(57)【要約】  無線メッシュネットワーク内のノードが、ミリメートル波（ｍｍＷ）帯で無線指向性通信を実行する。ビーコンフレームが、ｍｍＷ上のアクティブ又は非アクティブな通信方向を各それぞれの通信（送信又は受信）方向のフラグでシグナリングする活動インジケータを組み込むように構成される。この活動インジケータを利用して、受ける干渉が少なく及び／又は他の局にもたらす干渉が少ない接続を取得するようにルート及びビーム選択を強化する。これに加えて、又はこれとは別に、この活動インジケータを利用して、アクセスポイント（ＡＰ）、局（ＳＴＡ）又はメッシュ局（ＭＳＴＡ）への接続の選択を干渉の低減に向けて改善し、或いは所与のＡＰ、ＳＴＡ、又はＭＳＴＡからのどのビームを利用すべきであるかを選択することもできる。この活動インジケータに基づいて、分散干渉及びリソース調整を開始し、及び／又はルート変更を決定することもできる。【選択図】      図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッシュネットワークにおける無線通信装置であって、
（ａ）各セクタが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路と、
（ｂ）前記メッシュネットワーク上で動作するように構成された局内の、前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、
（ｃ）前記プロセッサが実行できる命令を記憶した非一時的メモリと、
を備え、
（ｄ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、
（ｉ）ネットワーク情報のブロードキャスティング、ビームフォーミング又はその他の目的で前記ネットワーク内の他のノードに向けて全ての又は選択された方向にフレームを送信するステップと、
（ｉｉ）前記送信されるフレームに、送信、受信、或いは送信及び／又は受信のアクティブなデータ活動をどの通信方向が有しているかを判定する指標となる活動インジケータを組み込むステップと、
を実行する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記活動インジケータは、前記フレーム方向がアクティブな送信及び／又は受信で塞がっているか否かを表す１又は２以上のビットを含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータを、ノードが通信するように構成された各方向の活動マップとしてブロードキャストするステップをさらに実行する、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、受ける干渉が少ない又は前記メッシュネットワーク内の他の局にもたらす干渉が少ない接続を選択するステップをさらに実行する、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、どのアクセスポイント（ＡＰ）、局（ＳＴＡ）又はメッシュ局（ＭＳＴＡ）に接続すべきであるかを決定することによって前記接続の選択を実行するステップをさらに実行する、
請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、同じアクセスポイント（ＡＰ）、局（ＳＴＡ）又はメッシュ局（ＭＳＴＡ）からのどのビームに接続すべきであるかを決定することによって前記接続の選択を実行するステップをさらに実行する、
請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、前記メッシュネットワークにおける全体的な通信を最適化してノード間に生じる干渉を抑えるメッセージを潜在的高干渉の方向において交換することによって分散干渉及びリソース調整を開始するステップをさらに実行する、
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、スペクトルの輻輳又は受ける干渉が少ない別の通信ルートが存在する際には常に他のノード又は通信ビームを通じてデータのルートを変更するステップをさらに実行する、
請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記活動インジケータを利用して、指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信プロトコル上のどの通信方向がアクティブなデータ送信を有しているかをシグナリングする、
請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記無線通信回路は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を利用して他の無線通信局と無線で通信し、前記ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を介してｍｍＷ方向の前記指向性インジケータを伝えるようにさらに構成される、
請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
メッシュネットワークにおける無線通信装置であって、
（ａ）各セクタが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路と、
（ｂ）前記メッシュネットワーク上で動作するように構成された局内の、前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、
（ｃ）前記プロセッサが実行できる命令を記憶した非一時的メモリと、
を備え、
（ｄ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、
（ｉ）ネットワーク情報のブロードキャスティング、ビームフォーミング又はその他の目的で前記ネットワーク内の他のノードに向けて全ての又は選択された方向にフレームを送信するステップと、
（ｉｉ）前記送信されるフレームに、送信、受信、或いは送信及び／又は受信のアクティブなデータ活動をどの通信方向が有しているかを判定する指標となる、１方向当たり１又は２以上のビットを含む活動インジケータを組み込むステップと、
（ｉｉｉ）前記活動インジケータを、ノードが通信するように構成された各方向の活動マップとしてブロードキャストするステップと、
を実行する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、受ける干渉が少ない又は前記メッシュネットワーク内の他の局にもたらす干渉が少ない接続を選択するステップをさらに実行する、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、どのアクセスポイント（ＡＰ）、局（ＳＴＡ）又はメッシュ局（ＭＳＴＡ）に接続すべきであるかを決定することによって前記接続の選択を実行するステップをさらに実行する、
請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、同じアクセスポイント（ＡＰ）、局（ＳＴＡ）又はメッシュ局（ＭＳＴＡ）からのどのビームに接続すべきであるかを決定することによって前記接続の選択を実行するステップをさらに実行する、
請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、前記メッシュネットワークにおける全体的な通信を最適化してノード間に生じる干渉を抑えるメッセージを潜在的高干渉の方向において交換することによって分散干渉及びリソース調整を開始するステップをさらに実行する、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、スペクトルの輻輳又は受ける干渉が少ない別の通信ルートが存在する際には常に他のノード又は通信ビームを通じてデータのルートを変更するステップをさらに実行する、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記活動インジケータを利用して、指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信プロトコル上のどの通信方向がアクティブなデータ送信を有しているかをシグナリングする、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
前記無線通信回路は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を利用して他の無線通信局と無線で通信し、前記ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を介してｍｍＷ方向の前記指向性インジケータを伝えるようにさらに構成される、
請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
メッシュネットワークにおける無線通信の実行方法であって、
（ａ）各セクタが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路から前記ネットワーク内の他のノードへの全部又は一部の方向に、ネットワーク情報のブロードキャスト、ビームフォーミング、又はその他の目的でフレームを送信するステップと、
（ｂ）前記送信されるフレームに、送信、受信、或いは送信及び／又は受信のアクティブなデータ活動をどの通信方向が有しているかを判定する指標となる活動インジケータを組み込むステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記活動インジケータは、ノードが通信するように構成された各方向の活動マップとしてブロードキャストされる、
請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１７年１２月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／５９７，４８４号に対する優先権及びその利益を主張するものであり、この文献はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
〔連邦政府が支援する研究又は開発に関する記述〕
該当なし
【０００３】
〔コンピュータプログラム付属書の引用による組み入れ〕
該当なし
【０００４】
〔著作権保護を受ける資料の通知〕
本特許文献中の資料の一部は、アメリカ合衆国及びその他の国の著作権法の下で著作権保護を受けることができる。著作権の権利所有者は、合衆国特許商標庁の一般公開ファイル又は記録内に表される通りに第三者が特許文献又は特許開示を複製することには異議を唱えないが、それ以外は全ての著作権を留保する。著作権所有者は、限定ではないが米国特許法施行規則§１．１４に従う権利を含め、本特許文献を秘密裏に保持しておく権利のいずれも本明細書によって放棄するものではない。
【０００５】
本開示の技術は、一般に局間の指向性無線通信に関し、具体的には、ネットワーク内で干渉を低減できるように通信方向毎に活動インジケータを伝えることに関する。
【背景技術】
【０００６】
高トラフィック容量のニーズにより、ミリメートル波長（ｍｍ波又はｍｍＷ）形態の無線ネットワークがますます重要になってきている。この高トラフィック容量に対するニーズを満たすために、ネットワーク通信事業者は緻密化という概念を受け入れ始めた。
既存のｓｕｂ−６ＧＨｚ無線技術は、無線ネットワークにおける高データ需要に対処するには十分でない。１つの容易な選択肢は、ますます重要になってきているミリメートル波帯（ｍｍＷ）と呼ばれる３０〜３００ＧＨｚ帯におけるさらなるスペクトルを利用することである。
【０００７】
一般に、ｍｍＷ無線システムを可能にするには、高周波帯のチャネル障害及び伝搬特性に正しく対応する必要がある。高自由空間経路損失、高い侵入損失、反射損失及び回折損失は、利用可能なダイバーシチを低減し、見通し外（ＮＬＯＳ）通信を制限する。
【０００８】
ｍｍＷの短波長は、実用的な寸法の高利得電子操作型指向性アンテナ（ｈｉｇｈ−ｇａｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  ｓｔｅｅｒａｂｌｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ａｎｔｅｎｎａｓ）の使用を可能にする。この技術は、経路損失を克服して受信機における高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を確実にするのに十分な配列利得（ａｒｒａｙ  ｇａｉｎ）を提供することができる。高密度展開環境及びｍｍＷ帯における指向性メッシュネットワークの使用は、ノード間の信頼できる通信を実現して見通し内チャネル制約を克服するための効率的な方法を提供する。
