JP6276068B2 - 無線通信装置及びビームフォーミング制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、無線通信装置及びビームフォーミング制御方法に関する。

主にマイクロ波、ミリ波帯において用いられる無線通信装置は、送信を司る送信機と受信を司る受信機を有して構成される。ミリ波帯の無線通信規格には、複数のアンテナを用いて信号の指向性を変えて送受信するビームフォーミング技術が制定されている、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、 Ｉｎｃ．）８０２．１１ａｄ規格がある。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄにて規定されているビームフォーミング技術の一例を以下に示す（特許文献１参照）。図９は、特許文献１に記載の無線装置の構成及び動作を説明する図である。

無線装置１は、送信部１ａ、第１の切替え部１ｂ、第１の受信部１ｃ、生成部１ｄ、第２の切替え部１ｅ、第２の受信部１ｆ、及び設定部１ｇを有する。図９の無線装置１の下側に示す（Ａ）、（Ｂ）は、送信部１ａの送信ビームパターンを示している。

無線装置１において、送信部１ａは、信号を無線送信し、第１の切替え部１ｂは、信号を無線送信する送信部１ａの送信ビームパターンを切り替える。例えば、第１の切替え部１ｂは、送信部１ａの送信ビームパターンを、図９の（Ａ）に示す送信ビームパターンａにする。次いで、第１の切替え部１ｂは、送信部１ａの送信ビームパターンを、送信ビームパターンｂに切り替える。同様に、第１の切替え部１ｂは、送信部１ａの送信ビームパターンを、送信ビームパターンｃ〜ｅの順に切り替える。すなわち、第１の切替え部１ｂは、送信部１ａの送信ビームパターンを、送信ビームパターンａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとなるように切り替える。

第１の受信部１ｃは、第１の切替え部１ｂが切り替えた送信ビームパターンのうち、受信品質の良い送信ビームパターンを受信装置から受信する。生成部１ｄは、第１の受信部１ｃが受信した送信ビームパターンの位相を回転した送信ビームパターンを生成する。例えば、送信ビームパターンｂが受信装置からフィードバックされ、第１の受信部１ｃは、送信ビームパターンｂを受信したとする。このビームパターンｂをベストセクター（ＢＳ）と言い、ビームパターンａ〜ｅの中で最も指向性の良いセクターと定義される。

図１０は、送信ビームパターンの切り替え機能を有する無線装置の構成例を示す図である。無線装置１０は、ｗ個のアンテナ１２ａ、１２ｂ、…、１２ｃ、移相器１３ａ、１３ｂ、…、１３ｃを有しており、それぞれのアンテナを含む各ブランチに移相器１３ａ〜１３ｃにより位相差を与えることによって、ビームパターンを切り替えている。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄでは、ベストセクターを選択後、更にビームパターンの微調整を行い更に最適なビームパターンを選択するＢＲＰ（Ｂｅａｍ Ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）というシーケンスが規定されている。ＢＲＰを行う場合、生成部１ｄは、図９の（Ｂ）に示すように、送信ビームパターンｂの位相を回転した、送信ビームパターンｂ１、ｂ２を生成する。

生成部１ｄは、例えば、第１の受信部１ｃが受信した送信ビームパターンｂと、その送信ビームパターンｂに隣接する送信ビームパターンａ、ｃとの間で、第１の受信部１ｃが受信した送信ビームパターンｂの位相を回転する。したがって、送信ビームパターンｂ１の位相は、送信ビームパターンｂ、ａの間にある。また、送信ビームパターンｂ２の位相は、送信ビームパターンｂ、ｃの間にある。

第２の切替え部１ｅは、送信部１ａの送信ビームパターンを、第１の受信部１ｃが受信した送信ビームパターンと、生成部１ｄが生成した送信ビームパターンとで切り替える。例えば、上記例に従えば、第２の切替え部１ｅは、図９の（Ｂ）に示すように、送信部１ａの送信ビームパターンを、送信ビームパターンｂ１、ｂ、ｂ２のそれぞれとなるように順次切り替える。

第２の受信部１ｆは、第２の切替え部１ｅが切り替えた送信ビームパターンのうち、受信品質の良い送信ビームパターンを受信装置から受信する。例えば、送信ビームパターンｂ２が受信装置からフィードバックされ、第２の受信部１ｆは、送信ビームパターンｂ２を受信したとする。このビームパターンｂ２がＢＲＰにより選択されたベストセクターであり、これはＢＲＰの前に選択されたビームパターンｂより受信品質は良く、更に良好な無線通信をすることができる。

特開２０１３−１７９４２３号公報

図９に示した従来例の構成の場合、ビームパターンを切り替えるために、第１及び第２の切替え部を持つため、回路規模が大きくなる課題がある。

本開示は、回路規模を増大させることなく短時間でビームパターンを切り替えることができる無線通信装置及びビームフォーミング制御方法を提供することを目的とする。

本開示は、複数系統の送信回路と受信回路の少なくとも一方を有し、送信と受信の少なくとも一方の指向性を形成するビームフォーミング機能を持つ無線通信装置であって、前記送信回路と受信回路の少なくとも一方の位相を切り替える位相切替え部と、前記位相切替え部による位相切り替えを制御する位相制御部と、指向性設定のための複数のトレーニングパケットを含むパケットを送受信する送受信部と、を備え、前記位相制御部は、前記複数のトレーニングパケットのうち連続するｍ（ｍは２以上の整数）個のトレーニングパケットにおいて同じ位相設定となるように、前記複数のトレーニングパケットにおける位相切り替えを制御し、前記送受信部は、前記位相切替え部によって切り替えられた位相に応じて、前記連続するｍ個のトレーニングパケット毎に異なるビームパターンで、前記複数のトレーニングパケットを送受信する、無線通信装置を提供する。

本開示は、複数系統の送信回路と受信回路の少なくとも一方を有し、送信と受信の少なくとも一方の指向性を形成するビームフォーミング機能を持つ、無線通信装置のビームフォーミング制御方法であって、前記送信回路と受信回路の少なくとも一方の位相を切り替え、指向性設定のための複数のトレーニングパケットを含むパケットを送受信し、前記複数のトレーニングパケットのうち連続するｍ（ｍは２以上の整数）個のトレーニングパケットにおいて同じ位相設定となるように、前記複数のトレーニングパケットにおける位相切り替えを制御し、切り替えられた位相に応じて、前記連続するｍ個のトレーニングパケット毎に異なるビームパターンで、前記複数のトレーニングパケットを送受信する、ビームフォーミング制御方法を提供する。

本開示によれば、回路規模を増大させることなく短時間でビームパターンを切り替えることができる。

本開示の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本実施形態の無線通信装置における送受信のビームパターンを示す図 ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄで規定されているパケット構造を示す図 本実施形態における送信機の位相切り替えタイミングを説明する図 本実施形態における受信機の位相切り替えタイミングを説明する図 本開示の実施の形態２に係る無線通信装置の送信回路の構成を示すブロック図 本開示の実施の形態３に係る無線通信装置の受信回路の構成を示すブロック図 （Ａ）、（Ｂ）は本開示の実施の形態４に係る無線通信装置の送信回路の構成を示すブロック図 特許文献１に記載の無線装置の構成及び動作を説明する図 送信ビームパターンの切り替え機能を有する無線装置の構成例を示す図

