KR101602009B1 - 통신 장치, 통신 제어 방법 및 통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나의 지향성을 제어해야 할 타이밍을 수신 장치가 인식한 후에, 그 타이밍에서 최적인 안테나 빔을 형성하는 것이다. 제1 통신 방식에 따라 무선 통신 가능한 제1 무선 통신부와, 상기 제1 통신 방식보다도 높은 주파수대를 사용하는 제2 통신 방식에 따라 무선 통신 가능한 제2 무선 통신부를 구비하고, 상기 제2 무선 통신부는, 상기 제2 통신 방식에 따라 송신되는 비컨을 수신해야 할 수신 타이밍을, 상기 제1 무선 통신부에 의해 소정의 제어 신호가 수신된 시점에 기초하여 결정하고, 결정된 당해 수신 타이밍에서, 사전에 학습된 지향성을 갖는 수신 빔을 형성하는, 통신 장치를 제공한다.

Description

통신 장치, 통신 제어 방법 및 통신 시스템{COMMUNICATION APPARATUS, COMMUNICATION CONTROL METHOD, AND COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은, 통신 장치, 통신 제어 방법 및 통신 시스템에 관한 것이다.
최근, 밀리미터파라고 불리는 고주파의 전자파를 사용해서 무선 통신의 통신 속도를 고속화시키기 위한 새로운 통신 방식의 개발이 진행되고 있다. 밀리미터파의 파장은 10mm 내지 1mm, 주파수는 30GHz 내지 300GHz로 되어 있고, 예를 들어 60GHz대 등에서 GHz 단위로의 채널의 할당이 가능하다.
일반적으로, 밀리미터파는 마이크로파에 비하여 직진성이 강하고, 반사시의 감쇠가 크다는 특성을 갖고 있다. 그로 인해, 밀리미터파 통신에서의 무선 전달 경로는, 주로 직접파 또는 1회 정도의 반사파가 된다. 또한, 밀리미터파는, 자유 공간 전반 손실이 크다(전파 도달 거리가 짧다)는 특성도 갖고 있다. 그로 인해, 밀리미터파를 사용해서 무선 통신할 경우에는, 마이크로파를 사용하는 경우에 비해 공간 분할을 하기 쉽다는 이점이 있는 한편, 통신 거리가 짧아진다는 측면도 있다.
이러한 밀리미터파의 약점을 보충하고, 밀리미터파를 사용한 고속의 무선 통신을 더욱 많은 상황에서 활용하기 위해서는, 송수신 장치의 안테나에 지향성을 갖게 하고, 그 송신 빔 및 수신 빔을 통신 상대가 위치하는 방향을 향해서 통신 거리를 길게 하는 것을 생각할 수 있다. 빔의 지향성은, 예를 들어 송수신 장치에 각각 복수의 안테나를 설치하고, 안테나마다 가중치을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 하기 특허문헌 1에서는, 음파, 적외선 또는 광 등의 통신 매체를 사용해서 미리 제어 신호를 교환하고, 안테나의 최적인 지향성을 학습한 후, 밀리미터파로 무선 통신을 행하는 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2000-307494호 공보
그러나, 안테나의 최적인 지향성을 학습했다고 해도, 어느 타이밍에서 밀리미터파에서의 무선 통신이 발생하는지 알 수 없으면, 그 타이밍에서 특정한 방향으로 안테나 빔을 향하게 할 수 없다. 특히, 안테나를 복수의 통신 방식으로 공유하는 경우, 또는 복수의 통신 상대가 존재하는 경우에는, 안테나 빔을 항상 특정한 방향을 향하게 해 두는 것이 어렵다. 따라서, 안테나의 지향성을 제어해야 할 밀리미터파와 같은 고속의 무선 통신을 행할 때에는, 안테나의 지향성을 제어해야 할 타이밍을 수신 장치가 인식하고, 그 타이밍에서 최적인 안테나 빔을 형성할 수 있는 구조가 제공되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은, 안테나의 지향성을 제어해야 할 타이밍을 수신 장치가 인식한 후에, 그 타이밍에서 최적인 안테나 빔을 형성할 수 있는, 신규이면서도 개량된 통신 장치, 통신 제어 방법 및 통신 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 소정 실시 형태에 따르면, 제1 통신 방식에 따라 무선 통신 가능한 제1 무선 통신부와, 상기 제1 통신 방식보다도 높은 주파수대를 사용하는 제2 통신 방식에 따라 무선 통신 가능한 제2 무선 통신부를 구비하고, 상기 제2 무선 통신부는, 상기 제2 통신 방식에 따라 송신되는 비컨을 수신해야 할 수신 타이밍을, 상기 제1 무선 통신부에 의해 소정의 제어 신호가 수신된 시점에 기초하여 결정하고, 결정된 당해 수신 타이밍에서, 사전에 학습된 지향성을 갖는 수신 빔을 형성하는, 통신 장치가 제공된다.
또한, 상기 제어 신호는, 당해 제어 신호에 후속하여 상기 비컨이 송신되는 여부를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 무선 통신부는, 상기 수신 타이밍에서 상기 비컨을 정상적으로 수신할 수 없는 경우에는, 수신 빔의 지향성의 학습을 재시행할 수 있다.
또한, 상기 제어 신호는, 당해 제어 신호가 수신되는 시점부터 상기 비컨의 상기 수신 타이밍까지의 시간차를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 무선 통신부는, 상기 제1 무선 통신부에 의해 상기 제어 신호가 수신된 시점부터 미리 정해진 시간이 경과한 타이밍을, 상기 비컨의 상기 수신 타이밍이라고 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1 통신 방식 및 상기 제1 통신 방식보다도 높은 주파수대를 사용하는 제2 통신 방식에 따라 각각 무선 통신 가능한 송신 장치와 수신 장치 사이의 통신 제어 방법으로서, 상기 송신 장치로부터 상기 수신 장치에, 상기 제1 통신 방식에 따라 소정의 제어 신호를 송신하는 단계와, 상기 수신 장치에 있어서, 상기 제2 통신 방식에 따라 송신되는 비컨을 수신해야 할 수신 타이밍을, 상기 제어 신호가 수신된 시점에 기초하여 결정하는 단계와, 상기 송신 장치로부터 상기 수신 장치에, 상기 제2 통신 방식에 따라 상기 비컨을 송신하는 단계와, 상기 수신 장치에 있어서, 결정된 상기 수신 타이밍에서, 사전에 학습된 지향성을 갖는 수신 빔을 형성함으로써, 상기 송신 장치로부터 송신된 상기 비컨을 수신하는 단계를 포함하는 통신 제어 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1 통신 방식에 따라 무선 통신 가능한 제1 무선 통신부 및 상기 제1 통신 방식보다도 높은 주파수대를 사용하는 제2 통신 방식에 따라 무선 통신 가능한 제2 무선 통신부를 각각 구비하는 송신 장치와 수신 장치를 포함하고, 상기 송신 장치의 상기 제1 무선 통신부는, 상기 수신 장치에 상기 제1 통신 방식에 따라 소정의 제어 신호를 송신하며, 상기 수신 장치의 상기 제2 무선 통신부는, 상기 제2 통신 방식에 따라 송신되는 비컨을 수신해야 할 수신 타이밍을, 상기 제어 신호가 수신된 시점에 기초하여 결정하고, 상기 송신 장치의 상기 제2 무선 통신부는, 상기 수신 장치에 상기 제2 통신 방식에 따라 상기 비컨을 송신하고, 상기 수신 장치의 상기 제2 무선 통신부는, 결정된 상기 수신 타이밍에서, 사전에 학습된 지향성을 갖는 수신 빔을 형성함으로써, 상기 송신 장치로부터 송신되는 상기 비컨을 수신하는, 통신 시스템이 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 통신 장치, 통신 제어 방법 및 통신 시스템에 의하면, 안테나의 지향성을 제어해야 할 타이밍을 수신 장치가 인식한 뒤에, 그 타이밍에서 최적인 안테나 빔을 형성할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 통신 시스템의 개요를 도시하는 모식도이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 송신 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 3은 일 실시 형태에 관한 송신 장치의 제2 디지털부의 더욱 구체적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 4는 학습 지시 신호 및 빔 학습용 신호의 포맷의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5는 빔 패턴의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 6은 제어 신호 및 비컨의 포맷의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 7은 일 실시 형태에 관한 수신 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 8은 일 실시 형태에 관한 수신 장치의 제2 디지털부의 더욱 구체적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 9는 일 실시 형태에 관한 지향성 학습 처리에 대해서 설명하기 위한 설명도이다.
