(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの他の端末を備えるメッシュ・ブロードキャスティング・ネットワークにおいて、マルチ・セクタ・アンテナを有する端末を較正する方法に関する。  この方法は、較正対象である端末アンテナのセクタの１つを選択すること、ネットワークに存在する他の端末それぞれによって送信される識別信号および受信信号レベルに関する情報を、選択されたセクタによって受信すること、ならびに各セクタごとに、ネットワークに存在する端末の異なる識別信号および受信信号レベルに関する情報を、較正対象である端末のメモリに格納することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの他の端末を備えるメッシュ・ブロードキャスト・ネットワークにおいて、マルチ・セクタ・アンテナを有する端末の較正方法であって、
較正対象である前記端末の前記アンテナの前記セクタの１つを選択するステップと、
前記メッシュ・ブロードキャスト・ネットワークに存在する他の端末によって送信された識別信号および受信信号レベル情報を、前記選択されたセクタによって受信するステップと、
各セクタごとに、ネットワーク端末の受信された異なる識別信号および受信信号レベル情報の対応する項目を、較正対象である前記端末のメモリに格納するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
較正対象である前記端末の前記アンテナ・セクタの前記選択は、各セクタに関連づけられた切換え手段のコマンドによって行われることを特徴とする請求項１に記載の較正方法。
【請求項３】
各アンテナ・セクタの少なくとも１つの動作周波数に適用されることを特徴とする請求項１に記載の較正方法。
【請求項４】
前記較正は、一定の間隔で繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の較正方法。
【請求項５】
少なくとも１つの他の端末を含む、マルチ・セクタ・アンテナを備えるメッシュ・ネットワークの端末であって、前記アンテナ・セクタの少なくとも１つに関して、前記メッシュ・ネットワークに存在する前記他の端末それぞれによって送信される、受信した識別信号ならびに前記受信された識別信号レベルに対応する情報を記憶するためのメモリも備え、それゆえに、前記ネットワークの前記他の端末に関して前記端末の較正を可能にすることを特徴とする端末。
【請求項６】
切換え手段は、各アンテナ・セクタに関連づけられ、それゆえに、各アンテナ・セクタの逐次的または連続した選択を可能にすることを特徴とする請求項５に記載のメッシュ・ネットワークの端末。
【請求項７】
前記マルチ・セクタ・アンテナは、デュアルバンドであることを特徴とする請求項５に記載のメッシュ・ネットワークの端末。
【請求項８】
ローパスフィルタまたはノッチフィルタは、各アンテナ・セクタに関連づけられることを特徴とする請求項７に記載のメッシュ・ネットワークの端末。
【請求項９】
請求項５から８で定義される複数の端末によって形成されることを特徴とするメッシュ・ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メッシュ・ネットワークにおいて、マルチ・セクタ・アンテナを備える端末を較正する方法に関する。本発明は、このようなマルチ・セクタ・アンテナを備えるメッシュ・ネットワーク端末および異なる端末同士を接続するメッシュ・ネットワークにも関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチアンテナまたはマルチ・セクタ・アンテナを備える端末が、特に標準８０２．１１または８０２．１６に対応したＭＩＭＯ（多重入力多重出力：Multiple Input Multiple Output）タイプの装置において、より具体的にはセクタ・アンテナの使用が、ビーム形成技法により、ネットワークの異なるノードへのデータの経路指定を許可するメッシュ・ネットワークのコンテキストにおいて使われる。
【０００３】
