(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局と、前記複数の基地局を制御する制御部と、端末局とを有し、前記複数の基地局と前記端末局とがビームフォーミングを用いたミリ波帯通信を行う無線通信システムであって、
前記端末局は、第１の複数のトレーニングフレームを順次、前記複数の基地局に送信し、
前記制御部は、前記複数の基地局のそれぞれが受信した前記第１の複数のトレーニングフレームの受信品質を前記複数の基地局において互いに通信させることによって、前記端末局に応答する基地局を選択し、
前記複数の基地局のそれぞれは、受信した前記第１の複数のトレーニングフレームのうちの１つのトレーニングフレームの受信品質である第１の受信品質が、それまでに、前記互いに通信した受信品質よりも高い場合、他の基地局に前記第１の受信品質を通知し、
前記制御部は、前記複数の基地局のうち、所定期間内の最後に他の基地局に前記第１の受信品質を通知した基地局を選択し、
前記選択された基地局は、前記端末局に第２の複数のトレーニングフレームを順次送信する、
無線通信システム。
【請求項２】
前記複数の基地局は、前記第１の複数のトレーニングフレームを待ち受けるための第１のタイマと、前記第１のタイマが満了した後に他の基地局からのブロードキャストフレームを待ち受けるための第２のタイマと、を設定する、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
第１の複数のトレーニングフレームには、前記端末局から送信される残りのトレーニングフレーム数の情報が含まれ、
前記第１のタイマは、前記残りのトレーニングフレーム数の情報に基づいて設定される、
請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第２のタイマは、１つのブロードキャストフレームを送受信する期間以上であり、２つのブロードキャストフレームを送受信する期間未満である、
請求項２又は請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
複数の基地局と、前記複数の基地局を制御する制御部と、端末局との間のビームフォーミングトレーニングで用いられる無線制御方法であって、
前記端末局が、第１の複数のトレーニングフレームを順次、前記複数の基地局に送信し、
前記制御部は、前記複数の基地局のそれぞれが受信した前記第１の複数のトレーニングフレームの受信品質を前記複数の基地局において互いに通信させることによって、前記端末局に応答する基地局を選択し、
前記複数の基地局のそれぞれは、受信した前記第１の複数のトレーニングフレームのうちの１つのトレーニングフレームの受信品質である第１の受信品質が、それまでに、前記互いに通信した受信品質よりも高い場合、他の基地局に前記第１の受信品質を通知し、
前記制御部が、前記複数の基地局のうち、所定期間内の最後に他の基地局に前記第１の受信品質を通知した基地局を選択し、
前記選択された基地局が、前記端末局に第２の複数のトレーニングフレームを順次送信する、
無線制御方法。
【請求項６】
前記複数の基地局は、前記第１の複数のトレーニングフレームを待ち受けるための第１のタイマと、前記第１のタイマが満了した後に他の基地局からのブロードキャストフレームを待ち受けるための第２のタイマと、を設定する、
請求項５に記載の無線制御方法。
【請求項７】
第１の複数のトレーニングフレームには、前記端末局から送信される残りのトレーニングフレーム数の情報が含まれ、
前記第１のタイマは、前記残りのトレーニングフレーム数の情報に基づいて設定される、
請求項６に記載の無線制御方法。
【請求項８】
前記第２のタイマは、１つのブロードキャストフレームを送受信する期間以上であり、２つのブロードキャストフレームを送受信する期間未満である、
請求項６又は請求項７に記載の無線制御方法。
【請求項９】
制御部により複数の基地局から選択された基地局が端末局とビームフォーミングを用いたミリ波帯通信を行う基地局装置であって、
前記制御部は、前記端末局から前記複数の基地局に、順次、送信される第１の複数のトレーニングフレームを、前記複数の基地局のそれぞれが受信することによって、得られた複数の受信品質を前記複数の基地局において互いに通信させ、
前記複数の基地局は、受信した前記第１の複数のトレーニングフレームのうちの１つのトレーニングフレームの受信品質である第１の受信品質が、それまでに、前記互いに通信した受信品質よりも高い場合、他の基地局に前記第１の受信品質を通知し、
前記制御部は、前記複数の基地局のうち、所定期間内の最後に前記他の基地局に前記第１の受信品質を通知した基地局を選択し、
前記選択された基地局は、前記端末局に第２の複数のトレーニングフレームを順次送信する、
基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ビームフォーミングを用いたミリ波帯通信を行う無線通信システム、無線制御方法及び基地局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トラヒック需要の急増に対して、１ＧＨｚ以上の帯域幅を確保するために、ミリ波帯を用いて通信を行う小型基地局の導入が検討されている。例えば、マイクロ波帯を用いて通信を行う基地局の通信エリア内に複数の小型基地局を設けた通信システム（ヘテロジニアスネットワークと称されることもある）が想定されている。
【０００３】
かかる小型基地局は、ミリ波帯を用いるため、マイクロ波帯に比べて、伝搬損が大きくなり、電波の到達距離を延ばすことが難しい。
【０００４】
このような伝搬損の克服、通信速度の高速化及びセルエリアの拡大の少なくとも１つに寄与する一つの方式として、基地局及び端末（「端末局」又は「ＳＴＡ（Station）」と呼ばれることもある）において、複数のアンテナ素子（アンテナアレー）を用いて指向性制御（ビームフォーミング）を行う方法がある。指向性制御を行う方法では、自局（基地局又は端末）は、送信する電波を、相手局の存在する方向に向けることによって、無指向性による送信よりも遠距離の地点まで電波を到達させることができる。このため、自局は、カバーするセルエリアを拡大することができる。また、自局は、指向性制御によって、SINR（Signal to Interference-plus-Noise power Ratio）を改善することができるため、周波数利用効率の高い変調方式及び符号化率を適用することによって、高い伝送速度で通信を行うことができる（例えば、非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】IEEE 802.11ad-2012 Standard for Information Technology-Telecommunications and Information Exchange between systems-Local and Metropolitan networks-Specific requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 3: Enhancements for Very High Throughput in the 60 GHz Band
