(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェーズドアンテナアレイと、
前記フェーズドアンテナアレイと通信可能に結合された送受信機と、
前記送受信機と前記フェーズドアンテナアレイとに通信可能に結合されたアンテナ制御モジュールと
を備え、
前記アンテナ制御モジュールは、
６０ＧＨｚミリ波無線パーソナルエリアネットワークの第１デバイス及び第２デバイスの間で反復トレーニングスキームを使用するビーム形成オペレーションを起動し、前記反復トレーニングスキームは、第１反復トレーニング及び次の１又は複数の反復トレーニングの間、トレーニング信号及びフィードバック情報を前記第１デバイス及び前記第２デバイスの間で伝送することを含み、
前記アンテナ制御モジュールは、
前記第１反復トレーニングの間、前記第１デバイス及び前記第２デバイスの間で相互に相手方のデバイスからのフィードバック情報を使用して、自デバイスの前記フェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定し、
前記次の１又は複数の反復トレーニングの間、安定したデータ通信のために設定される所望の信号対雑音比（ＳＮＲ）値に基づいて、前記第１デバイスの指向性送信ビームパターンに対する前記アンテナアレイウェイトベクトル及び前記第２デバイスの指向性送信ビームパターンに対する前記アンテナアレイウェイトベクトルを反復的に調整する、
無線デバイス。
【請求項２】
前記アンテナ制御モジュールは、前記第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成するのに使用するために受信機トレーニング信号を前記第２デバイスに送信する、
請求項１に記載の無線デバイス。
【請求項３】
前記アンテナ制御モジュールは、前記フェーズドアンテナアレイの前記指向性送信ビームパターンを形成するのに使用するために送信機トレーニング信号を前記第２デバイスに送信する請求項１又は２に記載の無線デバイス。
【請求項４】
前記アンテナ制御モジュールは、前記第２デバイスから受信機トレーニング信号を受信して、前記フェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成する請求項１から３のいずれか１項に記載の無線デバイス。
【請求項５】
前記アンテナ制御モジュールは、前記第２デバイスから送信機トレーニング信号を受信して、前記第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを形成する請求項１から４のいずれか１項に記載の無線デバイス。
【請求項６】
前記アンテナ制御モジュールは、前記フェーズドアンテナアレイの前記指向性受信ビームパターンを使用して、前記第２デバイスからフィードバック情報を受信する請求項４に記載の無線デバイス。
【請求項７】
前記アンテナ制御モジュールは、前記フェーズドアンテナアレイの前記指向性送信ビームパターンを使用して、前記第２デバイスにフィードバック情報を送信し、前記フィードバック情報は、前記第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定するのに使用される請求項１から６のいずれか１項に記載の無線デバイス。
【請求項８】
前記アンテナ制御モジュールは、所定回数のイタレーションに達するまで、反復的に前記アンテナアレイウェイトベクトルの調整を継続する請求項１から７のいずれか１項に記載の無線デバイス。
【請求項９】
前記アンテナ制御モジュールは、安定したデータ通信ができるように設定された前記所望の信号対雑音比（ＳＮＲ）値に達するまで、反復的に前記アンテナアレイウェイトベクトルの調整を継続する請求項１から７のいずれか１項に記載の無線デバイス。
【請求項１０】
６０ＧＨｚミリ波無線パーソナルエリアネットワークの第１デバイス及び第２デバイス間で反復トレーニングスキームを使用して、ビーム形成オペレーションを起動する段階であって、前記反復トレーニングスキームは、第１反復トレーニング及び次の１又は複数の反復トレーニングの間、トレーニング信号及びフィードバック情報を前記第１デバイス及び前記第２デバイスの間で伝送する段階と、
前記第１反復トレーニングの間、前記第１デバイス及び前記第２デバイスの間で相互に相手方のデバイスからのフィードバック情報を使用して、自デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定する段階と、
前記次の１又は複数の反復トレーニングの間、安定したデータ通信のために設定される所望の信号対雑音比（ＳＮＲ）値に基づいて、反復的に前記第１デバイスの指向性送信ビームパターンに対する前記アンテナアレイウェイトベクトル及び前記第２デバイスの指向性送信ビームパターンに対する前記アンテナアレイウェイトベクトルを調整する段階と、
を備える方法。
【請求項１１】
受信機トレーニング信号を前記第１デバイスから前記第２デバイスに送信し、前記第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成する段階
を備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
送信機トレーニング信号を前記第１デバイスから前記第２デバイスに送信し、前記第１デバイスの前記フェーズドアンテナアレイの前記指向性送信ビームパターンを形成する段階を備える請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２デバイスから前記第１デバイスにより受信機トレーニング信号を受信して、前記第１デバイスの前記フェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成する段階を備える請求項１０から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１デバイスにより送信機トレーニング信号を前記第２デバイスから受信して、前記第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを形成する段階
を備える請求項１０から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
所定回数のイタレーションに達するまで、反復的に前記アンテナアレイウェイトベクトルの調整を継続する請求項１０から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
安定したデータ通信ができるように設定された前記所望の信号対雑音比（ＳＮＲ）値に達するまで、反復的に前記アンテナアレイウェイトベクトルの調整を継続する請求項１０から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
実行された場合、システムに、
６０ＧＨｚミリ波無線パーソナルエリアネットワークの第１デバイス及び第２デバイスの間で反復トレーニングスキームを使用したビーム形成オペレーションを起動させ、前記反復トレーニングスキームは、第１反復トレーニング及び次の１又は複数の反復トレーニングの間、トレーニング信号及びフィードバック情報を前記第１デバイス及び前記第２デバイスの間で伝送することを含み、
前記第１反復トレーニングの間、前記第１デバイス及び前記第２デバイスの間で相互に相手方のデバイスからのフィードバック情報を使用して、自デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定させ、
前記次の１又は複数の反復トレーニングの間、安定したデータ通信のために設定される所望の信号対雑音比（ＳＮＲ）値に基づいて、前記第１デバイスの指向性送信ビームパターンに対する前記アンテナアレイウェイトベクトル及び前記第２デバイスの指向性送信ビームパターンに対する前記アンテナアレイウェイトベクトルを反復的に調整させる、
プログラム。
【請求項１８】
実行された場合システムに、
受信機トレーニング信号を前記第１デバイスから前記第２デバイスに送信させ、前記第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成する請求項１７に記載のプログラム。
【請求項１９】
実行された場合システムに、
送信機トレーニング信号を前記第１デバイスから前記第２デバイスに送信させ、前記第１デバイスの前記フェーズドアンテナアレイの前記指向性送信ビームパターンを形成する請求項１７又は１８に記載のプログラム。
【請求項２０】
実行された場合システムに、
前記第１デバイスにより受信機トレーニング信号を前記第２デバイスから受信させ、前記第１デバイスの前記フェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成する請求項１７から１９のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項２１】
実行された場合システムに、
前記第１デバイスの前記フェーズドアンテナアレイの前記指向性受信ビームパターンを使用して、前記第１デバイスによりフィードバック情報を前記第２デバイスから受信させる請求項２０に記載のプログラム。
【請求項２２】
実行された場合システムに、
所定回数のイタレーションに達するまで、反復的に前記アンテナアレイウェイトベクトルを調整させる請求項１７から２１のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項２３】
実行された場合システムに、
安定したデータ通信ができるように設定された前記所望の信号対雑音比（ＳＮＲ）値に達するまで、反復的に前記アンテナアレイウェイトベクトルを調整させる請求項１７から２１のいずれか１項に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
無線通信システムでは、例えば、無線周波数（ＲＦ）スペクトルの一つ又は複数の部分のように、共有される無線通信媒体を通じて、情報が伝達される。近年、６０ギガヘルツ（ＧＨｚ）帯でのミリメートル波（ミリ波）通信における技術革新が進み、およそ１０メートルである短い距離では、数ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）のスループットが実現される見込みである。６０ＧＨｚ帯では、信号が大きく減衰し、また、送信電力が限られてしまうことから、デバイスは、１０メートルの通信範囲の達成を、高指向性利得を持つアンテナアレイに頼っている。このようなデバイスは、障害物を避けるように「ビーム」を操作する技術を利用して、送信アンテナアレイから受信アンテナアレイへの最適な経路を探し、アンテナ利得のほとんどを受信アンテナアレイに向けるようにしている。対になったデバイスのアンテナアレイ間のエネルギーを発見し、ある方向へ向ける技術は、一般的に、「ビーム形成」、「ビームステアリング」又は「ビーム探索」と呼ばれている。ビーム形成では、通常、送信機側アンテナビームを操縦すると同時に、送信機からのパワーが向かってくる方向に受信機側アンテナの焦点を合わせることを行う。しかしながら、従来のビーム形成プロトコルでは、ピアデバイス間で最終的に高速通信チャネルが確立されるまでには、非常に長いトレーニング時間がかかっていた。したがって、トレーニング時間に関連するオーバーヘッドを削減できるような技術が求められている。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
【図１】通信システムの一実施形態を示した図である。
【図２】無線ネットワークの一実施形態を示した図である。
【図３】フェーズドアンテナアレイの一実施形態を示した図である。
【図４】状態図の一実施形態を示した図である。
【図５】反復トレーニングスキームの一実施形態を示した図である。
【図６Ａ】第１のメッセージフローの一実施形態を示した図である。
【図６Ｂ】第２のメッセージフローの一実施形態を示した図である。
【図７】ビーム形成利得のグラフの一実施形態を示した図である。
【図８】第３のメッセージフローの一実施形態を示した図である。
【図９】フェーズドアンテナアレイの一実施形態を示した図である。
【図１０】論理フローの一実施形態を示した図である。
【図１１】製造品の一実施形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
以下、主に無線通信システムの双方向反復ビーム形成技術を対象として、様々な実施形態が記載される。いくつかの実施形態は、一つの無線ネットワーク上で二つ以上の無線デバイス間の双方向通信チャネルを同時に生成する高度な双方向ビーム形成プロトコルを対象としている。ここで、無線ネットワークの例としては、６０ＧＨｚのミリ波の無線ビデオエリアネットワーク（ＷＶＡＮ）又は無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）が挙げられ、このようなネットワークは、その限定された伝送距離及び参加デバイスを背景として、しばしば「ピコネット」と称される。高度双方向ビーム形成プロトコルでは、指向性アンテナ送信のために付加的なアンテナ利得が生成され、トレーニング情報及びフィードバック情報を高データレートで伝達することができ、その結果、二つの無線デバイス間の双方向通信チャネルをセットアップするのにかかるトレーニング時間およびオーバーヘッドを短縮することが可能である。
【０００４】
６０ＧＨｚ帯における経路損失は、相対的に高く、また、電力増幅器（例えば、ＣＭＯＳパワーアンプ）の効率は、６０ＧＨｚでは相対的に低くなってしまうため、所望の通信可能範囲（例えば、およそ１０メートル）を達成するには、指向性送信が必要となる。すなわち、安定したデータ通信を行えるような信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を取得するには、送信及び受信双方のビーム形成によるアンテナアレイ利得が必要となる。ビーム形成プロトコルは、一般的に、受信側のＳ／Ｎ比、受信パワー、又はその他の条件を最大にする最適な位相値を見つけるのに使用される。
【０００５】
