(57)【要約】  ワイヤレス・ネットワーク内でダウンリンク空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）を実現するのに使用するための方法と構造が開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ装置の複数の直交セットを識別する段階であって、前記複数の直交セット内の各直交セットは、異なるアンテナ・ビームを用いてアクセス・ポイントにより同時に送信できる複数のユーザ装置を含む、段階と、
予め定める選択基準に基づき、前記複数の直交セットから１つの直交セットを選択する段階と、
前記被選択直交セットに対して、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）交換を開始する段階と、
を含むことを特徴とするワイヤレス・ネットワーク内で使用するための方法。
【請求項２】
１つの直交セットを選択する段階は、前記識別された各直交セット内で、ユーザ装置に伝達するためにバッファされるデータ量に基づき、１つのセットを選択する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
１つの直交セットを選択する段階は、
ＳＤＭＡ交換の最大継続時間を決定する段階と、
前記複数の直交セット内の直交セットを評価して、前記直交セットのためにバッファされるデータ量を決定する段階と、
前記ＳＤＭＡ交換の前記最大継続時間内に伝達できるバッファされたデータの最大量を有する１つの直交セットを選択する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
１つの直交セットを選択する段階は、前記予め定める選択基準の一部として、サービス品質（ＱＯＳ）情報を使用する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
１つの直交セットを選択する段階は、前記予め定める選択基準の一部として、待ち時間関連情報を使用する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
ＳＤＭＡ交換を開始する段階は、対応するアンテナ・ビームを使用して、前記被選択直交セット内のユーザ装置にデータを同時に送信する段階を含み、その結果各ユーザ装置に送信される前記データの終端は実質的に同時に発生する、段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記データが送信された後、前記被選択直交セット内の前記ユーザ装置から肯定応答（ＡＣＫ）信号を受信する段階であって、前記ＡＣＫ信号は、前記ユーザ装置により、ほぼ同時に受信される、段階、
をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
ＳＤＭＡ交換を開始する段階は、
対応するアンテナ・ビームを使用して、前記被選択直交セット内のユーザ装置にデータを同時に送信する段階と、
前記データが送信された後、肯定応答（ＡＣＫ）要求を、前記被選択直交セット内の各ユーザ装置に送信する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
ＡＣＫ要求を送信する段階は、対応するアンテナ・ビームを使用して、別個のＡＣＫ要求を、前記被選択直交セット内の各ユーザ装置に送信する段階を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記別個のＡＣＫ要求は、対応するユーザ装置に、実質的に同時に送信される段階を含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記別個のＡＣＫ要求はそれぞれ、対応するユーザ装置が前記ＡＣＫ要求に応答すべき時間を示す時間情報を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記別個のＡＣＫ要求は、対応するユーザ装置へ異なる時間に送信され、前記異なる時間は、前記被選択直交セット内の前記ユーザ装置から受信される信号の予測されるリゾルバビリティに基づき選択されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１３】
ＡＣＫ要求を送信する段階は、単一のマルチユーザＡＣＫ要求を、前記被選択直交セット内の前記ユーザ装置のすべてをカバーするアンテナ・ビームを用いて送信する段階を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１４】
前記単一のマルチユーザＡＣＫ要求は、前記被選択直交セット内の各ユーザ装置が単一のマルチユーザＡＣＫ要求に応答すべき時間を示す時間情報を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記時間情報は、前記被選択直交セット内の前記ユーザ装置から受信される信号の予測されるリゾルバビリティに基づき決定されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
ＳＤＭＡ交換を開始する段階は、対応するアンテナ・ビームを使用して、前記被選択直交セット内のユーザ装置にデータを送信する段階であって、前記各ユーザ装置に送信される前記データは、前記対応するユーザ装置が前記データの受信を肯定応答すべき時間を示す時間情報を含む、段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１７】
ＳＤＭＡ交換を開始する段階は、トレーニング要求パケットを前記被選択直交セット内の第１ユーザ装置に送信する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記トレーニング要求パケットは、前記アクセス・ポイントのカバー領域の実質的に全域をカバーするアンテナ・ビームを使用して送信されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
