JP2012524495A - 異種のアンテナ・システムのための固定された時間ウィンドウを利用した適応的なビームフォーミング・トレーニングのためのシステム及び方法 - Google Patents

異種のアンテナ・システムのための固定された時間ウィンドウを利用した適応的なビームフォーミング・トレーニングのためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

固定時間区間での複数の時間スロットが送信セクタ及び/または受信セクタ・トレーニングのために割り当てられ、該送信セクタ及び/または受信セクタ・トレーニングのために割り当てられたその複数の時間スロットは、無線ステーションのアンテナ構成に基づく、無線ネットワークにおいて、異種の無線デバイス間で、ビームフォーミング・トレーニングを行うためのシステム及び方法である。

Description

本発明は、無線通信に係り、特にミリ波(mm−wave)技術に基づいて、異種のアンテナ・システムを支援するために、効率的なビームフォーミング・プロトコルを利用することに関する。
ミリ波(mm−wave)Gbps(gigabit per second)通信に対する重要な挑戦のうち一つは、ミリ波周波数帯域での電波信号(radio signal)の電波が、深刻な経路損失(path loss)、反射損失(reflection loss)及び他の低下をこうむるような劣悪なリンクバジェット(poor link budget)である。無線チャンネルの損失が多いという特性だけではなく、ミリ波帯域での制限になったCMOSパフォーマンスを考慮するとき、Gbps通信は、非常に挑戦的である。リンクの品質を向上させるために、方向性伝送が一般的に好まれる。
非常に短い周波数のために、多数(例えば、10から64)のアンテナ要素を1つのアンテナ・パッケージに統合することが可能であって有利になる。従って、高いビームフォーミング利得(gain)と電子的な操縦性(electronic steerability)とを特徴とするアンテナ基盤のビームフォーミングは、魅力的な解決策として現れている。ビームフォーミング無線システムでの周期的なアンテナ・トレーニングによって、信号対ノイズ(S/N)比率の向上が達成されうる。
一部の通信システム(例えば、ミリ波周波数帯域を利用する無線通信システム)で、ステーションは、シングルアンテナ、固定されたセクタ・アンテナ、スイッチ型ビーム・アンテナ(switched beam antenna)、フェーズアンテナ・アレイ(phase antenna array)を含む異種のアンテナ類型を利用することができる。しばしばかようなネットワークで必要とされる最初の段階は、次の段階での高い処理量を有したデータ伝送を可能にするために、ステーションとネットワーク調整子ステーションとの間の(最適の伝送及び受信を見つけ出す方向性アンテナの)ビームフォーミングを行うことである。従って、少ないプロトコル・オーバーヘッドを有しつつ、異種のアンテナを支援する固定されたビームフォーミング区間を有する効率的なビームフォーミング・プロトコルのための必要性が存在する。
本発明は、異種無線デバイスと無線ネットワークとの間のビームフォーミング・トレーニングを行う方法を提供するものである。
本発明のシステム、方法及び装置は、自体の望ましい属性について、ただ一つだけが対応する1つの実施形態ではなく、複数の側面を有する。以下の特許請求の範囲で説明する本発明の権利範囲を変更せずにも、本発明の重要な特徴について、以下で簡単に議論する。
本発明の一実施形態で、ネットワークにおいて、異種の無線デバイス間でビームフォーミング・トレーニングを行う方法が存在する。前記方法は、ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウ(initiator base training window)と、レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウ(responder base training window)とを含む固定時間区間(fixed-time period)を獲得する段階を含む。前記方法は、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピング(sweeping)に利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定する段階をさらに含む。前記方法は、前記アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第2個数を決定する段階をさらに含む。前記方法は、前記第1個数のスロットを、前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てる段階をさらに含む。前記方法は、前記第2個数のスロットを、前記レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てる段階をさらに含む。前記方法は、無線デバイスが複数の第1トレーニング・パケットを受信し、前記複数の第1トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するとき、前記複数の第1個数のスロットでの前記複数の送信セクタにおいて、前記無線デバイスに、前記複数の第1トレーニング・パケットを伝送する段階をさらに含む。前記方法は、前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信する段階をさらに含む。前記方法は、前記第2個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記複数の受信セクタにおいて、前記無線デバイスから複数の第2トレーニング・パケットを受信する段階をさらに含む。前記方法は、前記ビームフォーミング・トレーニングを完了させることができるように、前記複数の第2トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第2トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する段階をさらに含む。
他の実施形態で、ネットワークにおいて、異種の無線デバイス間でビームフォーミング・トレーニングを行う方法が存在する。前記方法は、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定する段階を含む。前記方法は、無線デバイスが少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを受信し、最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するように構成されるとき、前記第1個数のスロットでの前記送信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスに、前記少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを伝送する段階をさらに含む。前記方法は、前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信する段階をさらに含む。
さらに他の実施形態で、無線ネットワークで、異種のデバイス間で、ビームフォーミング・トレーニングを行う方法が存在する。前記方法は、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定する段階を含む。前記方法は、前記第1個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記受信セクタのうち少なくとも一つにおいて、無線デバイスから、少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを受信する段階をさらに含む。前記方法は、最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する段階をさらに含む。
さらに他の実施形態で、無線ネットワークでデバイス間で、ビーム探索(beam discovery)を行う方法が存在する。前記方法は、ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、固定時間区間を獲得する段階を含む。前記方法は、少なくとも1つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも1つのために利用される固定時間区間に係わる第1個数のスロットを決定する段階をさらに含む。前記方法は、前記少なくとも1つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも1つのために利用される固定時間区間に係わる第2個数のスロットを決定する段階をさらに含む。前記方法は、前記第1個数のスロット及び前記第2個数のスロットを、前記固定時間区間内の使用可能な全体個数のスロットにマッピングする段階をさらに含む。
さらに他の実施形態で、無線ネットワーク調整子が存在する。前記無線ネットワーク調整子は、アンテナを含む。前記無線ネットワーク調整子は、プロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウと、レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウを含む固定時間区間を獲得し、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定し、前記アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第2個数を決定し、前記第1個数のスロットを、前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当て、前記第2個数のスロットを、前記レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当て、無線デバイスが複数の第1トレーニング・パケットを受信し、前記複数の第1トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するとき、前記複数の第1個数のスロットでの前記複数の送信セクタにおいて、前記無線デバイスに、前記複数の第1トレーニング・パケットを伝送し、前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信し、前記第2個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記複数の受信セクタにおいて、前記無線デバイスから複数の第2トレーニング・パケットを受信し、前記ビームフォーミング・トレーニングを完了させることができるように、前記複数の第2トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第2トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する。
さらに他の実施形態で、無線ステーションが存在する。前記無線ステーションは、アンテナを含む。前記無線ステーションは、プロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定し、無線デバイスが少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを受信し、最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するように構成されるとき、前記第1個数のスロットでの前記送信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスに、前記少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを伝送し、前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信する。
さらに他の実施形態で、無線ステーションが存在する。前記無線ステーションは、アンテナを含む。前記無線ステーションは、プロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定し、前記第1個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記受信セクタのうち少なくとも一つにおいて、無線デバイスから、少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを受信し、最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する。