現在、指向性送信技術を実装するためのビーム形成プロトコルには、幾つかの異なる種類がある。一つ目の指向性送信技術として、セクタスキャンが挙げられる。この技術では、所定のウェイトを使用して複数の指向性ビームを形成するが、必要とするビームを形成するためには、キャリブレーションを行う必要がある。別の技術として、特異値分解（ＳＶＤ）に基づく技術があり、この場合は、通常、キャリブレーションを必要としない。ＳＶＤは、アンテナパターンの特異ベクトルを用いて、選択した特異値での送信を可能とする。特に、最も大きい固有値に関連した特異ベクトルの場合に、良好に機能することが多い。これは、特筆するに価する事項ではあるが、特異値及び特異ベクトルを選択するには、通常、デバイスが全てのＭＩＭＯチャネル、例えば、送信側の各アンテナ素子から受信側の各アンテナ素子へのチャネルそれぞれの評価を行わなくてはならない。このＳＶＤ技術によれば性能向上が期待できるが、一方で、チャネルの相反性に欠けることからフィードバック情報が必要となる。これは、ＳＶＤ指向性送信技術では、チャネル遅延が起きる可能性があることを意味している。
【０００６】
典型的なピコネットには、送信通信に二つの一般型が存在し、それぞれ異なる送信エンベロープ又は送信特性を持つ。例えば、第１の送信型は、指向性送信であって、第２の送信型は、無指向性送信であってもよい。これらの異なる型の送信は、異なる伝送速度で行われてもよい。例えば、指向性送信は、高い伝送速度のチャネルを使用して行い、第２の型の送信は、低い伝送速度のチャネルを使用して行ってもよい。ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤネットワークでは、例えば、指向性送信は、高速物理（ＨＲＰ）チャネルを使用して行い、第２の型の送信は、低速物理（ＬＲＰ）チャネルを使用して行ってもよい。例えば、ＨＲＰチャネルがより多くの帯域を利用することによって、ＬＲＰチャネルより高い転送速度を実現するようにしてもよい。
【０００７】
初期化の間は、一組のデバイスのロケーションを特定することができないため、従来の技術では、ビーム形成動作においては通常、ＬＲＰチャネルとＨＲＰチャネルを組み合わせて使用している。例えば、ある従来技術では、反復トレーニングスキームに基づいたフェーズドアレイアンテナのビーム形成プロトコルを利用する。例えば、一つの実施形態では、反復トレーニングスキームは、パワー反復トレーニングスキームを含んでもよい。このビーム形成プロトコルは、ＨＲＰチャネルで一方向の高速データ送信を行うために設計されており、反対方向のリンクは、ＬＲＰチャネルでの低速データ通信を強いられる。また、反復的探索プロセスのためのフィードバック情報が、ＬＲＰチャネルで送信されるので、ビーム形成動作が格段に遅くなってしまう。このような構成は、例えば、メディアソースからメディアシンク（ｓｉｎｋ）へのビデオトラフィックのような一方向のみで高速データ送信が必要となるアプリケーションでは許容される。しかしながら、例えば、コンピューティング中心のアプリケーションのような双方向で高速データ通信が必要となるアプリケーションの場合には、ビーム形成動作に許容できない遅延が生じる可能性がある。
【０００８】
上記のような問題及びその他の問題を解決することを目的とし、様々な実施形態において、ビーム形成オペレーションにおけるトレーニングオーバーヘッド及びリンク待ち時間を低減できる双方向ビーム形成オペレーションを実行する高度双方向ビーム形成プロトコルを提供する。ある実施形態では、双方向送信（又は受信）ビーム形成ウェイトがトレーニングされるまでフィードバック情報を遅らせた後、ビーム形成された高レートのリンク（例えば、ＨＲＰチャネル）でフィードバック情報を送信する。これにより、ビーム形成オペレーションにＬＲＰチャネルを使用する必要性を低減又は削除することができる場合がある。加えて又はこれに替えて、ある実施形態では、送信及び受信ビーム形成オペレーションをインターリーブして、部分的にトレーニングされたリンクの使用を可能とし、高データレートでフィードバック情報の伝送を行う。これにより、ビーム形成オペレーションにＬＲＰチャネルを使用する必要性を低減することができる。
【０００９】
ある実施形態では、例えば、無線デバイスは、送受信機と結合されたフェーズドアンテナアレイを備えてもよい。無線デバイスは、さらに、送受信機及びフェーズドアンテナアレイに通信可能に結合されたアンテナ制御モジュールを備えてもよい。アンテナ制御モジュールは、反復トレーニングスキームを使用してビーム形成オペレーションを実行し、無線デバイスとピアデバイスとの間の１組の通信チャネルを形成するように構成されていてもよい。例えば、アンテナ制御モジュールは、送受信機及びフェーズドアンテナアレイを通じてトレーニング信号及びフィードバック情報をピアデバイスに伝送するように構成されていてもよい。ほぼ排他的に高速チャネルを使用して、又は、部分的に低速チャネルを使用して、この情報を伝送し、高速チャネルのセットアップをブートストラップする。これにより、デバイスのトレーニング時間を削減できる。また、アンテナ制御モジュールは、ピアデバイスからのフィードバック情報を使用して、フェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンのアンテナアレイウェイトベクトル（ＡＷＶ）を反復的に決定する。
【００１０】
さらに又はこれに替えて、無線デバイスのアンテナ制御モジュールは、無線ネットワークの１組の通信チャネルを形成する反復トレーニングスキームを使用した双方向ビーム形成オペレーションを起動してもよい。また、アンテナ制御モジュールは、第１デバイス及び第２デバイスの送信及び受信ビーム形成オペレーションをインターリーブして、第２デバイスから第１デバイスにより受信したフィードバック情報を、高データレートチャネル（例えば、ＨＲＰチャネル）で伝送するように構成されていてもよい。
【００１１】
ここで、無線デバイスは、互いのオペレーションを協働させてもよい。協働は、一方向の又は双方向の情報交換を伴う。幾つかの実施形態では、情報は、信号として実装されてもよい。例えば、トレーニング情報として、トレーニング信号又はトレーニングシーケンスを含んでもよい。また、更なる実施形態では、替わりに、データメッセージを採用してもよい。「トレーニング情報」及び「フィードバック情報」という言葉は、所与の実装形態に応じて、信号及びデータメッセージの双方を含むことを意味している。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００１２】
高度双方向ビーム形成プロトコルの実施形態は、従来のビーム形成技術と比較して幾つかの利点を有する。例えば、高度双方向ビーム形成プロトコルは、通信リンクの両方向をトレーニングするので、ＰＣ環境のような、対照的である双方向オペレーションより前に、より構造化されたプロセスが可能となる。これにより、従来のビーム形成プロトコルに比べて優れた性能を提供することができ、高速送信の受信機が、逆方向リンクのトレーニングを必要としない低速専用物理層（ＰＨＹ）で、応答（例えば、ＡＣＫ）を行うことができる。他の実施例においては、高度双方向ビーム形成プロトコルによれば、リソースをより効率的に利用することができる。イタレーションのそれぞれで提供されるフィードバックは、部分的にトレーニングされたアンテナアレイに基づく。また、他の実施例では、外部の盗聴装置が、リンクの両エンドからの送信を特定することができる。これは、独立した局が、対象となるリンクに影響する干渉の量を査定したい場合に有効である。しかしながら、リンクの片側のみが送信を行う場合には、局は、順方向のリンクについてのみ干渉情報を持ち、逆方向のリンクについては情報を持たない。これらは、高度双方向ビーム形成プロトコルの利点のほんの一部であり、他に多くの利点が存在することは明らかである。
【００１３】
図１は、通信システム１００の一実施形態を示したものである。様々な実施形態において、通信システム１００は、複数のノードＡを備え、ノードＡは、通常、通信システム１００において情報を通信するための物理的実体又は論理的媒体を含み、所定の設計パラメータまたは性能制約を満足するように、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせを実装するようにしてもよい。図１には、限られた数のノードが例示されているが、図に示された数より多い又は少ない数のノードを採用して実装可能であることは、明らかである。
【００１４】
また、様々な実施形態において、通信システム１００は、有線通信システム、無線通信システム、又はこれらの組み合わせを含んでもよく、若しくは、これらの一部を構成していてもよい。例えば、通信システム１００は、一つ又は複数の有線通信リンク上で情報通信を行うように配置された一つ又は複数のノードを含んでもよい。有線通信リンクとしては、これらに限定されないが、例えば、配線、ケーブル、バス、プリント配線基板（ＰＣＢ）、イーサーネット接続、ピア・ツー・ピア（Ｐ２Ｐ）接続、バックプレーン、スイッチ構造、半導体物質、ツイストペア配線、同軸ケーブル、光ファイバー接続等が含まれる。また、通信システム１００は、一つ又は複数の種類の無線通信リンク上で情報通信を行うように配置された一つまたは複数のノードを含んでもよい。無線通信リンクとしては、これらに限定されないが、例えば、無線チャネル、赤外チャネル、ＲＦ（ｒａｄｉｏ‐ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）チャネル、ワイヤレス・フィディリティー（ＷｉＦｉ）（登録商標）チャネル、ＲＦスペクトルの一部、及び／若しくは、一つ又は複数の免許が必要な周波数帯又は免許の必要ない周波数帯が挙げられる。
【００１５】
通信システム１００は、標準化策定組織が推奨する一つ又は複数の規格に従って情報通信を行ってもよい。一つの実施形態では、例えば、通信システム１００の一部を構成する様々なデバイスが、一つ又は複数のＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ（登録商標）の規格、基準又はその改良形に沿って動作するよう構成されていてもよく、例えば、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤの２００７年１２月１日のリビジョン１．０ｄ７による規格、及びそれ以降のＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ，ＬＬＣにより推奨される規格（「ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格」と総称する）に従って動作するよう構成されていてもよい。ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格では、消費者向け電気製品の次世代の無線デジタルネットワークインターフェースを規定しており、特に、ソースデバイスと高精細ディスプレイとの間のような様々な無線デバイス間で、高精細なコンテンツをストリーミングするための無線接続を可能とする。ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格は、ＷＶＡＮを形成可能な無線プロトコルを規定している。ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格の現在のインスタンス化では、ＭＡＣ及びＰＨＹが、最大１０８Ｏｐ、６０ヘルツ（Ｈｚ）、２４ｂｉｔカラーのフォーマットの圧縮されていない高精細音声及び画像を、少なくとも１０メートルの距離の範囲内で無線伝送されるのをサポートするよう規定している。また、圧縮されたオーディオビジュアル（ＡＶ）ストリーム及びデータの伝送を、同様の距離範囲でサポートするように規定している。アダプテーションサブレイヤは、認証をサポートし、また高度なデバイス及び接続制御をサポートすることにより、ネットワーク及びサービスのセットアップを可能とする。
【００１６】
いくつかの実施形態は、例として、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格を参照して記載されるが、ここに記載される技術は、他の標準化策定組織が推進する他の無線規格にも適用可能であることは明らかであり、そのような標準化策定組織としては、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｕｎｉｏｎ（ＩＴＵ）、国際標準化機構（ＩＳＯ）、国際電気標準化会議（ＩＥＣ）、電気電子学会（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ＩＥＥＥ）、インターネット技術タスクフォース（ＩＥＴＦ）等がある。様々な実施形態において、通信システム１００は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）の規格であるＩＥＥＥ  ８０２．１１規格の一つ又は複数に従って情報伝達を行ってもよく、例えば、ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ＩＥＥＥ  ８０２．１１規格（１９９９年版、Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ‐Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ‐Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，パート１１：  ＷＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  （ＭＡＣ）  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  （ＰＨＹ）  Ｌａｙｅｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）、並びに、その後続の規格及び補足した規格（例えば、８０２．１１ａ，ｂ，ｇ／ｈ，ｊ，ｎ、ＶＨＴ  ＳＧ、及びこれらの改良）、ＩＥＥＥ８０２．１５．３及びその改良、８０２．１６‐２００４、８０２．１６．２‐２００４、８０２．１６ｅ‐２００５、８０２．１６ｆ、及びこれらの改良のようなＷＭＡＮ用のＩＥＥＥ８０２．１６規格を含むＩＥＥＥ８０２．１６規格、次世代ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格（ＮＧｍＳ）及びその改良、欧州コンピュータ製造工業会（ＥＣＭＡ）のＴＧ２０並びにその後続の規格及び改良、などが挙げられ、また、その他の無線ネットワーク規格に従って情報伝達を行ってもよい。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００１７】