ＳＤＭＡ交換を開始する段階は、マルチユーザ・トレーニング要求パケットを、前記被選択直交セット内のすべてのユーザ装置に送信する段階であって、前記マルチユーザ・トレーニング要求パケットは、前記アクセス・ポイントのカバー領域の実質的に全域をカバーするアンテナ・ビームを使用して送信される、段階、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２０】
空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）を実現するワイヤレス・ネットワーク内で使用するためのアクセス・ポイント（ＡＰ）において、
ＡＰのカバレージ・エリア内の複数のユーザに同時にサービスを提供できるマルチユーザ向けワイヤレス送受信機と、
前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機と結合され、前記カバレージ・エリア内のユーザ装置の直交セット数を識別し、前記識別された直交セットの１つの選択し、かつ前記被選択直交セットに対してＳＤＭＡ交換を開始するための制御器であって、直交セットは、異なるアンテナ・ビームを使用して、前記アクセス・ポイントにより同時に送信できる複数のユーザ装置を含むセットである、制御器と、
を含むことを特徴とするＡＰ。
【請求項２１】
前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機に結合され、前記ＡＰのためにアンテナ・ビームの生成を管理するためのアンテナ制御器、
をさらに含むことを特徴とする請求項２０記載のＡＰ。
【請求項２２】
前記制御器は、前記識別された各直交セット内のユーザ装置に伝達するためにバッファされるデータ量に基づいて、前記被識別直交セットの１つを選択することを特徴とする請求項２０記載のＡＰ。
【請求項２３】
前記制御器は、後続のＳＤＭＡ交換における最大継続時間の少なくとも一部に基づいて、前記被識別直交セットの１つを選択することを特徴とする請求項２０記載のＡＰ。
【請求項２４】
前記制御器は、前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機に、各ユーザ装置に対して別個のアンテナ・ビームを使用して、前記被選択直交セット内の前記各ユーザ装置にデータを送信させることによって、前記ＳＤＭＡ交換を開始することを特徴とする請求項２０記載のＡＰ。
【請求項２５】
前記制御器は、前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機に、前記データを送信させ、前記被選択直交セット内の各ユーザ装置に送信される前記データの終端が実質的に同時に発生することを特徴とする請求項２４記載のＡＰ。
【請求項２６】
前記制御器は、前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機に、前記データが送信された後、各ユーザ装置に対して別個のアンテナ・ビームを使用して、前記被選択直交セット内の各ユーザ装置に、肯定応答要求を送信させることを特徴とする請求項２４記載のＡＰ。
【請求項２７】
前記制御器は、前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機に、前記被選択直交セット内の各ユーザ装置に肯定応答要求を、実質的に同時に送信させることを特徴とする請求項２６記載のＡＰ。
【請求項２８】
前記制御器は、前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機に、前記被選択直交セット内の各ユーザ装置に肯定応答要求を、異なる時間に送信させ、前記異なる時間は、前記結果として生じる肯定応答信号の予測されるリゾルバビリティに基づくことを特徴とする請求項２６記載のＡＰ。
【請求項２９】
前記制御器は、前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機に、前記データが送信された後、前記被選択直交セット内のすべてのユーザ装置をカバーするアンテナ・ビームを使用して、単一の受信肯定応答要求を前記被選択直交セット内の前記ユーザ装置へ送信させることを特徴とする請求項２４記載のＡＰ。
【請求項３０】
前記単一の肯定応答要求は、肯定応答信号が、前記被選択直交セット内の前記各ユーザ装置によって送信されるべき時間を示すタイミング情報を含むことを特徴とする請求項２９記載のＡＰ。
【請求項３１】
前記被選択直交セット内の前記各ユーザ装置に送信される前記データは、肯定応答信号が、前記被選択直交セット内の前記各ユーザ装置により送信されるべき時間を示すタイミング情報を含むことを特徴とする請求項２４記載のＡＰ。
【請求項３２】
コンピュータ・プラットフォームによって実行される場合、命令が格納される格納媒体を含む物品において、
ユーザ装置の複数の直交セットを識別する段階であって、前記複数の直交セット内の各直交セットは、異なるアンテナ・ビームを使用して、アクセス・ポイントにより同時に送信できる複数のユーザ装置を含む、段階と、
予め定める選択基準に基づいて、前記複数の直交セットから１つの直交セットを選択する段階と、
前記被選択直交セットに対し、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）交換を開始する段階と、を結果として生じる、
ことを特徴とする物品。
【請求項３３】
１つの直交セットを選択する段階は、前記各被識別直交セット内のユーザ装置に伝達するために、バッファされるデータ量に基づき１つのセットを選択する段階を含むことを特徴とする請求項３２記載の物品。
【請求項３４】
ＳＤＭＡ交換を開始する段階は、対応するアンテナ・ビームを使用して、前記被選択直交セット内のユーザ装置にデータを同時に送信する段階を含み、各ユーザ装置に送信される前記データの終端が、実質的に同時に発生する段階を含むことを特徴とする請求項３２記載の物品。
【請求項３５】
ＳＤＭＡ交換を開始する段階は、
対応するアンテナ・ビームを使用して、前記被選択直交セット内のユーザ装置にデータを同時に送信する段階と、
前記データが送信された後、前記被選択直交セット内の各ユーザ装置に、肯定応答（ＡＣＫ）要求を送信する段階と、
