通信装置和通信方法、计算机程序和通信系统的制作方法

专利名称：通信装置和通信方法、计算机程序和通信系统的制作方法
技术领域：
本发明例如涉及用于利用毫米波执行无线通信的通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统，具体而言涉及通过使指向性天线(directional antenna)的波束指向通信对方所位于的方向来延伸毫米波的通信距离的通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统。
背景技术：
被称为“毫米波”的无线通信可利用高频电磁波来实现更高的通信速度。毫米波通信的主要用途包括短距离无线接入通信、图像传送系统、简易无线电、汽车防冲撞雷达。另外，目前，正在进行以促进毫米波通信的使用为目的的关于毫米波通信的技术开发，例如大容量/长距离传送的实现、无线装置的小型化和成本的降低。这里，毫米波的波长是IOmm到 1mm，这相当于频率上的30GHz到300GHz。例如，在使用60GHz频带的无线通信的情况下，由于可以以GHz为单位分配信道，所以可以执行极高速的数据通信。与在无线LAN(局域网)技术等等中广泛使用的微波相比，毫米波波长较短并且表现出较高的直进性(rectilinearity)，并且可以传送极大量的信息。另一方面，由于毫米波容易由于反射而发生强烈衰减，所以用于执行通信的无线路径主要是直接波或反射最多一次的反射波。另外，毫米波具有由于传播损耗较大而导致无线信号到达不了太远的属性。为了补偿毫米波的这种飞行距离问题，可以设想的一种方法是使发送器和接收器的天线具有指向性(directivity)，并且使其发送波束和接收波束指向通信对方所位于的方向，从而延伸通信距离。波束指向性例如可以通过向发送器和接收器的每一个提供多个天线并且改变每个天线的发送权重或接收权重来控制。由于对于毫米波不怎么使用反射波而直接波变得重要，所以波束形状的指向性是适当的，并且可以设想使用尖锐的波束作为指向性。然后，在最优天线指向性的训练之后，可以执行毫米波无线通信。例如，已提出了一种无线传送系统，其中，在通过使用基于电力线通信、光通信和声通信之一的通信的第二通信手段发送用于确定发送天线的指向性的方向的信号来确定发送天线的方向之后，通过使用IOGHz以上的无线电波的第一通信手段执行发送器与接收器之间的无线通信(例如参见PTL 1)。另外，通过利用天线的指向性来延伸通信距离的方法被应用到作为使用毫米波频带的无线PAN(mmWPAN 毫米波无线个人区域网络)的标准规范的IEEE 802. 15. 3c。在现有技术中，作为用于天线的最优指向性的训练的技术，常见的方法是在每一次发送/接收一个帧时在发送端改变天线的指向性，并且在接收端根据帧接收的结果来确定最优指向性。在此情况下，由于在发送器与接收器之间需要交换的训练帧的数目与指向性波束型式(beam pattern)的数目相同，所以存在训练所需的时间变成了开销、从而导致吞吐量减小的问题。另外，考虑最好高效地从接收端向发送端反馈训练结果。引文列表专利文献
PTL 1 日本专利 No. 3544891

发明内容
技术问题本发明的一个目的在于提供一种可以通过使指向性天线的波束指向通信对方所位于的方向来延伸毫米波的通信距离的优良的通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统。本发明的另一个目的在于提供一种可以高效地在发送器与接收器之间执行天线指向性的训练并且高效地将训练结果从接收器反馈到发送器的优良的通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统。解决问题的方案本申请是考虑到上述问题而做出的，并且权利要求1中限定的发明是一种在第二通信模式中充当接收端的通信装置，包括第一无线通信部，该第一无线通信部根据第一通信模式执行无线通信；第二无线通信部，该第二无线通信部根据使用比第一通信模式更高的频率带的第二通信模式执行无线通信；功率计算部，该功率计算部计算在以第二通信模式接收从包括多个发送波束型式的发送端发送来的波束训练信号时的接收功率，波束训练信号通过时分复用、码分复用等等可分离地包括针对每个发送波束型式的多个训练信号序列；以及确定部，该确定部基于波束训练信号的接收功率的转变来确定用于在发送端识别最优发送波束型式的反馈信息，其中，通信装置根据第一通信模式从第一无线通信部向发送端发送包括反馈信息的通知信号。另外，根据本申请的权利要求2中限定的发明，权利要求1中限定的通信装置被配置为在接收开始定时开始通过第二无线通信部对波束训练信号的接收，接收开始定时是基于通过第一无线通信部从发送端接收到指示信号而确定的，指示信号指示波束指向性的训练。另外，根据本申请的权利要求3中限定的发明，在发送波束训练信号时可分离地包括针对每个发送波束型式的训练信号序列的方法已知的情况下，权利要求1中限定的通信装置被配置成确定部对于多个训练信号序列中的每一个计算接收功率，估计与使接收功率最大或较大的训练信号序列相对应的最优发送波束型式，并且确定用于识别最优发送波束型式的反馈信息，并且通信装置根据第一通信模式从第一无线通信部向发送端发送包括反馈信息的通知信号。另外，根据本申请的权利要求4中限定的发明，权利要求1中限定的通信装置被配置为确定与在接收波束训练信号的时段期间功率计算部计算出的接收功率的转变有关的反馈信息。另外，根据本申请的权利要求5中限定的发明，权利要求4中限定的通信装置被配置为通过在接收波束训练信号的区间中以量化方式获取接收功率来压缩反馈信息的信息量。
另外，根据本申请的权利要求6中限定的发明，在波束训练信号是通过利用形成相互正交或伪正交关系的多个扩展代码对针对每个发送波束型式的多个训练信号序列进行扩展而合成的信号的情况下，权利要求1中限定的通信装置被配置成通信装置通过利用多个扩展代码中的每一个对由第二无线通信部接收的波束训练信号进行解扩展来提取多个训练信号序列中的每一个，确定部确定用于识别与使由功率计算部计算出的接收功率最大或较大的训练信号序列相对应的扩展代码的信息来作为反馈信息，并且通信装置根据第一通信模式从第一无线通信部向发送端发送包括反馈信息的通知信号。另外，根据本申请的权利要求7中限定的发明，权利要求1中限定的通信装置的第二无线通信部被配置为包括多个接收波束型式，估计在发送端基于反馈信息设定的最优发送波束型式，设定对于估计出的发送波束型式而言最优的接收波束型式，并且接收来自发送端的根据第二通信模式的信号。另外，本申请的权利要求8中限定的发明是一种用于通信装置的通信方法，该通信装置包括根据第一通信模式执行无线通信的第一无线通信部和根据使用比第一通信模式更高的频率带的第二通信模式执行无线通信的第二无线通信部，该通信方法包括；功率计算步骤，计算在接收从包括多个发送波束型式的发送端发送来的波束训练信号时的接收功率，波束训练信号通过时分复用、码分复用等等可分离地包括针对每个发送波束型式的多个训练信号序列；确定步骤，基于波束训练信号的接收功率的转变来确定用于在发送端识别最优发送波束型式的反馈信息；以及根据第一通信模式从第一无线通信部向发送端发送包括反馈信息的通知信号的步骤。另外，本申请的权利要求9中限定的发明是一种以计算机可读格式记载以便在计算机上执行用于通信装置的通信处理的计算机程序，该通信装置包括根据第一通信模式执行无线通信的第一无线通信部和根据使用比第一通信模式更高的频率带的第二通信模式执行无线通信的第二无线通信部，该计算机程序使得计算机充当；功率计算部，该功率计算部计算在以第二通信模式接收从包括多个发送波束型式的发送端发送来的波束训练信号时的接收功率，波束训练信号通过时分复用、码分复用等等可分离地包括针对每个发送波束型式的多个训练信号序列；确定部，该确定部基于波束训练信号的接收功率的转变来确定用于在发送端识别最优发送波束型式的反馈信息；以及通知信号发送部，该通知信号发送部根据第一通信模式从第一无线通信部向发送端发送包括反馈信息的通知信号。根据本申请的权利要求9的计算机程序限定了以计算机可读格式记载以便在计算机上实现预定处理的计算机程序。换言之，通过将根据本申请的权利要求9的计算机程序安装到计算机中，在计算机上实行协同操作，从而可以获得与根据本申请的权利要求1 的通信装置相同的操作效果。