無線ネットワークの接続復帰に関する方法および装置
少なくとも２つの局の間の第１の通信経路および第２の通信経路を発見するべくアンテナトレーニング処理を行い、品質基準に従って、送信モードおよび受信モードをランク付けし、第１の通信経路および第２の通信経路における送信信号および受信信号についての最良の送信モードおよび最良の受信モードを報告し、送信モードおよび受信モードの品質に基づいて選択された通信経路上に通信リンクを構築する無線通信デバイスおよび方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ＷＰＡＮ（personal wireless area network）は、１人の人に近接したコンピューティングデバイス（例えば、電話機および携帯情報端末（ＰＤＡ））間の通信に利用されるネットワークである。デバイスはその人に属していてもいなくてもよい。ＷＰＡＮの届く距離は数メートルであってもよい。ＷＰＡＮは、パーソナルデバイス同士の間の個人的な通信に利用することもでき、より高レベルのネットワークおよびインターネットへアップリンクを介して接続する用途に利用することもできる。ＰＡＮは、ＵＳＢ（universal serial bus）およびファイヤワイヤ等のコンピュータバスでつなぐこともできる。
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２.１５．３タスクグループ３ｃ（ＴＧ３ｃ）は２００５年３月に設立された。ＴＧ３ｃは、既存の８０２．１５．３ＷＰＡＮ規格８０２．１５．３−２００３のミリ波（ｍｍ波）ベースの代替的な物理層（ＰＨＹ）を開発している。
【０００３】
ミリ波ＷＰＡＮは、ＦＣＣ４７ＣＦＲ１５．２５５で規定されている５７−６４ＧＨｚの無認可帯域で動作することができる。ミリ波ＷＰＡＮは、近接した物理空間で高い共存性を有し、他の全てのマイクロ波システムがＷＰＡＮの８０２．１５ファミリーに属す。
【０００４】
加えて、ミリ波ＷＰＡＮは、高速インターネットアクセス、ストリーミングコンテンツのダウンロード（例えばオンデマンドビデオ、高精細テレビ（ＨＤＴＶ）、ホームシアター）、リアルタイムのストリーミングおよびケーブル交換の無線データバスといった２Ｇｂｉｔ／ｓの用途において、非常に高いデータレートを実現することができる。３Ｇｂｉｔ／ｓを超えるデータレートもオプションとして提供されうる。
【０００５】
しかしながら、ミリ波の通信リンクは、低周波数（例えば２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚ）のものに比べて、酸素吸収および障害物による減衰が高いことの両面からロバスト性が非常に劣る。加えて、ミリ波通信リンクは、通信範囲を広げる目的から指向性アンテナの利用を好み、指向性アンテナの利用により、リンクは移動性に対して非常に脆弱なものとなる。例えば、デバイスの配向を僅かに変更しただけで、あるいは、近傍のオブジェクトおよび／または人が動いただけで、リンクが不通になる可能性がある。従って、指向性通信ンリンクをサービスの不通状態を最小限に抑え急速に回復させるメカニズムの設計が望まれている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
明細書の最後に本発明の主題を特に指摘および明確に請求する。しかし、本発明は、構成および動作方法、対象物、特徴、および利点全てにおいて、以下の詳細な説明を添付図面とともに読むことでよりよく理解されるであろう。
【０００７】
【図１】本発明の例示的な実施形態における無線通信ネットワークの概略図である。
【０００８】
【図２】本発明の幾らかの実施形態におけるフレームの定期的な監視および更新方法を示すフローチャートである。
【０００９】
【図３】本発明の実施形態における、経路スイッチ方法を示すフローチャートである。
【００１０】
【図４】本発明の例示的な実施形態における無線通信デバイスのブロック図である。
【００１１】
図示を簡略化および明瞭化するべく、図面に示す部材は必ずしも実寸に即して描かれていない点を理解されたい。例えば、部材のなかには他の部材よりも強調して描くことで明瞭化を図っているものもある。さらには、適切と思われる箇所では、参照番号を図面間で繰り返すことで、対応する、または類似した部材を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の記載において、多くの特定の詳細を示して本発明の完全な理解を促す。しかし、本発明の実施形態はこれら特定の詳細がなくても実施することが可能なことは当業者であれば理解するところである。また一方で、公知の回路、構造、および技術を詳述しないことで、本記載の理解を曖昧にしないようにしている箇所もある。
【００１３】
詳細な説明には、コンピュータメモリ内のデータビットまたはバイナリデジタル信号に対する処理のアルゴリズムおよび記号表現として提示されている箇所がある。これらアルゴリズムによる記載および表現は、データ処理分野の当業者が自身の業績の本質を他の当業者に伝達するテクニックの一例である。
【００１４】
そうではないと明記しない限り、以下の説明から明らかとなるように、「処理（processing）」、「コンピューティング（computing）」、「計算（calculating）」、「決定（determining）」、等の用語を用いて記載される本明細書の説明は、コンピュータあるいはコンピューティングシステム、その他、コンピュータシステムのレジスタおよび／またはメモリの物理（例えば電子）量で表されるデータを、コンピュータシステムのメモリ、レジスタ、その他の同様の情報記憶デバイスまたは送信デバイス物理量として同様に表される他のデータに操作および／または変換する動作および／または処理のことを示している。
【００１５】
本発明は、様々な用途に利用可能であることを理解されたい。本発明はこの点に限定されないが、ここで開示された回路および技術は、ラジオシステムの局等の多くの装置で利用可能である。本発明の範囲内に含まれることが意図される局としては、あくまで例示ではあるが、ＷＬＡＮ（wireless local area network）局、ＷＰＡＮ局等が挙げられる。
【００１６】
本発明の範囲内に含まれることが意図されるＷＰＡＮ局の種類には、周波数ホッピング方式（ＦＨＳＳ）、直接拡散方式（ＤＳＳＳ）、ＣＣＫ変調方式、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）等のスペクトル拡散信号を送受信する移動局、アクセスポイント、および局が含まれるが、これらに限定はされない。
【００１７】
先ず図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態における無線通信ネットワーク１００の概略図が示されている。無線通信ネットワーク１００はＷＰＡＮであってよい。
【００１８】
本発明の１つの例示的な実施形態においては、ＷＰＡＮ１００は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３タスクグループ３ｃ（ＴＧ３ｃ）が開発した規格に従って動作してよい。ＴＧ３ｃは既存の８０２．１５．３ＷＰＡＮ規格８０２．１５．３−２００３のミリ波（ｍｍ波）ベースの代替的な物理層（ＰＨＹ）を開発している。
【００１９】
本発明の幾らかの例示的な実施形態においては、ＷＰＡＮ１００は、ピコネットコーディネータ（ＰＮＣ）１１０、局１２０、および局１３０を含んでよい。本発明の範囲はこの点に限定されないが、ＰＮＣ１１０は、ネットブックコンピュータ、ラップトップコンピュータ等であってよい。局１２０および１３０は、カメラ、マウス、イヤフォン、スピーカ、ディスプレイ、モバイルパーソナルデバイス等を含みうる。
【００２０】
本発明の範囲はこの点に限定されないが、ＷＰＡＮ１００は、ＩＥＥＥ８０２．１５.３ＷＰＡＮの可能性のあるトポロジーの一つであるピコネットを含みうる。例えば本発明の実施形態の１つにおいては、ピコネットはＰＮＣ１１０、および、幾らかのスレーブデバイス（例えば局１２０および１３０）をＰＮＣ１１０の送信範囲に含みうる。局１２０および１３０のいずれかが適宜ＰＮＣとして動作してよい。
【００２１】
本発明の少なくとも１つの実施形態においては、ピコネットのチャネル時間はスーパフレームに基づき決定され、スーパフレームは、ビーコンと、競合アクセス期間（ＣＡＰ）と、チャネル時間割り当て期間（ＣＴＡＰ）という３つの主要な部分を含んでよい。ＰＮＣは、ビーコンパケットをブロードキャストすることによりピコネットに基本的なタイミングを与えることができる。ビーコンは、ピコネットにタイミング割り当ておよび管理情報を設定する際に利用することができる。局１２０および１３０は、ビーコンを受信することでＰＮＣ１１０に対して自身を同期させる。ＣＡＰは、非同期データまたは通信コマンドに対して利用可能である。例えば、ＣＡＰ中の媒体アクセスメカニズムは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（carrier sense multiple access/collision avoidance）であってよい。ＣＴＡＰは、チャネル時間割り当て（ＣＴＡ）および管理ＣＴＡ（ＭＣＴＡ）を含む。ＣＴＡはコマンド、アイソクロナスストリーム、および非同期データに利用されてよく、媒体アクセスはＴＤＭＡに基づく。ＣＴＡでは衝突のない送信が保障されている。
【００２２】
本発明の１つの例示的な実施形態における２つのデバイス（局１２０および１３０）で一次経路１４０および二次経路１５０を発見および報告する方法を以下に記載する。
【００２３】
