JP6860085B2 - 指向性送信を用いた無線メッシュネットワークにおける近隣ノードの発見 - Google Patents

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本開示の技術は、一般に局間の指向性無線通信に関し、具体的には、メッシュ局と非メッシュ局とを混合できる多重ホップ中継式指向性無線通信に関する。

ミリメートル波（ｍｍ波）周波数などでは、メッシュネットワーク、並びにメッシュネットワークと非メッシュネットワークとの混合を含む無線ネットワークがますます重要になってきている。ビームフォーミングのために構成された指向性の局では、他の近隣のＳＴＡに対する干渉を軽減することができる。これにより、近隣のＳＴＡがより積極的にスペクトルを再使用できるので、理論上はシステム容量が高くなる。

しかしながら、メッシュネットワーキングにおける近隣探索プロセスは、指向性送信を導入すると複雑性が増す困難なタスクである。このプロセスの課題としては、（ａ）周囲のノードＩＤの知識、（ｂ）ビームフォーミングにとって最良の送信パターンの知識、（ｃ）通信の衝突及びデフネス（ｄｅａｆｎｅｓｓ）に起因するチャネルアクセス問題、並びに（ｄ）閉塞及び反射に起因するチャネル障害が挙げられる。

ｍｍ波装置間（Ｄ２Ｄ）技術及びメッシュ技術の浸透への道を開くには、上述した既存技術の欠点の一部又は全部を克服する近隣探索機構を提供することが重要である。メッシュネットワーキングのための既存技術は、ブロードキャストモードで動作するネットワークのメッシュ発見ソリューションにしか対応しておらず、指向性無線通信を使用するネットワークにおける有益な使用のための設計又は能力を有していない。

従って、ｍｍ波指向性無線ネットワークに有用なメッシュ発見ソリューションを求めるニーズが存在する。本開示は、この及びその他のニーズを満たすとともに、既存の方向無線プトロコルを凌駕するさらなる利点をもたらすものである。

ＰＨＹ層（すなわち、ｍｍ波ＰＨＹ）における指向性送信のための、本明細書ではｍｍ波メッシュネットワークと呼ぶ効率的な多重ホップ（マルチホップ）通信ネットワークプロトコルを開示する。マルチホップリレー能力を追加することは、ｍｍ波ＰＨＹの欠点の一部を克服することに向けた有望なテクノロジーミックスである。

本開示は、メッシュネットワーク内の適応的シグナリングを含む同時（ｊｏｉｎｔ）ビームフォーミング（ＢＦ）トレーニング及びメッシュネットワーク近隣探索を実行するための新たな方法を教示する。

本開示では、一般に以下のように利用される意味を有する複数の用語を利用する。
メッシュアクセスポイント（メッシュＡＰ）：クライアント（ＳＴＡ）のためのサービスを提供するアクセスポイント（ＡＰ）を備えたメッシュＳＴＡ。
メッシュ識別（メッシュＩＤ）：メッシュネットワークの識別要素。
メッシュプロファイル：メッシュ基本サービスセット（ＢＳＳ）の属性を指定するパラメータセット。
メッシュ局（メッシュＳＴＡ）：メッシュクラウドの形成及び運営に参加するノード。
ＭＩＭＯ：マルチ入力マルチ出力：複数のデータストリームを用いた２つの装置間の通信。
ポータル：メッシュクラウドと外部ネットワークとの間のブリッジ又はゲートウェイとして機能する追加機能を備えたメッシュＳＴＡ。
ＰＣＰ局：パーソナルコントロールポイント局。
準無指向性：最も広いビーム幅に到達できる指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）アンテナ動作モード。
ＲＲＥＱ：ルーティング要求：発信元ＳＴＡと宛先ＳＴＡとの間の経路を発見するためにデータルーティングプロトコルで使用されるパケット。
ＲＲＥＰ：ルーティング応答：ルーティングプロトコルでのＲＲＥＱに応答して送信されるパケット。発信元ＳＴＡは、ＲＲＥＰの受信時にデータパケットの送信を開始することができる。
ＳＩＳＯ：単一入力単一出力、単一のデータストリームを用いた２つの装置間の通信。
ＳＳＩＤ：サービスセット識別子：ＷＬＡＮネットワークに割り当てられる名称。
ＳＳＷ：セクタスイープは、異なるセクタ（方向）で送信を行って、受信信号及び強度などに関する情報を収集する動作である。
ＳＴＡ：局：無線媒体（ＷＭ）への媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）インターフェイスの単独でアドレス指定可能なインスタンスである論理エンティティ。
スイープ：短いビームフォーミングフレーム間スペース（ＳＢＩＦＳ）の間隔によって分離された、送信機又は受信機のアンテナ構成が送信間で変化する送信シーケンス。

本明細書の以下の部分では、本明細書で説明する技術のさらなる態様が明らかになり、この詳細な説明は、本技術の好ましい実施形態を制限することなく完全に開示するためのものである。

本明細書で説明する技術は、例示のみを目的とする以下の図面を参照することによって十分に理解されるであろう。

メッシュ局と非メッシュ局の混合ネットワークのために示す、局、アクセスポイント及びポータルの混合を示す無線ノードトポロジーである。 ＳＴＡが通常のＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮに参加するフロー図である。 ＳＴＡがＩＥＥＥ８０２．１１メッシュＷＬＡＮに参加するフロー図である。 既存のＩＥＥＥ８０２．１１ｓプロトコルにおけるメッシュＩＤ要素のデータフィールド図である。 既存のＩＥＥＥ８０２．１１ｓプロトコルにおけるメッシュ構成要素のデータフィールド図である。 複数のセクタを有する指向性送信機及び準無指向性受信局のセクタスイープのブロック図である。 従来のセクタレベルスイーピング（ＳＳＷ）を示すメッセージ転送図である。 ８０２．１１ａｄ規格で利用されるセクタスイープフレーム（ＳＳＷフレーム）のデータフィールド図である。 ８０２．１１ａｄ規格で利用されるＳＳＷフレーム内のセクタシスイープフィールドのデータフィールド図である。 異なるＳＳＷフィードバックフィールドのデータフィールド図である。 異なるＳＳＷフィードバックフィールドのデータフィールド図である。 本開示の実施形態による、ネットワークプロトコルが実行される無線ノードトポロジーを一例として示す図である。 本開示の実施形態による近隣探索プロトコルのフロー図である。 本開示の実施形態による、利用されるセクタスイーピングのブロック図である。 本開示の実施形態による、メッシュネットワークに参加するためのＳＴＡロジックのフロー図である。 本開示の実施形態による、既存のメッシュＳＴＡが周期的ビーコンを送信する別の実施形態のフロー図である。 本開示の実施形態による、既存のメッシュＳＴＡが周期的ビーコンを送信する別の実施形態のフロー図である。 本開示の実施形態による、メッシュネットワークに参加しようとする新たなＳＴＡからプローブ要求を受け取ったメッシュＳＴＡによる応答のフロー図である。 本開示の実施形態による、ピアメッシュＳＴＡから周期的ビーコンフレームを受け取ったメッシュＳＴＡの応答のフロー図である。 本開示の実施形態によるＭＳＳＷ制御フレームのデータフィールド図である。 本開示の実施形態によるＭＳＳＷ制御フレームのＭＳＳＷ ＩＥフィールドのデータフィールド図である。 本開示の実施形態によるＭＳＳＷ−ＦＢ ＩＥフィールドのデータフィールド図である。 本開示の実施形態によるセクタスイーピング及び応答のブロック図である。 本開示の実施形態によるセクタスイーピング及び応答のブロック図である。 本開示の実施形態によるワンショットＳＳＷ送信及びＲＸ ＢＦの通信タイムラインである。 本開示の実施形態による、ＢＦトレーニング及びメッシュ発見を凍結させる送信−応答図である。 本開示の実施形態による、柔軟な送信時間割り当てのブロック図及びメッセージ転送図である。 本開示の実施形態による、柔軟な送信時間割り当てのブロック図及びメッセージ転送図である。 本開示の実施形態による、柔軟な送信時間割り当てのブロック図及びメッセージ転送図である。 本開示の実施形態による、柔軟な受信時間を割り当てる別の方法のメッセージ転送図である。 本開示の実施形態による、柔軟な受信時間を割り当てる別の方法のメッセージ転送図である。 本開示の実施形態による。メッシュ発見シグナリングを適応させるフロー図である。 本開示の実施形態による。メッシュ発見シグナリングを適応させるフロー図である。 本開示の実施形態によるメッシュ発見プロトコルの図である。 本開示の実施形態によるメッシュ発見プロトコルの図である。 本開示の実施形態によるメッシュ発見プロトコルの図である。 本開示の実施形態によるメッシュ発見プロトコルの図である。 本開示の実施形態によるメッシュ発見プロトコルの図である。 本開示の実施形態によるメッシュ発見プロトコルの図である。 本開示の実施形態による、利用される局ハードウェアのブロック図である。 本開示の実施形態による、ＳＴＡにおいて利用されるビームパターン図である。

