JP2020526967A - ビームフォーミングトレーニング方法および装置 - Google Patents

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Abstract

本出願は、通信分野に関連しており、より具体的には、ビームフォーミングトレーニング技術に関連している。ビームフォーミングトレーニング方法において、イニシエータが、N個のアンテナを有している。ISSプロセスにおいて、イニシエータは、m個のアンテナ(mは1以上であり、かつN以下である)のうちのアンテナを順次使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを送信し、RSSプロセスにおいて、イニシエータは、M個のアンテナを使用することによって並列(すなわち、同時)全方向様式で第2のSSWフレームを受信し、第2のSSWフレームは、レスポンダによってさまざまなセクタ方向に送信され、それぞれの第2のSSWフレームは、ISSプロセスにおける最良品質を有する第1のSSWフレームを示すために使用される情報を搬送し、M個のアンテナは、少なくともm個のアンテナを含み、受信された第2のSSWフレームに基づいてISSプロセスにおける最適な送信ビームを決定する。複数のアンテナを順次使用することによってスイーピング(受信)が実行される既存の様式と比較されると、本出願のRSSプロセスにおいてイニシエータによって使用されるマルチアンテナ並列受信様式は、時間を節約すること、および効率を改善することが可能であるということが知られることが可能である。

Description

本出願は、通信分野に関し、詳細には、ビームフォーミングトレーニング技術に関する。
本出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれている、2017年7月7日に中国国家知的財産局に出願された「BEAMFORMING TRAINING METHOD AND APPARATUS」と題する中国出願第201710553107.2号の優先権を主張するものである。
ミリメートル波通信においては、ビームフォーミングトレーニングプロセスが、少なくともセクタレベルスイープ(Sector level sweep、SLS)プロセスを含み得、それにおいては、基本的な伝送レートで通信することが可能であるデータイニシエータとデータレシーバとの間におけるチェーンが確立され得、ビームトレーニングを開始する当事者がイニシエータであり、ビームトレーニングに参加する他方の当事者がレスポンダである。
SLSプロセスは通常、少なくともイニシエータセクタスイープ(Initiator sector sweep、ISSまたはI−SS)プロセスおよびレスポンダセクタスイープ(Responder sector sweep、RSSまたはR−SS)プロセスを含み得る。ISSプロセスにおいては、イニシエータは、さまざまなセクタ方向にセクタスイープ(Sector Sweep、SSW)フレームを送信し、レスポンダは、セクタスイープフレームを全方向から受信し、イニシエータによって送信される最良品質のSSWフレームを知り得る。RSSプロセスにおいて、レスポンダは、SSWフィードバックフレームを使用することによって、ISSフェーズにおいて受信された最も強いセクタ方向をイニシエータへフィードバックし得る。具体的には、レスポンダは、さまざまなセクタ方向にSSWフィードバックフレームを送信し、イニシエータは、SSWフィードバックフレームを全方向から受信する。この方法においては、イニシエータは、ISSフェーズにおいて送信される最良品質のセクタスイープフレームを知り得、次いでSLSプロセスにおける最適な送信ビームを決定し得る。
SLSフェーズにおいては、特にRSSフェーズにおいては、イニシエータが複数のアンテナを有している場合には、複数のアンテナを使用することによるシーケンシャルスイーピング(受信)の様式が使用される。これは、比較的長い時間を費やす。
前述の問題を解決するために、本出願は、時間を節約するためのビームフォーミングトレーニング方法および装置を提供する。
前述の目的を達成するために、本出願の実施形態は、下記の技術的なソリューションを提供する。
一態様によれば、本出願の実施形態は、ISSプロセスにおいて、イニシエータにより、m個のアンテナを順次使用することによってさまざまなセクタ方向にトレーニングフレームを送信することと、RSSプロセスにおいて、m個のアンテナを使用することによって受信を行うこと、またはm個のアンテナを含むアンテナセットを使用することによって受信を行うこととを含むビームフォーミングトレーニング方法を提供する。あるいは、ISSプロセスにおいて、イニシエータは、m個の無線周波数チェーンを送信のために順次使用することによってアンテナに接続し、RSSプロセスにおいて、イニシエータは、m個の無線周波数チェーンを受信のために使用するか、またはm個の無線周波数チェーンを含む無線周波数チェーンのセットを受信のために使用すると考えられ得る。あるいは、ISSプロセスにおいて、イニシエータは、m個の無線周波数構成を使用し、RSSプロセスにおいて、イニシエータは、m個の無線周波数構成を受信のために使用するか、またはm個の無線周波数構成を含む無線周波数構成セットを受信のために使用すると考えられ得る。無線周波数構成は、1つまたは複数の無線周波数チェーンと1つまたは複数のアンテナとの間における接続構成であり得る。トレーニングフレームは、SSWフレーム、SLSフレーム、またはBFトレーニングフレームであり得、mは1以上であり、かつN以下であり、Nは、イニシエータが有しているアンテナの総量である。イニシエータの複数のアンテナは、同じネットワークノードに属し得、または複数のネットワークノードに別々に属し得る。ISSプロセスおよびRSSプロセスは、1つのBIにおいて発生し得、またはそれらのプロセスのうちの1つもしくは2つが、複数のBIにわたり得る。加えて、ISSプロセスは、BTIにおいて発生し得、または非BTIインターバルにおいて発生し得る。RSSプロセスにおいて、イニシエータが複数のアンテナを有している場合には、マルチアンテナ並列受信様式が使用される。複数のアンテナを順次使用することによってスイーピング(受信)が実行される既存の様式と比較されると、この様式は、時間を節約すること、および効率を改善することが可能である。
可能な設計においては、イニシエータとレスポンダとの間における対話手順は、ISSプロセスにおいて、イニシエータにより、m個のアンテナのうちのアンテナを順次使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを送信することと、レスポンダにより、第1のSSWフレームを全方向から受信することと、ISSフェーズにおける最良品質を有する第1のSSWフレームを決定すること(加えて、レスポンダの最適なアンテナがさらに決定され得る)と、RSSプロセスにおいて、レスポンダにより、レスポンダの最適なアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第2のSSWフレームを送信すること(ネゴシエーションにおいてアンテナ送信/受信相互関係を有していないレスポンダに関しては、そのレスポンダは、すべてのアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第2のSSWフレームを送信し得る)と、イニシエータにより、M個のアンテナを使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを全方向から受信することであって、M個のアンテナは、少なくともm個のアンテナを含むこととを含む。たとえば、イニシエータは、アンテナ0から2を含むと想定される。ISSフェーズにおいて、イニシエータは、アンテナ0および1を使用することによって第1のSSWフレームを送信し、RSSフェーズにおいて、イニシエータは、アンテナ0および1を使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信し得、またはアンテナ0から2を使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信し得る。イニシエータは、受信された第2のSSWフレームに基づいてISSプロセスにおける最適な送信ビームを決定し得る。この実施形態においては、ISSプロセスにおいて伝送されるSSWフレームは、第1のSSWフレームと呼ばれ、RSSプロセスにおいて伝送されるSSWフレームは、第2のSSWフレームと呼ばれる。第1または第2のSSWフレームは、アンテナ、セクタ、およびカウントダウン値における1つまたは複数の識別子を含み得る。加えて、この実施形態においては、ISSおよびRSSは、同じBIに配置される。RSSプロセスにおいては、SSWフレームが、複数のアンテナ(RFチェーン)を使用することによって並列様式で受信される。これは、RSSプロセスにおいてレスポンダセクタスイープ効率を改善することおよびセクタスイープ時間を短縮することを効果的に行うことが可能である。加えて、複数のアンテナが同時に受信を実行するので、ダイバーシティー受信および信号の組合せの効果が入手されることが可能であり、したがって、RSSプロセスにおけるセクタスイープの堅牢性がさらに改善されることが可能である。
可能な設計において、イニシエータおよびレスポンダが接続を確立しておらず、レスポンダが最初のアクセスを試みるシナリオにおいては、m個のアンテナは、K個の送信グループへと分類され得、それぞれの送信グループは、1つのアンテナを含み得、または複数のアンテナを含み得る。ISSフェーズは、K個(Kは、1よりも大きい正の整数である)のBIのBTIにわたる。イニシエータは、K個のBIのそれぞれのBIのBTIにおいて送信グループのうちの1つにおけるアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレーム(すなわち、ビーコンフレーム)を送信し得る。イニシエータが複数のRFチェーンを有している場合には、1つのBTIにおいて、それぞれのRFチェーンが同じアンテナの使用を保持し得ると明記され得、言い換えれば、イニシエータは、1つのBTIにおいてそれぞれのRFチェーンのアンテナを切り替えない。イニシエータは、シーケンシャル送信を実施するために、複数のRFチェーンを順番に使用することによって送信を実行し得る。別の任意選択の実装は、下記を含む。イニシエータは、伝送電力を重ね合わせて信号を強化するために、複数のRFチェーンを使用することによって送信を実行する。加えて、1つのBTIにおける伝送のために複数のアンテナが使用される場合には、それぞれのアンテナは、そのBTIにおける別々のタイムピリオド(BTIサブインターバルと呼ばれ得る)を占有し得る。しかしながら、RSSフェーズは、K番目のBIのA−BFTピリオドにおいて発生し得る。レスポンダは、K番目のBIのA−BFTピリオドにおいて、レスポンダの最適なアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第2のSSWフレームを送信し得る。イニシエータは、RSSフェーズにおいてアンテナの切り替えを実行せず、K番目のBIのA−BFTピリオドにおいて、M個のアンテナを使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信し得る。A−BFTピリオドにおいては、それぞれのRFチェーン上のアンテナは、同時受信のための疑似全方向指向性パターンモードとして構成され得る。言い換えれば、A−BFTピリオドにおいては、イニシエータによって使用されるアンテナは、複数のビーコンフレームのセクタスイープフィールドのアンテナIDサブフィールドにおいてイニシエータによって使用されるアンテナID値に対応する複数のアンテナである。この実施形態においては、ISSは複数のBIにわたる。それぞれのBIピリオドに関して、BTIの長さは、著しくは増大されない。加えて、RSSプロセスにおいては、SSWフレームが、複数のアンテナ(RFチェーン)を使用することによって並列様式で受信される。これは、RSSプロセスにおいてレスポンダセクタスイープ効率を改善することおよびセクタスイープ時間を短縮することを効果的に行う。加えて、複数のアンテナが同時に受信を実行するので、ダイバーシティー受信および信号の組合せの効果が入手されることが可能であり、したがって、RSSプロセスにおけるセクタスイープの堅牢性がさらに改善されることが可能である。
