JP2016181739A - 無線通信装置および通信制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ミリ波通信を採用する場合においても、より多くの無線端末を収容することができる無線通信装置を提供すること。【解決手段】無線通信装置130は、それぞれ、ビームフォーミングにより無線端末140と接続して無線通信を行う複数の指向性通信部(131a、132a、131bおよび132b)と、接続された無線端末に関する接続情報と、複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報とに基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行う時空間コーディネータ部133と、を有し、接続情報は、接続された無線端末の情報および当該無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって取得され、干渉情報は、複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む。【選択図】図1

Description

本開示は、ビームフォーミング(指向性制御)により無線端末と接続して無線通信を行う無線通信装置、および、かかる無線通信装置における通信制御方法に関する。
通信ネットワークにより多くの無線端末を収容(accommodate、または、接続)すべく、有線ネットワークでアクセスポイント(無線基地局)を多数配置し、ネットワーク全体の無線通信エリアを拡大することが従来行われている。
無線端末は、接続先のアクセスポイントを切り替えながら無線通信エリア内を移動することができる。接続先の切り替え(ハンドオーバ)の際、アクセスポイント間で、無線端末のセッション情報が送受信される。かかるセッション情報の送受信は、通信ネットワークの負荷となるため、収容端末数(接続端末数)増大のネックとなり得る。
そこで、かかる負荷を低減する技術が、例えば特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の技術(以下「従来技術」という)は、MAC(Medium Access Control)プロトコル構造において、MAC層を、セッション情報を扱う上位MAC層と、物理層を制御して無線通信を行う複数の下位MAC層とに分離する。そして、従来技術は、複数の下位MAC層を別個のアクセスポイントとして配置し、上位MAC層と各下位MAC層との間で、データ転送を行うためのヘッダ情報を使用する。
このような従来技術は、ハンドオーバ時のオーバヘッドを削減し、通信ネットワークへの負荷を低減することができるため、より多くの無線端末を通信ネットワークに収容(接続)することができる。
特表2007−527179号公報
ところで、近年、高周波帯域を使用する無線通信規格の検討が進んでおり、中でも、免許が不要な高速通信である、60GHz帯の無線信号を使用するミリ波通信が注目されている。ミリ波通信の規格としては、例えば、無線PAN(Personal Area Network)規格であるIEEE802.15.3cや、無線LAN(Local Area Network)規格であるIEEE802.11adが制定されている。
そこで、ミリ波通信を行う通信ネットワークにおいても、より多くの無線端末を収容(接続)できることが望まれる。しかしながら、ミリ波通信の場合、上述の従来技術では、無線端末の収容数(接続数)を増大させることは難しい。理由は以下の通りである。
ミリ波帯の信号は、直線性が強く空間減衰が大きいという電波特性を有する。したがって、ミリ波通信では、複数のアンテナを用いて無線通信の指向性を制御するビームフォーミング技術が用いられる。上記規格においても、ビームフォーミングのためのプロトコルが規定されている。但し、上記規格において、どのような指向性を選択するか等、具体的な指向性制御手法は、実装依存とされている。
すなわち、ミリ波通信では、ビームの放射パターン(以下「ビームパターン」という)を制御してビーム幅を狭めることにより、アンテナゲインを増大させ電波の到達する距離を伸ばし、無線端末の位置に追従してビームを向ける。1つのアクセスポイントが複数の無線端末を接続している場合、当該アクセスポイントは、ビーム方向を時間と共に切り替えて、時分割で複数の無線端末と無線通信を行う。
無線端末の通信ネットワークとの接続を切断せずにハンドオーバを行うためには、アクセスポイントがビームパターンを形成し、通信が可能な空間(以下「セル」という)を、複数のアクセスポイント間で近接させる必要がある。ところが、セルが近接すると、同じタイミングで形成されたビーム同士が近接し、通信の干渉が発生して通信品質が低下し得る。このような事態を回避するために、近接するセル間では同時期に通信を行わないようにする場合、同時期に通信を行うことができる無線端末の数は制限されるため、通信ネットワーク全体として、通信容量を増大させることが困難である。
本開示は、ミリ波通信を採用する場合においても、より多くの無線端末を収容(接続)することができる無線通信装置および通信制御方法を提供する。
本開示の無線通信装置は、それぞれ、ビームフォーミングにより少なくとも1つの無線端末と接続して無線通信を行う、複数の指向性通信部と、前記接続された少なくとも1つの無線端末に関する接続情報と、前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、前記複数の指向性通信部のビームフォーミングのスケジューリングを行う時空間コーディネータ部と、を有し、前記接続情報は、前記接続された少なくとも1つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも1つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、前記干渉情報は、前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む。
本開示の通信制御方法は、複数の指向性通信部を備えた無線通信装置における通信制御方法であって、各指向性通信部に接続された少なくとも1つの無線端末に関する接続情報を取得するステップと、前記接続情報と前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行うステップと、
を含み、前記接続情報は、前記接続された少なくとも1つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも1つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、前記干渉情報は、前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む。
本開示によれば、ミリ波通信を採用する場合においても、より多くの無線端末を収容(接続)することができる。
本開示の一実施の形態に係る無線通信装置および通信システムの構成の一例を示すブロック図 本実施の形態に係る無線通信装置の動作の一例を示すフローチャート 本実施の形態におけるコーディネートテーブルの内容の一例を示す図 本実施の形態におけるデータの振り分けおよびビームフォーミングのスケジューリングの様子の一例を示す図
以下、本開示の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
<装置の構成>
まず、本開示の一実施の形態に係る無線通信装置の構成について説明する。
図1は、本実施の形態に係る無線通信装置の構成、および、当該無線通信装置を含む通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