１．ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ概論
ＩＥＥＥ８０２．１１ｓは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に無線メッシュネットワーキング能力を加えた無線通信規格である。８０２．１１ｓでは、メッシュネットワークの発見を可能にして、ピアツーピア接続、及びメッシュネットワークを介したデータルーティングを確立するために、新たなタイプの無線局及び新たなシグナリングが提供される。

図１に、ＩＥＥＥ８０２．１ａマルチホップＭＡＣによる、非メッシュＳＴＡの混合がメッシュＳＴＡ／ＡＰに接続し（実線）、メッシュＳＴＡがメッシュポータルを含む他のメッシュＳＴＡに接続する（破線）メッシュネットワークの一例を示す。

メッシュネットワーク形成における最初のステップは、近隣者を発見することである。８０２．１１ｓプロトコルは、メッシュ関連フィールドを含む能動的又は受動的走査信号を使用する。受動的走査は、周期的ビーコン信号を通じて行われる。能動的走査は、オンデマンドプローブ要求信号を通じて行われる。

各メッシュＳＴＡは、近隣メッシュＳＴＡが適切にメッシュ発見を実行できるように周期的にビーコンフレームを送信し、プローブ要求フレームを受け取った時にはプローブ応答フレームで応答する。メッシュネットワークの識別は、ビーコン及びプローブ応答フレームに含まれるメッシュＩＤ要素によって与えられる。１つのメッシュネットワークでは、全てのメッシュＳＴＡが同じメッシュプロファイルを使用する。メッシュプロファイル内の全てのパラメータが一致する場合、これらのメッシュプロファイルは同じものと考えらえる。メッシュプロファイルは、近隣メッシュＳＴＡが走査を通じてメッシュプロファイルを取得できるようにビーコン及びプローブ応答フレームに含まれる。メッシュＳＴＡが走査プロセスを通じて近隣メッシュＳＴＡを発見すると、発見されたメッシュＳＴＡはピアメッシュＳＴＡ候補とみなされる。メッシュＳＴＡは、発見されたメッシュＳＴＡがメンバであるメッシュネットワークのメンバになり、この近隣メッシュＳＴＡとのメッシュピアリングを確立することができる。発見された近隣メッシュＳＴＡは、受信ビーコンと同じメッシュプロファイルを使用している場合、或いはプローブ応答フレームがその近隣メッシュＳＴＡを示す場合、ピアメッシュＳＴＡ候補とみなすことができる。

メッシュＳＴＡは、（ａ）近隣ＭＡＣアドレス、（ｂ）動作チャネル番号、及び（ｃ）最近観察されたリンク状況及び品質情報を含む発見された近隣情報をメッシュ近隣テーブル内に維持しようと試みる。近隣者が検出されなかった場合、メッシュＳＴＡは、その最優先プロファイルのメッシュＩＤを使用してアクティブな状態を保つ。

８０２．１１ｓプロトコルは、指向性無線通信を行うネットワーク用に設計されたものではないので、現在のところ、近隣メッシュＳＴＡを発見するための全ての説明するシグナリングはブロードキャストモードで実行される。

図２及び図３に、通常のＷＬＡＮネットワークに参加するＳＴＡと、ＷＬＡＮメッシュネットワークに参加するＳＴＡとの違いを示す。図２では、ＳＴＡが、近隣のアクセスポイントからのビーコンを受動的にリスンし、例えば８０２．１１ａｄなどの６０ＧＨｚ８０２．１１ネットワークのＳＳＩＤを含むビーコンを受け取る。ＳＴＡは、ＡＰとのＢＦトレーニングを完了し、ＡＰからＢＦトレーニング完了確認応答を受け取った後に、このＡＰとの認証及び関連付けを開始することができる。メッシュネットワークでは異なるプロセスが行われ、図３には、例えば８０２．１１ｓなどのＷＬＡメッシュネットワークに新たなＳＴＡが参加する流れを示す。新たなメッシュＳＴＡは、異なる「Ｎ」個のメッシュＳＴＡからの複数のビーコンをリスンするのを待つ。ＳＴＡは、同じネットワークに属するメッシュノードをメッシュＩＤによって認識することができる。新たなメッシュＳＴＡは、いくつかのメッシュＳＴＡを発見した後に、その記録されたメッシュ近隣テーブルの一部又は全部とのピアリンクの確立を開始する。

１．１．ＩＥＥＥ８０２．１１ｓのメッシュ識別要素
図４に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓにおいてメッシュネットワークの識別を通知するために使用されるメッシュＩＤ要素を示し、要素ＩＤ、長さ及びメッシュＩＤというフィールドを示す。メッシュＩＤ（Ｍｅｓｈ ＩＤ）は、メッシュネットワークに参加しようとする新たなＳＴＡからはプローブ要求で送信され、既存のメッシュネットワークＳＴＡからはビーコン信号で送信される。メッシュＩＤフィールドを０の長さに設定すると、プローブ要求フレーム内で使用されるワイルドカードメッシュＩＤを示す。ワイルドカードメッシュＩＤは、非メッシュＳＴＡがメッシュネットワークに参加するのを防ぐ特定のＩＤである。