도 10은 일 실시 형태에 관한 통신 제어 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
또한, 이하의 순서에 따라 당해 「발명을 실시하기 위한 형태」를 설명한다.
1. 일 실시 형태에 관한 통신 시스템의 개요
2. 일 실시 형태의 설명
2-1. 송신측의 구성예
2-2. 신호 포맷의 예
2-3. 수신측의 구성예
2-4. 처리의 흐름
3. 정리
<1. 일 실시 형태에 관한 통신 시스템의 개요>
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 통신 시스템(1)의 개요를 도시하는 모식도이다. 도 1을 참조하면, 통신 시스템(1)은 통신 장치(100) 및 통신 장치(200)를 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 통신 장치(100)는, 통신 장치(100)와 통신 장치(200) 사이의 고속 통신 개시의 계기가 되는 제어 신호를 송신한다. 통신 장치(200)는, 통신 장치(100)로부터 송신되는 제어 신호를 수신하고, 당해 제어 신호에 기초하여 결정하는 타이밍에서, 통신 장치(100)가 존재하는 방향으로 안테나 빔의 지향성을 향한다. 그로 인해, 본 명세서에 있어서, 통신 장치(100)를 송신측 장치 또는 송신 장치, 통신 장치(200)를 수신측 장치 또는 수신 장치라고 하는 경우가 있다.
통신 장치(100 및 200)는, 제1 및 제2 통신 방식에 따라 서로 무선 통신할 수 있다. 이 중, 제1 통신 방식은, 상술한 밀리미터파와 비교해서 직진성이 강하지 않고, 반사시의 감쇠가 작은, 예를 들어 마이크로파 등의 전자파를 사용한 통신 방식이다. 제1 통신 방식은, 예를 들어 IEEE 802.11a/b/g/n 등의 무선LAN(Local Area Network) 규격에 기초한 통신 방식일 수 있다. 즉, 제1 통신 방식에 따라 무선 통신할 경우에는, 통신 장치(100 및 200)는, 안테나 빔의 지향성을 고려하지 않고 서로 통신할 수 있다. 한편, 제2 통신 방식은, 상술한 밀리미터파로 대표되는 전자파이며, 직진성이 강하고, 반사시의 감쇠가 큰 전자파를 사용한 통신 방식이다. 제2 통신 방식은, 예를 들어 60GHz대를 사용하는 802.11ad[VHT(Very High Throughput)이라고도 한다] 규격에 기초한 통신 방식일 수 있다. 즉, 제2 통신 방식에 따라 무선 통신할 경우에는, 통신 장치(100 및 200)는, 안테나 빔을 통신 상대를 향하게 해서 무선 신호를 송수신하는 것이 적합하다.
도 1의 예에서는, 통신 장치(100)는, 제1 통신 방식에 따라 무선 신호를 송수신하기 위한 안테나(110) 및 제2 통신 방식에 따라 무선 신호를 송수신하기 위한 복수의 안테나(160a 내지 160n)를 구비한다. 안테나(110)는, 복수의 안테나(160a 내지 160n) 중 어느 하나와 물리적으로 동일한 안테나일 수 있다. 또한, 통신 장치(200)는, 제1 통신 방식에 따라 무선 신호를 송수신하기 위한 안테나(210) 및 제2 통신 방식에 따라 무선 신호를 송수신하기 위한 복수의 안테나(260a 내지 260n)를 구비한다. 안테나(210)는, 복수의 안테나(260a 내지 260n) 중 어느 하나와 물리적으로 동일한 안테나일 수 있다. 통신 장치(100 및 200)는, 이러한 복수의 안테나(160a 내지 160n)와 복수의 안테나(260a 내지 260n)를 사용하여, 제2 통신 방식에 따라, 소위 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 통신을 행할 수 있다. 그리고, 각 안테나를 통하여 송수신되는 신호의 가중치을 조정함으로써, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신시의 안테나 빔의 지향성이 제어된다. 도 1을 참조하면, 예를 들어 통신 장치(100)로부터 통신 장치(200)의 방향으로 송신 빔(Bt)이 향하고 있다. 또한, 예를 들어 통신 장치(200)로부터 통신 장치(100)의 방향으로 수신 빔(Br)이 향하고 있다.
또한, 통신 장치(100 및 200)는, 예를 들어 PC(Personal Computer), 휴대 전화 단말기, 휴대 정보 단말기, 음악 플레이어 혹은 게임 단말기 등의 단말 장치, 또는 텔레비전 수상기 등의 가전 기기일 수 있다. 또한, 통신 장치(100 및 200)는 브로드 밴드 라우터나 무선 액세스 포인트 등의 네트워크 기기일 수 있다. 또한, 통신 장치(100 및 200)는 이들 기기에 탑재되는 무선 통신 모듈 등일 수 있다.
<2. 일 실시 형태의 설명>
[2-1. 송신측의 구성예]
도 2는 본 실시 형태에 관한 통신 장치(100)의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 통신 장치(100)는, 안테나(110), 제1 무선 통신부(120), 기억부(150), 복수의 안테나(160a 내지 160n) 및 제2 무선 통신부(170)를 구비한다. 또한, 제1 무선 통신부(120)는, 제1 아날로그부(122), AD(Analog-to-Digital) 변환부(124), DA(Digital-to-Analog) 변환부(126), 제1 디지털부(130) 및 제어부(140)를 갖는다. 제2 무선 통신부(170)는, 제2 아날로그부(172), AD 변환부(174), DA 변환부(176), 제2 디지털부(180) 및 제어부(190)를 갖는다.
제1 아날로그부(122)는, 전형적으로는, 제1 통신 방식에 따른 무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 회로에 상당한다. 즉, 제1 아날로그부(122)는, 예를 들어 안테나(110)에 의해 수신된 수신 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 AD 변환부(124)에 출력한다. 또한, 제1 아날로그부(122)는 DA 변환부(126)에 의해 아날로그 신호로 변환된 송신 신호를 주파수 변환해서 안테나(110)에 출력한다.
AD 변환부(124)는, 제1 아날로그부(122)로부터 입력되는 아날로그 신호인 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 제1 디지털부(130)에 출력한다. DA 변환부(126)는, 제1 디지털부(130)로부터 입력되는 디지털 신호인 송신 신호를 아날로그 신호로 변환하여, 제1 아날로그부(122)에 출력한다.
