(57)【要約】  アクセス・ポイントは、通信ネットワーク中に、２つの無指向性アンテナ（１）または１つの無指向性アンテナおよび複数のセクタ分割アンテナ（３）を使用することができる。移動局はセクタ分割アンテナを使用することができる。無指向性アンテナは、２またはそれ以上のセクタ分割アンテナ（２）を含んでいてもよい。
2007522694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局と、
無指向性放射パターンを形成するために組み合わされた第１および第２セクタ分割アンテナを含むアクセス・ポイントと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１セクタ分割アンテナは第１トーンを送信し、前記第２セクタ分割アンテナは前記第１トーンと異なる第２トーンを送信することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第１セクタ分割アンテナは第１信号を送信し、前記第２セクタ分割アンテナは前記第１信号から位相的に遅延した前記第１信号を送信することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記アクセス・ポイントは、無指向性アンテナをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記移動局は、第１および第２セクタ分割アンテナを含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
少なくとも２つの無指向性アンテナを有するアクセス・ポイントであって、第１の前記無指向性アンテナは複数のセクタ分割アンテナの組合せによって形成される、アクセス・ポイントを含むことを特徴とする通信ネットワーク。
【請求項７】
複数のセクタ分割アンテナの前記組合せは、実質的に０度から９０度の放射パターンをカバーするセクタ、および、実質的に１８０度から２７０度の放射パターンをカバーする別のセクタを有する第１セクタ分割アンテナを含むことを特徴とする請求項６記載の通信ネットワーク。
【請求項８】
複数のセクタ分割アンテナの前記組合せは、実質的に９０度から１８０度の放射パターンをカバーするセクタ、および、実質的に２７０度から３６０度の放射パターンをカバーする別のセクタを有する第２セクタ分割アンテナを含むことを特徴とする請求項７記載の通信ネットワーク。
【請求項９】
複数のセクタ分割アンテナの前記組合せは、第１および第２セクタ分割アンテナを含み、前記第１セクタ分割アンテナは実質的に０度から１８０度の放射パターンを有し、前記第２セクタ分割アンテナは実質的に１８０度から３６０度の放射パターンを有することを特徴とする請求項６記載の通信ネットワーク。
【請求項１０】
前記第１セクタ分割アンテナは第１信号を送信し、前記第２セクタ分割アンテナは前記第１信号から位相的に遅延した前記第１信号を送信することを特徴とする請求項９記載の通信ネットワーク。
【請求項１１】
複数のセクタ分割アンテナの前記組合せは、前記第１無指向性アンテナを形成するために組み合わせる放射パターンを有する３つのセクタ分割アンテナを含むことを特徴とする請求項６記載の通信ネットワーク。
【請求項１２】
前記３つのセクタ分割アンテナは、実質的に０度から９０度の放射パターンを有する第１セクタ分割アンテナ、実質的に９０度から１８０度および２７０度から３６０度をカバーする放射パターンを有する第２セクタ分割アンテナ、および、実質的に１８０度から２７０度の放射パターンを有する第３セクタ分割アンテナを含むことを特徴とする請求項１１記載の通信ネットワーク。
【請求項１３】
複数のセクタ分割アンテナの前記組合せは、前記第１無指向性アンテナを形成するために組み合わせる放射パターンを有する４つのセクタ分割アンテナを含むことを特徴とする請求項６記載の通信ネットワーク。
【請求項１４】
前記４つのセクタ分割アンテナは、各々約０度から９０度の放射パターンをカバーし、前記第１無指向性アンテナを形成するために適切に配置されることを特徴とする請求項１３記載の通信ネットワーク。
【請求項１５】
第１および第２セクタ分割アンテナを含む移動局をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の通信ネットワーク。
