JP2010171648A - Radio communication method utilizing beam forming technique, and radio communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,ビームフォーミング技術を利用した無線通信方法及び無線通信システムなどに関する。 The present invention relates to a wireless communication method and a wireless communication system using a beamforming technique.
近年,広帯域な信号を近距離間で高品質に伝送するための一手法として,無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)が提案されている。WPANとしては,ミリ波帯(例えば60GHz)の電波を利用した無線通信システムがある(たとえば,下記非特許文献1,2参照。)。このようなミリ波帯の電波を利用した無線通信システムは,大容量の伝送と,低コストとを実現する無線通信システムとして期待されている。
In recent years, a wireless personal area network (WPAN) has been proposed as a technique for transmitting broadband signals with high quality over a short distance. As the WPAN, there is a wireless communication system using a radio wave in a millimeter wave band (for example, 60 GHz) (for example, see Non-Patent
ミリ波帯の電波を利用した無線通信システムでは,トレーニングシーケンスを行うことによって,2つのデバイス間のリンクを確立させている。ここで,トレーニングシーケンスは,一方のデバイスから他方のデバイスへと送信される送信ビームの中から,ベストなビームを探し出す作業に相当する。これにより,優れた送信用のリンクをセットアップすることができる。 In a wireless communication system using millimeter wave radio waves, a link between two devices is established by performing a training sequence. Here, the training sequence corresponds to an operation of finding the best beam from the transmission beams transmitted from one device to the other device. This makes it possible to set up an excellent transmission link.
しかしながら,優れたリンクをセットアップするためには,送信側デバイスは,トレーニングシーケンスに対応するデータを何回も送信する必要がある。これに応じて,受信側デバイスは,多数のトレーニングシーケンスに対応する演算を行う必要があり,多くの負荷がかかる。結果として,セットアップに多くの時間がかかることになる。 However, in order to set up a good link, the sending device needs to send the data corresponding to the training sequence many times. In response to this, the receiving side device needs to perform calculations corresponding to a large number of training sequences, and a lot of load is applied. As a result, setup takes a lot of time.
そこで,本発明は,セットアップに必要な時間を削減することができる無線通信方法及び無線通信システムを提供することを第1の目的とする。 Accordingly, a first object of the present invention is to provide a wireless communication method and a wireless communication system that can reduce the time required for setup.
また,本発明は,セットアップに必要な時間を削減しても,アンテナでのゲインを十分に高めることができる無線通信方法及び無線通信システムを提供することを第2の目的とする。 A second object of the present invention is to provide a radio communication method and a radio communication system that can sufficiently increase the gain at an antenna even if the time required for setup is reduced.
本発明は,基本的には,電波を用いて,ビームフォーミング技術を利用した無線通信を行うための無線通信方法などに関する。この無線通信方法においては,無線通信の際に,ビームフォーミング処理が必要となる。また,この無線通信に用いる電波は,クワジオムニ(quasi−omni)ビームである。クワジオムニビームとは,準無指向性のビームを意味する。 The present invention basically relates to a wireless communication method for performing wireless communication using a beam forming technology using radio waves. In this wireless communication method, beam forming processing is required for wireless communication. Moreover, the radio wave used for this wireless communication is a quasi-omni beam. Kwasomuni beam means a quasi-omnidirectional beam.
そして,この無線通信方法では,無線通信を行うために,ビームフォーミングステップが実行される。このビームフォーミングステップでは,送信方向決定ステップと,受信方向決定ステップとが実行される。送信方向決定ステップでは,電波を送信するビームフォーマー(10)が送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向が複数の送信方向の中から決定される。また,受信方向決定ステップでは,電波を受信するコンバイナー(20)が受信すべきクワジオムニビームのベスト受信方向が,送信方向決定ステップで決定されたベスト送信方向のクワジオムニビームを用いることで,複数の受信方向の中から決定される。 In this wireless communication method, a beam forming step is executed to perform wireless communication. In this beam forming step, a transmission direction determination step and a reception direction determination step are executed. In the transmission direction determination step, the best transmission direction of the quasi-omni beam to be transmitted by the beam former (10) that transmits radio waves is determined from among a plurality of transmission directions. Further, in the reception direction determination step, the best reception direction of the quasi-omni beam to be received by the combiner (20) that receives the radio wave is obtained by using the quasi-omni beam of the best transmission direction determined in the transmission direction determination step. , Determined from among a plurality of reception directions.
