(57)【要約】  無線通信ネットワークにおいて通信の特定の部分で指向性送信と全方向性受信とが組み合わせられてよい。特に、セクタレベルの指向性送信がセクタスイープにより構築されていてよく、その後、それ以上の指向性を求めてアンテナトレーニングが行われてよい。幾らかの実施形態では、やり取り中の衝突は、異なるネットワークデバイスに異なるサブチャネルまたは異なるタイムスロットを利用させることにより低減することができる。幾らかの実施形態では、各ネットワークが自身の通信を、隣接するネットワークが利用するサブチャネルとは異なる単一のサブチャネルに制限することができる。【選択図】図１
2011514058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線ネットワークデバイスにおいて動作を行う段階を備える方法であって、
前記動作には、
第１のセクタ内で、前記第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む第１の発見ビーコンを指向性送信することと、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む第２の発見ビーコンを指向性送信することと、
前記第１の発見ビーコンおよび前記第２の発見ビーコンのいずれかに対する応答を第２の無線ネットワークデバイスから全方向性受信することであって、前記応答は、前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含み、さらに、前記応答は、前記応答を送信するときに前記第２の無線ネットワークデバイスが利用した第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含むことと、
前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタを利用して、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して、前記第３のセクタ番号を含む情報を指向性送信することとが含まれる方法。
【請求項２】
前記動作にはさらに、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行うことが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記応答を受信することには、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して前記応答を受信することが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記応答を受信することには、複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて、前記応答を受信することが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記動作を行う段階は、前記動作をピコネットネットワークで行うことを有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
無線トランスミッタと、無線レシーバと、プロセッサとを有する第１の無線ネットワークデバイスを備える装置であって、
前記第１の無線ネットワークデバイスは、
第１のセクタ内で、前記第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む第１の発見ビーコンを指向性送信し、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む第２の発見ビーコンを指向性送信し、
前記第１の発見ビーコンおよび前記第２の発見ビーコンのいずれかに対する応答を第２の無線ネットワークデバイスから全方向性受信し、前記応答は、前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含み、さらに、前記応答は、前記応答を送信するときに前記第２の無線ネットワークデバイスが利用した第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含み、
前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタを利用して、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して、前記第３のセクタ番号を含む情報を指向性送信する装置。
【請求項７】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行う請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して前記応答を受信する請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて、前記応答を受信する請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の無線ネットワークデバイスおよび前記第２の無線ネットワークデバイスは、ピコネットネットワークで動作する請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、フェーズドアレイアンテナシステムの複数のアンテナを有する請求項６に記載の装置。
【請求項１２】
命令を有する有形の機械可読媒体を備える物品であって、
前記命令は１以上のプロセッサに実行されると動作を行わせ、
前記動作には、
第１のセクタ内で、前記第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む第１の発見ビーコンを指向性送信することと、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む第２の発見ビーコンを指向性送信することと、
前記第１の発見ビーコンおよび前記第２の発見ビーコンのいずれかに対する応答を第２の無線ネットワークデバイスから全方向性受信することであって、前記応答は、前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含み、さらに、前記応答は、前記応答を送信するときに前記第２の無線ネットワークデバイスが利用した第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含むことと、
前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタを利用して、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して、前記第３のセクタ番号を含む情報を指向性送信することとが含まれる物品。
