CN107196683A - 通信系统、通信方法、基站装置和终端装置 - Google Patents

通信系统、通信方法、基站装置和终端装置 Download PDF

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Abstract

本发明的通信系统是，即使在多个无线通信网络邻接的环境中，也能够合适地进行波束成形训练的通信系统，在RXSS中，STA测量从AP接收到的多个第1训练帧的接收质量，进行接收质量的顺序排列，在RXSS之后继续进行的TXSS中，STA测量从AP接收到的多个第3训练帧的接收质量，进行接收质量的顺序排列，基于第1训练帧的接收质量的顺序排列的结果，发送包含第3训练帧的接收质量的测量结果的第4训练帧。

Description

通信系统、通信方法、基站装置和终端装置
技术领域
本发明涉及进行波束成形训练来确定在通信中使用的波束图案的通信系统、通信方法、基站装置和终端装置。
背景技术
近年来，使用毫米波频段(例如，60GHz频带等)的无线信号的毫米波通信在普及。作为采用了毫米波通信的无线通信的标准，例如，有WiGig(Wireless Gigabit；无线千兆)、Wireless HD(High Definition；高清晰度)、ECMA-387、IEEE802.15.3c、IEEE802.11ad等的标准。
毫米波频段的无线信号具有直线性较强、空间传播损耗较大的电波特性。因此，在普通的毫米波通信中，波束成形被用于使用多个天线控制无线信号的指向性。
波束成形是，控制具有指向性的波束的方向和宽度，使波束跟踪到通信对象的位置的技术。例如，对于多个通信对象(无线通信装置)，通过波束成形将波束的方向以时分方式切换，能够与多个无线通信装置建立连接。
作为被制定波束成形技术的毫米波频段的无线通信标准，例如有IEEE802.11ad(非专利文献1)。在非专利文献1中，记载了从多个波束图案选择在通信中使用的波束图案的方法(波束成形协议)。具体地说，记载了通过通信的无线通信装置之间变更波束图案，将包含用于选择最佳的波束图案的信息的训练帧使用变更后的波束图案发送，选择最适合于通信的波束图案。
此外，作为波束成形技术的应用实例，例如在专利文献1中，记载了在对于通信对象发送训练帧的情况下，通过发送包含从通信对象紧接之前接收到的训练帧的接收结果的一部分或全部结果的训练帧，进行接收结果的反馈。
在非专利文献1所公开的波束成形协议中，选择波束的不是形成波束并发送信号的装置(以下，称为发送装置)，而是通信对象。具体地说，通信对象从接收到的多个训练帧之中选择接收质量最高的波束图案，将选择的波束图案的ID通知给发送装置。这里，例如在发送装置的周围存在多个无线通信装置，干扰更多地发生那样的通信环境中，最好是考虑干扰的影响等，发送装置选择最佳的波束图案。但是，由于发送装置难以掌握通信对象中的全部的训练帧的接收结果，所以发送装置难以选择。
专利文献1中公开的技术，公开了将通信对象中的训练帧的接收结果反馈到发送装置，但由于在来自通信对象的训练帧中包含接收结果，所以训练帧的帧长增大，通信效率降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2012-507946号公报
非专利文献
非专利文献1：IEEE 802.11ad-2012IEEE Standard for InformationTechnology-Telecommunications and Information Exchange between systems-Localand Metropolitan networks-Specific requirements-Part 11：Wireless LAN MediumAccess Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Sepecifications Amendment 3：Enhancements for Very High Throughput in the 60GHz Band
发明内容
本发明的非限定的实施例，提供即使在多个无线通信网络邻接的环境中，也能够不增大训练帧的帧长，而维持通信效率，并进行波束成形训练的通信系统、通信系统的控制方法、基站装置和终端装置。
本发明的一方式的通信系统，是具有终端装置和与所述终端装置进行无线通信的基站装置的通信系统，在接收波束成形训练期间中，所述终端装置通过切换多个接收用波束图案，接收所述基站装置发送的多个第1训练帧，所述基站装置通过切换多个接收用波束图案，接收所述终端装置发送的多个第2训练帧，在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，所述终端装置接收所述基站装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第3训练帧，所述基站装置接收所述终端装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第4训练帧，所述终端装置测量所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，基于所述测量出的第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，将所述确定出的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，确定所述测量出的第3接收质量的第3顺序，使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，在所述多个第4训练帧的每一个中，将所述第3接收质量发送到所述基站装置。
本发明的一方式的通信系统的控制方法，包括以下步骤：接收波束成形训练期间中，基站装置将多个第1训练帧发送到所述终端装置，终端装置通过切换多个接收用波束图案接收所述多个第1训练帧，所述终端装置将多个第2训练帧发送到所述基站装置，所述基站装置通过切换多个接收用波束图案接收所述多个第2训练帧，在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，所述基站装置通过切换多个发送用波束图案，将多个第3训练帧发送到所述终端装置，所述终端装置接收所述多个第3训练帧，所述终端装置通过切换多个发送用波束图案，将多个第4训练帧发送到所述基站装置，所述基站装置接收所述多个第4训练帧，所述终端装置测量所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，基于所述测量出的第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，将所述确定出的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，确定所述测量出的第3接收质量的第3顺序，使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，在所述多个第4训练帧的每一个中，发送所述第3接收质量。
本发明的一方式的基站装置具有：发送单元，在接收波束成形训练期间中，将终端装置通过切换多个接收用波束图案接收的多个第1训练帧发送到所述终端装置；接收单元，在所述接收波束成形训练期间中，通过切换多个接收用波束图案接收所述终端装置发送的多个第2训练帧；以及波束确定单元，确定在向所述终端装置发送中使用的发送用波束图案，在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，所述发送单元通过切换多个发送用波束图案，将多个第3训练帧发送到所述终端装置，所述接收单元接收所述终端装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第4训练帧，基于所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，所述确定出的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，确定所述测量出的第3接收质量的第3顺序，所述波束确定单元使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，基于在所述多个第4训练帧的每一个中发送的所述第3接收质量，确定所述发送用波束图案。