通信システム１００は、一つ又は複数のプロトコルに従って、情報を通信、管理又は処理してもよい。プロトコルは、ノード間の通信を管理する一連の所定の規則又は命令を含んでいてもよい。様々な実施形態において、通信システム１００は、一つ又は複数のプロトコルを採用してもよく、例えば、ビーム形成プロトコル、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコル、物理層コンバージェンスプロトコル（ＰＬＣＰ）、シンプル・ネットワーク・マネージメント・プロトコル（ＳＮＭＰ）、非同期転送モード（ＡＴＭ）プロトコル、フレームリレープロトコル、システム・ネットワーク・アーキテクチャ（ＳＮＡ）プロトコル、トランスポート・コントロール・プロトコル（ＴＣＰ）、インターネットプロトコル（ＩＰ）、ＴＣＰ／ＩＰ、Ｘ．２５、ハイパーテキスト・トランスファー・プロトコル（ＨＴＴＰ）、ユーザー・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）等のプロトコルが挙げられる。
【００１８】
通信システム１００は、また、メディア処理のための規格及び／又はプロトコルに従って動作するように構成されていてもよい。メディア処理の規格の例としては、これらに限定されないが、国際電気通信連合  無線通信部門（ＩＴＵ‐Ｒ）によって規定された高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）規格、例えば、Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ  ＢＴ．７０９‐５，  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｖａｌｕｅｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ＨＤＴＶ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ（２００２年４月）、地上デジタル・ビデオ・ブロードキャスティング（ＤＶＢ‐Ｔ）放送規格、ＩＴＵ／ＩＥＣ  Ｈ．２６３規格、Ｖｉｄｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｖｅｒｙ  Ｌｏｗ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＩＴＵ‐Ｔ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ  Ｈ．２６３ｖ３（２０００年１１月）及び／又は、ＩＴＵ／ＩＥＣ  Ｈ．２６４規格、Ｖｉｄｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｖｅｒｙ  Ｌｏｗ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，  ＩＴＵ‐Ｔ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ  Ｈ．２６４（２００３年５月）、ＭＰＥＧ（Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）規格（例えば、ＭＰＥＧ‐Ｉ、ＭＰＥＧ‐２、ＭＰＥＧ‐４）、及び／又は、ハイパフォーマンス・ラジオ・ローカルエリアネットワーク（ＨｉｐｅｒＬＡＮ）規格がある。メディア処理プロトコルの例としては、これらに限定されないが、セッション・ディスクリプション・プロトコル（ＳＤＰ）、リアル・タイム・ストリーミング・プロトコル（ＲＴＳＰ）、リアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）、シンクロナイズド・マルチメディア・インテグレーション・ランゲージ（ＳＭＩＬ）プロトコル、及び／又はインターネット・ストリーミング・メディア・アライアンス（ＩＳＭＡ）プロトコル等が挙げられる。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００１９】
図１に示すように、通信システム１００は、複数の受信ノード１０４‐１‐ｎに結合された送信ノード１０２を含んでもよく、ここでｎは、正の整数である。様々な実施形態において、送信ノード１０２及び複数の受信ノード１０４‐１‐ｎは、様々な種類の無線デバイスで構成することができる。そのような無線デバイスとしては、これらに限定されないが、例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１５．３ピコネットコントローラ（ＰＮＣ）、制御装置、ＩＥＥＥ  ８０２．１１プライベート・ベーシック・サービス・セット（ＰＢＳＳ）コントロール・ポイント（ＰＣＰ）、コーディネータ、局、端末、基地局、無線アクセスポイント（ＡＰ）、無線クライアントデバイス、無線局（ＳＴＡ）、ラップトップコンピュータ、ウルトララップトップコンピュータ、ポータブルコンピュータ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ノートブックＰＣ、ハンドヘルドコンピュータ、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、携帯電話／ＰＤＡの組み合わせ、スマートフォン、ポケベル、メッセージングデバイス、メディアプレーヤ、デジタル音楽プレーヤ、セットトップ・ボックス（ＳＴＢ）、電化製品、ワークステーション、ユーザーターミナル、携帯電話端末、消費者電化製品、テレビ、デジタルテレビ、ＨＤテレビ、テレビ受信機、ＨＤテレビ受信機等が挙げられる。このような実施形態では、送信ノード１０２及び複数の受信ノード１０４‐１‐ｎは、一つ又は複数の無線インターフェース及び／又は無線通信のための構成要素を含んでもよく、例えば、一つ又は複数の送信機、受信機、送受信機、チップセット、アンプ、フィルター、制御論理、ネットワーク・インターフェース・カード（ＮＩＣ）、アンテナ、アンテナアレイ等を含んでもよい。アンテナの例としては、これらに限定されないが、内蔵アンテナ、無指向性アンテナ、モノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、エンド・フェッド・アンテナ、円偏波アンテナ、マイクロストリップ・アンテナ、ダイバーシチアンテナ、デュアルアンテナ、アンテナアレイ等が挙げられる。一つの実施形態では、あるデバイスが、様々な適用可能アンテナ技術及び空間ダイバーシチ技術を実装する複数のアンテナから構成されるアンテナアレイを備えていてもよい。高度双方向ビーム形成プロトコルのいくつかの実施形態が、フェーズドアンテナアレイの使用を想定して記載される。高度双方向ビーム形成プロトコルは、フィードバック情報を必要とするあらゆる種類のアンテナに適用してもよく、この点について実施形態は限定されない。例えば、高度双方向ビーム形成プロトコルのある例では、リンクの両エンドでフェーズドアンテナアレイの使用が可能となるように設計されると同時に、セクタ切り替えアンテナ（例えば、所定のいくつかの方向において、一の方向から他の方向へ切り替えるアンテナ）もこのプロトコルを使用可能であってもよい。
【００２０】
高度な双方向ビーム形成プロトコルの例が、限定する目的ではなく例示する目的で、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤネットワーク、プロトコル及びデバイスを参照しながら以下に記載される。しかしながら、他の種類のネットワーク、プロトコル及びデバイスを使用して、高度双方向ビーム形成プロトコルを実装するようにしてもよいことは、明らかである。例えば、高度双方向ビーム形成プロトコルは、ＮＧｍＳネットワーク、プロトコル及びデバイスに実装してもよく、このような場合も本発明の実施形態に含まれる。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００２１】
様々な実施形態において、送信ノード１０２及び受信ノード１０４‐１‐ｎが、無線ネットワーク１０６の一部を含む又は一部を構成してもよい。一つの実施形態では、例えば、無線ネットワーク１０６は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格で規定されるＷＶＡＮであってもよい。ＷＶＡＮである場合、ノード１０２及びノード１０４の両方が、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ準拠のデバイスとして実装されてもよい。また、ＷＶＡＮでは、送信ノード１０２は、一つ又は複数の受信ノード１０４‐１‐ｎと通信可能に結合されていてもよい。ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格及び体系によれば、ノード１０２及びノード１０４のうちの一つ又は両方が、コーディネータ又は局として実装されてもよい。コーディネータは、常にとは限らないが、多くの場合、メディア情報（例えば、オーディオデータ又はビデオデータ）のシンク（ｓｉｎｋ）である。コーディネータは通常、ディスプレイを含み、パーソナルビデオレコーダ（ＰＶＲ）、メディアサーバー、又はＳＴＢのようなメディア記憶デバイスである場合もある。局は、メディア情報をソースする又はシンク（ｓｉｎｋ）する、若しくはこれらを同時に行うことが可能なデバイスを含んでもよい。
【００２２】
幾つかの実施形態が、ＷＶＡＮネットワークとして実装された無線ネットワーク１０６を用いて記載されるが、これは、限定する目的ではなく、例示する目的で示されたものであり、この点に関して実施形態が限定されないことは明らかである。例えば、無線ネットワーク１０６は、様々な種類の無線ネットワークを含む又は様々な種類の無線ネットワークとして実装されてもよく、ＷＰＡＮ、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、無線メトロポリタンネットワーク、無線広域ネットワーク（ＷＷＡＮ）、ブロードバンド無線アクセス（ＢＷＡ）ネットワーク、ラジオネットワーク、テレビジョンネットワーク、直接放送衛星（ＤＢＳ）ネットワークのような無線ネットワーク、及び／又は記載される実施形態に沿った動作を行うよう構成された他の無線通信ネットワークであってもよい。
【００２３】
図１の実施形態に示されるように、送信ノード１０２は、無線通信リンク１０８‐ｎによって受信ノード１０４‐１‐ｎと結合されていてもよい。ある無線通信リンク（例えば、無線通信リンク１０８‐１）は、送信ノード１０２と特定の受信ノード（例えば、受信ノード１０４‐１）との一つ又は複数の共有接続又は専用接続を確立するように、配置されてもよい。様々な実施形態において、ある無線通信リンク（例えば、無線通信リンク１０８‐１）は、複数の仮想チャネルを有してもよく、仮想チャネルはそれぞれ、送信ノード１０２から特定の受信ノード（例えば、受信ノード１０４‐１）へのポイント・ツー・ポイント論理接続を含んでもよい。様々な実施形態において、複数の仮想チャネルは、一つの物理リンクを共有してもよく、仮想チャネルのそれぞれは、専用リソース又は物理リンクのバンド幅を備える。
【００２４】
様々な実施形態において、ノード１０２及びノード１０４は、高速物理層（ＨＲＰ）ののような物理層要素（ＰＨＹ）を使用して通信を行ってもよい。一つの実施形態では、例えば、ＨＲＰは、適切なアンテナ技術を採用して、およそ１０メートルの通信距離で、数ＧＢ／ｓスループットをサポートする。このことから、ＨＲＰでは、高指向性のアンテナパターンが使用される。ＨＲＰは、圧縮されていない高精細の動画を配信するために最適化されるが、その他のデータもＨＲＰを使用して伝送可能である。動画の様々な解像度をサポートするために、ＨＲＰには、二つ以上のデータレートが規定される。ＨＲＰは、音声や動画などの等時性データ、非同期データ、ＭＡＣコマンド、アンテナビーム形成情報、及びオーディオ／ビデオデバイスのためのより上位層の制御データを送信する。ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤデバイスには、ＨＲＰ及びＬＲＰが使用され、その他の型のデバイスには、その他の種類のＰＨＹを使用してもよいことは明らかである。ＮＧｍＳプロトコルに対しては、例えば、高速のＰＨＹは、モジュールの種類によってＯＦＤＭ  ＰＨＹ又はＳＣ  ＰＨＹと称され、低速のＰＨＹは、ＣＯＮＴＲＯＬ  ＰＨＹ又はＳＣ  ＰＨＹのＭＣＳと称される場合がある。後者の場合、低速送信は、送信をよりロバストにするような明らかな処理利得を持つ広い帯域を基本とする。他の種類の高速及び低速ＰＨＹを様々な種類のデバイスに使用してもよく、この点に関して実施形態は限定されない。
【００２５】
様々な実施形態において、ノード１０２及びノード１０４は、低速ＰＨＹ（ＬＲＰ）を使用して通信を行ってもよい。この場合、ＬＲＰは、相対的に短い通信範囲（例えば、１０メートル）を提供する数Ｍｂ／ｓの双方向リンクである。ＬＲＰには、二つ以上のデータレートが設定され、低い方のデータレートは、必ずしもこれに限定されないが、無指向性通信に近い通信範囲を持ち、一方、高い方のデータレートは、指向性を持つ。例えば、ほぼ無指向性の送信において、ＬＲＰに高いデータレートを設定してもよい。ＬＲＰは無指向性に近いモードを持つので、ユニキャスト接続及びブローとキャスト接続の双方に使用可能である。また、全ての局がＬＲＰをサポートすることから、ＬＲＰをＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤデバイスのステーション・ツー・ステーションリンクに使用することができるが、ＮＧｍＳデバイスの場合には使用できない。また、ＬＲＰは、指向性モードを含む複数のデータレートをサポートしており、音声のような低速の等時性データ、低速の非同期データ、ビーコンを含むＭＡＣコマンド、ＨＲＰパケットへのアクノリッジ、アンテナビーム形成情報、能力情報、及びオーディオ／ビデオデバイスの上位層の制御データを送信するのに使用される。
【００２６】
（全てではないが）ある場合には、ＨＲＰ及びＬＲＰは、重複する周波数帯域で動作してもよく、その場合、ＭＡＣによって調整を行う。メディアアクセス方式は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）方式、ＴＤＭＡ／ＦＤＭＡ方式、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式、広帯域符号分割多重アクセス（ＷＣＤＭＡ）方式、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式、及びその他を含んでもよい。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００２７】