【０００９】
ある領域内で作動した新規通信ノード（局）は、発見すべき近隣ノードと参加すべきネットワークとを探索する。ノードからネットワークへの初期アクセスプロセスは、近隣ノードをスキャンして全てのアクティブなローカルノードを発見することを含む。このプロセスは、参加すべき特定のネットワーク／ネットワークリストを新規ノードが探索し、或いは新規ノードを受け入れる予定のいずれかの既存のネットワークに参加するためのブロードキャスト要求を新規ノードが送信することを通じて実行することができる。
【００１０】
メッシュネットワークに接続するノードは、全ての近隣ノードを発見して、ゲートウェイ／ポータルメッシュノードに到達するための最良の方法、及びこれらの各近隣ノードの能力を判断する必要がある。新規ノードは、候補となる近隣ノードの全てのチャネルを特定の期間にわたって検査する。この特定の時間後にアクティブノードが検出されなければ、ノードは次のチャネルに移行する。
【００１１】
ノードが検出されると、新規ノードは、自機（そのＰＨＹ層）を調節領域における動作のために構成するのに十分な利用可能情報を収集する必要がある。ｍｍ波通信では、指向性送信に起因してこのタスクがさらに困難である。このプロセスにおける課題は、（ａ）周辺ノードＩＤの知識の取得、（ｂ）ビームフォーミングにとって最良な送信パターンの知識の取得、（ｃ）長期間にわたるネットワーク全体の同期維持、（ｄ）衝突及びデフネスによって生じるチャネルアクセス問題の克服、並びに（ｅ）閉塞及び反射に起因するチャネル障害、として要約することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、ｍｍＷ装置間（Ｄ２Ｄ）技術及びメッシュ技術の普及を可能にするために、上記問題の一部又は全部を克服する改善された近隣発見方法が求められている。しかしながら、既存のメッシュネットワーキング技術は、ブロードキャストモードで動作するネットワークのメッシュ発見ソリューションには取り組んでいるが、指向性無線通信を有するネットワークを大きな目標としていない。
【００１３】
従って、無線通信ネットワークにおける強化された同期及びビームフォーミング機構に対するニーズが存在する。本開示は、このニーズを満たすとともに、これまでの技術を凌駕するさらなる利点をもたらすものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
各セクタが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を含む通信を他の無線通信局（ノード）との間で無線で行うように構成されたプログラムを伴う無線通信回路（局、ノード）。アクティブなデータ送信を有する通信方向をシグナリングする活動インジケータを組み込んだ様々な形態のビーコンフレームを送信する。少なくとも１つの実施形態では、これらの活動インジケータが、その方向がアクティブな送信又は受信を行っているかどうかを示すフラグ（又はフィールド）をそれぞれの通信方向毎に含む。
【００１５】
局は、この活動インジケータを利用して、受ける干渉が少ない及び／又は他の局にもたらす干渉が少ない接続を得るように将来的な接続の選択を改善する。これに加えて、又はこれとは別に、この活動インジケータは、ネットワーク内の干渉を抑える目的でアクセスポイント（ＡＰ）又は局（ＳＴＡ）又はメッシュ局（ＭＳＴＡ）への通信接続を選択する際に利用することもできる。これに加えて、又はこれとは別に、この活動インジケータは、ネットワーク内の干渉を抑える目的で所与のアクセスポイント（ＡＰ）又は局（ＳＴＡ）又はメッシュ局（ＭＳＴＡ）からの通信ビームを選択する際に利用することもできる。また、これに加えて、又はこれとは別に、この活動インジケータは、メッシュネットワークにおける全体的な通信を最適化してノード間の干渉を抑えるメッセージを潜在的高干渉の方向において交換することによって干渉の分散及びリソースの調整を実行する基礎として利用することもできる。さらに、この活動インジケータは、スペクトルの輻輳又は受ける干渉が少ない別の通信ルートが存在する際には常に他のノード又は通信ビームを通じてデータのルートを変更する基礎として利用することもできる。
【００１６】
本開示では、一般に後述する意味を有する複数の用語を利用する。
【００１７】
Ａ−ＢＦＴ：アソシエーション−ビームフォーミングトレーニング期間：ネットワークに参加する新規局（ＳＴＡ）のアソシエーション及びＢＦトレーニングに使用される、ビーコンで通知される期間。
【００１８】
ＡＰ：アクセスポイント：１つの局（ＳＴＡ）を含み、関連するＳＴＡの無線媒体（ＷＭ）を通じて配信サービスへのアクセスを提供するエンティティ。
【００１９】
ビームフォーミング（ＢＦ）：全方向アンテナパターン又は準全方向アンテナパターンを使用しない指向性送信。ビームフォーミングは、対象の受信機における受信信号電力又は信号対雑音比（ＳＮＲ）を改善するために送信機において使用される。
【００２０】
ＢＩ：ビーコン間隔は、ビーコン送信時間の合間の時間を表す周期的スーパーフレーム期間（ｃｙｃｌｉｃ  ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ  ｐｅｒｉｏｄ）である。
【００２１】
ＢＲＰ：ＢＦ精緻化プロトコル：受信機トレーニングを可能にし、最良の指向性通信を達成するために送信機側及び受信機側を繰り返しトレーニングするＢＦプロトコル。
【００２２】
ＢＳＳ：ベーシックサービスセット：ネットワーク内のＡＰとの同期に成功した一連の局（ＳＴＡ）。
【００２３】
ＢＳＳＩＤ：基本サービスセット識別。
【００２４】
ＢＨＩ：ビーコン送信間隔（ＢＴＩ）及びアソシエーション−ビームフォーミングトレーニング期間（Ａ−ＢＦＴ）を含むビーコンヘッダ間隔。
【００２５】
ＢＩ：ビーコン間隔は、送信時間の合間の時間を表す周期的スーパーフレーム期間（ｃｙｃｌｉｃ  ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ  ｐｅｒｉｏｄ）である。
【００２６】
ＣＢＡＰ：競合ベースのアクセス期間：競合ベースの拡張分散チャネルアクセス（ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ  ａｃｃｅｓｓ：ＥＤＣＡ）を使用する指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）ＢＳＳのデータ転送間隔（ＤＴＩ）内の期間。
【００２７】
Ｄ２Ｄ：アクセスポイントを経由する必要がない２つの無線ノード間の直接通信である装置間通信。
【００２８】
ＤＴＩ：データ転送間隔：完全なＢＦトレーニングに続いて実際のデータ転送を行うことができる期間。ＤＴＩは、１又は２以上のサービス期間（ＳＰ）及び競合ベースのアクセス期間（ＣＢＡＰ）を含むことができる。
【００２９】
ＭＡＣアドレス：媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレス
【００３０】
ＭＢＳＳ：メッシュベーシックサービスセット：メッシュ局（ＭＳＴＡ）の自己完結型ネットワーク（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ  ｎｅｔｗｏｒｋ）を形成するベーシックサービスセット（ＢＳＳ）であり、配信システム（ＤＳ）として使用することができる。
【００３１】
ＭＣＳ：変調符号化スキーム：ＰＨＹ層データレートに換算できる指数。
【００３２】
ＭＳＴＡ：メッシュ局（ＭＳＴＡ）：メッシュ施設を実装する局（ＳＴＡ）。メッシュＢＳＳ内で動作するＭＳＴＡは、他のＭＳＴＡに配信サービスを提供することができる。
【００３３】
全方向性：無指向性アンテナ送信モード。
【００３４】
準全方向性：最も広いビーム幅を達成できる指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）アンテナ動作モード。
【００３５】
受信セクタスイープ（ＲＸＳＳ）：連続する受信間にスイープが行われる、異なるセクタを介したセクタスイープ（ＳＳＷ）フレームの受信。
【００３６】
ＳＬＳ：セクタレベルスイープ段階：ＳＳＷフィードバック及びＳＳＷ  ＡＣＫなどを使用してイニシエータをトレーニングするためのイニシエータセクタスイープ（ＩＳＳ）、レスポンダリンクをトレーニングするためのレスポンダセクタスイープ（ＲＳＳ）といった４つほどのコンポーネントを含むことができるＢＦトレーニング段階。
【００３７】
ＳＮＲ：ｄＢ単位の受信信号対雑音比
【００３８】
ＳＰ：サービス期間：アクセスポイント（ＡＰ）によってスケジュールされるＳＰ。スケジュールされたＳＰは、一定の時間間隔で開始する。
【００３９】
スペクトル効率：特定の通信システムにおいて所与の帯域幅を通じて送信できる情報率であり、通常はビット／秒又はＨｚで表される。
【００４０】
ＳＴＡ：局：無線媒体（ＷＭ）への媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）インターフェイスのアドレス指定可能なインスタンスである論理エンティティ。
【００４１】
スイープ：送信機又は受信機のアンテナ構成が送信間で変更される、短期ビームフォーミングインターフレーム（ＳＢＩＦＳ）間隔によって分離された一連の送信。
【００４２】
ＳＳＷ：セクタスイープは、異なるセクタ（方向）で送信を行って、受信信号及び強度などに関する情報を収集する動作である。
【００４３】
送信セクタスイープ（ＴＸＳＳ）：連続する送信間にスイープが行われる、異なるセクタを介した複数のセクタスイープ（ＳＳＷ）又は指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）ビーコンフレームの送信。
【００４４】
本明細書の以下の部分では、本明細書で説明する技術のさらなる態様が明らかになり、この詳細な説明は、本技術の好ましい実施形態を制限することなく完全に開示するためのものである。
【００４５】
本明細書で説明する技術は、例示のみを目的とする以下の図面を参照することによって十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ＩＥＥＥ  ８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）において行われるアクティブスキャンのタイミング図である。
【図２】メッシュ局と非メッシュ局の組み合わせを示すメッシュネットワークのノード図である。
【図３】ＩＥＥＥ  ８０２．１１  ＷＬＡＮのメッシュ識別要素を示すデータフィールド図である。
【図４】ＩＥＥＥ  ８０２．１１  ＷＬＡＮのメッシュ構成要素を示すデータフィールド図である。
【図５】ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄプロトコルでのアンテナセクタスイーピング（ＳＳＷ）の概略図である。
【図６】ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄプロトコルでのセクタレベルスイーピング（ＳＬＳ）のシグナリングを示すシグナリング図である。
【図７】ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄのセクタスイープ（ＳＳＷ）フレーム要素を示すデータフィールド図である。
【図８】ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄのＳＳＷフレーム要素内のＳＳＷフィールドを示すデータフィールド図である。
【図９Ａ】８０２．１１ａｄに利用される、ＩＳＳの一部として送信される時に示されるＳＳＷフィードバックフィールドを示すデータフィールド図である。
【図９Ｂ】８０２．１１ａｄに利用される、ＩＳＳの一部として送信されない時に示されるＳＳＷフィードバックフィールドを示すデータフィールド図である。
【図１０】本開示の実施形態による、ビーコン受信電力に基づいて接続を形成する無線ｍｍ波ノードの無線ノードトポロジ例である。
【図１１】本開示の実施形態による、指向性活動に基づいて接続を形成する無線ｍｍ波ノードの無線ノードトポロジ例である。