可能な設計においては、RSSプロセスは、K個のサブフェーズへと分割される。前述のm個のアンテナは、K個の送信グループへと分類され、それぞれの送信グループは、1つのアンテナを含み得、または複数のアンテナを含み得る。前述のM個のアンテナは、K個の受信グループへと分類され、それぞれの受信グループは、少なくとも1つのアンテナを含み、少なくとも1つのグループは、2つ以上のアンテナを含む。Kの値は、イニシエータとレスポンダとの間におけるネゴシエーションによって決定され得、またはレスポンダは、イニシエータによってKの値を通知され得る。この実施形態においてはアンテナの切り替えが実行されるということに留意されたい。具体的には、ISSフェーズにおいて、イニシエータは、複数の送信グループの間において順次切り替えを行い得、それぞれの送信グループにおけるアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレーム(すなわち、ビーコンフレーム)を送信する。例においては、K個の送信グループは、同じBIにおいて切り替えられ得る。RSSフェーズにおいて、レスポンダは、K個のサブフェーズにおいてレスポンダの最適なアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第2のSSWフレームを送信する。合計でK個のサブフェーズがあるので、レスポンダは、K回にわたってセクタスイープフレームを送信する。イニシエータは、それぞれのサブフェーズにおいて、受信グループのうちの1つにおけるアンテナを使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信する(K個のサブフェーズは、K個の受信グループとの1対1の対応関係にある)。別の例においては、この実施形態におけるISSフェーズは、非BTIインターバルにおいて発生し得る。それに対応して、RSSフェーズは、同じBIのA−BFTピリオドにおいて発生する、すなわち、そのA−BFTピリオドにおいて受信グループが切り替えられる。あるいは、さらに別の例においては、ISSフェーズおよびRSSフェーズは、複数のBIにわたり得、イニシエータは、1つのBIのA−BFTフェーズにおいてアンテナの切り替えを実行しない(すなわち、同じBIのBTIおよびA−BFTピリオドにおいて使用されるアンテナどうしは重なる)。このケースにおいては、RSSフェーズのK個のサブフェーズにおいてK個のA−BFTピリオドが発生し得る。あるいは、さらに別の例においては、ISSフェーズは、K個のBIのBTIにわたり、RSSフェーズは、K番目のBIのA−BFTピリオドにおいて発生する、すなわち、1つのA−BFTピリオドにおいて受信グループの切り替えが実行される。あるいは、さらに別の例においては、RSSフェーズにおいて、イニシエータは、L個のA−BFT割り当てごとに受信アンテナの組合せを切り替え得、Lは、ビーコンインターバル制御フィールドにおいてそれぞれのアンテナによって使用されるN個のA−BFTサブフィールドの値である。Lは、ISSフェーズにおけるイニシエータのセクタの総量、およびそれぞれのBTIにおいて伝送されることが可能であるビーコンフレームの量に関連している。たとえば、イニシエータのセクタの総量が20であり、1つのBTIにおいて伝送されることが可能であるビーコンフレームの最大量が10であると想定される。このケースにおいては、ISSフェーズは、2つのBIを使用することによって完了される必要がある。このケースにおいては、L=2である。RSSフェーズにおいて、レスポンダは、2つのA−BFTピリオドごとにアンテナの切り替えを実行する。
可能な設計において、ISSが非BTIインターバルにおいて発生するシナリオにおいては、レスポンダも複数のRFチェーンを有している場合には、下記のオペレーションが実行され得る。イニシエータは、第1のSSWフレームのセクタスイープフィードバックフィールドまたは別のフィールドにおいてISSのセクタの総量のフィールドを含む。セクタの総量は、アンテナをいつ切り替えるかを決定するためにレスポンダによって使用されることが可能である。例においては、セクタの総量は、次の計算方法を使用することによって入手され得る。ISSフェーズにおいてすべてのアンテナによって使用されるセクタの量の合計が、レスポンダの複数のRFチェーンにおいて必要とされる切り替えられるアンテナの最大量(またはトレーニングアンテナの量と呼ばれ得る)の値を乗じられ、入手された積が、セクタの総量である。たとえば、レスポンダは2つのRFチェーンを有しており、一方は2つのアンテナに接続され得、他方は3つのアンテナに接続され得る。このケースにおいては、レスポンダの切り替えられるアンテナの最大量は3である。ISSフェーズにおいてすべてのアンテナによって使用されるセクタの量の合計は20であると想定される。このケースにおいては、セクタの総量は60である。切り替えられるアンテナの量は、下記のとおりである。たとえば、1つのRFチェーンがトレーニングのために2つのアンテナに接続される必要がある場合には、それらの2つのアンテナのうちの一方が、切り替えのために選択され得る。切り替えられるアンテナの量は2である、または切り替え回数の量は1であるということが、プロトコルにおいて具体的に指定され得る。これは、あいまいさをもたらさない。レスポンダは、レスポンダによって最近ネゴシエートされた受信アンテナの量のフィールドにおける値を使用することによって、レスポンダの複数のRFチェーンにおいて必要とされる切り替えられるアンテナの最大量の値または情報表現を搬送し得る。別の例においては、レスポンダのすべてのRFチェーンが、切り替えられるアンテナの同じ量(またはトレーニングアンテナの同じ量)を有している場合には、ISSのセクタの総量は、次の計算方法を使用することによって入手される。ISSフェーズにおいてすべてのアンテナによって使用されるセクタの量の合計が、レスポンダの複数のRFチェーンにおいて必要とされる切り替えられるアンテナの量(またはトレーニングアンテナの量)の値を乗じられ、入手された積が、セクタの総量である。切り替えられるアンテナの量は、イニシエータとレスポンダとの間におけるネゴシエーションによって入手され得る。加えて、ISSがBTIの外にあり、レスポンダの少なくとも1つのRFチェーンが複数のアンテナをトレーニングする必要があるか、またはそれぞれのRFチェーンが複数のアンテナをトレーニングする必要がある場合には、イニシエータは、ISSにおいてセクタスイープを実行することを複数回にわたって繰り返す。イニシエータの受信回数の量は、レスポンダによって最近ネゴシエートされた受信アンテナの量のフィールドにおける値である。しかしながら、レスポンダの複数のRFチェーンが複数のアンテナをトレーニングする必要がある場合には、アンテナの切り替えが、ISSにおいてそれらの複数のRFチェーンに関して同時に実行される必要があり、繰り返されるセクタスイープが、切り替え中にLBIFSのインターバルで実行され得る。ISSの始まりにおいて、レスポンダは、複数のアンテナを複数のRFチェーン上で疑似全方向指向性パターンモードで構成し得、指定されたタイムインターバルにおいてその疑似全方向指向性パターンモードを保持し得る。指定されたタイムインターバルの長さは、イニシエータによって最近ネゴシエートされたセクタの総量が、単一のSSWフレームの伝送時間に、対応するIFSインターバル(たとえば、プロトコルにおいて定義されているSBIFS、LBIFSなど)を加えた合計を乗じられるものである。指定されたタイムインターバルの後の次の指定されたタイムインターバルにおいて、レスポンダは、RFチェーンを、疑似全方向指向性パターンモードで構成されている別のアンテナに切り替えることが可能である。
可能な設計においては、切り替えは、下記の様式で実行され得る。フェーズA: ターゲットRFチェーンが、第1のアンテナに接続することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを送信する。説明を簡単にするために、イニシエータまたはレスポンダのいかなるRFチェーンも、ターゲットRFチェーンと呼ばれ得る。フェーズB: SBIFSを待機した後に、別のRFチェーンに接続されている第2のアンテナが、さまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを送信する。フェーズC: 第2のアンテナが第1のSSWフレームを送信するピリオド内で、ターゲットRFチェーンは、第3のアンテナに切り替えて接続する。フェーズCおよびフェーズBは、時間の点で同時に起こる。フェーズD: 第2のアンテナがさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを送信した後に、ターゲットRFチェーンに接続されている第3のアンテナが、SBIFSを待機した後にさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを送信する。より具体的には、例において、第1のSSWフレームは、複数のRFチェーンによって交互に送信され得る。したがって、それぞれのRFチェーンに関して、第1のRFチェーンによって送信される第1のSSWフレームのCDOWNは不連続であり、奇数または偶数である。別の例においては、アンテナの数は、漸進的に増大される(もちろん、漸進的に減少され得る)。アンテナが切り替えられた後に、第1のSSWフレームは引き続いて、切り替えられたアンテナを使用することによって送信される。本出願のこの実施形態において提供されている切り替え様式においては、SBIFSのみがあり、LBIFSはもはや待機される必要がないということが知られることが可能である。これは、RFチェーンのアンテナの切り替えによってもたらされる時間の浪費を低減する。本出願は、アンテナの数における漸進的な増大もしくは漸進的な減少、または単一のRFチェーン上でトレーニングされるアンテナの数における漸進的な増大もしくは漸進的な減少を含むがそれらには限定されない別のアンテナトレーニングシーケンスが実施形態において使用されるケースにも適用され得る。
可能な設計においては、イニシエータは、1つのネットワークノード(たとえば、AP)を含み得、または複数のネットワークノードを含み得る。複数のネットワークノードがある場合には、調整インターバルが、少なくとも1つのBI内で構成され得る。複数のネットワークデバイスが、調整インターバルにおいて、アンテナ識別子、カウントダウン値、セクタ識別子、それぞれのネットワークデバイスによって占有されるBTIサブインターバル、それぞれのネットワークデバイスによって占有されるA−BFTサブインターバル、およびそれぞれのネットワークデバイスによって占有されるATIサブインターバルのうちの少なくとも1つをネゴシエートし得る。複数のネットワークデバイスの間における調整は通常、ISSの前に発生する。このケースにおいては、調整インターバルは、それに対応してBTIの前にあり得る。任意選択で、異なるアンテナによって送信されるビーコンフレームは、対応するA−BFTサブインターバルの開始時間、もしくは対応するATIサブインターバルの開始時間を示し得、または別のインターバルによって占有されるサブインターバルの開始時間を示し得る。別の実施形態においては、1つのBIが、1つまたは複数の調整インターバルを含み得る。1つのBIが複数の調整インターバルを含む場合には、別々の調整インターバルにおいて別々のコンテンツがネゴシエートされ得る。たとえば、ATIの前に、ネゴシエーションインターバルが、それぞれのアンテナまたはそれぞれのネットワークデバイスによって使用されるATIサブインターバルをネゴシエートするように構成され得る。当業者ならフレキシブルに設計を行い得、本明細書では詳細は記述されない。加えて、調整インターバルは、それぞれのBIにおいて設定され得るか、または調整インターバルは、いくつかのBIごとに設定され得るということに留意されたい。当業者ならフレキシブルに設計を行い得、本明細書では詳細は記述されない。
可能な設計においては、互換性の目的のために、同じBTIにおいて、イニシエータによって使用される複数のアンテナは、同じアンテナ識別子を共有することが可能である。いくつかのレスポンダは、イニシエータが1つのBTI内で単一のアンテナのみを使用することによって送信を実行すると考え得る。同じBTIにおいて、複数のアンテナは、互換性を実施するために同じアンテナ識別子を共有する。あるいは、同じBTIにおいて、それぞれのアンテナは、自分自身のアンテナ識別子を使用し得る。レスポンダは、すべてのアンテナによって送信されたフレームを受信するとは限らないことがあるので、それぞれのアンテナは、自分自身のアンテナ識別子を使用することを可能にされる。
可能な設計においては、プライマリーアンテナを含むアンテナセットを使用することによって1つのBIにおいて多入力多出力(MIMO)伝送がさらに実行され得る。プライマリーアンテナは、BIのBTIにおいて第1のSSWフレームを送信するアンテナを含む。具体的には、APは、ビームフォーミングトレーニングをよりよく実施するために、1つのBTI内でプライマリーDMGアンテナを変更することが不可能である。
別の態様によれば、本出願の実施形態は、ビームフォーミングトレーニング装置を提供し、このビームフォーミングトレーニング装置は、実際の適用に際して前述の方法において(イニシエータまたはレスポンダとして使用され得る)ビームフォーミングトレーニング装置の行動を実施する機能を有する。この機能は、ハードウェアを使用することによって実施され得、または対応するソフトウェアを実行するハードウェアによって実施され得る。
別の態様によれば、本出願は、コンピュータ可読ストレージ媒体を提供する。このコンピュータ可読ストレージ媒体は、命令を格納しており、その命令がコンピュータ上で稼働したときに、コンピュータは、前述の態様による方法を実行することを可能にされる。
別の態様によれば、本出願は、命令を含むコンピュータプログラム製品を提供する。このコンピュータプログラム製品がコンピュータ上で稼働したときに、コンピュータは、前述の態様による方法を実行することを可能にされる。
別の態様によれば、本出願は、チップシステムを提供し、このチップシステムは、前述の態様における機能を実施する際に、たとえば、前述の方法においてデータおよび/または情報を生成または処理する際にデータ送信デバイスをサポートするように構成されているプロセッサを含む。可能な設計においては、このチップシステムは、メモリをさらに含み、このメモリは、データ送信デバイスにとって必要であるプログラム命令およびデータを格納するように構成されている。このチップシステムは、チップを含み得、またはチップおよび別のディスクリートコンポーネントを含み得る。
本出願において提供されているソリューションにおいては、RSSプロセスにおいて、イニシエータが複数のアンテナを有している場合には、マルチアンテナ並列受信様式が使用されるということが知られることが可能である。複数のアンテナを順次使用することによってスイーピング(受信)が実行される既存の様式と比較されると、この様式は、時間を節約すること、および効率を改善することが可能である。