を含むことを特徴とする請求項３２記載の物品。
【請求項３６】
ＡＣＫ要求を送信する段階は、対応するアンテナ・ビームを使用して、前記被選択直交セット内の各ユーザ装置に、別個のＡＣＫ要求を送信する段階を含むことを特徴とする請求項３５記載の物品。
【請求項３７】
ＡＣＫ要求を送信する段階は、前記被選択直交セット内の前記ユーザ装置すべてをカバーするアンテナ・ビームを使用して、単一のマルチユーザＡＣＫ要求を送信する段階を含むことを特徴とする請求項３５記載の物品。
【請求項３８】
ＳＤＭＡ交換を開始する段階は、対応するアンテナ・ビームを使用して、前記被選択直交セット内のユーザ装置にデータを送信する段階であって、前記各ユーザ装置に送信される前記データは、前記対応するユーザ装置が前記データを肯定応答すべき時間を示す時間情報を含む、段階を含むことを特徴とする請求項３２記載の物品。
【請求項３９】
少なくとも１つのダイポール・アンテナ素子を含む複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子と通信する、ネットワークのカバレージ・エリア内の複数のユーザに同時にサービスを提供できるマルチユーザ向けワイヤレス送受信機と、
前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機に結合され、前記ネットワークのカバレージ・エリア内のユーザ装置の直交セット数を識別し、前記被識別直交セットの１つを選択し、かつ前記被選択直交セットに対してＳＤＭＡ交換を開始するための制御器であって、直交セットは、異なるアンテナ・ビームを使用して同時に送信できる複数のユーザ装置を含むセットである、制御器と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項４０】
前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機に結合され、前記複数のアンテナ素子を使用して、アンテナ・ビームの生成を管理するためのアンテナ制御器、
をさらに含むことを特徴とする請求項３９記載のシステム。
【請求項４１】
前記制御器は、前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機に、各ユーザ装置に対して別個のアンテナ・ビームを使用して、前記被選択直交セット内の前記各ユーザ装置にデータを送信させることによって、前記ＳＤＭＡ交換を開始することを特徴とする請求項３９記載のシステム。
【請求項４２】
前記制御器は、前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機によって、前記データを送信させて、前記被選択直交セット内の前記各ユーザ装置に送信される前記データの終端が実質的に同時に発生することを特徴とする請求項４１記載のシステム。
【請求項４３】
前記制御器は、前記マルチユーザ向けワイヤレス送受信機に、前記データが送信された後、各ユーザ装置に対して別個のアンテナ・ビームを使用して、肯定応答要求を前記被選択直交セット内の前記各ユーザ装置へ送信させることを特徴とする請求項４１記載のシステム。
【請求項４４】
１群のユーザ装置内の各ユーザ装置に送信すべきデータ量を決定する段階と、
前記１群のユーザ装置内の各ユーザ装置に対して、データ送信を開始する必要のあるときを決定して、前記１群のユーザ装置内のすべてのユーザ装置へのデータ送信が、実質的に同時に終了する段階と、
前記１群のユーザ装置内の前記ユーザ装置にデータを適切な時に送信して、前記複数ユーザ装置すべてに対するデータ送信が、実質的に同時に終了する段階であって、異なるアンテナ・ビームを使用して、データが、前記１群のユーザ装置内の前記各ユーザ装置に送信される、段階と、
を含むことを特徴とするワイヤレス・ネットワーク内で使用するための方法。
【請求項４５】
前記送信されたデータに応答して、前記１群のユーザ装置内の前記ユーザ装置から肯定応答信号を受信する段階であって、前記肯定応答信号はすべて、ほぼ同時に受信される、段階、
をさらに含むことを特徴とする請求項４４記載の方法。
【請求項４６】
前記肯定応答信号はそれぞれ、異なる受信ビームにおいて受信されることを特徴とする請求項４５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にワイヤレス通信に関し、さらに詳しくは、ワイヤレス・ネットワーキングに関する。
【背景技術】
【０００２】
空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）は、アンテナ・ビーム間の空間的な分離を利用して、複数のユーザが、１つの共通のワイヤレス・チャネルを同時に使用できるようにする多元接続技術である。１つの考えられる用途では、ＳＤＭＡは、ワイヤレス・ネットワークにおいて、全体のスループットの増加を達成するのに使用できる。しかしながら、ワイヤレス・ネットワークにおいてＳＤＭＡを実現するには、このようなネットワーク内でダウンリンクＳＤＭＡを提供する技術と構造を開発する必要がある。
【発明の開示】
【０００３】
以下の詳細な説明では、本発明を実施できる具体的な実施例を例として示す添付図面を参照する。これらの実施例は、当業者が本発明を実施可能にするのに十分に詳細に記載される。本発明の種々の実施例は、異なっていても、必ずしも相互に排他的ではないことを理解されたい。例えば、１つの実施例に関してここで説明される具体的な特徴、構造または特性は、本発明の意図と範囲から逸脱せずに、他の実施例の中でも実現できる。さらに、開示された各実施例内の個々の要素の位置または構成は、本発明の意図と範囲を逸脱することなく変更できることを理解されたい。このため、以下の詳細な説明は、限定的な意味で捉えてはならず、本発明の範囲は、適切に解釈された添付請求の範囲、ならびにこれら請求の範囲が権限を有するすべての均等物によってのみ規定される。図面で、同様の番号は、幾つかの図にわたり同一または類似の機能性を指す。
【０００４】
