(57)【要約】  ワイヤレスアクセスポイントデバイスは、マイクロコントローラユニットと、前記マイクロコントローラユニットに結合されたトランシーバと、前記トランシーバに結合されたビームフォーミングアンテナを具備し、前記ビームフォーミングアンテナは、リフレクタと、スイッチと、前記リフレクタに十分に近接し、前記スイッチにそれぞれ結合された２以上のアンテナ要素と、を具備する。ビームフォーミング方法は、１人または複数のターゲットユーザを識別するステップと、アンテナ構成を判別するステップと、それぞれがリフレクタを備えた１つまたは複数のアンテナ要素をアクティベートし、それによりアンテナ無線周波数パターンを前記ターゲットユーザに向けてフォーカスするステップと、前記ターゲットユーザと通信し、それにより、データを前記ターゲットユーザに送信するか、又は、前記ターゲットユーザからデータを受信するステップを具備する。
2016506129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスアクセスポイントデバイスであって、
マイクロコントローラユニットと、
前記マイクロコントローラユニットに結合されたトランシーバと、
前記トランシーバに結合されたビームフォーミングアンテナと、
を具備し、
前記ビームフォーミングアンテナは、
リフレクタと、
前記リフレクタに十分に近接した２つ以上のアンテナ要素と、
各アンテナ要素に結合されたスイッチであって、前記アンテナ要素をターンオン又はターンオフすることにより、前記アンテナ要素により生成される無線周波数（RF）パターンが修正されるように、前記アンテナ要素への電力を制御するように構成されたスイッチと、
を具備することを特徴とするワイヤレスアクセスポイントデバイス。
【請求項２】
前記ビームフォーミングアンテナは、前記アンテナ要素のための前記スイッチをアクティベートすることにより前記RFパターンをターゲットユーザのほうへ向けることができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記ビームフォーミングアンテナは、前記RFパターンと反射されるRFパターンとで強めあう干渉を提供するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記リフレクタは、複数のRF反射面を具備することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記複数のRF反射面は、共通の端に沿って互いに結合されていることを特徴とする請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記リフレクタは、円柱形状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記リフレクタは、球形状又は放射線形状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
１つまたは複数の前記アンテナ要素は、ダイポールアンテナであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
１つまたは複数の前記アンテナ要素は、モノポールアンテナ又はパッチアンテナであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
１つまたは複数の前記アンテナ要素は、全方向性アンテナであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記ビームフォーミングアンテナは、すべての前記アンテナ要素がアクティブな場合に、実質的に全方向性アンテナとなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記アンテナ要素及び前記リフレクタは、実質的に空気のみで分離されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
ビームフォーミング方法であって、
１人または複数のターゲットユーザを識別するステップと、
アンテナ構成を判別するステップと、
それぞれがリフレクタを備えた１つまたは複数のアンテナ要素をアクティベートし、それにより、アンテナ無線周波数パターンを前記ターゲットユーザに向かってフォーカスするステップと、
前記ターゲットユーザと通信し、それによりデータを前記ターゲットユーザに送信するか、又は、前記ターゲットユーザからデータを受信するステップと、
を具備することを特徴とするビームフォーミング方法。
【請求項１４】
アンテナ要素をアクティベートするステップは、他のセクタ内でなく一方のセクタ内にアンテナ無線周波数（RF）パターンを生成するステップを具備することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アンテナ構成を判別する前記ステップは、前記一方のセクタをアクティベートするステップと、前記セクタに対するそれぞれの前記ターゲットユーザの位置を判別するステップとを具備することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ターゲットユーザに向かって前記アンテナRFパターンをフォーカスする前記ステップは、前記ターゲットユーザを含む前記セクタをアクティベートするステップを具備することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記ターゲットユーザに向かって前記アンテナRFパターンをフォーカスする前記ステップは、他のセクタ内の前記アンテナRFパターンを少なくとも部分的に抑制するステップを具備し、前記他のセクタは、前記ターゲットユーザを含まないことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記ターゲットユーザに向かって前記アンテナ無線周波数（RF）パターンをフォーカスする前記ステップは、前記セクタのすべてをアクティベートするステップを具備することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
ワイヤレスアクセスポイントデバイスであって、
マイクロコントローラユニットと、
前記マイクロコントローラユニットに結合されたトランシーバと、
前記トランシーバに結合されたビームフォーミングアンテナと、
を具備し、
前記ビームフォーミングアンテナは、
リフレクタと、
前記リフレクタに十分に近接する２以上のアンテナ要素と、
