(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークにおいて、異種の無線デバイス間で、ビームフォーミング・トレーニングを行う方法において、
ビームフォーミング・トレーニングを行うためにスーパーフレーム内の固定時間区間を獲得する段階と、
無線デバイスが複数の第１トレーニング・パケットを受信し、前記複数の第１トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するとき、前記固定時間区間内の複数の第１個数のスロットでの複数の送信セクタにおいて、前記無線デバイスに、前記複数の第１トレーニング・パケットを伝送する段階と、
前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信する段階と、
前記固定時間区間内の第２個数のスロットのうち少なくとも一つでの複数の受信セクタにおいて、前記無線デバイスから複数の第２トレーニング・パケットを受信する段階と、
前記ビームフォーミング・トレーニングを完了させることができるように、前記複数の第２トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第２トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する段階と、を含むことを特徴とするビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
【請求項２】
第１リンク・トレーニング・ウィンドウはイニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウを含み、前記送信セクタは、第１リンク送信セクタを含み、第２リンク・トレーニング・ウィンドウはレスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウを含み、前記受信セクタは、第２リンク受信セクタを含み、前記第１個数のスロットは、第１リンクスロットを含み、前記第２個数のスロットは、第２リンクスロットを含むことを特徴とする請求項１に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
【請求項３】
前記最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットは、最も高い信号対ノイズ比で受信された第１トレーニング・パケットを含むことを特徴とする請求項１に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
【請求項４】
無線ネットワークで異種の無線デバイス間でビームフォーミングを行う方法において、
アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第１個数を決定する段階と、
無線デバイスが少なくとも１つの第１トレーニング・パケットを受信し、最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するように構成されるとき、前記第１個数のスロットでの前記送信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスに、前記少なくとも１つの第１トレーニング・パケットを伝送する段階と、
前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信する段階と、を含むことを特徴とするビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
【請求項５】
アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第２個数を決定する段階と、
前記第２個数のスロットのうち少なくとも一つで前記受信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスから少なくとも１つの第２トレーニング・パケットを受信する段階と、
最も高いリンク品質で受信された第２トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する段階と、を含むことを特徴とする請求項４に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
【請求項６】
無線ネットワークで、異種の無線デバイス間で、ビームフォーミング・トレーニングを行う方法において、
アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第１個数を決定する段階と、
前記第１個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記受信セクタのうち少なくとも一つにおいて、無線デバイスから、少なくとも１つの第１トレーニング・パケットを受信する段階と、
最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する段階と、を含むことを特徴とするビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
【請求項７】
無線ネットワークで無線デバイス間で、ビーム探索を行う方法において、
ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて固定時間区間を獲得する段階と、
少なくとも一つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも一つのために利用される固定時間区間に係わる第１個数のスロットを決定する段階と、
前記少なくとも一つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも一つのために利用される固定時間区間に係わる第２個数のスロットを決定する段階と、
前記第１個数のスロット及び前記第２個数のスロットを、前記固定時間区間内の使用可能な全体個数のスロットにマッピングする段階を含むことを特徴とするビーム探索遂行方法。
【請求項８】
前記第１個数のスロット及び前記第２個数のスロットをマッピングする段階は、
前記第１個数のスロット及び前記第２個数のスロットを、前記全体個数のスロットに割り当てる段階を含むことを特徴とする請求項７に記載のビーム探索遂行方法。
【請求項９】
前記スロットの前記第１個数、及び前記スロットの前記第２個数の和は、前記スロットの前記全体個数と同一であることを特徴とする請求項７に記載のビーム探索遂行方法。
【請求項１０】
前記スロットの前記第１個数は、送信セクタの個数に基づいて決定されることを特徴とする請求項７に記載のビーム探索遂行方法。
【請求項１１】
前記スロットの前記第２個数は、受信セクタの個数に基づいて決定されることを特徴とする請求項７に記載のビーム探索遂行方法。
【請求項１２】
無線ネットワーク調整子において、
アンテナと、
プロセッサとを含み、
前記プロセッサは、
ビームフォーミング・トレーニングを行うためにスーパーフレーム内の固定時間区間を獲得し、
無線デバイスが複数の第１トレーニング・パケットを受信し、前記複数の第１トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するとき、前記固定時間区間内の複数の第１個数のスロットでの複数の送信セクタにおいて、前記無線デバイスに、前記複数の第１トレーニング・パケットを伝送し、
前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信し、
前記固定時間区間内の第２個数のスロットのうち少なくとも一つでの複数の受信セクタにおいて、前記無線デバイスから複数の第２トレーニング・パケットを受信し、
前記ビームフォーミング・トレーニングを完了させることができるように、前記複数の第２トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第２トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定することを特徴とする無線ネットワーク調整子。
【請求項１３】
無線ステーションにおいて、
アンテナと、
プロセッサと、を含み、
前記プロセッサは、
アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第１個数を決定し、
無線デバイスが少なくとも１つの第１トレーニング・パケットを受信し、最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するように構成されるとき、前記第１個数のスロットでの前記送信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスに、前記少なくとも１つの第１トレーニング・パケットを伝送し、前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信することを特徴とする無線ステーション。
【請求項１４】
前記無線デバイスは、通信ステーション、ネットワーク調整子ステーションまたは携帯用ターミナルのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１３に記載の無線ステーション。
【請求項１５】
前記プロセッサは、
前記アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第２個数を決定し、
前記第２個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記受信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスから少なくとも１つの第２トレーニング・パケットを受信し、
最も高いリンク品質で受信された第２トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１３に記載の無線ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に係り、特にミリ波（ｍｍ−wave）技術に基づいて、異種のアンテナ・システムを支援するために、効率的なビームフォーミング・プロトコルを利用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波（ｍｍ−wave）Ｇｂｐｓ（gigabit  per second）通信に対する重要な挑戦のうち一つは、ミリ波周波数帯域での電波信号（radio  signal）の電波が、深刻な経路損失（path  loss）、反射損失（reflection  loss）及び他の低下をこうむるような劣悪なリンクバジェット（poor  link  budget）である。無線チャンネルの損失が多いという特性だけではなく、ミリ波帯域での制限になったＣＭＯＳパフォーマンスを考慮するとき、Ｇｂｐｓ通信は、非常に挑戦的である。リンクの品質を向上させるために、方向性伝送が一般的に好まれる。
【０００３】
