JP6574037B2 - クラスタベースのビーコン信号伝送 - Google Patents

Description

本技術は通信分野に関し、特にはアクセスポイントクラスタに基づいてビーコン信号を高周波無線通信ネットワーク内でブロードキャストする方法に関する。本技術はまた、この方法を実行するためのアクセスポイントおよびコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に関する。

数Ｇｂｐｓのスピードを可能にすることによる爆発的な帯域要求に対応するための有望な技術として、３０〜３００ＧＨｚで稼働するミリ波（MMW)無線システムが注目されている。例えば、５Ｇ指向の超高密度ネットワーク（ＵＤＮ）は、ほぼ間違いなくＭＭＷバンドに配備されるであろう。ＵＤＮに関する典型的な配備は、ホットスポット、オフィスビル、または都市の繁華街などといった人口が多いエリアであり、そこでは高データレートサービスの需要がある。高い送信周波数（例えば６ＧＨｚ以上）では、経路損失が低い送信周波数の場合よりも非常に大きくなる。動作中、同期情報およびランダムアクセス設定などの情報を含んだビーコン信号を、全てのユーザ機器（ＵＥ）が正しく受信できるように、アクセスポイント（ＡＰ）によって十分に大きなカバレッジエリアにブロードキャストする必要がある。

図１は様々なアンテナ構成を採用した場合の、ＡＰによる個々のブロードキャストカバレッジエリアを示している。

高い経路損失のため、無指向性または疑似無指向性アンテナを用いることによるブロードキャストカバレッジは非常に小さいカバレッジである。図示の通り、一番小さな円は無指向性アンテナを通常の変調およびコーディングレートとともに用いるブロードキャストカバレッジを示している。中間の円は無指向性アンテナを低い変調およびコーディングレートとともに用いるブロードキャストカバレッジを示している。変調およびコーディングレートを下げることは、ブロードキャストカバレッジを少し広げるための助けになり得るが、シームレスなカバレッジを達成するには不十分である。図２に示すように、拡大したブロードキャストカバレッジによってもカバーできないエッジ領域がＡＰの間に依然として存在する。

最大の円はビームフォーミングアンテナを用いたブロードキャストカバレッジを示しており、それによって高利得のビームフォーミングが可能になる。このようにして、ブロードキャストカバレッジは大きく拡大される。典型的には、ビーコン信号はビーコンスウィープによってブロードキャストされるであろうが、それは、ＡＰが同じビーコン信号を様々な方向に向かう複数のビームにわたって順次送信することを意味する。しかし、周期的にビーコン信号をブロードキャストするために全てのビームフォーミングアンテナが必要なため、アンテナ電力消費が顕著である。さらに、セル縁部のＵＥは、違ったＡＰから違ったビーコン信号を受信しうる。そのため、それらのビーコン信号をＵＥで受信する際の干渉を引き起こしうる。

本発明の目的は、上述した課題の少なくとも１つを解決もしくは緩和することである。

ここで開示される発明の第１の態様は、高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号をブロードキャストするための、ＡＰにおける方法である。方法は、高周波無線通信ネットワーク内のＡＰクラスタに参加することと、ここで、ＡＰクラスタは２つ以上のＡＰを含み、ＡＰクラスタのＩＤ(identification)を含んだ同じビーコン信号を、ＡＰクラスタ内の他のＡＰとともに、同期してブロードキャストすることと、を有する。

本発明の第２の態様は、ＡＦが実行した際にＡＰに上述した方法を実行させる命令を格納する、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体である。

本発明の第３の態様は、高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号を取得するための、通信デバイスにおける方法である。方法は、各々が複数のＡＰを有する１つ以上のＡＰクラスタから、複数の候補ビーコン信号を受信することと、ここで、同じＡＰクラスタ内の複数のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストし、複数の候補ビーコン信号の各々は関連するＡＰクラスタのＩＤを含み、１つ以上のビーコン信号を複数の候補ビーコン信号から選択することと、を含む。

本発明の第４の態様は、通信デバイスで実行した際に通信デバイスに上述した方法を実行させる命令を格納する、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体である。

本発明の第５の態様は、高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号をブロードキャストするように構成されたＡＰである。ＡＰは、参加手段およびブロードキャスト手段を有する。参加手段は高周波無線通信ネットワーク内のＡＰクラスタに参加するように構成され、ＡＰクラスタは２つ以上のＡＰを含む。ブロードキャスト手段は、ＡＰクラスタのＩＤを含んだ同じビーコン信号を、ＡＰクラスタ内の他のＡＰとともに同期してブロードキャストするように構成される。

本発明の第６の態様は、高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号を取得するように構成された通信デバイスである。通信デバイスは受信手段と選択手段とを有する。受信手段は、各々が複数のＡＰを有する１つ以上のＡＰクラスタから、複数の候補ビーコン信号を受信するように構成され、同じＡＰクラスタ内の複数のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストし、複数の候補ビーコン信号の各々は関連するＡＰクラスタのＩＤを含む。選択手段は、１つ以上のビーコン信号を複数の候補ビーコン信号から選択するように構成される。

本発明の第７の態様は、高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号をブロードキャストするように構成されたＡＰである。ＡＰはプロセッサとメモリとを有する。メモリは、プロセッサによって実行可能な命令を有し、それによってＡＰは、高周波無線通信ネットワーク内のＡＰクラスタに参加し、ここで、ＡＰクラスタは２つ以上のＡＰを含み、ＡＰクラスタのＩＤを含んだ同じビーコン信号を、ＡＰクラスタ内の他のＡＰとともに、同期してブロードキャストする、ように動作する。

本発明の第８の態様は、高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号を取得するように構成された通信デバイスである。通信デバイスはプロセッサとメモリとを有する。メモリは、プロセッサによって実行可能な命令を有し、それによって通信デバイスは、各々が複数のＡＰを有する１つ以上のＡＰクラスタから、複数の候補ビーコン信号を受信し、ここで、同じＡＰクラスタ内の複数のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストし、複数の候補ビーコン信号の各々は関連するＡＰクラスタのＩＤを含み、１つ以上のビーコン信号を複数の候補ビーコン信号から選択する、ように動作する。

