JP2017143467A

JP2017143467A - 無線通信装置、及び無線通信装置における表示方法

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Publication number: JP2017143467A
Application number: JP2016024748A
Authority: JP
Inventors: 亨宗白方; Yukimune Shirakata; 將之清水; Masayuki Shimizu; 滝波　浩二; Koji Takinami; 浩二滝波
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Corp of America
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Corp of America
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2036-02-12
Also published as: CN108604921A; EP3416301A4; US10868598B2; EP3416301B1; EP3416301A1; US11522590B2; US20180302138A1; WO2017138051A1; TWI743065B; TW201729552A; US20210105052A1; JP6847581B2; CN108604921B

Abstract

【課題】ミリ波帯を用いて通信を行う無線通信装置において、ユーザに通信品質が向上する装置の姿勢及び方向の少なくとも１つを認識させること。【解決手段】表示部２０４に、アンテナ部によって形成可能なビームの放射方向を示すパターンと、アンテナ部によって形成されているビームの方向と、現在の受信品質と、を表す図形を表示する。具体的には、ビームの方向のパターンを、受信品質の高さに応じた数だけ塗りつぶすことで、ビーム方向と受信品質とを表現する。【選択図】図５

Description

本開示は、無線通信装置、及び無線通信装置における表示方法に関する。

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。

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。

このような伝搬損の克服、又は、通信速度の高速化及びセルエリアの拡大に寄与する一つの方式として、基地局および端末（「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ため、自局の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）。

また、従来、マイクロ波帯の通信において、受信電界強度などの受信品質を端末に表示することにより、ユーザに高い伝送速度で通信を行うことができるか否かを認識させる表示方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許第５６４１６０７号公報

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

ミリ波帯を用いた無線ネットワークにおいて、端末は、接続する基地局に指向性を合わせるためにビームフォーミングのトレーニングを行う。しかし、ミリ波帯の電波は、直進性が強く、また遮蔽にも弱いため、端末は、電波の放射角度範囲が狭い場合、姿勢及び方向の少なくとも１つが変わることによって、通信可能な範囲も変わってしまう。従って、端末の姿勢及び方向の少なくとも１つは、通信品質に影響を及ぼすことになるが、ユーザは、どの方向に端末を向ければ通信品質が良くなるかが分からない。

本開示の一態様は、ミリ波帯を用いて通信を行う無線通信装置において、ユーザに通信品質が向上する装置の姿勢及び方向の少なくとも１つを認識させることができる無線通信装置、及び無線通信装置における表示方法を提供する。

本開示の一態様に係る無線通信装置は、
ミリ波帯を用いて通信を行うためのビームフォーミングによって第１の複数のビームから選択されたビームを形成する第１のアンテナ部と、
前記選択されたビームの放射方向を示す第１のパターンを表示する表示部と、
を具備する。

本開示の一態様に係る無線通信装置の表示方法は、
無線通信装置における表示方法であって、
ミリ波帯を用いて通信を行うためのビームフォーミングによって第１の複数のビームから選択されたビームを形成し、
前記選択されたビームの放射方向を示す第１のパターンを表示する。

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。

本開示の一態様によれば、ユーザに通信品質が向上する装置の姿勢・方向を認識させることができる。

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。

ミリ波通信システムの一例を示す図端末の構成例を示すブロック図端末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実施の形態１の表示を行うまでに、制御部で行われる制御を示すフロー図実施の形態１における表示例を示す図複数のアンテナを備える端末から送信されるビームの一例を示す図実施の形態２の端末の構成例を示すブロック図実施の形態２における端末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実施の形態２の表示を行うまでに、制御部で行われる制御を示すフロー図実施の形態２における表示例を示す図であり、図１０Ａはアンテナ部１に関する表示画像を示す図、図１０Ｂはアンテナ部２に関する表示画像を示す図マイクロ波通信とミリ波通信を組み合わせたヘテロジニアスネットワークシステムの説明に供する図実施の形態３の端末の構成例を示すブロック図実施の形態３の表示を行うまでに、制御部で行われる制御を示すフロー図実施の形態３における表示例を示す図であり、図１４Ａはミリ波帯を用いた通信が行われている場合の表示画像を示す図、図１４Ｂはマイクロ波帯を用いた通信が行われている場合の表示画像を示す図

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。

＜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。

従来のミリ波通信では、端末は基地局の方向に指向性が向けられるように逐次的に指向性を切替え、信号を送信する。

図１は、ミリ波通信システムの一例を示す図である。図１は、ミリ波端末１０１（以下「端末」または「ＳＴＡ(Station)」と呼ぶこともある）、ミリ波基地局１０２（以下「ＡＰ(Access Point)」と呼ぶこともある）、ＡＰ１０２の通信カバーエリア１０３を示す。端末１０１のアンテナで形成する電波の指向方向１０４、１０５、１０６（以下「ビーム」と呼ぶこともある）は、例えばＫ本（Ｋは１以上の整数であり、図１ではＫ＝３である）のビームを形成し、それぞれに番号（以下「ビームＩＤ」と呼ぶこともある）が付与され、ミリ波端末１０１によって、切替えられる。図１は、電波の指向方向（ビーム）１０４はビームＩＤ＝１、電波の指向方向（ビーム）１０５はビームＩＤ＝ｋ、電波の指向方向（ビーム）１０６はビームＩＤ＝Ｋを示す。同様にＡＰ１０２も複数のビームを備え、これを切替えることができる（図示せず）。

