(57)【要約】      （修正有）【課題】多数の異なる送信経路を介してデータフレームを送信する送信装置を提供する。【解決手段】無線通信システムで信号を送信する送信装置１に関し、その送信装置においては、上記信号は連続フレーム２３ａ、２３ｂ、２３ｃで送信され、各フレームはビーコン（ＢＳＦ）及びデータフレーム（ＤＦ）を備え、上記送信装置１は第１のセットの狭ビームアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃを備え、各狭ビームアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃは、上記送信装置１から受信装置への多数の異なる送信経路（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）の一つに対応する異なるビーム方向を有し、第１の制御手段は上記フレーム２３ａ、２３ｂ、２３ｃの送信を制御し、これにより２つの連続フレーム２３ａ、２３ｂ、２３ｃの各データフレーム（ＤＦ）は異なる狭ビームアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃを介して送信される。【選択図】図４ａ
2008263603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて信号を送信するための送信装置（１）であって、前記信号は連続フレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）で送信され、各フレームはビーコン（ＢＳＦ）及びデータフレーム（ＤＦ）を備え、
前記送信装置（１）は、
第１のセットの狭ビームアンテナ（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、各狭ビームアンテナ（２ａ、２ｂ、２ｃ）は、前記送信装置（１）から受信装置に至る多数の異なる送信経路（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）の一つに対応する異なるビーム方向を有することと、
前記フレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）の送信を制御するようにされる第１の制御手段（５）と、これにより２つの連続フレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）の各々のデータフレーム（ＤＦ）は、異なる狭ビームアンテナ（２ａ、２ｂ、２ｃ）を介して送信されることと、
を備える送信装置。
【請求項２】
ビーコン生成手段（９）は、経路の品質を推定するためのビーコン（ＢＳＦ）を生成する、請求項１に記載の送信装置（１）。
【請求項３】
第１のメモリ（６）は、送信経路（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）として利用することのできる経路のリストを記憶するようにされている、請求項１又は２に記載の送信装置（１）。
【請求項４】
前記第１の制御手段（５）は、経路の品質の変化に依存して、前記第１のメモリ（６）に記憶された経路のリストを更新する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の送信装置（１）。
【請求項５】
前記第１の制御手段（５）は、前記第１のメモリ（６）に記憶された経路のリストから、低下した経路の品質を備えた経路を削除する、請求項４に記載の送信装置（１）。
【請求項６】
前記第１の制御手段（５）は、前記第１のメモリに記憶された経路のリストに、向上した経路の品質を備えた経路を追加する、請求項５又は４に記載の送信装置（１）。
【請求項７】
フレームの前記ビーコン（ＢＳＦ）及び前記データフレーム（ＤＦ）は、異なる狭ビームアンテナ（２ａ、２ｂ、２ｃ）を介して送信される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の送信装置（１）。
【請求項８】
少なくとも一つの付加的なビーコン（ＢＳＦ）は、２つのフレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）間で送信される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の送信装置（１）。
【請求項９】
無線通信システムにおいて信号を受信するための受信装置（１０）であって、前記信号は連続フレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）で受信され、各フレームはビーコン（ＢＳＦ）及びデータフレーム（ＤＦ）を備え、前記受信装置（１０）は、
第２のセット（１１）の狭ビームアンテナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）と、各狭ビームアンテナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）は、送信装置から前記受信装置（１０）に至る多数の異なる送信経路（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）の一つに対応する異なるビーム方向を有することと、
前記フレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）の受信を制御するようにされた第２の制御手段（１４）と、これにより２つの連続フレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）の各々のデータフレーム（ＤＦ）は、異なる狭ビームアンテナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を介して受信されることと、
を備える受信装置（１０）。
【請求項１０】
経路推定手段（１６）は、受信したビーコン（ＢＳＦ）に基づき、経路の品質を推定する、請求項９に記載の受信装置（１０）。
【請求項１１】
第２のメモリ（１５）は、送信経路（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）として利用することのできる経路のリストを記憶するようにされている、請求項９又は１０に記載の受信装置（１０）。
