JP4490273B2 - ネットワークカバレージを増強するリピータを備えた無線ローカルエリア・ネットワーク - Google Patents

Description

（発明の属する技術分野）
本発明は、一般に、無線ローカルエリア・ネットワークに関し、より詳細には、無線ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）の範囲を増大させることに関する。
（関連出願の相互参照）
本願は発明の名称が「ＷＬＡＮのためのリピータ（REPEATER FOR WLAN ）」であるＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／１６２０８号に関連すると共に、２００２年１０月１日に出願された米国仮出願出願番号第６０／４１４，８８８号にも関連し、かつこの米国仮出願出願番号第６０／４１４，８８８号の優先権を主張する。いずれの出願も参照により本願に組み込まれるものとする。

一般にＷＬＡＮと呼ばれる無線ローカルエリア・ネットワーク用のいくつかの標準プロトコルが普及してきている。そのようなプロトコルには、８０２．１１（８０２．１１無線規格で規定）、ホームＲＦおよびＢｌｕｅｔｏｏｔｈのようなプロトコルが含まれる。現在までに最も商業的に成功している標準無線プロトコルは、８０２．１１ｂプロトコルである。

上記の標準無線プロトコルを利用する製品の仕様は、一般に、例えば約１１ＭＢＰＳのデータレートと、例えば約１００メートルの範囲とを示すが、このような性能レベルは、実現されるとしてもごく稀である。実際の性能レベルと特定の性能レベル間の性能の欠点には、ＲＦ信号の放射経路の減衰を始めとする、多くの原因がある。ＲＦ信号は、屋内環境のような動作環境では通常２．４ＧＨｚの範囲である。ベースまたはＡＰからレシーバまたはクライアントへの範囲は、一般に、一般家庭に必要とされるカバレージ範囲よりも小さく、わずか１０〜１５メートルであり得る。

さらに、牧場風の家や二階建ての家のような分割された間取りを有する構造物や、ＲＦ信号を減衰できる材料から構成された構造物では、無線カバレージが必要とされる領域が、例えば８０２．１１プロトコルベースのシステムの範囲外で、距離によって物理的に分離される恐れがある。減衰の問題は、他の２．４ＧＨｚ装置からの干渉や帯域内エネルギーに関する広帯域干渉を始めとする動作帯域での干渉の存在下で悪化し得る。さらには、上記の標準無線プロトコルを使用して動作する装置のデータレートは、信号強度によって決まる。カバレージ・エリアの距離が増大するにつれて、無線システムの性能は通常低下する。最後に、プロトコル自体の構造が動作範囲に影響を及ぼす可能性もある。

無線システムの範囲を増加させるためのモバイル無線業界での１つの慣例は、リピータの使用を通じることである。しかしながら、システムの受信機および送信機が、例えば８０２．１１または８０２．１６のＷＬＡＮ無線プロトコルを利用してＷＬＡＮ内で同じ周波数で動作し得るという点で、問題と複雑さが生じる。また、そのようなシステムでは、多数の送信機が同時に動作すると、リピータの動作でそうであるように、障害が発生する。また、例えば、通常のＷＬＡＮプロトコルのランダム・パケットの性質は明確に定義された受信時間と送信時間を与えないという点で、別の問題が生じる。個々の無線ネットワーク・ノードからのパケットは自発的に生成、送信され、一時予測されることはないため、パケット衝突が生じる可能性がある。そのような障害に取り組むためのいくつかの方法が存在し、それには例えば、２つ以上のノードがパケットを同時に送信することを回避するために使用される、衝突回避およびランダム・バックオフ・プロトコルが挙げられる。
例えば８０２．１１標準プロトコルでは、衝突回避のために分配調整機能（distributed coordination function,ＤＣＦ）が使用され得る。

そのような動作は、受信帯域と送信帯域が二重周波数オフセットによって分離されているＩＳ−１３６、ＩＳ−９５またはＩＳ−２０００規格に基づくシステムを始めとする他の多くのセルラ・リピータ・システムの動作とは著しく異なっている。周波数分割二重または多重（ＦＤＤまたはＦＤＭ）では、受信機チャネルと送信機チャネルが同じ周波数上にある状況で発生するようなリピータ動作に関連する衝突が存在しないため、リピータの動作が単純化される。

他のセルラ移動システムは、受信チャネルと送信チャネルを、時間ではなく周波数によって分離しており、さらには、特定のアップリンク／ダウンリンク送信のためにスケジュールされた時間を利用する。そのような動作は、一般に、時分割二重または多重（例えばＴＤＤまたはＴＤＭ）と呼ばれている。送信時間と受信時間が既知であり、それらが基地局によって放送されるため、そのようなシステムのためのリピータは容易に構成される。そのようなシステムの受信機および送信機は、物理的分離、アンテナ・パターンまたは極性分離を始めとする、いかなる数の手段によっても分離され得る。

従って、例えばＴＤＤを有するがスケジューリングがない、同じ周波数で動作するＷＬＡＮリピータは、ネットワーク・ノードを自発的に送信する能力により、固有の制約を提示し、従って、固有の解決策を必要とする。さらに、アップリンク時間とダウンリンク時間が既知の場合、スケジュール情報を無視するように構成されたリピータを構築することはそれほど高価でない場合がある。従って、受信チャネルと送信チャネルの両方で同じ周波数を利用するＷＬＡＮリピータの受信チャネルと送信チャネルの間には、なんらかの形式の分離が存在しなければならない。例えば無線電話に使用されるＣＤＭＡシステムを始めとするいくつかの関連システムは、指向性アンテナ、受信アンテナと送信アンテナの物理的分離、またはそれと同様な技術を始めとする精巧な技術を使用して、チャネルの分離を達成しているが、そのような技術は、複雑なハードウェアや長いケーブル敷設が望ましくないか高価になりすぎる場合がある、家庭を始めとする多くの操作環境にあるＷＬＡＮリピータにとって実際的ではない。

