JP4603445B2 - マルチファセットアンテナを使用する伝送の方向を決定する方法とシステム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その開示を、全ての目的のために全体をここに参考文献として合体させる、２００２年８月１４日出願の「ダイナミックなサービスの品質の提供を使用するモバイルブロードバンドネットワークのためのシステム」と題する米国仮特許出願第６０／４０３，７８６号からの３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９に基づく優先権を主張するものである。

発明の背景
本発明は、一般にネットワーク通信、詳しくは、ダイナミックに変化するトポロジーを有するネットワークに於けるデータ転送を最適化するために、サービス品質基準に基づくダイナミックルーティングを備える固定及びモバイルワイヤレストランシーバに関連して使用されるアクティブルーティングアンテナを提供するための方法とシステムに関する。

ワイヤレスネットワークの人気が益々高まっている。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ，８０２．１１ｂ，８０２．１１ｇ，Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ，Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）等の規格によって、ユーザは、無線（radio）周波数スペクトルの部分を介してワイヤレス接続することができる。ワイヤレスネットワークシステムのコストが低下し、その人気が高まるにつれて、これらのシステムはより一般的になりつつある。いくつかのシステムは、種々の装置間における比較的に規制されない情報の転送のためのチャンネルを提供する。それらの装置は、正規の登録、許可、行政による認可、又はその他のアクセス規制無しで、異なるユーザによって所有又は操作可能である。モバイルワイヤレストランシーバが使用される場合、ワイヤレスネットワークにアクセスする装置の数とタイプは常時変化しうる。

今日利用可能なタイプのワイヤレスシステムには、いくつかの用途において欠点がある。前記ＩＥＥＥ８０２．１１ａ，８０２．１１ｂ，８０２．１１ｇ規格のシステムは、二つの作動モード、即ち、インフラストラクチャモードとアドホック（Ａｄ−Ｈｏｃ）モードとを有する。前記インフラストラクチャモードは、専用の無線コントローラを使用し、主として、標準イーサネットネットワーク接続への直接ワイヤレスリンクを提供するように構成されている。前記アドホックアプローチは、ピアツーピアネットワーキングを可能にし、同じワイヤレスチャンネル上の複数のＰＣからなる非常に小さなネットワーク間のファイル共有を可能にする。このネットワークのノードは、ワイヤレスメディアに対するそれら自身のアクセスをコントロールする。アドホックモードは、主として、イーサネットバックボーンが利用できない場合や緊急ネットワークが必要な場合に、少数のコンピュータを一時的に相互接続するのに使用される。企業イーサネットネットワークやインターネット接続へのアクセスを得る手段は無い。従って、いずれの構成も、「マルチホップ」伝送用に構成されていない。マルチホップ構成においては、データは、目的地受信装置に到達する前に中間ワイヤレスレシーバを通して伝送される。

一般に、ワイヤレスネットワークにおける通信チャンネルの品質は、例えば、ある装置上で実行するソフトウエアプロセスが、所与の時間間隔で特定の伝送速度を保証されるようにはなっていない。これにより、例えば、メディア、ビデオ、音声のストリーミングを提供することが非常に困難となる。

ワイヤレス通信に対するその他のアプローチも、包括的なシステム構成を提供するものではない。例えば、ＵＷＢは、無線物理層を規定するに過ぎない。これは、いかにビットが無線インターフェース物理接続上で伝送されるかを定義するに過ぎない。ＵＷＢワイヤレスネットワーク内での、複数の装置、チャンネル、リンク等の協調を可能にするフレキシブルなプロトコルのための定義はない。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈは、確かに、複数の装置間のポイントツーポイント通信のためのいくつかのフィーチャーを備えているが、複数のモバイルワイヤレストランシーバからなるものなどの、変化するトポロジーを有するネットワークにおいては利用することが困難なマスタースレーブ関係に基づいて行っている。更に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈネットワーク内の全てのノードは、協調の目的のための少なくともマスタを見る（ｓｅｅ）ことが出来なければならない。これによってネットワークの作動範囲が制限されることは明らかである。

フレキシブルなワイヤレス通信システムのためのその他の考慮事項としては、スケーラビリティ、レンジ、カバレッジ、ユーザインターフェースプレゼンテーションとオプション、ネットワーク管理、無線干渉の最小化、適用される規制の遵守、市場付加価値（ｍａｒｋｅｔ ｄｅｓｉｒａｂｉｌｉｔｙ）を作り出すユーザフィーチャーの創出、セキュリティ及びアクセスコントロール、物理構成、装置のフィーチャーと作動等が挙げられる。

更に、ワイヤレス通信は、通常、無線周波数（ＲＦ）を使用して実施される。通常、無線ネットワークは、多数のベース送信ステーション（ＢＴＳ）から成り、これらステーションのそれぞれが有線ネットワークに接続されている。各ＢＴＳは、ネットワークのユーザに対してＲＦカバレージ（セルとも呼ばれる）の範囲を提供する。ＢＴＳによって使用される無線周波数は、認可又はＩＳＭ帯域かもしれない。装置は、ＢＴＳに関連する無線周波数を使用する有線ネットワークと通信する。隣接するＢＴＳは、無線リソースの使用を改善するために互いに異なる周波数を使用するかもしれない。

上述の無線ネットワークには多数の欠点がある。これらの欠点としては、例えば、リンクの非効率性、セキュリティの問題、ローミングの問題、そしてネットワーク展開の問題がある。

リンクの非効率性については、現在の無線技術の大半は、無線メディアに対する共有アクセスを提供するためにメディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）層に依存している。しかしながら、現在のＭＡＣ層は、単一のポイントツーポイントリンク、即ち、１つのＢＴＳ無線リンクと通信状態にある１つのモバイルユーザ／端末装置、とやり取りするように構成されている。これにより、ＭＡＣ層の設計において多数の問題が生じる。例えば、ＭＡＣ層は、複数のＢＴＳ又はピアノードからの送信を調節するようには構成されておらず、１つの端末装置のみからの送信を調節するように構成されている。また、ＭＡＣ層は、なんらサービス品質機能を提供しない。というのは、通信リンクの性質によってそうすることが要求されないからである。更に、いくつかのネットワークにおいては、ＭＡＣ層は、送信の前に無線メディアを感知しなければならず、このことは、最善のリンクが利用されないかもしれないということを意味している。

ネットワークセキュリティに関しては、無線ネットワークは、本来的に、共用メディアである。従って、適当な受信装置を有する者であれば誰でもネットワークを傍受することができる。例えば、無線リンクをなんらかの共有キー又はその他のアルゴリズムに基づいて暗号化することによって、傍受を防止する多くの試みが行われてきた。公共セルラーシステムにおいては、キーが生成され中央データベースに保存されるが、これによってアクセスに関してセキュリティ問題が発生する可能性がある。これまで使用されてきたその他の技術は、ＩＰＳｅｃ又はセキュアシェルを使用するエンドツーエンド暗号化がある。しかしながら、これらの技術は、無線接続上で実行するためのソフトウエアを必要とし、更に、ユーザとネットワークとの間で無線通信が行われる前に必ずユーザによって実行されなければならない。

ローミングに関しては、ハンドオーバー技術を使用してユーザがネットワークの境界内でのローミングができるようにすることが可能である。しかし、ユーザが１つのＢＴＳから別のＢＴＳに移動すると、ネットワークへの連結ポイント（point of attachment）が変化するという問題が残る。ＩＰネットワークにおいて、このことは、ユーザが最初に登録したサブネットが変化し、これによって接続が失われる可能性がある、ということを意味するかもしれない。この問題に対する既存の解決方法は、主としてモバイルＩＰ及びその変形の利用に依存するものである。これらの解決方法は、ユーザが更に移動するにつれて、ネットワークのノードが単にノードを通過しているに過ぎず、ＩＰトラフィックを終了させようとしていないトラフィックに繋がれ、それによってネットワークリソースの利用が非常に非効率的になる点において満足できるものではない。そのような解決方法のいくつかは、ネットワークの軌跡（network trails）を取り払うことを試みるものではあるが、それらは、リアルタイムトラフィックに関して分断の問題を引き起こすものでもある。

ネットワーク展開に関しては、無線ネットワークカバレージを提供するために、一般に、ネットワークのオペレータが、カバレージを提供するために領域にＢＴＳをインストールし、その後、これらのＢＴＳを主ネットワークにリンクさせることが必要である。これは高価で時間のかかるプロセスである。更に、ＢＴＳの配置は、一般に、現場の物理的制約によって支配され、最善でないかもしれない。

固定ＢＴＳ−モバイル端末ネットワークアーキテクチャに対する１つの代替手段が、「アドホック」無線ネットワークである。このタイプのネットワークにおいて、ネットワークの多く又は全部のノードは、移動するものである可能性がある。その結果、通信することを希望する二つのワイヤレスノード間の相対位置を知ることは困難である。従って、ネットワークに対して、実質的に目的地に対するルートについて可能な全ての経路で、ルート要求を殺到させることなく、その目的地又は受信ノードに対する「最善の経路」を決定することも困難である。二つのワイヤレスノード間にリンクを確立するための上述した方法は、非常に非効率であり、そのプロセスのおいて多量のバンド幅が無駄になる。更に、上述した方法は、サポートすることが可能なノードの数を制約するものでもある。事実、前記ネットワークは、ノード位置情報が無いために自己制限的になる。

アドホックネットワークの性能を改善するために、例えば、全地球測位システム（ＧＰＳ）を使用することによって種々のワイヤレスノードに対して位置情報を提供することができる。しかし、ＧＰＳの使用は、一般に、製品コストと各ノードに対する電力排出（パワードレン）とにおいて極めて高価である。更に、ＧＰＳにはいくつかのカバレージに関する制約があり、これらの制約によってそれをいくつかの物理的位置、例えば、建物の内部、において使用することが出来ない。

従って、動的に変化するトポロジーを有する無線ネットワークであって、複数の装置からの異質なユーザトラフィックをより効率的に許容し取り扱うことが可能なものを提供することが望まれている。

