(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重接続ビームフォーミングのために開始通信局が行う方法であって、
ビームフォーミングトレーニング期間のセクタ掃引スロットの数及びセクタ掃引スロット各々のフレームの数を通知するステップと、
前記ビームフォーミングトレーニング期間の前記セクタ掃引スロットの中で応答通信局からリバースセクタ掃引フレームを受信するステップと、
前記開始通信局と通信するためのアンテナ構成を前記応答通信局に通知するために、前記セクタ掃引スロットの中でセクタ掃引フィードバックフレームを前記応答通信局へ送信するステップと
を有し、多重接続ビームフォーミングを行うために、前記開始通信局は、前記ビームフォーミングトレーニング期間の内の1つのセクタ掃引スロット又は個々のセクタ掃引スロット群の中で、2つ以上の応答通信局から少なくとも2つのセクタ掃引フレームを受信する、多重接続ビームフォーミングのために開始通信局が行う方法。
【請求項２】
前記応答通信局は、前記開始通信局から通知されたセクタ掃引フレームの数に基づいて、セクタ掃引スロットの中で送信されるリバースセクタ掃引スロットの数を制限し、
前記応答通信局は、前記ビームフォーミングトレーニング期間の後続のセクタ掃引スロットにおいて追加的なセクタ掃引フレームを送信する、請求項1記載の方法。
【請求項３】
前記セクタ掃引フィードバックフレームにおいて通知されるアンテナ構成は、前記開始通信局と通信するために使用する前記応答通信局各々の送信セクタを示し、
前記リバースセクタ掃引フレームは、何れかの応答通信局と通信するのに使用する前記開始通信局のアンテナ構成を示す、請求項2記載の方法。
【請求項４】
前記開始通信局がミリメートル波通信ネットワークのネットワークコーディネータであり、
前記ビームフォーミングトレーニング期間のセクタ掃引スロットの数及びセクタ掃引スロット各々のフレームの数が、現在のビーコンインターバルのビーコン送信により通知され、
前記ビーコン送信は、前記応答通信局が受信するように前記開始通信局が送信するセクタ掃引を含む、請求項2記載の方法。
【請求項５】
前記セクタ掃引が、現在のビーコンインターバルの前記ビーコン送信の間に、前記開始通信局の複数のアンテナセクタの各々から送信されるセクタ掃引又はビーコンフレームを含み、
前記応答通信局が、前記アンテナセクタの各々につき1つのりバースセクタ掃引フレームを送信し、
前記応答通信局が、前記開始通信局からセクタ掃引フィードバックフレームを受信するように受信モードで動作する、請求項4記載の方法。
【請求項６】
前記応答通信局が、
前記ビームフォーミングトレーニング期間の開始の際にランダムバックオフ手順を開始し、前記リバースセクタ掃引フレームの送信を開始する、前記ビームフォーミングトレーニング期間のセクタ掃引スロットを決定し、
前記ビーコン送信により前記開始通信局が指定したようにセクタ掃引スロットの中で送信されるリバースセクタ掃引フレームの数を限定し、
応答通信局が送信を要する更なるセクタ掃引フレームを有する場合に、現在のビームフォーミングトレーニング期間内の次のセクタ掃引スロットの開始時に前記セクタ掃引フレームの送信を開始する、請求項1記載の方法。
【請求項７】
リバースセクタ掃引の完了までに、前記応答通信局が前記開始通信局からセクタ掃引フィードバックフレームを受信していなかった場合、前記応答通信局は、
現在のビーコンインターバルの前記ビームフォーミングトレーニング期間の中で前記リバースセクタ掃引フレームを再送し、
前記リバースセクタ掃引フレームの再送を開始するために先行するリバースセクタ掃引の完了に続くセクタ掃引スロットを決定する、請求項6記載の方法。
【請求項８】
現在の又は次のビーコンインターバルの中でビームフォーミング改善フェーズを実行することを含むビームフォーミングを完了するために、応答通信局各々について前記ビーコンインターバルにおける時間のスケジュールを決定するステップを更に有する請求項1記載の方法。
【請求項９】
前記セクタ掃引スロットにおいて時間が残った場合、前記セクタ掃引スロットの中で1つより多いセクタ掃引フィードバックフレームを送信するステップを更に有する請求項1記載の方法。
【請求項１０】
セクタ掃引スロットの各々が、前記開始通信局により通知されたセクタ掃引スロット当たりのセクタ掃引フレームの数に対応する第1期間と、1つのセクタ掃引フィードバックフレームのための第2期間とを含む、請求項1記載の方法。
【請求項１１】
セクタ掃引スロットの各々が、
前記開始通信局及び前記応答通信局の間の伝搬遅延に対応する伝搬遅延時間と、
前記第1期間及び前記第2期間の間のショートインターフェース期間と
を含み、前記第1期間は応答通信局が所定数個のリバースセクタ掃引フィードバックフレームを前記開始通信局に送信するための期間であり、
前記第2期間は、前記開始通信局が少なくとも2つのセクタ掃引フィードバックフレームを前記応答通信局の何れかに送信するための期間である、請求項10記載の方法。
【請求項１２】
前記応答通信局の各々は、前記ビーコン送信に続く前記ビームフォーミングトレーニング期間の最初のセクタ掃引スロットの中で、1つのリバースセクタ掃引フレームを送信し、
リバースセクタ掃引の完了までに、セクタ掃引フィードバックフレームが受信されなかった場合、応答通信局の各々は、
バックオフ手順を実行し、前記ビームフォーミングトレーニング期間の中で追加的なセクタ掃引フレームの送信を遅延させるためのランダム数個のセクタ掃引スロットを含むバックオフ期間を決定し、そして
