(57)【要約】【課題】ミリ波通信を採用する場合においても、より多くの無線端末を収容することができる無線通信装置を提供すること。【解決手段】無線通信装置１３０は、それぞれ、ビームフォーミングにより無線端末１４０と接続して無線通信を行う複数の指向性通信部（１３１ａ、１３２ａ、１３１ｂおよび１３２ｂ）と、接続された無線端末に関する接続情報と、複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報とに基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行う時空間コーディネータ部１３３と、を有し、接続情報は、接続された無線端末の情報および当該無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって取得され、干渉情報は、複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む。【選択図】図１
2016181739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ、ビームフォーミングにより少なくとも１つの無線端末と接続して無線通信を行う、複数の指向性通信部と、
前記接続された少なくとも１つの無線端末に関する接続情報と、前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、前記複数の指向性通信部のビームフォーミングのスケジューリングを行う時空間コーディネータ部と、を有し、
前記接続情報は、
前記接続された少なくとも１つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも１つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、
前記干渉情報は、
前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む、
無線通信装置。
【請求項２】
前記時空間コーディネータ部は、
前記接続情報に基づいて、前記無線通信装置が接続される上位層と前記複数の指向性通信部のそれぞれとの間でデータ転送を行う、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記複数のビームパターンは、
ビーム方向が異なるビームパターンを含む、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記時空間コーディネータ部は、
前記複数のビームパターンの組み合わせのうち、通信の干渉が発生しないビームパターンの組み合わせが存在する場合、前記通信の干渉が発生しないビームパターンの組み合わせを選択し、
前記複数のビームパターンの組み合わせのうち、通信の干渉が発生する複数のビームパターンの組合せが存在する場合、前記通信の干渉が発生する複数のビームパターンの組合せ以外のビームパターンの組合せを選択する、
請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記各指向性通信部による隣接する通信エリアは、お互いに少なくとも一部が重複する、
請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記時空間コーディネータ部は、更に、
前記各指向性通信部から送信される無線信号の前記無線端末における、前記ビームパターン毎の受信品質、および、前記接続された各無線端末から送信される無線信号の前記複数の指向性通信部における、前記ビームパターン毎の受信品質、のうち少なくとも１つを示す品質情報を取得し、
前記時空間コーディネータ部は、
取得された前記品質情報から前記干渉情報を取得する、
請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記各指向性通信部は、
前記少なくとも１つの無線端末に対するビームフォーミングトレーニングにおいて、前記品質情報を取得し、
前記時空間コーディネータ部は、
前記接続された指向性通信部、前記選択されたビームパターン、前記各無線端末の識別情報、および選択されていないビームパターンについての前記受信品質に関する情報を用いて、前記ビームフォーミングのスケジューリングまたは前記データ転送を行う、
請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記時空間コーディネータ部は、
前記品質情報に応じて前記各指向性通信部のビームパターンを切り替えて、前記複数の指向性通信部のうち、第１の指向性通信部に接続された前記少なくとも１つの無線端末の接続先を、前記複数の指向性通信部のうち、第２の指向性通信部に変更する、
請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記時空間コーディネータ部は、
前記干渉情報に基づいて、前記各指向性通信部のビームパターンを切り替えて、前記複数の指向性通信部のうち、第１の指向性通信部に接続された前記少なくとも１つの無線端末の接続先を、前記複数の指向性通信部のうち、第２の指向性通信部に変更する、
請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記各指向性通信部は、
前記ビームフォーミングを行う物理層処理部と、
前記物理層処理部を使用して、前記無線端末との間でデータを送受信する下位ＭＡＣ層処理部と、を有し、
前記上位層は、上位ＭＡＣ層の処理を行うコントローラ装置であり、
前記時空間コーディネータ部は、
前記コントローラ装置と前記下位ＭＡＣ層処理部との間で、前記少なくとも１つの無線端末を宛先あるいは送信元とするデータの転送を行う、
請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
複数の指向性通信部を備えた無線通信装置における通信制御方法であって、
各指向性通信部に接続された少なくとも１つの無線端末に関する接続情報を取得するステップと、
前記接続情報と前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行うステップと、
を含み、
前記接続情報は、
前記接続された少なくとも１つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも１つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、
前記干渉情報は、
前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む、
通信制御方法。
【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（指向性制御）により無線端末と接続して無線通信を行う無線通信装置、および、かかる無線通信装置における通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信ネットワークにより多くの無線端末を収容（accommodate、または、接続）すべく、有線ネットワークでアクセスポイント（無線基地局）を多数配置し、ネットワーク全体の無線通信エリアを拡大することが従来行われている。
【０００３】
無線端末は、接続先のアクセスポイントを切り替えながら無線通信エリア内を移動することができる。接続先の切り替え（ハンドオーバ）の際、アクセスポイント間で、無線端末のセッション情報が送受信される。かかるセッション情報の送受信は、通信ネットワークの負荷となるため、収容端末数（接続端末数）増大のネックとなり得る。
【０００４】
そこで、かかる負荷を低減する技術が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の技術（以下「従来技術」という）は、ＭＡＣ（Medium Access Control）プロトコル構造において、ＭＡＣ層を、セッション情報を扱う上位ＭＡＣ層と、物理層を制御して無線通信を行う複数の下位ＭＡＣ層とに分離する。そして、従来技術は、複数の下位ＭＡＣ層を別個のアクセスポイントとして配置し、上位ＭＡＣ層と各下位ＭＡＣ層との間で、データ転送を行うためのヘッダ情報を使用する。
【０００５】
このような従来技術は、ハンドオーバ時のオーバヘッドを削減し、通信ネットワークへの負荷を低減することができるため、より多くの無線端末を通信ネットワークに収容（接続）することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５２７１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、高周波帯域を使用する無線通信規格の検討が進んでおり、中でも、免許が不要な高速通信である、６０ＧＨｚ帯の無線信号を使用するミリ波通信が注目されている。ミリ波通信の規格としては、例えば、無線ＰＡＮ（Personal Area Network）規格であるＩＥＥＥ８０２.１５.３ｃや、無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格であるＩＥＥＥ８０２.１１ａｄが制定されている。
