CN104901735A - 无线电通信系统的控制方法、无线电通信系统和无线电通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无线电通信系统的控制方法、无线电通信系统和无线电通信装置。当在具有指向性控制功能的通信设备之间执行通信时，由于初始训练存储可用于通信的多个天线设定对，并且利用这多个天线设定对之一开始通信。如果通信质量劣化，则首先在顺次设定由初始训练确定的多个天线设定候选的同时在一个通信设备(400)的发送天线处发送训练信号，并且在另一通信设备(500)的接收天线处生成伪全向图案的状态中接收该训练信号。因此，在执行波束形成的无线通信中，当由于阻挡等等而通信中断或质量劣化时，可以维持两个通信设备之间的时间同步。

Description

无线电通信系统的控制方法、无线电通信系统和无线电通信装置
本申请是基于申请号为201080050268.6，申请日为2010年11月02日，申请人为日本电气株式会社，题为无线电通信系统的控制方法、无线电通信系统和无线电通信装置的发明提出的分案申请。
技术领域
本发明涉及通过适应性地控制无线电波束来执行无线电通信的系统及其控制方法。具体地，本发明涉及用于当由于遮蔽物等等而通信断开或通信质量劣化时建立链路的方法(用于重新开始通信的方法)。
背景技术
近年来，对使用宽带毫米波(30GHz到300GHz)的无线电设备的使用已变得越来越广泛了。预期毫米波无线电技术尤其会用于比如高分辨率图像的无线电传送这样的千兆比特级的高速率无线电数据通信(例如参见非专利文献1、2和3)。
然而，具有高频率的毫米波具有较高的直线传播性，因此它们在无线电传送要在室内实现的情况下会导致问题。除了高直线传播性以外，毫米波会被人体或类似的物体显著衰减。因此，如果一个人在房间或类似的环境中站在发送机和接收机之间，则无法获得无障碍的视野，从而使得传送非常困难(遮蔽问题)。此问题是由于以下事实而造成的：因为由频率增大造成的无线电波的直线传播性的提高，传播环境变化了。因此，此问题不限于毫米波段(30GHz以上)。虽然无法明确指出无线电波的传播环境变化的转变频率，但相信其大约是10GHz。注意，根据国际电信联盟的推荐(″Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radiocommunication systems and radio local area networks in the frequency range900MHz to 100GHz，″ITU-R，P.1238-3，April，2003)，指示出无线电波相对于传播距离的衰减量的功率损耗系数在办公室中对于60GHz是22，而对于0.9到5.2GHz是28到32。考虑到在自由空间损耗的情况下其是20，所以认为散射、衍射之类的影响在像60GHz这样的更高频率中是较小的。
为了解决上述问题，专利文献2例如公开了一种系统，其中通过在接收机中安装多个接收单元来提供多个传送路径，以使得当发送机与接收单元之间的传送路径之一被遮蔽时，通过另外的(一个或多个)传送路径来执行传送。
另外，作为解决该问题的另一种方法，专利文献3公开了通过在墙壁和天花板上安装反射体来确保多个传送路径的计策。
专利文献2中公开的方法在遮蔽发生在发送机附近时或者在所有安装的接收单元全都被遮蔽时无法执行传送。同时，专利文献3中公开的方法要求用户特别考虑配置。例如，需要考虑发送机和接收机的位置安装反射体。
然而，近来关于毫米波的传播属性的研究发现，可以利用反射波，而无需有意识地安装反射体。图11示出了使用广角天线的系统的配置，并且图12示出了当系统用于室内时使用像图11中所示那样的广角天线的系统的延迟概观(delay profile)的示例。在使用图11中所示的广角天线的系统中，比任何其他波更快到达的主波的接收功率大于任何其他波的接收功率，如图12中所示。此后，虽然诸如第二波和第三波之类的延迟波到达，但它们的接收功率较小。这些第二波和第三波是从天花板和墙壁反射的波。此情形与比如无线LAN(局域网)中使用的2.4GHz频带这样的具有较低的直线传播性的无线电波的传播环境显著不同。在2.4GHz频带中，因为衍射和多重反射的影响，非常难以在波的到达方向(DoA)上明确地分离波。与之不同，在具有较高的直线传播性的毫米波中，虽然无线电波在其DoA上是比较明确地区分的，但延迟波的数目是有限的并且其接收信号电平较小。
因此，当直接波被阻挡时，必须如图10A和10B所示通过使具有高指向性增益的窄波束指向反射波的DoA来确保足够的接收信号电平，以便利用反射波继续传送。然而，为了使用户无需特别考虑诸如发送机和接收机的相对位置之类的配置，能够动态控制窄波束的波束形成技术是必不可少的。
为了实现波束形成，必须使用具有控制其指向性的功能的天线。用于这种用途的典型天线包括相控阵列天线(phased array antenna)。对于具有短波长(例如在60GHz频率的情况下是5mm)的毫米波，相控阵列天线可在较小的区域中实现，并且用于这些天线阵列中的移相器阵列和振荡器阵列已被开发出来了(例如参见非专利文献3和4)。除了相控阵列天线以外，扇区可选择天线和机械式方向可调整天线也可用于实现天线指向性控制。
另外，作为与使用天线阵列的波束形成不同目的技术，到达方向(DoA)估计技术是已知的。DoA估计技术用于例如雷达、声纳和传播环境测量中，并且用于以较高的精确度估计在天线阵列处会接收的无线电波的DoA和功率。当DoA估计技术被用于具有安装的无线电波源的传播环境测量中时，全向(无指向性)天线经常被用作无线电波源。例如，专利文献6示出了这种技术的示例。
引文列表
专利文献
专利文献1：国际专利申请公布No.WO 2008/090836
专利文献2：日本专利申请公布No.2006-245986
专利文献3：日本专利申请公布No.2000-165959
专利文献4：美国专利申请公布No.2007/0205943
非专利文献
非专利文献1：K.Maruhashi et al.，″60-GHz-band LTCC ModuleTechnology for Wireless Gigabit Transceiver Applications″，IEEE InternationalWorkshop on Radio-Frequency Integration Technology，Digest，pp.131-134，Dec，2005。
非专利文献2：K.Ohata et al.，″1.25Gbps Wireless Gigabit Ethernet Linkat 60GHz-Band″，IEEE MTT-S International Microwave Symposium，Digest，pp.373-376，June 2003。
非专利文献3：J.F.Buckwalter et al.，″An Integrated SubharmonicCoupled-Oscillator Scheme for a 60-GHz Phased-Array Transmitter″，IEEETransactions on Microwave Theory and Techniques，Vol.12，pp.4271-4280，Dec.2006。
非专利文献4：S.Alausi et al.，″A 60GHz Phased Array in CMOS″，IEEE2006Custom Integrated Circuits Conference，Digest，pp.393-396，San Jose，Sept.2006。