＜本開示の各実施形態の内容に至る経緯＞
ビームフォーミング技術を適用する無線通信装置では、送受信におけるビームパターンは、複数系統（複数のブランチ）の送受信回路における各ブランチの回路の位相を制御して各ブランチの指向性を切り替える。

ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄにて規格化されているＢＲＰによるビームパターン切り替えを想定する。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのＢＲＰでは、位相を切り替える時間が非常に短く、例えば６４シンボル期間以内（約３６ｎｓ以内）で切り替える必要がある。無線通信装置において、位相を切り替える移相器がアナログ回路で構成される場合、６４シンボル期間以内などの短時間の期間内に位相を切り替えることは非常に困難である。この場合は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのＢＲＰ規格のタイミングを満たすことが困難である。また、図９に示した従来例の構成では、ビームパターンの切り替えのために第１及び第２の切替え部を持つため、回路規模が大きくなる課題がある。

そこで、以下の実施形態では、ビームフォーミング技術を適用する無線通信装置において、回路規模を増大させることなく短時間でビームパターンを切り替えることができる無線通信装置及びビームフォーミング制御方法の例を示す。また、回路規模を増大させることなくＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのＢＲＰ規格のタイミングを満たすことができる無線通信装置及びビームフォーミング制御方法の例を示す。

＜本開示の実施形態＞
（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。図１では、無線通信装置の実施の形態１として、マイクロ波・ミリ波回路に対応した送受信機の構成の一例を示す。

無線通信装置１００は、送信部１０１、送信位相切替え部１０２、受信部１０３、受信位相切替え部１０４、位相・送受信制御部１０５を有する。本実施形態の構成例では、無線通信装置１００は、送信、受信の指向性を示すビームパターンを形成するための複数系統の回路の位相を切り替える位相切替え部として、送信位相切替え部１０２、受信位相切替え部１０４を有する。位相・送受信制御部１０５は、位相切り替えを制御する位相制御部、送信を制御する送信制御部、受信を制御する受信制御部の機能を実現する。

まず、無線通信装置１００の送信機の送信時の動作を説明する。無線通信装置１００において、送信部１０１は、信号を無線送信し、出力端に接続される図示しない複数系統のアンテナより無線信号として送出する。送信部１０１は、複数系統の送信回路として、複数の電力増幅器を有し、複数系統の無線周波数（ＲＦ）の信号を電力増幅してそれぞれアンテナへ出力する。

送信位相切替え部１０２は、入力端に接続される図示しない送信信号生成部より信号を入力し、送信部１０１より無線送信する信号の送信ビームパターンを切り替えるために、送信部１０１の複数系統（複数のブランチ）の信号に対して、各ブランチの位相を切り替える。送信位相切替え部１０２は、複数系統の送信回路として、複数の移相器と周波数変換回路とを有し、送信する信号を無線周波数に変換し、各ブランチの回路の位相を制御する。なお、送信部１０１に周波数変換回路を備える構成としてもよい。また、送信位相切替え部１０２による各ブランチの位相切り替えは、ＲＦ信号帯に限定されるものではなく、ベースバンド信号帯、ローカル信号帯など、他の周波数帯において行ってもよい。

図２は、本実施形態の無線通信装置における送受信のビームパターンを示す図である。図２において、（Ａ）はベストセクターを選択するために指向性の粗制御を行う際のビームパターン、（Ｂ）はＢＲＰシーケンスにおける指向性の微調整を行う際のビームパターンを示している。

例えば、送信位相切替え部１０２は、まず指向性を粗く制御しベストセクターを選択するために、送信部１０１の送信ビームパターンを、図２の（Ａ）に示すようにセクター単位でａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとなるように切り替える。受信部１０３は、切り替えた送信ビームパターンのうち、受信品質が良いベストセクター（これをＢＳ１とする）に関するビームパターン情報を、通信相手である受信側の無線通信装置から受信する。

そして、無線通信装置１００は、ＢＲＰシーケンスによって更に位相の微調整を行い、より良い受信品質となる送信ビームパターンを生成する。ＢＲＰシーケンスにおける指向性の微調整では、例えば、図２の（Ｂ）に示すようにセクター間において指向性を細かく切り替える。図示例では、ベストセクターがｄである場合、送信ビームパターンをｄ１、ｄ、ｄ２と切り替える。受信部１０３は、切り替えた送信ビームパターンのうち、受信品質が更に良好となる微調整後のビームパターン情報を、通信相手である受信側の無線通信装置から受信する。

次に、ＢＲＰシーケンスにおける本実施形態の無線通信装置１００の送信時の動作を説明する。ここでは、図１、図２、図３、図４を用いて、無線通信装置１００の送信機における送信時の位相設定及び送信制御動作を説明する。図３は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄで規定されているパケット構造を示す図である。図４は、本実施形態における送信機の位相切り替えタイミングを説明する図である。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄでは、図３に示すように、送受信されるパケットは、通常の通信で使用するＳＴＦ（Ｓｈｏｒｔ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｆｉｅｌｄ）、ＣＥ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）、Ｈｅａｄｅｒにて構成されるプリアンブルと、実際の伝送情報を含むデータ（Ｄａｔａ）と、その後にＢＲＰシーケンスにて使用するＡＧＣとＴＲＮ−Ｒ／Ｔとを有して構成される。

ＳＴＦは、受信機において受信信号のレベルが適切になるよう受信回路のゲインを調整するための既知の信号系列である。ＣＥは、通信チャネルのキャリア周波数ずれ及び変調周波数ずれ等を補正するためのトレーニング用の信号系列である。Ｈｅａｄｅｒは、各パケットのＩＤ情報等を含む信号系列である。

図４の（Ａ）は、通信データのパケットにおいて、ＢＲＰシーケンスのＡＧＣとＴＲＮ−Ｒ／Ｔの詳細構成を示したものである。ＢＲＰシーケンスは、ｋ（ｋ≧ｎ、ｎは２以上の整数）個の受信の利得設定値を決定するＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と、ｋ個の送受信のトレーニングを行い信号品質を観測するＴＲＮ−Ｒ／Ｔとを有して構成される。ＡＧＣフィールドとＴＲＮ−Ｒ／Ｔフィールドは、互いにｋ個で対になっている。ここで、ＡＧＣ１、ＡＧＣ２、…ＡＧＣｋ、ＴＲＮ１、ＴＲＮ２、…ＴＲＮｋの個々のフィールドをトレーニングパケット（ＢＲＰパケット）と定義する。よって、ＡＧＣフィールドとＴＲＮ−Ｒ／Ｔフィールドは、それぞれｋ個のトレーニングパケットを持つ。

