JP2009527974A - 無線ネットワークの範囲を拡張して帯域幅を調整するための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

無線ネットワーク中でハブとして動作して、無線プロトコルを用いて一組の遠隔顧客装置に対する通信サービスを提供するように構成される通信基地局が開示される。通信基地局は、実質的に全方向性のパターン及び非全方向性のパターンの両方でアンテナアレイが無線信号を送受信することを可能にするように配置される複数のアンテナを持つアンテナアレイ、アンテナアレイに結合され、無線信号を送受信するように構成される物理レイヤ（PHY）装置、並びにPHY装置に結合され、ビーム形成無線信号を第１の顧客装置に、全方向性無線信号を第２の顧客装置に、並行して提供するようにアンテナアレイに指示するように構成されるメディアアクセス制御（MAC）装置を有する。

Description

現在存在する無線通信システム（パーソナル/ローカル/メトロ/広域/地域エリアネットワーク（それぞれ、PAN、LAN、MAN、WAN及びRAN）サービスを実行するように設計されたシステムを含む）は、柔軟性がなく、制限される傾向がある。

例えば、現在の無線LANシステム（例えば802.11無線LAN）は、非常に限られた範囲を持ち、単一の周波数帯域能力を有する端末に対応することができるだけである。これは、802.11無線ＬＡＮに接続しようとする全ての端末が、基地局/ハブの特定の範囲内に位置しなければならず、そして全ての他の端末と同じ帯域特性を厳守しなければならないことを要求する。

無線技術の設計者が、PAN/LAN/MAN/WAN/RANがより広い地理的領域をカバーして異なるデータ要求を持つより広範な種類の遠隔端末にサービスを提供する必要性を重視すると、無線通信システムに関する新たな技術は望まれる。

第１の実施の形態において、無線ネットワーク中でハブとして動作し、無線プロトコルを用いて一組の遠隔顧客装置に通信サービスを提供するように構成される通信基地局は、実質的に全方向性のパターンと非全方向性のパターンとの両方で無線信号を送受信することを可能にするように配置される複数のアンテナを持つアンテナアレイ、前記アンテナアレイに結合され、無線信号を送受信するように構成される物理レイヤ（PHY）装置、及び前記PHY装置に結合され、第１の顧客装置にビーム形成された無線信号を、第２の顧客装置に全方向性の無線信号を、並行して提供するように前記アンテナアレイを導くように構成されるメディアアクセス制御（MAC）装置を含む。

第２の実施の形態において、無線プロトコルを用いて一組の遠隔顧客装置に通信基地局によって通信サービスを提供する方法は、前記通信基地局に対して異なる方向を持つ複数の顧客装置によって送信される前記無線プロトコルの無線信号を受信し、第１の顧客装置に対してはビーム形成無線技術を用いて、第２の顧客装置に対しては全方向性無線技術を用いて、受信された無線信号を並行して復調する。

第３の実施の形態において、無線ネットワーク中でハブとして動作し、無線プロトコルを用いて一組の遠隔顧客装置に通信サービスを提供するように構成される通信基地局は、デフォルトの周波数帯域を用いて第１の顧客装置から送信される無線信号からデータを抽出し、第１の顧客装置から送信される後続の無線信号からのデータが更新された周波数帯域を用いて抽出されるように、デフォルトの周波数帯域を当該デフォルトの周波数帯域と異なる第１の更新された周波数帯域に再構成するように構成されるメディアアクセス制御（MAC）装置を含む。

第４の実施の形態において、無線プロトコルを用いて一組の遠隔顧客装置に通信基地局によって通信サービスを提供する方法は、デフォルトの周波数帯域を用いて第１の顧客装置から無線信号を受信し、前記デフォルトの周波数帯域と異なる第１の顧客装置の周波数帯域能力を示す第１の顧客装置からの帯域情報を受信し、第１の顧客装置で用いられる更新周波数帯域を生成するために受信された帯域情報に基づいて前記無線プロトコルの周波数帯域の一部を再割り当てし、前記更新周波数帯域を用いて第１の顧客装置から無線信号を受信する。

第５の実施の形態において、無線通信システムは、第１の無線プロトコルを用い、様々な異なる周波数帯域能力を持つ複数の顧客装置、及び前記複数の顧客装置を含む無線ネットワーク中でハブとして動作するように構成される基地局を有し、前記基地局は、最初は共通のデフォルト周波数帯域を用いて各々の顧客装置と通信し、続いて各々の顧客装置のそれぞれの周波数能力に基づくそれぞれの更新周波数帯域を用いて各々の顧客装置と通信するように構成される。

