通信系统、通信系统的控制方法、基站装置、以及无线终端装置与流程

本发明涉及进行波束成形训练并确定通信中使用的波束图案的通信系统、通信系统的控制方法、基站装置、以及无线终端装置。

背景技术：

近年来，在普及可高速通信、不需要许可证的、使用毫米波段(例如，60GHz频带等)的无线信号的毫米波通信。作为采用了毫米波通信的无线通信的标准，例如，有WiGig(Wireless Gigabit；无线千兆)、Wireless HD(High Definition；高分辨率)、ECMA-387、IEEE802.15.3c、IEEE802.11ad的标准。

毫米波段的无线信号具有直线性较强，空间传播损失较大的电波特性。因此，在毫米波通信中，采用了使用多个天线控制无线信号的指向性的波束成形。

波束成形是，控制具有指向性的通信区域即波束的方向和宽度，使波束跟随通信对象即无线通信装置的位置的技术。根据波束成形技术，在本终端可以形成波束的范围内，存在多个通信对象(无线通信装置)的情况下，通过将波束的方向以时分方式切换，建立与多个无线通信装置之间的连接。

作为制定波束成形技术的毫米波段的无线通信标准，例如有IEEE802.1lad标准(非专利文献1)。在非专利文献1中，作为从多个波束图案中选择通信上使用的波束图案的方法(波束成形协议)，记载了要通信的无线通信装置之间变更波束图案，使用变更的波束图案发送包含了用于选择最佳的波束图案的信息的训练帧，选择最合适的波束图案。

此外，作为波束成形技术的应用例子，例如在专利文献1中，记载了在第1无线通信装置对通信对象即第2无线通信装置发送训练帧的情况下，通过从第2无线通信装置发送包含在以前接收到的训练帧的一部分接收结果或全部结果的训练帧，进行接收结果的反馈。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2012-507946号公报

非专利文献

非专利文献1：IEEE 802.11ad-2012 IEEE 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)Sepecifications Amendment 3：Enhancements for Very High Throughput in the 60GHz Band

技术实现要素：

在非专利文献1中公开的波束成形协议中，选择波束的不是第1无线通信装置，而是第2无线通信装置。第2无线通信装置从接收到的多个训练帧之中选择接收质量最高的波束图案，对本终端通知选择出的波束图案的ID。这里，例如，在第1无线通信装置的周围存在多个无线通信装置，干扰更多地发生的通信系统中，考虑到干扰的影响等，期望由第1无线通信装置自身选择和确定最佳的波束图案。然而，由于没有将第2无线通信装置中的全部的训练帧的接收结果反馈给第1无线通信装置的机制，所以第1无线通信装置难以选择和确定。

在专利文献1中，公开了用于进行有关发送和接收两者的双方向性扇区扫描的方法，其为在对发送扇区扫描的反馈中，第2无线通信装置对第1无线通信装置发送从第1无线通信装置接收到的数据单位之中高位3个识别符、最好的质量和最差的质量的识别符、或与全部的识别符对应的质量指标的方法。这样的结构消除了上述研讨事项，但由于在训练帧中包含用于反馈接收结果的信息，所以多个训练帧整体的数据量增大，通信效率下降。

本发明的非限定性的实施例，在多个无线通信网络邻接的环境中，有助于提供可以不增大训练帧整体的数据量，而维持通信效率的通信系统、通信系统的控制方法、基站装置、以及无线终端装置。

本发明的一方式的通信系统，是具有1个以上的无线终端装置、以及与所述1个以上的无线终端装置进行无线通信的基站装置的通信系统，在进行发送波束的波束成形训练的发送波束成形训练期间，所述基站装置顺序切换多个第1发送用波束图案，对所述无线终端装置发送多个第1训练帧，所述1个以上的无线终端装置使用规定的波束图案接收所述多个第1训练帧，测量接收到的所述多个第1训练帧的第1接收质量，生成包含所述测量出的第1接收质量的第2反馈帧，对所述基站装置发送生成的所述第2反馈帧，所述基站装置接收所述第2反馈帧，基于所述第2反馈帧中包含的所述第1接收质量，从所述多个第1发送用波束图案中选择1个波束图案。

本发明的一方式的通信系统的控制方法，是具有1个以上的无线终端装置、以及与所述1个以上的无线终端装置进行无线通信的基站装置的通信系统的控制方法，在进行发送波束的波束成形训练的发送波束成形训练期间，所述基站装置顺序切换多个第1发送用波束图案，对所述无线终端装置发送多个第1训练帧，所述1个以上的无线终端装置使用规定的波束图案接收所述多个第1训练帧，测量接收到的所述多个第1训练帧的接收质量，生成包含所述测量出的第1接收质量的第2反馈帧，对所述基站装置发送生成的所述第2反馈帧，所述基站装置接收所述第2反馈帧，基于所述第2反馈帧中包含的所述第1接收质量，从所述多个第1发送用波束图案中选择1个波束图案。

本发明的一方式的基站装置，是与1个以上的无线终端装置进行无线通信的基站装置，包括：发送单元，在进行发送波束的波束成形训练的发送波束成形训练期间，顺序切换多个第1发送用波束图案，将多个第1训练帧发送到所述1个以上的无线终端装置；接收单元，接收从所述1个以上的无线终端装置发送的、包含所述多个第1训练帧的第1接收质量的第2反馈帧；以及控制单元，基于所述第2反馈帧中包含的所述第1接收质量，从所述多个第1发送用波束图案中选择1个波束图案。

本发明的一方式的无线终端装置，是与基站装置进行无线通信的无线终端装置，包括：接收单元，在进行发送波束的波束成形训练的发送波束成形训练期间，使用规定的波束图案接收通过所述基站装置顺序切换多个第1发送用波束图案发送的多个第1训练帧；测量单元，测量接收到的所述多个第1训练帧的第1接收质量；控制帧生成单元，生成包含测量出的所述第1接收质量的第2反馈帧；以及发送单元，对所述基站装置发送所述生成的第2反馈帧。

