JP2015162755A - 無線通信方法及び無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端末がキャリブレーション中に送信したキャリブレーション用の信号以外の信号を受信することを抑制し、またキャリブレーション中に送信するキャリブレーション用の信号を通信相手が受信することを抑制した無線通信方法及び無線通信装置を提供する。
【解決手段】ビームフォーミングにおいて特性が良好なビームと特性が不良なビームとを記憶し、送信又は受信特性の劣化を検出した場合、キャリブレーション用の帯域を確保し、確保した帯域中に特性が不良なビームに変更してキャリブレーションを実施し、キャリブレーション終了後には特性が良好なビームに戻す。
【選択図】図２

Description

本開示は、通信中に送信又は受信特性を改善させるキャリブレーションを実施する無線通信方法及び無線通信装置に関する。

無線通信装置では、例えば温度上昇による送信又は受信特性の劣化を改善するために、キャリブレーションが実施される。従来のキャリブレーションは、２つのアンテナを有する端末において、一方のアンテナから信号を送信し、他方のアンテナを用いて信号を受信することで行われる。無線通信装置におけるキャリブレーション方法として、例えば特許文献１に記載されたものがある。

国際公開第２００８／１４６４９４号

しかしながら、従来のキャリブレーション方法は、端末がキャリブレーション中に送信したキャリブレーション用の信号以外の信号を受信する可能性を排除することが困難であり、また、キャリブレーション用の信号を通信相手が受信して誤動作を起こす可能性もある。

本開示は、係る事情に鑑みてなされたものであり、端末がキャリブレーション中に送信したキャリブレーション用の信号以外の信号を受信することを抑制し、またキャリブレーション中に送信するキャリブレーション用の信号を通信相手が受信することを抑制した無線通信方法及び無線通信装置を提供する。

本開示の無線通信方法は、ビームフォーミングの設定処理の結果から特性が良好なビームと特性が不良なビームとを記憶するビーム記憶ステップと、送信又は受信特性が劣化していることを検出する検出ステップと、前記検出したことを契機にキャリブレーション用の帯域を確保する帯域確保ステップと、前記キャリブレーション用の帯域中に前記特性が不良なビームに変更するステップと、前記キャリブレーション用の帯域中にキャリブレーションを実施するステップと、前記キャリブレーション終了後に前記特性が良好なビームに変更するステップと、有する。

本開示によれば、キャリブレーション中に他の端末からの信号の受信を抑制し、かつキャリブレーション中に信号を送信する場合でも、他の端末がキャリブレーション用の信号を受信することを抑制することで、キャリブレーションの精度向上を図ることができる。

実施の形態１に係る無線通信装置の概略構成を示すブロック図 実施の形態１に係る無線通信装置の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態１に係る無線通信装置を備えた端末において、該端末と基地局とを含むネットワークにおけるビームフォーミングの設定処理の流れを示す図 Ｓｅｃｔｏｒ Ｓｗｅｅｐ Ｆｅｅｄｂａｃｋのフレームフォーマットを示す図 Ｓｅｃｔｏｒ Ｓｗｅｅｐ ＡＣＫのフレームフォーマットを示す図 実施の形態１に係る無線通信装置を具備した端末の動作を説明するためのネットワーク構成例を示す図 実施の形態１に係る無線通信装置を備えた端末がキャリブレーションするまでの処理を説明するための図 実施の形態２に係る無線通信装置を具備した端末の動作を説明するためのネットワーク構成例を示す図 実施の形態２に係る無線通信装置を具備した端末がキャリブレーション用の帯域を確保する方法を説明するための図 実施の形態３に係る無線通信装置を具備した端末の動作を説明するためのネットワーク構成例を示す図 実施の形態３に係る無線通信装置を備えた端末の動作を説明するための図

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（本開示の一形態を得るに至った経緯）
近年、６０ＧＨｚ帯を使用するミリ波無線通信において、複数の無線通信規格が策定若しくは検討されている。

免許を受ける必要がない主要な無線ＬＡＮ（Local Area Network）／無線ＰＡＮ（Personal Area Network）規格としては、例えば、ＷｉＧｉｇ（Wireless Gigabit）、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＨＤ（High Definition）、ＥＣＭＡ−３８７がある。また、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格の策定も完了している。

ところで、無線通信装置においては、回路の小型化が進むに従って回路の発熱による送信又は受信特性の劣化が問題となるため、キャリブレーションを実施して送信又は受信特性の改善を図っている。無線通信装置におけるキャリブレーション方法として、特許文献１に記載された方法がある。

特許文献１に記載されたキャリブレーション方法は、第１のアンテナからパイロット信号を送信し、第１のアンテナとは異なる第２のアンテナを用いて受信して第１のアンテナのチャネル推定値を算出する一方、第２のアンテナからパイロット信号を送信して、第１のアンテナを用いてパイロット信号を受信して第２のチャネル推定値を算出し、第１及び第２のチャネル推定値を用いて、第１のアンテナ及び第２のアンテナ間において送受信する信号を調整するための補正係数を算出する。

