JP5296832B2 - 指向性を有する分散型無線ネットワークにおけるビーコン送信方法、装置およびプログラム - Google Patents

Description

モバイル、パーソナル、およびハンドヘルドデバイスが増加の一途を辿っている昨今では、ピアツーピア（Ｐ２Ｐ）の利用も急増している。Ｐ２Ｐモデルは、任意のステーション（ＳＴＡ）が潜在的に任意のその他のＳＴＡに対して無線通信を、この無線通信をアクセスポイント（ＡＰ）等の特殊なステーションを介さずに直接送ることができる、という特徴を有する。

これらのＰ２Ｐ利用をサポートするためには、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層の幾つかのネットワークアーキテクチャを利用することができる。例えば、インフラストラクチャベーシックサービスセット（ＢＳＳ）またはパーソナルＢＳＳ（ＰＢＳＳ）等の集中型アーキテクチャは、これらの直接Ｐ２Ｐリンクをセットアップするために、ＡＰおよびＰＣＰといった中央ネットワークコーディネータをそれぞれ利用することができる。これらアーキテクチャはＩＥＥＥ（アイ・トリプル・イー）８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）規格に定義されている。

ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ規格で提供される別の方法に、独立ＢＳＳ（ＩＢＳＳ）と称されるものがある。この方法では分散型アーキテクチャが提供されており、これには中央コーディネータが存在しない。従ってＩＢＳＳでは、いずれのＳＴＡも他のＳＴＡと直接通信することができる。

集中型または分散型のうちいずれのアーキテクチャを選択するかについては、以下が示唆を与えてくれる。ＩＥＥＥ８０２．1１が提供する集中型アーキテクチャでは、中央コーディネータのみがネットワーク内の全てのＳＴＡを同期させるためのビーコンフレームを送信する。しかしＩＥＥＥ８０２．１１が提供する分散型アーキテクチャでは、いずれのＳＴＡもがビーコンフレームを送信することができる。

ミリ波（例えば６０ギガヘルツ）のネットワークに対する関心が高まってきている。この種類のネットワークは、ビームフォーミングされた（指向性の）送信を多用する傾向にある。しかし、指向性送信を利用すると、ビーコン送信が難しくなる。例えばＳＴＡは、特定のビーコンを一回だけ送信するのではなくて、ＳＴＡの送信範囲全体を網羅するために、ビーコンを複数の指向性送信として繰り返し送信する必要が出てくるだろう。

図面では、同様の参照番号が同一の、機能的に類似している、および／または、構造的に類似している部材を示す。その部材が最初に出てきた図面を、参照番号の左端の桁（１または複数）で示している。本発明は、以下に簡単に説明する添付図面を参照して記載される。

例示的なビーコン送信技術を示す。 例示的なビーコン送信技術を示す。 複数の送信セクターにわたってビーコン送信を繰り返している様子を示す。 例示的な処理環境を示す。 ビーコン時間（ＢＴ）と称される期間中の一連の指向性ビーコン送信を示す。 例示的な論理フローを示す。 例示的なデバイス実装を示す。 例示的なデバイス実装を示す。

実施形態はビーコン生成技術を提供する。例えば、ある実施形態では、無線通信デバイスの指向性ビーコン送信特性に少なくとも基づいて遅延時間を構築する。そして、実施形態では、ビーコン送信が一定の期間中に遠隔デバイスから受信されたかを判断する。この期間は、分散型無線通信ネットワークにおけるビーコン間隔の開始時点から始まり遅延時間の長さを有する。ビーコン送信がこの期間に遠隔デバイスから受信されない場合、この期間の終了とともに１以上の指向性ビーコン送信を送信することができる。

本明細書全体において、「一実施形態」「１つの実施形態」といった言い回しは、その実施形態との関連で記載された特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを示している。従って、「一実施形態では」「１つの実施形態においては」といった言い回しは本明細書の随所でみられるものの、これらは必ずしも全てが同じ実施形態のことを示しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１以上の実施形態において適宜組み合わせることができる。

ここで記載される技術は、様々な種類のネットワークで利用可能である。このようなネットワークの例としては、ブルートゥースネットワーク等のＩＥＥＥ８０２．１５無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）が挙げられる。さらに、これら技術は、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）およびＷｉＧｉｇネットワークでも利用することができる。ＷｉＧｉｇネットワークは、無線ギガビットアライアンス（例えばバージョン１．０のＷｉＧｉｇ仕様等）により定義される６０ＧＨｚのネットワークである。さらなるネットワークの例には、ＷｉＭＡＸネットワーク等のＩＥＥＥ８０２．１６の無線メトロポリタンエリアネットワーク（ＷＭＡＮ）が含まれる。ＷｉＭＡＸネットワークは、ビームフォーミング機能によって指向性送信をサポートしている。さらに、ここに記載する技術は、ミリ波（例えば６０ＧＨｚ）のネットワークにも利用可能である。記載してきたネットワークは例示であり限定を意図しない。従ってここに記載する技術は、他の種類のネットワークに利用することもできる。