１．２．ＩＥＥＥ８０２．１１ｓのメッシュ構成要素
図５に、メッシュサービスを通知するために利用されるＩＥＥＥ８０２．１１ｓのメッシュ構成要素を示す。このメッシュ構成要素は、メッシュＳＴＡによって送信されるビーコンフレーム及びプローブ応答フレームに含まれる。メッシュ構成要素の主要内容は、要素ＩＤ、長さ、メッシュ形成情報及びメッシュ能力に加えて、経路選択プロトコル識別子、経路選択メトリック識別子、輻輳制御モード識別子、同期方法識別子、及び認証プロトコル識別子である。図３に示すメッシュ構成要素の内容は、メッシュＩＤと共にメッシュプロファイルを形成する。

２．８０２．１１ａｄビームフォーミング（ＢＦ）トレーニングの概要
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格には、ｍｍ波ＷＬＡＮ最先端システムの例が見出される。ＢＦトレーニングは、セクタスイープを利用して各ＳＴＡが送信及び受信の両方に適したアンテナシステム設定を決定できるようにするのに必要なシグナリングを行う双方向ＢＦトレーニングフレーム送信シーケンスである。８０２．１１ａｄのＢＦトレーニングプロセスは、段階的に実行することができる。リンク取得のために指向性送信及び低利得（準無指向性）受信を行うセクタレベルスイープフェーズが実行される。その後、微調整フェーズによって、受信利得、及び複合送受信（ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｄ ｒｅｃｅｉｖｅ）のための最終調整が加えられる。データ送信中には、チャネル変更を調整するために追跡フェーズが実行される。

２．１．８０２．１１ａｄのＳＬＳ ＢＦトレーニング
以下では、８０２．１１ａｄ規格のセクタレベルスイープ（ＳＬＳ）強制フェーズに焦点を当てる。ＳＬＳ中には、一対のＳＴＡが異なるアンテナセクタを通じて一連のセクタスイープ（ＳＳＷ）フレーム（或いは、パーソナルコントロールポイント（ＰＣＰ）局又はアクセスポイント（ＡＰ）局（ＰＣＰ／ＡＰ）における送信セクタトレーニングの場合にはビーコン）を交換して、最高の信号品質を提供する局を発見する。最初に送信を行う局はイニシエータと呼ばれ、２番目に行う局はレスポンダと呼ばる。送信セクタスイープ（ＴＸＳＳ）中には、異なるセクタにおいてＳＳＷフレームが送信され、対を成すノード（レスポンダ）が準無指向性パターンで受け取る。レスポンダは、最良リンク品質（例えば、ＳＮＲ）を提供するイニシエータのアンテナアレイセクタを決定する。

図６に、ＳＴＡ１がＳＬＳのイニシエータであってＳＴＡ２がレスポンダである例を含む、８０２．１１ａｄにおけるＳＳＷの概念を示す。ＳＴＡ１は、送信アンテナパターン微細セクタ（ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｔｅｎｎａ ｐａｔｔｅｒｎ ｆｉｎｅ ｓｅｃｔｏｒｓ）を全てスイープし、ＳＴＡ２は、準無指向性パターンで受け取る。ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１から受け取った最良のセクタをＳＴＡ１にフィードバックする。

図７に、ＳＴＡ１及びＳＴＡ２間の例のための、８０２．１１ａｄ仕様で実装されるＳＬＳプロトコルのシグナリングを示す。送信セクタスイープの各フレームは、セクタカウントダウン指示（ＣＤＯＷＮ）、セクタＩＤ及びアンテナＩＤに関する情報を含む。最良のセクタＩＤ及びアンテナＩＤ情報は、セクタスイープフィードバック及びセクタスイープＡＣＫフレームと共にフィードバックされる。

図８に、以下で概説するフィールドを含む、８０２．１１ａｄ規格で利用されるセクタスイープフレーム（ＳＳＷフレーム）のフィールドを示す。Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（フレーム制御）フィールドは、フレームのタイプを定義するために使用される制御情報と、フレームの処理方法を理解するために以下のフィールドに必要な情報とを含む。Ｄｕｒａｔｉｏｎ（持続時間）フィールドは、ＳＳＷフレーム送信の最後までの時間に設定される。ＲＡフィールドは、セクタスイープの所定の受信者であるＳＴＡのＭＡＣアドレスを含む。ＴＡフィールドは、セクタスイープフレームの送信ＳＴＡのＭＡＣアドレスを含む。セクタスイープ（ＳＳＷ）フィールド及びＳＳＷフィードバックフィールドは、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）と共に含まれる。

図９に、以下のような原理情報（ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を含むＳＳＷフィールドのデータフィールドを示す。Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（方向）フィールドは、０に設定されると、ビームフォーミングイニシエータによってフレームが送信されることを示し、１に設定されると、ビームフォーミングレスポンダによってフレームが送信されることを示す。ＣＤＯＷＮフィールドは、ＴＸＳＳの最後までの残りのＤＭＧビーコンフレーム送信の数を示すダウンカウンタである。セクタＩＤフィールドは、このＳＳＷフィールドを含むフレームを送信するセクタ番号を示すように設定される。ＤＭＧ Ａｎｔｅｎｎａ（アンテナ）ＩＤフィールドは、送信機がこの送信のために現在どのＤＭＧアンテナを使用しているかを示す。ＲＸＳＳ Ｌｅｎｇｔｈ（長さ）フィールドは、ＣＢＡＰで送信された時にのみ有効であり、そうでない場合には留保される。このＲＸＳＳ Ｌｅｎｇｔｈフィールドは、送信側ＳＴＡによって要求された受信セクタスイープの長さを指定し、ＳＳＷフレームの単位で定義される。

図１０Ａ及び図１０Ｂに、異なるＳＳＷフィードバックフィールドを示す。図１０Ａに示すフォーマットは、イニシエータセクタスイープ（ＩＳＳ）の一部として送信される時に使用され、図１０Ｂのフォーマットは、ＩＳＳの一部として送信されない時に使用される。Ｔｏｔａｌ Ｓｅｃｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ＩＳＳ（ＩＳＳ内総セクタ）フィールドは、イニシエータがＩＳＳにおいて使用する総セクタ数を示す。Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＲＸ ＤＭＧ Ａｎｔｅｎｎａｓ（ＲＸ ＤＭＧアンテナ数）サブフィールドは、イニシエータが次の受信セクタスイープ（ＲＳＳ）中に使用する受信機ＤＭＧアンテナの数を示す。Ｓｅｃｔｏｒ Ｓｅｌｅｃｔ（セクタ選択）フィールドは、直前のセクタスイープにおいて最良の品質で受け取られたフレーム内のＳＳＷフィールドのｖａｌｕｅ ｏｆ Ｓｅｃｔｏｒ ＩＤ（セクタＩＤ値）サブフィールドを含む。ＤＭＧ Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｅｌｅｃｔ（ＤＭＧアンテナ選択）フィールドは、直前のセクタスイープにおいて最良の品質で受け取られたフレーム内のＳＳＷフィールドのＤＭＧ Ａｎｔｅｎｎａ ＩＤ（ＤＭＧアンテナＩＤ）サブフィールドの値を示す。ＳＮＲレポートフィールドは、直前のセクタスイープ中に最良の品質で受け取られた、セクタ選択フィールドに示されるフレームのＳＮＲの値に設定される。Ｐｏｌｌ Ｒｅｑｕｉｒｅｄ（ポール要求）フィールドは、非パーソナル基本サービスセットコントロールポイント（非ＰＣＰ）又は非アクセスポイント（非ＡＰ）ＳＴＡによって１に設定されると、ＰＣＰ／ＡＰに非ＰＣＰ／非ＡＰとの通信を開始するように要求することを示す。Ｐｏｌｌ Ｒｅｑｕｉｒｅｄフィールドは、０に設定されると、ＰＣＰ／ＡＰが通信を開始するかどうかに関する設定を非ＰＣＰ／非ＡＰが有していないことを示す。