いくつかのＡＰをＡＰクラスタに集約することにより、同じＡＰクラスタ内のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストするために協力し、それによって受信側でこのビーコン信号についてのエネルギー利得および／またはダイバーシチ利得を取得する。このようにして、ビーコンブロードキャストカバレッジが拡大されるであろう。

一例として、添付図面に関する実施形態に基づいて本技術を説明する。

様々なアンテナ構成を採用するＡＰによるビーコンブロードキャストカバレッジエリアを模式的に示す図である。 指向性アンテナを低い変調およびコーディングレートとともに用いる複数のＡＰによるビーコンブロードキャストカバレッジを模式的に示す図である。 実施形態に係る、高周波無線通信ネットワーク内でＡＰによってビーコン信号をブロードキャストすることの模式的なフローチャートである。 実施形態に係る、全てのＡＰが複数のビームにわたってビーコン信号をブロードキャストするためにビームフォーミングアンテナを用いるＡＰクラスタを模式的に示す図である。 実施形態に係る、クラスタ化されたビーコン送信を模式的に示す図である。 実施形態に係る、クラスタ化されたビーコン送信を模式的に示す図である。 実施形態に係る、高周波無線通信ネットワーク内で通信デバイスによってビーコン信号を取得することの模式的なフローチャートである。 実施形態に係る、ＡＰクラスタ内のＡＰと通信デバイスとの相互作用図を模式的に示す図である。 実施形態に係る、高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号をブロードキャストするように構成された例示的なＡＰのブロック図である。 実施形態に係る、高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号を取得するように構成された例示的な通信デバイスのブロック図である。

以下、ここでの実施形態を、添付図面に関してより十分に説明する。しかしながら、ここでの実施形態は、様々な異なる形態で実施することができ、従って添付の請求項の範囲を限定するものと解されてはならない。図面の要素は互いに縮尺されているとは限らない。図面を通じて、同様の番号は同様の要素を指す。

個々で用いられる専門用語は、特定の実施形態を説明するという目的のためだけのものであって、限定を意図したものではない。ここで用いられる際、単数形での表現は、そうで無いことが文脈で明確に示されていないかぎり、複数形も含むことが意図されている。単語「有する」「有している」「含む」および／または「含んでいる」は、ここで用いられる際、記述された機能、整数、工程、動作、要素、および／または成分の存在を特定するが、１つ以上の他の機能、整数、工程、動作、要素、成分および／またはそれらのグループの存在または付加を排除しないことが理解されよう。

また、特許請求の範囲における、構成要素を就職するための「第１」「第２」「第３」などのような独特の用語の使用はそれによって１つの構成要素の他の構成要素に対するいかなる優先度、重要度、または順序、あるいは方法の行為が実行される時間的な順番を暗示せず、構成要素を区別するために、ある名称を有する１つの構成要素を同じ名称を有する他の構成要素と（独特の用語を用いることなく）区別するためのラベルとして単に用いられる。

そうでないことが規定されない限り、ここで用いられる全ての用語（技術および科学用語を含む）は、一般的に理解されるものと同じ意味を有する。また、ここで用いられる用語は、本明細書および関連技術の文脈における意味と矛盾しない意味を有するものとして解釈されねばならず、明確にそのように規定されていない限り、理想化されたり過度に形式的な意味で解釈されないことが理解されよう。

以下で本技術は、本実施形態に係る方法、装置（システム）および／またはコンピュータプログラムのブロック図および／またはフローチャート図に関して説明される。ブロック図および／またはフローチャート図のブロック、およびブロック図および／またはフローチャート図のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実施されうることが理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータおよび／または他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサを通じて実行する命令が、ブロック図および／またはフローチャートの１つ以上のブロックに規定される機能／動作を実行するための手段を生成するように、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、および／または機械を生産するための他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサ、コントローラ、または制御ユニットに供給されてよい。

したがって、本技術はハードウェアおよび／またはソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）によって実施されうる。さらに、本技術は、命令実行システムによって、あるいは命令実行システムとともに用いるために、コンピュータが利用可能な、あるいはコンピュータが読み取り可能な記憶媒体内に具現化された、コンピュータが利用可能な、あるいはコンピュータが読み取り可能プログラムコードを有する、コンピュータが利用可能な、あるいはコンピュータが読み取り可能な記憶媒体上のコンピュータプログラムの形態を取り得る。本文書の文脈において、コンピュータが利用可能な、あるいはコンピュータが読み取り可能な記憶媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって用いる、あるいはそれらとともに用いるために、プログラムを格納、保存、あるいは通信するように構成されたいかなる媒体であってもよい。

ここでは、ＡＰといったような、一部の仕様における具体的な用語が用いられるが、実施形態はそのような具体的な用語に限定されず、基地局、マクロ基地局、フェムト基地局、コアネットワーク(CN)、ノードＢ、ｅノードＢなどのような、全ての類似エンティティに当てはまりうることを理解すべきである。

ここでの実施形態を、以下、図面に関して説明する。

図３は、実施形態に係る、高周波無線通信ネットワーク内でＡＰによってビーコン信号をブロードキャストする方法３００の模式的な図である。ここで、高周波無線通信ネットワークは通常、ＵＤＮのような、６ＧＨｚを超える送信周波数上で稼働する任意の種類の無線通信ネットワークを表す。図３について、実施形態の処理を詳細に説明する。

