至公共模拟单元423。第一模拟单元422例如还将从公共模拟单元423输入的发送信号转换成在用于第一通信方式的指定频带中的无线电信号并且通过天线210来发送该信号。

与通信设备300的公共模拟单元323类似，公共模拟单元423对接收信号和发送信号执行滤波等。此外，与通信设备300的AD/DA转换单元324类似，AD/DA转换单元424执行模拟信号与数字信号之间的转换。

如果从AD/DA转换单元424输入数字接收信号，则第一数字单元430例如执行第一通信方式专有的接收处理。接着，如果从第一数字单元430输入已被执行第一通信方式专有的接收处理的接收信号，则公共数字单元431例如执行在第一通信方式和第二通信方式之间实现公共的接收处理。此外，如果上述指令信号被输入，则第一数字单元430例如使用图13中所示出的指令信号的头部112来获得同步并且向第二无线电通信单元470的第二数字单元480通知要开始接收波束参考信号的接收开始时间点。接收开始时间点例如可以是从指令信号的接收完成起过去了图13中所示的时间t的时间点。

如果从控制单元440输入了第一无线电通信单元420的数据信号(例如，上述通知信号等等)，公共数字单元431例如执行在第一通信方式和第二通信方式之间实现公共的发送处理。接着，第一数字单元430例如执行第一通信方式专有的发送处理。注意，第一数字单元430和公共数字单元431中的处理的顺序不限于这样的示例。

控制单元440例如利用诸如CPU之类的算术单元来控制第一无线电通信单元420和第二无线电通信单元470的总体操作。例如，如果第一无线电通信单元420接收到上述指令信号，则控制单元440将公共模拟单元423、AD/DA转换单元424和公共数字单元431的操作切换成根据第二通信方式的操作。可以在指令信号被接收到之后直到波束参考信号的接收开始之前(即，在图13中所示的时间t期间)执行这样的切换处理。此外，如果稍后描述的第二无线电通信单元470确定了最佳波束方向图，则控制单元440将指明预定的最佳波束方向图的参数值添加到通知信号并且将通知信号输出至公共数字单元431，以从第一无线电通信单元420发送通知信号。此外，控制单元440将上述指向性控制信号输出至第二数字单元480并且控制通信设备400的发送波束和接收波束。

第二模拟单元472例如通过天线260a至260n接收在用于第二通信方式的指定频带中的无线电信号，执行频率变换，并且将这些信号输出至公共模拟单元423。此外，第二模拟单元472例如将从公共模拟单元423输入的多个发送信号转换成在用于第二通信方式的指定频带中的无线电信号，并且通过天线260a至260n来发送这些信号。

如果从AD/DA转换单元424输入多个数字接收信号，则第二数字单元480例如执行第二通信方式专有的接收处理。

图15是示出第二数字单元480的具体配置的示例的框图。参考图15，第二数字单元480包括：同步单元281、接收波束处理单元482、功率计算单元283、确定单元284和发送波束处理单元487。

与上述接收波束处理单元382类似，接收波束处理单元482例如根据均匀分布或泰勒分布对自同步单元281输入的多个接收信号执行加权处理，从而控制接收波束的指向性。然后，接收波束处理单元482将加权后的接收信号输出至功率计算单元283和公共数字单元431。接收波束处理单元482进行的对接收波束的指向性控制处理可以与之前参考图8描述的根据第一实施例的处理类似。

与上述发送波束处理单元385类似，发送波束处理单元487从自公共数字单元431输入的发送信号中生成例如根据均匀分布或泰勒分布加权后的多个发送信号，并且将这些信号输出至AD/DA转换单元424。

以上参考图11至图15描述了根据本发明第二实施例的发送端和接收端的设备的配置。根据该实施例，可以高速地学习用于根据第二通信方式进行的无线电通信的发送波束和接收波束的指向性，并且还通过共用用于第一和第二通信方式之间的发送和接收处理的电路的一部分来抑制电路规模的增大。此外，由于用于学习指向性的波束参考信号是在从指示学习的指令信号的接收完成起某一时间间隔之后接收到的，所以可以在该时间段期间将电路的公共部分的操作从第一通信方式切换成第二通信方式。