【０００８】
そこで、ミリ波通信を行う通信ネットワークにおいても、より多くの無線端末を収容（接続）できることが望まれる。しかしながら、ミリ波通信の場合、上述の従来技術では、無線端末の収容数（接続数）を増大させることは難しい。理由は以下の通りである。
【０００９】
ミリ波帯の信号は、直線性が強く空間減衰が大きいという電波特性を有する。したがって、ミリ波通信では、複数のアンテナを用いて無線通信の指向性を制御するビームフォーミング技術が用いられる。上記規格においても、ビームフォーミングのためのプロトコルが規定されている。但し、上記規格において、どのような指向性を選択するか等、具体的な指向性制御手法は、実装依存とされている。
【００１０】
すなわち、ミリ波通信では、ビームの放射パターン（以下「ビームパターン」という）を制御してビーム幅を狭めることにより、アンテナゲインを増大させ電波の到達する距離を伸ばし、無線端末の位置に追従してビームを向ける。１つのアクセスポイントが複数の無線端末を接続している場合、当該アクセスポイントは、ビーム方向を時間と共に切り替えて、時分割で複数の無線端末と無線通信を行う。
【００１１】
無線端末の通信ネットワークとの接続を切断せずにハンドオーバを行うためには、アクセスポイントがビームパターンを形成し、通信が可能な空間（以下「セル」という）を、複数のアクセスポイント間で近接させる必要がある。ところが、セルが近接すると、同じタイミングで形成されたビーム同士が近接し、通信の干渉が発生して通信品質が低下し得る。このような事態を回避するために、近接するセル間では同時期に通信を行わないようにする場合、同時期に通信を行うことができる無線端末の数は制限されるため、通信ネットワーク全体として、通信容量を増大させることが困難である。
【００１２】
本開示は、ミリ波通信を採用する場合においても、より多くの無線端末を収容（接続）することができる無線通信装置および通信制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の無線通信装置は、それぞれ、ビームフォーミングにより少なくとも１つの無線端末と接続して無線通信を行う、複数の指向性通信部と、前記接続された少なくとも１つの無線端末に関する接続情報と、前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、前記複数の指向性通信部のビームフォーミングのスケジューリングを行う時空間コーディネータ部と、を有し、前記接続情報は、前記接続された少なくとも１つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも１つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、前記干渉情報は、前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む。
【００１４】
本開示の通信制御方法は、複数の指向性通信部を備えた無線通信装置における通信制御方法であって、各指向性通信部に接続された少なくとも１つの無線端末に関する接続情報を取得するステップと、前記接続情報と前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行うステップと、
を含み、前記接続情報は、前記接続された少なくとも１つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも１つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、前記干渉情報は、前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、ミリ波通信を採用する場合においても、より多くの無線端末を収容（接続）することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の一実施の形態に係る無線通信装置および通信システムの構成の一例を示すブロック図
【図２】本実施の形態に係る無線通信装置の動作の一例を示すフローチャート
【図３】本実施の形態におけるコーディネートテーブルの内容の一例を示す図
【図４】本実施の形態におけるデータの振り分けおよびビームフォーミングのスケジューリングの様子の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
＜装置の構成＞
まず、本開示の一実施の形態に係る無線通信装置の構成について説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係る無線通信装置の構成、および、当該無線通信装置を含む通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【００２０】
図１において、通信システム１００は、ルータ１１０、ＡＰ（アクセスポイント）コントローラ１２０、無線通信装置１３０、第１〜第４の端末（無線端末）１４０１〜１４０４、および有線網１５０を有する。
【００２１】
ルータ１１０、ＡＰコントローラ１２０、および無線通信装置１３０は、それぞれ、有線網１５０に接続されている。なお、有線網１５０には、図示しないが、図１に示す無線通信装置１３０以外の、アクセスポイントとしての機能を有する無線通信装置も接続されている。第１〜第４の端末１４０１〜１４０４は、それぞれ、無線通信装置１３０とミリ波無線網により接続している。
【００２２】
なお、無線通信装置１３０が接続する端末１４０の個数は、ここでは４としているが、これに限定されない。すなわち、無線通信装置１３０が接続する端末１４０の個数は、３以下であってもよいし、５以上であってもよい。また、第１〜第４の端末１４０１〜１４０４のうち任意の端末を、適宜、「端末１４０」という。
【００２３】
ルータ１１０は、インターネット等のＩＰ（Internet Protocol）網（以下「外部ネットワーク」という）と接続し、有線網１５０と外部ネットワークとの間でデータの転送を行う。
【００２４】
ＡＰコントローラ１２０は、ルータ１１０を介して外部ネットワークに接続し、外部ネットワークと、無線通信装置１３０を含む複数のアクセスポイントとの間で、ＩＰアドレスに基づくデータの転送を行う。ＡＰコントローラ１２０は、上位ＭＡＣ層処理部１２１を有する。
【００２５】
上位ＭＡＣ層処理部１２１は、比較的低速だが、複雑な処理となる各端末１４０の接続および認証を行う機能を有し、各端末１４０のセッション情報を管理および制御する。
【００２６】
上位ＭＡＣ層処理部１２１は、無線通信装置１３０から、無線通信装置１３０が接続要求を受信した端末１４０の情報を受け取ると、当該端末１４０に対する認証処理を行い、接続を許可した端末１４０に対して、無線通信装置１３０と対応付けてＩＰアドレスを割り当てる。なお、このＩＰアドレスの割り当ては、ルータ１１０により行われてもよい。
【００２７】
そして、上位ＭＡＣ層処理部１２１は、外部ネットワークから送られてきた第１〜第４の端末１４０１〜１４０４を宛先とするデータを、無線通信装置１３０へと転送する。また、上位ＭＡＣ層処理部１２１は、無線通信装置１３０から送られてきたデータを、当該データの宛先（例えば外部ネットワーク）へと転送する。
【００２８】
無線通信装置１３０は、時間分割以外に空間分割による多重化を行って、第１〜第４の端末１４０１〜１４０４との無線通信を行い、これらの端末１４０と上位ＭＡＣ層処理部１２１との間でデータの転送を行う。無線通信装置１３０は、第１のＰＨＹ（物理）層処理部１３１ａ、第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂ、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａ、第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂ、および時空間コーディネータ部１３３を有する。
【００２９】
第１のＰＨＹ層処理部１３１ａは、複数のアンテナ素子を配列したアレーアンテナ（図示せず）を用いて、ビームフォーミングを行う。そして、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａは、例えば、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｄ規格の物理層フォーマットに従って、第１および第２の端末１４０１、１４０２とミリ波通信（ミリ波無線伝送）を行う。
【００３０】
但し、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａは、ビーム方向が異なる複数のビームパターンの間で、形成するビームパターンを切り替え可能となっている。すなわち、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａは、狭い角度範囲が無線信号エリアであるミリ波通信において、時間の経過と共にビーム方向を順次切り替えていくことにより、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａの通信エリア（セル）を拡大させている。