国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／１６２０８号に説明されており、本願と同一の出願人が所有する、あるシステムは、周波数の検出・変換方法を使用して受信チャネルと送信チャネルを分離するリピータを提供することにより、上記に挙げた問題点の多くを解決する。上記出願で説明されているＷＬＡＮリピータは、第１の周波数チャネルにおける１つの装置に関連するパケットを、第２の装置によって使用される第２の周波数チャネルへ変換することにより、２つのＷＬＡＮユニットが通信することを可能にしている。変換に関連する方向（例えば第１のチャネルに関連する周波数から第２のチャネルに関連する周波数へ、または第２のチャネルから第１のチャネルへ）は、リピータとＷＬＡＮ環境のリアルタイムの構成によって決まる。ＷＬＡＮリピータは、送信のために両方のチャネルをモニタし、伝送が検出された場合には、第１の周波数の受信信号を別のチャネルに変換するように構成され得る。検出された伝送は第２の周波数で送信される。

上記に説明したアプローチは、パケット伝送に応じてモニタ、変換することにより、上述した分離の問題と自発的な送信の問題の両方を解決する。このアプローチはさらに、より小さな安価なユニットで実現され得る。しかしながら、ＷＬＡＮプロトコルに関連する要求事項のために、先に言及した解決の有効性が制限される場合がある。例えばＩＥＥＥ８０２．１１規格は、アクセス・ポイント（ＡＰ）がビーコンと通常呼ばれるプロトコルメッセージで通信を行っているチャネルを示す、チャネル識別子をＡＰが送信することを要求とする。上記出願の周波数変換リピータは、オリジナルのＡＰチャネルとは異なるチ
ャネルでビーコンを再送する。さらに、ＡＰからのパケットは、変換されたビーコンと同じチャネルで送信される（例えば変換周波数）。関連パケットが変換周波数ではなくオリジナルのＡＰ伝送周波数で送信されていることをビーコンが識別するという点で、問題が生じる。ビーコンを受け取るクライアント・ユニットは、ビーコンに含まれるオリジナルのＡＰ伝送周波数に切り替わって変換周波数でリピータによって送られたパケットを紛失したり、あるいは、ビーコンを廃棄してクライアントが接続するのを防いだりする恐れがある。

（発明の概要）
従って、無線ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）の範囲を拡張するための方法および装置が説明される。１つの例証的実施形態によれば、ＷＬＡＮは広域ネットワークに接続されたベース・ユニットを含んでいる。ベース・ユニットは、ベース・ユニットと少なくとも１つのクライアント・ユニットが同じ周波数で情報を送受信することを要求するプロトコル（例えば８０２．１１またはそれと同様なプロトコル）を使用して、少なくとも１つのクライアント・ユニットと通信し、周波数チャネルは少なくとも２つの利用可能な周波数から選択される。ベース・ユニットは、好ましくは、プロトコルに関連するプロトコルメッセージ中で送信される制御パラメータで、どちらの周波数が選択されるべきかを識別する。

様々な例証的実施形態によれば、本発明は、８０２．１１プロトコルを始めとする特定のプロトコルが使用される場合に付随する利点を有する無線ローカルエリア・ネットワーク用のリピータを利用して、範囲の拡張を行なう技術を含む。本発明によれば、例えばＤＳパラメータ・メッセージを始めとする、ＭＡＣプロトコル・メッセージが修正され、非標準的な方法で使用され得る。周波数変換リピータの使用と組み合わせて、本発明は、無線ローカルエリア・ネットワークにおける、より大きな分離、利得増加、従って範囲の増大を可能にする。

先に説明したように、８０２．１１のいくつかの改訂版は、ＤＳパラメータセットメッセージと称されるメッセージを含んでいる。本発明によれば、ビーコンは、ＡＰによってのみ送信され、クライアント・ユニットまたはステーションによっては送信されないことに留意すべきである。ＤＳパラメータは、直接シーケンススペクトル拡散波形（８０２．１１ｂ）がどのチャネルで送信されるかを特定する。周波数変換リピータを使用すると、チャネル番号が、ＤＳパラメータに対して不正確になり、これはクライアント・ユニットまたはステーション装置（ＳＴＡ）の誤った挙動を引き起こす。本発明では、送信されるＤＳパラメータセットメッセージは、アクセス・ポイント（ＡＰ）から送信されるチャネルではなく、好ましくは、ＳＴＡのために意図されたチャネル番号で修正される。変換リピータはその場合、周波数変換を行なうことにより、メッセージを「訂正」し、これによってメッセージはＡＰから送信されたビーコンで識別される周波数で再送されるだろう。

興味深いことに、上記の技術は、有益なシステム構成を提供する。詳細には、ＡＰからリピータまでのチャネルは、ＡＰに使用されるよう保存することができ、リピータからクライアント装置までのチャネルは別に割り当てられる。本願では、ＡＰからリピータまでのチャネルは、正しくないＤＳパラメータセットメッセージを有し、帰路チャネルと呼ばれる。クライアントステーションチャネルへの変換リピータは、オフランプ・（off-ramp）リピータと呼ばれる。さらに、無線ローカルエリア・ネットワークをさらに拡張するために、ＡＰとクライアントステーションの間に、ハイウェイ・リピータが利用され得る。

ここで図１を参照すると、広域接続１０１が、無線ゲートウエイまたはアクセス・ポイント１００に接続され得る。広域接続１０１は、イーサネット（登録商標）接続、Ｔ１回
線、広帯域無線接続、またはデータ通信を提供する任意の他の電気接続であってよい。無線ゲートウエイ１００は、クライアント・ユニット１０４，１０５に、ＩＥＥＥ ８０２．１１パケットや、もしくはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｈｙｐｅｒｌａｎまたは他の無線通信プロトコルに基づく信号を始めとする、ＲＦ信号を送る。クライアント・ユニット１０４，１０５は、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）または、上述の無線プロトコルのうちの１つを用いて他の同様の装置と通信することが可能な任意の他の装置であってよい。各クライアント・ユニットの伝搬すなわちＲＦ経路は符号１０２，１０３として示される。

