JP5420903B2 - スマートアンテナを有する無線通信システムにおいてデータを送受信する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムにおけるデータの送受信に関する。本発明は、具体的には、スマートアンテナを有する無線通信システムにおけるデータを送受信する方法および装置に関する。

アクセスポイント（ＡＰ：ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）ベースの無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ：ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）においては、複数の局（ＳＴＡ：ｓｔａｔｉｏｎ）が、所与の任意のときに、所与のＡＰに関連付けられ得る。多元接続方式が、８０２．１１ ＷＬＡＮなどにおけるキャリアセンス多元接続／衝突回避型（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ（ＣＳＭＡ／ＣＡ））である場合、いずれかのＳＴＡが、所与の任意のときに、その関連するＡＰにデータパケット（「フレーム」とも呼ばれる）を送信することができる。一般にＡＰは、パケットが完全に受信され復号された後、パケットのメディアアクセス制御（ＭＡＣ：ｍｅｄｉｕｍ ａｃｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）ヘッダに含まれたソースアドレスに基づいて、その関連するＳＴＡのうちのどれがパケットを送信したか判定する。この判定を行うために、ＡＰは一般に、パケット全体を受信している必要がある。というのも、ＭＡＣヘッダとＭＡＣペイロードの両方をカバーする誤り検出ビットがパケット送信の最後に通常受信されるからである。

ＡＰは、ＡＰからＳＴＡへの送信、ならびにＳＴＡからＡＰへの送信の信号対雑音比を向上させる（したがってスループットおよび／またはサービスエリア）ために、スマートアンテナを備えることもできる。この文脈では、用語「スマートアンテナ」は、たとえば異なる方向に向くことによって異なる放射パターンを有するＮ個のアンテナのセットに言及することができ、またはスマートアンテナは、ビームを複数の別個の方向に送信することができる全方向性アンテナを含んでもよい。

通常、ノード（ＡＰまたはＳＴＡ）の送信機または受信機は、その相手側と通信するのに最も適したアンテナ、またはビームを選択する。最も適したビームは一般に、ノードが特定の別のノードにデータパケットを送信している専用接続の場合には、受信側ノードで最も高い信号対雑音干渉比（ＳＩＮＲ：ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ−ｐｌｕｓ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ）をもたらすビームである。

さらに、メッシュアーキテクチャ内のＳＴＡに類似のメッシュ・ポイント（ＭＰ：Ｍｅｓｈ Ｐｏｉｎｔ）もまた、受信した信号の信号対雑音比の向上、または干渉低減などの他の目的のために、スマートアンテナを備えることができる。

２つ以上のＳＴＡがＡＰに関連付けられる場合では、８０２．１１多元接続方式では、ＡＰでパケットを受信するのに最も適したビームを選択することが難しくなることがある。これは、ＳＴＡがＡＰに対して任意の方向に位置し得るためである。その結果、最も適切なビームは、それぞれ異なるＳＴＡについて同じでないことがある。パケット受信の完了前にはＳＴＡの識別が知られていないので、ＡＰは、この情報を使用して、パケット受信用にどのアンテナまたはビームを選択するかを決定することができない。ＭＰが２つ以上の他のＭＰにリンクされ得る場合には、メッシュアーキテクチャ内のＭＰについて同じ問題が存在する。

この問題に対処するために、複数の代替案を使用することができる。しかし、それぞれの代替案には欠点がある。たとえば、ＡＰは、すべてのパケット受信用に全方向性ビームを使用することに自身を規制することがあるが、それによって、スマートアンテナの使用の潜在的な利得が失われる。

あるいは、ＡＰは、複数のビームからの信号を同時に使用し、それらを組み合わせ、またはそのうちから最良のものを選択してもよい。しかし、この解決策の欠点は、多数のビームからの信号を復調しなければならないので、それによって受信機の複雑さが増加することである。

別の代替案では、ＡＰは、パケット受信の開始直後に、連続的なやり方でその使用可能なすべてのビームのうちで切り換え、最良の信号品質をもたらすビームを選び、パケット受信の残りの期間の間、このビームに切り換えてもよい。この手法には、ＡＰが、特定のパケットに最も適していないビームを繰り返す間、いくつかのビットを不正確に受信する恐れがあり、結果としてパケットの損失が生じるという欠点がある。

別の代替案は、全方向性アンテナを使用してＡＰが送信側のメディアアクセス制御（ＭＡＣ：ｍｅｄｉｕｍ ａｃｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス（パケットのＭＡＣヘッダに含まれる）を復号しようとし、次いで、パケットの残りの部分について、このやり方で識別された特定のＳＴＡに最も適したビームを使用し得るということである。この手法に関する問題は、ＭＡＣヘッダがパケットの残りの部分と同じレートで送信されることである。全方向性アンテナがＭＡＣペイロードに適した信号品質にとって十分な利得を提供しない場合、ＭＡＣヘッダが正確に復号されない可能性が高い。逆の場合では、まず第１にスマートアンテナを使用する必要はない。