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ミリ波帯を用いた無線ネットワークにおいて、基地局は接続する端末毎に指向性を合わせるためビームフォーミングのトレーニングを行う必要がある。カバーするセルエリアを拡大させるために、より広角に指向性を振る（スキャンする）必要があり、トレーニングにかかる時間がオーバヘッドとなって周波数利用効率が低下する。
【０００７】
本開示の非限定的な実施例は、ミリ波ネットワークのカバーするセルエリアを拡大し、ビームフォーミングのトレーニングにかかる時間を短縮することができる無線通信システム、無線制御方法及び基地局装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係る無線通信システムは、
複数の基地局と、前記複数の基地局を制御する制御部と、端末局とを有し、前記複数の基地局と前記端末局とがビームフォーミングを用いたミリ波帯通信を行う無線通信システムであって、
前記端末局は、第１の複数のトレーニングフレームを順次、前記複数の基地局に送信し、
前記制御部は、前記複数の基地局のそれぞれが受信した前記第１の複数のトレーニングフレームの受信品質を前記複数の基地局において互いに通信させることによって、前記端末局に応答する基地局を選択し、
前記複数の基地局のそれぞれは、受信した前記第１の複数のトレーニングフレームのうちの１つのトレーニングフレームの受信品質である第１の受信品質が、それまでに、前記互いに通信した受信品質よりも高い場合、他の基地局に前記第１の受信品質を通知し、
前記制御部は、前記複数の基地局のうち、所定期間内の最後に他の基地局に前記第１の受信品質を通知した基地局を選択し、
前記選択された基地局は、前記端末局に第２の複数のトレーニングフレームを順次送信する。
【０００９】
本開示の一態様に係る無線制御方法は、
複数の基地局と、前記複数の基地局を制御する制御部と、端末局との間のビームフォーミングトレーニングで用いられる無線制御方法であって、
前記端末局が、第１の複数のトレーニングフレームを順次、前記複数の基地局に送信し、
前記制御部は、前記複数の基地局のそれぞれが受信した前記第１の複数のトレーニングフレームの受信品質を前記複数の基地局において互いに通信させることによって、前記端末局に応答する基地局を選択し、
前記複数の基地局のそれぞれは、受信した前記第１の複数のトレーニングフレームのうちの１つのトレーニングフレームの受信品質である第１の受信品質が、それまでに、前記互いに通信した受信品質よりも高い場合、他の基地局に前記第１の受信品質を通知し、
前記制御部が、前記複数の基地局のうち、所定期間内の最後に他の基地局に前記第１の受信品質を通知した基地局を選択し、
前記選択された基地局が、前記端末局に第２の複数のトレーニングフレームを順次送信する。
【００１０】
本開示の一態様に係る基地局装置は、
制御部により複数の基地局から選択された基地局が端末局とビームフォーミングを用いたミリ波帯通信を行う基地局装置であって、
前記制御部は、前記端末局から前記複数の基地局に、順次、送信される第１の複数のトレーニングフレームを、前記複数の基地局のそれぞれが受信することによって、得られた複数の受信品質を前記複数の基地局において互いに通信させ、
前記複数の基地局は、受信した前記第１の複数のトレーニングフレームのうちの１つのトレーニングフレームの受信品質である第１の受信品質が、それまでに、前記互いに通信した受信品質よりも高い場合、他の基地局に前記第１の受信品質を通知し、
前記制御部は、前記複数の基地局のうち、所定期間内の最後に前記他の基地局に前記第１の受信品質を通知した基地局を選択し、
前記選択された基地局は、前記端末局に第２の複数のトレーニングフレームを順次送信する。
【００１１】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の一態様によれば、ミリ波ネットワークにおけるビームフォーミングのトレーニングにかかる時間を短縮することができる。
【００１３】
本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ミリ波通信システムの一例を示す図
【図２】ミリ波通信システムにおけるビームフォーミングトレーニングの一例を示すタイミング図
【図３】端末局がイニシエータとしてビームフォーミングトレーニングを行う一例を示すタイミング図
【図４】実施の形態に係るミリ波通信システムの構成例を示す図
【図５】仮想基地局と端末局との間でのビームフォーミングトレーニングの一例を示すタイミング図
【図６】各基地局のそれぞれで端末局のベストセクタを判定し、応答すべき基地局を判定するフロー図
【図７】最後のトレーニングフレームを１つの基地局で受信でき、かつその受信品質が最も良かった場合のシーケンス図
【図８】端末局からの最後のトレーニングフレームをどの基地局も受信できなかった場合のシーケンス図
【図９】端末局からの最後のトレーニングフレームが２つ以上の基地局で受信され、そのいずれかがベスト基地局だった場合のシーケンス図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜１＞本開示の一態様に至った経緯
先ず、本開示の一態様に至った経緯について説明する。
【００１６】
指向性制御において、初期接続が確立した後、基地局が、端末の存在する方向を判断できる情報を有さない段階では、基地局は、端末の存在する方向に指向性を向けて信号を送信することは困難である。
【００１７】
そこで、一般的なミリ波ネットワークでは、基地局が、セルエリアとする角度範囲を指向性の幅に従って細かく分割し、分割した範囲それぞれに、逐次的に、指向性を切替えた信号を、送信する方法が提案されている。
【００１８】
図１は、ミリ波通信システムの一例を示す図である。図１のミリ波通信システムにおいて、無線局１１（ＡＰ：Access Point）、無線局１２（ＳＴＡ）がミリ波を用いて通信を行う。無線局１１（ＡＰ）のアンテナで形成される電波の指向方向（以下「ビーム」と呼ぶこともある）は、符号１４、１５、１６で示されている。無線局１１（ＡＰ）は、例えばＮ本（Ｎは１以上の整数）のビームを形成し、これを切替えることができる。
【００１９】
