(57)【要約】  コンピュータによって実施される方法は、複数の局を含む多入力多出力ワイヤレスローカルエリアネットワークにおいてアンテナを選択する。各局はアンテナのセットを含む。連続して送信された複数のサウンディングパケットが局で受信される。各サウンディングパケットは、アンテナのセットの異なるサブセットに対応する。連続して送信された複数のサウンディングパケットから、チャネル行列が推定される。高スループット（ＨＴ）制御フィールドを含むフレームが、アンテナの選択を開始するために送信され、アンテナのサブセットがチャネル行列に従って選択される。
2009519617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の局を含む多入力多出力ワイヤレスローカルエリアネットワークにおいてアンテナを選択するための、コンピュータによって実施される方法であって、各局はアンテナのセットを含み、前記方法は、
連続して送信された複数のサウンディングパケットを局で受信するステップであって、各サウンディングパケットは、前記アンテナのセットの異なるサブセットに対応し、連続するパケットの個数は予め定められている、受信するステップと、
前記連続して送信された複数のサウンディングパケットからチャネル行列を推定するステップと、
アンテナの選択を開始するために、高スループット（ＨＴ）制御フィールドを含むフレームを送信するステップと、
前記チャネル行列に従ってアンテナのサブセットを選択するステップと
を含む、複数の局を含む多入力多出力ワイヤレスローカルエリアネットワークにおいてアンテナを選択するための、コンピュータによって実施される方法。
【請求項２】
前記高スループット制御フィールドは、リンクアダプテーション制御（ＬＡＣ）フィールドを含み、
前記ＬＡＣフィールドは、アンテナ／ビーム選択指示子（ＡＳＩ）フィールドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高スループット制御フィールドは、ＭＣＳ選択フィードバック（ＭＦＢ）フィールドを含み、
ＡＳＩフィールドが１に設定される場合、又はＭＲＳフィールドが「１１１」に設定される場合に、
前記ＭＦＢフィールドは、アンテナ／ビーム選択／送信機ビームフォーミング制御（ＡＳＢＦＣ）に使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記選択されるアンテナは受信アンテナである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記選択されるアンテナは送信アンテナである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
全てのステップは、前記ネットワークの媒体アクセス制御レイヤで動作する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記サウンディングパケットはデータを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記チャネル行列に従ってビームを選択するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記局は受信局である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記局は送信局である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記サウンディングパケットは、比較的短い遅延で送信される、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、多入力多出力(multiple-input, multiple-output)ワイヤレスローカルエリアネットワークに関し、より詳細には、このようなネットワークにおいてアンテナ及びビームを選択することに関する。
【０００２】
［関連出願］
本願は、２００５年９月３０日にGu他によって出願された「Training Signals for Selecting Antennas and Beams in MIMO Wireless LANs」と題するＰＣＴ国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３５０１２の一部継続出願であり、当該出願に対する優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）技法は、ワイヤレスネットワークの散乱環境でのシステム容量を大幅に増加させることができる。しかしながら、一般的なシステムでは、アンテナを多く使用するほどハードウェアの複雑度及びコストが増加する。何故ならば、各送受信アンテナは、変調器／復調器、ＡＤ変換器／ＤＡ変換器、アップコンバータ／ダウンコンバータ、及び電力増幅器を含むＲＦチェーンを個々に必要とするからである。加えて、ベースバンドにおける処理の複雑度も、アンテナの個数と共に増加する。
【０００４】
アンテナ／ビーム選択は、複数のアンテナによってもたらされる容量／ダイバーシティの増加を依然として利用しながら、ＲＦチェーンの個数を削減することができる。ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）では、局は通常、高い信号対雑音比（ＳＮＲ）で動作される。高いＳＮＲにおいて、ダイバーシティは、深いフェージングチャネルからシステムを保護する際に重要な役割を果たす。さらに、ＷＬＡＮチャネルの状態はゆっくりと変化することが知られている。従って、ＷＬＡＮにおいてアンテナ／ビーム選択を行うことは有利である。
【０００５】
アンテナ／ビーム選択の概念は、或る所定の基準に従って、完全なチャネル行列（complete channel matrix）又はビーム選択用の変換されたチャネル行列（transformed channel matrix）から部分行列を選択することである。アンテナ／ビーム選択を行うために、トレーニング（サウンディング）フレームを送信し、完全なチャネル行列を推定する。トレーニング（サウンディング）フレームは、アンテナ選択局が全体のチャネル状態を測定することを可能にする。従来、選択される全てのアンテナに対して、物理（ＰＨＹ）レイヤ又は媒体アクセス（ＭＡＣ）レイヤにおいてトレーニングフレーム（複数可）を送信することによる明示的なシグナリングが使用されている。しかしながら、実用的な限界により、オーバーヘッドが追加されることは望ましくない。他方、ゆっくりと変化するＷＬＡＮチャネル環境は、ＭＡＣレイヤ及びＰＨＹレイヤの変更をほとんど又は全く必要としないより効率的なアンテナ／ビーム選択トレーニング方式を推奨する。
【０００６】
ＭＡＣレイヤにおけるＩＥＥＥ８０２．１１ｎ  ＷＬＡＮリンクアダプテーション制御（ＬＡＣ）機構の構造