指向性を粗く制御しベストセクターを選択する場合は、図２の（Ａ）に示すビームパターンａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅにおいて、それぞれ図３に示すパケットを送信する。このとき、パケット間の間隔は例えば１μｓか３μｓであり、ＢＲＰシーケンスの位相切り替えタイミングよりは充分に長い。

また、ＢＲＰシーケンスによって指向性を微調整する場合は、以下のような動作を行う。初めに、無線通信装置１００は、図４の（Ｂ）に示すように、ｋ個のＡＧＣフィールドで、ＡＧＣ１からＡＧＣｋまでビームパターンＴＸ１からＴＸｋを切り替えて信号を送信する。

受信側の無線通信装置では、受信信号の信号レベルが各ＡＧＣフィールドで異なるため、ＴＸ１からＴＸｋの各ビームパターンにおいて受信品質を測定する際に最適となるように、受信側の無線通信装置において最適な利得設定値を決定する。

次に、無線通信装置１００は、ｋ個のＡＧＣフィールドで送信したビームパターンと同じ信号を、ｋ個のＴＲＮ−Ｒ／ＴフィールドにおいてＴＲＮ１からＴＲＮｋまでビームパターンＴＸ１からＴＸｋを切り替えて送信する。受信側の無線通信装置では、ＴＸ１からＴＸｋのｋ個の送られてくるビームパターンに対して、先のｋ個のＡＧＣフィールドで決定した受信の利得設定値を用いてそれぞれ受信品質を観測する。そして、受信側の無線通信装置は、最も受信品質が良かったビームパターンに関するビームパターン情報を送信側の無線通信装置１００に伝える。

なお、ビームパターンＴＸ１〜ＴＸｋの指向性切り替えは、所定の規則に従って方向を離散的に切り替える、ランダムに方向を切り替える、連続的に順次方向を切り替えるなど、種々の方法を用いることができる。図４では表示を簡単にするため位相設定を階段状に示しているが、実際の位相は指向性切り替え方法に応じた値になる。

また、ＴＲＮ−Ｒ／Ｔフィールドは、図４の（Ａ）に示すように４個おきにＣＥが挿入されている。無線通信装置１００は、ＣＥの期間において、指向性を粗制御して決定したベストセクターのビームパターンＢＳ１で信号を送信し、受信側の無線通信装置ではチャネル推定を行う。なお、図４では表示を簡単にするためビームパターンＢＳ１の位相を固定値（初期設定値）のように示しているが、実際の位相はベストセクターの選択結果に応じた値となる。

ここで、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＡＧＣは６４シンボル×５（１シンボルは１／ｆ＿ｓ、ｆ＿ｓはサンプリング周波数で１．７６ＧＨｚ）のシンボル長であり、ＴＲＮ−Ｒ／Ｔは１２８シンボル×５のシンボル長である。各ＡＧＣでは、先頭の６４シンボル（約３６ｎｓ）の期間でビームパターンの切り替えを行い、残りの６４シンボル×４の期間で受信の利得設定値を決定する。このため、約３６ｎｓ以下の短時間で各ブランチの回路の位相の切り替えを完了する必要がある。

なお、ＡＧＣｋ、ＴＲＮｋの各トレーニングパケットにおいて、共にビームパターンＴＸｋにて送信を行う場合、図４の（Ｂ）に示すように、ＡＧＣｋ、ＴＲＮｋをそれぞれＴＸｋのトレーニングパケットとして称することもある。

例えば、ＴＸ１（ｋ＝１）のトレーニングパケット（ＡＧＣ１、ＴＲＮ１）において、３６ｎｓで位相の切り替えが完了することなく送信した場合、ＡＧＣ１では位相切り替え完了前に受信の利得を設定する動作が開始されることになる。この場合、ＡＧＣ１において本来設定すべき利得設定値とは異なる設定値を決定することがあり、ＴＲＮ１では本来設定すべき利得設定値とは異なる値を用いて受信品質の観測が開始される。このとき、ＴＸ１の位相設定と異なる状態で受信品質の観測を開始するため、本来のＴＸ１の位相設定での受信品質を観測できず、最も受信品質の良い位相設定を適切に選択することができなくなる。また、ＴＸ１からＴＸｋにおいて全て位相の切り替えが３６ｎｓ以内で完了しない場合は、ＴＲＮ１からＴＲＮｋで観測された受信品質は正確ではないため、適切なビームパターンを選択することができなくなる。特に、無線通信装置１００の送信位相切替え部１０２がアナログ回路で構成された場合、３６ｎｓの短い期間内に位相を切り替えることは非常に困難である。

そこで、本実施形態では、図４の（Ｄ）に示すように、位相・送受信制御部１０５によって位相制御を行い、送信位相切替え部１０２における各ブランチの回路の位相切り替えを制御する。これにより、上記の問題を解決することができる。

図４の（Ｃ）、（Ｄ）を用いて本実施形態の送信時の位相切り替え動作を詳しく説明する。図４において、（Ｃ）はＢＲＰシーケンスにおける一般的な位相切り替え方法、（Ｄ）は本実施形態の位相切り替え方法をそれぞれ示す。

一般的な位相切り替え方法では、図４の（Ｃ）に示すように、ＡＧＣ１〜ＡＧＣｋ及びＴＲＮ１〜ＴＲＮｋにおいて、ＴＸ１からＴＸｋまで全て位相設定を切り替える。これに対し、本実施形態では、図４の（Ｄ）に示すように、例えば連続するｍ＝２個のトレーニングパケットであるＴＸ１とＴＸ２、ＴＸ３とＴＸ４（ＡＧＣ１とＡＧＣ２、ＡＧＣ３とＡＧＣ４、及びＴＲＮ１とＴＲＮ２、ＴＲＮ３とＴＲＮ４）は同じ位相設定となるよう、位相・送受信制御部１０５により送信位相切替え部１０２を制御する。

ここで、ＴＸ１とＴＸ２の位相設定をＰＨ１、ＴＸ３とＴＸ４の位相設定をＰＨ２とする。ＴＸ１において位相設定ＰＨ１への位相の切り替えが６４シンボル（３６ｎｓ）の期間以内に完了しない場合、一般的な位相切り替え方法ではＰＨ１での受信品質の観測が不充分になる。

これに対し、本実施形態では、ＡＧＣ１の全ての期間（６４シンボル×５）とＡＧＣ２の最初の６４シンボルの期間とを合わせた時間（６４シンボル×６の期間）までにＰＨ１への位相切り替えが完了すれば良い。このため、一般的な位相切り替え方法と比べて、位相切り替えの猶予時間が６倍の長さになり、アナログ回路で送信位相切替え部１０２を構成した場合でも充分この猶予時間内に位相を切り替えることが容易となる。そして、位相設定ＰＨ１における受信品質の観測も問題なくできることになる。なお、上記例では、同じ位相設定とするトレーニングパケットの数をｍ＝２としたが、特にｍ＝２に限定する必要はなく、例えばｍ＝３でも良い。ｍ＝３の場合、位相切り替えの猶予時間は一般的な位相切り替え方法に対し１３倍の長さとなる。