ここで,上記送信方向決定ステップと上記受信方向決定ステップとは,個別に(順次)行われる。これにより,ビームフォーミングの際に,複数の送信方向と複数の受信方向の全ての組み合わせを考慮する必要をなくすことが可能となる。その結果,セットアップ(ビームフォーマー(10)とコンバイナー(20)との間のリンク確立)に必要な時間を削減することができる。また,本態様によれば,決定したベスト送信方向及びベスト受信方向に関する情報を用いて無線通信を行うことができるようになるので,クワジオムニビームのアンテナでのゲインを十分に高めることが可能となる。 Here, the transmission direction determination step and the reception direction determination step are performed individually (sequentially). This eliminates the need to consider all combinations of multiple transmission directions and multiple reception directions during beamforming. As a result, the time required for setup (link establishment between the beam former (10) and the combiner (20)) can be reduced. In addition, according to this aspect, since it becomes possible to perform wireless communication using information on the determined best transmission direction and best reception direction, it is possible to sufficiently increase the gain at the antenna of the quasi-omni beam. It becomes.
また,本発明の好ましい側面では,上記送信方向決定ステップでは,ビームフォーマー(10)が,送信するクワジオムニビームを複数の指向性ビームに分割するステップと,ビームフォーマー(10)が,指向性ビームをビーコンとして,当該指向性ビームの指向性に対応する送信方向に送信するステップと,コンバイナー(20)が,ビームフォーマー(10)から受信した指向性ビームのうち,少なくとも最もゲインの高い指向性ビームに関する情報を,ビームフォーマー(10)へとフィードバックするステップと,ビームフォーマー(10)が,コンバイナー(20)から受信した最もゲインの高い指向性ビームに関する情報に基づいて,当該ビームフォーマー(10)のベスト送信方向を決定するステップとが実行される。このように,コンバイナー(20)がビームフォーマー(10)へとフィードバックを行うことにより,ビームフォーマー(10)は,確実にベスト送信方向を把握することができる。 In a preferred aspect of the present invention, in the transmission direction determination step, the beamformer (10) divides the Kwasomuni beam to be transmitted into a plurality of directional beams, and the beamformer (10) includes: The step of transmitting the directional beam as a beacon in the transmission direction corresponding to the directivity of the directional beam, and the combiner (20) has at least the highest gain among the directional beams received from the beamformer (10). A step of feeding back information on the high directional beam to the beamformer (10), and the beamformer (10) based on the information on the directional beam having the highest gain received from the combiner (20). Determining the best transmission direction of the beamformer (10). As described above, the combiner (20) feeds back to the beam former (10), so that the beam former (10) can surely grasp the best transmission direction.
さらに,本発明のより好ましい側面では,上記受信方向決定ステップでは,コンバイナー(20)が,送信するクワジオムニビームを複数の指向性ビームに分割するステップと,ビームフォーマー(10)が,ベスト送信方向に向かってトレーニングシーケンスに対応するデータを送信するステップと,コンバイナー(20)が,ビームフォーマー(10)から送信されてきたトレーニングシーケンスに対応するデータを,複数の指向性ビームを用いてリッスン(受信)するステップと,コンバイナー(20)が,複数の指向性ビームに対応する方向の中から,ベスト受信方向を決定するステップとが実行される。このように,クワジオムニビームを指向性ビームに分割することで,ベスト受信方向の特定が容易となる。 Furthermore, in a more preferred aspect of the present invention, in the reception direction determining step, the combiner (20) divides the transmitted quadrature beam into a plurality of directional beams, and the beam former (10) is the best. The data corresponding to the training sequence is transmitted in the transmission direction, and the data corresponding to the training sequence transmitted from the beam former (10) by the combiner (20) is transmitted using a plurality of directional beams. The listening (receiving) step and the step of the combiner (20) determining the best receiving direction from the directions corresponding to the plurality of directional beams are executed. In this way, the best reception direction can be easily identified by dividing the quasi-omni beam into directional beams.
また,本発明の別の側面は,無線通信システム(1)に関する。この無線通信システム(1)では,電波を用いて無線通信が行われる。 Another aspect of the present invention relates to a wireless communication system (1). In this wireless communication system (1), wireless communication is performed using radio waves.
そして,この無線通信システム(1)は,電波としてクワジオムニビームを送信可能なビームフォーマー(10)と,電波としてクワジオムニビームを受信可能なコンバイナー(20)とを含んでいる。 The wireless communication system (1) includes a beam former (10) capable of transmitting a quasi-omni beam as a radio wave and a combiner (20) capable of receiving a quasi-omni beam as a radio wave.