上述したように、集中型アーキテクチャでは、中央コーディネータがビーコンフレームを送信する。しかし分散型アーキテクチャでは、個々のＳＴＡがビーコンフレームを送信することができる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＩＢＳＳでは、あるＳＴＡは、先ず別のＳＴＡからビーコンフレームを受け取っていない場合には、一定のビーコン間隔（ＢＩ）における特定の時間にビーコンフレームを送信する。しかしこのＳＴＡがＢＩにおいて先ず別のＳＴＡからビーコンフレームを受け取った場合には、このＳＴＡは、自身がそのビーコン間隔において計画していたビーコン送信をキャンセルする。

これらの特徴の例が図１Ａおよび図１Ｂに示されている。特に図１Ａは、中央コーディネータデバイス１０２（例えばＰＣＰ／ＡＰ）が繰り返しのビーコン間隔（ＢＩ）中にビーコン送信１０３ａ−ｃを送信する集中型ネットワーク方法を示している。これに対して、図１Ｂは、様々なＳＴＡ（ＳＴＡ１０４ａ−ｃ）がそれぞれ繰り返しのビーコン間隔（ＢＩ）中にビーコン送信１０５ａ−ｃを繰り返し送信する分散型ネットワーク方法を示している。

上述したように、指向性送信を利用するネットワーク（例えばｍｍ波または６０ＧＨｚのネットワーク）においては、ＳＴＡは、ＳＴＡの送信範囲全体を網羅するために、ビーコン送信を複数回繰り返す必要がある。図２は、この繰り返しの一例を示す。特に図２は、ＳＴＡ２０２が、指向性のセクターＳ_１−Ｓ_６でそれぞれビーコン送信２０４ａ−ｆを繰り返している様子を示している。さらに本図は、これら送信がセクターＳ_１−Ｓ_６で時計回りの順番で送信されている様子を示している。しかし図２は例示であり限定ではない。従って、実施形態はセクターを利用する点にも、例示されている順番にも限定されない。実際には、任意の種類の送信パターンを（任意の品質および／または任意の組み合わせで）利用することができる。さらにこれら送信パターン間で任意の順番を利用することができる。

概して、これらビーコン送信を繰り返すプロシージャを利用するネットワークでは集中型アーキテクチャを採用するとシンプルであると考えられている。上述したように、このような集中型アーキテクチャでは、中央コントローラデバイス（ＰＣＰ／ＡＰ）のみがビーコン送信を送信することができる。従ってこれまでの６０ＧＨｚ開発では、シンプルな性質を保つために集中型ネットワークアーキテクチャが主眼に置かれていた。

しかし、一定の程度のシンプルさを提供できるとはいうものの、集中型アーキテクチャも欠点を有する。例えば、集中型アーキテクチャでは、単一のＳＴＡがネットワークをコーディネートして、ビーコンを送信せねばならない。この機能を提供することは難しい。例えば、数多くの６０ＧＨｚを利用するシナリオにおいて、電池を利用するＳＴＡを利用するＰ２Ｐ通信が必要となる。従ってこのシナリオでは、単一のＳＴＡにとってこのコーディネートの任務を果たすために必要とするエネルギー需要は非常な負担である。

従って、分散型アーキテクチャ（ＩＢＳＳ等）を、ビームフォーミング通信環境でも動作可能なように向上させてほしいという要望がある。しかし、これには、ビーコン送信に伴う課題がある。具体的には、既存の分散型ビーコン送信規則を利用すると（以下の記載を参照のこと）、同じビーコン間隔内で複数のＳＴＡがビーコンを送信してしまう。これは送信の指向性のために、ＳＴＡ同士が互いのビーコンを検知することができないことに起因している。

一例としては、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳ仕様では、ＳＴＡは、特定のビーコン間隔内で自身のビーコン送信をランダムな遅延時間で遅らせる。このランダムな遅延時間は、ゼロから、範囲最大値＝２×ａＣＷｍｉｎ×ａＳｌｏｔＴｉｍｅ（数１）で表される最大値の範囲で均一に分散されている。

数１では、ａＣＷｍｉｎは、最小コンテンション窓の整数値（例えば３１）であり、ａＳｌｏｔＴｉｍｅは、マイクロ秒（例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａでは９μｓｅｃ）のオーダである。この結果、ＩＥＥＥ８０２．１１ａネットワークでは、ＳＴＡは、自身のビーコンの送信を平均２７９μｓｅｃ遅延することになる（そのビーコン間隔中に別のＳＴＡからビーコンを送信していない場合に）。

しかし６０ＧＨｚのネットワークでは、このビーコン送信規則が機能しない。これは、ＳＴＡが、複数の指向性ビーコン送信を送信することに起因している（例えば、ある例示的な実装例では６４個もの指向性ビーコン送信が送信される）。この結果、これら既存の技術では、単一のＳＴＡのビーコンのみを各ビーコン間隔中に送る、と徹底することができない。

従って、ビーコン送信の時間をスロットタイムのパラメータの長さ（例えばＩＥＥＥ8０２．１１ａネットワークのａＳｌｏｔＴｉｍｅパラメータ等）に基づいて決定することには欠点がある。実施形態では、この欠点を克服することのできる分散型ネットワークアーキテクチャのためのビーコン生成技術が提供される。例えば、実施形態では、ビーコン時間（ＢＴ）に基づくミリ波のＩＢＳＳビーコン生成プロシージャが提供される。