本例では、一次経路１４０および二次経路１５０という少なくとも２つの経路が存在すると仮定する。一次経路１４０は、ソース局（Ｓ）（例えば局１２０）と宛先局（Ｄ）（例えば局１３０）との間の直接的な経路であってよく、二次経路１４０は、ＳからＤへの、例えばこれらの局に近接している壁１６０あるいは任意の他のデバイスまたはアイテムから反射される間接的な経路であってよい。
【００２４】
アンテナトレーニング処理を用いて、適宜、一次経路１５０および二次経路１６０を発見し、局１２０および局１３０へ報告することができる。本発明の一実施形態では、所望の情報を報告するべく、アンテナトレーニング受領確認メッセージＡＴＴ ＡＣＫ（以下に示す）のフロー例を利用することができる。他のメッセージフォーマットおよび他のメッセージを利用することもできる。本例では、「一次ビームインデックス」を利用してＴＸモードの一次経路情報を報告し、「候補ビームインデックス」を利用してＴＸモードの二次経路情報を報告することができる。本発明の他の実施形態では、３以上の経路を利用することができ、「報告された経路の数」というフィールドをＡＴＴ ＡＣＫメッセージに追加することができる。このメッセージの「エレメントＩＤ」フィールドは、このメッセージの種別を識別するＩＤである。「長さ」フィールドは、メッセージの長さを示す。「一次アレイベクトル」フィールドは、ビームを形成するアンテナアレイの重みベクトルを示す。「候補アレイベクトル」フィールドは、ビームを形成する候補アンテナアレイの重みベクトルを示す。
【００２５】
アンテナトレーニング処理中に、局１２０は多くの可能性あるモード／方向からトレーニングシーケンスを送信することができる（例えば、例えばセクタ番号および／またはアレイ重みベクトルで表されうるライン１２５または局１３０のライン１３５）。局１３０はこれら各モード／方向からのトレーニングシーケンスを受信してよく、適宜、局１２０に対して推定される最良の送信モード、および、局１３０に対して推定される最良の受信モードを記録してよい。このアンテナトレーニング処理は、利用されるトレーニングアルゴリズム（例えばアンテナトレーニング暗示モードプロトコルおよびアンテナトレーニング明示モードプロトコル）に応じて変化してよい。経路の順序は、例えば受信された信号品質等の基準に基づいて決定されてよい。
【００２６】
本例では、局１３０は、一例である表１に類似した表に、受信モードおよび送信モードの第１経路および第２経路に好適なアンテナモードを記録することができ、局１２０から局１３０への一次経路１４０による送信において局１２０はモード１を利用し、局１３０はこの受信にモード４を利用する。局１２０から局１３０への二次経路１５０による送信においては、局１２０はモード５を利用し、局１３０はこの受信にモード２を利用するが、本発明の範囲はこの例に限定されない。
【表１】
【００２７】
局１３０は、経路情報を局１２０にフィードバックしてよい。例えば局１３０は、一次経路１４０および二次経路１５０における局１２０の好適な送信モードをフィードバックしてよい。本発明の幾らかの実施形態においては、経路はミリ波リンクを含んでよく、非対称であってよいので、トレーニング処理は逆リンク（ＤからＳへ）にも応用できる。同様に、局１２０も、ＡＴＴ ＡＣＫフレームを用いて２つの経路に関する情報を発見して局１３０に報告することができるが、本発明の範囲はこの例に限定されない。
【００２８】
図２は本発明の幾らかの実施形態におけるフレームの定期的な監視および更新方法を示すフローチャートである。経路情報を最新にしておくために、局１２０および１３０は、一次経路１４０および二次経路１５０を定期的に、および／または、オンデマンドで、テスト／トラッキングする必要がある。局１２０および１３０は、経路の一方を介してメッセージを交信することにより周期および一次経路１４０および二次経路１５０をテストする順序を交渉することができる（ブロック２１０）。例えば、周期は、１００μｓ、１ｍｓ、１０ｍｓであってよく、テストの順序は、先ず一次経路１４０をテストしてから、二次経路１５０をテストする、というものであっても、あるいはこの逆であってよい。
【００２９】
この例においては、例えば、トレーニングシーケンスが添付されていてもいなくてもよい「path-Req/Res」メッセージを利用することで、定期的なテスト信号が送信されてよい（ブロック２２０）。テスト時には、局１２０および１３０を逆にしたチャネル時間内に例えば１００μｓを挿入することで、適宜「path-Req/Res」メッセージを送信することができる。例えば、「path-Req/Res」メッセージは、オンデマンドで送信されてもよく、この場合はテスト対象経路に関する情報は、適宜、通常パケットにピギーバックされる、あるいは、追加される。一次経路１２０および／または二次経路１３０の少なくとも１つが、応答メッセージがない、信号対雑音比（ＳＮＲ）が低い等の一定の基準によって、テストの結果無効であるとされた場合（ダイアモンド２３０）、このテストされた経路を無効とみなすことができ、次に適宜、アンテナトレーニングおよびトラッキングプロシージャを呼び出して経路の再発見を試みることができる（ブロック２４０）。
【００３０】
経路が有効であり、ピギーバック要求を受信した場合には、レシーバは自身の受信モードを、テスト対象経路のものと整合させることができる。ピギーバックは、追加的な１ビットを利用して、テスト対象経路（例えば一次経路１４０または二次経路１５０）を示すことができる（ブロック２５０）。例えば、局１２０が二次経路１３０のテストを要求する場合、局１３０は、表１に示すように自身の受信モードをモード５に調節する必要がある。
【００３１】
本発明の実施形態の別の例では、しばしば「path-Req/Res」メッセージの代わりに、データ／ＡＣＫパケットがテスト対象経路に送信されてよいが、本発明の範囲は本実施形態に限定はされない。
【００３２】
図３は、本発明の実施形態における、経路スイッチ方法を示すフローチャートである。本発明の範囲はこの点に限定されないが、図１に示すピコネット通信チャネルは、以下に示す経路スイッチ方法によりスイッチすることができる。方法は、経路品質基準をテストすることから開始される（ブロック３１０）。例えば、トランスミッタ（例えば局１２０のトランスミッタ）およびレシーバ（局１３０のレシーバ）双方が、現在利用されている経路の劣化を、計測されたＳＩＮＲおよび／または受信エラーおよび／または他の適切な測定基準により特定することができる。加えて、トランスミッタは、受領確認（ＡＣＫ）メッセージが送信されていないことからリンクの問題を特定することもできる。
【００３３】
本発明の実施形態においては、見当たらないパケットをレシーバが特定するために、トラフィックを固定スケジュールに設定して、送信／受信をレシーバが予測可能な状態にすることができる。この結果、トランスミッタおよびレシーバの双方が、適宜、見当たらないパケット／ＡＣＫの数を用いて経路スイッチをトリガすることができる。こうして、経路品質基準が閾値（トランスミッタおよびレシーバ両方に適用可能である）と合致すると、あるいは、見当たらないＡＣＫの数が閾値（トランスミッタのみに適用可能である）を超えると、局（例えば局１２０または局１３０）は、対応するトランスミッタ／レシーバにコマンドを発行して、別の経路へスイッチさせることができる。このコマンドは例えば、現在のパケットに対してピギーバックされた１ビットによる指示による、明示的な媒体アクセス制御（ＭＡＣ）メッセージであってよい。局が一定の基準が満たされていると判断すると（ダイアモンド３２０）、経路スイッチをトリガしてよい。
【００３４】
本発明の実施形態においては、経路をスイッチするプロシージャは少なくとも２つの存在しうる。第１のプロシージャ（ブロック３５５−３８５）は、ＰＮＣ（例えばＰＮＣ１１０）の介入を伴い（ダイアモンド３３０）、第２のプロシージャ（ブロック３４０−３５０）は、ＰＮＣの介入を伴わない（ダイアモンド３３０）。
【００３５】
本発明の範囲はこの点に限定されないが、ＰＮＣの介入を伴わない経路スイッチプロシージャでは、トランシーバ／レシーバ（例えば局１２０）は、品質基準が満たされている場合、経路スイッチを指示する「経路スイッチコマンド」をレシーバ／トランスミッタ（例えば局１３０）に対して送ることができる（ブロック３４０）。局１３０は、受領確認メッセージを送ることができ（ブロック３４５）、局１２０および１３０は、別の経路にスイッチすることができる（ブロック３５０）。本発明の実施形態では、例えば局間で実際にデータが交信される前に、トランスミッタおよびレシーバが、複数のパケット（例えばヌルパケット）を交換する等の処理により経路の有効性を確認する必要がある。
【００３６】
ＰＮＣの介入を伴わない経路スイッチプロシージャ（ブロック３４０−３５０）によって、既存の経路が破損しているときに高速にリンクの回復が可能となる。しかし、経路スイッチがＰＮＣの許可を要さないので、既存のリンクの幾らかに対する干渉が生じる可能性がある。このような干渉を低減させるべく、デバイスは、ＰＮＣに対して、チャネル留保を最初に要求するときに両方の経路を利用する意図を伝えておく方法が考えられ、ＰＮＣはこのリンクに同時リンクをスケジュールしないようにして干渉の可能性を低減させることができる。
【００３７】
本発明の別の実施形態においては、トランスミッタまたはレシーバが、リンクが破損するまで「経路スイッチコマンド」を交信しないので、通信が不可能となる。この場合には、経路スイッチは、ＰＮＣからの便宜が必要となる、あるいは、タイムアウトベースで行わざるをえない。
【００３８】
