(57)【要約】  ネットワーク内のアクセスポイント（ＡＰ）と、多入力多出力（ＭＩＭＯ）能力をサポートする第１カテゴリ又は異なる信号処理能力を有する第２カテゴリにおける複数の無線ノードとの間の通信を同時中継する指向性送信を行う無線通信システム。中継サービス期間（ＳＰ）が、既存のプロトコルの修正であるスーパーフレームを利用して、複数の同時トレーニングフレーム及びデータ送信フレームを制御する。ＡＰは、信号強度、エアータイムの推定、無線ノードのカテゴリ、ＡｏＡ／ＡｏＤ、電源接続から選択された指標に基づいて、無線ノードからリレー装置を選択する。これにより、前記ＡＰから選択されたリレー装置へはＭＩＭＯホップで、選択されたリレー装置及び宛先無線ノード（クライアント）からはマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯホップでデータを通信できるようになる。【選択図】図１６
2019514296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信装置間でデータをリレーする指向性送信を行う無線通信システムであって、
前記システムにおける少なくとも１つの中央無線コーディネータノードと、
前記システムにおける複数の無線ノードと、
を備え、
前記複数の無線ノードの各無線ノードは、該各無線ノード間で通信を行うための第１のレベル又は第２のレベルの信号処理能力を提供し、
前記中央コーディネータ無線ノードは、前記複数の無線ノードの信号処理能力のレベルに基づいて、並びに前記複数の無線ノードと前記中央無線コーディネータとの間の通信特性に基づいて、前記複数の無線ノードのうちの１つを、前記システムにおける前記無線ノードのうちの２又は３以上の無線ノード間のリレーノードとして選択し、
前記中央コーディネータ無線ノードから前記リレーノードへのＭＩＭＯホップを形成した後に、前記リレーノードから２又は３以上のクライアントとしての無線ノードへのマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯホップを形成したことに応答して、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信を行うように構成された前記中央コーディネータ無線ノードと２又は３以上の無線ノードとの間で前記リレーノードを介してデータ通信が行われる、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
複数の通信装置間の通信を中継するように構成された指向性送信を行う無線通信システムであって、
前記システムにおいて多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信を行うように構成された少なくとも１つの中央無線コーディネータと、
前記システムにおける複数の無線ノードと、
を備え、各無線ノードは、該各無線ノード間で通信を行うための第１のレベル又は第２のレベルの信号処理能力を提供し、
前記中央無線コーディネータは、前記複数の無線ノードのうちの１つを、前記システムにおける２又は３以上の無線ノード間のリレーノードとして選択し、
前記中央無線コーディネータは、前記ノードの信号処理能力レベル及び既存の通信特性に基づいて、データ送信前にリレーノードの選択を行い、
２又は３以上の前記通信特性は、信号強度測定値、中継能力、到来角（ＡｏＡ）／発射角（ＡｏＤ）、及びＡＣ又はＤＣ電源の存在から成る一群の特性から選択される、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
複数の無線ノード間の通信を同時中継するように構成された無線ネットワーク装置であって、
少なくとも１つのアクセスポイント（ＡＰ）を含む無線ノードと無線ネットワークを介して通信する多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信を行うように構成された中央コーディネータ無線ノードを備え、
前記無線ノードは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信をサポートする第１カテゴリの無線ノードと、ＭＩＭＯをサポートしない第２カテゴリの無線ノードとの組み合わせを含み、
前記中央コーディネータ無線ノードは、無線ノードのカテゴリ、信号強度及び推定エアータイムを含む通信特性に基づいて、前記無線ノードのうちの１つを、少なくとも１つの前記ＡＰと前記無線ノードのうちのいずれか１つの無線ノードとの間のリレーノードとして選択し、
前記ＡＰは、複数のトレーニングフレーム及びデータ送信フレームを含むスーパーフレーム構造内の中継サービス期間（ＳＰ）を利用し、
前記ＡＰは、ＲＬＳメッセージングオーバーヘッドを低減することを目的として前記複数の無線ノードのうちの２又は３以上の無線ノードとの同時リレーリンクセットアップ（ＲＬＳ）プロセスを開始し、
前記ＡＰから前記リレーノードへのＭＩＭＯホップを形成した後に、前記リレーノード及び宛先無線ノード（クライアント）からのマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯホップを形成したことに応答して、前記ＡＰと宛先無線ノードとの間で前記リレーノードを介してデータ通信が行われる、
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
前記第２カテゴリの無線ノードは、２つの独立したデータ通信チェーンのみをサポートし、又は単入力単出力（ＳＩＳＯ）通信における１つのチェーンのみをサポートするように構成される、
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記宛先無線ノード（クライアント）とのデータ通信セッションの前に、前記中央コーディネータによって無線ノードがリレーノードとして選択される、
請求項３に記載の装置。
【請求項６】
ビーコンヘッダ間隔（ＢＨＩ）中に、ＭＩＭＯ能力の使用を制御する管理フレームが利用される、
請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記管理フレームは、情報要素（ＩＥ）フォーマットでＭＩＭＯ装置の能力を伝える、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
信号強度の前記通信特性は、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）の前記信号強度の測定値及び信号対雑音比（ＳＮＲ）から選択される、
請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記通信特性は、（ａ）Ｃａｔ  Ａ／Ｃａｔ  Ｂ能力、（ｂ）中継能力、（ｃ）到来角（ＡｏＡ）／発射角（ＡｏＤ）、及び（ｄ）ＡＣ又はＤＣ電源の存在から成る一群の特性から選択された１又は２以上の指標をさらに含む、
請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
前記中継サービス期間（ＳＰ）のフィールドは、（ａ）ＡＰと前記リレーとの間のビームフォーミング（ＢＦ）微調整、（ｂ）前記リレーによってＭＩＭＯ動作のチャネル状態情報指標がフィードバックされること、（ｃ）前記リレーと第１の局（ＳＴＡ  １）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われること、（ｄ）前記リレーと第２の局（ＳＴＡ  ２）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われること、（ｅ）前記リレーからＳＴＡ  １へのプロービングシーケンスが実行されること、（ｆ）ＳＴＡ  １によってチャネル状態情報指標がフィードバックされること、（ｇ）前記リレーからＳＴＡ  ２へのプロービングシーケンスが実行されること、（ｈ）ＳＴＡ  ２によってチャネル状態情報指標がフィードバックされること、（ｉ）前記リレーによるユーザ間干渉推定のためにＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２によって同時パイロット送信が行われること、（ｊ）ＭＩＭＯを用いて前記ＡＰと前記リレーの間でデータが送信されること、（ｋ）マルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯを用いて前記リレーからＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２にデータが送信されること、を含む、
請求項３に記載の装置。
【請求項１１】
前記中央コーディネータ無線ノードは、前記少なくとも１つのアクセスポイント（ＡＰ）無線ノード内に実装される、
請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
ネットワーク上の複数の無線ノード間の通信を同時中継するように構成された無線ネットワーク装置を実装する方法であって、
多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信のための第１カテゴリの無線ノードとして構成されたアクセスポイント（ＡＰ）である少なくとも１つの無線ノードを含む複数の無線ノードを、ＭＩＭＯ通信をサポートする第１カテゴリと、ＭＩＭＯ通信をサポートしない第２カテゴリとの組み合わせとして構成するステップと、
信号強度及びエアータイムの検討事項を含む通信特性に基づいて、前記ＡＰと前記無線ノードのうちのいずれか１つの無線ノードとの間のリレーノードとして無線ノードを選択することにより、多重化通信に起因して前記第２カテゴリの無線ノードよりもエアータイムの消費が少ないという理由で第１カテゴリの無線ノードの選択確率が高まるようにするステップと、
前記ＡＰから前記リレーへのＭＩＭＯホップ、及びその後の前記リレーノードから前記宛先（クライアント）である前記無線ノードへのマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯホップに応答して中継を行うステップと、
前記方法において利用されるスーパーフレーム構造内の中継サービス期間（ＳＰ）を、複数のトレーニングフレーム及びデータ送信フレームを含むように修正するステップと、
を含み、
無線ノードと前記ＡＰとの間のスペクトル効率の高い中継をもたらすように無線ノードのＭＩＭＯ能力が活用される、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
データ通信セッションの前に無線ノードがリレーノードとして選択される、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ビーコンヘッダ間隔（ＢＨＩ）中に、ＭＩＭＯ能力の使用を制御する管理フレームを利用するステップをさらに含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記管理フレームは、情報要素（ＩＥ）フォーマットでＭＩＭＯ装置の能力を伝える、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
信号強度の前記通信特性は、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）の前記信号強度の測定値及び信号対雑音比（ＳＮＲ）から選択される、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記通信特性は、（ａ）無線ノードのカテゴリ、（ｂ）中継能力、（ｃ）到来角（ＡｏＡ）／発射角（ＡｏＤ）、及び（ｄ）ＡＣ又はＤＣ電源の存在から成る一群の特性から選択された１又は２以上の指標をさらに含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記中継サービス期間（ＳＰ）のフィールドは、（ａ）ＡＰと前記リレーとの間のビームフォーミング（ＢＦ）微調整、（ｂ）前記リレーによってＭＩＭＯ動作のチャネル状態情報指標がフィードバックされること、（ｃ）前記リレーと第１の局（ＳＴＡ  １）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われること、（ｄ）前記リレーと第２の局（ＳＴＡ  ２）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われること、（ｅ）前記リレーからＳＴＡ  １へのプロービングシーケンスが実行されること、（ｆ）ＳＴＡ  １によってチャネル状態情報指標がフィードバックされること、（ｇ）前記リレーからＳＴＡ  ２へのプロービングシーケンスが実行されること、（ｈ）ＳＴＡ  ２によってチャネル状態情報指標がフィードバックされること、（ｉ）前記リレーによるユーザ間干渉推定のためにＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２によって同時パイロット送信が行われること、（ｊ）ＭＩＭＯを用いて前記ＡＰと前記リレーの間でデータが送信されること、（ｋ）マルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯを用いて前記リレーからＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２にデータが送信されること、を含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