ワイヤレス・ネットワークの１つのセル内で（例：ＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレス・ネットワーキング規格（ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ規格８０２．１１−１９９９年版以降）などに準拠したワイヤレス・ネットワーク内の基本サービス・セット（ＢＳＳ））、ワイヤレス・アクセス・ポイント（ＡＰ）は、１つまたは複数のワイヤレス・ユーザ装置（例：ＩＥＥＥ８０２．１１規格などにおける「ステーション」または「ＳＴＡ」）のネットワークに対して、ワイヤレス接続を提供するのに使用できる。「ダウンリンク」という語は、ＡＰからユーザ装置へのリンクを指す。「アップリンク」という語は、ユーザ装置からＡＰへのリンクを指す。空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）が、ワイヤレス・ネットワークの１つのセル内で実現されている場合には、複数のユーザ装置が、同一のワイヤレス・チャネルを介して同時にワイヤレスＡＰと通信できる。これは、ＡＰの別個のアンテナ・ビームを利用して、複数のユーザ装置のそれぞれとリンクを設けることによって達成できる。アンテナ・ビーム間の分離（isolation）レベルが十分な場合には、ユーザのリンク間の干渉を低く維持できる。
【０００５】
図１は、本発明の一実施例による、ワイヤレス・ネットワークの１つのセル内でのＳＤＭＡの利用の１例を示す図である。図に示すように、ワイヤレスＡＰ１２は、１つの共通チャネルを介して、１つのセル内の３人のユーザの装置（ユーザＡ、ユーザＢ、ユーザＣ）１４，１６，１８と同時に通信する。ワイヤレスＡＰ１２は、第１アンテナ・ビーム２２を用いて第１ユーザ装置１４と通信し、第２アンテナ・ビーム２４を用いて第２ユーザ装置１６と通信し、第３アンテナ・ビーム２６を用いて第３ユーザ装置と通信する。図に示すように、第１，第２および第３アンテナ・ビーム２２，２４，２６は互いに空間的に分離される。このような空間的分離と、それが提供する分離のために、３つのユーザ装置１４，１６，１８それぞれと、同じチャネルを使用して通信する場合でも、ビーム間の干渉は比較的小さくできる。図１に示すように、ＡＰ１２は、アンテナ・ビーム２２，２４，２６を生成するのに使用するために、複数のアンテナ素子２０を具備することができる。任意の数または構成のアンテナ素子を使用できる。少なくとも１つの実施例では、フェーズド・アレイ法（phased array technique）を使用して、種々のアンテナ・ビームを生成できる。
【０００６】
図２は、本発明の一実施例による、ワイヤレス・ネットワーク内にダウンリンクＳＤＭＡを設けるのに使用する方法の例３０を示すフローチャートである。第１に、ユーザ装置の幾つかの直交セット（orthogonal set）が、ＡＰによって識別される（ブロック３２）。ついで、識別された直交セットの１つを、通信のため選択する（ブロック３４）。ＡＰはついで、ワイヤレス媒体にアクセスして、被選択直交セット内のユーザ装置とのＳＤＭＡ交換を開始することができる。直交セットは、別個のアンテナ・ビームを使用して、対応するＡＰによって同時に通信できる１つのセル内の１群のユーザ装置である。すなわち、関連するビーム間に適切な分離レベルが存在して、セット内の各ユーザ装置との同時通信を可能にする。ある特定の時間点において、複数のユーザに同時にサービスを提供するために可能な幾つかの異なる構成が存在する可能性がある。例えば、１つのセル内にアクティブである４個のユーザ装置（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が存在し、ユーザ装置ＣとＤは互いに余りにも近接しているため、それらの１つのために、他方を含まないビームを生成することは不可能であると仮定する。また、ユーザ装置ＡとＢについては、別個のアンテナ・ビームを生成できると仮定する。このような状況では、第１の直交セットはユーザ装置Ａ，Ｂ，Ｃを含むことができ、第２の直交セットはユーザ装置Ａ，Ｂ，Ｄを含むことができる。他に多くのシナリオも存在する。上記のことから分かるように、直交セットを規定する方法は、例えば、可能な同時ビームの数，ビームの操向可能性（steerability），ビームの形状の調節可能性（例：ビーム幅など），セル内のユーザ装置の位置，セル内のアクティブなユーザ装置の数，ユーザ装置の動作（あれば）および／またはその他の要因など、多くの異なる要素に依存する可能性がある。
【０００７】
フェーズド・アレイ・アンテナ技術を使用する場合には、通信に使用するために生成される各アンテナ・ビームは通常、主ビームの方向以外の方向に、１つまたは複数の望ましくないサイド・ローブ（side lobe）を有する。主ビームと種々のサイド・ローブとの間（および隣接するサイド・ローブ間にも）には、ヌルが存在する。ヌルは、電波放射がほとんど、あるいは全く存在しない領域を指す。ＳＤＭＡシステムで特定のユーザ装置と共に使用するためのビーム位置を選択する際には、特定のユーザ装置が、主ビーム（必ずしも最大利得位置にないが）内のどこかにあって、ビームのヌルが、セル内の他のユーザ装置の方向にあるような位置に指向性を制御できる。他のユーザ装置に対しても、同じように、アンテナ・ビームの位置を選択できる。他のユーザ装置の方向に、アンテナ・パターンのヌルを位置合わせすることによって、高度な分離を達成できる。直交セットは、このようにして選択されたアンテナ・ビームの位置に基づいて識別できる。
【０００８】