また、一般的な位相切り替え方法において、例えば、ＴＸ１（ｋ＝１）のトレーニングパケットにおいて３６ｎｓで位相の切り替えが完了する前に送信を行い、ＴＲＮ１において位相切り替え完了前に受信品質の観測が開始された場合を想定する。ここで、例えばＴＸ１からＴＸｋのビームパターンに対して、位相切り替えが完了していないＴＸ１のビームパターンが最も受信品質が良くなった場合、ビームパターンＴＸ１を実際の無線通信で使用するように指向性設定される。このとき、実際の無線通信では位相切り替えが未完了の状態ではなくｋ＝１の位相設定で通信が行われる。このため、受信品質がＢＲＰシーケンスの状態と異なり、最悪の場合では通信が成立しない（データの送受信ができない）ことが起こり得る。

そこで、本実施形態では、図４の（Ｄ）に示すように、位相・送受信制御部１０５によって送信制御を行い、送信部１０１における送信動作のオンオフを制御する。これにより、上記の問題を解決することができる。

図４の（Ｃ）、（Ｄ）を用いて本実施形態の送信動作を説明する。図４において、（Ｃ）はＢＲＰシーケンスにおける一般的な送信制御方法、（Ｄ）は本実施形態の送信制御方法をそれぞれ示す。

一般的な位相切り替え方法では、図４の（Ｃ）に示すように、ＢＲＰシーケンスの期間は送信部１０１の送信回路は常にオンの状態である。これに対し、本実施形態では、図４の（Ｄ）に示すように、例えば連続するｍ＝２個のトレーニングパケットに対応するＴＸ１とＴＸ２、ＴＸ３とＴＸ４にて同じ位相設定の場合は、ｍ番目のＴＸ２とＴＸ４の期間だけ送信部１０１の送信回路がオンになるよう、位相・送受信制御部１０５により送信部１０１を制御する。なお、ｍ≧３の場合は、少なくとも１番目のＴＸ１、ＴＸ４の期間において送信動作をオフとし、他の期間は送信動作をオンとしても良い。

本実施形態の送信制御により、１番目のＴＸ１、ＴＸ３の期間のようにＴＲＮ１、ＴＲＮ３にて位相切り替えが完了しない状態となる場合であっても、無線通信装置１００は位相切り替えが未完了の状態で位相設定された信号を送信することを抑止できる。このため、受信側の無線通信装置では、ＴＸ１、ＴＸ３の期間のいずれかのビームパターンが受信品質が最も良いと誤判定することを抑止できる。よって、位相の切り替えが完了しているＴＸ２、ＴＸ４のように、ｍ番目のトレーニングパケットにおける信号のいずれかが受信品質が最も良い信号として選択されるようにすることができる。

ここまでは無線通信装置１００の送信時における位相の切り替え方法について説明したが、受信時においても同様の効果を得ることができる。無線通信装置１００の受信機の受信時の動作を図１、図２を用いて説明する。

無線通信装置１００において、受信部１０３は、入力端に接続される図示しない複数系統のアンテナより信号を無線受信する。受信部１０３は、複数系統の受信回路として、複数の増幅器を有し、複数系統の無線周波数の信号を増幅する。

受信位相切替え部１０４は、受信部１０３にて無線受信する信号の受信ビームパターンを切り替えるために、受信部１０３の複数系統（複数のブランチ）の信号に対して、各ブランチの位相を切り替える。受信位相切替え部１０４は、複数系統の受信回路として、複数の移相器と周波数変換回路とを有し、各ブランチの回路の位相を制御し、受信した信号を無線周波数からベースバンド周波数に変換する。なお、受信部１０３に周波数変換回路を備える構成としてもよい。また、受信位相切替え部１０４による各ブランチの位相切り替えは、ＲＦ信号帯に限定されるものではなく、ベースバンド信号帯、ローカル信号帯など、他の周波数帯において行ってもよい。受信部１０３及び受信位相切替え部１０４を経て受信した信号は、出力端に接続される図示しない受信信号処理部に出力され、信号の復号等が行われて受信データが再生される。

例えば、受信位相切替え部１０４は、まず指向性を粗く制御しベストセクターを選択するために、受信部１０３の受信ビームパターンを、図２の（Ａ）に示すようにセクター単位でａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとなるように切り替える。受信部１０３は、切り替えた受信ビームパターンのうち、受信品質が良いベストセクター（これをＢＳ２とする）に関するビームパターン情報を、通信相手である送信側の無線通信装置へ送信する。

そして、無線通信装置１００は、ＢＲＰシーケンスによって更に位相の微調整を行い、より良い受信品質となる受信ビームパターンを生成する。ＢＲＰシーケンスにおける指向性の微調整では、例えば、図２の（Ｂ）に示すようにセクター間において指向性を細かく切り替える。図示例では、ベストセクターがｄである場合、受信ビームパターンをｄ１、ｄ、ｄ２と切り替える。受信部１０３は、切り替えた受信ビームパターンのうち、受信品質が更に良好となる微調整後のビームパターン情報を、通信相手である送信側の無線通信装置へ送信する。

次に、ＢＲＰシーケンスにおける本実施形態の無線通信装置１００の受信時の動作を説明する。ここでは、図１、図２、図５を用いて、無線通信装置１００の受信機における受信時の位相設定及び受信制御動作を説明する。図５は、本実施形態における受信機の位相切り替えタイミングを説明する図である。

図５の（Ａ）は図４の（Ａ）と同じＢＲＰシーケンスを示している。初めに、無線通信装置１００は、図５の（Ｂ）に示すように、ｋ個のＡＧＣフィールドで、ＡＧＣ１からＡＧＣｋまでビームパターンＲＸ１からＲＸｋを切り替えて信号を受信する。また、無線通信装置１００は、ＲＸ１からＲＸｋの各ビームパターンにおいて受信品質を測定する際に最適となるように、受信部１０３において最適な利得設定値を決定する。

次に、無線通信装置１００は、ｋ個のＴＲＮ−Ｒ／ＴフィールドにおいてＴＲＮ１からＴＲＮｋまでビームパターンＲＸ１からＲＸｋを切り替えて受信し、先のｋ個のＡＧＣフィールドで決定した受信の利得設定値を用いてそれぞれ受信品質を観測する。そして、無線通信装置１００は、最も受信品質が良かったビームパターンに関するビームパターン情報を送信側の無線通信装置に伝える。

なお、ビームパターンＲＸ１〜ＲＸｋの指向性切り替えは、所定の規則に従って方向を離散的に切り替える、ランダムに方向を切り替える、連続的に順次方向を切り替えるなど、種々の方法を用いることができる。図５では表示を簡単にするため位相設定を階段状に示しているが、実際の位相は指向性切り替え方法に応じた値になる。