例示の実施の形態は、以下の詳細な説明を添付の図面と共に読むことで、最もよく理解される。様々な特徴が必ずしも縮尺通りに描かれるというわけではないことが強調される。実際、寸法は、議論の明快さのために任意に増減される場合がある。適用可能で実用的な場合はいつでも、同様の参照番号は同様の要素を指す。

以下の詳細な説明において、限定ではなく説明を目的として、具体的な詳細を開示する例示の実施例は、本教示による実施の形態の詳細な理解を提供するために記載される。しかしながら、本開示の利益を受ける分野の当業者にとって、本願明細書において開示される具体的な詳細から逸脱する本教示による他の実施の形態が、添付の請求の範囲の範囲内であることは明らかである。さらに、よく知られた装置及び方法の説明は、例示の実施例の説明を不明確にしないために、省略される場合がある。そのような方法及び装置は、明らかに本教示の範囲内である。

無線通信システムにおいて１つよりも多くのアンテナを使用することで、アンテナパターンを適応して（すなわちビーム形成して）、その放射を個々の端末各々に集中することによって、範囲及びシステム容量を改善することができる。容量の増加は達成が比較的容易である一方、適応アンテナシステム（Adaptive Antenna System：AAS）によって提供される増加した範囲の活用を可能にする効率的なソリューションはささいなことではない。その結果、たとえAASが特定の基地局によってサポートされることができるとしても、結果として生じる範囲は、それでもなお全方向性アンテナパターンの範囲に制限される。

本開示は、とりわけ、特別な"警報ウィンドウ"（Alert Window：AW）を追加することによって適応アンテナシステムにより提供される増加した範囲の活用を提供する。AWは、無線システムの使用者に対して知られており又はさもなければ特定される無線プロトコル中の時間的位置を持つ。明らかなように、特定の端末は、基地局の送信機の全方向性範囲を越えて位置する可能性があり、したがってデータを確実にデコードすることができないが、なお基地局に同期することができる可能性がある。AWの使用は、所与の端末がその存在を基地局に信号で知らせることを可能にし、基地局がその端末を検出し、続いて、ビーム形成パターンをその端末の方向に向けて生成するように、そのAASを構成することを可能にする。AWから得られる利点は、したがって、範囲拡張及び新たな端末の収容能力の両方を含む。

さらに、AW（又は別の"測距ウィンドウ"（ranging window））は、任意の端末がその周波数帯域能力を基地局に提供することを可能にするために用いられることができる。特に、AW（又は別の測距ウィンドウ）はデフォルト/基本周波数帯域要件に設定されることができる。その結果、AW又は測距ウィンドウの使用は、基地局及び遠隔端末が、異なる周波数帯域及び異なる周波数範囲の使用について取り決め及び更新するために、周波数パラメータの既知のデフォルトのセットを用いて有利に通信することを可能にする。

図1は、同心の運用領域A、B及びC中に位置する様々な顧客構内機器（CPE）120A, 120B及び120Cによって囲まれる基地局110を持つ通信システム100を表す。領域Aは、CPEが基地局110と無線信号を確実に送受信することができる領域を表し、領域Bは、CPEが間欠的に基地局110と無線信号を送受信することができる（又はおそらくタイミング情報を抽出するには十分だが、データを抽出するには不十分な送信信号を基地局から受信するだけである）領域を表し、領域Cは、CPEが基地局110から事実上孤立している、領域A及びBの外側の領域を表す。

動作中に、基地局110は、図2に関して論じられるような、特別な予約通信ウィンドウや同期及びタイミングを確立するために用いられるデータの特別なシーケンスと同様に、様々なスーパーフレーム、フレームなどを持つ通信プロトコルのような、予め定められた無線プロトコルに従って送信することができる。図2に示されるように、無線プロトコル200は、スーパーフレームSF(n)のシリーズを持ち、各々のスーパーフレームSF(n)はK個のフレームFR(m)を持ち、フレームFR(m)は、プリアンブルPRE、スーパーフレーム制御ヘッダSCH及び警報ウィンドウAWによって先行される。

プリアンブルPREは、時間同期、AGC設定及びチャネル推定のために用いられることができる。

スーパーフレームヘッダSFHは、基地局が使用するシステムの種類、用いられるチャネル周波数、どのフレームFR(m)が結合され、どのフレームが結合されていないのかの識別、AWウィンドウの存在/不在、沈黙期間等のような情報を含む。言及されたSFH情報は単に例であって、他の種類の情報がそこに含まれることが意図されることが強調される。