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、キャリブレーション中に自分が送信した信号以外にも第三の端末からの信号を受信する可能性があり、また、自分が送信した信号を受信する専用の帯域を割り当てることが困難である。さらに、自分が送信した信号を自分以外の端末が受信してしまうことで、受信した端末が不要な受信処理を行ってしまうという課題がある。

以下、端末がキャリブレーション中に送信したキャリブレーション用の信号以外の信号を受信することを抑制し、またキャリブレーション中に送信するキャリブレーション用の信号を通信相手が受信することを抑制した無線通信方法及び無線通信装置について説明する。

本開示の実施の形態は、ミリ波通信規格であるＷｉＧｉｇに対応する端末上において動作することを前提としている。なお、ＷｉＧｉｇでの使用を前提に説明するが、例えば、同様のミリ波規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ、指向性を有する他の無線通信規格でも勿論使用可能である。

また、本開示の実施の形態では、基地局（ＰＣＰ）が、１つのチャネルにおいて複数の端末（ＳＴＡ）を管理するＮＷ（NetWork）を構成する場合を想定している。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。同図において、実施の形態１に係る無線通信装置１は、前述したように、ＷｉＧｉｇに対応する端末上において動作するものであり、無線部１０と、ビームフォーミング結果記憶部１１と、プロトコル処理部１２と、特性劣化検出部１３と、キャリブレーションタイミング制御部１４と、帯域管理部（帯域確保部）１５と、アンテナ１６と、を備える。なお、帯域管理部１５は、帯域確保部に対応する。また、無線部１０は、第１，第２のビーム変更部及びキャリブレーション実施部に対応する。

アンテナ１６は、送信用と受信用の２つのアンテナを用いて構成される。無線部１０は、受信用のアンテナ１６を介して受信された無線受信信号に対して無線受信処理（例えば、ダウンコンバート、アナログディジタル変換、復調処理）を施し、プロトコル処理部１２へ出力する。また、無線部１０は、プロトコル処理部１２から入力されるディジタル信号に対して無線送信処理（例えば、アップコンバート、ディジタルアナログ変換、変調処理）を施し、送信用のアンテナ１６を介して送信する。また、無線部１０は、ビームフォーミングを行うためのビームを形成し、また形成したビームを切り替える設定処理を行う。また、無線部１０は、ビームフォーミングの設定処理の結果、ビーム毎の情報（例えば、受信電力、ＲＳＳI（Received Signal Strength Indication）、エラー率）をビームフォーミング結果記憶部１１へ出力する。

ビームフォーミング結果記憶部１１は、無線部１０からのビーム毎の情報を記憶する。プロトコル処理部１２は、例えば、通信相手の端末との接続処理、認証処理、帯域確保、帯域開放処理、又は、ビームフォーミングの制御処理を行う。また、プロトコル処理部１２は、例えば、送信するパケットの生成処理及び受信したパケットの解析を行う。また、プロトコル処理部１２は、例えば、送信したパケット数、再送したパケット数、受信パケット数、受信したパケットのうちＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラー数を含む統計情報を保持する。統計情報は、接続端末毎に管理されてもよいし、パケット種別毎に管理されてもよい。また、プロトコル処理部１２は、無線部１０に対してキャリブレーションの指示又はキャリブレーション中のビーム制御を行う。

特性劣化検出部１３は、プロトコル処理部１２が管理する統計情報に基づいて無線通信装置１の送信又は受信特性の劣化を検出する。そして、送信又は受信特性の劣化を検出した場合は、その旨をキャリブレーションタイミング制御部１４に通知する。キャリブレーションタイミング制御部１４は、特性劣化検出部１３からの情報の入力を契機に、キャリブレーション処理を行うための帯域を取得するための帯域取得要求を帯域管理部１５に対して出力する。なお、キャリブレーションタイミング制御部１４は、帯域取得要求に加えて前回キャリブレーションに要した時間も出力してもよい。帯域管理部１５は、キャリブレーションタイミング制御部１４からの入力によって、キャリブレーションを実施するための帯域取得要求をプロトコル処理部１２に出力する。

図２は、実施の形態１に係る無線通信装置１の動作を説明するためのフローチャートである。同図において、無線通信装置１は、以下のステップＳ１〜ステップＳ１０の処理を行う。
ステップＳ１：初期設定処理（無線部１０）
ステップＳ２：ビームフォーミングの設定処理（無線部１０）
ステップＳ３：ビームフォーミングの設定結果を保持する処理（ビームフォーミング結果記憶部１１）
ステップＳ４：接続・認証処理（プロトコル処理部１２）
ステップＳ５：特性の劣化を検出する処理（特性劣化検出部１３）
ステップＳ６：キャリブレーション用の帯域を確保する処理（帯域管理部１５）
ステップＳ７：キャリブレーション用の帯域になった場合にアンテナ指向性を特性が最も悪くなるビームへと変更する処理（無線部１０）
ステップＳ８：キャリブレーションを実施する処理（無線部１０）
ステップＳ９：キャリブレーション完了後に特性が最良となるビームへ変更する処理（無線部１０）
ステップＳ１０：キャリブレーション用の帯域を開放する処理（無線部１０）

