指向性アンテナを使用する通信
ビーム形成アンテナを有する方法および装置は、複数の指向性アンテナビームを発生させる。発見ビーコンが、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）とのアソシエートに使用するために発生させられる。発見ビーコンは、粗くフォーカスされた指向性アンテナビームを使用して、複数のセクタに送信される。ＷＴＲＵは、粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの１つを受信することができ、その後、応答メッセージを送信することができる。パケットデータ送信のために、精密にフォーカスされた指向性アンテナビームが確立される。その後、粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの１つを使用して、周期的ビーコンをＷＴＲＵに送信することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信方法およびアンテナを含む通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、無線通信において、スマートアンテナ（ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ）は、無線伝送環境を最適に使用するために、無線ビーム送信および受信パターンを変化させる能力を有する。スマートアンテナは、コストまたはシステム複雑度を過剰に増すことなく、相対的に高い無線リンク利得を提供するので有利である。移動局（ＳＴＡ）またはアクセスポイント（ＡＰ）は、貧弱な無線環境において高い性能を達成するために、スマートアンテナを使用して、指向性のある送信ビームおよび受信ビームを形成することができる。
【０００３】
ＩＥＥＥ ８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）などの、２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚ帯域で動作する無線通信システムは、システム広告および発見のために無指向性ビーコンを利用する。より高い周波数帯域と比較して、２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚ帯域における伝送距離はより長く、信号を送信または受信するために、より小さな「アンテナ利得」しか必要とされない。しかし、６０ＧＨｚ帯域など、高周波数ＷＬＡＮで動作するＳＴＡは、無指向性アンテナを使用すると、全方向で見た場合に、無線環境条件がしばしば大幅に悪化することがある。周波数帯域が上がるにつれて、無線環境の悪化が進み、信号が障害物を貫通することがより困難になり、大気吸収が信号を劣化させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＩＥＥＥ ８０２．１１無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）は、衝突回避を伴うキャリア検知多重アクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ：Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）と、送信要求／送信許可（ＲＴＳ／ＣＴＳ：Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ／Ｃｌｅａｒ ｔｏ ｓｅｎｄ）メカニズムとに依存して、フレーム衝突を減少させることができる。指向性アンテナを使用する場合、ＷＴＲＵ送信および受信は特定の地理的エリア（またはセクタ）に方向付けられるため、隠れノード問題（ｈｉｄｄｅｎ ｎｏｄｅ ｐｒｏｂｌｅｍ）がより一般的になることがある。指向性アンテナを利用するＷＴＲＵは、デフネス問題（ｄｅａｆｎｅｓｓ ｐｒｏｂｌｅｍ）にも直面する。デフネスは、近隣のＷＴＲＵのアンテナが別の方向で受信しているせいで、ＷＴＲＵの送信が近隣のＷＴＲＵによって受信されない場合に発生する（言い換えると、近隣のＷＴＲＵは、適切な方向でリスンしていないことがある）。デフネスは、近隣のＷＴＲＵが別のＷＴＲＵと通信している場合に発生することもある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ビーム形成アンテナを有する方法および装置は、複数の指向性アンテナビームを発生させる。ＷＴＲＵとのアソシエーションに使用するために、発見ビーコン（ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｂｅａｃｏｎ）が発生させられる。発見ビーコンは、粗くフォーカスされた（ｃｏａｒｓｅｌｙ ｆｏｃｕｓｅｄ）指向性アンテナビームを使用して、複数のセクタに送信される。ＷＴＲＵは、粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの１つを受信することができ、その後、応答メッセージを送信することができる。パケットデータ送信のために、精密にフォーカスされた（ｆｉｎｅｌｙ ｆｏｃｕｓｅｄ）指向性アンテナビームが確立される。その後、粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの１つを使用して、ＷＴＲＵに周期的ビーコン（ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｂｅａｃｏｎ）を送信することができる。
【０００６】
指向性ＷＴＲＵのための保護メカニズムは、指向性送信要求（ＤＲＴＳ：ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｒｅａｄｙ ｔｏ ｓｅｎｄ）フレームと、指向性送信許可（ＤＣＴＳ：ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｃｌｅａｒ ｔｏ ｓｅｎｄ）フレームとを含む。指向性アンテナを有するＷＴＲＵは、指向性アンテナに関連付けられた各セクタにおいて、指向性保護メカニズムを使用することができる。指向性アンテナを使用する複数のＷＴＲＵの使用から生じるデフネス問題および隠れノード問題は、ＤＲＴＳフレームおよびＤＣＴＳフレームを使用して対処される。指向性受信自由（ＤＦＴＲ：ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｆｒｅｅ ｔｏ ｒｅｃｅｉｖｅ）も開示される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】１つまたは複数の開示される実施形態を実施できる例示的な通信システムのシステム図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示された通信システム内で使用できる例示的な無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）のシステム図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示された通信システム内で使用できる例示的な無線アクセスネットワークおよび例示的なコアネットワークのシステム図である。
【図２】発見ビーコン、周期的ビーコン、およびパケットデータ転送を送信するための方法の方法フロー図である。
【図３】粗い指向性ビームを使用する発見ビーコン送信の一例を示す図である。
【図４】指向性アンテナビームを使用する発見ビーコン送信、周期的ビーコン送信、およびパケットデータ転送を示す図である。
【図５】指向性アンテナビームを使用する、発見ビーコン送信、周期的ビーコン送信、およびパケットデータ転送の信号フロー図である。
【図６】指向性アンテナビームを使用する発見ビーコン送信のＷＴＲＵスキャニングを示す図である。
【図７】一実施形態による、応答期間が後に続く発見ビーコン送信を示す図である。
【図８】一実施形態による、応答期間が後に続く発見ビーコン送信を示す図である。
【図９】ＡＰによって送信された発見ビーコンを受信するためのＷＴＲＵの精密なビーム調整を示す図である。
【図１０】ＡＰによって送信される空間−周波数ビーコンの送信についての方法フロー図である。
【図１１】目標ＷＴＲＵが別のＷＴＲＵと通信しているデフネスシナリオの一例を示す図である。
【図１２】ＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳ保護メカニズムを実施する図１１のＷＴＲＵを示す図である。
【図１３】送信ＷＴＲＵが受信ＷＴＲＵを予期するセクタにおける、ＱＤＲＴＳフレームおよびＱＤＣＴＳフレームの送信および受信を示す図である。
【図１４】本開示によって検討される第１のタイプのデフネス問題を示す図である。
【図１５】図１４に示されたデフネス問題に対する１つの解決策を示す信号フロー図である。
【図１６】本開示によって検討される第２のタイプのデフネス問題を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１Ａは、１つまたは複数の開示される実施形態を実施できる例示的な通信システム１００の図である。通信システム１００は、音声、データ、ビデオ、メッセージング、放送などのコンテンツを複数の無線ユーザに提供する、多元接続システムとすることができる。通信システム１００は、複数の無線ユーザが、無線帯域幅を含むシステムリソースの共用を通して、そのようなコンテンツにアクセスできるようにすることができる。例えば、通信システム１００は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）、およびシングルキャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）など、１つまたは複数のチャネルアクセス方法を利用することができる。
【０００９】
図１Ａに示されるように、通信システム１００は、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１０４、コアネットワーク１０６、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１０８、インターネット１１０、および他のネットワーク１１２を含むことができるが、開示される実施形態は、任意の数のＷＴＲＵ、基地局、ネットワーク、および／またはネットワーク要素を企図していることが理解されよう。ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの各々は、無線環境において動作および／または通信するように構成された任意のタイプのデバイスとすることができる。例を挙げると、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、無線信号を送信および／または受信するように構成することができ、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、固定もしくは移動加入者ユニット、ページャ、セルラ電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、ラップトップ、ネットブック、パーソナルコンピュータ、無線センサ、および家電製品などを含むことができる。
【００１０】
通信システム１００は、基地局１１４ａおよび基地局１１４ｂも含むことができる。基地局１１４ａ、１１４ｂの各々は、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの少なくとも１つと無線でインタフェースを取って、コアネットワーク１０６、インターネット１１０、および／またはネットワーク１１２などの１つまたは複数の通信ネットワークへのアクセスを円滑化するように構成された、任意のタイプのデバイスとすることができる。例を挙げると、基地局１１４ａ、１１４ｂは、送受信機基地局（ＢＴＳ）、ノードＢ、ｅノードＢ、ホームノードＢ、ホームｅノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、および無線ルータなどとすることができる。基地局１１４ａ、１１４ｂは各々、単一の要素として示されているが、基地局１１４ａ、１１４ｂは、任意の数の相互接続された基地局および／またはネットワーク要素を含むことができることが理解されよう。
【００１１】
基地局１１４ａは、ＲＡＮ１０４の部分とすることができ、ＲＡＮ１０４は、他の基地局、および／または基地局コントローラ（ＢＳＣ）、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、中継ノードなどのネットワーク要素（図示されず）も含むことができる。基地局１１４ａおよび／または基地局１１４ｂは、セル（図示されず）と呼ばれることがある特定の地理的領域内で、無線信号を送信および／または受信するように構成することができる。セルは、さらにセルセクタに分割することができる。例えば、基地局１１４ａに関連付けられたセルは、３つのセクタに分割することができる。したがって、一実施形態では、基地局１１４ａは、送受信機を３つ、すなわち、セルのセクタ毎に１つずつ含むことができる。別の実施形態では、基地局１１４ａは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術を利用することができ、したがって、セルのセクタ毎に複数の送受信機を利用することができる。
【００１２】
基地局１１４ａ、１１４ｂは、エアインタフェース１１６を介して、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの１つまたは複数と通信することができ、エアインタフェース１１６は、任意の適切な無線通信リンク（例えば、無線周波（ＲＦ）、マイクロ波、赤外線（ＩＲ）、紫外線（ＵＶ）、可視光など）とすることができる。エアインタフェース１１６は、任意の適切な無線アクセス技術（ＲＡＴ）を使用して確立することができる。
【００１３】
より具体的には、上で言及したように、通信システム１００は、多元接続システムとすることができ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、およびＳＣ−ＦＤＭＡなどの１つまたは複数のチャネルアクセス方式を利用することができる。例えば、ＲＡＮ１０４内の基地局１１４ａ、およびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）を使用してエアインタフェース１１６を確立できる、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）地上無線アクセス（ＵＴＲＡ）などの無線技術を実施することができる。ＷＣＤＭＡは、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）および／または進化型ＨＳＰＡ（ＨＳＰＡ＋）などの通信プロトコルを含むことができる。ＨＳＰＡは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）および／または高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）を含むことができる。
【００１４】
別の実施形態では、基地局１１４ａ、およびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）および／またはＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）を使用してエアインタフェース１１６を確立できる、進化型ＵＭＴＳ地上無線アクセス（Ｅ−ＵＴＲＡ）などの無線技術を実施することができる。
【００１５】
他の実施形態では、基地局１１４ａ、およびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ＩＥＥＥ ８０２．１６（すなわちマイクロ波アクセス用の世界的相互運用性（ＷｉＭＡＸ））、ＣＤＭＡ２０００、ＣＤＭＡ２０００ １Ｘ、ＣＤＭＡ２０００ ＥＶ−ＤＯ、暫定標準２０００（ＩＳ−２０００）、暫定標準９５（ＩＳ−９５）、暫定標準８５６（ＩＳ−８５６）、移動体通信用グローバルシステム（ＧＳＭ：登録商標）、ＧＳＭ進化型高速データレート（ＥＤＧＥ）、およびＧＳＭ ＥＤＧＥ（ＧＥＲＡＮ）などの無線技術を実施することができる。
【００１６】
図１Ａの基地局１１４ｂは、例えば、無線ルータ、ホームノードＢ、ホームｅノードＢ、またはアクセスポイントとすることができ、職場、家庭、乗物、およびキャンパスなどの局所的エリアにおける無線接続性を円滑化するために、任意の適切なＲＡＴを利用することができる。一実施形態では、基地局１１４ｂ、およびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、ＩＥＥＥ ８０２．１１などの無線技術を実施して、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を確立することができる。別の実施形態では、基地局１１４ｂ、およびＷＴＲＵ １０２ｃ、１０２ｄは、ＩＥＥＥ ８０２．１５などの無線技術を実施して、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）を確立することができる。また別の実施形態では、基地局１１４ｂ、およびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、セルラベースのＲＡＴ（例えば、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００、ＧＳＭ、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなど）を利用して、ピコセルまたはフェムトセルを確立することができる。図１Ａに示されるように、基地局１１４ｂは、インターネット１１０への直接的な接続を有することがある。したがって、基地局１１４ｂは、コアネットワーク１０６を介して、インターネット１１０にアクセスする必要がないことがある。
【００１７】
ＲＡＮ１０４は、コアネットワーク１０６と通信することができ、コアネットワーク１０６は、音声、データ、アプリケーション、および／またはボイスオーバインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）サービスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの１つまたは複数に提供するように構成された、任意のタイプのネットワークとすることができる。例えば、コアネットワーク１０６は、呼制御、請求サービス、モバイルロケーションベースのサービス、プリペイド通話、インターネット接続性、ビデオ配信などを提供することができ、および／またはユーザ認証など、高レベルのセキュリティ機能を実行することができる。図１Ａには示されていないが、ＲＡＮ１０４および／またはコアネットワーク１０６は、ＲＡＮ１０４と同じＲＡＴまたは異なるＲＡＴを利用する他のＲＡＮと直接的または間接的に通信できることが理解されよう。例えば、Ｅ−ＵＴＲＡ無線技術を利用できるＲＡＮ １０４に接続するのに加えて、コアネットワーク１０６は、ＧＳＭ無線技術を利用する別のＲＡＮ（図示されず）と通信することもできる。
【００１８】
コアネットワーク１０６は、ＰＳＴＮ１０８、インターネット１１０、および／または他のネットワーク１１２にアクセスするための、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのためのゲートウェイとしてサービスすることもできる。ＰＳＴＮ１０８は、基本電話サービス（ＰＯＴＳ）を提供する回路交換電話網を含むことができる。インターネット１１０は、ＴＣＰ／ＩＰインターネットプロトコルスイート内の伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、およびインターネットプロトコル（ＩＰ）など、共通の通信プロトコルを使用する、相互接続されたコンピュータネットワークとデバイスとからなるグローバルシステムを含むことができる。ネットワーク１１２は、他のサービスプロバイダによって所有および／または運営される有線または無線通信ネットワークを含むことができる。例えば、ネットワーク１１２は、ＲＡＮ１０４と同じＲＡＴまたは異なるＲＡＴを利用できる１つまたは複数のＲＡＮに接続された、別のコアネットワークを含むことができる。
【００１９】
通信システム１００内のＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのいくつかまたはすべては、マルチモード機能を含むことができ、すなわち、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、異なる無線リンクを介して異なる無線ネットワークと通信するための複数の送受信機を含むことができる。例えば、図１Ａに示されたＷＴＲＵ１０２ｃは、セルラベースの無線技術を利用できる基地局１１４ａと通信するように、またＩＥＥＥ ８０２無線技術を利用できる基地局１１４ｂと通信するように構成することができる。
【００２０】
図１Ｂは、例示的なＷＴＲＵ １０２のシステム図である。図１Ｂに示されるように、ＷＴＲＵ１０２は、プロセッサ１１８と、送受信機１２０と、送信／受信要素１２２と、スピーカ／マイクロフォン１２４と、キーパッド１２６と、ディスプレイ／タッチパッド１２８と、着脱不能メモリ１３０と、着脱可能メモリ１３２と、電源１３４と、全地球測位システム（ＧＰＳ）チップセット１３６と、他の周辺機器１３８とを含むことができる。ＷＴＲＵ１０２は、一実施形態との整合性を保ちながら、上記の要素の任意のサブコンビネーションを含むことができる。
【００２１】
プロセッサ１１８は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来型プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、他の任意のタイプの集積回路（ＩＣ）、および状態機械などとすることができる。プロセッサ１１８は、信号符号化、データ処理、電力制御、入出力処理、および／またはＷＴＲＵ１０２が無線環境で動作できるようにする他の任意の機能を実行することができる。プロセッサ１１８は、送受信機１２０に結合することができ、送受信機１２０は、送信／受信要素１２２に結合することができる。図１Ｂは、プロセッサ１１８と送受信機１２０を別々のコンポーネントとして示しているが、プロセッサ１１８と送受信機１２０は、電子パッケージまたはチップ内に一緒に統合できることが理解されよう。
【００２２】
送信／受信要素１２２は、エアインタフェース１１６を介して、基地局（例えば基地局１１４ａ）に信号を送信し、または基地局から信号を受信するように構成することができる。例えば、一実施形態では、送信／受信要素１２２は、ＲＦ信号を送信および／または受信するように構成されたアンテナとすることができる。別の実施形態では、送信／受信要素１２２は、例えば、ＩＲ、ＵＶ、または可視光信号を送信および／または受信するように構成された放射器／検出器とすることができる。また別の実施形態では、送信／受信要素１２２は、ＲＦ信号と光信号の両方を送信および受信するように構成することができる。送信／受信要素１２２は、無線信号の任意の組み合わせを送信および／または受信するように構成できることが理解されよう。
【００２３】
加えて、図１Ｂでは、送信／受信要素１２２は単一の要素として示されているが、ＷＴＲＵ１０２は、任意の数の送信／受信要素１２２を含むことができる。より具体的には、ＷＴＲＵ１０２は、ＭＩＭＯ技術を利用することができる。したがって、一実施形態では、ＷＴＲＵ１０２は、エアインタフェース１１６を介して無線信号を送信および受信するための２つ以上の送信／受信要素１２２（例えば複数のアンテナ）を含むことができる。
【００２４】
送受信機１２０は、送信／受信要素１２２によって送信される信号を変調し、送信／受信要素１２２によって受信された信号を復調するように構成することができる。上で言及したように、ＷＴＲＵ１０２は、マルチモード機能を有することができる。したがって、送受信機１２０は、ＷＴＲＵ１０２が、例えばＵＴＲＡおよびＩＥＥＥ ８０２．１１などの複数のＲＡＴを介して通信できるようにするための、複数の送受信機を含むことができる。
【００２５】
ＷＴＲＵ１０２のプロセッサ１１８は、スピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、および／またはディスプレイ／タッチパッド１２８（例えば、液晶表示（ＬＣＤ）ディスプレイユニットもしくは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイユニット）に結合することができ、それらからユーザ入力データを受け取ることができる。プロセッサ１１８は、スピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、および／またはディスプレイ／タッチパッド１２８にユーザデータを出力することもできる。加えて、プロセッサ１１８は、着脱不能メモリ１０６および／または着脱可能メモリ１３２など、任意のタイプの適切なメモリから情報を入手することができ、それらにデータを記憶することができる。着脱不能メモリ１０６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク、または他の任意のタイプのメモリ記憶デバイスを含むことができる。着脱可能メモリ１３２は、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード、メモリスティック、およびセキュアデジタル（ＳＤ）メモリカードなどを含むことができる。他の実施形態では、プロセッサ１１８は、ＷＴＲＵ１０２上に物理的に配置されたメモリではなく、サーバまたはホームコンピュータ（図示されず）などの上に配置されたメモリから情報を入手することができ、それらにデータを記憶することができる。
【００２６】
プロセッサ１１８は、電源１３４から電力を受け取ることができ、ＷＴＲＵ１０２内の他のコンポーネントへの電力の分配および／または制御を行うように構成することができる。電源１３４は、ＷＴＲＵ１０２に給電するための任意の適切なデバイスとすることができる。例えば、電源１３４は、１つまたは複数の乾電池（例えば、ニッケル−カドミウム（ＮｉＣｄ）、ニッケル−亜鉛（ＮｉＺｎ）、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）など）、太陽電池、および燃料電池などを含むことができる。
【００２７】
プロセッサ１１８は、ＧＰＳチップセット１３６に結合することもでき、ＧＰＳチップセット１３６は、ＷＴＲＵ１０２の現在位置に関する位置情報（例えば経度および緯度）を提供するように構成することができる。ＧＰＳチップセット１３６からの情報に加えて、またはその代わりに、ＷＴＲＵ１０２は、基地局（例えば基地局１１４ａ、１１４ｂ）からエアインタフェース１１６を介して位置情報を受け取ることができ、および／または２つ以上の近くの基地局から受信した信号のタイミングに基づいて、自らの位置を決定することができる。ＷＴＲＵ１０２は、一実施形態との整合性を保ちながら、任意の適切な位置決定方法を用いて、位置情報を獲得できることが理解されよう。
【００２８】
プロセッサ１１８は、他の周辺機器１３８にさらに結合することができ、他の周辺機器１３８は、追加的な特徴、機能、および／または有線もしくは無線接続性を提供する、１つまたは複数のソフトウェアモジュールおよび／またはハードウェアモジュールを含むことができる。例えば、周辺機器１３８は、加速度計、ｅコンパス、衛星送受信機、（写真またはビデオ用の）デジタルカメラ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、バイブレーションデバイス、テレビ送受信機、ハンズフリーヘッドセット、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、周波数変調（ＦＭ）ラジオユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、およびインターネットブラウザなどを含むことができる。
【００２９】
図１Ｃは、一実施形態による、ＲＡＮ１０４およびコアネットワーク１０６のシステム図である。ＲＡＮ１０４は、ＩＥＥＥ ８０２．１６無線技術を利用して、エアインタフェース１１６を介してＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと通信する、アクセスサービスネットワーク（ＡＳＮ）とすることができる。以下でさらに説明するように、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの異なる機能エンティティと、ＲＡＮ１０４と、コアネットワーク１０６との間の通信リンクは、参照点として定義することができる。
【００３０】
図１Ｃに示されるように、ＲＡＮ１０４は、基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃと、ＡＳＮゲートウェイ１４２とを含むことができるが、ＲＡＮ１０４は、一実施形態との整合性を保ちながら、任意の数の基地局とＡＳＮゲートウェイとを含むことができることが理解されよう。基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、各々をＲＡＮ１０４内の特定のセル（図示されず）に関連付けることができ、各々が、エアインタフェース１１６を介してＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと通信するための１つまたは複数の送受信機を含むことができる。一実施形態では、基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、ＭＩＭＯ技術を実施することができる。したがって、基地局１４０ａは、例えば、複数のアンテナを使用して、ＷＴＲＵ１０２ａに無線信号を送信し、ＷＴＲＵ１０２ａから無線信号を受信することができる。基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、ハンドオフトリガリング、トンネル確立、無線リソース管理、トラフィック分類、およびサービス品質（ＱｏＳ）方針実施などの、モビリティ管理機能を提供することもできる。ＡＳＮゲートウェイ１４２は、トラフィック集約ポイントとしてサービスすることができ、ページング、加入者プロフィールのキャッシング、およびコアネットワーク１０６へのルーティングなどを担うことができる。