本发明的一方式的终端装置具有：接收单元，在接收波束成形训练期间中，通过切换多个接收用波束图案接收从基站装置发送的多个第1训练帧；发送单元，在所述接收波束成形训练期间中，将所述基站装置通过切换多个接收用波束图案接收的多个第2训练帧发送到所述基站装置；以及测量单元，测量所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，所述接收单元接收所述基站装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第3训练帧，所述发送单元将多个第4训练帧通过切换多个发送用波束图案发送到所述基站装置，所述测量单元基于所述第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，将所述确定的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，对所述测量出的第3接收质量的每一个确定第3顺序，所述发送单元使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，在所述多个第4训练帧的每一个中，将所述第3接收质量发送到所述基站装置。
这些概括性的并且具体的方式，也可以通过系统、装置和方法的任意的组合来实现。
根据本发明的一方式，能够提供即使在多个无线通信网络邻接的环境中，也能够不增大训练帧的帧长，而维持通信效率，进行波束成形训练。
从说明书和附图中将清楚本发明的一方式中的更多的优点和效果。这些优点和/或效果可以由几个实施方式和说明书及附图所记载的特征来分别提供，不需要为了获得一个或一个以上的特征而提供全部特征。
附图说明
图1说明在多个无线通信网络间能够通信的区域重叠的具体例子。
图2表示本发明的实施方式的通信系统的一例。
图3表示无线通信装置的结构的一例。
图4表示无线通信装置形成的波束图案的一例。
图5表示AP和STA的各自中的、波束图案和发送用波束ID以及接收用波束ID之间的对应。
图6表示波束成形协议控制的一例。
图7表示RXSS中的AP和STA的动作的一例。
图8表示Grant帧的帧格式的一例。
图9表示SSW帧的帧格式的一例。
图10例示了STA在第1SSW帧至第5SSW帧的接收中使用的波束ID和接收质量测量结果。
图11表示在第1SSW帧至第10SSW帧的收发时，在AP和STA的各自中所使用的波束图案的例子。
图12表示第2协议控制帧和第3协议控制帧即SSW-反馈帧和SSW-ACK帧的帧格式的一例。
图13表示TXSS中的AP和STA的动作的一例。
图14表示在第11SSW帧至第20SSW帧的收发时，在AP和STA的各自中所使用的波束图案的例子。
图15例示了STA接收到的第11SSW帧至第15SSW帧的接收质量测量的结果。
图16例示了STA在第16SSW帧至第20SSW帧的发送中使用的发送用波束ID、各SSW帧中包含的波束ID和接收质量信息。
图17表示AP为起始器的情况下的、AP的动作例子。
图18表示STA为应答器的情况下的、STA的动作例子。
图19表示2个STA的波束成形协议控制的一例。
具体实施方式
<完成本发明的经过>
在对本发明的实施方式进行详细的说明前，说明完成本发明的经过。
作为无线通信网络的一例，有1个基站(AP：Access Point；访问点)管理与多个无线终端装置(STA：Station；站)的无线通信的形式的网络。在1个无线通信网络的周围不存在其他无线通信网络的情况下，在该无线通信网络中，AP实施用于对每个STA选择最佳波束的波束成形训练。由此，AP能够选择通信质量最好的波束图案，能够使无线通信网络内的通信质量(系统吞吐量)最好。
可是，在1个无线通信网络的周围存在其他无线通信网络的情况中，由1个无线通信网络的AP选择出的波束图案所建立的通信区域可能与其他无线通信网络的通信区域重叠。
图1是说明在多个无线通信网络间通信区域重叠的具体例子的图。在图1中，表示无线通信网络80A和80B的2个网络邻接的通信系统300。这里，通信系统300是符合毫米波通信标准即IEEE802.11ad的通信系统，2个无线通信网络80A和80B以相同访问控制方式(例如，CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance；带冲突避免的载波侦听多路访问)方式)动作。
图1所示的无线通信网络80A是AP81A管理的网络，STA82A连接到AP81A。同样地，无线通信网络80B是AP81B管理的网络，STA82B连接到AP82A。在无线通信网络80A中，AP81A和STA82A实施波束成形训练，选择通信质量最好的波束图案。同样地，在无线通信网络80B中，AP81B和STA82B通过波束成形训练来选择具有最好的通信质量的波束图案。
在图1中作为通信区域83A表示由AP81A和STA82A实施的波束成形训练所选择出的波束图案的通信区域。同样地，图1中，通信区域83B是由AP81B和STA82B实施的波束成形训练所选择出的波束图案的通信区域。
例如，在STA82A和82B彼此靠近的情况下，如图1所示，通信区域83A和通信区域83B的一部分重叠。这里，在无线通信网络80A内的通信和无线通信网络80B内的通信同时地进行的情况下，发生同一信道干扰和邻接信道干扰等的干扰，产生通信质量(系统吞吐量)的下降。作为使同一信道干扰和邻接信道干扰降低的一般性技术，有动态的信道变更(DFS：Dynamic Frequency Selection；动态频率选择)。可是，在符合IEEE802.11ad的通信系统300中可以使用的信道数少，所以通过DFS，难以使这样的干扰降低。
因此，在多个无线通信网络邻接的环境中，不是选择在各个无线通信网络内通信质量最高的波束图案，而是需要考虑来自其他无线通信网络的影响(干扰)来确定波束图案。
为此，AP需要知道与全部的波束图案的通信质量有关的信息。但是，在非专利文献1中，发送装置无法掌握用于通信对象的全部的训练帧的接收结果，所以发送装置难以选择。
再有，上述专利文献1中公开的技术，将训练帧的接收结果反馈给发送装置，但在训练帧中包含接收结果，所以训练帧的帧长增大，通信效率降低。
鉴于这样的情况，本发明的非限定性的实施例提供即使在多个无线通信网络邻接的环境中，也能够不增大训练帧的帧长，而维持通信效率，并进行波束成形训练的通信系统、通信系统的控制方法、基站装置和终端装置。
(实施方式)
<通信系统的结构例子>
图2是表示本发明的实施方式的通信系统的一例的图。图2所示的通信系统100具有：因特网等的通信网络101；连接到通信网络101的无线通信装置102；以及通过与无线通信装置102的无线通信连接到通信网络101的无线通信装置103。无线通信装置102和无线通信装置103具有相同的结构，根据作为AP(Access Point：基站装置)动作、还是作为STA(Station：无线终端装置)动作而执行不同的处理。
在以下说明的本发明的实施方式中，无线通信装置102作为无线通信装置103的访问点动作，通过进行无线通信装置103和通信网络101之间的数据转发，管理无线通信装置103对通信网络101的访问。此外，无线通信装置102和无线通信装置103是对应于毫米波通信标准即IEEE802.11ad的通信装置。
<无线通信装置的结构例子>
接着，参照图3说明无线通信装置102(103)的结构的一例。如图3所示，无线通信装置102(103)具有MAC控制单元11、训练协议控制单元12、协议控制帧生成单元13、训练帧生成单元14、发送单元15、发送天线单元16、接收天线单元17、接收单元18、接收帧滤波器单元19、接收质量测量单元20、波束管理表21、波束确定单元22。
再有，虽未图示，但无线通信装置102(103)例如具有CPU(Central ProcessingUnit；中央处理单元)、存储了控制程序的ROM(Read Only Memory；只读存储器)等的存储介质、以及RAM(Random Access Memory；随机存取存储器)等的工作用存储器，图3所示的各块的功能，通过CPU执行控制程序而实现。
MAC控制单元11进行数据收发时的访问控制。具体地说，在发生了发送的数据帧的情况下，MAC控制单元11对于发送单元15输出包含在发送上使用的波束图案的索引信息即波束ID和MCS的MAC帧。再有，MCS(Modulation and Coding Scheme；调制和编码方式)是将在发送中所使用的调制方式和编码率等的组合进行索引。此外，MAC(Media AccessControl)帧是包含发送目的地的地址等的信息的帧。此外，在接收到数据的情况下，MAC控制单元11接收从接收帧滤波器单元19获取的数据帧和训练协议控制帧，进行在上位的应用中输出数据的处理、连接等的协议控制的处理等。
再有，在开始与其他的无线通信装置的连接的情况下，无线通信装置102(103)确定进行波束成形训练在连接上使用的波束图案。开始训练协议的无线通信装置(AP(基站装置))102具有的MAC控制单元11将训练开始请求输出到训练协议控制单元12。接收到训练帧的无线通信装置(STA(无线终端装置))103具有的MAC控制单元11基于从接收帧滤波器单元19获取的训练协议控制帧，对于训练协议控制单元12输出控制信号。再有，训练帧意味着包含在波束成形训练上必要的信息的帧。