ＳＴＡ１０１とＡＰ１０２とは、ＡＰ１０２の通信カバーエリア１０３の範囲内にＳＴＡ１０１が存在する場合、データ通信を行うことができるが、伝送品質を向上させるために、ＳＴＡ１０１とＡＰ１０２との間で、最も伝送品質が良くなるビームの組み合わせを選択する必要がある。

図２に、ＳＴＡ１０１の構成を示す。ＳＴＡ１０１は、アンテナ部２０１と、ミリ波無線部２０２と、制御部２０３と、表示部２０４と、送信部２０５と、受信部２０６と、受信品質測定部２０７と、を有する。

ＳＴＡ１０１からフレームを送信する場合、制御部２０３は送信部２０５に送信データを入力する。送信部２０５は入力されたデータを無線通信に適した信号フォーマットに変換し、ミリ波周波数帯の無線信号に変換し、アンテナ部２０１に出力する。また、制御部２０３は、アンテナ部２０１を送信モードに切替え、送信に用いるビームを選択する。アンテナ部２０１は選択されたビームに指向性を切り替えて送信部２０５から入力された無線信号を放射する。

ＳＴＡ１０１がフレームを受信する場合、制御部２０３はアンテナ部２０１を受信モードに切替え、受信に用いるビームを選択する。アンテナ部２０１は選択されたビームに指向性を切替え、受信された無線信号を受信部２０６に出力する。受信部２０６は、入力された無線信号からフレームを検出した後、信号処理に適した周波数帯の信号に変換し、予め定めた信号フォーマットに従い復調し、受信データを制御部２０３に出力する。また、受信部２０６からの信号に基づき、受信品質測定部２０７は信号の受信品質（たとえば受信強度を示すＲＳＳＩ(Receive Signal Strength Indicator)、信号対雑音比ＳＮＲ(Signal-to-Noise Ratio)、信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio）、及び誤り率の少なくとも１つ）を測定し、測定結果を制御部２０３に出力する。制御部２０３は入力された受信データ及び受信品質に関する情報に基づき、表示２０４に表示する情報を出力する。表示部２０４は、入力された情報をディスプレイパネルやインジケータなどの手段を用いてユーザに表示する。

制御部２０３は、データ通信に先立ち、ＡＰ１０２との間で最も伝送品質が良くなるビームの組み合わせを選択するビームフォーミングトレーニングを行う。

図３は、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３は、ＳＴＡ１０１が送信するトレーニングフレーム３０１、３０２、３０３、フィードバックフレーム３０５、ＡＣＫ(Acknowledge)フレーム３０６を示す。図３ではＳＴＡ１０１のトレーニングを示したが、ＡＰ１０２も同様にしてトレーニングを行う。

先ず、ＳＴＡ１０１はビームを切替え、トレーニングフレーム３０１、３０２、３０３を送信する。例えば、ＳＴＡ１０１は、トレーニングフレーム３０１をビームＩＤ＝１（ビーム１０４）で送信、トレーニングフレーム３０２をビームＩＤ＝ｎ（ビーム１０５）で送信、トレーニングフレーム３０３をビームＩＤ＝Ｎ（ビーム１０６）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。

ＡＰ１０２は、トレーニングフレーム３０１、３０２、３０３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、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。ＳＴＡ１０１のビーム方向やＳＴＡ１０１自体の向きによっては、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、ＡＰ１０２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、ＳＴＡ１０１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。

ＡＰ１０２はトレーニングフレーム送信期間の終了を検出した後、ＳＴＡ１０１からのトレーニングフレーム（３０１から３０３）送信期間中にＡＰ１０２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「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３０５でＳＴＡ１０１に通知する。

ＳＴＡ１０１は、フィードバックフレーム３０５を受信し、通知されたＳＴＡのベストセクタを示すビームＩＤを用いて、ＳＴＡ１０１からＡＰ１０２への送信に対して、最も受信品質が良くなるビームＩＤを判定し、以降のＡＰ１０２との通信には、判定したビームを用いる。

ＳＴＡ１０１はフィードバックフレーム３０５の受信応答をＡＣＫフレーム３０６でＡＰ１０２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。

ところで、ＳＴＡ１０１及びＡＰ１０２は、広い角度範囲にビームの指向性を変化するために、多素子（例えば１６〜６４素子）のアンテナアレイを１つのアンテナとして用いる。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は、搭載が困難である。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、通信可能な範囲も変わってしまう。

本開示の発明者らは、このような着目点を基にして、端末の通信可能な範囲を広げて通信品質を改善するためには、アンテナを基地局の方向に向けるようユーザに表示すれば有効であると考え、本開示に至った。

＜２＞実施の形態１
実施の形態１に係るミリ波端末の動作の一例について、図４を参照しながら説明する。

本実施の形態の端末（ＳＴＡ）は、１つのアンテナを有し、１つのアンテナによってビームを形成する。

図４は、本実施の形態の表示を行うまでに、ＳＴＡ１０１の制御部２０３で行われる制御を示すフロー図である。図４においてＳはステップを表す。

Ｓ４０１において、ＳＴＡ１０１はＡＰ１０２との接続を開始する。例えば、ＳＴＡ１０１は、ＡＰ１０２が周期的に送信しているビーコンフレームを検出することで、通信カバーエリア１０３に入ったことを検出し、ＡＰ１０２に接続要求を行う。