図１では、Ｎ本の各ビームそれぞれに番号（以下「ビームＩＤ」と呼ぶこともある）が付されている。図１では、電波の指向方向（ビーム）１４はビームＩＤ＝１、電波の指向方向（ビーム）１５はビームＩＤ＝ｎ、電波の指向方向（ビーム）１６はビームＩＤ＝Ｎのビームとして示されている。同様に無線局１２（ＳＴＡ）もＫ本（Ｋは１以上の整数）のビームを形成し、Ｋ本のビームを切替えることができる。
【００２０】
図１では、電波の指向方向（ビーム）１７はビームＩＤ＝１、電波の指向方向（ビーム）１８はビームＩＤ＝ｋ、電波の指向方向（ビーム）１９はビームＩＤ＝Ｋのビームとして示されている。無線局１１（ＡＰ）と無線局１２（ＳＴＡ）との間で最も伝送品質が良くなるビームの組み合わせが選択された後、データ通信が行われる。
【００２１】
このビームの組み合わせを無線局間で互いに選択し合う処理はビームフォーミングトレーニングと呼ばれ、ビームフォーミングトレーニングを開始する側はイニシエータ(Initiator)と呼ばれ、応答する側はレスポンダ(Responder)と呼ばれる。以下では、例えば図１において無線局１１（ＡＰ）がイニシエータ、無線局１２（ＳＴＡ）がレスポンダの場合について説明する。
【００２２】
図２は、ミリ波通信システムにおけるビームフォーミングトレーニングの一例を示すタイミング図である。図２においては、無線局１１（ＡＰ）が送信するトレーニングフレーム２１、２２、２３と、無線局１２（ＳＴＡ）が送信するトレーニングフレーム２４、２５、２６と、フィードバックフレーム２７と、ＡＣＫ(Acknowledge)フレーム２８とが示されている。
【００２３】
先ず、無線局１１（ＡＰ）はビームを切替え、トレーニングフレーム２１、２２、２３を送信する。例えば、無線局１１（ＡＰ）は、トレーニングフレーム２１をビームＩＤ＝１（ビーム１４）で送信、トレーニングフレーム２２をビームＩＤ＝ｎ（ビーム１５）で送信、トレーニングフレーム２３をビームＩＤ＝Ｎ（ビーム１６）で送信する。ここで各トレーニングフレームは、送信に使用したビームＩＤの情報、及び、自トレーニングフレームの後に、いくつのフレームを送信するかを示す残りフレーム数の情報を含む。
【００２４】
無線局１２（ＳＴＡ）は、これらのトレーニングフレーム２１、２２、２３を正常に受信できた（エラー無く受信した）場合、受信したトレーニングフレームの受信品質（例えば受信レベルや信号対雑音比ＳＮＲ(Signal-to-Noise Ratio)や信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference-Noise Ratio）など）、トレーニングフレームが含むビームＩＤ及び残りフレーム数の情報、を記憶する。無線局１１（ＡＰ）のビーム方向や無線局１２（ＳＴＡ）の向きによっては正常な受信が困難なトレーニングフレームも存在するが、無線局１２（ＳＴＡ）は正常に受信できたトレーニングフレームから得られた残りフレーム数の情報により、無線局１１（ＡＰ）からのトレーニングフレーム送信期間を知ることができる。
【００２５】
無線局１２（ＳＴＡ）はトレーニングフレーム送信期間の終了を検出した後、次に無線局１２（ＳＴＡ）の送信ビームのトレーニングを同様にして行う。
【００２６】
無線局１２（ＳＴＡ）はビームを切替え、トレーニングフレーム２４、２５、２６を送信する。例えば、無線局１２（ＳＴＡ）は、トレーニングフレーム２４をビームＩＤ＝１（ビーム１７）で送信、トレーニングフレーム２５をビームＩＤ＝ｋ（ビーム１８）で送信、トレーニングフレーム２６をビームＩＤ＝Ｋ（ビーム１９）で送信する。
【００２７】
ここで各トレーニングフレームは、送信に使用したビームＩＤの情報、及び、自トレーニングフレームの後に、いくつのフレームを送信するかを示す残りフレーム数の情報を含む。それに加えて、トレーニングフレーム２４、２５、２６には、無線局１１（ＡＰ）からのトレーニングフレーム２１、２２、２３の送信期間中に無線局１２（ＳＴＡ）が受信したトレーニングフレームの中で最も受信品質が良いと判断したトレーニングフレームが含むビームＩＤ（以下「無線局１１（ＡＰ）のベストセクタ」と呼ぶこともある）を無線局１１（ＡＰ）に通知する情報も含まれている。
【００２８】
無線局１１（ＡＰ）は、無線局１２（ＳＴＡ）からのトレーニングフレームを正常に受信できた（エラー無く受信した）場合、受信したトレーニングフレームの受信品質（例えば受信レベルや信号対雑音比ＳＮＲや信号対干渉雑音比ＳＩＮＲなど）、トレーニングフレームが含むビームＩＤ及び残りフレーム数の情報、を記憶する。さらに、無線局１１（ＡＰ）は、無線局１２（ＳＴＡ）から通知された無線局１１（ＡＰ）のベストセクタを示すビームＩＤを用いて、無線局１１（ＡＰ）から無線局１２（ＳＴＡ）への送信を行う場合に最も受信品質が良くなるビームＩＤを判定により選択し、以降の無線局１２（ＳＴＡ）との通信にはこの選択したビームを用いる。
【００２９】
無線局１１（ＡＰ）は正常に受信できたトレーニングフレームから得られた残りフレーム数の情報により、無線局１２（ＳＴＡ）からのトレーニングフレーム送信期間を知ることができる。
【００３０】
無線局１１（ＡＰ）は、トレーニングフレーム送信期間の終了を検出した後、無線局１２（ＳＴＡ）からのトレーニングフレーム２４、２５、２６の送信期間中に無線局１１（ＡＰ）が受信したトレーニングフレームの中で最も受信品質が良いと判断したトレーニングフレームが含むビームＩＤ（以下「無線局１２（ＳＴＡ）のベストセクタ」と呼ぶこともある）をフィードバックフレーム２７で無線局１２（ＳＴＡ）に通知する。
【００３１】
無線局１２（ＳＴＡ）は、フィードバックフレーム２７を受信し、通知された無線局１２（ＳＴＡ）のベストセクタを示すビームＩＤを用いて、無線局１２（ＳＴＡ）から無線局１１（ＡＰ）に送信を行う場合に最も受信品質が良くなるビームＩＤを判定により選択し、以降の無線局１１（ＡＰ）との通信には選択されたビームを用いる。
【００３２】
無線局１２（ＳＴＡ）はフィードバックフレーム２７の受信応答をＡＣＫフレーム２８で無線局１１（ＡＰ）に通知する。これによりビームフォーミングトレーニングが終了する。なお、どちらの無線局がイニシエータになるかは任意である。
【００３３】
このような無線局１１（ＡＰ）、１２で無線ＬＡＮ(Local Area Network)のような無線ネットワークを構成する場合、例えば無線局１１（ＡＰ）が基地局（以下「ＡＰ(Access Point)」と呼ぶこともある）、無線局１２（ＳＴＡ）が端末（以下「ＳＴＡ(Station)」と呼ぶこともある）として動作する。一般的にＡＰは固定された場所に設置され、ＳＴＡはモバイル端末など移動を伴うものである。
【００３４】
ところで、基地局（無線局１１（ＡＰ））と端末（無線局１２（ＳＴＡ））のどちらもが広い角度範囲（例えば１８０〜３６０°）に指向性を向けることができれば、端末の姿勢あるいは方向の変化にも対応することができる。
【００３５】
