JP4663711B2 - 信号およびリンク品質メトリックを使用してｗｌａｎ用のスマートアンテナビームを操縦する方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）の分野に関し、より詳細には、ＷＬＡＮ内で動作するスマートアンテナ用のアンテナ操縦アルゴリズム（ａｎｔｅｎｎａ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）に関する。

スマートアンテナ技術は、無線通信システムが動作する環境に合わせて、無線ビーム送信および受信パターンを変更する能力を有するアンテナに関する。スマートアンテナは、過剰なコストまたはシステムの複雑さを追加することなく、相対的に高い無線リンク利得を与えるという利点を持っている。

スマートアンテナ技術は、数１０年にわたって無線通信システムで使用されている。近年では、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）で使用するための研究が行われている。ＷＬＡＮでは、クライアント局（ＣＳ）は、同じＷＬＡＮ内の他の局またはＷＬＡＮ外の他のエンティティと通信を行うため、モバイルエンドユーザによって使用される機器である。ＷＬＡＮ内で分配サービスを提供する中央ハブは、アクセスポイント（ＡＰ）とも呼ばれる。アクセスポイントは、無線電気通信システムにおける基地局に類似している。

クライアント局は、スマートアンテナに加え、アンテナが特定の指向性アンテナビームに電子的に切り換えることを可能にするアンテナ操縦アルゴリズムを備えることができる。これにより、クライアント局は、高いパフォーマンスを実現しながらそのアクセスポイントと通信することを可能にする。

受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）または信号対雑音比（ＳＮＲ）などの信号品質情報が、好ましい指向性アンテナビームを選択または操縦するために一般に使用される。

しかしながら、受信信号が無歪み信号とランダム雑音とを含む場合、信号品質情報を正確に測定することは困難である。加えて、受信信号自体が歪みを受けることがあり、その受信信号に方向性干渉（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が加えられることがある。その結果、信号品質情報だけが、常に無線リンク品質の信頼できる指標になり得るとは限らない。このことは、他のクライアント局およびアクセスポイントに起因する干渉、またはその他のタイプの雑音および干渉源に起因する干渉が多い無線環境において、特に言えることである。

指向性アンテナビームがスマートアンテナ用に選択された後、クライアント局が移動するか、または物体が無線リンクパス内に入って来た場合、無線リンクの品質は変化することがある。その結果、選択された指向性アンテナビームは、もはや好ましいアンテナビームではないことがある。通信を維持するため、他の利用可能なアンテナビームを、新たな好ましいアンテナビームを選択するために、再スキャンすることができる。上で述べられたように、再スキャンを行う場合、信号品質情報だけが、無線リンク品質の信頼できる指標に常になり得るとは限らない。

上記の背景に鑑みて、本発明の目的は、無線リンク品質をより正確に考慮しながら、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内においてスマートアンテナビームを操縦する方法を提供することにある。

本発明による上記およびその他の目的、特徴、および利点は、アクセスポイントを含むＷＬＡＮ通信システムにおいて、クライアント局を動作させる方法によって提供される。クライアント局は、アンテナ操縦アルゴリズムと、複数のアンテナビームから１つを選択するアンテナ操縦アルゴリズムに応答するスマートアンテナとを備える。本方法は、好ましいアンテナビームと少なくとも１つの代替アンテナビームを選択するステップと、他のアンテナビームの再スキャンが実行されない持続的使用期間（ｓｕｓｔａｉｎｅｄ ｕｓｅ ｐｅｒｉｏｄ）中、好ましいアンテナビームを使用して、アクセスポイントとデータを交換するステップとを含む。

持続的使用期間の終わりで、次の持続的使用期間の前に、好ましいアンテナビームおよび各代替アンテナビーム関する交換データの品質メトリックが、計算される。この計算するステップは、好ましいアンテナビームに関する交換データの少なくとも１つのリンク品質メトリック（ＬＱＭ）を決定するステップと、好ましいアンテナビームに関する交換データの信号品質メトリック（ＳＱＭ）を決定するステップと、好ましいアンテナビームに関する品質メトリックを計算するため、少なくとも１つのＬＱＭとＳＱＭとを組み合わせるステップとを含む。少なくとも１つのＬＱＭは、特に交換データがランダム雑音によって歪みを受けることがある場合に、ＳＱＭを補足してアンテナ操縦の決定を有利に改善する。

各代替アンテナビームに関する代替品質メトリックを計算するため、決定するステップと組み合わされるステップとが繰り返される。好ましいアンテナビームに関する品質メトリックは、代替アンテナビームに関する品質メトリックと比較される。品質メトリックが、代替アンテナビームに関する少なくとも１つの品質メトリックより小さい場合、次の持続的使用期間中にアクセスポイントとデータを交換し続けるため、より大きい値を有する少なくとも１つの代替品質メトリックに対応する代替アンテナビームが選択される。

好ましいアンテナビームに関する品質メトリックより大きい代替品質メトリックが複数存在し、選択される代替アンテナビームは、最大の代替品質メトリックを有する代替アンテナビームに対応する。次に大きい代替品質メトリックを有する代替アンテナビームが、新しい代替アンテナビームとして選択される。

少なくとも１つのＬＱＭは、交換データのフレーム誤り率（ＦＥＲ）の少なくとも１つの推定値に基づくことができる。少なくとも１つのＬＱＭは、ダウンリンクＬＱＭと、アップリンクＬＱＭとを含むことができる。ダウンリンクＬＱＭとアップリンクＬＱＭを組み合わせるとき、重み付け係数（ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ）を使用することができる。

ＷＬＡＮは８０２．１１ ＷＬＡＮを含むことができ、クライアント局は、交換データのフレーム誤り率を推定する複数のフレームカウンタを含む媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層を含む。第１の組のカウンタを、ダウンリンクＬＱＭを決定するために使用することができ、第２の組のカウンタを、アップリンクＬＱＭを決定するために使用することができる。

代替として、ＬＱＭは、対応するアンテナビームに関する交換データの転送速度に基づくことができる。転送速度は、対応するアンテナビームに関する交換データのスループットおよび／またはデータ速度によって定義されることができる。

ＳＱＭは、交換データの受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）に基づくことができる。ＬＱＭとＳＱＭとを組み合わせるときも、重み付け係数を使用することができる。アンテナビームは、複数の指向性ビームおよび１つの無指向性ビームを含むことができる。

本発明の別の態様は、アクセスポイントを含むＷＬＡＮ通信システムで動作するクライアント局に関する。クライアント局は、複数のアンテナビームを生成するビーム切換アンテナ（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｂｅａｍ ａｎｔｅｎｎａ）と、ビーム切換アンテナに結合され、複数のアンテナビームから１つを選択するビーム切換ユニット（ｂｅａｍ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｕｎｉｔ）と、ビーム切換ユニットに結合され、選択アンテナビームを介してアクセスポイントとデータを交換する送受信機とを備えることができる。アンテナ操縦アルゴリズムモジュールは、送受信機とアクセスポイントとの間でデータを交換するための周期再走査を実行するために、上で説明されたアンテナ操縦アルゴリズムを実行する。

これ以降、本発明の好ましい実施形態が示された添付の図面を参照しながら、本発明がより完全に説明される。しかし、本発明は、多くの異なる形で実施されることができ、本明細書で説明される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が十分かつ完全となり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。すべての図面にわたって、同じ番号は、同じ要素を参照し、プライム付きの表記は、代替実施形態における類似する要素を表すために使用される。

