(57)【要約】  アクセスポイントは、クライアント端末と通信する８０２．１１無線通信ネットワークにおいて動作し、指向性アンテナ・ビーム群および１つの全方向性アンテナ・ビームを発生させるためのスマートアンテナを含む。アンテナ方向制御アルゴリズムは、クライアント端末から信号を受信するために指向性アンテナ・ビーム群および全方向性アンテナ・ビームを走査する。走査されたアンテナ・ビームのそれぞれを介して受信された信号は測定され、アンテナ・ビーム群の１つがその測定に基づいてクライアント端末と通信するために選択される。選択されるアンテナ・ビームは、指向性アンテナ・ビームであることが望ましい。指向性アンテナ・ビームが選択されると、クライアント端末とデータを交換するためのいくつかの用法規則が存在する。用法規則は、データ送信モードおよびデータ受信モードを含む、アクセスポイントのアクティブ状態を対象とする。
2008502231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのクライアント端末と通信する８０２．１１無線通信ネットワークにおいて、複数の指向性アンテナ・ビームおよび１つの全方向性アンテナ・ビームを含むアンテナ・ビームを発生させるスマートアンテナを備えるアクセスポイントを動作させる方法であって、
前記少なくとも１つのクライアント端末から信号を受信するために、前記複数の指向性アンテナ・ビームおよび前記全方向性アンテナ・ビームを走査するステップと、
それぞれの走査されたアンテナ・ビームを介して受信された信号を測定するステップと、
前記少なくとも１つのクライアント端末と通信するために、前記測定することに基づき複数のアンテナ・ビームの１つを選択するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記走査するステップおよび測定するステップが、それぞれのアンテナ・ビームに対してｎ回繰り返され、そして前記アンテナ・ビームの１つが、前記ｎ回の少なくとも一部分にて前記少なくとも１つのクライアント端末から信号を受信しない場合には、該アンテナ・ビームは前記走査するステップおよび測定するステップの残りの間、無視されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
それぞれの走査されたアンテナ・ビームに対してそれと関連付けられた複数の測定値の平均測定値を計算するステップをさらに備え、
前記走査するステップおよび測定するステップが、それぞれのアンテナ・ビームに対して複数回繰り返され、前記選択するステップが前記平均測定値に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記走査するステップは、
走査される前記複数のアンテナ・ビームの１つを選択するステップと、
前記少なくとも１つのクライアント端末に送信要求（ＲＴＳ）パケットを送信するステップと、
前記少なくとも１つのクライアント端末から選択されたアンテナ・ビームを介して受信準備完了（ＣＴＳ）パケットを受信するステップと、
他のアンテナ・ビームに対して前記送信するステップ、選択するステップ、および受信するステップを繰り返すステップと
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５】
前記ＲＴＳパケットが前記全方向性アンテナ・ビームを介して送信されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記送信するステップおよび選択するステップがそれぞれのアンテナ・ビームに対してｎ回繰り返され、そして該アンテナ・ビームの１つが、前記ｎ回の少なくとも一部分にて前記少なくとも１つのクライアント端末から前記ＣＴＳパケットを受信しない場合には、該アンテナ・ビームは前記送信するステップおよび選択するステップの残りの間、無視されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記走査するステップは、
走査される前記複数のアンテナ・ビームの１つを選択するステップと、
前記少なくとも１つのクライアント端末にダミーのパケットを送信するステップと、
該少なくとも１つのクライアント端末から選択されたアンテナ・ビームを介して確認応答を受信するステップと、
他のアンテナ・ビームに対して前記送信するステップ、選択するステップ、および受信するステップを繰り返すステップと
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８】
前記ダミーのパケットがＭＡＣヘッダを有し、かつデータを有さないパケットを備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記送信するステップおよび選択するステップが、それぞれのアンテナ・ビームに対してｎ回繰り返され、そして該アンテナ・ビームの１つが、前記ｎ回の少なくとも一部分にて前記少なくとも１つのクライアント端末から前記確認応答を受信しない場合には、該アンテナ・ビームは前記送信するステップおよび選択するステップの残りの間、無視されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記測定するステップが、前記受信された信号の少なくとも受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）および信号対雑音比の１つを決定するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記走査するステップが実行される前に、
前記少なくとも１つのクライアント端末から信号を受信するために、前記全方向性アンテナ・ビームを選択するステップと、
前記全方向性アンテナ・ビームを介して受信された前記信号を測定するステップと、
前記測定された信号を走査閾値と比較し、かつ前記測定された信号が前記走査閾値未満である場合には、前記走査するステップを実行するステップと
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記走査するステップを実行する前に、前記アクセスポイントが予め定められた時間だけ待ち、前記少なくとも１つのクライアント端末がそれ自身の走査するステップを実行できることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記走査することが実行される前に、
前記全方向性アンテナ・ビームを選択するステップと、
前記少なくとも１つのクライアント端末を前記アクセスポイントにより認証し、かつ関連付けるステップと
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのクライアント端末と通信するためにアンテナ・ビームを選択した後に、前記複数の指向性アンテナ・ビームの少なくとも一部分を再走査するステップと、それぞれの走査されたアンテナ・ビームを介して受信された前記信号を再測定するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記選択されたアンテナ・ビームは１つの指向性アンテナ・ビームを備え、
前記再走査するステップおよび前記再測定するステップの開始は、
前記少なくとも１つのクライアント端末から選択された指向性アンテナ・ビームを介して受信された信号に対して複数の測定を実行するステップと、
前記全方向性アンテナ・ビームに切り換え、かつ前記少なくとも１つのクライアント端末から受信された信号に対して複数の測定を実行するステップと、
前記全方向性アンテナ・ビームに対して測定された信号を、選択された指向性アンテナ・ビームに対して測定された信号と比較するステップと、
前記比較するステップに基づいて前記再走査するステップことおよび前記再測定するステップを実行するステップと
に基づくことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記選択されたアンテナ・ビームを使用して前記少なくとも１つのクライアント端末にデータを送信する前に、前記全方向性アンテナ・ビームを使用してＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットを送信するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記選択されたアンテナ・ビームを使用して前記少なくとも１つのクライアント端末にデータを送信する前に、前記全方向性アンテナ・ビームを使用してＲＴＳパケットを送信するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記送信されたデータがフラグメント化されている場合には、フラグメントの間で前記全方向性アンテナ・ビームを使用してＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットを送信するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのクライアント端末からＲＴＳパケットを受信する場合には、ＣＴＳパケットを送信するステップと、前記少なくとも１つのクライアント端末とデータをそこから受信するため通信する前記選択されたアンテナ・ビームに切り換えるステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記選択されたアンテナ・ビームが前記データを受信するために指向性アンテナ・ビームを備える場合で、かつ前記受信されたデータがフラグメント化されている場合には、前記受信されたフラグメントの間に前記全方向性アンテナ・ビームを使用して確認応答を送信するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記選択されたアンテナ・ビームが指向性アンテナ・ビームであり、そして前記アクセスポイントが非競合期間（ＣＦＰ）にある場合には、前記少なくとも１つのクライアント端末からデータを受信するために前記指向性アンテナ・ビームが使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記選択されたアンテナ・ビームが指向性アンテナ・ビームを備え、かつ前記少なくとも１つのクライアント端末から予め定められた数を超える連続したデータ・パケットが選択された指向性ビームにおいて受信される場合には、連続したデータ・パケットの追加部分の受信を交互に行うために前記選択された指向性アンテナ・ビームと前記全方向性アンテナ・ビームとの間を切り換えるステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記選択されたアンテナ・ビームが指向性アンテナ・ビームを備え、かつ前記少なくとも１つのクライアント端末に関連付けられたＮＡＶ（Network Allocation Vector）が満了する場合には、前記全方向性アンテナ・ビームに切り換えるステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記選択されたアンテナ・ビームが指向性アンテナ・ビームを備え、およびＲＴＳパケット送信に応答して、
前記少なくとも１つのクライアント端末からＣＴＳパケットを受信するために、前記全方向性アンテナ・ビームを使用するステップと、