別の代替案では、ＳＴＡは、あらゆるパケットを送信要求／受信準備完了（ＲＴＳ／ＣＴＳ：Ｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−Ｓｅｎｄ／Ｃｌｅａｒ−ｔｏ−Ｓｅｎｄ）手順を使用して送信すること強いられ得る。これは、ＡＰがデータパケットの到着の前に送信側ＳＴＡを識別することを可能にする。しかし、これは、ＲＴＳおよびＣＴＳパケットのオーバーヘッドによりスループットをかなり犠牲して行われるものであり、これは、スマートアンテナを使用する目的を潜在的に無効にする効果がある。

ＡＰは、異なるビームを連続して使用してＳＴＡをポーリングすることがある。しかし、無線ＬＡＮ内のそれなど、バースト性トラフィックを伴うシステム内で各ビームに費やす時間の予測を試みることは不都合であり、最適には及ばないビーム、これはＳＴＡにとって認識可能であるが、を使用して送信されたポーリングにＳＴＡが応答することを防ぐことも難しい。これは、アンテナパターンと、シャドウイングなどの無線環境の不規則性との間の必要な重複によるものである。

別の代替案は、物理層コンバージェンス プロトコル（ＰＬＣＰ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダに識別子を追加して、ＡＰがＭＡＣフレームの受信のためにそれがどのビームを使用すべきか決定することを可能することであり得る。この識別子は、ビーム識別子、または局識別子に対応し得る。この解決策は、最小のオーバーヘッドを有し得るが、ＷＬＡＮプロトコルの下位層の変化を伴い、それは一部のシナリオでは許容されないことがある。

上記の解決策の一部に関連する別の問題は、フレームがどのＳＴＡから生じているかＡＰが識別することができる場合、ＡＰはこのＳＴＡからパケットを受信するときにそれがどのビームを使用すべきか自動的に分かるという仮定に依存することである。これは、ＡＰがフレームの送受信の前にビーム走査手順を実施した場合だけに当てはまり得る。実際には、ＡＰがこうしたビーム走査手順を既に実施している場合でも、それぞれのＳＴＡが移動することができ、ＲＦ環境が変化し得るので、ＡＰは、所望のＳＴＡからのパケット受信がどのビームによって最大になるか判定することができないことがある。

ＭＰがスマートアンテナを備えている場合、メッシュネットワーク内に上記問題のすべてが存在することに留意されたい。ＡＰと同様に、ＭＰは、隣接ノードなど、多数のＷＬＡＮノードからパケットを受信することができる。したがって、一般的な８０２．１１システム内で使用される競合ベースモードに類似のアクセス機構を使用するメッシュシステムでは、スマートアンテナを備えたＭＰは、パケットが送信される前に、どのＭＰが次のパケットを送信するか知るための手段をもたない。したがって、これは、パケット受信のときにＭＰのスマートアンテナ能力を使用することへの妨げとなる。

したがって、従来技術の無線システムの欠点を克服する方法および装置があれば望ましい。

スマートアンテナを有し、複数の無線の送受信装置（ＷＴＲＵ：ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｒａｎｓｍｉｔ／ｒｅｃｅｉｖｅ ｕｎｉｔ）を含む無線通信システムにおいて、データを送受信するための方法および装置は、第１のＷＴＲＵが、第２のＷＴＲＵにアンテナ要求（ＲＦＡ：ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｏｒ ａｎｔｅｎｎａ）フレームを送信するステップを含む。第２のＷＴＲＵは、ＲＦＡフレームを受信し、データフレーム送信の受信に好ましいアンテナを判定する。次いで、第１のＷＴＲＵは、好ましいアンテナ上でデータフレームを送信する。

上記要約、ならびに以下の本発明の好ましい実施形態についての詳細な説明は、添付の図面と併せ読めばよりよく理解される。

以下、用語「無線送受信装置」すなわち「ＷＴＲＵ」は、それだけに限らないが、局（ＳＴＡ：ｓｔａｔｉｏｎ）、ユーザ装置（ＵＥ：ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、移動局、固定または移動加入者装置、ページャ、アクセスポイント（ＡＰ：ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）、基地局、Ｎｏｄｅ−Ｂ、サイトコントローラ、メッシュ・ポイント（ＭＰ）、または無線環境内で動作することができる他の任意のタイプの装置が含まれる。

図１は、本発明に従って構成された無線通信システム１００を示している。無線通信システム１００は、互いに無線通信することができる複数のＷＴＲＵ １１０を含む。ＷＴＲＵ １１０は、ＭＰ、ＡＰ、ＳＴＡ、またはその任意の組合せであり得る。