<4.第三实施例的说明>

在以上所述的第一和第二实施例中，基于遵循第二通信方式的波束参考信号来确定当根据第二通信方式执行无线电通信时最佳的发送波束指向性和接收波束指向性。如果假定不论发送介质是毫米波还是微波，直达波或具有高接收功率的反射波的到达方向都不变化，则可以利用微波(即，第一通信方式)来学习发送波束和接收波束的指向性。作为本发明的第三实施例，以下描述根据第一通信方式来发送和接收指令信号和波束参考信号并且学习发送和接收波束的指向性的设备的配置。在该实施例中，关于图1描述的发送端设备(Tx)是通信设备500，并且接收端设备(Rx)是通信设备600。

[4-1.发送设备的配置]

图16是示出根据本发明第三实施例的通信设备500的配置的示例的框图。参考图16，通信设备500包括：天线110、第一无线电通信单元320、控制单元540、存储单元150、多个天线160a至160n和第二无线电通信单元370。第一无线电通信单元320和第二无线电通信单元370共用公共模拟单元323、AD/DA转换单元324和公共数字单元331。此外，第一无线电通信单元320包括第一模拟单元322和第一数字单元330。第二无线电通信单元370包括第二模拟单元372和第二数字单元380。

控制单元540利用诸如CPU之类的算术单元来控制第一无线电通信单元320和第二无线电通信单元370的总体操作。控制单元540例如响应于来自给定应用程序的请求来进行控制，以从第一无线电通信单元320发送指示学习波束指向性的指令信号。然后，控制单元540例如进行控制来在指令信号的发送完成之后并且在对指令信号的响应信号的接收之前从第一无线电通信单元320发送用于学习发送波束的指向性的波束参考信号。此外，如果从第一无线电通信单元320输入通知指向性的学习结果的通知信号，则控制单元540获取通知信号中所包含的用于指明最佳波束方向图的参数值。之后，控制单元540将包含所获得的参数值的指向性控制信号输出至第二数字单元380的接收波束处理单元382或发送波束处理单元385。

图17是用于描述根据该实施例的波束参考信号的发送定时的说明性示图。

参考图17，由第一无线电通信单元320根据第一通信方式发送的指令信号仅包括具有遵循第一通信方式的信号格式的头部112，如在第一和第二实施例中一样。

另一方面，波束参考信号具有BTF 562。在该实施例中，BTF 562是由第一无线电通信单元320根据第一通信方式随上述指令信号之后发送的。与根据第一实施例的BTF 162和根据第二实施例的BTF 362一样，BTF 562由分别对应于图4中所示的发送波束方向图Bt0至Bt9的10个时隙T0至T9组成。相应地，在位于通信设备500附近的接收设备中，接收信号的功率电平根据位置在波束参考信号的任何时隙中具有突出的值，从而可以确定最佳发送波束方向图。以这种方式，基于根据第一通信方式发送的波束参考信号来确定最佳发送波束方向图。然后，所确定的最佳发送波束方向图被应用于在根据第二通信方式执行无线电通信时的发送波束方向图。

[4-2.接收设备的配置]

图18是示出根据第三实施例的通信设备600的配置的示例的框图。参考图18，通信设备600包括：天线210、第一无线电通信单元620、控制单元640、存储单元250、多个天线260a至260n和第二无线电通信单元670。第一无线电通信单元620和第二无线电通信单元670共用公共模拟单元423、AD/DA转换单元424和公共数字单元431。此外，第一无线电通信单元620还包括第一模拟单元422和第一数字单元630。第二无线电通信单元670包括第二模拟单元472和第二数字单元680。

图19是示出第一数字单元630的具体配置的示例的框图。参考图19，第一数字单元630包括同步单元632、功率计算单元634和确定单元636。

同步单元632例如根据分组头的前导来检测根据第一通信方式接收到的接收信号的分组。然后，同步单元632将接收信号输出至公共数字单元431。此外，如果第一数字单元630检测到上述指令信号，则其还检测到随指令信号之后发送的波束参考信号，将所检测到的波束参考信号输出至功率计算单元634并且指示计算接收功率。