上記のように、直交セットが識別された後、識別されたセットから、１つの直交セットが、通信に使用するために選択される（ブロック３４）。選択を行うために、予め定める選択基準を設けることができる。１つのセル内の各ユーザ装置は、該ユーザ装置への送信のために、ＡＰ内にバッファされるデータを有することができる。本発明の少なくとも１つの実施例では、各直交セット内のユーザ装置に伝達するためにバッファされるデータ量は、１つの直交セットを選択する基準の一部として使用できる。例えば、１つの考えられる方式では、その後のＳＤＭＡ交換の最大継続時間（duration）が最初に決定される。ついで、識別された各直交セットが分析されて、選択された継続時間まで、該セット内の各ユーザ装置のためにどれだけの量のデータをバッファするか決定する。１つの直交セットに対するこのデータの合計量を、該直交セットの「送信サイズ」という。ついで、最も高い送信サイズを有する直交セットを選んで通信できる。また他の要素も（または上記に代えて）、例えば、待ち時間，サービス品質（ＱＯＳ），フェアネスなど直交セットの選択基準において考慮される可能性がある。例えば、ある方式では、高いＱＯＳレート（rating）のユーザを有する直交セットには、低いＱＯＳレートのユーザを有する直交セットよりも、高い優先順位を与えることができる。ＱＯＳスコアは、選択を行う際に使用するために、各直交セットに対して作成できる。また、バッファされるデータ量に大きな違いがある直交セットではなく、セット内の各ユーザに対してバッファされるデータ量が似通っている直交セットが選択されるのが望ましい可能性もある。データがバッファされる時間の長さ、すなわち、送信デッドライン（transmission deadline）内の残りの時間量も、考慮に入れることができる。
【０００９】
１つの直交セットが選択された後、ＡＰは、ワイヤレス媒体にアクセスして、該被選択セットのためにＳＤＭＡ交換を開始できる（ブロック３６）。該媒体にアクセスするため、ＡＰは単に媒体が空くのを待ち、ついでバックオフ間隔（backoff interval）を開始できる。他の技法も代わりに使用できる。ＳＤＭＡ交換は通常、（別個のアンテナ・ビームを使用した）ＡＰから被選択直交セット内のユーザ装置へのデータの転送と、対応するデータが受信されたことを肯定応答するために、ユーザ装置からＡＰに送り返される肯定応答（ＡＣＫ）信号の転送とを含む。ＳＤＭＡ交換の実施方法を決定するに際して対処できる２つの考慮条件は、ニアファー（near-far）問題とタイミング・アライメント（timing
alignment）問題である。ニアファー問題は、ＡＰにおいて該直交セット内のユーザ装置からの信号を受信することに関する。受信したユーザ信号のパワーレベルに広範囲のばらつきがある場合には（例：幾つかのユーザ装置が該ＡＰの近くにあり、その他は遠くにある場合）、弱い被受信信号を検出してデコードするのが難しくなる可能性がある。タイミング・アライメントは、該ＡＰが同時に送受信を行えないことに関連する。このため、１つのセル内の送信と受信は、なんらかの方法で時間的に整合させる必要があるかもしれない。
【００１０】
トレーニング交換も、例えば、被選択直交セット内のユーザ装置に関する最新情報を得るため（例：対応するＳＤＭＡチャネルに関する情報を得るためなど）に、ＳＤＭＡ交換の一部として実施できる。トレーニングは、データがワイヤレスＡＰによってユーザ装置に送信されるべき時間のたびに必要としない可能性もある。すなわち、多くのケースでは、アップデートが頻繁に行われないように、ネットワーク内での関連情報がゆっくり変更される。しかしながら、通常、何らかの形式のトレーニングはしばしば行って、例えば、ビームの形成，適切なビームの選択，ユーザ装置との通信を行うために使用される情報を最新のものにする必要がある。トレーニングは、ＳＤＭＡ交換の一部として、または他の期間中に行うことができる。
【００１１】
図３は、本発明の一実施例による、ＳＤＭＡ交換の例４０を示すタイミング図である。図に示すように、ＳＤＭＡ交換４０は、トレーニング・フェーズ（training phase）４２，データ・ダウンリンク・フェーズ（data downlink phase）４４，および肯定応答フェーズ４６の３つの異なるフェーズを含む。上述のように、トレーニング・フェーズ４２はオプションとすることができる。トレーニング・フェーズ４２の間に、被選択直交セット内の各ユーザ装置（例、図３の実施例ではＳＴＡ１，ＳＴＡ２およびＳＴＡ３）に、トレーニング要求を伝達することができる。ついで、各ユーザ装置は、ＡＰにトレーニング応答を返す。トレーニング応答は、例えば、単にトレーニング要求の受信肯定応答とすることもできる。別の方式では、トレーニング応答は、対応するチャネルのトレーニングに使用するための幾つかのトレーニング記号を含むことができる。少なくとも１つの実現では、旧来のユーザ装置（例、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ｇに準拠したユーザ装置等）が、ＳＤＭＡベースのセルの一部になり得ることが望ましいかもしれない。このようなケースでは、トレーニング要求は、応答を求める旧来のプロトコル内に、有効なパケットを含むことができる。例えば、被選択直交セット内の各ユーザ装置に対し、長さゼロ（ヌル）のパケットを送信でき、これに対し、旧来のタイプのＡＣＫパケットがトレーニング応答として返される。また、他の種類のトレーニング要求およびトレーニング応答信号も使用できる。
【００１２】
図３を参照して、図に示す実施例では、別個のトレーニング要求パケット４８，５０，５２が、被選択直交セット内の各ユーザ装置に送信される。ついで、ユーザ装置はそれぞれ、対応する要求から予め定める時間後に、トレーニング応答パケット５４，５６，５８によって応答する。１つの方式では、トレーニング要求パケット４８，５０，５２はそれぞれ、対応するユーザ装置に対して選ばれたビームではなく、全方向性アンテナ・ビーム（または対応するセル内のほとんどもしくはすべてのユーザ装置をカバーするその他のタイプのビーム）を用いて、送信できる。トレーニング要求パケット４８，５０，５２はそれぞれ、例えば、ＳＤＭＡデータ交換の継続時間中、ワイヤレス媒体を予約するのに使用できる媒体予約要求を含むことができる。トレーニング要求パケット４８，５０，５２が、被選択直交セット内の個々のユーザ装置のために選ばれたアンテナ・ビームを使用して送信された場合には、パケット内の媒体予約要求情報は、セル内のすべてのユーザ装置により受信されない可能性がある（例：一部の装置は、対応するアンテナ・パターンのヌル内に位置している場合がある）。トレーニング要求パケット４８，５０，５２はそれぞれ、対応するトレーニング要求が向けられる特定のユーザ装置を識別する情報を含むことができる。ユーザ装置は、このような要求が受信されてから予め定める時間が経過した後に応答するように形成できる。トレーニング・フェーズ４２の間、被選択直交セット内の１つまたは複数のユーザ装置は、該セット内の他のユーザ装置とはもはや分離不能であることが明らかになる場合がある。そのようなケースでは、１つまたは複数のユーザ装置が、被選択セットから脱落する場合がある。代わりに、新しい直交セットを選択して、その後のＳＤＭＡ交換で使用することができる。