ここで,上記ビームフォーマー(10)は,無線通信を行うために必要なビームフォーミングを行う際に,当該ビームフォーマー(10)が送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向を複数の送信方向の中から決定する送信方向決定手段を含んでいる。同様に,上記コンバイナー(20)は,無線通信を行うために必要なビームフォーミングを行う際に,当該コンバイナー(20)が受信すべきクワジオムニビームのベスト受信方向を,送信方向決定手段が決定したベスト送信方向のクワジオムニビームを用いて,複数の受信方向の中から決定する受信方向決定手段を含んでいる。そして,この無線通信システム(1)では,無線通信を行うために必要なビームフォーミングを行う際に,受信方向決定手段によるベスト受信方向の決定が,送信方向決定手段によるベスト送信方向の決定の後に行われる。これにより,この無線通信システム(1)では,複数の送信方向と複数の受信方向の全ての組み合わせが考慮されることがない。このため,上述した無線通信方法と同等の効果を奏することができる。 Here, the beam former (10), when performing beam forming necessary for wireless communication, transmits a plurality of transmission directions of the best transmission direction of the quasi-omni beam to be transmitted by the beam former (10). Transmission direction determining means for determining from the directions is included. Similarly, when the combiner (20) performs the beam forming necessary for wireless communication, the transmission direction determining means determines the best reception direction of the quasi-omni beam to be received by the combiner (20). The reception direction determining means for determining from among a plurality of reception directions by using the Kwasomuni beam of the best transmission direction is included. In the wireless communication system (1), when performing beam forming necessary for wireless communication, the determination of the best reception direction by the reception direction determination unit is performed after the determination of the best transmission direction by the transmission direction determination unit. Done. Thereby, in this wireless communication system (1), all combinations of a plurality of transmission directions and a plurality of reception directions are not considered. For this reason, an effect equivalent to the wireless communication method described above can be obtained.
本発明によれば,ベスト受信方向の決定がベスト送信方向の決定の後に行われるので,複数の送信方向と複数の受信方向の全ての組み合わせを考慮する必要をなくすことが可能となり,その結果,セットアップ(第1デバイス10と第2デバイス20との間のリンク確立)に必要な時間を削減することができる。また,決定したベスト送信方向及びベスト受信方向に関する情報を用いて無線通信を行うことで,クワジオムニビームのアンテナでのゲインを十分に高めることが可能となる。
According to the present invention, since the determination of the best reception direction is performed after the determination of the best transmission direction, it is possible to eliminate the need to consider all combinations of a plurality of transmission directions and a plurality of reception directions. The time required for setup (link establishment between the
以下,図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。しかしながら,以下説明する形態はある例であって,当業者にとって自明な範囲で適宜修正することができる。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the form described below is an example, and can be appropriately modified within a range obvious to those skilled in the art.
図1は,本発明の無線通信システム1の構成例を示すブロック図である。図1に示すように,本システム1は,無線通信可能な第1デバイス10と,無線通信可能な第2デバイス20とを含んでいる。なお,本システム1は,2つのデバイス10,20を含むとしたが,さらに,別の通信可能なデバイスを含んでもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a
この無線通信システム1では,デバイス10,20間で,電波(ビーム)を用いた無線通信(データ通信)を行う。無線通信は,たとえば,無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)において,60GHz帯の電波を用いて行われる。なお,電波の周波数帯域は,60GHz帯のものに限られることはないが,WPANでは,電波の周波数帯域が59〜76GHzから選択されることが好ましい。そして,本システム1では,第1デバイス10から第2デバイス20へのデータの送信や,第2デバイス20から第1デバイス10へのデータの送信や,それら双方向のデータ送信が可能に構成されている。無線通信としては,家庭用のビデオシステムにおけるデータ転送などが考えられる。
In the
第1デバイス10は,ビームを送信する送信機として機能する送信部と,受信機として機能する受信部とを有している。また,第1デバイス10は,本態様では,図1に示すように,ピコネットコントローラー(PNC)を有している。第2デバイス20も,第1デバイス10と同様に,送信機として機能する送信部と,受信機として機能する受信部と,ピコネットコントローラー(PNC)とを有している。各送信部は,複数個のアンテナ素子単体を有しており,アンテナアレイを構成している。各受信部は,複数個のアンテナ素子単体を有しており,アンテナアレイを構成している。そして,第1デバイス10と第2デバイス20とは,ビームフォーミング技術を利用することによって,互いにリンクを確立して,データの送受信(通信)を行う。なお,本態様では,アンテナ対称型システム(ASS:antenna symmetric system)を例として説明する。このアンテナ対称型システムでは,第1デバイス10と第2デバイス20が同じ構成をとり,また,送信部側のアンテナと受信部側のアンテナとが対称的に配置されている。したがって,このアンテナ対称型システムでは,第1デバイス10の送信部側のアンテナの数と,第2デバイス20の受信側のアンテナの数とが同じである。
The
なお,デバイス10,20に設けるアンテナとしては,さまざまなものを使用することが可能である。アンテナとしては,アンテナ素子単体,セクター化されたアンテナ,切替アンテナ,1次元(1D)ビームフォーミングアンテナアレイ,及び2次元(2D)ビームフォーミングアンテナアレイを例示することができる。また,デバイス10,20に設けるコントローラーは,ピコネットコントローラー(PNC)に限られることはなく,他のコントローラーであってもよいが,後述するコードブックを扱うことができるコントローラーであることが好ましい。
Various antennas can be used for the
図1に示す無線通信システム1では,第1デバイス10と第2デバイス20との間で無線通信を行うために,ビームフォーミング(BF)処理が行われる。このとき,デバイス10,20のうち,たとえば,第1デバイス10は,電波を送信するビームフォーマーとして機能する。一方の第2デバイス20は,ビームフォーマーから電波を受信するとともに,受信した電波に関する情報を当該ビームフォーマーへとフィードバックするコンバイナーとして機能する。第1デバイス10も第2デバイス20も,電波としては,クワジオムニビーム(quasi−omniビーム)を用いる。ここで,クワジオムニビームとは,準無指向性のビームを意味する。
In the
上記ビームフォーミング処理の詳細については後述するが,概略的には,まず,送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向を複数の送信方向の中から決定し,続いて,上記ベスト送信方向のクワジオムニビームを用いて,受信すべきクワジオムニビームのベスト受信方向を複数の受信方向の中から決定するものである。したがって,本態様では,ベスト送信方向とベスト送信方向とは個別に(順次)決定される。 Although the details of the beam forming process will be described later, generally, first, the best transmission direction of the quasi-omni beam to be transmitted is determined from among a plurality of transmission directions, and then the quasi beam in the best transmission direction is determined. The best receiving direction of the quasi-omni beam to be received is determined from a plurality of receiving directions using the geomni beam. Therefore, in this aspect, the best transmission direction and the best transmission direction are determined individually (sequentially).