ＲＦ経路１０２上を伝達される信号は、クライアント・ユニット１０４と無線ゲートウエイ１００間の高速データパケット通信を維持する程度に十分な強度を有するが、ＲＦパス１０３上を伝達され、クライアント・ユニット１０５に向けられる信号は、壁１０６のような障壁構造を通って、ある位置へ至る場合には減衰され、その位置では、もし無線リピータ２００が存在しなければ、データパケットしかあるとしてもほんの少しのどの方向にも受け取られない。無線リピータ２００の構造と動作についてはここで説明する。

無線ゲートウエイ１００、従って無線ネットワーク全体のカバレージを増強するために、および／またはクライアント・ユニット１０５への通信データレートを増強するために、無線リピータ２００は、無線ゲートウエイ１００から第１の周波数チャネル２０１で送信されたパケットを受け取る。無線リピータ２００は、例えば約６．３５ｃｍ×約８．８９ｃｍ×約１．２７ｃｍ（２．５インチ×３．５インチ×０．５インチ）の寸法を有し、好ましくは標準の電気の差込口に差し込むことができると共に１１０Ｖの交流電源で動作することができ、第１の周波数チャネル２０１上のパケットの存在を検出し、パケットを受け取り、そのパケットをより大きな電力で第２の周波数チャネル２０２上に再送する。従来のＷＬＡＮ動作プロトコルとは異なり、たとえ無線ゲートウエイ１００が第１の周波数チャネルで動作しても、クライアント・ユニット１０５は第２の周波数チャネルで動作する。戻りパケット動作を行なうために、無線リピータ２００は、クライアント・ユニット１０５からの第２の周波数チャネル２０２上の送信パケットの存在を検出し、第２の周波数チャネル２０２でパケットを受け取り、そのパケットを第１の周波数チャネル２０１で再送する。その後、無線ゲートウエイ１００は、第１の周波数チャネル２０１でパケットを受け取る。このように、無線リピータ２００は、信号を同時に送受できると共に、無線ゲートウエイ１００のカバレージおよび性能をクライアント・ユニット１０５まで拡張することができる。

あるクライアント・ユニットから別のクライアント・ユニットまでのピアツーピアネットワークでの通信を増強するために無線リピータ２００が使用され得ることも理解される。多くのユニットが互いに分離しているシナリオでは、無線リピータ２００は、標準ＲＦ伝搬およびカバレージ規則に従う通信が阻止される分離環境で２つの異なるグループのユニットが通信することを可能にする、無線ハブとして好ましくは機能する。

しかしながら、上述したように、例えばビーコン信号が使用される場合、周波数変換を使用するリピータシステムは問題に遭遇する可能性がある。従って本発明によれば、範囲の拡張は、そのようなシステムで無線ローカルエリア・ネットワーク用のリピータを使用して実現され得ると共に、例えば８０２．１１シリーズのプロトコルのような特定のプロトコルが周波数変換を反映すべくビーコン信号を修正することにより使用される場合に、特に有利であり得る。本発明の様々な例証的実施形態によれば、本発明はさらに、新規な様式で修正されたメディアアクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルメッセージの使用を含んでいる。従って、周波数変換リピータは、無線ローカルエリア・ネットワークにおける、より大きな分離、利得増加、従って範囲の増大を可能にするために使用され得る。

８０２．１１規格のいくつかのバージョンでは、ＤＳパラメータセットと称されるメッセージが、ビーコン信号の送信に関連付けられ得る。ビーコン信号は一般に、アクセス・ポイント（ＡＰ）によって送信され、個々のノードまたはステーションによっては送信されないことに留意することは重要である。ＤＳパラメータは、例えば８０２．１１ｂで特定された直接シーケンススペクトル拡散波形がどのチャネルで送信されるかを特定する。周波数変換リピータの使用により、実際の送信チャネル番号（例えば「変換先」チャネル）と、ＤＳパラメータで特定されるチャネル（例えば「変換元」チャネル）との間の不一致が起こり、トラヒック損失およびクライアント・ステーション装置（ＳＴＡ）の他の誤った挙動が引き起こされる。

これに対して、本発明の様々な例証的実施形態による周波数変換リピータは、周波数変換に基づいてチャネル番号を新たなチャネル番号で更新するために、ＤＳパラメータを修正し、周波数変換は、ソースまたはＡＰからその新たなチャネル番号で送信される次のデータパケットで実行される。その後、変換リピータは、周波数変換を行なうことによりメッセージを「訂正」し、メッセージは、ＡＰから送信されたビーコンで識別された周波数で目的地に再送される。

興味深いことに、本発明は、ＡＰからリピータへのチャネル番号がＡＰからリピータへのリンクに使用されるために保存されると同時に、１または複数のリピータからクライアント・ユニットへのチャネル番号が別々に割り当てられる、有益なシステム構成を提供する。さらに本発明によれば、ＡＰからリピータへのチャネル番号（例えば正しくないＤＳパラメータセットメッセージを有するチャネル番号）は、帰路チャネルと称され得る。変換リピータ、例えば１または複数のクライアント・ステーションと通信を行うリピータは、オフランプ・リピータと称され得る。またさらに、無線ローカルエリア・ネットワークをさらに拡張するために、ＡＰとステーションの間に１または複数のハイウェイ・リピータが使用され得る。