また、無線通信装置１００は、ＣＥの期間において、指向性を粗制御して決定したベストセクターのビームパターンＢＳ２で信号を受信し、チャネル推定を行う。なお、図５では表示を簡単にするためビームパターンＢＳ２の位相を固定値（初期設定値）のように示しているが、実際の位相はベストセクターの選択結果に応じた値となる。

受信の場合でも送信と同様に、各ＡＧＣでは、先頭の６４シンボル（約３６ｎｓ）の期間でビームパターンの切り替えを行い、残りの６４シンボル×４の期間で受信の利得設定値を決定する。このため、約３６ｎｓ以下の短時間で各ブランチの回路の位相の切り替えを完了する必要がある。

なお、ＡＧＣｋ、ＴＲＮｋの各トレーニングパケットにおいて、共にビームパターンＲＸｋにて受信を行う場合、図５の（Ｂ）に示すように、ＡＧＣｋ、ＴＲＮｋをそれぞれＲＸｋのトレーニングパケットとして称することもある。

例えば、ＲＸ１（ｋ＝１）のトレーニングパケット（ＡＧＣ１、ＴＲＮ１）において、３６ｎｓで位相の切り替えが完了することなく受信した場合、ＡＧＣ１では位相切り替え完了前に受信の利得を設定する動作が開始されることになる。この場合、ＡＧＣ１において本来とは異なる設定値を決定することがあり、ＴＲＮ１では本来設定すべき利得設定値とは異なる値を用いて受信品質の観測が開始される。このとき、ＲＸ１の位相設定と異なる状態で受信品質の観測を開始するため、本来のＲＸ１の位相設定での受信品質を観測できず、最も受信品質の良い位相設定を適切に選択することができなくなる。また、ＲＸ１からＲＸｋにおいて全て位相の切り替えが３６ｎｓ以内で完了しない場合は、ＴＲＮ１からＴＲＮｋで観測された受信品質は正確ではないため、適切なビームパターンを選択することができなくなる。特に、無線通信装置１００の受信位相切替え部１０４がアナログ回路で構成された場合、３６ｎｓの短い期間内に位相を切り替えることは非常に困難である。

そこで、本実施形態では、図５の（Ｃ）に示すように、位相・送受信制御部１０５によって位相制御を行い、受信位相切替え部１０４における各ブランチの回路の位相切り替えを制御する。これにより、上記の問題を解決することができる。

図５の（Ｃ）を用いて本実施形態の受信時の位相切り替え動作を詳しく説明する。図５の（Ｃ）に示すように、送信時と同様に、例えば連続するｍ＝２個のトレーニングパケットであるＲＸ１とＲＸ２、ＲＸ３とＲＸ４（ＡＧＣ１とＡＧＣ２、ＡＧＣ３とＡＧＣ４、及びＴＲＮ１とＴＲＮ２、ＴＲＮ３とＴＲＮ４）は同じ位相設定となるよう、位相・送受信制御部１０５により受信位相切替え部１０４を制御する。ここで、ＲＸ１とＲＸ２の位相設定をＰＨ３、ＲＸ３とＲＸ４の位相設定をＰＨ４とする。

本実施形態では、ＲＸ１において位相設定ＰＨ３への位相の切り替えが６４シンボル以内に完了しない場合でも、ＡＧＣ１の全ての期間（６４シンボル×５）とＡＧＣ２の最初の６４シンボルの期間とを合わせた時間（６４シンボル×６の期間）までにＰＨ３への位相切り替えが完了すれば良い。このため、一般的な位相切り替え方法と比べて、位相切り替えの猶予時間が６倍の長さになり、アナログ回路で受信位相切替え部１０４を構成した場合でも充分この猶予時間内に位相を切り替えることが容易となる。そして、位相設定ＰＨ３における受信品質の観測も問題なくできることになる。なお、上記例では、同じ位相設定とするトレーニングパケットの数をｍ＝２としたが、特にｍ＝２に限定する必要はなく、例えばｍ＝３でも良い。ｍ＝３の場合、位相切り替えの猶予時間は一般的な位相切り替え方法に対し１３倍の長さとなる。

また、図５の（Ｃ）に示すように、受信時の場合も送信時と同様に、位相・送受信制御部１０５によって受信制御を行い、受信部１０３における受信動作のオンオフを制御する。例えば連続するｍ＝２個のトレーニングパケットに対応するＲＸ１とＲＸ２、ＲＸ３とＲＸ４にて同じ位相設定の場合は、ｍ番目のＲＸ２とＲＸ４の期間だけ受信部１０３の受信回路がオンになるよう、位相・送受信制御部１０５により受信部１０３を制御する。なお、ｍ≧３の場合は、少なくとも１番目のＲＸ１、ＲＸ４の期間において受信動作をオフとし、他の期間は受信動作をオンとしても良い。

本実施形態の受信制御により、１番目のＲＸ１、ＲＸ３の期間のようにＴＲＮ１、ＴＲＮ３にて位相切り替えが完了しない状態となる場合であっても、無線通信装置１００は位相切り替えが未完了の状態で信号を受信することを抑止できる。このため、無線通信装置１００は、ＲＸ１、ＲＸ３の期間のいずれかのビームパターンが受信品質が最も良いと誤判定することを抑止できる。よって、位相の切り替えが完了しているＲＸ２、ＲＸ４のように、ｍ番目のトレーニングパケットにおける信号のいずれかが受信品質が最も良い信号として選択されるようにすることができる。

（実施の形態２）
図６は、本開示の実施の形態２に係る無線通信装置の送信回路の構成を示すブロック図である。図６では、無線通信装置の実施の形態２として、送信機の送信回路の具体的な構成例を示す。

送信回路２００は、ミキサ２０４、可変利得アンプ２０５、ＰＬＬ２０６、移相器２０３、２１３、…、２２３、電力増幅器（ＰＡ）２０２、２１２、…、２２２を有して構成される。ここで、ミキサ２０４、可変利得アンプ２０５、ＰＬＬ２０６、移相器２０３〜２２３を含む部分が図１の送信位相切替え部１０２として機能し、電力増幅器２０２〜２２２を含む部分が図１の送信部１０１として機能する。

送信回路２００において、入力端子２０７に入力された送信信号のベースバンド信号は、ベースバンドの可変利得アンプ２０５にて適切なゲインで増幅され、周波数変換器の一例であるミキサ２０４に入力される。また、局部発振器の一例であるＰＬＬ２０６にて発生したローカル信号がミキサ２０４に入力される。ミキサ２０４では、ベースバンド信号とローカル信号とがミキシングされて高周波帯に周波数変換され、ＲＦ信号が得られる。ミキサ２０４は、入力端に可変利得アンプ２０５とＰＬＬ２０６とが接続され、出力端に複数の移相器２０３〜２２３が並列接続されている。