さらに他の実施形態で、無線ネットワーク調整子が存在する。前記無線ネットワーク調整子は、アンテナを含む。前記無線ネットワーク調整子は、プロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、固定時間区間を獲得し、少なくとも1つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも1つのために利用される固定時間区間に係わる第1個数のスロットを決定し、前記少なくとも1つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも1つのために利用される固定時間区間に係わる第2個数のスロットを決定し、前記第1個数のスロット及び前記第2個数のスロットを、前記固定時間区間内の使用可能な全体個数のスロットにマッピングする。
本発明によれば、消耗的な検索を行う必要なしに、迅速なBFトレーニングを許容することが可能である。
STA1とSTA2との間のビームフォーミング・トレーニングのために利用される固定時間ビームフォーミング区間を有した例示的なスーパーフレームを図示する図である。 Aは、全体16個のスロットを含む固定時間ビームフォーミング区間で、全体16個の送信セクタ及び受信セクタを有する調整子の一実施形態を示した図、Bは、全体16個のスロットを含む固定時間ビームフォーミング区間で、全体16個の送信セクタ及び受信セクタを有する調整子の他の実施形態を示した図である。 Aは、全体16個のスロットを含む固定時間ビームフォーミング区間で、8個の送信セクタと、2個の受信セクタとを有する調整子の一実施形態を示した図、Bは、全体16個のスロットを含む固定時間ビームフォーミング区間で、4個の送信セクタと、4個の受信セクタとを有する調整子の一実施形態を示した図である。 例示的な2番目のスーパーフレームを図示した図である。 固定時間ビームフォーミング区間の部分的または全体的な活用のための初期セクタ・トレーニング(IST:initial sector training)の間の時間スロット割り当てのためのプロセスの例示を図示するフローチャートである。 ISTステージの間のビームフォーミング・プロトコルの例示を図示した図である。 最終セクタ・トレーニングの例示を図示した図である。 ビーム調整の例示を図示した図である。 逆方向リンクビーム調整を利用した部分的なビーム調整の例示を図示した図である。 順方向リンクビーム調整を利用した部分的なビーム調整の例示を図示した図である。 本発明の一実施形態による無線システムにおいて、効率的なビームフォーミング・プロトコルを含む通信デバイスを示す例示的な送受信機構造を図示した機能的なブロック図である。 トレーニングされたアンテナを利用して、データを伝送する前に、アンテナトレーニング・セッションを行うように構成された2個のビームフォーミング通信デバイス(送信機及び受信機)を含む例示的なビームフォーミング無線システムの機能的なブロック図である。 トレーニングされたアンテナを利用して、データを伝送する前に、アンテナトレーニング・セッションを行うように構成された2個のビームフォーミング通信デバイス(送信機及び受信機)を含む例示的なビームフォーミング無線システムの機能的なブロック図である。 Aは、図12及び図13に図示された実施形態のような送信デバイスまたは受信デバイスに結合されうる一類型の方向性アンテナを示した図、B及びCは、図12及び図13に図示された実施形態のような送信デバイスまたは受信デバイスに結合されうる他の類型の方向性アンテナを示した図である。
一実施形態は、シングルアンテナ、固定されたセクタ・アンテナ、スイッチ型ビーム・アンテナ及びフェーズアンテナ・アレイのような異種のアンテナ・システムのための固定された時間ウィンドウを利用する適応的なビームフォーミング・トレーニングのための方法及びシステムを提供する。一部の実施形態で、以下で説明する適応的なビームフォーミング・プロトコルを介して、送信デバイスと受信デバイスとに属する多様な類型のアンテナに対してビームフォーミングを行うことによって、無線ネットワークの処理量が向上する。
以下で記述する説明は、本発明の特定の例示的な実施形態についてのものである。しかし、本発明は、特許請求の範囲によって定義され裏付けられるように、多様な方法で具体化される。以下の説明で、図面に係わる参照番号は、同じパートが同じ番号を指すように作成されている。
ここで説明する異種の方向性アンテナのための多様なビームフォーミング・プロトコルは、ミリ波(mm−wave)通信ネットワークに係わる無線ギガビット連合(WiGig)標準、IEEE 802.15.3c及びECMA TC48標準を含む多様な無線標準に適用され、かようなビームフォーミング・プロトコルは、変動するアンテナ要素を有する異なるアンテナ類型を使用することができる送受信装置を支援する。また、ビームフォーミングのための固定された時間ウィンドウを利用することによって、トレーニング・オーバーヘッドは最小化される。
ここで記述するビームフォーミング・プロトコルは、スイッチ型(セクタ化された)アレイアンテナ、フェーズ・アレイアンテナ及びシングルアンテナ要素を含む多様なアンテナ構成間の方向性伝送を支援することができる。全体文書が、ここに参照文書として添付された米国特許出願11/881,978、「無線通信システムでのアナログ・ビームフォーミングのための方法及びシステム」には、送信デバイス及び受信デバイスいずれにもおける同じ類型のアンテナ(例えば、フェーズ・アレイアンテナ)を含む異種のアンテナ構成のためのアンテナ・トレーニング・プロトコルが記載されている。異種のアンテナ構成のためのビームフォーミング・プロトコルについて、以下で記述する。ビームフォーミング・プロトコルは、無線通信ネットワークの第1結合ステーション(STA1)と、第2結合ステーション(STA2)との間で遂行されうる。一部の実施形態で、そのステーションらのうち一つ(例えば、STA1)は、ネットワーク調整子ステーション(coordinator)を含む。
ここで記述されたビームフォーミング・プロトコルに係わる特定実施形態によってトレーニングされたアンテナを介して、デバイス間に無線で伝送されるデータは、動映像、静止イメージ、または他の適した類型のマルチメディア・データのうち少なくとも一つを含む。
I.概要
無線通信ネットワークにそれぞれ結合されたステーション(STA)は、特定の地理的な領域にわたって通信を送受信するように構成される。例えば、その地理的な領域は、図2のA及びB並びに図3のA及びBに図示されているように、ステーション周辺の円によって表示されている。また、ステーションは、その地理的な領域内で、通信に係わる方向的な送受信を支援することができる。それによって、その地理的な領域は、複数の送信セクタ及び複数の受信セクタに分割される。このとき、そのセクタは、ステーションの方向的な能力に対応する。それぞれの送信セクタは、ステーションが方向性を有してデータを伝送することができる多様な地理的な方向である。それぞれの受信セクタは、ステーションがデータを受信することができる多様な地理的な方向である。ステーションの送信セクタと受信セクタとの個数は、ステーションのアンテナ構成に依存する。一実施形態で、ステーションの送信セクタの個数と受信セクタとの個数は、同一でありえる。他の実施形態で、ステーションの送信セクタと受信セクタとの個数は、異なる。また一実施形態で、ステーションの送信セクタと受信セクタとの個数は、静的(static)である。他の実施形態で、ステーションの送信セクタと受信セクタとの個数は、動的(dynamic)であって、経時的に変更される。
STA1及びSTA2の2つのステーション間の通信のために、それぞれのステーションに係わる最適の送信セクタと最適の受信セクタとを決定することが有利である。それぞれのステーションは、与えられた瞬間に、順方向リンク(FL:forward link)及び/または逆方向リンク(RL:reverse link)で、少なくとも1つのステーションと通信することができる。STA1の参照地点(reference point)から、STA1とSTA2との通信のための順方向リンクと逆方向リンクとについて、以下で説明する。STA2との通信のためのSTA1の順方向リンクは、例えば、STA1からSTA2へのデータ伝送である。STA2との通信のためのSTA1の逆方向リンクは、STA1でのSTA2からのデータ受信である。STA1及びSTA2それぞれは、送信セクタ及び受信セクタいずれものための順方向リンク及び逆方向リンクいずれも行うことができる。ステーションは、ステーションが送信セクタのうち一つ以上で、その送信セクタの通信品質をテストするときの送信セクタ・スウィーピング(TXSS:transmit sector sweep)と、ステーションが自体の受信セクタのうち一つ以上で、その受信セクタの通信品質をテストするときの受信セクタ・スウィーピング(RXSS:receive sector sweep)とをいずれも行うことができる。STA1とSTA2は、STA1に係わる最適の送信セクタを決定するために、順方向リンクTXSS(F−TXSS)を行う。STA1とSTA2は、STA1に係わる最適の受信セクタを決定するために、逆方向リンクRXSS(R−RXSS)を行う。STA1とSTA2は、STA2に係わる最適の送信セクタを決定するために、逆方向リンクTXSS(R−TXSS)を行う。STA1とSTA2は、STA2に係わる最適の受信セクタを決定するために、順方向リンクRXSS(F−RXSS)を行う。従って、ビームフォーミングは、4個の異なるセクタの集合について行うことができる。
一実施形態で、無線通信システムは、一つ以上のSTA(例えば、STA1及びSTA2)を含む。ステーションは、データ伝送のためのスーパーフレーム構造を利用することができる。スーパーフレームは、経時的に反復されるステーション間のデータ通信のための時間インターバルに対応しうる。スーパーフレームは、時間スロットに分割される。それぞれの時間スロットは、ステーション間の少なくとも1つの通信類型のために予約される。例えば、スーパーフレームでの異なる時間スロットが、以下で記述するように、異なるセクタのスウィーピングのために予約される。
無線ネットワークのステーションのうち一つは、ネットワーク調整子ステーション(coordinator)である。その調整子は、ビームフォーミング・トレーニングのために利用されるスーパーフレームでの時間スロットを予約するように構成される。調整子は、その予約された時間スロット、及び異なるステーション間の他の順方向及び/または逆方向リンク・トレーニング設定情報と関連した他のステーションに、情報を伝送する。例えば、一実施形態で調整子は、自体と他のステーションとの間のビームフォーミング・トレーニングのために、スーパーフレームにおいて、時間スロットを予約することができる。この実施形態で、その調整子は、STA1で他のステーションは、STA2である。調整子STA1は、STA2に、トレーニング設定のための予約された時間スロットに係わる情報を伝送する。他の実施形態で調整子は、2つの異なるステーション間のビームフォーミング・トレーニングのために、スーパーフレームの時間スロットを予約する。かような実施形態で調整子は、トレーニング設定のための予約された時間スロットと関連した情報を、STA1及びSTA2に伝送する。
一部の実施形態で調整子は、スーパーフレームの初期セクタ・トレーニング(IST:initial sector training)のための固定時間BF区間(FBP)を定義する。そのFBPの間に調整子は、STAとISTを行うが、このとき調整子は、適応的にTXSSとRXSSとを行う。一実施形態で調整子は、時間スロットでの固定された時間BFウィンドウ内で、調整子TXSS及び調整子RXSSいずれも支援する。他の実施形態で調整子は、一部時間スロットを使用しないまま残す。他の実施形態で調整子は、均一(uniform)方式または不均一(non-uniform)方式で、あらゆる方向をカバーすることによって、複数のラウンド(round)のRXSSを行う。TXSS及びRXSSのための時間スロットの実際使用は、調整子ステーションの能力及びその調整子が動作する環境に依存的である。
一実施形態で、FBPは、それぞれのスーパーフレームに対して異なっている。一部の実施形態で、FBP内で、順方向リンクTXSS及び逆方向リンクTXSSが、調整子とステーションとでそれぞれ行われる。他の実施形態で、順方向RXSS及び逆方向RXSSがステーションと調整子とでそれぞれ行われる。他の実施形態で、順方向TXSSと逆方向RXSSとが調整子で行われる。他の実施形態で、順方向RXSSと逆方向TXSSとがステーションで行われる。
一部の実施形態で、FBP内のTX/RXスウィーピングに係わる一般的なマッピングを利用し、異種のアンテナ類型(シングル要素、セクタ・アンテナ、フェーズ・アレイアンテナなど)に係わるビームフォーミング・トレーニングが同時に行われる。
一部の実施形態で、CTRL
PHY(コモンモードとして知られている制御PHY)より十分に高いMCS(modulation and coding scheme)での結合を可能にするために、以下のIST、結合及び維持トレーニング(RT:remaining training)は、いかなる順序でも発生しうる。これは、さらに短いトレーニング時間を引き起こす。