また,ベスト送信方向やベスト受信方向を決定するために,この態様では,ビームフォーミング用のアルゴリズム(プログラム)が各デバイス10,20に格納されている。このアルゴリズムは,ビームフォーマー(第1デバイス10)や,コンバイナー(第2デバイス20)のアンテナモードを変更するものであり,ピコネットコントローラー(PNC)によって読み出されて実行される。ここで,アンテナモードとしては,クワジオムニビームでビームパターン(たとえば扇形のビームパターン)を形成する第1モードと,指向性ビームでビームパターンを形成する第2モードとがある。
Further, in this embodiment, an algorithm (program) for beam forming is stored in each
そして,アンテナモードを変更するために,コードブックが用いられる。コードブックは,MACレイヤープロトコルに基づいたものであり,ピコネットコントローラー(PNC)で扱うことが可能となっている。コードブックは,具体的には,マトリックス(行列)であり,そのマトリックスの各値をデザインすることによって,準無指向性のビームを指向性ビームに変更することができるようになっている。 A code book is used to change the antenna mode. The code book is based on the MAC layer protocol and can be handled by a piconet controller (PNC). Specifically, the code book is a matrix. By designing each value of the matrix, a quasi-omnidirectional beam can be changed to a directional beam.
次に,ビームフォーミング処理の流れを,図面を用いてさらに詳細に説明する。
図2は,図1に示す無線通信システム1において無線通信を行う際に実施されるビームフォーミング処理の手順を示すフローチャートである。図2におけるSは,各ステップを示す。なお,このビームフォーミング処理が実施されると,第1デバイス10と第2デバイス20との間でリンクが確立し,それらの間でデータ通信が可能となる。
Next, the flow of the beam forming process will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of beam forming processing that is performed when wireless communication is performed in the
図2に示すように,ビームフォーミング(BF)処理では,ベスト送信方向決定処理(S10)と,それに対応するフィードバック処理(S20)と,ベスト受信方向決定処理(S30)と,それに対応するフィードバック処理(S40)とが実行される。以下,各処理について詳細に説明する。 As shown in FIG. 2, in the beamforming (BF) process, the best transmission direction determination process (S10), the corresponding feedback process (S20), the best reception direction determination process (S30), and the corresponding feedback process. (S40) is executed. Hereinafter, each process will be described in detail.
ステップS10のベスト送信方向決定処理は,ビームフォーマー(第1デバイス10)が送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向を,コンバイナー(第2デバイス20)が複数の送信方向の中から決定するステップである。 In the best transmission direction determination process in step S10, the combiner (second device 20) determines the best transmission direction of the quasi-omni beam to be transmitted by the beamformer (first device 10) from a plurality of transmission directions. It is a step.
そこで,まず,第1デバイス10(ビームフォーマー)は,クワジオムニビームを用いて,ビーコン(beacon)を複数の送信方向に向けて送信する。ビーコンとは,MACレイヤープロトコルで定められているものであり,無線通信端末であるデバイスの基本情報を他のデバイスに報知するための信号である。 Therefore, first, the first device 10 (beamformer) transmits a beacon in a plurality of transmission directions using a quasi-omni beam. A beacon is defined by the MAC layer protocol, and is a signal for informing other devices of basic information of a device that is a wireless communication terminal.