功率计算单元634响应于来自同步单元632的指令，计算波束参考信号中所包含的多个信号序列的接收功率。这多个信号序列例如可以是关于图17描述的时隙T0至T9中分别包含的信号序列或关于图10描述的相互成正交或伪正交关系的信号序列。然后，功率计算单元634将所计算出的接收功率顺次发送给确定单元636。

确定单元636基于从功率计算单元634输入的接收功率值来确定用于指明最佳发送波束方向图的参数值。最佳发送波束方向图例如可以是使得一系列接收功率值是最大值的发送波束方向图。然后，确定单元636将基于接收功率值确定的参数值输出至控制单元640。

控制单元640例如利用诸如CPU之类的算术单元来控制第一无线电通信单元620和第二无线电通信单元670的总体操作。例如，如果第一无线电通信单元620确定了最佳发送波束方向图，则控制单元640将用于指明发送波束方向图的参数值添加到通知信号并且将其输出至公共数字单元431，以从第一无线电通信单元620发送通知信号。此外，控制单元640可以将指向性控制信号输出至第二数字单元680并且控制通信设备600的发送波束或接收波束。

图20是示出第二数字单元680的具体配置的示例的框图。参考图20，第二数字单元680包括同步单元681、接收波束处理单元682和发送波束处理单元487。

同步单元681例如根据分组头的前导来同步对根据第二通信方式接收到的多个接收信号的接收处理的开始定时，并且将这些信号输出至接收波束处理单元682。

接收波束处理单元682例如根据均匀分布或泰勒分布来对从同步单元681输入的多个接收信号执行加权处理，从而控制接收波束的指向性。然后，接收波束处理单元682将加权后的接收信号输出至公共数字单元431。

[4-3.信号发送和接收序列的示例]

图21是示出在上述通信设备500和通信设备600之间发送和接收的信号的序列的示例的说明性示图。参考图21，沿时间轴顺次示出从通信设备500(Tx)和通信设备600(Rx)发送的信号。

首先，从通信设备500的第一无线电通信单元320发送遵循第一通信方式的RTS的头部。RTS的头部对应于上述指令信号。接着，随RTS的头部之后，从通信设备500的第一无线电通信单元320发送遵循第一通信方式的BTF。BTF对应于上述波束参考信号。从而在通信设备600的第一无线电通信单元620中确定当从通信设备500向通信设备600发送信号时的最佳发送波束方向图。

接着，从通信设备600的第一无线电通信单元620发送遵循第一通信方式的CTS。CTS的数据部分例如包含指明最佳发送波束方向图的参数值。在该情况中，CTS对应于上述通知信号。如果如前所述，假定不论传输介质如何直达波或具有最高接收功率的反射波的到达方向不变化，则利用遵循第一通信方式的BTF习得的结果可以应用于根据第二通信方式的无线电通信。相应地，通信设备500可以在根据第二通信方式向通信设备600发送信号时被从上述CTS通知最佳发送波束方向图。注意，从通信设备600向通信设备500发送的CTS也可以用作上述指令信号。在该情况中，CTS的头部(即，指令信号)和BTF(即，波束参考信号)从通信设备600的第一无线电通信单元620被发送至通信设备500。

此后，根据第二通信方式从通信设备500向通信设备600发送数据，并且从通信设备600向通信设备500发回ACK(确认)。此时，由于在通信设备500和通信设备600之间使用通过学习确定的最佳发送波束方向图，所以，即使利用具有高直进性和短的电波到达距离的毫米波也可以根据第二通信方式来更加可靠地发送和接收数据。

[4-4.可替换示例]

在该实施例中，通信设备600的第一数字单元630例如可以利用作为一种特征值分析的MUSIC(Multiple Signal Classification，多信号分类)方法来确定通信设备500所位于的方向。当使用MUSIC方法时，通信设备600的第一数字单元630例如基于接收到的波束参考信号的幅度和相位，根据通信设备500所位于的方向来计算MUSIC谱。接着，第一数字单元630估计出使得MUSIC谱的计算值与通信设备500所位于的方向一样大的方向。然后，第一数字单元630可以根据估计出的方向，在根据第二通信方式执行无线电通信时，确定发送和接收波束的最佳指向性。