図２は、本発明による、無線通信システム１００内でスマートアンテナを使用してデータを送受信するための方法を実施するように構成された１対のＷＴＲＵ １１０（１１０'および１１０''と指定される）のブロック図を示している。例示するために、ＷＴＲＵ １１０'は、ＳＴＡ ＷＴＲＵとすることができ、ＷＴＲＵ １１０''は、ＡＰ ＷＴＲＵとすることができる。さらに、メッシュネットワーク内などで、両方のＷＴＲＵ １１０は、ＭＰであってもよい。

一般的なＷＴＲＵ内の構成要素に加えて、ＷＴＲＵ １１０'は、スマートアンテナを使用してデータパケットを送受信するように構成されたプロセッサ１１５と、プロセッサ１１５と通信している受信機１１６と、プロセッサ１１５と通信している送信機１１７と、受信機１１６と送信機１１７の両方と通信しているアンテナ１１８とを含む。アンテナ１１８は、複数の多指向性アンテナ、フェーズドアレーアンテナを形成する複数のアンテナ素子、または全指向性送信が可能な単一のアンテナであり得る。

同様に、ＷＴＲＵ １１０''は、一般的なＷＴＲＵ内の構成要素に加えて、スマートアンテナを使用してデータパケットを送受信するように構成されたプロセッサ１２５と、プロセッサ１２５と通信する受信機１２６と、プロセッサ１２５と通信する送信機１２７と、受信機１２６と送信機１２７の両方と通信しているアンテナ１２８とを含む。アンテナ１２８は、複数の多指向性アンテナ、フェーズドアレーアンテナを形成する複数のアンテナ素子、または全指向性送信が可能な単一のアンテナであり得る。

図３は、本発明によるアンテナ要求（ＲＦＡ）フレーム３００である。ＲＦＡフレーム３００は、フレーム制御フィールド３１０と、期間フィールド３２０と、受信機アドレス（ＲＡ：Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールド３３０と、送信機アドレス（ＴＡ：Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールド３４０と、要求アンテナＩＤフィールド３５０と、送信（ＴＸ）長フィールド３６０と、データレートフィールド３７０と、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ：Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋｓｅｑｕｅｎｃｅ）フィールド３８０とを含む。ＲＦＡフレーム３００は、制御フレームであることも、管理フレームであることもある。

フレーム制御フィールド３１０、ＲＡフィールド３３０、ＴＡフィールド３４０およびＦＣＳフィールド３８０は、一般的なメディアアクセス制御（ＭＡＣ：ｍｅｄｉｕｍ ａｃｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）フレーム内で見られる。一般に、フレーム制御フィールド３１０はデータのタイプを識別し、ＲＡフィールド３３０は受信機装置のアドレスを含み、ＴＡフィールド３４０は、送信機装置のアドレスを含み、ＦＣＳフィールド３８０は一般に、送信誤り情報を含む。期間フィールド３２０は、各ＳＴＡがそのフレームを送信するのに必要とする時間量を考慮に入れるネットワーク割当てベクトル（ＮＡＶ：ｎｅｔｗｏｒｋ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ）の更新を、ＷＴＲＵが実施することを可能にする。

ＴＸ長フィールド３６０は、ＷＴＲＵ １１０が媒体上で送信するのにどれほどの長さがかかるかを推定しているかを、そのＷＴＲＵ １１０が、ＡＰと通信しているＳＴＡなどの別のＷＴＲＵ １１０に伝えることを可能にする。すなわち、ＴＸ長フィールド３６０は、ＷＴＲＵ １１０が送信媒体にアクセスする時間の間に、それが送信するパケットフラグメントを含む、すべてのパケットの送信時間要件を表すデータを含む。したがって、このフィールドに含まれる情報は、期間フィールド３２０内のそれとは異なり得る。たとえば、ＷＴＲＵ １１０が送信すべき３つのフラグメントを有するフラグメント化送信の場合には、期間フィールド３２０は、第２のフラグメントの後に続くＡＣＫの後にＷＴＲＵ １１０がその媒体にアクセスする期間を示すことができる。しかし、ＴＸ長フィールド３６０は、最後のフラグメントのＡＣＫの終了までＷＴＲＵ １１０が送信媒体にアクセスする推定期間を伝える。すべてのフラグメントに関する送信時間が加算的であり、ＴＸ長フィールド３６０内で合計されるので、この実施例は、ＴＸＯＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ：送信機会）内で、８０２．１１ｅ対応のＷＴＲＵによる複数パケットの送信に適用可能である。この情報は、ＡＰによってＡＰのＮＡＶの更新のためには使用されるべきでないが、スケジューリングの目的でＡＰによって使用されることもできる。

データレートフィールド３７０は、ＷＴＲＵ １１０が、ＴＸ長フィールド３６０内で伝えられる期間を推定するときに、それが使用したデータレートを伝えることを可能にする。

