(57)【要約】  ワイヤレスローカルエリアネットワークにおいてステーション（ＳＴＡ）とアクセスポイント（ＡＰ）の間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施する方法はまず、ＡＰによってビーコンフレームを１つのアンテナビーム上で送信する。ビーコンフレームは、ＳＴＡで受信され、ＳＴＡは、そのビーコンフレームの信号品質を測定する。ＡＰは、異なるアンテナビームに切り換え、ビーコンフレームがすべてのアンテナビーム上で送信されてしまうまで、この方法を繰り返す。ＳＴＡは、最高の信号品質を有するビーコンフレームをそのアンテナビームのうちの１つのアンテナビーム上で送信するＡＰに関連付く。ＳＴＡがプローブ要求フレームをＡＰに送信し、次いでＡＰが多数のアンテナビーム上で送信されるプローブ応答フレームで応答する、類似の方法を使用してもよい。
2008512954.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においてステーション（ＳＴＡ）とアクセスポイント（ＡＰ）の間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施する方法であって、
（ａ）前記ＡＰによってビーコンフレームを１つのアンテナビーム上で送信するステップと、
（ｂ）前記ＳＴＡで前記ビーコンフレームを受信するステップと、
（ｃ）前記ＳＴＡで前記ビーコンフレームの信号品質を測定するステップと、
（ｄ）異なるアンテナビームに切り換えるステップと、
（ｅ）前記ビーコンフレームがすべてのアンテナビーム上で送信されてしまうまで、ステップ（ａ）〜（ｄ）を繰り返すステップと、
（ｆ）前記ＳＴＡを、最高の信号品質を有する前記ビーコンフレームをそのアンテナビームのうちの１つのアンテナビーム上で送信する前記ＡＰに関連付けるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ビーコンフレームは、アンテナビームの合計数を識別するフィールドを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ビーコンフレームは、前記現アンテナビームを識別するフィールドを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記方法は、アンテナビームを切り換えた後、前記ビーコンフレームを送信する前に、ある間隔の間待つことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記間隔は、短フレーム間隔よりも長く、分散フレーム間隔よりも短いことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
ワイヤレスローカルエリアネットワークにおいてステーション（ＳＴＡ）とアクセスポイント（ＡＰ）の間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施する方法であって、
（ａ）前記ＳＴＡから前記ＡＰに、前記ＳＴＡが前記ＡＰからの多数のビームをスキャンすることを望むかどうかの指示を含むプローブ要求フレームを送信するステップと、
（ｂ）前記ＡＰから前記ＳＴＡに、プローブ応答フレームを１つのアンテナビーム上で送信するステップと、
（ｃ）前記ＳＴＡで前記プローブ応答フレームを受信するステップと、
（ｄ）前記ＳＴＡで前記プローブ応答フレームの信号品質を測定するステップと、
（ｅ）異なるアンテナビームに切り換えるステップと、
（ｆ）前記プローブ応答フレームがすべてのアンテナビーム上で送信されてしまうまで、ステップ（ｂ）〜（ｅ）を繰り返すステップと、
（ｇ）前記ＳＴＡを、最高の信号品質を有する前記プローブ応答フレームをそのアンテナビームのうちの１つのアンテナビーム上で送信する前記ＡＰに関連付けるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記プローブ応答フレームは、アンテナビームの合計数を識別するフィールドを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記プローブ応答フレームは、前記現アンテナビームを識別するフィールドを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、アンテナビームを切り換えた後、前記ビーコンフレームを送信する前に、ある間隔の間待つことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記間隔は、短フレーム間隔よりも長く、分散フレーム間隔よりも短いことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ワイヤレスローカルエリアネットワークにおいてステーション（ＳＴＡ）とアクセスポイント（ＡＰ）の間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施するシステムであって、
前記ＡＰから前記ＳＴＡに送信されるビーコンフレームを含み、
前記ビーコンフレームは、
送信が行われることになるアンテナビームの合計数を識別するフィールド、および
現在送信されている前記ビームを識別するフィールド
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
ワイヤレスローカルエリアネットワークにおいてステーション（ＳＴＡ）とアクセスポイント（ＡＰ）の間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施するシステムであって、
前記ＳＴＡが前記ＡＰからの多数のアンテナビームをスキャンすることを望むかどうかの指示を含む、前記ＳＴＡから前記ＡＰに送信されるプローブ要求フレームと、
前記ＡＰから前記ＳＴＡに送信されるプローブ応答フレームと
を含み、
前記プローブ応答フレームは、
送信が行われることになるアンテナビームの合計数を識別するフィールド、および
現在送信されている前記ビームを識別するフィールド
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
アクセスポイント（ＡＰ）およびステーション（ＳＴＡ）を含むワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）においてスマートアンテナの使用をサポートする方法であって、
前記ＡＰによって前記ＳＴＡとの通信に使用するアンテナビームを選択するステップと、
前記ＡＰから前記ＳＴＡに前記選択ビーム情報を送信するステップと、
前記ＳＴＡから前記ＡＰに前記選択ビーム情報を含むパケットを送信し、それによって前記ＡＰは、前記選択ビームを使用して、前記パケットのうちの少なくとも一部を受信するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記選択するステップは、最大信号レベルを有するアンテナビームを選択するステップを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記選択するステップは、最大信号対干渉比を有するアンテナビームを選択するステップを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記送信するステップは、ビームインジケータ、前記ＡＰの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレス、および前記ＳＴＡのＭＡＣアドレスを送信するステップを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記送信するステップは、前記ビームインジケータ用の有効期間制限を送信するステップをさらに含み、前記選択ビームは、前記有効期間制限が満了していない場合にのみ使用されることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記送信するステップは、別個のメッセージにおいて前記選択ビーム情報を送信するステップを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
前記送信するステップは、前記選択ビーム情報を既存のフレームタイプの一部として送信するステップを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
前記送信するステップは、前記フレーム内の選択ビーム情報の存在を示すビームインジケータ情報フラグを送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記送信するステップは、前記選択ビーム情報を送信する前に、前記ＡＰの前記アンテナを前記選択ビームに切り換えるステップを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項２２】
前記送信するステップは、前記選択ビーム情報を前記選択ビーム上で送信した後に、前記ＡＰの前記アンテナを無指向性パターンに切り換えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記選択ビーム情報をうまく受信した後、前記ＳＴＡから前記ＡＰに応答を送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項２４】
無指向性ビームを介して前記ＡＰで、前記選択ビーム情報を含む、前記パケットの第１の部分を受信するステップと、
前記選択ビーム情報で指定されたように、前記ＡＰの前記アンテナを前記選択ビームに切り換えるステップと、
前記選択ビームを介して前記ＡＰで、前記パケットの第２の部分を受信するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項２５】
前記切り換えるステップは、前記パケットの前記第１の部分を復号化して、前記選択ビームを確定するステップを含むことを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
アクセスポイント（ＡＰ）およびステーション（ＳＴＡ）を含むワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）においてスマートアンテナの使用をサポートするシステムであって、
前記ＡＰから前記ＳＴＡに送信され、前記ＳＴＡとの通信に使用するために前記ＡＰによって選択されるアンテナビームを識別する選択ビームインジケータ、前記ＡＰの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレス、および前記ＳＴＡのＭＡＣアドレスを含む第１のパケットと、
前記ＳＴＡから前記ＡＰに送信され、前記選択ビームインジケータを含む第２のパケットであって、それによって前記ＡＰは、前記選択ビームを介して前記第２のパケットの少なくとも一部分を受信する第２のパケットと
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２７】
前記第１のパケットは、前記ＡＰから前記ＳＴＡへの別個のメッセージとして送信されることを特徴とする請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
前記第１のパケットは、既存のフレームタイプの一部であることを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
前記第１のパケットは、前記選択ビームインジケータ用の有効期間制限をさらに含み、前記選択ビームは、前記有効期間制限が満了していない場合にのみ使用されることを特徴とする請求項２６記載のシステム。
【請求項３０】
前記第１のパケットは、前記パケット内の前記選択ビームインジケータの存在を示すビームインジケータ情報フラグをさらに含むことを特徴とする請求項２６記載のシステム。