図１を再び参照すると、上述したように、広域接続１０１は、好ましくは無線ゲートウエイすなわちアクセス・ポイント（ＡＰ）１００に接続される。ＡＰ １００は、一方で広域接続１０１へ例えばデータパケット送受することにより通信し、ＲＦ信号１０２，１０３をクライアント・ユニット１０４，１０５に送る。好ましい実施形態によれば、ＲＦ信号１０２，１０３は、例えば、好ましくはＩＥＥＥ ８０２．１１パケットを有している。代替の例証的実施形態によれば、ＲＦ信号１０２，１０３はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｈｙｐｅｒｌａｎまたはそれらと同様の無線通信プロトコルに関連付けられてもよい。クライアント・ユニットの各々に対する２つの伝搬路が、ＲＦ信号１０２，１０３に関連してさらに示されている。ＲＦ信号１０２に関連した経路から得られる信号強度はクライアント・ユニット１０４との高速データパケット通信を維持するのに十分であるが、ＲＦ信号１０３に関連した経路から得られる信号強度は、（例えば壁や他の障害物のような障害１０６により）ほとんどまたは全くデータパケットを、例えばＡＰ １００とクライアント・ユニット１０５の間のいずれの方向にも受け取ることができないレベルに減衰される。

上述したように障害物によって提起される課題や、妨害された経路に沿った信号強度の付随する減衰に対処するために、また、従って、クライアント・ユニット１０５へのカバレージおよび／または通信データレートを増強するために、図１で示されるように、例証的な無線リピータ２００が、例えば周波数変換により、伝搬路の制約によって制限された範囲を超えてパケットを再送するために使用され得る。ＡＰ １００から第１の周波数チャネル２０１上を送信されたパケットはリピータ２００に受け取られ、より大きな電力レベルで第２の周波数チャネル２０２上を再送される。クライアント・ユニット１０５は、あたかもＡＰ １００も第２の周波数チャネル２０２上で動作しているかのように、好ましくは第２の周波数チャネル２０２上で動作し、周波数変換がトランスペアレントである
よう、ＡＰ １００が実際には第１の周波数チャネル２０１上で動作していることを知らない。戻りパケット動作を行なうために、リピータ・ユニット２００は、クライアント・ユニット１０５から第２の周波数チャネル２０２上を送信された戻りパケットの存在を検出する。また、リピータ・ユニット２００は、第２の周波数チャネル２０２上でパケットを受け取り、それを第１の周波数上で例えばＡＰ １００に再送するように好ましくは構成される。リピータ２００はこのように、異なる周波数チャネルで同時にパケットを送受することが可能であり、ＡＰ １００とクライアント・ユニット１０５との間の接続や、ピアツーピア接続（例えばクライアント・ユニットから別のクライアント・ユニットへの）のカバレージおよび性能を拡張する。多くのユニットが通信環境において互いに分離されている場合、リピータ・ユニット２００はさらに、２つの異なるグループのユニットが通信することを可能にする無線ブリッジとして機能する。この場合、最適のＲＦ伝搬およびカバレージ、多くの場合では、任意のＲＦ伝搬およびカバレージが以前には可能でなかった。

従って、様々な例証的実施形態によれば、無線リピータ２００は好ましくは、２つの異なる周波数、例えば第１の周波数チャネル２０１および第２の周波数チャネル２０２、を同時に受け取り、どのチャネルがパケット送信に関連する信号を伝達しているかを決定し、オリジナルの周波数チャネルから代替の周波数チャネルへ変換し、代替チャネルで受信信号の周波数変換バージョンを再送することができる。リピータの内部動作の詳細は、同時係属のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／１６２０８号に見出され得る。

依然として図１を参照すると、また、８０２．１１システムの好ましい例証的実施形態によれば、ＡＰ １００から別の装置に送信されるビーコン・メッセージは特定のフィールド（例えばＤＳパラメータセットのチャネル番号フィールド）を有する。しかしながら、ＡＰ １００から例えばリピータ２００に送信されるビーコン中で識別されるチャネル番号は、ＡＰ１００とリピータ２００の間で使用される実際のチャネル番号（例えばチャネル２０１）に対応しない。そうではなく、本発明によれば、ＡＰ １００からのビーコン中で識別される動作チャネルは、リピータ２００で周波数変換が起こった後に使用されるチャネルである。リピータは以下、周波数変換リピータ２００と称する。より詳しくは、信号はＡＰ １００内でＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ波形として変調され得るが、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａ規格によって定義されるものとして正しくない帯域上で５ＧＨＺの周波数で送信される。当業者には、いかに定義されたプロトコルに従って本明細書で説明した周波数で信号を送信するか、および、ＤＳパラメータが、例えばＩＥＥＥ ８０２．１１のパラグラフ７．３．２．４の「ＤＳＳパラメータセット要素（DSS Parameter Set Element ）」に従ってそのチャネル設定値を修正することにより容易にリセットされ得るかが、明らかである。

従って、様々な代替の例証的実施形態のうちの１つによる周波数変換リピータ２００は、８０２．１１ｂ変換パケットを第１の周波数チャネルから、第２の周波数チャネルに変換することが可能であり、パケットはステーション装置（ＳＴＡ）かクライアント・ユニット１０４または１０５のような１または複数のクライアントによって受け取られ得る。クライアント・ユニット１０４または１０５は、好ましくは、通信に適したチャネルである８０２．１１ｂチャネルを識別するビーコンを好ましくは受け取り、ＡＰ １００により使用される「ａ」帯域から「ｂ」帯域にリピータ２００により変換された情報パケットを受け取るだろう。様々な例証的および代替の例証的実施形態による例証的な周波数変換リピータが、８０２．１１ａチャネルから別の８０２．１１ａチャネル、８０２．１１ａチャネルから８０２．１１ｂチャネル、８０２．１１ｂチャネルから８０２．１１ａチャネル、８０２．１１ｂチャネルから別の８０２．１１ｂチャネル等の任意の２つのチャネル間の変換をなし得ることが、当業者には理解されよう。８０２．１１ｇチャネルまたは任意の適切な無線プロトコルに関連するチャネルも、本発明から逸脱せずに、周波数変換
に従って使用されてもよいことがさらに想定される。