図１及び図１２に示すように、参照により本明細書に援用され、ＷｉＦｉとしても知られているＷＬＡＮ  ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ標準規格は、高速リンクアダプテーション制御（ＬＡＣ）機構の仕様化を提案している。高速リンクアダプテーション制御機構は、ＭＩＭＯトレーニング要求及びリンクアダプテーション情報の交換をサポートするためのものでありＭＡＣレイヤで定義される。一般に、ＬＡＣ機能は、ＬＡＣとして定義される単一の制御フレームか、又は当該単一の制御フレームを高スループット（ＨＴ）制御フレームとするか、又はＨＴ制御フィールドを任意のＭＡＣレイヤフレーム内に組み込むことにより実現することができる。図１に示すように、ＬＡＣフレームは、以下のフィールド、すなわち、ＭＡＣヘッダ１１０と、現在の制御フレームで運ばれている論理エレメントを示すためのＬＡＣマスク１２０と、送信パラメータ(transmitting parameter)示すための変調符号化方式（ＭＣＳ）フィードバックフィールド１３０と、エラー検出のためのフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）１４０とを含む。ＭＡＣヘッダ１１０は、どのＭＡＣレイヤパケットにも適用され、フレーム制御１１１と、継続期間１１２と、受信アドレス（ＲＡ）１１３と、送信アドレス（ＴＡ）１１４とを含む。ＬＡＣフレームは、ＩＥＥＥ８０２．１１−０４／０８８９ｒ７の「TGn Sync Proposal Technical Specification」に詳細に記載されている。この文献は、参照により本明細書に援用される。
【０００７】
ＬＡＣフレームは、ＭＩＭＯトレーニング要求及びリンクアダプテーション情報の交換の制御をサポートする。ＬＡＣフレームは、イニシエータ局（initiator station）（送信機）又はレシピエント局（recipient station）（受信機）のいずれかが送信することができる。
【０００８】
図２は、ＬＡＣマスクフィールド１２０をより詳細に示している。アンテナ／ビーム選択を考慮しない場合、ＬＡＣマスクフィールド１２０は、以下のもの、すなわち、ＲＴＳ（送信要求）１２１と、ＣＴＳ（送信可）１２２と、ＴＲＱ（ＭＩＭＯトレーニング要求）１２３と、ＭＲＱ（ＭＣＳフィードバック要求）１２４と、ＭＦＢ（ＭＣＳフィードバック）１２５とを含む。３ビット１２６は予備である。ＭＣＳフィードバックの場合、すなわち、ＭＦＢ＝１の場合には、ＭＣＳセットが、図１の「ＭＣＳフィードバック」フィールド１３０中に示される。
【０００９】
ＨＴ制御フィールドは、高速リンクアダプテーショントレーニングプロセスを制御するＬＡＣフィールド、及び他のＨＴ制御機能に専用化することができる他の２つの未使用フィールドを含む。アンテナ／ビーム選択を考慮しない場合、ＨＴ制御フィールドのＬＡＣフィールドは、ＭＲＱ、ＭＲＳ（ＭＲＱシーケンス番号）、ＭＦＳ（ＭＦＢシーケンス番号）、及び上記ＬＡＣフレームのＭＣＳフィードバックフィールドとして機能する７ビットのＭＦＢを含む。上記と同じＨＴ制御フィールドにＭＡＣヘッダを加えることによって、単一のＨＴ制御フレームを形成することもできることに留意されたい。これについては、図１のアイテム１１０を参照されたい。ＨＴ制御フィールドは、ＩＥＥＥ８０２．１１−２００５１０２０の「Link Adaptation Draft Text Alternative 2 r2」に詳細に説明されている。この文献は、参照により本明細書に援用される。
【００１０】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ  ＷＬＡＮの閉ループＭＩＭＯトレーニング方法
ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ標準規格は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤのサービスアクセスポイント（ＳＡＰ）において毎秒１００メガビット（Ｍｂｐｓ）のスループットを要求する。ＷＬＡＮ環境のチャネルプロパティに基づいてスループットを増加させるには、送信ビームフォーミング（ＴＸＢＦ）、ＭＣＳアダプテーション、及びアンテナ／ビーム選択を含む閉ループ方式が好ましい。
【００１１】
各ＰＨＹレイヤパケットは、プリアンブル及びデータの２つの部分によって構成される。ＰＨＹパケットプリアンブルは、受信機におけるチャネル推定のためのトレーニング情報を含む。通常、従来のＰＨＹレイヤパケットでは、トレーニングフィールド中で示されるアンテナ又は空間ストリームの個数は、ＭＩＭＯチャネルによって提供される最大数よりも少なくすることができる。サウンディングパケットは、特殊なＰＨＹレイヤパケットであり、データ部分を送信するためにどれだけ多くのデータストリームが使用されていようとも、ＭＩＭＯチャネルの利用可能な全てのデータストリームのトレーニング情報を含む。サウンディングパケットの概念がシステムにおいて適用されないとき、ＰＨＹレイヤトレーニングパケットの代替的なカテゴリーは、ＭＩＭＯチャネルの利用可能な全てのデータストリームを利用するＭＣＳセットを実施(enforce)するものである。その結果、プリアンブルがＭＩＭＯチャネルの全トレーニング情報を含むだけでなく、データ部分も、利用可能な全てのデータストリームを使用して送信される。
【００１２】
ＭＣＳトレーニングプロセス
図３は、ＬＡＣフレームに基づくＭＣＳアダプテーションのための従来のＭＩＭＯトレーニングプロセスを示している。ここで、ＨＴ制御フィールドを使用することもできることを理解されたい。イニシエータ（送信）局ＳＴＡ  Ａ３０１は、ＭＲＱ＝１であるＬＡＣフレーム３１０を、又はＭＲＱ＝１であり対応するシーケンス番号に等しいＭＲＳを有するＨＴ制御フィールドを含むフレームを、レシピエント（受信）局ＳＴＡ  Ｂ３０２へ送信する。また、イニシエータは、サウンディングパケットを信号で伝えるように自身のＰＨＹレイヤに要求する。レシピエント３０２は、ＭＲＱ及びサウンディングパケットの受信に応答して、ＭＩＭＯチャネルを推定し、現在のチャネルに適したＭＣＳセットを決定する。その後、レシピエントは、ＭＦＢが１に設定され、ＭＣＳフィードバックフィールド１３０が選択されたＭＣＳセットを含むＬＡＣフレーム３２０を、又は現在応答している受信フレームのＭＲＳに等しいＭＦＳを有し、ＭＦＢが選択されたＭＣＳセットを含むＨＴコントロールフィールドを含むフレームを、イニシエータへ返送する。
【００１３】
レシピエント３０２は、完全なＭＩＭＯチャネル知識を有する時はいつでも、一致するＭＲＱ要素なしでＭＣＳを決定し、ＭＦＢをＭＣＳフィードバックで直接送信することにより、ＭＣＳトレーニングプロセスを開始することもできる。これは、非請求アダプテーション（unsolicited adaptation）と呼ばれる。
【００１４】
ＴＸＢＦトレーニングプロセス
図４は、ＬＡＣフレームに基づく従来の送信ビームフォーミング（ＴＸＢＦ）トレーニングプロセスを示している。ここでも、対応するＴＸＢＦトレーニング機能が上述した予備フィールドで定義される場合には、ＨＴ制御フィールドを使用することができることを理解されたい。イニシエータ３０１は、ＴＲＱが１に設定されたＬＡＣフレーム４１０をレシピエント３０２へ送出する。ＴＲＱの受信に応答して、レシピエントは、サウンディングパケット４２０をイニシエータへ返信する。イニシエータは、サウンディングパケットを受信すると、ＭＩＭＯチャネルを推定し、自身のビームフォーミングステアリング行列を更新する。今までに、レシピエントが開始するＴＸＢＦトレーニングは定義されていない。