ステップ３１０で、ＡＰは高周波無線通信ネットワーク内のＡＰクラスタに参加する。ＡＰクラスタは２つ以上のＡＰを含む。

具体的には、ＡＰがどのＡＰクラスタに参加すべきかを、セル計画の過程で静的に予め定めておくことができる。一実施形態において、高周波無線通信ネットワークには中央コントローラがあり、全てのＡＰクラスタは自身の位置、または隣接ＡＰから受信する信号の信号受信電力の情報を、中央コントローラに送信する。そして、中央コントローラは、収集した情報に基づいて、全てのＡＰを複数のクラスタに分割するであろう。例えば、ＡＰの位置情報に従って、互いに近距離であるＡＰは同じクラスタに参加するであろう。別の例に関して、中央コントローラは互いの信号受信電力が電力閾値を超えるＡＰを同じクラスタに含めることができる。

あるいは、ＡＰは、動作中に、参加しようとするＡＰクラスタを動的に選択することができる。例えば、ＡＰがちょうど起動中であるか、別のクラスタに変更したい場合、ＡＰはまず、クラスタによってブロードキャストされているビーコン信号を検出することにより、その付近のクラスタ情報を取得するか、その情報を隣接ＡＰに要求し、その後、利用可能なＡＰクラスタのどれに参加するかを何らかの条件に基づいて決定することができる。一実施形態において、ＡＰは自身からの距離が閾値距離より短いＡＰクラスタに参加してもよい。つまり、ＡＰは隣接ＡＰクラスタに参加するであろう。別の実施形態において、ＡＰは、自身とカバレッジの重複が閾値面積より大きいＡＰクラスタに参加してもよい。さらなる実施形態において、例えば、ＡＰが参加しようとするＡＰクラスタ内のＡＰ数が上限に達していれば、ＡＰは新しいＡＰクラスタを生成してその新しいＡＰクラスタに参加してもよい。その後、他のＡＰはこの新しいＡＰクラスタを参加のために選択してもよい。

なお、ここで述べたＡＰクラスタへの参加は、単に例として説明されたもので、ＡＰクラスタに参加するための他の好適な方法を本発明に適用可能であることを理解すべきである。

ステップ３２０で、ＡＰはＡＰクラスタ内の他のＡＰとともに、同期して同じビーコン信号をブロードキャストする。ここで、ビーコン信号はブロードキャストによって送信される制御信号を表す。ビーコン信号は同期情報、制御またはデータ信号検出のための１つまたは複数のプリアンブル、ビームトレーニングプリアンブル、基準信号、ランダムアクセス設定、ダウンリンクおよびアップリンク構成のインジケータ、帯域幅インジケータなど、あるいはこれらの組み合わせを含みうる。本開示では、ビーコン信号はＡＰクラスタのＩＤをさらに含む。

具体的には、同じＡＰクラスタ内のＡＰは、同じビーコン信号を同期してブロードキャストしてよい。つまり、ＡＰの各々は互いに同時にビーコン信号をブロードキャストし、ＡＰによってブロードキャストされる各々のビーコン信号は同じビーコン信号である。同じビーコン信号とは、同期情報およびＡＰクラスタのＩＤといった、それらビーコン信号に含まれる項目の全てが互いに一致することを意味する。このようにして、携帯電話のようなビーコン信号受信機は、それら同じビーコン信号の２つ以上の重ね合わせであるクラスタ化されたビーコン信号を受信する可能性が非常に高い。したがって、受信側においてエネルギー利得が得られるであろう。さらに、ＡＰは、例えばそれら同じビーコン信号をブロードキャスト前にプリコードするために、共同送信(joint transmission)を調整してもよい。したがって、受信側においてダイバーシチ利得が得られるであろう。

一実施形態において、ＡＰクラスタ内の各ＡＰは、ビーコン信号をブロードキャストするために無指向性アンテナ(omni antenna)を用いてもよい。この場合、より広いブロードキャストカバレッジを実現するために、これらのＡＰはブロードキャストするビーコン信号についての変調およびコーディングレートを常に低下させてもよい。

別の実施形態において、ＡＰクラスタ内の各ＡＰは、ビーコン信号をブロードキャストするためにビームフォーミングアンテナを用いてもよい。特に、ＡＰクラスタ内の各ＡＰは、異なる方向に向けられた複数のビームを有し、ＡＰはその複数のビームによって異なる方向にビーコン信号をブロードキャストすることができる。このようにして、複数のビームにわたる送信での高いゲインが得られる。なお、ビームフォーミング技術は本技術分野において既知であるため、簡単さおよび明瞭さのためにその詳細については説明を省略する。

さらに、ＡＰクラスタ内の各ＡＰがビーコン信号をブロードキャストするためにビームフォーミングアンテナを用いる場合、それらのＡＰは同じビーコン信号を、同じビームＩＤを有するビームにわたって同期してブロードキャストしてよい。例えば、図４に示すように、ＡＰクラスタは３つのＡＰ、ＡＰ１〜ＡＰ３を有し、各ＡＰは順にビーム１〜ビーム８と番号付けされた合計８つのビームを有する。なお、ビームは順に番号付けされなくてもよいことを理解すべきである。クラスタ化されたビーコン送信を実行する際、３つのＡＰは、ＡＰ１〜ＡＰ３の番号ビーム１を有する３つのビームのように、それらの同じビームＩＤを有するビームによって、同じビーコン信号を同期してブロードキャストする。さらに、１つのＡＰで異なる複数のビームによって送信されたビーコン信号を特定するために、ブロードキャストされるビーコン信号は関連付けされたビームについてのビームＩＤと、ビームに関連するオプション構成情報、例えばそのビームに特有なランダムアクセスリソース構成と、をさらに含んでよい。

さらに、受信機がさらなるエネルギー／ダイバーシチ利得を得るためにクラスタ化されたビーコン信号を受信できるよう、複数のＡＰで同じビームＩＤを有するビームは実質的に同じ方向に向けられることが望ましい。ここで、実質的に同じ方向とは、同一方向と、閾値未満の角度を有する方向とを表しうる。このようにして、異なるＡＰにおいて同じビームＩＤを有するビームは重複したカバレッジを有するであろう。それにより、受信機が、２つ以上のビームからの同じビーコン信号であって、クラスタ化されたビーコン信号を形成するために互いに重なり合った同じビーコン信号を受信することが可能になる。