这些概括性的或具体的方式，也可以通过系统、装置和方法的任意的组合来实现。

根据本发明的一方式，在多个无线通信网络邻接的环境中，也可以不增大训练帧整体的数据量，而维持通信效率。从说明书和附图中将清楚本发明的一方式中的更多的优点和效果。这些优点和/或效果可以由几个实施方式和说明书及附图所记载的特征来分别提供，不需要为了获得一个或一个以上的同一特征而提供全部特征。

附图说明

图1表示在多个无线通信网络间可以通信的区域重叠的一例子的图。

图2表示本发明的实施方式的通信系统的一例子的图。

图3表示无线通信装置的结构的一例子的图。

图4表示无线通信装置形成的波束图案的一例子的图。

图5表示AP和STA各自中的、波束图案和发送用波束ID以及接收用波束ID之间的对应的一例子的图。

图6表示通信系统100中的波束成形训练的协议控制的一例子的时序图。

图7表示TXSS中的AP和STA的动作的一例子的时序图。

图8表示协议控制帧即许可(Grant)帧的帧格式的一例子的图。

图9表示在第1SSW帧至第10SSW帧的发送接收时，在AP和STA各自中使用的波束图案的一例子的图。

图10表示第1训练帧即SSW帧的帧格式的一例子的图。

图11表示STA测量出接收到第1SSW帧至第5SSW帧时的接收质量的结果的一例子的图。

图12表示AP测量出接收到第6SSW帧至第10SSW帧时的接收质量的结果的一例子的图。

图13表示第1反馈帧即SSW-Feedback帧的帧格式的一例子的图。

图14表示AP为启动器的情况下的、AP的动作的一例子的流程图。

图15表示AP为启动器情况下的、AP的动作的一例子的流程图。

图16表示与2个STA的波束成形训练的协议控制的一例子的时序图。

具体实施方式

作为无线通信网络的一例子，有1个基站(AP：Access Point)管理与多个无线终端装置(STA：Station)之间的无线通信的形式的网络。在1个无线通信网络的周围不存在其他的无线通信网络的情况下，在该无线通信网络中，AP对每个STA实施用于从多个波束图案之中选择最佳的波束图案的波束成形训练。

由此，AP可以选择通信质量最好的波束图案，可以将无线通信网络内的通信质量(系统吞吐量)设为最好。再者，在本发明中，波束意味着无线信号可发送接收的范围(通信区域)。

然而，在1个无线通信网络的周围存在其他的无线通信网络的情况中，1个无线通信网络的AP选择出接收质量最好的波束图案的结果，可能发生由选择的波束图案建立的可以通信的区域在不同的无线通信网络间重叠的情况。

图1是说明在多个无线通信网络间可以通信的区域重叠的具体例子的图。在图1中，示出了无线通信网络80A和80B的2个网络相邻的通信系统300。这里，通信系统300是依据毫米波通信标准即IEEE802.11ad的通信系统，2个无线通信网络80A和80B以相同的访问控制方式(例如，CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance；避免冲突的载波侦听多路访问)方式)动作。

图1所示的无线通信网络80A是AP81A管理的网络，STA82A连接到AP81A。同样地，无线通信网络80B是AP81B管理的网络，STA82B连接到AP82A。在无线通信网络80A中，AP81A和STA82A实施波束成形训练，选择通信质量最好的波束图案。同样地，在无线通信网络80B中，AP81B和STA82B通过波束成形训练选择通信质量最好的波束图案。

将在通过AP81A和STA82A实施了波束成形训练所选择的波束图案中可以通信的区域，在图1中作为通信区域83A示出。同样地，在图1中，通信区域83B是在通过AP81B和STA82B实施了波束成形训练所选择出的波束图案中可以通信的区域。

例如，在STA82A和82B彼此靠近配置的情况下，如图1所示，通信区域83A和通信区域83B的一部分重叠。这里，若无线通信网络80A内的通信和无线通信网络80B内的通信同时进行，则产生同一信道干扰和相邻信道干扰等的干扰，发生通信质量(系统吞吐量)的下降。作为降低同一信道干扰和相邻信道干扰的一般性的技术，有动态信道变更(DFS：Dynamic Frequency Selection)。然而，在依据IEEE802.1lad的通信系统中可以使用的信道数较少，所以难以通过DFS降低这样的干扰。

因此，在多个无线通信网络密集的环境中，在各个无线通信网络内不是选择通信质量最高的波束图案，而是需要考虑到来自其他的无线通信网络的影响(干扰)来确定波束图案。

但是，在依据IEEE802.11ad的通信系统中，在波束成形训练时，STA对AP通知在从AP接收到的训练用的信号即训练帧之中、通信质量最高的波束图案。因此，AP可以容易知道在多个发送波束图案之中、通信质量最高的波束图案，但难以进行与其他的发送波束图案的比较。此外，由于没有将STA中全部的训练帧的接收质量反馈给AP的机制，所以AP难以考虑到来自其他的无线通信网络的影响(干扰)来确定波束图案。

在上述专利文献1中公开的技术，是STA对AP的发送扇区扫描进行反馈，消除上述研讨事项的技术。然而，由于包含了用于对从STA对AP发送的每个训练帧反馈接收质量的信息，所以训练帧整体的数据量增大，通信效率下降。

本发明的非限定性的实施例，提供在多个无线通信网络邻接的环境中，可以不增大训练帧整体的数据量，而维持通信效率的通信系统、通信系统的控制方法、基站装置、以及无线终端装置。

(实施方式)

<通信系统的结构例>

图2是表示本发明的实施方式的通信系统的一例子的图。图2所示的通信系统100具有：因特网等的通信网络101；连接到通信网络101的无线通信装置102；以及通过与无线通信装置102的无线通信连接到通信网络101的无线通信装置103。无线通信装置102和无线通信装置103具有相同结构，通过作为AP(Access Point：基站装置)动作或作为STA(Station：无线终端装置)动作而执行不同的处理。

在以下说明的本发明的实施方式中，无线通信装置102作为无线通信装置103的访问点动作，通过在无线通信装置103和通信网络101之间进行数据传输，管理无线通信装置103对通信网络101的访问。此外，无线通信装置102和无线通信装置103是与毫米波通信标准即IEEE802.11ad对应的通信装置。

