CN102308612B - 通信装置、通信控制方法和通信系统 - Google Patents

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Abstract

一种迅速学习要用于毫米波通信中的天线的指向性的通信装置。该通信装置设有：第一无线通信单元，该第一无线通信单元能够根据第一通信方案进行无线通信；以及第二无线通信单元，该第二无线通信单元能够根据使用比第一通信方案更高频带的第二通信方案进行无线通信。当接收到指示学习波束的指向性的指示信号时，第一无线通信单元基于指示信号来确定开始接收波束学习用信号的时间。第二无线通信单元从第一无线通信单元确定的接收时间点起开始波束学习用信号的接收并且基于接收的波束学习用信号来确定用于指定最优波束型式的参数值。

Description

通信装置、通信控制方法和通信系统
技术领域
本发明涉及通信装置、通信控制方法和通信系统。
背景技术
用于增强利用被称为毫米波的高频电磁波的无线电通信的通信速度的新通信方法目前正在开发中。毫米波的波长是10mm到1mm并且其频率是30GHz到300GHz，并且例如在60GHz频带等中可以实现以GHz为单位的信道分配。
一般地，与微波相比，毫米波具有传播起来直线性更强并且反射时的衰减更大的特性。因此，毫米波通信中的无线电通信路径主要是直接波或反射大约一次的反射波。另外，毫米波还具有自由空间传播损耗较大(电波的可到达距离较短)的特性。因此，虽然使用毫米波的无线电通信与使用微波的情况相比具有可以更容易执行空间分割的优点，但也存在通信距离较短的方面。
为了针对毫米波的这种弱点进行补偿并且将使用毫米波的高速无线电通信用在更多种场景中，一种方案是向发送和接收装置的天线添加指向性(directionality)并且使发送波束和接收波束朝着通信另一端的装置所位于的方向以延长通信距离。例如，可通过在发送和接收装置上安装多个天线并且向各个天线分配不同的权重来控制波束的指向性。例如，在以下的专利文献1中，公开了一种在通过诸如声波、红外线或光之类的通信介质交换控制信号并且学习最优天线指向性之后执行利用毫米波的无线电通信的技术。
引文列表
专利文献
专利文献1：JP 2000-307494A
发明内容
技术问题
然而，学习最优天线指向性的技术在每次发送和接收一个分组时在发送端改变天线指向性，然后在接收端根据接收的分组的结果来确定最优指向性。在此情况下，必须发送和接收与波束型式(beam pattern)的数目相同数目的分组，这增加了学习的时间并且可能导致吞吐量的降低。
鉴于上述情况，本发明致力于提供一种使得能够高速学习要用于毫米波通信的天线指向性的新颖且改进的通信装置、通信控制方法和通信系统。
解决问题的方案
根据本发明的一实施例，提供了一种通信装置，包括：第一无线电通信单元，该第一无线电通信单元能够根据第一通信方法进行无线电通信；以及第二无线电通信单元，该第二无线电通信单元能够根据使用比第一通信方法更高频带的第二通信方法进行无线电通信，其中，在接收到指示学习波束指向性的指示信号时，第一无线电通信单元基于指示信号来确定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第一无线电通信单元确定的接收开始时间点起开始对波束参考信号的接收并且基于所接收的波束参考信号来确定用于指定最优波束型式的参数值。
优选地，接收开始时间点是第一无线电通信单元对指示信号的接收完成之前的时间点。
另外，第二无线电通信单元可以把所确定的参数值通知给第一无线电通信单元，并且第一无线电通信单元可以向指示信号的发送源装置发送包含所通知的参数值的通知信号。
另外，第二无线电通信单元可以向指示信号的发送源装置发送包含所确定的参数值的通知信号。
另外，波束参考信号可以是包含分别与不同的指向性型式相关联的多个信号序列的信号。
另外，波束参考信号可以是包含分别对应于多个信号序列的多个时隙的信号，并且参数可以是用于指定这多个时隙中的至少一个时隙的参数。
另外，波束参考信号可以是组合相互间具有正交或伪正交关系的多个信号序列的信号，并且参数可以是用于指定这多个信号序列中的至少一个信号序列的参数。
另外，第二无线电通信单元可以通过在对波束参考信号的接收期间改变接收波束的指向性，来确定接收波束的最优指向性。
另外，根据本发明的另一实施例，提供了一种通信装置，包括：第一无线电通信单元，该第一无线电通信单元能够根据第一通信方法进行无线电通信；以及第二无线电通信单元，该第二无线电通信单元能够根据使用比第一通信方法更高频带的第二通信方法进行无线电通信，其中，第一无线电通信单元向另一通信装置发送指示学习波束指向性的指示信号，并且第二无线电通信单元在第一无线电通信单元对指示信号的发送完成之前向所述另一通信装置发送用于学习波束指向性的波束参考信号。