ＳＴＡ１０１は、ＡＰ１０２との接続が完了した後、ビームフォーミングトレーニングを開始する（Ｓ４０２）。上述したとおり、ＳＴＡ１０１は、ビームを切替える毎に、トレーニングフレームを送信し（Ｓ４０３）、ＡＰ１０２から送信されるフィードバックフレームを受信し（Ｓ４０４）、ＡＰ１０２との通信に用いるビームを決定してビームフォーミングトレーニングが終了する（Ｓ４０５）。

ビームフォーミングトレーニングが終了した後、データ通信期間が開始され、ＳＴＡ１０１は、決定したビームを用いてＡＰ１０２へのデータ通信を行う（Ｓ４０６）。

ここで、ＳＴＡ１０１は、データ通信中の受信フレームを用いて受信品質を測定し（Ｓ４０７）、測定した受信品質と決定したビームをユーザに表示する（Ｓ４０８）。ＳＴＡ１０１は、Ｓ４０９で接続を終了するか否かを判断し、接続を終了しない場合にはＳ４０２に戻り、接続を終了する場合には処理を終了する。

図５に、表示部２０４で表示する表示パターンの表示例を示す。本実施の形態では、表示部２０４に、アンテナ部２０１によって形成可能なビームの放射方向を示すパターン（点線）と、アンテナ部２０１によって実際に形成されるビームの方向（黒塗り）と、を表示する。図５の例では、ＳＴＡ１０１は、アンテナ部２０１によって形成可能なビームの放射方向のパターンを、扇形（circular sector）を中心角方向に分割して表示し（図の例では、ビームの放射方向のパターンが５であり、扇形を中心角方向に５つに分割して表示してある）、アンテナ部２０１によって形成されているビームの方向を、分割した扇形のいずれかの領域を塗りつぶすことで識別可能に表示している。

また、形成可能なビームの放射方向を示すパターンである扇形は、径方向に分割され、受信品質が大きくなるほど、径方向の分割領域を中心から外周方向へと塗りつぶすことで、受信品質を表示している。

具体的に説明する。図５は、ビーム１０４（図２）に対応する表示パターン５０１、ビーム１０５に対応する表示パターン５０２、ビーム１０６に対応する表示パターン５０３を示す。表示パターン５０１と表示パターン５０２の間、表示パターン５０２と表示パターン５０３の間の表示パターンは、ビーム１０４とビーム１０５の間、またはビーム１０５と１０６の間の方向のビーム（例えばビームＩＤ＝ｋ−１またはビームＩＤ＝ｋ＋１など）であり、形成可能なビームの放射方向を示すパターンである扇形は、ビームの本数によって表示するビームパターンを変えればよい。

また、１つのビームを表すパターンのうちの塗りつぶされた図形の数は受信品質レベルを表す。例えば、図５の例においては、表示パターン５０１は、形成されているビームがビーム１０４であり、受信品質レベルが２であることを示し（最も良い受信品質レベルは１）、点線で表したパターンは選択されていない（アンテナ部２０１で現在形成されていない）ビームを表す。なお受信品質は先に挙げたＲＳＳＩやＳＮＲ，ＳＩＮＲ、誤り率以外に、通信速度、スループット、使用している変調モードＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)などの情報であってもよい。

このように、本実施の形態によれば、アンテナ部２０１で形成されているビームの方向及び受信品質を表示部２０４に表示することで、ユーザは自分が所持している端末が左右方向のどちらの基地局と接続しているかを容易に認識することができる。従って、ユーザは、端末をどちらの方向に向ければ、より通信品質が改善するかが分かるため、遮蔽などがある場合でも容易に回避し、安定した通信ができるようになる。

＜３＞実施の形態２
上述の実施の形態１では、端末（ＳＴＡ）が１つのアンテナを有し、１つのアンテナによってビームを形成する場合の表示について説明した。本実施の形態では、ビームを形成できる方向が異なる複数のアンテナを備えた場合の表示について提示する。

具体的には、端末は、複数のアンテナが異なる角度に設置されている。複数のアンテナのうちアンテナ１はユーザが表示部を見ながら操作する場合、ユーザの前方方向に電波を放射するアンテナであり、アンテナ２はユーザが表示部を見ながら操作する場合、ユーザの後方方向に電波を放射するアンテナである。

図６は、複数のアンテナを備える端末の一例を示す図である。図６は、端末（筐体）６０１は、アンテナ１の放射方向（主方向）６０２、アンテナ１によって形成可能なビーム６０３、６０４、６０５、アンテナ２の放射方向（主方向）６０６、アンテナ２によって形成可能なビーム６０７、６０８、６０９、表示部６１０を示す。なお、図６の例では、アンテナ１が形成可能なビーム数Ｋは３であり、アンテナ２が形成可能なビーム数Ｍは３である。

タブレット状のモバイル端末は、ユーザが手で持って使用する状況又は机の上において使用する状況が考えられるため、それぞれの使用状況に適した位置にアンテナが配置されている。例えば端末６０１は、机の上に表示部６１０を上にして置いた状況では、主方向が放射方向６０６であるアンテナ２を使うことが望ましい。