【００３１】
更に具体的に説明すると、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａは、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａから受け取った第１および第２の端末１４０１、１４０２宛ての送信データに対し、符号化、変調、およびプリアンブル付加等の所定の処理を行う。そして、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａは、処理が行われた送信データを、６０ＧＨｚ帯の信号に周波数変換して、アレーアンテナから送信する。
【００３２】
このとき、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａは、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａから指示されたビーム番号に基づき、各アンテナ素子に給電する信号の振幅や位相を制御することにより、送信時のビームパターンを変化させて、送信ビームフォーミングを行う。
【００３３】
また、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａは、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａから指示されたビーム番号に基づき、各アンテナ素子で受信された信号の振幅や位相を制御して合成することにより、受信時のビームパターンを変化させ、受信ビームフォーミングを行う。第１のＰＨＹ層処理部１３１ａは、かかる受信ビームフォーミングにより、第１および第２の端末１４０１、１４０２から送信された６０ＧＨｚ帯の信号を受信する。
【００３４】
そして、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａは、受信された信号に対し、ベースバンド帯域への周波数変換、フィルタリング、プリアンブル検出によるフレーム同期、ゲイン制御、復調、および復号化等の所定の処理を行って、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａへ出力する。
【００３５】
第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂは、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａと同様の構成を有し、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａが第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａに関して行う処理と同様の処理を、第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂに関して行う。但し、第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂは、その通信エリアが第１のＰＨＹ層処理部１３１ａの通信エリアと異なるように、配置または構成されている。
【００３６】
すなわち、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａが形成可能な複数のビームパターンが占める空間と、第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂが形成可能な複数のビームパターンが占める空間との間には、互いに重複していない空間が存在している。したがって、第１および第２のＰＨＹ層処理部１３１ａ、１３１ｂ全体の通信エリアは、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａ単体の通信エリア、および、あるいは第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂ単体の通信エリアに比べて、広くなっている。
【００３７】
以下の説明において、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａおよび第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂは、適宜、「下位ＭＡＣ層処理部１３２」として纏めて説明する。
【００３８】
第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａを使用して、第１および第２の端末１４０１、１４０２のそれぞれとの間でデータを送受信する。
【００３９】
すなわち、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、例えば、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｄ規格のＭＡＣプロトコルに従い、各端末１４０について、アクセス制御およびパケット伝送等の通信制御を行う。また、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、自身のＭＡＣアドレスと、端末１４０のＭＡＣアドレスとの間で、リンク接続を行う。そして、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａについて、ビーコンなどの制御フレームによるアクセス制御、ビームフォーミングトレーニングの制御、データ分割／結合などのデータフレーム制御、および再送制御等を行う。
【００４０】
更に具体的に説明すると、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｄプロトコルに従い、自身のＭＡＣアドレスを含むビーコンパケットを、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａを介して、定期的にブロードキャストする。
【００４１】
アクセスポイントへの接続を希望する端末１４０は、ビーコンパケットに対するスキャン動作を行っている。第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａのビーコンパケットを受信した端末１４０は、端末１４０のＭＡＣアドレスを含む接続要求を送信する。
【００４２】
第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、いずれかの端末１４０から接続要求を受信すると、まず、上位ＭＡＣ層処理部１２１に対して、端末１４０に対する認証処理および当該端末１４０へのＩＰアドレスの割り当ての要求を送信する。かかる要求には、端末１４０からの接続要求に含まれていた端末１４０の識別情報（以下「端末識別情報」という）が含まれる。端末識別情報は、例えば、端末１４０毎に予め割り当てられた、ＭＡＣヘッダ・アドレスである。
【００４３】
そして、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、上位ＭＡＣ層処理部１２１から端末１４０に割り当てられたＩＰアドレスを受信すると、ビームフォーミングトレーニングを行い、端末１４０との通信に最適なビームパターンを決定する。そして、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、決定したビームパターンの識別情報（以下「ビーム番号」という）と、取得した端末識別情報とを、時空間コーディネータ部１３３へと出力する。ビームフォーミングトレーニングの詳細については、後述する。
【００４４】
この結果、例えば、図１に示すように、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、第１の端末１４０１との接続には第１のビームパターン１６０１を使用し、第２の端末１４０２との接続には第２のビームパターン１６０２を使用することを決定する。
【００４５】
そして、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、時空間コーディネータ部１３３と第１および第２の端末１４０１、１４０２のそれぞれとの間で、決定されたビームパターン１６０ａのビームフォーミングを行ってデータの転送を行う。
【００４６】
但し、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、時空間コーディネータ部１３３からビームフォーミングのタイミング（アクセス期間）に関する指示を受けたとき、当該指示に従ったタイミングで、ビームフォーミングを行って端末１４０との通信を行う。
【００４７】
また、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、例えばビームフォーミングトレーニングにより、各端末１４０との間の通信の品質を示す品質情報を随時取得し、時空間コーディネータ部１３３へ出力する。
【００４８】
本実施の形態において、品質情報は、各端末１４０から送信される無線信号の、ＰＨＹ層処理部１３１におけるビームパターン毎の受信品質を示す。