【請求項１２】
第２の制御手段（１４）は、経路の品質の変化に依存して、前記第２のメモリ（１５）に記憶された経路のリストを更新する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の受信装置（１０）。
【請求項１３】
前記第２の制御手段（１４）は、前記第２のメモリ（１５）に記憶された経路のリストから、低下した経路の品質を備えた経路を削除する、請求項１２に記載の受信装置（１０）。
【請求項１４】
前記第２の制御手段（１４）は、前記第２のメモリ（１５）に記憶された経路のリストに、向上した経路の品質を備えた経路を追加する、請求項１２又は１３に記載の受信装置（１０）。
【請求項１５】
フレームの前記ビーコン（ＢＳＦ）及び前記フレーム（ＤＦ）は、異なる狭ビームアンテナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を介して受信される、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の受信装置（１０）。
【請求項１６】
少なくとも一つの付加的なビーコン（ＢＳＦ）は、２つのフレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）間で受信される、請求項９〜１５のいずれか一項に記載の受信装置（１０）。
【請求項１７】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の送信装置（１）及び請求項９〜１６のいずれか一項に記載の受信装置（１０）を備える、通信システム。
【請求項１８】
無線通信システムにおいて信号を送信するための方法であって、前記信号は連続フレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）で送信され、各フレームはビーコン（ＢＳＦ）及びデータフレーム（ＤＦ）を備え、前記送信方法は、
第１のセット（２）の狭ビームアンテナ（２ａ、２ｂ、２ｃ）を提供するステップと、各狭ビームアンテナ（２ａ、２ｂ、２ｃ）は、送信装置から受信装置に至る多数の異なる送信経路（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）の一つに対応する異なるビーム方向を有することと、
２つの連続フレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）の各々のデータフレーム（ＤＦ）を、異なる狭ビームアンテナ（２ａ、２ｂ、２ｃ）を介して送信するステップと、
を備える、方法。
【請求項１９】
前記方法は、経路の品質を推定するためのビーコン（ＢＳＦ）を生成するステップを備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法は、送信経路（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）として利用することのできる経路のリストを第１のメモリ（６）に記憶するステップを備える、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法は、経路の品質の変化に依存して、前記第１のメモリ（６）に記憶された経路のリストを更新するステップを備える、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記方法は、前記第１のメモリ（６）に記憶された経路のリストから、低下した経路の品質を備えた経路を削除するステップを備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記方法は、前記第１のメモリ（６）に記憶された経路のリストに、向上した経路の品質を備えた経路を追加するステップを備える、請求項２１又は２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記方法は、フレームの前記ビーコン（ＢＳＦ）及び前記データフレーム（ＤＦ）を異なる狭ビームアンテナ（２ａ、２ｂ、２ｃ）を介して送信するステップを備える、請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記方法は、少なくとも一つの付加的なビーコン（ＢＳＦ）を２つのフレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）間で送信するステップを備える、請求項１８〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
無線通信システムにおける信号を受信するための方法であって、前記信号は連続フレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）で受信され、各フレームはビーコン（ＢＳＦ）及びデータフレーム（ＤＦ）を備え、前記受信方法は、
第２のセット（１１）の狭ビームアンテナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を提供するステップと、各狭ビームアンテナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）は、送信装置から受信装置に至る多数の異なる送信経路（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）の一つに対応する異なるビーム方向を有することと、
２つの連続フレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）の各々のデータフレーム（ＤＦ）を異なる狭ビームアンテナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を介して受信するステップと、
を備える方法。
【請求項２７】