前記リバースセクタ掃引フレームの完了後にセクタ掃引フィードバックフレームを受信する受信モードに切り替わる、請求項1記載の方法。  
【請求項１３】
セクタ掃引フィードバックフレームが前記バックオフ期間の間に受信された場合、応答通信局の各々は、該バックオフ期間の後に追加的なリバースセクタ掃引フレームの送信を遅延させることを止め、
前記バックオフ期間後の前記ビームフォーミングトレーニング期間における残り時間がセクタ掃引フレーム及びセクタ掃引フィードバックフレームのための期間より短かった場合、応答通信局の各々は、前記ビームフォーミングトレーニング期間の終了まで受信モードで動作する、請求項12記載の方法。
【請求項１４】
多重接続ビームフォーミングのために開始通信局として動作するミリメートル波通信局であって、
ビームフォーミングトレーニング期間のセクタ掃引スロットの数及びセクタ掃引スロット各々のフレームの数を通知するための処理回路と、
前記ビームフォーミングトレーニング期間の前記セクタ掃引スロットの中で応答通信局からリバースセクタ掃引フレームを受信する受信回路と
を有し、多重接続ビームフォーミングを行うために、前記受信回路は、前記ビームフォーミングトレーニング期間の内の1つのセクタ掃引スロット又は個々のセクタ掃引スロット群の中で、2つ以上の応答通信局から少なくとも2つのセクタ掃引フレームを受信する、ミリメートル波通信局。
【請求項１５】
当該ミリメートル波通信局が、前記開始通信局と通信するためのアンテナ構成を前記応答通信局に通知するために、前記セクタ掃引スロットの中でセクタ掃引フィードバックフレームを前記応答通信局へ送信する送信回路を更に有し、
前記応答通信局が、前記開始通信局により通知されたセクタ掃引フレームの数に基づいて、セクタ掃引スロットの中で送信されるリバースセクタ掃引フレームの数を制限し、
前記応答通信局が、前記ビームフォーミングトレーニング期間の以後のセクタ掃引スロットの中で追加的なリバーススロット掃引フレームを送信する、請求項14記載のミリメートル波通信局。
【請求項１６】
前記セクタ掃引フィードバックフレームで通知された前記アンテナ構成が、前記開始通信局と通信するために前記応答通信局各々が使用する送信セクタを示し、
リバースセクタ掃引フレームの各々が、前記応答通信局の何れかと通信するために前記開始通信局が使用するアンテナ構成を示す、請求項15記載のミリメートル波通信局。
【請求項１７】
前記開始通信局がミリメートル波通信ネットワークのネットワークコーディネータであり、
前記ビームフォーミングトレーニング期間のセクタ掃引スロットの数及びセクタ掃引スロット各々のフレームの数が、現在のビーコンインターバルのビーコン送信により通知され、
前記ビーコン送信は、前記応答通信局が受信するように前記開始通信局が送信するセクタ掃引を含む、請求項15記載のミリメートル波通信局。
【請求項１８】
開始通信局とビームフォーミングを実行する応答通信局として動作するミリメートル波通信局であって、
ビームフォーミングトレーニング期間のセクタ掃引スロットの数及びセクタ掃引スロット各々のフレームの数についての通知を前記開始通信局から受信する処理回路と、
前記ビームフォーミングトレーニング期間の前記セクタ掃引スロットの中でリバースセクタ掃引フレームを前記開始通信局へ送信する送信回路と、
前記開始通信局と通信する際に使用するアンテナ構成を示すセクタ掃引フィードバックフレームを前記セクタ掃引スロットの中で受信する受信回路と
を有し、前記応答通信局は、前記開始通信局により通知されたセクタ掃引フレームの数に基づいて、セクタ掃引スロットの中で送信するリバースセクタ掃引フレーム数を制限し、
前記応答通信局は、前記ビームフォーミングトレーニング期間の以後のセクタ掃引スロットにおいて追加的なリバースセクタ掃引フレームを送信する、ミリメートル波通信局。
【請求項１９】
前記処理回路が、
前記ビームフォーミングトレーニング期間の開始の際にランダムバックオフ手順を開始し、前記リバースセクタ掃引フレームの送信を開始する、前記ビームフォーミングトレーニング期間のセクタ掃引スロットを決定し、
応答通信局が送信を要する更なるセクタ掃引フレームを有する場合に、現在のビームフォーミングトレーニング期間内の次のセクタ掃引スロットの開始時に前記セクタ掃引フレームの送信を、前記送信回路が開始することを引き起こす、請求項18記載のミリメートル波通信局。
【請求項２０】
リバースセクタ掃引の完了までに、前記応答通信局が前記開始通信局からセクタ掃引フィードバックフレームを受信していなかった場合に、
前記送信回路が、現在のビーコンインターバルの前記ビームフォーミングトレーニング期間の中で前記リバースセクタ掃引フレームを再送し、
前記送信回路が、ランダムバックオフ手順を開始し、先行するリバースセクタ掃引の完了に続いて、前記リバースセクタ掃引フレームの再送に使用するセクタ掃引スロットを決定する、請求項19記載のミリメートル波通信局。
【請求項２１】
前記セクタ掃引フィードバックフレームで通知された前記アンテナ構成が、前記開始通信局と通信するために前記応答通信局各々が使用する送信セクタを示し、
応答通信局が送信したセクタ掃引フレームの各々が、前記応答通信局と通信するために前記開始通信局が使用するアンテナ構成を示す、請求項19記載のミリメートル波通信局。
【請求項２２】
開始通信局とビームフォーミングを実行する応答通信局として動作するミリメートル波通信局であって、