训练协议控制单元12进行与波束成形训练有关的处理的控制。具体地说，训练协议控制单元12基于来自MAC控制单元11的训练协议开始请求，将协议控制帧生成请求输出到协议控制帧生成单元13，将训练帧生成请求输出到训练帧生成单元14。然后，训练协议控制单元12为了切换来自其他的无线通信装置的接收波束图案而将接收波束ID输出到接收单元18。
此外，在从其他的无线通信装置接收到数据的情况下，训练协议控制单元12将从接收质量测量单元20获取的接收质量信息输出到波束管理表21。此外，训练协议控制单元12基于从接收帧滤波器单元19获取的训练帧，判定是生成协议控制帧、还是生成训练帧、还是将训练帧内的波束ID输出到波束管理表21。
协议控制帧生成单元13基于从训练协议控制单元12获取的协议控制帧生成请求，生成协议控制帧，与波束ID一起输出到发送单元15。
训练帧生成单元14基于从训练协议控制单元12获取的训练帧生成请求，生成训练帧，包含波束ID，并输出到发送单元15。
发送单元15基于从MAC控制单元11、协议控制帧生成单元13、训练帧生成单元14获取的相对MAC帧获取的MCS施加调制处理，将调制后的发送信号和获取的波束ID输出到发送天线单元16。
发送天线单元16具有包含多个天线元件的阵列天线，将从发送单元15输入的发送信号发送到空中。发送天线单元16基于从发送单元15输入的波束ID等的信息，控制各阵列天线的相位和/或振幅等而形成多个波束图案，并使用它进行发送信号的发送。
接收天线单元17具有包含多个天线元件的阵列天线，接收从其他的无线通信装置发送的发送信号，作为接收信号输出到接收单元18。例如，接收天线单元17控制阵列天线的相位和/或振幅，形成多个波束图案，使用它们进行接收。
接收单元18将从接收天线单元17获取的接收信号解调，将解调的数据(接收帧)输出到接收帧滤波器单元19。此外，在进行波束成形训练的情况下，接收单元18基于从训练协议控制单元12输入的接收用波束ID，控制接收天线单元17的阵列天线，切换为对应于输入的接收用波束ID的波束图案。
接收帧滤波器单元19将从接收单元18输入的接收帧的MAC信头进行分析来分析接收帧的帧类别。然后，接收帧滤波器单元19基于分析结果，在接收到的帧是训练帧的情况下，对训练协议控制单元12输出接收帧。此外，接收帧滤波器单元19在接收到的帧是训练帧以外的情况下，将接收帧输出到MAC控制单元11。
接收质量测量单元20基于接收单元18的解调结果，测量接收信号的接收质量，生成接收质量信息。接收质量测量单元20，例如用RSSI(Received Signal StrengthIndicator：信号接收强度)、SNR(Signal to Noise ratio：信噪比)、SINR(Signal-to-Interference plus Noise power Ratio：信号对干扰噪声比)、差错率(BER(比特差错率)、PER(分组差错率)、以及FER(帧差错率)等)之中的其中一个、或组合多个来测量接收质量即可。接收质量测量单元20将测量出的接收质量信息输出到训练协议控制单元12。
波束管理表21将对应于为了向通信对象的无线通信装置发送数据而使用的波束图案的发送用波束ID、和对应于为了接收数据而使用的波束图案的接收用波束ID相关联地管理。此外，波束管理表21将波束ID和从接收质量测量单元20获取的接收质量信息相关联地管理。
波束确定单元22从训练协议控制单元12获取与训练的结果有关的信息，选择使用哪个波束图案，并将对应于选择出的波束图案的ID通知训练协议控制单元12。
接着，参照图4说明无线通信装置102(103)形成的波束图案。图4是表示无线通信装置102(103)形成的波束图案的一例的图。
在图4中，表示无线通信装置102(103)具有6种波束图案的例子。无线通信装置102(103)通过发送天线单元16的阵列天线，形成这6种波束图案之中的其中一个波束图案来进行通信。如图4所示，无线通信装置102(103)具有的6种波束图案，包含各自波束方向不同、指向性高的波束图案和无指向性的波束图案。但是，无指向性的波束图案被用于协议控制，在进行数据通信的情况下不使用。在图4中，波束#1～5是指向性高的波束图案的例子，波束#0是无指向性的波束图案的例子。
再有，这里说明了发送天线单元16形成的波束图案，但接收天线单元17中形成的波束图案也是同样的。
接着，说明对应于各个波束图案的波束ID。图5是表示AP和STA各自的、波束图案与发送用波束ID以及接收用波束ID之间的对应的图。以下，将作为AP动作的无线通信装置102(103)记载为AP，将作为STA动作的无线通信装置102(103)记载为STA。
在图5中，“AP”“发送用波束ID”一栏表示无线通信装置102作为AP动作的情况下的、对应于各波束图案的发送用波束ID。此外，“AP”“接收用波束ID”一栏表示无线通信装置102作为AP动作的情况下的、对应于各波束图案的接收用波束ID。
此外，在图5中，“STA”“发送用波束ID”一栏表示无线通信装置103作为STA动作的情况下的、对应于各波束图案的发送用波束ID。此外，“STA”“接收用波束ID”一栏表示无线通信装置103作为STA动作的情况下的、对应于各波束图案的接收用波束ID。
<波束成形协议控制>
以下，说明在图2例示的通信系统100中，进行波束成形协议控制时的无线通信装置102(103)的动作例子。
图6是表示通信系统100中的波束成形协议控制的一例的时序图。图6所示的时序(调度)，由通过管理通信系统100内的通信(连接)的AP控制。
如图6所示，AP在BTI(Beacon Transmission Interval：信标传输间隔)50中发送信标。AP周期性地设定发送信标的期间即BTI。即，如图6所示，AP在BTI50结束后，经过了规定时间后，设定下个BTI51。在图6中，BTI表示BTI50和BTI51两个，但直至AP结束动作为止，对每个规定时间，BTI被反复设定。
在BTI50和BTI51之间，被设定发送数据帧的期间即DTI(Data TransmissionInterval：数据发送期间)52。在DTI52中，在AP和STA之间进行数据的收发。对于这些BTI和DTI，被规定在IEEE802.11ad中。
AP在DTI52内设定用于进行波束成形训练的期间。在本发明的实施方式中，将用于进行该波束成形训练的期间称为BFTI(Beam Forming Training Interval：波束成形训练间隔)53。
如图6所示，AP在BFTI53内设定RXSS(接收波束成形训练期间)54和TXSS(发送波束成形训练期间)55。RXSS54是为了测试接收扇区的通信质量而扫描波束(receive sectorsweep；接收扇区扫描)的期间，TXSS55是为了测试发送扇区的通信质量而扫描波束的(transmit sector sweep；发送扇区扫描)期间。
<RXSS(接收波束成形训练期间)中的动作>
图7是表示RXSS54中的AP和STA的动作的一例的时序图。如图7所示，在RXSS54中，AP首先将第1协议控制帧即Grant帧60发送到STA。
图8是表示Grant帧的帧格式的一例的图。Grant帧是由IEEE802.11ad规定的格式。如图8所示，Grant帧内包含表示本发明的实施方式所示的波束成形协议开始的意旨的识别符(波束成形协议ID)。
在图7中，在将Grant帧60发送后，AP对于STA，使用无指向性的波束发送第1SSW(Sector Sweep；扇区扫描)帧61A至第5SSW帧61E。
图9是表示SSW帧的帧格式的一例的图。SSW帧是由IEEE802.11ad规定的格式。如图9所示，SSW帧180内包含发送波束ID184中发送SSW帧时使用的波束ID、以及用于反馈测量出的每个波束的接收质量的波束ID185和接收质量186。
在图7中，AP在第1SSW帧61A至第5SSW帧61E内的发送波束ID184中存储并发送无指向性的波束ID即#itx0。再有，AP在第1SSW帧61A至第5SSW帧61E内的波束ID185和接收质量186中，不存储信息。
再有，第1SSW帧61A～第5SSW帧61E对应于本发明的多个第1训练帧。
再有，在图7中，AP发送第1SSW帧至第5SSW帧5个SSW帧，但SSW帧的数对应于无线通信装置102(103)的指向性波束的种类的数。即，本发明的实施方式的无线通信装置102(103)，能够使用如图4所示的5个指向性波束图案，所以图7中的SSW帧的数是5个。各SSW帧包含使用于发送的波束ID。
STA通过切换波束图案来接收从AP发送的第1SSW帧61A～第5SSW帧61E。STA在接收第1SSW帧61A～第5SSW帧61E时，测量接收中使用的波束的接收质量。然后，STA进行基于接收质量的高低的波束的顺序排列。
图10是例示了STA在第1SSW帧61A至第5SSW帧61E的接收中使用的波束ID、以及接收质量的测量结果的图。在图10中，例示了对应于STA在各SSW帧的接收中使用的波束的波束ID、作为各SSW帧的接收中使用的波束的接收质量信息的一例的SNR、以及将接收中使用的波束以接收质量由高到低的顺序进行顺序排列的结果。再有，图10中例示的SNR是将dB值转换后所得的索引值。
