(57)【要約】  複数の送信機を含むワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内で、切換えビームアンテナをもつ通信装置が動作する。切換えビームアンテナは、複数のアンテナビームを生成する。通信装置を動作させる方法は、ＷＬＡＮ内で動作する複数の送信機から信号を受信すること、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）情報を含む受信信号を識別すること、およびＭＡＣ情報（１０４）を含む各受信信号ごとに品質メトリクスを決定することを含む。それらの品質メトリクスに基づいて、送信機が選択される。選択された送信機からＭＡＣ情報を含む信号を受信するために、アンテナビームがスキャンされる。各スキャンされたアンテナビームに関連する品質メトリクス（１０５）が決定される。次に、それらの品質メトリクスに基づいて、選択された送信機と通信するために、スキャンされたアンテナビームのうちの１つが選択される。
2008514133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信機を含むワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内で、複数のアンテナビームを生成するための切換えビームアンテナを備える通信装置を動作させる方法であって、
前記ＷＬＡＮ内で動作する前記複数の送信機から信号を受信する工程と、
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）情報を含む前記受信信号を識別する工程と、
ＭＡＣ情報を含む各受信信号ごとに品質メトリクスを決定する工程と、
前記品質メトリクスに基づいて送信機を選択する工程と、
前記選択された送信機からＭＡＣ情報を含む前記信号を受信するために前記複数のアンテナビームをスキャンし、各スキャンされたアンテナビームに関連する品質メトリクスを決定する工程と、および
前記選択された送信機と通信するために、前記品質メトリクスに基づいて、前記スキャンされたアンテナビームのうちの１つを選択する工程と
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ＭＡＣ情報は、パケット内に含まれ、各パケットごとにソースアドレスおよび宛先アドレスを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
同じソースアドレスをもつ後続のパケットが受信されたときに、同じアンテナビームを使用して前記ＭＡＣ情報を受信するように、前記選択されたアンテナビームを前記選択された送信機の前記ソースアドレスと関連付けることをさらに具えたことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記選択されなかった送信機からＭＡＣ情報を含む前記信号を受信するために前記複数のアンテナビームを周期的にスキャンし、各スキャンされたアンテナビームに関連する品質メトリクスを決定する工程と、
前記選択されなかった送信機に関連する前記品質メトリクスを前記選択された送信機に関連する前記品質メトリクスと比較する工程と、および
前記選択されなかった送信機のうちの１つと通信するために、前記比較することに基づいて、前記スキャンされたアンテナビームのうちの１つを選択する工程と
をさらに具えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
ＭＡＣ情報を含む信号を提供しない前記送信機を識別する工程と、および
ＭＡＣ情報を含む信号を提供しない前記識別された送信機の方向でのアンテナビームの選択を回避する工程と
をさらに具えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
各受信信号ごとに前記品質メトリクスを決定する工程は、それに関連する前記ＭＡＣ情報に基づき、前記ＭＡＣ情報は、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値、前記信号が送信された伝送速度を示す受信パケットＲＡＴＥ値、前記信号のデータ部分に含まれるバイト数を示すＬＥＮＧＴＨ値、およびｄｏｔ１１カウンタの値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１記載の方法。
【請求項７】