各アンテナ要素に結合されたスイッチであって、前記アンテナ要素により生成される無線周波数（RF）パターンが前記アンテナ要素のターンオン又はターンオフにより修正されるように、前記アンテナ要素への電力を制御するように構成されているスイッチと、
前記マイクロコントローラに結合されたメモリと、
を具備し、
前記メモリは、前記マイクロコントローラが、
１人または複数のターゲットユーザを識別し、
アンテナ構成を判別し、
それぞれがリフレクタを備えた１つまたは複数のアンテナ要素をアクティベートし、それにより、前記ターゲットユーザに向かってアンテナ無線周波数パターンをフォーカスし、
前記ターゲットユーザと通信し、それにより、データを前記ターゲットユーザに送信するか、又は、前記ターゲットユーザからデータを受信する
命令を具備することを特徴とするワイヤレスアクセスポイントデバイス。
【請求項２０】
前記ビームフォーミングアンテナは、前記アンテナ要素のための前記スイッチをアクティベートすることにより、前記RFパターンをターゲットユーザのほうへ向むけることができるように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ネットワークに関連し、特に、ビームフォーミングアンテナアレイに関する。
【０００２】
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、2012年12月7日にDedi Hazizaにより出願された「ビームフォーミングアンテナアレイ」と題された米国仮特許出願第13/708,554号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
ワイヤレス・ローカル・アクセス・ネットワーク(WLAN)やWifi技術が進歩したため、スループット及びサービス品質(QoS)を維持したまま、より高い容量（例えば、さらなるユーザ）をサポートする要求が増加している。加えて、ユーザ及びユーザ端末の数が増加するにつれ、さらなる干渉、スペクトルの非効率、個々人の低いデータスループットなどを理由に送信環境もまた悪化し得る。例えば、マルチユーザブロードバンド無線(例えばWiFi)環境(例えば、ビジネスセンター、オフィス、ホテル、病院など)において、各ユーザは、全方向性アンテナシステムを備えた従来のWLANにおける、他のユーザに対するノイズ源（たとえば干渉）として作用し得る。そのような例において、各ユーザのデータスループットは、干渉のために減少し得る。また、スペクトル非効率性と帯域制限により、各ユーザのデータスループットは、さらに減少し得る。
【０００４】
従来のWLANデバイス、システム、及び方法は、システムの効率性（例えばスペクトル効率性、データスループットなど）を改善し、送信環境の悪化を緩和するために、ビームフォーミングアンテナシステムを採用し得る。例えば、一人又は複数の特定のユーザに向かうアンテナ無線周波数（RF）パターンを向ける及び／またはフォーカスするようにビームフォーミングアンテナシステムが採用され得る。従来のビームフォーミング手法は、たびたび複雑で、大きく、非効率的になる。例えば、従来のWLANデバイス、システム、及び方法は、ビームフォーミングアンテナシステムを具備し、ビームフォーミングアンテナシステムは、指向性アンテナ要素の設計を必要とし、及び／又は、１つまたは複数の能動素子（例えば、増幅器、位相シフト回路など）を具備する。また、従来のビームフォーミング方法は、例えばマルチパス歪みなどの室内マルチパス環境においてパフォーマンス低下を経験し得る。そのような従来の方法は、所定のアンテナRFパターンを採用し得るが、前記アンテナRFパターンを変更することはできない。したがって、１人または複数のターゲットユーザに向かうアンテナRFパターンを調整及び／又は誘導する性能を効果的に提供するデバイス、システム、及び方法が必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書では、マイクロコントローラユニットと、前記マイクロコントローラユニットに結合されたトランシーバと、前記トランシーバに結合されたビームフォーミングアンテナを具備し、前記ビームフォーミングアンテナは、リフレクタと、スイッチと、それぞれ前記スイッチに結合され、前記リフレクタに十分に近接した２以上のアンテナ要素と、を具備することを特徴とするワイヤレスアクセスポイントデバイスが開示される。
【０００６】
本明細書では、１人または複数のターゲットユーザを識別子するステップと、アンテナ構成を判別するステップと、それぞれがリフレクタを具備する１つまたは複数のアンテナ要素をアクティベートし、それにより、前記ターゲットユーザに向かうアンテナ無線周波数パターンをフォーカスするステップと、前記ターゲットユーザと通信し、それによりデータを前記ターゲットユーザに送信するか、又は、前記ターゲットユーザからデータを受信するステップを具備するビームフォーミング方法も開示される。
【０００７】
本明細書ではさらに、マイクロコントローラユニットと、前記マイクロコントローラユニットに結合されたトランシーバと、前記トランシーバに結合されたビームフォーミングアンテナであって、リフレクタと、前記リフレクタに十分に近接した２以上のアンテナ要素と、各アンテナ要素に結合されたスイッチであって、前記アンテナ要素をターンオン又はターンオフすることにより、前記アンテナ要素により生成されるRFパターンを修正するように前記アンテナ要素の電力を制御するように構成されたスイッチと、を具備するビームフォーミングアンテナと、前記マイクロコントローラに結合されたメモリであって、と、前記マイクロコントローラに、１人又は複数のターゲットユーザを識別させ、アンテナ構成を判別させ、それぞれがリフレクタを備えた１つまたは複数のアンテナ要素をアクティベートさせ、それにより、前記ターゲットユーザに向かうアンテナ無線周波数パターンをフォーカスし、前記ターゲットユーザと通信し、それによりデータを前記ターゲットユーザに送信するか、又は、前記ターゲットユーザからデータを受信する命令を具備するメモリと、を具備するワイヤレスアクセスポイントデバイスが開示される。
【０００８】
本明細書をより完全に理解するために、添付の図面と詳細な説明に関連し、以下で簡単な説明がなされる。同様の参照符号は同様の部分を示している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】WLANデバイスの一部の実施形態の概略図である。
【図２】ビームフォーミングアンテナアレイの実施形態の透視図である。
【図３】ビームフォーミングアンテナアレイの実施形態の側面図である。
【図４】ビームフォーミングアンテナアレイの実施形態の平面図である。
