JP2014158106A

JP2014158106A - 無線通信システム及び方法

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Publication number: JP2014158106A
Application number: JP2013027028A
Authority: JP
Inventors: Shosuke Omote; 昌佑表; Ryuhei Funada; 龍平船田; Hiroshi Harada; 博司原田
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2033-02-14
Also published as: JP6256866B2

Abstract

【課題】ビームフォーミングによる無線通信を行う上で、無線通信品質の向上を図り、通信の中断をも防止する。
【解決手段】送信側のデバイス２からビームフォーミングに基づいて送信方向が調整された送信波を送信する送信ステップと、送信側のデバイス２から送信される送信波を送信方向に対応する受信方向に合わせて受信する受信ステップを有し、送信ステップ及び受信ステップを開始する前に、送信側のデバイス２から、送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを送信波として送信し、受信側のデバイス３が、送信波を受信し、上記データフレームに含まれている伝搬路情報に基づいて、上記受信ステップにおける受信方向を上記送信方向に合わせる。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数のデバイス間でビームフォーミングに基づいて無線通信を行う無線通信システム及び方法に関するものである。

従来より、複数のデバイス間で行う無線通信をビームフォーミングに基づいて行う技術が提案されている。このビームフォーミングに基づく無線通信は、例えば無線パーソナルエリアネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃＷＰＡＮ）や、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄＷＬＡＮ）において使用されている。

特にＩＥＥＥ８０２．１１に基づく無線通信を行う上で、その通信品質は、通信速度の高速度化に伴い、マルチパス等を始めとした周囲の状況に影響を受けやすくなる。既存の通信方法では、特にマルチパス等の影響で伝搬路が変動していまい、十分な無線通信品質を確保できない。このため、従来の無線ＬＡＮ以上に良好かつ安定した通信品質で無線通信を行う必要があり、これを解決する技術の一つとしてビームフォーミング技術がある。このビームフォーミング技術を用いることにより、特にマルチパス等の影響で伝搬路が変動して十分な無線通信品質を確保できない環境においても、より高品質の無線通信リンクを確立することが可能となる。

ビームフォーミング技術は、互いの送信する電波が同じ位相であると強めあい、逆の位相であると打ち消しあう電波の性質を利用するものである。図１５に示すようにデバイス７１とデバイス７２との間で無線通信を行う場合において、送信側のデバイス７１は、受信機の位置において複数のアンテナを搭載し、受信側のデバイス７２において電波が強めあうことができるように各アンテナから送信する電力と位相を制御する。その結果、受信側のデバイス７２において通信品質の向上を図ることが可能となる。このためマルチパス等のように電波が建造物等に反射、散乱、回折しで伝搬経路が変化する場合においても、受信側において通信品質の向上を図ることが可能となる。このとき、送信側のデバイス７１は、図１５に示すBeam#1の方向に向けて送信波を送信する場合には、受信側のデバイス７２においてもBeam#1の方向に受信方向を合わせることで通信品質の向上を図ることが可能となる。同様に、送信側のデバイス７１において、Beam#2の方向に向けて送信波を送信する場合には、受信側のデバイス７２においてもBeam#2の方向に受信方向を合わせることで通信品質の向上を図ることが可能となる。

実際にビームフォーミングによる無線通信を行うためには、このような送信側のデバイス７１と受信側のデバイス７２との間で互いの送信方向と受信方向を合わせる、いわゆる適応制御を行う必要がある。この適応制御は、受信側のデバイス７２から受信した受信方向（Beam#1, Beam#2, Beam#3）等の伝搬路情報や、受信信号の振幅や位相に関する情報をフィードバックしてもらい、送信側のデバイス７１は、これらフィーバックされた情報に基づいて送信方向（Beam#1, Beam#2, Beam#3）を決定し、送信波を送信する。