前記少なくとも１つのクライアント端末へのデータ送信のために、前記選択された指向性アンテナ・ビームを使用するステップと
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記選択されたアンテナ・ビームが指向性アンテナ・ビームを備え、および前記アクセスポイントによるＲＴＳ／ＣＴＳ伝送がない場合で、かつ前記ネットワークの負荷が軽い場合には、データ・パケットは、前記アクセスポイントにより前記選択された指向性ビームを使用して送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記ネットワークの負荷が重い場合で、かつ前記ネットワークにおける予め定められた割合を超えるクライアント端末が同一ビームによってサポートされるか、または予め定められた割合を超えるクライアント端末が省電力モードである場合には、前記選択された指向性アンテナ・ビームを使用して前記データ・パケットが送信されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ネットワークの負荷が重い場合で、かつ前記システムにおける予め定められた割合を超えるクライアント端末が同一ビームによってサポートされておらず、かつ予め定められた割合を超えるクライアント端末が省電力モードでない場合には、データ・パケット長が閾値未満であり、データ・パケットは前記全方向性アンテナ・ビームを使用して送信され、そうではなく、データ・パケット長が閾値より大きい場合には、データ・パケットの前に前記全方向性アンテナ・ビームを使用してＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットが送信され、そして該データ・パケットは前記選択された指向性ビームにおいて送られることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記全方向性アンテナ・ビームを使用する前記ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットの送信が前記データ・パケットのデータ速度に依存することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットの送信が、他のアクセスポイントに対する干渉を削減するために、削減した電力で、かつ低いデータ速度になることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
８０２．１１無線通信ネットワークにおいて動作するアクセスポイントであって、
複数の指向性アンテナ・ビームおよび１つの全方向性アンテナ・ビームを含むアンテナ・ビームを発生させるスマートアンテナと、
前記スマートアンテナに接続されたビーム切換ユニットと、
少なくとも１つのクライアントから信号を受信する前記ビーム切換ユニットに接続され、かつ受信された信号を測定する測定ユニットを備える送受信機と、
アンテナ方向制御アルゴリズムを実行させるためのアンテナ方向制御アルゴリズムのモジュールと
を備え、
前記アンテナ制御アルゴリズムは、
前記少なくとも１つのクライアント端末から信号を受信するために前記複数の指向性アンテナ・ビームおよび前記全方向性アンテナ・ビームを走査する前記ビーム切換ユニットを動作させ、
それぞれの走査されたアンテナ・ビームに対して前記測定ユニットから前記測定された信号を受信し、
前記少なくとも１つのクライアント端末と通信するために前記測定された信号に基づき前記複数のアンテナ・ビームの１つを選択することを特徴とするアクセスポイント。
【請求項３１】
前記走査することおよび測定することが、前記アンテナ方向制御アルゴリズムによりそれぞれのアンテナ・ビームに対してｎ回繰り返され、そして該アンテナ・ビームの１つが、前記ｎ回の少なくとも一部分にて前記少なくとも１つのクライアント端末から信号を受信しない場合には、該アンテナ・ビームは前記走査することおよび測定することの残りの間、無視されることを特徴とする請求項３０に記載のアクセスポイント。
【請求項３２】
前記走査することおよび測定することが、前記アンテナ方向制御アルゴリズムによりそれぞれのアンテナ・ビームに対して複数回繰り返され、および前記アンテナ方向制御アルゴリズムがまた、それぞれの走査されたアンテナ・ビームに対してそれと関連付けられた複数の測定値の平均測定値を計算し、かつ前記選択することが該平均測定値に基づくことを特徴とする請求項３０に記載のアクセスポイント。
【請求項３３】
前記走査することは、
前記アンテナ方向制御アルゴリズムのモジュールが、走査される前記複数のアンテナ・ビームの１つを選択することと、
前記送受信機が、前記少なくとも１つのクライアント端末に送信要求（ＲＴＳ）パケットを送信することと、
前記送受信機が、前記少なくとも１つのクライアント端末から前記選択されたアンテナ・ビームを介して受信準備完了（ＣＴＳ）パケットを受信することと、
前記送受信機および前記アンテナ方向制御アルゴリズムが、他のアンテナ・ビームに対して該送信すること、該選択すること、および該受信することを繰り返すことと
に基づくことを特徴とする請求項３２に記載のアクセスポイント。
【請求項３４】
前記ＲＴＳパケットが前記全方向性アンテナ・ビームを介して送信されることを特徴とする請求項３２に記載のアクセスポイント。
【請求項３５】
前記送信することおよび選択することが前記アンテナ方向制御アルゴリズムによりそれぞれのアンテナ・ビームに対してｎ回繰り返され、そして該アンテナ・ビームの１つが、前記ｎ回の少なくとも一部分にて前記少なくとも１つのクライアント端末から前記ＣＴＳパケットを受信しない場合には、該アンテナ・ビームは前記送信することおよび選択することの残りの間、無視されることを特徴とする請求項３２に記載のアクセスポイント。
【請求項３６】
前記走査することは、
前記アンテナ方向制御アルゴリズムのモジュールが、走査される前記複数のアンテナ・ビームの１つを選択することと、
前記送受信機が、前記少なくとも１つのクライアント端末にダミーのパケットを送信することと、
前記送受信機が、前記少なくとも１つのクライアント端末から前記選択されたアンテナ・ビームを介して確認応答を受信することと、
前記送受信機および前記アンテナ方向制御アルゴリズムが、他のアンテナ・ビームに対して該送信すること、該選択すること、および該受信することを繰り返すことと
に基づくことを特徴とする請求項３０に記載のアクセスポイント。
【請求項３７】
前記送信することおよび選択することが、前記アンテナ方向制御アルゴリズムによりそれぞれのアンテナ・ビームに対してｎ回繰り返され、そして該アンテナ・ビームの１つが、前記ｎ回の少なくとも一部分にて前記少なくとも１つのクライアント端末から前記確認応答を受信しない場合には、前記アンテナ・ビームは前記送信することおよび選択することの残りの間、無視されることを特徴とする請求項３６に記載のアクセスポイント。
【請求項３８】
前記測定ユニットが、前記受信された信号の少なくとも受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）および信号対雑音比の１つを決定することを特徴とする請求項３０に記載のアクセスポイント。
【請求項３９】
前記走査することが実行される前に、
前記ビーム切換ユニットが、前記少なくとも１つのクライアント端末から信号を受信するために、前記全方向性アンテナ・ビームを選択することと、
前記測定ユニットが、前記全方向性アンテナ・ビームを介して受信された前記信号を測定することと、
前記アンテナ方向制御アルゴリズムが、前記測定された信号を走査閾値と比較し、かつ前記測定された信号が前記走査閾値未満である場合には、前記走査することを実行することと
をさらに備えることを特徴とする請求項３０に記載のアクセスポイント。
【請求項４０】
前記走査することが実行される前に、
前記ビーム切換ユニットが前記全方向性アンテナ・ビームを選択することと、
前記アンテナ方向制御アルゴリズムが前記少なくとも１つのクライアント端末を前記アクセスポイントにより認証し、かつ関連付けることと
をさらに備えることを特徴とする請求項３０に記載のアクセスポイント。
【請求項４１】
前記少なくとも１つのクライアント端末と通信するためにアンテナ・ビームを選択した後に、前記複数の指向性アンテナ・ビームの少なくとも一部分を再走査することと、それぞれの走査されたアンテナ・ビームを介して受信された前記信号を再測定することとをさらに備えることを特徴とする請求項３０に記載のアクセスポイント。
【請求項４２】
前記選択されたアンテナ・ビームが１つの指向性アンテナ・ビームを備え、かつ前記ＷＬＡＮが非競合期間（ＣＦＰ）にある場合には、
前記測定ユニットが、前記少なくとも１つのクライアント端末から前記選択された指向性アンテナ・ビームを介して受信された信号に対して複数の測定を実行することと、
前記ビーム切換ユニットが、前記測定ユニットが前記少なくとも１つのクライアント端末から受信された信号に対して複数の測定を実行するように、前記全方向性アンテナ・ビームに切り換えることと、
前記アンテナ方向制御アルゴリズムが、前記全方向性アンテナ・ビームに対して前記測定された信号を、前記選択された指向性アンテナ・ビームに対して前記測定された信号と比較すること、および該比較することに基づいて該アンテナ・ビームを再走査することおよび再測定することを実行することと
をさらに備えることを特徴とする請求項４１に記載のアクセスポイント。
【請求項４３】
前記送受信機が、前記選択されたアンテナ・ビームを使用して前記少なくとも１つのクライアント端末にデータを送信する前に、前記全方向性アンテナ・ビームを使用してＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットを送信することを特徴とする請求項３０に記載のアクセスポイント。
【請求項４４】
前記送受信機が、前記選択されたアンテナ・ビームを使用して前記少なくとも１つのクライアント端末にデータを送信する前に、前記全方向性アンテナ・ビームを使用してＲＴＳパケットを送信することを特徴とする請求項３０に記載のアクセスポイント。
【請求項４５】
前記送受信機がフラグメント化されたデータを送信する場合には、前記送受信機が、フラグメントの間で前記全方向性アンテナ・ビームを使用してＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットを送信することを特徴とする請求項４４に記載のアクセスポイント。
【請求項４６】
前記送受信機が前記少なくとも１つのクライアント端末からＲＴＳパケットを受信する場合には、前記送受信機がＣＴＳパケットを送信し、かつ前記ビーム切換ユニットが、前記少なくとも１つのクライアント端末とデータをそこから受信して通信するために、選択された前記アンテナ・ビームに切り換えることを特徴とする請求項３０に記載のアクセスポイント。
【請求項４７】
前記選択されたアンテナ・ビームが前記データを受信する指向性アンテナ・ビームを備える場合で、かつ前記送受信機がフラグメント化されたデータを受信する場合には、前記送受信機は、前記受信されたフラグメントの間に前記全方向性アンテナ・ビームを使用して確認応答を送信することを特徴とする請求項４６に記載のアクセスポイント。