最初に図１および図２を参照すると、８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）１０は、アクセスポイント１２と、本発明による加入者ベースのスマートアンテナ１６と共に動作するクライアント局１４とを含む。ビーム切換アンテナとも呼ばれるスマートアンテナ１６は、一般に、アンテナ操縦アルゴリズム１８に応答して、複数のアンテナビームを生成する。スマートアンテナ１６によって生成されるアンテナビームは、指向性ビーム２０と、無指向性ビーム２２とを含む。図示された指向性ビーム２０は、アクセスポイント１２との通信のために切り換えられるビームである。

クライアント局１４は、スマートアンテナ１６に接続されたビーム切換ユニット３０と、ビーム切換ユニットに接続された送受信機３２とを含む。コントローラ４０は、送受信機３２とビーム切換ユニット３０とに接続される。コントローラ４０は、アンテナ操縦アルゴリズム１８を実行するプロセッサ４２を含む。代替として、アンテナ操縦アルゴリズム１８は、図示されたプロセッサ４２の代わりに、８０２．１１ ＰＨＹ／ＭＡＣチップセット上で動作することもできる。ＰＨＹ／ＭＡＣチップセットは、図示されたＰＨＹ層４３と、ＭＡＣ層４４とを含む。アンテナ操縦アルゴリズム１８を実行するプロセッサが何であれ、アルゴリズムは、外部ホストプロセッサ４２によるアクセスのために利用可能なＭＡＣアブストラクションを介して、またはＰＨＹ／ＭＡＣチップセット上において、ＭＡＣソフトウェアの上位ＭＡＣまたはＭＡＣ管理部と一般に呼ばれるものによって提供される情報を利用する。

指向性アンテナビーム２０の使用は、ＷＬＡＮ１０のスループットを改善し、アクセスポイント１２とクライアント局１４との間の通信距離を拡大する。指向性アンテナビーム２０は、大部分の場合、高い信号対雑音比を実現する。これにより、リンクがより高いデータ速度で動作することを可能にする。８０２．１１ｂリンクのＰＨＹデータ速度は、１、２、５．５、および１１Ｍｂｐｓであり、８０２．１１ａの速度は、６、９、１２、１８、２４、３６、４８、および５４Ｍｂｐｓである。８０２．１１ｇ機器は、８０２．１１ａ機器と同じデータ速度、および８０２．１１ｂ機器によってサポートされる速度をサポートする。

以下でより詳しく説明されるアンテナ操縦アルゴリズム１８は、８０２．１１ ＷＬＡＮクライアント局、特に８０２．１１ａまたは８０２．１１ｇをサポートするＷＬＡＮクライアント局のためのものである。このアルゴリズムは、ＭＡＣ層管理エンティティ（ＭＬＭＥ：ＭＡＣ ｌａｙｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｔｉｔｙ）および物理層管理エンティティ（ＰＬＭＥ：ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｔｉｔｙ）から取得される何らかの品質メトリックの計算および追跡に基づいて、アンテナビームを選択する。アンテナ操縦アルゴリズム１８に関して、８０２．１１ ＷＬＡＮが説明されるが、当業者によって直ちに理解されるように、このアルゴリズムは、その他のタイプのローカルエリアネットワークにも適用することができる。

アルゴリズムのコアロジックは、ＰＨＹ／ＭＡＣチップセットまたは図示の外部ホストプロセッサ４２における実装に共通であるが、実装のタイプに応じて、アンテナ操縦アルゴリズム１８のパフォーマンスに違いが生じることがある。例えば、メトリックのいくつかがいかに速く計算され得るかに関して、２つのタイプの実装間に違いが存在することがあり得る。それはやはり、パフォーマンスの違いを生み出すことになる。しかし、アンテナ操縦アルゴリズム１８は、１つの記述が両タイプの実装に適用され得るように、十分なパラメータ化を施して設計されている。

ここで図３を参照すると、スマートアンテナ１６用のアンテナビームを選択する品質メトリック（ＱＭ）が計算される。品質メトリックは、信号品質メトリック（ＳＱＭ）およびリンク品質メトリック（ＬＱＭ）に基づいている。本発明を説明する目的で、スマートアンテナ１６は、６つの指向性ビーム２０および１つの無指向性ビーム２２の、合わせて７つのアンテナビームを生成する。各指向性ビーム２０は、約６０度の方位角をカバーする。

開始（ブロック３００）の後、ブロック３０２において、初期スキャンが始まる。変数ｋは、現在のビーコン期間（ｂｅａｃｏｎ ｐｅｒｉｏｄ）または時間インデックスを表す。ビーコン期間は、当業者によって直ちに理解されるように、アクセスポイント１２によって提供される。図示の例では、スキャンされるアンテナビーム毎に、メトリックを累積する１０のビーコン期間がある。ビーコン期間毎に、ただ１つのアンテナビームのメトリックが決定される。したがって、７つのアンテナビームがあるので、フローチャートは、合わせて７０ビーコン期間にわたってループし、すなわち、ｋは０から６９までの値をとる。

品質メトリックが、各アンテナビームそれぞれの１０のビーコン期間の各々について決定された後、品質メトリック計算器５０によって、平均品質メトリック（ＱＭ）が決定される。以下でより詳しく説明されるように、品質メトリック計算器５０は、信号品質メトリックを決定するための信号品質（ＳＱ）モジュール５２と、リンク品質メトリックを決定するためのリンク品質（ＬＱ）モジュール５４とを含む。

ブロック３０４において、アンテナビームインデックスｎが、評価されるアンテナビームに設定され、すなわち、ｎは１から７までの値をとる。ｎの値は、ｋ／Ｎに基づいて選択され、Ｎは、スキャンされるアンテナパターンの数（すなわち７）、ｋは、現在のビーコン期間インデックスである。ブロック３０４において決定されたアンテナビームインデックスｎに対応するアンテナビームは、ブロック３０６において、ビーコン期間Ｔ_{Ｂｅａｃｏｎｐｅｒｉｏｄ}の間、保持される。

ビーコン期間Ｔ_{Ｂｅａｃｏｎｐｅｒｉｏｄ}は、一般に１００ｍｓｅｃのオーダの周期的または準周期的な時間間隔である。判断ブロック３０８において、現在のビーコン期間インデックスｋが、Ｎ×Ｍ−１によって定められる数値と比較される。Ｎはスキャンするアンテナパターンの数（すなわち７）であり、Ｍはメトリックを累積するビーコン期間数（すなわち１０）であるので、図示の例では、ｋは、数値６９と比較される。

ブロック３０８において、現在のビーコン期間インデックスｋが、Ｎ×Ｍ−１より小さいか、または等しいときは毎回、本方法は、リンク品質メトリック（ＬＱＭ）および信号品質メトリック（ＳＱＭ）を計算するため、ブロック３１０〜３１８を実行する。ビーコン期間インデックスｋは、その後、ブロック３２０において、１だけインクリメントされ、本方法は、次のビーコン期間インデックスｎのため、ブロック３０４に戻る。

一実施形態では、リンク品質メトリックが、ＭＡＣ層４４において最初に測定され、リンク品質メトリックは、ＭＡＣ層内の複数のカウンタ６２の使用に基づいている。カウンタ６２は、（１−ＭＦＥＲ）として定義されるＭＡＣフレーム検出率（ＭＦＤＲ）を取得するために使用される。ここで、ＭＦＥＲは、ＭＡＣフレーム誤り率である。