発明の簡単な要約
本発明の方法及びシステムは、複数のワイヤレストランシーバが、ダイナミックなトポロジーを有するネットワークにおいて管理されかつ最適な状態でフレキシブルに通信することを可能にする。一好適実施例において、二つのタイプのトランシーバが使用される。その１つは、モバイル無線ユニット（ＭＲＵ又は「モバイルユニット」）であり、１つは半固定又は固定無線ユニット（ＦＵＲ又は「固定ユニット」）である。前記モバイルユニットは、無線周波数（ＲＦ）送受信能力を備えるハンドヘルド又はポータブルコンピュータ装置として構成することができる。一実施例において、前記固定ユニットは、通常、より強力な無線トランシーバを備え、したがって、より長距離のＲＦ伝送能力を有する、パソコン、サーバ等のより大型の処理システムである。

前記モバイルユニットは、音楽（又はその他の音声）再生録音、アドレスブック、カレンダー、データ格納及び伝送等の消費者指向フィーチャーを提供するように構成される。その他のフィーチャーとして、デジタル電話、ローカルの（ｌｏｃａｌ）、ダウンロードした、又は、ストリーミングされるビデオの再生等を含めることができる。モバイルユニットからのコンテンツは、モバイルユニットに記憶された情報を固定ユニット又は他のモバイルユニット或いはその逆において記憶されたデータベースと同期させる必要無しに利用可能である。前記モバイルユニットのハードウエア、ソフトウエア及び物理的構成の様々な側面について以下更に記載する。

本発明の一好適実施例において、固定ユニットは、１つの特定の固定ユニットに対して登録された単数又は複数のモバイルユニットを備えて家庭内に設置されるものとして構成される。固定ユニットとモバイルユニットは、共に、短距離又は長距離無線チャンネルを介して互いに通信することができる。これらのユニットは、単数又は複数の「ホップ」を介してデータ伝送又は通信し、ここで、「ホップ」は、それらが固定ユニット又はモバイルユニットのいずれであっても、二つのユニット間の通信を可能にし、第１のユニットは、この第１ユニットのレンジ（範囲）外である第２ユニットと通信するが、そのデータが最終的には、中間ユニットを介して第２ユニットへとリレー可能となるように、中間ユニットを介したデータの伝送によって通信が達成される。また、「ホッピング（ｈｏｐｐｉｎｇ）」とは、中間リレーポイントを、追加、削除、変更又は改変するために単数又は複数の中間ユニットをダイナミックに変化させることをいう。

前記ネットワークのユニットの大半はモバイル式であるので、本発明において詳述されるユニークな処理は、連続的に変化するワイヤレスネットワーク環境又はトポロジーにおいてルーティングを行うことが可能である。これは、データが、中間ユニットをダイナミックに変えながら「ホッピング」によって固定ユニットとモバイルユニットとの間を伝送されることを意味する。重要なことは、前記固定ユニットは、本発明の「ホッピング（ｈｏｐｐｉｎｇ）」方法において中間ユニットとして作用できることである。送信側ユニットと受信側ユニットとの間の最善の経路は、複数の伝送間において、又は、１つの伝送内においてさえ変化しうる。なぜなら、ネットワークの根底にあるトポロジーが変化することによって、モバイルユニットが移動するか、それらの利用可能性がその他の理由によって変化するからである。

本発明のワイヤレスシステムの１つの特徴は、ユニットの位置及びユニット間チャンネル状態を追跡するルーティング方法である。このルーティング方法は、その非限定的具体例として、データ転送速度、リライアビリティ、ユニットホップの数、負荷、混雑、必要なサービスの品質（ＱｏＳ）等が挙げられる。ルーティング評価において、例えば、ユーザ、装置またはプロセスに対して提供されるべき望ましいＱｏＳ等の追加の要因も使用することができる。例えば、あるユーザが装置の音声フィーチャーを利用している時、前記ルーティング方法は、音声品質が確実に維持されるようにドロップアウトの無い最小限度のデータ転送速度又は遅延時間を確保するように試みる。このフィーチャーは、ファイルのダウンロード等よりも高レベルのサービスを有する。なぜならばファイルのダウンロードが休止してもそれはそのユーザに対して決定的な影響は与えないからである。本発明の１つの利点は、ネットワークのユーザによって要求されているフィーチャーに基づいて、必要なサービスのレベルを判断することが可能であることにある。従って、ユーザは、ネットワークの状態に関して気にする必要がないが、他方、他のネットワークにおいては、ユーザは、無線状態が改善されるまでは、会話又はその他のアクションを行うことを停止しなければならないかもしれない。

前記ルーティング方法のその他の側面には、トランシーバの位置の登録又は検出がある。固定ユニットが家庭内に設置される場合、ユーザは、その位置を、例えば、緯度及び経度座標値を導出することが可能となるように、マニュアル的に記述することができる。内蔵されたＧＰＳトランシーバによっても同じタスクを行うことが可能であろう。別のアプローチは、複数の既知のトランシーバの位置を利用することによって、トランシーバの位置を、三角測量する方法である。ルーティングの目的のために有用なユニットの種々の特徴に関するデータは、種々のユニット、中央位置、又はそれらの両方においてテーブル（又はその他の格納形態）に維持される。ネットワークにユニットが持ち込まれる時、又は、ユニットがネットワークから持ち出される時、又はネットワーク内で移動する時、前記ルーティング方法（単数又は複数）は、望ましいレベルのサービスを維持するように試みる。

本発明において使用されるＲＦ（無線）トランスミッタの１つの特徴は、指向性伝送のためにアンテナアレイを使用することにある。これによって、そのように構成されたアンテナは、無線ビームを、特定のレシーバに「向ける」ことができ、従って、少ない電力で長い距離が達成される。それらのアンテナの受信能力も、既知の位置にある特定のユニットに対するそのレシーバの感度を増大させることが可能なように、指向性を有する。更に、この方法によれば、潜在的に競合する信号からの干渉を減らすことができる。これによって、ネットワーク効率が高まり、従って、ネットワーク密度及び性能を高めることができる。

ユニットは、その非限定的具体例としてインターネット、企業又はキャンパスイントラネット、ホームネットワーク等が挙げられる他のワイヤレス（無線）又は有線ネットワークに接続することができる。１つの家庭内又は他の指定された受体に対してメディアのストリーミング等のサービスを提供することができる。セキュリティとアクセスコントロールが提供される。前記システムの１つの側面は、ユニットが、典型的なメディアライセンス又は著作権に適合するべくその情報を保存することなく情報をリレーすることを可能にする。前記システムは、メディア、オブジェクト、又はその他のデータの使用を管理するためのフレキシブルな認可付与、制御及びその他のフィーチャーを提供する。

一般に、全てのデータは、単数又は複数のノードを転送中のデータを解釈する能力無しで、セキュアにリレーすることができる。前記システムは、エンドツーエンド暗号化によって、通信ルートに沿ってルーティングされるトラフィックを保護することを可能にする。或いは、その通信ルートのいくつかの部分又はリンクを暗号化によって保護し、その他の部分は保護しないとか、その通信ルートの異なる部分を、異なる暗号コード又技術を使用して保護することも可能である。これは、多くの理由によって有利である。例えば、或る国の特定の規制又はその他の問題に適合するためには、単数又は複数の中間ノードにおいてセキュアリンクを終了させてから、別の暗号コードを使用して、又はクリアテキストで、そのトラフィックを転送することが求められるかもしれない。また別のケースでは、既に暗号化されているチャンネルを、別の暗号化コードで再度暗号化することが求められるかもしれない。

本発明の他の態様は、前記ユニットのユーザインターフェース、前記ネットワークのスケーラビリティ等を含む。

一実施例において、前記ＦＲＵは、他のＦＲＵとのデータの伝送を容易にするアレイアンテナを備える。このアレイアンテナは、六角形状に配置された多数のアンテナパネル、これらアンテナパネルを制御する単数又は複数のアレイ制御部材、そして前記単数又は複数のアレイ制御部材を制御する１つのアンテナルーティング部材を備える。

更に、本発明の方法に拠れば、受信側ＦＲＵは、複数のパネルを有するアンテナアレイを使用して、送信側ＦＲＵ又はノードの方向を決定することができる。各パネルは、信号を受信するように構成されている。前記方法の一態様に拠れば、前記パネルのそれぞれに対してゲインテーブルが構成され、このゲインテーブルは、複数の角度に対応する複数のゲイン値を有する。パネルのそれぞれは、異なる単数又は複数の送信ノードからの信号を受信するように向けられる。前記パネルのそれぞれに対して、このパネルと第１隣接パネルとの間の受信信号出力差を表すデータを有する第１テーブル、そして、前記パネルと第２隣接パネルとの間の受信信号出力差を表すデータを有する第２テーブルとが設けられる。

次に、最大の受信出力の信号を受信しているパネルが同定される。もしも二つ以上のパネルが同じ最大受信出力の信号を受信する場合には、これら二つ以上のパネルに関連付けられた前記第１及び第２テーブルを使用して最小信号出力差を有するパネルが選択される。その同定されたパネルに対して、その第１及び第２隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブルをサーチして、第１送信角度と、もしもあるとすれば、第２送信角度とを同定する。もしも、前記第１送信角度又は第２送信角度、或いはこれらの両方が利用可能であるならば、これら第１及び第２送信角度を使用して、送信側ノードに対する送信角度を決定する。もしも第１及び第２送信角度が存在しないならば、その場合には、送信角度を、同定されたパネルに面する方向に基づいて設定する。

図面と請求項を含めて、明細書の残り部分を参照することで、本発明のその他の特徴及び利点が理解されるであろう。本発明のその他の特徴及び利点、更に、本発明の種々の実施例の構造と作動を、以下、類似の参照番号によって同じ又は機能的に類似の部材が示されている貼付の図面を参照して詳細に説明する。

