JP2017130744A - 無線通信装置、制御装置、および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】指向性を有するアクセスポイント間のハンドオーバーでも通信効率の低下を抑える。【解決手段】無線通信装置１は、互いに異なるＭ個（Ｍは２以上の整数）セクタの各々において、Ｎ方向（Ｎは２以上の整数）のビームのいずれかを使用して無線端末と通信を行うＭ個の通信処理部１１と、第２のセクタに隣接する第１のセクタにおいて、第１の通信処理部が使用するビームが、Ｎ方向のビームの内、第１のセクタと第２のセクタとの境界からＫ番目（Ｋは、１以上Ｎ／２以下の整数）までのビームであり、第１の通信処理部と無線端末との間の通信品質が閾値以下である場合、第２のセクタの第２の通信処理部に対して、ビーコン送信に用いるビームを境界に最も近いビームに変更すること、及び、無線端末の接続先を第１の通信処理部から第２の通信処理部に切り替えることを指示するハンドオーバー制御部１２と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、無線端末がハンドオーバーを行う無線通信装置、制御装置、および制御方法に関する。

近年、免許が不要であって、高速な通信が可能な、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。

ミリ波通信を採用した無線ＬＡＮ（Local Area Network）／無線ＰＡＮ（Personal Area Network）規格は、例えば、ＷｉＧｉｇ（Wireless Gigabit）、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＨＤ（High Definition）、ＥＣＭＡ−３８７、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄが挙げられる。

ミリ波帯の無線信号は、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。このため、上記規格を含む多くのミリ波通信は、複数のアンテナを用いて無線信号の指向性を制御するビームフォーミング技術を用いる。

ビームフォーミング技術は、指向性を有する通信エリアであるビームの方向や幅を制御し、ビームを通信相手である無線端末の位置に追従させる。また、ビームフォーミング技術を用いたミリ波通信装置は、ビームを形成することができる範囲に複数の無線端末が存在している場合、ビームの方向を時間分割で切り替えることにより、複数の無線端末を接続させる。

無線通信を用いた通信システムとして、例えば、通信ネットワークに接続された無線アクセスポイントに対して、無線端末が無線接続を行うシステムが知られている。このような通信システムにおいて、無線端末は、無線アクセスポイントの通信エリアから外れる場合、別の無線アクセスポイントへ接続先を切り替えることにより接続の切断を回避する（例えば、特許文献１）。

特許第５３０５４５３号公報

ところで、指向性のあるミリ波通信装置が無線アクセスポイントである場合、無線端末は、接続先を切り替えるために、無線アクセスポイントによって送信されるビーコンのスキャンを行っても、ビーコンを受信することが困難である。そのため、従来の無指向性通信におけるハンドオーバーに関する技術（例えば、特許文献１）は、ミリ波通信において、対策が不十分であった。

本開示の非限定的な実施例は、指向性を有するアクセスポイント間のハンドオーバーでも通信効率の低下を抑制できる無線通信装置、制御装置、および制御方法を提供する。

本開示の一態様は、互いに異なるＭ個（Ｍは２以上の整数）のセクタの各々において、Ｎ方向（Ｎは２以上の整数）のビームのいずれかを使用して無線端末と通信を行うＭ個の通信処理部と、第２のセクタに隣接する第１のセクタにおいて、第１の通信処理部が使用するビームが、前記Ｎ方向のビームの内、前記第１のセクタと前記第２のセクタとの境界からＫ番目（Ｋは、１以上Ｎ／２以下の整数）までのビームであり、前記第１の通信処理部と前記無線端末との間の通信品質が閾値以下である場合、前記第２のセクタの第２の通信処理部に対して、ビーコン送信に用いるビームを前記境界に最も近いビームに変更すること、及び、前記無線端末の接続先を前記第１の通信処理部から前記第２の通信処理部に切り替えること、を指示するハンドオーバー制御部と、を備える無線通信装置である。

本開示の一態様は、互いに異なるＭ個（Ｍは２以上の整数）のセクタの各々において、Ｎ方向（Ｎは２以上の整数）のビームのいずれかを使用して無線端末と通信を行うＭ個の通信処理部に接続する制御装置であって、第２のセクタに隣接する第１のセクタにおいて、前記Ｎ方向のビームの内、前記第１のセクタと前記第２のセクタとの境界からＫ番目（Ｋは、１以上Ｎ／２以下の整数）までのビームを使用する第１の通信処理部と前記無線端末との間の通信品質を受信する通信部と、前記受信した通信品質が閾値以下である場合、前記第２のセクタの第２の通信処理部に対して、ビーコン送信に用いるビームを前記境界に最も近いビームに変更すること、及び、前記無線端末の接続先を前記第１の通信処理部から前記第２の通信処理部に切り替えることを指示するハンドオーバー制御部と、を備える制御装置である。

本開示の一態様は、互いに異なるＭ個（Ｍは２以上の整数）のセクタの各々において、Ｎ方向（Ｎは２以上の整数）のビームのいずれかを使用して無線端末と通信を行うＭ個の通信処理部を制御する制御方法であって、第２のセクタに隣接する第１のセクタにおいて、前記Ｎ方向のビームの内、前記第１のセクタと前記第２のセクタとの境界からＫ番目（Ｋは、１以上Ｎ／２以下の整数）までのビームを使用する第１の通信処理部と前記無線端末との間の通信品質を受信し、前記受信した通信品質が閾値以下である場合、前記第２のセクタの第２の通信処理部に対して、ビーコン送信に用いるビームを前記境界に最も近いビームに変更すること、及び、前記無線端末の接続先を前記第１の通信処理部から前記第２の通信処理部に切り替えることを指示する、制御方法である。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、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、指向性を有するアクセスポイント間のハンドオーバーでも通信効率の低下を抑制できる。

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。

本開示の実施の形態１に係る無線通信装置を含む通信システムの構成の一例を示すシステム構成図 本開示の実施の形態１に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図 本開示の実施の形態１に係る通信処理部の構成の一例を示すブロック図 端末情報管理部が管理する端末情報管理テーブルの一例を示す図 通信処理部が形成するビームパターンの一例を示す図 無線通信装置が形成する通信エリアの一例を示す図 本開示の実施の形態１における無線通信装置のハンドオーバー制御の一例を示すフローチャート 無線端末の接続制御の一例を示すフローチャート 通信処理部に２台の無線端末が接続している場合の動作を示す図 本開示の実施の形態２に係る無線通信装置を含む通信システムの構成の一例を示すシステム構成図 本開示の実施の形態２に係る無線通信装置の接続状態の一例を示す図 ２つの無線通信装置が形成する通信エリアの一例を示す図 実施の形態２の変形例１に係る通信システムの構成の一例を示すシステム構成図 実施の形態２の変形例１に係る無線通信装置およびネットワーク制御装置の構成の一例を示すブロック図 実施の形態２の変形例２に係る無線通信装置およびネットワーク制御装置の構成の一例を示すブロック図 ビーコンの送信方法の一例を示す図 ビーコンの送信方法の一例を示す図

（本開示に至る経緯）
まず、本開示に至る経緯について説明する。本開示は、無線端末がハンドオーバーを行う無線通信装置、制御装置、および制御方法に関する。

具体的には、本開示における無線通信装置、制御装置、および制御方法は、ビームフォーミング技術を用いて指向性の狭いミリ波帯の無線信号を送受信する無線アクセスポイントに関する。

指向性の狭いミリ波帯の無線通信を行うミリ波通信装置を、インターネット等の通信ネットワークへの無線アクセスポイントとして用いる場合、１つのミリ波通信装置が全周囲を通信エリアとしてカバーすることは難しい。このため、複数のミリ波通信装置を組み合わせて全周囲をカバーする方法が考えられるが、複数のミリ波通信装置間における無線端末のハンドオーバー（接続しているアクセスポイントの切り替え）について対処が求められる。

無指向性通信において、接続しているアクセスポイントの切り替えを高速に実現するための技術は、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）において、アクセスポイントは、当該アクセスポイントに接続している無線端末に対し、周辺に存在する他のアクセスポイントに関する情報（使用している無線チャネル、ＢＳＳＩＤ、ＥＳＳＩＤ）を報知する。無線端末は、接続しているアクセスポイントを他のアクセスポイントに切り替えるために、報知された情報に基づいて、スキャンする無線チャネルを絞り込む。

無指向性通信では、従来技術により、無線端末は、他のアクセスポイントへの接続に要する時間を短縮することができ、接続しているアクセスポイントの高速な切り替えができる。

しかしながら、指向性を有するミリ波通信装置を無線アクセスポイントとして用いる場合、指向性が狭いため、無線端末は、接続している無線アクセスポイントを他の無線アクセスポイントに切り替えるために、無線アクセスポイントによって送信されるビーコンのスキャンを行っても、ビーコンを受信することが困難である。