【請求項１６】
アクセス・ポイントの受信機システムにおいて、
前記アクセス・ポイントの受信機に結合された２つの無指向性アンテナであって、前記２つの無指向性アンテナの少なくとも１つは２つの相補的に配置されたセクタ分割アンテナの組合せである、２つの無指向性アンテナ、
を含むことを特徴とするアクセス・ポイントの受信システム：。
【請求項１７】
前記２つの無指向性アンテナによって、周期的遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）技術が使用できることを特徴とする請求項１６記載の受信機システム。
【請求項１８】
前記２つの無指向性アンテナの少なくとも１つは、第１信号を送信する第１セクタ分割アンテナ、および、前記第１信号から位相的に遅延した前記第１信号を送信する第２セクタ分割アンテナを含むことを特徴とする請求項１６記載の受信機システム。
【請求項１９】
マルチバンド・システムにおける前記第１および第２セクタ分割アンテナは、サブバンドに亘ってインターリーブ・シンボルを受信することを特徴とする請求項１８記載の受信機システム。
【請求項２０】
前記第１セクタ分割アンテナまたは前記第２セクタ分割アンテナは、最良の移動局信号を受信するために選択されることを特徴とする請求項１８記載の受信機システム。
【請求項２１】
第１無指向性アンテナはラップトップ・コンピュータのディスプレイの１つのコーナに設置され、第２無指向性アンテナは別のコーナに設置されることを特徴とする請求項１６記載の受信機システム。
【請求項２２】
第１無指向性アンテナはラップトップ・コンピュータのディスプレイの１つの側面に沿って設置され、第２無指向性アンテナは前記ディスプレイの別の側面に沿って設置されることを特徴とする請求項１６記載の受信機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セクタに分割されたＷＬＡＮ用アンテナ・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス通信の性能を改善するために、ワイヤレス・システムの基地局またはアクセス・ポイントで、セクタに分割されたアンテナ（セクタ分割アンテナ：Sectored Antennas）が使用されていた。しかし、一般に、セクタ分割アンテナは移動局で使用されない。その代わりに、ワイヤレス・ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）は、ラップトップ・コンピュータに搭載される２つの無指向性アンテナを使用し、マルチパス・フェージングに対処するための空間ダイバーシティを提供する。しかしながら、アンテナがラップトップに搭載された場合、実際の放射パターンは必ずしも無指向性になるとは限らない。このように、この無指向性アンテナは、実際の放射パターン中の深いヌル点をもたらし、深刻な特性劣化を提供することになる。特性を顕著に改善する放射パターンを提供するアンテナ方式がＷＬＡＮネットワークで動作する装置に必要とされる。
【０００３】
本発明と考えられる主題は、本明細書の結論部分で明確に指摘され請求される。しかしながら、本発明は、動作の構成および方法の両方に関して、その目的、特徴および利点とともに、次の詳細な説明を添付の図面とともに参照することによって最もよく理解されるであろう。
【０００４】
図示の単純化および明瞭化のために、図示された要素は必ずしも実寸どおりに描かれていないことを認識すべきであろう。例えば、いくつかの要素の寸法は、明瞭化のために他の要素に比べて誇張される。さらに、適切であると考えられる場合、参照数字は、対応または類似する要素を示すために図面間で繰り返される。
【発明の開示】
【０００５】
以下の詳細な説明では、特定の多くの詳細事項が、本発明の完全な理解を提供するために述べられる。しかしながら、本発明は、これらの特定の詳細事項がなくても当技術の当業者によって実施されることが理解されるであろう。他の実施例では、周知の方法、手順、コンポーネント、および、回路は、本発明を不明瞭にしないように詳細に説明されていない。
【０００６】