発明の詳細な説明
単数又は複数の実施例として構成される本発明を、以下説明する。図１は、本発明の一実施例を図示する簡略化ブロック図である。この実施例において、ネットワーク１０は、複数の無線ユニット（それぞれＭＲＵ）１２と、複数の半固定又は固定無線ユニット１４（それぞれＦＲＵ）とを含む。ここで提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明において、信号を送受信することが可能なその他のタイプの装置、例えば、トランシーバを、ＭＲＵ又はＦＲＵとして使用することが可能であることを理解するであろう。

一実施例において、前記ＭＲＵ１２は、ワイヤレス通信を取り扱うことが可能なユーザポータブル装置である。このＭＲＵ１２は、その１つは長距離リレー通信用に使用され他方は近距離ローカル通信用に使用される、二つのタイプの高バンド幅無線を有する。ＭＲＵ１２は、近傍のＭＲＵ及びＦＲＵ１４と通信することができる。また、前記ＭＲＵ１２は、非限定的に、ワイヤレスキーボード、ワイヤレスマウス、ワイヤレス音声装置等を含む、ローカルアクセサリ装置と通信することもできる。

前記ＭＲＵ１２は、更に、非限定的に、スマートカード１６、加入者識別モジュールカード（ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｍｏｄｕｌｅ（ＳＩＭ）ｃａｒｄ）、その他の認証装置等のセキュアトークン、と通信可能な通信コンポーネントを有する。以下詳述するように、前記スマートカード１６は、ユーザ及びそのユーザに関する特異的なセキュリティ情報を保存するのに使用される。前記ユーザ及びセキュリティ情報は、エンドツーエンド暗号化を提供するために使用可能である。即ち、前記ユーザデータは、ＭＲＵ１２上で暗号化され、受信ノードによってのみ解読可能である。或いは、前記ユーザデータの暗号化を、任意の中間ノードで行うことも可能である。更に、複数のスマートカード１６を使用すれば、１つのＭＲＵ１２を、多数の異なるユーザが共用することが可能になる。

前記ＦＲＵ１４は、通信のために高バンド幅長距離無線を利用する装置である。また、該ＦＲＵ１４は、ＭＲＵ１２とのローカル通信のために短距離無線も使用する。ＦＲＵ１４は、他のＦＲＵ及びＭＲＵ１２と通信することができる。また、ＦＲＵ１４は、非限定的に、ハードディスク及びＤＶＤ／ＣＤ−ＲＯＭ装置等のデータ保存装置、非限定的に、インターネット１８、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、総合サービスデジタル網（ＩＳＤＮ）等の固定ネットワーク、そして、非限定的に、公衆地上モバイル網（ｐｕｂｌｉｃ ｌａｎｄ ｍｏｂｉｌｅ ｎｅｔｗｏｒｋ（ＰＬＭＮ））、ワイヤレスローカルエリアネットワーク、セルラーネットワーク（例えば、ＣＤＭＡ，ＧＳＭ及びＴＤＭＡ）等のワイヤレスネットワークを含む多数のエンティティと通信することができる。一例において、前記ＦＲＵ１４は、メディア及び固定ネットワークサービスへのアクセスをコントロールするメディアサーバーと通信する。更に、一実施例において、前記ＦＲＵ１４は、バックボーンネットワークとして、オープンアクセス可能無線ネットワーク（オープンドメイン）と、ＭＲＵ１２とそのＦＲＵと登録されたそれらのユーザのためのクローズド無線アクセス（クローズドドメイン）とを提供する。後に詳述するように、前記オープンドメインにおいて入手可能な情報又はサービスによって、とりわけ、他のＦＲＵとの通信が可能となる。前記クローズドドメインでは、情報又はサービスは、前記ＦＲＵと登録されたＭＲＵ又はユーザによってのみアクセス可能である。ＦＲＵの前記オープンドメイン及びクローズドドメインのそれぞれから入手可能な情報とサービスは、各特定のＦＲＵ毎に異なるものとすることができる。ＦＲＵから入手可能な情報及びサービスには、例えば、非限定的に、ゲーム、及びその他のユーティリティープログラム等のアプリケーション、音楽等の音声データ、写真や画像などのビデオデータ、及び映画などの音声／ビデオデータがある。例えば、メディアコンテンツプロバイダー等によって利用される前記クローズドドメインの更なる細分化を設けることも可能である。これは、ＦＲＵの単数又は複数のユーザによって既に購入又はレンタルされている著作権又はその他の資料を含むことができる。換言すると、前記クローズドドメインを、そのＦＲＵに登録されているユーザ間で更に細分化するこができ、これは、異なるユーザが、クローズドドメインのコンテンツに対する異なるアクセス権を有することができる、ということを意味する。

前記ネットワーク１０は、以下に例示するように作動する。前記ネットワーク１０は、多数の異なるタイプの接続を有する。半固定長距離高バンド幅（ＨＢＬＲ）接続は、複数のＦＲＵリレーポイントを相互接続するのに使用される。ＭＲＵ及びＦＲＵには、これらの装置同士を相互接続するのに使用される短距離高バンド幅接続も存在する。前記ＭＲＵは、また、ローカルＭＲＵアクセサリ装置との無線通信を可能にするための非常に短距離の中バンド幅接続も有する。

新しいＦＲＵがネットワークに導入されると、その新しいＦＲＵは、初期化モードに入る。このモード時において、前記新ＦＲＵは、そのＨＢＬＲ接続を使用して、そのネットワーク内のローカル又はカバレージ領域に存在する他のＦＲＵを受話、又は検出する。他のＦＲＵが検出されると、前記新ＦＲＵは、これらの他のＦＲＵとの接続を確立するように試みる。他のＦＲＵは、例えば、それらの無線リンク、又は、各装置によって周期的に放送されているかもしれないパイロット情報をモニタすることによって検出される。送信される前記パイロット情報としては、非限定的に、ＦＲＵのＩＤ、ステータス、出力情報、チャンネル情報等がある。これらの他のＦＲＵから、前記新ＦＲＵは、ネットワーク内における位置としてのその相対位置を決定する。この情報に基づき、前記新ＦＲＵは、それ自身に、ネットワークにおけるユニークなアドレスを割り当てる。これらの動作を行う時、前記新ＦＲＵは、ローカルＦＲＵのテーブル、それらのそれぞれのアドレス、これらのローカルＦＲＵが使用しているかもしれない無線周波数、そして、それらローカルＦＲＵ間の無線リンクの品質を確立する。前記新ＦＲＵの位置は、例えば、三角測量法、ＧＰＳレシーバ、又はデータ入力から装置への直接情報（これは他の手段によって検証可能である）等を含む多くの方法で決定することができる。尚、前記新ＦＲＵが、それ自身のために、既に使用されているアドレスを生成する可能性があることを明記しなければならない。もしも二重アドレスが生成された場合には、近傍のＦＲＵは、そのＦＲＵに対して、そのＦＲＵがネットワーク上でそのアドレスを使用するやいなや、その自己割当アドレスを変更する必要があることを通知する。前記二重アドレスを同定するために、前記ＦＲＵ ＭＡＣアドレスを利用することができる。これによって、ネットワークアドレス指定は、二重のアドレスの無い均一性を維持することが可能となる。

前述したアプローチを使用することによって、前記新ＦＲＵは、ネットワークにおけるその位置と、そのネットワーク内においていかにトラフィックをルーティングするかについての情報を確立することができる。新ＦＲＵがネットワーク中におけるその位置を確定すると、次にこの新ＦＲＵはその存在を他のＦＲＵに対して公表する。次に、前記新ＦＲＵの無線コンタクト範囲内にある他のＦＲＵは、この新ＦＲＵをそれらのルーティングテーブルに追加し、新ＦＲＵに関連する無線リンク品質を明記する。その存在を他のＦＲＵに対して公表することにより、新ＦＲＵは、これら他のＦＲＵに対してそのトラフィックのルーティングのためのもう一つのオプションルートを提供する。例えば、ある特定のＦＲＵに対する前記新ＦＲＵに関連する無線リンクの品質の優位性のために、この特定のＦＲＵは、新ＦＲＵを使用してより良いＱｏＳを提供することができる。

新しいＦＲＵがネットワークに導入されると、このＦＲＵは、インテリジェントリレーポイントとして機能する。特定の目的地へデータをルーティングすることを望んでいる送信側ＦＲＵは、データを転送する受信側ＦＲＵに向く。データを受信側ＦＲＵに送信するこの決定は、非限定的に、リンク品質、無線リンク品質、目的先へのホップの数、トラフィック負荷状況、データ伝送を要求するアプリケーション、転送されるべきデータのタイプ、要求されているＱｏＳ等の、多数の要因に基づいて行われる。受信側ＦＲＵが同定されると、送信側ＦＲＵは、送信するべきパケットを伝送し、受信側ＦＲＵは、もしもそのパケットが成功裏に受信された場合には、そのパケットの受取を肯定応答（ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）する。或いは、受信側ＦＲＵは、受信側ＦＲＵが不良のパケットを受信したこと、又は、そのパケットのためのルートを持たないことを示すべく、パケット受取の否定応答することも可能である。その送信されたパケットが紛失したことを意味する、送信側ＦＲＵが何の受取確認も受信しない場合には、送信側ＦＲＵは、その場合、オプションとして、そのパケットを再送信するべく、別のＦＲＵとしての別ルートを探すことができる。各パケットは、要求されるＱｏＳと関連付けられている。このＱｏＳは、リアルタイムトラフィック用の高レベルから、ベストエフォートトラフィック用の低レベルの範囲とすることができる。一実施例において、少なくとも４つのレベルのＱｏＳが設けられる。但し、ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、ネットワークおよび／又は設計の必要性に応じて、その以上又はそれ以下のＱｏＳレベルを設けることが可能であると理解するであろう。