【００１５】
アンテナ選択において、幾つかの従来技術のトレーニング方法では、選択される全てのアンテナのトレーニング情報を含む単一のＰＨＹレイヤトレーニングフレーム（例えば、サウンディングパケット）を使用する。この単一のトレーニングフレームに対して種々のアンテナサブセットが順にＲＦチェーンに接続される。これは、既存のトレーニングフレーム設計にオーバーヘッドをもたらす。
【００１６】
別のトレーニング方法では、トレーニングフレームの長いシーケンスが、受信局から送信局へ送信され、これに応答して送信局は、トレーニングフレームの短いシーケンスを送信する。その結果、送信局及び受信局の双方がチャネル推定及びアンテナ選択を行える。
【００１７】
これについては、２００５年５月１１日にAndreas Molisch、Jianxuan Du、及びDaqing Guによって出願された「Training Frames for MIMO Stations」という名称の発明の米国特許出願第１１／１２７，００６号を参照されたい。この米国特許出願は、参照により本明細書に援用される。
【発明の開示】
【００１８】
本発明は、ＭＩＭＯワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）におけるアンテナ／ビーム選択のトレーニング方法を提供する。本方法は、ＭＡＣレイヤで動作する。従来技術のアンテナ／ビーム選択トレーニング方法と比較して、本発明による方法は、ＰＨＹレイヤの変更を必要としない。
【００１９】
本トレーニング方法は、サウンディングパケットとして指定された複数のトレーニングフレームを連続して高速に送信する。各サウンディングパケットは、従来のＰＨＹレイヤ設計に準拠し、利用可能なアンテナの種々のサブセットに対応する。その結果、チャネル全体の特性をサウンディングパケットの受信機が推定できる。サウンディングパケットの受信機は、送信アンテナ又は受信アンテナのいずれかを選択することができる。トレーニング方法全体は、ＭＡＣレイヤで動作する。
【００２０】
サウンディングパケットは、アンテナ／ビームを選択するためにＭＩＭＯチャネルをトレーニングすることに加えて、本方法を極めて効率的にするデータも含むことができる。何故ならば、トレーニング及びデータの転送は同時に行われるからである。本方法は、ＭＡＣレイヤで動作するので、ＭＡＣレイヤ及びＰＨＹレイヤの両方で動作する従来の方法よりもオーバーヘッドが少ない。
【００２１】
さらなる利点として、本方法は、受信機によって開始される送信ビームフォーミングトレーニングプロセス等の一般的な閉ループＭＩＭＯシステムに拡張することができる。また、本アンテナ／ビーム選択トレーニング方法は、送信ビームフォーミングと組み合わせて、さらなる性能改善を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図５Ａは、本発明の一実施形態による多入力多出力（ＭＩＭＯ）ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）１００を示している。このネットワークは、第１の局（ＳＴＡ  Ａ）５１０及び第２の局（ＳＴＡ  Ｂ）５２０を含む。いずれの局も受信モード又は送信モードで動作することができる。一般に、データを送信する局は送信局と呼ばれ、データを受信する局は受信局と呼ばれる。
【００２３】
「セット」は、１つ又は２つ以上の要素を含むものとして定義され、「サブセット」の要素の個数は、対応するセットの要素の個数以下である。
【００２４】
各局は、スイッチ５３０によってアンテナ５０３のセットに接続される受信（Ｒｘ）ＲＦチェーン５０１のセット及び送信（Ｔｘ）ＲＦチェーン５０２のセットを含む。一般に、アンテナの個数はＲＦチェーンの個数よりも多い。従って、本明細書で説明するようなトレーニングフェーズの期間中に、本発明の一実施形態による方法５４０によって、アンテナのサブセットが、利用可能な全アンテナのセットから選択される。この選択方法は、送信機又は受信機のいずれによっても開始することができ、この選択は、送信機又は受信機のいずれにおいても行うことができる。
【００２５】
図５Ｂに示すように、アンテナは、連続して送信された複数のサウンディングパケット５６１を局で受信する（５６２）ことによって選択される（５４０）。所定数のパケットを「連続して」送信すること又は受信することは、本明細書では、パケットが、他の介在パケットなしでいずれかの方向に次々に送信されることを意味するものと定義され、パケットの個数は、サウンディングパケットが送信される前に双方の局に知られている。好ましくは、サウンディングパケットは、比較的短い遅延で送信される。
【００２６】
チャネル行列５６４は、サウンディングパケットから推定され（５６３）、アンテナのサブセット５６６は、チャネル行列に従って選択される（５６５）。
【００２７】
本方法は、レシピエント局、例えばＳＴＡ  Ｂ５２０によって開始される閉ループＭＩＭＯトレーニングに使用することもできる。このトレーニングプロセスは、オーバーヘッドを最小にするために、全体がメディアアクセス（ＭＡＣ）レイヤで動作し、物理（ＰＨＹ）レイヤに対して透過的（transparent）である。
【００２８】
アンテナ／ビーム選択を有するＭＩＭＯシステムのシステムモデル
ＭＩＭＯ  ＷＬＡＮ１００では、送信機、すなわちイニシエータ局Ａは、ＮA個のアンテナのセットを有する。受信機、すなわちレシピエント局Ｂは、ＮB個のアンテナのセットを有する。フラットフェージングチャネル５５０における送信信号と受信信号との関係は、
【００２９】
【数１】
2009519617.tif 000003
【００３０】
として表すことができる。ここで、ｒBは、ＮB_SS×１の受信信号ベクトルであり、ｓAは、ＮA_SS×１の送信信号ベクトルであり、ＨA→Bは、ＮB×ＮAのチャネル行列である。雑音ベクトルｎは、独立同一分布（ｉ．ｉ．ｄ．）ゼロ平均分散Ｎ0の円形複素ガウス確率変数であるＮB×１の要素をもつ。ＦAは、ＮA×ＮA_SSの送信アンテナ／ビーム選択行列であり、ＦBは、ＮB×ＮB_SSの受信アンテナ／ビーム選択行列である。選択に使用されるこれらの行列は、純粋なアンテナ選択用の単位行列の部分行列である。ビームフォーミングの場合、これらの行列は、ユニタリ行列の直交変換された列を含む。アンテナ／ビーム選択後の等価なチャネル行列は、ＮB_SS×ＮA_SS行列
【００３１】
【数２】
2009519617.tif 000004
【００３２】
である。この行列は、チャネル行列ＨA→Bの部分行列、又はビーム選択用の変換されたチャネル行列の部分行列である。上付き文字「Ｈ」は、共役転置を意味し、この共役転置は、ここでは、受信機による選択に使用される。
【００３３】
ＦA／ＦBを決定することは、通常、チャネル５５０の容量及び信号対雑音比（ＳＮＲ）を最適化するために行われる。ここでは、一方の側のアンテナ／ビーム選択のみを考える。すなわち、ＦA及びＦBのうちの少なくとも一方は単位行列に等しく、ＲＦチェーンの対応する個数はアンテナの個数に等しい。