以下の説明および請求項において、用語「結合される」、「接続される」は、それらの派生語と共に使用される。これらの用語は、互いに同義語として意図されていないことに理解しなければならない。むしろ、特定の実施例では、「接続される」は、２またはそれ以上の要素が互いに物理的または電気的な直接の接触にあることを示すために使用される。「結合される」は、２つ以上の要素が直接の物理的または電気的な接触中にあることを意味してもよい。しかしながら、「結合される」は、さらに２つ以上の要素が互いに直接の接触状態にないが、互いに協動関係にあるか、または相互に影響し合う関係にあることを意味することもある。
【０００７】
図１は、アクセス・ポイント（ＡＰ）１１０、移動局（ＳＴＡ）１２０，１３０，１４０を含むネットワーク１００における放射パターンを図示する。いくつかの実施例では、ワイヤレス・ネットワーク１００は、ワイヤレス・ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）である。例えば、移動局１２０，１３０，１４０の１またはそれ以上およびアクセス・ポイント１１０は、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ  標準８０２．１１、１９９９年版のようなワイヤレス・ネットワーク標準規格に従って動作するが、これは本発明を制限するものではない。ここに使用されるように、用語「８０２．１１」は、１９９９年版を含み、過去、現在、または将来のＩＥＥＥ  ８０２．１１標準規格、または拡張版を含むが、これらに制限されるものではない。移動局１２０，１３０，１４０は、ネットワーク１００中で通信することができるあらゆるタイプの移動局である。例えば、移動局は、コンピュータ、個人用デジタル情報処理端末、ワイヤレス機能を有する携帯電話、ホーム・オーディオ、または、ビデオ機器または同種の装置である。
【０００８】
アクセス・ポイント１１０は、信号１２２を使用して、移動局１２０（さらに、「ＳＴＡ１」と称される）と通信する。アクセス・ポイント１１０は、さらに信号１３２を使用して、また、移動局１３０（さらに、「ＳＴＡ２」と称される）と通信し、さらに、アクセス・ポイント１１０は、信号１４２を使用して、移動局１４０（さらに、「ＳＴＡ３」と称される）と通信する。信号１２２，１３２，１４２はアクセス・ポイントと様々な移動局との間の自由空間中をワイヤレス・チャネルを介して送信され、この実施例では、アクセス・ポイント１１０は２つの無指向性アンテナを使用し、また、移動局（ＳＴＡ）１２０，１３０，１４０は本発明に従うセクタ分割アンテナを使用する。
【０００９】
図２および図３は、ＷＬＡＮネットワークにおける放射パターンを図示し、アクセス・ポイント（ＡＰ）は無指向性アンテナおよびセクタ分割アンテの両方を使用するが、ここで１つのセクタは１つのセクタ分割アンテナに対応する。１つのアンテナだけがいつでも使用するために通常選択されるが、複数のセクタ分割アンテナが仮想的な無指向性アンテナを形成するために同時に使用されてもよい。本発明に従って、移動局は、セクタ分割されたアンテナを単に使用する。
【００１０】
図２を参照して、アクセス・ポイント１１０で、アンテナは次のように形成される。
（１）２つの無指向性アンテナ、
（２）２またはそれ以上のセクタ分割アンテナ（例えば、４つのセクタ分割アンテナ、および４つのセクタ分割アンテナによって形成された１つの仮想的無指向性アンテナ）、
（３）１つの専用無指向性アンテナ（セクタ分割アンテナによって形成されない）および２を越えるセクタ分割アンテナ、または
（４）少なくとも１つのセットが無指向性アンテナを形成する２またはそれ以上のセクタ分割アンテナのセット。
【００１１】
セクタは必ずしも同じサイズである必要のないことが指摘される。例えば、（２）の４つのセクタ分割アンテナを考慮する場合、あるセクタは実質的により高いアンテナ利得を有して約５０度をカバーすることができ、また、別のセクタはより低いアンテナ利得を有して約１１０度をカバーすることができるが、この放射パターンは本発明を制限するものではない。確かに、別の放射パターンやアンテナ結合が予想できる。適切な方法でセクタ分割アンテナを適切に搭載することによって、様々なセクタの組合せが、有効な無指向性アンテナとして０度−３６０度の放射パターンをカバーすることができる。移動局１２０，１３０，１４０は、２またはそれ以上のセクタ分割アンテナだけでアンテナを形成させてもよいことをさらに指摘する。
【００１２】