本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニングプロセスの概略図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニングプロセスの概略図である。 本出願の実施形態による適用シナリオの概略図である。 本出願の実施形態による適用シナリオの概略図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニング装置の例示的な構造図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニング装置の例示的な構造図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニング装置の例示的な構造図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニング方法の例示的なフローチャートである。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニングプロセスの概略図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニング方法の例示的なフ 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニングプロセスの概略図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニングプロセスの概略図である。 本出願の実施形態による、アンテナ識別子どうしが同じであるケースの例示的な図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニング方法の例示的なフローチャートである。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニングプロセスの概略図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニングプロセスの概略図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニングプロセスの概略図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニングプロセスの概略図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニングプロセスの概略図である。 本出願の実施形態によるビームフォーミングトレーニングプロセスの概略図である。 本出願の実施形態による、複数のネットワークデバイスによるネゴシエーションの例示的な図である。
ミリメートル波通信においては、データの送信および受信を実施するために、データイニシエータの送信ビーム方向が、データレシーバの受信ビーム方向をカバーする必要があり、すなわち、送信ビームおよび受信ビームが揃えられることが可能である。送信ビームおよび受信ビームを揃えるプロセスは、ビームフォーミング(Beamforming、BF)トレーニングプロセスと呼ばれる。
ビームフォーミングは、2人以上の通信当事者によるその後の通信プロセスのための必要な伝送リンクバジェットを実施する方法である。具体的には、送信および/または受信信号が、受信機または送信機を指すビーム方向に集中されて、信号を強化し、したがって通信信号品質を改善する。
BFトレーニングプロセスのいくつかの用語が、以降で記述されている。
sフレーム: セクタスイープフレーム、略してSSWフレーム、SSWフレームは、BFトレーニングのために使用され得、いくつかの通信システムにおいては、SLSフレームおよびBFトレーニングフレームも、トレーニングのために使用され得る;
セクタレベルスイープ: Sector level sweep、SLS;
イニシエータセクタスイープ: Initiator sector sweep、ISS(I−SS);
レスポンダセクタスイープ: Responder sector sweep、RSS(R−SS);
ビーコンインターバル: Beacon Interval、BI;
無線周波数: Radio Frequency、RF;
ロングビームフォーミングインターフレームスペース: Long Beamforming Interframe Space、LBIFS;
ショートビームフォーミングインターフレームスペース: Short Beamforming Interframe Space、SBIFS、SBIFSは、複数の伝送を1つの送信機から分離するために使用され、または異なるアンテナ構成を伴って伝送が発生して、SIFS(Short Interframe Space、ショートインターフレームスペース)時間後である応答が予想されない場合に使用される。SBIFSの持続時間は、物理レイヤ機能によって決定され、典型的な値は、0.03μsである;
アクセスポイント: Access Point、AP;
ステーション: station、STA;
パーソナル基本サービスセット: personal basic service set、PBSS;
PBSS制御ポイント: PBSS control point、PCP、これは、PBSSにおけるAPの役割の名前である;
指向性マルチギガビット: directional multi-gigabit、DMG(すなわち、802.11adプロトコルの名前);
アナウンスメント伝送インターバル: announcement transmission interval、ATI、これは、STAに問合せを行うためにAPによって使用されるか、またはアナウンスメント、たとえば、管理フレームを送信するためにAPによって使用されるか、またはその後のCBAPおよびSP割り当てのために使される;
コンテンションベースのアクセスピリオド: contention based access period、CBAP、これは、STAがランダムコンテンションアクセス様式でチャネルにアクセスする伝送ピリオドである;
サービスピリオド: service period、SP、これは、APがトランシーバステーションを事前にスケジュールする伝送ピリオドである;
ビーコン伝送インターバル: Beacon Transmission Interval、BTI、すなわち、ビーコンインターバルにおけるDMGステーション(通常はAP)による第1のDMGビーコンフレームの送信から、同じビーコンインターバルにおける最後のDMGビーコンフレームの送信までのタイムインターバルであり、これは、イニシエータ送信セクタスイープを実行することと、十分なビームフォーミングゲインおよびリンクバジェットを提供することと、APの周囲のSTAがビーコンフレームを受信することを可能にすることと、STAにとっての最適なAPセクタ伝送方向を知ることとを行うためにAPによって使用される;
アソシエーションビームフォーミングトレーニングピリオド: Association beamforming training period、略してA−BFT、これは、BTIにおいてビーコンフレーム(ISSフレームとも呼ばれ得る)を受信した後にRSSステップを実行してSSWフィードバックフレームを受信するためにAPによって使用される;
カウントダウン/countdown: CDOWNフィールドの値は、イニシエータセクタスイープまたはレスポンダセクタスイープにおける残りのSSWフレーム(または伝送フレームと呼ばれる)の量であり、必要とされるLBIFSの量をさらに含み、それによって、セクタスイープにおける最後のSSWフレームにおいて搬送されるCDOWNフィールドは、ちょうど0である。SSWフレームを受信した後に、ビームトレーニング受信機は、CDOWNフィールドに基づいて、セクタスイープの終了時間、またはその他の当事者に返答するための時間を決定することが可能である;
RFチェーン: これは、受信チェーンまたは送信チェーンの物理的なエンティティーのために使され得、通常はADC(アナログ/デジタルコンバータ)またはDAC(デジタル/アナログコンバータ)によってともにアンテナに接続され、物理的なエンティティーは、アップ&ダウンコンバージョン、フィルタリング、および電力増幅(低ノイズ増幅)などの処理を実行するように構成されている要素を含み得る。RFチェーンは、信号を、無線周波数アンテナを使用することによって送信するのに適した信号へ調整し、またはアンテナによって収集された信号を、サンプリングおよびベースバンド処理に適した信号へと変換し、RFチェーンが特定のアンテナに固定して接続されている場合には、RFチェーンおよび特定のアンテナを個別に識別するために、またはRFチェーンおよび特定のアンテナによって形成されている全体を識別するために、RFチェーン識別子またはアンテナ識別子が使用され得る。実装においては、複数のアンテナが、RFチェーンの比較的高いコストに起因してダイバーシティー効果を入手することが可能であり、したがって、1つのRFチェーンが、複数のアンテナのうちの1つの特定のアンテナに接続されるように動的に構成され得、RFチェーンとアンテナとの間における接続関係は、無線周波数構成と呼ばれ得る;
アンテナ(またはDMGアンテナ): これは通常、フェーズドアレイによって形成されている単一の基本アンテナ、または一連の切り替え可能なビームアンテナによって形成されているセットである。単一の基本アンテナまたはセットは、疑似全方向指向性パターンを形成することが可能である。任意の実装において、アンテナは、送信および受信を実行するように疑似全方向指向性パターンとして動的に構成されることが可能であり、または特定のセクタもしくはビーム方向に関して送信もしくは受信を実行するように動的に構成され得る。
BFプロセスは、少なくともSLSプロセスを含み得、そこでは、少なくとも送信ビームのトレーニングを完了するために、BFフレームが指向性スイーピングを通じて送信される。参加しているSTAが1つの伝送アンテナ指向性パターン(ビーム方向)のみを使用する場合には、ビーム受信トレーニングも、SLSフェーズにおいて実行され得る。
前述の用語に関しては、802.11ad標準、802.11ay標準、または別のWiFi標準(ただし、それらには限定されない)に対して参照が行われ得る。詳細が本明細書で再び記述されることはない。
完全なSLS手順、または基本的なセクタスイープ手順と呼ばれるものは通常、ISS、RSS、セクタスイープフィードバック、およびセクタスイープ肯定応答という4つのステップを含む。最初のアクセスにおいては、さらなる技術的な制限がSLSプロセスに加えられ、セクタスイープ肯定応答ステップはない(図1を参照されたい)。
ISSおよびRSSが簡単に上述されてきた。セクタフィードバックプロセスにおいて、イニシエータは、SSWフィードバックフレームを送信し、RSSフェーズにおいて受信された最も強いセクタ方向をレスポンダへフィードバックする。SSWフィードバックフレームは、レスポンダによってフィードバックされる最も強いセクタ方向および最も強いアンテナを使用することによって、イニシエータによって送信される。レスポンダは、SSWフィードバックフレームを全方向から受信する。
いくつかの通信システムにおいては、BFフレームは、SSWフレーム、ショートSSWフレーム、ビーコンフレーム、SSWフィードバックフレーム、SSW肯定応答フレーム、または別のビームフォーミング関連フレーム、たとえば、設定、トリガリング、参照、およびフィードバックのために使用されるフレームをさらに含み得る。SSWフレームは、アンテナ、セクタ、およびカウントダウン値における1つまたは複数の識別子を含む。
SLSプロセスにおいては、特にRSSフェーズにおいては、イニシエータが複数のアンテナを有している場合には、複数のアンテナを使用するシーケンシャルスイーピング(受信)の様式が使用される必要がある。これは、比較的長い時間を費やす。
たとえば、APまたはPCPがイニシエータであり、STAがレスポンダである。1つのBIにおいて、STAが最初のアクセスを実行するシナリオにおいては、図1を参照すると、ISSプロセスは、BTIにおいて発生し得、RSSプロセスは、A−BFTピリオドにおいて発生し得る。APがSTAとのアソシエーションを確立しているシナリオにおいては、ISSプロセスは通常、非BTIインターバルにおいて発生する。
1つのBIにおいて、APは、イニシエータとして使用されて、送信セクタスイープ(Transmit Sector Sweep、TXSS)を実行し、BTIインターバルにおいて少なくとも1つのビーコンフレームを送信して(SSWフレームは、そのビーコンフレームを含む)、基本的な情報をブロードキャストし、ステーションが最初のアクセスを実行することを可能にする。A−BFTピリオドは、BTIに隣接しており、最初のアクセスを実行するために使用され得る。TXSSフェーズの始まりから終わりまで、APまたはPCPは、APによって送信されたビーコンフレームにおけるビーコンインターバル制御フィールドの値およびDMGパラメータフィールドの値が同じであるように、すなわち、ビーコンフレームどうしのコンテンツが同じであるように保つべきである。
BTIにおいてビーコンフレームを受信した後に、STAは、A−BFTピリオドにおいてSSWフィードバックフレームを送信する(すなわち、RSSステップを実行する)。A−BFTフェーズにおいて、APは、APが受信セクタスイープを実行しなければ、単一のDMGアンテナの疑似全方向アンテナ指向性パターンを使用することによって、A−BFT全体において受信を実行する(別々の受信セクタモードで受信を行う)べきである。A−BFTにおいて、APまたはPCPは、DMGアンテナIDフィールド値および疑似全方向アンテナ指向性パターンによって示されているDMGアンテナを使用することによって、受信(すなわち、上述されている全方向受信)を実行するべきである。DMGアンテナIDフィールドは、DMGビーコンフレームのSSWフィールドに含まれている。