無線ネットワーク上の複数の無線ノード間の通信を同時中継するように構成された、前記ネットワークのための無線アクセスポイント（ＡＰ）装置であって、
（ａ）多入力多出力（ＭＩＭＯ）能力を用いて同時通信を行って、前記ネットワークにおけるＭＩＭＯをサポートする第１カテゴリ及びＭＩＭＯをサポートしない第２カテゴリの複数の無線ノードと通信するように構成されたアクセスポイント（ＡＰ）と、
（ｂ）前記ＡＰにおけるコンピュータプロセッサと、
（ｃ）前記ＡＰにおける前記コンピュータプロセッサによる実行が可能な命令を記憶する非一時的コンピュータ可読メモリと、
を備え、
（ｄ）前記命令は、前記コンピュータプロセッサによって実行された時に、
（ｉ）少なくとも信号強度指標とエアータイム要件の推定とに基づいて、前記複数の無線ノードからリレー装置を選択するステップと、
（ｉｉ）複数のトレーニングフレーム及びデータ送信フレームを含むスーパーフレーム構造内の中継サービス期間（ＳＰ）を利用するステップと、
（ｉｉｉ）２又は３以上の無線ノードに対してリレーリンクセットアップ（ＲＬＳ）を同時に実行することによって前記ＲＬＳメッセージングオーバーヘッドを低減するステップと、
を実行し、前記無線ＡＰ装置は、
（ｅ）前記ＡＰから前記選択されたリレー装置へのＭＩＭＯホップ、及びその後の前記選択されたリレー装置及び宛先無線ノード（クライアント）からのマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯホップに応答してデータ通信を中継するステップをさらに含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
前記宛先無線ノード（クライアント）とのデータ通信セッションの前に、前記ＡＰによって無線ノードがリレーノードとして選択される、
請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
ビーコンヘッダ間隔（ＢＨＩ）中に、ＭＩＭＯ能力の使用を制御する管理フレームが利用される、
請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記管理フレームは、情報要素（ＩＥ）フォーマットでＭＩＭＯ装置の能力を伝える、
請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
信号強度の前記通信特性は、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）の前記信号強度の測定値及び信号対雑音比（ＳＮＲ）から選択される、
請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記通信特性は、（ａ）第１又は第２カテゴリ能力、（ｂ）中継能力、（ｃ）到来角（ＡｏＡ）／発射角（ＡｏＤ）、及び（ｄ）ＡＣ又はＤＣ電源の存在から成る一群の特性から選択された１又は２以上の指標をさらに含む、
請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
前記中継サービス期間（ＳＰ）のフィールドは、（ａ）ＡＰと前記リレーとの間のビームフォーミング（ＢＦ）微調整、（ｂ）前記リレーによってＭＩＭＯ動作のチャネル状態情報指標がフィードバックされること、（ｃ）前記リレーと第１の局（ＳＴＡ  １）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われること、（ｄ）前記リレーと第２の局（ＳＴＡ  ２）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われること、（ｅ）前記リレーからＳＴＡ  １へのプロービングシーケンスが実行されること、（ｆ）ＳＴＡ  １によってチャネル状態情報指標がフィードバックされること、（ｇ）前記リレーからＳＴＡ  ２へのプロービングシーケンスが実行されること、（ｈ）ＳＴＡ  ２によってチャネル状態情報指標がフィードバックされること、（ｉ）前記リレーによるユーザ間干渉推定のためにＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２によって同時パイロット送信が行われること、（ｊ）ＭＩＭＯを用いて前記ＡＰと前記リレーの間でデータが送信されること、（ｋ）マルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯを用いて前記リレーからＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２にデータが送信されること、を含む、
請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願との相互参照〕
該当なし
【０００２】
〔連邦政府が支援する研究又は開発に関する記述〕
該当なし
【０００３】
〔コンピュータプログラム付属書の引用による組み入れ〕
該当なし
【０００４】
〔著作権保護を受ける資料の通知〕
本特許文献中の資料の一部は、アメリカ合衆国及びその他の国の著作権法に従って著作権保護を受ける。著作権の権利所有者は、合衆国特許商標庁の一般公開ファイル又は記録内に表される通りに第三者が特許文献又は特許開示を複製することには異議を唱えないが、それ以外は全ての著作権を留保する。著作権所有者は、限定ではないが米国特許法施行規則§１．１４に従う権利を含め、本特許文献を秘密裏に保持しておく権利のいずれも本明細書によって放棄するものではない。
【０００５】
本開示の技術は、一般に無線ネットワーク通信に関し、具体的には、８０２．１１規格を含む無線通信における多入力多出力（ＭＩＭＯ）中継の使用に関する。
【背景技術】
【０００６】
近年、無線通信の重要性がますます高まっている。これらの無線通信形態の１つに、超短波（３０〜３００ＧＨｚ）で行われて広スペクトル帯域幅を提供するミリメータ波（ｍｍ波）通信がある。この帯域幅は、ＵＨＤ（超高精細）ビデオストリーミングなどの高データレート無線用途にとって特に有用である。なお、６０ＧＨｚ帯では、約１４ＧＨｚの免許不要なスペクトルが全世界的に利用可能である。
【０００７】
ｍｍ波無線では、波長が数ミリメートル前後であることにより、フェーズドアレイとしても知られている数多くのアンテナを狭い領域に実装することができる。
【０００８】
図１に、ｍｍ波通信のための２５６素子のアンテナアレイ例１０を硬貨（直径０．９５５インチ又は２４．２６ｍｍ）と比較して示す。
【０００９】
これらの極超短波アンテナアレイは小型かつ高指向性であり、数多くのアンテナを活用して送信を所望の無線方向に導くために、ビームフォーミングとして知られている技術が利用される。
【００１０】
図２は、アンテナ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ〜３８ｎを有するビームフォーマのベース３６に結合されたビームセレクタ３４がビーム選択信号３２を受け取る様子を示す単純なビームフォーミング例３０である。各アンテナには、信号強度ローブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ及び４０ｄを関連付けて（誇張した角度で）示す。しかしながら、これらの配列では、自由空間伝搬損失（ＦＳＰＬ）の高さ及びＯ2／Ｈ2Ｏ吸収の大きさ、並びに物体による減衰の大きさを含むいくつかの理由によってリンクバジェット（リンク性能を定量化したもの）が低い。
【００１１】
図３は、動作周波数に対する予想大気損失のプロットである。この高信号減衰環境においてビームフォーミングを利用すると、通信リンク間の干渉が低下する。
【００１２】
図４Ａ及び図４Ｂは、図４Ａの狭アンテナパターン間におけるビームフォーミングの結果としての干渉の欠如と、図４Ｂに示すような広いパターンの使用によって生じる干渉とを比較したものである。各図の上側の三角形は受信機アンテナパターンであり、下側の三角形は潜在的な干渉物のアンテナパターンである。
【００１３】
ｍｍ波システムは、たとえアンテナアレイを使用してもリンクバジェットが低く、このためユーザ体験を損ねるデッドスポットを伴わずにＷＬＡＮエリアをカバーすることが困難である。従って、ｍｍ波システムでは、アクセスポイント（ＡＰ）が確実に直接通信できない局（ＳＴＡ）も存在する。
【００１４】
図５に、ノードＡとノードＢとがリレーを介して通信するマルチホップリレー構成を示す。無線中継の利用は、ｍｍ波周波数における低リンクバジェットの克服を目的とした技術である。
【００１５】
中継は、カバレッジを改善することはできるが、直接リンクの使用に比べてスループットの不利を被る。この不利点は、（ａ）２（又は３以上の）ホップでのデータ送信、並びに（ｂ）リレーリンクセットアップ（ＲＬＳ）に必要な管理フレーム及びチャネル測定からのオーバーヘッド、によって生じ得る。
【００１６】
図６Ａに、リレーを介したアクセスポイント（ＡＰ）とノードＡ、ノードＢ及びノードＣとの間の単純な３ノードリレーの例を示す。図６Ｂは、リンク１〜２、３〜４及び５〜６のＲＬＳオーバーヘッドをそれぞれ含む６つのリンク（１〜６）の各々を示すエアータイムの利用例である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従って、ｍｍ波通信においてリレーを使用する現在の技術は、大きな不利点及び困難を伴うと理解されるであろう。本開示は、これらの欠点を克服しながらさらなる利点をもたらすものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
現在では、２．４ＧＨｚ（例えば、８０２．１１ｎ）及び５ＧＨｚ（例えば、８０２．１１ａｃ）のＷＬＡＮ技術、並びに４Ｇセルラー技術において、シングルユーザ（ＳＵ）多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術が幅広く使用されている。しかしながら、今のところ、ｍｍ波規格又は製品には未だにＭＩＭＯ技術が導入されていない。開示する装置は、異なるクライアントとの間のデータストリームを多重化したＭＩＭＯ及びマルチユーザ（ＭＵ）−ＭＩＭＯの使用が、現在の欠点に対する対処が成された時点でｍｍ波通信に実装されることを想定したものである。
【００１９】
無線ノードにおける無線通信にＭＩＭＯ技術を導入すると、所与の通信システム（例えば、ＷＬＡＮ）において、例えば（第１カテゴリ）カテゴリＡ（Ｃａｔ  Ａ）及び（第２カテゴリ）カテゴリＢ（Ｃａｔ  Ｂ）などの（ノード間通信に関する信号処理能力が異なる）２つの装置カテゴリを利用できるようになる。Ｃａｔ  Ａは、装置に複雑な回路、高アンテナ利得、及び次元Ｍ（Ｍ≧２）のデータ多重化（ＭＩＭＯ）サポートをもたらす。通常、Ｃａｔ  Ａ装置は固定装置である。Ｃａｔ  Ｂは、装置に単純な回路、低アンテナ利得をもたらし、Ｎ＝１（単入力単出力（ＳＩＳＯ））又はＮ＜ＭであるＮ個のデータストリームを処理することができる。Ｃａｔ  Ｂ装置は、モバイル装置であることが多い。なお、ＳＩＳＯは、Ｃａｔ  Ａよりも能力が低いＣａｔ  Ｂの具体例である。限定ではなく一例として、Ｃａｔ  Ａは、４つの独立したデータ通信チェーンを有するＭＩＭＯをサポートできるのに対し、Ｃａｔ  Ｂは２つのチェーンしかサポートすることができず、又は１つのチェーン（ＳＩＳＯ）しか有することができない。
【００２０】
中継通信においてＭＩＭＯ能力を利用しない無線通信システムは、リレーによる通信支援を必要とするＳＴＡ毎にマルチホッピングスループットの不利を被る。
【００２１】
リレー端末においてＭＩＭＯを利用することによって複数のＳＴＡからのデータを多重化すると、マルチホッピング及びＲＬＳセットアップオーバーヘッドに費やされる時間を最低限に抑えることができる。このエアータイムの減少は、スループットの改善につながる。この無線通信装置／方法は、一群のＣａｔ  Ｂ  ＳＴＡからＣａｔ  Ａ  リレーに複数のデータストリームを同時に中継した後に、Ｃａｔ  Ａ  ＡＰへのストリームを多重化するように構成される。
【００２２】
中継にＭＩＭＯ能力を利用するスペクトル効率の高いカバレッジ拡大アーキテクチャを提供する。この抽象形態のアーキテクチャは、アクセスポイント（ＡＰ）からリレーノードへのＭＩＭＯホップの後に、リレーノードから無線クライアントへのマルチユーザ（ＭＵ）−ＭＩＭＯホップが続くものである。さらに、リレー選択及びリレーリンクセットアップ（ＲＬＳ）のための効率的かつ予防的方法も教示する。限定ではなく一例として、この装置／方法を利用して、例えば家の裏庭（構造内／構造付近の隣接地）をカバーする場所にリレーを構成することにより、例えば家（又は他の構造）の周囲に無線カバレッジを拡大することによってフルカバレッジの無線体験を提供することができる。
【００２３】
本開示では複数の用語を利用し、これらの意味は、一般に後述するように利用される。
【００２４】
ＡＩＤ：局がＡＰ（又は中央無線コーディネータ）に関連する際には常にアソシエーション識別子が利用され、局がＡＩＤを受け取る。ＡＰ（又は中央無線コーディネータ）は、このＡＩＤを用いて関連する局及びＢＳＳのメンバを追跡する。
【００２５】