つまり、無線端末は、新たに接続するアクセスポイントの発見が困難であるため、アクセスポイントの切り替えが困難になる。従来技術は、指向性を有する（指向性が狭い）ミリ波通信において、接続しているアクセスポイントを切り替えるために、アクセスポイントによって送信されるビーコンを受信することが困難であり、新たなアクセスポイントに接続することが困難であるという課題を有する。

このような事情に鑑み、指向性を有するアクセスポイント間のハンドオーバーにおいて、アクセスポイントの指向性に基づいて、新たに接続するアクセスポイントを選択できることに着目し、本開示に至った。

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。なお、以下に説明する各実施形態は一例であり、本開示はこれらの実施形態により限定されるものではない。

（実施の形態１）
本開示の実施の形態１について、図面を参照して詳細に説明する。

＜システムの構成＞
図１は、本実施の形態に係る無線通信装置１を含む通信システム１００の構成の一例を示すシステム構成図である。図１に示すように、通信システム１００は、インターネット等の通信ネットワーク１０と、通信ネットワーク１０に接続された無線通信装置（ＡＰ：Access Point）１と、無線通信装置１を介して通信ネットワーク１０に接続する無線端末（ＳＴＡ：STAtion）２とを有する。

無線通信装置１及び無線端末２は、ミリ波通信規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｄに対応した通信装置である。無線通信装置１は、通信ネットワーク１０への無線端末２のアクセスポイントとして機能する。より具体的には、無線通信装置１は、無線端末２との間でビームフォーミングによる無線通信を行うことにより無線端末２と接続し、無線端末２と通信ネットワーク１０との間のデータ転送を行う。すなわち、無線通信装置１は、無線端末２の通信ネットワーク１０へのアクセスを管理する。図１は、無線通信装置１が無線端末２と接続している状態を示している。

＜無線通信装置の構成＞
次に、無線通信装置１の構成について、図２、図３を参照して説明する。図２は、本実施の形態に係る無線通信装置１の構成の一例を示すブロック図である。図３は、本実施の形態に係る通信処理部１１の構成の一例を示すブロック図である。

図２において、無線通信装置１は、通信処理部１１（１１ａ〜１１ｃ）、ハンドオーバー制御部１２、及びネットワーク制御部１３を有する。また、無線通信装置１は、通信処理部１１ａ〜１１ｃにそれぞれ接続するアレーアンテナ１４（１４ａ〜１４ｃ）を有する。

通信処理部１１ａ〜１１ｃは、同一の構成を有する。一方で、通信処理部１１ａ〜１１ｃは、互いに異なるＭＡＣアドレスを有する。以下では、同一の構成を有する通信処理部１１ａ〜１１ｃについては、通信処理部１１として説明する。

図３に示すように、通信処理部１１は、変復調処理部１１１、ＭＡＣ部１１２、送信パラメータ切替部１１３、端末情報管理部１１４、及びビームフォーミングトレーニング処理部１１５を有する。

変復調処理部１１１は、ＭＡＣ部１１２から取得したパケット（具体的には、Beamforming用トレーニングパケット以外のパケット）に変調処理を施す。また、変復調処理部１１１は、ビームフォーミングトレーニング処理部１１５から取得したパケット（具体的にはBeamforming用トレーニングパケット）に変調処理を施す。変復調処理部１１１は、変調処理を行うために、送信パラメータ切替部１１３から取得したＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）の情報を用いる。

また、変復調処理部１１１は、送信パラメータ切替部１１３からビームＩＤ（Beam_ID）の指示を受け、アレーアンテナ１４の制御をすることでビームＩＤに対応したビームパターンを形成する。変復調処理部１１１は、形成したビームパターンを用いて、変調処理を施したパケットを送信する。ビームＩＤとは、アレーアンテナ１４を制御することにより形成される複数のビームパターンのそれぞれに割り当てられる識別情報である。なお、ビームパターンについては後述する。

変復調処理部１１１は、アレーアンテナ１４が受信した信号を復調し、復調した信号（パケット）、および受信した信号の受信品質情報（具体的には、ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）をＭＡＣ部１１２に出力する。

ＭＡＣ部１１２は、ネットワーク制御部１３から取得するデータにＭＡＣヘッダを付与し、パケットを生成し、生成したパケットを変復調処理部１１１へ出力する。

ＭＡＣ部１１２は、変復調処理部１１１から取得したパケット（受信パケット）に付与されるＭＡＣヘッダを解析する。

解析の結果、変復調処理部１１１から取得したパケットがデータパケットの場合、ＭＡＣ部１１２は、データパケットをネットワーク制御部１３へ出力する。

解析の結果、変復調処理部１１１から取得したパケットが制御パケットの場合、ＭＡＣ部１１２は、制御パケットに応じた処理を行う。ＭＡＣ部１１２は、必要に応じて、応答するための応答用制御パケットを生成し、変復調処理部１１１へ出力する。

解析の結果、変復調処理部１１１から取得したパケットがビームフォーミングに用いるトレーニングパケットの場合、ＭＡＣ部１１２は、上記の処理を行わない。ビームフォーミングに用いるトレーニングパケットは、後述するビームフォーミングトレーニング処理部１１５において処理が施される。

ＭＡＣ部１１２は、無線端末の識別情報であるＩＤ（ＳＴＡ＿ＩＤ）を送信パラメータ切替部１１３に出力する。ＭＡＣ部１１２は、変復調処理部１１１に対して出力したパケットを送信するために、送信する無線端末（ＳＴＡ）毎にビームの方向とＭＣＳを変更する。

ＭＡＣ部１１２は、端末情報管理部１１４に、接続している無線端末のＳＴＡ＿ＩＤ、ＲＳＳＩ、ビームＩＤ、ＭＣＳを出力する。

具体的には、ＭＡＣ部１１２は、ＳＴＡ＿ＩＤが示す無線端末から最も新しく受信したパケットのＲＳＳＩを出力する。例えば、ＭＡＣ部１１２は、ビームフォーミングトレーニングを実施した後では、一連のビームフォーミングトレーニングで受信した最後のパケット（ビームフォーミング用トレーニングパケット）のＲＳＳＩを出力する。ＭＡＣ部１１２は、ビームフォーミングトレーニングを実施した後に、データパケットを受信した場合、受信したデータパケットのＲＳＳＩを出力する。つまり、ＭＡＣ部１１２が出力するビームＩＤは、実施したビームフォーミングトレーニングで決定される。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。

端末情報管理部１１４に出力する情報は、ＳＴＡ＿ＩＤ、ＲＳＳＩ、ビームＩＤ、ＭＣＳを全て出力してもよいし、その一部でもよい。具体的には、ＲＳＳＩが更新された場合、ＭＡＣ部１１２は、ＳＴＡ＿ＩＤとＲＳＳＩを出力する。

ＭＡＣ部１１２は、ビームフォーミングトレーニング処理部１１５に対して、トレーニング要求を出力する。トレーニング要求は、ビームフォーミングトレーニングを実施する対象となる無線端末を示すＳＴＡ＿ＩＤを含む。トレーニング要求を出力するタイミングは、周期的でもよいし、受信品質が低下した場合でもよいし、スループットが低下した場合でもよいし、これらの組み合わせでもよい。ＭＡＣ部１１２は、トレーニング要求を出力した後、実施されるビームフォーミングトレーニングで決定されたビームＩＤをビームフォーミングトレーニング処理部１１５から取得する。ＭＡＣ部１１２は、ビームフォーミングトレーニングが完了後、ハンドオーバー制御部１２にトレーニング完了通知を出力する。

ＭＡＣ部１１２は、ハンドオーバー制御部１２からの接続解除通知を取得した場合、指定された無線端末に対する接続解除を通知するためのパケットを生成し、変復調処理部１１１に出力する。

ＭＡＣ部１１２は、ハンドオーバー制御部１２からのＭＣＳ変更通知を取得した場合、指定されたＳＴＡ＿ＩＤ（または、ブロードキャスト用ＩＤ）とＭＣＳとを端末情報管理部１１４へ出力する。

ＭＡＣ部１１２は、ハンドオーバー制御部１２からのビーム変更通知を取得した場合、指定されたＳＴＡ＿ＩＤ（または、ブロードキャスト用ＩＤ）とビームＩＤとを端末情報管理部１１４へ出力する。ＭＡＣ部１１２が端末情報管理部１１４へ出力するビームＩＤは、あらかじめ保持し、ハンドオーバー制御の過程において送信するビーコンに使用するビームＩＤ（ハンドオーバー用ビームＩＤ）である。