非专利文献5：I.Lakkis et al.，″IEEE P802.15Working Group forWireless Personal Area Networks(WPANS)：TG3c Call for Proposals″，15-08-0355-00-003c，May，2008。
非专利文献6：K.Sato et al.，″Channel model for millimeter waveWPAN″，The 18th Annual IEEE International Symposium on Personal，Indoorand Mobile Radio communications(PIMRC′07)，2007。
发明内容
技术问题
在室内毫米波系统中，当一个传播路径(链路)被阻挡并且要通过使用其他传播路径来继续无线电传送时，发生以下问题。
当切换实际使用的传播路径(链路)时，希望使传送断开的时段达到最短。这种传送断开时段的最短化例如在要求实时能力的非压缩图像的传送中变成尤其重要的要求。同时，当使用反射波时，必须通过使天线波束宽度变窄来增大天线的指向性增益，从而增大接收强度。
然而，随着波束宽度变得更窄，需要执行的搜索的方向(步骤)的数目增大了。因此，搜索波束方向并从而设定最优波束方向所必需的时间变得更长，因此传送断开时间也变得更长。从而，希望开发一种即使在这种情形中也能够缩短传送断开时间的波束方向设定方法。应当注意，使用能够临时存储数据的设备是不现实的，因为当传送断开时间变得更长时需要巨大的缓冲存储器。
两个通信设备之间的传播路径的特性由信道响应矩阵来表达。已知，如果确定了此信道响应矩阵，则可以利用SVD(奇异值分解)来获得发送机和接收机的天线设定的最优组合(以下称为“天线设定对”)。然而，另一方面，由于SVD较为复杂并且需要较长的处理时间，所以例如在要求高速率处理能力的非压缩图像传送装置中很难实现SVD。
从而，专利文献4例如公开了一种通过添加酉矩阵(例如哈达马特矩阵)作为天线阵列的相位并且重复发送机的天线阵列的训练和接收机的天线阵列的训练来获得使信号强度最大化的最优AWV(阵列权重向量)的方法。虽然此方法与SVD相比可以减短处理时间，但它仍需要一定的时间来获得最优AWV组合，因为需要反复执行发送和接收之间的切换。
同时，非专利文献5公开了一种通过逐渐地增大波束分辨率来优化发送/接收波束方向(天线设定)的技术。然而，此技术也要求在反复执行发送和接收之间的切换的同时对于发送/接收波束方向(天线设定)的数个组合测量通信质量，从而需要大量的时间来获得最优波束组合。
另外，此文献还提出了一个被称为“准全向(准无指向性)图案”的概念作为具有最低分辨率的波束。此准全向图案指的是在收发机周围的空间中的非常宽的角度上具有恒定天线增益的图案，虽然其不是完全全向(无指向性)的图案。由于经常很难在天线阵列中获得完全全向的图案，所以这个准全向图案在这种情况下经常被用作替代。
一般地，当在初始阶段要建立链路时，如果最优天线设定的获取需要较长的时间，则是可以接受的。然而，在由于先前建立的链路上传送的断开而需要重建链路的情况下，需要迅速搜索另外的最优天线设定对。另外，在多点通信的情况下，也要求更迅速地搜索最优天线设定对，因为其要求重建多个链路。
从而，本申请的发明人发现，使用如下的一种用于重新开始通信的方法是有效的：其中，通过执行用于初始链路建立的训练来获得并存储与可用于通信的多个传播路径相对应的多个天线设定对；并且当由于遮蔽物等等而通信断开或通信质量劣化时，从所存储的预备天线设定对中选择新的天线设定对并从而通过使用所选天线设定对来重新开始通信。这样，可以减短通信断开时间。然而，当通信断开时，特别地，存在以下可能性，即通信设备之间的时间同步将不会被充分维持。在这种情况下，为了以迅速且可靠的方式重建链路，在开始用于选择新天线设定对的流程之前需要确保通信设备之间的时间同步。如果确保了通信设备之间的时间同步，则可以通过在时间同步后的通信设备之间执行通信质量测试等等来选择具有良好质量的新天线设定对，并从而重建链路并重新开始通信。
本发明是基于发明人的上述发现而作出的，并且其一个目的是提供当在使用波束形成的无线电通信中由于遮蔽物等等而通信断开或通信质量劣化时能够确保通信设备之间的时间同步以便能够以迅速且可靠的方式重建链路的无线电通信系统、其控制方法以及无线电通信装置。
解决问题的方案
根据本发明的第一方面的方法是一种包括第一通信设备和第二通信设备的无线电通信系统的控制方法。第一通信设备被配置为通过改变发送天线设定来控制第一发送天线的发送波束方向并且通过改变接收天线设定来控制第一接收天线的接收波束方向。另外，第二通信设备被配置为通过改变发送天线设定来控制第二发送天线的发送波束方向并且通过改变接收天线设定来控制第二接收天线的接收波束方向。根据此方面的方法包括以下操作(a)至(d)：(a)通过在第一通信设备和第二通信设备之间执行的训练，来确定包括以下各项在内的四项中的至少一项：针对第一发送天线的多个第一发送天线设定候选、针对第一接收天线的多个第一接收天线设定候选、针对第二发送天线的多个第二发送天线设定候选、针对第二接收天线的多个第二接收天线设定候选；
(b)确定针对第一发送天线和第二接收天线的至少一个第一天线设定对，并且确定针对第一接收天线和第二发送天线的至少一个第二天线设定对；
(c)检测使用至少一个第一天线设定对之一和至少一个第二天线设定对之一的第一通信设备和第二通信设备之间的无线电通信的通信质量劣化；以及
(d)当检测到通信质量劣化时，执行以下操作(d1)、(d2)、(d3)和(d4)中的至少一个：
(d1)在在多个第一发送天线设定候选的至少一些之间切换第一发送天线的天线设定的同时从第一发送天线发送第一训练信号，并且用被设定有固定波束图案的第二接收天线接收第一训练信号；
(d2)在在多个第二发送天线设定候选的至少一些之间切换第二发送天线的天线设定的同时从第二发送天线发送第二训练信号，并且用被设定有固定波束图案的第一接收天线接收第二训练信号；
(d3)从被设定有固定波束图案的第一发送天线发送第三训练信号，并且在在多个第二接收天线设定候选的至少一些之间切换第二接收天线的天线设定的同时用第二接收天线接收第三训练信号；以及
(d4)从被设定有固定波束图案的第二发送天线发送第四训练信号，并且在在多个第一接收天线设定候选的至少一些之间切换第一接收天线的天线设定的同时用第一接收天线接收第四训练信号。
根据本发明的第二方面的一种无线电通信系统包括第一通信设备和第二通信设备。第一通信设备被配置为从第一发送天线发送无线电信号并且用第一接收天线接收无线电信号。第二通信设备被配置为从第二发送天线发送无线电信号并且用第二接收天线接收无线电信号。另外，第一通信设备和第二通信设备被配置为以协作方式执行确定用于无线电通信的发送天线设定候选和接收天线设定候选的处理。该确定处理包括以下的操作(a)至(d)：
(a)通过在第一通信设备和第二通信设备之间执行的训练，来确定包括以下各项在内的四项中的至少一项：针对第一发送天线的多个第一发送天线设定候选、针对第一接收天线的多个第一接收天线设定候选、针对第二发送天线的多个第二发送天线设定候选、针对第二接收天线的多个第二接收天线设定候选；
(b)确定针对第一发送天线和第二接收天线的至少一个第一天线设定对，并且确定针对第一接收天线和第二发送天线的至少一个第二天线设定对；
(c)检测使用至少一个第一天线设定对之一和至少一个第二天线设定对之一的第一通信设备和第二通信设备之间的无线电通信的通信质量劣化；以及