ＡＰ：アクセスポイントは、１つの局（ＳＴＡ）を含むエンティティであり、関連するＳＴＡの無線媒体（ＷＭ）を介して分散サービスへのアクセスを提供する。
【００２６】
ＡｏＡ（ＡｏＤ）：アンテナアレイ上に（から）入射する（送信される）高周波の伝播方向における到来角（発射角）。
【００２７】
Ａ−ＢＦＴ：アソシエーション−ビームフォーミングトレーニング期間は、ネットワークに参加する新たな局のアソシエーション及びＢＦトレーニングに使用される、ビーコンで通知される期間である。
【００２８】
ビームフォーミング（ＢＦ）は、アレイ内の位相アンテナが全方向アンテナパターン又は準全方向アンテナパターンを使用しない指向性送信を行う（ビームを形成する）プロセスである。ＢＦは、対象受信機における受信信号電力又は信号対雑音比（ＳＮＲ）を改善するために送信機において使用される。
【００２９】
ビーム結合は、受信機において、様々なビームに含まれる電力を独立データストリーム毎に組み合わせる方法である。
【００３０】
ＢＳＳ：基本サービスセットは、ネットワーク内のＡＰとの同期に成功した一連の局（ＳＴＡ）である。
【００３１】
ＢＩ：ビーコン間隔は、ビーコン送信時間の合間の時間を表す循環スーパーフレーム期間（ｃｙｃｌｉｃ  ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ  ｐｅｒｉｏｄ）である。
【００３２】
ＢＲＰ：ＢＦ微調整プロトコル。ＢＦ微調整プロトコルは、受信機トレーニングを可能にし、最良の指向性通信を達成するために送信機及び受信機側を繰り返しトレーニングする。
【００３３】
ＣＢＡＰ：競合ベースのアクセス期間。競合ベースの拡張分散チャネルアクセス（ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ  ａｃｃｅｓｓ：ＥＤＣＡ）を使用する指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）ＢＳＳのデータ転送間隔（ＤＴＩ）内の期間。
【００３４】
ＤＴＩ：データ転送間隔は、完全なＢＦトレーニングに続いて実際のデータ転送を行うことができる期間である。ＤＴＩは、１又は２以上のサービス期間（ＳＰ）及び競合ベースのアクセス期間（ＣＢＡＰ）を含むことができる。
【００３５】
ＭＡＣアドレス：媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレス。
【００３６】
ＭＣＳ：変調符号化スキームは、ＰＨＹ層データレートに換算できる指数である。
【００３７】
ＭＩＭＯ：多入力多出力は、同時に複数のデータストリームを利用する２つの装置間の通信である。
【００３８】
ＭＵ−ＭＩＭＯ：マルチユーザ多入力多出力は、ノード毎に単一又は複数のデータストリームを用いた、装置と２又は３以上のノードとの間の通信である。
【００３９】
全方向性：非方向性アンテナ送信モード。
【００４０】
準全方向性：最も広いビーム幅を達成できる指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）アンテナ動作モード。
【００４１】
リレー：８０２．１１ＤＭＧリレー機能は、ソースリレーエンドポイントＤＭＧ  ＳＴＡ（ＲＥＤＳ）が別のＤＭＧ  ＳＴＡ（リレー）を用いて宛先ＲＥＤＳにフレームを送信できるようにする。
【００４２】
ＲＤＳ：リレーＤＭＧ局（ＲＤＳ）。
【００４３】
ＲＳＳＩ：受信信号強度インジケータ（ｄＢｍ単位）は、信号強度の尺度である。
【００４４】
ＳＩＳＯ：単入力単出力は、２つの装置間の単一データストリーム通信である。
【００４５】
ＳＮＲ：信号対雑音比は、関心信号と雑音信号との間のｄＢ単位の測定値としての比率を測定した接続品質尺度である。
【００４６】
ＳＰ：サービス期間は、アクセスポイント（ＡＰ）によってスケジュールされる。スケジュールされたＳＰは、一定の時間間隔で開始する。
【００４７】
スペクトル効率：特定の通信システムにおいて所与の帯域幅にわたって送信できる情報率であり、通常はビット／秒／Ｈｚで表される。
【００４８】
ＳＴＡ：局は、無線媒体（ＷＭ）への媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）インターフェイスのアドレス指定可能なインスタンスである論理エンティティである。
【００４９】
本明細書の以下の部分では、本明細書で説明する技術のさらなる態様が明らかになり、この詳細な説明は、本技術の好ましい実施形態を制限することなく完全に開示するためのものである。
【００５０】
本明細書で説明する技術は、例示のみを目的とする以下の図面を参照することによって十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ｍｍ波通信と共に使用する２５６素子アンテナアレイチップの画像表現である。
【図２】ｍｍ波通信システムと共に使用するビームフォーミングアンテナの図である。
【図３】低リンクバジェットの一因である、ｍｍ波信号の大気減衰のプロットである。
【図４Ａ】広角アンテナシステムの使用に応答して生じる高干渉確率を示す信号経路図である。
【図４Ｂ】広角アンテナシステムの使用に応答して生じる高干渉確率を示す信号経路図である。
【図５】ノードＡとノードＢとの間の通信に使用されるマルチホップリレーの無線ノード図である。
【図６Ａ】アクセスポイント（ＡＰ）とノードＡ、Ｂ及びＣとの間のリレーを用いたマルチホップ通信の通信ストリームにおけるアクセスチャネルの無線ノード図である。
【図６Ｂ】アクセスポイント（ＡＰ）とノードＡ、Ｂ及びＣとの間のリレーを用いたマルチホップ通信の通信ストリームにおけるアクセスチャネルのエアータイムセグメントである。
【図７Ａ】リレー端末（ＲＴ）を介したアクセスポイント（ＡＰ）とＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２との間の通信ストリームにおける無線ノード図である。
【図７Ｂ】リレー端末（ＲＴ）を介したアクセスポイント（ＡＰ）とＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２との間の通信ストリームにおけるエアータイムセグメントである。
【図８】ビーコンヘッダ及びデータ転送間隔を示す、ビーコン間隔のデータフィールドフォーマットである。
【図９】リレーＤＭＧ局（ＲＤＳ）を介してＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２と通信するＡＰを示す、８０２．１１ａｄリレーネットワークトポロジーの無線ノード図である。
【図１０Ａ】８０２．１１ａｄにおいて利用される、データ中継のためのメッセージシーケンスを示す図である。
【図１０Ｂ】８０２．１１ａｄにおいて利用される、データ中継のためのメッセージシーケンスを示す図である。
【図１１】現在の８０２．１１ａｄ  ｍｍ波システムのリレー選択フローのフロー図である。
【図１２】チャネル測定情報のデータフィールドフォーマット図である。
【図１３Ａ】本開示の実施形態による、Ｃａｔ  Ａ  ＡＰと、Ｃａｔ  Ａ  ＲＴと、いずれもＣａｔ  ＢであるＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２との間を中継する無線ノード図である。
【図１３Ｂ】本開示の実施形態による、Ｃａｔ  Ａ  ＡＰと、Ｃａｔ  Ａ  ＲＴと、いずれもＣａｔ  ＢであるＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２との間を中継するエアータイムセグメントである。
【図１４Ａ】本開示の実施形態による、ビーコン間隔（ＢＩ）を示すデータフィールドフォーマットである。
【図１４Ｂ】本開示の実施形態による、ＢＩ内の中継サービス期間（ＳＰ）を示すデータフィールドフォーマットである。
【図１５】本開示の実施形態に基づいて利用するＭＩＭＯ通信のデータフィールドフォーマットである。
【図１６】本開示の実施形態による、アクセスポイント（ＡＰ）からの中継を制御するフロー図である。
【図１７】本開示の実施形態による、ｍｍ波ＷＬＡＮの混合Ｃａｔ  Ａ、Ｃａｔ  Ｂ中継のメッセージシーケンスである。
【図１８】本開示の実施形態による、ＡＰ内の意思決定プロセスを例示する無線ノード図である。
【図１９】本開示の実施形態に基づいて使用するビームパターン図である。
【図２０】本開示の実施形態による、ＡＰ内の意思決定プロセスにおけるビームパターンを示す無線ノード図である。
【図２１】本開示の実施形態による、リレー選択におけるＡｏＡ／ＡｏＤ及びＲＳＳＩ（信号強度）指標の使用を示すフロー図である。
【図２２】本開示の実施形態による、ＡＰ内のリレーノード選択決定を例示する無線ノード図である。
【図２３】図２２に示すＣａｔ  Ｂ  ＳＴＡ  ４ノード又はＣａｔ  ＳＴＡ  ３ノードを選択したことに応答して利用されるエアータイムを比較したエアータイム図である。
【図２４】本開示の実施形態による、リレー選択プロセスにおいて装置カテゴリ指標を利用するフロー図である。
【図２５】本開示の実施形態による、ノードカテゴリに基づくリレーリンクセットアップ（ＲＬＳ）のフロー図である。
【図２６】本開示の実施形態による、Ｃａｔ  Ａハードウェア実施形態のブロック図である。
【図２７】本開示の実施形態による、Ｃａｔ  Ｂハードウェア実施形態のブロック図である。
【図２８】本開示の実施形態による、ＲＳＳＩ（信号強度）をエアータイムにマッピングするフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
ＭＩＭＯ能力を中継に利用して複数の通信装置との間で同時にデータを中継する無線通信システム（例えば、ｍｍ波ＷＬＡＮ）について説明する。このアーキテクチャは、典型的にはアクセスポイント（ＡＰ）である中央コーディネータからリレーノードまでＭＩＭＯホップを使用した後に、リレーノードから無線クライアントまでマルチユーザ（ＭＵ）−ＭＩＭＯホップを使用する。リレー選択及びリレーリンクセットアップ（ＲＬＳ）の効率的かつ予防的方法についても説明する。
【００５３】
１．最新のｍｍ波技術
開示するシステムの詳細を説明する前に、８０２．１１ａｄ規格などに基づく最新のｍｍ波ＷＬＡＮシステムに関するいくつかの態様を理解することが有益と思われる。この規格ではＭＩＭＯ能力もｍｍ波ＭＩＭＯリレーも利用されておらず、マルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯ通信も利用されていないと理解されたい。異なる装置カテゴリも存在しない。
【００５４】
８０２．１１ａｄ規格に従う中継プロセスは、一時的なリンクの中断又は障害についてのみ想定される複雑なプロセスである。宛先に通信障害が生じた後にソース駆動プロセスとして中継が行われる。リレーを使用するには、リレー端末を選択する前にソースとＢＳＳにおける各リレーＳＴＡ候補と宛先との間の通信をスケジューリングすることが必要である。従って、リレーの選択にかなりのメッセージングオーバーヘッドが費やされ、相当な時間が必要になる。この機構が大部分の動的チャネル中断状態に大きく役立つとは考えにくい。
【００５５】
８０２．１１ａｄ規格で使用される指標はチャネル測定値に基づき、リレー選択ロジックは指定されず、実装は自由なままである。
【００５６】
図７Ａ及び図７Ｂに、最新のＷＬＡＮシステム、及び関連するエアータイムセグメントを示す。図示のＷＬＡＮシステムでは、リレー端末（ＲＴ）が局（ＳＴＡ）（ＳＴＡ  １又はＳＴＡ  ２）からＡＰに２ホップでデータを転送する。なお、「ホップ」とは、送信機と受信機との間の通信経路の一部を成す２つのノード間の通信（又は通信経路）であると理解されたい。これらのホップでは、リレー端末及びＡＰのＭＩＭＯ能力は利用されない。
【００５７】
図７Ｂでは、時間帯１及び２が、ＳＴＡ  １からＡＰへのデータ中継に費やされるＷＬＡＮエアータイムを表す。同様に、スロット３及び４は、ＳＴＡ  ２からＡＰへのデータ中継に費やされる。さらに、各ソースＳＴＡは、ＡＰの支援を受けて個別にリレーリンクセットアップ（ＲＬＳ）を開始して実行する。従って、各ＳＴＡは、ＡＰに情報を転送するのに２つの時間帯を必要とし、同様にＡＰから各ＳＴＡへの逆方向にも２つの時間帯を必要とする。
【００５８】
図８に、通常は１００ｍｓになるように選択される「ビーコン間隔」（ＢＩ）と呼ばれる継続時間を有する循環構造である８０２．１１ａｄスーパーフレームデータフィールド構造を示す。図示のＢＩは、ビーコンヘッダ間隔（ＢＨＩ）及びデータ転送間隔（ＤＴＩ）から成る。ＢＨＩは、最大３つのアクセス期間から成る。（１）ビーコン送信間隔（ＢＴＩ）は、ＡＰによって送信されるビーコンフレームを含む。ＢＴＩは、ＡＰアンテナセクタのビームフォーミングトレーニングの第１段階としてネットワーク通知（ｎｅｔｗｏｒｋ  ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ）に利用される。（２）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）は、ＡＰ及び局がそのアンテナセクタをトレーニングするために利用する。（３）通知送信間隔（Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＡＴＩ）は、既にネットワークに関連付けられていてビームフォーミングトレーニングを実行したことがある局との間でＡＰが管理情報を交換する間隔である。