典型的なＷＶＡＮは、二種類のデバイスをサポートする。一つの実施形態では、例えば、ＷＶＡＮは、コーディネータ及び局をサポートしてもよい。コーディネータは、ピコネットでのタイミングをコントロールし、ＷＶＡＮのメンバーを継続的にトラックして、ＬＲＰを使用した送受信を行うことができ、また、ＨＲＰを使用してデータを送信可能であって、ＨＲＰを使用してデータを受信可能であってもよい。局は、ＬＲＰを使用して送受信をすることができ、ストリーム接続を起動してもよく、また、ＨＲＰを使用してデータを送受信可能であってもよい。局は、ＷＶＡＮにおいてコーディネータとして機能可能であってもよい。そのような局は、コーディネータ能力を有すると称される。
【００２８】
コーディネータ及び局のという二つのＭＡＣの役割に加えて、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤのＷＶＡＮにおける各デバイスは、表１に示される４つの異なるＰＨＹ能力のうちの一つを備える。
【表１】
0005811131.tif 000002
ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ準拠のデバイスは全て、ＬＲＰを使用して送受信を行うことができる。ＨＲＰ及びＬＲＰは共に、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格で規定されるように、複数のデータレートを提供してもよい。
【００２９】
様々な実施形態では、送信ノード１０２及び受信ノード１０４‐１‐ｎは、様々な種類のメディア情報を複数の通信フレームで通信可能に構成されていてもよい。様々なメディア情報には、画像情報、音声情報、動画情報、音声動画情報、及び／又はメディアソース１０８から提供されるその他のデータが含まれてもよい。様々な実施形態において、このような情報は、一つ又は複数の画像、画像ファイル、画像グループ、写真、デジタル写真、音楽ファイル、音声ファイル、音声情報、動画、動画クリップ、動画ファイル、動画シーケンス、動画フィード、動画ストリーム、映画、放送番組、テレビ信号、ウェブページ、ユーザーインターフェース、グラフィック、テキスト情報（例えば、暗号化キー、シリアル番号、ｅメールメッセージ、テキストメッセージ、インスタントメッセージ、連絡先トリスト、電話番号、タスクリスト、カレンダー入力、ハイパーリンク）、数値情報、英数字情報、文字・記号等を含んでもよい。また、このような情報は、コマンド情報、制御情報、ルーティング情報、処理情報、システムファイル情報、システムライブラリ情報、ソフトウェア（例えば、オペレーティング・システムソフトウェア、ファイルシステムソフトウェア、アプリケーションソフトウェア、ゲームソフトウェア）、ファームウェア、アプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）、プログラム、アプレット、サブルーチン、命令セット、命令、コンピューティングコード、論理、言葉、値及びシンボル等を含んでもよい。
【００３０】
送信ノード１０２は、一つ又は複数の受信ノード１０４‐１‐ｎに対してユニキャスト及び／又はマルチキャストとなるように、メディアソースノード１１０からメディアコンテンツを受信するように配置されていてもよい。様々な実施形態において、送信ノード１０２は、ソースノード１１０からメディアコンテンツを受信するように配置されていてもよい。メディアソースノード１１０は、通常、送信ノード１０２に対して静的又は動的メディアコンテンツを配信可能なメディアソースを含んでもよい。一つの実施形態において、例えば、メディアソースノード１１０は、送信ノード１０２にブロードキャスト又はストリーミングメディアコンテンツを提供可能に構成されたマルチメディアサーバーを含んでもよい。ある実装形態においては、メディアソースノード１１０は、メディア配信システム（ＤＳ）又は無線（ＯＴＡ）放送システム、ラジオ放送システム、テレビ放送システム、衛星放送システム等の一部を構成していてもよい。また、いくつかの実装形態においては、メディアソースノード１１０は、デバイスが使用する様々な形式で、前もって記録された又は保存されたメディアコンテンツを配信するように構成されていてもよく、デバイスとしては、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）デバイス、ＶＨＳ（Ｖｉｄｅｏ  Ｈｏｍｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）デバイス、デジタルＶＨＳデバイス、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ポータブルメディアプレーヤー、ゲームデバイス等が挙げられる。
【００３１】
図１の実施形態に示すように、例えば、送信ノード１０２は、通信媒体１１２を通じてメディアソースノード１１０に結合されていてもよい。通信媒体１１２は、通常、所与の実装形態に応じて、有線通信リンク、無線通信リンク、又はこれらの組み合わせのような情報信号を送信可能な媒体を含んでもよい。様々な実施形態において、通信媒体１１２は、例えば、有線イーサーネット及び／又はＰ２Ｐ接続として実装された有線通信リンクを含んでもよい。このような実施形態の場合、情報は、ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ＩＥＥＥ  ８０２．３に従って、通信媒体１１２で伝達されてもよく、送信ノード１０２は、メディアソースノード１１０から実質的に損失無くメディアコンテンツを受信できると考えられる。
【００３２】
幾つかの実施形態において、通信媒体１１２が、有線イーサーネット及び／又はＰ２Ｐ接続の形態で実装されると記載したが、これは例示したに過ぎず、実施例がこれに限定されることはない。例えば、送信ノード１０２とソースノード１１０との間の通信媒体１１２は、様々な種類の有線及び／又は無線通信媒体であってもよく、また、これらデバイス間の一つ又は複数のネットワークを横断するものであってもよい。
【００３３】
送信ノード１０２は、メディアコンテンツをバッファし、メディアコンテンツを通信フレームに分解して又はフラグメント化して、受信ノード１０４‐１‐ｎへのユニキャスト送信又はマルチキャスト送信を行ってもよい。ある実装形態では、送信ノード１０２は、受信したメディアコンテンツを分解又はフラグメント化して、バッファに読み込むように構成されていてもよい。ある実施形態では、送信ノード１０２に提供されるメディアコンテンツは、一つ又は複数のメディアフレームとして配信されてもよい。各メディアフレームは、固定長の又は可変長の離散データセットを有し、例えば１６キロバイト（ｋＢ）のようにビット又はバイトで表されてもよい。記載された実施形態は、様々な種類の通信コンテンツ又はフォーマット、例えば、フレーム、パケット、フラグメント、セル、ユニット等に適用可能であることは明らかである。
【００３４】
様々な実施形態において、送信ノード１０２は、一つ又は複数の無線通信リンク１０８‐１‐ｎを通じて送信されるメディアフレームのシーケンスを生成するように構成されていてもよい。メディアフレームのそれぞれは、固定長又は可変長の離散データのセットからなり、ビット又はバイトで表されていても良い。一方、マルチキャスティングの場合には、メディアフレームのそれぞれは、受信ノード１０４‐１‐ｎのような複数の所望の受信装置及び受信媒体に対応付けられたグループアドレスからなる宛先アドレスを含んでもよい。ある実施形態では、宛先アドレスは、無線ネットワーク１０６内の全ての受信ノード１０４‐１‐ｎを参照してもよい。
【００３５】
図２は、無線ネットワーク２００の一実施形態を示したブロック図である。簡略化のため、図示される無線ネットワーク２００には限られた数のノードが例示されているが、構成はこれに限定されない。図示されたよりも多くのノードを採用して実装可能であることは、明らかである。
【００３６】
図に示すように、無線ネットワーク２００は、無線デバイス２０４に結合された無線デバイス２０２を含む。様々な実施形態において、無線通信システム２００は、図１の通信システム１００の構成要素のうちの一つ又は複数を含む又はそれらによって実装されてもよく、例えば、無線ネットワーク１００、送信ノード１０２、受信ノード１０４‐１‐ｎ等で実装されていてもよい。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００３７】
一つの実施形態では、無線デバイス２０２及び無線デバイス２０４は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ準拠のデバイスとして実装されてもよく、無線ネットワーク２００は、ＷＶＡＮネットワークとして実装されてもよい。このような実施形態の場合、無線ネットワーク２００は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格又はこれに関連する技術に従って情報通信を行ってもよく、無線デバイス２０２は、他のＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ準拠デバイスからなる無線デバイス２０４と通信可能に結合されたＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ準拠デバイスであってもよい。様々な実施形態において、無線ネットワーク２００は、無線デバイス２０２から無線デバイス２０４にユニキャスト及び／又はマルチキャストすることによりメディアコンテンツを配信するユニキャスト及び／又はマルチキャスト通信環境をサポートしてもよい。典型的な無線デバイス２０２、２０４は、使用されるチャネルの種類に基づいて、ユニキャスト技術又はマルチキャスト技術を使用する。例えば、無線デバイス２０２、２０４は、ＨＲＰチャネルを使用する場合にはユニキャスト技術を利用し、ＬＲＰチャネルを使用する場合にはマルチキャスト技術を利用する。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００３８】
一つの実施形態では、例えば、フェーズドアンテナアレイ２１０、２１０ａに結合されたアンテナ制御モジュール２０８、２０８ａにそれぞれ連結された対応する送受信機２０５、２０５ａを使用して、一つ又は複数の無線通信チャネル２０６を確立する能力を、無線デバイス２０２、２０４のそれぞれが有してもよい。様々な実施形態において、通信チャネル２０６は、無線デバイスの送受信機及び／又は無線通信チップセット内の通信プロトコルスタックのＭＡＣ層として実装されてもよい。
【００３９】
図３は、アナログビーム形成を行うのに適した無線システム３００の一つの実施形態を示したものである。無線システム３００は、図１を参照して上述したノード１０２、１０４‐１‐ｎ、及び／又は図２を参照して上述した無線ノード２０２、２０４のために実装されてもよい。
【００４０】
図３に示す実施形態では、無線システム３００は、無線デバイス２０２、２０４にそれぞれ実装される一組のフェーズドアンテナアレイ２１０、２１０ａを描いたより詳細な図が含まれていてもよい。フェーズドアンテナアレイ２１０、２１０ａは、それぞれアンテナ制御モジュール２０８、２０８ａと通信可能に結合されていてもよい。フェーズドアンテナアレイ２１０は、送信アンテナアレイ３１０及び受信アンテナアレイ３２０を含んでもよい。フェーズドアンテナアレイ２１０ａは、送信アンテナアレイ３３０及び受信アンテナアレイ３４０を含んでもよい。アンテナアレイ３１０、３２０及びアンテナアレイ３３０、３４０が、別々のアンテナアレイとして描かれているが、それぞれ、異なる送信係数及び受信係数、ベクトル又はその他の適したアンテナパラメータを使用して一つのアンテナアレイとして実装されてもよいことは明らかである。
【００４１】
送信アンテナアレイ３１０、３３０は、それぞれ、移相器３１４‐１‐ｂ及び移相器３３４‐１‐ｇとそれぞれ結合された電力増幅器３１２‐１‐ａ及び電力増幅器３３２‐１‐ｆを含んでもよい。移相器３１４‐１‐ｂ及び移相器３３４‐１‐ｇはそれぞれ、アンテナ３１６‐１‐ｃ及びアンテナ３３６‐１‐ｈに結合されていてもよい。受信アンテナアレイ３２０、２４０はそれぞれ、移相器３２４‐１‐ｅ及び移相器３４４‐１‐ｊにそれぞれ連結されたアンテナ３２６‐１‐ｄ及びアンテナ３４６‐１‐ｉを含んでもよい。移相器３２４‐１‐ｅ及び移相器３４４‐１‐ｊはそれぞれ、アンテナ３４６、３４８に結合された低雑音アンプ（ＬＮＡ）３２２‐１‐ｒ及び低雑音アンプ３４２‐１‐ｓに結合されていてもよい。所望の実装形態に応じて、送信系統及び受信系統は、移相器及び／又は増幅器を共有可能であることは明らかである。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００４２】
無線デバイス２０２、２０４は、無線共有媒体３５０を通じて、制御情報及びメディア情報を伝達するのに、フェーズドアンテナアレイ２１０、２１０ａを使用してもよい。無線デバイス２０２、２０４それぞれの送信アンテナアレイ３１０及び受信アンテナアレイ３４０は、ＨＲＰチャネル３５２‐１及び／又はＬＲＰチャネル３５４‐１を使用して情報通信を行ってもよい。無線デバイス２０２、２０４それぞれの送信アンテナアレイ３３０及び受信アンテナアレイ３２０は、また、ＨＲＰチャネル３５２‐２及び／又はＬＲＰチャネル３５４‐２を使用して情報通信を行ってもよい。一つの実施形態では、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２は、高速のデータ通信速度で動作する指向性チャネルとして実装されてもよく、また、ＬＲＰチャネル３５４‐１、３５４‐２は、低速のデータ通信速度で動作する無指向性チャネルとして実装されていてもよい。
【００４３】
アンテナ制御モジュール２０８、２０８ａは、それぞれ送受信機２０５、２０５ａ及びフェーズドアンテナアレイ２１０、２１０ａを使用して、ビーム形成動作を行ってもよい。ビーム形成オペレーションは、ＨＲＯ、ＨＲＲＸ、ＨＲＴＸ及びＨＲＴＲのような全てのＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ準拠デバイスをサポートする明示的フィードバックビーム形成を含んでもよい。一つの局に対する送信機及び受信機が同じものである必要はなく、キャリブレーションも必要としない。また、ビーム形成オペレーションは、ソース及び配信先の両方がＨＲＴＲに対応可能である場合に典型的には使用される明示的フィードバックビーム形成を含んでもよい。
【００４４】