【００１３】
図３のＳＤＭＡ交換４０のデータ・ダウンリンク・フェーズ４４では、データ６０，６２，６４は、対応するＳＤＭＡチャネル内の被選択直交セット内の各ユーザ装置に送信される。すなわち、データ６０，６２，６４は、該ユーザ装置に対して識別された別個のアンテナ・ビームを用いて、直交セット内のそれぞれ対応するユーザ装置に送信できる。図３に示すように、本発明の少なくとも１つの実施例では、被選択直交セット内のユーザ装置へのデータ送信は、送信されたデータ・ブロック６０，６２，６４の終端が時間６６で整合されるように構成される。ユーザ装置はそれぞれ、対応するデータ送信の終わりに、ＡＰにＡＣＫ信号を送り返すように形成できる。データ・ブロック６０，６２，６４の終端を整合させることによって、ユーザ装置から受信したＡＣＫパケット６８，７０，７２も、（少なくとも適切に）時間的に整合される。このようにして、送信機能と受信機能との間のある程度のタイム・アライメントが、セル内で達成できる。上記の技法では、被選択セット内の各ユーザ装置に送信されるデータ量は、ダウンリンク・フェーズ４４が開始される前に既知である（各ユーザ装置への送信が開始されるときに既知であるように）と想定している。
【００１４】
１つの別個の受信ビームは通常、被選択直交セット内の各ユーザ装置から、ＡＣＫパケットを受信するのに使用される。１つの考え得る方式では、同じビーム・パラメータが、対応するデータをユーザ装置に送信するのに使用されたユーザ装置から、ＡＣＫ信号を受信するために、使用できる。
【００１５】
図４は、本発明の一実施例による、ＳＤＭＡ交換中（またはその他のとき）に使用できるトレーニング・フェーズ８０を示すタイミング図である。図に示されるように、１つのマルチユーザ・トレーニング要求パケット８２が、対応する被選択直交セット内のすべてのユーザ装置に送信される。マルチユーザ・トレーニング要求パケット８２は、トレーニング応答が求められているユーザ装置を識別する情報を含むことができる。マルチユーザ・トレーニング要求パケット８２はまた、識別された各ユーザ装置からトレーニング応答信号が送信されるべき時間を示すタイミング情報を含むこともできる。図４の実施例に示されるように、被選択直交セット内の３つのユーザ装置（ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３）は、それぞれ時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３において、マルチユーザ・トレーニング要求パケット８２内のタイミング情報に応答して、トレーニング応答パケット８４，８６，８８を送信する。マルチユーザ・トレーニング要求パケット８２はまた、対応するＳＤＭＡ交換の継続時間にわたりワイヤレス媒体を予約するのに使用できる媒体予約要求を含むこともできる。少なくとも１つの方式では、マルチユーザ・トレーニング要求パケット８２は、全方向性アンテナ・ビーム（または対応するセル内のほとんどまたはすべてのユーザ装置をカバーするその他のタイプのビーム）を使用して、送信されることができる。
【００１６】
図５は、本発明の一実施例による、ＳＤＭＡ交換９０の例を示すタイミング図である。図には示されないが、オプションのトレーニング・フェーズも、図５のＳＤＭＡ交換９０の中に含めることができる。上述のように、データ９２，９４，９６は、該ユーザ装置に対して識別された別個のアンテナ・ビームを使用して、被選択直交セット内の各ユーザ装置に送信できる。しかしながら、以前の実施例のように、適切なタイム・アライメントを確保するために、データ・ブロック９２，９４，９６の終端を位置合わせする代わりに、別個のＡＣＫ要求パケット９８，１００，１０２を、対応するデータ・ブロック９２，９４，９６の終わりの後に、各ユーザ装置に送信できる。ＡＣＫ要求パケット９８，１００，１０２は時間的に整合される。顧客の装置はそれぞれ、要求を受信してから予め定める時間が過ぎると、ＡＣＫパケット１０４，１０６，１０８によって、ＡＣＫ要求パケットに応答するように形成できる。このため、ＡＣＫパケット１０４，１０６，１０８はまた、（少なくともおおよそ）時間的に整合できる。１つの考え得る方式では、別個のＡＣＫ要求が使用されることと、ＡＣＫパケットが、データ・ブロック自体に応答して送信されないこと（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅのブロックＡＣＫプロトコルを使用）を対応するユーザ装置に知らせる情報を、データ・ブロック９２，９４，９６内に、含めることができる。図５のＳＤＭＡ交換９０は、例えば、被選択直交セット内の各ユーザ装置に送信されるデータ量が、前もって分からない状況においては、役立つ可能性がある。
【００１７】
図６は、本発明の一実施例による、ＳＤＭＡ交換１１０の例を示すタイミング図である。図６のＳＤＭＡ交換１１０は、単一のマルチユーザＡＣＫ要求１１２が、被選択直交セット内のすべてのユーザ装置に送信されることを除けば、図５の交換９０と似通っている。ユーザ装置はついで、それぞれ、マルチユーザＡＣＫ要求１１２から予め定める時間経過後に、対応するＡＣＫパケット１０４，１０６，１０８を、ＡＰに送信できる。マルチユーザＡＣＫ要求１１２は、肯定応答が要求されるユーザ装置それぞれを識別する情報を含むことができる。少なくとも１つの実現では、マルチユーザＡＣＫ要求１１２は、全方向性アンテナ・ビーム（または、被選択直交セット内のすべてのユーザ装置をカバーする他のタイプのビーム）を使用して送信できる。
【００１８】