【００５９】
ＤＴＩは、１又は２以上の競合ベースのアクセス期間（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ−ｂａｓｅｄ  ａｃｃｅｓｓ  ｐｅｒｉｏｄｓ：ＣＢＡＰ）と、局がデータフレームを交換する予定サービス期間（ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ  ｓｅｒｖｉｃｅ  ｐｅｒｉｏｄｓ：ＳＰ）とを含む。ＢＴＩ及びＡ−ＢＦＴ中の通信には、範囲を拡大するためにデータレート変調符号化セット（ＭＣＳ）、最も典型的にはＭＣＳ  ０が使用されるのに対し、ＡＴＩ及びその後のＤＴＩ中の通信は、効率を改善するビームフォーム通信を含むさらに高度なＭＣＳを用いて行われる。
【００６０】
図９に、２つのソースＳＴＡが直接又はリレーを用いてＡＰなどと通信できる最新のＷＬＡＮシステムを示す。この例では、ソースリレーエンドポイントＤＭＧ  ＳＴＡ（ＲＥＤＳ）と呼ばれるソースＳＴＡ及び宛先ＳＴＡがリレーリンクシステム（ＲＬＳ）に参加している。従って、リレー端末は、リレーＤＭＧ  ＳＴＡ（ＲＤＳ）と呼ばれる。ＤＭＧという用語は、指向性マルチギガビット中継を意味する。８０２．１１ａｄにおける従来の中継は、ソースＲＥＤＳと宛先ＲＥＤＳとの間の直接リンクが分断された場合に通信の信頼性を高めるために利用される。
【００６１】
図１０Ａ及び図１０Ｂに、８０２．１１ａｄにおける中継手順のメッセージングシーケンス例を示す。最も左側の列（図１０Ａ）には、最上部の「ビーコン及びＢＦブートストラッピング」からその後の「アソシエーション」、「能力の交換」及び「ビームフォーミングトレーニング」までを含むステップの高水準記述を示す。左列の第３の区分には、「直接（リレーなし）リンクによるデータ転送」、「ソースによるリレーの開始」及び「リレー発見」という一般的ステップを示す。左下の区分は、「ソースにおける全てのリレー及び宛先からのチャネル測定レポートの収集」、その後の「リレー選択」、「ＲＬＳ手順」及び最後の「ＢＦトレーニング微調整」という一般的ステップを含む。
【００６２】
メッセージシーケンス図の右側部分（図１０Ｂ）には、アクセスポイント（ＡＰ）、ソースＲＥＤＳ（Ｓ）、リレーＲＤＳ（Ｒ）及び宛先ＲＥＤＳ（Ｄ）間のメッセージを示す。一群のメッセージを取り囲んで示す長円形は、ＳＴＡ  １、ＳＴＡ  ２及びＳＴＡ  ３として示す各ＳＴＡに最上位ビーコンが送信されることなどの関連する動作を示す。この図の右側のメッセージトラフィックを見れば、この中継手順をサポートするのに必要なメッセージ交換の量が分かる。
【００６３】
図１１に、この最新のｍｍ波通信のための、ソースにおけるリレー選択フローに関与するステップ５０を示す。ソースＲＥＤＳ（Ｓ）が各リレーにチャネル測定値を要求し（５２）、ブロック５４において、各リレーがチャネル測定値によって応答する。次に、Ｓが宛先ＲＥＤＳ（Ｄ）に各リレーとＤとの間のチャネル測定値を要求する（５６）。この結果、Ｓは、ブロック５８において１つのリレーをＲＤＳとして選択した後に、ブロック６０において、選択したリレー（ＲＤＳ）及びＤとのＲＬＳを要求する。
【００６４】
図１２に、最新のｍｍ波通信のチャネル測定情報フィールドフォーマットを示す。このマルチリレーチャネル応答フレームは、リレーとソースとの間、又は宛先と全てのリレーとの間のリンクにおけるチャネル測定情報を提供する。フィールドフォーマットには５つのフィールドが示されている。ピアＳＴＡ  ＡＩＤサブフィールド（８ビット）は、報告側ＳＴＡのリンク測定対象であるＳＴＡのアソシエーションアイデンティティ（ＡＩＤ）を含む。ＳＮＲサブフィールド（８ビット）は、ピアＳＴＡ  ＡＩＤに対応するＳＴＡに向かうリンクにおいて測定された信号対雑音比（ＳＮＲ）を示す。内角サブフィールド（７ビット）は、リレー動作に関与する他のＳＴＡに向かう方向間の角度を示す。推奨サブフィールド（１ビット）は、応答側ＳＴＡがピアＳＴＡによるチャネル測定に基づいてリレー動作を推奨するかどうかを示す。このサブフィールドは、リレー動作が推奨される時には１に設定され、それ以外は０に設定される。将来使用するための予備フィールド（８ビット）も示す。
【００６５】
従来の最新の８０２．１１ａｄｍｍ波動作に関する上記背景と併せれば、開示する装置及び方法の特徴を容易に理解できるはずである。
【００６６】
２．リレー及び中央コーディネータによるＭＩＭＯの使用
図１３Ａに、リレー端末（ＲＴ）、及び中央コーディネータの役割を果たすアクセスポイント（ＡＰ）においてＭＩＭＯを使用する無線システムを示す。従って、ＲＴ及びＡＰにおいてＭＩＭＯを使用する際には、ＭＩＭＯが複数の無線ノード間の通信に関連するので、信号処理能力に関して２つの装置カテゴリが生じる。なお、ＭＩＭＯは唯一の信号処理能力であるが、本開示はＭＩＭＯ能力に関連するカテゴリ分類に限定されるものではないと理解されたい。図１３Ａを参照すると、この例のＡＰはＣａｔ  Ａ装置であり、ソースＳＴＡ無線ノードはＣａｔ  Ａ装置とＣａｔ  Ｂ装置との混合であり、リレーはＣａｔ  Ａ装置から選択されることが多い。この例では、リレー端末（ＲＴ）がＣａｔ  Ａ無線ノードである。２又は３以上のＣａｔ  Ｂ  ＳＴＡは、マルチユーザ（ＭＵ）−ＭＩＭＯ技術を用いてＣａｔ  Ａリレー端末（ＲＴ）との間で同時にデータを送受信する。リレー端末は、ＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２との間のデータを多重化し、ＡＰとの間でＭＩＭＯ技術を用いてこれらのデータを送受信する。さらに、ＡＰは、リレー手順を引き起こし、従って一群のＳＴＡのＲＬＳを同時に実行することもできる。なお、中央コーディネータは、ネットワーク上の他のＭＩＭＯ対応装置を含むこともできると理解されたい。
【００６７】
図１３Ｂには、上記のシナリオのＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２のシステムエアータイムを示しており、図７Ｂに示した現在の最新技術が必要とする時間の約半分である２つのスロット＋ＲＬＳメッセージングタイムしか必要としないことが分かる。
【００６８】
当業者であれば理解するように、無線通信のデータストリームを多重化する能力は、見通し（ＬＯＳ）ＭＩＭＯ、偏波ＭＩＭＯ及びその他のＭＩＭＯ技術を利用して空間領域で実行することができる。この方法では、ＡＰが、（ａ）中継がいつ必要であるか、（ｂ）どのＣａｔ  Ａ  ＳＴＡがリレーの役割を果たすか、（ｃ）データ多重化のためにどのＣａｔ  Ｂ  ＳＴＡを同一グループにするかを決定する。ＡＰは、（ａ）ＲＳＳＩ、（ｂ）ＳＮＲ、（ｃ）Ｃａｔ  Ａ／Ｂの能力、（ｄ）中継能力、（ｅ）到来角／発射角（ＡｏＡ／ＡｏＤ）、及び（ｆ）電源接続（例えば、ＡＣ／ＤＣ電源の存在）、といった特性／測定値のうちの１つ又は２つ以上に基づいてこれらの決定を行う。
【００６９】
このようなシステムを実装するために、リレー及びＡＰにおいてＭＩＭＯを使用することを単純に選択することはできない。この方法を実現可能にするには、後述するような大幅な相互運用変更が必要になる。
【００７０】
開示するシステムは、８０２．１１ａｄ規格におけるスーパーフレームなどのｍｍ波ＷＬＡＮシステムのスーパーフレームの修正を必要とする。
【００７１】
図１４Ａに、本開示において使用する修正されたビーコン間隔（ＢＩ）を示す。この新たなＢＩの相違点は、最新の８０２．１１ａｄシステムの図８と比較すれば容易に理解される。図１４Ａでは、図の円で囲んだ中継サービス期間（ＳＰ）が、複数のトレーニングフレーム及びデータ送信フレームを含むように修正されている。
【００７２】
図１４Ｂは、フィールドａ〜ｊ、並びにＳＴＡ  １とＳＴＡ  ２とに分割されたｋフィールドを示す中継ＳＰ内のフィールドのさらなる詳細である。
【００７３】
このようなＳＰの使用は、以下の通信シナリオを検討することによってさらに理解することができる。ＡＰからリレーＳＴＡへの、さらにはその後の宛先ＳＴＡへのダウンリンク送信の実行について検討する。リレーＳＴＡが２つのＳＴＡのデータしか多重化しないと仮定する。
【００７４】
中継ＳＰには、中継ＳＰのフィールドａ〜ｋに示すように以下の内容が存在することができる。（ａ）ＡＰとリレーとの間のビームフォーミング（ＢＦ）微調整、（ｂ）（ＭＩＭＯ動作のための）リレーによるチャネル状態情報指標のフィードバック、（ｃ）（Ｔｘセクタ及びＲｘセクタのトレーニングを含む）リレーとＳＴＡ  １との間のＢＦトレーニング、（ｄ）（Ｔｘセクタ及びＲｘセクタのトレーニングを含む）リレーとＳＴＡ  ２との間のＢＦトレーニング、（ｅ）（ＭＵ−ＭＩＭＯストリームの事前デジタル符号化に必要な）リレーからＳＴＡ  １へのプロービングシーケンス、（ｆ）ＳＴＡ  １によるチャネル状態情報指標のフィードバック、（ｇ）（ＭＵ−ＭＩＭＯストリームの事前デジタル符号化に必要な）リレーからＳＴＡ  ２へのプロービングシーケンス、（ｈ）ＳＴＡ  ２によるチャネル状態情報指標のフィードバック、（ｉ）リレーによるユーザ間干渉推定のための、ＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２による同時パイロット送信、（ｊ）ＭＩＭＯを用いたＡＰからリレーへのデータ送信、並びに（ｋ）ＭＵ−ＭＩＭＯを用いたリレーからＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２へのデータ送信。
【００７５】
また、ビーコンヘッダ間隔（ＢＨＩ）期間中に送信される管理フレームを、無線システムにおけるＭＩＭＯ能力を考慮するように修正する必要がある点も理解しなければならない。
【００７６】
図１５に、管理フレームと共に送信すべき情報要素（ＩＥ）フォーマットでＭＩＭＯ装置能力を搬送する修正後のＭＩＭＯ情報フィールドフォーマットを示す。少なくとも１つの実施形態では、管理フィールドが、ＭＩＭＯ能力情報フィールドと共に、（ＩＥ  ＩＤ）ＩＥ識別番号と、（長さ）能力フィールドの長さとを含むことができる。このＭＩＭＯ情報フィールドは、（ＭＣＳレート）サポートされているＭＣＳのデータレート、（最大ストリーム数）装置がサポートしている最大データストリーム数、（偏波）二偏波ＭＩＭＯがサポートされているか否か、（ＭＵ−ＭＩＭＯ）マルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯがサポートされているか否か、（ビーム結合）ビーム結合能力がサポートされているか否か、そしてサポートされている場合にはどれだけのビームを結合できるか、（ＭＩＭＯトレーニング）ＭＩＭＯトレーニングシーケンスのサポート、ユーザ間干渉推定に使用されるシーケンスなどを含む（ＭＵ−ＭＩＭＯ）マルチユーザ（ＭＵ）−ＭＩＭＯの独占的トレーニングフィールドがサポートされているか否か、を含むことができる。当業者であれば、本開示の教示から逸脱することなく上記を修正してフィールドを追加又は削除することもできると理解するであろう。
【００７７】
ＢＩ中の詳細な通信シーケンスは以下の通りである。（ａ）ビーコン送信間隔（ＢＴＩ）期間中に、ＡＰがシステムの最低データレート（ＭＣＳ  ０）でビーコンを送信する。（ｂ）これらのビーコンが、ＭＣＳ  ０の送信範囲内にあるＳＴＡに届く。（ｃ）アソシエーションＢＦトレーニング（Ａ−ＢＦＴ）期間の開始時に、ＳＴＡがアソシエーションを求めて争う。（ｄ）ＳＴＡ及びＡＰが、アソシエートされた時点で簡単なビームフォーミング（ＢＦ）トレーニングを実行する。（ｅ）Ａ−ＢＦＴ期間中に、ＡＰが、ＲＳＳＩ又は受信ＳＮＲ、Ｃａｔ  Ａ又はＣａｔ  Ｂ装置の能力、及び各局のＡｏＡ／ＡｏＤの推定値を求めることができる。（ｆ）その後の通知送信間隔（ＡＴＩ）中に、ＡＰが、アソシエートされた局との間で限られた管理フレームを交換することができる。これらのフレームは、局の中継能力及びモビリティに関する指示を与えるＡＣ／ＤＣ電源フラグをＡＰに知らせる。これらのフレームは、ＡｏＡ／ＡｏＤ推定のさらなる微調整に使用することもできる。（ｇ）ＡＰが、Ａ−ＢＦＴ及びＡＴＩ期間中に推定された指標に基づいて、上述したデータの中継に関する決定を行う。（ｈ）ＡＰが、リレーを用いたデータ通信を行うべきサービス期間（ＳＰ）をスケジュールする。（ｉ）中継ＳＰの開始時には、リレー決定の有効性を確認し、リレーとＡＰとの間のさらなるＭＩＭＯ通信トレーニングを行い、リレーとＳＴＡとの間のＵＬ／ＤＬ  ＭＵ−ＭＩＭＯ通信トレーニングを行うように、ＢＦトレーニングの微調整（ＢＲＰ）を必要とする。（ｊ）最後に、リレーを用いてデータ通信を行い、ＡＰ及びＳＴＡにおいて通信成功／失敗についての確認応答を受け取る。
【００７８】
図１６及び図１７に、ＡＰ決定フローロジック（図１６）と、このロジックの詳細なメッセージングシーケンス（図１７）とによって上記の中継手順を要約する。
【００７９】
図１６のフローロジック実施形態７０では、ＡＰが、ビーコンを送信した（７２）後に、ＳＴＡとの間でアソシエーション要求／アソシエーション応答を送受信する（７４）。ＡＰは、ＳＴＡから装置の能力を受け取り（７６）、この時点でＳＴＡとのビームフォーミング（ＢＦ）トレーニングを開始する（７８）。次に、ＡＰは、中継が必要か否かを判断する（８０）。ＡＰは、中継が不要であると判断した（例えば、宛先ＳＴＡが十分に範囲内に収まる）場合、ＳＴＡ通信をスケジュールし（８２）、これをＡＴＩ中に送信してこのシーケンスを終了する（８４）。