非常に短い周波数のために、多数（例えば、１０から６４）のアンテナ要素を１つのアンテナ・パッケージに統合することが可能であって有利になる。従って、高いビームフォーミング利得（gain）と電子的な操縦性（electronic  steerability）とを特徴とするアンテナ基盤のビームフォーミングは、魅力的な解決策として現れている。ビームフォーミング無線システムでの周期的なアンテナ・トレーニングによって、信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比率の向上が達成されうる。
【０００４】
一部の通信システム（例えば、ミリ波周波数帯域を利用する無線通信システム）で、ステーションは、シングルアンテナ、固定されたセクタ・アンテナ、スイッチ型ビーム・アンテナ（switched  beam  antenna）、フェーズアンテナ・アレイ（phase  antenna  array）を含む異種のアンテナ類型を利用することができる。しばしばかようなネットワークで必要とされる最初の段階は、次の段階での高い処理量を有したデータ伝送を可能にするために、ステーションとネットワーク調整子ステーションとの間の（最適の伝送及び受信を見つけ出す方向性アンテナの）ビームフォーミングを行うことである。従って、少ないプロトコル・オーバーヘッドを有しつつ、異種のアンテナを支援する固定されたビームフォーミング区間を有する効率的なビームフォーミング・プロトコルのための必要性が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、異種無線デバイスと無線ネットワークとの間のビームフォーミング・トレーニングを行う方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のシステム、方法及び装置は、自体の望ましい属性について、ただ一つだけが対応する１つの実施形態ではなく、複数の側面を有する。以下の特許請求の範囲で説明する本発明の権利範囲を変更せずにも、本発明の重要な特徴について、以下で簡単に議論する。
【０００７】
本発明の一実施形態で、ネットワークにおいて、異種の無線デバイス間でビームフォーミング・トレーニングを行う方法が存在する。前記方法は、ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウ（initiator  base  training  window）と、レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウ（responder  base  training  window）とを含む固定時間区間（fixed-time  period）を獲得する段階を含む。前記方法は、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピング（sweeping）に利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第１個数を決定する段階をさらに含む。前記方法は、前記アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第２個数を決定する段階をさらに含む。前記方法は、前記第１個数のスロットを、前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てる段階をさらに含む。前記方法は、前記第２個数のスロットを、前記レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てる段階をさらに含む。前記方法は、無線デバイスが複数の第１トレーニング・パケットを受信し、前記複数の第１トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するとき、前記複数の第１個数のスロットでの前記複数の送信セクタにおいて、前記無線デバイスに、前記複数の第１トレーニング・パケットを伝送する段階をさらに含む。前記方法は、前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信する段階をさらに含む。前記方法は、前記第２個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記複数の受信セクタにおいて、前記無線デバイスから複数の第２トレーニング・パケットを受信する段階をさらに含む。前記方法は、前記ビームフォーミング・トレーニングを完了させることができるように、前記複数の第２トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第２トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する段階をさらに含む。
【０００８】
他の実施形態で、ネットワークにおいて、異種の無線デバイス間でビームフォーミング・トレーニングを行う方法が存在する。前記方法は、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第１個数を決定する段階を含む。前記方法は、無線デバイスが少なくとも１つの第１トレーニング・パケットを受信し、最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するように構成されるとき、前記第１個数のスロットでの前記送信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスに、前記少なくとも１つの第１トレーニング・パケットを伝送する段階をさらに含む。前記方法は、前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信する段階をさらに含む。
【０００９】
さらに他の実施形態で、無線ネットワークで、異種のデバイス間で、ビームフォーミング・トレーニングを行う方法が存在する。前記方法は、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第１個数を決定する段階を含む。前記方法は、前記第１個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記受信セクタのうち少なくとも一つにおいて、無線デバイスから、少なくとも１つの第１トレーニング・パケットを受信する段階をさらに含む。前記方法は、最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する段階をさらに含む。
【００１０】
さらに他の実施形態で、無線ネットワークでデバイス間で、ビーム探索（beam  discovery）を行う方法が存在する。前記方法は、ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、固定時間区間を獲得する段階を含む。前記方法は、少なくとも１つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも１つのために利用される固定時間区間に係わる第１個数のスロットを決定する段階をさらに含む。前記方法は、前記少なくとも１つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも１つのために利用される固定時間区間に係わる第２個数のスロットを決定する段階をさらに含む。前記方法は、前記第１個数のスロット及び前記第２個数のスロットを、前記固定時間区間内の使用可能な全体個数のスロットにマッピングする段階をさらに含む。
【００１１】
さらに他の実施形態で、無線ネットワーク調整子が存在する。前記無線ネットワーク調整子は、アンテナを含む。前記無線ネットワーク調整子は、プロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウと、レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウを含む固定時間区間を獲得し、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第１個数を決定し、前記アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第２個数を決定し、前記第１個数のスロットを、前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当て、前記第２個数のスロットを、前記レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当て、無線デバイスが複数の第１トレーニング・パケットを受信し、前記複数の第１トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するとき、前記複数の第１個数のスロットでの前記複数の送信セクタにおいて、前記無線デバイスに、前記複数の第１トレーニング・パケットを伝送し、前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信し、前記第２個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記複数の受信セクタにおいて、前記無線デバイスから複数の第２トレーニング・パケットを受信し、前記ビームフォーミング・トレーニングを完了させることができるように、前記複数の第２トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第２トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する。
【００１２】
さらに他の実施形態で、無線ステーションが存在する。前記無線ステーションは、アンテナを含む。前記無線ステーションは、プロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第１個数を決定し、無線デバイスが少なくとも１つの第１トレーニング・パケットを受信し、最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するように構成されるとき、前記第１個数のスロットでの前記送信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスに、前記少なくとも１つの第１トレーニング・パケットを伝送し、前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信する。
【００１３】
さらに他の実施形態で、無線ステーションが存在する。前記無線ステーションは、アンテナを含む。前記無線ステーションは、プロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第１個数を決定し、前記第１個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記受信セクタのうち少なくとも一つにおいて、無線デバイスから、少なくとも１つの第１トレーニング・パケットを受信し、最も高いリンク品質で受信された第１トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する。