(d)当检测到通信质量劣化时，执行以下操作(d1)、(d2)、(d3)和(d4)中的至少一个：
(d1)在在多个第一发送天线设定候选的至少一些之间切换第一发送天线的天线设定的同时从第一发送天线发送第一训练信号，并且用被设定有固定波束图案的第二接收天线接收第一训练信号；
(d2)在在多个第二发送天线设定候选的至少一些之间切换第二发送天线的天线设定的同时从第二发送天线发送第二训练信号，并且用被设定有固定波束图案的第一接收天线接收第二训练信号；
(d3)从被设定有固定波束图案的第一发送天线发送第三训练信号，并且在在多个第二接收天线设定候选的至少一些之间切换第二接收天线的天线设定的同时用第二接收天线接收第三训练信号；以及
(d4)从被设定有固定波束图案的第二发送天线发送第四训练信号，并且在在多个第一接收天线设定候选的至少一些之间切换第一接收天线的天线设定的同时用第一接收天线接收第四训练信号。
根据本发明的第三方面的一种无线电通信装置被配置为以与对方装置协作的方式执行确定用于与对方装置的无线电通信的发送天线设定候选和接收天线设定候选的处理。该无线电通信装置等同于上述根据第二方面的无线电通信系统中包括的第一通信设备或第二通信设备。
根据本发明的第四方面的方法是一种无线电通信系统的控制方法，在该无线电通信系统中第一通信设备和第二通信设备与彼此执行无线电通信。该方法包括：
(a)通过在第一通信设备和第二通信设备之间执行的第一训练来选择第一通信设备的发送波束方向候选和第二通信设备的接收波束方向候选；以及
(b)当在第一通信设备和第二通信设备之间无线电通信断开时或者通信质量劣化时，执行用于组合从发送波束方向候选中选择的发送波束方向候选与第二通信设备的接收波束方向候选的第二训练。
根据本发明的第五方面的一种无线电通信系统被配置成使得第一通信设备和第二通信设备与彼此执行无线电通信。另外，该系统被配置为执行用于选择第一通信设备的发送波束方向候选和第二通信设备的接收波束方向候选的第一训练。此外，该系统被配置为当在第一通信设备和第二通信设备之间无线电通信断开时或者通信质量劣化时，执行用于组合从发送波束方向候选中选择的发送波束方向候选与第二通信设备的接收波束方向候选的第二训练。
本发明的有利效果
根据本发明的每个上述方面，可以提供当在使用波束形成的无线电通信中由于遮蔽物等等而通信断开或通信质量劣化时能够确保通信设备之间的时间同步以便能够以迅速且可靠的方式重建链路的无线电通信系统、其控制方法以及无线电通信装置。
附图说明
图1是示出在根据本发明的第一示例性实施例的无线电控制流程中在重建链路并从而重新开始通信之前通信设备执行的操作的序列图；
图2示出了可应用本发明的用于波束形成的设备配置的示例；
图3是用于说明包括两个通信设备的无线电通信系统的示意图；
图4示出了可应用本发明的用于波束形成的设备配置的示例；
图5示出了根据本发明的第一示例性实施例的无线电控制流程中的转变；
图6示出了根据本发明的第二示例性实施例的无线电控制流程中的转变；
图7A是示出在根据本发明的第一示例性实施例的无线电控制流程中在重建链路并从而重新开始通信之前通信设备执行的操作的序列图；
图7B是示出在根据本发明的第一示例性实施例的无线电控制流程中在重建链路并从而重新开始通信之前通信设备执行的操作的序列图；
图8是示出根据本发明的第七示例性实施例的无线电控制流程中通信设备的操作的一部分的序列图；
图9A是示出在根据本发明的无线电控制流程中在开始无线电通信之前通信设备执行的操作的序列图；
图9B是示出在根据本发明的无线电控制流程中在开始无线电通信之前通信设备执行的操作的序列图；
图9C是示出在根据本发明的无线电控制流程中在开始无线电通信之前通信设备执行的操作的序列图；
图10A是用于说明在根据本发明的第一示例性实施例的无线电控制流程中，由于无线电信号的局部反射而产生传播路径的无线电波传播状态的示图(无线电波未被阻挡时)；
图10B是用于说明在根据本发明的第一示例性实施例的无线电控制流程中，由于无线电信号的局部反射而产生传播路径的无线电波传播状态的示图(无线电波被人体阻挡时)；
图11示出了使用广角天线的系统的配置；并且
图12示出了当系统被用在室内时使用广角天线的系统的延迟概观的示例。
具体实施方式
以下参考附图详细说明应用了本发明的具体示例性实施例。在所有附图中向相同的组件赋予相同的标号，并且适当地省略重复说明以使说明清楚。
＜第一示例性实施例＞
根据此示例性实施例的无线电通信系统包括具有用于波束形成的指向性可控制天线的收发机400和500。对于收发机400和500的指向性可控制天线的指向性控制机制，没有特别限制。例如，收发机400和500的指向性可控制天线可以是相控阵列天线、扇区可选择天线或机械式可移动天线。
图2示出了以相控阵列天线作为指向性可控制天线的收发机400的配置的示例(省略了对于说明操作不重要的电路)。一个天线阵列包括M个发送辐射元件，并且另一天线阵列包括N个接收辐射元件。发送机401包括接收外部数据的发送机电路403。发送机电路403的输出被分支成M个输出，并且它们被输入到天线设定电路404。在相控阵列天线的情况下，天线设定电路404包括AWV(阵列权重向量)控制电路404-1至404-M。每个信号的幅度或相位或两者被改变，并且最终通过由辐射元件405-1至405-M组成的发送天线阵列输出。AWV控制电路404-1至404-M中的每一个可由例如模拟移相器和可变增益放大器的串行连接实现。在这种配置中，信号的幅度和相位都被以连续的方式控制。如果AWV控制电路404-1至404-M是由数字移相器实现的，则只有信号的相位被以离散的方式控制。
处理/运算电路406通过控制电路407提供关于天线设定电路404的设定的指令。通过改变每个信号的幅度和相位两者或任一者，可以控制从发送机发射的波束的方向、宽度等等。
同时，接收机402具有与发送机401相反的配置。由辐射元件411-1至411-N组成的接收天线阵列所接收的信号在AWV控制电路410-1至410-N中在幅度和相位两者或任一者上被调整，然后被组合。然后，接收机电路409接收到组合信号，并且向外部输出数据。与发送机401的情况中一样，处理/运算电路406控制AWV控制电路410-1至410-N中的每一个的幅度和相位两者或任一者。
图3是包括各自具有图2所示的配置的两个收发机(400和500)的无线电通信系统的概念图。作为示例，收发机500具有K个发送辐射元件和L个接收辐射元件。
在图2和3中，示出了包括相控阵列天线作为指向性可控制天线的通信设备的配置示例。然而，包括其他类型的天线作为指向性可控制天线的通信设备也是已知的。图4是包括扇区可选择天线作为指向性可控制天线的收发机400的配置示例。在此情况下，具有强指向性的辐射元件被用作发送辐射元件415-1至415-M和接收辐射元件417-1至417-N，并且这些辐射元件被布置为指向相互不同的方向。天线设定电路414和416通常分别包括开关元件414-1至414-M和416-1至416-N。在开关被接通的辐射元件的发射方向上形成波束。因此，通过利用天线设定电路414和416改变天线设定，可以控制波束方向。其他电路的操作与图2所示的电路的相似。