<无线通信装置的结构例>

图3是表示无线通信装置102(103)的结构的一例子的图。在图3中，无线通信装置102(103)具有：MAC控制单元11、协议控制单元12、控制帧生成单元13、帧生成单元14、发送单元15、发送天线单元16、接收天线单元17、接收单元18、滤波器单元19、质量测量单元20、管理表21、波束确定单元22。

再者，虽然图示省略，但无线通信装置102(103)例如具有CPU(Central Processing Unit；中央处理器)、存储了控制程序的ROM(Read Only Memory；只读存储器)等存储介质、以及RAM(Random Access Memory；随机存取存储器)等工作存储器，图3所示的各块的功能通过CPU执行控制程序而实现。

MAC控制单元11进行数据发送接收时的访问控制。具体而言，在产生了要发送的数据帧的情况下，MAC控制单元11对发送单元15输出包含了发送中使用的波束图案的索引信息即波束ID和MCS的MAC帧。再者，MCS(Modulation and Coding Scheme；调制和编码方式)将发送中使用的调制方式和编码率等的组合进行索引。此外，MAC(Media Access Control)帧是包含发送目的地的地址等的信息的帧。

此外，在从滤波器单元19获取了数据帧和训练协议控制帧的情况下，在接收到的数据为数据帧的情况下，MAC控制单元11对高位的应用输出数据，在接收到的数据为训练协议控制帧的情况下，对协议控制单元12输出控制信号，在获取了训练协议控制帧以外的协议控制帧的情况下，进行与获取的协议控制帧对应的协议控制(例如连接处理和频带管理处理等)。再者，训练协议控制帧是包含在后述的波束成形训练中使用的信息的帧。

协议控制单元12进行有关波束成形训练的处理的控制。具体而言，协议控制单元12基于从MAC控制单元11获取的训练协议开始请求，将协议控制帧生成请求输出到控制帧生成单元13，协议控制单元12将训练帧生成请求输出到帧生成单元14。

而且，协议控制单元12对质量测量单元20输出指定接收质量测量方法的指定请求。这里，协议控制单元12输出的接收质量测量方法，由在从MAC控制单元11获取的第1协议控制帧中包含的指定信息指定。对于指定信息的细节，将后述。然后，协议控制单元12将用于切换在与通信对象即无线通信装置的接收处理中使用的接收用波束图案的接收用波束ID输出到接收单元18。

此外，在由MAC控制单元11接收到从通信对象即无线通信装置获取的训练协议控制帧的情况下，协议控制单元12将从质量测量单元20获取的接收质量信息输出到管理表21。

控制帧生成单元13基于从协议控制单元12获取的协议控制帧生成请求，生成控制训练协议的控制帧，将指定用于发送训练协议控制帧的波束图案的波束ID和训练协议控制帧输出到发送单元15。

帧生成单元14基于从协议控制单元12获取的训练帧的生成请求，生成训练帧，将指定用于发送训练帧的波束图案的波束ID和生成的训练帧输出到发送单元15。

发送单元15对从MAC控制单元11、控制帧生成单元13、帧生成单元14获取的MAC帧、训练协议控制帧、或训练帧，基于MCS施加调制处理，将调制后的发送信号和波束ID输出到发送天线单元16。

发送天线单元16有包含多个天线元件的阵列天线，将从发送单元15输入的发送信号发送到空中。发送天线单元16基于从发送单元15输入的波束ID等信息，控制各阵列天线的相位和/或振幅等而形成多个波束图案，使用这些图案进行发送信号的发送。

接收天线单元17有包含多个天线元件的阵列天线，接收从其他的无线通信装置发送的发送信号，作为接收信号输出到接收单元18。例如，接收天线单元17控制阵列天线的相位和/或振幅，形成多个波束图案，使用这些图案进行接收。

接收单元18将从接收天线单元17获取的接收信号解调，将解调的数据(接收帧)输出到滤波器单元19。此外，为了进行波束成形训练，接收单元18基于从协议控制单元12获取的接收用波束ID，控制接收天线单元17的阵列天线，切换为与输入的接收用波束ID对应的波束图案。

滤波器单元19分析从接收单元18输入的接收帧的信头并分析接收帧的帧类别。然后，基于分析结果，在接收到的帧为训练帧的情况下，滤波器单元19对协议控制单元12输出接收到的帧。此外，在接收到的帧为训练帧以外的情况下，滤波器单元19将接收到的帧输出到MAC控制单元11。

质量测量单元20基于从协议控制单元12获取的测量方法指定请求、以及接收单元18中的解调结果，测量接收信号的接收质量，并生成接收质量信息。作为测量方法，质量测量单元20例如组合RSSI(Received Signal Strength Indicator：接收信号强度)、SNR(Signal to Noise ratio：信噪比)、SINR(Signal-to-Interference plus Noise power Ratio：信号与干扰噪声比)、错误率(BER(比特错误率)、PER(分组错误率)、FER(帧错误率)等)、重发次数等之中的任意一个、或多个，测量接收质量即可。质量测量单元20将测量出的接收质量信息输出到协议控制单元12。

管理表21将与对通信对象的无线通信装置发送数据时使用的波束图案对应的发送用波束ID、以及与接收数据时使用的波束图案对应的接收用波束ID相关联管理。此外，管理表21将波束ID和从质量测量单元20获取的接收质量信息相关联管理。

波束确定单元22从协议控制单元12获取与训练的结果有关的信息，选择为了发送或接收而使用哪个波束图案，将与选择出的波束图案对应的ID通知给协议控制单元12。

<波束图案的说明>

接着，参照图4说明无线通信装置102(103)形成的波束图案。图4是表示无线通信装置102(103)形成的波束图案的一例子的图。

图4表示无线通信装置102(103)有6种波束图案的例子。无线通信装置102(103)通过发送天线单元16的阵列天线，形成6种波束图案之中的其中一个波束图案进行通信。在图4中，无线通信装置102(103)具有的6种波束图案，各自波束方向不同，包含指向性高的波束图案和无指向性的波束图案。再者，协议控制主要使用无指向性的波束图案，数据通信主要使用指向性高的波束图案，但协议控制也可以使用指向性高的波束图案，数据通信也可以使用无指向性的波束图案。在图4中，波束#1～5是指向性高的波束图案的例子，波束#0是无指向性的波束图案的例子。