このような適応制御を行う場合には、図１５に示すように、先ず送信側のデバイス７１側から、プリアンブル、物理層（ＰＨＹ）ヘッダの後に続くＭＡＣ（Media Access Layer）フレームにおいて、自らの送信方向（Beam#1, Beam#2, Beam#3）等の伝搬路情報や、送信信号の振幅や位相に関する情報を（TX Beam#1, TX Beam#2, TX Beam#3）として記述し、デバイス７２へと送信する。デバイス７２は、これを受けてＡＣＫパケットをデバイス７１へ送信する。またデバイス７２は、図１６に示すように自らの受信方向（Beam#1, Beam#2, Beam#3）等の伝搬路情報や、送信信号の振幅や位相に関する情報をＭＡＣフレームに（TX Beam#1, TX Beam#2, TX Beam#3）として記述し、デバイス７１へと返信する。これを受信したデバイス７１は、ＭＡＣフレームに記述された伝搬路情報に基づいてデバイス７２の受信方向等を判別することが可能となる。そして、デバイス７１は、送信波の送信方向をデバイス７２の受信方向に合わせ、これを送信する。その結果、デバイス７１、７２間においてビームフォーミングによる通信リンクを確立することが可能となる。

特開２０１０−１７１６４５号公報特開２０１０−１７１６５１号公報

しかしながら、上述した通信ビームの検索、通信ビームトラッキング等の適応制御を行う必要がある。このような適応制御を行う際には、通信を一旦中断せざるを得ず、これらの適応制御の処理が終了するまでの間は待機する必要がある。また既存のビームフォーミングによる適応制御では、図１７に示すように、物理層（ＰＨＹ）、ＭＡＣ層からなるプロトコルスタックにおいて、ＭＡＣ層にこれらの伝搬路情報等を記述する。そして、これを送受信する際には、ＭＡＣフレーム化する。このＭＡＣ層は物理層よりも上位のプロトコルを形成するものであるから、当該ＭＡＣ層への伝搬路情報等の書込み、読出しは、長時間を要する。そして、この長時間の待機が通信品質の低下を引き起こしてしまうという問題点があった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、複数のデバイス間でビームフォーミングに基づいて無線通信を行う無線通信システム及び方法において、ビームフォーミングに必要な適応制御をより高速に行うことで、無線通信品質の向上を図り、通信の中断をも防止することが可能な無線通信システム及び方法を提供することにある。

本発明を適用した無線通信システムは、複数のデバイス間でビームフォーミングに基づいて無線通信を行う無線通信システムにおいて、上記各デバイスは、互いに異なる送信方向に送信波を送信可能な送信手段と、相手側から送信される送信波を上記送信方向に対応する受信方向に合わせて受信する受信手段とをそれぞれ備え、送信側のデバイスは、上記送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを上記送信波として送信し、受信側のデバイスは、上記送信波を受信し、受信手段における受信方向に関する受信方向情報を上記データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて上記送信側のデバイスに返信し、上記受信側のデバイスから上記データフレームの返信を受けて、これに含められている上記受信方向情報に基づいて、上記送信側のデバイスにおける上記受信方向に上記送信方向を合わせて送信波を送信することを特徴とする。

本発明を適用した無線通信システムは、複数のデバイス間でビームフォーミングに基づいて無線通信を行う無線通信システムにおいて、上記各デバイスは、互いに異なる送信方向に送信波を送信可能な送信手段と、相手側から送信される送信波を上記送信方向に対応する受信方向に合わせて受信する受信手段とをそれぞれ備え、送信側のデバイスは、上記送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを上記送信波として送信し、受信側のデバイスは、上記送信波を受信し、上記データフレームに含まれている伝搬路情報に基づいて、上記受信手段による受信方向を上記送信方向に合わせることを特徴とする。

本発明を適用した無線通信方法は、複数のデバイス間でビームフォーミングに基づいて無線通信を行う無線通信方法において、送信側のデバイスからビームフォーミングに基づいて送信方向が調整された送信波を送信する送信ステップと、上記送信側のデバイスから送信される送信波を受信側のデバイスが上記送信方向に対応する受信方向に合わせて受信する受信ステップを有し、上記送信ステップ及び上記受信ステップを開始する前に、送信側のデバイスから、上記送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを上記送信波として送信し、受信側のデバイスは、上記送信波を受信し、自らの受信方向に関する受信方向情報を上記データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて上記送信側のデバイスに返信し、上記受信側のデバイスから上記データフレームの返信を受けて、これに含められている上記受信方向情報に基づいて、上記送信側のデバイスにおける上記受信方向に上記送信方向を合わせて送信波を送信することを特徴とする。