警報ウィンドウAWは、CPEが基地局への特別なメッセージを送信することができ、又は基地局に最初にコンタクトすること若しくは登録することを試みることができる特別な期間である。

図1に戻って、基地局110から孤立せず、基地局110に登録することを望む任意のCPE 120A又は120Bは、基地局のタイミングに同期し、あるいは基地局の特性を識別するために、基地局の無線プロトコルを使用することができる。相対的な距離に起因して、CPE 120Bは、タイミング情報を抽出することのみが可能であり、CPE 120Cは、データ及びタイミング情報を抽出できないばかりか、基地局110の存在を検知することさえできないことに留意すべきである。

一旦CPE 120A又は120Bがタイミング情報を抽出して基地局110に同期すると、CPE 120A又は120Bは、基地局のプロトコルのAW（あるいは同様に位置する時間ウィンドウ）の間に、基地局100にバースト信号若しくはパケットを送信することができる。

CPE 120Aに対して起きるように、基地局110が十分な電力を有する登録パケットを受信すると仮定するならば、基地局100は、全方向性アンテナパターンを用いたCPE 120Aへのアクセスを可能にすることができる。

しかしながら、基地局110が、疑わしい電力レベル、すなわち基地局110がデータを抽出することができない程に低い電力レベルを持つ登録パケットを受信すると仮定すると、それでもなお基地局110は、周縁のCPEとの交信を確立することを望む可能性がある。図1の例示的な実施の形態に対して、これは、基地局110が周縁CPEの相対的な方向を推定することを必要とする。

例えば、図3Aに示すように、図1の基地局110は、角度増分θでそれ自体のまわりでビーム形成パターン310を繰り返しスイープすることができる。ビーム形成パターン310がCPE 120Bを横切ってスイープするので、ビーム形成パターン310がCPE 120Bの相対的な方向θ_Bに達するとき、CPE 120Bから基地局110によって受信される任意の登録パケットの電力レベルは最大値を示す。それから基地局110は、選択的に、基地局110が適切な角度推定に落ち着くまで、繰り返しの360度スキャン、角度θ_B周辺での細かい角度スキャン、又はビーム形成パターンを用いた多くの他のスキャン/推定技術を実行することができ、同様にビーム形成パターン310の形状を変更することができる。

図3Bに続き、一旦CPE 120Bに対する相対的な角度が推定されると、基地局110は、選択的に、様々なソースからの干渉信号を拒絶することが可能な１つ以上の阻止帯域を含むことができる適応ビーム形成パターン320を形成するようにビーム形成パターン310の形状を変更するための、多くの適応プロセスを適用することができる。図3Bの例において、例示的な干渉源120CCIによって送信されるエネルギーの大部分を受けつけない相対的な角度θ_CCIにおける例示的な阻止帯域が表される。

一旦CPE 120Bの存在が基地局110に知られると、CPE 120Bとの通信が第２のスキャン及び（選択的な）適応プロセスを使用せずに再確立されることができるように、基地局110は、後の検索のためにデータベース中にCPE 120Bに関する情報を記憶することができる。また、CPEの相対的な方向情報又は絶対的な地理的位置（例えば緯度及び経度）が、それぞれのCPEからの、データベースからの、又は何らかの他のルートからのメッセージを介して基地局110に提供されることができる場合、スキャン手順は、省略されることができることに留意すべきである。

一旦基地局110が適切な方向を推定すると（及び選択的に１つ以上の阻止帯域を有するビーム形成パターンを推定すると）、基地局110は、CPE 120Aと通信しつつ、並行して、CPE 120Bと通信し始めることができる。同時通信を容易にするために、基地局110は、図4に関して論じられる例示的なフレーム400のような、特別なフレームプロトコルを使用することができる。図4に示すように、フレーム400は、基地局からCPEにデータを転送するためのダウンストリーム部分DS、及びデータを遠隔CPEから基地局に転送するためのアップストリーム部分USの２つの主要な部分に分割される。

ダウンストリーム部分DS及びアップストリーム部分USの両方は、2つの別個のセクション410/420及び430/440に分割され、セクション410は、（全方向性アンテナパターンを介した）ダウンストリームデータ転送のために用いられ、セクション420は、（ビーム形成アンテナパターンを介した）ダウンストリームデータ転送のために用いられ、セクション430は、（全方向性アンテナパターンを介した）アップストリームデータ転送のために用いられ、及びセクション420は、（ビーム形成アンテナパターンを介した）アップストリームデータ転送のために用いられる。また、セクション410及び420は、全方向性信号及びビーム形成信号をそれぞれ送信するために使用される別のプリアンブルを持つことができる。