図３を参照して、アクセス・ポイント１１０および移動局１２０，１３０，１４０の両方におけるセクタ分割アンテナまたはセクタ分割アンテナのサブセットは、主要放射ピークが互いに相補的になるように通常設置される。有効範囲角（coverage angel）中のオーバーラップは通常わざと導入され、ダイバーシティ・利得を得るのに有益である。アンテナ搭載時の物理的限界により、各セクタ分割アンテナの有効範囲サイズは、互いと比較されたとき、異なっていてもよい。問題は、アクセス・ポイントと移動局の両方に当てはまる。この図は、２つのセクタ分割アンテナを有するアンテナ構成を図示する。２つのアンテナは、相補的な方向に設置され、オーバーラップして３６０度をカバーする。アンテナ放射パターンは、２つの反対方向をカバーするスロット・アンテナには典型的である。
【００１３】
ある実施例において、２つの無指向性アンテナがアクセス・ポイントで使用され、また、マルチパス・フェージングに対処するための空間ダイバーシティを提供するために、セクタ分割アンテナが移動局で使用される。信号品質は、アンテナ上で劇的に変化し、したがって、２つのアンテナの１つは送信と受信の両方に対して選択される。このアンテナ切換え方式では、最良の信号品質を備えたアンテナは単一のアンテナの品質と比較して、送受信機の特性を改善するために選択される。このアンテナの信号品質の差は、通常アンテナ・ダイバーシティ利得と呼ばれる。
【００１４】
インフラストラクチャ・モードにおいて、最初のＲＴＳ／ＣＴＳ交換は、衝突がないことを確認し、チャネルを保存する。この双方の交換はトレーニング・サイクルとして用いられ、移動局は最良のアクセス・ポイント信号を受信するセクタ分割アンテナを選択する。あるいは、移動局の各々は、最良の信号品質を備えたセクタ分割アンテナを選択するために選択アルゴリズムを使用する。
【００１５】
直接リンクまたはアドホック・モードにおいて、アクセス・ポイントは、ヌル・データのパケットを移動局へ送出する。移動局のセクタ分割アンテナを介して受信したヌル・データのパケットは、最良の信号を備えたセクタ分割アンテナを決定するために使用される。その後、移動局は、ＡＣＫパケットをアクセス・ポイントに送信するためにその選択されたセクタ分割アンテナを使用する。アクセス・ポイントは、ＡＣＫパケットを受信し、選択過程を通じて、後続のデータ・パケットを送るために最良のＡＣＫ信号品質を備えた無指向性アンテナを選択する。アクセス・ポイント１１０によって使用される無指向性アンテナは、複数のセクタ分割アンテナの組合せによって形成され、ネットワーク中にビーコンを送るために使用されることに注意すること。
【００１６】
セクタ分割アンテナがそのポインティング方向と反対方向に低いゲインを有しており、したがって、反対方向にある移動局が、そのポイント方向への送信を検出することができないことに注意すること。これによって、アクセス・ポイントと移動局の１つとの間のＲＴＳ／ＣＴＳ交換は、非照合のままにされかつチャネルは予約されないままとなる。その後、他の移動局は占有された媒体を求めて争うことになる。幸運にも、「イニシエータ」のためのセクタ分割アンテナは、通常「リスポンダ」でセクタ分割アンテナに向かう。ＲＴＳとＣＴＳを送ることによって、「イニシエータ」および「リスポンダ」は、到来データ・パケットを他の移動局に通知する。
【００１７】
図４は、ラップトップ・コンピュータのディスプレイの上方コーナに設置された２つのアンテナ４１０および別の２つのアンテナ４２０の放射パターンを示す。セクタ分割アンテナの配置は、（ノートブック）コンピュータから来る干渉を回避するのに重要である。コンピュータはそれ自体、ＷＬＡＮバンドをカバーする著しい干渉信号（例えば、クロック信号、バス信号）を放射する。干渉を拾い上げないようにするために、セクタ分割アンテナは、コンピュータの同じ場所に設置されず、図面に示されたように分配され、外へポインティングする。
【００１８】
図５は、コーナではなくディスプレイの２つの側端上部に設置された４つのアンテナの放射パターンを図示する。セクタ分割アンテナのこの配置は、２つのコーナの各々に２つのアンテナを押し込んだ図４の実施例と異なり、図５では２つのアンテナが空間的に垂直に分離される。再び、ラップトップ・コンピュータのディスプレイの１つの側面に沿って設置されたアンテナ５１０，５２０は、図中で示されるように外をポインティングするセクタ分割アンテナを示す。