【請求項３１】
前記選択ビームインジケータを含む前記第２のパケットの第１の部分は、無指向性ビームを介して前記ＡＰで受信され、
前記ＡＰは、前記選択ビームインジケータで指定されるように、そのアンテナを前記選択ビームに切り換え、
前記第２のパケットの第２の部分は、前記選択ビームを介して前記ＡＰで受信される
ことを特徴とする請求項２６記載のシステム。
【請求項３２】
ワイヤレス通信システムにおいて送信ステーションと受信ステーションの間でスマートアンテナ能力情報を交換するシステムであって、
前記２つのステーション間のデータ送信の前に前記送信ステーションと前記受信ステーションの間で交換される、前記２つのステーションの能力に関する情報を含むアンテナ能力情報要素を含むことを特徴とするシステム。
【請求項３３】
前記ワイヤレス通信システムは、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）であり、前記送信ステーションは、アクセスポイントであり、前記受信ステーションは、前記ＷＬＡＮ内のステーションであることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３４】
前記ワイヤレス通信システムは、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）であり、前記送信ステーションは、前記ＷＬＡＮ内のステーションであり、前記受信ステーションは、アクセスポイントであることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３５】
前記ワイヤレス通信システムは、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）であり、前記送信ステーションは、前記ＷＬＡＮ内のステーションであり、前記受信ステーションは、前記ＷＬＡＮ内の別のステーションであることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３６】
前記アンテナ能力情報要素は、アンテナ技術フィールドを含むことを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３７】
前記アンテナ能力情報要素は、サポートビーム数、物理層収束プロトコルヘッダの後の送信アンテナ情報のサポートのインジケータ、ダイバーシティ技法のインジケータ、アンテナ測定シグナリングサポートのインジケータ、および多入力サポートのインジケータからなる群から選択された少なくとも１つのフィールドをさらに含むことを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３８】
前記少なくとも１つのフィールドのそれぞれは、前記受信ステーションによって前記アンテナ技術フィールドから導出されることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３９】
前記アンテナ能力情報要素は、管理フレームの一部として送信されることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項４０】
前記アンテナ能力情報要素は、制御フレームの一部として送信されることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項４１】
前記アンテナ能力情報要素は、データフレームの一部として送信されることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項４２】
前記アンテナ能力情報要素は、前記送信ステーションと前記受信ステーションの間の関連付け後の任意のときに、前記送信ステーションと前記受信ステーションの間で交換されることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項４３】
前記アンテナ能力情報要素は、前記送信ステーションと前記受信ステーションの間のデータ転送後の任意のときに、前記送信ステーションと前記受信ステーションの間で交換されることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項４４】
ワイヤレス通信システムにおいて送信ステーションと受信ステーションの間でスマートアンテナ能力情報を交換する方法であって、
前記送信ステーションから前記受信ステーションにアンテナ能力情報を送信するステップと、
前記受信ステーションが前記送信ステーションの前記アンテナ能力をサポートすることができるかどうかを判定するステップと、
前記受信ステーションが前記送信ステーションの前記アンテナ能力をサポートすることができる場合に、前記受信ステーションで設定を調整するステップと、
前記受信ステーションが前記送信ステーションの前記アンテナ能力をサポートすることができる場合に、前記アンテナ能力を使用して前記送信ステーションから前記受信ステーションにデータを送信するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４５】
前記送信ステーションに、前記受信ステーションのアンテナ能力の応答で応答するステップ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】
前記応答するステップは、前記調整するステップの前に実行されることを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
前記応答するステップは、前記調整するステップの後に実行されることを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項４８】
前記応答するステップは、前記受信ステーションが前記要求されたアンテナ能力を有さないことを前記送信ステーションに通知するステップを含むことを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項４９】
前記送信するステップは、前記アンテナ能力を使用せずに、前記送信ステーションから前記受信ステーションにデータを送信するステップを特徴とする請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
前記送信するステップは、前記アンテナ能力情報を管理フレームの一部として送信するステップを含むことを特徴とする請求項４４記載の方法。
【請求項５１】
前記調整するステップは、使用されるアンテナ数、ダイバーシティの方法、使用されるスマートアンテナ技術、および追加のアンテナ測定からなる群から選択された少なくとも１つの設定を調整するステップを含むことを特徴とする請求項４４記載の方法。
【請求項５２】
ワイヤレス通信システムにおいて第１のステーションと第２のステーションの間でスマートアンテナ能力情報を交換する方法であって、
前記第１のステーションから前記第２のステーションにアンテナ能力情報を送信するステップと、
前記第２のステーションから前記第１のステーションにアンテナ能力情報を送信するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５３】
前記第１のステーションと前記第２のステーションの間での今後の送信および受信に使用する前記アンテナ能力に関して、前記第１のステーションおよび前記第２のステーションで、ローカルで決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５２記載の方法。
【請求項５４】
前記決定するステップは、前記第１のステーションと前記第２のステーションの間でさらに通信することなく実行されることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
前記第１のステーションおよび前記第２のステーションの前記アンテナ能力を比較するステップをさらに含み、前記決定するステップは、前記第１のステーションと前記第２のステーションの両方によってサポートされる前記アンテナ能力を使用するステップを含むことを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５６】
前記決定するステップの前に実行される、前記第１のステーションと前記第２のステーションの間で測定情報を交換するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５７】
前記決定するステップの前に実行される、前記第１のステーションと前記第２のステーションの間でアンテナ能力情報をネゴシエートするステップを、さらに含むことを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５８】
ワイヤレスローカルエリアネットワークにおいてスマートアンテナ機能を実施するシステムであって、
アクセスポイント（ＡＰ）と、
該アクセスポイント（ＡＰ）は、
第１のアンテナ能力確定装置と、
前記第１のアンテナ能力確定装置に接続される第１のアンテナ能力情報装置であって、前記第１のアンテナ能力確定装置が、前記第１のアンテナ能力情報装置に記憶された情報を調べることによって前記ＡＰの前記アンテナ能力を確定するように構成される第１のアンテナ能力情報装置と、
前記第１のアンテナ能力確定装置に接続される第１の送受信機と、
前記送受信機に接続される第１のアンテナと、
前記送受信機に接続され、前記第１のアンテナのビームを切り換えるように構成されるビーム切換え装置とを含み、
ステーションと
該ステーションは、
第２のアンテナと、
前記第２のアンテナに接続され、前記ＡＰからアンテナ能力情報を受信するように構成される第２の送受信機と、
前記第２の送受信機に接続される第２のアンテナ能力確定装置と、
前記第２のアンテナ能力確定装置に接続される第２のアンテナ能力情報装置であって、前記第２のアンテナ能力確定装置が、前記第２の送受信機から受信される前記ＡＰの前記アンテナ能力を前記第２のアンテナ能力情報装置から取り出される前記ステーションの前記アンテナ能力と比較するように構成される第２のアンテナ能力情報装置と、
前記第２のアンテナ能力確定装置に接続され、スマートアンテナ能力を利用するために前記ステーションの設定を調整するように構成されるステーション設定調整装置とを含み、
とを具えたことを特徴とするシステム。
【請求項５９】
前記第１のアンテナ能力確定装置および前記第２のアンテナ能力確定装置は、前記ＡＰと前記ステーションがどちらもサポートすることのできるアンテナ能力のレベルをネゴシエートするように構成されることを特徴とする請求項５８記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）に関し、より詳細には、ＷＬＡＮにおいてスマートアンテナを実施するための、かつＷＬＡＮにおいてスマートアンテナの使用をサポートするための、かつＷＬＡＮにおいてステーション（ＳＴＡ）間でスマートアンテナ能力情報を転送するための方法および機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
インフラストラクチャモードで動作するＷＬＡＮでは、ＳＴＡは一般に、どのアクセスポイント（ＡＰ）がそれにサービスする最良の候補かを推定するために、スキャンを行う。ＳＴＡによって行われるスキャンは、受動でも能動でもよい。受動スキャンでは、ＳＴＡは、ＡＰによって送信されるビーコンフレームをリスンする。能動スキャンでは、ＳＴＡは、プローブ要求を送出し、ＡＰは、ＳＴＡにプローブ応答を送信することによって応答する。
【０００３】