【請求項１３】
前記動作にはさらに、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行うことが含まれる請求項１２に記載の媒体。
【請求項１４】
前記応答を受信する動作には、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して前記応答を受信することが含まれる請求項１２に記載の媒体。
【請求項１５】
前記応答を受信する動作には、前記応答について複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて、前記応答を受信することが含まれる請求項１２に記載の媒体。
【請求項１６】
第１の無線ネットワークデバイスにおいて動作を行う段階を備える方法であって、
前記動作には、
第２の無線ネットワークデバイスが発見ビーコンを送信した第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む前記発見ビーコンを全方向性受信することと、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信することと、
第３のセクタ内で、前記第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含む前記応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信することと、
前記２の無線ネットワークデバイスから、前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含む情報を全方向性受信することと、
前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタ内で、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して追加情報を指向性送信することとが含まれる方法。
【請求項１７】
前記動作にはさらに、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行うことが含まれる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記追加情報を送信することには、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して送信することが含まれる請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記追加情報を送信することには、複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて送信することが含まれる請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記動作を行う段階は、前記動作をピコネットネットワークで行う段階を有する請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
無線トランスミッタと、無線レシーバと、プロセッサとを有する第１の無線ネットワークデバイスを備える装置であって、
前記第１の無線ネットワークデバイスは、
第２の無線ネットワークデバイスが発見ビーコンを送信した第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む前記発見ビーコンを全方向性受信し、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信し、
第３のセクタ内で、前記第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含む前記応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信し、
前記２の無線ネットワークデバイスから、前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含む情報を全方向性受信し、
前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタ内で、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して追加情報を指向性送信する装置。
【請求項２２】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行う請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して前記追加情報を送信する請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて前記追加情報を送信する請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記第１の無線ネットワークデバイスおよび前記第２の無線ネットワークデバイスは、ピコネットネットワークで動作する請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、フェーズドアレイアンテナシステムの複数のアンテナを有する請求項２１に記載の装置。
【請求項２７】
命令を有する有形の機械可読媒体を備える物品であって、
前記命令は１以上のプロセッサに実行されると動作を行わせ、
前記動作には、
第２の無線ネットワークデバイスが発見ビーコンを送信した第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む前記発見ビーコンを全方向性受信することと、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信することと、
第３のセクタ内で、前記第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含む前記応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信することと、
前記２の無線ネットワークデバイスから、前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含む情報を全方向性受信することと、
前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタ内で、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して追加情報を指向性送信することとが含まれる物品。