いくつかのＡＰをＡＰクラスタに集約することにより、同じＡＰクラスタ内のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストするために協力し、それによって受信側でこのビーコン信号についてのエネルギー利得および／またはダイバーシチ利得を取得する。このようにして、ビーコンブロードキャストカバレッジが拡大されるであろう。

必要に応じて、ＡＰクラスタ内の各ＡＰについて、ＡＰの全ビームが、ビーコン信号をただ１つのビーコン送信インターバル内でブロードキャストするために用いられる。図５ａに示すように、ビーコン送信インターバルは周期的に配置される。各ビーコン送信インターバルは８つのタイムスロットに分割され、ＡＰ１〜ＡＰ３が全８ビームの各々によって同じビーコン信号を同期してブロードキャストするために用いられる。例えば、タイムスロット１内で、ＡＰ１〜ＡＰ３は同じビーコン信号を同期してブロードキャストするために、ビーム１のＩＤを有する自身のビームを用い、タイムスロット２で、ＡＰ１〜ＡＰ３は同じビーコン信号を同期してブロードキャストするために、ビーム２のＩＤを有する自身のビームを用い、といったような具合である。最終的に、各ＡＰの全てのビームが、１つのビーコン送信インターバル内にビーコン信号をブロードキャストするために用いられる。ここで、複数のＡＰが同じビームＩＤを有するビームでブロードキャストするビーコン信号は同じビーコン信号である。さらに、複数のＡＰが異なるビームＩＤを有するビームでブロードキャストするビーコン信号もまた、含まれるビーコンＩＤが異なるだけであれば、同じビーコン信号と見なすことができる。

あるいは、ビーコン信号をブロードキャストするためのＡＰの負荷を軽減してオーバヘッドおよび電力消費を節約するために、第１のビーコン送信インターバル内にビーコン信号をブロードキャストするためにＡＰの全ビームの第１のサブセットを用い、第２のビーコン送信インターバル内にビーコン信号をブロードキャストするためにＡＰの全ビームの第２のサブセットを用いると有利である。このようにして、各ビーコン送信インターバル内でＡＰがブロードキャストするビーコン信号の数が削減されるであろう。例えば、図５ｂに示すように、第１のビーコン送信インターバルが４つのタイムスロットに分割され、ＡＰ１〜ＡＰ３が４つのビーム、すなわちビーム１、ビーム２、ビーム５、およびビーム６の各ビームによって同じビーコン信号を同期してブロードキャストするために用いられる。第２のビーコン送信インターバルが４つのタイムスロットに分割され、ＡＰ１〜ＡＰ３が他の４つのビーム、すなわちビーム３、ビーム４、ビーム７、およびビーム８の各ビームによって同じビーコン信号を同期してブロードキャストするために用いられる。ここでは一例として、異なるビーコン送信インターバルでのビーコン送信のためにビームを２つのサブセットに分割した。しかし、ビームは、各サブセットが異なるビーコン送信インターバルでビーコン信号をブロードキャストするために用いられるように、２つ以上のサブセットに分割されて良いことを理解すべきである。

図６は、実施形態に係る、高周波無線通信ネットワーク内で通信デバイスによってビーコン信号を取得する方法６００を模式的に示している。ここで、通信デバイスは無線通信ネットワークを通じてサービスにアクセスすることが意図され、かつその無線通信ネットワーク上で通信するように構成された任意のデバイスであってよい。例えば通信デバイスは、非限定的な例として、携帯電話、スマートフォン、センサデバイス、メーター、車両、家電製品、医療機器、メディアプレーヤ、カメラ、または任意のタイプの家庭用電化製品（非限定的な例として、テレビ、ラジオ、照明機器、タブレットコンピュータ、ノート型コンピュータ、またはパーソナルコンピュータ（ＰＣ））であってよい。通信デバイスは、無線接続を通じて音声および／またはデータを通信可能にされた、ポータブル、ポケットに収容可能な、ハンドヘルド、コンピュータで構成された、あるいは車載型の、モバイルデバイスであってよい。図６について、実施形態の処理を詳細に説明する。

ステップ６１０で、通信デバイスは、１つ以上のＡＰクラスタから送信された複数の候補ビーコン信号を受信する。上述の通り、１つ以上のＡＰクラスタの各々は複数のＡＰを有し、同じＡＰクラスタ内の複数のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストし、複数の候補ビーコン信号の各々は関連するＡＰクラスタのＩＤを含む。１つのＡＰクラスタ内のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストするので、ＡＰがブロードキャストするこれらの同じビーコン信号は伝播中に互いに重なり合い、クラスタ化されたビーコン信号とも呼ばれる、重なり合ったビーコン信号を形成するであろう。クラスタ化されたビーコン信号は通信デバイスによって、このＡＰクラスタから送信された候補ビーコン信号として受信される。同様に、通信デバイスは他のＡＰクラスタから送信された各々の候補ビーコン信号を受信してよい。

ステップ６２０で、通信デバイスは、複数の候補ビーコン信号から１つ以上のビーコン信号を選択する。一実施形態において、通信デバイスは複数の候補ビーコン信号の受信品質に基づいて１つ以上のビーコン信号を選択することができる。例えば、通信デバイスは候補ビーコン信号の信号強度を調べることができる。信号強度が強いほど、受信品質は良い。このようにして、通信デバイスは最も受信品質が良いビーコン信号を選択することができる。そして、通信デバイスは、選択したビーコン信号をブロードキャストしたＡＰクラスタに、ランダムアクセス要求を送信するであろう。例えば、通信デバイスはＡＰクラスタのＩＤと、このＡＰクラスタに特有なランダムアクセス設定情報とを取り出し、ランダムアクセス要求のフォーマット（例えば、ランダムアクセス要求はＡＰクラスタのＩＤを含む必要がある）を含みうるランダムアクセス設定情報に基づいてランダムアクセス要求を生成し、ランダムアクセス要求をＡＰクラスタに（より具体的にはＡＰクラスタのＡＰに）、ランダムアクセス設定情報に示されるようなスケジュールされた時間−周波数リソースを用いて送信することができる。

