(57)【要約】  指向性通信および無指向性通信の両方が可能なネットワークデバイスを含む無線通信ネットワークにおいて、ネットワークコントローラーは、一続きになった複数のスーパーフレームを、複数の連続したスーパーフレームにグループ分けし、各グループにおいて、一つのスーパーフレームのみが無指向性ビーコンを含み、同じグループ内の残りのスーパーフレームは、指向性ビーコンのみを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一続きの複数のスーパーフレームを通信することにより、無線ネットワークで通信を行う段階と、
前記一続きの複数のスーパーフレームのうち、選択されたスーパーフレームの各々で無指向性ビーコンを送信する段階と、
前記一続きの複数のスーパーフレームのうち、残りのスーパーフレームの各々で、指向性ビーコンを送信し、無指向性ビーコンを送信しない段階と
を備える方法。
【請求項２】
前記一続きの複数のスーパーフレームには、無指向性ビーコンを有するスーパーフレームよりも、指向性ビーコンを有するスーパーフレームの方が多く含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
指向性ビーコンを有するスーパーフレームのそれぞれが、指向性通信のみを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記指向性ビーコンのそれぞれが、ネットワークコントローラーとすでに関連付けられている少なくとも一つのネットワークデバイスに向けられている請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記無指向性ビーコンを有するスーパーフレームのみが、前記無線ネットワークにおけるデバイスの発見および関連付けのために利用される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記無指向性ビーコンを有するスーパーフレームのうちの少なくとも一つが、無指向性通信および指向性通信の両方を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１２個の連続したスーパーフレームの期間に、前記無指向性ビーコンをｎ番目のスーパーフレーム毎にのみ送信し、ｎは２より大きい整数である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
一続きの複数のスーパーフレームを無線ネットワークで送信する無線通信デバイスを備え、
前記複数のスーパーフレームの各々はビーコン部分を持ち、前記複数のスーパーフレームのうち、幾つかのスーパーフレームの前記ビーコン部分は無指向性ビーコンを含み、前記複数のスーパーフレームのうち、残りのスーパーフレームの前記ビーコン部分は指向性ビーコンを含むが無指向性ビーコンは含まない装置。
【請求項９】
前記一続きになった複数のスーパーフレームにおいて、無指向性ビーコンを有するスーパーフレームの各々の直後に、指向性ビーコンを有する少なくとも二つのスーパーフレームが続く請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記指向性ビーコンはそれぞれ、無指向性通信を前記指向性ビーコンを含むスーパーフレームにスケジュールする情報を含まない請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
少なくとも一つの前記無指向性ビーコンが、指向性通信および無指向性通信の両方を前記少なくとも一つの前記無指向性ビーコンを含むスーパーフレームにスケジュールする情報を含む請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記無線通信デバイスは、ネットワークコントローラーである請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記無線通信デバイスは、動作電力のためのバッテリーを有する請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記無線通信デバイスは、複数のアンテナを有する請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記無線通信デバイスは、指向性通信のための位相配列アンテナシステムを含む請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
前記無線ネットワークは、ピコネットである請求項８に記載の装置。
【請求項１７】
命令を含む有形の機械可読媒体を備え、
前記命令は、一つまたは複数のプロセッサによって実行された場合に動作が行われ、
前記動作は、
一続きの複数のスーパーフレームを通信することにより、無線ネットワークで通信を行う動作と、
前記一続きの複数のスーパーフレームのうち、選択されたスーパーフレームの各々で無指向性ビーコンを送信する動作と、
前記一続きの複数のスーパーフレームのうち、残りのスーパーフレームの各々で、指向性ビーコンを送信し無指向性ビーコンは送信しない動作と、
を含む物品。