【００３１】
ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとＲＡＮ１０４の間のエアインタフェース１１６は、ＩＥＥＥ ８０２．１６仕様を実施する、Ｒ１参照点として定義することができる。加えて、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの各々は、コアネットワーク１０６との論理インタフェース（図示されず）を確立することができる。ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとコアネットワーク１０６の間の論理インタフェースは、Ｒ２参照点として定義することができ、Ｒ２参照点は、認証、認可、ＩＰホスト構成管理、および／またはモビリティ管理のために使用することができる。
【００３２】
基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃの各々の間の通信リンクは、ＷＴＲＵハンドオーバおよび基地局間でのデータの転送を円滑化するためのプロトコルを含む、Ｒ８参照点として定義することができる。基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃとＡＳＮゲートウェイ１４２の間の通信リンクは、Ｒ６参照点として定義することができる。Ｒ６参照点は、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの各々に関連付けられたモビリティイベントに基づいたモビリティ管理を円滑化するためのプロトコルを含むことができる。
【００３３】
図１Ｃに示されるように、ＲＡＮ１０４は、コアネットワーク１０６に接続することができる。ＲＡＮ１０４とコアネットワーク１０６の間の通信リンクは、例えばデータ転送およびモビリティ管理機能を円滑化するためのプロトコルを含む、Ｒ３参照点として定義することができる。コアネットワーク１０６は、モバイルＩＰホームエージェント（ＭＩＰ−ＨＡ）１４４と、認証認可課金（ＡＡＡ）サーバ１４６と、ゲートウェイ１４８とを含むことができる。上記の要素の各々は、コアネットワーク１０６の部分として示されているが、これらの要素は、どの１つをとっても、コアネットワーク運営体とは異なる主体によって所有および／または運営できることが理解されよう。
【００３４】
ＭＩＰ−ＨＡは、ＩＰアドレス管理を担うことができ、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが、異なるＡＳＮの間で、および／または異なるコアネットワークの間でローミングを行えるようにすることができる。ＭＩＰ−ＨＡ１４４は、インターネット１１０などのパケット交換ネットワークへのアクセスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに提供して、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとＩＰ対応デバイスの間の通信を円滑化することができる。ＡＡＡサーバ１４６は、ユーザ認証、およびユーザサービスのサポートを担うことができる。ゲートウェイ１４８は、他のネットワークとの網間接続を円滑化することができる。例えば、ゲートウェイ１４８は、ＰＳＴＮ１０８などの回路交換ネットワークへのアクセスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに提供して、ＷＴＲＵ １０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと従来の陸線通信デバイスの間の通信を円滑化することができる。加えて、ゲートウェイ１４８は、ネットワーク１１２へのアクセスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに提供することができ、ネットワーク１１２は、他のサービスプロバイダによって所有および／または運営される他の有線または無線ネットワークを含むことができる。
【００３５】
図１Ｃには示されていないが、ＲＡＮ１０４は、他のＡＳＮに接続でき、コアネットワーク１０６は、他のコアネットワークに接続できることが理解されよう。ＲＡＮ１０４と他のＡＳＮの間の通信リンクは、Ｒ４参照点として定義することができ、Ｒ４参照点は、ＲＡＮ１０４と他のＡＳＮの間で、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのモビリティを調整するためのプロトコルを含むことができる。コアネットワーク１０６と他のコアネットワークの間の通信リンクは、Ｒ５参照点として定義することができ、Ｒ５参照は、ホームコアネットワークと訪問先コアネットワークの間の網間接続を円滑化するためのプロトコルを含むことができる。
【００３６】
他のネットワーク１１２は、ＩＥＥＥ ８０２．１１ベースの無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）１６０にさらに接続することができる。ＷＬＡＮ１６０は、アクセスルータ１６５を含むことができる。アクセスルータは、ゲートウェイ機能を含むことができる。アクセスルータ１６５は、複数のアクセスポイント（ＡＰ）１７０ａ、１７０ｂと通信することができる。アクセスルータ１６５とＡＰ１７０ａ、１７０ｂの間の通信は、有線イーサネット（登録商標）（ＩＥＥＥ ８０２．３規格）、または他の任意のタイプの無線通信プロトコルを介することができる。ＡＰ１７０ａは、エアインタフェースを介して、ＷＴＲＵ １０２ｄと無線通信している。
【００３７】
ＡＰまたは基地局と通信するため、ＷＴＲＵは、インフラストラクチャモードネットワークの場合は、ＡＰもしくは基地局を発見できる必要が、またはアドホックモードネットワークの場合は、他のＷＴＲＵを発見できる必要がある。６０ＧＨｚ周波数帯域など、高い周波数帯域では、高利得指向性アンテナが使用される場合、発見が困難になる。その理由は、指向性アンテナは、与えられた時間に特定の方向で送信を行うからである。指向性アンテナは、様々な方向で通信を行うために、自らをステアリングする。指向性アンテナのステアリングまたはビーム形成を行うことによって、あらゆる方向でスキャンを行うことは、機器および処理時間の面で、非常にコストがかかる。
【００３８】
したがって、指向性アンテナを使用するスキャンに関連するコストを削減するメカニズムは、特に６０ＧＨｚ帯域などの高周波数帯域において望ましい。アクセスポイントのカバレージエリア内のすべてのデバイスの効率的な発見に加えて、ＡＰのカバレージエリア内のＷＴＲＵの相対位置または無線位置に関する情報も望ましい。この位置情報は、高速データ転送のための精密ビームを形成する際に、ＡＰとＡＰにアソシエート（ａｓｓｏｃｉａｔｅ）されたそれぞれのＷＴＲＵの両方によって使用することができる。ＡＰのカバレージエリア内のＷＴＲＵの位置についての知識を有することは、ネットワーク内における衝突およびボトルネックを回避するのに、また指向性通信から生じる他の問題（例えば、デフネスおよび隠れノードタイプの問題）を解決するのに役立つこともある。
【００３９】
空間的発見は、与えられたＡＰのカバレージエリア内でのＷＴＲＵの移動によって、さらに複雑化される。ＷＴＲＵがＡＰのカバレージエリア内で移動するにつれて、ＷＴＲＵ、ＡＰ、および潜在的には他のＷＴＲＵによって経験される、ネットワーク構成および無線環境は、変化し、悪化することがある。ビーム形成調整は、ＡＰとＷＴＲＵの両方において継続的に必要とされ、このことが、追加のオーバヘッドシグナリングを生み出す。したがって、ＡＰのカバレージエリア内でのＷＴＲＵの移動を追跡するためのメカニズムは、システム性能を改善することができる。
【００４０】
図２を参照すると、ＡＰにおいて使用する方法２００が開示されている。ステップ２１０において、発見ビーコンが発生させられる。発見ビーコンは、例えば、ＡＰ発見のために必要な様々な情報を含むビーコンとすることができる。発見ビーコンは、ＩＥＥＥ ８０２．１１標準に従ったビーコンとすることができる。ステップ２２０において、発見ビーコンは、粗いまたは準無指向性の方法で、ＡＰによって送信される。以下で説明するように、発見ビーコンが送信される、粗いまたは準無指向性の方法は、無指向性アンテナによって達成することができる。あるいは、発見ビーコン送信の粗いまたは準無指向性の方法は、スイッチビームアンテナを介して、もしくはビーム形成アンテナによって、または指向性アンテナビームを生成することが可能な他の任意のアンテナシステムによって達成することができる。発見ビーコンは、ＩＥＥＥ ８０２．１１標準で説明されるように、ビーコン間隔で周期的に送信することができる。
【００４１】
ステップ２２０において発見ビーコンを周期的に送信している間、ＡＰは、ステップ２３０において、ＡＰのカバレージエリア内のＷＴＲＵから、何らかの応答（例えば、アソシエーション要求またはプローブ要求など）を受信したかどうかを判定する。ＡＰにおいてアソシエーション要求が受信された場合、ＡＰは、ステップ２４０において、ＷＴＲＵがアソシエーション要求を送信した、ＡＰのカバレージエリアのセクタを決定する。その後、ステップ２５０において、精密な指向性アンテナビームを発生させるために、ＷＴＲＵとＡＰによって、精密なビーム形成プロセスを実行することができる。精密なビーム形成プロセスは、ＩＥＥＥ ８０２．１１標準に従って実行することができ、またチャネルサウンディングを行うことと、ＷＴＲＵとＡＰの間でチャネル推定行列およびステアリング行列を交換することを含むことができる。アソシエーション要求を送信したＷＴＲＵが、ＡＰとのアソシエーションをひとたび完了すると、ＡＰにおいて、２つのことが発生する。第１に、ステップ２６０において、ＡＰは、（ステップ２４０において識別されたＷＴＲＵのセクタに基づいた精密な指向性アンテナビームを使用して、または発見ビーコン送信のために使用されたビームのような粗いビームを使用して）周期的ビーコンを送信する。第２に、ステップ２７０において、ＡＰとＷＴＲＵは、ステップ２４０において識別されたＷＴＲＵのセクタに基づいた精密な指向性ビームを使用して、パケットデータを送信および受信する。
【００４２】
図３を参照すると、粗い方法での発見ビーコン送信の一例の図が示されている。ビーコン送信を初期化するために、ＡＰに関連付けられたセルのカバレージエリアをセクタ化する、Ｎ個の方向が定義される。図３では、Ｎ＝４であるが、Ｎは、任意の数とすることができ、４は、説明を簡潔にするために選ばれたにすぎない。第１の時間間隔ｔ１では、ＡＰは、セクタ１において、２パイ／Ｎの電力半値ビーム幅（ＨＰＢＷ：ｈａｌｆ ｐｏｗｅｒ ｂｅａｍ ｗｉｄｔｈ）を有する発見ビーコンを送信する。第２の時間間隔ｔ２では、ＡＰは、セクタ２において、発見ビーコンを送信する。第３の時間間隔ｔ３では、ＡＰは、セクタ３において、発見ビーコンを送信する。第４の時間間隔ｔ４では、ＡＰは、セクタ４において、発見ビーコンを送信する。このプロセスは、時分割方法で、Ｎ個すべてのセクタにおいて続行される。各発見ビーコン送信の後、ＡＰは、ＷＴＲＵから送信された応答メッセージ（例えばアソシエーション要求）をリスンする。ＡＰは、ビーコンを送信するために使用された粗い指向性ビームを使用して、ＷＴＲＵから送信された応答メッセージをリスンすることができ、または無指向性ビームが使用されてもよい。
【００４３】
発見ビーコンは、（１）ビーコン検出、測定、もしくはアソシエーションなどの１つもしくは複数を含むが、それらに限定されない機能のために必要とされる、基本的な内容、（２）ＡＰが特定のセクタ内に存在することを識別する、パイロットシンボルの列、（３）ミニビーコンの列、例えば、「ｓ」をＡＰに関連付けられた粗いセクタの数として、サイズ「ｓ」の粗いセクタ当たりの１つの列、または（４）周期的ビーコンの内容のサブセットを含むことができる。これは、発見ビーコンが、僅かな媒体時間しか占有せず、ＡＰを発見しようと試みるＷＴＲＵが、発見ビーコンを検出する際に、最短時間で最小エネルギーしか消費しないことを保証する。発見ビーコンがひとたび検出されると、ＷＴＲＵは、プローブ要求またはアソシエーション要求メッセージをＡＰに送信することができる。ＡＰは、プローブ応答またはアソシエーション応答を送信することによって応答することができ、そのセクタのための周期的ビーコンに切り換えることもできる。
【００４４】
発見ビーコンは、送信ビーム識別情報をさらに含むことができる。送信ビーム識別情報は、インデックスの形式を取ることができる。この情報は、周期的ビーコンにおいて使用することもできる。そのような送信ビーム識別情報は、モビリティ機能において使用することができる。例えば、ＷＴＲＵは、ＡＰに応答メッセージを送信するときに、送信ビーム識別情報を報告することができる。このメカニズムは、ＡＰがＷＴＲＵの位置を決定することを可能にし、またＷＴＲＵがＡＰのカバレージエリア内を移動するときに、ＡＰがＷＴＲＵの動きを追跡することを可能にする。ＷＴＲＵは、測定値（例えば、信号強度、信号対干渉比など）などの他の情報とともに、またはいかなる他の情報もしくは測定値を伴わずに、送信ビーム識別情報をＡＰにエコーバックすることができる。送信ビーム識別情報のこのＷＴＲＵ報告に基づいて、ＡＰは、負荷に基づいて周期的ビーコンをセクタに追加すること、およびセクタ内でより頻繁に発見ビーコンを送信することなどの決定を下すことができる。
【００４５】
発見ビーコンは、周期的ビーコンよりも僅かな情報しか含むことができない。発見ビーコンは、より堅牢な符号化またはより強力なスペクトル拡散符号化利得を使用することもでき、それらは、同じ距離を維持しながら、周期的ビーコンまたはパケットデータよりも低い指向性を用いて、発見ビーコンを送信することを可能にする。
【００４６】
一実施形態では、発見ビーコンの内容は、周期的ビーコンと同じである。
【００４７】
アソシエーションプロセス中、ＡＰまたはＷＴＲＵは、高いスループットレートでパケットデータを転送するために、精密な指向性アンテナビームを発生させる際に使用する、アンテナトレーニング情報を交換することができる。精密な指向性アンテナビームは、ＡＰ、ＷＴＲＵ、または両方において発生させることができる。ＡＰにアソシエートされたいずれのＷＴＲＵの位置も、アンテナトレーニング情報に基づいて決定し、保存することができる。上で言及したように、いずれのＷＴＲＵの位置も、ＷＴＲＵ相対位置または無線位置とすることができる。位置情報は、ＡＰ、ＷＴＲＵ、または両方の管理情報ベース（ＭＩＢ）に保存することができる。
【００４８】
パケットデータ送信中、ＡＰによって、周期的ビーコンを送信することができる。システムオーバヘッドを低減させるため、周期的ビーコンは、ＷＴＲＵがすでにＡＰとアソシエートされたセクタでのみ送信することができる。図４を参照すると、発見フェーズ３１０において、ＡＰ ３１２は、ＡＰのカバレージエリアの、例えば４つのセクタ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）上で、粗い方法で発見ビーコンを送信する。ＷＴＲＵ ３１４、３１６は、セクタ１において送信される、発見ビーコンＣ１を受信することができる。ＷＴＲＵ３１８、３２０は、セクタ２において送信される、発見ビーコンＣ２を受信することができる。データ転送フェーズ３３０の間、ＡＰ３１２にアソシエートされた各ＷＴＲＵ ３１４、３１６、３１８、３２０にパケットデータを送信するために、精密な指向性アンテナビームが使用される。ＡＰ３１２は、パケットデータをＷＴＲＵ３１４と通信するために、指向性アンテナビームＦ１を使用する。ＡＰ３１２は、パケットデータをＷＴＲＵ ３１６と通信するために、指向性アンテナビームＦ２を使用する。ＡＰ３１２は、パケットデータをＷＴＲＵ ３１８と通信するために、指向性アンテナビームＦ３を使用する。ＡＰ３１２は、パケットデータをＷＴＲＵ３２０と通信するために、指向性アンテナビームＦ４を使用する。周期的ビーコンフェーズ３５０の間、ＡＰ３１２は、ＡＰ３１２にアソシエートされたＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０に、周期的ビーコンを送信する。この例では、４つのＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０はすべて、ＡＰ３１２に関連付けられたセクタ１および２に所在する。オーバヘッドを最小化するため、一実施形態では、周期的ビーコンは、ＡＰにアソシエートされたＷＴＲＵが所在するセクタでのみ送信される。したがって、図４に示される例では、ＡＰ３１２は、粗いビームＣ１およびＣ２を使用するセクタ１および２でのみ、粗いビームを使用して送信される周期的ビーコンを送信する。
【００４９】
図５を参照すると、図４を参照して上で詳細に説明した、発見フェーズ３１０、データ転送フェーズ３３０、および周期的ビーコンフェーズ３５０に、データ転送のための精密なビーム形成フェーズ５５０も加えた、信号フロー図５００が示されている。ＡＰ３１２に電源が投入されると、ＡＰ３１２は、ランダムにセクタを選択することができ、そのランダムに選択されたセクタにおいて、発見ビーコンを送信し始める。図３では、ＡＰ３１２は、第１の発見ビーコン５０２の送信のために、セクタ１をランダムに選択した。ＷＴＲＵ１ ３１４およびＷＴＲＵ２ ３１６は、セクタ１に所在し、したがって、第１の発見ビーコン５０２を受信する。発見ビーコン送信には、リスニング期間が続き、その間、ＡＰ３１２は、発見ビーコンが送信されたばかりのセクタ内に所在するＷＴＲＵから送信された、（例えばアソシエーション要求メッセージとすることができる）応答メッセージをリスンする。ＡＰが応答メッセージをリスンする時間量は、一定とすることができ、または様々な要因に基づいて調整可能とすることができる。ＷＴＲＵ１ ３１４は、応答５０４を送信し、ＷＴＲＵ２３１６は、応答５０６を送信する。リスニング期間が満了すると、ＡＰ３１２は、発見ビーコン送信のために次のセクタを選択する。開示される実施形態では、連続するセクタ順に発見ビーコンが送信されるように示されているが、これは例示的なものにすぎず、セクタの選択はランダムとすることができ、または例えば既知のトラフィックパターンに基づいて選択することができることに留意されたい。
【００５０】
リスニング期間が満了した後、ＡＰ３１２は、セクタ２において、第２の発見ビーコン５０８を送信する。ＷＴＲＵ３ ３１８およびＷＴＲＵ４ ３２０は、ＡＰ３１２の第２のセクタに所在するので、第２の発見ビーコン５０８を受信する。ＷＴＲＵ３ ３１８は、応答メッセージ５１０を送信し、ＷＴＲＵ４ ３２０は、応答メッセージ５１２を送信する。第２のリスニング期間が完了すると、ＡＰ３１２は、セクタ３において、第３の発見ビーコン５１４を送信し、セクタ４において、第４の発見ビーコン５１６を送信する。この例では、セクタ３およびセクタ４のどちらにも、ＷＴＲＵは存在しないので、第３および第４のリスニング期間は、さらなる応答メッセージを受信することなく満了する。
【００５１】
発見フェーズ３１０は、所定の期間とすることができ、またはＷＴＲＵが発見されるまで継続することができる。発見フェーズは、ＡＰのカバレージエリアに入った新しいデバイスを発見できるように、周期的に繰り返すこともできる。発見フェーズ３１０の完了後、ＡＰ３１２は、この例ではセクタ１およびセクタ２である、ＷＴＲＵが発見された１つまたは複数のセクタに集中する。
【００５２】
発見フェーズ３１０には、データ転送のための精密なビーム形成フェーズ５５０が続く。データ転送のための精密なビーム形成フェーズ５５０は、ＡＰ３１２と発見されたＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０との間のアソシエーション、認証、およびビーム形成により開始する。アソシエーションおよび認証は、ＷＴＲＵまたはＡＰによって開始することができ、知られたＩＥＥＥ ８０２．１１プロトコルに従って進めることができる。ＡＰ３１２とＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０の両方が各々、精密な指向性ビームを形成することが可能なように、アンテナトレーニングシンボルおよび／または重みが、ＡＰ３１２と各ＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０の間で交換される（信号５１８）。その後、これらの精密なビームは、パケットデータ送信および受信のために使用される。
【００５３】
データ転送フェーズ３３０の間、ＡＰ３１２とＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０の間で、パケットデータを交換することができる。データ転送フェーズ３３０の間、同期（例えば、時間同期および／または周波数同期）が必要とされる。同期は、ＡＰ３１２によって提供することができる。ＡＰ３１２は、周期的ビーコンフェーズ３５０において、周期的ビーコンを送信することができる。周期的ビーコンフェーズ３５０とデータ転送フェーズ３３０は、同時に発生することができ、同時に発生する可能性が高い。ＡＰ３１２は、発見ビーコンに関して上で説明したような粗い方法で、またはパケットデータ送信と同じように精密な指向性アンテナを使用して、周期的ビーコンを送信することができる。図４では、ＡＰ３１２は、各セクタにおいて、粗い周期的ビーコンを送信する。ＡＰ３１２は、セクタ１において、第１の周期的ビーコン５２０を送信する。ＷＴＲＵ１ ３１４およびＷＴＲＵ２ ３１６は、第１の周期的ビーコン５２０を受信する。ＡＰ３１２は、セクタ２において、第２の周期的ビーコン５２２を送信する。ＷＴＲＵ３ ３１８およびＷＴＲＵ４ ３２０は、第２の周期的ビーコン５２２を受信する。周期的ビーコンは、ＡＰ３１２とすでにアソシエートされているＷＴＲＵだけが必要とする。したがって、周期的ビーコンは、ＷＴＲＵが発見され、ＡＰ３１２とアソシエートされた、セクタでのみ送信することができる。したがって、ＡＰ３１２は、セクタ１において、第１の周期的ビーコン５２４を送信し続け、セクタ２において、第２の周期的ビーコン５２６を送信し続ける。周期的ビーコン送信の間の時間間隔が、ビーコン間隔である。周期的ビーコン５２０、５２２、５２４、５２６は、アソシエートされていないＷＴＲＵがアソシエーションのために使用できる情報を含むことができる。
【００５４】
一実施形態では、周期的ビーコンは、パケットデータ送信のために使用されるのと同じ精密な指向性ビームを使用して、ＡＰ３１２によって送信することができる。これは、図５の信号フロー図４００には示されていない。
【００５５】
ＡＰ３１２は、ＡＰ３１２とアソシエートされたすべてのＷＴＲＵが、ＡＰ３１２からディサソシエート（ｄｉｓａｓｓｏｃｉａｔｅ）したことを検出したとき、周期的ビーコン送信を中止することができる。ＡＰ３１２は、新しいＷＴＲＵがアソシエーションのために利用可能であるかどうかを調べるために、周期的にチェックを行うように構成することができ、したがって、ＡＰ３１２は、発見フェーズ３１０に周期的に戻ることができる。ＡＰ３１２は、所定の期間（例えば周期的ビーコン間隔の整数倍）の後、発見フェーズ３１０に戻るように構成することができる。ＡＰ３１２は、アイドルモードで動作しているときは、都合がよければ（ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃａｌｌｙ）発見フェーズ３１０に戻るように構成することができる。ＡＰ３１２は、ＡＰ３１２がデータ転送フェーズ３３０および周期的ビーコンフェーズ３５０を実行しているときに同時に、発見フェーズ３１０を実行するように構成することもできる。図５は、メッセージフローシーケンスを順番に示しているが、発見フェーズ３１０、データ転送のための精密なビーム形成フェーズ５５０、データ転送フェーズ３３０、および周期的ビーコンフェーズ３５０は、ＡＰ３１２のカバレージエリア内の異なるＷＴＲＵに関しては、同時に発生し得ることを、当業者であれば理解されよう。さらに、図５では、データ転送フェーズ３３０をただ１回しか示していないが、これは説明を簡潔にするためにすぎない。データ転送は、本明細書で説明される方法、装置、およびシステムの目的であるので、データ転送フェーズ３３０は、要求に応じて頻繁に発生することができる。
【００５６】
ＡＰとＷＴＲＵの両方が指向性アンテナを含むことができるので、ＷＴＲＵにおけるアンテナビームスキャニングが重要である。図６を参照すると、ＷＴＲＵ６１０は、４つの指向性アンテナビームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを含む。ＷＴＲＵ６１０は、スキャニングモードに入ったとき、４つの指向性アンテナビームの１つを選択し、セクタスキャニング６０５を開始する。ＷＴＲＵのすべての指向性アンテナビームのためのスキャン期間は、セクタの１つにおいて発見ビーコンがＡＰによって送信される期間である、ＡＰ６２０の発見ビーコン送信間隔とほぼ等しくすることができる。こうすることで、ＡＰ６２０によって完了される指向性発見ビーコン送信６０８の１つのサイクル中に、ＷＴＲＵ６１０が、発見ビーコン送信６０８を受信することを可能にする。例えば、ＡＰ６２０は、純粋に例にすぎない１秒のビーコン間隔を用いて、セクタ１において発見ビーコン６３０１を送信し始める。同時に、ＷＴＲＵ６１０は、０．２５秒のスキャン期間を用いて、４つの指向性アンテナビームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのスキャンを開始する。ＡＰ６２０が、セクタ２において、発見ビーコン６３０を送信し始めたとき、ＷＴＲＵ６１０は、４つの指向性アンテナビームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各々において、それぞれ０．２５秒の間、発見ビーコンをスキャンする。ＷＴＲＵ６１０は、４つの指向性アンテナビームの各々Ａ、Ｂ、Ｃにおいてスキャニングを続行し、各指向性アンテナビームにおけるスキャン期間は、０．２５秒である。最後に、ＷＴＲＵ６１０は、指向性アンテナビームＤに切り換わったとき、ＡＰ６２０から送信された発見ビーコン６３０２を受信する。その後、ＷＴＲＵ６１０は、セクタ２に関連付けられた応答期間６４０において応答メッセージを送信し、ＡＰ６２０とのアソシエーションプロセスを開始する。一実施形態では、応答期間６４０は、セクタ１における発見ビーコン送信時間間隔（すなわち、各セクタ６３０１、６３０２などにおける発見ビーコン送信のための時間間隔）に等しくすることができる。ＡＰ６２０とのアソシエーション時に、ＷＴＲＵ６１０は、発見されたセクタ（すなわち、ＷＴＲＵ６１０のセクタＤ）でのみ、ＡＰ６２０によって送信された周期的ビーコンをリスンすることができる。
【００５７】
一実施形態では、セクタ当たり送信される発見ビーコンがただ１つしか存在しない場合（言い換えると、ビーコン列が存在しない場合）、ＡＰは、ビーコンをすべてのセクタにおいて順番に送信する。ＷＴＲＵは、４つすべてのセクタについてビーコン送信時間よりも長い期間にわたって各セクタをスキャンする。ＷＴＲＵは、発見ビーコンを受信するまで、異なるセクタをスキャンし続ける。
【００５８】
図６の上の説明から分かるように、発見ビーコン間隔の間にすべてのＷＴＲＵセクタをスキャンすることを可能にするスキャン間隔をＷＴＲＵにおいて選択することで、第１のスキャンサイクルにおいて、ＷＴＲＵが発見ビーコンを受信する可能性が高まる。発見ビーコン送信および受信の信頼性を高める別の技法は、ＡＰを識別するシグネチャを発見ビーコン内で提供することである。ＷＴＲＵが複数のＡＰから発見ビーコンを受信する場合、そのようなシグネチャは、ＷＴＲＵが適切なＡＰを選択することを容易にする。
【００５９】
上で開示されたシナリオは、ＡＰによる発見ビーコン送信が、ＷＴＲＵにおいて実行される粗いセクタスキャニングと同期が取れていることを仮定している。実際に、これが本当であることもあるが、ＡＰとＷＴＲＵは同期が取れていない可能性が非常に高い。上で開示された発見ビーコン手順を開始する前に、様々な同期方法を実施することができる。例えば、通常の２．４／５ＧＨｚの無線デバイスまたは別の無線アクセス技術（ＲＡＴ）（例えばセルラシステム）を用いる同期は、ＡＰ、ＷＴＲＵ、または両方で実行することができる。内部（ローカル）クロック同期を、ＡＰ、ＷＴＲＵ、または両方において実行することができ、それによって、各デバイスの内部クロックは、ＷＴＲＵがＡＰにひとたびアソシエートされると、（存在すれば）クロックドリフトを正すことができる。ＷＴＲＵ、ＡＰ、または両方は、受信した全地球測位システム（ＧＰＳ）信号に基づいて、時間同期を実行することができる。
【００６０】
粗い指向性アンテナビームを使用する、上で説明した発見ビーコン送信は、中央ＡＰまたはコントローラが存在しない、アドホックシナリオにも適用することができる。例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１アドホックモードでは、ターゲットビーコン送信時間（ＴＢＴＴ：Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ）の間に、いずれのＷＴＲＵも、ビーコンを送信することができる。選択されたＷＴＲＵは、アドホックネットワークにおいて新しいＷＴＲＵを発見するために、上で開示された方法で、発見ビーコンを送信することができる。２つ以上のＷＴＲＵが同時にアドホックモードに入った場合、ランダムに、それらのうちのいずれか１つを、発見ビーコン送出に専念させることができる。発見ビーコンは、他のＷＴＲＵがネットワークを発見できるように、すべての方向に送出することができる。発見ビーコンを送信するＷＴＲＵは、発見ビーコンをブロードキャストするために、指定された時間間隔の後、またはアイドルモード中に、発見フェーズに入る。すべてのＷＴＲＵは、発見ビーコンを送信する能力を有するので、発見フェーズを担っているＷＴＲＵが、ネットワークを出た場合、別のＷＴＲＵが、直ちに発見フェーズの責任を引き受ける（すなわち、発見ビーコンを送信する）ことができる。
【００６１】
