JP2008536406A - Ｍｉｍｏ−ｏｆｄｍ無線ネットワークにおけるアンテナ割付選択方法および装置 - Google Patents

Ｍｉｍｏ−ｏｆｄｍ無線ネットワークにおけるアンテナ割付選択方法および装置 Download PDF

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Abstract

多入力・多出力（Multiple-Input Multiple-Output：ＭＩＭＯ）を可能とした無線通信ネットワークにおいてアンテナ割付を選択する方法および装置を開示する。測定された長期のチャンネル状態に基づき、その時点で使用可能なアンテナ割付の候補となる集合（候補集合）が決定される。この候補集合からアンテナ割付が選択され、さらにその割付は、受信側無線送受信ユニット（Wireless Transmit/Receive Unit：ＷＴＲＵ）の選択されたアンテナ割付と共に較正される。選択された割付が較正されると、パケット・データ送信が開始される。代替の実施形態においては、較正トレーニング・フレーム（Calibration Training Frame：ＣＴＦ）が、複数のアンテナ割付を同時に、または連続して較正するために使用される。また、本発明によるアンテナ割付選択を実施する物理層およびメディアアクセス制御層のフレーム形式も開示される。

Description

本発明は一般に、多入力・多出力（Multiple-Input Multiple-Output：ＭＩＭＯ）技術を使用する無線通信システムに関する。本発明はより詳細には、ＭＩＭＯの能力のある複数のアンテナ配列の最適な伝送設定を選択することに関する。
ダイバシティ構成で配置される複数のアンテナを有する無線通信装置は、単一のアンテナのみを持つ装置に比較して、送信および受信のさまざまな点で有利である。ダイバシティの装置では基本的に、任意の所与の時点において、最良の受信を伴うアンテナが受信または送信のために選択される。アンテナのダイバシティを利用する装置は物理的に複数のアンテナを有することがあるが、信号を処理するための回路としては、無線周波数（Radio Frequency：ＲＦ）チェーンとも呼ばれる一式の電子回路しか存在しない。
多入力・多出力（Multiple-Input Multiple-Output：ＭＩＭＯ）無線技術は、複数のＲＦチェーンを利用することによって、アンテナのダイバシティを改良するものである。各々のＲＦチェーンにより、同時に受信または送信することができる。このことにより、ＭＩＭＯ装置がより高いスループットを達成し、および多重経路干渉のマイナス効果を解決することが可能になる。送信装置において、各々のＲＦチェーンは空間ストリームを送信する。単一のフレームが分解されて、複数の空間ストリームに亘って多重化され、これが受信機においては再生される。
ＭＩＭＯは無線通信において最も期待される技法の１つである。有害な多重経路のフェージングを軽減して、単一のデータ・ストリームをより頑強にさせることを目指す従来のスマート・アンテナの技法と異なり、ＭＩＭＯは多重経路のフェージングを活用し、同時に複数のデータ・ストリームを送受信する。理論的にはＭＩＭＯシステムにおける容量は、送受信するアンテナの数に比例して増加する。ＭＩＭＯは、ＩＥＥＥ ８０２．ｌｌｎや３ＧＰＰ広帯域符号分割多元接続（Wideband Code Division Multiple Access：ＷＣＤＭＡ）などの、多数の無線データ通信標準によって検討されている。
ＭＩＭＯを実装する場合、ＷＴＲＵは空間多重モードまたは空間ダイバシティ・モードの何れかで動作することができる。空間多重モードにおいては、ＷＴＲＵはデータ・スループットを最大にするために複数の独立なデータ・ストリームを送信する。一方、空間ダイバシティ・モードにおいては、ＷＴＲＵは単一のデータ・ストリームを複数のアンテナを介して送信することができる。ＷＴＲＵは、必要なビームの組み合わせを選択する際に利用するために、動作モードによって適切な品質指標、または品質指標の組み合わせを選択するように構成される。通常、以下の形式のｍ×ＮチャンネルのマトリクスＨが得られる：すなわち、
Figure 2008536406
ここで要素ｈの添字は、送信側ＷＴＲＵ Ａのアンテナａ．．．ｍ、および受信側ＷＴＲＵ Ｎのアンテナａ．．．ｍの間の各々のアンテナ割付に対応する属性を表す。
ＷＴＲＵは同様にして較正マトリクス（Ｋ）を得ることができる。無線ＬＡＮの場合における較正には、送信側ＷＴＲＵのベースバンド・ストリームにおいて、アンテナ単位かつ副搬送波単位毎に乗算されて、送信と受信の処理経路の間（アンテナ間での未知の定数も含め）の応答差異を等化することになる一式の複素数値の補正係数を計算することが含まれる。
図１は、先行技術のチャンネル較正の信号シーケンス図１００を示す図である。送信側ＷＴＲＵ（Ｔｘ ＷＴＲＵ）１１０は、最初に、受信側ＷＴＲＵ（Ｒｘ ＷＴＲＵ）１２０との間の既存のチャンネルを較正する必要がある。Ｔｘ ＷＴＲＵ１１０は、較正トレーニング・フレーム（Calibration Training Frame：ＣＴＦ）１３１をＲｘ ＷＴＲＵ１２０に送信する。Ｒｘ ＷＴＲＵ１２０は、探査用物理層パケット・データ・ユニット（Physical Packet Data Unit：ＰＰＤＵ）１３２を送信することによって応答する。Ｔｘ ＷＴＲＵ１ １１０は１３３において、Ｈ（２→１）と呼ばれる、そのチャンネルに対するチャンネル推定Ｈを計算する。Ｔｘ ＷＴＲＵ１１０は、チャンネル推定Ｈ（２→１）を含む較正応答１３４を送信する。次にＲｘ ＷＴＲＵ１２０は、ＣＴＦ１３５をＴｘ ＷＴＲＵ１１０に送信することによって、チャンネル推定を実行する。応答において、Ｔｘ ＷＴＲＵ１１０は探査用ＰＰＤＵ１３６を送信する。Ｒｘ ＷＴＲＵ１２０は１３７において、チャンネル推定Ｈ（１→２）を計算し、かつそのチャンネルに対して較正マトリクスＫ（１→２）およびＫ（２→１）を計算する。次に、Ｒｘ ＷＴＲＵ１２０は、較正マトリクスＫ（１→２）を含む較正応答１３８をＴｘ ＷＴＲＵ１１０に送信する。ここでＲｘ ＷＴＲＵ１２０への送信に対するベースバンド利得または位相修正係数として較正マトリクスＫ（１→２）がＴｘ ＷＴＲＵ１ １１０に適用されることに注意すべきである。較正マトリクスＫ（２→１）は、さらにベースバンド利得／位相修正係数として、Ｔｘ ＷＴＲＵ１１０への信号のＲｘ ＷＴＲＵ１２０の送信において、Ｒｘ ＷＴＲＵ１２０に適用される。これでチャンネルは較正されて、パケット交換ができる状態になる。
データ・パケット交換を始めるために、Ｔｘ ＷＴＲＵ１１０はＲｘ ＷＴＲＵ１２０に要求１３９を送信し、Ｒｘ ＷＴＲＵ１２０は変調符号化方式（Modulation and Coding Scheme：ＭＣＳ）ＰＰＤＵ１４０を送ることにより応答する。Ｔｘ ＷＴＲＵ１１０は、較正マトリクスＫ（１→２）を使用して方向制御マトリクスＶを計算し、そしてパケット・データ転送１４２が開始される。
先行技術ではスマート・アンテナ技術の利用は考慮されていない。スマート・アンテナ、および特にビーム形成は、放射パターンの指向性、または放射パターンに対する感度を制御する送信機または受信機の配列と共に使用される、信号処理技法である。信号を受信する際に、ビームは、求める信号の方向で利得を増加させるように、かつ干渉や雑音の方向で利得を下げるように形成することが可能である。信号を送信するときには、ビームは、信号が送られる方向での利得を増加させるよう形成することが可能である。ビーム形成の能力のあるアンテナがＭＩＭＯと結合されると、使用可能なアンテナ割付の数は急激に増加する。
ビーム形成アンテナがＷＴＲＵに含まれると、使用可能なアンテナ割付の数が非常に多くなる場合がある。そこで２つのＷＴＲＵの間の通信リンクを最適化するために、送信機と受信機の両方において適切なアンテナ割付を選択することが必要である。
したがって、複数のビーム形成アンテナを有するＭＩＭＯ能力のある無線装置において使用可能なアンテナ割付の多様性を効率的に利用する方法および装置が望まれる。