図1において、通信システム100は、ルータ110、AP(アクセスポイント)コントローラ120、無線通信装置130、第1〜第4の端末(無線端末)140〜140、および有線網150を有する。
ルータ110、APコントローラ120、および無線通信装置130は、それぞれ、有線網150に接続されている。なお、有線網150には、図示しないが、図1に示す無線通信装置130以外の、アクセスポイントとしての機能を有する無線通信装置も接続されている。第1〜第4の端末140〜140は、それぞれ、無線通信装置130とミリ波無線網により接続している。
なお、無線通信装置130が接続する端末140の個数は、ここでは4としているが、これに限定されない。すなわち、無線通信装置130が接続する端末140の個数は、3以下であってもよいし、5以上であってもよい。また、第1〜第4の端末140〜140のうち任意の端末を、適宜、「端末140」という。
ルータ110は、インターネット等のIP(Internet Protocol)網(以下「外部ネットワーク」という)と接続し、有線網150と外部ネットワークとの間でデータの転送を行う。
APコントローラ120は、ルータ110を介して外部ネットワークに接続し、外部ネットワークと、無線通信装置130を含む複数のアクセスポイントとの間で、IPアドレスに基づくデータの転送を行う。APコントローラ120は、上位MAC層処理部121を有する。
上位MAC層処理部121は、比較的低速だが、複雑な処理となる各端末140の接続および認証を行う機能を有し、各端末140のセッション情報を管理および制御する。
上位MAC層処理部121は、無線通信装置130から、無線通信装置130が接続要求を受信した端末140の情報を受け取ると、当該端末140に対する認証処理を行い、接続を許可した端末140に対して、無線通信装置130と対応付けてIPアドレスを割り当てる。なお、このIPアドレスの割り当ては、ルータ110により行われてもよい。
そして、上位MAC層処理部121は、外部ネットワークから送られてきた第1〜第4の端末140〜140を宛先とするデータを、無線通信装置130へと転送する。また、上位MAC層処理部121は、無線通信装置130から送られてきたデータを、当該データの宛先(例えば外部ネットワーク)へと転送する。
無線通信装置130は、時間分割以外に空間分割による多重化を行って、第1〜第4の端末140〜140との無線通信を行い、これらの端末140と上位MAC層処理部121との間でデータの転送を行う。無線通信装置130は、第1のPHY(物理)層処理部131a、第2のPHY層処理部131b、第1の下位MAC層処理部132a、第2の下位MAC層処理部132b、および時空間コーディネータ部133を有する。
第1のPHY層処理部131aは、複数のアンテナ素子を配列したアレーアンテナ(図示せず)を用いて、ビームフォーミングを行う。そして、第1のPHY層処理部131aは、例えば、IEEE802.11ad規格の物理層フォーマットに従って、第1および第2の端末140、140とミリ波通信(ミリ波無線伝送)を行う。
但し、第1のPHY層処理部131aは、ビーム方向が異なる複数のビームパターンの間で、形成するビームパターンを切り替え可能となっている。すなわち、第1のPHY層処理部131aは、狭い角度範囲が無線信号エリアであるミリ波通信において、時間の経過と共にビーム方向を順次切り替えていくことにより、第1のPHY層処理部131aの通信エリア(セル)を拡大させている。
更に具体的に説明すると、第1のPHY層処理部131aは、第1の下位MAC層処理部132aから受け取った第1および第2の端末140、140宛ての送信データに対し、符号化、変調、およびプリアンブル付加等の所定の処理を行う。そして、第1のPHY層処理部131aは、処理が行われた送信データを、60GHz帯の信号に周波数変換して、アレーアンテナから送信する。
このとき、第1のPHY層処理部131aは、第1の下位MAC層処理部132aから指示されたビーム番号に基づき、各アンテナ素子に給電する信号の振幅や位相を制御することにより、送信時のビームパターンを変化させて、送信ビームフォーミングを行う。
また、第1のPHY層処理部131aは、第1の下位MAC層処理部132aから指示されたビーム番号に基づき、各アンテナ素子で受信された信号の振幅や位相を制御して合成することにより、受信時のビームパターンを変化させ、受信ビームフォーミングを行う。第1のPHY層処理部131aは、かかる受信ビームフォーミングにより、第1および第2の端末140、140から送信された60GHz帯の信号を受信する。
そして、第1のPHY層処理部131aは、受信された信号に対し、ベースバンド帯域への周波数変換、フィルタリング、プリアンブル検出によるフレーム同期、ゲイン制御、復調、および復号化等の所定の処理を行って、第1の下位MAC層処理部132aへ出力する。
第2のPHY層処理部131bは、第1のPHY層処理部131aと同様の構成を有し、第1のPHY層処理部131aが第1の下位MAC層処理部132aに関して行う処理と同様の処理を、第2の下位MAC層処理部132bに関して行う。但し、第2のPHY層処理部131bは、その通信エリアが第1のPHY層処理部131aの通信エリアと異なるように、配置または構成されている。
すなわち、第1のPHY層処理部131aが形成可能な複数のビームパターンが占める空間と、第2のPHY層処理部131bが形成可能な複数のビームパターンが占める空間との間には、互いに重複していない空間が存在している。したがって、第1および第2のPHY層処理部131a、131b全体の通信エリアは、第1のPHY層処理部131a単体の通信エリア、および、あるいは第2のPHY層処理部131b単体の通信エリアに比べて、広くなっている。
以下の説明において、第1の下位MAC層処理部132aおよび第2のPHY層処理部131bは、適宜、「下位MAC層処理部132」として纏めて説明する。
第1の下位MAC層処理部132aは、第1のPHY層処理部131aを使用して、第1および第2の端末140、140のそれぞれとの間でデータを送受信する。
すなわち、第1の下位MAC層処理部132aは、例えば、IEEE802.11ad規格のMACプロトコルに従い、各端末140について、アクセス制御およびパケット伝送等の通信制御を行う。また、第1の下位MAC層処理部132aは、自身のMACアドレスと、端末140のMACアドレスとの間で、リンク接続を行う。そして、第1の下位MAC層処理部132aは、第1のPHY層処理部131aについて、ビーコンなどの制御フレームによるアクセス制御、ビームフォーミングトレーニングの制御、データ分割/結合などのデータフレーム制御、および再送制御等を行う。
更に具体的に説明すると、第1の下位MAC層処理部132aは、IEEE802.11adプロトコルに従い、自身のMACアドレスを含むビーコンパケットを、第1のPHY層処理部131aを介して、定期的にブロードキャストする。
アクセスポイントへの接続を希望する端末140は、ビーコンパケットに対するスキャン動作を行っている。第1の下位MAC層処理部132aのビーコンパケットを受信した端末140は、端末140のMACアドレスを含む接続要求を送信する。
第1の下位MAC層処理部132aは、いずれかの端末140から接続要求を受信すると、まず、上位MAC層処理部121に対して、端末140に対する認証処理および当該端末140へのIPアドレスの割り当ての要求を送信する。かかる要求には、端末140からの接続要求に含まれていた端末140の識別情報(以下「端末識別情報」という)が含まれる。端末識別情報は、例えば、端末140毎に予め割り当てられた、MACヘッダ・アドレスである。