８０２．１１ ＭＡＣは、８０２．１１ ＭＡＣ層４４において標準化されたカウンタ６２を調べるだけで、クライアント局に送信された（ダウンリンク）、またはクライアント局から送信された（アップリンク）、すべてのパケットの正確なＭＦＤＲを決定するための規定（ｐｒｏｖｉｓｉｏｎ）を備えていない。したがって、例えば、正確なダウンリンク（アクセスポイント１２からクライアント局１４）ＭＦＤＲを計算することは、実現可能ではない。しかし、ダウンリンクＭＦＤＲに関係し、ダウンリンク品質を測定するための有用なメトリックになり得るメトリックを計算する方法が存在する。

例えば、８０２．１１ ＭＡＣ情報ベース（ＭＩＢ：ＭＡＣ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂａｓｅ）で定義されたカウンタ６２のうちのいくつかを、ダウンリンク、すなわち、クライアント局１４がアクセスポイント１２からパケットを受信する際に体験するリンクにおける、リンク品質の推定値を生成するために使用することができる。ダウンリンク用の問題のＭＩＢカウンタ６２は、ｄｏｔ１１ＲｅｃｅｉｖｅｄＦｒａｇｍｅｎｔＣｏｕｎｔ、ｄｏｔ１１ＭｕｌｔｉｃａｓｔＦｒａｇｍｅｎｔＣｏｕｎｔ、およびｄｏｔ１１ＦＣＳＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔである。

受信フラグメントの数を追跡するｄｏｔ１１ＲｅｃｅｉｖｅｄＦｒａｇｍｅｎｔＣｏｕｎｔは、このカウンタの目的に合ったユニキャストタイプのタイプデータまたは管理の任意の受信フレームである。操縦アルゴリズム１８は、第ｋのビーコン期間におけるこのカウンタの増加分を、Ｒｘ＿Ｆｒａｇ＿Ｃｎｔ（ｋ）によって追跡する。

受信マルチキャストフラグメントの数を追跡するｄｏｔ１１ＭｕｌｔｉｃａｓｔＦｒａｇｍｅｎｔＣｏｕｎｔは、このカウンタの目的に合ったタイプデータまたは管理の任意の受信フレームである。操縦アルゴリズム１８は、第ｋのビーコン期間におけるこのカウンタの増加分を、Ｒｘ＿Ｍｕｌｔ＿Ｃｎｔ（ｋ）によって追跡する。

ｄｏｔ１１ＦＣＳＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔは、ＦＣＳ誤りを引き起こした、任意のタイプの受信フレームの数を追跡する。このカウンタは、ＢＳＳのリンク状態も表すことができる。アンテナ操縦アルゴリズム１８は、第ｋのビーコン期間におけるこのカウンタの増加分を、Ｆｃｓ＿Ｅｒｒ＿Ｃｎｔ（ｋ）によって追跡する。

ダウンリンクリンク品質測定値（ＤＬＱＭ：ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｌｉｎｋ ｑｕａｌｉｔｙ ｍｅｔｒｉｃ）は、以下のように定義される。

式１によって定義されたＤＬＱＭは、依然として、ダウンリンクの正確なフレーム誤り率を与えない。その理由は、ｉ）分母は、管理およびデータタイプのユニキャストまたはマルチキャストフレームだけをカウントするが、分子は、すべてのタイプのフレームのＦＣＳ誤りに起因するパケット紛失をカウントすること、ｉｉ）その上、分母は、衝突に起因するパケット紛失を純粋なＦＣＳチェックサム誤りによるものから区別しないことにある。

実際、ＤＬＱＭは、ダウンリンクフレーム誤り率を過大に見積もることがある。しかし、例えば、許容可能なＦＥＲ性能を決定するための閾値に、ＤＬＱＭがＦＥＲのより正確な推定値である場合に使用されるよりも高い閾値を使用することによって、そのような制約を考慮するならば、ＤＬＱＭは、依然として、ダウンリンクリンク品質の有用な指標であり得る。

同様に、アップリンク（クライアント局１４からアクセスポイント１２）リンク品質の測定値を、求めることができる。ＭＬＭＥカウンタ６２は、ｄｏｔ１１ＡＣＫＦａｉｌｕｒｅＣｏｕｎｔ、およびｄｏｔ１１ＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｄＦｒａｍｅＣｏｕｎｔである。ｄｏｔ１１ＡＣＫＦａｉｌｕｒｅＣｏｕｎｔは、クライアント局から送信されたデータパケットに応答する、ダウンリンクＡＣＫ受信における失敗の数を追跡する。アンテナ操縦アルゴリズム１８は、第ｋのビーコン期間におけるこのカウンタの増加分を、Ａｃｋ＿Ｆａｉｌ＿Ｃｎｔ（ｋ）によって追跡する。

ｄｏｔ１１ＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｄＦｒａｍｅＣｏｕｎｔは、成功したアップリンクフレーム送信の総数をカウントする。ランニングカウンタ（ｒｕｎｎｉｎｇ ｃｏｕｎｔｅｒ）は、Ｔｘ＿Ｆｒｍ＿Ｃｎｔ（ｋ）として定義され、任意の第ｋのビーコン期間におけるＭＬＭＥカウンタｄｏｔ１１ＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｄＦｒａｍｅＣｏｕｎｔの増加分を追跡する。

カウンタＡｃｋ＿Ｆａｉｌ＿Ｃｎｔ（ｋ）とＴｘ＿Ｆｒｍ＿Ｃｎｔ（ｋ）を使用することによって、アップリンクリンク品質（ＵＬＱＭ：ｕｐｌｉｎｋ ｌｉｎｋ ｑｕａｌｉｔｙ ｍｅｔｒｉｃ）が求められる。これは、以下の式による、アップリンクＭＡＣパケット誤り率（ＭＰＥＲ）の推定値である。

ＤＬＱＭの場合（式１）のように、式２のＵＬＱＭは、一般に、アップリンクにおける実際のＦＣＳチェックサム誤り率を過大に見積もる。その理由は、分母のＡＣＫ失敗は、アクセスポイント１２における、衝突およびＦＣＳチェックサム誤りの両方からのものであり得るためである。それでも依然として、このような制約が考慮されるならば、ＵＬＱＭは、アップリンク品質として有用である。

したがって、好ましいアンテナビームの探索は、ＤＬＱＭおよびＵＬＱＭのこのような推定値を使用する。ブロック３１４からの個々のダウンリンク計算およびアップリンク計算に基づき、ブロック３１６においてリンク品質メトリックを決定するとき、重み付け係数βが使用される。重み付け係数βは１より小さく、一般に、アップリンク計算よりもダウンリンク計算を重要視するために、またはその逆を行うために選択される。重み付け係数βは、１より小さい。

ブロック３１８において、信号品質メトリックが、現在のｎおよびｋについて決定される。一般に、ドライバレベルにあるＰＨＹ層４３から最も簡単に利用可能な信号品質メトリックは、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）である。ＲＳＳＩは、一般に、パケット毎にＰＬＣＰヘッダの終わりで測定され、信号品質モジュール５２に提供される。

８０２．１１標準は、ＲＳＳＩを厳格に相対量として定義しており、すなわち、ＲＳＳＩは、受信機内における任意の点における受信信号電力の真の測定値ではない。しかし、その形式および利用可能な頻度によっては、ＲＳＳＩは、依然として、アンテナ操縦アルゴリズム１８が基づくことのできる有用なメトリックであり得る。８０２．１１ ＷＬＡＮでは、無線物理チャネルはダウンリンクとアップリンクの両方の共用媒体であるので、ＲＳＳＩは、度合いはより小さくなるが、受信用ばかりでなく送信用にも有効である。もちろん、信号対雑音比（ＳＮＲ）を使用することもできる。