３．開示する同時ＢＦトレーニング及びメッシュ発見
３．１．検討中のトポロジー
以下の節では、ｍｍ波メッシュネットワークについて検討する。マルチホップ通信を通じたメッシュネットワーキングは、リンクバジェット制限によって送信範囲の拡大を可能にする。

図１１に、指向性送信を行う無線ノードグループ例１０を示し、ＳＴＡ Ａ１２、ＳＴＡ Ｂ１４、ＳＴＡ Ｃ１６、ＳＴＡ Ｄ １８及びＳＴＡ Ｅ ２０間の接続を示す。ＳＴＡ Ａ１２を例に取ると、その送信には、ビームフォーミングを用いたＳＴＡ Ｂ１４及びＳＴＡ Ｃ１６との通信を可能にする範囲２２がある。しかしながら、ＳＴＡ Ａの通信範囲は、たとえビームフォーミング後であってもＳＴＡ Ｄ及びＥに到達することはできない。ＳＴＡ Ｄ又はＳＴＡ Ｅと通信をやりとりできるようにＳＴＡ Ａのカバレッジを拡張するには、メッシュネットワークの形成が必要である。メッシュネットワークを形成するための最初のステップは、近隣ノードを発見して、メッシュネットワークのピアノードに指向的に通信できるようにすることである。

３．２．同時ＢＦトレーニング及びメッシュ近隣探索プロトコル
３．２．１．概要
上述したように、メッシュネットワークに参加する際には、近隣探索が最初のステップである。しかしながら、ｍｍ波通信では、ピアＳＴＡ間で指向的に通信するためにビームフォーミングトレーニングが必要である。本開示は、指向性送信を行う無線メッシュネットワークのための近隣探索プロトコルを提供する。このプロトコルは、同時近隣探索及びビームフォーミングトレーニングを効率的に達成する。

図１２に、近隣探索プロトコルにおける高水準ステップの実施形態例３０を示す。ブロック３２において、ネットワーク探索（ｎｅｔｗｏｒｋ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）のセクタスイープを実行し、その後にＢＦトレーニングの完了及びメッシュネットワーク探索への応答３４、そして記録３６、並びにＢＦセクタ情報及び近隣リストと続く。

３．２．２．開始フェーズ
能動的であるか、それとも受動的であるかにかかわらずメッシュネットワーク探索のための走査を行う同時メッシュネットワーク探索及びＢＦトレーニングを実行する本開示の１つの中核は、ＢＦトレーニングプロセスに統合される。異なるアンテナセクタから、ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索という目的に同時に適う走査フレームが送信される。

図１３に、同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク近隣者発見のためのセクタスイーピングの実施形態例５０を示す。図示のメッシュ局５２からは、セクタスイープ方向５６と共に送信セクタ５４ａ〜５４ｎを示す。メッシュネットワークに参加しようとするＳＴＡは、プローブ要求（能動的走査）を送信してピアメッシュＳＴＡの利用可能性をチェックする。また、既存のメッシュＳＴＡは、ＢＦトレーニング及び近隣リストを周期的に更新するために、以下に限定するわけではないが、（ａ）ＳＳＷフィールド、（ｂ）ＢＦセクタ数、（ｃ）カウントダウン、（ｄ）メッシュプロファイルフィールド、（ｅ）メッシュＩＤ要素及び（ｆ）メッシュ構成要素、を含むことができるビーコンフレームを各セクタにおいて送信する。

図１４に、メッシュネットワークに参加しようと試みるＳＴＡロジックの実施形態例７０を示す。プロセスの開始７２に当たり、新たなＳＴＡが、記憶されているメッシュプロファイルパラメータをフェッチし（７４）、記憶されているアンテナパラメータをフェッチし（７６）、その後に一群の微細セクタにわたってスイーププローブ要求フレームを生成して（７８）、受信ＢＦ加重を適用する（８０）。プローブ応答フレームが受け取られたかどうかを判定する（８２）。プローブ応答が受け取られた場合、ブロック８４において、最良のセクタに関する情報と共にメッシュプロファイルパラメータを記録し、ＢＦ及びプローブ応答フレームを送信し（８６）、その後に判定ブロック８８に到達する。また、判定ブロック８２においてプローブ応答フレームが受け取られていない場合には、ブロック８８を直接実行して、全てのアンテナパターンセクタが試行されたかどうかをチェックする。全てのアンテナパターンセクタが試行されていない場合には、ブロック７８にジャンプして別のアンテナパターンセクタを試行する。そうではなく全てのアンテナパターンセクタが試行されていれば、プロセスは終了する（８９）。

従って、ＳＴＡは、プローブ要求をスイープし、既存のメッシュネットワークにおいて協働的に近隣者を発見して近隣者とのＢＦトレーニングを開始する。新たなＳＴＡは、限られた数の微細セクタにわたってプローブ要求をスイープし、他の近隣メッシュＳＴＡから応答を受け取るのを待つことができる。新たなＳＴＡはスイープを繰り返すが、送信アンテナパターンの全てのセクタをカバーするまで新たな微細セクタの組を使用する。

図１５Ａ及び図１５Ｂに、既存のメッシュＳＴＡが周期的ビーコンを送信するために実行するロジックの図１２の代替の実施形態例９０を示す。このルーチンは、ブロック９２から開始してビーコン間隔タイマが期限切れを迎え９４、この時点で、ＳＴＡは、記憶されているメッシュプロファイルパラメータをフェッチ９６し、アンテナパターンパラメータをフェッチ９８し、その後に一群の微細セクタにわたってビーコンフレームをスイープして（１００）、受信ＢＦ加重を適用する（１０２）。ブロック１０４において、ＢＦトレーニングレスポンダフレームが受け取られたかどうかを判定する。フレームが受け取られた場合、ブロック１０６において、メッシュプロファイルパラメータ及び最良のセクタに関する情報を記録（記憶）し、その後にＢＦ ＡＣＫフレームをピアメッシュＳＴＡに送信する（１０８）。ブロック１０８後、或いはブロック１０４においてＢＦトレーニングレスポンダフレームが受け取られなかった場合、図１３Ｂの判定ブロック１１０に到達してプローブ要求が受け取られたかどうかを判定する。プローブ要求が受け取られた場合、ブロック１１２において、プローブ要求フレームに対する応答を行う。受け取られていなければ、ブロック１１２をスキップし、判定１１４において、全ての送信アンテナパターンセクタがチェックされたかどうかをチェックする。全てのアンテナセクタがチェックされていない場合、実行はブロック９８に戻ってさらなるセクタをチェックする。そうではなく全てのアンテナパターンセクタがチェックされていれば、プロセスは終了する（１１６）。