一部の実施形態は、1つのスーパーフレームでのシングル・ステーション結合とは反対に、固定された時間ウィンドウの間、複数のステーションが結合されることを許容する。
前述の実施形態は、消耗的な検索を行う必要なしに、早いBFトレーニングを許容する。また、前記実施形態は、通信システムの使用に基づいて、低電力デバイスを支援するためのトレーニングに係わる適応、及びBFタイミング・ウィンドウの適応的な調整を許容する。前記実施形態は、例えば、全方向受信(RX omni)のような特定の具現を要求せずとも、異種のアンテナ構成を満足させる。
II.初期セクタ・トレーニングのための固定時間ビームフォーミング区間(FBP:fixed-time beamforming period:FBP)
図1は、STA1とSTA2との間のビームフォーミング・トレーニングのために利用される固定時間ビームフォーミング区間を有した例示的なスーパーフレームを図示している。一部の実施形態で、ネットワークシステムでの結合されたステーションSTA1は、ステーションSTA1とのビームフォーミング・トレーニングを行うための他の潜在的なステーションのためのスーパーフレーム100での固定時間区間102を獲得する。かような実施形態でSTA1は、調整子である。一実施形態でSTA2は、STA1とのビームフォーミング・トレーニングを行うための試みを行う。一部の実施形態でSTA1は、STA2と以前に通信した経験がなく、STA2の存在を知ることができない。かような実施形態で、FBPを獲得するとき、STA1は、STA2のアンテナ能力を知ることができない。他の実施形態でSTA1は、STA2と以前に通信した経験があり、STA2のアンテナ能力を知っている。
一部の実施形態で、STA1獲得FBP102は、第1トレーニング・ウィンドウ104と、第2トレーニング・ウィンドウ106とから構成される。第1トレーニング・ウィンドウ104は、前述の異なる4個のセクタの集合のうち1つのためのビームフォーミング・トレーニングのために利用され、第2トレーニング・ウィンドウは、前述の異なる4個のセクタの集合のうち他の1つのためのビームフォーミング・トレーニングのために利用される。例えば、トレーニング・ウィンドウのうち一つ以上が、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウ(initiator base training window)に対応する。そのイニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウは、F−TXSSまたはR−RXSSのために利用される。また、トレーニング・ウィンドウのうち一つ以上は、レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウ(responder base training window)と命名される。F−TXSSまたはF−RXSSを行うために利用されるトレーニング・ウィンドウは、順方向リンク・トレーニング・ウィンドウと命名される。R−TXSSまたはR−RXSSを行うために利用されるトレーニング・ウィンドウは、逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウと命名される。
第1トレーニング・ウィンドウ104は、M個の第1トレーニング・スロット108を含む。第2トレーニング・ウィンドウ106は、N個の第2トレーニング・スロット114を含む。M個の第1トレーニング・スロット108それぞれは、ビームフォーミング・インターフレーム・スペーシング(BIFS:beamforming inter-frame spacing)時間インターバル110によって分離される。また、N個の第2トレーニング・スロット114それぞれは、BIFS時間インターバル110によって分離される。第1トレーニング・ウィンドウ104及び第2トレーニング・ウィンドウ106は、ショートインターフレーム・スペーシング(SUFS:short inter-frame spacing)時間インターバル112によって分離される。
一実施形態で、第1トレーニング・ウィンドウ104及び第2トレーニング・ウィンドウ106は、いずれもイニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウを含む。また、第1トレーニング・ウィンドウ104は、順方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、第2トレーニング・ウィンドウ106は、逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含む。従って、第1トレーニング・ウィンドウ104は、STA1のための最適の送信セクタを見つけ出すために利用され、第2トレーニング・ウィンドウ106は、STA2のための最適の送信セクタを見つけ出すために利用される。第1トレーニング・ウィンドウ104の間、F−TXSSを行うためにSTA1は、M個の第1トレーニング・スロット108で、最大M回まで自体のトレーニング・シーケンスを伝送する。同様に、第2トレーニング・ウィンドウ106の間、R−RXSSを行うためにSTA2は、N個の第2トレーニング・スロット114で、最大N回までトレーニング・シーケンスを伝送する。
一部の実施形態で、順方向リンク伝送は、逆方向リンク・トレーニング設定に係わる追加情報及び他の管理情報(例えば、STA1が調整子であるならば、ビーコン情報)を含む。従って、かような実施形態で、順方向トレーニング・スロット(例えば、第1トレーニング・スロット108)の持続時間は、逆方向トレーニング・スロット(例えば、第2トレーニング・スロット114)の持続時間と同一であるか、あるいはそれよりも長い。
一部の実施形態で、STA1は調整子であり、ISTを行うために、FBP102を獲得する。このとき、STA1によって行われるISTは、F−TXSSを行うための順方向リンク・トレーニング・ウィンドウとしての第1トレーニング・ウィンドウ104の使用を含む。また、STA1によって行われるISTは、R−RXSSを行うための逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウとしての第2トレーニング・ウィンドウ106の使用をさらに含む。かような実施形態で、FBP102の全体長DFBPは、第1トレーニング・ウィンドウ104の持続時間と、第2トレーニング・ウィンドウ106との持続時間の和である。その長さは、固定されており、次の通り計算される。
DFBP=M*DTXSS−BIFSTime+SIFSTime+N*DRXSS=constant (式1)
ここで、DTXSS、DRXSSは、それぞれTXSSのために利用される1つの第1トレーニング・スロット108の持続時間と、RXSSのために利用される1つの第2トレーニング・スロット114の持続時間と、を示す。BIFSTime及びSIFSTimeは、それぞれBIFS 110の持続時間と、SIFS 112の持続時間と、を示す。MとNは、TXSSとRXSSとのために利用される使用可能なセクタの個数を示す(DTXSS、DRXSSの記号は、それぞれのトレーニング・スロットM個とN個とに係わるBIFS時間(BIFSTime)をすでに含んでいることに留意)。
一部の実施形態で、DFBPは、ネットワークに存在する調整子及びあらゆるステーションにすでに知られている。かような場合に係わる1つの例は、それぞれのスーパーフレーム100のために、同じ固定されたFBP102が使われる場合である。他の実施形態で、DFBPは、スーパーフレーム100ごとに異なって割り当てられる。かような実施形態で、DFBPは、調整子から受信されたトレーニング・パケット(例えば、フレーム)をデコーディングすることにより、ネットワークのステーションによって決定される。
一部の実施形態で、異種のアンテナ類型のデバイスでのビームフォーミング・トレーニングは、FBPウィンドウ102の間に行われる。かようなビームフォーミング・トレーニングの間で調整子は、TXSS及びRXSSを適応的に行う。調整子は、そのFBPウィンドウ102内で、M及びNの個数を最適に合わせることができる。M及びNの選択は、実際に調整子アンテナ能及びその調整子が動作する環境に依存する。一部の実施形態で、TXSS及び/またはRXSS構成が、一般的にFBP102にマッピングされるが、これは、事前にアンテナ能を交換せずとも、いかなる異種のアンテナ類型デバイス間でも最適のトレーニングを可能にする。
そのISTの間で調整子は、全体M+N個の使用可能なスロット(第1時間スロット108及び第2時間スロット114を有したFBPについて、F−TXSS(順方向TXSS)のために、NTXSS(NTXSS≦M)個の時間スロットを割り当て、R−RXSS(逆方向RXSS)のために、NRXSS(NRXSS≦N)個の時間スロットを割り当てる(NTXSSとNRXSSは、それぞれTXSS及びRXSSで、調整子によって使われる実際のスロットを示すということに留意)。
一部の実施形態で、調整子STA1は、NTXSS個のF−TXSSパケットを空間上で、自体が意図する領域にわたって伝送することができるが、このとき1つのパケットは、時間スロット別方向に対応する。STA2は、擬似全方向(quasi-omni;Q−omni)構成で、F−TXSSパケットを聴取する。このとき、STA2は、自体の全体領域空間にわたって聴取する。一部の実施形態では、F−TXSSパケットを検出してデコーディングすれば、STA2が下記の情報を獲得することができる。
1.行われるTXSSの個数であり、このとき、STA2は、送信モードでスイッチングする前の受信モードで、どの区間(period)に留まるかを決定するために、その行われるTXSSの個数を利用する;
2.STA2によって支援されるRXSSの個数(すなわち、トレーニング・パケットを伝送する回数)、及びSTA1によって支援されるRXSSの個数(受信セクタをスウィーピングする回数);
3.ISTプロセスに係わるタイミング;
4.調整子STA1 TXセクタそれぞれと関連したリンク品質表示器(LQI)。
他の実施形態で、前記情報は、ビーコンに含まれる。このとき、BF情報要素(IE)は、TXSS及びRXSSのために、かような情報を含む。
STA2は、F−TXSSを終了すれば、受信モードから送信モードにスイッチングされる。STA2は、NRXSS個のR−RXSSパケットをQ−omniモードで伝送する。このとき、調整子STA1がN個の受信セクタにわたったスウィーピングによって聴取する間に、STA2は、自体の全体領域空間にわたって伝送する。ここで、1つのセクタは、時間スロット別R−RXSSパケットに対応する。
図2のA及びBは、TXSS及びRXSS(M+N=16)のための全体16個のスロット(すなわち、第1トレーニング・スロット106及び第2トレーニング・スロット114の和)を含むFBP102の場合に係わる2つの例示を図示する。図2のAの実施形態で調整子は、自体のアンテナ能に基づいて、16個のスロットマッピングを決定する。この実施形態で調整子は、8セクタのTXSSと、8セクタのRXSSとを行うように、スロットをマッピングする。そのマッピングは、(M,N)=(NTXSS,NRXSS)=(8,8)の構成に対応する。
同様に、図2のBの実施形態で調整子は、(M,N)=(NTXSS,NRXSS)=(12,4)の構成を設定する。この実施形態で調整子は、関心のある空間領域をカバーすることができるように、自体のアンテナ構成を、12個のTXSSと4個のRXSSとのためにマッピングする。この実施形態で、関心のある空間領域は、360°である。図2のA及びBで調整子は、FBP102を使い果たす(例えば、NTXSS=M,NRXSS=N)。このように使い果たされたマッピングの類型をフルFBP102利用と命名する。他の実施形態で、図3のA及びBで記述するように、調整子は、FBP102を使い果たさない(例えば、NTXSS<M及び/またはNRXSS<N)。
他の実施形態で、調整子R−RXSSの代わりに、STA2 R−TXSSトレーニングが、第2トレーニング・ウィンドウ106で行われる。かような一部の実施形態でSTA2は、逆方向トレーニングのための最適のTXSS構成を選択するが、これは、調整子によって獲得されたN個のスロットを利用するためのものである。他の実施形態で、調整子F−TXSSの代わりに、STA2 F−RXSSトレーニングが、第1トレーニング・ウィンドウ104で利用される。かような一部の実施形態で、Mの値とタイミングとがFBP102以前に、STA1によってSTA2に伝送される。
一部の実施形態で、NTXSSとNRXSSとの和は、FBP102で使用可能な全体スロットの個数より小さい。例えば、NTXSS+NRXSS<M+Nになるように(NTXSS≦M及びNRXSS<N)または(NTXSS<M及びNRXSS≦N)。かような一部の実施形態について、以下で記述する。
a)一実施形態で、調整子がRXSSで360°全部をカバーするために必要なディスジョイント・ビーム(disjoint beam)の個数が、TXSSで必要な個数より少ないように、調整子でのアンテナ構成が非対称である。例えば図3のAで、F−TXSS及びR−RXSSそれぞれで、360°をカバーするために調整子は、8個のNTXSSと2個のNRXSSとを利用する。従って、FBP102で、6個のスロットが使用されないまま残る(このとき、FBP102で、M+N=16であると仮定する)。