これら技術は、ビームフォーミングされた通信を利用するネットワークで利用することができる。このネットワークの例を図３に示す。具体的には図３は例示的な処理環境３００を示す。この環境は、複数のピアデバイス（ＳＴＡとも称される）３０２ａ−ｄを含んでいる。図３は４つのＳＴＡを示しているが、実施形態では、任意の数のＳＴＡを含むネットワークまたは環境に関していてよい。

デバイス３０２ａ−ｄがともに分散型ネットワーク３０４に参加している。実施形態では、分散型ネットワーク３０４はＩＢＳＳであってよい。さらにデバイス３０２ａ−ｄは、互いに通信するときに指向性の無線送信を利用することができる。一例として、図３では、デバイス３０２ｂが指向性の送信３２０ａ−ｆを送信している。これら送信は、ミリ波（たとえば６０ＧＨｚ）信号を含んでよい。さらに指向性の送信３２０ａ−ｆは、単一のビーコンまたは単一のデータシーケンスを搬送することができる。しかし実施形態はこれに限定はされない。例えば指向性の送信３２０ａ−ｆは、１以上のビーコンまたはデータシーケンスの任意の組み合わせを搬送することができる。

上述したように、実施形態は、ビーコン時間（ＢＴ）に基づくビーコン生成プロシージャを提供することができる。ＢＴは、ＳＴＡ（例えばミリ波ＳＴＡ）が自身の複数の指向性のビーコン送信を送信する時間である。例えば、ＢＴは、特定のＢＩにおいてＳＴＡの第１の指向性（例えばｍｍ波）のビーコン送信が開始されてから、同じＢＩにおいてＳＴＡの最後の指向性のビーコン送信が終了するまでの間の時間間隔である。

図４にビーコン時間の一例を示す。具体的には、図４は、ＳＴＡ４０１が送信する一連の指向性ビーコン送信４０２ａ−ｎを示している。図４に示すように、最初のビーコン送信４０２ａが開始されてから、最後のビーコン送信４０２ｎが終了するまでの間として、１つのＢＴが定義されている。

従って実施形態では、ビーコン送信を予定するときにＳＴＡの複数の指向性ビーコン送信を考慮に入れることができる。これには、ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈと称される時間パラメータの決定を含まれてよい。ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈは様々な方法で生成されてよい。例えばＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈは、ＳＴＡが送信可能な指向性ビーコン送信の最大数に基づいて決定することができる。この代わりにまたはこれに加えて、ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈは、ＳＴＡが次のＢＴ中に送信するビーコン送信数に基づいて決定されてもよい。ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈの生成の詳細の例を以下で説明する。

ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈに基づいて、ＳＴＡが自身の複数の指向性ビーコン送信を送信可能なときを指定する遅延時間を決定することができる。この遅延時間は、ゼロから、範囲最大値＝２×ａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅＩＢＳＳ×ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈ（数２）で表される最大値の範囲で（均一に）分散されるように、ランダムに生成することができる。

数２では、ａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅＩＢＳＳは、最小コンテンション窓の整数値である。しかし実施形態はこの例に限定はされない。

上述したように、ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈは、ＳＴＡが送信可能な指向性ビーコン送信の最大数に基づいて決定されてよい。この方法は、最悪のシナリオにも対応している。例えば、ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈは、ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈ＝ＭａｘＤｉｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ×（Ｂ＿Ｔｉｍｅ＋ＳＢＩＦＳ）（数３）として計算することができる。

数３では、ＭａｘＤｉｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓは、ＳＴＡの指向性ビーコン送信の最大数（例えばそのアンテナ部材の数）であり、Ｂ＿Ｔｉｍｅは、各指向性ビーコン送信にかかる期間であり、ＳＢＩＦＳは、利用されるフレーム間隔時間である。

上述したように、遅延時間は、ゼロから数２で表される最大値の範囲で、ランダムに分散することができる。ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈを数３に従って決定する場合には、８０２．１１ａにおけるＩＢＳＳ同様の動作が生じうる。これは、長期間でみた場合には各ＳＴＡが同じ数のビーコンを送信するので、例えばＢＴ中のエネルギー消費量の観点からは公平性が達成される、ということに起因している。

しかし、数３によるＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈの決定方法（ＩＥＥＥ８０２．１１ａパラメータを利用する場合）における不都合な点は、許容できないほど遅延時間が長くなることが多い点である。例えばＢ＿Ｔｉｍｅ＝８０μｓｅｃ（２５Ｍｂｐｓで２５０バイト）、ＭａｘＤｉｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ＝６４、ＳＢＩＦＳ＝０、ａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅＩＢＳＳ＝３１である場合、ＳＴＡの平均遅延時間は１５９ミリ秒になる。

上述したように、ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈは、ＳＴＡが次のＢＴ中に送信するビーコン送信数に基づいて決定されてよい。従って、最大送信数（例えば指向性のアンテナの数）はこの方法では考慮されない。つまり、あるＳＴＡが４つの指向性ビーコンを次のＢＴで送信することを予定している場合（有しているアンテナ部材の数に関らず）、（この方法では）自身のＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈは、ＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈ＝ＰｌａｎｎｅｄＤｉｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ×（Ｂ＿Ｔｉｍｅ＋ＳＢＩＦＳ）（数４）で計算することができる。

数４では、ＰｌａｎｎｅｄＤｉｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓは、ＳＴＡが次のＢＴに予定する指向性ビーコン送信の数であり、Ｂ＿Ｔｉｍｅは、各指向性ビーコン送信にかかる期間であり、ＳＢＩＦは、利用されるフレーム間隔時間である。

数４の方法（例えばＢ＿Ｔｉｍｅ＝８０μｓｅｃ、ＰｌａｎｎｅｄＤｉｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ＝４、ＳＢＩＦ＝０、および、ａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅＩＢＳＳ＝３１である場合）に導き出される平均遅延時間は９．９２ミリ秒となる。

従って、数４のＢＴ＿Ｌｅｎｇｔｈ決定方法では、数３の方法よりも１０倍あるいはそれ以上も効率的でありうる。しかし数３の方法と比べて、数４の方法では、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるＩＢＳＳと同じ動作は生成されない。つまり、あるＢＴにおいて少ない数の送信を行うＳＴＡが最初にビーコンを送信する確率が高いので、エネルギー消費の観点からの公平性が同じレベルではなくなる。従って、あるＢＴにおいて４つのビーコンを送信するＳＴＡが、殆どいつも、例えば３２個のビーコンを送信するＳＴＡの前にビーコンを送信する、ということになってしまう。

数２に表したように、実施形態では、遅延時間を、ある範囲内で分散されるようにランダムに生成する。この範囲は、最小コンテンション窓パラメータであるａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅＩＢＳＳに基づいている。実施形態では、このパラメータは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａネットワークで利用されているａＣＷｍｉｎパラメータ（３１）と等しくてよい。しかし、この値は、かなり長い（例えば１０ミリ秒）平均遅延時間を導き出してしまうことがありうる。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａは、ビーコン生成および媒体アクセス両方について、同じ最小コンテンション窓の値を利用している（例えばデータ送信等の目的で）。しかし、実施形態では、ビーコン送信には異なる最小コンテンション窓の値（ａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅＩＢＳＳ）を利用することもできる。実施形態では、ビーコン生成のための最小コンテンション窓の値（ａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅ ＩＢＳＳ）は、媒体アクセス（ａＣＷｍｉｎ）に利用される最小コンテンション窓より小さくてよい。実施形態では、ａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅおよびａＣＷｍｉｎが互いに等しい値（例えば３１）であってもよい。または、ａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅおよびａＣＷｍｉｎが互いに異なる値であってもよい。例えば、ａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅがａＣＷｍｉｎの約１／６であってよい（例えばａＣＷｍｉｎ＝３１、ａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅ＝５）。しかし実施形態はこれらの値または比率に限定はされない。

ビーコン生成および媒体アクセスに対して異なる最小コンテンション窓の値を利用することにより、ミリ波のＩＢＳＳの遅延時間を顕著に低減させることができる（例えば、数ミリ秒まで、または、積極的な方法が望ましい場合には数マイクロ秒まで）。さらに、この方法は性能に対する悪影響がない。これは、ビームフォーミングされる送信により、ミリ波のネットワークでは公平性が重要な懸案とならないからである。さらに、ミリ波のネットワークでは主に時分割アクセスが利用される場合が多い。さらに、ミリ波で利用されるデバイス数は通常の場合比較的少ない（従って、衝突率が低くなる）。

図５は、論理フローの一実施形態を示す。具体的には、図５は、ここで説明する１以上の実施形態が実行する処理を表しうる論理フロー５００を示している。これらの処理は、ミリ波のＩＢＳＳにおける無線デバイス（ＳＴＡ）のコンテキストから記載されている。しかし実施形態はこのコンテキストに限定はされない。図５は特定のシーケンスを示しているが、他のシーケンスを利用してもよい。さらに、図示した処理は、様々な並列的および／または連続的な組み合わせで実行することができる。

ブロック５０２で、ＳＴＡは、ビーコン間隔のランダムな遅延時間を構築する。このランダムな遅延時間は、ゼロから最大値の範囲で（均一に）分配される。最大値の範囲は、上述した数２に従って計算することができる。従って最大値の範囲は、パラメータＢ＿Ｔｉｍｅに基づいて決定されてよい。上述したように、Ｂ＿Ｔｉｍｅは、様々な方法で生成することができる。

ある方法では、Ｂ＿Ｔｉｍｅは、ＳＴＡがとりうる指向性ビーコン送信の最大数に基づいて決定される。例えば、Ｂ＿Ｔｉｍｅは、上述した数３に基づいて決定することができる。別の方法では、Ｂ＿Ｔｉｍｅは、次のビーコンでＳＴＡが送信を予定する指向性の送信の数に基づいて決定される。例えばＢ＿Ｔｉｍｅは、上述した数４に基づいて決定することができる。

ブロック５０４で、ビーコン間隔が始まる。ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークのコンテキストでは、これはターゲットビーコン送信時刻（ＴＢＴＴ）に生じる。これに基づいて、ブロック５０６で、ミリ波のＩＢＳＳのＳＴＡが、全ての未完了の非ミリ波のビーコン送信についてバックオフタイマ（１または複数）を減らすのを一時停止する。