【００１４】
さらに他の実施形態で、無線ネットワーク調整子が存在する。前記無線ネットワーク調整子は、アンテナを含む。前記無線ネットワーク調整子は、プロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、固定時間区間を獲得し、少なくとも１つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも１つのために利用される固定時間区間に係わる第１個数のスロットを決定し、前記少なくとも１つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも１つのために利用される固定時間区間に係わる第２個数のスロットを決定し、前記第１個数のスロット及び前記第２個数のスロットを、前記固定時間区間内の使用可能な全体個数のスロットにマッピングする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、消耗的な検索を行う必要なしに、迅速なＢＦトレーニングを許容することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＳＴＡ１とＳＴＡ２との間のビームフォーミング・トレーニングのために利用される固定時間ビームフォーミング区間を有した例示的なスーパーフレームを図示する図である。
【図２】Ａは、全体１６個のスロットを含む固定時間ビームフォーミング区間で、全体１６個の送信セクタ及び受信セクタを有する調整子の一実施形態を示した図、Ｂは、全体１６個のスロットを含む固定時間ビームフォーミング区間で、全体１６個の送信セクタ及び受信セクタを有する調整子の他の実施形態を示した図である。
【図３】Ａは、全体１６個のスロットを含む固定時間ビームフォーミング区間で、８個の送信セクタと、２個の受信セクタとを有する調整子の一実施形態を示した図、Ｂは、全体１６個のスロットを含む固定時間ビームフォーミング区間で、４個の送信セクタと、４個の受信セクタとを有する調整子の一実施形態を示した図である。
【図４】例示的な２番目のスーパーフレームを図示した図である。
【図５】固定時間ビームフォーミング区間の部分的または全体的な活用のための初期セクタ・トレーニング（ＩＳＴ：initial  sector  training）の間の時間スロット割り当てのためのプロセスの例示を図示するフローチャートである。
【図６】ＩＳＴステージの間のビームフォーミング・プロトコルの例示を図示した図である。
【図７】最終セクタ・トレーニングの例示を図示した図である。
【図８】ビーム調整の例示を図示した図である。
【図９】逆方向リンクビーム調整を利用した部分的なビーム調整の例示を図示した図である。
【図１０】順方向リンクビーム調整を利用した部分的なビーム調整の例示を図示した図である。
【図１１】本発明の一実施形態による無線システムにおいて、効率的なビームフォーミング・プロトコルを含む通信デバイスを示す例示的な送受信機構造を図示した機能的なブロック図である。
【図１２】トレーニングされたアンテナを利用して、データを伝送する前に、アンテナトレーニング・セッションを行うように構成された２個のビームフォーミング通信デバイス（送信機及び受信機）を含む例示的なビームフォーミング無線システムの機能的なブロック図である。
【図１３】トレーニングされたアンテナを利用して、データを伝送する前に、アンテナトレーニング・セッションを行うように構成された２個のビームフォーミング通信デバイス（送信機及び受信機）を含む例示的なビームフォーミング無線システムの機能的なブロック図である。
【図１４】Ａは、図１２及び図１３に図示された実施形態のような送信デバイスまたは受信デバイスに結合されうる一類型の方向性アンテナを示した図、Ｂ及びＣは、図１２及び図１３に図示された実施形態のような送信デバイスまたは受信デバイスに結合されうる他の類型の方向性アンテナを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
一実施形態は、シングルアンテナ、固定されたセクタ・アンテナ、スイッチ型ビーム・アンテナ及びフェーズアンテナ・アレイのような異種のアンテナ・システムのための固定された時間ウィンドウを利用する適応的なビームフォーミング・トレーニングのための方法及びシステムを提供する。一部の実施形態で、以下で説明する適応的なビームフォーミング・プロトコルを介して、送信デバイスと受信デバイスとに属する多様な類型のアンテナに対してビームフォーミングを行うことによって、無線ネットワークの処理量が向上する。
【００１８】
以下で記述する説明は、本発明の特定の例示的な実施形態についてのものである。しかし、本発明は、特許請求の範囲によって定義され裏付けられるように、多様な方法で具体化される。以下の説明で、図面に係わる参照番号は、同じパートが同じ番号を指すように作成されている。
【００１９】
ここで説明する異種の方向性アンテナのための多様なビームフォーミング・プロトコルは、ミリ波（ｍｍ−wave）通信ネットワークに係わる無線ギガビット連合（ＷｉＧｉｇ）標準、ＩＥＥＥ  ８０２．１５．３ｃ及びＥＣＭＡ  ＴＣ４８標準を含む多様な無線標準に適用され、かようなビームフォーミング・プロトコルは、変動するアンテナ要素を有する異なるアンテナ類型を使用することができる送受信装置を支援する。また、ビームフォーミングのための固定された時間ウィンドウを利用することによって、トレーニング・オーバーヘッドは最小化される。
【００２０】
ここで記述するビームフォーミング・プロトコルは、スイッチ型（セクタ化された）アレイアンテナ、フェーズ・アレイアンテナ及びシングルアンテナ要素を含む多様なアンテナ構成間の方向性伝送を支援することができる。全体文書が、ここに参照文書として添付された米国特許出願１１／８８１，９７８、「無線通信システムでのアナログ・ビームフォーミングのための方法及びシステム」には、送信デバイス及び受信デバイスいずれにもおける同じ類型のアンテナ（例えば、フェーズ・アレイアンテナ）を含む異種のアンテナ構成のためのアンテナ・トレーニング・プロトコルが記載されている。異種のアンテナ構成のためのビームフォーミング・プロトコルについて、以下で記述する。ビームフォーミング・プロトコルは、無線通信ネットワークの第１結合ステーション（ＳＴＡ１）と、第２結合ステーション（ＳＴＡ２）との間で遂行されうる。一部の実施形態で、そのステーションらのうち一つ（例えば、ＳＴＡ１）は、ネットワーク調整子ステーション（coordinator）を含む。
【００２１】
ここで記述されたビームフォーミング・プロトコルに係わる特定実施形態によってトレーニングされたアンテナを介して、デバイス間に無線で伝送されるデータは、動映像、静止イメージ、または他の適した類型のマルチメディア・データのうち少なくとも一つを含む。
【００２２】
Ｉ．概要
無線通信ネットワークにそれぞれ結合されたステーション（ＳＴＡ）は、特定の地理的な領域にわたって通信を送受信するように構成される。例えば、その地理的な領域は、図２のＡ及びＢ並びに図３のＡ及びＢに図示されているように、ステーション周辺の円によって表示されている。また、ステーションは、その地理的な領域内で、通信に係わる方向的な送受信を支援することができる。それによって、その地理的な領域は、複数の送信セクタ及び複数の受信セクタに分割される。このとき、そのセクタは、ステーションの方向的な能力に対応する。それぞれの送信セクタは、ステーションが方向性を有してデータを伝送することができる多様な地理的な方向である。それぞれの受信セクタは、ステーションがデータを受信することができる多様な地理的な方向である。ステーションの送信セクタと受信セクタとの個数は、ステーションのアンテナ構成に依存する。一実施形態で、ステーションの送信セクタの個数と受信セクタとの個数は、同一でありえる。他の実施形態で、ステーションの送信セクタと受信セクタとの個数は、異なる。また一実施形態で、ステーションの送信セクタと受信セクタとの個数は、静的（static）である。他の実施形態で、ステーションの送信セクタと受信セクタとの個数は、動的（dynamic）であって、経時的に変更される。
【００２３】
ＳＴＡ１及びＳＴＡ２の２つのステーション間の通信のために、それぞれのステーションに係わる最適の送信セクタと最適の受信セクタとを決定することが有利である。それぞれのステーションは、与えられた瞬間に、順方向リンク（ＦＬ：forward  link）及び／または逆方向リンク（ＲＬ：reverse  link）で、少なくとも１つのステーションと通信することができる。ＳＴＡ１の参照地点（reference  point）から、ＳＴＡ１とＳＴＡ２との通信のための順方向リンクと逆方向リンクとについて、以下で説明する。ＳＴＡ２との通信のためのＳＴＡ１の順方向リンクは、例えば、ＳＴＡ１からＳＴＡ２へのデータ伝送である。ＳＴＡ２との通信のためのＳＴＡ１の逆方向リンクは、ＳＴＡ１でのＳＴＡ２からのデータ受信である。ＳＴＡ１及びＳＴＡ２それぞれは、送信セクタ及び受信セクタいずれものための順方向リンク及び逆方向リンクいずれも行うことができる。ステーションは、ステーションが送信セクタのうち一つ以上で、その送信セクタの通信品質をテストするときの送信セクタ・スウィーピング（ＴＸＳＳ：transmit  sector  sweep）と、ステーションが自体の受信セクタのうち一つ以上で、その受信セクタの通信品質をテストするときの受信セクタ・スウィーピング（ＲＸＳＳ：receive  sector  sweep）とをいずれも行うことができる。ＳＴＡ１とＳＴＡ２は、ＳＴＡ１に係わる最適の送信セクタを決定するために、順方向リンクＴＸＳＳ（Ｆ−ＴＸＳＳ）を行う。ＳＴＡ１とＳＴＡ２は、ＳＴＡ１に係わる最適の受信セクタを決定するために、逆方向リンクＲＸＳＳ（Ｒ−ＲＸＳＳ）を行う。ＳＴＡ１とＳＴＡ２は、ＳＴＡ２に係わる最適の送信セクタを決定するために、逆方向リンクＴＸＳＳ（Ｒ−ＴＸＳＳ）を行う。ＳＴＡ１とＳＴＡ２は、ＳＴＡ２に係わる最適の受信セクタを決定するために、順方向リンクＲＸＳＳ（Ｆ−ＲＸＳＳ）を行う。従って、ビームフォーミングは、４個の異なるセクタの集合について行うことができる。
【００２４】
一実施形態で、無線通信システムは、一つ以上のＳＴＡ（例えば、ＳＴＡ１及びＳＴＡ２）を含む。ステーションは、データ伝送のためのスーパーフレーム構造を利用することができる。スーパーフレームは、経時的に反復されるステーション間のデータ通信のための時間インターバルに対応しうる。スーパーフレームは、時間スロットに分割される。それぞれの時間スロットは、ステーション間の少なくとも１つの通信類型のために予約される。例えば、スーパーフレームでの異なる時間スロットが、以下で記述するように、異なるセクタのスウィーピングのために予約される。
【００２５】