適切な通信プロトコル（例えば図4のフレーム400）を用いて、通信装置（例えば図1の基地局110）は、全方向性アンテナパターン及びビーム形成アンテナパターンの両方を用いて、並行して遠隔装置とパケットを送受信することができる。しかしながら、フレーム400が単一のダウンストリームビーム形成セクション420及びアップストリームビーム形成セクション440を持つが、フレーム400は、異なるCPE又は異なるCPEのグループにサービスを提供する複数のアップストリーム及びダウンストリームビーム形成セクションを持つように変更されることができる。

図1に戻って、上で述べたように、例示的な通信システム100は、通信を改善するための第２のツールを持つ。より詳しくは、孤立していないCPE 120A及び120Bは、各々のCPE 120A及び120Bが異なる周波数範囲と同様に異なる周波数帯域を使用することができるように、周波数更新手順に従って基地局110と取り決めることができる。

動作中に、そのような周波数更新手順は、ある最小限の量の周波数帯域及びオプションとして制限された周波数範囲を表すことができるデフォルトの周波数帯域を用いて、基地局110に登録するCPE120A又は120Bから始めることができる。登録手順の間、CPE 120A又は120Bは、その固有の能力に関して基地局110に情報を送信することができる。

例えば、特定の実施の形態において、CPE120Aは、55Mhzの中心周波数（TV Ch #2）及び6MHzの基本帯域（多くの国におけるTVチャネル帯域）を用いて、基地局110に登録することができる。CPE 120Aは、それから、例えば、12MHzの周波数帯域上で基地局110にデータを送信することが可能であり、そして18MHzの周波数帯域を使用して基地局110からデータを受信することが可能であることを、基地局110に知らせることができる。基地局110が利用可能な帯域を持つと仮定すると、基地局110は、その動作パラメータを変更することができ、そして12MHz及び18MHzの帯域をそれぞれ用いてCPE 120Aとの通信を始めることができる。一方、12MHzの帯域だけがアップストリーム及びダウンストリーム通信で利用可能であると仮定すると、基地局110は、利用可能な12MHzの帯域の一部又は全てをCPE 120Aに対して予約することができる。

一旦適切な帯域が予約されて/更新されると、基地局110は、通信のために予約された特定の帯域及びそのような通信帯域がいつ用いられるかを、CPE 120Aに通知することができる。続いて、CPE 120Aは、予約/更新された帯域及び周波数範囲に対応するために、それ自身を再構成することができる。通知は、例えば、図2に示されたSCHフィールドを使用して、又はいくつかの他の予め定められた方法を用いて、発生することができる。

上記で議論されたアプローチを用いることにより、基地局110が、様々な異なる能力を持つCPEを、すなわち、様々な帯域を使用して様々な異なるスペクトラムにおいて受信及び送信することが可能であるCPEを、同時にサポートすることができることが認識されなければならない。

図5は、図1の通信基地局110のブロック図である。図5に示すように、例示的な基地局110は、コントローラ510、メモリ520、メディアアクセス制御（MAC）装置530、物理レイヤ（PHY）装置580及び入出力装置590を含む。MAC装置230は、ビーム形成装置532、推定器534及び帯域更新装置236を含む。PHY装置580は、信号検出器582を含み、アンテナアレイ（図示せず）に結合することが可能なリンクを持つ。入出力装置290は、多くの有線又は無線技術を介して、通信バックボーンに結合されることができる。

図5の例示的な基地局110はバスアーキテクチャを用いているが、当業者にとって知られているように、任意の他のアーキテクチャが用いられることができることが認識されるべきである。例えば、様々な実施の形態において、様々な構成要素510-590は、一連の別々のバスを介して互いに結合される別々の電子素子又は高度に特殊化したアーキテクチャ中に配置される一まとまりの専用ロジックという形をとることができる。

上に列挙された構成要素530-580のいくつかは、メモリ520中のソフトウェア/ファームウェアルーチンという形をとることができ、コントローラ510によって実行されることが可能であり、あるいは、異なるコントローラによって実行される、別のサーバー/コンピュータの別のメモリ中のソフトウェア/ファームウェアルーチンであってもよいことが、認識されなければならない。