ＳＴＡは、ブロック５０８でランダムな遅延時間分待つ。これは、ブロック５０２で構築された遅延時間に設定されたカウンタをＳＴＡが減らすことを含む。

ブロック５１０で、ＳＴＡは、ランダムな遅延時間が経つ前にネットワークの別のＳＴＡ（例えば、ＳＴＡがそのメンバーである同じＩＢＳＳ内の別のＳＴＡ）からビーコンフレームを受信したかを判断する。受信していない場合には、処理はブロック５１２へと進む。このブロックでは、ＳＴＡは、自身のミリ波のビーコンフレームを１以上の指向性の送信の形態で送信する。

一方でブロック５１０でＳＴＡがランダムな遅延時間が経つ前にビーコンフレームを受信したと判断する場合には、処理はブロック５１４に進む。このブロックでは、ＳＴＡは、全てのビーコン送信の計画を、次のビーコン間隔（例えば次のＴＢＴＴ）まで遅らせる。従って図５ではブロック５１４の後に処理がブロック５０２に戻ってよいことが示されている。

図６は、無線デバイス（例えばＳＴＡ）に含まれうる実装例６００を示す。図６では、実装例６００は、アンテナモジュール６０２、トランシーバモジュール６０４、ホストモジュール６０６、およびビーコン生成モジュール６０７を含んでよい。これらの部材はハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせとして実装可能である。

アンテナモジュール６０２は、遠隔デバイスとの間の無線信号の交換を可能とする。さらにアンテナモジュール６０２は、１以上の指向性の放射パターンによって無線信号を送信することができる。アンテナモジュール６０２は、複数のアンテナおよび／または複数の放射部材（例えばフェーズドアレイ放射部材）を含んでよい。アンテナモジュール６０２の実装例の詳細に関しては図７を参照しながら後述する。

図６ではトランシーバモジュール６０４が、トランシーバ部６０８、レシーバ部６１０、制御モジュール６１２、および指向性制御モジュール６１６を含む。これら部材はハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの任意の組み合わせによる実装が可能である。

トランシーバモジュール６０４は、アンテナモジュール６０２とホストモジュール６０６との間のインタフェースを提供する。例えば、トランシーバモジュール６０４内のトランスミッタ部６０８がシンボル６２０をホストモジュール６０６から受け取り、アンテナモジュール６０２からの無線送信用の対応する信号６２２を生成する。これには、変調、増幅、および／またはフィルタリングといった処理が含まれる。しかし他の処理を利用することもできる。

他方で、トランシーバモジュール６０４内のレシーバ部６１０は、アンテナモジュール６０２が受信した信号６２４を取得して、対応するシンボル６２６を生成する。そしてレシーバ部６１０が、このシンボル６２６をホストモジュール６０６およびビーコン生成モジュール６０７に提供する。このシンボル６２６の生成は、（これらに限定はされないが）復調、増幅、および／またはフィルタリングといった処理が含まれてよい。

ホストモジュール６０６とトランシーバモジュール６０４との間で交換されるシンボルは、１以上のプロトコルおよび／または１以上のユーザアプリケーションに関するメッセージまたは情報を形成することができる。従ってホストモジュール６０６は、これらプロトコルおよび／またはユーザアプリケーションに対応する処理を実行することができる。プロトコルの例には、様々な媒体アクセス、ネットワーク、トランスポートおよび／またはセッション層プロトコルが含まれる。ユーザアプリケーションの例には、電話通信、メッセージング、電子メール、ウェブ閲覧、コンテンツ（例えばビデオおよびオーディオ）配信／受信等が含まれる。

例えば非ビーコントラフィック（例えばデータ）を送信するときには、ホストモジュール６０６は、遅延時間またはバックオフ間隔を利用する媒体アクセス技術を実行することができる。これらの時間または間隔は、少なくとも最小コンテンション窓の値に基づいて決定されてよい。本明細書では、この最小コンテンション窓の値（例えばａＣＷｍｉｎ）は、ビーコン送信で利用される最小コンテンション窓（例えばａＣＷｍｉｎＭＭｗａｖｅＩＢＳＳ）とは異なっていてよい。しかし実施形態はこの構成に限定はされない。

加えて、ホストモジュール６０６は、制御情報６４０をトランシーバモジュール６０４との間で交換することができる。この制御情報は、トランシーバモジュール６０４の処理およびステータスに関するものであってよい。例えば制御情報６４０は、ホストモジュール６０６がトランシーバモジュール６０４に対して送信する指示を含んでよい。この指示によって、トランシーバモジュール６０４の処理パラメータ／特徴を構築することができる。さらに制御情報６４０は、ホストモジュール６０６がトランシーバモジュール６０４から受信するデータ（例えば処理ステータス情報）を含んでもよい。

上述したように、トランスミッタ部６０８は、シンボル６２０から信号６２２を生成して、レシーバ部６１０は、受信した信号６２４からシンボル６２６を生成する。この機能を提供するために、トランスミッタ部６０８およびレシーバ部６１０は各々が、変調器、復調器、増幅器、フィルタ、バッファ、アップコンバータ、および／または、ダウンコンバータ等の様々なコンポーネントを含んでよい。これらコンポーネントは、ハードウェア（例えばエレクトロニクス）、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせで実装可能である。