【図１２】本開示の実施形態による局ハードウェアのブロック図である。
【図１３】本開示の実施形態による、ｍｍＷアンテナシステムによって生成されるビームパターン図である。
【図１４】本開示の実施形態による、ｓｕｂ６ＧＨｚアンテナによって生成されるビームパターン図である。
【図１５】本開示の実施形態による、１つのビームによって対応される２つのピアの指向性ビーム使用の無線ノード図である。
【図１６】本開示の実施形態による、１つのピアが新たな指向性ビームに移動した後の指向性ビーム更新の無線ノード図である。
【図１７Ａ】本開示の実施形態による、使用認識インジケータを含むビーコン送信のフロー図である。
【図１７Ｂ】本開示の実施形態による、使用認識インジケータを含むビーコン送信のフロー図である。
【図１８Ａ】本開示の実施形態による、使用認識インジケータを含むビーコンのフロー図である。
【図１８Ｂ】本開示の実施形態による、使用認識インジケータを含むビーコンのフロー図である。
【図１９Ａ】本開示の実施形態による、ビーコン及び関連する指向性活動マップブロードキャストの図である。
【図１９Ｂ】本開示の実施形態による、ビーコン及び関連する指向性活動マップブロードキャストの図である。
【図２０】本開示の実施形態に従って利用される粗ビームと微細ビームとを対比して示す指向性ビーコンの無線ノード図である。
【図２１Ａ】本開示の実施形態に従って利用されるビーコンフレームの図である。
【図２１Ｂ】本開示の実施形態に従って利用されるビーコン指向性活動ビットのノード図である。
【図２２】本開示の実施形態に従って実行される、指向性ビーコン活動インジケータ及びビーコン選択の無線ノード図である。
【図２３Ａ】本開示の実施形態による、非最適化メッシュネットワークと指向性ビーコン活動インジケータ送信とを比較した無線ノード図である。
【図２３Ｂ】本開示の実施形態による、非最適化メッシュネットワークと指向性ビーコン活動インジケータ送信とを比較した無線ノード図である。
【図２４】本開示の実施形態による、ローカルメッシュグループ間の干渉の処理を示す無線ノード図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
１．既存の指向性無線ネットワーク技術
１．１．ＷＬＡＮシステム
ＷＬＡＮシステムの８０２．１１では、パッシブスキャン及びアクティブスキャンという２つのスキャンモードが規定される。以下は、パッシブスキャンの特性である。（ａ）ネットワークに参加しようと試みる新規局（ＳＴＡ）は、各チャネルを検査し、最大でＭａｘＣｈａｎｎｅｌＴｉｍｅにわたってビーコンフレームを待つ。（ｂ）ビーコンが受け取られなかった場合、新規ＳＴＡは別のチャネルに移行し、従ってスキャンモードにおいて信号を送信しないのでバッテリ電力が節約される。ＳＴＡは、ビーコンを見逃さないように各チャネルにおいて十分な時間にわたって待つべきである。ビーコンが失われた場合、ＳＴＡはさらなるビーコン送信間隔（ＢＴＩ）にわたって待つべきである。
【００４８】
以下は、アクティブスキャンの特性である。（ａ）ローカルネットワークに参加したいと望む新規ＳＴＡは、以下に従って各チャネル上でプローブ要求フレームを送信する。（ａ）（１）ＳＴＡは、あるチャネルに移行して、着信フレーム、又はプローブ遅延タイマの満了を待つ。（ａ）（２）タイマの満了後にフレームが検出されなかった場合、このチャネルは未使用とみなされる。（ａ）（３）チャネルが未使用である場合、ＳＴＡは新たなチャネルに移行する。（ａ）（４）チャネルが使用中である場合、ＳＴＡは、通常のＤＣＦを使用して媒体にアクセスしてプローブ要求フレームを送信する。（ａ）（５）チャネルがそれまでに使用中でなかった場合、ＳＴＡは、プローブ要求に対する応答を受け取るために所望の期間（例えば、Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｔｉｍｅ）にわたって待つ。チャネルが使用中であってプローブ応答が受け取られた場合、ＳＴＡは、さらなる時間（例えば、Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｔｉｍｅ）にわたって待つ。
【００４９】
（ｂ）プローブ要求は、一意のサービスセット識別子（ＳＳＩＤ）、ＳＳＩＤのリスト又はブロードキャストＳＳＩＤを使用することができる。（ｃ）いくつかの周波数帯では、アクティブスキャンが禁止されている。（ｄ）アクティブスキャンは、特に多くの新規ＳＴＡが同時に到着してネットワークにアクセスしようと試みる場合に干渉及び衝突の原因となり得る。（ｅ）アクティブスキャンは、パッシブスキャンの使用に比べてＳＴＡがビーコンを待つ必要がないので、ＳＴＡがネットワークにアクセスするための高速な（素早い）方法である。（ｆ）インフラストラクチャベーシックサービスセット（ＢＳＳ）及びＩＢＳＳでは、少なくとも１つのＳＴＡがプローブを受け取って応答しようと目を光らせている。（ｇ）メッシュベーシックサービスセット（ＭＢＳＳ）内のＳＴＡは、いずれかの時点で応答に目を光らせていないこともある。（ｈ）無線測定キャンペーンがアクティブの時には、ノードがプローブ要求に応答しないこともある。（ｉ）プローブ応答の衝突が生じることもある。ＳＴＡは、最後のビーコンを送信したＳＴＡが最初のプローブ応答を送信できるようにすることによってプローブ応答の送信を調整することもできる。他のノードは、衝突を回避するためにバックオフ時間及び通常の分散制御機構（ＤＣＦ）チャネルアクセスに従ってこれらを使用することができる。
【００５０】
図１に、プローブを送信するスキャン局と、プローブを受け取ってこれに応答する２つの応答局とを示す、ＩＥＥＥ  ８０２．１１  ＷＬＡＮにおけるアクティブスキャンの使用を示す。この図には、最小プローブ応答タイミング及び最大プローブ応答タイミングも示す。図示の値Ｇ１は、確認応答の送信前のフレーム間間隔であるＳＩＦＳに設定されるのに対し、Ｇ３は、バックオフ期間の完了後であってＲＴＳパッケージの送信前に送信側が待機する時間遅延を表すＤＣＦフレーム間間隔であるＤＩＦＳである。
【００５１】
１．２．ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｓメッシュＷＬＡＮ
ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｓ（以下、８０２．１１ｓ）は、８０２．１１標準に無線メッシュネットワーキング能力を加えた標準である。８０２．１１ｓでは、新たなタイプの無線局と、メッシュネットワーク発見、ピアツーピア接続の確立及びメッシュネットワークを通じたデータのルーティングを可能にする新たなシグナリングとが規定される。
【００５２】
図２には、非メッシュＳＴＡの混合がメッシュＳＴＡ／ＡＰに接続し（実線）、メッシュＳＴＡがメッシュポータルを含む他のメッシュＳＴＡに接続する（点線）メッシュネットワークの一例を示す。メッシュネットワーク内のノードは、８０２．１１標準で規定されている同じスキャン技術を近隣発見に使用する。メッシュネットワークの識別は、ビーコン及びプローブ応答フレームに含まれるメッシュＩＤ要素によって行われる。１つのメッシュネットワークでは、全てのメッシュＳＴＡが同じメッシュプロファイルを使用する。メッシュプロファイルは、メッシュプロファイル内の全てのパラメータが一致する場合に同じものとみなされる。メッシュプロファイルは、その近隣のメッシュＳＴＡがスキャンを通じてメッシュプロファイルを取得できるようにビーコン及びプローブ応答フレームに含まれる。
【００５３】
メッシュＳＴＡがスキャンプロセスを通じて近隣メッシュＳＴＡを発見すると、発見されたメッシュＳＴＡはピアメッシュＳＴＡ候補とみなされる。このメッシュＳＴＡは、発見されたメッシュＳＴＡがメンバであるメッシュネットワークのメンバになって近隣メッシュＳＴＡとメッシュピアリングを確立することができる。発見された近隣メッシュＳＴＡは、受信ビーコンと同じメッシュプロファイルを使用している場合、或いはプローブ応答フレームがその近隣メッシュＳＴＡを示す場合、ピアメッシュＳＴＡ候補とみなすことができる。
【００５４】
メッシュＳＴＡは、（ａ）近隣ＭＡＣアドレス、（ｂ）動作チャネル番号、及び（ｃ）最近観察されたリンク状況及び品質情報を含む発見された近隣情報をメッシュ近隣テーブル内に維持しようと試みる。近隣が検出されなかった場合、メッシュＳＴＡは、その最優先プロファイルのメッシュＩＤを使用してアクティブな状態を保つ。上述した近隣メッシュＳＴＡを発見するためのシグナリングは、全てブロードキャストモードで実行される。８０２．１１ｓは、指向性無線通信を伴うネットワークを対象としたものではないと理解されたい。
【００５５】
図３に、メッシュネットワークの識別を通知するために使用されるメッシュ識別要素（メッシュＩＤ要素）を示す。メッシュＩＤは、メッシュネットワークに参加する用意がある新規ＳＴＡによってプローブ要求で送信され、また既存のメッシュネットワークＳＴＡによってビーコン及び信号で送信される。長さ０のメッシュＩＤフィールドは、プローブ要求フレーム内で使用されるワイルドカードメッシュＩＤを示す。ワイルドカードメッシュＩＤは、非メッシュＳＴＡがメッシュネットワークに参加するのを防ぐ特定のＩＤである。なお、メッシュ局は、非メッシュ局よりも多くの特徴を有するＳＴＡであり、例えば他のいくつかのモジュールに加えてメッシュ機能を提供するモジュールとして動作するＳＴＡを有するようなものであると認識されたい。ＳＴＡがこのメッシュモジュールを有していない場合には、メッシュネットワークへの接続を許可すべきではない。
【００５６】
図４に、メッシュＳＴＡによって送信されるビーコンフレーム及びプローブ応答フレームに含まれる、メッシュサービスの通知に使用されるメッシュ構成要素を示す。メッシュ構成要素の主要内容は、（ａ）経路選択プロトコル識別子、（ｂ）経路選択メトリック識別子、（ｃ）輻輳制御モード識別子、（ｄ）同期方法識別子、（ｅ）認証プロトコル識別子である。メッシュ構成要素の内容は、メッシュＩＤと共にメッシュプロファイルを形成する。
【００５７】
８０２．１１ａ標準は、メッシュ発見、メッシュピアリング管理、メッシュセキュリティ、メッシュビーコン送信及び同期、メッシュ調節機能、メッシュ電力管理、メッシュチャネルスイッチング、３アドレス、４アドレス、及び拡張アドレスフレームフォーマット、メッシュ経路選択及び転送、外部ネットワークとの相互作用、メッシュ間輻輳制御、並びにメッシュＢＳＳにおける緊急サービスサポートを含む多くの手順及びメッシュ機能を定める。
【００５８】
１．３．ＷＬＡＮにおけるミリメートル波
一般に、ミリメートル波帯におけるＷＬＡＮでは、高い経路損失を考慮して通信にとって十分なＳＮＲを提供するために、送信、受信、又はこれらの両方に指向性アンテナを使用する必要がある。送信又は受信において指向性アンテナを使用すると、スキャンプロセスも指向性になる。ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄ及び新たな標準８０２．１１ａｙでは、ミリメートル波帯を介した指向性送受信のためのスキャン及びビームフォーミング手順が規定される。
【００５９】
１．４．ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄのスキャン及びＢＦトレーニング
ｍｍ波ＷＬＡＮの最先端システムの例は、８０２．１１ａｄ標準である。
【００６０】
１．４．１．スキャン
新規ＳＴＡは、特定のＳＳＩＤ、ＳＳＩＤリスト、又は全ての発見されたＳＳＩＤをスキャンするためにパッシブ又はアクティブスキャンモードで動作する。パッシブなスキャンを行うには、ＳＴＡが、ＳＳＩＤを含むＤＭＧビーコンフレームをスキャンする。アクティブなスキャンを行うには、ＤＭＧ  ＳＴＡが、所望のＳＳＩＤ又は１又は２以上のＳＳＩＤリスト要素を含むプローブ要求フレームを送信する。ＤＭＧ  ＳＴＡは、プローブ要求フレームの送信前に、ＤＭＧビーコンフレームの送信又はビームフォーミングトレーニングの実行を行うことが必要な場合もある。
【００６１】
１．４．２．ＢＦトレーニング
ＢＦトレーニングは、セクタスイープを使用するＢＦトレーニングフレーム送信の双方向シーケンスであり、各ＳＴＡが送信及び受信の両方に適したアンテナシステム設定を決定するために必要なシグナリングを行う。
【００６２】