アドホックモードでは、すべてのＷＴＲＵが、周期的ビーコンを送信することができる。ＴＢＴＴの間、ＷＴＲＵは、活動を行わないランダムなバックオフ期間に入り、完了することができ、その後、周期的ビーコンを送信することができる。ランダムなバックオフ期間を完了した、アドホックネットワーク内の第１のＷＴＲＵが、周期的ビーコンを送信する。その後、ＷＴＲＵは、以降の粗いビーコン送信のために、アドホックネットワーク内の他のＷＴＲＵの位置を発見することができる。
【００６２】
別の実施形態では、ＷＴＲＵは、直接リンクプロトコルを使用して、別のＷＴＲＵと直接的に通信できることがある。したがって、すべてのＷＴＲＵは、他のＷＴＲＵを発見するために、発見ビーコンを送信するように構成することができる。ＷＴＲＵによる発見ビーコンの送信は、ＡＰによって基本サービスセット（ＢＳＳ：ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ）チャネルまたはオフチャネル（非ＢＳＳチャネル）上で、ＡＰとは独立に（例えば、（ＡＰを潜り抜けて）トンネルされる直接リンクで、もしくはピア間で直接的に）ＢＳＳチャネル上で、またはＡＰとは独立にオフチャネル上で、開始することができる。
【００６３】
図７を参照すると、図５を参照して上で開示された発見フェーズ３１０が示されている。送信ＡＰに関連付けられた各セクタにおいて、複数の発見ビーコン７１０が送信される。各発見ビーコン７１０の送信後、関連付けられた応答期間７２０は、発見ビーコンを受信したＷＴＲＵが、応答メッセージをＡＰに送信することを可能にする。ＡＰが同じＷＴＲＵから２つ以上の応答を受信することも可能である。これは、例えば、ＷＴＲＵが２つのセクタのエッジ上に所在する場合に、または無線送信環境内の様々な障害物および面からのマルチパス反射のせいで、発生することがある。
【００６４】
ＷＴＲＵが所在する最良の粗いセクタを決定するため、ＷＴＲＵがいかなる先行する発見ビーコンにも応答していない場合、または現在受信している発見ビーコンが先に受信した発見ビーコンよりも強力である場合、ＷＴＲＵは、発見ビーコンを受信した後、応答メッセージを送信することができる。ＡＰは、最後に受信した応答のみを考慮する。例えば、ＷＴＲＵが、セクタ１において、発見ビーコンを受信し、応答を送信する。後で、同じＷＴＲＵが、セクタ２において、より強力な発見ビーコンを受信する。ＷＴＲＵは、やはり応答を送信する。ＷＴＲＵは、セクタ３においても、発見ビーコンを受信するが、この発見ビーコンは、セクタ２において受信した発見ビーコンよりも微弱であり、そのため、ＷＴＲＵは、応答メッセージを送信しない。ＡＰは、受信した応答メッセージに基づいて、ＷＴＲＵがセクタ２に所在すると決定する。
【００６５】
別の実施形態では、図８を参照すると、図５を参照して上で開示された発見フェーズ３１０が示されている。指向性発見ビーコン送信８１０は、各セクタにおいて連続的に送信される。ＡＰの各セクタにおいて、発見ビーコン８１０が送信された後、ＡＰの各セクタに対して１つの応答期間８２０を割り当てることができる。ＷＴＲＵは、様々な発見ビーコン８１０を受信し、事前に決定すること、または調整可能とすることができる、様々な要因に基づいて、どの発見ビーコンが最良であるかを決定することができる。その後、ＷＴＲＵは、最強のセクタに関連付けられた適切な応答期間８２０において、ＡＰに応答することができる。
【００６６】
上で開示された様々な実施形態では、発見ビーコンを送信したデバイスによって決定された任意の時間に、発見ビーコンを送信したデバイスによって決定された都合がよい時間に、周期的ビーコン期間の直後に、または（設計パラメータとして選択された）特定のオフセットだけ周期的ビーコンからずれて、発見ビーコンを配置することができる。
【００６７】
図９を参照すると、粗い／精密なプロービングの図９００が示されている。この例では、ＷＴＲＵは、アクティブスキャニングを実行している。ＷＴＲＵは、閾値時間量またはスキャニングサイクルの閾値数の間、発見ビーコンを受信していない場合、（プローブ要求メッセージなどの）プローブメッセージをＡＰに送信することができる。これは、例えば、ＷＴＲＵが発見ビーコン送信の範囲外にいる場合に、または物体が粗く送信された発見ビーコンでさえも妨害する場合に発生することがある。ＷＴＲＵは、４個のセクタ９１２上でプローブメッセージを送信することによって開始する。このシナリオでは、相対的に粗いセクタ化に対する電力割り当てのせいで、４個のセクタ９１２上で送信されるプローブメッセージの送信距離は、ＡＰ９２０による検出には十分ではない。ＷＴＲＵ９１０が、ＡＰ９２０から応答メッセージを受信しない場合、セクタの数が、（この例では２倍することによって）８セクタに増やされる。今では、ＷＴＲＵ９１０は、８個のセクタ９１４上でプローブメッセージを送信し、より狭くフォーカスされた指向性アンテナビームは、より長い送信距離を達成する。しかし、この例では、８個のセクタ９１４上でのプローブメッセージの送信でも、ＡＰ９２０がプローブメッセージを受信するにはまだ不十分である。再び、ＷＴＲＵ９１０は、（所定の数の送信サイクルまたは所定の期間が経過しても）ＡＰ９２０から応答メッセージを受信しない場合、２倍することによって、指向性アンテナのセクタの数を増やす。次に、ＷＴＲＵ９１０は、１６個のセクタを使用して、１６個のセクタ９１６上でプローブメッセージを送信する。１６個のセクタを使用する場合の送信距離は、ＡＰ９２０に到達するのに十分であり、ＡＰ９２０は、その後、プローブ応答メッセージを送信することができる。上の説明では、プローブメッセージの送信のために使用されるセクタの数が調整されたと決定されるまで、ＷＴＲＵ９１０は、１つのサイクル内で、セクタの各々においてプローブメッセージを送信することができる。
【００６８】
ＷＴＲＵ９１０は、ＡＰ９２０からプローブ応答を受信した場合、ＡＰ９２０からの周期的ビーコンまたは他の任意のブロードキャストをリスンするために、プローブメッセージの送信を成功させた精密なビームを使用し続ける。ＡＰ９２０は、周期的ビーコンをＷＴＲＵ９１０に送信する場合、粗いビーム（図示の例では、セクタ２に関連付けられた粗いビーム）を使用し続けることができる。ＷＴＲＵ９１０およびＡＰ９２０はともに、パケットデータ送信のために、精密に調整された狭いアンテナビームを使用することができる。
【００６９】
上で開示された実施形態では、ＡＰがどの周波数チャネル上で発見ビーコンを送信するかの決定が、ＡＰのカバレージエリア内のＷＴＲＵに分かっていた。いつもこうとは限らないことがあり、ＡＰによって送信された発見ビーコンを受信する前に、ＷＴＲＵは、利用可能なチャネルをスキャンして、ＡＰがどのチャネル上で送信しているかを決定する必要があることがある。ＡＰのアクティブチャネルを決定するためにＷＴＲＵが行うチャネルのスキャニングは、発見ビーコンが送信される固定された発見チャネルを利用することができる。この発見チャネルは、ＡＰとＷＴＲＵによって、事前に知られていなければならない。別の実施形態では、ＡＰは、複数のチャネル上で発見ビーコンを送信することができ、それによって、ＷＴＲＵが発見ビーコンを検出できる機会を増やす。別の実施形態では、ＡＰは、高い符号化利得を使用する、固定の１つまたは複数のチャネル上で、発見ビーコンを送信することができる。この実施形態では、チャネルが別のシステムによって占有されている場合でも、またはチャネルが高い環境的干渉のせいで中断される場合でも、相対的に高い符号化利得は、ＷＴＲＵが、発見ビーコンを復号し、システムにアクセスすることを可能にする。別の実施形態では、ＷＴＲＵは、同時に複数のチャネルをスキャンすることができ、それによって、発見ビーコンを受信する時間を短縮する。別の実施形態では、ＷＴＲＵは、ＡＰが発見ビーコンを送信する、１つのチャネルおよび／または複数のチャネルに関する情報を受信することができる。この情報は、ＷＴＲＵが現在それを用いて通信している、第２の無線アクセス技術（ＲＡＴ）によって提供することができる。ＷＴＲＵは、この情報をひとたび受信すると、適切なチャネルに同調し、発見ビーコンを受信することができる。
【００７０】
ＡＰが発見ビーコンを送信するチャネルが分からない、別の実施形態では、発見ビーコン送信のために、空間−周波数ホッピングを使用することができる。図１０を参照すると、空間−周波数ビーコンを送信するための方法１０００は、空間−周波数ビーコンが送信されるセクタの数Ｍを、ＡＰが決定することから開始する（１０１０）。次に、ＡＰは、空間−周波数ビーコンが送信される周波数チャネルの数Ｎを決定する（１０２０）。その後、ＡＰは、すべての可能な組み合わせ（Ｍ，Ｎ）の集合からセクタＭと周波数チャネルＮの組み合わせをランダムに選択することによって、空間−周波数ビーコン列を発生させる（１０３０）。その後、ＡＰは、空間−周波数ビーコン列を送信する（１０４０）。空間−周波数ビーコン列は、各セクタＭにおける、各周波数チャネルＮ上での、少なくとも１つの空間−周波数ビーコン送信を含む。その後、１０４０における空間−周波数ビーコン送信が、プロセスが終了するまで継続的に繰り返される。
【００７１】
Ｍ個のセクタおよびＮ個の周波数チャネルが可能であると仮定すると、したがって、ＭのＮ倍の一意的なセクタ−周波数の組み合わせが存在し、そのため、ビーコン送信デバイスは、これらの（Ｍ，Ｎ）組み合わせからランダムに送信すべきである。１つの可能な方法は、空間−周波数ビーコン列と呼ぶことができる、これらの組み合わせを１つのサイクルの間に１回だけランダムに選択し、このビーコン列を継続的に繰り返すことである。したがって、先に発見されたデバイスは、特定の近隣デバイスによって使用されるビーコン列が分かり、使用されることが分かった組み合わせにスキャニング選択（セクタおよび周波数）をフォーカスする。
【００７２】
ＡＰから発見ビーコンを獲得することを望むＷＴＲＵは、周波数をロックし、指向性アンテナビームを使用してスキャンを実行することができる。ＷＴＲＵが発見ビーコンをひとたび獲得すると、ＡＰは、将来の発見ビーコン送信のために、疑似ランダム空間−周波数パターンの通知を伝えることができる。
【００７３】
本明細書で説明する実施形態のいずれにおいても、緩やかな同期方法を適用して、スループットを改善することができる。第１の緩やかな同期方法では、ビーコン間隔（すなわち、連続的なビーコン送信の間の間隔）を調整するために、適応ビーコン送信が利用される。ビーコン間隔は、与えられたＡＰのアップリンク／ダウンリンクトラフィック比を含む様々な要因、またはスキャン期間の変化に基づいて、適合させることができる。第２の緩やかな同期方法では、例えば、非対称トラフィックが存在する場合（例えば、セットトップボックス（ＳＴＢ）と高精細度（ＨＤ）ディスプレイの間のデータトラフィックでは、ダウンリンクトラフィックがアップリンクトラフィックよりもはるかに多い）、初期同期の後、より多くのトラフィックを有するノードが、送信し、その後、他のノードが肯定応答（ＡＣＫ）を送信するのを待つ。例えば、いくつかのタイプの所定のイベントなど、通常のビーコン送信が望まれる場合、データまたはＡＣＫパケットの終わりに、通常の方法でビーコン送信を開始するべきであることを知らせる、制御パケットを追加することができる。所定のイベントが完了すると、周期的ビーコン送信を行わずに、以前のように、非対称データ送信を開始することができる。
【００７４】
上で説明した発見フェーズ３１０の後、データ転送フェーズ３３０の間に、隠れノード問題およびデフネスに対処するために、いくつかの保護メカニズムを使用することができる。一実施形態では、ＷＴＲＵは、近隣ＷＴＲＵに通信情報を提供するために、すべてのセクタ／クォータに、クォータ指向性送信要求（ＱＤＲＴＳ：ｑｕａｒｔｅｒ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−Ｓｅｎｄ）メッセージおよびクォータ指向性送信許可（ＱＤＣＴＳ：ｑｕａｒｔｅｒ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｃｌｅａｒ−ｔｏ−Ｓｅｎｄ）メッセージを送信する。この保護メカニズムは、ＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳメッセージの使用からもたらされることがある、起こり得るあらゆるタイミング遅延を無効化するために、クォータ指向性受信自由（ＱＤＦＴＲ：ｑｕａｒｔｅｒ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｅ−ｔｏ−Ｒｅｃｅｉｖｅ）メカニズムを用いて増強することができる。クォータ指向性送信の使用は（すなわち、パイ／２のセクタにおける送信は）、一例として、説明の目的のみで提示されたにすぎないことに留意されたい。本明細書で提示されたのと同じ方法は、任意のセクタ幅の送信に適用することができる。ＱＤＲＴＳ、ＱＤＣＴＳ、およびＱＤＦＴＲは、セクタサイズに従って、名前を変更することができる。
【００７５】
図１１を参照すると、目標ＷＴＲＵ Ａが別のＷＴＲＵ Ｂと通信している際の、デフネスシナリオの一例が示されている。この例では、ＷＴＲＵ Ａ、ＷＴＲＵ Ｂ、およびＷＴＲＵ Ｃという３つのＷＴＲＵが、指向性通信を実行することができ、４つのセクタ１、２、３、４において、アンテナビームを送信および受信することができる。ＷＴＲＵ ＡがＷＴＲＵ Ｂと通信する場合、ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ Ａの送信アンテナが、セクタ１、２、４の方向においてそれぞれ同調しないように、セクタ１、２、４においてアンテナビームをブロックする。したがって、ＷＴＲＵ Ａは、セクタ３でのみ、アンテナビームを使用して通信する。同様に、ＷＴＲＵ Ａと通信しているＷＴＲＵ Ｂは、セクタ１に関連付けられたアンテナビームだけを使用する。ＷＴＲＵ Ｃは、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂが行っている通信に気づいておらず、そのため、ＷＴＲＵ Ｃが、ＤＲＴＳ信号をＷＴＲＵ Ａに送信した場合、ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ ＣからのＤＲＴＳを受信することが可能ではない。言い換えると、ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ ＣのＤＲＴＳ送信に対してデフネスの状態にある。
【００７６】
ＱＤＲＴＳフィールドで示される継続時間は、媒体が予約された正確な時間を表さないことがあるので、ＱＤＦＴＲフレームが必要とされることがある。ＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳフレームは、すべてのセクタにおいて送信することができ、これらのフレームの送信は、これらのセクタにおいて進行中の送信のせいで、遅延させられることがある。
【００７７】
一実施形態では、上で図１１において説明したデフネス問題は、ＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳシグナリングを交換することによって、対処することができる。この交換は、２つのＷＴＲＵがビジーであることを、周囲のすべてのＷＴＲＵに通知し、周囲のＷＴＲＵは、通信中のＷＴＲＵの送信に干渉しないように、通信中のＷＴＲＵの方向にあるセクタをブロックすることができる。このメカニズムは、目標ＷＴＲＵが通信に利用可能であることも保証する。パケット転送が終了すると、両方のＷＴＲＵは、以下で説明するように、ＷＴＲＵが再び自由に受信できることを知らせるＱＤＦＴＲメッセージを、すべてのセクタにおいて送信することができる。
【００７８】
ＷＴＲＵは、ＱＤＲＴＳメッセージまたはＱＤＣＴＳメッセージに含まれる継続時間フィールドに従って、それぞれのネットワーク割り当てベクトル（ＮＡＶ：ｎｅｔｗｏｒｋ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ）を設定することができる。ＮＡＶが満了した場合、ＷＴＲＵは、通信中のノードからＱＤＦＴＲメッセージを受信するために、アンテナを通信中のノードに対して同調させるための通知としてこの満了を使用する。以下で説明するどのシナリオでも、ＱＤＦＴＲメッセージを使用しないこともできる。
【００７９】
ＷＴＲＵは、すべての方向においてＱＤＲＴＳ信号を送信する場合、送信を許可されていないセクタをスキップすることができる。ＷＴＲＵが、送信前に媒体を検知する場合、僅かな遅延（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１におけるフレーム間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｉｎｇ））が生じることがある。ＷＴＲＵは、媒体がビジーであると検出した場合、（それをブロックされたセクタと見なして）そのセクタをスキップすることができ、次のセクタにおいて、媒体がビジーでないと決定した後に、ＱＤＲＴＳ信号を送信することができ、以降のセクタでも同様である。ＷＴＲＵが、すべての方向において、ＱＤＣＴＳ信号を送信する場合も、同じ方法を適用することができる。代替的または追加的に、ＷＴＲＵは、セクタをスキップすることができ、その場合、スキップしたセクタに後で戻ることができる。例えば、ＷＴＲＵは、（例えば、ブロッキングをトリガしたＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳから決定される、計算されたＮＡＶ値に基づいた）ＷＴＲＵがアンブロックとなる適切な時間に、セクタに戻ることができる。例えば、ＷＴＲＵは、進行中の指向性送信を中断すること、アンブロックとなるセクタに同調すること、およびＱＤＲＴＳ、ＱＤＣＴＳ、またはＷＴＲＵがビジーであることをこのセクタ内の他のＷＴＲＵに通知し、利用可能になる予想時間を示す、他の何らかの指向性メッセージを送信することができる。
【００８０】
図１２を参照すると、上で説明したＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳ保護メカニズムを実施する、図１１のＷＴＲＵが示されている。ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ Ａに関連付けられた４つのセクタの各々において、ＱＤＲＴＳ信号を送信することができる。セクタ１では、ＱＤＲＴＳ１が送信され、セクタ２では、ＱＤＲＴＳ２が送信され、他についても同様である。ＱＤＲＴＳ送信は、ＷＴＲＵ Ｂとの通信を確立しようというＷＴＲＵ Ａの意図を示す。ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ Ａに関連付けられたセクタのすべてを順番にスイープする輪番的な方法で、ＱＤＲＴＳ信号を送信することができ、またはＷＴＲＵ Ａは、ランダムな方法、もしくは他の何らかの基準に基づいて、ＱＤＲＴＳ信号を送信することができる。ＷＴＲＵ Ａのセクタの１つまたは複数が、例えば、示されていない別のＷＴＲＵと通信しているために、送信をブロックされている場合、そのブロックされているセクタでは、ＱＤＲＴＳは送信されない。
【００８１】
ＷＴＲＵ ＡからＱＤＲＴＳ信号を受信すると、ＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵ Ｂが通信に利用可能である場合は、すべてのブロックされていないセクタにおいて、ＷＴＲＵ ＢがＷＴＲＵ Ａと通信していることをＷＴＲＵ Ｂの近隣ＷＴＲＵのすべてに通知する、応答ＱＤＣＴＳ信号を送信することができる。ＷＴＲＵ Ａは、（ＭＡＣ層メッセージに基づいて事前構成すること、または様々な基準に基づいてＷＴＲＵに動的に設定することができる）指定された期間が過ぎても、ＷＴＲＵ ＢからＱＤＣＴＳ応答信号を受信しない場合、ＷＴＲＵ Ｂは利用不可能であると結論することができる。その場合、ＷＴＲＵ Ａは、チャネルが空いていることをＷＴＲＵ Ａの近隣ＷＴＲＵに通知するＱＤＦＴＲフレームを、すべてのセクタにおいて送信することができる。
【００８２】
ＱＤＲＴＳフレームおよびＱＤＣＴＳフレームは、ＷＴＲＵの送信セクタ番号（すなわち、ＷＴＲＵが通信しようと意図するセクタ）を定める、情報要素またはフィールドを含むことができる。すべてのＷＴＲＵは、ネットワーク内のＷＴＲＵ間の通信の方向を知るようになるので、この情報要素またはフィールドは、ネットワークが空間ダイバーシチを維持するのを助けることができる。その後、ネットワーク内での干渉を最低限に抑えるため、ＷＴＲＵの間で選択的な通信経路を確立することができる。例えば、図１２を引き続き参照すると、ＷＴＲＵ Ａによって送信され、ＷＴＲＵ Ｃによって受信されるＱＤＲＴＳ３は、ＷＴＲＵ ＡがＷＴＲＵ Ａのセクタ３を介して通信していることをＷＴＲＵ Ｃに通知する情報を含むことができる。その場合、ＷＴＲＵ Ｃは、ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂから離れるように方向付けられたセクタ１またはセクタ３を使用する通信は、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂの間の通信に干渉しないことを知ることができる。ＱＤＣＴＳおよびＱＤＲＴＳシグナリングに基づいて、空間的な関係を決定し、干渉を最低限に抑えるために、様々なアルゴリズムを利用することができる。
【００８３】
一実施形態では、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂの間の通信セッションが完了すると、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂの両方は、上で説明したような、ＱＤＲＴＳ信号およびＱＤＣＴＳ信号を送信するのと同じ方法で、ＱＤＦＴＲ信号を送信することができる。ＱＤＦＴＲ信号は、ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂが自由にパケットを受信できることを、ＷＴＲＵ Ｃおよび他の近隣ＷＴＲＵに通知する。ＱＤＦＴＲフレームは、ＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳと同様の制御フレームである。ＱＤＦＴＲフレームを受信したＷＴＲＵは、送信ＷＴＲＵが通信を終了し、他の任意のデータを受信するのに利用可能であることを知る。ＱＤＦＴＲフレームは、期間の通知を含むことができ、これは、その期間が経過した後、送信ＷＴＲＵが利用可能になることを明示する。ＱＤＦＴＲフレームはすべての近隣ＷＴＲＵに送られるので、ＱＤＦＴＲの宛先は、ブロードキャストアドレスである。
【００８４】
一実施形態では、ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵが発見された方向において、ＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳを送信することができる。図１３を参照すると、ＷＴＲＵ Ａ、ＷＴＲＵ Ｂ、およびＷＴＲＵ Ｃが、各ＷＴＲＵが受信ＷＴＲＵを予期するセクタにおいて、ＱＤＲＴＳフレームおよびＱＤＣＴＳフレームを送信および受信することを示す図が示されている。ＷＴＲＵ Ａは、セクタ３およびセクタ４において（すなわち、ＷＴＲＵ ＢおよびＷＴＲＵ Ｃが発見された方向において）、ＱＤＲＴＳフレームを送信することができ、ＷＴＲＵ Ｂは、（発見されたＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｃの方を向いた）セクタ１およびセクタ４においてＱＤＲＴＳフレームを送信することができる。追加的または代替的に、ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂは、発見されたＷＴＲＵの方を向いたセクタにおいて、ＱＤＦＴＲ信号を送信することができる。あるいは、ＱＤＦＴＲ信号は、最近ネットワークに入った新しい近隣ＷＴＲＵもＱＤＦＴＲフレームを受信することを保証するため、セクタのすべてにおいて送信することもできる。
【００８５】
送信元ＷＴＲＵが送信するデータを有する一実施形態では、ＷＴＲＵは、宛先ＷＴＲＵの位置が先に分かっている場合、宛先ＷＴＲＵの方向にのみ、ＱＤＲＴＳフレームを送信する。その後、送信元ＷＴＲＵは、ＱＤＣＴＳフレーム応答を待つことができる。ＱＤＣＴＳフレームの受信に応答して、送信元ＷＴＲＵは、以下のオプションのうちの少なくとも１つを開始することができる。送信元ＷＴＲＵは、他のすべての残りの方向において、ＱＤＲＴＳフレームを送信することができる。送信元ＷＴＲＵは、すべての残りの方向において、受信したＱＤＣＴＳフレームを中継することができる。宛先ノードは、すべての残りの方向において、ＱＤＣＴＳフレームを送信することができる。この実施形態では、ＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳフレームを受信するすべてのＷＴＲＵは、それぞれのＮＡＶ内に更新されたタイミング情報を有し、予約された媒体の継続期間を知っているので、データ送信の終わりに、ＱＤＦＴＲフレームを送信することを必要としないことがある。
【００８６】
別の実施形態では、上で説明したデフネス問題を緩和するために、ＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳ保護メカニズムを使用することができる。図１４を参照すると、送信元ＷＴＲＵ（ＷＴＲＵ Ｓ）と宛先ＷＴＲＵ（ＷＴＲＵ Ｄ）が通信しており、ＷＴＲＵ Ｂに、そのセクタ２およびセクタ４に関連付けられた指向性アンテナをブロックさせる。一方、ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ ＳとＷＴＲＵ Ｄの間の通信に対する干渉を回避するために、そのセクタ３に関連付けられた指向性アンテナをブロックする。ＷＴＲＵ Ｂは、そのセクタ１の指向性アンテナからＷＴＲＵ Ａへの送信は自由に行うことができるが、ＷＴＲＵ Ａがそのセクタ３をブロックしたせいで、ＱＤＣＴＳフレームに応答したＱＤＣＴＳフレームを、ＷＴＲＵ Ｂが受信しない場合、デフネス問題が生じる。
【００８７】
上で説明したデフネス問題を解決するため、ＷＴＲＵは、トリガイベントが発生するまで送信を遅延させることを、他のＷＴＲＵに通知することができる。このトリガイベントは、ＱＤＦＴＲフレームの受信、ＮＡＶタイマの満了、または他の何らかのトリガイベントとすることができる。
【００８８】
図１５を参照すると、図１４のＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂについての信号フロー図が示されている。上で説明したように、ＷＴＲＵ Ｂは、２つの反対方向の指向性アンテナをブロックし、ＷＴＲＵ Ｂの残りの指向性アンテナによって受信される送信はいずれも、ＷＴＲＵ ＳとＷＴＲＵ Ｄの間ですでに確立された通信と衝突すると決定する。デフネスシナリオの決定に応答して、ＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵ Ａが、ＱＤＦＴＲ、またはＷＴＲＵ ＳとＷＴＲＵ Ｄの間の送信の終了を知らせる他の任意のＦＴＲ信号を受信する後まで、応答ＱＤＣＴＳ信号の送信を遅延させることを、ＷＴＲＵ Ａに通知する情報要素またはフィールドを含むＱＤＲＴＳ信号を、ＷＴＲＵ Ａに送信する。ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂが、それぞれのＱＤＦＴＲフレーム（ＱＤＦＴＲ＿２およびＱＤＦＴＲ＿３）をひとたび受信すると、ＷＴＲＵ Ｂは、ＱＤＲＴＳフレームを送信し、ＷＴＲＵ Ａは、ＱＤＣＴＳフレームを送信する。このシグナリング交換は、ＷＴＲＵ ＢとＷＴＲＵ Ａの間の通信のためのチャネルを予約する。図１５に示されるように、ＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵ ＤからＱＤＦＴＲフレームを受信した後、セクタ２、セクタ３、およびセクタ４において、ＱＤＲＴＳフレーム（それぞれＱＤＲＴＳ＿２、ＱＤＲＴＳ＿３、ＱＤＲＴＳ＿４）を送信することができる。ＷＴＲＵ Ａは、すべてのセクタにおいて、ＱＤＣＴＳフレーム（それぞれＱＤＣＴＳ＿１、ＱＤＣＴＳ＿２、ＱＤＣＴＳ＿３、ＱＤＣＴＳ＿４）を送信することができる。あるいは、ＷＴＲＵ Ｂは、ＱＤＦＴＲフレームを受信した後、セクタ２、セクタ３、およびセクタ４において、さらに再びセクタ１において、ＱＤＲＴＳフレームを送信することができる。一実施形態では、ＱＤＲＴＳフレーム、ＱＤＣＴＳフレーム、および／またはＱＤＦＴＲフレームは、ＷＴＲＵが発見されたセクタでのみ送信することができる。
【００８９】
図１６は、ＷＴＲＵが、（別のセクタにおける）進行中の送信のせいで、あるセクタをブロックし、結果として、ブロックされたセクタにおいて近隣ＷＴＲＵから着信したＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳに対してデフネスになる、別のデフネスシナリオの図である。ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂは、確立された直接通信を有するが、直接通信のために使用されるセクタ、すなわち、ＷＴＲＵ Ａのセクタ２およびＷＴＲＵ Ｂのセクタ１を除いて、その後、すべてのセクタをブロックする。ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂはともに、図１６に示されるように、ＷＴＲＵ ＣおよびＷＴＲＵ Ｄからの潜在的なＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳのいずれに対しても、今はデフネス状態にある。したがって、ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵ ＣとＷＴＲＵ Ｄの間の通信セッションには気づかない。ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂは、通信セッションを完了したとき、それらのセクタ３およびセクタ４の各々において、送信を開始すべきでないが、それは、これらの送信が、ＷＴＲＵ ＣとＷＴＲＵ Ｄの間の通信に対して干渉することがあるからである。このデフネス問題は、そのセクタにおけるいずれの送信の前にも、最小セクタセンシング時間を指定することによって、回避することができる。例えば、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂは、それらのセクタ３またはセクタ４の各々において、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂが、受信ＷＴＲＵからの肯定応答（ＡＣＫ）フレームを含む、ＷＴＲＵ ＣとＷＴＲＵ Ｄの間の送信の完了を捉えることを保証する継続期間にわたって、チャネルをセンスすることができる。このようにして、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵ ＣとＷＴＲＵ Ｄの間の通信セッションのいずれかの方向が影響を受けるかどうかをセンスすることができる。例えば、セクタ当たりのセンシング時間は、