従って、既存のメッシュＳＴＡは、ビーコン間隔タイマが切れた時点でビーコンフレームをスイープして近隣の他のノードにその存在を知らせて特定のメッシュネットワークに属することが分かる。ビーコンは、他のメッシュノードとのＢＦトレーニングを実行するためにも使用される。メッシュＳＴＡは、受信時間中に新たなＳＴＡからの要求を受け取ってメッシュネットワーク（プローブ要求）に参加してこれらの要求に応えることができる。次節では、プローブ要求への応答を、図１６において詳述するサブルーチンとして示す。スイーピングプロセスは、新たなＳＴＡについて上述したプロセスと同様に繰り返される。

３．２．３．応答フェーズ
本開示の別の中核は、別のＳＴＡによって送信されたネットワーク探索フレーム及びＢＦトレーニングフレームへのメッシュＳＴＡ応答を同時に行うことである。レスポンダＳＳＷ及びメッシュ確認応答フレームが全てのセクタにわたってスイープされる。レスポンダＳＳＷ及びメッシュ確認応答フレームの内容は、（ａ）ピアＳＴＡによるノードＩＤの確認応答及び交換、発信元及び宛先アドレスと、（ｂ）メッシュＳＴＡイニシエータ及び対応するリンクメトリック（例えば、ＳＮＲ）からの最良の受信セクタを用いたＢＦトレーニングフィードバックとを含むことができる。

全てのＴＸセクタにわたってフレームがスイープされるので、ネットワーク内の既存のメッシュＳＴＡは、接続品質に加えて、初期化メッシュＳＴＡノードＩＤ及びメッシュピアＳＴＡの確認応答を耳にする。このようにして、メッシュネットワーク探索が成長し、ＳＴＡは、範囲外の（又はリンクが遮断された）新たなＳＴＡ、及び範囲外ＳＴＡに向かうリレーとして機能できるメッシュＳＴＡに関して素早く学習することができる。

図１６に、メッシュネットワークに参加しようとする新たなＳＴＡから図１３Ｂのブロック１１２に示すようにプローブ要求を受け取ったメッシュＳＴＡによる応答の実施形態例１３０を示す。このサブルーチンは、ＳＴＡがプローブ要求フレームを受け取った（１３４）時に開始し（１３２）、この時点でセクタカウントダウン、セクタＩＤ、及び対応するリンクメトリックを記録（記憶）する（１３６）。判定ブロックに到達して（１３８）、セクタカウントダウンがゼロに到達したかどうかを判定する。カウントダウンがゼロに到達していない場合、実行はブロック１３４に戻り、そうでなければ、ブロック１４０において最良のセクタＩＤ及び対応するリンクメトリックを記録する。ＳＴＡは、同時プローブ応答及びレスポンダＢＦフレームを準備して（１４２）、送信ＢＦ加重を適用する（１４４）。次に、ＳＴＡは、複数のセクタにわたる最良のセクタ情報を含むスイーププローブ応答を実行する（１４６）。次に、ＳＴＡは、メッシュ発見イニシエータＳＴＡから確認応答（ＡＣＫ）を受け取り（１４８）、その後にルーチンは終了する（１４９）。

従って、上記から、既存のメッシュＳＴＡは、セクタカウントダウンがゼロに到達するまで複数のセクタからの着信プローブ要求フレームをリスンし続けることが分かる。次に、既存のメッシュＳＴＡは、最良のセクタ情報を処理してメッシュプロファイルパラメータを単一フレームに集約する。既存のメッシュＳＴＡは、この同時ＢＦレスポンダフレーム及びプローブ応答フレームを複数のセクタにわたってスイープする。最後に、既存のメッシュＳＴＡは、プローブ応答に対する確認応答、及び新たなＳＴＡに向かう最良のＢＦセクタを待つ。

図１７に、ピアメッシュＳＴＡから周期的ビーコンフレームを受け取ったメッシュＳＴＡの応答の実施形態例１５０を示す。メッシュネットワーキングに関する８０２．１１ｓなどの先行技術では、ノードの存在及びメッシュネットワークの能力をブロードキャストするためにビーコンが使用される。しかしながら、本開示では、ビーコンが、新たなＳＴＡにメッシュネットワークの存在を知らせることに加えて、メッシュネットワークの他のノードとの周期的ＢＦトレーニングを実行する手段の役割も果たす。

この図では、ＳＴＡがビーコンフレームを受け取った（１５４）時にルーチンが開始し（１５２）、セクタカウントダウン、セクタＩＤ、及び対応するリンクメトリックを記録（記憶）する（１５６）。判定に到達して（１５８）、セクタカウントダウンがゼロに到達したかどうかを判定する。ゼロに到達していない場合、実行はブロック１５４に戻る。そうでなければ、ゼロのカウントダウンと共にブロック１６０に到達し、最良のセクタＩＤ及び対応するリンクメトリックを記録（記憶）し、その後にＳＴＡがレスポンダＢＦフレームを準備し（１６２）、送信ＢＦ加重を適用して（１６４）、複数のセクタにわたってレスポンダＢＦフレームをスイープ１６６する。その後、局は、ピアメッシュ局から確認応答を受け取り（１６８）、その後にルーチンは終了する（１６９）。

３．２．４．フレーム内容
同時ＢＦトレーニング及びメッシュ発見プロトコルの動作を可能にするために、ＳＳＷプローブ要求及び応答フレームに含まれる新たな情報要素（ＩＥ）を提案する。新たなフレームフォーマットであるメッシュＳＳＷ（ＭＳＳＷ）フレームを導入する。

図１８に、以下を示すＭＳＳＷ制御フレームの本体の実施形態例１７０を示す。
ＲＸ Ｓｔａｒｔ（ＲＸ開始）：このフレームの開始に関するこの方向に対応する受信開始時間、
ＲＸ Ｄｕｒａｔｉｏｎ（ＲＸ持続時間）：このＭＭＳＷに対する応答フレームの受信専用スロットの整数、
ＭＳＳＷ：次節で詳述するメッシュＳＳＷ ＩＥ、
ＭＳＳＷ−ＦＢ：次節で詳述するメッシュＳＳＷフィードバックＩＥ、
ＭｅｓｈＩＤ（メッシュＩＤ）：識別メッシュネットワークを通知するためのＩＥ、
Ｍｅｓｈ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ（メッシュ構成）：メッシュサービスを通知するためのＩＥ。

