WO2010092854A1 - 通信装置、通信制御方法、及び通信システム - Google Patents

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WO2010092854A1
WO2010092854A1 PCT/JP2010/050492 JP2010050492W WO2010092854A1 WO 2010092854 A1 WO2010092854 A1 WO 2010092854A1 JP 2010050492 W JP2010050492 W JP 2010050492W WO 2010092854 A1 WO2010092854 A1 WO 2010092854A1
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signal
wireless communication
communication
reception
unit
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PCT/JP2010/050492
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高野　裕昭
裕一 森岡
國弘　卓志
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ソニー株式会社
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    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering

Definitions

  • the present invention relates to a communication device, a communication control method, and a communication system.
  • millimeter waves In recent years, development of a new communication method for increasing the communication speed of wireless communication using high-frequency electromagnetic waves called millimeter waves has been underway.
  • the wavelength of the millimeter wave is 10 mm to 1 mm and the frequency is 30 GHz to 300 GHz.
  • channels can be allocated in units of GHz.
  • millimeter waves have characteristics that they are more straight ahead than microwaves and have a large attenuation during reflection. Therefore, the wireless transmission path in millimeter wave communication is mainly a direct wave or a reflected wave of about once.
  • the millimeter wave also has a characteristic that the free space propagation loss is large (the radio wave reaching distance is short). Therefore, when wireless communication is performed using millimeter waves, there is an advantage that space division is easier than when microwaves are used, and there is also an aspect that a communication distance is shortened.
  • the antenna of the transmitter / receiver should have directivity and the transmitted and received beams communicated. It is conceivable to increase the communication distance in the direction in which the partner is located.
  • the directivity of the beam can be controlled by, for example, providing a plurality of antennas in the transmission / reception apparatus and changing the weight for each antenna.
  • Patent Document 1 below discloses a technique of performing millimeter-wave wireless communication after exchanging control signals in advance using a communication medium such as sound waves, infrared rays, or light and learning the optimum directivity of the antenna. ing.
  • the directivity of the antenna is changed on the transmission side every time one packet is transmitted and received, and the optimal directivity is determined on the reception side according to the reception result of the packet.
  • the optimal directivity is determined on the reception side according to the reception result of the packet.
  • the present invention is intended to provide a new and improved communication device, communication control method, and communication system that can learn the directivity of an antenna to be used for millimeter wave communication at high speed.
  • wireless communication is possible according to a first wireless communication unit capable of wireless communication according to a first communication method and a second communication method using a higher frequency band than the first communication method.
  • a second radio communication unit and when the first radio communication unit receives an instruction signal instructing learning of beam directivity, the reception start point of the beam learning signal based on the instruction signal And the second wireless communication unit starts receiving the beam learning signal from the reception start time determined by the first wireless communication unit, and is optimized based on the received beam learning signal.
  • a communication device is provided for determining parameter values for identifying a beam pattern.
  • the reception start time is a time before the reception of the instruction signal by the first wireless communication unit is completed.
  • the second wireless communication unit notifies the determined parameter value to the first wireless communication unit, and the first wireless communication unit transmits a notification signal including the notified parameter value to the instruction signal. It may be sent to the original device.
  • the second wireless communication unit may transmit a notification signal including the determined parameter value to a device that is a transmission source of the instruction signal.
  • the beam learning signal may be a signal including a plurality of signal sequences associated with different directivity patterns.
  • the beam learning signal is a signal including a plurality of time slots respectively corresponding to the signal sequences, and the parameter is a parameter for specifying at least one time slot among the plurality of time slots. There may be.
  • the beam learning signal is a signal obtained by synthesizing the plurality of signal sequences that are orthogonal or quasi-orthogonal with each other, and the parameter specifies at least one signal sequence of the plurality of signal sequences. It may be a parameter.
  • the second wireless communication unit may determine the optimum directivity of the received beam by changing the directivity of the received beam while receiving the beam learning signal.
  • the first wireless communication unit capable of wireless communication according to the first communication method and the second communication method using a higher frequency band than the first communication method.
  • a second wireless communication unit capable of wireless communication wherein the first wireless communication unit transmits an instruction signal for instructing learning of beam directivity to another communication device, and the second wireless communication unit includes:
  • a communication device is provided that transmits a beam learning signal used for learning beam directivity to the other communication device before the transmission of the instruction signal by the first wireless communication unit is completed.
  • a transmission device and a reception device capable of wireless communication according to the first communication method and the second communication method using a higher frequency band than the first communication method.
  • the first wireless communication unit capable of wireless communication according to the first communication method, and the second communication method using a higher frequency band than the first communication method.
  • a second wireless communication unit capable of wireless communication according to the transmission device and the reception device, wherein the first wireless communication unit of the transmission device receives an instruction signal for instructing learning of beam directivity.
  • the second wireless communication unit of the transmission device transmits a beam learning signal used for beam directivity learning to the reception device, and the first wireless communication unit of the reception device includes: When the instruction signal is received, the reception start time of the beam learning signal is determined based on the instruction signal, and the second wireless communication unit of the reception apparatus receives the beam from the determined reception start time. Receiving learning signal Was started to determine the parameter value for specifying an optimum beam pattern based on said received beam reference signal, a communication system is provided.
  • the antenna directivity to be used for millimeter wave communication can be learned at high speed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a communication system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the communication system 1 includes a communication device 100 and a communication device 200.
  • the communication device 100 transmits a predetermined signal described later to the communication device 200 and starts communication with the communication device 200.
  • the communication device 200 receives a signal transmitted from the communication device 100 and starts communication with the communication device 100. Therefore, in this specification, the communication apparatus 100 may be referred to as a transmission-side apparatus or transmission apparatus, and the communication apparatus 200 may be referred to as a reception-side apparatus or reception apparatus.
  • the communication devices 100 and 200 can perform wireless communication with each other according to the first and second communication methods.
  • the first communication method is a communication method that uses electromagnetic waves such as microwaves, which are not straight ahead as compared with the above-described millimeter wave and have a small attenuation when reflected.
  • the first communication method may be a communication method based on a wireless local area network (LAN) standard such as IEEE 802.11a / b / g. That is, when performing wireless communication according to the first communication method, the communication devices 100 and 200 can communicate with each other without considering the directivity of the transmission beam and the reception beam.
  • LAN wireless local area network
  • the second communication method is a communication method using an electromagnetic wave typified by the above-described millimeter wave and having a high degree of straightness and a large attenuation during reflection.
  • the second communication method may be a communication method based on, for example, the VHT (Very High Throughput) standard using the 60 GHz band. That is, when performing wireless communication according to the second communication method, it is preferable that the communication devices 100 and 200 transmit and receive wireless signals with the transmission beam and the reception beam directed to the communication partner.
  • VHT Very High Throughput
  • the communication device 100 includes an antenna 110 for transmitting and receiving a radio signal according to the first communication method and a plurality of antennas 160a to 160n for transmitting and receiving a radio signal according to the second communication method.
  • the communication device 200 also includes an antenna 210 for transmitting / receiving a radio signal according to the first communication scheme and a plurality of antennas 260a to 260n for transmitting / receiving a radio signal according to the second communication scheme.
  • the communication apparatuses 100 and 200 can perform so-called MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication according to the second communication method.
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • wireless communication according to a 2nd communication system is controlled by adjusting the weight of the signal transmitted / received via each antenna.
  • the transmission beam Bt is directed from the communication apparatus 100 to the communication apparatus 200.
  • the reception beam Br is directed from the communication device 200 to the communication device 100.
  • the communication devices 100 and 200 may be, for example, a terminal device such as a PC (Personal Computer), a mobile phone terminal, a portable information terminal, a music player or a game terminal, or a home appliance such as a television receiver.
  • Communication devices 100 and 200 may be network devices such as a broadband router and a wireless access point.
  • the communication devices 100 and 200 may be wireless communication modules mounted on these devices.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the communication apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the communication apparatus 100 includes an antenna 110, a first wireless communication unit 120, a storage unit 150, a plurality of antennas 160a to 160n, and a second wireless communication unit 170.
  • the first wireless communication unit 120 includes a first analog unit 122, an AD (Analog-to-Digital) conversion unit 124, a DA (Digital-to-Analog) conversion unit 126, a first digital unit 130, and a control unit 140.
  • the second wireless communication unit 170 includes a second analog unit 172, an AD conversion unit 174, a DA conversion unit 176, a second digital unit 180, and a control unit 190.
  • the antenna 110 is an antenna used for wireless communication according to the first communication method. For example, the antenna 110 transmits an instruction signal instructing learning of beam directivity using a microwave. Further, the antenna 110 receives, for example, a notification signal for receiving notification of an optimal beam pattern, and outputs the notification signal to the first analog unit 122.
  • the first analog unit 122 typically corresponds to an RF (Radio Frequency) circuit for transmitting and receiving a radio signal according to the first communication method. That is, for example, the first analog unit 122 amplifies and frequency-converts the reception signal received by the antenna 110 and outputs the amplified signal to the AD conversion unit 124. The first analog unit 122 converts the frequency of the transmission signal converted into an analog signal by the DA conversion unit 126 and outputs the converted signal to the antenna 110.
  • RF Radio Frequency
  • the AD converter 124 converts the received signal, which is an analog signal input from the first analog unit 122, into a digital signal and outputs the digital signal to the first digital unit 130.
  • the DA conversion unit 126 converts the transmission signal that is a digital signal input from the first digital unit 130 into an analog signal and outputs the analog signal to the first analog unit 122.
  • the first digital unit 130 typically includes a circuit for demodulating and decoding a received signal in accordance with the first communication method, and a circuit for encoding and modulating a transmission signal in accordance with the first communication method. For example, when an instruction signal instructing learning of beam directivity is input from the control unit 140, the first digital unit 130 encodes and modulates the instruction signal and outputs the encoded instruction signal to the DA conversion unit 126. Further, for example, when the above-described notification signal is input from the AD conversion unit 124, the first digital unit 130 demodulates and decodes the notification signal and outputs it to the control unit 140.