本発明の範囲はこの例に限定されないが、ＰＮＣを伴う経路スイッチプロシージャは、ＰＮＣにより連係された様式で促進され、許可されることができる。例えば、ＰＮＣにスイッチ処理を連係させるべく、局１２０および１３０とＰＮＣ１１０との間に一度以上専用通信時間を設ける必要がある（ブロック３５５）。これは例えば、従来のＣＡＰ期間において、および/または、局１２０および１３０の間で実際のチャネル留保内に留保されているスロットにおいて行うことができる。
【００３９】
一実施形態では、従来のＣＡＰ期間において、トランスミッタ（Ｔｘ）、レシーバ（Ｒｘ）、またはＰＮＣ１１０がチャネルスイッチ要求／応答を送信する際に利用する単一の期間を留保してよい。他の実施形態では、Ｔｘ−ＰＮＣ通信およびＲｘ−ＰＮＣ通信についてそれぞれ別個の留保期間が割り当てられてもよい。単一の留保期間では、遅延された要求がトランスミッタ（Ｔｘ）またはレシーバ（Ｒｘ）いずれかにより利用されることで、適宜、ＴｘおよびＲｘ両方からの同時要求を回避することができる。遅延された要求がＲｘ／Ｔｘにより利用される場合には、局がリンクの破損を検知してから局がＰＮＣ１１０にチャネルスイッチ要求を送信するまで所定の期間待つ必要がある場合もある。
【００４０】
このスイッチプロシージャにおいては、トランスミッタ（例えば局１２０）およびレシーバ（例えば局１３０）は、留保されたタイムスロットにおいてＰＮＣ１１０をリッスンしてよい（ブロック３６０）。ＰＮＣ１１０は、局のいずれかがＰＮＣ１１０に対してスイッチ処理を促すよう要求した場合、この留保期間において受信モードへスイッチしてよい。
【００４１】
例えば、局１２０は、留保されたタイムスロットの間に「経路スイッチＲｅｑ」をＰＮＣ１１０に送ることによりスイッチ処理をトリガしてよい（ブロック３６５）。ＰＮＣ１１０は、留保された期間中に、「経路スイッチＲｅｑ」の受領について、局１３０に通知することができる（ブロック３７５）。経路スイッチコマンドは、実際のスイッチ時間と、双方向についての（例えば、局１２０から局１３０への、およびこの逆の方向）スイッチ経路番号とを含むことができる。例えば、デバイス局１２０は、ＰＮＣ１１０に対して、局１２０から局１３０への方向においては一次経路１４０を利用し、局１３０から局１２０への方向においては二次経路１５０を利用する意図を示すことができる。局１３０はＰＮＣ１１０に対してスイッチを承認する旨返答し、ＰＮＣ１１０は局１２０に対して、スイッチプロシージャを確認する応答を返すことができる（ブロック３８０）。ＰＮＣ１１０は、例えば他のリンク等に干渉する可能性があること等の一定の基準に基づいてスイッチ処理を拒絶することもできる。本発明の実施形態では、例えば局間で実際にデータが交信される前に、トランスミッタおよびレシーバが、複数のパケット（例えばヌルパケット）を交換する等の処理により経路の有効性を確認する必要がある。経路が有効である場合、局１２０および１３０は経路をスイッチしてよい（ブロック３８５）。
【００４２】
本発明の別の実施形態においては、ＰＮＣの介入を伴う別のスイッチプロシージャを利用することもでき、その一例においては、局１２０、１３０、およびＰＮＣ１１０間のプロトコルメッセージは、ＣＡＰ上で上述したプロシージャに、あまり、もしくは全く修正を加えることなく交信される。ＣＡＰ上で、または留保期間において経路スイッチを利用するか否かの判断は、経路スイッチレイテンシー、経路スイッチの複雑性および経路スイッチの効率に基づいて行うことができるが、本発明の範囲はこの例に限定されない。
【００４３】
図４は、本発明の例示的な実施形態における無線通信デバイス４００のブロック図を概略したものである。本発明の範囲は本実施形態に限定されないが、無線通信デバイス４００は、さらに、ＷＰＡＮクライアントとして、および／またはＰＮＣとして動作することができる。
【００４４】
本発明の実施形態においては、無線通信デバイス４００は、アンテナ４１０と、レシーバ（Ｒｘ）４２０と、トランスミッタ（Ｔｘ）４３０と、計測モジュール４４０と、コントローラ４５０と、例えばモード表４６５（および／または他のデータ）等を格納することのできるメモリ４６０と、スイッチモジュール４７０とを含みうる。
【００４５】
無線通信デバイス４００は、適宜、ＩＥＥＥ８０２．１１．１５ｃ規格に準じた６０ＧＨｚの周波数帯域のミリ波通信を利用しうるＷＰＡＮ１００の局１２０および１３０のいずれかであってよい。ＷＰＡＮ１００はさらに、適宜ピコネットを含んでよい。他の実施形態においては、無線通信デバイス４００はＰＮＣを含んでよい。
【００４６】
本発明の幾らかの実施形態では、アンテナ４１０は、指向性アンテナ（固定アンテナ、適応ビーム形成アンテナ、セクタ化されたアンテナ等）を含んでよい。アンテナ４１０は、ミリ波通信リンクの形成に利用されてよい。
【００４７】
アンテナ４１０は、ＷＰＡＮ１００の１以上の局（例えば局１２０および１３０）から信号を受信してよい。レシーバ（ＲＸ）４２０は、２以上の受信したトレーニングシーケンス信号を変調することができ、ＳＮＲ等の品質基準に従って２以上のトレーニングシーケンスに基づいて一次経路および二次経路の最良の送信モードおよび最良の受信モードを決定することができる。
【００４８】
計測モジュール４４０は、コントローラ４５０のソフトウェアモジュールであってよく、通信リンク品質パラメータ（例えばＳＮＲ）を計測してよい（応答メッセージ等はなし）。計測モジュール４４０は、一次経路および二次経路の計測結果をコントローラ４５０に転送し、メモリ４６０に格納されるモード表４６５（例えば表１）に記録させてよい。
【００４９】
本発明の範囲はこの点に限定されないが、計測結果は、一次経路情報と二次経路情報とを含んでよい。一次経路情報は、一次経路の最良の送信モードおよび最良の受信モードを含んでよく、二次経路情報は、二次経路の最良の送信モードおよび最良の受信モードを含んでよい。
【００５０】
本発明の１つの例示的な実施形態においては、コントローラ４５０は媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ）を含んでよく、一次経路情報および二次経路情報を含むＷＰＡＮの局に対して報告を生成してよい。さらに、コントローラ４５０は、一次経路および二次経路を発見するべくアンテナトレーニング処理を動作させてよい。コントローラ４５０は、品質基準に従ってアンテナ４１０の送受信モード／方向をランク付けすることができる。コントローラ４５０は、最良の送信モードおよび最良の受信モードを報告して、当該送信モードおよび当該受信モードの品質基準に基づいて、一次経路および二次経路から選択された通信経路上に通信リンクを構築してよい。本発明の実施形態においては、アンテナが送信および受信に用いられている間は、送信モードおよび受信モードのそれぞれを指向性アンテナ４１０のアンテナの方向としてとらえることもできる。
【００５１】
さらにコントローラ４５０は、一次通信経路および二次通信経路を定期的に監視することができ、適宜、両方の経路の最良の送信モードおよび最良の受信モードを更新することができる。コントローラ４５０は、さらに、一次経路の送信モードに第１のアンテナセクタ番号を割り当て、一次経路の受信モードに第２のアンテナセクタ番号を割り当て、二次経路の送信モードに第３のアンテナセクタ番号を割り当て、二次経路の受信モードに第４のアンテナセクタ番号を割り当ててよい。
【００５２】
本発明の幾らかの実施形態においては、ＷＰＡＮの別の局にとって最良の受信モードを決定させるべく、トランスミッタ（Ｔｘ）４３０は、一次経路および二次経路のうちのアクティブな経路の送受信モードに従って、２以上のトレーニングシーケンスを所定の方向に送信することができる。
【００５３】
スイッチモジュール４７０は、通信リンク品質パラメータが閾値を満たすか否か、および／または、アクティブな通信経路が破損しているか否か、および／または、アクティブな通信リンクが不通であるかをテストすることができ、コントローラ４５０に対して、別の通信経路にスイッチさせて他の通信経路上で通信リンクを再構築させることができる。例えば、コントローラ４５０は、少なくとも２つの局に対するテスト時間の交渉ができる。例えば、テスト時間について合意が成立すると、コントローラ４５０はテスト時間を、局との通信用に留保されていたチャネル時間間隔に挿入してよく、例えば「path-Req/Res」メッセージを利用することで定期的なテスト信号を送信してよい。
【００５４】
本発明の幾らかの特徴を例示し記載してきたが、多くの変形例、代替例、変更例、および均等物が当業者には自明である。従って添付請求項は本発明の真の精神の範囲内の全ての変形例および変更例をカバーする意向である旨理解されたい。
【背景技術】
【０００１】
ＷＰＡＮ（personal wireless area network）は、１人の人に近接したコンピューティングデバイス（例えば、電話機および携帯情報端末（ＰＤＡ））間の通信に利用されるネットワークである。デバイスはその人に属していてもいなくてもよい。ＷＰＡＮの届く距離は数メートルであってもよい。ＷＰＡＮは、パーソナルデバイス同士の間の個人的な通信に利用することもでき、より高レベルのネットワークおよびインターネットへアップリンクを介して接続する用途に利用することもできる。ＰＡＮは、ＵＳＢ（universal serial bus）およびファイヤワイヤ等のコンピュータバスでつなぐこともできる。
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２.１５．３タスクグループ３ｃ（ＴＧ３ｃ）は２００５年３月に設立された。ＴＧ３ｃは、既存の８０２．１５．３ＷＰＡＮ規格８０２．１５．３−２００３のミリ波（ｍｍ波）ベースの代替的な物理層（ＰＨＹ）を開発している。
【０００３】
ミリ波ＷＰＡＮは、ＦＣＣ４７ＣＦＲ１５．２５５で規定されている５７−６４ＧＨｚの無認可帯域で動作することができる。ミリ波ＷＰＡＮは、近接した物理空間で高い共存性を有し、他の全てのマイクロ波システムがＷＰＡＮの８０２．１５ファミリーに属す。