【００８０】
一方で、中継が必要である（例えば、宛先が範囲のエッジ付近に存在する）と判断した場合、ＡＰは、ＳＴＡから指標を受け取ったことに基づいてリレー選択ロジックを実行する（８６）。次に、ＡＰは、選択されたＲＴ（リレー端末）及び割り当てられたＳＴＡになるべきノードを通知する（８８）。ＡＰは、ＡＰ、ＲＴ及びＳＴＡ間におけるデータ交換のためのＳＰをスケジュールし（９０）、ＡＰ及びＲＴは、微調整されたＢＦトレーニング及びデータ交換を開始し９２、その後にこのシーケンスを終了する９４。
【００８１】
図１７には、上記のためのメッセージングシーケンスを示す。最も左側の列には、最上部の（ＢＴＩ）「ビーコン及びＢＦブートストラッピング」からその後の（Ａ−ＢＦＴ）「アソシエーション」、「ビームフォーミングトレーニング」までを含むステップの高水準記述を示す。左列の第３の区分には、「能力の交換」、「リレー（ＳＴＡ  １）選択」、及び「ＲＬＳ  ＳＰの通知」という一般的なＡＴＩステップを示す。左下の列は、「ＢＦトレーニングの微調整」、「ＢＦトレーニング」、その後の「第１のホップデータ転送」、「第２のホップデータ転送」などの一般的なＤＴＩステップを含む。
【００８２】
なお、メッセージシーケンス図の右側部分には、アクセスポイント（ＡＰ）、ＳＴＡ  １、ＳＴＡ  ２及びＳＴＡ  ３間のメッセージを示す。一群のメッセージを取り囲む長円形は、ＳＴＡ  １、ＳＴＡ  ２及びＳＴＡ  ３として示す各ＳＴＡに最上位ビーコンが送信されることなどの関連動作を示す。ＡＰは、まずネットワーク内のＳＴＡとの間でビーコン、アソシエーション要求及びアソシエーション応答を交換する。アソシエーションが上手くいった後に、ＭＩＭＯ能力情報及びＢＦトレーニングに必要なメッセージ交換が行われる。ＡＰは、リレー選択の決定に役立つさらなる情報をＳＴＡに要求することができる。ＳＴＡは、中継能力フラグ状態及びＡＣ／ＤＣ電源能力を含む何らかの指標で応答する。ＡＰは、リレーＳＴＡとして選択されたＳＴＡ（これは図１７ではＳＴＡ  １である）を通知し、選択されたリレーＳＴＡから確認を受け取る。その後、リレーＳＴＡ（一例として、ＳＴＡ  １）、ＳＴＡ  ２及びＳＴＡ  ３を含む中継フェーズに参加する各ＳＴＡにリレーリンクセットアップ（ＲＬＳ）及び中継ＳＰのタイミングの通知が送信される。さらに、ＡＰと選択されたリレーＳＴＡとの間のＢＦトレーニングを微調整するためにメッセージ交換が必要になることもある。ＭＵ−ＭＩＭＯ動作に必要なトレーニングメッセージを含むリレーＳＴＡと宛先ＳＴＡとの間の別のＢＦトレーニングメッセージングは持ち越される。最後に、ＡＰとリレーＳＴＡとの間で１ホップでデータが交換され、リレーＳＴＡとＳＴＡ  ２及びＳＴＡ  ３との間でもう１ホップで同時にデータが交換される。図１７のメッセージングシーケンスは、図１０の最新のｍｍ波８０２．１１ａｄについて上述したものとは全く異なることが容易に分かる。
【００８３】
図１８に、シナリオ１１０及びＡＰにおける意思決定ロジックの実施形態例を示す。このシナリオでは、（ａ）１つの基本サービスセット（ＢＳＳ）内で６つの局がＡＰに関連し、（ｂ）この例の４つの局はＣａｔ  Ｂ  ＳＴＡであり、これらのＳＴＡのうちの２つはＡＰに近く、他の２つはＡＰ通信範囲の遠い所に存在する（これよりも後では、データ通信に使用されないＭＣＳ  ０であってもＡＰとの通信は不可能である）。局のうちの２つ（ＳＴＡ  ３及びＳＴＡ  ４）はＣａｔ  Ａ  ＳＴＡである。これらの両局では、中継能力フラグ及びＡＣ電源フラグがＯＮである。なお、この実施形態のＡＣ電源フラグは、（１）低モビリティ又はモビリティゼロ、従ってリレーＳＴＡに関与するリンクの品質に伴って変化が生じる可能性が低いことを示し、（２）中継がリレーＳＴＡのエネルギー消費に影響せず、例えばシステムが考慮すべきバッテリ寿命の問題が存在しないことを示すように構成される。
【００８４】
図１９には、ビームフォーミングによって制御できる放射ローブを含むＡＰからのビームパターンを限定ではなく一例として示す。この図では、最良のビーム（所与のシナリオに合わせて最適化された方向）に、ＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２の両方に向かうものとしてマークを付けている。ＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２は、いずれもＡＰから離れているので、これらのＳＴＡとはリレーを用いてデータを通信することが好ましい。
【００８５】
図２０には、図１８のシナリオ１１０におけるＡＰからＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２へのビーム経路範囲及び方向を破線で示す。ＡＰとネットワーク局との間のＢＦトレーニング中には、ＡｏＡ／ＡｏＤ及びＲＳＳＩの粗い推定を行うことができる。各ＳＴＡは、粗いＡｏＤ（ＡｏＡ）指示を提供するＳＴＡにＡＰの最良の送信ビームをフィードバックする（この逆も同様）。ＡＴＩ中には、管理フレームを用いてＲＳＳＩの交換と微調整とが行われる。また、ＡＰにおいてアレイ信号処理アルゴリズム（例えば、ＭＵＳＩＣ）を実行することによってＡｏＡのさらなる微調整も可能である。
【００８６】
ＡｏＡ推定は、Ｃａｔ  Ｂ  ＳＴＡのリレー候補及びグループを選択する際にＲＳＳＩ支援と共に以下のように行われる。ＳＴＡ  ３及びＳＴＡ  ４のＲＳＳＩ値は、ＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２のＲＳＳＩ値のほぼ中間範囲にある。さらに、ＳＴＡ  ３及びＳＴＡ  ４からのＡｏＡ／ＡｏＤ推定は、いずれもＡＰに対するこれらのＳＴＡの位置をＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２と同じ側に示す。また、ＳＴＡ  ３及びＳＴＡ  ４は、Ｃａｔ  Ａ装置であることにより、ＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２のための有望なリレー候補となる。細かなＡｏＡ／ＡｏＤ推定は、リレー選択に関する疑念を解消する。
【００８７】
図示のように、Ｘ度のＡｏＡ／ＡｏＤ推定精度を想定する。ＳＴＡ  ４のＡｏＡ／ＡｏＤは（１８０±Ｄ度）であり、ＳＴＡ  １は（１６０±Ｄ度）である。ＳＴＡ  ２は（２１０±Ｄ）度であり、これらは全てＡＰに対する角度である。一方で、ＳＴＡ  ３のＡＰに対するＡｏＡ／ＡｏＤは（２６０±Ｄ）度である。
【００８８】
この時、ＡＰにおけるロジックは、ＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２とは異なる角度経路上にあるＳＴＡ  ３の位置と比べてＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２の両方に対して中心位置に存在するという理由でＳＴＡ  ４を選択すると決定する。従って、ＡＰは、ＳＴＡ  ４をＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２のリレー端末として選択し、この決定をＡＴＩ中に通知する。
【００８９】
図２１に、ＡｏＡ／ＡｏＤ及びＲＳＳＩ指標をリレー選択に使用する実施形態１３０を示す。このフロー図では、ブロック１３２に示すように、ＡＰが、受け取った関連する要求に基づいてＢＳＳ内のＳＴＡの粗いＲＳＳＩを求める。ＡＰは、ＲＳＳＩがＸ未満であるＳＴＡのリストを保存する（１３４）。なお、Ｘ、Ｙ及びＺの値は、特定の実装の詳細に従って決定される閾値である。表１に、Ｘ、Ｙ及びＺの値を選択する一例を示す。
【００９０】
ＡＰは、ブロック１３６において、初期ＢＦトレーニングを実行し、ＢＦトレーニングを実行したＳＴＡの粗いＡｏＤを求めた後に、前回のリスト内のＳＴＡにタプル（ＳＴＡ  ＩＤ、ＲＳＳＩ及びＡｏＤ）を加えた第１のリスト（リスト＃１）を準備し（１３８）、その後にＳＴＡから中継能力情報を受け取る（１４０）。
【００９１】
中継フラグがオンになったＳＴＡが存在するかどうかを判定する（１４２）。存在しない場合にはブロック１４４が実行され、このスーパーフレーム中に中継は行われない。少なくとも１つのＳＴＡの中継フラグがオンである場合、ＡＰは、ブロック１４６において、タプル（リレーＩＤ、ＲＳＳＩ、ＡｏＤ）を含む第２のリスト（リスト＃２）を準備する。ブロック１４８において、第１のリスト（リスト＃１）内の各ＳＴＡについて、ＲＳＳＩ（２）＝ＲＳＳＩ（１）２±Ｙ＆＆ＡｏＤ（２）＝ＡｏＤ（１）±Ｚという条件を満たすリレーが第２のリスト（リスト＃２）内に存在するかどうかの判断を行い、ここでのＲＳＳＩ（１）は、Ｌｉｓｔ＃１内のＳＴＡのＲＳＳＩであり、ＲＳＳＩ（２）は、Ｌｉｓｔ＃２内のリレー候補のＲＳＳＩであり、ＡｏＤについても同様である。この条件を満たすリレーが存在しない場合、実行はブロック１４４に進み、このスーパーフレームにおいて中継は行われない。そうでない場合、実行は判定１５０に進んで、特定のＳＴＡのリレー候補が複数存在するかどうかを判定する。複数の候補が存在する場合には、値Ｙ及びＺに対してＹ＝Ｙ−ΔＹ及びＺ＝Ｚ−ΔＺなどの増分調整を行い、条件を満たすリレーを探し求めてブロック１４８に戻る。リレー候補が１つしか存在しない場合、実行はブロック１５２に進み、ＡＰが、第１のリスト（Ｌｉｓｔ＃１）内のＳＴＡ毎の選択されたリレーのリストを最終決定する。
【００９２】
図２２に、上述した指標の組み合わせの別の使用例を示す。図２２には、ＡＰと、ＳＴＡ  １、ＳＴＡ  ２、ＳＴＡ  ３及びＳＴＡ  ４とを含むシナリオを示す。ＡＰ及びＳＴＡ  ３はＣａｔ  Ａであり、ＳＴＡ  １、ＳＴＡ  ２、ＳＴＡ  ４はＣａｔ  Ｂである。１つの通信経路を実線で示し、別の通信経路を破線で示す。
【００９３】
このシナリオ例では、ＡｏＡ／ＡｏＤ及びＲＳＳＩ指標が、ＳＴＡ  ４がリレー端末としての選択に適する旨を示す。しかしながら、ＳＴＡ  ４はＣａｔ  Ｂ装置であり、Ｃａｔ  Ｂリレーを用いてＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２からＡＰへのデータ通信トランザクションを終えるのに必要なエアータイムは、Ｃａｔ  Ａリレーを用いた場合の約２倍である。ＡＰロジックは、ＡＰからＣａｔ  Ａ  ＳＴＡ  ３への個々のリンク上でサポートされているデータレートが、Ｃａｔ  Ｂ  ＳＴＡ  ４のものよりもわずかに低いだけであるかどうかをチェックする。そうである場合、ＡＰは、スペクトル効率をネットワーク規模で改善するようにＳＴＡ  ３（Ｃａｔ  Ａ装置）をリレー端末として選択する。
【００９４】
図２３に、上側のエアータイムブロックにおける、ＳＴＡ  ３（Ｃａｔ  Ａ）をＡＰからのリレーとして使用した場合と、下側のエアータイムブロックの行に示す、ＳＴＡ  ４（Ｃａｔ  Ｂ）をＡＰからのリレーとして使用した場合とを比較した、上記のシナリオのエアータイム比較を示す。たとえいくつかの例においてＣＡＴ  ＡのリレーリンクがＣＡＴ  Ｂのリレーリンクよりも劣っていて、例えばＳＮＲが低いとしても、ＳＴＡ  ３をリレーに使用した時にはエアータイムが減少することが分かる。
【００９５】
図２４に、装置カテゴリ指標を利用してリレー選択を行う実施形態１７０を示す。ＡＰは、ＡＰが中継の必要性を推定する各ＳＴＡのリレー候補のリストを準備する（１７２）。特定のＳＴＡのリレー候補が複数存在するかどうかを判定する（１７４）。複数存在しない場合、ブロック１７６において、ＡＰは、ＳＴＡ毎の選択されたリレーのリストを最終決定する。これとは別に、１つの候補しか見つからなかった場合、ブロック１７８において、特定のＳＴＡのリレー候補の異なる装置カテゴリが存在するかどうを判定する。存在しない場合、ブロック１８０が実行されて、ＡＰがＡｏＤ及びＲＳＳＩ指標に基づいて選択をさらに微調整し、ＳＴＡ毎の選択されたリレーのリストを最終決定する。一方で異なる装置カテゴリが存在する場合には、ブロック１８２に進んでＡＰがリレー候補のＲＳＳＩ及びＢＦ利得に基づいて判定を行い、ＳＴＡが中継動作に関連するリンクのＭＣＳ指数を推定してこれをエアータイムにマッピングする。
【００９６】
その後、ブロック１８４において、Ｃａｔ  Ａリレーを使用した場合に中継のためのエアータイムが減少するかどうかを判定する。Ｃａｔ  Ａを使用した時に必要なエアータイムが減少する場合、実行はブロック１８８に進んで、ＡＰがＳＴＡ毎の選択されたリレーのリストを最終決定し、中継にＭＵ−ＭＩＭＯ能力を利用する。Ｃａｔ  Ａリレーを使用してもエアータイムが減少しないと推定される場合、実行はブロック１８６に進んで、ＡＰがＳＴＡ毎の選択されたリレーのリストを最終決定し、中継にＭＩＭＯ能力を使用しない。ブロック１８４においてＣａｔ  Ａがエアータイムを減少させるはずであると推定される場合、実行はブロック１８８に分岐して、ＡＰがＳＴＡ毎の選択されたリレーのリストを最終決定し、中継にＭＵ−ＭＩＭＯ能力を利用する。
【００９７】