另外，本申请的权利要求10中限定的发明是一种通信系统，包括第二通信模式下的发送端通信装置，包括根据第一通信模式执行无线通信的第一无线通信部和包括多个发送波束型式并且能够根据使用比第一通信模式更高的频率带的第二通信模式执行指向性的无线通信的第二无线通信部；以及第二通信模式下的接收端通信装置，包括根据第一通信模式执行无线通信的第一无线通信部和根据使用比第一通信模式更高的频率带的第二通信模式执行无线通信的第二无线通信部，其中，发送端通信装置根据第一通信模式发送指示波束指向性的训练的指示信号，并且根据第二通信模式发送波束训练信号，波束训练信号通过时分复用、码分复用等等可分离地包括针对每个发送波束型式的多个训练信号序列，并且接收端通信装置在基于对指示信号的接收而确定的接收开始定时开始对波束训练信号的接收，计算波束训练信号的接收功率，基于接收功率的转变来确定用于在发送端通信装置识别最优发送波束型式的反馈信息，并且根据第一通信模式向发送端发送包括反馈信息的通知信号。然而，应当注意，这里使用的术语“系统”指的是多个设备(或实现特定功能的功能模块)的逻辑聚集，而各个设备或功能模块是否存在于同一壳体内并不特别重要。本发明的有利效果根据本发明，可以提供一种可以通过使指向性天线的波束指向通信对方所位于的方向来延伸毫米波的通信距离的优良的通信装置和通信方法、计算机程序以及通信系统。另外，根据本发明，可以提供一种可以高效地在发送器与接收器之间执行天线指向性的训练并且高效地将训练结果从接收器反馈到发送器的优良的通信装置和通信方法、 计算机程序以及通信系统。根据本申请的权利要求1、8、9和10中限定的每个发明，在确立使用诸如毫米波之类的高频率带的第二通信模式中发送端处的发送波束的指向性时使用根据没有飞行距离问题的第一通信模式的通信的通信系统中，通过把与最优发送波束型式有关的信息从接收端反馈到发送端，确保了第二通信模式中的指向性通信路径以解决飞行距离问题，从而实现了高速数据通信。根据本申请的权利要求2中限定的发明，在第二通信模式中充当接收端的通信装置可以在基于通过第一无线通信部从发送端接收到指示波束指向性的训练的指示信号而确定的接收开始定时开始通过第二无线通信部接收波束训练信号。因此，从根据第二通信模式发送的波束训练信号中可以省略头部部分。根据本申请的权利要求3中限定的发明，在已经在第二通信模式中的发送和接收之间共享了在发送波束训练信号时复用针对每个发送波束型式的训练信号序列的方法的情况下，在第二通信模式中充当接收端的通信装置可以估计与使接收功率最大或较大的训练信号序列相对应的最优发送波束型式，并且确定用于识别该最优发送波束型式的反馈信息。根据本申请的权利要求4中限定的发明，在第二通信模式中充当接收端的通信装置反馈在接收波束训练信号的整个区间上接收功率的转变。从而发送端不仅可以求出实现最大接收功率的发送波束型式，而且可以求出提供有效反射波的波束型式。结果，当在第二通信模式中发送数据帧时，发送端可以采取灵活的动作，例如不仅设定使接收功率最大的单个波束型式，而且设定提供较大的接收功率的多个波束型式作为候选。另外，根据本申请的权利要求5中限定的发明，可以通过在接收波束训练信号的区间中量化接收功率来压缩反馈信息的信息量。根据本申请的权利要求6中限定的发明，通过使用其中按代码分割来复用多个训练信号序列的波束训练信号的格式，与按时间分割执行复用的情况相比可以缩短波束训练信号的数据长度。根据本申请的权利要求7中限定的发明，在第二通信模式中充当接收端的通信装置估计推测在发送端基于反馈信息设定的最优发送波束型式，并且设定对于该最优发送型式而言最优的接收波束型式。从而，可以为第二通信模式确保更健壮的指向性通信路径，从而解决第二通信模式中的飞行距离问题并且实现高速数据通信。从以下对本发明实施例的详细描述和附图将清楚本发明的其他目的、特征和优
点ο


图1是示意性地示出根据本发明实施例的毫米波无线通信系统的配置示例的示图。图2是示出在图1所示的毫米波通信系统中充当发送端的无线通信装置100的配置示例的示图。图3是示出第一数字部130的内部配置的示例的示图。图4是示出第二数字部180的内部配置的示例的示图。图5是示出无线通信装置100通过发送波束处理部185对发送波束的指向性控制可以形成的波束型式的示例的示图。图6是示出对通信对方指示波束指向性的训练的指示信号和通信对方用于波束训练的波束训练信号的信号格式的示例的示图。图7是示出在图1所示的毫米波通信系统中充当接收端的无线通信装置200的配置示例的示图。图8是示出第一数字部130的内部配置的示例的示图。图9是示出第二数字部观0的内部配置的示例的示图。图10是示出无线通信装置200通过接收波束处理部282对接收波束的指向性控制可以形成的接收波束型式的示例的示图。图11是示出波束训练信号的信号格式的示例以及无线通信装置200对接收信号加权的方式的示图，这种加权是用在通过将时隙TO至T9的每一个进一步划分成十份而获得的小区间STO至ST9的每一个中用10个不同的接收波束型式Brfl至Brt来实现的。图12A是示出在图1所示的无线通信系统中利用RTS/CTS模式执行的信号发送/ 接收序列的示例的示图。图12B是示出在图1所示的无线通信系统中利用RTS/CTS模式执行的信号发送/ 接收序列的另一示例的示图。图13是示意性地示出当无线通信装置100根据第二通信模式从第二无线通信部 170以发送波束型式Bttl至Btt的每一个发送时的无线电波传播条件的示例的示图。图14A是示出在图13所示的无线电波传播条件下无线通信装置200处接收功率的转变的示图。
图14B是示出根据无线通信装置200处接收功率的转变来求出实现最大接收功率的波束型式的方式的示图。图14C是示出以量化方式提取在波束训练信号BTF的整个区间上接收功率的转变的方式的示图。图15是示出通过经由代码分割对与多个发送波束型式中的每一个相关联的训练信号序列进行复用来获得的波束训练信号BTF的格式的格式示例的示图。图16是示出无线通信装置200向无线通信装置100反馈与最优发送波束型式有关的信息的过程的流程图。图17是示出包含有模块化的无线通信装置100或200的信息设备的配置示例的示图。
具体实施例方式下面，将参考附图详细描述本发明的实施例。如背景技术部分中已经描述的，利用毫米波的无线通信系统可以通过使用多个发送和接收天线以形成尖锐的天线指向性(即波束形状的天线指向性)来扩大其通信范围。 然而，虽然可以通过使波束指向通信对方的位置的方向来延伸通信距离，但是在未使波束具有指向性的阶段中(例如，当新进入网络时，或者当与通信对方的相对位置由于终端的移动等等而改变了时)，无法建立帧同步，即，甚至无法检测帧的到来。为了执行适当波束的训练，一种可设想的方法是，在对每一个帧改变指向性的同时从发送端发送帧，并且当在接收端成功接收到帧时认为在发送端使用了具有期望指向性的波束型式。然而，由于适当波束是通过增加尝试次数来确定的，所以存在训练所需的时间变得极长、从而导致开销增大且吞吐量减小的问题。因此，在根据本发明实施例的无线通信系统中，使用毫米波的第二通信模式被与使用微波的第一无线结合使用，并且在未使适当波束具有指向性的环境下，提供长通信距离的第一通信模式被用于帧同步以及毫米波的适当波束的训练所必需的信息的传送的目的，从而可靠且高效地执行第二通信模式中的天线指向性的训练。与毫米波相比，使用微波的第一通信模式不具有较高的直进性并且在反射时遭到的衰减较小，从而使得能够在不考虑发送波束和接收波束的指向性的情况下相互通信。与之不同，由于第二通信模式使用毫米波并从而具有较高的直进性而且在反射时遭到较大的衰减，因此适宜在使发送波束和接收波束指向通信对方的同时发送和接收无线信号。以下描述假定第一通信模式是使用在被广泛采用作为无线LAN标准的IEEE 802. lla/b/g中使用的微波电磁波(5GHz频带)的通信模式，并且另外的第二通信模式使用 VHT(Very High Throughput，超高吞吐量)标准中使用的60GHz频带。然而，应当注意，本发明的范围并不一定将第一和第二通信模式限于特定的频率带。图1示意性地示出了根据本发明实施例的毫米波无线通信系统的配置示例。该图中所示的无线通信系统包括无线通信装置100和无线通信装置200。无线通信装置100向无线通信装置200发送下文中描述的预定信号，并且开始与无线通信装置200通信。另外，无线通信装置200接收从无线通信装置100发送来的信号， 并且开始与无线通信装置100通信。在下文中，为了描述起来方便，通过第二通信模式发送数据帧的无线通信装置100也将被称为“发送端”，并且通过第二通信模式接收数据帧的无线通信装置200也将被称为“接收端”。