無線ネットワークのステーションのうち一つは、ネットワーク調整子ステーション（coordinator）である。その調整子は、ビームフォーミング・トレーニングのために利用されるスーパーフレームでの時間スロットを予約するように構成される。調整子は、その予約された時間スロット、及び異なるステーション間の他の順方向及び／または逆方向リンク・トレーニング設定情報と関連した他のステーションに、情報を伝送する。例えば、一実施形態で調整子は、自体と他のステーションとの間のビームフォーミング・トレーニングのために、スーパーフレームにおいて、時間スロットを予約することができる。この実施形態で、その調整子は、ＳＴＡ１で他のステーションは、ＳＴＡ２である。調整子ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２に、トレーニング設定のための予約された時間スロットに係わる情報を伝送する。他の実施形態で調整子は、２つの異なるステーション間のビームフォーミング・トレーニングのために、スーパーフレームの時間スロットを予約する。かような実施形態で調整子は、トレーニング設定のための予約された時間スロットと関連した情報を、ＳＴＡ１及びＳＴＡ２に伝送する。
【００２６】
一部の実施形態で調整子は、スーパーフレームの初期セクタ・トレーニング（ＩＳＴ：initial  sector  training）のための固定時間ＢＦ区間（ＦＢＰ）を定義する。そのＦＢＰの間に調整子は、ＳＴＡとＩＳＴを行うが、このとき調整子は、適応的にＴＸＳＳとＲＸＳＳとを行う。一実施形態で調整子は、時間スロットでの固定された時間ＢＦウィンドウ内で、調整子ＴＸＳＳ及び調整子ＲＸＳＳいずれも支援する。他の実施形態で調整子は、一部時間スロットを使用しないまま残す。他の実施形態で調整子は、均一（uniform）方式または不均一（non-uniform）方式で、あらゆる方向をカバーすることによって、複数のラウンド（round）のＲＸＳＳを行う。ＴＸＳＳ及びＲＸＳＳのための時間スロットの実際使用は、調整子ステーションの能力及びその調整子が動作する環境に依存的である。
【００２７】
一実施形態で、ＦＢＰは、それぞれのスーパーフレームに対して異なっている。一部の実施形態で、ＦＢＰ内で、順方向リンクＴＸＳＳ及び逆方向リンクＴＸＳＳが、調整子とステーションとでそれぞれ行われる。他の実施形態で、順方向ＲＸＳＳ及び逆方向ＲＸＳＳがステーションと調整子とでそれぞれ行われる。他の実施形態で、順方向ＴＸＳＳと逆方向ＲＸＳＳとが調整子で行われる。他の実施形態で、順方向ＲＸＳＳと逆方向ＴＸＳＳとがステーションで行われる。
【００２８】
一部の実施形態で、ＦＢＰ内のＴＸ／ＲＸスウィーピングに係わる一般的なマッピングを利用し、異種のアンテナ類型（シングル要素、セクタ・アンテナ、フェーズ・アレイアンテナなど）に係わるビームフォーミング・トレーニングが同時に行われる。
【００２９】
一部の実施形態で、ＣＴＲＬ
ＰＨＹ（コモンモードとして知られている制御ＰＨＹ）より十分に高いＭＣＳ（modulation  and  coding  scheme）での結合を可能にするために、以下のＩＳＴ、結合及び維持トレーニング（ＲＴ：remaining  training）は、いかなる順序でも発生しうる。これは、さらに短いトレーニング時間を引き起こす。
【００３０】
一部の実施形態は、１つのスーパーフレームでのシングル・ステーション結合とは反対に、固定された時間ウィンドウの間、複数のステーションが結合されることを許容する。
【００３１】
前述の実施形態は、消耗的な検索を行う必要なしに、早いＢＦトレーニングを許容する。また、前記実施形態は、通信システムの使用に基づいて、低電力デバイスを支援するためのトレーニングに係わる適応、及びＢＦタイミング・ウィンドウの適応的な調整を許容する。前記実施形態は、例えば、全方向受信（ＲＸ  omni）のような特定の具現を要求せずとも、異種のアンテナ構成を満足させる。
【００３２】
ＩＩ．初期セクタ・トレーニングのための固定時間ビームフォーミング区間（ＦＢＰ：fixed-time  beamforming  period：ＦＢＰ）
図１は、ＳＴＡ１とＳＴＡ２との間のビームフォーミング・トレーニングのために利用される固定時間ビームフォーミング区間を有した例示的なスーパーフレームを図示している。一部の実施形態で、ネットワークシステムでの結合されたステーションＳＴＡ１は、ステーションＳＴＡ１とのビームフォーミング・トレーニングを行うための他の潜在的なステーションのためのスーパーフレーム１００での固定時間区間１０２を獲得する。かような実施形態でＳＴＡ１は、調整子である。一実施形態でＳＴＡ２は、ＳＴＡ１とのビームフォーミング・トレーニングを行うための試みを行う。一部の実施形態でＳＴＡ１は、ＳＴＡ２と以前に通信した経験がなく、ＳＴＡ２の存在を知ることができない。かような実施形態で、ＦＢＰを獲得するとき、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２のアンテナ能力を知ることができない。他の実施形態でＳＴＡ１は、ＳＴＡ２と以前に通信した経験があり、ＳＴＡ２のアンテナ能力を知っている。
【００３３】
一部の実施形態で、ＳＴＡ１獲得ＦＢＰ１０２は、第１トレーニング・ウィンドウ１０４と、第２トレーニング・ウィンドウ１０６とから構成される。第１トレーニング・ウィンドウ１０４は、前述の異なる４個のセクタの集合のうち１つのためのビームフォーミング・トレーニングのために利用され、第２トレーニング・ウィンドウは、前述の異なる４個のセクタの集合のうち他の１つのためのビームフォーミング・トレーニングのために利用される。例えば、トレーニング・ウィンドウのうち一つ以上が、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウ（initiator  base  training  window）に対応する。そのイニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウは、Ｆ−ＴＸＳＳまたはＲ−ＲＸＳＳのために利用される。また、トレーニング・ウィンドウのうち一つ以上は、レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウ（responder  base  training  window）と命名される。Ｆ−ＴＸＳＳまたはＦ−ＲＸＳＳを行うために利用されるトレーニング・ウィンドウは、順方向リンク・トレーニング・ウィンドウと命名される。Ｒ−ＴＸＳＳまたはＲ−ＲＸＳＳを行うために利用されるトレーニング・ウィンドウは、逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウと命名される。
【００３４】
第１トレーニング・ウィンドウ１０４は、Ｍ個の第１トレーニング・スロット１０８を含む。第２トレーニング・ウィンドウ１０６は、Ｎ個の第２トレーニング・スロット１１４を含む。Ｍ個の第１トレーニング・スロット１０８それぞれは、ビームフォーミング・インターフレーム・スペーシング（ＢＩＦＳ：beamforming  inter-frame  spacing）時間インターバル１１０によって分離される。また、Ｎ個の第２トレーニング・スロット１１４それぞれは、ＢＩＦＳ時間インターバル１１０によって分離される。第１トレーニング・ウィンドウ１０４及び第２トレーニング・ウィンドウ１０６は、ショートインターフレーム・スペーシング（ＳＵＦＳ：short  inter-frame  spacing）時間インターバル１１２によって分離される。
【００３５】
一実施形態で、第１トレーニング・ウィンドウ１０４及び第２トレーニング・ウィンドウ１０６は、いずれもイニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウを含む。また、第１トレーニング・ウィンドウ１０４は、順方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、第２トレーニング・ウィンドウ１０６は、逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含む。従って、第１トレーニング・ウィンドウ１０４は、ＳＴＡ１のための最適の送信セクタを見つけ出すために利用され、第２トレーニング・ウィンドウ１０６は、ＳＴＡ２のための最適の送信セクタを見つけ出すために利用される。第１トレーニング・ウィンドウ１０４の間、Ｆ−ＴＸＳＳを行うためにＳＴＡ１は、Ｍ個の第１トレーニング・スロット１０８で、最大Ｍ回まで自体のトレーニング・シーケンスを伝送する。同様に、第２トレーニング・ウィンドウ１０６の間、Ｒ−ＲＸＳＳを行うためにＳＴＡ２は、Ｎ個の第２トレーニング・スロット１１４で、最大Ｎ回までトレーニング・シーケンスを伝送する。
【００３６】
一部の実施形態で、順方向リンク伝送は、逆方向リンク・トレーニング設定に係わる追加情報及び他の管理情報（例えば、ＳＴＡ１が調整子であるならば、ビーコン情報）を含む。従って、かような実施形態で、順方向トレーニング・スロット（例えば、第１トレーニング・スロット１０８）の持続時間は、逆方向トレーニング・スロット（例えば、第２トレーニング・スロット１１４）の持続時間と同一であるか、あるいはそれよりも長い。
【００３７】
一部の実施形態で、ＳＴＡ１は調整子であり、ＩＳＴを行うために、ＦＢＰ１０２を獲得する。このとき、ＳＴＡ１によって行われるＩＳＴは、Ｆ−ＴＸＳＳを行うための順方向リンク・トレーニング・ウィンドウとしての第１トレーニング・ウィンドウ１０４の使用を含む。また、ＳＴＡ１によって行われるＩＳＴは、Ｒ−ＲＸＳＳを行うための逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウとしての第２トレーニング・ウィンドウ１０６の使用をさらに含む。かような実施形態で、ＦＢＰ１０２の全体長ＤＦＢＰは、第１トレーニング・ウィンドウ１０４の持続時間と、第２トレーニング・ウィンドウ１０６との持続時間の和である。その長さは、固定されており、次の通り計算される。
【００３８】
DFBP=M*DTXSS−BIFSTime+SIFSTime+N*DRXSS=constant      （式１）
ここで、ＤＴＸＳＳ、ＤＲＸＳＳは、それぞれＴＸＳＳのために利用される１つの第１トレーニング・スロット１０８の持続時間と、ＲＸＳＳのために利用される１つの第２トレーニング・スロット１１４の持続時間と、を示す。ＢＩＦＳＴｉｍｅ及びＳＩＦＳＴｉｍｅは、それぞれＢＩＦＳ  １１０の持続時間と、ＳＩＦＳ  １１２の持続時間と、を示す。ＭとＮは、ＴＸＳＳとＲＸＳＳとのために利用される使用可能なセクタの個数を示す（ＤＴＸＳＳ、ＤＲＸＳＳの記号は、それぞれのトレーニング・スロットＭ個とＮ個とに係わるＢＩＦＳ時間（ＢＩＦＳＴｉｍｅ）をすでに含んでいることに留意）。
【００３９】
一部の実施形態で、ＤＦＢＰは、ネットワークに存在する調整子及びあらゆるステーションにすでに知られている。かような場合に係わる１つの例は、それぞれのスーパーフレーム１００のために、同じ固定されたＦＢＰ１０２が使われる場合である。他の実施形態で、ＤＦＢＰは、スーパーフレーム１００ごとに異なって割り当てられる。かような実施形態で、ＤＦＢＰは、調整子から受信されたトレーニング・パケット（例えば、フレーム）をデコーディングすることにより、ネットワークのステーションによって決定される。
【００４０】