제1 디지털부(130)는, 전형적으로는, 제1 통신 방식에 따라 수신 신호를 복조 및 복호하기 위한 회로, 및 제1 통신 방식에 따라 송신 신호를 부호화 및 변조하기 위한 회로를 갖는다. 제1 디지털부(130)는, 예를 들어 제어부(140)로부터 송신 신호가 입력되면, 당해 송신 신호를 부호화 및 변조해서 DA 변환부(126)에 출력한다. 제1 디지털부(130)에 의해 처리되는 송신 신호에는, 통상의 데이터 통신을 위한 신호 외에, 예를 들어 나중에 설명하는 학습 지시 신호 및 제어 신호가 포함된다. 또한, 제1 디지털부(130)는, 예를 들어 AD 변환부(124)로부터 수신 신호가 입력되면, 당해 수신 신호를 복조 및 복호해서 제어부(140)에 출력한다.
제어부(140)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit) 등의 연산 장치를 사용하여, 제1 무선 통신부(120)의 동작 전반을 제어한다. 예를 들어, 제어부(140)는, 통신 장치(200)로부터의 요구에 따라, 우선, 빔의 지향성 학습을 지시하는 학습 지시 신호를, 제1 무선 통신부(120)로부터 통신 장치(200)에 송신시킨다. 그 후, 제어부(140)는 빔의 지향성 학습 결과를 통지하는 통지 신호가 통신 장치(200)로부터 수신되면, 당해 통지 신호에 포함되는 최적의 빔 패턴을 특정하기 위한 파라미터 값을 기억부(150)에 보존한다. 또한, 제어부(140)는, 예를 들어 제2 통신 방식에 따른 무선 통신의 개시의 요구에 따라, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 개시시키기 위한 제어 신호를 제1 무선 통신부(120)로부터 통신 장치(200)에 송신시킨다.
기억부(150)는, 예를 들어 반도체 메모리 등의 기록 매체를 사용하여, 통신 장치(100)에 의한 통신 처리에 사용되는 프로그램이나 파라미터 값 등을 기억한다. 예를 들어, 본 실시 형태에 있어서, 기억부(150)는, 제2 통신 방식에 따른 제2 무선 통신부(170)에 의한 무선 통신 시의 최적의 빔 패턴을 특정하기 위한 파라미터 값을, 예를 들어 통신 상대의 장치의 식별자와 관련지어서 기억한다.
복수의 안테나(160a 내지 160n)는, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신에 사용되는 안테나이다. 복수의 안테나(160a 내지 160n)는, 전형적으로는, MIMO 안테나로서 구성된다. 즉, 예를 들어 안테나(160a 내지 160n)는, 소정의 가중 계수를 사용해서 가중치 부여된 무선 신호를 밀리미터파를 사용해서 각각 송신한다. 또한, 예를 들어 안테나(160a 내지 160n)는, 밀리미터파인 무선 신호를 수신해서 제2 아날로그부(172)에 출력한다.
제2 아날로그부(172)는, 전형적으로는, 제2 통신 방식에 따른 무선 신호를 송수신하기 위한 RF 회로에 상당한다. 즉, 제2 아날로그부(172)는, 예를 들어 안테나(160a 내지 160n)에 의해 각각 수신된 복수의 수신 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 AD 변환부(174)에 출력한다. 또한, 제2 아날로그부(172)는, DA 변환부(176)에 의해 각각 아날로그 신호로 변환된 복수의 송신 신호를 주파수 변환해서 안테나(160a 내지 160n)에 출력한다.
AD 변환부(174)는, 제2 아날로그부(172)로부터 입력되는 아날로그 신호인 복수의 수신 신호를 각각 디지털 신호로 변환하여 제2 디지털부(180)에 출력한다. DA 변환부(176)는 제2 디지털부(180)로부터 입력되는 디지털 신호인 복수의 송신 신호를 아날로그 신호로 변환하여 제2 아날로그부(172)에 출력한다.
제2 디지털부(180)는, 전형적으로는, 제2 통신 방식에 따라 수신 신호를 복조 및 복호하기 위한 회로, 및 제2 통신 방식에 따라 송신 신호를 부호화 및 변조하기 위한 회로를 갖는다.
도 3은 제2 디지털부(180)의 더욱 구체적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 제2 디지털부(180)는, 동기부(181), 수신 빔 처리부(182), 복조 복호부(183), 부호화 변조부(184) 및 송신 빔 처리부(185)를 갖는다.
동기부(181)는, 복수의 안테나(160a 내지 160n)에 의해 수신된 복수의 수신 신호에 대해서, 예를 들어 패킷의 선두의 프리앰블에 따라 수신 처리의 개시 타이밍을 동기시켜서 수신 빔 처리부(182)에 출력한다.
수신 빔 처리부(182)는, 동기부(181)로부터 입력되는 복수의 수신 신호에 대해서, 예를 들어 균등 분포 또는 테일러 분포를 따라서 가중치 부여 처리를 행함으로써, 수신 빔의 지향성을 제어한다. 수신 빔 처리부(182)에 의해 사용되는 가중치의 값은, 예를 들어 제어부(190)로부터 입력되는 지향성 제어 신호에 의해 지정된다. 그 대신에, 수신 빔 처리부(182)는, 복수의 안테나(160a 내지 160n)를 어레이 안테나로 간주해서 수신 빔을 형성할 수 있다.
복조 복호부(183)는, 수신 빔 처리부(182)에 의해 가중치 부여된 수신 신호를 제2 통신 방식에 사용되는 임의의 변조 방식 및 부호화 방식에 따라 복조 및 복호하여, 데이터 신호를 취득한다. 그리고, 복조 복호부(183)는, 취득한 데이터 신호를 제어부(190)에 출력한다.
부호화 변조부(184)는, 제어부(190)로부터 입력되는 데이터 신호를 제2 통신 방식에 사용되는 임의의 부호화 방식 및 변조 방식에 따라 부호화 및 변조하여 송신 신호를 생성한다. 그리고, 부호화 변조부(184)는, 생성한 송신 신호를 송신 빔 처리부(185)에 출력한다.
송신 빔 처리부(185)는, 부호화 변조부(184)로부터 입력된 송신 신호로부터, 예를 들어 균등 분포 또는 테일러 분포를 따라서 가중치 부여된 복수의 송신 신호를 생성하여 송신 빔의 지향성을 제어한다. 송신 빔 처리부(185)에 의해 사용되는 가중치의 값은, 예를 들어 제어부(190)로부터 입력되는 지향성 제어 신호에 의해 지정된다. 그 대신에, 송신 빔 처리부(185)는 복수의 안테나(160a 내지 160n)를 어레이 안테나로 간주해서 송신 빔을 형성할 수 있다. 송신 빔 처리부(185)에 의해 가중치 부여된 복수의 송신 신호는, DA 변환부(176)에 각각 출력된다.
또한, 도 3에는 도시되어 있지 않지만, 제2 디지털부(180)에 있어서, 또한 복수의 안테나(160a 내지 160n)에 의해 수신된 수신 신호로부터 MIMO 채널의 채널 특성을 추정하고, 그 추정 결과에 따라 채널 등화가 행해질 수 있다.
도 2로 돌아가서, 통신 장치(100)의 구성의 일례에 관한 설명을 계속한다.