【図５】ビームフォーミングアンテナアレイ無線周波数パターンの実施形態の透視図である。
【図６】シングルユーザと通信するビームフォーミングアンテナアレイの実施形態の平面図である。
【図７】シングルユーザと通信するビームフォーミングアンテナアレイの他の実施形態の平面図である。
【図８】２人のユーザと通信するビームフォーミングアンテナアレイの実施形態の平面図である。
【図９】４人のユーザと通信するビームフォーミングアンテナアレイの実施形態の平面図である。
【図１０】ビームフォーミング方法の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では１つまたは複数の実施形態の例示が提供されるが、開示されるシステム及び／又は方法は、現在知られている又は存在するいくつもの技術を使用して実施し得ることは、最初に理解すべきである。本開示は、例示の実装、図面、及び例示的な設計及び明細書で例示され説明される実装を含む、以下で例証される技術に限定されるものではなく、均等の全範囲に加え、添付の特許請求の範囲で変更し得る。
【００１１】
明細書では、ビームフォーミングアンテナアレイ(BFAA)、BFAAを備えたWLANデバイスの実施形態、及びこれらを用いた方法が開示される。明細書で開示されるように、実施形態において、前記BFAAは、１人又は複数のターゲットユーザに向かうアンテナRFパターンを調整及び／又は誘導する能力を提供するために採用し、それによりデータスループットを改善するとともに前記WLANデバイスのスペクトル効率性を改善してもよい。さらに、前記BFAAは、明細書で開示されるように、そのように設定される場合には、１人又は複数のターゲットユーザに全方向カバレージを提供するようにさらに構成されてもよい。
【００１２】
図１を参照すると、BFAAの操作環境の実施形態が例示されている。実施形態において、前記操作環境は、明細書で開示されるように、WLANデバイスと関連した複数の機能ユニットを通常具備している。
【００１３】
実施形態において、図１に例示されるように、前記WLANデバイス１００は、複数の機能ユニットを具備し得る。実施形態において、機能ユニット(例えば、集積回路(IC))は、単一の機能を実行し得、例えば、増幅器又はバッファとして供される。前記機能ユニットは、単一チップ上で複数の機能を実行し得る。前記機能ユニットは、IC上にコンポーネントのグループ(例えば、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、ダイオード、及び／又は、インダクタ)を具備し、限定された(defined)機能を実行し得る。前記機能ユニットは、特定の入力セット、特定の出力セット、及び前記ICの他の機能ユニットとの、及び／又は、外部コンポーネントとのインターフェース(例えば、電気的インターフェース、論理インターフェース、及び／又は、他のインターフェース)を具備しうる。実施形態によっては、前記機能ユニットは、単一の機能のリピートインスタンス(例えば、単一チップ上の複数の、フリップフロップ又は加算器)を具備してもよく、又は、その全部の機能を有する機能ユニットを一緒に提供できる機能ユニットのうちの２つ以上の異なる種類を具備してもよい。例えば、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラは、論理演算装置(ALU)、１つまたは複数の浮動小数点演算ユニット(FPU)、１つまたは複数のロード又はストアユニット、１つまたは複数の分岐予測ユニット、１つまたは複数のメモリコントローラ、及び他のそのようなモジュールなどといった機能ユニットを具備してもよい。実施形態によっては、前記機能ユニットは、機能ユニットのコンポーネントにさらに細分化してもよい。マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ全体としては、例えば、前記マイクロプロセッサが少なくとも１つの他の機能ユニット(例えば、キャッシュメモリユニット)と回路を共有しているならば、ICの機能ユニットとして見ることができる。
【００１４】
前記機能ユニットは、例えば、汎用プロセッサ、数理プロセッサ、状態機械、デジタル信号プロセッサ、ビデオプロセッサ、オーディオプロセッサ、モデム、ラジオ、受信器、送信器、トランシーバ、論理演算装置、論理要素、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、スイッチングユニット、スイッチング要素、入力／出力(I/O)要素、周辺コントローラ、バス、バスコントローラ、レジスタ、組合せ論理素子、ストレージユニット、プログラマブル論理デバイス、メモリユニット、ニューラルネットワーク、センシング回路、制御回路、デジタル−アナログ変換器、アナログ−デジタル変換器、オシレータ、メモリ、フィルタ、増幅器、ミキサ、モジュレータ、デモジュレータ、及び／又は、当業者により認識される他の任意の適切なデバイスを具備してよい。
【００１５】
図１の前記実施形態において、前記WLANデバイス１００は、複数の分散した構成部分及び／又は機能ユニットを具備し、明細書で開示されるように、各機能ユニットは、１つまたは複数の他の機能ユニットと、適当な信号管路を介して、例えば、１つまたは複数の電気接続を介して、通信し得る。
【００１６】
図１の前記実施形態において、前記操作環境は、例えば、１つまたは複数のRF信号(例えば、WiFi信号)を送信する及び／又は受信するために、複数の相互に接続された機能ユニットを備えたWLANデバイス１００を具備する。図１の前記実施形態において、WLANデバイス１００は、限定されないが、図１に示されるように配置されたマイクロコントローラユニット(MCU)１０２、トランシーバ１０４、及びBFAA２００を含む種々の機能ユニットを通常具備してよい。そのような実施形態において、前記WLANデバイス１００は、RF信号(例えば、WiFi信号)を送信及び／又は受信(例えば、１人又は複数のターゲットユーザへ／から)するように構成されている。図１は、BFAA２００を利用することができる操作環境の特定の実施形態、及び／又は、BFAA２００が関連し得る機能ユニットの特定の構成を例示しているが、この開示を当業者が見ることで、BFAA２００が、本明細書で開示されるように、代わりの他の操作環境及び／又はWLANデバイス機能ユニットの代替の構成において、同様に採用されうることは、理解し得る
【００１７】