そして、第1の下位MAC層処理部132aは、上位MAC層処理部121から端末140に割り当てられたIPアドレスを受信すると、ビームフォーミングトレーニングを行い、端末140との通信に最適なビームパターンを決定する。そして、第1の下位MAC層処理部132aは、決定したビームパターンの識別情報(以下「ビーム番号」という)と、取得した端末識別情報とを、時空間コーディネータ部133へと出力する。ビームフォーミングトレーニングの詳細については、後述する。
この結果、例えば、図1に示すように、第1の下位MAC層処理部132aは、第1の端末140との接続には第1のビームパターン160を使用し、第2の端末140との接続には第2のビームパターン160を使用することを決定する。
そして、第1の下位MAC層処理部132aは、時空間コーディネータ部133と第1および第2の端末140、140のそれぞれとの間で、決定されたビームパターン160aのビームフォーミングを行ってデータの転送を行う。
但し、第1の下位MAC層処理部132aは、時空間コーディネータ部133からビームフォーミングのタイミング(アクセス期間)に関する指示を受けたとき、当該指示に従ったタイミングで、ビームフォーミングを行って端末140との通信を行う。
また、第1の下位MAC層処理部132aは、例えばビームフォーミングトレーニングにより、各端末140との間の通信の品質を示す品質情報を随時取得し、時空間コーディネータ部133へ出力する。
本実施の形態において、品質情報は、各端末140から送信される無線信号の、PHY層処理部131におけるビームパターン毎の受信品質を示す。
かかる受信品質は、ビームパターンが通信の対象とする端末140以外の端末140からの無線信号の受信品質を含む。かかる通信の対象としない端末140からの無線信号の受信品質は、当該ビームパターンにおいて受信対象外の無線信号の受信品質であり、他の無線信号からの干渉の度合いを示す干渉情報である。
すなわち、上述の品質情報には、端末140毎に、当該端末140からの無線信号の受信品質レベルと、他の端末140からの無線信号の受信品質レベル(以下「干渉レベル」という)とが含まれる。品質レベルとしては、例えば、受信信号強度、信号対雑音比SNR(Signal to Noise Ratio)、信号対干渉雑音比SINR(Signal to Interference Noise Ratio)、受信ビット誤り率、受信パケット誤り率、あるいは再送率等を用いることができる。
また、第1の下位MAC層処理部132aは、接続が完了した後においても、ビームフォーミングトレーニングを随時実施し、適宜、各端末140との通信に使用するビームパターンを切り替える。ビームパターンを切り替えるのは、例えば、端末140の移動により、通信品質が低下したときである。
そして、第1の下位MAC層処理部132aは、各端末140との通信に使用するビームパターンを切り替えたとき、切り替え後のビームパターンのビーム番号を、端末140の端末識別情報と共に時空間コーディネータ部133へ出力する。
第2の下位MAC層処理部132bは、第1の下位MAC層処理部132aと同様の構成を有し、第1の下位MAC層処理部132aが第1のPHY層処理部131aに関して行う処理と同様の処理を、第2のPHY層処理部131bに関して行う。例えば、図1に示すように、第2の下位MAC層処理部132bは、第3の端末140との接続には第3のビームパターン160を使用し、第4の端末140との接続には第4のビームパターン160を使用することを決定する。
すなわち、第1のPHY層処理部131aおよび第1の下位MAC層処理部132aの一まとまりは、ビームフォーミングにより端末140と接続して無線通信を行う第1の指向性通信部と捉えることができる。また、同様に、第2のPHY層処理部131bおよび第2の下位MAC層処理部132bの一まとまりは、ビームフォーミングにより端末140と接続して無線通信を行う第2の指向性通信部と捉えることができる。
以下の説明において、第1の下位MAC層処理部132aおよび第2の下位MAC層処理部132bは、適宜、「下位MAC層処理部132」として纏めて説明する。
時空間コーディネータ部133は、第1および第2の下位MAC層処理部132a、132bと、上位MAC層処理部121との間に配置され、これらの間でデータ転送を行う。但し、時空間コーディネータ部133は、各端末140を宛先とする上位MAC層処理部121からのデータを、第1および第2の下位MAC層処理部132a、132bに適切に振り分ける。
より具体的には、時空間コーディネータ部133は、PHY層処理部131毎(つまり、上述の指向性通信部毎)に、PHY層処理部131が接続する端末140および当該端末140との通信に使用されるビームパターンを示す接続情報を取得する。かかる接続情報は、例えば、上述の端末識別情報、ビーム番号、およびIPアドレスである。そして、時空間コーディネータ部133は、取得された接続情報に基づいて、上位MAC層処理部121上位層と第1および第2の下位MAC層処理部132a、132bのそれぞれとの間でデータ転送を行う。
また、時空間コーディネータ部133は、第1のPHY層処理部131aと第2のPHY層処理部131bとの間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す干渉情報を取得する。かかる干渉情報は、上述の通り、下位MAC層処理部132から入力される品質情報に含まれており、具体的には、上述の干渉レベルである。
なお、本実施の形態において、「干渉が発生する」とは、信号の干渉のレベルが所定の通信品質を維持することが困難であることを言う。また、「干渉が発生しない」とは、信号の干渉が発生していないこと、または、信号の干渉が発生しているが、所定の通信品質を維持できる程度であることを言う。
そして、時空間コーディネータ部133は、取得された接続情報および干渉情報に基づいて、第1のPHY層処理部131aおよび第2のPHY層処理部131bのビームフォーミングのスケジューリングを行う。
より具体的には、時空間コーディネータ部133は、第1および第2の下位MAC層処理部132a、132bの間(つまり、第1および第2のPHY層処理部131a、131bの間)で、通信の干渉が発生する複数のビームパターンの組み合わせが存在するか否かを判定する。
そして、時空間コーディネータ部133は、第1および第2の下位MAC層処理部132a、132bに対し、干渉が発生しない複数のビームパターンを同時期に形成させ、干渉が発生する複数のビームパターンを同時期に形成させないようにする。かかる処理は、例えば、時空間コーディネータ部133が、第1および第2の下位MAC層処理部132a、132bに対し、各端末140との通信に使用するビームパターンの形成タイミングを指示することにより行われる。
なお、時空間コーディネータ部133は、上位MAC層処理部121、第1の下位MAC層処理部132a、および第2の下位MAC層処理部132bから入力される情報に基づいて、後述のコーディネートテーブル210(図3参照)を生成および更新する。そして、時空間コーディネータ部133は、かかるコーディネートテーブル210に基づいて、第1および第2のPHY層処理部131a、131bのビームフォーミングのスケジューリングを行う。
すなわち、時空間コーディネータ部133は、第1および第2の下位MAC層処理部132a、132bのビームフォーミングトレーニングの情報の管理を、コーディネートテーブル210を用いて行う。そして、時空間コーディネータ部133は、各端末140からの無線信号の受信品質レベル、および、下位MAC層処理部132間および端末140間の干渉レベルを把握し、これらに基づいて、同時通信が可能な端末140の組み合わせを判定する。