再者，这里说明了发送天线单元16形成的波束图案，但在接收天线单元17中形成的波束图案也是同样的。

接着，说明对应于各个波束图案的波束ID。图5是表示AP和STA各自中的、波束图案和发送用波束ID以及接收用波束ID之间的对应的图。以下，将作为AP动作的无线通信装置102(103)仅记载为AP，将作为STA动作的无线通信装置102(103)仅记载为STA。

在图5中，无线通信装置102作为AP动作，“AP(启动器)”的“发送用波束ID”栏表示对应于各波束图案的发送用波束ID。再者，发送用波束ID由#itxN(N是对应于波束图案的数的整数，在图5中为1～5的其中之一)表示。此外，“AP(启动器)”的“接收用波束ID”栏表示对应于各波束图案的接收用波束ID#irxN。

此外，在图5中，无线通信装置103作为STA而动作，“STA(应答器)”的“发送用波束ID”栏表示对应于各波束图案的发送用波束ID#rtxN。此外，“STA(应答器)”的“接收用波束ID”栏表示对应于各波束图案的接收用波束ID#rrxN。

这样，即使相同的波束图案，也因AP和STA、或者发送用和接收用而波束ID不同。因此，可以通过波束ID而区分AP和STA、或者发送用波束和接收用波束。

<波束成形训练中的协议控制>

以下，说明在图2所例示的通信系统100中，波束成形训练中的无线通信装置102(103)的动作例子。

图6表示通信系统100中的波束成形训练的协议控制的一例子的时序图。图6所示的时序(调度)，由管理通信系统100内的通信(连接)的AP控制。以下，假定AP是发送波束成形训练处理的开始通知的启动器(Initiator)，STA是接收波束成形训练处理的开始通知的应答器(Responder)的情况进行说明。

在图6中，AP周期性地设置发送信标的期间即BTI(Beacon Transmission Interval：信标传输期间)50。具体而言，在BTI50结束后，经过了规定时间后，AP开始下一个BTI51。在图6中，BTI表示了BTI50和BTI51这2个，但在每个规定时间都反复BTI直至AP结束动作为止。

在BTI50和BTI51之间，设置发送数据帧的期间即DTI(Data Transmission Interval：数据发送间隔)52。在DTI52中，在AP和STA之间进行数据的发送接收。在IEEE802.1lad中规定了BTI和DTI。

AP在DTI52内，设置TXSS(发送波束成形训练期间)53。TXSS53是，为了测试发送扇区的通信质量而扫描波束(transmit sector sweep)，进行发送波束的训练的期间。以下，说明TXSS53中的通信系统100的动作的细节。

<TXSS(发送波束成形训练期间)中的动作>

图7表示TXSS53中的AP和STA的动作的一例子的时序图。在TXSS53中，AP首先对STA发送协议控制帧即许可帧60。

图8是表示协议控制帧即许可帧60的帧格式的一例子的图。如图8所示，许可帧60包含帧类别601、发送源地址602、目的地地址603、波束成形协议ID604、以及表示接收质量的测量方法的指定信息605。

帧类别601是表示帧为协议控制帧的识别符等。发送源地址602是发送许可帧60的AP的地址(例如MAC地址或设备ID)。目的地地址603是接收许可帧60的STA的识别符(例如MAC地址或设备ID)。

波束成形协议ID604是用于将开始本发明的发送波束成形训练的意旨通知给STA的识别符。指定信息605是包含了对于接收许可帧60的STA，指定测量在许可帧60之后发送的第1SSW帧61A至第5SSW帧61E(第1训练帧)的接收质量的方法的信息的字段。作为测量接收质量的方法，例如如上述，例如是RSSI、SNR、SINR、BER、PER、FER、重发次数的至少1个。

返回到图7的说明。在图7中，AP在发送许可帧60后，发送第1SSW帧61A至第5SSW帧61E。图9是表示在发送接收图7所示的第1SSW帧至第10SSW帧时，在AP和STA各自中使用的波束图案的例子的图。在图9中，顺序进行使用对应于波束图案#1的发送用波束ID#itx1发送包含了发送用波束ID#itx1的第1SSW帧61A，使用对应于波束图案#2的发送用波束ID#itx2发送包含了发送用波束ID#itx2的第2SSW帧61B，使用对应于波束图案#3的发送用波束ID#itx3发送包含了发送用波束ID#itx3的第3SSW帧61C，使用对应于波束图案#4的发送用波束ID#itx4发送包含了发送用波束ID#itx4的第4SSW帧61D，使用对应于波束图案#5的发送用波束ID#itx5发送包含了发送用波束ID#itx5的第5SSW帧61E。

第1SSW帧61A至第5SSW帧61E对应于第1训练帧。图10是表示第1训练帧即SSW帧61的帧格式的一例子的图。再者，以下有时称为第1SSW帧61A至第5SSW帧61E的其中一个，或将它们统称为SSW帧61。如图10所示，SSW帧61包含帧类别611、发送源地址612、目的地地址613、以及发送波束ID614。

帧类别611是表示帧为第1训练帧(第1SSW帧61A至第5SSW帧61E的其中一个)的识别符。发送源地址612是发送SSW帧61的AP的地址(例如MAC地址或设备ID)。目的地地址613是接收SSW帧61的STA的识别符(例如MAC地址或设备ID)。发送波束ID614是发送SSW帧61时与AP使用的发送用波束图案对应的波束ID。即，在SSW帧61中，包含发送SSW帧61的AP(无线通信装置)在发送时使用的波束图案的发送用波束ID。

返回到图7的说明。STA使用与无指向性的波束图案对应的接收用波束ID#rrx0接收许可帧60。然后，STA不改变波束图案，接收第1SSW帧61A至第5SSW帧61E。此外，在接收第1SSW帧61A至第5SSW帧61E时，使用由许可帧60的指定信息605指定的接收质量的测量方法，对每个SSW帧测量接收质量，并生成接收质量的测量结果Result_STA。

对于接收质量的测量结果Result_STA，列举具体例子说明。图11是例示了STA测量出接收到的第1SSW帧61A至第5SSW帧61E的接收质量的结果的图。在图11所示的例子中，作为接收质量的测量方法的一例子，假定使用了SNR的情况。再者，图11中使用的SNR以转换了dB值的索引值表示。

