通信装置和通信方法、 计算机程序和通信系统 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通信速度的加速。 作为毫米 波通信的主要用途， 例子有短距离无线接入通信、 图像传送系统、 简易无线电、 汽车冲撞避 免雷达， 等等。 另外， 目前， 正在进行诸如大容量长距离传送的实现、 无线装置的小型化和成 本的降低之类的以利用促进为目的的毫米波通信的技术开发。这里， 毫米波的波长是 10mm 到 1mm， 在频率上相当于 30GHz 到 300GHz。例如， 在使用 60GHz 频带的无线通信中， 由于可 以以 GHz 为单位执行信道分配， 所以可以进行极高速的数据通信。
另外， 与在无线 LAN( 局域网 ) 技术等等中普及的微波相比， 毫米波具有短波长以 及强直进性 (straight advancing perperty)， 可以传送极大的信息量。与之相对的是， 由 于毫米波具有与反射相关联的强烈衰减， 所以对于进行通信的无线路径， 直接波或反射大 约一次的波是最主要的。 另外， 由于传播损耗较大， 所以毫米波具有无线信号到达不了太远 的属性。
为了补偿毫米波的上述飞行距离问题， 可以设想一种方法， 其中收发器的天线被 设定为具有指向性 (directivity)， 并且其发送波束和接收波束指向通信对方所位于的方 向， 以延伸通信距离。波束的指向性例如可以通过向收发器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。 在毫米波中， 由于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， 并且可以设想为指向性使用尖锐的波束。 然后， 在执行关 于天线的最优指向性的训练之后， 可以进行毫米波无线通信。
例如， 提出了一种无线传送系统， 其中， 在通过利用基于电力线通信、 光通信和声 通信之一的通信的第二通信手段发送用于决定发送天线的指向性方向的信号以决定发送 天线的方向之后， 通过使用等于或高于 10GHz 的无线电波的第一通信手段进行收发器之间 的无线传送 ( 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 ) 的标准的 IEEE 802.15.3c。
然而， 根据利用天线的指向性来延伸通信距离的方法， 存在一种不利的效果， 即可 以观察到特定通信对方的方向上的毫米波信号的发送接收功率的提高， 但是毫米波信号不 会到达不在该方向上的周边台站。例如， 当诸如信标之类的用于实现协调 (coordination) 的控制信号与控制帧同时被发送到多个通信台站时， 很明显指向性通信是不适当的。 另外， 根据指向性通信， 随着通信台站的行进， 通信链路容易无效， 从而可发生通过任何手段都无 法进行期望的通信的情形。
例如， 提出了一种无线终端装置， 其设有诸如 GPS( 全球定位系统 ) 单元之类的位 置信息获得手段， 获得其自身装置的位置信息， 并且还与通信对方交换相互的位置信息， 以 控制用于通过毫米波执行长距离数据传送的指向性天线的指向性 ( 例如参见 PTL 2)。 根据 这样的无线终端装置， 即使当与通信对方的位置关系变动时， 也可以通过交换位置信息并 调整天线的指向性来脱离无法进行通信的情形， 但是随着位置信息获得手段的搭载则必须 增大装置成本， 并且必须实现与通信对方交换位置信息的通信过程。 另外， 这种无线终端装 置被配置为利用具有宽带性能的毫米波频带的无线电波来传送数据并且利用微波频带的 无线电波来传送控制信息， 但是因为在控制线路上仅进行路径搜索处理， 所以无法实现协 调。
引文列表
专利文献
PTL 1 ： 日本专利 No.3544891
PTL 2 ： 日本未实审专利申请公布 No.2008-48119 发明内容 技术问题
本发明的一个目的是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是提供一种可以适当地实现执行毫米波通信或指向性通信 的多个通信方之间的协调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是提供一种即使当毫米波通信的通信链路随着与通信对方 的位置关系的变动等等而无效时也能适宜地恢复能够进行通信的情形的优良的通信装置 和通信方法、 计算机程序和通信系统。
技术方案
本申请是考虑到上述问题而做出的， 并且权利要求 1 中记载的发明是一种通信装 置， 包括 ：
依照第一通信方式执行无线通信的第一无线通信单元 ； 以及
能够依照使用比第一通信方式更高的频率带的第二通信方式执行指向性的无线 通信的第二无线通信单元，
其中， 从第一无线通信单元发送包括用于与依照第二通信方式执行无线通信的一 个或多个通信对方实现协调的控制信息的控制帧。
这里， 如本申请的权利要求 2 至 5 中所述， 关于控制信息， 可包括与通过第二无线 通信单元依照第二通信方式进行的无线通信的能力有关的信息、 与通过第二无线通信单元 依照第二通信方式进行的无线通信中使用的信道有关的信息、 与当通过第二无线通信单元 执行依照第二通信方式的无线通信时形成的发送波束或接收波束有关的信息、 以及与分配 给通信对方的、 通信对方开始依照第二通信方式的发送操作的定时有关的信息。
另外， 根据本申请的权利要求 6 中记载的发明， 根据权利要求 1 的通信装置具有这 样一种配置 ： 其中， 对通信对方， 依照第一通信方式从第一无线通信单元发送包括以下信息
的帧， 该信息用于指定通信对方应当发送用于检查依照第二通信方式的通信链路的有效性 的链路维护帧的定时， 并且， 在发送定时， 第二无线通信单元等待依照第二通信方式接收链 路维护帧。
另外， 根据本申请的权利要求 7 中记载的发明， 控制信息包括与分配给通信对方 的、 通信对方开始依照第二通信方式的发送操作的定时有关的信息。于是， 根据权利要求 6 的通信装置具有这样一种配置 ： 其中， 由通信对方依照第二通信方式根据发送开始定时发 送的 RTS 作为链路维护帧受到接收处理。
另外， 根据本申请的权利要求 8 中记载的发明， 根据权利要求 6 的通信装置具有这 样一种配置 ： 其中， 如果在发送定时未能接收到链路维护帧， 则重调度一个或多个通信对方 应当发送链路维护帧的定时， 并且依照第一通信方式从第一无线通信单元发送包括与重调 度的发送定时有关的信息的重调度帧。
另外， 根据本申请的权利要求 9 中记载的发明， 根据权利要求 1 的通信装置具有这 样一种配置 ： 其中， 当依照第一通信方式从通信对方接收到用于请求关于发送和接收波束 的指向性的重训练的训练请求帧时， 依照第一通信方式答复训练请求响应帧， 而且与通信 对方执行关于发送和接收波束的指向性的重训练处理。 另外， 本申请的权利要求 10 中记载的发明是一种通信装置中的通信方法， 该通信 装置设有依照第一通信方式执行无线通信的第一无线通信单元和能够依照使用比第一通 信方式更高的频率带的第二通信方式执行指向性的无线通信的第二无线通信单元， 该通信 方法包括 ：
从第一无线通信单元发送包括用于与依照第二通信方式执行无线通信的一个或 多个通信对方实现协调的控制信息的控制帧的步骤。
另外， 本发明的权利要求 11 中记载的发明是一种通信装置， 包括 ：
依照第一通信方式执行无线通信的第一无线通信单元 ； 以及
能够依照使用比第一通信方式更高的频率带的第二通信方式执行指向性的无线 通信的第二无线通信单元，
其中， 通过第一无线通信单元接收包括用于与依照第二通信方式执行无线通信的 一个或多个通信对方实现协调的控制信息的控制帧。
另外， 根据本申请的权利要求 12 中记载的发明， 控制信息包括与从通信对方分配 的、 自身开始依照第二通信方式的发送操作的定时有关的信息， 根据权利要求 11 的通信装 置具有这样一种配置 ： 其中， 依照发送开始定时， 开始通过第二无线通信单元依照第二通信 方式进行的发送操作。
另外， 根据本申请的权利要求 13 中记载的发明， 根据权利要求 11 的通信装置具有 这样一种配置 ： 其中， 从通信对方， 依照第一通信方式通过第一无线通信单元接收包括以下 信息的帧， 该信息用于指定应当发送用于检查依照第二通信方式的通信链路的有效性的链 路维护帧的定时， 并且， 在发送定时， 依照第二通信方式通过第二无线通信单元发送链路维 护帧。
另外， 根据本申请的权利要求 14 中记载的发明， 控制信息包括与从通信对方分配 的、 自身开始依照第二通信方式的发送操作的定时有关的信息， 并且根据权利要求 13 的通 信装置具有这样一种配置 ： 其中， 根据发送开始定时， 依照第二通信方式发送兼作链路维护
帧的 RTS。
另外， 根据本申请的权利要求 15 中记载的发明， 根据权利要求 13 的通信装置具有 这样一种配置 ： 其中， 根据预定的发送开始定时， 依照第二通信方式发送 RTS， 而且兼作链 路维护帧的 CTS 受到接收处理。
另外， 根据本申请的权利要求 16 中记载的发明， 根据权利要求 13 和 15 中的任何 一个的通信装置具有这样一种配置 ： 其中， 在未能接收到链路维护帧的情况下， 依照第一通 信方式从第一无线通信单元发送训练请求帧， 而且响应于依照第一通信方式接收到来自通 信对方的训练请求响应帧， 与通信对方执行关于发送和接收波束的指向性的重训练处理。
另外， 根据本申请的权利要求 17 中记载的发明， 根据权利要求 11 的通信装置具 有这样一种配置 ： 其中， 与依照第二通信方式从第二无线通信单元向通信对方执行数据帧 的发送的区间同步地， 依照第一通信方式从第一无线通信单元向通信对方执行数据帧的发 送。
另外， 根据本申请的权利要求 18 中记载的发明， 根据权利要求 11 的通信装置具有 这样一种配置 ： 其中， 在独立于依照第二通信方式从第二无线通信单元向通信对方的数据 帧的发送的定时， 依照第一通信方式从第一无线通信单元向通信对方执行数据帧的发送。 另外， 本申请的权利要求 19 中记载的发明是一种通信装置中的通信方法， 该通信 装置设有依照第一通信方式执行无线通信的第一无线通信单元和能够依照使用比第一通 信方式更高的频率带的第二通信方式执行指向性的无线通信的第二无线通信单元， 该通信 方法包括 ：
通过第一无线通信单元接收包括用于与依照第二通信方式执行无线通信的一个 或多个通信对方实现协调的控制信息的控制帧的步骤。
另外， 本申请的权利要求 20 中记载的发明是一种以计算机可读格式记载的计算 机程序， 用于在计算机上执行通信装置中的通信处理， 该通信装置设有依照第一通信方式 执行无线通信的第一无线通信单元和能够依照使用比第一通信方式更高的频率带的第二 通信方式执行指向性的无线通信的第二无线通信单元， 该计算机程序使得计算机充当 ：
用于从第一无线通信单元发送包括用于与依照第二通信方式执行无线通信的一 个或多个通信对方实现协调的控制信息的控制帧的装置。
另外， 本申请的权利要求 21 中记载的发明是一种以计算机可读格式记载的计算 机程序， 用于在计算机上执行通信装置中的通信处理， 该通信装置设有依照第一通信方式 执行无线通信的第一无线通信单元和能够依照使用比第一通信方式更高的频率带的第二 通信方式执行指向性的无线通信的第二无线通信单元， 该计算机程序使得计算机充当 ：