まず初期設定を行うステップＳ１では、無線通信装置１は、無線通信装置１内の各種パラメータ設定を行う。例えば、無線通信装置１が使用する周波数チャネルの設定、又は、送信電力の設定が挙げられる。なお、本ステップ内においてキャリブレーション処理を行うようにしてもよい。

ビームフォーミングの設定処理を行うステップＳ２では、無線通信装置１は、接続する通信相手との通信に使用するビームを決定する。基本的なプロトコルは規格に従う。図３は、実施の形態１に係る無線通信装置１を備えた端末（ＳＴＡ：Station）２０において、端末２０と基地局（ＰＣＰ:Personal basic service Control Point）５０とを含む構成のネットワークにおけるビームフォーミングの設定処理の流れを示す図である。同図に示すＰＣＰ５０とＳＴＡ２０はそれぞれ４つのビーム（セクタ）を有しているものとして記載している。

ＰＣＰ５０は、第１のビームＢ１を用いて第１のＳＳＷ（Sector Sweep）を、第２のビームＢ２を用いて第２のＳＳＷを、第３のビームＢ３を用いて第３のＳＳＷを、第４のビームＢ４を用いて第４のＳＳＷを順々に送信する。ＳＴＡ２０は、ＰＣＰ５０からの第１のＳＳＷ〜第４のＳＳＷを無指向性のアンテナを用いて受信し、受信特性（例えば、受信電力）を測定する。ＰＣＰ５０からの第４のＳＳＷの送信に続き、ＳＴＡ２０は第５のビームＢ５を用いて第５のＳＳＷを、第６のビームＢ６を用いて第６のＳＳＷを、第７のビームＢ７を用いて第７のＳＳＷを、第８のビームＢ８を用いて第８のＳＳＷを送信する。ＰＣＰ５０は無指向性のアンテナを用いてＳＴＡ２０からのＳＳＷの送信を受信し、受信特性を測定する。

ＰＣＰ５０は、第８のＳＳＷを受信した後、受信した第５から第８のＳＳＷの中から最も受信特性が良好だったセクタのＩＤをＳｅｃｔｏｒ Ｓｗｅｅｐ Ｆｅｅｄｂａｃｋに含めて送信する。ＳＴＡ２０は、ＰＣＰ５０からのＳｅｃｔｏｒ Ｓｗｅｅｐ Ｆｅｅｄｂａｃｋを受信すると、受信した第１から第４のＳＳＷの中から最も受信特性が良好だったセクタのＩＤをＳｅｃｔｏｒ Ｓｗｅｅｐ ＡＣＫに含めて送信する。なお、最も受信特性が良好であったＩＤ以外に、所定以上の受信特性を有しているセクタのＩＤを送信してもよい。

図２に戻り、ビームフォーミングの設定結果を保持するステップＳ３では、無線通信装置１は、ビームフォーミングプロトコル（ビームフォーミングの設定）の結果からデータ通信に最適なビーム（以下、“最良なビーム”と呼ぶ）に加えて通信に適さないビーム（以下、“最悪なビーム”と呼ぶ）を保持する。ここで、図３を参照して、最悪なビームを決定する方法を説明する。

同図において、最良なビームは上記の説明によって定まるが、最悪なビームは次のようにして決定する。最も簡単な決定方法は、最良なビーム以外のビームを最悪なビームとするものである。例えば、最良なビームと正対するビーム、図３のＰＣＰ５０でいえば第１のビームＢ１が最良なビームだった場合、第１のビームＢ１に正対する第３のビームＢ３を最悪なビームとする。

なお、ビームフォーミングのプロトコル中において最良なビーム以外に最悪なビームも測定し、結果を通信相手に通知してもよい。通知方法としては、例えば、図４に示すＳｅｃｔｏｒ Ｓｗｅｅｐ Ｆｅｅｄｂａｃｋのフレームフォーマットと、図５に示すＳｅｃｔｏｒ Ｓｗｅｅｐ ＡＣＫのフレームフォーマットを使用し、Ｓｅｃｔｏｒ Ｓｗｅｅｐ Ｆｅｅｄｂａｃｋ中と、Ｓｅｃｔｏｒ Ｓｗｅｅｐ ＡＣＫ中それぞれのＲｅｓｅｒｖｅｄのフィールドにＷｏｒｓｔ Ｓｅｃｔｏｒ Ｓｅｌｅｃｔ３０１，４０１を設け、そこに最も受信特性が悪かったセクタＩＤを含めて通知する方法が挙げられる。

なお、図４及び図５において、Ｓｅｃｔｏｒ Ｓｅｌｅｃｔ及びＤＭＧ Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｅｌｅｃｔ３０２，４０２には、最良のビームが示されている。なお、全てのビーム（セクタ）に対する特性を含めて通知してもよい。例えばＩＥ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ）に各セクタの情報を含めてフレームに付加することができる。この情報を用いて、所定特性以下のセクタの中から、キャリブレーション時のビームとして選択することができる。