戻り信号経路では、ステーション・クライアント・ユニット１０５は、標準規格の８０２．１１ｂ信号を規格で定義されたような適切な周波数帯で送信し、リピータ２００は８０２．１１ｂ信号を検出し、該信号に含まれているパケットを８０２．１１ａ規格で定義されるが８０２．１１ａＯＦＤＭ変調には一致しない周波数チャネルに変換する。ＡＰ １００は、８０２．１１ａ信号に対して定義された周波数チャネルで８０２．１１ｂ変調波形を受け取り、其の波形をあたかも８０２．１１ｂ周波数チャネルにあるかのように処理する。

従って、上記から理解できるように、ＡＰ １００はＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ変調規格波形を使用するが、非標準の同じ帯域で、例えばＩＥＥＥ ８０２．１１ｂによって適切として定義されたものとは異なる帯域で、信号を送信する。周波数変換リピータ２００は、本発明の様々な例証的実施形態によれば、８０２．１１ｂ変調パケットを、あるチャネル上の「ａ」帯域から別のチャネル上の「ｂ」帯域へと変換し、変調パケットがクライアント・ユニット１０５のようなステーション装置により使用される。信号がステーション（例えばクライアント・ユニット１０４または１０５）からＡＰ１００に戻る場合、クライアント・ユニット１０４または１０５は、標準として定義された適切な帯域で８０２．１１ｂ規格信号を好ましくは送信し、リピータ２００は８０２．１１ｂ信号を検出し、それを８０２．１１ａ規格で定義されるが、存在するとすればＤＳパラメータセットメッセージ中の動作チャネルに一致しない周波数チャネルに、該信号を変換する。

異なる帯域のチャネルへの周波数変換を行なうためには、例示したＡＰ、周波数変換リピータ、クライアント・ステーションまたは例証したＷＬＡＮの同様なノードのうちの１または複数に、マルチバンド能力が存在することが好ましいことが理解されよう。そのようなマルチバンド能力によれば、例えば、２．４ＧＨｚ波形と５ＧＨｚ波形の両方が、アンテナ、電源制御回路、送受信機および同じ装置またはノード内の制御ソフトウェアを始めとする適切なハードウェアの使用を通じて、好ましくは生成、送信、検出、および受信される。

本発明の様々な例証的実施形態によれば、ＡＰ １００は、ビーコン信号での送信のために識別される周波数（チャネル識別子）とは異なる周波数で、好ましくは信号を慎重に送信する。重要な２つの利点が、ある帯域のビーコンメッセージ内の慎重な「なりすまし」、該メッセージでの特定の帯域への変換から得られる。第１に、以下により詳細に説明するように、変換は、リピータへ／からの帰路チャネルをクライアント・トラヒックから開放して自由にし、必要な場所でリピータの間でキャパシティが分配されることを可能にする。第２に、変換により、ＤＳパラメータ・メッセージは、一旦メッセージがリピータ２００を介して目的のチャネルに変換されると訂正されることを可能にし、これは、任意の製造業者からの、クライアント・ユニット１０４および１０５に関する正確で標準規格の動作を許容する。

例えば図２に示すような、様々な例証的および代替の例証的実施形態によれば、帰路チャネルは正しくないＤＳパラメータセットメッセージを備えたチャネルのことを指し、また、変換リピータはオフランプ・リピータ２０４と称され得ることに留意すべきである。図２は、ハイウェイ・リピータ２００およびオフランプ・リピータ２０４を示し、ＡＰ １００とハイウェイ・リピータ２００間のチャネル２０１、ハイウェイ・リピータ２００とオフランプ・リピータ２０４間の臨時チャネルすなわちオフランプ・チャネル２０２、およびオフランプ・リピータ２０４とクライアント・ユニット１０５間のローカル・チャネル２０３、という３つの別個の動作チャネルを備えている。

ハイウェイ・リピータ２００およびオフランプ・リピータ２０４のような１または複数のリピータが任意の特定の帰路チャネルまたはオフランプ・チャネルと接続でき、ステーション（ＳＴＡ）、クライアント・ユニット、またはその他同種のものとの通信が１つのリピータではなく複数のリピータを潜在的に含む放射状のフットプリントに拡張されるように、任意の所定のＡＰ １００のためのカバレージの増加が可能になることに留意すべきである。ハイウェイ・リピータ２００およびオフランプ・リピータ２０４は情報パケットとビーコン情報を単に変換、再送するため、リピータ２００，２０４は同時係属のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／１６２０８号に説明されているリピータと類似していることに留意することはさらに重要である。

図２に従って例証的実施形態の動作について説明する前に、本発明が、現在の無線ローカル・エリア規格が使用される環境で使用され得ることを理解すべきである。例えば、１９９９ ＩＥＥＥ ８０２．１１無線規格で定義され、以下の表１、パラグラフ１５．４．６．２および１８．４．６．２にさらに詳しく示されるように、ＤＳパラメータを用いた送信のために定義されたすべてのチャネルは、２．４ＧＨｚの帯域にある。

これに対して、例えば米国連邦通信委員会コードのパート１５．４０７の下に、より最近許可された帯域では、信号は５ＧＨｚの帯域で送信される。従って、本発明の様々な例証的実施形態によれば、例えばＡＰ １００とリピータ２００の間の帰路チャネル上の信号は好ましくは５ＧＨｚであり、例えばリピータ２０４のＤＳパラメータセットメッセージで指定されるように、５ＧＨｚ帯域から２．４ＧＨｚ帯域のチャネルに周波数変換され得る。正しくないチャネル番号のメッセージを受け取ったステーションは、一般に、そのチャネルのメッセージを拒絶するだろうことに注意する。