センシング時間＝ＭＡＸ＿Ｐａｃｋｅｔ＿ｄｕｒａｔｉｏｎ＋バックオフ時間（例えば、ショートフレーム間隔（ＳＩＦＳ：ｓｈｏｒｔ ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ ｓｐａｃｉｎｇ））＋ＡＣＫ時間
として定義することができる。
【００９０】
上では特徴および要素を特定の組み合わせで説明したが、各特徴または要素は、単独で使用でき、または他の特徴および要素との任意の組み合わせで使用できることを当業者であれば理解されよう。加えて、本明細書で説明した方法は、コンピュータまたはプロセッサによって実行する、コンピュータ読取り可能媒体内に包含された、コンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアで実施することができる。コンピュータ読取り可能媒体の例は、（有線接続または無線接続を介して送信される）電子信号と、コンピュータ読取り可能記憶媒体とを含む。コンピュータ読取り可能記憶媒体の例は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスクおよび着脱可能ディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスクおよびデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光媒体を含むが、これらに限定されない。ソフトウェアと連携するプロセッサは、ＷＴＲＵ、ＵＥ、端末、基地局、ＲＮＣ、または任意のホストコンピュータにおいて使用する無線周波数送受信機を実施するために使用することができる。
【００９１】
実施形態
１．指向性アンテナを使用するステップ
を含む、デバイス発見のための方法。
２．発見のための専用ビーコンを提供するステップ、
発見フェーズ中に粗い方法で指向性ビーコンを使用するステップ、
発見フェーズ中に受信した情報を使用して、データ送信または周期的ビーコン送信のための精密な指向性ビームを使用するステップ、
発見されたセクタでのみ粗い周期的ビーコンをブロードキャストするステップ、または
範囲外デバイスを発見するためのメカニズムを提供するステップ
のうちの少なくとも１つをさらに含む、実施形態１に記載の方法。
３．ビーコン列を繰り返すステップ
をさらに含む、実施形態１〜２のいずれか１つに記載の方法。
４．デバイスの周囲の複数の方向に時分割手法で発見ビーコンを送信するステップであって、発見ビーコンは、２パイ／Ｎの電力半値ビーム幅でＮ個のセクタに送信される、ステップ
をさらに含む、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の方法。
５．発見ビーコンに対する応答をリスンするステップ
をさらに含む、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の方法。
６．ビーコン送信のチャネル周波数が分かっている、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の方法。
７．ビーコン送信のチャネル周波数が分かっていない、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の方法。
８．ビーコン送信デバイスをオンにするステップ
をさらに含む、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の方法。
９．発見期間を開始するステップであって、
発見ビーコンを粗い指向性ビームでランダムに選択された第１のセクタに送信するステップと、
ある期間にわたって周囲のデバイスからの応答をリスンするステップと、
第２のセクタに移り、発見ビーコンを送信するステップと
を含むステップ
をさらに含む、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の方法。
１０．発見ビーコンがすべての粗いセクタに送信された場合、発見されたデバイスを含むセクタに集中するステップ
をさらに含む、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の方法。
１１．これが最初の発見期間である場合、発見期間が、所定の期間にわたって、またはデバイスが見つかるまで継続するステップ
をさらに含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の方法。
１２．発見された局との間でアソシエートするステップと、
アンテナトレーニングシンボルまたは重みを交換するステップと、
交換されたトレーニングシンボルまたは重みに基づいて、発見された局との間で精密なビームをビーム形成するステップと
をさらに含む、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
１３．精密なビームは、送信デバイスにおいて形成される、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
１４．精密なビームは、受信デバイスにおいて形成される、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
１５．精密なビームは、高スループットのデータ送信および受信のためのものである、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
１６．同期を実行するステップ
をさらに含む、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
１７．同期は、
発見ビーコンの粗いセクタを使用して、粗い周期的ビーコンを送信するステップであって、周期的ビーコンは、発見されたデバイスを含むセクタに送信される、ステップ
精密な周期的ビーコンを送信するステップであって、結果として得られた周期的ビーコンのための精密なセクタは、データ送信のために使用されるセクタであり、新しいデバイスは、発見ビーコン送信に基づいてアソシエートされる、ステップ、または
すべてのデバイスがアソシエートされた場合、もしくはビーコン送信デバイスが、セクタのどの追加のデバイスにもアソシエートすることを許可しない場合、精密な周期的ビーコンのみを送信するステップ
のうちの少なくとも１つによって実行される、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載の方法。
１８．周期的ビーコンを切断するステップと、
そのセクタの最後の局（ＳＴＡ）がビーコン送信デバイスとディサソシエートしたことをビーコン送信デバイスが検出した場合、またはセクタ内にＳＴＡが存在しないことをビーコン送信デバイスが検出した場合、発見ビーコンを送信するステップと
をさらに含む、実施形態１〜１７のいずれか１つに記載の方法。
１９．新しいデバイスがあるかどうかチェックするステップであって、
発見ビーコンをすべてのセクタに周期的に送信するステップ、または
アイドルモード中に、発見ビーコンをすべてのセクタに都合がよければ送信するステップ
のうちの少なくとも１つを含むステップ
をさらに含む、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載の方法。
２０．スキャニング動作を実行するステップ
をさらに含む、実施形態１〜１９のいずれか１つに記載の方法。
２１．スキャニング動作は、
１つの完結したアクセスポイント（ＡＰ）サイクル中に、各粗いセクタにおいて発見ビーコンがないかどうかスキャンするステップ
を含む、実施形態１〜２０のいずれか１つに記載の方法。
２２．ＡＰとアソシエートするステップと、
発見されたセクタにおいて周期的ビーコンをリスンするステップと、
ＳＴＡが位置を変えた場合、発見ビーコンをリスンし続けるステップと
をさらに含む、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載の方法。
２３．周期的ビーコンを受信しているセクタにおいてＳＴＡがオンに切り換わった場合、周期的ビーコンを受信するステップと、
周期的ビーコンからの情報に基づいて、アソシエーション要求を送信するステップと、
データ転送のためのビーム形成を実行するステップと、
発見されたセクタでのみ周期的ビーコンをリスンするステップと
をさらに含む、実施形態１〜２２のいずれか１つに記載の方法。
２４．１つの専用ＳＴＡが、ネットワーク内において新しいＳＴＡを見つけるために、発見ビーコンを送出する、実施形態１〜２３のいずれか１つに記載の方法。
２５．周期的ビーコンは、いずれかのＳＴＡによってブロードキャストされる、実施形態１〜２４のいずれか１つに記載の方法。
２６．発見ビーコンは、すべての方向に送信される、実施形態１〜２５のいずれか１つに記載の方法。
２７．指定された時間間隔の後、またはアイドルモード中に、発見ビーコンをブロードキャストするために、発見フェーズに入るステップ
をさらに含む、実施形態１〜２６のいずれか１つに記載の方法。
２８．ランダムなバックオフに入るステップと、
ＳＴＡがバックオフを完了した第１のＳＴＡである場合、周期的ビーコンを送信するステップと、
ＳＴＡを含むセクタを発見するステップと、
ＳＴＡを含むセクタに粗い周期的ビーコンを送信するステップと
をさらに含む、実施形態１〜２７のいずれか１つに記載の方法。
２９．ＳＴＡは、すべてのＳＴＡの間で調整を提供し、ネットワーク同期を維持する、一時的なＡＰとして機能する、実施形態１〜２８のいずれか１つに記載の方法。
３０．どのＳＴＡも、他のあらゆるＳＴＡを発見することができる、実施形態１〜２９のいずれか１つに記載の方法。
３１．発見プロセスを、
ＡＰを通して、基本サービスセット（ＢＳＳ）チャネルもしくはオフチャネル上で、
ＡＰとは独立に、ＢＳＳチャネル直接リンク上で、もしくはピア間で直接的に、または
ＡＰとは独立に、オフチャネル上で、
開始するステップ
をさらに含む、実施形態１〜３０のいずれか１つに記載の方法。
３２．発見ビーコンは、ＳＴＡが発見されていないセクタだけに、またはすべてのセクタに送信される、非常に短いビーコンである、実施形態１〜３１のいずれか１つに記載の方法。
３３．発見ビーコンは、
周期的ビーコンの内容のサブセット、
少なくとも以下の１つ、すなわち、
ビーコン検出、測定、もしくはアソシエーション、
ＡＰが特定のセクタ内に存在することを識別するパイロットシンボルの列
のうちの少なくとも１つを含む機能のための基本的な内容、または
ミニビーコンの列
を含む、実施形態１〜３２のいずれか１つに記載の方法。
３４．ＡＰが同じＳＴＡから２つ以上の応答を受信した場合、発見ビーコンを検出した後、ＳＴＡが応答するステップと、
ＳＴＡがこれまで応答していない場合、またはこれまでのセクタよりも現在のセクタにおける発見ビーコンの方が強力である場合、
最後に受信した応答を考慮するステップと
をさらに含む、実施形態１〜３３のいずれか１つに記載の方法。
３５．連続的な指向性発見ビーコン送信を送信するステップ
をさらに含む、実施形態１〜３４のいずれか１つに記載の方法。
３６．ＳＴＡが最良の発見ビーコンを受信したセクタにおいて、１つの応答を送信するステップ
をさらに含む、実施形態１〜３５のいずれか１つに記載の方法。
３７．発見ビーコンを、以下のうちの少なくとも１つに基づいて、すなわち、
ビーコン送信デバイスによって決定された任意の時間、
ビーコン送信デバイスによって決定された都合のよい時間に、
新しいＳＴＡを見つける際に追加の情報を獲得したとき、
周期的ビーコン期間の直後に、または
特定のオフセットだけ周期的ビーコンからずれて
配置するステップ
をさらに含む、実施形態１〜３６のいずれか１つに記載の方法。
３８．発見ビーコンは、ＡＰの識別情報を示すシグネチャを含む、実施形態１〜３７のいずれか１つに記載の方法。
３９．同期は、
通常の２．４／５ＧＨｚ無線デバイスもしくは別の無線アクセス技術（ＲＡＴ）を用いる同期、
内部クロックを使用する同期、または
全地球測位システム（ＧＰＳ）ベースの同期
を含む、実施形態１〜３８のいずれか１つに記載の方法。
４０．発見ビーコンまたは周期的ビーコンは、識別情報を送信する、実施形態１〜３９のいずれか１つに記載の方法。
４１．少なくとも部分的に識別情報に基づいて、周期的ビーコンをセクタに追加する、またはセクタにおいて発見ビーコンをより頻繁に送信するステップ
をさらに含む、実施形態１〜４０のいずれか１つに記載の方法。
４２．発見ビーコンが受信されない場合、ＡＰを探してプローブするステップ
をさらに含む、実施形態１〜４１のいずれか１つに記載の方法。
４３．プローブするステップは、
粗いプローブをすべてのセクタに送信するステップと、
各セクタにおいてプローブをＮ回送信するステップと、
応答をリスンするステップと、
応答が受信されない場合、各粗いセクタを半分に分割し、応答が受信されるまで、またはビームのフォーカスを狭めることができなくなるまで、
プローブをＮ回再送するステップと
を含む、実施形態１〜４２のいずれか１つに記載の方法。
４４．プローブするステップは、
応答が受信された場合、周期的ビーコンまたは他の任意のブロードキャストをリスンするために、精密なビームを使用し続けるステップ
をさらに含む、実施形態１〜４３のいずれか１つに記載の方法。
４５．ビーコンチャネルを検出するステップ
をさらに含む、実施形態１〜４４のいずれか１つに記載の方法。
４６．ビーコンチャネルを検出するステップは、
知られた発見周波数をスキャンするステップ、
チャネルおよび他のブロードキャスト情報を指し示すポインタを含む発見ビーコンを受信するステップ、
知られたチャネル上でビーコンを検出するステップ、
粗いチャネルスキャンを利用するステップ、または
別のＲＡＴもしくは無線ローカルエリアネットワークによって支援されたチャネル情報を獲得するステップ
のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１〜４５のいずれか１つに記載の方法。
４７．複数のセクタおよび周波数チャネル上で、疑似ランダム方式で発見ビーコンを送信するステップと、
各ビーコンまたはミニビーコンから列を形成するステップと、
ランダムに選択された周波数およびランダムに選択されたセクタ上で、１つのサイクル内で繰り返しなしに、列を送信するステップと
をさらに含む、実施形態１〜４６のいずれか１つに記載の方法。
４８．疑似ランダムパターンの場合、ビーコンをリスンするために、空間および時間をホッピングするステップ
をさらに含む、実施形態１〜４７のいずれか１つに記載の方法。
４９．実施形態１〜４８のいずれか１つに記載の方法を実行するように構成された無線送受信ユニット。
５０．実施形態１〜４８のいずれか１つに記載の方法を実行するように構成されたアクセスポイント。
５１．実施形態１〜４８のいずれか１つに記載の方法を実行するように構成された基地局。
５２．第１の無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）において実施される媒体アクセス制御のための方法であって、
クォータ指向性送信要求フレームを第２のＷＴＲＵに送信するステップと、
クォータ指向性送信許可フレームを第２のＷＴＲＵから受信するステップと
を含む方法。
５３．送信要求フレームは、π／２の電力半値ビーム幅を有する、実施形態５２に記載の方法。
５４．第１のＷＴＲＵが周囲のＷＴＲＵから自由にデータパケットを受信できることを周囲のＷＴＲＵに通知するために、クォータ指向性受信自由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。
５５．セクタにおいて指向性ビームを送信するように構成された第１の無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）において実施される媒体アクセス制御のための方法であって、
第２のＷＴＲＵに方向付けられたセクタの部分内で精密に調整されたビームをブロックするステップと、
第３のＷＴＲＵに方向付けられたセクタの部分内で精密に調整されたビームを送信するステップと
を含む方法。
５６．送信は、指向性送信要求フレームを含む、実施形態５５に記載の方法。
５７．送信は、指向性送信許可フレームを含む、実施形態５５に記載の方法。
５８．第２のＷＴＲＵが別のＷＴＲＵにもはや送信していないと第１のＷＴＲＵが決定した場合、ブロックされた精密に調整されたビームをアンブロックするステップをさらに含む、実施形態５５〜５７のいずれかに記載の方法。
５９．第２のＷＴＲＵとピアツーピアで通信する無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）において実施される媒体アクセス制御のための方法であって、
アップリンクとダウンリンクのトラフィック比に従って、ビーコン間隔を適応的に調整するステップ
を含む方法。
６０．初期同期を実行し、より高いトラフィックを有するＷＴＲＵを、送信を行う第１のＷＴＲＵにすることを可能にするステップをさらに含む、実施形態５９に記載の方法。
６１．特別なイベントに応答して、データパケットまたはＡＣＫパケットの終わりに特別な制御パケットを追加するステップと、特別なイベントの後、ビーコン間隔の適応的な調整を再開するステップとをさらに含む、実施形態５９または６０に記載の方法。
６２．前記方法のいずれかに記載の方法を実行するように構成されたプロセッサを備える無線送受信ユニット。
６３．第１の無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）において実施される媒体アクセス制御のための方法であって、
指向性送信要求（ＲＴＳ）フレームを第２のＷＴＲＵに送信するステップと、
指向性送信許可（ＣＴＳ）フレームを第２のＷＴＲＵから受信するステップと
を含む方法。
６４．データを第２のＷＴＲＵに送信する前に、指向性ＣＴＳフレーム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。
６５．第２のＷＴＲＵへのデータ送信が完了した場合、第１のＷＴＲＵが周囲のＷＴＲＵから自由にデータパケットを受信できることを周囲のＷＴＲＵに通知するために、指向性受信自由（ＦＴＲ）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。
６６．ＦＴＲフレームは、第１のＷＴＲＵがその期間の後で利用可能になることを指定する期間を含む、フレーム構造を含む、実施形態６５に記載の方法。
６７．フレームは、パイ／２のビーム幅を有するクォータ指向性フレームである、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
６８．アドホック実施において、第１のＷＴＲＵが第２のＷＴＲＵと通信し、通信を開始しようと試みている周囲のＷＴＲＵを探して、各アンテナセクタを順番にスキャンするステップであって、各アンテナセクタについてのスキャニング継続期間は、マスタクロックに同期させられる、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。
６９．指向性フレームは、アンテナセクタによって識別され、指向性フレームは、データフレームが送信されるアンテナセクタを示す情報要素を有するフレーム構造を含む、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
７０．第１のＷＴＲＵが、指向性ＲＴＳフレーム内に含まれる継続期間フィールドに従って、ネットワーク割り当てベクトルを設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。
７１．第１のＷＴＲＵは、ネットワーク割り当てベクトルの満了に応答して、ＦＴＲフレームを受信するために、通信ノードに向けてアンテナセクタを調整する、実施形態７０に記載の方法。
７２．干渉を回避するために、２つの近隣ＷＴＲＵの間の既存の通信送信に方向付けられたアンテナセクタをブロック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。
７３．指向性ＲＴＳフレームは、ブロックされたセクタの方向には送信されない、実施形態７２に記載の方法。
７４．第１のＷＴＲＵは、発見された周囲の各ＷＴＲＵに方向付けられたアンテナセクタ上で、指向性ＲＴＳを送信する、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
７５．第１のＷＴＲＵが、第２のＷＴＲＵに方向付けられたアンテナセクタ上でのみ、指向性ＲＴＳを送信する、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
７６．第１のＷＴＲＵが、残りのすべてのアンテナセクタ上で、指向性ＲＴＳを送信するステップをさらに含む、実施形態７５に記載の方法。
７７．第１のＷＴＲＵが、残りのすべてのアンテナセクタ上で、受信した指向性ＣＴＳを中継するステップをさらに含む、実施形態７５に記載の方法。
７８．第１のＷＴＲＵは、発見された周囲の各ＷＴＲＵに方向付けられたアンテナセクタ上で、指向性ＦＴＳフレームを送信する、実施形態６５に記載の方法。
７９．第１のＷＴＲＵが、既存の近隣の通信送信の終了を知らせるＦＴＲフレームを周囲のＷＴＲＵから受信するまで、指向性ＣＴＳフレームの送信を遅延させることを第２のＷＴＲＵに通知するための特別なフィールドを含む、ＲＴＳ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。
８０．第１のＷＴＲＵが、完結した近隣の送信が検出されることを保証するために、いずれの送信の前にも、最小セクタセンシング時間を指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。
８１．センシング時間は、最大パケット継続時間と、バックオフ継続時間と、ＡＣＫ継続時間の合計に設定される、実施形態８０に記載の方法。
８２．通信は、中央ハブを介して実施され、中央ハブを介して指向性ＲＴＳフレームを送信し、中央ハブを介して指向性ＣＴＳ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。
８３．指向性ＲＴＳフレームは、プライマリセクタとして指定されたアンテナセクタ上で送信され、他のすべてのセクタは、セカンダリセクタとして指定される、実施形態８２に記載の方法。
８４．第１のＷＴＲＵは、送信をいつ開始すべきかに関する中央ハブからの通知を有する指向性ＣＴＳを、プライマリセクタにおいて受信する、実施形態８３に記載の方法。
８５．第１のＷＴＲＵは、すべてのアンテナセクタ上で、指向性ＲＴＳを送信する、実施形態８３に記載の方法。
８６．前記方法のいずれかに記載の方法を実行するように構成されたプロセッサを備える無線送受信ユニット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信方法およびアンテナを含む通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、無線通信において、スマートアンテナ（ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ）は、無線伝送環境を最適に使用するために、無線ビーム送信および受信パターンを変化させる能力を有する。スマートアンテナは、コストまたはシステム複雑度を過剰に増すことなく、相対的に高い無線リンク利得を提供するので有利である。移動局（ＳＴＡ）またはアクセスポイント（ＡＰ）は、貧弱な無線環境において高い性能を達成するために、スマートアンテナを使用して、指向性のある送信ビームおよび受信ビームを形成することができる。
【０００３】
ＩＥＥＥ ８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）などの、２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚ帯域で動作する無線通信システムは、システム広告および発見のために無指向性ビーコンを利用する。より高い周波数帯域と比較して、２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚ帯域における伝送距離はより長く、信号を送信または受信するために、より小さな「アンテナ利得」しか必要とされない。しかし、６０ＧＨｚ帯域など、高周波数ＷＬＡＮで動作するＳＴＡは、無指向性アンテナを使用すると、全方向で見た場合に、無線環境条件がしばしば大幅に悪化することがある。周波数帯域が上がるにつれて、無線環境の悪化が進み、信号が障害物を貫通することがより困難になり、大気吸収が信号を劣化させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＩＥＥＥ ８０２．１１無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）は、衝突回避を伴うキャリア検知多重アクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ：Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）と、送信要求／送信許可（ＲＴＳ／ＣＴＳ：Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ／Ｃｌｅａｒ ｔｏ ｓｅｎｄ）メカニズムとに依存して、フレーム衝突を減少させることができる。指向性アンテナを使用する場合、ＷＴＲＵ送信および受信は特定の地理的エリア（またはセクタ）に方向付けられるため、隠れノード問題（ｈｉｄｄｅｎ ｎｏｄｅ ｐｒｏｂｌｅｍ）がより一般的になることがある。指向性アンテナを利用するＷＴＲＵは、デフネス問題（ｄｅａｆｎｅｓｓ ｐｒｏｂｌｅｍ）にも直面する。デフネスは、近隣のＷＴＲＵのアンテナが別の方向で受信しているせいで、ＷＴＲＵの送信が近隣のＷＴＲＵによって受信されない場合に発生する（言い換えると、近隣のＷＴＲＵは、適切な方向でリスンしていないことがある）。デフネスは、近隣のＷＴＲＵが別のＷＴＲＵと通信している場合に発生することもある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ビーム形成アンテナを有する方法および装置は、複数の指向性アンテナビームを発生させる。ＷＴＲＵとのアソシエーションに使用するために、発見ビーコン（ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｂｅａｃｏｎ）が発生させられる。発見ビーコンは、粗くフォーカスされた（ｃｏａｒｓｅｌｙ ｆｏｃｕｓｅｄ）指向性アンテナビームを使用して、複数のセクタに送信される。ＷＴＲＵは、粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの１つを受信することができ、その後、応答メッセージを送信することができる。パケットデータ送信のために、精密にフォーカスされた（ｆｉｎｅｌｙ ｆｏｃｕｓｅｄ）指向性アンテナビームが確立される。その後、粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの１つを使用して、ＷＴＲＵに周期的ビーコン（ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｂｅａｃｏｎ）を送信することができる。
【０００６】
指向性ＷＴＲＵのための保護メカニズムは、指向性送信要求（ＤＲＴＳ：ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｒｅａｄｙ ｔｏ ｓｅｎｄ）フレームと、指向性送信許可（ＤＣＴＳ：ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｃｌｅａｒ ｔｏ ｓｅｎｄ）フレームとを含む。指向性アンテナを有するＷＴＲＵは、指向性アンテナに関連付けられた各セクタにおいて、指向性保護メカニズムを使用することができる。指向性アンテナを使用する複数のＷＴＲＵの使用から生じるデフネス問題および隠れノード問題は、ＤＲＴＳフレームおよびＤＣＴＳフレームを使用して対処される。指向性受信自由（ＤＦＴＲ：ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｆｒｅｅ ｔｏ ｒｅｃｅｉｖｅ）も開示される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】１つまたは複数の開示される実施形態を実施できる例示的な通信システムのシステム図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示された通信システム内で使用できる例示的な無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）のシステム図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示された通信システム内で使用できる例示的な無線アクセスネットワークおよび例示的なコアネットワークのシステム図である。
【図２】発見ビーコン、周期的ビーコン、およびパケットデータ転送を送信するための方法の方法フロー図である。
【図３】粗い指向性ビームを使用する発見ビーコン送信の一例を示す図である。
【図４】指向性アンテナビームを使用する発見ビーコン送信、周期的ビーコン送信、およびパケットデータ転送を示す図である。
【図５】指向性アンテナビームを使用する、発見ビーコン送信、周期的ビーコン送信、およびパケットデータ転送の信号フロー図である。
【図６】指向性アンテナビームを使用する発見ビーコン送信のＷＴＲＵスキャニングを示す図である。
【図７】一実施形態による、応答期間が後に続く発見ビーコン送信を示す図である。
【図８】一実施形態による、応答期間が後に続く発見ビーコン送信を示す図である。
【図９】ＡＰによって送信された発見ビーコンを受信するためのＷＴＲＵの精密なビーム調整を示す図である。