このように広い角度範囲に指向性を向ける（広い角度範囲にビームを振る）ためには、多素子（例えば１６〜６４素子）のアンテナアレイが必要となる。しかし、多素子アンテナアレイを用いる場合、無線部の回路規模が大きくなるため、小型低消費電力が求められる端末に搭載するのは困難である。
【００３６】
よって、端末は、電波の放射角度範囲が狭くなり、姿勢及び方向の少なくとも１つが変わることによって、通信可能な範囲も大きく変わるため、１つの基地局で対応するのが難しい。そこで、複数の基地局を分散させて配置することで、基地局の通信可能範囲を広げ、広い角度範囲の通信をカバーできる技術が提案されている。
【００３７】
このように複数の基地局を分散させて配置し、端末がイニシエータとなってビームフォーミングトレーニングを開始した場合、複数の基地局は、どの基地局が応答を返すかを短時間で決定することが求められる。
【００３８】
図３は、ＳＴＡがイニシエータとして、つまりＳＴＡがＡＰよりも先にトレーニングフレームを送信して、ビームフォーミングトレーニングを行う一例を示すタイミング図であり、２台のＡＰ（１ＳＴ−ＡＰ、２ＮＤ−ＡＰ）がＳＴＡとの通信範囲にいる場合を想定している。例えば、１ＳＴ−ＡＰはＮ本のビーム、２ＮＤ−ＡＰはＭ本のビームを用いる。
【００３９】
図３において、ＳＴＡ（イニシエータ）はトレーニングフレーム３１、３２、３３を送信し、１ＳＴ−ＡＰはレスポンダとしてトレーニングフレーム３４、３５、３６を送信し、２ＮＤ−ＡＰはレスポンダとしてトレーニングフレーム３７、３８、３９を送信する。
【００４０】
ＳＴＡはビームを切替えて、トレーニングフレーム３１から３３を送信する。ここで１ＳＴ−ＡＰ及び２ＮＤ−ＡＰはＳＴＡとの通信範囲にいるため、トレーニングフレーム３１から３３のいずれかを受信できる。１ＳＴ−ＡＰ及び２ＮＤ−ＡＰはそれぞれでＳＴＡのベストセクタを判定する。
【００４１】
１ＳＴ−ＡＰ及び２ＮＤ−ＡＰは、それぞれ、ＳＴＡからのトレーニングフレーム送信期間の終了を検出した後、１ＳＴ−ＡＰ及び２ＮＤ−ＡＰのそれぞれは、送信ビームのトレーニングを上述した方法と同様に行う。ここで、１ＳＴ−ＡＰはＮ本のビームを切替えてトレーニングフレーム３４から３６を送信し、２ＮＤ−ＡＰはＭ本のビームを切替えてトレーニングフレーム３７から３９を送信する。
【００４２】
１ＳＴ−ＡＰ及び２ＮＤ−ＡＰがトレーニングフレームを同時に送信する場合、１ＳＴ−ＡＰと２ＮＤ−ＡＰからのトレーニングフレームが干渉し合うことにより、ＳＴＡはトレーニングフレームを正常に受信することが困難になる。
【００４３】
なお、たとえＳＴＡが正常にトレーニングフレームを受信できたとしても、複数のトレーニングフレームに含まれるビームＩＤやＳＴＡのベストセクタについては、１ＳＴ−ＡＰのものと２ＮＤ−ＡＰのものとが混在し、正しい情報が伝達されないため、ビームフォーミングトレーニングを正常に終了することが困難になる。
【００４４】
このように、本開示の開示者らは、ミリ波ネットワークにおいては、基地局を増やすことによって通信可能エリアを広げることができるが、複数の基地局間で排他的な制御が施されていない場合、それぞれの基地局が同時に応答を返答することによって干渉を起こし、端末は応答を受信することが困難である、あるいは、複数の基地局は、端末のベストセクタを正しく通知することが困難であるという検討事項が生じることに着目した。また、複数の基地局から順番に応答を返すような単純な排他制御を行う場合、ビームフォーミングトレーニングに要する時間が長時間となることに着目した。
【００４５】
そこで、開示者らは、ミリ波ネットワークの通信範囲を広げるために、複数の基地局からなる仮想基地局が形成する通信エリア内において、複数の基地局間で短時間に排他制御を行い、端末に応答すべき基地局を自律的に選択すべく、ビームフォーミングトレーニングの方法を見直して、本開示に至った。
【００４６】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４７】
＜２＞実施の形態
＜２−１＞通信システムの構成
図４は、本実施の形態に係るミリ波通信システムの構成例を示す。本実施の形態のミリ波通信システム１００においては、複数のＡＰが連携することで１つの仮想ＡＰが構成されている。具体的には、基地局１０１（１ＳＴ−ＡＰ）と基地局１０２（２ＮＤ−ＡＰ）と基地局１０３（３ＲＤ−ＡＰ）とが専用線を介して互いに接続され、これにより１つの仮想基地局１０４（仮想ＡＰ）が構成されている。１ＳＴ−ＡＰはビーム１０９〜１１１を用いて主に通信エリア１０６をカバーし、２ＮＤ−ＡＰはビーム１１２〜１１４を用いて主に通信エリア１０７をカバーし、３ＲＤ−ＡＰはビーム１１５〜１１７を用いて主に通信エリア１０８をカバーする。仮想ＡＰ１０４は、これら３つの通信エリアを合わせた広範囲な通信エリア１２１をカバーすることができる。端末（ＳＴＡ）１０５は、ビーム１１８〜１２０を用いて仮想ＡＰ１０４と接続する。
【００４８】
＜２−２＞ビームフォーミングトレーニング
図５は、仮想ＡＰ１０４とＳＴＡ１０５との間でのビームフォーミングトレーニングの一例を示すタイミング図である。図５では、図が煩雑になるのを防ぐために、仮想ＡＰ１０４の３ＲＤ−ＡＰは省略して示す。図５においては、ＳＴＡ１０５が送信するトレーニングフレーム２０１、２０２、２０３、専用線２０８で１ＳＴ−ＡＰと２ＮＤ−ＡＰ（及び図示していない３ＲＤ−ＡＰ）との間で通知されるブロードキャストフレーム２０４、２０５、２０６、２０７、仮想ＡＰ１０４が送信するトレーニングフレーム２０９、２１０、２１１、フィードバックフレーム２１２、ＡＣＫフレーム２１３が示されている。
【００４９】
ＳＴＡ１０５は、トレーニングフレーム２０１〜２０３を、ビームを切り替えて送信する。
【００５０】
仮想ＡＰ１０４は、ＳＴＡ１０５からのトレーニングフレームを１ＳＴ−ＡＰ及び２ＮＤ−ＡＰのそれぞれで受信する。１ＳＴ−ＡＰ及び２ＮＤ−ＡＰはそれぞれ、ＳＴＡ１０５からのトレーニングフレームを正常に受信できた場合、受信したトレーニングフレームの受信品質、トレーニングフレームに含まれるビームＩＤ及び残りフレーム数の情報、を記憶する。加えて、仮想ＡＰ１０４は、記憶した情報をブロードキャストフレーム２０４から２０７を用いてＡＰ間で通知する。
【００５１】
仮想ＡＰ１０４は、ＳＴＡ１０５からのトレーニングフレーム送信期間の終了を検出すると、１ＳＴ−ＡＰと２ＮＤ−ＡＰとの間でＳＴＡのベストセクタを判定する。このとき１ＳＴ−ＡＰと２ＮＤ−ＡＰのどちらの受信状態が良かったかも判定し、ＳＴＡ１０５に応答すべきＡＰを選択する。図５の例では、ＳＴＡ１０５に応答すべきＡＰとして２ＮＤ−ＡＰが選択されている。
【００５２】
仮想ＡＰ１０４は、トレーニングフレーム２０９〜２１１を２ＮＤ−ＡＰから送信し、ＳＴＡ１０５のベストセクタを通知する。
【００５３】