前記方法は、受信したビーコン（ＢＳＦ）に基づき、経路の品質を推定するステップを備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記方法は、送信経路（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）として利用することのできる経路のリストを第２のメモリ（１５）に記憶するステップを備える、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記方法は、経路の品質の変化に依存して、前記第２のメモリ（１５）に記憶された経路のリストを更新するステップを備える、請求項２６〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記方法は、前記第２のメモリ（１５）に記憶された経路のリストから、低下した経路の品質を備えた経路を削除するステップを備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記方法は、前記第２のメモリ（１５）に記憶された経路のリストに、向上した経路の品質を備えた経路を追加するステップを備える、請求項２９又は３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記方法は、フレームの前記ビーコン（ＢＳＦ）及び前記データフレーム（ＤＦ）を、異なる狭ビームアンテナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を介して受信するステップを備える、請求項２６〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記方法は、少なくとも一つの付加的なビーコン（ＢＳＦ）を、２つのフレーム（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）間で受信するステップを備える、請求項２６〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおいて信号を送信するための送信装置、無線通信システムにおいて信号を受信するための受信装置、無線通信システムにおいて信号を送信するための方法、無線通信システムにおいて信号を受信するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信は、移動電話、無線ＬＡＮ、放送無線システム、ポイントツーポイント無線システム、その他多くの既知の及び将来の適用分野など、多種多様の技術分野において用いられる。それぞれの無線通信システムによりカバーされる通信半径は、使用される技術に基本的に依存する。ＧＳＭ及びＵＭＴＳなどの移動体通信システムは、約１０ｋｍまで（あるいはそれ以上）の通信半径に適合し、他方で無線ＬＡＮは約１００ｍの範囲内（あるいはそれ以上）にあり、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）システムは数十ｍの範囲内（あるいはそれ以上）にある。無線通信システムの通信範囲への主な影響は、用いられる無線周波数と出力である。大気中の電波の吸収は、ＧＳＭ及びＵＭＴＳに用いられる無線周波数においては若干生じるのみであるが、６０ＧＨｚの範囲では著しい吸収が起こり、低い範囲での屋内無線通信にかなり適合するものとなる。またそれぞれの無線通信技術に用いられる送信及び／又は受信アンテナの種類は、それぞれの適用技術分野に依存している。
【０００３】
一般的に、送信機と受信機との間には、アンテナの数に依存する複数の送信経路が存在する。直接的なラインオブサイト（ｌｉｎｅ  ｏｆ  ｓｉｇｈｔ：ＬＯＳ）経路が、例えば人間や車、その類似のものなどの障害物により遮られる場合、送信機と受信機との間の複数の反射経路、すなわち、受信機に到達する前に送信された電波が障害物により少なくとも一回は反射する送信経路が存在する。
【０００４】
従って、技術水準においては、複数の狭ビームアンテナが、送信機又は受信機又は双方のために用いられる。このような通信システムの一例が、図１ａに示されている。図示された通信システムは、送信機２０及び受信機２１を備える。図１ａに示すように、送信機２０は３つの狭ビームアンテナ２５ａ、２５ｂ、及び２５ｃを備え、受信機２１もまた３つの狭ビームアンテナ２６ａ、２６ｂ、及び２６ｃを備える。既に述べたように、送信機２０又は受信機２１の一方は、単一の広ビームアンテナを備えることもできる。図１ａに示したように、送信機２０と受信機２１との間の通信には、３つの可能な送信経路が選択され、第１の経路Ｐ０はＬＯＳ経路であり、他の２つの経路Ｐ１、Ｐ２は非ＬＯＳの経路であり、そこで、送信された電波はオブジェクト２２により反射される。技術水準によれば、通信を開始する前に送信機２０及び受信機２１は、通信に利用される全部の送信経路から複数の送信経路を取り決める。通信は次に、最良の送信特性を有する送信経路を介して開始される。図１ａに示すような例では、直接的なＬＯＳ経路Ｐ０は最良の送信特性を有するため、データフレーム（ＤＦ）２３ａ、２３ｂ、及び２３ｃはこの経路を介して送信される。次に、通信は選択された経路を介して続き、ついには移動する人間や車、その類似のものなどのいずれかの原因により、使用される実際の送信経路は遮られる。この場合、通信は次に例えば経路Ｐ１などの他の経路に切り替えられる。
【０００５】
図示された技術水準の通信システムにより生じる問題は、図１ｂに示されている。図示された通信システムはここでもまた、送信機２０及び受信機２１を備え、各々は複数の狭ビームアンテナ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２６ａ、２６ｂ、及び２６ｃを有する。送信に用いることのできる経路を取り決めた後、通信は、アクティブな経路Ｐ０を介して、第１のデータフレーム２３ａの送信から始められる。障害物２４が実際の送信経路Ｐ０を遮る場合、他のデータフレーム２３ｂ、２３ｃの少なくとも一部は障害物により遮られるようになり、受信機２１に到達しない。アクティブな経路のこのような遮断が検知される場合、従来の通信システムでは、通信は他の経路Ｐ１又はＰ２に切り替えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなシステムの不利な点は、その反応特性である。これらのシステムは、経路の品質が低下するまでＬＯＳ経路Ｐ０を用い、続いて他の非ＬＯＳ経路Ｐ１あるいはＰ２に切り替える。他の経路を見出す際及びアンテナを切り替える際に生じる待ち時間により、大量のデータが失われる可能性がある。