  • the control unit 140 controls the overall operation of the first wireless communication unit 120 using an arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit). For example, the control unit 140 outputs the instruction signal described above to the first digital unit 130 in response to a request from a predetermined application. Further, for example, when a decoded notification signal is input from the first digital unit 130, the control unit 140 acquires a parameter value for specifying an optimal beam pattern included in the notification signal, and the storage unit 150 Save to.
  • an arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the control unit 140 outputs the instruction signal described above to the first digital unit 130 in response to a request from a predetermined application. Further, for example, when a decoded notification signal is input from the first digital unit 130, the control unit 140 acquires a parameter value for specifying an optimal beam pattern included in the notification signal, and the storage unit 150 Save to.
  • the storage unit 150 stores, for example, programs and parameter values used for communication processing by the communication apparatus 100 using a recording medium such as a semiconductor memory.
  • the storage unit 150 can store parameter values for specifying an optimum beam pattern for wireless communication by the second wireless communication unit 170 according to the second communication method.
  • the plurality of antennas 160a to 160n are antennas used for wireless communication according to the second communication method.
  • the plurality of antennas 160a to 160n are typically configured as MIMO antennas. That is, for example, the antennas 160a to 160n transmit radio signals weighted using a predetermined weighting factor using millimeter waves, respectively. Further, for example, the antennas 160 a to 160 n receive radio signals that are millimeter waves and output them to the second analog unit 172.
  • the second analog unit 172 typically corresponds to an RF circuit for transmitting and receiving a radio signal according to the second communication method. That is, for example, the second analog unit 172 amplifies and frequency-converts a plurality of reception signals respectively received by the antennas 160a to 160n and outputs the amplified signals to the AD conversion unit 174. The second analog unit 172 converts the frequency of the plurality of transmission signals converted into analog signals by the DA conversion unit 176 and outputs the converted signals to the antennas 160a to 160n.
  • the AD conversion unit 174 converts each of a plurality of reception signals, which are analog signals input from the second analog unit 172, into digital signals and outputs the digital signals to the second digital unit 180.
  • the DA conversion unit 176 converts a plurality of transmission signals that are digital signals input from the second digital unit 180 into analog signals and outputs the analog signals to the second analog unit 172.
  • the second digital unit 180 typically includes a circuit for demodulating and decoding the received signal according to the second communication method, and a circuit for encoding and modulating the transmission signal according to the second communication method.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a more specific configuration of the second digital unit 180.
  • the second digital unit 180 includes a synchronization unit 181, a reception beam processing unit 182, a demodulation / decoding unit 183, a coded modulation unit 184, and a transmission beam processing unit 185.
  • the synchronization unit 181 synchronizes the start timing of the reception process for the plurality of reception signals received by the plurality of antennas 160a to 160n, for example, according to the preamble at the beginning of the packet, and outputs it to the reception beam processing unit 182.
  • the reception beam processing unit 182 controls the directivity of the reception beam by performing weighting processing on the plurality of reception signals input from the synchronization unit 181 according to, for example, uniform distribution or Taylor distribution.
  • the value of the weight used by the reception beam processing unit 182 is specified by a directivity control signal input from the control unit 190, for example.
  • the reception beam processing unit 182 may form a reception beam by regarding the plurality of antennas 160a to 160n as array antennas.
  • the demodulation / decoding unit 183 demodulates and decodes the reception signal weighted by the reception beam processing unit 182 according to an arbitrary modulation method and encoding method used for the second communication method, and obtains a data signal. Then, the demodulation / decoding unit 183 outputs the acquired data signal to the control unit 190.
  • the encoding modulation unit 184 encodes and modulates the data signal input from the control unit 190 according to an arbitrary encoding method and modulation method used for the second communication method, and generates a transmission signal. Then, the encoding modulation unit 184 outputs the generated transmission signal to the transmission beam processing unit 185.
  • the transmission beam processing unit 185 generates a plurality of transmission signals weighted according to, for example, a uniform distribution or a Taylor distribution from the transmission signal input from the encoding modulation unit 184, and controls the directivity of the transmission beam.
  • the value of the weight used by the transmission beam processing unit 185 is specified by a directivity control signal input from the control unit 190, for example.
  • the transmission beam processing unit 185 may form a transmission beam by regarding the plurality of antennas 160a to 160n as array antennas.
  • the plurality of transmission signals weighted by the transmission beam processing unit 185 are output to the DA conversion unit 176, respectively.
  • the second digital unit 180 further estimates the channel characteristics of the MIMO channel from the received signals received by the plurality of antennas 160a to 160n, and performs channel equalization according to the estimation result. May be performed.
  • the control unit 190 controls the overall operation of the second wireless communication unit 170 using an arithmetic device such as a CPU. For example, in response to a request from a predetermined application, the control unit 190 transmits the beam learning signal to the second wireless communication unit after a predetermined time has elapsed after the instruction signal is transmitted from the first wireless communication unit 120. 170 to transmit. Further, for example, the control unit 190 acquires a parameter value for specifying an optimal beam pattern from the storage unit 150, and receives the directivity control signal including the acquired parameter value from the reception beam processing of the second digital unit 180 described above. The data is output to the unit 182 or the transmission beam processing unit 185. Thereby, the reception beam or the transmission beam at the time of wireless communication according to the second communication method by the communication apparatus 100 is directed in the direction in which the communication partner is located.
  • an arithmetic device such as a CPU.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a beam pattern that the communication apparatus 100 can form.
  • the transmission beam patterns Bt0 to Bt9 have directivities in different directions by 36 degrees on the plane where the communication apparatus 100 is located.
  • the transmission beam processing unit 185 of the communication apparatus 100 uses any one of the ten transmission beam patterns Bt0 to Bt9 according to the directivity control signal from the control unit 190, and uses the antennas 160a to 160n. Can transmit a radio signal.
  • the reception beam pattern that can be formed by the communication apparatus 100 may be the same beam pattern as the transmission beam patterns Bt0 to Bt9 shown in FIG.
  • weighting factors for the antennas 160a to 160n for forming these beam patterns are stored in advance.
  • the transmission beam pattern and the reception beam pattern that can be formed by the communication apparatus 100 are not limited to such an example.
  • a transmission beam pattern or a reception beam pattern having directivity in various directions on the three-dimensional space may be formed.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the signal format of the instruction signal and the beam learning signal transmitted from the communication apparatus 100.
  • the instruction signal transmitted from the antenna 110 according to the first communication method includes a header portion 112 and a data portion 118.
  • the header section 112 includes, for example, an L-STF (Legacy-Short Training Field) 114 and an L-LTF (Legacy-Long Training Field) 116.
  • the L-STF 114 mainly serves as a preamble and can be used for packet detection, automatic gain control, and synchronization processing on the receiving side.
  • the L-LTF 116 is mainly used for channel estimation and frequency offset correction.
  • Arbitrary data is stored in the data portion 118.
  • the beam learning signal transmitted from the antennas 160a to 160n includes a BTF (Beam Training Field) 162.
  • the BTF 162 is transmitted from the antennas 160a to 160n in synchronization with the transmission of the data unit 118 from the antenna 110 in the instruction signal described above, under the control of the control unit 190.
  • the BTF 162 is composed of ten time slots T0 to T9 respectively corresponding to the transmission beam patterns Bt0 to Bt9 shown in FIG.
  • a known signal sequence used for beam learning on the receiving side is weighted using a weighting factor for forming the corresponding transmission beam patterns Bt0 to Bt9, respectively. That is, the directivity of the transmission beam of the beam learning signal sequentially changes for each time slot T0 to T9. Therefore, in the receiving device located around the communication device 100, the power level of the received signal becomes a prominent value in any time slot of the beam learning signal according to the position, and an optimum transmission beam pattern is determined. Can do.
  • the known signal sequence may be, for example, a BPSK (Binary Phase Shift Keying) random pattern.
  • RTS Request To Send
  • CTS Call To Send
  • a standard such as IEEE 802.11a / b / g
  • RTS Request To Send
  • CTS Call To Send
  • FIG. 1 A signal transmission / reception sequence using RTS or CTS as an instruction signal will be further described later.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the communication apparatus 200 according to the present embodiment.
  • the communication apparatus 200 includes an antenna 210, a first wireless communication unit 220, a storage unit 250, a plurality of antennas 260a to 260n, and a second wireless communication unit 270.
  • the first wireless communication unit 220 includes a first analog unit 222, an AD conversion unit 224, a DA conversion unit 226, a first digital unit 230, and a control unit 240.
  • the second wireless communication unit 270 includes a second analog unit 272, an AD conversion unit 274, a DA conversion unit 276, a second digital unit 280, and a control unit 290.
  • the antenna 210 is an antenna used for wireless communication according to the first communication method.
  • the antenna 210 receives the above-described instruction signal transmitted from the communication device 100, for example. Further, the antenna 210 transmits a notification signal for notifying an optimal beam pattern determined by, for example, processing described later.
  • the first analog unit 222 typically corresponds to an RF circuit for transmitting and receiving a radio signal according to the first communication method. That is, for example, the first analog unit 222 amplifies and frequency-converts the reception signal received by the antenna 210 and outputs the amplified signal to the AD conversion unit 224. The first analog unit 222 converts the frequency of the transmission signal converted into an analog signal by the DA conversion unit 226 and outputs the converted signal to the antenna 210.
  • the AD converter 224 converts the received signal, which is an analog signal input from the first analog unit 222, into a digital signal and outputs the digital signal to the first digital unit 230.
  • the DA conversion unit 226 converts the transmission signal that is a digital signal input from the first digital unit 230 into an analog signal and outputs the analog signal to the first analog unit 222.
  • the first digital unit 230 typically includes a circuit for demodulating and decoding the received signal according to the first communication scheme, and a circuit for encoding and modulating the transmission signal according to the first communication scheme. Further, in the present embodiment, when the above-described instruction signal is input, the first digital unit 230 acquires synchronization using the instruction signal header 112 shown in FIG. 5 and receives the beam learning signal. The reception start point to be started is notified to the second digital unit 280 of the second wireless communication unit 270.
  • a beam learning signal is transmitted from a predetermined position of the header portion 112 of the instruction signal (such as the head of the L-STF 114, the head of the L-LTF 116, or the tail of the L-LTF 116) between the transmitting device and the receiving device in advance.