无线通信装置100和200可通过使用上述的第一通信模式和第二通信模式两者来相互执行无线通信。与毫米波相比，使用微波的第一通信模式不具有很强的直进性并且反射时遭到的衰减较小。因此，当根据第一通信模式执行无线通信时，无线通信装置100和 200可以在不考虑发送波束和接收波束的指向性的情况下相互通信。另一方面，第二通信模式使用毫米波，因此具有较强的直进性并且在反射时遭到更大的衰减。当根据第二通信模式执行无线通信时，无线通信装置100和200更适宜分别在使发送波束和接收波束指向通信对方的同时发送和接收无线信号。在图1所示的示例中，无线通信装置100包括用于根据第一通信模式发送和接收无线信号的天线110和用于根据第二通信模式发送和接收无线信号的多个天线160a至 160η。另外，通过调整经由天线160a至160η发送的各个信号的权重，来控制在根据第二通信模式执行无线通信时的发送波束的指向性Bt。在图中所示的示例中，发送波束Bt指向作为通信对方的无线通信装置200的位置的方向。另外，无线通信装置200包括用于根据第一通信模式发送和接收无线信号的天线 210和用于根据第二通信模式发送和接收无线信号的多个天线^Oa至^On。另外，通过调整经由天线^Oa至^On接收的各个信号的权重，来控制在根据第二通信模式执行无线通信时的接收波束的指向性民。在图中所示的示例中，接收波束^指向作为通信对方的无线通信装置100的位置的方向。然而，应当注意，本发明的范围并不限于发送端的无线通信装置100和接收端的无线通信装置200都控制波束指向性的情况，而可以只是发送端的无线通信装置100控制发送波束Bt的指向性。图2示出了图1所示的毫米波通信系统中的充当发送端的无线通信装置100的配置示例。图中所示的无线通信装置100可以充当宽带路由器或无线接入点。无线通信装置100包括天线110、第一无线通信部120、存储部150、多个天线160a 至160η以及第二无线通信部170。第一无线通信部120包括第一模拟部122、AD (模拟到数字)转换部124、DA(数字到模拟)转换部126、第一数字部130以及控制部140。另外，第二无线通信部170包括第二模拟部172、AD转换部174、DA转换部176、第二数字部180以及控制部190。天线110是用于根据第一通信模式的无线通信的天线。天线110例如利用微波来发送指示波束指向性的训练的指示信号。另外，天线110例如从接收端接收用于接收对最优发送波束型式的通知的通知信号，并且将通知信号输出到第一模拟部122。第一模拟部122通常相当于用于根据第一通信模式发送和接收无线信号的RF (射频)电路。即，第一模拟部122对由天线110接收的RF接收信号进行低噪声放大并进行降频转换，并且将得到的信号输出到后级中的AD转换部124。另外，第一模拟部122对被DA 转换部1 转换成模拟信号的发送信号进行升频转换以转换到RF频带，对得到的信号进行功率放大，并输出到天线110。AD转换部IM把从第一模拟部122输入的模拟接收信号转换成数字信号，并将数字信号输出到后级中的第一数字部130。另外，DA转换部1 把从第一数字部130输入的数字发送信号转换成模拟信号，并将模拟信号输出到第一模拟部122。第一数字部130通常由用于根据第一通信模式对接收信号进行解调和解码的电路和用于根据第一通信模式对发送信号进行编码和调制的电路构成。当例如指示波束指向性的训练的指示信号从控制部140输入时，第一数字部130对被通信对方用于训练的波束训练信号进行调制和编码，并将所得到的信号输出到DA转换部126。另外，当例如用于通知最优发送波束型式的通知信号(前述)从AD转换部IM输入时，第一数字部130对通知信号进行解调和解码并将所得到的信号输出到控制部140。图3示出了第一数字部130的内部配置的示例。如图中所示，第一数字部130包括同步部131、解调/解码部132以及编码/调制部133。对于天线110处的接收信号，同步部131根据例如对第一通信模式中的帧的开头处的前导的检测，来同步接收处理的开始定时。解调/解码部132根据用于第一通信模式的任意调制模式和编码模式对接收信号进行解调和解码，从而获取数据信号，并将该数据信号输出到控制部140。编码/调制部133 根据用于第一通信模式的任意编码模式和调制模式对从控制部140输入的数据信号进行编码和调制，从而生成发送信号，并且将发送信号输出到DA转换部126。返回图2，将继续描述无线通信装置100的配置。控制部140例如是利用诸如微处理器之类的运算单元形成的，并且控制第一无线通信部120的整体操作。例如，控制部140响应于来自预定应用(例如通信协议的上层程序)的请求，向第一数字部130输出指示波束指向性的训练的指示信号(前述)。另外，当经解码的通知信号(前述)从第一数字部130输入时，控制部140获取此通知信号中包括的用于识别最优发送波束型式的信息，并将其保存在存储部150中。存储部150例如是由诸如半导体存储器之类的可写记录介质形成的，并且用作用于加载供无线通信装置100执行通信处理的程序或存储各种参数值的工作存储器。在此实施例中，存储部150存储用于识别在通过第二无线通信部170根据第二通信模式进行无线通信时要使用的最优发送波束型式的反馈信息。多个天线160a至160η用于根据第二通信模式的无线通信。具体而言，天线160a 至160η的每一个利用毫米波发送利用预定的加权系数加权的无线信号。另外，天线160a 至160η接收毫米波无线信号，并将无线信号输出到第二模拟部172。第二模拟部172通常相当于用于根据第二通信模式发送和接收无线信号的RF电路。即，第二模拟部172对由各个天线160a至160η接收的多个接收信号进行低噪声放大和降频转换，并将所得到的信号输出到后级中的AD转换部174。另外，第二模拟部172对分别被DA转换部176转换成模拟信号的多个发送信号进行升频转换以转换到RF频带，对所得到的信号进行功率放大，并将信号输出到各个天线160a至160η。AD转换部174把从第二模拟部172输入的多个模拟接收信号中的每一个转换成数字信号，并将数字信号输出到后级中的第二数字部180。另外，DA转换部176把从第二数字部180输入的多个数字发送信号中的每一个转换成模拟信号，并将模拟信号输出到第二模拟部172。第二数字部180通常由用于根据第二通信模式对接收信号进行解调和解码的电路和用于根据第二通信模式对发送信号进行编码和调制的电路构成。图4示出了第二数字部180的内部配置的示例。如图中所示，第二数字部180包括同步部181、接收波束处理部182、解调/解码部183、编码/调制部184以及发送波束处理部185。对于由多个天线160a至160η接收的多个接收信号，同步部181根据例如帧的开头处的前导来同步接收处理的开始定时，并将所得到的信号输出到接收波束处理部182。对于从同步部181输入的多个接收信号，例如，接收波束处理部182根据均勻分布或泰勒分布执行加权处理，从而控制接收波束的指向性。接收波束处理部182使用的权重值是由从控制部190输入的指向性控制信号指定的。或者，接收波束处理部182可通过将多个天线160a至160η视为阵列天线来形成接收波束。解调/解码部183根据用于第二通信模式的任意调制模式和编码模式对经接收波束处理部182加权的每个接收信号进行解调和解码，从而获取数据信号。然后，解调/解码部183把所获取的数据信号输出到控制部190。编码/调制部184根据用于第二通信模式的任意编码模式和调制模式对从控制部 190输入的数据信号进行编码和调制，从而生成发送信号。然后，编码/调制部184把所生成的发送信号输出到发送波束处理部185。发送波束处理部185根据从编码/调制部184输入的发送信号生成例如根据均勻分布或泰勒分布加权的多个发送信号并且控制发送波束的指向性。经发送波束处理部185 加权的多个发送信号各自被输出到DA转换部176。这里，发送波束处理部185使用的权重值是由从控制部190输入的指向性控制信号指定的。控制部190基于存储部150中存储的反馈信息来控制发送波束处理部185使用的权重值。反馈信息是作为用于通知最优发送波束型式的通知信号从接收端发送来的。返回图2，将继续描述无线通信装置100的配置。控制部190例如是利用诸如微处理器之类的运算单元形成的，并且控制第二无线通信部170的整体操作。在此实施例中，响应于来自预定应用(通信协议的上层程序)的请求，在从第一无线通信部120发送指示波束指向性的训练的指示信号(前述)起经过预定时间之后，控制部190使得波束训练信号被从第二无线通信部170发送。