ビーコン(beacon)を複数の送信方向に向けて送信するにあたり,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)の周囲のあらゆるエリアをカバーすることが好ましい。ここで異なるエリアは,一部がオーバーラップしてもよい。そのため,複数(例えばL個)のクワジオムニビームが必要となる。
In transmitting a beacon in a plurality of transmission directions, it is preferable to cover all areas around the piconet controller (PNC) of the
そこで,図3のフレームデータに示すように,クワジオムニセクション(ビーコン)をL個のクワジオムニサブビーコンから構成する。また,L個のクワジオムニビーコンに対応して,CAPも,図3に示すように,L個のサブCAPに分割される。このために,ビームフォーマー側のピコネットコントローラー(PNC)は,コードブックを用いて,アンテナモードを上記第1モードから上記第2モードへと切り替える。そしてこれらのサブビーコンの各々は,異なるクワジオムニビームフォーマーによって(つまり,第1デバイス10の送信側の異なるアンテナを介して)送信される。ここで,サブビーコンを送信すべきクワジオムニビームフォーマーは,クワジオムニコードブックを適切にデザインすることによって,選ぶことが可能である。 Therefore, as shown in the frame data of FIG. 3, the quasi-omni section (beacon) is composed of L quasi-omni sub-beacons. Further, CAP is also divided into L sub-CAPs as shown in FIG. 3 in correspondence with L Kwasomuni beacons. For this purpose, the piconet controller (PNC) on the beamformer side switches the antenna mode from the first mode to the second mode using a code book. Each of these sub-beacons is transmitted by a different quadomni beamformer (that is, via a different antenna on the transmitting side of the first device 10). Here, the quasi-omni beamformer to transmit the sub-beacon can be selected by appropriately designing the quasi-omni codebook.
このようにすることで,サブビーコンの送信方向を異ならせることができる。言い換えると,第1デバイス10が送信するビームは複数の指向性ビームとなる。そして,これら複数のサブビーコンは,図4に示すように,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)の周囲のあらゆるエリアをカバーする。
By doing in this way, the transmission direction of a sub beacon can be varied. In other words, the beam transmitted by the
そして,アソシエーション中(指向性期間)においては,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)は,N個の方向候補を持っており,第2デバイス20もM個の方向候補を持っている。第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)と第2デバイス20とは,クワジオムニビームアンテナを用いて,アソシエーションを完了する。アソシエーション完了時には,少なくとも,1つのCTAにデバイス番号♯uが割当てられることとなる(図6参照)。
During the association (directivity period), the piconet controller (PNC) of the
デバイス番号♯uが割当てられたCTAは,指向性ビームを用いたビームフォーミング処理を行う期間(指向性トレーニング期間)に対応しており,具体的には,図6に示すように,指向性ビームフォーマー(ここでは,N個の方向候補を持つビームフォーマー)をトレーニングする期間(Bトレーニング期間)を含んでいる。また,この,デバイス番号♯uが割当てられたCTAには,さらに,リッスン期間と,指向性コンバイナーをトレーニングする期間(Cトレーニング期間)とを含んでいる。リッスン期間及びCトレーニング期間については,後述する。なお,Bトレーニング期間やCトレーニング期間に対応するトレーニングステージは,MACレイヤープロトコルによってサポートされている。 The CTA to which the device number #u is assigned corresponds to a period during which beam forming processing using a directional beam is performed (directional training period). Specifically, as shown in FIG. A period (B training period) for training a former (here, a beamformer having N direction candidates) is included. The CTA to which the device number #u is assigned further includes a listening period and a period for training the directional combiner (C training period). The listen period and C training period will be described later. Note that the training stages corresponding to the B training period and the C training period are supported by the MAC layer protocol.
Bトレーニング期間では,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)は,アンテナモードを第1モードから第2モードに切り替える。そして,このBトレーニング期間の間,トレーニングシーケンスが,N回に亘って繰り返される。これにより,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)の周辺にあるトレーニングエリアが,図4の左側に示すように,異なる状態が保持される(掃引又はスキャン)。ただし,異なるトレーニングエリアは,一部がオーバーラップしてもよい。各トレーニングシーケンスに対応するデータは,異なるコードブックを用いることによって送信される。
In the B training period, the piconet controller (PNC) of the
これに対して,第2デバイス20の方は,Bトレーニング期間の間,図4の右側に示すように,クワジオムニアンテナを用いて,自身のM個の方向のそれぞれで,ビーコンをリッスン(受信)可能な状態を維持している。
In contrast, the
そして,第2デバイス20は,自身が受信できるビーコンのうち,最も強いビーコン(ゲインが最も高いビーコン)から,ベストな方向を把握する。つまり,第2デバイス20は,自身にとってのベストな方向(ここでは,方向iとする)を決定する。また,これにより,第2デバイス20は,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)のベスト方向(ここでは,方向jとする。又は,これをビーム番号♯nで示す)も決定できる。この決定は,特に,上述したアンテナ対称型システムでは,電波の送信方向と受信方向が同じであるため,容易である。
And the
そして,リッスン期間中に,第2デバイス20は,図5に示すように,フィードバック情報を第1デバイス10へと送信する(ステップS20)。このフィードバック情報には,第2デバイス20が決定した,最も強い信号を受信した方向を示す情報が含まれている。なお,このリッスン期間中では,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)と第2デバイス20は,いずれも,クワジオムニモード(第1モード)で動作している。その後,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)は,クワジオムニビームを用いて,第2デバイス20からACKを受信する。
Then, during the listening period, the
フィードバック情報の送信は,具体的には以下のように行われる。
まず,第2デバイス20は,ベストな方向を決定するたびに,フィードバック情報を第1デバイス10へと送信する。このフィードバックは,たとえば,j番目のサブCAPに対応する期間に,ベストな方向iから,アナウンスコマンドを送信することで行われる。
Specifically, the feedback information is transmitted as follows.