【請求項１８】
前記一続きの複数のスーパーフレームには、無指向性ビーコンを有するスーパーフレームよりも、指向性ビーコンを有するスーパーフレームの方が多く含まれる請求項１７に記載の物品。
【請求項１９】
指向性ビーコンを有するスーパーフレームのそれぞれが、指向性通信のみを含む請求項１７に記載の物品。
【請求項２０】
前記指向性ビーコンのそれぞれが、ネットワークコントローラーとすでに関連付けられている少なくとも一つのネットワークデバイスに向けられている請求項１７に記載の物品。
【請求項２１】
前記無指向性ビーコンを有するスーパーフレームのみが、前記無線ネットワークにおけるデバイスの発見および関連付けのために利用される請求項１７に記載の物品。
【請求項２２】
前記無指向性ビーコンを有するスーパーフレームのうちの少なくとも一つが、指向性ビーコンを含む請求項１７に記載の物品。
【請求項２３】
少なくとも１２の連続したスーパーフレームの期間に、前記無指向性ビーコンをｎ番目のスーパーフレーム毎にのみ送信し、ｎは２より大きい整数である請求項１７に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
非常に高い周波数（例えば、６０ＧＨｚ）で動作する無線ネットワークは、大気中の酸素や障害物によって伝送が高度に減衰されてしまうことから、多くの場合、狭いエリアでの利用に限定される。このような技術は、通常、無線パーソナルエリアネットワークでの利用を対象としており、同じネットワーク内のデバイスが各通信を集中制御装置にルーティングすることなく、直接デバイス同士が通信可能であるピコネットにしばしば実装される。相対的に狭いエリアに、複数のピコネットが共存するような高密度通信環境（例えば、オフィス、大学の研究室、アパートなど）では、あるピコネットにおけるデバイスのそれぞれが、同じピコネット内および／または近隣のピコネット内に位置する他のデバイスと干渉してしまう可能性があることから、全方向性アンテナは適さない場合が多い。このことから、ピコネットのデバイスについては、指向性アンテナシステムの利用が望ましい。しかしながら、ネットワークにおける全ての通信が、指向性通信で効率的に扱うことができるわけではなく、従来の通信プロトコルで指向性通信を実装するには、課題が残されている。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
以下の記述および本発明の実施形態を描いた添付の図面を参照することにより、本発明のいくつかの実施形態を理解できるであろう。
【０００３】
【図１】本発明の実施形態に係る、一つのネットワークにおいて、他のネットワークデバイスに指向性無線送信および無指向性無線送信を行うネットワークコントローラーを示している。
【図２】本発明の実施形態に係る、一つの無線ネットワークに位置する複数のデバイス間の通信構造を示している。
【図３】本発明の実施形態に係る、一つの無線ネットワークにおけるネットワークコントローラーおよび関連付けられたデバイスを描いた図である。
【図４】本発明の実施形態に係る、無線ネットワークにおいて通信を行う方法のフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係る、一つの無線ネットワークにおいて、二つの別々の指向性通信リンクが同時に動作するネットワークを示している。
【図６】本発明の実施形態に係る、一つの無線ネットワークにおいて、二つの指向性通信リンクを備える通信のタイミング図を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
以下の詳細な説明では、本発明を理解するために多くの詳細事項が記される。しかしながら、これら詳細事項がなくとも本発明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、他の場合においては、周知の方法、手順、部品及び回路等の詳細な説明を省略している。
【０００５】
「一実施形態」、「ある実施形態」、「実施例」、「様々な実施形態」等は、本発明の実施形態が、実施形態に関連した特定の特徴、構造または特性を含むことを示唆するが、必ずしもすべての実施形態が、これら特定の特徴、構造または特性を含むことを意味しない。また、ある実施形態は、他の実施形態で記載された幾つかまたは全ての特徴を備えていてもよいし、全く備えていなくてもよい。
【０００６】