  • a predetermined position of the header portion 112 of the instruction signal such as the head of the L-STF 114, the head of the L-LTF 116, or the tail of the L-LTF 116
  • the first digital unit 230 can determine the reception time point after the time interval has elapsed from the time when the predetermined position of the header part 112 of the instruction signal is detected.
  • data specifying a specific reception start time may be included in the header portion 112 of the instruction signal.
  • the first digital unit 230 can acquire data specifying the reception start time from the header part 112 of the instruction signal, and can determine the reception start time according to the data.
  • the beam learning signal reception processing by the second digital unit 280 will be further described later. Then, for example, when a notification signal for notifying an optimal beam pattern determined using the beam learning signal is input from the control unit 240, the first digital unit 230 encodes and modulates the notification signal. And output to the DA converter 226.
  • the control unit 240 controls the overall operation of the first wireless communication unit 220 using an arithmetic device such as a CPU, for example.
  • the control unit 240 acquires a parameter value for specifying the determined optimal beam pattern from the storage unit 250, and the notification signal described above. And output to the first digital unit 230.
  • the storage unit 250 stores, for example, programs and parameter values used for communication processing by the communication apparatus 200 using a recording medium such as a semiconductor memory.
  • the storage unit 250 can store parameter values for specifying an optimum beam pattern for wireless communication by the second wireless communication unit 270 according to the second communication method.
  • the storage unit 250 stores, for example, parameter values for specifying an optimum beam pattern on the transmission side determined by the second wireless communication unit 270 described later.
  • the plurality of antennas 260a to 260n are antennas used for wireless communication according to the second communication method.
  • the plurality of antennas 260a to 260n are typically configured as MIMO antennas. That is, for example, the antennas 260a to 260n transmit radio signals weighted using a predetermined weighting factor using millimeter waves, respectively. Further, for example, the antennas 260 a to 260 n receive a radio signal that is a millimeter wave and output it to the second analog unit 272.
  • the second analog unit 272 typically corresponds to an RF circuit for transmitting and receiving a radio signal according to the second communication method. That is, for example, the second analog unit 272 amplifies and frequency-converts a plurality of reception signals respectively received by the antennas 260a to 260n and outputs the amplified signals to the AD conversion unit 274. The second analog unit 272 converts the frequency of the plurality of transmission signals converted into analog signals by the DA conversion unit 276 and outputs the converted signals to the antennas 260a to 260n.
  • the AD conversion unit 274 converts each of a plurality of reception signals, which are analog signals input from the second analog unit 272, into digital signals and outputs the digital signals to the second digital unit 280.
  • the DA conversion unit 276 converts a plurality of transmission signals that are digital signals input from the second digital unit 280 into analog signals and outputs the analog signals to the second analog unit 272.
  • the second digital unit 280 typically includes a circuit for demodulating and decoding the received signal according to the second communication method, and a circuit for encoding and modulating the transmission signal according to the second communication method.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a more specific configuration of the second digital unit 280.
  • the second digital unit 280 includes a synchronization unit 281, a reception beam processing unit 282, a power calculation unit 283, a determination unit 284, a demodulation decoding unit 285, a coding modulation unit 286, and a transmission beam processing unit 287.
  • a synchronization unit 281 for synchronizing the second digital unit 280
  • the second digital unit 280 includes a synchronization unit 281, a reception beam processing unit 282, a power calculation unit 283, a determination unit 284, a demodulation decoding unit 285, a coding modulation unit 286, and a transmission beam processing unit 287.
  • the synchronization unit 281 synchronizes the start timing of reception processing according to the preamble at the head of the packet for a plurality of reception signals received by the plurality of antennas 260a to 260n and outputs the received signal to the reception beam processing unit 282.
  • the synchronization unit 281 receives the beam learning signal illustrated in FIG. 5 from the reception start point. Start receiving.
  • the synchronization unit 281 outputs the received beam learning signal to the reception beam processing unit 282 and instructs the power calculation unit 283 to calculate received power.
  • the reception beam processing unit 282 performs a weighting process on the plurality of reception signals input from the synchronization unit 281 according to, for example, a uniform distribution or a Taylor distribution, similarly to the reception beam processing unit 182 described above, thereby directing the reception beam. Control gender. Then, reception beam processing section 282 outputs the weighted reception signal to power calculation section 283 and demodulation / decoding section 285.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the directivity control processing of the reception beam by the reception beam processing unit 282.
  • the beam learning signal includes a BTF 162 including ten time slots T0 to T9 corresponding to the transmission beam patterns Bt0 to Bt9, respectively.
  • the reception beam processing unit 282 further divides each time slot T0 to T9 of the beam learning signal into 10 sections ST0 to ST9, and receives received signals with 10 different received beam patterns in each section ST0 to ST9. Perform weighting.
  • the first interval ST0 of the time slot T0 is associated with the reception beam pattern Br0
  • the second interval ST1 of the time slot T0 is associated with the reception beam pattern Br1, and the like.
  • the power calculation unit 283 shown in FIG. 7 calculates the received power of each received signal transmitted / received in the above-described 100 transmission / reception patterns in accordance with the instruction from the synchronization unit 281. Then, the power calculation unit 283 sequentially outputs the calculated received power values to the determination unit 284.
  • the determination unit 284 determines an optimal transmission beam pattern and a parameter value for specifying the reception beam pattern based on the reception power value input from the power calculation unit 283.
  • the optimum beam pattern is typically a beam pattern in which a series of received power values input from the power calculation unit 283 for one beam learning signal is a maximum value.
  • the parameter value for specifying the optimum transmission beam pattern may be, for example, one of the time slot numbers (T0 to T9) of the BTF 162 shown in FIGS. Instead, the parameter value for specifying the optimal transmission beam pattern may be, for example, a weighting coefficient by which the transmission signal is multiplied by the transmission beam processing unit 287.
  • the parameter value for specifying the optimum reception beam pattern may be, for example, the section number (ST0 to ST9) shown in FIG.
  • the parameter value for specifying the optimum reception beam pattern may be, for example, a weighting coefficient by which the reception beam processing unit 282 multiplies a plurality of reception signals.
  • the determination unit 284 outputs the parameter value determined in this way to the control unit 290.
  • the demodulation / decoding unit 285 demodulates and decodes the reception signal weighted by the reception beam processing unit 282 according to an arbitrary modulation method and encoding method used for the second communication method, and obtains a data signal. Then, the demodulation / decoding unit 285 outputs the acquired data signal to the control unit 290.
  • the encoding modulation unit 286 encodes and modulates the data signal input from the control unit 290 according to an arbitrary encoding method and modulation method used for the second communication method, and generates a transmission signal. Then, the encoding modulation unit 286 outputs the generated transmission signal to the transmission beam processing unit 287.
  • the transmission beam processing unit 287 Similar to the transmission beam processing unit 185 described above, the transmission beam processing unit 287 generates a plurality of transmission signals weighted according to, for example, a uniform distribution or a Taylor distribution from the transmission signal input from the encoding modulation unit 286, Control the directivity of the transmit beam.
  • the value of the weight used by the transmission beam processing unit 287 is specified by a directivity control signal input from the control unit 290, for example.
  • the plurality of transmission signals weighted by the transmission beam processing unit 287 are output to the DA conversion unit 276, respectively.
  • the second digital unit 280 further estimates channel characteristics of the MIMO channel from received signals received by the plurality of antennas 260a to 260n, and performs channel equalization according to the estimation result. May be performed.
  • the control unit 290 controls the overall operation of the second wireless communication unit 270 using an arithmetic device such as a CPU, for example.
  • the control unit 290 stores a parameter value for specifying an optimum transmission beam pattern output from the second digital unit 280. 250.
  • the parameter value stored here is notified by the first wireless communication unit 220 to the apparatus (for example, the communication apparatus 100) that is the transmission source of the beam learning signal using the notification signal.
  • the control unit 290 outputs a directivity control signal including a parameter value for specifying the optimum reception beam pattern output from the second digital unit 280 to the reception beam processing unit 282, and outputs the directivity control signal in the direction of the communication partner.
  • a reception beam having directivity is formed. Further, the control unit 290 outputs a directivity control signal including the same parameter value as the value used for forming the reception beam to the transmission beam processing unit 287 to form a transmission beam having directivity in the same direction. Also good.
  • the communication device 100 and the communication device 200 can perform wireless communication according to the second communication method while directing the directivity toward the communication partner.
  • the first wireless communication unit 270 transmits the first wireless signal using a dedicated signal line.
  • the parameter value may be notified to the communication unit 220.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of a sequence of signals transmitted and received between the communication apparatus 100 and the communication apparatus 200 described above. Referring to FIG. 9, signals transmitted from the communication device 100 (Tx) and the communication device 200 (Rx) are sequentially shown along the time axis.
  • the RTS according to the first communication method is transmitted from the first wireless communication unit 120 of the communication device 100.
  • the BTF according to the second communication method is transmitted from the second wireless communication unit 170 of the communication device 100.
  • RTS corresponds to the above-described instruction signal
  • BTF corresponds to a beam learning signal.
  • the CTS according to the first communication method is transmitted from the first wireless communication unit 220 of the communication device 200.
  • the data portion of the CTS here includes, for example, a parameter value that specifies an optimal transmission beam pattern.
  • the CTS corresponds to the notification signal described above.
  • the communication apparatus 100 can know the optimum transmission beam pattern when transmitting a signal to the communication apparatus 200.
  • the CTS transmitted from the communication device 200 to the communication device 100 may also serve as the instruction signal described above. That is, in parallel with the transmission of CTS, even if the optimum reception beam pattern is determined in communication device 100 by transmitting BTF according to the second communication method from second wireless communication unit 270 of communication device 200. Good.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating another example of a sequence of signals transmitted / received between the communication device 100 and the communication device 200.
  • the communication device 100 transmits the instruction signal RTS and the beam learning signal BTF to the communication device 200.
  • an optimal transmission / reception beam pattern is determined in the communication apparatus 200, and a CTS that is a notification signal is transmitted from the communication apparatus 200 to the communication apparatus 100.