【０００４】
加えて、ミリ波ＷＰＡＮは、高速インターネットアクセス、ストリーミングコンテンツのダウンロード（例えばオンデマンドビデオ、高精細テレビ（ＨＤＴＶ）、ホームシアター）、リアルタイムのストリーミングおよびケーブル交換の無線データバスといった２Ｇｂｉｔ／ｓの用途において、非常に高いデータレートを実現することができる。３Ｇｂｉｔ／ｓを超えるデータレートもオプションとして提供されうる。
【０００５】
しかしながら、ミリ波の通信リンクは、低周波数（例えば２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚ）のものに比べて、酸素吸収および障害物による減衰が高いことの両面からロバスト性が非常に劣る。加えて、ミリ波通信リンクは、通信範囲を広げる目的から指向性アンテナの利用を好み、指向性アンテナの利用により、リンクは移動性に対して非常に脆弱なものとなる。例えば、デバイスの配向を僅かに変更しただけで、あるいは、近傍のオブジェクトおよび／または人が動いただけで、リンクが不通になる可能性がある。従って、指向性通信ンリンクをサービスの不通状態を最小限に抑え急速に回復させるメカニズムの設計が望まれている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
明細書の最後に本発明の主題を特に指摘および明確に請求する。しかし、本発明は、構成および動作方法、対象物、特徴、および利点全てにおいて、以下の詳細な説明を添付図面とともに読むことでよりよく理解されるであろう。
【０００７】
【図１】本発明の例示的な実施形態における無線通信ネットワークの概略図である。
【０００８】
【図２】本発明の幾らかの実施形態におけるフレームの定期的な監視および更新方法を示すフローチャートである。
【０００９】
【図３】本発明の実施形態における、経路スイッチ方法を示すフローチャートである。
【００１０】
【図４】本発明の例示的な実施形態における無線通信デバイスのブロック図である。
【００１１】
図示を簡略化および明瞭化するべく、図面に示す部材は必ずしも実寸に即して描かれていない点を理解されたい。例えば、部材のなかには他の部材よりも強調して描くことで明瞭化を図っているものもある。さらには、適切と思われる箇所では、参照番号を図面間で繰り返すことで、対応する、または類似した部材を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の記載において、多くの特定の詳細を示して本発明の完全な理解を促す。しかし、本発明の実施形態はこれら特定の詳細がなくても実施することが可能なことは当業者であれば理解するところである。また一方で、公知の回路、構造、および技術を詳述しないことで、本記載の理解を曖昧にしないようにしている箇所もある。
【００１３】
詳細な説明には、コンピュータメモリ内のデータビットまたはバイナリデジタル信号に対する処理のアルゴリズムおよび記号表現として提示されている箇所がある。これらアルゴリズムによる記載および表現は、データ処理分野の当業者が自身の業績の本質を他の当業者に伝達するテクニックの一例である。
【００１４】
そうではないと明記しない限り、以下の説明から明らかとなるように、「処理（processing）」、「コンピューティング（computing）」、「計算（calculating）」、「決定（determining）」、等の用語を用いて記載される本明細書の説明は、コンピュータあるいはコンピューティングシステム、その他、コンピュータシステムのレジスタおよび／またはメモリの物理（例えば電子）量で表されるデータを、コンピュータシステムのメモリ、レジスタ、その他の同様の情報記憶デバイスまたは送信デバイス物理量として同様に表される他のデータに操作および／または変換する動作および／または処理のことを示している。
【００１５】
本発明は、様々な用途に利用可能であることを理解されたい。本発明はこの点に限定されないが、ここで開示された回路および技術は、ラジオシステムの局等の多くの装置で利用可能である。本発明の範囲内に含まれることが意図される局としては、あくまで例示ではあるが、ＷＬＡＮ（wireless local area network）局、ＷＰＡＮ局等が挙げられる。
【００１６】
本発明の範囲内に含まれることが意図されるＷＰＡＮ局の種類には、周波数ホッピング方式（ＦＨＳＳ）、直接拡散方式（ＤＳＳＳ）、ＣＣＫ変調方式、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）等のスペクトル拡散信号を送受信する移動局、アクセスポイント、および局が含まれるが、これらに限定はされない。
【００１７】
先ず図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態における無線通信ネットワーク１００の概略図が示されている。無線通信ネットワーク１００はＷＰＡＮであってよい。
【００１８】
本発明の１つの例示的な実施形態においては、ＷＰＡＮ１００は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３タスクグループ３ｃ（ＴＧ３ｃ）が開発した規格に従って動作してよい。ＴＧ３ｃは既存の８０２．１５．３ＷＰＡＮ規格８０２．１５．３−２００３のミリ波（ｍｍ波）ベースの代替的な物理層（ＰＨＹ）を開発している。
【００１９】
本発明の幾らかの例示的な実施形態においては、ＷＰＡＮ１００は、ピコネットコーディネータ（ＰＮＣ）１１０、局１２０、および局１３０を含んでよい。本発明の範囲はこの点に限定されないが、ＰＮＣ１１０は、ネットブックコンピュータ、ラップトップコンピュータ等であってよい。局１２０および１３０は、カメラ、マウス、イヤフォン、スピーカ、ディスプレイ、モバイルパーソナルデバイス等を含みうる。
【００２０】
本発明の範囲はこの点に限定されないが、ＷＰＡＮ１００は、ＩＥＥＥ８０２．１５.３ＷＰＡＮの可能性のあるトポロジーの一つであるピコネットを含みうる。例えば本発明の実施形態の１つにおいては、ピコネットはＰＮＣ１１０、および、幾らかのスレーブデバイス（例えば局１２０および１３０）をＰＮＣ１１０の送信範囲に含みうる。局１２０および１３０のいずれかが適宜ＰＮＣとして動作してよい。
【００２１】
本発明の少なくとも１つの実施形態においては、ピコネットのチャネル時間はスーパフレームに基づき決定され、スーパフレームは、ビーコンと、競合アクセス期間（ＣＡＰ）と、チャネル時間割り当て期間（ＣＴＡＰ）という３つの主要な部分を含んでよい。ＰＮＣは、ビーコンパケットをブロードキャストすることによりピコネットに基本的なタイミングを与えることができる。ビーコンは、ピコネットにタイミング割り当ておよび管理情報を設定する際に利用することができる。局１２０および１３０は、ビーコンを受信することでＰＮＣ１１０に対して自身を同期させる。ＣＡＰは、非同期データまたは通信コマンドに対して利用可能である。例えば、ＣＡＰ中の媒体アクセスメカニズムは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（carrier sense multiple access/collision avoidance）であってよい。ＣＴＡＰは、チャネル時間割り当て（ＣＴＡ）および管理ＣＴＡ（ＭＣＴＡ）を含む。ＣＴＡはコマンド、アイソクロナスストリーム、および非同期データに利用されてよく、媒体アクセスはＴＤＭＡに基づく。ＣＴＡでは衝突のない送信が保障されている。
【００２２】
本発明の１つの例示的な実施形態における２つのデバイス（局１２０および１３０）で一次経路１４０および二次経路１５０を発見および報告する方法を以下に記載する。
【００２３】
本例では、一次経路１４０および二次経路１５０という少なくとも２つの経路が存在すると仮定する。一次経路１４０は、ソース局（Ｓ）（例えば局１２０）と宛先局（Ｄ）（例えば局１３０）との間の直接的な経路であってよく、二次経路１４０は、ＳからＤへの、例えばこれらの局に近接している壁１６０あるいは任意の他のデバイスまたはアイテムから反射される間接的な経路であってよい。
【００２４】
アンテナトレーニング処理を用いて、適宜、一次経路１５０および二次経路１６０を発見し、局１２０および局１３０へ報告することができる。本発明の一実施形態では、所望の情報を報告するべく、アンテナトレーニング受領確認メッセージＡＴＴ ＡＣＫ（以下に示す）のフロー例を利用することができる。他のメッセージフォーマットおよび他のメッセージを利用することもできる。本例では、「一次ビームインデックス」を利用してＴＸモードの一次経路情報を報告し、「候補ビームインデックス」を利用してＴＸモードの二次経路情報を報告することができる。本発明の他の実施形態では、３以上の経路を利用することができ、「報告された経路の数」というフィールドをＡＴＴ ＡＣＫメッセージに追加することができる。このメッセージの「エレメントＩＤ」フィールドは、このメッセージの種別を識別するＩＤである。「長さ」フィールドは、メッセージの長さを示す。「一次アレイベクトル」フィールドは、ビームを形成するアンテナアレイの重みベクトルを示す。「候補アレイベクトル」フィールドは、ビームを形成する候補アンテナアレイの重みベクトルを示す。
【００２５】