各受信信号ごとに前記品質メトリクスを決定することは、それに関連する前記ＭＡＣ情報に基づき、前記ＭＡＣ情報は、受信パケット誤り率、パケット成功率、受信フレームの平均ＰＨＹ伝送速度、および前記信号のデータ部分の平均短期スループット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１記載の方法。
【請求項８】
前記複数のアンテナビームは、複数の指向性アンテナビームを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記複数のアンテナビームは、複数の指向性アンテナビームと、無指向性アンテナビームとを含み、前記無指向性ビームは、ＭＡＣ情報を含む前記受信信号を識別するために使用され、指向性アンテナビームは、前記選択された送信機と通信するために使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
複数の送信機を含むワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内で動作する通信装置であって、
複数のアンテナビームを生成するための切換えビームアンテナと、
前記切換えビームアンテナに接続され、前記複数のアンテナビームのうちの１つを選択するためのビームセレクタと、
前記切換えビームアンテナおよび前記ビームセレクタに接続され、前記ＷＬＡＮ内で動作する前記複数の送信機から信号を受信するためのトランシーバと
を具え、
前記トランシーバは、
ＭＡＣ情報を含む前記受信信号を識別するための媒体アクセス制御（ＭＡＣ）モジュール、および
ＭＡＣ情報を含む各受信信号ごとに品質メトリクスを決定するための品質メトリクスモジュールを含み、
前記ビームセレクタは、前記品質メトリクスに基づいて送信機を選択し、前記選択された送信機からＭＡＣ情報を含む前記信号を受信するために前記複数のアンテナビームをスキャンし、
前記品質メトリクスモジュールは、各スキャンされたアンテナビームに関連する品質メトリクスを決定し、
前記ビームセレクタは、前記選択された送信機と通信するために、前記品質メトリクスに基づいて、前記スキャンされたアンテナビームのうちの１つを選択することを特徴とする通信装置。
【請求項１１】
前記ＭＡＣ情報は、パケット内に含まれ、各パケットごとにソースアドレスおよび宛先アドレスを含むことを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
【請求項１２】
前記トランシーバは、同じソースアドレスをもつ後続のパケットが受信されたときに、同じアンテナビームを使用して前記ＭＡＣ情報を受信するように、前記選択されたアンテナビームを前記選択された送信機の前記ソースアドレスと関連付けることを特徴とする請求項１１記載の通信装置。
【請求項１３】
前記ビームセレクタは、前記選択されなかった送信機からＭＡＣ情報を含む前記信号を受信するために前記複数のアンテナビームを周期的にスキャンし、
前記品質メトリクスモジュールは、各スキャンされたアンテナビームに関連する品質メトリクスを決定し、前記選択されなかった送信機に関連する前記品質メトリクスを前記選択された送信機に関連する前記品質メトリクスと比較し、
前記ビームセレクタは、前記選択されなかった送信機のうちの１つと通信するために、前記比較することに基づいて、前記スキャンされたアンテナビームのうちの１つを選択する
ことを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
【請求項１４】
前記ＭＡＣモジュールは、ＭＡＣ情報を含む信号を提供しない前記送信機を識別し、
前記ビームセレクタは、ＭＡＣ情報を含む信号を提供しない前記識別された送信機の方向でのアンテナビームの選択を回避する
ことを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
【請求項１５】
前記トランシーバは、
各受信信号ごとに受信信号強度を決定するための信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）モジュールと、
各信号が送信された伝送速度を示す受信パケットＲＡＴＥ値を決定するためのＲＡＴＥモジュールと、
各信号のデータ部分に含まれるバイト数を示すＬＥＮＧＴＨ値を決定するためのＬＥＮＧＴＨモジュールと、
各信号ごとの受信パケット数をカウントするためのカウンタとをさらに具え、
前記品質メトリクスモジュールは、各受信信号ごとに、それに関連する前記ＭＡＣ情報に基づいて前記品質メトリクスを決定し、
前記ＭＡＣ情報は、前記ＲＳＳＩモジュールからの受信ＲＳＳＩ値、前記ＲＡＴＥモジュールからの前記受信パケットＲＡＴＥ値、前記ＬＥＮＧＴＨモジュールからの前記ＬＥＮＧＴＨ値、および前記カウンタの値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１０記載の通信装置。