さらに、選択されたビーコン信号をブロードキャストしたＡＰクラスタは、通信デバイスのアクセス要求に応答しない（例えば、ＡＰクラスタ内の全ＡＰがシャットダウンしている）可能性がある。この場合、通信デバイスは候補ビーコン信号から複数のビーコン信号を選択し、選択した複数のビーコン信号をブロードキャストした別々の送信元へランダムアクセス要求を送信してもよい。

ＡＰクラスタから送信されるクラスタ化されたビーコン信号はエネルギー利得および／またはダイバーシチ利得を通信デバイス対して提供しうるため、通信デバイスはビーコン信号をより高い品質で取得でき、したがってＡＰとの通信接続を円滑に設定することができる。

さらに、複数のＡＰクラスタ内の全ＡＰは様々な方向に向けられた複数のビームによってビーコン信号をブロードキャストするためにビームフォーミングアンテナを用いることができる。この場合、同じＡＰクラスタ内の複数のＡＰの各々は複数のビームを有し、同じＡＰクラスタ内の複数のＡＰにより、それらＡＰの同じビームＩＤを有するビームによって同じビーコン信号が同期してブロードキャストされる。そして、複数の候補ビーコン信号の各々は、その候補ビーコン信号の送信に用いられたビームのＩＤをさらに含む。そのため、ＡＰクラスタは異なるビームを通じて異なる候補ビーコン信号をブロードキャストすることができ、これら候補ビーコン信号は同じＡＰクラスタＩＤを有する一方で異なるビームＩＤを有する。例えば、通信デバイスは２つの候補ビーコン信号を受信しうる。第１の候補ビーコン信号はＡＰクラスタ１からビーム１を通じて送信され、第２の候補ビーコン信号はＡＰクラスタ１からビーム２を通じて送信される。

ビームの導入により、ランダムアクセス要求の宛先は、ＡＰクラスタでなく、ＡＰクラスタの特定のビームになるであろう。一実施形態において通信デバイスは、ＡＰクラスタのＩＤ、ビームのＩＤ、およびＡＰクラスタのビームに特有なランダムアクセス設定情報を取り出し、ランダムアクセス設定情報に基づいて（ＡＰクラスタのＩＤおよびビームのＩＤを含みうる）ランダムアクセス要求を生成し、最終的に、特定のビーム宛てのランダムアクセス要求をＡＰクラスタに送信することができる。

図７は、実施形態に係る、ＡＰクラスタ内のＡＰ７０１と通信デバイス７０２との間の相互作用図を模式的に示している。通信デバイスとＡＰクラスタとの間の相互作用を図７に関して説明する。

ＡＰ７０１は７１０で高周波無線通信ネットワーク内のＡＰクラスタに参加し、７２０でＡＰクラスタ内の他のＡＰとともに同じビーコン信号を同期してブロードキャストする。ステップ７１０および７２０は図３のステップ３１０および３２０と同様に実行されるため、簡潔さのために再説明は行わない。

ＡＰクラスタ内のＡＰ（ＡＰ７０１を含む）が同期して同じビーコン信号をブロードキャストした後、通信デバイス７０２は７３０で、ＡＰ７０１が参加しているＡＰクラスタを含む複数のＡＰクラスタから複数の候補ビーコン信号を受信し、７４０で、複数の候補ビーコン信号から１つ以上のビーコン信号を選択することができる。ステップ７３０および７４０は図６のステップ６１０および６２０と同様に実行されるため、簡潔さのために再説明は行わない。

通信デバイス７０２がＡＰ７０１が参加しているＡＰクラスタから送信されたビーコン信号を選択するならば、７５０で通信デバイス７０２は選択したビーコン信号からこのＡＰクラスタのＩＤを取り出し、そのＡＰクラスタのＩＤを含んだアクセス要求を７６０でＡＰクラスタに送信するであろう。

ＡＰクラスタ内のＡＰ７０１および他のＡＰは、通信デバイスから送信されるアクセス要求を監視し、アクセス要求内のＡＰクラスタＩＤを調べることにより、アクセス要求がこのＡＰクラスタ宛てか否かを判定する。アクセス要求がこのＡＰクラスタ宛であると判定された場合、ＡＰクラスタ内のＡＰ７０１および他のＡＰは７７０でこのＡＰクラスタ宛のアクセス要求を受信し、７８０で、通信デバイス７０１への応答のためにＡＰの１つを選択するため、ＡＰクラスタ内の他のＡＰと調整することができる。例えば、アクセス要求を含む信号を最もよい信号品質で受信したＡＰが、通信デバイス７０１に応答するために選択されるであろう。

図８は、実施形態に係る、高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号をブロードキャストするように構成された例示的なＡＰ８００のブロック図である。図示の通り、ＡＰ８００は、ジョイント部８１０およびブロードキャスト部８２０を有する。ＡＰは図示した要素によって限定されず、他の目的のための他の従前の要素および追加要素を有することができることを理解すべきである。図８について、これら要素の機能を詳細に説明する。

ＡＰ８００の参加部８１０は、高周波無線通信ネットワーク内のＡＰクラスタに参加する。ＡＰクラスタは２つ以上のＡＰを含む。

具体的には、ＡＰがどのＡＰクラスタに参加すべきかを、セル計画の過程で静的に予め定めておくことができる。一実施形態において、高周波無線通信ネットワークには中央コントローラがあり、全てのＡＰクラスタは自身の位置、または隣接ＡＰから受信する信号の信号受信電力の情報を、中央コントローラに送信する。そして、中央コントローラは、収集した情報に基づいて、全てのＡＰを複数のクラスタに分割するであろう。例えば、ＡＰの位置情報に従って、互いに近距離であるＡＰは同じクラスタに参加するであろう。別の例に関して、中央コントローラは互いの信号受信電力が電力閾値を超えるＡＰを同じクラスタに含めることができる。