<5.总述>

以上参考图1至图21描述了本发明的第一至第三实施例。在各个实施例中，根据第一或第二通信方式发送的波束参考信号的接收开始时间点是基于根据第一通信方式发送的指令信号确定的。波束参考信号的接收开始于原来要接收指令信号中被省略的数据部分的定时。然后，基于波束参考信号来确定用于指明最佳波束方向图的参数值。从而可以在能够发送和接收一个分组的时段期间习得用于根据第二通信方式进行的无线电通信的发送和接收波束的最佳指向性。此外，由于在第一和第二通信方式之间共用用于发送和接收处理的电路的一部分，所以，如在第二实施例中一样，可以抑制电路规模的增大并且降低制造成本或降低设备尺寸。

应当注意，尽管为了便于描述分开描述了发送端设备的配置和接收端设备的配置，但是，当然可以配置具有发送端和接收端两者的功能的通信设备。

此外，在该说明书中，描述了将具有最大接收功率的波束方向图确定为接收端设备中的最佳波束方向图的情况。然而，可替换地，可以将具有高的接收功率的多个波束方向图确定为所要使用的波束方向图的候选。从而，例如可以通过结合使用多个波束方向图来执行利用毫米波的无线电通信。

尽管以上参考附图详细描述了本发明的优选实施例，但是，本发明不限于此。本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合和更改，只要它们在所附权利要求及其等同物的范围内即可。

本申请包含与2009年2月13日于日本专利局提交的日本在先专利中请JP 2009-032029中所公开的主题有关的主题，该申请的全部内容通过引用结合于此。

Claims (16)

1.一种通信设备，包括：

第一无线电通信单元，所述第一无线电通信单元能够根据第一通信方式进行无线电通信；以及

第二无线电通信单元，所述第二无线电通信单元能够根据利用比所述第一通信方式高的频带的第二通信方式来进行无线电通信，

其中

所述第一无线电通信单元向另一通信设备发送指示学习波束指向性的指令信号，并且

所述第二无线电通信单元，在所述第一无线电通信单元完成所述指令信号的发送之后并且在对所述指令信号的响应信号的接收之前，向所述另一通信设备发送用于学习波束指向性的波束参考信号。

2.根据权利要求1所述的通信设备，其中

所述第二无线电通信单元，在从所述第一无线电通信单元完成所述指令信号的发送起过去了指定时间段之后，发送所述波束参考信号。

3.根据权利要求1所述的通信设备，其中

所述指令信号仅包含具有遵循所述第一通信方式的信号格式的头部。

4.根据权利要求1所述的通信设备，其中

所述波束参考信号是包含分别与不同的指向性图相关联的多个信号序列的信号。

5.根据权利要求4所述的通信设备，其中

所述波束参考信号是包含分别与所述多个信号序列相对应的多个时隙的信号。

6.根据权利要求4所述的通信设备，其中

所述波束参考信号是组合了相互成正交或伪正交关系的所述多个信号序列的信号。

7.根据权利要求1所述的通信设备，其中

根据所述第一通信方式的无线电信号发送处理的至少一部分和根据所述第二通信方式的无线电信号发送处理的至少一部分是利用公共电路来执行的。

8.一种通信设备，包括：

第一无线电通信单元，所述第一无线电通信单元能够根据第一通信方式来进行无线电通信；以及

第二无线电通信单元，所述第二无线电通信单元能够根据利用比所述第一通信方式高的频带的第二通信方式来进行无线电通信，

其中

在所述第一无线电通信单元向另一通信设备发送指示学习波束指向性的指令信号之后，所述第一无线电通信单元在接收对所述指令信号的响应信号之前，向所述另一通信设备发送用于学习所述第二无线电通信单元的发送波束指向性的波束参考信号。