【請求項２８】
前記動作にはさらに、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行うことが含まれる請求項２７に記載の媒体。
【請求項２９】
前記追加情報を送信する動作には、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して送信することが含まれる請求項２７に記載の媒体。
【請求項３０】
前記追加情報を送信する動作には、前記追加情報について複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて送信することが含まれる請求項２７に記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
現在開発中の６０ＧＨｚのＷＰＡＮ（wireless personal area network）等の高周波無線通信は、空気中の酸素による信号の吸収レベルによって、短い交信距離に限られる傾向がある。この理由またはその他の理由から、この技術は狭い範囲内で多数のデバイス間が交信を行うようなパーソナルエリアネットワークに最も適している。しかし、多くの用途例において、隣接、重複する多数のネットワークが互いに干渉しがちな密な動作環境となってしまっている。この干渉レベルを低減させるためには、通信は指向性であり、予定されている必要がある。しかし通信のなかには、その性質上、全方向性で、予定されていないことが必要であるものもある。いずれを選択しても、それぞれ利点および不利な点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
本発明の幾らかの実施形態は、本発明の実施形態を示す以下の記載と添付図面とを参照することで理解されるであろう。
【図１】本発明の一実施形態における複数の無線ネットワークを示す。
【図２】本発明の一実施形態における２つのネットワークデバイス各々からセクタに区切られた指向性送信を示す。
【図３】本発明の一実施形態におけるフレーム構造を示す。
【図４】本発明の一実施形態における図３のセクタスイープデバイス発見期間の内容を示す。
【図５】本発明の一実施形態における図３の競合期間の内容を示す。
【図６】本発明の一実施形態における、無線ネットワークコントローラにより指向性通信を行う方法のフロー図を示す。
【図７】本発明の一実施形態における、ネットワークの非コントローラ無線デバイスにより指向性通信を行う方法のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
以下の記載において、多くの特定の詳細を示す。しかし、本発明の実施形態はこれら特定の詳細がなくても実施することが可能である。また一方で、公知の回路、構造、および技術を詳述しないことで、本記載の理解を曖昧にしないようにしている箇所もある。
【０００４】
「一つの実施形態」「一実施形態」「例示的な実施形態」「様々な実施形態」等の言い回しは、記載される本発明の実施形態が特定の特性、構造、または特徴を有しうることを示すが、必ずしも全ての実施形態がこれら特定の特性、構造、または特徴を持たねばならないということではない。さらに、幾らかの実施形態は他の実施形態について記載された特性の幾らか、全てを有することもあり、全く有さないこともある。
【０００５】
以下の記載および請求項において、「連結（coupled）」「接続(connected)」という用語およびこれらの派生物が利用される場合がある。これらの用語は互いに同義語を意図していない。特定の実施形態では、「接続」は、２以上の部材が互いに、直接物理的または電気的接触状態にあることを示すのに利用される。一方で、「連結」は、２以上の部材が互いに共同または相互作用するものの、直接物理的または電気的接触状態にあってもなくてもよい。
【０００６】
請求項では、「第１」「第２」「第３」といった順序を示す形容詞を利用している場合、特にそうではないと規定されている場合を除いて、これらは共通の部材を示し、単に同様の部材の異なるインスタンスのことを言っているのであって、記載されている部材間に、時間的、空間的、順列的、その他いかなる様式の特定の順序が存在するという意味ではない。
【０００７】
本発明の様々な実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアの１つのまたは任意の組み合わせによる実装が可能である。本発明はさらに、１以上のプロセッサにより読み出され実行されることで、ここに記載する動作を実行させることのできる機械可読媒体内で、またはその上に含まれる命令としての実装も可能である。機械可読媒体は、機械可読形式で情報を格納、送信、および／または、受信する任意のメカニズム（例えばコンピュータ）を備えていてよい。例えば、機械可読媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク格納媒体、光学格納媒体、フラッシュメモリデバイス等であってよいがこれらに限定されない有形の格納媒体を含んでよい。機械可読媒体は、さらに、電磁、光学、または音響搬送波信号等であるがこれらに限定されない、命令を符号化するべく変調された伝播信号を含むこともできる。
【０００８】
「無線」という用語およびその派生物は、非固体媒体を介し変調電磁放射を利用してデータを交信する回路、デバイス、システム、方法、技術、通信チャネル等を記載するのに利用されうる。この用語は、関連デバイスが配線を含まないということを示唆しているわけではないが、幾らかの実施形態では配線を含まない場合もある。各無線ネットワークデバイスは少なくとも１つの無線トランスミッタ、無線レシーバ、およびプロセッサを含む。
【０００９】
様々な実施形態では、デバイス発見中、および、帯域幅要求中に指向性送信を全方向性受信と組み合わせることで、高利得等を達成し、他のデバイスとの間の干渉を減らすことができる。この明細書では、全方向性受信とは、アンテナの存在する位置で同様の強度を有する信号が、アンテナの３６０度のカバー領域の任意の部分から同様に見える強度で受信されるようなアンテナを利用して信号を受信することを意味する。指向性送信とは、送信信号が特定の方向において他の方向よりも強い強度を有するアンテナシステムのことである。幾らかの実施形態では、マルチネットワーク環境における各ネットワークがこの方法を、隣接するネットワークが利用するサブチャネルとは異なる狭帯域サブチャネルが利用する方法と組み合わせて利用することで、さらにネットワーク間の干渉を低減させている。他の実施形態では、ネットワークの個々のモバイルデバイスが競合期間中に異なるサブチャネルまたは異なるタイムスロットを利用することで、その期間中における衝突の機会を低減させることもできる。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態における複数の無線ネットワークを示す。本明細書のコンテキストにおいては、全ての無線ネットワークが、１つの無線ネットワークコントローラと、本コントローラに関連付けられており本コントローラにより通信の殆どが予定される１以上の他の無線デバイスとを含むと想定されている。本明細書の説明の都合上、各ネットワークをピコネット（通常は、６０ＧＨｚ帯域で、またはその付近で動作しうる）と称し、各ネットワークコントローラをＰＮＣと称し、他のネットワークデバイス各々をＤＥＶと称する場合があり、これらの用語はピコネット技術において既に広く利用されている。しかし、明細書におけるこれら用語の利用は、特にこのような限定を請求していない限り、本発明の実施形態をピコネットに限定するものでも、ＰＮＣまたはＤＥＶと称されるデバイスに限定するものでもない。