ユーザが端末６０１を手で持ち、表示部６１０をユーザに向けて使用する状況について説明する。端末６０１は、ＡＰがユーザの前方の上方（例えば天井など）に設置されている場所では、主方向が放射方向６０２であるアンテナ１を使うことが望ましい。一方でＡＰがユーザの真上から後方の上方に設置されている場所では、端末６０１は、主方向が放射方向６０６であるアンテナ２を使うことが望ましい。

このようなビームを形成できる方向が異なる複数のアンテナを備えた場合に、各アンテナ部に形成可能なビームの放射方向を示すパターンと、形成されているビームの方向と、を表示することにより、さらに利便性が向上する。

図７に、本実施の形態の端末６０１の構成を示す。端末６０１は、アンテナ部１（７０１）と、アンテナ部２（７０２）と、アンテナ切替え部７０３と、ミリ波無線部７０４と、制御部７０５と、送信部７０６と、受信部７０７と、受信品質測定部７０８と、を有する。ミリ波無線部７０４は、図２のミリ波無線部２０２と同様の動作をする。

端末６０１からフレームを送信する場合、制御部７０５は送信部７０６に送信データを入力する。送信部７０６は入力された通信データを無線通信に適した信号フォーマットに変換し、ミリ波周波数帯の無線信号に変換し、アンテナ切替え部７０３に出力する。制御部７０５は、アンテナ部１（７０１）とアンテナ部２（７０２）とのいずれか１つを選択し、アンテナ切替え部７０３に対して無線信号の出力経路の切り替えを制御し、選択されたアンテナ部に対して送信モードの切替え、及び、送信に用いるビームの選択を制御する。アンテナ切替え部７０３は、選択されたアンテナ部に対して、無線信号を出力する。選択されたアンテナ部は選択されたビームに指向性を切り替え、アンテナ切替え部７０３を介して送信部７０６から入力された無線信号を放射する。

端末６０１がフレームを受信する場合、制御部７０５は、アンテナ部１とアンテナ部２とのいずれか１つを選択し、アンテナ切替え部７０３に対して無線信号の入力経路の切り替えを制御し、選択されたアンテナ部に対して受信モードに切替え、及び、受信に用いるビームの選択を制御する。アンテナ切替え部７０３は、選択されたアンテナ部から入力された無線信号を、受信部７０７に出力する。選択されたアンテナ部は選択されたビームに指向性を切替え、受信した無線信号を、アンテナ切替え部７０３を介して受信部７０７に出力する。

受信部７０７は、入力された無線信号からフレームを検出した後、信号処理に適した周波数帯の信号に変換し、予め定めた信号フォーマットに従い復調し、受信データを制御部７０５に出力する。また、受信部７０７からの信号に基づき、受信品質測定部７０８は信号の受信品質を測定し、測定結果を制御部７０５に出力する。制御部７０５は入力された信号、受信品質、及び選択したアンテナ部に関する情報に基づき、表示部６１０に表示すべき情報を出力する。表示部６１０は、入力された情報をディスプレイパネルやインジケータなどの手段を用いてユーザに表示する。

制御部７０５は、データ通信に先立ち、ＡＰとの間で最も伝送品質が良くなるビームの組み合わせを選択するビームフォーミングトレーニングを行う。

図８は、複数のアンテナを用いるＳＴＡ６０１と、ＡＰ１０２との間で行われ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８は、ＳＴＡ６０１が送信するトレーニングフレーム８０１、８０２、８０３、８０４、８０５、８０６、フィードバックフレーム８０７、ＡＣＫ(Acknowledge)フレーム８０８を示す。図８ではＳＴＡ６０１のトレーニングを示したが、ＡＰ１０２も同様にしてトレーニングを行う。

先ず、ＳＴＡ６０１は、アンテナをアンテナ１（アンテナＩＤ＝１）に切替えて、アンテナ１のビームを切替える毎に、トレーニングフレーム８０１、８０２、８０３を送信する。例えば、ＳＴＡ６０１は、トレーニングフレーム８０１をアンテナＩＤ＝１，ビームＩＤ＝１（ビーム６０３）で送信し、トレーニングフレーム８０２をアンテナＩＤ＝１，ビームＩＤ＝ｎ（ビーム６０４）で送信し、トレーニングフレーム８０３をアンテナＩＤ＝１，ビームＩＤ＝Ｎ（ビーム６０５）で送信する。

次に、ＳＴＡ６０１は、アンテナをアンテナ２（アンテナＩＤ＝２）に切替えて、アンテナ２のビームを切替える毎に、トレーニングフレーム８０４、８０５、８０６を送信する。例えば、ＳＴＡ６０１は、トレーニングフレーム８０４をアンテナＩＤ＝２，ビームＩＤ＝１（ビーム６０７）で送信し、トレーニングフレーム８０５をアンテナＩＤ＝２，ビームＩＤ＝ｍ（ビーム６０８）で送信し、トレーニングフレーム８０６をアンテナＩＤ＝２，ビームＩＤ＝Ｍ（ビーム６０９）で送信する。

ここで、各トレーニングフレームは、送信に使用したアンテナＩＤ、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。