【図１０】ＡＰによって送信される空間−周波数ビーコンの送信についての方法フロー図である。
【図１１】目標ＷＴＲＵが別のＷＴＲＵと通信しているデフネスシナリオの一例を示す図である。
【図１２】ＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳ保護メカニズムを実施する図１１のＷＴＲＵを示す図である。
【図１３】送信ＷＴＲＵが受信ＷＴＲＵを予期するセクタにおける、ＱＤＲＴＳフレームおよびＱＤＣＴＳフレームの送信および受信を示す図である。
【図１４】本開示によって検討される第１のタイプのデフネス問題を示す図である。
【図１５】図１４に示されたデフネス問題に対する１つの解決策を示す信号フロー図である。
【図１６】本開示によって検討される第２のタイプのデフネス問題を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１Ａは、１つまたは複数の開示される実施形態を実施できる例示的な通信システム１００の図である。通信システム１００は、音声、データ、ビデオ、メッセージング、放送などのコンテンツを複数の無線ユーザに提供する、多元接続システムとすることができる。通信システム１００は、複数の無線ユーザが、無線帯域幅を含むシステムリソースの共用を通して、そのようなコンテンツにアクセスできるようにすることができる。例えば、通信システム１００は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）、およびシングルキャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）など、１つまたは複数のチャネルアクセス方法を利用することができる。
【０００９】
図１Ａに示されるように、通信システム１００は、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１０４、コアネットワーク１０６、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１０８、インターネット１１０、および他のネットワーク１１２を含むことができるが、開示される実施形態は、任意の数のＷＴＲＵ、基地局、ネットワーク、および／またはネットワーク要素を企図していることが理解されよう。ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの各々は、無線環境において動作および／または通信するように構成された任意のタイプのデバイスとすることができる。例を挙げると、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、無線信号を送信および／または受信するように構成することができ、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、固定もしくは移動加入者ユニット、ページャ、セルラ電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、ラップトップ、ネットブック、パーソナルコンピュータ、無線センサ、および家電製品などを含むことができる。
【００１０】
通信システム１００は、基地局１１４ａおよび基地局１１４ｂも含むことができる。基地局１１４ａ、１１４ｂの各々は、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの少なくとも１つと無線でインタフェースを取って、コアネットワーク１０６、インターネット１１０、および／またはネットワーク１１２などの１つまたは複数の通信ネットワークへのアクセスを円滑化するように構成された、任意のタイプのデバイスとすることができる。例を挙げると、基地局１１４ａ、１１４ｂは、送受信機基地局（ＢＴＳ）、ノードＢ、ｅノードＢ、ホームノードＢ、ホームｅノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、および無線ルータなどとすることができる。基地局１１４ａ、１１４ｂは各々、単一の要素として示されているが、基地局１１４ａ、１１４ｂは、任意の数の相互接続された基地局および／またはネットワーク要素を含むことができることが理解されよう。
【００１１】
基地局１１４ａは、ＲＡＮ１０４の部分とすることができ、ＲＡＮ１０４は、他の基地局、および／または基地局コントローラ（ＢＳＣ）、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、中継ノードなどのネットワーク要素（図示されず）も含むことができる。基地局１１４ａおよび／または基地局１１４ｂは、セル（図示されず）と呼ばれることがある特定の地理的領域内で、無線信号を送信および／または受信するように構成することができる。セルは、さらにセルセクタに分割することができる。例えば、基地局１１４ａに関連付けられたセルは、３つのセクタに分割することができる。したがって、一実施形態では、基地局１１４ａは、送受信機を３つ、すなわち、セルのセクタ毎に１つずつ含むことができる。別の実施形態では、基地局１１４ａは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術を利用することができ、したがって、セルのセクタ毎に複数の送受信機を利用することができる。
【００１２】
基地局１１４ａ、１１４ｂは、エアインタフェース１１６を介して、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの１つまたは複数と通信することができ、エアインタフェース１１６は、任意の適切な無線通信リンク（例えば、無線周波（ＲＦ）、マイクロ波、赤外線（ＩＲ）、紫外線（ＵＶ）、可視光など）とすることができる。エアインタフェース１１６は、任意の適切な無線アクセス技術（ＲＡＴ）を使用して確立することができる。
【００１３】
より具体的には、上で言及したように、通信システム１００は、多元接続システムとすることができ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、およびＳＣ−ＦＤＭＡなどの１つまたは複数のチャネルアクセス方式を利用することができる。例えば、ＲＡＮ１０４内の基地局１１４ａ、およびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）を使用してエアインタフェース１１６を確立できる、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）地上無線アクセス（ＵＴＲＡ）などの無線技術を実施することができる。ＷＣＤＭＡは、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）および／または進化型ＨＳＰＡ（ＨＳＰＡ＋）などの通信プロトコルを含むことができる。ＨＳＰＡは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）および／または高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）を含むことができる。
【００１４】
別の実施形態では、基地局１１４ａ、およびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）および／またはＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）を使用してエアインタフェース１１６を確立できる、進化型ＵＭＴＳ地上無線アクセス（Ｅ−ＵＴＲＡ）などの無線技術を実施することができる。
【００１５】
他の実施形態では、基地局１１４ａ、およびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ＩＥＥＥ ８０２．１６（すなわちマイクロ波アクセス用の世界的相互運用性（ＷｉＭＡＸ））、ＣＤＭＡ２０００、ＣＤＭＡ２０００ １Ｘ、ＣＤＭＡ２０００ ＥＶ−ＤＯ、暫定標準２０００（ＩＳ−２０００）、暫定標準９５（ＩＳ−９５）、暫定標準８５６（ＩＳ−８５６）、移動体通信用グローバルシステム（ＧＳＭ：登録商標）、ＧＳＭ進化型高速データレート（ＥＤＧＥ）、およびＧＳＭ ＥＤＧＥ（ＧＥＲＡＮ）などの無線技術を実施することができる。
【００１６】
図１Ａの基地局１１４ｂは、例えば、無線ルータ、ホームノードＢ、ホームｅノードＢ、またはアクセスポイントとすることができ、職場、家庭、乗物、およびキャンパスなどの局所的エリアにおける無線接続性を円滑化するために、任意の適切なＲＡＴを利用することができる。一実施形態では、基地局１１４ｂ、およびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、ＩＥＥＥ ８０２．１１などの無線技術を実施して、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を確立することができる。別の実施形態では、基地局１１４ｂ、およびＷＴＲＵ １０２ｃ、１０２ｄは、ＩＥＥＥ ８０２．１５などの無線技術を実施して、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）を確立することができる。また別の実施形態では、基地局１１４ｂ、およびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、セルラベースのＲＡＴ（例えば、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００、ＧＳＭ、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなど）を利用して、ピコセルまたはフェムトセルを確立することができる。図１Ａに示されるように、基地局１１４ｂは、インターネット１１０への直接的な接続を有することがある。したがって、基地局１１４ｂは、コアネットワーク１０６を介して、インターネット１１０にアクセスする必要がないことがある。
【００１７】
ＲＡＮ１０４は、コアネットワーク１０６と通信することができ、コアネットワーク１０６は、音声、データ、アプリケーション、および／またはボイスオーバインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）サービスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの１つまたは複数に提供するように構成された、任意のタイプのネットワークとすることができる。例えば、コアネットワーク１０６は、呼制御、請求サービス、モバイルロケーションベースのサービス、プリペイド通話、インターネット接続性、ビデオ配信などを提供することができ、および／またはユーザ認証など、高レベルのセキュリティ機能を実行することができる。図１Ａには示されていないが、ＲＡＮ１０４および／またはコアネットワーク１０６は、ＲＡＮ１０４と同じＲＡＴまたは異なるＲＡＴを利用する他のＲＡＮと直接的または間接的に通信できることが理解されよう。例えば、Ｅ−ＵＴＲＡ無線技術を利用できるＲＡＮ １０４に接続するのに加えて、コアネットワーク１０６は、ＧＳＭ無線技術を利用する別のＲＡＮ（図示されず）と通信することもできる。
【００１８】
コアネットワーク１０６は、ＰＳＴＮ１０８、インターネット１１０、および／または他のネットワーク１１２にアクセスするための、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのためのゲートウェイとしてサービスすることもできる。ＰＳＴＮ１０８は、基本電話サービス（ＰＯＴＳ）を提供する回路交換電話網を含むことができる。インターネット１１０は、ＴＣＰ／ＩＰインターネットプロトコルスイート内の伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、およびインターネットプロトコル（ＩＰ）など、共通の通信プロトコルを使用する、相互接続されたコンピュータネットワークとデバイスとからなるグローバルシステムを含むことができる。ネットワーク１１２は、他のサービスプロバイダによって所有および／または運営される有線または無線通信ネットワークを含むことができる。例えば、ネットワーク１１２は、ＲＡＮ１０４と同じＲＡＴまたは異なるＲＡＴを利用できる１つまたは複数のＲＡＮに接続された、別のコアネットワークを含むことができる。
【００１９】
通信システム１００内のＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのいくつかまたはすべては、マルチモード機能を含むことができ、すなわち、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、異なる無線リンクを介して異なる無線ネットワークと通信するための複数の送受信機を含むことができる。例えば、図１Ａに示されたＷＴＲＵ１０２ｃは、セルラベースの無線技術を利用できる基地局１１４ａと通信するように、またＩＥＥＥ ８０２無線技術を利用できる基地局１１４ｂと通信するように構成することができる。
【００２０】
図１Ｂは、例示的なＷＴＲＵ １０２のシステム図である。図１Ｂに示されるように、ＷＴＲＵ１０２は、プロセッサ１１８と、送受信機１２０と、送信／受信要素１２２と、スピーカ／マイクロフォン１２４と、キーパッド１２６と、ディスプレイ／タッチパッド１２８と、着脱不能メモリ１３０と、着脱可能メモリ１３２と、電源１３４と、全地球測位システム（ＧＰＳ）チップセット１３６と、他の周辺機器１３８とを含むことができる。ＷＴＲＵ１０２は、一実施形態との整合性を保ちながら、上記の要素の任意のサブコンビネーションを含むことができる。
【００２１】
プロセッサ１１８は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来型プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、他の任意のタイプの集積回路（ＩＣ）、および状態機械などとすることができる。プロセッサ１１８は、信号符号化、データ処理、電力制御、入出力処理、および／またはＷＴＲＵ１０２が無線環境で動作できるようにする他の任意の機能を実行することができる。プロセッサ１１８は、送受信機１２０に結合することができ、送受信機１２０は、送信／受信要素１２２に結合することができる。図１Ｂは、プロセッサ１１８と送受信機１２０を別々のコンポーネントとして示しているが、プロセッサ１１８と送受信機１２０は、電子パッケージまたはチップ内に一緒に統合できることが理解されよう。
【００２２】
送信／受信要素１２２は、エアインタフェース１１６を介して、基地局（例えば基地局１１４ａ）に信号を送信し、または基地局から信号を受信するように構成することができる。例えば、一実施形態では、送信／受信要素１２２は、ＲＦ信号を送信および／または受信するように構成されたアンテナとすることができる。別の実施形態では、送信／受信要素１２２は、例えば、ＩＲ、ＵＶ、または可視光信号を送信および／または受信するように構成された放射器／検出器とすることができる。また別の実施形態では、送信／受信要素１２２は、ＲＦ信号と光信号の両方を送信および受信するように構成することができる。送信／受信要素１２２は、無線信号の任意の組み合わせを送信および／または受信するように構成できることが理解されよう。
【００２３】
加えて、図１Ｂでは、送信／受信要素１２２は単一の要素として示されているが、ＷＴＲＵ１０２は、任意の数の送信／受信要素１２２を含むことができる。より具体的には、ＷＴＲＵ１０２は、ＭＩＭＯ技術を利用することができる。したがって、一実施形態では、ＷＴＲＵ１０２は、エアインタフェース１１６を介して無線信号を送信および受信するための２つ以上の送信／受信要素１２２（例えば複数のアンテナ）を含むことができる。
【００２４】
送受信機１２０は、送信／受信要素１２２によって送信される信号を変調し、送信／受信要素１２２によって受信された信号を復調するように構成することができる。上で言及したように、ＷＴＲＵ１０２は、マルチモード機能を有することができる。したがって、送受信機１２０は、ＷＴＲＵ１０２が、例えばＵＴＲＡおよびＩＥＥＥ ８０２．１１などの複数のＲＡＴを介して通信できるようにするための、複数の送受信機を含むことができる。
【００２５】
ＷＴＲＵ１０２のプロセッサ１１８は、スピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、および／またはディスプレイ／タッチパッド１２８（例えば、液晶表示（ＬＣＤ）ディスプレイユニットもしくは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイユニット）に結合することができ、それらからユーザ入力データを受け取ることができる。プロセッサ１１８は、スピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、および／またはディスプレイ／タッチパッド１２８にユーザデータを出力することもできる。加えて、プロセッサ１１８は、着脱不能メモリ１０６および／または着脱可能メモリ１３２など、任意のタイプの適切なメモリから情報を入手することができ、それらにデータを記憶することができる。着脱不能メモリ１０６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク、または他の任意のタイプのメモリ記憶デバイスを含むことができる。着脱可能メモリ１３２は、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード、メモリスティック、およびセキュアデジタル（ＳＤ）メモリカードなどを含むことができる。他の実施形態では、プロセッサ１１８は、ＷＴＲＵ１０２上に物理的に配置されたメモリではなく、サーバまたはホームコンピュータ（図示されず）などの上に配置されたメモリから情報を入手することができ、それらにデータを記憶することができる。
【００２６】
プロセッサ１１８は、電源１３４から電力を受け取ることができ、ＷＴＲＵ１０２内の他のコンポーネントへの電力の分配および／または制御を行うように構成することができる。電源１３４は、ＷＴＲＵ１０２に給電するための任意の適切なデバイスとすることができる。例えば、電源１３４は、１つまたは複数の乾電池（例えば、ニッケル−カドミウム（ＮｉＣｄ）、ニッケル−亜鉛（ＮｉＺｎ）、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）など）、太陽電池、および燃料電池などを含むことができる。
【００２７】
プロセッサ１１８は、ＧＰＳチップセット１３６に結合することもでき、ＧＰＳチップセット１３６は、ＷＴＲＵ１０２の現在位置に関する位置情報（例えば経度および緯度）を提供するように構成することができる。ＧＰＳチップセット１３６からの情報に加えて、またはその代わりに、ＷＴＲＵ１０２は、基地局（例えば基地局１１４ａ、１１４ｂ）からエアインタフェース１１６を介して位置情報を受け取ることができ、および／または２つ以上の近くの基地局から受信した信号のタイミングに基づいて、自らの位置を決定することができる。ＷＴＲＵ１０２は、一実施形態との整合性を保ちながら、任意の適切な位置決定方法を用いて、位置情報を獲得できることが理解されよう。
【００２８】
プロセッサ１１８は、他の周辺機器１３８にさらに結合することができ、他の周辺機器１３８は、追加的な特徴、機能、および／または有線もしくは無線接続性を提供する、１つまたは複数のソフトウェアモジュールおよび／またはハードウェアモジュールを含むことができる。例えば、周辺機器１３８は、加速度計、ｅコンパス、衛星送受信機、（写真またはビデオ用の）デジタルカメラ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、バイブレーションデバイス、テレビ送受信機、ハンズフリーヘッドセット、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、周波数変調（ＦＭ）ラジオユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、およびインターネットブラウザなどを含むことができる。
【００２９】
図１Ｃは、一実施形態による、ＲＡＮ１０４およびコアネットワーク１０６のシステム図である。ＲＡＮ１０４は、ＩＥＥＥ ８０２．１６無線技術を利用して、エアインタフェース１１６を介してＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと通信する、アクセスサービスネットワーク（ＡＳＮ）とすることができる。以下でさらに説明するように、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの異なる機能エンティティと、ＲＡＮ１０４と、コアネットワーク１０６との間の通信リンクは、参照点として定義することができる。
【００３０】
図１Ｃに示されるように、ＲＡＮ１０４は、基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃと、ＡＳＮゲートウェイ１４２とを含むことができるが、ＲＡＮ１０４は、一実施形態との整合性を保ちながら、任意の数の基地局とＡＳＮゲートウェイとを含むことができることが理解されよう。基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、各々をＲＡＮ１０４内の特定のセル（図示されず）に関連付けることができ、各々が、エアインタフェース１１６を介してＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと通信するための１つまたは複数の送受信機を含むことができる。一実施形態では、基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、ＭＩＭＯ技術を実施することができる。したがって、基地局１４０ａは、例えば、複数のアンテナを使用して、ＷＴＲＵ１０２ａに無線信号を送信し、ＷＴＲＵ１０２ａから無線信号を受信することができる。基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、ハンドオフトリガリング、トンネル確立、無線リソース管理、トラフィック分類、およびサービス品質（ＱｏＳ）方針実施などの、モビリティ管理機能を提供することもできる。ＡＳＮゲートウェイ１４２は、トラフィック集約ポイントとしてサービスすることができ、ページング、加入者プロフィールのキャッシング、およびコアネットワーク１０６へのルーティングなどを担うことができる。
【００３１】
ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとＲＡＮ１０４の間のエアインタフェース１１６は、ＩＥＥＥ ８０２．１６仕様を実施する、Ｒ１参照点として定義することができる。加えて、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの各々は、コアネットワーク１０６との論理インタフェース（図示されず）を確立することができる。ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとコアネットワーク１０６の間の論理インタフェースは、Ｒ２参照点として定義することができ、Ｒ２参照点は、認証、認可、ＩＰホスト構成管理、および／またはモビリティ管理のために使用することができる。
【００３２】
基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃの各々の間の通信リンクは、ＷＴＲＵハンドオーバおよび基地局間でのデータの転送を円滑化するためのプロトコルを含む、Ｒ８参照点として定義することができる。基地局１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃとＡＳＮゲートウェイ１４２の間の通信リンクは、Ｒ６参照点として定義することができる。Ｒ６参照点は、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの各々に関連付けられたモビリティイベントに基づいたモビリティ管理を円滑化するためのプロトコルを含むことができる。
【００３３】
図１Ｃに示されるように、ＲＡＮ１０４は、コアネットワーク１０６に接続することができる。ＲＡＮ１０４とコアネットワーク１０６の間の通信リンクは、例えばデータ転送およびモビリティ管理機能を円滑化するためのプロトコルを含む、Ｒ３参照点として定義することができる。コアネットワーク１０６は、モバイルＩＰホームエージェント（ＭＩＰ−ＨＡ）１４４と、認証認可課金（ＡＡＡ）サーバ１４６と、ゲートウェイ１４８とを含むことができる。上記の要素の各々は、コアネットワーク１０６の部分として示されているが、これらの要素は、どの１つをとっても、コアネットワーク運営体とは異なる主体によって所有および／または運営できることが理解されよう。
【００３４】
ＭＩＰ−ＨＡは、ＩＰアドレス管理を担うことができ、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが、異なるＡＳＮの間で、および／または異なるコアネットワークの間でローミングを行えるようにすることができる。ＭＩＰ−ＨＡ１４４は、インターネット１１０などのパケット交換ネットワークへのアクセスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに提供して、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとＩＰ対応デバイスの間の通信を円滑化することができる。ＡＡＡサーバ１４６は、ユーザ認証、およびユーザサービスのサポートを担うことができる。ゲートウェイ１４８は、他のネットワークとの網間接続を円滑化することができる。例えば、ゲートウェイ１４８は、ＰＳＴＮ１０８などの回路交換ネットワークへのアクセスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに提供して、ＷＴＲＵ １０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと従来の陸線通信デバイスの間の通信を円滑化することができる。加えて、ゲートウェイ１４８は、ネットワーク１１２へのアクセスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに提供することができ、ネットワーク１１２は、他のサービスプロバイダによって所有および／または運営される他の有線または無線ネットワークを含むことができる。
【００３５】
図１Ｃには示されていないが、ＲＡＮ１０４は、他のＡＳＮに接続でき、コアネットワーク１０６は、他のコアネットワークに接続できることが理解されよう。ＲＡＮ１０４と他のＡＳＮの間の通信リンクは、Ｒ４参照点として定義することができ、Ｒ４参照点は、ＲＡＮ１０４と他のＡＳＮの間で、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのモビリティを調整するためのプロトコルを含むことができる。コアネットワーク１０６と他のコアネットワークの間の通信リンクは、Ｒ５参照点として定義することができ、Ｒ５参照は、ホームコアネットワークと訪問先コアネットワークの間の網間接続を円滑化するためのプロトコルを含むことができる。
【００３６】
他のネットワーク１１２は、ＩＥＥＥ ８０２．１１ベースの無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）１６０にさらに接続することができる。ＷＬＡＮ１６０は、アクセスルータ１６５を含むことができる。アクセスルータは、ゲートウェイ機能を含むことができる。アクセスルータ１６５は、複数のアクセスポイント（ＡＰ）１７０ａ、１７０ｂと通信することができる。アクセスルータ１６５とＡＰ１７０ａ、１７０ｂの間の通信は、有線イーサネット（登録商標）（ＩＥＥＥ ８０２．３規格）、または他の任意のタイプの無線通信プロトコルを介することができる。ＡＰ１７０ａは、エアインタフェースを介して、ＷＴＲＵ １０２ｄと無線通信している。
【００３７】
ＡＰまたは基地局と通信するため、ＷＴＲＵは、インフラストラクチャモードネットワークの場合は、ＡＰもしくは基地局を発見できる必要が、またはアドホックモードネットワークの場合は、他のＷＴＲＵを発見できる必要がある。６０ＧＨｚ周波数帯域など、高い周波数帯域では、高利得指向性アンテナが使用される場合、発見が困難になる。その理由は、指向性アンテナは、与えられた時間に特定の方向で送信を行うからである。指向性アンテナは、様々な方向で通信を行うために、自らをステアリングする。指向性アンテナのステアリングまたはビーム形成を行うことによって、あらゆる方向でスキャンを行うことは、機器および処理時間の面で、非常にコストがかかる。
【００３８】
したがって、指向性アンテナを使用するスキャンに関連するコストを削減するメカニズムは、特に６０ＧＨｚ帯域などの高周波数帯域において望ましい。アクセスポイントのカバレージエリア内のすべてのデバイスの効率的な発見に加えて、ＡＰのカバレージエリア内のＷＴＲＵの相対位置または無線位置に関する情報も望ましい。この位置情報は、高速データ転送のための精密ビームを形成する際に、ＡＰとＡＰにアソシエート（ａｓｓｏｃｉａｔｅ）されたそれぞれのＷＴＲＵの両方によって使用することができる。ＡＰのカバレージエリア内のＷＴＲＵの位置についての知識を有することは、ネットワーク内における衝突およびボトルネックを回避するのに、また指向性通信から生じる他の問題（例えば、デフネスおよび隠れノードタイプの問題）を解決するのに役立つこともある。
【００３９】
空間的発見は、与えられたＡＰのカバレージエリア内でのＷＴＲＵの移動によって、さらに複雑化される。ＷＴＲＵがＡＰのカバレージエリア内で移動するにつれて、ＷＴＲＵ、ＡＰ、および潜在的には他のＷＴＲＵによって経験される、ネットワーク構成および無線環境は、変化し、悪化することがある。ビーム形成調整は、ＡＰとＷＴＲＵの両方において継続的に必要とされ、このことが、追加のオーバヘッドシグナリングを生み出す。したがって、ＡＰのカバレージエリア内でのＷＴＲＵの移動を追跡するためのメカニズムは、システム性能を改善することができる。
【００４０】