適用範囲を拡大し、スループットを増大させるために、ＡＰは、使用する放射パターン（ビーム）を変更することを可能にする最新式アンテナ構造を備えることができる。「スマートアンテナ」という語は本明細書では、典型的には選択された方向を指す（または、無指向性アンテナの場合には特定の方向を指さない）、互いに異なる放射パターンを有するＮ本のアンテナのセットを意味する。ノード（ＡＰまたはＳＴＡ）の送信機および／または受信機は、その相手方と通信するのに最適なアンテナ（または「ビーム」）を選択する。最適なビームは一般に、ノードが別の特定のノードにパケットを送信する専用接続の場合には、受信ノードで最高の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）となるビームである。
【０００４】
適用範囲の拡大は、ＡＰがパケットを送信する先のＳＴＡの位置に応じて、かつ／または時間により変化するチャネルに応じて変わる。ＡＰによって送信されるビーコンフレームは、特定のＳＴＡに向けられるのではなく、むしろ多数のＳＴＡに向けられるので、すべての方向にわたって一様に（すなわち、無指向性ビームで）送信される傾向がある。同様に、ＡＰがそのすべての関連ＳＴＡからのパケットを聴取するのが望ましいので、ＡＰは一般に、無指向性ビームを使用してチャネルをリスンする。このタイプのビームにより、必ずしもＡＰが、プローブ要求をＳＴＡから受信した後でさえ、ＳＴＡにサービスするのにどのビームが最良であるかを確定することが可能になるわけではない。したがって、プローブ応答もまた、無指向性ビームを使用して送信される傾向がある。
【０００５】
ＳＴＡは、ビーコン（受動スキャン）およびプローブ要求（能動スキャン）を使用して、とりわけ、無線リンクの品質（たとえば、信号対雑音比（ＳＮＲ））を推定するが、品質は異なるＡＰから得ることもできる。ビーコンおよびプローブ応答は一般に、ＡＰによって、前述の理由で無指向性ビームを使用して送信される。これにより、ＳＴＡが、ビーコンおよび／またはプローブ応答から認識した受信信号品質に基づいて、所与のＡＰが最良の候補であると推定するかもしれないが、実際にはこのＡＰは、指向性ビームで送信できるトラフィックフレームの送信では、別のＡＰよりも悪いパフォーマンスを示すことになるような状況が生じる。
【０００６】
図１は、ＳＴＡ１０２ならびに２つのＡＰ、すなわちＡＰ＿Ａ１１０およびＡＰ＿Ｂ１２０を含む、例示的なＷＬＡＮ１００を示す。ＡＰ＿Ａ１１０は、無指向性ビーム１１２、および複数の指向性ビーム１１４、１１６、１１８を使用することができる。ＡＰ＿Ｂ１２０は、無指向性ビーム１２２、および複数の指向性ビーム１２４、１２６、１２８を使用することができる。
【０００７】
ＳＴＡ１０２では、表１に示されている様々なビームの受信パワーが測定される。
【０００８】
【表１】
2008512954.tif 000003
【０００９】
ＳＴＡ１０２は、ＡＰ＿Ｂ１２０からの無指向性ビーム１２２を介するよりも、ＡＰ＿Ａ１１０からの無指向性ビーム１１２を介する方が、より強いビーコンおよび／またはプローブ応答を受信することができる。しかし、トラフィックフレームを送信するには、ＡＰ＿Ａ１１０よりもＡＰ＿Ｂ１２０がより良い候補となる。ＡＰ＿Ｂ１２０は、その最新式アンテナ構造を利用し、エネルギーを（指向性ビーム１２４を介して）ＳＴＡ１０２に向けてフォーカスさせるのにより良い位置にあるからである。
【００１０】
ＡＰベースのＷＬＡＮでは、多数のＳＴＡが、所与の時間に所与のＡＰに関連付けられてもよい。多重アクセス方式が、８０２．１１ベースのＷＬＡＮの場合と同様に、キャリア検知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）の場合、任意のＳＴＡが、任意の所与の時間に、パケット（「フレーム」とも呼ばれる）をその関連ＡＰに送信することも起こり得る。ＡＰは、パケットが完全に受信され復号化された後、そのパケットの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダに含まれるソースアドレスに基づいて、その関連ＳＴＡのどれがパケットを送信したかを確定する。ＡＰは、そのソース確定の前に、パケット全体を受信している必要がある。ＭＡＣヘッダとＭＡＣペイロードの両方をカバーするエラー検出ビットが、パケットの最後で受け取られるからである。
【００１１】
メッシュアーキテクチャでは、ＳＴＡ（または「メッシュノード」）はまた、受信信号のＳＮＲを向上させるために、または干渉低減などその他の目的で、スマートアンテナを備えてもよい。
【００１２】
８０２．１１ベースのＷＬＡＮで多重アクセス方式を用いると、２つ以上のＳＴＡがＡＰに関連付けられているときは、ＡＰでパケットを受信するのに最適なビームを選択するのが困難になる。これは、ＳＴＡがＡＰの周囲のどこに位置してもよく、したがって、最適なビームは一般に、各ＳＴＡごとに異なるからである。パケットが完全に受信される前はＳＴＡの身元がわからないので、ＡＰは、この情報を使用して、パケットの受信用にどのアンテナを選択すべきかを決定することができない。メッシュアーキテクチャでも同じ問題が生じ、その場合、メッシュノードが、他の２つ以上のメッシュノードにリンクされ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この困難を回避するために、いくつかの代替法が可能であるが、いずれにも欠点がある。
【００１４】
１）ＡＰはそれ自体を、すべてのパケットの受信に無指向性パターンを使用するように制限することもできるが、その結果、スマートアンテナを使用することによる潜在的な利得を失う。
【００１５】
２）ＡＰは、多数のビームからの信号を同時に使用し、それらを組み合わせ、またはそれらのうちの最良のビームを選択することもできる。この解決策を用いると、多数のビームからの信号を復調しなければならないので、受信機の複雑さが増大する。
【００１６】
３）ＡＰは、パケット受信の開始直後に、その利用可能なすべてのビーム間を次々に切り換え、最良の信号品質となるビームを選び、パケット受信の残りの持続時間だけこのビームに切り換えることもできる。この手法には、特定のパケットにとってより適切でないビームを試す間、ＡＰがいくつかのビットを誤って受信するリスクを冒し、その結果、そのパケットが失われる、という欠点がある。
【００１７】
４）ＡＰは、無指向性アンテナを使用して、（パケットのＭＡＣヘッダ中に含まれる）送信者のＭＡＣアドレスを復号化しようとし、次いで、パケットの残りの部分に対して、ＭＡＣヘッダ中で識別されるＳＴＡに最適なビームを使用することもできる。この手法に伴う問題は、ＭＡＣヘッダが、パケットの残りの部分と同じレートで送信されることである。無指向性アンテナが、ＭＡＣペイロードに適切な信号品質を得るのに十分な利得を提供しない場合、ＭＡＣヘッダが正しく復号化される可能性は低い。その逆の場合（無指向性アンテナが十分な利得を提供した場合）、そもそもスマートアンテナを使用する必要がないことになる。
【００１８】
５）ＳＴＡを、送信要求／送信可（ＲＴＳ／ＣＴＳ）手順を使用して、すべてのパケットを送信するように制約することもできる。これにより、ＡＰは、データパケットの到着前に、送信ＳＴＡを識別することが可能になる。しかし、これは、ＲＴＳおよびＣＴＳパケットのオーバーヘッドによりスループットが著しく犠牲になり、そのことが一部、スマートアンテナを使用する目的を覆してしまう。
【００１９】
６）ＡＰは、互いに異なるビームを使用して順番に、ＳＴＡをポーリングすることもできる。この手法には、２つの問題がある。まず、ＷＬＡＮなど、バースト性トラフィックを伴うシステムにおいて、各ビームに費やす時間を予測しようとすることは困難である。第２に、アンテナパターンと、シャドーイングなど無線環境の不規則性との間に必要なオーバーラップがあるとすれば、ＳＴＡが、それらにとって準最適（だが聴取可能）なビームを使用して送信されるポーリングに応答するのを防止することは困難である。
【００２０】
ＷＬＡＮでは、スマートアンテナ能力が、ＡＰ、ＳＴＡ、またはその両方に存在してもよい。アンテナ能力情報を事前に交換しないと、ＡＰは、そのスマートアンテナ機能をＳＴＡのスマートアンテナ機能とどのように調整すべきかわからず、その逆も同様である。
【００２１】
スマートアンテナ能力情報を交換しないことによる、ＷＬＡＮに対する潜在的な悪影響について、以下の例に示すことができる。切換えビームスマートアンテナがＡＰおよびＳＴＡの両方で使用されるが、まだ一方のスマートアンテナ能力（たとえば、利用可能でありスキャンされる必要のあるビームモード数、およびそれらの利用可能なビームをそれぞれ試験するのに必要な持続時間）が他方に知られていない、と仮定する。ＡＰもＳＴＡもその受信方のスマートアンテナ能力について知らないので、それぞれは、（１）他方のスマートアンテナ能力について推測するか、または（２）受信方が、同時に、それ自体のビームサーチを使用し得ることを知らずに、それ自体の送信アンテナビームを試験しようと試みる必要が生じる。
【００２２】
両方におけるスマートアンテナ能力が互いにわかっている場合、両装置は、単純な事前合意のルールに従うことによって、両方で同時にビームサーチすることによるサービス性能低下を回避することもできる。たとえば、ＡＰとＳＴＡの両方の「ビームサーチ時間」（Ｔsearch）がわかっている場合、有用となり得る単純なルールは、関連付け後に最初にパケットを受信する装置（ＡＰまたはＳＴＡ）が、（送信を開始した）他方にそれ自体のビームサーチを行うのに十分な時間を与えようと、Ｔsearchの持続時間だけ待ち、その後、それ自体のビームサーチを開始するべきである、とすることもできる。
【００２３】
現在のアンテナ技術は、受信および／または送信ダイバーシティを使用することによって、受信を強化する。これらの技法は、何らかの利得を得るためにより長い時間がかかるか、あるいは普通なら可能であったであろう利得よりも低い利得しか得られない。さらに、現在のアンテナ技術はしばしば、独自のメッセージを使用して、ＳＴＡのアンテナ能力を知る必要がある。この情報がないと、ＡＰおよびＳＴＡは、アンテナ能力を活用して、データレートまたはデータ範囲を増大させることができない。
【００２４】
スマートアンテナ機能が効果的に働くには、ＳＴＡおよびＡＰの能力に関する情報が交換されるべきである。また、アンテナ情報の交換により、ビーム選択、ビームスキャン、ビーム形成、多入力多出力（ＭＩＭＯ）、ならびにアンテナのビームパターンおよび／または利得を変更することを可能にする他の何らかの能力などのスマートアンテナ機能の最適化時に可能な調整も、行えるようになる。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
ＷＬＡＮにおいてＳＴＡとＡＰの間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施する方法では、ＡＰによってビーコンフレームを１つのアンテナビーム上で送信する。ビーコンフレームは、ＳＴＡで受信され、ＳＴＡは、ビーコンフレームの信号品質を測定する。ＡＰは、異なるアンテナビームに切り換え、ビーコンフレームがすべてのアンテナビーム上で送信されてしまうまで、この方法を繰り返す。ＳＴＡは、最高の信号品質をもつビーコンフレームをそのアンテナビームのうちの１つのアンテナビーム上で送信するＡＰに関連付く。ＳＴＡがプローブ要求フレームをＡＰに送信し、次いでＡＰが多数のアンテナビーム上で送信されるプローブ応答フレームで応答する、類似の方法を使用してもよい。
【００２６】
ＷＬＡＮにおいてＳＴＡとＡＰの間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施するシステムは、ＡＰからＳＴＡに送信されるビーコンフレームを含む。ビーコンフレームは、送信が行われることになるアンテナビームの合計数を識別するフィールドと、現在送信されているビームを識別するフィールドとを含む。
【００２７】