図７は、本発明の一実施例による、ＳＤＭＡ交換１２０の例を示すタイミング図である。記載されたＳＤＭＡ交換アーキテクチャはこれまでは、送受信のタイミング・アライメント考慮要件を扱ってきたが、ニアファー問題は扱ってこなかった。これに反して、図７，８，９のＳＤＭＡ交換アーキテクチャは、タイミング・アライメント問題とニアファー問題の両方に対処することができる。図７を参照して、被選択直交セット内のすべてのユーザ装置に対して同時に（例えば、図５のように）ＡＣＫ要求パケットを送信する代わりに、ＡＰは、例えば、該ユーザ装置から受信すべき結果のＡＣＫパケットの予測されるリゾルバビリティ（resolvability）に基づいて、異なる時間に、ユーザ装置にＡＣＫ要求パケットを送信できる。例えば、被選択直交セット内のユーザ装置の幾つかによって送信されるＡＣＫパケットは、ＡＰ内で同時に受信されたときにリゾルブできる一方、１つまたは複数の他のユーザ装置によって送信されるＡＣＫパケットはそうでないことが予測できる。リゾルブになると予測されるパケットはついで、一緒に受信できる一方、その他のものは、異なる時間に受信できる。
【００１９】
図７を参照して、例えば、ＳＴＡ１とＳＴＡ２から同時に受信されるＡＣＫパケットは、ＡＰ内でリゾルブになると判断される可能性があった。このため、対応するＡＣＫ要求パケット１２２，１２４は、ＳＴＡ１とＳＴＡ２に対して同時に送信される。ついで、ＳＴＡ１とＳＴＡ２はそれぞれ、予め定める時間後に、対応するＡＣＫパケット１２６，１２８を送信できる。また、ＳＴＡ３に関連するＡＣＫパケットは、他のＡＣＫパケットと同時に受信される場合、リゾルブにならないと判断される可能性があった。このため、ＳＴＡ３のＡＣＫ要求パケット１３０は、異なる時間に送信され、対応するＡＣＫパケット１３２は、予め定める時間後に受信される。実際には、被選択直交セットはさらに、対応する被受信信号の予測されるリゾルバビリティに基づいて、複数の「受信」直交セットに分割されている。受信直交セットはそれぞれ、当初選択された直交セットからの１つまたは複数のユーザ装置を含むことができる。リゾルバビリティの予測は、例えば、被選択直交セット内のユーザ装置の受信パワーレベル，被選択直交セット内のユーザ装置に関わる信号雑音比（ＳＮＲ），被選択直交セット内のユーザ装置に関わるコード・タイプ，および／またはその他の要素を含む幾つかの異なる要素に基づくことができる。比較的単純な方式では、ユーザ装置の受信パワーレベルのみが考慮される。
【００２０】
図７のＳＤＭＡ交換１２０の１つの変形では、３つのＡＣＫ要求パケット１２２，１２４，１３０はすべて同時に送信できるが、それぞれ、ＡＣＫパケットを送信すべきときを、対応するユーザ装置に明示するタイミング情報を含む。このため、ＡＣＫ要求パケット１２２，１２４はそれぞれ、対応するユーザ装置に同じ時間を示し、ＡＣＫ要求パケット１３０は異なる時間を示す。
【００２１】
図８は、本発明の一実施例による、ＳＤＭＡ交換１４０の１例を示すタイミング図である。図８のＳＤＭＡ交換１４０は、単一のマルチユーザＡＣＫ要求パケット１４２が、被選択直交セット内のすべてのユーザ装置に送信されることを除き、図７の交換１２０と似通っている。マルチユーザＡＣＫ要求パケット１４２は、ユーザ装置が対応するＡＣＫパケットをいつ送信すべきかを、被選択直交セット内のユーザ装置に示すタイミング情報を含む。マルチユーザＡＣＫ要求パケット１４２が示す時間は、上述のように、受信時における、対応するＡＣＫパケットの予測されるリゾルバビリティをベースにすることができる。マルチユーザＡＣＫ要求パケット１４２は、例えば、全方向性アンテナ・ビーム（または、被選択直交セット内のすべてのユーザ装置をカバーする他のタイプのビーム）を使用して送信できる。
【００２２】
図９は、本発明の一実施例による、ＳＤＭＡ交換１５０の１例を示すタイミング図である。図に示すように、データ１５２，１５４，１５６は、各ユーザ装置に対して別個のビームを用いて、被選択直交セット内のユーザ装置に送信される。各ユーザ装置に送信されるデータ１５２，１５４，１５６内には、ユーザ装置が、対応するＡＰにＡＣＫパケットを送り返すべき時間を示すタイミング情報１５８，１６０，１６２がある。タイミング情報１５８，１６０，１６２は、上記のように、受信時における、対応するＡＣＫパケットの予測されるリゾルバビリティをベースにすることができる。タイミング情報１５８，１６０，１６２は、対応する送信データ１５２，１５４，１５６内のいずれの位置にも配置できる。被選択直交セット内の各ユーザ装置はその後、指示された時間において、ＡＣＫパケット１６４，１６６，１６８をＡＰに送信する。
【００２３】
図１０は、本発明の一実施例による、ＳＤＭＡベースのワイヤレス・アクセス・ポイント（ＡＰ）アーキテクチャ１８０の１例を示すブロック図である。図に示すように、ワイヤレスＡＰ１８０は、複数のアンテナ１９０，アンテナ制御器１８２，マルチユーザ向けワイヤレス送受信機１８４，制御器１８６および分散システム・インターフェイス１８８を含む。アンテナ制御器１８２は、関連ネットワークセル内のワイヤレス・ユーザ装置と通信する際に使用するために、（複数のアンテナ１９０を使用して）アンテナ・ビームの生成を管理する働きをする。アンテナ制御器１８２は、例えば、複数のアンテナ１９０を使用して、複数の独立したアンテナ・ビームを作成する際に使用するために、ビームフォーマ機能（beamformer functionality）を含むことができる。マルチユーザ向けワイヤレス送受信機１８４は、複数のアンテナ１９０が受信する信号を処理するための受信機機能と、複数のアンテナ１９０から送信される信号を処理するための送信機機能とを含む。マルチユーザ向けワイヤレス送受信機１８４は、対応するネットワークセル内の複数のユーザに同時にサービスを提供できる。すなわち、マルチユーザ向けワイヤレス送受信機１８４は、例えば、対応する送信アンテナ・ビームを使用して、対応するネットワークセル内の複数のユーザに同時に伝達するために、送信信号を生成することができる。制御器１８６は、ワイヤレスＡＰ１８０の全体的な動作を制御する。制御器１８６は、例えば、送信および／または受信動作中、アンテナ・ビームの選択と生成を容易化するために、アンテナ制御器１８２と直接通信できる。制御器１８６は、例えば、１つまたは複数のデジタル処理装置を使用して実現できる。分散システム・インターフェイス１８８は、例えば、別のアクセス・ポイント，同一ネットワークの別の部分，別のネットワーク（例：インターネット，公衆交換電話網(ＰＳＴＮ)など）その他と通信できるようにするために、ワイヤレスＡＰ１８０と外部分散システムとの間のインターフェイスを提供する。