また、以下に記載の説明及び特許請求の範囲において、「連結」及び「接続」という言葉、並びにこれらの派生語が使用されることがある。この二つの言葉は、同義語として使用されているのではない。特定の実施例において、「接続」は、二つ又は二つ以上の要素が物理的にあるいは電気的に直接互いに接触していることを示すのに使用され、「連結」は、二つ又は二つ以上の要素が、協動又は相互作用しているが、物理的あるいは電気的に直接接しているか否かは問われない場合を示すのに使用されている。また、特許請求の範囲において、共通の要素に使用される序数詞「第１の」、「第２の」、「第３の」等は、特に記載がない限り、単に同類の要素の異なる例を示しているに過ぎず、当該要素の時間的な若しくは空間的な順序、又は序列等における順番を示しているわけではない。本発明の様々な実施形態が、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、およびこれらの組み合わせにより実施可能である。また、本発明は、機械可読媒体に含まれる命令として、又はコンピュータ可読媒体に対する命令として実施可能であり、当該命令は、明細書に記載のオペレーションを実行可能にする一つ或いは複数のプロセッサによって、読み出され、実行される。機械可読メディアとしては、一つ或いは複数の機械（例えば、コンピュータ）が可読な形式で情報を蓄積するあらゆる装置が含まれる。そのような機械可読媒体としては、これらに限定されないが、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク記憶媒体、光学式記憶媒体、フラッシュメモリ装置等の有形の記憶媒体が含まれる。また、機械可読媒体は、これらに限定されないが、電磁的、光学的または音波的な搬送波信号のような、命令をエンコードするために変調された伝播信号を含んでもよい。
【０００７】
「無線」という言葉およびその派生語は、非固体媒体を通じた変調電磁放射を使用してデータを通信する回路、デバイス、システム、方法、技術、通信チャネル等を説明するのに用いられる。また、「無線」という言葉は、通信媒体を指し、個々のデバイスの構造を指すものではない。「スーパーフレーム」という言葉は、ネットワークにおける通信の時間単位を指しており、その時間単位内のスーパーフレームでの通信には、一つまたは複数のビーコン、および、ネットワーク内のデバイス間の通信へのゼロまたはそれ以上の時間割り当てが含まれる。本明細書で記載されるスーパーフレームの全てが、少なくとも一つのビーコンおよび少なくとも一つの時間割り当てを含む。
【０００８】
本発明のある実施形態では、無指向性ビーコン（干渉する可能性が大きい）を、特定のスーパーフレームに限定し、他のスーパーフレームでは、指向性ビーコンが使用されるように構成してもよい。このように構成することにより、ビーコン期間において、ネットワーク内の干渉、または異ネットワーク間での干渉が起きる可能性を全体的に低減することができると考えられる。他の実施形態では、指向性リンクを持つデバイスが、他の指向性リンクにおける他のデバイスとの間で通信を行う間、これら二つのリンク間で干渉が起きているか否かを判断するために、リンクを監視するようにしてもよい。
【０００９】
［指向性／無指向性スーパーフレーム］
図１は、一つの無線ネットワーク内の他のデバイスに指向性無線送信および無指向性無線送信を行う本発明の実施形態に係るネットワークコントローラーを示したものである。図に示される実施形態では、ネットワークコントローラーＰＮＣが、４つの他のネットワークデバイスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに送信を行う様子が示されている。ＰＮＣという言葉は、ピコネット（例えば、ピコネットは、６０ＧＨｚの周波数を利用する）として指定されたネットワークにおけるピコネットコントローラーを指すのに使われているが、これは、例示の目的にのみ使われている。他の実施形態では、他の種類のネットワーク、ネットワークコントローラー、および他の周波数を使用してもよい。また、ある実施形態では、ネットワーク内の幾つかのまたは全てのデバイス（コントローラーを含む）のそれぞれが、複数のアンテナを有し、指向性通信を行ってもよい。同様に、ネットワーク内の幾つかのまたは全てのデバイスは、動作電力としてバッテリーを使用するポータブルデバイスであってもよい。
【００１０】
図１（Ａ）では、ＰＮＣからの送信は指向性を持ち、特定のネットワークデバイスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれに向けられる。指向性送信では、送信された信号が、意図した方向において相対的に高い信号強度を持ち、他の方向では相対的に低い信号強度を持つようにしてもよい。このような指向性通信を達成するために、様々な技術を用いてもよく、これらに特に限定されないが、例えば、位相配列アンテナシステム、ビーム切り替えアンテナシステム、トレーニング不可の固定アンテナ等が挙げられる。指向性送信のそれぞれが、角度送信エンベローブ（図では、涙滴形状の外形で示されている）を有してもよく、信号は、エンベローブ内では他のネットワークデバイスで確実に受信できる程度に高い信号強度を持つが、エンベローブの外では確実に受信するのには弱すぎる信号強度となっている。無論、エンベローブは、図に示されているほど明瞭に境界が設定されているわけではなく、エンベローブの境界線に近づくにつれて信号強度は漸減する。ある実施形態では、指向性送信のそれぞれを、別々の時間に行ってもよく、また、他の実施形態では、ＰＮＣから複数の指向性送信を同時に異なる方向に行ってもよい。
【００１１】