本発明を適用した無線通信方法は、複数のデバイス間でビームフォーミングに基づいて無線通信を行う無線通信方法において、送信側のデバイスからビームフォーミングに基づいて送信方向が調整された送信波を送信する送信ステップと、上記送信側のデバイスから送信される送信波を受信側のデバイスが上記送信方向に対応する受信方向に合わせて受信する受信ステップを有し、上記送信ステップ及び上記受信ステップを開始する前に、送信側のデバイスから、上記送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを上記送信波として送信し、受信側のデバイスが、上記送信波を受信し、上記データフレームに含まれている伝搬路情報に基づいて、上記受信ステップにおける受信方向を上記送信方向に合わせることを特徴とする。

本発明では、送信側のデバイスからビームフォーミングに基づいて送信方向が調整された送信波を送信する送信ステップと、送信側のデバイスから送信される送信波を送信方向に対応する受信方向に合わせて受信する受信ステップが実行される。そしてこれらのステップを開始する前に、送信側のデバイスから、送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを送信波として送信し、受信側のデバイスは、送信波を受信し、受信方向に関する受信方向情報をデータフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて送信側のデバイスに返信する。また、送信側のデバイスは、受信側のデバイスからデータフレームの返信を受けて、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含められている受信方向情報に基づいて、送信側のデバイスにおける受信方向に送信方向を合わせて送信波を送信する。これにより、ビームフォーミングに基づく通信リンクを確立することが可能となる。これに加えて、本発明では、物理層（ＰＨＹ）、ＭＡＣ層からなるプロトコルスタックにおいて、ＭＡＣ層ではなく、あくまで物理層（ＰＨＹ）においてこれらの伝搬路情報等や受信方向情報等を記述する。これにより、物理層よりも上位に位置するＭＡＣ層まで情報の読み書きを行う必要がなくなり、低位の物理層から情報の読み書きを行うことでこれらの無線通信リンクを確立することが可能となる。その結果、より短時間で伝搬路情報等の書込み、読出しを行うことができ、これに伴って長時間に亘る待機が不要となり、途切れない無線通信が可能となり、ひいては通信品質の向上を図ることが可能となる。

本発明を適用した無線通信システムの構成図である。無線通信システムによる無線通信の動作のフローチャートである。本発明における適応制御で導入するプロトコルスタックについて説明するための図である。送信側のデバイスが送信波に含めるデータフレームの例について説明するための図である。受信側のデバイスが返信するデータフレームの例を示す図である。伝搬路情報等をデータフレームのプリアンブルに挿入する場合について説明するための図である。伝搬路情報等をデータフレームのプリアンブルに挿入する場合について説明するための他の図である。データフレームのプリアンブルに自らのビームフォーミングにおける送信波の送信方向を伝搬路情報として記述する例を示す図である。データフレームにおけるプリアンブルの詳細な構成を示す図である。伝搬路情報等をGolay符号によりデータフレームに挿入する例について説明するための図である。伝搬路情報等を具体的なGolayシーケンスで表現する例を示す図である。ステップＳ１１をGolayシーケンスに基づいて実行する例を示す図である。ステップＳ１３をGolayシーケンスに基づいて実行する例を示す図である。ステップＳ１４をGolayシーケンスに基づいて実行する例を示す図である。従来におけるビームフォーミングに基づく無線通信について説明するための図である。従来におけるビームフォーミングに基づく無線通信について説明するための他の図である。従来におけるビームフォーミングに基づく無線通信で使用されるプロトコルスタックについて説明するための図である。

以下、本発明を適用した無線通信システムについて図面を参照しながら詳細に説明をする。

本発明を適用した無線通信システムは、無線パーソナルエリアネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃＷＰＡＮ）や、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄＷＬＡＮ）等に適用されるものである。

図１は、本発明を適用した無線通信システム１の構成を示している。この無線通信システム１は、互いの送信する電波が同じ位相であると強めあい、逆の位相であると打ち消しあう電波の性質を利用したビームフォーミングに基づいて互いの通信リンクを確立するものである。

無線通信システム１は、複数のデバイス２、３を備えている。デバイス２は、通信制御部２１と、アンテナ２２ａ、２２ｂ、２２ｃとを備えている。デバイス３は、通信制御部３１と、アンテナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃとを備えている。