要求アンテナＩＤフィールド３５０は、ＷＴＲＵ １１０が知覚するどのビームまたはアンテナが、ＡＰ内で最良の送受信性能を提供するかを別のＷＴＲＵに伝えるために、ＷＴＲＵ １１０によって使用される。したがって、ＳＴＡ ＷＴＲＵは、どのアンテナまたはビームが無線リンクの性能を最大にするかをＡＰ ＷＴＲＵに示すことができる。要求アンテナＩＤフィールド３５０は、ＷＴＲＵ １１０が送信用に特定のビーム、アンテナまたはパターンを必要しないことを別のＷＴＲＵに示すデータを含んでもよい。

図４Ａおよび４Ｂは、本発明による、無線通信システム１００におけるＷＴＲＵ １１０'および１１０''によってデータ４００を送受信する方法のフローチャートを示している。ＷＴＲＵ １１０'および１１０''はそれぞれ、第１のＷＴＲＵおよび第２のＷＴＲＵと呼ばれることもある。

第１のＷＴＲＵ １１０'は、無線通信システム１００にアクセスすると、第２のＷＴＲＵ １１０''がスマートアンテナを備えているかどうか判定する（ステップ４１０）。第１のＷＴＲＵ １１０'は、様々なやり方でこれを遂行してもよい。たとえば、第１のＷＴＲＵ １１０'は、関連付けの期間の間に情報を取得してもよく、あるいは照会、ビーコン、プローブ応答、または第２のＷＴＲＵ １１０''に対して送受信される他の信号によって情報を取得してもよい。

第２のＷＴＲＵ １１０''がスマートアンテナ能力を有していない場合は（ステップ４２０）、第１のＷＴＲＵ １１０'は、スマートアンテナの使用に関係なく、そのデータをデータフレームで第２のＷＴＲＵ １１０''に送信する（ステップ４８０）。

第２のＷＴＲＵ １１０''がスマートアンテナ能力を有する場合は（ステップ４２０）、第１のＷＴＲＵ １１０'は、スマートアンテナの使用によって送信性能が向上するかどうか判定する（ステップ４３０）。たとえば、第１のＷＴＲＵ １１０'は、第２のＷＴＲＵ １１０''からのデータパケットを、特定のアンテナＩＤを含むビーコンと共に受信してもよい。この場合、第１のＷＴＲＵ １１０'は、パケットが受信されたときの電力を解析し、その送信元であるアンテナＩＤにその電力を関連付けてもよい。この解析から、第１のＷＴＲＵ １１０'は、いずれかの特定のアンテナから送信されたパケットが他のいずれかのアンテナから送信されたものより優れた性能をもたらすかどうか判定することができる。たとえば、特定のアンテナから送信されたパケットが他のアンテナより優れた性能をもたらす場合は、スマートアンテナの使用は有益である。同様に、信号対雑音比、信号対干渉比および誤り率を、アンテナ間で比較することができる。特定のアンテナが他のいずれのアンテナよりも優れた性能をもたらさない場合は、スマートアンテナの使用は有益ではないことがある。

ステップ４３０でスマートアンテナの使用により性能が向上されない場合は、第１のＷＴＲＵ １１０'は、スマートアンテナの使用に関係なく、そのデータをデータフレームで第２のＷＴＲＵ １１０''に送信する（ステップ４８０）。第１のＷＴＲＵ １１０'は、送受信のために任意の特定のビーム、パターンまたはアンテナを使用することを第１のＷＴＲＵ １１０'が必要としないことを第２のＷＴＲＵ １１０''に示すために、要求アンテナＩＤフィールド３５０に値を投入することもできる。また第１のＷＴＲＵ １１０'は、ＴＡフィールド３４０に、（そのＭＡＣアドレスであり得る）自身の識別子を投入し、ＲＡフィールド３３０に、（第２のＷＴＲＵ １１０''のＭＡＣアドレスであり得る）第２のＷＴＲＵ １１０''の識別子を投入し、期間フィールド３２０に予想される送信時間を投入する。

第１のＷＴＲＵ １１０'がスマートアンテナの使用によって性能が向上すると判定するが（ステップ４３０）、しかし、どのアンテナビームによって性能が最大になるか知らない場合は（ステップ４４０）、第１のＷＴＲＵ １１０'は、どのアンテナビームによって性能が最大になるかを第１のＷＴＲＵ １１０'が知らないことを第２のＷＴＲＵ １１０''に示すために、アンテナ要求ＩＤフィールド３５０にＮＵＬＬ予約（ＮＵＬＬ ｒｅｓｅｒｖｅｄ）フィールド値を投入し、第２のＷＴＲＵ １１０''にＲＦＡフレーム３００を送信する（ステップ４５０）。