様々な例証的実施形態によれば、ＡＰ １００、ハイウェイ・リピータ２００、およびオフランプ・リピータ２０４はすべて、好ましくは識別されたチャネルで互いに通信するように予めプログラムされる。例として、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａ規格に従って５ＧＨｚの１２個のチャネルが使用され、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ規格に従って２．４ＧＨｚの６個のチャネルが使用される例証的実施形態を考えると、例えば図２に示されるようなシステムは、以下のように動作し得る。ＡＰ １００は、５ＧＨｚ帯域のチャネル６で情報信号を送受するように好ましくはプログラムされる。ビーコン信号も、５ＧＨｚ帯域のチャネル６で送信されるだろうが、チャネル識別子は２．４ＧＨｚ帯域のチャネル１になるだろう。

ハイウェイ・リピータ２００は、チャネル６で情報パケットおよびビーコン信号を好ましくは受け取り、それらの信号を５ＧＨｚ帯域のチャネル８で再送することができる。オフランプ・リピータ２０４は、５ＧＨｚ帯域のチャネル８で受け取り、例えば２．４ＧＨｚ帯域のチャネル１で再送するように好ましくは設定される。従って、リピータ２０４によって５ＧＨｚ帯域のチャネル６から２．４ＧＨｚ帯域のチャネル１に変換されたＡＰ １００からのビーコン信号は、通信のための正しいチャネルとして、２．４ＧＨｚ帯域のチャネル１を正しく識別することに留意すべきである。

さらに、信号がクライアント・ユニット１０５からＡＰ １００に向けて送信されるためには、リピータ２０４は、好ましくは、２．４ＧＨｚ帯域のチャネル１で受け取り、５ＧＨｚ帯域のチャネル８で送信する。５ＧＨｚ帯域のチャネル８で送信されたオフランプ・リピータ２０４からの信号は、ハイウェイ・リピータ２００によって受け取られ、５ＧＨｚ帯域のチャネル６で再送され、ここで、ＡＰ １００は５ＧＨｚ帯域のチャネル６で信号を受け取る。

上記の説明から理解されるように、リピータは、２つのチャネルのうちの１つで信号を検出し、かつ他方のチャネルで信号を再送するように動作する。これは同時係属ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／１６２０８号に詳細に説明されているのと同様である。従って、オフランプ・リピータ２０４およびハイウェイ・リピータ２００は、例えば、現場（望ましい場合）で、製造中に、または同様な場合に、適切な動作チャネルのためにプログラムされていなければならない。当業者には、リピータ２００および２０４、ならびにＡＰ １００がブートアップまたは再ブートで互いに通信し、かつ動作チャネルを確立するようにプログラムされ得ることが理解されるだろう。詳細には、ＡＰ １００は、動作チャネルを確立するために、リピータ２００，２０４に制御信号を送信することが可能である。

上記のシステム構成を使用すれば、いくつかのさらなる利点が明らかになる。例えば、帰路チャネル２０１を始めとする多くの帰路チャネルを異なるＡＰ間に確立し得る。多重チャネル能力を備えたＡＰは、オフランプ・リピータ２０４を始めとする１または複数のオフランプ・リピータに著しい拡張機能を開く。詳細には、様々な動作チャネル上の活動をモニタすることにより、ローカル・ステーション（例えばクライアント・ユニット１０５が位置するエリア）と、任意の帰路チャネルとの両方で、トラヒック負荷の評価がなさ
れ得る。オフランプ・リピータ２０４は、例えば、２つの非常によく利用されているリピータが異なる帰路チャネルを「選択」し、従って負荷レベル機能を提供することを可能にするよう、ローカル負荷のための最良の帰路チャネルを選択することができる。そのように負荷のバランスをとるために、帰路チャンネルをどのローカル・ステーションチャネルに向けるか（例えばどのチャネルをクライアント・ユニット１０５に向けるか）に関連する情報は、ステーションまたはクライアント・ユニットを種々のリピータに対応させるテーブルすなわち表、一定の変換距離、またはマッピングのための他の数学的規則を用いて、ハイウェイ・リピータ２００、オフランプ・リピータ２０４、およびＡＰ１００のうちの１または複数に格納されなければならない。

ビーコン、ＤＳおよびプローブ・メッセージを送るための例証的なプロトコル・ユニットが、図３Ａおよび図３Ｂに示される。プロトコル・ユニット３００は、要素がメッセージによって指定されていることを識別するための要素ＩＤ ３０１を含み得る。長さ３０２は、情報３０３に含まれる可変長の情報の長さを示す。そのようなフォーマットが、例えばビーコンおよびプローブ・メッセージに対して使用され、それらは当業者に理解されるように、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格（例えば１９９９年版のセクション７．２７３．１および７．２．３．９．のそれぞれ）により決定される。図３Ｂにさらに示されているように、プロトコルユニット３１０は、好ましくはＤＳパラメータセット要素であり、ＤＳパラメータセットの目的では３の値として指定される要素ＩＤ ３１１と、長さ３１２と、現在のチャネル３１３とを含み得る。現在のチャネル３１３は、例えば表１の値や当業者に理解される他の値に従って、選択され得る。