通信制御部２１、３１は、送信波を送信する際において、これを構成するデータフレームを生成する役割を担うと共に、送信波を受信するときには、それに含まれるデータフレームを読み取る処理を行う。この通信制御部２１、３１は、その他ビームフォーミングを行う上で必要な情報を、データフレームに含める処理を行う。また、この通信制御部２１、３１は、データフレームに含められたビームフォーミングを行う上で必要な情報を読み取り、これに基づいてビームフォーミングによる通信を制御するための処理を行う。

アンテナ２２ａ〜２２ｃ、３２ａ〜３２ｃは、それぞれアンテナ素子単体を形成し、これら複数のアンテナ素子単体の集合体としてのアンテナアレイで具現化される場合もある。このアンテナ２２ａ〜２２ｃ、３２ａ〜３２ｃとしては、様々なものを用いることが可能であり、例えば上述したアンテナ素子単体以外では、セクター化されたアンテナや切替アンテナ等を用いることが可能となる。また、アンテナアレイで具現化する際には、１次元ビームフォーミングアンテナアレイのみならず、２次元ビームフォーミングアンテナアレイを用いるようにしてもよい。

このようなアンテナ２２ａ〜２２ｃ、３２ａ〜３２ｃは、互いに異なる方向に向けて送信波を送信可能に構成されている。またこのアンテナ２２ａ〜２２ｃ、３２ａ〜３２ｃは、互いに異なる方向から送信されてくる相手側からの送信波をそれぞれ受信することが可能となる。ちなみに、このアンテナ２２ａ〜２２ｃ、３２ａ〜３２ｃは、３個に限定されるものではなく、２以上であればいかなる数で構成されていてもよい。

アンテナ２２ａとアンテナ３２ａとは互いに同一の指向性（方向性）を持つ送信波Beam #1を送受信することが可能となる。アンテナ２２ｂとアンテナ３２ｂとは互いに同一の指向性（方向性）を持つ送信波Beam #2を送受信することが可能となる。アンテナ２２ｃとアンテナ３２ｃとは互いに同一の指向性（方向性）を持つ送信波Beam #3を送受信することが可能となる。

次に、上述した構成からなる無線通信システム１による無線通信の動作について説明をする。

本発明では、ビームフォーミング技術に基づいてデバイス２、３間で無線通信を行う。このとき、デバイス２からデバイス３へデータを送信する場合において、この送信側のデバイス２は、Beam#n（ｎ＝１〜３）の方向に向けて送信波を送信した場合に、受信側のデバイス３においてBeam# nの方向に受信方向を合わせることで通信品質の向上を図ることが可能となる。その結果、マルチパス等のように電波が建造物等に反射、散乱、回折しで伝搬経路が変化する場合においても、受信側において通信品質の向上を図ることが可能となる。

このビームフォーミングによる無線通信を行うためには、このような送信側のデバイス２と受信側のデバイス３との間で互いの送信方向と受信方向を合わせる、いわゆる適応制御を行う必要がある。この適応制御は、受信側のデバイス３から受信した受信方向（Beam#1, Beam#2, Beam#3）等の伝搬路情報や、受信信号の振幅や位相に関する情報をフィードバックしてもらい、送信側のデバイス２は、これらフィーバックされた情報に基づいて送信方向（Beam#1, Beam#2, Beam#3）を決定し、送信波を送信する。

図２は、無線通信システム１による無線通信の動作のフローチャートである。先ずステップＳ１１において、送信側のデバイス２から受信側のデバイス３に対して、適応制御のための送信波を送信する。この適応制御では、図３に示すように、送信側のデバイス２側から、物理層（ＰＨＹ）、ＭＡＣ層からなるプロトコルスタックにおいて、物理層（ＰＨＹ）にこれらの伝搬路情報等を記述する。具体的には図４に示すように、送信波に含めるデータフレームにおいて、図４に示すように、自らの送信方向（Beam#1, Beam#2, Beam#3）等の伝搬路情報や、送信信号の振幅や位相に関する情報を（TX Beam#1, TX Beam#2, TX Beam#3）として記述し、デバイス３へと送信する。このとき、デバイス２は、データフレームを構成する物理層ヘッダ（ＰＨＹヘッダ）に対して、これら伝搬路情報等を記述するようにしてもよい。