また、トラフィックを有する１つのＦＲＵは、当該ＦＲＵとコンタクト状態にある他のＦＲＵから到着するパケットのためのリレーポイントとしても機能することができる。受け取られたパケットの各ソース（出処）に基づき、ＦＲＵは、それが発生し、送信することを望むパケットのためのより効率的なルートを決定することができる。より具体的には、別のＦＲＵ又はノードを目的地とするパケットを受け取ると、ＦＲＵのメディアアクセスコントロール（ＭＡ）層は、そのパケットに関連するＱｏＳを調べ、そのパケットを転送するためにどのキュー（待ち行列）を使用するかを決定する。異なるキューが、パケット転送のためにＦＲＵに利用可能なネットワーク中の異なるルートに対応している。一般には、より高いＱｏＳのパケットが優先順位を有するが、ネットワークの混雑を避けるために、低いＱｏＳのパケットも、そのキューの長さに応じてネットワークで処理される。待ち行列アルゴリズム（queuing algorithm）は周知である。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明との関連において使用される適当な待ち行列アルゴリズムをいかに選択するかを理解するであろう。ここに記載されるネットワークの場合、通常は考慮されない、無線リンク品質等の追加のパラメータも、前記ＱｏＳアルゴリズムに組み入れることが可能である。

本発明は、多くの長所、利点を有する。例えば、本発明の利点の一つは、ＦＲＵをネットワーク内のどこに設置してもよく、ＦＲＵは、後でそのネットワーク内でそれら自身のルートを確立することが出来ることにある。事実、従来のワイヤレス又は有線ネットワークにおいて見られるもののような集中制御は不要である。本発明は、非集中型で、ルーティング情報を提供するために第３のノード又中央制御の仲介無しでピアツーピアルーティングを実行することが可能なネットワークを提供する。更に、より多数のＦＲＵが設置されるに従って、これらＦＲＵ間の平均距離は減少し、この距離の減少に伴って、ＦＲＵ間の無線リンク品質が改善される。そして、無線リンク品質の改善は、ＦＲＵ間のより高いバンド幅のリンクをもたらし、それによって、ネットワークの全体的性能を改善する。

各ＦＲＵに使用されるルーティングアルゴリズムは、ネットワークの複数の側面又は特徴を考慮に入れる。各ＦＲＵは、そのＭＡＣ及び無線物理層から、そのような側面又は特徴に関する情報を受け取る。そのような特徴の１つは、ＦＲＵに提供される無線リンクの品質である。別の特徴は、ネットワークの混雑レベルである。更に、使用される出力及び伝送のバンド幅を変更することによって、ＦＲＵが、最も近傍のＦＲＵではない別のＦＲＵとリンクするように決定することも可能である。これは、ソースと目的地との間のルート上のホップの数を低減するために使用可能であろう。このことは、送られるトラフィックに関連する遅延を減少させるときに重要である可能性がある。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明のルーティングアルゴリズムとの関連で利用可能なその他のネットワーク特徴を理解するであろう。

更に、前記ルーティングアルゴリズムは、パケットにおいて指定されている条件も使用する。そのような条件としては、例えば、ＱｏＳがある。次に、ネットワーク特徴及びパケット指定条件を基準として使用して、ルーティングアルゴリズムは、パケットをリレーするのに使用されるルートを決定する。例えば、パケットが高いＱｏＳを指定している場合、これによって、ＦＲＵは二つのネットワークノード間の最短ルートを同定することを求められるかもしれない。その結果、前記ルーティングアルゴリズムは、余計なノードをすべて除去するべくルートを最適化する。これは、ネットワーク中の、目的地への最適ルートを使用していないと判断する全てのノードによって行うことが可能であろう。目的地への最適ルートは、多数の要因に基づいて決定することができる。例えば、最適ルートは、最小の中間ユニット数、又は、所定の閾値に等しいか又はそれ以下の中間ユニット数、に基づくものとすることができる。更に、最適ルートにおける中間ユニットは、様々な要因に基づいて選択することが可能である。例えば、ある中間ユニットは、その無線リンク品質に基づいて最適ルートに含まれ、別の中間ユニットは、データ転送率等の別の基準に基づいて最適ルートに含まれるように構成することも可能である。更に、中間ユニットを選択するために使用される前記要因又は基準は、時間経過に伴って変化するものとすることも可能である。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、目的地への最適ルート、及び、その最適ルートに使用される中間ユニットを決定するために利用可能なその他の要因を理解するであろう。更に、前記ネットワーク無線式であるので、ＦＲＵは、例えば、停電等の様々な理由によって無くなったり利用不能となって、それによってルーティングテーブル中の単数又は複数のエンティティが陳腐化する可能性がある。あるＦＲＵが利用不能となった時、前記ルーティングアルゴリズムは、その利用不能なＦＲＵを迂回してトラフィックを再ルーティングするように試みる。可能であれば、ＦＲＵは、例えば、放送メッセージを送信することによって、そのオフラインステータスをネットワークに対して警報する。これによってネットワークのメンテナンスが大幅に単純化される。

また更に、各ＦＲＵは、そのカバレージ領域内において利用可能なＭＲＵ（単数又は複数）からのルーティング及び装置情報も収集する。後に詳述するように、前記ＭＲＵ（単数又は複数）は、トラフィックの転送のためにも使用可能である。従って、そのような情報は、ＦＲＵのルーティングアルゴリズムによって、最適ルートを生成するために利用可能である。

ここに提供される開示及び教示に基づき、そのように指示された時、各ＦＲＵに関連付けられた前記ルーティングアルゴリズムは、ユーザアプリケーションとトラフィック必要条件との両方に基づいて最適ルートを連続的に選択するものであることが理解可能であろう。最悪ケースのＲＦ設計原理を利用する従来のワイヤレス技術と異なり、上述した本発明は、その時点における条件に応答してそれ自身のパフォーマンスを最適化することができる。例えば、ＦＲＵは、最初、伝送の成功率を最大化するために、ベストなリンク品質のルートを選択したかもしれない。しかし、他のリンクのほうがより良好な品質を有しているように思える場合、ＦＲＵは、例えパケット伝送の途中であっても、そのような他のリンクにスイッチするオプションを有する。

本発明のもう一つの利点は、ネットワークの混雑を考慮に入れることが可能であることにある。最近のワイヤレスシステムにおいては、ネットワークの能力は、最悪ケースの状況用に構成されている。このことは、通常、いくつかのノードが、平均的な条件下で通常必要とされるよりも遥かに大きく、従って、より高価である、ということを意味している。しかし、上述したネットワークにおいては、ネットワークは、その後生じる可能性のある混雑の問題を考慮に入れ、更に上流側にトラフィックを再ルーティングすることによってその混雑ポイントを避けることができる。従って、ネットワーク中のノードは、平均的な負荷を受けるようにのみ構成されればよく、これによって、配備されるネットワークのコストが大幅に低減される。

他のＦＲＵと通信する能力に加えて、各ＦＲＵは、オプションとして、ウェブや音声サービス等の種々の他のタイプのサービスに対する接続性を提供するために単数又は複数の固定ネットワークにアクセスする能力を備える。その一実施例において、ＦＲＵは、インターネットやＰＳＴＮ等の他の固定ネットワークとの通信を可能にする固定接続のセットを有する。単数又は複数の固定ネットワークに対するアクセスを有することにより、ＦＲＵは、ユーザが、そのようなネットワークによって提供される追加のサービスを享受することを可能にする。

本発明の一実施例において、ＭＲＵは、更に、ネットワークにおける通信を容易にするためにも使用可能である。各ＭＲＵは、類似の短距離無線又は高ビットレート無線接続（ＨＢＳＲ）を有する。ＨＢＳＲ接続を使用することによって、ＭＲＵは、ＦＲＵおよび／又はそのローカルエリア内の他のＭＲＵと通信することが可能となる。他のＭＲＵと通信することによって、たとえ、あるＭＲＵがＦＲＵのレンジ内にない場合でも、ネットワーク内において小さな複数のネットワークを設定することが可能になる。ＭＲＵは、近傍のＦＲＵ又はＭＲＵにトラフィックをルーティングするために、ＦＲＵとの関連において上述したものと同じルーティングアルゴリズムを使用する。従って、ネットワークは、混雑したエリアを通してトラフィックをルーティングするために、複数のＭＲＵのクラスタ（グループ）を利用することが可能である。ＭＲＵは、最初、それが先ずＦＲＵに送る必要があるかもしれないデータをルーティングするように気をつける（ｌｏｏｋ）。しかし、もしもＭＲＵがネットワークのエッジに位置している場合には、そのＭＲＵは、ＦＲＵに到達するために単数又は複数のＭＲＵを介してトラフィックを向けるために前記ルーティングアルゴリズムを使用することができる。また、混雑は、ＭＲＵがそれらＭＲＵによって発生するトラフィックのために密集（ｃｌｕｓｔｅｒ）する場合に発生する可能性が高い。そのようなＭＲＵクラスタを、混雑を低減するために使用することができる。トラフィックが近隣のＦＲＵ（単数又は複数）を通過する代わりに、トラフィックを、ＭＲＵクラスタ内の単数又は複数のＭＲＵを通してルーティングすることによって、近隣のＦＲＵ（単数又は複数）に過剰な負荷を与えることを回避することができる。上述したアプローチを使用することによって、ネットワーク能力がダイナミックに作り出され、従来のワイヤレスネットワークにおいて必要とされるように、静的に設定される必要が無くなる。

更に、ＭＲＵの接続性は固定されない。ＭＲＵは、利用可能な任意の他の接続性を利用することができる。ＭＲＵは、ネットワーク状況に応じて、ダイナミックに、トラフィックを伝達するための最も適当なＦＲＵ（単数又は複数）および／又はＭＲＵ（単数又は複数）を同定することもできる。例えば、たとえＭＲＵがある領域内において一時的に固定状態に留まっても、そのＭＲＵによって以前に利用されたＦＲＵ又はＭＲＵがトラフィックをルーティングするために利用不能となるかもしれない。このようなことが発生した時、前記ＭＲＵは、そのトラフィックをルーティングするために最も適当又は効果的な別のＦＲＵ又はＭＲＵをダイナミックに選択するためのその関連のルーティングアルゴリズムを利用する。別の例では、ＭＲＵは、物理的に１つの領域から別の領域にローミング（ｒｏａｍｉｎｇ）する。その結果、以前に選択されたＭＲＵ又はＦＲＵは、そのローミングするＭＲＵにとってトラフィックをルーティングするためにもはや最も適切又は有効なものではないかもしれない。従って、ローミングするＭＲＵは、同様に、そのトラフィックをルーティングするための別のＦＲＵ又はＭＲＵをダイナミックに選択するためにその関連するルーティングアルゴリズムを利用することができる。