在图11中，表示从接收到的第1SSW帧61A中包含的发送波束ID614获取的波束ID#itx1和接收到的第1SSW帧61A的接收质量的测量结果“80”，从接收到的第2SSW帧61B中包含的发送波束ID614获取的波束ID#itx2和接收到的第2SSW帧61B的接收质量的测量结果“90”，从接收到的第4SSW帧61D中包含的发送波束ID614获取的波束ID#itx4和接收到的第4SSW帧61D的接收质量的测量结果“100”，从接收到的第5SSW帧61E中包含的发送波束ID614获取的波束ID#itx5和接收到的第5SSW帧61E的接收质量的测量结果“70”。

再者，在图11中，不包含第3SSW帧61C的波束ID和接收质量，而这意味着STA没有接收到第3SSW帧61C。在AP发送第1SSW帧61A至第5SSW帧61E的情况下，对每个SSW帧61改变波束图案并发送。因此，有STA没有接收到SSW帧61的情况，对应于没有接收到图11中未示出的第3SSW帧61C的情况。

返回到图7的说明。AP在发送第5SSW帧61E后，为了测量STA发送的训练帧的接收质量，将波束图案设定为与无指向性的波束图案#0对应的接收用波束ID#irx0。

STA在接收到第5SSW帧61E后，如图9所示，顺序进行使用对应于波束图案#1的发送用波束ID#rtx1发送包含了发送用波束ID#rtx1的第6SSW帧62A，使用对应于波束图案#2的发送用波束ID#rtx2发送包含了发送用波束ID#rtx2的第7SSW帧62B，使用对应于波束图案#3的发送用波束ID#rtx3发送包含了发送用波束ID#rtx3的第8SSW帧62C，使用对应于波束图案#4的发送用波束ID#rtx4发送包含了发送用波束ID#rtx4的第9SSW帧62D，使用对应于波束图案#5的发送用波束ID#rtx5发送包含了发送用波束ID#rtx5的第10SSW帧62E。

第6SSW帧62A至第10SSW帧62E对应于第2训练帧。对于第2训练帧即SSW帧62的帧格式，由于与图10所示的第1训练帧即SSW帧61是同样的，所以省略说明。再者，以下有时称为第6SSW帧62A至第10SSW帧62E的其中一个，或者将它们统称为SSW帧62。

再者，在SSW帧中，也可以包含接收到SSW帧的无线终端选择出的波束ID和接收质量。具体而言，STA也可以将接收到的第1帧61A至第5SSW帧61E之中接收质量最好的波束ID和测量出的接收质量包含在第6SSW帧62A至第10SSW帧62E中并发送。

AP在发送了第5SSW帧61E后，接收从STA发送的第6SSW帧62A至第10SSW帧62E，使用在许可帧60的指定信息605中与通知给STA的方法相同的接收质量的测量方法，对每个SSW帧测量接收质量，并生成接收质量的测量结果Result_AP。

对于接收质量的测量结果Result_AP，列举具体例子说明。图12是例示了AP接收到第6SSW帧62A至第10SSW帧62E时从SSW帧中包含的发送波束ID614获取的波束ID和测量出接收质量的结果的图。在图12所示的例子中，与图11同样，作为接收质量测量方法的一例子，假定使用了SNR的情况。

在图12中，表示从接收到的第6SSW帧62A中包含的发送波束ID614获取的波束ID#rtx1和接收到的第6SSW帧62A的接收质量的测量结果“30”、从接收到的第7SSW帧62B中包含的发送波束ID614获取的波束ID#itx2和接收到的第7SSW帧62B的接收质量的测量结果“90”、从接收到的第8SSW帧62C中包含的发送波束ID614获取的波束ID#itx3和接收到的第8SSW帧62C的接收质量的测量结果“80”、从接收到的第9SSW帧62D中包含的发送波束ID614获取的波束ID#itx4和接收到的第9SSW帧62D的接收质量的测量结果“95”、从接收到的第10SSW帧62E中包含的发送波束ID614获取的波束ID#itx5和接收到的第10SSW帧62E的接收质量的测量结果“60”。

返回到图7的说明。AP在接收到第10SSW帧62E后，生成第1反馈帧即SSW-Feedback帧63，使用与无指向性的波束图案、即对应于发送用波束ID#itx0的波束图案来发送，第1反馈帧包含接收到的第6SSW帧62A至接收到的第10SSW帧62E的接收质量的测量结果Result_AP。

图13是表示第1反馈帧即SSW-Feedback帧63的帧格式的一例子的图。在图13中，SSW-Feedback帧63包含帧类别631、发送源地址632、目的地地址633、以及测量结果634。

帧类别631是表示帧为SSW-Feedback帧63的识别符等。发送源地址632是发送SSW-Feedback帧63的AP的地址(例如MAC地址或设备ID)。目的地地址633是接收SSW-Feedback帧63的STA的识别符(例如MAC地址或设备ID)。测量结果634对应于上述的接收质量的测量结果Result_AP。

如图13所示，测量结果634还包含测量结果数635、对每个波束ID的测量结果#n636n(n是与接收到的SSW帧之中、可以获取波束ID并且可以测量接收质量的SSW帧的总数对应的正整数，在图7中n＝0～5)。再者，在n＝0的情况下，在测量结果#n636n中不包含数据。

测量结果数635是包含与测量结果634中包含的测量结果的数有关的信息的字段。具体而言，在第1反馈帧即SSW-Feedback帧63中测量结果数635中保存“5”，在第2反馈帧即SSW-ACK帧64中测量结果数635中保存“4”。

测量结果#n636n包含波束ID637和接收质量638，是在AP接收到第6SSW帧62A至第10SSW帧62E的各个帧时分别包含从SSW帧获取的波束ID和测量出的接收质量的信息的字段。

返回到图7的说明。STA在接收到AP发送的SSW-Feedback帧63后，从SSW-Feedback帧63获取与Result_AP对应的测量结果634。STA基于获取的Result_AP，选择与规定的选择基准一致的发送用波束图案，将选择出的波束图案与用于与AP的通信的发送用波束ID#rtx_select相关联。