【請求項１６】
前記トランシーバは、
各信号ごとに受信パケットの誤り率を決定するための受信パケット誤り率モジュールと、
各信号ごとに受信パケットの成功率を決定するためのパケット成功率モジュールと、
各信号ごとに受信フレームの平均ＰＨＹ伝送速度を決定するための伝送速度モジュールと、
各信号ごとにデータ部分の平均短期スループットを決定するためのスループットモジュールとをさらに具え、
前記品質メトリクスモジュールは、各受信信号ごとに、それに関連する前記ＭＡＣ情報に基づいて前記品質メトリクスを決定し、
前記ＭＡＣ情報は、前記受信パケット誤り率、前記パケット成功率、各信号ごとの前記受信フレームの前記平均ＰＨＹ伝送速度、および各信号ごとのデータ部分の前記平均短期スループット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１０記載の通信装置。
【請求項１７】
前記複数のアンテナビームは、複数の指向性アンテナビームを含むことを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
【請求項１８】
前記複数のアンテナビームは、複数の指向性アンテナビームと、無指向性アンテナビームとを含み、前記無指向性ビームは、ＭＡＣ情報を含む前記受信信号を識別するために使用され、指向性アンテナビームは、前記選択された送信機と通信するために使用されることを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス通信の分野に関し、より詳細には、ワイヤレス通信装置で使用するためのスマートアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス通信システムでは、通信装置は、複数の指向性アンテナビームを生成するスマートアンテナを含んでもよい。ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内で動作時に指向性アンテナビームを操作する従来の方法は、物理層（ＰＨＹ）で受け取られる生の信号強度を測定することに基づく。一般に、通信装置は、指向性アンテナビームを、ある測定期間だけ平均受信信号強度が最大化される方向に向けようと試みる。
【０００３】
欠点は、通信装置が、信号源を識別せずに、受信信号強度を盲目的に最大化することである。よりインテリジェントな方式では、通信装置は、ネットワークの中央アクセスコーディネータ（ｃｅｎｔｒａｌ  ａｃｃｅｓｓ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）、すなわち、アクセスポイント（ＡＰ）または基地局によって、周期的にまたは準周期的に送信されるブロードキャスト信号をリスンする。ブロードキャスト信号は、たとえば、ビーコンフレームを含む。
【０００４】
通信装置は、指向性アンテナビームを、ビーコンフレームから受信される信号の強度が最大化される方向に向ける。この場合には、ステーションは、アクセスポイントからのブロードキャストビーコンフレームの送信時間に関する周期情報を利用する。このシステムはまた、異なる指向性アンテナビームに対するビーコンフレームの受信信号強度も測定する。この測定は、アクセスポイントからのビーコンフレームの周期的送信時間の知識を使って、ビーコンフレームにロックオンするために、周期的に各ビームの信号強度をスキャンすることによって行われる。
【０００５】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）に基づくアンテナビーム操作方法には、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）や信号対雑音比（ＳＮ比）などの受信信号品質がわからないで最大化するという問題がある。一般に、ＰＨＹ信号品質インジケータを正確に測定することは、特に、信号対雑音または干渉比の品質インジケータが不十分な場合は、困難である。これは、現受信信号が、歪んでいない信号に加えてランダムなノイズを含むかどうか、または、受信信号自体が歪んでいて、受信信号に指向性干渉も加わっているかどうかを、受信機で知ることが困難であるからである。
【０００６】