제어부(190)는, 예를 들어 CPU 등의 연산 장치를 사용하여, 제2 무선 통신부(170)의 동작 전반을 제어한다. 예를 들어, 제어부(190)는, 상술한 학습 지시 신호가 제1 무선 통신부(120)로부터 송신된 후, 소정의 시간[T1; 이하, 오프셋(T1)이라고 한다] 경과 후에, 빔 학습용 신호를 제2 무선 통신부(170)로부터 송신시킨다. 또한, 예를 들어 제어부(190)는, 상술한 제어 신호가 제1 무선 통신부(120)로부터 송신된 후 소정의 시간[T2; 이하, 오프셋(T2)이라고 한다] 경과 후에, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 위한 비컨을 제2 무선 통신부(170)로부터 송신시킨다. 또한, 제어부(190)는, 최적의 빔 패턴을 특정하기 위한 파라미터 값을 기억부(150)로부터 취득하고, 취득한 파라미터 값에 따라 제2 디지털부(180)의 수신 빔 처리부(182) 또는 송신 빔 처리부(185)로 지향성 제어 신호를 출력할 수 있다.
[2-2. 신호 포맷의 예]
도 4는 통신 장치(100)로부터 송신되는 학습 지시 신호 및 빔 학습용 신호의 신호 포맷의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 4를 참조하면, 제1 통신 방식에 따라 송신되는 학습 지시 신호(S1)는, 프리앰블 외에, 「신호 종별」과 「오프셋」이라는 2개의 필드를 포함한다. 프리앰블은, 예를 들어 L-STF(Legacy-Short Training Field) 및 L-LTF(Legacy-Long Training Field) 등에 상당하고, 패킷의 검출, 자동 이득 제어, 동기 처리 및 채널 추정 등을 위해서 사용된다. 도시하고 있지 않으나, 프리앰블에 이어서, 신호 길이, 시스템 ID 및 타임 스탬프 등의 정보도, 학습 지시 신호(S1)에 부가될 수 있다. 「신호 종별」은, 신호의 타입을 표현하는 필드이다. 학습 지시 신호(S1)의 「신호 종별」 필드에는, 당해 신호가 학습 지시 신호인 것을 나타내는 값이 저장된다. 수신 장치는, 이러한 「신호 종별」 필드를 참조함으로써, 당해 신호에 이어 빔 학습용 신호(S2)가 송신되는 것을 인식할 수 있다. 「오프셋」 필드에는, 빔 학습용 신호를 수신해야 할 수신 타이밍을 결정하기 위한 오프셋(T1) 값이 저장된다. 오프셋(T1)은, 예를 들어 학습 지시 신호(S1)의 수신 종료 시점부터 빔 학습용 신호(S2)의 수신 개시 시점까지의 시간차일 수 있다. 오프셋(T1)은, 제로일 수 있다. 또한, 예를 들어 학습 지시 신호(S1)의 수신 종료 시점부터 빔 학습용 신호(S2)의 수신 개시 시점까지의 시간차가 통신 규격에 의해(또는 통신 장치 간의 사전 교섭에 의해) 미리 정해져 있는 경우에는, 「오프셋」 필드는 생략될 수 있다.
한편, 제2 통신 방식에 따라 송신되는 빔 학습용 신호(S2)는, 빔 학습용 필드(BTF)를 포함한다. 이와 같은 BTF는, 제어부(190)에 의한 제어에 따라, 상술한 학습 지시 신호의 송신 종료 시점부터 오프셋(T1)이 경과하는 타이밍에 송신된다.
본 실시 형태에 있어서, 빔 학습용 신호(S2)의 BTF는, 일례로서의 10종류의 송신 빔 패턴(Bt0 내지 Bt9)에 각각 대응하는 10개의 타임 슬롯(T0 내지 T9)에 의해 구성된다. 각 타임 슬롯(T0 내지 T9)에서는, 수신측에 있어서의 빔의 학습에 사용되는 기지의 신호 계열이, 대응하는 송신 빔 패턴(Bt0 내지 Bt9)을 각각 형성하기 위한 가중 계수를 사용해서 가중치 부여된다. 즉, 빔 학습용 신호의 송신 빔의 지향성은, 타임 슬롯(T0 내지 T9)마다 순차 변화한다. 따라서, 통신 장치(100)의 주위에 위치하는 수신 장치에서는, 그 위치에 따라 빔 학습용 신호의 어느 한쪽 타임 슬롯에서 수신 신호의 전력 레벨이 돌출된 값이 되고, 최적인 송신 빔 패턴을 결정할 수 있다. 또한, 기지의 신호 계열이란, 예를 들어 BPSK(Binary Phase Shift Keying)의 랜덤 패턴 등일 수 있다.
도 5는 통신 장치(100)가 형성할 수 있는 빔 패턴의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시 형태에 있어서 통신 장치(100)에 의해 형성 가능한 10개의 송신 빔 패턴(Bt0 내지 Bt9)이 나타나 있다. 송신 빔 패턴(Bt0 내지 Bt9)은, 통신 장치(100)가 위치하는 평면 위에서 36도씩 상이한 방향으로의 지향성을 각각 갖고 있다. 통신 장치(100)의 송신 빔 처리부(185)는, 제어부(190)로부터의 지향성 제어 신호에 따라, 이와 같은 10개의 송신 빔 패턴(Bt0 내지 Bt9) 중 어느 한쪽의 송신 빔 패턴을 사용하여, 안테나(160a 내지 160n)로부터 무선 신호를 송신시킬 수 있다. 또한, 통신 장치(100)에 의해 형성 가능한 수신 빔 패턴도, 도 5에 도시한 송신 빔 패턴(Bt0 내지 Bt9)과 동일한 빔 패턴일 수 있다. 통신 장치(100)의 기억부(150)에는, 예를 들어 이들 빔 패턴을 형성하기 위한 안테나(160a 내지 160n)마다 가중 계수가 미리 기억되어 있다. 또한, 통신 장치(100)에 의해 형성 가능한 송신 빔 패턴 및 수신 빔 패턴은, 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 삼차원 공간 상의 여러 방향으로 지향성을 갖는 송신 빔 패턴 또는 수신 빔 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 통신 장치(200)에 의해 형성 가능한 빔 패턴도, 통신 장치(100)에 의해 형성 가능한 빔 패턴과 마찬가지이다.
도 6은 통신 장치(100)로부터 송신되는 상술한 제어 신호 및 비컨의 신호 포맷의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 6을 참조하면, 제1 통신 방식에 따라 송신되는 제어 신호(S3)는, 프리앰블 외에, 「신호 종별」과 「오프셋」이라는 2개의 필드를 포함한다. 「신호 종별」은 신호의 타입을 표현하는 필드이다. 제어 신호(S3)의 「신호 종별」 필드에는, 당해 신호가 제2 통신 방식에 따라 송신되는 비컨의 수신 타이밍의 결정을 위해서 사용 가능한 제어 신호인 것을 나타내는 값이 저장된다. 수신 장치는, 이러한 「신호 종별」 필드를 참조함으로써, 당해 신호에 이어 비컨(S4)이 송신되는 것을 인식할 수 있다. 「오프셋」 필드에는, 비컨(S4)을 수신해야 할 수신 타이밍을 결정하기 위한 오프셋(T2) 값이 저장된다. 오프셋(T2)은, 예를 들어 제어 신호(S3)의 수신 종료 시점부터 비컨(S4)의 수신 개시 시점까지의 시간차일 수 있다. 오프셋(T2)은 제로일 수 있다. 또한, 예를 들어 제어 신호(S3)의 수신 종료 시점부터 비컨(S4)의 수신 개시 시점까지의 시간차가 통신 규격에 의해(또는 통신 장치 간의 사전 교섭에 의해) 미리 정해져 있는 경우에는, 「오프셋」 필드는 생략될 수 있다.