【００４９】
かかる受信品質は、ビームパターンが通信の対象とする端末１４０以外の端末１４０からの無線信号の受信品質を含む。かかる通信の対象としない端末１４０からの無線信号の受信品質は、当該ビームパターンにおいて受信対象外の無線信号の受信品質であり、他の無線信号からの干渉の度合いを示す干渉情報である。
【００５０】
すなわち、上述の品質情報には、端末１４０毎に、当該端末１４０からの無線信号の受信品質レベルと、他の端末１４０からの無線信号の受信品質レベル（以下「干渉レベル」という）とが含まれる。品質レベルとしては、例えば、受信信号強度、信号対雑音比ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）、信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ（Signal to Interference Noise Ratio）、受信ビット誤り率、受信パケット誤り率、あるいは再送率等を用いることができる。
【００５１】
また、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、接続が完了した後においても、ビームフォーミングトレーニングを随時実施し、適宜、各端末１４０との通信に使用するビームパターンを切り替える。ビームパターンを切り替えるのは、例えば、端末１４０の移動により、通信品質が低下したときである。
【００５２】
そして、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、各端末１４０との通信に使用するビームパターンを切り替えたとき、切り替え後のビームパターンのビーム番号を、端末１４０の端末識別情報と共に時空間コーディネータ部１３３へ出力する。
【００５３】
第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂは、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａと同様の構成を有し、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａが第１のＰＨＹ層処理部１３１ａに関して行う処理と同様の処理を、第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂに関して行う。例えば、図１に示すように、第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂは、第３の端末１４０３との接続には第３のビームパターン１６０３を使用し、第４の端末１４０４との接続には第４のビームパターン１６０４を使用することを決定する。
【００５４】
すなわち、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａおよび第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａの一まとまりは、ビームフォーミングにより端末１４０と接続して無線通信を行う第１の指向性通信部と捉えることができる。また、同様に、第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂおよび第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂの一まとまりは、ビームフォーミングにより端末１４０と接続して無線通信を行う第２の指向性通信部と捉えることができる。
【００５５】
以下の説明において、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａおよび第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂは、適宜、「下位ＭＡＣ層処理部１３２」として纏めて説明する。
【００５６】
時空間コーディネータ部１３３は、第１および第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａ、１３２ｂと、上位ＭＡＣ層処理部１２１との間に配置され、これらの間でデータ転送を行う。但し、時空間コーディネータ部１３３は、各端末１４０を宛先とする上位ＭＡＣ層処理部１２１からのデータを、第１および第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａ、１３２ｂに適切に振り分ける。
【００５７】
より具体的には、時空間コーディネータ部１３３は、ＰＨＹ層処理部１３１毎（つまり、上述の指向性通信部毎）に、ＰＨＹ層処理部１３１が接続する端末１４０および当該端末１４０との通信に使用されるビームパターンを示す接続情報を取得する。かかる接続情報は、例えば、上述の端末識別情報、ビーム番号、およびＩＰアドレスである。そして、時空間コーディネータ部１３３は、取得された接続情報に基づいて、上位ＭＡＣ層処理部１２１上位層と第１および第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａ、１３２ｂのそれぞれとの間でデータ転送を行う。
【００５８】
また、時空間コーディネータ部１３３は、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａと第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂとの間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す干渉情報を取得する。かかる干渉情報は、上述の通り、下位ＭＡＣ層処理部１３２から入力される品質情報に含まれており、具体的には、上述の干渉レベルである。
【００５９】
なお、本実施の形態において、「干渉が発生する」とは、信号の干渉のレベルが所定の通信品質を維持することが困難であることを言う。また、「干渉が発生しない」とは、信号の干渉が発生していないこと、または、信号の干渉が発生しているが、所定の通信品質を維持できる程度であることを言う。
【００６０】
そして、時空間コーディネータ部１３３は、取得された接続情報および干渉情報に基づいて、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａおよび第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂのビームフォーミングのスケジューリングを行う。
【００６１】
より具体的には、時空間コーディネータ部１３３は、第１および第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａ、１３２ｂの間（つまり、第１および第２のＰＨＹ層処理部１３１ａ、１３１ｂの間）で、通信の干渉が発生する複数のビームパターンの組み合わせが存在するか否かを判定する。
【００６２】
そして、時空間コーディネータ部１３３は、第１および第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａ、１３２ｂに対し、干渉が発生しない複数のビームパターンを同時期に形成させ、干渉が発生する複数のビームパターンを同時期に形成させないようにする。かかる処理は、例えば、時空間コーディネータ部１３３が、第１および第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａ、１３２ｂに対し、各端末１４０との通信に使用するビームパターンの形成タイミングを指示することにより行われる。
【００６３】
なお、時空間コーディネータ部１３３は、上位ＭＡＣ層処理部１２１、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａ、および第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂから入力される情報に基づいて、後述のコーディネートテーブル２１０（図３参照）を生成および更新する。そして、時空間コーディネータ部１３３は、かかるコーディネートテーブル２１０に基づいて、第１および第２のＰＨＹ層処理部１３１ａ、１３１ｂのビームフォーミングのスケジューリングを行う。
【００６４】
すなわち、時空間コーディネータ部１３３は、第１および第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａ、１３２ｂのビームフォーミングトレーニングの情報の管理を、コーディネートテーブル２１０を用いて行う。そして、時空間コーディネータ部１３３は、各端末１４０からの無線信号の受信品質レベル、および、下位ＭＡＣ層処理部１３２間および端末１４０間の干渉レベルを把握し、これらに基づいて、同時通信が可能な端末１４０の組み合わせを判定する。
【００６５】
第１および第２の端末１４０１、１４０２は、それぞれ、上述のビーコンパケットの受信に応じて接続要求を送信し、これを受信した第１のＰＨＹ層処理部１３１ａとの間で上述のビームフォーミングトレーニングを行う。第１および第２の端末１４０１、１４０２は、かかるトレーニングにより、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａとの通信に最適なビームパターン（図示せず）を決定する。
