(57)【要約】  ワイヤレスローカルエリアネットワーク（１００）内のアクセスポイントを操作する方法が提供され、アクセスポイント（１１０Ａ）は、少なくとも１つのリモートステーション（１２０Ａ）と通信する指向性アンテナを含む。この方法は、指向性アンテナ現在角度を使用して、選択したリモートステーションと通信すること、および選択したリモートステーションと通信するために指向性アンテナの複数の代替角度から代替角度を操作することを含む。選択したリモートステーションそれぞれの信号から現在角度および代替角度を介して受信されたそれぞれの信号が測定される。選択したリモートステーションと通信を続行するために、測定した信号に基づいて現在角度または代替角度が好ましい角度として選択される。
2007525065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内の、少なくとも１つのリモートステーションと通信する指向性アンテナを含むアクセスポイントを操作する方法であって、
前記指向性アンテナの現在角度を使用して前記少なくとも１つのリモートステーションと通信し、
前記少なくとも１つのリモートステーションと通信する指向性アンテナの複数の代替角度から１つの代替角度を走査し、
前記少なくとも１つのリモートステーションから前記現在角度および前記代替角度を介して受信したそれぞれの信号を測定し、
前記測定信号に基づいて前記現在角度または前記代替角度を好ましい角度として選択して、前記少なくとも１つのリモートステーションと通信を続行すること
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記指向性アンテナは、少なくとも１つの能動素子および複数の受動素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の代替角度のうちの１つはオムニ角度を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記現在角度の選択および前記代替角度の走査が、前記アクセスポイントの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層で実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記代替角度と関連する前記測定信号が前記現在角度に関連する測定信号を所定のしきい値だけ超過した場合、前記代替角度が前記好ましい角度として選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記それぞれの信号を測定することは、受信した信号強度表示、搬送波対干渉比、ビット当りエネルギー比、および信号対雑音比のうち少なくとも１つを求めることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのリモートステーションと通信することは、プリアンブルおよびデータフレームを含むパケットデータの交換に基づくものであり、前記現在角度および前記代替角度を介して受信した前記それぞれの信号が、同一のプリアンブル中に測定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記代替角度を走査することは、同一のプリアンブル中に複数の代替角度を走査することを含み、前記測定することは、前記少なくとも１つのリモートステーションから同一のプリアンブル中に各代替角度を介して受信したそれぞれの信号を測定することを含み、その結果、前記現在角度または前記複数の代替角度のうちの１つが前記好ましい角度として選択されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の代替角度が所定のシーケンスに基づいて走査されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのリモートステーションの前記好ましい角度を格納することをさらに含み、次のプリアンブルの間、前記格納した好ましい角度が新しい現在角度となり、前記各ステップが反復されて、前記新しい現在角度または前記代替角度を選択することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのリモートステーションの前記好ましい角度を格納することをさらに含み、所定の時間量の後に新しいパケットデータが前記アクセスポイントによって受信されなかった場合、前記格納した好ましい角度が新しい現在角度となり、前記各ステップが反復されて前記新しい現在角度または前記代替角度を選択することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記アクセスポイントは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格およびＩＥＥＥ８０２．１６規格の少なくとも一方に基づいて動作することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内のアクセスポイントであって、プリアンブルおよびデータフレームを含むパケットデータの交換に基づいて少なくとも１つのリモートステーションと通信する指向性アンテナ含むアクセスポイントを操作する方法であって、
プリアンブル中に前記指向性アンテナの現在角度を使用して前記少なくとも１つのリモートステーションと通信し、
前記プリアンブル中に前記少なくとも１つのリモートステーションと通信する指向性アンテナの複数の代替角度を走査し、
前記少なくとも１つのリモートステーションから前記現在角度および前記代替角度を介して受信したそれぞれの信号を測定し、
前記測定信号に基づいて前記現在角度または前記複数の代替角度のうちの１つを好ましい角度として選択して、前記少なくとも１つのリモートステーションと通信を続行すること
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記指向性アンテナは、少なくとも１つの能動素子および複数の受動素子を備えることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の代替角度のうちの１つはオムニ角度を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の代替角度のうちの１つと関連する前記測定信号が前記現在角度に関連する測定信号を所定のしきい値だけ超過した場合、前記複数の代替角度のうちの前記１つが前記好ましい角度として選択されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記それぞれの信号を測定することは、受信した信号強度表示、搬送波対干渉比、ビット当りエネルギー比、および信号対雑音比のうち少なくとも１つを求めることを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の代替角度は所定のシーケンスに基づいて走査されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのリモートステーションの前記好ましい角度を格納することをさらに含み、次のプリアンブルの間、前記格納した好ましい角度が新しい現在角度となり、前記次のプリアンブルの間、前記各ステップが反復されて前記新しい現在角度または前記代替角度を選択することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのリモートステーションの前記好ましい角度を格納することをさらに含み、所定の時間量の後に新しいパケットデータが前記アクセスポイントによって受信されなかった場合、前記格納した好ましい角度が新しい現在角度となり、前記次のプリアンブルの間、前記ステップが反復されて前記新しい現在角度または前記代替角度を選択することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）用のアクセスポイントであって、