用于通过第一无线通信单元接收包括用于与依照第二通信方式执行无线通信的 一个或多个通信对方实现协调的控制信息的控制帧的装置。
根据本申请的权利要求 20 和 21 的各个计算机程序限定了以以计算机可读格式记 载的计算机程序以在计算机上实现预定的处理。换言之， 通过将根据本申请的权利要求 20 和 21 的各个计算机程序安装到计算机中， 在计算机上实行合作动作， 从而可以分别获得与 根据本申请的权利要求 1 和 11 的各个通信装置类似的动作效果。
另外， 本申请的权利要求 22 中记载的发明是一种通信系统， 包括 ：
第一通信装置， 该第一通信装置设有依照第一通信方式执行无线通信的第一无线
通信单元和能够依照使用比第一通信方式更高的频率带的第二通信方式执行指向性的无 线通信的第二无线通信单元， 并且从第一无线通信单元发送包括用于与依照第二通信方式 执行无线通信的一个或多个通信对方实现协调的控制信息的控制帧 ； 以及
第二通信装置， 该第二通信装置设有依照第一通信方式执行无线通信的第一无线 通信单元和能够依照使用比第一通信方式更高的频率带的第二通信方式执行指向性的无 线通信的第二无线通信单元， 并且以第一通信装置作为通信对方通过第一无线通信单元接 收控制帧。
然而， 应当注意， 这里所说的 “系统” 指的是其中逻辑上聚集了多个装置 ( 或用于 实现特定功能的功能模块 ) 的物体， 而各个装置或功能模块是否存在于单个壳体中并不特 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， 可以提供一种可以适当地实现执行毫米波通信或指向性通信 的多个通信方之间的协调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， 可以提供一种即使当毫米波通信的通信链路随着与通信对方 的位置关系的变动等等而无效时也能适当地恢复能够进行通信的情形的优良的通信装置 和通信方法、 计算机程序和通信系统。
根据本申请的权利要求 1、 5、 10、 11、 12、 19、 20、 21 和 22 中记载的发明， 通信装置以 辅助方式使用例如利用 5GHz 频带的、 非指向性且没有飞行距离问题的第一通信方式来与 通信对方实现协调， 从而可以依照使用毫米波的第二通信方式实现高速数据通信。 另外， 即 使在依照使用毫米波的第二通信方式的指向性通信链路随着与通信对方的位置关系的变 动等等而无效的情况下， 也可以适当地恢复能够进行通信的情形。
另外， 根据本申请的权利要求 2 至 4 中记载的发明， 关于诸如信标之类的控制帧中 记载的控制信息， 除了用于实现第二通信方式中的协调的信息以外， 还可以包括诸如以下 附加信息 ： 与提供给诸如成为信标发送源的接入点之类的充当协调者的通信装置的依照第 二通信方式进行的无线通信的能力有关的信息、 与依照第二通信方式进行的无线通信中使 用的信道有关的信息以及与当进行依照第二通信方式的无线通信时形成的发送波束或接 收波束有关的信息。
另外， 根据本申请的权利要求 6 和 13 中记载的发明， 当进行链路维护手续时， 通过 以辅助方式利用非指向性的且没有飞行距离问题的第一通信方式， 可以预先相互安排发送 用于检查依照第二通信方式的通信链路的有效性的链路维护帧的定时。
另外， 根据本申请的权利要求 7、 14 和 15 中记载的发明， 本申请的发明被应用到依 照 RTS/CTS 握手过程避免冲突的通信系统， 在发送和接收之间确定发送定时的诸如 RTS 或 CTS 之类的控制帧可兼作链路维护帧。
另外， 根据本申请的权利要求 8 中记载的发明， 未能接收到链路维护帧的通信方 被认为超出了基于第二通信方式的通信范围， 并且可通过释放分配给有关通信对方的发送 定时来执行重调度， 结果， 可以有效地使用频带。
另外， 根据本申请的权利要求 9 和 16 中记载的发明， 由于可以通过以辅助方式利用第一通信方式在超出基于第二通信方式的通信范围的通信方之间进行关于发送和接收 波束的指向性的重训练， 可以适当地恢复能够与毫米波通信或指向性通信的通信链路随着 位置关系的变动等等而无效的通信对方进行通信的情形。
另外， 根据本申请的权利要求 17 中记载的发明， 当进行依照第二通信方式的数据 传送时， 与此同步地， 通信装置可额外执行依照第一通信方式的数据传送。
另外， 根据本申请的权利要求 18 中记载的发明， 通信装置可按照独立于依照第二 通信方式的数据传送的调度执行依照第一通信方式的数据传送。
从以下将描述的本发明实施例和基于附图的更详细描述将清楚本发明的其他目 的、 特征和优点。 附图说明
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。 图 2 示出了无线通信装置 100 的配置示例。 图 3 示出了第一数字单元 130 的内部配置的示例。 图 4 示出了第二数字单元 180 的内部配置的示例。图 5 示出了无线通信装置 100 通过发送波束处理单元 185 对发送波束的指向性控 制可以形成的发送波束型式 (beam pattern) 的示例。
图 6 示出了本发明被应用到基础设施模式的无线通信系统的实施例。
图 7 例 示 了 信 标 中 记 载 的 依 照 第 二 通 信 方 式 进 行 通 信 时 的 BSS 的 运 用 信 息 (operational information)。
图 8 示出了在图 6 所示的无线通信系统中利用 RTS/CTS 方式进行的信号发送接收 序列的示例。
图 9 示出了用于通信对方进行波束训练的波束训练信号的信号格式的示例。
图 10 示出了利用 RTS/CTS 握手过程进行链路维护的信号发送接收序列的示例。
图 11 是示出接入点 (AP) 实现图 10 中所示的信号发送接收序列的处理过程的流 程图。
图 12 是示出终端台站 (STA1 和 STA2) 实现图 10 中所示的信号发送接收序列的处 理过程的流程图。
图 13 示出了利用 RTS/CTS 握手过程进行链路维护的信号发送接收序列的另一示 例。
图 14 示出了利用 RTS/CTS 握手过程进行链路维护的信号发送接收序列的另一示 例。
图 15 是示出数据发送方 (RTS 发送方 ： STA_Tx) 实现图 14 中所示的信号发送接 收序列的处理过程的流程图。
图 16 是示出数据接收方 (CTS 发送方 ： STA_Rx) 实现图 14 中所示的信号发送接收 序列的处理过程的流程图。
图 17 示出了利用专用链路维护帧进行链路维护的信号发送接收序列示例。
图 18 是示出链路维护帧的发送方实现图 17 中所示的信号发送接收序列的处理过 程的流程图。图 19 是示出链路维护帧的接收方实现图 17 中所示的信号发送接收序列的处理过 程的流程图。
图 20 示出了在以第一和第二通信方式同步进行调度并且完全同时进行数据传送 的情况下接入点 (AP) 与终端台站 (STA) 之间的信号发送接收序列的示例。
图 21 示出了在以第一和第二通信方式独立进行调度的情况下接入点 (AP) 与终端 台站 (STA) 之间的信号发送接收序列的示例。
图 22 示出了搭载有模块化的无线通信装置 100 的信息设备的配置示例。具体实施方式
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使用多个发送接收天 线并且形成尖锐的天线指向性 ( 即波束形状的天线指向性 )， 从而其通信范围可得以扩展。 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， 但是指向性通信 不适合于控制帧的传送， 这导致了无法实现协调、 一旦通信链路由于与通信对方的位置关 系的变动而无效就无法按原样进行通信等等的顾虑。 例如， 在利用 IEEE 802.11 规定的微波 (5GHz 频带 ) 的指向性通信系统中， 通过以 低于数据发送时的通信速率发送用于协调的帧， 诸如帧周期内的调度之类的信息被广泛传 达到周边台站， 从而更可靠地实现了协调。然而， 在利用毫米波的通信中， 即使当通信速率 被设定得较低时， 也存在信号可能未充分到达周边台站的可能性。
鉴于上述情况， 根据本实施例的无线通信系统结合使用 5GHz 频带中的无线通信 和 60GHz 频带中的无线通信， 并且以辅助方式将 5GHz 频带用于诸如信标之类的 60GHz 频带 的通信中的用于实现协调的控制信息的传送， 以便控制信息到达周边台站。
与毫米波相比， 在使用微波的第一通信方式中， 直进性不强， 并且反射时的衰减较 小， 因此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执行通信。 与之不同， 第 二通信方式使用毫米波， 由于直进性较强并且反射时的衰减较大， 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。
在以下描述中， 将第一通信方式设定为使用在作为无线 LAN 标准普及的 IEEE 802.11a/b/g 中使用的微波的电磁波 (5GHz 频带 ) 的通信体系， 并且另一方面将第二通信方 式设定为在 VHT(Very High Throughput， 超高吞吐量 ) 标准中使用的 60GHz 频带。 然而， 应 当注意， 在本发明的要旨中， 第一和第二通信方式并不一定限于特定的频率带。
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 和 200 都使用上述的第一通信方式和第二通信方式并且可以相 互执行无线通信。 与毫米波相比， 在使用微波的第一通信方式中， 直进性不强并且反射时的 衰减较小。因此， 当无线通信装置 100 和 200 执行依照第一通信方式的无线通信时， 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执行通信。另一方面， 由于第二通信方 式使用毫米波， 因此直进性较强并且反射时的衰减较大。当无线通信装置 100 和 200 执行 依照第二通信方式的无线通信时， 更适宜通过分别使发送波束和接收波束指向通信对方来 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 设有用于依照第一通信方式发送和接收 无线信号的天线 110 和用于依照第二通信方式发送和接收无线信号的多个天线 160a 至 160n。然后， 通过调整经由各个天线 160a 至 160n 发送的信号的权重， 来设定控制在依照第 二通信方式进行无线通信时的发送波束 Bt 的指向性。在图中所示的示例中， 发送波束 Bt 指 向成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 也设有用于依照第一通信方式发送和接收无线信号的天 线 210 和用于依照第二通信方式发送和接收无线信号的多个天线 260a 至 260n。 然后， 通过 调整经由各个天线 260a 至 260n 接收的信号的权重， 来设定控制在依照第二通信方式进行 无线通信时的接收波束 Br 的指向性。在图中所示的示例中， 接收波束 Br 指向成为通信对方 的无线通信装置 100 的位置的方向。