一部の実施形態で、異種のアンテナ類型のデバイスでのビームフォーミング・トレーニングは、ＦＢＰウィンドウ１０２の間に行われる。かようなビームフォーミング・トレーニングの間で調整子は、ＴＸＳＳ及びＲＸＳＳを適応的に行う。調整子は、そのＦＢＰウィンドウ１０２内で、Ｍ及びＮの個数を最適に合わせることができる。Ｍ及びＮの選択は、実際に調整子アンテナ能及びその調整子が動作する環境に依存する。一部の実施形態で、ＴＸＳＳ及び／またはＲＸＳＳ構成が、一般的にＦＢＰ１０２にマッピングされるが、これは、事前にアンテナ能を交換せずとも、いかなる異種のアンテナ類型デバイス間でも最適のトレーニングを可能にする。
【００４１】
そのＩＳＴの間で調整子は、全体Ｍ＋Ｎ個の使用可能なスロット（第１時間スロット１０８及び第２時間スロット１１４を有したＦＢＰについて、Ｆ−ＴＸＳＳ（順方向ＴＸＳＳ）のために、ＮＴＸＳＳ（ＮＴＸＳＳ≦Ｍ）個の時間スロットを割り当て、Ｒ−ＲＸＳＳ（逆方向ＲＸＳＳ）のために、ＮＲＸＳＳ（ＮＲＸＳＳ≦Ｎ）個の時間スロットを割り当てる（ＮＴＸＳＳとＮＲＸＳＳは、それぞれＴＸＳＳ及びＲＸＳＳで、調整子によって使われる実際のスロットを示すということに留意）。
【００４２】
一部の実施形態で、調整子ＳＴＡ１は、ＮＴＸＳＳ個のＦ−ＴＸＳＳパケットを空間上で、自体が意図する領域にわたって伝送することができるが、このとき１つのパケットは、時間スロット別方向に対応する。ＳＴＡ２は、擬似全方向（quasi-omni；Ｑ−omni）構成で、Ｆ−ＴＸＳＳパケットを聴取する。このとき、ＳＴＡ２は、自体の全体領域空間にわたって聴取する。一部の実施形態では、Ｆ−ＴＸＳＳパケットを検出してデコーディングすれば、ＳＴＡ２が下記の情報を獲得することができる。
【００４３】
１．行われるＴＸＳＳの個数であり、このとき、ＳＴＡ２は、送信モードでスイッチングする前の受信モードで、どの区間（period）に留まるかを決定するために、その行われるＴＸＳＳの個数を利用する；
２．ＳＴＡ２によって支援されるＲＸＳＳの個数（すなわち、トレーニング・パケットを伝送する回数）、及びＳＴＡ１によって支援されるＲＸＳＳの個数（受信セクタをスウィーピングする回数）；
３．ＩＳＴプロセスに係わるタイミング；
４．調整子ＳＴＡ１  ＴＸセクタそれぞれと関連したリンク品質表示器（ＬＱＩ）。
【００４４】
他の実施形態で、前記情報は、ビーコンに含まれる。このとき、ＢＦ情報要素（ＩＥ）は、ＴＸＳＳ及びＲＸＳＳのために、かような情報を含む。
【００４５】
ＳＴＡ２は、Ｆ−ＴＸＳＳを終了すれば、受信モードから送信モードにスイッチングされる。ＳＴＡ２は、ＮＲＸＳＳ個のＲ−ＲＸＳＳパケットをＱ−omniモードで伝送する。このとき、調整子ＳＴＡ１がＮ個の受信セクタにわたったスウィーピングによって聴取する間に、ＳＴＡ２は、自体の全体領域空間にわたって伝送する。ここで、１つのセクタは、時間スロット別Ｒ−ＲＸＳＳパケットに対応する。
【００４６】
図２のＡ及びＢは、ＴＸＳＳ及びＲＸＳＳ（Ｍ＋Ｎ＝１６）のための全体１６個のスロット（すなわち、第１トレーニング・スロット１０６及び第２トレーニング・スロット１１４の和）を含むＦＢＰ１０２の場合に係わる２つの例示を図示する。図２のＡの実施形態で調整子は、自体のアンテナ能に基づいて、１６個のスロットマッピングを決定する。この実施形態で調整子は、８セクタのＴＸＳＳと、８セクタのＲＸＳＳとを行うように、スロットをマッピングする。そのマッピングは、（Ｍ，Ｎ）＝（ＮＴＸＳＳ，ＮＲＸＳＳ）＝（８，８）の構成に対応する。
【００４７】
同様に、図２のＢの実施形態で調整子は、（Ｍ，Ｎ）＝（ＮＴＸＳＳ，ＮＲＸＳＳ）＝（１２，４）の構成を設定する。この実施形態で調整子は、関心のある空間領域をカバーすることができるように、自体のアンテナ構成を、１２個のＴＸＳＳと４個のＲＸＳＳとのためにマッピングする。この実施形態で、関心のある空間領域は、３６０°である。図２のＡ及びＢで調整子は、ＦＢＰ１０２を使い果たす（例えば、ＮＴＸＳＳ＝Ｍ，ＮＲＸＳＳ＝Ｎ）。このように使い果たされたマッピングの類型をフルＦＢＰ１０２利用と命名する。他の実施形態で、図３のＡ及びＢで記述するように、調整子は、ＦＢＰ１０２を使い果たさない（例えば、ＮＴＸＳＳ＜Ｍ及び／またはＮＲＸＳＳ＜Ｎ）。
【００４８】
他の実施形態で、調整子Ｒ−ＲＸＳＳの代わりに、ＳＴＡ２  Ｒ−ＴＸＳＳトレーニングが、第２トレーニング・ウィンドウ１０６で行われる。かような一部の実施形態でＳＴＡ２は、逆方向トレーニングのための最適のＴＸＳＳ構成を選択するが、これは、調整子によって獲得されたＮ個のスロットを利用するためのものである。他の実施形態で、調整子Ｆ−ＴＸＳＳの代わりに、ＳＴＡ２  Ｆ−ＲＸＳＳトレーニングが、第１トレーニング・ウィンドウ１０４で利用される。かような一部の実施形態で、Ｍの値とタイミングとがＦＢＰ１０２以前に、ＳＴＡ１によってＳＴＡ２に伝送される。
【００４９】
一部の実施形態で、ＮＴＸＳＳとＮＲＸＳＳとの和は、ＦＢＰ１０２で使用可能な全体スロットの個数より小さい。例えば、ＮＴＸＳＳ＋ＮＲＸＳＳ＜Ｍ＋Ｎになるように（ＮＴＸＳＳ≦Ｍ及びＮＲＸＳＳ＜Ｎ）または（ＮＴＸＳＳ＜Ｍ及びＮＲＸＳＳ≦Ｎ）。かような一部の実施形態について、以下で記述する。
【００５０】
ａ）一実施形態で、調整子がＲＸＳＳで３６０°全部をカバーするために必要なディスジョイント・ビーム（disjoint  beam）の個数が、ＴＸＳＳで必要な個数より少ないように、調整子でのアンテナ構成が非対称である。例えば図３のＡで、Ｆ−ＴＸＳＳ及びＲ−ＲＸＳＳそれぞれで、３６０°をカバーするために調整子は、８個のＮＴＸＳＳと２個のＮＲＸＳＳとを利用する。従って、ＦＢＰ１０２で、６個のスロットが使用されないまま残る（このとき、ＦＢＰ１０２で、Ｍ＋Ｎ＝１６であると仮定する）。
【００５１】
ｂ）他の実施形態で、調整子がＴＸＳＳ及びＲＸＳＳを行う間、スウィーピングの可能なディスジョイント・ビームの個数が、ＦＢＰ１０２でのスロットの固定された個数の和、すなわち、Ｍ＋Ｎより少ないように、調整子でのアンテナが構成される。例えば、図３のＢで調整子は、Ｆ−ＴＸＳＳ及びＲ−ＲＸＳＳそれぞれで、３６０°全部をカバーするために、多いとしても４個のＮＴＸＳＳスロットと４個のＮＲＸＳＳスロットとを利用するように構成される。従って、ＦＢＰ１０２で、８個のスロットが使用されないまま残る（このとき、ＦＢＰ１０２で、Ｍ＋Ｎ＝１６であると仮定する）。
【００５２】
ｃ）他の実施形態で調整子は、意図的にＴＸＳＳ及びＲＸＳＳに係わる非対称パターン（または、ビーム）を利用する適応的なアンテナ配列を具備する。従って、ＦＢＰ１０２で、多くの個数のスロットが使用されないまま残る。
【００５３】
当業者は、ＦＢＰ１０２を部分的に利用する他の例示が存在するという事実を認知するであろう。一部の実施形態で、このように、未使用スロットが使われない。他の実施形態では、こういった未使用スロットが利用される。ＦＢＰ１０２で、このように使われていないスロットを効率的に使用する方法に係わる実施形態について、以下で記述する。
【００５４】
ＩＩＩ．複数の送信及び／または受信の機会
一部の実施形態で調整子は、複数回のＴＸＳＳまたはＲＸＳＳを行うことによって、複数の送信機会及び／または受信機会を提供する。例えば、ＳＴＡ１またはＳＴＡ２のある与えられたセクタに対して、図１及び図４に図示された複数のトレーニング・スロット１０８，１１４は、ＲＸＳＳまたはＴＸＳＳで、そのセクタをスウィーピングするのに利用される。例えば、調整子の受信セクタに対応するビームまたはセクタ内に位置するＳＴＡ２は、その受信セクタで調整子が聴取する間（Ｒ回のＲＸＳＳラウンド（round）にわたって）、その調整子に伝送するためのＲ回の伝送機会を有する。１回のＲＸＳＳラウンドは、ステーション（例えば、調整子）が３６０°の空間をカバーするために聴取するのに必要なセクタの個数を定義する。例えば、図３のＡに図示されたアンテナ・パターンを有した調整子は、それぞれのラウンドが、２個の第２トレーニング・スロット１１４（ＮＲＸＳＳ＝２）であるＳＲＸＳＳ（１），ＳＲＸＳＳ（２）を利用するように、４回のＲＸＳＳ（Ｒ＝４）ラウンドを行う。結合されていないＳＴＡ２は、調整子に結合要請フレーム（すなわち、パケット）を伝送するために、その４個のラウンドのうち一つを選択する。すなわち、ＳＴＡ２は、かような要請を伝送するための４回の機会を有する。従って、Ｒは、ＦＢＰ１０２の間、調整子と結合される非結合ステーションの最大個数である。図４は、かような実施形態を図示している。逆方向リンク（ＲＬ）伝送で、調整子に結合要請を伝送するとき、非結合ステーションＳＴＡ２は、ステーションＳＴＡ２によって選択されたＲＸＳＳラウンドを、調整子に知らせるための識別子を含む。一実施形態で、非結合ステーションＳＴＡ２は、要請ステーションＳＴＡ２を識別するために、結合要請フレームに、ＭＡＣ（medium access  control）アドレスを含む。他の実施形態で調整子は、順方向リンク（ＦＬ）応答フレーム（例えば、パケットを）を伝送するとき、ステーションを区別するために、ＲＸＳＳラウンド識別子を利用する。ＲＸＳＳラウンド識別子と共に、結合要請は、ＭＡＣ階層ヘッダ、ＰＨＹ（physical）階層ヘッダに含まれる。
【００５５】
一部の実施形態で、トレーニング・スロット１０８，１１４の個数は、ＳＴＡに係わる送信セクタ及び／または受信セクタ（例えば、受信セクタ）の個数の整数倍ではないこともある。図４を参照すれば、例えば、第２トレーニング・スロット１１４が、Ｒ−ＲＸＳＳのために使われるとき、Ｎ＝８である第２トレーニング・スロット１１４が存在し、調整子は、３個の受信セクタ（ＮＲＸＳＳ＝３）を有するとき、複数のラウンドのＲＸＳＳは、第２トレーニング・スロット１１４全部を完全に占めないこともある。すなわち、Ｎ／ＮＲＸＳＳは、整数ではない。一部の実施形態で調整子は、複数の完全なＲＸＳＳラウンドを行い、使われていないスロットは、使われないまま残す。他の実施形態で、最後のＲＸＳＳラウンドは、一部の方向またはセクタを部分的にカバーする。部分的なＲＸＳＳラウンドの場合、調整子は、どの方向をカバーし、どの方向を飛び越すかを決定することができる。
【００５６】
図５は、図１に図示されたＦＢＰ１０２の部分的または全体的な活用のためのＩＳＴの間の時間スロット割り当てのためのプロセスの例示を図示する。図５の実施形態で、ＦＢＰ１０２の間、Ｆ−ＴＸＳＳに続いてＲ−ＲＸＳＳが行われる。最初の段階である５０１で、ＳＴＡ１（coordinator）は、Ｆ−ＴＸＳＳのためのＭ個の第１トレーニング・スロットと、Ｒ−ＲＸＳＳのためのＮ個の第２トレーニング・スロット１１４とを有するＦＢＰ１０２を予約する。次の段階である５０３で、ＳＴＡ２がＲＸ全方向（ＲＸ−omni）モードで聴取する間、Ｍ個の第１トレーニング・スロット１０８でのＳＴＡ１の送信セクタにおいて、ＳＴＡ１がトレーニング・パケットでのトレーニング・シーケンスを、ＳＴＡ２に伝送する。
【００５７】