指向性アンテナと、
前記指向性アンテナを制御するための、前記指向性アンテナに接続されたコントローラであって、前記指向性アンテナの現在角度を選択して少なくとも１つのリモートステーションと通信し、前記指向性アンテナの複数の代替角度から代替角度を走査して前記少なくとも１つのリモートステーションと通信し、前記少なくとも１つのリモートステーションから前記現在角度および前記代替角度を介して受信したそれぞれの信号を測定し、
測定した信号に基づいて、前記現在角度または前記代替角度を好ましい角度として選択して前記少なくとも１つのリモートステーションと通信を続行するコントローラと
を備えることを特徴とするアクセスポイント。
【請求項２２】
前記指向性アンテナは、少なくとも１つの能動素子および複数の受動素子を備えることを特徴とする請求項２１に記載のアクセスポイント。
【請求項２３】
前記複数の代替角度のうちの１つはオムニ角度を含むことを特徴とする請求項２１に記載のアクセスポイント。
【請求項２４】
前記コントローラは、物理層および媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層を含み、前記現在角度の選択および前記代替角度の走査が、前記ＭＡＣ層で実施されることを特徴とする請求項２１に記載のアクセスポイント。
【請求項２５】
前記代替角度と関連する前記測定信号が前記現在角度に関連する測定信号を所定のしきい値だけ超過した場合、前記代替角度が前記好ましい角度として選択されることを特徴とする請求項２１に記載のアクセスポイント。
【請求項２６】
前記測定信号は、受信した信号強度表示、搬送波対干渉比、ビット当りエネルギー比、および信号対雑音比のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２１に記載のアクセスポイント。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのリモートステーションと通信することは、プリアンブルおよびデータフレームを含むパケットデータの交換に基づくものであり、前記現在角度および前記代替角度を介して受信した前記それぞれの信号が、同一のプリアンブル中に前記コントローラによって測定されることを特徴とする請求項２１に記載のアクセスポイント。
【請求項２８】
前記代替角度を走査することは、同一のプリアンブル中に複数の代替角度を走査することを含み、前記コントローラは、前記少なくとも１つのリモートステーションから同一のプリアンブル中に各代替角度を介して受信したそれぞれの信号を測定し、その結果、前記現在角度または前記複数の代替角度のうちの１つが前記好ましい角度として選択されることを特徴とする請求項２７に記載のアクセスポイント。
【請求項２９】
前記複数の代替角度が所定のシーケンスに基づいて走査されることを特徴とする請求項２８に記載のアクセスポイント。
【請求項３０】
前記コントローラは、前記少なくとも１つのリモートステーションの前記好ましい角度を格納するメモリを備え、次のプリアンブルの間、前記格納した好ましい角度が新しい現在角度となり、前記各ステップが前記コントローラによって反復されて前記新しい現在角度または前記代替角度を選択することを特徴とする請求項２７に記載のアクセスポイント。
【請求項３１】
前記コントローラは、前記少なくとも１つのリモートステーションの前記好ましい角度を格納するメモリを備え、所定の時間量の後に新しいパケットデータが前記コントローラによって受信されなかった場合、前記格納した好ましい角度が新しい現在角度となり、前記ステップが前記コントローラによって反復されて前記新しい現在角度または前記代替角度を選択することを特徴とする請求項２７に記載のアクセスポイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤレスローカルエリアネットワークの分野に関し、詳細には、ワイヤレスローカルエリアネットワーク内で動作するアクセスポイントのためのアンテナステアリングアルゴリズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な規格が、ポータブルコンピュータなどのリモートステーションがワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内で移動することを可能にし、リモートステーションが有線ネットワークに接続されたアクセスポイント（ＡＰ）に無線周波数（ＲＦ）伝送を介して接続することを可能にする。有線ネットワークはしばしば分散システムと呼ばれる。様々な規格には、例えばＩＥＥＥ８０２．１１規格と、８０２．１１ｂや８０２．１１ｇなどのそれに対応するレターリビジョン（ｌｅｔｔｅｒ  ｒｅｖｉｓｉｏｎ）とが含まれる。
【０００３】
リモートステーションおよびアクセスポイント内の物理層は、ステーションとアクセスポイントが通信する低レベル伝送を提供する。物理層の上には、例えば認証、認証解除、プライバシー、アソシエーション、ディスアソシエーションなどのサービスを提供するメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層がある。
【０００４】
動作の際には、リモートステーションがオンラインとなったとき、まずステーション内の物理層とアクセスポイント内の物理層との間で同期が確立される。次いでＭＡＣ層が接続することができる。通常、リモートステーションおよびアクセスポイントでは、物理層ＲＦ信号がモノポールアンテナを使用して送信および受信される。
【０００５】
モノポールアンテナは全方向に、通常は垂直方向の素子では水平面内に放射する。モノポールアンテナは、介在する物体によって引き起こされる電波信号の反射または回折など、リモートステーションとアクセスポイントの間の通信の品質を低下させる効果の影響を受けやすい。介在する物体には、例えば壁、机、人が含まれる。こうした物体はマルチパス、垂直統計フェージング（ｎｏｒｍａｌ  ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  ｆａｄｉｎｇ）、レイリーフェージングなどを生み出す。その結果、こうした効果によって引き起こされる信号劣化を軽減するための努力が払われてきた。
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／００８６７２号明細書、２００２年１月２４日公開、「Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  Ｕｓｅ  Ｉｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ」
【特許文献２】米国特許第６５１５６３５号明細書、２００３年２月４日発行、「Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  Ｕｓｅ  Ｉｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／００３６５８６号明細書、２００２年３月２８日公開、「Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  Ｕｓｅ  ｉｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」  ＲＦ信号の劣化を打ち消すための一技法は、２つのアンテナを使用してダイバーシティを実現することである。２つのアンテナが、リモートステーションとアクセスポイントの一方または両方の中のアンテナダイバーシティスイッチに結合される。アンテナダイバーシティのために２つのアンテナを使用することの背後にある理論は、任意の所与の時間に、アンテナのうちの少なくとも１つが、マルチパスの効果を受けない信号を受信する可能性が高いということである。したがって、このアンテナが、信号を送信／受信するためにアンテナダイバーシティスイッチを介してリモートステーションまたはアクセスポイントが選択するアンテナである。それでも、ワイヤレスローカルエリアネットワーク内のリモートステーションとアクセスポイントとの間のＲＦ信号の劣化に対処することが依然として求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の背景に鑑みて、本発明の目的は、ワイヤレスローカルエリアネットワーク内のアクセスポイントとリモートステーションとの間の通信を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ワイヤレスローカルエリアネットワークで使用されるアクセスポイント（すなわちワイヤレスゲートウェイ）のためのアンテナステアリングプロセスにより、単純なダイバーシティに勝る改善が得られる。指向性アンテナは、ネットワークのスループットを改善し、アクセスポイントとリモートステーション（すなわちワイヤレスユーザ装置）との間の範囲を増大させる。指向性アンテナは、大部分のケースで全方向性アンテナよりも高い信号対雑音比を実現し、したがって、リンクがより高いデータ転送速度で動作することを可能にする。