本発明は、多入力・多出力（Multiple-Input Multiple-Output：ＭＩＭＯ）を可能とした無線通信ネットワークにおいてアンテナ割付を選択する方法および装置を開示する。測定された長期的なチャンネル状態に基づき、その時点で使用可能なアンテナ割付の候補となる集合（候補集合）が決定される。この候補集合からアンテナ割付が選択され、さらにその割付が、受信側無線送受信ユニット（Wireless Transmit/Receive Unit：ＷＴＲＵ）の選択されたアンテナ割付と共に較正される。選択された割付が較正されると、パケット・データ送信が開始される。代替の実施形態においては、較正トレーニング・フレーム（Calibration Training Frame：ＣＴＦ）が、複数のアンテナ割付を同時に、または連続して較正するために使用される。また、本発明によるアンテナ割付選択を実施する物理層およびメディアアクセス制御層のフレーム形式も開示される。
一例として添付された図面に関連して理解されるべき以下の記述から、本発明のより詳細な理解を得ることができる。
本発明の特徴および要素が好適な実施形態において特定の組み合わせにて記述されているが、各々の特徴または要素は、単独で（好適な実施形態の他の特徴および要素なしで）、または本発明の他の特徴および要素のあるなしにかかわらず、様々な組み合わせにて使用可能である。
用語「無線送受信ユニット（Wireless Transmit/Receive Unit：ＷＴＲＵ）」は、これ以降、これに限られないが、ユーザ設備（User Equipment）、移動端末、固定または移動体の加入者ユニット、ページャ、または無線環境において動作する能力のある他のいかなる型の装置をも含むものとする。参照される場合にアクセス・ポイント（Access Point：ＡＰ）は、限定されないが、ノードＢ（Node-B）、サイト制御装置、基地局、または無線通信環境における他のいかなる型のインタフェース装置をも含むものとする。ここに使用されるように、用語「アンテナ割付（antenna mapping）」は、アンテナ、またはビーム形成アンテナの場合にはアンテナ・ビームの、特定のＲＦ処理チェーンとの特定の組み合わせを意味する。
図２は、本発明によるアンテナ割付選択のための方法２００を示す図である。ＷＴＲＵは、その時点で使用可能なアンテナ割付の候補集合からアンテナ割付を選択する（ステップ２１０）。ＷＴＲＵは、選択されたアンテナ割付が較正されているか否かを判定する（ステップ２２０）。選択されたアンテナ割付が較正されていないと判定された場合、ＷＴＲＵは選択されたアンテナ割付を較正する（ステップ２３０）。以前に較正されたアンテナ割付の較正が古くなって使用できない場合があることに注意すべきである。選択されたアンテナ割付の較正については、以下でより詳細に説明する。次に、ＷＴＲＵは、受信側ＷＴＲＵがそのアンテナ割付を変更しているかを判定する（ステップ２４０）。受信側ＷＴＲＵがそのアンテナ割付を変更している場合、処理はステップ２１０に戻り、必要なら、新しい送信側アンテナ割付を選択する。受信側ＷＴＲＵがそのアンテナ割付を変更していないと判定された場合、送信側ＷＴＲＵは、その選択され、かつ較正されたアンテナ割付を使用してパケット・データ送信を開始する（ステップ２５０）。処理はステップ２１０に戻り、送信側ＷＴＲＵがそのアンテナ割付を変更することができる。
図３は、本発明によるアンテナ割付選択を実行する第１のＷＴＲＵ３１０および第２のＷＴＲＵ３２０を含む、無線通信システム３００を示す図である。以降、本発明は、送信側ＷＴＲＵ３１０から受信側ＷＴＲＵ３２０への下り回線送信に関して説明する。しかしながら、ＷＴＲＵ３１０またはＷＴＲＵ３２０の何れかが基地局である場合、並びにアド・ホック（ad hoc）または網目状ネットワークにおいてＷＴＲＵ３１０がＷＴＲＵ３２０と直接的に通信する構成に対して、上り回線および下り回線送信の両方に本発明は等しく適用可能である。
ＷＴＲＵ３１０は、２つのＲＦチェーン３１２Ａ、３１２Ｂ、ビーム選択機構３１４、複数のアンテナ３１６Ａ〜３１６ｎ（ここでｎは１より大の任意の整数）、および較正ユニット３１８を含む。本実施形態においては、アンテナ３１６Ａ〜３１６ｎは複数のビームを発生させる能力がある。ＷＴＲＵ３２０は、２つのＲＦチェーン３２２Ａ、３２２Ｂ、ビーム選択機構３２４、および複数のアンテナ３２６Ａ〜３２６ｍ（ここでｍは１より大の任意の整数）を含む。さらに、本実施形態においては、アンテナ３２６Ａ〜３２６ｍの少なくとも１つは複数ビームを発生させることができる。特にＷＴＲＵ３２０について言及すると、ビームの組み合わせはＭＩＭＯ送信と受信に対して、図２を参照して上述した本発明の方法２００により、ビーム選択機構３２４によって選択される。選択されたアンテナ割付は、ビーム選択機構３２４からの制御信号出力により、送信と受信に対して利用される。ビーム選択機構３２４は、以下に詳述するように、較正ユニット３２８において生成されて格納された品質指標に基づき、特定のビームの組み合わせを選択する。本発明のＷＴＲＵの構成要素は、集積回路（Integrated Circuit：ＩＣ）に組み入れるか、または多数の相互接続された部品より成る回路において構成することができる。この代表的実施形態は２つのＲＦチェーンを含むが、これは純粋に便宜上のものであり、任意の数のＲＦチェーンを利用できることを理解すべきである。
図３は、各々が３つずつのビームを発生させるビーム形成アンテナを備える送信側ＷＴＲＵ３１０および受信側ＷＴＲＵ３２０を簡略化して例示する図である。しかしながら図３に示された構成は、限定的なものではなく、一例として提供するものである。任意のビーム数を有するアンテナ型式、またはビーム形成またはビーム切り換え型式ではないアンテナの任意の組み合わせを利用することができる。
アンテナは、切り換え式無給電アンテナ（Switched Parasitic Antenna：ＳＰＡ）、フェーズド・アレイ・アンテナ（phased array antenna）、または任意の型式の指向性ビーム形成アンテナとすることができる。ＳＰＡは大きさが小型であり、ＷＬＡＮ装置に適している。ＳＰＡを使用する場合には、単一の励振アンテナ素子を１つまたは複数の非励振アンテナ素子と組み合わせて使用することができる。非励振アンテナ素子のインピーダンスを調整することにより、アンテナ・ビーム・パターンを調整することができ、そうすることでアンテナ素子に接続された１群のスイッチを制御することによりインピーダンス調整を実行することができる。あるいはまた、アンテナがすべて全指向性アンテナである場合がある複数のアンテナを含む複合体であっても良い。例えば、選択された物理的間隔を持つ３つの全指向性アンテナが、アンテナ３２６Ａ〜３２６ｍの各々として使用でき、異なったビームの組み合わせを定義するビーム選択機構３２４からの制御信号に従って、その全指向性アンテナのオンとオフに切り替えることができる。
図３を参照して一例を説明する。送信機ＷＴＲＵ３１０（ここでもまた、Ｔｘ ＷＴＲＵと呼ぶ）には２つのＲＦチェーン、３１２Ａおよび３１２Ｂが含まれる。ビーム選択機構３１４は、いくつかの全指向性アンテナ３１６Ａ〜３１６ｎをＲＦチェーン３１２Ａ、３１２Ｂに接続する。したがって送信機ＷＴＲＵ３１０に対する可能なアンテナ割付の数は、ｎ×ＲＦチェーンの数となる。受信機ＷＴＲＵ３２０（ここでもまた、Ｒｘ ＷＴＲＵと呼ぶ）にはまた、２つのＲＦチェーン、３２２Ａおよび３２２Ｂが含まれる。ビーム選択機構１２４は、いくつかのビーム形成アンテナ３２６Ａ〜３２６ｍをＲＦチェーン３２２Ａと３２２Ｂに接続する。上で述べられたように、この簡単な代表的実施形態においては、各々のビーム形成アンテナ３２６Ａ〜３２６ｍは３本の指向性ビームを形成する能力がある。したがって、受信機ＷＴＲＵ１２０は合計で、ｍ×ビームの数×ＲＦチェーンの数のアンテナ割付を有することになる。何れかの送信端末において採用可能なすべての可能なアンテナ割付の集合を「超集合（superset）」と呼び、超集合の大きさはＮsupersetによって表示する。Ｎsupersetは、非常に大きい場合があり、そして任意の所与の時点においてすべての使用可能なアンテナ割付を利用することは実用的でないことがある。