ＭＳＳＷ ＩＥは、一部を修正した８０２．１１ａｄ仕様において使用される最新技術のＳＳＷ ＩＥに類似する。

図１９に、以下のようなフィールド内容を含むＭＳＳＷ ＩＥの実施形態例１８０を示す。Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（方向）フィールドは、０に設定されると、ビームフォーミングイニシエータによってフレームが送信されることを示し、１に設定されると、ビームフォーミングレスポンダによってフレームが送信されることを示す。Ｇｒｏｕｐ（グループ）フィールドは、本発明の明細書において説明した微細セクタグループの数に設定される。Ｇｒｏｕｐ ＩＤは、現在のフレームを送信するセクタが属するグループを示す。ＣＤＯＷＮフィールドは、ＴＸＳＳの最後までの残りのＤＭＧビーコンフレーム送信の数を示すダウンカウンタである。セクタＩＤフィールドは、このＳＳＷフィールドを含むフレームを送信するセクタ番号を示すように設定される。ＤＭＧ Ａｎｔｅｎｎａ（アンテナ）ＩＤフィールドは、送信機がこの送信のために現在どのＤＭＧアンテナを使用しているかを示す。ＲＸＳＳ Ｌｅｎｇｔｈ（長さ）フィールドは、ＣＢＡＰで送信された時にのみ有効であり、そうでない場合には留保される。このＲＸＳＳ Ｌｅｎｇｔｈフィールドは、送信側ＳＴＡによって要求された受信セクタスイープの長さを指定し、ＳＳＷフレームの単位で定義される。

図２０に、ＭＳＳＷ−ＦＢ ＩＥの実施形態例１９０を示す。８０２．１１ａｄの仕様におけるＳＳＷ−ＦＢ ＩＥと比べると、ＭＳＳＷ−ＦＢフィールドは、ＭＳＳＷ−ＦＢ ＩＥの先頭にＧｒｏｕｐ ＩＤを追加し、Ｇｒｏｕｐ ＩＤは、現在のフレームが情報をフィードバックしているセクタのグループ数を示す。

４．同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索のシグナリング
４．１．交互送受信セクタスイーピング
現在開示している同時メッシュ及びＢＦトレーニングの中核は、アンテナセクタにわたって協働的にスイープを行って近隣メッシュノードを走査するためのシグナリング方法である。本開示は、１つの実施形態において、メッシュ走査信号を含む交互になったＴＸ及びＲＸセクタスイーピングを利用する。

図２１Ａに、送信セクタＢＦトレーニング及び粗セクタ受信ＢＦトレーニング中のセクタスイーピングの実施形態例２１０を示す。この図では、メッシュＳＴＡ２１２が、グループ２１６、２１８及び２２０で示すＴＸアンテナセクタ２１４を有することが分かる。

図２１Ｂに、図２１Ａの概念を時間領域２３１にマッピングした実施形態例２３０を示す。この図では、微細セクタ（ＴＸ ＢＦ）を用いた送信期間及び粗ＲＸ ＢＦを用いた受信期間が交互になっていることが分かる。図１９Ａのセクタグループ２１６への送信が生成２３２され、これに応答して粗ＢＦが受信２３４される。その後、図１９Ａのセクタグループ２１８の送信２３６の後に、粗ＲＸ ＢＦ期間２３８が続く。同様に、図１９Ａのセクタグループ２２０の送信２４０の後に、別の粗ＲＸ ＢＦ期間２４２が続く。

従って、送信間隔中には、メッシュ構成情報を含むＳＳＷフレームが指向的に送信されることが分かる。受信期間中には、他のメッシュＳＴＡからレスポンダＳＳＷフレームの形でメッシュ確認応答が受け取られる。送信時間「ｔ」は、ＴＸセクタの数と、粗ＲＸ ＢＦ設計に望まれる精度とに依存する。受信時間「ｒ」は柔軟である。受信時間「ｒ」は、複数の近隣メッシュＳＴＡからの確認応答に対応することができる。受信時間「ｒ」は、進行中のデータ送信のための、又は他のＳＴＡからの周期的同時近隣探索及びＢＦトレーニングフェーズのための媒体の共有を可能にすることもできる。

４．２．ワンショット送受信セクタスイーピング
別の実施形態では、１つのＢＦトレーニング送信間隔にＢＦトレーニング受信間隔が後続すると考えられる。前の実施形態と同様に、微細アレイパターンセクタを用いて送信を実行し、粗ＲＸビームフォーミングを用いて受信を実行する。しかしながら、この実施形態の受信ＢＦ間隔は、スロットに分割される。各スロット中には、チャネルにアクセスして、メッシュ発見応答も含むイニシエータＳＴＡとのＢＦトレーニングを完了するために、一部の近隣メッシュＳＴＡのみが競い合う。

図２２に、時間２５１に沿ったワンショットＳＳＷ送受信ＢＦの実施形態例２５０を示す。受信期間中の近隣メッシュＳＴＡのチャネルアクセスは、セクタグルーピング機構を通じて行われる。期間２５２において、図１９Ａに示すグループ２１６、２１８、２２０のＳＳＷ及びメッシュ走査フレームが送信される。これに応答して、２５４、２５６及び２５８の期間中に、祖受信ビームフォーミングパターンの加重がそれぞれ適用される。このようにして、送信セクタのグループがグループＩＤにマッピングされる。このグループＩＤは、同時ＢＦトレーニング及びメッシュ発見要求信号の全てのフレームでシグナリングされる。ＭＳＳＷ ＩＥにおいて説明した詳細については、図１９を参照されたい。近隣ＳＴＡは、このグループＩＤを処理すると、このグループ指数を送信スロットにマッピングする。その後、近隣ＳＴＡは、チャネルにアクセスして、この特定の送信スロット中にのみメッシュネットワーク探索メッセージに応答するとともにＢＦトレーニングを完了する。

５．メッシュネットワーク探索のための適応的シグナリング
５．１．概要
本開示の別の中核は、メッシュネットワーク探索シグナリングの異なるパラメータの適応を説明することである。部分的ＢＦトレーニング、ＢＦトレーニングの凍結、及びメッシュネットワーク探索の開始及び再開の概念を開示する。

また、同時ＢＦトレーニングフレーム及びメッシュネットワーク探索フレームの交互送受信のために柔軟な時間を割り当てる。早期の終了決定と、送信及び受信に割り当てられる時間とに影響を与える因子としては、ＳＴＡのアンテナ能力、他のメッシュＳＴＡから受け取られた応答、特定のトラフィックタイプに許容される待ち時間、及びサービス品質（ＱｏＳ）の制約が挙げられる。この適応的スキームによって許容される柔軟性は、様々なレベルのノード密度を有するメッシュネットワークにおける効率的な発見及びデータ交換を可能にする。

５．２．トレーニング及びメッシュ発見の凍結
図２３に、タイムライン２７２に沿ってＢＦトレーニング及びメッシュ発見を凍結する実施形態例２７０を示す。他のメッシュＳＴＡ２８２を含む近隣ＳＴＡから多くの応答２７６、２８０が受け取られたので、同時ＢＦトレーニング及びメッシュ発見は、２つのメッシュ走査期間２７４、２７８後に中断する。メッシュＳＴＡは、データパケットを配信する際の待ち時間を避けるために、発見されたメッシュＳＴＡ２８６、２８８との通信２８４を開始するという局所的な決定を行う。その後、ＳＴＡは、応答２９２と共に、全ての送信セクタをスイープし終えるまで同時ＢＦトレーニング及びメッシュ発見を再開する（２９０、２９４）。その後、ＳＴＡは、他の局との通信２９６を開始する。