图10中，测量出的接收质量为第4SSW帧(波束ID：#itx4)最高，以下为第2SSW帧(#itx2)、第3SSW帧(#itx3)、第1SSW帧(#itxl)、第5SSW帧(#itx5)的顺序。STA将接收中使用的波束的波束ID、接收质量信息、以及进行了顺序排列的结果相关地存储在波束管理表21中。
再有，STA中的、第1SSW帧61A～第5SSW帧61E的接收上使用的波束的接收质量的顺序排列的结果，在RXSS54结束后继续进行的TXSS55中被使用。有关TXSS55中的AP和STA的动作，将后述。
在图7中，在完成了第1SSW帧61A～第5SSW帧61E的接收后，STA将第6SSW帧62A～第10SSW帧62E使用无指向性的波束发送到AP。在图7中，STA在第6SSW帧62A至第10SSW帧62E内的发送波束ID184中，存储无指向性的波束ID即#irx0并发送。再有，STA在第6SSW帧62A至第10SSW帧62E内的波束ID185和接收质量186中，不存储信息。AP通过切换波束图案来接收从STA发送的第6SSW帧62A～第10SSW帧62E。再有，第6SSW帧62A至第10SSW帧62E对应于本发明中的多个第2训练帧。
图11是表示在图7所示的第1SSW帧至第10SSW帧的收发期间作为RXSS的情况下，在AP和STA各自中使用的波束图案的例子的图。在图11中，AP使用无指向性的波束图案(图4所示的波束#0)发送Grant帧60、和第1SSW帧61A～第5SSW帧61E。此外，STA使用对每个SSW帧具有不同的指向性的波束图案接收第1SSW帧61A～第5SSW帧61E。
具体地说，图11中，STA使用对应于波束图案#1的#rrx1(参照图5)接收第1SSW帧61A。STA使用对应于波束图案#2的#rrx2接收第2SSW帧61B。STA使用对应于波束图案#3的#rrx3接收第3SSW帧61C。STA使用对应于波束图案#4的#rrx4接收第4SSW帧61D。STA使用对应于波束图案#5的#rrx5接收第5SSW帧61E。
另一方面，STA使用对应于无指向性的波束#0的#rtx0发送第6SSW帧62A～第10SSW帧62E。然后，AP使用对每个SSW帧具有不同的指向性的波束图案接收第6SSW帧62A～第10SSW帧62E。具体地说，在图11中，AP使用对应于波束图案#1的#irx1(参照图5)接收第6SSW帧62A。AP使用对应于波束图案#2的#irx2接收第7SSW帧62B。AP使用对应于波束图案#3的#irx3接收第8SSW帧62C。AP使用对应于波束图案#4的#irx4接收第9SSW帧62D。AP使用对应于波束图案#5的#irx5接收第10SSW帧62E。
在图7中，接收到从STA发送的第6SSW帧62A～第10SSW帧62E的AP将第2协议控制帧即SSW-反馈帧发送到STA。接收到SSW-反馈帧的STA将第3协议控制帧即SSW-ACK帧发送到AP。
图12是表示第2协议控制帧即SSW-反馈帧63和第3协议控制帧即SSW-ACK帧64的帧格式的一例的图。在图12中，SSW-反馈帧63(SSW-ACK帧64)例如包含帧类别、发送源地址、以及目的地地址的信息。帧类别是表示是第2协议控制帧或第3协议控制帧的识别符或图案。发送源地址是发送第2协议控制帧或第3协议控制帧的装置的识别符(例如MAC地址等)。目的地地址是接收第2协议控制帧或第3协议控制帧的装置的识别符(例如MAC地址等)。
<TXSS(发送波束成形训练期间)中的动作>
在本发明的实施方式的通信系统100中，在RXSS结束后，开始TXSS。以下，说明TXSS55中的AP和STA的动作例子。
图13是表示TXSS55中的AP和STA的动作的一例的时序图。在TXSS55中，AP首先将第4协议控制帧即Grant帧70发送到STA。与上述的Grant帧60同样地，如图9所示，Grant帧70包含表示本发明的实施方式中的波束成形协议开始的意旨的识别符(波束成形协议ID)。
在图13中，在将Grant帧70发送后，AP将第11SSW帧71A～第15SSW帧71E通过切换波束图案发送到STA。在从AP发送的第11SSW帧71A～第15SSW帧71E中，包含发送时使用的波束ID。
发送时使用的波束ID，被记载在图9所示的SSW帧内的发送波束ID184中。例如，AP在第11SSW帧71A的发送波束ID184中存储#itx1，在第12SSW帧71B的发送波束ID184中存储#itx2，在第13SSW帧71C的发送波束ID184中存储#itx3，在第14SSW帧71D的发送波束ID184中存储#itx4，在第15SSW帧71E的发送波束ID184中存储#itx5。
再有，AP在第11SSW帧71A至第15SSW帧71E内的波束ID185和接收质量186中，不存储信息。再有，第11SSW帧71A至第15SSW帧71E对应于本发明中的多个第3训练帧。
图14是表示在图13所示的第11SSW帧至第20SSW帧的收发期间中，AP和STA各自中所使用的波束图案的例子的图。在图14中，AP使用无指向性的波束图案发送Grant帧70，使用对每个SSW帧具有不同的指向性的波束图案发送第11SSW帧71A～第15SSW帧71E。此外，STA使用对应于无指向性的波束图案(图4所示的波束#0)的#rrx0接收Grant帧70、以及第11SSW帧71A～第15SSW帧71E。
具体地说，AP使用对应于无指向性的波束图案#0的#itx0(参照图5)发送Grant帧70。AP使用对应于波束图案#1的#itx1发送第11SSW帧71A，使用对应于波束图案#2的#itx2发送第12SSW帧71B，使用对应于波束图案#3的#itx3发送第13SSW帧71C，使用对应于波束图案#4的#itx4发送第14SSW帧71D，使用对应于波束图案#5的#itx5发送第15SSW帧71E。
另一方面，STA使用对每个SSW帧具有不同的指向性的波束图案来发送第16SSW帧72A～第20SSW帧72E。然后，AP用对应于无指向性的波束图案#0的#irx0接收第16SSW帧72A～第20SSW帧72E。
具体地说，STA使用对应于波束图案#1的#rtx1发送第16SSW帧72A，使用对应于波束图案#2的#rtx2发送第17SSW帧72B，使用对应于波束图案#3的#rtx3发送第18SSW帧72C，使用对应于波束图案#4的#rtx4发送第19SSW帧72D，使用对应于波束图案#5的#rtx5发送第20SSW帧72E。
STA使用无指向性的波束#0接收从AP发送的第11SSW帧71A～第15SSW帧71E。在接收第11SSW帧71A～第15SSW帧71E时，STA测量各个帧的接收质量，进行基于接收质量的高低的顺序排列。
图15是例示了STA接收到的第11SSW帧71A～第15SSW帧71E的接收质量的测量结果的图。在图15中，例示了STA接收到的各SSW帧中包含的波束ID(即，在来自AP的发送时使用的波束ID)、作为接收到各SSW帧时的波束的接收质量信息的一例的SNR、以及接收质量以高到低的顺序进行顺序排列的结果。在图15中，测量出的接收质量是，第14SSW帧的接收波束(波束ID：#itx4)最高、以下第12SSW帧(#itx2)、第13SSW帧(#itx3)、第15SSW帧(#itx15)、第11SSW帧(#itx11)的顺序。
即，在图15中，在TXSS中，在从AP向STA的发送中使用的、AP的发送用波束图案之中，#itx4为接收质量最高，#itx1为接收质量最低。STA将接收质量信息进行了高低的顺序排列的结果和对应于来自AP的发送所使用的波束图案的波束ID相关联地存储。
在图13中，在第11SSW帧71A～第15SSW帧71E的接收完成后，STA将第16SSW帧72A～第20SSW帧72E通过切换波束图案发送到AP。STA基于接收到第1SSW帧61A～第5SSW帧61E时进行的顺序排列，在第16SSW帧72A～第20SSW帧72E的各SSW帧中，存储在第16SSW帧72A～第20SSW帧72E的各SSW帧的发送时使用的波束ID、按照接收到第11SSW帧71A～第15SSW帧71E时进行的顺序排列的波束ID、以及接收时的接收质量信息并发送。再有，第16SSW帧72A至第20SSW帧72E对应于本发明中的多个第4训练帧。
图16是例示STA在第16SSW帧72A～第20SSW帧72E的发送中使用的发送用波束ID、包含在各SSW帧中发送的波束ID以及接收波束接收时的接收质量信息的图。即，STA根据图10所示的RXSS中的顺序排列，发送图15所示的TXSS的顺序排列结果。例如，在顺序排列中从1位至3位，RXSS和TXSS都相同，所以从发送用波束ID#rtx2至#rtx4，分别发送与#itx2至#itx4有关的测量结果。相对于此，在图10中，#rrx1的顺序是4位，所以在图15中，通过#rtx1发送作为4位的#itx5的测量结果，在图10中，#rrx5的顺序是5位，所以在图15中通过#rtx5发送作为5位的#itx1的测量结果。