周期的または準周期的時間間隔でアクセスポイントから送信されることがわかっているビーコンフレーム信号などのブロードキャスト信号をリスンすることに基づく、よりインテリジェントなアンテナビーム操作方法でさえ、やはり問題がある。周期は、既知であるか、または推定することができ、互いに異なるアンテナビームを、異なる測定期間に受信ビーコンフレーム信号強度を測定するために操作し、次いで比較することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
問題のうちの１つは、ビーコンフレーム信号のタイミングが、正確にわからないことである。ビーコンフレームは、単に準周期的であり、不十分な受信環境、またはＷＬＡＮ信号の送信の正確なタイミングの喪失により、失われ得るからである。現在のシステムでの別の問題は、一般に１００ミリ秒程度の、比較的長い時間遅延であり、それを通信装置は、ＷＬＡＮ内で１つのビーコンフレームパケットを受信するために待つ必要がある。
【０００８】
１００ミリ秒ごとに１アンテナビームあたり１つのビーコンフレームパケットしか受信することができないので、かつ、信号強度の信頼性の高い測定を確保するために、１アンテナビームごとにいくつかのパケットを受信する必要があるので、ビームサーチが純粋にビーコンフレームの受信を利用する場合、「最良のアンテナビーム」の掃引サーチが行われるようにするために、数秒以上程度の長い時間がかかり得る。高速なビームサーチが必要ないくつかの用途では、その用途が（不十分な通信を引き起こすことになるビームを含む）ビームサーチ中に通信において起こり得る性能低下を許容することができないので、パケット化されたブロードキャスト信号の周期的受信を利用する操作方法によって被るそのような長い遅延は、大きな問題となり得る。
【０００９】
たとえば、受信ＭＡＣパケット情報をインテリジェントに使用せずにＷＬＡＮ信号の測定が行われると、問題が生じる。ＭＡＣパケット関連情報が使用されないと、ワイヤレスＬＡＮステーションが、好ましいアンテナビーム方向を区別し、また望ましくないアンテナビーム方向を区別するのが、非常に困難になる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の背景に鑑みて、本発明の目的は、受信経路および送信経路の両方において、ＭＡＣパケットに含まれる情報を使用して、アンテナ操作問題を軽減することである。
【００１１】
本発明は、スマートアンテナに基づくシステムにおいてアンテナビームを操作する方法である。このシステムは、測定期間内に受信されるすべてのフレームの受信エネルギーを盲目的に最大化することができる。このシステムはまた、アクセスポイントから周期的に送信される信号の送信タイミングの知識に基づいて、互いに異なるアンテナビームをスキャンすることもできる。
【００１２】
信号またはリンク品質の測定は、互いに異なるワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パケットアドレス、および測定期間内に受信されるすべての受信フレームのパケット関連測定情報の、識別および区別と同時に行われる。ＷＬＡＮ  ＭＡＣパケット関連アドレスおよび品質情報を使用することにより、互いに異なるアンテナビーム上の信号またはリンク品質の測定が、ＭＡＣパケットアドレスおよびパケット関連品質情報がわからない品質測定を利用する従来の方法と比べて、より高速かつ正確に行われる。
【００１３】
また、ビームサーチのパターンおよび形状も、選択的に成形されてもよい。言い換えれば、アンテナビームは、望ましくないソース／ターゲットから遠ざけ、所望のソース／ターゲットに向けられもよく、所望のソース／ターゲットとの通信リンクの強化、または同一チャネル干渉を生じさせるアクセスポイント（ＡＰ）など望ましくないソース／ターゲットとのリンクの抑制を、バランスさせる方向に向けられてよい。アンテナビームは、適切なＭＡＣパケット情報を使用して操作される。
【００１４】
アンテナ操作ロジックの一実施形態は、品質メトリクスがＭＡＣから渡されることに基づく。これらの品質メトリクスは、受信信号インジケータ（ＲＳＳＩ）と、現在の個々のＭＡＣパケットがこの操作方法を使用するステーションによって送信された伝送速度を示す送信パケットＰＨＹ  ＲＡＴＥ値とを含む。
【００１５】
追加の品質メトリクスは、この操作方法を使用するステーションによって送信される個々の各パケット中のＭＡＣパケットのデータ部分に含まれるバイト数を示す送信パケットＬＥＮＧＴＨ値と、この操作方法を使用するステーションによって送信されるパケットに関係する（８０２．１１標準ではｄｏｔ１１カウンタと呼ばれる）様々な８０２．１１ワイヤレスＬＡＮのＭＡＣ層カウンタの値とを含む。これらの品質メトリクスはすべて、ＭＡＣヘッダ中で直接利用可能である。
【００１６】