ＳＴＡ１０５は、仮想ＡＰ１０４からのトレーニングフレームを受信し、受信したトレーニングフレームに基づいて仮想ＡＰのベストセクタを判定する。ＳＴＡ１０５は、トレーニングフレーム送信期間の終了を検出した場合、仮想ＡＰ（２ＮＤ−ＡＰ）のベストセクタの情報を含むフィードバックフレーム２１２を送信する。
【００５４】
仮想ＡＰ１０４は、フィードバックフレーム２１２を受信し、通知された仮想ＡＰ（２ＮＤ−ＡＰ）のベストセクタを示すビームＩＤから仮想ＡＰ１０４（２ＮＤ−ＡＰ）がＳＴＡ１０５に送信する際に最も受信品質が良くなるビームＩＤを認識し、以降のＳＴＡ１０５との通信には、認識したビームを用いる。
【００５５】
仮想ＡＰ１０４はフィードバックフレーム２１２の受信応答をＡＣＫフレーム２１３でＳＴＡ１０５に通知する。これによりビームフォーミングトレーニングが終了する。
【００５６】
以降仮想ＡＰ１０４及びＳＴＡ１０５は決定されたビームを用いてデータ通信を行う。
【００５７】
図６は、１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれが、ＳＴＡ１０５のベストセクタを判定し、応答すべきＡＰを判定するフロー図である。図６においてＳはステップを表す。
【００５８】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、ＳＴＡ１０５とのビームフォーミングトレーニングが開始された場合、ＳＴＡ１０５からのトレーニングフレームの受信を待ち受ける（Ｓ３０１）。このとき、１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、他のＡＰからのブロードキャストフレームも同時に待ち受けている。１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、フレームを受信するか又は所定時間経過後にＳ３０２に移る。
【００５９】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、受信したフレームがトレーニングフレームかを判定し（Ｓ３０２）、トレーニングフレームの場合（Ｓ３０２；ＹＥＳ）にはＳ３０３に移り、そうでなければＳ３０８に移る。
【００６０】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３０３において、受信したトレーニングフレームの受信レベルを測定し、以前に保存した受信レベルＡよりも受信品質がよければ受信レベルＡを測定した受信レベルに更新して保存する。受信レベルは例えばトレーニングフレーム前半のプリアンブル部で測定するようにしてもよい。
【００６１】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３０４において、受信したトレーニングフレームを復調し、データ部に含まれるＳＴＡ１０５のビームＩＤをＳ３０３で保存した受信レベルＡと関連づけて保存する。また、１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、データ部に含まれる残りの送信トレーニングフレーム数に基づいてトレーニングフレーム送信期間を検出するタイマ１を設定した後、Ｓ３０５に移る。
【００６２】
一方、１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、受信したフレームがトレーニングフレームでないと判定した場合には（Ｓ３０２；ＮＯ）、受信したフレームがＡＰ間専用線で通知されるブロードキャストフレームかを判定し（Ｓ３０８）、ブロードキャストフレームと判定した場合にはＳ３０９に移り、そうでなければＳ３１１に移る。
【００６３】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３０９において、ブロードキャストフレームを復調し、データ部に含まれる、復調したフレームを送信したＡＰの名前（ＡＰ名Ｃ）とそのＡＰが受信したトレーニングフレームの受信レベルＢを保存した後、Ｓ３０５に移る。
【００６４】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３０５において、保存した受信レベルＡと受信レベルＢのどちらが大きいか（どちらの受信品質が良いか）を判定する。ここで受信レベルＡの方が大きい場合、１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、受信したトレーニングフレームが他のＡＰが受信した受信レベルよりも良いと判定し、Ｓ３０６に移る。これに対して、受信レベルＢの方が大きい場合には、他のＡＰが受信したトレーニングフレームの受信レベルの方が良いと判定し、Ｓ３１０に移る。
【００６５】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３０６において、ＳＴＡ１０５に応答すべきＡＰ（以下「ベストＡＰ」と呼ぶこともある）を自ＡＰに設定した後、Ｓ３０７に移る。
【００６６】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３０７において、自ＡＰの名と受信レベルＡの情報を含むデータ部をもつブロードキャストフレームを送信することで、他のＡＰに自ＡＰがベストＡＰであることを通知した後、Ｓ３１１に移る。
【００６７】
一方、１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３１０において、ＳＴＡ１０５に応答すべきＡＰは自ＡＰではなく他のＡＰに設定し（つまりベストＡＰにＡＰ名Ｃを設定し）た後、Ｓ３１１に移る。
【００６８】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３１１において、タイマ１が満了しているか否かを判定することにより、ＳＴＡ１０５からのトレーニングフレーム送信期間が満了しているかを判定する。１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、タイマ１が満了していない場合にはＳ３０１に戻り、上記判定を繰り返す。これに対して、１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、タイマ１が満了している場合にはＳ３１２に移る。
【００６９】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３１２において、ＳＴＡ１０５からのトレーニングフレーム送信期間が満了しているので、他のＡＰからブロードキャストフレームが送信されるかを所定期間待機するタイマ２を設定し、タイマ２の満了を待つ。
【００７０】