另外，根据本发明的另一实施例，提供了一种发送装置与接收装置之间的通信控制方法，该发送装置和接收装置能够根据第一通信方法和使用比第一通信方法更高频带的第二通信方法进行无线电通信，该通信控制方法包括以下步骤：根据第一通信方法从发送装置向接收装置发送指示学习波束指向性的指示信号；根据第二通信方法从发送装置向接收装置发送用于学习波束指向性的波束参考信号；在接收装置中从基于接收到的指示信号确定的特定接收开始时间点起开始接收波束参考信号；以及在接收装置中基于接收到的波束参考信号确定用于指定具有最优指向性的波束的参数。
另外，根据本发明的另一实施例，提供了一种包括发送装置和接收装置的通信系统，该发送装置和接收装置分别包括：第一无线电通信单元，该第一无线电通信单元能够根据第一通信方法进行无线电通信；以及第二无线电通信单元，该第二无线电通信单元能够根据使用比第一通信方法更高频带的第二通信方法进行无线电通信，其中，发送装置的第一无线电通信单元向接收装置发送指示学习波束指向性的指示信号，发送装置的第二无线电通信单元向接收装置发送用于学习波束指向性的波束参考信号，在接收到指示信号时，接收装置的第一无线电通信单元基于指示信号来确定波束参考信号的接收开始时间点，并且接收装置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对波束参考信号的接收，并且基于所接收的波束参考信号来确定用于指定最优波束型式的参数值。
本发明的有利效果
如上所述，根据本发明的通信装置、通信控制方法和通信系统使得能够高速地学习要使用于毫米波通信的天线指向性。
附图说明
图1是示出根据一实施例的通信系统的概要的示意图。
图2是示出根据一实施例的发送装置的配置的示例的框图。
图3是示出根据一实施例的发送装置中的第二数字单元的具体配置的示例的框图。
图4是示出波束型式的示例的说明图。
图5是示出指示信号和波束参考信号的格式的示例的说明图。
图6是示出根据一实施例的接收装置的配置的示例的框图。
图7是示出根据一实施例的接收装置中的第二数字单元的更具体配置的示例的框图。
图8是描述根据一实施例的指向性控制处理的说明图。
图9是示出根据一实施例的信号发送和接收序列的示例的说明图。
图10是示出根据一实施例的信号发送和接收序列的另一示例的说明图。
图11是示出波束参考信号的格式的另一示例的说明图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，用相同的标号来标示具有基本相同的功能和结构的元件，并且省略重复说明。
另外，下面将按以下顺序来描述“具体实施方式”。
1.通信系统的概要
2.通信装置的配置示例
2-1.根据一实施例的发送装置的配置
2-2.根据一实施例的接收装置的配置
2-3.信号发送和接收序列的示例
3.替换示例
4.总结
<1.通信系统的概要>
图1是示出根据本发明一实施例的通信系统1的概要的示意图。参考图1，通信系统1包括通信装置100和通信装置200。在此实施例中，通信装置100向通信装置200发送下文中描述的给定的信号并且开始与通信装置200的通信。另外，通信装置200接收从通信装置100发送来的信号并且开始与通信装置100的通信。因此，在本说明书中，在一些情况下，通信装置100被称为发送端的装置或发送装置，而通信装置200被称为接收端的装置或接收装置。
通信装置100和200可根据第一和第二通信方法来与彼此执行无线电通信。其中，第一通信方法是使用诸如微波之类的电磁波的通信方法，这种电磁波与上述的毫米波相比传播起来直线性较弱并且反射时的衰减较小。例如，第一通信方法可以是基于诸如IEEE 802.11a/b/g之类的无线LAN(局域网)标准的通信方法。从而，当根据第一通信方法执行无线电通信时，通信装置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与彼此通信。另一方面，第二通信方法是使用以上述的毫米波为代表的电磁波的通信方法，这种电磁波传播起来直线性较强并且反射时的衰减较大。例如，第二通信方法可以是基于使用60GHz频带的VHT(超高吞吐量)的通信方法。从而，当根据第二通信方法执行无线电通信时，最好通信装置100和200通过使发送波束和接收波束指向通信另一端的装置来发送和接收无线电信号。
在图1的示例中，通信装置100包括用于根据第一通信方法发送和接收无线电信号的天线110和用于根据第二通信方法发送和接收无线电信号的多个天线160a至160n。另外，通信装置200包括用于根据第一通信方法发送和接收无线电信号的天线210和用于根据第二通信方法发送和接收无线电信号的多个天线260a至260n。通信装置100和200可以通过使用多个天线160a至160n和多个天线260a至260n，根据第二通信方法来执行所谓的MIMO(多输入多输出)通信。通过对分配给通过各个天线发送和接收的信号的权重进行调整，来控制根据第二通信方法进行无线电通信时发送和接收波束的指向性。参考图1，例如，发送波束Bt从通信装置100指向通信装置200。另外，例如，接收波束Br从通信装置200指向通信装置100。