ＷＬＡＮにおいてＳＴＡとＡＰの間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施する別のシステムは、ＳＴＡからＡＰに送信されるプローブ要求フレームと、ＡＰからＳＴＡに送信されるプローブ応答フレームとを含む。プローブ要求フレームは、ＳＴＡがＡＰからの多数のアンテナビームをスキャンすることを望むかどうかの指示を含む。プローブ応答フレームは、送信が行われることになるアンテナビームの合計数を識別するフィールドと、現在送信されているビームを識別するフィールドとを含む。
【００２８】
ＡＰおよびＳＴＡを含むＷＬＡＮにおいてスマートアンテナの使用をサポートする方法はまず、ＡＰによって、ＳＴＡとの通信に使用するアンテナビームを選択する。選択ビーム情報は、ＡＰからＳＴＡに送信される。ＳＴＡからＡＰにパケットが送信され、そのパケットは、選択ビーム情報を含み、それによってＡＰは、選択ビームを使用して、パケットの少なくとも一部を受信する。
【００２９】
ＡＰおよびＳＴＡを有するＷＬＡＮにおいてスマートアンテナの使用をサポートするシステムは、第１のパケットおよび第２のパケットを含む。第１のパケットは、ＡＰからＳＴＡに送信され、選択ビームインジケータ、ＡＰのＭＡＣアドレス、およびＳＴＡのＭＡＣアドレスを含む。選択ビームインジケータは、ＡＰによって選択される、ＳＴＡとの通信に使用するアンテナビームを識別する。第２のパケットは、ＳＴＡからＡＰに送信され、選択ビームインジケータを含み、それによってＡＰは、選択ビームを介して第２のパケットの少なくとも一部を受信する。
【００３０】
ワイヤレス通信システムにおいて送信ＳＴＡと受信ＳＴＡの間でスマートアンテナ能力情報を交換するシステムは、アンテナ能力情報要素（ＩＥ）を含む。アンテナ能力ＩＥは、送信ＳＴＡと受信ＳＴＡの間のデータ送信の前に、送信ＳＴＡから受信ＳＴＡに送信される。ＷＬＡＮにおいて使用されるとき、アンテナ能力ＩＥは、管理フレームの一部として送信することができる。
【００３１】
ワイヤレス通信システムにおいて送信ＳＴＡと受信ＳＴＡの間でスマートアンテナ能力情報を交換する方法は、送信ＳＴＡから受信ＳＴＡにアンテナ能力情報を送信するステップと、受信ＳＴＡが送信ＳＴＡのアンテナ能力をサポートすることができるかどうかを判定するステップと、受信ＳＴＡが送信ＳＴＡのアンテナ能力をサポートすることができる場合に、受信ＳＴＡで設定を調整するステップと、受信ＳＴＡが送信ＳＴＡのアンテナ能力をサポートすることができる場合に、アンテナ能力を使用して送信ＳＴＡから受信ＳＴＡにデータを送信するステップとを含む。
【００３２】
ＷＬＡＮにおいてスマートアンテナ機能を実施するシステムは、ＡＰおよびＳＴＡを含む。ＡＰは、第１のアンテナ能力確定装置と、第１のアンテナ能力確定装置に接続される第１のアンテナ能力情報装置であって、第１のアンテナ能力確定装置が、第１のアンテナ能力情報装置に記憶された情報を調べることによってＡＰのアンテナ能力を確定するように構成される第１のアンテナ能力情報装置と、第１のアンテナ能力確定装置に接続される第１の送受信機と、送受信機に接続される第１のアンテナと、送受信機に接続され、第１のアンテナのビームを切り換えるように構成されるビーム切換え装置とを含む。ＳＴＡは、第２のアンテナと、第２のアンテナに接続され、ＡＰからアンテナ能力情報を受信するように構成される第２の送受信機と、第２の送受信機に接続される第２のアンテナ能力確定装置と、第２のアンテナ能力確定装置に接続される第２のアンテナ能力情報装置であって、第２のアンテナ能力確定装置が、第２の送受信機から受信されるＡＰのアンテナ能力を第２のアンテナ能力情報装置から取り出されるステーションのアンテナ能力と比較するように構成される第２のアンテナ能力情報装置と、第２のアンテナ能力確定装置に接続され、スマートアンテナ能力を利用するためにステーションの設定を調整するように構成されるステーション設定調整装置とを含む。
【００３３】
本発明のより詳細な理解は、例として挙げられ、添付の図面とともに理解される、好ましい一実施形態の以下の説明から得られ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、「ステーション」（ＳＴＡ）という語には、それだけには限らないが、ワイヤレス送信／受信ユニット、ユーザ機器（ｕｓｅｒ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、固定またはモバイル加入者ユニット、ページャ、あるいはワイヤレス環境において動作することのできる他の何らかのタイプの装置が含まれる。「アクセスポイント」（ＡＰ）という語には、以下で呼ばれるときは、それだけには限らないが、基地局、ノードＢ（Ｎｏｄｅ  Ｂ）、サイトコントローラ（ｓｉｔｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、またはワイヤレス環境での他の何らかのタイプのインターフェース装置が含まれる。
【００３５】
本発明は、受動スキャンおよび能動スキャンのどちらに対してもビーム選択問題を解決する。本発明はまた、ＡＰおよびＳＴＡで実施することのできる、ＳＴＡからパケットを受信するためにＡＰでスマートアンテナを使用することを可能にする方法およびシグナリング方式にも関する。その方法はまた、メッシュアーキテクチャの場合には、メッシュノードにおいて実施することもできる。本発明は、ＡＰとＳＴＡの間のアンテナ能力情報の交換について扱い、８０２．１１標準によって提供される現在のメッセージに基づき、完全に後方互換である。
【００３６】
受動スキャン
本発明は、ＡＰがそのビーコンを多数のビーム上で送信するためのシグナリングおよびサポートを提供する。これは、図２に示されているように、２つのフィールドをＷＬＡＮビーコン管理フレームに追加することによって、実現することができる。その結果得られる管理フレームは、最新式アンテナ（ＡＡ）ビーコンフレーム２００と呼ばれる。フレーム２００のフィールドのうちの多くが、８０２．１１標準によって定義される既存のビーコンフレーム内にある。これらのフィールドは、フレーム制御２０２、持続時間２０４、宛先アドレス（ＤＡ）２０６、ソースアドレス（ＳＡ）２０８、基本サービスセット（ＢＳＳ）識別（ＢＳＳＩＤ）２１０、シーケンス制御２１２、タイムスタンプ２１４、ビーコン間隔２１６、能力情報２１８、ＳＳＩＤ情報要素（ＩＥ）２２０、サポートレートＩＥ２２２、周波数ホップ（ＦＨ）／分散システム（ＤＳ）パラメータセットＩＥ２２４、コンテンションフリー（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  ｆｒｅｅ）（ＣＦ）パラメータセットＩＥ２２６、独立ＢＳＳ（ＩＢＳＳ）パラメータセットＩＥ２２８、およびトラフィック指示マップ（ＴＩＭ）ＩＥ２３０を含む。
【００３７】
フレーム２００の第１の新規フィールド２３２は、ＡＡビーコン間隔内にビーコンフレームがＮ回送信されることをＳＴＡに示し、ただし、Ｎは、ＡＰがビーコンを送信するビーム数に対応する。第２の新規フィールド２３４は、ビーコンを送信するのに使用されたビーム、すなわち、ビーム識別子を識別する。ＡＰによって送信される多数のＡＡビーコンフレームのどれを受信するときも、ＳＴＡは、ＡＰによって行われるビーム掃引に含まれるビーム数（２３２）を識別することができ、また、ビーム識別子（２３４）を見ることによって、受信する異なるバージョンを区別することもできる。
【００３８】
ＡＡビーコン間隔２１６は、非ＡＡビーコン間隔と同じ値にも異なる値にも設定することができることに留意されたい。このシステムがサービスをユーザに提供することができるように、ＡＡビーコン間隔は、トラフィックフレームを送信する時間が残されるように、ビームスキャン持続時間よりも大きくする必要がある。これは、たとえば、ビームスキャンがＡＡビーコン間隔時間の大部分を費やすようにユーザがＡＰを構成するのを防止する構成管理ルールとして、強制することもできる。
【００３９】
好ましい一実施形態では、Ｎ個のＡＡビーコンフレーム２００が、時間的に連続して送信される。これは、２つのビーコンフレームの送信間にワイヤレス媒体にアクセスしようとするとき、ＤＩＦＳ（分散フレーム間隔）よりも短いが、ＳＩＦＳ（短フレーム間隔）よりも長い遅延（Ｘ）をＡＰに使用させることによって、実現される。ＳＩＦＳとＤＩＦＳの間のいかなるＸの値も使用することができる。ワイヤレス媒体にアクセスして、Ｎ個のビーコンフレームのうちの最初のものを送信するとき、ＡＰはまだ、まるまる１つのＤＩＦＳだけ待つ必要があるであろうことに留意されたい。これにより、ＡＰによって公示されるＮ個のビーコンのうちの１つを検出した後、ＳＴＡが媒体をスキャンするのに必要とするであろう最長時間に上界が与えられ、それによって次式が成り立つ。
【００４０】
上界＝（Ｎ−１）×（ビーコン＿持続時間＋Ｘ）    式１
言い換えれば、これにより、ＳＴＡが、ＡＰによってＮ個のすべてのビーコンが送信されたかどうかをまだ知らずに、未定時間の間チャネルをスキャンするのが防止される。
【００４１】
受動スキャン用のタイミング図が、図３に示されている。ＡＰは、ＡＡビーコン間隔３００を開始する前に、１つのＤＩＦＳ３０２だけ待つ。ＡＡビーコン間隔３００の開始時に、ＡＰは、第１のビーコンフレーム３０４を送信する。ビーコンフレーム３０４間では、ＡＰは間隔Ｘ（３０６）の間待ち、ただし、Ｘは、ＤＩＦＳよりも短く、ＳＩＦＳよりも長い。
【００４２】
受動スキャンにおいてＡＡビーコンフレームを送信する方法４００が、図４に示されている。方法４００ではまず、ＡＰが、現ビーム識別子２３４を現ビームに設定したＡＡビーコンフレーム２００を、Ｎ個のアンテナビームのうちの１つのアンテナビーム上で送信する（ステップ４０２）。ＡＡビーコンフレームがＮ個のすべてのビーム上で送信されたかどうかが判定される（ステップ４０４）。ＡＡビーコンフレームがＮ個のすべてのビーム上で送信された場合、この方法は、終了する（ステップ４０６）。ＡＡビーコンフレームがＮ個のすべてのビーム上で送信されていない場合（ステップ４０４）、この方法は、間隔Ｘの間待つ（ステップ４０８）。アンテナシステムは次いで、次のビームに切り換え（ステップ４０８）、現ビーム識別子２３４を現ビームに設定したＡＡビーコンフレーム２００を、現ビーム上で送信し（ステップ４１０）、この方法は、ステップ４０４に進む。次のビームに切り換えるステップ（ステップ４０８）は、間隔Ｘの間待つ前でも後でも、実行することができることに留意されたい。
【００４３】
ＡＰに関連付くべきかどうかについて、ＳＴＡによって使用される判定は、実装形態に固有である。１つの方法では、ビーコン上で認識されるパワーレベルまたはＳＮＲを使用して、関連付くべきＡＰを選択する。本発明は、ＡＰが最新式アンテナシステムを備えることを完全に活用しながら、ＳＴＡがこの方法を使用することを可能にする。
【００４４】
能動スキャン
本発明はまた、ＳＴＡが、プローブ応答を多数のビーム上で送信するようＡＰに要求するのを可能にすることによって、能動スキャンも扱う。これは、新規フィールドをＷＬＡＮプローブ要求フレームに追加することによって、実現することができる。その結果得られるフレームが、図５に示されており、ＡＡプローブ要求フレーム５００と呼ばれる。フレーム５００のフィールドのうちの多くが、８０２．１１標準によって定義される、既存のプローブ要求フレーム内にある。これらのフィールドは、フレーム制御５０２、持続時間５０４、ＤＡ５０６、ＳＡ５０８、ＢＳＳＩＤ５１０、シーケンス制御５１２、ＳＳＩＤ  ＩＥ５１４、およびサポートレートＩＥ５１６を含む。フレーム５００の新規フィールド５１８は、ＳＴＡがＡＰのすべてのビームをスキャンしたいという指示を（「はい」または「いいえ」の値として）、ＡＰに提供する。
【００４５】