またさらに、様々な遠隔顧客装置は、図5に示されて本願明細書において説明されたそれらの構成要素510-590と同様の機能を有する同様の構成要素を持っていることができるが、遠隔顧客装置上のそのような構成要素は、基地局110の構成要素510-590と同じ複雑さを持っている必要はなく、したがって、図2中のいくつかの構成要素は省略されることができる（例えば同期装置234）ことが、認識されるべきである。

図5に戻って、例示的な基地局120は、特定の無線プロトコル（例えば図2及び4において概説されたプロトコル）に従って無線信号を送信することによって、動作を始めることができる。

動作の第１のシリーズにおいて、基地局110は、全方向性アンテナパターンを用いて１つ以上の第１CPEとコンタクトすることができ、同様に、ビーム形成アンテナパターンを用いて１つ以上の第２CPEとコンタクトすることができる。

ビーム形成アンテナパターンを用いる通信を確保するために、基地局110は、アンテナアレイにビーム形成パターン（例えば図3A中に示されるパターン310）を用いて周囲の領域をスキャンさせるように、MAC装置530のビーム形成装置532を用いることができる。スキャンプロセスの間、信号検出器582は、CPE信号を検知し、各々のCPEによって送信される各々の信号の信号強度を測定するために用いられることができ、推定器534は、ビーム形成装置532によって提供される角度情報及び信号検出器582からの信号強度情報を用いて、各々のCPEの相対的な方向及び干渉の様々なソース（例えば遠いテレビジョン局）の相対的な方向を（合理的な精度で）推定することができる。

この情報を用いることにより、ビーム形成装置532は、CPEに対して有利なビーム形成パターンを提供することができるだけでなく、オプションとして、図3Bに表されたように、関連するCPEからの信号強度を様々な干渉源の信号に対して最大にするようにビーム形成パターンを適応させることもできる。

一旦適切なビーム形成パターンが決定され、関連するCPEとの通信が確立されると、例示的な基地局110は、任意の数のフレーム構造（例えば図4のフレーム構造）を用いてCPEと通信することができ、全方向性通信パターン及びビーム形成通信パターンの両方を用いた同時通信をサポートする。

図6は、図5のビーム形成装置534に用いられる特定のレコード610を表す。図6に示すように、例示的なレコード610は、CPE識別フィールド620、そのCPE用に割り当てられるチャネル622及びスロット624（例えば参考図4を参照）、CPEの相対的な方向626並びにCPEの相対的な距離628（知られている場合）のいくつかのフォームを含む。基地局がCPEと通信するために必要な又は有益な全ての情報の包括的なリストではないが、図6のレコード610は、ビーム形成通信を提供するためのいくつかのより有益な情報のリストを提供する。図6のレコード610のいくつか又は全ては、例示的な基地局110による後の検索及び使用ためにデータベース中に記憶されることができる。

図5に戻って、上で述べたように、基地局110はまた、基地局110と通信している任意のCPEのための周波数帯域及び周波数範囲を再構成することが可能である。そのために、帯域更新装置536は、図2のAWウィンドウを介して、又はいくつかの特別な登録若しくは構成メッセージの一部を介して、デフォルトの周波数帯域及び範囲を用いて、CPE構成情報を受信するように構成されることができる。一旦構成情報が受信されると、帯域更新装置536は、問題のCPEにサービスを提供するために、基地局のプロトコルからいくつかの又は全ての周波数帯域を再割り当てすることができ、そして、更新された/再割り当てされた周波数帯域及び周波数範囲を用いて基地局110と通信するようにCPEにコマンドを発行することができる。

図7は、図5の帯域更新装置536に用いられる特定のレコード710を表す。図7に示すように、例示的なレコード710は、CPE識別フィールド720、CPEに割り当てられるデフォルト周波数帯域及び範囲を含む一組のデフォルト通信フィールド722、並びにCPEが用いることができる更新周波数帯域及び範囲を含む一組の更新通信フィールド724のいくつかのフォームを含むことができる。基地局がCPEと通信するために必要な全ての情報の包括的なリストではないが、図7のレコード710は、適応通信を提供するために有益ないくつかの情報のリストを提供する。また、図7のレコード710のいくつか又は全ては、例示的な基地局110による後の検索及び使用のために記憶されることができる。同様に、様々な実施の形態において、デフォルト通信フィールド722は、その冗長な性質のために除去されてもよい。