６０ＧＨｚのミリ波のオペレーションであって、およそ１０メートルの距離でＧｂｐｓのオーダーのデータレートを提供するために、フェーズドアンテナアレイ２１０、２１０ａは、６０ＧＨｚ周波数帯で高利得を持つアンテナネットワークとして実装される。また、フェーズドアンテナアレイ２１０、２１０ａは、障害物を避け、無線デバイス２０２、２０４間の最良の経路を見つけることが出来るビームを形成することができる。アンテナ制御モジュール２０８、２０８ａは協働して、ビーム探索及びビーム追跡オペレーションに適した高度双方向ビーム形成プロトコルを実装してもよい。ビーム探索は、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２上で許容レベルの利得及びＳ／Ｎ比を持つ所望のビームとなる送信及び受信アンテナアレイウェイトベクトル（ＡＷＶ）を算出する技術である。ビーム追跡は、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２の小さな摂動により、時間の経過と共に存在するビームに対応する送信アンテナウェイトベクトル及び受信アンテナウェイトベクトルを追跡する技術である。ビーム探索が、通常、専用の時間間隔を使用したスタンドアローン技術であるのに対し、ビームトラッキングは、データ転送の間に実行され、既存のＨＲＰパケット及び対応するＡＣＫパケットに付加される。
【００４５】
図４は、状態図４００の一実施形態を示したものである。状態図４００は、フェーズドアンテナアレイ２１０、２１０ａを使用した適合するビーム形成の状態遷移を示したものである。図４に例示された実施形態では、無線デバイス２０２は、アイドル状態４０２にあり、無線デバイス２０２の通信範囲に存在するピアデバイス（例えば、無線デバイス２０４）を検出してもよい。そして、無線デバイス２０２は、アイドル状態４０２を終了して、ビーム形成状態４０４を開始してもよい。無線デバイス２０２は、反復トレーニングスキームを使用してビーム形成を開始し、無線デバイス２０２、２０４間の一組の通信チャネルＨＲＰ３５２‐１、３５２‐２を形成してもよい。例えば、無線デバイス２０２のアンテナ制御モジュール２０８は、送受信機２０５及びフェーズドアンテナアレイ２１０を通じて無線デバイス２０４のトレーニング信号及びフィードバック情報を伝達するように配置されていてもよい。情報は、排他的にＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２を使用することにより通信され、ＬＲＰチャネル３５４‐１、３５４‐２を使用する頻度が減少する、又は使用する必要がなくなる。これにより、デバイスのトレーニング時間を削減できる。アンテナ制御モジュール２０８は、無線デバイス２０４からのフィードバック情報を使用して、フェーズドアンテナアレイ２１０の指向性送信ビームパターンのためのアンテナウェイトベクトルを反復的に決定する。そして、トレーニングされた無線デバイス２０２、２０４は、ビーム形成状態４０４を終了し、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２を使用して双方向高速データ通信を行うデータ転送状態４０６を開始する。
【００４６】
図５は、無線システム５００の反復トレーニングスキームの一実施形態を示したものである。６０ＧＨｚ帯における経路損失は、相対的に高く、また、ＣＭＯＳ電力増幅器の効率は、６０ＧＨｚでは低いので、望ましくは１０メートルである受信可能範囲を達成するには、指向性送信が必要となる。すなわち、安定したデータ通信を行えるような信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を取得するには、送信及び受信ビーム形成オペレーションからのアレイ利得が必要となる。現在、指向性送信を得るためのビーム形成プロトコルには、幾つかの種類がある。第１のビーム形成プロトコルでは、幾つかのビームの中から切り替えて使用するセクタアンテナ方法が採用されている。第２のビーム形成プロトコルでは、図３を参照して説明したように、各アンテナ素子の入出力信号の位相を変化させることにより、送受信ビームを形成するフェーズドアンテナアレイが使用されている。
【００４７】
第２のビーム形成プロトコルは、反復トレーニング方法を使用している。反復トレーニングプロセスでは、送信機又は受信機をトレーニングするために、連続した複数のイタレーションにおいてトレーニングシーケンス及びフィードバックを行う。反復トレーニング方法は、複数の電力増幅器に送信電力を分配できるという利点を有し、ビームを適応可能に操縦できる。ここでは、簡略化のため、一つのデータストリームの場合についてのみ述べられるが、他の実施形態では、複数のデータストリームについて実装されてもよい。高度指向性ビーム形成プロトコルのオペレーション及び利点をより分かり易く説明するために、反復トレーニングの概要を以下に記す。
【００４８】
一つの実施形態では、受信機（Ｒｘ）５０４及び送信機（Ｔｘ）５０２における所望のビーム形成ウェイトをそれぞれ、ベクトルｕ及びｖで表す。ビーム形成されたチャネルの利得を最大にするこれらベクトルは、次のような式（１）で表される。
【数１】
0005811131.tif 000003
ここで、Ｈは、送信機５０２及び受信機５０４の間の実効チャネル行列であり、
0005811131.tif 000004
は、ビーム形成ウェイト
0005811131.tif 000005
のビーム形成スカラーチャネルであり、ｕ及びｖは、それぞれ受信機５０４及び送信機５０２における正規化ビーム形成ベクトルである。実効チャネル行列は、送信／受信重み行列及び無線チャネルの効果を組み込んで、例えば、Ｈ＝ＢｒＨｗＢｔのように、送信重み行列Ｂｔ、無線チャネルＨｗ及び受信重み行列Ｂｒの積で表される。Ｂｒのｉ番目の行のウェイト値は、ｉ番目の実効受信アンテナを表し、同様に、Ｂｔのｉ番目の行のウェイト値は、ｉ番目の実効送信アンテナを表す。Ｈのｉ番目の行及びｊ番目の列の値は、ｉ番目の実効受信アンテナとｊ番目の実効送信アンテナとの間のチャネル応答を表す。Ｈが既知であれば、ｕ及びｖを、Ｈの特異値分解（ＳＶＤ）を使用して算出することができる。しかしながら、６０ＧＨｚシステムでは、通常、Ｈは、送信機５０２及び受信機５０４の双方において未知である。そこで、ｕ及びｖを得るために有効なスキームとして、反復トレーニングを利用するが、これは、Ｈの全てを知るために行われるようなコストのかかるトレーニングを必要としない。
【００４９】
データパケット送信を行う前に、ビーム形成が行われる必要がある。現在のプロトコルでは、並びにＰ２Ｐのスケジュールされたトレーニング及びＲＦ送受信機系統のキャリブレーションを行わないシステムの場合には、フェーズドアンテナアレイのビーム形成ウェイトは、例えば、４００マイクロ秒（μｓ）という長いオーバーヘッドを必要とするビーム調整段階の間に、徐々に正しい値に近づいていく。高速ネットワークスループットである場合には、トレーニングにかかるオーバーヘッドは可能な限り短縮されることが望ましい。最先端の技術において、ビーム調整にこの反復トレーニングスキームが採用されているのは、能力が優れている点にある。反復トレーニングスキームは、反復的に行われるプロセスであり、各イタレーションが２つの段階を持つ。例えば、図５及び以下の式（２）に示されるように、最大比合成（ＭＲＣ）ウェイトのトレーニング及び最大比送信（ＭＲＴ）ウェイトのトレーニングのような２つの段階である。
【数２】
0005811131.tif 000006
ここで、
0005811131.tif 000007
は、ビーム形成ベクトルの大きさの正規化を表している。また、簡略化のため、ここでは、ノイズを表す項の値を求めることはしていない。ｉ番目のイタレーションでは、送信機５０２は、受信機５０４からのフィードバックで得られた送信ビーム形成ベクトルｖ（ｉ）を有する。
【００５０】
式（２）の段階１では、送信機５０２は、ｖ（ｚ）を使用して受信機５０４にトレーニングシンボルを送信し、受信機５０４は、次のように受信信号強度を最大化する受信ビーム形成ウェイトを算出する。受信機は、実効受信アンテナそれぞれに対する応答を測定し、測定された応答からベクトルＨｖ（ｉ）を形成する。受信信号を最大化する受信ビーム形成ベクトル（例えば、ＭＲＣベクトル）は、以下の式（３）で表される。
【数３】
0005811131.tif 000008
【００５１】
式（２）の段階２では、送信機５０２は、実効送信アンテナそれぞれを通じてトレーニングシンボルを送信し、受信機５０４は、受信ベクトルｕ（ｉ）の受信シグナル強度を最大化する送信ビーム形成ウェイトを以下に示すように算出する。受信機は、ｕ（ｉ）を受信ベクトルとして用いて、Ｈにおける各実効送信アンテナについてビーム形成されたチャネルの応答を測定する。測定されたチャネル応答により、ｕＨ（ｉ）Ｈを形成する。受信信号を最大化する送信ビーム形成ベクトル（例えば、ＭＲＴベクトル）は、以下の式（４）で表される。
【数４】
0005811131.tif 000009
ｖ（ｉ＋１）の値は、送信機５０２の（ｉ＋１）番目のイタレーションにフィードバックされる。ｕ（ｉ）及びｖ（ｉ）の値は、各イタレーションが完了する毎に、徐々に理想的なｕ及びｖに収束する。
【００５２】
反復トレーニングは、例えば、現在のＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格により実装する場合のように、従来からビーム形成プロトコルで使用されている。しかしながら、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格で利用されている従来のビーム形成プロトコルでは、非常に長いトレーニングオーバーヘッド及びリンク待ち時間が生じる。また、一度にリンクの一方向をトレーニングするように設計されているため、デジタルテレビのように、送信機というより受信機主体で動作するように設計されたものに適していると言える。しかしながら、ＰＣ環境ではこれと異なり、送信オペレーション及び受信オペレーションの双方が同じ位重要となる。高度双方向ビーム形成プロトコルは、双方向リンクのトレーニングによるリンクの待ち時間を削減でき、その詳細を、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。
【００５３】
図６Ａは、メッセージフロー６００の一実施形態を示したものである。メッセージフロー６００は、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２のみを使用し、ＬＲＰチャネル３５４‐１、３５４‐２の使用を削減する又は使用する必要が無い反復トレーニングスキームを導入することにより、待ち時間を削減できる高度双方向ビーム形成プロトコルのメッセージフローである。これに限定されないが、例えば、無線デバイス２０２は、ピコネット制御装置（ＰＮＣ）又はコーディネータであってもよく、また、無線デバイス２０４は、無線局（ＳＴＡ）であってもよい。一つの実施形態では、メッセージフロー６００は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤデバイスに適用可能であってもよく、この点に関して実施形態は限定されない。
【００５４】
図６Ａに示される実施形態では、無線デバイス２０２は、アイドル状態４０２を抜けてビーム形成状態４０４に入る。無線デバイス２０２は、タイミング取得シーケンス及び最適遅延選択シーケンスを任意で無線デバイス２０４に送信してもよい。無線デバイス２０２のアンテナ制御モジュール２０８は、無線デバイス２０４のアンテナ制御モジュール２０８ａと協働して、高度双方向ビーム形成プロトコルを使用した反復型トレーニングスキームを実装する。反復型トレーニングスキームは、所与の実装形態に合わせて所望の回数のイタレーション６０２‐１‐ｍを使用してよい。
【００５５】
１番目の反復トレーニング６０２‐１の間、アンテナ制御モジュール２０８は、送受信機２０５及び無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ５１０を使用して、下りリンク（ＤＬ）ＨＲＰチャネル３５２‐１で無線デバイス２０２から無線デバイス２０４へトレーニング信号６１３のようなトレーニング信号を送信する。典型的なシナリオでは、複数のトレーニング信号が送信され、無線デバイス２０２は、適切なタイミング（例えば、各トレーニング信号の始まり）で、アンテナウェイトを変更する。例えば、アンテナアンテナ制御モジュール２０８は、下りリンクＨＲＰチャネル３５２‐１で無線デバイス２０２から無線デバイス２０４に受信機（Ｒｘ）トレーニング信号６１３を送信して、無線デバイス２０４がＭＲＣウェイトを推測可能となるようにして、無線デバイス２０４のフェーズドアンテナアレイ２１０ａの指向性受信ビームパターンを形成する。アンテナ制御モジュール２０８は、下りリンクＨＲＰチャネル３５２‐１で無線デバイス２０２から無線デバイス２０４へと送信機（Ｔｘ）トレーニング信号６１４を送信し、無線デバイス２０４が受信した信号の特徴を測定できるようにする。測定された特徴は、メッセージ６１７を使用してデバイス２０４からデバイス２０２へとフィードバックされ、無線デバイス２０２が自身のＭＲＴウェイトを推定できるようにして、無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０の指向性送信ビームパターンが形成できるようにする。
【００５６】
従来のビーム形成プロトコルでは、アンテナ制御モジュール２０８は、ＬＲＰチャネル３５４‐１で無線デバイス２０４からフィードバック情報を受信するのを待ってもよい。しかしながら、高度双方向ビーム形成プロトコルでは、無線デバイス２０４からのフィードバック情報は、無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０の指向性受信ビームパターンが形成される又は一部形成されるまで遅れるので、無線デバイス２０２は上りリンク（ＵＬ）ＨＲＰチャネル３５２‐２で無線デバイス２０４からのフィードバック情報を受信することができる。上りリンクＨＲＰチャネル３５２‐２は、下りＬＲＰチャネル３５４‐１のデータレートよりも非常に高いデータレートで動作するので、上りリンクＨＲＰチャネル３５２‐２を使用してフィードバック情報を得ることにより、トレーニングのためのオーバーヘッド及び待ち時間を削減することができる。
【００５７】