端末からなるシステムの効率は、指向性アンテナの使用により、伝送チャネルの容量を最大限にすることによって明らかに高まる。実際、こうしたアンテナは、ネットワークがトラフィックのある密度またはレベルに達するとすぐに生じるネットワーク容量の急激な低下が始まるときの干渉を著しく低減させることができる。
【０００４】
「アドホック・モバイル」ネットワークとして知られるネットワークは、ワイヤレス媒体にわたるモバイルノード群のノードの間の接続によって定義される。こうしたノードは、それ自体を自由に、動的に編成し、したがって、アドホック・モバイルネットワークとして知られる任意の一時的なネットワークトポロジを作成することができ、したがって端末が相互接続することを可能にする。
【０００５】
メッシュ・ネットワークは、ワイヤレスリンクによって相互接続された固定およびモバイルノードの組合せの上に構築される。
【０００６】
標準８０２．１１では、インターネットアクセスが検討されている。このタイプのネットワークでは、一部のノード（メッシュノード）のみがインターネットに直接接続し、残りのノードは、中継ポイントとして働く。実際、必ずしも通信インフラストラクチャをもたない、エリア内の各ネットワークポイントに対してインターネットアクセスを要求するのではなく、マルチホップ技法が用いられ、したがって一部のノードは、ルータの役割を果たす。
【０００７】
このような概念は、同じネットワークノード上での２つの別々の無線システムの使用に基づき、一方はたとえば８０２．１１ｇ標準において２．４ＧＨｚでクライアントアプリケーション用にサービスを行い、他方の無線は、５ＧＨｚ帯域において８０２．１１ａ標準で動作し、バックボーン・メッシュ・ネットワークのマルチホップ経路指定に関与する。
【０００８】
一方、メッシュ・ネットワークは、サイズが削減されたセルラー環境において同一チャネルのリンクをもち、他方では、ＣＳＭＡ／ＣＡ（衝突回避型キャリア検知多重アクセス）タイプの８０２．１１のＭＡＣ（メディアアクセス制御）構造により、チャネルの間の各リンクが、パケット衝突を回避するために時分割で動作し、その結果、空間の再利用が非常に乏しく、したがってネットワークの伝送容量がより低くなる。
【０００９】
さらに、ノードの間のワイヤレスリンクを可能にする全方向性アンテナの使用により、隣接し合うノードの間に干渉が発生する。
【００１０】
さらに、ＭＩＭＯ（多重入力多重出力）として知られる多重アンテナ技法またはビーム形成アンテナなどの概念が用いられる。
【００１１】
メッシュ・ネットワークアーキテクチャが、たとえば特許文献１に記載されており、図１に示されている。この特許は、一方では、隣接し合うノード上の干渉が削減されることを可能にする、各ノードＮの所の指向性デュアルバンド・アンテナの使用を特許請求する。点線で表されるセクタは、経路指定リクエストに従って位置決めされる。それぞれの周波数２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚにおいて同時に作用する「マルチホップ」方法が記載されている。したがってこの装置を各経路指定で用いると、ノードの間の異なるリンクを算出し直し、セクタ走査に最も適合されたアンテナのセクタを判定することが必要になる。本発明は、こうした欠点を克服することを目指す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０１５３８１７号明細書
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、少なくとも１つの他の端末を備えるメッシュ・ブロードキャスティング・ネットワークにおいて、デュアルバンドマルチ・セクタ・アンテナを有する端末を較正する方法に関する。本発明は、較正対象である端末アンテナの少なくとも１つのセクタを選択するステップと、ネットワーク内に存在する他の端末それぞれによって送信される識別信号および受信信号レベルの情報を、選択されたセクタによって受信するステップと、選択された各セクタごとに、ネットワーク内に存在する端末の異なる識別信号および受信信号レベルについての情報を、較正対象である端末のメモリに格納するステップとを特徴とする。
【００１４】
別の実施形態では、較正対象である端末の各アンテナ・セクタの選択は、各セクタに関連づけられた切換え手段からのコマンドによって行われる。