ビームフォーミングトレーニング期間のセクタ掃引スロットの数及びセクタ掃引スロット各々で受信されるリバースセクタ掃引フレームの数についての通知を前記開始通信局から受信する受信回路であって、前記通知は現在のビーコンインターバルのビーコン送信により受信される、受信回路と、
前記ビームフォーミングトレーニング期間の開始時にランダムバックオフ手順を開始し、リバースセクタ掃引フレームの送信を開始するための前記ビームフォーミングトレーニング期間のセクタ掃引スロットを決定する処理回路と、
前記応答通信局が送信を要する追加的なセクタ掃引フレームを有していた場合、前記ビームフォーミングトレーニング期間における次のセクタ掃引スロットの開始時に、リバースセクタ掃引フレームの送信を開始する送信回路と
を有するミリメートル波通信局。
【請求項２３】
リバースセクタ掃引の完了までに、前記応答通信局が前記開始通信局からセクタ掃引フィードバックフレームを受信していなかった場合に、
前記送信回路が、現在のビーコンインターバルの前記ビームフォーミングトレーニング期間の中で前記リバースセクタ掃引フレームを再送し、
前記送信回路が、ランダムバックオフ手順を開始し、先行するリバースセクタ掃引の完了に続いて、前記リバースセクタ掃引フレームの再送に使用するセクタ掃引スロットを決定する、請求項22記載のミリメートル波通信局。
【請求項２４】
前記セクタ掃引フィードバックフレームで通知された前記アンテナ構成が、前記開始通信局と通信するために前記応答通信局が使用する送信セクタを示し、
応答通信局が送信したセクタ掃引フレームの各々が、前記応答通信局と通信するために前記開始通信局が使用するアンテナ構成を示す、請求項22記載のミリメートル波通信局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される発明の実施形態はビームフォーミングを行うミリメートル波通信局及び方法に関連する。実施形態はミリメートル波周波数を用いて通信を行う無線ネットワーク(例えば、無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)及び無線ローカルエリアネットワーク(WLAN))にも関連する。実施形態は無線ギガビットアライアンス(WGA)に従って動作するミリメートル波ネットワークにも関連する。
【背景技術】
【０００２】
従来の多くの無線ネットワークは、一般に2ないし10ギガヘルツ(GHz)の範囲内のマイクロ波周波数を用いて通信を行っている。これらのシステムは概して、使用される周波数における波長が比較的長いことに起因して、オムニ指向性又は指向性の弱いアンテナ(低指向性アンテナ)を主に使用している。これらのアンテナの指向性が低いことは、そのようなシステムのスループットを制限し、リアルタイムビデオストリーミングや高解像度テレビジョン(HDTV)のようなアプリケーションの実現を困難にしてしまう。ミリ波帯域は利用可能なスペクトルを含み、非常に高いレベルのスループットを提供できるが、ミリ波の減衰レベルが大きいことに起因して、より指向性の強いアンテナ及びビームフォーミング技術が使用される。ビームフォーミングは一対の通信局が以後の通信について所望のリンクバジェット(link  budget)を達成できるようにする。
【０００３】
ミリ波ネットワークに伴う問題の1つは、リンクを確立又は再確立しようとし、ビームフォーミングトレーニングを実行しようとしている通信局同士の間で生じる衝突である。従来、一度に唯一つの通信局がネットワークコーディネータ(例えば、ピコネットコーディネータポイント(PCP)、アクセスポイント又はコーディネーションポイント等)とビームフォーミングトレーニングを実行することができる。この方法は、複数の応答通信局(responding  stations)が同時に(すなわち、同じビーコンインターバルの間に)リンクを確立又は再確立使用とする場合に、著しい遅延を招いてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、1つより多い応答通信局がネットワークコーディネータとビームフォーミングトレーニングを実行できるようにする多重接続ビームフォーミング(multiple-access  beamforming)のためのミリ波通信局及び方法が広く望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態による方法は、
多重接続ビームフォーミングのために開始通信局が行う方法であって、
ビームフォーミングトレーニング期間のセクタ掃引スロットの数及びセクタ掃引スロット各々のフレームの数を通知するステップと、
前記ビームフォーミングトレーニング期間の前記セクタ掃引スロットの中で応答通信局からリバースセクタ掃引フレームを受信するステップと、
前記開始通信局と通信するためのアンテナ構成を前記応答通信局に通知するために、前記セクタ掃引スロットの中でセクタ掃引フィードバックフレームを前記応答通信局へ送信するステップと
を有し、多重接続ビームフォーミングを行うために、前記開始通信局は、前記ビームフォーミングトレーニング期間の内の1つのセクタ掃引スロット又は個々のセクタ掃引スロット群の中で、2つ以上の応答通信局から少なくとも2つのセクタ掃引フレームを受信する、多重接続ビームフォーミングのために開始通信局が行う方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態によるミリ波通信ネットワークを示す図。