  • the BTF is not transmitted from the communication device 200.
  • data is transmitted from the communication apparatus 100 to the communication apparatus 200, and an ACK in accordance with the first communication method is returned from the communication apparatus 200 to the communication apparatus 100.
  • CTS which is a notification signal
  • CTS which is a notification signal
  • the second wireless communication unit 270 of the communication apparatus 200 a transmission beam pattern having directivity equivalent to the reception beam pattern learned based on the RTS can be used for CTS transmission.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing another example of the signal format of the beam learning signal.
  • the beam learning signal includes BTF 164.
  • the BTF 164 is a signal obtained by synthesizing a plurality of signal sequences having mutually different orthogonal patterns or quasi-orthogonal relationships.
  • the BTF 164 is a signal obtained by combining 10 signal sequences respectively corresponding to the transmission beam patterns Bt0 to Bt9 that are spread using the spreading codes C0 to C9.
  • spreading codes C0 to C9 that form an orthogonal or quasi-orthogonal relationship, each signal sequence from the combined signal on the reception side can be obtained even when the signal sequence associated with the transmission beam patterns Bt0 to Bt9 is synthesized on the transmission side Can be extracted.
  • the parameter that specifies the transmission beam pattern may be a spreading code that specifies at least one signal sequence among the above-described signal sequences, an identifier of the signal sequence, or the like.
  • the BTF 164 is transmitted in accordance with the second communication method in synchronization with the transmission of the data portion 118 of the instruction signal.
  • the configuration of the communication apparatuses 100 and 200 according to the embodiment of the present invention and the modifications thereof have been described above with reference to FIGS.
  • the instruction signal transmitted according to the first communication method for example, using microwaves
  • the second communication method for example, using millimeter waves.
  • a signal reception start time is determined.
  • the reception start time is a time before the reception of the instruction signal is completed.
  • a parameter value for specifying an optimum beam pattern is determined based on the beam learning signal received from the reception start time.
  • the communication apparatus 100 is described as a transmission apparatus and the communication apparatus 200 is described as a reception apparatus.
  • a communication apparatus having both functions of the communication apparatus 100 and the communication apparatus 200 may be configured. .
  • the communication apparatus 200 determines the beam pattern with the maximum received power as the optimum beam pattern.
  • a plurality of beam patterns with large received power may be determined as candidate beam patterns to be used in the communication apparatus 200.
  • wireless communication using millimeter waves can be performed using a plurality of beam patterns in combination.
  • Communication system 100 Communication device (transmission side) 110 Antenna (first communication method) 120 First wireless communication unit 150 Storage unit 160a to n Antenna (second communication method) 170 Second wireless communication unit 200 Communication device (receiving side) 210 Antenna (first communication method) 220 First wireless communication unit 250 Storage unit 260a to n Antenna (second communication method) 270 Second wireless communication unit

Abstract

【課題】ミリ波通信に用いるべきアンテナの指向性を高速に学習すること。 【解決手段】第１の通信方式に従って無線通信可能な第１無線通信部と、前記第１の通信方式よりも高い周波数帯を使用する第２の通信方式に従って無線通信可能な第２無線通信部と、を備え、前記第１無線通信部は、ビームの指向性の学習を指示する指示信号を受信した場合に、当該指示信号に基づいてビーム学習用信号の受信開始時点を決定し、前記第２無線通信部は、前記第１無線通信部により決定された前記受信開始時点から前記ビーム学習用信号の受信を開始し、受信した前記ビーム学習用信号に基づいて最適なビームパターンを特定するためのパラメータ値を決定する、通信装置を提供する。

Description

通信装置、通信制御方法、及び通信システム
　本発明は、通信装置、通信制御方法、及び通信システムに関する。
　近年、ミリ波と呼ばれる高周波の電磁波を用いて無線通信の通信速度を高速化させるための新たな通信方式の開発が進められている。ミリ波の波長は１０ｍｍ～１ｍｍ、周波数は３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚとされており、例えば６０ＧＨｚ帯などにおいてＧＨｚ単位でのチャネルの割当てが可能である。
　一般的に、ミリ波は、マイクロ波に比べて直進性が強く、反射時の減衰が大きいという特性を有している。そのため、ミリ波通信での無線の伝達経路は、主に直接波又は１回程度の反射波となる。また、ミリ波は、自由空間伝搬損失が大きい（電波到達距離が短い）という特性も有している。そのため、ミリ波を用いて無線通信する場合には、マイクロ波を用いる場合と比較して空間分割をし易いという利点がある一方、通信距離が短くなるという側面もある。
　このようなミリ波の弱点を補い、ミリ波を用いた高速な無線通信をより多くの場面で活用するためには、送受信装置のアンテナに指向性を持たせ、その送信ビーム及び受信ビームを通信相手の位置する方向に向けて通信距離を長くすることが考えられる。ビームの指向性は、例えば、送受信装置にそれぞれ複数のアンテナを設け、アンテナごとの重みを変化させることで制御され得る。例えば、下記特許文献１では、音波、赤外線又は光などの通信媒体を用いて予め制御信号を交換し、アンテナの最適な指向性を学習した上でミリ波での無線通信を行う手法が開示されている。
特開２０００－３０７４９４号公報
　しかしながら、アンテナの最適な指向性を学習する従来の手法では、１パケットを送受信する度に送信側でアンテナの指向性を変化させ、受信側でパケットの受信結果に応じて最適な指向性を決定していた。この場合、ビームパターンの数だけパケットの送受信が必要であり、学習に要する時間が増大し、スループットが低下する可能性があった。