そして、ＲＦ信号はｊ個（ｊは２以上の整数）のブランチに分割され、ｊ個の各ブランチの位相を変えるｊ個の移相器２０３、２１３、…、２２３に入力されてそれぞれ位相が設定される。本実施形態では、移相器２０３〜２２３がＲＦ信号帯にて複数系統の送信回路の位相を切り替える構成である。その後、ＲＦ信号はｊ個の電力増幅器２０２、２１２、…、２２２にて電力増幅され、ｊ個の出力端子２０１、２１１、…、２２１を介して図示しないアンテナから無線送信される。

送信回路２００では、移相器２０３、２１３、…、２２３の位相を適切な値に可変し、それぞれアンテナから無線送信された信号を空間で合成することにより、所望の指向性を持つビームパターンを生成できる。このとき、位相・送受信制御部１０５は、図４の（Ｄ）で説明したように、移相器２０３〜２２３の位相設定、及び電力増幅器２０２〜２２２のオン／オフ動作を制御する。

なお、上記例では、位相・送受信制御部１０５は、電力増幅器２０２〜２２２のオン／オフ動作を制御するとしたが、この構成に限らず、電力増幅器の全体をオン／オフ制御するのではなく電力増幅器の一部、例えば出力段のみまたは入力段のみをオン／オフ制御し、オフとしたときにアンテナから信号が送信されなければ同等の効果が得られることは言うまでもない。また、移相器２０３〜２２３の位相を切り替える部分以外の全体をオン／オフ制御しても良い。

（実施の形態３）
図７は、本開示の実施の形態３に係る無線通信装置の受信回路の構成を示すブロック図である。図７では、無線通信装置の実施の形態３として、受信機の受信回路の具体的な構成例を示す。

受信回路２５０は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２５２、２６２、…、２７２、移相器２５３、２６３、…、２７３、ミキサ２５４、可変利得アンプ２５５、ＰＬＬ２５６を有して構成される。ここで、低雑音増幅器２５２〜２７２を含む部分が図１の受信部１０３として機能し、移相器２５３〜２７３、ミキサ２５４、ＰＬＬ２５６、可変利得アンプ２５５を含む部分が図１の受信位相切替え部１０４として機能する。

受信回路２５０において、図示しないｈ（ｈは２以上の整数）個のアンテナを介して入力端子２５１、２６１、…、２７１に入力された受信信号のＲＦ信号は、ｈ個の各ブランチの低雑音増幅器２５２、２６２、…、２７２にて増幅され、ｈ個の各ブランチの位相を変える移相器２５３、２６３、…、２７３に入力される。移相器２５３、２６３、…、２７３では、各ブランチの位相が適切な値に設定され、それぞれのＲＦ信号が合成されてミキサ２５４に入力される。本実施形態では、移相器２５３〜２７３がＲＦ信号帯にて複数系統の受信回路の位相を切り替える構成である。

そして、ＰＬＬ２５６にて発生したローカル信号がミキサ２５４に入力され、ミキサ２５４では、ＲＦ信号とローカル信号とがミキシングされてベースバンド帯に周波数変換され、ベースバンド信号が得られる。その後、ベースバンド信号はベースバンドの可変利得アンプ２５５にて適切なゲインで増幅され、出力端子２５７から出力される。

受信回路２５０では、移相器２５３、２６３、…、２７３の位相を適切な値に可変し、それぞれアンテナから受信された信号を合成することにより、所望の指向性を持つビームパターンを生成できる。このとき、低雑音増幅器２５２〜２７２及び可変利得アンプ２５５のゲインを適切に変更し、受信品質を測定する際に最適となるように適切な利得設定値を決定する。また、位相・送受信制御部１０５は、図５の（Ｄ）で説明したように、移相器２５３〜２７３の位相設定、及び低雑音増幅器２５２〜２７２のオン／オフ動作を制御する。

なお、上記例では、位相・送受信制御部１０５は、低雑音増幅器２５２〜２７２のオン／オフ動作を制御するとしたが、この構成に限らず、低雑音増幅器の全体をオン／オフ制御するのではなく低雑音増幅器の一部、例えば出力段のみまたは入力段のみをオン／オフ制御し、オフとしたときに出力端子２５７から信号が出力されなければ同等の効果が得られることは言うまでもない。また、移相器２５３〜２７３の位相を切り替える部分以外の全体をオン／オフ制御しても良い。

（実施の形態４）
図８は、本開示の実施の形態４に係る無線通信装置の送信回路の構成を示すブロック図である。図８では、無線通信装置の実施の形態４として、送信機の送信回路の構成の変形例を示す。図８（Ａ）は第１変形例を、図８（Ｂ）は第２変形例をそれぞれ示す。

図６に示した実施の形態２の送信回路では、位相を切り替える移相器はＲＦ信号帯にて動作するものであるが、この構成に限定されない。

図８（Ａ）に示す第１変形例の送信回路３００は、可変利得アンプ３０５、ＰＬＬ３０６、移相器３０３、３１３、…、３２３、ミキサ３０４、３１４、…、３２４、電力増幅器（ＰＡ）３０２、３１２、…、３２２を有して構成される。

送信回路３００において、入力端子３０７に入力されたベースバンド信号は、ベースバンドの可変利得アンプ３０５にて適切なゲインで増幅され、ｊ個（ｊは２以上の整数）のブランチに分割され、ミキサ３０４、３１４、…、３２４に入力される。また、ＰＬＬ３０５にて発生したローカル信号がｊ個に分割され、ｊ個の各ブランチの位相を変えるｊ個の移相器３０３、３１３、…、３２３に入力され、それぞれ位相が設定される。第１変形例では、移相器３０３〜３２３がローカル信号帯にて複数系統の送信回路の位相を切り替える構成である。

このとき、位相・送受信制御部１０５は、図４の（Ｄ）で説明したように、移相器３０３〜３２３の位相設定を制御する。そして、各ブランチのローカル信号がミキサ３０４、３１４、…、３２４に入力され、ミキサ３０４、３１４、…、３２４にてｊ個の各ブランチのベースバンド信号とローカル信号とがミキシングされて高周波帯に周波数変換され、ＲＦ信号が得られる。ｊ個のＲＦ信号は電力増幅器３０２、３１２、…、３２２にて電力増幅され、ｊ個の出力端子３０１、３１１、…、３２１を介して図示しないアンテナから無線送信される。

図８（Ｂ）に示す第２変形例の送信回路３１０は、可変利得アンプ４０５、４１５、…、４２５、ＰＬＬ４０６、移相器４０３、４１３、…、４２３、ミキサ４０４、４１４、…、４２４、電力増幅器（ＰＡ）４０２、４１２、…、４２２を有して構成される。

送信回路３１０において、入力端子４０７、４１７、…、４２７に入力されたｊ（ｊは２以上の整数）個の各ブランチのベースバンド信号は、ベースバンドの可変利得アンプ４０５、４１５、…、４２５にてそれぞれ適切なゲインで増幅され、ｊ個の各ブランチの位相を変えるｊ個の移相器４０３、４１３、…、４２３に入力される。