あるいは、参加部８１０は、動作中に、参加しようとするＡＰクラスタを動的に選択することができる。例えば、ＡＰがちょうど起動中であるか、別のクラスタに変更したい場合、参加部８１０はまず、クラスタによってブロードキャストされているビーコン信号を検出することにより、その付近のクラスタ情報を取得するか、その情報を隣接ＡＰに要求し、その後、利用可能なＡＰクラスタのどれに参加するかを何らかの条件に基づいて決定することができる。一実施形態において、参加部８１０はＡＰからの距離が閾値距離より短いＡＰクラスタに参加することを選択してもよい。つまり、参加部８１０は隣接ＡＰクラスタに参加することを選択することができる。別の実施形態において、参加部８１０は、ＡＰとのカバレッジの重複が閾値面積より大きいＡＰクラスタに参加ことを選択してもよい。さらなる実施形態において、例えば、参加部８１０が参加しようとするＡＰクラスタ内のＡＰ数が上限に達していれば、参加部８１０は新しいＡＰクラスタを生成してその新しいＡＰクラスタに参加してもよい。

ＡＰ８００のブロードキャスト部８２０は、ＡＰクラスタ内の他のＡＰとともに、同期して同じビーコン信号をブロードキャストする。具体的には、同じＡＰクラスタ内のＡＰのブロードキャスト部８２０は、同じビーコン信号を同期してブロードキャストしてよい。つまり、ＡＰの各々は互いに同時にビーコン信号をブロードキャストし、ＡＰによってブロードキャストされる各々のビーコン信号は同じビーコン信号である。同じビーコン信号とは、同期情報およびＡＰクラスタのＩＤといった、それらビーコン信号に含まれる項目の全てが互いに一致することを意味する。このようにして、携帯電話のようなビーコン信号受信機は、それら同じビーコン信号の２つ以上の重ね合わせであるクラスタ化されたビーコン信号を受信する可能性が非常に高い。したがって、受信側においてエネルギー利得が得られるであろう。さらに、ＡＰのブロードキャスト部８２０は、それら同じビーコン信号をブロードキャスト前にプリコードするために、共同送信(joint transmission)を調整してもよい。したがって、受信側においてダイバーシチ利得が得られるであろう。

一実施形態において、ＡＰクラスタ内の各ＡＰは、ビーコン信号をブロードキャストするために無指向性アンテナ(omni antenna)を用いてもよい。この場合、より広いブロードキャストカバレッジを実現するために、これらのＡＰのブロードキャスト部８２０は、ブロードキャストするビーコン信号についての変調およびコーディングレートを常に低下させてもよい。

別の実施形態において、ＡＰクラスタ内の各ＡＰは、ビーコン信号をブロードキャストするためにビームフォーミングアンテナを用いてもよい。特に、ＡＰクラスタ内の各ＡＰは、異なる方向に向けられた複数のビームを有し、ＡＰはその複数のビームによって異なる方向にビーコン信号をブロードキャストすることができる。このようにして、複数のビームにわたる送信での高いゲインが得られる。なお、ビームフォーミング技術は本技術分野において既知であるため、簡単さおよび明瞭さのためにその詳細については説明を省略する。

さらに、ＡＰクラスタ内の各ＡＰがビーコン信号をブロードキャストするためにビームフォーミングアンテナを用いる場合、それらＡＰのブロードキャスト部８２０は同じビーコン信号を、同じビームＩＤを有するビームにわたって同期してブロードキャストしてよい。例えば、図４に示すように、ＡＰクラスタは３つのＡＰ、ＡＰ１〜ＡＰ３を有し、各ＡＰは順にビーム１〜ビーム８と番号付けされた８つのビームを有する。クラスタ化されたビーコン送信を実行する際、３つのＡＰのブロードキャスト部８２０は、ＡＰ１〜ＡＰ３の番号ビーム１を有する３つのビームのように、それらの同じビームＩＤを有するビームによって、同じビーコン信号を同期してブロードキャストする。さらに、１つのＡＰで異なる複数のビームによって送信されたビーコン信号を特定するために、ブロードキャストされるビーコン信号は関連付けされたビームについてのビームＩＤと、ビームに関連するオプション構成情報、例えばそのビームに特有なランダムアクセスリソース構成と、をさらに含んでよい。

さらに、受信機がさらなるエネルギー／ダイバーシチ利得を得るために同じビーコン信号を受信できるよう、複数のＡＰで同じビームＩＤを有するビームは実質的に同じ方向に向けられることが望ましい。ここで、実質的に同じ方向とは、同一方向または閾値未満の角度を有する方向を表す。このようにして、異なるＡＰにおいて同じビームＩＤを有するビームは重複したカバレッジを有するであろう。それにより、受信機が２つ以上のビームから同じビーコン信号を受信することが可能になる。

図９は、実施形態に係る、高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号を取得するように構成された例示的な通信デバイス９００のブロック図である。図示の通り、通信デバイス９００は受信部９１０と選択部９２０とを有する。実際には、通信デバイスはＵＥもしくはＡＰとして動作してよい。通信デバイスは図示した要素によって限定されず、他の目的のための他の従前の要素および追加要素を有することができることを理解すべきである。図９について、これら要素の機能を詳細に説明する。

通信デバイス９００の受信部９１０は、１つ以上のＡＰクラスタから送信された複数の候補ビーコン信号を受信する。１つ以上のＡＰクラスタの各々は複数のＡＰを有し、同じＡＰクラスタ内の複数のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストし、複数の候補ビーコン信号の各々は関連するＡＰクラスタのＩＤを含む。１つのＡＰクラスタ内のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストするので、ＡＰがブロードキャストするこれらの同じビーコン信号は伝播中に互いに重なり合い、クラスタ化されたビーコン信号とも呼ばれる、重なり合ったビーコン信号を形成するであろう。クラスタ化されたビーコン信号は受信部９１０によって、このＡＰクラスタから送信された候補ビーコン信号として受信される。同様に、受信部９１０は他のＡＰクラスタから送信された各々の候補ビーコン信号を受信してよい。