アンテナトレーニング処理中に、局１２０は多くの可能性あるモード／方向からトレーニングシーケンスを送信することができる（例えば、例えばセクタ番号および／またはアレイ重みベクトルで表されうるライン１２５または局１３０のライン１３５）。局１３０はこれら各モード／方向からのトレーニングシーケンスを受信してよく、適宜、局１２０に対して推定される最良の送信モード、および、局１３０に対して推定される最良の受信モードを記録してよい。このアンテナトレーニング処理は、利用されるトレーニングアルゴリズム（例えばアンテナトレーニング暗示モードプロトコルおよびアンテナトレーニング明示モードプロトコル）に応じて変化してよい。経路の順序は、例えば受信された信号品質等の基準に基づいて決定されてよい。
【００２６】
本例では、局１３０は、一例である表１に類似した表に、受信モードおよび送信モードの第１経路および第２経路に好適なアンテナモードを記録することができ、局１２０から局１３０への一次経路１４０による送信において局１２０はモード１を利用し、局１３０はこの受信にモード４を利用する。局１２０から局１３０への二次経路１５０による送信においては、局１２０はモード５を利用し、局１３０はこの受信にモード２を利用するが、本発明の範囲はこの例に限定されない。
【表１】
【００２７】
局１３０は、経路情報を局１２０にフィードバックしてよい。例えば局１３０は、一次経路１４０および二次経路１５０における局１２０の好適な送信モードをフィードバックしてよい。本発明の幾らかの実施形態においては、経路はミリ波リンクを含んでよく、非対称であってよいので、トレーニング処理は逆リンク（ＤからＳへ）にも応用できる。同様に、局１２０も、ＡＴＴ ＡＣＫフレームを用いて２つの経路に関する情報を発見して局１３０に報告することができるが、本発明の範囲はこの例に限定されない。
【００２８】
図２は本発明の幾らかの実施形態におけるフレームの定期的な監視および更新方法を示すフローチャートである。経路情報を最新にしておくために、局１２０および１３０は、一次経路１４０および二次経路１５０を定期的に、および／または、オンデマンドで、テスト／トラッキングする必要がある。局１２０および１３０は、経路の一方を介してメッセージを交信することにより周期および一次経路１４０および二次経路１５０をテストする順序を交渉することができる（ブロック２１０）。例えば、周期は、１００μｓ、１ｍｓ、１０ｍｓであってよく、テストの順序は、先ず一次経路１４０をテストしてから、二次経路１５０をテストする、というものであっても、あるいはこの逆であってよい。
【００２９】
この例においては、例えば、トレーニングシーケンスが添付されていてもいなくてもよい「path-Req/Res」メッセージを利用することで、定期的なテスト信号が送信されてよい（ブロック２２０）。テスト時には、局１２０および１３０を逆にしたチャネル時間内に例えば１００μｓを挿入することで、適宜「path-Req/Res」メッセージを送信することができる。例えば、「path-Req/Res」メッセージは、オンデマンドで送信されてもよく、この場合はテスト対象経路に関する情報は、適宜、通常パケットにピギーバックされる、あるいは、追加される。一次経路１２０および／または二次経路１３０の少なくとも１つが、応答メッセージがない、信号対雑音比（ＳＮＲ）が低い等の一定の基準によって、テストの結果無効であるとされた場合（ダイアモンド２３０）、このテストされた経路を無効とみなすことができ、次に適宜、アンテナトレーニングおよびトラッキングプロシージャを呼び出して経路の再発見を試みることができる（ブロック２４０）。
【００３０】
経路が有効であり、ピギーバック要求を受信した場合には、レシーバは自身の受信モードを、テスト対象経路のものと整合させることができる。ピギーバックは、追加的な１ビットを利用して、テスト対象経路（例えば一次経路１４０または二次経路１５０）を示すことができる（ブロック２５０）。例えば、局１２０が二次経路１３０のテストを要求する場合、局１３０は、表１に示すように自身の受信モードをモード５に調節する必要がある。
【００３１】
本発明の実施形態の別の例では、しばしば「path-Req/Res」メッセージの代わりに、データ／ＡＣＫパケットがテスト対象経路に送信されてよいが、本発明の範囲は本実施形態に限定はされない。
【００３２】
図３は、本発明の実施形態における、経路スイッチ方法を示すフローチャートである。本発明の範囲はこの点に限定されないが、図１に示すピコネット通信チャネルは、以下に示す経路スイッチ方法によりスイッチすることができる。方法は、経路品質基準をテストすることから開始される（ブロック３１０）。例えば、トランスミッタ（例えば局１２０のトランスミッタ）およびレシーバ（局１３０のレシーバ）双方が、現在利用されている経路の劣化を、計測されたＳＩＮＲおよび／または受信エラーおよび／または他の適切な測定基準により特定することができる。加えて、トランスミッタは、受領確認（ＡＣＫ）メッセージが送信されていないことからリンクの問題を特定することもできる。
【００３３】
本発明の実施形態においては、見当たらないパケットをレシーバが特定するために、トラフィックを固定スケジュールに設定して、送信／受信をレシーバが予測可能な状態にすることができる。この結果、トランスミッタおよびレシーバの双方が、適宜、見当たらないパケット／ＡＣＫの数を用いて経路スイッチをトリガすることができる。こうして、経路品質基準が閾値（トランスミッタおよびレシーバ両方に適用可能である）と合致すると、あるいは、見当たらないＡＣＫの数が閾値（トランスミッタのみに適用可能である）を超えると、局（例えば局１２０または局１３０）は、対応するトランスミッタ／レシーバにコマンドを発行して、別の経路へスイッチさせることができる。このコマンドは例えば、現在のパケットに対してピギーバックされた１ビットによる指示による、明示的な媒体アクセス制御（ＭＡＣ）メッセージであってよい。局が一定の基準が満たされていると判断すると（ダイアモンド３２０）、経路スイッチをトリガしてよい。
【００３４】
本発明の実施形態においては、経路をスイッチするプロシージャは少なくとも２つの存在しうる。第１のプロシージャ（ブロック３５５−３８５）は、ＰＮＣ（例えばＰＮＣ１１０）の介入を伴い（ダイアモンド３３０）、第２のプロシージャ（ブロック３４０−３５０）は、ＰＮＣの介入を伴わない（ダイアモンド３３０）。
【００３５】
本発明の範囲はこの点に限定されないが、ＰＮＣの介入を伴わない経路スイッチプロシージャでは、トランシーバ／レシーバ（例えば局１２０）は、品質基準が満たされている場合、経路スイッチを指示する「経路スイッチコマンド」をレシーバ／トランスミッタ（例えば局１３０）に対して送ることができる（ブロック３４０）。局１３０は、受領確認メッセージを送ることができ（ブロック３４５）、局１２０および１３０は、別の経路にスイッチすることができる（ブロック３５０）。本発明の実施形態では、例えば局間で実際にデータが交信される前に、トランスミッタおよびレシーバが、複数のパケット（例えばヌルパケット）を交換する等の処理により経路の有効性を確認する必要がある。
【００３６】
ＰＮＣの介入を伴わない経路スイッチプロシージャ（ブロック３４０−３５０）によって、既存の経路が破損しているときに高速にリンクの回復が可能となる。しかし、経路スイッチがＰＮＣの許可を要さないので、既存のリンクの幾らかに対する干渉が生じる可能性がある。このような干渉を低減させるべく、デバイスは、ＰＮＣに対して、チャネル留保を最初に要求するときに両方の経路を利用する意図を伝えておく方法が考えられ、ＰＮＣはこのリンクに同時リンクをスケジュールしないようにして干渉の可能性を低減させることができる。
【００３７】
本発明の別の実施形態においては、トランスミッタまたはレシーバが、リンクが破損するまで「経路スイッチコマンド」を交信しないので、通信が不可能となる。この場合には、経路スイッチは、ＰＮＣからの便宜が必要となる、あるいは、タイムアウトベースで行わざるをえない。
【００３８】
本発明の範囲はこの例に限定されないが、ＰＮＣを伴う経路スイッチプロシージャは、ＰＮＣにより連係された様式で促進され、許可されることができる。例えば、ＰＮＣにスイッチ処理を連係させるべく、局１２０および１３０とＰＮＣ１１０との間に一度以上専用通信時間を設ける必要がある（ブロック３５５）。これは例えば、従来のＣＡＰ期間において、および/または、局１２０および１３０の間で実際のチャネル留保内に留保されているスロットにおいて行うことができる。
【００３９】
一実施形態では、従来のＣＡＰ期間において、トランスミッタ（Ｔｘ）、レシーバ（Ｒｘ）、またはＰＮＣ１１０がチャネルスイッチ要求／応答を送信する際に利用する単一の期間を留保してよい。他の実施形態では、Ｔｘ−ＰＮＣ通信およびＲｘ−ＰＮＣ通信についてそれぞれ別個の留保期間が割り当てられてもよい。単一の留保期間では、遅延された要求がトランスミッタ（Ｔｘ）またはレシーバ（Ｒｘ）いずれかにより利用されることで、適宜、ＴｘおよびＲｘ両方からの同時要求を回避することができる。遅延された要求がＲｘ／Ｔｘにより利用される場合には、局がリンクの破損を検知してから局がＰＮＣ１１０にチャネルスイッチ要求を送信するまで所定の期間待つ必要がある場合もある。
【００４０】
このスイッチプロシージャにおいては、トランスミッタ（例えば局１２０）およびレシーバ（例えば局１３０）は、留保されたタイムスロットにおいてＰＮＣ１１０をリッスンしてよい（ブロック３６０）。ＰＮＣ１１０は、局のいずれかがＰＮＣ１１０に対してスイッチ処理を促すよう要求した場合、この留保期間において受信モードへスイッチしてよい。
【００４１】