接下来，将参考图5中所示的转变图来说明根据此示例性实施例的无线电通信系统中的整体无线电控制流程。在图5中的状态S12a和S12b中，收发机400和500执行训练以优化其天线设定电路404、410、504和510。处理/运算电路406或处理/运算电路506的任一者或者处理/运算电路406和506两者合作确定并获得可用于通信的天线设定对(即天线设定对列表)。在状态S12a和S12b中执行的确定天线设定对候选的方法将在下文说明。所获得的天线设定对以数据串的形式被存储在存储电路408和508或者其中之一中。注意，虽然在图中示出了为每个天线确定多个天线设定候选的状态S12a和确定天线设定候选的组合亦即天线设定对的状态S12b是分开的状态的示例，但也可能有这两个状态不能被分开的情况。状态S12a和S12b在本说明书中被称为“初始训练”。
注意，如上所述，天线设定对指的是对发送天线的天线设定和对接收天线的天线设定的组合。天线设定可以是限定发送天线或接收天线的指向性图案(例如波束方向或波束图案)的任何设定信息。例如，当如图2中所示相控阵列天线被用作指向性可控制天线时，AWV可用作天线设定。或者，当如图4中所示指向性可控制天线是扇区可选择天线时，天线设定可以是开关元件414-1至414-M的开/关设定。另外，例如，天线设定可以是预先与特定指向性相关联的标识号码，或者可以是比如AWV这样的决定指向性的天线设定值本身。
在状态S13中，选择在状态S12b中获得的天线设定对之一。如果必要，在状态S14中可对天线设定对进行微调整。然后，在状态S15中执行通信。微调整指的是向天线设定对中包括的两个天线设定候选中的至少一个作出改变以便改善通信质量的流程。例如，对天线设定对中包括的两个天线设定候选中的至少一个作出改变，以使得在与所选天线设定对相对应的波束方向周围，波束被改变。通过这样做，可以找到具有更好的通信质量的天线设定候选。在状态S13中执行的选择天线设定对的方法也在下文中说明。注意，可以更换状态S13和S14的顺序。也就是说，在状态S14中，可对在状态S12b中获得的多个天线设定对进行微调整，然后在状态S13中可选择经微调整的天线设定对之一。
在在状态S15中执行的通信期间，收发机400和500监视通信状态。例如，当收发机500被操作用于接收时，可在接收机电路509或处理/运算电路506中测量通信质量。例如，可测量诸如接收信号电平、信号噪声比(SNR)、误比特率(BER)、误分组率(PER)和误帧率(FER)之类的通信质量。同时，对此时作为发送机操作的收发机400中的通信状态的监视可通过测量来自收发机500的通信质量劣化警报的接收状态或者接收确认响应(ACK)的接收状态来实现。应当注意，由于可以使用公知的常见技术作为通信状态监视技术，所以省略对此示例性实施例中的监视技术的详细说明。
当在通信期间检测到通信质量的劣化，例如通信断开时，收发机400和500开始用于重建链路的训练(S16a和S16b)。在状态S16a中，在在另一方的通信设备中设定准全向图案的同时，执行对在状态S12a中确定的天线设定候选中的全部或一些的通信质量测试。在状态S16b中，执行对在状态S12a中确定的天线设定候选的组合的全部或一些的通信质量测试。在状态S16a和S16b中执行的链路重建训练的细节将在下文中说明。
作为在状态S16a中执行的通信质量测试的结果，如果判定所有天线设定候选都是不可使用的，则流程返回到初始训练S12a。当所有传播路径都同时被阻挡时或者当通信设备本身移动了时，可发生像这样的情形。
在状态S17中，基于在状态S16b中获得的通信质量测试结果来选择天线设定对。可优先选择具有最佳通信质量的天线设定对。当收发机500被操作用于接收时，例如，接收机电路509或处理/运算电路506通过测量接收信号电平、SNR等等来判定通信质量是否令人满意。如果必要，在状态S18中可对天线设定对进行微调整。然后，收发机400和500返回到通信状态(S15)。
接下来，说明在图5所示的状态S16a和S16b中执行的链路重建训练的细节。图1是示出这些流程的简化示例的序列图。为了简单，收发机400和收发机500在图1中分别被示为“通信设备1”和“通信设备2”。在图1中，也示出了从初始训练到通信开始的步骤(与图5中所示的状态S11至S15相对应的步骤)(S101至S105)。在以下说明中，在同时参考图1中所示的简化序列图和图3中所示的无线电通信系统的配置图的同时说明流程和操作。
首先，说明开始通信的初始训练。通信设备1和2中的每一个为其自己的发送和接收天线检测并确定可用于通信的多个天线设定候选(S102)。接下来，对于通信设备1的发送天线和通信设备2的接收天线这一对，通过组合在状态S102中确定的通信设备1和通信设备2的天线设定候选来确定可用于通信的天线设定候选的组合(即天线设定对)。类似地，对于通信设备1的接收天线和通信设备2的发送天线这一对，确定在状态S102中确定的天线设定候选的组合(即天线设定对)(S103)。在此示例性实施例中，步骤S102和S103中执行的流程不限于任何特定的流程，并且该流程的示例在下文中说明。然后，通信设备1和通信设备2从在步骤S103中确定的天线设定对中选择一个天线设定对(S104)并且开始通信(S105)。
步骤S106及其后的步骤示出了当通信断开时在重新开始通信之前执行的具体流程。例如，当在通信设备1正向通信设备2传送数据时由于遮蔽物进入传播路径中而传送断开时(S105)，通信设备2检测通信质量的劣化(即在此示例中是通信断开)(S106)。通信设备2可通过检测在完成具有预先通过持续期间字段通知的一定长度的数据的接收之前传送停止了，来检测通信断开。同时，通信设备1可基于在安排的时间未从通信设备2答复确认(ACK)来检测通信断开。
当发生通信质量的劣化而不是完全断开时，执行接收操作的通信设备2可检测通信质量劣化(S106-2)并且向通信设备1发送通信质量劣化通知(S107)。通信设备1可通过接收该劣化通知来检测到通信质量劣化(S107-1)。
当如上所述检测到通信断开或通信质量劣化时，通信设备1在步骤S108-1中执行发送操作。在此过程中，通信设备1的存储电路408、处理/运算电路406、控制电路407和天线设定电路404一起工作并从而将发送天线(例如天线阵列405-1至405-M)的天线设定从在步骤S102中确定的通信设备1的发送天线的天线设定候选的全部或一些之中的一个天线设定顺次切换到另一个。另外，发送机电路403在该状态中也一起工作。这样，通信设备1在顺次切换天线设定并从而改变发送波束方向的同时发送训练信号。
此时，通信设备2在步骤S108-2中执行接收操作。存储电路508、处理/运算电路506、控制电路513和天线设定电路510一起工作并从而在其接收天线(例如天线阵列511-1至511-L)中生成准全向图案。另外，接收机电路509在该状态中也一起工作。这样，通信设备2以固定的波束图案更具体而言是准全向图案接收从通信设备1发送来的训练信号。
接下来，通信设备1和2交换其角色，并且执行类似的处理。即，在步骤S109-2中，通信设备2在将其发送天线(例如天线阵列505-1至505-K)的天线设定从在步骤S102中确定的通信设备2的发送天线的天线设定候选的全部或一些之中的一个天线设定顺次切换到另一个的同时发送训练信号。此时，在步骤S109-1中，通信设备1在生成了固定波束图案更具体而言是准全向图案的状态中接收从通信设备2发送的训练信号。
在步骤S108和S109中在发送天线中设定的天线设定候选可包括在步骤S102中确定的天线设定候选的全部或一些，或者可以只包括在步骤S102中确定的天线设定候选之中的用于在步骤S103中形成的天线设定对的天线设定候选。