　そこで、本発明は、ミリ波通信に用いるべきアンテナの指向性を高速に学習することのできる、新規かつ改良された通信装置、通信制御方法、及び通信システムを提供しようとするものである。
　本発明のある実施形態によれば、第１の通信方式に従って無線通信可能な第１無線通信部と、上記第１の通信方式よりも高い周波数帯を使用する第２の通信方式に従って無線通信可能な第２無線通信部と、を備え、上記第１無線通信部は、ビームの指向性の学習を指示する指示信号を受信した場合に、当該指示信号に基づいてビーム学習用信号の受信開始時点を決定し、上記第２無線通信部は、上記第１無線通信部により決定された上記受信開始時点から上記ビーム学習用信号の受信を開始し、受信した上記ビーム学習用信号に基づいて最適なビームパターンを特定するためのパラメータ値を決定する、通信装置が提供される。
　上記受信開始時点は、上記第１無線通信部による上記指示信号の受信が完了するよりも前の時点とするのが好適である。
　また、上記第２無線通信部は、決定した上記パラメータ値を上記第１無線通信部へ通知し、上記第１無線通信部は、通知された上記パラメータ値を含む通知信号を上記指示信号の送信元の装置へ送信してもよい。
　また、上記第２無線通信部は、決定した上記パラメータ値を含む通知信号を上記指示信号の送信元の装置へ送信してもよい。
　また、上記ビーム学習用信号は、それぞれ異なる指向性パターンと関連付けられた複数の信号系列を含む信号であってもよい。
　また、上記ビーム学習用信号は、上記各信号系列とそれぞれ対応する複数のタイムスロットを含む信号であり、上記パラメータは、上記複数のタイムスロットのうち少なくとも１つのタイムスロットを特定するためのパラメータであってもよい。
　また、上記ビーム学習用信号は、互いに直交又は擬似直交関係にある上記複数の信号系列が合成された信号であり、上記パラメータは、上記複数の信号系列のうち少なくとも１つの信号系列を特定するためのパラメータであってもよい。
　また、上記第２無線通信部は、上記ビーム学習用信号を受信している間に受信ビームの指向性を変化させることにより、受信ビームの最適な指向性を決定してもよい。
　また、本発明の別の実施形態によれば、第１の通信方式に従って無線通信可能な第１無線通信部と、上記第１の通信方式よりも高い周波数帯を使用する第２の通信方式に従って無線通信可能な第２無線通信部と、を備え、上記第１無線通信部は、ビームの指向性の学習を指示する指示信号を他の通信装置へ送信し、上記第２無線通信部は、上記第１無線通信部による上記指示信号の送信が完了する前に、ビームの指向性の学習に使用されるビーム学習用信号を上記他の通信装置へ送信する、通信装置が提供される。
　また、本発明の別の実施形態によれば、第１の通信方式及び上記第１の通信方式よりも高い周波数帯を使用する第２の通信方式に従って無線通信可能な送信装置と受信装置との間の通信制御方法であって、上記送信装置から上記受信装置へ、ビームの指向性の学習を指示する指示信号を上記第１の通信方式に従って送信するステップと、上記送信装置から上記受信装置へ、ビームの指向性の学習に使用されるビーム学習用信号を上記第２の通信方式に従って送信するステップと、上記受信装置において、受信した上記指示信号に基づいて用いて決定される所定の受信開始時点から上記ビーム学習用信号の受信を開始するステップと、上記受信装置において、受信した上記ビーム学習用信号に基づいて最適な指向性を有するビームを特定するパラメータを決定するステップと、を含む通信制御方法が提供される。
　また、本発明の別の実施形態によれば、第１の通信方式に従って無線通信可能な第１無線通信部、及び、上記第１の通信方式よりも高い周波数帯を使用する第２の通信方式に従って無線通信可能な第２無線通信部、をそれぞれ備える送信装置と受信装置とを含み、上記送信装置の上記第１無線通信部は、ビームの指向性の学習を指示する指示信号を上記受信装置へ送信し、上記送信装置の上記第２無線通信部は、ビームの指向性の学習に使用されるビーム学習用信号を上記受信装置へ送信し、上記受信装置の上記第１無線通信部は、上記指示信号を受信した場合に、当該指示信号に基づいて上記ビーム学習用信号の受信開始時点を決定し、上記受信装置の上記第２無線通信部は、決定された上記受信開始時点から上記ビーム学習用信号の受信を開始し、受信した上記ビーム学習用信号に基づいて最適なビームパターンを特定するためのパラメータ値を決定する、通信システムが提供される。
　以上説明したように、本発明に係る通信装置、通信制御方法、及び通信システムによれば、ミリ波通信に用いるべきアンテナの指向性を高速に学習することができる。
一実施形態に係る通信システムの概要を示す模式図である。 一実施形態に係る送信装置の構成の一例を示すブロック図である。 一実施形態に係る送信装置の第２デジタル部のより具体的な構成の一例を示すブロック図である。 ビームパターンの一例を示す説明図である。 指示信号及びビーム学習用信号のフォーマットの一例を示す説明図である。 一実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。 一実施形態に係る受信装置の第２デジタル部のより具体的な構成の一例を示すブロック図である。 一実施形態に係る指向性制御処理について説明するための説明図である。 一実施形態に係る信号の送受信シーケンスの一例を示す説明図である。 一実施形態に係る信号の送受信シーケンスの他の例を示す説明図である。 ビーム学習用信号のフォーマットの他の例を示す説明図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　また、以下の順序にしたがって当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
　　１．通信システムの概要
　　２．通信装置の構成例
　　　２－１．一実施形態に係る送信装置の構成
　　　２－２．一実施形態に係る受信装置の構成
　　　２－３．信号の送受信シーケンスの例
　　３．変形例
　　４．まとめ
　＜１．通信システムの概要＞
　図１は、本発明の一実施形態に係る通信システム１の概要を示す模式図である。図１を参照すると、通信システム１は、通信装置１００及び通信装置２００を含む。本実施形態において、通信装置１００は、通信装置２００へ後述する所定の信号を送信し、通信装置２００との間の通信を開始する。また、通信装置２００は、通信装置１００から送信される信号を受信し、通信装置１００との間の通信を開始する。そのため、本明細書において、通信装置１００を送信側の装置又は送信装置、通信装置２００を受信側の装置又は受信装置という場合がある。
　通信装置１００及び２００は、第１及び第２の通信方式に従って互いに無線通信することができる。このうち、第１の通信方式は、上述したミリ波と比較して直進性が強くなく、反射時の減衰の小さい例えばマイクロ波などの電磁波を用いた通信方式である。第１の通信方式は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇなどの無線ＬＡＮ（Local　Area　Network）規格に基づく通信方式であってよい。即ち、第１の通信方式に従って無線通信する場合には、通信装置１００及び２００は、送信ビーム及び受信ビームの指向性を考慮することなく互いに通信することができる。一方、第２の通信方式は、上述したミリ波に代表される電磁波であって、直進性が強く反射時の減衰の大きい電磁波を用いた通信方式である。第２の通信方式は、例えば６０ＧＨｚ帯を使用するＶＨＴ（Very　High　Throughput）規格に基づく通信方式であってよい。即ち、第２の通信方式に従って無線通信する場合には、通信装置１００及び２００は、送信ビーム及び受信ビームを通信相手に向けて無線信号を送受信するのが好適である。
　図１の例では、通信装置１００は、第１の通信方式に従って無線信号を送受信するためのアンテナ１１０、及び第２の通信方式に従って無線信号を送受信するための複数のアンテナ１６０ａ～１６０ｎを備える。また、通信装置２００は、第１の通信方式に従って無線信号を送受信するためのアンテナ２１０、及び第２の通信方式に従って無線信号を送受信するための複数のアンテナ２６０ａ～２６０ｎを備える。通信装置１００及び２００は、このような複数のアンテナ１６０ａ～１６０ｎと複数のアンテナ２６０ａ～２６０ｎとを用いて、第２の通信方式に従い、所謂ＭＩＭＯ（Multiple　Input　Multiple　Output）通信を行うことができる。そして、各アンテナを介して送受信される信号の重みを調整することにより、第２の通信方式に従った無線通信時の送受信ビームの指向性が制御される。図１を参照すると、例えば通信装置１００から通信装置２００の方向へ、送信ビームＢｔが向けられている。また、例えば通信装置２００から通信装置１００の方向へ、受信ビームＢｒが向けられている。
　なお、通信装置１００及び２００は、例えばＰＣ（Personal　Computer）、携帯電話端末、携帯情報端末、音楽プレーヤ若しくはゲーム端末などの端末装置、又はテレビジョン受像機などの家電機器であってよい。また、通信装置１００及び２００は、ブロードバンドルータや無線アクセスポイントなどのネットワーク機器であってもよい。さらに、通信装置１００及び２００は、これら機器に搭載される無線通信モジュールなどであってもよい。
　＜２．通信装置の構成例＞
　次に、図２～図８を用いて、図１に示した通信装置１００及び２００の構成の一例を説明する。
　　　［２－１．一実施形態に係る送信装置の構成］
　図２は、本実施形態に係る通信装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図２を参照すると、通信装置１００は、アンテナ１１０、第１無線通信部１２０、記憶部１５０、複数のアンテナ１６０ａ～１６０ｎ、及び第２無線通信部１７０を備える。また、第１無線通信部１２０は、第１アナログ部１２２、ＡＤ（Analog-to-Digital）変換部１２４、ＤＡ（Digital-to-Analog）変換部１２６、第１デジタル部１３０、及び制御部１４０を有する。第２無線通信部１７０は、第２アナログ部１７２、ＡＤ変換部１７４、ＤＡ変換部１７６、第２デジタル部１８０、及び制御部１９０を有する。
　アンテナ１１０は、第１の通信方式に従った無線通信に使用されるアンテナである。アンテナ１１０は、例えば、ビームの指向性の学習を指示する指示信号をマイクロ波を用いて送信する。また、アンテナ１１０は、例えば、最適なビームパターンの通知を受けるための通知信号を受信し、第１アナログ部１２２へ出力する。
　第１アナログ部１２２は、典型的には、第１の通信方式に従った無線信号を送受信するためのＲＦ（Radio　Frequency）回路に相当する。即ち、第１アナログ部１２２は、例えば、アンテナ１１０により受信された受信信号を増幅及び周波数変換し、ＡＤ変換部１２４へ出力する。また、第１アナログ部１２２は、ＤＡ変換部１２６によりアナログ信号に変換された送信信号を周波数変換してアンテナ１１０へ出力する。
　ＡＤ変換部１２４は、第１アナログ部１２２から入力されるアナログ信号である受信信号をデジタル信号に変換し、第１デジタル部１３０へ出力する。ＤＡ変換部１２６は、第１デジタル部１３０から入力されるデジタル信号である送信信号をアナログ信号に変換し、第１アナログ部１２２へ出力する。