【００１１】
示されている例においては、第１のネットワークがピコネットコントローラＰＮＣ１と、ＰＮＣ１に関連付けられた４つのＤＥＶ  Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤとを含む。第２のネットワークは、ピコネットコントローラＰＮＣ２と、ＰＮＣ２に関連付けられた３つのＤＥＶ  Ｆ、Ｇ、およびＨとを含む。別のＤＥＶ  Ｅは、現在いずれのＰＮＣにも関連付けられていないが、ＰＮＣ両方と近接していることから、いずれかのＰＮＣと関連付けられる可能性もあることを示している。
【００１２】
無線デバイスＰＣＮ１、ＰＣＮ２、およびＡ−Ｈのいずれかまたは全てが、動作電力を該デバイスへ供給する電池を含んでよい。無線デバイスＰＮＣ１、ＰＮＣ２、およびＡ−Ｈのいずれかまたは全ては、指向性通信用の複数のアンテナを含んでよい。このような指向性は、複数のアンテナを、各アンテナ各々がそれ自身で略全方向性であるようなフェーズドアレイアンテナシステムに組み込むことにより得ることができるが、指向性はさらに、アンテナアレイ全体の指向性を達成するような方法で、各アンテナに対して送受信される信号を処理することによっても得ることができる。フェーズドアレイアンテナシステムにより全方向性通信を行う方法としては、送信用または受信用に単一のアンテナを選択し、アレイ内の他のアンテナはＯＦＦにする、またはこの目的では使用しない方法がある。
【００１３】
粗い指向性は、通常、全方向性通信の３６０度のカバー領域を、任意の数の隣接するセクタに分割することで達成することができる。各送信は特定のセクタにおいて比較的強く、他の全てのセクタにおいて比較的弱くてよい。このような粗いセクタレベルの指向性の処理パラメータはデバイス内で予めプログラミングされていてよい。細かい指向性を得るには、結果生じるより高い利得により、２つのデバイス間で、後にアンテナトレーニングセッションが必要となろう。説明の便宜上、各セクタを、送信を行うデバイスの観点から説明する。例えば、コントローラセクタは、ネットワークコントローラからの送信についてネットワークコントローラが定義するセクタのことであり、ＤＥＶセクタは、ＤＥＶからの送信についてＤＥＶが定義するセクタのことである。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態における２つのネットワークデバイス各々からセクタに区切られた指向性送信を示す。本例は、ＰＮＣ１からの送信に関する８つのセクタ（１−８と称されている）を示しており、ＤＥＶ  Ａからの送信に関する６つのセクタ（ＰＮＣのセクタと区別するためにＡ１−Ａ６と称されている）を示しているが、デバイスいずれかに異なる量を利用することもできる。セクタに区切られた送信の一例としては、ＰＮＣ１のセクタ３に存在するＤＥＶ  Ａ（図２参照のこと）は、ＰＮＣがセクタ３において送信している際には、強い信号を受信することができるのに対して、ＰＮＣが他のセクタで送信している際には比較的弱い信号（あるいは検知不可能な強度の信号）を受信する、といった事例が挙げられる。同様に、ＰＮＣ１がＤＥＶ  ＡのセクタＡ５に存在している場合（図２参照のこと）、ＰＮＣ１は、ＤＥＶ  ＡがセクタＡ５で送信している際には強い信号を受信することができるのに対して、ＤＥＶ  Ａが他のセクタで送信している際には比較的弱い信号（あるいは検知不可能な強度の信号）を受信する。受信デバイスが送信デバイスの２つの隣接するセクタ間のボーダ付近に位置している場合には、利用可能な信号をいずれのセクタからも受信することができるが、このうち一方は他方よりも強度が高い場合がある。
【００１５】
セクタスイープ送信は、同じ基本情報を全てのセクタで送信し終わるまで、この同じ基本情報を各個々のセクタに別個の時点で送信する技術である。セクタは通常、時計回りまたは時計の反対回りに順次選択されるが、他の選択順序も可能である。同じ基本情報は、セクタスイープの間、各セクタで送信されるが、情報間には多少の差異があってよい。例えば、送信は現在利用されているセクタの識別子を含んでもよく、これにより受信デバイスは、どのトランスミッタのセクタから最良の信号が受信されたかを知ることができる。含まれている場合にはタイミング情報も各セクタについて異なっていてよい（各々異なる時点に送信されるので）。
【００１６】
図３は、本発明の一実施形態におけるフレーム構造を示す。フレームの特定の部分を特定の順序で示しているが、他の実施形態は、これより多い数の部分、これより少ない数の部分、および／または、異なる部分を、異なる順序で含むこともできる。示されている部分は概して一般的なものであり、図示されていないさらなる詳細を含むこともできる（例えばヘッダ、情報エレメント、フレーム間のスペース等）。図３に示す例では、１以上の指向性ビーコンをフレームの開始付近でＰＮＣから送信することができる。このビーコンは、ＰＮＣに既に関連付けられているデバイスを宛先として送信されてよい。これらデバイスの指向性通信は既に前のフレームで構築されているので、ビーコンは、セクタ指向性または細かい指向性のいずれかを用いて、指向性送信することができる。幾らかの実施形態では、複数の受信デバイスが同じ指向性送信を受信しうる場合、マルチキャスト宛先フォーマットを利用することもできる。
【００１７】
次に、デバイス発見処理を実装して、このネットワークに参加を希望する新たなデバイスを発見することができる。ＰＮＣは、これら潜在的なネットワークデバイスが位置しうる方向を知らないので、発見ビーコン（１または複数）は、全ての水平方向に送信されるべきである。これは、発見ビーコンを単一の全方向性送信として送信するのではなく、各セクタについて異なる時点で発見ビーコンを送信することにより、セクタスイープにより行うことができる。これら別個の送信それぞれは、送信がカバーするセクタの識別子を含みうる。ネットワークの新たなデバイスを識別するのに加えて、デバイス発見期間をさらに利用して、これら新たなデバイスの方向に関する情報を収集して、これらに後続する送信を指向性とすることができる。セクタスイープデバイス発見部分の内容についてのさらなる詳細は後述する。