【請求項４８】
前記選択されたアンテナ・ビームが指向性アンテナ・ビームを備え、かつ前記送受信機が、前記少なくとも１つのクライアント端末から予め定められた数を超える連続したデータ・パケットを受信する場合には、前記ビーム切換ユニットは、連続したデータ・パケットの追加部分の受信を交互に行うために、前記選択された指向性アンテナ・ビームおよび前記全方向性アンテナ・ビームの間を切り換えることを特徴とする請求項３０に記載のアクセスポイント。
【請求項４９】
前記選択されたアンテナ・ビームが指向性アンテナ・ビームを備え、かつ前記少なくとも１つのクライアント端末に関連付けられたＮＡＶが満了する場合には、前記ビーム切換ユニットは、前記全方向性アンテナ・ビームに切り換えることを特徴とする請求項３０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、無線通信の分野に関する。より詳細には、８０２．１１の無線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により動作するアクセスポイントのアンテナ方向制御（antenna steering）アルゴリズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）は、ノード間で通信するために有線ではなく電波（radio wave）を使用する。ＷＬＡＮは、有線のＬＡＮに対する代替手段、またはその拡張と考えられる柔軟な通信システムである。アクセスポイントは無線機器のユーザがＬＡＮに接続する通信ハブとして動作するハードウェア・デバイスである。無線ユーザがＬＡＮにアクセスできる物理的なサービス範囲を拡大するために、アクセスポイントは重要である。アクセスポイントはまた、ネットワークのスループットに影響を及ぼす。
【０００３】
無線ユーザはまた、クライアント端末として知られている。例としてのクライアント端末は、無線ネットワークカードにより動作するパーソナル・コンピュータである。無線ネットワークカードは、例えば、８０２．１１規格と互換性がある場合がある。アクセスポイントは、フォワードリンク無線周波数信号をクライアント端末に送信するためのアンテナを含む。アクセスポイントはまた、それぞれのクライアント端末から送信されるリバースリンク無線周波数信号を受信することに関与する。
【０００４】
アクセスポイントにおいて信号を送受信するために使用される最も一般的なタイプのアンテナは、全方向性のモノポールアンテナである。このタイプのアンテナは、アクセスポイント中の送受信機に接続された単一の線またはアンテナ素子を備える。送受信機は、クライアント端末から送信されたリバースリンク信号を受信し、そのクライアント端末にフォワードリンク信号を送信する。
【０００５】
モノポールアンテナから送信された送信信号は、本来的には全方向性である。すなわち、水平面においてあまねくあらゆる方向に信号が同じ信号強度で送信される。モノポールアンテナ素子による信号の受信も同様に全方向性である。モノポールアンテナは、一つの方向の信号を検出することと別の方向から来る同一または異なる信号を検出することの能力において差異を生じさせることはない。その結果、一般に全方向性アンテナのアンテナ利得は低く、クライアント端末がアクセスポイントを介してネットワークにアクセスすることが可能な範囲の減少をもたらす。そのうえ、低利得の全方向性アンテナによりネットワークのスループットも悪影響を受ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上の背景を考慮して、アクセスポイントとクライアント端末との間の範囲を増加させること、およびネットワークのスループットを増加させることが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る、このおよび他の目的、特徴、および利点が、８０２．１１無線通信ネットワークにおいて少なくとも１つのクライアント端末と通信するアクセスポイントを動作させるための方法により提供され、このアクセスポイントは、複数の指向性アンテナ・ビームおよび１つの全方向性アンテナ・ビームを含むアンテナ・ビームを発生させるためのスマートアンテナを備える。
【０００８】
本方法は、少なくとも１つのクライアント端末から信号を受信するために複数の指向性アンテナ・ビームおよび全方向性アンテナ・ビームを走査すること、それぞれの走査されたアンテナ・ビームを介して受信された信号を測定すること、および少なくとも１つのクライアント端末と通信するために、該測定に基づき複数のアンテナ・ビームの内の１つを選択することを備える。
【０００９】
アクセスポイントは、特定のクライアント端末のそれぞれと共に使用される最良のアンテナ・パターンを選択するためのアンテナ方向制御アルゴリズムを備える。最良のアンテナ・ビームは、指向性アンテナ・ビームのいずれかまたは全方向性アンテナ・ビームのいずれでもあり得る。
【００１０】
最良のアンテナ・ビームを判定するために、受信信号強度表示（Received Signal Strength Indicator：ＲＳＳＩ）または信号対雑音比（signal-to-noise ratio）がビーム品質を評価するために使用される評価指標（metrics）である。これらの評価指標は、アクセスポイントにおけるＭＡＣ層にとって容易に利用可能であるため、これらの評価指標が選ばれる。そのうえ、ＲＳＳＩ値／信号対雑音比とクライアント端末が経験するスループットとの間には、高度の相関関係がある。
【００１１】
アンテナ方向制御アルゴリズムは、関連付けられたクライアント端末のそれぞれに対して独立に実行される。このアルゴリズムによって必要とされるアルゴリズムの状態および評価指標は、クライアント端末のそれぞれに対して個別に維持される。このアルゴリズムは、そのアクセスポイントに関連付けられたクライアントに対してのみ実行される。
【００１２】
クライアント端末がアクセスポイントに結合する際には、クライアント端末が認証および関連付けを実行した後に、アクセスポイントが最良のビームを選ぶためにアンテナ・ビームを走査する。最良のビームが選択された後で、かつクライアント端末がアクセスポイントに接続されている間に、選択されたビームが最良のビームではなくなることがないかを判定するためにアクセスポイントは絶え間なくビーム品質を評価し、最良でなくなった場合には、再走査および再測定が実行される。
【００１３】
選択されたアンテナ・ビームが指向性アンテナ・ビームであり、かつＷＬＡＮが非競合期間（Contention Free Period：ＣＦＰ）にある場合には、いつ再走査および再測定を実行するべきかを決定するために以下のステップが使用される。選択された指向性アンテナ・ビームを介して受信された少なくとも１つのクライアント端末からの信号に対して複数の測定が実行され、そしてその少なくとも１つのクライアント端末から受信された信号に対して複数の測定を実行するために全方向性アンテナ・ビームに切り換えがなされる。全方向性アンテナ・ビームに対して測定された信号は、選択された指向性アンテナ・ビームに対して測定された信号と比較され、そしてこの比較に基づいてアンテナ・ビームの再走査および再測定が実行される。
【００１４】
接続している間に、アクセスポイントはまた、全方向性アンテナ・ビームと対比して選択された（最良の）ビームをいつ使用するべきかを決定する。アクセスポイントは可能な限り頻繁に選択されたビームを使用するべきであるが、また隠れノードの問題を回避することも重要である。
【００１５】
走査および測定は、それぞれのアンテナ・ビーム毎にｎ回繰り返すことができ、アンテナ・ビームの１つが少なくともｎ回の一部分についてその少なくとも１つのクライアント端末からの信号を受信しなかった場合には、残りの走査および測定の間、そのアンテナ・ビームは無視される。
【００１６】
走査および測定は、それぞれのアンテナ・ビーム毎に複数回繰り返すことができ、この方法はさらに、それに関連付けられた複数の測定の平均測定値を走査されたアンテナ・ビームのそれぞれに対して計算することを備えることができる。選択は、平均測定値に基づくことができる。
【００１７】
１つの方法において、走査することは、走査されるべき複数のアンテナ・ビームの内の１つを選択すること、送信要求（Request-To-Send：ＲＴＳ）パケットを少なくとも１つのクライアント端末に送信すること、およびその少なくとも１つのクライアント端末から選択されたアンテナ・ビームを介して受信準備完了（Clear-To-Send：ＣＴＳ）パケットを受信すること、を備える場合がある。この送信すること、選択すること、および受信することは、他のアンテナ・ビームに対して繰り返される。ＲＴＳパケットは、全方向性アンテナ・ビームを介して送信される場合がある。この送信および選択は、それぞれのアンテナ・ビームごとにｎ回繰り返すことができ、アンテナ・ビームの１つが少なくともｎ回の一部分においてその少なくとも１つのクライアント端末からのＣＴＳパケットを受信しなかった場合には、残りの送信および選択の間、そのアンテナ・ビームは無視される。別の方法において、ＲＴＳおよびＣＴＳパケットをダミーのパケットおよび８０２．１１の確認応答（acknowledgement）に置き替えることができる。
【００１８】
本方法はさらに、走査が実行される前に以下のことを備える場合がある。すなわち、少なくとも１つのクライアント端末から信号を受信するために全方向性アンテナ・ビームを選択すること、全方向性アンテナ・ビームを介して受信された信号を測定すること、および測定された信号を走査閾値と比較すること、そして測定された信号が走査閾値より少ない場合には、走査を実行すること、である。
【００１９】
アンテナ・ビーム（指向性アンテナ・ビームであることが望ましい）が選択されると、クライアント端末とデータを交換するためのいくつかの用法規則（usage rule）が存在する。用法規則は、データ送信モードおよびデータ受信モードを含む、アクセスポイントのアクティブ状態（active state）を対象とする。
【００２０】
データ送信モードにおいて、選択されたアンテナ・ビームを使用してクライアント端末にデータを送信する前に、アクセスポイントは（全方向性アンテナ・ビームにおいて）ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットを送信することができる。あるいはまた、選択されたアンテナ・ビームを使用してクライアント端末にデータを送信する前に、アクセスポイントはＲＴＳパケットを（全方向性アンテナ・ビームにおいて）送信することができる。送信されたデータがフラグメント化されている場合には、アクセスポイントはフラグメントの間にＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットを送信することができる。
【００２１】
データ受信モードにおいて、クライアント端末からＲＴＳパケットを受信した場合には、アクセスポイントはＣＴＳパケットを送信し、そしてクライアント端末からのデータ受信のためクライアント端末と通信するために選択されたアンテナ・ビームに切り換えることができる。選択されたアンテナ・ビームがデータを受信するために指向性アンテナ・ビームを備える場合で、かつ受信データがフラグメント化されている場合には、アクセスポイントは、フラグメントの受信の間、全方向性アンテナ・ビームを使用して確認応答を送信する。また、指向性アンテナ・ビームを使用して確認応答を送信することもできる。