通信装置100和200例如可以是PC(个人计算机)、诸如蜂窝电话终端、便携式信息终端、音乐播放器或游戏终端之类的终端装置、或者诸如电视机之类的家用电器。另外，通信装置100和200可以是诸如宽带路由器或无线接入点之类的网络设备。另外，通信装置100和200可以是结合到这种设备中的无线电通信模块等等。
<2.通信装置的配置示例>
下面参考图2至8来描述图1中所示的通信装置100和200的配置的示例。
[2-1.根据一实施例的发送装置的配置]
图2是示出根据该实施例的通信装置100的配置的示例的框图。参考图2，通信装置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以及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(模拟到数字)转换单元124、DA(数字到模拟)转换单元126、第一数字单元130以及控制单元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以及控制单元190。
天线110是用于根据第一通信方法的无线电通信的天线。天线110例如利用微波来发送指示学习波束指向性的指示信号。另外，天线110例如接收通知信号以获得对最优波束型式的通知，并将其输出到第一模拟单元122。
第一模拟单元122通常对应于用于根据第一通信方法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例如对由天线110接收的接收信号执行放大和频率转换，并将其输出到AD转换单元124。另外，第一模拟单元122对被DA转换单元126转换成模拟信号的发送信号执行频率转换，并将其输出到天线110。
AD转换单元124把从第一模拟单元122输入的作为模拟信号的接收信号转换成数字信号，并将其输出到第一数字单元130。DA转换单元126把从第一数字单元130输入的作为数字信号的发送信号转换成模拟信号，并将其输出到第一模拟单元122。
第一数字单元130通常包括用于对根据第一通信方法的接收信号进行解调和解码的电路和用于对根据第一通信方法的发送信号进行编码和调制电路。例如，如果指示学习波束指向性的指示信号被从控制单元140输入，则第一数字单元130对该指示信号进行编码和调制，并将其输出到DA转换单元126。另外，例如，如果上述通知信号被从AD转换单元124输入，则第一数字单元130对该通知信号进行解调和解码，并将其输出到控制单元140。
控制单元140例如通过使用诸如CPU(中央处理单元)之类的运算单元来控制第一无线电通信单元120的整体操作。例如，控制单元140响应于来自给定应用的请求向第一数字单元130输出上述的指示信号。另外，如果经解码的通知信号被从第一数字单元130输入，则控制单元140获取该通知信号中包含的用于指定最优波束型式的参数值，并将其存储到存储单元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被通信装置100用于通信处理的程序、参数值等等。例如，在此实施例中，存储单元150可存储用于指定在第二无线电通信单元170根据第二通信方法进行无线电通信时的最优波束型式的参数值。
多个天线160a至160n是用于根据第二通信方法的无线电通信的天线。多个天线160a至160n通常被配置为MIMO天线。具体而言，例如，天线160a至160n利用毫米波来发送以规定的加权因子加权的无线电信号。另外，例如，天线160a至160n接收作为毫米波的无线电信号，并将它们输出到第二模拟单元172。
第二模拟单元172通常对应于用于根据第二通信方法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例如对由天线160a至160n分别接收的多个接收信号执行放大和频率转换，并将它们输出到AD转换单元174。另外，第二模拟单元172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转换，并将它们输出到天线160a至160n。
AD转换单元174把从第二模拟单元172输入的作为模拟信号的多个接收信号转换成数字信号，并将它们输出到第二数字单元180。DA转换单元176把从第二数字单元180输入的作为数字信号的多个发送信号转换成模拟信号，并将它们输出到第二模拟单元172。
第二数字单元180通常包括用于对根据第二通信方法的接收信号进行解调和解码的电路和用于对根据第二通信方法的发送信号进行编码和调制电路。
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以及发送波束处理单元185。
同步单元181例如根据分组开头处的前导来同步对多个天线160a至160n接收的多个接收信号的接收处理的开始定时，并将这些信号输出到接收波束处理单元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使用的权重的值例如是由从控制单元190输入的指向性控制信号指定的。或者，，接收波束处理单元182可以通过将多个天线160a至160n视为阵列天线来产生接收波束。