【０００９】
アンテナステアリングプロセスは、アクセスポイントの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層に常駐することができ、リモートステーションから信号を受信する際に、物理層から入手可能な信号品質メトリックに基づいて、最良の、または好ましい指向性アンテナパターンを選択する。
【００１０】
本発明の原理によれば、登録、認証、あるいはアクセスポイントと選択されたリモートステーションとの間の後続のデータ交換などのプロセス中に、ステアリングされるアクセスポイントアンテナについての好ましい方向が決定される。一実施形態では、アクセスポイントで動作するソフトウェアまたはファームウェアが決定を行う。アクセスポイントアンテナ制御ソフトウェア／ファームウェアは、リモートステーションの識別と、最適な通信性能を達成するためのそのステーションに関連するアンテナ方向とを含むデータベースを構築することができる。
【００１１】
ハードウェアは、好ましい指向性アンテナ角度を選択する典型的な８０２．１１装置内の固有ダイバーシティ選択回路と共に動作するように使用することができる。アクセスポイントは、シグナリングを使用してリモートステーションにプローブ応答信号を送信させることができ、アクセスポイントは、プローブ応答信号の信号品質を測定する。アクセスポイントは、指向性アンテナモードでリモートステーションから受信した信号に対応するメトリックを、全方向モードでリモートステーションから受信した信号に対応するメトリックと比較して、新しいアンテナ走査を実施すべきかどうかを判定することができる。隠れノード（ｈｉｄｄｅｎ  ｎｏｄｅ）が存在するとアクセスポイントが判定した場合、アクセスポイントは、例えば８０２．１１規格で定義されるｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−ｓｅｎｄ／ｃｌｅａｒ−ｔｏ−ｓｅｎｄ（ＲＴＳ／ＣＴＳ）メッセージングを使用して保護機構を起動することができる。
【００１２】
指向性アンテナでアクセスポイントを増強することの利点は、個々のリモートステーションへのスループットの向上と、より多くのユーザをネットワーク内でサポートできるという２点である。大部分のＲＦ環境では、ステーションの方向に向いた成形アンテナビームを使用してアクセスポイントに送信させることにより、リモートステーションで受信される信号レベルを向上させることができる。成形アンテナビームは、例えば、アクセスポイントと共に一般に配置される全方向性アンテナに勝る３〜５ｄＢの利得優位性を実現する。信号レベルの向上により、アクセスポイントおよびリモートステーションが、特にカバレッジエリアの外側の地帯で、より高いデータ転送速度で動作することが可能となる。指向性アンテナステアリングプロセスは、アクセスポイント内に常駐して、リモートステーションとの動作をサポートする。
【００１３】
より具体的には、本発明は、ＷＬＡＮ内のアクセスポイントを操作する方法であって、アクセスポイントが少なくとも１つのリモートステーションと通信するための指向性アンテナを備える方法を対象とする。この方法は、指向性アンテナの現在角度を使用して少なくとも１つのリモートステーションと通信すること、および少なくとも１つのリモートステーションと通信するために指向性アンテナの複数の代替角度から代替角度を走査することを含む。この方法は、その少なくとも１つのリモートステーションから現在角度および代替角度を介して受信したそれぞれの信号を測定すること、およびその少なくとも１つのリモートステーションとの通信を続行するために、測定信号に基づいて現在角度または代替角度を好ましい角度として選択することをさらに含む。
【００１４】
現在角度の選択および代替角度の走査は、アクセスポイントのＭＡＣ層で実施することができる。代替角度に関連する測定信号が現在角度に関連する測定信号を所定のしきい値だけ超過した場合、代替角度を好ましい角度として選択することができる。それぞれの信号を測定することは、受信した信号強度表示、搬送波対干渉比、ビット当りエネルギー比、および信号対雑音比のうち少なくとも１つを求めることを含むことができる。
【００１５】
少なくとも１つのリモートステーションと通信することは、プリアンブルおよびデータフレームを含むパケットデータの交換に基づくことができる。現在角度および代替角度を介して受信したそれぞれの信号は、同一のプリアンブル中に測定される。代替角度を走査することは、複数の代替角度を同一のプリアンブル中に走査することをさらに含むことができる。
【００１６】
測定は、少なくとも１つのリモートステーションから同一のプリアンブル中に各代替角度を介して受信したそれぞれの信号を測定することをさらに含むことができ、その結果、現在角度または複数の代替角度のうちの１つが好ましい角度として選択される。複数の代替角度は、所定のシーケンスに基づいて走査することができる。
【００１７】
この方法は、少なくとも１つのリモートステーションの好ましい角度を格納することをさらに含むことができ、次のプリアンブル中に、格納した好ましい角度が新しい現在角度となり、この新しい現在角度または代替角度を選択することに関して各ステップが反復される。あるいは、所定の時間量の後に新しいパケットデータがアクセスポイントで受信されなかった場合、格納した好ましい角度が現在角度となり、新しい現在角度または代替角度を選択することに関して上記で議論した各ステップが反復される。
【００１８】
複数の代替角度のうちの１つはオムニ角度（ｏｍｎｉ  ａｎｇｌｅ）を含むことができる。指向性アンテナは、少なくとも１つの能動素子および複数の受動素子を備えることができる。アクセスポイントは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１規格またはＩＥＥＥ８０２．１６規格に基づいて動作することができる。しかし、本発明はこうした規格に限定されない。
【００１９】
本発明の別の態様は、指向性アンテナと、指向性アンテナを制御するための、指向性アンテナに接続されたコントローラとを備えるアクセスポイントを対象とする。コントローラは、少なくとも１つのリモートステーションと通信するために指向性アンテナの現在角度を選択すること、少なくとも１つのリモートステーションと通信するために指向性アンテナの複数の代替角度から代替角度を走査すること、少なくとも１つのリモートステーションから現在角度および代替角度を介して受信したそれぞれの信号を測定すること、および測定した信号に基づいて、少なくとも１つのリモートステーションと通信を続行するために現在角度または代替角度を好ましい角度として選択することを実施する。
【００２０】