図２を参照すると、ＡＰにおいて使用する方法２００が開示されている。ステップ２１０において、発見ビーコンが発生させられる。発見ビーコンは、例えば、ＡＰ発見のために必要な様々な情報を含むビーコンとすることができる。発見ビーコンは、ＩＥＥＥ ８０２．１１標準に従ったビーコンとすることができる。ステップ２２０において、発見ビーコンは、粗いまたは準無指向性の方法で、ＡＰによって送信される。以下で説明するように、発見ビーコンが送信される、粗いまたは準無指向性の方法は、無指向性アンテナによって達成することができる。あるいは、発見ビーコン送信の粗いまたは準無指向性の方法は、スイッチビームアンテナを介して、もしくはビーム形成アンテナによって、または指向性アンテナビームを生成することが可能な他の任意のアンテナシステムによって達成することができる。発見ビーコンは、ＩＥＥＥ ８０２．１１標準で説明されるように、ビーコン間隔で周期的に送信することができる。
【００４１】
ステップ２２０において発見ビーコンを周期的に送信している間、ＡＰは、ステップ２３０において、ＡＰのカバレージエリア内のＷＴＲＵから、何らかの応答（例えば、アソシエーション要求またはプローブ要求など）を受信したかどうかを判定する。ＡＰにおいてアソシエーション要求が受信された場合、ＡＰは、ステップ２４０において、ＷＴＲＵがアソシエーション要求を送信した、ＡＰのカバレージエリアのセクタを決定する。その後、ステップ２５０において、精密な指向性アンテナビームを発生させるために、ＷＴＲＵとＡＰによって、精密なビーム形成プロセスを実行することができる。精密なビーム形成プロセスは、ＩＥＥＥ ８０２．１１標準に従って実行することができ、またチャネルサウンディングを行うことと、ＷＴＲＵとＡＰの間でチャネル推定行列およびステアリング行列を交換することを含むことができる。アソシエーション要求を送信したＷＴＲＵが、ＡＰとのアソシエーションをひとたび完了すると、ＡＰにおいて、２つのことが発生する。第１に、ステップ２６０において、ＡＰは、（ステップ２４０において識別されたＷＴＲＵのセクタに基づいた精密な指向性アンテナビームを使用して、または発見ビーコン送信のために使用されたビームのような粗いビームを使用して）周期的ビーコンを送信する。第２に、ステップ２７０において、ＡＰとＷＴＲＵは、ステップ２４０において識別されたＷＴＲＵのセクタに基づいた精密な指向性ビームを使用して、パケットデータを送信および受信する。
【００４２】
図３を参照すると、粗い方法での発見ビーコン送信の一例の図が示されている。ビーコン送信を初期化するために、ＡＰに関連付けられたセルのカバレージエリアをセクタ化する、Ｎ個の方向が定義される。図３では、Ｎ＝４であるが、Ｎは、任意の数とすることができ、４は、説明を簡潔にするために選ばれたにすぎない。第１の時間間隔ｔ１では、ＡＰは、セクタ１において、２パイ／Ｎの電力半値ビーム幅（ＨＰＢＷ：ｈａｌｆ ｐｏｗｅｒ ｂｅａｍ ｗｉｄｔｈ）を有する発見ビーコンを送信する。第２の時間間隔ｔ２では、ＡＰは、セクタ２において、発見ビーコンを送信する。第３の時間間隔ｔ３では、ＡＰは、セクタ３において、発見ビーコンを送信する。第４の時間間隔ｔ４では、ＡＰは、セクタ４において、発見ビーコンを送信する。このプロセスは、時分割方法で、Ｎ個すべてのセクタにおいて続行される。各発見ビーコン送信の後、ＡＰは、ＷＴＲＵから送信された応答メッセージ（例えばアソシエーション要求）をリスンする。ＡＰは、ビーコンを送信するために使用された粗い指向性ビームを使用して、ＷＴＲＵから送信された応答メッセージをリスンすることができ、または無指向性ビームが使用されてもよい。
【００４３】
発見ビーコンは、（１）ビーコン検出、測定、もしくはアソシエーションなどの１つもしくは複数を含むが、それらに限定されない機能のために必要とされる、基本的な内容、（２）ＡＰが特定のセクタ内に存在することを識別する、パイロットシンボルの列、（３）ミニビーコンの列、例えば、「ｓ」をＡＰに関連付けられた粗いセクタの数として、サイズ「ｓ」の粗いセクタ当たりの１つの列、または（４）周期的ビーコンの内容のサブセットを含むことができる。これは、発見ビーコンが、僅かな媒体時間しか占有せず、ＡＰを発見しようと試みるＷＴＲＵが、発見ビーコンを検出する際に、最短時間で最小エネルギーしか消費しないことを保証する。発見ビーコンがひとたび検出されると、ＷＴＲＵは、プローブ要求またはアソシエーション要求メッセージをＡＰに送信することができる。ＡＰは、プローブ応答またはアソシエーション応答を送信することによって応答することができ、そのセクタのための周期的ビーコンに切り換えることもできる。
【００４４】
発見ビーコンは、送信ビーム識別情報をさらに含むことができる。送信ビーム識別情報は、インデックスの形式を取ることができる。この情報は、周期的ビーコンにおいて使用することもできる。そのような送信ビーム識別情報は、モビリティ機能において使用することができる。例えば、ＷＴＲＵは、ＡＰに応答メッセージを送信するときに、送信ビーム識別情報を報告することができる。このメカニズムは、ＡＰがＷＴＲＵの位置を決定することを可能にし、またＷＴＲＵがＡＰのカバレージエリア内を移動するときに、ＡＰがＷＴＲＵの動きを追跡することを可能にする。ＷＴＲＵは、測定値（例えば、信号強度、信号対干渉比など）などの他の情報とともに、またはいかなる他の情報もしくは測定値を伴わずに、送信ビーム識別情報をＡＰにエコーバックすることができる。送信ビーム識別情報のこのＷＴＲＵ報告に基づいて、ＡＰは、負荷に基づいて周期的ビーコンをセクタに追加すること、およびセクタ内でより頻繁に発見ビーコンを送信することなどの決定を下すことができる。
【００４５】
発見ビーコンは、周期的ビーコンよりも僅かな情報しか含むことができない。発見ビーコンは、より堅牢な符号化またはより強力なスペクトル拡散符号化利得を使用することもでき、それらは、同じ距離を維持しながら、周期的ビーコンまたはパケットデータよりも低い指向性を用いて、発見ビーコンを送信することを可能にする。
【００４６】
一実施形態では、発見ビーコンの内容は、周期的ビーコンと同じである。
【００４７】
アソシエーションプロセス中、ＡＰまたはＷＴＲＵは、高いスループットレートでパケットデータを転送するために、精密な指向性アンテナビームを発生させる際に使用する、アンテナトレーニング情報を交換することができる。精密な指向性アンテナビームは、ＡＰ、ＷＴＲＵ、または両方において発生させることができる。ＡＰにアソシエートされたいずれのＷＴＲＵの位置も、アンテナトレーニング情報に基づいて決定し、保存することができる。上で言及したように、いずれのＷＴＲＵの位置も、ＷＴＲＵ相対位置または無線位置とすることができる。位置情報は、ＡＰ、ＷＴＲＵ、または両方の管理情報ベース（ＭＩＢ）に保存することができる。
【００４８】
パケットデータ送信中、ＡＰによって、周期的ビーコンを送信することができる。システムオーバヘッドを低減させるため、周期的ビーコンは、ＷＴＲＵがすでにＡＰとアソシエートされたセクタでのみ送信することができる。図４を参照すると、発見フェーズ３１０において、ＡＰ ３１２は、ＡＰのカバレージエリアの、例えば４つのセクタ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）上で、粗い方法で発見ビーコンを送信する。ＷＴＲＵ ３１４、３１６は、セクタ１において送信される、発見ビーコンＣ１を受信することができる。ＷＴＲＵ３１８、３２０は、セクタ２において送信される、発見ビーコンＣ２を受信することができる。データ転送フェーズ３３０の間、ＡＰ３１２にアソシエートされた各ＷＴＲＵ ３１４、３１６、３１８、３２０にパケットデータを送信するために、精密な指向性アンテナビームが使用される。ＡＰ３１２は、パケットデータをＷＴＲＵ３１４と通信するために、指向性アンテナビームＦ１を使用する。ＡＰ３１２は、パケットデータをＷＴＲＵ ３１６と通信するために、指向性アンテナビームＦ２を使用する。ＡＰ３１２は、パケットデータをＷＴＲＵ ３１８と通信するために、指向性アンテナビームＦ３を使用する。ＡＰ３１２は、パケットデータをＷＴＲＵ３２０と通信するために、指向性アンテナビームＦ４を使用する。周期的ビーコンフェーズ３５０の間、ＡＰ３１２は、ＡＰ３１２にアソシエートされたＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０に、周期的ビーコンを送信する。この例では、４つのＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０はすべて、ＡＰ３１２に関連付けられたセクタ１および２に所在する。オーバヘッドを最小化するため、一実施形態では、周期的ビーコンは、ＡＰにアソシエートされたＷＴＲＵが所在するセクタでのみ送信される。したがって、図４に示される例では、ＡＰ３１２は、粗いビームＣ１およびＣ２を使用するセクタ１および２でのみ、粗いビームを使用して送信される周期的ビーコンを送信する。
【００４９】
図５を参照すると、図４を参照して上で詳細に説明した、発見フェーズ３１０、データ転送フェーズ３３０、および周期的ビーコンフェーズ３５０に、データ転送のための精密なビーム形成フェーズ５５０も加えた、信号フロー図５００が示されている。ＡＰ３１２に電源が投入されると、ＡＰ３１２は、ランダムにセクタを選択することができ、そのランダムに選択されたセクタにおいて、発見ビーコンを送信し始める。図３では、ＡＰ３１２は、第１の発見ビーコン５０２の送信のために、セクタ１をランダムに選択した。ＷＴＲＵ１ ３１４およびＷＴＲＵ２ ３１６は、セクタ１に所在し、したがって、第１の発見ビーコン５０２を受信する。発見ビーコン送信には、リスニング期間が続き、その間、ＡＰ３１２は、発見ビーコンが送信されたばかりのセクタ内に所在するＷＴＲＵから送信された、（例えばアソシエーション要求メッセージとすることができる）応答メッセージをリスンする。ＡＰが応答メッセージをリスンする時間量は、一定とすることができ、または様々な要因に基づいて調整可能とすることができる。ＷＴＲＵ１ ３１４は、応答５０４を送信し、ＷＴＲＵ２３１６は、応答５０６を送信する。リスニング期間が満了すると、ＡＰ３１２は、発見ビーコン送信のために次のセクタを選択する。開示される実施形態では、連続するセクタ順に発見ビーコンが送信されるように示されているが、これは例示的なものにすぎず、セクタの選択はランダムとすることができ、または例えば既知のトラフィックパターンに基づいて選択することができることに留意されたい。
【００５０】
リスニング期間が満了した後、ＡＰ３１２は、セクタ２において、第２の発見ビーコン５０８を送信する。ＷＴＲＵ３ ３１８およびＷＴＲＵ４ ３２０は、ＡＰ３１２の第２のセクタに所在するので、第２の発見ビーコン５０８を受信する。ＷＴＲＵ３ ３１８は、応答メッセージ５１０を送信し、ＷＴＲＵ４ ３２０は、応答メッセージ５１２を送信する。第２のリスニング期間が完了すると、ＡＰ３１２は、セクタ３において、第３の発見ビーコン５１４を送信し、セクタ４において、第４の発見ビーコン５１６を送信する。この例では、セクタ３およびセクタ４のどちらにも、ＷＴＲＵは存在しないので、第３および第４のリスニング期間は、さらなる応答メッセージを受信することなく満了する。
【００５１】
発見フェーズ３１０は、所定の期間とすることができ、またはＷＴＲＵが発見されるまで継続することができる。発見フェーズは、ＡＰのカバレージエリアに入った新しいデバイスを発見できるように、周期的に繰り返すこともできる。発見フェーズ３１０の完了後、ＡＰ３１２は、この例ではセクタ１およびセクタ２である、ＷＴＲＵが発見された１つまたは複数のセクタに集中する。
【００５２】
発見フェーズ３１０には、データ転送のための精密なビーム形成フェーズ５５０が続く。データ転送のための精密なビーム形成フェーズ５５０は、ＡＰ３１２と発見されたＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０との間のアソシエーション、認証、およびビーム形成により開始する。アソシエーションおよび認証は、ＷＴＲＵまたはＡＰによって開始することができ、知られたＩＥＥＥ ８０２．１１プロトコルに従って進めることができる。ＡＰ３１２とＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０の両方が各々、精密な指向性ビームを形成することが可能なように、アンテナトレーニングシンボルおよび／または重みが、ＡＰ３１２と各ＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０の間で交換される（信号５１８）。その後、これらの精密なビームは、パケットデータ送信および受信のために使用される。
【００５３】
データ転送フェーズ３３０の間、ＡＰ３１２とＷＴＲＵ３１４、３１６、３１８、３２０の間で、パケットデータを交換することができる。データ転送フェーズ３３０の間、同期（例えば、時間同期および／または周波数同期）が必要とされる。同期は、ＡＰ３１２によって提供することができる。ＡＰ３１２は、周期的ビーコンフェーズ３５０において、周期的ビーコンを送信することができる。周期的ビーコンフェーズ３５０とデータ転送フェーズ３３０は、同時に発生することができ、同時に発生する可能性が高い。ＡＰ３１２は、発見ビーコンに関して上で説明したような粗い方法で、またはパケットデータ送信と同じように精密な指向性アンテナを使用して、周期的ビーコンを送信することができる。図４では、ＡＰ３１２は、各セクタにおいて、粗い周期的ビーコンを送信する。ＡＰ３１２は、セクタ１において、第１の周期的ビーコン５２０を送信する。ＷＴＲＵ１ ３１４およびＷＴＲＵ２ ３１６は、第１の周期的ビーコン５２０を受信する。ＡＰ３１２は、セクタ２において、第２の周期的ビーコン５２２を送信する。ＷＴＲＵ３ ３１８およびＷＴＲＵ４ ３２０は、第２の周期的ビーコン５２２を受信する。周期的ビーコンは、ＡＰ３１２とすでにアソシエートされているＷＴＲＵだけが必要とする。したがって、周期的ビーコンは、ＷＴＲＵが発見され、ＡＰ３１２とアソシエートされた、セクタでのみ送信することができる。したがって、ＡＰ３１２は、セクタ１において、第１の周期的ビーコン５２４を送信し続け、セクタ２において、第２の周期的ビーコン５２６を送信し続ける。周期的ビーコン送信の間の時間間隔が、ビーコン間隔である。周期的ビーコン５２０、５２２、５２４、５２６は、アソシエートされていないＷＴＲＵがアソシエーションのために使用できる情報を含むことができる。
【００５４】
一実施形態では、周期的ビーコンは、パケットデータ送信のために使用されるのと同じ精密な指向性ビームを使用して、ＡＰ３１２によって送信することができる。これは、図５の信号フロー図４００には示されていない。
【００５５】
ＡＰ３１２は、ＡＰ３１２とアソシエートされたすべてのＷＴＲＵが、ＡＰ３１２からディサソシエート（ｄｉｓａｓｓｏｃｉａｔｅ）したことを検出したとき、周期的ビーコン送信を中止することができる。ＡＰ３１２は、新しいＷＴＲＵがアソシエーションのために利用可能であるかどうかを調べるために、周期的にチェックを行うように構成することができ、したがって、ＡＰ３１２は、発見フェーズ３１０に周期的に戻ることができる。ＡＰ３１２は、所定の期間（例えば周期的ビーコン間隔の整数倍）の後、発見フェーズ３１０に戻るように構成することができる。ＡＰ３１２は、アイドルモードで動作しているときは、都合がよければ（ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃａｌｌｙ）発見フェーズ３１０に戻るように構成することができる。ＡＰ３１２は、ＡＰ３１２がデータ転送フェーズ３３０および周期的ビーコンフェーズ３５０を実行しているときに同時に、発見フェーズ３１０を実行するように構成することもできる。図５は、メッセージフローシーケンスを順番に示しているが、発見フェーズ３１０、データ転送のための精密なビーム形成フェーズ５５０、データ転送フェーズ３３０、および周期的ビーコンフェーズ３５０は、ＡＰ３１２のカバレージエリア内の異なるＷＴＲＵに関しては、同時に発生し得ることを、当業者であれば理解されよう。さらに、図５では、データ転送フェーズ３３０をただ１回しか示していないが、これは説明を簡潔にするためにすぎない。データ転送は、本明細書で説明される方法、装置、およびシステムの目的であるので、データ転送フェーズ３３０は、要求に応じて頻繁に発生することができる。
【００５６】
ＡＰとＷＴＲＵの両方が指向性アンテナを含むことができるので、ＷＴＲＵにおけるアンテナビームスキャニングが重要である。図６を参照すると、ＷＴＲＵ６１０は、４つの指向性アンテナビームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを含む。ＷＴＲＵ６１０は、スキャニングモードに入ったとき、４つの指向性アンテナビームの１つを選択し、セクタスキャニング６０５を開始する。ＷＴＲＵのすべての指向性アンテナビームのためのスキャン期間は、セクタの１つにおいて発見ビーコンがＡＰによって送信される期間である、ＡＰ６２０の発見ビーコン送信間隔とほぼ等しくすることができる。こうすることで、ＡＰ６２０によって完了される指向性発見ビーコン送信６０８の１つのサイクル中に、ＷＴＲＵ６１０が、発見ビーコン送信６０８を受信することを可能にする。例えば、ＡＰ６２０は、純粋に例にすぎない１秒のビーコン間隔を用いて、セクタ１において発見ビーコン６３０１を送信し始める。同時に、ＷＴＲＵ６１０は、０．２５秒のスキャン期間を用いて、４つの指向性アンテナビームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのスキャンを開始する。ＡＰ６２０が、セクタ２において、発見ビーコン６３０を送信し始めたとき、ＷＴＲＵ６１０は、４つの指向性アンテナビームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各々において、それぞれ０．２５秒の間、発見ビーコンをスキャンする。ＷＴＲＵ６１０は、４つの指向性アンテナビームの各々Ａ、Ｂ、Ｃにおいてスキャニングを続行し、各指向性アンテナビームにおけるスキャン期間は、０．２５秒である。最後に、ＷＴＲＵ６１０は、指向性アンテナビームＤに切り換わったとき、ＡＰ６２０から送信された発見ビーコン６３０２を受信する。その後、ＷＴＲＵ６１０は、セクタ２に関連付けられた応答期間６４０において応答メッセージを送信し、ＡＰ６２０とのアソシエーションプロセスを開始する。一実施形態では、応答期間６４０は、セクタ１における発見ビーコン送信時間間隔（すなわち、各セクタ６３０１、６３０２などにおける発見ビーコン送信のための時間間隔）に等しくすることができる。ＡＰ６２０とのアソシエーション時に、ＷＴＲＵ６１０は、発見されたセクタ（すなわち、ＷＴＲＵ６１０のセクタＤ）でのみ、ＡＰ６２０によって送信された周期的ビーコンをリスンすることができる。
【００５７】
一実施形態では、セクタ当たり送信される発見ビーコンがただ１つしか存在しない場合（言い換えると、ビーコン列が存在しない場合）、ＡＰは、ビーコンをすべてのセクタにおいて順番に送信する。ＷＴＲＵは、４つすべてのセクタについてビーコン送信時間よりも長い期間にわたって各セクタをスキャンする。ＷＴＲＵは、発見ビーコンを受信するまで、異なるセクタをスキャンし続ける。
【００５８】
図６の上の説明から分かるように、発見ビーコン間隔の間にすべてのＷＴＲＵセクタをスキャンすることを可能にするスキャン間隔をＷＴＲＵにおいて選択することで、第１のスキャンサイクルにおいて、ＷＴＲＵが発見ビーコンを受信する可能性が高まる。発見ビーコン送信および受信の信頼性を高める別の技法は、ＡＰを識別するシグネチャを発見ビーコン内で提供することである。ＷＴＲＵが複数のＡＰから発見ビーコンを受信する場合、そのようなシグネチャは、ＷＴＲＵが適切なＡＰを選択することを容易にする。
【００５９】
上で開示されたシナリオは、ＡＰによる発見ビーコン送信が、ＷＴＲＵにおいて実行される粗いセクタスキャニングと同期が取れていることを仮定している。実際に、これが本当であることもあるが、ＡＰとＷＴＲＵは同期が取れていない可能性が非常に高い。上で開示された発見ビーコン手順を開始する前に、様々な同期方法を実施することができる。例えば、通常の２．４／５ＧＨｚの無線デバイスまたは別の無線アクセス技術（ＲＡＴ）（例えばセルラシステム）を用いる同期は、ＡＰ、ＷＴＲＵ、または両方で実行することができる。内部（ローカル）クロック同期を、ＡＰ、ＷＴＲＵ、または両方において実行することができ、それによって、各デバイスの内部クロックは、ＷＴＲＵがＡＰにひとたびアソシエートされると、（存在すれば）クロックドリフトを正すことができる。ＷＴＲＵ、ＡＰ、または両方は、受信した全地球測位システム（ＧＰＳ）信号に基づいて、時間同期を実行することができる。
【００６０】
粗い指向性アンテナビームを使用する、上で説明した発見ビーコン送信は、中央ＡＰまたはコントローラが存在しない、アドホックシナリオにも適用することができる。例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１アドホックモードでは、ターゲットビーコン送信時間（ＴＢＴＴ：Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ）の間に、いずれのＷＴＲＵも、ビーコンを送信することができる。選択されたＷＴＲＵは、アドホックネットワークにおいて新しいＷＴＲＵを発見するために、上で開示された方法で、発見ビーコンを送信することができる。２つ以上のＷＴＲＵが同時にアドホックモードに入った場合、ランダムに、それらのうちのいずれか１つを、発見ビーコン送出に専念させることができる。発見ビーコンは、他のＷＴＲＵがネットワークを発見できるように、すべての方向に送出することができる。発見ビーコンを送信するＷＴＲＵは、発見ビーコンをブロードキャストするために、指定された時間間隔の後、またはアイドルモード中に、発見フェーズに入る。すべてのＷＴＲＵは、発見ビーコンを送信する能力を有するので、発見フェーズを担っているＷＴＲＵが、ネットワークを出た場合、別のＷＴＲＵが、直ちに発見フェーズの責任を引き受ける（すなわち、発見ビーコンを送信する）ことができる。
【００６１】
アドホックモードでは、すべてのＷＴＲＵが、周期的ビーコンを送信することができる。ＴＢＴＴの間、ＷＴＲＵは、活動を行わないランダムなバックオフ期間に入り、完了することができ、その後、周期的ビーコンを送信することができる。ランダムなバックオフ期間を完了した、アドホックネットワーク内の第１のＷＴＲＵが、周期的ビーコンを送信する。その後、ＷＴＲＵは、以降の粗いビーコン送信のために、アドホックネットワーク内の他のＷＴＲＵの位置を発見することができる。
【００６２】
別の実施形態では、ＷＴＲＵは、直接リンクプロトコルを使用して、別のＷＴＲＵと直接的に通信できることがある。したがって、すべてのＷＴＲＵは、他のＷＴＲＵを発見するために、発見ビーコンを送信するように構成することができる。ＷＴＲＵによる発見ビーコンの送信は、ＡＰによって基本サービスセット（ＢＳＳ：ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ）チャネルまたはオフチャネル（非ＢＳＳチャネル）上で、ＡＰとは独立に（例えば、（ＡＰを潜り抜けて）トンネルされる直接リンクで、もしくはピア間で直接的に）ＢＳＳチャネル上で、またはＡＰとは独立にオフチャネル上で、開始することができる。
【００６３】
図７を参照すると、図５を参照して上で開示された発見フェーズ３１０が示されている。送信ＡＰに関連付けられた各セクタにおいて、複数の発見ビーコン７１０が送信される。各発見ビーコン７１０の送信後、関連付けられた応答期間７２０は、発見ビーコンを受信したＷＴＲＵが、応答メッセージをＡＰに送信することを可能にする。ＡＰが同じＷＴＲＵから２つ以上の応答を受信することも可能である。これは、例えば、ＷＴＲＵが２つのセクタのエッジ上に所在する場合に、または無線送信環境内の様々な障害物および面からのマルチパス反射のせいで、発生することがある。
【００６４】
ＷＴＲＵが所在する最良の粗いセクタを決定するため、ＷＴＲＵがいかなる先行する発見ビーコンにも応答していない場合、または現在受信している発見ビーコンが先に受信した発見ビーコンよりも強力である場合、ＷＴＲＵは、発見ビーコンを受信した後、応答メッセージを送信することができる。ＡＰは、最後に受信した応答のみを考慮する。例えば、ＷＴＲＵが、セクタ１において、発見ビーコンを受信し、応答を送信する。後で、同じＷＴＲＵが、セクタ２において、より強力な発見ビーコンを受信する。ＷＴＲＵは、やはり応答を送信する。ＷＴＲＵは、セクタ３においても、発見ビーコンを受信するが、この発見ビーコンは、セクタ２において受信した発見ビーコンよりも微弱であり、そのため、ＷＴＲＵは、応答メッセージを送信しない。ＡＰは、受信した応答メッセージに基づいて、ＷＴＲＵがセクタ２に所在すると決定する。
【００６５】
別の実施形態では、図８を参照すると、図５を参照して上で開示された発見フェーズ３１０が示されている。指向性発見ビーコン送信８１０は、各セクタにおいて連続的に送信される。ＡＰの各セクタにおいて、発見ビーコン８１０が送信された後、ＡＰの各セクタに対して１つの応答期間８２０を割り当てることができる。ＷＴＲＵは、様々な発見ビーコン８１０を受信し、事前に決定すること、または調整可能とすることができる、様々な要因に基づいて、どの発見ビーコンが最良であるかを決定することができる。その後、ＷＴＲＵは、最強のセクタに関連付けられた適切な応答期間８２０において、ＡＰに応答することができる。
【００６６】
上で開示された様々な実施形態では、発見ビーコンを送信したデバイスによって決定された任意の時間に、発見ビーコンを送信したデバイスによって決定された都合がよい時間に、周期的ビーコン期間の直後に、または（設計パラメータとして選択された）特定のオフセットだけ周期的ビーコンからずれて、発見ビーコンを配置することができる。
【００６７】
図９を参照すると、粗い／精密なプロービングの図９００が示されている。この例では、ＷＴＲＵは、アクティブスキャニングを実行している。ＷＴＲＵは、閾値時間量またはスキャニングサイクルの閾値数の間、発見ビーコンを受信していない場合、（プローブ要求メッセージなどの）プローブメッセージをＡＰに送信することができる。これは、例えば、ＷＴＲＵが発見ビーコン送信の範囲外にいる場合に、または物体が粗く送信された発見ビーコンでさえも妨害する場合に発生することがある。ＷＴＲＵは、４個のセクタ９１２上でプローブメッセージを送信することによって開始する。このシナリオでは、相対的に粗いセクタ化に対する電力割り当てのせいで、４個のセクタ９１２上で送信されるプローブメッセージの送信距離は、ＡＰ９２０による検出には十分ではない。ＷＴＲＵ９１０が、ＡＰ９２０から応答メッセージを受信しない場合、セクタの数が、（この例では２倍することによって）８セクタに増やされる。今では、ＷＴＲＵ９１０は、８個のセクタ９１４上でプローブメッセージを送信し、より狭くフォーカスされた指向性アンテナビームは、より長い送信距離を達成する。しかし、この例では、８個のセクタ９１４上でのプローブメッセージの送信でも、ＡＰ９２０がプローブメッセージを受信するにはまだ不十分である。再び、ＷＴＲＵ９１０は、（所定の数の送信サイクルまたは所定の期間が経過しても）ＡＰ９２０から応答メッセージを受信しない場合、２倍することによって、指向性アンテナのセクタの数を増やす。次に、ＷＴＲＵ９１０は、１６個のセクタを使用して、１６個のセクタ９１６上でプローブメッセージを送信する。１６個のセクタを使用する場合の送信距離は、ＡＰ９２０に到達するのに十分であり、ＡＰ９２０は、その後、プローブ応答メッセージを送信することができる。上の説明では、プローブメッセージの送信のために使用されるセクタの数が調整されたと決定されるまで、ＷＴＲＵ９１０は、１つのサイクル内で、セクタの各々においてプローブメッセージを送信することができる。
【００６８】
ＷＴＲＵ９１０は、ＡＰ９２０からプローブ応答を受信した場合、ＡＰ９２０からの周期的ビーコンまたは他の任意のブロードキャストをリスンするために、プローブメッセージの送信を成功させた精密なビームを使用し続ける。ＡＰ９２０は、周期的ビーコンをＷＴＲＵ９１０に送信する場合、粗いビーム（図示の例では、セクタ２に関連付けられた粗いビーム）を使用し続けることができる。ＷＴＲＵ９１０およびＡＰ９２０はともに、パケットデータ送信のために、精密に調整された狭いアンテナビームを使用することができる。
【００６９】
上で開示された実施形態では、ＡＰがどの周波数チャネル上で発見ビーコンを送信するかの決定が、ＡＰのカバレージエリア内のＷＴＲＵに分かっていた。いつもこうとは限らないことがあり、ＡＰによって送信された発見ビーコンを受信する前に、ＷＴＲＵは、利用可能なチャネルをスキャンして、ＡＰがどのチャネル上で送信しているかを決定する必要があることがある。ＡＰのアクティブチャネルを決定するためにＷＴＲＵが行うチャネルのスキャニングは、発見ビーコンが送信される固定された発見チャネルを利用することができる。この発見チャネルは、ＡＰとＷＴＲＵによって、事前に知られていなければならない。別の実施形態では、ＡＰは、複数のチャネル上で発見ビーコンを送信することができ、それによって、ＷＴＲＵが発見ビーコンを検出できる機会を増やす。別の実施形態では、ＡＰは、高い符号化利得を使用する、固定の１つまたは複数のチャネル上で、発見ビーコンを送信することができる。この実施形態では、チャネルが別のシステムによって占有されている場合でも、またはチャネルが高い環境的干渉のせいで中断される場合でも、相対的に高い符号化利得は、ＷＴＲＵが、発見ビーコンを復号し、システムにアクセスすることを可能にする。別の実施形態では、ＷＴＲＵは、同時に複数のチャネルをスキャンすることができ、それによって、発見ビーコンを受信する時間を短縮する。別の実施形態では、ＷＴＲＵは、ＡＰが発見ビーコンを送信する、１つのチャネルおよび／または複数のチャネルに関する情報を受信することができる。この情報は、ＷＴＲＵが現在それを用いて通信している、第２の無線アクセス技術（ＲＡＴ）によって提供することができる。ＷＴＲＵは、この情報をひとたび受信すると、適切なチャネルに同調し、発見ビーコンを受信することができる。
【００７０】