【００６６】
そして、第１および第２の端末１４０１、１４０２は、それぞれ、決定したビームパターンでビームフォーミングを行い、例えば、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｄ規格の物理層フォーマットに従って、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａとの間でミリ波通信を行う。
【００６７】
第３および第４の端末１４０３、１４０４は、それぞれ、第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂとの間で、第１および第２の端末１４０１、１４０２と同様の処理を行い、ミリ波通信を行う。
【００６８】
無線通信装置１３０および他の各装置は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路をそれぞれ有する。この場合、上記した各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
【００６９】
このような構成を有する無線通信装置１３０は、各端末１４０との通信にどのようなビームパターンが使用されるか、および、どのビームパターンの組み合わせにおいて通信の干渉が発生するかに基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行うことができる。そして、無線通信装置１３０は、かかるスケジューリングを、通信エリアが異なる第１および第２の第１のＰＨＹ層処理部１３１ａ、１３１ｂの間で、干渉が発生しない複数のビームパターンを同時期に形成させ、干渉が発生する複数のビームパターンを同時期に形成させないように行うことができる。
【００７０】
したがって、無線通信装置１３０は、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａの通信エリアと第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂの通信エリアとの間で、無線通信を同時期に行うことができる。
【００７１】
また、無線通信装置１３０は、上位ＭＡＣ層処理部１２１と第１および第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａ、１３２ｂとの間に、これらの間でデータの転送（振り分け）を行う時空間コーディネータ部１３３を配置している。これにより、無線通信装置１３０は、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａの通信エリアと第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂの通信エリアとの間で端末１４０のハンドオーバが発生する場合であっても、セッション情報の移動を不要とすることができる。
【００７２】
したがって、通信システム１００は、ミリ波通信を採用しているにもかかわらず、より多くの端末１４０を収容（接続）することができる。
【００７３】
＜ビームフォーミングトレーニングについて＞
ここで、ビームフォーミングトレーニングについて説明する。
【００７４】
下位ＭＡＣ層処理部１３２は、例えば、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｄプロトコルのＳＬＳ（Sector Level Sweep）に従ったビームフォーミングトレーニングを行う。すなわち、下位ＭＡＣ層処理部１３２は、まず、ビームパターンを切り替えながら、各ビームパターンにおいて、各端末１４０との間でトレーニングパケットを送受信する。そして、下位ＭＡＣ層処理部１３２は、端末１４０毎に、最も受信品質の良かったビームパターンを互いにフィードバックし、当該端末１４０との通信に用いるビームパターンを決定する。
【００７５】
このようなビームフォーミングトレーニングでは、ビームパターン毎に、当該ビームパターンを通信に使用しない端末１４０からの無線信号についても、受信品質が取得される。したがって、下位ＭＡＣ層処理部１３２は、例えば、ビームフォーミングトレーニングを行うことにより、上述の干渉情報を含む品質情報を取得することができる。
【００７６】
各下位ＭＡＣ層処理部１３２は、端末１４０との通信に用いるビームパターンを決定あるいは切り替えるためのビームフォーミングトレーニング（以下、適宜「接続時ＳＬＳ」という）と、干渉情報を取得するためのビームフォーミングトレーニング（以下、適宜「ＭＡＣ間同期ＳＬＳ」という）とを、区別してもよいし、区別しなくてもよい。接続時ＳＬＳとＭＡＣ間同期ＳＬＳとを区別する場合、各下位ＭＡＣ層処理部１３２は、例えば、時空間コーディネータ部１３３からの指示を受けて、ＭＡＣ間同期ＳＬＳを実施する。
【００７７】
なお、時空間コーディネータ部１３３は、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａおよび第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂの間で、接続時ＳＬＳあるいはＭＡＣ間同期ＳＬＳの周期実行を同期させることが望ましい。これにより、時空間コーディネータ部１３３は、効率良く、品質情報の取得を行うことができる。
【００７８】
また、各下位ＭＡＣ層処理部１３２は、ＭＡＣ間同期ＳＬＳによらずに品質情報を取得し、取得した品質情報を時空間コーディネータ部１３３へ出力してもよい。この場合、例えば、下位ＭＡＣ層処理部１３２は、接続している端末１４０との間の通信期間のうち、無信号期間において、他の下位ＭＡＣ層処理部１３２および当該他の下位ＭＡＣ層処理部１３２と接続している端末１４０から送信された信号を受信し、その受信品質を測定する。
【００７９】
＜装置の動作＞
次に、無線通信装置１３０の動作について説明する。第１のＰＨＹ層処理部１３１ａ〜第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂの各部は、時空間コーディネータ部１３３からの指示に従って動作することを除けば、基本的には従来技術と同一である。したがって、時空間コーディネータ部１３３の動作を中心に説明する。
【００８０】
図２は、無線通信装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。
【００８１】
ステップＳ１１００において、時空間コーディネータ部１３３は、無線通信装置１３０が端末１４０と新たに接続したか否かを判定する。時空間コーディネータ部１３３は、かかる判定を、例えば、コーディネートテーブルに存在していない端末識別情報、ビーム番号、および対応するＩＰアドレスが入力されたか否かに基づいて行う。
【００８２】
なお、時空間コーディネータ部１３３は、これらの情報を、下位ＭＡＣ層処理部１３２によるＩＰアドレス割り当て要求を転送する際、および、上位ＭＡＣ層処理部１２１によるＩＰアドレスを通知する応答を転送する際に、取得する。
【００８３】
時空間コーディネータ部１３３は、端末１４０と新たに接続した場合（Ｓ１１００：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１２００へ進める。また、時空間コーディネータ部１３３は、端末１４０と新たに接続していない場合（Ｓ１１００：ＮＯ）、処理を後述のステップＳ１３００へ進める。
【００８４】
ステップＳ１２００において、時空間コーディネータ部１３３は、下位ＭＡＣ層処理部１３２が実施する接続時ＳＬＳにより、当該下位ＭＡＣ層処理部の識別情報、端末識別情報、ビーム番号、およびＩＰ情報を、接続された端末１４０の接続情報として取得する。下位ＭＡＣ層処理部の識別情報は、例えば、下位ＭＡＣアドレスである。そして、時空間コーディネータ部１３３は、取得した接続情報をコーディネートテーブル２１０（図３参照）に追加する。
【００８５】
ステップＳ１４００において、時空間コーディネータ部１３３は、下位ＭＡＣ層処理部１３２から品質情報を取得し、コーディネートテーブル２１０（図３参照）に記録する。品質情報は、上述の通り、端末１４０毎（つまり、ビームパターン毎）に、当該端末１４０からの無線信号の受信品質レベルと、他の端末１４０からの無線信号の干渉レベルとを示す情報である。
【００８６】
なお、時空間コーディネータ部１３３は、上述の通り、接続時ＳＬＳにおいて品質情報を取得してもよいし、下位ＭＡＣ層処理部１３２に別途ＭＡＣ間同期ＳＬＳを実施させて品質情報を取得してもよい。
【００８７】
図３は、コーディネートテーブルの内容の一例を示す図である。但し、ここでは、第１〜第４の端末１４０１〜１４０４がＡＰコントローラ１２０に接続してから十分に時間が経過した時点の状態を例示する。
【００８８】
図３に示すように、コーディネートテーブル２１０は、例えば、端末１４０毎に、ＩＰアドレス２１１、端末ＭＡＣヘッダ・アドレス２１２、下位ＭＡＣアドレス２１３、ビーム番号２１４、受信品質レベル２１５、第１の干渉レベル２１６、第２の干渉レベル２１７、および第３の干渉レベル２１８を記述する。