9.根据权利要求8所述的通信设备，其中

所述第一无线电通信单元还从所述另一通信设备接收通知信号，所述通知信号包含用于指明最佳波束方向图的参数值，所述用于指明最佳波束方向图的参数值是基于所述波束参考信号确定的，并且

所述第二无线电通信单元利用由所述通知信号中所包含的参数值指明的波束方向图来执行与所述另一通信设备的无线电通信。

10.一种通信设备，包括：

第一无线电通信单元，所述第一无线电通信单元能够根据第一通信方式来执行无线电通信；以及

第二无线电通信单元，所述第二无线电通信单元能够根据利用比所述第一通信方式高的频带的第二通信方式来执行无线电通信，

其中

在接收到指示学习波束指向性的指令信号之后，所述第一无线电通信单元确定在所述指令信号的接收完成之后并且在对所述指令信号的响应信号的发送之前的某一时间点，作为波束参考信号的接收开始时间点，并且

所述第二无线电通信单元从由所述第一无线电通信单元确定的所述接收开始时间点起开始接收所述波束参考信号，并且基于所接收到的波束参考信号来确定用于指明最佳波束方向图的参数值。

11.根据权利要求10所述的通信设备，其中

所述接收开始时间点是从所述第一无线电通信单元完成对所述指令信号的接收起过去了指定时间段的时间点。

12.根据权利要求10所述的通信设备，其中

根据所述第一通信方式进行的无线电信号接收处理的至少一部分和根据所述第二通信方式进行的无线电信号接收处理的至少一部分是利用公共电路来执行的。

13.一种通信设备，包括：

第一无线电通信单元，所述第一无线电通信单元能够根据第一通信方式来进行无线电通信；以及

第二无线电通信单元，所述第二无线电通信单元能够根据利用比所述第一通信方式高的频带的第二通信方式来进行无线电通信，

其中

在接收到指示学习波束指向性的指令信号之后，所述第一无线电通信单元还接收随所述指令信号之后发送并且用于学习要用于由所述第二无线电通信单元进行的无线电通信的发送波束指向性的波束参考信号，并且基于所接收到的波束参考信号来确定用于指明最佳波束方向图的参数值。

14.根据权利要求13所述的通信设备，其中

所述第一无线电通信单元基于所述波束参考信号根据特征值分析来确定用于指明最佳波束方向图的参数值。

15.一种发送设备和接收设备之间的通信控制方法，所述发送设备和接收设备能够根据第一通信方式和利用比所述第一通信方式高的频带的第二通信方式来进行无线电通信，所述控制方法包括以下步骤：

根据所述第一通信方式从所述发送设备向所述接收设备发送指示学习波束指向性的指令信号；

在完成所述指令信号的发送之后并且在接收对所述指令信号的响应信号之前，根据所述第二通信方式从所述发送设备向所述接收设备发送用于学习波束指向性的波束参考信号；

在所述接收设备中，从基于所接收到的指令信号确定的指定接收开始时间点起开始接收所述波束参考信号；以及

基于所接收到的波束参考信号来确定用于指明具有最佳指向性的波束的参数。

16.一种包括发送设备和接收设备的通信系统，所述发送设备和接收设备各自包括：

第一无线电通信单元，所述第一无线电通信单元能够根据第一通信方式来进行无线电通信；以及

第二无线电通信单元，所述第二无线电通信单元能够根据利用比所述第一通信方式高的频带的第二通信方式来进行无线电通信，

其中

所述发送设备的第一无线电通信单元向所述接收设备发送指示学习波束指向性的指令信号，

所述发送设备的第二无线电通信单元，在所述第一无线电通信单元完成所述指令信号的发送之后并且在对所述指令信号的响应信号的接收之前，向所述接收设备发送用于学习波束指向性的波束参考信号，

在接收到所述指令信号之后，所述接收设备的第一无线电通信单元基于所述指令信号来确定所述波束参考信号的接收开始时间点，并且

所述接收设备的第二无线电通信单元从所确定的接收开始时间点起开始接收所述波束参考信号并且基于所接收到的波束参考信号来确定用于指明最佳波束方向图的参数值。

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