ブロック３０８において、ビーコン期間インデックスｋが、Ｎ×Ｍ−１を超えた場合、本方法は、信号品質メトリック用の重み付け係数αを決定するため、ブロック３２２に進む。重み付け係数αは、１より小さく、一般に、信号品質メトリックよりもリンク品質メトリックを重要視するために選択される。各アンテナビームインデックスｎおよび各ビーコン期間インデックスｋについての品質メトリックＱＭが、ブロック３２４で計算される。各アンテナビーム毎に１０の品質メトリック計算値が存在するので、平均品質メトリック値が、ブロック３２６で求められる。各アンテナビームの平均品質メトリック値に基づいて、ブロック３２８において、最高値を有するアンテナビームｎが選択される。

ブロック３２８において決定された品質メトリック値に基づいて、候補または代替アンテナビームが、ブロック３３０においてさらに選択される。言い換えると、２番目に高い品質メトリック値を有するアンテナビームｎ_ｃ１が選択され、同様に、３番目に高い品質メトリック値を有するアンテナビームｎ_ｃ２が選択される。好ましいアンテナビームが指向性ビーム２０であるならば、デフォルトで、代替アンテナビームの１つは、無指向性ビーム２２である。好ましいアンテナビームと代替アンテナビームが選択された後、システムは、ブロック３３２において持続的使用状態または期間（ｓｕｓｔａｉｎｅｄ ｕｓｅ ｓｔａｔｅ ｏｒ ｐｅｒｉｏｄ）に入る。持続的使用状態または期間では、続くＰ_ＳＵ回分の推定ビーコン期間（ｐｒｅｓｕｍｅｄ ｂｅａｃｏｎ ｐｅｒｉｏｄ）の間、ダウンリンクとアップリンクの両方のすべてのフレームに対して、選択されたアンテナビームがクライアント局１４において使用される。ここで、６０＜Ｐ_ＳＵ＜６０００であり、デフォルト値は６００である。本方法は、ブロック３３４において終了する。

したがって、リンク品質メトリックは、信号品質メトリックを補足して、アンテナ操縦決定を向上および改善するために計算される。リンク品質メトリックは、８０２．１１媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロセスで動作している５つの既存カウンタから入手可能な情報に基づいている。ブロック３１４において述べられたように、フレーム誤り率（ＦＥＲ）の２つの別個の推定値が求められる。その一方はダウンリンク品質メトリック（ＤＬＱＭ）であり、他方はアップリンク品質メトリック（ＵＬＱＭ）である。８０２．１１ ＷＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層管理エンティティ（ＭＬＭＥ）は、ＤＬＱＭおよびＵＬＱＭを推定するため、フレームカウンタを提供する。

ＦＥＲベースのリンク品質メトリックを使用する代わりに、ＭＡＣ層４４によって提供されるＬＥＮＧＴＨ（すなわちスループット）およびＲＡＴＥ情報を使用することができる。ＬＥＮＧＴＨおよびＲＡＴＥ情報は、送信または受信されるＭＡＣフレームの各々に対して、ＭＡＣ層４４から求めることができる。ダウンリンク（受信側）およびアップリンク（送信側）の両方で、ＭＡＣ層転送速度の推定値を提供するために、ＲＡＴＥモジュール６４およびＬＥＮＧＴＨモジュール６６が使用される。そのような推定転送速度は、ある期間にわたって送信または受信されるＭＡＣフレーム毎に、ＬＥＮＧＴＨおよびＲＡＴＥ情報から計算される。

アンテナ操縦アルゴリズム１８は、ＭＡＣ層４４内のＲＡＴＥ_ＴＸ（ｍ，ｋ）に、少なくともドライバレベルの読み取りアクセスを行う。ここで、ＲＡＴＥ_ＴＸ（ｍ，ｋ）は、第ｋの推定ビーコン期間の各々の終わりにおいて、妥当な待ち時間以内に、第ｋの推定ビーコン期間における第ｍの受信フレームのＭｂｐｓを単位とするＲＡＴＥについて報告する。ＲＡＴＥは、アップリンクに対しても計算することができる。アンテナ操縦アルゴリズム１８は、ＭＡＣ層４４内のＳＩＺＥ_ＲＸ（ｍ，ｋ）にも、少なくともドライバレベルの読み取りアクセスを行う。ここで、ＳＩＺＥ_ＲＸ（ｍ，ｋ）は、第ｋの推定ビーコン期間の各々の終わりにおいて、妥当な待ち時間以内に、第ｋの推定ビーコン期間における第ｍの受信フレームのバイトを単位とするＳＩＺＥについて報告する。

アンテナ操縦アルゴリズム１８の他の態様は、自己監視再スキャン（ｓｅｌｆ−ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｒｅ−ｓｃａｎ）および周期的再スキャン（ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｒｅ−ｓｃａｎ）を実行する方法に関する。自己監視再スキャンは、現在選択されているアンテナビームを監視することを含む。一方、周期的再スキャンは、代替アンテナビームを監視することを含む。

自己監視再スキャンは、好ましいアンテナビームを選択した後、持続的使用期間中に、アンテナ操縦アルゴリズム１８によって実行される。持続的使用期間中は、他のアンテナビームの再スキャンは実行されない。アンテナ操縦アルゴリズム１８は、好ましいアンテナビームによって提供される現在の無線リンクの品質メトリックを周期的に監視する。この品質メトリックは、信号品質メトリックとリンク品質メトリックに基づいている。持続的使用期間中に、品質メトリックが一定の閾値を下回るほど悪化した場合、操縦アルゴリズム１８は、好ましいアンテナビームを代替アンテナビームに交換し、または新たな好ましいアンテナビームを選択するため、利用可能なアンテナビームの再スキャンを開始する。

上で述べられたように、持続的使用期間中に、自己監視再スキャントリガイベントが発生した場合、アンテナ操縦アルゴリズム１８は、自己監視再スキャンを実行する。持続的使用期間中に、選択パターンの品質メトリックが、Ｍ_ＳＰ個分の直近の推定ビーコン期間からのメトリックデータから計算され、Ｍ_ＳＰ／２個分の推定ビーコン期間毎の終わりに評価される。Ｍ_ＳＰは、０より大きく、１２より小さい偶数であり、例えば、デフォルト値は６である。

自己監視再スキャントリガイベントは、現在の選択パターンの品質メトリックが、最後のＭ_ＡＶＧ個分の直前の評価期間における同じメトリックの平均値と比べて、一定の閾値だけより低い値をとるイベントとして定義される。選択パターンの品質メトリックが平均値と比べて低下した大きさに応じて、現在の選択パターンが先に識別されていた候補パターンに交換されるか、またはＮ個のパターンのすべてについて再スキャンが実行される。また、自己監視再スキャンが実行される場合、周期的再スキャンと持続的使用期間を一定の順序に並べるためのタイマがリセットされ、推定ビーコン期間Ｐ_ＳＵ個分の長さの新しい持続的使用期間が開始する。