実施形態において、前記MCU１０２は、前記WLANデバイス１００の１つまたは複数の機能ユニットを制御するように、及び／又は、前記WLANデバイス１００を通じてデータフローを制御するように構成され得る。例えば、前記MCU１０２は、前記トランシーバ１０４(例えば、電気接続１５０を介して)と、１つまたは複数の電気信号(例えば、データパケット)を通信するように、及び／又は、前記電気信号の１つまたは複数の処理(例えば、認証、パケット監視ロジックなど)を実行するように構成されもよい。そのような実施形態において、１つまたは複数の前記処理は、ソフトウェア、ハードウェア、又は、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせにおいて実行され得る。
【００１８】
実施形態において、前記MCU１０２は、当業者がこの開示を見ることで理解できるように、プロセッサコア、論理ユニット(LU)、記憶保存デバイス、入力／出力(I/O)周辺機器、デジタル信号プロセッサ(DSP)、及び／又は、任意の他の適切な機能ユニットを具備し得る。例えば、実施形態において、前記LUは、算術演算及び／又は例えば、トランシーバからの電気信号上の論理演算などの、論理演算を実行するように構成されてよい。さらに、実施形態において、前記記憶保存デバイスは、前記WLANデバイス１００の情報(例えば、データ)を格納するように通常構成できるとともに、データを読み出し、及び／又は、前記記憶保存デバイスの１つまたは複数のメモリセルにデータを書き込むように構成されうる。実施形態において、前記記憶保存デバイスは、リード・オンリー・メモリ(ROM)、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)、フラッシュメモリ、外部メモリ(例えば、セキュア・デジタル(SD)カード)、この開示を見ることで当業者が理解し得る任意の適切な型のメモリデバイス、又はそれらの組み合わせを具備してよい。さらに、実施形態において、前記I/O周辺機器は、前記MCU１０２及び／又は前記WLANデバイス１００と、外部ハードウェア(例えば、電源コンセント、コンピュータなど)の間で、電気信号及び／又はデータ信号を送信するように通常構成されうる。さらに、実施形態において、前記DSPは、例えばトランシーバからの電気信号などの電気信号を、操作、修正、及び／又は、改善するように構成されうる。
【００１９】
実施形態において、前記トランシーバ１０４は、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11及び／又は802.16規格及び／又はプロトコルに従うように構成されうる。付加的な又は代替的な実施形態において、この開示を当業者が見ることで理解できるように、前記トランシーバ１０４は、任意の他の適切な規格及び／又はプロトコルに従うように構成されうる。
【００２０】
実施形態において、前記トランシーバ１０４は、前記WLANデバイス１００への／からのワイヤレス通信(例えば、前記BFAA２００を介して)をサポート及び／又は提供するように通常構成されうる。実施形態において、前記トランシーバ１０４は、メディア・アクセス・コントローラ(MAC)１０６と、フロント−エンドモジュール(FEM)１０８を通常具備してよい。
【００２１】
実施形態において、前記ＭＡＣ１０６は、前記MCU１０２と電気信号(例えば、データ信号)を通信し(例えば、電気接続１５０を介して)、前記FEM１０８とMAC層のデータ信号を通信する(例えば、電気接続１５２を介して)ように通常構成されうる。実施形態において、前記ＭＡＣ１０６は、アドレッシングを提供し、及び／又は、チャネルアクセス制御機構(例えば、データ信号トラフィックを制御するための)を提供するように通常構成されうる。例えば、前記ＭＡＣ１０６は、CSMA(carrier sense multiple access)プロトコル、CSMA/CA(carrier sense multiple access with collision avoidance)プロトコル、CSMA/CD(carrier sense multiple access with collision detection)プロトコル、CSMA/CARP(carrier sense multiple access with collision avoidance and resolution using priorities)プロトコル、MACA（multiple access with collision avoidance)プロトコル、MACAW(multiple access with collision avoidance for wireless)プロトコル、pure ALOHA プロトコル、slotted ALOHA プロトコル、R-ALOHA(reservation ALOHA)プロトコル、MS-ALOHA(mobile slotted ALOHA)プロトコル、dynamic TDMA(time division multiple access)プロトコル、DCF（distributed coordination function)、PCF(point coordination function)、HCF（hybrid coordination function)、又はこの開示を見ることで当業者が理解し得る任意の他の適切なメディアアクセスプロトコルを実施するように構成されうる。
【００２２】
実施形態において、前記FEM１０８は、前記ＭＡＣ１０６とMAC層データ信号を通信(例えば、電気接続１５２を介して)し、前記BFAA２００と物理的信号を通信(例えば、電気接続１５４を介して)するように通常構成されうる。実施形態において、前記FEM１０８は、電気信号(例えば、MAC層データ信号)をフィルタし、電気信号を増幅し、電気信号をミックス(例えば、電気信号のアップコンバート又は電気信号のダウンコンバート)し、電気信号を変調し、電気的電流フロー経路を制御又は設定(例えば、１つまたは複数のアンテナスイッチの開又は閉)し、この開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の適切な信号処理、又はこれらの組み合わせを実行するように通常構成されうる。さらに、実施形態において、前記FEM１０８は、電気信号を変調する、例えば、周波数ホッピングスペクトラム拡散(FHSS)変調、直接シーケンススペクトラム拡散(DSSS)変調、直交周波数分割多重(OFDM)、高レート直接シーケンススペクトラム拡散(HR-DSSS)、又は、この開示を見ることで当業者が理解し得る任意の他の適切な変調技術を実施するように構成できる。
【００２３】
図１の前記実施形態において、前記BFAA２００は、前記トランシーバ１０４及び／又はFEM１０８をインターフェースし及び／又は結合し(例えば、電気接続１５４を介して)、前記WLANデバイス１００に／からRF信号(例えば、WiFi信号)を受信する及び／又は送信するように構成されうる。