b)他の実施形態で、調整子がTXSS及びRXSSを行う間、スウィーピングの可能なディスジョイント・ビームの個数が、FBP102でのスロットの固定された個数の和、すなわち、M+Nより少ないように、調整子でのアンテナが構成される。例えば、図3のBで調整子は、F−TXSS及びR−RXSSそれぞれで、360°全部をカバーするために、多いとしても4個のNTXSSスロットと4個のNRXSSスロットとを利用するように構成される。従って、FBP102で、8個のスロットが使用されないまま残る(このとき、FBP102で、M+N=16であると仮定する)。
c)他の実施形態で調整子は、意図的にTXSS及びRXSSに係わる非対称パターン(または、ビーム)を利用する適応的なアンテナ配列を具備する。従って、FBP102で、多くの個数のスロットが使用されないまま残る。
当業者は、FBP102を部分的に利用する他の例示が存在するという事実を認知するであろう。一部の実施形態で、このように、未使用スロットが使われない。他の実施形態では、こういった未使用スロットが利用される。FBP102で、このように使われていないスロットを効率的に使用する方法に係わる実施形態について、以下で記述する。
III.複数の送信及び/または受信の機会
一部の実施形態で調整子は、複数回のTXSSまたはRXSSを行うことによって、複数の送信機会及び/または受信機会を提供する。例えば、STA1またはSTA2のある与えられたセクタに対して、図1及び図4に図示された複数のトレーニング・スロット108,114は、RXSSまたはTXSSで、そのセクタをスウィーピングするのに利用される。例えば、調整子の受信セクタに対応するビームまたはセクタ内に位置するSTA2は、その受信セクタで調整子が聴取する間(R回のRXSSラウンド(round)にわたって)、その調整子に伝送するためのR回の伝送機会を有する。1回のRXSSラウンドは、ステーション(例えば、調整子)が360°の空間をカバーするために聴取するのに必要なセクタの個数を定義する。例えば、図3のAに図示されたアンテナ・パターンを有した調整子は、それぞれのラウンドが、2個の第2トレーニング・スロット114(NRXSS=2)であるSRXSS(1),SRXSS(2)を利用するように、4回のRXSS(R=4)ラウンドを行う。結合されていないSTA2は、調整子に結合要請フレーム(すなわち、パケット)を伝送するために、その4個のラウンドのうち一つを選択する。すなわち、STA2は、かような要請を伝送するための4回の機会を有する。従って、Rは、FBP102の間、調整子と結合される非結合ステーションの最大個数である。図4は、かような実施形態を図示している。逆方向リンク(RL)伝送で、調整子に結合要請を伝送するとき、非結合ステーションSTA2は、ステーションSTA2によって選択されたRXSSラウンドを、調整子に知らせるための識別子を含む。一実施形態で、非結合ステーションSTA2は、要請ステーションSTA2を識別するために、結合要請フレームに、MAC(medium access control)アドレスを含む。他の実施形態で調整子は、順方向リンク(FL)応答フレーム(例えば、パケットを)を伝送するとき、ステーションを区別するために、RXSSラウンド識別子を利用する。RXSSラウンド識別子と共に、結合要請は、MAC階層ヘッダ、PHY(physical)階層ヘッダに含まれる。
一部の実施形態で、トレーニング・スロット108,114の個数は、STAに係わる送信セクタ及び/または受信セクタ(例えば、受信セクタ)の個数の整数倍ではないこともある。図4を参照すれば、例えば、第2トレーニング・スロット114が、R−RXSSのために使われるとき、N=8である第2トレーニング・スロット114が存在し、調整子は、3個の受信セクタ(NRXSS=3)を有するとき、複数のラウンドのRXSSは、第2トレーニング・スロット114全部を完全に占めないこともある。すなわち、N/NRXSSは、整数ではない。一部の実施形態で調整子は、複数の完全なRXSSラウンドを行い、使われていないスロットは、使われないまま残す。他の実施形態で、最後のRXSSラウンドは、一部の方向またはセクタを部分的にカバーする。部分的なRXSSラウンドの場合、調整子は、どの方向をカバーし、どの方向を飛び越すかを決定することができる。
図5は、図1に図示されたFBP102の部分的または全体的な活用のためのISTの間の時間スロット割り当てのためのプロセスの例示を図示する。図5の実施形態で、FBP102の間、F−TXSSに続いてR−RXSSが行われる。最初の段階である501で、STA1(coordinator)は、F−TXSSのためのM個の第1トレーニング・スロットと、R−RXSSのためのN個の第2トレーニング・スロット114とを有するFBP102を予約する。次の段階である503で、STA2がRX全方向(RX−omni)モードで聴取する間、M個の第1トレーニング・スロット108でのSTA1の送信セクタにおいて、STA1がトレーニング・パケットでのトレーニング・シーケンスを、STA2に伝送する。
段階505で、STA2は、M個の第1トレーニング・スロット108で、STA1が伝送したトレーニング・パケットそれぞれをデコーディングする。そのトレーニング・パケットは、STA1の送信セクタそれぞれのために、そのトレーニング・パケットそれぞれに係わるリンク品質指示器(LQI)を含む。STA2及び/またはSTA1は、どの送信セクタが最も高いリンク品質を有しているかを判断するために、LQIを使用する。例えば、STA2は、STA1のそれぞれの送信セクタにおいて伝送されたそれぞれのトレーニング・パケットのリンク品質として、信号対ノイズ比率(SNR)を測定する。一実施形態で、最も高いSNR(または、平均SNR/リンク品質)を有したSTA1の送信セクタと関連したトレーニング・パケットは、STA1に係わる最適の送信セクタに対応しうる。
次に段階507で、STA2は、RX全方向モードからTX−全方向(TX−omni)モードにスイッチングする。また、決定段階である509で、STA1は、複数のRXSSラウンドを行うか否かを判断する。STA1が複数のRXSSラウンドを行うと決定すれば、プロセス500は、段階511に続く。STA1が、複数のRXSSラウンドを行わないと決定すれば、プロセス500は、段階519に続く。
段階511で、RXSS遂行のためのラウンドの個数Rは、[N/NRXSS]と設定される。次に段階513で、STA2は、R回のラウンドにわたって、トレーニング・パケットにおけるトレーニング・シーケンスを伝送する。トレーニング・パケットのうち一つ以上は、STA1の送信セクタに係わるLQIを含む。段階515で、STA1は、自体の受信センタそれぞれにわたって、R回のスウィーピングを行い、段階513で、STA2によって伝送されたトレーニング・パケットを受信する。次に段階517で、STA1は、STA1の受信セクタそれぞれに係わるトレーニング・パケットそれぞれのリンク品質を判断する。最も高いリンク品質(または、平均リンク品質)を有した受信セクタは、STA1に係わる最適の受信セクタである。次に、プロセス500は終了する。段階519で、複数のRXSSラウンドが全く行われなければ、STA1は、TX全方向モードで、トレーニング・パケットにおけるトレーニング・シーケンスを伝送する。トレーニング・パケットのうち一つ以上は、STA1の送信セクタに係わるLQIを含む。段階521で、STA1は、自体の受信セクタそれぞれにわたってスウィーピングを行い、段階519で、STA2によって伝送されたトレーニング・パケットを受信する。次に段階523で、STA1は、STA1の受信セクタそれぞれに係わるトレーニング・パケットそれぞれのリンク品質を判断する。最も高いリンク品質(または、平均リンク品質)を有した受信セクタは、STA1に係わる最適の受信セクタである。次に、プロセス500は終了する。
他の実施形態で、F−TXSS、F−RXSS、R−TXSS及びR−RXSSの多様な組み合わせが同様に行われるということに留意しなければならない。例えば、F−TXSSの次に、R−TXSSが行われる。また、多様な回数のTXSSラウンド及びRXSSラウンドがいかなる組み合わせでも行われる。また、FBP全体使用またはFBP一部使用は、いかなる組み合わせでも行われる。
IV.不均一RXSS(non-uniform RXSS)
一部の実施形態で調整子は、FBP102でのスロット108,114のうち使用しないスロットを使用することに決定することができ、これによって調整子は、自体のTXSSまたはRXSSの間、あらゆる方向を不均一にカバーする。例えば、調整子は、RXSSラウンドで、他の方向らに比べて、一部の方向/セクタをさらに多くカバーする。他の実施形態で、RXSSの1つのセクタをカバーするためのビームの幅(beamwidhth)は、不均一であり、これによって、RXSSラウンドで1つのセクタをカバーするために必要な一部のビームのビーム幅は、他のビームよりも狭い(これは、セクタが異なるサイズであるということを意味する)。一部の実施形態で調整子は、例えば、持続的なビーム調整(beam-refinement)を要請する結合STAの数、及びそのSTAの調整子に係わる角度上の位置、チャンネルがビジー(busy)状態であるか否かを示すCCA(clear channel assessment)トリガ、及び/または時間ドメインで部分的に重なる伝送されたパケット間の競争を示す他のステーションからの干渉による受信パケット(例えば、トレーニング・パケット)に係わる成功しているといえないパケット・デコーディングのようないくつかの以前の情報(prior information)に基づいて、不均一RXSSを行う。一実施形態で、図3のAと関連して、調整子は、2回のラウンドのRXSSを行うが、それぞれのラウンドは、4回のRXSSセクタ・スウィーピング(RXSS(1),…,RXSS(4))から構成される。例えば、第1セクタ・スウィーピングRXSS(1)に係わるビーム幅は、180°であって、他の3回のRXSSは、60°のビーム幅を有する。従って、2回のRXSSラウンドが、N=8の全体使用可能な第2トレーニング・スロット114(例えば、SRXSS)を完全に占める。ここで、SRXSSは、FBP102のRXSS区間内のスロットである。他の実施形態で、一部のRXSSセクタは、他のRXSSセクタよりさらに多くスウィーピングされる。例えば、調整子は、最初の2回のラウンドそれぞれが、3回のRXSSセクタ・スウィーピング(RXSS(1),RXSS(2),RXSS(3))から構成される一方、3回目のラウンドは、その3回のRXSSセクタ・スウィーピングのうち、ただ2回のセクタ・スウィーピングから構成される方式で、3回のラウンドのRXSSを行う。それぞれのRXSSセクタ・スウィーピングに係わるビーム幅は、120°である。従って、1つのRXSSセクタは、N=8の第2トレーニング・スロット114にわたって、他の2個のRXSSよりも一つ少ない回数ほどスウィーピングする。不均一RXSSが行われる間、いかなるSRXSSも使われないまま残される他の組み合わせも可能である。
一部の実施形態で調整子は、前述の複数のラウンドのRXSSと同様に、複数のラウンドのTXSSを行う。そのように、調整子によって行われる複数のラウンドのTXSSは、第1トレーニング・スロット108の一部を使用したり、あるいは全部を使用する結果を引き起こす。他の実施形態で、第2トレーニング・ウィンドウ106で、調整子は、全方向(または擬似全方向)受信モードに留まり、STA2は、TXSSを行う。かような場合、第2トレーニング・スロット114は、R−TXSSとして使われ、STA2によって完全に使われれない。かような一部の実施形態で、前述のようなアプローチと同様に、ステーションは、完全に利用されたり、あるいは部分的に利用される複数回のTXSSを行う。複数回のTXSSラウンドを行う間、ステーションは、異なるTXSSラウンドを区分するための識別子を含む。
一部の実施形態で調整子は、TXSSとRXSSとがFBP102で、M個のスロット及びN個のスロットにマッピングされるように、マッチングを試みる。一部の実施形態で、調整子が、TXSSとRXSSとをカバーするために、使用可能な(M+N)より多くのスロットを必要とするとき、その調整子は、一部の方向は、完全に飛び越し、または一つ以上のスーパーフレーム100にわたっている複数のFBP102で、あらゆる方向をカバーする。
V.前述のビームフォーミング・プロトコルに係わるアプリケーション
A.スーパーフレームでのFBPの使用
一実施形態で、STA1は調整子であり、スーパーフレーム100でのビーコン時間を順方向リンク・トレーニング・ウィンドウとして使用する。調整子は、ビーコンに続く逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウを割り当てる。一部の実施形態で、2種のSTA2が下記のようにトレーニングを行う。
1.制御PHYより速い速度で結合する非結合STA(unassociated STA);