次に図４を参照すると、自己監視再スキャンを使用してスマートアンテナ１６を操縦するためのフローチャートが説明されている。開始（ブロック４００）の後、ブロック４０２において、好ましいアンテナビームと代替アンテナビームが選択される。他のアンテナビームの再スキャンが実行されない持続的使用期間中、ブロック４０４において、好ましいアンテナビームを使用して、データがアクセスポイント１２と交換される。

持続的使用期間中、ブロック４０６において、好ましいアンテナビームに関して、交換データの品質メトリックが周期的に計算される。計算するステップは、ブロック４０８において、好ましいアンテナビームに関する交換データの少なくとも１つのリンク品質メトリック（ＬＱＭ）を決定するステップを含む。ブロック４１０において、好ましいアンテナビームに関する交換データの信号品質メトリック（ＳＱＭ）が決定される。ブロック４１２において、品質メトリックを計算するために、少なくとも１つのＬＱＭとＳＱＭとが組み合わされる。ブロック４１４において、好ましいアンテナビームに関する品質メトリックが、交換閾値範囲（ｓｗａｐ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｒａｎｇｅ）と比較される。

品質メトリックが交換閾値範囲内にある場合、持続的使用期間中にデータをアクセスポイント１２と交換し続けるため、ブロック４１６において、好ましいアンテナビームは、代替アンテナビームと交換される。品質メトリックが交換閾値範囲内にない場合、新たな好ましいアンテナビームを選択するための複数のアンテナビームの再スキャンを開始するため、ブロック４１８において、品質メトリックは再スキャン閾値（ｒｅ−ｓｃａｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）と比較される。本方法は、ブロック４２０において終了する。

周期的再スキャンは、持続的使用期間の終わり、次の持続的使用期間の前に、アンテナ操縦アルゴリズム１８によって実行される。持続的使用期間中は、他のアンテナビームの再スキャンは実行されない。周期的再スキャンは、好ましいアンテナビームが選択されたときに選択された代替アンテナビームについて実行される。

アンテナ操縦アルゴリズム１８は、好ましいアンテナビームの品質メトリックばかりでなく、代替アンテナビームの品質メトリックも監視する。好ましいアンテナビームの品質メトリックが、代替アンテナビームのどれか１つの品質メトリックよりも小さい場合、より高い値を有する品質メトリックに対応する代替アンテナビームが、次の持続的使用期間のために選択される。

上で述べられたように、自己監視再スキャンが前の持続的使用期間中に起こらなかった場合、周期的再スキャンが起こる。周期的再スキャン決定メトリックは、（Ｎ_Ｃ＋１）×Ｍ個分の推定ビーコン期間の間、代替アンテナビームについて計算される。ここで、Ｎ_Ｃは、候補または代替アンテナビームの数である。現在選択されているアンテナビームが無指向性の場合、残りの代替アンテナビームは、指向性ビームである。ビーム切換アンテナ１６が７つのアンテナビームを有し、現在選択されているアンテナビームが指向性アンテナビームである場合、代替アンテナビームの１つは、無指向性ビーム２２であり、他の代替アンテナビームは、指向性アンテナビーム２０である。

周期的再スキャン期間中、すべての代替アンテナビーム上で受信または送信されるすべてのフレームについて、アンテナビームがスキャンされる。その後、既存の選択アンテナビームを置き換えるか、または維持するかについての決定が行われる。推定ビーコン期間Ｐ_ＳＵ個分の新しい持続的使用期間が続き、その後、別の周期的再スキャンが起こる。この規則的で周期的な周期的再スキャンと持続的使用期間のシーケンスは、前の持続的使用期間中に、自己監視再スキャントリガイベントまたはＲＳＳＩ低下誘導再スキャン（ＲＳＳＩ−ｄｒｏｐ ｉｎｄｕｃｅｄ ｒｅ−ｓｃａｎ）が起こった場合を除いて、継続される。

次に図５を参照すると、周期的再スキャンを使用してスマートアンテナ１６を操縦するフローチャートが説明されている。開始（ブロック５００）の後、ブロック５０２において、好ましいアンテナビームおよび少なくとも１つの代替アンテナビームが選択される。他のアンテナビームの再スキャンが実行されない持続的使用期間中、ブロック５０４において、好ましいアンテナビームを使用してデータがアクセスポイント１２と交換される。

持続的使用期間の終わりであって、次の持続的使用期間の前に、ブロック５０６において、好ましいアンテナビームおよび各代替アンテナビーム関する交換データの品質メトリックが計算される。計算するステップは、ブロック５０８において、好ましいアンテナビームに関する交換データの少なくとも１つのリンク品質メトリック（ＬＱＭ）を決定するステップを含む。ブロック５１０において、好ましいアンテナビームに関する交換データの信号品質メトリック（ＳＱＭ）が決定される。ブロック５１２において、好ましいアンテナビームに関する品質メトリックを計算するため、少なくとも１つのＬＱＭとＳＱＭとが組み合わされる。ブロック５１４において、各代替アンテナビームに関する品質メトリックを計算するため、決定するステップと組み合わされるステップが繰り返される。

ブロック５１６において、好ましいアンテナビームに関する品質メトリックは、代替アンテナビームに関する品質メトリックと比較される。好ましいアンテナビームに関する品質メトリックが、代替アンテナビームに関する少なくとも１つの品質メトリックより小さい場合、ブロック５１８において、次の持続的使用期間中にアクセスポイント１２とデータを交換し続けるため、より大きい値を有する少なくとも１つの品質メトリックに対応する代替アンテナビームが選択される。本方法は、ブロック５２０で終了する。

本発明の別の態様は、ＭＡＣ層が実行する３つの機能に応答して、アンテナ操縦アルゴリズム１８を動作させることである。その機能とは、ＭＡＣ＿ＳＴＡＴＵＳ、ＭＡＣ＿ＰｏｗｅｒＭｏｄｅ、およびビーコン期間同期情報の変化の通知である。ＭＡＣ層４４内のモジュール、すなわち、ステータス７２、電力７４、および同期７６は、これらの機能に関連付けられている。

ＭＡＣ＿ＳＴＡＴＵＳ機能７２とＭＡＣ＿ＰｏｗｅｒＭｏｄｅ機能７４は、アンテナ操縦アルゴリズム１８に、ＭＡＣ層４４内のＭＡＣ状態の変化を通知する。この通知は、アンテナ操縦アルゴリズム１８がしかるべく動作する上で、ＭＡＣ状態が適切であることを保証する。ＭＡＣ層４４によって使用されるビーコン期間同期情報７６は、アンテナ操縦アルゴリズム１８が、実際のビーコン期間との厳格な同期を維持することを可能にする。

クライアント局１４内のＭＡＣ層４４は、アンテナビーム選択を決定するため、アンテナ操縦アルゴリズム１８と情報交換をする。アンテナビーム選択期間中、ＭＡＣ層４４の主要機能は、クライアント局１４の起動時にＭＡＣ層４４において連続して動作する、ＡｕｔｈｒｅｑＳｅｒｖｉｃｅ＿Ｓｔａ、ＡｕｔｈＲｓｐＳｅｒｖｉｃｅ＿Ｓｔａ、ＡｓｏｃＳｅｒｖｉｃｅ＿Ｓｔａ、およびＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ＿Ｓｔａなどの、いくつかのＭＡＣ状態マシーンを含む。