第1および第2の端末140、140は、それぞれ、上述のビーコンパケットの受信に応じて接続要求を送信し、これを受信した第1のPHY層処理部131aとの間で上述のビームフォーミングトレーニングを行う。第1および第2の端末140、140は、かかるトレーニングにより、第1のPHY層処理部131aとの通信に最適なビームパターン(図示せず)を決定する。
そして、第1および第2の端末140、140は、それぞれ、決定したビームパターンでビームフォーミングを行い、例えば、IEEE802.11ad規格の物理層フォーマットに従って、第1のPHY層処理部131aとの間でミリ波通信を行う。
第3および第4の端末140、140は、それぞれ、第2のPHY層処理部131bとの間で、第1および第2の端末140、140と同様の処理を行い、ミリ波通信を行う。
無線通信装置130および他の各装置は、図示しないが、例えば、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを格納したROM(Read Only Memory)等の記憶媒体、RAM(Random Access Memory)等の作業用メモリ、および通信回路をそれぞれ有する。この場合、上記した各部の機能は、CPUが制御プログラムを実行することにより実現される。
このような構成を有する無線通信装置130は、各端末140との通信にどのようなビームパターンが使用されるか、および、どのビームパターンの組み合わせにおいて通信の干渉が発生するかに基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行うことができる。そして、無線通信装置130は、かかるスケジューリングを、通信エリアが異なる第1および第2の第1のPHY層処理部131a、131bの間で、干渉が発生しない複数のビームパターンを同時期に形成させ、干渉が発生する複数のビームパターンを同時期に形成させないように行うことができる。
したがって、無線通信装置130は、第1のPHY層処理部131aの通信エリアと第2のPHY層処理部131bの通信エリアとの間で、無線通信を同時期に行うことができる。
また、無線通信装置130は、上位MAC層処理部121と第1および第2の下位MAC層処理部132a、132bとの間に、これらの間でデータの転送(振り分け)を行う時空間コーディネータ部133を配置している。これにより、無線通信装置130は、第1のPHY層処理部131aの通信エリアと第2のPHY層処理部131bの通信エリアとの間で端末140のハンドオーバが発生する場合であっても、セッション情報の移動を不要とすることができる。
したがって、通信システム100は、ミリ波通信を採用しているにもかかわらず、より多くの端末140を収容(接続)することができる。
<ビームフォーミングトレーニングについて>
ここで、ビームフォーミングトレーニングについて説明する。
下位MAC層処理部132は、例えば、IEEE802.11adプロトコルのSLS(Sector Level Sweep)に従ったビームフォーミングトレーニングを行う。すなわち、下位MAC層処理部132は、まず、ビームパターンを切り替えながら、各ビームパターンにおいて、各端末140との間でトレーニングパケットを送受信する。そして、下位MAC層処理部132は、端末140毎に、最も受信品質の良かったビームパターンを互いにフィードバックし、当該端末140との通信に用いるビームパターンを決定する。
このようなビームフォーミングトレーニングでは、ビームパターン毎に、当該ビームパターンを通信に使用しない端末140からの無線信号についても、受信品質が取得される。したがって、下位MAC層処理部132は、例えば、ビームフォーミングトレーニングを行うことにより、上述の干渉情報を含む品質情報を取得することができる。
各下位MAC層処理部132は、端末140との通信に用いるビームパターンを決定あるいは切り替えるためのビームフォーミングトレーニング(以下、適宜「接続時SLS」という)と、干渉情報を取得するためのビームフォーミングトレーニング(以下、適宜「MAC間同期SLS」という)とを、区別してもよいし、区別しなくてもよい。接続時SLSとMAC間同期SLSとを区別する場合、各下位MAC層処理部132は、例えば、時空間コーディネータ部133からの指示を受けて、MAC間同期SLSを実施する。
なお、時空間コーディネータ部133は、第1の下位MAC層処理部132aおよび第2の下位MAC層処理部132bの間で、接続時SLSあるいはMAC間同期SLSの周期実行を同期させることが望ましい。これにより、時空間コーディネータ部133は、効率良く、品質情報の取得を行うことができる。
また、各下位MAC層処理部132は、MAC間同期SLSによらずに品質情報を取得し、取得した品質情報を時空間コーディネータ部133へ出力してもよい。この場合、例えば、下位MAC層処理部132は、接続している端末140との間の通信期間のうち、無信号期間において、他の下位MAC層処理部132および当該他の下位MAC層処理部132と接続している端末140から送信された信号を受信し、その受信品質を測定する。
<装置の動作>
次に、無線通信装置130の動作について説明する。第1のPHY層処理部131a〜第2の下位MAC層処理部132bの各部は、時空間コーディネータ部133からの指示に従って動作することを除けば、基本的には従来技術と同一である。したがって、時空間コーディネータ部133の動作を中心に説明する。
図2は、無線通信装置100の動作の一例を示すフローチャートである。
ステップS1100において、時空間コーディネータ部133は、無線通信装置130が端末140と新たに接続したか否かを判定する。時空間コーディネータ部133は、かかる判定を、例えば、コーディネートテーブルに存在していない端末識別情報、ビーム番号、および対応するIPアドレスが入力されたか否かに基づいて行う。
なお、時空間コーディネータ部133は、これらの情報を、下位MAC層処理部132によるIPアドレス割り当て要求を転送する際、および、上位MAC層処理部121によるIPアドレスを通知する応答を転送する際に、取得する。
時空間コーディネータ部133は、端末140と新たに接続した場合(S1100:YES)、処理をステップS1200へ進める。また、時空間コーディネータ部133は、端末140と新たに接続していない場合(S1100:NO)、処理を後述のステップS1300へ進める。
ステップS1200において、時空間コーディネータ部133は、下位MAC層処理部132が実施する接続時SLSにより、当該下位MAC層処理部の識別情報、端末識別情報、ビーム番号、およびIP情報を、接続された端末140の接続情報として取得する。下位MAC層処理部の識別情報は、例えば、下位MACアドレスである。そして、時空間コーディネータ部133は、取得した接続情報をコーディネートテーブル210(図3参照)に追加する。
ステップS1400において、時空間コーディネータ部133は、下位MAC層処理部132から品質情報を取得し、コーディネートテーブル210(図3参照)に記録する。品質情報は、上述の通り、端末140毎(つまり、ビームパターン毎)に、当該端末140からの無線信号の受信品質レベルと、他の端末140からの無線信号の干渉レベルとを示す情報である。
なお、時空間コーディネータ部133は、上述の通り、接続時SLSにおいて品質情報を取得してもよいし、下位MAC層処理部132に別途MAC間同期SLSを実施させて品質情報を取得してもよい。