図２に戻り、ビームフォーミングの設定処理後の接続・認証処理を行うステップＳ４では、通信を行う相手端末との接続及び認証処理を行う。

接続・認証処理後の特性の劣化を検出するステップＳ５では、無線通信装置１は、一定期間中の再送率＝再送数／（初送数＋再送数）が一定値を上回った場合に特性が劣化したものと判断する。なお、再送率に加えて、再送率を求めた期間中のスループットの劣化率と組み合わせて特性が劣化したと判断してもよい。再送率が劣化してもスループットの観点でみるとそれほど影響が無い場合があるため、結果としてキャリブレーション回数の削減が可能である。

また、無線通信装置１は、一定期間中のＣＲＣエラー数が一定値を超えた場合に特性が劣化したと判断するようにしてもよい。ＣＲＣエラー数を判断基準とすることで受信特性が劣化していると判断できる。また、無線通信装置１は、一定期間中のスループットの劣化率が一定値を超えた場合に特性が劣化したと判断してもよい。

また、無線通信装置１は、温度センサを具備している場合は、温度センサの情報を利用するようにしてもよい。例えば、端末の起動時における温度から一定値以上の温度の温度上昇が認められた、又は温度上昇量によらず端末の限界温度を超えた場合に、特性が劣化したと判断してもよい。

また、無線通信装置１は、通信相手に受信電力を測定させ、結果を通知させてもよい。無線通信装置１は、通知された受信電力と設定している送信電力値との差分が一定値以上であれば特性が劣化したと判断してもよい。また、無線通信装置１は、特性の劣化を一定回数以上検出した場合には、特性の劣化検出によらず、周期的に特性の劣化を検出したとみなしてもよい。

特性の劣化を検出する処理後のキャリブレーション用の帯域を確保するステップＳ６では、無線通信装置１は、特性の劣化検出をトリガに、通信中にキャリブレーションを実施するための帯域を確保する。具体的には、無線通信装置１は、データ通信用のＳＰ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｅｒｉｏｄ、サービスピリオド）を確保し、確保した帯域をキャリブレーション用の帯域として使用する。なお、無線通信装置１は、既にデータ通信用としてＳＰを設定している場合には、帯域を確保する手順を省略できるため、既に設定したＳＰをキャリブレーション用に使用してもよい。なお、キャリブレーション用の帯域としてＳＰを挙げたが、ＳＰ以外にも占有できる帯域を確保する手段があれば別の手段でも構わない。

また、無線通信装置１は、複数のチャネルを同時期に使用できる場合には、現在、使用しているチャネルに加えて他のチャネルに対してもキャリブレーション用の帯域を確保してもよい。無線通信装置１は、複数のチャネルに亘って帯域を確保するように、帯域を要求する場合に専用のフラグを制御パケットに含めて送信してもよい。複数チャネルを同時期に確保することで隣接チャネルからの干渉の影響を除外でき、無信号期間を作ることができ、キャリブレーション精度の向上を図ることができる。

また、キャリブレーション用の帯域を確保が困難であった場合、特にネットワークの制御権がない端末は、ＳＴＡからＰＣＰに変更することで、帯域を確保するようにしてもよい。

次に、無線通信装置１は、キャリブレーション用の帯域を確保した後に、アンテナ指向性を特性が最も悪くなるビームへと変更するステップＳ７では、ビームフォーミングの設定結果を保持するステップＳ３において保持した最悪なビームに指向性を制御する。なお、アンテナ指向性は、所定の特性以下のビームであれば、特性が最も悪くなるビーム以外でもよい。

無線通信装置１は、特性が最も悪くなるビームへ変更する処理後、キャリブレーションを実施するステップＳ８では、送信又は受信のキャリブレーションを実施する。

無線通信装置１は、キャリブレーション完了後に特性が最良となるビームへと変更するステップＳ９では、ビームフォーミングの設定結果を保持するステップＳ３において記憶した最良のビームへ戻す。なお、最良のビーム以外にも所定の特性以上のビームであれば、キャリブレーション完了後のビームとして使用してもよい。

キャリブレーション用の帯域を開放するステップＳ１０では、無線通信装置１は、確保したキャリブレーション用の帯域を開放する。なお、無線通信装置１は、キャリブレーションに要した時間を保持して、次回キャリブレーション用の帯域を確保する場合に、保持したキャリブレーション時間に基づいて帯域を確保してもよい。これにより冗長な帯域確保を防ぐことができる。

図６は、実施の形態１に係る無線通信装置１を具備した端末の動作を説明するためのネットワーク構成例を示す図である。同図は、ＰＣＰ５０がＳＴＡ２０−１とＳＴＡ２０−２を接続してネットワークを構成している図である。ＰＣＰ５０は１つのチャネルをサポートしている。ＳＴＡ２０−１は本実施の形態に係る無線通信装置１を具備している。