【００３４】
アンテナ選択は、送信ＲＦチェーン５０２の出力信号を選択された送信アンテナに切り換えることによって、又は選択された受信アンテナの入力信号を受信ＲＦチェーン５０１に切り換えることによって行われる。ビーム選択において、選択行列の全ての要素の大きさが０又は１のいずれかである場合には、選択５４０は、位相シフタ、スイッチ、及び線形結合器を使用してＲＦ領域で実施することができる。これについては、Sudarshan, P.、Mehta, N.B.、Molisch, A. F.、Zhang, J.著「Spatial Multiplexing and Channel Statistics-Based RF Pre-Processing for Antenna Selection」（Globecom, November 2004）を参照されたい。この文献は、参照により本明細書に援用される。
【００３５】
双方の場合において、送信信号／受信信号の変調／復調を行うのに必要とされるＲＦチェーンの個数は、利用可能な送信アンテナ／受信アンテナの総数よりも少ない。従って、システムのコストは削減される。初期アソシエーションフェーズの期間中、局は、ＲＦチェーンの個数、アンテナ素子の個数、及びアンテナ／ビーム選択のタイプについての情報を交換する。詳細には、フィードバックパケットに含まれる情報のタイプ（例えば、その情報のタイプが、使用されるアンテナのインデックスであるか、及び／又は、全（瞬時）チャネル状態情報であるか、及び／又は、平均チャネル状態情報であるか）が、その時間中に送信される。或いは代替的には、フィードバックパケットの一部として送信される。
【００３６】
ＭＩＭＯアンテナ／ビーム選択のＭＡＣに基づくトレーニング方式
ＬＡＣフレーム
図５Ｃは、本発明の一実施形態によるリンクアダプテーション制御（ＬＡＣ）フレームの構造を示している。ＬＡＣマスクフィールド１２０の予備ビット１２６の１つ、例えばビット１２７は、アンテナ／ビーム選択指示子（ＡＳＩ）として機能する。ＡＳＩフィールド１２７が１に設定されている場合、フィールド１３０は、後述するように、アンテナ／ビーム選択／送信機ビームフォーミング制御（ＡＳＢＦＣ）６００用に使用され、そうでない場合、フィールド１３０は従来通り使用される。すなわち、フィールド１３０は、ＭＦＢ＝１の場合にのみＭＣＳフィードバックとして機能する。従って、フィールド１３０をＡＳＢＦＣ６００用に使用するためには、ＡＳＩ及びＭＦＢの両方を１に設定することはできない。代替的には、新しい１バイトのＡＳＢＦＣフィールドをＬＡＣフレームに含めることもできる。これによれば、ＡＳＩ及びＭＦＢが同時に存在するという制約がなくなる。
【００３７】
図６は、フィールド６００の構造を示している。フィールド６００は、コマンドフィールド６１０及びデータフィールド６２０を含む。コマンドフィールド６１０は、ＡＳＢＦＣ用に使用されるとき、表Ａに従って定義される。
【００３８】
【表１】
2009519617.tif 000005
【００３９】
これらの５つのコマンドをより詳細に説明する。データフィールド６２０は、例えばアンテナ／ビーム選択トレーニングに使用されるサウンディングパケットの個数のようなトレーニング情報のデータを運ぶ。
【００４０】
従って、本明細書で説明するようなアンテナ／ビーム選択及びトレーニングを行うには、ＬＡＣフレームのＬＡＣマスクフィールドのわずかな変更しか必要とされない。フィールド１３０は、ＭＦＢが必要でない時はいつでも再利用することができる。
【００４１】
ＨＴ制御フィールド
図１２に示すように、ＨＴ制御フィールド１２００は、発明の一実施形態によるＬＡＣフィールド１２０１と、他の２つの未使用フィールド１２０２−１２０３とを含む。ＬＡＣフィールド１２０１は、高速リンクアダプテーショントレーニングプロセスを制御する。他の２つの未使用フィールドは、他のＨＴ制御機能に専用化することができる。ＬＡＣフィールド１２０１は、さらに詳細にも示されている。アンテナ／ビーム選択を考慮しない場合、ＬＡＣフィールドは、ＭＲＱ１２２０、ＭＲＱシーケンス番号であるＭＲＳ１２３０、ＭＦＢシーケンス番号であるＭＦＳ１２４０、及び上記ＬＡＣフレームのＭＣＳフィードバックフィールドとして機能する７ビットのＭＦＢ１２５０を含む。ＨＴ制御フィールドは、ＭＡＣヘッダを追加することによって、単一のＨＴ制御フレームになることができることに留意されたい。
【００４２】
従来技術のＨＴ制御フィールドは、ＭＲＳに「１１１」のビット組み合わせを定義していない。本発明では、ビット組み合わせ１１１を使用して、ＭＦＢフィールドを予約（reserve）する。すなわち、ＭＲＳの「１１１」は、ＬＡＣフレームにおけるＡＳＩのように機能する。
【００４３】
或いは本発明では、ＬＡＣフィールド、又はＨＴ制御フィールドの予備部分のうちの１つのいずれかにおいて、予備の１ビットをＡＳＩとして使用することにより、ＭＦＢフィールドをＡＳＢＦＣとして使用する。ＡＳＢＦＣに使用されるときのＭＦＢ／ＡＳＢＦＣの構造は、データフィールドの長さが（４ビットから３ビットに）削減されることを除いて、図６のものと同様である。代替的な一方法は、データフィールドが４ビットを維持するように、コマンドフィールドを３ビットに削減することである。この場合、表Ａの５〜７の値は、予備コマンドとして機能する。代替的な一解決法は、ＨＴ制御フィールドに新しいＡＳＢＦＣフィールド１２６０を追加すること、又は未使用バイトのうちの１つをＡＳＢＦＣフィールドとして使用することである。
【００４４】
送信アンテナ／ビーム選択トレーニング方法
送信アンテナ／ビーム選択は、送信機５１０又は受信機５２０のいずれからでも開始することができる。受信機は、通信プロセスの期間中、チャネルを絶えず監視している。そのため、受信機は、チャネル品質に許容できない変化を測定した時はいつでも、トレーニングプロセスの開始、及びアンテナサブセット又はビームステアリングの更新を行うように送信機に要求することが、一般により効率的である。
【００４５】
トレーニングプロセスは、複数の連続するサウンディングパケットを受信機へ高速に送信する。各パケットは、利用可能な全アンテナ中の種々のサブセットについてのものである。従って、受信機は、全複雑度チャネル行列（full complexity channel matrix）を「学習する(learn)」、すなわち推定することができ、そのチャネル行列からアンテナのサブセット又はビームステアリングを選択することができる。ＷＬＡＮチャネル５５０のゆっくりと変化する性質により、全チャネル行列は、サウンディングパケットを送信している間はほぼ不変であると仮定することができる。
【００４６】
パケット間の時間間隔は、推定される全チャネル行列にいくらかの歪みをもたらす。従って、連続するサウンディングパケット間の間隔は、比較的短くすべきであり、本発明のトレーニング方式は、この要件に基づいて設計される。
【００４７】
受信機は、アンテナ／ビーム選択を行い、選択されたアンテナサブセット又はビームステアリング行列をフィードバックする。これは、本明細書で説明するように、明示的なフィードバックを有するＴＸＢＦが送信アンテナ／ビーム選択と共に実施される場合には異なる。