さらに、２つの新規フィールドが、ＷＬＡＮプローブ応答フレームに追加される。その結果得られるフレームが、図６に示されており、ＡＡプローブ応答フレーム６００と呼ばれる。フレーム６００のフィールドのうちの多くが、８０２．１１標準によって定義される、既存のプローブ応答フレーム内にある。フレーム６００のフィールド６０２〜６２８は、フレーム２００のフィールド２０２〜２２８と同じである。
【００４６】
フレーム６００の第１の新規フィールド６３０は、ＡＡビーコン間隔内にＡＡプローブ応答がＮ回送信されることをＳＴＡに示し、ただし、Ｎは、ＡＰがプローブ応答を送信するビーム数に対応する。第２の新規フィールド６３２は、ＡＡプローブ応答を送信するのに使用されたビーム、すなわち、ビーム識別子を識別する。ＡＡシステムを備えたＡＰは、多数の（Ｎ個の）ＡＡプローブ応答をＳＴＡに送信することによって、ＡＡプローブ要求に応答する。
【００４７】
好ましい一実施形態では、Ｎ個のＡＡプローブ応答が時間的に連続して送信される。これは、２つのＡＡプローブ応答の送信間にワイヤレス媒体にアクセスしようとするとき、ＤＩＦＳよりも短いが、ＳＩＦＳよりも長い遅延（Ｘ）をＡＰに使用させることによって、実現される。ワイヤレス媒体にアクセスして、Ｎ個のプローブ応答のうちの最初のものを送信するとき、ＡＰはまだ、まるまる１つのＤＩＦＳだけ待つ必要があるであろうことに留意されたい。これにより、ＡＰによって送信されるＮ個のＡＡプローブ応答のうちの１つを受信した後、ＳＴＡが待つのに必要とするであろう最長時間に上界が与えられ、それによって次式が成り立つ。
【００４８】
上界＝（Ｎ−１）×（プローブ応答持続時間＋Ｘ）    式２
能動スキャン用のタイミング図が、図７に示されている。ＳＴＡがＡＡプローブ要求フレーム７００を送信した後、ＡＰは、１つのＤＩＦＳ７０２だけ待ち、その後、第１のＡＡプローブ応答フレーム７０４を送信する。プローブ応答フレーム７０４間では、ＡＰは、間隔Ｘ（７０６）の間待ち、ただし、Ｘは、ＤＩＦＳよりも短く、ＳＩＦＳよりも長い。
【００４９】
能動スキャンにおいてＡＡプローブ応答フレームを送信する方法８００が、図８に示されている。方法８００ではまず、ＳＴＡがＡＡプローブ要求フレーム５００を送信し、それには、ＡＰのすべてのビームをスキャンするようにインジケータ５１８を設定することが含まれる（ステップ８０２）。ＡＰは、ＡＡプローブ要求フレームを受信し、ＤＩＦＳ期間の間待つ（ステップ８０４）。ＡＰは、現ビーム識別子６３２を現ビームに設定したＡＡプローブ応答フレーム６００を、Ｎ個のアンテナビームのうちの１つのアンテナビーム上で送信する（ステップ８０６）。ＡＡプローブ応答フレームがＮ個のすべてのビーム上で送信されたかどうかが判定される（ステップ８０８）。ＡＡプローブ応答フレームがＮ個のすべてのビーム上で送信された場合、この方法は、終了する（ステップ８１０）。ＡＡプローブ応答フレームがＮ個のすべてのビーム上で送信されていない場合（ステップ８０８）、この方法は、間隔Ｘの間待つ（ステップ８１２）。アンテナシステムは次いで、次のビームに切り換え（ステップ８１２）、現ビーム識別子６３２を現ビームに設定したＡＡプローブ応答フレーム６００を現ビーム上で送信し（ステップ８１４）、この方法は、ステップ８０８に進む。次のビームに切り換えるステップ（ステップ８１２）は、間隔Ｘの間待つ前でも後でも、実行することができることに留意されたい。
【００５０】
先行技術のシステムでは、どのＡＰに関連付くべきかに関する、ＳＴＡによって行われる決定では、ＡＰでの最新式アンテナ構造から得られる無線リンク利得を考慮することができなかった。これは、ビーコンフレームおよびプローブ応答がＡＰによって無指向性方式で送信される場合に受動的または能動的にＲＦ環境をスキャンして収集されるデータにより、ＡＡシステムからの利得が考慮された場合は、ＳＴＡが別のＡＰよりも低い性能を提供するＡＰに関連付く可能性もある、ということを意味する。
【００５１】
本発明では、ＲＦ環境をスキャンするときにＳＴＡによって収集されるデータにより、どのＡＰが最良の無線リンクを提供することができるかを、トラフィックフレームが送信されるときにＡＡシステムが提供する利得を考慮して、ＳＴＡが推定することが可能になる。
【００５２】
ビームインジケータ
図９は、本発明に従って動作するシステム９００を示す図である。システム９００は、ＡＰ９０２、第１のＳＴＡ（ＳＴＡ  １）９０４、および第２のＳＴＡ（ＳＴＡ  ２）９０６を含む。ＡＰ９０２は、無指向性ビーム（またはパターン）（ｂ0）９１０、ＳＴＡ  １  ９０４との第１の指向性ビーム（ｂ1）９１２、およびＳＴＡ  ２  ９０６との第２の指向性ビーム（ｂ2）９１４上で送信する。無指向性ビーム９１０は、ＳＴＡ  １  ９０４およびＳＴＡ  ２  ９０６によって（かすかにではあるが）受信され得るが、指向性ビーム９１２、９１４が、より良い選択である。
【００５３】
以下では「ビームインジケータ」と呼ばれる新規フィールドが、ＳＴＡからＡＰに送信されるパケットの大部分の物理層コンバージェンスプロトコル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）（ＰＬＣＰ）ヘッダの後に追加され、それは、パケット（ＭＡＣプロトコルデータ単位（ＰＤＵ））の残りの部分を受信するために、そのビーム（またはアンテナ）のうちのどれを選択すべきかをＡＰに示す。ＡＰによって（応答（ＡＣＫ）またはＣＴＳなど）あるいくつかのパケットが特定のＳＴＡから受信されることが予想されるので、ＳＴＡからＡＰへのすべてのパケットでビームインジケータが送信される必要はないことに留意されたい。ＡＰがあらかじめ、どのＳＴＡが次のパケットを送信するかを知っている場合、そのパケットを受信するのに最適なビームを選択することができ、ビームインジケータは不要である。しかし、それらのパケット内でビームインジケータが送信されてもよい。
【００５４】
図１０は、ＳＴＡによって送信されるビームインジケータ情報を含むフレームフォーマット１０００の図である。フレーム１０００は、ＰＬＣＰ  ＰＤＵ（ＰＰＤＵ）の改変バージョンであり、ＰＬＣＰプリアンブル１００２、ＰＬＣＰヘッダ１００４、ビームインジケータフィールド１００６、およびＭＡＣフレーム１００８を含む。
【００５５】
この情報は、最小データレートでパケット１０００を送信するＳＴＡによって提供される。ＡＰは、その無指向性アンテナを使用して、ＰＬＣＰヘッダ１００４およびビームインジケータフィールド１００６を復号化する。ビームインジケータフィールド１００６を復号化した後、ＡＰは、パケット１０００を送信するＳＴＡの身元を知る必要なく、対応するビームを選択して、パケット１００８の残りの部分を受信する。
【００５６】
ビームインジケータ１００６は、０〜Ｎamaxの整数であり、ただし、Ｎamaxは、ＡＰが使用することのできる最大ビーム数である。Ｎamaxの値は、システムと互換のすべての装置に対して固定でも、あるいはＡＰによってビーコンフレーム、プローブ応答フレーム、またはその他の管理フレーム内で通知されてもよい。好ましくは、Ｎamaxは、ビームインジケータフィールド１００６に必要な追加ビット数を抑えるように、比較的小さな整数（すなわち、７または１５）である。好ましくは、そうした値のうちの１つが、ＳＴＡがビームインジケータフィールド１００６内でどの値を使用するかわからない状況でのデフォルト値として、予約される。このデフォルト値が使用されるとき、ＡＰは単に、（無指向性パターンなど）特定の方向を指さないビームを使用してよい。
【００５７】
ＳＴＡは、前のＡＰからＳＴＡへのシグナリングにおいてＡＰによって提供された情報に基づいて、ビームインジケータフィールド１００６内でどの値を使用するかを確定する。このシグナリングに必要な情報は、ビームインジケータ自体、ならびにＡＰおよびＳＴＡのＭＡＣアドレスからなる。オプションで、ビームインジケータ情報がそれを超えると信頼性が低いかまたは無効とみなされる最長時間をＳＴＡに示す「有効期間制限」が、追加されてもよい。有効期間制限は、固定値でもよく、あるいはビーコンフレーム、プローブ応答フレーム、またはその他の管理フレームから通知されてもよい。後者の場合では、有効期間制限は、ＳＴＡの移動度の検討に基づいて、ＡＰによって適応的に設定されてもよい。
【００５８】
ＡＰがＳＴＡにビームインジケータ情報を転送するシグナリングの可能性がいくつかある。１つの方法では、ＡＰが、この目的のために必要な情報（ＡＰおよびＳＴＡアドレス、ビームインジケータ、オプションの有効期間制限）だけを含む特別なパケット（ビームインジケータメッセージ）を送信する。図１１は、ＡＰによって送信されるビームインジケータメッセージ１１００の図である。メッセージ１１００は、ビームインジケータフィールド１１０２、ＡＰアドレスフィールド１１０４、ＳＴＡアドレスフィールド１１０６、およびオプションの有効期間制限フィールド１１０８を含む。フィールド１１０２〜１１０８の順序は例示的なものであり、メッセージ１１００のフィールド１１０２〜１１０８は、いかなる順序でもよい。
【００５９】
ユニキャストの状況では、ＳＴＡは好ましくは、ＳＴＡがパケット１１００をうまく受信できなかった場合にＡＰがそれを再送信することができるように、ＡＣＫを送り返す。ＡＰがいくつかのＳＴＡに対してビームインジケータを更新する必要がある場合、これらのＳＴＡに対して、それらの対応するビームインジケータ値を含むマルチキャストメッセージを送信してもよい。
【００６０】
別のシグナリングの可能性として、ＡＰが、必要な情報を、ＳＴＡ宛のその他のデータを含むパケットに挿入するか、またはピギーバックする。その情報は、ＰＬＣＰヘッダの後に、またはＭＡＣ  ＰＤＵの後に、またはＭＡＣヘッダ中の別のフィールドとしても、追加することができる。図１２ａおよび１２ｂは、ＡＰによって送信されるビームインジケータ情報を含むフレームフォーマット１２００、１２２０の図である。フレーム１２００、１２２０は、ＰＰＤＵの改変バージョンである。
【００６１】
図１２ａは、ＰＬＣＰヘッダの後にビームインジケータ情報を追加するフレーム１２００を示す。フレーム１２００は、ＰＬＣＰプリアンブル１２０２、ＰＬＣＰヘッダ１２０４、ビームインジケータフィールド１２０６、ＡＰアドレスフィールド１２０８、ＳＴＡアドレスフィールド１２１０、オプションの有効期間制限フィールド１２１２、およびＭＡＣフレーム１２１４を含む。
【００６２】
図１２ｂは、ＭＡＣフレーム１２１４の後にビームインジケータ情報を追加するフレーム１２２０を示す。フレーム１２２０のフィールドは、フィールドの順序に違いはあるが、フレーム１２００と同じである。
【００６３】
別のシグナリングの可能性は、ビームインジケータ情報が存在するかどうかを示すフラグを追加することである。このフラグは、ＡＰが、ＳＴＡ宛てのすべてのパケット中のビームインジケータ情報を送信しないことを可能にするものである。ビームインジケータ情報は、定期的に（たとえば、５秒ごとに１回）、かつ／またはイベント駆動に基づいて（たとえば、ＡＰで、あるＳＴＡに送信されるビームの変化に基づいて）送信することができる。
【００６４】
図１３ａおよび１３ｂは、ビームインジケータ情報フラグを組み込んだ、ＡＰによって送信されるビームインジケータ情報を含む代替フレームフォーマット１３００、１３２０の図である。フレーム１３００、１３２０は、ＰＰＤＵの改変バージョンである。図１３ａは、ＰＬＣＰプリアンブル１３０２、ＰＬＣＰヘッダ１３０４、ビームインジケータ情報フラグ１３０６、ビームインジケータフィールド１３０８、ＡＰアドレスフィールド１３１０、ＳＴＡアドレスフィールド１３１２、オプションの有効期間制限フィールド１３１４、およびＭＡＣフレーム１３１６を含むフレーム１３００を示す。フラグ１３０６は、フレーム１３００内でビームインジケータ情報（フィールド１３０８〜１３１４）が提供される場合にのみ、設定される。
【００６５】
図１３ｂは、ＭＡＣフレーム１３１６の後にビームインジケータ情報を追加する、フレーム１３２０を示す。フレーム１３２０のフィールドは、フィールドの順序に違いはあるが、フレーム１３００と同じである。