First, the
同様に,l番目のサブCAP(ここで,lは1以上L以下の整数)に対応する期間では,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)は,同じビームフォーマー,つまり,l番目のクワジオムニビーコンを含む情報を送信するために用いられるビームフォーマー(送信方向)を用いてリッスンする。そして,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)は,方向jからフィードバック情報を受信すると,その方向jを,自身にとってのベストな方向と決定する(図5参照)。これにより,第1デバイス10もベストな方向(ベスト送信方向)を把握(決定)することができる。
Similarly, in the period corresponding to the l-th sub-CAP (where l is an integer between 1 and L), the piconet controller (PNC) of the
つまり,本態様では,ピコネットコントローラー(PNC)の周囲のエリアをL個のビームでスキャンすることと,期間をL等分したこととを互いに関連付けておくことで,第1デバイス10がサブビーコンを送信したときの送信方向(又は対応するビームの番号♯)と,第2デバイス20が決定したベストな方向(受信方向)とを対応付けることが可能となっている。したがって,アンテナ対称型システムでなくても,第1デバイス10は,第2デバイス20からのフィードバック情報(ベストな方向)に基づいて,ベスト送信方向を決定することができる。
That is, in this aspect, the
続くステップS30では,決定したベスト送信方向のビーム(ベストビーム)を用いて,第2デバイス20のベスト受信方向を決定する。
In the subsequent step S30, the best reception direction of the
具体的には,Cトレーニング期間において,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)は,指向性トレーニングシーケンスに対応するデータ(TSデータ)を,1グループ分,第2デバイス20のために,直近の期間で決定したビーム(リッスン期間に決定したベストな方向♯nのビーム)を用いて送信する(図7の左側参照)。ここで,この1グループ分のTSデータは,図6に示したように,割当てたCTA内に含まれている。
Specifically, during the C training period, the piconet controller (PNC) of the
これに応じて,第2デバイス20は,アンテナモードを第1モードから第2モードへと切り替える。そして,トレーニングシーケンスが,このCトレーニング期間の間,M回に亘って繰り返される。これにより,図7の右側に示すように,第2デバイス20の周辺にあるトレーニングエリアが異なる状態が保持される(掃引又はスキャン)。ただし,異なるトレーニングエリアは,一部がオーバーラップしてもよい。この掃引(スキャン)は,コードブックを用いた指向性ビームをさまざまな方向に送信することで行われる。
In response to this, the
第2デバイス20は,M個の方向についての掃引(スキャン)が完了したら,それらの方向の中から,ベストな方向(ベスト受信方向,又はそれに対応するビーム番号♯m)を決定する。続いて,第2デバイス20は,決定したベスト受信方向をフィードバック情報として第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)へと送信する(図8参照)。フィードバック情報は,CAP内に含まれている。同時に,第2デバイス20は,ビームフォーミングを完了し,CESでチャネル推定を行う。
When the sweep for the M directions is completed, the
以上のようにすることで,第1デバイス10のピコネットコントローラー(PNC)と第2デバイス20とは,お互いに,ベストなクワジオムニ方向(ベスト送信方向♯nとベスト受信方向♯m)を把握することとなる。
By doing as described above, the piconet controller (PNC) of the
以上詳細に説明したように,本態様では,まず,Bトレーニング期間においてベスト送信方向♯nを決定し(ステップS10〜S20),続いて,決定したベスト送信方向♯nを用いて,Cトレーニング期間で,ベスト送信方向♯nと複数の受信方向との組み合わせを考慮するだけでベスト受信方向を決定している(ステップS30〜S40)。ここで,Bトレーニング期間とCトレーニング期間とを分けることは,第1デバイス10がビームを分割するタイミングと,第2デバイス20がビームを分割するタイミングとを異ならせることに相当する。このようにすることで,ベスト送信方向の決定と,ベスト受信方向の決定とを個別に(順次)行うことを可能としている。
As described in detail above, in this embodiment, first, the best transmission direction #n is determined in the B training period (steps S10 to S20), and then the C training period is determined using the determined best transmission direction #n. Thus, the best reception direction is determined only by considering the combination of the best transmission direction #n and a plurality of reception directions (steps S30 to S40). Here, dividing the B training period and the C training period corresponds to making the timing at which the
これにより,複数の送信方向と複数の受信方向の全ての組み合わせを考慮する必要がなくなる。具体的には,全ての組み合わせを網羅するようにトレーニングシーケンスを行う必要がなくなる。したがって,本態様によれば,従来よりも,トレーニングシーケンスを繰り返し行う回数を少なくすることができる。その結果,セットアップ(リンク確立)に必要な時間,具体的には,ビームフォーミングオペレーションに必要な時間を大幅に削減することができる。また,本態様によれば,決定したベスト送信方向及びベスト受信方向に関する情報を用いて無線通信を行うことができるようになるので,クワジオムニビームのアンテナでのゲインを十分に高めることも可能となる。 This eliminates the need to consider all combinations of multiple transmission directions and multiple reception directions. Specifically, it is not necessary to perform a training sequence so as to cover all combinations. Therefore, according to this aspect, it is possible to reduce the number of times the training sequence is repeatedly performed as compared with the conventional case. As a result, the time required for setup (link establishment), specifically, the time required for beamforming operation can be greatly reduced. In addition, according to this aspect, since it becomes possible to perform wireless communication using information on the determined best transmission direction and best reception direction, it is possible to sufficiently increase the gain at the antenna of the quasi-omni beam. It becomes.