图 2 示出了无线通信装置 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。应当注意， 虽然没有在图中示出， 但无线通信装置 200 也可具 有相似的配置。
无线通信装置 100 设有天线 110、 第一无线通信单元 120、 存储单元 150、 多个天线 160a 至 160n 以及第二无线通信单元 170。第一无线通信单元 120 包括第一模拟单元 122、 AD( 模拟到数字 ) 转换单元 124、 DA( 数字到模拟 ) 转换单元 126、 第一数字单元 130 以及控 制单元 140。另外， 第二无线通信单元 170 包括第二模拟单元 172、 AD 转换单元 174、 DA 转 换单元 176、 第二数字单元 180 以及控制单元 190。 天线 110 是用于依照第一通信方式的无线通信的天线。天线 110 例如利用微波依 照第一通信方式发送诸如信标之类的用于在第二通信方式中实现协调的控制信号。另外， 天线 110 依照第一通信方式接收诸如信标之类的用于在第二通信方式中实现协调的控制 信号， 以将其输出到第一模拟单元 122。
第一模拟单元 122 通常相当于用于依照第一通信方式发送和接收无线信号的 RF 电路 ( 射频 )。即， 第一模拟单元 122 对由天线 110 接收的 RF 接收信号执行低噪声放大并 且还执行降频转换以输出到后级中的 AD 转换单元 124。另外， 第一模拟单元 122 对被 DA 转 换单元 126 转换成模拟信号的发送信号执行升频转换以转换到 RF 频带并且还执行功率放 大以输出到天线 110。
AD 转换单元 124 把从第一模拟单元 122 输入的模拟接收信号转换成数字信号以输 出到后级中的第一数字单元 130。另外， DA 转换单元 126 把从第一数字单元 130 输入的数 字发送信号转换成模拟信号以输出到第一模拟单元 122。
图 3 示出了第一数字单元 130 的内部配置的示例。 如图中所示， 第一数字单元 130 包括同步单元 131、 解调解码单元 132 以及编码调制单元 133。根据对第一通信方式的帧的 开头处的前导的检测， 对于天线 110 的接收信号， 例如， 同步单元 131 同步接收处理的开始 定时。解调解码单元 132 依照第一通信方式中使用的任意调制方式和编码方式对接收信号 进行解调和解码并且获得数据信号以输出到控制单元 140。编码调制单元 133 依照第一通 信方式中使用的任意编码方式和调制方式对从控制单元 140 输入的数据信号进行编码和 调制并且生成发送信号以输出到 DA 转换单元 126。
返回图 2， 将继续描述无线通信装置 100 的配置。
控制单元 140 例如是利用诸如微处理器之类的计算装置构成的， 并且控制第一无
线通信单元 120 的一般操作。例如， 根据来自预定应用 ( 例如通信协议的更高级层程序 ) 的请求， 控制单元 140 向第一数字单元 130 输出诸如信标之类的用于在第二通信方式中实 现协调的控制信号。另外， 当经解码的控制信号从第一数字单元 130 输入时， 控制单元 140 获得有关控制信号中记载的与第二通信方式中的协调有关的信息等等并将其适当地存储 在存储单元 150 中。
存储单元 150 例如由诸如半导体存储器之类的可写记录介质构成并且用作用于 加载供无线通信装置 100 执行通信处理的程序和存储各种参数值的工作存储器。另外， 存 储单元 150 存储用于识别在通过第二无线通信单元 170 依照第二通信方式进行无线通信时 的最优发送和接收波束型式的参数值。
多个天线 160a 至 160n 用于依照第二通信方式的无线通信。具体而言， 天线 160a 至 160n 利用毫米波发送分别利用预定的加权系数加权的无线信号。 另外， 天线 160a 至 160n 接收毫米波的无线信号以输出到第二模拟单元 172。
第二模拟单元 172 通常相当于用于依照第二通信方式发送和接收无线信号的 RF 电路。即， 第二模拟单元 172 对由天线 160a 至 160n 分别接收的多个接收信号执行低噪声 放大并且还执行降频转换以输出到后级中的 AD 转换单元 174。另外， 第二模拟单元 172 对 被 DA 转换单元 176 分别转换成模拟信号的多个发送信号执行升频转换以转换到 RF 频带并 且还执行功率放大以输出到各个天线 160a 至 160n。
AD 转换单元 174 把从第二模拟单元 172 输入的多个模拟接收信号分别转换成数字 信号以输出到后级中的第二数字单元 180。另外， DA 转换单元 176 把从第二数字单元 180 输入的多个数字发送信号分别转换成模拟信号以输出到第二模拟单元 172。
第二数字单元 180 通常包括用于依照第二通信方式对接收信号进行解调和解码 的电路和用于依照第二通信方式对发送信号进行编码和调制的电路。
图 4 示出了第二数字单元 180 的内部配置的示例。 如图中所示， 第二数字单元 180 包括同步单元 181、 接收波束处理单元 182、 功率计算单元 183、 决定单元 184、 解调解码单元 185、 编码调制单元 186 以及发送波束处理单元 187。
例如， 对于由多个天线 160a 至 160n 接收的多个接收信号， 同步单元 181 根据帧的 开头处的前导来同步接收处理的开始定时， 以输出到接收波束处理单元 182。
对于从同步单元 181 输入的多个接收信号， 例如， 接收波束处理单元 182 依照均匀 分布或泰勒分布执行加权处理以控制接收波束的指向性。然后， 接收波束处理单元 182 把 经加权的接收信号输出到功率计算单元 183 和解调解码单元 185。
当进行关于最优发送和接收波束型式的训练时 ( 这将在下文中描述 )， 功率计算 单元 183 分别计算以各个发送和接收波束型式发送和接收的接收信号的接收功率以顺序 输出到决定单元 184。 然后， 决定单元 184 基于从功率计算单元 183 输入的接收功率值来决 定用于识别最优发送波束型式和接收波束型式的参数值。 最优波束型式通常指的是使得针 对一个波束训练信号从功率计算单元 183 输入的一系列接收功率值变成最大值的波束型 式。
解调解码单元 185 依照在第二通信方式中使用的任意调制方式和编码方式对经 接收波束处理单元 182 加权的接收信号进行解调和解码并且获得数据信号。然后， 解调解 码单元 185 把所获得的数据信号输出到控制单元 190。编码调制单元 186 依照在第二通信方式中使用的任意编码方式和调制方式对从 控制单元 190 输入的数据信号进行编码和调制并且生成发送信号。 然后， 编码调制单元 186 把所生成的发送信号输出到发送波束处理单元 187。
发送波束处理单元 187 根据从编码调制单元 186 输入的发送信号生成例如依照均 匀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。发送波束处理单元 187 使用的权重的值例如是由从控制单元 190 输入的指向性控制信号来指定的。经发送波 束处理单元 187 加权的发送信号分别被输出到 DA 转换单元 176。
返回图 2， 将继续描述无线通信装置 100 的配置。
控制单元 190 例如是利用诸如微处理器之类的计算装置构成的， 并且控制第二无 线通信单元 170 的一般操作。另外， 控制单元 190 从存储单元 150 获得用于识别最优发送 波束型式的参数值并且向第二数字单元 180 中的发送波束处理单元 187 输出用于形成基于 有关参数值识别的最优发送波束型式的指向性控制信号。据此， 在无线通信装置 100 依照 第二通信方式进行无线通信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 通过发送波束处理单元 187 对发送波束的指向性控 制可形成的发送波束型式的示例。在该图中所示的示例中， 无线通信装置 100 可形成十个 发送波束型式 Bt0 至 Bt9。发送波束型式 Bt0 至 Bt9 分别具有在无线通信装置 100 所位于的平 面上朝着相互间差 36 度的方向的指向性。
根据来自控制单元 190 的指向性控制信号， 通过使用十个发送波束型式 Bt0 至 Bt9 之中的一个发送波束型式， 发送波束处理单元 187 可以从天线 160a 至 160n 发送指向性的 无线信号。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 Bt0 至 Bt9 类似的波束型式。即， 根据来自控制单元 190 的指向性控制信号， 在设定与上述 的十个接收波束型式 Bt0 至 Bt9 中的任何一个 ( 或者两个或更多个的组合 ) 匹配的接收波 束型式的同时， 接收波束处理单元 182 可使得依照第二通信方式的无线信号被天线 160a 至 160n 接收。无线通信装置 100 的存储单元 150 预先存储例如用于天线 160a 至 160n 中的每 一个以便分别形成这些发送波束型式 Bt0 至 Bt9 和接收波束型式 Br0 至 Br9 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 160n 也可被配置成可以形成具有在三维空间上的各 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 组合使用利用微波执行无线通信的第一无线通信单元 120 和利 用毫米波执行无线通信的第二无线通信单元 170。 具体而言， 通过第一无线通信单元 120 和 天线 110 发送和接收诸如信标之类的用于实现第二通信方式中的协调的控制信号， 并且在 实现协调之后， 通过第二无线通信单元 170 和多个天线 160a 至 160n 进行发送和接收。
随后， 将描述应用了本发明的图 6 中所示的实施例。图中所示的通信系统是包括 单个接入点 (AP) 和两个终端台站 (STA1 和 STA2) 的基础设施网络。这三个通信台站 (AP、 STA1、 STA2) 中的每一个被设定为利用图 2 中所示的无线通信装置 100 来构成。
这三个通信台站 (AP、 STA1 和 STA2) 被设定为存在于具有如下通信距离的位置 ： 在这样的通信距离中， 依照第一通信方式的无线信号能够到达， 但依照第二通信方式的无 线信号不能到达， 除非使发送和接收波束具有指向性。在图 6 所示的示例中， 各个终端台站 (STA1 和 STA2) 的第二无线通信单元 170 的发送和接收波束都指向接入点 (AP) 侧， 各个终端台站 (STA1 和 STA2) 都与接入点 (AP) 建立基于第二通信方式的通信链路， 该通信链路可 被利用作为用于接入点 (AP) 与各个终端台站 (STA1 和 STA2) 之间的高速数据传送的链路。 当然， 接入点 (AP) 与各个终端台站 (STA1 和 STA2) 之间的基于第一通信方式的通信链路是 有效的并且可被利用作为用于协调的链路。