たとえAPが、BIのBTIおよびA−BFTピリオドにおいて、既存のプロトコルに従って、複数のアンテナを有していても、APは、受信および送信のために同じ単一のアンテナを使用する必要があり、アンテナを切り替えること(変更すること)は不可能である。
APは複数のアンテナを有しているが、1つの無線周波数(Radio Frequency、RF)チェーンしかなく、1つのRFチェーンが同じ瞬間において複数のアンテナに効果的に接続されることは不可能である。同じBIのBTIおよびA−BFTピリオドにおいて別々のアンテナが使用される(たとえば、BTIにおいては第1のアンテナが使用され、A−BFTにおいては第2のアンテナが使用される)場合には、別々のアンテナは別々のセクタに対応するので、APは、RSSフェーズにおいて第1のアンテナのセクタにおいてSTAによって送信されたSSWフィードバックフレームを受信しないことがある。
最初のアクセスプロセスにおいて、RSSフェーズにおいて、イニシエータは、複数のアンテナを順次使用することによってスイーピング(受信)が実行される様式を使用するということが知られることが可能である。複数のアンテナがすべて受信のために使用される場合には、複数のBIインターバルが必要とされる。結果として、時間オーバーヘッドは高く、ステーションの最初のアクセス時間は長い。
しかしながら、ISSプロセスが非BTIインターバルにおいて発生するシナリオにおいては、図2を参照すると、STAが複数のアンテナを有していて、イニシエータがセクタスイープを実行する場合に、イニシエータがアンテナ0上で4つのセクタをスイープし、アンテナ1上で3つのセクタをスイープし、アンテナ2上で5つのセクタをスイープし、レスポンダが2つのDMG受信アンテナを有しているならば、ISSプロセスにおいて送信されるSSWフレームのスイープされるセクタの総量のフィールドは、(4+3+5)×2=24に設定される必要がある。
ISSプロセスにおいて、繰り返されるセクタスイープの時間の量は、レスポンダのDMGアンテナの量である。DMGアンテナの量は、最近送信されたDMG受信アンテナの量のフィールドにおいてレスポンダによって示されるDMGアンテナの量である。
ISSプロセスにおいて、レスポンダは、第1のDMGアンテナを全方向指向性パターンとして構成し、アンテナ構成を、特定の時間内で変更されないように保つ。その特定の時間は、最近ネゴシエートされたセクタの総量のフィールドにおける値が、単一のSSWフレームと、対応するインターフレームスペース(interframe spacing、IFS)との時間の合計を乗じられるものである。この時間の後に、レスポンダは、別の(疑似)全方向指向性パターンのDMGアンテナに切り替え得る。
1つのRFチェーンしかないので、ISSプロセスは、非BTIインターバルシナリオにおいて発生し、RSSフェーズにおいては、複数のアンテナを順次使用することによってスイーピング(受信)が実行される様式も使用される。結果として、効率は比較的低い。
本出願の実施形態において提供されているビームフォーミングトレーニング方法および装置によれば、前述の問題は解決されることが可能である。本出願の実施形態において提供されているビームフォーミングトレーニング装置は、イニシエータまたはレスポンダとして使用され得る。
イニシエータは、N個のアンテナを有していると想定される。本出願の技術的なコンセプトは、下記のとおりである。
ISSプロセスにおいて、イニシエータは、m個(mは1以上であり、かつN以下である)のアンテナのうちのアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを順次送信し、さまざまなセクタ方向は、さまざまなビームに対応する。
RSSプロセスにおいて、イニシエータは、M個のアンテナを使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信する。M個のアンテナは、ISSプロセスにおいて第1のSSWフレームを送信する少なくともm個のアンテナを含む。
あるいは、ISSプロセスにおいて、イニシエータは、m個の無線周波数チェーンを送信のために順次使用することによってアンテナに接続し、RSSプロセスにおいて、イニシエータは、m個の無線周波数チェーンを受信のために使用するか、またはm個の無線周波数チェーンを含む無線周波数チェーンのセットを受信のために使用すると考えられ得る。
あるいは、ISSプロセスにおいて、イニシエータは、m個の無線周波数構成を使用し、RSSにおいて、イニシエータは、m個の無線周波数構成を受信のために使用するか、またはm個の無線周波数構成を含む無線周波数構成セットを受信のために使用すると考えられ得る。無線周波数構成は、1つまたは複数の無線周波数チェーンと1つまたは複数のアンテナとの間における接続構成であり得る。
複数のアンテナを順次使用することによってスイーピング(受信)が実行される既存の様式と比較されると、マルチアンテナ並列受信様式は、時間を節約すること、および効率を改善することが可能である。
図3は、前述のビームフォーミングトレーニング装置の例示的な適用シナリオを示している。このシナリオにおいては、2つのビームフォーミングトレーニング装置が、ワイヤレス様式で通信を実行するためにイニシエータおよびレスポンダとして使用され、イニシエータは、セクタビームフォーミング能力を有する。
たとえば、APはSTAと通信する。APは、セクタスイープを通じて、STAへの伝送のために使用されるセクタ伝送方向を決定する必要がある。APは、イニシエータとしてサービス提供し、STAは、レスポンダとしてサービス提供し得る。
イニシエータは、複数のアンテナ(たとえば、アンテナ0およびアンテナ1)を含み得、レスポンダは、1つまたは複数のアンテナを含み得る。
イニシエータおよびレスポンダの両方が複数のアンテナを含む場合には、多入力多出力(MIMO)システムが適用され得る。
図4において示されているシステムにおける送信機および受信機は、具体的には、イニシエータの送信機およびレスポンダの受信機、またはイニシエータの受信機およびレスポンダの送信機であり得る。加えて、図4において示されている概略構造図における送信機は、2つの伝送アンテナを含み、それらは、それぞれ第1の伝送アンテナM−1Tおよび第2の伝送アンテナM−2Tである。受信機は、2つの受信アンテナを含み、それらは、それぞれ第1の受信アンテナM−2Rおよび第2の受信アンテナM−2Rである。2つの伝送アンテナと2つの受信アンテナとの間には4つのチャネルがあり、それらは、それぞれ1−1(第1の伝送アンテナと第1の受信アンテナとの間におけるチャネル)、1−2(第1の伝送アンテナと第2の受信アンテナとの間におけるチャネル)、2−1(第2の伝送アンテナと第1の受信アンテナとの間におけるチャネル)、および2−2(第2の伝送アンテナと第2の受信アンテナとの間におけるチャネル)である。もちろん、アンテナは、図4においては伝送アンテナおよび受信アンテナへと分類されているが、装置にとっては、信号を受信および伝送するために同じアンテナが使用され得るということを当業者なら理解し得る。そのアンテナは、信号が送信される場合には送信アンテナであり、信号が受信される場合には受信アンテナである。
本発明のこの実施形態においてイニシエータまたはレスポンダとして使用されるビームフォーミングトレーニング装置は、エアインターフェース上で1つまたは複数のセクタを使用することによってワイヤレス端末と通信するアクセスネットワークにおける基地局、アクセスポイント、またはデバイスであり得る。たとえば、基地局は、GSMもしくはCDMAにおけるベーストランシーバステーション(BTS、Base Transceiver Station)であり得、またはWCDMAにおけるノードB(NodeB)であり得、またはLTEにおけるエボルブドノードB(eNBもしくはe−NodeB、evolved Node B)であり得る。これは、本出願においては限定されない。
もちろん、このビームフォーミングトレーニング装置は、代替として、ユーザに音声および/もしくはデータ接続性を提供するデバイス、ワイヤレス接続機能を有するハンドヘルドデバイス、またはワイヤレスモデムに接続されている別の処理デバイスであり得る。ワイヤレス端末は、モバイル電話(「セルラー」電話とも呼ばれる)などのモバイル端末、またはモバイル端末を有するコンピュータであり得、たとえば、無線アクセスネットワークとの間で音声および/またはデータをやり取りするポータブルな、ポケットサイズの、ハンドヘルドの、コンピュータ内蔵の、または車載のモバイル装置であり得る。たとえば、ワイヤレス端末は、パーソナル通信サービス(PCS、Personal Communications Service)電話、コードレス電話セット、セッション開始プロトコル(SIP)電話、ワイヤレスローカルループ(WLL、Wireless Local Loop)ステーション、または携帯情報端末(PDA、Personal Digital Assistant)などのデバイスであり得る。ワイヤレス端末は、代替として、システム、サブスクライバーユニット(Subscriber Unit)、サブスクライバーステーション(Subscriber Station)、移動局(Mobile Station)、モバイルコンソール(Mobile Console)、リモートステーション(Remote Station)、アクセスポイント(Access Point)、リモート端末(Remote Terminal)、アクセス端末(Access Terminal)、ユーザ端末(User Terminal)、ユーザエージェント(User Agent)、ユーザデバイス(User Device)、またはユーザ機器(User Equipment)などと呼ばれ得る。
図5aは、イニシエータとしての前述のビームフォーミングトレーニング装置の例示的な構造を示している。この装置は、第1の送信ユニット51、第1の受信ユニット52、および第1の決定ユニット53を含む。これらのユニットの機能は、方法部分を参照しながら本明細書において後ほど記述される。
図5bは、レスポンダとしての前述のビームフォーミングトレーニング装置の例示的な構造を示している。この装置は、第2の送信ユニット54、第2の受信ユニット55、および第2の決定ユニット56を含む。
もちろん、このビームフォーミングトレーニング装置は、あるシナリオにおいてはイニシエータとして使用され得、または別のシナリオにおいてはレスポンダとして使用され得る。したがって、1つのビームフォーミングトレーニング装置が、第1の送信ユニット51、第1の受信ユニット52、第1の決定ユニット53、第2の送信ユニット54、第2の受信ユニット55、および第2の決定ユニット56を同時に含み得る。
これらのユニットの機能は、方法部分を参照しながら本明細書において後ほど記述される。
図5cは、バスと、コントローラ/プロセッサ1と、メモリ2と、通信インターフェース3とを含む前述のビームフォーミングトレーニング装置のさらに別の例示的な構造を示している。
任意選択で、このビームフォーミングトレーニング装置は、入力デバイス4および出力デバイス5をさらに含み得る。
プロセッサ1、メモリ2、入力デバイス4、および出力デバイス5は、バスを使用することによって互いに接続されている。
バスは、コンピュータシステムのコンポーネントどうしの間において情報を転送するために使用されるパスを含み得る。
コントローラ/プロセッサ1は、汎用プロセッサ、たとえば、汎用中央処理装置(CPU)、ネットワークプロセッサ(Network Processor、NP)、もしくはマイクロプロセッサであり得、または特定用途向け集積回路(application-specific integrated circuit、ASIC)、もしくは、本出願のソリューションにおけるプログラム実行を制御するように構成されている1つもしくは複数の集積回路であり得る。あるいは、コントローラ/プロセッサ1は、デジタルシグナルプロセッサ(Digital Signal Processor、DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field-Programmable Gate Array、FPGA)もしくは別のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲートもしくはトランジスタロジックデバイス、またはディスクリートハードウェアコンポーネントであり得る。あるいは、コントローラ/プロセッサ1は、コンピューティング機能を実施するプロセッサの組合せ、たとえば、1つもしくは複数のマイクロプロセッサの組合せ、またはDSPとマイクロプロセッサとの組合せであり得る。
プロセッサ1は、第1の決定ユニット53および第2の決定ユニット56の機能を実施するように構成され得る。
メモリ2は、本出願のソリューションを実行するために使用されるプログラムを格納しており、オペレーティングシステムおよび別のアプリケーションプログラムをさらに格納し得る。具体的には、プログラムは、プログラムコードを含み得、プログラムコードは、コンピュータオペレーション命令を含む。より具体的には、メモリ2は、読み取り専用メモリ(read-only memory、ROM)、静的な情報および命令を格納することが可能である別のタイプの静的なストレージデバイス、ランダムアクセスメモリ(random access memory、RAM)、情報および命令を格納することが可能である別のタイプの動的なストレージデバイス、磁気ディスクストレージなどであり得る。
入力デバイス4は、ユーザによって入力されたデータおよび情報を受け取る端末デバイス、たとえば、キーボード、マウス、カメラ、スキャナ、ライトペン、音声入力端末デバイス、およびタッチスクリーンを含み得る。
出力デバイス5は、ユーザへの情報の出力を可能にする端末デバイス、たとえば、スクリーンユニットを含み得る。