【図２Ａ】一実施形態によるミリメートル波通信局のアレイアンテナにより提供される複数のアンテナセクタを示す図。
【図２Ｂ】一実施形態によるアレイアンテナの一部分を示す図。
【図３】一実施形態によるビームフォーミングトレーニング期間のスロット構造を示す図。
【図４】一実施形態によるセクタ掃引スロットの構成を示す図。
【図５】一実施形態による多重接続ビームフォーミングを用いた開始通信局及び応答通信局の間の通信の様子を示す図。
【図６】一実施形態による多重接続ビームフォーミングを用いた開始通信局及び応答通信局の間の通信の様子を示す図。
【図７】一実施形態によるミリメートル波通信局のブロック図。
【図８】一実施形態による多重接続ビームフォーミングの手順を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の説明及び図面は当業者が本発明を実施できる程度に充分に実施形態を示している。他の実施形態は、構造的な変形例、論理的な変形例、電気的な変形例、プロセス手順の変形例及びその他の変形例に関する。ある実施形態の全部又は一部が他の実施形態に包含されてもよいし、代替的に使用されてもよい。特許請求の範囲に包含される実施形態は適用可能な全ての均等物を含む。
【０００８】
図1は、一実施形態によるミリ波通信ネットワークを示す。ミリメートル波通信ネットワーク100は、ミリメートル波を用いて通信する複数のミリメートル波通信局101-104を含む。ミリメートル波通信局101-104はアンテナアレイ111を用いて1つ以上のアンテナセクタの中で通信する。例えば通信局101のような何れかの通信局は、ネットワークコーディネータ(例えば、PCP)として機能し、通信局101-104間の通信を制御し、無線媒体へのアクセスを制御する。ネットワークコーディネータはビーコンフレームをブロードキャストし、ビーコンフレームは通信が行われるビーコン期間の長さを示す。ビーコンフレームは他の通信局102-104によって受信され、これにより次のビーコンインターバル(ビーコン期間)が何時生じるかを他の通信局102-104に通知する。一実施形態において、次のビーコンインターバルはビーコン送信により特定されてもよい。
【０００９】
一実施形態において、通信局101は開始通信局(initiating  station)として機能し、通信局102-104のような他の通信局(応答通信局と言及される)とビームフォーミングトレーニング(BeamForming  Training：BFT)を開始する。これらの一実施形態において、開始通信局101は、応答通信局102、103のような1つ以上の応答通信局との間で多重接続ビームフォーミングを実行する。開始通信局101は、BFT期間のセクタ掃引(Sector-Sweep：SS)スロット数と各SSスロット内のSSフレーム数とを通知する。開始通信局101は、BFT期間の何れかのSSスロットの中で2つ以上の応答通信局から1つ以上のSSフレームを受信し、その何れかのSSスロットの中で1つ以上のSSフィードバックフレームを応答通信局へ送信し、開始通信局101と通信するためのアンテナ構成(antenna  configuration)を応答通信局に通知する。通知されるアンテナ構成は特定のアンテナセクタを示す。
【００１０】
応答通信局は、開始通信局101により通知されたSSフレーム数に基づいて、SSスロット当たり限られた数のSSフレームを送信する。応答通信局はビームフォーミングトレーニング期間の次のSSスロットの中で何らかの追加的なSSフレームを送信してもよい。従って1つより多い応答通信局はビーコン期間の中でビームフォーミングを実行することができる。更に、SSスロット内のSSフレーム数を制限することは衝突(collision)を減らし、SSフレームが開始通信局101により受信される成功率を向上させる。多重接続ビームフォーミングの場合、開始通信局は、ビームフォーミングトレーニング期間の個々のセクタ掃引スロット群又は1つのセクタ掃引スロットの中で、2つ以上の応答通信局から少なくとも2つのリバースセクタ掃引フレームを受信する。この点については以下において詳細に説明する。
【００１１】
一実施形態において、通信局101-104は送信及び受信に同じ周波数バンドを使用してもよい。その実施形態の場合、通信局101-104は時間分割多重(TDM)通信方式を使用する。
【００１２】
一実施形態においてミリメートル波通信ネットワーク100の通信局101-104は、電気電子技術者協会(IEEE)標準仕様(IEEE802.15標準仕様等を含む)等のような特定の通信標準規格又は提案されている標準仕様、及びミリメートル波通信に提案されている標準仕様(例えば、2005年12月現在のIEEE802.15タスクグループ3cCall  For  Intent(CFI)等)に実質的に従って通信してもよいが、本発明の範囲は標準仕様に限定されない。なぜなら本発明はその他の技術及び標準仕様に従って送信及び/又は受信の通信に相応しくすることも可能だからである。IEEE802.15標準仕様の詳細については、“IEEE  Standards  for  Information  Technology  -  Telecommunications  and  Information  Exchange  between  Systems”-Part15を参照されたい。一実施形態において、ミリメートル波通信ネットワーク100の通信局101-104はWGAの標準仕様に実質的に従って通信してもよい。
【００１３】