另一方面， 由于在终端台站 STA1 与 STA2 之间发送和接收波束没有指向性， 所以基 于第二通信方式的通信链路是无效的， 换言之， 终端台站 STA1 与 STA2 之间的用于高速数据 传送的链路没有建立。另外， 终端台站 STA1 与 STA2 之间的基于第一通信方式的通信链路 是有效的并且可以以辅助方式被利用作为用于协调的通信链路。
接入点 (AP) 依照第一通信方式周期性地发送信标， 在该信标中记载了其自身台 站所属的基本服务集 (Basic Service Set ： BSS) 的运用信息。发送信标的周期被称为 “帧 周期” 。信标是实现各个终端台站 (STA1 和 STA2) 之间的协调的控制信号。
根据本实施例， 在依照第一通信方式发送的信标中， 除了记载有依照第一通信方 式进行通信时的 BSS 运用信息以外， 还记载了依照第二通信方式进行通信时的 BSS 运用信 息。因此， 各个终端台站 (STA1 和 STA2) 接收来自接入点 (AP) 的信标， 并且依照所记载的 BSS 运用信息， 在有关 BSS 内既可以按第一通信方式也可以按第二通信方式进行通信操作。 即， 接入点 (AP) 可以通过以辅助方式利用第一通信方式来实现依照第二通信方式的无线 通信中的协调。 图 7 例示了在信标中记载的依照第二通信方式进行通信时的 BSS 的运用信息。如 图中所示， 作为运用信息， 例示了诸如在帧周期中分配给各个终端台站 (STA1 和 STA2) 的第 二通信方式中的发送定时 (STA1 TxTiming， STA2 Tx Timing， …(STA1 发送定时、 STA2 发送 定时、 ……)) 之类的调度信息 (Schedule Info， 调度信息 )、 与接入点 (AP) 本身或有关 BSS 在第二通信方式中的通信能力有关的信息 (Capability Info， 能力信息 )， 等等。这里所说 的通信能力 ( 能力信息 ) 信息包括与使用频率带有关的通信能力信息 (60GHz Capability， 60GHz 能力 )、 与接入点 (AP) 本身的波束形成有关的性能信息 (Beamforming Capability， 波束形成能力 )， 等等。作为与使用频率带有关的通信能力信息 (60GHz 能力 )， 记载了接入 点 (AP) 支持的信道 (Supported Channels， 支持的信道 )( 然而应当注意向 60GHz 频带分配 多个信道的情况 )、 有关 BSS 当前使用 ( 即可利用 ) 的信道 (Used Channels， 使用的信道 )， 等等。 另外， 作为与波束形成有关的能力信息 ( 波束形成能力 )， 记载了与接入点 (AP) 所支 持的发送和接收波束型式 ( 参见图 5) 有关的信息 (Supported Beam Pattern， 支持的波束 型式 ) 等等。
在以这种方式在依照第一通信方式发送的信标中也记载了依照第二通信方式进 行通信时的 BSS 运用信息的情况下， 存在这样的优点， 即接入点 (AP) 可以向各个终端台站 (STA1 和 STA2)( 对于这各个终端台站而言， 如果不建立发送和接收波束的指向性， 则依照 第二通信方式的无线信号不会到达 ) 通过以辅助方式利用第一通信方式来传达表明在建 立指向性之前存在通信对方的信息。另一方面， 当接入点 (AP) 尝试依照第二通信方式向各 个终端台站 (STA1 和 STA2) 传达第二通信方式中的 BSS 运用信息时， 由于无线信号仅在发 送和接收波束指向的方向上到达， 所以必须向位于不同方向上的各个终端台站发送相同的 信息， 从而开销变大。
应当注意， 在信标中记载的依照第一通信方式进行通信时的 BSS 运用信息与例如
利用微波等等的 IEEE 802.11 规定的信标记载的内容相似， 本说明书中将省略详细描述。
在无线通信中， 隐藏终端问题的发生是已知的， 即存在通信台站不能相互直接通 信的区域。在图 6 所示的无线通信系统中， 同样地， 当利用从接入点通过信标分配的各个发 送区间 (STA1 发送定时和 STA2 发送定时 ) 来进行第二通信方式中的数据传送时， 各个终端 台站 (STA1 和 STA2) 应用 RTS/CTS 握手过程来避免冲突。
在 RTS/CTS 方式中， 数据发送源的通信台站发送一发送开始请求帧 RTS(Request To Send， 请求发送 )， 并且响应于接收到来自数据发送目的地的通信台站的确认通知帧 CTS(Clear To Send， 可以发送 )， 数据帧的发送开始。此时， 数据发送方的 (RTS 发送台站 ) 的隐藏终端接收 CTS 并且设定发送停止时间段 (NAV ： Network Allocation Vector， 网络分 配向量 ) 以避免与数据帧的冲突。另外， 数据接收方 (CTS 发送台站 ) 的隐藏终端接收 RTS 并且设定发送停止时间段以避免与对数据帧接收答复的 ACK 的冲突。
图 8 示出了在图 6 所示的无线通信系统中利用 RTS/CTS 方式进行的信号发送接收 序列的示例。然而， 应当注意， 在该图中， 假定接入点 (AP) 和各个终端台站 (STA1 和 STA2) 都完成了关于天线 160-a、……、 160-n 的最优指向性的训练。
对于每个预定的帧周期， 接入点 (AP) 依照 5GHz 频带的第一通信方式报告信标， 并 且各个终端台站 (STA1 和 STA2) 接收此信标以进入该接入点 (AP) 的控制下， 从而在 BSS 中 实现针对第一通信方式的协调以及针对 60GHz 频带的第二通信方式的协调。 在信标中， 作为在依照第二通信方式进行通信时的 BSS 运用信息， 记载了诸如第 二通信方式中的发送定时 (STA1 发送定时、 STA2 发送定时、…… ) 之类的分配给各个终端 台站 (STA1 和 STA2) 的调度信息 ( 调度信息 )( 如以上所述并且参见图 7)。在图 8 所示的 示例中， 依照信标中记载的调度信息， 在帧周期内， 由左斜线表示的区间被分配给一个终端 台站 (STA1) 的依照第二通信方式的发送区间， 并且由右斜线表示的区间被分配给另一终 端台站 (STA2) 的依照第二通信方式的发送区间。终端台站 (STA1 和 STA2) 可以无争用地 依照第二通信方式执行无线通信。
由于终端台站 (STA1) 和终端台站 (STA2) 不使发送和接收波束指向彼此并且依照 第二通信方式发送的诸如 RTS 和 CTS 之类的控制帧不会到达， 所以不能利用相互的 RTS 和 CTS 在另一终端台站中设定 NAV。然而， 如图 8 中所示， 由于向终端台站 (STA1) 和终端台站 (STA2) 分别分配了发送区间， 所以依照第二通信方式的相互间的无线信号不会相互冲突。
由于实现了协调， 所以终端台站 (STA1) 和终端台站 (STA2) 可以依照第二通信方 式执行通信操作。在图 8 所示的示例中， 在分配给自身的发送区间 ( 左斜线部分 ) 中， 终端 台站 (STA1) 与接入点 (AP) 依照第二通信方式执行 RTS/CTS 握手过程。
当进入分配给自身的发送区间时， 首先， 终端台站 (STA1) 通过 CSMA 过程确认介质 仅在一定时间段中畅通， 然后依照第二通信方式向接入点 (AP) 发送 RTS。
另一方面， 当分配给终端台站 (STA1) 的发送区间的开始时刻到来时， 作为对与终 端台站 (STA1) 的依照第二通信方式的无线通信的准备， 接入点 (AP) 控制第二无线通信单 元 170 的指向性， 以使得发送和接收波束型式变得对于终端台站 (STA1) 最优并且开始接收 操作。然后， 响应于对 RTS 的接收， 在经过预定的帧间隔 SIFS( 短帧间间隔 ) 之后， 接入点 (AP) 依照第二通信方式答复用于反馈已成功接收 RTS 的状态的 CTS。
然后， 当通过顺利接收 CTS 而确认介质畅通时， 在经过 SIFS 之后， 终端台站 (STA1)
依照第二通信方式发送数据帧。 应当注意， 虽然在图中没有示出， 但与依照第二通信方式的 数据帧同步地， 终端台站 (STA1) 也可并行执行基于第一通信方式的数据帧的传送。
在发送 CTS 之后， 接入点 (AP) 等待数据帧。然后， 当顺利结束对数据帧的接收时， 在经过 SIFS 之后， 答复 ACK。通过对 ACK 的接收， 终端台站 (STA1) 认识到已顺利完成了一 系列 RTS/CTS 握手过程。
类似地， 在分配给自身的发送区间 ( 右斜线部分 ) 中， 终端台站 (STA2) 与接入点 (AP) 依照第二通信方式执行 RTS/CTS 握手过程。
当进入分配给自身的发送区间时， 首先， 终端台站 (STA2) 通过 CSMA 过程确认介质 仅在一定时间段中畅通， 然后向接入点 (AP) 发送 RTS。
另一方面， 当分配给终端台站 (STA2) 的发送区间的开始时刻到来时， 作为对与终 端台站 (STA2) 的依照第二通信方式的无线通信的准备， 接入点 (AP) 控制第二无线通信单 元 170 的指向性， 以使得发送和接收波束型式变得对于终端台站 (STA2) 最优并且开始接收 操作。然后， 响应于对 RTS 的接收， 在经过预定的帧间隔 SIFS 之后， 接入点 (AP) 答复用于 反馈已成功接收 RTS 的状态的 CTS。
然后， 当通过顺利接收 CTS 而确认介质畅通时， 在经过 SIFS 之后， 终端台站 (STA2) 发送数据帧。应当注意， 虽然在图中没有示出， 但与依照第二通信方式的数据帧同步地， 终 端台站 (STA2) 也可并行执行基于第一通信方式的数据帧的传送。
在发送 CTS 之后， 接入点 (AP) 等待数据帧。然后， 当顺利结束对数据帧的接收时， 在经过 SIFS 之后， 答复 ACK。通过对 ACK 的接收， 终端台站 (STA2) 认识到已顺利完成了一 系列 RTS/CTS 握手过程。
以上， 在假定关于各个通信台站的发送和接收波束型式的指向性的训练已结束的 同时， 描述了图 8 中所示的信号发送接收序列。这里， 将描述最优发送和接收波束型式的训 练方法的示例。然而， 应当注意， 本发明的要旨并不限于特定的训练方法。
图 9 示出了从无线通信装置 100 发送来的被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。然而， 应当注意， 在该图中， 省略了对头部部分的描述。图中所示的 波束训练信号 BTF(Beam Training Field， 波束训练字段 ) 是依照第二通信方式从多个天线 160a 至 160n 发送的。放在波束训练信号 BTF 上的训练信号序列例如可以是 BPSK(Binary Phase Shift Keying， 二进制相移键控 ) 的随机型式等等。
图中所示的波束训练信号是通过以时间分割方式复用用于发送波束型式 Bt0 至 Bt9 中的每一个的训练信号序列来获得的。波束训练信号 BTF 包括与图 5 中所示的各个发送波 束型式 Bt0 至 Bt9 相对应的十个时隙 T0 至 T9。然后， 在各个时隙 T0 至 T9 中， 顺序发送通过 分别利用用于形成各个发送波束型式 Bt0 至 Bt9 的加权系数对预定的已知信号序列加权而获 得的十种训练信号序列。因此， 对于时隙 T0 至 T9 中的每一个， 波束训练信号的发送波束的 指向性如图 5 中所示的发送波束型式 Bt0 至 Bt9 那样顺序地变化。