信号６２２および６２４は、様々なフォーマットであってよい。例えばこれら信号は、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１５、ＷｉＧｉｇ、および／または、ＩＥＥＥ８０２．１６ネットワークにおける送信用にフォーマッティングされてよい。しかし実施形態はこれら例示的なネットワークにおける利用に限定はされない。

制御モジュール６１２は、トランシーバモジュール６０４の様々な処理を制御統括する。例えば制御モジュール６１２は、トランスミッタ部６０８およびレシーバ部６１０の処理の特徴を構築することができる。これら特徴には（これらに限定はされないが）、タイミング、増幅、変調／復調等の特性が含まれてよい。図６に示すように、これら特徴の構築は、指示６２８および６３０に実装され、それぞれトランスミッタ部６０８およびレシーバ部６１０に送られてよい。

加えて、制御モジュール６１２は、指向性の送信機能の利用を制御統括する。特に図６では、制御モジュール６１２が指示６３４を生成して、指示６３４が指向性制御モジュール６１６に送信されることを示している。指示６３４に基づいて、指向性制御モジュール６１６は設定パラメータ６４２を生成し、これらがアンテナモジュール６０２に送られる。

設定パラメータ６４２は、アンテナモジュール６０２内の各アンテナおよび／または放射部材に適用される具体的なパラメータを指定することができる。これらパラメータの例には（これらに限定はされないが）、増幅利得、減衰係数、および／または、位相シフト値が含まれる。実施形態では、設定パラメータ６４２は、複数のパラメータのセットを含む。これらセット各々が、一連の指向性送信で指定される指向性送信パターンについての１以上のパラメータを含む。これと連携して、トランスミッタ部６０８は（信号６２２で）送信を複数回（例えば指向性の各送信について一度）生成してよい。この生成は、アンテナモジュール６０２の設定パラメータ６４２の利用と同期して行われてよい。

ビーコン生成モジュール６０７は、ここに記載する技術に応じてビーコンを生成する。図６に示すように、ビーコン生成モジュール６０７は、遅延間隔決定モジュール６１４、タイマモジュール６１７、決定モジュール６１８、およびビーコン製造モジュール６１９を含む。これら部材は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの任意の組み合わせによる実装が可能である。

遅延間隔決定モジュール６１４は、ビーコン間隔中に利用するべき遅延時間を決定する。この遅延時間は、ここで記載する技術に従って生成されてよい。そしてタイマモジュール６１７は、遅延時間の長さを有する期間を構築する。この期間は、ビーコン間隔（例えばＴＢＴＴ）の開始時に始まる。

上述したように、ビーコン生成モジュール６０７はシンボル６２６を受信する。これらシンボルは、アンテナモジュール６０２が受信する信号に対応しており、決定モジュール６１８は、これらのシンボルから、別のデバイス（例えば同じＩＢＳＳのデバイス）からのビーコンが、タイマモジュール６１７が構築する期間中に受信されたかを判断する。従って決定モジュール６１８は、ビーコンを特定する制御ロジックを含んでよい。これら制御ロジックは、ハードウェア（例えば回路）および／またはソフトウェアの任意の組み合わせで実装することができる。

決定モジュール６１８がこの期間中にビーコンが受信されなかったと判断すると、ビーコン製造モジュール６１９は、この期間の終了とともにビーコン６５０を生成する。そしてビーコンは、アンテナモジュール６０２を介した無線送信（信号６２２の送信）用にトランスミッタ部６０８に送られる。ここで記載するように、この無線送信には、複数の指向性の送信が含まれてよい。この複数の送信は、指向性制御モジュール６１６およびトランスミッタ部６０８によりコーディネートされてよい。

しかし、ビーコンがこの期間中に受信された場合には、ビーコン生成モジュール６０７は、後続する（次の）ビーコン間隔まで全てのビーコン送信を遅らせる。

図７は、アンテナモジュール６０２の例示的な実装を示す。図７に示すように、この実装には、複数の放射部材７０２ａ−ｎ、複数の処理ノード７０４ａ−ｎ、分割モジュール７０６、およびインタフェースモジュール７０８が含まれている。これら部材は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの任意の組み合わせで実装可能である。

各放射部材７０２は他と異なるアンテナであってよい。この代わりにまたはこれに加えて、各放射部材７０２は、フェーズドアレイアンテナまたはスイッチビームアンテナ内の放射部材であってよい。従って、これと共に、放射部材７０２ａ−ｎは、１以上の他と異なるアンテナ、１以上のフェーズドアレイ、および／または、１以上のスイッチビームアンテナの任意の組み合わせを形成することができる。図７に示すように、放射部材７０２ａ−ｎは、各々が処理ノード７０４ａ−ｎの対応するものに連結されている。

図７に示すように、分割モジュール７０６は、（図６のトランシーバモジュール６０４が生成する）信号６２２を受信する。受信すると、分割モジュール７０６は、信号６２２を実質的に同一の入力信号７２０ａ−ｎに「分割」する。この分割には、ある程度の挿入ロスが伴いうる。さらに分割モジュール７０６は、増幅および／またはフィルタリングといった処理を行うことができる。入力信号７２０ａ−ｎは、それぞれ処理ノード７０４ａ−ｎに送信される。