５.３．柔軟なメッシュ発見送受信時間
図２４Ａ〜図２４Ｃに、柔軟な送信時間の割り当てを示す。図２４Ａには、本明細書では６つとして例示する複数の微細送信セクタ３１４ａ〜３１４ｎがメッシュＳＴＡ３１２に構成されていると仮定する実施形態例３１０を示す。図２４Ｂには、各メッシュ走査期間に２つのセクタをスイープするように決定されたタイムライン３３２上の実施形態例３３０を示す。従って、期間「ｔ＿ａ」３３８においてセクタ１のスイープ３３４とセクタ２のスイープ３３６とが行われ、その後に受信期間「ｒ」３４０が続く。同様に、セクタ３のスイープ３４２とセクタ４のスイープ３４４とが行われ、その後の期間にセクタ５のスイープ３４６とセクタ６のスイープ３４８とが行われる。

図２４Ｃには、各メッシュ走査期間に３つのセクタをスイープするように決定された同じタイムライン３３２上の実施形態例３５０を示す。従って、期間「ｔ＿ｂ」３５２においてセクタ１のスイープ３３４と、セクタ２のスイープ３３６と、セクタ３のスイープ３４２とが行われ、その後に受信期間「ｒ」３５４が続く。その後の期間に、セクタ４のスイープ３４４と、セクタ５のスイープ３４６と、セクタ６のスイープ３４８とが行われる。図２４Ｂのスイーピングパターンは、図２４Ｃと比べると、近隣ＳＴＡからの応答の受信中に衝突の可能性が低いという利点がある一方で、１つのメッシュネットワーク探索サイクルを終了するために掛かる全体的な時間が長いという不利点もある。

図２５Ａ及び図２５Ｂに、タイムライン３３２にわたって柔軟な受信時間を割り当てる実施形態例３９０、４１０を示す。これらの図では、送信期間「ｔ」３９２、４１２は、メッシュ発見期間内でそれぞれ同じである。しかしながら、図２５Ｂでは、既存のメッシュＳＴＡからの応答又はビーコンの受信に、時間「ｒ＿ａ」３９４と比べて長い時間「ｒ＿ｂ」４１４が割り当てられている。これらの両図では、セクタ１〜６のスイープ３３４、３３６、３４２、３４４、３４６及び３４８が行われることが分かる。受信時間が長いと、近隣ＳＴＡからの応答受信中における衝突確立が低下し、既存のメッシュＳＴＡ間の進行中のデータ送信が途絶しにくくなる。しかしながら、図２５Ｂに示す受信時間は、図２５Ａの受信時間と比べて長いため、１つのメッシュネットワーク探索サイクルを終了するために掛かる全体的な時間が長くなる。

５．４．メッシュ発見信号を適応させるロジック
図２６Ａ〜図２６Ｂに、ＳＴＡがメッシュ発見シグナリングを適応させるために実行するロジックの実施形態例４３０を示す。このフロー図には以下の呼称が見られる。
Ｎ：総送信セクタ数、
Ｌ：最大許容待ち時間、
Ｇ：セクタグループ数又はメッシュ走査期間数、
ｇ：セクタグループの実行指数、
Ｍ：グループ当たりのスイープされた送信セクタ数、
Ｔｓ：単一のセクタから１つのフレームをスイープするのに必要な時間、
ｊ：待ち時間に対するメッシュ発見フレームの単一のスイープ期間に割り当てられた時間を表す分数、
ｑ：単一のメッシュ走査期間における送信に対する受信に割り当てられた時間を表す数字、
Ｒ：所与の時点までに既存のメッシュＳＴＡから受け取られたメッシュ発見応答数、
Ｒ＊：予め定められたＲの閾値、
Ｄ：所与の時点におけるメッシュ発見に費やされた時間、
ｋ：待ち時間に対する部分的メッシュ走査に割り当てられた時間を表す分数。

これらのパラメータは、ＢＦトレーニング及び／又は柔軟な送信及び受信時間の凍結を達成するためのメッシュ発見シグナリングの適応を可能にする。プロセスが開始されると（４３２）、ＳＴＡは、記憶されている送信アンテナ能力をフェッチし（４３４）、記録Ｎはセクタの数を含む（４３６）。次に、単一の微細セクタのスイープ時間としてのＴｓを決定（計算）する（４３８）。ＳＴＡは、記憶されているサービス品質（ＱｏＳ）要件をフェッチし（４４０）、最大推奨待ち時間としてＬを記録する（４４２）。グループ当たりの最大微細セクタ数としてのＭ＝（Ｌ＊ｊ）／Ｔｓの決定（計算）（４４４）。次に、値ＧをＧ＝Ｎ／Ｍとして決定（計算）する（４４６）。ブロック４４８において、受信期間としてのｒをＭ＊Ｔｓ＊ｑとして決定する。ブロック４５０においてメッシュ発見フレームを準備し、ｇを１に初期化し（４５２）、その後にｇ番目のセクタグループを通じてメッシュ発見フレームをスイープする（４５４）。次に、図２６Ｂのブロック４５８においてＲＸ ＢＦ加重を適用し、受け取られたメッシュ及びＢＦトレーニング応答を処理する（４６０）。ブロック４６２において、メッシュ発見応答の数（Ｒ）が所定の閾値（＊Ｒ）よりも大きいかどうかを判定すると同時に、所与の時点におけるメッシュ発見に費やされた時間（Ｄ）が、部分的走査に割り当てられた時間（ｋ）を表す分数を最大許容待ち時間（Ｌ）倍したものよりも大きいかどうかを判定する。

判定４６２において関係が満たされて両条件が満たされた場合、ブロック４６４を実行して、発見されたメッシュＳＴＡとのデータ交換を含むピアリングプロセスを開始する。その後、値Ｒ及びＤをゼロにリセットし（４６６）、実行は判定ブロック４６８に進んで、実行指数（ｇ）がセクタグループ数又はメッシュ走査期間数（Ｇ）に等しいかどうかをチェックする。この条件が満たされた場合、プロセスは終了し４６９、そうでなければ、実行は、図２６Ａのブロック４５６に戻って実行指数を増分（ｇ＝ｇ＋１）してこの図のブロック４５４に進む。

上記の例では、ＳＴＡに、Ｎ＝１６セクタ、Ｌ＝２ｍｓｅｃの待ち時間、Ｔｓ＝５０μｓ、ｊ＝０．１、ｋ＝０．４、ｑ＝２、Ｒ＊＝１０というパラメータを仮定する。走査期間当たりのセクタ数を計算すると、Ｍ＝Ｌ＊ｊ／Ｔｓ＝２０００＊０．１／５０＝４セクタとなる。セクタグループ数又は走査期間数Ｇを計算すると、関係Ｇ＝Ｎ／Ｍ＝４期間又はグループとなる。グループ当たりの送信時間は、Ｍ＊Ｔｓ＝４＊５０＝２００μｓとなる。グループ当たりの受信時間は、ｒ＝Ｍ＊Ｔｓ＊ｑ＝４＊５０＊２＝４００μｓとなる。従って、この例では、１つのメッシュ発見送信及び受信サイクルに６００μｓ掛かる。