【００１９】
図６は、ラップトップ・コンピュータのディスプレイの側面に沿って設置されたセクタ分割アンテナの様々な実施例を図示する。（１）とラベルが付された実施例は、２つのセクタ分割アンテナを有し、セクタ分割アンテナ６００，６１０の各々は少なくとも１８０度をカバーする。（２）とラベルが付された別の実施例は、３つのセクタ分割アンテナを有し、図に示されるように、セクタ分割アンテナ６３０，６４０は実質的に９０度をカバーし、セクタ分割アンテナ６２０は約１８０度をカバーする。（３）とラベルが付されたさらに別の実施例は、４つのセクタ分割アンテナを有し、セクタ分割アンテナ６５０，６６０，６７０，６８０の各々は少なくとも９０度をカバーする。
【００２０】
無指向性アンテナを形成する複数のセクタ分割アンテナを使用することによって、周期的遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ：Cyclic Delay Diversity）技術を使用することが可能になることが指摘されよう。アクセス・ポイント１１０のためにここで説明されたセクタ分割アンテナはＣＤＤを使用する。特に、第１セクタ分割アンテナは遅延のない信号を提供する一方で、第２セクタ分割アンテナあるいは個々の追加のセクタ分割アンテナは、送信信号に周期的にシフトしたバージョンを提供することができる。
【００２１】
単一のキャリア（パルスに基づく）またはマルチキャリアの直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術のいずれかを使用して、情報が各サブバンド上で送信される場合、無指向性アンテナを形成する複数のセクタ分割アンテナを使用することは、マルチバンド・システムにさらに利点を提供する。サブバンドに亘ってシンボルをインターリーブすることによって、超広帯域（ＵＷＢ）システムは、あたかもそれらが全帯域幅を使用しているかのように、同じ送信パワーを維持することができる。セクタ分割アンテナの各セクタは、特定のサブバンド上で情報を送信するために使用される。換言すれば、異なるセクタ分割アンテナは、異なるトーンを送信することができる。
【００２２】
以上のように、本発明の特徴を使用してＲＦシステムが増強されることが明らかになった。アクセス・ポイントは、２つの無指向性アンテナまたは１つの無指向性アンテナおよびセクタ分割アンテナを使用することができる一方で、移動局は、セクタ分割アンテナを使用する。さらに、無指向性アンテナは、２またはそれ以上のセクタ分割アンテナを含むことができる。
【００２３】
本発明のある特徴がここに図示され説明される一方、多くの修正、代替、変更および均等が当業者に想到されるであろう。したがって、添付された請求項はそのような修正および変更をすべてカバーし、本発明の思想内に含まれるものと意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】アクセス・ポイント（ＡＰ）が２つの無指向性アンテナを使用し、移動局が本発明に従うセクタ分割アンテナを使用する場合の、ＷＬＡＮネットワークにおける放射パターンを図示する。
【図２】アクセス・ポイント（ＡＰ）が無指向性およびセクタ分割アンテナの双方を使用し、あるセクタが図中のあるセクタ分割アンテナに対応する場合のＷＬＡＮネットワークの放射パターンを図示する。
【図３】アクセス・ポイント（ＡＰ）が無指向性およびセクタ分割アンテナの双方を使用し、あるセクタが図中のあるセクタ分割アンテナに対応する場合のＷＬＡＮネットワークの放射パターンを図示する。
【図４】２つのアンテナがラップトップ・コンピュータのディスプレイの各上方角に設置された場合における４つのアンテナの放射パターンを図示する。
【図５】コーナではなくディスプレイの２つの側端上部に設置された４つのアンテナの放射パターンを図示する。
【図６】セクタ分割アンテナの様々な実施例を図示する。
【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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【国際調査報告】
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