　第１デジタル部１３０は、典型的には、第１の通信方式に従って受信信号を復調及び復号するための回路、並びに第１の通信方式に従って送信信号を符号化及び変調するための回路を有する。第１デジタル部１３０は、例えば、制御部１４０からビームの指向性の学習を指示する指示信号が入力されると、当該指示信号を符号化及び変調してＤＡ変換部１２６へ出力する。また、第１デジタル部１３０は、例えば、ＡＤ変換部１２４から上述した通知信号が入力されると、当該通知信号を復調及び復号して制御部１４０へ出力する。
　制御部１４０は、例えばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）などの演算装置を用いて、第１無線通信部１２０の動作全般を制御する。例えば、制御部１４０は、所定のアプリケーションからの要求に応じて、上述した指示信号を第１デジタル部１３０へ出力する。また、例えば、制御部１４０は、第１デジタル部１３０から復号済みの通知信号が入力されると、当該通知信号に含まれる最適なビームパターンを特定するためのパラメータ値を取得し、記憶部１５０に保存する。
　記憶部１５０は、例えば、半導体メモリなどの記録媒体を用いて、通信装置１００による通信処理に使用されるプログラムやパラメータ値などを記憶する。例えば、本実施形態において、記憶部１５０は、第２の通信方式に従った第２無線通信部１７０による無線通信の際の最適なビームパターンを特定するためのパラメータ値を記憶することができる。
　複数のアンテナ１６０ａ～１６０ｎは、第２の通信方式に従った無線通信に使用されるアンテナである。複数のアンテナ１６０ａ～１６０ｎは、典型的には、ＭＩＭＯアンテナとして構成される。即ち、例えば、アンテナ１６０ａ～１６０ｎは、所定の重み係数を用いて重み付けされた無線信号をミリ波を用いてそれぞれ送信する。また、例えば、アンテナ１６０ａ～１６０ｎは、ミリ波である無線信号を受信して第２アナログ部１７２へ出力する。
　第２アナログ部１７２は、典型的には、第２の通信方式に従った無線信号を送受信するためのＲＦ回路に相当する。即ち、第２アナログ部１７２は、例えば、アンテナ１６０ａ～１６０ｎによりそれぞれ受信された複数の受信信号を増幅及び周波数変換し、ＡＤ変換部１７４へ出力する。また、第２アナログ部１７２は、ＤＡ変換部１７６によりそれぞれアナログ信号に変換された複数の送信信号を周波数変換してアンテナ１６０ａ～１６０ｎへ出力する。
　ＡＤ変換部１７４は、第２アナログ部１７２から入力されるアナログ信号である複数の受信信号をそれぞれデジタル信号に変換し、第２デジタル部１８０へ出力する。ＤＡ変換部１７６は、第２デジタル部１８０から入力されるデジタル信号である複数の送信信号をアナログ信号に変換し、第２アナログ部１７２へ出力する。
　第２デジタル部１８０は、典型的には、第２の通信方式に従って受信信号を復調及び復号するための回路、並びに第２の通信方式に従って送信信号を符号化及び変調するための回路を有する。
　図３は、第２デジタル部１８０のより具体的な構成の一例を示すブロック図である。図３を参照すると、第２デジタル部１８０は、同期部１８１、受信ビーム処理部１８２、復調復号部１８３、符号化変調部１８４、及び送信ビーム処理部１８５を有する。
　同期部１８１は、複数のアンテナ１６０ａ～１６０ｎにより受信された複数の受信信号について、例えばパケットの先頭のプリアンブルに応じて受信処理の開始タイミングを同期させて受信ビーム処理部１８２へ出力する。
　受信ビーム処理部１８２は、同期部１８１から入力される複数の受信信号について、例えば一様分布又はテイラー分布に従って重み付け処理を行うことにより、受信ビームの指向性を制御する。受信ビーム処理部１８２により使用される重みの値は、例えば、制御部１９０から入力される指向性制御信号により指定される。その代わりに、受信ビーム処理部１８２は、複数のアンテナ１６０ａ～１６０ｎをアレイアンテナとみなして受信ビームを形成してもよい。
　復調復号部１８３は、受信ビーム処理部１８２により重み付けされた受信信号を第２の通信方式に使用される任意の変調方式及び符号化方式に従って復調及び復号し、データ信号を取得する。そして、復調復号部１８３は、取得したデータ信号を制御部１９０へ出力する。
　符号化変調部１８４は、制御部１９０から入力されるデータ信号を第２の通信方式に使用される任意の符号化方式及び変調方式に従って符号化及び変調し、送信信号を生成する。そして、符号化変調部１８４は、生成した送信信号を送信ビーム処理部１８５へ出力する。
　送信ビーム処理部１８５は、符号化変調部１８４から入力された送信信号から、例えば一様分布又はテイラー分布に従って重み付けされた複数の送信信号を生成し、送信ビームの指向性を制御する。送信ビーム処理部１８５により使用される重みの値は、例えば、制御部１９０から入力される指向性制御信号により指定される。その代わりに、送信ビーム処理部１８５は、複数のアンテナ１６０ａ～１６０ｎをアレイアンテナとみなして送信ビームを形成してもよい。送信ビーム処理部１８５により重み付けされた複数の送信信号は、ＤＡ変換部１７６へそれぞれ出力される。
　なお、図３には示していないが、第２デジタル部１８０において、さらに複数のアンテナ１６０ａ～１６０ｎにより受信された受信信号からＭＩＭＯチャネルのチャネル特性を推定し、その推定結果に応じてチャネル等化が行われてもよい。
　図２に戻り、通信装置１００の構成の一例についての説明を継続する。
　制御部１９０は、例えばＣＰＵなどの演算装置を用いて、第２無線通信部１７０の動作全般を制御する。例えば、制御部１９０は、所定のアプリケーションからの要求に応じて、上述した指示信号が第１無線通信部１２０から送信された後所定の時間の経過後に、ビーム学習用信号を第２無線通信部１７０から送信させる。また、例えば、制御部１９０は、最適なビームパターンを特定するためのパラメータ値を記憶部１５０から取得し、取得したパラメータ値を含む指向性制御信号を上述した第２デジタル部１８０の受信ビーム処理部１８２又は送信ビーム処理部１８５へ出力する。それにより、通信装置１００による第２の通信方式に従った無線通信の際の受信ビーム又は送信ビームが、通信相手の位置する方向へ向けられる。
　図４は、通信装置１００が形成することのできるビームパターンの一例を示す説明図である。
　図４を参照すると、本実施形態において通信装置１００により形成可能な１０個の送信ビームパターンＢｔ０～Ｂｔ９が示されている。送信ビームパターンＢｔ０～Ｂｔ９は、通信装置１００が位置する平面上で３６度ずつ異なる方向への指向性をそれぞれ有している。通信装置１００の送信ビーム処理部１８５は、制御部１９０からの指向性制御信号に応じて、かかる１０個の送信ビームパターンＢｔ０～Ｂｔ９のうちいずれかの送信ビームパターンを用いて、アンテナ１６０ａ～１６０ｎから無線信号を送信させることができる。また、通信装置１００により形成可能な受信ビームパターンも、図４に示した送信ビームパターンＢｔ０～Ｂｔ９と同様のビームパターンであってよい。通信装置１００の記憶部１５０には、例えば、これらビームパターンを形成するためのアンテナ１６０ａ～１６０ｎごとの重み係数が予め記憶されている。なお、通信装置１００により形成可能な送信ビームパターン及び受信ビームパターンは、かかる例に限定されない。例えば、三次元空間上の様々な方向に指向性を有する送信ビームパターン又は受信ビームパターンが形成されてもよい。
　図５は、通信装置１００から送信される指示信号及びビーム学習用信号の信号フォーマットの一例を示す説明図である。
　図５を参照すると、アンテナ１１０から第１の通信方式に従って送信される指示信号は、ヘッダ部１１２、及びデータ部１１８を含む。また、ヘッダ部１１２は、例えば、Ｌ－ＳＴＦ（Legacy-Short　Training　Field）１１４、及びＬ－ＬＴＦ（Legacy-Long　Training　Field）１１６を有する。このうち、Ｌ－ＳＴＦ１１４は、主にプリアンブルとしての役割を持ち、受信側でのパケットの検出、自動利得制御、及び同期処理に用いられ得る。また、Ｌ－ＬＴＦ１１６は、主にチャネル推定、及び周波数オフセットの補正に用いられる。データ部１１８には、任意のデータが格納される。
　一方、アンテナ１６０ａ～１６０ｎから送信されるビーム学習用信号は、ＢＴＦ（Beam　Training　Field：ビーム学習用フィールド）１６２を含む。かかるＢＴＦ１６２は、制御部１９０による制御に応じて、上述した指示信号のうちデータ部１１８がアンテナ１１０から送信されるのと同期してアンテナ１６０ａ～１６０ｎから送信される。
　本実施形態において、ＢＴＦ１６２は、図４に示した各送信ビームパターンＢｔ０～Ｂｔ９にそれぞれ対応する１０個のタイムスロットＴ０～Ｔ９により構成される。各タイムスロットＴ０～Ｔ９では、受信側におけるビームの学習に使用される既知の信号系列が、対応する送信ビームパターンＢｔ０～Ｂｔ９をそれぞれ形成するための重み係数を用いて重み付けされる。即ち、ビーム学習用信号の送信ビームの指向性は、タイムスロットＴ０～Ｔ９ごとに順次変化する。従って、通信装置１００の周囲に位置する受信装置では、その位置に応じてビーム学習用信号のいずれかのタイムスロットで受信信号の電力レベルが突出した値となり、最適な送信ビームパターンを決定することができる。なお、既知の信号系列とは、例えばＢＰＳＫ（Binary　Phase　Shift　Keying）のランダムパターンなどであってよい。
　ここで、図５に示した指示信号として、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇなどの標準規格におけるＲＴＳ（Request　To　Send）やＣＴＳ（Clear　To　Send）が用いられてもよい。ＲＴＳやＣＴＳを指示信号とする信号の送受信シーケンスについて、後にさらに説明する。
　次に、このように送信される指示信号及びビーム学習用信号を受信する通信装置２００の構成について説明する。
　　　［２－２．一実施形態に係る受信装置の構成］
　図６は、本実施形態に係る通信装置２００の構成の一例を示すブロック図である。図６を参照すると、通信装置２００は、アンテナ２１０、第１無線通信部２２０、記憶部２５０、複数のアンテナ２６０ａ～２６０ｎ、及び第２無線通信部２７０を備える。また、第１無線通信部２２０は、第１アナログ部２２２、ＡＤ変換部２２４、ＤＡ変換部２２６、第１デジタル部２３０、及び制御部２４０を有する。第２無線通信部２７０は、第２アナログ部２７２、ＡＤ変換部２７４、ＤＡ変換部２７６、第２デジタル部２８０、及び制御部２９０を有する。
　アンテナ２１０は、第１の通信方式に従った無線通信に使用されるアンテナである。アンテナ２１０は、例えば、通信装置１００から送信される上述した指示信号を受信する。また、アンテナ２１０は、例えば、後述する処理により決定される最適なビームパターンを通知するための通知信号を送信する。