処理ノード７０４ａ−ｎは、それぞれ入力信号７２０ａ−ｎから処理された信号７２２ａ−ｎを生成する。そして処理された信号７２２ａ−ｎは、それぞれ放射部材７０２ａ−ｎに送信される。処理された信号７２２ａ−ｎを生成する際には、処理ノード７０４ａ−ｎは、入力信号７２０ａ―ｎに対して様々な処理を行ってよい。

処理ノード７０４ａ―ｎが実行する処理の例には、（これらに限定はされないが）減衰、増幅、および／または、位相シフトが含まれてよい。さらにはスイッチが処理に含まれてもよい。例えば１以上の処理ノード７０４ａ−ｎは、銘々の対応する入力信号７２０を選択的に通過させる、またはブロックすることができる。従って入力信号７２０がブロックされたときには、対応する出力信号７２２はゼロのエネルギー（ヌル）信号となってよい。

処理ノード７０４ａ−ｎが処理された信号７２２ａ−ｎを生成する方法は、それぞれ制御信号７２４ａ−ｎによって決定される。従ってこれら信号は、減衰係数、増幅利得、位相シフト値、スイッチ導関数等を搬送してよい。

実施形態では、制御信号７２４ａ−ｎが設定パラメータ６４２に含まれており、インタフェースモジュール７０８で受信される。これらパラメータは、様々なフォーマット（例えばアナログ、デジタル、シリアル、パラレル等）で受信されてよい。インタフェースモジュール７０８は、これらパラメータを抽出して、制御信号７２４ａ−ｎとしてフォーマッティングする。上述したように、制御信号７２４ａ−ｎは、それぞれ処理ノード７０４ａ−ｎに送られる。

図７の実装例は、例示であって限定ではない。従ってアンテナモジュール７０２の実装には他の部材が含まれてもよい。例えば実装例には、1以上の増幅器および／またはフィルタが含まれてよい。これら増幅器および／またはフィルタは、処理ノード７０４ａ−ｎおよび放射部材７０２ａ−ｎの間に連結されてよい。

図６−図７は放送に関する例である。このシナリオでは、放射部材７０２ａ−ｎはそれぞれが特定の放射パターンを有するアンテナである。例えば、放射部材７０２ａ−ｎのパターンは、それぞれ複数の送信セクタ（例えば図２のセクタＳ_１−Ｓ_６）に対応していてよい。

従ってこのシナリオでは、処理ノード７０４ａ−ｎは、それぞれ入力信号７２０ａ−ｎを通過させたりブロックしたりすることのできるスイッチノードとして機能する。上述したように、処理ノード７０４ａ−ｎは、それぞれ制御信号７２４ａ−ｎによって制御される。この場合には、これら制御信号は、バイナリのスイッチコマンド（スイッチ開状態およびスイッチ閉状態を有する）を伝える。

放射部材７０２ａ−ｎはそれぞれが特定の放射パターンに対応しているので、制御信号７２４ａ−ｎは処理ノード７０４ａ−ｎのいずれかを順次選んで開状態にして、残りの処理ノードを閉状態にすることができる。従ってこの例における選択技術においては、１度につき、放射部材７０２ａ−ｎのいずれか１つのみが信号を放出することができる。

ここに記載したように、様々な実施形態はハードウェア部材、ソフトウェア部材、またはこれらの任意の組み合わせによる実装が可能である。ハードウェア部材には、プロセッサ、マイクロプロセッサ、回路、回路部材（例えばトランジスタ、抵抗器、キャパシタ、インダクタ等）、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ロジックゲート、レジスタ、半導体デバイス、チップ、マイクロチップ、チップセット等が含まれてよい。

ソフトウェアの例には、ソフトウェアコンポーネント、プログラム、アプリケーション、コンピュータプログラム、アプリケーションプログラム、システムプログラム、機械プログラム、オペレーティングシステムソフトウェア、ミドルウェア、ファームウェア、ソフトウェアモジュール、ルーチン、サブルーチン、機能、方法、プロシージャ、ソフトウェアインタフェース、アプリケーションプログラムインタフェース（ＡＰＩ）、命令セット、コンピューティングコード、コンピュータコード、コードセグメント、コンピュータコードセグメント、ワード、値、シンボル、またはこれらの任意の組み合わせが含まれてよい。

一部の実施形態には、例えば、機械により実行されると機械に実施形態に則った方法および／または処理を実行させる１つの命令または一式の命令を格納しうる機械可読媒体または物品を利用して実装可能なものがある。このような機械には、例えば、任意の適切な処理プラットフォーム、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングデバイス、処理デバイス、コンピューティングシステム、処理システム、コンピュータ、プロセッサ等が含まれてよく、任意の適切なハードウェアおよび／またはソフトウェアの組み合わせによる実装が可能である。

機械可読媒体または物品は、例えば、任意の適切な種類のメモリユニット、メモリデバイス、メモリ製品、メモリ媒体、格納デバイス、格納製品、格納媒体および／または格納ユニット（例えばメモリ、取り外し可能または不可能媒体、消去可能または不可能媒体、書き換え可能または不可能媒体、デジタルまたはアナログ媒体、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ―ＲＷ、光ディスク、磁気媒体、光磁気媒体、取り外し可能メモリカードまたはディスク、様々な種類のＤＶＤ、テープ、カセット等）を含んでよい。命令は、ソースコード、コンパイルされたコード、解釈されたコード、実行可能コード、静的コード、動的コード、符号化されたコード等の任意の適切な種類のコードを含んでよく、高レベルの、低レベルの、オブジェクト指向の、ビジュアルの、コンパイルされた、および／または、解釈されたプログラミング言語等による任意の適切な実装が可能である。