例えば、局１２０は、留保されたタイムスロットの間に「経路スイッチＲｅｑ」をＰＮＣ１１０に送ることによりスイッチ処理をトリガしてよい（ブロック３６５）。ＰＮＣ１１０は、留保された期間中に、「経路スイッチＲｅｑ」の受領について、局１３０に通知することができる（ブロック３７５）。経路スイッチコマンドは、実際のスイッチ時間と、双方向についての（例えば、局１２０から局１３０への、およびこの逆の方向）スイッチ経路番号とを含むことができる。例えば、デバイス局１２０は、ＰＮＣ１１０に対して、局１２０から局１３０への方向においては一次経路１４０を利用し、局１３０から局１２０への方向においては二次経路１５０を利用する意図を示すことができる。局１３０はＰＮＣ１１０に対してスイッチを承認する旨返答し、ＰＮＣ１１０は局１２０に対して、スイッチプロシージャを確認する応答を返すことができる（ブロック３８０）。ＰＮＣ１１０は、例えば他のリンク等に干渉する可能性があること等の一定の基準に基づいてスイッチ処理を拒絶することもできる。本発明の実施形態では、例えば局間で実際にデータが交信される前に、トランスミッタおよびレシーバが、複数のパケット（例えばヌルパケット）を交換する等の処理により経路の有効性を確認する必要がある。経路が有効である場合、局１２０および１３０は経路をスイッチしてよい（ブロック３８５）。
【００４２】
本発明の別の実施形態においては、ＰＮＣの介入を伴う別のスイッチプロシージャを利用することもでき、その一例においては、局１２０、１３０、およびＰＮＣ１１０間のプロトコルメッセージは、ＣＡＰ上で上述したプロシージャに、あまり、もしくは全く修正を加えることなく交信される。ＣＡＰ上で、または留保期間において経路スイッチを利用するか否かの判断は、経路スイッチレイテンシー、経路スイッチの複雑性および経路スイッチの効率に基づいて行うことができるが、本発明の範囲はこの例に限定されない。
【００４３】
図４は、本発明の例示的な実施形態における無線通信デバイス４００のブロック図を概略したものである。本発明の範囲は本実施形態に限定されないが、無線通信デバイス４００は、さらに、ＷＰＡＮクライアントとして、および／またはＰＮＣとして動作することができる。
【００４４】
本発明の実施形態においては、無線通信デバイス４００は、アンテナ４１０と、レシーバ（Ｒｘ）４２０と、トランスミッタ（Ｔｘ）４３０と、計測モジュール４４０と、コントローラ４５０と、例えばモード表４６５（および／または他のデータ）等を格納することのできるメモリ４６０と、スイッチモジュール４７０とを含みうる。
【００４５】
無線通信デバイス４００は、適宜、ＩＥＥＥ８０２．１１．１５ｃ規格に準じた６０ＧＨｚの周波数帯域のミリ波通信を利用しうるＷＰＡＮ１００の局１２０および１３０のいずれかであってよい。ＷＰＡＮ１００はさらに、適宜ピコネットを含んでよい。他の実施形態においては、無線通信デバイス４００はＰＮＣを含んでよい。
【００４６】
本発明の幾らかの実施形態では、アンテナ４１０は、指向性アンテナ（固定アンテナ、適応ビーム形成アンテナ、セクタ化されたアンテナ等）を含んでよい。アンテナ４１０は、ミリ波通信リンクの形成に利用されてよい。
【００４７】
アンテナ４１０は、ＷＰＡＮ１００の１以上の局（例えば局１２０および１３０）から信号を受信してよい。レシーバ（ＲＸ）４２０は、２以上の受信したトレーニングシーケンス信号を変調することができ、ＳＮＲ等の品質基準に従って２以上のトレーニングシーケンスに基づいて一次経路および二次経路の最良の送信モードおよび最良の受信モードを決定することができる。
【００４８】
計測モジュール４４０は、コントローラ４５０のソフトウェアモジュールであってよく、通信リンク品質パラメータ（例えばＳＮＲ）を計測してよい（応答メッセージ等はなし）。計測モジュール４４０は、一次経路および二次経路の計測結果をコントローラ４５０に転送し、メモリ４６０に格納されるモード表４６５（例えば表１）に記録させてよい。
【００４９】
本発明の範囲はこの点に限定されないが、計測結果は、一次経路情報と二次経路情報とを含んでよい。一次経路情報は、一次経路の最良の送信モードおよび最良の受信モードを含んでよく、二次経路情報は、二次経路の最良の送信モードおよび最良の受信モードを含んでよい。
【００５０】
本発明の１つの例示的な実施形態においては、コントローラ４５０は媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ）を含んでよく、一次経路情報および二次経路情報を含むＷＰＡＮの局に対して報告を生成してよい。さらに、コントローラ４５０は、一次経路および二次経路を発見するべくアンテナトレーニング処理を動作させてよい。コントローラ４５０は、品質基準に従ってアンテナ４１０の送受信モード／方向をランク付けすることができる。コントローラ４５０は、最良の送信モードおよび最良の受信モードを報告して、当該送信モードおよび当該受信モードの品質基準に基づいて、一次経路および二次経路から選択された通信経路上に通信リンクを構築してよい。本発明の実施形態においては、アンテナが送信および受信に用いられている間は、送信モードおよび受信モードのそれぞれを指向性アンテナ４１０のアンテナの方向としてとらえることもできる。
【００５１】
さらにコントローラ４５０は、一次通信経路および二次通信経路を定期的に監視することができ、適宜、両方の経路の最良の送信モードおよび最良の受信モードを更新することができる。コントローラ４５０は、さらに、一次経路の送信モードに第１のアンテナセクタ番号を割り当て、一次経路の受信モードに第２のアンテナセクタ番号を割り当て、二次経路の送信モードに第３のアンテナセクタ番号を割り当て、二次経路の受信モードに第４のアンテナセクタ番号を割り当ててよい。
【００５２】
本発明の幾らかの実施形態においては、ＷＰＡＮの別の局にとって最良の受信モードを決定させるべく、トランスミッタ（Ｔｘ）４３０は、一次経路および二次経路のうちのアクティブな経路の送受信モードに従って、２以上のトレーニングシーケンスを所定の方向に送信することができる。
【００５３】
スイッチモジュール４７０は、通信リンク品質パラメータが閾値を満たすか否か、および／または、アクティブな通信経路が破損しているか否か、および／または、アクティブな通信リンクが不通であるかをテストすることができ、コントローラ４５０に対して、別の通信経路にスイッチさせて他の通信経路上で通信リンクを再構築させることができる。例えば、コントローラ４５０は、少なくとも２つの局に対するテスト時間の交渉ができる。例えば、テスト時間について合意が成立すると、コントローラ４５０はテスト時間を、局との通信用に留保されていたチャネル時間間隔に挿入してよく、例えば「path-Req/Res」メッセージを利用することで定期的なテスト信号を送信してよい。
【００５４】
本発明の幾らかの特徴を例示し記載してきたが、多くの変形例、代替例、変更例、および均等物が当業者には自明である。従って添付請求項は本発明の真の精神の範囲内の全ての変形例および変更例をカバーする意向である旨理解されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＷＰＡＮ（wireless personal area network）における通信方法であって、
少なくとも２つの局の間の第１の通信経路および第２の通信経路を発見するべくアンテナトレーニング処理を行う段階と、
品質基準に従って、送信モードおよび受信モードをランク付けする段階と、
前記少なくとも２つの局に対して、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路における送信信号および受信信号についての最良の送信モードおよび最良の受信モードを報告する段階と、
前記送信モードおよび前記受信モードの品質に基づいて選択された通信経路上に前記少なくとも２つの局の間の通信リンクを構築する段階とを備える通信方法。
【請求項２】
前記第１の通信経路および前記第２の通信経路を定期的に監視する段階と、
前記少なくとも２つの局の前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の両方の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードのステータスを更新する段階とを備える請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
前記通信リンクが不通であるときに他の通信経路にスイッチする段階と、
前記他の通信経路上に前記通信リンクを再構築する段階とを備える請求項１に記載の通信方法。
【請求項４】
前記アンテナトレーニング処理を行う段階は、
２以上の送受信モードから２以上のトレーニングシーケンスを送信する段階と、
前記２以上の送受信モードに対してアンテナセクタ番号を割り当てる段階とを有する請求項１に記載の通信方法。
【請求項５】
前記報告する段階は、
前記少なくとも２以上の局の第１の局により、２以上のトレーニングシーケンスを受信する段階と、
前記品質基準に従って前記２以上のトレーニングシーケンスに基づいて前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードを決定する段階と、
前記第１の局に、第１の経路情報と第２の経路情報とを記録する段階とを有し、
前記第１の経路情報は前記第１の通信経路の前記最良の送信モードと前記最良の受信モードとを含み、前記第２の経路情報は前記第２の通信経路の前記最良の送信モードと前記最良の受信モードとを含む請求項１に記載の通信方法。
【請求項６】
前記第１の経路情報および前記第２の経路情報を第２の局に報告する段階を備える請求項５に記載の通信方法。
【請求項７】
前記監視する段階は、
テスト時間を交渉する段階と、
前記テスト時間を、前記２以上の局に対して留保されていたチャネル時間間隔に挿入する段階と、
メッセージを利用して定期的なテスト信号を送信する段階とを有する請求項２に記載の通信方法。
【請求項８】
前記スイッチする段階は、
通信リンク品質パラメータを計測する段階と、