在图16所示的例子中，从STA用发送用波束ID#rtx1发送第16SSW帧72A。第16SSW帧72A包含AP的发送用波束ID#itx5和接收到该波束时的SNR值“60”。具体地说，在图9所示的SSW帧的帧格式中，#rtx1存储在发送波束ID184中，#itx5存储在波束ID185中，“60”存储在接收质量186中。
此外，从STA用发送用波束ID#rtx2发送第17SSW帧72B。第17SSW帧72B包含AP的发送用波束ID#itx2和接收到该波束时的SNR值“90”。具体地说，在图9所示的SSW帧的帧格式中，#rtx2存储在发送波束ID184中，#itx2存储在波束ID185中，“90”存储在接收质量186中。
此外，从STA用发送用波束ID#rtx3发送第18SSW帧72C。第18SSW帧72C包含AP的发送用波束ID#itx3和接收到该波束时的SNR值“80”。具体地说，在图19所示的SSW帧的帧格式中，#rtx3存储在发送波束ID184中，#itx3存储在波束ID185中，“80”存储在接收质量186中。
此外，从STA用发送用波束ID#rtx4发送第19SSW帧72D。第19SSW帧72D包含AP的发送用波束ID#itx4和接收到该波束时的SNR值“95”。具体地说，在图19所示的SSW帧的帧格式中，#rtx4存储在发送波束ID184中，#itx4存储在波束ID185中，“95”存储在接收质量186中。
此外，从STA用发送用波束ID#rtx5发送第20SSW帧72E。第20SSW帧72E包含AP的发送用波束ID#itx1和接收到该波束时的SNR值“30”。具体地说，在图19所示的SSW帧的帧格式中，#rtx5存储在发送波束ID184中，#itx1存储在波束ID185中，“30”存储在接收质量186中。
再有，STA在第16SSW帧72A～第20SSW帧72E的发送上使用的发送用波束ID、包含在各SSW帧中发送的AP的发送用波束ID以及接收到该波束时的接收质量信息之间的对应关系，例如以下那样确定。
在图10中，在STA的第1SSW帧61A～第5SSW帧61E的接收期间，接收用波束图案#rrx4的接收质量最高，所以在从STA向AP的发送时，能够假定若使用发送用波束图案#rtx4则发送质量最高。这是因为发送用的波束图案和接收用的波束图案是大致相同的。
在图16中，STA在使用发送用波束图案#rtx4发送的第19SSW帧72D中，包含接收质量最高的AP的发送用波束图案即#itx4(参照图15)。
即，STA在使用被假想为发送质量最高的发送用波束图案发送的SSW帧中，包含以前AP发送从AP接收到的SSW帧之中接收质量最高的SSW帧时使用的AP的发送用波束ID，并发送到AP。
然后，同样地，STA在使用被假想为发送质量第n高的发送用波束图案发送的SSW帧中，包含以前AP发送从AP接收到的SSW帧之中接收质量第n高的SSW帧时使用的AP的发送用波束ID，并发送到AP。再有，这里n为正整数。
这样通过发送第16SSW帧至第20SSW帧，STA能够使用最好的发送用波束图案，对AP通知最好的AP的发送用波束图案。由此，例如即使在第16SSW帧72A～第20SSW帧72E之中的任何一个没有被AP接收的情况下，通过任何一个的SSW帧被AP接收，AP基于与在接收到的SSW帧中包含的AP的发送用波束图案有关的信息，也可以确定适于发送上使用的波束图案。
在图13中，接收到从STA发送的第16SSW帧72A～第20SSW帧72E的AP将第5协议控制帧即SSW-反馈帧发送到STA。接收到SSW-反馈帧的STA将第6协议控制帧即SSW-ACK帧发送到AP。
以上，说明了无线通信装置102(103)中的波束成形处理的流程。如上述那样，在本发明的实施方式的通信系统100中，在用于确定接收波束图案的期间即RXSS54之后，接着进行用于确定发送波束图案的期间即TXSS55。然后，STA通过切换波束图案接收在RXSS54中从AP发送的第1SW帧61A～第5SW帧S61E(第1训练帧)，测量在接收上使用的各波束的接收质量并进行顺序排列。在TXSS55中，在STA发送第16SSW帧72A～第20SSW帧72E(第4训练帧)的情况下，基于在RXSS54中进行的接收用波束图案的顺序排列，进行发送用波束图案的顺序排列。换句话说，STA基于第1训练帧的接收质量，将接收用波束图案的顺序排列转用为发送用波束图案的顺序。
而且，TXSS55中，在从AP接收到第3训练帧时，STA测量在接收上使用的各波束的接收质量并进行顺序排列，将其结果包含在第4训练帧中来发送。
根据这样的结构，STA使用被假想为AP侧中的接收质量最高的发送用波束图案，可以发送包含STA侧的接收质量最高的AP的发送用波束图案的波束ID的第4训练帧。
<AP的动作例子>
以下，说明在通信系统100的波束成形训练处理中，无线通信装置102(103)作为AP动作的情况下的动作例子。
再有，在以下的说明中，AP为起始器，即发送连接请求，STA为应答器，即接收连接请求。图17是表示起始器即AP的动作例子的流程图。
[波束成形训练处理的开始(步骤S101)]
在步骤S101中，训练协议控制单元12判定是否从MAC控制单元11输入了波束成形训练的开始请求。在从MAC控制单元11输入了训练开始请求的情况下(S101：“是”)，处理进至步骤S102，在从MAC控制单元11没有输入训练开始请求的情况下(S101：“否”)，反复进行步骤S101。
[RXSS(步骤S102～S109)]
在步骤S102中，训练协议控制单元12将用于开始训练协议的第1协议控制帧的生成请求输出到协议控制帧生成单元13，发送单元15对于STA发送协议控制帧生成单元13生成的第1协议控制帧。如上述说明的，第1协议控制帧对应于图7所示的Gtant帧60，包含表示本发明的实施方式中的波束成形协议开始的意旨的识别符(波束成形协议ID)。
在步骤S103中，训练协议控制单元12对于训练帧生成单元14输出第1训练帧的生成请求。根据该请求，训练帧生成单元14生成多个第1训练帧，发送单元15将生成的多个第1训练帧全部以无指向性的波束图案(图4所示的波束#0)发送到STA。
第1训练帧对应于图7所示的第1SSW帧61A～第5SSW帧61E。即，在步骤S103中，训练协议控制单元12根据具有AP的指向性的波束图案的数，将生成训练帧的请求输出到训练帧生成单元14。
在步骤S104中，训练协议控制单元12进行多个第1训练帧是否被全部发送的判定。在判定为被全部发送的情况下(S104：“是”)，处理进至步骤S105，在不是如此的情况下(S104：“否”)，处理返回到步骤S103。
在步骤S105中，为了对每帧切换在接收到第1训练帧的STA发送的第2训练帧的接收中使用的波束图案，训练协议控制单元12对于接收单元18输出接收波束切替指示。这里，第2训练帧对应于图7所示的第6SSW帧62A～第10SSW帧62E。
在步骤S106中，训练协议控制单元12通过切换在接收中使用的波束图案使接收单元18接收从STA发送的多个第2训练帧的每一个，使接收质量测量单元20测量各第2训练帧的接收质量。
在步骤S107中，训练协议控制单元12判定是否接收到全部第2训练帧。在判定为全部接收的情况下(S107：“是”)，处理进至步骤S108，在不是如此的情况下(S107：“否”)，返回到步骤S105。
在步骤S108中，训练协议控制单元12将第2协议控制帧的生成请求输出到协议控制帧生成单元13，使生成的第2协议控制帧发送到STA。如上述那样，第2协议控制帧对应于图7所示的SSW-反馈帧63。
在步骤S109中，训练协议控制单元12判定从STA是否接收到第3协议控制帧。如上述那样，第3协议控制帧对应于图7所示的SSW-ACK帧64。在判定为接收到第3协议控制帧的情况下(S109：“是”)，处理进至步骤S110，在不是如此的情况下(S109：“否”)，处理反复进行步骤S109。
[TXSS(步骤S110～S118)]
在步骤S110中，训练协议控制单元12将第4协议控制帧的生成请求输出到协议控制帧生成单元13，发送单元15对于STA发送协议控制帧生成单元13生成的第4协议控制帧。如上述说明的，第4协议控制帧对应于图13所示的Gtant帧70，包含表示本发明的实施方式中的波束成形协议开始的意旨的识别符(波束成形协议ID)。
在步骤S111中，训练协议控制单元12对于训练帧生成单元14输出第3训练帧的生成请求。根据该请求，训练帧生成单元14生成多个第3训练帧，发送单元15将生成的多个第3训练帧的每一个通过切换在发送上使用的波束图案而发送到STA。这里，第3训练帧对应于图13所示的第11SSW帧71A～第15SSW帧71E。
在步骤S112中，训练协议控制单元12进行多个第3训练帧是否被全部发送的判定。在判定为被全部发送的情况下(S112：“是”)，处理进至步骤S113，在不是如此的情况下(S112：“否”)，处理返回到步骤S111。
在步骤S113中，训练协议控制单元12对于接收单元18输出接收波束切替指示，以便将在接收到第3训练帧的STA发送的第4训练帧的接收上使用的波束图案切换为无指向性的波束图案。这里，第4训练帧对应于图13所示的第16SSW帧72A～第20SSW帧72E。