通信インターフェース3は、別のデバイスまたは通信ネットワークと通信する際に制御端末デバイスをサポートするために、任意のトランシーバを使用する端末デバイスを含み得る。通信インターフェース3は、第1の送信ユニット51、第1の受信ユニット52、第1の決定ユニット53、第2の送信ユニット54、および第2の受信ユニット55の機能を実施するように構成され得る。
図5cは、制御端末デバイスの簡略化された設計のみを示しているということが理解され得る。実際の適用においては、制御端末デバイスは、任意の量の送信機、受信機、プロセッサ、コントローラ、メモリ、通信インターフェースなどを含み得、本出願を実施することが可能であるすべての制御端末デバイスは、本出願の保護範囲内に収まる。
プロセッサ1は、メモリ2に格納されているプログラムを実行し、別のデバイスを呼び出す。プロセッサ1は、以降で図6、図8、および図12において示されている実施形態において提供されているビームフォーミングトレーニング方法を実施するように構成され得る。
本出願の実施形態は、本出願の前述の共通性に基づいて、以降で詳しくさらに記述される。
比較的シンプルな実施形態が最初に記述される。この実施形態においては、イニシエータおよびレスポンダが接続を確立している。イニシエータは、複数のアンテナを有しており、RSSフェーズにおいてアンテナの切り替えを実行しない。加えて、イニシエータは、1つのネットワークデバイス(たとえば、AP)を含み得、または複数のネットワークデバイスを含み得る。したがって、イニシエータの複数のアンテナは、同じネットワークノードに属し得、または複数のネットワークノードに別々に属し得る。
図6は、下記のステップを含む前述のBFトレーニング方法の例示的な対話手順を示している。
S601: ISSプロセスにおいて、イニシエータが、m個のアンテナのうちのアンテナを順次使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを送信する。
この実施形態においては、ISSプロセスにおいて伝送されるSSWフレームは、第1のSSWフレームと呼ばれ、RSSプロセスにおいて伝送されるSSWフレームは、第2のSSWフレームと呼ばれる。第1または第2のSSWフレームは、アンテナ、セクタ、およびカウントダウン値における1つまたは複数の識別子を含み得る。
さまざまなセクタ方向にSSWフレームを送信することは、セクタスイープと呼ばれ得る。
たとえば、図7において示されているように、イニシエータは、アンテナ0および1、無線周波数チェーン0、および無線周波数チェーン1を有すると想定される。ISSフェーズにおいて、イニシエータは、セクタスイープを実行するために、無線周波数チェーン0および1を使用することによってアンテナ0および1に別々に接続され得る。図7において、アクティブアンテナは、瞬間またはインターバルにおいて送信または受信を実行しているアンテナであり、非アクティブアンテナは、瞬間またはインターバルにおいて送信または受信を実行していないアンテナである。
S601は、前述の第1の送信ユニット51によって実行され得る。
S602: ISSプロセスにおいて、レスポンダが、第1のSSWフレームを全方向から受信する。
レスポンダは、レスポンダのアンテナを送信または受信のために疑似全方向指向性パターンとして構成する。
例においては、レスポンダの複数のアンテナがそれぞれ無線周波数チェーンに接続されている場合には、第1のSSWフレームが、それらの複数のアンテナを使用することによってISSプロセスにおいて全方向から受信され得る。
別の例においては、レスポンダの1つの無線周波数チェーンが少なくとも1つのアンテナに接続され得るが、瞬間において1つのアンテナのみが接続され得る場合には、それぞれのアンテナの全方向受信の特定の時間の後に、全方向受信のための別のアンテナへの切り替えが実行され得ると考えられ得る。
S602は、前述の第2の受信ユニット55によって実行され得る。
S603: レスポンダは、ISSフェーズにおける最良品質を有する第1のSSWフレーム、およびレスポンダの最適なアンテナを決定する。
上述されているように、第1のSSWフレームは、アンテナ、セクタ、およびカウントダウン値における1つまたは複数の識別子を含み得、レスポンダは、識別子に基づいて、最良品質を有する第1のSSWフレームを決定し得る。
もちろん、それぞれの第1のSSWフレームは、イニシエータのそれぞれのアンテナによってさまざまなセクタ方向に送信され、したがって、イニシエータの最適なセクタが決定されるか、またはイニシエータの最適なアンテナおよび最適なセクタが決定され、その一方で、最良品質を有する第1のSSWフレームが決定される。
S603は、前述の第2の決定ユニット56によって実行され得る。
S604: RSSプロセスにおいて、レスポンダは、レスポンダの最適なアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第2のSSWフレームを送信する。
レスポンダのアンテナ、セクタ、またはカウントダウン値における1つまたは複数の識別子を搬送することに加えて、第2のSSWフレームは、ISSプロセスにおける最良品質を有する第1のSSWフレームを示すために使用される情報をさらに搬送する。たとえば、その情報は、最良品質を有する第1のSSWフレームのカウントダウン値を含み得る。
ネゴシエーションにおいてアンテナ送信/受信相互関係を有していないレスポンダは、604ステップにおいてすべてのアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第2のSSWフレームを送信し得るということに留意されたい。
S604は、前述の第2の送信ユニット54によって実行され得る。
S605: RSSプロセスにおいて、イニシエータは、M個のアンテナを使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信する。
第2のSSWフレームを受信するためにイニシエータによって使用されるM個のアンテナは、少なくとも前述のm個のアンテナを含むということに留意されたい。
たとえば、イニシエータは、アンテナ0から2を含むと想定される。ISSフェーズにおいて、イニシエータは、アンテナ0および1を使用することによって第1のSSWフレームを送信し、RSSフェーズにおいて、イニシエータは、アンテナ0および1を使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信し得、またはアンテナ0から2を使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信し得る。
S605は、前述の第1の受信ユニット52によって実行され得る。
S606: イニシエータは、受信された第2のSSWフレームに基づいてISSプロセスにおける最適な送信ビームを決定する。
その後のプロセス(たとえば、セクタスイープ肯定応答)は、再び記述されない。
S606は、前述の第1の決定ユニット53によって実行され得る。
この実施形態においては、ISSおよびRSSは、同じBIに配置される。RSSプロセスにおいては、SSWフレームが、複数のアンテナ(RFチェーン)を使用することによって並列様式で受信される。これは、RSSプロセスにおいてレスポンダセクタスイープ効率を改善することおよびセクタスイープ時間を短縮することを効果的に行うことが可能である。加えて、複数のアンテナが同時に受信を実行するので、ダイバーシティー受信および信号の組合せの効果が入手されることが可能であり、したがって、RSSプロセスにおけるセクタスイープの堅牢性がさらに改善されることが可能である。
別の実施形態が、以降で記述されている。この実施形態においては、イニシエータおよびレスポンダが接続を確立しておらず、レスポンダが最初のアクセスを試みる。前の実施形態と同様に、イニシエータは、複数のアンテナを有しており、RSSフェーズにおいてアンテナの切り替えを実行しない。加えて、イニシエータは、1つのネットワークデバイス(たとえば、AP)を含み得、または複数のネットワークデバイスを含み得る。したがって、イニシエータの複数のアンテナは、同じネットワークノードに属し得、または複数のネットワークノードに別々に属し得る。
前述の実施形態とは異なり、この実施形態においては、前述のm個のアンテナは、K個の送信グループへと分類され、それぞれの送信グループは、1つのアンテナを含み得、または複数のアンテナを含み得る。ISSフェーズは、K個のBI(Kは、1よりも大きい正の整数である)のBTIにわたり、RSSフェーズは、K番目のBIのA−BFTピリオドにおいて発生し得る。
図8は、下記のステップを含む前述のBFトレーニング方法の別の例示的な対話手順を示している。
1.ISSフェーズ:
S801: イニシエータが、K個のBIのそれぞれのBIのBTIにおいて送信グループのうちの1つにおけるアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレーム(すなわち、ビーコンフレーム)を送信する。
具体的には、K個のBIは、K個の送信グループとの1対1の対応関係にあり、すなわち、(K個のBIのうちの)任意のBIにおいて使用される送信グループは、別のBIにおいて使用される送信グループとは異なる。
例においては、K=mである。具体的には、K個のBIのそれぞれのBIのBTIにおいて、1つのアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームが送信される。
たとえば、図9を参照すると、イニシエータは、アンテナ0および1、無線周波数チェーン0、および無線周波数チェーン1を有すると想定される。ISSフェーズにおいて、イニシエータは、セクタスイープを実行するために、無線周波数チェーン0および1を使用することによってアンテナ0および1に別々に接続され得る。加えて、第1のBIにおいては、アンテナ0がアクティブアンテナであり、さまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを送信する。第2のBIにおいては、アンテナ1がアクティブアンテナであり、さまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを送信する。
別の例においては、Kはm未満であり得る。たとえば、図10を参照すると、Kは1に等しくてよい。このケースにおいては、1つのBTIのBIにおいてm個のアンテナのうちのアンテナを順次使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームが送信され得る。あるいは、Kは別の値、たとえば、m=4、およびK=2であり得る。詳細が本明細書で再び記述されることはない。
1つのBTIにおける伝送のために複数のアンテナが使用される場合には、それぞれのアンテナは、そのBTIにおける別々のタイムピリオド(BTIサブインターバルと呼ばれ得る)を占有し得る。
S801は、前述の第1の送信ユニット51によって実行され得る。
S802: レスポンダが、第1のSSWフレームを全方向から受信する。
S802はS602と同様であり、詳細が本明細書で再び記述されることはない。
S803: レスポンダは、ISSフェーズにおける最良品質を有する第1のSSWフレーム、およびレスポンダの最適なアンテナを決定する。
図9において示されている例が続く。イニシエータがアンテナ0および1を有していると想定すると、この実施形態においては、イニシエータは、第1のSSWフレームを伝送するために少なくとも2つのBIのBTIを占有する必要がある。しかしながら、第1のSSWフレームは、アンテナ、セクタ、およびカウントダウン値における1つまたは複数の識別子を搬送し得る。したがって、レスポンダは、ISSフェーズにおいて占有されるBIのBTIの量を知り得、ISSフェーズの終了時間を計算し得る。
S803は、前述の第2の決定ユニット56によって実行され得る。
2.RSSフェーズ:
S804: レスポンダは、K番目のBIのA−BFTピリオドにおいて、レスポンダの最適なアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第2のSSWフレームを送信する。
S804は、前述の第2の送信ユニット54によって実行され得る。
S805: イニシエータは、K番目のBIのA−BFTピリオドにおいてM個のアンテナを使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信する。
S805は、前述の第1の受信ユニット52によって実行され得る。
S806はS606と同様であり、詳細が本明細書で再び記述されることはない。
前述の実施形態においては、イニシエータ(たとえば、AP)が複数のRFチェーンを有している場合には、1つのBTIにおいて、それぞれのRFチェーンが同じアンテナの使用を保持し得ると明記され得、すなわち、イニシエータは、1つのBTIにおいてそれぞれのRFチェーンのアンテナを切り替えない。もちろん、1つのBTIにおいて、実装は下記を含む。イニシエータは、第1のSSWフレームを順に送信するために、複数のRFチェーンを順番に使用することによって送信を実行し得る。任意選択の実装は、下記をさらに含む。イニシエータは、伝送電力を重ね合わせて信号を強化するために、複数のRFチェーンを使用することによって送信を実行する。
複数のRFチェーンにおいて使用されるアンテナは、アンテナの組合せ(たとえば、前述の送信グループおよび受信グループ)と呼ばれ得、任意選択で、イニシエータは、送信のためにそれぞれのアンテナの組合せを定期的にスケジュールし得る。
A−BFTピリオドにおいては、それぞれのRFチェーン上のアンテナは、同時受信のための疑似全方向指向性パターンモードとして構成され得る。あるいは、A−BFTピリオドにおいては、イニシエータによって使用されるアンテナは、複数のビーコンフレームのセクタスイープフィールドのアンテナIDサブフィールドにおいてイニシエータによって使用されるアンテナID値に対応する複数のアンテナである。