【０００７】
従って本発明は、切替プロセスを介し起こり得るデータの喪失を低減する無線通信システムにおける送信装置、受信装置、信号を送信及び受信するための方法を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１による送信装置、請求項９による受信装置、請求項１８による送信方法、及び請求項２６による受信方法により達成される。
【０００９】
本発明によれば、無線通信システムにおいて信号を送信するための送信装置が提供されており、上記信号は連続フレームで送信され、各フレームはビーコン及びデータフレームを備え、上記送信装置は、第１のセットの狭ビームアンテナを備え、各狭ビームアンテナは、上記送信装置から受信装置に至る多数の異なる送信経路の一つに対応する異なるビーム方向を有し、第１の制御手段は上記フレームの送信を制御するようにされ、これにより２つの連続フレームの各々のデータフレームは、異なる狭ビームアンテナを介して送信される。
【００１０】
また、本発明によれば、無線通信システムにおいて信号を受信するための受信装置が提供されており、上記信号は連続フレームで受信され、各フレームはビーコン及びデータフレームを備え、上記受信装置は、第２のセットの狭ビームアンテナを備え、各狭ビームアンテナは、送信装置から上記受信装置に至る多数の異なる送信経路の一つに対応する異なるビーム方向を備え、第２の制御手段は上記フレームの受信を制御するようにされ、これにより２つの連続フレームの各々のデータフレームは、異なる狭ビームアンテナを介して受信される。
【００１１】
本発明によれば、無線通信システムにおいて信号を送信するために一つの方法が提供され、上記信号は連続フレームで送信され、各フレームはビーコン及びデータフレームを備え、上記送信方法は、第１のセットの狭ビームアンテナを提供するステップを備え、各狭ビームアンテナは、送信装置から受信装置に至る多数の異なる送信経路の一つに対応する異なるビーム方向を備え、また上記送信方法は、２つの連続フレームの各々のデータフレームを、異なる狭ビームアンテナを介して送信するステップを備える。
【００１２】
更に、本発明によれば、無線通信システムにおいて信号を受信するために一つの方法が提供され、上記信号は連続フレームで受信され、各フレームはビーコン及びデータフレームを備え、上記受信方法は、第２のセットの狭ビームアンテナを提供するステップを備え、各狭ビームアンテナは、送信装置から受信装置に至る多数の異なる送信経路の一つに対応する異なるビーム方向を有し、また上記受信方法は、２つの連続フレームの各々のデータフレームを、異なる狭ビームアンテナを介して受信するステップを備える。
【００１３】
異なる狭ビームアンテナを介すことによって異なる送信経路を介して、連続フレームのデータフレームを送信／受信することにより、フレームが失われる可能性は低減される。なぜなら、この特定の送信／受信アルゴリズムは、送信中の障害物が送信／受信を遮断する以前に送信経路を切り替えるためである。
【００１４】
好ましくは、ビーコン生成手段は、経路の品質を推定するためのビーコンを生成する。
【００１５】
好ましくは、第１のメモリは、送信経路として利用することのできる経路のリストを記憶するようにされている。
【００１６】
有利には、第１の制御手段は、経路の品質の変化に依存して、第１のメモリに記憶された経路のリストを更新する。
【００１７】
更に有利には、第１の制御手段は、第１のメモリに記憶された経路のリストから、低下した経路の品質を備えた経路を削除する。
【００１８】
好ましくは、第１の制御手段は、第１のメモリに記憶された経路のリストに、向上した経路の品質を備えた経路を追加する。
【００１９】
好ましくは、あるフレームのビーコン及びデータフレームは、異なる狭ビームアンテナを介して送信される。
【００２０】
有利には、少なくとも一つの付加的なビーコンは２つのフレーム間で送信される。
【００２１】
好ましくは、経路推定手段は、受信したビーコンに基づき、経路の品質を推定する。
【００２２】
好ましくは、第２のメモリは、送信経路として利用することのできる経路のリストを記憶するようにされている。
【００２３】
有利には、第２の制御手段は、経路の品質の変化に依存して、第２のメモリに記憶された経路のリストを更新する。
【００２４】
また有利には、第２の制御手段は、第２のメモリに記憶された経路のリストから、経路の品質が低下した経路を削除する。
【００２５】
好ましくは、第２の制御手段は、第２のメモリに記憶された経路のリストに、経路の品質が向上した経路を追加する。
【００２６】
有利には、あるフレームのビーコン及びフレームは、異なる狭ビームアンテナを介して受信される。
【００２７】
好ましくは、少なくとも一つの付加的なビーコンは２つのフレーム間で受信される。
【００２８】
あらゆる種類の範囲において信号の送信及び受信が可能にするあらゆる種類の無線通信システムに、本発明は適用可能であることに留意されたい。また、無線通信のどんな種類の変調方式又は技術上の実現にも、本発明は限定されない。しかし、例えば６０ＧＨｚの送信範囲のようなミリ波帯において信号が送信される短距離及び／又は中距離通信システムにおいては、本発明の一部の実施形態及び実現が効果的である可能性がある。また、本発明の送信装置及び受信装置は、無線通信システムにおいて信号を各々送信及び受信するようにされたいかなる種類の装置であってもよい。「送信装置」及び「受信装置」の用語はこれにより、携帯型及び／又は固定通信機器、装置、手段、システムなどのあらゆる種類も備えることを意図している。本発明による送信装置から受信装置に送信される信号は、情報、データ、符号などのいずれの種類より構成されてもよく、送信機から受信機にいかなる種類の理由及び用途のために送信されてもよい。本発明によれば、少なくとも一つの送信装置及び受信装置は、少なくとも２つの狭ビームアンテナを備える。ある実施形態では、送信装置及び受信装置は、異なる位置に向けられるようにされた狭ビームアンテナを備えるのが好ましい場合がある。