図１（Ｂ）では、ＰＮＣからの送信は、無指向性である、すなわち、信号は外向きに３６０°の円状に放射しており、円内では全方向で確実に受信可能な信号強度を備え、図では、円状の送信エンベローブで描かれている。この無指向性通信では、各デバイスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが同じ信号を同時に受信するようにしてもよく、また、円状エンベローブ内に位置する他のデバイスも同じ信号を受信するようにしてもよいが、この場合、干渉が起きることが予測される。したがって、指向性送信は、高密度に使用されるネットワークで生じる干渉、および／または近隣ネットワーク間での干渉を低減するために利用できる。
【００１２】
無指向性送信は、一般的に、全方向で同一の信号を同時に送信すると考えられるが、本明細書の文脈では、無指向性送信として、同じ３６０°アークを全体としてカバーする一続きの指向性送信において同一の情報を送信する（例えば、一続きの８つの指向性送信であって、一送信のそれぞれにおいて、同じ情報が送信され、それぞれ異なる４５°アークをカバーする）場合も含む。指向性送信は、場合によっては、より高いデータスループットを提供できることから、上記の二つの送信方法では、同一データの送信にかかる時間は、同程度となることが考えられる。例えば、所定量のデータを８つの別々の指向性送信で送信する場合、同一データを３６０°アークで一度に送信する場合にかかる時間と、およそ同じ長さの時間を必要とすると考えられる。
【００１３】
上記で例示した指向性および無指向性送信は、主に、二次元（典型的には、水平方向の）の送信であり、送信機と受信機とがなす鉛直角を大きくすると、受信機がエンベローブの外側に位置することを意味すると解釈できる。しかしながら、ある実施形態では、指向性および／または無指向性送信の送信エンベローブに対して、有意な鉛直成分が存在してもよい。指向性および無指向性という言葉は、主として二次元の受信可能範囲を持つ実施形態、および三次元の受信可能範囲を持つ実施形態を含むことを意図している。
【００１４】
実際には、信号を受信する場合も、指向性または無指向性であってよく、様々なアンテナシステムの利用が考えられる。指向性受信の場合には、アンテナ配置および／または信号処理技術を用いて、特定の方向から来る信号を確実に受信する一方、同程度の信号強度を持つ信号であっても明らかに異なる方向から来る信号は受信しないように構成してもよい。指向性送信および／または指向性受信を可能とする多くの技術が知られており、それらについてこれ以上は記載しない。
【００１５】
図２は、一つの無線ネットワークに位置する複数のデバイス間の通信構造を示している。図に示される実施形態では、通信ストリームは、複数のスーパーフレームに分割される。各スーパーフレームでは、ネットワークコントローラーが、スーパーフレームの最初の部分でビーコンを送信する。図では、ビーコン期間は、ＢＰと表されており、一つまたは複数のビーコンが含まれる。とりわけ、ビーコンは、様々な他のネットワークデバイスが、同じスーパーフレーム内で次に続くデータ転送部分の期間において、いつ通信を行なうかに関しての情報（デバイス間での通信、または、場合によってはネットワークコントローラーとの通信）、および通信にどの通信技術を使用すべきかについての情報を含む。（Ｏ−ＢＰの期間に送信される）無指向性ビーコンは、ネットワーク内のデバイスに無指向性的に送信されるビーコンであり、一方、（Ｄ−ＢＰの期間に送信される）指向性ビーコンは、指向性的に（例えば、一つまたは複数の特定のネットワークデバイスに向かって）送信されるビーコンを指す。また、指向性スーパーフレームとは、そのビーコンが指向性的に送信されるスーパーフレームであり、無指向性スーパーフレームとは、そのビーコンが無指向性的に送信されるスーパーフレームである。
【００１６】
同様に、図中の「Ｏデータ転送」とは、ビーコンで規定されるスーパーフレームのデータ転送期間内に通信を行うデバイスが、無指向性の送受信を使用することを指している。図中の「Ｄデータ転送」とは、データ転送期間内に通信を行うデバイスが、指向性の送受信を使用することを指している。ある実施形態では（ここでは示されていないが、図６に例示されている）、データ転送期間を、前もってスケジュールされた通信のための期間、およびデバイスが無線媒体へのアクセスを争って送信を行うコンテンションベースの通信を行うための期間に分割してもよい。図では、ｍ＋１個（ｍは１以上の整数）のスーパーフレームが示されており、そのうち一つのスーパーフレームのみが、無指向性ビーコンを持つ。（このｍ＋１個のスーパーフレームのグループにおいて）残りのスーパーフレームは、それぞれ、指向性ビーコンのみを持つ。この一つの無指向性スーパーフレームと一以上の指向性スーパーフレームとからなるグループを、ここでは、マルチフレームと称する。ネットワークで、以後、継続する通信は、このようなマルチフレームが複数連続したもので構成されていてもよく、各マルチフレームは、一つの無指向性スーパーフレーム、および一つまたは複数の指向性スーパーフレームを含む。無指向性ビーコンを持つスーパーフレーム０は、マルチフレームの一番目に示されているが、他の実施形態では、無指向性ビーコンを一番目のスーパーフレームより後ろに位置させた構成のマルチフレームに、通信を分割してもよい。
【００１７】