図2Aは、一実施形態によるミリメートル波通信局のアレイアンテナにより提供される複数のアンテナセクタを示す。アレイアンテナ111(図1)のようなアレイアンテナは複数のアンテナセクタ221を提供するために使用される。図示の簡明化のため図2Aは12個のアンテナセクタ221しか示していないが、アレイアンテナ111はより多い又はよりすくない数のアンテナセクタ221を提供してもよい。一実施形態においてアレイアンテナ111は50以上にも及ぶアンテナセクタを提供してもよい。
【００１４】
図2Bは、一実施形態によるアレイアンテナの一部分を示す。この実施形態において図示の部分222はアレイアンテナ111(図2A)のようなアレイアンテナの一部分であり、ビームフォーミング技術を用いてアンテナセクタ221(図2A)の中でミリメートル波信号を送受信するように形成された複数のアンテナ素子224である。複数のアンテナ素子224は、高いゲインを提供し、アナログ又はディジタル領域における信号処理技術によりビーム幅及びビーム指向方向が制御される。この実施形態において、アレイアンテナ111は、アンテナ素子224が所定の間隔だけ隔たっているフェーズドアレイアンテナとして動作してもよい。
【００１５】
一実施形態において、ミリメートル波通信局101-104(図1)は、各々のアンテナセクタ221において選択的に通信するように形成された1つ以上のアンテナ素子111を使用してもよい。一実施形態において、アンテナセクタ221の各々について少なくとも2つのアンテナ素子224が使用されてもよい。一実施形態において、アレイアンテナ111は、1つ以上の任意の数のアンテナセクタ221の中で通信するように構築された64以上にも及ぶアンテナ素子224を備えてもよい。
【００１６】
図3は、一実施形態によるビームフォーミングトレーニング期間のスロット構造を示す。ビーコンインターバル(BI)301はBFT期間306を含み、BFT期間は多数のSSスロット304を含みかつビーコンタイム(BT)としてまとめて示されている1つ以上のビーコン送信が先行している。ビーコンインターバル301は図示されているように規則的に反復される。
【００１７】
多重接続ビームフォーミングの実施形態の場合、開始通信局は、現在のビーコンインターバル301のビーコン送信により、BFT期間306のSSスロット304の数及び各SSスロット304におけるセクタ掃引SSフレームの数を通知する。ビーコン送信はセクタ掃引を有し、セクタ掃引は、例えば応答通信局102-104のような応答通信局が受信するように開始通信局101が送信したビーコンフレームを含む。これらの実施形態の場合、現在のビーコンインターバル301の中で、BT302の後にBFT期間306として通知された数のSSスロット304が続く。言い換えれば、SSスロット304の数を通知するビーコン送信がSSスロット304に先行している。一実施形態において、BFT期間306はアソシエーションビームフォーミングトレーニング(A-BFT)期間であるが、このことは必須ではない。
【００１８】
図4は、一実施形態によるセクタ掃引スロットの構成を示す。SSスロット304は、開始通信局101が通知したSSスロット304当たりのSSフレーム数のための第1期間404と、1つのSSフィードバックフレームのための第2期間408とを含む。一実施形態において、各々のSSスロット304は、開始通信局101(図1)及び応答通信局102(図1)の間の伝搬遅延に対処するための伝搬遅延時間(aPropDelay)401と、第1期間404及び第2期間408の間のビームフォーミングインターフェーススペース(BFIS)403とを含む。第1期間404は、応答通信局102が所定数のSSフレームを開始通信局に送信する際の継続遅延(sSSDuration)である。第2期間408は、開始通信局101が少なくとも1つのSSフィードバックフレームを何れかの応答通信局102に送信する際の継続期間(aSSFBDuration)408である。この実施形態において、BFIS403は一定であってもよく、第2期間408の後にも設けられてよい。
【００１９】
図5は、一実施形態による多重接続ビームフォーミングを用いた開始通信局及び応答通信局の間の通信の様子を示す。多重接続ビームフォーミングの場合、開始通信局101は、現在のビーコンインターバル301のBT302の中で1つ以上のビーコンフレーム502をセクタ掃引501として送信する。セクタ掃引501は、複数のビーコンフレーム502を含み、開始通信局がBFTの実行を希望していることを通知する。開始通信局101は、ビーコン送信により、BFT期間306のSSスロット304(図3)の数とSSスロット304各々におけるSSフレームの数とを通知する。
【００２０】
開始通信局101は、BFT期間の何れかのSSスロット304(図3)の中で、2つ以上の応答通信局から1つ以上のSSフレーム504、506を受信する。これに応答して、開始通信局101は、そのSSスロット304の中で、1つ以上のフィードバックフレーム508を応答通信局102、103に送信する。SSフィードバックフレーム508は、開始通信局101と通信するためのアンテナ構成を応答通信局102、103に通知するのに使用される。一実施形態において、応答通信局102、103は、開始通信局101が通知したSSフレーム数に基づいて、SSスロット304の内の限られた数のSSフレーム504を送信する。応答通信局はBFT期間306の次のSSスロットにおいて任意の追加的なSSフレーム504を送信してもよい。
【００２１】