図8は、開示された方法及びシステムによって通信するために有益な一連の例示的なステップを概説するフローチャートである。プロセスは、適応アンテナアレイを持つ基地局が特定の無線プロトコル（例えば図2及び4において概説されるプロトコル）を持つ無線信号を全方向性アンテナパターンを使用して送信することができるステップ802において始まる。次に、ステップ804において、基地局の十分な範囲内の様々なCPE（近い（非周縁の）CPE及び遠い（周縁の）CPEの両方）は、基地局の送信信号に同期することができる。それから、ステップ806において、非周縁のCPEは、図2に関して論じられたAWのような特定の時間ウィンドウを用いて、基地局に登録信号のいくつかのフォームを送信することができ、非周縁のCPEと基地局との間の通信が開始することができる。制御はステップ808に続く。

ステップ808において、基地局は、任意の周縁CPEの位置又は相対的な方向を推定することができる。例示的な推定技術は、図3A及び3Bに関して上で論じられたプロセスのような、多くのスキャン及び適応プロセスを用いることができるが、CPE位置又は相対的な方向の推定は、そのような情報のデータベースの参照のような、多くの既知の又は後に開発されるアプローチによって達成されることができる。制御はステップ810に続く。

ステップ810において、推定されるビーム形成アンテナパターンは、周縁CPE(s)に向けて形成されることができる。次に、ステップ812において、推定されたビーム形成アンテナパターンは、オプションとして、干渉のソースを受けつけないように適応されることができる。それから、（ステップ806と同様の）ステップ814において、周縁CPEは、特定の時間ウィンドウ（例えば図2に関して論じられたAW）を使用して、基地局に登録信号のいくつかのフォームを送信することができ、そして、（以前は周縁であった）CPEと基地局との間の通信が開始することができる。制御はステップ816に続く。

ステップ816において、基地局は、図4及びそのそれぞれのテキストにおいて説明されたような任意の数の無線プロトコルを使用して、全方向性アンテナパターンを用いて非周縁CPEと、及び１つ以上のビーム形成アンテナパターンを用いて１つ以上の周縁CPEと、並行して通信することができる。そして、制御はステップ850に進み、そこでプロセスは停止する。

図9は、開示された方法及びシステムに従って通信するために有益な一連の例示的なステップを概説するフローチャートである。プロセスは、CPEのための一組のデフォルト周波数通信パラメータ（例えばデフォルト周波数帯域、周波数スペクトラムなど）が決定されるステップ902において始まる。それで、ステップ904において、CPEは、基地局の送信信号を検知することができ、基地局の送信信号に埋め込まれたタイミング情報を用いて基地局に同期することができる。制御はステップ906に続く。

ステップ906において、CPEは、特定の時間ウィンドウ（例えば図2に関して論じられたAW）を使用して、CPEの周波数関連能力に関する構成情報のいくつかのフォームを送信することができ、そしてステップ908において、基地局は、ステップ902のデフォルトの周波数パラメータによって決定されるデフォルトの周波数構成を用いて構成情報を受信することができる。制御はステップ910に続く。

ステップ910において、基地局は、更新周波数パラメータに基づいてそのプロトコルを更新することができ、そして、更新周波数パラメータに基づいて更新された構成を用いて基地局がCPEと通信することを可能にするために周波数リソースを割り当てることができる。次に、ステップ912において、基地局は、デフォルト周波数構成を用いて及び／又はいくつかの特別な情報フィールド（例えば図2のSCHフィールド）によって、割り当てられ/更新された周波数構成をCPEに伝えることができる。それで、ステップ914において、基地局及びCPEは、更新された周波数構成と整合した仕方で通信することができる。そして制御はステップ950に続き、そこでプロセスは停止する。

上記のシステム及び／又は方法がプログラム可能な装置（例えばコンピュータによって動作するシステムやプログラム可能なロジック）を使用して実現される様々な実施の形態において、上記のシステム及び方法は、任意の様々な既知の又は後に開発されるプログラミング言語（例えば"C"、"C++"、"FORTRAN"、"Pascal"、"VHDL"など）を用いて実現されることができることが認識されるべきである。

したがって、装置（例えばコンピュータ）に上記のシステム及び／又は方法を実現させることができる情報を含むことができる様々な記憶媒体（例えば磁気コンピュータディスク、光ディスク、電子メモリなど）が、準備されることができる。一旦適切な装置が記憶媒体に含まれる情報及びプログラムにアクセスすると、記憶媒体は装置に情報及びプログラムを提供することができ、そして装置が上記のシステム及び／又は方法を実行することを可能にする。