図７は、ＳＴＡ２０−１がキャリブレーションを行うまでの処理を説明するための図である。同図は帯域割当のイメージとＳＴＡ２０−１のビーム制御を簡単に示したものである。同図において、ＳＴＡ２０−１は、ビームフォーミング期間Ｔ１中にＰＣＰ５０との間においてビームフォーミングの設定処理を実行し、最良なビームＢｇ（gはGoodという意味）と最悪なビームＢｂ（bはBadという意味）を決定する。ビームフォーミング期間Ｔ１終了後、ＳＴＡ２０−１は、最良なビームＢｇに設定し、ＰＣＰ５０、ＳＴＡ２０−１及びＳＴＡ２０−２の何れもが送信権を有する期間Ｔ２に遷移する。なお、ＳＴＡ２０−２の図示は省略する。そして、期間Ｔ２中に送信又は受信特性の劣化を検出した場合、ＳＴＡ２０−１はキャリブレーション用の帯域を確保する。

ＳＴＡ２０−１は、ＰＣＰ５０に対して、ＳＴＡ２０−１が送信権を有しＰＣＰ５０を宛先とするＳＰの要求を出す。そして、帯域確保の要求が受け入れられた後に、ＳＰに遷移する。ＳＴＡ２０−１は、ビームを最悪なビームＢｂに設定し、キャリブレーションを実行する。キャリブレーション用の帯域中では、ＰＣＰ５０及びＳＴＡ２０−２は送信権を有しないためＳＴＡ２０−１は信号を受信しない無信号区間を作ることができる。ＳＴＡ２０−１はキャリブレーション終了後、ビームを最良なビームＢｇに戻し、キャリブレーション用に確保した帯域を開放して、期間Ｔ３に遷移する。

実施の形態１に係る無線通信装置１によれば、ビームフォーミングの設定処理において、特性が良好なビームと特性が不良なビームとを記憶し、送信又は受信特性の劣化を検出した場合、キャリブレーション用の帯域を確保し、確保した帯域中に特性が不良なビームに変更してキャリブレーションを実施し、キャリブレーション終了後には特性が良好なビームに戻すので、キャリブレーション中に他の端末からの受信信号を抑制し、かつキャリブレーション中に信号を送信する場合でも他の端末が受信することを抑制できるため、キャリブレーションの精度向上を図ることができる。

（実施の形態２）
図８は、実施の形態２に係る無線通信装置を具備した端末の動作を説明するためのネットワーク構成例を示す図である。ネットワーク構成例は、ＰＣＰが複数のチャネルをサポートし、複数のＳＴＡを管理するＮＷを構成する場合を想定しており、複数のチャネルを同時期に使用可能なＰＣＰ５１が、ＳＴＡ２０−１とＳＴＡ２０−２とを別々のチャネルにおいて接続している。ＳＴＡ２０−１は、実施の形態２に係る無線通信装置１Ａを具備している。

ＷｉＧｉｇでは、チャネルｃｈ１からチャネルｃｈ４まで規定されている。ＳＴＡ２０−１はチャネルｃｈ２を使用してＰＣＰ５１と接続し、ＳＴＡ２０−２はチャネルｃｈ３を使用してＰＣＰ５１と接続している。ＳＴＡ２０−１が具備する無線通信装置１Ａは、キャリブレーション用の帯域確保の方法に特徴を有しているため、キャリブレーション用の帯域確保の方法について説明する。ＳＴＡ２０−１における最良なビームと最悪なビームの決定の方法及び特性が劣化したことを検出する方法は同じである。なお、実施の形態２に係る無線通信装置１Ａは、前述した実施の形態１に係る無線通信装置１と同様の構成を採るので、図１を援用する。

図９は、ＳＴＡ２０−１がキャリブレーション用の帯域を確保する方法を説明するための図である。同図において、ＳＴＡ２０−１とＳＴＡ２０−２が異なるチャネルを使用しているため、ＳＴＡ２０−１は、ＳＴＡ２０−２からの信号を受信する可能性は低い。なお、同じチャネルを使用している実施の形態１に係る無線通信装置１では、ＳＴＡ２０−２からの信号を受信する可能性を除外することは困難である。

ＳＴＡ２０−１は、チャネルが異なるためＳＴＡ２０−２からの信号による影響は少ないと考えられるが、実際は隣接チャネル干渉という形によってＳＴＡ２０−２からの信号を受信する可能性がある。なお、チャネルｃｈ１とチャネルｃｈ４は、ＰＣＰ５１、ＳＴＡ２０−１、ＳＴＡ２０−２の何れも使用していないため空きチャネルとなる。チャネルｃｈ２はＰＣＰ５１とＳＴＡ２０−１とが使用可能なチャネルであり、チャネルｃｈ３はＰＣＰ５１とＳＴＡ２０−２とが使用可能なチャネルである。