另外，控制部190从存储部150获取用于识别最优发送波束型式的反馈信息，并且向第二数字部180内的发送波束处理部185输出用于形成基于反馈信息而识别的最优发送波束型式的指向性控制信号。从而，在无线通信装置100根据第二通信模式进行无线发送时的发送波束指向通信对方所位于的方向。图5示出了无线通信装置100通过发送波束处理部185对发送波束的指向性控制可形成的发送波束型式的示例。在图中所示的示例中，无线通信装置100可形成10个发送波束型式Bttl至Bt9。发送波束型式Bttl至Bt9具有在无线通信装置100所位于的平面中相差 36度的方向上的指向性。根据来自控制部190的指向性控制信号，通过使用这10个发送波束型式Bttl至Bt9之中的一个发送波束型式，发送波束处理部185可以使得指向性无线信号被从天线160a至160η中的每一个发送。另外，无线通信装置100可形成的接收波束型式可以是与图5中所示的发送波束 Bttl至Bt9类似的波束型式。S卩，根据来自控制部190的指向性控制信号，通过设定与这样的 10个接收波束型式Brfl至Brt中的一个(或者两个或更多个的组合)匹配的接收波束型式，接收波束处理部182可使得根据第二通信模式的无线信号被天线160a至160η中的每一个接收。在无线通信装置100的存储部150中，例如预先存储了用于各个天线160a至160η 以便分别形成这些发送波束型式Bttl至Bt9和接收波束型式Brfl至Brt的加权系数。应当注意，无线通信装置100可形成的发送波束型式和接收波束型式不限于图5 所示的示例。例如，多个天线160a至160η可被配置成能够形成具有在三维空间中的各种方向上的指向性的发送波束型式或接收波束型式。无线通信装置100使用利用微波执行无线通信的第一无线通信部120和利用毫米波执行无线通信的第二无线通信部170的组合。在无线通信装置100不知道适当的发送波束型式的环境下，从第一无线通信部120和天线110中的每一个发送帧同步和指示波束指向性的训练的指示信号，并且从第二无线通信部170和多个天线160a至160η中的每一个发送供通信对方用于波束训练的波束训练信号。图6示出了从无线通信装置100发送的对通信对方指示波束指向性的训练的指示信号和供通信对方用于波束训练的波束训练信号的信号格式的示例。指示信号包括头部部分112和数据部分118，并且是根据第一通信模式从天线 110发送的。头部部分112例如由L-STF(Legacy-Short Training Field，传统-短训练字段)114和L-LTF(Legacy-Long Training Field，传统-长训练字段)116构成。其中， L-STF 114主要用作前导，并且可用于接收端的帧检测、自动增益控制(AGC)和同步处理。 另外，L-LTF 116主要用于信道估计和频率偏移补偿。另外，在数据部分118中存储了任意的数据。虽然没有示出，但假定数据部分118包括描述相应帧的源地址和目的地地址、数据长度、与第一通信模式有关的信息(例如编码模式和传送速率)等等的SIGNAL (信号)信息(L-SIG)。另一方面，波束训练信号包括BTF (Beam Training Field，波束训练字段)162，并且是根据第二通信模式从多个天线160a至160η中的每一个发送的。根据由控制部190进行的控制，与从天线110发送上述指示信号的数据部分118的定时同步地从天线160a至 160η中的每一个发送BTF162。另外，在例如由第一无线通信部120利用指示信号的头部部分112获取的帧同步也将用于第二无线通信部170中的情况下，如图中所示，可以省略波束训练信号的头部部分。波束训练信号是通过针对各个发送波束型式Bttl至Btt复用训练信号序列来获得的。在图6所示的示例中，训练信号序列被时分复用。波束训练信号BTF 162是由分别与图5中所示的发送波束型式Bttl至Bt9相对应的10个时隙TO至Τ9构成的。另外，在时隙TO 至Τ9中，对于预定的已知信号序列，顺序发送分别按照用于形成发送波束型式Bttl至Bt9的加权系数加权的10个训练信号序列。因此，对于各个时隙TO至Τ9，波束训练信号的发送波束的指向性以图5中所示的发送波束型式Bttl至Bt9的方式顺序地变化。在位于无线通信装置100周围的接收端，对于波束训练信号BTF 162的时隙TO至 Τ9中的每一个(即，对于每个训练信号序列)，观察接收信号的功率水平。结果，接收信号的功率水平在波束训练信号BTF 162的时隙之一中变成突出值。接收信号的功率水平达到峰值的时隙根据相对于无线通信装置100的相对位置而变化。然后，与接收功率水平达到峰值的时隙相对应的发送波束型式也可被确定为作为发送端的无线通信装置100的最优发送波束型式。应当注意，要放在波束训练信号BTF 162上的每个训练信号序列例如可以是根据 BPSK (Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控)的随机型式等等。另外，图6中所示的指示信号可利用诸如RTS(请求发送)或CTS(可以发送)之类的帧来发送，RTS和CTS是在诸如IEEE 802. lla/b/g之类的无线LAN的标准规范中规定的。使用RTS/CTS发送/接收过程的波束训练和训练结果的反馈方法将在下文中详细描述。图7示出了图1所示的毫米波通信系统中的充当接收端的无线通信装置200的配置示例。图中所示的无线通信装置200包括天线210、第一无线通信部220、存储部250、多个天线^Oa至^On以及第二无线通信部270。第一无线通信部220包括第一模拟部222、 AD转换部224、DA转换部226、第一数字部230以及控制部M0。另外，第二无线通信部270 包括第二模拟部272、AD转换部274、DA转换部276、第二数字部洲0以及控制部四0。天线210是用于根据第一通信模式的无线通信的天线。天线210例如接收从无线通信装置100发送来的指示信号(参见图6)。另外，天线210例如发送用于通知与最优发送波束型式有关的反馈信息的通知信号，其中最优发送波束型式是通过对从无线通信装置 100与指示信号的数据部分同步地发送来的波束训练信号(参见图6)进行处理来确定的。 然而，应当注意，写入反馈信息的方法的细节将在下文中给出。第一模拟部222通常相当于用于根据第一通信模式发送和接收无线信号的RF电路。即，第一模拟部222对由天线210接收的接收信号进行低噪声放大并进行降频转换，并且将所得到的信号输出到后级中的AD转换部224。另外，第一模拟部222对被DA转换部 226转换成模拟信号的发送信号进行升频转换，并将所得到的信号输出到天线210。AD转换部2M把从第一模拟部222输入的模拟接收信号转换成数字信号，并将数字信号输出到后级中的第一数字部230。DA转换部2 把从第一数字部230输入的数字发送信号转换成模拟信号，并将模拟信号输出到第一模拟部222。第一数字部230通常具有用于根据第一通信模式对接收信号进行解调和解码的电路和用于根据第一通信模式对发送信号进行编码和调制的电路。另外，在此实施例中，当指示信号被从AD转换部2M输入并且通过利用例如指示信号的头部部分112中的L-LTF 116(参见图6)获取同步时，第一数字部230基于同步定时把开始波束训练信号的接收的接收开始定时通知给第二无线通信部270中的第二数字部观0。第二数字部280对波束训练信号的接收处理将在下文中详细描述。另外，例如，当包括用于把利用波束训练信号确定的最优发送波束型式通知给发送端的反馈信息的通知信号被从控制部240输入时，第一数字部230对通知信号进行调制和编码，并将所得到的信号输出到DA转换部226。图8示出了第一数字部230的内部配置的示例。如图中所示，第一数字部230包括同步部231、解调/解码部232以及编码/调制部233。同步部231通过例如对指示信号的头部部分112中的L-LTF 116执行相关运算处理来获取帧同步。由于对帧同步方法应用了已知的方法，所以这里省略对其的详细描述。另外，同步部231把指示信号的数据部分118 的接收开始定时作为波束训练信号BTF 162的接收开始定时输出到第二无线通信部270。 解调/解码部232根据用于第一通信模式的任意调制模式和编码模式对接收信号进行解调和解码，从而获取数据信号，并将该数据信号输出到控制部M0。编码/调制部233根据用于第一通信模式的任意编码模式和调制模式对从控制部240输入的数据信号进行编码和调制，从而生成发送信号，并且将发送信号输出到DA转换部226。