【００２４】
図２，３，及び４の実施形態において、前記BFAA２００は、リフレクタ２０２と、複数のアンテナ要素２０４(例えば、アンテナ要素２０４ａ−２０４ｄ)と、通常具備しうる。実施形態において、前記リフレクタ２０２は、少なくともRF信号、例えば、１つまたは複数のアンテナ要素２０４により送信されるRF信号、の一部を反射するのに適切な素材を通常具備し得る。例えば、実施形態において、前記リフレクタ２０２は、一様の金属表面(solid metal surface)及び／又はワイヤ金属表面(wire metal surface)、例えば、アルミ、銅、金、この開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の適切な導体素材、又はそれらの組み合わせで形成された素材を通常具備し得る。実施形態において、前記リフレクタ２０２は、１つまたは複数の折れ目(folds)及び／又は１つまたは複数の、前記セグメントのそれぞれの端に沿って結合されている２つ以上のセグメント(例えば、金属表面)を備え得る。例えば、図２の前記実施形態において、前記リフレクタ２０２は、お互いに対しほぼ垂直(例えば、およそ９０度)に配置された４つの一様の金属表面セグメント(例えば、リフレクタセグメント２０２ａ−２０２ｄ)を具備でき、共通の端に沿って(例えば、縦軸５０４に沿って)結合されうる。そのような実施形態において、図４に例示されているように、前記リフレクタ２０２(例えば、前記リフレクタセグメント２０２ａ−２０２ｄ)は、水平面(例えば、第１横軸５００と第２横軸５０２により定義される面)を複数のセクタ(例えば、セクタ５１０ａ−５１０ｄ)に分割するように構成されうる。代替的な実施形態において、リフレクタは、６セグメント、８セグメント、１０セグメント、１２セグメント、又はこの開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の数のセグメントを具備し得る。それに加えて、又は、代替的に、リフレクタは、完全な円よりも広がらなくてよく(span)、例えば、約９０度、約１８０度、又は、約２７０度、又は、完全な円、例えば、約３６０度に広がってもよい。実施形態において、明細書で開示されるように、前記リフレクタ(例えば、複数のリフレクタセグメント)は、水平面をさらなるセクタにさらに分割してもよく、それにより、分解能又はアドレスされ得る前記水平面の精度が増加する。さらに、実施形態において、前記リフレクタ２０２の構造及び／又は形状は、円柱状、球状、放射線状、又はこの開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の適切な形状で構成され得る。実施形態において、図４に示されているように、前記リフレクタ２０２の断面５１２の幅は、約５０ミリメートル(mm)、２５mm、７５mm、１００mm、又はこの開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の適切な幅であってよい。さらに、図３に示されているように、前記リフレクタ２０２の高さ５１４は、約６４mm、３２mm、７５mm、１００mm、２００mm、又はこの開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の適切な長さであってよい。
【００２５】
実施形態において、前記アンテナ要素２０４は、RF信号(例えば、WiFi信号)を送信する及び／又は受信し、１つまたは複数の所定の周波数帯域にすぐ応答するように構成され得る。例えば、前記アンテナ要素２０４は、所定の周波数帯域、例えば、IEEE 802.11 規格(例えば、２．４ギガヘルツ(GHz)帯域又は５GHz帯域)により定義される周波数帯域、内のRF信号(例えば、WiFi信号)によく応答するように構成され得る。付加的な又は代替的な実施形態において、前記アンテナ要素２０４は、この開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の適切な周波数帯域に応答するように構成され得る。実施形態において、前記アンテナ要素２０４は、モノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、折り返しダイポールアンテナ、パッチアンテナ、マイクロストリップアンテナ、ループアンテナ、全方向性アンテナ、板状逆Fアンテナ(PIFA)、折り返し逆今フォーマルアンテナ(FICA)、この開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の適切なアンテナの形式及び／又は構成、又はそれらの組み合わせを通常具備し得る。図２，３，及び４の実施形態において、前記BFAA２００は、４つのダイポールアンテナ要素２０４ａ−２０４ｃを通常具備し得る。代替の実施形態において、BFAAは、この開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の適切な数及び／又は形式のアンテナ要素を具備し得る。実施形態において、例えば、図４に例示されているように、１つまたは複数のアンテナ要素２０４(例えば、アンテナ要素２０４ａ−２０４ｄ)は、先に開示したように、前記リフレクタ２０２により定義される１つまたは複数のセクタ(例えば、セクタ５１０ａ−５１０ｄ)内に及び／又は十分に近接して配置されてよい。実施形態において、図３に示されているように、前記アンテナ要素２０４は、約６２．５mm、３１．５mm、２０mm、７５mm、又はこの開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の適切な間隔である間隔５１６を備え得る。さらに、前記アンテナ要素２０４と前記リフレクタ２０２は、互いに直接接触してはならず、空気により分離され得る。実施形態において、前記アンテナ要素２０４は、選択的にアクティベート可能であり、個別に又は２以上のアンテナ要素でアクティベートされるように構成され得る。
【００２６】