移相器４０３、４１３、…、４２３では、ｊ個の各ブランチの位相が適切な値に設定され、ミキサ４０４、４１４、…、４２４に入力される。第２変形例では、移相器４０３〜４２３がベースバンド信号帯にて複数系統の送信回路の位相を切り替える構成である。

このとき、位相・送受信制御部１０５は、図４の（Ｄ）で説明したように、移相器４０３〜４２３の位相設定を制御する。また、ＰＬＬ４０６にて発生したローカル信号がｊ個に分割されてミキサ４０４、４１４、…、４２４に入力され、各ブランチのベースバンド信号とローカル信号とがミキシングされて高周波帯に周波数変換され、ＲＦ信号が得られる。ｊ個のＲＦ信号は電力増幅器４０２、４１２、…、４２２にて電力増幅され、ｊ個の出力端子４０１、４１１、…、４２１を介して図示しないアンテナから無線送信される。

上記の第１変形例、第２変形例の構成においても、実施の形態２の送信回路２００と同等の効果が得られる。

なお、図７に示した実施の形態３の受信回路では、位相を切り替える移相器はＲＦ信号帯にて動作するものであるが、この構成に限定されない。上述した送信回路の変形例と同様に、受信回路において、ローカル信号帯、ベースバンド信号帯に移相器を設ける構成としても、同等の効果が得られる。

以上説明した本実施形態は、主にマイクロ波、ミリ波帯で用いられる無線通信装置の送信機、受信機において、複数系統（複数のブランチ）の送信回路、受信回路の各ブランチの回路の位相を制御してその指向性を切り替えるビームフォーミング機能に用いられる。本実施形態では、連続するｍ＝２以上のトレーニングパケット（ＢＲＰパケット）において同じ位相設定となるように、送信回路、受信回路の移相器を制御する。これにより、回路規模を増大させることなく、短時間でビームパターンを切り替える高速ビームフォーミング制御が可能となる。したがって、例えばミリ波帯においては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのＢＲＰ規格を満たすことが可能な送信機、受信機、送受信機、並びにこれらのいずれかを含む無線通信装置を提供できる。

＜開示の一態様の概要＞
本開示に係る実施形態の種々の態様として、以下のものが含まれる。

本開示の無線通信装置は、複数系統の送信回路と受信回路の少なくとも一方を有し、送信と受信の少なくとも一方の指向性を形成するビームフォーミング機能を持つ無線通信装置であって、前記送信回路と受信回路の少なくとも一方の位相を切り替える位相切替え部と、前記位相切替え部による位相切り替えを制御する位相制御部と、を備え、前記位相切替え部が指向性設定のための複数のトレーニングパケットにおいて位相切り替えを行う場合に、前記位相制御部は、連続するｍ（ｍは２以上の整数）個のトレーニングパケットにおいて同じ位相設定となるように、前記トレーニングパケットにおける位相切り替えを制御する。

また、上記の記載の無線通信装置であって、複数系統の送信回路を有し、前記位相切替え部として、前記複数系統の送信回路の位相を切り替える送信位相切替え部を有し、前記複数系統の送信回路による送信を制御する送信制御部を備え、前記送信位相切替え部が前記複数のトレーニングパケットにおいて位相切り替えを行う場合に、前記送信制御部は、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて送信をオフとする、ものであってもよい。

また、上記の記載の無線通信装置であって、複数系統の受信回路を有し、前記位相切替え部として、前記複数系統の受信回路の位相を切り替える受信位相切替え部を有し、前記複数系統の受信回路による受信を制御する受信制御部を備え、前記受信位相切替え部が前記複数のトレーニングパケットにおいて位相切り替えを行う場合に、前記受信制御部は、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて受信をオフとする、ものであってもよい。

また、上記の記載の無線通信装置であって、前記位相切替え部は、ＲＦ信号帯、ローカル信号帯、ベースバンド信号帯のうちのいずれかにおいて複数系統の回路の位相を切り替える、ものであってもよい。

本開示の送信機は、複数系統の送信回路を有し、送信の指向性を形成するビームフォーミング機能を持つ送信機であって、送信信号のベースバンド信号をＲＦ信号に周波数変換する周波数変換器と、前記周波数変換器に並列接続され、それぞれの系統の回路の位相を切り替える複数の移相器と、前記複数の移相器の位相切り替えを制御する送信位相制御部と、前記複数系統の送信回路による送信を制御する送信制御部と、を備え、前記複数の移相器により指向性設定のための複数のトレーニングパケットにおいて位相切り替えを行う場合に、前記送信位相制御部は、連続するｍ（ｍは２以上の整数）個のトレーニングパケットにおいて同じ位相設定となるように、前記トレーニングパケットにおける位相切り替えを制御し、前記送信制御部は、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて送信をオフとする。

本開示の受信機は、複数系統の受信回路を有し、受信の指向性を形成するビームフォーミング機能を持つ受信機であって、受信信号のＲＦ信号をベースバンド信号に周波数変換する周波数変換器と、前記周波数変換器に並列接続され、それぞれの系統の回路の位相を切り替える複数の移相器と、前記複数の移相器の位相切り替えを制御する受信位相制御部と、前記複数系統の受信回路による受信を制御する受信制御部と、を備え、前記複数の移相器により指向性設定のための複数のトレーニングパケットにおいて位相切り替えを行う場合に、前記受信位相制御部は、連続するｍ（ｍは２以上の整数）個のトレーニングパケットにおいて同じ位相設定となるように、前記トレーニングパケットにおける位相切り替えを制御し、前記受信制御部は、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて受信をオフとする。

本開示のビームフォーミング制御方法は、複数系統の送信回路と受信回路の少なくとも一方を有し、送信と受信の少なくとも一方の指向性を形成するビームフォーミング機能を持つ、無線通信装置のビームフォーミング制御方法であって、指向性設定のための複数のトレーニングパケットにおいて前記送信回路と受信回路の少なくとも一方の位相切り替えを行う場合、連続するｍ（ｍは２以上の整数）個のトレーニングパケットにおいて同じ位相設定となるように、前記トレーニングパケットにおける位相切り替えを制御する。

また、上記のビームフォーミング制御方法であって、前記無線通信装置が複数系統の送信回路を有し、前記複数のトレーニングパケットにおいて前記複数系統の送信回路の位相切り替えを行う場合、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて、前記複数系統の送信回路による送信をオフとする、ものであってもよい。

また、上記のビームフォーミング制御方法であって、前記無線通信装置が複数系統の受信回路を有し、前記複数のトレーニングパケットにおいて前記複数系統の受信回路の位相切り替えを行う場合、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて、前記複数系統の受信回路による受信をオフとする、ものであってもよい。

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良い。

上記各実施形態では、本開示を、ハードウェアを用いて構成する場合を例にとって説明したが、本開示はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現可能である。

また、上記各実施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）、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える。

なお、本開示は、無線通信装置の送信機、受信機において実行されるビームフォーミング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、ビームフォーミング制御方法を実行する機能を有する装置としてのビームフォーミング制御装置、あるいはビームフォーミング制御方法またはビームフォーミング制御装置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。すなわち、本開示は、装置、方法及びプログラムのうちいずれのカテゴリーにおいても表現可能である。