「狭ビームアンテナ」の用語はこれにより、特定の送信及び／又は受信方向を有さない全方向性アンテナに対して、アンテナビームの特定の形状の限定なく、特定の送信及び／又は受信方向を有するあらゆる種類のアンテナを備え、かつカバーすることを意図されている。また、本発明の狭ビームアンテナは、いかなる特定のステアリング型にも限定されない。そのいかなる特定のステアリング型とは、すなわち、狭ビームアンテナの送信及び／又は受信方向が変化、切替、変動などをする限り、異なるビーム方向への狭ビームアンテナのステアリング又は切替を可能にする特定の技術的実現である。例えば、これに限定されないが、本発明による狭ビームアンテナは固定の狭ビーム放射パターンを備えたアンテナであってもよく、これはビーム方向が変化するようにアンテナを電気的又は機械的にシフトすることにより、変化させることができる。また、狭ビームアンテナは、ビーム方向が変化するように、アンテナの位相及び／又はゲインを変化させることにより操向可能ないかなる型のアンテナであってもよい。更に他の実施形態として、狭ビームアンテナは、一つのアンテナパターンから構成されてもよく、それによりアンテナパターンの各アンテナ素子は、特定の狭ビームアンテナ方向を有し、素子はアンテナのビーム方向が変化するように制御可能である。操向可能な狭ビームアンテナの他の多くの例が実現可能であり、それらは既知である、あるいは将来開発される可能性があるが、本発明の範囲に属するであろう。
【００２９】
本発明は、以下の添付図面を参照して、以下の好ましい実施形態の説明においてより詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図２は、本発明による無線通信システムにおいて信号を送信する送信装置１の概略ブロック図を示している。これにより、図２に示された本発明の送信装置１は、本発明の実施及び理解に必要な構成要素のみで表示されている。送信装置１が無線通信システムにおいて信号を送信することを可能にする他のあらゆる必要な構成要素は、明確化のために図示されていない。しかし、実際上の実施においては、例えば電源などの全ての構成要素は実施される。
【００３１】
送信装置１は、異なる方向に信号を送信することを可能にするようにされた第１のセット２の狭ビームアンテナを備える。狭ビームアンテナを異なる位置にステアリングし、あるいは異なる狭ビームアンテナ間で切り替えることにより、第１のセット２の狭ビームアンテナを制御する、第１のアンテナ制御手段４が備えられている。第１のアンテナ制御手段は、それ自体が第１の制御手段５により制御される。第１の制御手段５はベーススタンド処理及び／又は送信装置１の制御手段又は他のいかなる適切な制御装置であってもよい。第１の制御手段５は、データ、情報、アプリケーション、ソフトウェアコードなどを記憶する第１のメモリ６に接続されている。
【００３２】
送信装置１は、連続時間フレームで信号を送信するようにされており、このようなフレームの具体例は図７ａ及び図７ｂに図示されており後述する。これにより、「連続」の用語は、必ずしも、フレームが即時に次から次へと送信されることを意味するものではないことを理解すべきである。ある実施形態では、２つの連続フレームの間に間隔があってもよく、例えば、送信機１と、図３で図示され説明されている受信装置１０などの受信側との間のクロック差に対処するのに用いることができ、これにより無線高精細テレビなど長時間及び高速無線通信に対応する。他の構成要素の中でも、フレームはビーコン及びデータフレームを備える。よってビーコンを生成するビーコン生成手段９、及びデータ手段８は送信装置に備えられている。データ手段８は、あらゆる適切な方法でデータを生成し、収集し、取得し、データをフレーム生成手段７に送信する。ビーコン生成手段９は生成されたビーコンをフレーム生成手段７への転送も行い、フレームはそこで形成される。フレームがフレーム生成手段７により生成されると、生成されたフレームは更に、例えばフレーム情報の変調などの通常の方法で処理され、次にそれらはアップコンバ−トされ、第１の高周波手段３を介して、第１のセット２の狭ビームアンテナを通して送信される。
【００３３】
本発明による無線通信システムにおいて信号を受信する受信装置１０の一実施例は、図３のブロック図に概略的に示されている。受信装置１０は、異なる送信経路を介して信号を受信するようにされた第２のセット１１の狭ビームアンテナを備える。第２のアンテナ制御手段１３は、狭ビームアンテナを異なる位置にステアリングし、あるいは異なる狭ビームアンテナ間で切り替えることにより、第２のセット１１の狭ビームアンテナのビーム方向を制御することができる。第２のアンテナ制御手段自体は、第２の制御手段１４により制御されている。第２の制御手段１４は、受信装置１０のベースバンド処理手段、あるいは他のいかなる適切な制御及び／又は処理装置など、いかなる適切な制御手段であってもよい。第２の制御手段１４は、受信装置１０の動作に必要なデータ、情報、アプリケーション、ソフトウェアプログラムなどを記憶するようにされる第２のメモリ１５に接続されている。受信装置１０は更に、第２のセット１１の狭ビームアンテナを介して受信された信号をダウンコンバートするのに用いられる第２の高周波部１２を備え、この信号は更に受信装置１０で通常の方法で処理される。更に、経路推定手段１６は、受信したビーコンに基づき、使用する経路の品質の推定を行うようにされている。経路推定手段１６により生じた経路推定情報は、例えば、第２の制御手段１４において適切な位置にビーム方向を変化させるのに使用することができる。図３は、本発明の理解に必要な構成要素のみを表示している点に留意されたい。実際上の実施においては、受信装置１０は、無線通信システムにおいて信号の受信を可能にする受信装置１０の動作に必要な他のあらゆる構成要素を備える。
【００３４】
また、受信装置１０は更に、無線通信システムにおいて第２のセット１１のアンテナ又は別個の送信アンテナを介して信号を送信するのに必要な、あらゆる構成要素及び機能を備えることに留意されたい。同様に、送信装置１は、無線通信システムにおいて第１のセット２のアンテナ又は別個の受信アンテナを介して信号を受信することを可能にするあらゆる必要な構成要素及び機能を備える。更に、図２との関連で示され、かつ説明された送信装置１の構成要素及び機能、及び、図３との関連で示され、かつ説明された受信装置１０の構成要素及び機能は、無線通信システムにおける信号の送受信を可能にする通信装置において、組み合わせることができる。