在接收到此波束训练信号 BTF 的接收方， 观测针对波束训练信号 BTF 的时隙 T0 至 T9 的每一个 ( 即针对每一个训练信号序列 ) 的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 的时隙之中的任何一个中具有突出值。接收信号的功率水平达 到峰值时的时隙根据相对于发送波束训练信号 BTF 的发送方的相对位置而变化。然后， 与 接收功率水平变为峰值时的时隙有关的发送波束型式可被决定为对于发送方也最优的发送波束型式。
另外， 在波束训练信号 BTF 的接收方， 也配置成可以像图 5 中所示的发送波束型式 Bt0 至 Bt9 那样形成十个接收波束型式 Br0 至 Br9。然后， 波束训练信号 BTF 的各个时隙 T0 至 T9 被分别进一步划分成 10 段小区间 ST0 至 ST9， 并且在各个小区间 ST0 至 ST9 中以相互不 同的十种接收波束型式 Br0 至 Br9 对接收信号进行加权处理。在图 9 所示的示例中， 时隙 T0 中的第一小区间 ST0 与接收波束型式 Br0 相关联， 时隙 T0 中的第二小区间 ST1 与接收波束 型式 Br1 相关联，……， 时隙 T9 中的第一小区间 ST0 与接收波束型式 Br0 相关联，……， 等 等。通过上述对接收波束的指向性控制处理， 在一个波束训练信号 BTF 中， 可以获得以十种 发送波束型式 × 十种接收波束型式＝总共 100 种发送和接收波束型式发送和接收的接收 信号。
图 4 中所示的功率计算单元 183 分别计算以上述的总共 100 种发送接收型式发送 和接收的接收信号的接收功率以顺序输出到决定单元 184。然后， 基于输入的接收功率值， 决定单元 184 决定用于识别最优发送波束型式和接收波束型式的参数值。最优波束型式通 常指的是针对一个波束训练信号从功率计算单元 183 输入的一系列接收功率值变成最大 值的波束型式。用于识别最优发送波束型式的参数值例如可以是波束训练信号 BTF 的时隙 号码 (T0 至 T9) 中的任何一个。另外， 用于识别最优接收波束型式的参数值例如可以是图 9 中所示的小区间号码 (ST0 至 ST9)。决定单元 184 将这样决定的参数值输出到控制单元 190。另外， 用于识别最优发送波束型式的参数值 (T0 至 T9) 可被反馈到波束训练信号 BTF 的发送方。 然而， 应当注意此反馈过程不与本发明的要旨直接相关联， 因此本说明书中省略 描述。
即使在成为通信对方的通信台站之间相互进行了关于最优发送和接收波束型式 的训练， 如果此后终端台站移动了或者遮蔽物进入通信路径中 ( 虽然是暂时的 )， 那么也不 能利用直到前一次都能够利用的发送和接收波束型式， 从而指向性通信链路无效。
由于此原因， 本发明的发明人提出了采用一种 “链路维护” 手续， 用于在依照第二 通信方式的数据通信之前， 每一定时间段检查是否能够利用前一次利用的发送和接收波束 型式， 即指向性通信链路是否有效。具体而言， 在建立了指向性通信链路的通信台站之间， 依照第二通信方式交换用于链路维护的链路维护帧， 并且可以依据是否接收到相互的帧来 检查前一次的指向性通信链路的有效性。为了实现上述的链路维护手续， 必须预先决定执 行维护的时间， 即通信对方发送链路维护帧的定时。 为了通知链路维护帧的发送定时， 可以 以辅助方式利用非指向性的、 没有飞行距离问题的第一通信方式。
在图 8 所示的信号发送接收序列中， 接入点 (AP) 分别向各个终端台站 (STA1 和 STA2) 分配发送区间， 并且各个终端台站 (STA1 和 STA2) 适于在各个发送区间中利用 RTS/ CTS 握手过程来对接入点 (AP) 执行数据发送。在此情况下， 对于接入点 (AP)， 各个终端台 站 (STA1 和 STA2) 发送 RTS 的定时是已知的， 并且对于各个终端台站 (STA1 和 STA2)， 从接 入点 (AP) 答复 CTS 的定时是已知的。因此， RTS 和 CTS 的各个控制帧可被用作链路维护帧。 然而， 应当注意， 在各个发送区间中， 即使在去往接入点 (AP) 的发送数据不存在的情况下， 终端台站 (STA1 和 STA2) 也适于必然发送兼作链路维护帧的 RTS。
图 10 示出了利用 RTS/CTS 握手过程进行链路维护的信号发送接收序列的示例。 然而， 应当注意， 在图中所示的信号发送接收序列中， 假定在接入点 (AP) 与各个终端台站(STA1 和 STA2) 之间已经确立了信标的帧周期。另外， 接入点 (AP) 适于在排除无效的指向 性通信链路的同时重调度帧周期的发送区间的分配。
对于每个预定的帧周期， 接入点 (AP) 依照 5GHz 频带的第一通信方式报告信标 以实现针对 60GHz 频带中的第二通信方式的协调。然后， 通过信标， 分别向各个终端台站 (STA1 和 STA2) 分配依照第二通信方式的发送区间。
在从分配给自身的发送区间的开头起经过了预定的时间段之后， 终端台站 (STA1) 依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式向接入点 (AP) 发送兼作 链路维护帧的 RTS。然而， 应当注意， 即使在去往接入点 (AP) 的发送数据不存在的情况下， 终端台站 (STA1) 在自身的发送区间中也必然为了链路维护而发送 RTS。
另一方面， 由于依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式 在分配给终端台站 (STA1) 的发送区间中接收到来自终端台站 (STA1) 的 RTS， 所以接入点 (AP) 可以确认与终端台站 (STA1) 之间在前一次中利用的指向性通信链路是有效的。 这里， 通过 RTS 的握手， 接入点 (AP) 可适于更新指向性通信链路的状态 ( 最优接收波束型式 )。 然后， 在从接收到 RTS 起经过了预定的帧间隔 SIFS 之后， 接入点 (AP) 依照第二通信方式答 复兼作链路维护帧的 CTS。
由于接收到 CTS， 终端台站 (STA1) 可确认介质畅通而且与接入点 (AP) 之间在前一 次中利用的指向性通信链路是有效的。这里， 通过 CTS 的握手， 终端台站 (STA1) 可适于更 新指向性通信链路的状态 ( 最优接收波束型式 )。
然后， 在从接收到 CTS 起经过了 SIFS 之后， 终端台站 (STA1) 依照再次利用在前一 次中利用的指向性通信链路的第二通信方式发送数据帧。另外， 当顺利结束了对数据帧的 接收时， 接入点 (AP) 答复 ACK。通过对 ACK 的接收， 终端台站 (STA1) 认识到顺利地完成了 一系列 RTS/CTS 握手过程。
另外， 在从分配给自身的发送区间的开头起经过了预定的时间段之后， 终端台站 (STA2) 依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式向接入点 (AP) 发 送兼作链路维护帧的 RTS。 然而， 应当注意， 即使在去往接入点 (AP) 的发送数据不存在的情 况下， 终端台站 (STA2) 在自身的发送区间中也必然为了链路维护而发送 RTS。
然而， 在分配给终端台站 (STA2) 的发送区间中， 由于依照再次利用在前一次中利 用的指向性通信链路的第二通信方式未能在预期的时刻接收到来自终端台站 (STA2) 的 RTS， 所以接入点 (AP) 可认识到与终端台站 (STA2) 之间在前一次中利用的指向性通信链路 无效了。
在这种情况下， 在排除到指向性通信链路变得无效的终端台站 (STA2) 的发送区 间的同时， 接入点 (AP) 重调度帧周期的发送区间的分配。然后， 接入点 (AP) 依照第一通信 方式报告其中记载了重调度的内容的重调度帧 (Reschedule frame)。
终端台站 (STA1) 可依照第一通信方式接收到重调度帧。通过分析该帧中的记载 内容， 终端台站 (STA1) 可以认识到新分配给自身的发送区间的定时。然后， 与上述类似， 在 从分配给自身的发送区间的开头起经过了预定的时间段之后， 终端台站 (STA1) 可依照第 二通信方式向接入点 (AP) 发送兼作链路维护帧的 RTS。
图 11 以流程图格式示出了接入点 (AP) 实现图 10 中所示的信号发送接收序列的 处理过程。当每个帧周期的信标发送时刻到来时 ( 步骤 S1 中的 “是” )， 依照 5GHz 亦即第一 通信方式， 接入点 (AP) 发送信标 ( 步骤 S2)。 在信标中， 记载了依照第一通信方式进行通信 时的 BSS 运用信息和依照第二通信方式进行通信时的 BSS 运用信息， 并且由于周边的各个 终端台站接收到该信标， 所以 BSS 中的协调得以实现。另外， 作为依照第二通信方式进行通 信时的 BSS 运用信息， 记载了在帧周期内分配给各个终端台站的发送区间。
当在帧周期中分配给终端台站 (STA) 中的任何一个的发送区间的起始时刻到来 时 ( 步骤 S3 中的 “是” )， 接入点 (AP) 控制第二无线通信单元 170 的指向性， 以使得发送和 接收波束型式对于终端台站 (STA1) 变得最优并且开始依照 60GHz 频带亦即第二通信方式 的接收操作 ( 步骤 S4)。
这里， 当能够在预期的时刻接收到来自终端台站 (STA) 的兼作链路维护帧的 RTS 时 ( 步骤 S5 中的 “是” )， 接入点 (AP) 可以确认与终端台站 (STA) 之间在前一次中利用的 指向性通信链路是有效的。这里， 通过 RTS 的握手， 接入点 (AP) 可适于更新指向性通信链 路的状态 ( 最优接收波束型式 )。
然后， 在从接收到 RTS 起经过了预定的帧间隔 SIFS 之后， 依照再次利用在前一次 中利用的指向性通信链路的第二通信方式， 接入点 (AP) 答复兼作链路维护帧的 CTS( 步骤 S6) 并且还接收来自终端台站 (STA) 的数据帧 ( 步骤 S7)。另外， 接入点 (AP) 在顺利结束 对数据帧的接收时答复 ACK。
另一方面， 当未能在预期的时刻依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路 的第二通信方式接收到来自终端台站 (STA) 的兼作链路维护帧的 RTS 时 ( 步骤 S5 中的 “否” )， 接入点 (AP) 可认识到与终端台站 (STA) 之间在前一次中利用的指向性通信链路无 效了。
在 这 种情况 下， 接 入点 (AP) 在排除到指 向性 通 信链路 变 得无效 的 终端台 站 (STA2) 的发送区间的同时重调度帧周期的发送区间的分配 ( 步骤 S8)。然而， 应当注意， 本 发明的要旨并不限于特定的重调度处理， 因此这里将省略对重调度处理的描述。
然后， 接入点 (AP) 依照没有飞行距离问题的第一通信方式来报告记载了重调度 的内容的重调度帧 ( 步骤 S9)。
图 12 以流程图格式示出了终端台站 (STA1 和 STA2) 实现图 10 中所示的信号发送 接收序列的处理过程。