タイマ２の設定期間はブロードキャストフレーム１つ分を送受信できる程度に短い期間とするとよい。具体的には、タイマ２は、１つのブロードキャストフレームを送受信する期間以上であり、２つのブロードキャストフレームを送受信する期間未満に設定すると、タイマ２の満了を必要以上に待たなくて済むので好ましい。１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、タイマ２が満了した場合に、Ｓ３１３に移る。
【００７１】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３１３において、タイマ２の期間中にブロードキャストフレームを受信したか否かを判定する。１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、ブロードキャストフレームを受信した場合、他のＡＰがベストＡＰであるため、自ＡＰはＳＴＡに応答する必要がないと判断し、ビームフォーミングトレーニングを終了する。これに対して、１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、ブロードキャストフレームを受信しなかった場合、Ｓ３１４に移る。
【００７２】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３１４において、保存していたベストＡＰが自ＡＰであるかを判定する。１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、ベストＡＰが自ＡＰでなければＳＴＡ１０５に応答する必要がないと判断し、ビームフォーミングトレーニングを終了する。ベストＡＰが自ＡＰである場合は、Ｓ３１５に移る。
【００７３】
１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、Ｓ３１５において、ＳＴＡ１０５にＳＴＡ１０５のベストセクタを応答するトレーニングフレームを送信し、ビームフォーミングトレーニングの残りの処理を行う。ここでＳＴＡ１０５のベストセクタはＳ３０４で受信レベルＡと関連づけられて保存されたビームＩＤである。
【００７４】
次に、図７、図８及び図９を用いて、本実施の形態のミリ波通信システム１００のビームフォーミングトレーニングの動作例について説明する。
【００７５】
図７は、最後のトレーニングフレームを１つのＡＰで受信でき、かつその受信品質が最も良かった場合のシーケンス図である。
【００７６】
図７は、仮想ＡＰ１０４で応答すべきＡＰを判定する一例を示すシーケンス図である。図７においてＳはステップを表す。
【００７７】
ＳＴＡ１０５がビームフォーミングトレーニングを開始する（Ｓ４０１）。ＳＴＡ１０５が、複数のトレーニングフレームを、ビームを切替えて送信する（Ｓ４０２〜Ｓ４０６）。
【００７８】
図７では、Ｓ４０２において最初に送信されたトレーニングフレームが１ＳＴ−ＡＰと３ＲＤ−ＡＰとで受信される。図７において黒丸はトレーニングフレームを受信できたことを示す。１ＳＴ−ＡＰでの受信品質をｒｘ１＿１、３ＲＤ−ＡＰでの受信品質をｒｘ３＿１で示す。また１ＳＴ−ＡＰ、３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、残り送信フレーム数の情報に基づいて、自ＡＰのタイマ１を設定する。
【００７９】
１ＳＴ−ＡＰと３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、初めてトレーニングフレームを受信したので、自ＡＰがベストＡＰであると判定し（図６のＳ３０６）、ブロードキャストフレームを送信する。図７において点線矢印はＡＰ間の専用線によるブロードキャストを表し、白丸は送信したことを表す。１ＳＴ−ＡＰはＳ４０２の受信品質ｒｘ１＿１をブロードキャストフレームＳ４０２１で他のＡＰ宛に送信する。
【００８０】
２ＮＤ−ＡＰはブロードキャストフレームＳ４０２１に含まれる受信品質ｒｘ１＿１よりも良い受信品質ではない（トレーニングフレームを受信できていない）ため、自ＡＰはブロードキャストを行わない。
【００８１】
３ＲＤ−ＡＰはブロードキャストフレームＳ４０２１に含まれる受信品質ｒｘ１＿１と自ＡＰが受信した受信品質ｒｘ３＿１とを比較し、ｒｘ３＿１の方がｒｘ１＿１よりも受信品質が良い場合、３ＲＤ−ＡＰは受信品質ｒｘ３＿１をブロードキャストフレームＳ４０２２で他のＡＰ宛に送信する。この時点で３ＲＤ−ＡＰがベストＡＰであることが他のＡＰにも認識される。
【００８２】
Ｓ４０３で送信されたトレーニングフレームは、１ＳＴ−ＡＰと２ＮＤ−ＡＰで受信される。１ＳＴ−ＡＰでの受信品質ｒｘ１＿２がベストＡＰの受信品質ｒｘ３＿１よりも良くないため、１ＳＴ−ＡＰはブロードキャストを行わない。２ＮＤ−ＡＰは、初めてトレーニングフレームを受信できたので、自ＡＰのタイマ１を設定する。２ＮＤ−ＡＰでの受信品質ｒｘ２＿２がベストＡＰの受信品質ｒｘ３＿１よりも良くないため、２ＮＤ−ＡＰはブロードキャストを行わない。３ＲＤ−ＡＰはＳ４０３で送信されたトレーニングフレームを受信できなかったが、タイマ１が満了していないので受信待ち受けを継続する。
【００８３】
同様にして、Ｓ４０４で送信されたトレーニングフレームは２ＮＤ−ＡＰで受信され、受信品質ｒｘ２＿３がｒｘ３＿１よりも良いのでブロードキャストＳ４０４１が行われ、ベストＡＰは２ＮＤ−ＡＰに変更され、ベストの受信品質はｒｘ２＿３であることが通知される。１ＳＴ−ＡＰと３ＲＤ−ＡＰとはＳ４０４で送信されたトレーニングフレームを受信できなかったが、タイマ１が満了していないので受信待ち受けを継続する。
【００８４】
Ｓ４０５で送信されたトレーニングフレームも２ＮＤ−ＡＰで受信され、受信品質ｒｘ２＿４がｒｘ２＿３よりも良いのでブロードキャストＳ４０５１が行われ、これにより、ベストＡＰは２ＮＤ−ＡＰであり、ベストの受信品質はｒｘ２＿４であることが通知される。１ＳＴ−ＡＰと３ＲＤ−ＡＰとはＳ４０５で送信されたトレーニングフレームを受信できなかったが、タイマ１が満了していないので受信待ち受けを継続する。
【００８５】
Ｓ４０６で送信されたトレーニングフレームは３ＲＤ−ＡＰで受信され、受信品質ｒｘ３＿５がｒｘ２＿４よりも良いのでブロードキャストＳ４０６１が行われ、これにより、ベストＡＰは３ＲＤ−ＡＰであり、ベストの受信品質はｒｘ３＿５であることが通知される。
【００８６】
ここで、１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれは、タイマ１が満了するので、タイマ２を設定して他のＡＰからのブロードキャストがないか、所定時間待機する。１ＳＴ−ＡＰと２ＮＤ−ＡＰとはＳ４０６で送信されたトレーニングフレームを受信できずタイマ１が満了すると、タイマ２を設定して他のＡＰからのブロードキャストがないか、所定時間待機する。このとき、１ＳＴ−ＡＰ、２ＮＤ−ＡＰは、３ＲＤ−ＡＰからのブロードキャストＳ４０６１を受信するので、ベストＡＰは３ＲＤ−ＡＰであり、ベストの受信品質はｒｘ３＿５であることを認識する。
【００８７】