解调和解码单元183根据第二通信方法中使用的任意调制方法和编码方法对被接收波束处理单元182加权的接收信号进行解调和解码并获取数据信号。解调和解码单元183随后把所获取的数据信号输出到控制单元190。
编码和调制单元184根据第二通信方法中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。编码和调制单元184随后把所生成的发送信号输出到发送波束处理单元185。
发送波束处理单元185从输入自编码和调制单元184的发送信号生成例如根据均匀分布或泰勒分布加权的多个发送信号，从而控制发送波束的指向性。发送波束处理单元185使用的权重的值例如是由从控制单元190输入的指向性控制信号指定的。或者，发送波束处理单元185可以通过将多个天线160a至160n视为阵列天线来产生发送波束。经发送波束处理单元185加权的多个发送信号被分别输出到DA转换单元176。
虽然在图3中没有示出，但第二数字单元180还可根据多个天线160a至160n接收的接收信号估计MIMO信道的信道特性，并且根据估计结果来执行信道均衡。
返回参考图2，进一步描述通信装置100的配置的示例。
控制单元190例如通过使用诸如CPU之类的运算单元来控制第二无线电通信单元170的整体操作。例如，响应于来自给定应用的请求，控制单元170在从第一无线电通信单元120发送上述指示信号起经过了指定时间之后，使波束参考信号被从第二无线电通信单元170发送。另外，例如，控制单元190从存储单元150获取用于指定最优波束型式的参数值，并且向上述的第二数字单元180的接收波束处理单元182或发送波束处理单元185输出包含所获取的参数值的指向性控制信号。通信装置100根据第二通信方法进行无线电通信时的接收波束或发送波束从而指向通信另一端的装置所位于的方向。
图4是示出在通信装置100中可以创建的波束型式的示例的说明图。
参考图4，示出了在根据本实施例的通信装置100中可创建的10个发送波束型式Bt0至Bt9。发送波束型式Bt0至Bt9分别具有在通信装置100所位于的平面上各自相差36度的方向上的指向性。通信装置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10个发送波束型式Bt0至Bt9中选择的发送波束型式来从天线160a至160n发送无线电信号。另外，在通信装置100中可创建的接收波束型式可以是与图4所示的发送波束型式Bt0至Bt9类似的波束型式。在通信装置100的存储单元150中，例如预存储了用于创建这些波束型式的天线160a至160n的加权因子。应当注意，在通信装置100中可以创建的发送波束型式和接收波束型式不限于这些示例。例如，可以创建具有在三维空间的各种方向上的指向性的发送波束型式或接收波束型式。
图5是示出从通信装置100发送的指示信号和波束参考信号的信号格式的示例的说明图。
参考图5，根据第一通信方法从天线110发送的指示信号包含头部部分112和数据部分118。另外，头部部分112例如具有L-STF(Legacy-Short Training Field，传统-短训练字段)114和L-LTF(Legacy-LongTraining Field，传统-长训练字段)116。L-STF 114主要用作前导，并且可用于接收端的分组检测、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。在数据部分118中存储了任意的数据。
另一方面，从天线160a至160n发送来的波束参考信号具有BTF(波束训练字段)162。根据控制单元190的控制，BTF 162是与上述指示信号的数据部分118从天线110的发送同步地从天线160a至160n发送的。
在此实施例中，BTF 162由分别对应于图4所示的发送波束型式Bt0至Bt9的10个时隙T0至T9构成。在每个时隙T0至T9中，用于接收端的波束学习的已知信号序列被用分别用于创建相应的发送波束型式Bt0至Bt9的加权因子来加权。具体而言，在各个时隙T0至T9中，顺序地改变波束参考信号的发送波束的指向性。相应地，在通信装置100附近位置的接收装置中，在与该位置相应的波束参考信号的任何时隙中接收信号的功率水平具有突出值，从而可以确定最优发送波束型式。注意，该已知信号序列例如可以是BPSK(二进制相移键控)的随机型式。
作为图5所示的指示信号，例如可以使用基于诸如IEEE 802.11a/b/g之类的标准规范的RTS(Request To Send，请求发送)或CTS(Clear ToSend，允许发送)。下文中更详细描述其中RTS或CTS是指示信号的信号的发送和接收序列。
下面描述接收以上述方式发送的指示信号和波束参考信号的通信装置200的配置。
[2-2.根据一实施例的接收装置的配置]