【００２４】
本発明の少なくとも１つの実施例において、制御器１８６は、対応するネットワーク内のダウンリンクＳＤＭＡをサポートするために、図２の方式３０を実施するために形成される。制御器１８６は、セル内の現在アクティブになっているユーザ装置に関する情報を用いて、ユーザ装置の直交セットを識別できる。ついで、直交セットは、予め定める選択基準に基づいて、制御器１８６によって選択することができる。ついで、制御器１８６は、ネットワーク媒体とのアクセスを得ることができ、ＳＤＭＡ交換を開始させることができる。本発明の少なくとも１つの実施例において、制御器１８６は、図３，５，６，７，８，９に示されるようなＳＤＭＡ交換を開始するために形成できる。制御器１８６は、ＳＤＭＡ交換の一環として、ＳＤＭＡチャネル情報を収集するために、ＳＤＭＡトレーニングを実施しても、しなくてもよい。制御器１８６はまた、マルチユーザ向けワイヤレス送受信機１８４の現在のモード（例：送信モードまたは受信モード）も制御できる。例えば、図３のＳＤＭＡ交換４０が実施中の場合には、制御器１８６は、マルチユーザ向けワイヤレス送受信機１８４に対して、データ送信の終わり６６の後であって、ＡＣＫ信号６８，７０，７２の送信が予定される前に、送信モードから受信モードに変更するように指示できる。制御器１８６はまた、どのアンテナ・ビームを使用すべきかについて、アンテナ制御器１８２に指示することもできる。例えば、図６のＳＤＭＡ交換１１０が実施中の場合には、制御器１８６は、データ９２，９４，９６が送信中のときには、対応するユーザ装置に関連する空間的に分離されるアンテナ・ビームを使用するように、またマルチユーザＡＣＫ要求１１２が送信中のときには全方向性ビームを使用するようにアンテナ制御器１８２に指示できる。上述のことから分かるように、他の制御方式とその他のＡＰアーキテクチャも代わりに使用できる。
【００２５】
図１０に示される個々のブロックは、現実には作用上のものとすることができ、必ずしも個別のハードウェア素子に対応しないことを理解されたい。例えば、少なくとも１つの実施例では、複数のブロックが、１個（または複数）のデジタル処理装置内のソフトウェアに実装される。デジタル処理装置は例えば、汎用マイクロプロセッサ，デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ），縮小命令セット・コンピュータ（ＲＩＳＣ），複合命令セット・コンピュータ（ＣＩＳＣ），フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ），アプリケーション専用集積回路（ＡＳＩＣ）その他（上記の組み合わせを含む）を含むことができる。ハードウェア，ソフトウェア，ファームウェアおよびハイブリッド実装を行える。
【００２６】
上記の実施例において、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレス・ネットワーキング規格に共通して関連する幾つかの用語を用いて説明してきた。しかしながら、本発明の概念は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠するネットワーク内での使用に限定されないことを理解されたい。反対に、本発明の概念は、任意のワイヤレス・ネットワーキング規格に準拠するワイヤレス・ネットワーク内で実施できる。
【００２７】
上述の詳細な説明では、本発明の種々の特徴が、開示を合理的に行うことを目的に１つまたは複数の独立した実施例に、一まとめにされている。このような開示方法は、請求された本発明が、各請求項において明示的に列挙される特徴より多くの特徴を必要とする意図を反映するものと解釈してはならない。寧ろ、添付請求の範囲が示すように、発明の諸態様は、開示された各実施例のすべての特徴より少ない特徴しか具備していないものにも存在する可能性がある。
【００２８】
本発明を一定の実施例に関連付けて説明してきたが、当業者はすぐに理解できるように、本発明の意図および範囲を逸脱せずに、変形およびバリエーションを使用できることを理解されたい。このような変形とバリエーションは、本発明の範囲と添付請求の範囲内に属するとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例による、ワイヤレス・ネットワークの１つのセル内のＳＤＭＡの利用の１例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による、ワイヤレス・ネットワーク内でダウンリンクＳＤＭＡを提供するのに使用する方法の１例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施例による、ＳＤＭＡ交換の１例を示すタイミング図である。
【図４】本発明の一実施例による、ＳＤＭＡ交換の一部として生じる可能性があるトレーニング・フェーズを示すタイミング図である。
【図５】本発明の他の実施例による、ＳＤＭＡ交換の例を示すタイミング図である。
【図６】本発明の他の実施例による、ＳＤＭＡ交換の例を示すタイミング図である。
【図７】本発明の他の実施例による、ＳＤＭＡ交換の例を示すタイミング図である。
【図８】本発明の他の実施例による、ＳＤＭＡ交換の例を示すタイミング図である。
【図９】本発明の他の実施例による、ＳＤＭＡ交換の例を示すタイミング図である。
【図１０】本発明の一実施例による、ＳＤＭＡベースのワイヤレス・アクセス・ポイント（ＡＰ）の１例を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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