【００８９】
例えば、下位ＭＡＣ層処理部１３２が端末１４０から接続要求を受信すると、当該端末１４０の端末ＭＡＣヘッダ・アドレスが、下位ＭＡＣ層処理部１３２から時空間コーディネータ部１３３へと入力される。すると、時空間コーディネータ部１３３は、入力された下位ＭＡＣアドレス（ＬＭａおよびＬＭｂのいずれか）および当該端末ＭＡＣヘッダ・アドレス（ＭＨ１〜ＭＨ４のいずれか）とを、下位ＭＡＣアドレス２１３および端末ＭＡＣヘッダ・アドレス２１２として記述したエントリを、コーディネートテーブル２１０に作成する（Ｓ１２０１）。
【００９０】
また、上位ＭＡＣ層処理部１２１が端末１４０に対してＩＰアドレスを割り当てると、当該ＩＰアドレスが、当該端末１４０の端末ＭＡＣヘッダ・アドレスと共に、上位ＭＡＣ層処理部１２１から時空間コーディネータ部１３３へと入力される。すると、時空間コーディネータ部１３３は、入力されたＩＰアドレス（ＩＰ１〜ＩＰ４のいずれか）を、入力された端末ＭＡＣヘッダ・アドレスに対応するエントリのＩＰアドレス２１１として記述する（Ｓ１２０２）。
【００９１】
そして、下位ＭＡＣ層処理部１３２が接続時ＳＬＳを実施すると、端末１４０毎に、決定されたビームパターンのビーム番号、当該端末１４０からの無線信号の受信品質レベルが、下位ＭＡＣ層処理部１３２から時空間コーディネータ部１３３へと入力される。すると、時空間コーディネータ部１３３は、入力されたビーム番号（ＢＭ１およびＢＭ２のいずれか）および受信品質レベルを、対応するエントリのビーム番号２１４および受信品質レベル２１５として記述する（Ｓ１４０１）。
【００９２】
更に、下位ＭＡＣ層処理部１３２がＭＡＣ間同期ＳＬＳを実施すると、端末１４０毎に、当該端末１４０以外の端末１４０からの無線信号による干渉レベルが、下位ＭＡＣ層処理部１３２から時空間コーディネータ部１３３へと入力される。すると、時空間コーディネータ部１３３は、入力された干渉レベルを、どの端末１４０から送信された無線信号によるものかを示す情報（例えば、端末ＭＡＣヘッダ・アドレスＭＨ１〜ＭＨ４）を付与した状態で、干渉レベルが高い順に、対応するエントリの第１〜第３の干渉レベル２１６〜２１８として記述する（Ｓ１４０２）。
【００９３】
このようにして生成されるコーディネートテーブル２１０は、端末１４０毎に、当該端末１４０が接続する下位ＭＡＣ層処理部１３２およびそのビームパターンと、当該端末１４０の通信品質および他の通信からの干渉レベルを、記述した内容となる。
【００９４】
なお、コーディネートテーブル２１０は、各ＰＨＹ層処理部１３１が形成し得る複数のビームパターンの全てについて、干渉情報を記述していてもよい。
【００９５】
図２のステップＳ１５００において、時空間コーディネータ部１３３は、コーディネートテーブル２１０の干渉情報（第１〜第３の干渉レベル２１６〜２１８）に基づいて、第１および第２のＰＨＹ層処理部１３１ａ、１３１ｂのビームフォーミングのスケジューリングを行う。
【００９６】
より具体的には、例えば、時空間コーディネータ部１３３は、コーディネートテーブル２１０に、受信品質レベル２１５に対する比が所定の閾値以上となる第１〜第３の干渉レベル２１６〜２１８が存在するか否かを判定する。
【００９７】
そして、時空間コーディネータ部１３３は、いずれかの端末１４０の受信品質レベル２１５に対する干渉レベルの比が所定の閾値以上であるとき、当該端末１４０に使用するビームパターンと、当該干渉レベルの無線信号を送信した他の端末１４０に使用されるビームパターンとを、通信の干渉が発生する組み合わせと判定する。
【００９８】
また、時空間コーディネータ部１３３は、いずれかの端末１４０の受信品質レベル２１５に対する干渉レベルの比が所定の閾値未満であるとき、当該端末１４０に使用するビームパターンと、当該干渉レベルの無線信号を送信した他の端末１４０に使用されるビームパターンとを、通信の干渉が発生しない組み合わせと判定する。
【００９９】
例えば、第２の端末１４０２に向けた第２のビームパターン１６０２において、第３の端末１４０３から送信された無線信号が比較的高い受信強度で受信され、受信品質レベルＲＳａ２に対する干渉レベルＭＨ３：Ｉａ２１の比が、所定の閾値以上であったとする。
【０１００】
この場合、時空間コーディネータ部１３３は、第２の端末１４０２との通信に使用する第２のビームパターン１６０２と、第３の端末１４０３との通信に使用する第３のビームパターン１６０３とを、通信の干渉が発生する組み合わせであると判定する。
【０１０１】
一方、例えば、第１の端末１４０１に向けた第１のビームパターン１６０１において、他の全ての端末１４０からの無線信号の受信強度は低く、受信品質レベルＲＳａ１に対するいずれの干渉レベルの比も、所定の閾値未満であったとする。
【０１０２】
この場合、時空間コーディネータ部１３３は、第１のビームパターン１６０１を、他のいずれのビームパターン１６０とも通信の干渉が発生しないと判定する。
【０１０３】
そして、時空間コーディネータ部１３３は、通信の干渉が発生しない組み合わせのビームパターンを同時期に形成させ、通信の干渉が発生する組み合わせのビームパターンを同時期に形成させない。すなわち、時空間コーディネータ部１３３は、通信の干渉が発生しない範囲において、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａと第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂとの間で２つのビームパターンを同時期に形成させ、空間分割で無線通信を多重化する。
【０１０４】
但し、時空間コーディネータ部１３３は、各端末１４０との通信のスループットが十分確保されている場合、必ずしも、通信の干渉が発生しない組み合わせのビームパターンを同時期に形成させなくてもよい。
【０１０５】
ステップＳ１６００において、時空間コーディネータ部１３３は、ユーザ操作等により処理の終了を指示されたか否かを判断する。時空間コーディネータ部１３３は、処理の終了を指示されていない場合（Ｓ１６００：ＮＯ）、処理をステップＳ１１００へ戻す。
【０１０６】
ステップＳ１３００において、時空間コーディネータ部１３３は、無線通信装置１３０に対する端末１４０の接続状態に変化があったか否かを判定する。時空間コーディネータ部１３３は、かかる判定を、例えば、下位ＭＡＣ層処理部１３２から、コーディネートテーブル２１０（図３参照）に存在する端末識別情報と共に、ビーム番号が入力されたか否かを判定することにより行う。
【０１０７】
時空間コーディネータ部１３３は、端末１４０の接続状態に変化があった場合（Ｓ１３００：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１７００へ進める。また、時空間コーディネータ部１３３は、端末１４０の接続状態に変化がない場合（Ｓ１３００：ＮＯ）、処理を後述のステップＳ１８００へ進める。
【０１０８】
ステップＳ１７００において、時空間コーディネータ部１３３は、入力された端末識別情報およびビーム番号を、接続情報として取得する。そして、時空間コーディネータ部１３３は、取得された接続情報でコーディネートテーブル２１０（図３参照）を修正し、処理を上述のステップＳ１４００へ進める。
【０１０９】
ステップＳ１８００において、時空間コーディネータ部１３３は、無線通信装置１３０との間の通信品質が低下した端末１４０が存在するか否かを判定する。かかる通信品質の低下は、例えば、端末１４０が移動したり、物体によって通信路が一時的に遮蔽された場合等に発生する。時空間コーディネータ部１３３は、かかる判定を、例えば、下位ＭＡＣ層処理部１３２から入力される品質情報が示す通信品質のレベルが、所定の閾値以下であるか否かに基づいて行う。
【０１１０】
時空間コーディネータ部１３３は、通信品質が低下した端末１４０が存在する場合（Ｓ１８００：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１９００へ進める。また、時空間コーディネータ部１３３は、通信品質が低下した端末１４０が存在していない場合（Ｓ１８００：ＮＯ）、処理を上述のステップＳ１６００へ進める。
【０１１１】
ステップＳ１９００において、時空間コーディネータ部１３３は、コーディネートテーブル２１０（図３参照）の干渉情報（第１〜第３の干渉レベル２１６〜２１８）に基づいて、通信品質が低下した端末１４０の接続先を切り替えるか否かを決定する。
【０１１２】
時空間コーディネータ部１３３は、接続先を切り替えることを決定した場合、下位ＭＡＣ層処理部１３２に対して、当該端末１４０の接続先となるＰＨＹ層処理部１３１を切り替えさせる。そして、時空間コーディネータ部１３３は、切り替えの内容に応じてコーディネートテーブル２１０を修正し、処理を上述のステップＳ１４００へ進める。
【０１１３】
例えば、第１のＰＨＹ層処理部１３１ａに接続している第２の端末１４０２の通信品質が低下する一方で、第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂのいずれかのビームパターンにおいて、第２の端末１４０２からの無線信号が高い受信強度で受信されたとする。
【０１１４】