ＡＰ１０２は、トレーニングフレーム８０１、８０２、８０３、８０４、８０５、８０６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が含むアンテナＩＤ、ビームＩＤ及び残りフレーム数の情報、を記憶する。ＳＴＡ６０１のアンテナ方向、ビーム方向及びＳＴＡ６０１自体の向きによっては、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、ＡＰ１０２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、ＳＴＡ６０１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。

ＡＰ１０２はトレーニングフレーム送信期間の終了を検出した後、ＳＴＡ６０１からのトレーニングフレーム（８０１から８０６）送信期間中にＡＰ１０２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アンテナＩＤ及びビームＩＤ（以下「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８０７でＳＴＡ６０１に通知する。

ＳＴＡ６０１は、フィードバックフレーム８０７を受信し、通知されたＳＴＡのベストセクタを示すアンテナＩＤとビームＩＤを用いて、ＳＴＡ６０１からＡＰ１０２への送信に対して、最も受信品質が良くなるアンテナＩＤとビームＩＤを判定し、以降のＡＰ１０２との通信には、判定したアンテナ及びビームを用いる。

ＳＴＡ６０１はフィードバックフレーム８０７の受信応答をＡＣＫフレーム８０８でＡＰ１０２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。

図９は、本実施の形態の表示を行うまでに、ＳＴＡ６０１の制御部７０５で行われる制御を示すフロー図である。図９においてＳはステップを表す。

Ｓ９０１において、ＳＴＡ６０１はＡＰ１０２との接続を開始する。例えば、ＳＴＡ６０１は、ＡＰ１０２が周期的に送信しているビーコンフレームを検出することで、通信カバーエリアに入ったことを検出し、ＡＰ１０２に接続要求を行う。

ＳＴＡ６０１は、ＡＰ１０２との接続が完了した後、ビームフォーミングトレーニングを開始する（Ｓ９０２）。上述したとおり、ＳＴＡ６０１は、アンテナとビームとを切替える毎に、トレーニングフレームを送信し（Ｓ９０３）、ＡＰ１０２から送信されるフィードバックフレームを受信し（Ｓ９０４）、ＡＰ１０２との通信に用いるアンテナとビームとを決定してビームフォーミングトレーニングが終了する（Ｓ９０５）。

ビームフォーミングトレーニングが終了した後、データ通信期間が開始し、ＳＴＡ６０１は、決定したアンテナとビームとを用いてＡＰ１０２へのデータ通信を行う（Ｓ９０６）。

ここで、ＳＴＡ６０１は、データ通信中の受信フレームを用いて受信品質を測定し（Ｓ９０７）、測定した受信品質と決定したビームをユーザに表示する（Ｓ９０８）。ＳＴＡ６０１は、Ｓ９０９で接続を終了するか否か判断し、接続を終了しない場合にはＳ９０２に戻り、接続を終了する場合には処理を終了する。

図１０に、表示部６１０で表示するビームの表示例を示す。本実施の形態の表示では、上述した実施の形態１の表示の特徴に加えて、各アンテナ部によって形成可能なビームの放射方向を示すパターン（点線）と、各アンテナ部によって実際に形成されるビームの方向（黒塗り）と、を表示する。

具体的に説明する。図１０Ａの表示画像６１０ａでは、ビーム６０３（図７）に対応する表示パターン１００１、ビーム６０４に対応する表示パターン１００２、ビーム６０５に対応する表示パターン１００３を示す。表示パターン１００１と表示パターン１００２の間、表示パターン１００２と表示パターン１００３の間の表示パターンは、ビーム６０３とビーム６０４の間、またはビーム６０４と６０５の間の方向のビーム（例えばビームＩＤ＝ｋ−１またはビームＩＤ＝ｋ＋１など）であり、各アンテナ部によって形成可能なビームの放射方向を示すパターンである扇形は、ビームの本数によって表示するビームパターンを変えればよい。

表示パターン１００１、１００２、１００３は、アンテナ１（主放射方向６０２）の使用を表すため、基地局の方向がユーザの前方にあることを知らせるために、扇が上向き（向こう向き）のパターンとするとよい。

また、図１０Ｂの表示画像６１０ｂは、ビーム６０７（図７）に対応する表示パターン１００４、ビーム６０８に対応する表示パターン１００５、ビーム６０９に対応する表示パターン１００６を示す。表示パターン１００４と表示パターン１００５の間、表示パターン１００５と表示パターン１００６の間の表示パターンは、ビーム６０７とビーム６０８の間、またはビーム６０８とビーム６０９の間の方向のビーム（例えばビームＩＤ＝ｍ−１またはビームＩＤ＝ｍ＋１など）であり、形成可能なビームの放射方向を示すパターンである扇形は、ビームの本数によって表示するビームパターンを変えればよい。

パターン１００４、１００５、１００６は、アンテナ２（主放射方向６０６）の使用を表すため、基地局の方向がユーザの後方にあることを知らせるために、扇が下向き（手前向き）のパターンとするとよい。

また、１つのビームを表す表示パターンのうちの塗りつぶされたブロックの数は受信品質レベルを表す。例えば、図１０Ａの例においては、表示部６１０ａに表示される表示パターン１００１は、形成されているビームがビーム６０３であり、受信品質レベルが２であることを示し、点線で表した表示パターンは選択されていない（アンテナ部１で現在形成されていない）ビームを表す。なお受信品質は先に挙げたＲＳＳＩ、ＳＮＲ，ＳＩＮＲ、誤り率以外に、通信速度、スループット、使用している変調モードＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)などであってもよい。