ＭＲＵは、ＦＲＵ（単数又は複数）及び他のＭＲＵ（単数又は複数）とトラフィックを通信し交換することができるので、ＭＲＵによって利用される前記ルーティングアルゴリズムは、そのトラフィックをルーティングするために最も適当なＦＲＵ（単数又は複数）および／又はＭＲＵ（単数又は複数）を同定するために、ＦＲＵ（単数又は複数）及び他のＭＲＵ（単数又は複数）から受け取る情報と、他の情報を利用する。例えば、ＭＲＵは、先ず、そのトラフィックをルーティングするために利用可能な全てのＦＲＵ（単数又は複数）および／又はＭＲＵ（単数又は複数）を検出し、その後、これらの検出されたＦＲＵ（単数又は複数）および／又はＭＲＵ（単数又は複数）のうちのどの単数又は複数のＦＲＵ（単数又は複数）および／又はＭＲＵ（単数又は複数）がそのトラフィックをルーティングするために最も適当であるかを決定することができる。最も適当なＦＲＵ（単数又は複数）および／又はＭＲＵ（単数又は複数）を決定する際に、ＭＲＵは、例えば、検出されたＦＲＵ（単数又は複数）および／又はＭＲＵ（単数又は複数）の無線リンク品質や、各検出されたＦＲＵ（単数又は複数）および／又はＭＲＵ（単数又は複数）によって既に収集されているルーティング情報等の、多数の要因を評価することができる。例えば、その無線範囲にある別のＭＲＵと通信しようと試みているＭＲＵは、バンド幅やアクティブサービスのために要求されている可能性のある他のＱｏＳを改善するために中間ＭＲＵ又はＦＲＵを使用することを選択することができる。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明によって最も適切なＦＲＵ（単数又は複数）および／又はＭＲＵ（単数又は複数）を決定する時に使用可能な要因をいかに選択するかを理解するであろう。

ＭＲＵは、更に、その短距離中バンド幅無線を使用して他のローカル装置と通信することもできる。これらのローカル装置としては、例えば、そのＭＲＵに情報を提供する、又は、そのＭＲＵから情報を受け取るように構成されたヘッドセットやＬＣＤスクリーンが含まれる。例えば、ＦＲＵは、ＭＲＵに対して音声データの形態で音楽を送信することができる。そして、これに対してＭＲＵは、この音声データを、ユーザがその音楽を聴くことができるようにヘッドセットに転送する。同様に、ＦＲＵは、ビデオデータ形態のビデオ画像をＭＲＵに伝送することができる。そして、次に、ＭＲＵは、このビデオデータを、ユーザが見ることを可能にするべくＬＣＤスクリーンに転送する。或いは、ビデオデータを更に、その表示のために適切に装備された近傍のテレビ又は他のディスプレー装置に転送することも可能である。

上述したように、本発明のネットワークのトポロジーは、ダイナミックである。ネットワークのトポロジーがダイナミックであるので、このネットワークのカバレージは、その任意の時点において作動中であるＦＲＵ（単数又は複数）およびＭＲＵ（単数又は複数）の数に応じて、拡張又は縮小可能である。更に、ネットワークに追加されるＦＲＵ（単数又は複数）およびＭＲＵ（単数又は複数）の数が増えれば増えるほど、ネットワークは、大きな地理的領域をカバーするべく認知可能に拡張することができる。

また、上述したように、ＭＲＵ１２は、非限定的具体例として、スマートカード１６、ＳＩＭカード及びその他のタイプの認証装置を含む、セキュアトークンを受け入れることが可能である。前記スマートカード１６に格納された情報は、非限定的具体例として、ユーザに関連する、シリアル番号、生体測定データ、キーを含む、ユーザ及びユーザに関連するセキュリティ情報を含む。そのような情報は、セキュリティを改善するために、ネットワーク上でエンドツーエンド暗号化を提供するために使用することができる。ユーザがインターネット、ユーザデータ又は、ＦＲＵに関連するなんらかのエンティティ、にアクセスすることを試みる時、ＦＲＵに関連するコントロールロジックは、その出されたコマンドの目的地を認識し、スマートカード１６から抽出されるセキュリティ情報（例えば、そのユーザに関連するキー）を使用して、そのユーザ（またはＭＲＵ）を認証し、そのデータストリームを暗号化する。データが目的地のＦＲＵに到達すると、そのデータは、もしもそのデータのソースが正規のＭＲＵからのものである場合にのみ暗号解読可能である。更に、一実施例において、前記認証は、ロケーション依存式、即ち、そのユーザ（又はＭＲＵ）が特定の地理的又は物理的ロケーションにいる場合、或いは、そのユーザ（又はＭＲＵ）が特定のＦＲＵと通信する場合にのみ、認可されるように構成される。上述のアプローチを使用することにより、データの暗号化およびそのデータを送信するユーザの認証が可能である。暗号化及び認証技術は周知である。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明との関連において使用される適切な暗号化および／又は認証技術をいかに選択し実行するかを理解するであろう。前記暗号化はエンドツーエンドであるので、このアプローチによって、ユーザは、その中間ノードによって通信を傍受することが出来ないことを確信してリレーノードを使用することが可能である。

エンドツーエンド暗号化に加えて、又は、それに代えて、最適ルートの一部分又は一部のリンクを暗号化によって保護し、他方、他の部分は暗号化によって保護せず、最適ルートの異なる部分を異なる暗号化コード又は技術を使用して保護することが可能である。これは、多くの理由で有利である。例えば、ある国の特定の規制又はその他の問題に適合するために、単数又は複数の中間ノードのセキュアリンクを終了してから、別の暗号化コードを使用して、又は、クリアテキストでトラフィックを転送することが必要であったり、更に別のケースでは、既に暗号化されているチャンネルを、別の暗号化コードで暗号化することも求められるかもしれない。

ユーザの観点から、前記ネットワーク１０は、後述するように効率的かつ単純に、データを送受信するために使用することができる。ユーザ（或いはひとつのＭＲＵ）は、ユーザＦＲＵに対して登録される。ユーザ及びそのユーザに関連するセキュリティ情報はスマートカードに記憶される。この情報は、そのユーザによって使用されているあるローカルＭＲＵが、そのユーザＦＲＵとの通信を確立することを試みる時、そのユーザを同定し認証するために使用される。一旦ユーザが認証されると、そのユーザＦＲＵのクローズドドメインから利用可能な情報又はサービスが、そのローカルＭＲＵを利用するユーザによってアクセス可能となる。前記クローズドドメインから利用可能な情報又はサービスとしては、例えば、ユーザによってそのユーザＦＲＵに対してアクセス可能な記憶装置に記憶されている歌曲又は映画がある。

ある状況において、ユーザによって利用されているローカルＭＲＵは、ユーザＦＲＵと直接通信する。換言すると、そのローカルＭＲＵとユーザＦＲＵとの間に中間のＦＲＵ（単数又は複数）および／又はＭＲＵ（単数又は複数）は存在しない。

第２のそして恐らくはもっと一般的な状況では、ユーザは、ユーザのＦＲＵのクローズドドメインから情報および／又はサービスを取り出すために遠隔ＭＲＵを使用することを望む。前記遠隔ＭＲＵは、ユーザＦＲＵの範囲の外部に位置し、従って、直接通信は不可能である。その結果、上述したように、その遠隔ＭＲＵがユーザＦＲＵと通信することを可能にするために、前記遠隔ＭＲＵによって、中間ユニット（単数又は複数）を含む適当なルートが同定される。前記中間ユニット（単数又は複数）は、単数又は複数のＦＲＵおよび／又はＭＲＵを含む。同様に、スマートカードに格納されている情報が、前記遠隔ＭＲＵによって取り出され、そのユーザをユーザＦＲＵに対して認証するために使用される。また、スマートカードからの情報は、遠隔ＭＲＵとユーザＦＲＵとの間に確立されたルート上でのセキュア送信も可能にする。一旦ルートが同定されると、ユーザＦＲＵのクローズドドメインから利用可能な情報及びサービスを、前記遠隔ＭＲＵを介してユーザに提供することが可能になる。上述したように、遠隔ＭＲＵとユーザＦＲＵとの間の通信に使用されるルートは、既存のネットワーク条件及び送信されるパケットに指定されている条件などの多くの要因に応じて、ダイナミックに変化する可能性がある。換言すると、遠隔ＭＲＵとユーザＦＲＵとの間においてトラフィックを運ぶのに使用される中間ユニット（単数又は複数）は、時間によってダイナミックに変化する可能性がある。

一実施例において、本発明は、５ＧＨｚ ＮＮＩＩ／ＵＮＩＩバンドで作動するように構成される。但し、ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明は任意の周波数で使用することが可能であることを理解するであろう。

一実施例において、前記ＦＲＵは、上述したネットワークでのトラフィックのルーティングを容易にするように構成されたアレイアンテナを含む。一実施例において、前記アレイアンテナは、六角形状に配置された６つのアンテナパネル又は部材を有する。各アンテナパネルは、複数のパッチアンテナを含み、これらパッチアンテナの組み合わせと数とによってアンテナパネルのゲインとバンド幅が決まる。各アンテナパネルは、約１７ｄＢｉの指向性ゲインを提供することができ、半出力ビーム幅は、約６０度である。エッチングされた（etched）アンテナパターンを変えることによって、種々のビーム幅とアンテナゲインを構成することが可能である。同様に、上述したアルゴリズムに固執しつつ、パネルの数を変更することが可能である。更に、一実施例において、前記アンテナパネルは、受信側ＦＲＵの位置に対する所望のレベルのゲインを提供するべく、１〜６の組み合わせで使用することができる。換言すると、各アンテナパネルを独立的に使用することが可能であることに加えて、信号の送信のために二つ以上又は全部のアンテナパネルを同時にアクティブ又は使用することが可能である。ビームの制御は、各アンテナパネルに向けられる信号の振幅と位相とのウェイト（weight）を調節することによって、又は、単純に各パネル間のＲＦ信号を切り替えることによって行うことが可能である。更に、別の実施例において、前記アレイアンテナは、無線ビームを二つ以上の方向に向けることができる無給電アンテナアレイによって形成することができる。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、制御が低コストハードウエアによって提供されることが可能であることを理解するであろう。