【００２２】
加えて、好適な指向性アンテナを選択した後に、スマートアンテナが全方向性アンテナ・ビームを強制される特定の条件が存在する。例えば、選択された指向性アンテナにおいてクライアント端末から予め定められた数より多い連続したデータ・パケットをアクセスポイントが受信した場合には、追加的な連続したデータ・パケットの受信を交互に行う（alternate）ために、スマートアンテナは、選択された指向性アンテナ・ビームと全方向性アンテナ・ビームとの間で切り換えられる場合がある。全方向性アンテナ・ビームを使用して受信された信号は、測定され、指向性アンテナ・ビームにおいて測定された信号と比較される。もう１つの条件はクライアント端末に関連付けられたＮＡＶ（Network Allocation Vector）が満了した場合に、アクセスポイントは全方向性アンテナ・ビームに切り換わることである。
【００２３】
本発明の別の態様は、上述されたように、８０２．１１無線通信ネットワークにおいて動作するアクセスポイントを対象とする。アクセスポイントは、スマートアンテナ、スマートアンテナに接続されたビーム切換ユニット、およびビーム切換ユニットに接続された送受信機を備える場合がある。送受信機は、受信された信号を測定するための測定ユニットを備える場合がある。アンテナ方向制御アルゴリズムのモジュールが、上述されたようなステップを実行するためのアンテナ方向制御アルゴリズムを実行する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は以下に、本発明の好適な実施形態が示される添付図面を参照して、より完全に説明されるであろう。しかしながら本発明は、多くの異なった形で具現化することができ、本明細書にて説明される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろこれらの実施形態は、この開示が完全かつ徹底的であって、そして本発明の範囲を当業者に完全に伝えることとなるように、提供される。全体を通して同様な番号は同様な要素を参照する。
【００２５】
初めに図１および図２を参照すると、８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）１０は、クライアント端末１２、および本発明に係るスマートアンテナ１６に基づき加入者と動作するアクセスポイント１４を含む。切換ビーム・アンテナと呼ばれることもあるスマートアンテナ１６は、アンテナ方向制御アルゴリズム１８に応答して複数のアンテナ・ビームを発生させる。スマートアンテナ１６により発生されるアンテナ・ビームは、指向性アンテナ・ビーム２０および全方向性アンテナ・ビーム２２を含む。
【００２６】
アクセスポイント１４は、スマートアンテナ１６に接続されたビーム切換ユニット３０、およびビーム切換ユニット３０に接続された送受信機３２を含む。制御装置４０は、送受信機３２、およびビーム切換ユニット３０に接続される。制御装置４０は、アンテナ方向制御アルゴリズム１８を実行するための処理装置（processor）４２を含む。あるいはアンテナ方向制御アルゴリズム１８はまた、図示された処理装置４２の代わりに８０２．１１ＰＨＹ／ＭＡＣ層チップセット上で動作する場合もある。ＰＨＹ／ＭＡＣ層チップセットは、図示されたＰＨＹ層４３およびＭＡＣ層４４を含む。アンテナ方向制御アルゴリズム１８を実行する処理装置４２にかかわらず、アルゴリズムは外付けのホスト処理装置４２によるアクセスに利用可能なＭＡＣアブストラクション（abstraction）を介してか、またはＰＨＹ／ＭＡＣ層チップセット上のいずれかの、すなわち通常上位ＭＡＣによって、またはＭＡＣソフトウェアのＭＡＣ管理部分によって提供される情報を利用する。
【００２７】
指向性アンテナ・ビーム２０を使用することにより、ＷＬＡＮ１０のスループットが改善され、そしてアクセスポイント１４およびクライアント端末１２の間の通信範囲が増大する。指向性アンテナ・ビーム２０は、多くの場合高い信号対雑音比を提供し、その結果、回線がより高いデータ速度で動作することを可能とする。８０２．１１ｂ回線のＰＨＹ層データ速度は１、２、５．５、および１１Ｍｂｐｓであり、８０２．１１ａの速度は６、９、１２、１８、２４、３６、４８、および５４Ｍｂｐｓである。８０２．１１ｇデバイスは８０２．１１ｂの速度がサポートする速度と同様に、８０２．１１ａデバイスと同一のデータ速度にサポートする。
【００２８】
以下でより詳細に議論されるように、アンテナ方向制御アルゴリズム１８は、８０２．１１ＷＬＡＮのアクセスポイントに対するものである。ＭＡＣ層管理機能（ＭＬＭＥ）および物理層管理機能（ＰＬＭＥ）から獲得された特定の品質評価指標を計算し、追跡することに基づいて、このアルゴリズムはアンテナ・ビームを選択する。スマートアンテナ１６によってクライアント端末１２から受信された信号は、ＰＨＹ層４３における測定ユニット４５によって測定される。制御装置４０における品質評価指標計算機５０は、測定された信号に基づき品質評価指標を判定するためのものである。
【００２９】
８０２．１１ＷＬＡＮがアンテナ方向制御アルゴリズム１８に関して議論されたが、当業者によって容易に理解されるように、このアルゴリズムを他の種類のローカルエリアネットワークに適合させることができる。このアルゴリズムの中核論理はＰＨＹ／ＭＡＣ層チップセット上で、または図示された外付けのホスト処理装置４２上での実装方法に共通となるであろうが、実装方法の種類に応じてアンテナ方向制御アルゴリズム１８の性能において相違がある可能性がある。
【００３０】
例えば、ある評価指標がどれくらい速く計算可能であるかに関して２つの種類の実装方法の間に相違が存在する可能性があり、このことがさらに性能における相違点をもたらす可能性がある。しかしながらアンテナ方向制御アルゴリズム１８は、両方の種類の実装方法に対して単一の記述を適用可能なように、十分なパラメータ化を用いて設計されている。
【００３１】
アンテナ方向制御アルゴリズム１８は、その時々でどのアンテナ・ビーム２０、２２を使用するべきかを決定する。アクセスポイント１４は、１つのセルにおける複数のクライアント端末１２に対応し、かつこれらのクライアント端末は異なった位置に位置している。アクセスポイント１４は、どのアンテナ・ビーム２０、２２がそれぞれのクライアント端末１２と通信するために選択すべき最良のアンテナ・ビームであるかを判定して、次に適切にそのアンテナ・ビームを選択する。
【００３２】
アンテナ方向制御アルゴリズム１８は、それぞれのクライアント端末１２からの信号の受信に際して、ＰＨＹ層４３からの利用可能な信号の品質評価指標に基づいて、アンテナ・ビーム２０、２２を選択する。大部分のブロードキャスト・フレームおよびすべての制御フレームに関しては、アクセスポイント１４は一般に、すべてのクライアント端末１２がそれらのフレームを受信可能とすることを確実にするために、全方向性アンテナ・ビーム２２および利用可能な内での最も低速のデータ速度を使用する。指向性アンテナ・ビーム２０は、ネットワーク１０の通信可能な領域をいつも増加させることができるというわけではないが、クライアント端末１２に送られたデータ・フレームに対するデータ速度を増加させることはできる。
【００３３】
クライアント端末１２は、例えば無線ネットワークカードにより動作するパーソナル・コンピュータであり、そして主として全方向性アンテナを使用する。アンテナ方向制御アルゴリズム１８はアクセスポイント１４に常駐し、全方向性アンテナを備えている様々な供給元の端末設備との動作をサポートする。
【００３４】
アクセスポイント１４により使用される図示されたスマートアンテナ１６は、６本の指向性アンテナ・ビーム２０（すなわち、Ｎ＝６）、プラス１本の全方向性アンテナ・ビーム２２を供給するデルタ・アンテナである場合がある。２．４４ギガヘルツの動作周波数においては、全方向性アンテナ・ビーム２２の平均利得は例えば、およそ０．５０ｄＢｉであり、指向性アンテナ２０に対する平均利得は例えば、およそ５．０ｄＢｉである。スマートアンテナ１６はまた、２本の指向性アンテナ・ビーム２０（すなわち、Ｎ＝２）、プラス１本の全方向性アンテナ・ビーム２２を供給するトライデント・アンテナである場合がある。
【００３５】
アンテナ方向制御アルゴリズム１８は、それぞれの特定のクライアント端末１２と共に使用されるべき最良のアンテナ・ビーム２０、２２を選択することに関与する。最良のアンテナ・ビームは、Ｎ本の指向性アンテナ・ビーム２０または全方向性アンテナ・ビーム２２のいずれであることも可能である。例えば、トライデント・アンテナに対してはＮ＝２であり、デルタ・アンテナに対してはＮ＝６である。最良のアンテナ・ビームを決定するためには、受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）または信号対雑音比がアンテナ・ビーム品質を評価するために使用される選択された評価指標である場合がある。これらの評価指標がほとんどの実装方法においてＭＡＣ層に容易に利用可能であるため、これらの評価指標が選ばれている。そのうえ、ＲＳＳＩ値／信号対雑音比とそれぞれのクライアント端末１２によって経験されたスループットとの間には、高度の相関関係がある。
【００３６】
アンテナ方向制御アルゴリズム１８は、それぞれのクライアント端末１２に対して独立的に実行され、このアルゴリズムにより必要とされるアルゴリズム状態および評価指標はそれぞれのクライアント端末に対して個別に維持される。クライアント端末１２が認証および関連付けを実行した後にクライアント端末１２がアクセスポイント１４に結合する場合には、アクセスポイント１４が、すべてのアンテナ・ビーム２０、２２を走査し、最良のビームを選択する。最良のビームが選択された後で、かつクライアント端末１２がアクセスポイント１４に接続されている間は、選択されたアンテナ・ビームが最良のビームではなくなることがないかを判定するためにアクセスポイント１４は絶え間なくビーム品質を評価し、最良でなくなった場合には、再走査が実行される。
【００３７】
接続されている間に、アクセスポイント１４はまた、全方向性アンテナ・ビーム２２と対比して選択された（最良の）指向性アンテナ・ビーム２０をいつ使用するべきかを決定する。アクセスポイント１４は可能な限り頻繁に選択されたビームを使用するが、また、以下でより詳細に議論されるように、隠れノードの問題を回避することも重要である。
【００３８】
ここで図３を参照して、アンテナ切換アルゴリズム１８の初期状態（initial state）について議論する。開始（ブロック１００）から、初期状態は最初に、認証および関連付けに関係する。クライアント端末１２がアクセスポイント１４に結合すると、クライアント端末１２はブロック１０２で認証および関連付けを実行する。この間は、スマートアンテナ１６は全方向性のモードに位置する。この間にブロック１０４において、アクセスポイント１４がクライアント端末１２により受信された信号のＲＳＳＩまたはＳＮＲを測定する。この間に獲得されたＲＳＳＩまたはＳＮＲの測定値の総数は少なくとも２つである。すなわち、認証メッセージからの１つおよび関連付けメッセージからの１つである。
【００３９】