ＡＰが発見ビーコンを送信するチャネルが分からない、別の実施形態では、発見ビーコン送信のために、空間−周波数ホッピングを使用することができる。図１０を参照すると、空間−周波数ビーコンを送信するための方法１０００は、空間−周波数ビーコンが送信されるセクタの数Ｍを、ＡＰが決定することから開始する（１０１０）。次に、ＡＰは、空間−周波数ビーコンが送信される周波数チャネルの数Ｎを決定する（１０２０）。その後、ＡＰは、すべての可能な組み合わせ（Ｍ，Ｎ）の集合からセクタＭと周波数チャネルＮの組み合わせをランダムに選択することによって、空間−周波数ビーコン列を発生させる（１０３０）。その後、ＡＰは、空間−周波数ビーコン列を送信する（１０４０）。空間−周波数ビーコン列は、各セクタＭにおける、各周波数チャネルＮ上での、少なくとも１つの空間−周波数ビーコン送信を含む。その後、１０４０における空間−周波数ビーコン送信が、プロセスが終了するまで継続的に繰り返される。
【００７１】
Ｍ個のセクタおよびＮ個の周波数チャネルが可能であると仮定すると、したがって、ＭのＮ倍の一意的なセクタ−周波数の組み合わせが存在し、そのため、ビーコン送信デバイスは、これらの（Ｍ，Ｎ）組み合わせからランダムに送信すべきである。１つの可能な方法は、空間−周波数ビーコン列と呼ぶことができる、これらの組み合わせを１つのサイクルの間に１回だけランダムに選択し、このビーコン列を継続的に繰り返すことである。したがって、先に発見されたデバイスは、特定の近隣デバイスによって使用されるビーコン列が分かり、使用されることが分かった組み合わせにスキャニング選択（セクタおよび周波数）をフォーカスする。
【００７２】
ＡＰから発見ビーコンを獲得することを望むＷＴＲＵは、周波数をロックし、指向性アンテナビームを使用してスキャンを実行することができる。ＷＴＲＵが発見ビーコンをひとたび獲得すると、ＡＰは、将来の発見ビーコン送信のために、疑似ランダム空間−周波数パターンの通知を伝えることができる。
【００７３】
本明細書で説明する実施形態のいずれにおいても、緩やかな同期方法を適用して、スループットを改善することができる。第１の緩やかな同期方法では、ビーコン間隔（すなわち、連続的なビーコン送信の間の間隔）を調整するために、適応ビーコン送信が利用される。ビーコン間隔は、与えられたＡＰのアップリンク／ダウンリンクトラフィック比を含む様々な要因、またはスキャン期間の変化に基づいて、適合させることができる。第２の緩やかな同期方法では、例えば、非対称トラフィックが存在する場合（例えば、セットトップボックス（ＳＴＢ）と高精細度（ＨＤ）ディスプレイの間のデータトラフィックでは、ダウンリンクトラフィックがアップリンクトラフィックよりもはるかに多い）、初期同期の後、より多くのトラフィックを有するノードが、送信し、その後、他のノードが肯定応答（ＡＣＫ）を送信するのを待つ。例えば、いくつかのタイプの所定のイベントなど、通常のビーコン送信が望まれる場合、データまたはＡＣＫパケットの終わりに、通常の方法でビーコン送信を開始するべきであることを知らせる、制御パケットを追加することができる。所定のイベントが完了すると、周期的ビーコン送信を行わずに、以前のように、非対称データ送信を開始することができる。
【００７４】
上で説明した発見フェーズ３１０の後、データ転送フェーズ３３０の間に、隠れノード問題およびデフネスに対処するために、いくつかの保護メカニズムを使用することができる。一実施形態では、ＷＴＲＵは、近隣ＷＴＲＵに通信情報を提供するために、すべてのセクタ／クォータに、クォータ指向性送信要求（ＱＤＲＴＳ：ｑｕａｒｔｅｒ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−Ｓｅｎｄ）メッセージおよびクォータ指向性送信許可（ＱＤＣＴＳ：ｑｕａｒｔｅｒ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｃｌｅａｒ−ｔｏ−Ｓｅｎｄ）メッセージを送信する。この保護メカニズムは、ＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳメッセージの使用からもたらされることがある、起こり得るあらゆるタイミング遅延を無効化するために、クォータ指向性受信自由（ＱＤＦＴＲ：ｑｕａｒｔｅｒ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｅ−ｔｏ−Ｒｅｃｅｉｖｅ）メカニズムを用いて増強することができる。クォータ指向性送信の使用は（すなわち、パイ／２のセクタにおける送信は）、一例として、説明の目的のみで提示されたにすぎないことに留意されたい。本明細書で提示されたのと同じ方法は、任意のセクタ幅の送信に適用することができる。ＱＤＲＴＳ、ＱＤＣＴＳ、およびＱＤＦＴＲは、セクタサイズに従って、名前を変更することができる。
【００７５】
図１１を参照すると、目標ＷＴＲＵ Ａが別のＷＴＲＵ Ｂと通信している際の、デフネスシナリオの一例が示されている。この例では、ＷＴＲＵ Ａ、ＷＴＲＵ Ｂ、およびＷＴＲＵ Ｃという３つのＷＴＲＵが、指向性通信を実行することができ、４つのセクタ１、２、３、４において、アンテナビームを送信および受信することができる。ＷＴＲＵ ＡがＷＴＲＵ Ｂと通信する場合、ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ Ａの送信アンテナが、セクタ１、２、４の方向においてそれぞれ同調しないように、セクタ１、２、４においてアンテナビームをブロックする。したがって、ＷＴＲＵ Ａは、セクタ３でのみ、アンテナビームを使用して通信する。同様に、ＷＴＲＵ Ａと通信しているＷＴＲＵ Ｂは、セクタ１に関連付けられたアンテナビームだけを使用する。ＷＴＲＵ Ｃは、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂが行っている通信に気づいておらず、そのため、ＷＴＲＵ Ｃが、ＤＲＴＳ信号をＷＴＲＵ Ａに送信した場合、ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ ＣからのＤＲＴＳを受信することが可能ではない。言い換えると、ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ ＣのＤＲＴＳ送信に対してデフネスの状態にある。
【００７６】
ＱＤＲＴＳフィールドで示される継続時間は、媒体が予約された正確な時間を表さないことがあるので、ＱＤＦＴＲフレームが必要とされることがある。ＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳフレームは、すべてのセクタにおいて送信することができ、これらのフレームの送信は、これらのセクタにおいて進行中の送信のせいで、遅延させられることがある。
【００７７】
一実施形態では、上で図１１において説明したデフネス問題は、ＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳシグナリングを交換することによって、対処することができる。この交換は、２つのＷＴＲＵがビジーであることを、周囲のすべてのＷＴＲＵに通知し、周囲のＷＴＲＵは、通信中のＷＴＲＵの送信に干渉しないように、通信中のＷＴＲＵの方向にあるセクタをブロックすることができる。このメカニズムは、目標ＷＴＲＵが通信に利用可能であることも保証する。パケット転送が終了すると、両方のＷＴＲＵは、以下で説明するように、ＷＴＲＵが再び自由に受信できることを知らせるＱＤＦＴＲメッセージを、すべてのセクタにおいて送信することができる。
【００７８】
ＷＴＲＵは、ＱＤＲＴＳメッセージまたはＱＤＣＴＳメッセージに含まれる継続時間フィールドに従って、それぞれのネットワーク割り当てベクトル（ＮＡＶ：ｎｅｔｗｏｒｋ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ）を設定することができる。ＮＡＶが満了した場合、ＷＴＲＵは、通信中のノードからＱＤＦＴＲメッセージを受信するために、アンテナを通信中のノードに対して同調させるための通知としてこの満了を使用する。以下で説明するどのシナリオでも、ＱＤＦＴＲメッセージを使用しないこともできる。
【００７９】
ＷＴＲＵは、すべての方向においてＱＤＲＴＳ信号を送信する場合、送信を許可されていないセクタをスキップすることができる。ＷＴＲＵが、送信前に媒体を検知する場合、僅かな遅延（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１におけるフレーム間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｉｎｇ））が生じることがある。ＷＴＲＵは、媒体がビジーであると検出した場合、（それをブロックされたセクタと見なして）そのセクタをスキップすることができ、次のセクタにおいて、媒体がビジーでないと決定した後に、ＱＤＲＴＳ信号を送信することができ、以降のセクタでも同様である。ＷＴＲＵが、すべての方向において、ＱＤＣＴＳ信号を送信する場合も、同じ方法を適用することができる。代替的または追加的に、ＷＴＲＵは、セクタをスキップすることができ、その場合、スキップしたセクタに後で戻ることができる。例えば、ＷＴＲＵは、（例えば、ブロッキングをトリガしたＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳから決定される、計算されたＮＡＶ値に基づいた）ＷＴＲＵがアンブロックとなる適切な時間に、セクタに戻ることができる。例えば、ＷＴＲＵは、進行中の指向性送信を中断すること、アンブロックとなるセクタに同調すること、およびＱＤＲＴＳ、ＱＤＣＴＳ、またはＷＴＲＵがビジーであることをこのセクタ内の他のＷＴＲＵに通知し、利用可能になる予想時間を示す、他の何らかの指向性メッセージを送信することができる。
【００８０】
図１２を参照すると、上で説明したＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳ保護メカニズムを実施する、図１１のＷＴＲＵが示されている。ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ Ａに関連付けられた４つのセクタの各々において、ＱＤＲＴＳ信号を送信することができる。セクタ１では、ＱＤＲＴＳ１が送信され、セクタ２では、ＱＤＲＴＳ２が送信され、他についても同様である。ＱＤＲＴＳ送信は、ＷＴＲＵ Ｂとの通信を確立しようというＷＴＲＵ Ａの意図を示す。ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ Ａに関連付けられたセクタのすべてを順番にスイープする輪番的な方法で、ＱＤＲＴＳ信号を送信することができ、またはＷＴＲＵ Ａは、ランダムな方法、もしくは他の何らかの基準に基づいて、ＱＤＲＴＳ信号を送信することができる。ＷＴＲＵ Ａのセクタの１つまたは複数が、例えば、示されていない別のＷＴＲＵと通信しているために、送信をブロックされている場合、そのブロックされているセクタでは、ＱＤＲＴＳは送信されない。
【００８１】
ＷＴＲＵ ＡからＱＤＲＴＳ信号を受信すると、ＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵ Ｂが通信に利用可能である場合は、すべてのブロックされていないセクタにおいて、ＷＴＲＵ ＢがＷＴＲＵ Ａと通信していることをＷＴＲＵ Ｂの近隣ＷＴＲＵのすべてに通知する、応答ＱＤＣＴＳ信号を送信することができる。ＷＴＲＵ Ａは、（ＭＡＣ層メッセージに基づいて事前構成すること、または様々な基準に基づいてＷＴＲＵに動的に設定することができる）指定された期間が過ぎても、ＷＴＲＵ ＢからＱＤＣＴＳ応答信号を受信しない場合、ＷＴＲＵ Ｂは利用不可能であると結論することができる。その場合、ＷＴＲＵ Ａは、チャネルが空いていることをＷＴＲＵ Ａの近隣ＷＴＲＵに通知するＱＤＦＴＲフレームを、すべてのセクタにおいて送信することができる。
【００８２】
ＱＤＲＴＳフレームおよびＱＤＣＴＳフレームは、ＷＴＲＵの送信セクタ番号（すなわち、ＷＴＲＵが通信しようと意図するセクタ）を定める、情報要素またはフィールドを含むことができる。すべてのＷＴＲＵは、ネットワーク内のＷＴＲＵ間の通信の方向を知るようになるので、この情報要素またはフィールドは、ネットワークが空間ダイバーシチを維持するのを助けることができる。その後、ネットワーク内での干渉を最低限に抑えるため、ＷＴＲＵの間で選択的な通信経路を確立することができる。例えば、図１２を引き続き参照すると、ＷＴＲＵ Ａによって送信され、ＷＴＲＵ Ｃによって受信されるＱＤＲＴＳ３は、ＷＴＲＵ ＡがＷＴＲＵ Ａのセクタ３を介して通信していることをＷＴＲＵ Ｃに通知する情報を含むことができる。その場合、ＷＴＲＵ Ｃは、ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂから離れるように方向付けられたセクタ１またはセクタ３を使用する通信は、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂの間の通信に干渉しないことを知ることができる。ＱＤＣＴＳおよびＱＤＲＴＳシグナリングに基づいて、空間的な関係を決定し、干渉を最低限に抑えるために、様々なアルゴリズムを利用することができる。
【００８３】
一実施形態では、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂの間の通信セッションが完了すると、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂの両方は、上で説明したような、ＱＤＲＴＳ信号およびＱＤＣＴＳ信号を送信するのと同じ方法で、ＱＤＦＴＲ信号を送信することができる。ＱＤＦＴＲ信号は、ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂが自由にパケットを受信できることを、ＷＴＲＵ Ｃおよび他の近隣ＷＴＲＵに通知する。ＱＤＦＴＲフレームは、ＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳと同様の制御フレームである。ＱＤＦＴＲフレームを受信したＷＴＲＵは、送信ＷＴＲＵが通信を終了し、他の任意のデータを受信するのに利用可能であることを知る。ＱＤＦＴＲフレームは、期間の通知を含むことができ、これは、その期間が経過した後、送信ＷＴＲＵが利用可能になることを明示する。ＱＤＦＴＲフレームはすべての近隣ＷＴＲＵに送られるので、ＱＤＦＴＲの宛先は、ブロードキャストアドレスである。
【００８４】
一実施形態では、ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵが発見された方向において、ＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳを送信することができる。図１３を参照すると、ＷＴＲＵ Ａ、ＷＴＲＵ Ｂ、およびＷＴＲＵ Ｃが、各ＷＴＲＵが受信ＷＴＲＵを予期するセクタにおいて、ＱＤＲＴＳフレームおよびＱＤＣＴＳフレームを送信および受信することを示す図が示されている。ＷＴＲＵ Ａは、セクタ３およびセクタ４において（すなわち、ＷＴＲＵ ＢおよびＷＴＲＵ Ｃが発見された方向において）、ＱＤＲＴＳフレームを送信することができ、ＷＴＲＵ Ｂは、（発見されたＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｃの方を向いた）セクタ１およびセクタ４においてＱＤＲＴＳフレームを送信することができる。追加的または代替的に、ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂは、発見されたＷＴＲＵの方を向いたセクタにおいて、ＱＤＦＴＲ信号を送信することができる。あるいは、ＱＤＦＴＲ信号は、最近ネットワークに入った新しい近隣ＷＴＲＵもＱＤＦＴＲフレームを受信することを保証するため、セクタのすべてにおいて送信することもできる。
【００８５】
送信元ＷＴＲＵが送信するデータを有する一実施形態では、ＷＴＲＵは、宛先ＷＴＲＵの位置が先に分かっている場合、宛先ＷＴＲＵの方向にのみ、ＱＤＲＴＳフレームを送信する。その後、送信元ＷＴＲＵは、ＱＤＣＴＳフレーム応答を待つことができる。ＱＤＣＴＳフレームの受信に応答して、送信元ＷＴＲＵは、以下のオプションのうちの少なくとも１つを開始することができる。送信元ＷＴＲＵは、他のすべての残りの方向において、ＱＤＲＴＳフレームを送信することができる。送信元ＷＴＲＵは、すべての残りの方向において、受信したＱＤＣＴＳフレームを中継することができる。宛先ノードは、すべての残りの方向において、ＱＤＣＴＳフレームを送信することができる。この実施形態では、ＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳフレームを受信するすべてのＷＴＲＵは、それぞれのＮＡＶ内に更新されたタイミング情報を有し、予約された媒体の継続期間を知っているので、データ送信の終わりに、ＱＤＦＴＲフレームを送信することを必要としないことがある。
【００８６】
別の実施形態では、上で説明したデフネス問題を緩和するために、ＱＤＲＴＳ／ＱＤＣＴＳ保護メカニズムを使用することができる。図１４を参照すると、送信元ＷＴＲＵ（ＷＴＲＵ Ｓ）と宛先ＷＴＲＵ（ＷＴＲＵ Ｄ）が通信しており、ＷＴＲＵ Ｂに、そのセクタ２およびセクタ４に関連付けられた指向性アンテナをブロックさせる。一方、ＷＴＲＵ Ａは、ＷＴＲＵ ＳとＷＴＲＵ Ｄの間の通信に対する干渉を回避するために、そのセクタ３に関連付けられた指向性アンテナをブロックする。ＷＴＲＵ Ｂは、そのセクタ１の指向性アンテナからＷＴＲＵ Ａへの送信は自由に行うことができるが、ＷＴＲＵ Ａがそのセクタ３をブロックしたせいで、ＱＤＣＴＳフレームに応答したＱＤＣＴＳフレームを、ＷＴＲＵ Ｂが受信しない場合、デフネス問題が生じる。
【００８７】
上で説明したデフネス問題を解決するため、ＷＴＲＵは、トリガイベントが発生するまで送信を遅延させることを、他のＷＴＲＵに通知することができる。このトリガイベントは、ＱＤＦＴＲフレームの受信、ＮＡＶタイマの満了、または他の何らかのトリガイベントとすることができる。
【００８８】
図１５を参照すると、図１４のＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂについての信号フロー図が示されている。上で説明したように、ＷＴＲＵ Ｂは、２つの反対方向の指向性アンテナをブロックし、ＷＴＲＵ Ｂの残りの指向性アンテナによって受信される送信はいずれも、ＷＴＲＵ ＳとＷＴＲＵ Ｄの間ですでに確立された通信と衝突すると決定する。デフネスシナリオの決定に応答して、ＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵ Ａが、ＱＤＦＴＲ、またはＷＴＲＵ ＳとＷＴＲＵ Ｄの間の送信の終了を知らせる他の任意のＦＴＲ信号を受信する後まで、応答ＱＤＣＴＳ信号の送信を遅延させることを、ＷＴＲＵ Ａに通知する情報要素またはフィールドを含むＱＤＲＴＳ信号を、ＷＴＲＵ Ａに送信する。ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂが、それぞれのＱＤＦＴＲフレーム（ＱＤＦＴＲ＿２およびＱＤＦＴＲ＿３）をひとたび受信すると、ＷＴＲＵ Ｂは、ＱＤＲＴＳフレームを送信し、ＷＴＲＵ Ａは、ＱＤＣＴＳフレームを送信する。このシグナリング交換は、ＷＴＲＵ ＢとＷＴＲＵ Ａの間の通信のためのチャネルを予約する。図１５に示されるように、ＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵ ＤからＱＤＦＴＲフレームを受信した後、セクタ２、セクタ３、およびセクタ４において、ＱＤＲＴＳフレーム（それぞれＱＤＲＴＳ＿２、ＱＤＲＴＳ＿３、ＱＤＲＴＳ＿４）を送信することができる。ＷＴＲＵ Ａは、すべてのセクタにおいて、ＱＤＣＴＳフレーム（それぞれＱＤＣＴＳ＿１、ＱＤＣＴＳ＿２、ＱＤＣＴＳ＿３、ＱＤＣＴＳ＿４）を送信することができる。あるいは、ＷＴＲＵ Ｂは、ＱＤＦＴＲフレームを受信した後、セクタ２、セクタ３、およびセクタ４において、さらに再びセクタ１において、ＱＤＲＴＳフレームを送信することができる。一実施形態では、ＱＤＲＴＳフレーム、ＱＤＣＴＳフレーム、および／またはＱＤＦＴＲフレームは、ＷＴＲＵが発見されたセクタでのみ送信することができる。
【００８９】
図１６は、ＷＴＲＵが、（別のセクタにおける）進行中の送信のせいで、あるセクタをブロックし、結果として、ブロックされたセクタにおいて近隣ＷＴＲＵから着信したＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳに対してデフネスになる、別のデフネスシナリオの図である。ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂは、確立された直接通信を有するが、直接通信のために使用されるセクタ、すなわち、ＷＴＲＵ Ａのセクタ２およびＷＴＲＵ Ｂのセクタ１を除いて、その後、すべてのセクタをブロックする。ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂはともに、図１６に示されるように、ＷＴＲＵ ＣおよびＷＴＲＵ Ｄからの潜在的なＱＤＲＴＳおよびＱＤＣＴＳのいずれに対しても、今はデフネス状態にある。したがって、ＷＴＲＵ ＡおよびＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵ ＣとＷＴＲＵ Ｄの間の通信セッションには気づかない。ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂは、通信セッションを完了したとき、それらのセクタ３およびセクタ４の各々において、送信を開始すべきでないが、それは、これらの送信が、ＷＴＲＵ ＣとＷＴＲＵ Ｄの間の通信に対して干渉することがあるからである。このデフネス問題は、そのセクタにおけるいずれの送信の前にも、最小セクタセンシング時間を指定することによって、回避することができる。例えば、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂは、それらのセクタ３またはセクタ４の各々において、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂが、受信ＷＴＲＵからの肯定応答（ＡＣＫ）フレームを含む、ＷＴＲＵ ＣとＷＴＲＵ Ｄの間の送信の完了を捉えることを保証する継続期間にわたって、チャネルをセンスすることができる。このようにして、ＷＴＲＵ ＡとＷＴＲＵ Ｂは、ＷＴＲＵ ＣとＷＴＲＵ Ｄの間の通信セッションのいずれかの方向が影響を受けるかどうかをセンスすることができる。例えば、セクタ当たりのセンシング時間は、
センシング時間＝ＭＡＸ＿Ｐａｃｋｅｔ＿ｄｕｒａｔｉｏｎ＋バックオフ時間（例えば、ショートフレーム間隔（ＳＩＦＳ：ｓｈｏｒｔ ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ ｓｐａｃｉｎｇ））＋ＡＣＫ時間
として定義することができる。
【００９０】
上では特徴および要素を特定の組み合わせで説明したが、各特徴または要素は、単独で使用でき、または他の特徴および要素との任意の組み合わせで使用できることを当業者であれば理解されよう。加えて、本明細書で説明した方法は、コンピュータまたはプロセッサによって実行する、コンピュータ読取り可能媒体内に包含された、コンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアで実施することができる。コンピュータ読取り可能媒体の例は、（有線接続または無線接続を介して送信される）電子信号と、コンピュータ読取り可能記憶媒体とを含む。コンピュータ読取り可能記憶媒体の例は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスクおよび着脱可能ディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスクおよびデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光媒体を含むが、これらに限定されない。ソフトウェアと連携するプロセッサは、ＷＴＲＵ、ＵＥ、端末、基地局、ＲＮＣ、または任意のホストコンピュータにおいて使用する無線周波数送受信機を実施するために使用することができる。
【００９１】
実施形態
１．指向性アンテナを使用するステップ
を含む、デバイス発見のための方法。
２．発見のための専用ビーコンを提供するステップ、
発見フェーズ中に粗い方法で指向性ビーコンを使用するステップ、
発見フェーズ中に受信した情報を使用して、データ送信または周期的ビーコン送信のための精密な指向性ビームを使用するステップ、
発見されたセクタでのみ粗い周期的ビーコンをブロードキャストするステップ、または
範囲外デバイスを発見するためのメカニズムを提供するステップ
のうちの少なくとも１つをさらに含む、実施形態１に記載の方法。
３．ビーコン列を繰り返すステップ
をさらに含む、実施形態１〜２のいずれか１つに記載の方法。
４．デバイスの周囲の複数の方向に時分割手法で発見ビーコンを送信するステップであって、発見ビーコンは、２パイ／Ｎの電力半値ビーム幅でＮ個のセクタに送信される、ステップ
をさらに含む、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の方法。
５．発見ビーコンに対する応答をリスンするステップ
をさらに含む、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の方法。
６．ビーコン送信のチャネル周波数が分かっている、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の方法。
７．ビーコン送信のチャネル周波数が分かっていない、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の方法。
８．ビーコン送信デバイスをオンにするステップ
をさらに含む、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の方法。
９．発見期間を開始するステップであって、
発見ビーコンを粗い指向性ビームでランダムに選択された第１のセクタに送信するステップと、
ある期間にわたって周囲のデバイスからの応答をリスンするステップと、
第２のセクタに移り、発見ビーコンを送信するステップと
を含むステップ
をさらに含む、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の方法。
１０．発見ビーコンがすべての粗いセクタに送信された場合、発見されたデバイスを含むセクタに集中するステップ
をさらに含む、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の方法。
１１．これが最初の発見期間である場合、発見期間が、所定の期間にわたって、またはデバイスが見つかるまで継続するステップ
をさらに含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の方法。
１２．発見された局との間でアソシエートするステップと、
アンテナトレーニングシンボルまたは重みを交換するステップと、
交換されたトレーニングシンボルまたは重みに基づいて、発見された局との間で精密なビームをビーム形成するステップと
をさらに含む、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
１３．精密なビームは、送信デバイスにおいて形成される、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
１４．精密なビームは、受信デバイスにおいて形成される、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
１５．精密なビームは、高スループットのデータ送信および受信のためのものである、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
１６．同期を実行するステップ
をさらに含む、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
１７．同期は、
発見ビーコンの粗いセクタを使用して、粗い周期的ビーコンを送信するステップであって、周期的ビーコンは、発見されたデバイスを含むセクタに送信される、ステップ
精密な周期的ビーコンを送信するステップであって、結果として得られた周期的ビーコンのための精密なセクタは、データ送信のために使用されるセクタであり、新しいデバイスは、発見ビーコン送信に基づいてアソシエートされる、ステップ、または
すべてのデバイスがアソシエートされた場合、もしくはビーコン送信デバイスが、セクタのどの追加のデバイスにもアソシエートすることを許可しない場合、精密な周期的ビーコンのみを送信するステップ
のうちの少なくとも１つによって実行される、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載の方法。
１８．周期的ビーコンを切断するステップと、
そのセクタの最後の局（ＳＴＡ）がビーコン送信デバイスとディサソシエートしたことをビーコン送信デバイスが検出した場合、またはセクタ内にＳＴＡが存在しないことをビーコン送信デバイスが検出した場合、発見ビーコンを送信するステップと
をさらに含む、実施形態１〜１７のいずれか１つに記載の方法。
１９．新しいデバイスがあるかどうかチェックするステップであって、
発見ビーコンをすべてのセクタに周期的に送信するステップ、または
アイドルモード中に、発見ビーコンをすべてのセクタに都合がよければ送信するステップ
のうちの少なくとも１つを含むステップ
をさらに含む、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載の方法。
２０．スキャニング動作を実行するステップ
をさらに含む、実施形態１〜１９のいずれか１つに記載の方法。
２１．スキャニング動作は、
１つの完結したアクセスポイント（ＡＰ）サイクル中に、各粗いセクタにおいて発見ビーコンがないかどうかスキャンするステップ
を含む、実施形態１〜２０のいずれか１つに記載の方法。
２２．ＡＰとアソシエートするステップと、
発見されたセクタにおいて周期的ビーコンをリスンするステップと、
ＳＴＡが位置を変えた場合、発見ビーコンをリスンし続けるステップと
をさらに含む、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載の方法。
２３．周期的ビーコンを受信しているセクタにおいてＳＴＡがオンに切り換わった場合、周期的ビーコンを受信するステップと、