【００３５】
本発明の原理を、図４ａ及び図４ｂを参照して以下に説明する。図４ａ及び図４ｂは、本発明による送信装置１及び受信装置１０を備えた通信システムを示している。送信装置１は、このようにして３つの狭ビームアンテナ２ａ、２ｂ、及び２ｃを備え、各々は異なるビーム方向を有する。受信装置１０も同様に、３つの狭ビームアンテナ１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃを備え、各々は異なるビーム方向を有する。通信を開始する前に、送信装置１及び受信装置１０は、送信に用いることのできる送信経路のリストを備える送信スキームを取り決める。図４ａの実施例に示すように、３つの送信経路Ｐ０、Ｐ１、及びＰ２は、各々が良好な経路品質を有するため、送信に用いることができる。ここで異なったデータフレームを送信すると、送信装置は単一の経路を使用するのみならず、ラウンドロビンスケジューリングにより、異なる送信経路を介して各フレームを送信する。例えば送信装置１は、アンテナ２ｂ及び通信経路Ｐ０を介して、第１のフレーム２３ａを受信装置１０に送信する。次に第２のフレーム２３ｂは、アンテナ２ａ及び送信経路Ｐ１を介して、受信装置１０のアンテナ１１ａに送信される。次に第３のフレーム２３ｃは、第３のアンテナ２ｃ及び経路Ｐ２を介して受信装置１０に送信される。
【００３６】
この通信システムの利点は、図４ａに示されており、そこでは技術水準により、第１のフレーム２３ａの送信後、障害物２４がＬＯＳ送信経路Ｐ０を妨害している。ラウンドロビンスケジューリング及び、異なる送信経路による次のフレームの送信のために、第２及び第３のフレーム２３ｂ及び２３ｃは、妨害された経路Ｐ０を介しては送信されず、従ってフレームが失われる可能性は低減される。
【００３７】
本発明は、ラウンドロビンスケジューリング・アルゴリズムに限定されず、次のフレームにつき異なる経路を用いる可能性を提供する他のいかなるホッピングスキーム又はアルゴリズムを実施してもよいことに留意されたい。たとえ経路が追加されず、または経路リストから削除されない場合であっても、用いられる経路の順序は反復されてもよいし、変更されてもよい。付加的にあるいは選択的に、１又は複数の経路が他の経路よりも頻繁に用いられてもよい。
【００３８】
また、本発明は、データフレームの送信に用いることのできる経路を常に監視することを提示している。従って、送信装置１及び受信装置１０は双方とも、送信に使用できる良好な経路品質を有する経路のリストを保持している。実際の経路リストの中の経路の監視により、実際の経路リストのうちの経路は劣化した品質を有し、経路リストから削除されるべきであるか、あるいは実際には経路リストにない経路が向上した品質を有し、可能な送信経路として使用されるべきであるかが検出できる。
【００３９】
本発明により、現在使用されている経路が劣化した品質を有する場合のみならず、いずれの場合においても、送信経路は、次のフレーム送信のために変更される。本発明は送信経路のプロアクティブなスイッチングを採択する。すなわちたとえ代替的な送信経路が若干低下した送信品質を有していても、それにもかかわらず、突然のビーム妨害によるパケット喪失の可能性を低減するために、これらを次のフレームに使用する。
【００４０】
本発明は、ＭＡＣプロトコルを用いて実施される。ＭＡＣプロトコルは、通信システムの非常に特殊な適用シナリオを考慮に入れる。主な適用シナリオは、送信ノードと受信ノードとの間のピアツーピア接続である。ＭＡＣプロトコルは、２つのノードクラス、すなわちマスター装置及びスレーブ装置を識別する。ほとんどの場合、マスターは固定装置であり、他方でスレーブは携帯型装置であるが、本発明ではマスター及びスレーブ双方は携帯型装置であってもよい。
【００４１】
ＭＡＣプロトコルの基礎は、図７ａに示すようなスーパーフレームであり、１０ミリ秒の定義を有する。マスターは、１０ミリ秒ごとに定期的にビーコンＢＳＦを送信することにより、スーパーフレームの開始を示す。ビーコンは、マスターに知られていないノードが登録要求を送信し得る期間に、ＣＡＰ（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  ａｃｃｅｓｓ  ｐｅｒｉｏｄ：コンテンション・アクセス期間）により追随される。あるいはビーコンはマスターのアンテナを介して送信される。スレーブノードがビーコンに応答すると、どのアンテナを介してスレーブノードが最初に到達可能かをマスターは知る。ＣＡＰ（コンテンション・アクセス期間）の後、ダウンリンク及びアップリンクの通信スロットが続き、ここで、ダウンリンクはマスターからスレーブの方向、アップリンクはスレーブからマスターの方向を各々示す。必要とされる送信速度に応じて、アップ及びダウンリンクスロットは異なる長さを有すことが可能である、すなわちこれらは対称である必要はない。
【００４２】
マスター又はスレーブのいずれかは、接続を開始できる。スレーブが発信元である場合、コンテンション・アクセス期間を用いてマスターに接続要求を送信し、ひきかえにマスターは多数のアップストリーム及びダウンストリーム・スロットをこのスレーブに割り当てる。アップストリーム・スロットは、当該時点以降、スレーブによるマスターへの通信に用いられる。正規のスーパーフレームに加え、ビーコンスーパーフレームが定期的に送信され、そのビーコンスーパーフレームにおいては、送信されるのはビーコンのみではあるが、全ての異なるマスターのアンテナを介して送信される。従って、スレーブは、現在アクティブな経路以外の経路を介して、マスターからビーコンを受け取るか否かを判定する。
【００４３】
狭ビームアンテナの数に応じた送信装置１及び受信装置１０を備えた本発明では、送信装置１と受信装置１０との間に複数の可能な通信経路が存在する。例えば、送信装置１及び受信装置１０が各々、３つの狭ビームアンテナを備える場合、装置間には、３２＝９の可能な通信経路が存在する。本発明は２、３の数の狭ビームアンテナに限定されるものではなく、送信装置１及び受信装置１０により多くのビームアンテナを実装してもよいことに留意されたい。また、本発明は、送信装置１及び受信装置１０の各々が複数の狭ビームアンテナを有する送信装置１及び受信装置１０を備えた通信システムに限定されるものではなく、有する送信装置１、あるいは受信装置１０のいずれかが狭ビームアンテナを備えている通信システムであって、これにより各々他の装置は単一の広ビームアンテナを有するのみである該通信システムも、本発明の関するところである。