別の実施形態では、ＷＬＡＮステーションは、データ型パケットをその所望の宛先ステーションに送信するために、本発明による操作方法を使用する。
【００１７】
送信アンテナ操作ロジックでは、品質メトリクスがＭＡＣから渡される。送信アンテナ操作ロジックは、現在の個々のＭＡＣパケットがこの操作方法を使用するステーションによって送信された伝送速度を示す送信パケットＰＨＹ  ＲＡＴＥ値など、直接利用可能なＭＡＣ層情報を含む。また、品質メトリクスは、この操作方法を使用するステーションによって送信される個々の各パケット中のＭＡＣパケットのデータ部分に含まれるバイト数を示す送信パケットＬＥＮＧＴＨ値と、様々な８０２．１１ワイヤレスＬＡＮのＭＡＣ層カウンタの値とを含む。
【００１８】
別の実施形態では、スマートアンテナは、２つの異なるＡＰステーションから信号を受信するクライアントステーションを操作する。第１のステーションは、第２のステーションの方向に近いがそれとは反対の方向に位置し、第３のステーションと第１のステーションの間の距離は、第２のステーションと第１のステーションの間の距離よりも小さい。スマートアンテナ操作ステーションは、第２のステーションからのエネルギーを最小化するように、受信アンテナビームを操作してもよい。第２のステーションからのエネルギーを最小化することにより、第１のステーションによって受信される干渉が等価的に最小化され、その結果、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）が増大する。
【００１９】
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べき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】
【００２０】
本発明は、スマートアンテナに基づくシステムにおいてアンテナビームを操作する方法である。このシステムは、測定期間内に受信されるすべてのフレームの受信エネルギーを盲目的に最大化することができる。このシステムはまた、アクセスポイントから周期的に送信される信号の送信タイミングの知識に基づいて、互いに異なるアンテナビームをスキャンすることもできる。
【００２１】
信号またはリンク品質の測定は、互いに異なるワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パケットアドレス、および測定期間内に受信されるすべての受信フレームのパケット関連測定情報の、識別および区別と同時に行われる。ＷＬＡＮ  ＭＡＣパケット関連アドレスおよび品質情報を使用することにより、互いに異なるアンテナビーム上の信号またはリンク品質の測定が、ＭＡＣパケットアドレスおよびパケット関連品質情報がわからない品質測定を利用する従来の方法と比べて、より高速かつ正確に行われる。
【００２２】
また、ビームサーチパターンは、選択的に成形される。これは、アンテナビームは、望ましくないソース／ターゲットから遠ざけ、所望のソース／ターゲットに向けられもよく、所望のソース／ターゲットとの通信リンクの強化、または同一チャネル干渉を生じさせるアクセスポイント（ＡＰ）など望ましくないソース／ターゲットとのリンクの抑制を、バランスさせる方向に向けられてよいことを意味する。アンテナビームの操作は、図２に示されている適切なＭＡＣパケット情報を使用することによって、可能になり得る。
【００２３】
８０２．１１標準によれば、各ＷＬＡＮパケットは、基本サービスセット識別（ＢＳＳＩＤ）、ソースアドレス（ＳＡ）、宛先アドレス（ＤＡ）、送信ステーションアドレス（ＴＡ）、および受信ステーションアドレス（ＲＡ）を含めた、ＭＡＣアドレスの情報を含み得る、ＭＡＣヘッダを含む。ＭＡＣヘッダは、パケットタイプに応じて、１つまたは複数のアドレスを含み得る。
【００２４】
実施形態の一例が、図２に示されている。その図では、パケットは、図１に示されているワイヤレス媒体３０を介して、本発明による操作方法を使用するステーション２０によって、同じ独立した基本サービスセット（ＩＢＳＳ）内の別のステーション１０から受信される、８０２．１１ワイヤレスＬＡＮデータフレームタイプである。ＤＡ、ＳＡ、およびＢＳＳＩＤは、ＭＡＣヘッダに埋め込まれる。ＤＡ、ＳＡ、およびＢＳＳＩＤの各異なる組合せは、ソースステーションと宛先ステーションの間のワイヤレス媒体を表す。
【００２５】