例えば、適切なデータ（例えばソースファイル、オブジェクトファイル、実行可能ファイル等）を含んでいるコンピュータディスクがコンピュータに提供される場合、コンピュータは、情報を受信し、それ自身を適切に構成して、様々な機能を実現するために図及びフローチャート中に上で概説される様々なシステム及び方法の機能を実行することができる。すなわち、コンピュータは、上記のシステム及び／又は方法の異なる要素に関するディスクからの情報の様々な部分を受信することができ、個々のシステム及び／又は方法を実現することができて、そして上記した個々のシステム及び／又は方法の機能を協調させることができる。

本発明の多くの特徴及び効果は、詳細な明細書から明らかであり、したがって、添付の請求の範囲によって、本発明の真の精神と範囲内の全てのそのような本発明の特徴及び効果をカバーすることが意図される。

さらに、当業者が多数の修正及び変更を容易に思いつくので、本発明を、図示されて及び記述される厳密な構造及び動作に制限することは望まれず、したがって、全ての適切な修正及び均等物が、用いられ、本発明の範囲であることができる。

同心の運用領域中に位置する様々な顧客構内機器によって囲まれる通信基地局を表す図。 図1の通信基地局によって用いられる無線プロトコルのスーパーフレーム構造を表す図。 遠隔装置との通信を確立するためにビーム形成パターンを用いている図1の通信基地局を表す図。 遠隔装置との通信を確立するためにビーム形成パターンを用いている図1の通信基地局を表す図。 図1の通信基地局によって用いられる無線プロトコルのフレーム構造を表す図。 図1の通信基地局のブロック図。 図5の通信基地局のMAC中に位置するビーム形成装置の一部を表す図。 図5の通信基地局のMAC中に位置する周波数帯域装置の一部を表す図。 開示された方法及びシステムによって通信するために有益な例示的なステップの第１のシリーズを概説するフローチャート。 開示された方法及びシステムによって通信するために有益な例示的なステップの第２のシリーズを概説するフローチャート。

Claims (24)