ある実施形態では、無指向性ビーコンを持っているスーパーフレームにおいてのみ、無指向性通信が許可される。しかしながら、任意の時点で、スーパーフレームのデータ転送部分を満たすのに十分な無指向性通信が存在しない場合も考えられる。このため、または別の理由から、ある実施形態では、無指向性スーパーフレームの間に指向性通信を行うことを許可する、すなわち、無指向性スーパーフレーム０に指向性ビーコンが含まれ、スーパーフレーム０のデータ転送部分に指向性データ送信が含まれることを意味する。ある実施形態では、指向性スーパーフレーム（例えば、図２では、スーパーフレーム１〜ｍ）では、無指向性通信が許可されない。また、ある実施形態では、各無指向性スーパーフレームによってグループ化される指向性スーパーフレームの数は、事前に設定されていてもよく、所定の期間固定されていてもよい。例えば、無指向性スーパーフレームそれぞれに対して、少なくとも二つの指向性スーパーフレームが存在してもよく、少なくとも連続した１２個のスーパーフレームの間は、この比が保たれるようにしてもよい。これは、単なる例に過ぎず、他の実行可能な比および期間を選択することができる。また、他の実施形態では、各無指向性スーパーフレームによってグループ化される指向性スーパーフレームの数は、様々な基準に基づいて、大きく異なり、変化する。そのような基準としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、１）ネットワークトラフィックの量、２）ネットワークデバイスの数、３）ネットワークデバイスのロケーション、４）ネットワークトラフィックの種類、５）上記のパラメーターおよび／または他のパラメーターとの組み合わせ、６）その他、が挙げられる。
【００１８】
特に、高密度に使用されるネットワーク、および／または他のネットワークとオーバーラップするネットワーク、および／または等時間間隔で大容量のデータが通信されるようなネットワークにおいて、これらの技術は特に有効である。このような条件下では、無指向性通信が多く行われると、デバイス間で過剰な干渉を引き起こしてしまうことが予測され、許可された期間に失われたまたは破損したデータの全てを再送信するのは、望ましくない、または不可能である。複数のスーパーフレームのうち、一つのスーパーフレームのみに無指向性通信を限定することにより、このような干渉にネットワークが晒される頻度を下げることができると考えられる。しかしながら、場合によっては、複数の無指向性通信が必要になる。例えば、ネットワークに加わることを希望している新たなデバイスを特定するには、新たなデバイスがどの方向に位置するのか最初は不明であるので、デバイス発見要求を全方向に送信する。しかしながら、無指向性スーパーフレームそれぞれに対して、少なくとも一つの、好ましくは、複数の指向性スーパーフレームが存在すれば、この技術の有用性が顕著となる。
【００１９】
図３は、本発明の実施形態に係る、一つの無線ネットワークにおけるネットワークコントローラーおよび関連付けられたデバイスを描いた図である。図に示される例では、デバイスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのみが、ネットワークコントローラーＰＮＣに関連付けられており、ネットワークコントローラーは８つの方向で指向性的に通信可能であり、一つの指向性送信でおよそ４５°のアークをカバーできる。上述したように、全方向でビーコンを同時に送信するには、８つの方向のそれぞれで指向性的にビーコンを順番に送信するのにかかる時間と、同程度の時間がかかる。しかしながら、ビーコンを別々に０、２、３および６の方向にのみ、指向性的に送信することにより、ＰＮＣがスーパーフレームのビーコン部分を完成するのにかかる時間は、無指向性ビーコンを送信するのにかかる時間の半分である。ＰＮＣが、指向性送信のそれぞれの幅をさらに狭くできる場合には、時間を短縮できる効果がより顕著になる。例えば、ＰＮＣが、一つの送信方向が約１０°であるエンベローブ内で、３６の異なる方向に送信可能である場合、これら４つのデバイスに対して、指向性ビーコンを選択的にすることが可能であり、無指向性ビーコンの場合にかかる時間のおよそ４／３６、すなわち１１パーセントの時間で送信可能である。このようにして、従来技術における無指向性送信の多くを、選択された数の指向性送信で置き換えることにより、ネットワークのスループットを全体として大幅に向上させることが可能である。したがって、上述したように無指向性送信をスーパーフレームの部分集合に限定することによって、ネットワークにおける干渉を低減できるだけでなく、干渉を伴わない通信における全体的なデータスループットを向上させることができる。
【００２０】
図４は、本発明の実施形態に係る無線ネットワークにおいて通信を行う方法を示したフローチャートである。フローチャート４００で例示される実施形態において、４１０では、ネットワークコントローラーは、無指向性ビーコンを持ったスーパーフレームを送信してもよい。ビーコンに含まれたある情報の結果、４２０では、このスーパーフレームのデータ転送部分の期間に、無指向性通信がスケジュールされてもよい。様々な状況に応じて、これらの無指向性通信は、ネットワークコントローラーと他のデバイスとの間で行われてもよいし、コントローラー以外の二つのデバイス間で行われてもよい。ある実施形態では、４３０で、このスーパーフレームに指向性通信もスケジュールされるようにしてもよい。４４０では、ネットワークコントローラーは、一つの指向性ビーコン含む他のスーパーフレームを送信してもよい。ビーコンに含まれたある情報の結果、４５０では、このスーパーフレームのデータ転送部分の期間に、指向性通信がスケジュールされてもよい。様々な状況に応じて、これらの指向性通信は、ネットワークコントローラーと他のデバイスとの間で行われてもよいし、コントローラー以外の二つのデバイス間で行われてもよい。