８０２．１１ａｄのＢＦトレーニングプロセスは、３段階で実行することができる。（１）リンク取得のために指向性送信及び低利得（準全方向性）受信を実行するセクタレベルスイープ段階を実行する。（２）複合送受信（ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ａｎｄ  ｒｅｃｅｉｖｅ）のために、受信利得及び最終調整を加える精緻化段階を実行する。（３）その後、データ送信中にトラッキングを実行して、チャネル変更に合わせた調整を行う。
【００６３】
１．４．３．８０２．１１ａｄのＳＬＳ  ＢＦトレーニング段階
ここでは、８０２．１１ａｄ標準のセクタレベルスイープ（ＳＬＳ）必須段階に焦点を当てる。ＳＬＳ中には、一対のＳＴＡが、異なるアンテナセクタを介して一連のセクタスイープ（ＳＳＷ）フレーム（又は、ＰＣＰ／ＡＰにおける送信セクタトレーニングの場合にはビーコン）を交換して、最も高い信号品質を提供するセクタを発見する。最初に送信を行う局はイニシエータと呼ばれ、２番目に行う局はレスポンダと呼ばれる。
【００６４】
送信セクタスイープ（ＴＸＳＳ）中には、異なるセクタ上でＳＳＷフレームが送信され、対を成すノード（レスポンダ）が準全方向性パターンを利用してこれを受け取る。レスポンダは、最良のリンク品質（例えば、ＳＮＲ）を提供するイニシエータのアンテナアレイセクタを決定する。
【００６５】
図５に、８０２．１１ａｄでのセクタスイープ（ＳＳＷ）の概念を示す。この図には、ＳＴＡ１がＳＬＳのイニシエータであってＳＴＡ２がレスポンダである例を示す。ＳＴＡ１は、送信アンテナパターン微細セクタ（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ａｎｔｅｎｎａ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｆｉｎｅ  ｓｅｃｔｏｒｓ）を全てスイープし、ＳＴＡ２は、準全方向性パターンで受け取る。ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１から受け取った最良のセクタをＳＴＡ２にフィードバックする。
【００６６】
図６に、８０２．１１ａｄ仕様で実装されるセクタレベルスイープ（ＳＬＳ）プロトコルのシグナリングを示す。送信セクタスイープの各フレームは、セクタカウントダウン指示（ＣＤＯＷＮ）、セクタＩＤ及びアンテナＩＤに関する情報を含む。最良のセクタＩＤ及びアンテナＩＤ情報は、セクタスイープフィードバック及びセクタスイープＡＣＫフレームと共にフィードバックされる。
【００６７】
図７に、以下で概説するフィールドを含む、８０２．１１ａｄ標準で利用されるセクタスイープフレーム（ＳＳＷフレーム）のフィールドを示す。Ｄｕｒａｔｉｏｎ（継続時間）フィールドは、ＳＳＷフレーム送信の最後までの時間に設定される。ＲＡフィールドは、セクタスイープの所定の受信者であるＳＴＡのＭＡＣアドレスを含む。ＴＡフィールドは、セクタスイープフレームの送信ＳＴＡのＭＡＣアドレスを含む。
【００６８】
図８に、ＳＳＷフィールド内のデータ要素を示す。ＳＳＷフィールドで搬送される主要情報は以下の通りである。Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（方向）フィールドは、０に設定されると、ビームフォーミングイニシエータによってフレームが送信されることを示し、１に設定されると、ビームフォーミングレスポンダによってフレームが送信されることを示す。ＣＤＯＷＮフィールドは、ＴＸＳＳの最後までの残りのＤＭＧビーコンフレーム送信の数を示すダウンカウンタである。セクタＩＤフィールドは、このＳＳＷフィールドを含むフレームを送信するセクタ番号を示すように設定される。ＤＭＧ  Ａｎｔｅｎｎａ（アンテナ）ＩＤフィールドは、送信機がこの送信のために現在どのＤＭＧアンテナを使用しているかを示す。ＲＸＳＳ  Ｌｅｎｇｔｈ（長さ）フィールドは、ＣＢＡＰで送信された時にのみ有効であり、そうでない場合には保留される。このＲＸＳＳ  Ｌｅｎｇｔｈフィールドは、送信側ＳＴＡによって要求された受信セクタスイープの長さを指定し、ＳＳＷフレームの単位で定義される。ＳＳＷ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ（ＳＳＷフィードバック）フィールドについては以下で定義する。
【００６９】
図９Ａ及び図９Ｂに、ＳＳＷフィードバックフィールドを示す。図９Ａに示すフォーマットは、内部下位層サービス（ＩＳＳ）の一部として送信される時に利用され、図９Ｂのフォーマットは、ＩＳＳの一部として送信されない時に使用される。Ｔｏｔａｌ  Ｓｅｃｔｏｒｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ＩＳＳ（ＩＳＳ内総セクタ）フィールドは、イニシエータがＩＳＳにおいて使用する総セクタ数を示す。Ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ＲＸ  ＤＭＧ  Ａｎｔｅｎｎａｓ（ＲＸ  ＤＭＧアンテナ数）サブフィールドは、イニシエータが次の受信セクタスイープ（ＲＳＳ）中に使用する受信ＤＭＧアンテナの数を示す。Ｓｅｃｔｏｒ  Ｓｅｌｅｃｔ（セクタ選択）フィールドは、直前のセクタスイープにおいて最良の品質で受け取られたフレーム内のＳＳＷフィールドのｖａｌｕｅ  ｏｆ  Ｓｅｃｔｏｒ  ＩＤ（セクタＩＤ値）サブフィールドを含む。ＤＭＧ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｓｅｌｅｃｔ（ＤＭＧアンテナ選択）フィールドは、直前のセクタスイープにおいて最良の品質で受け取られたフレーム内のＳＳＷフィールドのＤＭＧ  Ａｎｔｅｎｎａ  ＩＤ（ＤＭＧアンテナＩＤ）サブフィールドの値を示す。ＳＮＲレポートフィールドは、直前のセクタスイープ中に最良の品質で受け取られた、セクタ選択フィールドに示されるフレームのＳＮＲの値に設定される。Ｐｏｌｌ  Ｒｅｑｕｉｒｅｄ（ポール要求）フィールドは、非ＰＣＰ／非ＡＰ  ＳＴＡによって１に設定されると、ＰＣＰ／ＡＰに非ＰＣＰ／非ＡＰとの通信を開始するように要求することを示す。Ｐｏｌｌ  Ｒｅｑｕｉｒｅｄフィールドは、０に設定されると、ＰＣＰ／ＡＰが通信を開始するかどうかに関する設定を非ＰＣＰ／非ＡＰが有していないことを示す。
【００７０】
２．オンデマンドルート同期及びビームフォーミング概論
２．１．課題の記述
無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）局は、ネットワーク通知、リソース管理、及び同期を目的としてビーコンを送信する。ミリメートル波（ｍｍ波）通信では、これらのビーコンの送信が、経路損失及び近正反射チャネル特性（ｎｅａｒ  ｓｐｅｃｕｌａｒ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）を克服するために高アンテナ利得をもたらす指向性である。局ノードは、見通し内の反射経路を通じて同じ送信機から複数の使用可能なビームを受け取ることができる。また、ノードは、スキャン中の領域内の複数の送信機から複数のビームを受け取ることもできる。特定の指向性ビームを通じてデータを送受信する局ノードは、他の局のアクティブな受信に干渉をもたらし、又は他の局による送信から干渉を受けることがある。
【００７１】
通常、ノードは、リスンビフォアトークプロトコルが必要である場合、全方向検知に依拠してチャネルにアクセスする。しかしながら、リスンビフォアトークを使用して空間チャネル使用に関する情報が得られることはない。特定の方向で行われている活動の状態が分かれば、ノードが新たな接続を形成する際の、又は特定の通信方向を回避する上でのノード決定を改善することができる。このことは、ノードがどの指向性ビームを使用すべき又は回避すべきであるかを決定する前にそのビーム方向の使用に関する情報（例えば、この方向がどれほど塞がっているか）を受け取る場合に重要な利点となり得る。
【００７２】
ノード接続及び干渉の管理に中央コントローラを利用できない場合には、ノード接続を管理して指向性干渉を回避する分散システムが必要である。
【００７３】
２．２．本開示の寄与
同じネットワーク内の又は異なるネットワークにわたるノード間で各送信方向の空間占有に関する情報の伝達及び受信を行う方法及び装置について説明する。ノードは、どのスペクトル方向が送信で塞がっているか、及びどの方向が受信で塞がっているかを示す情報を他の近隣ノードに送信することができる。本開示では、ノードが、この情報を利用してデータをルーティングし、他のノードとの接続を形成し、スペクトルが輻輳したビームを回避し、及び／又は互いに送信を調整する。
【００７４】
３．本開示の実施形態
３．１．検討中のトポロジ
図１０に、複数の局に対応する複数のアクセスポイント（ＡＰ）を有する複数のＢＳＳの実施形態例１０を示す。局は、周辺領域内のビーコンをスキャンし、最も高い受信電力を有することが判明した局との接続を確立しようと試みる。通常、この局は、最も距離が近い局、又は受信局への最短の見通し線を有する局を表す。この図には、局をＳＴＡ１  １２、ＳＴＡ２  １４、ＳＴＡ３  １６、ＳＴＡ４  １８、ＳＴＡ５  ２０、ＳＴＡ６  ２２、並びにＡＰ１  ２４、ＡＰ２  ２６及びＡＰ３  ２８として示し、これらの間の通信経路（ＴＸ／ＲＸ）を両方向矢印で示す。
【００７５】
しかしながら、これらの通信は、深刻な指向性干渉又はスペクトルアクセス問題を引き起こすこともある。例えば、ＳＴＡ２  １４及びＳＴＡ３  １６がＡＰ３からの同じ指向性ビームをどのように共有するかについて検討する。また、両ＡＰ（ＡＰ２  ２６及びＡＰ３  ２８）がチャネルを分散方式で使用する際には、ＳＴＡ１  １２、ＳＴＡ３  １６、及びＳＴＡ４  １８も常に干渉を受けることが分かる。
【００７６】
図１１に、上記の干渉状況を回避するように構成された実施形態例３０を示す。この例では、ＳＴＡ３  １６及びＳＴＡ４  １８が、図１０に示す共通方向の使用を避けて、代わりにさらに遠くのＡＰ（ＡＰ１  ２４）との接続を確立することにより、これらの両局が干渉のない通信方向を有するようになる。ＳＴＡ６  ２２及びＳＴＡ５  ２０についても同じ状況を示す。
【００７７】
本開示のプロトコル（ソフトウェア、ファームウェア及び／又はハードウェア）を動作させる局は、分散ネットワーク設定において上記の指向性送信選択を達成するために、方向使用に関する情報を伝えるように構成されたビーコンを利用して、指向性送信の決定をさらに調整する目的で他のネットワーク局を支援できる通知を提供する。
【００７８】
３．２．局のハードウェア構成
図１２に、ノード（ネットワーク内の無線局）のハードウェア構成の実施形態例５０を示す。この例では、コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）５６及びメモリ（ＲＡＭ）５８がバス５４に結合され、バス５４は、ノードにセンサ、アクチュエータなどへの外部Ｉ／ＯをもたらすＩ／Ｏ経路５２に結合される。プロセッサ５６上では、通信プロトコルを実装するプログラムを実行するための、メモリからの命令が実行される。この図示のホストマシンは、近隣ノードとの間でフレームを送受信する複数のアンテナ６４ａ、６４ｂ、６４ｃ〜６４ｎ、６６ａ、６６ｂ、６６ｃ〜６６ｎ、６８ａ、６８ｂ、６８ｃ〜６８ｎへの無線周波数（ＲＦ）回路６２ａ、６２ｂ、６２ｃに結合されたｍｍＷモデム６０を含むように構成される。また、このホストマシンは、アンテナ７４への無線周波数（ＲＦ）回路７２に結合されたｓｕｂ−６ＧＨｚモデム７０を含むことも分かる。
【００７９】
従って、好ましい実施形態では、この図示のホストマシンが、２つの異なる帯域で通信を行うために２つのモデム（マルチバンド）及びその関連するＲＦ回路を含むように構成される。ミリメートル波（ｍｍＷ）帯域モデム及びその関連するＲＦ回路は、ｍｍＷ帯でデータを送受信するように構成される。ｓｕｂ−６ＧＨｚモデム及びその関連するＲＦ回路は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ帯でデータを送受信するように構成される。本開示は、ｍｍＷ帯における指向性送信のみを有してｓｕｂ−６ＧＨｚ帯を提供しない状況で実装することもできると理解されたい。
【００８０】
２つのモデム及びその関連するＲＦ回路は、２つの異なる帯域で通信するように意図される。ｍｍＷ帯モデム及びその関連するＲＦ回路は、ｍｍＷ帯でデータを送受信する。ｓｕｂ−６ＧＨｚモデム及びその関連するＲＦ回路は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ帯でデータを送受信する。