本発明の様々な実施形態を記載してきたが、これらはあくまで例示であり限定は意図していないことを理解されたい。

従って当業者には、本発明の精神および範囲を逸脱せずに様々な形態上および詳細における変形例が明らかである。従って本発明の範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれかによって定義されるのではなく、以下の請求項およびその均等物によってのみ定義されることが意図されている。

Claims (15)

1. 無線通信デバイスの指向性ビーコン送信特徴に少なくとも基づく遅延時間を構築する段階と、
   分散型無線通信ネットワークにおけるビーコン間隔の開始時点から始まり前記遅延時間の長さを有する期間中に遠隔デバイスからのビーコン送信が受信されたかを判断する段階と、
   前記期間中に遠隔デバイスからのビーコン送信が受信されない場合、前記無線通信デバイスが前記期間の終了とともに１以上の指向性ビーコン送信を送信する段階と
   を備え、
   前記遅延時間が、前記無線通信デバイスが前記ビーコン間隔内に送信可能な指向性ビーコン送信の個数である第１の数、または前記無線通信デバイスが前記ビーコン間隔内に送信を予定する指向性ビーコンの送信の個数である第２の数、に少なくとも部分的に基づいて決定される最大値を有する、方法。
2. 前記遅延時間を構築する段階は、
   前記遅延時間をゼロと前記最大値との間でランダムに生成する段階を有する請求項１に記載の方法。
3. 前記最大値は、ビーコン用の第１の最小コンテンション窓の値に少なくとも基づいて決定され、
   前記第１の最小コンテンション窓の値は、非ビーコン媒体アクセス用の第２の最小コンテンション窓の値とは異なっている請求項１または２に記載の方法。
4. 前記期間中に遠隔デバイスからのビーコン送信が受信された場合、前記無線通信デバイスは、前記ビーコン間隔中にビーコン送信を送信しない段階をさらに備える請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記１以上の指向性ビーコン送信はそれぞれが、ミリ波の無線送信である請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記ビーコン間隔の前記開始時点は、ターゲットビーコン送信時刻（ＴＢＴＴ）である請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記分散型無線通信ネットワークは、独立ベーシックサービスセット（ＩＢＳＳ）である請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 装置であって、
   前記装置の指向性ビーコン送信特徴に少なくとも基づく遅延時間を構築して、分散型無線通信ネットワークにおけるビーコン間隔の開始時点から始まり前記遅延時間の長さを有する期間中に遠隔デバイスからのビーコン送信が受信されない場合、ビーコンを生成するビーコン生成モジュールと、
   前記ビーコン間隔内に２以上の指向性送信で前記ビーコンを無線送信する複数の放射部材と
   を備え、
   前記遅延時間が、前記装置が前記ビーコン間隔内に送信可能な指向性ビーコン送信の個数である第１の数、または前記装置が前記ビーコン間隔内に送信を予定する指向性ビーコンの送信の個数である第２の数、に少なくとも部分的に基づいて決定される最大値を有する、装置。
9. 前記ビーコン生成モジュールは、前記遅延時間をゼロと前記最大値との間でランダムに生成する請求項８に記載の装置。
10. 前記ビーコン間隔の前記開始時点は、ターゲットビーコン送信時刻（ＴＢＴＴ）である請求項８または９に記載の装置。
11. 前記分散型無線通信ネットワークは、独立ベーシックサービスセット（ＩＢＳＳ）である請求項８から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記ビーコン生成モジュールは、前記遅延時間を、ビーコン用の第１の最小コンテンション窓の値に少なくとも基づいて生成して、
    前記第１の最小コンテンション窓の値は、非ビーコン媒体アクセス用の第２の最小コンテンション窓の値とは異なっている請求項８から１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 機械に、
    無線通信デバイスの指向性ビーコン送信特徴に少なくとも基づく遅延時間を構築する段階と、
    分散型無線通信ネットワークにおけるビーコン間隔の開始時点から始まり前記遅延時間の長さを有する期間中に遠隔デバイスからのビーコン送信が受信されたかを判断する段階と、
    前記期間中に遠隔デバイスからのビーコン送信が受信されない場合、前記期間の終了とともに１以上の指向性ビーコン送信を送信する段階と
    を実行させ、
    前記遅延時間が、前記無線通信デバイスが前記ビーコン間隔内に送信可能な指向性ビーコン送信の個数である第１の数、または前記無線通信デバイスが前記ビーコン間隔内に送信を予定する指向性ビーコンの送信の個数である第２の数、に少なくとも部分的に基づいて決定される最大値を有する、プログラム。
14. 前記機械に、さらに、
    前記期間中に遠隔デバイスからのビーコン送信が受信された場合、前記ビーコン間隔中にビーコン送信を送信しない段階を実行させるための請求項１３に記載のプログラム。
15. 前記機械に、さらに、
    前記遅延時間をゼロと前記最大値との間でランダムに生成する段階を実行させるための、請求項１３または１４に記載のプログラム。

Images