【００４８】
図７は、本発明の一実施形態によるＬＡＣフレームを用いるトレーニング方法の詳細を示している。以下の図では、破線は、オプショナル(optional)な転送を示す。オプショナルな転送７００において、受信機（ＳＴＡ  Ｂ）５２０は、チャネル品質を監視し、ＡＳＩ＝１及びコマンドＴＸＡＳＩ＿ＲＸを有するＬＡＣフレームを送信することによって、送信機（ＳＴＡ  Ａ）５１０に、アンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスを開始するように要求する。
【００４９】
（ＴＸＡＳＩ＿ＲＸを受信すると、又はしていなくても）送信機は、自身のＭＣＳ選択を、信頼できるもの、例えばデフォルトのＭＣＳに設定する。次いで、ＡＳＩ＝１及びコマンドＴＸＡＳＩを有するＬＡＣフレームを送信する（７０１）。このフィールドのデータ部は、トレーニング用に送信される連続するサウンディングパケットの個数を示し、ＬＡＣマスクフィールド１２０は、ＲＴＳ＝１である。
【００５０】
受信機は、このＬＡＣフレームを受信すると、ＣＴＳ＝１であるＬＡＣフレームを送信する（７０２）。これは、受信機がサウンディングパケットを受信する準備ができていることを示す。また、サウンディングパケットがこのシステムで適用されない時はいつでも、受信機は、このＬＡＣフレームにおいて、ＭＦＢ＝１を設定するように選択し、推奨されるＭＣＳセットを示すことができる。このＭＣＳセットは、ＭＩＭＯチャネルの全ての利用可能なデータストリームを利用し、同時に、各ストリームにおいて、最も信頼できる変調及び符号化のセットがデプロイ(deploy)される。
【００５１】
送信機は、ＣＴＳ＝１であるＬＡＣフレームを受信すると、サウンディングパケットごとに異なるアンテナのサブセットに切り換えながら、連続するサウンディングパケットを送信する（７０３）。「太い」線は、パケットが、いずれの方向にも他のパケットがない直接隣接した時刻で送信されることを示していることに留意されたい。さらに、上述したように、サウンディングパケットの個数、例えば図示するように３つは、予め定められており、パケットが送信される前に双方の局に知られている。サウンディングパケットがシステムにおいて適用されないとき、送信機は、同じ個数の連続するＰＨＹレイヤトレーニングフレームに対してＭＣＳセットを実施する。このＭＣＳセットは、ＭＩＭＯチャネルの利用可能な全てのデータストリームを利用すると共に、各データストリームにおいて、最も信頼できる変調及び符号化のセットがデプロイされる。従って、サウンディングパケットと同様に、ＭＩＭＯチャネルの利用可能な全てのストリームのトレーニング情報が、これらの各ＰＨＹレイヤトレーニングフレームによってカバーされる。このＭＣＳセットは、送信機によって直接適用することもできるし、もし、受信機によって提示され以前に受信されたＬＡＣフレームに示されたものがあれば、それに基づいて適用することもできる。送信機は、全てのトレーニングフレームを連続して送出した後、ＬＡＣフレームを送信するために以前のＭＣＳセットに再び切り換えたほうがよい。サウンディングパケットを適用しないプロセスは図７に示されておらず、以下の本文では、説明を簡単にするために、用語「サウンディングパケット」は双方の場合を表すのに使用されることに留意されたい。
【００５２】
受信機は、受信したサウンディングパケットから全チャネル行列を推定し、それに従ってアンテナ／ビーム選択を行う。適切なＭＣＳセットは、選択されたアンテナの結果に基づいて決定される。
【００５３】
受信機は、アンテナ選択の後、ＲＴＳ＝１、ＡＳＩ＝１、及びフィールドＡＳＢＦＣ６００においてコマンドＡＳＦＢを有するＬＡＣフレームを送信する（７０４）。
【００５４】
送信機は、アンテナ／ビーム選択フィードバックを受信する準備ができると、最後のサウンディングパケットの送信に使用されたアンテナサブセットを使用して、ＣＴＳ＝１であるＬＡＣフレームを送信する（７０５）。
【００５５】
受信機は、選択結果を含むパケットを返信する（７０６）。
【００５６】
受信機は、ＭＦＢ＝１であるＬＡＣフレームを返信する（７０７）。ここで、ＡＳＢＦＣフィールド６００は、選択されたＭＣＳセットの番号を含む。
【００５７】
送信機は、それに応じて、自身の選択されていたアンテナサブセット又はビームステアリングを更新し、新しいＭＣＳセットを適用する。
【００５８】
送信機は、所定の時間後にＡＳＦＢを受信しない場合、以前の選択又はデフォルト設定に戻る。次いで、新しいＭＣＳトレーニングサイクルを開始するために、ＭＲＱ＝１であるＬＡＣフレームを送信する（７０８）。
【００５９】
ＷＬＡＮ  ＰＨＹレイヤの設計に基づいて、ＰＨＹレイヤパケットのシグナリング及びトレーニングのプリアンブルは、ＭＣＳセットが適用される通常のデータフィールドよりもはるかに良好に保護される。従って、たとえ選択トレーニングの１つのサウンディングパケットがエラーを伴って検出されても、そのプリアンブルは依然として正確に復号することができる。従って、アンテナ選択トレーニングは影響を受けない。
【００６０】
データパケットを送信する際、送信機は、次のデータパケットを送信する前に、ＭＡＣレイヤで定義された短いＡＣＫパケットを待つ。ＡＣＫパケットが受信されずにタイムアウトすると、送信機は前のデータパケットを再送する。送信機は、アンテナ／ビーム選択トレーニングのデータを有するサウンディングパケットを送信している間、たとえ各サウンディングパケットの送信に応答したＡＣＫを受信できなくても、連続するサウンディングパケットごとに異なるアンテナサブセットに切り換わる。
【００６１】
サウンディングパケットの「喪失した」データの再送によって、サウンディングパケットの個数が増加することはない。喪失したデータは、そのパケットがサウンディングパケットであるのか従来のパケットであるのかにかかわらず、次の利用可能なパケットで再送される。換言すれば、アンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスは、サウンディングパケットを使用してデータを送信するプロセスと並列である。これらの２つのプロセスは、互いに独立している。代替的な一実施態様では、データは、同じアンテナセットから再送されることが必要とされるが、場合によっては異なるＭＣＳを有する。
【００６２】
サウンディングパケットがエラーを伴って受信されたが、プリアンブルは正しく受信された場合でも、受信機は、アンテナ／ビーム選択用の対応するチャネル行列をバッファリングする。しかしながら、エラーを伴って受信されたサウンディングパケットに対してＡＣＫは返答されない。
【００６３】
サウンディングパケットが（そのプリアンブルを含めて）エラーを伴って検出されるか又はすべて喪失した場合、受信機は、このアンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスが失敗したことを知り、選択プロセスを終了する。所定の時間間隔の後、送信機がＡＳＢＦコマンドを受信機から受信しない場合、送信機は、以前に選択された若しくはデフォルトのアンテナサブセット又はビームステアリングに再び切り換わる。そして、送信機は、ＭＣＳ設定を再び新しくするために、ＭＲＱ＝１であるＬＡＣフレームを送信する。