【００８１】
この例には、ｍｍＷモデムに結合された３つのＲＦ回路を示しているが、ｍｍＷモデムにはあらゆる任意の数のＲＦ回路を結合することができると理解されたい。一般に、ＲＦ回路の数が多ければ多いほど、アンテナビーム方向のカバレッジも広くなる。
【００８２】
図１３に、ノードが３６個のアンテナセクタパターンを生成するために利用できるアンテナ方向を示すｍｍＷビームパターン９０の実施形態例を示す。この例のノードは、３つのｍｍＷ  ＲＦ回路と接続アンテナとを実装し、各ｍｍＷ  ＲＦ回路及び接続アンテナは１２個のビームフォーミングパターンを生成し、従って３６個のアンテナセクタを有するノードと呼ばれる。しかしながら、説明を簡単にするために、以下の説明ではさらに少ない数のアンテナセクタを通じて通信するノードを例示する。なお、アンテナセクタには、あらゆる任意のビームパターンをマッピングすることができると理解されたい。通常、ビームパターンは、鋭角ビーム（ｓｈａｒｐ  ｂｅａｍ）を生成するように形成されるが、複数の角度から信号を送受信するようにビームパターンを生成することも可能である。
【００８３】
通常、利用するＲＦ回路及びアンテナの数は、特定の装置のハードウェア制約によって決まる。なお、ノードがＲＦ回路及びアンテナの一部を近隣ノードとの通信に利用する必要がないと判断した時には、これらを無効にすることもできる。
【００８４】
少なくとも１つの実施形態では、ｍｍＷ  ＲＦ回路が周波数変換器及びアレイアンテナコントローラなどを含み、送受信のためにビームフォーミングを実行するように制御された複数のアンテナに接続される。このように、ノードは、各ビームパターン方向がアンテナセクタとみなされる複数のビームパターンの組を使用して信号を送信することができる。
【００８５】
図１４に、この例ではＲＦ回路１１２に取り付けられた準全方向アンテナ１１４を使用するものと想定されるｓｕｂ−６ＧＨｚモデムのアンテナパターンの実施形態例１１０を示す。なお、本教示から逸脱することなく他のアンテナパターン形態を利用することもできると理解されたい。
【００８６】
３．３．指向性ビーコンのチャネル使用認識
本開示によれば、局ノードは、ビーコンの送信時に各ビーム方向のチャネル使用、送信及び受信の平均統計を追跡するように構成される。これらの統計を収集して保持する時間ウィンドウを定め、各使用事例及び用途に従って調整することができる。
【００８７】
図１５に、本開示によるノードが、方向及びピア統計通りに方向統計を維持して、ピアが遮断された場合又は１つの方向から離れて別の方向を使用する場合に使用情報の更新を可能にする実施形態例１３０を示す。この図では、ＳＴＡ１  １３２及びＳＴＡ２  １３４が全方向にビーコン１３８を送信できるノード１３６と通信していることが分かる。この例では、１つの方向（ビーム０）１４０が両ピアノード（ＳＴＡ１  １３２及びＳＴＡ２  １３４）に対応し、ここからピアＳＴＡ１及びＳＴＡ２毎に統計が収集され、累積統計も計算される。この図では、ビーム０が６０％利用されており、ＳＴＡ１  １３２がその４０％分を利用し、ＳＴＡ２  １３４が残りの２０％分を利用していることが分かる。
【００８８】
図１６に、前の図と同様の、方向統計を維持するノードの実施形態例１５０を示す。この例では、ＳＴＡ１  １５２及びＳＴＡ２  １５４がノード１５６と通信していることが分かる。ノード１５６は、全方向１５８に通信することができ（ｍｍＷ）、方向１６０においてビーム０でＳＴＡ１  １５２と通信し、方向１６２においてビーム４でＳＴＡ２  １５４と通信していることが分かる。図１５と比べると、図１６には、１つのピアＳＴＡ２  １５４が移動して新たな方向を利用し、関連するサービングビームがビーム４  １６２に更新されている様子を示す。従って、ＳＴＡ２  １５４の統計は、新たなサービングビームであるビーム４に移動する。ビーム０の使用統計は、ＳＴＡ１の使用のみを反映するように更新される。この例では、ビーム０の使用が４０％であり、ビーム４の使用が２０％であることが分かる。
【００８９】
図１７Ａ及び図１７Ｂに、使用認識インジケータ（ｕｓａｇｅ−ａｗａｒｅ  ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ）を含むビーコン送信の実施形態例１７０を示す。本開示では、使用認識インジケータを有するこれらのフレームを、ビーコンフレーム、ビームフォーミングフレーム、ＳＳＷフレーム及びＢＲＰフレームなどを含む様々なタイプのフレームとすることができると考える。図１７Ａでは、ノードが所定のリンクを有している場合、ノードが動作を開始する（１７２）と、既に設定されているリンクの全ての統計がリセットされる（１７４）ことが好ましい。ノードが既に設定されたリンクを有していない場合、指向性ビームのデータベースは空である。ノードは、適切な時点で指向性ビームを使用して全方向にｍｍＷビーコンを送信する（１７６）。ビーコンは、チャネル方向又はこのビームの特定の方向の使用に関する情報を中継するためのインジケータを含むように構成される。
【００９０】
新たなビーコンをいつ送信すべきであるかを判断する（１７８）。ノードは、次のビーコン送信間隔の時点において、ビーコン送信の前に新たな接続性（いずれかの参加ノード）をチェックする（１８０）。新たな通信接続が確立されると、実行はブロック１８２に進み、この指向性送信の新たな使用統計を収集する。次に、図１７Ｂのブロック１８４において、確立されたリンクのリンク使用の統計を収集し始める。次に、ブロック１８６において、アクティブリンクの使用が所定の閾値などの閾値にどれほど匹敵するかをチェックする。アクティブリンクの使用が変更閾値を上回る場合、ブロック１８８において、ノードは、この新たな使用インジケータを含むビーコンを送信して図１７Ａのブロック１７６に戻る。
【００９１】
ビーコンを送信するノードは、送信及び／又は受信方向に送信されるビーコンに送信用及び受信用の２つの指標を付加することを選択することもできる。また、ビーコンの送信について言えば、システムは、送信及び／又は受信方向に送信されるビーコンに、送信、受信又は送受信の両方のリンク使用に関する収集された統計を付加することを選択することもできる。
【００９２】
３．３．２．指向性ビーコンのチャネル使用認識受信
図１８Ａ及び図１８Ｂに、チャネル使用認識指向性ビーコンを利用する実施形態例１９０を示す。このプロセスは図１８Ａから開始し（１９２）、ノードが、各方向のチャネル使用を判定するためにビーコンをリスン（注視、検出を試行）する（１９４）。受信ビーコンがアクティブな送信の発生を示すかどうかをチェックする（１９６）。受信ビーコンは、アクティブな送信及び／又は受信の指標（フラグビット）を含むべきである。受信ビーコンは、使用統計に関する情報を有することもできる。アクティブな送信でない場合にはブロック１９４に戻り、アクティブな送信である場合にはブロック１９８に進んで、ビーコンから受け取られた情報が現在の通信接続との間に矛盾が存在することを示すかどうか、又は将来的な通信接続との間に矛盾が存在するようになることを示すかどうかを判定する。ノードは、矛盾を示すビーコンが受け取られた時には常に矛盾に対応する。矛盾は、ノードがチャネルを使用している方向と同じ方向での同時送信又は受信を表すことができる。このことは、ネットワーク上で行われている他の送信にノードが干渉を与える可能性、或いはビーコンが検出されたネットワーク内の他の同時送信からの干渉がノードに影響を与える可能性を表す。
【００９３】
矛盾が検出されると、ノードは、この矛盾を解決する積極的又は受動的取り組みを行うと決定することができる。矛盾が検出されると、図１８Ｂのブロック２００に進んで積極的矛盾解決法と受動的矛盾解決法とを対比してチェックする。ブロック２００が受動的矛盾解決法を示す場合にはブロック２０６に進み、ノードは、この方向にビジーのマークを付け、例えばこの方向で受け取られたビーコンの使用インジケータビットが設定されていない方向などの利用可能な他の方向を検索した後で、ブロック１９４においてビーコンを検索することに戻る。ノードは、他の接続によって使用されていない好適な方向を発見するまでスキャンを継続する。
【００９４】
ブロック２００において積極的矛盾解決法を実行すべきであると判定された場合には、ブロック２０２に進む。積極的矛盾解決法では、ノードが、矛盾解決法を要求するチャネル活動を示しているノードとの接触を図る。この解決法は、スペクトル共有、協調、又は２つの送信のうちの一方によるチャネル取得の形を取ることができる。ノードは、チャネル内の活動をモニタするためにビーコンをリスンし（受信しようと試み）続ける。具体的に言えば、これらの解決法は、ブロック２０２においてビーコンの送信元との間で素早いビームフォーミングを実行し、ブロック２０４において矛盾を示し、その後にブロック１９４におけるビーコン検索に戻ることによって例示される。
【００９５】
３．４．ビーコン使用認識送信技術
ビーコンを送信しているノードの送受信活動に関する情報をビーコンフレームに追加して周辺領域の他の無線ノードに示す。
【００９６】
以下、ビーコンフレームと共に指向性活動情報を送信する２つのオプションについて述べる。これらのオプションは、指向性送信及び受信活動マップを全方向にブロードキャストすることを通じて、或いは各ビーコン送信に関連する指向性活動ビットを送信することによって実行することができる。
【００９７】
この活動マップは、ビーコンが送信される特定の方向の、又はノードがカバーしている全ての方向を含む、活動のインジケータの形を取ることができる。この活動マップには、ビーコンが送信される特定の方向の、又はノードがカバーしている全ての方向を含む、収集された統計（送信、受信、及び／又は送受信（チャネル使用））を追加することもできる。次の節では、活動マップが、送信、受信又は送受信の単純な指標を示すことも、収集された統計（送信、受信、及び／又は送受信（チャネル使用））を示すこともできる。活動マップは、説明した全ての情報の集積とすることもできる。
【００９８】
３．４．１．指向性活動マップのブロードキャスト
図１９Ａ及び図１９Ｂに、指向性活動マッピングの実施形態例２１０、２２０、２３０を示す。図１９Ａでは、ビーコンが、このノードの送信ビーム２１２及び受信ビーム２１４のマップを搬送する。図示の例では、各フィールド（この場合はビット）がこの方向の情報を示す。それぞれに単一のフラグビットを使用すると、方向は、アクティブ１又は非アクティブ０のいずれかである（逆の２進状態を利用することもできる）。図示のマップでは、アクティブであることを示すビーム１３  ２１８を除き、ビーム０  ２１６及びその他の全ての方向が非アクティブである。図１９Ａの下部には、ビーコンフレーム２２２に送信（ＴＸ）マップ２２４及び受信（ＲＸ）マップ２２６を追加した実施形態２２０を示す。
【００９９】
このマップは、全方向に送信される全てのビーコンによってブロードキャストされる。ノードは、このマップを受け取ると、ビーコン送信ビームＩＤをマップ内の対応するビットと比較して、この方向がアクティブな送信又は受信モードにあるかどうかを判定することができる。
【０１００】
図１９Ｂには、ＴＸ及びＲＸマップを搬送するビーコンをノード２３４が全てのビームから全方向２３６に送信している図２３０を示す。図示の例では、ノード２３４が、ビーム１３  ２３８を通じてアクティブな送受信を行っているノード２３２に関連する。図１９ＡのＴＸ及びＲＸ活動マップには、ＴＸ及びＲＸ活動マップ内で関連するビットを設定することによってビーム１３の活動を示した。他の全てのビットは、これらの方向においてアクティブな送信又は受信が行われていないためゼロに設定される。なお、これらの送信ビーコンのうちの１つを受け取った受信側は、いずれもそのビーコンがビームＩＤ及びマップ内の対応するビットを送信していることを知ることができる。ノードは、たとえアクティブな方向のビーコンが受け取られなくても、活動マップの送受信から周辺領域内の他の活動に関する情報を取得することができる。この例では、ビーム１２  ２４０、ビーム１１  ２４２に関する情報、或いはビーム０  ２４４が非アクティブである旨の情報を取得することができる。
【０１０１】
ＴＸマップ２１２は、各方向の複数の占有レベル又は収集された正確な統計を示す１つよりも多くの又はゼロ個の情報を伝えることができる。ＲＸマップ２１４は、各方向の複数の占有レベル又は収集された正確な統計を示す１つよりも多くの又はゼロ個の情報を伝えることができる。ＴＸ／ＲＸマップを表す必要がある場合には、ＴＸマップとＲＸマップとを１つのマップに組み合わせることもできる。ＴＸ／ＲＸマップは、各方向の複数の活動レベル又は収集された正確な統計を示す１つよりも多くの又はゼロ個の情報を伝えることができる。