図3は、コーディネートテーブルの内容の一例を示す図である。但し、ここでは、第1〜第4の端末140〜140がAPコントローラ120に接続してから十分に時間が経過した時点の状態を例示する。
図3に示すように、コーディネートテーブル210は、例えば、端末140毎に、IPアドレス211、端末MACヘッダ・アドレス212、下位MACアドレス213、ビーム番号214、受信品質レベル215、第1の干渉レベル216、第2の干渉レベル217、および第3の干渉レベル218を記述する。
例えば、下位MAC層処理部132が端末140から接続要求を受信すると、当該端末140の端末MACヘッダ・アドレスが、下位MAC層処理部132から時空間コーディネータ部133へと入力される。すると、時空間コーディネータ部133は、入力された下位MACアドレス(LMaおよびLMbのいずれか)および当該端末MACヘッダ・アドレス(MH1〜MH4のいずれか)とを、下位MACアドレス213および端末MACヘッダ・アドレス212として記述したエントリを、コーディネートテーブル210に作成する(S1201)。
また、上位MAC層処理部121が端末140に対してIPアドレスを割り当てると、当該IPアドレスが、当該端末140の端末MACヘッダ・アドレスと共に、上位MAC層処理部121から時空間コーディネータ部133へと入力される。すると、時空間コーディネータ部133は、入力されたIPアドレス(IP1〜IP4のいずれか)を、入力された端末MACヘッダ・アドレスに対応するエントリのIPアドレス211として記述する(S1202)。
そして、下位MAC層処理部132が接続時SLSを実施すると、端末140毎に、決定されたビームパターンのビーム番号、当該端末140からの無線信号の受信品質レベルが、下位MAC層処理部132から時空間コーディネータ部133へと入力される。すると、時空間コーディネータ部133は、入力されたビーム番号(BM1およびBM2のいずれか)および受信品質レベルを、対応するエントリのビーム番号214および受信品質レベル215として記述する(S1401)。
更に、下位MAC層処理部132がMAC間同期SLSを実施すると、端末140毎に、当該端末140以外の端末140からの無線信号による干渉レベルが、下位MAC層処理部132から時空間コーディネータ部133へと入力される。すると、時空間コーディネータ部133は、入力された干渉レベルを、どの端末140から送信された無線信号によるものかを示す情報(例えば、端末MACヘッダ・アドレスMH1〜MH4)を付与した状態で、干渉レベルが高い順に、対応するエントリの第1〜第3の干渉レベル216〜218として記述する(S1402)。
このようにして生成されるコーディネートテーブル210は、端末140毎に、当該端末140が接続する下位MAC層処理部132およびそのビームパターンと、当該端末140の通信品質および他の通信からの干渉レベルを、記述した内容となる。
なお、コーディネートテーブル210は、各PHY層処理部131が形成し得る複数のビームパターンの全てについて、干渉情報を記述していてもよい。
図2のステップS1500において、時空間コーディネータ部133は、コーディネートテーブル210の干渉情報(第1〜第3の干渉レベル216〜218)に基づいて、第1および第2のPHY層処理部131a、131bのビームフォーミングのスケジューリングを行う。
より具体的には、例えば、時空間コーディネータ部133は、コーディネートテーブル210に、受信品質レベル215に対する比が所定の閾値以上となる第1〜第3の干渉レベル216〜218が存在するか否かを判定する。
そして、時空間コーディネータ部133は、いずれかの端末140の受信品質レベル215に対する干渉レベルの比が所定の閾値以上であるとき、当該端末140に使用するビームパターンと、当該干渉レベルの無線信号を送信した他の端末140に使用されるビームパターンとを、通信の干渉が発生する組み合わせと判定する。
また、時空間コーディネータ部133は、いずれかの端末140の受信品質レベル215に対する干渉レベルの比が所定の閾値未満であるとき、当該端末140に使用するビームパターンと、当該干渉レベルの無線信号を送信した他の端末140に使用されるビームパターンとを、通信の干渉が発生しない組み合わせと判定する。
例えば、第2の端末140に向けた第2のビームパターン160において、第3の端末140から送信された無線信号が比較的高い受信強度で受信され、受信品質レベルRSa2に対する干渉レベルMH3:Ia21の比が、所定の閾値以上であったとする。
この場合、時空間コーディネータ部133は、第2の端末140との通信に使用する第2のビームパターン160と、第3の端末140との通信に使用する第3のビームパターン160とを、通信の干渉が発生する組み合わせであると判定する。
一方、例えば、第1の端末140に向けた第1のビームパターン160において、他の全ての端末140からの無線信号の受信強度は低く、受信品質レベルRSa1に対するいずれの干渉レベルの比も、所定の閾値未満であったとする。
この場合、時空間コーディネータ部133は、第1のビームパターン160を、他のいずれのビームパターン160とも通信の干渉が発生しないと判定する。
そして、時空間コーディネータ部133は、通信の干渉が発生しない組み合わせのビームパターンを同時期に形成させ、通信の干渉が発生する組み合わせのビームパターンを同時期に形成させない。すなわち、時空間コーディネータ部133は、通信の干渉が発生しない範囲において、第1のPHY層処理部131aと第2のPHY層処理部131bとの間で2つのビームパターンを同時期に形成させ、空間分割で無線通信を多重化する。
但し、時空間コーディネータ部133は、各端末140との通信のスループットが十分確保されている場合、必ずしも、通信の干渉が発生しない組み合わせのビームパターンを同時期に形成させなくてもよい。
ステップS1600において、時空間コーディネータ部133は、ユーザ操作等により処理の終了を指示されたか否かを判断する。時空間コーディネータ部133は、処理の終了を指示されていない場合(S1600:NO)、処理をステップS1100へ戻す。
ステップS1300において、時空間コーディネータ部133は、無線通信装置130に対する端末140の接続状態に変化があったか否かを判定する。時空間コーディネータ部133は、かかる判定を、例えば、下位MAC層処理部132から、コーディネートテーブル210(図3参照)に存在する端末識別情報と共に、ビーム番号が入力されたか否かを判定することにより行う。
時空間コーディネータ部133は、端末140の接続状態に変化があった場合(S1300:YES)、処理をステップS1700へ進める。また、時空間コーディネータ部133は、端末140の接続状態に変化がない場合(S1300:NO)、処理を後述のステップS1800へ進める。
ステップS1700において、時空間コーディネータ部133は、入力された端末識別情報およびビーム番号を、接続情報として取得する。そして、時空間コーディネータ部133は、取得された接続情報でコーディネートテーブル210(図3参照)を修正し、処理を上述のステップS1400へ進める。
ステップS1800において、時空間コーディネータ部133は、無線通信装置130との間の通信品質が低下した端末140が存在するか否かを判定する。かかる通信品質の低下は、例えば、端末140が移動したり、物体によって通信路が一時的に遮蔽された場合等に発生する。時空間コーディネータ部133は、かかる判定を、例えば、下位MAC層処理部132から入力される品質情報が示す通信品質のレベルが、所定の閾値以下であるか否かに基づいて行う。