【００１８】
フレームのセクタスイープデバイス発見部分の後に競合期間が存在しうる。競合期間中に、ＤＥＶは前もって予定したものではない送信を、チャネルがアイドルになる期間を見計らって単に送信することにより、ＰＮＣに対して行うことがある。しかし、２つ以上のＤＥＶが同時に送信を行う場合衝突が生じる場合があり、この場合、ＰＮＣが１つの信号または両方の信号を不正確に受信してしまう。この方法から生じうる衝突を低減させたり、および／または、衝突から復帰させたりするために様々な技術の利用が可能である。例えば、各デバイスは、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを利用することができる。異なるサブチャネルの利用により、各デバイスの送信が、干渉を伴わずにＰＮＣにより同時に受信可能となる。別の例においては、競合期間を複数の予め決められたタイムスロットに分割することができ、ここで、各デバイスは送信用に特定のタイムスロットを利用することができる。幾らかの実施形態では、デバイスは、送信に利用するサブチャネルまたはタイムスロットをランダムに選択する。サブチャネルまたはタイムスロット技術のいずれを利用しようとも、デバイスは両方とも、同じサブチャネル、または同じタイムスロットを選択することができ、干渉も依然として生じる。しかし、干渉が生じる可能性はこれら技術のいずれによっても格段に低減する。もちろん、衝突が生じた場合には、１つの送信または両方の送信が不正確に受信されることとなり、様々な技術のうちいずれかを利用して情報を再送信することになる。
【００１９】
競合期間中に、ＰＮＣおよびＤＥＶは、これらの間で後続する通信の指向性を向上させることのできる追加情報をやりとりすることができる。例えば、これらデバイスは、アンテナトレーニングを行うことで、この期間中に細かい指向性を得ることができる。モバイルデバイスはさらに、各々この期間中に帯域幅要求を行い、フレームのＤａｔａ  Ｃｏｍｍ部分中に、ＰＮＣと通信するための１以上の後続する期間を留保することができる。
【００２０】
競合期間の後に、ＰＮＣが発行する予定（前のフレームの前述した帯域幅要求に少なくとも部分的に基づいてよい）に則って、ＰＮＣと、関連する様々なＤＥＶとの間でデータのやりとりが行われてよい。この期間は、図面ではＤａｔａ  Ｃｏｍｍと称されている。前に決定された指向性に関する情報のおかげで、この予定された通信の全てあるいは殆どは、ＰＮＣおよびＤＥＶ双方において、指向性送信、および、指向性または全方向性受信を利用することができる。
【００２１】
図４は、本発明の一実施形態における図３のセクタスイープデバイス発見期間の内容を示す。例示されている実施形態は、３つの部分を含むが、他の実施形態では、３つより多い、または少ない数の部分を含むこともできる。第１の部分は、セクタスイープ技術を利用してＰＮＣが送信した発見ビーコンを含む。例えば、ＰＮＣは、全セクタがカバーされるまで、セクタ１に発見ビーコンを指向性送信することができ、次いで、セクタ２に、そしてセクタ３に、といった具合に発見ビーコンを指向性送信することができる。各発見ビーコンはさらに他の情報（例えば、同時にカバーされている特定のセクタの識別子等）を含んでもよい。この部分においては、ＰＮＣは、各セクタに対して指向性送信を利用しうる。発見ビーコンを探しているＤＥＶはいずれも、ビーコンが到来する方向について前もって知らないので、全方向性受信を利用することができる。
【００２２】
第１の部分に続いて、第２の部分を利用することで、ＤＥＶに対してビーコンに応答する機会を与えることができる。単一のＤＥＶ  Ａのみの応答が示されている。従来のシステムでは、応答は、ＤＥＶから全方向性送信されていた。しかし、後続する通信での利用のために指向性情報を得ることが望ましいので、応答はセクタスイープ法を利用して行うことができる。ＤＥＶは、全セクタがカバーされるまで、セクタＡ１に対して応答を指向性送信することができ、次いで、セクタＡ２に対して、そしてセクタＡ３に対して、といった具合に応答を指向性送信することができる。モバイルデバイスＡのセクタはそれぞれ、「Ａ」という接頭子を付すことで識別されており（Ａ１からＡｎ）、ＰＮＣが利用するセクタ１からＮとは区別されている。ＰＮＣが利用するセクタ数は、ＤＥＶが利用するセクタ数と同じであっても異なっていてもよい。
【００２３】
ＤＥＶ  Ａの応答には、幾つかの数の情報が含まれていてよいが、それには、１）ＰＮＣとの関連付けに関する要求、２）応答するＤＥＶの識別子、３）この特定の応答の送信先となるＤＥＶのセクタ番号（各セクタについて別個の応答が送信されることに留意されたい）、４）このＤＥＶが応答するビーコンに含まれていたＰＮＣセクタ番号、５）等が含まれてよいが、これらに限定はされない。ＤＥＶが発見ビーコンを２を超えるＰＮＣセクタで受信することができた場合、ＤＥＶはこれらＰＮＣセクタのうち好ましいほうを特定することができる（通常は、信号強度および／または信号対雑音比により決定されるが、他の基準を用いて決定されてもよい、最良品質の信号を含んでいたセクタのほうが特定される）。
【００２４】
デバイス発見期間の第３期間において（図面ではＭｇｍｔ  Ｉｎｆｏ（管理情報）と称されている）、ＰＮＣはＤＥＶに対して追加情報を送信してよい。ＤＥＶはＰＮＣに、ＤＥＶに対する送信にどのＰＮＣセクタを利用すべきかを第２の部分中に伝えてあるので、第３の部分中のＤＥＶへの全ての送信は、指示されたＰＮＣセクタを利用する指向性送信である。第３期間中にＤＥＶに送信される情報は、ＤＥＶが後のＰＮＣへの送信の際に利用するべきＤＥＶセクタ番号を含んでよい。ＰＮＣが１つのセクタのみにおいて応答を受信した場合には、これは、特定されるべきセクタである。ＰＮＣが、ＤＥＶから２以上のセクタで応答を受信した場合には、前の段落で述べたものに類似している基準を利用することで、ＤＥＶが利用するのに最良なセクタを選択することができる。
【００２５】
このセクタ番号に関する情報を受信すると、ＤＥＶはこのセクタを利用してＰＮＣに対して指向性送信を行うことができる。ＰＮＣとＤＥＶとは、さらに、第３期間中に他の情報のやりとりを行い、両方とも第３の期間の残りの期間で指向性送信を行うことができる。さらに、これら指向性送信は、デバイス発見期間中に特定されたセクタ番号を利用することで、これら２つのデバイス間の後続する通信でも利用可能である。しかし、アンテナトレーニングを後に行って細かい指向性を得た後は、粗いセクタレベルの指向性パラメータではなくて、細かい指向性パラメータを利用する。