【０１０２】
３．４．２．ビーコン活動インジケータビット
図１９Ａの上部の例に示すように、各ビーコンフレームは、送信及び受信活動を示す２つの追加ビットを通信方向毎に含むことができる。この送信及び受信活動インジケータは、ビーコンが送信されている方向と同じ方向の活動を表す。
【０１０３】
図２０に、粗データビーコンと微細データビーコンとの使用を比較した実施形態例２５０を示す。なお、データは、ビーコンが送信されるビームと比べて微細なビームで送信することができると理解されたい。すなわち、粗ビームから送信されるビーコンは、その到達範囲又はカバレッジエリア内に存在するいずれかの微細ビームからの送信を示すべきである。この理解は、本節及び前節３．４．１に当てはまる。微細ビーム２５８ａ〜２５８ｆを有していてビーム２５８ｃがアクティブである第２のノード２５４に関連する第１のノード２５２を示す。これらの微細ビームに関連する粗ビーム２６０も示しており、この粗ビームもアクティブである。図示のように、データ送信又は受信ビームと比べて粗いビームを使用してビーコンが送信される場合、送信ビーコン内の活動インジケータは、ビーコン送信ビームがカバーできるいずれかのビームの活動を表す。従って、活動インジケータによって示される方向は、ビームの実際の通信方向と同じ分解能を有する必要はない。ビーコンの方向が活動を有していない場合、又は活動インジケータを設定するための閾値を満たさない場合、ビーコン指向性活動インジケータはゼロにリセットされる。
【０１０４】
図２１Ａ及び図２１Ｂに、活動インジケータ２８０を設定する実施形態例２７０を示す。ビーコンの方向が何らかの活動を有し、活動インジケータを設定するための閾値を満たす場合、ビーコン指向性活動インジケータは１に設定される。図２１Ａには、非アクティブ方向のビーコンフレーム２７２を示しており、ＴＸ及びＲＸのビット２７４は、この例では不活動を示す２進「０」の状態に設定されているのに対し、ビームフレーム２７６では、これらのＴＸ／ＲＸビットが活動を示す「１」に設定されている。
【０１０５】
図２１Ｂでは、ノード２８２が全方向に送信２８６を行うノード２８４からビームを受け取っていることが分かる。ノード２８２は、ノード２８４の方向２８８からビーコンを受け取り、この特定の方向で送信又は受信が行われているか否かを直接判定することができる。
【０１０６】
ＴＸ活動インジケータ２７４は、各方向の複数の占有レベル又は正確な収集統計を示す１つよりも多くの又はゼロ個の情報を伝えることができる。ＲＸ活動インジケータ２７８は、各方向の複数の占有レベル又は正確な収集統計を示す１つよりも多くの又はゼロ個の情報を伝えることができる。ＴＸ／ＲＸ活動インジケータを表す必要がある場合には、ＴＸ活動インジケータとＲＸ活動インジケータとを１つの活動インジケータに組み合わせることができる。ＴＸ／ＲＸ活動インジケータは、各方向の複数の活動レベル又は正確な収集統計を示す１つよりも多くの又はゼロ個の情報を伝えることができる。
【０１０７】
３．５．ビーコン認識送信の使用例
無線ノードの周辺領域の指向性送信及び受信に関する情報を知ることは非常に重要となり得る。無線ノードは、この情報を使用してより良好なノード接続方向を選択し、或いは周辺領域内の他のノードへの干渉又は他のノードによる干渉を避けることができる。この情報は、同じ方向を共有するノード間でより良好なスペクトル共有又は指向性アクセス管理のための調整プロセスを開始するためのトリガとすることもできる。
【０１０８】
なお、これらの例には単純な２進の活動／非活動インジケータを示しているが、さらなる情報が望ましい場合には、本開示は、状況によっては方向毎に追加ビットを使用することも検討する。例えば、方向毎に２ビットを使用する例では、００b＝なし、０１b＝〜２５％、１０b＝〜５０％、及び１１b＞７５％のように活動レベルを伝えることができる。
【０１０９】
３．５．１．物理的リンクビームの選択
ノードは、関心のある見通し内（ＬＯＳ）ビームの方向に他の送信又は受信が検出されると、例えばそのピアノードとの最良のＬＯＳビームを避けることもできる。ノードは、そのリンクの電力が最も高い方向において進行中の活動を検知すると、これに受動的又は積極的方法で対応することができる。ノードは、例えばピアノードとのＬＯＳ及び最高電力ビームを避けて他の選択肢を探すと決定することができる。
【０１１０】
図２２に、ＬＯＳと見通し外（ＮＬＯＳ）ビーム選択とを比較した実施形態例２９０を示す。図の右側部分に示すＬＯＳビーム選択では、ノード２９４が、全方向２９６に送信を行っているノード２９２からのＬＯＳビーム方向２９８を選択する。しかしながら、図の左側部分では、ノード２９４’が、近隣の壁３０２から反射したＮＬＯＳビーム３０４を通じてピアノード２９２’とのリンクを形成している。従って、進行中の送信はノード間の経路３００に沿うことができるが、ノードは、この期間にわたってこのＮＬＯＳ方向を選択することができる。ノードは、活動インジケータを含むビーコンが発見された他のノードと通信すると決定することができる。この通信は、素早いビームフォーミング及びチャネル調整の要求を通じて行うことができる。調整の結果、この方向が要求側ノードに解放され、又はこの方向の使用が拒否されるようになる。
【０１１１】
３．５．２．分散メッシュネットワーク調整
図２３Ａ及び図２３Ｂに、非最適化メッシュネットワークと、指向性ビーム活動インジケータで最適化されたネットワークとを比較した実施形態例３１０、３３０を示す。図２３Ａには、ノードがネットワーク内の複数のピアとのリンクを形成している分散ネットワーク又はメッシュシナリオを示す。具体的に言えば、図示のノードは、Ｍ１  ３１２、Ｍ２  ３１４、Ｍ３  ３１６、Ｍ４  ３１８、Ｍ５  ３２０、Ｍ６  ３２２、Ｍ７  ３２４、Ｍ８  ３２６、及びＭ９  ３２８を含む。リンクは、近隣の局間の通信相互接続を示す実線で示す。しかしながら、これらの高指向性ビーム及び高密度配置は、メッシュネットワーク内の局間に多くの干渉をもたらすと予想される。
【０１１２】
図２３Ｂに使用状態を示す指向性ビーコン活動インジケータの利用は、ネットワーク接続を分散的に最適化するために非常に重要となり得る。ノードは、ネットワークにおけるノードの設定又は導入時に、或いはノードの位置又は周辺環境の動的変化に起因する動作全体を通じて、自機の接続を最適化することができる。従って、ノードは、その方向で行われている送信又は受信に干渉をもたらすと思われる他のピアノードとの接続の形成を避けるように構成される。ノードは、その方向で行われている送信又は受信から干渉を受けると思われる他のピアノードとの接続の形成を避けるように構成される。指向性ビーコン活動インジケータを使用すると、干渉を避けるようにいくつかの接続が最適化又は削除される。一例として、図２３Ｂでは、ＳＴＡ  Ｍ７  ３２４が全方向３３４にビーコンを送信し、Ｍ１  ３１２、Ｍ５  ３２０、Ｍ６  ３２２、及びＭ８  ３２６の方向に活動インジケータを設定する。この例ではＭ２  ３１４、Ｍ３  ３１６及びＭ９  ３２８であるネットワーク内の他のノードは、Ｍ７からのビーコンを検出し、従ってこれらの方向の通信占有率を認識することができる。本開示によるＭ２、Ｍ３及びＭ９は、自機のデータのルートをこれらの方向から離して変更し、又は何らかのスペクトル共有調整手順を開始することができ、従ってＭ７  ３２４への／からの方向に向けられたＭ２、Ｍ３及びＭ９からのリンク３３６、３３８及び３４０については、開示する活動インジケータを受け取ったことに基づいて異なる方向／経路を通信に選択できるので、それぞれ点線で示す。
【０１１３】
３．５．３．複数ネットワーク調整
異なるＷＬＡＮネットワーク及びアーキテクチャが共存して同じスペクトルを共有することもできるが、本開示はマルチネットワーク調整に適用することができる。
【０１１４】
図２４に、３つのネットワーク３５２、３５４及び３５６が密接して同じスペクトルを使用している実施形態例３５０を示す。ノードは、他のネットワークからのビーコンを「聞き」（受け取り）、開示する活動インジケータに基づいて活動の方向を把握（決定）することができる。図示の例では、ネットワーク間で情報３５８が受け取られる（３６０、３６２及び３６４）ことにより、ネットワーク内のノードが起こり得る干渉を特定し、それぞれのネットワーク内の通信を最適化する目的で異なる方向選択を行うことができる。ノードは、その通信方向又は潜在的通信方向の活動を示すビーコンの受信を通じてその方向が他の進行中の送信によって既に占められていると分かった場合、干渉を修正するための受動的又は積極的取り組みを検討することができる。例えば、ノードは、対象とするピアノードとのリンクへの／からの他の方向を探索し、或いは他のノードを通じてデータルートを変更しようと試みることができる。ノードは、活動インジケータを含む指向性ビーコンを受け取った他のノードとの調整手順を開始するように構成することができる。
【０１１５】
３．６．素早いビームフォーミングを通じた調整通知
ノードは、このノードにとって関心のある方向において行われている活動を発見すると、そのノードに接触しようと決定することができる。このノードは、活動指標を含むビーコンを受け取ったノードのネットワークの一部でない場合もあるが、残りのノードに自機の存在を通知しようと決定することができる。この新規ノードとビームフォーミングするために、ビームフォーミングフレーム（ＳＳＷ又はＢＲＰフレーム）の交換を行うことができる。交換されるビームフォーミングフレームは、通信目的がネットワークへの参加ではなく調整であることを示す指標フィールド（例えば、１ビット）を含むことができる。この調整は、あらゆるタイプのスペクトル共有、又は１つのリンクのデータルートを他の経路に変更することを含むことができる。
【０１１６】
３．７．複数帯域動作
無線装置にマルチバンド動作（例えば、ｍｍＷ帯及びｓｕｂ−６ＧＨｚ帯）が備わっている場合、ノードは、干渉が生じる可能性が高い状況ではｓｕｂ−６ＧＨｚ帯を介してｍｍＷ帯スペクトル使用情報を送信することができる。ｍｍＷ帯の指向性スペクトル使用を示すために、ｓｕｂ−６ＧＨｚマップを介して、３．４．１において定めたような指向性活動マップを送信することができる。この情報を、他の帯域及びチャネルに関連する旨の指標を含んで関心帯域及びチャネルを示すｓｕｂ−６ＧＨｚビーコンでブロードキャストすることができる。ｍｍＷ指向性スペクトル使用は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ通信を介して要求することもでき、この要求を受け取ったノードは、要求された帯域及びチャネルの指向性活動マップによって応答することができる。
【０１１７】
３．８．新たなフレームフォーマット
３．８．１．指向性活動インジケータを含むビーコンフレーム−ブロードキャストモード
このフレームは、通常の８０２．１１  ＤＭＧビーコンフレームに類似するが、いくつかの追加機能を可能にするためのいくつかの要素を有する。これらのフレームは、ＡＰ、ＳＴＡ又はメッシュＡＰノードによって全方向に送信される。このフレームは、新規ノード、ネットワーク内の既存のノード、及び送信機ネットワーク外のノードがビーコンを送信している方向の現在の送信及び受信を示すための具体的詳細を含む。各ビーコンは、全てのサポートされている方向の指向性送信マップに関する同じ情報を送信する。ビーコンフレームは、通常のビーコンフレーム内の典型的情報に加えてこの情報を含むべきである。
【０１１８】
ブロードキャストモードの指向性活動インジケータを含むビーコンフレームは、以下のフィールドも含むビーコンフレームである。
【０１１９】
指向性送信活動指標マップ：ビーコンが送信された方向の数を「Ｎ」とし、１つの方向の活動を表すビット数をｑとするＮ×ｑビット。送信される各ビーコンは、全てのサポートされている方向の指向性送信活動マップを含む。
【０１２０】
指向性受信活動指標マップ：ビーコンが受信された方向の数を「Ｎ」とし、１つの方向の活動を表すビット数をｑとするＮ×ｑビット。受信される各ビーコンは、全てのサポートされている方向の指向性受信活動マップを含む。
【０１２１】
３．８．２  指向性活動インジケータを含むビーコンフレーム−ビットインジケータモード