【００４４】
ネットワーク形成のために、マスターは、１０ミリ秒スーパーフレームにおいて全てのアンテナを介して、ビーコンを定期的に送信する。スレーブが範囲に入ると、充分な時間、すなわち次のアンテナに切り替わるまで、アンテナ毎に少なくとも１０ミリ秒間、それは待機する。現在選択されているアンテナを介してマスターから信号を受け取ると、それは即時のＭＡＣ制御メッセージを介してマスターに通知する。
【００４５】
図７ｂは、本発明において送受信されるフレームの簡略化されたブロック図を示している。ここでフレームはビーコンＢＳＦ及び複数のデータフレームを備える。データフレームは、これにより送信装置から受信装置に送信されてもよいし、その逆であってもよい。スーパーフレームは、コンテンション・アクセス期間、トレーニングシーケンス、他のプリアンブルセクションなどの他のシーケンスを備えてもよい。明確化のために以下の記載においては、ビーコン及び複数のデータフレームにのみ言及する。
【００４６】
一つの経路を介して通信を確立した後、送信装置１及び／又は受信装置１０は、可能な追加送信経路を発見するために、全ての利用可能なアンテナにわたって切替を続ける。この経路スキャニングが行われる場合には、正規のデータ送信は既に開始していることもある。図５は送信経路の確立の一実施例を示している。例えば、第１の送信経路Ｐ０は、送信装置１のアンテナ２ｃと受信装置１０のアンテナ１１ｃとの間のＬＯＳ送信経路である。次に送信装置１は、追加の送信経路を発見するために、他のアンテナを介してビーコンの送出を継続する。図５の実施例では、電磁波が障害物２２により反射される付加的な送信経路Ｐ１が、送信装置１のアンテナ２ａと受信装置１０のアンテナ１１ａとの間に見出される。それにより、送信装置１及び受信装置１０は双方とも、可能な通信経路（この場合Ｐ０及びＰ１）のリストを有する。データ通信に対してそのチャネル品質が充分高い通信経路、並びに通信リンクを確立するのに利用されなければならない対応するアンテナビームＩＤを、このリストは備える。可能な通信経路が双方のリストを変更する場合、送信装置１の経路リスト並びに受信装置１０の経路リストはそれに応じて変更される必要がある。
【００４７】
本発明によるプロセスは、全体的に図６のフローチャートに示されている。プロセスは例えば、ステップＳ０でスタートし、そこでは既に説明したように、通信経路のリストがすでに取り決められている。ステップＳ１では、実際の経路リストがチェックされる。送信装置１と受信装置１０との間で取り決められた送信／受信スキームによって、次のステップＳ２では、送信装置は経路リストのうち第１の経路を介してデータフレームを送信し、及び／又は受信装置は実際の経路リストのうち第１の経路を介してデータフレームを受信する。次のステップＳ３は、ステップＳ２より以前であってもよいし、あるいはステップＳ２と同時であってもよい。そのステップＳ３において、ステップＳ２のデータの送信及び／又は受信に利用されなかった少なくとも一つの経路を介して、ビーコンが送信及び／又は受信される。次のステップＳ４では、送信された及び／又は受信されたビーコンに従い、経路品質における変化が検出されたか否かがチェックされる。経路品質における変化とは、実際の経路リストに含まれている経路が、可能な通信チャネルとして使用するにはもはや十分良好ではないことである場合もあり、あるいは経路品質における変化とは、以前は良好な送信特性を有さなかったため、可能な送信チャネルとして使用されていなかった経路が、現在は向上したチャネル品質を有し、可能な送信経路として使用できるということである場合もある。ステップＳ４において経路品質における変更が検出されると、ステップＳ７で経路リストが更新される。すなわち、経路リストの、低下した品質を有する経路が、経路リストから削除され、リストにはなく、向上した品質を有する経路が、経路リストに加えられる。たとえ経路リストが変更されなくても、ステップＳ７で経路リストが更新されても、いずれの場合でも、次のステップＳ５において、送信及び／又は受信の終わりに到達した否かがチェックされる。送信されるべきデータフレームがこれ以上存在しない場合には、通信はステップＳ６で終了する。その他の場合には、データフレームを更に送信する必要がある場合には、ステップＳ８で次のデータフレームが経路リストの他の経路を介して送信及び／又は受信され、当該経路リストは原経路リストか更新された経路リストのいずれかであり、当該他の経路はステップＳ２で用いられた最初のリストと同じではない。プロセスはステップＳ３に続き、これは、ステップＳ８と同時となり、チャネル品質をチェックするために、他の経路を介して再びビーコンが送信される。
【００４８】
データフレームの転送についての説明の中ですでに説明したように、利用できる経路のリストは継続的に更新される。この目的のために、ＭＡＣプロトコルはそのスーパーフレームにおいてビーコンを用いる。スーパーフレームは、ビーコンＢＳＦに始まり、マスターからスレーブに全て送信される１又は複数のデータフレームＤＦ又は制御フレームがこれに続く。その後スレーブは、そのデータ又は制御フレームをマスターに送信する。データ及び制御フレームについては、以前に取り決められたアクティブなビーム経路、及び選択されたビーム経路を介した送信を可能とするそれぞれのアンテナを、マスター及びスレーブは用いている。ビーコンの送信については、マスター及びスレーブは全てのスーパーフレームにおいて異なるアンテナビームを用いて、このテストビームチャネルの品質をテストする。本方法を利用することにより、利用可能な経路のリストは更新可能であり、それと同時に正規のデータ通信は継続する。付加的な経路が発見されると、マスター及びスレーブは、例えばデータ送信のラウンドロビンスケジューリングのような経路ホッピングスキームを取り決める。３つの経路が利用可能であるとすると、同一の経路を介して送信されるのは、３つに１つのフレームのみである。これらの経路のうち一つが障害物により遮断された場合、アクティブな経路のリストから遮断された経路が削除される前に、フレームが失われる確率は３３％である。これは、フレームを送信する間に経路が遮断される場合のみである。概括的に言えば、マスター及びスレーブがｎ個の可能な経路を介して通信できるときは、フレームを送信する間又は直前に経路が遮断される確率は１／ｎである。経路の特性が、例えば過去の測定に基づいた経験則などにより既知である場合、それに応じてスーパーフレーム送信の配信が適合可能である。例えば、ＬＯＳ経路が他の非ＬＯＳ経路よりも頻繁に遮断されるとき、経路ホッピングスキームは、他の経路よりも少ない頻度でＬＯＳ経路を利用することが可能である。このようにして、たとえより多くの経路が遮断されても、フレーム喪失の可能性は低減される。