一実施形態において、ビーコン送信で通知されるSSスロット304当たりのフレーム数は、SSスロット304内で送信することが可能なSSフレームの総数でもよい。例えば、応答通信局は36個のアンテナセクタを有するが、SSスロット304は6つのフレーム504しか認めることができなかった場合、応答通信局は6つのSSスロット304を用いてリバースセクタ掃引全体を完了させる。
【００２２】
ミリメートル波通信ネットワーク100のネットワークコーディネータが開始通信局(すなわち、ビームフォーミングを開始する通信局)であるとして説明されているが、このことは必須ではない。ネットワークコーディネータであるとは限らない任意の通信局が開始通信局として機能し、ビームフォーミングを開始してよい。
【００２３】
一実施形態において、開始通信局は、ミリメートル波通信ネットワーク100内の1つ以上の応答通信局とのA-BFTをスケジューリングするために多重接続ビームフォーミングを実行してもよい。一実施形態において、1つ以上の応答通信局は、1つのビーコンインターバルの間にスケジューリングを行ってA-BFTを実行することができる。
【００２４】
一実施形態において、SSフィードバックフレーム508で通知されるアンテナ構成は、開始通信局101と通信するのに使用する応答通信局各々についてのアンテナセクタ221(図2A)を示す。一実施形態において、開始通信局101は、応答通信局からのSSフレーム504を用いて、応答通信局で最も高い品質のSSフレームが受信された応答通信局のアンテナセクタを特定する。開始通信局は、応答通信局が以後の通信に使用すべきアンテナセクタを、SSフィードバックフレーム508により応答通信局に通知してもよい。応答通信局がBFTを完了させて以後開始通信局と通信することを希望していることを、応答通信局からのSSフレーム504が開始通信局に通知してもよい。応答通信局からのSSフレーム504は、開始通信局が応答通信局各々との通信に使用すべきアンテナセクタを開始通信局101に通知してもよい。
【００２５】
一実施形態において、セクタ掃引501は、現在のビーコン送信の間に開始通信局101の複数のアンテナセクタ各々から送信されるビーコンフレーム502を含む。応答通信局102、103等のような応答通信局は、各自のアンテナセクタ各々において1つのSSフレーム504を送信してもよい。応答通信局102、103は、開始通信局101からビーコンフレーム及びSSフィードバックフレーム508を受信する受信モードのままでもよい。開始通信局101は、応答通信局102、103からSSフレーム504を受信する受信モードのままでもよい。一実施形態において、応答通信局102、103はSSフィードバックフレーム508を受信するためにオムニ指向性の受信モードで動作してもよいが、このことは必須でない。一実施形態において、応答通信局はアンテナセクタ各々において1つより多い数のSSフレーム504を送信してもよいが、このことは必須でない。
【００２６】
次に、ランダムバックオフ(Random  Backoff)を利用する実施形態を説明する。
【００２７】
ランダムバックオフを利用する実施形態において、応答通信局は、BFT期間306を開始する際にランダムバックオフ手順を開始し、SSフレーム504の送信を開始するのがBFT期間306のどのSSスロット304であるか決定する。応答通信局は、ビーコン送信において開始通信局101により通知されたSSスロット304当たりのSSフレーム304の数を制限する。応答通信局102がより多くの送信するSSフレーム504を有していた場合、応答通信局は、現在のBFT期間306の中での次のSSスロットの先頭からSSフレーム504の送信を再開してもよい。
【００２８】
ランダムバックオフを利用する実施形態において、応答通信局102が、リバースセクタ掃引503が完了するまでに開始通信局101からSSフィードバック508を受信しなかった場合、応答通信局102は、現在のビーコンインターバル301の同じBFT期間306の中でSSフレーム504を送信してもよい。応答通信局102はランダムバックオフ手順を開始し、SSフレーム504を再送するために、先行するリバースセクタ掃引503の完了に続くSSスロットがどれであるかを決定する。
【００２９】
ランダムバックオフを利用する実施形態において、開始通信局101は応答通信局各々にちてビーコンインターバル301内での時間をスケジューリングし(時間の予定を立て又は時間のスケジュールを決定し)、現在のビーコンインターバル301又は次のビーコンインターバルの中でビームフォーミング改善フェーズ(beamforming  refinement  phase：BRP)を実行することを含むビームフォーミングを完了する。開始通信局101はSSフィードバックフレーム508によりスケジュールを応答通信局各々に送信し、ビームフォーミング改善手順を何時実行するかを通知する。この実施形態において、フィードバックフレーム508はグラントフレーム(grant  frame)と言及されてもよい。一実施形態において、応答通信局がBFT期間306においてSSフェーズを完了した後に、BRPはビーコンインターバル301内の任意の時点で行われてもよい。BRPの最中に、信号を受信及び送信するためのアンテナビームを他の通信局と共に方向付けるようにビームフォーミング係数が生成される。
【００３０】