メッセージフロー６００を再び参照し、アンテナ制御モジュール２０８ａは、送受信機２０５ａ及び無線デバイス２０４のフェーズドアンテナアレイ２１０ａを使用して、上りリンクＨＲＰチャネル３５２‐２でトレーニング信号又はトレーニングシーケンスを無線デバイス２０２に送信する。例えば、アンテナ制御モジュール２０８ａは、トレーニング信号６１５を上りリンクＨＲＰチャネル３５２‐２で無線デバイス２０２に送信してＭＲＣウェイトを推定し、無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０の指向性受信ビーム形成パターンを形成する。アンテナ制御モジュール２０８ａはまた、上りリンクＨＲＰチャネル３５２‐２でトレーニング信号６１６を無線デバイス２０２に送信し、無線デバイス２０２が受信した信号の特徴を測定できるようにしている。この特徴は、後にメッセージ６１８を使用して無線デバイス２０２から無線デバイス２０４へとフィードバックされ、無線デバイス２０４が自身のＭＲＴウェイトを推測できるようにし、それにより、無線デバイス２０４のフェーズドアンテナアレイ２１０ａの指向性送信ビームパターンが形成可能となる。
【００５８】
無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０が、矢印６１５で示されるプロセスで取得されたウェイト（例えば、ＭＲＣウェイト）を使用して完全に又は部分的に指向性受信ビームパターンを形成した後、無線デバイス２０４は、上りリンクＨＲＰチャネル３５２‐２で無線デバイス２０２にフィードバック情報を送信してもよく、このフィードバック情報は、矢印６１７で示されるように、無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０の指向性受信ビームパターンを使用して受信される。フェーズドアンテナアレイ２１０ａは、上りリンクＰＮＣ受信機ベクトルトレーニング（ＰＮＣ  ＭＲＣウェイト）を送信（矢印６１５）した時に使用したものと同じ送信ビーム形成ベクトルを使用してもよい。この場合、無線デバイス２０２の受信利得は、段階６１５以前には取得できない。
【００５９】
アンテナ制御モジュール２０８は、無線デバイス２０４からのフィードバック情報を使用して、無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０の指向性送信ビームパターンに対するアンテナウェイトベクトルを決定してもよい。直近に受信したフィードバック情報（矢印６１７）から得られた無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０に対する指向性送信ビームパターンを使用して、下りリンクＨＲＰチャネル３５２‐１で無線デバイス２０２がフィードバック情報を無線デバイス２０４に送信し、第１番目のイタレーション６０２‐１が完了する。無線デバイス２０４のフェーズドアンテナアレイ２１０ａは、矢印６１３で示された段階で下りリンクＳＴＡ受信機ベクトルトレーニング（ＳＴＡ  ＭＲＣウェイト）を受信した際に形成された指向性受信ビームパターンを使用して、フィードバック情報を受信してもよい。アンテナ制御モジュール２０８ａは、無線デバイス２０４のフェーズドアンテナアレイ２１０ａの指向性送信ビームパターンに対するアンテナウェイトベクトルを決定するのに受信したフィードバック情報を使用してもよく、無線デバイス２０２からのフィードバック情報を使用してもよい。
【００６０】
無線デバイス２０２、無線デバイス２０４は、第１番目の反復トレーニング６０２‐１で使用されたのと同様なビーム形成オペレーション又はビーム調整オペレーションを実行することにより、次の反復トレーニング６０２‐２‐ｍを続けてもよい。例えば、反復トレーニング６０２‐２の場合、矢印６１９から矢印６２４で示されたオペレーションは、矢印６１３から矢印６１８で示されたオペレーションと同様なものである。反復トレーニング６０２‐１‐ｍのそれぞれは、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２に対して、引き続き、より正確なアンテナウェイトベクトルを提供する。このプロセスは、終了条件に達する、又はリンクの両エンドがトレーンニングプロセスの終了をリクエストするまで継続され、そのような終了条件としては、データ通信の所定のＳ／Ｎ比に達する、所定階数のイタレーション（例えば、３回のイタレーション）に達する等がある。この時、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２を、双方向高速データ通信に使用してもよい。
【００６１】
ここで、矢印６１７で示された段階で提供されたフィードバック情報は、一つ前の段階６１６で提供されてもよい。この場合、送信機／受信機のスイッチングの理由から、同期化のためのオーバーヘッドが加わる場合がある。
【００６２】
図６Ｂは、メッセージフロー６５０の一実施形態を示した図である。メッセージフロー６５０は、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２を主に使用し、ＬＲＰチャネル３５４‐１、３５４‐２の使用を削減する又は使用する必要が無い反復トレーニングスキームを導入することにより、待ち時間を削減できる高度双方向ビーム形成プロトコルのメッセージフローである。これに限定されないが、例えば、無線デバイス２０２は、ピコネット制御装置（ＰＮＣ）又はコーディネータであってもよく、また、無線デバイス２０４は、無線局（ＳＴＡ）であってもよい。一つの実施形態では、メッセージフロー６５０は、ＮＧｍＳデバイスに適用可能であるが、この点に関して実施形態は限定されない。
【００６３】
図６Ｂに示す実施形態では、メッセージフロー６５０は、ＮＧｍＳネットワーク、プロトコル又はデバイスに実装される高度双方向ビーム形成プロトコルに適したメッセージフローである。ＮＧｍＳプロトコルは、例えば、上りリンク受信機トレーニング、上りリンクフィードバック及び上りリンク送信機トレーニングが後に続く下りリンク受信機トレーニング、下りリンクフィードバック及び下りリンク送信機トレーニングを含んでもよく、ここで下りリンクフィードバックとは、直前に送信された上りリンク送信機トレーニングに対応し下りリンクで送信されたフィードバックのことである。
【００６４】
図６Ｂのメッセージフロー６５０は、図６Ａを参照して説明したメッセージフロー６００と同様なフローであるが、トレーニング信号及びトレーニングメッセージの実行順序が異なる。図示されるように、信号及び／又はメッセージ６１３から６１８は、メッセージフロー６５０では、６１３、６１８、６１４、６１５、６１７、６１６の順序で実効される。このように順序変更されたフローでは、次のような特徴がある。（１）同じ方向の矢印全てを同一グループとしてグループ化し、一つのパケットを形成することができる、（２）そのようなグループとしては、受信トレーニング、フィードバック情報、そして受信トレーニングがある。フィードバック情報が、実行されているイタレーションのトレーニングに対応付けることができるメッセージフロー６００とは異なり、メッセージフロー６５０では、一つ前のイタレーションに対応付けられる。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００６５】
図７は、ビーム形成利得のグラフ７００の一実施形態を示したものである。グラフ７００のｘ軸はイタレーションの回数を表し、ｙ軸は合成出力（ｄＢ）を表している。高度双方向ビーム形成プロトコルの結果、矢印６１８のフィードバックは、送信ビーム形成及び受信ビーム形成の双方が行われることにより、およそ１５‐２５ｄＢのビーム形成利得（利得の大きさはどのイタレーションかによって異なる）で送信される。例えば、１番目に実行されるイタレーション６０２‐１では、１５ｄＢの利得を達成でき、２番目に実行されるイタレーション６０２‐２では、それより５‐６ｄＢ高い利得が達成できる。２番目のイタレーション６０２‐２の後の各イタレーション（６０２‐３から６０２‐９）では、付加される利得は次第に小さなものとなる。このようにＳ／Ｎ比が改善されることにより、キャリブレーションを行うことなくビーム形成オペレーションのフィードバックをより早く行うことが可能となる。図に示された結果は、両側で、３２個または３６個のアンテナ素子が配置される場合に対応する。
【００６６】
図８は、メッセージフロー８００の一実施形態を示したものである。メッセージフロー８００は、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２を使用し、ＬＲＰチャネル３５４‐１、３５４‐２の使用を削減する又は使用する必要が無い反復トレーニングスキームを導入することにより、待ち時間を削減できる高度双方向ビーム形成プロトコルのメッセージフローである。これに限定されないが、例えば、無線デバイス２０２は、ピコネット制御装置（ＰＮＣ）又はコーディネータであってもよく、また、無線デバイス２０４は、無線局（ＳＴＡ）であってもよい。
【００６７】
メッセージフロー６００と同様に、メッセージフロー８００は、送信及び受信ビーム形成オペレーションを調整することにより、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２でフィードバック情報を提供可能にする。無線デバイス２０２は、アイドル状態４０２を抜け、ビーム形成状態４０４に入る。無線デバイス２０２は、メッセージフロー８００を利用して、反復トレーニングスキームを使用した双方向ビーム形成オペレーションを開始し、ＷＰＡＮ又はＷＶＡＮにおける一組の通信チャネルを形成する。メッセージフロー８００は、送信ビーム形成オペレーション及び受信ビーム形成オペレーションをインターリーブして、部分的にトレーニングされたリンクを使用した高いデータレートでのフィードバック情報の通信を可能にする。より具体的には、メッセージフロー８００は、無線デバイス２０２、２０４の送信ビーム形成オペレーション及び受信ビーム形成オペレーションをインターリーブして、無線デバイス２０４から無線デバイス２０２で受信したフィードバック情報をＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２で伝達可能とする。これにより、ビーム形成オペレーション間のＬＲＰチャネル３５４‐１、３５４‐２使用の必要性を低減できる。
【００６８】
図８に示す実施形態では、メッセージフロー８００は、任意のタイミング取得オペレーション及び最適遅延選択オペレーションから開始する。第１番目の反復トレーニング８０２‐１の間は、アンテナ制御モジュール２０８は、下りリンクＨＲＰチャネル３５２‐１で無線デバイス２０２から無線デバイス２０４へ送信機（Ｔｘ）トレーニング信号８１３を送信して、無線デバイス２０４が受信した信号の特徴を計測可能にする。無線デバイス２０２は、上りリンクＬＲＰ３５４‐２で無線デバイス２０４からのフィードバック情報８１４を受信して、ＭＲＴウェイトを推定する。無線デバイス２０２のアンテナ制御モジュール２０８は、無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０指向性送信ビームパターンに対するアンテナウェイトベクトルを、無線デバイス２０４からのフィードバック情報８１４を使用して決定する。
【００６９】
無線デバイス２０２は、下りリンクＨＲＰ３５２‐１で受信機（Ｒｘ）トレーニング信号（ＳＴＡ  ＭＲＣウェイト）を無線デバイス２０４に送信し、矢印８１５で示されるように、無線デバイス２０４が自身のフェーズドアンテナアレイ２１０ａの指向性受信ビームパターンを推定し形成できるようにする。無線デバイス２０２は、上りリンクＨＲＰ３５２‐２で、受信機トレーニング信号（ＳＴＡ  ＭＲＴウェイト）を無線デバイス２０４から受信し、矢印８１６で示されるように、無線デバイス２０４のフェーズドアンテナアレイ２１０ａの指向性送信ビームパターンを推定し形成する。
【００７０】
アンテナ制御モジュール２０８は、送受信機２０５及び無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ５１０を使用して、下りリンクＨＲＰチャネル３５２‐１でトレーニング信号８１５を無線デバイス２０２から無線デバイス２０４へ送信し、無線デバイス２０４がＭＲＣウェイトを推定して、無線デバイス２０４のフェーズドアンテナアレイ２１０ａの指向性受信ビームパターンを形成できるようにする。アンテナ制御モジュール２０８ａもまた、上りリンクＨＲＰチャネル３５２‐２で無線デバイス２０２にトレーニング信号８１６を送信し、無線デバイス２０２が受信信号の特徴を測定できるようにする。
【００７１】
無線デバイス２０２は、無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０の指向性送信ビームパターンを使用して、下りリンクＨＲＰチャネル３５２‐１でフィードバック情報８１７を無線デバイス２０４に送信する。直近のイタレーションの半分で得られた部分的にトレーニングされたリンクを使用して、フィードバック情報８１７が送信される。その結果、フィードバック情報８１７は、下りリンクＬＲＰチャネル３５４‐１のみを使用した場合と比較して、よりロバスト性及び有効性が増したものとなる。無線デバイス２０４は、無線デバイス２０２からのフィードバック情報８１７を使用して、無線デバイス２０４のフェーズドアンテナアレイ２１０ａの指向性送信ビームパターンに対するアンテナウェイトベクトルを決定する。
【００７２】
無線デバイス２０２は、上りリンクＨＲＰ３５２‐２で無線デバイス２０４から無線デバイス２０２によりトレーニング信号８１８を受信し、ＭＲＣウェイトを推定して無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０の指向性受信ビームパターンを形成して、第１番目の反復トレーニング８０２‐１が完了する。
【００７３】
無線デバイス２０２、２０４は、同様なビーム形成を行う次に続く反復トレーニング８０２‐２‐ｋを続けてもよく、又は、上述の第１番目の反復トレーニング８０２‐１で行ったようなビーム調整オペレーションを続けてもよい。例えば、無線デバイス２０２は、第２番目の反復トレーニング８０２‐２の期間に、無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０の指向性受信ビームパターンを使用して、上りリンクＨＲＰ３５２‐２で更なるフィードバック情報を無線デバイス２０４から受信してもよい。アンテナ制御モジュール２０８は、無線デバイス２０４からのさらなるフィードバック情報を使用して、無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０の指向性送信ビームパターンに対するアンテナウェイトベクトルを決定してもよい。反復トレーニング８０２‐１‐ｋのそれぞれは、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２に対して、引き続き、より正確なアンテナウェイトベクトルを提供する。このプロセスは、データ通信の所定のＳ／Ｎ比に達する、又は所定階数のイタレーション（例えば、３回のイタレーション）に達する等の終了条件に達するまで継続される。この時、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２を、双方向高速データ通信に使用してもよい。