受信された測定値に基づいて、アクセスポイント１４は平均ＲＳＳＩ（つまり、式（１）の左辺）を以下のように決定する。
【００４０】
【数１】
2008502231.tif 000003
【００４１】
ここで、Ｍnは、利用可能なＲＳＳＩ測定値の総数であり（Ｍn≧２）、ＲＳＳＩ（ｉ，ｏｍｎｉ）は、全方向性アンテナ・ビーム２２において受信したｉ番目のＲＳＳＩ測定値である。ここで示された式（以下の式も同様）はＲＳＳＩ値に基づいているが、当業者によって容易に理解されるように、信号対雑音比を用いて式を書き直すことができる。
【００４２】
初期状態の後、スマートアンテナ１６はブロック１０６においてなされる判定に基づき、走査状態（scan state）または保留状態（hold state）のいずれかに入る。クライアント端末１２がアクセスポイント１４から遠く離れているときに、スマートアンテナ利得は最も重要である。非常に高い信号強度に対しては、スマートアンテナ１６の利益はそれほど大きくない。これは、クライアント端末１２が非常に低い誤り率にて非常に高いデータ速度で既に対応されているからであり、スマートアンテナ１６を使用することによる改善は非常に小さい。したがって、全方向性アンテナ・ビーム２２で測定された平均ＲＳＳＩ値が非常に高いなら、アンテナ方向制御アルゴリズム１８はクライアント端末１２を保留状態（ブロック１１０）に置き、クライアント端末１２は全方向性アンテナ・ビームにより対応される。
【００４３】
【数２】
2008502231.tif 000004
【００４４】
の場合には、そのクライアント端末１２に対して全方向性アンテナ・ビーム２２が選ばれ、アクセスポイント１４は保留状態になる。そうでない場合には、クライアント端末１２はブロック１０８の走査状態へ進む。
【００４５】
アクセスポイント１４が走査状態に進もうとするなら、クライアント端末１２がスマートアンテナを備えている場合には、クライアント端末自身の走査を実行することが可能なように、予め定められた時間だけ待ってから、走査を実行することができる。走査状態においては、この走査状態に入るときに、すべての平均値がリセットされる。走査状態は、アクセスポイント１４がアンテナ・ビーム２０、２２を走査し、そして特定のクライアント端末１２との通信のために使用されるべき最良のアンテナ・ビームを選択する状態である。全方向性アンテナ・ビームを含む、すべてのアンテナ・ビーム２０、２２が走査される。この状態の間、クライアント端末１２へ送信、またはクライアント端末１２から受信すべきデータがあれば、全方向性アンテナ・ビーム２２を使用しそれをすることができる。
【００４６】
走査状態の間、それぞれのアンテナ・ビーム２０、２２はＭscan回アクセスされ、各アクセスに際し、アクセスポイント１４はアクセスされたビームにおけるＲＳＳＩを測定する。これがビーム走査手順である。各ビームがＭscan回アクセスされた後に、ＲＳＳＩ測定値は平均化される。次にビーム分類手順を使用して、最良のアンテナ・ビームを選択して、ビーム候補群を決定する。
【００４７】
ここで図４を参照して、アンテナ方向制御アルゴリズム１８に対する走査状態に関連付けられたビーム分類手順について議論する。ビーム走査手順は、一定期間の間に、すべてのビーム／アンテナ・パターンを走査し、そしてあらゆるパターンにおける測定値を収集することに関与する手順である。ブロック１２０および１２２において、ビーム走査手順に対するパラメータ初期値が設定される。
【００４８】
以下のようにビーコン期間（beacon period）ごと（ブロック１２４）に、アンテナ・ビーム２０、２２ごとに１つの測定値が収集される。ビーコン期間の始めにビーム走査手順が起動され、そしてアクセスポイント１４が第１のアンテナ・ビームから開始して、第１のパターンにおけるＲＳＳＩを測定する。次に第２のアンテナ・ビームに移り、第２のパターンにおけるＲＳＳＩを測定する、等々、アクセスポイントがそのビーコン期間においてＮ個すべてのアンテナ・ビームを測定するまで行う。この手順は次に、次のビーコン期間にて繰り返される。この手順はＭscan回のビーコン期間について繰り返される。言い換えれば、アンテナ１６はビーコン期間ごとに１回「回転（rotate）」し、あらゆるアンテナ・ビーム２０、２２をアクセスする。マルチパスによって引き起こされるフェージングを回避するために十分離れた遠方の測定をするためにこれがなされる。
【００４９】
クライアント端末１２はビーコンを送信しないため、アクセスポイント１４はＲＳＳＩを測定するビーコンを有さない。したがって、特定のアンテナ・ビームにおける測定を実行するために、アクセスポイント１４は必要なクライアント端末１２にＲＴＳパケットを送信する（ブロック１３０）。ＲＴＳパケットは、あらゆるクライアント端末１２がその送信を聴くことが可能なように、全方向性アンテナ・ビーム２２により送信され（ブロック１２８）、その結果、ＣＴＳパケットの衝突の確率は減少する。
【００５０】
随意的に、測定されつつある指向性アンテナ・ビーム２０を使用してこのパケットを送ることができる。アクセスポイント１４はＲＴＳを送った後に走査されているアンテナ・ビームに切り換える（ブロック１３２）。所望のクライアント端末１２はＣＴＳパケットにより応答する。このパケットはアクセスポイント１４により、走査されているビームにおいて受信される（ブロック１３４）。アクセスポイント１４は、ＣＴＳパケットに対するＲＳＳＩを測定し（ブロック１３６）、そして次に全方向性モードに戻る（ブロック１３８）。
【００５１】
８０２．１１の規則によると、ＲＴＳが送信されてからＣＴＳＴｉｍｅｏｕｔの間にＣＴＳが受信（ブロック１４０）されないなら、アクセスポイント１４はバックオフプロシージャ（backoff procedure）の後に再試行する。同じ規則は維持されることになるが、再試行の最大数がＭRetries回となるであろう。アクセスポイント１４はＭRetries回の再試行（ブロック１４２）をした後に、次のビームに移る。ブロック１４４、１４６、１４８、および１５０において該当するパラメータがインクリメントされる。
【００５２】
実装の間にこれらの規則がＭＡＣ伝送と整合していることを確認することが重要である。データ・フレームの前に送られるＲＴＳパケットと、ビーム走査を実行するために送られるＲＴＳパケットとは、再試行の数が異なっているため、区別できることが必要である。
【００５３】
ビーム走査目的のためのＲＴＳを送信することが特定の実装方法に関して問題になる場合には、小さいデータ・パケットを使用することができる。この場合に走査手順は、ＲＳＳＩ測定がＡＣＫ（ACKnowledgement：確認応答）において実行されるということを除いて、ＲＴＳ／ＣＴＳに関するものと同一となるであろう。確認応答を要求するパケットを送信することが必要である。ＣＴＳが送信される代わりに、確認応答を要求する「ダミー」のパケットが代替として使用可能である。ダミーのパケットは例えば、ＭＡＣヘッダはあるがデータ／ペイロードがないパケットであっても良い。ＣＴＳ／ダミー・パケットは、全方向性アンテナ・ビームを使用して送信することができ、または随意的に、これらのパケットを、監視されている指向性アンテナ・ビームを使用して送信することもできる。ブロック１５６で判定がなされ、すべてのビームが走査されたことが示されると、処理はブロック１５８におけるビーム分類手順に進む。
【００５４】
アクセスの間、測定値が得られないなら、そのアクセスにおいてはビームが利用不能であると言われる。ビームが所与の回数、Ｔｏｔａｌ＿Ｆａｉｌ、だけ利用不能であった場合には、その特定のビームはこの走査ではそれ以上測定されない（ブロック１２６）。
【００５５】
アクセスポイント１４におけるバッファにあまりに多くのパケットがある場合には、走査手順を走らせるべきではない。これは、走査手順によりシステム・スループット性能が影響を受けないことを保証するためである。ネットワーク１０の負荷が軽いときにのみ、走査のためのパケットが送信される。アクセスポイントのバッファ占有率が総バッファサイズのＢｕｆｆｅｒThreshold％より少ないときに、負荷が軽いと定義される。
【００５６】
そのうえ、所与のアクセスポイント１４に関して、ビーコン期間当たりの可能な走査の数は、過負荷（overload）を回避するためにＭａｘ＿ｓｃａｎに制限される（ブロック１５６）。この数を超過すると、このクライアント端末１２の走査は実行されない。どちらの場合においても、走査が首尾よく完了可能となるまで、クライアント端末１２はこの状態に留まる。その間データ・パケットを送信するために、全方向性アンテナ・ビーム２２が使用される。ブロック１５６に先立って、すべてのアンテナ・ビームが調査されたか否かに関して判定がなされ（ブロック１５２）、続いてブロック１５４において対応するパラメータがインクリメントされる。
【００５７】
次のビーコンの期間が始まるまでに、完全な１「回転（rotation）」が完了できなかった場合には、そのビーコン期間は次の走査へスキップされる。例えば、ビーム走査手順がビーコン期間１に初めて起動されたと仮定し、そしてシステムが輻輳していて走査が遅れて、ビーコン期間２が開始した後にやっとそれが完了したと仮定する。この場合には、次の走査はビーコン期間３になされるだけである。言い換えれば、ビーコン期間２はスキップされる。このことは、ビーム走査手順がＭscan回のビーコン期間より長い間かかる場合があることを意味する。
【００５８】
ここで、ビーム分類手順について図５を参照して議論する。最良のビーム選択に対して、ビーム走査を実行した後に、すなわち、あらゆるビームをＭscan回アクセスした後に、Ｍnがビームｎにおいて利用可能なＲＳＳＩ測定値の総数であるとする。ビームｎは以下の通り分類される。Ｍn＜Ｍrequiredである場合には、ビームｎは「範囲外」であるとみなされる。そうでない場合には、ビームｎは「範囲内」であると言われる（ブロック１８０）。
【００５９】
すべてのビームが「範囲外」であると判定された場合（ブロック１８２）には、全方向性アンテナ・ビーム２２がブロック１８４において選択される。アクセスポイント１４は全方向性のみの状態（omni-only state）に置かれる。そうでない場合には、「範囲内」であるアンテナ・ビームは以下のように分類される。
【００６０】
ブロック１８６において、ＲＳＳＩ（ｉ、ｎ）を、ビームｎでのｉ番目のＲＳＳＩ測定値であるとする。ビームｎに対する新規のＲＳＳＩ測定値が収集されるたびに、長期的指数平均（long-term exponential average）が以下の通り計算される。
【００６１】
【数３】
2008502231.tif 000005
【００６２】
および
【００６３】
【数４】
2008502231.tif 000006
【００６４】
指数平均の代わりに、単純平均や中央値（medium）などの他のタイプのいかなる平均をも使用することができる。
【００６５】
次にブロック１８８において、あらゆる指向性のビーム、すなわち範囲内のビームに対して、信号品質評価指標（Signal Quality Metric：ＳＱＭ）が以下の式で決定される。  
【００６６】
【数５】
2008502231.tif 000007
【００６７】
信号品質評価指標は、制御装置４０中の品質評価指標計算機５０により決定される。ビームＢを、最大のＳＱＭを有するビームであるとする（ブロック１９０）。すなわち、以下の式である。