加えて、互換性の目的のために、同じBTIにおいて、イニシエータによって使用される複数のアンテナは、同じアンテナ識別子を共有することが可能である。いくつかのレスポンダは、イニシエータが1つのBTI内で単一のアンテナのみを使用することによって送信を実行すると考え得る。同じBTIにおいて、複数のアンテナは、互換性の実装のために、互換性のあるステーションを欺くための同じアンテナ識別子を共有する。
たとえば、図11を参照すると、アンテナ1から3が、1つのBTIにおいて使用され、アンテナ1から3のIDは、それぞれ0から2であると想定される。このケースにおいては、アンテナ1から3を使用することによって送信されるビーコンフレームのセクタスイープフィールドのアンテナIDサブフィールドは、すべて0であり得る。
RSSフェーズにおいて、イニシエータは、A−BFTにおいてフィードバックされた最適な最良のセクタのIDまたはCDOWN値に基づいてレスポンダのための最適なアンテナおよび対応するセクタを決定し得る。
あるいは、別の実施形態においては、同じBTIにおいて、それぞれのアンテナはまた、自分自身のアンテナ識別子を使用し得る。レスポンダは、すべてのアンテナによって送信されたフレームを受信するとは限らないことがあるので、それぞれのアンテナは自分自身のアンテナ識別子を使用すると明記され得る。
この実施形態においては、ISSフェーズは複数のBIにわたり、この実施形態におけるトレーニング時間は、前述の実施形態におけるトレーニング時間よりも長い。しかしながら、それぞれのBIピリオドに関して、BTIの長さは、著しくは増大されない。加えて、RSSプロセスにおいては、SSWフレームが、複数のアンテナ(RFチェーン)を使用することによって並列様式で受信され、それによって、RSSプロセスにおいてレスポンダセクタスイープ効率を改善することおよびセクタスイープ時間を短縮することを効果的に行う。加えて、複数のアンテナが同時に受信を実行するので、ダイバーシティー受信および信号の組合せの効果が入手されることが可能であり、したがって、RSSプロセスにおけるセクタスイープの堅牢性がさらに改善されることが可能である。
本出願の別の実施形態においては、プライマリーアンテナを含むアンテナセットを使用することによって1つのBIにおいて多入力多出力(MIMO)伝送がさらに実行され得る。プライマリーアンテナは、BIのBTIにおいて第1のSSWフレームを送信するアンテナを含む。
具体的には、APは、1つのBTIにおいてプライマリーDMGアンテナを変更することが不可能である。たとえば、APはイニシエータである。プライマリーDMGアンテナは、BTIにおいてビーコンフレームを送信するためにAPによって使用されるアンテナであり、APは、プライマリーアンテナおよび別のアンテナを使用することによってMIMO伝送を実行し得る。
たとえば、APがBTIにおいてアンテナ0を使用する場合には、アンテナ0は、プライマリーアンテナと呼ばれる。アンテナ0を含むアンテナセットは、そのBTIを含むBIにおけるすべての伝送のために使用される。
別の例に関しては、APがBTIにおいてアンテナ0および1を使用する場合には、アンテナ0および1は、プライマリーアンテナと呼ばれる。アンテナ0および1を含むアンテナセットは、そのBTIを含むBIにおけるすべての伝送のために使用される。
別の例に関しては、APは、BTIにおいてアンテナ0および1を使用し、APは、アンテナ0および1のうちのアンテナ0をプライマリーアンテナとして指定する。このケースにおいては、アンテナ0を含むアンテナセットは、そのBTIを含むBIにおけるすべての伝送のために使用される。
図12は、前述のBFトレーニング方法の別の例示的な対話手順を示している。この実施形態においては、RSSプロセスは、K個のサブフェーズへと分割される。前述のm個のアンテナは、K個の送信グループへと分類され、それぞれの送信グループは、1つのアンテナを含み得、または複数のアンテナを含み得る。前述のM個のアンテナは、K個の受信グループへと分類され、それぞれの受信グループは、少なくとも1つのアンテナを含み、少なくとも1つのグループは、2つ以上のアンテナを含む。Kの値は、イニシエータとレスポンダとの間におけるネゴシエーションによって決定され得、またはレスポンダは、イニシエータによってKの値を通知され得る。
この実施形態においてはアンテナの切り替えが実行されるということに留意されたい。
対話手順は、下記を含み得る。
1.ISSフェーズ:
S1201: イニシエータは、複数の送信グループを順次切り替え、それぞれの送信グループにおけるアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレーム(すなわち、ビーコンフレーム)を送信する。
例においては、K個の送信グループは、同じBIにおいて切り替えられ得る。イニシエータは、無線周波数チェーン0および1ならびにアンテナ0から3を有すると想定される。このケースにおいては、ISSフェーズにおいて、イニシエータは、送信セクタスイープを実行するために、無線周波数チェーン0および1を使用することによってアンテナ0およびアンテナ2に別々に接続し得る。アンテナ0およびアンテナ2は、送信グループを形成する。次いでイニシエータは、無線周波数チェーンに接続されているアンテナを切り替え、送信セクタスイープのために無線周波数チェーン0および1がアンテナ1およびアンテナ3に別々に接続されていると明記する。アンテナ1およびアンテナ3は、別の送信グループを形成する。
もちろん、レスポンダの観点からは、第1のSSWフレームは、アンテナ0から3を順次使用することによってさまざまなセクタ方向に送信される。
S1201は、前述の第1の送信ユニット51によって実行され得る。
S1202およびS1203は、S802およびS803と同様であり、詳細が本明細書で再び記述されることはない。
2.RSSフェーズ:
S1204: レスポンダは、K個のサブフェーズにおいてレスポンダの最適なアンテナを使用することによってさまざまなセクタにおいて第2のSSWフレームを送信する。
合計でK個のサブフェーズがあるので、レスポンダは、K回の送信セクタスイープを繰り返す。
S1204は、前述の第2の送信ユニット54によって実行され得る。
S1205: イニシエータは、それぞれのサブフェーズにおいて受信グループのうちの1つにおけるアンテナを使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信する。
任意のサブフェーズにおいて使用される受信グループは、別のサブフェーズにおいて使用される受信グループとは異なる、すなわち、K個のサブフェーズは、K個の受信グループとの1対1の対応関係にある。
前述の例が続く。図13を参照すると、RSSフェーズのサブフェーズ1において、無線周波数チェーン0および無線周波数チェーン1が、全方向受信のためにアンテナ0およびアンテナ2へ別々に接続するために使用され得る。サブフェーズ2において、無線周波数チェーン0および無線周波数チェーン1は、全方向受信のためにアンテナ1およびアンテナ3へ別々に接続するために使用される。
アンテナの切り替えを容易にするために、1つのLBIFSがサブフェーズどうしの間において分けられ得る。S1205は、前述の第1の受信ユニット52によって実行され得る。
S1206はS606と同様であり、詳細が本明細書で再び記述されることはない。
例においては、この実施形態におけるISSフェーズは、非BTIインターバルにおいて発生し得るということに留意されたい。
別の例においては、ISSフェーズは、代替として、1つのBTIにおいて発生し得、1つのBTIにおいて送信グループが切り替えられ得る。それに対応して、RSSフェーズは、同じBIのA−BFTピリオドにおいて発生する、すなわち、そのA−BFTピリオドにおいて受信グループが切り替えられる。
あるいは、さらに別の例においては、図14aを参照すると、ISSフェーズおよびRSSフェーズは、複数のBIにわたり、イニシエータは、1つのBIのA−BFTフェーズにおいてアンテナの切り替えを実行しない。このケースにおいては、RSSフェーズのK個のサブフェーズは、K個のA−BFTピリオドにおいて発生し得る。
複数のRFチェーンにおいて使用されるアンテナは、アンテナの組合せ(たとえば、前述の送信グループおよび受信グループ)と呼ばれ得、任意選択で、イニシエータは、送信のためにそれぞれのアンテナの組合せを定期的にスケジュールし得る。イニシエータは、複数のA−BFTピリオドを通り得、アンテナの組合せのうちの1つの組合せが、それぞれのA−BFTピリオドにおいて使用される。
あるいは、さらに別の例においては、ISSフェーズは、K個のBIのBTIにわたり、RSSフェーズは、K番目のBIのA−BFTピリオドにおいて発生する、すなわち、1つのA−BFTピリオドにおいて受信グループの切り替えが実行される。
あるいは、さらに別の例においては、RSSフェーズにおいて、イニシエータは、L個のA−BFT割り当てごとにアンテナの組合せを切り替え得、Lは、ビーコンインターバル制御フィールドにおいてそれぞれのアンテナによって使用されるN個のA−BFTサブフィールドの値である。
Lは、ISSフェーズにおけるイニシエータのセクタの総量、およびそれぞれのBTIにおいて伝送されることが可能であるビーコンフレームの量に関連している。たとえば、イニシエータのセクタの総量が20であり、最大で10個のビーコンフレームが1つのBTIにおいて伝送されることが可能であると想定される。このケースにおいては、ISSフェーズは、2つのBIを使用することによって完了される必要がある。このケースにおいては、L=2である。図14bを参照すると、RSSフェーズにおいて、レスポンダは、2つのA−BFTピリオドごとにアンテナの切り替えを実行する。
本出願の別の実施形態において、ISSが非BTIインターバルにおいて発生するシナリオにおいては、レスポンダも複数のRFチェーンを有している場合には、下記のオペレーションが実行され得る。
イニシエータは、第1のSSWフレームのセクタスイープフィードバックフィールドまたは別のフィールドにおいてISSのセクタの総量のフィールドを含む。セクタの総量は、アンテナをいつ切り替えるかを決定するためにレスポンダによって使用されることが可能である。
例においては、セクタの総量は、次の計算方法を使用することによって入手され得る。ISSフェーズにおいてすべてのアンテナによって使用されるセクタの量の合計が、レスポンダの複数のRFチェーンにおいて必要とされる切り替えられるアンテナの最大量(またはトレーニングアンテナの量と呼ばれ得る)の値を乗じられ、入手された積が、セクタの総量である。
たとえば、レスポンダは2つのRFチェーンを有しており、一方は2つのアンテナに接続され得、他方は3つのアンテナに接続され得る。このケースにおいては、レスポンダの切り替えられるアンテナの最大量は3である。ISSフェーズにおいてすべてのアンテナによって使用されるセクタの量の合計は20であると想定される。このケースにおいては、セクタの総量は60である。
切り替えられるアンテナの量は、下記のとおりである。たとえば、1つのRFチェーンがトレーニングのために2つのアンテナに接続される必要がある場合には、それらの2つのアンテナのうちの一方が、切り替えのために選択され得る。切り替えられるアンテナの量は2である、または切り替え回数の量は1であるということが、プロトコルにおいて具体的に指定され得る。これは、あいまいさをもたらさない。
レスポンダは、レスポンダによって最近ネゴシエートされた受信アンテナの量のフィールドにおける値を使用することによって、レスポンダの複数のRFチェーンにおいて必要とされる切り替えられるアンテナの最大量の値または情報表現を搬送し得る。
別の例においては、レスポンダのすべてのRFチェーンが、切り替えられるアンテナの同じ量(またはトレーニングアンテナの量)を有している場合には、ISSのセクタの総量は、次の計算方法を使用することによって入手される。
ISSフェーズにおいてすべてのアンテナによって使用されるセクタの量の合計に、レスポンダの複数のRFチェーンにおいて必要とされる切り替えられるアンテナの量(またはトレーニングアンテナの量)の値を乗じ、入手された積が、セクタの総量である。
切り替えられるアンテナの量は、イニシエータとレスポンダとの間におけるネゴシエーションによって入手され得る。
加えて、ISSがBTIの外にあり、レスポンダの少なくとも1つのRFチェーンが複数のアンテナをトレーニングする必要があるか、またはそれぞれのRFチェーンが複数のアンテナをトレーニングする必要がある場合には、図15を参照すると、イニシエータは、ISSにおいてセクタスイープを複数回にわたって繰り返す。イニシエータの受信回数の量は、レスポンダによって最近ネゴシエートされた受信アンテナの量のフィールドにおける値である。
しかしながら、レスポンダの複数のRFチェーンが複数のアンテナをトレーニングする必要がある場合には、アンテナの切り替えが、ISSにおいてそれらの複数のRFチェーンに関して同時に実行される必要があり、繰り返されるセクタスイープが、切り替え中にLBIFSのインターバルで実行され得る。
ISSの始まりにおいて、レスポンダは、複数のアンテナを複数のRFチェーン上で疑似全方向指向性パターンモードにより構成し得、指定されたタイムインターバルにおいてその疑似全方向指向性パターンモードを保持し得る。指定されたタイムインターバルの長さは、イニシエータによって最近ネゴシエートされたセクタの総量と、単一のSSWフレームの伝送時間に、対応するIFSインターバル(たとえば、プロトコルにおいて定義されているSBIFS、LBIFSなど)を加えた合計との積である。指定されたタイムインターバルの後の次の指定されたタイムインターバルにおいて、レスポンダは、RFチェーンを、疑似全方向指向性パターンモードで構成されている別のアンテナに切り替えることが可能である。