候補となる集合（候補集合）は、超集合の部分集合であり、そして任意の所与の時点において、選択に使用可能なアンテナ割付の集合体である。候補集合の大きさは８〜３２個のアンテナ割付に制限されることが望ましい。候補集合は静的でなく、むしろそれは動的であり、そして時間につれて変化し、チャンネル状態の変動を反映することができる。例えば送信端末は、その時点の候補集合におけるアンテナ割付のすべてのチャンネル状態を、連続的または定期的に監視することができ、かつ測定したチャンネル状態が予め定められた時間の間、予め定められた閾値を満足しない場合、送信端末は候補集合を変更することができる。これは、その時点の候補集合からいくつかのアンテナ割付を破棄し、いくつかの新しいアンテナ割付を導入し、かつ／または候補集合のいくつかのアンテナ割付を保持することによって達成することができる。高速移動体への応用する場合は、候補集合を縮小させ、またはアンテナ割付の選択を全体的に停止させることができる。
本発明の好適な実施形態において、ＷＴＲＵ３１０は候補集合からの任意のアンテナ割付を選択することができる。アンテナ割付の選択は、長期的な基準に基づく。パケット単位のチャンネル追跡が実行されるのではなく、すなわちアンテナ割付の選択は、チャンネルの速い変化、または微細構造を考慮しない。候補集合におけるアンテナ割付の何れの変動も、データ・パケットの何れの送信または受信の動作以外で発生することに注意すべきである。
さらに図３を参照すると、動作中は、受信側ＷＴＲＵ３１０の較正ユニット３１８が、その時点の候補集合に関して、アンテナ・ビームまたはビーム状態の各々について、選択された品質指標を測定し、かつ品質指標測定データをビーム選択機構３１４に出力する。ビーム選択機構３１４は、受信側ＷＴＲＵ３２０とのデータ通信のための必要なアンテナ割付を、品質指標測定データに基づき選択する。較正ユニット３１８は、必要に応じた周期的（または非周期的）較正のための探査要求、較正トレーニング・フレーム、および較正を求める要求に応答する探査用ＰＰＤＵをさらに生成する。較正ユニット３１８は、受信した探査用パケットに基づき、チャンネル推定マトリクスおよび較正マトリクスを計算するプロセッサ、およびチャンネル推定マトリクスおよび較正マトリクスを格納するメモリを備える。較正ユニット３１８は、ＩＥＥＥ８０２．１１の標準群、最も望ましくはＩＥＥＥ ８０２．ｌｌｎ標準などの、ＩＥＥＥ標準に従って信号方式およびメッセージ交換を実行することが望ましい。
必要なアンテナ割付を決定するために様々な品質指標を使用することができる。物理（PHYsical：ＰＨＹ）層、メディアアクセス制御（Medium Access Control：ＭＡＣ）層、またはより上位の層の指標が適当である。望ましい品質指標としては、限定するものではないが、チャンネル推定、信号対雑音／干渉比（Signal-to-Noise and Interference ratio：ＳＮＩＲ）、受信信号強度表示（Received Signal Strength Indicator：ＲＳＳＩ）、短期データ・スループット、パケット誤り率、データ速度、ＷＴＲＵ動作モード、受信チャンネル推定マトリクス最大固有値の大きさ、または同様のものなどがある。
図２に関連して記述されたアンテナ割付選択のための方法２００を説明するために、アンテナ割付選択の信号タイムチャート４００を図４Ａおよび図４Ｂに示す。最初にＴｘ ＷＴＲＵ４１０が、アンテナ割付ｐを使用してＲｘ ＷＴＲＵ４２０に探査用ＰＰＤＵ４３０を送信する。次にＴｘ ＷＴＲＵ４１０が、較正を要求する較正トレーニング・フレーム４３２を送信する。Ｒｘ ＷＴＲＵ４２０は、この時点でアンテナ割付ｘを使用しており、アンテナ割付ｘを使用して送られる探査用ＰＰＤＵ４３４により、ＣＴＦ４３２に応答する。Ｔｘ ＷＴＲＵ４１０は４３６において、Ｔｘ ＷＴＲＵ４１０およびＲｘ ＷＴＲＵ４２０の両方において使用するアンテナ割付、すなわちそれぞれアンテナ割付ｐおよびアンテナ割付ｘに対してチャンネル推定を実行する。チャンネル推定マトリクスＨ（ｘ→ｐ）が計算される。Ｔｘ ＷＴＲＵ４１０は、計算されたチャンネル推定を含む較正応答４３８を送信する。次に、Ｒｘ ＷＴＲＵ４２０はそれ自身のＣＴＦ４４０をＴｘ ＷＴＲＵ４１０に送信する。Ｔｘ ＷＴＲＵ４１０は、探査用ＰＰＤＵ４４２により応答する。Ｒｘ ＷＴＲＵ４２０は４４４において、探査用ＰＰＤＵ４４２を使用して、チャンネル推定Ｈ（ｐ→ｘ）およびこの時点で選択されたアンテナ割付に対する較正マトリクスＫ（ｐ→ｘ）、Ｋ（ｘ→ｐ）を計算する。次にＲｘ ＷＴＲＵ４２０は、Ｔｘ ＷＴＲＵ４１０に関心があるチャンネル較正マトリクス、すなわちＫ（ｐ→ｘ）を含む較正応答４４６をＴｘ ＷＴＲＵ４１０に送信する。これにより４４８において、アンテナ割付ｐ→ｘが較正される。
次に両ＷＴＲＵは、較正されたチャンネルを使用してデータ・パケット交換を自由に開始することができる。Ｔｘ ＷＴＲＵ４１０は、送信要求（ＴＲＱ）４５０をＲｘ ＷＴＲＵ４２０に送信する。Ｒｘ ＷＴＲＵ４２０は、アンテナ割付ｘを使用して送信される探査用ＰＰＤＵ４５２により応答する。次にＴｘ ＷＴＲＵ４１０は４５４において、較正マトリクスＫ（ｐ→ｘ）に基づき方向制御マトリクスＶを計算する。パケット・データ転送４５６が続く。
チャンネル品質指標を使用して測定される、チャンネル条件またはどちらかのＷＴＲＵの移動性の変化などのさまざまな理由により、例えば、Ｒｘ ＷＴＲＵ４２０がアンテナ割付をｘからｙに変更する（４５８）。次にアンテナ割付ｐ→ｙが較正されているかが判定される。本実施形態においては、アンテナ割付ｐ→ｙは較正されておらず、したがって較正が必要となる。Ｔｘ ＷＴＲＵ４１０は、アンテナ割付ｐにより、探査用ＰＰＤＵ４６０、および次にＣＴＦ４６２を送信する。アンテナ割付ｙを使用して探査用ＰＰＤＵ４６４により、Ｒｘ ＷＴＲＵ４２０が応答する。４６６においてチャンネル推定Ｈ（ｙ→ｐ）がＴｘ ＷＴＲＵ４１０において生成されて、チャンネル推定を含む較正応答４６８が送信される。Ｒｘ ＷＴＲＵ４２０は次に較正４７０を要求し、そして、Ｔｘ ＷＴＲＵは探査用ＰＰＤＵ４７２により応じる。４７４においてＲｘ ＷＴＲＵ４２０は、チャンネル推定Ｈ（ｐ→ｙ）および較正マトリクスＫ（ｐ→ｙ）とＫ（ｙ→ｐ）を計算する。次にＴｘ ＷＴＲＵ４１０に関心がある較正マトリクスを含む較正応答４７６が、Ｔｘ ＷＴＲＵ４１０に送信される。４７８においてアンテナ割付ｐ→ｙは、これで較正されてデータ・パケット交換ができる状態になる。
次にＴｘ ＷＴＲＵ４１０が探査要求４８０をしてデータ・パケット交換が始まり、アンテナ割付ｙを使用して送信される探査用ＰＰＤＵ４８２により、Ｒｘ ＷＴＲＵ４２０が応答する。次に方向制御マトリクスＶが、較正Ｋ（ｐ→ｙ）に基づき計算されて、パケット・データ転送４８６が続く。
代替の実施形態においては、複数のアンテナ割付の較正がデータ・パケット転送の前に連続して行われる。図４に示された較正信号方式４３０〜４４８と同様に、受信側ＷＴＲＵは自身のこの時点の候補となる集合から選択された複数のアンテナ割付を使用してＣＴＦに応答することができる。結果としての較正マトリクスは、将来参照するために格納される場合がある。例えば、較正を要求して送信側ＷＴＲＵがアンテナ割付ｆを選択し、そして受信側ＷＴＲＵにＣＴＦを送信することができる。受信側ＷＴＲＵは、自身のこの時点で使用可能な候補となる集合から選択された各々のアンテナ割付ｑ、ｒ、およびｓを使用して探査用ＰＰＤＵにより引き続き応答することができる。送信側ＷＴＲＵは、アンテナ割付のｆ→ｑ、ｆ→ｒ、およびｆ→ｓに対応するチャンネルを較正し、かつパケット・データ送信に先立って、将来参照するため較正マトリクスをメモリに格納する。受信側ＷＴＲＵがそのアンテナ割付を、例えばアンテナ割付ｒに変更する場合、送信側ＷＴＲＵは適切な較正マトリクスをメモリから検索し、そして再び較正を実行することなくデータ・パケット送信を開始することができる。
あるいはまた複数のアンテナ割付の較正が並行して（すなわち、同時に）行われ、その結果、信号方式を削減することができる。本実施形態においては、選択されたアンテナ割付、例えば割付ｂを使用して、単一の探査用ＰＰＤＵが送信側ＷＴＲＵによって送られる。この時点で使用可能なアンテナ割付ｔ、ｕ、およびｖを有する受信側ＷＴＲＵは、使用可能なアンテナ割付ｔ、ｕ、およびｖの各々を使用してこの単一のＣＴＦに応答し、かつ較正マトリクスが各々のアンテナ割付ｂ→ｔ、ｂ→ｕ、およびｂ→ｖに対して計算される。この様に、必要な較正信号方式は削減され、その結果、較正による遅れが減少し、スループットが向上する。