時空間コーディネータ部133は、通信品質が低下した端末140が存在する場合(S1800:YES)、処理をステップS1900へ進める。また、時空間コーディネータ部133は、通信品質が低下した端末140が存在していない場合(S1800:NO)、処理を上述のステップS1600へ進める。
ステップS1900において、時空間コーディネータ部133は、コーディネートテーブル210(図3参照)の干渉情報(第1〜第3の干渉レベル216〜218)に基づいて、通信品質が低下した端末140の接続先を切り替えるか否かを決定する。
時空間コーディネータ部133は、接続先を切り替えることを決定した場合、下位MAC層処理部132に対して、当該端末140の接続先となるPHY層処理部131を切り替えさせる。そして、時空間コーディネータ部133は、切り替えの内容に応じてコーディネートテーブル210を修正し、処理を上述のステップS1400へ進める。
例えば、第1のPHY層処理部131aに接続している第2の端末140の通信品質が低下する一方で、第2のPHY層処理部131bのいずれかのビームパターンにおいて、第2の端末140からの無線信号が高い受信強度で受信されたとする。
この場合、時空間コーディネータ部133は、第2の端末140の接続先を、第2のPHY層処理部131bに切り替えることを決定する。なお、この際、時空間コーディネータ部133は、受信強度が高い当該ビームパターンを第2の端末140との通信に使用することを、第2の下位MAC層処理部132bに対して指示してもよい。
そして、時空間コーディネータ部133は、処理の終了を指示された場合(S1600:YES)、一連の処理を終了する。
なお、時空間コーディネータ部133は、端末140の新たな接続の有無、接続状態の変化の有無、および各端末140との通信品質によらずに、周期的に、MAC間同期SLSを実施させ、コーディネートテーブル210を更新してもよい。
このような動作により、無線通信装置130は、各端末140との通信にどのようなビームパターンが使用されるか、および、どのビームパターンの組み合わせにおいて通信の干渉が発生するかに基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行うことができる。これにより、無線通信装置130は、時間分割以外にも空間分割により、端末140との通信を多重化することができる。
<データの振り分けおよびスケジューリング>
ここで、各端末140を宛先とするデータの振り分け、および、ビームフォーミングのスケジューリングの一例について説明する。
図4は、時空間コーディネータ部133によるデータの振り分けおよびビームフォーミングのスケジューリングの様子の一例を示す図である。
図4において、横軸は時間を示し、縦軸は、上位MAC層処理部121から各下位MAC層処理部132へと向かうデータの流れの方向を示す。
例えば、図4の上段に示すように、上位MAC層処理部121は、第1〜第5のIPパケット311〜315を、外部ネットワークから受信する。
第1〜第5のIPパケット311〜315の宛先は、順に、第1の端末140(IP1)、第4の端末140(IP4)、第1の端末140(IP1)、第2の端末140(IP2)、および第3の端末140(IP3)である。上位MAC層処理部121は、これらの第1〜第5のIPパケット311〜315を、無線通信装置130に振り分け、この順序で時空間コーディネータ部133へ転送する。
時空間コーディネータ部133は、受信した第1〜第5のIPパケット311〜315のそれぞれの宛先IPアドレスに対応する下位MACアドレスおよびビーム番号を、コーディネートテーブル210(図3参照)から取得する。そして、図4の中段に示すように、時空間コーディネータ部133は、第1〜第5のIPパケット311〜315のそれぞれに下位MACアドレスおよびビーム番号を付与して、第1〜第5のコーディネートパケット321〜325を生成する。
第1、第3、および第4のコーディネートパケット321、323、324の宛先は、第1の下位MAC層処理部132a(LMa)である。第2および第5のコーディネートパケット322、325の宛先は、第2の下位MAC層処理部132b(LMb)である。時空間コーディネータ部133は、第1、第3、および第4のコーディネートパケット321、323、324を第1の下位MAC層処理部132aへ出力し、第2および第5のコーディネートパケット322、325を第2の下位MAC層処理部132bへ出力する。
そして、図4の下段上側に示すように、第1の下位MAC層処理部132aは、入力された第1、第3、および第4のコーディネートパケット321、323、324から、順に、第1、第3、および第4の下位MACパケット331、333、334を生成する。
より具体的には、第1の下位MAC層処理部132aは、第1、第3、および第4のコーディネートパケット321、323、324の下位MACアドレスおよびビーム番号を、端末MACヘッダ・アドレスに付け替える。そして、第1の下位MAC層処理部132aは、付されていたビーム番号に対応するビームパターンを使用して、第1、第3、および第4の下位MACパケット331、333、334をそれぞれ第1のPHY層処理部131aから送信する。
また、図4の下段下側に示すように、第2の下位MAC層処理部132bは、入力された第2および第5のコーディネートパケット322、325から、順に、第2および第5の下位MACパケット332、335を生成する。
より具体的には、第2の下位MAC層処理部132bは、第2および第5の下位MACパケット332、335の下位MACアドレスおよびビーム番号を、端末MACヘッダ・アドレスに付け替える。そして、第2の下位MAC層処理部132bは、付されていたビーム番号に対応するビームパターンを使用して、第2および第5の下位MACパケット332、335をそれぞれ第2のPHY層処理部131bから送信する。
なお、時空間コーディネータ部133は、上述の通り、各下位MAC層処理部132がPHY層処理部131を使用して各端末140にビームを向けて通信を行うタイミングを制御する。
例えば、時空間コーディネータ部133は、第2のビームパターン160と第3のビームパターン160との組み合わせにおいて通信の干渉が発生していない、あるいは、発生していてもその干渉レベルが十分に低い、と判定したとする。この場合、図4の下段に示すように、時空間コーディネータ部133は、例えば、第2の端末140(STA4)との通信と第3の端末140(STA4)との通信とを、同時期に(空間分割で多重化して)行うことを決定する。
なお、時空間コーディネータ部133は、第1および第3のコーディネートパケット321、323のように、宛先の端末140を同一とする複数のパケットを連結し、プリアンブル等のオーバヘッドの低減を行うように、スケジューリングを行ってもよい。
<本実施の形態の効果>
以上説明したように、本実施の形態に係る無線通信装置130は、接続情報および干渉情報を取得し、これらの情報に基づいて、複数の指向性通信部のビームフォーミングのスケジューリングを行う。ここで、接続情報とは、指向性通信部毎に、当該指向性通信部が接続する端末140、および、当該端末140との通信に使用されるビームパターンを示す情報である。また、干渉情報とは、複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報である。
このような無線通信装置130は、ミリ波通信を採用する場合においても、ハンドオーバ時のオーバヘッドを削減した状態で複数の端末140との同時通信機会を増加させることができ、より多くの無線端末を収容(接続)すること(システム容量の増加)が可能となる。