前記通信リンク品質パラメータが閾値を下回った場合に前記他の通信経路にスイッチする段階とを有する請求項３に記載の通信方法。
【請求項９】
コントローラを備える無線通信デバイスであって、
前記コントローラは、ＰＡＮ（personal area network）の局への第１の通信経路および第２の通信経路を発見するべくアンテナトレーニング処理を行い、品質基準に従ってアンテナの送信モードおよび受信モードをランク付けし、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路における送信信号および受信信号についての最良の送信モードおよび最良の受信モードを報告し、前記送信モードおよび前記受信モードの前記品質基準に基づいて選択された通信経路上に通信リンクを構築する無線通信デバイス。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路を定期的に監視し、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の両方の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードのステータスを更新する請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記通信リンクが不通であるときに他の通信経路にスイッチ可能であり、前記他の通信経路上に前記通信リンクを再構築する請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項１２】
一次経路および二次経路に対応する送受信モードを格納するメモリと、
前記一次経路および前記二次経路のうちのアクティブな経路の前記送受信モードに従って、所定の方向に２以上のトレーニングシーケンスを送信するトランスミッタとを備える請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項１３】
前記コントローラは、２以上の前記送受信モードに対してアンテナセクタ番号を割り当てる請求項１２に記載の無線通信デバイス。
【請求項１４】
２以上のトレーニングシーケンスを受信するレシーバを備え、
前記コントローラは、前記品質基準に従って前記２以上のトレーニングシーケンスに基づいて前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードを決定し、第１の経路情報と第２の経路情報とをメモリに記録し、前記第１の経路情報は前記第１の通信経路の前記最良の送信モードと前記最良の受信モードとを含み、前記第２の経路情報は前記第２の通信経路の前記最良の送信モードと前記最良の受信モードとを含む請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記第１の経路情報および前記第２の経路情報を前記局に報告する請求項１４に記載の無線通信デバイス。
【請求項１６】
前記コントローラは、テスト時間を交渉し、前記テスト時間を、前記局との通信に対して留保されていたチャネル時間間隔に挿入し、メッセージを利用して定期的なテスト信号を送信する請求項１０に記載の無線通信デバイス。
【請求項１７】
通信リンク品質パラメータを計測する計測モジュールと、
前記通信リンク品質パラメータが閾値に合致した場合に前記他の通信経路にスイッチするスイッチモジュールとを備える請求項１１に記載の無線通信デバイス。
【請求項１８】
前記コントローラは媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ）を有する請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項１９】
前記デバイスはＷＰＡＮの局を備える請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項２０】
前記ＷＰＡＮはピコネットを含み、前記無線通信デバイスはピコネットコーディネータ（ＰＮＣ）を備える請求項１９に記載の無線通信デバイス。
【請求項２１】
ＰＡＮ（personal area network）の局への第１の通信経路および第２の通信経路を発見するべくアンテナトレーニング処理を行い、品質基準に従ってアンテナの送信モードおよび受信モードをランク付けし、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路における送信信号および受信信号についての最良の送信モードおよび最良の受信モードを報告し、前記送信モードおよび前記受信モードの前記品質基準に基づいて選択された通信経路上に通信リンクを構築するコントローラと、
ミリ波通信リンク上で送信を行う適応ビーム形成アンテナとを備える無線通信デバイス。
【請求項２２】
前記コントローラは、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路を定期的に監視し、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の両方の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードのステータスを更新する請求項２１に記載の無線通信デバイス。
【請求項２３】
前記コントローラは、前記通信リンクが不通であるときに他の通信経路にスイッチし、前記他の通信経路上に前記通信リンクを再構築する請求項２１に記載の無線通信デバイス。
【請求項２４】
一次経路および二次経路に関する送受信モードを格納するメモリと、
前記一次経路および前記二次経路のうちのアクティブな経路の前記送受信モードに従って、所定の方向に２以上のトレーニングシーケンスを送信するトランスミッタとを備える請求項２１に記載の無線通信デバイス。
【請求項２５】
前記コントローラは、２以上の前記送受信モードに対してアンテナセクタ番号を割り当てる請求項２４に記載の無線通信デバイス。
【請求項２６】
無線通信デバイスを備える無線通信システムであって、
前記無線通信デバイスは、ＰＡＮ（personal area network）の局への第１の通信経路および第２の通信経路を発見するべくアンテナトレーニング処理を行い、品質基準に従ってアンテナの送信モードおよび受信モードをランク付けし、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路における送信信号および受信信号についての最良の送信モードおよび最良の受信モードを報告し、前記送信モードおよび前記受信モードの前記品質基準に基づいて選択された通信経路上に通信リンクを構築する少なくとも１つのコントローラを有する無線通信システム。
【請求項２７】
前記無線通信デバイスは、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路を定期的に監視し、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の両方の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードのステータスを更新する請求項２６に記載の無線通信システム。
【請求項２８】
前記無線通信デバイスは、前記通信リンクが不通であるときに他の通信経路にスイッチし、前記他の通信経路上に前記通信リンクを再構築する請求項２６に記載の無線通信システム。
【請求項２９】
ＷＰＡＮを備える請求項２６に記載の無線通信システム。
【請求項３０】
ピコネットを備え、前記無線通信デバイスはピコネットコーディネータ（ＰＮＣ）を有する請求項１９に記載の無線通信システム。
【請求項１】
ＷＰＡＮ（wireless personal area network）における通信方法であって、
少なくとも２つの局の間の第１の通信経路および第２の通信経路を発見するべくアンテナトレーニング処理を行う段階と、
品質基準に従って、送信モードおよび受信モードをランク付けする段階と、
前記少なくとも２つの局に対して、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路における送信信号および受信信号についての最良の送信モードおよび最良の受信モードを報告する段階と、
前記送信モードおよび前記受信モードの品質に基づいて選択された通信経路上に前記少なくとも２つの局の間の通信リンクを構築する段階とを備える通信方法。
【請求項２】
前記第１の通信経路および前記第２の通信経路を定期的に監視する段階と、
前記少なくとも２つの局の前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の両方の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードのステータスを更新する段階とを備える請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
前記通信リンクが不通であるときに他の通信経路にスイッチする段階と、
前記他の通信経路上に前記通信リンクを再構築する段階とを備える請求項１に記載の通信方法。
【請求項４】
前記アンテナトレーニング処理を行う段階は、
２以上の送受信モードから２以上のトレーニングシーケンスを送信する段階と、
前記２以上の送受信モードに対してアンテナセクタ番号を割り当てる段階とを有する請求項１に記載の通信方法。
【請求項５】
前記報告する段階は、
前記少なくとも２以上の局の第１の局により、２以上のトレーニングシーケンスを受信する段階と、
前記品質基準に従って前記２以上のトレーニングシーケンスに基づいて前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードを決定する段階と、