图6是示出根据该实施例的通信装置200的配置的示例的框图。参考图6，通信装置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以及第二无线电通信单元270。另外，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以及控制单元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以及控制单元290。
天线210是用于根据第一通信方法的无线电通信的天线。天线210例如接收从通信装置100发送来的上述指示信号。另外，天线210例如发送用于给出对通过下文中描述的处理确定的最优波束型式的通知的通知信号。
第一模拟单元222通常对应于用于根据第一通信方法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例如对由天线210接收的接收信号执行放大和频率转换，并将其输出到AD转换单元224。另外，第一模拟单元222对被DA转换单元226转换成模拟信号的发送信号执行频率转换，并将其输出到天线210。
AD转换单元224把从第一模拟单元222输入的作为模拟信号的接收信号转换成数字信号，并将其输出到第一数字单元230。DA转换单元226把从第一数字单元230输入的作为数字信号的发送信号转换成模拟信号，并将其输出到第一模拟单元222。
第一数字单元230通常包括用于对根据第一通信方法的接收信号进行解调和解码的电路和用于对根据第一通信方法的发送信号进行编码和调制电路。另外，在此实施例中，如果上述指示信号被输入，则第一数字单元230利用图5所示的指示信号的头部部分112来获取同步，并且向第二无线电通信单元270的第二数字单元280通知波束参考信号的接收开始的接收开始时间点。例如，假定在发送装置和接收装置之间预先规定了从指示信号的头部部分112的给定位置(例如，L-STF 114的开头、L-LTF 116的开头或L-LTF 116的末尾等等)到波束参考信号的开头的时间间隔。在这种情况下，第一数字单元230可以确定从检测到指示信号的头部部分112的给定位置的时间点起经过了该时间间隔的时间点为接收开始时间点。或者，例如，在发送装置中可将指明特定接收开始时间点的数据包含在指示信号的头部部分112中。在这种情况下，第一数字单元230可以从指示信号的头部部分112获取指明接收开始时间点的数据并基于该数据来确定接收开始时间点。第二数字单元280中对波束参考信号的接收处理在下文中更详细描述。然后，例如，如果用于通知利用波束参考信号确定的最优波束型式的通知信号被从控制单元240输入，则第一数字单元230对该通知信号进行编码和调制，并将其输出到DA转换单元226。
控制单元240例如通过使用诸如CPU之类的运算单元来控制第一无线电通信单元220的整体操作。另外，如果下文中描述的第二无线电通信单元270确定了最优波束型式，则控制单元240从存储单元250获取指定所确定的最优波束型式的参数值，将该参数值添加到上述的通知信号，并将该信号输出到第一数字单元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被通信装置200用于通信处理的程序、参数值等等。例如，在此实施例中，存储单元250可存储用于指定在第二无线电通信单元270根据第二通信方法进行无线电通信时的最优波束型式的参数值。此外，存储单元250存储第二无线电通信单元270所确定的发送端处的最优波束型式的参数值，例如稍后描述的。
多个天线260a至260n是用于根据第二通信方法的无线电通信的天线。多个天线260a至260n通常被配置为MIMO天线。具体而言，例如，天线260a至260n利用毫米波来发送以规定的加权因子加权的无线电信号。另外，例如，天线260a至260n接收作为毫米波的无线电信号，并将它们输出到第二模拟单元272。
第二模拟单元272通常对应于用于根据第二通信方法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例如对由天线260a至260n分别接收的多个接收信号执行放大和频率转换，并将它们输出到AD转换单元274。另外，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转换，并将它们输出到天线260a至260n。
AD转换单元274把从第二模拟单元272输入的作为模拟信号的多个接收信号转换成数字信号，并将它们输出到第二数字单元280。DA转换单元276把从第二数字单元280输入的作为数字信号的多个发送信号转换成模拟信号，并将它们输出到第二模拟单元272。
第二数字单元280通常包括用于对根据第二通信方法的接收信号进行解调和解码的电路和用于对根据第二通信方法的发送信号进行编码和调制电路。