また、本実施の形態に係る無線通信装置130は、上位MAC層と下位MAC層との間で複数の指向性通信部へのデータの振り分けを行う時空間コーディネータ部133を、無線通信装置130に配置している。これにより、無線通信装置130は、複数の指向性通信部間におけるハンドオーバを高速に処理することができるため、端末140の位置への追従が必要なミリ波通信において、スムーズなハンドオーバを実現することができる。
従来のマイクロ波帯での無線通信方式(例えば、無線LAN)では、電波が無指向性であり空間減衰も比較的小さいことから、電波の到達範囲(セル)が広く、ハンドオーバの処理においても時間的に余裕があった。ところが、ミリ波通信では、上述の通り、ビームフォーミングにより各端末140との通信を行う関係上、ハンドオーバの処理はできるだけ迅速に行われることが求められる。
この点、無線通信装置130は、データの振り分けを下位MAC層に近接して行うため、振り分けをAPコントローラ120側で行う場合に比べて、ハンドオーバの処理をより短時間で行うことができ、更に多くの端末140を収容(接続)することができる。
<本実施の形態の変形例>
なお、無線通信装置130が有する指向性通信部の数は、以上説明した実施の形態では2としたが、これに限定されない。無線通信装置130は、3つ以上の指向性通信部を備え、これらの指向性通信部について、データの振り分けやビームフォーミングのスケジューリングを行ってもよい。
3つ以上の指向性通信部を備える場合、無線通信装置130は、受信品質レベルが低下した端末140について、現在接続している指向性通信部以外の指向性通信部において当該端末からの干渉レベル(つまり当該端末からの受信レベル)が最も高いビームパターンを形成する指向性通信部を判定し、該当する指向性通信部を、当該端末140の接続切り替え先として決定してもよい。
また、接続情報および干渉情報を含む各種情報の具体的内容は、上述の例に限定されない。例えば、どのビームパターンの組み合わせで干渉が生じるかが予め分かっている場合、無線通信装置130は、かかる組み合わせを示す情報を、干渉情報として取得してもよい。
また、無線通信装置130に採用されるミリ波通信は、IEEE802.11ad規格以外であってもよい。例えば、無線通信装置130に採用されるミリ波通信は、WiGig、IEEE802.15.3c、Wireless HD(High Definition)、ECMA−387等の、指向性を有する他の各種無線通信とすることができる。また、同様に、ビームフォーミングプロトコルも、上述のSLSに限定されない。
また、無線通信装置130の構成の部分は、無線通信装置130の構成の他の部分と物理的に離隔して配置されていてもよい。例えば、時空間コーディネータ部133は、APコントローラ120に配置されていてもよい。この場合、各部分は、互いに通信を行うための通信回路を備える必要がある。
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定され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、各種の変更例また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。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
また、本開示は、ハードウェアを用いて構成してもよいし、ソフトウェアでも実現可能である。
また、上記実施の形態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また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、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、または、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。
更には、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の集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
なお、本開示は、無線通信装置において実行される通信制御方法として表現することが可能である。また、本開示は、かかる通信制御方法をコンピュータにより動作させるためのプログラムとして表現することも可能である。更に、本開示は、かかるプログラムをコンピュータによる読み取りが可能な状態で記録した記録媒体として表現することも可能である。すなわち、本開示は、装置、方法、プログラム、記録媒体のうち、いずれのカテゴリーにおいても表現可能である。
<本開示のまとめ>
本開示の無線通信装置は、それぞれ、ビームフォーミングにより少なくとも1つの無線端末と接続して無線通信を行う、複数の指向性通信部と、前記接続された少なくとも1つの無線端末に関する接続情報と、前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、前記複数の指向性通信部のビームフォーミングのスケジューリングを行う時空間コーディネータ部と、を有し、前記接続情報は、前記接続された少なくとも1つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも1つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、前記干渉情報は、前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む。
なお、上記無線通信装置において、前記時空間コーディネータ部は、前記接続情報に基づいて、前記無線通信装置が接続される上位層と前記複数の指向性通信部のそれぞれとの間でデータ転送を行ってもよい。
また、上記無線通信装置において、前記複数のビームパターンは、ビーム方向が異なるビームパターンを含んでもよい。
また、上記無線通信装置において、前記時空間コーディネータ部は、前記複数のビームパターンの組み合わせのうち、通信の干渉が発生しないビームパターンの組み合わせが存在する場合、前記通信の干渉が発生しないビームパターンの組み合わせを選択し、前記複数のビームパターンの組み合わせのうち、通信の干渉が発生する複数のビームパターンの組合せが存在する場合、前記通信の干渉が発生する複数のビームパターンの組合せ以外のビームパターンの組合せを選択してもよい。
また、上記無線通信装置において、前記各指向性通信部による隣接する通信エリアは、お互いに少なくとも一部が重複してもよい。
また、上記無線通信装置において、前記時空間コーディネータ部は、更に、前記各指向性通信部から送信される無線信号の前記無線端末における、前記ビームパターン毎の受信品質、および、前記接続された各無線端末から送信される無線信号の前記複数の指向性通信部における、前記ビームパターン毎の受信品質、のうち少なくとも1つを示す品質情報を取得し、前記時空間コーディネータ部は、得された前記品質情報から前記干渉情報を取得してもよい。
また、上記無線通信装置において、前記各指向性通信部は、前記少なくとも1つの無線端末に対するビームフォーミングトレーニングにおいて、前記品質情報を取得し、前記時空間コーディネータ部は、前記接続された指向性通信部、前記選択されたビームパターン、前記各無線端末の識別情報、および選択されていないビームパターンについての前記受信品質に関する情報を用いて、前記ビームフォーミングのスケジューリングまたは前記データ転送を行ってもよい。
また、上記無線通信装置において、前記時空間コーディネータ部は、前記品質情報に応じて前記各指向性通信部のビームパターンを切り替えて、前記複数の指向性通信部のうち、第1の指向性通信部に接続された前記少なくとも1つの無線端末の接続先を、前記複数の指向性通信部のうち、第2の指向性通信部に変更してもよい。