以下说明执行步骤S108和S109的目的。当通信断开时，通信设备之间的数据交换临时停止。因此，有可能无法充分地维持通信设备之间的时间同步(定时同步)。同时，有这样的可能性，即，除了在发生通信断开时实际使用的那个以外，在步骤S103中确定的天线设定对或步骤S102中确定的天线设定候选之中，也存在一些不再满足一定通信质量的天线设定。例如，当通信断开由遮蔽物引起时，有可能该遮蔽物同时阻挡了多个传播路径。像这样的情形可导致例如如下情形：即使从在步骤S103中获得的天线设定对列表中选择与通信断开时使用的那个不同的新天线设定对并且对于所选天线设定对执行通信质量测试，也可能无法接收测试信号并且也无法接收确认。在此情况下，在经过一定的时间之后，将在切换到另一天线设定对之后再次执行测试或者将采取类似的措施。然而，这些措施浪费了处理时间。
与之不同，在此示例性实施例中，当通信质量劣化时，在通信设备之一被设定有固定波束图案(例如准全向图案)并且另一通信设备将天线设定(例如波束方向或波束图案)顺次地从多个天线设定候选中的一个天线设定切换到另一个的状态中在两个通信设备之间发送/接收训练信号。这样，除非所有天线设定候选都同时不可使用，否则就可以确保执行数据交换并从而建立时间同步。一旦这样恢复了时间同步，就可以稳定地根据天线设定候选的组合执行通信质量测试。另外，由于天线设定候选的总数通常在步骤S102中被减少到足够小的数目，所以步骤S108和S109中的处理可在短时间内执行。
如上所述，在这个过程中，除了在发生通信断开时实际使用的那个以外，还可以确定不再满足一定通信质量的(一个或多个)天线设定。
通过再次图1来继续说明。在步骤S110中，基于循环制在通信设备1的发送天线的天线设定候选和通信设备2的接收天线的天线设定候选之间执行训练。类似地，在步骤S111中，基于循环制在通信设备2的发送天线的天线设定候选和通信设备1的接收天线的天线设定候选之间执行训练。这些循环制训练的流程的细节在下文中说明。通过执行这些训练，找到了天线设定候选之间的组合(即天线设定对)，并且按它们的通信质量的降序(例如接收功率的降序)来排列它们。
要被执行循环制训练的天线设定候选可包括在步骤S102中确定的所有天线设定候选或者在步骤S103中用于天线设定对的候选。另外，可以排除在通信断开时使用的天线设定。此外，可以排除在步骤S108和S109中的通信测试中不满足一定的通信质量的天线设定。
通信设备1和2通过上述方法从存储电路408或508中存储的天线设定对中选择相同排名的天线设定，并且重新开始通信。例如，在步骤S112中，要使用的天线设定的排名可被从通信设备1发送到通信设备2。在此步骤中发送的天线设定排名可以是通信设备1和2的发送天线和接收天线构成的对的排名和通信设备2和1的发送天线和接收天线构成的对的排名中的两者或任一者。另外，虽然在图中省略了，但这些排名中的两者或任一者可被从通信设备2发送到通信设备1。另外，当预先确定了用于通信的天线设定排名的顺序时，可以省略对要使用的天线设定的排名的发送和接收。一般地，希望布置成使得具有最佳通信质量的设定对被使用。通信设备1和2根据所发送或接收的天线设定对排名来设定天线设定电路404、410、510和504(S113)并且重新开始通信(S114)。
接下来，更详细地说明以上参考图1中所示的简化序列图说明的操作。图7A至7B是更详细地示出图1所示的简化序列图的流程的序列图。以下说明在图1中简化了的部分的操作。
图7A中的步骤S701至S707与图1中的步骤S101至S107类似。步骤S708至S711更详细地示出了在图1中所示的步骤S108中执行的流程的示例。首先，通信设备2利用用于生成准全向图案的值来设定接收天线设定(S708-2)。通信设备1在改变发送天线设定(S709-1)的同时反复发送训练信号(S710-1)，直到在步骤S702中检测并确定的天线设定的全部或一些中的信号发送已完成为止(S711-1)。通信设备2接收每个训练信号和天线设定标识号码(S710-2)。
步骤S712至S715更详细示出了图1所示的步骤S109中执行的流程的示例。这些操作与上述步骤S708至S711中的那些类似，只不过交换了通信设备1和2的角色，因此省略对其的说明。
步骤S728至S732更详细示出了图1所示的步骤S110中执行的流程的示例。在这些步骤中，在步骤S702中确定的通信设备1的发送天线设定候选的全部或一些和通信设备2的接收天线设定候选的全部或一些之间执行循环制训练(即通信质量测试)。
首先，通信设备1把发送天线设定设定到天线设定候选中的第一天线设定(S728-1)并且发送训练信号(S730-1)。通信设备2在把接收天线设定顺次设定到天线设定候选中的每一个(S729-2)的同时反复接收训练信号(S730-2)，直到所有天线设定候选中的信号接收都已完成为止(S731-2)。重复上述流程，直到对通信设备1的发送天线设定候选的全部或一些完成了该过程为止(S732-1)。
步骤S734至S738更详细示出了图1所示的步骤S111中执行的流程的示例。在这些步骤中，在步骤S702中确定的通信设备2的发送天线设定候选的全部或一些和通信设备1的接收天线设定候选的全部或一些之间执行循环制训练(即通信质量测试)。这些操作与上述步骤S728至S732中的那些类似，只不过交换了通信设备1和2的角色，因此省略对其的说明。
一般地，在步骤S702中检测并确定的天线设定候选的数目与用于在初始训练中通常执行的波束方向扫描的天线设定的数目相比被减少到了足够小的数目。因此，即使当执行循环制训练时，也不会在总训练时间上引起任何显著增长。
通过执行上述循环制训练，找到了天线设定候选之间的组合(即天线设定对)，并且按它们的通信质量的降序(例如接收功率的降序)来排列它们。通信设备1和通信设备2从通过上述方法获得的天线设定对中选择相同排名的天线设定，并且重新开始通信(S739至S744)。
此示例性实施例中的上述流程只是示例。例如，在这些步骤的顺序、执行各种处理和计算的通信设备、所发送和接收的信息的内容等等方面是有灵活性的。因此，这些事项不同于以上示例性实施例中所示的那些的各种情况也都包括在本发明的范围中。另外，在说明中，为了方便起见，两个或更多个处理的一组有时被作为一个步骤来处理，例如就像图1中所示的步骤S108-1的情况中那样。像这样构成步骤的处理的顺序在步骤之间可交换。例如，构成图1中所示的步骤S108的每个处理与构成步骤S109的每个处理在时间上交换这样的情况也包括在本发明的范围中。
根据此示例性实施例，当通信断开或通信质量劣化时，可以以迅速且可靠的方式重建链路。具体地，即使当通信断开并且通信设备之间的时间同步未被充分维持时，也可以通过在在通信设备之一中设定准全向图案并将另一通信设备的天线设定(例如波束方向或波束图案)顺次地从可用于通信的多个天线设定候选之中的一个天线设定改变到另一个的同时执行用于重建链路的训练，来以可靠的方式确保通信设备之间的时间同步并从而重建链路。
以下是对此方法当用在室内中时对于高于或等于大约10GHz并且具有较高的直线传播性的毫米波或微波有效的原因的补充说明。可用于无线电通信的传播路径是有限的。即，只有直接波和来自诸如墙壁、窗户和家具之类的特定物体的反射波可被使用。因此，对于各个传播路径应当发射波(信号)的角度或者应当接收波(信号)的角度在波(信号)与波(信号)之间是大不相同的。同时，当使用比如2.4GHz微波这样的具有较低的直线传播性的传播路径时，必须考虑由多重散射和衍射导致的影响。因此，一般不使用指向性天线。因此，在使用具有高于或等于约10GHz的微波和毫米波的通信和使用大约2.4GHz的微波的通信之间，情形是不同的。应当注意，有为了即使在使用2.4GHz微波的通信的领域中也消除干扰的目的而开发具有指向性的适应性天线的一些示例。然而，即使当使用适应型指向性天线时，在2.4GHz频带中的直接波的角度或接近直接波的角度上确保令人满意的通信质量也是相对容易的，因为在2.4GHz频带中可以预期衍射影响。