アンテナ操縦アルゴリズム１８自身は、より詳細なＭＡＣ機能および手順の代わりに、ＭＡＣ状態マシーンのステータスが、サービスレディか、レディでないかを知りさえすればよい。したがって、必要な抽象化情報を計算するため、抽象化されたステータスメトリックＭＡＣ＿ＳＴＡＴＵＳ７２が、ＭＡＣ層４４において定義される。ＭＡＣ＿ＳＴＡＴＵＳの値が変化した場合、ＭＡＣ層４４は、アンテナ操縦アルゴリズム１８に、ＭＡＣ＿ＳＴＡＴＵＳ７２の状態を確認するよう通知する。ＭＡＣ＿ＳＴＡＴＵＳメトリックは、式３に示されるように計算される。その後、アンテナ操縦アルゴリズム１８は、ＭＡＣ＿ＳＴＡＴＵＳ状態の変化に応答する。

アンテナビーム選択機能とＭＡＣ状態マシーンの同期を取るため、ＭＡＣ＿ＳＴＡＴＵＳ７２の３つの異なるステータスが監視される。３つの異なるステータスとは、Ｓ _{ＳＹＮＣＨ} 、Ｓ_{ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ}、およびＳ_{（ＲＥ）ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ}である。

Ｓ _{ＳＹＮＣＨ} ＿ＳＴＡＴＵＳ状態は、クライアント局１４が、アクセスポイント１２と正しく同期が取れているか、それとも同期が取れていないかを表す。このステータスは、ＢＳＳ状態とも称されることがある。クライアント局１４がアクセスポイント同期に成功（ｐａｓｓ）した場合、このステータスは１になる。それ以外の場合、このステータスは０になる。

８０２．１１標準によれば、ＭＡＣ状態マシーンがＢＳＳ状態にあることをやめた場合、すべてのデータフレームは、アップリンクおよびダウンリンクの両方で配送不能になる。この場合、ＭＡＣ層４４は、ビーコンフレームを受信するだけで、アプリケーションデータフレームを拒絶する。したがって、ＢＳＳの状態は、アンテナビーム選択を開始する条件として使用される。

Ｓ_{ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ}＿ＳＴＡＴＵＳ状態は、クライアント局１４が、アクセスポイント１２と正しくアソシエートできたか、それともアソシエートできなかったかを表す。このステータスは、ＡＳＳＯＣ状態とも称されることがある。クライアント局１４がアクセスポイントアソシエーションに成功（ｐａｓｓ）した場合、このステータスは１になる。それ以外の場合、このステータスは０になる。

Ｓ_ＡＵＴＨ＿ＳＴＡＴＵＳは、クライアント局１４が、正しく認証に成功できたか、それとも認証に成功できなかったかを表す。このステータスは、８０２．１１標準では、ａｕｔｈ＿ｏｐｅｎ状態またはａｕｔｈ＿ｋｅｙ状態とも称される。クライアント局１４が認証に成功した場合、このステータスは１になる。それ以外の場合、このステータスは０になる。

８０２．１１標準によれば、認証サービスは、クライアント局が通信するアクセスポイント１２に対してその身元を証明するため、すべてのクライアント局１４によって使用される。認証サービスの２つのタイプは、オープンシステムと共有鍵である。オープンシステム認証は、より高位のネットワーク層によってなされた暗黙の仮定に違反する。ＭＡＣ層４４は、ＭＡＣアドレスを確認するだけである。共有鍵認証は、ＷＥＰ（ｗｉｒｅｄ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｐｒｉｖａｃｙ）オプションの実装を必要とし、身元は、共有秘密ＷＥＰ暗号鍵を知っていることによって証明される。使用される認証サービスのタイプに関わらず、認証処理からのステータス結果は、アンテナビーム選択を開始する条件として使用される。

認証プロセスは、使用する認証プロトコルによっては、時間が掛かることがある。認証サービスは、アソシエーションサービスとは独立に起動されることができる。（先にそれと認証を行った）アクセスポイントとすでにアソシエートされたクライアント局１４は、一般に、事前認証を実行する。しかし、８０２．１１標準は、アクセスポイント１２と事前認証を行うことを、クライアント局１４に要求せず、アソシエーションが確立され得る前に、認証が要求される。

３つの管理手順のすべて、すなわち、スキャン、認証、およびアソシエーションが達成されたとき、ＭＡＣ＿ＳＴＡＴＵＳ７２が１に設定される。その後、ＭＡＣ層４４は、その変化をアンテナ操縦アルゴリズム１８に通知する。その後、アンテナ操縦アルゴリズム１８は、そのＳＣＡＮ＿ＳＴＡＴＥを１、すなわち、初期スキャン中に設定し、上述されたような初期スキャン手順を開始する。また、持続的使用期間または異なるタイプの再スキャンなど、アンテナ操縦アルゴリズム１８のその後の動作が起こる。

３つのステータスメトリックのいずれかが０になった場合、ＭＡＣ＿ＳＴＡＴＵＳ７２は０に変化する。この変化もやはり、ＭＡＣ層４４からアンテナ操縦アルゴリズム１８に通知される。アンテナ操縦アルゴリズム１８は、その後、現在選択されているアンテナビームを、無指向性アンテナビーム２２などのデフォルトアンテナビームにリセットする。アンテナ操縦アルゴリズム１８はまた、そのタイマを初期スキャンの開始直前にリセットし、そのＳＣＡＮ＿ＳＴＡＴＥを０、すなわち、初期スキャン前または起動にリセットする。

図６に示されたフローチャートを参照すると、ＭＡＣ＿ＳＴＡＴＵＳ７２の変化の通知に応答して、アンテナ操縦アルゴリズム１８によってアンテナビームを選択するステップが説明される。開始（ブロック６００）の後、クライアント局１４は、ブロック６０２において、電源オン状態に置かれる。ブロック６０４において、ステータスメトリック７２が計算される。ステータスメトリック７２は、以下のイベントのステータス、すなわち、クライアント局１４とアクセスポイント１２との同期、クライアント局とアクセスポイントとのアソシエーション、およびアクセスポイントによるクライアント局の認証のステータスを表す。このステータスメトリック７２は、イベントが満たされる場合の第１の値と、イベントのいずれもが満たされない場合の第２の値とを有する。

ステータスメトリック７２が第１の値を有する場合、アクセスポイント１２とデータを交換する好ましいアンテナビームを選択するため、ブロック６１４において、複数のアンテナビームがスキャンされる。ブロック６１６において、ステータスメトリック７２は監視される。ステータスメトリック７２が、第１の値から第２の値に変化した場合、ブロック６１８において、好ましいアンテナビームはデフォルトアンテナビームに変更される。本方法は、ブロック６２０で終了する。

ＭＡＣ層は、電力メトリックＳ_{ＰＯＷＥＲ}＿ＳＴＡＴＵＳ７４も計算し、維持する。Ｓ_{ＰＯＷＥＲ}＿ＳＴＡＴＵＳ７４の値は、電力節約モードステータスの変化を通知する際に使用される。電力メトリック７４は、ＭＡＣ送信調整状態マシーン（ＭＡＣ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ ｍａｃｈｉｎｅ）（Ｔｘ−Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）を読み取ることを介して、ＭＡＣ層７４によって更新される。このメトリックの値が変化すると、ＭＡＣ層４４は、アンテナ操縦アルゴリズム１８に通知する。

電力メトリックＳ_{ＰＯＷＥＲ}＿ＳＴＡＴＵＳ７４の状態は、クライアント局１４が、起動しているか、それとも電力節約モードに入っているかを表す。この機能は、８０２．１１標準では、ＴｘＣ＿Ｉｄｌｅ状態またはＡｓｌｅｅｐ状態と称される。クライアント局が起動している場合、このステータスは１になる。それ以外の場合、このステータスは０になる。電力メトリックＳ_{ＰＯＷＥＲ}＿ＳＴＡＴＵＳ７４は、式４に示されるように計算される。