【００６４】
トレーニングプロセスの効率性及び信頼性を向上させるために、連続するサウンディングパケット間の時間間隔は、比較的短くあるべきである。従って、サウンディングパケットで送信されるデータの量は、比較的少なくあるべきである。データパケットの長さの決定は、ＭＡＣレイヤの機能を超えている。しかしながら、送信されるデータの長さを決定する機能ブロックは、サウンディングパケットの必要とされるオーバーヘッド、及び異なるチャネルのＭＣＳ方式も考慮に入れる。その結果、正味の全スループットが最適化される。
【００６５】
代替的なオプションであるが、サウンディングパケットがデータを含んでいない場合、チャネル推定は最も正確であり、トレーニングプロセス全体に必要とされる時間は削減される。従って、効率性と性能との間にはトレードオフの問題が存在する。
【００６６】
サウンディングパケットが認められておらず、実施されたＭＣＳセットによる代替的なＰＨＹトレーニングフレーム（パケット）が（上述したように）トレーニング用に適用される場合、送信機のＲＦチェーンの個数が、ＭＩＭＯチャネルによって提供されるデータストリームの最大数、すなわちチャネルランクよりも多いときに、データがＰＨＹレイヤトレーニングパケットで送信される際には、各データストリームは、チャネルランクに等しい個数を有する独立したトレーニングシーケンスを含むべきである。トレーニングパケットがデータを含まない場合には、この個数は送信機のＲＦチェーンの個数と等しくなるべきであり、その結果、トレーニングパケットの必要な個数はそれに応じて削減される。これはトレーニングパケットにデータを含まないことの別の潜在的な利点である。
【００６７】
送信機は、種々のサウンディングパケットのサブセットにおけるアンテナの順序付けを知っている。一方、受信機は、到着したサウンディングパケットの順序によりアンテナインデックスに単に番号を付けるだけである。従って、送信機は、アンテナ選択フィードバックを変換することができ、対応するアンテナのサブセットを選択することができる（５４０）。
【００６８】
選択フィードバックパケットのフォーマット及びキューイングは、異なるアンテナ／ビーム選択プロセスに基づいて変化させることができる。一例として、ＮA個のアンテナからＮA_SS個のアンテナ／ビームを選択するとき、１つのＮA×ＮA_SS行列ＦAがフィードバックされる。純粋なアンテナ選択の場合、ＦAは０及び１のみを含み、ＮA×ＮA単位行列のＮA_SS個の列の順列である。一方、ＲＦビームステアリングの場合、ＦAは位相シフト係数を含む。
【００６９】
ＬＡＣマスクフィールド１２０のＡＳＩ１２７のビット及びＭＦＢ１２５のビットは、同時に１に設定することはできない。順方向リンク（図７のＳＴＡ  ＡからＳＴＡ  Ｂ）においては、トレーニングプロセスは、新しい選択結果が設定される前にはＭＣＳ更新を必要としないので、制約条件ＭＦＢ＝０が適用される場合には影響はない。逆方向リンクにおいては、ＭＣＳフィードバックは、ＡＳＩ＝０である時はいつでも、ＭＣＳフィードバックは、ＳＴＡ  ＡからＳＴＡ  Ｂにしか送信することができないので、ＭＦＢがアンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスによって遅延される可能性がある。他方、ＳＴＡ  Ａにおける更新されたアンテナサブセット又はＲＦステアリングが逆方向リンクにおいても適用される場合、逆方向リンクにおいてトレーニングプロセス全体を終了する前にＭＣＳ更新を行う必要はない。一般的に言えば、ＡＳＩとＭＦＢとの間のこの衝突問題は、システムに影響を与えるものではない。
【００７０】
ＨＴ制御フィールドを使用するトレーニングへの拡張は容易である。図７において、「ＬＡＣ」を「ＨＴ制御フィールド」に置き換え、「ＡＳＩ＝１」を「ＭＲＳ＝１１１」に、又はＭＦＢフィールドの再利用を示すのにＡＳＩが使用される場合には「ＡＳＩ＝１」に置き換える。
【００７１】
受信アンテナ／ビーム選択トレーニングプロセス
図８は、受信機によって開始されるＬＡＣフレームを用いる受信アンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスを示している。受信機は、送信機から複数のサウンディングパケットを受信し、種々のサウンディングパケットを受信すると、自身のＲＦチェーンを種々のアンテナサブセットに切り換える。これによって、受信機は、チャネル行列全体を推定することが可能になり、アンテナ／ビーム選択を行うことが可能になる。
【００７２】
受信機５２０は、ＡＳＩ＝１、コマンドＲＸＡＳＩを有するＬＡＣフレーム８０１を送信する。ＡＳＢＦＣフィールドのデータ部は、必要とされるサウンディングパケットの個数を含む。
【００７３】
送信選択トレーニングと同様に、ＬＡＣフレーム及びサウンディングパケットのデータ（もしあれば）を一致しないＭＣＳセットから保護するために、送信機は、ＲＸＡＳＩコマンドを受信すると、ＭＣＳをリセットする。同様に、サウンディングパケットを適用することができない場合、送信機は、連続するＰＨＹレイヤトレーニングフレームに対してＭＣＳセットを実施する。このＭＣＳセットは、ＭＩＭＯチャネルの利用可能な全てのデータストリームを利用すると共に、各データストリームにおいて、最も信頼できる変調及び符号化のセットがデプロイされる。このプロセスは、図８には示されておらず、用語「サウンディングパケット」は、双方の場合を表すのに使用される。
【００７４】
送信機５１０は、最初のＲＸＡＳＩコマンドを受信すると、ＲＴＳ＝１であるＬＡＣフレーム８０２を送信する。受信機は、ＣＴＳ＝１であるＬＡＣフレーム８０３で応答する。そして、送信機は、サウンディングパケット８０４を送信する。
【００７５】
受信機では、サウンディングパケットのプリアンブルが正しく検出されると、たとえデータが正しく検出されなくても、チャネルの推定及びアンテナ／ビーム選択を続行するが、データフィールドが正しく検出されない場合には、ＡＣＫは返信されない。
【００７６】
サウンディングパケットが（そのプリアンブルを含めて）喪失された場合、受信機は、以前のアンテナサブセット又はステアリング設定に再び切り換わり、対応するＭＣＳの決定を行う。
【００７７】
いずれかのサウンディングパケットで喪失されたデータは、後のパケットで再送される。
【００７８】
次に、受信機は、ＭＦＢ＝１と選択を示すＭＣＳフィードバックとを有するＬＡＣフレーム８０５を送信する。
【００７９】
送信機は、最初のＲＸＡＳＩコマンドを受信すると、クロックを始動する。ＭＣＳフィードバック８０５がタイムアウト閾値を過ぎても受信されない場合（これは、現在のトレーニングプロセスがおそらく失敗したことを意味する）、送信機は、ＭＣＳ設定を再び新しくするためにＭＲＱを送信する。
【００８０】
サウンディングパケットのデータ長（又はデータ無し）、独立したトレーニングシーケンスの個数、及びＭＦＢとＡＳＩとの衝突等のその他の関連事項は、送信機アンテナ／ビーム選択の場合と同様に対処することができる。
【００８１】