デバイス３は、これを受けてＡＣＫパケットをデバイス７１へ送信する（ステップＳ１２）。またデバイス３は、図５に示すように、自らの受信方向（Beam#1, Beam#2, Beam#3）等の伝搬路情報や、送信信号の振幅や位相に関する情報を物理層に（TX Beam#1, TX Beam#2, TX Beam#3）として記述し、デバイス２へと返信する。このとき、デバイス３は、データフレームを構成する物理層ヘッダ（ＰＨＹヘッダ）に対して、これら伝搬路情報等を記述するようにしてもよい。これを受信したデバイス２は、物理層に記述された伝搬路情報に基づいてデバイス３の受信方向等を判別することが可能となる。そして、デバイス２は、送信波の送信方向をデバイス３の受信方向に合わせ、これを送信する。その結果、デバイス２、３間においてビームフォーミングによる通信リンクを確立することが可能となる（ステップＳ１４）。

なお、上述した実施の形態では、例えば図６に示すように、デバイス２は、物理層に伝搬路情報等を記述する際に、ＰＨＹヘッダにこれを挿入する代わりに、データフレームのプリアンブルに挿入するようにしてもよい。同様に図７に示すように、デバイス３は、物理層に伝搬路情報等を記述する際に、ＰＨＹヘッダにこれを挿入する代わりに、データフレームのプリアンブルに挿入するようにしてもよい。

このように、本発明では、送信側のデバイス２からビームフォーミングに基づいて送信方向が調整された送信波を送信する送信ステップと、送信側のデバイス２から送信される送信波を送信方向に対応する受信方向に合わせて受信する受信ステップがステップＳ１４を介して実行される。そしてそのステップＳ１４を開始する前に、ステップＳ１１〜Ｓ１３のプロセスを実行することとなるが、送信側のデバイス２から、送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを送信波として送信する(ステップＳ１１)、受信側のデバイス３は、送信波を受信し、受信手段における受信方向に関する受信方向情報を上記データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて送信側のデバイス２に返信する（ステップＳ１２）、また、送信側のデバイス２は、デバイス３からデータフレームの返信を受けて、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含められている受信方向情報に基づいて、送信側のデバイス３における受信方向に送信方向を合わせて送信波を送信する。これにより、ビームフォーミングに基づく通信リンクを確立することが可能となる。これに加えて、本発明では、物理層（ＰＨＹ）、ＭＡＣ層からなるプロトコルスタックにおいて、ＭＡＣ層ではなく、あくまで物理層（ＰＨＹ）においてこれらの伝搬路情報等や受信方向情報等を記述する。これにより、物理層よりも上位に位置するＭＡＣ層まで情報の読み書きを行う必要がなくなり、低位の物理層から情報の読み書きを行うことでこれらの無線通信リンクを確立することが可能となる。その結果、より短時間で伝搬路情報等の書込み、読出しを行うことができ、これに伴って長時間に亘る待機が不要となり、途切れない無線通信が可能となり、ひいては通信品質の向上を図ることが可能となる。

特に本発明によれば、高速で無線通信リンクを確保する、いわゆる高速ビームフォーミングを行う際において有用であり、また無線通信環境が頻繁に変化する通信環境や無線通信リンクの確保が困難な環境においてより優位な効果を発揮しえるものである。

なお、上述した例では、あくまで送信側がデバイス２、受信側がデバイス３である場合を例に挙げて説明をしたが、送信側がデバイス３、受信側がデバイス２である場合も同様であることは勿論である。

また、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば送信側のデバイス２から、送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを送信波として送信し、受信側のデバイス３が、送信波を受信し、データフレームに含まれている伝搬路情報に基づいて、受信ステップにおける受信方向を送信方向に合わせるように制御するようにしてもよい。つまり受信側のデバイス３において、送信側のデバイス２との間でビームフォーミングによる適応制御を行うものである。かかる場合においても、上述と同様の効果が得られることは勿論である。

データフレームのプリアンブルにおいて、上述した伝搬路情報等を挿入する場合の実施例を以下説明する。

先ず送信側のデバイス２は、図８（ａ）に示すように、データフレームのプリアンブルに、自らのビームフォーミングにおける送信波の送信方向を伝搬路情報として記述する。この図８（ａ）の例では、デバイス２は、プリアンブルに自らの送信方向（TX Beam#2）に関する伝搬路情報を挿入している。