この場合、時空間コーディネータ部１３３は、第２の端末１４０２の接続先を、第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂに切り替えることを決定する。なお、この際、時空間コーディネータ部１３３は、受信強度が高い当該ビームパターンを第２の端末１４０２との通信に使用することを、第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂに対して指示してもよい。
【０１１５】
そして、時空間コーディネータ部１３３は、処理の終了を指示された場合（Ｓ１６００：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【０１１６】
なお、時空間コーディネータ部１３３は、端末１４０の新たな接続の有無、接続状態の変化の有無、および各端末１４０との通信品質によらずに、周期的に、ＭＡＣ間同期ＳＬＳを実施させ、コーディネートテーブル２１０を更新してもよい。
【０１１７】
このような動作により、無線通信装置１３０は、各端末１４０との通信にどのようなビームパターンが使用されるか、および、どのビームパターンの組み合わせにおいて通信の干渉が発生するかに基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行うことができる。これにより、無線通信装置１３０は、時間分割以外にも空間分割により、端末１４０との通信を多重化することができる。
【０１１８】
＜データの振り分けおよびスケジューリング＞
ここで、各端末１４０を宛先とするデータの振り分け、および、ビームフォーミングのスケジューリングの一例について説明する。
【０１１９】
図４は、時空間コーディネータ部１３３によるデータの振り分けおよびビームフォーミングのスケジューリングの様子の一例を示す図である。
【０１２０】
図４において、横軸は時間を示し、縦軸は、上位ＭＡＣ層処理部１２１から各下位ＭＡＣ層処理部１３２へと向かうデータの流れの方向を示す。
【０１２１】
例えば、図４の上段に示すように、上位ＭＡＣ層処理部１２１は、第１〜第５のＩＰパケット３１１〜３１５を、外部ネットワークから受信する。
【０１２２】
第１〜第５のＩＰパケット３１１〜３１５の宛先は、順に、第１の端末１４０１（ＩＰ１）、第４の端末１４０４（ＩＰ４）、第１の端末１４０１（ＩＰ１）、第２の端末１４０２（ＩＰ２）、および第３の端末１４０３（ＩＰ３）である。上位ＭＡＣ層処理部１２１は、これらの第１〜第５のＩＰパケット３１１〜３１５を、無線通信装置１３０に振り分け、この順序で時空間コーディネータ部１３３へ転送する。
【０１２３】
時空間コーディネータ部１３３は、受信した第１〜第５のＩＰパケット３１１〜３１５のそれぞれの宛先ＩＰアドレスに対応する下位ＭＡＣアドレスおよびビーム番号を、コーディネートテーブル２１０（図３参照）から取得する。そして、図４の中段に示すように、時空間コーディネータ部１３３は、第１〜第５のＩＰパケット３１１〜３１５のそれぞれに下位ＭＡＣアドレスおよびビーム番号を付与して、第１〜第５のコーディネートパケット３２１〜３２５を生成する。
【０１２４】
第１、第３、および第４のコーディネートパケット３２１、３２３、３２４の宛先は、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａ（ＬＭａ）である。第２および第５のコーディネートパケット３２２、３２５の宛先は、第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂ（ＬＭｂ）である。時空間コーディネータ部１３３は、第１、第３、および第４のコーディネートパケット３２１、３２３、３２４を第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａへ出力し、第２および第５のコーディネートパケット３２２、３２５を第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂへ出力する。
【０１２５】
そして、図４の下段上側に示すように、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、入力された第１、第３、および第４のコーディネートパケット３２１、３２３、３２４から、順に、第１、第３、および第４の下位ＭＡＣパケット３３１、３３３、３３４を生成する。
【０１２６】
より具体的には、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、第１、第３、および第４のコーディネートパケット３２１、３２３、３２４の下位ＭＡＣアドレスおよびビーム番号を、端末ＭＡＣヘッダ・アドレスに付け替える。そして、第１の下位ＭＡＣ層処理部１３２ａは、付されていたビーム番号に対応するビームパターンを使用して、第１、第３、および第４の下位ＭＡＣパケット３３１、３３３、３３４をそれぞれ第１のＰＨＹ層処理部１３１ａから送信する。
【０１２７】
また、図４の下段下側に示すように、第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂは、入力された第２および第５のコーディネートパケット３２２、３２５から、順に、第２および第５の下位ＭＡＣパケット３３２、３３５を生成する。
【０１２８】
より具体的には、第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂは、第２および第５の下位ＭＡＣパケット３３２、３３５の下位ＭＡＣアドレスおよびビーム番号を、端末ＭＡＣヘッダ・アドレスに付け替える。そして、第２の下位ＭＡＣ層処理部１３２ｂは、付されていたビーム番号に対応するビームパターンを使用して、第２および第５の下位ＭＡＣパケット３３２、３３５をそれぞれ第２のＰＨＹ層処理部１３１ｂから送信する。
【０１２９】
なお、時空間コーディネータ部１３３は、上述の通り、各下位ＭＡＣ層処理部１３２がＰＨＹ層処理部１３１を使用して各端末１４０にビームを向けて通信を行うタイミングを制御する。
【０１３０】
例えば、時空間コーディネータ部１３３は、第２のビームパターン１６０２と第３のビームパターン１６０３との組み合わせにおいて通信の干渉が発生していない、あるいは、発生していてもその干渉レベルが十分に低い、と判定したとする。この場合、図４の下段に示すように、時空間コーディネータ部１３３は、例えば、第２の端末１４０２（ＳＴＡ４）との通信と第３の端末１４０３（ＳＴＡ４）との通信とを、同時期に（空間分割で多重化して）行うことを決定する。
【０１３１】
なお、時空間コーディネータ部１３３は、第１および第３のコーディネートパケット３２１、３２３のように、宛先の端末１４０を同一とする複数のパケットを連結し、プリアンブル等のオーバヘッドの低減を行うように、スケジューリングを行ってもよい。
【０１３２】
＜本実施の形態の効果＞
以上説明したように、本実施の形態に係る無線通信装置１３０は、接続情報および干渉情報を取得し、これらの情報に基づいて、複数の指向性通信部のビームフォーミングのスケジューリングを行う。ここで、接続情報とは、指向性通信部毎に、当該指向性通信部が接続する端末１４０、および、当該端末１４０との通信に使用されるビームパターンを示す情報である。また、干渉情報とは、複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報である。
【０１３３】
このような無線通信装置１３０は、ミリ波通信を採用する場合においても、ハンドオーバ時のオーバヘッドを削減した状態で複数の端末１４０との同時通信機会を増加させることができ、より多くの無線端末を収容（接続）すること（システム容量の増加）が可能となる。
【０１３４】
また、本実施の形態に係る無線通信装置１３０は、上位ＭＡＣ層と下位ＭＡＣ層との間で複数の指向性通信部へのデータの振り分けを行う時空間コーディネータ部１３３を、無線通信装置１３０に配置している。これにより、無線通信装置１３０は、複数の指向性通信部間におけるハンドオーバを高速に処理することができるため、端末１４０の位置への追従が必要なミリ波通信において、スムーズなハンドオーバを実現することができる。
【０１３５】
従来のマイクロ波帯での無線通信方式（例えば、無線ＬＡＮ）では、電波が無指向性であり空間減衰も比較的小さいことから、電波の到達範囲（セル）が広く、ハンドオーバの処理においても時間的に余裕があった。ところが、ミリ波通信では、上述の通り、ビームフォーミングにより各端末１４０との通信を行う関係上、ハンドオーバの処理はできるだけ迅速に行われることが求められる。
【０１３６】
この点、無線通信装置１３０は、データの振り分けを下位ＭＡＣ層に近接して行うため、振り分けをＡＰコントローラ１２０側で行う場合に比べて、ハンドオーバの処理をより短時間で行うことができ、更に多くの端末１４０を収容（接続）することができる。
【０１３７】
＜本実施の形態の変形例＞
なお、無線通信装置１３０が有する指向性通信部の数は、以上説明した実施の形態では２としたが、これに限定されない。無線通信装置１３０は、３つ以上の指向性通信部を備え、これらの指向性通信部について、データの振り分けやビームフォーミングのスケジューリングを行ってもよい。
【０１３８】