周期的ビーコンからの情報に基づいて、アソシエーション要求を送信するステップと、
データ転送のためのビーム形成を実行するステップと、
発見されたセクタでのみ周期的ビーコンをリスンするステップと
をさらに含む、実施形態１〜２２のいずれか１つに記載の方法。
２４．１つの専用ＳＴＡが、ネットワーク内において新しいＳＴＡを見つけるために、発見ビーコンを送出する、実施形態１〜２３のいずれか１つに記載の方法。
２５．周期的ビーコンは、いずれかのＳＴＡによってブロードキャストされる、実施形態１〜２４のいずれか１つに記載の方法。
２６．発見ビーコンは、すべての方向に送信される、実施形態１〜２５のいずれか１つに記載の方法。
２７．指定された時間間隔の後、またはアイドルモード中に、発見ビーコンをブロードキャストするために、発見フェーズに入るステップ
をさらに含む、実施形態１〜２６のいずれか１つに記載の方法。
２８．ランダムなバックオフに入るステップと、
ＳＴＡがバックオフを完了した第１のＳＴＡである場合、周期的ビーコンを送信するステップと、
ＳＴＡを含むセクタを発見するステップと、
ＳＴＡを含むセクタに粗い周期的ビーコンを送信するステップと
をさらに含む、実施形態１〜２７のいずれか１つに記載の方法。
２９．ＳＴＡは、すべてのＳＴＡの間で調整を提供し、ネットワーク同期を維持する、一時的なＡＰとして機能する、実施形態１〜２８のいずれか１つに記載の方法。
３０．どのＳＴＡも、他のあらゆるＳＴＡを発見することができる、実施形態１〜２９のいずれか１つに記載の方法。
３１．発見プロセスを、
ＡＰを通して、基本サービスセット（ＢＳＳ）チャネルもしくはオフチャネル上で、
ＡＰとは独立に、ＢＳＳチャネル直接リンク上で、もしくはピア間で直接的に、または
ＡＰとは独立に、オフチャネル上で、
開始するステップ
をさらに含む、実施形態１〜３０のいずれか１つに記載の方法。
３２．発見ビーコンは、ＳＴＡが発見されていないセクタだけに、またはすべてのセクタに送信される、非常に短いビーコンである、実施形態１〜３１のいずれか１つに記載の方法。
３３．発見ビーコンは、
周期的ビーコンの内容のサブセット、
少なくとも以下の１つ、すなわち、
ビーコン検出、測定、もしくはアソシエーション、
ＡＰが特定のセクタ内に存在することを識別するパイロットシンボルの列
のうちの少なくとも１つを含む機能のための基本的な内容、または
ミニビーコンの列
を含む、実施形態１〜３２のいずれか１つに記載の方法。
３４．ＡＰが同じＳＴＡから２つ以上の応答を受信した場合、発見ビーコンを検出した後、ＳＴＡが応答するステップと、
ＳＴＡがこれまで応答していない場合、またはこれまでのセクタよりも現在のセクタにおける発見ビーコンの方が強力である場合、
最後に受信した応答を考慮するステップと
をさらに含む、実施形態１〜３３のいずれか１つに記載の方法。
３５．連続的な指向性発見ビーコン送信を送信するステップ
をさらに含む、実施形態１〜３４のいずれか１つに記載の方法。
３６．ＳＴＡが最良の発見ビーコンを受信したセクタにおいて、１つの応答を送信するステップ
をさらに含む、実施形態１〜３５のいずれか１つに記載の方法。
３７．発見ビーコンを、以下のうちの少なくとも１つに基づいて、すなわち、
ビーコン送信デバイスによって決定された任意の時間、
ビーコン送信デバイスによって決定された都合のよい時間に、
新しいＳＴＡを見つける際に追加の情報を獲得したとき、
周期的ビーコン期間の直後に、または
特定のオフセットだけ周期的ビーコンからずれて
配置するステップ
をさらに含む、実施形態１〜３６のいずれか１つに記載の方法。
３８．発見ビーコンは、ＡＰの識別情報を示すシグネチャを含む、実施形態１〜３７のいずれか１つに記載の方法。
３９．同期は、
通常の２．４／５ＧＨｚ無線デバイスもしくは別の無線アクセス技術（ＲＡＴ）を用いる同期、
内部クロックを使用する同期、または
全地球測位システム（ＧＰＳ）ベースの同期
を含む、実施形態１〜３８のいずれか１つに記載の方法。
４０．発見ビーコンまたは周期的ビーコンは、識別情報を送信する、実施形態１〜３９のいずれか１つに記載の方法。
４１．少なくとも部分的に識別情報に基づいて、周期的ビーコンをセクタに追加する、またはセクタにおいて発見ビーコンをより頻繁に送信するステップ
をさらに含む、実施形態１〜４０のいずれか１つに記載の方法。
４２．発見ビーコンが受信されない場合、ＡＰを探してプローブするステップ
をさらに含む、実施形態１〜４１のいずれか１つに記載の方法。
４３．プローブするステップは、
粗いプローブをすべてのセクタに送信するステップと、
各セクタにおいてプローブをＮ回送信するステップと、
応答をリスンするステップと、
応答が受信されない場合、各粗いセクタを半分に分割し、応答が受信されるまで、またはビームのフォーカスを狭めることができなくなるまで、
プローブをＮ回再送するステップと
を含む、実施形態１〜４２のいずれか１つに記載の方法。
４４．プローブするステップは、
応答が受信された場合、周期的ビーコンまたは他の任意のブロードキャストをリスンするために、精密なビームを使用し続けるステップ
をさらに含む、実施形態１〜４３のいずれか１つに記載の方法。
４５．ビーコンチャネルを検出するステップ
をさらに含む、実施形態１〜４４のいずれか１つに記載の方法。
４６．ビーコンチャネルを検出するステップは、
知られた発見周波数をスキャンするステップ、
チャネルおよび他のブロードキャスト情報を指し示すポインタを含む発見ビーコンを受信するステップ、
知られたチャネル上でビーコンを検出するステップ、
粗いチャネルスキャンを利用するステップ、または
別のＲＡＴもしくは無線ローカルエリアネットワークによって支援されたチャネル情報を獲得するステップ
のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１〜４５のいずれか１つに記載の方法。
４７．複数のセクタおよび周波数チャネル上で、疑似ランダム方式で発見ビーコンを送信するステップと、
各ビーコンまたはミニビーコンから列を形成するステップと、
ランダムに選択された周波数およびランダムに選択されたセクタ上で、１つのサイクル内で繰り返しなしに、列を送信するステップと
をさらに含む、実施形態１〜４６のいずれか１つに記載の方法。
４８．疑似ランダムパターンの場合、ビーコンをリスンするために、空間および時間をホッピングするステップ
をさらに含む、実施形態１〜４７のいずれか１つに記載の方法。
４９．実施形態１〜４８のいずれか１つに記載の方法を実行するように構成された無線送受信ユニット。
５０．実施形態１〜４８のいずれか１つに記載の方法を実行するように構成されたアクセスポイント。
５１．実施形態１〜４８のいずれか１つに記載の方法を実行するように構成された基地局。
５２．第１の無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）において実施される媒体アクセス制御のための方法であって、
クォータ指向性送信要求フレームを第２のＷＴＲＵに送信するステップと、
クォータ指向性送信許可フレームを第２のＷＴＲＵから受信するステップと
を含む方法。
５３．送信要求フレームは、π／２の電力半値ビーム幅を有する、実施形態５２に記載の方法。
５４．第１のＷＴＲＵが周囲のＷＴＲＵから自由にデータパケットを受信できることを周囲のＷＴＲＵに通知するために、クォータ指向性受信自由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。
５５．セクタにおいて指向性ビームを送信するように構成された第１の無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）において実施される媒体アクセス制御のための方法であって、
第２のＷＴＲＵに方向付けられたセクタの部分内で精密に調整されたビームをブロックするステップと、
第３のＷＴＲＵに方向付けられたセクタの部分内で精密に調整されたビームを送信するステップと
を含む方法。
５６．送信は、指向性送信要求フレームを含む、実施形態５５に記載の方法。
５７．送信は、指向性送信許可フレームを含む、実施形態５５に記載の方法。
５８．第２のＷＴＲＵが別のＷＴＲＵにもはや送信していないと第１のＷＴＲＵが決定した場合、ブロックされた精密に調整されたビームをアンブロックするステップをさらに含む、実施形態５５〜５７のいずれかに記載の方法。
５９．第２のＷＴＲＵとピアツーピアで通信する無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）において実施される媒体アクセス制御のための方法であって、
アップリンクとダウンリンクのトラフィック比に従って、ビーコン間隔を適応的に調整するステップ
を含む方法。
６０．初期同期を実行し、より高いトラフィックを有するＷＴＲＵを、送信を行う第１のＷＴＲＵにすることを可能にするステップをさらに含む、実施形態５９に記載の方法。
６１．特別なイベントに応答して、データパケットまたはＡＣＫパケットの終わりに特別な制御パケットを追加するステップと、特別なイベントの後、ビーコン間隔の適応的な調整を再開するステップとをさらに含む、実施形態５９または６０に記載の方法。
６２．前記方法のいずれかに記載の方法を実行するように構成されたプロセッサを備える無線送受信ユニット。
６３．第１の無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）において実施される媒体アクセス制御のための方法であって、
指向性送信要求（ＲＴＳ）フレームを第２のＷＴＲＵに送信するステップと、
指向性送信許可（ＣＴＳ）フレームを第２のＷＴＲＵから受信するステップと
を含む方法。
６４．データを第２のＷＴＲＵに送信する前に、指向性ＣＴＳフレーム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。
６５．第２のＷＴＲＵへのデータ送信が完了した場合、第１のＷＴＲＵが周囲のＷＴＲＵから自由にデータパケットを受信できることを周囲のＷＴＲＵに通知するために、指向性受信自由（ＦＴＲ）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。
６６．ＦＴＲフレームは、第１のＷＴＲＵがその期間の後で利用可能になることを指定する期間を含む、フレーム構造を含む、実施形態６５に記載の方法。
６７．フレームは、パイ／２のビーム幅を有するクォータ指向性フレームである、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
６８．アドホック実施において、第１のＷＴＲＵが第２のＷＴＲＵと通信し、通信を開始しようと試みている周囲のＷＴＲＵを探して、各アンテナセクタを順番にスキャンするステップであって、各アンテナセクタについてのスキャニング継続期間は、マスタクロックに同期させられる、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。
６９．指向性フレームは、アンテナセクタによって識別され、指向性フレームは、データフレームが送信されるアンテナセクタを示す情報要素を有するフレーム構造を含む、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
７０．第１のＷＴＲＵが、指向性ＲＴＳフレーム内に含まれる継続期間フィールドに従って、ネットワーク割り当てベクトルを設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。
７１．第１のＷＴＲＵは、ネットワーク割り当てベクトルの満了に応答して、ＦＴＲフレームを受信するために、通信ノードに向けてアンテナセクタを調整する、実施形態７０に記載の方法。
７２．干渉を回避するために、２つの近隣ＷＴＲＵの間の既存の通信送信に方向付けられたアンテナセクタをブロック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。
７３．指向性ＲＴＳフレームは、ブロックされたセクタの方向には送信されない、実施形態７２に記載の方法。
７４．第１のＷＴＲＵは、発見された周囲の各ＷＴＲＵに方向付けられたアンテナセクタ上で、指向性ＲＴＳを送信する、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
７５．第１のＷＴＲＵが、第２のＷＴＲＵに方向付けられたアンテナセクタ上でのみ、指向性ＲＴＳを送信する、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
７６．第１のＷＴＲＵが、残りのすべてのアンテナセクタ上で、指向性ＲＴＳを送信するステップをさらに含む、実施形態７５に記載の方法。
７７．第１のＷＴＲＵが、残りのすべてのアンテナセクタ上で、受信した指向性ＣＴＳを中継するステップをさらに含む、実施形態７５に記載の方法。
７８．第１のＷＴＲＵは、発見された周囲の各ＷＴＲＵに方向付けられたアンテナセクタ上で、指向性ＦＴＳフレームを送信する、実施形態６５に記載の方法。
７９．第１のＷＴＲＵが、既存の近隣の通信送信の終了を知らせるＦＴＲフレームを周囲のＷＴＲＵから受信するまで、指向性ＣＴＳフレームの送信を遅延させることを第２のＷＴＲＵに通知するための特別なフィールドを含む、ＲＴＳ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。
８０．第１のＷＴＲＵが、完結した近隣の送信が検出されることを保証するために、いずれの送信の前にも、最小セクタセンシング時間を指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。
８１．センシング時間は、最大パケット継続時間と、バックオフ継続時間と、ＡＣＫ継続時間の合計に設定される、実施形態８０に記載の方法。
８２．通信は、中央ハブを介して実施され、中央ハブを介して指向性ＲＴＳフレームを送信し、中央ハブを介して指向性ＣＴＳ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。
８３．指向性ＲＴＳフレームは、プライマリセクタとして指定されたアンテナセクタ上で送信され、他のすべてのセクタは、セカンダリセクタとして指定される、実施形態８２に記載の方法。
８４．第１のＷＴＲＵは、送信をいつ開始すべきかに関する中央ハブからの通知を有する指向性ＣＴＳを、プライマリセクタにおいて受信する、実施形態８３に記載の方法。
８５．第１のＷＴＲＵは、すべてのアンテナセクタ上で、指向性ＲＴＳを送信する、実施形態８３に記載の方法。
８６．前記方法のいずれかに記載の方法を実行するように構成されたプロセッサを備える無線送受信ユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の指向性アンテナビームを発生させるように構成されたビーム形成アンテナを有するアクセスポイント（ＡＰ）において使用する方法であって、
無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）とのアソシエーションに使用するための発見ビーコンを発生させるステップと、
粗くフォーカスされた指向性アンテナビームを使用して、前記ＡＰに関連付けられた複数のセクタに前記発見ビーコンを送信するステップと、
前記発見ビーコンの送信後、ＷＴＲＵからの応答メッセージをリスンするステップと、
前記ＷＴＲＵから応答メッセージを受信した場合、前記ＷＴＲＵと通信するための精密にフォーカスされた指向性アンテナビームを確立するステップと、
前記精密にフォーカスされた指向性アンテナビームを使用して、前記ＷＴＲＵとパケットデータの通信を行うステップと、
前記粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの１つを使用して、前記ＷＴＲＵに周期的ビーコンを送信するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ＡＰは、６０ギガヘルツ周波数帯域で動作するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記発見ビーコンを送信する前記ステップは、前記粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの地理的カバレージに関連付けられた情報を送信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。
【請求項４】
前記ＷＴＲＵから受信する前記応答メッセージは、前記ＷＴＲＵによってどの粗くフォーカスされた指向性アンテナビームが受信されたかを示す表示を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記発見ビーコンは、前記周期的ビーコンに含まれる情報のサブセットを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＡＰに関連付けられたセクタの輪番順を生成するステップであって、前記ＡＰに関連付けられた複数のセクタに前記発見ビーコンを送信する前記ステップは、前記輪番順に従って実行される、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。
【請求項７】
前記ＡＰに関連付けられたセクタのランダム順を生成するステップであって、前記ＡＰに関連付けられた複数のセクタに前記発見ビーコンを送信する前記ステップは、前記ランダム順に従って実行される、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。
【請求項８】
ＷＴＲＵからの応答メッセージをリスンする前記ステップは、前記ＡＰに関連付けられた複数のセクタの各々への前記発見の送信後に実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記発見ビーコンを送信する前記ステップが実行される第１の間隔を動的に調整するステップと、
前記周期的ビーコンを送信する前記ステップが実行される第２の間隔を動的に調整するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の間隔は、前記第２の間隔と異なることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
複数の指向性ビームを発生させるように構成されたアンテナを備えるアクセスポイント（ＡＰ）において使用するための方法であって、
前記複数の指向性ビームの数を決定するステップと、
発見ビーコンを送信する複数の周波数チャネルを決定するステップと、
前記複数の指向性ビームの各々および前記複数の周波数チャネルの各々に関連付けられた発見ビーコンを含む、発見ビーコン列を発生させるステップと、
前記発見ビーコン列を送信するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）とのアソシエーションに使用するための発見ビーコンを発生させるように構成されたプロセッサと、
複数の粗い指向性アンテナビームを発生させ、前記複数の粗い指向性アンテナビームを使用して、前記発見ビーコンを送信するように構成されたビーム形成アンテナと、
前記発見ビーコンの送信後、ＷＴＲＵからの応答メッセージをリスンするように構成された受信機と
を備え、
前記ビーム形成アンテナは、前記ＷＴＲＵから応答メッセージを受信した場合、前記ＷＴＲＵとパケットデータの通信を行うための精密にフォーカスされた指向性アンテナビームを発生させ、前記複数の粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの１つを使用して、前記ＷＴＲＵに周期的ビーコンを送信するようにさらに構成される
ことを特徴とするアクセスポイント（ＡＰ）。
【請求項１３】
前記ＡＰは、６０ギガヘルツ周波数帯域で動作するように構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項１４】
前記プロセッサは、複数の発見ビーコンを発生させ、前記複数の発見ビーコンの各々に、その発見ビーコンを送信するために使用される、前記複数の粗い指向性アンテナビームの１つの地理的カバレージに関連付けられた情報を含めるようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項１５】
前記受信機は、前記ＷＴＲＵによってどの粗い指向性アンテナビームが受信されたかを示す表示を含む応答メッセージを前記ＷＴＲＵから受信するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１４に記載のＡＰ。
【請求項１６】
前記発見ビーコンは、前記周期的ビーコンに含まれる情報のサブセットを含むことを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項１７】
前記ビーム形成アンテナは、前記複数の粗い指向性アンテナビームの輪番順に従って、前記発見ビーコンを送信するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項１８】
前記ビーム形成アンテナは、前記複数の粗い指向性アンテナビームのランダム順に従って、前記発見ビーコンを送信するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項１９】
前記受信機は、前記ビーム形成アンテナが、前記複数の粗い指向性アンテナビームの各々を使用して、前記発見ビーコンを送信した後、ＷＴＲＵからの応答メッセージをリスンするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項２０】
前記ビーム形成アンテナは、前記発見ビーコンが送信される第１の間隔を動的に調整し、前記周期的ビーコンが送信される第２の間隔を動的に調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項１】
複数の指向性アンテナビームを発生させるように構成されたビーム形成アンテナを有するアクセスポイント（ＡＰ）において使用する方法であって、
無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）とのアソシエーションに使用するための発見ビーコンを発生させるステップと、
粗くフォーカスされた指向性アンテナビームを使用して、前記ＡＰに関連付けられた複数のセクタに前記発見ビーコンを送信するステップと、
前記発見ビーコンの送信後、ＷＴＲＵからの応答メッセージをリスンするステップと、
前記ＷＴＲＵから応答メッセージを受信した場合、前記ＷＴＲＵと通信するための精密にフォーカスされた指向性アンテナビームを確立するステップと、
前記精密にフォーカスされた指向性アンテナビームを使用して、前記ＷＴＲＵとパケットデータの通信を行うステップと、
前記粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの１つを使用して、前記ＷＴＲＵに周期的ビーコンを送信するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ＡＰは、６０ギガヘルツ周波数帯域で動作するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記発見ビーコンを送信する前記ステップは、前記粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの地理的カバレージに関連付けられた情報を送信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。
【請求項４】
前記ＷＴＲＵから受信する前記応答メッセージは、前記ＷＴＲＵによってどの粗くフォーカスされた指向性アンテナビームが受信されたかを示す表示を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記発見ビーコンは、前記周期的ビーコンに含まれる情報のサブセットを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＡＰに関連付けられたセクタの輪番順を生成するステップであって、前記ＡＰに関連付けられた複数のセクタに前記発見ビーコンを送信する前記ステップは、前記輪番順に従って実行される、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。
【請求項７】
前記ＡＰに関連付けられたセクタのランダム順を生成するステップであって、前記ＡＰに関連付けられた複数のセクタに前記発見ビーコンを送信する前記ステップは、前記ランダム順に従って実行される、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。
【請求項８】
ＷＴＲＵからの応答メッセージをリスンする前記ステップは、前記ＡＰに関連付けられた複数のセクタの各々への前記発見の送信後に実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記発見ビーコンを送信する前記ステップが実行される第１の間隔を動的に調整するステップと、
前記周期的ビーコンを送信する前記ステップが実行される第２の間隔を動的に調整するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の間隔は、前記第２の間隔と異なることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
複数の指向性ビームを発生させるように構成されたアンテナを備えるアクセスポイント（ＡＰ）において使用するための方法であって、
前記複数の指向性ビームの数を決定するステップと、
発見ビーコンを送信する複数の周波数チャネルを決定するステップと、
前記複数の指向性ビームの各々および前記複数の周波数チャネルの各々に関連付けられた発見ビーコンを含む、発見ビーコン列を発生させるステップと、
前記発見ビーコン列を送信するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）とのアソシエーションに使用するための発見ビーコンを発生させるように構成されたプロセッサと、
複数の粗い指向性アンテナビームを発生させ、前記複数の粗い指向性アンテナビームを使用して、前記発見ビーコンを送信するように構成されたビーム形成アンテナと、
前記発見ビーコンの送信後、ＷＴＲＵからの応答メッセージをリスンするように構成された受信機と
を備え、
前記ビーム形成アンテナは、前記ＷＴＲＵから応答メッセージを受信した場合、前記ＷＴＲＵとパケットデータの通信を行うための精密にフォーカスされた指向性アンテナビームを発生させ、前記複数の粗くフォーカスされた指向性アンテナビームの１つを使用して、前記ＷＴＲＵに周期的ビーコンを送信するようにさらに構成される
ことを特徴とするアクセスポイント（ＡＰ）。
【請求項１３】
前記ＡＰは、６０ギガヘルツ周波数帯域で動作するように構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項１４】
前記プロセッサは、複数の発見ビーコンを発生させ、前記複数の発見ビーコンの各々に、その発見ビーコンを送信するために使用される、前記複数の粗い指向性アンテナビームの１つの地理的カバレージに関連付けられた情報を含めるようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項１５】
前記受信機は、前記ＷＴＲＵによってどの粗い指向性アンテナビームが受信されたかを示す表示を含む応答メッセージを前記ＷＴＲＵから受信するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１４に記載のＡＰ。
【請求項１６】
前記発見ビーコンは、前記周期的ビーコンに含まれる情報のサブセットを含むことを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項１７】
前記ビーム形成アンテナは、前記複数の粗い指向性アンテナビームの輪番順に従って、前記発見ビーコンを送信するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項１８】
前記ビーム形成アンテナは、前記複数の粗い指向性アンテナビームのランダム順に従って、前記発見ビーコンを送信するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項１９】
前記受信機は、前記ビーム形成アンテナが、前記複数の粗い指向性アンテナビームの各々を使用して、前記発見ビーコンを送信した後、ＷＴＲＵからの応答メッセージをリスンするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【請求項２０】
前記ビーム形成アンテナは、前記発見ビーコンが送信される第１の間隔を動的に調整し、前記周期的ビーコンが送信される第２の間隔を動的に調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公表番号】特表２０１３−５２０９３７（Ｐ２０１３−５２０９３７Ａ）
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５５１４３（Ｐ２０１２−５５５１４３）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２６０６２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０６５１７
【国際公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＷＣＤＭＡ
【出願人】（５１００３０９９５）インターデイジタル パテント ホールディングス インコーポレイテッド (229)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２６０６２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０６５１７
【国際公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＷＣＤＭＡ
【出願人】（５１００３０９９５）インターデイジタル パテント ホールディングス インコーポレイテッド (229)
【Ｆターム（参考）】
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