タイマ２が満了すると、ベストＡＰである３ＲＤ−ＡＰが、仮想ＡＰとして、ＳＴＡ１０５に対してＳＴＡ１０５のベストセクタの含むトレーニングフレームを送信して応答する（Ｓ４０７）。
【００８８】
ＳＴＡ１０５は、Ｓ４０７で送信されたトレーニングフレームを受信して仮想ＡＰ（３ＲＤ−ＡＰ）のベストセクタを判定し、ベストセクタをＳ４０８で送信するフィードバックフレームで通知する。
【００８９】
仮想ＡＰ（３ＲＤ−ＡＰ）は、フィードバックフレームを受信して自ＡＰのベストセクタを認識し、Ｓ４０９でＡＣＫフレームを送信する。これによりビームトレーニングが終了する（Ｓ４１０）。
【００９０】
以降は判定したベストＡＰ及びベストセクタを用いて、ＳＴＡ１０５と仮想ＡＰである３ＲＤ−ＡＰの間でデータ通信が行われる（Ｓ４１１）。
【００９１】
図８は、ＳＴＡ１０５からの最後のトレーニングフレームをどのＡＰも受信できなかった場合の一例を示すシーケンス図である。図８においてＳはステップを表し、図７と同一の符号を付して示すＳ４０１〜Ｓ４０５１までは、図７と同様の処理が行われる。
【００９２】
図８の例では、タイマ２を待つ間どのＡＰからもブロードキャストされないため、最後にブロードキャスト（Ｓ４０５１）した２ＮＤ−ＡＰがベストＡＰとなっている。
【００９３】
Ｓ４０６で送信されたトレーニングフレームをどのＡＰでも受信できなかった場合、各１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれでは、タイマ１が満了し、１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰのそれぞれはタイマ２を設定して、他のＡＰからのブロードキャストの受信を所定時間待機する。図８では、どのＡＰもベストＡＰの受信品質を更新しないので、ブロードキャストが行われることなくタイマ２が満了する。タイマ２が満了した時点でベストＡＰはＳ４０５１でブロードキャストフレームを送信した２ＮＤ−ＡＰとなる。
【００９４】
ベストＡＰである２ＮＤ−ＡＰが仮想ＡＰとして、ＳＴＡ１０５に対しＳＴＡ１０５のベストセクタの情報を含むトレーニングフレームを送信して応答する（Ｓ５０１）。
【００９５】
ＳＴＡ１０５は、Ｓ５０１で送信されたトレーニングフレームを受信して仮想ＡＰ（２ＮＤ−ＡＰ）のベストセクタを判定し、ベストセクタをＳ５０２で送信するフィードバックフレームで通知する。
【００９６】
仮想ＡＰ（２ＮＤ−ＡＰ）は、フィードバックフレームを受信して自ＡＰのベストセクタを認識し、Ｓ５０３でＡＣＫフレームを送信する。これによりビームトレーニングが終了する（Ｓ５０４）。
【００９７】
以降は判定したベストＡＰ及びベストセクタを用いて、ＳＴＡ１０５と仮想ＡＰ（２ＮＤ−ＡＰ）の間でデータ通信が行われる（Ｓ５０５）。
【００９８】
図９は、ＳＴＡ１０５からの最後のトレーニングフレームが２つ以上のＡＰで受信され、そのいずれかがベストＡＰである場合の一例を示すシーケンス図である。図９においてＳはステップを表し、図７と同一の符号を付して示すＳ４０１〜Ｓ４０５１までは、図７と同様の処理が行われる。
【００９９】
図９では、最後のトレーニングフレームの受信品質が最も良かった複数のＡＰがタイマ２の期間でブロードキャストを試み、最初にブロードキャストできた１ＳＴ−ＡＰがベストＡＰになる場合が示されている。
【０１００】
Ｓ４０６で送信されたトレーニングフレームを複数のＡＰで受信でき、どの受信品質もそれまでのべストＡＰの受信品質（図９ではｒｘ２＿４）よりも良い場合は、タイマ２の満了までにブロードキャストができたＡＰをベストＡＰと判定する。
【０１０１】
図９では、受信品質ｒｘ１＿５、ｒｘ２＿５、ｒｘ３＿５の全てが、それまでのベストＡＰの受信品質ｒｘ２＿４より良いので、全ての１ＳＴ−ＡＰ〜３ＲＤ−ＡＰがブロードキャストを行う準備をする。しかしＡＰ間の専用線でのアクセス制御（例えば専用線にイーサネット（登録商標）を用いた場合はＣＳＭＡ／ＣＤ(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)など）により送信権を早く取れたＡＰから送信が行われる。図９では、Ｓ４０６２において、１ＳＴ−ＡＰがブロードキャストフレームを送信できた場合が示されている。タイマ２の満了前にブロードキャストが行えたので、この時点で１ＳＴ−ＡＰがベストＡＰであると判定される。
【０１０２】
なお、ｒｘ１＿５、ｒｘ２＿５、ｒｘ３＿５の間での受信品質の比較が行えないことになるが、それまでのベストＡＰの受信品質ｒｘ２＿４よりも良いということが保証されるので、最終のベストＡＰの判定をより短時間に完了させることを優先させている。好ましくはベストＡＰの受信品質と自ＡＰの受信品質の差が所定閾値以上良い場合にブロードキャストを行うようにするとよい。
【０１０３】
タイマ２が満了した後、ベストＡＰである１ＳＴ−ＡＰがＳＴＡ１０５に対しＳＴＡ１０５のベストセクタの情報を含むトレーニングフレームを送信して応答する（Ｓ６０１）。
【０１０４】
ＳＴＡ１０５は、Ｓ６０１で送信されたトレーニングフレームを受信して仮想ＡＰ（１ＳＴ−ＡＰ）のベストセクタを判定し、ベストセクタをＳ６０２で送信するフィードバックフレームで通知する。
【０１０５】
仮想ＡＰ（１ＳＴ−ＡＰ）は、フィードバックフレームを受信して自身のベストセクタを認識し、Ｓ６０３でＡＣＫフレームを送信する。これによりビームトレーニングが終了する（Ｓ６０４）。
【０１０６】
以降は判定したベストＡＰ及びベストセクタを用いて、ＳＴＡ１０５と仮想ＡＰ（１ＳＴ−ＡＰ）の間でデータ通信が行われる（Ｓ６０５）。
【０１０７】
このように、本実施の形態によれば、端末局からのトレーニングフレームを新たに受信できた基地局が、新しい受信品質がそれまでの受信品質よりも良い場合は、他の基地局に受信品質を通知し、端末局からのトレーニングフレーム送信期間（タイマ１）が終了し、かつ、所定時間（タイマ２）経過した後に、最後に受信品質を通知した基地局をベスト基地局として選択し、選択されたベスト基地局が端末局にトレーニングフレームを送信するようにした。これにより、基地局の通信可能な範囲を広げるために、複数の基地局を分散させて様々な角度からエリアをカバーするように動作させても、ビームフォーミングトレーニングの際に基地局間の排他制御にかかる時間を短縮することができる。これにより、カバレッジが小さく、指向性が高いミリ波ネットワークの利用効率を向上することができ、システム容量を増大させることも可能となる。
【０１０８】
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０１０９】
上述の実施の形態では、専用線を介して複数の基地局を互いに接続することで、複数の基地局を連携させて仮想基地局を構成する場合について述べたが、複数の基地局を統括して制御する制御装置を設けることで、複数の基地局を連携させて仮想基地局を構成してもよく、要は、仮想基地局は複数の基地局の間で情報を通知し合うことができればよい。