このフレームは、通常の８０２．１１  ＤＭＧビーコンフレームに類似するが、いくつかの追加機能を可能にするためのいくつかの要素を有する。これらのフレームは、ＡＰ又はメッシュＡＰノードによって全方向に送信される。このフレームは、新規ノード、ネットワーク内の既存のノード、及び送信機ネットワーク外のノードがビーコンを送信している方向の現在の送信及び受信を示すための具体的詳細を含む。各ビーコンは、カバーしている方向の送信及び受信活動に関する一意の情報を送信する。ビーコンフレームは、通常のビーコンフレーム内の典型的情報に加えてこの情報を含む。ビットインジケータモードの指向性活動インジケータを含むビーコンフレームは、以下のフィールドも含むビーコンフレームである。
【０１２２】
ビーコン方向送信活動インジケータ：ビーコンが送信されている方向と同じ方向にデータ送信活動が存在するかどうかを示すｑビット。データ送信活動は、指示に必要な分解能に応じて１ビット以上によって表すことができる。
【０１２３】
ビーコン方向受信活動インジケータ：ビーコンが送信されている方向と同じ方向にデータ受信活動が存在するかどうかを示すｑビット。データ受信活動は、指示に必要な分解能に応じて１ビット以上によって表すことができる。
【０１２４】
３．８．３  ＳＳＷ／ＢＲＰフレーム
このフレームは、ビームフォーミングに使用される通常の８０２．１１  ＳＷＷ又はＢＲＰフレームに類似する。これらのフレームは、送信又は受信活動指標を含むビーコンをノードから受け取ったことに応答してＳＴＡによって送信される。このフレームは、受け取られたビーコンと同じ方向を使用して調整を要求しようとしている新規ノードの存在を示す情報を含む。ビーコンフレームは、通常のビーコンフレーム内の典型的情報に加えてこの情報を含む。
【０１２５】
ＳＳＷ／ＢＲＰフレームは、以下のフィールドをさらに含むことができる。
【０１２６】
調整要求：その方向で起こり得る干渉をノードに通知して可能であれば調整を要求する１ビット。
【０１２７】
指向性送信活動指標マップ：フレームが送信された方向の数を「Ｎ」とし、１つの方向の活動を表すビット数をｑとするＮ×ｑビット。送信される各フレームは、全てのサポートされている方向の指向性送信活動マップを含む。
【０１２８】
指向性受信活動指標マップ：フレームが受信された方向の数を「Ｎ」とし、１つの方向の活動を表すビット数をｑとするＮ×ｑビット。受信される各フレームは、全てのサポートされている方向の指向性受信活動マップを含む。
【０１２９】
方向送信活動インジケータ：フレームが送信されている方向と同じ方向にデータ送信活動が存在するかどうかを示すｑビット。データ送信活動は、指示に必要な分解能に応じて１ビット以上によって表すことができる。
【０１３０】
方向受信活動インジケータ：フレームが送信されている方向と同じ方向にデータ受信活動が存在するかどうかを示すｑビット。データ受信活動は、指示に必要な分解能に応じて１ビット以上によって表すことができる。
【０１３１】
４．開示要素の概要
以下は、本開示に関連する態様の部分的要約である。
【０１３２】
アクティブなデータ送信が行われている方向の指標を含むビーコンを送信する。この指標は、ビーコン方向がアクティブな送信／受信で塞がっているか否かを表すフラグとすることができる。この指標は、送信活動マップの全方向へのブロードキャストとすることができる。
【０１３３】
ネットワーク内の局及び新規ノードは、この方向情報を使用してより良好なスルー接続（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を選択することができ、例えばどのＡＰ／ＳＴＡ／ＭＳＴＡに接続すべきであるか、及び／又は同じＡＰ／ＳＴＡ／ＭＳＴＡからのどのビームに接続すべきであるかを決定することができる。
【０１３４】
ネットワーク内の局及び新規ノードは、この方向情報を使用して、潜在的高干渉の方向においてメッセージを交換することによって分散干渉及びリソース調整を開始することができる。
【０１３５】
ネットワーク内の局及び新規ノードは、この方向情報を使用して、スペクトルの輻輳又は受ける干渉レベルの低い別のルートが存在する際には常に他のノード又はビームを通じてデータのルートを変更することができる。
【０１３６】
５．実施形態の一般的範囲
提示した技術の説明した強化は、様々な無線（例えば、ｍｍ波）送信機、受信機及びトランシーバ内に容易に実装することができる。また、最新の送信機、受信機及びトランシーバが、１又は２以上のコンピュータプロセッサ装置（例えば、ＣＰＵ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、コンピュータ対応ＡＳＩＣなど）、及び命令を記憶する関連するメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ、コンピュータ可読媒体など）を含むように実装されることにより、メモリに記憶されたプログラム（命令）がプロセッサ上で実行されて、本明細書で説明した様々なプロセス法のステップを実行することが好ましいと理解されたい。
【０１３７】
当業者は、様々な最新の無線通信装置に関連するステップを実行するコンピュータ装置の使用を認識しているため、図には簡略化のためにコンピュータ装置及びメモリデバイスを示していない。提示した技術は、メモリ及びコンピュータ可読媒体が非一時的であり、従って一時的電子信号を構成しない限り、これらに関して限定するものではない。
【０１３８】
また、これらのコンピュータシステムにおけるコンピュータ可読媒体（命令を記憶するメモリ）は「非一時的」なものであり、ありとあらゆる形態のコンピュータ可読媒体を含むが、唯一の例外が一時的伝搬信号であると理解されるであろう。従って、開示した技術は、ランダムアクセス型であるもの（例えば、ＲＡＭ）、定期的なリフレッシュを必要とするもの（例えば、ＤＲＡＭ）、時間と共に劣化するもの（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、ディスク媒体）、又は短期間にのみ及び／又は電力の存在時にのみデータを記憶するものを含むあらゆる形態のコンピュータ可読媒体を含むことができ、一時的な電子信号には「コンピュータ可読媒体」という用語が当てはまらないという点が唯一の制約である。
【０１３９】
本明細書では、コンピュータプログラム製品としても実装できる、本技術の実施形態による方法及びシステム、及び／又は手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式又はその他の計算表現のフローチャートを参照して本技術の実施形態を説明することができる。この点、フローチャートの各ブロック又はステップ、及びフローチャートのブロック（及び／又はステップ）の組み合わせ、並びにあらゆる手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現は、ハードウェア、ファームウェア、及び／又はコンピュータ可読プログラムコードの形で具体化された１又は２以上のコンピュータプログラム命令を含むソフトウェアなどの様々な手段によって実装することができる。理解されるように、このようなあらゆるコンピュータプログラム命令は、以下に限定されるわけではないが、汎用コンピュータ又は専用コンピュータ、又は機械を生産するための他のあらゆるプログラマブル処理装置を含む１又は２以上のコンピュータプロセッサ上によって実行して、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で実行されるコンピュータプログラム命令が、（単複の）特定される機能を実施するための手段を生み出すようにすることができる。
【０１４０】
従って、本明細書で説明したフローチャートのブロック、並びに手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現は、（単複の）特定の機能を実行する手段の組み合わせ、（単複の）特定の機能を実行するステップの組み合わせ、及びコンピュータ可読プログラムコード論理手段の形で具体化されるような、（単複の）特定の機能を実行するコンピュータプログラム命令をサポートする。また、本明細書で説明したフローチャートの各ブロック、並びに手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現、及びこれらの組み合わせは、（単複の）特定の機能又はステップを実行する専用ハードウェアベースのコンピュータシステム、又は専用ハードウェアとコンピュータ可読プログラムコードとの組み合わせによって実装することもできると理解されるであろう。
【０１４１】
さらに、コンピュータ可読プログラムコードロジックなどの形で具体化されるこれらのコンピュータプログラム命令を、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置に特定の態様で機能するように指示することができる１又は２以上のコンピュータ可読メモリ又はメモリデバイスに記憶して、これらのコンピュータ可読メモリ又はメモリデバイスに記憶された命令が、（単複の）フローチャートの（単複の）ブロック内に指定される機能を実施する命令手段を含む製造の物品を生産するようにすることもできる。コンピュータプログラム命令をコンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置によって実行し、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で一連の動作ステップが実行されるようにしてコンピュータで実施される処理を生成し、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で実行される命令が、（単複の）フローチャートの（単複の）ブロック、（単複の）手順、（単複の）アルゴリズム、（単複の）ステップ、（単複の）演算、（単複の）数式、又は（単複の）計算表現に特定される機能を実施するためのステップを提供するようにすることもできる。
【０１４２】
さらに、本明細書で使用する「プログラム」又は「プログラム実行文」という用語は、本明細書で説明した１又は２以上の機能を実行するために１又は２以上のコンピュータプロセッサが実行できる１又は２以上の命令を意味すると理解されるであろう。命令は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで具体化することができる。命令は、装置の非一時的媒体に局所的に記憶することも、又はサーバなどに遠隔的に記憶することもでき、或いは命令の全部又は一部を局所的に又は遠隔的に記憶することもできる。遠隔的に記憶された命令は、ユーザが開始することによって、或いは１又は２以上の要因に基づいて自動的に装置にダウンロード（プッシュ）することができる。
【０１４３】
さらに、本明細書で使用するプロセッサ、ハードウェアプロセッサ、コンピュータプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）及びコンピュータという用語は、命令、並びに入力／出力インターフェイス及び／又は周辺装置との通信を実行できる装置を示すために同義的に使用されるものであり、プロセッサ、ハードウェアプロセッサ、コンピュータプロセッサ、ＣＰＵ及びコンピュータという用語は、単一の又は複数の装置、シングルコア装置及びマルチコア装置、及びこれらの変種を含むように意図するものであると理解されるであろう。
【０１４４】
本明細書の説明から、本開示は、限定ではないが以下の内容を含む複数の実施形態を含むことができると理解されるであろう。
【０１４５】
１．メッシュネットワークにおける無線通信装置であって、（ａ）各セクタが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路と、（ｂ）前記メッシュネットワーク上で動作するように構成された局内の、前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、（ｃ）前記プロセッサが実行できる命令を記憶した非一時的メモリと、を備え、（ｄ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、（ｄ）（ｉ）ネットワーク情報のブロードキャスティング、ビームフォーミング又はその他の目的で前記ネットワーク内の他のノードに向けて全ての又は選択された方向にフレームを送信するステップと、（ｄ）（ｉｉ）前記送信されるフレームに、送信、受信、或いは送信及び／又は受信のアクティブなデータ活動をどの通信方向が有しているかを判定する指標となる活動インジケータを組み込むステップと、を実行する、装置。