例如，假定在作为发送端的无线通信装置100与作为接收端的无线通信装置200 之间预先设定了从指示信号的头部部分112中的预定位置(例如L-STF 114的开头、L-LTF 116的开头或者L-LTF 116的末尾)到波束训练信号的开头的时间间隔。在这种情况下，第一数字部230可以把从检测到指示信号的头部部分112中的上述预定位置的时刻起经过了此时间间隔后的时刻确定为接收开始定时。或者，例如，在发送端的无线通信装置100中， 指定特定接收开始定时的数据可被包括在指示信号的头部部分112中。在这种情况下，第一数字部230从指示信号的头部部分112获取指定接收开始定时的数据，并且可基于此数据来确定接收开始时刻。返回图7，将继续描述无线通信装置200的配置。控制部240例如是利用诸如微处理器之类的运算单元形成的，并且控制第一无线通信部220的整体操作。另外，与发送端的最优发送波束型式有关的反馈信息由下文中描述的第二无线通信部270确定，并且控制部240将该反馈信息存储到存储部250中。另外， 控制部240从存储部250获取此反馈信息，并且在将该反馈信息包括在上述的通知信号中的同时将该反馈信息输出到第一数字部230。存储部250例如是由诸如半导体存储器之类的可写记录介质形成的，并且用作用于加载供无线通信装置200用于通信处理的程序或存储各种参数值的工作存储器。在此实施例中，存储部250存储由确定部284确定的反馈信息(下文中描述)，该反馈信息用于识别由第二无线通信部270确定的最优发送波束型式。多个天线^Oa至^On是用于根据第二通信模式的无线通信的天线。具体而言， 天线^Oa至^On的每一个利用毫米波发送利用预定的加权系数加权的无线信号。另外， 天线^Oa至^On接收毫米波无线信号，并将无线信号输出到第二模拟部272。第二模拟部272通常相当于用于根据第二通信模式发送和接收无线信号的RF电路。即，第二模拟部272对由各个天线^Oa至^On接收的多个接收信号进行低噪声放大和降频转换，并将所得到的信号输出到后级中的AD转换部274。另外，第二模拟部272对分别被DA转换部276转换成模拟信号的多个发送信号进行升频转换以转换到RF频带，对所得到的信号进行功率放大，并将信号输出到各个天线260a至^On。AD转换部274把从第二模拟部272输入的多个模拟接收信号中的每一个转换成数字信号，并将数字信号输出到后级中的第二数字部观0。另外，DA转换部276把从第二数字部280输入的多个数字发送信号中的每一个转换成模拟信号，并将模拟信号输出到第二模拟部272。第二数字部280通常具有用于根据第二通信模式对接收信号进行解调和解码的电路和用于根据第二通信模式对发送信号进行编码和调制的电路。图9示出了第二数字部观0的内部配置的示例。如图中所示，第二数字部280包括同步部观1、接收波束处理部观2、功率计算部观3、确定部观4、解调/解码部观5、编码/ 调制部观6以及发送波束处理部观7。对于由多个天线^Oa至^On接收的多个接收信号，同步部281根据帧的开头处的前导来同步接收处理的开始定时，并将所得到的信号输出到接收波束处理部观2。另外， 在被从第一无线通信部220的第一数字部230通知以波束训练信号的接收开始定时(前述)时，同步部281从该接收开始定时起开始对波束训练信号BTF 162(参见图6)的接收。 然后，同步部281把接收到的波束训练信号输出到后级中的接收波束处理部观2，并且指示功率计算部283计算接收功率。与发送端的接收波束处理部182类似，对于从同步部输入的多个接收信号，接收波束处理部282例如根据均勻分布或泰勒分布执行加权处理，从而控制接收波束的指向性。然后，接收波束处理部282把经加权的接收信号输出到功率计算部283和解调/解码部 285。这里，参考图10和图11，将描述在接收波束处理部282中控制接收波束的指向性的处理。图10示出了无线通信装置200通过接收波束处理部282对接收波束的指向性控制可形成的接收波束型式的示例。在图中所示的示例中，无线通信装置200可形成10个接收波束型式Brt至Brt。接收波束型式Brfl至Brt具有在无线通信装置200所位于的平面中相差36度的方向上的指向性。根据来自控制部四0的指向性控制信号，通过使用这10个发送波束型式Bttl至Bt9之中的一个接收波束型式，接收波束处理部282可以使得传入的无线信号被天线260a至^On中的每一个接收。在图11中，再次示出了从作为发送端的无线通信装置100根据第二通信模式发送的波束训练信号BTF 162的信号格式的示例。波束训练信号BTF 162是由分别与发送波束型式Bttl至Bt9相对应的10个时隙TO至T9构成的。另外，在时隙TO至T9中，对于预定的已知信号序列，顺序发送分别按照用于形成发送波束型式Bttl至Bt9的加权系数加权的10个训练信号序列。接收波束处理部282把波束训练信号BTF 162的时隙TO至T9的每一个进一步划分成10个小区间STO至ST9，并且在小区间STO至ST9的每一个中，用10个不同的接收波束型式Brfl至Brt对接收信号加权。在图11所示的示例中，时隙TO的第一小区间STO 与接收波束型式Brt相关联，时隙TO的第二小区间STl与接收波束型式Bri相关联，……， 时隙T9的第一小区间STO与接收波束型式Brt相关联，等等。通过对接收波束的这种指向性控制处理，利用单个波束训练信号BTF 162，可以获得用10个发送波束型式X 10个接收波束型式=总共100个发送和接收波束型式发送和接收的接收信号。应当注意，本发明的范围并不限于无线通信装置200通过接收波束处理部282执行接收波束的指向性控制的情况。例如，无线通信装置200可以包括仅一个(或全向的) 用于第二通信模式的天线，并且可以不通过接收波束处理部282执行接收波束的指向性控制。在此情况下，可从单个波束训练信号获得的发送和接收波束型式的数目是10，这与来自发送端的发送波束型式的数目相同。或者，接收波束处理部282可以以形成与在发送端基于反馈信息设定的最优发送波束型式相适应的接收波束型式(由下文中描述的确定部284确定)的方式来执行指向性控制。功率计算部283根据来自同步部的指示，计算按上述的总共100个发送和接收波束型式发送和接收的各个接收信号的接收功率。然后，功率计算部283把为各个发送和接收波束型式计算的接收功率值顺序地输出到确定部观4。基于从功率计算部283输入的接收功率值，确定部284确定要通过通知信号通知到发送端的反馈信息，并将该反馈信息输出到后级中的控制部四0。这里，反馈信息指的是在发送端识别最优发送波束型式所必需的信息。写入反馈信息的方法将在下文中描述。另外，确定部284还可为作为接收端的确定部284本身确定最优接收波束型式。解调/解码部285根据用于第二通信模式的任意调制模式和编码模式对经接收波束处理部282加权的每个接收信号进行解调和解码，从而获取数据信号。然后，解调/解码部285把所获取的数据信号输出到控制部四0。编码/调制部286根据用于第二通信模式的任意编码模式和调制模式对从控制部 290输入的数据信号进行编码和调制，从而生成发送信号。然后，编码/调制部286把所生成的发送信号输出到发送波束处理部观7。与发送端的发送波束处理部187类似，发送波束处理部287根据从编码/调制部 286输入的发送信号生成例如根据均勻分布或泰勒分布加权的多个发送信号，并且控制发送波束的指向性。发送波束处理部287使用的权重值例如是由从控制部290输入的指向性控制信号指定的。经发送波束处理部287加权的多个发送信号各自被输出到DA转换部 276。返回图7，将继续描述无线通信装置200的配置。在此实施例中，控制部290例如是利用诸如微处理器之类的运算单元形成的，并且控制第二无线通信部270的整体操作。另外，当波束训练信号BTF被第二无线通信部270接收到时，控制部290使得存储部250存储从第二数字部280输出的用于识别最优发送波束型式的反馈信息。存储在存储部250中的反馈信息被第一无线通信部220利用通知信号通知到作为波束训练信号BTF的发送端的无线通信装置100。写入反馈信息的方法将在下文中描述。另外，控制部290可向接收波束处理部282输出包括用于识别最优接收波束型式的参数值的指向性控制信号，以便设定具有朝向通信对方的方向的指向性的接收波束型式。另外，控制部290可向发送波束处理部287输出包括与用于形成接收波束的值相同的参数值的指向性控制信号，以便形成具有朝向相同方向的指向性的发送波束。