ＭＡＣ部１１２は、ハンドオーバー制御部１２からハンドオーバー完了通知を取得した場合、ＳＴＡ＿ＩＤ（または、ブロードキャスト用ＩＤ）のビームＩＤを、通常ビーコンの送信に使用するビームＩＤ（通常用ビームＩＤ）に戻すため、端末情報管理部１１４へＳＴＡ＿ＩＤとビームＩＤを出力する。なお、通常用ビームＩＤは、例えば、疑似無指向性（Quasi Omni）のビームパターン（ビームＩＤ）でもよいし、特定のビームパターン（例えば、後述する図５におけるビーム＃３）でもよい。

ＭＡＣ部１１２は、ビーコン送信タイミング、ビームフォーミングトレーニングの実施タイミング、及び、無線端末に対する送信期間の割り当てを含むスケジューリングの管理を行う。

送信パラメータ切替部１１３は、ＭＡＣ部１１２から取得したＳＴＡ＿ＩＤに基づき、端末情報管理部１１４からＳＴＡ＿ＩＤに該当するビームＩＤとＭＣＳを取得し、変復調処理部１１１へ取得したビームＩＤとＭＣＳを出力する。

端末情報管理部１１４は、ＭＡＣ部１１２から取得したＳＴＡ＿ＩＤ、ＲＳＳＩ、ビームＩＤ、ＭＣＳを端末情報管理テーブルへ登録する。

図４は、端末情報管理部１１４が管理する端末情報管理テーブルの一例を示す図である。図４の端末情報管理テーブルにおいて、「ＳＴＡ１」は、１つの無線端末のＳＴＡ＿ＩＤであり、「ＳＴＡ１」が示す無線端末に関する情報が、対応付けて示されている。また、「ＡＬＬ」は、パケットをブロードキャストによって送信するための情報である。

端末情報管理部１１４は、ＳＴＡ＿ＩＤには、無線端末のＭＡＣアドレスを登録してもよいし、ＭＡＣアドレスに紐づいたＩＤを登録してもよいし、無線端末のＳＴＡ＿ＩＤとＭＡＣアドレスを両方登録してもよい。「ＡＬＬ」は、ブロードキャストによって送信するパケットに関する情報であるため、特定の無線端末との無線品質情報（ＲＳＳＩ）を受信することはない。そのため、「ＡＬＬ」に対応するＲＳＳＩは登録されない。「ＡＬＬ」について登録される情報は、ビームＩＤとＭＣＳである。なお、ハンドオーバー制御部１２からの指示でビームを切り替える場合、端末情報管理部１１４は、「ＡＬＬ」のビームＩＤをＭＡＣ部１１２が保持する初期値に書き換える。

ビームフォーミングトレーニング処理部１１５は、ＭＡＣ部１１２からのトレーニング要求を契機に、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄによって規定されるビームフォーミングトレーニングであるＳＬＳ（Ｓｅｃｔｏｒ Ｌｅｖｅｌ Ｓｗｅｅｐ）をトレーニング要求で指定された無線端末との間で行い、無線端末と接続するために使用するビームパターンを決定する。

ビームフォーミングトレーニング処理部１１５は、ＭＡＣ部１１２からのトレーニング要求を契機に、ＳＬＳを行うためのビームフォーミングトレーニング用のパケットを生成し、変復調処理部１１１に出力する。ビームフォーミングトレーニング部１１５は、変復調処理部１１１から取得した受信パケットがビームフォーミングトレーニング用パケットの場合、ＳＬＳに応じた処理を行う。ビームフォーミングトレーニング処理部１１５は、ＳＬＳで決定したビームパターンに対応したビームＩＤをＭＡＣ部１１２へ出力する。

ハンドオーバー制御部１２は、各通信処理部１１（１１ａ〜１１ｃ）から取得するトレーニング完了通知を契機に、トレーニング完了通知を発行した通信処理部１１（具体的には、通信処理部１１ａ〜１１ｃのいずれか少なくとも１つ）の端末情報管理部１１４より取得した端末情報管理テーブルに基づきハンドオーバー制御を開始する。ハンドオーバー制御の具体的な方法については、後述する。

ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバーの履歴を管理する。具体的には、ハンドオーバーの履歴は、ハンドオーバーを行った回数、通信処理部１１ａ〜１１ｃの中でどの通信処理部１１と接続していたか、といった情報を含む。ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバーが完了した場合、ハンドオーバー制御前に接続していた通信処理部１１（具体的には、通信処理部１１ａ〜１１ｃのいずれか少なくとも１つ）のＭＡＣ部１２に対してハンドオーバー完了通知を出力する。

ネットワーク制御部１３は、通信処理部１１を介して取得したデータを通信ネットワーク１０に出力する。また、ネットワーク制御部１３は、通信ネットワーク１０からのデータを送信相手の無線端末を管理する通信処理部１１（具体的には、通信処理部１１ａ〜１１ｃのいずれか少なくとも１つ）へ出力する。また、ネットワーク制御部１３は、通信処理部１１のデータパケットの送受信量、すなわち、トラフィック量を観測する機能を持ち、観測したトラフィック量をハンドオーバー制御部１２へ通知する。

＜ビームパターン＞
次に、通信処理部１１が形成するビームパターンについて、図５を参照して説明する。図５は、通信処理部１１が形成するビームパターンの一例を示す図である。なお、図５では、信号を送信するアレーアンテナ１４については図示を省略している。

図５では、通信処理部１１は、アレーアンテナ１４により、５つのビームパターンの間で、形成するビームを切り替える。ここで、ビームとは、無線信号の送受信が可能な範囲（通信エリア）を示す、例えば、通信処理部１１は、アレーアンテナ１４の各アンテナ素子が送信する信号の位相、振幅、或いは位相と振幅の両方を制御することによりビームを形成する。５つのビームパターンは、それぞれビーム方向が異なる、指向性の高い（指向性の狭い）ビームパターンである。

図５では、例えば、通信処理部１１は、５つのビームパターンを切り替えることに、１２０度程度の通信エリアを形成する。

＜ビームフォーミングトレーニングについて＞
次に、ビームフォーミングトレーニングについて説明する。

通信処理部１１は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄプロトコルのＳＬＳ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、通信処理部１１は、まず、ビームパターンを切り替え、各ビームパターンにおいて、無線端末との間でビームフォーミングトレーニングパケットを送受信する。通信処理部１１は、最も受信品質の良いビームパターンを互いにフィードバックし、無線端末との通信に用いるビームパターンを決定する。

ビームフォーミングトレーニングを実行するタイミングは、周期的に実行してもよいし、通信品質の劣化を契機に実行してもよいし、スループットが低下したことを契機に実行してもよいし、その３つを組み合わせてもよい。

＜無線通信装置の通信エリア＞
次に、無線通信装置１の通信エリアについて、図６を参照して説明する。図６は、無線通信装置１が形成する通信エリアの一例を示す図である。なお、図示しないが、無線通信装置１は、無線通信装置１のセルの略中心に位置する。

まず、本実施の形態における用語について説明する。

ビームは、通信処理部１１が持つ、ある一つのビームパターン（先述したように、無線信号の送受信が可能な範囲（通信エリア））である。

セクタは、通信処理部１１がビーム（ビームパターン）を切り替えることでカバーできる送受信が可能な範囲（通信エリア）である。

セルは、複数のセクタを組み合わせることでカバーできる送受信が可能な範囲（通信エリア）である。

ビーム＃１〜ビーム＃１５は、それぞれ、ビームＩＤが割り当てられている。以下の説明では、ビーム＃１のビームＩＤは、＃１である。＃１のビームＩＤに対応するビーム（または、ビームパターン）を、ビーム＃１と呼ぶ。

つまり、図６では、通信処理部１１ａは、ビーム＃１〜ビーム＃５の５つのビームを有し、ビーム＃１〜ビーム＃５を切り替えることで、通信処理部１１ａのセクタをカバーしている。無線通信装置１のセルは、通信処理部１１ａ〜１１ｃのセクタを組み合わせることで、形成される。各セクタは、セクタ間の境界において、互いに隣接する。

図６では、無線通信装置１の通信エリア（セル）は、３つの通信処理部１１ａ〜１１ｃのセクタを互いに重ならないように組み合わせることで、無線通信装置１の全周囲をカバーする。

図６では、ビーム＃１、ビーム＃５は、通信処理部１１ａのセクタにおける両端のビームである。同様に、ビーム＃６、ビーム＃１０は、通信処理部１１ｂのセクタにおける両端のビームであり、ビーム＃１１、ビーム＃１５は、通信処理部１１ｃのセクタにおける両端のビームである。