ＨＴ制御フィールドを使用するトレーニングへの拡張は容易である。図７において、「ＬＡＣ」を「ＨＴ制御フィールド」に置き換え、「ＡＳＩ＝１」を「ＭＲＳ＝１１１」に、又はＭＦＢフィールドの再利用を示すのにＡＳＩが使用される場合には「ＡＳＩ＝１」に置き換える。
【００８２】
受信機によって開始される送信ビームフォーミング
上述したように、従来技術では、送信機しかＴＸＢＦトレーニングを開始することができない。受信機は、ステアリングされたチャネルの品質、例えば、固有ビームフォーミング方式におけるＭＩＭＯチャネル行列のステアリングされた列ベクトル間の直交性、を常に監視できるので、受信機が許容できないステアリングを検出した時はいつでも、受信機がＴＸＢＦトレーニングを開始することがより効率的である。
【００８３】
本明細書で説明するような方法においては、コマンドＴＸＢＦＩ＿ＲＸを使用することによって、受信機によって開始されるトレーニングを行うことができる。
【００８４】
図９は、受信機によって開始されるＬＡＣフレームを用いたＴＸＢＦトレーニングプロセスを示している。このトレーニングプロセスは、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換が完了しているものと仮定する。
【００８５】
受信機は、ＡＳＩ＝１及びコマンドＴＸＢＦＩ＿ＲＸを有するＬＡＣフレーム９０１を送信する。送信機は、ＴＲＱ＝１であるＬＡＣフレーム９０２で応答するか、又は図４の従来の方式のようにＴＲＱを直接送信する。受信機は、サウンディングパケット９０３を１つ送信する。送信機は、チャネルを推定し、ステアリング行列を更新し、最後に、ＭＲＱ＝１であるＬＡＣフレーム９０４で応答して、新しいＭＣＳトレーニングサイクルを開始する。
【００８６】
ＨＴ制御フィールドを使用するトレーニングへの拡張は容易である。図７において、「ＬＡＣ」を「ＨＴ制御フィールド」に置き換え、「ＡＳＩ＝１」を「ＭＲＳ＝１１１」に、又はＭＦＢフィールドの再利用を示すのにＡＳＩが使用される場合には「ＡＳＩ＝１」に置き換える。
【００８７】
アンテナ／ビーム選択のＴＸＢＦとの組み合わせ
上述したように、送信ビームフォーミング（ＴＸＢＦ）は、システムのスループット及び信頼性を増加させるもう１つの有効な閉ループＭＩＭＯ方式である。従って、アンテナ／ビーム選択をＴＸＢＦと組み合わせることが望ましい。アンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスは、選択結果の明示的なフィードバックを必要とする。選択結果は通常、１つの行列である。一方、ＴＸＢＦは、明示的フィードバック又は暗黙的なフィードバックのいずれかを必要とすることに留意されたい。明示的なフィードバックでは、高スループットのＷＬＡＮで適用されるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおける全てのサブキャリアのチャネル行列をフィートバックする。暗黙的なフィードバックでは、送信機は、順方向リンクのチャネル及び逆方向リンクのチャネルが相反的（reciprocal）であると仮定して、自身が逆方向リンクから推定するものに基づいて、自身のビームフォーミングステアリング行列を更新する。次に、通常はアソシエーションの際にのみ行われる較正(calibration)プロセスが、アンテナ／ビーム選択と組み合わせるときには対処される必要がある相反性（reciprocity）の仮定を実施するために必要とされる。明示的なフィードバックがＴＸＢＦトレーニングに使用されるときには、アンテナ／ビーム選択をＴＸＢＦと組み合わせることが可能である。さらに、チャネル行列全体を受信機から送信機へフィードバックすることができるので、別個のＴＸＢＦトレーニングの必要はない。送信アンテナ／ビーム選択では、送信機が、自身の選択（図７のように受信機における選択の代わり）、ビームフォーミング行列、及び対応するＭＣＳセットを、全てフィードバック値に基づいて計算することができる。受信機での選択では、選択は受信機で決定されて適用される。一方、ビームフォーミング行列は送信機で実行される。
【００８８】
代替的な一実施態様として、アンテナ選択及びＴＸＢＦを別個のオペレーションとして行うことも可能である。この場合、選択プロセスは、前の節で説明したように行われる。一方、ＴＸＢＦは、場合によってはアンテナ選択とは異なる間隔で、（例えば、ＴＧｎＳｙｎｃ草案仕様に説明されているように）暗黙的フィードバック方式を使用して行われる。
【００８９】
暗黙的なフィードバックがＴＸＢＦトレーニングに使用されるとき、受信機は、トレーニングプロセスを一切大幅に変更することなくアンテナ／ビーム選択を行うことも可能である。何故ならば、送信機側の較正は、ＴＸＢＦトレーニングを行うのに十分なものだからである。
【００９０】
次に、図８のトレーニングプロセスは、対応して、図１０に示すように変更される。受信機は、ＡＳＩ＝１及びコマンドＲＸＡＳＩを有するＬＡＣフレーム１００１を送信する。送信機は、デフォルトのＭＣＳを設定し、ステアリングされていないＭＩＭＯモード、すなわち基本ＭＩＭＯモードに切り換わり、ＲＴＳ＝１であるＬＡＣフレーム１００２で返答する。受信機は、ＣＴＳ＝１であるＬＡＣフレーム１００３で応答する。これによって、送信機は、サウンディングパケット１００４を送信する。受信機は、チャネル推定及びアンテナ／ビーム選択を行い、ＡＳＩ＝１及びコマンドＴＸＢＦＩ＿ＲＸを有するＬＡＣフレーム１００５で応答する。これによって、ＴＸＢＦトレーニングプロセスが開始される。送信機は、ＴＸＢＦＩ＿ＲＸの受信時又は所定のタイムアウト閾値の後に、ＴＲＱ＝１であるＬＡＣフレーム１００６を送信してＴＸＢＦトレーニングを開始する。送信機は、ＴＸＢＦステアリング行列を更新した後、新しいＭＣＳトレーニングサイクルを開始するために、ＭＲＱ＝１であるＬＡＣフレーム１００７を送信する。
【００９１】
受信機は、対応するＭＣＳを決定することなくアンテナを選択するだけであり、選択結果を更新した後、それに続いて、送信機は、ＴＸＢＦ及びＭＣＳのトレーニングプロセスを開始することに留意されたい。
【００９２】
最後に、ＴＸＢＦトレーニングに暗黙的なフィードバックが使用されており、選択が送信機で行われる場合、較正プロセス及びアンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスの双方が、それに応じて変更される。
【００９３】
例えば、較正において、送信機ＳＴＡ  Ａには
【００９４】
【数３】
2009519617.tif 000006
【００９５】
個の可能なアンテナサブセットがある。送信機は、ＲＦチェーンをアンテナの最初のサブセットに切り換え、較正プロセスを行う。次に、送信機は、ＲＦチェーンを次のアンテナサブセットに切り換え、較正を行う。このプロセスは、全てのサブセットが較正されるまで繰り返される。送信機は、対応する較正補正行列(calibration correction matrices)
【００９６】
【数４】
2009519617.tif 000007
【００９７】
を、その後の使用のために記憶する。
【００９８】