2.調整子に係わる自体のビーム/セクタを失い、再びトレーニングすることを望む結合STA(associated STA)。
一部の実施形態で、結合を願うということを示すために、結合要請のフィールドは、STA2逆方向トレーニング伝送に含まれる。一部の実施形態で、逆方向トレーニング・ウィンドウの次に、調整子は、非結合STA2との結合手順を始め、または新しいトレーニング結果を、結合されたSTA2にフィードバックする。
他の実施形態でSTA1は、調整子ではなくして、非調整子STA間のトレーニングのためのFBP102を利用する。かような場合のSTA1は、調整子からのFBP102に係わる予約を要請する。スーパーフレーム100でのFBP102の位置は、サービス区間(SP)のうちどこでもよい。
以下で記述する実施形態は、STA1が調整子である場合について示している。しかし、当該技術分野で当業者は、類似の方法が、STA1が調整子ではない場合について使われるということを認めるであろう。
一実施形態で、FBP102の間のISTトレーニングの次に、非結合STA2は、次のことを要請する。
1.調整子との結合後終了;
2.直接的なビーム調整(beam-refinement)及びその後の結合;
3.まず、調整子と結合した後、ビームフォーミングの遂行(ビーム調整手順は、以下のセクションで記述)。
B.FBP長
一部の実施形態で、FBP102の持続時間は、調整子によって獲得される。FBP102の持続時間は、アプリケーション及び使用シナリオから誘導される。一実施形態で調整子は、シングル小型アンテナ・デバイス(single antenna handheld device)である。かような調整子は、他の小型デバイスにサービスを提供するために、拡張されたトレーニングを進めることができない。例えば、短いFBP102が割り当てられるが、これは、いくつかのトレーニング・スロット108,114を許容する。他の実施形態で調整子は、複雑なフェーズアレイを有したデジタルテレビであって、その調整子は、64個のセクタをトレーニングするためのロングウィンドウを設定する。他の実施形態でシステムは、ディレイに非常に敏感であり、調整子は、トレーニングを行うのに利用される時間を制限することを願う。
C.アンテナ能基盤のビームフォーミング・トレーニング
一実施形態で、前述の方法は、アンテナ能基盤のBFトレーニングを可能にするが、これは、セクタ・トレーニングとビーム調整との2種類のステージを含む。セクタ・トレーニングは、ISTと最終セクタ・トレーニング(FST:final sector training)とによって区分される。一実施形態で、前述のように、調整子がF−TXSSに続いてR−RXSSを行うとき、前記規定されたFBP102内でISTが行われる。他の実施形態で、調整子がF−TXSSに続いてR−TXSSを行うとき、前記規定されたFBP102内でISTが行われる。
以下の説明は、シングルラウンドでのFBP102の全部使用を含むビームフォーミング・トレーニングの実施形態に係わるものである。ビームフォーミング・トレーニングのための類似の方法が、シングルラウンドで、FBP全部を使用しない実施形態のために使われる。
1.セクタ・トレーニング
図6は、ISTステージの間、BFプロトコルに係わる例示を図示したものである。この実施形態で、調整子STA1は、自体の判断で、全体M+N個のスロットを有したFBP102に対して、F−TXSSのためのM個(例えば、この場合、NTXSS)の第1トレーニング・スロット108を割り当て、R−RXSSのためのN個(例えば、この場合、NRXSS)の第2トレーニング・スロット114を割り当てる。この実施形態で、STA2が擬似全方向(Q−omni)構成で聴取するとき、調整子は、M個のF−TXSSフレーム(例えば、トレーニング・パケット)を伝送する。このとき、1つのパケットは、調整子自体が意図した領域にわたって、それぞれのスロット108別の方向に対応する。
一部の実施形態で、F−TXSSパケットを検出してデコーディングすれば、STA2は、調整子TXセクタそれぞれと関連したLQIを推定するだけではなく、ビームフォーミングのタイミングを決定する。F−TXSSが完了すれば、STA2は、擬似全方向受信モードから擬似全方向送信モードにスイッチングする。N個の受信セクタをスウィーピングすることにより、調整子が聴取する間、STA2は、擬似全方向モードでN個のR−RXSSパケットを伝送する。このとき、調整子自体が意図した領域にわたって1つのセクタは、スロット114別の方向に対応する。
他の実施形態で、STA2が擬似全方向受信モードから受信セクタモードにスイッチングするとき、F−TXSS後にR−TXSSが行われる。STA2は、自体のN個の送信セクタにわたって、N個のR−TXSSパケットを伝送する。このとき、調整子が擬似全方向構成で聴取するとき、STA2自体が意図した空間上の領域にわたって1つのセクタは、スロット114別に、方向別R−TXSSそれぞれに対応する。R−TXSSパケットは、F−TXSSで推定されたSTA1のセクタのためのLQIを含む。
一実施形態で、ISTに続いて非結合STA2は、まず結合を行い、ビームフォーミング・トレーニングの維持を持続(AFRT:association first and continue the remaining beamforming training)したり、あるいは結合する前に、ビームフォーミング・トレーニングの維持を直接遂行(RATB:remaining beamforming training before associating)する。AFRTプロセスの一実施形態で、ISTのR−RXSSの間、結合要請がSTA2によって調整子に伝送される。調整子は、結合応答を結合するSTA1に伝送することによって応答する。その応答は、デバイス能、タイミングのような情報交換を含む。結合応答は、最もしっかりしたMCS、例えば、ISTで使われる制御PHYでよりさらに高いMCSで伝送する。一部の実施形態で、結合プロセスとトレーニング・プロセスとを区別するために、結合要請またはトレーニングが現在遂行中であるということを示すために、PHYヘッダに1つのビットが割り当てられる。
図7は、最終セクタ・トレーニングの例示を図示する。AFRTまたはRTBAの一部の実施形態で、ビームフォーミング・トレーニングの維持は、FSTとビーム調整(beam refinement)とを含む。調整子がSTA2のアンテナ能に係わる知識をもって、R−TXSS及びF−RXSSのための時間を予約するとき、FSTが図7に図示されているように発生しうる。STA2がそれぞれJ個及びK個の送信セクタ及び受信セクタを有すると仮定すれば、一部の実施形態でSTA2は、調整子がISTステージの間に決定された自体の最適の受信セクタを利用して受信するJ個のR−TXSSフレーム(例えば、トレーニング・パケットを)をまず伝送する。R−TXSSパケットを検出してデコーディングすれば、調整子は、STA2のTXセクタそれぞれと関連したLQIを推定する。R−TXSSが完了すれば、調整子は、受信モードから送信モードにスイッチングする。K個の受信セクタにわたってスウィーピングを行うことによって、STA2が聴取する間に調整子は、次にK個のF−RXSSパケットを、ISTステージの間に決定された最適の送信セクタを利用して伝送する。このとき、1つの受信セクタは、それぞれのF−RXSSパケットに対応する。
一部の実施形態で、FSTステージ後に、調整子とSTA2は、自体の最適送信及び受信セクタを知り、後続するビーム調整が行われる。かような実施形態で、STA2がFSTステージ後に、自体の送信及び受信セクタを獲得する間に調整子は、ISTステージ後に、自体の最適送信及び受信セクタを獲得する。
2.ビーム調整
一部の実施形態で、アプリケーション及び/またはアンテナ能に依存し、後続するビーム調整(BR)が行われる。一部の実施形態で、後続するBRは、要請によって行われる。一部の実施形態で、送信機能及び受信機能(例えば、無線イーサネット(登録商標))を支援する双方いずれでのアンテナ・システムをもって、双方向トラフィックフローを利用するアプリケーションに係わる順方向リンク(FL)及び逆方向リンク(BR)を有した完全なBRが利用される。
図8は、ビーム調整の例を図示している。図8の実施形態は、図示されたE,F,G及び/またはHステージを含む。BRに基づいた要請に係わる一部の実施形態で、STA2は、まず調整子にBR要請を伝送する。下記では、完全なBRに含まれるステージについて記述する。
1.Eステージで、調整子がISTステージの間に獲得した以前の最適受信セクタを介して聴取する間、STA2は、FSTステージの間に定義された空間上の領域にわたってBRフレーム(例えば、トレーニング・パケットを)を伝送することによって、まず反復的なTXトレーニングを行う。Eステージ後に調整子は、STA2に係わる最適のTX適応的加重ベクトル(AWV:adaptive weight vector)を推定する。
2.Fステージで、STA2のRX AWVをトレーニングするために、STA2の最適のTX AWVに係わる挿入された(embedded)フィードバック情報を有したBRフレームを伝送する。ステージE及びFが完了すれば、STA2は、自体の最適TX AWV及びRX AWVを獲得することができる。このとき、その最適TX AWV及びRX AWVは、次に、それぞれH及びGステージで利用される。
3.Gステージで、STA2が以前のRX AWVトレーニングの間に獲得した以前の最適のAWVを介して聴取する間に調整子は、ISTステージの間に限定された空間上の領域にわたって、BRフレームを伝送することによって、反復的なTXトレーニングを行う。Gステージ後に、STA2は、調整子に係わる最適のTX AWVを推定する。
4.HステージでSTA2は、調整子RX AWVをトレーニングするために、調整子の最適のTX AWVに係わる挿入されたフィードバック情報を有したBRフレームを伝送する。
5.G及びHステージが完了すれば、調整子は、最適のTX AWV及びRX AWVを獲得し、その最適のTX AWV及びRX AWVは、以後にそれぞれステージF及びEで利用される。このプロセスは、調整子及びSTA2いずれに対しても固定されたTX AWV及びRX AWVに収斂させるために、複数の反復回数にわたって反復される。
一部の実施形態で、アプリケーションが、少なくとも送信機能及び受信機能(例えば、非圧縮ビデオストリーミング)を支援する双方でのアンテナ・システムをもって、単一方向のトラフィックフローを利用する。かような一部の実施形態は、トラフィックフローの方向及び/またはアンテナ能に依存し、順方向リンクビーム調整(FLBR:forward link beam refinement)または逆方向ビーム調整(RLBR:reverse link beam refinement)が行われるとき、部分的なBRを利用する。部分的なBRは、RLBR及びFLBRのために、図9及び図10に図示されたように、E,F及び/またはGステージを含む。要請基盤のBRに係わる一部の実施形態で、STA2は、調整子にBR要請をまず伝送し、またはRLBRの場合には、STA1にまず伝送する。一部の実施形態で、FLBRの場合に調整子は、まずBR要請をSTA2に伝送する。図9に図示されているように、RLBRに含まれるステージの例示について、下記で説明する。
1.Eステージで、調整子がISTステージの間に獲得した以前の最適受信セクタを介して聴取する間、STA2は、FSTステージの間に限定された空間上の領域にわたってBRフレームを伝送することによって、反復的なTXトレーニングを行う。Eステージ後に調整子は、STA2に係わる最適のTX AWVを推定する。
2.Fステージで、FSTステージの間に獲得したSTA2の最適受信セクタを介してSTA2が聴取する間に調整子は、ISTステージの間に獲得した調整子の最適送信セクタを介して、STA2の最適TX AWVに係わるフィードバック情報を伝送する。Fステージは、CTRL PHYまたは使用することを望むアプリケーションのMCSよりやや高いMCSで行われる。E及びFステージが終了すれば、STA2は、調整子のRX AWVをトレーニングするために、続くGステージで利用されるSTA2の最適TX AWVを獲得する。
3.GステージでSTA2は、Eステージで獲得したSTA2の最適送信AWVを介して、BRフレームを伝送することによって、調整子のための反復的なRXトレーニングを行う。
4.Gステージが完了すれば、調整子は、自体の最適RX AWVを獲得するが、その最適RX AWVは、次にステージEで使われる。このプロセスは、STA2での固定されたTX AWVと、調整子での固定されたRX AWVとに収斂させるために、複数の反復回数にわたって反復される。
下記では、図10に図示されているように、FLBRに含まれるステージの例示について記述する。
1.Eステージで、FSTステージの間に限定された空間領域にわたって、自体のアンテナ・パターンを変更する間に調整子は、ISTステージの間に獲得した自体の最適送信セクタを介して、BRフレームを伝送することによって、STA2に係わる反復的なRXトレーニングを行う。Eステージ後に、STA2は、Fステージで利用するための最適のRX AWVを推定する。