通信処理部１１ａのセクタにおいて、ビーム＃１に隣接するセクタは、通信処理部１１ｃのセクタであり、ビーム＃５に隣接するセクタは通信処理部１１ｂのセクタである。同様に、通信処理部１１ｂのセクタにおいて、ビーム＃６に隣接するセクタは、通信処理部１１ａのセクタであり、ビーム＃１０に隣接するセクタは、通信処理部１１ｃのセクタである。同様に、通信処理部１１ｃのセクタにおいて、ビーム＃１１に隣接するセクタは、通信処理部１１ｂのセクタであり、ビーム＃１５に隣接するセクタは、通信処理部１１ａのセクタである。

ハンドオーバー制御部１２は、通信処理部１１が無線端末と接続するために使うビームがセクタにおける両端のビームであるか否か、そして、両端のビームの場合、どのセクタに隣接するビームであるか、に基づいて、ハンドオーバー制御後に接続する通信処理部１１の候補を選定することができる。

ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバー制御によって選定した隣接するセクタの通信処理部１１による両端のビームにハンドオーバーし、ハンドオーバー制御後に、ハンドオーバー制御前に接続していた通信処理部１１に対して、両端のビームから他のビームに変更する指示を行う。この制御により、ハンドオーバー制御後に、無線端末が、再度、ハンドオーバー制御前に接続していた通信処理部１１にハンドオーバー制御の要求を行うことを抑制することができるため、ハンドオーバー制御を効率よく行うことができる。

例えば、図６では、ハンドオーバー制御前に接続していた通信処理部が通信処理部１１ａであり、通信処理部１１ａが無線端末と接続するために使うビームがビーム＃５の場合、ハンドオーバー制御部１２は、ビーム＃５に隣接するセクタをカバーする通信処理部１１ｂをハンドオーバー制御後に接続する通信処理部として選定できる。

次に、ハンドオーバー制御部１２は、選定した通信処理部１１ｂのビームを、通信処理部１１ａのビーム＃５に隣接するビーム＃６に変更する。

次に、ハンドオーバー制御部１２は、通信処理部１１ａのビームを両端のビームであるビーム＃５から他のビーム、例えば、ビーム＃３に変更することにより、ハンドオーバーを効率よく行い、かつ、無線端末による再度のハンドオーバーの要求を抑制することができる。

＜無線通信装置のハンドオーバー制御＞
次に、無線通信装置１のハンドオーバー制御について、図７を参照して説明する。図７は、本実施の形態における無線通信装置１のハンドオーバー制御の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ５０１において、通信処理部１１は、無線端末との接続があるか否かを判定する。通信処理部１１は、無線端末と接続している場合（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５０２へ移行する。また、通信処理部１１は、無線端末と接続していない場合（Ｓ５０１：ＮＯ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５１２へ移行する。

通信処理部１１は、無線端末と接続している場合、例えば、周期的にビームフォーミングトレーニングを行う。

ステップＳ５０２において、ハンドオーバー制御部１２は、トレーニング完了通知を取得したか否かを判定する。ハンドオーバー制御部１２は、トレーニング完了通知を取得した場合（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５０３へ移行する。ハンドオーバー制御部１２は、トレーニング完了通知を取得していない場合（Ｓ５０２：ＮＯ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５０２へ戻る。

ステップＳ５０３において、ハンドオーバー制御部１２は、トレーニング完了通知を発行した通信処理部１１の端末情報管理部１１４より端末情報管理テーブルを取得する。そして、ハンドオーバー制御はステップＳ５０４へ移行する。

ステップＳ５０４において、ハンドオーバー制御部１２は、取得した端末情報管理テーブルからトレーニング完了通知に含まれるＳＴＡ＿ＩＤを探索し、探索したＳＴＡ＿ＩＤのビームＩＤが示すビームパターンがセクタにおける両端のビームであるか否かを判定する。

ここで、図６では、ビームパターンがセクタにおける両端のビームとは、無線端末が通信処理部１１ａに接続している場合ではビーム＃１またはビーム＃５であり、通信処理部１１ｂに接続している場合ではビーム＃６またはビーム＃１０であり、通信処理部１１ｃに接続している場合ではビーム＃１１またはビーム＃１５である。

ハンドオーバー制御部１２の判定の結果、ビームパターンがセクタの両端のビームである場合（Ｓ５０４：ＹＥＳ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５０５へ移行する。また、ビームパターンが両端のビームではない場合（Ｓ５０４：ＮＯ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５０２へ戻る。

ステップＳ５０５において、ハンドオーバー制御部１２は、取得した端末情報管理テーブルからトレーニング完了通知に含まれるＳＴＡ＿ＩＤを探索し、探索したＳＴＡ＿ＩＤの無線品質情報（ＲＳＳＩ）が所定の閾値以下か否かを判定する。無線品質情報が閾値以下の場合（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５０６へ移行する。また、無線品質情報が閾値より大きい場合（Ｓ５０５：ＮＯ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５０２へ戻る。

上述のステップＳ５０２の処理により、ビームフォーミングトレーニングが完了しているため、Ｓ５０５において無線端末は、現在接続中の通信処理部１１がカバーするセクタ内において、最も通信品質の良いビームパターンを使用して通信を行っている。つまり、ステップＳ５０５において、無線品質情報が閾値以下の場合（Ｓ５０５：ＹＥＳ）とは、現在接続中の通信処理部１１がカバーするセクタ内において最も受信品質の良いビームパターンを使用した通信の通信品質が閾値以下、すなわち、現在接続中の通信処理部１１から別の通信処理部１１へのハンドオーバーが必要とされることを意味している。そのため、ステップＳ５０６以降の処理において、ハンドオーバー制御部１２の制御により、ハンドオーバーが実行される。

ステップＳ５０６において、ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバー制御後の接続候補（ハンドオーバー先候補）となる通信処理部１１を選定する。

次に、無線端末がハンドオーバー制御前に接続している（ハンドオーバー元）通信処理部１１が通信処理部１１ａである場合の選定方法について説明する。ハンドオーバー制御部１２は、通信処理部１１ａがビーム＃５を使って無線端末と接続している場合、ビーム＃５に隣接するセクタをカバーする通信処理部１１ｂを、ハンドオーバー先候補として選定する。また、ハンドオーバー制御部１２は、通信処理部１１ａがビーム＃１を使って無線端末と接続している場合、ビーム＃１に隣接するセクタをカバーする通信処理部１１ｃを、ハンドオーバー先候補として選定する。

ステップＳ５０７において、ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバー先候補の通信処理部１１のＭＡＣ部１１２にビーム変更通知を発行することにより、ビームの変更の制御を行う。そして、ハンドオーバー制御はステップＳ５０８へ移行する。

つまり、ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバー先候補が通信処理部１１ｂの場合、ビーム＃６を設定するために通信処理部１１ｂに通知する。また、ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバー先候補が通信処理部１１ｃの場合、ビーム＃１５を設定するために通信処理部１１ｃに通知する。

ステップＳ５０８において、ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバー元の通信処理部１１のＭＡＣ部１１２に対して、接続している無線端末を接続解除するために、接続の解除を通知する。ハンドオーバー制御部１２は、接続解除を通知後、タイマを起動する。ハンドオーバー元の通信処理部１１のＭＡＣ部１１２は、ハンドオーバー制御部１２からの接続解除通知により、接続している無線端末との接続を解除する。そして、ハンドオーバー制御はステップＳ５０９へ移行する。

ステップＳ５０９において、ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバー元の通信処理部１１のＭＡＣ部１１２に対して、ビームパターンをハンドオーバー用ビームＩＤに変更するよう通知する。ハンドオーバー元の通信処理部１１のＭＡＣ部１１２は、ハンドオーバー元の通信処理部１１の端末情報管理部１１４に対してブロードキャスト用ＳＴＡ＿ＩＤのビームＩＤをハンドオーバー用ビームＩＤに変更する。ハンドオーバー用ビームＩＤは、ハンドオーバーを行う無線端末がハンドオーバー元の通信処理部１１に再接続することを防止するために設定される。例えば、通信処理部１１ａの場合、セクタの中央の通信エリアをカバーするビーム＃３であってもよいし、又は、ハンドオーバー先から離れたビーム＃１、＃２であってもよい。そして、ハンドオーバー制御はステップＳ５１０へ移行する。

ステップＳ５１０において、ハンドオーバー制御部１２は、無線端末がハンドオーバー先候補となる通信処理部１１へ接続し、ハンドオーバーが完了したか判定する。ハンドオーバーが完了したか判断する方法として、ハンドオーバー先の通信処理部１１からハンドオーバーした無線端末におけるトレーニング完了通知を受信したか否かによって判断する。

ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバーが完了した場合（Ｓ５１０：ＹＥＳ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５１１へ移行する。また、ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバーが完了していない場合（Ｓ５１０：ＮＯ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５１３へ移行する。

ステップＳ５１１において、ハンドオーバー制御部１２はハンドオーバー元及びハンドオーバー先の通信処理部１１のＭＡＣ部１１２に対して、ハンドオーバーの完了を通知する。ハンドオーバー元及びハンドオーバー先の通信処理部１１のＭＡＣ部１１２は、端末情報管理部１１４に対して、ブロードキャスト用ＳＴＡ＿ＩＤのビームＩＤを通常用ビームＩＤへ変更する通知を行う。そして、ハンドオーバー制御はステップＳ５１２へ移行する。

ステップＳ５１３において、ハンドオーバー制御部１１は、ハンドオーバー元の通信処理部１１のＭＡＣ部１１２に接続解除を通知後にタイマを起動し、起動したタイマが満了しているか否か（つまり、タイムアウトしたか否か）を判定する。ハンドオーバー制御部１２は、タイマが満了した場合（Ｓ５１３：ＹＥＳ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５１１へ移行する。また、ハンドオーバー制御部１２は、タイマが満了していない場合（Ｓ５１３：ＮＯ）、ステップＳ５１０へ移行する。

そして、ステップＳ５１２において、ハンドオーバー制御部１２は、ユーザ操作などにより処理の終了が指示されたか否かを判断する。ハンドオーバー制御部１２は、処理の終了が指示されていない場合（Ｓ５１２：ＮＯ）、ハンドオーバー制御はステップＳ５０１へ移行する。また、ハンドオーバー制御部１２は、処理の終了が指示された場合（Ｓ５１２：ＹＥＳ）、ハンドオーバー制御は終了する。

＜無線端末の接続制御＞
次に、無線端末の接続制御について、図８を参照して説明する。図８は、無線端末２の接続制御の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ６０１において、無線端末２は、接続する無線通信装置１、すなわち、通信処理部１１を探索するためのスキャンを実施する。

ステップＳ６０２において、無線端末２は、スキャンの結果に基づき、接続する通信処理部１１を検出した場合（Ｓ６０２：ＹＥＳ）、接続制御はステップＳ６０３へ移行する。また無線端末２は、スキャンの結果に基づき、接続する通信処理部１１を検出しなかった場合（Ｓ６０２：ＮＯ）、接続制御はステップＳ６０１へ戻る。

ステップＳ６０３において、無線端末２は、検出した通信処理部１１との接続制御を行う。

なお、無線端末２は、スキャンの結果、複数の通信処理部１１を検出した場合、最も受信品質が良い通信処理部１１を接続先として選定し、選定した通信処理部１１との接続制御を行う。

ステップＳ６０４において、無線端末２は、通信処理部１１との接続関係が継続しているか監視することにより、接続解除されたか否かを判定する。無線端末２は、通信処理部１１との接続が解除された場合（Ｓ６０４：ＹＥＳ）、接続制御をステップＳ６０５へ移行させる。また、無線端末２は、通信処理部１１との接続が継続されている場合（Ｓ６０４：ＮＯ）、接続制御をステップＳ６０４に留まらせる。

ステップＳ６０５において、無線端末２は、ユーザ操作などにより処理の終了が指示されたか否かを判断する。無線端末２は、処理の終了が指示されていない場合（Ｓ６０５：ＮＯ），接続制御をステップＳ６０１へ戻す。また、無線端末２は、処理の終了が指示された場合（Ｓ６０５：ＹＥＳ）、接続制御を終了する。

図７では、ハンドオーバー制御が実行される場合、ハンドオーバー先候補となる通信処理部１１は、ハンドオーバー元の通信処理部１１によるビームに隣接するビームを予め形成している。そのため、無線端末２は、ハンドオーバーのためのスキャンにおいて、ハンドオーバー先候補となる通信処理部１１を容易に検出できる。

なお、本実施の形態１では通信処理部１１に無線端末２が１台接続している場合を例に説明したが、２台以上接続していても同じように動作する。本実施の形態で想定する無線システムは半二重通信であり、またＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式を採用しているため、１つの通信処理部１１に接続している複数の無線端末２が同時に送信、又は受信、或いは送受信することはなく、かつ、無線端末２に用いるビームも決められており、ビーコンを送信する時間（期間）も無線端末２とデータ通信をする時間（期間）と分けているため、無線端末２が複数存在する場合でも本実施の形態は有効である。

図９は、通信処理部１１ａと２台の無線端末（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）とが接続されている場合の通信処理部１１ａ、１１ｂ、およびハンドオーバー制御部１２の動作を時系列で示す。通信時のビームには、通信処理部１１ａ、１１ｂの動作、及び、ビームＩＤが示されている。

通信処理部１１ａ及び１１ｂは、周期的にビーコンを送信する。ビーコンを区別するために、便宜的に、ビーコンに別々の名称を付しているが、ビーコン＃１１、ビーコン＃１２及びビーコン＃１３は同一のビーコンであり、また、ビーコン＃２１、ビーコン＃２２、及びビーコン＃２３は同一のビーコンである。

図９では、通信処理部１１ａは、ビーコン＃１１の送信（Ｓ９０１）の後にＳＴＡ１との通信期間を割り当てている。図９には示していないが、ビーコン＃１１の以前に、通信処理部１１ａのビームフォーミングトレーニング処理部１１５はＳＬＳを実行し、ビーム＃５を選択している。通信処理部１１ａは、ビーム＃５を用いてＳＴＡ１との通信を行う（Ｓ９０２）。

また、無線端末と接続していない通信処理部１１ｂは、ビーム＃８を使用してビーコン＃２１を送信する（Ｓ９０３）。

通信処理部１１ａは、ＳＴＡ１との通信期間終了後に、あらかじめ設定されていたＳＴＡ１に対するＳＬＳを実行する（Ｓ９０４）。そして、通信処理部１１ａは、ハンドオーバー制御部１２にトレーニング完了通知を発行する（Ｓ９０５）。

ハンドオーバー制御部１２は、通信処理部１１ａの端末情報管理部１１４から端末情報管理テーブルを取得し、ＳＴＡ１のビームＩＤとＲＳＳＩから、ハンドオーバーの対象と判断し、ハンドオーバー先候補として通信処理部１１ｂを選定する。

ハンドオーバー制御部１２は、通信処理部１１ｂに対して端末情報管理テーブルの更新を通知する（Ｓ９０６）。通信処理部１１ｂは、更新の通知により、ビーコン＃２２を送信するためのビームＩＤを、送信済のビーコン＃２１とは異なるビームＩＤ（図９の場合、＃８から＃６）へ書き換える。

図９には示していないが、通信処理部１１ｂは、端末情報管理テーブルを更新（Ｓ９０６）してからビーコン＃２２を送信する（Ｓ９１２）までの期間に通信が発生した場合、発生した通信に用いるビームを、ビーコン＃２２の送信に用いるビームとは異なるビームを用いる。つまり、通信処理部１１ｂは、端末情報管理テーブルを更新してからビーコン＃２２までの期間に発生した通信に対して、端末情報管理テーブル更新による影響を受けない。

ハンドオーバー制御部１２は、通信処理部１１ｂの端末情報管理部１１４が有する端末情報管理テーブルを更新した後、通信処理部１１ａに対してＳＴＡ１との接続を解除するための通知を実施する（Ｓ９０７）。図９では、接続解除を通知するタイミングにおいて、通信処理部１１ａは、ＳＴＡ２との通信中である（Ｓ９０８）。そのため、通信処理部１１ａは、ＳＴＡ２との通信期間が終了した後に、接続解除フレームを送信する（Ｓ９０９）。

また、ハンドオーバー制御部１２は、通信処理部１１ａに対して端末情報管理テーブルの更新を通知する（Ｓ９１０）。通信処理部１１ａは、更新された端末情報管理テーブルに基づいてビームＩＤを＃５から＃３へ切り替えた後に、ビーコン＃１２を送信する（Ｓ９１１）。これにより、通信処理部１１ａは、ＳＴＡ１により再接続されることを抑制できる。

ＳＴＡ１は、通信処理部１１ａとの接続を解除された後、スキャン処理を実行し、ハンドオーバー先の通信処理部１１を探索する。ＳＴＡ１は、通信処理部１１ｂがビーム＃６を使用して送信するビーコン＃２２を受信する（Ｓ９１２）。ＳＴＡ１は、通信処理部１１ｂに対する接続要求を行う。通信処理部１１ｂは、ＳＴＡ１からの接続要求を受信し（Ｓ９１３）、ＳＴＡ１との接続処理を完了する。接続処理が完了した後、通信処理部１１ｂは、ＳＴＡ１に対してＳＬＳを行い、最適なビームを決定する（Ｓ９１４）。通信処理部１１ｂは、ハンドオーバー制御を完了したことをハンドオーバー制御部１２へ通知する（Ｓ９１５）。