上記アプローチを使用することによって、ネットワークは、ＦＲＵが近傍にある時に、低ゲインのアンテナを使用することができ、異なる周波数で同時に、又は迅速に連続して、二つ以上の方向で二種類以上の信号を放送することが可能な指向性アンテナが提供される。

図２は、本発明によってアンテナパネル又は部材２２を制御するのに使用されるアレイ制御部材２０の実施例を示す概略化ブロック図である。図２を参照すると、一実施例において、使用されるＲＦ信号はＴＤＤ（時分割複信）又はＣＳＭＡ（搬送波感知多重アクセス）のいずれかである。或いは、図２に図示されているように、前記アレイ制御部材２０とともに、他の方式を使用することも可能である。前記アンテナ部材２２は、スイッチ２４を介して、受信側低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）２６と送信側出力増幅器（ＰＡ）２８とに接続する。前記ＬＮＡ２６とＰＡ２８とは、別々の低コスト装置であっても、或いは、集積回路に統合することも可能である。前記アレイ制御部材２０は、更に、Ｉ／Ｑベースバンド信号のめに、Ｉ／Ｑダウンコンバータ３０とＩ／Ｑアップコンバータ３２とを有する。前記アレイ制御部材２０に関連付けられたＲＦデータパスが図３に図示されている。図２及び図３に図示されているように、信号が前記アンテナ部材２２によって受け取られると、この信号は、前記スイッチ２４を介してＬＮＡ２６へとリレーされる。そして、ＬＮＡ２６は、該信号を前記Ｉ／Ｑダウンコンバータ３０へと出力する。次に、前記Ｉ／Ｑダウンコンバータ３０からの出力は、復調装置３６へ転送され、対応するパケットを生成する。パケットが送信されると、そのパケットは変調装置３８に転送される。次に、変調装置３８からの出力は、Ｉ／Ｑアップコンバータ３２に提供される。そして、Ｉ／Ｑアップコンバータ３２からの出力は、ＰＡ２８に転送される。次に、ＰＡ２８からの出力が送信のために前記スイッチ２４を介して前記アンテナ部材２２に提供される。一実施例において、変調方式として直交波周波数分割多重（ＯＦＤＭ）が使用される。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、利用可能なその他の方式を理解するであろう。

図２に図示されているように、信号「参照（reference）」及び「オフセット（offset）」が、デバイダPLL（位相ロックループ）３４を制御するために使用され、これが次に前記Ｉ／Ｑダウン及びアップコンバータ３０，３２を制御する。これらの「参照」及び「オフセット」信号は、前記アンテナ部材２２が、所望の指向性ビームを提供するべく前記アレイアンテナの一部となることができるように前記アレイ制御部材２０を制御する。一実施例において、これらの信号は、前記アレイ制御部材２０と同じ集積回路内に内蔵されているデジタル−アナログコンバータから発生する。或いは、前記デジタル−アナログコンバータは、前記アレイ制御部材２０を含む集積回路に対して外部のものであってもよい。

一実施例において、前記アンテナ部材２２は、該アンテナ部材２２が前記パケットデータ自身を送信又は受信できるように構成されている。前記復調装置３６と前記変調装置３８とは、前記アレイ制御部材２０を含む集積回路に組み込むことが可能である。或いは、それらは前記集積回路に対して外部のものとすることも可能である。

前記アレイ制御部材２０は、リンク品質と受信出力／信号強度とに関連するデータを生成することができる。更に、このアレイ制御部材２０は、ＦＲＵの送信出力を制御することもできる。ＴＤＤ又はＣＳＭＡが使用される一実施例において、アレイ制御部材２０は、ＦＲＵが、他のＦＲＵが近傍に位置しているか否かを判断することを可能にする。すべての送信の方向を、アンテナ部材２２からの受信出力又は信号品質を調べることによって推定することも可能である。伝送方向に関連するデータは、パケットがアレイ制御部材２０によってＦＲＵの他のコンポーネントに転送される時に、その受信されたデータパケットの端部に付加することができる。

上述したように、ＦＲＵの作動側面の１つは、ＦＲＵによって形成されるネットワークを通してトラフィックをルーティング又はリレーする能力にある。一実施例において、MRUに使用される中央処理ユニットに対するインパクトを低減し、リレー機能をより効率的にするために、少なくともそのリレー機能は、単数又は複数のＡＳＩＣ（アプリケーション特定集積回路）内にて行われる。

図４は、本発明におけるアンテナルーティング部材の一実施例を図示する概略化ブロック図である。一実施例において、前記アンテナルーティング部材４０は、ASIC内に実装される。このアンテナルーティング部材４０は、トラフィックリレー機能を取り扱うのに使用される。図４に図示されているように、前記アンテナルーティング部材４０は、アレイ制御部材２０と相互作用してパケットルーティング機能を行う。アンテナルーティング部材４０は、アレイ制御部材２０からの入力を受け付ける。このアレイ制御部材２０によって提供される入力は、例えば、生パケットデータ、方向データ及び受信出力情報を含む。アレイ制御部材２０によって提供されるこの入力は、又は、アンテナルーティング部材４０が、例えば、受信信号の信号品質及び信号強度の決定を含む種々のその他の機能を行うことを可能にする。

一実施例において、ＦＲＵを介してネットワークを回って送られる各パケットは、ヘッダとペイロードデータを含む。好ましくは、前記ペイロードデータは暗号化される。この暗号化は、その出処エンティティ、即ち、別のＭＲＵ又はＦＲＵ、によって行われる。ペイロードデータを暗号化するのに使用されるキーは、受信及び送信経路によって異なるものとすることができる。図４に図示されているように、前記アンテナルーティング部材４０は、受信及び送信パケットに対して暗号化及び暗号解読を行うように構成されている。

前記ヘッダは、クリアテキストで目的地及びソースアドレスを含んでいる。但し、プロキシが使用されているかもしれないので、これらのアドレスは、実際のMRU又はＦＲＵアドレスでなくてもよい。前記ヘッダは、更に、そのパケットに対して期待されるＱｏＳに関する情報も含んでいる。流れ制御又はその他の方法を使用してその他のＱｏＳ構成も可能である。更に、前記ヘッダは、例えば、ＴＴＬ（Time To Live）情報又はシーケンス番号を含む、パケットの効率的なルーティングを補助するために使用可能な他の情報も含むことができる。ヘッダ内に提供される情報を使用して、アンテナルーティング部材４０は、パケットの有効性をチェックし、汚染された（corrupted）パケットを破棄し、それによってリソースの無駄を低減することができる。

前記アンテナルーティング部材４０は、ＦＲＵに対して対称のルーティングテーブルを格納するのに使用されるメモリを含む。各ルーティングテーブルは、アドレス場所へのルーティングに関する情報と、そこから送信が受け取られた方向に関する情報とを含む。到来パケットが受け取られ、確認されると、パケットは、前記ルーティングテーブルに格納された情報に対してチェックされる。一実施例において、このチェックは、ヘッダ情報によってインデックス化されているコンテンツアドレス可能メモリ（ＣＡＭ）を使用して行われる。尚、このチェックを行うための他のオプションも利用可能であることが理解されるべきである。前記ＣＡＭは、目的地、ＱｏＳ及びＴＴＬ等に関する情報を含む。ＣＡＭを使用することによって、前記アンテナルーティング部材４０は、パケットをルーティングする次のポートを決定することができる。もしも、そのパケットがそれ以上ルーティングする必要が無いと判断された場合、即ち、そのパケットを受け取ったＦＲＵが最終目的地である場合は、パケットは、次の処理ために、暗号解読モジュールと、ＦＲＵの下層に転送される。もしもそのパケットが別のエンティティに転送されるものであると判断された場合は、そのパケットに、転送のためのＱｏＳと待ち行列情報とを有する対応のアレイ制御部材２０に関する設定を提供する追加の情報が付加される。一実施例において、ＦＲＵは、パケット送信のための分化されたレベルのＱｏＳを提供する複数の待ち行列を保持している。

もしもデータパケット（制御パケットでなく）がＦＲＵから受け取られた場合は、先ず、ペイロードデータが暗号化される。次に、そのパケットのための適切なルートが決定され、パケットは送信のためにルーティング待ち行列に送られる。

パケットが送信のために送られると、このパケットの端部に貼付された追加ビットが剥ぎ取られ、対応のアレイ制御部材２０においてアンテナ部材に制御データを設定するために使用される。これによって、送信されるデータに方向性が提供されるとともに、例えば、ＦＲＵからの出力レベル等の他の情報が示される。

前記アンテナルーティング部材４０の制御は、ＦＲＵ内の制御インターフェースによって提供される。この制御インターフェースは、パケットデータをコード化及びデコードするための暗号化情報を提供する。また、この制御インターフェースは、ＦＲＵが、送信されるデータパケットのみならず、データストリームに制御情報を挿入することを可能にする。制御情報には、例えば、ＦＲＵのＩＤ、名前、位置、ルート放送、利用可能性、混雑レベル、キャッシュリソース、ネットワーク管理及び構成データ、同期化データが含まれる。好ましくは、制御パケットは短く、最も高い優先度を有する。

更に、もしもＦＲＵがなんらかの理由により出力低下した場合は、アンテナルーティング部材４０は、この出力ロスを自律的に検出し、近傍のＦＲＵ及びMRUは、このＦＲＵのノードとしての損失を即座に検出することができるように、ネットワークに対して「接続解除」メッセージを送る。ネットワークへの再接続は、ＦＲＵの制御下で行われる。