在步骤S114中，训练协议控制单元12使用无指向性的波束图案使接收单元18接收从STA发送的多个第4训练帧，使接收质量测量单元20测量每个波束的接收质量。
在步骤S115中，训练协议控制单元12从接收帧滤波器单元19，获取在步骤S114中接收到的第4训练帧中包含的接收结果信息。再有，如上述那样，接收结果信息是，与STA接收到AP发送的多个第3训练帧(第11SSW帧71A～第15SSW帧71E)时的、每个波束的接收质量有关的信息，以及与基于该接收质量进行了顺序排列的结果有关的信息。即，若从AP来看，则接收结果信息是发送了训练帧的结果。训练协议控制单元12将获取的接收结果信息输出到波束管理表21进行管理。
在步骤S116中，训练协议控制单元12从接收帧滤波器单元19，获取STA发送在步骤S114中接收到的多个第4训练帧时使用的波束ID(STA的发送用波束ID)。
在步骤S117中，训练协议控制单元12从接收质量测量单元20，获取在步骤S114中测量出的有关接收质量的信息。
步骤S118中，训练协议控制单元12判定是否接收到全部第4训练帧。在判定为接收到全部的情况下(S118：“是”)，处理进至步骤S119，在不是如此的情况下(S118：“否”)，返回到步骤S114。
在步骤S119中，训练协议控制单元12基于在步骤S115中获取的接收结果信息，将确定在以后的处理中对STA进行发送时使用的波束ID(AP的发送用波束ID)的指示输出到波束确定单元22。这里，对于基于接收结果信息确定AP的发送用波束ID的方法，可以采用与通信系统100中的设置AP的环境匹配的方法。
例如在通信系统100的周围(可能产生干扰的位置)存在其他通信系统的情况下，波束确定单元22在满足能够实现使用的应用要求的通信质量(吞吐量和延迟时间等)的接收质量的波束ID之中，将接收质量最低的波束ID确定作为AP的发送用波束ID就可以。
在图16所示的例子中，例如在能够实现使用应用要求的通信质量的接收质量为SNR＝70情况下，在SNR超过70的波束之中确定为质量最低的#itx3即可。此外，例如在能够实现使用应用要求的通信质量的接收质量为SNR＝85的情况下，在SNR超过85的波束之中确定为质量最低的#itx2即可。
另一方面，在通信系统100的周围(可能产生干扰的位置)不存在其他通信系统的情况下，波束确定单元22将接收质量最高的波束ID确定为AP的发送用波束ID即可。
通过这样的选择，即使在多个通信系统邻接存在，较多地发生干扰那样的环境中，也能够选择合适的AP的发送用波束ID。
图17中，在步骤S120中，训练协议控制单元12基于在步骤S117中从接收质量测量单元20获取的、有关每个波束的接收质量的信息，选择在从STA向AP的发送时使用的STA的发送用波束ID。本步骤S120中的STA的发送用波束ID的确定方法，与步骤S119中的AP的发送用波束ID的确定方法同样即可。
在步骤S121中，训练协议控制单元12将用于对STA通知在步骤S120中选择出的STA的发送用波束ID和接收质量信息的第5协议控制帧的生成请求输出到协议控制帧生成单元13，发送单元15使用在步骤S119中确定出的发送用波束ID对STA发送协议控制帧生成单元13生成的第5协议控制帧。再有，第5协议控制帧相当于图13所示的SSW-反馈帧73。
在步骤S122中，训练协议控制单元12判定从STA是否接收到第6协议控制帧。如上述那样，第6协议控制帧对应于图13所示的SSW-ACK帧74。在判定为接收到第3协议控制帧的情况下(S122：“是”)，训练协议控制单元12将波束成形训练的结束指示输出到MAC控制单元11而结束波束成形训练处理，在不是如此的情况下(S122：“否”)，处理反复进行步骤S122。
<STA的动作例子>
以下，说明在通信系统100的波束成形训练处理中，无线通信装置102(103)作为STA动作的情况下的动作例子。
再有，在以下的说明中，与上述的AP的动作例子同样，AP为起始器，即发送连接请求，STA为应答器，即接收连接请求。图18是表示应答器即STA的动作例子的流程图。
[RXSS(步骤S201～S209)]
在步骤S201中，接收帧滤波器单元19进行是否接收到第1协议控制帧的判定。在判定为接收到第1协议控制帧的情况下(S201：“是”)，接收帧滤波器单元19对MAC控制单元11输出第1协议控制帧，在不是如此的情况下(S201：“否”)，反复进行步骤S201。如上述说明的，第1协议控制帧对应于图7所示的Gtant帧60，包含表示本发明的实施方式中的波束成形协议开始的意旨的识别符(波束成形协议ID)。
在步骤S202中，MAC控制单元11基于第1协议控制帧，将表示波束成形训练协议的开始的意旨的信号输出到训练协议控制单元12。
在步骤S203中，为了对每帧切换在从AP接收第1训练帧中使用的波束图案，训练协议控制单元12对于接收单元18输出接收波束切替指示。如上述那样，第1训练帧对应于图7所示的第1SSW帧61A～第5SSW帧61E。
在步骤S204中，训练协议控制单元12将从AP发送的多个第1训练帧的每一个通过切换在接收中使用的波束图案使接收单元18接收，并使接收质量测量单元20测量各第1训练帧的接收质量。
步骤S205中，训练协议控制单元12判定是否接收到全部第1训练帧。在判定为接收到全部的情况下(S205：“是”)，处理进至步骤S206，在不是如此的情况下(S205：“否”)，返回到步骤S203。
在步骤S206中，训练协议控制单元12基于在步骤S204中测量出的接收质量信息，对于在第1训练帧的接收中使用的波束，接收质量进行顺序排列。接收中使用的波束的波束ID、接收质量信息、进行了顺序排列的结果，在波束管理表21中管理。
在步骤S207中，训练协议控制单元12对于训练帧生成单元14输出第2训练帧的生成请求。根据该请求，训练帧生成单元14生成多个第2训练帧，发送单元15将生成的多个第2训练帧的每一个，通过切换在发送上使用的波束图案而发送到AP。第2训练帧对应于图7所示的第6SSW帧62A～第10SSW帧62E。
在步骤S208中，训练协议控制单元12判定第2训练帧是否被全部发送。在判定为被全部发送的情况下(S208：“是”)，处理进至步骤S209，在不是如此的情况下(S208：“否”)，返回到步骤S207。
在步骤S209中，训练协议控制单元12判定从AP是否接收到第2协议控制帧。如上述那样，第2协议控制帧对应于图7所示的SSW-反馈帧63。在判定为接收到第2协议控制帧的情况下(S209：“是”)，处理进至步骤S210，在不是如此的情况下(S209：“否”)，处理反复进行步骤S209。
在步骤S210中，训练协议控制单元12将第3协议控制帧的生成请求输出到协议控制帧生成单元13，使生成的第3协议控制帧发送到AP。如上述那样，第3协议控制帧对应于图7所示的SSW-ACK帧64。
[TXSS(步骤#211～#221)]
在步骤S211中，训练协议控制单元12判定从STA是否接收到第4协议控制帧。如上述那样，第4协议控制帧对应于如上述说明的、图13所示的Gtant帧70，包含表示波束成形协议开始的意旨的识别符(波束成形协议ID)。在判定为接收到第4协议控制帧的情况下(S211：“是”)，处理进至步骤S212，在不是如此的情况下(S211：“否”)，处理反复进行步骤S211。
在步骤S212中，为了将AP发送的在第3训练帧的接收中使用的波束图案切换为无指向性的波束图案，对于接收单元18输出接收波束切替指示。这里，第3训练帧对应于图13所示的第11SSW帧71A～第15SSW帧71E。
在步骤S213中，训练协议控制单元12使用无指向性的波束图案使接收单元18接收从AP发送的多个第3训练帧，使接收质量测量单元20测量每个波束的接收质量。
在步骤S214中，训练协议控制单元12从接收帧滤波器单元19获取AP发送在步骤S213中接收到的多个第3训练帧时使用的波束ID(AP的发送用波束ID)。
在步骤S215中，训练协议控制单元12从接收质量测量单元20，获取在步骤S213中测量出的有关接收质量的信息。
在步骤S216中，训练协议控制单元12判定是否全部接收了第3训练帧。在判定为全部接收的情况下(S216：“是”)，处理进至步骤S217，在不是如此的情况下(S216：“否”)，返回到步骤S213。
在步骤S217中，训练协议控制单元12基于步骤S215中获取的接收质量信息，对于AP发送第3训练帧时使用的波束，进行接收质量的顺序排列。AP发送时使用的波束的波束ID、接收质量信息、进行了顺序排列的结果，在波束管理表21中被管理。
步骤S218是，训练协议控制单元12对于训练帧生成单元14输出第4训练帧的生成请求。这里，第4训练帧对应于图13所示的第16SSW帧72A～第20SSW帧72E，如上述那样，在多个第4训练帧的每一个中，包含在步骤S217中生成的、AP发送第3训练帧时使用的波束的接收质量信息、以及进行了顺序排列的结果的接收结果信息。