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例如根据分组开头处的前导来同步对多个天线260a至260n接收的多个接收信号的接收处理的开始定时，并将这些信号输出到接收波束处理单元282。另外，如果波束参考信号的接收开始时间点被从上述的第一无线电通信单元220的第一数字单元230通知来，则同步单元281从该接收开始时间点起开始图5中所示的波束参考信号的接收。然后，同步单元281把接收到的波束参考信号输出到接收波束处理单元282，并且指示功率计算单元283计算接收功率。
与上述的接收波束处理单元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。接收波束处理单元282随后将经加权的接收信号输出到功率计算单元283和解调和解码单元285。
图8是描述接收波束处理单元282对接收波束的指向性控制处理的说明图。
参考图8，示出了根据第二通信方法从通信装置100发送来的波束参考信号的信号格式的示例。波束参考信号包含BTF 162，BTF 162由分别对应于发送波束型式Bt0至Bt9的10个时隙T0至T9构成。接收波束处理单元282还将波束参考信号的时隙T0至T9中的每一个分割成10个区间ST0至ST9，并且在各个区间ST0至ST9中利用相互不同的10个接收波束型式对接收信号执行加权处理。例如，时隙T0的第一区间ST0与接收波束型式Br0相关联，时隙T0的第二区间ST1与接收波束型式Br1相关联，等等。作为这种指向性控制处理的结果，在一个波束参考信号中可以获得利用总共100个发送和接收波束型式(10个发送波束型式×10个接收波束型式)发送和接收的接收信号。
图7所示的功率计算单元283响应于来自同步单元281的指示，计算利用上述的总共100个发送和接收波束型式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将计算出的接收功率值顺次输出到确定单元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定最优发送波束型式和接收波束型式的参数值。最优波束型式通常是这样的波束型式：对于该波束型式，针对一个波束参考信号从功率计算单元283输入的一系列接收功率值具有最大值。用于指定最优发送波束型式的参数值例如可以是图5和图8中所示的BTF 162的任何时隙号码(T0至T9)。或者，用于指定最优发送波束型式的参数值例如可以是要被发送波束处理单元287与发送信号相乘的加权因子。另外，用于指定最优接收波束型式的参数值例如可以是图8中所示的区间号码(ST0至ST9)。或者，用于指定最优接收波束型式的参数值例如可以是要被接收波束处理单元282与多个接收信号分别相乘的加权因子。确定单元284把以这种方式确定的参数值输出到控制单元290。
解调和解码单元285根据第二通信方法中使用的任意调制方法和编码方法对被接收波束处理单元282加权的接收信号进行解调和解码并获取数据信号。解调和解码单元285随后把所获取的数据信号输出到控制单元290。
编码和调制单元286根据第二通信方法中使用的任意编码方法和调制方法对从控制单元290输入的数据信号进行编码和调制并且生成发送信号。编码和调制单元286随后把所生成的发送信号输出到发送波束处理单元287。
与上述的发送波束处理单元185类似，发送波束处理单元287从输入自编码和调制单元286的发送信号生成例如根据均匀分布或泰勒分布加权的多个发送信号，从而控制发送波束的指向性。发送波束处理单元287使用的权重的值例如是由从控制单元290输入的指向性控制信号指定的。经发送波束处理单元287加权的多个发送信号被分别输出到DA转换单元276。
虽然在图7中没有示出，但第二数字单元280还可根据多个天线260a至260n接收的接收信号估计MIMO信道的信道特性，并且根据估计结果来执行信道均衡。
返回参考图6，进一步描述通信装置200的配置的示例。
控制单元290例如通过使用诸如CPU之类的运算单元来控制第二无线电通信单元270的整体操作。另外，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把从第二数字单元280输出的用于指定最优发送波束型式的参数值存储到存储单元250中。第一无线电通信单元220利用通知信号把所存储的参数值通知给波束参考信号的发送源装置(例如通信装置100)。另外，控制单元290向接收波束处理单元282输出包含从第二数字单元280输出的用于指定最优接收波束型式的参数值的指向性控制信号，以便产生具有在通信另一端的装置的方向上的指向性的接收波束。另外，控制单元290可向发送波束处理单元287输出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，以便产生具有相同方向上的指向性的发送波束。从而，例如，可以在通信装置100与通信装置200之间，在其指向性朝向对方装置的情况下，根据第二通信方法执行无线电通信。