また,上記態様では,第2デバイス20が決定したベストな方向に関する情報をフィードバック情報として,第1デバイス10に送信している(ステップS20)。これにより,第1デバイス10は,ベスト送信方向を確実に把握(決定)することができる。
Moreover, in the said aspect, the information regarding the best direction which the
また,上記態様では,ベスト送信方向やベスト受信方向を決定するために,クワジオムニビームを指向性ビームに分割している。つまりアンテナモードを切り替えている。これにより,掃引(スキャン)が容易となるとともに,ベスト送信方向やベスト受信方向の特定が容易となる。 Moreover, in the said aspect, in order to determine the best transmission direction and the best receiving direction, the Kwasomuni beam is divided | segmented into the directional beam. That is, the antenna mode is switched. As a result, sweeping (scanning) is facilitated, and the best transmission direction and the best reception direction can be easily identified.
なお,上述した態様では,第1デバイス10のベスト送信方向を決定してから,第2デバイス20のベスト受信方向を決定した。しかし,これに代えて,第2デバイス20のベスト受信方向を決定してから,第1デバイス10のベスト送信方向を決定してもよい。このような場合であっても,上述した効果と同等の効果を奏することができる。
In the aspect described above, the best transmission direction of the
なお,上述した態様は,主に,無線通信システム1及び無線通信方法に関するものであった。しかし,本発明の無線通信システム1を構成する各デバイス10,20,アンテナ,送信部,受信部,また,本発明の無線通信方法におけるビームフォーミング処理やフィードバック処理,さらには,無線通信方法において利用されるコードブックやフレーム構造も本発明又は本発明の一部を構成することとなる。また,上述した処理の一部又は全部に対応するプログラム(アルゴリズム)や当該プログラムを記憶した情報記憶媒体も,本発明又は本発明の一部を構成するのはいうまでもない。
The aspect described above mainly relates to the
本発明は,家庭用のビデオシステムにおけるデータ転送に限られて利用されるものではなく,無線通信のあらゆる分野で利用されうる。また,本発明は,有線通信を無線通信に切り替える際にも利用されうる。 The present invention is not limited to data transfer in a home video system, but can be used in all fields of wireless communication. The present invention can also be used when switching wired communication to wireless communication.
1 無線通信システム
10 第1デバイス
20 第2デバイス
1
Claims (4)
前記電波は,クワジオムニ(quasi−omni)ビームであり,
前記無線通信を行うために必要なビームフォーミングを行うビームフォーミングステップを含み,
前記ビームフォーミングステップは,
前記電波を送信するビームフォーマー(10)が送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向を複数の送信方向の中から決定する送信方向決定ステップと,
前記電波を受信するコンバイナー(20)が受信すべきクワジオムニビームのベスト受信方向を,前記送信方向決定ステップで決定された前記ベスト送信方向のクワジオムニビームを用いて,複数の受信方向の中から決定する受信方向決定ステップと
を含み,
前記送信方向決定ステップと前記受信方向決定ステップとを個別に行うことにより,前記ビームフォーミングの際に,前記複数の送信方向と前記複数の受信方向の全ての組み合わせを考慮する必要をなくすことが可能な,
無線通信方法。 A wireless communication method for performing wireless communication using radio waves,
The radio wave is a quasi-omni beam,
A beam forming step of performing beam forming necessary for performing the wireless communication,
The beam forming step includes:
A transmission direction determination step of determining a best transmission direction of the quasi-omni beam to be transmitted by the beam former (10) for transmitting the radio wave from a plurality of transmission directions;
The best receiving direction of the quasi-omni beam to be received by the combiner (20) that receives the radio wave is determined by using the quasi-omni beam of the best transmission direction determined in the transmission direction determining step. A receiving direction determining step for determining from the inside,
By separately performing the transmission direction determination step and the reception direction determination step, it is possible to eliminate the need to consider all combinations of the plurality of transmission directions and the plurality of reception directions during the beamforming. Nah,
Wireless communication method.