또한, 제어 신호(S3)는, 기존의 IEEE 802.11a/b/g/n 등의 통신 규격에 있어서 규정된 비컨 또는 RTS(Request To Send) 등의 기존의 신호일 수 있다. 그 경우에는, 「신호 종별」 및 「오프셋」 필드는, 기존의 신호 포맷의 확장용 영역에 설치될 수 있다. 그 대신, 제어 신호(S3)는, 전체로서 새롭게 정의되는 신호일 수 있다.
한편, 제2 통신 방식에 따라 송신되는 비컨(S4)은, 프리앰블 외에, 「신호 종별」과 「비컨 주기」는 2개의 필드를 포함한다. 제어 신호(S3)의 「신호 종별」 필드에는, 당해 신호가 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 위한 비컨인 것을 나타내는 값이 저장된다. 「비컨 주기」 필드는, 비컨(S4)이 주기적으로 송신될 경우의 주기를 나타낸다. 수신 장치는, 일단 비컨(S4)의 수신에 성공한 후에는 이와 같은 「비컨 주기」 필드를 참조함으로써, 그 후에도 계속해서 비컨을 수신해야 할 수신 타이밍을 조정할 수 있다. 또한, 도시하지 않았으나, 신호 길이, 시스템 ID 및 타임 스탬프 등의 정보도, 비컨(S4)에 부가될 수 있다.
[2-3. 수신측의 구성예]
도 7은 본 실시 형태에 관한 통신 장치(200)의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 7을 참조하면, 통신 장치(200)는, 안테나(210), 제1 무선 통신부(220), 기억부(250), 복수의 안테나(260a 내지 260n) 및 제2 무선 통신부(270)를 구비한다. 또한, 제1 무선 통신부(220)는 제1 아날로그부(222), AD 변환부(224), DA 변환부(226), 제1 디지털부(230) 및 제어부(240)를 갖는다. 제2 무선 통신부(270)는 제2 아날로그부(272), AD 변환부(274), DA 변환부(276), 제2 디지털부(280) 및 제어부(290)를 갖는다.
제1 아날로그부(222)는, 전형적으로는, 제1 통신 방식에 따른 무선 신호를 송수신하기 위한 RF 회로에 상당한다. 즉, 제1 아날로그부(222)는, 예를 들어 안테나(210)에 의해 수신된 수신 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 AD 변환부(224)에 출력한다. 또한, 제1 아날로그부(222)는, DA 변환부(226)에 의해 아날로그 신호로 변환된 송신 신호를 주파수 변환해서 안테나(210)에 출력한다.
AD 변환부(224)는, 제1 아날로그부(222)로부터 입력되는 아날로그 신호인 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 제1 디지털부(230)에 출력한다. DA 변환부(226)는 제1 디지털부(230)로부터 입력되는 디지털 신호인 송신 신호를 아날로그 신호로 변환하여 제1 아날로그부(222)에 출력한다.
제1 디지털부(230)는, 전형적으로는, 제1 통신 방식에 따라 수신 신호를 복조 및 복호하기 위한 회로, 및 제1 통신 방식에 따라 송신 신호를 부호화 및 변조하기 위한 회로를 갖는다. 제1 디지털부(230)는, 예를 들어 제어부(240)로부터 송신 신호가 입력되면, 당해 송신 신호를 부호화 및 변조해서 DA 변환부(226)에 출력한다. 제1 디지털부(230)에 의해 처리되는 송신 신호에는, 통상의 데이터 통신을 위한 신호 외에, 예를 들어 안테나 빔의 지향성의 학습 결과를 통신 장치(100)에 통지하기 위한 통지 신호가 포함된다. 또한, 제1 디지털부(230)는, 예를 들어 AD 변환부(224)로부터 수신 신호가 입력되면, 당해 수신 신호를 복조 및 복호해서 제어부(240)에 출력한다. 제1 디지털부(230)에 의해 처리되는 수신 신호에는, 통상의 데이터 통신을 위한 신호 외에, 예를 들어 도 4 및 도 6을 사용해서 설명한 학습 지시 신호 및 제어 신호가 포함된다.
제어부(240)는, 예를 들어 CPU 등의 연산 장치를 사용하여, 제1 무선 통신부(220)의 동작 전반을 제어한다. 예를 들어, 제어부(240)는 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 위한 빔의 지향성이 아직 학습 되어 있지 않은 경우, 또는 학습이 완료된 지향성이 최적인 지향성이 아니라고 판단되는 경우에, 빔 학습용 신호의 송신 요구를 제1 무선 통신부(220)로부터 통신 장치(100)에 송신시킨다. 그리고, 제어부(240)는, 통신 장치(100)로부터 상술한 학습 지시 신호가 수신되면, 제2 무선 통신부(270)에 빔의 지향성 학습을 지시한다. 이때, 학습 지시 신호에 오프셋(T1)의 값이 포함되는 경우에는, 제어부(240)는 학습 지시와 함께 오프셋(T1)의 값을 제2 무선 통신부(270)에 통지한다. 또한, 제어부(240)는, 제2 무선 통신부(270)에 의해 최적의 빔 패턴이 결정되면, 결정된 최적의 빔 패턴을 특정하는 파라미터 값을 기억부(250)로부터 취득하고, 취득한 당해 파라미터 값을 통지하기 위한 통지 신호를 제1 무선 통신부(220)로부터 통신 장치(100)에 송신시킨다. 또한, 제어부(240)는, 통신 장치(100)로부터 상술한 제어 신호가 수신되면, 제2 무선 통신부(270)에 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 위한 비컨의 수신을 지시한다.
기억부(250)는, 예를 들어 반도체 메모리 등의 기록 매체를 사용하여, 통신 장치(200)에 의한 통신 처리에 사용되는 프로그램이나 파라미터 값 등을 기억한다. 예를 들어, 본 실시 형태에 있어서, 기억부(250)는, 제2 통신 방식에 따른 제2 무선 통신부(270)에 의한 무선 통신시의 최적의 빔 패턴을 특정하기 위한 파라미터 값을 기억한다. 또한, 기억부(250)는, 예를 들어 후술하는 제2 무선 통신부(270)에 의해 결정된 송신측이 최적의 빔 패턴을 특정하기 위한 파라미터 값을 기억한다.
복수의 안테나(260a 내지 260n)는, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신에 사용되는 안테나이다. 복수의 안테나(260a 내지 260n)는, 전형적으로는, MIMO 안테나로서 구성된다. 즉, 예를 들어 안테나(260a 내지 260n)는, 소정의 가중 계수를 사용해서 가중치 부여된 무선 신호를 밀리미터파를 사용해서 각각 송신한다. 또한, 예를 들어 안테나(260a 내지 260n)는, 밀리미터파인 무선 신호를 수신해서 제2 아날로그부(272)에 출력한다.
제2 아날로그부(272)는, 전형적으로는, 제2 통신 방식에 따른 무선 신호를 송수신하기 위한 RF 회로에 상당한다. 즉, 제2 아날로그부(272)는, 예를 들어 안테나(260a 내지 260n)에 의해 각각 수신된 복수의 수신 신호를 증폭 및 주파수 변환하고, AD 변환부(274)에 출력한다. 또한, 제2 아날로그부(272)는, DA 변환부(276)에 의해 각각 아날로그 신호로 변환된 복수의 송신 신호를 주파수 변환해서 안테나(260a 내지 260n)에 출력한다.