通常の送信モードの期間中、アンテナサブセットｌ∈［１，ＮS］が送信に使用される場合、対応する較正行列Ｋlが送信機ＲＦチェーンで適用される。アンテナ選択の期間中、アンテナサブセットが更新されるたびに、送信機は新しい較正行列に切り換わる。
【００９９】
図１１は、対応するトレーニングプロセスを示している。受信機は、ＡＳＩ＝１及びコマンドＴＸＡＳＩ＿ＲＸを有するＬＡＣフレーム１１０１を送信する（このステップは、図７と同様にオプショナルである）。送信機は、デフォルトのＭＣＳを設定し、ステアリングされていないＭＩＭＯモード、すなわち基本ＭＩＭＯモードに切り換わり、ＡＳＩ＝１及びＡＳＢＦＣフィールドのデータ部のパケットの個数を有するＬＡＣフレーム１１０２で返答する。受信機は、ＣＴＳ＝１であるＬＡＣフレーム１１０３で応答する。これによって、送信機は、サウンディングパケット１１０４を送信する。受信機は、チャネル推定及びアンテナ／ビーム選択を行い、上述したように、ＲＴＳ＝１である選択完了を示すＬＡＣフレーム１１０５で応答する。送信機は、最後のサウンディングパケットに対応するアンテナサブセットを維持し、ＣＴＳ＝１であるＬＡＣフレーム１１０６で応答する。受信機は、選択結果１１０７をフィードバックする。これによって、送信機は、アンテナサブセット又はステアリングを更新し、対応する較正行列を適用する。次に、送信機は、ＴＸＢＦトレーニングを開始するために、ＴＲＱ＝１であるＬＡＣフレーム１１０８を送信する。最後に、送信機は、ＴＸＢＦビームステアリングを更新した後、新しいＭＣＳトレーニングサイクルを開始するために、ＭＲＱ＝１であるＬＡＣフレーム１１０９を送信する。
【０１００】
ＨＴ制御フィールドを使用するトレーニングへの拡張は容易である。図７において、「ＬＡＣ」を「ＨＴ制御フィールド」に置き換え、「ＡＳＩ＝１」を「ＭＲＳ＝１１１」に、又はＭＦＢフィールドの再利用を示すのにＡＳＩが使用される場合には「ＡＳＩ＝１」に置き換える。
【０１０１】
変形形態
上述した方法は、システムがＩＥＥＥ８０２．１１ｎ標準規格に従ったＯＦＤＭシステムのように周波数選択性である場合にも適用することができる。何故ならば、純粋なアンテナ選択及びビーム選択の双方を、周波数にかかわらず実施できるからである。ＲＦベースバンド処理は、性能利得が周波数選択性から独立しているために利点を有する。一方、純粋なアンテナ選択による利得は、周波数選択性によって平均化される傾向を有する。
【０１０２】
本明細書で説明された実施形態は、ＬＡＣフレーム及びＨＴ制御フィールドを使用する。本発明は、送信機と受信機との間の高速通信を可能にする、ＭＡＣレイヤにおいて同様に定義された任意のシグナリングフレームに使用することができる。この高速通信では、１ビット又はビット組み合わせが、アンテナ／ビーム選択トレーニングフレームを示すのに使用され、制御フレームの少なくとも７ビットの長さを有する任意の適したフィールドを、選択トレーニング情報の交換に使用することができる。このフィールドは、ＭＣＳフィードバックに使用されたものから再利用されるフィールドとすることもできるし、アンテナ／ビーム選択トレーニング用のみに専用化された新しく定義されたフィールドとすることもできる。後者の場合、アンテナ／ビーム選択トレーニング及びＭＣＳフィードバックが同時に存在するという制約は必要とされない。
【０１０３】
送信機及び受信機の双方がアンテナ／ビーム選択機能を有するとき、トレーニングプロセスは、双方の側で同時に選択を行うことと比較してわずかな性能劣化で、双方の側で交互に行うことができる。さらに別の代替形態は、トレーニングパケットの個数を増加させることであり、それによって、（全てのトレーニングパケットに渡って取得される）空間ストリームの総数がパケットの完全なトレーニングに十分であることを確実にするものである。
【０１０４】
さらに別の代替形態は、ダミーデータ、すなわち、有用な情報を運ばないが、データ送信中の送信信号が受信機で知られているトレーニングフィールドの形を確実にもつようにする値を有するデータを送信することである。
【０１０５】
本発明を好ましい実施形態の例として説明してきたが、本発明の精神及び範囲内において他の様々な適合及び変更を行えることが理解されるべきである。従って、本発明の真の精神及び範囲内に入るこのような全ての変形および変更を包含することが添付の特許請求の範囲の目的である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】従来技術のＬＡＣフレームのブロック図である。
【図２】従来技術のＬＡＣマスクフィールドのブロック図である。
【図３】従来技術のＭＣＳトレーニングプロセスのフロー図である。
【図４】従来技術のＴＸＢＦトレーニングプロセスのフロー図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態によるＭＩＭＯシステムのブロック図である。
【図５Ｂ】本発明によるアンテナを選択するための一方法のフロー図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態によるＬＡＣフレームのブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態によるＬＡＣフレームのＡＳＢＦＣフィールドのブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態による送信アンテナ／ビーム選択のトレーニングのフロー図である。
【図８】本発明の一実施形態による受信アンテナ／ビーム選択のトレーニングのフロー図である。
【図９】本発明の一実施形態による受信機によって開始されるビームフォーミングトレーニングのフロー図である。
【図１０】本発明の一実施形態による受信アンテナ／ビーム選択とＴＸＢＦトレーニングとを組み合わせたもののフロー図である。
【図１１】本発明の一実施形態による送信アンテナ／ビーム選択とＴＸＢＦトレーニングとを組み合わせたもののフロー図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるＬＡＣフィールドを有するＨＴ制御フィールドのブロック図である。
【図１３】本発明の別の実施形態によるＨＴ制御フィールド内のＬＡＣフィールドのブロック図である。
【図１】
2009519617.tif 000008
【図２】
2009519617.tif 000009
【図３】
2009519617.tif 000010
【図４】
2009519617.tif 000011
【図５Ａ】
2009519617.tif 000012
【図５Ｂ】
2009519617.tif 000013
【図５Ｃ】
2009519617.tif 000014
【図６】
2009519617.tif 000015
【図７】
2009519617.tif 000016
【図８】
2009519617.tif 000017
【図９】
2009519617.tif 000018
【図１０】
2009519617.tif 000019
【図１１】
2009519617.tif 000020
【図１２】
2009519617.tif 000021
【国際調査報告】
2009519617.tif 000022
2009519617.tif 000023