第１のＷＴＲＵ １１０'がスマートアンテナの使用によって性能が向上すると判定し（ステップ４３０）、どのアンテナビームによって性能が最大になるか知っている場合は（ステップ４４０）、第１のＷＴＲＵ １１０'は、ＴＡフィールド３４０に、そのＭＡＣアドレスであり得る）自身の識別子を投入し、ＲＡフィールド３３０に、（第２のＷＴＲＵ １１０''のＭＡＣアドレスであり得る）第２のＷＴＲＵ １１０''の識別子を投入し、要求アンテナＩＤフィールド３５０に送信に好ましいアンテナビームを投入し、期間フィールド３２０に、ＲＦＡフレーム３００、データフレーム、ＡＣＫの送信、およびフレーム間隔を考慮に入れる予想送信時間を投入する。次いで、第１のＷＴＲＵ １１０'は、第２のＷＴＲＵ １１０''にＲＦＡフレーム３００を送信する（ステップ４６０）。

第２のＷＴＲＵ １１０''は、第１のＷＴＲＵ １１０'からＲＦＡフレーム３００を受信する。第２のＷＴＲＵ １１０''は、ＲＡフィールド３３０から、それが意図した受信機であること、第１のＷＴＲＵ １１０'がＴＡフィールド３４０内のその識別子によってＲＦＡフレーム３００を送信したことを判定し、要求アンテナＩＤフィールド３５０から、あるとすれば、第１のＷＴＲＵ １１０'がどのアンテナビームを送信に使用することを好むかを判定する。次いで、第２のＷＴＲＵ １１０''は、第１のＷＴＲＵ １１０'からデータ送信を受信するのに好ましいアンテナビームを決定し、それに応じてそのアンテナ１２８を受信用に構成し、ＲＦＡフレーム３００の期間フィールド３２０の値に従ってそのＮＡＶを更新する（ステップ４７０）。

第２のＷＴＲＵ １１０''が好ましいアンテナビームを決定し得る１つのやり方は、実施された前のビーム走査手順からによる。これは、要求アンテナＩＤフィールド３５０がＮＵＬＬ値、または好ましいアンテナビームがないことを示す値を投入される場合に特に有用であり得る。

あるいは、第２のＷＴＲＵ １１０''は、ＲＦＡフレーム３００の要求アンテナＩＤフィールド３５０内で第１のＷＴＲＵ １１０'によって要求されたアンテナビームを使用することを判定してもよい。たとえば、第２のＷＴＲＵ １１０''は、第１のＷＴＲＵ １１０'が移動中であり、またはかなりの時間量の間パケットを送信していないときなど、どのアンテナビームによって性能が最大になるかを判定するのに第１のＷＴＲＵ １１０'がよりよい状態にあり得るので、第１のＷＴＲＵ １１０'によって要求されたアンテナビームを使用してもよい。

ステップ４９０で、第１のＷＴＲＵ １１０'は、短フレーム間隔を待ち、次いでそのデータを送信する。

第２のＷＴＲＵ １１０''が実際のデータ送信の前にどのＷＴＲＵがデータを送信しているか知ることを可能にすることによって、無線通信システム１００は、物理層コンバージェンス手順（ＰＬＣＰ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）または他のいずれかの層への修正なしに、第２のＷＴＲＵ １１０''のスマートアンテナの使用をうまく利用する。ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェーキングの使用も回避される。

上記の実施形態の諸特徴は、ＷＴＲＵ上で動作するアプリケーション内でなど、様々なやり方で実施されてもよい。たとえば、第１のＷＴＲＵ １１０'および第２のＷＴＲＵ １１０''のプロセッサ１１５および１２５はそれぞれ、方法４００に示された諸ステップのうちのいずれかを実施し、それぞれの送信機、受信機およびアンテナを使用してフレームおよびデータを送信するように構成されてもよい。また諸特徴は、集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）に組み込まれても、相互接続する多数の構成要素を含む回路内で構成されてもよい。

上記の実施形態は、データリンク層で、無線リソース管理（ＲＲＭ：ｒａｄｉｏ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）および無線通信リソース制御（ＲＲＣ：ｒａｄｉｏ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）に適用可能であり、ソフトウェアとして、またはＭＡＣチップセット内で実施されることもできる。

本発明の諸特徴および要素について、特定の組合せの好ましい諸実施形態で述べられるが、それぞれの特徴または要素は、（好ましい実施形態の他の特徴および要素なしに）単独に使用しても、本発明の他の特徴および要素を伴うまたは伴わない様々な組み合わせて使用してもよい。

＜実施形態＞
１．スマートアンテナを有し、複数の無線送受信装置（ＷＴＲＵ）を含む無線通信システムにおいてデータを送受信するための方法。

２．第１のＷＴＲＵが第２のＷＴＲＵにアンテナ要求（ＲＦＡ）フレームを送信するステップをさらに含む実施形態１に記載の方法。

３．第２のＷＴＲＵがＲＦＡフレームを受信するステップをさらに含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

４．第２のＷＴＲＵがデータフレーム送信を受信するのに好ましいアンテナを判定するステップをさらに含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

５．第１のＷＴＲＵが好ましいアンテナ上でデータフレームを送信するステップをさらに含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