此外，在步骤S218中，训练协议控制单元12基于在步骤S206中进行的、对第1训练帧的接收中使用的波束的顺序排列，使波束确定单元22确定训练帧生成单元14生成的多个第4训练帧的发送用波束图案的顺序排列。发送单元15使用波束确定单元22确定出的发送用波束图案的顺序排列，将生成的多个第4训练帧的每一个发送到STA。
在步骤S219中，训练协议控制单元12判定第4训练帧是否被全部发送。在判定为被全部发送的情况下(S219：“是”)，处理进至步骤S220，在不是如此的情况下(S219：“否”)，返回到步骤S218。
在步骤S220中，训练协议控制单元12判定从AP是否接收到第5协议控制帧。如上述那样，第5协议控制帧对应于图13所示的SSW-反馈帧73，包含在图17的步骤S120中AP确定的、与从STA向AP的发送时使用的STA的发送用波束ID有关的信息。本步骤以后，STA在向AP的发送中，使用获取的发送用波束ID进行发送。
在步骤S220中，在判定为接收到第5协议控制帧的情况下(步骤S220：“是”)，处理进至步骤S221，在不是如此的情况下(步骤S220：“否”)，反复进行步骤S220。
在步骤S221中，训练协议控制单元12将第6协议控制帧的生成请求输出到协议控制帧生成单元13，使生成的第6协议控制帧发送到AP。如上述那样，第6协议控制帧对应于图13所示的SSW-ACK帧74。
如以上说明的，本发明的实施方式的通信系统100，在用于确定接收用波束图案的RXSS(接收波束成形训练期间)中，STA测量从AP接收到的多个第1训练帧的接收质量，进行接收质量的顺序排列，在用于确定RXSS之后继续进行的发送用波束图案的TXSS(发送波束成形训练期间)中，STA测量从AP接收到的多个第3训练帧的接收质量，进行接收质量的顺序排列，基于第1训练帧的接收质量的顺序排列的结果，发送包含第3训练帧的接收质量的测量结果的第4训练帧。
根据这样的结构，根据本发明的实施方式的通信系统100，AP能够知道自己发送的第1训练帧的STA的接收质量，而不使训练帧的帧长变化。因此，即使例如在多个无线通信系统邻接的环境中，也能够进行仍然维持了通信效率的波束成形训练。
此外，根据本发明的实施方式的通信系统100，接续RXSS之后进行TXSS，所以AP和STA的位置关系几乎不变化，能够将RXSS中STA进行的、基于第1训练帧的接收质量的高低的STA的接收用波束图案的顺序排列，转用于STA的发送用波束图案。
以上，一边参照附图一边说明了各种实施方式，但不言而喻，本发明不限定于这样的例子。只要是本领域技术人员，在权利要求书所记载的范畴内，显然可设想各种变更例或修正例，并认可它们当然属于本发明的技术范围。此外，在不脱离发明的宗旨的范围中，也可以将上述实施方式中的各构成要素任意地组合。
在上述实施方式中，说明了具有1个AP和1个STA的通信系统100，但本发明不限定于此。例如，本发明的通信系统也可以具有多个AP、多个STA。例如在某个AP与多个STA进行通信的情况下，根据STA的数顺序进行与多个STA的RXSS和TXSS即可。图19是表示与2个STA的波束成形协议控制的一例的时序图。
此外，用于上述实施方式的说明中的各功能块通常被作为具有输入端子和输出端子的集成电路即LSI来实现。这些功能块既可以被单独地集成为单芯片，也可以包含一部分或全部地被集成为单芯片。虽然这里称为LSI，但根据集成程度，可以被称为IC、系统LSI、超大LSI(Super LSI)、或特大LSI(Ultra LSI)。
此外，集成电路化的方法不限于LSI，也可使用专用电路或通用处理器来实现。也可以使用可在LSI制造后编程的FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)，或者使用可重构LSI内部的电路单元的连接、设定的可重构处理器(ReconfigurableProcessor)。
再者，随着半导体的技术进步或随之派生的其它技术，如果出现能够替代LSI的集成电路化的技术，当然可利用该技术进行功能块的集成化。还存在着适用生物技术等的可能性。
<本发明的总结>
本发明的通信系统，是具有终端装置和与所述终端装置进行无线通信的基站装置的通信系统，在接收波束成形训练期间中，所述终端装置通过切换多个接收用波束图案，接收所述基站装置发送的多个第1训练帧，所述基站装置通过切换多个接收用波束图案，接收所述终端装置发送的多个第2训练帧，在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，所述终端装置接收所述基站装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第3训练帧，所述基站装置接收所述终端装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第4训练帧，所述终端装置测量所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，基于所述测量出的第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，将所述确定出的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，确定所述测量出的第3接收质量的第3顺序，使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，在所述多个第4训练帧的每一个中，将所述第3接收质量发送到所述基站装置。
在本发明的通信系统中，所述基站装置基于由所述多个第4训练帧发送的所述第3接收质量，确定在向所述终端装置发送中使用的所述基站装置的发送用波束图案。
在本发明的通信系统中，所述基站装置测量所述多个第2训练帧的每一个的第2接收质量，测量所述多个第4训练帧的每一个的第4接收质量，基于所述第2接收质量和所述第4接收质量的至少一个，确定在向所述基站装置发送中使用的所述终端装置的发送用波束图案。
在本发明的通信系统中，所述基站和所述终端装置进行符合IEEE802.11ad的无线通信。
在本发明的通信系统中，在所述接收波束成形训练期间的开始时和所述发送波束成形训练期间的开始时，将包含表示波束成形训练的开始的识别符的帧发送到所述终端装置。
在本发明的通信系统中，所述接收质量是RSSI(信号接收强度)、SNR(信噪比)、SINR(信号对干扰噪声比)、BER(比特差错率)、PER(分组差错率)、FER(帧差错率)的其中一个或多个组合。
在本发明的通信系统中，在所述基站装置和所述终端装置的接收波束成形训练期间和所述发送训练帧期间之后，进行所述基站装置和其他终端装置的接收波束成形训练期间和所述发送训练帧期间。
本发明的通信系统的控制方法，包括以下步骤：接收波束成形训练期间中，基站装置将多个第1训练帧发送到所述终端装置，终端装置通过切换多个接收用波束图案接收所述多个第1训练帧，所述终端装置将多个第2训练帧发送到所述基站装置，所述基站装置通过切换多个接收用波束图案接收所述多个第2训练帧，在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，所述基站装置通过切换多个发送用波束图案，将多个第3训练帧发送到所述终端装置，所述终端装置接收所述多个第3训练帧，所述终端装置通过切换多个发送用波束图案，将多个第4训练帧发送到所述基站装置，所述基站装置接收所述多个第4训练帧，所述终端装置测量所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，基于所述测量出的第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，将所述确定出的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，确定所述测量出的第3接收质量的第3顺序，使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，在所述多个第4训练帧的每一个中，发送所述第3接收质量。
本发明的基站装置具有：发送单元，在接收波束成形训练期间中，将终端装置通过切换多个接收用波束图案接收的多个第1训练帧发送到所述终端装置；接收单元，在所述接收波束成形训练期间中，通过切换多个接收用波束图案接收所述终端装置发送的多个第2训练帧；以及波束确定单元，确定在向所述终端装置发送中使用的发送用波束图案，在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，所述发送单元通过切换多个发送用波束图案，将多个第3训练帧发送到所述终端装置，所述接收单元接收所述终端装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第4训练帧，基于所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，所述确定出的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，确定所述测量出的第3接收质量的第3顺序，所述波束确定单元使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，基于在所述多个第4训练帧的每一个中发送的所述第3接收质量，确定所述发送用波束图案。