実施形態において、前記BFAA２００は、例えば、１人または複数のユーザをターゲットするために、前記BFAA２００の前記アンテナRFパターンの調整する及び／又は方向を向けるように構成され得る。ビームフォーミング方法は、従来技術において既知であり、任意の適切なビームフォーミング方法をここで使用してもよい。実施形態において、前記BFAA２００は、前記リフレクタ２０２の少なくとも一部と共に１つまたは複数のアンテナ要素２０４をアクティベートし、これにより前記BFAA２００及び／又は前記リフレクタ２０２により定義される１つまたは複数のセクタ(例えば、セクタ５１０ａ−５１０ｄ)内にアンテナRFパターン又はビームをフォーミングするように構成され得る。例えば、図５の実施形態において、前記BFAA２００は、第１ターゲットユーザ３０２ａ及び第２ターゲットユーザ３０２ｂの方向へ向かうようにアンテナRFパターン３５０を調整するように構成され得る。さらに、そのような実施形態において、前記BFAA２００は、前記ターゲットユーザ３０２ａ−３０２ｂから離れる方向へ及び／又は１人または複数のターゲットユーザでない３０４ａ−３０４ｂの方向へ前記アンテナRFパターン３５０を実質的にサプレスするように構成され得る。リフレクタ２０２の使用は、リフレクタが無い類似したシステムよりもよい結果をもたらし得る。
【００２７】
図６の実施形態において、前記BFAA２００は、前記BFAA２００の単一のセクタ(例えば、セクタ６００ａ)をアクティベートし、１人又は複数のターゲットユーザ(例えば、ターゲットユーザ３０２)の一般的な方向へアンテナＲＦビーム３５１を形成するように構成される。例えば、前記BFAA２００は、前記複数のスイッチが１つまたは複数の前記アンテナ要素２０４を選択的にアクティベート(例えば、前記BFAA２００と前記トランシーバ１０４間で電気的通信を提供する)できるように、前記トランシーバ１０４上の複数のスイッチをインターフェースするように構成され得る。さらに、そのような実施形態において、前記アンテナＲＦビーム３５１は、前記ターゲットユーザが位置しない１つまたは複数のセクタ(例えば、第２セクタ６００ｂ、第３セクタ６００ｃ、及び第４セクタ６００ｄ)において少なくとも部分的にサプレスされ得る。例えば、前記トランシーバ１０４上の１つまたは複数の前記スイッチは、１つまたは複数の前記アンテナ要素２０４をアクティベートできない。図７の実施形態において、前記BFAA２００は、前記BFAA２００の２つのセクタ(例えば、第１セクタ６００ａと第２セクタ６００ｄ)をアクティベートし、１人又は複数のターゲットユーザ(例えば、ターゲットユーザ３０２)の一般的な方向にＲＦアンテナビーム３５２を形成するように構成され得る。さらに、そのような実施形態において、前記アンテナＲＦビーム３５１は、前記ターゲットユーザが位置しない１つまたは複数のセクタ(例えば、第３セクタ６００ｂと第４セクタ６００ｃ)において少なくとも部分的にサプレスされ得る。図８の実施形態において、前記BFAA２００は、前記BFAA２００の２つの近接でないセクタ(例えば、第１セクタ６００ｄと第２セクタ６００ｂ)をアクティベートし、２人のターゲットユーザ(例えば、第１ターゲットユーザ３０２ａと第２ターゲットユーザ３０２ｂ)に向かう方向のアンテナＲＦビーム３５３を形成するように構成され得る。さらに、そのような実施形態において、前記アンテナＲＦビーム３５３は、前記ターゲットユーザが位置しない１つまたは複数のセクタ(例えば、第３セクタ６００ｃと第４セクタ６００ａ)において、少なくとも部分的にサプレスされ得る。図９の実施形態において、前記BFAA２００は、前記BFAA２００のすべての前記セクタ(例えば、第１セクタ６００ａ、第２セクタ６００ｂ、第３セクタ６００ｃ、及び第４セクタ６００ｄ)をアクティベートし、複数のターゲットユーザ(例えば、第１ターゲットユーザ３０２ａ、第２ターゲットユーザ３０２ｂ、第３ターゲットユーザ３０２ｃ、及び第４ターゲットユーザ３０２ｄ)に向かう方向にアンテナＲＦビーム３５４を形成するように構成され得る。代替の実施形態において、前記BFAA２００は、この開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の適切な数及び／又は組み合わせのアンテナ要素をアクティベートするように構成され得る。
【００２８】
実施形態において、前記BFAA２００を利用するビームフォーミング方法及び／又はBFAA２００を具備するシステムが本明細書で開示される。実施形態において、図１０に例示されるように、ビームフォーミング方法は、１人又は複数のターゲットユーザ８０２を識別するステップ、アンテナ構成８０４を判別するステップ、１つまたは複数のアンテナ要素８０６をアクティベートするステップ、ターゲットユーザ８０８と通信するステップ、を通常具備し得る。付加的な実施形態において、ビームフォーミング方法は、１人または複数のさらなるターゲットユーザを識別するステップ、アンテナ構成を判別するステップ、１つまたは複数のアンテナ要素をアクティベートするステップ、及び前記ターゲットユーザと通信するステップをさらに具備し得る。
【００２９】
前記ターゲットユーザ８０２を識別する場合には、WLANデバイス及び／又はBFAA２００などのBFAAは、１人または複数のワイヤレスブロードバンドユーザ(例えば、WiFiユーザ)を有する位置が提供され得、例えば、前記WLANデバイス及び／又は前記BFAA２００は、ビジネスセンター、オフィス、ホテル、病院、大学、及び／又はこの開示を当業者が見ることで理解し得る任意の他の適切な場所が提供され得る。そのような実施形態において、１人または複数のユーザが認証され、前記WLANデバイスにアクセスし得る。例えば、１人または複数のユーザは、認証信号(例えば、パスワード又はパスキー)を提供及び／又は送信できてもよい。
【００３０】
アンテナ構成８０４を判別する場合には、前記BFAA２００は、１つまたは複数の認証されたユーザを識別及び／又は配置するために周辺環境をスキャンし得る。例えば、前記WLANデバイスは、前記BFAA２００の各セクタをスキャン(例えば、アクティベート)でき、例えば、ユーザの問い合わせをして及び／又はRF信号(例えば、認証信号)を聞き分け、それにより１人または複数の認証されたターゲットユーザと前記BFAA２００に対する前記１人または複数の認証されたターゲットユーザの相対的な位置を識別する。
【００３１】
１つまたは複数のアンテナ要素８０６をアクティベートする場合には、前記WLANデバイスは、アンテナＲＦビームが、１つまたは複数の認証されたターゲットユーザの一般的な方向における前記BFAA２００の１つまたは複数のセクタに形成されるように、前記BFAA２００を設定し得る。例えば、再び図４を参照し、前記BFAA２００は、前記リフレクタ２０２の少なくとも一部と共に１つまたは複数のアンテナ要素２０４をアクティベートし、それにより、先に説明したように、前記アンテナＲＦビームを形成する。さらに、そのような実施形態において、前記WLANデバイスは、認証されたターゲットユーザを有しない前記BFAA２００の１つまたは複数のセクタ内にアンテナＲＦビームをサプレスするように前記BFAA２００をさらに設定し得る。