【０１４６】
２．前記活動インジケータは、前記フレーム方向がアクティブな送信及び／又は受信で塞がっているか否かを表す１又は２以上のビットを含む、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１４７】
３．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータを、ノードが通信するように構成された各方向の活動マップとしてブロードキャストするステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１４８】
４．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、受ける干渉が少ない又は前記メッシュネットワーク内の他の局にもたらす干渉が少ない接続を選択するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１４９】
５．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、どのアクセスポイント（ＡＰ）、局（ＳＴＡ）又はメッシュ局（ＭＳＴＡ）に接続すべきであるかを決定することによって前記接続の選択を実行するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１５０】
６．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、同じアクセスポイント（ＡＰ）、局（ＳＴＡ）又はメッシュ局（ＭＳＴＡ）からのどのビームに接続すべきであるかを決定することによって前記接続の選択を実行するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１５１】
７．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、前記メッシュネットワークにおける全体的な通信を最適化してノード間に生じる干渉を抑えるメッセージを潜在的高干渉の方向において交換することによって分散干渉及びリソース調整を開始するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１５２】
８．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、スペクトルの輻輳又は受ける干渉が少ない別の通信ルートが存在する際には常に他のノード又は通信ビームを通じてデータのルートを変更するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１５３】
９．前記活動インジケータを利用して、指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信プロトコル上のどの通信方向がアクティブなデータ送信を有しているかをシグナリングする、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１５４】
１０．前記無線通信回路は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を利用して他の無線通信局と無線で通信し、前記ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を介してｍｍＷ方向の前記指向性インジケータを伝えるようにさらに構成される、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１５５】
１１．メッシュネットワークにおける無線通信装置であって、（ａ）各セクタが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路と、（ｂ）前記メッシュネットワーク上で動作するように構成された局内の、前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、（ｃ）前記プロセッサが実行できる命令を記憶した非一時的メモリと、を備え、（ｄ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、（ｄ）（ｉ）ネットワーク情報のブロードキャスティング、ビームフォーミング又はその他の目的で前記ネットワーク内の他のノードに向けて全ての又は選択された方向にフレームを送信するステップと、（ｄ）（ｉｉ）前記送信されるフレームに、送信、受信、或いは送信及び／又は受信のアクティブなデータ活動をどの通信方向が有しているかを判定する指標となる、１方向当たり１又は２以上のビットを含む活動インジケータを組み込むステップと、（ｄ）（ｉｉｉ）前記活動インジケータを、ノードが通信するように構成された各方向の活動マップとしてブロードキャストするステップと、を実行する、装置。
【０１５６】
１２．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、受ける干渉が少ない又は前記メッシュネットワーク内の他の局にもたらす干渉が少ない接続を選択するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１５７】
１３．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、どのアクセスポイント（ＡＰ）、局（ＳＴＡ）又はメッシュ局（ＭＳＴＡ）に接続すべきであるかを決定することによって前記接続の選択を実行するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１５８】
１４．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、同じアクセスポイント（ＡＰ）、局（ＳＴＡ）又はメッシュ局（ＭＳＴＡ）からのどのビームに接続すべきであるかを決定することによって前記接続の選択を実行するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１５９】
１５．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、前記メッシュネットワークにおける全体的な通信を最適化してノード間に生じる干渉を抑えるメッセージを潜在的高干渉の方向において交換することによって分散干渉及びリソース調整を開始するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１６０】
１６．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記活動インジケータからの情報を利用して、スペクトルの輻輳又は受ける干渉が少ない別の通信ルートが存在する際には常に他のノード又は通信ビームを通じてデータのルートを変更するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１６１】
１７．前記活動インジケータを利用して、指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信プロトコル上のどの通信方向がアクティブなデータ送信を有しているかをシグナリングする、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１６２】
１８．前記無線通信回路は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を利用して他の無線通信局と無線で通信し、前記ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を介してｍｍＷ方向の前記指向性インジケータを伝えるようにさらに構成される、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１６３】
１９．メッシュネットワークにおける無線通信の実行方法であって、（ａ）各セクタが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路から前記ネットワーク内の他のノードへの全部又は一部の方向に、ネットワーク情報のブロードキャスト、ビームフォーミング、又はその他の目的でフレームを送信するステップと、（ｂ）前記送信されるフレームに、送信、受信、或いは送信及び／又は受信のアクティブなデータ活動をどの通信方向が有しているかを判定する指標となる活動インジケータを組み込むステップと、を含む方法。
【０１６４】
２０．前記活動インジケータは、ノードが通信するように構成された各方向の活動マップとしてブロードキャストされる、いずれかの先行する実施形態の方法。
【０１６５】
本明細書で使用する単数形の「ａ、ａｎ（英文不定冠詞）」及び「ｔｈｅ（英文定冠詞）」は、文脈において別途明確に示されていない限り複数形の照応を含む。ある物体に対する単数形での言及は、明確にそう述べていない限り「唯一」を意味するものではなく、「１又は２以上」を意味する。
【０１６６】
本明細書で使用する「組（ｓｅｔ）」という用語は、１又は２以上の物体の集合を意味する。従って、例えば物体の組は、単一の物体又は複数の物体を含むことができる。
【０１６７】
本明細書で使用する「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」及び「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、わずかな変動の記述及び説明のために使用するものである。これらの用語は、事象又は状況に関連して使用した時には、これらの事象又は状況が間違いなく発生する場合、及びこれらの事象又は状況が発生する可能性が非常に高い場合を意味することができる。これらの用語は、数値に関連して使用した時には、その数値の±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、又は±０．０５％以下などの、±１０％以下の変動範囲を意味することができる。例えば、「実質的に」整列しているということは、±５°以下、±４°以下、±３°以下、±２°以下、±１°以下、±０．５°以下、±０．１°以下、又は±０．０５°以下などの、±１０％以下の角度変動範囲を意味ことができる。
【０１６８】
また、本明細書では、量、比率及びその他の数値を範囲形式で示すこともある。このような範囲形式は、便宜的に簡略化して使用するものであり、範囲の限界として明確に指定された数値を含むが、この範囲に含まれる全ての個々の数値又は部分的範囲も、これらの各数値及び部分的範囲が明確に示されているかのように含むものであると柔軟に理解されたい。例えば、約１〜約２００の範囲内の比率は、約１及び約２００という明確に列挙した限界値を含むが、約２、約３、約４などの個々の比率、及び約１０〜約５０、約２０〜約１００などの部分的範囲も含むと理解されたい。
【０１６９】
本明細書の説明は多くの詳細を含んでいるが、これらは本開示の範囲を限定するものではなく、現在のところ好ましい実施形態の一部を例示するものにすぎないと解釈すべきである。従って、本開示の範囲は、当業者に明らかになると考えられる他の実施形態も完全に含むと理解されるであろう。
【０１７０】
当業者に周知の本開示の実施形態の要素の構造的、化学的及び機能的同等物も、引用によって本明細書に明確に組み入れられ、本特許請求の範囲に含まれるように意図される。さらに、本開示の要素、構成要素又は方法ステップは、これらが特許請求の範囲に明示されているかどうかにかかわらず、一般に公開されるように意図するものではない。本明細書における請求項の要素については、その要素が「〜のための手段」という表現を使用して明確に示されていない限り、「ミーンズプラスファンクション」の要素として解釈すべきではない。また、本明細書における請求項の要素については、その要素が「〜のためのステップ」という表現を使用して明確に示されていない限り、「ステッププラスファンクション」の要素として解釈すべきではない。
【符号の説明】
【０１７１】
１５０  実施形態
１５２  ＳＴＡ１
１５４  ＳＴＡ２
１５６  ノード
１５８  方向
１６０  方向
１６２  方向
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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