对于规定的选择基准，列举具体例子说明。例如在通信系统100的周围(可能产生干扰的位置)存在其他的通信系统的情况下，STA在满足可以实现要使用的应用要求的通信质量(吞吐量和延迟时间等)的接收质量的波束图案之中，将接收质量最低的波束图案确定作为STA的发送用波束图案。

例如Result_AP是图12例示的值，例如在可以实现使用应用要求的通信质量的接收质量为SNR＝70的情况下，STA在SNR超过“70”的波束之中确定为质量最低为“80”的#itx3即可。此外，例如在可以实现使用应用要求的通信质量的接收质量为SNR＝50的情况下，在SNR超过“50”的波束之中确定为质量最低为“60”的#itx5即可。

另一方面，在通信系统100的周围(可能产生干扰的位置)不存在其他的通信系统的情况下，STA将接收质量最高的波束ID确定为STA的发送用波束图案即可。具体而言，STA选择接收质量为“95”的#rtx4作为#rtx_select。

返回到图7的说明。STA在从获取的Result_AP之中选择了发送用波束图案后，生成第2反馈帧即SSW-ACK帧64，使用与无指向性的波束图案即发送用波束ID#rtx0对应的波束图案，发送到AP，第2反馈帧包含了测量第1SSW帧61A至第5SSW帧61E的接收质量的结果即测量结果Result_STA。再者，STA也可以不用无指向性的波束图案来发送，而使用与上述选择出的波束ID#rtx_select对应的波束图案来发送。

再者，对于第2反馈帧即SSW-ACK帧的帧格式，由于与图13相关联说明的第2SSW-Feedback帧是同样的，所以省略说明。

AP接收STA发送的SSW-ACK帧64，获取在SSW-ACK帧64中包含的接收质量的测量结果Result_STA。AP基于获取的Result_STA，选择与规定的选择基准一致的发送用波束图案，将选择出的波束图案和用于与STA通信的发送用波束ID#itx_select相关联。对于规定的选择基准，与基于上述说明的STA中的Result_AP的选择是同样的，所以省略说明。

以上，说明了无线通信装置102(103)中的波束成形训练的协议控制。如上述，在本发明的实施方式的通信系统100中，在用于确定发送波束图案的期间即TXSS53中，在STA接收到从AP发送的第1SSW帧61A至第5SSW帧61E(第1训练帧)的情况下，STA测量SSW帧61的接收质量，将测量结果Result_STA包含在SSW-ACK帧64(第2反馈帧)中并发送到AP。由此，AP基于Result_STA，将与规定的选择基准一致的波束图案选择为对STA发送中使用的发送用波束图案。

此外，在TXSS53中，在AP接收到从STA发送的第6SSW帧62A至第10SSW帧62E(第2训练帧)的情况下，AP测量SSW帧62的接收质量，将测量结果包含在SSW-Feedback帧63(第1反馈帧)中并发送到STA。由此，STA基于Result_STA，将与规定的选择基准一致的波束图案选择为对AP发送中使用的发送用波束图案。

根据这样的结构，训练帧的数据量不变大，AP可以获取与STA接收到的波束的接收质量有关的信息。

接着，说明AP和STA各自的动作例子。

<AP的动作例子>

说明本发明的实施方式的通信系统100的波束成形训练中的AP的动作例子。图14是表示启动器即AP的动作例子的流程图。

在步骤S101中，AP的协议控制单元12判定是否从MAC控制单元11输入了波束成形训练的开始请求。在从MAC控制单元11输入了训练开始请求的情况下(S101：“是”)，处理进至步骤S102，在从MAC控制单元11没有输入训练开始请求的情况下(S101：“否”)，反复进行步骤S101。

在步骤S102中，协议控制单元12将用于开始波束成形训练的协议控制的协议控制帧的生成请求输出到控制帧生成单元13，发送单元15对STA发送控制帧生成单元13生成的协议控制帧。如上述说明的，协议控制帧对应于图7所示的Gtant帧60，包含表示开始本发明的实施方式的波束成形训练意旨的识别符(波束成形协议ID)、以及用于指定在STA中接收的SSW帧的接收质量的测量方法的指定信息605。

在步骤S103中，协议控制单元12对帧生成单元14输出第1训练帧的生成请求。与之对应，帧生成单元14生成多个第1训练帧，发送单元15将生成的多个第1训练帧对每个帧切换指向性波束图案并发送到STA。如上述，第1训练帧对应于图7所示的第1SSW帧61A至第5SSW帧61E。

在步骤S104中，协议控制单元12进行是否已将多个第1训练帧全部发送的判定。在判定为全部发送的情况下(S104：“是”)，处理进至步骤S105，在不是那样的情况下(S104：“否”)，处理返回到步骤S103。

在步骤S105中，为了将在接收到第1训练帧的STA发送的第2训练帧的接收中使用的波束图案切换为无指向性的波束图案(波束ID#irx0)，协议控制单元12对接收单元18输出接收波束切换指示。如上述，第2训练帧对应于图7所示的第6SSW帧62A至第10SSW帧62E。

在步骤S106中，协议控制单元12指示接收天线单元17使用无指向性的波束图案接收从STA发送的多个第2训练帧，指示质量测量单元20测量接收到的各第2训练帧的接收质量。

再者，若可以接收至少1个第2训练帧，则AP的协议控制单元12就可以知道第2训练帧的发送结束的定时。

例如，在第2训练帧中记载了当前的发送数、总发送数的情况下，或者在第2训练帧中记载了剩余发送数的情况下，由于第2训练帧长度固定，并且调制速率也固定，所以若知道剩余发送数，则AP的协议控制单元12就可以计算第2训练帧的发送结束。

在步骤S107中，AP的协议控制单元12判定是否来自STA的第2训练帧的发送结束，并在多个第2训练帧之中接收到至少1个第2训练帧。在判定为来自STA的第2训练帧的发送结束，并接收到至少1个第2训练帧的情况下(S107：“是”)，处理进至步骤S108，在不是那样的(没有接收到1个第2训练帧)情况下(S107：“否”)，返回到步骤S105。