本発明の上記およびその他の目的、特徴、および利点は、添付の図面に示される以下の本発明の好ましい実施形態のより具体的な説明から明らかとなるであろう。図面は必ずしも原寸に比例せず、本発明の原理を例示する際に強調を行っている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施形態が示されている添付の図面を参照しながら、以下で本発明をより完全に説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると理解すべきではない。むしろ、本開示が詳細かつ完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるものとなるようにこうした実施形態を与える。同様の番号は全体を通して同様の要素を指し、代替実施形態での類似の要素を示すのにダッシュ符号を使用する。
【００２２】
まず図１Ａを参照して、分散システム１０５を有するワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）１００を議論する。アクセスポイント１１０ａ、１１０ｂ、および１１０ｃが、有線データネットワーク接続などの有線接続を介して分散システム１０５に接続される。アクセスポイント１１０ａ、１１０ｂ、および１１０ｃのそれぞれは、それぞれのゾーン１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃを有し、その中でリモートステーション１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと無線周波数（ＲＦ）信号を介して通信することができる。リモートステーション１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、分散システム１０５にアクセスするためのワイヤレスローカルエリアネットワークハードウェアおよびソフトウェアでサポートされる。以下の説明では、アクセスポイント、リモートステーション、およびゾーンに対する全般的な参照を行う際に、それぞれの参照番号１１０、１２０、および１１５を使用することがある。
【００２３】
現在の技術は、アクセスポイント１１０およびリモートステーション１２０にアンテナダイバーシティを与える。アンテナダイバーシティにより、アクセスポイント１１０およびリモートステーション１２０が２つのアンテナの一方を選択して、受信される信号の品質に基づいて送信デューティおよび受信デューティを供給することが可能となる。一方のアンテナを他方に優先して選択する１つの理由は、２つの異なる経路を取る信号が一方のアンテナでは信号相殺を引き起こすが他方のアンテナでは引き起こすマルチパスフェージングの場合に生じる。別の例は、同じアンテナで受信された２つの異なる信号によって混信が引き起こされるときである。２つのアンテナの一方を選択するさらに別の理由は、矢印１２５に示すようにリモートステーション１２０ｃが第３ゾーン１１５ｃから第１ゾーン１１５ａまたは第２ゾーン１１５ｂに搬送されるときなどの環境の変化のためである。
【００２４】
図１Ｂは、図１Ａに示すネットワーク１００のサブセットのブロック図であり、本発明の原理を利用するアクセスポイント１１０ｂが、指向性アンテナローブ１３０ａ〜１３０ｉに関してより詳細に示されている。指向性アンテナローブ１３０ａ〜１３０ｉはまた、参照番号１３０によって全般的に示される。アクセスポイント１１０ｂは、その環境の走査中にアンテナローブ１３０を順序付け、好ましいアンテナ方向を決定する。
【００２５】
走査中、アクセスポイント１１０ｂは、図２Ａおよび２Ｂにより詳細に示す指向性アンテナを使用して、リモートステーション１２０ｂによって送信されたＲＦ信号を求めて走査する。各走査位置（すなわち角度またはアンテナパターン）で、アクセスポイント１１０ｂは信号またはプローブ応答を測定し、その走査角についてのそれぞれのメトリックを計算する。メトリックの例には、受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）、搬送波対混信比（Ｃ／Ｉ）、ビット当りエネルギー比（ｅｎｅｒｇｙ−ｐｅｒ−ｂｉｔ  ｒａｔｉｏ）（Ｅｂ／Ｎｏ）、あるいは受信信号または信号環境の品質の、信号対雑音比（ＳＮＲ）などのその他の適切な尺度が含まれる。当業者は直ちに理解するであろうが、こうした尺度の組合せを作成して、最良の、または好ましいアンテナパターンを求めることもできる。測定した信号品質メトリックに基づいて、アクセスポイント１１０ｂは、リモートステーション１２０ｂと通信するための好ましいアンテナ角度または方向を決定する。
【００２６】
走査は、リモートステーション１１０ｂが認証され、分散システム１０５と関連付けられる前または後に行うことができる。したがって、ＭＡＣ層内で初期アンテナ走査を実施することができる。あるいは、ＭＡＣ層の外部で初期走査を実施することもできる。同様に、リモートステーション１１０ｂが認証され、分散システム１０５と関連付けられた後に行われる走査は、ＭＡＣ層内で実施することができ、またはＭＡＣ層の外部で行われるプロセスによって実施することができる。
【００２７】
図２Ａは、外部指向性アンテナアレイ２００ａを使用するアクセスポイント１１０の図である。指向性アンテナアレイ２００ａは、５個のモノポール受動アンテナ素子２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ、および２０５ｅと、１つのモノポール能動アンテナ素子２０６とを含む。以下では受動アンテナ素子２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ、および２０５ｅを参照番号２０５で全般的に参照する。指向性アンテナ素子２００ａは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート２１５を介してアクセスポイント１１０に接続される。指向性アンテナアレイ２００ａとアクセスポイント１１０との間のその他のタイプの接続も容易に受け入れられる。
【００２８】
指向性アンテナアレイ２００ａ内の受動アンテナ素子２０５が、走査が可能となるように寄生的に能動アンテナ素子２０６に結合される。走査により、指向性アンテナアレイ２００ａの少なくとも１つのアンテナビームを、受動アンテナ素子２０５の数に関連する増分で、任意選択で３６０度回転することができることを意味する。
【００２９】
指向性アンテナアレイ２００ａの詳細な議論が与えられている（例えば、参照によりその教示全体が本明細書に組み込まれ、本発明の現譲受人に譲渡された特許文献１参照。）。指向性アンテナアレイ２００ａによって受信信号または送信信号に基づいてアンテナ方向を最適化する例示的方法も特許文献１で議論されている。
【００３０】
指向性アンテナアレイ２００ａは、全方向モードで使用して全方向性アンテナパターンを提供することもできる。アクセスポイント１１０は、送信または受信のために全方向パターンを使用することができる。アクセスポイント１１０は、リモートステーション１２０に送信するとき、またはリモートステーション１２０から受信するときに、選択した指向性アンテナを使用することもできる。
【００３１】
図２Ｂは、内部指向性アンテナ２２０ｂを備えるアクセスポイント１１０の等角投影図である。この実施形態では、指向性アンテナアレイ２００ｂはＰＣＭＣＩＡカード２２０上にある。ＰＣＭＣＩＡカード２２０はアクセスポイント１１０によって担持され、プロセッサ（図示せず）に接続される。指向性アンテナアレイ２００ｂは、図２Ａに示す指向性アンテナアレイ２００ａと同じ機能を提供する。
【００３２】
様々なその他の形態の指向性アンテナアレイを使用できることを理解されたい。その例には諸アレイが含まれる（例えば、参照により教示全体が共に本明細書に組み込まれ、本発明の現譲受人に譲渡された特許文献２および３参照。）。
【００３３】
図３Ａは、上記で議論した受動アンテナ素子２０５および能動アンテナ素子２０６を含む指向性アンテナアレイ２００ａの詳細な図である。指向性アンテナアレイ２００ａはまた、図３Ｂを参照して以下で議論するように、受動アンテナ素子が電気的に結合されるグランドプレーン３３０も含む。
【００３４】