2.Fステージで、STA2がEステージで獲得した最適RX AWVを利用して聴取する間、ISTステージの間に限定された空間領域にわたって、BRフレームを伝送することによって、反復的なTXを行う。
3.Gステージで、調整子がISTステージの間に獲得した自体の最適受信セクタを介して聴取する間、STA2は、FSTステージの間に獲得したSTA2の最適送信セクタを介して、調整子の最適TX AWVに係わるフィードバック情報を伝送する。Gステージは、CTRL PHYまたは使用することを望むアプリケーションのMCSよりやや高いMCSで行われる。
4.Gステージが完了すれば、調整子は、自体の最適TX AWVを獲得するが、その最適TX AWVは、次にステージEで使われる。このプロセスは、調整子での固定されたTX AWVと、STA2での固定されたRX AWVとに収斂させるために複数の反復回数にわたって反復される。
図11は、データを送信するだけではなく、受信することができる通信デバイス(例えば、ステーション)に係わる例示的な送受信機構造1100を図示している。送受信機構造1100は、データソース1111、送信(TX)データ・プロセッサ1113、TX無線周波数(RF:radio frequency)チェーン1115、受信(RX)RFチェーン1125、RXデータ・プロセッサ1123、データ・シンク1121及びRF/アンテナ・モジュール1101を含む。
送信モードでの送受信機構造1100の動作について説明される。一実施形態で、データソース1111は、伝送されるデータを保存するための少なくとも1つのメモリを含む。TXデータ・プロセッサ1113は、データソース1111からデータを受信し、その受信されたデータを処理する。データ処理は、例えば、インバース高速フーリエ・トランスフォーム(FFT)、データ圧縮、またはデジタル・ドメインで行われた安全エンコーディングを含む。TXRFチェーン1115は、処理されたデジタルデータを受信し、アナログデータ波形に変換する。RF/アンテナ・モジュール1101は、送信アンテナ及びTXRF(図示せず)電子機器を含む。RF/アンテナ・モジュール1101は、アナログデータ波形を受信し、TXRF電子機器がさらなるアナログ信号処理、例えば、アナログデータ波形に係わるベースバンド・ミキシング及び増幅を行った後、その送信アンテナが、そのアナログデータ波形を無線で伝送する。
受信モードでの送受信機構造1100の動作について説明される。RF/アンテナ・モジュール1111は、受信アンテナ及びRXRF電子機器(図示せず)を含む。受信アンテナは、アナログデータ波形を受信し、RXRF電子機器は、さらなるアナログ信号処理、例えば増、幅及びベースバンド・デミキシング(de-mixing)を行う。RX RFチェーン1125は、RF/アンテナ・モジュール1101からアナログデータ波形を受信した後、デジタルデータに変換する。RXデータ・プロセッサ1123は、RX RFチェーン1125からデジタルデータを受信し、その受信されたデータを処理する。データ処理は、FFT、データの圧縮解除、またはデジタル・ドメインで行われた安全デコーディングを含む。その処理されたデータは、次にデータ・シンク1121に保存される。
一実施形態で、前述のようなビームフォーミングを介して、信号対ノイズ比(signal-to-noise ratio)を向上させるために、1対の通信デバイス、例えば、データ通信と関連した方向性アンテナを有する送信デバイス及び受信デバイスが、アンテナ・トレーニング・プロセスを行う。図12は、ビームフォーミングを介して、データ、例えば、オーディオ及び/またはビデオ(A/V)データを伝送する前に、アンテナトレーニング・セッションを行うように構成された2個のビームフォーミング通信デバイス(送信機1211(例えば、調整子)及び受信機1212(例えば、STA2))を含む。送信機1211及び受信機1212それぞれは、送信アンテナ1213a及び受信アンテナ1213bを含む。図示された実施形態で、ビームフォーミング無線システム1200は、ビームフォーミング(アンテナ加重)動作が、アナログ・ドメインで行われるようなアナログ・ビームフォーミング無線システムである。しかし、そのシステム1200がデジタルビームフォーミング無線システムでもありうるということが認められる。一部の実施形態で、送信機及び受信機それぞれは、複数のアンテナ要素を含む方向性アンテナを含む。
図14のA乃至Cは、図12に図示された実施形態のような送信デバイスまたは受信デバイスに結合されうる異なる類型の方向性アンテナを図示している。一部の実施形態で、方向性アンテナは、図14のAによって表示されたフェーズ・アレイアンテナ1310を含む。他の実施形態で、方向性アンテナは、図14のBによって表示されたスイッチ型アレイアンテナ1320を含む。他の実施形態で、方向性アンテナは、図14のCによって表示されたシングル要素方向性アンテナ1330を含む。ここで記述された異種の方向性アンテナのためのビームフォーミング・プロトコルに係わる多様な実施形態は、送信機及び受信機で、異種の方向性アンテナを利用する。例えば、一実施形態で、送信機1211での送信アンテナ1213a(図12)は、フェーズ・アレイアンテナ1310であって、受信機1212での受信アンテナ1213b(図13)は、スイッチ型アレイアンテナ1320である。他の実施形態で、送信機1211での送信アンテナ1213aは、スイッチ型アレイアンテナ1320であって、受信機1212での受信アンテナ1213bは、フェーズ・アレイアンテナ1310である。他の実施形態で、送信機1211での送信アンテナ1213aは、フェーズ・アレイアンテナ1310またはスイッチ型アレイアンテナ1320であって、受信機1212での受信アンテナ1213bは、シングル要素方向性アンテナ1330である。他の実施形態で、送信機1211での送信アンテナ1213aは、シングル要素方向性アンテナ1330であって、受信機1212での受信アンテナ1213bは、フェーズ・アレイアンテナ1310またはスイッチ型アレイアンテナ1320である。
図12を再び参照すれば、送信機1211の送信(TX)機能は、信号処理モジュール1214を含む。信号処理モジュール1214は、以前にベースバンド処理が行われたベースバンド信号を受信し、例えば、その信号を周波数ドメインから時間ドメインのデジタル信号に変換するインバース高速フーリエ・トランスフォーム(IFFT)を行う。一実施形態で、信号処理モジュール1214は、IFFT及び他の信号処理機能を行うために、プロセッサ(図示せず)、例えば、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、プログラミングが可能なゲート配列(PGA)などを含む。デジタル信号は、次にRFチェーン1215のD/A(digital to analog)機能によって、アナログ波形に変換され、次に、アナログTXBF機能モジュール1216によるアナログ・ビームフォーミング(BF)後に、送信アンテナ1213aを介して、受信機1212に伝送される。送信機1211はまた、アンテナトレーニング・セッションの間に利用されるトレーニング制御モジュール1221を含む。アンテナトレーニング・セッションの間、信号処理モジュール1214からのデジタル信号出力は、アンテナ・ビームフォーミング・アルゴリズムの少なくとも一部分が適用されるトレーニング制御モジュール1221にバイパスされる。アンテナトレーニング・セッションの間、トレーニング制御モジュール1221は、一つ以上のトレーニング・シーケンスを生成する。そのトレーニング・シーケンスは、RFチェーン1215に移動してアナログ波形に変換され、前述のように受信機1212に伝送される。
受信機1212の受信(RX)機能は、アナログTXBF機能1216と協力的に、アナログ・ビームフォーミングを提供するアナログRXBF機能モジュール1217を含む。送信機1211から伝送された信号は、受信アンテナ1213bを介して受信機1212によって受信される。受信された信号は、アナログRXBF機能1217に移動する。アナログRXBF機能1217は、RFチェーン1218でデジタル信号に変換され、次に、例えば、信号処理モジュール1219内のFFTモジュールによって、周波数ドメイン・ベースバンド信号に変換される。その周波数ドメイン・ベースバンド信号は、次に続くベースバンド処理のために出力される。受信機1212はまた、アンテナトレーニング・セッションの間に使われる自体のみのトレーニング制御モジュール1222を含む。アンテナトレーニング・セッションの間、送信機1211から受信されるトレーニング・シーケンスを示すデジタル信号は、アンテナ・ビームフォーミング・アルゴリズムの少なくとも一部分が適用されるトレーニング制御モジュール1222にバイパスされる。
トレーニング制御モジュール1221,1222によって行われるアンテナ・トレーニング・アルゴリズムは、アンテナ構成に依存する。例えば、送信アンテナ1213aが、フェーズ・アレイアンテナ1310(図14のA)であると仮定すれば、受信アンテナ1213bは、スイッチ型アレイアンテナ1320である。次に、送信機1211で、トレーニング制御モジュール1221によって行われたアンテナ・ビームフォーミング・アルゴリズムのうち一部は、異なって推定されるビームフォーミング係数を有するように構成されたフェーズ・アレイアンテナを介して、トレーニング・シーケンスを伝送することを含む一方、トレーニング制御モジュール1222によって行われたアンテナ・ビームフォーミング・アルゴリズムのうち一部は、送信機1211によって伝送されたトレーニング・シーケンスを受信するためのスイッチ型アレイアンテナに係わる異なるアンテナ・セクタのスキャニング、及びその受信されたトレーニング・シーケンスと関連したリンク品質指示器(LQI)の計算または推定を含む。LQIに係わる多様な測定が利用される。LQIの基にした一部の実施形態は、受信されたトレーニング・シーケンスと関連した信号対ノイズ比率(SNR)を利用する。SNRに係わる実施形態のうち一つは、最尤度(maximum likelihood)SNR推定器技術を利用する。LQIを基とした他の実施形態は、受信された信号強度指示器(RSSI:received signal strength indicator:RSSI)を利用する。LQIを基とした他の実施形態は、信号対ノイズ及び干渉比率(SNIR:signal to noise and interference ratio)を利用する。
前述の例示的な実施形態は、プロセッサによって実行されるためのプログラム命令語、論理回路、ASIC(application specific integrated circuit)、ファームウェアのような多様な方法で具現される。例えば、その実施形態は、一つ以上のプロセッサ(例えば、CPU、マイクロコントローラ)または無線ステーションでの他の演算デバイスで実行されるための一つ以上のソフトウェアまたはファームウェアのアプリケーション、コンピュータで具現された方法、コンピュータ使用可能媒体に保存されたプログラム・プロダクトとして具現される。
前記の具体的な説明は、多様な実施形態に適用されるように、本明細書の本質的であって新規な特徴を図示し、説明して指摘したが、本発明の意図を外れずに図示されたシステムに係わる多様な省略、代替、形式及び細部事項の変更が、その技術分野での当業者によって創作可能であるということが認められるであろう。

Claims (60)

  1. 無線ネットワークにおいて、異種の無線デバイス間で、ビームフォーミング・トレーニングを行う方法において、
    ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウと、レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウと、を含む固定時間区間を獲得する段階と、
    アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定する段階と、
    前記アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第2個数を決定する段階と、
    前記第1個数のスロットを、前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てる段階と、
    前記第2個数のスロットを、前記レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てる段階と、
    無線デバイスが複数の第1トレーニング・パケットを受信し、前記複数の第1トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するとき、前記複数の第1個数のスロットでの前記複数の送信セクタにおいて、前記無線デバイスに、前記複数の第1トレーニング・パケットを伝送する段階と、
    前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信する段階と、
    前記第2個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記複数の受信セクタにおいて、前記無線デバイスから複数の第2トレーニング・パケットを受信する段階と、