【００２６】
ネットワークデバイスのなかには、動作中に移動するものもあり、最適なセクタが変化する場合があるので、デバイス発見プロセスが呼び出されていないときでも、セクタ決定プロセスを繰り返す必要がある場合がある。この場合、セクタスイープをデバイス発見段階以外で行うことになる。セクタの再選択は、幾らかのイベントのいずれかによりトリガされてよく、例えば、１）セクタ選択を所定の間隔で繰り返す、２）信号品質が所定の期間において所定の閾値を下回った場合に行われる、３）通信が完全に中断した場合行われる、４）所定の外部イベントが行った場合に行われる、５）等の場合がこれに該当してよいが、これらに限定はされない。
【００２７】
図５は、本発明の一実施形態における図３の競合期間の内容を示す。例示されている実施形態は２つの部分を含むが、他の実施形態では異なる数の部分が含まれてもよい。第１の部分は、双方向性アンテナトレーニングシーケンスを含む。競合期間の開始までに、ネットワーク内の各新たに関連付けられたＤＥＶが、ＰＮＣとの間で既にセクタ情報をやりとりしており、単一のセクタの粒度の範囲内で粗い指向性通信が可能となっている。しかし、より高い利得および潜在的により高いデータレートを達成しようという場合には、細かい指向性（より小径のビーム）が必要な場合もある。このために、各デバイスが所定のデータパターンを他のデバイスに対して送信するアンテナトレーニングが必要となる。様々な信号処理技術を利用することで、各デバイスは送信および受信にどのパラメータを利用するかを割り出すことができるようになり、所望の小径のビームの結果を得ることができる。こうしてこれら２つのデバイスはこれらパラメータを後続する通信で利用することができる。デバイスの一方または両方が移動した場合には、新たにアンテナトレーニングを行って新たなパラメータを決定する必要がでてくる。様々なアンテナトレーニング法が既に公知であるので、これ以上は詳述しない。
【００２８】
例示されている競合期間の第２の部分は帯域幅要求に利用されてよい。帯域幅要求では、ＤＥＶは、ＤＥＶがＰＮＣと通信する目的に留保されるべき部分の時間を要求する。ＰＮＣは、この通信のために一定の期間を予定することで、他のＤＥＶに予定される他の期間とコンフリクトしないようにして、この予定をＤＥＶに送り返す。この予定された期間は、一例では、図３のＤａｔａ  Ｃｏｍｍ部分に相当する。通信専用の期間を予定する様々な技術が既に公知であり、これ以上は詳述しない。
【００２９】
図６は、本発明の一実施形態における、無線ネットワークコントローラにより指向性通信を行う方法のフロー図を示す。フロー図６００に例示されている実施形態では、６１０においてＰＮＣが、前述した複数のセクタ各々で別個の時点にビーコンを指向性送信するセクタスイープ技術を用いて、発見ビーコンを送信する。各セクタのビーコンは、そのセクタのセクタ番号を含む（セクタ番号はＰＮＣが定義している）。ここで利用される「セクタ番号」という用語は、任意の種類のセクタ識別子を含み、識別子が数字あるいは番号ではなくてもよい。
【００３０】
セクタスイープの実行後、６２０で、ＰＮＣは全方向性受信に移行して、ネットワークに参加（または再度参加）を希望するＤＥＶからの発見ビーコンに対する応答を監視する。所期の期間中に応答が受信されない場合、ＰＮＣはこのフロー図を６３０で抜けて、通常行う動作に戻るが、この動作についてはここでは記載しない。一方、応答が受信されると、ＰＮＣは６４０で応答の内容を読み取り、この内容は、応答セクタ番号（応答するＤＥＶが、この応答の送信に利用したセクタのこと）およびコントローラセクタ番号（この応答の応答対象である発見ビーコンで識別されたセクタ番号のこと）を含む。ネットワークコントローラは、次いで、このＤＥＶに対する後続する指向性送信を、このコントローラセクタ番号を利用して行う。
【００３１】
応答するＤＥＶとネットワークコントローラとの関連付けを可能とするべく、６５０で、ＰＮＣは様々な関連付け情報をＤＥＶに対して送信してよい。この情報の性質の殆どの定義は公知であるので、これ以上は詳述しない。従来のシステムとは異なる点は、ＰＮＣがさらに、応答から読み出された応答セクタ番号も送信することである。このセクタの識別子を送信することでＰＮＣは、応答するＤＥＶに対して、ＰＮＣに対する後続する指向性送信において利用すべきセクタを通知することができる。関連付け情報および応答セクタ番号は、応答から読み出されたコントローラセクタ番号を利用して、指向性通信される。
【００３２】
この時点では、ネットワークコントローラおよびＤＥＶの両方が、互いに対する指向性送信に利用すべきそれぞれのセクタを分かっている。しかし、セクタよりも狭い指向性を得るにはさらにアンテナトレーニングが必要となる場合もある。ＰＮＣおよびＤＥＶはこのアンテナトレーニングを６６０で行うことができる。これらの間の後続する通信は、６７０で小径のビームにより、アンテナトレーニング中に構築された細かい指向性パラメータを利用して行うことができる。
【００３３】
図７は、本発明の一実施形態における、ネットワークの非コントローラ無線デバイスにより指向性通信を行う方法のフロー図を示す。フロー図７００で例示されている実施形態では、７１０で、ＤＥＶが全方向性受信技術を利用してＰＮＣから発見ビーコンを受信する。ＤＥＶは次いで、７２０で、受信したビーコンからコントローラセクタ番号を読み出してよい。ＤＥＶは次いで、７３０で、前述した複数のセクタ各々で別個の時点に応答を指向性送信するセクタスイープ技術を用いて、ＰＮＣとの関連付けに関する要求を送信することにより、ビーコンに対して応答してよい。各セクタに対する送信は、そのセクタのＤＥＶセクタ番号を含む（セクタ番号はＤＥＶで定義されている）。次いで、ＤＥＶは、７４０で、全方向性受信技術を利用して、ＰＮＣから、ＰＮＣとの関連付けに関する情報を、ＰＮＣに対する後続する送信で利用するＤＥＶセクタ番号とともに、受信してよい。
【００３４】
この時点では、ＤＥＶおよびＰＮＣの両方が、互いと通信する際のセクタレベルの粗い指向性送信に必要な情報を有していることになる。しかし、細かい指向性送信および細かい指向性受信を両方とも可能とするには、７５０で２つのデバイス間でアンテナトレーニングを行う必要がある場合もある。トレーニングの後に、２つのデバイス間の後続する通信においては、７６０で指定される細かい指向性通信のパラメータの利用が可能となる。
【００３５】
前述の記載は例示を目的としており、限定は意図していない。当業者には変形例が自明である。これら変形例は本発明の様々な実施形態に含まれることが意図されており、本発明は添付請求項の精神および範囲によってのみ限定が意図されている。
【図１】