本发明的终端装置具有：接收单元，在接收波束成形训练期间中，通过切换多个接收用波束图案接收从基站装置发送的多个第1训练帧；发送单元，在所述接收波束成形训练期间中，将所述基站装置通过切换多个接收用波束图案接收的多个第2训练帧发送到所述基站装置；以及测量单元，测量所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，所述接收单元接收所述基站装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第3训练帧，所述发送单元将多个第4训练帧通过切换多个发送用波束图案发送到所述基站装置，所述测量单元基于所述第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，将所述确定的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，对所述测量出的第3接收质量的每一个确定第3顺序，所述发送单元使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，在所述多个第4训练帧的每一个中，将所述第3接收质量发送到所述基站装置。
本发明适于进行波束成形训练的通信系统。
标号说明
100，300 通信系统
101 通信网络
102 无线通信装置
103 无线通信装置
11 MAC控制单元
12 训练协议控制单元
13 协议控制帧生成单元
14 训练帧生成单元
15 发送单元
16 发送天线单元
17 接收天线单元
18 接收单元
19 接收帧滤波器单元
20 接收质量测量单元

Claims (10)

1.通信系统，是具有终端装置和与所述终端装置进行无线通信的基站装置的通信系统，
在接收波束成形训练期间中，
所述终端装置通过切换多个接收用波束图案，接收所述基站装置发送的多个第1训练帧，所述基站装置通过切换多个接收用波束图案，接收所述终端装置发送的多个第2训练帧，
在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，
所述终端装置接收所述基站装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第3训练帧，所述基站装置接收所述终端装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第4训练帧，
所述终端装置
测量所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，基于所述测量出的第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，将所述确定出的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，
测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，确定所述测量出的第3接收质量的第3顺序，
使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，在所述多个第4训练帧的每一个中，将所述第3接收质量发送到所述基站装置。
2.如权利要求1所述的通信系统，
所述基站装置基于由所述多个第4训练帧发送的所述第3接收质量，确定在向所述终端装置发送中使用的所述基站装置的发送用波束图案。
3.如权利要求1所述的通信系统，
所述基站装置测量所述多个第2训练帧的每一个的第2接收质量，测量所述多个第4训练帧的每一个的第4接收质量，基于所述第2接收质量和所述第4接收质量的至少一个，确定在向所述基站装置的发送中使用的所述终端装置的发送用波束图案。
4.如权利要求1所述的通信系统，
所述基站装置和所述终端装置进行符合IEEE802.11ad的无线通信。
5.如权利要求1所述的通信系统，
在所述接收波束成形训练期间的开始时和所述发送波束成形训练期间的开始时，所述基站装置将包含表示波束成形训练的开始的识别符的帧发送到所述终端装置。
6.如权利要求1所述的通信系统，
所述接收质量是信号接收强度即RSSI、信噪比即SNR、信号对干扰噪声比即SINR、比特差错率即BER、分组差错率即PER、帧差错率即FER的其中一个或多个组合。
7.如权利要求1所述的通信系统，
在所述基站装置和所述终端装置的接收波束成形训练期间和所述发送训练帧期间之后，进行所述基站装置和其他终端装置的接收波束成形训练期间和所述发送训练帧期间。
8.通信方法，包括以下步骤：
接收波束成形训练期间中，
基站装置将多个第1训练帧发送到所述终端装置，
终端装置通过切换多个接收用波束图案接收所述多个第1训练帧，
所述终端装置将多个第2训练帧发送到所述基站装置，
所述基站装置通过切换多个接收用波束图案接收所述多个第2训练帧，
在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，
所述基站装置通过切换多个发送用波束图案，将多个第3训练帧发送到所述终端装置，
所述终端装置接收所述多个第3训练帧，
所述终端装置通过切换多个发送用波束图案，将多个第4训练帧发送到所述基站装置，
所述基站装置接收所述多个第4训练帧，
所述终端装置
测量所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，基于所述测量出的第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，将所述确定出的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，
测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，确定所述测量出的第3接收质量的第3顺序，
使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，在所述多个第4训练帧的每一个中，发送所述第3接收质量。
9.基站装置，具有：
发送单元，在接收波束成形训练期间中，将终端装置通过切换多个接收用波束图案接收的多个第1训练帧发送到所述终端装置；
接收单元，在所述接收波束成形训练期间中，通过切换多个接收用波束图案接收所述终端装置发送的多个第2训练帧；以及
波束确定单元，确定在向所述终端装置发送中使用的发送用波束图案，
在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，
所述发送单元通过切换多个发送用波束图案，将多个第3训练帧发送到所述终端装置，
所述接收单元接收所述终端装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第4训练帧，
基于所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，所述确定出的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，
测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，确定所述测量出的第3接收质量的第3顺序，
所述波束确定单元使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，基于在所述多个第4训练帧的每一个中发送的所述第3接收质量，确定所述发送用波束图案。
10.终端装置，具有：
接收单元，在接收波束成形训练期间中，通过切换多个接收用波束图案接收从基站装置发送的多个第1训练帧；
发送单元，在所述接收波束成形训练期间中，将所述基站装置通过切换多个接收用波束图案接收的多个第2训练帧发送到所述基站装置；以及
测量单元，测量所述多个第1训练帧的每一个的第1接收质量，
在所述接收波束成形训练期间之后设置的发送波束成形训练期间中，
所述接收单元接收所述基站装置通过切换多个发送用波束图案发送的多个第3训练帧，
所述发送单元将多个第4训练帧通过切换多个发送用波束图案发送到所述基站装置，
所述测量单元
基于所述第1接收质量，确定用于所述多个第1训练帧的所述多个接收用波束图案的每一个的第1顺序，将所述确定的第1顺序作为用于所述多个第4训练帧的所述多个发送用波束图案的每一个的第2顺序，
测量所述多个第3训练帧的每一个的第3接收质量，对所述测量出的第3接收质量的每一个确定第3顺序，
所述发送单元使所述第3顺序与所述第2顺序相关联，在所述多个第4训练帧的每一个中，将所述第3接收质量发送到所述基站装置。
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