各ステーション１０、２０は、たとえば、アクセスポイント、通信装置、または基地局でもよい。各ステーション１０、２０は、複数のアンテナビームを生成するための切換えビームアンテナと、前記切換えビームアンテナに接続され、複数のアンテナビームのうちの１つを選択するためのビームセレクタと、切換えビームアンテナおよびビームセレクタに接続され、ＷＬＡＮ内で動作する複数の送信機から信号を受信するためのトランシーバとを含む。より詳細に説明するように、トランシーバはさらに、本発明による操作アルゴリズムをサポートするためのいくつかの異なるモジュールを備える。
【００２６】
操作アルゴリズムでは、ＩＥＥＥ８０２．１１標準ＷＬＡＮ管理フレームタイプのフレーム（パケット）のソースおよび宛先ＭＡＣアドレスを含むＭＡＣ層情報にアクセスし、それを使用する。この情報は、ビーコンフレーム、プローブ要求フレーム、プローブ応答フレーム、認証フレーム、認証解除フレーム、関連付け要求フレーム、関連付け応答フレーム、再関連付け要求フレーム、再関連付け応答フレーム、および関連付け解除フレームを含む。
【００２７】
操作アルゴリズムでは、直接利用可能なＭＡＣ層情報にアクセスし、それを使用して、利用可能なアンテナビームからデータ受信に最適なアンテナビームを検索する。利用可能なＭＡＣ層情報は、ステーションによって受信される個々の各８０２．１１ＷＬＡＮ  ＭＡＣパケットのＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ物理層コンバージェンスプロトコル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）（ＰＬＣＰ）ヘッダ部分から報告される受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値と、この操作方法を使用するステーションによってちょうど受信された現在の個々のＭＡＣパケットがその送信者によって送信された伝送速度を示す受信パケットＲＡＴＥ値と、個々の各受信パケット中のＭＡＣパケットのデータ部分に含まれるバイト数を示すＬＥＮＧＴＨ値と、他のステーションから受信されるパケットに関係する、ＩＥＥＥ８０２．１１標準ではｄｏｔ１１カウンタと呼ばれる様々なＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ  ＭＡＣ層カウンタの値とを含む。本明細書で言及されるパケットは、ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ標準において定義されるすべてのタイプおよびサブタイプのパケットまたはフレームを含む。
【００２８】
操作アルゴリズムでは、受信アンテナ操作に利用可能なアンテナビームにアクセスし、それを使用する。受信パケット誤り率（および、逆に、パケット成功率）、受信フレームの平均ＰＨＹ伝送速度、ならびにいくつかのソースのＭＡＣソースアドレスに特有の受信ＭＡＣパケットのデータ部分の平均短期スループットなどのＭＡＣ層情報。
【００２９】
図２に示されているアンテナ操作ロジックの一実施形態が、さらに図３に示されている。ＭＡＣ層から渡される品質メトリクスは、受信信号インジケータ（ＲＳＳＩ）１００４と、現在の個々のＭＡＣパケットが本発明による操作方法を使用するステーションによって送信された伝送速度を示す送信パケットＰＨＹ  ＲＡＴＥ値１００１と、本発明による操作方法を使用するステーションによって送信される個々の各パケット中のＭＡＣパケットのデータ部分に含まれるバイト数を示す送信パケットＬＥＮＧＴＨ値１００２と、本発明の操作方法を使用するステーションによって送信されるパケットに関係する（８０２．１１標準ではｄｏｔ１１カウンタと呼ばれる）様々な８０２．１１ワイヤレスＬＡＮのＭＡＣ層カウンタの値１００３とを含み、それらはすべてＭＡＣヘッダ中で直接利用可能である。
【００３０】
送信パケットＰＨＹ  ＲＡＴＥ値１００１、送信パケットＬＥＮＧＴＨ値１００２、および様々な８０２．１１ワイヤレスＬＡＮのＭＡＣ層カウンタの値１００３は、品質メトリクス計算器１００５に渡され、その品質メトリクス計算器は、いくつかのソースＭＡＣアドレスに特有の受信パケット誤り率（および、逆に、パケット成功率）と、いくつかのソースＭＡＣアドレスに特有の受信フレームの平均ＰＨＹ伝送速度と、いくつかのソースＭＡＣソースアドレスに特有の受信ＭＡＣパケットのデータ部分の平均短期スループットとを含む、派生品質メトリクスを生成する。
【００３１】
派生品質メトリクスおよび直接利用可能な品質メトリクスはどちらも、対応するＭＡＣアドレスとともに、アンテナビームセレクタ１００９に渡され、そこでは、利用可能な情報に基づいて通信のために最良のアンテナビームが決定される。受信アンテナビームセレクタ１００９は、１つまたは複数の品質メトリクスおよび対応するＭＡＣアドレスを使用して、受信アンテナビームを操作してもよい。実施形態の一例では、アンテナビームセレクタ１００９は、あるＭＡＣアドレスをもつＷＬＡＮステーションからのすべての受信パケットのＲＳＳＩ１００４を、唯一の品質メトリクスとして使用する。