図２５に、リレーＳＴＡのフローロジックの実施形態１９０を示す。ブロック１９２において、リレーＳＴＡが、ＡＰに中継能力及び装置カテゴリ能力を転送する。次に、リレーＳＴＡは、ＡＰからのリレー選択確認要求に応答し（１９４）、ＡＰからＲＬＳ通知を受け取って処理する（１９６）。ブロック１９８において、選択されたリレーＳＴＡがＣａｔ  Ａ局であるかどうかを判定する。Ｃａｔ  Ａでない場合、ブロック２００において、Ｃａｔ  Ｂリレーに対してアナログＢＦトレーニングが行われた後に、Ｃａｔ  ＢリレーがアナログＢＦスキームを導出する（２０２）。アナログＢＦスキームを実装する１つの方法は、アナログ位相シフタに適切な重みを適用して、ＢＦトレーニング中にＡＰ及びＳＴＡによって最良のＢＦセクタとして報告されたセクタに送信ビームをステアリングすることである。ブロック１９８において、選択されたリレーがＣａｔ  Ａであると判定された場合、実行はブロック２０４に分岐して、このリレーがＡＰ及び宛先ＳＴＡとの間でＢＦトレーニングを含むＳＰを中継し始める。このＣａｔ  Ａリレーでは、アナログＢＦトレーニング及びベースバンドＭＩＭＯチャネルプロービングの両方が行われる。その後、リレーＳＴＡが、宛先ＳＴＡからトレーニングフィードバックを受け取る（２０６）。リレーは、ＭＩＭＯ及びＭＵ−ＭＩＭＯスキームのアナログＢＦスキーム及び事前符号化指標を導出する。その後、Ｃａｔ  ＡリレーＳＴＡは、ＡＰ通信にはＭＩＭＯスキームを用いて、２又は３以上のＳＴＡとの通信にはＭＵ−ＭＩＭＯスキームを用いてデータ転送を開始する（２０８）。
【００９８】
図２６に、アクセスポイント、リレー端末及びクライアント端末のＣａｔ  Ａハードウェア機能の実施形態例２１０を示す。データソース２１２が、送信機（ＴＸ）データプロセッサ２１４に結合され、送信機（ＴＸ）データプロセッサ２１４が、スケジューラ及びリレーロジックの組み合わせ２１６と、ＴＸ空間プロセッサ２２４とに結合される。受信機側では、復調器２３２ｎから、データシンク２１８に結合された受信機（ＲＸ）データプロセッサ２２０に結合された受信機（ＲＸ）空間プロセッサ２２６に信号が受け取られる。ＲＸデータプロセッサ２２０及びＲＸ空間プロセッサ２２６は、コントローラ２２２にデータを供給し、コントローラ２２２は、ＴＸデータプロセッサ２１４及びＴＸ空間プロセッサ２２４に出力を行う。コントローラ２２２は、スケジューラ／リレーロジック２１６及びメモリ２２８にも結合される。アンテナ２３６ａを含む第１のアナログ空間プロセッサ２３４ａに結合された第１の変調器２３０ａ及び第１の復調器２３２ａによって示すように、変調器／復調器の対がアナログ空間プロセッサ入力／出力に結合され、これらの要素は、あらゆる所望の数の入力／出力について、変調器２３０ｎ、復調器２３２ｎ、アナログ空間プロセッサ２３４ｎ及びアンテナアレイ２３６ｎに至るまで重複する。
【００９９】
図２７に、アクセスポイント、リレー端末及びクライアント端末のＣａｔ  Ｂハードウェア機能の実施形態例２５０を示す。この実施形態例は、Ｃａｔ  Ａハードウェアで見られるハードウェアの一部であり、従って以下は反復のように思われると理解されるであろう。データソース２５２が、送信機（ＴＸ）データプロセッサ２５４に結合され、送信機（ＴＸ）データプロセッサ２５４が、スケジューラ及びリレーロジックの組み合わせ２５６に結合される。ＴＸ空間プロセッサは存在しない。受信機側では、アナログ空間プロセッサ２７４のアンテナ２７６から復調器２７２に、そしてデータシンク２５８に結合された受信機（ＲＸ）データプロセッサ２６０に結合された受信機（ＲＸ）空間プロセッサ２６４に信号が受け取られる。ＲＸデータプロセッサ２６０及びＲＸ空間プロセッサ２６４は、コントローラ２６２にデータを供給し、コントローラ２６２は、ＴＸデータプロセッサ２５４に出力を行う。コントローラ２６２は、スケジューラ／リレーロジック２５６及びメモリ２６６にも結合される。この単入力単出力Ｃａｔ  Ｂ装置のアレイでは、変調器２７０及び復調器２７２と共に利用される１対の変調器／復調器が、アンテナ２７６を含むアナログ空間プロセッサ２７４に結合される。
【０１００】
上記の図２６及び図２７の実施形態は、いずれもアクセスポイント（ＡＰ）のハードウェアについて説明したものであり、クライアント端末又はリレー端末のハードウェアは、同じ基本ハードウェアを用いて、ただしスケジューラ／リレーロジック（図２６の要素２１６及び図２７の要素２５６）を省いて実装することができる。従って、本開示によれば、Ｃａｔ  Ａクライアント端末又はリレー端末は、図２６のハードウェアを用いて、スケジューラ／リレーロジック２１６を含まずに実装することができる。同様に、本開示によれば、Ｃａｔ  Ｂクライアント端末又はリレー端末は、図２７のハードウェアを用いて、スケジューラ／リレーロジック２５６を含まずに実装することができる。
【０１０１】
図２８に、ＲＳＳＩをエアータイムにマッピングする実施形態例２９０を示す。以下は、図２４のブロック１８２に示すようなＲＳＳＩをエアータイムにマッピングする説明を拡張したものである。Ｈ＝プリアンブル及びヘッダのための固定継続時間と想定され、これらはデータレートとは無関係である。シングルキャリア（ＳＣ）ＰＨＹ送信を想定することができ、ＯＦＤＭ  ＰＨＹにも同じロジックを適用することができる。この場合、ＭＩＭＯ  ＳＴＡのエアータイムとＳＩＳＯ  ＳＴＡのエアータイムとの差分がデータパケット時間に含まれる。Ｘ＝ＳＴＡ又はリレーにおいて受け取られるＲＳＳＩと想定されるが、これは必要性及び用途に合わせて望むように修正することができる。ＭＣＳ（Ｘ）は、ＸのＲＳＳＩにおいて受け取られる信号に想定される変調指数になるように定義したが、これも望むように修正することができる。Ｐの固定ペイロードサイズ（バイト）を想定しており、これも望むように修正することができる。
【０１０２】
上記の条件下でＡＰからＳＴＡにデータパケットを送信するのに必要なこのエアータイムの決定が、以下のようにＲＳＳＩからマッピングされる。（ａ）８０２．１１ａｄ規格では、感度テーブルからＭＣＳ（Ｘ）を発見する。表２は、受信機感度の表であり、表３には、ＳＣの変調及び符号化スキームを列挙する。ＭＣＳ（Ｘ）は、表２から求められる必要最大感度に対応するＭＣＳである。表３は、ＭＣＳ（ｘ）をデータレートＺ（Ｍｂｐｓ）にマッピングする際に使用される。１つのリンクのエアータイムは、Ｈ＋Ｐ＊８／Ｚとして計算される。末端間エアータイムは、ＳＩＳＯ（一般にＣａｔ  Ｂ）リレー及びＣａｔ  Ａリレーについて個々のリンクのエアータイムの和として求められる。
【０１０３】
次に、図２８の特定のステップを参照すると、ブロック２９２において変数を初期化して、変数ＸをＳＴＡ又はリレーにおいて受け取られるＲＳＳＩに設定し、Ｐをペイロードのサイズに設定し、Ｈをヘッダ＋プリアンブルの継続時間として設定し、Ｋを空間の自由度を表すように設定し、Ｋ＝１は、単入力単出力ＳＩＳＯを表す。ブロック２９４において、受信（Ｒｘ）感度を（例えば、指数として）利用して、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、計算又はその他の決定などを利用してＹ＝ＭＣＳ（Ｘ）を求める。このＭＣＳ指数を用いて、別のＬＵＴ又は他の機構などを通じてＺ＝Ｋ＊ｒａｔｅ（Ｙ）の値を求める（２９６）。次に、ブロック２９８において、Ｔi＝ｆ（Ｚ）の値を、リンク「ｉ」当たりのエアータイムであるＴi＝Ｈ＋（８＊Ｐ／Ｚ）として定義する。次に、ＳＩＳＯリレー（Ｃａｔ  Ｂ）を用いた場合の末端間エアータイムを以下のように推定し（３００）、
【数１】
2019514296.tif 000003
ここでのＴjは、ＡＰからリレーへのエアータイムである。次に、ＭＩＭＯリレー（例えば、Ｃａｔ  Ａ）を用いた場合の末端間エアータイムを以下のように推定する（３０２）。
【数２】
2019514296.tif 000004
【０１０４】
以下、図２２に示すトポロジーに関する例について説明する。上述した方程式と、ＭＣＳ感度と、レート表とを利用して、（ＳＩＳＯを想定した）Ｃａｔ  Ｂリレーのエアータイムと、Ｃａｔ  Ａ（ＭＩＭＯ）リレーのエアータイムとを比較することができる。ペイロードサイズＰ＝１５００バイト、ＳＣ送信のヘッダ＋プリアンブル継続時間＝２．３７μｓと想定する。ＭＩＭＯ  ＡＰ及びリレーは、空間次元においてＫ＝２の自由度を提供する（すなわち、このリンクは、理想的にはＳＩＳＯ  ＳＴＡを含むリンクと比べてデータレートを２倍にすることができる）と想定する。
【０１０５】
Ｘ１：ＡＰから送信された信号によるＳＴＡ  ４のＲＳＳＩ＝−５３．５ｄＢｍであり、この時、ＭＣＳ（Ｘ１）＝１１、及びＺ１＝３８５０Ｍｂｐｓである。
【０１０６】
Ｘ２：ＡＰから送信された信号によるＳＴＡ  ３のＲＳＳＩ＝−５６ｄＢｍであり、この時、ＭＣＳ（Ｘ１）＝１０、及びＺ２＝Ｋ＊３０８０＝２＊３０８０＝６１６０である。
【０１０７】
Ｘ３：ＳＴＡ  ４から送信された信号によるＳＴＡ  １のＲＳＳＩ＝−５３．５ｄＢｍであり、この時、ＭＣＳ（Ｘ１）＝１１及びＺ３＝３８５０Ｍｂｐｓである。
【０１０８】
Ｘ４：ＳＴＡ  ４から送信された信号によるＳＴＡ  ２のＲＳＳＩ＝−５３．５ｄＢｍであり、この時、ＭＣＳ（Ｘ１）＝１１及びＺ４＝３８５０Ｍｂｐｓである。
【０１０９】
Ｘ５：ＳＴＡ  ３から送信された信号によるＳＴＡ  １のＲＳＳＩ＝−６３ｄＢｍであり、この時、ＭＣＳ（Ｘ１）＝６及びＺ５＝１５４０Ｍｂｐｓである。
【０１１０】
Ｘ６：ＳＴＡ  ３から送信された信号によるＳＴＡ  １のＲＳＳＩ＝−６０ｄＢｍであり、この時、ＭＣＳ（Ｘ１）＝８及びＺ６＝２３１０Ｍｂｐｓである。
【０１１１】
ＳＩＳＯリレーの末端間ペイロードエアータイム推定：４＊２．３７＋１５００＊８（（１／３８３５）＋（１／３８５０）＋（１／３８５０）＋（１／３８５０））＝２１．９５μｓである。
【０１１２】
ＭＩＭＯリレーの末端間ペイロードエアータイム推定：２＊２．３７＋１５００＊８（（１／６１６０）＋（１／１５４０））＝１４．５μｓであり、ＳＴＡ  ３からＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２へのＭＵ−ＭＩＭＯリンクでは、最も遅いリンク速度によってエアータイムが決まる。従って、この例（図２２）では、リレー選択ロジックが、エアータイムを約３４％減少させるという理由でＣａｔ  Ａリレーを使用すると決定する。
【０１１３】
上述した実施形態については、いくつかの追加要素を検討すべきである。リレー決定ロジックは、ＡＰなどのシステム制御点内に存在する。初期リレー選択決定では、リレー候補とＳＴＡとの間に直接通信が、従ってＢＦトレーニングが必要ないことによってかなりのエアータイムが節約され、その量は、ネットワーク内の見込まれるリレーの数に比例する。この中継決定方法は、データ送信間隔（ＤＴＩ）の開始前に決定が行われるため予防的である。これらの説明は、ＳＴＡをグループ化してリレー端末を選別するために使用されるロジック例を提供し、このロジック例から所望の用途に従ってアルゴリズムを作成することができる。設計者であれば、上述した指標の組み合わせを利用するための独自のアルゴリズムを決定することもできる。例えば、ＡＰが、中継される各ＳＴＡに対してリレー候補の到来角が重複すると判断した場合には、高レベルのＭＵ−ＭＩＭＯ干渉が発生してこのリレー候補端末が選択されるのを妨げることがある。
【０１１４】
本開示の実施形態は、無線システムにおけるＭＩＭＯ通信及び予防的リレー選択を利用して、無線システムにおける実践的なスペクトル効率の高いデータ中継を提案する。
【０１１５】
本開示は、現在の無線システムを凌ぐ複数の利点をもたらす。開示するシステムは、ソース送信の前にリレー選択プロセスを開始するため予防的であるのに対し、以前のシステムでは、リンク障害が生じた後にしかリレー選択が開始されない。開示するシステムは、従来のシステムのように専用の事前に定められたメッセージング指標からではなく、リレー選択にメッセージング及びＢＦトレーニングフレームを使用する点で効率的である。開示するシステムは、各リレー候補とソース／宛先との間に特化したチャネル測定値を使用せずに入力指標を用いてリレー選択ロジックを実行するため事実上予測的であるのに対し、従来のシステムは、各リレー候補とソース／宛先との間に特化したチャネル測定値を交換した後にリレーを選択する応答専用モードで動作する。開示するシステムは、各リレー候補を用いたリレー選択の前ではなく、選択されたリレーを用いたデータ転送のみのために中継ＳＰをスケジューリングし、選択されたリレーを用いた実際のデータ転送のために後でＳＰをスケジューリングするので、スーパーフレームの送信に関して効率的である。
【０１１６】
提示した技術において説明した強化は、様々な無線システム技術及びプロトコル（規格）において容易に実装することができる。また、無線ノードは、１又は２以上のコンピュータプロセッサ装置（例えば、ＣＰＵ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、コンピュータ対応ＡＳＩＣなど）及び命令を記憶する関連するメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ、コンピュータ可読媒体など）を含むように実装されることにより、メモリに記憶されてプロセッサ上で実行可能なプログラム（命令）が、本明細書で説明した様々なプロセス法のステップを実行することが好ましいと理解されたい。
【０１１７】
当業者であれば、無線通信を伴うステップを実行するプロセッサベースの回路の使用を認識しているため、図には簡略化のためにコンピュータ装置及びメモリデバイスを示していない。提示した技術は、メモリ及びコンピュータ可読媒体が非一時的であり、従って一時的電子信号を構成しない限り、これらに関して限定するものではない。