【００３２】
前記ターゲットユーザ８０８と通信する場合には、前記１人または複数の認証されたターゲットユーザの一般的な方向に形成されるアンテナＲＦビームに従って、前記WLANデバイス及び／又は前記BFAA２００は、前記WLANデバイス及び／又は前記BFAA２００と前記一人または複数の認証されたユーザとの間の通信チャネルを、例えば、CSMAプロトコルを介して、確立し得る。そのような実施形態において、確立された通信チャネルに従って、前記WLANデバイスは、１人または複数の認証されたターゲットユーザとRF信号を通信(例えば、送信及び／又は受信)し得る。例えば、前記WLANデバイスは、前記BFAA２００を介して、１人または複数の認証されたターゲットユーザと、複数のデータパケットを通信し得る。
【００３３】
実施形態において、１人又は複数のターゲットユーザを識別するステップ、アンテナ構成を判別するステップ、１つまたは複数のアンテナ要素をアクティベートするステップ、及び前記ターゲットユーザと通信するステップ、の処理は繰り返され得る。例えば、本明細書の開示に類似した方法において、前記BFAA２００は、前記認証されたターゲットユーザの一般的な方向に代わりのアンテナＲＦビームを形成するように再構成してもよい。
【００３４】
実施形態において、本明細書またはその一部で説明したように、BFAA２００、BFAA２００を具備したシステム、及び／又はシステム及び／又はBFAA２００を採用したビームフォーミング方法は、有利には、ワイヤレス通信動作の間使用することができる。当業者であれば理解し得るように、ビームフォーミングを利用した従来の方法は、指向性アンテナ要素 及び／又は１つまたは複数の能動回路(例えば、増幅器、位相シフト回路など)の使用を必要とし得る。実施形態においては、先に説明したように、前記BFAA２００は、指向性アンテナ要素、位相シフト、及び／又は１つまたは複数の能動回路(例えば、増幅器、位相シフト回路など)を使用せずに調整可能なアンテナＲＦビームをイネーブルする。例えば、前記WLANデバイスは、調整可能なアンテナＲＦビームを形成し、１人又は複数のターゲットユーザを通信でき、同時に、ターゲットユーザのいないエリアのアンテナＲＦビームを実質上サプレスする。したがって、本明細書に開示される方法は、前記WLANデバイスのパフォーマンスを改善させることができる手段を提供する。
【００３５】
少なくとも１つの実施形態が開示され、当業者によりなされる実施形態及び／又は実施形態の特徴のバリエーション、組み合わせ、及び／又は、修正は、本開示の範囲内である。実施形態の特徴の組合せ、統合及び／又は除外による結果である代替的な実施形態もまた本開示の範囲内である。数値の範囲又は限定は、明確に示されているが、そのような明示範囲又は限定は、明確に示された範囲又は限定の範囲内に入る大きさなどの反復範囲又は限定を含むと理解すべきである(例えば、約１から約１０は、2,3,4,などを含み、0.10より大きいは、0.11, 0.12, 0.13,などを含む)。例えば、下限をRl、上限をRu、とする数値範囲が開示されるいつでも、範囲内の任意の数値が明確に開示されている。具体的には、範囲内の以下の数値が明確に開示されている：
R = Rl + k * (Ru - Rl)
kは、１パーセントから１００パーセントの範囲内で１パーセントで増加する変数、すなわち、kは、１パーセント、２パーセント、３パーセント、４パーセント、５パーセント、・・・、５０パーセント、５１パーセント、５２パーセント、・・・、９５パーセント、９６パーセント、９７パーセント、９８パーセント、９９パーセント、又は１００パーセントである。さらに、上のように定まる２つのRの数もまた具体的に開示される。用語「約」「およそ」は、特に言及されない限り、それに続く数の±10％を意味するものとして使用される。請求項の任意の要素に関して用語「オプションの」は、その要素が必要とされるか、あるいは、要素が必要とされないか、両方の選択肢が特許請求の範囲内にある。「具備する」、「含む」、「備える」などの上位概念語は、「からなる」、「実質的になる」、「実質的に具備する」等の下位概念語もサポートされることを理解すべきである。したがって、保護の範囲は、上述した説明によって限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲、請求項の主題の全ての均等物を含む範囲によって定義される。それぞれの、及びすべての請求項は、明細書にさらなる開示として組み込まれ、特許請求の範囲は、本開示の実施形態である。開示における基準の議論は、特に本出願の優先日後の公開日を持つ任意の参照は、従来技術として認められない。本開示において引用される全ての特許、特許出願、および刊行物の開示は、それらの開示を補足する、例示的、手順的、または他の詳細を提供する程度に、参照により組み込まれる。
【００３６】
いくつかの実施形態が本開示において提供されているが、開示されたシステム及び方法は、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、多くの他の特定の形態で実施され得ることを理解すべきである。本発明の実施例は、あくまで例示であり、限定するものではなく、本明細書で与えられる詳細な説明に限定される意図はない。例えば、様々な要素又はコンポーネントを組み合わせ又は他のシステムに統合又は特定の機能を省略又は実施しなくてもよい。
【００３７】
さらに、離散的又は個別に種々の実施形態において説明及び例示された技術、システム、サブシステム、及び方法は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステム、モジュール、技術、又は方法と組み合わせ又は等号し得る。結合された、又は、直接結合された、又は、互いに通信する、として示された又は説明された他の項目は、間接的に結合された、又は、いくつかのインターフェース、デバイス、又は中間コンポーネントを通じて、電気的、機械的、又は別であっても通信することでありうる。変更、置換、及び修正の他の例は、当業者によって確認可能であり、本明細書で開示される精神および範囲から逸脱することなく行うことができる。
【符号の説明】
【００３８】
102 マイクロコントローラユニット
104 受信器
106 メディア・アクセス・コントローラ
108 フロント-エンドモジュール
200 ビームフォーミングアンテナアレイ
【図１】
2016506129.tif 000003
【図２】
2016506129.tif 000004
【図３】
2016506129.tif 000005
【図４】
2016506129.tif 000006