【００４９】
既に説明したように、本発明は異なる経路を介したデータ送信を提供する。また、本発明は、データ送信に実際に用いられていない他の経路の品質に対する経路監視を提示する。送信装置１と受信装置１０との間のあらゆる利用可能な経路を介してデータフレームを配信するために本発明で実施されているラウンドロビンスケジューリング・アルゴリズム、あるいは他の経路のホッピング・アルゴリズムに加え、送信装置１は、データフレームを一つの経路を介して送信する一方で、他の既知の経路を監視し、経路の品質を判定することができる。受信装置のフィードバックに基づき、これらのチェックの間に送信装置１が、ある経路が遮断されたと判定するときは、この経路は経路候補リストから削除される。理想的には、この場合、いかなるデータ喪失も生じない。なぜなら、遮断された経路は次回の送信には用いられないからである。よって、別の経路を介して送信している間に、ある経路が遮断された場合、その送信中に行われている経路監視は、この経路は遮断されていると判定しており、当該経路は、送信に用いられる経路のリストから削除されるであろう。
【００５０】
特に本発明は２つの実施形態を提示するが、本実施形態には限定されない。
【００５１】
経路監視スキームの第１の実施形態は、図８ａに示されている。ここでは時間軸は左から右に与えられている。各ラインは異なる経路を示しており、本実施例では４つの経路が与えられている。送信はスーパーフレーム＃１から開始する。このスーパーフレームでは、ビーコンは経路２を介して送信され、データフレームの送信は経路１を介して生じる。これは、経路１が事前に最良のチャネル品質を有する経路として取り決められていることを意味し、ゆえにデータフレーム送信は経路１から開始する。同一のスーパーフレームでは、ビーコンは経路２を介して送信されるため、経路２の品質は監視され得る。スーパーフレーム＃１でビーコンが経路２を介して受信装置により受信されると、次のスーパーフレーム＃２では、データフレームは経路２を介して送信される。同様にスーパーフレーム＃２では、ビーコンは、経路リストの次の経路を介して送信され、その経路は本実施例では経路３である。これによりかさねて、経路３が良好なチャネル品質を有するか、あるいは遮断されているかをチェックできる。かさねて経路３が良好なチャネル品質を提供するならば、次のデータフレーム送信は、経路３を介して達成され、以下同様に行われる。その他の場合として、ビーコンは単一の経路を介して送信されるのみならず、同時に複数の経路を監視するために、より多くの経路を介して送信されてもよい。
【００５２】
この第１の実施形態の利点は、利用可能な経路をスキャンするのに、何ら付加的な時間は必要とされず、それにより最大データ転送速度が増加されることである。
【００５３】
第２の実施形態が図８ｂに示されている。一つの経路を介したデータフレームの送信及びビーコンを介した他の経路の同時のスキャニングが、ハードウェアの制限により不可能であるとき、監視のプロセスは、後続のスーパーフレームの送信の間に実行され得る。ここで図８ｂに示すように、スーパーフレーム＃１は全体として経路１を介して送信される。それから、スーパーフレーム＃１とスーパーフレーム＃２との間では、インタースーパーフレームが用いられ、ここではビーコンが他の全ての経路を介して送信され、他の経路の品質を監視する。経路リスト上の次の経路、本実施例においては経路２、が良好なチャネル品質を有するならば、次のスーパーフレーム＃２は経路２を介して送信される。
【００５４】
経路状態を判定するための、インタースーパーレフーム期間中の全ての既知の経路のこのスキャンには、受信装置が即時に同一の経路を介して応答することが必要である。その経路が遮断されている場合、送信装置は応答を受信しないであろう。そのときは、送信装置は次の予定されたデータ送信から当該経路をはずす。
【００５５】
送信装置１から受信装置１０への全ての利用可能な経路の利用により、データ喪失の可能性は低減される。最も簡略化された場合、異なる経路を介しての異なるフレームの配信は、ラウンドロビンスケジューリング・アルゴリズムにより決定されるが、他のアルゴリズムが用いられてもよい。経路監視がフレーム送信と同時に用いられる場合、ｎ個の利用可能な経路について、ラウンドロビンスケジューリングは、経路内の障害物によるフレーム喪失の可能性を１／ｎに減少する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１ａ】技術水準による通信システムを示す。
【図１ｂ】技術水準による通信システムを示す。
【図２】本発明による送信装置を概略的に示す。
【図３】本発明による受信装置を概略的に示す。
【図４ａ】本発明による通信システムを概略的に示す。
【図４ｂ】本発明による通信システムを概略的に示す。
【図５】本発明による送信装置及び受信装置の間の可能な経路を概略的に示す。
【図６】本発明の方法によるプロセスを概略的に示したフローチャートである。
【図７ａ】フレーム構造を概略的に示す。
【図７ｂ】フレーム構造を概略的に示す。
【図８ａ】本発明による第１の実施形態を示す。
【図８ｂ】本発明による第２の実施形態を示す。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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