    前記ビームフォーミング・トレーニングを完了させることができるように、前記複数の第2トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第2トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する段階と、を含むことを特徴とするビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  2. 前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウは、順方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、前記送信セクタは、順方向リンク送信セクタを含み、前記レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウは、逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、前記受信セクタは、逆方向リンク受信セクタを含み、前記第1個数のスロットは、順方向リンクスロットを含み、前記第2個数のスロットは、逆方向リンクスロットを含むことを特徴とする請求項1に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  3. 前記最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットは、最も高い信号対ノイズ比を有したまま受信された第1トレーニング・パケットを含むことを特徴とする請求項1に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  4. 前記異なる無線デバイスは、結合されていないことを特徴とする請求項1に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  5. 前記固定時間区間は、それぞれのスーパーフレームに対して適応的に調整されることを特徴とする請求項1に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  6. 無線ネットワークで異種のデバイス間にビームフォーミングを行う方法において、
    アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定する段階と、
    無線デバイスが少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを受信し、最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するように構成されるとき、前記第1個数のスロットでの前記送信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスに、前記少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを伝送する段階と、
    前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信する段階と、を含むことを特徴とするビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  7. ビームフォーミング・トレーニングを行うために、前記スーパーフレームにおいて、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウを含む前記固定時間区間を獲得する段階と、
    前記第1個数のスロットを、前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てる段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  8. 前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウは、順方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、前記送信セクタは、順方向リンク送信セクタを含み、前記第1個数のスロットは、イニシエータ・セクタスロットを含むことを特徴とする請求項7に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  9. 前記第1個数のスロットを、前記スーパーフレームの前記固定時間区間での前記レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てる段階をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  10. 前記レスポンダ基盤トレーニング・ウィンドウは、逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、前記送信セクタは、逆方向リンク送信セクタを含み、前記第1個数のスロットは、レスポンダ・セクタスロットを含むことを特徴とする請求項9に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  11. 前記無線デバイスは、通信ステーション、ネットワーク調整子ステーションまたは携帯用ターミナルのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項6に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  12. 前記アンテナ構成は、シングルアンテナ、固定されたセクタ・アンテナまたはフェーズアンテナ・アレイのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項6に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  13. 前記アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第2個数を決定する段階と、
    前記第2個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記受信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスから少なくとも1つの第2トレーニング・パケットを受信する段階と、
    最も高いリンク品質で受信された第2トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する段階と、を含むことを特徴とする請求項6に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  14. 無線ネットワークで、異種のデバイス間で、ビームフォーミング・トレーニングを行う方法において、
    アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定する段階と、
    前記第1個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記受信セクタのうち少なくとも一つにおいて、無線デバイスから、少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを受信する段階と、
    最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定する段階と、を含むことを特徴とするビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  15. ビームフォーミング・トレーニングを行うために、前記スーパーフレームにおいて、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウを含む固定時間区間を獲得する段階と、
    前記第1個数のスロットを、前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てる段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  16. 前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウは、逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、前記受信セクタは、逆方向リンク受信セクタを含み、前記第1個数のスロットは、イニシエータ・セクタスロットを含むことを特徴とする請求項15に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  17. 前記アンテナ構成は、シングルアンテナ、固定されたセクタ・アンテナまたはフェーズアンテナ・アレイのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項14に記載のビームフォーミング・トレーニング遂行方法。
  18. 無線ネットワークでデバイス間で、ビーム探索を行う方法において、
    ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、固定時間区間を獲得する段階と、
    少なくとも1つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも1つのために利用される固定時間区間に係わる第1個数のスロットを決定する段階と、
    前記少なくとも1つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも1つのために利用される固定時間区間に係わる第2個数のスロットを決定する段階と、
    前記第1個数のスロット及び前記第2個数のスロットを、前記固定時間区間内の使用可能な全体個数のスロットにマッピングする段階と、を含むことを特徴とするビーム探索遂行方法。
  19. 前記第1個数のスロット及び前記第2個数のスロットをマッピングする段階は、
    前記第1個数のスロット及び前記第2個数のスロットを、前記全体個数のスロットに割り当てる段階を含むことを特徴とする請求項18に記載のビーム探索遂行方法。
  20. 前記スロットの前記第1個数、及び前記スロットの前記第2個数の和は、前記スロットの前記全体個数と同一であることを特徴とする請求項18に記載のビーム探索遂行方法。
  21. 前記スロットの前記第1個数、及び前記スロットの前記第2個数の和は、前記スロットの前記全体個数より少ないことを特徴とする請求項18に記載のビーム探索遂行方法。
  22. 前記スロットの前記第1個数は、前記送信セクタの個数に基づいて決定されることを特徴とする請求項18に記載のビーム探索遂行方法。
  23. 前記第1個数のスロットのうち少なくとも一つは、前記複数の送信セクタのうち第1送信セクタをスウィーピングするために割り当てられることを特徴とする請求項22に記載のビーム探索遂行方法。
  24. 前記複数の送信セクタのうち第2送信セクタのスウィーピングのために割り当てられる前記第1個数のスロットの個数より、前記複数の送信セクタのうち前記第1送信セクタのスウィーピングのために割り当てられる前記第1個数のスロットの個数がさらに多いことを特徴とする請求項23に記載のビーム探索遂行方法。
  25. 前記送信セクタのうち少なくとも2つは、不均一ビーム幅を有することを特徴とする請求項22に記載のビーム探索遂行方法。
  26. 前記スロットの前記第2個数は、前記受信セクタの個数に基づいて決定されることを特徴とする請求項18に記載のビーム探索遂行方法。
  27. 前記第2個数のスロットのうち少なくとも一つは、前記複数の受信セクタのうち第1受信セクタをスウィーピングするために割り当てられることを特徴とする請求項26に記載のビーム探索遂行方法。
  28. 前記複数の受信セクタのうち第2受信セクタのスウィーピングのために割り当てられる前記第2個数のスロットの個数より、前記複数の受信セクタのうち前記第1受信セクタのスウィーピングのために割り当てられる前記第2個数のスロットの個数がさらに多いことを特徴とする請求項27に記載のビーム探索遂行方法。
  29. 前記受信セクタのうち少なくとも2つは、不均一ビーム幅を有することを特徴とする請求項26に記載のビーム探索遂行方法。
  30. 前記スロットの前記第1個数、及び前記スロットの前記第2個数は、送信セクタの個数及び受信セクタの個数に基づくことを特徴とする請求項18に記載のビーム探索遂行方法。
  31. 無線ネットワーク調整子において、
    アンテナと、
    プロセッサとを含み、
    前記プロセッサは、
    ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウと、レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウと、を含む固定時間区間を獲得し、
    アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定し、
    前記アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第2個数を決定し、
    前記第1個数のスロットを、前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当て、
    前記第2個数のスロットを、前記レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当て、
    無線デバイスが複数の第1トレーニング・パケットを受信し、前記複数の第1トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するとき、前記複数の第1個数のスロットでの前記複数の送信セクタにおいて、前記無線デバイスに、前記複数の第1トレーニング・パケットを伝送し、
    前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信し、
    前記第2個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記複数の受信セクタにおいて、前記無線デバイスから複数の第2トレーニング・パケットを受信し、
    前記ビームフォーミング・トレーニングを完了させることができるように、前記複数の第2トレーニング・パケットのうち最も高いリンク品質で受信された第2トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定することを特徴とする無線ネットワーク調整子。
  32. 前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウは、順方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、前記送信セクタは、順方向リンク送信セクタを含み、前記レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウは、逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、前記受信セクタは、逆方向リンク受信セクタを含み、前記第1個数のスロットは、順方向リンクスロットを含み、前記第2個数のスロットは、逆方向リンクスロットを含むことを特徴とする請求項31に記載の無線ネットワーク調整子。
  33. 無線ステーションにおいて、
    アンテナと、
    プロセッサと、を含み、
    前記プロセッサは、
    アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、送信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定し、無線デバイスが少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを受信し、最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適送信セクタを推定するように構成されるとき、前記第1個数のスロットでの前記送信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスに、前記少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを伝送し、前記無線デバイスから、前記最適送信セクタを示すデータを受信することを特徴とする無線ステーション。
  34. 前記プロセッサは、
    ビームフォーミング・トレーニングを行うために、前記スーパーフレームにおいて、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウを含む前記固定時間区間を獲得し、前記第1個数のスロットを、前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てるようにさらに構成されることを特徴とする請求項33に記載の無線ステーション。
  35. 前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウは、順方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、前記送信セクタは、順方向リンク送信セクタを含み、前記第1個数のスロットは、イニシエータ・セクタスロットを含むことを特徴とする請求項34に記載の無線ステーション。
  36. 前記第1個数のスロットを、前記スーパーフレームの前記固定時間区間での前記レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てるようにさらに構成されることを特徴とする請求項33に記載の無線ステーション。
  37. 前記レスポンダ基盤トレーニング・ウィンドウは、逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、前記送信セクタは、逆方向リンク送信セクタを含み、前記第1個数のスロットは、レスポンダ・セクタスロットを含むことを特徴とする請求項36に記載の無線ステーション。
  38. 前記無線デバイスは、通信ステーション、ネットワーク調整子ステーションまたは携帯用ターミナルのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項33に記載の無線ステーション。
  39. 前記アンテナ構成は、シングルアンテナ、固定されたセクタ・アンテナまたはフェーズアンテナ・アレイのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項33に記載の無線ステーション。
  40. 前記プロセッサは、
    前記アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用される前記固定時間区間に係わるスロットの第2個数を決定し、
    前記第2個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記受信セクタのうち少なくとも一つにおいて、前記無線デバイスから少なくとも1つの第2トレーニング・パケットを受信し、
    最も高いリンク品質で受信された第2トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定するようにさらに構成されることを特徴とする請求項33に記載の無線ステーション。
  41. 無線ステーションにおいて、
    アンテナと、
    プロセッサと、を含み、
    前記プロセッサは、
    アンテナ構成での送信セクタの個数、及び前記アンテナ構成での受信セクタの個数のうち少なくとも一つに基づいて、受信セクタ・スウィーピングに利用されるスーパーフレームでの固定時間区間に係わるスロットの第1個数を決定し、
    前記第1個数のスロットのうち少なくとも一つでの前記受信セクタのうち少なくとも一つにおいて、無線デバイスから、少なくとも1つの第1トレーニング・パケットを受信し、
    最も高いリンク品質で受信された第1トレーニング・パケットと関連したセクタを含む最適受信セクタを推定することを特徴とする無線ステーション。
  42. 前記プロセッサは、
    ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウを含む固定時間区間を獲得し、
    前記第1個数のスロットを、前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウに割り当てるようにさらに構成されることを特徴とする請求項41に記載の無線ステーション。
  43. 前記イニシエータ基盤のトレーニング・ウィンドウは、逆方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、前記受信セクタは、逆方向リンク受信セクタを含み、前記第1個数のスロットは、イニシエータ・セクタスロットを含むことを特徴とする請求項37に記載の無線ステーション。
  44. 前記プロセッサは、
    前記第1個数のスロットを、前記スーパーフレームでの前記固定時間区間に係わるレスポンダ基盤トレーニング・ウィンドウに割り当てるようにさらに構成されることを特徴とする請求項41に記載の無線ステーション。
  45. 前記レスポンダ基盤のトレーニング・ウィンドウは、順方向リンク・トレーニング・ウィンドウを含み、前記受信セクタは、順方向リンク受信セクタを含み、前記第1個数のスロットは、レスポンダ・セクタスロットを含むことを特徴とする請求項44に記載の無線ステーション。
  46. 前記無線デバイスは、通信ステーション、ネットワーク調整子ステーションまたは携帯用ターミナルのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項41に記載の無線ステーション。
  47. 前記アンテナ構成は、シングルアンテナ、固定されたセクタ・アンテナまたはフェーズアンテナ・アレイのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項41に記載の無線ステーション。
  48. 無線ネットワーク調整子において、
    アンテナと、
    プロセッサと、を含み、
    前記プロセッサは、
    ビームフォーミング・トレーニングを行うために、スーパーフレームにおいて、固定時間区間を獲得し、
    少なくとも1つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも1つのために利用される固定時間区間に係わる第1個数のスロットを決定し、
    前記少なくとも1つのアンテナ構成に基づいて、送信セクタ・スウィーピング及び受信セクタ・スウィーピングのうち少なくとも1つのために利用される固定時間区間に係わる第2個数のスロットを決定し、
    前記第1個数のスロット及び前記第2個数のスロットを、前記固定時間区間内の使用可能な全体個数のスロットにマッピングすることを特徴とする無線ネットワーク調整子。
  49. 前記プロセッサは、
    前記第1個数のスロット及び前記第2個数のスロットを、前記全体個数のスロットに割り当てることによって、前記第1個数のスロット及び前記第2個数のスロットをマッピングするように構成されることを特徴とする請求項48に記載の無線ネットワーク調整子。
  50. 前記スロットの前記第1個数、及び前記スロットの前記第2個数の和は、前記スロットの全体個数と同一であることを特徴とする請求項48に記載の無線ネットワーク調整子。
  51. 前記スロットの前記第1個数、及び前記スロットの前記第2個数の和は、前記スロットの全体個数より少ないことを特徴とする請求項48に記載の無線ネットワーク調整子。
  52. 前記スロットの前記第1個数は、前記送信セクタの個数に基づいて決定されることを特徴とする請求項48に記載の無線ネットワーク調整子。
  53. 前記第1個数のスロットのうち少なくとも一つは、前記複数の送信セクタのうち第1送信セクタをスウィーピングするために割り当てられることを特徴とする請求項52に記載の無線ネットワーク調整子。
  54. 前記複数の送信セクタのうち第2送信セクタのスウィーピングのために割り当てられる前記第1個数のスロットの個数より、前記複数の送信セクタのうち前記第1送信セクタのスウィーピングのために割り当てられる前記第1個数のスロットの個数がさらに多いことを特徴とする請求項53に記載の無線ネットワーク調整子。
  55. 前記送信セクタのうち少なくとも2つは、不均一ビーム幅を有することを特徴とする請求項52に記載の無線ネットワーク調整子。
  56. 前記スロットの第2個数は、前記受信セクタの個数に基づいて決定されることを特徴とする請求項48に記載の無線ネットワーク調整子。
  57. 前記第2個数のスロットのうち少なくとも一つは、前記複数の受信セクタのうち第1受信セクタをスウィーピングするために割り当てられることを特徴とする請求項56に記載の無線ネットワーク調整子。
  58. 前記複数の受信セクタのうち第2受信セクタのスウィーピングのために割り当てられる前記第2個数のスロットの個数より、前記複数の受信セクタのうち前記第1受信セクタのスウィーピングのために割り当てられる前記第2個数のスロットの個数がさらに多いことを特徴とする請求項57に記載の無線ネットワーク調整子。
  59. 前記受信セクタのうち少なくとも2つは、不均一ビーム幅を有することを特徴とする請求項56に記載の無線ネットワーク調整子。
  60. 前記スロットの前記第1個数、及び前記スロットの前記第2個数は、送信セクタの個数及び受信セクタの個数に基づくことを特徴とする請求項48に記載の無線ネットワーク調整子。
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