2011514058.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年8月23日(2010.8.23)
【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】
第１の無線ネットワークデバイスにおいて動作を行う段階を備える方法であって、
前記動作には、
第１のセクタ内で、前記第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む第１の発見ビーコンを指向性送信することと、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む第２の発見ビーコンを指向性送信することと、
前記第１の発見ビーコンおよび前記第２の発見ビーコンのいずれかに対する応答を第２の無線ネットワークデバイスから全方向性受信することであって、前記応答は、前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含み、さらに、前記応答は、前記応答を送信するときに前記第２の無線ネットワークデバイスが利用した第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含むことと、
前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタを利用して、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して、前記第３のセクタ番号を含む情報を指向性送信することとが含まれる方法。
【請求項２】
前記動作にはさらに、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行うことが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記応答を受信することには、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して前記応答を受信することが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記応答を受信することには、複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて、前記応答を受信することが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記動作を行う段階は、前記動作をピコネットネットワークで行うことを有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
無線トランスミッタと、無線レシーバと、プロセッサとを有する第１の無線ネットワークデバイスを備える装置であって、
前記第１の無線ネットワークデバイスは、
第１のセクタ内で、前記第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む第１の発見ビーコンを指向性送信し、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む第２の発見ビーコンを指向性送信し、
前記第１の発見ビーコンおよび前記第２の発見ビーコンのいずれかに対する応答を第２の無線ネットワークデバイスから全方向性受信し、前記応答は、前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含み、さらに、前記応答は、前記応答を送信するときに前記第２の無線ネットワークデバイスが利用した第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含み、
前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタを利用して、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して、前記第３のセクタ番号を含む情報を指向性送信する装置。
【請求項７】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行う請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して前記応答を受信する請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて、前記応答を受信する請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の無線ネットワークデバイスおよび前記第２の無線ネットワークデバイスは、ピコネットネットワークで動作する請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、フェーズドアレイアンテナシステムの複数のアンテナを有する請求項６に記載の装置。
【請求項１２】
第１のセクタ内で、前記第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む第１の発見ビーコンを指向性送信することと、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む第２の発見ビーコンを指向性送信することと、
前記第１の発見ビーコンおよび前記第２の発見ビーコンのいずれかに対する応答を第２の無線ネットワークデバイスから全方向性受信することであって、前記応答は、前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含み、さらに、前記応答は、前記応答を送信するときに前記第２の無線ネットワークデバイスが利用した第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含むことと、
前記第１のセクタ番号および前記第２のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタを利用して、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して、前記第３のセクタ番号を含む情報を指向性送信することと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１３】
前記コンピュータにさらに、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行うことを実行させる請求項１２に記載のプログラム。
【請求項１４】
前記応答を受信する動作には、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して前記応答を受信することが含まれる請求項１２に記載のプログラム。