６．第１のＷＴＲＵが第２のＷＴＲＵに照会信号を送信するステップをさらに含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

７．照会信号が第２のＷＴＲＵのスマートアンテナ能力に関する問合せを含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

８．ＲＦＡフレームは、フレーム制御フィールド、受信機アドレスフィールド、送信機アドレスフィールド、要求アンテナＩＤフィールド、送信長フィールド、データレートフィールド、およびフレームチェックシーケンスフィールドのうちのいずれかを含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

９．第１のＷＴＲＵが受信機アドレスフィールドに、第２のＷＴＲＵを識別するための識別子を投入するステップをさらに含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

１０．第１のＷＴＲＵが送信機アドレスフィールドに、第１のＷＴＲＵを識別するための識別子を投入するステップをさらに含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

１１．第１のＷＴＲＵが要求アンテナＩＤフィールドに好ましいアンテナ識別子を投入するステップをさらに含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

１２．第１のＷＴＲＵが期間フィールドに、ＲＦＡフレーム、データフレーム、肯定応答（ＡＣＫ）の送信、および短フレーム間隔を考慮に入れる値を投入するステップをさらに含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

１３．アンテナ要求ＩＤフィールドの値は、ＮＵＬＬ値、または好ましいアンテナ無しの値である前記実施形態のいずれかに記載の方法。

１４．第２のＷＴＲＵはＲＦＡフレームの要求アンテナＩＤフィールドの好ましいアンテナに基づいて好ましいアンテナを選択する前記実施形態のいずれかに記載の方法。

１５．第１のＷＴＲＵがデータフレームを送信する前に短フレーム間隔を待つステップをさらに含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

１６．第２のＷＴＲＵがそのアンテナをデータフレームを受信するように構成するステップをさらに含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

１７．アンテナはフェーズドアレーアンテナである前記実施形態のいずれかに記載の方法。

１８．アンテナは複数の指向性アンテナを含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

１９．好ましいアンテナを選択するステップは好ましいアンテナビームを選択するステップを含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

２０．第２のＷＴＲＵがネットワーク割当てベクトル（ＮＡＶ）を更新するステップをさらに含む前記実施形態のいずれかに記載の方法。

２１．ＲＦＡフレームは制御フレームとして実施される前記実施形態のいずれかに記載の方法。

２２．ＲＦＡフレームは管理フレームとして実施される前記実施形態のいずれかに記載の方法。

２３．複数の無線送受信装置（ＷＴＲＵ）を含む無線通信システムにおいてデータを送受信するための方法であって、受信側ＷＴＲＵがスマートアンテナ能力を有するかどうか判定するステップを含む方法。

２４．スマートアンテナ能力を有する受信側についての判定に基づいてデータフレームを送信するステップをさらに含む実施形態２３に記載の方法。

２５．スマートアンテナ能力を有する受信側についての判定に基づいてデータフレームを送信するステップは、受信側ＷＴＲＵがスマートアンテナ能力を有していない場合にはスマートアンテナに関係なくデータフレームを送信するステップをさらに含む実施形態２３〜２４のいずれかに記載の方法。

２６．複数の無線送受信装置（ＷＴＲＵ）を含む無線通信システムにおいてデータを送受信するための方法であって、スマートアンテナの使用による送信性能の向上について判定するステップを含む方法。

２７．送信性能の向上についての判定に基づいてデータフレームを送信するステップをさらに含む実施形態２６に記載の方法。

２８．送信性能の向上についての判定に基づいてデータフレームを送信するステップは、スマートアンテナの使用によって性能向上がもたらされない場合にはスマートアンテナに関係なくデータフレームを送信するステップをさらに含む実施形態２６〜２７のいずれかに記載の方法。

２９．前記実施形態のいずれかに記載の方法を実施するように構成されたＷＴＲＵ。

３０．実施形態１〜２８のいずれかに記載の方法を実施するように構成されたメッシュ・ポイント（ＭＰ）。

３１．スマートアンテナを有し、複数のＷＴＲＵを含む無線通信システムにおいてデータを送受信するための方法を実施するように構成された無線送受信装置（ＷＴＲＵ）。

３２．受信機をさらに含む実施形態３１に記載のＷＴＲＵ。

３３．送信機をさらに含む実施形態３１〜３２のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

３４．受信機および送信機に動作可能に結合されたプロセッサをさらに含む実施形態３１〜３３のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

３５．プロセッサは、送信機がアンテナ要求（ＲＦＡ）フレームを送信するように制御するように構成される実施形態３１〜３４のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

３６．プロセッサは、受信機からＲＦＡフレームを受信するように構成される実施形態３１〜３５のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

３７．プロセッサは、データフレーム送信を受信するのに好ましいアンテナを判定するように構成される実施形態３１〜３６のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