ＭＡＣ層４４のＴｘ−Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ状態マシーンは、すべての局の状態を使用する。ＭＡＣ層４４は、電力節約モード中、送信機および受信機の両方をオフにし、ＭＡＣ層は、ＴＢＴＴに先立って、受信機の電力（電源）をランプ（ｒａｍｐ）させる。クライアント局１４は、正常なフレーム交換を介して、アクセスポイント１２にこれから起動することを通知するまで、現在の電力管理モードを保持する。電力メトリックＳ_{ＰＯＷＥＲ}＿ＳＴＡＴＵＳ７４のステータスは、通常のアンテナ操縦動作を再開するよう、または動作をオフにするよう、アンテナ操縦アルゴリズム１８に命令するために使用される。

特に、電力メトリックＳ_{ＰＯＷＥＲ}＿ＳＴＡＴＵＳ７４が、１から０に変化した場合、すなわち、クライアント局１４が、電力節約モードに入った場合、アンテナ操縦アルゴリズム１８は、現在選択されているアンテナビームと代替アンテナビームのインデックスを退避する。アンテナ操縦アルゴリズム１８はまた、そのタイマを、持続的使用期間の終わり、または新しい周期的再スキャンの始めにリセットし、その後、そのＳＣＡＮ＿ＳＴＡＴＥを設定し、これらの手順の完了時に、ＭＡＣ層４４に通知する。電力メトリックＳ_{ＰＯＷＥＲ}＿ＳＴＡＴＵＳ７４が、０から１に変化した場合、アンテナ操縦アルゴリズム１８は、最後に退避された選択アンテナビームと代替アンテナビームとを使用して、周期的再スキャンを直ちに実行する。

図７に示されたフローチャートを参照すると、Ｓ_{ＰＯＷＥＲ}＿ＳＴＡＴＵＳ７４の変化の通知に応答して、アンテナ操縦アルゴリズムによってアンテナビームを選択するステップが説明される。開始（ブロック７００）の後、ブロック７０２において、クライアント局１４は、電源オン状態に置かれる。ブロック７０４において、電力メトリック７４が計算される。電力メトリック７４は、クライアント局１４が電源オン状態にあることを表す第１の値と、クライアント局が電力節約状態にあることを表す第２の値とを有する。

電力メトリック７４が第１の値を有する場合、アクセスポイント１２とデータを交換するための好ましいアンテナビームおよび少なくとも１つの代替アンテナビームを選択するため、ブロック７０６において、複数のアンテナビームがスキャンされる。ブロック７０８において、電力メトリック７４は、第１の値から第２の値への変化を監視される。電力メトリック７４が、クライアント局１４が電力節約状態にあることを表す第２の値に変化した場合、ブロック７１０において、好ましいアンテナビームおよび少なくとも１つの代替アンテナビームに関するアンテナビームの選択が保存される。本方法は、ブロック７１２で終了する。

アンテナ操縦アルゴリズムのタイミングをＭＡＣ層４４の実際のタイマとより良く同期させ、その結果、アンテナ操縦アルゴリズムの推定ビーコン期間と実際のビーコン期間とのより良い同期を得るため、アンテナ操縦アルゴリズム１８において、ビーコン期間同期情報タイマメトリック（Beacon Period Synchronization Information Timer metric）Ｔ_ｂｃｎ７６も、定義され、計算され、および維持される。

ビーコン期間情報タイマメトリックＴ_ｂｃｎ７６は、アンテナ操縦アルゴリズム１８の推定ビーコン間隔を追跡するカウンタである。このカウンタがある事前指定された数に達した場合、アンテナアルゴリズム１８は、ＭＡＣ層４４に問い合わせ、ＭＡＣ ＴＳＦの値を取り出す。その後、アンテナ操縦アルゴリズム１８は、取り出されたＭＡＣタイマ値を使用して、それ自体のタイマを更新することができる。このタイマは、探索時間をビーコン期間に揃えるため、アンテナ操縦アルゴリズム１８で使用される。

アンテナ操縦アルゴリズム１８は、各ビーコン期間中にではなく、周期的に、実際のビーコン期間に対する同期を更新する。更新期間どうしの間は、アンテナ操縦アルゴリズム１８は、推定ビーコン期間間隔のためにタイマを維持し、各ビーム探索期間のためにそのタイマを動作させる。アンテナ操縦アルゴリズム１８は、ＭＡＣ層４４から更新入力を受け取ったとき、推定ビーコン期間の境界を更新する。第ｋの推定ビーコン期間では、現在の推定ビーコン期間のタイマ値は、式５で提供されるように計算される。

Ｍ×ＴＵの値は、アンテナ操縦アルゴリズム１８のタイマが、ＭＡＣタイマによって更新されずに動作することができる時間長を指定するために選択された数である。ｒｅｍ（ｘ，ｙ）は、整数ｙで除算されたときの整数ｘの剰余である。ＴＵは、長さが１０２４μｓの時間単位である。ＴＢＴＴは通常、１００ＴＵ（１００ｍｓｅｃ）であるので、Ｍは、例えば、５００または１０００など、少なくとも１００の倍数でなければならない。

図８に示されたフローチャートを参照すると、アルゴリズム１８によって維持されるタイマに応答して、アンテナ操縦アルゴリズムによってアンテナビームを選択するステップが説明される。開始（ブロック８００）の後、クライアント局１４は、ブロック８０２において、受信ビーコンフレームのビーコン期間を追跡する第１のビーコンタイマを設定するため、アクセスポイントからビーコンフレームを受信する。第１のビーコンタイマは、アンテナ操縦アルゴリズム１８から独立して動作させられる。第１のビーコンタイマは、ブロック８０４において、やはり受信ビーコンフレームのビーコン期間を追跡するためにアンテナ操縦アルゴリズム１８において動作させられる、第２のビーコンタイマと周期的に同期させられる。第２のビーコンタイマは、ブロック８０６で、各アンテナビーム探索期間中に動作させられる。本方法は、ブロック８０８において終了する。

上述の説明および関連図面によって提示された教示から利益を得る技術分野の当業者には、本発明の多くの変形およびその他の実施形態が思い浮かぶであろう。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、そのような変形および実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることを理解されたい。

アクセスポイントと、本発明によるスマートアンテナと共に動作するクライアント局とを含む、８０２．１１無線ＬＡＮの概略図である。 図１に示されたクライアント局のブロック図である。 本発明による、アンテナビームを選択する際に使用される信号品質メトリック（ＳＱＭ）およびリンク品質メトリック（ＬＱＭ）を計算するフローチャートである。 本発明による、自己監視再スキャンのために、スマートアンテナを動作させるフローチャートである。 本発明による、周期的再スキャンのために、スマートアンテナを動作させるフローチャートである。 本発明による、ＭＡＣ層によって提供されるステータスメトリックに基づいて、スマートアンテナを動作させるフローチャートである。 本発明による、ＭＡＣ層によって提供される電力メトリックに基づいて、スマートアンテナを動作させるフローチャートである。 本発明による、アンテナ操縦アルゴリズム層に関連付けられたタイマに基づいて、スマートアンテナを動作させるフローチャートである。

Claims (24)