代替の実施形態においては、無線通信システムはＩＥＥＥ８０２．ｘ標準に準拠し、探査用ＰＰＤＵが変調符号化方式（Modulation and Coding Scheme：ＭＣＳ）ビットのフィールドを含む。このＭＣＳビットのフィールドは、その時点の受信側ＷＴＲＵのアンテナ割付候補集合の大きさおよび受信側ＷＴＲＵにおいてその時点で選択されたアンテナ割付を表示するＭＡＣ情報要素（Information Element：ＩＥ）である。ＭＣＳビットのフィールドは、５ビットの長さを有することが望ましい。ＭＣＳビットのフィールドは随意に、送信側ＷＴＲＵは、受信側ＷＴＲＵのその時点のアンテナ割付の候補集合を変更するよう受信側ＷＴＲＵに要求することを可能とする１ビットの「ラン−レングス（run length）表示子」を含む。
送信側ＷＴＲＵは、送信側ＷＴＲＵは、例えばその品質要求条件を満足する受信側でのアンテナ割付を見つけることができない場合に、受信側ＷＴＲＵに、そのアンテナ割付候補集合を変更するように要求することができる。この状況においては、受信側ＷＴＲＵがその候補集合を変更することができる場合、そのアンテナ割付の候補集合をすぐに変更することになることを新規ＭＡＣ管理フレームを使用して表示することが可能である。
送信側ＷＴＲＵが様々な可能な理由の何れかによってその候補集合の変更が必要な場合には（例えば、送信側ＷＴＲＵがその品質要求条件を満足するそれ自身のアンテナ割付をその時点の候補集合からは見つけることができない場合）、送信側ＷＴＲＵはＭＡＣ管理フレームを送ることによって、受信側ＷＴＲＵに候補集合の変更を表示することができる。送信側ＷＴＲＵは次に、アンテナ割付の候補集合をすぐに変更し、そして送信のために新しい候補集合における割付の中から適当なアンテナ割付を選択することができる。
あるいはまた、送信側ＷＴＲＵは、受信側ＷＴＲＵに、そのアンテナ割付を完全に無効化するよう要求することができる。この要求は、受信側ＷＴＲＵにＰＰＤＵにおいて送信することができる。この要求のＰＰＤＵを受信すると、受信側ＷＴＲＵはこの要求に応じることも、応じないこともできる。諾否は受信側ＷＴＲＵにより探査用ＰＰＤＵにおいて表示することができる。受信側ＷＴＲＵが要求に応じる場合には、受信側ＷＴＲＵでのその時点で選択されたアンテナ割付は、固定となり変更することができない。
図５を参照すると、本発明の実施形態による較正トレーニング・フレーム（Calibration Training Frame：ＣＴＦ）ＰＰＤＵ５００のＰＰＤＵフレーム形式の図が示される。図５において示されたフレーム形式はＩＥＥＥ ８０２．ｌｌｎ標準に準拠するが、何れのＩＥＥＥ標準に対しても本発明を適用できることに注意すべきである。ＣＴＦは、チャンネル較正のために受信側ＷＴＲＵから探査用パケットの送信を要求するために使用される。ＣＴＦ ＰＰＤＵ５００は、旧技術の短いトレーニング・フィールド（Legacy Short-Training Field：Ｌ−ＳＴＦ）５１０、引き続いて高スループットの長いトレーニング・フィールド（High-Throughput Long Training Field：ＨＴ−ＬＴＦ）５２０、高スループットの信号（High-Throughput SIGnal：ＨＴ−ＳＩＧ）フィールド５３０、およびデータ・フィールド５４０を有する。Ｌ−ＳＴＦ５１０は、旧技術（８０２．ｌｌｎの前）の短いトレーニング・フィールドと同一の形式を有する。ＨＴ−ＬＴＦ５２０は８０２．ｌｌｎ ＰＨＹにおいて定義されたフィールドであり、ＭＩＭＯ送信トレーニングと共に使用される。ＨＴ−ＳＩＧ５３０は、８０２．ｌｌｎにおいて定義されたフィールドであり、かつ選択された変調符号化方式、およびＭＡＣサービス・データ・ユニット（MAC Service Data Unit：ＭＳＤＵ）の大きさを表示する。
ＭＣＳフィールド５３５は、較正およびアンテナ割付選択に関連する以下のような情報を有する。すなわち、１）ＰＰＤＵの送信に使用される選択されたアンテナ割付の表示；２）直列的または並列的に全候補集合の探査を求める要求の表示；３）候補集合の大きさを変更するという要求の表示；４）受信側ＷＴＲＵのアンテナ割付候補集合の更新を要求するためのラン−レングス・ビット；および５）受信側ＷＴＲＵがアンテナ割付選択を一時的に保留するという要求の表示；である。
図６は、探査用ＰＰＤＵ６００フレーム形式を示す図である。さらに、示されたフレーム形式はＩＥＥＥ ８０２．ｌｌｎ標準に準拠するが、何れのＩＥＥＥ標準に対しても本発明を適用できることに注意すべきである。探査用ＰＰＤＵは、旧技術の短いトレーニング・フィールドLegacy Short-Training Field：Ｌ−ＳＴＦ）６１０、高スループットの長いトレーニング・フィールド（High-Throughput Long Training Field：ＨＴ−ＬＴＦ）６１５、高スループットの信号（High-Throughput SIGnal：ＨＴ−ＳＩＧ）フィールド６２０、変調符号化方式（Modulation and Coding Scheme：ＭＣＳ）フィールド６２５、引き続く複数の追加的ＨＴ−ＬＴＦ６３０1〜６３０N、およびデータ・フィールド６３５を含む。ＨＴ−ＳＩＧ６２０は、候補集合の大きさを表示する２ビット、およびＰＰＤＵに含まれる高スループットの長いトレーニング・フィールド（High-Throughput Long Training Field：ＨＴ−ＬＴＦ）６３０の総数Ｎを表示する５ビット、を含む。従って、１つの候補集合の各々のアンテナ割付あたり１つのＨＴ−ＬＴＦをＰＰＤＵに含むことができる。上で開示されたように、候補の大きさは、小さくて１、大きいと３２くらいであることが望ましい。ＰＰＤＵにおけるＨＴ−ＬＴＦ（６１５および６３０）の各々は、候補集合から選択された異なったアンテナ割付を使用して送信される。データ・フィールド６３５と並んで第１のＨＴ−ＬＴＦ６１５を送信する際に選択されたアンテナ割付は、ＭＣＳフィールド６２５において表示される。ＭＣＳフィールドはまた、以下を表示する追加的ビットを含むことができる。すなわち、１）受信端末での継続したアンテナ割付選択の保留／解放（HOLD/RELEASE）要求；２）前に受信された保留／解放要求に応答するアンテナ割付変更の保留／解放確認；３）全候補集合検索に対して前にＣＴＦ（Calibration Training Frame）において受信された要求の確認；および４）候補集合の大きさの変更に対して前にＣＴＦにおいて受信された要求の確認；である。
図７は、図６の探査用ＰＰＤＵデータ・フレームのＭＡＣフレーム形式７００の一例を示す図である。ＭＡＣフィールドは、フレーム制御フィールド７０５、持続時間／ＩＤフィールド７１０、受信機アドレス（Receiver Address：ＲＡ）フィールド７１５、送信機アドレス（Transmitter Address：ＴＡ）フィールド７２０、ＭＡＣサービス・データ・ユニット（MAC Service Data Unit：ＭＳＤＵ）フィールド７２５、およびフレーム・チェック・シーケンス（Frame Check Sequence：ＦＣＳ）フィールド７３０を有する。本発明の一実施形態においては、上で図５およびＭＣＳフィールド５３５に関して議論されたように、ＭＳＤＵ７２５は、受信された保留／解放要求に応答してアンテナ割付変更の保留／解放確認を表示するビットを含むことができる、候補集合の更新を減少させることによって、較正および関連する信号方式を削減させ、その結果スループットを増加させることができる。
本発明の特徴および要素が好適な実施形態において特定の組み合わせにおいて記述されているが、それぞれの特徴または要素は、好適な実施形態の他の特徴および要素なしで単独で、または本発明の他の特徴および要素のあるなしにかかわらず、様々な組み合わせにおいて使用可能である。
［実施態様］
実施態様１．いずれも多入力・多出力（Multiple-Input Multiple-Output：ＭＩＭＯ）の機能を有し、アンテナ割付が単一の無線周波数チェーンと単一のアンテナ・ビームの組み合わせで定められる、送信側ＷＴＲＵ（Ｔｘ ＷＴＲＵ）および受信側ＷＴＲＵ（Ｒｘ ＷＴＲＵ）の間の通信のためのアンテナ割付を選択する方法であって、
Ｔｘ ＷＴＲＵにおいて、その時点で使用可能なアンテナ割付の候補となる集合からアンテナ割付を選択するステップ、および
Ｒｘ ＷＴＲＵにおいてその時点で使用可能なアンテナ割付の候補となる集合からアンテナ割付を選択するステップ