【０１１０】
また、上述の実施の形態では、仮想ＡＰを構成するＡＰが３つの場合について述べたが、勿論、ＡＰの数は４以上であってもよい。
【０１１１】
上記各実施形態では、本開示はハードウェアを用いて構成する例にとって説明したが、本開示はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。
【０１１２】
また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には、入力端子および出力端子を有する集積回路であるＬＳＩとして実現される。集積回路は、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックを制御し、入力と出力を備えてもよい。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０１１３】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブル  プロセッサ（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。
【０１１４】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【０１１５】
本開示の無線通信システムは、複数の基地局と、前記複数の基地局を制御する制御部と、端末局とを有し、前記複数の基地局と前記端末局とがビームフォーミングを用いたミリ波帯通信を行う無線通信システムであって、前記端末局は、第１の複数のトレーニングフレームを順次、前記複数の基地局に送信し、前記制御部は、前記複数の基地局のそれぞれが受信した前記第１の複数のトレーニングフレームの受信品質を前記複数の基地局において互いに通信させることによって、前記端末局に応答する基地局を選択し、前記複数の基地局のそれぞれは、受信した前記第１の複数のトレーニングフレームのうちの１つのトレーニングフレームの受信品質である第１の受信品質が、それまでに、前記互いに通信した受信品質よりも高い場合、他の基地局に前記第１の受信品質を通知し、前記制御部は、前記複数の基地局のうち、所定期間内の最後に他の基地局に前記第１の受信品質を通知した基地局を選択し、前記選択された基地局は、前記端末局に第２の複数のトレーニングフレームを順次送信する。
【０１１６】
また、本開示の無線通信システムにおいて、前記複数の基地局は、前記第１の複数のトレーニングフレームを待ち受けるための第１のタイマと、前記第１のタイマが満了した後に他の基地局からのブロードキャストフレームを待ち受けるための第２のタイマと、を設定する。
【０１１７】
また、本開示の無線通信システムにおいて、第１の複数のトレーニングフレームには、前記端末局から送信される残りのトレーニングフレーム数の情報が含まれ、前記第１のタイマは、前記残りのトレーニングフレーム数の情報に基づいて設定される。
【０１１８】
また、本開示の無線通信システムにおいて、前記第２のタイマは、１つのブロードキャストフレームを送受信する期間以上であり、２つのブロードキャストフレームを送受信する期間未満である。
【０１１９】
本開示の無線制御方法は、複数の基地局と、前記複数の基地局を制御する制御部と、端末局との間のビームフォーミングトレーニングで用いられる無線制御方法であって、前記端末局が、第１の複数のトレーニングフレームを順次、前記複数の基地局に送信し、前記制御部は、前記複数の基地局のそれぞれが受信した前記第１の複数のトレーニングフレームの受信品質を前記複数の基地局において互いに通信させることによって、前記端末局に応答する基地局を選択し、前記複数の基地局のそれぞれは、受信した前記第１の複数のトレーニングフレームのうちの１つのトレーニングフレームの受信品質である第１の受信品質が、それまでに、前記互いに通信した受信品質よりも高い場合、他の基地局に前記第１の受信品質を通知し、前記制御部が、前記複数の基地局のうち、所定期間内の最後に他の基地局に前記第１の受信品質を通知した基地局を選択し、前記選択された基地局が、前記端末局に第２の複数のトレーニングフレームを順次送信する。
【０１２０】
また、本開示の無線制御方法において、前記複数の基地局は、前記第１の複数のトレーニングフレームを待ち受けるための第１のタイマと、前記第１のタイマが満了した後に他の基地局からのブロードキャストフレームを待ち受けるための第２のタイマと、を設定する。
【０１２１】
また、本開示の無線制御方法において、第１の複数のトレーニングフレームには、前記端末局から送信される残りのトレーニングフレーム数の情報が含まれ、前記第１のタイマは、前記残りのトレーニングフレーム数の情報に基づいて設定される。
【０１２２】
また、本開示の無線制御方法において、前記第２のタイマは、１つのブロードキャストフレームを送受信する期間以上であり、２つのブロードキャストフレームを送受信する期間未満である。
【０１２３】
本開示の基地局装置は、制御部により複数の基地局から選択せれた基地局が端末局とビームフォーミングを用いたミリ波帯通信を行う基地局装置であって、前記制御部は、前記端末局から前記複数の基地局に、順次、送信される第１の複数のトレーニングフレームを、前記複数の基地局のそれぞれが受信することによって、得られた複数の受信品質を前記複数の基地局において互いに通信させ、前記複数の基地局は、受信した前記第１の複数のトレーニングフレームのうちの１つのトレーニングフレームの受信品質である第１の受信品質が、それまでに、前記互いに通信した受信品質よりも高い場合、他の基地局に前記第１の受信品質を通知し、前記制御部は、前記複数の基地局のうち、所定期間内の最後に前記他の基地局に前記第１の受信品質を通知した基地局を選択し、前記選択された基地局は、前記端末局に第２の複数のトレーニングフレームを順次送信する。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本開示は、ビームフォーミングを用いたミリ波帯通信を行う無線通信システムに好適である。
【符号の説明】
【０１２５】
１１、１２  無線局
１４〜１９、１０９〜１２０、  ビーム
２１〜２６、３１〜３９、２０１〜２０３、２０９〜２１１  トレーニングフレーム
１００  ミリ波通信システム
１０１、１０２、１０３  基地局（ＡＰ）
１０４  仮想基地局（仮想ＡＰ）
１０５  端末（ＳＴＡ）
１０６〜１０８、１２１  通信エリア
２０４〜２０７  ブロードキャストフレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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