【００６６】
ＳＴＡは、その有効期間制限が満了してしまう前に（または、とにかく）この最新のシグナリングが受信された場合、ＳＴＡからＡＰへの送信（パケット１０００）におけるビームインジケータフィールド１００６を、ＡＰによってこのＳＴＡに対して通知される最新のビームインジケータ（１１０２、１２０６、１３０８）で埋める。そうでない場合、ＳＴＡは、ビームインジケータフィールド１００６を、前述のデフォルト値で埋める。ビームインジケータの各値について、ＡＰは、そのインジケータがそのビーム（またはアンテナ）のうちのどれに対応するかを知っている。ＳＴＡは、この対応を知る必要がない。
【００６７】
図１４は、ＡＰおよびＳＴＡによってスマートアンテナ情報を送信する方法１４００の流れ図である。方法１４００ではまず、ＡＰが、ＳＴＡに通信するためのビームを選択し、選択ビームに対応するビームインジケータを選択する（ステップ１４０２）。好ましくは、必須ではないが、ＡＰが、その受信機での信号レベルまたは信号対干渉比（ＳＩＲ）を最大化するビームを選ぶ。特定のＳＴＡに対するＳＩＲをどのビームが最大化するかをＡＰが知ることのできる、様々な方法が存在する。
【００６８】
たとえば、ＡＰは、特定のＳＴＡから予期されるパケットを受信するとき、異なるビームを試し、最良の受信信号品質となったビームを選んでもよい。予期されるパケットの例としては、特定のＳＴＡへのデータパケットの送信後のＡＣＫ、および特定のＳＴＡへのＲＴＳパケットの送信後のＣＴＳパケットがある。予期されるパケットでは、それらのパケットは、あるＳＴＡによって送信されるものとＡＰによって予期されるので、ＳＴＡがビームインジケータフィールド１００６をＰＬＣＰヘッダ１００４の後に追加する必要は必ずしもなく、したがってＡＰは既に、どのビームを使用すべきかを知っている。
【００６９】
ＡＰは次いで、ビームインジケータ情報をＳＴＡに送信する（ステップ１４０４）。（上記でより詳細に説明されている）ビームインジケータ情報は、ビームインジケータ、ＡＰのアドレス、ＳＴＡのアドレス、およびオプションの、ビームインジケータ情報の満了用の有効期間制限を含む。方法１４００では、ビームインジケータ情報中に有効期間制限が存在すると仮定する。
【００７０】
ＳＴＡによって、ビームインジケータ情報の有効期間制限に達したかどうか、すなわち、ビームインジケータ情報がまだ有効かどうかが判定される（ステップ１４０６）。有効期間制限に達していない場合、ＳＴＡは、送信されるべきパケット用のビームインジケータを、選択ビームに設定する（ステップ１４０８）。ＳＴＡは、ビームインジケータ情報をもつパケットを選択ビーム上で送信する（ステップ１４１０）。ＡＰは、ＳＴＡからパケットを無指向性ビーム上で受信し始める（ステップ１４１２）。ＡＰは、パケット中に含まれるビームインジケータ情報を復号化し、アンテナを選択ビームに切り換えて、そのパケットの残りの部分を受信する（ステップ１４１４）。この方法は次いで、終了する（ステップ１４１６）。
【００７１】
ビームインジケータ情報の有効期間制限に達した場合、すなわち、ビームインジケータ情報がもはや有効ではない場合（ステップ１４０６）、ＳＴＡは、送信されるべきパケット用のビームインジケータを、無指向性ビーム（またはパターン）に設定する（ステップ１４２０）。ＳＴＡは次いで、パケットを無指向性ビーム上で送信する（ステップ１４２２）。ＡＰは、パケットを無指向性ビーム上で受信し（ステップ１４２４）、この方法は終了する（ステップ１４１６）。（ＳＴＡからのパケットがビームインジケータ情報を含まないか、またはＳＴＡがビームインジケータをデフォルト値に設定したので）パケットは無指向性ビーム上で送信されるので、ＡＰがそのアンテナビームを変更する必要はない。
【００７２】
図１５は、方法１４００の一例を示す。この例では、ＳＴＡ  １  １５０２およびＳＴＡ  ２  １５０４と通信するのに最良のビームは、（図９に示されているように）それぞれｂ1およびｂ2であると、ＡＰ１５００が既に決定していると仮定する。
【００７３】
図１５は、ＳＴＡ  １  １５０２、ＳＴＡ  ２  １５０４、およびＡＰ１５００が互いに通信する、可能なイベントシーケンスを示す。まず、ＡＰは、パケットをＳＴＡ  １に送信することを望む。媒体にアクセスした後（ステップ１５１０）、ＡＰは、ビームｂ1に切り換え（ステップ１５１２）、ビームインジケータメッセージ、ならびにビームインジケータ（ｂ1）およびこのビームインジケータに使用するための有効期間制限（５秒）を含むデータパケットを、ＳＴＡ  １に送信する（ステップ１５１４）。ＳＴＡ  １は次いで、ＡＣＫをＡＰに送信する（ステップ１５１６）。その時以降（かつその時から最長５秒間で）、ＳＴＡ  １は、パケット（図１０に示されているパケット１０００）をＡＰに送信する必要がある場合はビームインジケータフィールド（１００６）をｂ1に設定すべきであることを知る（ステップ１５１８）。ＳＴＡ  １からＡＣＫを受信した後、ＡＰは、そのアンテナを無指向性パターン（ｂ0）に切り換える（ステップ１５２０）。
【００７４】
次に、ＡＰは、媒体に再びアクセスし（ステップ１５２２）、ビームｂ2に切り換えて（ステップ１５２４）、ビームインジケータ（ｂ2）およびこのビームインジケータを使用するための有効期間制限（５秒）を有するビームインジケータメッセージを含むパケットを、ＳＴＡ  ２に送信する（ステップ１５２６）。ＳＴＡ  ２は次いで、ＡＣＫをＡＰに送信する（ステップ１５２８）。ＳＴＡ  ２は、その時から最長５秒間で、ＡＰに送信する（ＡＣＫまたはＣＴＳ以外の）どのパケットに対しても、ビームインジケータフィールド（１００６）をｂ2に設定すべきであることを知る（ステップ１５３０）。ＳＴＡ  ２からＡＣＫを受信した後、ＡＰは、そのアンテナを無指向性パターン（ｂ0）に切り換える（ステップ１５３２）。
【００７５】
次に、ＳＴＡ  １は、媒体にアクセスし（ステップ１５３４）、（５秒未満しか経過していないと仮定すると）ビームインジケータフィールド（１００６）をｂ1に設定したデータパケットをＡＰに送信する（ステップ１５３６）。ビームインジケータフィールドを復号化した後、ＡＰは、即座にビームｂ1に切り換えて（ステップ１５３８）、そのパケットの残りの部分を復号化する（ステップ１５４０）。パケットの受信が終了した後、ＡＰは、ＡＣＫをＳＴＡ  １に送信し（ステップ１５４２）、そのアンテナを無指向性パターン（ｂ0）に切り換える（ステップ１５４４）。
【００７６】
次に、ＳＴＡ  ２は、媒体にアクセスし（ステップ１５４６）、（５秒未満しか経過していないと仮定すると）ビームインジケータフィールド（１００６）をｂ2に設定したデータパケットを、ＡＰに送信する（ステップ１５４８）。ビームインジケータフィールドを復号化した後、ＡＰは、即座にビームｂ2に切り換えて（ステップ１５５０）、そのパケットの残りの部分を復号化する（ステップ１５５２）。パケットの受信が終了した後、ＡＰは、ＡＣＫをＳＴＡ  １に送信し（ステップ１５５４）、そのアンテナを無指向性パターン（ｂ0）に切り換える（ステップ１５５６）。
【００７７】
ビームインジケータ情報の有効期間制限（この例では５秒）が満了した場合、ＳＴＡ（ＳＴＡ  １またはＳＴＡ  ２）は、ビームインジケータフィールド（１００６）をｂ0（デフォルト値）に設定することになることに留意されたい。
【００７８】
本発明により、何も大きな不都合が生じることなく、ＡＰでスマートアンテナを利用することが可能になる。ＰＬＣＰヘッダにビームインジケータフィールドを追加しても、過大なオーバーヘッドは生じない。可能なビーム数は通常、８以下（たとえば、ビームインジケータフィールドでは３または４ビット）に制限することができるからである。
【００７９】
後方互換性の目的で、本発明を実施するＳＴＡから着信パケットが送信されたかどうかをＡＰが判定することができるように、本発明を実施するＳＴＡから送信されるパケットに対して、ＰＬＣＰヘッダのフィールドに新規の値が与えられてもよい。たとえば、ＰＬＣＰヘッダの「サービス」フィールド内の現予約ビットのうちの１つを使用して、ＳＴＡが本発明を実施するかどうか（および、したがって、ＰＬＣＰヘッダの後にビームインジケータフィールドが存在することになるかどうか）を示すこともできる。存在しない場合、ＡＰは、ＰＬＣＰヘッダの後のビームインジケータフィールドを予期すべきではないことを知り、単に無指向性パターンを使用して、そのパケットの残りの部分を復号化する。
【００８０】
本発明はまた、メッシュノードが他の２つ以上のメッシュノードからパケットを受信し得るメッシュアーキテクチャの場合にも、適用される。その場合、メッシュノードは、前述のような、ＳＴＡおよびＡＰの役割を果たす。これは、メッシュノードＡは、そのビームインジケータフィールドを、別のメッシュノードＢに送信するときに、メッシュノードＢが前にメッシュノードＡに通知したビームインジケータの値を用いて使用することを意味する。逆に、メッシュノードＢは、そのビームインジケータフィールドを、メッシュノードＡに送信するときに、メッシュノードＡが前にメッシュノードＢに通知したビームインジケータの値を用いて使用する。
【００８１】
ＰＬＣＰヘッダの後にビームインジケータフィールドを有することの代替形態として、ＳＴＡは、そのアドレスをＰＬＣＰヘッダの後に追加することもできる。これは、ＳＴＡアドレスが４８ビットの長さなので、ビームインジケータでの３または４ビットと比べて、効率的な解決策ではない。別の代替形態では、ビームインジケータフィールドを、関連付けおよび／またはその後のより上位の層のシグナリングの後にＡＰによってＳＴＡに割り当てられる任意のＳＴＡインデックスで、置き換えることになる。ＳＴＡインデックスは、関連ＳＴＡの最大数によっては、比較的短く（その最大値で１０ビット未満に）することもできる。ＡＰは、プリアンブル中に指定されるＳＴＡインデックスに対して、現在の最良のビームを探し、使用することになる。ＡＰはすべてのＡＰからＳＴＡへのパケットにおいて、ビームインジケータをＳＴＡに次いで通知する必要がなくなるが、ＰＬＣＰプリアンブルの後にさらなる追加ビットが存在することになる。
【００８２】
アンテナ能力情報
ビーコンフレーム、関連付け要求フレーム、関連付け応答フレーム、およびプローブ応答フレームで使用される能力情報フィールド１６００は、図１６に示されている、いくつかの予約ビットを有する。能力情報フィールド１６００は、拡張サービスセット（ＥＳＳ）サブフィールド１６０２、ＩＢＳＳサブフィールド１６０４、コンテンションフリー（ＣＦ）ポーリング可能サブフィールド１６０６、ＣＦポーリング要求サブフィールド１６０８、プライバシーサブフィールド１６１０、およびいくつかの予約ビット１６１２を含む。８０２．１１標準では、サブフィールド１６０２〜１６１０は、各１ビットの長さであり、１１個の予約ビット１６１２が存在する。
【００８３】
本発明は、予約ビット１６１２のうちの１つを利用して、その予約ビットのうちの１つをアンテナ能力情報が送信されることになるかどうかを示すフラグとして使用することによって、アンテナ能力情報を転送する。アンテナの能力の詳細は、アンテナ能力情報フラグが設定された場合にパケットの最後に付加される、追加のＩＥの一部である。
【００８４】
アンテナ能力情報ＩＥは、関連付け要求フレーム、関連付け応答フレーム、プローブ要求フレーム、およびプローブ応答フレームの一部として含めることもできる。この新規のＩＥを含む関連付け要求フレーム２００の一部分の一例が、図１７に示されている。フレーム１７００は、能力情報フィールド１７０２、リスン間隔フィールド１７０４、ＳＳＩＤ  ＩＥ１７０６、サポートレートＩＥ１７０８、およびアンテナ能力ＩＥ１７１０を含む。あるいは、アンテナ能力ＩＥ１７１０は、再関連付け要求、再関連付け応答、もしくはビーコンなど任意の管理フレームに、または任意の制御フレームに、またはデータパケットに追加することもできる。好ましい一実施形態では、アンテナ能力ＩＥ１７１０は、管理フレーム内で送信される。アンテナ能力ＩＥ１７１０がプローブ要求フレームおよびプローブ応答フレームに追加される場合、ＳＴＡは、この情報を使用した後に、ＡＰとの関連付け手順を開始することができる。