　第１アナログ部２２２は、典型的には、第１の通信方式に従った無線信号を送受信するためのＲＦ回路に相当する。即ち、第１アナログ部２２２は、例えば、アンテナ２１０により受信された受信信号を増幅及び周波数変換し、ＡＤ変換部２２４へ出力する。また、第１アナログ部２２２は、ＤＡ変換部２２６によりアナログ信号に変換された送信信号を周波数変換してアンテナ２１０へ出力する。
　ＡＤ変換部２２４は、第１アナログ部２２２から入力されるアナログ信号である受信信号をデジタル信号に変換し、第１デジタル部２３０へ出力する。ＤＡ変換部２２６は、第１デジタル部２３０から入力されるデジタル信号である送信信号をアナログ信号に変換し、第１アナログ部２２２へ出力する。
　第１デジタル部２３０は、典型的には、第１の通信方式に従って受信信号を復調及び復号するための回路、並びに第１の通信方式に従って送信信号を符号化及び変調するための回路を有する。さらに、本実施形態において、第１デジタル部２３０は、上述した指示信号が入力されると、図５に示した指示信号のヘッダ部１１２を用いて同期を獲得し、ビーム学習用信号の受信を開始すべき受信開始時点を第２無線通信部２７０の第２デジタル部２８０へ通知する。例えば、予め送信装置と受信装置との間で、指示信号のヘッダ部１１２の所定の位置（Ｌ－ＳＴＦ１１４の先頭、Ｌ－ＬＴＦ１１６の先頭、又はＬ－ＬＴＦ１１６の末尾など）からビーム学習用信号の先頭までの時間間隔が定められていたとする。そうした場合には、第１デジタル部２３０は、指示信号のヘッダ部１１２の上記所定の位置を検出した時点から当該時間間隔が経過した後の時点を受信開始時点と決定することができる。その代わりに、例えば、送信装置において、指示信号のヘッダ部１１２に特定の受信開始時点を指定するデータが含められてもよい。そうした場合には、第１デジタル部２３０は、指示信号のヘッダ部１１２から受信開始時点を指定するデータを取得し、当該データに応じて受信開始時点を決定することができる。第２デジタル部２８０によるビーム学習用信号の受信処理については後にさらに説明する。そして、第１デジタル部２３０は、例えば、ビーム学習用信号を用いて決定された最適なビームパターンを通知するための通知信号が制御部２４０から入力されると、当該通知信号を符号化及び変調してＤＡ変換部２２６へ出力する。
　制御部２４０は、例えばＣＰＵなどの演算装置を用いて、第１無線通信部２２０の動作全般を制御する。また、制御部２４０は、後述する第２無線通信部２７０により最適なビームパターンが決定されると、決定された最適なビームパターンを特定するパラメータ値を記憶部２５０から取得し、上述した通知信号に含めて第１デジタル部２３０へ出力する。
　記憶部２５０は、例えば、半導体メモリなどの記録媒体を用いて、通信装置２００による通信処理に使用されるプログラムやパラメータ値などを記憶する。例えば、本実施形態において、記憶部２５０は、第２の通信方式に従った第２無線通信部２７０による無線通信の際の最適なビームパターンを特定するためのパラメータ値を記憶することができる。また、記憶部２５０は、例えば、後述する第２無線通信部２７０により決定された送信側の最適なビームパターンを特定するためのパラメータ値を記憶する。
　複数のアンテナ２６０ａ～２６０ｎは、第２の通信方式に従った無線通信に使用されるアンテナである。複数のアンテナ２６０ａ～２６０ｎは、典型的には、ＭＩＭＯアンテナとして構成される。即ち、例えば、アンテナ２６０ａ～２６０ｎは、所定の重み係数を用いて重み付けされた無線信号をミリ波を用いてそれぞれ送信する。また、例えば、アンテナ２６０ａ～２６０ｎは、ミリ波である無線信号を受信して第２アナログ部２７２へ出力する。
　第２アナログ部２７２は、典型的には、第２の通信方式に従った無線信号を送受信するためのＲＦ回路に相当する。即ち、第２アナログ部２７２は、例えば、アンテナ２６０ａ～２６０ｎによりそれぞれ受信された複数の受信信号を増幅及び周波数変換し、ＡＤ変換部２７４へ出力する。また、第２アナログ部２７２は、ＤＡ変換部２７６によりそれぞれアナログ信号に変換された複数の送信信号を周波数変換してアンテナ２６０ａ～２６０ｎへ出力する。
　ＡＤ変換部２７４は、第２アナログ部２７２から入力されるアナログ信号である複数の受信信号をそれぞれデジタル信号に変換し、第２デジタル部２８０へ出力する。ＤＡ変換部２７６は、第２デジタル部２８０から入力されるデジタル信号である複数の送信信号をアナログ信号に変換し、第２アナログ部２７２へ出力する。
　第２デジタル部２８０は、典型的には、第２の通信方式に従って受信信号を復調及び復号するための回路、並びに第２の通信方式に従って送信信号を符号化及び変調するための回路を有する。
　図７は、第２デジタル部２８０のより具体的な構成の一例を示すブロック図である。図７を参照すると、第２デジタル部２８０は、同期部２８１、受信ビーム処理部２８２、電力計算部２８３、決定部２８４、復調復号部２８５、符号化変調部２８６、及び送信ビーム処理部２８７を有する。
　同期部２８１は、例えば、複数のアンテナ２６０ａ～２６０ｎにより受信された複数の受信信号について、パケットの先頭のプリアンブルに応じて受信処理の開始タイミングを同期させて受信ビーム処理部２８２へ出力する。また、同期部２８１は、上述した第１無線通信部２２０の第１デジタル部２３０からビーム学習用信号の受信開始時点が通知されると、当該受信開始時点から図５に例示したビーム学習用信号の受信を開始する。そして、同期部２８１は、受信したビーム学習用信号を受信ビーム処理部２８２へ出力すると共に、電力計算部２８３に受信電力の計算を指示する。
　受信ビーム処理部２８２は、同期部２８１から入力される複数の受信信号について、上述した受信ビーム処理部１８２と同様に、例えば一様分布又はテイラー分布に従って重み付け処理を行うことにより、受信ビームの指向性を制御する。そして、受信ビーム処理部２８２は、重み付けされた受信信号を電力計算部２８３及び復調復号部２８５へ出力する。
　図８は、受信ビーム処理部２８２による受信ビームの指向性制御処理について説明するための説明図である。
　図８を参照すると、通信装置１００から第２の通信方式に従って送信されるビーム学習用信号の信号フォーマットの一例があらためて示されている。ビーム学習用信号は、送信ビームパターンＢｔ０～Ｂｔ９にそれぞれ対応する１０個のタイムスロットＴ０～Ｔ９により構成されるＢＴＦ１６２を含む。受信ビーム処理部２８２は、かかるビーム学習用信号の各タイムスロットＴ０～Ｔ９をさらに１０個ずつの区間ＳＴ０～ＳＴ９に分け、各区間ＳＴ０～ＳＴ９においてそれぞれ異なる１０通りの受信ビームパターンで受信信号を重み付け処理する。例えば、タイムスロットＴ０の第１区間ＳＴ０は受信ビームパターンＢｒ０、タイムスロットＴ０の第２区間ＳＴ１は受信ビームパターンＢｒ１などと関連付けられる。このような指向性制御処理により、１つのビーム学習用信号において、１０通りの送信ビームパターン×１０通りの受信ビームパターン＝計１００通りの送受信ビームパターンで送受信された受信信号を得ることができる。
　図７に示した電力計算部２８３は、同期部２８１からの指示に応じて、上述した計１００通りの送受信パターンで送受信された受信信号の受信電力をそれぞれ計算する。そして、電力計算部２８３は、計算した受信電力値を決定部２８４へ順次出力する。
　決定部２８４は、電力計算部２８３から入力される受信電力値に基づいて、最適な送信ビームパターン及び受信ビームパターンを特定するためのパラメータ値を決定する。最適なビームパターンとは、典型的には、１つのビーム学習用信号について電力計算部２８３から入力される一連の受信電力値が最大値となるビームパターンである。最適な送信ビームパターンを特定するためのパラメータ値とは、例えば、図５及び図８に示したＢＴＦ１６２のいずれかのタイムスロット番号（Ｔ０～Ｔ９）であってよい。その代わりに、最適な送信ビームパターンを特定するためのパラメータ値とは、例えば、送信ビーム処理部２８７により送信信号に乗算される重み付け係数などであってもよい。また、最適な受信ビームパターンを特定するためのパラメータ値とは、例えば、図８に示した区間番号（ＳＴ０～ＳＴ９）であってよい。その代わりに、最適な受信ビームパターンを特定するためのパラメータ値とは、例えば、受信ビーム処理部２８２により複数の受信信号にそれぞれ乗算される重み付け係数などであってもよい。決定部２８４は、このように決定したパラメータ値を、制御部２９０へ出力する。
　復調復号部２８５は、受信ビーム処理部２８２により重み付けされた受信信号を第２の通信方式に使用される任意の変調方式及び符号化方式に従って復調及び復号し、データ信号を取得する。そして、復調復号部２８５は、取得したデータ信号を制御部２９０へ出力する。
　符号化変調部２８６は、制御部２９０から入力されるデータ信号を第２の通信方式に使用される任意の符号化方式及び変調方式に従って符号化及び変調し、送信信号を生成する。そして、符号化変調部２８６は、生成した送信信号を送信ビーム処理部２８７へ出力する。
　送信ビーム処理部２８７は、上述した送信ビーム処理部１８５と同様に、符号化変調部２８６から入力された送信信号から、例えば一様分布又はテイラー分布に従って重み付けされた複数の送信信号を生成し、送信ビームの指向性を制御する。送信ビーム処理部２８７により使用される重みの値は、例えば、制御部２９０から入力される指向性制御信号により指定される。送信ビーム処理部２８７により重み付けされた複数の送信信号は、ＤＡ変換部２７６へそれぞれ出力される。
　なお、図７には示していないが、第２デジタル部２８０において、さらに複数のアンテナ２６０ａ～２６０ｎにより受信された受信信号からＭＩＭＯチャネルのチャネル特性を推定し、その推定結果に応じてチャネル等化が行われてもよい。
　図６に戻り、通信装置２００の構成の一例についての説明を継続する。
　制御部２９０は、例えばＣＰＵなどの演算装置を用いて、第２無線通信部２７０の動作全般を制御する。また、制御部２９０は、第２無線通信部２７０によりビーム学習用信号が受信された場合には、第２デジタル部２８０から出力される最適な送信ビームパターンを特定するためのパラメータ値を記憶部２５０に記憶させる。ここで記憶されたパラメータ値は、第１無線通信部２２０によりビーム学習用信号の送信元の装置（例えば通信装置１００）へ通知信号を用いて通知される。また、制御部２９０は、第２デジタル部２８０から出力される最適な受信ビームパターンを特定するためのパラメータ値を含む指向性制御信号を受信ビーム処理部２８２へ出力し、通信相手の方向への指向性を有する受信ビームを形成させる。さらに、制御部２９０は、受信ビームの形成に使用した値と同じパラメータ値を含む指向性制御信号を送信ビーム処理部２８７へ出力し、同一の方向への指向性を有する送信ビームを形成させてもよい。それにより、例えば通信装置１００と通信装置２００との間で、互いに指向性を通信相手に向けながら第２の通信方式に従って無線通信を行うことが可能となる。
　なお、第２無線通信部２７０から第１無線通信部２２０へ記憶部２５０を介して上述したパラメータ値を通知する代わりに、例えば専用の信号線を用いて第２無線通信部２７０から第１無線通信部２２０へ当該パラメータ値が通知されてもよい。
　　　［２－３．信号の送受信シーケンスの例］
　図９は、上述した通信装置１００と通信装置２００との間で送受信される信号のシーケンスの一例を示す説明図である。図９を参照すると、時間軸に沿って、通信装置１００（Ｔｘ）及び通信装置２００（Ｒｘ）から送信される信号が順に示されている。