を備えたことを特徴とする方法。
実施態様２．前記その時点で選択されたアンテナ割付が較正済みであるか否かを判定するステップ
をさらに備えたことを特徴とする実施態様１に記載の方法。
実施態様３．前記判定は、前記Ｔｘ ＷＴＲＵにおいて為されることを特徴とする実施態様２に記載の方法。
実施態様４．前記判定は、前記Ｒｘ ＷＴＲＵにおいて為されることを特徴とする実施態様２に記載の方法。
実施態様５．前記選択されたアンテナ割付が較正されていないと判定された場合、前記選択されたアンテナ割付を較正するステップ
をさらに備えたことを特徴とする実施態様４に記載の方法。
実施態様６．前記選択された較正されたアンテナ割付を使用して前記Ｔｘ ＷＴＲＵから前記Ｒｘ ＷＴＲＵへデータ・パケットを送信するステップ
をさらに備えたことを特徴とする上記の何れかに記載の方法。
実施態様７．前記Ｔｘ ＷＴＲＵによる選択に対して使用可能なアンテナ割付の前記候補となる集合を長期のチャンネル測定に基づき調整するステップ
をさらに備えたことを特徴とする上記実施形態の何れかに記載の方法。
実施態様８．前記Ｒｘ ＷＴＲＵによる選択に対して使用可能なアンテナ割付の前記候補となる集合を長期のチャンネル測定に基づき調整するステップ
をさらに備えたことを特徴とする上記実施形態の何れかに記載の方法。
実施態様９．前記較正するステップは、
前記Ｔｘ ＷＴＲＵから前記Ｒｘ ＷＴＲＵへ較正トレーニング・フレーム（Calibration Training Frame：ＣＴＦ）を送信するステップ
を含むことを特徴とする上記実施形態の何れかに記載の方法。
実施態様１０．前記ＣＴＦに応答して前記Ｒｘ ＷＴＲＵから前記Ｔｘ ＷＴＲＵへ探査用物理層パケット・データ・ユニット（Physical Packet Data Unit：ＰＰＤＵ）を送信するステップ
をさらに備えたことを特徴とする実施態様９に記載の方法。
実施態様１１．前記選択されたアンテナ割付に対するチャンネル推定を前記Ｔｘ ＷＴＲＵは受信された前記ＰＰＤＵに基づき実行することを特徴とする上記実施態様の何れかに記載の方法。
実施態様１２．前記Ｔｘ ＷＴＲＵから、探査用ＰＰＤＵを送信するステップ
をさらに備えたことを特徴とする上記実施態様の何れかに記載の方法。
実施態様１３．前記Ｒｘ ＷＴＲＵにおいて、前記選択されたアンテナ割付に対するチャンネル推定を受信した前記ＰＰＤＵに基づき実行するステップ
をさらに備えたことを特徴とする上記実施態様の何れかに記載の方法。
実施態様１４．前記選択されたアンテナ割付の較正マトリクスを計算するステップ
をさらに備えたことを特徴とする上記実施態様の何れかに記載の方法。
実施態様１５．前記選択されたアンテナ割付の前記較正マトリクスは、データ・パケット送信のための方向制御マトリクスを計算するために使用されることを特徴とする実施態様１４に記載の方法。
実施態様１６．前記Ｔｘ ＷＴＲＵは、少なくとも１つのビーム形成アンテナを含むことを特徴とする上記実施態様の何れかに記載の方法。
実施態様１７．前記Ｒｘ ＷＴＲＵは、少なくとも１つのビーム形成アンテナを含むことを特徴とする上記実施態様の何れかに記載の方法。
実施態様１８．前記ＣＴＦは物理層の変調符号化方式（Modulation and Coding Scheme：ＭＣＳ）ビット・フィールドを含むことを特徴とする上記実施態様９ないし１７の何れかに記載の方法。
実施態様１９．前記ＭＣＳビット・フィールドは、前記Ｔｘ ＷＴＲＵによる前記ＣＴＦの送信のために使用される前記選択されたアンテナ割付の表示を含むことを特徴とする実施態様１８に記載の方法。
実施態様２０．前記ＭＣＳビット・フィールドは、直列的または並列的に全候補集合の探査を求める要求の表示を含むことを特徴とする実施態様１８に記載の方法。
実施態様２１．前記ＭＣＳビット・フィールドは、前記Ｒｘ ＷＴＲＵのアンテナ割付候補集合の更新を要求するためのラン−レングス・ビットを含むことを特徴とする実施態様１８に記載の方法。
実施態様２２．前記ＭＣＳビット・フィールドは、アンテナ割付選択を一時的に停止することを求める要求を含むことを特徴とする実施態様１８に記載の方法。
実施態様２３．前記探査用ＰＰＤＵは、複数の高スループットの長いトレーニング・フィールド（High-Throughput Long Training Field：ＨＴ−ＬＴＦ）を、較正されるべき候補集合の各々のアンテナ割付あたり１つずつ含むことを特徴とする実施態様１０に記載の方法。
実施態様２４．複数のアンテナ割付は、前記複数のＨＴ−ＬＴＦを使用して連続して較正されることを特徴とする実施態様２３に記載の方法。
実施態様２５．複数のアンテナ割付は、前記複数のＨＴ−ＬＴＦを使用して同時に較正されることを特徴とする実施態様２３に記載の方法。
実施態様２６．前記探査用ＰＰＤＵは、メディアアクセス制御（Medium Access Control：ＭＡＣ）層のサービス・データ・ユニット（MAC Service Data Unit：ＭＳＤＵ）ビット・フィールドを含むことをさらに備えたことを特徴とする上記実施態様１０ないし２５の何れかに記載の方法。
実施態様２７．前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、継続したアンテナ割付選択を求める要求を含むことを特徴とする実施態様２６に記載の方法。
実施態様２８．前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、継続したアンテナ割付選択の確認を含むことを特徴とする実施態様２６に記載の方法。
実施態様２９．前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、全アンテナ割付候補集合検索を求める要求の確認を含むことを特徴とする実施態様２６に記載の方法。
実施態様３０．前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、アンテナ割付候補集合の大きさを変更するという要求の確認を含むことを特徴とする実施態様２６に記載の方法。
実施態様３１．単一の無線周波数チェーンと単一のアンテナ・ビームの組み合わせであるアンテナ割付を選択する、多入力・多出力（Multiple-Input Multiple-Output：ＭＩＭＯ）の無線送受信ユニット（Wireless Transmit/Receive Unit：ＷＴＲＵ）であって、
少なくとも１つのビーム形成アンテナを含む複数のアンテナ、および
信号処理のための複数のＲＦチェーン
を備えたことを特徴とするＷＴＲＵ。
実施態様３２．前記複数のアンテナを前記複数のＲＦチェーンに選択的に接続するビーム選択機構
をさらに備えたことを特徴とする実施態様２３に記載のＷＴＲＵ。
実施態様３３．チャンネル状態を測定するために構成された較正ユニット
をさらに備えたことを特徴とする実施態様３１ないし３２の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様３４．チャンネルを較正するために構成された較正ユニット
をさらに備えたことを特徴とする実施態様３１ないし３２の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様３５．前記ビーム選択機構は、その時点のチャンネル状態に基づきアンテナ割付を選択することを特徴とする実施態様３２ないし３３の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様３６．前記較正ユニットは、
チャンネル推定マトリクスを計算し、および前記計算されたチャンネル推定マトリクスに基づき較正マトリクスを計算するプロセッサ
を含むことを特徴とする実施態様３３ないし３５の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様３７．前記較正ユニットは、
計算されたチャンネル推定マトリクスを格納するメモリ
を含むことを特徴とする実施態様３３ないし３６の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様３８．
前記較正ユニットは、
較正マトリクスを格納するメモリ