AD 변환부(274)는, 제2 아날로그부(272)로부터 입력되는 아날로그 신호인 복수의 수신 신호를 각각 디지털 신호로 변환하고, 제2 디지털부(280)에 출력한다. DA 변환부(276)는, 제2 디지털부(280)로부터 입력되는 디지털 신호인 복수의 송신 신호를 아날로그 신호로 변환하여 제2 아날로그부(272)에 출력한다.
제2 디지털부(280)는, 전형적으로는, 제2 통신 방식에 따라 수신 신호를 복조 및 복호하기 위한 회로, 및 제2 통신 방식에 따라 송신 신호를 부호화 및 변조하기 위한 회로를 갖는다. 제2 디지털부(280)는, 예를 들어 제어부(290)로부터 송신 신호가 입력되면, 당해 송신 신호를 부호화 및 변조해서 DA 변환부(276)에 출력한다. 또한, 제2 디지털부(280)는, 예를 들어 AD 변환부(274)로부터 수신 신호가 입력되면, 당해 수신 신호를 복조 및 복호해서 제어부(290)에 출력한다. 제2 디지털부(280)에 의해 처리되는 수신 신호에는, 통상의 데이터 통신을 위한 신호 외에, 예를 들어 도 4 및 도 6을 사용해서 설명한 빔 학습용 신호 및 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 위한 비컨이 포함된다.
도 8은 제2 디지털부(280)의 보다 구체적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 8을 참조하면, 제2 디지털부(280)는, 동기부(281), 수신 빔 처리부(282), 전력 계산부(283), 결정부(284), 복조 복호부(285), 부호화 변조부(286) 및 송신 빔 처리부(287)를 갖는다.
동기부(281)는, 예를 들어 복수의 안테나(260a 내지 260n)에 의해 수신된 복수의 수신 신호에 대해서, 패킷의 선두 프리앰블에 따라 수신 처리의 개시 타이밍을 동기시켜서 수신 빔 처리부(282)에 출력한다. 또한, 동기부(281)는, 제어부(290)로부터 빔 학습용 신호의 수신 타이밍이 통지되면, 당해 수신 타이밍으로부터 빔 학습용 신호의 수신을 개시한다. 그리고, 동기부(281)는, 수신한 빔 학습용 신호를 수신 빔 처리부(282)에 출력함과 함께, 전력 계산부(283)에 수신 전력의 계산을 지시한다. 또한, 동기부(281)는, 제어부(290)로부터 비컨의 수신 타이밍이 통지되면, 당해 수신 타이밍으로부터 비컨의 수신을 개시한다.
수신 빔 처리부(282)는, 동기부(281)로부터 입력되는 복수의 수신 신호에 대해서, 상술한 수신 빔 처리부(182)와 마찬가지로, 예를 들어 균등 분포 또는 테일러 분포를 따라서 가중치 부여 처리를 행함으로써, 수신 빔의 지향성을 제어한다. 그리고, 수신 빔 처리부(282)는, 가중치 부여된 수신 신호를 전력 계산부(283) 및 복조 복호부(285)에 출력한다.
도 9는 수신 빔 처리부(282)에 의한 안테나 빔의 지향성의 학습 처리에 대해서 설명하기 위한 설명도이다.
도 9를 참조하면, 통신 장치(100)로부터 제2 통신 방식에 따라 송신되는 빔 학습용 신호(S2)의 신호 포맷의 일례가 다시 나타나 있다. 빔 학습용 신호(S2)는, 송신 빔 패턴(Bt0 내지 Bt9)에 각각 대응하는 10개의 타임 슬롯(T0 내지 T9)에 의해 구성되는 BTF를 포함한다. 수신 빔 처리부(282)는, 이러한 빔 학습용 신호(S2)의 각 타임 슬롯(T0 내지 T9)을 10개의 구간(ST0 내지 ST9)으로 더 나누고, 각 구간(ST0 내지 ST9)에 있어서 각각 상이한 10가지의 수신 빔 패턴으로 수신 신호를 가중치 부여 처리한다. 예를 들어, 타임 슬롯(T0)의 제1 구간(ST0)은 수신 빔 패턴(Br0), 타임 슬롯(T0)의 제2 구간(ST1)은 수신 빔 패턴(Br1) 등과 관련지어진다. 이러한 지향성 학습 처리에 의해, 1개의 빔 학습용 신호에 있어서, 10가지의 송신 빔 패턴×10가지의 수신 빔 패턴=계 100가지의 송수신 빔 패턴으로 송수신된 수신 신호를 얻을 수 있다.
전력 계산부(283)는 동기부(281)로부터의 지시에 따라, 상술한 계 100가지의 송수신 패턴으로 송수신된 수신 신호의 수신 전력을 각각 계산한다. 그리고, 전력 계산부(283)는, 계산한 수신 전력 값을 결정부(284)에 순차 출력한다.
결정부(284)는, 전력 계산부(283)로부터 입력되는 수신 전력 값에 기초하여, 최적인 송신 빔 패턴 및 수신 빔 패턴을 특정하기 위한 파라미터 값을 결정한다. 최적의 빔 패턴이란, 전형적으로는, 1개의 빔 학습용 신호에 대해서 전력 계산부(283)로부터 입력되는 일련의 수신 전력 값이 최대값이 되는 빔 패턴이다. 최적인 송신 빔 패턴을 특정하기 위한 파라미터 값이란, 예를 들어 도 9에 나타낸 어느 한쪽의 타임 슬롯 번호(T0 내지 T9)일 수 있다. 그 대신, 최적인 송신 빔 패턴을 특정하기 위한 파라미터 값이란, 예를 들어 송신 빔 처리부(287)에 의해 송신 신호에 승산되는 가중 계수 등일 수 있다. 또한, 최적인 수신 빔 패턴을 특정하기 위한 파라미터 값이란, 예를 들어 도 9에 나타낸 구간 번호(ST0 내지 ST9)일 수 있다. 그 대신, 최적인 수신 빔 패턴을 특정하기 위한 파라미터 값이란, 예를 들어 수신 빔 처리부(282)에 의해 복수의 수신 신호에 각각 승산되는 가중 계수 등일 수 있다. 결정부(284)는, 이렇게 결정한 파라미터 값을 제어부(290)에 출력한다.
복조 복호부(285)는, 수신 빔 처리부(282)에 의해 가중치 부여된 수신 신호를 제2 통신 방식에 사용되는 임의의 변조 방식 및 부호화 방식에 따라 복조 및 복호하고, 데이터 신호를 취득한다. 그리고, 복조 복호부(285)는, 취득한 데이터 신호를 제어부(290)에 출력한다.
부호화 변조부(286)는, 제어부(290)로부터 입력되는 데이터 신호를 제2 통신 방식에 사용되는 임의의 부호화 방식 및 변조 방식에 따라 부호화 및 변조하여 송신 신호를 생성한다. 그리고, 부호화 변조부(286)는, 생성된 송신 신호를 송신 빔 처리부(287)에 출력한다.