【００１５】
優先的には、この方法は、メッシュ・ネットワークの端末すべてに適用される。
【００１６】
優先的には、較正は一定の間隔で繰り返される。
【００１７】
本発明は、少なくとも１つの他の端末を備え、マルチ・セクタ・アンテナを含むメッシュ・ネットワークの端末でもある。
【００１８】
端末は、各アンテナ・セクタごとに、メッシュ・ネットワーク内に存在する他の端末それぞれによって送信される、受信された識別信号ならびに受信された信号に対するレベルの情報を記憶するためのメモリも備え、したがってネットワークの他の端末を参照して端末の較正を可能にする。
【００１９】
優先的には、マルチ・セクタ・アンテナはデュアルバンドである。
【００２０】
優先的には、切換え手段が、各アンテナ・セクタに関連づけられ、そうすることによって各アンテナ・セクタの逐次的選択を可能にする。
【００２１】
優先的には、ローパスフィルタまたはノッチフィルタが、各アンテナ・セクタに関連づけられる。
【００２２】
本発明は、複数の端末によって形成されるメッシュ・ネットワークでもある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明には、メッシュ・ネットワークの端末の間を接続する間に、端末のアンテナ・セクタの最適選択を可能にするという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
上述した発明の特徴および利点ならびにそれ以外が、添付の図面を参照して行われる以下の説明を読むとより明らかになるであろう。
【図１】既に説明したが、セクタ・アンテナに基づくメッシュ・ネットワークのトポロジを示す図である。
【図２】本発明による、メッシュ・ネットワークの較正のための方法のフェーズを示す図である。
【図３】マルチ・セクタ・デュアルバンド・アンテナのトポロジを示す図である。
【図４ａ】ビバルディ・プロファイル６セクタ・アンテナの複数のサイドの実施形態を示す図である。
【図４ｂ】ビバルディ・プロファイル６セクタ・アンテナの複数のサイドの実施形態を示す図である。
【図５】本発明による、メッシュ・ネットワークにおける伝送構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の原理は、ネットワークノードに置かれた各端末（アクセスポイント）の所で、その受信構成を、その環境に存在する端末の識別に関して、また、識別された端末の受信されたレベルに関して分析することを同時に可能にする、ネットワークの較正フェーズを動作させることにあり、このフェーズは、この端末のアンテナ・セクタの３６０°に及ぶ順次走査によって実装され、この走査の結果からの情報は、端末それぞれのメモリに格納される。
【００２６】
図２の図表に要約されているこの方法は、較正対象である端末による、検討しているネットワークの別の端末によって送信された、ＳＳＩＤ（サービスセット識別子：Service Set Identifier）識別子、ネットワーク識別パケットヘッダーに含まれる情報の受信に基づく。
【００２７】
検討しているネットワークの端末それぞれに対して、こうした識別子ならびに関連づけられた信号レベル情報ＲＳＳＩ（受信信号強度指示：Received Signal Strength Indication）が、したがって、各端末のメモリに格納される。
【００２８】
各ノードに関連づけられた各端末はしたがって、その環境の、あるタイプの作図法をメモリ内にもっている。この擬似的な地理的位置決めにより、各端末は、アンテナによるセクタ走査中に、隣接する識別子およびその受信電力レベルをそのメモリに格納することが可能になる。
【００２９】
最大受信電力の基準に関連したこの地理的位置決めの精度は、走査の粒度に、したがって、検討しているアンテナのセクタの数の関数である、検討しているアンテナの指向性に依存する。
【００３０】
精度は、環境にも依存するが、それにも関わらず、静的な外部環境では、最大受信電力は、主な伝送経路と強く相関したままである。したがって、記録されている作図法を用いて、主な伝送経路が判定される。
【００３１】