を含むことを特徴とする実施態様３３ないし３６の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様３９．前記較正ユニットは、複数のアンテナ割付を較正することを特徴とする実施態様３３ないし３６の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様４０．計算された較正マトリクスは、後での使用のためにメモリに格納されることを特徴とする実施態様３９に記載のＷＴＲＵ。
実施態様４１．前記較正ユニットは、前記複数のアンテナ割付を連続して較正することを特徴とする実施態様３３ないし４０の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様４２．前記較正ユニットは、前記複数のアンテナ割付を同時に較正することを特徴とする実施態様３３ないし４０の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様４３．前記較正ユニットは、長期のチャンネル測定値に基づき前記ＷＴＲＵによる選択に使用可能なアンテナ割付の候補集合を調整するようにさらに構成されることを特徴とする実施態様３３ないし４２の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様４４．前記較正ユニットは、較正マトリクスを計算することによってチャンネルを較正することを特徴とする実施態様３３ないし４３の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様４５．アンテナ割付が単一のアンテナ・ビームと単一の無線周波数（Radio Frequency：ＲＦ）チェーンの組み合わせである、多入力・多出力（Multiple-Input Multiple-Output：ＭＩＭＯ）の送信側（transmitting：Ｔｘ）無線送受信ユニット（Wireless Transmit/Receive Unit：ＷＴＲＵ）とＭＩＭＯの受信側（receiving：Ｒｘ）ＷＴＲＵのアンテナ割付を選択する無線通信システムであって、
前記Ｔｘ ＷＴＲＵは、
少なくとも１つのビーム形成アンテナを含む複数のアンテナ、
複数のＲＦチェーン、および
単一のＲＦチェーンを単一のアンテナ・ビームに選択的に接続することによってアンテナ割付を選択するビーム選択機構
を含み、
前記Ｒｘ ＷＴＲＵは、
少なくとも１つのビーム形成アンテナを含む複数のアンテナ、
複数のＲＦチェーン、および
単一のＲＦチェーンを単一のアンテナ・ビームに選択的に接続することによってアンテナ割付を選択するビーム選択機構
を含むことを特徴とするシステム。
実施態様４６．前記Ｔｘ ＷＴＲＵと前記Ｒｘ ＷＴＲＵにおいて選択されたアンテナ割付は、前記Ｔｘ ＷＴＲＵから前記Ｒｘ ＷＴＲＵへ較正トレーニング・フレーム（Calibration Training Frame：ＣＴＦ）を送信することによって、較正されることを特徴とする実施態様４５に記載のシステム。
実施態様４７．前記Ｔｘ ＷＴＲＵと前記Ｒｘ ＷＴＲＵにおいて選択されたアンテナ割付は、前記Ｒｘ ＷＴＲＵから前記Ｔｘ ＷＴＲＵへ前記ＣＴＦに応答して探査用物理層パケット・データ・ユニット（Physical Packet Data Unit：ＰＰＤＵ）を送信することによって、較正されることを特徴とする実施態様４５ないし４６の何れかに記載のシステム。
実施態様４８．前記Ｔｘ ＷＴＲＵは、受信された前記ＰＰＤＵに基づき前記選択されたアンテナ割付に対するチャンネル推定を実行することを特徴とする実施態様４７に記載のシステム。
実施態様４９．前記Ｔｘ ＷＴＲＵは、探査用ＰＰＤＵを送信することを特徴とする実施態様４６ないし４８の何れかに記載のシステム。
実施態様５０．前記Ｒｘ ＷＴＲＵは、受信されたＰＰＤＵに基づき前記選択されたアンテナ割付に対するチャンネル推定を実行することを特徴とする実施態様４６ないし４９の何れかに記載のシステム。
実施態様５１．前記Ｔｘ ＷＴＲＵの選択されたアンテナ割付の較正マトリクスを計算することを特徴とする実施態様４５ないし５０の何れかに記載のシステム。
実施態様５２．前記Ｒｘ ＷＴＲＵの選択されたアンテナ割付の較正マトリクスを計算することを特徴とする実施態様４５ないし５１の何れかに記載のシステム。
実施態様５３．前記選択されたアンテナ割付の前記較正マトリクスは、データ・パケット送信のための方向制御マトリクスを計算するために使用されることを特徴とする実施態様５１ないし５２の何れかに記載のシステム。
実施態様５４．前記ＣＴＦは、物理層の変調符号化方式（Modulation and Coding Scheme：ＭＣＳ）ビット・フィールドを含むことを特徴とする実施態様４６ないし５３の何れかに記載のシステム。
実施態様５５．前記ＭＣＳビット・フィールドは、前記Ｔｘ ＷＴＲＵによる前記ＣＴＦの送信のために使用される前記選択されたアンテナ割付の表示を含むことを特徴とする実施態様５４に記載のシステム。
実施態様５６．前記ＭＣＳビット・フィールドは、直列的または並列的に全候補集合の探査を求める要求の表示を含むことを特徴とする実施態様５４ないし５５の何れかに記載のシステム。
実施態様５７．前記ＭＣＳビット・フィールドは、前記アンテナ割付候補集合の更新を要求するためのラン−レングス・ビットを含むことを特徴とする実施態様５４ないし５６の何れかに記載のシステム。
実施態様５８．前記ＭＣＳビット・フィールドは、アンテナ割付選択を一時的に停止することを求める要求を含むことを特徴とする実施態様５４ないし５７の何れかに記載のシステム。
実施態様５９．前記探査用ＰＰＤＵは、複数の高スループットの長いトレーニング・フィールド（High Throughput Long Training Field：ＨＴ−ＬＴＦ）を含むことを特徴とする実施態様５４ないし５８の何れかに記載のシステム。
実施態様６０．較正されるべき候補集合の各々のアンテナ割付あたり１つのＨＴ−ＬＴＦが前記探査用ＰＰＤＵに含まれることを特徴とする実施態様５９に記載のシステム。
実施態様６１．前記探査用ＰＰＤＵは、高スループット信号（High Throughput ＳＩＧnal：ＨＴ−ＳＩＧ）フィールドを含むことを特徴とする実施態様５４ないし６０の何れかに記載のシステム。
実施態様６２．前記ＨＴ−ＳＩＧフィールドは、ＨＴ−ＬＴＦの総数を表示するために５ビットを含むことを特徴とする実施態様６１に記載のシステム。
実施態様６３．前記ＨＴ−ＳＩＧフィールドは、前記ＷＴＲＵの候補集合の大きさを表示するために２ビットを含むことを特徴とする実施態様６１ないし６２の何れかに記載のシステム。
実施態様６４．複数のアンテナ割付は、前記複数のＨＴ−ＬＴＦを使用して連続して較正されることを特徴とする実施態様６１ないし６３の何れかに記載のシステム。
実施態様６５．複数のアンテナ割付は、前記複数のＨＴ−ＬＴＦを使用して同時に較正されることを特徴とする実施態様６１ないし６４の何れかに記載のシステム。
実施態様６６．前記探査用ＰＰＤＵは、メディアアクセス制御（Medium Access Control：ＭＡＣ）層のサービス・データ・ユニット（MAC Service Data Unit：ＭＳＤＵ）ビット・フィールドを含むことを特徴とする実施態様４７ないし６５の何れかに記載のシステム。
実施態様６７．前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、継続したアンテナ割付選択を求める要求を含むことを特徴とする実施態様６６に記載のシステム。
実施態様６８．前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、継続したアンテナ割付選択の確認を含むことを特徴とする実施態様６６ないし６７の何れかに記載のシステム。
実施態様６９．前記Ｔｘ ＷＴＲＵは、アクセス・ポイントであることを特徴とする実施態様４５ないし６８の何れかに記載のシステム。
実施態様７０．前記Ｒｘ ＷＴＲＵは、アクセス・ポイントであることを特徴とする実施態様４５ないし６８の何れかに記載のシステム。
実施態様７１．前記Ｔｘ ＷＴＲＵは、基地局であることを特徴とする実施態様４５ないし６８の何れかに記載のシステム。
実施態様７２．前記Ｒｘ ＷＴＲＵは、基地局であることを特徴とする実施態様４５ないし６８の何れかに記載のシステム。
実施態様７３．前記ＷＴＲＵは、アクセス・ポイントであることを特徴とする実施態様３１ないし４４の何れかに記載のＷＴＲＵ。