【００３２】
操作アルゴリズムでは、利用可能なＭＡＣ層情報にアクセスし、それを使用して、利用可能なアンテナビームからデータ送信に最適なアンテナビームを検索する。利用可能なＭＡＣ層情報は、現在の個々のＭＡＣパケットがこの操作方法を使用するステーションによって送信される伝送速度を示す送信パケットＰＨＹ  ＲＡＴＥ値と、この操作方法を使用するステーションによって送信される個々の各パケット中のＭＡＣパケットのデータ部分に含まれるバイト数を示す送信パケットＬＥＮＧＴＨ値と、この操作方法を使用するステーションによって送信されるパケットに関係する様々なＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ  ＭＡＣ層カウンタのＬＥＮＧＴＨ値とを含む。
【００３３】
操作アルゴリズムでは、送信パケット誤り率と、送信パケットの平均ＰＨＹ伝送速度と、いくつかの宛先ＭＡＣ宛先アドレスに特有の送信ＭＡＣパケットのデータ部分の平均短期スループットとを含むＭＡＣ層情報にアクセスし、それを使用する。
【００３４】
図４は、実施形態の別の例を示しており、その図では、ＷＬＡＮステーション４０は、その所望の宛先ステーション５０にデータ型パケットを送信するために、この操作方法を使用する。ＭＡＣ宛先アドレスは、ＭＡＣアドレス抽出器３０４によって抽出され、品質メトリクスは、品質メトリクス抽出器３０５によって抽出される。抽出された品質メトリクスおよびＭＡＣ宛先アドレスは、ともに関連付けられ、アンテナ操作ロジック３０１に送られ、そのアンテナ操作ロジックは、あるＭＡＣアドレスをもつ宛先ステーションと通信するために最良の送信アンテナビームを決定する。ＭＡＣデータは、適切なフレームに再フォーマットされ、ＷＬＡＮステーションＰＨＹ３０２によって変調され、所定のアンテナビーム３００を介して送信される。
【００３５】
図４の送信アンテナ操作ロジックは、図５にさらに詳しく示されている。ＭＡＣ層から渡される品質メトリクスは、現在の個々のＭＡＣパケットがこの操作方法を使用するステーションによって送信された伝送速度を示す送信パケットＰＨＹ  ＲＡＴＥ値２００１、この操作方法を使用するステーションによって送信される個々の各パケット中のＭＡＣパケットのデータ部分に含まれるバイト数を示す送信パケットＬＥＮＧＴＨ値２００２、およびこの操作方法を使用するステーションによって送信されるパケットに関係する（８０２．１１標準ではｄｏｔ１１カウンタと呼ばれる）様々な８０２．１１ワイヤレスＬＡＮのＭＡＣ層カウンタの値２００３など、直接利用可能なＭＡＣ層情報を含む。
【００３６】
送信パケットＰＨＹ  ＲＡＴＥ値２００１、送信パケットＬＥＮＧＴＨ値２００２、および様々な８０２．１１ワイヤレスＬＡＮのＭＡＣ層カウンタの値２００３は、品質メトリクス計算器２００５に渡され、その品質メトリクス計算器は、いくつかの宛先ＭＡＣアドレスに特有の送信パケット誤り率２００６（および、逆に、パケット成功率）と、いくつかの宛先ＭＡＣアドレスに特有の送信パケット２００７の平均ＰＨＹ伝送速度と、いくつかの宛先ＭＡＣ宛先アドレスに特有の送信ＭＡＣパケットのデータ部分の平均短期スループット２００８とを含む、派生品質メトリクスを計算する。
【００３７】
派生品質メトリクスおよび直接利用可能な品質メトリクスはいずれも、対応するＭＡＣアドレスとともに、送信アンテナビームセレクタ２００９に渡され、そこでは、利用可能な情報に基づいて、あるＭＡＣアドレスをもつステーションと通信するために最良の送信アンテナビームが決定される。送信アンテナビームセレクタ２００９は、１つまたは複数の品質メトリクスおよび対応するＭＡＣアドレスを使用して、送信アンテナビームを操作してもよい。実施形態の一例では、アンテナビームセレクタ２００９は、平均短期送信スループットを唯一の品質メトリクスとして使用する。
【００３８】
この操作方法では、受信および／または送信ＭＡＣパケットのＭＡＣアドレス情報を使用して、所望のソースおよび／または所望の宛先を識別し、分類し、監視し、また、受信および／または送信ＭＡＣパケットのＭＡＣアドレス情報を使用することによって、望ましくないソースおよび／または望ましくない宛先を識別し、分類し、監視する。
【００３９】