　まず、通信装置１００の第１無線通信部１２０から、第１の通信方式に従ったＲＴＳが送信される。また、ＲＴＳの送信と並行して、通信装置１００の第２無線通信部１７０から、第２の通信方式に従ったＢＴＦが送信される。ここでのＲＴＳは上述した指示信号、ＢＴＦはビーム学習用信号に相当する。それにより、通信装置２００において、通信装置１００から通信装置２００へ信号を送信する場合の最適な送信ビームパターン及び受信ビームパターンが決定される。
　次に、通信装置２００の第１無線通信部２２０から、第１の通信方式に従ったＣＴＳが送信される。ここでのＣＴＳのデータ部には、例えば、最適な送信ビームパターンを特定するパラメータ値が含められる。この場合、ＣＴＳは、上述した通知信号に相当する。それにより、通信装置１００は、通信装置２００へ信号を送信する際の最適な送信ビームパターンを知ることができる。また、通信装置２００から通信装置１００へ送信されるＣＴＳは、さらに上述した指示信号を兼ねていてもよい。即ち、ＣＴＳの送信と並行して、通信装置２００の第２無線通信部２７０から第２の通信方式に従ったＢＴＦを送信することで、通信装置１００において最適な受信ビームパターンが決定されてもよい。
　その後、通信装置１００から通信装置２００へデータが送信され、通信装置２００から通信装置１００へＡＣＫ（確認応答信号）が返信される。このとき、通信装置１００と通信装置２００との間で学習により決定された最適な送受信ビームパターンが使用されるため、直進性が強く電波到達距離の短いミリ波を用いた場合であっても、第２の通信方式に従ってより確実にデータを送受信することができる。
　＜３．変形例＞
　図１０は、通信装置１００と通信装置２００との間で送受信される信号のシーケンスの他の例を示す説明図である。
　図１０の例では、まず、図９の例と同様に、通信装置１００から通信装置２００へ指示信号であるＲＴＳとビーム学習用信号であるＢＴＦが送信される。次に、通信装置２００において最適な送受信ビームパターンが決定され、通信装置２００から通信装置１００へ通知信号であるＣＴＳが送信される。このとき、通信装置２００からＢＴＦは送信されない。その後、通信装置１００から通信装置２００へデータが送信され、通信装置２００から通信装置１００へ第１の通信方式に従ったＡＣＫが返信される。なお、ここでは通信装置２００から通信装置１００へ、通知信号であるＣＴＳが第１の通信方式に従って送信される例を示しているが、通知信号であるＣＴＳは第２の通信方式に従って送信されてもよい。その場合には、通信装置２００の第２無線通信部２７０において、ＲＴＳに基づいて学習された受信ビームパターンと同等の指向性を持つ送信ビームパターンがＣＴＳの送信に使用され得る。
　図１１は、ビーム学習用信号の信号フォーマットの他の例を示す説明図である。
　図１１を参照すると、ビーム学習用信号は、ＢＴＦ１６４を含む。ＢＴＦ１６４は、それぞれ異なる指向性パターンを有する互いに直交又は擬似直交関係にある複数の信号系列が合成された信号である。例えば、図１１の例では、ＢＴＦ１６４は、拡散符号Ｃ０～Ｃ９を用いてそれぞれ拡散された、送信ビームパターンＢｔ０～Ｂｔ９にそれぞれ対応する１０通りの信号系列が合成された信号である。直交又は擬似直交関係を形成する拡散符号Ｃ０～Ｃ９を用いることで、送信ビームパターンＢｔ０～Ｂｔ９と関連付けられた信号系列を送信側で合成した場合にも、受信側で合成信号から各信号系列を抽出することができる。それにより、抽出された信号系列ごとに受信電力を計算し、受信電力が最大となる最適な送信ビームパターンを決定することができる。この場合、送信ビームパターンを特定するパラメータは、上述した信号系列のうち少なくとも１つの信号系列を特定する拡散符号又は信号系列の識別子などであってよい。かかるＢＴＦ１６４は、図５に示したＢＴＦ１６２と同様、指示信号のうちデータ部１１８が送信されるのと同期して、第２の通信方式に従って送信される。かかる変形例を用いることにより、ビームパターンの数と同等のタイムスロットを設ける場合と比較してビーム学習用信号のデータ長を短くすることができる。
　＜４．まとめ＞
　以上、図１～図１１を用いて、本発明の一実施形態に係る通信装置１００及び２００の構成及びその変形例について説明した。本実施形態によれば、（例えばマイクロ波などを用いる）第１の通信方式に従って送信される指示信号に基づいて、（例えばミリ波などを用いる）第２の通信方式に従って送信されるビーム学習用信号の受信開始時点が決定される。ここで、ビーム学習用信号は指示信号のデータ部の送信と重なる時間において送信されるため、上記受信開始時点は、指示信号の受信が完了するよりも前の時点となる。そして、当該受信開始時点から受信されるビーム学習用信号に基づいて、最適なビームパターンを特定するためのパラメータ値が決定される。それにより、１つのパケット（例えばＲＴＳ又はＣＴＳなど）が送受信される間に、第２の通信方式に従った無線通信に使用される最適な送受信ビームの指向性を学習することが可能となる。
　なお、本明細書では、通信装置１００を送信装置として、通信装置２００を受信装置として説明したが、通信装置１００と通信装置２００の機能を共に備える通信装置が構成されてもよいことは言うまでもない。
　また、本明細書では、通信装置２００において受信電力が最大となるビームパターンを最適なビームパターンとして決定する例について説明した。しかしながら、その代わりに、通信装置２００において受信電力の大きい複数のビームパターンが、使用されるべきビームパターンの候補として決定されてもよい。それにより、例えば、複数のビームパターンを複合的に使用してミリ波を用いた無線通信を行うことができる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　１　　　　　　　通信システム
　１００　　　　　通信装置（送信側）
　１１０　　　　　アンテナ（第１の通信方式）
　１２０　　　　　第１無線通信部
　１５０　　　　　記憶部
　１６０ａ～ｎ　　アンテナ（第２の通信方式）
　１７０　　　　　第２無線通信部
　２００　　　　　通信装置（受信側）
　２１０　　　　　アンテナ（第１の通信方式）
　２２０　　　　　第１無線通信部
　２５０　　　　　記憶部
　２６０ａ～ｎ　　アンテナ（第２の通信方式）
　２７０　　　　　第２無線通信部
 

Claims (11)

  1. 　第１の通信方式に従って無線通信可能な第１無線通信部と；
    　前記第１の通信方式よりも高い周波数帯を使用する第２の通信方式に従って無線通信可能な第２無線通信部と；
    　を備え、
    　前記第１無線通信部は、ビームの指向性の学習を指示する指示信号を受信した場合に、当該指示信号に基づいてビーム学習用信号の受信開始時点を決定し、
    　前記第２無線通信部は、前記第１無線通信部により決定された前記受信開始時点から前記ビーム学習用信号の受信を開始し、受信した前記ビーム学習用信号に基づいて最適なビームパターンを特定するためのパラメータ値を決定する、
    　通信装置。
  2. 　前記受信開始時点は、前記第１無線通信部による前記指示信号の受信が完了するよりも前の時点である、請求項１に記載の通信装置。
  3. 　前記第２無線通信部は、決定した前記パラメータ値を前記第１無線通信部へ通知し、
    　前記第１無線通信部は、通知された前記パラメータ値を含む通知信号を前記指示信号の送信元の装置へ送信する、
    　請求項２に記載の通信装置。
  4. 　前記第２無線通信部は、決定した前記パラメータ値を含む通知信号を前記指示信号の送信元の装置へ送信する、請求項２に記載の通信装置。
  5. 　前記ビーム学習用信号は、それぞれ異なる指向性パターンと関連付けられた複数の信号系列を含む信号である、請求項１に記載の通信装置。
  6. 　前記ビーム学習用信号は、前記各信号系列とそれぞれ対応する複数のタイムスロットを含む信号であり、
    　前記パラメータは、前記複数のタイムスロットのうち少なくとも１つのタイムスロットを特定するためのパラメータである、
    　請求項５に記載の通信装置。
  7. 　前記ビーム学習用信号は、互いに直交又は擬似直交関係にある前記複数の信号系列が合成された信号であり、
    　前記パラメータは、前記複数の信号系列のうち少なくとも１つの信号系列を特定するためのパラメータである、
    　請求項５に記載の通信装置。
  8. 　前記第２無線通信部は、前記ビーム学習用信号を受信している間に受信ビームの指向性を変化させることにより、受信ビームの最適な指向性を決定する、請求項１に記載の通信装置。
  9. 　第１の通信方式に従って無線通信可能な第１無線通信部と；
    　前記第１の通信方式よりも高い周波数帯を使用する第２の通信方式に従って無線通信可能な第２無線通信部と；
    　を備え、
    　前記第１無線通信部は、ビームの指向性の学習を指示する指示信号を他の通信装置へ送信し、
    　前記第２無線通信部は、前記第１無線通信部による前記指示信号の送信が完了する前に、ビームの指向性の学習に使用されるビーム学習用信号を前記他の通信装置へ送信する、
    　通信装置。
  10. 　第１の通信方式及び前記第１の通信方式よりも高い周波数帯を使用する第２の通信方式に従って無線通信可能な送信装置と受信装置との間の通信制御方法であって：
    　前記送信装置から前記受信装置へ、ビームの指向性の学習を指示する指示信号を前記第１の通信方式に従って送信するステップと；
    　前記送信装置から前記受信装置へ、ビームの指向性の学習に使用されるビーム学習用信号を前記第２の通信方式に従って送信するステップと；
    　前記受信装置において、受信した前記指示信号に基づいて用いて決定される所定の受信開始時点から前記ビーム学習用信号の受信を開始するステップと；
    　前記受信装置において、受信した前記ビーム学習用信号に基づいて最適な指向性を有するビームを特定するパラメータを決定するステップと；
    　を含む通信制御方法。
  11. 　第１の通信方式に従って無線通信可能な第１無線通信部；
    　及び、前記第１の通信方式よりも高い周波数帯を使用する第２の通信方式に従って無線通信可能な第２無線通信部；
    　をそれぞれ備える送信装置と受信装置とを含み、
    　前記送信装置の前記第１無線通信部は、ビームの指向性の学習を指示する指示信号を前記受信装置へ送信し、
    　前記送信装置の前記第２無線通信部は、ビームの指向性の学習に使用されるビーム学習用信号を前記受信装置へ送信し、
    　前記受信装置の前記第１無線通信部は、前記指示信号を受信した場合に、当該指示信号に基づいて前記ビーム学習用信号の受信開始時点を決定し、
    　前記受信装置の前記第２無線通信部は、決定された前記受信開始時点から前記ビーム学習用信号の受信を開始し、受信した前記ビーム学習用信号に基づいて最適なビームパターンを特定するためのパラメータ値を決定する、
    　通信システム。
     
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