【請求項１５】
前記応答を受信する動作には、前記応答について複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて、前記応答を受信することが含まれる請求項１２に記載のプログラム。
【請求項１６】
第１の無線ネットワークデバイスにおいて動作を行う段階を備える方法であって、
前記動作には、
第２の無線ネットワークデバイスが発見ビーコンを送信した第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む前記発見ビーコンを全方向性受信することと、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信することと、
第３のセクタ内で、前記第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含む前記応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信することと、
前記２の無線ネットワークデバイスから、前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含む情報を全方向性受信することと、
前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタ内で、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して追加情報を指向性送信することとが含まれる方法。
【請求項１７】
前記動作にはさらに、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行うことが含まれる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記追加情報を送信することには、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して送信することが含まれる請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記追加情報を送信することには、複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて送信することが含まれる請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記動作を行う段階は、前記動作をピコネットネットワークで行う段階を有する請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
無線トランスミッタと、無線レシーバと、プロセッサとを有する第１の無線ネットワークデバイスを備える装置であって、
前記第１の無線ネットワークデバイスは、
第２の無線ネットワークデバイスが発見ビーコンを送信した第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む前記発見ビーコンを全方向性受信し、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信し、
第３のセクタ内で、前記第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含む前記応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信し、
前記２の無線ネットワークデバイスから、前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含む情報を全方向性受信し、
前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタ内で、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して追加情報を指向性送信する装置。
【請求項２２】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行う請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して前記追加情報を送信する請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて前記追加情報を送信する請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記第１の無線ネットワークデバイスおよび前記第２の無線ネットワークデバイスは、ピコネットネットワークで動作する請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
前記第１の無線ネットワークデバイスは、フェーズドアレイアンテナシステムの複数のアンテナを有する請求項２１に記載の装置。
【請求項２７】
第２の無線ネットワークデバイスが発見ビーコンを送信した第１のセクタを識別する第１のセクタ番号を含む前記発見ビーコンを全方向性受信することと、
第２のセクタ内で、前記第２のセクタを識別する第２のセクタ番号を含む応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信することと、
第３のセクタ内で、前記第３のセクタを識別する第３のセクタ番号を含む前記応答を前記第２の無線ネットワークデバイスに指向性送信することと、
前記２の無線ネットワークデバイスから、前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの特定のいずれかを含む情報を全方向性受信することと、
前記第２のセクタ番号および前記第３のセクタ番号のうちの前記特定のいずれかが識別するセクタ内で、前記第２の無線ネットワークデバイスに対して追加情報を指向性送信することと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項２８】
前記コンピュータにさらに、前記第２の無線ネットワークデバイスとアンテナトレーニングを行うことを実行させる請求項２７に記載のプログラム。
【請求項２９】
前記追加情報を送信する動作には、複数の利用可能なサブチャネルのいずれかを介して送信することが含まれる請求項２７に記載のプログラム。
【請求項３０】
前記追加情報を送信する動作には、前記追加情報について複数の利用可能なタイムスロットのいずれかにおいて送信することが含まれる請求項２７に記載のプログラム。
【国際調査報告】
2011514058.tif 000010
2011514058.tif 000011