注意，取代通过存储单元250将上述参数值从第二无线电通信单元270通知给第一无线电通信单元220，可以例如通过使用专用信号线来将参数值从第二无线电通信单元270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是示出在上述的通信装置100与通信装置200之间发送和接收的信号的序列的示例的说明图。参考图9，沿着时间轴顺序地示出了从通信装置100(Tx)和通信装置200(Rx)发送的信号。
首先，从通信装置100的第一无线电通信单元120发送根据第一通信方法的RTS。另外，与RTS的发送并行的，从通信装置100的第二无线电通信单元170发送根据第二通信方法的BTF。RTS对应于上述的指示信号，BTF对应于上述的波束参考信号。从而在通信装置200中确定在从通信装置100向通信装置200发送信号的情况下的最优发送波束型式和最优接收波束型式。
接下来，从通信装置200的第一无线电通信单元220发送根据第一通信方法的CTS。CTS的数据部分例如包含指定最优发送波束型式的参数值。在此情况下，CTS对应于上述的通知信号。从而可以通知通信装置100在向通信装置200发送信号时的最优发送波束型式。另外，从通信装置200发送到通信装置100的CTS也可用作上述的指示信号。具体而言，通过与CTS的发送并行地从通信装置200的第二无线电通信单元270发送根据第二通信方法的BTF，在通信装置100可以确定最优接收波束型式。
此后，从通信装置100向通信装置200发送数据，并且从通信装置200向通信装置100发回ACK(确认)。此时，因为在通信装置100和通信装置200之间使用了通过学习确定的最优发送和接收波束型式，因此即使利用具有高直线性和短电波到达距离的毫米波，也可以根据第二通信方法更可靠地发送和接收数据。
<3.替换示例>
图10是示出在通信装置100与通信装置200之间发送和接收的信号的序列的另一示例的说明图。
在图10的示例中，首先，与图9的示例中一样，从通信装置100向通信装置200发送作为指示信号的RTS和作为波束参考信号的BTF。接下来，在通信装置200中确定最优发送和接收波束型式，并且从通信装置200向通信装置100发送作为通知信号的CTS。此时，不从通信装置200发送BTF。此后，从通信装置100向通信装置200发送数据，并且从通信装置200向通信装置100发回根据第一通信方法的ACK。注意，虽然这里示出了根据第一通信方法从通信装置200向通信装置100发送作为通知信号的CTS的示例，但是可以根据第二通信方法来发送作为通知信号的CTS。在此情况下，在通信装置200的第二无线电通信单元270中，具有与基于RTS学习的接收波束型式相同的指向性的发送波束型式可用于CTS的发送。
图11是示出波束参考信号的信号格式的另一示例的说明图。
参考图11，波束参考信号包含BTF 164。BTF 164是组合具有不同的指向性型式、相互间具有正交或伪正交关系的多个信号序列的信号。例如，在图11的示例中，BTF 164是组合10个不同的信号序列的信号，这些信号序列分别是利用扩散码C0至C9来扩散的并且分别对应于发送波束型式Bt0至Bt9。利用确立正交或伪正交关系的扩散码C0至C9，即使在发送端组合了与发送波束型式Bt0至Bt9相关联的信号序列，在接收端也可从合成信号中提取每个信号序列。从而可以对每个提取出的信号序列计算接收功率并且确定接收功率最大的最优发送波束型式。在此情况下，用于指定发送波束型式的参数例如可以是指定上述信号序列中的至少一个信号序列的扩散码、信号序列的标识符，等等。与图5中所示的BTF 162类似，BTF 164是与指示信号的数据部分118的发送同步地根据第二通信方法发送的。通过使用这种替换示例，与使用与波束型式数目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。
<4.总结>
以上参考图1至11描述了根据本发明一实施例的通信装置100和200的配置及其替换示例。根据本实施例，基于根据第一通信方法(例如利用微波之类的等等)发送的指示信号来确定根据第二通信方法(例如利用毫米波等等)发送的波束参考信号的接收开始时间点。因为波束参考信号是在与指示信号的数据部分的发送重叠的时间中发送的，所以该接收开始时间点是指示信号的接收完成之前的时间点。然后，基于从接收开始时间点起接收波束参考信号，确定用于指定最优波束型式的参数值。从而，可以在一个分组(例如RTS、CTS等等)的发送和接收期间学习用于根据第二通信方法的无线电通信的发送和接收波束的最优指向性。
应当注意，虽然在本说明书中描述了通信装置100是发送装置并且通信装置200是接收装置的情况，但当然可以配置结合了通信装置100和通信装置200两者的功能的通信装置。
另外，在本说明书中，描述了在通信装置200中确定接收功率最大的波束型式作为最优波束型式的情况。然而，作为替换，在通信装置200中可以确定具有高接收功率的多个波束型式作为要使用的波束型式的候选。从而例如可以通过组合使用多个波束型式来执行使用毫米波的无线电通信。