这样就可以在使指向性相互朝着通信对方的同时根据第二通信模式与作为发送端的无线通信装置100的执行无线通信。应当注意，取代经由存储部250从第二无线通信部270向第一无线通信部220通知用于识别最优接收波束型式的参数值，也可以通过使用例如专用的信号线来从第二无线通信部270向第一无线通信部220通知该参数值。随后，将描述图1所示的无线通信系统中的通信操作。已知无线通信会遭遇隐藏终端问题，其中存在通信台站不能直接相互通信的区域。由于隐藏终端不能相互协调，所以其发送操作可能相互冲突。作为解决隐藏终端问题的一种方法，基于 RTS/CTS 握手过程的 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，避免冲突的载波侦听多址接入)是公知的，并且被广泛用在诸如 IEEE 802. 11之类的无线LAN系统中。在根据此实施例的无线通信系统中，也可应用RTS/ CTS模式。在RTS/CTS模式中，作为数据源的通信台站发送一发送开始请求帧RTS，并且响应于接收到来自作为数据目的地的通信台站的确认帧CTS而开始数据帧的发送。此时，数据发送端的(RTS发送台站)的隐藏终端接收CTS并且设定发送暂停时段(NAV=Network Allocation Vector，网络分配向量)，从而避免与数据帧的冲突。另外，数据接收端(CTS发送台站)的隐藏终端接收RTS并且设定发送暂停时段，从而避免与在接收到数据帧时答复的ACK相冲突。另外，使用毫米波的第二通信模式遭遇由于反射时的严重衰减和较大的传播损耗而导致的飞行距离问题。因此，在根据此实施例的无线通信系统中，通过给出长通信距离的第一通信模式发送诸如RTC、CTS和ACK之类的控制帧，而通过第二通信模式发送波束训练信号和数据帧，从而除了解决上述的隐藏终端问题以外，也解决了飞行距离问题。数据发送端的通信台站在第一通信模式中的RTS帧中包括指示波束指向性的训练的指示信号，并且与此RTS帧并行地，通过第二通信模式发送用于波束训练的波束训练信号。另一方面，响应于第一通信模式中的指示信号的接收，数据接收端的通信台站利用在第二通信模式中接收的信标训练信号执行波束训练，从而控制其自己的接收波束的指向性(或者接收波束可以保持全向)，而且确定用于在发送端识别最优发送波束型式的反馈信息。然后，数据接收端的通信台站在CTS帧中包括写入了反馈信息的通知信号，并且将该CTS帧发送到数据发送端的通信台站。在接收到CTS时，基于用通知信号通知的反馈信息，数据发送端的通信台站识别在根据第二通信模式向数据接收端的通信台站发送信号时要使用的最优发送波束型式，然后在基于此控制发送波束的指向性的同时发送数据帧。由于以这种方式按最优发送/接收波束型式发送数据帧，所以可以解决第二通信模式的飞行距离问题。另外，虽然诸如RTS之类的控制帧是通过第一通信模式交换的，但数据是通过使用毫米波的第二通信模式发送的，从而实现了高速数据通信。图12A示出了在图1所示的无线通信系统中利用RTS/CTS模式执行的信号发送/ 接收序列的示例。在该图所示的示例中，假定无线通信装置100作为数据源(即RTS发送端)，并且无线通信装置200作为数据接收端(即CTS发送端)。首先，在例如通过CSMA过程确认介质在一定时段中畅通之后，无线通信装置100 从第一无线通信部120向无线通信装置200发送根据第一通信模式的RTS。另外，与RTS的发送并行地，无线通信装置100从第二无线通信部170发送根据第二通信模式的BTF。这里，RTS包括向通信对方指示波束指向性的训练的指示信号。另外，BTF对应于被通信对方用于波束指向性的训练的波束训练信号。如图6中所示，与发送RTS的数据部分的定时同步地发送BTF，其中省略了其头部部分。与之相对的，无线通信装置200可以通过第二无线通信部270接收BTF，并且确定在无线通信装置100根据第二通信模式向无线通信装置200发送信号时要使用的最优发送型式，以及从无线通信装置100接收根据第二通信模式的信号时要使用的最优接收波束型式。然而，应当注意，无线通信装置200可以仅确定前者，即最优发送波束型式。另外，响应于通过第一无线通信部220接收到RTS，在经过预定的帧间间隔 SIFS (短帧间间隔)之后，无线通信装置200根据第一通信模式从第一无线通信部220答复反馈表明已成功接收RTS的CTS。这里，CTS包括用于把最优发送波束型式通知给通信对方的通知信号。
无线通信装置100可通过第一无线通信部120对CTS的成功接收来确认介质畅通。另外，基于CTS中包括通知信号，无线通信装置100可检测在从第二无线通信部170根据第二通信模式向无线通信装置200发送帧时要使用的最优发送波束型式。然后，在从CTS的接收完成起经过SIFS之后，无线通信装置100控制第二无线通信部170的指向性以获得上述的最优发送波束型式，并根据第二通信模式发送数据帧。在发送CTS之后，无线通信装置200通过第二无线通信部270等待数据帧。此时， 无线通信装置200可控制第二无线通信部270的指向性以获得最优接收波束型式。因此， 由于通过训练获得的最优发送波束型式(或者最优发送和接收波束型式的组合)被用于根据第二通信模式的数据帧的传送，所以即使在使用具有高直进性并给出较短的无线电波到达距离的毫米波时，也可以更可靠地实现根据第二通信模式的高速数据传送。然后，在第二无线通信部270成功完成对数据帧的接收后，无线通信装置200在经过SIFS之后根据第一通信模式从第一无线通信部220答复ACK。应当注意，如图12B中所示，与根据第二通信模式的数据帧同步地，可以并行执行根据第一通信模式的数据帧的传送。如上所述，无线通信装置200可利用与根据第一通信模式的RTS并行地根据第二通信模式发送的波束训练信号BTF来执行最优波束型式的训练，并且答复包括用于把最优发送波束型式通知给通信对方的通知信号的CTS。图16以流程图的形式示出了无线通信装置200向无线通信装置100反馈与最优发送波束型式有关的信息的过程。假定无线通信装置根据例如图12A或图12B中所示的信号发送/接收序列来操作。此过程在无线通信装置200通过第一无线通信部220检测到根据第一通信模式的帧的前导时被激活(步骤Si)。在检测到前导时，可通过对头部部分的L-LTF 116执行例如相关运算处理来获取帧同步。接下来，在控制部240中，已被解调和解码的数据信号(L-SIG)被分析以检查接收帧是否是寻址到自身的(步骤S2)。这里，如果接收帧(例如RTS)不是寻址到自身的(步骤S2中的“否”)，则按原样继续根据第一通信模式的帧接收处理(步骤S7)。具体而言，基于数据部分118内的L-SIG 中写入的数据长度信息来设定发送暂停时段，从而避免信号冲突。另一方面，如果接收帧是寻址到自身的(步骤S2中的“是”)，则进一检查接收帧是否包括指示信号，并且提示对最优发送波束型式的训练(步骤S3)。这里，如果接收帧不包括指示信号(步骤S3中的“否”)，则按原样继续根据第一通信模式的帧接收处理(步骤S7)。具体而言，通过第一无线通信部220对帧的数据部分118 进行解调和解码，并将接收数据传递到通信协议的上层。另外，如果接收帧包括指示信号(步骤S3中的“是”)，则激活第二无线通信部270， 并且执行根据第二通信模式的发送信号的接收操作(步骤S4)。接下来，基于经由根据第一通信模式的接收帧的头部部分获取的帧同步而开始对波束训练信号BTF的接收，并且在第二数字部观0中，计算接收信号的功率，并且观察其转变(步骤S5)。确定部84基于接收功率的计算结果来确定用于在发送端识别最优发送波束型式的反馈信息。然后，从第一无线通信部220根据第一通信模式发送包括写入了此反馈信息的通知信号的帧(例如CTS)(步骤S6)。然后，在基于反馈信息识别出最优发送波束型式时，发送端基于此控制第二无线通信部170的发送波束的指向性，并且根据第二通信模式发送数据帧。接收端的第二无线通信部270接收到该数据帧。另外，在遵循图12B中所示的信号发送/接收序列的情况下， 也根据第一通信模式从发送端发送数据帧，并且接收端的第一无线通信部220接收到该数据帧。在此实施例中，无线通信装置200的第二无线通信部270内的确定部284确定用于识别最优发送波束型式的反馈信息，并且在CTS中，此反馈信息被写入为通知信号。在下文中，将描述写入用于识别最优发送波束型式的反馈信息的方法。图13示意性地示出了当无线通信装置100根据第二通信模式从第二无线通信部 170以每个发送波束型式发送时的无线电波传播条件的示例。