なお、図９では、通信処理部１１ｂがＳＴＡ１との接続処理を行っている間、通信処理部１１ａは、ビーム＃５を使用してＳＴＡ２と通信を行う（Ｓ９１６）。ここで、ＳＴＡ２に対してのビーム＃５は、無線品質情報（例えば、ＲＳＳＩ）が閾値を上回っているためハンドオーバーの対象とならず、ＳＴＡ２は、通信処理部１１ａとの接続を継続できる。

ハンドオーバー制御部１２は、通信処理部１１ｂからのハンドオーバー完了通知に基づき、通信処理部１１ａ及び１１ｂそれぞれが管理する端末情報管理テーブルを更新する（Ｓ９１７、Ｓ９１８）。つまり、図９では、ビーコン＃１３は、ビーコン＃１３の送信に用いたビーム＃３からビーコン＃１１の送信に用いたビーム＃５に戻し、ビーコン＃２３は、ビーコン＃２２の送信に用いたビーム＃６からビーコン＃２１の送信に用いたビーム＃８に戻す。

なお、図９では、通信処理部１１ｂが端末情報管理テーブルの更新の通知を取得する間、通信処理部１１ｂは、ビーム＃６を使用してＳＴＡ１と通信を行う（Ｓ９１９）。

ステップＳ９１７による端末情報管理テーブルの更新により、通信処理部１１ａは、ビームＩＤを＃３から＃５へ変更してビーコン＃１３を送信する（Ｓ９２０）。また、Ｓ９１８による端末情報管理テーブルの更新により、通信処理部１１ｂは、ビームＩＤを＃６から＃８へ変更してビーコン＃２３を送信する（Ｓ９２１）。

なお、通信処理部１１ａがビーコン＃１２を送信後のＳＴＡ２との通信に用いるビームＩＤは、ビーコン＃１２の送信には依存せずに、端末情報管理テーブルに登録されているＳＴＡ２用のビームＩＤを用いるため、通信処理部１１ａは、一連のハンドオーバー制御に影響を受けることなく通信できる。

なお、通信処理部１１ａは、ビーコン＃１２の送信において、ビームＩＤを変更している。このため、ＳＴＡ２は、ビーコン＃１２の受信が困難である可能性がある。しかし、通信規格（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ）では、無線端末が、少なくとも１つ以上のビーコンを受信できないことを許容しているため、ＳＴＡ２は、ビーコン＃１２を受信できないことがあってもよい。

なお、通信処理部が複数の無線端末を接続している場合、処理を簡単にするため、ビーコンとビーコンの間の期間では１つの無線端末に対してＳＬＳを実行してもよい。例えば、図９では、通信処理部１１ａは、ビーコン＃１１とビーコン＃１２の間で、ＳＴＡ１とＳＴＡ２に対してそれぞれＳＬＳを行うのではなく、ＳＴＡ１に対してＳＬＳを実行し、ビーコン＃１２とビーコン＃１３の間でＳＴＡ２とのＳＬＳを実行する。例えば、無線ＬＡＮにおけるビーコン周期は１００ｍｓ程度であるため、ビーコンとビーコンの間の期間では、１つの無線端末に対してＳＬＳを実行しても、ビームの追従性を著しく損なうことはない。

以上説明したように、本実施の形態によれば、それぞれがアクセスポイントとして機能するミリ波通信を用いた複数の通信処理部１１を有する無線通信装置１において、ハンドオーバー制御部１２は、通信処理部１１が無線端末との通信に使用するビームが、セクタの両端のビームであるか否か、およびセクタの両端のビームである場合、無線品質情報が閾値以下であるか否かに基づいてハンドオーバーの要否を判定する。また、ハンドオーバー制御部１２は、セクタの両端のビームである場合、両端のビームに隣接する他のセクタをカバーする通信処理部１１をハンドオーバー先候補として選択する。さらに、ハンドオーバー制御部１２は、ハンドオーバー先の通信処理部１１のビームを、ハンドオーバー元のセクタにおける両端のビームに隣接するビームに変更する。

このような構成により、予めハンドオーバー先の通信処理部１１のビームをハンドオーバー元の通信処理部１１のビームに隣接させることによって、無線端末はハンドオーバー先の通信処理部１１から送信されるビーコンを受信することができるため、指向性を有する通信処理部間のハンドオーバーでも通信効率の低下を抑えることができる。

また、本実施の形態によれば、ハンドオーバー制御により、無線端末の接続がハンドオーバー先の通信処理部１１へ変更された後、ハンドオーバー元の通信処理部１１は、無線端末と接続していたビームよりもハンドオーバー先の通信処理部１１のセクタとの境界から、より離れる方向へビームを変更する。このような構成により、無線端末がハンドオーバー元の通信処理部１１に再接続することを回避でき、無線端末の接続先が頻繁に変更されることを抑制できる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、ハンドオーバー制御部を有する１台の無線通信装置が通信ネットワークに接続している場合について説明した。本実施の形態２では、ハンドオーバー制御部を持つ複数の無線通信装置が同一の通信ネットワークに接続している場合について説明する。

図１０は、本実施の形態に係る無線通信装置１−１、１−２を含む通信システム２００の構成の一例を示すシステム構成図である。図１０では、通信システム２００は、２台の無線通信装置（ＡＰ１、ＡＰ２）１−１、１−２が通信ネットワーク１０に接続されている。そして、無線端末（ＳＴＡ）２は、無線通信装置（ＡＰ１）１−１に接続されている。

無線通信装置１−１、１−２の構成は、実施の形態１で示した無線通信装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。また、実施の形態１との違いは、主に、ハンドオーバー先候補の選定方法、およびハンドオーバー制御を行うハンドオーバー制御部の選定方法である。以下、それぞれについて説明する。

＜ハンドオーバー制御部の選定＞
図１１は、本実施の形態に係る無線通信装置１−１、１−２の接続状態の一例を示す図である。図１１では、２つの無線通信装置１−１、１−２は、通信ネットワーク１０に接続されている。なお、図１１に示す無線通信装置１−１、１−２の構成は、図２で示した無線通信装置１の構成と同様であるが、無線通信装置１−１、１−２の構成を区別するために、通信処理部１１については、通信処理部１１ａ−１〜１１ｃ−１、および通信処理部１１ａ−２〜１１ｃ−２と符番を付す。ハンドオーバー制御部１２、およびネットワーク制御部１３についても同様の符番を付す。

無線通信装置１−１、１−２は、通信ネットワーク１０を介して接続しているため、どちらか一方の無線通信装置が有するハンドオーバー制御部１２がマスタとなり、通信ネットワーク１０を介して両方の無線通信装置の通信処理部１１の制御及び端末情報管理テーブルの取得及び更新を行う。なお、マスタではないハンドオーバー制御部１２は、スレーブとなる。

マスタとなるハンドオーバー制御部１２を選定する方法は、例えば、最初に起動した無線通信装置のハンドオーバー制御部１２をマスタとする方法であってもよい。具体的には、無線通信装置１−１が起動した場合、無線通信装置１−１は、起動後に通信ネットワーク１０に接続している他の無線通信装置１−２に対してプローブ要求をブロードキャストで送信する。無線通信装置１−２が既に起動しマスタとして動作している場合、無線通信装置１−２は、無線通信装置１−１に対してプローブ応答を返す。無線通信装置１−１は、プローブ応答を受信した場合、スレーブとして動作し、プローブ応答が一定時間返ってこない場合、マスタとして動作する。

なお、マスタとスレーブは、マスタの決定後に変更してもよい。例えば、マスタとして動作しているハンドオーバー制御部を有する無線通信装置が動作を停止、または、終了する場合、あるいは、ハンドオーバー制御部の負荷が重くなり、システム性能へ影響を回避するために、負荷の少ないハンドオーバー制御部へ変更する場合、無線通信装置は、マスタの決定後に、マスタをスレーブに変更してもよい。

また、ネットワーク遅延を考慮して、リアルタイム性を要求されるアプリケーション（例えば、ストリーミング、又は、ＶｏＩＰ）を使用している通信処理部１１を有する無線通信装置内のハンドオーバー制御部１２がマスタとなってもよい。