一実施形態において、SSスロット304の中で時間が余っていた場合、開始通信局101は、SSスロット304の中で1つより多い数のSSフィードバックフレーム508を送信してもよい。SSスロット304のサイズが8フレーム分である実施形態において、1つ及び2つのアンテナセクタをそれぞれが有する2つの応答通信局が存在した場合、リバースセクタ掃引503を完了するのに2つのSSフレームしか必要でない。これらのリバースセクタ掃引503の完了後、開始通信局にとって現在のSSスロット304に余分な時間が残っており、これら相応の応答通信局にフィードバックフレーム508を送信する。この実施形態の場合、第2期間408(図4)は1つのSSフィードバックフレーム508に限定されない。
【００３１】
図6は、代替的な実施形態による多重接続ビームフォーミングを用いた開始通信局及び応答通信局の間の通信の様子を示す。図6に示されているように、開始通信局101はビーコンタイム302の間にビーコンフレーム502を送信する。この代替的な実施形態において、応答通信局102のような応答通信局は、ビーコン送信に続くBFT期間306の最初のSSスロットにおいて、1つのSSフレーム604を送信する。リバースセクタ掃引全体の完了までに応答通信局102からSSフィードバックフレーム608が受信されなかった場合、応答通信局102がバックオフ手順を開始し、BFT期間306の中で追加的なSSフレーム605の送信を遅延させるためのランダムな個数のSSスロット304を示すバックオフ期間606を決定する。SSフレーム605の完了後に、応答通信局102はSSフィードバックフレーム609を受信するために受信モードに切り替わる。この実施形態において、リバースセクタ掃引は、応答通信局が送信する全てのSSフレームを含む。応答通信局は各々のアンテナセクタで1つのSSフレームを送信してもよい。
【００３２】
この代替的な実施形態において、SSフィードバックフレームがバックオフ期間606の間に受信されると、応答通信局102は、バックオフ期間606の後、追加的なSSフレーム605の送信を遅延させることをやめてもよい。応答通信局は、SSフィードバックフレームが受信された後に、任意の追加的なSSフレーム605を送信することをやめてもよい。
【００３３】
この代替的な実施形態において、バックオフ期間606の後のBFT期間306内の残り時間がSSフレーム605及びSSフィードバックフレーム608の時間よりも短かった場合、応答通信局はBFT期間の終了まで受信モードで動作してもよい(例えば、SSフィードバックフレーム609を受信できる場合がある)。
【００３４】
図6に例示されているように、応答通信局102、103、104の各々は異なる数のアンテナセクタを有していてもよく、その場合、各通信局がリバース送信セクタ掃引を完了する時間は異なる。例えば、応答通信局102は1つのアンテナセクタを有し、リバースセクタ掃引の際に1つのSSフレーム604を送信し、応答通信局103は3つのアンテナセクタを有し、リバースセクタ掃引の際に3つのSSフレーム614を送信し、応答通信局104は6つのアンテナセクタを有し、リバースセクタ掃引の際に6つのSSフレーム614を送信してもよい。この例の場合、応答通信局103はリバースセクタ掃引の送信の際にセクタ掃引フィードバックフレームを受信していないので(すなわち、3つのSSフレーム614)、バックオフ手順を開始し、BFT期間306の中で追加的なリバースSSフレーム615の送信を遅らせるバックオフ期間616を決定する。
【００３５】
図7は、一実施形態によるミリメートル波通信局のブロック図を示す。ミリメートル波通信局700は、特に、アレイアンテナ722、ビームフォーミング回路702、送信回路706、受信回路708及び処理回路704を含む。ミリメートル波通信局700は上述した1つ以上のミリメートル波通信局101-104(図1)の内の任意の1つ以上として使用するのに適している。アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、例えばアンテナセクタ221(図2A)のような複数のアンテナセクタで通信できるように構築されている。代替的な実施形態において、ミリメートル波通信局700は切り替え式のビームアンテナ(スイッチトビームアンテナ)を使用してもよいが、本発明の範囲はその形態に限定されない。代替的な実施形態において、ミリメートル波通信局700は1つのアンテナ素子を使用してもよいが、本発明の範囲はその形態に限定されない。
【００３６】
一実施形態において、ビームフォーミング回路702は、アンテナセクタ221の各々において個別的にSSフレーム(図5のビーコンフレーム502の内の1つ)を送信するようにアレイアンテナ722を構築する。ビームフォーミング回路702は、リバースセクタ掃引フレーム(例えば、図5のフレーム504、506)を受信するようにアレイアンテナ722を構築する。
【００３７】
一実施形態において、ミリメートル波通信局700が、応答通信局102、103のような1つ以上の応答通信局に対して多重接続ビームフォーミングを実行する開始通信局101として動作する場合、処理回路704はBFT期間306(図3)のSSスロット304(図3)の数とSSスロット304各々におけるSSフレーム数とを通知するように構築されている。受信回路708は、BFT期間306の何れかのSSスロット304の中で2つ以上の応答通信局から1つ以上のSSフレーム504、506を受信するように構築されている。送信回路706は、何れかのSSスロット304の中で1つ以上のSSフィードバックフレーム508を応答通信局に送信し、開始通信局101と通信するためのアンテナ構成を応答通信局に通知するように構築されている。
【００３８】