在图中所示的示例中，无线通信装置100具有在无线通信装置100自身所位于的平面中相差36度的每个方向上的指向性，并且可形成总共10个发送波束型式Bttl至Bt9。如图6中所示，由无线通信装置100发送的波束训练信号BTF是由分别对应于发送波束型式Bttl至Bt9的10个时隙TO至T9构成的。另外，在时隙TO至T9中，用于接收端的波束训练的已知信号序列在被用分别用于形成相应的发送波束型式Bttl至Bt9的加权系数加权的同时被发送。图14A示出了在图13所示的无线电波传播条件下无线通信装置200处接收功率的转变。假定各个时隙中发送波束型式Bttl至Bt9的发送功率是均一的，则当接收到直接到达而没有经过障碍物的发送波束型式Bt5时，接收功率变得最大。可以明白，当接收到在被反射一次之后到达的发送波束型式Bt2时，接收功率变得次大。最优发送波束型式通常是使在接收端观察到的接收功率值最大的发送波束型式。 因此，对于通过复用针对各个发送波束型式的训练信号序列而获得的单个波束训练信号 BTF,与使从功率计算部283输出的一系列接收功率值最大的训练信号序列相对应的发送波束型式可被识别为最优的那个。这里，如果在发送波束训练信号BTF的无线通信装置100和答复表示训练结果的通知信号的无线通信装置200之间已经通过预设定、预协商等等共享了发送波束训练信号 BTF时复用训练信号序列的方法(即与各个时隙相对应的发送波束型式的顺序)以及表示各个发送波束型式的名称(例如Bttl至Bt9)，则无线通信装置200可以基于波束训练信号 BTF的接收功率的转变来估计每个时隙的接收功率。在求出实现最大接收功率的时隙所对应的发送波束型式后，无线通信装置200可在通知信号中写入相应的波束型式名称或时隙号码作为用于识别最优发送波束型式的反馈信息，以便反馈到无线通信装置100。在图14B 所示的示例中，求出了 Bt5为实现最大接收功率的波束型式，并且在通知信号中写入用于识别Bt5的信息。另一方面，如果在无线通信装置100和无线通信装置200之间没有共享用于区分波束型式的信息，则无线通信装置200可在通知信号中写入针对接收到的波束训练信号 BTF从功率计算部283输出的BTF的整个区间上的接收功率的转变，以便反馈到无线通信装置100。在这种情况下，无线通信装置100可以通过对照由无线通信装置100自己发送的波束训练信号BTF的转变检查接收到的通知信号中写入的接收功率的转变的信息来求出最优波束型式。在反馈BTF的整个区间上的接收功率的转变的情况下，在接收到了通知的无线通信装置100 —侧，不仅可以求出实现最大接收功率的发送波束型式Bt5，而且可以求出提供有效反射波的波束型式Bt2。因此，当在第二通信模式中发送数据帧时，无线通信装置100能够采取灵活的动作，例如形成组合波束型式Bt5和波束型式Bt2的波束型式，或者不仅设定使接收功率最大的单个波束型式，而且设定提供较大接收功率的多个波束型式作为候选。然而，如果反馈了 BTF的整个区间上的接收功率的转变，则恐怕信息量将会变得较大。因此，如图14C中所示，可以通过按预定的采样间隔以稍微量化的方式提取接收功率水平来压缩信息量。另外，在不是反馈用于识别最优发送波束的信息而是反馈接收功率信息给无线通信装置100的情况下，无线通信装置200可以自己求出推测在无线通信装置100处将要使用的发送波束型式(或多个发送波束型式的组合)，并且当第二无线通信部270根据第二通信模式接收时，无线通信装置200可形成与这样求出的发送波束型式相适应的接收波束。波束训练信号是通过复用针对各个发送波束型式Bttl至Btt的训练信号序列来获得的。在图6所示的波束训练信号BTF 162的格式中，针对各个发送波束型式Bttl至Bt9的训练信号序列是通过时间分割来复用的。然而，应当注意，复用针对各个发送波束型式的训练信号序列的方法并不限于时间分割。图15示出了波束训练信号BTF的另一种格式示例。 图中所示的波束训练信号BTF 164不使用时间分割而是使用代码分割。在图15中，波束训练信号BTF 164是其中经由代码扩展合成了具有不同指向性型式的多个相互正交或伪正交的训练信号序列的信号。发送端亦即无线通信装置100可以通过以下方式来构造图中所示的波束训练信号164 分别利用多个相互正交或伪正交的扩展代码CO至C9扩展和合成10个训练信号序列，这10个训练信号序列是按照用于针对用于训练的已知信号序列形成各个发送波束型式Bttl至Bt9的加权系数加权的。另一方面，在接收端亦即无线通信装置200，可以通过利用各个扩展代码CO至C9 对合成信号进行解扩展来提取与发送波束型式Bttl至氏9相对应的各个训练信号序列。然后， 功率计算部283对每个提取的训练信号序列计算接收功率，从而可以确定使接收功率最大的最优发送波束型式。在此情况下，作为用于识别发送波束型式的参数(即用通知信号通知的反馈信息)，确定部284可以使用用于对使接收功率最大的训练信号序列解扩展的扩展代码或者扩展代码的识别符。与图6中所示的波束训练信号BTF 162类似，图15中所示的波束训练信号BTF 164是与指示信号的数据部分118的发送同步地、根据第二通信模式发送的。然而，应当注意，图15中所示的信号格式具有这样的优点，S卩，与提供与发送波束型式的数目相等数目的时隙的情况相比，可以使波束训练信号BTF 164的数据长度较短。另外，即使在使用图15中所示的波束训练信号BTF的格式的情况下，无线通信装置200也可反馈所有发送波束型式的接收功率的信息，而不是反馈用于识别实现最大接收功率的最优发送波束型式的信息。另外，在反馈每个发送波束型式的接收功率信息而不是最优发送波束型式的情况下，无线通信装置200可以自己求出推测在无线通信装置100处将要使用的发送波束型式 (或多个发送波束型式的组合)，并且当第二无线通信部270根据第二通信模式接收时，无线通信装置200可形成与这样求出的发送波束型式相适应的接收波束(同上)。应当注意，无线通信装置100和200中的每一个例如可以是个人计算机(PC)、便携式电话、PDA(个人数字助理)之类的便携式信息终端、便携式音乐播放器、或者游戏机之类的信息设备、或者包含在电视接收机或其他家用信息设备中的无线通信模块。图17示出了包含有模块化的无线通信装置100或200的信息设备的配置示例。CPU(中央处理部)1在由操作系统(OS)提供的程序执行环境下执行存储在 ROM (只读存储器)2或硬盘驱动器(HDD)Il中的程序。例如，下文中将描述的接收帧同步处理或者处理的一部分也可以以CPU 1执行预定程序的形式实现。ROM 2永久地存储诸如POST(加电自测试)或BIOS(基本输入输出系统)之类的程序代码。RAM(随机访问存储器)3用于在CPU 1执行程序时加载ROM 2或HDD (硬盘驱动器)11中存储的程序或者临时保存正在执行的程序的工作数据。它们经由直接耦合到CPU 1的本地引脚的本地总线4相互连接。本地总线4经由桥接器5连接到诸如PCI (外围组件互连)之类的输入/输出总线6。键盘8和诸如鼠标之类的指点设备9是被用户操作的输入设备。显示器10由 LCD (液晶显示器)或CRT (阴极射线管)形成并且以文本或图像的形式显示各种信息。HDD 11是具有作为记录介质的内置硬盘的驱动单元并且驱动硬盘。硬盘用于安装诸如操作系统和各种应用之类的由CPU 1执行的程序或者保存各种数据文件等等。通信部12是通过使无线通信装置100和200中的一者或两者模块化而形成的无线通信接口。通信部12在基础设施模式下作为接入点或终端台站工作或者在自组织模式下工作，并且与存在于通信范围内的其他通信终端执行通信。无线通信装置100和200的操作如上所述。在根据以上所述的本发明的实施例的无线通信系统中，基于根据第一通信模式 (利用微波)发送的指示信号，确定根据第二通信模式(利用毫米波)发送的波束训练信号的接收开始定时。由于波束训练信号是在与指示信号的数据部分的发送一致的时间从发送端发送的，所以波束训练信号的接收开始定时是在指示信号的接收完成之前的时刻。然后， 在接收端，基于从这个接收开始定时起接收的波束训练信号BTF，确定用于识别最优发送波束型式的反馈信息。即，接收端可以在用于接收单个帧(例如RTS)的时间期间，执行用于根据第二通信模式的无线通信的最优发送波束指向性的训练。另外，可以通过从接收端向通信端发送通知信号来高效地反馈与最优发送波束有关的信息。工业应用性以上，已经参考特定实施例详细描述了本发明。然而，很明显，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下对实施例做出各种修改和替换。在本说明书中，描述主要集中于被广泛采用作为无线LAN标准的IEEE 802. Ila中使用的5GHz频带被用于第一通信模式并且在IEEE802. 15. 3c中使用的60GHz频带被用于第二通信模式的实施例。然而，本发明的范围并不一定限于特定的频率带。另外，第二通信模式不仅可以是毫米波通信，而且也可以是其他种类的指向性通信。另外，在本说明书中，描述主要集中于利用RTS/CTS发送/接收过程来执行接收端的波束训练和向发送端的训练结果的反馈的实施例。然而，本发明的范围并不限于此。可以应用各种其他发送/接收过程。另外，虽然上述实施例针对的是无线通信装置100作为发送端并且无线通信装置 200作为接收端的情况，但是也可以形成包括无线通信装置100和无线通信装置200两者的功能的无线通信装置。简言之，已经以示例方式公开了本发明，而不应限制性地解释本说明书的描述。应当参考权利要求来确定本发明的范围。标号列表