【０１１８】
本明細書では、コンピュータプログラム製品としても実装できる、本技術の実施形態による方法及びシステム、及び／又は手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式又はその他の計算表現のフローチャートを参照して本技術の実施形態を説明することができる。この点、フローチャートの各ブロック又はステップ、及びフローチャートのブロック（及び／又はステップ）の組み合わせ、並びにあらゆる手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現は、ハードウェア、ファームウェア、及び／又はコンピュータ可読プログラムコードの形で具体化された１又は２以上のコンピュータプログラム命令を含むソフトウェアなどの様々な手段によって実装することができる。理解されるように、このようなあらゆるコンピュータプログラム命令は、以下に限定されるわけではないが、汎用コンピュータ又は専用コンピュータ、又は機械を生産するための他のあらゆるプログラマブル処理装置を含む１又は２以上のコンピュータプロセッサ上によって実行して、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で実行されるコンピュータプログラム命令が、（単複の）特定される機能を実施するための手段を生み出すようにすることができる。
【０１１９】
従って、本明細書で説明したフローチャートのブロック、並びに手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現は、（単複の）特定の機能を実行する手段の組み合わせ、（単複の）特定の機能を実行するステップの組み合わせ、及びコンピュータ可読プログラムコード論理手段の形で具体化されるような、（単複の）特定の機能を実行するコンピュータプログラム命令をサポートする。また、本明細書で説明したフローチャートの各ブロック、並びに手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現、及びこれらの組み合わせは、（単複の）特定の機能又はステップを実行する専用ハードウェアベースのコンピュータシステム、又は専用ハードウェアとコンピュータ可読プログラムコードとの組み合わせによって実装することもできると理解されるであろう。
【０１２０】
さらに、コンピュータ可読プログラムコードロジックなどの形で具体化されるこれらのコンピュータプログラム命令を、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置に特定の態様で機能するように指示することができる１又は２以上のコンピュータ可読メモリ又はメモリデバイスに記憶して、これらのコンピュータ可読メモリ又はメモリデバイスに記憶された命令が、（単複の）フローチャートの（単複の）ブロック内に指定される機能を実施する命令手段を含む製造の物品を生産するようにすることもできる。コンピュータプログラム命令をコンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置によって実行し、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で一連の動作ステップが実行されるようにしてコンピュータで実施される処理を生成し、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で実行される命令が、（単複の）フローチャートの（単複の）ブロック、（単複の）手順、（単複の）アルゴリズム、（単複の）ステップ、（単複の）演算、（単複の）数式、又は（単複の）計算表現に特定される機能を実施するためのステップを提供するようにすることもできる。
【０１２１】
さらに、本明細書で使用する「プログラム」又は「プログラム実行文」という用語は、本明細書で説明した１又は２以上の機能を実行するために１又は２以上のコンピュータプロセッサが実行できる１又は２以上の命令を意味すると理解されるであろう。命令は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで具体化することができる。命令は、装置の非一時的媒体に局所的に記憶することも、又はサーバなどに遠隔的に記憶することもでき、或いは命令の全部又は一部を局所的に又は遠隔的に記憶することもできる。遠隔的に記憶された命令は、ユーザが開始することによって、或いは１又は２以上の要因に基づいて自動的に装置にダウンロード（プッシュ）することができる。
【０１２２】
さらに、本明細書で使用するプロセッサ、コンピュータプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）及びコンピュータという用語は、命令、並びに入力／出力インターフェイス及び／又は周辺装置との通信を実行できる装置を示すために同義的に使用されるものであり、プロセッサ、コンピュータプロセッサ、ＣＰＵ及びコンピュータという用語は、単一の又は複数の装置、シングルコア装置及びマルチコア装置、及びこれらの変種を含むように意図するものであると理解されるであろう。
【０１２３】
本明細書の説明から、本開示は、限定ではないが以下の内容を含む複数の実施形態を含むことができると理解されるであろう。
【０１２４】
１．複数の通信装置間でデータを中継する指向性送信を行う無線通信システムであって、（ａ）前記システムにおける少なくとも１つの中央無線コーディネータノードと、（ｂ）前記システムにおける複数の無線ノードとを備え、（ｃ）前記複数の無線ノードの各無線ノードは、該各無線ノード間で通信を行うための第１のレベル又は第２のレベルの信号処理能力を提供し、（ｄ）前記中央コーディネータ無線ノードは、前記複数の無線ノードの信号処理能力のレベル、並びに前記複数の無線ノードと前記中央無線コーディネータとの間の通信特性に基づいて、前記複数の無線ノードのうちの１つを、前記システムにおける前記無線ノードのうちの２又は３以上の無線ノード間のリレーノードとして選択し、（ｅ）前記中央コーディネータ無線ノードから前記リレーノードへのＭＩＭＯホップを形成した後に、前記リレーノードから２又は３以上のクライアントとしての無線ノードへのマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯホップを形成したことに応答して、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信を行うように構成された前記中央コーディネータ無線ノードと２又は３以上の無線ノードとの間で前記リレーノードを介してデータ通信が行われる、無線通信システム。
【０１２５】
２．複数の通信装置間の通信を中継するように構成された指向性送信を行う無線通信システムであって、（ａ）前記システムにおいて多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信を行うように構成された少なくとも１つの中央無線コーディネータと、（ｂ）前記システムにおける複数の無線ノードとを備え、各無線ノードは、該各無線ノード間で通信を行うための第１のレベル又は第２のレベルの信号処理能力を提供し、（ｃ）前記中央無線コーディネータは、前記複数の無線ノードのうちの１つを、前記システムにおける２又は３以上の無線ノード間のリレーノードとして選択し、（ｄ）前記中央無線コーディネータは、前記ノードの信号処理能力レベル及び既存の通信特性に基づいて、データ送信前にリレーノードの選択を行い、（ｅ）２又は３以上の前記通信特性は、信号強度測定値、中継能力、到来角（ＡｏＡ）／発射角（ＡｏＤ）、及びＡＣ又はＤＣ電源の存在から成る一群の特性から選択される、無線通信システム。
【０１２６】
３．複数の無線ノード間の通信を同時中継するように構成された無線ネットワーク装置であって、（ａ）少なくとも１つのアクセスポイント（ＡＰ）を含む無線ノードと無線ネットワークを介して通信する多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信を行うように構成された中央コーディネータ無線ノードを備え、（ｂ）前記無線ノードは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信をサポートする第１カテゴリの無線ノードと、ＭＩＭＯをサポートしない第２カテゴリの無線ノードとの組み合わせを含み、（ｃ）前記中央コーディネータ無線ノードは、無線ノードのカテゴリ、信号強度及び推定エアータイムを含む通信特性に基づいて、前記無線ノードのうちの１つを、少なくとも１つの前記ＡＰと前記無線ノードのうちのいずれか１つの無線ノードとの間のリレーノードとして選択し、（ｄ）前記ＡＰは、複数のトレーニングフレーム及びデータ送信フレームを含むスーパーフレーム構造内の中継サービス期間（ＳＰ）を利用し、（ｅ）前記ＡＰは、ＲＬＳメッセージングオーバーヘッドを低減することを目的として前記複数の無線ノードのうちの２又は３以上の無線ノードとの同時リレーリンクセットアップ（ＲＬＳ）プロセスを開始し、（ｆ）前記ＡＰから前記リレーノードへのＭＩＭＯホップを形成した後に、前記リレーノード及び宛先無線ノード（クライアント）からのマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯホップを形成したことに応答して、前記ＡＰと宛先無線ノードとの間で前記リレーノードを介してデータ通信が行われる、装置。
【０１２７】
４．前記第２カテゴリの無線ノードは、２つの独立したデータ通信チェーンのみをサポートし、又は単入力単出力（ＳＩＳＯ）通信における１つのチェーンのみをサポートするように構成される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１２８】
５．前記宛先無線ノード（クライアント）とのデータ通信セッションの前に、前記中央コーディネータによって無線ノードがリレーノードとして選択される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１２９】
６．ビーコンヘッダ間隔（ＢＨＩ）中に、ＭＩＭＯ能力の使用を制御する管理フレームが利用される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１３０】
７．前記管理フレームは、情報要素（ＩＥ）フォーマットでＭＩＭＯ装置の能力を伝える、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１３１】
８．信号強度の前記通信特性は、前記受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）の信号強度測定値及び信号対雑音比（ＳＮＲ）から選択される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１３２】
９．前記通信特性は、（ａ）Ｃａｔ  Ａ／Ｃａｔ  Ｂ能力、（ｂ）中継能力、（ｃ）到来角（ＡｏＡ）／発射角（ＡｏＤ）、及び（ｄ）ＡＣ又はＤＣ電源の存在から成る一群の特性から選択された１又は２以上の指標をさらに含む、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１３３】
１０．前記中継サービス期間（ＳＰ）のフィールドは、（ａ）ＡＰと前記リレーとの間のビームフォーミング（ＢＦ）微調整を含み、（ｂ）前記リレーによってＭＩＭＯ動作のチャネル状態情報指標がフィードバックされ、（ｃ）前記リレーと第１の局（ＳＴＡ  １）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われ、（ｄ）前記リレーと第２の局（ＳＴＡ  ２）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われ、（ｅ）前記リレーからＳＴＡ  １へのプロービングシーケンスが実行され、（ｆ）ＳＴＡ  １によってチャネル状態情報指標がフィードバックされ、（ｇ）前記リレーからＳＴＡ  ２へのプロービングシーケンスが実行され、（ｈ）ＳＴＡ  ２によってチャネル状態情報指標がフィードバックされ、（ｉ）前記リレーによるユーザ間干渉推定のためにＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２によって同時パイロット送信が行われ、（ｊ）ＭＩＭＯを用いて前記ＡＰと前記リレーの間でデータが送信され、（ｋ）マルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯを用いて前記リレーからＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２にデータが送信される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１３４】
１１．前記中央コーディネータ無線ノードは、前記少なくとも１つのアクセスポイント（ＡＰ）無線ノード内に実装される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１３５】