このようなデータフレームを受信したデバイス３は、図８（ｂ）に示すように現在の受信方向に関する情報としてTX Beam#3を、プリアンブルに挿入し、デバイス２へ返信する。

デバイス２は、このようなデータフレームをデバイス３から受信し、相手側のデバイス３における受信方向がBeam#3であることを識別することが可能となる。そして、現在の自らの送信方向Beam#2と合致していないことも識別することが可能となる。

次にデバイス２は、自らの送信方向をデバイス３の受信方向Beam#3と合わせるように調整を行い、またデータフレームのプリアンブルには、図８（ｃ）に示すように、伝搬路情報として自らの送信方向がBeam#3であることを明示するために、これを記述する。このようなデータフレームを受信したデバイス３は、デバイス２による送信方向Beam#3が自らの受信方向Beam#3と一致したことを判別することが可能となる。また、これに伴って互いに送信方向、受信方向を一致させたビームフォーミングによる通信リンクを、これらデバイス２、３間で確立することが可能となる。

本発明では、伝搬路情報及び上記受信方向情報をGolay符号に基づいてデータフレームに挿入するようにしてもよい。本発明では、長さ１２８のGolay符号をプリアンブル又は物理層（ＰＨＹ）のヘッダに挿入する。図９は、データフレームにおけるプリアンブル５の詳細な構成を示している。このプリアンブル５は、ＳＹＮＣ５１と、ＣＥＳ５２とを備えている。ＳＹＮＣ５１は、いわゆる同期シーケンスフィールドであり、ＣＥＳ５２は、チャネル推定シーケンスフィールドである。本発明においては、このＣＥＳ５２にGolay符号を挿入する。ここで長さ１２８のGolayシーケンスａ₁₂₈のサンプルと、これと相補関係にあるGolayシーケンスｂ₁₂₈のペアは、１６進法の表記で、以下のように表されることができる。

ここで、最下位のバイトは左側にあり、最上位のバイトは右側にある。

実際に、このＣＥＳ５２に対してGolay符号を含める際には、図１０に示すように、TX Beam Golay Sequence６１と、RX Beam Golay Sequence６２に分割する。このTX Beam Golay Sequence６１は、自らの伝搬路情報を記述する。またRX Beam Golay Sequence６２は、相手側の伝搬路情報を記述する。

このＣＥＳ５２の長さは、Beam#nにおけるｎの数によって可変可能とされている。Beam#nにおけるｎの数が多ければＣＥＳ５２を長く設定し、Beam#nにおけるｎの数が少ない場合にはＣＥＳ５２を短く設定する。

図１１は、Beam#1〜Beam#8におけるGolayシーケンスの例を示している。Beam#1〜Beam#8について、例えば図１１に示すようなGolayシーケンスａ₁₂₈、ｂ₁₂₈からなるパターンで表示するようにしてもよい。これらのシーケンスは、通信の開始前において各デバイス２、３は既に知っているものとする。このとき、これらのシーケンスは、実際にデバイス２、３間でネットワークを構成する際にCapability等を始めとした情報交換を行うことで実現できる。このように、伝搬路情報及び上記受信方向情報をGolay符号化する場合には、図１２に示すように、先ずデバイス２は、ステップＳ１１において、ＣＥＳ５２におけるTX Beam Golay Sequence６１に、自らの送信方向を示すBeam#1〜Beam#8の何れかに相当するGolay符号を挿入する。RX Beam Golay Sequence６２にはBeamの指向性に使わない符号の中からランダムなGolay符号を挿入する。この図１２の例では、Beam#2に相当するGolay符号をＣＥＳ５２に挿入している。これを受信したデバイス３は、Golay符号を解読することにより、デバイス２の送信方向がBeam#2であることを判別することが可能となる。また、デバイス３は、自らの受信方向がBeam#7であることも判別する。

次にデバイス３は、ＣＥＳ５２におけるTX Beam Golay Sequence６１に、自らの通信方向を示すBeam#1〜Beam#8の何れかに相当するGolay符号を挿入する。この場合に図１３に示すように、受信方向はBeam#7であることからこれに相当するGolay符号をTX Beam Golay Sequence６１に挿入する。また、RX Beam Golay Sequence６２には、デバイス２の送信方向Beam#2に対応するGolay符号を挿入する。このようにして生成したデータフレームはステップＳ１３においてデバイス３からデバイス２へと返信される。