【００２１】
４６０で判断されるように、このシーケンスに複数の指向性スーパーフレームが存在する場合には、さらなる指向性スーパーフレームのためにオペレーション４４０および４５０が繰り返されてもよい。４７０で、別の無指向性スーパーフレームの時間であると判断された場合は、オペレーションが４１０に戻る。先に述べたように、「マルチフレーム」という言葉は、ある実施形態では、４１０に戻るということは、新たなマルチフレームを指す。ある実施形態では、一つのマルチフレームに含まれるスーパーフレームの数は、一定であってもよいし、別の実施形態では、変化してもよく、また、ある実施形態では、大きく変化してもよい。ある実施形態では、各無指向性スーパーフレームに対する指向性スーパーフレームの数は、一定であってもよいし、別の実施形態では、変化してもよく、また、ある実施形態では、大きく変化してもよい。
【００２２】
［指向性リンク干渉モニタリング］
図１に示されるネットワーク構成を再び参照すると、指向性通信を使用しても、依然として、ネットワークデバイスＡとネットワークデバイスＣとの間の指向性通信が、ネットワークデバイスＢとネットワークデバイスＤとの間の指向性通信と干渉してしまう可能性がある。このような干渉は、様々な理由で発生し、これらに限定されるわけではないが、例えば、１）Ａおよび／またはＣの送信エンベローブが、Ｂおよび／またはＤを含んでしまう、２）Ｂおよび／またはＤの受信エンベローブが、Ａおよび／またはＣを含んでしまう、３）Ａおよび／またはＣの送信エンベローブ内に位置する金属構造が、ＢまたはＤに対する信号を反射してしまう、４）その他、が挙げられる。このような干渉が引き起こされる可能性があるか否かに関わらず、ＡおよびＣが互いに通信する時、または、少なくともＢおよびＤが互いに通信することを要求した期間は、信号の干渉が起きる可能性に備えて、Ｂは、自身の受信エンベローブをモニタリングしてもよい（すなわち、Ｄの方向をモニターする）。同様に、Ｄは、同じ期間の間、Ｂの方向のＡおよび／またはＣからの信号をモニターしてもよい。選択された期間に、他のソースが起因の干渉が起こることも考えられる。
【００２３】
図５は、本発明の実施形態に係る、一つの無線ネットワークにおいて、二つの別々の指向性通信リンクが同時に動作するネットワークを示している。図示されたネットワークでは、無線デバイスＡおよび無線デバイスＣは、互いに指向性通信を確立していると仮定し、ＡはＣに対して指向性通信を行い、および／またはＣはＡに対して指向性通信を行う。ＡおよびＣは、また、他の方向から来る外部信号を最小限に抑えるため、指向性受信を使用してもよい。また、図示されるように、ネットワークデバイスＢおよびネットワークデバイスＤは、互いの間で、別の指向性通信リンクを確立する。Ａ−Ｃ間のリンクおよびＢ−Ｄ間のリンクが、同時に動作するのを許可すると、上述したように、これらリンクのうちの一つで干渉が起きてしまう場合がある。
【００２４】
図６は、本発明の実施形態に係る、一つの無線ネットワークにおいて、二つの指向性リンクを備える通信のタイミング図を示したものである。図に示される例では、通信は、一続きのスーパーフレーム（ＳＦｎからＳＦｎ＋１）で実行される。各フレームは、他の期間および／または構成を利用してもよいが、ここでは図示されるように、三つの大きな期間に分割される。この例では、ビーコン期間（ＢＰ）の間に、ＰＮＣによって一つまたは複数のビーコンが送信されてもよい。また、図示されるように、二番目の期間は、コンテンションベース期間（ＣＡＰ）であり、ネットワークデバイスは、ビーコンによって送信を予めスケジュールすることなく、送信を行う権利を争う。三番目の期間は、コンテンションフリー期間（ＣＦＡＰ）であり、ＰＮＣからのビーコンによってスケジュールされた場合に限り、デバイスは送信を行う。
【００２５】
スーパーフレームＳＦｎでは、デバイスＡおよび／またはデバイスＣは、後に続くスーパーフレームのＣＦＡＰ期間に存在する時間Ｔ１の間、互いに通信をおこなう帯域幅を要求してもよい。次のスーパーフレームＳＦｎ＋１の間には、ＡおよびＣがＣＦＡＰ期間の間に互いに通信することをスケジュールするビーコンを用いてＰＮＣが要求を許可する。図に示される例では、デバイスＡ−Ｃは、残りの全てのスーパーフレームにおいてこのタイムスロットを使用して互いに指向性通信を行う（ある時点において、このタイムスロットを使用することは終了すると仮定される）。ＳＦｎ＋１においても、ＣＡＰ期間の間に、ネットワークデバイスＢおよび／またはネットワークデバイスＤは、ＣＦＡＰ期間に存在する時間Ｔ２で互いに通信を行う帯域幅を要求してもよい。