実施態様７４．前記ＷＴＲＵは、基地局であることを特徴とする実施態様３１ないし４４の何れかに記載のＷＴＲＵ。
先行技術のチャンネル較正およびパケット・データ転送の信号シーケンス図である。 本発明の好適な実施形態によるアンテナ割付を選択する方法のフロー図である。 本発明によるＡＰとＷＴＲＵを含むシステムのブロック図である。 本発明によるアンテナ割付選択が利用されるチャンネル較正およびパケット・データ転送の信号タイムチャート図である。 本発明によるアンテナ割付選択が利用されるチャンネル較正およびパケット・データ転送の信号タイムチャート図である。 本発明によるアンテナ割付選択を実施する較正トレーニング・フレーム（Calibration Training Frame：ＣＴＦ）ＰＰＤＵのフレーム形式の図である。 本発明によるアンテナ割付選択を実施する探査用ＰＰＤＵフレーム形式の図である。 本発明によるアンテナ割付選択を実施する探査用ＰＰＤＵ ＭＡＣフレーム形式の図である。

Claims (48)

  1. 多入力・多出力（Multiple-Input Multiple-Output：ＭＩＭＯ）の機能を有し、アンテナ割付が単一の無線周波数チェーンと単一のアンテナ・ビームとの組み合わせ定められるＷＴＲＵ（Ｔｘ ＷＴＲＵ）および受信側ＷＴＲＵ（Ｒｘ ＷＴＲＵ）の間の通信のためのアンテナ割付を選択する方法であって、
    前記Ｔｘ ＷＴＲＵにおいて、その時点で使用可能なアンテナ割付の候補集合からアンテナ割付を選択するステップ、
    前記Ｒｘ ＷＴＲＵにおいて、その時点で使用可能なアンテナ割付の候補集合からアンテナ割付を選択するステップ、
    前記その時点で選択されたアンテナ割付が較正済みであるか否かを前記Ｔｘ ＷＴＲＵにおいて判定するステップ、
    前記選択されたアンテナ割付が較正されていないと判定された場合、前記選択されたアンテナ割付を較正するステップ、および
    前記選択され較正されたアンテナ割付を使用して、前記Ｔｘ ＷＴＲＵから前記Ｒｘ ＷＴＲＵへデータ・パケットを送信するステップ
    を備えたことを特徴とする方法。
  2. 前記Ｔｘ ＷＴＲＵによる選択に対して使用可能なアンテナ割付の前記候補集合を長期のチャンネル測定に基づき調整するステップ
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記Ｒｘ ＷＴＲＵによる選択に対して使用可能なアンテナ割付の前記候補集合を長期のチャンネル測定に基づき調整するステップ
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 前記較正するステップは、
    前記Ｔｘ ＷＴＲＵから前記Ｒｘ ＷＴＲＵへ較正トレーニング・フレーム（Calibration Training Frame：ＣＴＦ）を送信するステップ、および
    前記ＣＴＦに応答して前記Ｒｘ ＷＴＲＵから前記Ｔｘ ＷＴＲＵへ探査用物理層パケット・データ・ユニット（Physical Packet Data Unit：ＰＰＤＵ）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。
  5. 前記選択されたアンテナ割付に対するチャンネル推定は、前記Ｔｘ ＷＴＲＵが受信された前記ＰＰＤＵに基づき実行されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記Ｔｘ ＷＴＲＵから、探査用ＰＰＤＵを送信するステップ、および
    前記Ｒｘ ＷＴＲＵにおいて前記選択されたアンテナ割付に対するチャンネル推定を受信した前記ＰＰＤＵに基づき実行するステップ
    をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  7. 前記選択されたアンテナ割付の較正マトリクスを計算するステップ
    をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 前記選択されたアンテナ割付の前記較正マトリクスは、データ・パケット送信のための方向制御マトリクスを計算するために使用されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 前記Ｔｘ ＷＴＲＵは、少なくとも１つのビーム形成アンテナを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  10. 前記Ｒｘ ＷＴＲＵは、少なくとも１つのビーム形成アンテナを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  11. 前記ＣＴＦは、物理層の変調符号化方式（Modulation and Coding Scheme：ＭＣＳ）ビット・フィールドを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  12. 前記ＭＣＳビット・フィールドは、前記Ｔｘ ＷＴＲＵによる前記ＣＴＦの送信のために使用される前記選択されたアンテナ割付の表示を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  13. 前記ＭＣＳビット・フィールドは、直列的または並列的に全候補集合の探査を求める要求の表示を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  14. 前記ＭＣＳビット・フィールドは、前記Ｒｘ ＷＴＲＵのアンテナ割付候補集合の更新を要求するためのラン−レングス・ビットを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  15. 前記ＭＣＳビット・フィールドは、アンテナ割付選択を一時的に停止することを求める要求を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  16. 前記探査用ＰＰＤＵは、複数の高スループットの長いトレーニング・フィールド（High-Throughput Long Training Field：ＨＴ−ＬＴＦ）を、較正されるべき候補集合の各々のアンテナ割付あたり１つずつ含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  17. 前記複数のＨＴ−ＬＴＦを使用して、複数のアンテナ割付が連続して較正されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  18. 前記複数のＨＴ−ＬＴＦを使用して、複数のアンテナ割付が同時に較正されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  19. 前記探査用ＰＰＤＵは、メディアアクセス制御（Medium Access Control：ＭＡＣ）層のサービス・データ・ユニット（MAC Service Data Unit：ＭＳＤＵ）ビット・フィールドを含むことをさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  20. 前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、継続してアンテナ割付選択を求める要求を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
  21. 前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、継続的なアンテナ割付選択の確認を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
  22. 前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、全アンテナ割付候補集合検索を求める要求の確認を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
  23. 前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、アンテナ割付候補集合の大きさを変更するという要求の確認を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