３８．プロセッサは、送信機を好ましいアンテナ上でデータフレームを送信するように制御するように構成される実施形態３１〜３７のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

３９．プロセッサは、別のＷＴＲＵに照会信号を送信するように構成される実施形態３１〜３８のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

４０．プロセッサは、ＷＴＲＵのスマートアンテナ能力に関する問合せを含む照会信号をＷＴＲＵに送信するように構成される実施形態３１〜３９のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

４１．プロセッサは、ＲＦＡフレームのフレーム制御フィールド、期間フィールド、受信機アドレスフィールド、送信機アドレスフィールド、要求アンテナＩＤフィールド、送信長フィールド、データレートフィールドおよびフレームチェックシーケンスフィールドのいずれかに投入するように構成される実施形態３１〜４０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

４２．プロセッサは、データフレームを送信するための要求アンテナ識別子を投入するように構成される実施形態３１〜４１のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

４３．受信機および送信機と動作可能に通信するアンテナをさらに含む実施形態３１〜４２のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

４４．アンテナはフェーズドアレーアンテナである実施形態３１〜４３のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

４５．アンテナは複数の指向性アンテナを含む実施形態３１〜４４のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

４６．プロセッサは、アンテナがデータフレームを受信するように構成するように構成される実施形態３１〜４５のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

４７．プロセッサは、ネットワーク割当てベクトル（ＮＡＶ）を更新するように構成される実施形態３１−４６のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

４８．スマートアンテナを有し、複数のＭＰを含む無線通信システム内でデータを送受信するための方法を実施するように構成されたメッシュ・ポイント（ＭＰ）。

４９．受信機をさらに含む実施形態４８に記載のＭＰ。

５０．送信機をさらに含む実施形態４８〜４９のいずれかに記載のＭＰ。

５１．受信機および送信機に動作可能に結合されたプロセッサをさらに含む実施形態４８〜５０のいずれかに記載のＭＰ。

５２．プロセッサは、送信機がアンテナ要求（ＲＦＡ）フレームを送信するように制御するように構成される実施形態４８〜５１のいずれかに記載のＭＰ。

５３．プロセッサは、受信機からＲＦＡフレームを受信するように構成される実施形態４８〜５２のいずれかに記載のＭＰ。

５４．プロセッサは、データフレーム送信を受信するのに好ましいアンテナを判定するように構成される実施形態４８〜５３のいずれかに記載のＭＰ。

５５．プロセッサは、送信機を好ましいアンテナ上でデータフレームを送信するように制御するように構成される実施形態４８〜５４のいずれかに記載のＭＰ。

５６．プロセッサは、別のＷＴＲＵに照会信号を送信するように構成される実施形態４８〜５５のいずれかに記載のＭＰ。

５７．プロセッサは、ＷＴＲＵのスマートアンテナ能力に関する問合せを含む照会信号をＷＴＲＵに送信するように構成される実施形態４８〜５６のいずれかに記載のＭＰ。

５８．プロセッサは、ＲＦＡフレームのフレーム制御フィールド、期間フィールド、受信機アドレスフィールド、送信機アドレスフィールド、要求アンテナＩＤフィールド、送信長フィールド、データレートフィールドおよびフレームチェックシーケンスフィールドのいずれかに投入するように構成される実施形態４８〜５７のいずれかに記載のＭＰ。

５９．プロセッサは、データフレームを送信するための要求アンテナ識別子を投入するように構成される実施形態４８〜５８のいずれかに記載のＭＰ。

６０．受信機および送信機と動作可能に通信するアンテナをさらに含む実施形態４８〜５９のいずれかに記載のＭＰ。

６１．アンテナはフェーズドアレーアンテナである実施形態４８〜６０のいずれかに記載のＭＰ。

６２．アンテナは複数の指向性アンテナを含む実施形態４８〜６１のいずれかに記載のＷＴＲＵ。

６３．プロセッサは、アンテナをデータフレームを受信するように構成するように構成される実施形態４８〜６２のいずれかに記載のＭＰ。

６４．プロセッサは、ネットワーク割当てベクトル（ＮＡＶ）を更新するように構成される実施形態４８〜６３のいずれかに記載のＭＰ。

本発明に従って構成された無線通信システムを示す図である。 本発明による、図１の無線通信システム内でスマートアンテナを使用してデータを送受信するための方法を実施するように構成された１対のＷＴＲＵのブロック図である。 本発明によるアンテナ要求（ＲＦＡ）フレームを示す図である。 本発明による、図１の無線通信システム内でデータを送受信する方法のフローチャートである。 本発明による、図１の無線通信システム内でデータを送受信する方法のフローチャートである。

Claims (21)