さらに図３Ａを参照すると、指向性アンテナアレイ２００ａは、アンテナ素子２０５ａおよび２０５ｅから離れる向きに角度が付いた指向性アンテナローブ３００を与える。これは、アンテナ素子２０５ａおよび２０５ｅが反射モードにあり、アンテナ素子２０５ｂ、２０５ｃ、および２０５ｄが「伝送」モードにあることを示す。言い換えれば、能動アンテナ素子２０６と受動アンテナ素子２０５との間の相互結合により、指向性アンテナアレイ２００ａが指向性アンテナローブ３００を走査することが可能となり、この場合、アンテナローブ３００は、受動素子２０５が設定されるモードの結果として、図示するような向きになる。当業者は直ちに理解するであろうが、受動アンテナ素子２０５の異なるモードの組合せの結果、異なるアンテナローブ３００のパターンおよび角度が得られる。
【００３５】
図３Ｂは、受動アンテナ素子２０５を反射モードまたは伝送モードに設定するのに使用することのできる例示的回路の略図である。反射モードは、代表的延長破線３０５によって示され、伝送モードは短縮破線３１０によって示される。代表的破線３０５および３１０は、それぞれ誘導性素子３２０または容量性素子３２５を介してグランドプレーン３３０に結合することによって引き起こされる。誘導性素子３２０または容量性素子３２５を介する受動アンテナ素子２０５ａの結合は、スイッチ３１５を介して行われる。スイッチ３１５は、受動アンテナ素子２０５ａをグランドプレーン３３０に結合することのできる機械式スイッチまたは電気式スイッチでよい。スイッチ３１５は制御信号３３５を介して設定される。
【００３６】
受動アンテナ素子２０５ａはインダクタ３２０を介してグランドプレーン３３０に結合され、長い代表的破線３０５によって示されるように実質上延長される。このことは、能動アンテナ素子２０６との相互結合を介して受動アンテナ素子２０５ａに結合されたＲＦ信号のための「バックボード」を提供すると考えることができる。図３Ａの場合、受動アンテナ素子２０５ａおよび２０５ｅはどちらも、それぞれの誘導性素子３２０を介してグランドプレーン３３０に接続される。同時に、図３Ａの例では、他の受動アンテナ素子２０５ｂ、２０５ｃ、および２０５ｄが、それぞれの容量性素子３２５を介してグランドプレーン３３０に電気的に接続される。
【００３７】
容量性結合は、短い代表的破線３１０によって表されるように受動アンテナ素子を実質上短縮する。受動素子３２５のすべてを容量結合することにより、指向性アンテナアレイ２００ａが実質上全方向性アンテナにされる。遅延線や集中インピーダンスなどの代替結合技法も受動アンテナ素子２０５とグランドプレーン３３０の間で使用できることを理解されたい。
【００３８】
図９に移ると、指向性アンテナアレイ２００ａまたは２００ｂを使用することによって全方向性アンテナパターン９０５および指向性アンテナパターン９１０を生成するアクセスポイント１１０ｂの上空図（ｏｖｅｒｈｅａｄ  ｖｉｅｗ）が与えられている。アクセスポイント１１０ｂは、複数のステーション１２０ａ〜１２０ｄと通信する。アクセスポイント１１０は通常、付近の障害物または移動する反射面なしに遠く隔てて設置されるので（例えば、壁または天井の高い場所）、好ましいアンテナパターン方向の選択は、所与のリモートステーション１２０との接続全体を通して変化しない可能性が高い。
【００３９】
図示するアクセスポイント１１０ｂは、選択されたリモートステーション１２０ｃに送られるダウンリンクデータフレームについて指向性アンテナ２００ａを利用することができる。大部分のブロードキャストおよび制御フレームでは、アクセスポイントは、全方向性アンテナパターン９０５および利用可能な最低のデータ転送速度を利用して、すべてのリモートステーション１２０がそれを受信することを保証する。指向性アンテナ２００ａは、ネットワーク１００のカバレッジエリアを向上させることはできないが、リモートステーション１２０に送信されるデータフレームについてのデータ転送速度を向上させることができる。ネットワーク１００を介して転送されるデータの大多数はダウンリンク上で出現する（例えばウェブページアクセス、ファイル転送）ので、ダウンリンク転送速度の向上は有用である。１つのオプションは、アクセスポイント１１０ｂがオムニモードで受信することが必要であるときに、切換え空間ダイバーシティ（ｓｗｉｔｃｈｅｄ  ｓｐａｔｉａｌ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を使用することである。潜在的な追加される５ｄＢのリンクマージンは、例えば３００％のスループット増加を収容する。
【００４０】
選択されたリモートステーション１２０ｃからアクセスポイント１１０ｂに競合期間（ＣＰ）中に送信されるアップリンクデータフレームが、全方向性アンテナパターンを使用して受信される。任意のリモートステーションがフレームを送信した可能性があるからである。大きいフレームでは、ネットワーク構成は、リモートステーションがｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−ｓｅｎｄ／ｃｌｅａｒ−ｔｏ−ｓｅｎｄ（ＲＴＳ／ＣＴＳ）機構を使用してワイヤレス媒体を確保することを必要とする可能性がある。この場合、アクセスポイント１１０ｂは、指向性モードで受信してアップリンク上のデータ転送速度を向上させることができる。このことは、リモートステーション１２０ｃで実装されるデータ転送速度選択アルゴリズムにある程度依存する。
【００４１】
ダウンリンク伝送では、アクセスポイント１１０ｂは、全方向パターンおよびより低速のデータ転送速度を使用して、競合期間中に小さいパケットを送信することを決定することができる。この理由は、カバレッジエリアの反対側のリモートステーション（リモートステーション１２０ｅなど）が、それから離れる方向に向く指向性アンテナパターン９１０からのアクセスポイント伝送を聴取しない可能性があるためである。これは、２つのリモートステーション１２０が互いを聴取せず、同時に送信を終了するという、よく知られた「隠れノード（ｈｉｄｄｅｎ  ｎｏｄｅ）」問題である。この場合、２つのリモートステーションは１２０ｃおよび１２０ｅである。とりわけ、大きいデータフレームの場合にこの問題を回避する方法を、図７を参照しながら以下で説明する。
【００４２】
したがって、アクセスポイント１１０での指向性アンテナパターンは、ネットワークトラフィックの大部分であるリモートステーション１２０とのダウンリンクおよびアップリンクデータフレーム交換についてより高いデータ転送速度を実現することができる。ネットワーク接続性は、アクセスポイント１１０の全方向性アンテナの名目利得（ｎｏｍｉｎａｌ  ｇａｉｎ）で維持される。すなわち、リモートステーション１２０は、アクセスポイント１１０と関連付けることができ、指向性アンテナ２００ａを使用することなく接続を維持することができる。
【００４３】
表１で与える１組の規則を定義して、指向性アンテナ２００ａの全方向性特性および指向性特性を活用することができる。表１は、現在アクセスポイント１１０に関連付けられているリモートステーション１２０のアドレスと、その現在のアンテナ方向選択を含む。表１は、８０２．１１規格（その中の表２１および２２）からのフレームシーケンスに基づく例示的アンテナ方向選択を示すことができる。表１では、「Ｄｉｒ」は方向を示し、「ＵＬ」はアップリンクを示し、「ＤＬ」はダウンリンクを示す。
【００４４】
【表１】
2007525065.tif 000003
【００４５】
いつ全方向パターンを選択し、いつ指向性パターンを選択するかを決定する１組の規則でプロセスを記述することができる。例えば、アクセスポイント１１０は、単一のリモートステーション１２０に送信し、または単一のリモートステーション１２０から受信する時間間隔の間に指向性パターンを選択することができる。
【００４６】
アクセスポイント１１０のインターフェースを示すブロック図が図４に示されている。図示するアクセスポイント１１０は様々なサブシステムおよび層を含む。アンテナサブシステム４０５は、指向性アンテナ２００ｂと、指向性アンテナを操作するための支援回路、バス、およびソフトウェアとを含むことができる。アンテナサブシステム４０５は、物理層４１０にインターフェースし、それに対してＲＦ信号４１２を供給する。