端末の密度が高いとき、受信電力が最大であるビームは、干渉が信号の受信を妨害し得るので、必ずしも送信端末に向けられたものではない。
【００３２】
較正を定期的に繰り返して、どのような環境変化にも適応することが重要である。本発明によれば、この方法は、メッシュ・ネットワークの安定性に関する情報が受信されたとき、一定間隔で並べられることが可能な一定の間隔で繰り返される。逆に、記録され、またはシグナリングされたどの環境変化も、自動的にメッシュ・ネットワークの再較正につながる。
【００３３】
図２の図表は、メッシュ・ネットワークのノードに置かれた端末の較正の例を示す。この較正は、ここで、ネットワークの、較正対象である第１の端末Ｔ０の初期化という第１のステップ２００で始まる。この端末のアンテナの性質ならびにセクタの数、たとえば６個のセクタが、こうして記録される。
【００３４】
次のステップ２０１は、セクタの１つ、たとえば番号が１のセクタをアクティブにし、その受信容量を、メッシュ・ネットワーク内のその環境に存在する端末の識別に関して、また、識別された端末の受信されたレベルに関して分析するものである。ステップ２０２の間、どの受信も可能でない場合、この非受信情報は、検討しているアンテナのアクティブにされたセクタと関連づけて記憶される。
【００３５】
逆に、検討している情報はたとえば、検討しているネットワークの各端末によって送信されるネットワーク識別パケットのヘッダーに含まれるＳＳＩＤ（サービスセット識別子）識別子の受信に基づく。ステップ２０２から２０６の間、較正対象である端末において、および選択されたアンテナのセクタにおいて、検討している他のｎ個の端末それぞれの識別情報ＳＳＩＤ１からＳＳＩＤｎが、ＲＳＳＩ（受信信号強度指示）信号レベル情報、すなわち異なるネットワーク端末に対応するＲＳＳＩ１からＲＳＳＩｎとともに、こうしてメモリに格納される。このフェーズの後には、較正対象である端末のアンテナによる、セクタ上のスイッチに対応するステップ２０７が、この端末のアンテナのＮ個のセクタの３６０°に及ぶ順次分析を行わせるように続く。この走査の結果からの情報は次いで、ステップ２０２〜２０６に対応するステップにより、端末それぞれのメモリに格納される。この情報が、アンテナのＮ個のセクタすべてに対して記録されると、較正は終了され、これは、最終ステップ、すなわちステップ２０８に対応する。
【００３６】
図３は、たとえば本発明によって使われるようなマルチ・セクタ・デュアルバンド・アンテナのトポロジを示す。
【００３７】
このデュアルバンド・アンテナは、たとえば６個のセクタＳ１〜Ｓ６を備える。アンテナは、ネットワークの密度およびサイズに依存して、多くても少なくても、異なる個数を含んでもよい。
【００３８】
実際、ネットワークが密である程、アンテナの重大なセクタ分割を行うことがより意義深い。
【００３９】
このアンテナは好ましくは、たとえば、先細スロットタイプ（ビバルディ（Vivaldi）
）あるいはダイポールまたは八木のプリント平面であり、アンテナ・セクタはそれぞれ、適用分野によって目標とされる２つの周波数領域、すなわちクライアントサービス用の帯域２．４ＧＨｚまたはマルチホップ経路指定サービス用の帯域５ＧＨｚをカバーし得る。ダイプレクサが、ＲＦ信号の双方向分離が保証されることを可能にする。
【００４０】
各アンテナ・セクタは、スイッチＫに関連づけられたローパスフィルタまたは適応可能ノッチフィルタＦ１〜Ｆ６の媒介により、ダイプレクサに接続される。このスイッチＫは、コマンド信号を使って、信号の送信または受信（Ｔｘ／Ｒｘ）を許可する。信号は、アンテナ・セクタによって受信され、または１つもしくはいくつかのアンテナ・セクタによって同時に送信される。このスイッチＫはたとえば、ＰＩＮダイオードまたはＡｓＧａスイッチを介して保証される。
【００４１】
フィルタは、異なるチャネルの間の干渉を削減する。
【００４２】
帯域２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ内の信号はしたがって、ダイプレクサの媒介により、ＲＦアクセス２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ上のセクタの１つにおいて受信または送信される。フィルタの制御信号は、スイッチのものと同様に、ＭＡＣ（メディアアクセス制御）制御ユニットからのものである。