一実施例において、前記アレイアンテナは、ＦＲＵにおいて使用されるシリコン又はＧａＡｓ集積回路として実施される。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明においてアレイアンテナを実施するためのその他の手段および／又は方法を理解するであろう。

前記アンテナ部材２２、アレイ制御部材２０及びアンテナルーティング部材４０は、ＦＲＵ内において様々な配置で設けることができる。図５Ａ及び５Ｂは、二つの構成例を図示している。例えば、図５Ａに図示されている実施例では、１つのアレイ制御部材２０が１つのアンテナ部材２２に接続されている。そして、複数のアレイ制御部材２０は、一つのアンテナルーティング部材４０に接続される。図５Ｂに図示する別実施例では、１つのアレイ制御部材２０は、スイッチ（スイッチではない）を介して複数のアンテナ部材２２に接続されている。前記スイッチは、１つのアンテナ部材２２を同時にアレイ制御部材２０に接続することを可能にする。そして、アレイ制御部材２０は、アンテナルーティング部材４０に接続されている。

一実施例において、前記ネットワークは、更に、ワイヤレスノードが、その自身に対するソース又は送信ノードの方向を決定することを可能にする。図６は、本発明におけるネットワーク内のワイヤレスノードの実施例を図示する概略化ブロック図である。図６に図示されているように、前記ワイヤレスノード５０は、アンテナスイッチ６６によって制御される６つのスイッチ付きパネルアンテナ５４−６４からなるアンテナアレイ５２を有する。この実施例では、６つのアンテナ５４−６４が使用されているが、これよりも少数又は多数のアンテナを使用することも可能である。前記パネルアンテナ５４−６４は、ワイヤレストランシーバ６８にリンクされている。そして、このワイヤレストランシーバ６８は、コントローラ７０にリンクされている。コントローラ７０は、トランシーバ６８に搭載されたマイクロプロセッサ又はＡＳＩＣとすることができる。該コントローラ７０は、トランシーバ６８及びアンテナスイッチ６６を介してアンテナアレイ５２内においてアンテナ５４−６４のスイッチングを行う。

送信側ノードの方向を測定するためにワイヤレスノード５０が使用可能となる前に、前記アンテナアレイ５２は、先ず較正される。具体的には、アンテナアレイ５２内の各アンテナ５４−６４を較正して、較正データを提供する。この較正プロセスは、アジマスの様々な角度におけるアンテナゲインの測定を含む。これによって、角度とアンテナゲインとに関するビームパターンが得られる。図７は、この較正プロセス中に行われる測定を示すゲインテーブルの例である。図７に図示されているように、測定値は５度毎に採られる。或いは、これらの測定値を１度毎、又はその他の適当な角度インクレメントで採ることも可能である。オプションとして、使用時での必要に応じて、追加の測定値を差し込むことも可能である。次に、これらの測定値を、以下に説明するように、その後の使用のために、ワイヤレスノードのメモリ内のゲインテーブルに格納する。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、いかに適切な測定値を得てそれらをいかに格納するかを理解するであろう。
これらのゲインテーブルから、各アンテナパネル及びその隣接物に対して「デルタテーブル」が作成され、このテーブルは、一致する角度のそれぞれについて左側又は右側の隣接するパターンから主アンテナパネルゲインデータを差し引くことによって生成される（角度に対応する受信信号出力差が格納される）。例えば、主アンテナパネルの０度ゲインは、左側の隣接物６０度のゲインに対応し、同様に３００度のゲインは、右側隣接物の０度ゲインに対応するものとなる。前記アンテナアレイ５２は対称であるので、二つのデルタテーブル（第１テーブルと第２テーブル）、即ち、左右の隣接物（第１隣接パネルと第２隣接パネル）、のみを格納するだけでよい。次に、これらのテーブルを下記の方法に使用する。

図８は、ネットワーク内の多数のワイヤレスノードとそれらの投影アンテナビームパターンとを示す概略化ブロック図である。ワイヤレスノード７２は、ソース又は送信側ノードであり、ワイヤレスノード７４は目的地又は受信側ノードである。ワイヤレスノード７６は、もう一つの可能な参照ポイントを提供するために使用される別のノードである。この例において、前記送信側ノード７２は、その信号を既知の周波数で受信側ノード７４に送信する。この最も単純な形態において、送信される信号は、その信号が反射であるのか、それとも、よりよい方向解像度を提供する点においてワイヤレスノード７２の性能を更に改善するための複数経路受信が存在するか否かを判断するのに使用可能な既知の反復パターンを含む。オプションとして、前記送信側ノード７２は、更に、信号の送信に使用されるＲＦ出力の緯度及び経度に関する情報も送信する。加えて、前記ノード７２は、受信される信号の品質を決定するために、受信ビットエラーレートも測定することができる。

送信側ノード７２の方向を決定するために、受信側ノード７４は、アンテナアレイ５２に、アンテナスイッチ６６を使用して全てのアンテナパネル５４−６４を通して一巡するように指令する。次に、各アンテナパネル５４−６４からのデータが得られる。図９は、アンテナパネル５４−６４のそれぞれの受信信号強度に関するデータを含むテーブルの例である。後に詳述するように、得られたデータは、受信側ノード７４に対する送信側ノード７２の方向を決定するために前記較正測定値との関連で使用される。

しかし、種々のアンテナパネル５４−６４からの得られたデータが、送信側ノード７２の方向を決定するのに使用される前に、受信側ノード７４は、先ず、得られたデータが実際にその目的のために使用可能であるか否を確認する。例えば、もしも、あるアンテナパネルからの読取値が送信側ノードへの直接の経路でないと判断されたならば、そのアンテナパネルからの読取値をその後の考慮対象から除外することが可能である。別の例では、送信側ノードに最も直接的に向いているアンテナパネルを遮ることができ、その場合は、隣接するアンテナが一見すると高い結果を示すかもしれず、このことが、送信側ノードを方向決定のために使用することが出来ないことを示すかもしれない。受信側ノードによって得られた、誤った又は誤解を招く読取値を削除するためのその他の構成を使用することも可能であろう。結果として、ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明においていかにして得られたデータを確認するかを理解するであろう。

得られたデータが確認された後、ワイヤレスノード７４は、送信側ノード７２の方向を決定するために以下の分析を行う。先ず、得られたデータから、ワイヤレスノード７４は、アンテナアレイ５２内のアンテナパネル５４−６４のどれが最大受信出力で信号を受信するかを判断する。これらアンテナパネル５４−６４のそれぞれについて方向情報が入手可能であるので、一旦、最大受信出力で信号を受信しているパネルが決定されると、送信側ノード７２の方向は決定可能となる。

ＦＲＵ又は受信側ノード７４において送信側ノード７２の方向を決定するために、受信側のアンテナアレイ５２によって使用される方法が、下記の表１に図示される擬似コードによって例示されている。表１の擬似コードを記載するのに番号付き行を使用する。

前記方法は擬似コードとして図示されている。しかし、当業者は、この方法は、任意の現代のプログラミング言語又はデジタルハードウェア、或いは、それら両方で実施することが可能であると理解するはずである。表１において、行１−３は、生読取値のフィルタリングに使用される。その目的は、最も近い少なくとも三つのパネル読取値を選択することにある。なぜなら、それらは最も正確な方向オプションを提供するからである。この方法は、最大受信信号強度を有するアンテナパネルと、その左右の隣接パネルとの間の出力差を算出する。
もしも、同じ最大信号強度を報告する二つのアンテナパネルが存在する場合は（行２）、次の工程のために、それぞれのアンテナパネルの左右のパネルに関連付けられたデルタテーブル（第１及び第２テーブル）を使用して、最小デルタ（最小信号出力差、すなわち小さい方の出力差）を計算し（行３）、それを有するアンテナパネルを選択する（行４）。なお最小デルタは、パネルが２枚の場合にデルタは４つ存在し、それらのうちの最小のものである。いくつかの実施例において、最大出力読取値は、デジタル又はアナログコンバータの読取データにおける本来的な量子化エラーによる上限及び下限を有することが明記されるべきである。
行４−６は、選択されたアンテナパネルでの次の工程のためのデータを設定する。行７−１２は、行１−３において生成された算出出力差上のマッチングを探し出すべく、左右の隣接パネルに関連づけられた二つのゲインテーブルに予め格納されているアジマスデルタ出力ゲインデータを検索するために使用される。一実施例において、この検索は、６０度に限定される。というのは、これによって検索がスピードアップされるだけでなく、より重要なこととして、それは、前記二つのアンテナパネル（右側隣接と「最大ゲインアンテナ」）の最大オーバラップを表すものであるからである。しかし、前記検索角度は実際の使用においては変化させることが可能であることが明記される。検索される角度は、アンテナアレイ中のアンテナパネルの数に応じて変化しうる。また、結果が無であることを意味するマッチング無しが見出される場合もあるかもしれないということも明記される。

行１３−１８は、単純に、左側隣接パネルに対して上記プロセスを反復するものである。このプロセスによって、送信側ノード７２の位置について最も可能性の高いものとして入射角が生成される。行１９−２０は、前の行によって生成された角度結果を使用して、最終結果を算出する。行１９は、二つの生成された結果間を比較して「最小角度（小さい方の角度）」を算出する。次に、行２０は、これを２で割って、それを最大受信信号強度のアンテナパネルの角度に加算又はそれから減算して送信側ノード７２への最終入射角度を得る。この例において、上述した検索によって見出された「最小角度」を使用することにより、これらの検索のいずれにおいても解が見つからないケースが無くなる。もしも、いずれの検索でも解が見つからない場合には、前記角度は、最大受信信号強度のアンテナパネルの角度にデフォルトされる。一旦角度が選択されると、つぎに、デルタは、二つの角度の平均となる。次に、このデルタを使用して主アンテナパネルからのオフセットを得る。

上述した分析が完了すると、受信側ノード７４は、それ自身に対する送信側ノード７２からの方位に関する情報を得ることが可能となる。その後、この情報は、受信側ノード７４の相対位置を決定するために三角測量分析において別のノード、例えば、ノード７６からの情報と共に使用することができる。もしも、送信側ノード７２からの緯度経度情報が受信側ノード７４に判っている場合は、受信側ノード７４は、ネットワーク内におけるその位置を決定するために使用可能な十分に正確な位置を算出することが可能である。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明において三角測量分析及び経度又は緯度情報をいかに利用してネットワークでの最適経路を決定するかを理解するであろう。