  24. 単一の無線周波数チェーンと単一のアンテナ・ビームの組み合わせであるアンテナ割付を選択する、多入力・多出力（Multiple-Input Multiple-Output：ＭＩＭＯ）の無線送受信ユニット（Wireless Transmit/Receive Unit：ＷＴＲＵ）であって、
    少なくとも１つのビーム形成アンテナを含む複数のアンテナ、
    信号処理のための複数のＲＦチェーン、
    前記複数のアンテナを前記複数のＲＦチェーンに選択的に接続するビーム選択機構、および
    チャンネル状態を測定するためおよびチャンネルを較正するために構成された較正ユニット、
    を備え、前記ビーム選択機構は、その時点のチャンネル状態に基づきアンテナ割付を選択することを特徴とするＷＴＲＵ。
  25. 前記較正ユニットは、
    チャンネル推定マトリクスを計算し、および当該計算されたチャンネル推定マトリクスに基づき較正マトリクスを計算するプロセッサ、および
    計算されたチャンネル推定マトリクスおよび較正マトリクスを格納するメモリ、
    を含むことを特徴とする請求項２４に記載のＷＴＲＵ。
  26. 前記較正ユニットは、複数のアンテナ割付を較正するステップ、および前記計算された較正マトリクスを後での使用のためにメモリに格納することを特徴とする請求項２５に記載のＷＴＲＵ。
  27. 前記較正ユニットは、前記複数のアンテナ割付を連続して較正することを特徴とする請求項２６に記載のＷＴＲＵ。
  28. 前記較正ユニットは、前記複数のアンテナ割付を同時に較正することを特徴とする請求項２６に記載のＷＴＲＵ。
  29. 前記較正ユニットは、長期のチャンネル測定値に基づき前記ＷＴＲＵによる選択に使用可能なアンテナ割付の候補集合を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２４に記載のＷＴＲＵ。
  30. 前記較正ユニットは、較正マトリクスを計算することによってチャンネルを較正することを特徴とする請求項２４に記載のＷＴＲＵ。
  31. アンテナ割付が単一のアンテナ・ビームと単一の無線周波数（Radio Frequency：ＲＦ）チェーンの組み合わせで定められ、多入力・多出力（Multiple-Input Multiple-Output：ＭＩＭＯ）の送信側（transmitting：Ｔｘ）無線送受信ユニット（Wireless Transmit/Receive Unit：ＷＴＲＵ）とＭＩＭＯの受信側（receiving：Ｒｘ）ＷＴＲＵとのアンテナ割付を選択する無線通信システムであって、
    前記Ｔｘ ＷＴＲＵは、
    少なくとも１つのビーム形成アンテナを含む複数のアンテナ、
    複数のＲＦチェーン、および
    単一のＲＦチェーンを単一のアンテナ・ビームに選択的に接続することによってアンテナ割付を選択するビーム選択機構
    を含み、
    前記Ｒｘ ＷＴＲＵは、
    少なくとも１つのビーム形成アンテナを含む複数のアンテナ、
    複数のＲＦチェーン、および
    単一のＲＦチェーンを単一のアンテナ・ビームに選択的に接続することによってアンテナ割付を選択するビーム選択機構
    を含み、
    前記Ｔｘ ＷＴＲＵと前記Ｒｘ ＷＴＲＵとにおいて選択されたアンテナ割付は、前記Ｔｘ ＷＴＲＵから前記Ｒｘ ＷＴＲＵへ較正トレーニング・フレーム（Calibration Training Frame：ＣＴＦ）を送信し、および前記Ｒｘ ＷＴＲＵから前記Ｔｘ ＷＴＲＵへ前記ＣＴＦに応答して探査用物理層パケット・データ・ユニット（Physical Packet Data Unit：ＰＰＤＵ）を送信することによって、較正されることを特徴とするシステム。
  32. 前記Ｔｘ ＷＴＲＵは、受信された前記ＰＰＤＵに基づき前記選択されたアンテナ割付に対するチャンネル推定を実行することを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
  33. 前記Ｔｘ ＷＴＲＵは探査用ＰＰＤＵを送信し、および前記Ｒｘ ＷＴＲＵは受信された前記ＰＰＤＵに基づき前記選択されたアンテナ割付に対するチャンネル推定を実行することを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
  34. 前記選択されたアンテナ割付の較正マトリクスを計算することを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
  35. 前記選択されたアンテナ割付の較正マトリクスは、データ・パケット送信のための方向制御マトリクスを計算するために使用されることを特徴とする請求項３４に記載のシステム。
  36. 前記ＣＴＦは、物理層の変調符号化方式（Modulation and Coding Scheme：ＭＣＳ）ビット・フィールドを含むことを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
  37. 前記ＭＣＳビット・フィールドは、前記Ｔｘ ＷＴＲＵによる前記ＣＴＦの送信のために使用される前記選択されたアンテナ割付の表示を含むことを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
  38. 前記ＭＣＳビット・フィールドは、直列的または並列的に全候補集合の探査を求める要求の表示を含むことを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
  39. 前記ＭＣＳビット・フィールドは、前記Ｒｘ ＷＴＲＵのアンテナ割付候補集合の更新を要求するためのラン−レングス・ビットを含むことを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
  40. 前記ＭＣＳビット・フィールドは、アンテナ割付選択を一時的に停止することを求める要求を含むことを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
  41. 前記探査用ＰＰＤＵは、複数の高スループットの長いトレーニング・フィールド（High-Throughput Long Training Field：ＨＴ−ＬＴＦ）を、較正されるべき候補集合の各々のアンテナ割付あたり１つずつ含むことを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
  42. 前記探査用ＰＰＤＵは、ＨＴ−ＬＴＦの総数を表示するための５ビットを含む高スループット信号（High Throughput ＳＩＧnal：ＨＴ−ＳＩＧ）フィールドを含むことを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
  43. 前記ＨＴ−ＳＩＧフィールドは、前記ＷＴＲＵの候補集合の大きさを表示するために２ビットを含むことを特徴とする請求項４２に記載のシステム。
  44. 前記複数のＨＴ−ＬＴＦを使用して、複数のアンテナ割付が連続して較正されることを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
  45. 前記複数のＨＴ−ＬＴＦを使用して、複数のアンテナ割付が同時に較正されることを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
  46. 前記探査用ＰＰＤＵは、メディアアクセス制御（Medium Access Control：ＭＡＣ）層のサービス・データ・ユニット（MAC Service Data Unit：ＭＳＤＵ）ビット・フィールドを含むことを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
  47. 前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、継続してアンテナ割付選択を求める要求を含むことを特徴とする請求項４６に記載のシステム。
  48. 前記ＭＳＤＵビット・フィールドは、継続したアンテナ割付選択の確認を含むことを特徴とする請求項４６に記載のシステム。
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