このように、本実施の形態によれば、選択されたアンテナと、選択されたアンテナで形成されているビームの方向及び受信品質を表示部６１０に表示することで、ユーザは自分が所持している端末が前後左右方向のどちらの基地局と接続しているか（つまり、左右に加えて、前後のどちらに基地局があるか）を容易に認識することができる。従って、ユーザは、端末をどちらの方向に向ければ、より通信品質が改善するかが分かるため、遮蔽などがある場合でも容易に回避し、安定した通信ができるようになる。

なお、本実施の形態では、アンテナが２つの場合について説明したが、勿論、アンテナが３つ以上の場合にも適用できる。要は、各アンテナ部によって形成可能なビームの放射方向を示すパターンと、形成されているビームの方向とを表示すればよい。

＜４＞実施の形態３
本実施の形態では、上述の実施の形態１、２のようなミリ波帯の通信に加えて、マイクロ波帯を用いた通信を行うことができる場合の表示について説明する。

図１１は、マイクロ波通信とミリ波通信とを組み合わせたヘテロジニアスネットワークシステムの一例を示す図である。図１１において、端末１１０１は、マルチバンド端末でありミリ波及びマイクロ波の両方で通信を行うことができる。ミリ波基地局１１０２、ミリ波基地局１１０２の通信カバーエリア１１０３、マルチバンド端末１１０１のミリ波アンテナで形成するビーム１１０４、１００５、１１０６、マイクロ波基地局１１０７、マイクロ波基地局１１０７の通信カバーエリア１１０８である。マイクロ波基地局１１０７は例えば２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯を利用する無線ＬＡＮである。

マルチバンド端末１１０１は、通信カバーエリア１１０８内に移動した後、マイクロ波基地局１１０７と接続し、通信カバーエリア１１０３内に移動した後、ミリ波基地局１１０２と接続してデータ通信を行う。

図１２は、マルチバンド端末１１０１の構成を示す。マルチバンド端末１１０１は、ミリ波アンテナ部１２０１と、ミリ波無線部１２０２と、マイクロ波アンテナ部１２０３と、マイクロ波無線部１２０４と、制御部１２０５と、表示部１２０６と、を有する。マイクロ波無線部１２０４は、マイクロ波送信部１２０７と、マイクロ波受信部１２０８と、マイクロ波受信品質測定部１２０９と、を有する。

ミリ波アンテナ部１２０１はアンテナ部２０１（図２）と同様であり、ミリ波無線部１２０２はミリ波無線部２０２（図２）と同様である。また、制御部１２０５がミリ波基地局１１０２と接続してデータ通信を行う場合は上述のとおりである。

マルチバンド端末１１０１は、マイクロ波基地局１１０７と接続してデータ通信を行う場合、以下のように動作する。

マルチバンド端末１１０１からマイクロ波フレームを送信する場合、制御部１２０５はマイクロ波送信部１２０７に送信データを入力する。マイクロ波送信部１２０７は入力された通信データをマイクロ波無線通信に適した信号フォーマットに変換し、マイクロ波周波数帯の無線信号に変換し、マイクロ波アンテナ部１２０３に出力する。制御部１２０５は、マイクロ波アンテナ部１２０３を送信モードに切替える。マイクロ波アンテナ部１２０３はマイクロ波送信部１２０７から入力された無線信号を放射するが、一般にマイクロ波はミリ波よりも直進性が強くないため、無指向性に近い広い角度範囲に放射される。

マルチバンド端末１１０１がマイクロ波フレームを受信する場合、制御部１２０５はマイクロ波アンテナ部１２０３を受信モードに切替える。マイクロ波は無指向性に近い広い角度範囲で受信される。マイクロ波アンテナ部１２０３は、受信したマイクロ波帯の無線信号をマイクロ波受信部１２０８に出力する。マイクロ波受信部１２０８は入力されたマイクロ波帯の無線信号からマイクロ波フレームを検出した後、信号処理に適した周波数帯の信号に変換し、予め定めた信号フォーマットに従い復調し、受信データを制御部１２０５に出力する。また、マイクロ波受信部１２０８からの信号に基づいて、マイクロ波受信品質測定部１２０９はマイクロ波信号の受信品質（例えば受信強度を示すＲＳＳＩ(Receive Signal Strength Indicator)、信号対雑音比ＳＮＲ(Signal-to-Noise Ratio)、信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio）、及び誤り率の少なくとも１つ）を測定し、測定結果を制御部１２０５に出力する。

制御部１２０５は入力されたミリ波信号及びミリ波受信品質と、マイクロ波信号及びマイクロ波受信品質とに関する情報に基づき、表示部１２０６に表示する情報を出力する。表示部１２０６は、入力された情報をディスプレイパネルやインジケータなどの手段を用いてユーザに表示する。