【００８５】
アンテナ能力ＩＥ１７１０は、図１８に詳細に示されており、それだけには限らないが、アンテナ技術フィールド１８０２、サポートビーム数フィールド１８０４、ＰＬＣＰヘッダの後の送信アンテナ情報のサポートを示すフィールド１８０６、ダイバーシティ技法フィールド１８０８、アンテナ測定シグナリングのサポートを示すフィールド１８１０、および多入力のサポートを示すフィールド１８１２を含む。また、追加のアンテナ能力情報をＩＥ１７１０に含めてもよい。
【００８６】
一実施形態では、交換されるべき最小限の量の情報には、アンテナ技術フィールド１８０２が含まれ、残りのフィールドはオプションでもよい。アンテナ技術タイプがわかった後に、残りのフィールド（すなわち、フィールド１８０４〜１８１２）を得ることも可能となり得る。
【００８７】
一方の側（ＡＰまたはＳＴＡ）が、送信側からアンテナ能力情報を受信した後、受信側は、使用されるアンテナ数、ダイバーシティ方法、送信／受信に使用されるスマートアンテナ技術、および追加のアンテナ測定など、送信および／または受信用のローカル設定を調整する。
【００８８】
受信側が送信側のアンテナ能力をサポートすることができない場合、送信側は、特定のアンテナ機能を使用することができなくなる。アンテナ技術には、送信側と受信側がどちらもその技術を利用することができる場合にのみ、適切に動作するものもある。その一例がＭＩＭＯ技術であり、その技術は、両方の側でサポートされる場合にのみ、うまく働く。
【００８９】
図１９は、アンテナ能力情報を交換する方法１９００を示す。方法１９００を論じるために、「送信ＳＴＡ」および「受信ＳＴＡ」という語が使用される。送信ＳＴＡと受信ＳＴＡはどちらも、ＡＰとＳＴＡの間、または２つのＳＴＡ間で、どちらの方向でもアンテナ能力情報の交換を行うことができる、ＡＰまたはＳＴＡとすることができることに留意されたい。
【００９０】
方法１９００ではまず、送信ＳＴＡが、アンテナ能力ＩＥ中でそのアンテナ能力情報を受信ＳＴＡに送信する（ステップ１９０２）。受信ＳＴＡは、アンテナ能力ＩＥを受信し（ステップ１９０４）、要求されたアンテナ能力をサポートすることができるかどうかを判定する。受信ＳＴＡが送信ＳＴＡのアンテナ能力をサポートすることができる場合（ステップ１９０６）、次いで受信ＳＴＡは、その設定を、送信ＳＴＡのアンテナ能力を扱うように調整する（ステップ１９０８）。受信ＳＴＡは、そのアンテナ能力の応答を送信ＳＴＡに送信する（ステップ１９１０）。
【００９１】
方法１９００の代替実施形態では、応答が送信ＳＴＡに送信された後に、受信ＳＴＡがその設定を調整する（すなわち、ステップ１９０８と１９１０が交換される）。このメッセージは受信ＳＴＡのアンテナ能力の応答であるが、必ずしもＡＣＫ信号である必要はない。受信ＳＴＡが、送信ＳＴＡの能力の、必ずしもすべてではないが、いくつかを有する場合、能力のネゴシエーションが行われて、使用されるべき能力の共通セットを実現することができる。好ましい一実施形態では、使用される能力は、両方のＳＴＡに属する、より小さい能力セットとなる。
【００９２】
送信ＳＴＡは、通信されたアンテナ能力を使用して送信を開始し（ステップ１９１２）、この方法は、終了する（ステップ１９１４）。
【００９３】
受信ＳＴＡが送信ＳＴＡのアンテナ能力をサポートしない場合（ステップ１９０６）、次いで受信ＳＴＡは、送信ＳＴＡに、要求されたアンテナ能力を有さないことを通知する（ステップ１９１６）。送信ＳＴＡは、要求されたアンテナ能力を使用しないで送信を開始し（ステップ１９１８）、この方法は、終了する（ステップ１９１４）。
【００９４】
図２０は、送信ＳＴＡ２００２と受信ＳＴＡ２００４の間でアンテナ能力情報を交換する代替方法２０００の流れ図である。送信ＳＴＡ２００２は、そのアンテナ能力情報を受信ＳＴＡ２００４に送信する（ステップ２０１０）。受信ＳＴＡ２００４は、そのアンテナ能力情報を送信ＳＴＡ２００２に送信する（ステップ２０１２）。ステップ２０１０および２０１２は、逆の順序で実行することもできることに留意されたい。ステップ２０１０および２０１２の順序付けは、アンテナ能力情報が送信ＳＴＡ２００２と受信ＳＴＡ２００４の間で交換される限り、決定的に重要ではない。オプションで、送信ＳＴＡ２００２および受信ＳＴＡ２００４は、アンテナ能力をネゴシエートして、共通アンテナ能力セットを見つけることができるか、または測定情報を交換することができる（ステップ２０１４）。このオプションのステップを使用して、使用されるべきアンテナ機能セットを改善することができる。
【００９５】
アンテナ情報の交換（ステップ２０１０、２０１２）、および任意の追加の情報交換（ステップ２０１４）の後、送信ＳＴＡ２００２と受信ＳＴＡ２００４はどちらも、ローカルでサポートされるアンテナ能力に基づいて、どのアンテナ機能を使用すべきかを、ローカルで決定する（ステップ２０１６、２０１８）。
【００９６】
アンテナ能力情報の転送はＷＬＡＮに関して説明されているが、この概念の原理は、どんなタイプのワイヤレス通信システムにも、等しく適用可能である。
【００９７】
システムの実施
図２１は、本発明の様々な諸態様を実施するように構成されるシステム２１００のブロック図である。システム２１００は、ＡＰ２１０２およびＳＴＡ２１０４を含む。ＡＰ２１０２は、アンテナ能力確定装置２１１０を含み、そのアンテナ能力確定装置は、アンテナ能力確定装置２１１０に接続されるアンテナ能力情報装置２１１２に記憶されるアンテナ能力情報を調べることによって、ＡＰ２１０２のアンテナ能力を確定する。ＡＰ２１０２のアンテナ能力は、アンテナ能力確定装置２１１０に接続される送受信機２１１４および送受信機２１１４に接続されるアンテナ２１１６によって、送出される。ビーム切換え装置２１１８は、送受信機２１１４に接続されており、アンテナ２１１６のビームを切り換えるために使用される。
【００９８】
ＳＴＡ２１０４は、アンテナ２１２０およびアンテナ２１２０に接続された送受信機２１２２を介して、ＡＰ２１０２のアンテナ能力情報を受信する。アンテナ能力確定装置２１２４は、送受信機２１２２に接続され、アンテナ能力確定装置２１２４に接続されているアンテナ能力情報装置２１２６にアクセスすることによって、ＡＰ２１０２のアンテナ能力をＳＴＡ２１０４のアンテナ能力情報と比較する。アンテナ能力確定装置２１２４は、ＳＴＡ設定調整装置２１２８に接続されており、そのＳＴＡ設定調整装置は、スマートアンテナ能力を利用するために、ＳＴＡ２１０４の設定を調整する。
【００９９】
ＡＰ２１０２とＳＴＡ２１０４の間のアンテナ能力のネゴシエーションは、それぞれのアンテナ能力確定装置２１１０、２１２４を介して行うことができることに留意されたい。システム２１００は、ＡＰ２１０２を使用するものとして説明されているが、代わりにＡＰ２１０２を、システム２１００中の別のＳＴＡとすることもできる。
【０１００】
実施形態
本発明は、ＳＴＡとＡＰの間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施する方法は、（ａ）ＡＰによってビーコンフレームを１つのアンテナビーム上で送信するステップと、（ｂ）ＳＴＡでビーコンフレームを受信するステップと、（ｃ）ＳＴＡでビーコンフレームの信号品質を測定するステップと、（ｄ）異なるアンテナビームに切り換えるステップと、（ｅ）ビーコンフレームがすべてのアンテナビーム上で送信されてしまうまで、ステップ（ａ）〜（ｄ）を繰り返すステップと、（ｆ）ＳＴＡを、最高の信号品質を有するビーコンフレームをそのアンテナビームのうちの１つのアンテナビーム上で送信するＡＰに関連付けるステップとを含む。
【０１０１】
本発明は、ＳＴＡとＡＰの間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施する方法であって、（ａ）ＳＴＡからＡＰに、ＳＴＡがＡＰからの多数のビームをスキャンすることを望むかどうかの指示を含むプローブ要求フレームを送信するステップと、（ｂ）ＡＰからＳＴＡに、プローブ応答フレームを１つのアンテナビーム上で送信するステップと、（ｃ）ＳＴＡでプローブ応答フレームを受信するステップと、（ｄ）ＳＴＡでプローブ応答フレームの信号品質を測定するステップと、（ｅ）異なるアンテナビームに切り換えるステップと、（ｆ）プローブ応答フレームがすべてのアンテナビーム上で送信されてしまうまで、ステップ（ｂ）〜（ｅ）を繰り返すステップと、（ｇ）ＳＴＡを、最高の信号品質を有するプローブ応答フレームをそのアンテナビームのうちの１つのビーム上で送信するＡＰに関連付けるステップとを含む。
【０１０２】
前の２つの段落のうちの１つによる方法であって、その方法は、アンテナビームを切り換えた後、ビーコンフレームを送信する前に、ある間隔の間待ち、その間隔は、短フレーム間隔よりも長く、分散フレーム間隔よりも短い。
【０１０３】
本発明は、ＳＴＡとＡＰの間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施するシステムであって、ＡＰからＳＴＡに送信されるビーコンフレームを含むシステム。
【０１０４】
本発明は、ＳＴＡとＡＰの間の関連付けを確立する際にスマートアンテナを実施するシステムであって、ＳＴＡがＡＰからの多数のアンテナビームをスキャンすることを望むかどうかの指示を含む、ＳＴＡからＡＰに送信されるプローブ要求フレームと、ＡＰからＳＴＡに送信されるプローブ応答フレームとを含むシステム。
【０１０５】
上記の実施形態のいずれか１つの実施形態において、ビーコンフレームまたはプローブ応答フレームは、アンテナビームの合計数を識別するフィールドおよび／または現アンテナビームを識別するフィールドを含む。
【０１０６】
本発明は、ＡＰおよびＳＴＡを含むＷＬＡＮにおいてスマートアンテナの使用をサポートする方法であって、ＡＰによってＳＴＡとの通信に使用するアンテナビームを選択するステップと、ＡＰからＳＴＡに選択ビーム情報を送信するステップと、ＳＴＡからＡＰに選択ビーム情報を含むパケットを送信し、それによってＡＰは、選択ビームを使用して、パケットのうちの少なくとも一部を受信するステップとを含む方法。
【０１０７】
前の段落による方法において、選択するステップは、最大信号レベルを有するアンテナビームまたは最大信号対干渉比を有するアンテナビームを選択するステップを含む。
【０１０８】
前の２つの段落のうちの１つによる方法において、送信するステップは、ビームインジケータ、満了していない場合にのみ選択ビームが使用される、ビームインジケータ用の有効期間制限、ＡＰの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレス、およびＳＴＡのＭＡＣアドレスのうちの１つまたは複数を送信するステップを含む。
【０１０９】
前の３つの段落のうちの１つによる方法において、送信するステップは、別個のメッセージにおいて選択ビーム情報を送信するステップを含む。
【０１１０】
前の４つの段落のうちの１つによる方法において、送信するステップは、選択ビーム情報を既存のフレームタイプの一部として送信するステップを含む。
【０１１１】
前の５つの段落のうちの１つによる方法において、送信するステップは、フレーム内の選択ビーム情報の存在を示すビームインジケータ情報フラグを送信するステップをさらに含む。
【０１１２】
前の６つの段落のうちの１つによる方法において、送信するステップは、選択ビーム情報を送信する前にＡＰのアンテナを選択ビームに切り換えるステップを含む。
【０１１３】
前の７つの段落のうちの１つによる方法において、送信するステップは、選択ビーム情報を選択ビーム上で送信した後に、ＡＰのアンテナを無指向性パターンに切り換えるステップをさらに含む。