1CPU
2ROM
3RAM
4本地总线
5桥接器
6输入/输出总线
7输入/输出接口
8键盘
9指点设备(鼠标)
10显不器
11HDD
12通信部
100无线通信装置(发送端)
110天线(第一通信模式)
120第一无线通信部
122第一模拟部
124AD转换部
126DA转换部
130第一数字部
131同步部
132解调/解码部
133编码/调制部
140控制部
150存储部
160a至160η 多个天线(第
170第二无线通信部
172第二模拟部
174AD转换部
176DA转换部
180第二数字部
181同步部
182接收波束处理部
183解调/解码部184编码/调制部185发送波束处理部190控制部200无线通信装置(接收端)210天线(第一通信模式)220第一无线通信部222第一模拟部224AD 转换部226DA 转换部230第一数字部231同步部232解调/解码部233编码/调制部240控制部250存储部^Oa至^On 多个天线(第二通信模式)270第二无线通信部272第二模拟部274AD 转换部276DA 转换部280第二数字部281同步部282接收波束处理部283解调/解码部284编码/调制部285发送波束处理部290控制部
权利要求
1.一种通信装置，包括第一无线通信部，该第一无线通信部根据第一通信模式执行无线通信； 第二无线通信部，该第二无线通信部根据使用比所述第一通信模式更高的频率带的第二通信模式执行无线通信；功率计算部，该功率计算部计算在以所述第二通信模式接收从包括多个发送波束型式的发送端发送来的波束训练信号时的接收功率，所述波束训练信号可分离地包括针对每个所述发送波束型式的多个训练信号序列；以及确定部，该确定部基于所述波束训练信号的接收功率的转变来确定用于在所述发送端识别最优发送波束型式的反馈信息，其中，所述通信装置根据所述第一通信模式从所述第一无线通信部向所述发送端发送包括所述反馈信息的通知信号。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述通信装置在接收开始定时开始通过所述第二无线通信部对所述波束训练信号的接收，所述接收开始定时是基于通过所述第一无线通信部从所述发送端接收到指示信号而确定的，所述指示信号指示波束指向性的训练。
3.根据权利要求1所述的通信装置，其中在发送所述波束训练信号时可分离地包括针对每个所述发送波束型式的训练信号序列的方法是已知的；所述确定部对于所述多个训练信号序列中的每一个计算接收功率，估计与使接收功率最大或变大的训练信号序列相对应的最优发送波束型式，并且确定用于识别所述最优发送波束型式的反馈信息；并且所述通信装置根据所述第一通信模式从所述第一无线通信部向所述发送端发送包括所述反馈信息的通知信号。
4.根据权利要求1所述的通信装置，其中所述确定部确定与在接收所述波束训练信号的时段期间所述功率计算部计算出的接收功率的转变有关的反馈信息；并且所述通信装置根据所述第一通信模式从所述第一无线通信部向所述发送端发送包括所述反馈信息的通知信号。
5.根据权利要求4所述的通信装置，其中，所述通信装置通过在接收所述波束训练信号的区间中以量化方式获取接收功率来压缩所述反馈信息的信息量。
6.根据权利要求1所述的通信装置，其中所述波束训练信号是通过利用形成相互正交或伪正交关系的多个扩展代码对针对每个所述发送波束型式的多个训练信号序列进行扩展而合成的信号；所述通信装置通过利用所述多个扩展代码中的每一个对由所述第二无线通信部接收的波束训练信号进行解扩展来提取所述多个训练信号序列中的每一个，并且所述确定部确定用于识别与使由所述功率计算部计算出的接收功率最大或变大的训练信号序列相对应的扩展代码的信息来作为反馈信息；并且所述通信装置根据所述第一通信模式从所述第一无线通信部向所述发送端发送包括所述反馈信息的通知信号。
7.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述第二无线通信部包括多个接收波束型式，估计在所述发送端基于所述反馈信息设定的最优发送波束型式，设定对于估计出的发送波束型式而言最优的接收波束型式，并且接收来自所述发送端的根据所述第二通信模式的信号。
8.一种用于通信装置的通信方法，所述通信装置包括根据第一通信模式执行无线通信的第一无线通信部和根据使用比所述第一通信模式更高的频率带的第二通信模式执行无线通信的第二无线通信部，所述通信方法包括；功率计算步骤，计算在接收从包括多个发送波束型式的发送端发送来的波束训练信号时的接收功率，所述波束训练信号可分离地包括针对每个所述发送波束型式的多个训练信号序列；确定步骤，基于所述波束训练信号的接收功率的转变来确定用于在所述发送端识别最优发送波束型式的反馈信息；以及根据所述第一通信模式从所述第一无线通信部向所述发送端发送包括所述反馈信息的通知信号。
9.一种以计算机可读格式记载以便在计算机上执行用于通信装置的通信处理的计算机程序，所述通信装置包括根据第一通信模式执行无线通信的第一无线通信部和根据使用比所述第一通信模式更高的频率带的第二通信模式执行无线通信的第二无线通信部，所述计算机程序使得所述计算机充当；功率计算部，该功率计算部计算在以所述第二通信模式接收从包括多个发送波束型式的发送端发送来的波束训练信号时的接收功率，所述波束训练信号可分离地包括针对每个所述发送波束型式的多个训练信号序列；确定部，该确定部基于所述波束训练信号的接收功率的转变来确定用于在所述发送端识别最优发送波束型式的反馈信息；以及通知信号发送部，该通知信号发送部根据所述第一通信模式从所述第一无线通信部向所述发送端发送包括所述反馈信息的通知信号。
10.一种通信系统，包括第二通信模式下的发送端通信装置，包括根据第一通信模式执行无线通信的第一无线通信部和包括多个发送波束型式并且能够根据使用比所述第一通信模式更高的频率带的所述第二通信模式执行指向性的无线通信的第二无线通信部；以及所述第二通信模式下的接收端通信装置，包括根据所述第一通信模式执行无线通信的第一无线通信部和根据使用比所述第一通信模式更高的频率带的所述第二通信模式执行无线通信的第二无线通信部，其中，所述发送端通信装置根据所述第一通信模式发送指示波束指向性的训练的指示信号，并且根据所述第二通信模式发送波束训练信号，所述波束训练信号可分离地包括针对每个所述发送波束型式的多个训练信号序列，并且所述接收端通信装置在基于接收到所述指示信号而确定的接收开始定时开始对所述波束训练信号的接收，计算所述波束训练信号的接收功率，基于所述接收功率的转变来确定用于在所述发送端通信装置识别最优发送波束型式的反馈信息，并且根据所述第一通信模式向所述发送端发送包括所述反馈信息的通知信号。
全文摘要
除了高效地确定发送器和接收器间的天线指向性以外，所公开的装置、通信方法和计算机程序还把所确定的结果高效地从接收器反馈到发送器。当在发送和接收之间通过预设定或预协商共同设定了与波束确定用信号中的各个时隙相对应的发送波束型式顺序或者表示各个发送波束型式的名称时，接收方能够基于波束确定信号的接收功率的变化来预测每个时隙的接收功率，而且在通知信号中记录和反馈与实现最大接收功率的时隙相对应的发送波束型式名称或时隙号码。
文档编号H04W84/12GK102326339SQ20108000839
公开日2012年1月18日 申请日期2010年1月6日 优先权日2009年2月25日
发明者国弘卓志, 森冈裕一, 高野裕昭 申请人:索尼公司