既存の様式において、繰り返されるセクタスイープ(アンテナの切り替え)がISSまたはRSSにおいて実行される場合には、アンテナの切り替え中にはLBFISが使用される必要があり、別の時間におけるインターフレームスペースはSBIFSである。受信機の観点からCDOWNが比較的連続した均一な割合で低下することを確実にするために、CDOWNフィールドが、LBIFSインターバルが使用されることが必要になるたびに2ずつ増大される。LBIFSの持続時間は、1つのSSWフレームの伝送時間に2つのSBIFSの時間を加えたものに等しい。
単一のSSWフレームの長さがより短い場合には、1つのSSWフレームの伝送時間に2つのSBIFSを加えたものは、アンテナの切り替えを実行するのに十分ではない。このケースにおいては、2つのSSWフレームが、送信のために使用する代わりにアンテナの切り替えのために必要とされる。したがって、アンテナの切り替えは、ある程度時間を浪費し得る。
本出願のこの実施形態は、切り替え時間を短縮するために、新たな切り替え様式を提供し得る。図16または図17を参照すると、切り替えは、下記の様式で実行され得る。
フェーズA: ターゲットRFチェーンが、第1のアンテナに接続することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを送信する。
説明を簡単にするために、イニシエータまたはレスポンダのいかなるRFチェーンも、ターゲットRFチェーンと呼ばれ得る。図16および図17においては、RFチェーン0がターゲットRFチェーンとみなされ得、たとえば、第1のアンテナはアンテナ0である。
フェーズB: SBIFSを待機した後に、別のRFチェーンに接続されている第2のアンテナが、さまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームを送信する。
図16および図17においては、RFチェーン0が、アンテナ0を使用することによって第1のSSWフレーム(これらの図においてはCDOWN=5によってマークされている)を送信した後に、別のRFチェーン(たとえば、RFチェーン1)が、SBIFSを待機した後に第1のSSWフレームを送信する。
フェーズC: 第2のアンテナが第1のSSWフレームを送信するピリオド内で、ターゲットRFチェーンは、第3のアンテナに切り替えて接続する。
フェーズCおよびフェーズBは、時間の点で同時に起こる。図16においては、RFチェーン1が第1のSSWフレーム(この図においてはCDOWN=4によってマークされている)を送信した場合には、RFチェーン0がアンテナの切り替えを実行し、アンテナ2に切り替える。
フェーズD: 第2のアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームが送信された後に、ターゲットRFチェーンに接続されている第3のアンテナがSBIFSを待機した後に、その第3のアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のSSWフレームが送信される。
たとえば、図16を参照すると、RFチェーン0がアンテナ0からアンテナ2へ切り替えられた後に、RFチェーン1が、第1のSSWフレーム(この図においてはCDOWN=4によってマークされている)を送信する。これを待機した後に、SBIFSが待機される。次いで、RFチェーン0が送信を再開する。
RFチェーン1の切り替えはまた、RFチェーン0の切り替えと同様である。詳細が本明細書で再び記述されることはない。
図16と図17は異なるということに留意されたい。図16において示されている実施形態においては、第1のSSWは、複数のRFチェーンによって交互に送信される。したがって、それぞれのRFチェーンに関して、そのRFチェーンによって送信される第1のSSWフレームのCDOWNは不連続であり、奇数または偶数である。
図17においては、アンテナは、付番様式において漸進的に増大されている(もちろん、漸進的に減少され得る)。アンテナが切り替えられた後に、切り替えられたアンテナを使用することによって引き続いて第1のSSWフレームが送信される。
本出願のこの実施形態において提供されている切り替え様式においては、SBIFSのみがあり、LBIFSはもはや待機される必要がなく、それにより、RFチェーンのアンテナの切り替えによってもたらされる時間の浪費を低減するということが知られることが可能である。
本出願は、アンテナの数における漸進的な増大もしくは漸進的な減少、または単一のRFチェーン上でトレーニングされるアンテナの数における漸進的な増大もしくは漸進的な減少を含むがそれらには限定されない別のアンテナトレーニングシーケンスが実施形態において使用されるケースにも適用され得る。
本出願においては、ISSにおいてイニシエータが送信セクタスイープを実行してレスポンダが受信を実行するプロセスは、RSSにおいてレスポンダが送信セクタスイープを実行してイニシエータが受信を実行するプロセスと同様である。実装においては、RSSにおけるレスポンダおよびイニシエータは、ISSにおけるイニシエータおよびレスポンダのトレーニング行動を参照し得る。
上述されているように、イニシエータの複数のアンテナは、同じネットワークノードに属し得、または複数のネットワークノードに別々に属し得る。言い換えれば、イニシエータは、1つのネットワークノード(たとえば、AP)を含み得、または複数のネットワークノードを含み得る。
複数のネットワークノードがある場合には、調整インターバルが、少なくとも1つのBI、たとえば、図18において示されているIAN内で構成され得る。イニシエータが複数のAPを含む場合には、AP間調整インターバル(図18においてIANによって表されている)が、少なくとも1つのBI内で構成され得る。
複数のネットワークデバイスが、調整インターバルにおいて、アンテナ識別子、カウントダウン値、セクタ識別子、それぞれのネットワークデバイスによって占有されるBTIサブインターバル、それぞれのネットワークデバイスによって占有されるA−BFTサブインターバル、およびそれぞれのネットワークデバイスによって占有されるATIサブインターバルのうちの少なくとも1つをネゴシエートし得る。
たとえば、図18を参照すると、AP1から3が、調整インターバルにおいて下記を調整し得る。
AP1はアンテナID=0を使用し、AP2はアンテナID=1を使用し、AP3はアンテナID=2を使用し、それによってSTAは、アンテナIDを使用することによって別々のAPの間において区別を行うことが可能である。
あるいは、AP1はCDOWN=29からCDOWN=20を使用し、AP2はCDOWN=19からCDOWN=10を使用し、AP3はCDOWN=9からCDOWN=0を使用し、それにより、STAによって見られるCDOWN値は連続している。
複数のネットワークデバイスの間における調整は通常、ISSの前に発生する。このケースにおいては、調整インターバルは、それに対応してBTIの前にあり得る。
任意選択で、異なるアンテナによって送信されるビーコンフレームは、対応するA−BFTサブインターバルの開始時間、もしくは対応するATIサブインターバルの開始時間を示し得、または別のインターバルによって占有されるサブインターバルの開始時間を示し得る。
別の実施形態においては、1つのBIが、1つまたは複数の調整インターバルを含み得る。1つのBIが複数の調整インターバルを含む場合には、別々の調整インターバルにおいて別々のコンテンツがネゴシエートされ得る。たとえば、ATIの前に、ネゴシエーションインターバルが、それぞれのアンテナまたはそれぞれのネットワークデバイスによって使用されるATIサブインターバルをネゴシエートするように構成され得る。当業者ならフレキシブルに設計を行い得、本明細書では詳細は記述されない。
加えて、調整インターバルは、それぞれのBIにおいて設定され得るか、または調整インターバルは、いくつかのBIごとに設定され得るということに留意されたい。当業者ならフレキシブルに設計を行い得、本明細書では詳細は記述されない。
加えて、互換性の目的のために、同じBTIにおいて、イニシエータによって使用される複数のアンテナは、同じアンテナ識別子を共有することが可能である。いくつかのレスポンダは、イニシエータが1つのBTI内で単一のアンテナのみを使用することによって送信を実行すると考え得る。同じBTIにおいて、複数のアンテナは、互換性の実施のために、互換性のあるステーションを欺くための同じアンテナ識別子を共有する。
たとえば、図11を参照すると、アンテナ1から3が、1つのBTIにおいて使用され、アンテナ1から3のIDは、それぞれ0から2であると想定される。このケースにおいては、アンテナ1から3を使用することによって送信されるビーコンフレームのセクタスイープフィールドのアンテナIDサブフィールドは、すべて0であり得る。
RSSフェーズにおいて、イニシエータは、A−BFTにおいてフィードバックされた最適な最良のセクタのIDまたはCDOWN値に基づいてレスポンダのための最適なアンテナおよび対応するセクタを決定し得る。
あるいは、別の実施形態においては、同じBTIにおいて、それぞれのアンテナはまた、自分自身のアンテナ識別子を使用し得る。レスポンダは、すべてのアンテナによって送信されたフレームを受信するとは限らないことがあるので、それぞれのアンテナは自分自身のアンテナ識別子を使用すると明記され得る。
本出願において開示されている内容と組み合わせて記述されている方法またはアルゴリズムステップは、ハードウェアよって実施され得、またはソフトウェア命令を実行することによってプロセッサによって実施され得る。ソフトウェア命令は、対応するソフトウェアモジュールによって形成され得る。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能なハードディスク、CD−ROM、または当技術分野において知られているその他の任意の形態のストレージ媒体に配置され得る。たとえば、ストレージ媒体は、プロセッサに結合されており、それによってプロセッサは、ストレージ媒体から情報を読み取ること、またはストレージ媒体に情報を書き込むことが可能である。もちろん、ストレージ媒体は、プロセッサのコンポーネントであり得る。プロセッサおよびストレージ媒体は、ASICに配置され得る。加えて、ASICは、ユーザ機器に配置され得る。もちろん、プロセッサおよびストレージ媒体は、ディスクリートコンポーネントとしてユーザ機器において存在し得る。
前述の1つまたは複数の例においては、本出願において記述されている機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せを使用することによって実装され得るということに当業者なら気づくはずである。ソフトウェアによって実装される場合には、前述の機能は、コンピュータ可読媒体に格納され得、またはコンピュータ可読媒体における1つもしくは複数の命令もしくはコードとして伝送され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータストレージ媒体および通信媒体を含み、通信媒体は、コンピュータプログラムが1つの場所から別の場所へ伝送されることを可能にする任意の媒体を含む。ストレージ媒体は、汎用または専用のコンピュータにとってアクセス可能な任意の利用可能な媒体であり得る。
前述の特定の実装においては、本出願の目的、技術的なソリューション、および利点が詳しくさらに記述されている。前述の説明は、本出願の特定の実装にすぎず、本出願の保護範囲を限定することを意図されているものではないということを理解されたい。本出願の技術的なソリューションに基づいて作成されるいかなる修正形態、均等な代替形態、改良形態なども、本出願の保護範囲内に収まるものとする。

Claims (20)

  1. イニシエータに適用されるビームフォーミングトレーニング方法であって、前記イニシエータは、N個のアンテナを有し、前記方法は、
    イニシエータセクタスイープ(ISS)プロセスにおいて、m個のアンテナのうちのアンテナを順次使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のセクタスイープ(SSW)フレームを送信するステップであって、さまざまなセクタ方向は、さまざまなビームに対応し、mは1以上であり、かつN以下である、ステップと、
    レスポンダセクタスイープ(RSS)プロセスにおいて、M個のアンテナを使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信するステップであって、前記第2のSSWフレームは、レスポンダによりさまざまなセクタ方向に送信され、それぞれの第2のSSWフレームは、前記ISSプロセスにおける最良品質を有する第1のSSWフレームを示すために使用される情報を搬送し、前記M個のアンテナは、少なくともm個のアンテナを含む、ステップと、
    前記受信された第2のSSWフレームに基づいて前記ISSプロセスにおける最適な伝送ビームを決定するステップと
    を備えた方法。
  2. 前記ISSプロセスは、K個のビーコンインターバル(BI)にわたり、前記m個のアンテナは、K個の送信グループに分類され、それぞれの送信グループは、少なくとも1つのアンテナを含み、Kは1よりも大きい正の整数であり、
    m個のアンテナを順次使用することによってさまざまなセクタ方向に前記第1のSSWフレームを送信することは、