【００４７】
物理層４１０はＲＦ信号４１２を処理し、アンテナステアリングプロセス４２０に対する信号品質測定値４１７を求める。物理層４１０は、ＲＦ信号４１２に基づく処理済み信号をＭＡＣ層４１５に送る。ＭＡＣ層４１５はタイミング制御メッセージ４２２を生成し、タイミング制御メッセージ４２２も、必要なときにアンテナをオムニモードまたは指向性モードに切り換えるためにアンテナステアリングプロセス４２０に送られる。
【００４８】
ＭＡＣ層４１５はまた、データフレーム４２９を他のプロセス（図示せず）に送る。図示する物理層４１０、ＭＡＣ層４１５、およびアンテナステアリングプロセス４２０は、コントローラ４００内に常駐することができる。アンテナステアリングプロセス４２０は、例えばメモリ内に格納することができ、メモリは、例えばスタンドアロンメモリまたはプロセッサ内の組込みメモリでよい。
【００４９】
アンテナステアリングプロセス４２０は、各リモートステーション１２０のアンテナ走査中に作成された、受信した信号品質測定値４１７に応じて「アンテナテーブルまたはデータベース」あるいは「方向テーブルまたはデータベース」４２５を維持することができる。例えば、方向テーブル４２５は、ステーションＩＤと、リモートステーション１２０との指向性通信のための対応するアンテナ方向（Ａ、Ｂ、Ｃ）とを格納することができる。方向テーブル４２５内のアンテナ方向を求めた後、アンテナステアリングプロセス４２０を使用して指向性アンテナ制御４２７をアンテナサブシステム４０５に提供する。信号品質測定値４１７が所定のしきい値より上であり、最高のデータ転送速度を全方向性モードでサポートすることができることを示す場合、アンテナ方向を全方向（Ｏ）モードに保つことができる。
【００５０】
以下の段落では、指向性アンテナ２２０ｂをアクセスポイント１１０からリモートステーション１２０に向ける好ましい方向を求めるための、本発明による様々な技法を説明する。第１の技法は、空間ダイバーシティ選択機構を使用する。第２の技法は、アクセスポイント１１０とリモートステーション１２０の間で交換される一続きのプローブ信号を使用する。第３の技法は、制御メッセージ（例えばＡＣＫまたはＣＴＳ）を使用して、アクセスポイント１１０で受信したアンテナ方向の信号品質測定値を作成する。第３の技法は、順方向リンクと逆方向リンクのどちらでも適用可能である。
【００５１】
第１の技法は、現行の８０２．１１装置がアンテナ切換えダイバーシティ走査／制御を組み込むこと、および８０２．１１ａ／８０２．１１ｇ／８０２．１１ｎなどの今後の８０２．１１装置も切換えダイバーシティをサポートすることを想定する。第１の技法は、リモートステーション１２０がそれ自体を認証し、ネットワークと関連付けた後に適用可能である。初期アンテナ走査がＭＡＣ／ネットワーク層プロトコル内で実施されることが想定される。指向性または多素子アンテナ２２０ａを用いて、第１の技法は、ダイバーシティプロトコルを利用して、更新されるアンテナ位置／選択を保つことができる。
【００５２】
次に図６を参照すると、第１の技法は以下のように機能する。図示するアクセスポイント１１０’は、アンテナサブシステム４０５’に接続されたコントローラ６００’を含む。コントローラ６００’は物理層４１０’を含み、物理層４１０’には、アンテナ制御信号およびＭＡＣ層（図４）へのアクセスが与えられる。ＭＡＣ層は、アンテナ選択をレジスタＡ６０５ａ’およびレジスタＢ６０５ｂ’に書き込む。レジスタＡ６０５ａ’は選択されたアンテナ位置を含み、レジスタＢ６０５ｂ’は候補アンテナ位置を含む。物理層４１０’はマルチプレクサ６１０’とも通信する。物理層４１０’は、典型的なダイバーシティ選択制御方式でダイバーシティ選択スイッチ制御信号６０７’をマルチプレクサ６１０’に送るが、この場合、ダイバーシティ選択スイッチ制御信号は、レジスタＡ６０５ａ’の内容を使用するか、それともレジスタＢ６０５ｂ’の内容を使用するかを制御する。
【００５３】
選択されたアンテナ位置は当初、ネットワーク認証／アソシエーションプロトコル中に選ばれる。候補アンテナ位置は、他の任意のアンテナ位置である（全方向モードを含む）。有効なパケットを受信した後、または所定の時間枠にパケットを受信しなかった後に、候補アンテナ位置が所定のシーケンスで変更される。
【００５４】
パケットを首尾よく受信した後、物理層４１０’は、両方のアンテナ位置に関する、受信した信号品質メトリック（信号強度、信号対雑音比、多重通路／イコライザメトリックなど）をＭＡＣ層に送る。パケット受信中、物理層４１０’は、８０２．１１についてそのとき行うのと同様に機能する。すなわち、２つのアンテナ位置を切り換え、パケット受信のための最良のアンテナ位置を使用する。物理層４１０’’による有効なパケット受信の後、２つのアンテナ位置に関する信号品質メトリックがＭＡＣ層に送られる。ＭＡＣ層は、選択されたアンテナ位置と候補アンテナ位置を共に更新する。選択されたアンテナ位置は、物理層４１０’から受け取ったデータに基づいて最良の位置で置き換えられる。フィルタリング／ヒステリシスを使用して、２つのアンテナ位置の間の「ピンポニング（ｐｉｎｇ−ｐｏｎｇｉｎｇ）」を避けることができる。
【００５５】
前述のように、この技法は、現行の８０２．１１アンテナ切換えダイバーシティ方法を活用する。この第１の技法は、ハードウェア、ソフトウェア／ファームウェア、またはそれらの組合せを含むことを理解されたい。
【００５６】
次に図１０を参照して、空間ダイバーシティに基づいてＷＬＡＮ１００内のアクセスポイント１１０を操作する上述の方法の流れ図を議論する。開始（ブロック１０００）より、この方法は、ブロック１０１０で、指向性アンテナ２２０ｂの現在角度を使用してリモートステーション１２０と通信することを含む。ブロック１０２０で、プリアンブル中にリモートステーション１２０と通信する指向性アンテナ２２０ｂの複数の代替角度を操作することを実施する。ブロック１０３０で、リモートステーション１２０から現在角度および複数の代替角度を介して受信したそれぞれの信号を測定する。ブロック１０４０で、プリアンブルの間、リモートステーション１２０との通信を続行するために、測定した信号に基づいて現在角度または複数の代替角度のうちの１つを好ましい角度として選択する。この方法はブロック１０５で終了する。
【００５７】
第２の技法は、アクセスポイント１１０によるリモートステーション１２０へのＲＴＳメッセージの伝送と、リモートステーションによるアクセスポイントへの応答で送信されるＣＴＳメッセージの受信とに基づく。８０２．１１規格はまた、プローブ要求／プローブ応答交換も定義する。プローブ要求／プローブ応答交換は、他のステーション１２０に対するリンクの品質を判定するためにリモートステーション１２０によって使用される。
【００５８】
図８に示すように、選択されたリモートステーション１２０に対する好ましい照準方向を決定するためにアクセスポイント１１０によって使用されるとき、アクセスポイント１１０は、オムニパターンと潜在的指向性パターン１３０のそれぞれでプローブ要求信号８０５を送信し、それぞれのパターンで動作中に、リモートステーション１１０から送り戻されたプローブ応答信号８１０の信号品質を測定する。
【００５９】
こうした応答フレーム８１０の測定により、この技法は前述のダイバーシティ選択技法よりも信頼性の高い技法となる。この第２の技法は、少なくとも、リモートステーション１２０がアクセスポイント１１０と関連付けられた直後に使用されることが好ましい。しかし、追加のプローブ要求／プローブ応答信号を使用するとネットワーク効率に対する影響があるが、こうした交換は少なくすることができる。
【００６０】