以上已经参考附图描述了本发明的优选实施例，而本发明当然不限于上述示例。本领域的技术人员可以发现所附权利要求范围内的各种替换和修改，并且应当理解它们自然属于本发明的技术范围内。
标号列表
1 通信系统
100 通信装置(发送端)
110 天线(第一通信方法)
120 第一无线电通信单元
150 存储单元
160a-n 天线(第二通信方法)
170 第二无线电通信单元
200 通信装置(接收端)
210 天线(第一通信方法)
220 第一无线电通信单元
250 存储单元
260a～n 天线(第二通信方法)
270 第二无线电通信单元

Claims (11)

1.一种通信装置，包括：
第一无线电通信单元，该第一无线电通信单元能够根据第一通信方法进行无线电通信；以及
第二无线电通信单元，该第二无线电通信单元能够根据使用比所述第一通信方法更高频带的第二通信方法进行无线电通信，
其中
在接收到指示学习波束指向性的指示信号时，所述第一无线电通信单元基于所述指示信号来确定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对所述波束参考信号的接收，并且基于所接收的波束参考信号的接收功率值来确定用于指定使得接收功率值最大的最优波束型式的参数值。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其中
所述接收开始时间点是所述第一无线电通信单元对所述指示信号的接收完成之前的时间点。
3.根据权利要求2所述的通信装置，其中
所述第二无线电通信单元把所确定的参数值通知给所述第一无线电通信单元，并且
所述第一无线电通信单元向所述指示信号的发送源装置发送包含所通知的参数值的通知信号。
4.根据权利要求2所述的通信装置，其中
所述第二无线电通信单元向所述指示信号的发送源装置发送包含所确定的参数值的通知信号。
5.根据权利要求1所述的通信装置，其中
所述波束参考信号是包含分别与不同的指向性型式相关联的多个信号序列的信号。
6.根据权利要求5所述的通信装置，其中
所述波束参考信号是包含分别对应于所述多个信号序列的多个时隙的信号，并且
所述参数是用于指定所述多个时隙中的至少一个时隙的参数。
7.根据权利要求5所述的通信装置，其中
所述波束参考信号是组合相互间具有正交或伪正交关系的所述多个信号序列的信号，并且
所述参数是用于指定所述多个信号序列中的至少一个信号序列的参数。
8.根据权利要求1所述的通信装置，其中
所述第二无线电通信单元通过在对所述波束参考信号的接收期间改变接收波束的指向性，来确定接收波束的最优指向性。
9.一种通信装置，包括：
第一无线电通信单元，该第一无线电通信单元能够根据第一通信方法进行无线电通信；以及
第二无线电通信单元，该第二无线电通信单元能够根据使用比所述第一通信方法更高频带的第二通信方法进行无线电通信，
其中
所述第一无线电通信单元向另一通信装置发送指示学习波束指向性的指示信号，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对所述指示信号的发送完成之前向所述另一通信装置发送用于学习波束指向性的波束参考信号。
10.一种发送装置与接收装置之间的通信控制方法，所述发送装置和接收装置能够根据第一通信方法和使用比所述第一通信方法更高频带的第二通信方法进行无线电通信，所述通信控制方法包括以下步骤：
根据所述第一通信方法从所述发送装置向所述接收装置发送指示学习波束指向性的指示信号；
根据所述第二通信方法从所述发送装置向所述接收装置发送用于学习波束指向性的波束参考信号；
在所述接收装置中从基于接收到的指示信号确定的特定接收开始时间点起开始接收所述波束参考信号；以及
在所述接收装置中基于接收到的波束参考信号的接收功率值来确定用于指定具有使得接收功率值最大的最优指向性的波束的参数。
11.一种包括发送装置和接收装置的通信系统，所述发送装置和接收装置分别包括：
第一无线电通信单元，该第一无线电通信单元能够根据第一通信方法进行无线电通信；以及
第二无线电通信单元，该第二无线电通信单元能够根据使用比所述第一通信方法更高频带的第二通信方法进行无线电通信，
其中
所述发送装置的第一无线电通信单元向所述接收装置发送指示学习波束指向性的指示信号，
所述发送装置的第二无线电通信单元向所述接收装置发送用于学习波束指向性的波束参考信号，
所述接收装置的第一无线电通信单元在接收到所述指示信号时，基于所述指示信号来确定所述波束参考信号的接收开始时间点，并且
所述接收装置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对所述波束参考信号的接收，并且基于所接收的波束参考信号的接收功率值来确定用于指定使得接收功率值最大的最优波束型式的参数值。
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