図１３は、本実施の形態の表示を行うまでに、マルチバンド端末１１０１の制御部１２０５で行われる制御を示すフロー図である。図１３においてＳはステップを表す。

Ｓ１３０１において、制御部１２０５は接続先の判定を行う。通信カバーエリア１１０８内に移動したと判定した場合、マイクロ波基地局１１０７と接続するためＳ１３１１に移る。通信カバーエリア１１０３内に移動したと判定した場合、ミリ波基地局１１０２と接続するためＳ１３０２に移る。いずれの通信カバーエリア内に移動したかの判定は、例えば地図情報や位置情報などを用いても良いし、基地局から送信されるビーコンなどを受信することによって判定しても良いし、さらに、ユーザが主体的に接続先を切替えるようにしてもよい。

Ｓ１３０２において、マルチバンド端末１１０１はミリ波基地局１１０２との接続を開始する。例えば、制御部１２０５は、ミリ波基地局１１０２が周期的に送信しているビーコンフレームを検出することで通信カバーエリア１１０３内に移動したことを検出し、ミリ波基地局１１０２に接続要求を行う。

ミリ波基地局１１０２との接続が完了した後、ビームフォーミングトレーニングを開始する（Ｓ１３０３）。上述したとおり、ビームを切替える毎に、トレーニングフレームを送信し（Ｓ１３０４）、ミリ波基地局１１０２から送信されるフィードバックフレームを受信し（Ｓ１３０５）、ミリ波基地局１１０２との通信に用いるビームを決定してビームフォーミングトレーニングを終了する（Ｓ１３０６）。

ビームフォーミングトレーニングが終了した後、データ通信期間が開始され、マルチバンド端末１１０１は、決定したビームを用いてミリ波基地局１１０２へのデータ通信を行う（Ｓ１３０７）。

ここで、マルチバンド端末１１０１は、データ通信中の受信フレームを用いてミリ波受信品質を測定し（Ｓ１３０８）、測定したミリ波受信品質と決定したビームを、後述するパターン１（図１４Ａ）で表示部１２０６に表示する（Ｓ１３０９）。マルチバンド端末１１０１は、Ｓ１３１０で接続を終了するか否か判断し、接続を終了しない場合にはＳ１３０３に戻り、接続を終了する場合には処理を終了する。

一方、Ｓ１３１１において、マルチバンド端末１１０１はマイクロ波基地局１１０７との接続を開始する。例えば、制御部１２０５は、マイクロ波基地局１１０７が周期的に送信しているマイクロ波ビーコンフレームを検出することで通信カバーエリア１１０８内に移動したことを検出し、マイクロ波基地局１１０７に接続要求を行う。

マイクロ波基地局１１０７との接続が完了した後、データ通信期間が開始され、マルチバンド端末１１０１は、マイクロ波基地局１１０７へのデータ通信を行う（Ｓ１３１２）。

ここで、マルチバンド端末１１０１は、データ通信中のマイクロ波受信フレームを用いてマイクロ波受信品質を測定し（Ｓ１３１３）、測定したマイクロ波受信品質を、後述するパターン３（図１４Ｂ）で表示部１２０６に表示する（Ｓ１３１４）。マルチバンド端末１１０１は、Ｓ１３１５で接続を終了するか否か判断し、接続を終了しない場合にはＳ１３１２に戻り、接続を終了する場合には処理を終了する。

図１４に、表示部１２０６で表示する表示パターンの表示例を示す。本実施の形態では、ミリ波帯を用いた通信が行われている場合、表示パターンは、形成されているビームの方向を表示する（図１４Ａ）、一方、マイクロ波帯を用いた通信が行われている場合、表示パターンは、ミリ波帯のビームよりも広い放射パターンを表示する（図１４Ｂ）。実際上、図１４の例では、ミリ波帯を用いて通信している場合、表示パターンは、ビームの方向と受信品質レベルとを表示する。一方で、マイクロ波帯を用いて通信している場合、表示パターンは、無指向性のため幅の広い放射パターンで受信品質レベルを表示する。

具体的に説明する。マルチバンド端末１１０１がミリ波基地局１１０２と接続している場合、マルチバンド端末１１０１は、図１４Ａに示す実施の形態１と同様の表示（パターン１）を行う。これに対して、マルチバンド端末１１０１がマイクロ波基地局１１０７と接続している場合、マルチバンド端末１１０１は、図１４Ｂに示す表示を行う（パターン３）。

図１４Ｂに示した表示パターン１４０４は、マイクロ波の無指向性を表すために、図１４Ａの表示パターンよりも角度範囲が広い塗りつぶされたブロックで表現している。これにより、角度範囲の変化に基づいて、ミリ波で接続しているかマイクロ波で接続しているかをユーザが容易に識別できる。マイクロ波受信品質の表示は、ミリ波の表示パターン１４０１（図１４Ａ）と同様、塗りつぶしたブロックの数で受信品質のレベルを表すようにすればよい。

このように、本実施の形態によれば、選択された周波数帯と、ビームの方向と、受信品質とをユーザが識別可能に表示したことにより、ユーザはマルチバンド端末１１０１がマイクロ波とミリ波のどちらの周波数帯の基地局と接続しているかを容易に認識できる。従って、ユーザは、ミリ波で接続している場合、端末をどちらの方向に向ければより通信品質が改善するかが分かるため、遮蔽などがある場合でも容易し、安定した通信ができるようになる。また、ユーザは、マイクロ波に接続している場合、マルチバンド端末１１０１の姿勢及び方向のいずれか１つを変えても通信品質がほとんど変わらないことを認識できる。