例えば図４に示したような、本発明による変形例や代替の例証的実施形態は、８０２．１１ａ変調波形を使用して５ＧＨｚ帯域のあるチャネルから５ＧＨｚ帯域の別のチャネルへ変換することを含み得ることに留意すべきである。上述したように、チャネル仕様がＡＰ １００によって「なりすまし」されなければならない場合、ＤＳパラメータ・メッセージ４１０が任意選択で使用され得る。従って、ＤＳパラメータ・メッセージ４１０で指定されたチャネル番号４１３は、クライアント・ユニット１０５のための受信チャネルを意図した最終周波数への変換後の正しいチャネル番号を反映している。別の代替の例証的実施形態によれば、信号は、ある８０２．１１ｂチャネルから別の８０２．１１ｂチャネルに好ましくは送信される。そのような例では、ＤＳパラメータは、クライアント・ユニット１０５の適切な動作を可能にするためになりすまされ、８０２．１１ｂ変調がシステムの全体にわたって使用されるだろう。

代替の例証的実施形態による他の技術も、帰路チャネル２０１、オフランプ・チャネル２０２、およびローカル・チャネル２０３での動作を可能にする。従って、ＡＰ １００は、好ましくは、動作チャネルの各々に対して定義されたＤＳパラメータ・メッセージを用いて、１より多くのプローブ・レスポンスまたは１より多くのビーコンを送信し得る。このように、クライアント・ユニット１０５は信号が存在する任意のチャネルで動作することが可能である。さらに、本発明の様々な例証的実施形態を８０２．１１ａや８０２．１１ｂのような既存の規格に関して本明細書で説明したが、本発明から逸脱せずに異なる規格を有する環境で技術が実際されてもよい。このように、本発明は、現時点の好ましい実施形態に特に関連してここで詳細に説明したが、本発明の範囲および精神内で変形や修正をなし得ることは理解されるだろう。

例証的なリピータを含む無線ネットワーク環境を示すブロック図。 ２つの例証的なリピータを含む別の無線ネットワーク環境を示すブロック図。 無線ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）の様々な例証的なプロトコルユニットのパケット構成を示す図。 無線ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）の様々な例証的なプロトコルユニットの更なるパケット構成を示す図。 本発明の無線ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）の様々な例証的実施形態による、ユニット間のチャネル識別子パケット伝送を示す図。

Claims (29)