段階５０５で、ＳＴＡ２は、Ｍ個の第１トレーニング・スロット１０８で、ＳＴＡ１が伝送したトレーニング・パケットそれぞれをデコーディングする。そのトレーニング・パケットは、ＳＴＡ１の送信セクタそれぞれのために、そのトレーニング・パケットそれぞれに係わるリンク品質指示器（ＬＱＩ）を含む。ＳＴＡ２及び／またはＳＴＡ１は、どの送信セクタが最も高いリンク品質を有しているかを判断するために、ＬＱＩを使用する。例えば、ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１のそれぞれの送信セクタにおいて伝送されたそれぞれのトレーニング・パケットのリンク品質として、信号対ノイズ比率（ＳＮＲ）を測定する。一実施形態で、最も高いＳＮＲ（または、平均ＳＮＲ／リンク品質）を有したＳＴＡ１の送信セクタと関連したトレーニング・パケットは、ＳＴＡ１に係わる最適の送信セクタに対応しうる。
【００５８】
次に段階５０７で、ＳＴＡ２は、ＲＸ全方向モードからＴＸ−全方向（ＴＸ−omni）モードにスイッチングする。また、決定段階である５０９で、ＳＴＡ１は、複数のＲＸＳＳラウンドを行うか否かを判断する。ＳＴＡ１が複数のＲＸＳＳラウンドを行うと決定すれば、プロセス５００は、段階５１１に続く。ＳＴＡ１が、複数のＲＸＳＳラウンドを行わないと決定すれば、プロセス５００は、段階５１９に続く。
【００５９】
段階５１１で、ＲＸＳＳ遂行のためのラウンドの個数Ｒは、［Ｎ／ＮＲＸＳＳ］と設定される。次に段階５１３で、ＳＴＡ２は、Ｒ回のラウンドにわたって、トレーニング・パケットにおけるトレーニング・シーケンスを伝送する。トレーニング・パケットのうち一つ以上は、ＳＴＡ１の送信セクタに係わるＬＱＩを含む。段階５１５で、ＳＴＡ１は、自体の受信センタそれぞれにわたって、Ｒ回のスウィーピングを行い、段階５１３で、ＳＴＡ２によって伝送されたトレーニング・パケットを受信する。次に段階５１７で、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ１の受信セクタそれぞれに係わるトレーニング・パケットそれぞれのリンク品質を判断する。最も高いリンク品質（または、平均リンク品質）を有した受信セクタは、ＳＴＡ１に係わる最適の受信セクタである。次に、プロセス５００は終了する。段階５１９で、複数のＲＸＳＳラウンドが全く行われなければ、ＳＴＡ１は、ＴＸ全方向モードで、トレーニング・パケットにおけるトレーニング・シーケンスを伝送する。トレーニング・パケットのうち一つ以上は、ＳＴＡ１の送信セクタに係わるＬＱＩを含む。段階５２１で、ＳＴＡ１は、自体の受信セクタそれぞれにわたってスウィーピングを行い、段階５１９で、ＳＴＡ２によって伝送されたトレーニング・パケットを受信する。次に段階５２３で、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ１の受信セクタそれぞれに係わるトレーニング・パケットそれぞれのリンク品質を判断する。最も高いリンク品質（または、平均リンク品質）を有した受信セクタは、ＳＴＡ１に係わる最適の受信セクタである。次に、プロセス５００は終了する。
【００６０】
他の実施形態で、Ｆ−ＴＸＳＳ、Ｆ−ＲＸＳＳ、Ｒ−ＴＸＳＳ及びＲ−ＲＸＳＳの多様な組み合わせが同様に行われるということに留意しなければならない。例えば、Ｆ−ＴＸＳＳの次に、Ｒ−ＴＸＳＳが行われる。また、多様な回数のＴＸＳＳラウンド及びＲＸＳＳラウンドがいかなる組み合わせでも行われる。また、ＦＢＰ全体使用またはＦＢＰ一部使用は、いかなる組み合わせでも行われる。
【００６１】
IV．不均一ＲＸＳＳ（non-uniform  ＲＸＳＳ）
一部の実施形態で調整子は、ＦＢＰ１０２でのスロット１０８，１１４のうち使用しないスロットを使用することに決定することができ、これによって調整子は、自体のＴＸＳＳまたはＲＸＳＳの間、あらゆる方向を不均一にカバーする。例えば、調整子は、ＲＸＳＳラウンドで、他の方向らに比べて、一部の方向／セクタをさらに多くカバーする。他の実施形態で、ＲＸＳＳの１つのセクタをカバーするためのビームの幅（beamwidhth）は、不均一であり、これによって、ＲＸＳＳラウンドで１つのセクタをカバーするために必要な一部のビームのビーム幅は、他のビームよりも狭い（これは、セクタが異なるサイズであるということを意味する）。一部の実施形態で調整子は、例えば、持続的なビーム調整（beam-refinement）を要請する結合ＳＴＡの数、及びそのＳＴＡの調整子に係わる角度上の位置、チャンネルがビジー（busy）状態であるか否かを示すＣＣＡ（clear  channel  assessment）トリガ、及び／または時間ドメインで部分的に重なる伝送されたパケット間の競争を示す他のステーションからの干渉による受信パケット（例えば、トレーニング・パケット）に係わる成功しているといえないパケット・デコーディングのようないくつかの以前の情報（prior  information）に基づいて、不均一ＲＸＳＳを行う。一実施形態で、図３のＡと関連して、調整子は、２回のラウンドのＲＸＳＳを行うが、それぞれのラウンドは、４回のＲＸＳＳセクタ・スウィーピング（ＲＸＳＳ（１），…，ＲＸＳＳ（４））から構成される。例えば、第１セクタ・スウィーピングＲＸＳＳ（１）に係わるビーム幅は、１８０°であって、他の３回のＲＸＳＳは、６０°のビーム幅を有する。従って、２回のＲＸＳＳラウンドが、Ｎ＝８の全体使用可能な第２トレーニング・スロット１１４（例えば、ＳＲＸＳＳ）を完全に占める。ここで、ＳＲＸＳＳは、ＦＢＰ１０２のＲＸＳＳ区間内のスロットである。他の実施形態で、一部のＲＸＳＳセクタは、他のＲＸＳＳセクタよりさらに多くスウィーピングされる。例えば、調整子は、最初の２回のラウンドそれぞれが、３回のＲＸＳＳセクタ・スウィーピング（ＲＸＳＳ（１），ＲＸＳＳ（２），ＲＸＳＳ（３））から構成される一方、３回目のラウンドは、その３回のＲＸＳＳセクタ・スウィーピングのうち、ただ２回のセクタ・スウィーピングから構成される方式で、３回のラウンドのＲＸＳＳを行う。それぞれのＲＸＳＳセクタ・スウィーピングに係わるビーム幅は、１２０°である。従って、１つのＲＸＳＳセクタは、Ｎ＝８の第２トレーニング・スロット１１４にわたって、他の２個のＲＸＳＳよりも一つ少ない回数ほどスウィーピングする。不均一ＲＸＳＳが行われる間、いかなるＳＲＸＳＳも使われないまま残される他の組み合わせも可能である。
【００６２】
一部の実施形態で調整子は、前述の複数のラウンドのＲＸＳＳと同様に、複数のラウンドのＴＸＳＳを行う。そのように、調整子によって行われる複数のラウンドのＴＸＳＳは、第１トレーニング・スロット１０８の一部を使用したり、あるいは全部を使用する結果を引き起こす。他の実施形態で、第２トレーニング・ウィンドウ１０６で、調整子は、全方向（または擬似全方向）受信モードに留まり、ＳＴＡ２は、ＴＸＳＳを行う。かような場合、第２トレーニング・スロット１１４は、Ｒ−ＴＸＳＳとして使われ、ＳＴＡ２によって完全に使われれない。かような一部の実施形態で、前述のようなアプローチと同様に、ステーションは、完全に利用されたり、あるいは部分的に利用される複数回のＴＸＳＳを行う。複数回のＴＸＳＳラウンドを行う間、ステーションは、異なるＴＸＳＳラウンドを区分するための識別子を含む。
【００６３】
一部の実施形態で調整子は、ＴＸＳＳとＲＸＳＳとがＦＢＰ１０２で、Ｍ個のスロット及びＮ個のスロットにマッピングされるように、マッチングを試みる。一部の実施形態で、調整子が、ＴＸＳＳとＲＸＳＳとをカバーするために、使用可能な（Ｍ＋Ｎ）より多くのスロットを必要とするとき、その調整子は、一部の方向は、完全に飛び越し、または一つ以上のスーパーフレーム１００にわたっている複数のＦＢＰ１０２で、あらゆる方向をカバーする。
【００６４】
V．前述のビームフォーミング・プロトコルに係わるアプリケーション
Ａ．スーパーフレームでのＦＢＰの使用
一実施形態で、ＳＴＡ１は調整子であり、スーパーフレーム１００でのビーコン時間を順方向リンク・トレーニング・ウィンドウとして使用する。調整子は、ビーコンに続く逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウを割り当てる。一部の実施形態で、２種のＳＴＡ２が下記のようにトレーニングを行う。
【００６５】
１．制御ＰＨＹより速い速度で結合する非結合ＳＴＡ（unassociated  ＳＴＡ）；
２．調整子に係わる自体のビーム／セクタを失い、再びトレーニングすることを望む結合ＳＴＡ（associated  ＳＴＡ）。
【００６６】
一部の実施形態で、結合を願うということを示すために、結合要請のフィールドは、ＳＴＡ２逆方向トレーニング伝送に含まれる。一部の実施形態で、逆方向トレーニング・ウィンドウの次に、調整子は、非結合ＳＴＡ２との結合手順を始め、または新しいトレーニング結果を、結合されたＳＴＡ２にフィードバックする。
【００６７】
他の実施形態でＳＴＡ１は、調整子ではなくして、非調整子ＳＴＡ間のトレーニングのためのＦＢＰ１０２を利用する。かような場合のＳＴＡ１は、調整子からのＦＢＰ１０２に係わる予約を要請する。スーパーフレーム１００でのＦＢＰ１０２の位置は、サービス区間（ＳＰ）のうちどこでもよい。
【００６８】
以下で記述する実施形態は、ＳＴＡ１が調整子である場合について示している。しかし、当該技術分野で当業者は、類似の方法が、ＳＴＡ１が調整子ではない場合について使われるということを認めるであろう。
【００６９】
一実施形態で、ＦＢＰ１０２の間のＩＳＴトレーニングの次に、非結合ＳＴＡ２は、次のことを要請する。
【００７０】
１．調整子との結合後終了；
２．直接的なビーム調整（beam-refinement）及びその後の結合；
３．まず、調整子と結合した後、ビームフォーミングの遂行（ビーム調整手順は、以下のセクションで記述）。
【００７１】
Ｂ．ＦＢＰ長
一部の実施形態で、ＦＢＰ１０２の持続時間は、調整子によって獲得される。ＦＢＰ１０２の持続時間は、アプリケーション及び使用シナリオから誘導される。一実施形態で調整子は、シングル小型アンテナ・デバイス（single  antenna  handheld  device）である。かような調整子は、他の小型デバイスにサービスを提供するために、拡張されたトレーニングを進めることができない。例えば、短いＦＢＰ１０２が割り当てられるが、これは、いくつかのトレーニング・スロット１０８，１１４を許容する。他の実施形態で調整子は、複雑なフェーズアレイを有したデジタルテレビであって、その調整子は、６４個のセクタをトレーニングするためのロングウィンドウを設定する。他の実施形態でシステムは、ディレイに非常に敏感であり、調整子は、トレーニングを行うのに利用される時間を制限することを願う。
【００７２】
Ｃ．アンテナ能基盤のビームフォーミング・トレーニング
一実施形態で、前述の方法は、アンテナ能基盤のＢＦトレーニングを可能にするが、これは、セクタ・トレーニングとビーム調整との２種類のステージを含む。セクタ・トレーニングは、ＩＳＴと最終セクタ・トレーニング（ＦＳＴ：final  sector  training）とによって区分される。一実施形態で、前述のように、調整子がＦ−ＴＸＳＳに続いてＲ−ＲＸＳＳを行うとき、前記規定されたＦＢＰ１０２内でＩＳＴが行われる。他の実施形態で、調整子がＦ−ＴＸＳＳに続いてＲ−ＴＸＳＳを行うとき、前記規定されたＦＢＰ１０２内でＩＳＴが行われる。
【００７３】
以下の説明は、シングルラウンドでのＦＢＰ１０２の全部使用を含むビームフォーミング・トレーニングの実施形態に係わるものである。ビームフォーミング・トレーニングのための類似の方法が、シングルラウンドで、ＦＢＰ全部を使用しない実施形態のために使われる。