前記第１の局に、第１の経路情報と第２の経路情報とを記録する段階とを有し、
前記第１の経路情報は前記第１の通信経路の前記最良の送信モードと前記最良の受信モードとを含み、前記第２の経路情報は前記第２の通信経路の前記最良の送信モードと前記最良の受信モードとを含む請求項１に記載の通信方法。
【請求項６】
前記第１の経路情報および前記第２の経路情報を第２の局に報告する段階を備える請求項５に記載の通信方法。
【請求項７】
前記監視する段階は、
テスト時間を交渉する段階と、
前記テスト時間を、前記２以上の局に対して留保されていたチャネル時間間隔に挿入する段階と、
メッセージを利用して定期的なテスト信号を送信する段階とを有する請求項２に記載の通信方法。
【請求項８】
前記スイッチする段階は、
通信リンク品質パラメータを計測する段階と、
前記通信リンク品質パラメータが閾値を下回った場合に前記他の通信経路にスイッチする段階とを有する請求項３に記載の通信方法。
【請求項９】
コントローラを備える無線通信デバイスであって、
前記コントローラは、ＰＡＮ（personal area network）の局への第１の通信経路および第２の通信経路を発見するべくアンテナトレーニング処理を行い、品質基準に従ってアンテナの送信モードおよび受信モードをランク付けし、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路における送信信号および受信信号についての最良の送信モードおよび最良の受信モードを報告し、前記送信モードおよび前記受信モードの前記品質基準に基づいて選択された通信経路上に通信リンクを構築する無線通信デバイス。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路を定期的に監視し、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の両方の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードのステータスを更新する請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記通信リンクが不通であるときに他の通信経路にスイッチ可能であり、前記他の通信経路上に前記通信リンクを再構築する請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項１２】
一次経路および二次経路に対応する送受信モードを格納するメモリと、
前記一次経路および前記二次経路のうちのアクティブな経路の前記送受信モードに従って、所定の方向に２以上のトレーニングシーケンスを送信するトランスミッタとを備える請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項１３】
前記コントローラは、２以上の前記送受信モードに対してアンテナセクタ番号を割り当てる請求項１２に記載の無線通信デバイス。
【請求項１４】
２以上のトレーニングシーケンスを受信するレシーバを備え、
前記コントローラは、前記品質基準に従って前記２以上のトレーニングシーケンスに基づいて前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードを決定し、第１の経路情報と第２の経路情報とをメモリに記録し、前記第１の経路情報は前記第１の通信経路の前記最良の送信モードと前記最良の受信モードとを含み、前記第２の経路情報は前記第２の通信経路の前記最良の送信モードと前記最良の受信モードとを含む請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記第１の経路情報および前記第２の経路情報を前記局に報告する請求項１４に記載の無線通信デバイス。
【請求項１６】
前記コントローラは、テスト時間を交渉し、前記テスト時間を、前記局との通信に対して留保されていたチャネル時間間隔に挿入し、メッセージを利用して定期的なテスト信号を送信する請求項１０に記載の無線通信デバイス。
【請求項１７】
通信リンク品質パラメータを計測する計測モジュールと、
前記通信リンク品質パラメータが閾値に合致した場合に前記他の通信経路にスイッチするスイッチモジュールとを備える請求項１１に記載の無線通信デバイス。
【請求項１８】
前記コントローラは媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ）を有する請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項１９】
前記デバイスはＷＰＡＮの局を備える請求項９に記載の無線通信デバイス。
【請求項２０】
前記ＷＰＡＮはピコネットを含み、前記無線通信デバイスはピコネットコーディネータ（ＰＮＣ）を備える請求項１９に記載の無線通信デバイス。
【請求項２１】
ＰＡＮ（personal area network）の局への第１の通信経路および第２の通信経路を発見するべくアンテナトレーニング処理を行い、品質基準に従ってアンテナの送信モードおよび受信モードをランク付けし、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路における送信信号および受信信号についての最良の送信モードおよび最良の受信モードを報告し、前記送信モードおよび前記受信モードの前記品質基準に基づいて選択された通信経路上に通信リンクを構築するコントローラと、
ミリ波通信リンク上で送信を行う適応ビーム形成アンテナとを備える無線通信デバイス。
【請求項２２】
前記コントローラは、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路を定期的に監視し、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の両方の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードのステータスを更新する請求項２１に記載の無線通信デバイス。
【請求項２３】
前記コントローラは、前記通信リンクが不通であるときに他の通信経路にスイッチし、前記他の通信経路上に前記通信リンクを再構築する請求項２１に記載の無線通信デバイス。
【請求項２４】
一次経路および二次経路に関する送受信モードを格納するメモリと、
前記一次経路および前記二次経路のうちのアクティブな経路の前記送受信モードに従って、所定の方向に２以上のトレーニングシーケンスを送信するトランスミッタとを備える請求項２１に記載の無線通信デバイス。
【請求項２５】
前記コントローラは、２以上の前記送受信モードに対してアンテナセクタ番号を割り当てる請求項２４に記載の無線通信デバイス。
【請求項２６】
無線通信デバイスを備える無線通信システムであって、
前記無線通信デバイスは、ＰＡＮ（personal area network）の局への第１の通信経路および第２の通信経路を発見するべくアンテナトレーニング処理を行い、品質基準に従ってアンテナの送信モードおよび受信モードをランク付けし、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路における送信信号および受信信号についての最良の送信モードおよび最良の受信モードを報告し、前記送信モードおよび前記受信モードの前記品質基準に基づいて選択された通信経路上に通信リンクを構築する少なくとも１つのコントローラを有する無線通信システム。
【請求項２７】
前記無線通信デバイスは、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路を定期的に監視し、前記第１の通信経路および前記第２の通信経路の両方の前記最良の送信モードおよび前記最良の受信モードのステータスを更新する請求項２６に記載の無線通信システム。
【請求項２８】
前記無線通信デバイスは、前記通信リンクが不通であるときに他の通信経路にスイッチし、前記他の通信経路上に前記通信リンクを再構築する請求項２６に記載の無線通信システム。
【請求項２９】
ＷＰＡＮを備える請求項２６に記載の無線通信システム。
【請求項３０】
ピコネットを備え、前記無線通信デバイスはピコネットコーディネータ（ＰＮＣ）を有する請求項１９に記載の無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１１−５１７１５６（Ｐ２０１１−５１７１５６Ａ）
【公表日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４８９４４（Ｐ２０１０−５４８９４４）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３６６１４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１４５０２
【国際公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（５９１００３９４３）インテル・コーポレーション (1,101)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３６６１４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１４５０２
【国際公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（５９１００３９４３）インテル・コーポレーション (1,101)
【Ｆターム（参考）】
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