【００２６】
ＰＮＣは、特定の期間Ｔ２をＣＦＡＰ期間内に割り当てて、このタイミング情報をＳＦｎ＋２のビーコンで、デバイスＢおよびＤに伝える。デバイスＢおよびＤは、ＳＦｎ＋２のＣＡＰ期間を利用して、アンテナトレーニングを行ってもよく、互いの指向性リンクを確立できる。このアンテナトレーニングによって確立される指向性リンクに対するパラメーターを用いて、デバイスＢおよびＤはそれぞれ、そのスーパーフレーム（または複数のスーパーフレーム）のＴ２の期間、現在アイドル状態になっている指向性リンクをモニタリングしてもよく、デバイスＡおよびＣから（またはその他のソースから）の信号と干渉する可能性があるか判断する。デバイスＢおよびＤのそれぞれが、ＳＦｎ＋３のＣＡＰ期間に、このモニタリングの結果をＰＮＣに送信してもよい。ＰＮＣが、干渉はリンクが正常に動作するのを妨げるほどではないと判断した場合には、ＳＦｎ＋４のビーコンで、ＰＮＣはＴ２期間の使用を許可する。そして、デバイスＢおよびＤは、そのスーパーフレームのＣＦＡＰ期間に、その指向性リンクを使用して互いに通信を行う。
【００２７】
デバイスＡおよびＢ、並びに、デバイスＣおよびＤは、それぞれの指向性リンクで互いに通信を行う間、ある一定期間（例えば、複数のスーパーフレームの間）リンクの品質をモニタリングしてもよく、その品質についての統計データを記録してもよい。この品質のモニタリング結果を、定期的にＰＮＣに報告してもよく、それによりＰＮＣは、ＡおよびＣ、並びに、ＢおよびＤの並列なタイムスロットを継続することを許可するか、もしくは、ネットワーク通信を再設定するべきかを判断してもよい。例では、ＳＦｎ＋ｘのＣＡＰの最初の部分の期間に、ＰＮＣがこのリンクの情報を要求し、デバイスＢおよび／またはＤは、同じＣＡＰの最後の部分で、リンク情報の報告を行っている。他の方法を採用してもよく、例えば、これらに限定されるわけではないが、１）ＰＮＣからの要求なしに、デバイスＢおよび／またはＤがリンク情報を報告する、２）要求と報告を異なるスーパーフレームでおこなう、３）デバイスＢおよびＤが異なる報告を異なるスーパーフレームで行う、４）これらの方法と他の方法の組み合わせ、５）その他、が挙げられる。
【００２８】
アイドル状態となっているデバイスＢ−Ｄ間のリンクのモニタリングが、一つのスーパーフレーム（例えば、ＳＦｎ＋２）で行われることから、デバイスＢ−Ｄ間の指向性通信は、後続のスーパーフレーム（例えば、ＳＦｎ＋４からＳＦｎ＋ｘ）で行われてもよい。そして、このプロセスは、デバイスＡおよびＣが、複数の連続したスーパーフレームの同じ部分の期間に（および関係する同一の物理的ロケーションで）互いに通信を行うことを仮定しており、したがって、現在起きている干渉を発見した場合は、その情報が確実に後続のスーパーフレームに適用される。これは、多くのピコネットにおいて共通の事項となることが期待されている。例えば、デバイスＡおよびＣは、同じ物理ロケーションに留まり、何千ものスーパーフレームの同じ部分の期間でストリーミングビデオデータを通信してもよい。
【００２９】
様々なイベントが、特定の連続したスーパーフレームで発生することが示されたが、これらは単に例示に過ぎない。これらのイベントは、非連続なスーパーフレームで発生してもよいし、例示されたものとは異なるスーパーフレームで発生してもよい。例えば、帯域幅要求と帯域幅許可との間に、一つまたは複数のスーパーフレームが介在していてもよく、デバイスＢおよびＤは、複数のスーパーフレームにわたってアイドル状態のリンクをモニタリングした後、モニタリング結果をＰＮＣに報告してもよい。
【００３０】
以上の説明は、例示することを意図して記載されたものであり、限定することを意図していない。当業者にとって様々な変更を加えることが可能であることは明らかである。これらの変更も、本発明の様々な実施形態に含まれることを意図しており、本発明は、以下に添付する特許請求の範囲および発明の精神によってのみ限定される。
【図１】
2011514107.tif 000003
【図２】
2011514107.tif 000004
【図３】
2011514107.tif 000005
【図４】
2011514107.tif 000006
【図５】
2011514107.tif 000007
【図６】
2011514107.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月2日(2010.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一続きの複数のスーパーフレームを通信することにより、無線ネットワークで通信を行う段階と、
前記一続きの複数のスーパーフレームのうち、選択されたスーパーフレームの各々で無指向性ビーコンを送信する段階と、
前記一続きの複数のスーパーフレームのうち、残りのスーパーフレームの各々で、指向性ビーコンを送信し、無指向性ビーコンを送信しない段階と
を備える方法。
【請求項２】
前記一続きの複数のスーパーフレームには、無指向性ビーコンを有するスーパーフレームよりも、指向性ビーコンを有するスーパーフレームの方が多く含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