    前記K個のBIのそれぞれのBIにおいて前記送信グループのうちの1つにおけるアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に前記第1のSSWフレームを送信することを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記RSSプロセスは、K個のサブフェーズへと分割され、前記m個のアンテナは、K個の受信グループに分類され、それぞれの受信グループは、少なくとも1つのアンテナを含み、少なくとも1つのグループは、2つ以上のアンテナを含み、
    M個のアンテナを使用することによって並列全方向様式で前記第2のSSWフレームを受信することは、
    それぞれのサブフェーズにおいて前記受信グループのうちの1つにおけるアンテナを使用することによって並列全方向様式で前記第2のSSWフレームを受信することであって、任意のサブフェーズにおいて使用される受信グループは、別のサブフェーズにおいて使用される受信グループとは異なり、前記第2のSSWフレームは、前記レスポンダによってそれぞれのサブフェーズにおいてさまざまなセクタ方向に送信されることを含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記ISSプロセスは、K個のBIのビーコン伝送インターバル(BTI)にわたる、請求項3に記載の方法。
  5. 前記K個のサブフェーズは、前記K個のBIのアソシエーションビームフォーミングトレーニング(A−BFT)ピリオドにわたり、同じBIのBTIおよびA−BFTピリオドにおいて使用されるアンテナどうしは重なり、切り替えを実行しない、請求項4に記載の方法。
  6. 同じBTIにおいて、前記イニシエータによって使用される複数のアンテナは、同じアンテナ識別子を共有する、または前記複数のアンテナのアンテナ識別子を使用する、請求項1に記載の方法。
  7. プライマリーアンテナを含むアンテナセットを使用することによって1つのBIにおいて多入力多出力(MIMO)伝送を実行するステップであって、前記プライマリーアンテナは、前記BIのBTIにおいて前記第1のSSWフレームを送信するアンテナを含む、ステップをさらに備えた請求項1に記載の方法。
  8. 前記イニシエータは、n個の無線周波数(RF)チェーンを有し、nは1よりも大きい正の整数であり、前記N個のアンテナと前記n個のRFチェーンとの間の接続関係は、動的に構成され、
    ターゲットRFチェーンが、前記第1のSSWフレームを送信するためにさまざまなアンテナに切り替える必要がある場合には、前記第1のSSWフレームを送信することは、
    前記ターゲットRFチェーンによって、第1のアンテナに接続することによってさまざまなセクタ方向に前記第1のSSWフレームを送信することであって、前記ターゲットRFチェーンは、任意のRFチェーンであることと、
    他のRFチェーンに接続された第2のアンテナによって、ショートビームフォーミングインターフレームスペース(SBIFS)を待機した後に前記第1のSSWフレームを送信することと、
    前記ターゲットRFチェーンによって、前記第2のアンテナが前記第1のSSWフレームを送信するピリオド内で第3のアンテナに切り替えて接続することと、
    前記第2のアンテナが前記第1のSSWフレームを送信した後に、前記ターゲットRFチェーンに接続された第3のアンテナによって、前記SBIFSを待機した後に前記第1のSSWフレームを送信することと、を含む請求項1に記載の方法。
  9. レスポンダに適用されるビームフォーミングトレーニング方法であって、
    イニシエータセクタスイープ(ISS)プロセスにおいて、第1のセクタスイープ(SSW)フレームを全方向から受信するステップであって、前記第1のSSWフレームは、m個のアンテナのうちのアンテナを順次使用することによってイニシエータによりさまざまなセクタ方向に送信され、mは1以上であり、かつN以下であり、Nは前記イニシエータのアンテナの量である、ステップと、
    前記ISSプロセスにおける最良品質を有する第1のSSWフレームおよび前記レスポンダの最適なアンテナを決定するステップと、
    レスポンダセクタスイープ(RSS)プロセスにおいて、さまざまなセクタ方向に第2のSSWフレームを送信するステップであって、前記第2のSSWフレームは、前記ISSプロセスにおける最良品質を有する前記第1のSSWフレームを示すために使用される情報を搬送し、前記ISSプロセスにおける最適な伝送ビームを決定するために前記イニシエータによってさらに使用され、前記第2のSSWフレームは、M個のアンテナを使用することによって前記イニシエータにより並列全方向様式で受信される、ステップと
    を備えた方法。
  10. レスポンダに適用されるビームフォーミングトレーニング方法であって、
    イニシエータセクタスイープ(ISS)プロセスにおいて、第1のセクタスイープ(SSW)フレームを全方向から受信するステップであって、前記第1のSSWフレームは、m個のアンテナのうちのアンテナを順次使用することによってイニシエータによりさまざまなセクタ方向に送信され、mは1以上であり、かつN以下であり、Nは前記イニシエータのアンテナの量である、ステップと、
    前記ISSプロセスにおける最良品質を有する第1のSSWフレームを決定するステップと、
    レスポンダセクタスイープ(RSS)プロセスにおいて、全てのアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第2のSSWフレームを送信するステップであって、前記第2のSSWフレームは、前記ISSプロセスにおける最良品質を有する前記第1のSSWフレームを示すために使用される情報を搬送し、前記ISSプロセスにおける最適な伝送ビームを決定するために前記イニシエータによってさらに使用され、前記第2のSSWフレームは、M個のアンテナを使用することによって前記イニシエータにより並列全方向様式で受信される、ステップと
    を備えた方法。
  11. ビームフォーミングトレーニング装置であって、
    イニシエータセクタスイープ(ISS)プロセスにおいて、m個のアンテナのうちのアンテナを順次使用することによってさまざまなセクタ方向に第1のセクタスイープ(SSW)フレームを送信するように構成された第1の送信ユニットであって、さまざまなセクタ方向は、さまざまなビームに対応し、mは1以上であり、かつN以下であり、Nは前記ビームフォーミングトレーニング装置が有するアンテナの総量である、第1の送信ユニットと、
    レスポンダセクタスイープ(RSS)プロセスにおいて、M個のアンテナを使用することによって並列全方向様式で第2のSSWフレームを受信するように構成された第1の受信ユニットであって、前記第2のSSWフレームは、レスポンダによりさまざまなセクタ方向に送信され、それぞれの第2のSSWフレームは、前記ISSプロセスにおける最良品質を有する第1のSSWフレームを示すために使用される情報を搬送し、前記M個のアンテナは、少なくともm個のアンテナを含む、第1の受信ユニットと、
    前記受信された第2のSSWフレームに基づいて前記ISSプロセスにおける最適な伝送ビームを決定する第1の決定ユニットと
    を備えた装置。
  12. 前記ISSプロセスは、K個のビーコンインターバル(BI)にわたり、前記m個のアンテナは、K個の送信グループに分類され、それぞれの送信グループは、少なくとも1つのアンテナを含み、Kは1よりも大きい正の整数であり、
    m個のアンテナを順次使用することによってさまざまなセクタ方向に前記第1のSSWフレームを送信する態様において、前記第1の送信ユニットは、
    前記K個のBIのそれぞれのBIにおいて前記送信グループのうちの1つにおけるアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に前記第1のSSWフレームを送信することであって、前記K個のBIのいずれか1つにおいて使用される送信グループは、他のBIにおいて使用される送信グループと異なるように特に構成された、請求項11に記載の装置。
  13. 前記RSSプロセスは、K個のサブフェーズへと分割され、前記m個のアンテナは、K個の受信グループに分類され、それぞれの受信グループは、少なくとも1つのアンテナを含み、少なくとも1つのグループは、2つ以上のアンテナを含み、
    M個のアンテナを使用することによって並列全方向様式で前記第2のSSWフレームを受信する態様において、前記第1の受信ユニットは、
    それぞれのサブフェーズにおいて前記受信グループのうちの1つにおけるアンテナを使用することによって並列全方向様式で前記第2のSSWフレームを受信することであって、任意のサブフェーズにおいて使用される受信グループは、別のサブフェーズにおいて使用される受信グループとは異なり、前記第2のSSWフレームは、前記レスポンダによってそれぞれのサブフェーズにおいてさまざまなセクタ方向に送信されるように特に構成された、請求項11に記載の装置。
  14. 前記ISSプロセスは、K個のBIのビーコン伝送インターバル(BTI)にわたる、請求項13に記載の装置。
  15. 前記K個のサブフェーズは、前記K個のBIのアソシエーションビームフォーミングトレーニング(A−BFT)ピリオドにわたり、同じBIのBTIおよびA−BFTピリオドにおいて使用されるアンテナどうしは重なり、切り替えを実行しない、請求項14に記載の装置。
  16. 同じBTIにおいて、複数のアンテナは、同じアンテナ識別子を共有する、または前記複数のアンテナのアンテナ識別子を使用する、請求項11に記載の装置。
  17. 前記第1の送信ユニットは、
    プライマリーアンテナを含むアンテナセットを使用することによって1つのBIにおいて多入力多出力(MIMO)伝送を実行することであって、前記プライマリーアンテナは、前記BIのBTIにおいて前記第1のSSWフレームを送信するアンテナを含むように構成された、請求項11に記載の装置。
  18. 前記ビームフォーミングトレーニング装置は、n個の無線周波数(RF)チェーンを有し、nは1よりも大きい正の整数であり、前記N個のアンテナと前記n個のRFチェーンとの間の接続関係は、動的に構成され、
    ターゲットRFチェーンが、前記第1のSSWフレームを送信するためにさまざまなアンテナに切り替える必要がある場合には、第1のSSWフレームを送信する態様において、前記第1の送信ユニットは、
    前記ターゲットRFチェーンに接続された第1のアンテナを制御し、または命令してさまざまなセクタ方向に前記第1のSSWフレームを送信することであって、前記ターゲットRFチェーンは、任意のRFチェーンであり、
    他のRFチェーンに接続された第2のアンテナを制御し、または命令してショートビームフォーミングインターフレームスペース(SBIFS)を待機した後に前記第1のSSWフレームを送信し、
    前記ターゲットRFチェーンを制御し、または命令して前記第2のアンテナが前記第1のSSWフレームを送信するピリオド内で第3のアンテナに切り替えて接続し、
    前記第2のアンテナが前記第1のSSWフレームを送信した後に、前記ターゲットRFチェーンに接続された第3のアンテナを制御し、または命令して前記SBIFSを待機した後に前記第1のSSWフレームを送信するように特に構成された、請求項11に記載の装置。
  19. ビームフォーミングトレーニング装置であって、
    イニシエータセクタスイープ(ISS)プロセスにおいて、第1のセクタスイープ(SSW)フレームを全方向から受信するように構成された第2の受信ユニットであって、前記第1のSSWフレームは、m個のアンテナのうちのアンテナを順次使用することによってイニシエータによりさまざまなセクタ方向に送信され、mは1以上であり、かつN以下であり、Nは前記イニシエータのアンテナの量である、第2の受信ユニットと、
    前記ISSプロセスにおける最良品質を有する第1のSSWフレームおよび前記レスポンダの最適なアンテナを決定するように構成された第2の決定ユニットと、
    レスポンダセクタスイープ(RSS)プロセスにおいて、さまざまなセクタ方向に第2のSSWフレームを送信するように構成された第2の送信ユニットであって、前記第2のSSWフレームは、前記ISSプロセスにおける最良品質を有する前記第1のSSWフレームを示すために使用される情報を搬送し、前記ISSプロセスにおける最適な伝送ビームを決定するために前記イニシエータによってさらに使用され、前記第2のSSWフレームは、M個のアンテナを使用することによって前記イニシエータにより並列全方向様式で受信される、第2の送信ユニットと
    を備えた装置。
  20. ビームフォーミングトレーニング方法であって、
    イニシエータセクタスイープ(ISS)プロセスにおいて、第1のセクタスイープ(SSW)フレームを全方向から受信するように構成された第2の受信ユニットであって、前記第1のSSWフレームは、m個のアンテナのうちのアンテナを順次使用することによってイニシエータによりさまざまなセクタ方向に送信され、mは1以上であり、かつN以下であり、Nは前記イニシエータのアンテナの量である、第2の受信ユニットと、
    前記ISSプロセスにおける最良品質を有する第1のSSWフレームを決定するように構成された第2の決定ユニットと、
    レスポンダセクタスイープ(RSS)プロセスにおいて、全てのアンテナを使用することによってさまざまなセクタ方向に第2のSSWフレームを送信するように構成された第2の送信ユニットであって、前記第2のSSWフレームは、前記ISSプロセスにおける最良品質を有する前記第1のSSWフレームを示すために使用される情報を搬送し、前記ISSプロセスにおける最適な伝送ビームを決定するために前記イニシエータによってさらに使用され、前記第2のSSWフレームは、M個のアンテナを使用することによって前記イニシエータにより並列全方向様式で受信される、第2の送信ユニットと
    を備えた装置。
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