ＳＴＡ２０−１が具備する無線通信装置１Ａは、前述した実施の形態１に係る無線通信装置１と同様に、特性の劣化を検出した場合にＰＣＰ５１に対してキャリブレーション用の帯域を要求する。ＰＣＰ５１はＳＴＡ２０−１からの帯域要求を受けてチャネルｃｈ２にキャリブレーション用の帯域を設定する。ここで、チャネルｃｈ２にキャリブレーション用の帯域を設定するのと同時期に、チャネルｃｈ３に対してもＰＣＰ５１を送信元において宛先をＳＴＡ２０−２とするＳＰを設定する。

このため、チャネルｃｈ３を使用するＳＴＡ２０−２は、送信を禁止され、ＰＣＰ５１は、チャネルｃｈ２において、ＳＴＡ２０−１とキャリブレーション中であるため、送信を禁止される。

ここで、一般的なＳＰの設定では、ＳＴＡ２０またはＰＣＰ５１は、上位層（例えば、アプリ、サプリカント）からＳＰ設定要求を受けてＳＰを設定する。つまり、上位層からのデータ送信の要求がある場合に、ＳＰを設定する。

これに対して、本実施の形態では、上位層からのＳＰ設定要求ではなく、ｃｈ２でのキャリブレーション用ＳＰの設定に基づくものであるため、上位層からデータ送信の要求が発生することはない。また、ＰＣＰ５１が自律的にデータを生成して送信することもないため、ＰＣＰ５１が送信権を有するＳＰではあるが、ＰＣＰ５１からパケットの送信が行われることはない。

このため、チャネルｃｈ２にキャリブレーション用の帯域が設定された期間に送信できるのはＳＴＡ２０−１となる。

ＰＣＰ５１は、キャリブレーション終了後、チャネルｃｈ２及びチャネルｃｈ３に設定したキャリブレーション用の帯域を開放する。

なお、ＳＴＡ２０−１がキャリブレーション用に複数のチャネルに亘って帯域を確保する方法として、帯域要求に使用する制御パケットに複数チャネルを確保することを示すフラグを含めてＰＣＰ５１に要求する方法が考えられる。これにより、複数チャネルを確保する帯域要求を受信したＰＣＰ５１は複数チャネルに亘って帯域を確保できる。

（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３に係る無線通信装置を具備した端末の動作を説明するためのネットワーク構成例を示す図である。同図は、ＰＣＰ５０−１とＳＴＡ２０−１とを含むネットワーク７０と、ＰＣＰ５０−２とＳＴＡ２０−２とを含むネットワーク７１が近接して存在する場合を想定している。ネットワーク７０，７１において使用しているチャネルは同一でもよいし、別でも構わない。

図１０のネットワーク構成では、ＰＣＰ５０−１とＰＣＰ５０−２とが異なる基地局であるため、双方のネットワーク７０，７１での帯域割当を共有することが困難である。なお、実施の形態３に係る無線通信装置１Ｂは、前述した実施の形態１に係る無線通信装置１と同様の構成を採るので、図１を援用する。

ＳＴＡ２０−１は、実施の形態３に係る無線通信装置１Ｂを具備している。ＳＴＡ２０−１が具備する無線通信装置１Ｂは、ビームの制御方法が異なる以外、例えば、特性劣化の検出方法、又は、キャリブレーション用の帯域確保手順については実施の形態１及び２に係る無線通信装置１，１Ａと同様である。ＳＴＡ２０−１が最良なビームを選択する方法は、実施の形態１及び２に係る無線通信装置１，１Ａにおいて示した方法と同じであるが、最悪なビームの決定する方法に違いがある。最悪なビームを決定する方法として、一定期間ビームを絞った状態において受信状態を観測する方法を採っている。以下に図を用いて説明する。

図１１は、実施の形態３に係る無線通信装置１Ｂを備えたＳＴＡ２０−１の動作を説明するための図である。ＳＴＡ２０−１は、ビームフォーミングのプロトコル（ビームフォーミングの設定処理）を実行し、最良なビームを決定する。ビームフォーミングプロトコル完了後、第１のビームＢ１を用いて一定期間受信を行う。上記の制御は少なくともＳＴＡ２０−１が属するネットワーク７０ではＳＴＡ２０−１以外の端末が送信を行わないキャリブレーション用の帯域中に行うことが望ましい。次いで第２のビームＢ２、第３のビームＢ３、第４のビームＢ４を用いて同様に一定期間受信を行う。ここで、ＳＴＡ２０−１が属するネットワーク７０以外のネットワークが近接していれば、第１のビームＢ１から第４のビームＢ４を用いて受信している何れかの期間において、ネットワーク７０以外のネットワークからパケットを受信する可能性がある。

図１１では、第１のビームＢ１、第２のビームＢ２及び第３のビームＢ３を用いてＰＣＰ５０−２とＳＴＡ２０−２のネットワーク７１からの受信電力を検出している（斜線を引いている部分の高さが受信電力の大きさを表している）。第１から第３のビームＢ１〜Ｂ３を使用した場合、キャリブレーション用の帯域中に、ネットワーク７１から信号を受信する可能性ある。ＳＴＡ２０−１は、最悪なビーム（キャリブレーション用ビーム）として第４のビームＢ４を選択する。これにより、無線通信装置１Ｂを具備するＳＴＡ２０−１が属するネットワーク７０以外からの受信信号を抑制したキャリブレーションが可能となる。