【００４３】
図４は、前述のトポロジに対応する、セクタ分割されたビバルディ・アンテナの実施形態を示す。
【００４４】
このデュアルバンド・アンテナ・アーキテクチャは、５ＧＨｚ帯域中の単一アンテナブロードバンドＲＦアクセスの中に、指向性に関連する性能利得により恩恵を受けることを可能にする、ＭＡＣ（メディアアクセス制御）コマンドユニットによって制御される動的セクタ分割機能、２．４ＧＨｚ帯域中のＲＦアクセスをグループ化し、したがって、ＲＦアクセスそれぞれにおける周波数選択供給装置が、２．４および５ＧＨｚ無線ブロックの同時機能のために求められる分離を確実にする。
【００４５】
５ＧＨｚアクセスは、マルチ・セクタ・アンテナの２つのサイド（図４ａ）の一方においてグループ化され、２．４ＧＨｚアクセスは、反対のサイド（図４ｂ）においてグループ化される。２．４ＧＨｚ帯域フィルタは、５ＧＨｚアクセスに関連づけられ、５ＧＨｚ帯域フィルタは、２．４ＧＨｚアクセスに関連づけられる。こうしたフィルタは好ましくは、サイズの削減により、フィルタが各ＲＦアクセスに挿入されることを可能にするハイパー周波数技術で作製される。
【００４６】
本発明は、２つの動作周波数でいくつかのアンテナ・セクタを同時に選択することを可能にする。したがって、異なるいくつかの方向での送信が可能である。
【００４７】
図５は、ネットワークセクションにおける、本発明による伝送構成を示す。
【００４８】
クライアントｆおよびｈに対応する端末ＴｆおよびＴｈによる、端末Ｔａに対応するインターネットアクセスを求めるリクエストに対して、ＭＡＣコマンドユニットによって管理される第１の経路指定が、端末Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄを介して編成される。
【００４９】
次いで、こうした端末Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔｅ、Ｔｈ、Ｔｆはそれぞれ、各端末の較正情報に従ってリクエストされる経路指定により、マルチ・セクタ・アンテナの予備位置決めを作動させる。
【００５０】
このように、端末Ｔｈの較正情報には、端末Ｔｄとの通信が、２．４ＧＨｚという要求周波数で、マルチ・セクタ・アンテナのセクタＳ３の媒介により最適化されることが記憶される。端末Ｔｃの較正情報により、アンテナのセクタ２を介した端末Ｔｂとの、５ＧＨｚでの、また、セクタ６を介した端末Ｔｄとの経路指定リンクの管理、および、セクタ３を介した端末Ｔｆとの２．４ＧＨｚでのクライアントリンクの管理が可能になる。端末Ｔｃのアンテナはこのように、５ＧＨｚでの他の端末との経路指定リンクおよび２．４ＧＨｚでの端末Ｔｆとのクライアントリンクを共同で管理する。
【００５１】
それにも関わらず、干渉に関するこのような概念の効率は、一方ではアンテナの指向性、ネットワークの地理的密度に、また、隣接し合うセクタの分離容量にも依存するように見える。実際、経路指定リンクは、同じ周波数帯の異なるチャネル中で動作し、アンテナ選択に関わらず、チャネルの間のエネルギーは、伝送を乱し得るように見える。この目的のため、また、伝送の選択度を向上させ、したがって指向性の欠如および５ＧＨｚでのスイッチの不完全分離に起因する干渉を制限するために、ローパスフィルタまたは調整可能ノッチフィルタ装置が、アンテナ・セクタそれぞれに挿入されている。したがって、５ＧＨｚでのフィルタ消去帯域を、経路指定に関わるものに隣接するセクタに割り当てることにより、密なセルラー環境において、こうしたセクタの分離を向上させ、さらなる角度選択性を実装する。
【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１】
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【図５】
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【国際調査報告】
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