【００７４】
高度双方向ビーム形成プロトコルは、一部がトレーニングされたリンクを利用して、フィードバック段階のフィードバック情報の高データレートを提供する。ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格では、第１のフィードバック後のフィードバック段階は、選択されたアンテナパターンが使用される「指向性モード」を使用して行われる。キャリブレーションが行われていないアンテナでは、ランダムなアンテナパターンでは、ある方向において０ｄＢｉより小さくなる。指向性モードは、幾つかの任意の選択肢から最善のものとして、およそ０ｄＢｉになると期待される。また、別の高度双方向ビーム形成プロトコルの利点としては、適切にトレーニングされたビーム形成済みのリンクで次のフィードバックが送信されることから、ビームを形成する側が、指向性モードの選択したアンテナパターンを、ビームが形成される側に送信する必要がないことが挙げられる。
【００７５】
図９は、フェーズドアレイアンテナ９００の一実施形態を示したものである。フェーズドアレイアンテナ９００は、例えば、フェーズドアレイアンテナ２１０、２１０ａの典型的なものである。図９に示される実施形態では、フェーズドアレイアンテナ９００は、複数のアンテナ素子９０２‐１‐ｐを含んでもよい。
【００７６】
ある実施形態では、高度双方向ビーム形成プロトコルは、フェーズドアレイアンテナ９００からアンテナ素子９０２‐１‐ｐの部分集合をトレーニングしてもよい。ビーム形成オペレーションの最初の数回のイタレーションは、時間及び品質を低減したものであってもよい。フェーズドアレイアンテナ９００が無線デバイス２０２によって実装され、アンテナ素子９０２‐１から９０２‐３６までの３６個のアンテナ素子を有する場合、アンテナ制御モジュール２０８は、アンテナ素子９０２‐１から９０２‐３６のうちの幾つかを結合して、全アンテナ素子９０２‐１から９０２‐３６の個数より少ない数のトレーニングを行うようにすることもできる。このようにすることにより、第１番目のイタレーションのトレーニングにおけるトレーニング時間を短縮することができると同時に、期待されるアンテナ利得の幾つかを得ることが可能である。このような結合の例が、図９に示されている。斜交並行線模様で表されているアンテナ素子９０２‐５、９０２‐１０、９０２‐１２、及び９０２‐１７の４つの素子が、常に同じ分だけ位相シフトされる、例えば、９０度、１８０度、又は２７０度位相シフトされる。このようにすることにより、本質的に、６×６のフェーズドアンテナアレイ９００から形成された８つから９つのアンテナ素子が構成される。
【００７７】
例示のため、再びメッセージフロー６００、８００を参照すると、無線デバイス２０２は、下りリンクＨＲＰ３５２‐１で送信トレーニング信号を無線デバイス２０４に送信し、無線デバイス２０２のフェーズドアレイアンテナ２１０のアンテナ素子９０２‐１‐ｐの部分集合に対する指向性送信ビームパターンを形成してもよい。
【００７８】
追加的に又は替わりに、無線デバイス２０２、２０４は、高度双方向ビーム形成プロトコルの間に更なる情報を交換して、ビーム形成オペレーションを加速させてもよい。例えば、指向性モードでは、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ規格が固有のアンテナパターン指数を使用するのと同じ要領で、高度双方向ビーム形成プロトコルは、無線デバイス２０２、２０４が必要とする変調及び符号化方式（ＭＣＳ）等の更なる情報の種類を、ビーム形成オペレーションのある段階に加えてもよい。ＭＣＳ情報を伝送するのに、定められた長さ（例えば、３ビット）の情報フィールドを使用してもよい。また、例えば、一方のリンク方向に送信トレーニング信号を使用してＭＣＳ情報を伝送して、フィードバック段階におけるフィードバック情報の生成を補助してもよい。ＭＣＳ情報以外のその他の種類情報を、高度双方向ビーム形成プロトコルの異なる段階で送信するようにしてもよく、この点に関して、実施形態は限定されない。
【００７９】
ある実施形態では、フィードバック情報は、受信機で行われた測定に対応していてもよく、また、大部分は送信機によって適用されるアンテナパターンと関係していなくてもよい。フィードバック情報の例として、上記に加えて、所定の遅延毎に行われるチャネル見積もり情報をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、フィードバック情報の量は、一定であってもよい。加えて又は替わりに、無線デバイス２０２、２０４は、高度双方向ビーム形成プロトコルのフィードバック段階の間に、次第に量が増加するフィードバック情報を交換して、ビーム形成オペレーションを加速させてもよい。ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２が部分的に又は完全に形成され、フィードバックオーバーヘッドの質が悪くなってしまう場合、ある段階及び／又は反復トレーニングにおいて、無線デバイス２０２、２０４の一方又は両方が、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２で提供されるフィードバック情報の量を増加させてもよく、これにより、ビーム形成トレーニング時間を全体として削減することができる。
【００８０】
様々な実施形態のオペレーションが、添付の図面及び例を参照して説明される。図面の中には、論理流れ図が含まれる。ここで示される論理流れ図は、上述された機能がどのように実装されるのかの一例を単に示しているに過ぎない。さらに、例示された論理フローは、特に指定されない限り、必ずしも実行されなくてもよい。また、論理フローは、ハードウェア要素、プロセッサによって実行されるソフトウェア要素、又はこれらの組み合わせによって実装されてもよい。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００８１】
図１０は、チャネルの組を選択肢、二つ以上のデバイス間の新たな無線ネットワークを形成する論理フロー１０００の一実施形態を示している。様々な実施形態において、論理フロー１０００は、様々なシステム、ノード、及び／又はモジュールによって実行されてもよく、また、所定の設計パラメータ又は性能制限に応じて、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はこれらの組み合わせによって実装されてもよい。例えば、論理フロー１０００は、論理デバイス（例えば、送信ノード、受信ノード）及び／又は、論理デバイスによって実行される命令、データ及び／又はコードを含む論理によって実装されてもよい。例えば、これらに限定されないが、論理フロー１０００は、図１を参照して説明される。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００８２】
一実施形態において、論理フロー１０００は、反復トレーニングスキームを使用したビーム形成オペレーションを起動して、ブロック１００２において無線ネットワークの通信チャネルの組を形成してもよい。例えば、無線デバイス２０２は、反復トレーニングスキームを使用したビーム形成オペレーションを起動して、６０ＧＨｚミリ波のＷＰＡＮ又はＷＶＡＮの一組の通信チャネル（３５２‐１、３５２‐２）を形成してもよい。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００８３】
一つの実施形態において、例えば、論理フロー１０００では、ブロック１００４において、高速のチャネルのみを使用して第１のデバイスと第２のデバイスとの間でトレーニング信号及びフィードバック情報を通信してもよい。例えば、ＨＲＰチャネル３５２‐１、３５２‐２のみを使用して、無線デバイス２０２、２０４の間でトレーニング信号及びフィードバック情報を通信してもよい。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００８４】
一つの実施形態において、論理フロー１０００は、例えば、ブロック１００６において、第２デバイスからのフィードバック情報を使用して第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定してもよい。例えば、無線デバイス２０２のアンテナ制御モジュール２０８は、無線デバイス２０４からのフィードバック情報を使用して無線デバイス２０２のフェーズドアンテナアレイ２１０の指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定してもよい。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００８５】
図１１は、製造物品１１００の一実施形態を示した図である。図に示すように、物品１１００は、二つ以上のデバイス間の新たな無線ネットワークを形成するチャネルの組を選択する論理１１０４を記憶する記憶媒体１１０２を含んでもよい。例えば、論理１１０４は、チャネル選択モジュール２０８を送信ノード（１０２、２０２）及び／又は受信ノード（１０４‐１‐ｎ、２０４）の他の側面を実装するのに使用されてもよい。様々な実施形態において、物品１１００は、様々なシステム、ノード及び／又はモジュールによって実装されてもよい。
【００８６】
物品１１００及び／又は機械可読記憶媒体１１０２は、データを記憶可能な機械可読の一つ又は複数の種類の記憶媒体を含んでもよく、そのような記憶媒体としては、揮発性メモリ又は不揮発性メモリ、着脱式又は着脱不可能なメモリ、消去可能又は消去不可能なメモリ、書き込み可能又は書き込み不可能なメモリ等が挙げられる。機械可読記憶媒体の例としては、これらに限定されないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、ダブル・データ・レートＤＲＡＭ（ＤＤＲ‐ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ），プログラム可能ＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去・プログラム可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去・プログラム可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ‐ＲＯＭ）、書き込み可能コンパクトディスク（ＣＤ‐Ｒ）、書き換え可能コンパクトディスク（ＣＤ‐ＲＷ）、フラッシュメモリ（例えば、ＮＯＲ又はＮＡＮＤフラッシュメモリ）、コンテント・アドレッサブル・メモリ（ＣＡＭ）、ポリマーメモリ（例えば、強誘電性ポリマーメモリ）、位相強誘電メモリ、相変化メモリ（例えば、オボニックメモリ）、強誘電メモリ、シリコン酸化窒化酸化シリコン（ＳＯＮＯＳ）メモリ、ディスク（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードドライブ、光学ディスク、磁気ディスク、磁気光学ディスク）、又はカード（例えば、磁気カード、光学カード）、テープ、カセット、又は情報を記憶するのに適したその他の種類のコンピュータ可読記憶媒体が含まれる。また、離れて配置されたコンピュータから、リクエストしているコンピュータへ、通信リンク（例えば、モデム、電波又はネットワーク接続）を通じて搬送波又はその他の伝搬媒体で実現されるデータ信号によって送信されるコンピュータプログラムを、ダウンロードする又は転送するのに携わるあらゆる媒体は、コンピュータ可読記憶媒体であると考えられる。
【００８７】
物品１１００及び／又は機械可読メディア１１０２は、機械によって実行された場合に、機械に、上記の実施形態による方法及び／又はオペレーションを実行させる命令、データ及び／又はコードを含む論理１１０４を記憶する。このような機械としては、例えば、適切なプロセッシングプラットフォーム、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングデバイス、プロセッシングデバイス、コンピューティングシステム、プロセッシングシステム、コンピュータ、プロセッサなどが挙げられ、適切なハードウェア及び／又はソフトウェアの組み合わせを使用して実装してもよい。
【００８８】
論理１１０４は、ソフトウェア、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、プログラム、サブルーチン、命令、命令セット、コンピューティングコード、コンピューティングコード、言葉、値、シンボル、又はこれらの組み合わせとして実装されてもよいし、これらを含んでもよい。命令は、あらゆる適切な種類のコードを含み、そのようなコードとしては、ソースコード、コンパイルされたコード、翻訳されたコード、実行可能コード、スタティックコード、ダイナミックコード等が挙げられる。プロセッサがある機能を実行するように指示するため、命令を、所定のコンピュータ言語、マナー又は構文に従って実装してもよい。命令は、あらゆる適切な、高水準プログラミング言語、低水準プログラミング言語、オブジェクト指向プログラミング言語、ビジュアルプログラミング言語、コンパイルされたプログラミング言語、及び／又は翻訳されたプログラム言語を使用して実装してもよく、例えば、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、ＢＡＳＩＣ、Ｐｅｒｌ、Ｍａｔｌａｂ、Ｐａｓｃａｌ、Ｖｉｓｕａｌ  ＢＡＳＩＣ、アセンブリ言語、機械コード等が挙げられる。この点に関して、実施形態は限定されない。論理１１０４がソフトウェアとして実装される場合、ソフトウェアは、あらゆる適切なプロセッサ及びメモリユニットによって実行されてもよい。
【００８９】
上記のいくつかの実施形態で、「下りリンク」チャネル及び「上りリンク」チャネルという言葉が使われたが、これらの言葉は、二つの異なるチャネルが二つの異なるデバイス間で使用される際に、これらチャネルを区別するのに使用されている。別の言葉で言い換えるとすると、「第１の」チャネル、「第２の」チャネル、「順方向」チャネル、「逆方向」チャネル等の適切な名称が考えられる。二つのデバイス間の二つのチャネルを、上述したような高度双方向ビーム形成プロトコルで使用した場合も、実施形態の範囲に含まれる。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００９０】