以上、図面を参照しながら実施の形態１〜３について説明したが、本開示はかかる例に限定されものではないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

特に、実施の形態１〜３に係る無線通信装置１，１Ａ，１Ｂでは、これらをＳＴＡ２０に具備することを前提に説明したが、ＰＣＰ５０に具備するようにしてもよい。実施の形態１〜３に係る無線通信装置１，１Ａ，１ＢをＰＣＰ５０が具備することでキャリブレーション用の帯域を割り当てることが容易となる。これは、ＰＣＰ５０がネットワークを管理しているため、キャリブレーション用の帯域の要求を拒否されないためである。

実施の形態１〜３に係る無線通信装置１，１Ａ，１ＢをＳＴＡ２０が具備した場合、キャリブレーション用の帯域を要求して拒否された場合、ＳＴＡ２０がＰＣＰ５０となってネットワークを再構築することも可能である。ネットワークにおけるＰＣＰ５０とＳＴＡ２０の役割を変更することでキャリブレーション用の帯域確保が容易となる。

なお、実施の形態１〜３に係る無線通信装置１，１Ａ，１Ｂでは、ハードウェアによって構成する場合を例にとって説明したが、ハードウェアとの連携においてソフトウェアによって実現可能である。

また、実施の形態１〜３に係る無線通信装置１，１Ａ，１Ｂの説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、各機能ブロックの一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法にはＬＳＩに限らず、専用回路又は汎用プロセッサによって実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又は、ＬＳＩ内部の回路セルの接続、設定が再構成可能なリコンフィグラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、別技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

（本開示の一態様の概要）
本開示の第１の無線通信方法は、ビームフォーミングの設定結果から特性が良好なビームと特性が不良なビームとを記憶するビーム記憶ステップと、キャリブレーション用の帯域を確保する帯域確保ステップと、前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間中に前記特性が不良なビームに変更するステップと、前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間中にキャリブレーションを実施するステップと、前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間の終了後に前記特性が良好なビームに変更するステップと、を有する。

また、本開示の第２の無線通信方法は、第１の無線通信方法であって、前記帯域確保ステップは、送信又は受信特性の劣化を検出した後に開始する。

また、本開示の第３の無線通信方法は、第１の無線通信方法であって、前記特性が良好なビームに変更するステップの後に、前記キャリブレーション用の帯域を開放するステップを有する。

また、本開示の第４の無線通信方法は、第２の無線通信方法であって、前記送信又は受信特性の劣化を検出するステップは、一定期間中の再送率とスループットの劣化率が数区間に渡って一定以上劣化した場合、前記送信又は受信特性が劣化したと判断する。

また、本開示の第５の無線通信方法は、第２の無線通信方法であって、前記送信又は受信特性の劣化を検出するステップは、温度センサによって起動時の温度を保持し、前記起動時の温度から一定以上の温度上昇、又は前記起動時からの温度上昇によらず限界温度に達した場合に、前記送信又は受信特性が劣化したと判断する。

また、本開示の第６の無線通信方法は、第２の無線通信方法であって、前記送信又は受信特性の劣化を検出するステップは、通信相手に受信電力を測定させ、前記測定された受信電力を返送させ、前記返送された受信電力と設定している送信電力との差分が一定以上であれば、前記送信又は受信特性が劣化したと判断する。

また、本開示の第７の無線通信方法は、第２の無線通信方法であって、前記送信又は受信特性の劣化を検出するステップは、ＣＲＣエラー数が継続して一定値を超えた場合に、前記送信又は受信特性が劣化したと判断する。

また、本開示の第８の無線通信方法は、第１の無線通信方法であって、前記帯域確保ステップは、データ通信用の帯域とは別に自局が送信権をもつ帯域を確保する。

また、本開示の第９の無線通信方法は、第１の無線通信方法であって、前記帯域確保ステップは、データ通信用に設定している帯域を前記キャリブレーション用の帯域として確保する。

また、本開示の第１０の無線通信方法は、第１の無線通信方法であって、前記帯域確保ステップは、端末による帯域要求を拒否された場合に、前記端末が一時的に基地局となり、前記キャリブレーション用の帯域を確保する。

また、本開示の第１１の無線通信方法は、第１の無線通信方法であって、前記帯域確保ステップは、キャリブレーションに要した時間を記憶し、次回キャリブレーション用の帯域を確保する場合に前記記憶されたキャリブレーションに要した時間に基づいて帯域を確保する。

また、本開示の第１２の無線通信方法は、第１の無線通信方法であって、前記帯域確保ステップは、複数のチャネルにわたってキャリブレーション用の帯域を同時期に確保する。

また、本開示の第１３の無線通信方法は、第１の無線通信方法であって、前記帯域確保ステップは、確保する帯域がサービスピリオドである。

また、本開示の第１４の無線通信方法は、第１の無線通信方法であって、前記ビーム記憶ステップは、前記特性が良好なビームと正対となるビームを前記特性が不良なビームとする。