当每个帧周期的信标接收时刻到来时 ( 步骤 S11 中的 “是” )， 终端台站 (STA) 开 始依照 5GHz 亦即第一通信方式的接收操作并且接收来自接入点 (AP) 的信标 ( 步骤 S12)。 在信标中， 记载了依照第一通信方式进行通信时的 BSS 运用信息和依照第二通信方式进行 通信时的 BSS 运用信息， 并且终端台站 (STA) 可认识到在帧周期内分配给自身的发送区间。 应当注意， 除了信标中记载的运用信息以外， 终端台站 (STA) 还可通过对重调度帧 ( 如上所 述 ) 的接收来认识到分配给自身的发送区间。
当进入通过信标或重调度帧通知的自身的发送区间时， 在从开头起经过了预定的 时间段之后 ( 步骤 S13 中的 “是” )， 终端台站 (STA) 依照再次利用在前一次中利用的指向 性通信链路的第二通信方式向接入点 (AP) 发送兼作链路维护帧的 RTS( 步骤 S14)。然而， 应当注意， 即使在不存在去往接入点 (AP) 的发送数据的情况下， 终端台站 (STA) 在自身的 发送区间也必然为了链路维护而发送 RTS。在发送 RTS 之后， 终端台站 (STA) 等待接收来自接入点 (AP) 的 CTS。然后， 通过 依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式接收 CTS( 步骤 S15 中的 “是” )， 终端台站 (STA) 可确认与接入点 (AP) 之间在前一次中利用的指向性通信链路是有 效的。这里， 通过 CTS 的握手， 终端台站 (STA1) 可适于更新指向性通信链路的状态 ( 最优 接收波束型式 )。
另外， 终端台站 (STA) 通过对 CTS 的接收来确认介质是畅通的 ( 步骤 S15 中的 “是” )。然后， 在从接收到 CTS 起经过了 SIFS 之后， 终端台站 (STA) 依照再次利用在前一次 中利用的指向性通信链路的第二通信方式来发送数据帧 ( 步骤 S16)。此后， 在接收到 ACK 时， 终端台站 (STA) 认识到顺利完成了一系列 RTS/CTS 握手过程。
图 13 示出了利用 RTS/CTS 握手过程进行链路维护的信号发送接收序列的另一示 例。在图 13 所示的信号发送接收序列中， 假定在接入点 (AP) 与各个终端台站 (STA1 和 STA2) 之间已经确立了信标的帧周期。另外， 当指向性通信链路无效时， 在终端台站 (STA2) 的主导下， 配置成针对接入点 (AP) 进行关于发送和接收波束的指向性的再训练。
对于每个预定的帧周期， 接入点 (AP) 依照 5GHz 频带的第一通信方式报告信标以 实现针对第二通信方式的协调。然后， 通过信标， 分别向各个终端台站 STA1 和 STA2) 分配 依照第二通信方式的发送区间。
在从分配给自身的发送区间的开头起经过了预定的时间段之后， 终端台站 (STA1) 依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式向接入点 (AP) 发送兼作 链路维护帧的 RTS。
另一方面， 通过依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式 在分配给终端台站 (STA1) 的发送区间中接收到来自终端台站 (STA1) 的 RTS， 接入点 (AP) 可以确认与终端台站 (STA1) 之间在前一次中利用的指向性通信链路是有效的。这里， 接入 点 (AP) 可适于通过 RTS 的握手更新指向性通信链路的状态 ( 最优接收波束型式 )。然后， 在从接收到 RTS 起经过了预定的帧间隔 SIFS 之后， 接入点 (AP) 依照第二通信方式发送兼 作链路维护帧的 CTS。
通过依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式接收到 CTS， 终端台站 (STA1) 可确认介质畅通而且与接入点 (AP) 之间在前一次中利用的指向性通 信链路是有效的。这里， 通过 CTS 的握手， 终端台站 (STA1) 可适于更新指向性通信链路的 状态 ( 最优接收波束型式 )。
然后， 在从接收到 CTS 起经过了 SIFS 之后， 终端台站 (STA1) 依照再次利用在前一 次中利用的指向性通信链路的第二通信方式发送数据帧。当顺利结束了对数据帧的接收 时， 接入点 (AP) 答复 ACK。通过对 ACK 的接收， 终端台站 (STA1) 认识到顺利地完成了一系 列 RTS/CTS 握手过程。
另外， 在从分配给自身的发送区间的开头起经过了预定的时间段之后， 终端台站 (STA2) 依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式向接入点 (AP) 发 送兼作链路维护帧的 RTS。
通过依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式在预期的 时刻接收到来自终端台站 (STA2) 的 RTS， 接入点 (AP) 可以确认与终端台站 (STA2) 之间在 前一次中利用的指向性通信链路是有效的。然后， 在从接收到 RTS 起经过了预定的帧间隔SIFS 之后， 接入点 (AP) 依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式 答复兼作链路维护帧的 CTS。
然而， 由于在自身发送 RTS 之后未能在预期的时刻依照再次利用在前一次中利用 的指向性通信链路的第二通信方式接收到来自接入点 (AP) 的 CTS， 所以终端台站 (STA2) 可 认识到与接入点 (AP) 之间在前一次中利用的指向性通信链路无效了。
在这种情况下， 终端台站 (STA2) 发送用于请求与接入点 (AP) 执行关于发送和接 收波束的指向性的重训练的训练请求 (Training Request) 帧。由于是依照没有飞行距离 问题的第一通信方式发送训练请求帧的， 所以预期训练请求帧也被递送到依照第二通信方 式发送的链路维护帧未被递送到的通信对方。
然后， 当接收到训练请求帧时， 接入点 (AP) 认识到在前一次中利用的指向性通 信链路无效， 而且答复表明接受关于发送和接收波束的指向性的重训练请求的训练响应 (Training Response) 帧。 由于在前一次中利用的指向性通信链路无效， 所以也依照第一通 信方式来发送训练响应帧。
然后， 在终端台站 (STA2) 与接入点 (AP) 之间进行用于执行关于发送和接收波束 的指向性的重训练的处理 (Training Procedure， 训练过程 )。在重训练中， 例如， 可以使用 图 9 中所示的波束训练信号 BTF， 但是本发明的要旨并不限于特定的重训练方法。 在图 10 和图 13 所示的信号发送接收序列的任何一个中， RTS 和 CTS 的各个控制 帧被用作链路维护帧， 但是作为前提设定了依照第二通信方式的无线通信是无争用的， 即 设定了终端台站 (STA1 和 STA2) 之间的基础设施网络。
与之相对照的， 不限于基础设施网络， 即使在争用型服务中， 由于 CTS 的答复定时 对于 RTS 发送方是已知的， 所以当仅 CTS 被用作链路维护帧时， 也可以实现链路维护。
图 14 示出了在仅 CTS 被用作链路维护帧的情况下利用 RTS/CTS 握手过程进行链 路维护的信号发送接收序列示例。在此情况下， 当指向性通信链路无效时， 在 RTS 发送方的 主导下执行关于发送和接收波束的指向性的重训练。
数据发送方 (RTS 发送方 ： STA_Tx) 首先通过 CSMA 过程确认介质仅在一定时间段 中畅通， 然后依照第二通信方式向数据接收方 (CTS 发送方 ： STA_Rx) 发送 RTS。
根据对 RTS 的接收， 在经过了预定的帧间隔 SIFS 之后， 数据接收方 (STA_Rx) 依照 第二通信方式答复兼作链路维护帧的 CTS。
在自身发送 RTS 之后， 数据发送方 (STA_Tx) 等待接收从数据接收方 (STA_Rx) 答 复的 CTS。 然后， 通过依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式接收 CTS， 数据发送方 (STA_Tx) 可确认介质畅通而且与数据接收方 (STA_Rx) 之间在前一次中利 用的指向性通信链路是有效的。这里， 通过 CTS 的握手， 数据发送方 (STA_Tx) 可适于更新 指向性通信链路的状态 ( 最优接收波束型式 )。
然后， 在从接收到 CTS 起经过了 SIFS 之后， 数据发送方 (STA_Tx) 依照第二通信方 式发送数据帧。另外， 当顺利地结束对数据帧的接收时， 数据接收方 (STA_Rx) 答复 ACK。通 过对 ACK 的接收， 数据发送方 (STA_Tx) 认识到顺利地完成了一系列 RTS/CTS 握手过程。
随后， 在通过 CSMA 过程确认介质在一定的时间段内畅通之后， 数据发送方 (STA_ Tx) 依照第二通信方式向数据接收方 (STA_Rx) 发送 RTS。与之相对照， 根据对 RTS 的接收， 在经过了预定的帧间隔 SIFS 之后， 数据接收方 (STA_Rx) 依照再次利用在前一次中利用的
指向性通信链路的第二通信方式答复兼作链路维护帧的 CTS。
然而， 当在自身发送 RTS 后等待接收 CTS 时， 未能依照再次利用在前一次中利用的 指向性通信链路的第二通信方式在预期的时刻接收到来自数据接收方 (STA_Rx) 的 CTS， 从 而数据发送方 (STA_Tx) 可认识到与数据接收方 (STA_Rx) 之间在前一次中利用的指向性通 信链路无效了。
在这种情况下， 数据发送方 (STA_Tx) 发送用于请求与数据接收方 (STA_Rx) 执行 关于发送和接收波束的指向性的重训练的训练请求帧。 由于是依照没有飞行距离问题的第 一通信方式发送训练请求帧的， 所以预期训练请求帧也被递送到依照第二通信方式发送的 链路维护帧未被递送到的通信对方。
然后， 当接收到训练请求帧时， 数据接收方 (STA_Rx) 认识到在前一次中利用的指 向性通信链路无效， 而且答复表明接受关于发送和接收波束的指向性的重训练请求的训练 响应帧。由于在前一次中利用的指向性通信链路无效， 所以也依照第一通信方式而不是第 二通信方式来发送训练响应帧。
然后， 在数据发送方 (STA_Tx) 与数据接收方 (STA_Rx) 之间进行用于执行关于发 送和接收波束的指向性的重训练的处理 ( 训练过程 )。为了重训练， 例如， 可以使用图 9 中 所示的波束训练信号 BTF， 但是本发明的要旨并不限于特定的重训练方法。
图 15 以流程图格式示出了数据发送方 (RTS 发送方 ： STA_Tx) 实现图 14 中所示的 信号发送接收序列的处理过程。应当注意， 在图 13 所示的信号发送接收序列中各个终端台 站 (STA1 和 STA2) 的每个发送区间的通信操作也变得与该流程图中所示的处理过程类似。
当生成数据发送请求时 ( 步骤 S21 中的 “是” )， 在通过 CSMA 过程确认介质在一定 时间段中畅通之后， 数据发送方 (STA_Tx) 依照第二通信方式向数据接收方 (STA_Rx) 发送 RTS( 步骤 S22) 并且等待接收兼作链路维护帧的 CTS。