＜ハンドオーバー先候補の選定＞
図１２は、２つの無線通信装置の通信エリアの一例を示す図である。図１２は、図６で説明した通信エリアと同様の２つの通信エリアが隣接する状態であるため、詳細な説明は省略する。なお、図示しないが、無線通信装置１−１、１−２は、それぞれのセルの略中心に位置する。図１２では、無線通信装置１−１の通信処理部１１ａ−１〜１１ｃ−１のセクタ、および無線通信装置１−２の通信処理部１１ａ−２〜１１ｃ−２のセクタを並べて配置した。また、無線通信装置１−２のビームＩＤは、無線通信装置１−１のビームＩＤと重複を避けるため、異なるビームＩＤである。

図１２を用いてハンドオーバー先候補となる通信処理部１１の選定方法を説明する。無線端末２は、通信処理部１１ａ−１に対してビーム＃５を用いて接続している。また、マスタとなるハンドオーバー制御部１２は、無線通信装置１−２のハンドオーバー制御部１２−２である。

実施の形態１、つまり、１つの無線通信装置を考慮した場合、ハンドオーバー先候補は、通信処理部１１ｂ−１であった。

本実施の形態では、ビーム＃５に隣接するセクタは、通信処理部１１ｂ−１のセクタ、通信処理部１１ａ−２のセクタ、および通信処理部１１ｃ−２のセクタである。そのため、例えば、無線端末２が移動の向きを変えたことで、ＲＳＳＩが閾値以下となった場合、無線通信装置１−２の通信処理部１１ａ−２、１１ｃ−２もハンドオーバー先候補となる。無線通信装置１−１、１−２は、設置される際に、互いの位置関係（複数のセルの位置関係およびセル内のセクタの位置関係）を把握できるので、ハンドオーバー制御部１２は、無線通信装置１−１、１−２の両方をハンドオーバー先候補として選定できる。したがって、マスタであるハンドオーバー制御部１２−２は、通信処理部１１ｂ−１、１１ａ−２、１１ｃ−２に対してビーム変更通知を発行する。

他の工程は、実施の形態１と同様であるので、ここでの説明は省略する。

ハンドオーバー制御の結果、通信処理部１１ｃ−２に無線端末２が接続した場合、通信処理部１１ｃ−２は、ハンドオーバー制御部１２−２に対してトレーニング完了通知を発行する。

ハンドオーバー制御部１２−２は、通信処理部１１ｃ−２からのトレーニング完了通知に基づき、通信処理部１１ｂ−１、１１ａ−２、１１ｃ−２に対してハンドオーバー完了通知を発行し、ハンドオーバー制御を終了する。

以上説明したように、本実施の形態では、実施の形態１で説明した複数の無線通信装置１がネットワークに接続し、複数の無線通信装置１のセルが互いに隣接している場合においても、複数の無線通信装置１は、互いの位置関係（複数のセルの位置関係およびセル内のセクタの位置関係）を把握できるため、ハンドオーバー制御を行うことにより、通信効率の低下を抑制できる。さらに、複数の無線通信装置１のいずれかが有するハンドオーバー制御部１２がマスタとなってハンドオーバー制御を実行できる。

（実施の形態２の変形例１）
本実施の形態２では、ハンドオーバー制御部を持つ複数の無線通信装置が同一の通信ネットワークに接続している場合について説明した。本実施の形態２の変形例１では、ハンドオーバー制御部を有さない複数の無線通信装置が同一の通信ネットワークに接続し、更に、ハンドオーバー制御部を有する装置が同一の通信ネットワークに接続している場合について説明する。

例えば、無線通信装置がハンドオーバー制御部を有しておらず、ネットワークに接続するネットワーク制御装置（例えば、アクセスポイントコントローラ、又は、アクセスポイントコーディネータ：ＡＰＣ）がハンドオーバー制御部を有している場合について説明する。

図１３は、実施の形態２の変形例１に係る通信システム３００の構成の一例を示すシステム構成図である。図１３では、無線通信装置（ＡＰ３、ＡＰ４）３−１、３−２及びネットワーク制御装置（ＡＰＣ）４は、通信ネットワーク１０に接続している。そして、無線端末（ＳＴＡ）２は、無線通信装置３−１に接続している。

図１４は、実施の形態２の変形例１に係る無線通信装置３−１、３−２及びネットワーク制御装置４の構成の一例を示すブロック図である。図１４に示す無線通信装置３−１、３−２は、実施の形態１の無線通信装置１の構成と比較して、ハンドオーバー制御部を有さない点を除いて、同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

ネットワーク制御装置４は、ハンドオーバー制御部４２および図示しない通信部を有する。ハンドオーバー制御部４２は、通信部、および通信ネットワーク１０を介して無線通信装置３−１、３−２の通信処理部１１の制御及び端末情報管理テーブルの取得及び更新を行う。つまり、実施の形態２の変形例１の構成は、実施の形態２においてマスタとして動作するハンドオーバー制御部１２がネットワーク制御装置４のハンドオーバー制御部４２に置き換わった構成である。よって、具体的な処理については、実施の形態２と同様であるため、詳細な説明は省略する。

なお、本実施の形態２の変形例１では、ハンドオーバー制御部を有さない複数の無線通信装置が同一の通信ネットワークに接続し、更に、ハンドオーバー制御部を有する装置が同一の通信ネットワークに接続している場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、ハンドオーバー制御部を有さない無線通信装置が同一の通信ネットワークに１台接続し、ハンドオーバー制御部を有する装置が同一の通信ネットワークに接続している場合であっても同様に動作する。

（実施の形態２の変形例２）
本実施の形態２の変形例２では、ハンドオーバー制御部を有する複数の無線通信装置が同一のネットワークに接続し、更に、ハンドオーバー制御部を有するネットワーク制御装置が同一のネットワークに接続している場合について説明する。

図１５は、実施の形態２の変形例２に係る無線通信装置１−１、１−２及びネットワーク制御装置４の構成の一例を示すブロック図である。なお、図１５において、図１１と同様の構成については、同一の符番を付し、説明を省略する。

図１５では、無線通信装置１−１、１−２は、それぞれハンドオーバー制御部１２を有し、通信ネットワーク１０に接続するネットワーク制御装置４は、ハンドオーバー制御部４２を有する。図１５では、ネットワーク制御装置４のハンドオーバー制御部４２がマスタであり、無線通信装置１−１、１−２内のすべてのハンドオーバー制御部１２（１２−１、１２−２）がスレーブである。動作については、実施の形態２で説明したものと同様であるため、詳細な説明は省略する。

なお、実施の形態２の変形例１及び２は無線通信装置１が接続する同一のネットワークにネットワーク制御装置４が接続している場合を記載した。図示していないが、無線通信装置１が接続するネットワークと、ネットワーク制御装置４が接続するネットワークが異なり、２つのネットワークが互いに接続している場合であっても、無線通信装置１は、本実施の形態２の変形例１及び２の場合と同じ効果を得ることができる。

以上説明したように、本実施の形態２の変形例１、変形例２では、複数の無線通信装置の他に、ハンドオーバー制御部を有するネットワーク制御装置が通信ネットワークに接続している。ネットワーク制御装置のハンドオーバー制御部は、通信ネットワークを介して無線通信装置におけるハンドオーバー制御を実施する。このため、複数の無線通信装置がハンドオーバー制御部を有している、又は有していない、のいずれであっても、ハンドオーバー制御を行うことができる。

なお、図９では、通信処理部１１によって送信されるビーコンは１つのビームＩＤに対応するビームで送信される場合について説明したが、ビーコンは複数のビームを使って送信してもよい。ビーコンを複数のビームを使って送信する場合について、図１６Ａ、図１６Ｂを用いて説明する。

図１６Ａは、ビーコンの送信方法の一例を示す図である。図１６Ａは、通信処理部１１ａがビーコンを順次送信する様子を示す。図１６Ａでは、通信処理部１１ａは、ビームＩＤを＃１から＃５まで変え、複数のビーコンであるビーコン群を送信する。送信される各ビーコンは、ビームＩＤは異なるが、同一種類のビーコンである。図９では、通信処理部１１ａは１つのビーコンを周期的に送信していたが、図１６Ａでは、通信処理部１１ａはビーコン群を周期的に送信する。

図１６Ａを本開示に適用するためには、例えば、図７のステップＳ５０９の処理を変更する。図７のステップＳ５０９では、ハンドオーバー元の通信処理部１１は、ハンドオーバー制御部１２からの要求により、ハンドオーバー用ビームＩＤに対応するビームを使用してビーコンを送信するが（図９のＳ９１１，Ｓ９１２）、図１６Ａでは、ハンドオーバー元の通信処理部１１がビーコン群を送信するため、ビーコン毎に送信するビームＩＤは、変更される。

例えば、通信処理部１１ａがハンドオーバー元の通信処理部１１であり、ビーム＃５（セクタの端のビーム）を使用して接続していた無線端末がハンドオーバーを行う場合に、通信処理部１１ａがビーコン群を送信する方法の一例について、図１６Ｂを参照して説明する。