송신 빔 처리부(287)는, 상술한 송신 빔 처리부(187)와 마찬가지로, 부호화 변조부(286)로부터 입력된 송신 신호로부터, 예를 들어 균등 분포 또는 테일러 분포에 따라 가중치 부여된 복수의 송신 신호를 생성하고, 송신 빔의 지향성을 제어한다. 송신 빔 처리부(287)에 의해 사용되는 가중치의 값은, 예를 들어 제어부(290)로부터 입력되는 지향성 제어 신호에 의해 지정된다. 송신 빔 처리부(287)에 의해 가중치 부여된 복수의 송신 신호는, DA 변환부(276)에 각각 출력된다.
또한, 도 8에는 도시되어 있지 않지만, 제2 디지털부(280)에 있어서, 또한 복수의 안테나(260a 내지 260n)에 의해 수신된 수신 신호로부터 MIMO 채널의 채널 특성을 추정하고, 그 추정 결과에 따라 채널 등화가 행해질 수 있다.
도 7로 돌아가서, 통신 장치(200)의 구성의 일례에 관한 설명을 계속한다.
제어부(290)는, 예를 들어 CPU 등의 연산 장치를 사용하여, 제2 무선 통신부(270)의 동작 전반을 제어한다. 예를 들어, 제어부(290)는 제1 무선 통신부(220)로부터 빔의 지향성의 학습이 지시되면, 제1 무선 통신부(220)에 의한 학습 지시 신호의 수신 후, 오프셋(T1) 경과 후에, 제2 디지털부(280)에 빔 학습용 신호를 사용해서 최적의 빔 패턴을 결정시킨다. 또한, 제어부(290)는, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 위한 비컨의 수신이 지시되면, 제1 무선 통신부(220)에 의한 제어 신호의 수신 후, 오프셋(T2) 경과 후에, 제2 무선 통신부(270)에 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 위한 비컨을 수신시킨다. 그때, 제어부(290)는 학습이 완료된 최적인 수신 빔 패턴을 특정하기 위한 파라미터 값을 포함하는 지향성 제어 신호를 수신 빔 처리부(282)에 출력하고, 통신 장치(100)의 방향으로의 지향성을 갖는 수신 빔을 형성시킨다. 그에 따라, 통신 장치(200)는 상기 비컨을 양호하게 수신할 수 있다. 이와 같은 비컨에는, 예를 들어 시스템 ID 및 비컨 주기 등, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신에 참가하기 위해서 필요한 정보가 기재되어 있다.
또한, 제어부(290)는, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 위한 비컨의 수신에 성공하면, 그 후의 무선 통신 시에, 지향성 제어 신호를 수신 빔 처리부(282)로 출력하고, 통신 상대의 방향으로의 지향성을 갖는 수신 빔을 형성시킨다. 또한, 제어부(290)는, 수신 빔의 형성에 사용한 값과 같은 파라미터 값을 포함하는 지향성 제어 신호를 송신 빔 처리부(287)에 출력하고, 동일한 방향으로의 지향성을 갖는 송신 빔을 형성시킬 수 있다. 그에 따라, 예를 들어 통신 장치(100)와 통신 장치(200) 사이에서, 제2 통신 방식에 따라 양호하게 무선 통신을 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제어부(290)는 비컨을 수신하고자 한 타이밍에 있어서, 비컨을 정상적으로 수신할 수 없는 경우에는, 빔의 지향성의 학습을 위한 학습 지시 신호의 송신을, 제1 무선 통신부(220)를 통하여 통신 장치(100)에 요구할 수 있다. 그에 따라, 통신 장치(100 또는 200)의 이동 등을 원인으로 하는 위치 관계의 변화에 신속히 적응할 수 있다. 또한, 비컨을 정상적으로 수신할 수 없는 경우란, 비컨 그 자체를 검출할 수 없는 경우뿐만 아니라, 비컨을 검출할 수 있지만 수신 레벨(또는 품질 레벨)이 기대되는 레벨보다도 낮은 경우 등을 포함할 수 있다.
[2-4. 처리의 흐름]
도 10은 본 실시 형태에 관한 제2 통신 방식에 따른 무선 통신의 개시 시에의 통신 제어 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 10은 도 6에 나타낸 제어 신호(S3) 및 비컨(S4)을 수신하는 통신 장치(200), 즉 수신측의 시점에서의 처리의 흐름을 나타내고 있다.
도 10을 참조하면, 우선 통신 장치(200)는, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 개시하기 전에, 통신 상대인 통신 장치(100)에 관한 최적의 빔 패턴 학습 완료 여부를 판정한다(스텝 S102). 여기서, 최적의 빔 패턴 학습 완료이면, 처리는 스텝 S112로 진행한다. 한편, 최적의 빔 패턴 학습 완료가 아니면, 처리는 스텝 S104로 진행한다.
스텝 S104에 있어서, 통신 장치(200)는, 제1 통신 방식(System 1)을 따라 통신 장치(100)로부터 송신되는 학습 지시 신호의 수신을 준비하고 기다린다(스텝 S104). 그리고, 학습 지시 신호가 수신되면, 처리는 스텝 S106으로 진행한다. 이어서, 통신 장치(200)는, 학습 지시 신호와 빔 학습용 신호의 시간차, 즉 오프셋(T1)을 사용하여, 빔 학습용 신호의 수신 타이밍을 결정한다(스텝 S106). 이어서, 통신 장치(200)는, 결정된 수신 타이밍에서, 제2 통신 방식(System 2)을 따라 통신 장치(100)로부터 송신되는 빔 학습용 신호를 수신한다(스텝 S108). 그 때, 통신 장치(200)의 제2 무선 통신부(270)는, 도 9에 예시한 지향성 학습 처리에 따라, 통신 장치(100)와 통신 장치(200) 사이의 최적의 빔 패턴 학습한다(스텝 S110). 여기서 학습된 최적의 빔 패턴은, 통신 장치(200)의 기억부(250)에 보존됨과 함께, 통신 장치(100)에 통지될 수 있다. 그 후, 처리는 스텝 S102로 복귀된다.
스텝 S102에 있어서, 최적의 빔 패턴 학습 완료한 경우에는, 통신 장치(200)는, 제1 통신 방식(System 1)에 따라 통신 장치(100)로부터 송신되는 지시 신호의 수신을 준비하고 기다린다(스텝 S112). 그리고, 지시 신호가 수신되면, 처리는 스텝 S114로 진행한다. 이어서, 통신 장치(200)는, 지시 신호와 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 위한 비컨 사이의 시간차, 즉 오프셋(T2)을 사용하여, 당해 비컨의 수신 타이밍을 결정한다(스텝 S114). 이어서, 통신 장치(200)는, 결정된 수신 타이밍에서, 학습이 완료된 빔 패턴을 수신 신호에 적용함으로써, 즉 수신 빔을 형성함으로써, 제2 통신 방식에 있어서의 무선 신호의 도달 거리를 확대시킨다(스텝 S116). 그리고, 통신 장치(200)는, 제2 통신 방식(System 2)에 따라 통신 장치(100)로부터 송신되는 비컨의 수신이 성공했는지 여부를 판정한다(스텝 S118). 여기서, 통신 장치(100)로부터 송신되는 비컨이 정상적으로 수신되지 않은 경우에는, 통신 장치(200)는, 안테나 빔의 지향성 학습을 재시행한다(스텝 S104 내지 S110). 한편, 통신 장치(100)로부터 송신되는 비컨이 정상적으로 수신된 경우에는, 통신 장치(200)는, 비컨으로부터 취득되는 정보를 사용하여, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신을 개시한다(스텝 S120).