在从发送 RTS 起经过了预定的帧间隔 SIFS 之后， 通过依照再次利用在前一次中利 用的指向性通信链路的第二通信方式接收到来自数据接收方 (STA_Rx) 的 CTS( 步骤 S23 中 的 “是” )， 数据发送方 (STA_Tx) 可确认介质畅通而且与数据接收方 (STA_Rx) 之间在前一 次中利用的指向性通信链路是有效的。这里， 通过 CTS 的握手， 数据发送方 (STA_Tx) 可适 于更新指向性通信链路的状态 ( 最优接收波束型式 )。
然后， 在从接收到 CTS 起经过了 SIFS 之后， 数据发送方 (STA_Tx) 依照再次利用在 前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式发送数据帧 ( 步骤 S24)。另外， 在从数据 接收方 (STA_Rx) 接收到 ACK 时， 数据发送方 (STA_Tx) 认识到顺利地完成了一系列 RTS/CTS 握手过程。
另一方面， 当在自身发送 RTS 后等待接收 CTS 时， 在未能依照再次利用在前一次中 利用的指向性通信链路的第二通信方式在预期的时刻接收到来自数据接收方 (STA_Rx) 的 CTS 的情况下 ( 步骤 S23 中的 “否” )， 数据发送方 (STA_Tx) 可认识到与数据接收方 (STA_ Rx) 之间在前一次中利用的指向性通信链路无效了。
在这种情况下， 数据发送方 (STA_Tx) 依照第一通信方式发送用于请求与数据接 收方 (STA_Rx) 执行关于发送和接收波束的指向性的重训练的训练请求帧 ( 步骤 S25)， 其中 在第一通信方式中请求帧没有飞行距离问题。
然后， 当数据发送方 (STA_Tx) 接收到从数据接收方 (STA_Rx) 答复的训练响应帧时 ( 步骤 S26 中的 “是” )， 在数据发送方 (STA_Tx) 与数据接收方 (STA_Rx) 之间进行用于 执行关于发送和接收波束的指向性的重训练的处理 ( 训练过程 )( 步骤 S27)。 为了重训练， 例如， 可以使用图 9 中所示的波束训练信号 BTF， 但是本发明的要旨并不限于特定的重训练 方法。
图 16 以流程图格式示出了数据接收方 (CTS 发送方 ： STA_Rx) 实现图 14 中所示的 信号发送接收序列的处理过程。
根据依照第二通信方式对来自数据发送方 (STA_Tx) 的 RTS 的接收 ( 步骤 S31 中 的 “是” )， 在经过了预定的帧间隔 SIFS 之后， 数据接收方 (STA_Rx) 依照再次利用在前一次 中利用的指向性通信链路的第二通信方式答复兼作链路维护帧的 CTS( 步骤 S32)。
在答复 CTS 之后， 依照第二通信方式进行接收等待， 并且当来自数据发送方 (STA_ Tx) 的数据帧到来时 ( 步骤 S33 中的 “是” )， 依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链 路的第二通信方式， 数据接收方 (STA_Rx) 执行数据帧的接收操作 ( 步骤 S34)。然后， 数据 接收方 (STA_Rx) 在顺利结束数据帧的接收时答复 ACK。
另一方面， 当未能依照第二通信方式从数据发送方 (STA_Tx) 接收到数据帧 ( 步骤 S33 中的 “否” )， 而是依照第一通信方式接收到训练请求帧 ( 步骤 S35 中的 “是” ) 时， 数据 接收方 (STA_Rx) 认识到在前一次中利用的指向性通信链路无效， 而且依照第一通信方式 答复表明接受了关于发送和接收波束的指向性的重训练请求的训练响应帧 ( 步骤 S36)。
然后， 在数据发送方 (STA_Tx) 与数据接收方 (STA_Rx) 之间进行用于执行关于发 送和接收波束的指向性的重训练的处理 ( 训练过程 )( 步骤 S37)。为了重训练， 例如， 可以 使用图 9 中所示的波束训练信号 BTF， 但是本发明的要旨并不限于特定的重训练方法。
在图 10 和图 13 中所示的信号发送接收序列中， RTS 和 CTS 适于兼作链路维护帧， 另外在图 14 中所示的信号发送接收序列中， CTS 适于兼作链路维护帧。换言之， 假定任何 信号发送接收序列在依照第二通信方式的 BSS 中利用 RTS/CTS 握手过程。另外， 在前者的 图 10 和图 13 中所示的信号发送接收序列中， 在依照第二通信方式的 BSS 中， 必须向每个终 端台站分配发送区间并且预先确定各个终端台站的 RTS 发送定时。
与之相对照， 一种方法通过使用专用的链路维护帧来确认在前一次中利用的指向 性通信链路的有效性， 而不兼用 RTS 和 CTS。图 17 示出了使用专用的链路维护帧而不利用 RTS/CTS 握手过程来进行链路维护的信号发送接收序列示例。然而， 应当注意， 在该图中所 示的信号发送接收序列中， 假定在接入点 (AP) 与各个终端台站 (STA1 和 STA2) 之间已经确 立了信标的帧周期。另外， 当指向性通信链路无效时， 在 RTS 发送方的主导下进行关于发送 和接收波束的指向性的重训练。
对于每个预定的帧周期， 接入点 (AP) 依照 5GHz 频带的第一通信方式报告信标以 实现针对第二通信方式的协调。然后， 通过信标， 通知接入点 (AP) 依照 60GHz 频带的第二 通信方式报告链路维护帧的定时。
当通过信标通知的链路维护帧的报告定时到来时， 各个终端台站 (STA1 和 STA2) 等待依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式接收链路维护帧。 另 外， 当链路维护帧的报告定时到来时， 接入点 (AP) 依照第二通信方式无指向性地通知链路 维护帧。
通过依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式成功接收来自接入点 (AP) 的链路维护帧， 一个终端台站 (STA1) 可确认与接入点 (AP) 之间在前一次 中利用的指向性通信链路是有效的。这里， 终端台站 (STA1) 可适于通过 CTS 的握手来更新 指向性通信链路的状态 ( 最优接收波束型式 )。
由于未能依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式在预 期的时刻接收到来自接入点 (AP) 的链路维护帧， 所以另一终端台站 (STA2) 可认识到与接 入点 (AP) 之间在前一次中利用的指向性通信链路无效了。
在这种情况下， 终端台站 (STA2) 发送用于请求与接入点 (AP) 执行关于发送和接 收波束的指向性的重训练的训练请求帧。 由于训练请求帧是依照没有飞行距离问题的第一 通信方式发送的， 所以预期训练请求帧也被递送到依照第二通信方式发送的链路维护帧未 被递送到的通信对方。
然后， 当接收到训练请求帧时， 接入点 (AP) 认识到在前一次中利用的指向性通信 链路无效， 而且答复表明接受关于发送和接收波束的指向性的重训练请求的训练响应帧。 由于在前一次中利用的指向性通信链路无效， 所以也依照第一通信方式来发送训练响应 帧。
然后， 在终端台站 (STA2) 与接入点 (AP) 之间进行用于执行关于发送和接收波束 的指向性的重训练的处理 ( 训练过程 )。为了重训练， 例如， 可以使用图 9 中所示的波束训 练信号 BTF， 但是本发明的要旨并不限于特定的重训练方法。
图 18 以流程图格式示出了成为链路维护帧的发送方的接入点 (AP) 实现图 17 中 所示的信号发送接收序列的处理过程。
当每个帧周期的信标发送时刻到来时 ( 步骤 S41 中的 “是” )， 接入点 (AP) 依照 5GHz 亦即第一通信方式发送信标 ( 步骤 S42)。在信标中， 记载了依照第一通信方式进行通 信时的 BSS 运用信息和依照第二通信方式进行通信时的 BSS 运用信息， 并且由于周边的各 个终端台站接收到该信标， 所以 BSS 中的协调得以实现。另外， 作为依照第二通信方式进行 通信时的 BSS 运用信息也记载了与帧周期内接入点 (AP) 发送链路维护的定时有关的信息。
然后， 当链路维护帧的报告定时到来时 ( 步骤 S43 中的 “是” )， 接入点 (AP) 依照 第二通信方式没有指向性地通知链路维护帧 ( 步骤 S44)。
这里， 当未从终端台站 (STA1 和 STA2) 中的任何一个接收到用于请求执行关于发 送和接收波束的指向性的重训练的训练请求帧时 ( 步骤 S45 中的 “否” )， 接入点 (AP) 可确 认与各个终端台站 (STA1 和 STA2) 之间在前一次中利用的指向性通信链路是有效的。在 此情况下， 接入点 (AP) 通过分别利用在前一次中利用的指向性通信链路在各个终端台站 (STA1 和 STA2) 之间依照第二通信方式执行数据交换操作 ( 步骤 S48)。
另一方面， 当从终端台站 (STA1 和 STA2) 中的任何一个接收到训练请求帧时 ( 步 骤 S45 中的 “是” )， 接入点 (AP) 可认识到在前一次中利用的与训练请求帧的发送源之间的 指向性通信链路无效了。
在此情况下， 接入点 (AP) 依照第一通信方式答复表明接受关于发送和接收波束 的指向性的重训练请求的训练响应帧 ( 步骤 S46)。然后， 与请求源的终端台站进行用于执 行关于发送和接收波束的指向性的重训练的处理 ( 训练过程 )( 步骤 S47)。为了重训练， 例如， 可以使用图 9 中所示的波束训练信号 BTF， 但本发明的要旨并不限于特定的重训练方 法。然后， 利用通过重训练获得的发送和接收波束来形成指向性通信链路， 并且依照 第二通信方式进行与终端台站的数据交换操作 ( 步骤 S48)。
图 19 以流程图格式示出了成为链路维护帧的接收方的终端台站 (STA1 和 STA2) 实现图 17 中所示的信号发送接收序列的处理过程。
当每个帧周期的信标接收时刻到来时 ( 步骤 S51 中的 “是” )， 终端台站 (STA) 开 始依照 5GHz 亦即第一通信方式的接收操作并且接收来自接入点 (AP) 的信标 ( 步骤 S52)。 在信标中， 记载了依照第一通信方式进行通信时的 BSS 运用信息以及依照第二通信方式进 行通信时的 BSS 运用信息。另外， 作为依照第二通信方式进行通信时的 BSS 运用信息也记 载了与帧周期内接入点 (AP) 发送链路维护的定时有关的信息。
然后， 当链路维护帧的报告定时到来时 ( 步骤 S53 中的 “是” )， 依照再次利用在前 一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式， 终端台站 (STA) 等待接收链路维护帧 ( 步 骤 S54)。
这里， 当依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方式能够成 功接收来自接入点 (AP) 的链路维护帧时 ( 步骤 S54 中的 “是” )， 依照再次利用在前一次中 利用的指向性通信链路的第二通信方式， 终端台站 (STA) 与接入点 (AP) 执行数据交换操作 ( 步骤 S55)。
另一方面， 当未能依照再次利用在前一次中利用的指向性通信链路的第二通信方 式在预期的时刻接收到来自接入点 (AP) 的链路维护帧时 ( 步骤 S54 中的 “否” )， 终端台站 (STA) 认识到与接入点 (AP) 之间在前一次中利用的指向性通信链路无效了。