1. 無線ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）の範囲を拡張する方法であって、
   ＷＬＡＮは広域ネットワークに接続されたベース・ユニットを含み、ベース・ユニットは、ベース・ユニットと少なくとも１つのクライアント・ユニットが少なくとも２つの利用可能な周波数から選択された同じ周波数で情報を送受信することを要求するプロトコルを使用して、少なくとも１つのクライアント・ユニットと通信し、ベース・ユニットは、該プロトコルに関連するプロトコル・メッセージ中で送信される制御パラメータで、該少なくとも２つの利用可能な周波数のうちのどちらが選択されるべきかを識別し、
   前記方法は、
   前記ベース・ユニットが、前記少なくとも２つの利用可能な周波数のうちの選択された１つが、ベース・ユニットが動作するチャネルと対応しないように、修正制御パラメータを送信し、
   前記ベース・ユニットとクライアント・ユニットとの間で送受信される情報を中継するリピータ・ユニットが、前記ベース・ユニットによって送信される制御パラメータで、クライアント・ユニットに関連する受信チャネルを前記少なくとも２つの利用可能な周波数のうちの選択された１つに一致するように設定し、
   前記リピータ・ユニットが、ベース・ユニットに関連する第１の動作チャネルから送信された第１の情報信号を変換し、該第１の情報信号を第２の動作チャネルでクライアント・ユニットへ再送し、クライアント・ユニットに関連する第２の動作チャネルから送信された第２の情報信号を変換し、かつ、該第２の情報信号をベース・ユニットに関連する第１の動作チャネルで前記ベース・ユニットへ再送する方法。
2. 前記少なくとも２つの利用可能な周波数の異なる１つが選択されたものとして識別されるように、制御パラメータを修正することからさらに成る、請求項１に記載の方法。
3. ベース・ユニットは有線広域ネットワークに接続される、請求項１に記載の方法。
4. ベース・ユニットは無線広域ネットワークに接続される、請求項１に記載の方法。
5. 前記プロトコルは、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ａ、８０２．１１ｇ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＴＤＳ−ＣＤＭＡ、ＴＤＤ−Ｗ−ＣＤＭＡ、８０２．１６、および８０２．２０のうちの１つを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記変換がスケジュールされずに行なわれる、請求項１に記載の方法。
7. １または複数のベース・ユニットと１または複数のクライアント・ユニットを含む無線ネットワークにおいて、１または複数のベース・ユニットは少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第１チャネルで送信することができると共に、１または複数のクライアント・ユニットは少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルで送信することができ、１または複数のベース・ユニットの各々はチャネル識別子を送信することができ、該無線ネットワークのカバレージを増強する装置であって、
   前記装置は周波数変換リピータを有し、該周波数変換リピータは、
   少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルを１または複数のベース・ユニットと通信するための指定チャネルとして識別するチャネル識別子を受け取り；
   少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第１チャネルで１または複数のベース・ユニットからの第１の情報信号を検出し、前記チャネル識別子に従って前記少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルで第１の情報信号を再送し；かつ
   少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルで１または複数のクライアント・ユニットからの第２の情報信号を検出し、前記チャネル識別子に従って前記少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第１チャネルで第２の情報信号を再送する；
   ように構成されている、装置。
8. 前記少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第１チャネルはＩＥＥＥ ８０２．１１ａ規格に従った５ＧＨｚ帯域の周波数チャネルを含む、請求項７に記載の装置。
9. 前記少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２のチャネルはＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ規格に従った２．４ＧＨｚ帯域の周波数チャネルを含む、請求項８に記載の装置。
10. 前記チャネル識別子はＩＥＥＥ８０２．１１規格に従った直接シーケンス（ＤＳ）パラメータ信号を含む、請求項７に記載の装置。
11. 前記１または複数のベース・ユニットの各々は、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ変調波形の送信としてベース・ユニットを識別するチャネル識別子を送信するように構成されており、少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第１チャネルはＩＥＥＥ ８０２．１１ａ規格に従った５ＧＨｚの帯域を含む、請求項７に記載の装置。
12. 周波数変換リピータは、５ＧＨｚ帯域から少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルへと８０２．１１ｂ変調波形を変換するように構成されており、少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルは１または複数のクライアント・ユニットへの再送のためにＩＥＥＥ８０２．１１ｂに従った２．４ＧＨｚの帯域を含む、請求項１１に記載の装置。
13. 周波数変換リピータは、クライアント・ユニットから２．４ＧＨＺ帯域の少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルで第２の情報信号を検出し、かつ少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第１チャネルで第２の情報信号を再送するように構成されており、周波数変換リピータは、第２の情報信号を、８０２．１１ａの直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ）規格に適合しない変調フォーマットで再送するように構成されている、請求項１２に記載の装置。
14. 少なくとも２つの周波数チャネル、１または複数のベース・ユニット、および１または複数のクライアント・ユニットを含む無線ネットワークにおいて、１または複数のベース・ユニットは少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第１チャネルで送信することができると共に、１または複数のクライアント・ユニットは少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルで送信することができ、１または複数のベース・ユニットは少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルを１または複数のベース・ユニットと通信するための指定チャネルとして識別するチャネル識別子を送信することができ、該無線ネットワークのカバレージを増強する装置であって、
    該装置は、少なくとも２つの周波数チャネルをモニタし、少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第１チャネルで受け取られた第１の情報信号を少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルで再送する、第１の無線リピータ・ユニットおよび第２の無線リピータ・ユニットを有し、
    該第１の無線リピータ・ユニットは、
    少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第１チャネルで１または複数のベース・ユニットから第１の情報信号を受け取り；
    第３の周波数チャネルで該第１の情報信号を再送し；かつ
    第３の周波数チャネルで第２の無線リピータ・ユニットから該第１の情報信号を検出して受け取り、該第１の情報信号を少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第１チャネルで再送する；
    ように構成されており、
    該第２の無線リピータ・ユニットは、
    第３の周波数チャネルで第１の無線リピータ・ユニットから第１の情報信号を検出して受け取り；かつ
    該第１の情報信号を少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルで再送し、１または複数のクライアント・ユニットから該第１の情報信号を少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルで検出して受け取り、該第１の情報信号を第３の周波数チャネルで再送する；
    ように構成されている、装置。
15. 前記チャネル識別子はＩＥＥＥ ８０２．１１規格に従ったＤＳパラメータ信号を含む、請求項１４に記載の装置。
16. 前記第１の無線リピータ・ユニットは、負荷レベル測定値を確立するために少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第１チャネルに関連するトラヒック負荷をモニタし、かつ、負荷レベル測定値に基づいてトラヒック負荷を等化すべく１または複数のベース・ユニットと通信するために第２および第３の周波数チャネルのうちの１つを選択するように構成されている、請求項１４に記載の装置。
17. 前記負荷レベル測定値は、第１、第２および追加の周波数チャネルのうちの１または複数のどれがトラヒック負荷に関連して最も低い検出値を有するかの決定を含む、請求項１６に記載の装置。
18. 前記負荷レベル測定値は、第２の無線リピータ・ユニットに対する、１または複数のクライアント・ユニットに関連するトラヒック負荷により決定される、請求項１６に記載の装置。
19. 前記第１の無線リピータ・ユニットは、１または複数のＤＳパラメータ・メッセージの内容に基づいて、第１、第２および追加の周波数チャネルのうちのどれが１または複数のクライアント・ユニットのうちの特定のものに向けられるかを決定するように構成されている、請求項１６に記載の装置。
20. 前記第１の無線リピータ・ユニットはさらにメモリを有し、該メモリに表として格納された情報を使用して前記決定するように構成されている、請求項１９に記載の装置。
21. 前記第１の無線リピータ・ユニットはさらにメモリを有し、該メモリに格納された規則を使用して前記決定するように構成されている、請求項１９に記載の装置。
22. 第１の無線リピータ・ユニットはさらにメモリを有し、該メモリに格納された一定の格納オフセットを使用して前記決定するように構成されている、請求項１９に記載の装置。
23. 前記第２の無線リピータ・ユニットは、負荷レベル測定値を確立するために少なくとも２つの周波数チャネルのうちの第２チャネルに関連するトラヒック負荷をモニタし、かつ、負荷レベル測定値に基づいてトラヒック負荷を等化すべく１または複数のベース・ユニットと通信するために第２および第３の周波数チャネルのうちの１つを選択するように構成されている、請求項１４に記載の装置。
24. 前記負荷レベル測定値は、第１、第２および第３の周波数チャネルのうちの１または複数のどれがトラヒック負荷に関連して最も低い検出値を有するかの決定を含む、請求項２３に記載の装置。
25. 前記負荷レベル測定値は、第１の無線リピータ・ユニットに対する、１または複数のクライアント・ユニットに関連するトラヒック負荷により決定される、請求項２３に記載の装置。
26. 前記第２の無線リピータ・ユニットは、１または複数のＤＳパラメータ・メッセージの内容に基づいて、第１、第２および第３の周波数チャネルのうちのどれが１または複数のクライアント・ユニットのうちの特定のものに向けられるかを決定するように構成されている、請求項２３に記載の装置
27. 前記第２の無線リピータ・ユニットはさらにメモリを有し、該メモリに表として格納された情報を使用して前記決定するように構成されている、請求項２６に記載の装置。
28. 前記第２の無線リピータ・ユニットはさらにメモリを有し、該メモリに格納された規則を使用して前記決定するように構成されている、請求項２６に記載の装置。
29. 前記第２の無線リピータ・ユニットはさらにメモリを有し、該メモリに格納された一定の格納オフセットを使用して前記決定するように構成されている、請求項２６に記載の装置。

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