在步骤S108中，协议控制单元12将在步骤S106中生成的包含接收质量的测量结果的第1反馈帧的生成请求输出到控制帧生成单元13，使生成的第1反馈帧被发送到STA。如上述，第1反馈帧对应于图7所示的SSW-Feedback帧63。

在步骤S109中，协议控制单元12判定从STA是否接收到第2反馈帧。如上述，第2反馈帧对应于图7所示的SSW-ACK帧64，包含测量出STA接收到的第1训练帧的接收质量的结果。在判定为接收到第2反馈帧的情况下(S109：“是”)，处理进至步骤S110，在不是那样的情况下(S109：“否”)，处理重复进行步骤S109。

在步骤S110中，协议控制单元12基于在步骤S109中接收到的第2反馈帧中包含的、STA接收到的第1训练帧的接收质量的测量结果，选择与规定的选择基准一致的发送用波束图案。在以后AP对STA进行发送时使用本步骤S110中选择出的发送用波束图案。

然后，协议控制单元12将与选择出的发送用波束图案对应的波束ID和发送对象的STA相关联并存储在管理表21中，结束波束成形训练的处理。

<STA的动作例子>

接着，说明本发明的实施方式的通信系统100的波束成形训练中的STA的动作例子。图15是表示应答器即STA的动作例子的流程图。

在步骤S201中，滤波器单元19进行是否接收到从AP发送的协议控制帧的判定。在判定为接收到协议控制帧的情况下(S201：“是”)，滤波器单元19对MAC控制单元11输出协议控制帧，在不是那样的情况下(S201：“否”)，反复进行步骤S201。如上述，协议控制帧对应于图7所示的许可帧60，包含了表示开始本发明的实施方式中特有的波束成形训练意旨的识别符(波束成形协议ID)。

在步骤S202中，协议控制单元12对接收单元18输出接收波束的切换指示，以便接续协议控制帧，从AP发送的多个第1训练帧的接收中使用的波束图案切换为无指向性的波束图案。

在步骤S203中，协议控制单元12使用无指向性的波束图案指示接收天线单元17接收从AP发送的多个第1训练帧，指示质量测量单元20测量接收到的各第1训练帧的接收质量。

再者，如果可以接收至少1个第1训练帧，则STA的协议控制单元12可以知道第1训练帧的发送结束的定时。

例如，在第1训练帧中记载有当前的发送数、总发送数的情况下，或者在第1训练帧中记载有剩余发送数的情况下，由于第1训练帧长度固定，并且调制速率也固定，所以如果已知剩余发送数，则STA的协议控制单元12可以计算第1训练帧的发送结束。

在步骤S204中，STA的协议控制单元12判定是否来自AP的第1训练帧的发送结束，并在多个第1训练帧之中接收到至少1个第1训练帧。在判定为来自AP的第1训练帧的发送结束，并接收到至少1个第1训练帧的情况下(S204：“是”)，处理进至步骤S206，在不是那样的情况下(一个第1训练帧都没有接收到)(S204：“否”)，返回到步骤S203。

在步骤S205中，协议控制单元12对帧生成单元14输出第2训练帧的生成请求。与之对应，帧生成单元14生成多个第2训练帧，发送单元15对生成的多个第2训练帧的各个第2训练帧，切换在发送中使用的波束图案并发送到AP。如上述，第2训练帧对应于图7所示的第6SSW帧62A至第10SSW帧62E。

在步骤S206中，协议控制单元12判定是否已将多个第2训练帧全部发送。在判定为全部发送的情况下(S206：“是”)，处理进至步骤S207，不是那样的情况下(S206：“否”)，返回到步骤S205。

在步骤S207中，协议控制单元12判定从AP是否接收到第1反馈帧。如上述，第1反馈帧对应于图7所示的SSW-Feedback帧63。在判定为接收到第1反馈帧的情况下(S207：“是”)，处理进至步骤S208，不是那样的情况下(S207：“否”)，处理反复进行步骤S207。

在步骤S208中，STA的协议控制单元12基于在步骤S207中接收到的第1反馈帧中包含的测量结果634，选择与规定的选择基准一致的发送用波束图案。在以后STA对AP进行发送时使用本步骤S208中选择出的发送用波束图案。然后，协议控制单元12将与选择出的发送用波束图案对应的波束ID和发送对象的AP相关联并存储在管理表21中。

步骤S209中，协议控制单元12将第2反馈帧的生成请求输出到控制帧生成单元13，指示发送单元15和发送天线单元16对AP发送生成的第2反馈帧。如上述，第2反馈帧对应于SSW-ACK帧64，包含STA接收到第1训练帧的接收质量的测量结果634。然后，在第2反馈帧的发送完成后，协议控制单元12结束波束成形训练。

如以上说明的，本发明的实施方式的通信系统100，在本发明的实施方式的通信系统100中，在用于确定发送波束图案的期间即在TXSS53中，在STA接收到从AP发送的第1训练帧(第1SSW帧61A至第5SSW帧61E)的情况下，STA测量SSW帧61的接收质量，将测量结果Result_STA包含在第2反馈帧(SSW-ACK帧64)中并发送到AP。由此，AP基于Result_STA，将与规定的选择基准一致的波束图案选择为向STA发送中使用的发送用波束图案。

此外，在TXSS53中，在AP接收到从STA发送的第2训练帧(第6SSW帧62A至第10SSW帧62E)的情况下，AP测量SSW帧62的接收质量，将测量结果包含在第1反馈帧(SSW-Feedback帧63)中并发送到STA。由此，STA基于Result_STA，将与规定的选择基准一致的波束图案选择为向AP的发送中使用的发送用波束图案。

根据这样的结构，根据本发明的实施方式的通信系统100，可以不增大训练帧的数据量，而AP获取与STA接收到的波束的接收质量有关的信息。

再者，使用第1训练帧和第2训练帧说明了波束成形训练，但如果AP可以知道STA的接收质量，则可以选择发送用波束图案，所以在图7中，使用许可帧60、从STA发送的第2训练帧(第6SSW帧62A至第10SSW帧62E)和第1反馈帧(SSW-Feedback帧63)，可以构成波束成形训练，使用许可帧60、从AP发送的第1训练帧(第1SSW帧61A至第5SSW帧61E)和第2反馈帧(SSW-ACK帧64)，也可以构成波束成形训练。