図１６Ｂでは、通信処理部１１ａは、ビームＩＤを変更し、ビームＩＤ＃３（セクタの中央のビーム）に対応するビームでビーコン群の全てのビーコンを送信する。なお、通信処理部１１ａは、ビーコンを＃１〜＃３のビームＩＤに対応するビーム（ビーム＃５から離れたビーム）でビーコン群を送信してもよい。このような方法を用いても、ハンドオーバーを行う無線端末がハンドオーバー元の通信処理部１１に再接続することを防止することができる。このような方法を用いることにより、ビーコン群で送信されるようなシステムでも本開示を適用することはできる。

なお、無線通信装置に採用されるミリ波通信は、上記実施の形態ではＩＥＥＥ８０２．１１ａｄとしたが、これに限定されない。例えば、無線通信装置に採用されるミリ波通信は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ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トレーニングも、上述のＳＬＳに限定されない。

また、上記実施の形態ではミリ波通信を前提にしたが、指向性を有する通信方式であればミリ波通信に限定されるものではない。

また、上記実施の形態では、無線通信装置をアクセスポイント（ＡＰ）と称して説明したが、各通信処理部を１つのアクセスポイントと称しても良い。

また、通信処理部のビームパターンの数、及び形状は図５等で説明した例に限定されない。

また、上記実施の形態では、無線通信装置内の通信処理部は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄを用いて説明したが、３つの通信処理部が、それぞれ異なる通信方式（通信規格）を用いてもよい。この場合、無線端末は、対応する複数の通信方式（通信規格）に対応していなければならない。

また、通信処理部の数は、図２で説明した例に限定されない。

また、本実施の形態では、無線品質情報としてＲＳＳＩを用いたが、例えば、受信電力、ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference Noise Ratio）などであってもよい。

また、図７のステップＳ５０４において、ビームパターンが両端のビーム、つまり、通信処理部１１ａの場合、ビーム＃１又はビーム＃５であるか否かを判定する場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。図７のステップＳ５０４において、ビームパターンが両端のビームを含む所定の範囲内のビームであるか否かを判定してもよい。具体的には、１つのセクタをＮ方向（Ｎは２以上の整数）のビームを使用してカバーする通信処理部１１の場合、ビームパターンがセクタの境界に近い位置からＫ番目（Ｋは、１以上、Ｎ／２以下の整数）までのビームであるか否かを判定してもよい。例えば、通信処理部１１ａの場合は、セクタを５つの方向のビームを使用してカバーしているため、ビームパターンがセクタの境界に近い位置から２番目までのビーム、つまり、ビーム＃１又はビーム＃５以外にも、ビーム＃２、又は、ビーム＃４であるか否かを判定してもよい。

また、図７のステップＳ５０５において、無線品質情報の閾値をビームパターン毎、あるいは通信処理部毎に設定してもよい。

また、図７のステップＳ５０５において、閾値を動的に変更してもよい。具体的には、通信処理部を動作させた後、発熱によりデバイスの温度が上昇する。デバイスの温度上昇によって、送受信性能が劣化するため、閾値が固定であると、通信処理部は、意図しないハンドオーバーが実行されてしまうことがある。意図しないハンドオーバーを防止するために、例えば、通信処理部は、周期的にデバイスの温度を測定し、デバイスの温度に応じて閾値を変更してもよい。

また、図７のステップＳ５１３において、接続解除通知を受けた通信処理部は、ビームを初期値に変更し、更に、通信処理部の機能を一時的に停止してもよい。具体的には、通信処理部は、例えば、電源をＯＦＦにしてもよいし、送信電力を下げてもよい。

また、ハンドオーバー制御部がハンドオーバーの判断をするタイミングは、ＳＬＳの終了を契機として説明したが、これに限る必要はない。例えば、ＳＬＳの実行周期よりも長い周期でハンドオーバーの判断を行ってもよい。また、ハンドオーバー制御部は、任意のタイミングで端末情報管理テーブルを取得してもよい。

なお、無線通信装置の構成の一部分は、無線通信装置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。離隔した各部分は、互いに通信を行うための通信回路を備える必要がある。例えば、ハンドオーバー制御部は、無線通信装置が属するネットワークを制御するコントローラに実装されてもよい。

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。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、各機能ブロックの一部又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）、又は、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。

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。

なお、本開示は、無線通信装置、または制御装置において実行される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。

本開示に係る無線通信装置、制御装置、および制御方法は、指向性を有するアクセスポイントとして有用である。

１、１−１、１−２、３−１、３−２ 無線通信装置
２ 無線端末
４ ネットワーク制御装置
１０ 通信ネットワーク
１１、１１ａ〜１１ｃ、１１ａ−１〜１１ｃ−１、１１ａ−２〜１１ｃ−２ 通信処理部
１２、１２−１、１２−２、４２ ハンドオーバー制御部
１３、１３−１、１３−２ ネットワーク制御部
１４、１４ａ〜１４ｃ アレーアンテナ
１００、２００、３００ 通信システム
１１１ 変復調処理部
１１２ ＭＡＣ部
１１３ 送信パラメータ切替部
１１４ 端末情報管理部
１１５ ビームフォーミングトレーニング処理部

Claims (7)

1. 互いに異なるＭ個（Ｍは２以上の整数）のセクタの各々において、Ｎ方向（Ｎは２以上の整数）のビームのいずれかを使用して無線端末と通信を行うＭ個の通信処理部と、
   第２のセクタに隣接する第１のセクタにおいて、第１の通信処理部が使用するビームが、前記Ｎ方向のビームの内、前記第１のセクタと前記第２のセクタとの境界からＫ番目（Ｋは、１以上Ｎ／２以下の整数）までのビームであり、前記第１の通信処理部と前記無線端末との間の通信品質が閾値以下である場合、前記第２のセクタの第２の通信処理部に対して、ビーコン送信に用いるビームを前記境界に最も近いビームに変更すること、及び、前記無線端末の接続先を前記第１の通信処理部から前記第２の通信処理部に切り替えること、を指示するハンドオーバー制御部と、
   を備える無線通信装置。
2. 前記ハンドオーバー制御部は、更に、前記第１の通信処理部に対して、ビーコン送信に用いるビームを、前記第１のセクタにおいて、前記境界に最も近いビーム以外に変更することを指示する、
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第１の通信処理部が前記無線端末と通信に使用するビームは、前記Ｎ方向のビームの内、前記通信品質が最も良いビームである、
   請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記Ｍ個の通信処理部は、ミリ波帯を使用する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
5. 前記Ｍ個の通信処理部は、それぞれ、接続中の無線端末との通信品質、および前記接続中の無線端末との通信に使用するビームの情報を管理する管理テーブルを有し、
   前記ハンドオーバー制御部は、前記管理テーブルに基づいて、前記無線端末に接続する前記Ｍ個の通信処理部の切り替えの要否を判定する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の無線通信装置。
6. 互いに異なるＭ個（Ｍは２以上の整数）のセクタの各々において、Ｎ方向（Ｎは２以上の整数）のビームのいずれかを使用して無線端末と通信を行うＭ個の通信処理部に接続する制御装置であって、
   第２のセクタに隣接する第１のセクタにおいて、前記Ｎ方向のビームの内、前記第１のセクタと前記第２のセクタとの境界からＫ番目（Ｋは、１以上Ｎ／２以下の整数）までのビームを使用する第１の通信処理部と前記無線端末との間の通信品質を受信する通信部と、
   前記受信した通信品質が閾値以下である場合、前記第２のセクタの第２の通信処理部に対して、ビーコン送信に用いるビームを前記境界に最も近いビームに変更すること、及び、前記無線端末の接続先を前記第１の通信処理部から前記第２の通信処理部に切り替えることを指示するハンドオーバー制御部と、
   を備える制御装置。
7. 互いに異なるＭ個（Ｍは２以上の整数）のセクタの各々において、Ｎ方向（Ｎは２以上の整数）のビームのいずれかを使用して無線端末と通信を行うＭ個の通信処理部を制御する制御方法であって、
   第２のセクタに隣接する第１のセクタにおいて、前記Ｎ方向のビームの内、前記第１のセクタと前記第２のセクタとの境界からＫ番目（Ｋは、１以上Ｎ／２以下の整数）までのビームを使用する第１の通信処理部と前記無線端末との間の通信品質を受信し、
   前記受信した通信品質が閾値以下である場合、前記第２のセクタの第２の通信処理部に対して、ビーコン送信に用いるビームを前記境界に最も近いビームに変更すること、及び、前記無線端末の接続先を前記第１の通信処理部から前記第２の通信処理部に切り替えることを指示する、
   制御方法。

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