指向性ビーコンを有するスーパーフレームのそれぞれが、指向性通信のみを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記指向性ビーコンのそれぞれが、ネットワークコントローラーとすでに関連付けられている少なくとも一つのネットワークデバイスに向けられている請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記無指向性ビーコンを有するスーパーフレームのみが、前記無線ネットワークにおけるデバイスの発見および関連付けのために利用される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記無指向性ビーコンを有するスーパーフレームのうちの少なくとも一つが、無指向性通信および指向性通信の両方を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１２個の連続したスーパーフレームの期間に、前記無指向性ビーコンをｎ番目のスーパーフレーム毎にのみ送信し、ｎは２より大きい整数である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
一続きの複数のスーパーフレームを無線ネットワークで送信する無線通信デバイスを備え、
前記複数のスーパーフレームの各々はビーコン部分を持ち、前記複数のスーパーフレームのうち、幾つかのスーパーフレームの前記ビーコン部分は無指向性ビーコンを含み、前記複数のスーパーフレームのうち、残りのスーパーフレームの前記ビーコン部分は指向性ビーコンを含むが無指向性ビーコンは含まない装置。
【請求項９】
前記一続きになった複数のスーパーフレームにおいて、無指向性ビーコンを有するスーパーフレームの各々の直後に、指向性ビーコンを有する少なくとも二つのスーパーフレームが続く請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記指向性ビーコンはそれぞれ、無指向性通信を前記指向性ビーコンを含むスーパーフレームにスケジュールする情報を含まない請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
少なくとも一つの前記無指向性ビーコンが、指向性通信および無指向性通信の両方を前記少なくとも一つの前記無指向性ビーコンを含むスーパーフレームにスケジュールする情報を含む請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記無線通信デバイスは、ネットワークコントローラーである請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記無線通信デバイスは、動作電力のためのバッテリーを有する請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記無線通信デバイスは、複数のアンテナを有する請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記無線通信デバイスは、指向性通信のための位相配列アンテナシステムを含む請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
前記無線ネットワークは、ピコネットである請求項８に記載の装置。
【請求項１７】
一続きの複数のスーパーフレームを通信することにより、無線ネットワークで通信を行う動作と、
前記一続きの複数のスーパーフレームのうち、選択されたスーパーフレームの各々で無指向性ビーコンを送信する動作と、
前記一続きの複数のスーパーフレームのうち、残りのスーパーフレームの各々で、指向性ビーコンを送信し無指向性ビーコンは送信しない動作と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１８】
前記一続きの複数のスーパーフレームには、無指向性ビーコンを有するスーパーフレームよりも、指向性ビーコンを有するスーパーフレームの方が多く含まれる請求項１７に記載のプログラム。
【請求項１９】
指向性ビーコンを有するスーパーフレームのそれぞれが、指向性通信のみを含む請求項１７に記載のプログラム。
【請求項２０】
前記指向性ビーコンのそれぞれが、ネットワークコントローラーとすでに関連付けられている少なくとも一つのネットワークデバイスに向けられている請求項１７に記載のプログラム。
【請求項２１】
前記無指向性ビーコンを有するスーパーフレームのみが、前記無線ネットワークにおけるデバイスの発見および関連付けのために利用される請求項１７に記載のプログラム。
【請求項２２】
前記無指向性ビーコンを有するスーパーフレームのうちの少なくとも一つが、指向性ビーコンを含む請求項１７に記載のプログラム。
【請求項２３】
少なくとも１２の連続したスーパーフレームの期間に、前記無指向性ビーコンをｎ番目のスーパーフレーム毎にのみ送信し、ｎは２より大きい整数である請求項１７に記載のプログラム。
【国際調査報告】
2011514107.tif 000009
2011514107.tif 000010