<3. 정리>
여기까지, 도 1 내지 도 10을 사용하여, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 설명했다. 본 실시 형태에 따르면, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신 개시 시에, 제1 통신 방식에 따라 송신되는 제어 신호가 수신된 시점에 기초하여, 제2 통신 방식을 위한 비컨의 수신 타이밍이 결정된다. 제2 통신 방식은, 안테나의 지향성에 의해 통신 거리를 확대하는 것이 바람직한 방식이다. 한편, 제1 통신 방식은, 지향성을 갖지 않아도 충분한 통신 거리를 확보할 수 있는 방식이다. 그에 따라, 수신측의 통신 장치에 있어서, 비컨이 도달한다고 예측되는 수신 타이밍에 사전에 학습된 지향성을 갖는 수신 빔을 형성할 수 있기 때문에, 안테나 빔을 항상 특정한 방향을 향하게 두지 않고, 유연하게 제2 통신 방식에 따른 고속의 무선 통신을 개시할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 상기 제어 신호는, 당해 제어 신호에 후속하여 상기 비컨이 송신되는지 여부를 표현하는 정보를 포함한다. 그에 따라, 제1 통신 방식에 있어서의 기존의 신호를 확장해서 상기 제어 신호로서 사용함과 함께, 제2 통신 방식에 따른 무선 통신의 개시가 요구되는 경우에만 후속 처리를 진행시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 상기 제어 신호를 사용해서 결정된 수신 타이밍에서 상기 비컨이 정상적으로 수신되지 않은 경우에는, 빔 패턴의 학습이 재시행된다. 그에 따라, 빔 패턴의 학습 후에 통신 장치가 이동한 경우에는, 통신의 필요성이 발생한 시점에서 빔 패턴의 학습의 필요성을 자동으로 인식하여, 빔 패턴을 다시 신속하게 학습할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 상기 제어 신호는, 당해 제어 신호가 수신되는 시점부터 상기 비컨의 수신 타이밍까지의 시간차를 표현하는 [오프셋] 필드를 포함한다. 그에 따라, 비컨을 송신하는 측의 통신 장치가 능동적으로 비컨의 수신 타이밍을 지정할 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 빔 학습용 신호가 빔 패턴 수와 동등한 수의 타임 슬롯으로 분할되는 예에 대해서 주로 설명했다. 그러나, 빔 학습용 신호는, 이러한 예에 한정되지 않고, 빔 패턴 수와 동등한 수의 확산 부호에 의해 확산된 신호 계열이 다중화된 신호일 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 통신 장치(100)를 송신측 장치, 통신 장치(200)를 수신측 장치로서 설명했지만, 이들 2개의 장치의 기능을 함께 구비한 통신 장치가 제공될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하므로, 이에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
1: 통신 시스템
100: 통신 장치(송신 장치)
120: 제1 무선 통신부
170: 제2 무선 통신부
200: 통신 장치(수신 장치)
220: 제1 무선 통신부
270: 제2 무선 통신부
S1: 학습 지시 신호
S2: 빔 학습용 신호
S3: 제어 신호
S4: (제2 통신 방식을 위한) 비컨

Claims (7)

  1. 통신 장치로서,
    제1 통신 방식에 따라 무선 통신을 수행하도록 구성된 제1 회로와,
    상기 제1 통신 방식보다도 높은 주파수대를 사용하는 제2 통신 방식에 따라 무선 통신을 수행하도록 구성된 제2 회로를 구비하고,
    상기 제2 회로는, 상기 제2 통신 방식에 따라 송신되는 제1 신호를 수신해야 할 수신 타이밍을, 상기 제1 회로에 수신된 제2 신호의 소정의 필드에서 지시되는 오프셋 시간에 기초하여 결정하고, 결정된 수신 타이밍에서, 사전에 학습된 지향성을 갖는 수신 빔을 형성하고,
    상기 제2 신호의 상기 소정의 필드에 의해 지시되는 상기 오프셋 시간은 상기 제1 회로에 의한 상기 제2 신호의 수신의 종료로부터 상기 제2 회로에 의한 상기 제1 신호의 수신의 개시까지의 시간 차이에 해당되는, 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 신호는, 당해 제2 신호에 후속하여 상기 제1 신호가 송신되는지 여부를 나타내는 정보를 포함하는, 통신 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 회로는, 상기 결정된 수신 타이밍에서 상기 제1 신호를 정상적으로 수신할 수 없는 경우에는, 수신 빔의 지향성 학습을 재시행하는, 통신 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서, 상기 제2 회로는, 상기 제1 회로에 의해 상기 제2 신호가 수신된 시점부터 상기 시간 차이가 경과한 타이밍을, 상기 제1 신호의 상기 결정된 수신 타이밍이라고 결정하는, 통신 장치.
  6. 제1 통신 방식 및 상기 제1 통신 방식보다도 높은 주파수대를 사용하는 제2 통신 방식에 따라 각각 무선 통신 가능한 송신 장치와 수신 장치 사이의 통신 제어 방법으로서,
    상기 송신 장치로부터 상기 수신 장치에, 상기 제1 통신 방식에 따라 제1 신호를 송신하는 단계와;
    상기 수신 장치에 있어서, 상기 제2 통신 방식에 따라 송신되는 제2 신호를수신해야 할 수신 타이밍을, 상기 제1 신호의 소정의 필드에서 지시되는 오프셋 시간 - 상기 오프셋 시간은 상기 수신 장치에 의한 상기 제1 신호의 수신의 종료로부터 상기 제2 신호의 수신의 개시까지의 시간 차이에 해당됨 - 에 기초하여 결정하는 단계와;
    상기 송신 장치로부터 상기 수신 장치에, 상기 제2 통신 방식에 따라 상기 제2 신호를 송신하는 단계와;
    상기 수신 장치에 있어서, 결정된 상기 수신 타이밍에서, 사전에 학습된 지향성을 갖는 수신 빔을 형성함으로써, 상기 송신 장치로부터 송신된 상기 제2 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 통신 제어 방법.
  7. 통신 시스템으로서,
    제1 통신 방식에 따라 무선 통신을 수행하도록 구성된 제1 회로,
    및, 상기 제1 통신 방식보다도 높은 주파수대를 사용하는 제2 통신 방식에 따라 무선 통신을 수행하도록 구성된 제2 회로를 각각 구비하는 송신 장치와 수신 장치를 포함하고,
    상기 송신 장치의 상기 제1 회로는, 상기 수신 장치에 상기 제1 통신 방식에 따라 제1 신호를 송신하며,
    상기 수신 장치의 상기 제2 회로는, 상기 제2 통신 방식에 따라 송신되는 제2 신호를 수신해야 할 수신 타이밍을, 상기 제1 신호의 소정의 필드에서 지시되는 오프셋 시간 - 상기 오프셋 시간은 상기 수신 장치에 의한 상기 제1 신호의 수신의 종료로부터 상기 제2 신호의 수신의 개시까지의 시간 차이에 해당됨 - 에 기초하여 결정하고,
    상기 송신 장치의 상기 제2 회로는, 상기 수신 장치에 상기 제2 통신 방식에 따라 상기 제2 신호를 송신하고,
    상기 수신 장치의 상기 제2 회로는, 결정된 상기 수신 타이밍에서, 사전에 학습된 지향성을 갖는 수신 빔을 형성함으로써, 상기 송신 장치로부터 송신되는 상기 제2 신호를 수신하는, 통신 시스템.
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