【００６８】
【数６】
2008502231.tif 000008
【００６９】
ＳＱＭ（Ｂ）＞Ｓｗｉｔｃｈ＿Ｂｅｎｅｆｉｔである場合（ブロック１９２）には、最良のビームはビームＢとなり（ブロック１９４）、これがブロック１９６において構成されるビーム候補群の部分となり、そしてクライアント端末１２はブロック１９８においてアクティブ状態に進む。そうでない場合には、ブロック１８４において全方向性アンテナ・ビームが選択され、そしてクライアント端末１２は全方向性のみの状態に置かれる。
【００７０】
上述したように、アクセスの間に、測定値が全く獲得されないなら、アンテナ・ビームはそのアクセスにおいては利用不能と言われる。アンテナ・ビームが所与の回数、Ｔｏｔａｌ＿Ｆａｉｌ、だけ利用不能であった場合には、その特定のビームはこの走査においてはそれ以上測定されない。必要な測定値の数がＭrequiredであり、各ビームをアルゴリズムが走査する回数がＭscanであるので、ビームが（Ｍscan−Ｍrequired＋１）回のアクセスだけ利用不能であったなら、そのビームは「範囲外」であるとみなされる。従って、Ｔｏｔａｌ＿Ｆａｉｌは以下の通り定義される。すなわち、
Ｔｏｔａｌ＿Ｆａｉｌ＝Ｍscan−Ｍrequired＋１    式（６）
である。
【００７１】
クライアント端末１２がアクティブ状態に進もうとしている場合には、アクセスポイント１４はそのクライアント端末に対して（高々）Ｎｃ個の最良のビームを有するビーム候補群を生成する。すなわち、「範囲外」のビームはビーム候補群に含まれず、そして全方向性アンテナ・ビームおよび選択されたビーム（ビームＢ）はビーム候補群に含まれる。
【００７２】
保留状態においては、この状態に入るときすべての平均値がリセットされる。アクセスポイント１４が保留状態にあるなら、それは全方向性アンテナ・ビームにおける信号強度が非常に高いからであって、スマートアンテナの利益はそれほど大きくない。
【００７３】
保留状態の間は、アクセスポイント１４は全方向性アンテナ・ビーム２２におけるＲＳＳＩを測定し、以下のように長期的指数平均ＲＳＳＩを決定する。
１）以下の通り、受信された最初のパケットにおいてＲＳＳＩを測定して、初期平均値を決定する。
【００７４】
【数７】
2008502231.tif 000009
【００７５】
２）受信されたパケットごとにＲＳＳＩ測定を継続する。測定値が受信されると、新規の平均値は以下の通り決定される。
【００７６】
【数８】
2008502231.tif 000010
【００７７】
このステップにおいては、指数平均の代わりに、単純平均や中央値などの他のタイプのいかなる平均も使用することができる。また、指向性アンテナ・ビームを使用して確認応答を送信することができる。
３）少なくともＭｅａｓNotHold回の測定値および少なくともＴｉｍｅNotHo1d秒に対して式（９）を満たす場合には、長期的指数平均はリセットされ、そしてクライアント端末１２は走査状態に送られる。
【００７８】
【数９】
2008502231.tif 000011
【００７９】
経過時間（ＴｉｍｅNotHo1d）に関する条件はイベント・ドリブン（event driven）であり、イベントはＰＨＹ層４３からの測定値の受信である。言い換えれば、アクセスポイント１４は、測定値が受信されたときに経過時間が特定の閾値（ＴｉｍｅNotHo1d）より長いがどうかを確認するのみになる。これにより、測定が時間全体にわたって分散されることを確実にする。
【００８０】
全方向性のみの状態においては、走査状態において計算された長期的および短期的平均値が計算の初期値として使用される。全方向性のみの状態の間、クライアント端末１２と通信するために、アクセスポイント１４は全方向性アンテナ・ビーム２２のみを使用する。最良のアンテナ・ビームが全方向性アンテナ・ビーム２２であるときに、アルゴリズム１８はこのモードになる。
【００８１】
全方向性のみの状態の間、以下が実行される。すなわち、
１）受信されたパケットごとにＲＳＳＩを測定する。
２）測定値が受信されると、新規の長期的指数平均の値および短期的指数平均の値を、それぞれ式（１０）および式（１１）のように決定する。
【００８２】
【数１０】
2008502231.tif 000012
【００８３】
【数１１】
2008502231.tif 000013
【００８４】
３）少なくともＭｅａｓShortVsLong回の測定値および少なくともＴｉｍｅShortVsLong秒に対して式（１２）を満たす場合には、長期的指数平均の値および短期的指数平均の値はリセットされ、クライアント端末１２は走査状態または再走査状態に送られる。
【００８５】
【数１２】
2008502231.tif 000014
【００８６】
所定のクライアント端末１２に対して、走査の間隔はＳｃａｎ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌより大でなければならない。走査が起動されたが、最後の走査または再走査がＳｃａｎ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ回のビーコン・フレーム未満に完了している場合には、走査は実行されず、クライアント端末１２は全方向性のみの状態に留まる。Ｓｃａｎ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ回のビーコンが経過した後でも、依然として上記条件が成立する場合には、長期的指数平均の値および短期的指数平均の値はリセットされ、そしてクライアントは走査状態に送られる。
４）少なくともＭｅａｓHold回の測定値および少なくともＴｉｍｅHold秒に対して式（１３）を満たす場合には、長期的指数平均の値および短期的指数平均の値はリセットされ、そしてクライアント端末１２は保留状態に送られる。
【００８７】
【数１３】
2008502231.tif 000015
【００８８】
経過時間（ＴｉｍｅHold、ＴｉｍｅShortVsLong）に関する条件はイベント・ドリブンであり、イベントはＰＨＹ層４３からの測定値の受信である。言い換えれば、アクセスポイント１４は、測定値が受信されたときに経過時間が特定の閾値（ＴｉｍｅHold、ＴｉｍｅShortVsLong）より長いかどうかを確認するのみになる。これにより、測定が時間全体にわたって分散されることを確実にする。
【００８９】
アクティブ状態においては、走査状態において計算された長期的および短期的平均値が、これらの計算に対する初期値として使用される。アクティブ状態の間、アクセスポイント１４は全方向性アンテナ・ビーム２２および選択された指向性ビーム２０（ビームＢ）を監視する。アクセスポイント１４は、全方向性アンテナ・ビーム２２およびビームＢにおけるＲＳＳＩを測定し、両方のアンテナ・パターンに対する長期的および短期的指数平均のＲＳＳＩを以下のように決定する。すなわち、
１）受信されたパケットごとにＲＳＳＩを測定する。
２）測定値が受信されると、新規の長期的指数平均の値および短期的指数平均の値を、それぞれ式（１４）および式（１５）のように決定する。
【００９０】
【数１４】
2008502231.tif 000016
【００９１】
【数１５】
2008502231.tif 000017
【００９２】
３）少なくともＭｅａｓHold回の測定値（全方向性の場合における）および少なくともＴｉｍｅHold秒に対して式（１６）を満たす場合には、長期的指数平均の値および短期的指数平均の値はリセットされ、そしてクライアント端末１２は保留状態に送られる。
【００９３】
【数１６】
2008502231.tif 000018
【００９４】
４）Ｂにおける少なくともＭｅａｓShortVsLong回の連続した測定値および少なくともＴｉｍｅShortVsLong秒に対して式（１７）を満たす場合には、長期的指数平均の値および短期的指数平均の値はリセットされ、そしてクライアント端末１２は再走査状態（rescan state）に送られる。
【００９５】
【数１７】
2008502231.tif 000019
【００９６】
５）少なくともＭｅａｓOmniVsB回の測定値（Ｂにおける）および少なくともＴｉｍｅOmniVsB秒に対して式（１８）を満たす場合には、長期的および短期的両方の平均値はリセットされ、そしてクライアント端末１２は再走査状態に送られる。ここで、ｊは最新の全方向性の平均ＲＳＳＩ計算値である）である。
【００９７】
【数１８】
2008502231.tif 000020
【００９８】
６）クライアント端末１２が省電力モードではなく、かつある時間期間（Ｍｅａｓ＿Ａｖａｉｌ）の間、全方向性の、および／または指向性のアンテナ・ビーム測定値が利用可能でない場合には、アクセスポイント１４はそのクライアント端末１２に対して全方向性アンテナ・パターン２２を調べ（go into）、送信または受信するデータが現れるまで待機し、そして長期的および短期的指数平均をリセットし、そしてクライアント端末１２を再走査状態に送る。
【００９９】
経過時間（ＴｉｍｅHold、ＴｉｍｅShortVsLong、ＴｉｍｅOmniVsB）に関する条件はイベント・ドリブンであり、イベントはＰＨＹ層４３からの測定値の受信である。言い換えれば、アクセスポイント１４は、測定値が受信されたときに経過時間が特定の閾値（ＴｉｍｅHold、ＴｉｍｅShortVsLong、ＴｉｍｅOmniVsB）より長いがどうかを確認するのみになる。これにより、測定が時間全体にわたって分散されることを確実にする。
【０１００】
再走査状態においては、この状態に入るときにすべての平均値がリセットされる。走査状態と同様に、再走査状態の間、アクセスポイント１４はビーム走査手順およびビーム分類手順を実行する。しかしながら、この状態の間は、候補ビーム群におけるビームのみが走査される。
【０１０１】
再走査手順の出力は新規のビーム選択であり、そしてクライアント端末は、図４に示されるように、アクティブ状態または全方向性のみの状態になる。再走査状態の間は、ビーム候補群における変化はない。ビーム候補群は、入力として使用され、そして手順が終了した後もそのまま残っている。
【０１０２】
再走査状態の間は、そのクライアント端末１２に送るデータがあるときはいつでも、全方向性アンテナ・パターン２２を使用してデータを送ることが可能である。走査状態と同様に、アクセスポイント・バッファにあまりに多くのパケットがある場合には、ビーム走査手順を走らせるべきではない。これは、走査手順によりシステム・スループット性能が影響を受けないことを確実にするためである。
【０１０３】
ネットワーク１０の負荷が軽いときにのみ、走査のためのパケットが送られる。アクセスポイントのバッファ占有率が総バッファサイズのＢｕｆｆｅｒThreshold％より少ないときに、負荷が軽いと定義される。そのうえ、所定のアクセスポイント１４に関して、ビーコン期間当たりの可能な走査の数は、過負荷を回避するためにＭａｘ＿ｓｃａｎに制限される。この数を超過すると、このクライアント端末１２の走査は実行されない。どちらの場合においても、再走査が首尾よく完了可能となるまで、クライアント端末１２はこの状態に留まり、その間データ・パケットを送信するために、全方向性アンテナ・ビーム２２が使用される。
【０１０４】