【００７４】
１．セクタ・トレーニング
図６は、ＩＳＴステージの間、ＢＦプロトコルに係わる例示を図示したものである。この実施形態で、調整子ＳＴＡ１は、自体の判断で、全体Ｍ＋Ｎ個のスロットを有したＦＢＰ１０２に対して、Ｆ−ＴＸＳＳのためのＭ個（例えば、この場合、ＮＴＸＳＳ）の第１トレーニング・スロット１０８を割り当て、Ｒ−ＲＸＳＳのためのＮ個（例えば、この場合、ＮＲＸＳＳ）の第２トレーニング・スロット１１４を割り当てる。この実施形態で、ＳＴＡ２が擬似全方向（Ｑ−omni）構成で聴取するとき、調整子は、Ｍ個のＦ−ＴＸＳＳフレーム（例えば、トレーニング・パケット）を伝送する。このとき、１つのパケットは、調整子自体が意図した領域にわたって、それぞれのスロット１０８別の方向に対応する。
【００７５】
一部の実施形態で、Ｆ−ＴＸＳＳパケットを検出してデコーディングすれば、ＳＴＡ２は、調整子ＴＸセクタそれぞれと関連したＬＱＩを推定するだけではなく、ビームフォーミングのタイミングを決定する。Ｆ−ＴＸＳＳが完了すれば、ＳＴＡ２は、擬似全方向受信モードから擬似全方向送信モードにスイッチングする。Ｎ個の受信セクタをスウィーピングすることにより、調整子が聴取する間、ＳＴＡ２は、擬似全方向モードでＮ個のＲ−ＲＸＳＳパケットを伝送する。このとき、調整子自体が意図した領域にわたって１つのセクタは、スロット１１４別の方向に対応する。
【００７６】
他の実施形態で、ＳＴＡ２が擬似全方向受信モードから受信セクタモードにスイッチングするとき、Ｆ−ＴＸＳＳ後にＲ−ＴＸＳＳが行われる。ＳＴＡ２は、自体のＮ個の送信セクタにわたって、Ｎ個のＲ−ＴＸＳＳパケットを伝送する。このとき、調整子が擬似全方向構成で聴取するとき、ＳＴＡ２自体が意図した空間上の領域にわたって１つのセクタは、スロット１１４別に、方向別Ｒ−ＴＸＳＳそれぞれに対応する。Ｒ−ＴＸＳＳパケットは、Ｆ−ＴＸＳＳで推定されたＳＴＡ１のセクタのためのＬＱＩを含む。
【００７７】
一実施形態で、ＩＳＴに続いて非結合ＳＴＡ２は、まず結合を行い、ビームフォーミング・トレーニングの維持を持続（ＡＦＲＴ：association  first  and  continue  the  remaining  beamforming  training）したり、あるいは結合する前に、ビームフォーミング・トレーニングの維持を直接遂行（ＲＡＴＢ：remaining  beamforming  training  before  associating）する。ＡＦＲＴプロセスの一実施形態で、ＩＳＴのＲ−ＲＸＳＳの間、結合要請がＳＴＡ２によって調整子に伝送される。調整子は、結合応答を結合するＳＴＡ１に伝送することによって応答する。その応答は、デバイス能、タイミングのような情報交換を含む。結合応答は、最もしっかりしたＭＣＳ、例えば、ＩＳＴで使われる制御ＰＨＹでよりさらに高いＭＣＳで伝送する。一部の実施形態で、結合プロセスとトレーニング・プロセスとを区別するために、結合要請またはトレーニングが現在遂行中であるということを示すために、ＰＨＹヘッダに１つのビットが割り当てられる。
【００７８】
図７は、最終セクタ・トレーニングの例示を図示する。ＡＦＲＴまたはＲＴＢＡの一部の実施形態で、ビームフォーミング・トレーニングの維持は、ＦＳＴとビーム調整（beam  refinement）とを含む。調整子がＳＴＡ２のアンテナ能に係わる知識をもって、Ｒ−ＴＸＳＳ及びＦ−ＲＸＳＳのための時間を予約するとき、ＦＳＴが図７に図示されているように発生しうる。ＳＴＡ２がそれぞれＪ個及びＫ個の送信セクタ及び受信セクタを有すると仮定すれば、一部の実施形態でＳＴＡ２は、調整子がＩＳＴステージの間に決定された自体の最適の受信セクタを利用して受信するＪ個のＲ−ＴＸＳＳフレーム（例えば、トレーニング・パケットを）をまず伝送する。Ｒ−ＴＸＳＳパケットを検出してデコーディングすれば、調整子は、ＳＴＡ２のＴＸセクタそれぞれと関連したＬＱＩを推定する。Ｒ−ＴＸＳＳが完了すれば、調整子は、受信モードから送信モードにスイッチングする。Ｋ個の受信セクタにわたってスウィーピングを行うことによって、ＳＴＡ２が聴取する間に調整子は、次にＫ個のＦ−ＲＸＳＳパケットを、ＩＳＴステージの間に決定された最適の送信セクタを利用して伝送する。このとき、１つの受信セクタは、それぞれのＦ−ＲＸＳＳパケットに対応する。
【００７９】
一部の実施形態で、ＦＳＴステージ後に、調整子とＳＴＡ２は、自体の最適送信及び受信セクタを知り、後続するビーム調整が行われる。かような実施形態で、ＳＴＡ２がＦＳＴステージ後に、自体の送信及び受信セクタを獲得する間に調整子は、ＩＳＴステージ後に、自体の最適送信及び受信セクタを獲得する。
【００８０】
２．ビーム調整
一部の実施形態で、アプリケーション及び／またはアンテナ能に依存し、後続するビーム調整（ＢＲ）が行われる。一部の実施形態で、後続するＢＲは、要請によって行われる。一部の実施形態で、送信機能及び受信機能（例えば、無線イーサネット（登録商標））を支援する双方いずれでのアンテナ・システムをもって、双方向トラフィックフローを利用するアプリケーションに係わる順方向リンク（ＦＬ）及び逆方向リンク（ＢＲ）を有した完全なＢＲが利用される。
【００８１】
図８は、ビーム調整の例を図示している。図８の実施形態は、図示されたＥ，Ｆ，Ｇ及び／またはＨステージを含む。ＢＲに基づいた要請に係わる一部の実施形態で、ＳＴＡ２は、まず調整子にＢＲ要請を伝送する。下記では、完全なＢＲに含まれるステージについて記述する。
【００８２】
１．Ｅステージで、調整子がＩＳＴステージの間に獲得した以前の最適受信セクタを介して聴取する間、ＳＴＡ２は、ＦＳＴステージの間に定義された空間上の領域にわたってＢＲフレーム（例えば、トレーニング・パケットを）を伝送することによって、まず反復的なＴＸトレーニングを行う。Ｅステージ後に調整子は、ＳＴＡ２に係わる最適のＴＸ適応的加重ベクトル（ＡＷＶ：adaptive  weight  vector）を推定する。
【００８３】
２．Ｆステージで、ＳＴＡ２のＲＸ  ＡＷＶをトレーニングするために、ＳＴＡ２の最適のＴＸ  ＡＷＶに係わる挿入された（embedded）フィードバック情報を有したＢＲフレームを伝送する。ステージＥ及びＦが完了すれば、ＳＴＡ２は、自体の最適ＴＸ  ＡＷＶ及びＲＸ  ＡＷＶを獲得することができる。このとき、その最適ＴＸ  ＡＷＶ及びＲＸ  ＡＷＶは、次に、それぞれＨ及びＧステージで利用される。
【００８４】
３．Ｇステージで、ＳＴＡ２が以前のＲＸ  ＡＷＶトレーニングの間に獲得した以前の最適のＡＷＶを介して聴取する間に調整子は、ＩＳＴステージの間に限定された空間上の領域にわたって、ＢＲフレームを伝送することによって、反復的なＴＸトレーニングを行う。Ｇステージ後に、ＳＴＡ２は、調整子に係わる最適のＴＸ  ＡＷＶを推定する。
【００８５】
４．ＨステージでＳＴＡ２は、調整子ＲＸ  ＡＷＶをトレーニングするために、調整子の最適のＴＸ  ＡＷＶに係わる挿入されたフィードバック情報を有したＢＲフレームを伝送する。
【００８６】
５．Ｇ及びＨステージが完了すれば、調整子は、最適のＴＸ  ＡＷＶ及びＲＸ  ＡＷＶを獲得し、その最適のＴＸ  ＡＷＶ及びＲＸ  ＡＷＶは、以後にそれぞれステージＦ及びＥで利用される。このプロセスは、調整子及びＳＴＡ２いずれに対しても固定されたＴＸ  ＡＷＶ及びＲＸ  ＡＷＶに収斂させるために、複数の反復回数にわたって反復される。
【００８７】
一部の実施形態で、アプリケーションが、少なくとも送信機能及び受信機能（例えば、非圧縮ビデオストリーミング）を支援する双方でのアンテナ・システムをもって、単一方向のトラフィックフローを利用する。かような一部の実施形態は、トラフィックフローの方向及び／またはアンテナ能に依存し、順方向リンクビーム調整（ＦＬＢＲ：forward  link  beam  refinement）または逆方向ビーム調整（ＲＬＢＲ：reverse  link  beam  refinement）が行われるとき、部分的なＢＲを利用する。部分的なＢＲは、ＲＬＢＲ及びＦＬＢＲのために、図９及び図１０に図示されたように、Ｅ，Ｆ及び／またはＧステージを含む。要請基盤のＢＲに係わる一部の実施形態で、ＳＴＡ２は、調整子にＢＲ要請をまず伝送し、またはＲＬＢＲの場合には、ＳＴＡ１にまず伝送する。一部の実施形態で、ＦＬＢＲの場合に調整子は、まずＢＲ要請をＳＴＡ２に伝送する。図９に図示されているように、ＲＬＢＲに含まれるステージの例示について、下記で説明する。
【００８８】
１．Ｅステージで、調整子がＩＳＴステージの間に獲得した以前の最適受信セクタを介して聴取する間、ＳＴＡ２は、ＦＳＴステージの間に限定された空間上の領域にわたってＢＲフレームを伝送することによって、反復的なＴＸトレーニングを行う。Ｅステージ後に調整子は、ＳＴＡ２に係わる最適のＴＸ  ＡＷＶを推定する。
【００８９】
２．Ｆステージで、ＦＳＴステージの間に獲得したＳＴＡ２の最適受信セクタを介してＳＴＡ２が聴取する間に調整子は、ＩＳＴステージの間に獲得した調整子の最適送信セクタを介して、ＳＴＡ２の最適ＴＸ  ＡＷＶに係わるフィードバック情報を伝送する。Ｆステージは、ＣＴＲＬ  ＰＨＹまたは使用することを望むアプリケーションのＭＣＳよりやや高いＭＣＳで行われる。Ｅ及びＦステージが終了すれば、ＳＴＡ２は、調整子のＲＸ  ＡＷＶをトレーニングするために、続くＧステージで利用されるＳＴＡ２の最適ＴＸ  ＡＷＶを獲得する。
【００９０】
３．ＧステージでＳＴＡ２は、Ｅステージで獲得したＳＴＡ２の最適送信ＡＷＶを介して、ＢＲフレームを伝送することによって、調整子のための反復的なＲＸトレーニングを行う。
【００９１】
４．Ｇステージが完了すれば、調整子は、自体の最適ＲＸ  ＡＷＶを獲得するが、その最適ＲＸ  ＡＷＶは、次にステージＥで使われる。このプロセスは、ＳＴＡ２での固定されたＴＸ  ＡＷＶと、調整子での固定されたＲＸ  ＡＷＶとに収斂させるために、複数の反復回数にわたって反復される。
【００９２】
下記では、図１０に図示されているように、ＦＬＢＲに含まれるステージの例示について記述する。
【００９３】
１．Ｅステージで、ＦＳＴステージの間に限定された空間領域にわたって、自体のアンテナ・パターンを変更する間に調整子は、ＩＳＴステージの間に獲得した自体の最適送信セクタを介して、ＢＲフレームを伝送することによって、ＳＴＡ２に係わる反復的なＲＸトレーニングを行う。Ｅステージ後に、ＳＴＡ２は、Ｆステージで利用するための最適のＲＸ  ＡＷＶを推定する。
【００９４】
２．Ｆステージで、ＳＴＡ２がＥステージで獲得した最適ＲＸ  ＡＷＶを利用して聴取する間、ＩＳＴステージの間に限定された空間領域にわたって、ＢＲフレームを伝送することによって、反復的なＴＸを行う。
【００９５】
３．Ｇステージで、調整子がＩＳＴステージの間に獲得した自体の最適受信セクタを介して聴取する間、ＳＴＡ２は、ＦＳＴステージの間に獲得したＳＴＡ２の最適送信セクタを介して、調整子の最適ＴＸ  ＡＷＶに係わるフィードバック情報を伝送する。Ｇステージは、ＣＴＲＬ  ＰＨＹまたは使用することを望むアプリケーションのＭＣＳよりやや高いＭＣＳで行われる。
【００９６】