在此情况下， 终端台站 (STA) 依照第一通信方式发送用于请求与接入点 (AP) 执行 关于发送和接收波束的指向性的重训练的训练请求帧 ( 步骤 S56)， 其中在该第一通信方式 中请求帧没有飞行距离问题。
然后， 当接收到从接入点 (AP) 答复的训练响应帧时 ( 步骤 S57 中的 “是” )， 终端 台站 (STA) 在数据发送方 (STA_Tx) 与数据接收方 (STA_Rx) 之间执行关于发送和接收波束 的指向性的重训练的处理 ( 训练过程 )( 步骤 S58)。为了重训练， 例如， 可以使用图 9 中所 示的波束训练信号 BTF， 但本发明的要旨并不限于特定的重训练方法。
然后， 利用通过重训练获得的发送和接收波束形成指向性通信链路， 并且依照第 二通信方式进行与接入点 (AP) 的数据交换操作 ( 步骤 S55)。
根据以上描述的实施例， 通过依照第一通信方式的通信来实现依照第二通信方式 的通信中的协调， 而另一方面， 在实现协调以后的数据传送仅通过第二通信方式来执行， 即， 以辅助方式利用第一通信方式的 BSS 的运用模式。与此相对照的， 与依照第二通信方式 的数据传送并行地， 也可以设想其中也进行依照第一通信方式的数据传送的 BSS 的运用模 式。
例如， 可以通过以如下方式对各个通信方式中的传送数据分类来实现吞吐量的提 高： 依照第一通信方式传送要求稳定性的数据， 而另一方面， 依照第二通信方式传送要求通 信速率的数据 ( 例如大容量内容 )。
将第一通信方式和第二通信方式两者用于数据传送的运用模式可被进一步大致 划分成以下两种运用模式 ： 相互同步地通过两种通信方式执行调度并且完全同时地执行数 据传送的运用模式以及在各个通信方式中独立执行调度的运用模式。图 20 示出了在第一和第二通信方式中同步进行调度并且完全同时进行数据传送 的情况下的接入点 (AP) 与终端台站 (STA) 之间的信号发送接收序列的示例。在图中所示 的示例中， 根据第一和第二通信方式， 接入点 (AP) 向终端台站 (STA) 提供无争用的服务。
对于每个预定的帧周期， 接入点 (AP) 依照 5GHz 频带的第一通信方式报告信标， 并 且周围的终端台站 (STA) 接收此信标， 从而进入接入点 (AP) 的控制之下， 以在 BSS 中实现 针对第一通信方式的协调， 而且也实现针对 60GHz 频带中的第二通信方式的协调。
在信标中， 作为在依照第二通信方式进行通信时的 BSS 运用信息， 记载了分配给 终端台站 (STA) 的诸如第二通信方式中的发送定时之类的调度信息 ( 如以上所述并且参见 图 7)。 在图 20 所示的示例中， 依照信标中记载的调度信息， 在帧周期内， 由左斜线表示的区 间被分配给终端台站 (STA) 的依照第二通信方式的发送区间， 并且终端台站 (STA) 可以无 争用地依照第二通信方式执行无线通信。
在分配给自身的发送区间 ( 左斜线部分 ) 中， 终端台站 (STA) 与接入点 (AP) 执行 RTS/CTS 握手过程。即， 当进入分配给自身的发送区间时， 终端台站 (STA) 依照第二通信方 式向接入点 (AP) 发送 RTS。另外， 终端台站 (STA) 同时依照第一通信方式发送 RTS。
另一方面， 当分配给终端台站 (STA) 的发送区间的开始时刻到来时， 作为对与终 端台站 (STA) 的依照第二通信方式的无线通信的准备， 接入点 (AP) 控制第二无线通信单元 170 的指向性， 以使得发送和接收波束型式变得对于终端台站 (STA) 最优并且开始接收操 作。然后， 响应于对 RTS 的接收， 在经过预定的帧间隔 SIFS 之后， 接入点 (AP) 分别依照第 一和第二通信方式答复用于反馈已成功接收 RTS 的状态的 CTS。 然后， 当通过顺利接收 CTS 而确认介质畅通时， 在经过 SIFS 之后， 终端台站 (STA) 在第一和第二通信方式中对发送数据分类， 并且与通过第二通信方式的数据帧传送同步 地， 并行地进行通过第一通信方式的数据帧的传送。
在发送 CTS 之后， 接入点 (AP) 等待数据帧。 然后， 当分别依照第一和第二通信方式 顺利地结束对数据帧的接收时， 在经过 SIFS 之后， 分别依照第一和第二通信方式答复 ACK。 通过对 ACK 的接收， 终端台站 (STA1) 认识到顺利地完成了一系列 RTS/CTS 握手过程。
图 21 示出了在第一和第二通信方式中独立进行调度的情况下的接入点 (AP) 与终 端台站 (STA) 之间的信号发送接收序列的示例。在图中所示的示例中， 在第二通信方式中 提供无争用的服务， 而另一方面， 在第一通信方式中提供争用型的服务。
对于每个预定的帧周期， 接入点 (AP) 依照 5GHz 频带的第一通信方式报告信标， 并 且周围的终端台站 (STA) 接收此信标， 从而进入接入点 (AP) 的控制之下， 以在 BSS 中实现 针对第一通信方式的协调， 而且也实现针对 60GHz 频带中的第二通信方式的协调。
在信标中， 作为在依照第二通信方式进行通信时的 BSS 运用信息， 记载了分配给 终端台站 (STA1) 的诸如第二通信方式中的发送定时之类的调度信息 ( 如以上所述并且参 见图 7)。 在图 21 所示的示例中， 依照信标中记载的调度信息， 在帧周期内， 由左斜线表示的 区间被分配给终端台站 (STA) 的依照第二通信方式的发送区间， 并且终端台站 (STA) 可以 无争用地依照第二通信方式执行无线通信。
终端台站 (STA) 在分配给自身的发送区间 ( 左斜线部分 ) 中与接入点 (AP) 执行 RTS/CTS 握手过程。即， 当进入分配给自身的发送区间时， 终端台站 (STA) 依照第二通信方 式向接入点 (AP) 发送 RTS。
另一方面， 当分配给终端台站 (STA) 的发送区间的开始时刻到来时， 作为对与终 端台站 (STA) 的依照第二通信方式的无线通信的准备， 接入点 (AP) 控制第二无线通信单 元 170 的指向性， 以使得发送和接收波束型式变得对于终端台站 (STA) 最优并且开始接收 操作。然后， 响应于依照第二通信方式接收到 RTS， 在经过预定的帧间隔 SIFS 之后， 接入点 (AP) 分别依照第二通信方式答复用于反馈已成功接收 RTS 的状态的 CTS。
然后， 当通过顺利接收 CTS 而确认介质畅通时， 在经过 SIFS 之后， 终端台站 (STA) 依照第二通信方式发送在第二通信方式中分类的发送数据。
在发送 CTS 之后， 接入点 (AP) 等待数据帧。然后， 当依照第二通信方式顺利地结 束对数据帧的接收时， 在经过 SIFS 之后， 分别依照第二通信方式答复 ACK。 通过对 ACK 的接 收， 终端台站 (STA1) 认识到顺利地完成了依照第二通信方式的一系列 RTS/CTS 握手过程。
另外， 根据第一通信方式， 执行与第二通信方式不同的基于接入权规定的通信过 程。 在图中所示的示例中， 在独立于在第二通信方式中设定的发送区间的同时， 针对第一通 信方式提供争用型服务， 并且终端台站 (STA) 可根据信道可用情形执行数据传送。
当进入分配给自身的发送区间时， 首先， 通过 CSMA 过程确认介质仅在一定时间段 中畅通， 然后， 终端台站 (STA) 依照第一通信方式向接入点 (AP) 发送 RTS。
另一方面， 当分配给终端台站 (STA) 的发送区间的开始时刻到来时， 接入点 (AP) 依照第一通信方式开始接收操作。然后， 响应于对 RTS 的接收， 在经过预定的帧间隔 SIFS 之后， 分别依照第一通信方式答复用于反馈已成功接收 RTS 的状态的 CTS。
然后， 当通过顺利接收 CTS 而确认介质畅通时， 在经过 SIFS 之后， 终端台站 (STA) 依照第二通信方式发送分配给第一通信方式的发送数据。
在发送 CTS 之后， 接入点 (AP) 等待数据帧。然后， 当依照第一通信方式顺利地结 束对数据帧的接收时， 在经过 SIFS 之后， 分别依照第二通信方式答复 ACK。 通过对 ACK 的接 收， 终端台站 (STA1) 认识到顺利地完成了依照第一通信方式的一系列 RTS/CTS 握手过程。
应当注意， 充当接入点 (AP) 或终端台站 (STA) 的无线通信装置 100 例如可以是诸 如个人计算机 (PC)、 移动电话设备或 PDA( 个人数字助理 ) 之类的便携式信息终端、 诸如便 携式音乐播放器或游戏机之类的信息设备、 或者搭载在电视接收机或其他信息家电上的无 线通信模块。
图 22 示出了搭载有模块化的无线通信装置 100 的信息设备的配置示例。
CPU( 中央处理单元 )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)11 中的程序。 例如， 下文中将描述的接收帧的同步 处理或者处理的一部分也可在 CPU 1 执行预定程序的模式中实现。
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执行中的程序的操作数据。它们由直接连接到 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 包括 LCD( 液晶显示器 )、 CRT( 阴极射线管 ) 等等并且以文本和图像的方式显示各种信息。HDD 11 是以内置的硬盘作为记录介质的驱动单元并且驱动硬盘。 硬盘用于安装诸 如操作系统或 CPU 1 执行的各种应用之类的程序或者保存数据文件等等。
通信单元 12 是通过使无线通信装置 100 成为模块而构造的无线通信接口， 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 进行的操作与以上所述的相同。
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要旨的范围内实现对有关实施例的修改和替换。
在本说明书中， 主要描述了第一通信方式被设定为在作为无线 LAN 标准普及的 IEEE 802.11a 中使用的 5GHz 频带并且第二通信方式被设定为在 IEEE 802.15.3c 中使用的 60GHz 频带的实施例， 但本发明的要旨并不一定限于特定的频率带。另外， 第二通信方式不 仅可以是毫米波通信， 而且也可以是其他指向性通信。
为了详述， 已经以示例方式公开了本发明， 而不应以限制方式来解释本说明书的 记载内容。为了确定本发明的要旨， 应当参考权利要求的范围。
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 显示器
11HDD
12 通信单元
100 无线通信装置
110 天线 ( 第一通信方式 )
120 第一无线通信单元
122 第一模拟单元
124AD 转换单元
126DA 转换单元
130 第一数字单元
131 同步单元
132 解调解码单元
133 编码调制单元
140 控制单元
150 存储单元160a 至 160n 多个天线 ( 第二通信方式 ) 170 第二无线通信单元 172 第二模拟单元 174AD 转换单元 176DA 转换单元 180 第二数字单元 181 同步单元 182 接收波束处理单元 183 功率计算单元 184 决定单元 185 解调解码单元 186 编码调制单元 187 发送波束处理单元 190 控制单元