クライアント端末１２が再走査状態に入った回数を数えるために、カウンタが使用される。クライアント端末１２がＭａｘ＿ｃａｎｄ＿ｓｃａｎ回だけ再走査状態に入ると、カウンタはゼロにリセットされ、かつクライアント端末は走査状態に送られる。この場合、ビーム走査がすべてのビームにおいて実行され、新規の最良のビームおよび新規の候補群が選択される。
【０１０５】
所定のクライアント端末１２に対して、走査の間の間隔はＳｃａｎ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌより大きくなければならない。クライアント端末１２がこの状態に入り、かつ最後の走査／再走査がＳｃａｎ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ回のビーコン・フレーム未満に完了している場合には、再走査を実行することなく、クライアント端末はすぐに全方向性のみの状態に送られる。
【０１０６】
ここで、種々の状態におけるビームの用法規則を議論する。初期状態の間で、クライアント端末１２が認証および関連付けを実行している間は、アクセスポイント１４は、そのクライアント端末と通信するために全方向性アンテナ・パターン２２を使用する。
【０１０７】
走査状態および再走査状態の間、アクセスポイント１４は別のビーム２０、２２を走査している。アクセスポイント・バッファが激しく詰め込まれている、すなわちバッファ占有率が総バッファサイズのＢｕｆｆｅｒThreshold％未満である場合には、走査が停止され、そしてバッファ占有率が総バッファサイズのＢｕｆｆｅｒThreshold％より大きいときにのみ、再開される。これらの状態においては、データ・パケットを送受信するクライアント端末１２と通信するために、全方向性アンテナ・パターン２２が使用される。
【０１０８】
保留状態および全方向性のみの状態の間は、全方向性アンテナ・パターン２２が使用される。アクティブ状態の間は、アクセスポイント１４は、すべてのパケットを送受信するために指向性ビーム２０を使用することが望ましい。しかしながら、どのクライアント端末１２が送信しているかをアクセスポイント１４が知っているときにだけ、指向性ビーム２０を使用した受信が可能である。データ・パケットの前にＲＴＳがクライアント端末１２によって送られる場合か、またはパケットがフラグメント化されている場合にのみ、これは起こる。
【０１０９】
定義によれば、アクセスポイント１４に関連付けられたすべてのクライアント端末１２が、アクセスポイントからの送信を聴くことができる。しかしながら、指向性ビーム２０を使用することは、いくつかのクライアント端末１２が特定の時間期間の間アクセスポイント１４から隠される場合がある状況を作り出す。
【０１１０】
クライアント端末１２がアクセスポイント１４から隠されることを回避する１つの方法は、指向性ビーム２０を使用する前にアクセスポイントがセルのすべてのクライアント端末１２に通知を送ることである。この通知は、全方向性アンテナ・ビーム２２を使用して送られ、媒体がビジーであり次の送信ができないということ、すなわち、持続時間／ＮＡＶを適切に設定することを知らせる。
【０１１１】
８０２．１１プロトコル自体がデータの前にＲＴＳ／ＣＴＳ伝送を起動するようなパケット長である場合（Ｐａｃｋｅｔ Ｌｅｎｇｔｈ＞ｄｏｔｌｌＲＴＳＴｈｒｅｓｈｏｌｄ）には、アクセスポイント１４は全方向性アンテナ・ビーム２２を使用してＲＴＳを送信することが可能である。これにより隠れノードの問題を回避し、データそのものを指向性ビーム２０を使用して送ることが可能である。
【０１１２】
８０２．１１ｇネットワークが８０２．１１ｂクライアントをサポートするような混在した環境においては、８０２．１１ｇのアクセスポイント（ＡＰ）はそれぞれのデータ・パケットの前にＲＴＳ／ＣＴＳを送る必要がある。全方向性ビーム２２を使用してＲＴＳ／ＣＴＳを送るために、この保護メカニズムを使用可能である。
【０１１３】
通知がないために、ＲＴＳ／ＣＴＳ伝送が起動されないようなパケット長（Ｐａｃｋｅｔ  Ｌｅｎｇｔｈ＜＝ｄｏｔｌｌＲＴＳＴｈｒｅｓｈｏｌｄ）である場合がある。この問題を解決するために、指向性ビームにおいていずれかのデータを送る前に、媒体がビジーであるということを（ＭＡＣヘッダ中のデュレーションフィールド／ＮＡＶを設定することにより）、その領域におけるすべてのクライアント端末１２に通知する短いパケットを、アクセスポイント１４が送る。ある場合には、アクセスポイント１４はＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットを送ることができる。これは非常に短いパケットであり、応答を必要としないため、それはＲＴＳ／ＣＴＳ交換ほどにはスループットに影響を及ぼさない。データ自体は指向性ビーム２０を使用して送ることが可能である。
【０１１４】
スマートアンテナ１６が実装されているアクセスポイント１４がＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットを送信することが不可能である場合には、代わりにダミー・アドレスを有するダミーのパケットを使用することができる。この場合、ダミー・アドレスを対象にするため、そのパケットに対してはＡＣＫが送られることはない。
【０１１５】
指向性ビーム２０を使用することにより、信号強度が増加し、その結果、より高いデータ速度が可能となる。これには、スループットを増加させるという効果がある。しかしながら、あらゆるパケット伝送の前にＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットを送る必要があるということは、スループットを減少させるという影響がある。
【０１１６】
アンテナ切換アルゴリズム１８の一実施形態においては、Ｌｅｎｇｔｈ＿Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＝８００バイトより大きいパケットに対してのみＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットを送る。アプリケーションによっては、他のいかなるバイト数をも使用できる。短いパケット（Ｌｅｎｇｔｈ＿Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄより短い）は、全方向性アンテナ・パターン２２において送ることができる。アンテナ方向制御アルゴリズム１８における拡張には以下が含まれる。低負荷に対しては、ほとんど衝突がないので、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆを使用する必要がない場合がある。負荷はアクセスポイントにおいてパケット成功率を介して評価可能である。
【０１１７】
速度が高い場合には、改善は少ない。５４Ｍｂｐｓでは、ＰＥＲ削減以外の改善は全く期待できない可能性がある。パケットサイズの組み合わせを使用して、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆを含むべきか否かを判定するためにシステムの負荷およびデータ速度を使用することができる。ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆが含まれていない場合には、指向性ビーム２０を使用するか否かに関して判定がなされる必要がある。
【０１１８】
あらゆるクライアント端末１２は、それに関連付けられた最良のビーム有する。ほとんどのクライアント端末１２が同一のビームによってサポートされる場合には、それらはその指向性アンテナの送信を聴く。従って、全方向性の指向性パターンを使用してＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆを送る必要はない。クライアント端末のほとんどが省電力モードである場合には、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆを送る必要はない。
【０１１９】
システム効率を判定するために、８０２．１１で利用可能な以下のカウンタがアルゴリズムにより使用される。すなわち、送信に成功したフレームの総数であるｄｏｔｌｌＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｄＦｒａｍｅＣｏｕｎｔ、再送信の数が制限を超過したため廃棄されたフレームの総数であるｄｏｔｌｌＦａｉｌｅｄＣｏｕｎｔ、および受信に成功するためにいずれかの回数の再送信を必要としたフレームの総数であるｄｏｔｌｌＲｅｔｒｙＣｏｕｎｔ。
【０１２０】
システム効率は、最初の試みにて送信に成功するフレームの確率の関数として判定され、以下の式により与えられる。
【０１２１】
【数１９】
2008502231.tif 000021
【０１２２】
この確率が高いなら、システムが高負荷でないと考えられる。
【０１２３】
ここで、アンテナ方向制御アルゴリズム１８に対する拡張された手順について議論する。ＲＴＳ伝送が起動された場合には、ＲＴＳ／ＣＴＳに対しては全方向性アンテナ・ビーム２２が使用され、データ・フレームに対しては指向性アンテナ・ビーム２０が使用される。
【０１２４】
その他の点では、ＲＴＳ／ＣＴＳ伝送がなく、かつＰ＿Ｓｕｃｃｅｓｓ＞Ｐ＿Ｓｕｃｃｅｓｓ＿Ｒｅｑｕｉｒｅｄ（これは、システムがおそらく高負荷ではなく、そしてＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆは必要でないことを意味する）（例えば、Ｐ＿Ｓｕｃｃｅｓｓ＿Ｒｅｑｕｉｒｅｄ＝９５％）である場合には、すべてのパケットはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆなしで指向性ビーム２０において送られる。システムが高負荷で、システムにおけるクライアント端末１２のＸ％より多くが、同一ビームによりサポートされる場合、またはクライアント端末１２のＸ％より多くが、省電力モードである（隠れノードはおそらく多くなく、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆは必要でない）場合には、すべてのパケットはＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆなしで指向性ビーム２０において送られる。
【０１２５】
その他の点では、クライアント端末１２が同一ビーム中または省電力モードでないなら、隠れノードがある場合があるであろう。パケット長＜閾値の場合には、パケットは全方向性アンテナ・パターン２２において送られる。そうでなければ、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆが全方向性アンテナ・ビーム２２を使用して送られ、そしてパケットが指向性ビーム２０において送られる。ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆは送られるときに、他のアクセスポイントに対する干渉を削減するために、電力を削減し、低データ速度にて送られる場合がある。
【０１２６】