【０１１４】
前の８つの段落のうちの１つによる方法において、選択ビーム情報をうまく受信した後、ＳＴＡからＡＰに応答を送信するステップをさらに含む。
【０１１５】
前の９つの段落のうちの１つによる方法において、無指向性ビームを介してＡＰで、選択ビーム情報を含む、パケットの第１の部分を受信するステップと、選択ビーム情報で指定されたように、ＡＰのアンテナを選択ビームに切り換えるステップと、選択ビームを介してＡＰで、パケットの第２の部分を受信するステップとをさらに含む。
【０１１６】
前の１０個の段落のうちの１つによる方法において、切り換えるステップは、パケットの第１の部分を復号化して、選択ビームを確定するステップを含む。
【０１１７】
本発明は、ＡＰおよびＳＴＡを含むＷＬＡＮにおいてスマートアンテナの使用をサポートするシステムであって、ＡＰからＳＴＡに送信され、ＳＴＡとの通信に使用するためにＡＰによって選択されるアンテナビームを識別する選択ビームインジケータ、ＡＰの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレス、およびＳＴＡのＭＡＣアドレスを含む第１のパケットと、ＳＴＡからＡＰに送信され、選択ビームインジケータを含む第２のパケットであって、それによってＡＰは、選択ビームを介して第２のパケットの少なくとも一部分を受信する第２のパケットとを含むシステム。
【０１１８】
前の段落によるシステムにおいて、第１のパケットは、ＡＰからＳＴＡに別個のメッセージとして送信される。
【０１１９】
前の２つの段落のうちの１つによるシステムにおいて、第１のパケットは、既存のフレームタイプの一部である。
【０１２０】
前の３つの段落のうちの１つによるシステムにおいて、第１のパケットは、満了していない場合にのみ選択ビームが使用される、選択ビームインジケータ用の有効期間制限をさらに含む。
【０１２１】
前の４つの段落のうちの１つによるシステムにおいて、第１のパケットは、パケット内の選択ビームインジケータの存在を示すビームインジケータ情報フラグをさらに含む。
【０１２２】
前の５つの段落のうちの１つによるシステムにおいて、選択ビームインジケータを含む第２のパケットの第１の部分は、無指向性ビームを介してＡＰで受信され、ＡＰは、選択ビームインジケータで指定されるように、そのアンテナを選択ビームに切り換え、第２のパケットの第２の部分は、選択ビームを介してＡＰで受信される。
【０１２３】
本発明は、ワイヤレス通信システムにおいて送信ＳＴＡと受信ＳＴＡの間でスマートアンテナ能力情報を交換するシステムであって、２つのＳＴＡ間のデータ送信の前に送信ＳＴＡと受信ＳＴＡの間で交換される、２つのＳＴＡの能力に関する情報を含むアンテナ能力情報要素を含むシステム。
【０１２４】
前の段落によるシステムにおいて、ワイヤレス通信システムは、ＷＬＡＮであり、送信ＳＴＡは、ＷＬＡＮ内のＡＰまたはＳＴＡであり、受信ＳＴＡは、ＷＬＡＮ内のＳＴＡ、またはＡＰである。
【０１２５】
前の２つの段落のうちの１つによるシステムにおいて、アンテナ能力情報要素は、アンテナ技術フィールドと、サポートビーム数、物理層収束プロトコルヘッダの後の送信アンテナ情報のサポートのインジケータ、ダイバーシティ技法のインジケータ、アンテナ測定シグナリングサポートのインジケータ、および多入力サポートのインジケータからなる群から選択された少なくとも１つのフィールドとを含む。
【０１２６】
前の２つの段落のうちの１つによるシステムにおいて、各フィールドは、受信ＳＴＡによってアンテナ技術フィールドから導出される。
【０１２７】
前の３つの段落のうちの１つによるシステムにおいて、アンテナ能力情報要素は、管理フレーム、制御フレーム、またはデータフレームの一部として送信される。
【０１２８】
前の４つの段落のうちの１つによるシステムにおいて、アンテナ能力情報要素は、送信ＳＴＡと受信ＳＴＡの間の関連付け後の任意のときに、または送信ＳＴＡと受信ＳＴＡの間のデータ転送後の任意のときに、送信ＳＴＡと受信ＳＴＡの間で交換される。
【０１２９】
本発明は、ワイヤレス通信システムにおいて送信ＳＴＡと受信ＳＴＡの間でスマートアンテナ能力情報を交換する方法であって、送信ＳＴＡから受信ＳＴＡにアンテナ能力情報を送信するステップと、受信ＳＴＡが送信ＳＴＡのアンテナ能力をサポートすることができるかどうかを判定するステップと、受信ＳＴＡが送信ＳＴＡのアンテナ能力をサポートすることができる場合に、受信ＳＴＡで設定を調整するステップと、受信ＳＴＡが送信ＳＴＡのアンテナ能力をサポートすることができる場合に、アンテナ能力を使用して送信ＳＴＡから受信ＳＴＡにデータを送信するステップとを含む方法。
【０１３０】
前の段落による方法は、送信ＳＴＡに、受信ＳＴＡのアンテナ能力の応答で応答するステップをさらに含む。
【０１３１】
前の２つの段落のうちの１つによる方法において、応答するステップは、調整するステップの前または調整するステップの後に実行される。
【０１３２】
前の３つの段落のうちの１つによる方法において、応答するステップは、受信ＳＴＡが要求されたアンテナ能力を有さないことを送信ＳＴＡに通知するステップを含む。
【０１３３】
前の４つの段落のうちの１つによる方法において、送信するステップは、アンテナ能力を使用せずに送信ＳＴＡから受信ＳＴＡにデータを送信するステップを含む。
【０１３４】
前の５つの段落のうちの１つによる方法において、送信するステップは、アンテナ能力情報を管理フレームの一部として送信するステップを含む。
【０１３５】
前の６つの段落のうちの１つによる方法において、調整するステップは、使用されるアンテナ数、ダイバーシティの方法、使用されるスマートアンテナ技術、および追加のアンテナ測定からなる群から選択された少なくとも１つの設定を調整するステップを含む。
【０１３６】
本発明は、ワイヤレス通信システムにおいて第１のＳＴＡと第２のＳＴＡの間でスマートアンテナ能力情報を交換する方法であって、第１のＳＴＡから第２のＳＴＡにアンテナ能力情報を送信するステップと、第２のＳＴＡから第１のＳＴＡにアンテナ能力情報を送信するステップとを含む方法。
【０１３７】
前の段落による方法において、第１のＳＴＡと第２のＳＴＡの間での今後の送信および受信に使用するアンテナ能力に関して、第１のＳＴＡおよび第２のＳＴＡで、ローカルで決定するステップをさらに含む。
【０１３８】
前の２つの段落のうちの１つによる方法において、決定するステップは、第１のＳＴＡと第２のＳＴＡの間でさらに通信することなく実行される。
【０１３９】
前の３つの段落のうちの１つによる方法において、第１のＳＴＡおよび第２のＳＴＡのアンテナ能力を比較するステップをさらに含み、決定するステップは、第１のＳＴＡと第２のＳＴＡの両方によってサポートされるアンテナ能力を使用するステップを含む。
【０１４０】
前の４つの段落のうちの１つによる方法において、決定するステップの前に実行される、第１のＳＴＡと第２のＳＴＡの間で測定情報を交換するステップをさらに含む。
【０１４１】
前の５つの段落のうちの１つによる方法において、決定するステップの前に実行される、第１のＳＴＡと第２のＳＴＡの間でアンテナ能力情報をネゴシエートするステップをさらに含む。
【０１４２】
本発明は、ＷＬＡＮにおいてスマートアンテナ機能を実施するシステムは、ＡＰおよびＳＴＡを含む。ＡＰは、第１のアンテナ能力確定装置と、第１のアンテナ能力確定装置に接続される第１のアンテナ能力情報装置であって、第１のアンテナ能力確定装置が、第１のアンテナ能力情報装置に記憶された情報を調べることによってＡＰのアンテナ能力を確定するように構成される第１のアンテナ能力情報装置と、第１のアンテナ能力確定装置に接続される第１の送受信機と、送受信機に接続される第１のアンテナと、送受信機に接続され、第１のアンテナのビームを切り換えるように構成される前記ビーム切換え装置とを含む。ＳＴＡは、第２のアンテナと、第２のアンテナに接続され、ＡＰからアンテナ能力情報を受信するように構成される第２の送受信機と、第２の送受信機に接続される第２のアンテナ能力確定装置と、第２のアンテナ能力確定装置に接続される第２のアンテナ能力情報装置であって、第２のアンテナ能力確定装置が、第２の送受信機から受信されるＡＰのアンテナ能力を第２のアンテナ能力情報装置から取り出されるＳＴＡのアンテナ能力と比較するように構成される第２のアンテナ能力情報装置と、第２のアンテナ能力確定装置に接続され、スマートアンテナ能力を利用するためにＳＴＡの設定を調整するように構成されるＳＴＡ設定調整装置とを含む。
【０１４３】
前の段落によるシステムにおいて、第１のアンテナ能力確定装置および第２のアンテナ能力確定装置は、ＡＰとＳＴＡがどちらもサポートすることのできるアンテナ能力のレベルをネゴシエートするように構成される。
【０１４４】
本発明の特徴および要素は好ましい実施形態に特定の組合せで記載されているが、各特徴または要素は、単独で（好ましい実施形態のその他の特徴および要素なしで）、あるいは本発明の他の特徴および要素を伴う、または伴わない様々な組合せで、使用することもできる。本発明の特定の実施形態が図示され、説明されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの改変および変形を行うこともできる。以上の説明は、例示のためであり、特定の発明をどのようであれ限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】無指向性および指向性アンテナビームパターンを示すＷＬＡＮの図である。
【図２】アンテナビームを識別するためのビーコンフレームフォーマットの図である。
【図３】受動スキャン用のタイミング図である。
【図４】受動スキャンにおいてビーコンフレームを送信する方法の流れ図である。
【図５】能動スキャンにおいて使用するためのプローブ要求フレームフォーマットの図である。
【図６】能動スキャンにおいて使用するためのプローブ応答フレームフォーマットの図である。
【図７】能動スキャン用のタイミング図である。
【図８】能動スキャンにおいてプローブ応答フレームを送信する方法の流れ図である。
【図９】ＡＰとＳＴＡの間のデータパケットの送信を示す図である。
【図１０】ＳＴＡによって送信されるビームインジケータ情報を含むフレームフォーマットの図である。
【図１１】ＡＰによって送信されるビームインジケータメッセージフォーマットの図である。
【図１２ａ】ＡＰによって送信されるビームインジケータ情報を含むフレームフォーマットの図である。
【図１２ｂ】ＡＰによって送信されるビームインジケータ情報を含むフレームフォーマットの図である。
【図１３ａ】ＡＰによって送信されるビームインジケータ情報を含む代替フレームフォーマットの図である。
【図１３ｂ】ＡＰによって送信されるビームインジケータ情報を含む代替フレームフォーマットの図である。
【図１４】ＡＰおよびＳＴＡによるスマートアンテナ情報を送信する方法の流れ図である。
【図１５】図１４に示されている方法の一例の流れ図である。
【図１６】既存の能力情報フィールドの図である。
【図１７】アンテナ能力ＩＥを含むフレームの一部分の図である。
【図１８】図１７に示されているアンテナ能力ＩＥの図である。
【図１９】アンテナ能力情報を交換する方法の流れ図である。
【図２０】アンテナ能力情報を交換する代替方法の流れ図である。
【図２１】本発明を実施するように構成されるシステムのブロック図である。
【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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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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