３つ以上の指向性通信部を備える場合、無線通信装置１３０は、受信品質レベルが低下した端末１４０について、現在接続している指向性通信部以外の指向性通信部において当該端末からの干渉レベル（つまり当該端末からの受信レベル）が最も高いビームパターンを形成する指向性通信部を判定し、該当する指向性通信部を、当該端末１４０の接続切り替え先として決定してもよい。
【０１３９】
また、接続情報および干渉情報を含む各種情報の具体的内容は、上述の例に限定されない。例えば、どのビームパターンの組み合わせで干渉が生じるかが予め分かっている場合、無線通信装置１３０は、かかる組み合わせを示す情報を、干渉情報として取得してもよい。
【０１４０】
また、無線通信装置１３０に採用されるミリ波通信は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｄ規格以外であってもよい。例えば、無線通信装置１３０に採用されるミリ波通信は、ＷｉＧｉｇ、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＨＤ（High Definition）、ＥＣＭＡ−３８７等の、指向性を有する他の各種無線通信とすることができる。また、同様に、ビームフォーミングプロトコルも、上述のＳＬＳに限定されない。
【０１４１】
また、無線通信装置１３０の構成の部分は、無線通信装置１３０の構成の他の部分と物理的に離隔して配置されていてもよい。例えば、時空間コーディネータ部１３３は、ＡＰコントローラ１２０に配置されていてもよい。この場合、各部分は、互いに通信を行うための通信回路を備える必要がある。
【０１４２】
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。
【０１４３】
また、本開示は、ハードウェアを用いて構成してもよいし、ソフトウェアでも実現可能である。
【０１４４】
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、各機能ブロックの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。
【０１４５】
また、集積回路化の手法にはＬＳＩに限らず、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）、または、ＬＳＩ内部の回路セルの接続、設定が再構成可能なリコンフィグラブル・プロセッサーを利用してもよい。
【０１４６】
更には、半導体技術の進歩また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、別技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【０１４７】
なお、本開示は、無線通信装置において実行される通信制御方法として表現することが可能である。また、本開示は、かかる通信制御方法をコンピュータにより動作させるためのプログラムとして表現することも可能である。更に、本開示は、かかるプログラムをコンピュータによる読み取りが可能な状態で記録した記録媒体として表現することも可能である。すなわち、本開示は、装置、方法、プログラム、記録媒体のうち、いずれのカテゴリーにおいても表現可能である。
【０１４８】
＜本開示のまとめ＞
本開示の無線通信装置は、それぞれ、ビームフォーミングにより少なくとも１つの無線端末と接続して無線通信を行う、複数の指向性通信部と、前記接続された少なくとも１つの無線端末に関する接続情報と、前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、前記複数の指向性通信部のビームフォーミングのスケジューリングを行う時空間コーディネータ部と、を有し、前記接続情報は、前記接続された少なくとも１つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも１つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、前記干渉情報は、前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む。
【０１４９】
なお、上記無線通信装置において、前記時空間コーディネータ部は、前記接続情報に基づいて、前記無線通信装置が接続される上位層と前記複数の指向性通信部のそれぞれとの間でデータ転送を行ってもよい。
【０１５０】
また、上記無線通信装置において、前記複数のビームパターンは、ビーム方向が異なるビームパターンを含んでもよい。
【０１５１】
また、上記無線通信装置において、前記時空間コーディネータ部は、前記複数のビームパターンの組み合わせのうち、通信の干渉が発生しないビームパターンの組み合わせが存在する場合、前記通信の干渉が発生しないビームパターンの組み合わせを選択し、前記複数のビームパターンの組み合わせのうち、通信の干渉が発生する複数のビームパターンの組合せが存在する場合、前記通信の干渉が発生する複数のビームパターンの組合せ以外のビームパターンの組合せを選択してもよい。
【０１５２】
また、上記無線通信装置において、前記各指向性通信部による隣接する通信エリアは、お互いに少なくとも一部が重複してもよい。
【０１５３】
また、上記無線通信装置において、前記時空間コーディネータ部は、更に、前記各指向性通信部から送信される無線信号の前記無線端末における、前記ビームパターン毎の受信品質、および、前記接続された各無線端末から送信される無線信号の前記複数の指向性通信部における、前記ビームパターン毎の受信品質、のうち少なくとも１つを示す品質情報を取得し、前記時空間コーディネータ部は、得された前記品質情報から前記干渉情報を取得してもよい。
【０１５４】
また、上記無線通信装置において、前記各指向性通信部は、前記少なくとも１つの無線端末に対するビームフォーミングトレーニングにおいて、前記品質情報を取得し、前記時空間コーディネータ部は、前記接続された指向性通信部、前記選択されたビームパターン、前記各無線端末の識別情報、および選択されていないビームパターンについての前記受信品質に関する情報を用いて、前記ビームフォーミングのスケジューリングまたは前記データ転送を行ってもよい。
【０１５５】
また、上記無線通信装置において、前記時空間コーディネータ部は、前記品質情報に応じて前記各指向性通信部のビームパターンを切り替えて、前記複数の指向性通信部のうち、第１の指向性通信部に接続された前記少なくとも１つの無線端末の接続先を、前記複数の指向性通信部のうち、第２の指向性通信部に変更してもよい。
【０１５６】
また、上記無線通信装置において、前記時空間コーディネータ部は、前記干渉情報に基づいて、前記各指向性通信部のビームパターンを切り替えて、前記複数の指向性通信部のうち、第１の指向性通信部に接続された前記少なくとも１つの無線端末の接続先を、前記複数の指向性通信部のうち、第２の指向性通信部に変更してもよい。
【０１５７】
また、上記無線通信装置において、前記各指向性通信部は、前記ビームフォーミングを行う物理層処理部と、前記物理層処理部を使用して、前記無線端末との間でデータを送受信する下位ＭＡＣ層処理部と、を有し、前記上位層は、上位ＭＡＣ層の処理を行うコントローラ装置であり、前記時空間コーディネータ部は、前記コントローラ装置と前記下位ＭＡＣ層処理部との間で、前記少なくとも１つの無線端末を宛先あるいは送信元とするデータの転送を行ってもよい。
【０１５８】
本開示の通信制御方法は、複数の指向性通信部を備えた無線通信装置における通信制御方法であって、各指向性通信部に接続された少なくとも１つの無線端末に関する接続情報を取得するステップと、前記接続情報と前記複数の指向性通信部の間における干渉に関する干渉情報と、に基づいて、ビームフォーミングのスケジューリングを行うステップと、を含み、前記接続情報は、前記接続された少なくとも１つの無線端末の情報および前記接続された少なくとも１つの無線端末との通信に使用されるビームパターンの情報を含み、前記指向性通信部毎に、時空間コーディネータ部によって、取得され、前記干渉情報は、前記複数の指向性通信部の間における複数のビームパターンの組み合わせ毎に、当該組み合わせにおいて通信の干渉が発生するか否かを示す情報を含む。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本開示は、ミリ波通信を採用する場合においても、より多くの無線端末を収容（接続）することができる無線通信装置および通信制御方法として有用である。
【符号の説明】
【０１６０】
１００  通信システム
１１０  ルータ
１２０  ＡＰコントローラ
１２１  上位ＭＡＣ層処理部
１３０  無線通信装置
１３１ａ  第１のＰＨＹ層処理部
１３１ｂ  第２のＰＨＹ層処理部
１３２ａ  第１の下位ＭＡＣ層処理部
１３２ｂ  第２の下位ＭＡＣ層処理部
１３３  時空間コーディネータ部
１４０  端末
１５０  有線網
２１０  コーディネートテーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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