【図５】
2016506129.tif 000007
【図６】
2016506129.tif 000008
【図７】
2016506129.tif 000009
【図８】
2016506129.tif 000010
【図９】
2016506129.tif 000011
【図１０】
2016506129.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月17日(2015.7.17)
【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】
ワイヤレスアクセスポイントデバイスであって、
マイクロコントローラユニットと、
前記マイクロコントローラユニットに結合されたトランシーバと、
前記トランシーバに結合されたビームフォーミングアンテナと、
を具備し、
前記ビームフォーミングアンテナは、
リフレクタと、
前記リフレクタに十分に近接した２つ以上のアンテナ要素と、
各アンテナ要素に結合されたスイッチであって、前記アンテナ要素をターンオン又はターンオフすることにより、前記アンテナ要素により生成される無線周波数（RF）パターンが修正されるように、前記アンテナ要素への電力を制御するように構成されたスイッチと、
を具備することを特徴とするワイヤレスアクセスポイントデバイス。
【請求項２】
前記ビームフォーミングアンテナは、前記アンテナ要素のための前記スイッチをアクティベートすることにより前記RFパターンをターゲットユーザのほうへ向けることができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記リフレクタは、水平面を複数のセクタに分割するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記スイッチは、前記ターゲットユーザが位置しないセクタ内のアンテナ要素をターンオフするように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記リフレクタは、複数のRF反射面を具備することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記複数のRF反射面は、共通の端に沿って互いに結合されていることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
マイクロコントローラに結合されたメモリをさらに具備し、
前記メモリは、前記マイクロコントローラに、
一人または複数のターゲットユーザを識別させ、
アンテナ構成を判別させ、
それぞれがリフレクタを備えた１つまたは複数のアンテナ要素をアクティベートさせ、それによりアンテナ無線周波数パターンを前記ターゲットユーザに向かってフォーカスし、
前記ターゲットユーザと通信し、それによりデータを前記ターゲットユーザに送信し、又は、データを前記ターゲットユーザから受信する
命令を具備することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
ビームフォーミング方法であって、
１人または複数のターゲットユーザを識別するステップと、
アンテナ構成を判別するステップと、
それぞれがリフレクタを備えた１つまたは複数のアンテナ要素をアクティベートし、それにより、アンテナ無線周波数パターンを前記ターゲットユーザに向かってフォーカスするステップと、
前記ターゲットユーザと通信し、それによりデータを前記ターゲットユーザに送信するか、又は、前記ターゲットユーザからデータを受信するステップと、
を具備することを特徴とするビームフォーミング方法。
【請求項９】
アンテナ要素をアクティベートするステップは、他のセクタ内でなく一方のセクタ内にアンテナ無線周波数（RF）パターンを生成するステップを具備することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アンテナ構成を判別する前記ステップは、前記一方のセクタをアクティベートするステップと、前記セクタに対するそれぞれの前記ターゲットユーザの位置を判別するステップとを具備することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ターゲットユーザに向かって前記アンテナRFパターンをフォーカスする前記ステップは、前記ターゲットユーザを含む前記セクタをアクティベートするステップを具備することを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ターゲットユーザに向かって前記アンテナRFパターンをフォーカスする前記ステップは、他のセクタ内の前記アンテナRFパターンを少なくとも部分的に抑制するステップを具備し、前記他のセクタは、前記ターゲットユーザを含まないことを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ワイヤレスアクセスポイントデバイスであって、
マイクロコントローラユニットと、
前記マイクロコントローラユニットに結合されたトランシーバと、
前記トランシーバに結合されたビームフォーミングアンテナと、
を具備し、
前記ビームフォーミングアンテナは、
リフレクタと、
前記リフレクタに十分に近接する２以上のアンテナ要素と、
各アンテナ要素に結合されたスイッチであって、前記アンテナ要素により生成される無線周波数（RF）パターンが前記アンテナ要素のターンオン又はターンオフにより修正されるように、前記アンテナ要素への電力を制御するように構成されているスイッチと、
マイクロコントローラに結合されたメモリと、
を具備し、
前記メモリは、前記マイクロコントローラが、
１人または複数のターゲットユーザを識別し、
アンテナ構成を判別し、
それぞれがリフレクタを備えた１つまたは複数のアンテナ要素をアクティベートし、それにより、前記ターゲットユーザに向かってアンテナ無線周波数パターンをフォーカスし、
前記ターゲットユーザと通信し、それにより、データを前記ターゲットユーザに送信するか、又は、前記ターゲットユーザからデータを受信する
命令を具備することを特徴とするワイヤレスアクセスポイントデバイス。
【請求項１４】
前記ビームフォーミングアンテナは、前記アンテナ要素のための前記スイッチをアクティベートすることにより、前記RFパターンをターゲットユーザのほうへ向むけることができるように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。
【国際調査報告】
2016506129.tif 000013
2016506129.tif 000014