本開示は、回路規模を増大させることなく短時間でビームパターンを切り替えることができる効果を有し、例えばマイクロ波、ミリ波帯において用いられる無線通信装置及びビームフォーミング制御方法等として有用である。

１００ 無線通信装置
１０１ 送信部
１０２ 送信位相切替え部
１０３ 受信部
１０４ 受信位相切替え部
１０５ 位相・送受信制御部
２００ 送信回路
２０２、２１２、２２２ 電力増幅器
２０３、２１３、２２３ 移相器
２０４ ミキサ
２０５可変利得アンプ
２０６ ＰＬＬ
２５０ 受信回路
２５２、２６２、２７２ 低雑音増幅器
２５３、２６３、２７３ 移相器
２５４ ミキサ
２５５ 可変利得アンプ
２５６ ＰＬＬ
３００ 送信回路
３０２、３１２、３２２ 電力増幅器
３０３、３１３、３２３ 移相器
３０４、３１４、３２４ ミキサ
３０５ 可変利得アンプ
３０６ ＰＬＬ
３１０ 送信回路
４０５、４１５、４２５ 可変利得アンプ
４０６ ＰＬＬ
４０３、４１３、４２３ 移相器
４０４、４１４、４２４ ミキサ
４０２、４１２、４２２ 電力増幅器

Claims (9)

1. 複数系統の送信回路と受信回路の少なくとも一方を有し、送信と受信の少なくとも一方の指向性を形成するビームフォーミング機能を持つ無線通信装置であって、
   前記送信回路と受信回路の少なくとも一方の位相を切り替える位相切替え部と、
   前記位相切替え部による位相切り替えを制御する位相制御部と、
   指向性設定のための複数のトレーニングパケットを含むパケットを送受信する送受信部と、を備え、
   前記位相制御部は、前記複数のトレーニングパケットのうち連続するｍ（ｍは２以上の整数）個のトレーニングパケットにおいて同じ位相設定となるように、前記複数のトレーニングパケットにおける位相切り替えを制御し、
   前記送受信部は、前記位相切替え部によって切り替えられた位相に応じて、前記連続するｍ個のトレーニングパケット毎に異なるビームパターンで、前記複数のトレーニングパケットを送受信する、無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   複数系統の送信回路を有し、
   前記位相切替え部として、前記複数系統の送信回路の位相を切り替える送信位相切替え部を有し、
   前記複数系統の送信回路による送信を制御する送信制御部を備え、
   前記送信位相切替え部が前記複数のトレーニングパケットにおいて位相切り替えを行う場合に、
   前記送信制御部は、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて送信をオフとする、無線通信装置。
3. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   複数系統の受信回路を有し、
   前記位相切替え部として、前記複数系統の受信回路の位相を切り替える受信位相切替え部を有し、
   前記複数系統の受信回路による受信を制御する受信制御部を備え、
   前記受信位相切替え部が前記複数のトレーニングパケットにおいて位相切り替えを行う場合に、
   前記受信制御部は、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて受信をオフとする、無線通信装置。
4. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   前記位相切替え部は、ＲＦ信号帯、ローカル信号帯、ベースバンド信号帯のうちのいずれかにおいて複数系統の回路の位相を切り替える、無線通信装置。
5. 複数系統の送信回路を有し、送信の指向性を形成するビームフォーミング機能を持つ送信機であって、
   送信信号のベースバンド信号をＲＦ信号に周波数変換する周波数変換器と、
   前記周波数変換器に並列接続され、それぞれの系統の回路の位相を切り替える複数の移相器と、
   前記複数の移相器の位相切り替えを制御する送信位相制御部と、
   前記複数系統の送信回路による送信を制御する送信制御部と、
   指向性設定のための複数のトレーニングパケットを含むパケットを送信する送信部と、を備え、
   前記送信位相制御部は、前記複数のトレーニングパケットのうち連続するｍ（ｍは２以上の整数）個のトレーニングパケットにおいて同じ位相設定となるように、前記複数のトレーニングパケットにおける位相切り替えを制御し、
   前記送信部は、前記複数の移相器によって切り替えられた位相に応じて、前記連続するｍ個のトレーニングパケット毎に異なるビームパターンで、前記複数のトレーニングパケットを送信し、
   前記送信制御部は、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて送信をオフとする、送信機。
6. 複数系統の受信回路を有し、受信の指向性を形成するビームフォーミング機能を持つ受信機であって、
   受信信号のＲＦ信号をベースバンド信号に周波数変換する周波数変換器と、
   前記周波数変換器に並列接続され、それぞれの系統の回路の位相を切り替える複数の移相器と、
   前記複数の移相器の位相切り替えを制御する受信位相制御部と、
   前記複数系統の受信回路による受信を制御する受信制御部と、
   指向性設定のための複数のトレーニングパケットを含むパケットを受信する受信部と、を備え、
   前記受信位相制御部は、前記複数のトレーニングパケットのうち連続するｍ（ｍは２以上の整数）個のトレーニングパケットにおいて同じ位相設定となるように、前記複数のトレーニングパケットにおける位相切り替えを制御し、
   前記受信部は、前記複数の移相器によって切り替えられた位相に応じて、前記連続するｍ個のトレーニングパケット毎に異なるビームパターンで、前記複数のトレーニングパケットを受信し、
   前記受信制御部は、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて受信をオフとする、受信機。
7. 複数系統の送信回路と受信回路の少なくとも一方を有し、送信と受信の少なくとも一方の指向性を形成するビームフォーミング機能を持つ、無線通信装置のビームフォーミング制御方法であって、
   前記送信回路と受信回路の少なくとも一方の位相を切り替え、
   指向性設定のための複数のトレーニングパケットを含むパケットを送受信し、
   前記複数のトレーニングパケットのうち連続するｍ（ｍは２以上の整数）個のトレーニングパケットにおいて同じ位相設定となるように、前記複数のトレーニングパケットにおける位相切り替えを制御し、
   切り替えられた位相に応じて、前記連続するｍ個のトレーニングパケット毎に異なるビームパターンで、前記複数のトレーニングパケットを送受信する、ビームフォーミング制御方法。
8. 請求項７に記載のビームフォーミング制御方法であって、
   前記無線通信装置が複数系統の送信回路を有し、前記複数のトレーニングパケットにおいて前記複数系統の送信回路の位相切り替えを行う場合、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて、前記複数系統の送信回路による送信をオフとする、ビームフォーミング制御方法。
9. 請求項７に記載のビームフォーミング制御方法であって、
   前記無線通信装置が複数系統の受信回路を有し、前記複数のトレーニングパケットにおいて前記複数系統の受信回路の位相切り替えを行う場合、前記連続するｍ個のトレーニングパケットのうち少なくとも最初から１つ以上のトレーニングパケットにおいて、前記複数系統の受信回路による受信をオフとする、ビームフォーミング制御方法。

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