1. 無線ネットワーク中でハブとして動作し、無線プロトコルを用いて一組の遠隔顧客装置に通信サービスを提供するように構成される通信基地局であって、
   実質的に全方向性のパターン及び非全方向性のパターンの両方を用いて無線信号を送受信することを可能にするように配置される複数のアンテナを備えるアンテナアレイ、
   前記アンテナアレイに結合され、無線信号を送受信するように構成される物理レイヤ（PHY）装置、並びに
   前記PHY装置に結合され、ビーム形成無線信号を第１の顧客装置に、全方向性無線信号を第２の顧客装置に、並行して提供するように前記アンテナアレイを導くように構成されるメディアアクセス制御（MAC）装置、
   を有する通信基地局。
2. 各々の顧客装置の相対的な方向を推定するように構成される推定器を含む、請求項１に記載の通信基地局。
3. 前記MAC装置が、顧客装置からの無線バースト信号を受信するために用いられる繰り返しの警報ウィンドウを持つ通信プロトコルを生成するように構成され、前記推定器が、前記顧客装置の前記相対的な方向を推定するために前記警報ウィンドウを用いる、請求項２に記載の通信基地局。
4. 前記推定器が、受信された前記バースト信号の測定された信号強度を用いて、各々の顧客装置の前記相対的な方向を推定するように構成される、請求項３に記載の通信基地局。
5. 顧客装置の位置を見つけるために、ビーム形成アンテナパターンを用いて、当該通信基地局の周囲の領域を周期的にスキャンするように構成される、請求項４に記載の通信基地局。
6. 前記MAC装置が、少なくとも１つの干渉源からの干渉を軽減することが可能な適応ビーム形成技術を用いて無線信号を受信するようにさらに構成される、請求項４に記載の通信基地局。
7. 前記推定器が、少なくとも１つの顧客装置に関する相対的な方向及び地理的位置のうちの少なくとも１つを含むデータベースを用いて顧客装置の相対的な方向を決定するように構成される、請求項２に記載の通信基地局。
8. 前記MAC装置が、アップストリーム部分及びダウンストリーム部分を持つ通信フレーム構造を用い、各々の部分が全方向性セクション及びビーム形成セクションの両方を持つ、請求項１に記載の通信基地局。
9. 前記ダウンストリーム部分の前記全方向性セクション及びビーム形成セクションが、別々のプリアンブルを持つ、請求項８に記載の通信基地局。
10. 無線プロトコルを用いて一組の遠隔顧客装置に通信基地局によって通信サービスを提供する方法であって、
    前記通信基地局に対して異なる方向を持つ複数の顧客装置によって送信された前記無線プロトコルの無線信号を受信し、
    第１の顧客装置に対してはビーム形成無線技術を用いて、第２の顧客装置に対しては全方向性無線技術を用いて、受信された無線信号を並行して復調する方法。
11. 前記通信基地局に対する第１の顧客装置の方向を推定する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記推定するステップが、第１の顧客装置によって送信されるバースト信号を繰り返しスキャンし、スキャンされたバースト信号の複数の測定された信号強度を用いてそれぞれの相対的な方向を決定することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ビーム形成無線技術が、少なくとも１つの干渉源からの干渉を軽減することが可能な適応ビーム形成技術である、請求項１０に記載の方法。
14. 前記受信された無線信号が、各々のフレームがアップストリーム部分及びダウンストリーム部分を持つフレーム構造に従って組織され、各々の部分が全方向性セクション及びビーム形成セクションの両方を持ち、前記ダウンストリーム部分の前記全方向性セクション及びビーム形成セクションが、別々のそれぞれのプリアンブルを持つ、請求項１０に記載の方法。
15. 前記受信された無線信号が、各々のフレームがアップストリーム部分及びダウンストリーム部分を持つフレーム構造に従って組織され、各々の部分が全方向性セクション及び複数のビーム形成セクションを持ち、前記ダウンストリーム部分の前記全方向性セクション及びビーム形成セクションが、別々のそれぞれのプリアンブルを持つ、請求項１０に記載の方法。
16. 無線ネットワーク中でハブとして動作し、無線プロトコルを用いて一組の遠隔顧客装置に通信サービスを提供するように構成される通信基地局であって、
    デフォルトの周波数帯域を用いて第１の顧客装置から送信される無線信号からデータを抽出し、第１の顧客装置へ送信される又は第１の顧客装置から送信される後続の無線信号からのデータが更新された周波数帯域を用いて抽出されるように、前記デフォルトの周波数帯域を当該デフォルトの周波数帯域と異なる第１の更新周波数帯域に再構成するように構成されるメディアアクセス制御（MAC）装置を有する通信基地局。
17. 前記更新周波数帯域が、第１の顧客装置の周波数帯域能力を示す第１の顧客装置によって提供される情報に基づいて決定される、請求項１６に記載の通信基地局。
18. 前記MACが、前記更新周波数帯域に従うように第１の顧客装置に自身を再構成させる、第１の顧客装置への再構成信号を送信するようにさらに構成される、請求項１７に記載の通信基地局。
19. 前記MAC装置が、デフォルトの周波数帯域を用いて複数の顧客装置から送信される無線信号からデータを抽出し、各々の顧客装置のための前記デフォルトの周波数帯域をそれぞれの更新周波数帯域に再構成するように構成され、各々の更新周波数帯域は、各々それぞれの顧客装置によって提供される情報に基づいて前記MACにより決定される、請求項１６に記載の通信基地局。
20. 各々の更新周波数帯域が、各々それぞれの顧客装置の周波数帯域能力に基づく、請求項１９に記載の通信基地局。
21. 無線プロトコルを用いて一組の遠隔顧客装置に通信基地局によって通信サービスを提供する方法であって、
    デフォルトの周波数帯域を用いて第１の顧客装置から無線信号を受信し、
    前記デフォルトの周波数帯域とは異なる第１の顧客装置の周波数帯域能力を示す第１の顧客装置からの帯域情報を受信し、
    第１の顧客装置で用いられる更新周波数帯域を生成するために、受信された前記帯域情報に基づいて、前記無線プロトコルの周波数帯域の一部を再割り当てし、
    前記更新周波数帯域を用いて第１の顧客装置からの無線信号を受信する方法。
22. さらに、再割り当てされた周波数帯域を用いて第１の顧客装置に無線信号を送信する、請求項２１に記載の方法。
23. 第１の無線プロトコルを使用し、様々な異なる周波数帯域能力を持つ複数の顧客装置、及び
    前記複数の顧客装置を含む無線ネットワーク中でハブとして動作するように構成される基地局、を有し、
    前記基地局が、初めに共通のデフォルト周波数帯域を用いて各々の顧客装置と通信し、続いて、各々の顧客装置のそれぞれの周波数能力に基づくそれぞれの更新周波数帯域を用いて各々の顧客装置と通信するように構成される、無線通信システム。
24. 前記更新周波数帯域が、各々それぞれの顧客装置によって前記基地局に提供される周波数帯域情報に基づいて決定される、請求項２３に記載の無線通信システム。

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