次に図１１を参照して、プローブ信号に基づいてＷＬＡＮ１００内のアクセスポイント１１０を操作する上述の方法の流れ図を議論する。開始（ブロック１１００）より、この方法は、ブロック１１１０でリモートステーション１２０を選択すること、ブロック１１２０で、選択したリモートステーションに指向性アンテナ２２０ｂのオムニ角度を介して第１プローブ信号を送信すること、およびブロック１１３０で、第１プローブ信号に応答して、選択したリモートステーションからオムニ角度を介して受信した第１プローブ応答信号を測定することを含む。
【００６１】
ブロック１１４０で、指向性アンテナ２２０ｂの複数の指向性角度のうちのそれぞれを介して、選択したリモートステーション１２０にそれぞれの第２プローブ信号を送信し、ブロック１１５０で、それぞれの第２プローブ信号に応答して、選択したリモートステーションから各指向性角度を介して受信した第２プローブ応答信号を測定する。ブロック１１６０で、選択したリモートステーション１２０からの測定した第１プローブ応答信号と、それぞれの測定した第２プローブ応答信号をアンテナデータベースに格納する。
【００６２】
ブロック１１７０で、測定した第２プローブ応答信号に基づいて、選択したリモートステーション１２０に対する好ましい指向性角度を選択する。ブロック１１８０で、オムニ角度からの測定した第１プローブ応答信号を、好ましい指向性角度からの測定した第２プローブ応答信号と比較する。第１プローブ信号はｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−ｓｅｎｄ（ＲＴＳ）メッセージを含み、第１プローブ応答信号はｃｌｅａｒ−ｔｏ−ｓｅｎｄ（ＣＴＳ）メッセージを含む。同様に、第２プローブ信号はＲＴＳメッセージを含み、第２プローブ応答信号はＣＴＳメッセージを含む。ブロック１１９０で、選択したリモートステーション１２０との通信を続行するために、比較に基づいてオムニ角度または好ましい指向性角度を選択する。この方法はブロック１１９５で終了する。
【００６３】
第３の技法は、アクセスポイント１１０とリモートステーション１２０との間の通常のデータ交換で使用される制御フレームを利用する。この技法は、順方向リンク通信と逆方向リンク通信のどちらでも使用することができる。ｃｌｅａｒ−ｔｏ−ｓｅｎｄ（ＣＴＳ）および確認（ＡＣＫ）メッセージはより低速なデータ転送速度で送信されるので、アクセスポイント１１０はこうしたメッセージを使用して、現在選択している指向性パターン１３０とオムニパターン９０５を比較することができる。このことを図５Ａに、アンテナ選択タイミングに関する破線で示す。これは、現在選択している方向１３０が全方向性パターン９０５に勝る優位性を維持しているかどうかを判定する方法として使用することができる。この優位性は通常、類似の信号品質メトリックを有する２つのアンテナパターン間の頻繁な切換えを防止するために所定のしきい値に基づく。
【００６４】
例えば、ＣＴＳメッセージの間、全方向モードを使用してこのメッセージを受信し、第１信号品質測定値を計算することができる。ＡＣＫメッセージの間、テストアンテナ方向を使用して、このメッセージを受信し、第２信号品質測定値を計算することができる。第１信号品質測定値と第２信号品質測定値の比較を実施し、テストアンテナ方向を格納すべきかどうかに関して判定を行う。すなわち、指向性モードが全方向モードよりも高い利得をもたらすかどうかである。２つの異なる指向性アンテナ方向間で比較を実施することもできる。
【００６５】
図５Ｂに示すように、逆方向リンクデータ伝送中に同じタイプの測定値および比較を実施することができる。ＡＣＫメッセージ中、アクセスポイント１１０は、信号品質測定値を計算して、それを全方向性モード測定値またはその他の指向性モード測定値と比較することができる。異なるアンテナ方向を走査する前に、選択したリモートステーション１１０とのいくつかの通信を介して比較を実施することができる。
【００６６】
全方向性アンテナパターンおよび選択した指向性アンテナパターンに関する上述のプロセスからの信号品質測定値で図４の方向テーブル４２５を増強することができる。優位性が所定のしきい値より下に降下した場合、アクセスポイント１１０は、オムニ選択に戻り、上述の最初の２つの技法の一方を使用してアンテナ探索を実施する。
【００６７】
リモートステーション１２０がパワーセーブモードに移る場合、またはリモートステーション１２０がデータ転送のない遊休期間を有する場合、アクセスポイント１１０はオムニパターン選択に戻る。リモートステーション１２０が再びアクティブになったとき、アクセスポイント１１０は別のアンテナ探索を実施することができる。
【００６８】
次に図１２および１３を参照して、順方向リンクおよび逆方向リンクでの制御フレームに基づいてＷＬＡＮ１００内のアクセスポイント１２０を操作する方法のそれぞれの流れ図を議論する。開始（ブロック１２００）より、この方法は、ブロック１２１０でリモートステーション１２０から指向性アンテナ２２０ｂの第１アンテナパターンを介して第１制御フレームを順方向リンクで受信すること、およびブロック１２２０で第１データフレームをリモートステーションに送信すること、およびブロック１２３０でリモートステーションから指向性アンテナの第２アンテナパターンを介して第２制御フレームを受信することを含む。ブロック１２４０で、第１アンテナパターンを介して受信した第１制御フレームの信号品質と、第２アンテナパターンを介して受信した第２制御フレームの信号品質を測定する。ブロック１２５０で、第１および第２アンテナパターンに関連するそれぞれの測定した信号品質を比較する。ブロック１２６０で、第２アンテナパターンに関連する測定した信号品質が、第１アンテナパターンに関連する測定した信号品質よりも所定のしきい値だけ超過する場合、リモートステーション１２０に第２データフレームを送信するための第２アンテナパターンを選択する。受信した第１制御フレームは、ｃｌｅａｒ−ｔｏ−ｓｅｎｄメッセージを含み、受信した第２制御フレームは確認メッセージを含む。この方法はブロック１２７０で終了する。
【００６９】
逆方向リンクで制御フレームに基づいてＷＬＡＮ１００内でアクセスポイント１２０を操作する方法は、開始（ブロック１３００）より、ブロック１３１０で、リモートステーションから指向性アンテナ２２０ｂの第１アンテナパターンを介して第１制御フレームを受信すること、ブロック１３２０で、第２制御フレームをリモートステーションに送信すること、およびブロック１３３０で、リモートステーションから指向性アンテナの第２アンテナパターンを介して第１データフレームを受信することを含む。ブロック１３４０で、第１アンテナパターンを介して受信した第１制御フレームの信号品質と、第２アンテナパターンを介して受信した第１データフレームの信号品質を測定する。ブロック１３５０で、第１および第２アンテナパターンに関連するそれぞれの測定した信号品質を比較する。第２アンテナパターンに関連する測定した信号品質が、第１アンテナパターンに関連する測定した信号品質よりも所定のしきい値だけ超過した場合、ブロック１３６０で、アクセスポイント１１０によってリモートステーション１２０に第２データフレームを送信するための第２アンテナパターンを選択する。受信した第１制御フレームは、ｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−ｓｅｎｄメッセージを含み、送信した第２制御フレームはｃｌｅａｒ−ｔｏ−ｓｅｎｄメッセージを含む。この方法はブロック１３７０で終了する。
【００７０】
第４の技法は、隠れノードの発生を低減または解消するためにアクセスポイント１１０で指向性アンテナ２２０ｂを使用するときに保護機構を提供する隠れノード保護技法である。隠れノードは、ネットワーク１００内のリモートステーション１２０のすべてがアクセスポイント１１０と選択したリモートステーション１２０との間の通信を聴取することができるわけではないときに生じ、したがって聴取することができないステーションが、媒体が使用中のときに送信することができる。これにより、特にアクセスポイント１１０ではコリジョンが引き起こされる。
【００７１】