在毫米波段中使用波束形成的室内通信中，必须考虑到以下属性。如上所述，除了直接波以外的反射波的数目是有限的。另外，即使特定的直接波或反射波被障碍物(例如人体)所阻挡，在被阻挡的特定波和其他波之间也没有关联。因此，如利用此示例性实施例所述，在毫米波通信系统中，在在具有最佳通信状况的波束方向上执行通信的同时可以确保预备波束方向。同时，当频率低于大约10GHz时，多重反射和衍射对通信质量的贡献较大。因此，即使使用指向性天线，预备波束方向的传播状态也依从于障碍物的有/无而变动。即，很有可能，在没有障碍物存在时具有令人满意的质量的预备波束方向的接收信号状态由于障碍物的存在而变化了。因此，在2.4GHz微波通信等等中难以获得此示例性实施例的有利效果。
另外，在毫米波通信中，局部反射有时可产生传播路径。图10示出了这种情形的一方面。在图10A中，存在收发机81和接收机82，并且假定在波束形成中存在包括直接波A、局部反射波B和传播经过长路径的反射波C的传播路径。有可能直接波A和局部反射波B同时例如被人体阻挡(图10B)。为了应对此问题，专利文献1公开了一种技术，用于对于与已经被赋予优先级的另一波束方向接近的波束方向，不给予优先级或给予较低的优先级。虽然在以上说明中至此已描述了按接收功率(或其他通信质量)的顺序向天线设定对赋予优先顺序的示例，但在赋予优先顺序时，除了基于接收功率的标准以外，还可以考虑波束候选之间的角度关系。由于在此示例性实施例中已经获得了关于各个通信设备中的波束候选之间的角度关系的信息，所以可以执行像这样的优先顺序赋予。
在以上说明中，全向图案或准全向图案在一些步骤中被用作通信设备的天线的辐射图案。然而，当难以生成全向或准全向图案时，其他固定的图案也可用作替代。然而，必须使用在足够宽的角度范围上具有天线增益的辐射图案。如果天线的辐射图案是预先已知的，那么可以添加从图1所示的步骤S102、S108和S109中获得的接收数据中消除固定波束图案的天线增益的方向依从性引起的影响的处理。另外，如果必要，可以在通信设备之间传送描述固定波束图案的天线增益的方向依从性的数据串。
另外，依从于诸如所使用的天线的类型和结构以及频率带之类的条件，存在难以在整个期望的角度范围上实现准全向图案的情况。在这种情况下，可将准全向图案分割成适当数目的角度范围，并且对于每个分割出的角度范围可反复执行训练信号的发送处理或接收处理。
在以上说明中，说明了两个通信设备之间的波束形成。这种操作经常是在包括三个或更多个通信设备的系统中的两个通信设备之间执行的。一般地，在系统中存在被称为“微微网协调者”(Piconet coordinator)或“接入点”的具有特殊权威的通信设备。关于三个或更多个通信设备之中的哪两个通信设备在其间执行波束形成操作的决定通常是按照来自这个被称为“微微网协调者”或“接入点”的通信设备的指令作出的。微微网协调者或接入点可接收来自其他一般通信设备的请求并且发出这些指令。
另外，在此示例性实施例中，交换两个通信设备的角色，然后在其间执行类似的处理。关于两个通信设备中的哪个在另一通信设备之前执行哪个角色的决定也可按照来自被称为“微微网协调者”或“接入点”的通信设备的指令作出。
另外，虽然在以上说明中使用了诸如“操作一通信设备用于接收”和“生成全向(无指向性)或准全向(准无指向性)图案”之类的表述，但这些处理一般可根据预先包含到各个收发机的处理/运算电路等中的程序来执行。
＜第二示例性实施例＞
参考图6所示的转变图来说明根据本发明的第二示例性实施例。注意，根据此示例性实施例的无线电通信系统的配置可以与图3中所示的第一示例性实施例的类似。图6中的状态S11至S18中的每一个及其间的转变条件与以上对于第一示例性实施例描述的图5中所示的被赋予相同标号的状态及其转变条件类似。因此，省略对状态S11至S18的详细说明。
在第一示例性实施例中，在通信断开时和通信质量劣化时都执行相同的处理。然而，第一示例性实施例中的上述用于重建链路的训练(S16)在通信断开并且通信设备之间的时间同步从而无法被充分维持时特别有效。另一方面，当通信质量劣化时，可通过更简单的方法重建链路，因为通信设备之间的时间同步是被维持了的。此示例性实施例示出了当检测到通信质量的劣化时执行与对于通信断开不同的处理的示例。
当检测到通信质量的劣化时，通信设备1和2对天线设定进行微调整(S19)，然后核查通信质量(S20)。当通信质量通过微调整被恢复到对于通信足够的水平时，流程返回到通信状态(S15)。当通信质量通过微调整未被恢复到对于通信足够的水平时，它们从在状态S12b中存储的天线设定对列表中选择另一天线设定对(S21)，然后再次核查通信质量(S20)。当通信质量被恢复到对于通信足够的水平时，流程返回到通信状(S15)。当通信质量不足时，它们再次从天线设定对列表中选择另一天线设定对(S21)，并重复类似的处理。如果用存储的天线设定对中的任何一个都无法获得足够的通信质量，则流程返回到初始训练S12a。
通过如上所述对于通信断开和通信质量劣化采取不同措施，可以实现更高效的链路重建。
＜第三示例性实施例＞
参考图8中所示的序列图说明根据本发明的第三示例性实施例。此序列图中所示的步骤插在图7A的尾端和图7B的顶端之间。即，可以按图7A、图8和图7B的顺序执行该流程。
说明在图8的步骤S716至S719中执行的操作。首先，通信设备1利用用于生成准全向图案的值来设定发送天线设定(S716-1)并且发出训练信号(S718-1)。通信设备2在改变接收天线设定(S717-2)的同时反复接收训练信号(S718-2)，直到在步骤S702中检测并确定的天线设定的全部或一些中的信号接收已完成为止(S719-2)。
步骤S720至S723中的处理与上述步骤S716至S719中的那些类似，只不过交换了通信设备1和2的角色，因此省略对其的说明。
即，在此示例性实施例中，对于通信设备1的发送天线(S708至S711)、通信设备2的发送天线(S712至S715)、通信设备2的接收天线(S716至S719)以及通信设备1的接收天线(S720至S723)的全部，以在步骤S702中检测并确定的天线设定候选的全部或一些和准全向图案的组合，执行通信质量测试。可如此示例性实施例中所说明那样执行所有这四个通信质量测试。或者，可以只执行这四个通信质量测试中的给定的一个、两个或三个。第一示例性实施例对应于只执行前两个测试的情况。对于检测到通信质量劣化的单向通信路径，可以为通信设备中的一个通信设备的发送天线或另一通信设备的接收天线执行给定的一个测试(对一个天线的测试)。另外，对于检测到通信质量劣化的单向通信路径，可以为通信设备中的一个通信设备的发送天线和另一通信设备的接收天线执行两个测试(对两个天线的测试)。
另外，在此示例性实施例中，基于步骤S724和S725中的上述四个通信测试的结果，为通信设备1的发送天线、通信设备2的发送天线、通信设备2的接收天线和通信设备1的接收天线中的每一个确定新的天线设定候选。即，在步骤S702中检测并确定的天线设定的全部或一些之中，作为上述四个通信测试的结果，不满足一定的通信质量的(一个或多个)天线设定被从天线设定候选中排除。另外，为了将其结果反映在图7B中执行的循环制训练中，传送必要的信息(S726和S727)。像这样的流程不仅可应用到执行四个通信测试的此示例性实施例，而且也可应用到执行一部分通信测试的第一和第二示例性实施例。