通信デバイス９００の選択部９２０は、複数の候補ビーコン信号から１つ以上のビーコン信号を選択する。一実施形態において、選択部９２０は複数の候補ビーコン信号の受信品質に基づいて１つ以上のビーコン信号を選択することができる。例えば、選択部９２０は候補ビーコン信号の信号強度を調べることができる。信号強度が強いほど、受信品質は良い。このようにして、選択部９２０は最も受信品質が良いビーコン信号を選択することができる。そして、通信デバイス９００は、選択したビーコン信号をブロードキャストしたＡＰクラスタに、ランダムアクセス要求を送信するであろう。例えば、通信デバイス９００はＡＰクラスタのＩＤおよびそのＡＰクラスタに特有なランダムアクセス設定情報を取り出し、ランダムアクセス設定情報に基づいて（ＡＰクラスタのＩＤを含む）ランダムアクセス要求を生成し、ランダムアクセス要求をＡＰクラスタに、より具体的にはＡＰクラスタのＡＰに送信することができる。

さらに、選択されたビーコン信号をブロードキャストしたＡＰクラスタは、通信デバイスのアクセス要求に応答しない（例えば、ＡＰクラスタ内の全ＡＰがシャットダウンしている）可能性がある。この場合、選択部９２０は候補ビーコン信号から複数のビーコン信号を選択することができ、通信デバイス９００は選択された複数のビーコン信号をブロードキャストした別々の送信元へランダムアクセス要求を送信する。

さらに、複数のＡＰクラスタ内の全ＡＰは様々な方向に向けられた複数のビームによってビーコン信号をブロードキャストするためにビームフォーミングアンテナを用いることができる。この場合、同じＡＰクラスタ内の複数のＡＰの各々は複数のビームを有し、同じＡＰクラスタ内の複数のＡＰにより、それらＡＰの同じビームＩＤを有するビームによって同じビーコン信号が同期してブロードキャストされる。そして、複数の候補ビーコン信号の各々は、その候補ビーコン信号の送信に用いられたビームのＩＤをさらに含む。そのため、ＡＰクラスタは異なるビームを通じて異なる候補ビーコン信号をブロードキャストすることができ、これら候補ビーコン信号は同じＡＰクラスタＩＤを有する一方で異なるビームＩＤを有する。例えば、通信デバイスは２つの候補ビーコン信号を受信しうる。第１の候補ビーコン信号はＡＰクラスタ１からビーム１を通じて送信され、第２の候補ビーコン信号はＡＰクラスタ１からビーム２を通じて送信される。

ビームの導入により、ランダムアクセス要求の宛先は、ＡＰクラスタでなく、ＡＰクラスタの特定のビームになるであろう。一実施形態において通信デバイス９００は、ＡＰクラスタのＩＤ、ビームのＩＤ、およびＡＰクラスタのビームに特有なランダムアクセス設定情報を取り出し、ランダムアクセス設定情報に基づいて（ＡＰクラスタのＩＤおよびビームのＩＤを含む）ランダムアクセス要求を生成し、最終的に、特定のビーム宛てのランダムアクセス要求をＡＰクラスタに送信することができる。

実施形態を図示および説明してきたが、本技術の真の範囲を離れることなく様々な変更および修正を行いうること、その要素をいかなる等価物によっても置き換えできることは本技術分野に属する当業者が理解するところであろう。さらに、その基本的な範囲を離れることなく、特定の状況およびここでの教示に適合させるために様々な修正を行いうる。したがって、本実施形態は本技術を実行するための想定されるベストモードとして開示された特定の実施形態に限定されず、本実施形態は添付した請求項の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むことが意図されている。

Claims (17)