一実施形態において、ミリメートル波通信局700が開始通信局と多重接続ビームフォーミングを実行する応答通信局102のような応答通信局として機能する場合、処理回路704は、BFT期間306のSSスロット304の数及び各SSスロット304のSSフレーム数を示す通知信号を開始通信局101のような開始通信局から受信してもよい。送信回路706はBFT期間306の何れかのSSスロット304の中で1つ以上のSSフレーム504、506を開始通信局へ送信する。受信回路708は、開始通信局と通信するためのアンテナ構成を示す1つ以上のSSフィードバックフレーム508を、何れかのSSスロット304の中で受信するように構築されている。応答通信局は、開始通信局から通知されたSSフレーム数に基づいて、SSスロット304当たりの限られた数のSSフレーム504を送信し、開始通信局から送信された各々のSSフレームは応答通信局と通信する際のアンテナ構成を示す。応答通信局はビームフォーミングトレーニング期間306の次のSSスロットにおいて任意の追加的なSSフレーム504を送信するように構築されてもよい。
【００３９】
一実施形態において、ミリメートル波通信局700が開始通信局101のような開始通信局と多重接続ビームフォーミングを実行する応答通信局102のような応答通信局として機能する場合、処理回路704は、BFT期間306の開始の際にランダムバックオフ手順を開始し、SSフレーム504の送信を開始するBFT期間306のSSスロット304を決定する。処理回路704は、開始通信局からの通知に従ってSSスロット304の中で送信されるSSフレーム504の数を制限するように構築されてもよい。応答通信局が送信すべき更に多くのSSフレームを有していた場合、送信回路706は現在のBFT期間306内の次のSSスロットの開始の際にSSフレーム504の送信を再開するように構築されてもよい。
【００４０】
ミリメートル波通信局700は、60GHz無線技術による信号等を含むミリメートル波無線通信信号を送受信するために他の回路を有していてもよい。一実施形態において、ミリメートル波通信局700は、ホームメディアゲートウェイ、セルラ電話、フラットパネルテレビジョン(TV)、セットトップボックス、ブルーレイプレーヤ、ディジタルカメラ、パーソナルコンピュータ(PC)、ラップトップその他の多数のマルチメディア通信装置等に効果的に組み込まれたフレキシブルインターフェースを提供するために使用できる。ミリメートル波通信局700はいくつもの個別的な機能要素を有するように図示されているが、1つ以上の機能要素が統合されてもよく、ディジタル信号プロセッサ(DSP)及び/又はその他のハードウェア要素を含む処理要素等のようなソフトウェアで構築された要素の組み合わせにより実現されてもよい。例えばそのような要素は1つ以上のマイクロプロセッサ、DSP、特定用途集積回路(ASIC)、無線周波数集積回路(RFID)を含んでもよいし、あるいは本願で説明された機能を少なくとも実行する様々なハードウェア及び論理回路の組み合わせ等を含んでもよい。一実施形態において、ミリメートル波通信局700の機能要素は、1つ以上の処理要素で実行される1つ以上のプロセスと言及されてもよい。
【００４１】
図8は、一実施形態による多重接続ビームフォーミングの手順を示す。手順800はミリメートル波通信局101-104(図1)のようなミリメートル波通信局により実行されてもよい。
【００４２】
段階802において、開始通信局101は、BFT期間306(図3)のSSスロット304(図3)の数及び各SSスロット304のSSフレームの数を通知する。
【００４３】
段階804において、開始通信局101は、BFT期間306のSSスロット304の何れかの中で2つ以上の応答通信局から1つ以上のSSフレーム504、506(図5)を受信する。応答通信局は、開始通信局101から通知されたSSフレーム数に基づいて、SSスロット304当たりの限られた数のSSフレーム504を送信する。
【００４４】
段階806において、開始通信局は何れかのSSスロット304の中で1つ以上のSSフィードバックフレーム508(図5)を応答通信局に送信し、開始通信局101と通信するためのアンテナ構成を応答通信局に通知する。応答通信局は、ビームフォーminぐっとレーニング期間306の次のSSスロットにおいて何らかの追加的なSSフレーム504を送信する。
【００４５】
要約は開示される技術内容の特徴及び要点を読者が理解できることを要求している37C.F.R.§1.72(b)に準拠している。要約は本発明の範囲又は意義を限定又は解釈するために使用されてはならないことに留意を要する。添付の特許請求の範囲は上記の詳細な説明によってサポートされており、個々の請求項は明細書中の実施形態に基づいている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９−００６１７８４号明細書
【図１】
0005390711.tif 000002
【図２Ａ】
0005390711.tif 000003
【図２Ｂ】
0005390711.tif 000004
【図３】
0005390711.tif 000005
【図４】
0005390711.tif 000006
【図５】
0005390711.tif 000007
【図６】
0005390711.tif 000008
【図７】
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【図８】
0005390711.tif 000010