＜第四示例性实施例＞
参考图9A至9C中所示的序列图说明根据本发明的第四示例性实施例。此序列图中所示的流程示出了从初始训练到通信开始的过程的具体流程的示例，即图1中所示的步骤S101至S105或图7A中所示的步骤S701至S705。
首先，说明步骤S602至S605。通信设备2利用用于训练的值，即在此示例中用于生成准全向图案的值，来设定接收天线设定(S602-2)。通信设备1在改变发送天线设定(S603-1)的同时反复发送训练信号(S604-1)，直到所有预定的天线设定中的信号发送都已完成为止(S605-1)。在此过程中，发送与每个天线设定相对应的标识号码或等同的信息。通信设备2接收训练信号和天线设定标识号码(S604-2)。
步骤S606至S609中的处理与上述步骤S602至S605中的那些类似，只不过交换了通信设备1和通信设备2的角色，因此省略对其的说明。
接下来，说明步骤S610至S613。通信设备1利用用于训练的值，即在此示例中用于生成准全向图案的值，来设定发送天线设定(S610-1)，并且发出训练信号(S612-1)。通信设备2在改变接收天线设定(S611-2)的同时反复接收训练信号(S612-2)，直到所有预定的天线设定中的信号接收都已完成为止(S613-2)。
步骤S614至617中的处理与上述步骤S610至S613中的那些类似，只不过交换了通信设备1和通信设备2的角色，因此省略对其的说明。
在步骤S618和S619中，通过使用在上述四组步骤(S602至S605、S606至S609、S610至S613和S614至S617)中获得的接收信号特性，确定了通信设备1的发送天线、通信设备2的发送天线、通信设备2的接收天线和通信设备1的接收天线的可用于通信的四个天线设定候选。另外，在步骤S620和S621中，传送在步骤S622及其后的步骤中对通信设备之间的天线设定候选的组合执行循环制训练所必需的信息。
在步骤S622至S626中，在在步骤S618-2中通过使用在步骤S602至S605中获得的训练信号接收结果确定的通信设备1的发送天线设定候选和在步骤S619-2中通过使用在步骤S610至S613中获得的训练信号接收结果确定的通信设备2的接收天线设定候选之间执行循环制训练(通信质量测试)。
首先，通信设备1设定发送天线设定候选之中的第一天线设定(S622-1)并且发送训练信号(S624-1)。通信设备2在将接收天线设定顺次设定为在步骤S619-2中确定的天线设定候选的每一个(S623-2)的同时反复接收训练信号(S624-2)，直到所有天线设定候选中的信号接收都已完成为止(S625-2)。重复上述流程，直到对于在步骤S618-2中确定的通信设备1的所有发送天线设定候选都完成了该流程为止(S626-1)。
在步骤S627至S632中，在在步骤S618-1中通过使用在步骤S606至S609中获得的训练信号接收结果确定的通信设备2的发送天线设定候选和在步骤S619-1中通过使用在步骤S614至S617中获得的训练信号接收结果确定的通信设备1的接收天线设定候选之间执行循环制训练(通信质量测试)。这些操作与上述步骤S622至S626中的类似，只不过交换了通信设备1和通信设备2的角色，因此省略对其的说明。
通过执行这些循环制训练，找到了天线设定候选之间的适当组合(即天线设定对)，并且按它们通信质量的降序(例如接收功率的降序)来排列它们(S633)。所获得的根据通信质量排列的天线设定对的数据串被称为“天线设定对列表”。通信设备1和2从天线设定对列表中选择天线设定对并且开始通信(S634至S638)。
当使用根据此示例性实施例的从初始训练到通信开始的流程时，存在这样的优点，即可以在通过使用与初始训练(S102和S103)相同的方案省略或简化流程的一部分的同时实现用于重建链路的训练(S108至S111)。例如，在图1所示的步骤S108和S109中执行的其中一方被设定以准全向图案的处理等同于通过省略步骤S602至S617中的处理的步骤组的一部分并且减少要改变的天线设定的数目而获得的处理。另外，在图1所示的步骤S110和S111中执行的循环制训练等同于初始训练中的步骤S622和S623的处理或者通过减少要改变的天线设定的数目而获得的处理。利用相同方案执行处理的这个能力意味着可以共享要使用的帧等等。因此，其提供了可以简化包括初始训练和重建训练在内的整个协议的优点。
注意，此示例性实施例中的上述从初始训练到通信开始的流程只是示例。本发明可应用到从初始训练到通信开始的任何类型的流程，只要该流程包括检测多个天线设定对即可。
＜第五示例性实施例＞
第五示例性实施例的特征在于初始训练和链路重建训练是以低速率(窄频带)执行的，并且实际通信是以相对高的速率(宽频带)执行的。或者，其特征在于初始训练和链路重建训练的一些部分是以低速率(窄频带)执行的，并且初始训练和链路重建训练的其余部分以及实际通信是以相对高的速率(宽频带)执行的。其他操作可利用根据第一至第四示例性实施例之一的方法来执行。
在毫米波通信中，由于自由空间传播损耗较大，所以预期接收功率较小。因此，如果在训练中天线被设定为生成全向或准全向图案，则可能实现不了足够的CNR(载波噪声比)。从而，预期使用具有更好的接收灵敏度的低速率(窄频带)会提供诸如使得训练成为可能并且改善精确度之类的有利效果。应当注意，“使用低速率(窄频带)”指的是使用于发送训练信号的频率带变窄以便使噪声带宽变窄，或者采用具有较小的必要CNR的调制技术。注意，“采用具有较小的必要CNR的调制技术”换言之指的是采用星座上的信号点之间的距离较大的调制技术(通常较小的传送速率)。应当注意，假定在此示例性实施例中使用窄波束宽度。因此，因为相关带宽较宽，所以无论是以低速率(窄频带)还是以高速率(宽频带)执行传送，在最优波束组合(天线设定对)上都没有很大差别。
＜其他示例性实施例＞
在第一至第五示例性实施例中，示出了收发机400和500中的每一个都既包括发送天线(405-1至405-M，或505-1至505-K)也包括接收天线(411-1至411-N，或511-1至511-L)的示例。然而，收发机400和500中的每一个可以包括既用于发送也用于接收的一个共同天线。
另外，在第一至第五示例性实施例中，示出了如下示例：当发生通信质量的劣化(包括通信断开)时，在通信设备中的一个通信设备选择固定波束图案(例如准全向图案)并且另一通信设备将天线设定(例如波束方向或波束图案)顺次地从多个天线设定候选之中的一个天线设定切换到另一个的状态中在两个通信设备之间发送和接收训练信号，并且通过这样做，可靠地重建了链路(例如，图5中的S16a，以及图1中的S108和S109)。另外，在第一至第五示例性实施例中，示出了在链路重建之后通过在多个发送天线设定候选和多个接收天线设定候选之间执行循环制训练来更新天线设定对(即重构天线设定对列表)的示例(例如，图5中的S16b，以及图1中的S110至S112)。通过执行用于更新天线设定对的流程，可以选择具有良好通信质量的新天线设定对以符合通信环境的变化。
然而，可以适当地修改用于确定在链路重建后重新开始通信时使用的天线设定对的流程(例如，图5中的S16a，以及图1中的S108和S109)。即，不一定要执行循环制训练(例如，图5中的S16b，以及图1中的S110至S112)。例如，收发机400和500可以通过选择与其有效性在图1所示的步骤S108和S109中得到了验证的天线设定候选之一相关联的天线设定对(即在初始训练(例如，图5中的S12和图1中的S103)中已经获得的天线设定对)来重新开始通信。或者，可以对在图1所示的步骤S103中确定的天线设定对的全部或一些执行通信质量测试，然后可通过基于其结果选择天线设定对来重新开始通信。