オプションとして、別実施例において、前記受信側ノード７４は、送信側ノード７２に対する方向決定の精度を更に改善するために多数の追加の分析又は機能を行う。そのような追加の分析又は機能としては、例えば、反射を無くするために行われる分析が含まれる。各アンテナに到達するデータの遅延をモニタすることによって、受信側ノード７４は、どの信号がアンテナに到着する前に反射されたかを判断するこができる。反射によるデータを除去し、より正確な出力読取値を提供するべく得られたデータを補正することによって、受信側ノード７４は、送信側ノード７２に対する方向決定の精度を高めることが可能である。

受信側ノード７４によって行うことが可能な別の追加分析又は機能は、出力決定を含む。もしも送信側ノード７２が信号を送信するのに使用しているＲＦ出力を示せるならば、受信側ノード７４は、送信側ノード７２への距離を大まかに予測するためにＲＦモデルを利用することができる。この距離は、距離に関するより正確な解像度を提供するべく種々のアンテナ５４−６４に渡って平均化することができる。更に、もしも、多数の他のノードもモニタされるならば、受信側ノード７４をより正確に位置付けることが可能となる。これは、特に二つのノード間に直接の経路が存在しない場合に当てはまる。

受信側ノード７４によって行うことが可能な更に別の追加分析又は機能は、ＧＰＳ情報の分析を含む。送信側ノード７２は、正確な経度緯度情報を提供するＧＳＰ受信機を備えることができる。この情報は、送信側ノード７２によって受信側ノード７４に他の信号と共に送信することができる。もしもネットワーク内に十分なＧＰＳ機能を備えた送信側ノードが存在しているのであれば、ＧＳＰ情報を種々のノードに転送して、すべてのＧＰＳ非装備ノードがそれらのそれぞれの経度緯度情報を決定することが可能とすることができる。

尚、ワイヤレスノードによる方向決定に関する以上の記載内容は、固定及びモバイルノードの両方に当てはまることが明記されるべきである。例えば、上述したＭＲＵとＦＲＵは、共に、本発明において方向決定が可能である。

尚、本発明は、ソフトウエア、ハードウェア、或いは、これら両方の組み合わせを使用するコントロールロジックとして、モジュラー、分散又は統合式に実施することが可能であることが理解されるであろう。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明を実施するためのその他の態様および／又は方法を理解するであろう。

以上、本発明を特定の実施例を参照して説明したが、これらの実施例は例示的なものに過ぎず、本発明を限定するものではない。例えば、前記システムは、主として、無線周波数送信に関して記載したが、モバイルトランシーバを許容するいかなるタイプの通信リンクも使用可能である。例えば、電磁波スペクトルの赤外線又はその他の部分、音声又はその他の通信リンクも使用可能である。固定及びモバイルユニットは、種々多様な処理能力、又は、非常に最小限の能力を備えるもの、又は全く処理能力を備えないものとして構成することが可能である。例えば、装置は、単に別の装置へデータを送るためのリピータとして機能することができる。

尚、ここに記載した具体例及び実施例は、例示目的のものに過ぎず、当業者には、それらに鑑みる種々の改造又は改変が示唆されるであろう、そして、それらも本出願の精神及び範囲並びに貼付の請求項の範囲に含まれるものと理解される。ここに挙げた全ての刊行物、特許及び特許出願のそれらの全体をすべての目的のためにここに参考文献として合体させる。

本発明の一実施例を図示する簡略化ブロック図 本発明によってアンテナ部材を制御するのに使用されるアレイ制御部材の実施例を示す概略化ブロック図 図２に図示されているアレイ制御部材に関連付けられたデータ経路を図示する概略化ブロック図 本発明によるアンテナルーティング部材の一実施例を図示する概略化ブロック図 本発明による前記アレイ制御部材とアンテナルーティング部材との種々の構成を図示する概略化ブロック図 本発明による前記アレイ制御部材とアンテナルーティング部材との種々の構成を図示する概略化ブロック図 本発明によるネットワーク内でのワイヤレスノードの実施例を図示する概略化ブロック図 本発明による較正工程中にとられた測定値を示すテーブル ネットワーク内の多数のワイヤレスノードを示す概略化ブロック図 本発明によるワイヤレスノード内の様々なアンテナから得られるデータを示すテーブル

Claims (11)

1. それぞれが信号を受信するように構成されている複数のパネルを備えるアンテナアレイを使用して伝送の方向を決定する方法であって、以下の工程を有する、
   前記複数のパネルのそれぞれに対して、較正プロセス中に得られた複数の角度に対応する複数のゲイン値を測定し、これら複数のゲイン値を格納したゲインテーブルを構築する、
   前記複数のパネルのそれぞれを送信側ノードから信号を受信するように向ける、
   各パネルに対して、該パネルと、第１隣接パネルとの間の受信信号出力差を表すデータを有する第１テーブルと、前記パネルと第２隣接パネルとの間の受信信号出力差を表すデータを有する第２テーブルとを構築する、
   前記複数のパネルのうちのどれが最大受信出力で信号を受信するかを同定する、
   もしも、二つ以上のパネルが同じ最大受信出力で信号を受信している場合は、これら二つ以上のパネルに関連付けられた前記第１及び第２テーブルを使用して該パネルとその第１及び第２隣接パネルの一方との間の受信信号出力差が前記二つ以上のパネル間において相対的に最小であるということを意味する最小信号出力差を有するパネルをこれら二つ以上のパネルから同定する、そして
   前記同定されたパネルに対して、
   前記第１隣接パネルに関連付けられたゲインテーブルを検索して、もしあるとすれば、第１送信角度を同定する、
   前記第２隣接パネルに関連付けられたゲインテーブルを検索して、もしあるとすれば、第２送信角度を同定する、
   前記第１送信角度又は前記第２送信角度のいずれか、またはこれらの両方が利用可能である場合は小さい方の角度である最小角度を算出した値を使用して前記送信側ノードに対する送信角度を決定する、そして
   もしも前記第１及び第２送信角度が無である場合は、前記同定されたパネルが面する方向を送信角度として設定する。
2. 請求項１の方法であって、更に以下の工程を有する、
   前記複数のパネルのそれぞれから受信された信号が利用可能であるか否かを判断する、そして
   もしもその対応する受信信号が利用不能であると判断された場合は、そのパネルとそれに対応する受信信号とを削除する。
3. 請求項２の方法であって、前記複数のパネルのそれぞれからの受信信号が利用可能であるか否かの判断は、以下を含む、
   前記複数のパネルの少なくとも１つからの受信信号が反射信号であるか否かを判断する、そして
   もしもその対応する受信信号が反射信号であると判断された場合は、そのパネルとそれに対応する受信信号とを削除する。
4. 請求項２の方法であって、前記対応する受信信号が、前記アンテナアレイと前記送信側ノードとの間に直接経路が無いことを示している場合は、前記パネルとそれに対応する受信信号とは利用不能である。
5. 請求項１の方法であって、前記複数のアンテナパネルは、六角形状に配置されている。
6. 請求項１の方法であって、前記選択されたパネルに対して、その第１隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブルを検索して前記第１送信角度を同定する工程は以下を含む、
   前記選択されたパネルに関連付けられた前記第１テーブルからの受信信号出力差と、前記第１隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブル内の前記複数のゲイン値の１つとの間のマッチングを決定する、
   もしも、マッチングが存在する場合は、その第１隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブルからのマッチするゲイン値に対応する角度を前記第１送信角度として同定する、そして
   もしも、マッチングが存在しない場合は、前記第１送信角度を無として設定する、
   ここで、前記選択されたパネルに対して、その第２隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブルを検索して前記第２送信角度を同定する工程は以下を含む、
   前記選択されたパネルに関連付けられた前記第２テーブルからの受信信号出力差と、前記第２隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブル内の前記複数のゲイン値の１つとの間のマッチングを決定する、
   もしも、マッチングが存在する場合は、その第２隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブルからのマッチするゲイン値に対応する角度を前記第２送信角度として同定する、そして
   もしも、マッチングが存在しない場合は、前記第２送信角度を無として設定する。
7. 請求項６の方法であって、前記選択されたパネルに関連付けられた前記第１テーブルからの受信信号出力差と、前記第１隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブル内の前記複数のゲイン値の１つとの間のマッチングを決定する工程は以下を含む、
   マッチングが存在するか否かの判断について、その第１隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブル中の前記複数の角度内の、第１選択範囲の角度に対応する複数のゲイン値のサブセットを使用する、
   前記選択されたパネルに関連付けられた前記第２テーブルからの受信信号出力差と、前記第２隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブル内の前記複数のゲイン値の１つとの間のマッチングを決定する工程は以下を含む、
   マッチングが存在するか否かの判断について、その第２隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブル中の前記複数の角度内の、第２選択範囲の角度に対応する複数のゲイン値のサブセットを使用する、そして
   前記第１選択範囲の角度と第２選択範囲の角度とは互いに対して相補的である。
8. 請求項１の方法であって、更に以下の工程を有する、
   もしも前記送信側ノードからの信号が出力情報を含んでいる場合は、この出力情報と前記送信角度とを使用して、前記送信側ノードと前記アンテナアレイとの間の近似距離を計算する。
9. 請求項１の方法であって、更に以下の工程を有する、
   もしも前記送信側ノードからの信号が経度緯度情報を含んでいる場合は、この経度緯度情報と前記送信角度とを使用して、前記送信側ノードに対する前記アンテナアレイの位置を計算する。
10. 請求項１の方法であって、前記方法はソフトウエア又はハードウエア、或いは、これらの組み合わせを使用して実施される。
11. 請求項１の方法であって、前記アンテナアレイは、二つ以上の方向でその無線ビームを向けることが可能な無給電アンテナによって形成されている。

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