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。

図５、図１０、図１４の表示例では、ビームの方向及び受信品質を、それに対応したブロック（領域）を塗りつぶすことで表現したが、要は、ビームの方向及び受信品質に対応した領域を色又は模様で識別可能に表示すればよい。また、扇形以外の形状を用いてビームの方向及び受信品質を表現してもよい。

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。

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。

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。

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。

本開示の無線通信装置は、ミリ波帯を用いて通信を行うためのビームフォーミングによって第１の複数のビームから選択されたビームを形成する第１のアンテナ部と、前記選択されたビームの放射方向を示す第１のパターンを表示する表示部と、を具備する。

本開示の無線通信装置において、前記表示部は、更に、前記第１の複数のビームのうち、前記第１のアンテナ部によって選択されていないビームの放射方向を示す第２のパターンを、前記第１のパターンと異なるパターンを用いて、表示する。

本開示の無線通信装置において、前記表示部は、前記第１のパターン及び前記第２のパターンを、複数の扇形を用いて表示し、前記第１のパターンを、前記複数の扇形のいずれかの領域を他の領域と異なる色付け又は模様で表示する。

本開示の無線通信装置において、前記第１のパターンは、更に、前記選択したビームによる受信品質を示す。

本開示の無線通信装置において、前記表示部は、前記複数の扇形を径方向に分割し、受信品質が良いほど、中心角から円弧方向へと色付け又は模様で表示する分割領域を増やす。

本開示の無線通信装置において、前記ビームフォーミングにより、前記第１のアンテナ部と異なる放射方向の第２の複数のビームから選択されたビームを形成する第２のアンテナ部を更に備え、前記表示部は、更に、前記第２のアンテナ部により選択されたビームの放射方向を示す第３のパターンと、前記第２の複数のビームのうち、前記第２のアンテナ部によって選択されていないビームの放射方向を示す第４のパターンと、を表示する。

本開示の無線通信装置において、マイクロ波帯を用いた通信を行う第３のアンテナ部を更に含み、前記表示部は、前記第１のアンテナ部を用いた通信では、前記第１のパターンを表示し、前記第３のアンテナ部を用いた通信では、受信品質を示す第５のパターンを表示する。

本開示の無線通信装置における表示方法は、無線通信装置における表示方法であって、ミリ波帯を用いて通信を行うためのビームフォーミングによって第１の複数のビームから選択されたビームを形成し、前記選択されたビームの放射方向を示す第１のパターンを表示する。

本開示は、移動通信システムに用いるのに好適である。

１０１、６０１、１１０１端末（ＳＴＡ）
１０２、１１０２、１１０７基地局（ＡＰ）
１０３、１１０３、１１０８通信カバーエリア
１０４、１０５、１０６、６０３、６０４、６０５、６０７、６０８、６０９、１１０４、１１０５、１１０６ビーム
２０１、７０１、７０２アンテナ部
２０４、６１０、１２０６表示部
６０２、６０６主放射方向
６１０ａ、６１０ｂ、１２０６ａ、１２０６ｂ表示画像
１２０１ミリ波アンテナ部
１２０３マイクロ波アンテナ部

Claims

ミリ波帯を用いて通信を行うためのビームフォーミングによって第１の複数のビームから選択されたビームを形成する第１のアンテナ部と、
前記選択されたビームの放射方向を示す第１のパターンを表示する表示部と、
を具備する無線通信装置。
前記表示部は、
更に、前記第１の複数のビームのうち、前記第１のアンテナ部によって選択されていないビームの放射方向を示す第２のパターンを、前記第１のパターンと異なるパターンを用いて、表示する、
請求項１に記載の無線通信装置。
前記表示部は、
前記第１のパターン及び前記第２のパターンを、複数の扇形を用いて表示し、
前記第１のパターンを、前記複数の扇形のいずれかの領域を他の領域と異なる色付け又は模様で表示する、
請求項２に記載の無線通信装置。
前記第１のパターンは、更に、
前記選択したビームによる受信品質を示す、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
前記表示部は、
複数の扇形を径方向に分割し、受信品質が良いほど、中心角から円弧方向へと色付け又は模様で表示する分割領域を増やす、
請求項４に記載の無線通信装置。
前記ビームフォーミングにより、前記第１のアンテナ部と異なる放射方向の第２の複数のビームから選択されたビームを形成する第２のアンテナ部を更に備え、
前記表示部は、更に、前記第２のアンテナ部により選択されたビームの放射方向を示す第３のパターンと、前記第２の複数のビームのうち、前記第２のアンテナ部によって選択されていないビームの放射方向を示す第４のパターンと、を表示する、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の無線通信装置。
マイクロ波帯を用いた通信を行う第３のアンテナ部を更に含み、
前記表示部は、
前記第１のアンテナ部を用いた通信では、前記第１のパターンを表示し、
前記第３のアンテナ部を用いた通信では、受信品質を示す第５のパターンを表示する、
請求項１に記載の無線通信装置。
無線通信装置における表示方法であって、
ミリ波帯を用いて通信を行うためのビームフォーミングによって第１の複数のビームから選択されたビームを形成し、
前記選択されたビームの放射方向を示す第１のパターンを表示する、
表示方法。