別のオプションとして、高いデータ速度については、利得がわずかであるために、指向性ビームを使用しないことがある（例えば５４Ｍｂｐｓでは、データ速度は増加可能ではない）。しかしながら、ＰＥＲにおいては依然として削減がある。このように、全方向性アンテナ・ビーム２２を使用するＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ送信はデータ速度に依存する場合がある。
【０１２７】
ここで図６〜図９を参照して、アンテナ方向制御アルゴリズム１８に対する用法規則についてより詳細に議論する。アクティブ状態は３つのモードに分割される。すなわち、アイドルモード、ＡＰデータ送信モード（図６〜図８）、およびＡＰデータ受信モード（図９）である。これらについて以下の段落で別々に議論する。アイドルモードの間の用法規則は以下の通りである。アクセスポイント１４が送／受信するべきデータを全く持たないときには、アクセスポイントは全方向性アンテナ・パターン２２を使用し、媒体に聴き耳を立て、パケットを待つ。言い換えれば、「デフォルト」モードは全方向性である。
【０１２８】
ＡＰデータ送信モードの間の用法規則は以下の通りである。このシナリオは、ＲＴＳ／ＣＴＳ伝送が８０２．１１プロトコルによって起動されるか否かによって、２つのケースに分割される。ケース１は、Ｐａｃｋｅｔ  Ｌｅｎｇｔｈ＜＝ｄｏｔ１１ＲＴＳＴｈｒｅｓｈｏｌｄの場合であり、ＲＴＳ／ＣＴＳ伝送が起動されないことを意味する。ケース２は、Ｐａｃｋｅｔ  Ｌｅｎｇｔｈ＞ｄｏｔ１１ＲＴＳＴｈｒｅｓｈｏｌｄの場合であり、実際のデータを送る前にＲＴＳ／ＣＴＳ伝送が起動されることを意味する。
【０１２９】
ケース１に対しては、ＲＴＳ／ＣＴＳ伝送はない。ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの送信が起動された場合（上記の規則に従って）には、データ・フレームの前に全方向性アンテナ・パターン２２を使用してＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットを送る。データ・フレームは指向性アンテナ・パターン２０を使用して送られる。ＡＣＫは指向性アンテナ２０を使用して受信される。この手順は、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの保護と呼ばれ、図６に示される。
【０１３０】
ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの送信が起動されない場合には、パケットは、上述された規則により、指向性ビーム２０または全方向性アンテナ・ビーム２２のいずれかを使用して送信される。予備的な規則は、短いパケットを全方向性ビーム２２を使用して、そして長いパケット（Ｌｅｎｇｔｈ＿Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大）をＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆの保護を使用して送信することである。
【０１３１】
ケース２に対しては、ＲＴＳ／ＣＴＳ伝送がある。ＲＴＳは全方向性アンテナ・ビーム２２を使用して送られ、データ・フレームは指向性ビーム２０を使用して送られる。フラグメント化の場合には、２つのオプションがある。
【０１３２】
第１のオプションでは、送られる必要があるすべてのフラグメントを含めるようにＲＴＳヘッダのデュレーションフィールドが設定される。これはアクセスポイント１４においては持続時間が計算される方法における変更を必要とするが、クライアント端末１２の側では変更は必要とされない。このオプションの一例は図７において説明される。
【０１３３】
第２のオプションでは、デュレーションの計算は変化しない。代わりに、ＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆのパケットがフラグメントの間に挿入される。このオプションの一例は図８において説明される。
【０１３４】
ここで、ＡＰデータ受信の間の用法規則について議論する。データ受信の間は、隠れノードに関する問題はない。したがって、アクセスポイント１４はできるだけ頻繁に指向性ビーム２０を使用する。しかしながら、測定を実行（ビーム監視）し、そして指向性ビームと比較するために、アクセスポイント１４は、全方向性ビーム２２においてパケットを受信する必要がある。
【０１３５】
したがって、以下の規則が定義される。ＲＴＳがクライアント端末１２から受信されるときには、アクセスポイント１４はＣＴＳを送った直後に最良のビームに切り換える。フラグメント化がクライアント端末１２により使用されると、アクセスポイント１４は最初のフラグメントの後のあらゆるフラグメントを受信するために最良のビームに切り換える。ＲＴＳを受信した場合には、アクセスポイント１４は最初のフラグメントをもまた、指向性ビーム２０において受信する。アクセスポイント１４は、隠れノードの確率を削減させるために全方向性のビーム２２においてＣＴＳおよびＡＣＫを送信する。
【０１３６】
通常、ＲＴＳ／ＣＴＳ伝送に対する閾値は、フラグメント化に対する閾値と同一である。しかしながら、それらが同一でない場合においては、フラグメント化がＲＴＳ／ＣＴＳ交換なしで起こる場合がある。この場合において、アクセスポイント１４は、全方向性のビーム２２において最初のフラグメントを、次に指向性ビーム２０において引き続くフラグメントを受信する。ＡＣＫは、依然として全方向性のビーム２２において送られる。図９は、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換が必要である場合における、ＡＰデータ受信の一例を示す。
【０１３７】
測定を実行するためにスマートアンテナ１６を全方向性アンテナ・ビーム２２とする２つのケースがある。第１のケースは、アクティブ状態の間である。アクセスポイント１４が所定のクライアント端末１２から指向性ビーム２０においてＭ＿ｄｉｒ個より多い連続したパケットを受信した場合には、アルゴリズム１８は、アクセスポイント１４がＭｅａｓOmniVsB個のパケットを全方向性において受信するまで、指向性ビーム２０において受信されたあらゆるパケットの後に、全方向性のパターン２２において１つのパケットを受信するように強いる。
【０１３８】
これにより、アクセスポイント１４が長期的平均ＲＳＳＩ（全方向性における）を計算し、それを指向性ビームと比較することを可能とする。アクティブ状態において、少なくともＭｅａｓOmniVsB回の測定値（Ｂにおける）および少なくともＴｉｍｅOmniVsB秒に対して式（２０）を満たす場合には、長期的および短期的な平均値はともにリセットされ、クライアント端末１２は再走査状態に送信される。ここで、ｊは最新の全方向性の平均ＲＳＳＩ計算値である。
【０１３９】
【数２０】
2008502231.tif 000022
【０１４０】
この問題（全方向性の測定値なし）は、下り回線送信が多く、上り回線送信がないときに生起する。
【０１４１】
媒体が「開放（free）」（ＮＡＶが満了）になるたびに、アンテナ１６が指向性ビームに位置している場合には、アンテナは全方向性のモードに設定される。エラーのケースを処理するためにこれがなされる。例えば、アクセスポイント１４がパケットを送り、ＡＣＫを待っているが、ＡＣＫが受信されない場合には、いずれかの他のクライアントが、ＮＡＶが満了した後に送信している可能性があるため、ＮＡＶが満了した後にはアクセスポイントは全方向性に設定される。これは、その時点にては媒体が衝突のない状態になるからである。
【０１４２】
全方向性アンテナ・ビーム２２においてアルゴリズム１８が開始すると、ビーム走査の間に、衝突を削減する役に立つ。アクセスポイント１４は、全方向性のビーム２２においてＲＴＳを送信し、そして全方向性のビームにおいてＣＴＳを待つ。ＣＴＳがＣＴＳＴｉｍｅｏｕｔの間に受信されない場合には、バックオフおよび再試行が実行される（すなわち、この第一ステップに対して８０２．１１の再送信の規則に従う）。ＲＴＳパケットにおけるデュレーション（ＲＴＳ  ＮＡＶ）が走査に必要となるすべてのパケットを含めるように設定される。
【０１４３】
全方向性においてＣＴＳが受信されると、アンテナ１６が回転し、あらゆるビームがアクセスされる。アクセス毎に、それぞれのビームにおいてＲＳＳＩが測定される（１アクセスあたり１回）。所定のビームにおけるＲＳＳＩ測定は、全方向性においてＲＴＳパケットを送ることおよび指向性のビームにおいてＣＴＳパケットを受信することによりなされる。
【０１４４】
ＲＴＳ送信毎に、デュレーションが再計算される。新規のデュレーションが古いデュレーションより大きい場合には、新規のデュレーションが使用される。Ｍ＿ｓｃａｎ回繰り返される。この方法は図１０で図示される。この方法は、データ送信が完全な１回転の間停止されることを必要とする。これはスループットに影響する場合がある。また、この方法においては、ＲＴＳ／ＣＴＳパケットの間にはバックオフがなく、パケット間にはＳＩＦＳのみあるため、これはパケットが送信される方法において変更を必要とする。
【０１４５】
以上の記述および関連図面において提示された教示の利益を得て、本発明の多くの修正および他の実施形態が、当業者の脳裏に浮かぶであろう。したがって本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、かつ修正および実施形態は添付された請求の範囲の中に含まれることを意図することが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】クライアント端末、および本発明に係るスマートアンテナにより動作するアクセスポイントを含む８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）の概念図である。
【図２】図１で説明されたアクセスポイントのブロック図である。
【図３】本発明に係るアンテナ切換アルゴリズムの初期状態を説明するフロー図である。
【図４】本発明に係る走査状態に関連付けられたビーム走査手順を説明するフロー図である。
【図５】図４において参照されたビーム分類手順をより詳細に説明するフロー図である。
【図６】本発明に係るアクセスポイントのデータ伝送の間の、ＷＬＡＮにおける用法規則を説明するシーケンス図である。
【図７】本発明に係るアクセスポイントのデータ伝送の間の、ＷＬＡＮにおける用法規則を説明するシーケンス図である。
【図８】本発明に係るアクセスポイントのデータ伝送の間の、ＷＬＡＮにおける用法規則を説明するシーケンス図である。
【図９】本発明に係るアクセスポイントのデータ受信の間の、ＷＬＡＮにおける用法規則を説明するシーケンス図である。
【図１０】本発明に係るビーム走査の間の、衝突の減少を説明するシーケンス図である。
【図１】
2008502231.tif 000023
【図２】
2008502231.tif 000024
【図３】
2008502231.tif 000025
【図４】
2008502231.tif 000026
【図５】
2008502231.tif 000027
【図６】
2008502231.tif 000028
【図７】
2008502231.tif 000029
【図８】
2008502231.tif 000030
【図９】
2008502231.tif 000031
【図１０】
2008502231.tif 000032
【国際調査報告】
2008502231.tif 000033