スマートアンテナ操作方法を使用するＷＬＡＮステーションが２つ以上のステーションと通信するとき、そのＷＬＡＮステーションは、それらのステーションのそれぞれに関連する品質メトリクスを識別し、それらのステーションの状況を監視し、それらのステーションを所望のソース／宛先、および望ましくないソース／宛先に分類することができる。実際の環境（たとえば、ステーションの幾何学的場所）に応じて、スマートアンテナ操作ステーションは、所望のステーションとやりとりするエネルギーを最大化するか、それとも望ましくないステーションとやり取りするエネルギーを最小化するかを選択してもよい。
【００４０】
最終的な目標は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）を最大化することであり、それにより、スループットが向上する。図６は、実施形態の一例を示しており、その図では、スマートアンテナ操作クライアントステーション６１は、ＡＰステーション６２およびＡＰステーション６３から信号を受信する。ステーション６２およびステーション６３は、ステーション６１に対して類似方向に位置し、ステーション６２は、ステーション６３よりもステーション６１に近い。スマートアンテナ操作ステーション６１は、ステーション６３が存在していないかのように、受信アンテナビームをステーション６２に向けてもよい。
【００４１】
別の実施形態が図７に示されており、その図では、スマートアンテナ操作クライアントステーション７１は、ＡＰステーション７２およびＡＰステーション７３から信号を受信する。ステーション７２は、ステーション７１に対して、ステーション７３とは反対方向に近い方向に位置し、ステーション７２と７１の間の距離は、ステーション７３とステーション７１の間の距離よりも小さい。スマートアンテナ操作ステーション７１は、ステーション７３からのエネルギーを最小化するように受信アンテナビームを操作してもよい。ステーション７３のエネルギーを最小化することにより、ステーション７１によって受信される干渉が等価的に最小化され、その結果、ＳＩＮＲが最大になる。
【００４２】
ビームアンテナを操作する代替方法は、最良のアンテナビームを検索する際に、ＭＡＣ層よりも上位の層によって提供される性能情報を使用することである。たとえば、ＷＬＡＮを経るファイル転送において伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）が使用されるとき、スマートアンテナシステムをもつ受信ステーションは、スキャンされるビームのそれぞれに対して比較的長い測定期間、そのビームを回転させることができ、それらの各ビームごとの測定期間中、このシステムは、その特定のビームを使用して得られるＴＣＰ層またはアプリケーション層のデータスループットを測定する。
【００４３】
この手法により、物理層の信号強度だけに基づいてアンテナを操作することによりビームを干渉するソースに向けてしまう可能性がある、という問題が軽減される。しかし、そのような手法は、一般にＭＡＣパケット関連測定に比べてはるかに長い時間がかかるので、本発明のＭＡＣ層パケット関連スキャンに比べて過度に長い測定期間を必要とすることになる。
【００４４】
上記説明および関連図面で提示された教示の利点を有する、本発明の多くの改変形態および他の実施形態が、当業者には考えつくであろう。したがって、本発明は、開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、また改変形態および実施形態は、添付の特許請求の範囲に含まれるものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による同じＩＢＳＳ内の別のステーションからデータパケットを受信するＷＬＡＮステーションのブロック図である。
【図２】本発明によるスマートアンテナ操作ロジックを使用するＷＬＡＮ受信機の最上層ブロック図である。
【図３】本発明による受信アンテナ操作ロジックを示すブロック図である。
【図４】本発明によるスマートアンテナ送信操作方法を使用するＷＬＡＮステーションのブロック図である。
【図５】本発明による送信アンテナ操作ロジックを示すブロック図である。
【図６】本発明による、類似方向の２つのＡＰステーションから信号を受信するクライアントステーションのブロック図である。
【図７】本発明による、反対方向の２つのＡＰステーションから信号を受信するクライアントステーション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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【国際調査報告】
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