１２．ネットワーク上の複数の無線ノード間の通信を同時中継するように構成された無線ネットワーク装置の実装方法であって、（ａ）複数の無線ノードを、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信をサポートする第１カテゴリと、ＭＩＭＯ通信をサポートしない第２カテゴリとの組み合わせとして構成するステップを含み、（ｂ）前記無線ノードのうちの少なくとも１つは、ＭＩＭＯ通信のための第１カテゴリの無線ノードとして構成されたアクセスポイント（ＡＰ）であり、（ｃ）信号強度及びエアータイムの検討事項を含む通信特性に基づいて、前記ＡＰと前記無線ノードのうちのいずれか１つの無線ノードとの間のリレーノードとして無線ノードを選択することにより、多重化通信に起因して前記第２カテゴリの無線ノードよりもエアータイムの消費が少ないという理由で第１カテゴリの無線ノードの選択確率が高まるようにするステップと、（ｄ）前記ＡＰから前記リレーへのＭＩＭＯホップ、及びその後の前記リレーノードから前記宛先（クライアント）である前記無線ノードへのマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯホップに応答して中継が行われるステップと、（ｅ）前記方法において利用されるスーパーフレーム構造内の中継サービス期間（ＳＰ）を、複数のトレーニングフレーム及びデータ送信フレームを含むように修正するステップとを含み、（ｆ）無線ノードと前記ＡＰとの間のスペクトル効率の高い中継をもたらすために無線ノードのＭＩＭＯ能力が活用される、方法。
【０１３６】
１３．データ通信セッションの前に無線ノードがリレーノードとして選択される、前述のいずれかの実施形態に記載の方法。
【０１３７】
１４．ビーコンヘッダ間隔（ＢＨＩ）中に、ＭＩＭＯ能力の使用を制御する管理フレームを利用するステップをさらに含む、前述のいずれかの実施形態に記載の方法。
【０１３８】
１５．前記管理フレームは、情報要素（ＩＥ）フォーマットでＭＩＭＯ装置の能力を伝える、前述のいずれかの実施形態に記載の方法。
【０１３９】
１６．信号強度の前記通信特性は、前記受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）の信号強度測定値及び信号対雑音比（ＳＮＲ）から選択される、前述のいずれかの実施形態に記載の方法。
【０１４０】
１７．前記通信特性は、（ａ）無線ノードのカテゴリ、（ｂ）中継能力、（ｃ）到来角（ＡｏＡ）／発射角（ＡｏＤ）、及び（ｄ）ＡＣ又はＤＣ電源の存在から成る一群の特性から選択された１又は２以上の指標をさらに含む、前述のいずれかの実施形態に記載の方法。
【０１４１】
１８．前記中継サービス期間（ＳＰ）のフィールドは、（ａ）ＡＰと前記リレーとの間のビームフォーミング（ＢＦ）微調整を含み、（ｂ）前記リレーによってＭＩＭＯ動作のチャネル状態情報指標がフィードバックされ、（ｃ）前記リレーと第１の局（ＳＴＡ  １）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われ、（ｄ）前記リレーと第２の局（ＳＴＡ  ２）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われ、（ｅ）前記リレーからＳＴＡ  １へのプロービングシーケンスが実行され、（ｆ）ＳＴＡ  １によってチャネル状態情報指標がフィードバックされ、（ｇ）前記リレーからＳＴＡ  ２へのプロービングシーケンスが実行され、（ｈ）ＳＴＡ  ２によってチャネル状態情報指標がフィードバックされ、（ｉ）前記リレーによるユーザ間干渉推定のためにＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２によって同時パイロット送信が行われ、（ｊ）ＭＩＭＯを用いて前記ＡＰと前記リレーの間でデータが送信され、（ｋ）マルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯを用いて前記リレーからＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２にデータが送信される、前述のいずれかの実施形態に記載の方法。
【０１４２】
１９．無線ネットワーク上の複数の無線ノード間の通信を同時中継するように構成された、前記ネットワークの無線アクセスポイント（ＡＰ）装置であって、（ａ）多入力多出力（ＭＩＭＯ）能力を用いて同時通信を行って、前記ネットワークにおけるＭＩＭＯをサポートする第１カテゴリ及びＭＩＭＯをサポートしない第２カテゴリの複数の無線ノードと通信するように構成されたアクセスポイント（ＡＰ）と、（ｂ）前記ＡＰにおけるコンピュータプロセッサと、（ｃ）前記ＡＰにおける前記コンピュータプロセッサによる実行が可能な命令を記憶する非一時的コンピュータ可読メモリとを備え、（ｄ）前記命令は、前記コンピュータプロセッサによって実行された時に、（ｄ）（ｉ）少なくとも信号強度指標とエアータイム要件の推定とに基づいて、前記複数の無線ノードからリレー装置を選択するステップと、（ｄ）（ｉｉ）複数のトレーニングフレーム及びデータ送信フレームを含むスーパーフレーム構造内の中継サービス期間（ＳＰ）を利用するステップと、（ｄ）（ｉｉｉ）２又は３以上の無線ノードに対してリレーリンクセットアップ（ＲＬＳ）を同時に実行することによって前記ＲＬＳメッセージングオーバーヘッドを低減するステップとを実行し、前記無線ＡＰ装置は、（ｅ）前記ＡＰから前記選択されたリレー装置へのＭＩＭＯホップ、及びその後の前記選択されたリレー装置及び宛先無線ノード（クライアント）からのマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯホップに応答してデータ通信を中継するステップをさらに含む、装置。
【０１４３】
２０．前記宛先無線ノード（クライアント）とのデータ通信セッションの前に、前記ＡＰによって無線ノードがリレーノードとして選択される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１４４】
２１．ビーコンヘッダ間隔（ＢＨＩ）中に、ＭＩＭＯ能力の使用を制御する管理フレームが利用される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１４５】
２２．前記管理フレームは、情報要素（ＩＥ）フォーマットでＭＩＭＯ装置の能力を伝える、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１４６】
２３．信号強度の前記通信特性は、前記受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）の信号強度測定値及び信号対雑音比（ＳＮＲ）から選択される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１４７】
２４．前記通信特性は、（ａ）第１又は第２カテゴリ能力、（ｂ）中継能力、（ｃ）到来角（ＡｏＡ）／発射角（ＡｏＤ）、及び（ｄ）ＡＣ又はＤＣ電源の存在から成る一群の特性から選択された１又は２以上の指標をさらに含む、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１４８】
２５．前記中継サービス期間（ＳＰ）のフィールドは、（ａ）ＡＰと前記リレーとの間のビームフォーミング（ＢＦ）微調整を含み、（ｂ）前記リレーによってＭＩＭＯ動作のチャネル状態情報指標がフィードバックされ、（ｃ）前記リレーと第１の局（ＳＴＡ  １）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われ、（ｄ）前記リレーと第２の局（ＳＴＡ  ２）との間で、Ｔｘ及びＲｘセクタトレーニングを含むＢＦトレーニングが行われ、（ｅ）前記リレーからＳＴＡ  １へのプロービングシーケンスが実行され、（ｆ）ＳＴＡ  １によってチャネル状態情報指標がフィードバックされ、（ｇ）前記リレーからＳＴＡ  ２へのプロービングシーケンスが実行され、（ｈ）ＳＴＡ  ２によってチャネル状態情報指標がフィードバックされ、（ｉ）前記リレーによるユーザ間干渉推定のためにＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２によって同時パイロット送信が行われ、（ｊ）ＭＩＭＯを用いて前記ＡＰと前記リレーの間でデータが送信され、（ｋ）マルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯを用いて前記リレーからＳＴＡ  １及びＳＴＡ  ２にデータが送信される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。
【０１４９】
本明細書の説明は多くの詳細を含んでいるが、これらは本開示の範囲を限定するものではなく、現在のところ好ましい実施形態の一部を例示するものにすぎないと解釈すべきである。従って、本開示の範囲は、当業者に明らかになると考えられる他の実施形態も完全に含むと理解されるであろう。
【０１５０】
特許請求の範囲における単数形の要素についての言及は、別途明確に示していない限り「唯一の」を意味するものではなく、むしろ「１又は２以上の」を意味するものである。当業者に周知の本開示の実施形態の要素の構造的及び機能的同等物も、引用によって本明細書に明確に組み入れられ、本特許請求の範囲に含まれることが意図される。さらに、本開示の要素、構成要素又は方法ステップは、これらが特許請求の範囲に明示されているかどうかにかかわらず、一般に公開されることを意図するものではない。本明細書における請求項の要素については、この要素が「〜のための手段」という表現を使用して明確に示されていない限り、「ミーンズプラスファンクション」の要素として解釈すべきではない。また、本明細書における請求項の要素については、この要素が「〜のためのステップ」という表現を使用して明確に示されていない限り、「ステッププラスファンクション」の要素として解釈すべきではない。
表１
Ｘ、Ｙ及びＺ閾値の選択例
2019514296.tif 000005
表２
８０２．１１ａｄ受信機感度
2019514296.tif 000006
表３
８０２．１１ａｄ変調及びＳＣの符号化方式
2019514296.tif 000007
注：反復は、１のＭＣＳ指数については２であり、他の指数については１である。
【符号の説明】
【０１５１】
７０  フローロジック実施形態
７２  ＡＰがビーコンを送信
７４  ＡＰがＳＴＡから（へ）アソシエーション要求（応答）を受信（送信）
７６  ＡＰがＳＴＡから装置能力を受け取る
７８  ＡＰがＳＴＡとのＢＦトレーニング手順を開始
８０  ＡＰが、中継が必要かどうかを判断
８２  ＡＰがＳＴＡ通信をスケジュールしてＡＴＩ中に送信
８４  終了
８６  ＡＰがＳＴＡから受け取った指標に基づいてリレー選択ロジックを実行
８８  ＡＰが選択されたＲＴ及び割り当てられたＵＴをＲＴに通知
９０  ＡＰが、ＡＰ、ＲＴ及びＳＴＡ間におけるデータ交換のためのＳＰをスケジュール
９２  ＡＰ及びＲＴが、微調整されたＢＦトレーニング及びデータ交換を開始
９４  終了
【図１】
2019514296.tif 000008
【図２】
2019514296.tif 000009
【図３】
2019514296.tif 000010
【図４Ａ】
2019514296.tif 000011
【図４Ｂ】
2019514296.tif 000012
【図５】
2019514296.tif 000013
【図６Ａ】
2019514296.tif 000014
【図６Ｂ】
2019514296.tif 000015
【図７Ａ】
2019514296.tif 000016
【図７Ｂ】
2019514296.tif 000017
【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
2019514296.tif 000020
【図１０Ｂ】
2019514296.tif 000021
【図１１】
2019514296.tif 000022
【図１２】
2019514296.tif 000023
【図１３Ａ】
2019514296.tif 000024
【図１３Ｂ】
2019514296.tif 000025
【図１４Ａ】
2019514296.tif 000026
【図１４Ｂ】
2019514296.tif 000027
【図１５】
2019514296.tif 000028
【図１６】
2019514296.tif 000029
【図１７】
2019514296.tif 000030
【図１８】
2019514296.tif 000031
【図１９】
2019514296.tif 000032
【図２０】
2019514296.tif 000033
【図２１】
2019514296.tif 000034
【図２２】
2019514296.tif 000035
【図２３】
2019514296.tif 000036
【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2019514296.tif 000039
【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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2019514296.tif 000045
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