另外，在上述第一至第五示例性实施例中使用了术语“通信质量”。通信质量可以是表示通信质量的任何值，例如接收信号电平、信号噪声比(SNR)、误比特率(BER)、误分组率(PER)和误帧率(FER)，并且可以使用其中的一个或多个。另外，发送机401或发送机501的发送数据串中包含的前导中的特定数据串可用于通信质量评估。
另外，上述第一至第五示例性实施例中在通信设备400和500中执行的用于生成和切换天线设定候选的控制和运算操作可利用诸如(一个或多个)微处理器之类的(一个或多个)计算机执行用于收发机控制的(一个或多个)程序来实现。类似地，上述第一至第五示例性实施例中在收发机500中执行的用于生成/切换天线设定候选的控制和运算操作也可通过在诸如微处理器之类的计算机中执行用于收发机控制的计算机程序来实现。
另外，除了处理/运算电路406和506以外，发送机电路403和503的一部分(调制处理等等)、接收机电路409和509的一部分(解调处理等等)以及控制电路407和507等等的与数字信号处理或设备控制有关的组件可由诸如(一个或多个)微处理器或(一个或多个)DSP(数字信号处理器)之类的(一个或多个)计算机来实现。另外，所谓的“软件天线技术”可应用到收发机400和500。具体而言，天线设定电路404、410、504和510可由数字滤波器或者诸如(一个或多个)DSP之类的(一个或多个)计算机构成。
在以上说明中，说明了在两个收发机之间执行通信的情形作为示例。然而，本发明可应用到三个或更多个收发机执行通信的其他情形。
另外，本发明不限于上述示例性实施例，并且不用说，在不脱离上述本发明的精神和范围的情况下可作出各种修改。
本申请基于2009年11月4日提交的日本专利申请No.2009-253119并要求其优先权，这里通过引用将该申请的公开内容全部并入。
标号列表
400、500   收发机
401、801、81、91   发送机
402、502、82、92   接收机
403、503   发送机电路
404   天线设定电路
404-1至404-M、504-1至504-K   AWV(阵列权重向量)控制电路
405-1至405-M、505-1至505-K   发送辐射元件
406、506   处理/运算电路
407、507   控制电路
408、508   存储电路
409、509   接收机电路
410   天线设定电路
410-1至410-N、510-1至510-L   AWV(阵列权重向量)控制电路
411-1至411-N、511-1至511-L   接收辐射元件
413、513   控制电路
414   天线设定电路
414-1至414-M   开关
415-1至415-M   发送辐射元件
416   天线设定电路
416-1至416-N   开关
417-1至417-N   接收辐射元件
83   波束图案(图像)
84、85   反射体
86   人体
61   墙壁
62   反射体

Claims (2)

1.一种包括第一通信设备和第二通信设备的无线电通信系统的控制方法，其中
所述第一通信设备被配置为通过改变发送天线设定来控制第一发送天线的发送波束方向并且通过改变接收天线设定来控制第一接收天线的接收波束方向，
所述第二通信设备被配置为通过改变发送天线设定来控制第二发送天线的发送波束方向并且通过改变接收天线设定来控制第二接收天线的接收波束方向，并且
所述方法包括：
(a)通过在所述第一通信设备和第二通信设备之间执行的训练，来确定包括以下各项在内的四项中的至少一项：针对所述第一发送天线的多个第一发送天线设定候选、针对所述第一接收天线的多个第一接收天线设定候选、针对所述第二发送天线的多个第二发送天线设定候选、针对所述第二接收天线的多个第二接收天线设定候选；
(b)确定针对所述第一发送天线和所述第二接收天线的至少一个第一天线设定对，并且确定针对所述第一接收天线和所述第二发送天线的至少一个第二天线设定对；
(c)检测使用所述至少一个第一天线设定对之一和所述至少一个第二天线设定对之一的所述第一通信设备和第二通信设备之间的无线电通信的通信断开或通信质量劣化；以及
(d)当检测到所述通信断开或通信质量劣化时，执行以下操作(d1)、(d2)、(d3)和(d4)中的至少一个：
(d1)在在所述多个第一发送天线设定候选的至少一些之间切换所述第一发送天线的天线设定的同时从所述第一发送天线发送第一训练信号，并且用被设定有固定波束图案的所述第二接收天线接收所述第一训练信号；
(d2)在在所述多个第二发送天线设定候选的至少一些之间切换所述第二发送天线的天线设定的同时从所述第二发送天线发送第二训练信号，并且用被设定有固定波束图案的所述第一接收天线接收所述第二训练信号；
(d3)从被设定有固定波束图案的所述第一发送天线发送第三训练信号，并且在在所述多个第二接收天线设定候选的至少一些之间切换所述第二接收天线的天线设定的同时用所述第二接收天线接收所述第三训练信号；以及
(d4)从被设定有固定波束图案的所述第二发送天线发送第四训练信号，并且在在所述多个第一接收天线设定候选的至少一些之间切换所述第一接收天线的天线设定的同时用所述第一接收天线接收所述第四训练信号；
(e)当在所述操作(c)中在包括所述第一发送天线和所述第二接收天线的通信路径上检测到通信质量劣化时，基于所述操作(d1)和(d3)的结果从已经在所述操作(b)中确定的所述至少一个第一天线设定对选择下一个天线设定对；以及
(f)通过使用所述下一个天线设定对或者使用通过对所述下一个天线设定对进行微调整而获得的天线设定对来重新开始所述第一和第二通信设备之间的无线电通信。
2.一种包括第一通信设备和第二通信设备的无线电通信系统的控制方法，其中
所述第一通信设备被配置为通过改变发送天线设定来控制第一发送天线的发送波束方向并且通过改变接收天线设定来控制第一接收天线的接收波束方向，
所述第二通信设备被配置为通过改变发送天线设定来控制第二发送天线的发送波束方向并且通过改变接收天线设定来控制第二接收天线的接收波束方向，并且
所述方法包括：
(a)通过在所述第一通信设备和第二通信设备之间执行的训练，来确定包括以下各项在内的四项中的至少一项：针对所述第一发送天线的多个第一发送天线设定候选、针对所述第一接收天线的多个第一接收天线设定候选、针对所述第二发送天线的多个第二发送天线设定候选、针对所述第二接收天线的多个第二接收天线设定候选；
(b)确定针对所述第一发送天线和所述第二接收天线的至少一个第一天线设定对，并且确定针对所述第一接收天线和所述第二发送天线的至少一个第二天线设定对；
(c)检测使用所述至少一个第一天线设定对之一和所述至少一个第二天线设定对之一的所述第一通信设备和第二通信设备之间的无线电通信的通信断开或通信质量劣化；以及
(d)当检测到所述通信断开或通信质量劣化时，基于循环制对于所述多个第一发送天线设定候选中的至少一些和所述多个第二接收天线设定候选中的至少一些的所有组合测量通信质量；
(e)基于在所述操作(d)中测得的通信质量更新所述至少一个第一天线设定对；以及
(f)通过使用所述至少一个更新的第一天线设定对中的一者或者使用通过对所述至少一个更新的第一天线设定对进行微调整而获得的天线设定对来重新开始所述第一和第二通信设备之间的无线电通信。
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