また、本開示の第１５の無線通信方法は、第１の無線通信方法であって、前記ビーム記憶ステップは、ビームフォーミング用の制御パケットに前記特性が不良なビームの情報を含め、前記制御パケットに基づいて前記特性が不良なビームを決定する。

また、本開示の無線通信装置は、ビームフォーミングの設定結果から特性が良好なビームと特性が不良なビームとを記憶するビームフォーミング結果記憶部と、キャリブレーション用の帯域を確保する帯域確保部と、前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間中に前記特性が不良なビームに変更する第１のビーム変更部と、前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間中にキャリブレーションを実施するキャリブレーション実施部と、前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間の終了後に前記特性が良好なビームに変更する第２のビーム変更部と、を備える。

本開示は、送信又は受信特性の劣化を改善するキャリブレーションを実施する機能を有する無線通信装置などに有用である。

１，１Ａ，１Ｂ 無線通信装置
１０ 無線部
１１ ビームフォーミング結果記憶部
１２ プロトコル処理部
１３ 特性劣化検出部
１４ キャリブレーションタイミング制御部
１５ 帯域管理部
１６ アンテナ
２０，２０−１，２０−２ ＳＴＡ
５０，５０−１，５０−２，５１ ＰＣＰ
７０，７１ ネットワーク

Claims (16)

1. ビームフォーミングの設定結果から特性が良好なビームと特性が不良なビームとを記憶するビーム記憶ステップと、
   キャリブレーション用の帯域を確保する帯域確保ステップと、
   前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間中に前記特性が不良なビームに変更するステップと、
   前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間中にキャリブレーションを実施するステップと、
   前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間の終了後に前記特性が良好なビームに変更するステップと、
   を有する無線通信方法。
2. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   前記帯域確保ステップは、送信又は受信特性の劣化を検出した後に開始する無線通信方法。
3. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   前記特性が良好なビームに変更するステップの後に、前記キャリブレーション用の帯域を開放するステップを有する無線通信方法。
4. 請求項２に記載の無線通信方法であって、
   前記送信又は受信特性の劣化を検出するステップは、一定期間中の再送率とスループットの劣化率が数区間に渡って一定以上劣化した場合、前記送信又は受信特性が劣化したと判断する無線通信方法。
5. 請求項２に記載の無線通信方法であって、
   前記送信又は受信特性の劣化を検出するステップは、温度センサによって起動時の温度を保持し、前記起動時の温度から一定以上の温度上昇、又は前記起動時からの温度上昇によらず限界温度に達した場合に、前記送信又は受信特性が劣化したと判断する無線通信方法。
6. 請求項２に記載の無線通信方法であって、
   前記送信又は受信特性の劣化を検出するステップは、通信相手に受信電力を測定させ、前記測定された受信電力を返送させ、前記返送された受信電力と設定している送信電力との差分が一定以上であれば、前記送信又は受信特性が劣化したと判断する無線通信方法。
7. 請求項２に記載の無線通信方法であって、
   前記送信又は受信特性の劣化を検出するステップは、ＣＲＣエラー数が継続して一定値を超えた場合に、前記送信又は受信特性が劣化したと判断する無線通信方法。
8. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   前記帯域確保ステップは、データ通信用の帯域とは別に自局が送信権をもつ帯域を確保する無線通信方法。
9. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   前記帯域確保ステップは、データ通信用に設定している帯域を前記キャリブレーション用の帯域として確保する無線通信方法。
10. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
    前記帯域確保ステップは、端末による帯域要求を拒否された場合に、前記端末が一時的に基地局となり、前記キャリブレーション用の帯域を確保する無線通信方法。
11. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
    前記帯域確保ステップは、キャリブレーションに要した時間を記憶し、次回キャリブレーション用の帯域を確保する場合に前記記憶されたキャリブレーションに要した時間に基づいて帯域を確保する無線通信方法。
12. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
    前記帯域確保ステップは、複数のチャネルにわたってキャリブレーション用の帯域を同時期に確保する無線通信方法。
13. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
    前記帯域確保ステップは、確保する帯域がサービスピリオドである無線通信方法。
14. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
    前記ビーム記憶ステップは、前記特性が良好なビームと正対となるビームを前記特性が不良なビームとする無線通信方法。
15. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
    前記ビーム記憶ステップは、ビームフォーミング用の制御パケットに前記特性が不良なビームの情報を含め、前記制御パケットに基づいて前記特性が不良なビームを決定する無線通信方法。
16. ビームフォーミングの設定結果から特性が良好なビームと特性が不良なビームとを記憶するビームフォーミング結果記憶部と、
    キャリブレーション用の帯域を確保する帯域確保部と、
    前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間中に前記特性が不良なビームに変更する第１のビーム変更部と、
    前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間中にキャリブレーションを実施するキャリブレーション実施部と、
    前記キャリブレーション用の帯域を確保している期間の終了後に前記特性が良好なビームに変更する第２のビーム変更部と、
    を備える無線通信装置。

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