また、上記無線通信装置において、前記時空間コーディネータ部は、前記干渉情報に基づいて、前記各指向性通信部のビームパターンを切り替えて、前記複数の指向性通信部のうち、第1の指向性通信部に接続された前記少なくとも1つの無線端末の接続先を、前記複数の指向性通信部のうち、第2の指向性通信部に変更してもよい。
また、上記無線通信装置において、前記各指向性通信部は、前記ビームフォーミングを行う物理層処理部と、前記物理層処理部を使用して、前記無線端末との間でデータを送受信する下位MAC層処理部と、を有し、前記上位層は、上位MAC層の処理を行うコントローラ装置であり、前記時空間コーディネータ部は、前記コントローラ装置と前記下位MAC層処理部との間で、前記少なくとも1つの無線端末を宛先あるいは送信元とするデータの転送を行ってもよい。
本開示の通信制御方法は、複数の指向性通信部を備えた無線通信装置における通信制御方法であって、各指向性通信部に接続された少なくとも1つの無線端末に関する接続情報を取得するステップと、前記接続情報と前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行うステップと、を含み、前記接続情報は、前記接続された少なくとも1つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも1つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、前記干渉情報は、前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む。
本開示は、ミリ波通信を採用する場合においても、より多くの無線端末を収容(接続)することができる無線通信装置および通信制御方法として有用である。
100 通信システム
110 ルータ
120 APコントローラ
121 上位MAC層処理部
130 無線通信装置
131a 第1のPHY層処理部
131b 第2のPHY層処理部
132a 第1の下位MAC層処理部
132b 第2の下位MAC層処理部
133 時空間コーディネータ部
140 端末
150 有線網
210 コーディネートテーブル

Claims (11)

  1. それぞれ、ビームフォーミングにより少なくとも1つの無線端末と接続して無線通信を行う、複数の指向性通信部と、
    前記接続された少なくとも1つの無線端末に関する接続情報と、前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、前記複数の指向性通信部のビームフォーミングのスケジューリングを行う時空間コーディネータ部と、を有し、
    前記接続情報は、
    前記接続された少なくとも1つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも1つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、
    前記干渉情報は、
    前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む、
    無線通信装置。
  2. 前記時空間コーディネータ部は、
    前記接続情報に基づいて、前記無線通信装置が接続される上位層と前記複数の指向性通信部のそれぞれとの間でデータ転送を行う、
    請求項1に記載の無線通信装置。
  3. 前記複数のビームパターンは、
    ビーム方向が異なるビームパターンを含む、
    請求項1に記載の無線通信装置。
  4. 前記時空間コーディネータ部は、
    前記複数のビームパターンの組み合わせのうち、通信の干渉が発生しないビームパターンの組み合わせが存在する場合、前記通信の干渉が発生しないビームパターンの組み合わせを選択し、
    前記複数のビームパターンの組み合わせのうち、通信の干渉が発生する複数のビームパターンの組合せが存在する場合、前記通信の干渉が発生する複数のビームパターンの組合せ以外のビームパターンの組合せを選択する、
    請求項3に記載の無線通信装置。
  5. 前記各指向性通信部による隣接する通信エリアは、お互いに少なくとも一部が重複する、
    請求項3に記載の無線通信装置。
  6. 前記時空間コーディネータ部は、更に、
    前記各指向性通信部から送信される無線信号の前記無線端末における、前記ビームパターン毎の受信品質、および、前記接続された各無線端末から送信される無線信号の前記複数の指向性通信部における、前記ビームパターン毎の受信品質、のうち少なくとも1つを示す品質情報を取得し、
    前記時空間コーディネータ部は、
    取得された前記品質情報から前記干渉情報を取得する、
    請求項3に記載の無線通信装置。
  7. 前記各指向性通信部は、
    前記少なくとも1つの無線端末に対するビームフォーミングトレーニングにおいて、前記品質情報を取得し、
    前記時空間コーディネータ部は、
    前記接続された指向性通信部、前記選択されたビームパターン、前記各無線端末の識別情報、および選択されていないビームパターンについての前記受信品質に関する情報を用いて、前記ビームフォーミングのスケジューリングまたは前記データ転送を行う、
    請求項6に記載の無線通信装置。
  8. 前記時空間コーディネータ部は、
    前記品質情報に応じて前記各指向性通信部のビームパターンを切り替えて、前記複数の指向性通信部のうち、第1の指向性通信部に接続された前記少なくとも1つの無線端末の接続先を、前記複数の指向性通信部のうち、第2の指向性通信部に変更する、
    請求項6に記載の無線通信装置。
  9. 前記時空間コーディネータ部は、
    前記干渉情報に基づいて、前記各指向性通信部のビームパターンを切り替えて、前記複数の指向性通信部のうち、第1の指向性通信部に接続された前記少なくとも1つの無線端末の接続先を、前記複数の指向性通信部のうち、第2の指向性通信部に変更する、
    請求項6に記載の無線通信装置。
  10. 前記各指向性通信部は、
    前記ビームフォーミングを行う物理層処理部と、
    前記物理層処理部を使用して、前記無線端末との間でデータを送受信する下位MAC層処理部と、を有し、
    前記上位層は、上位MAC層の処理を行うコントローラ装置であり、
    前記時空間コーディネータ部は、
    前記コントローラ装置と前記下位MAC層処理部との間で、前記少なくとも1つの無線端末を宛先あるいは送信元とするデータの転送を行う、
    請求項2に記載の無線通信装置。
  11. 複数の指向性通信部を備えた無線通信装置における通信制御方法であって、
    各指向性通信部に接続された少なくとも1つの無線端末に関する接続情報を取得するステップと、
    前記接続情報と前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行うステップと、
    を含み、
    前記接続情報は、
    前記接続された少なくとも1つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも1つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、
    前記干渉情報は、
    前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む、
    通信制御方法。
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