1. スマートアンテナを有し、複数の無線送受信装置（ＷＴＲＵ）と少なくとも１つのアクセスポイント（ＡＰ）とを含む無線通信システムにおいてデータを送受信するための方法において、
   第１のＷＴＲＵが、所望のアンテナであって、それによって前記ＡＰがデータの送信および受信をすることを該第１のＷＴＲＵが望む所望のアンテナの識別（ＩＤ）と、送信長と、期間とを含むように、アンテナ要求（ＲＦＡ）フレームを設定するステップと、
   前記第１のＷＴＲＵが、前記ＲＦＡフレームを前記ＡＰに送信するステップと、
   前記ＡＰが、前記ＲＦＡフレームを受信するステップと、
   前記ＡＰが、前記所望のアンテナであって、それによって前記ＡＰがデータの送信および受信をすることを前記第１のＷＴＲＵが望む前記所望のアンテナを評価し、および、前記評価に基づいてデータフレーム送信を受信するのに好ましいアンテナを判定するステップと、
   前記第１のＷＴＲＵが、前記好ましいアンテナに対して前記データフレームを送信するステップと
   を備え、
   要求アンテナＩＤフィールドの値が、ＮＵＬＬ値、または、好ましいアンテナ無しの値であることを特徴とする方法。
2. 前記第１のＷＴＲＵが、前記ＡＰに照会信号を送信するステップであって、前記照会信号は、前記ＡＰのスマートアンテナ能力に関する問合せを含む、送信するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ＲＦＡフレームは、フレーム制御フィールドと、期間フィールドと、受信機アドレスフィールドと、送信機アドレスフィールドと、前記要求アンテナＩＤフィールドと、送信長フィールドと、データレートフィールドと、フレームチェックシーケンスフィールドとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第１のＷＴＲＵが、前記受信機アドレスフィールドに前記ＡＰを識別するための識別子を投入し、前記送信機アドレスフィールドに前記第１のＷＴＲＵを識別するための識別子を投入し、前記要求アンテナＩＤフィールドに好ましいアンテナの識別子を投入するステップをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記第１のＷＴＲＵが、前記期間フィールドに、前記ＲＦＡフレーム、前記データフレーム、肯定応答（ＡＣＫ）、および短フレーム間隔の送信を考慮に入れる値を投入するステップをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記ＡＰは、前記ＲＦＡフレームの前記要求アンテナＩＤフィールド内の前記好ましいアンテナに基づいて、前記好ましいアンテナを選択することを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 前記第１のＷＴＲＵが、前記データフレームの送信の前に短フレーム間隔を待つステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記ＡＰが、前記データフレームを受信するようにそのアンテナを構成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記アンテナはフェーズドアレーアンテナであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記アンテナは複数の指向性アンテナを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記好ましいアンテナを選択するステップは、好ましいアンテナビームを選択するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記ＲＦＡフレームは、制御フレームとして実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記ＲＦＡフレームは、管理フレームとして実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 無線送受信装置（ＷＴＲＵ）であって、
    受信機と、
    送信機と、
    前記受信機および送信機に動作可能に結合されたプロセッサであって、前記プロセッサは、
    所望のアンテナであって、それによってアクセスポイント（ＡＰ）がデータの送信および受信をすることを前記ＷＴＲＵが望む所望のアンテナの識別と、送信長と、期間とを含むようにアンテナ要求（ＲＦＡ）フレームを設定し、前記送信機が前記ＲＦＡフレームを前記ＡＰに送信するように制御し、および、前記送信機が前記好ましいアンテナに対して前記データフレームを送信するように制御するよう構成されたプロセッサと
    を備え、
    要求アンテナＩＤフィールドの値が、ＮＵＬＬ値、または、好ましいアンテナ無しの値であることを特徴とするＷＴＲＵ。
15. 前記プロセッサは、前記ＡＰに照会信号を送信するようにさらに構成され、前記照会信号は、前記ＡＰのスマートアンテナ能力に関する問合せを含む、ことを特徴とする請求項１４に記載のＷＴＲＵ。
16. 前記プロセッサは、前記ＲＦＡフレームのフレーム制御フィールド、期間フィールド、受信機アドレスフィールド、送信機アドレスフィールド、送信長フィールド、データレートフィールド、および、フレームチェックシーケンスフィールドに投入するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項１４に記載のＷＴＲＵ。
17. 前記プロセッサは、前記要求アンテナＩＤフィールドに、前記データフレームを送信するための好ましいアンテナ識別子を投入するように構成されたことを特徴とする請求項１４に記載のＷＴＲＵ。
18. 前記受信機および前記送信機と動作可能に通信するアンテナをさらに備えたことを特徴とする請求項１４に記載のＷＴＲＵ。
19. 前記アンテナは、フェーズドアレーアンテナであることを特徴とする請求項１８に記載のＷＴＲＵ。
20. 前記アンテナは、複数の指向性アンテナを含むことを特徴とする請求項１８に記載のＷＴＲＵ。
21. 前記プロセッサは、前記データフレームを受信するように前記アンテナを構成するようさらに構成されたことを特徴とする請求項１８に記載のＷＴＲＵ。

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