また、高度双方向ビーム形成プロトコルによって提供される増大された利得は、反復トレーニングオペレーションのいずれの時点で実現されてもよく、様々な種類のプロトコル（例えば、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ、ＮＧｍＳ等）、及び双方向ビーム形成オペレーションをサポートするインターリービングオペレーションの特定の実装形態を修正するフレキシビリティに応じて、どの時点で実現するかを決定してもよい。例えば、図６Ｂを参照して説明したようなフィードバック情報を通信することによる利得の増加を、実装形態に応じて第１番目のイタレーション又は第２番目のイタレーションで実現するようにしてもよい。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００９１】
実施形態を理解するために、多くの詳細事項が記載されたが、これら詳細事項がなくとも本実施形態を実施可能であることは、当業者にとって明らかである。また、本発明を不明瞭にしない目的から、他の例においては、周知のオペレーション、コンポーネント及び回路の詳細な説明を省略している。また、上述された特定の構造及び機能の詳細は、代表的なものであり、実施形態の範囲を必ずしも限定するものではない。
【００９２】
特に指定されない限り、「処理（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」、「演算（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」、「計算（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」、又は「決定（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」等の言葉は、コンピュータ、コンピュータシステム、又は同様な電子演算装置のアクション及び／又はプロセスを指し、そのコンピュータシステムのレジスタ及び／又はメモリ内の物理的な量（例えば、電子的な量）で表されるデータを、そのコンピュータのメモリ、レジスタ、又はその他の情報記憶媒体、送信デバイス又は表示デバイス内に存在する物理量で動揺に表される他のデータへと、操作する及び／又は変換することを指す。この点に関して、実施形態は限定されない。
【００９３】
また、本明細書において、本発明の「一実施形態」または「一つの実施形態」と呼ぶものは、実施形態に関連する特定の特徴、構造及び特性が、少なくとも実施形態の一つに含まれていることを意味する。したがって、本明細書中の様々な箇所で使用されている「一実施形態において」または、「ある実施形態において」という表現は、必ずしも同一の実施形態を示していない。また、一つ又は複数の実施形態において、特定の特徴、構造又は特性は、適切な方法で組み合わせれてもよい。
【００９４】
本願明細書において、本発明の特定の特徴が例示されたが、多くの改良、置換、変更及び均等物についても、当業者であれば、構成可能である。従って、本発明の精神の範囲内において、特許請求の範囲は、これらのすべての改良及び変更を包括することは明らかである。ここで、本発明の実施形態の例を項目として示す。
［項目１］
フェーズドアンテナアレイと、
フェーズドアンテナアレイと通信可能に結合された送受信機と、
送受信機とフェーズドアンテナアレイとに通信可能に結合されたアンテナ制御モジュールと
を備え、
アンテナ制御モジュールは、反復トレーニングスキームを使用するビーム形成オペレーションを起動して無線ネットワークの１組の通信チャネルを形成し、送受信機及びフェーズドアンテナアレイを通じてトレーニング信号及びフィードバック情報をピアデバイスに伝送し、フィードバック情報の伝送に少なくとも高速チャネルを使用し、ピアデバイスからのフィードバック情報を使用してフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを反復的に決定する
無線デバイス。
［項目２］
アンテナ制御モジュールは、下りリンク高速チャネルでトレーニング信号をピアデバイスに送信する項目１に記載の無線デバイス。
［項目３］
アンテナ制御モジュールは、下りリンク高速チャネルで受信機トレーニング信号をピアデバイスに送信し、受信機トレーニング信号は、ピアデバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成するのに使用される項目２に記載の無線デバイス。
［項目４］
アンテナ制御モジュールは、下りリンク高速チャネルで送信機トレーニング信号をピアデバイスに送信し、送信機トレーニング信号は、フェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを形成するのに使用される項目２に記載の無線デバイス。
［項目５］
アンテナ制御モジュールは、上りリンク高速チャネルでピアデバイスからトレーニング信号を受信する項目１に記載の無線デバイス。
［項目６］
アンテナ制御モジュールは、上りリンク高速チャネルでピアデバイスから受信機トレーニング信号を受信して、フェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成する項目５に記載の無線デバイス。
［項目７］
アンテナ制御モジュールは、上りリンク高速チャネルでピアデバイスから送信機トレーニング信号を受信して、第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを形成する項目５に記載の無線デバイス。
［項目８］
アンテナ制御モジュールは、フェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを使用して、上りリンク高速チャネルでピアデバイスからフィードバック情報を受信する項目６に記載の無線デバイス。
［項目９］
アンテナ制御モジュールは、フェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを使用して、下りリンク高速チャネルでピアデバイスにフィードバック情報を送信し、フィードバック情報は、ピアデバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定するのに使用される項目１に記載の無線デバイス。
［項目１０］
アンテナ制御モジュールは、データ通信の所定の信号対雑音比に達するまで又は所定回数のイタレーションに達するまで、複数のイタレーションを使用したビーム形成オペレーションを継続する項目１に記載の無線デバイス。
［項目１１］
反復トレーニングスキームを使用して無線ネットワークの１組の通信チャネルを形成するビーム形成オペレーションを起動する段階と、
トレーニング信号及びフィードバック情報を第１デバイスと第２デバイスとの間で伝送し、フィードバック情報は、少なくとも高速チャネルを使用して伝送される段階と、
第２デバイスからのフィードバック情報を使用して、第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定する段階と
を備える方法。
［項目１２］
第１デバイスからのトレーニング信号を下りリンク高速チャネルで第２デバイスに送信する段階
を備える項目１１に記載の方法。
［項目１３］
下りリンク高速チャネルで受信機トレーニング信号を第１デバイスから第２デバイスに送信し、第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成する段階
を備える項目１２に記載の方法。
［項目１４］
下りリンク高速チャネルで送信機トレーニング信号を第１デバイスから第２デバイスに送信し、第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを形成する段階
を備える項目１２に記載の方法。
［項目１５］
上りリンク高速チャネルで第１デバイスによりトレーニング信号を第２デバイスから受信する段階
を備える項目１１に記載の方法。
［項目１６］
上りリンク高速チャネルで第２デバイスから第１デバイスにより受信機トレーニング信号を受信して、第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成する段階
を備える項目１５に記載の方法。
［項目１７］
上りリンク高速チャネルで第１デバイスにより送信機トレーニング信号を第２デバイスから受信して、第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを形成する段階
を備える項目１５に記載の方法。
［項目１８］
第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを使用して、上りリンク高速チャネルで第１デバイスによりフィードバック情報を第２デバイスから受信する段階と、
第２デバイスからのフィードバック情報を使用して、第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定する段階と、
を備える項目１１に記載の方法。
［項目１９］
第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを使用して、下りリンク高速チャネルで第１デバイスから第２デバイスにフィードバック情報を送信する段階を備え、
第１デバイスからのフィードバック情報は、第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定するのに使用される項目１１に記載の方法。
［項目２０］
トレーニング信号及びフィードバック情報を伝送する段階と、
データ通信の所定の信号対雑音比に達するまで又は所定回数のイタレーションに達するまで複数のイタレーションを使用して、第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定する段階と
を備える項目１１に記載の方法。
［項目２１］
命令を含むコンピュータ可読記憶媒体を備える物品であって、命令は実行された場合、システムに、
無線ネットワークの１組の通信チャネルを形成する反復トレーニングスキームを使用したビーム形成オペレーションを起動させ、
下りリンク高速チャネルでトレーニング信号を第１デバイスから第２デバイスへ送信させ、
上りリンク高速チャネルで第１デバイスによりフィードバック情報を第２デバイスから受信させ、
第２デバイスからのフィードバック情報を使用して、第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定させる物品。
［項目２２］
実行された場合システムに、
下りリンク高速チャネルで受信機トレーニング信号を第１デバイスから第２デバイスに送信させ、第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成する命令をさらに備える項目２１に記載の物品。
［項目２３］
実行された場合システムに、
下りリンク高速チャネルで送信機トレーニング信号を第１デバイスから第２デバイスに送信させ、第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを形成する命令をさらに備える項目２１に記載の物品。
［項目２４］
実行された場合システムに、
上りリンク高速チャネルで第１デバイスにより受信機トレーニング信号を第２デバイスから受信させ、第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成する命令をさらに備える項目２１に記載の物品。
［項目２５］
実行された場合システムに、
第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを使用して、上りリンク高速チャネルで第１デバイスによりフィードバック情報を第２デバイスから受信させる命令をさらに備える項目２４に記載の物品。
［項目２６］
無線ネットワークの双方向高利得チャネルを形成する反復トレーニングスキームを使用した双方向ビーム形成オペレーションを実行する段階と、
第１デバイス及び第２デバイスの送信及び受信ビーム形成オペレーションをインターリーブして、第２デバイスから第１デバイスが受信したフィードバック情報を、双方向ビーム形成オペレーションの間に高速チャネルで伝送する段階と
を備える方法。
［項目２７］
下りリンクチャネルでトレーニング信号を第２デバイスに送信し、第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを形成する段階と、
上りリンク低速チャネルで第１フィードバック情報を第２デバイスから受信する段階と、
第１フィードバック情報を使用して、第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定する段階と、
下りリンクチャネルでトレーニング情報を第２デバイスに送信し、第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性受信ビームパターンを形成する段階と、
上り高速チャネルで第２デバイスからトレーニング信号を受信し、第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを形成する段階と、
第１デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンを使用して、下りリンク高速チャネルで第２フィードバック情報を第１デバイスから第２デバイスに送信する段階と、
を備え、
第２フィードバック情報は、第２デバイスのフェーズドアンテナアレイの指向性送信ビームパターンに対するアンテナアレイウェイトベクトルを決定するのに使用される項目２６に記載の方法。
［項目２８］
下りリンク高速チャネルで送信機トレーニング信号を第１デバイスから第２デバイスに送信し、第１デバイスのフェーズドアンテナアレイのアンテナ素子の部分集合に対する指向性送信ビームパターンを形成する段階
を備える項目２６に記載の方法。
［項目２９］
フィードバック情報についての変調及び符号化方式の情報を受信する段階
を備える項目２６に記載の方法。
［項目３０］
一回の反復トレーニング毎にフィードバック情報の量を増加させる段階
を備える項目２６に記載の方法。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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