前記ビームフォーマー(10)が,送信するクワジオムニビームを複数の指向性ビームに分割するステップと,
前記ビームフォーマー(10)が,前記指向性ビームをビーコンとして,当該指向性ビームの指向性に対応する送信方向に送信するステップと,
前記コンバイナー(20)が,前記ビームフォーマー(10)から受信した指向性ビームのうち,少なくとも最もゲインの高い指向性ビームに関する情報を,前記ビームフォーマー(10)へとフィードバックするステップと,
前記ビームフォーマー(10)が,前記コンバイナー(20)から受信した前記最もゲインの高い指向性ビームに関する情報に基づいて,当該ビームフォーマー(10)のベスト送信方向を決定するステップと
を含む,請求項1に記載の無線通信方法。 The transmission direction determination step includes:
The beamformer (10) splits a Kwasomuni beam to be transmitted into a plurality of directional beams;
The beam former (10) transmitting the directional beam as a beacon in a transmission direction corresponding to the directivity of the directional beam;
The combiner (20) feeds back at least information on a directional beam having the highest gain among the directional beams received from the beamformer (10) to the beamformer (10);
The beamformer (10) includes determining a best transmission direction of the beamformer (10) based on information on the directional beam having the highest gain received from the combiner (20); The wireless communication method according to claim 1.
前記コンバイナー(20)が,送信するクワジオムニビームを複数の指向性ビームに分割するステップと,
前記ビームフォーマー(10)が,前記ベスト送信方向に向かってトレーニングシーケンスに対応するデータを送信するステップと,
前記コンバイナー(20)が,前記ビームフォーマー(10)から送信されてきたトレーニングシーケンスに対応するデータを,前記複数の指向性ビームを用いてリッスン(受信)するステップと,
前記コンバイナー(20)が,前記複数の指向性ビームに対応する方向の中から,ベスト受信方向を決定するステップと
を含む,請求項2に記載の無線通信方法。 The receiving direction determining step includes:
The combiner (20) splits a transmitting Kwasomuni beam into a plurality of directional beams;
The beam former (10) transmitting data corresponding to a training sequence toward the best transmission direction;
The combiner (20) listens (receives) data corresponding to the training sequence transmitted from the beamformer (10) using the plurality of directional beams;
The wireless communication method according to claim 2, wherein the combiner (20) includes a step of determining a best reception direction from directions corresponding to the plurality of directional beams.
前記電波としてクワジオムニビームを送信可能なビームフォーマー(10)と,
前記電波としてクワジオムニビームを受信可能なコンバイナー(20)と
を含み,
前記ビームフォーマー(10)は,
前記無線通信を行うために必要なビームフォーミングを行う際に,当該ビームフォーマー(10)が送信すべきクワジオムニビームのベスト送信方向を複数の送信方向の中から決定する送信方向決定手段を含み,
前記コンバイナー(20)は,
前記ビームフォーミングを行う際に,当該コンバイナー(20)が受信すべきクワジオムニビームのベスト受信方向を,前記送信方向決定手段が決定した前記ベスト送信方向のクワジオムニビームを用いて,複数の受信方向の中から決定する受信方向決定手段を含み,
当該受信方向決定手段は,前記ベスト受信方向の決定を,前記送信方向決定手段による前記ベスト送信方向の決定の後に行い,
これにより,前記ビームフォーミングを行う際に,前記複数の送信方向と前記複数の受信方向の全ての組み合わせを考慮しない,
無線通信システム(1)。
A wireless communication system (1) for performing wireless communication using radio waves,
A beam former (10) capable of transmitting a quasi-omni beam as the radio wave;
A combiner (20) capable of receiving a quasi-omni beam as the radio wave,
The beam former (10)
Transmission direction determining means for determining a best transmission direction of the quadrature beam to be transmitted by the beam former (10) from a plurality of transmission directions when performing beam forming necessary for performing the wireless communication. Including
The combiner (20)
When performing the beam forming, the best receiving direction of the quasi-omni beam to be received by the combiner (20) is determined by using the quasi-omni beam of the best transmission direction determined by the transmission direction determining means. Including reception direction determining means for determining from among reception directions;
The reception direction determining means performs the determination of the best reception direction after the determination of the best transmission direction by the transmission direction determination means,
Thereby, when performing the beam forming, do not consider all combinations of the plurality of transmission directions and the plurality of reception directions,
Wireless communication system (1).
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