1. アクセスポイントを含む無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）通信システムにおいて、アンテナ操縦アルゴリズムと、複数のアンテナビームの１つを選択する前記アンテナ操縦アルゴリズムに応答するスマートアンテナとを備えるクライアント局を動作させる方法であって、
   好ましいアンテナビームおよび少なくとも１つの代替アンテナビームを選択するステップと、
   他のアンテナビームの再スキャンが実行されない持続的使用期間中は、前記好ましいアンテナビームを使用して、前記アクセスポイントとデータを交換するステップと、
   前記持続的使用期間の終わりであって、次の持続的使用期間の前に、前記好ましいアンテナビームおよび各代替アンテナビームに関する交換データの品質メトリックを計算するステップであって、
   ダウンリンクＬＱＭおよびアップリンクＬＱＭを重み付け係数を使用して組み合わせることにより、前記好ましいアンテナビームに関する前記交換データの、少なくとも１つのリンク品質メトリック（ＬＱＭ）を決定することと、
   前記好ましいアンテナビームに関する前記交換データの信号品質メトリック（ＳＱＭ）を決定することと、
   前記好ましいアンテナビームに関する前記品質メトリックを計算するために、前記少なくとも１つのＬＱＭと前記ＳＱＭとを組み合わせることと、
   各代替アンテナビームに関する代替品質メトリックを計算するため、各代替アンテナビームに関して、前記決定することおよび前記組み合わせることを繰り返すこととを含むステップと、
   前記好ましいアンテナビームに関する前記品質メトリックを、前記代替アンテナビームに関する前記代替品質メトリックと比較するステップと、
   前記品質メトリックが、少なくとも１つの前記代替品質メトリックより小さい場合、より大きい値を有する前記少なくとも１つの代替品質メトリックに対応する前記代替アンテナビームを選択して、前記次の持続的使用期間中に前記アクセスポイントとデータを交換し続けるステップと
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記好ましいアンテナビームに関する前記品質メトリックより大きい代替品質メトリックが複数存在する場合、選択される代替アンテナビームは、最大の代替品質メトリックを有する前記代替アンテナビームに対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 次に大きい代替品質メトリックを有する前記代替アンテナビームを、新しい代替アンテナビームとして選択するステップをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記代替アンテナビームは、無指向性ビームを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記ＷＬＡＮは、８０２．１１ ＷＬＡＮを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つのＬＱＭは、前記交換データのフレーム誤り率（ＦＥＲ）の少なくとも１つの推定値に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記ＷＬＡＮは８０２．１１ ＷＬＡＮを含み、前記クライアント局は、前記交換データのフレーム誤り率を推定する複数のフレームカウンタを含む媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層を備え、第１の組のカウンタは、前記ダウンリンクＬＱＭを決定するために使用され、第２の組のカウンタは、前記アップリンクＬＱＭを決定するために使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つのＬＱＭは、前記対応するアンテナビームに関する前記交換データの転送速度に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つのＬＱＭは、前記対応するアンテナビームに関する前記交換データのスループットおよびデータ速度の少なくとも一方に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記ＳＱＭは、前記交換データの受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記ＬＱＭと前記ＳＱＭとを組み合わせるとき、重み付け係数が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記複数のアンテナビームは、複数の指向性ビームおよび１つの無指向性ビームを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. アクセスポイントを含む無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）通信システムにおいて動作するクライアント局であって、
    複数のアンテナビームを生成するビーム切換アンテナと、
    前記ビーム切換アンテナに結合され、好ましいアンテナビームと少なくとも１つの代替アンテナビームを選択するビーム切換ユニットと、
    前記ビーム切換ユニットに結合され、他のアンテナビームの再スキャンが実行されない持続的使用期間中、前記好ましいアンテナビームを介して前記アクセスポイントとデータを交換する送受信機と、
    アンテナ操縦アルゴリズムを実行し、前記持続的使用期間の終わりであって、次の持続的使用期間の前に、前記好ましいアンテナビームおよび各代替アンテナビームに関する交換データの品質メトリックを計算するアンテナ操縦アルゴリズムモジュールであって、前記計算は、
    ダウンリンクＬＱＭおよびアップリンクＬＱＭを重み付け係数を使用して組み合わせることにより、前記好ましいアンテナビームに関する前記交換データの、少なくとも１つのリンク品質メトリック（ＬＱＭ）を決定するステップと、
    前記好ましいアンテナビームに関する前記交換データの信号品質メトリック（ＳＱＭ）を決定するステップと、
    前記好ましいアンテナビームに関する前記品質メトリックを計算するために、前記少なくとも１つのＬＱＭと前記ＳＱＭとを組み合わせるステップと、
    各代替アンテナビームに関する代替品質メトリックを計算するため、各代替アンテナビームに関して、前記決定するステップおよび前記組み合わせるステップを繰り返すステップとを含むアンテナ操縦アルゴリズムモジュールと、を備え、
    前記アンテナ操縦アルゴリズムモジュールは、前記好ましいアンテナビームに関する前記品質メトリックを前記代替アンテナビームに関する前記代替品質メトリックと比較して、前記品質メトリックが、少なくとも１つの前記代替品質メトリックより小さい場合、より大きい値を有する前記少なくとも１つの代替品質メトリックに対応する前記代替アンテナビームを選択して、前記次の持続的使用期間中に前記アクセスポイントとデータを交換し続けることを特徴とするクライアント局。
14. 前記好ましいアンテナビームに関する前記品質メトリックより大きい代替品質メトリックが複数存在する場合、選択される代替アンテナビームは、最大の代替品質メトリックを有する前記代替アンテナビームに対応することを特徴とする請求項１３に記載のクライアント局。
15. 次に大きい代替品質メトリックを有する前記代替アンテナビームを、新しい代替アンテナビームとして選択するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のクライアント局。
16. 前記代替アンテナビームは、無指向性ビームを含むことを特徴とする請求項１３に記載のクライアント局。
17. 前記ＷＬＡＮは、８０２．１１ ＷＬＡＮを含むことを特徴とする請求項１３に記載のクライアント局。
18. 前記少なくとも１つのＬＱＭは、前記交換データのフレーム誤り率（ＦＥＲ）の少なくとも１つの推定値に基づくことを特徴とする請求項１３に記載のクライアント局。
19. 前記ＷＬＡＮは８０２．１１ ＷＬＡＮを含み、前記クライアント局は、前記交換データのフレーム誤り率を推定する複数のフレームカウンタを含む媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層を備え、第１の組のカウンタは、前記ダウンリンクＬＱＭを決定するために使用され、第２の組のカウンタは、前記アップリンクＬＱＭを決定するために使用されることを特徴とする請求項１３に記載のクライアント局。
20. 前記少なくとも１つのＬＱＭは、前記対応するアンテナビームに関する前記交換データの転送速度に基づくことを特徴とする請求項１３に記載のクライアント局。
21. 前記少なくとも１つのＬＱＭは、前記対応するアンテナビームに関する前記交換データのスループットおよびデータ速度の少なくとも一方に基づくことを特徴とする請求項１３に記載のクライアント局。
22. 前記ＳＱＭは、前記交換データの受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）に基づくことを特徴とする請求項１３に記載のクライアント局。
23. 前記ＬＱＭと前記ＳＱＭとを組み合わせるとき、重み付け係数が使用されることを特徴とする請求項１３に記載のクライアント局。
24. 前記複数のアンテナビームは、複数の指向性ビームおよび１つの無指向性ビームを含むことを特徴とする請求項１３に記載のクライアント局。

Images