４．Ｇステージが完了すれば、調整子は、自体の最適ＴＸ  ＡＷＶを獲得するが、その最適ＴＸ  ＡＷＶは、次にステージＥで使われる。このプロセスは、調整子での固定されたＴＸ  ＡＷＶと、ＳＴＡ２での固定されたＲＸ  ＡＷＶとに収斂させるために複数の反復回数にわたって反復される。
【００９７】
図１１は、データを送信するだけではなく、受信することができる通信デバイス（例えば、ステーション）に係わる例示的な送受信機構造１１００を図示している。送受信機構造１１００は、データソース１１１１、送信（ＴＸ）データ・プロセッサ１１１３、ＴＸ無線周波数（ＲＦ：radio  frequency）チェーン１１１５、受信（ＲＸ）ＲＦチェーン１１２５、ＲＸデータ・プロセッサ１１２３、データ・シンク１１２１及びＲＦ／アンテナ・モジュール１１０１を含む。
【００９８】
送信モードでの送受信機構造１１００の動作について説明される。一実施形態で、データソース１１１１は、伝送されるデータを保存するための少なくとも１つのメモリを含む。ＴＸデータ・プロセッサ１１１３は、データソース１１１１からデータを受信し、その受信されたデータを処理する。データ処理は、例えば、インバース高速フーリエ・トランスフォーム（ＦＦＴ）、データ圧縮、またはデジタル・ドメインで行われた安全エンコーディングを含む。ＴＸＲＦチェーン１１１５は、処理されたデジタルデータを受信し、アナログデータ波形に変換する。ＲＦ／アンテナ・モジュール１１０１は、送信アンテナ及びＴＸＲＦ（図示せず）電子機器を含む。ＲＦ／アンテナ・モジュール１１０１は、アナログデータ波形を受信し、ＴＸＲＦ電子機器がさらなるアナログ信号処理、例えば、アナログデータ波形に係わるベースバンド・ミキシング及び増幅を行った後、その送信アンテナが、そのアナログデータ波形を無線で伝送する。
【００９９】
受信モードでの送受信機構造１１００の動作について説明される。ＲＦ／アンテナ・モジュール１１１１は、受信アンテナ及びＲＸＲＦ電子機器（図示せず）を含む。受信アンテナは、アナログデータ波形を受信し、ＲＸＲＦ電子機器は、さらなるアナログ信号処理、例えば増、幅及びベースバンド・デミキシング（de-mixing）を行う。ＲＸ  ＲＦチェーン１１２５は、ＲＦ／アンテナ・モジュール１１０１からアナログデータ波形を受信した後、デジタルデータに変換する。ＲＸデータ・プロセッサ１１２３は、ＲＸ  ＲＦチェーン１１２５からデジタルデータを受信し、その受信されたデータを処理する。データ処理は、ＦＦＴ、データの圧縮解除、またはデジタル・ドメインで行われた安全デコーディングを含む。その処理されたデータは、次にデータ・シンク１１２１に保存される。
【０１００】
一実施形態で、前述のようなビームフォーミングを介して、信号対ノイズ比（signal-to-noise ratio）を向上させるために、１対の通信デバイス、例えば、データ通信と関連した方向性アンテナを有する送信デバイス及び受信デバイスが、アンテナ・トレーニング・プロセスを行う。図１２は、ビームフォーミングを介して、データ、例えば、オーディオ及び／またはビデオ（Ａ／Ｖ）データを伝送する前に、アンテナトレーニング・セッションを行うように構成された２個のビームフォーミング通信デバイス（送信機１２１１（例えば、調整子）及び受信機１２１２（例えば、ＳＴＡ２））を含む。送信機１２１１及び受信機１２１２それぞれは、送信アンテナ１２１３ａ及び受信アンテナ１２１３ｂを含む。図示された実施形態で、ビームフォーミング無線システム１２００は、ビームフォーミング（アンテナ加重）動作が、アナログ・ドメインで行われるようなアナログ・ビームフォーミング無線システムである。しかし、そのシステム１２００がデジタルビームフォーミング無線システムでもありうるということが認められる。一部の実施形態で、送信機及び受信機それぞれは、複数のアンテナ要素を含む方向性アンテナを含む。
【０１０１】
図１４のＡ乃至Ｃは、図１２に図示された実施形態のような送信デバイスまたは受信デバイスに結合されうる異なる類型の方向性アンテナを図示している。一部の実施形態で、方向性アンテナは、図１４のＡによって表示されたフェーズ・アレイアンテナ１３１０を含む。他の実施形態で、方向性アンテナは、図１４のＢによって表示されたスイッチ型アレイアンテナ１３２０を含む。他の実施形態で、方向性アンテナは、図１４のＣによって表示されたシングル要素方向性アンテナ１３３０を含む。ここで記述された異種の方向性アンテナのためのビームフォーミング・プロトコルに係わる多様な実施形態は、送信機及び受信機で、異種の方向性アンテナを利用する。例えば、一実施形態で、送信機１２１１での送信アンテナ１２１３ａ（図１２）は、フェーズ・アレイアンテナ１３１０であって、受信機１２１２での受信アンテナ１２１３ｂ（図１３）は、スイッチ型アレイアンテナ１３２０である。他の実施形態で、送信機１２１１での送信アンテナ１２１３ａは、スイッチ型アレイアンテナ１３２０であって、受信機１２１２での受信アンテナ１２１３ｂは、フェーズ・アレイアンテナ１３１０である。他の実施形態で、送信機１２１１での送信アンテナ１２１３ａは、フェーズ・アレイアンテナ１３１０またはスイッチ型アレイアンテナ１３２０であって、受信機１２１２での受信アンテナ１２１３ｂは、シングル要素方向性アンテナ１３３０である。他の実施形態で、送信機１２１１での送信アンテナ１２１３ａは、シングル要素方向性アンテナ１３３０であって、受信機１２１２での受信アンテナ１２１３ｂは、フェーズ・アレイアンテナ１３１０またはスイッチ型アレイアンテナ１３２０である。
【０１０２】
図１２を再び参照すれば、送信機１２１１の送信（ＴＸ）機能は、信号処理モジュール１２１４を含む。信号処理モジュール１２１４は、以前にベースバンド処理が行われたベースバンド信号を受信し、例えば、その信号を周波数ドメインから時間ドメインのデジタル信号に変換するインバース高速フーリエ・トランスフォーム（ＩＦＦＴ）を行う。一実施形態で、信号処理モジュール１２１４は、ＩＦＦＴ及び他の信号処理機能を行うために、プロセッサ（図示せず）、例えば、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラミングが可能なゲート配列（ＰＧＡ）などを含む。デジタル信号は、次にＲＦチェーン１２１５のＤ／Ａ（digital  to  analog）機能によって、アナログ波形に変換され、次に、アナログＴＸＢＦ機能モジュール１２１６によるアナログ・ビームフォーミング（ＢＦ）後に、送信アンテナ１２１３ａを介して、受信機１２１２に伝送される。送信機１２１１はまた、アンテナトレーニング・セッションの間に利用されるトレーニング制御モジュール１２２１を含む。アンテナトレーニング・セッションの間、信号処理モジュール１２１４からのデジタル信号出力は、アンテナ・ビームフォーミング・アルゴリズムの少なくとも一部分が適用されるトレーニング制御モジュール１２２１にバイパスされる。アンテナトレーニング・セッションの間、トレーニング制御モジュール１２２１は、一つ以上のトレーニング・シーケンスを生成する。そのトレーニング・シーケンスは、ＲＦチェーン１２１５に移動してアナログ波形に変換され、前述のように受信機１２１２に伝送される。
【０１０３】
受信機１２１２の受信（ＲＸ）機能は、アナログＴＸＢＦ機能１２１６と協力的に、アナログ・ビームフォーミングを提供するアナログＲＸＢＦ機能モジュール１２１７を含む。送信機１２１１から伝送された信号は、受信アンテナ１２１３ｂを介して受信機１２１２によって受信される。受信された信号は、アナログＲＸＢＦ機能１２１７に移動する。アナログＲＸＢＦ機能１２１７は、ＲＦチェーン１２１８でデジタル信号に変換され、次に、例えば、信号処理モジュール１２１９内のＦＦＴモジュールによって、周波数ドメイン・ベースバンド信号に変換される。その周波数ドメイン・ベースバンド信号は、次に続くベースバンド処理のために出力される。受信機１２１２はまた、アンテナトレーニング・セッションの間に使われる自体のみのトレーニング制御モジュール１２２２を含む。アンテナトレーニング・セッションの間、送信機１２１１から受信されるトレーニング・シーケンスを示すデジタル信号は、アンテナ・ビームフォーミング・アルゴリズムの少なくとも一部分が適用されるトレーニング制御モジュール１２２２にバイパスされる。
【０１０４】
トレーニング制御モジュール１２２１，１２２２によって行われるアンテナ・トレーニング・アルゴリズムは、アンテナ構成に依存する。例えば、送信アンテナ１２１３ａが、フェーズ・アレイアンテナ１３１０（図１４のＡ）であると仮定すれば、受信アンテナ１２１３ｂは、スイッチ型アレイアンテナ１３２０である。次に、送信機１２１１で、トレーニング制御モジュール１２２１によって行われたアンテナ・ビームフォーミング・アルゴリズムのうち一部は、異なって推定されるビームフォーミング係数を有するように構成されたフェーズ・アレイアンテナを介して、トレーニング・シーケンスを伝送することを含む一方、トレーニング制御モジュール１２２２によって行われたアンテナ・ビームフォーミング・アルゴリズムのうち一部は、送信機１２１１によって伝送されたトレーニング・シーケンスを受信するためのスイッチ型アレイアンテナに係わる異なるアンテナ・セクタのスキャニング、及びその受信されたトレーニング・シーケンスと関連したリンク品質指示器（ＬＱＩ）の計算または推定を含む。ＬＱＩに係わる多様な測定が利用される。ＬＱＩの基にした一部の実施形態は、受信されたトレーニング・シーケンスと関連した信号対ノイズ比率（ＳＮＲ）を利用する。ＳＮＲに係わる実施形態のうち一つは、最尤度（maximum likelihood）ＳＮＲ推定器技術を利用する。ＬＱＩを基とした他の実施形態は、受信された信号強度指示器（ＲＳＳＩ：received  signal  strength  indicator：ＲＳＳＩ）を利用する。ＬＱＩを基とした他の実施形態は、信号対ノイズ及び干渉比率（ＳＮＩＲ：signal  to  noise  and  interference  ratio）を利用する。
【０１０５】
前述の例示的な実施形態は、プロセッサによって実行されるためのプログラム命令語、論理回路、ＡＳＩＣ（application  specific  integrated  circuit）、ファームウェアのような多様な方法で具現される。例えば、その実施形態は、一つ以上のプロセッサ（例えば、ＣＰＵ、マイクロコントローラ）または無線ステーションでの他の演算デバイスで実行されるための一つ以上のソフトウェアまたはファームウェアのアプリケーション、コンピュータで具現された方法、コンピュータ使用可能媒体に保存されたプログラム・プロダクトとして具現される。
【０１０６】
前記の具体的な説明は、多様な実施形態に適用されるように、本明細書の本質的であって新規な特徴を図示し、説明して指摘したが、本発明の意図を外れずに図示されたシステムに係わる多様な省略、代替、形式及び細部事項の変更が、その技術分野での当業者によって創作可能であるということが認められるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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