以上，一边参照附图一边说明了各种实施方式，但不言而喻，本发明不限定于这样的例子。只要是本领域技术人员，在权利要求书所记载的范畴内，显然可设想各种变更例或修正例，并认可它们当然属于本发明的技术范围。此外，在不脱离发明的宗旨的范围中，也可以将上述实施方式中的各构成要素任意地组合。

在上述实施方式中，说明了具有1个AP和1个STA的通信系统100，但本发明不限于此。例如，本发明的通信系统也可以具有多个AP、多个STA。例如，在1个AP与多个STA进行通信的情况下，根据STA的数顺序进行与多个STA的TXSS即可。图16是表示与2个STA的波束成形训练的协议控制的一例子的时序图。

此外，用于上述实施方式的说明中的各功能块通常被作为具有输入端子及输出端子的集成电路即LSI来实现。这些集成电路既可以被单独地集成为单芯片，也可以包含各功能块的一部分或全部被集成为单芯片。这里，虽设为了LSI，但根据集成程度的不同，有时也被称为IC(Integrated Circuit)、系统LSI、超大LSI(Super LSI)、特大LSI(Ultra LSI)。

此外，集成电路的方法不限于LSI，也可以用专用电路或通用处理器来实现。也可以使用可在LSI制造后可编程的FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)，或者使用可重构LSI内部的电路单元的连接、设定的可重构处理器(Reconfigurable Processor)。

而且，随着半导体的技术进步或随之派生的其它技术，如果出现能够替代LSI的集成电路化的技术，当然可利用该技术进行功能块的集成化。还存在着适用生物技术等的可能性。

<本发明的总结>

本发明的通信系统，是具有1个以上的无线终端装置、以及与所述1个以上的无线终端装置进行无线通信的基站装置的通信系统，在进行发送波束的波束成形训练的发送波束成形训练期间，所述基站装置顺序切换多个第1发送用波束图案，对所述无线终端装置发送多个第1训练帧，所述1个以上的无线终端装置使用规定的波束图案接收所述多个第1训练帧，测量接收到的所述多个第1训练帧的第1接收质量，生成包含所述测量出的第1接收质量的第2反馈帧，对所述基站装置发送生成的所述第2反馈帧，所述基站装置接收所述第2反馈帧，基于所述第2反馈帧中包含的所述第1接收质量，从所述多个第1发送用波束图案中选择1个波束图案。

在本发明的通信系统中，所述1个以上的无线终端装置在使用规定的波束图案接收到所述多个第1训练帧后，顺序切换多个第2发送用波束图案并对所述基站终端装置发送多个第2训练帧，所述基站装置使用所述规定的波束图案接收所述多个第2训练帧，测量接收到的所述多个第2训练帧的第2接收质量，对所述1个以上的无线终端装置发送包含所述测量出的所述第2接收质量的第1反馈帧，所述1个以上的无线终端装置接收所述第1反馈帧，基于接收到的所述第1反馈帧中包含的所述第2接收质量，选择发送波束图案。

在本发明的通信系统中，所述基站装置和所述无线终端装置进行依据IEEE802.11ad的无线通信。

在本发明的通信系统中，在所述发送训练成形训练期间的开始时，所述基站装置对所述无线终端装置发送包含了对所述无线终端装置通知特定的波束成形训练开始的识别符的帧。

在本发明的通信系统中，所述接收质量至少是RSSI(接收信号强度)、SNR(信噪比)、SINR(信号与干扰噪声比)、BER(比特错误率)、PER(分组错误率)、FER(帧错误率)、重发次数的其中一个或多个组合。

在本发明的通信系统中，在与所述1个以上的无线终端装置之中的第1无线终端装置的所述发送波束成形训练之后，所述基站装置顺序进行与所述1个以上的无线终端装置之中的第2无线终端装置的所述发送波束成形训练。

本发明的通信系统的控制方法，是具有1个以上的无线终端装置、以及与所述1个以上的无线终端装置进行无线通信的基站装置的通信系统的控制方法，在进行发送波束的波束成形训练的发送波束成形训练期间，所述基站装置顺序切换多个第1发送用波束图案，对所述无线终端装置发送多个第1训练帧，所述1个以上的无线终端装置使用规定的波束图案接收所述多个第1训练帧，测量接收到的所述多个第1训练帧的接收质量，生成包含所述测量出的第1接收质量的第2反馈帧，对所述基站装置发送生成的所述第2反馈帧，所述基站装置接收所述第2反馈帧，基于所述第2反馈帧中包含的所述第1接收质量，从所述多个第1发送用波束图案中选择1个波束图案。

本发明的基站装置，是与1个以上的无线终端装置进行无线通信的基站装置，包括：发送单元，在进行发送波束的波束成形训练的发送波束成形训练期间，顺序切换多个第1发送用波束图案，将多个第1训练帧发送到所述1个以上的无线终端装置；接收单元，接收从所述1个以上的无线终端装置发送的、包含所述多个第1训练帧的第1接收质量的第2反馈帧；以及控制单元，基于所述第2反馈帧中包含的所述第1接收质量，从所述多个第1发送用波束图案中选择1个波束图案。

本发明的无线终端装置，是与基站装置进行无线通信的无线终端装置，包括：接收单元，在进行发送波束的波束成形训练的发送波束成形训练期间，使用规定的波束图案接收通过所述基站装置顺序切换多个第1发送用波束图案发送的多个第1训练帧；测量单元，测量所述接收到的多个第1训练帧的第1接收质量；控制帧生成单元，生成包含所述测量出的第1接收质量的第2反馈帧；以及发送单元，对所述基站装置发送所述生成的第2反馈帧。

工业实用性

本发明适合于进行波束成形训练的通信系统。

标号说明

100，300 通信系统

101 通信网络

102，103 无线通信装置

11 控制单元

12 协议控制单元

13 控制帧生成单元

14 帧生成单元

15 发送单元

16 发送天线单元

17 接收天线单元

18 接收单元

19 滤波器单元

20 质量测量单元

21 管理表

22 波束确定单元