次にステップＳ１４に移行し、デバイス２は、図１４に示すように、ＣＥＳ５２におけるTX Beam Golay Sequence６１に、自らの送信方向を示すBeam#2に相当するGolay符号を挿入する。また、RX Beam Golay Sequence６２には、デバイス３の通信方向Beam#7に対応するGolay符号を挿入する。これにより、双方のビームフォーミングが完成する。

なお、上述した実施例では、情報をGolay符号化してこれをプリアンブル等に含める場合を例にとり説明をしたが、プリアンブル以外の物理層のヘッダ等にこれを挿入してもよい。また、情報をGolay符号化する場合に限定されるものではなく、情報は他のいかなる方法で符号化してこれをプリアンブル等に含めるようにしてもよいことは勿論である。

１無線通信システム
２、３デバイス
２１、３１通信制御部
２２、３２アンテナ

Claims

複数のデバイス間でビームフォーミングに基づいて無線通信を行う無線通信システムにおいて、
上記各デバイスは、互いに異なる送信方向に送信波を送信可能な送信手段と、相手側から送信される送信波を上記送信方向に対応する受信方向に合わせて受信する受信手段とをそれぞれ備え、
送信側のデバイスは、上記送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを上記送信波として送信し、
受信側のデバイスは、上記送信波を受信し、受信手段における受信方向に関する受信方向情報を上記データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて上記送信側のデバイスに返信し、
上記受信側のデバイスから上記データフレームの返信を受けて、これに含められている上記受信方向情報に基づいて、上記送信側のデバイスにおける上記受信方向に上記送信方向を合わせて送信波を送信すること
を特徴とする無線通信システム。
上記伝搬路情報をGolay符号に基づいて上記データフレームに挿入すること
を特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
複数のデバイス間でビームフォーミングに基づいて無線通信を行う無線通信システムにおいて、
上記各デバイスは、互いに異なる送信方向に送信波を送信可能な送信手段と、相手側から送信される送信波を上記送信方向に対応する受信方向に合わせて受信する受信手段とをそれぞれ備え、
送信側のデバイスは、上記送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを上記送信波として送信し、
受信側のデバイスは、上記送信波を受信し、上記データフレームに含まれている伝搬路情報に基づいて、上記受信手段による受信方向を上記送信方向に合わせること
を特徴とする無線通信システム。
上記伝搬路情報及び上記受信方向情報をGolay符号に基づいて上記データフレームに挿入すること
を特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
複数のデバイス間でビームフォーミングに基づいて無線通信を行う無線通信方法において、
送信側のデバイスからビームフォーミングに基づいて送信方向が調整された送信波を送信する送信ステップと、
上記送信側のデバイスから送信される送信波を受信側のデバイスが上記送信方向に対応する受信方向に合わせて受信する受信ステップを有し、
上記送信ステップ及び上記受信ステップを開始する前に、
送信側のデバイスから、上記送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを上記送信波として送信し、
受信側のデバイスは、上記送信波を受信し、自らの受信方向に関する受信方向情報を上記データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて上記送信側のデバイスに返信し、
上記受信側のデバイスから上記データフレームの返信を受けて、これに含められている上記受信方向情報に基づいて、上記送信側のデバイスにおける上記受信方向に上記送信方向を合わせて送信波を送信すること
を特徴とする無線通信方法。
複数のデバイス間でビームフォーミングに基づいて無線通信を行う無線通信方法において、
送信側のデバイスからビームフォーミングに基づいて送信方向が調整された送信波を送信する送信ステップと、
上記送信側のデバイスから送信される送信波を受信側のデバイスが上記送信方向に対応する受信方向に合わせて受信する受信ステップを有し、
上記送信ステップ及び上記受信ステップを開始する前に、
送信側のデバイスから、上記送信波の送信方向に関する伝搬路情報を、データフレームのプリアンブル又は物理層のヘッダに含めて、これを上記送信波として送信し、
受信側のデバイスが、上記送信波を受信し、上記データフレームに含まれている伝搬路情報に基づいて、上記受信ステップにおける受信方向を上記送信方向に合わせること
を特徴とする無線通信方法。