アクセスポイント１１０がリモートステーション１２０に送信するデータを有するとき、制御プロセスは、図４の方向テーブル４２５を走査して、潜在的隠れノードが存在するかどうかを判定することにより、選択したアンテナ方向を設定する。例えば、アクセスポイント１１０は、選択したアンテナ方向と逆方向にリモートステーション１２０を探索することができる。
【００７２】
図７のタイミング図を参照すると、隠れノードの可能性が存在すると制御ソフトウェアが判定した場合、アクセスポイント１１０はまず、アンテナ２２０ａの全方向モードを使用して、既知の未使用ＭＡＣアドレスにＣＴＳメッセージを送信する。このプロセスは、交換を行うべきであり、交換が終了するまで送信すべきでないことをネットワーク内のリモートステーション１２０のすべてに通知する働きをする。次いでアクセスポイント１１０は、所期のリモートステーション１２０に関して選択したアンテナ方向に切り替わり、通信が続行する。隠れノード問題を防止する別の手法は、所望のリモートステーション１２０で４方向フレーム交換プロトコル（ＲＴＳ、ＣＴＳ、データ、およびＡＣＫ）を実施することである。
【００７３】
隠れノードの可能性が存在しないと制御ソフトウェアが判定する場合、アクセスポイント１１０はＣＴＳメッセージを送信する必要はなく、通信は、アクセスポイント１１０アンテナを適切な方向に設定することで直ちに開始することができる。ネットワークプロトコルによって要求される場合、ＲＴＳメッセージを所期の受信機に宛てて送ることができ、その結果、図５Ａに示すように、確認としてＣＴＳメッセージがアクセスポイント１１０に戻される。
【００７４】
図７を参照して説明したプロセスでは、ＣＴＳメッセージはリモートステーション１２０に送信を停止させるのに必要なすべてであるので、ＲＴＳメッセージがアクセスポイント１１０によって送信されないので効率が向上する。標準８０２．１１プロトコルヘッダのＩＤ区間で示されるリモートステーション１２０により、指定のリモートステーションがデータフレームを受信することが保証される。
【００７５】
次に図１４を参照して、隠れノード認識に基づいてＷＬＡＮ１００内のアクセスポイント１２０を操作することについての流れ図を議論する。開始（ブロック１４００）より、この方法は、ブロック１４１０で、アクセスポイント１１０と各リモートステーション１２０との間で、複数のアンテナパターンに対応するそれぞれの測定した信号品質を関連付けることによってアンテナデータベースを作成することを含む。それぞれの測定した信号品質は、各リモートステーション１２０との通信に基づいてアクセスポイント１１０で決定される。ブロック１４２０で、各リモートステーション１２０について、アンテナデータベースに基づいて好ましいアンテナパターンを求め、ブロック１４３０で、リモートステーションと、通信するための対応する好ましいアンテナパターンを選択する。アンテナデータベースに基づいて、選択したリモートステーションと通信する前に、ブロック１４４０で、そのような通信が実際に行われるとき、選択していないリモートステーションが認識する可能性を有するかどうかを判定する。このことは、選択したリモートステーションについての好ましいアンテナパターンに関連する測定した信号品質を、同一の好ましいアンテナパターンを使用しているときに選択していないリモートステーションと関連するそれぞれの信号品質と比較することによって判定される。
【００７６】
隠れノードの可能性が存在する場合、ブロック１４５０で、アクセスポイント１１０および選択したリモートステーション１２０が互いに通信すべきであることを示すメッセージを同報通信する。上述のように、この同報通信は、リモートステーション１２０に対するオムニアンテナパターンを介した非要求型ｃｌｅａｒ−ｔｏ−ｓｅｎｄメッセージの形でよい。ＣＴＳは、リモートステーション１２０のいずれにも対応しない未使用アドレスを有する。あるいは、選択したリモートステーション１２０４で方向フレーム交換プロトコル（ＲＴＳ、ＣＴＳ、データ、およびＡＣＫ）を実施して隠れノード問題を防止する。この方法はブロック１４６０で終了する。
【００７７】
本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を具体的に図示し説明したが、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の中で形態および細部の様々な変更を行えることを当業者は理解されよう。例えば、アクセスポイントはＩＥＥＥ８０２．１１規格に限定されない。当業者は直ちに理解するであろうが、上記で議論したアクセスポイントのためのアンテナアルゴリズムは、ＩＥＥＥ８０２．１６規格で定義されるような他のタイプのローカルエリアネットワークに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１Ａ】本発明の原理を利用するワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）の略図である。
【図１Ｂ】アンテナ走査を実施する図１ＡのＷＬＡＮ内のアクセスポイントの略図である。
【図２Ａ】外部指向性アンテナアレイを有する図１Ａのアクセスポイントの図である。
【図２Ｂ】内部ＰＣＭＣＩＡカードに組み込まれる指向性アンテナアレイを有する図２Ａのアクセスポイントの図である。
【図３Ａ】図２Ａの指向性アンテナアレイの図である。
【図３Ｂ】図３Ａの指向性アンテナのアンテナ素子の状態を選択するのに使用されるスイッチの略図である。
【図４】本発明の原理によるサブシステム、層、およびアンテナステアリングプロセスを利用する図１Ａのアクセスポイントのブロック図である。
【図５Ａ】任意選択で図４のアンテナステアリングプロセスで使用される信号図である。
【図５Ｂ】任意選択で図４のアンテナステアリングプロセスで使用される代替信号図である。
【図６】アンテナダイバーシティ回路が利用される図４の代替ブロック図である。
【図７】任意選択で図４のアンテナステアリングプロセスで使用される隠れノード技法を使用する信号図である。
【図８】２方向性シグナリングを伴う図１のネットワークの上面図である。
【図９】アンテナビームの表示を伴う図１のネットワークの上面図である。
【図１０】本発明による、空間ダイバーシティに基づいてＷＬＡＮ内のアクセスポイントを操作する方法の流れ図である。
【図１１】本発明による、プローブ信号に基づいてＷＬＡＮ内のアクセスポイントを操作する方法の流れ図である。
【図１２】本発明による、順方向リンクおよび逆方向リンク内の制御フレームに基づいてＷＬＡＮ内のアクセスポイントを操作する方法の流れ図である。
【図１３】本発明による、順方向リンクおよび逆方向リンク内の制御フレームに基づいてＷＬＡＮ内のアクセスポイントを操作する方法の流れ図である。
【図１４】本発明による、隠れノード認識に基づいてＷＬＡＮ内のアクセスポイントを操作する方法の流れ図である。
【図１Ａ】
2007525065.tif 000004
【図１Ｂ】
2007525065.tif 000005
【図２Ａ】
2007525065.tif 000006
【図２Ｂ】
2007525065.tif 000007
【図３Ａ】
2007525065.tif 000008
【図３Ｂ】
2007525065.tif 000009
【図４】
2007525065.tif 000010
【図５Ａ】
2007525065.tif 000011
【図５Ｂ】
2007525065.tif 000012
【図６】
2007525065.tif 000013
【図７】
2007525065.tif 000014
【図８】
2007525065.tif 000015
【図９】
2007525065.tif 000016
【図１０】
2007525065.tif 000017
【図１１】
2007525065.tif 000018
【図１２】
2007525065.tif 000019
【図１３】
2007525065.tif 000020
【図１４】
2007525065.tif 000021
【国際調査報告】
2007525065.tif 000022