1. 高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号をブロードキャストするためのアクセスポイント（ＡＰ）における方法（３００）であって、
   ２つ以上のＡＰを含むＡＰクラスタのＩＤを含んだ同じビーコン信号を、前記ＡＰクラスタ内の他のＡＰとともに同期して高周波無線通信ネットワーク内でブロードキャストする（３２０，７２０）ことを有し、
   前記２つ以上のＡＰが前記アクセスポイントを含み、
   前記ＡＰクラスタ内の各ＡＰが異なる方向に向けられた複数のビームを有し、
   前記ブロードキャストすること（３２０）が、前記同じビーコン信号を、前記他のＡＰとともに、同じビームＩＤを有するビームによって同期してブロードキャストすることを有し、前記ブロードキャストされる同じビーコン信号が前記ビームＩＤをさらに含む、方法。
2. 前記ブロードキャストすることの前に、前記ＡＰクラスタに参加すること（３１０，７１０）をさらに含み、
   前記参加すること（３１０）が、
   前記ＡＰからの距離が閾値距離より短い前記ＡＰクラスタに参加することと、
   前記ＡＰとの重複カバレッジが閾値面積よりも大きい前記ＡＰクラスタに参加することと、
   新しいＡＰクラスタを生成し、前記新しいＡＰクラスタに参加することと、
   のいずれかを有する請求項１に記載の方法。
3. 前記同じビームＩＤを有する前記ビームが、実質的に同じ方向に向けられる請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ＡＰクラスタ内の前記各ＡＰについて、ビーコン送信インターバル内にビーコン信号をブロードキャストするために前記ＡＰの全ビームが用いられる請求項１または２に記載の方法。
5. 前記ＡＰクラスタ内の前記各ＡＰについて、前記ＡＰの全ビームの第１のサブセットが第１のビーコン送信インターバル内でビーコン信号をブロードキャストするために用いられ、前記ＡＰの全ビームの第２のサブセットが第２のビーコン送信インターバル内でビーコン信号をブロードキャストするために用いられる請求項１または２に記載の方法。
6. 前記方法がさらに、
   通信デバイスから前記ＡＰクラスタ宛のアクセス要求を受信する（７７０）ことと、
   前記通信デバイスへの応答のためにＡＰの１つを選択するため、前記ＡＰクラスタ内の他のＡＰと調整する（７８０）ことと、を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 高周波無線通信ネットワーク内の通信デバイスにおける方法（６００）であって、
   各々が複数のアクセスポイント（ＡＰ）を有する１つ以上のＡＰクラスタから、複数の候補ビーコン信号を受信する（６１０，７３０）ことと、ここで同じＡＰクラスタ内の前記複数のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストし、前記複数の候補ビーコン信号の各々は関連するＡＰクラスタのＩＤを含み、
   前記複数の候補ビーコン信号から１つ以上のビーコン信号を選択する（６２０，７４０）ことと、を有し、
   同じＡＰクラスタ内の前記複数のＡＰの各々が複数のビームを有し、同じビーコン信号は前記同じＡＰクラスタ内の前記複数のＡＰにより、前記複数のＡＰの同じビームＩＤを有するビームによって同期してブロードキャストされ、前記複数の候補ビーコン信号の各々が、関連するビームＩＤをさらに含む、方法。
8. 前記選択すること（６２０）が、前記複数の候補ビーコン信号の受信品質に基づいて前記１つ以上のビーコン信号を選択することを有する請求項７に記載の方法。
9. 前記方法がさらに、
   選択されたビーコン信号から前記関連するＡＰクラスタの前記ＩＤを取り出す（７５０）ことと、
   前記関連するＡＰクラスタの前記ＩＤに基づいて、前記関連するＡＰクラスタにアクセス要求を送信する（７６０）ことと、を有する請求項７または８に記載の方法。
10. 前記方法がさらに、
    前記関連するＡＰクラスタの前記ＩＤと、前記関連するビームＩＤとを、選択されたビーコン信号から取り出すことと、
    前記関連するＡＰクラスタのＩＤと前記関連するビームＩＤとに基づいて、前記関連するＡＰクラスタにアクセス要求を送信することと、を有する請求項７から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号をブロードキャストするように構成されたアクセスポイント（ＡＰ）（８００）であって、
    ２つ以上のＡＰを含むＡＰクラスタのＩＤを含んだ同じビーコン信号を、前記ＡＰクラスタ内の他のＡＰとともに同期して前記高周波無線通信ネットワーク内でブロードキャストするように構成されたブロードキャスト手段（８２０）を有し、
    前記２つ以上のＡＰが前記アクセスポイントを含み、
    前記ＡＰクラスタ内の各ＡＰが異なる方向に向けられた複数のビームを有し、前記ブロードキャスト手段が、前記同じビーコン信号を、前記他のＡＰと同期して、同じビームＩＤを有するビームによってブロードキャストするように構成され、前記ブロードキャストされる同じビーコン信号が前記ビームＩＤをさらに含む、ＡＰ。
12. 高周波無線通信ネットワーク内の通信デバイス（９００）であって、
    各々が複数のアクセスポイント（ＡＰ）を有する１つ以上のＡＰクラスタから、複数の候補ビーコン信号を受信するように構成された受信手段（９１０）と、ここで、同じＡＰクラスタ内の前記複数のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストし、前記複数の候補ビーコン信号の各々は関連するＡＰクラスタのＩＤを含み、
    １つ以上のビーコン信号を前記複数の候補ビーコン信号から選択するように構成された選択手段（９２０）と、を有し、
    同じＡＰクラスタ内の前記複数のＡＰの各々が複数のビームを有し、同じビーコン信号は前記同じＡＰクラスタ内の前記複数のＡＰにより、前記複数のＡＰの同じビームＩＤを有するビームによって同期してブロードキャストされ、前記複数の候補ビーコン信号の各々が、関連するビームＩＤをさらに含む、通信デバイス。
13. 前記通信デバイス（９００）がユーザ機器である請求項１２に記載の通信デバイス。
14. アクセスポイント（ＡＰ）で動く際に、前記ＡＰに請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法の各工程を実行させる命令を格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
15. 通信デバイスで動く際に、前記通信デバイスに請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の方法の各工程を実行させる命令を格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
16. 高周波無線通信ネットワーク内でビーコン信号をブロードキャストするように構成されたアクセスポイント（ＡＰ）であって、プロセッサおよびメモリを有し、前記メモリは前記プロセッサによって実行可能な命令を含み、それによって前記ＡＰが、
    ２つ以上のＡＰを含むＡＰクラスタのＩＤを含んだ同じビーコン信号を、前記ＡＰクラスタ内の他のＡＰとともに同期して前記高周波無線通信ネットワーク内でブロードキャストする、ように動作可能であり、
    前記２つ以上のＡＰが前記アクセスポイントを含み、
    前記ＡＰクラスタ内の各ＡＰが異なる方向に向けられた複数のビームを有し、
    前記同じビーコン信号が、前記ＡＰにより、前記他のＡＰとともに、同じビームＩＤを有するビームによって同期してブロードキャストされ、前記ブロードキャストされる同じビーコン信号が前記ビームＩＤをさらに含む、ＡＰ。
17. 高周波無線通信ネットワーク内の通信デバイスであって、プロセッサおよびメモリを有し、前記メモリは前記プロセッサによって実行可能な命令を含み、それによって前記通信デバイスが、
    各々が複数のアクセスポイント（ＡＰ）を有する１つ以上のＡＰクラスタから、複数の候補ビーコン信号を受信し、ここで、同じＡＰクラスタ内の前記複数のＡＰは同じビーコン信号を同期してブロードキャストし、前記複数の候補ビーコン信号の各々は関連するＡＰクラスタのＩＤを含み、
    前記複数の候補ビーコン信号から１つ以上のビーコン信号を選択する、ように動作可能であり、
    同じＡＰクラスタ内の前記複数のＡＰの各々が複数のビームを有し、同じビーコン信号は前記同じＡＰクラスタ内の前記複数のＡＰにより、前記複数のＡＰの同じビームＩＤを有するビームによって同期してブロードキャストされ、前記複数の候補ビーコン信号の各々が、関連するビームＩＤをさらに含む、通信デバイス。

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