第１のメッシュ発見期間後に受け取られた既存のＳＴＡからのプローブ応答又はビーコンのいずれかであるメッシュ発見応答数を４と仮定する。従って、Ｒ＝４＜Ｒ＊となる。この時点で、Ｄ＝６００μｓ、Ｌ＊ｋ＝２０００＊０．４＝８００となり、従ってＤ＜Ｌ＊ｋであることが明らかである。従って、図２６Ａ及び図２６Ｂについて説明したようなメッシュ発見を凍結する条件は満たされていない。

第２のメッシュ発見サイクルに進むと、このシナリオでは７つの応答が受け取られると仮定する。この時点で、Ｄ＝１２００μｓ、Ｒ＝４＋７＝１１である。従って、メッシュ発見を凍結する条件が満たされている。メッシュ発見は一時的に中断される。ＳＴＡは、メッシュピアリングを開始し、メッシュ局とのデータ交換は既にこれまでに発見されている可能性が高い。その後、ＳＴＡは、他のセクタグループをスイープすることによってＢＦトレーニング及びメッシュ発見を再開することができる。

図２７Ａ〜図２７Ｆに、メッシュ発見プロトコルを示す。図２７Ａには、ｍｍ波メッシュネットワークＳＴＡグループの実施形態例４７０を示し、ＳＴＡ Ａ４７２、ＳＴＡ Ｂ４７４、ＳＴＡ Ｃ４７６、ＳＴＡＤ ４７８、ＳＴＡ Ｅ４８０及びＳＴＡ Ｆ４８２を示す。既存のメッシュＳＴＡ内にＳＴＡ Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦが存在し、ＳＴＡ Ａがメンバになるべくこれらにリンクするシナリオについて検討する。破線矢印は、既存のメッシュＳＴＡ Ｂ、Ｃ及びＤ間の進行中の通信を示し、点線矢印は、ＳＴＡ Ｂ、Ｃ、Ｅ及びＦがＳＴＡ Ａの送信範囲内に存在することを示す。

図２７Ｂは、それぞれがセクタスイープ４９４に関連する４つのセクタを有する３つのグループ４９６、４９８及び５００に分割された１２個の微細ＴＸセクタ４９３を示す、ＳＴＡ Ａ４９２のＴＸ及びＲＸ ＢＦセクタの実施形態例４９０である。このグループ化は、前節で説明したロジックに従う。受信中の３つの粗ＢＦセクタが、近隣ＳＴＡからの応答を検出する可能性を高める。

図２７Ｃに、タイムライン５１１上でメッシュ発見フレームをスイープする１つの実施形態例５１０を示す。メッシュ発見応答のための交互送受信が行われる。各セクタグループのスイーピングを示しており、図２７Ｂの第１のグループ４９６のスイープ５１２、応答５１４の後に、メッシュ発見応答フレーム５１６のためのＡＣＫが送信される。その後に図２５Ｂの第２のグループ４９８のスイープ５１８、応答５２０、そしてメッシュ発見ＡＣＫ５２２が続く。最後に図２７Ｂの第３のグループ５００がスイープを行い（５２４）、その後に応答５２６、そしてメッシュ発見ＡＣＫ５２８が続く。

なお、微細セクタグループを通じてメッシュ発見フレームをスイープした後には、ＳＴＡ ＡがＢＦ ＲＸ加重を適用して、既存のメッシュＳＴＡからのメッシュ発見応答フレーム又はビーコンを待つ。メッシュ発見応答フレームのための確認応答５１６、５２２、５２８は、新たな微細セクタグループをスイープする前に送信される。

図２７Ｄには、同じタイムライン５１１上のＳＴＡ Ａによる応答受信の実施形態例５３０を示す。ＳＴＡ Ｆ５３２、ＳＴＡ Ｅ５３４、ＳＴＡ Ｃ５３６及びＳＴＡ Ｂ５３８の応答が着信しているのが分かる。なお、ＳＴＡ Ａにおける単一のセクタグループがＳＴＡ Ｅ及びＦの両方をカバーする。ＳＴＡ Ａにおける第１の受信期間中には、ＳＴＡ Ｅ及びＦの両方が、ＳＴＡ Ａに応答するためのチャネルアクセスを競い合う。第２の受信期間では、ＳＴＡ Ｃが、ＳＴＡ Ａからのメッシュ発見セクタのスイーピングをリスンする唯一のＳＴＡである。ＳＴＡ Ｃは、第２の受信期間中にメッシュ発見フレームに応答する。なお、ＳＴＡ Ｃは、既存のメッシュネットワークとの通信に関与していると理解されたい。しかしながら、ＳＴＡ Ａによる第１のセクタグループのスイーピング及び比較的長い受信期間により、ＳＴＡ Ｃの進行中の通信は、ＳＴＡ Ａから遮断されることなく行うことができる。同様に、第３の受信期間では、第３のセクタグループを通じてスイープされたフレームにＳＴＡ Ｂのみが応答する。

近隣ＳＴＡから受け取られる応答数には制限があるので、ＳＴＡ Ａは、前節で説明したようにメッシュ発見／ＢＦトレーニングフェーズを中断しないと判断する。ＳＴＡ Ａは、メッシュ発見フェーズを終了し、その後に既に発見されているＳＴＡとのピアリング及びデータ交換を開始する。

図２７Ｅ及び図２７Ｆには、同じタイムライン５１１上における、前節で説明したようなメッシュ発見／ＢＦトレーニングの交互送受信の変形の実施形態５５０、５７０を示す。図２７Ｅでは、スイープ５５２、５５４、５５６を用いて全ての微細セクタをスイープした後に、メッシュ発見フレームを感知したＳＴＡが、特定の受信期間中にメッシュネットワーク応答フレームを用いて５５８、５６０及び５６２に応答を戻すために競い合う。ＳＴＡ Ａは、全ての受信期間の終了後に、メッシュ発見応答フレームを送信したメッシュＳＴＡに指向的に送信する複数の確認応答フレーム（ＡＣＫ）５６４をスケジュールする。図２７Ｆには、ＳＴＡ Ａによる、ＳＴＡ Ｆ５７２、ＳＴＡ Ｅ ５７４、ＳＴＡ Ｃ５７６及びＳＴＡ Ｂ５７８の着信応答を含む応答受信の例５７０を示す。

図２８Ａに、局（ＳＴＡ）ハードウェア構成の実施形態例５９０を示す。この例では、コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）５９６及びメモリ（ＲＡＭ）５９８が接続されたバス５９４に結合された外部Ｉ／Ｏ接続５９２を示す。外部Ｉ／Ｏは、ＳＴＡにセンサ及びアクチュエータなどの外部Ｉ／Ｏを提供する。プロセッサ５９６上では、メモリ５９８からの命令が実行されて、通信プロトコルを実装するプログラムを実行する。この図示のホストマシンは、バス５９４と、近隣ＳＴＡとの間でフレームの送受信を行う複数のアンテナ６０４ａ〜６０４ｎ、６０６ａ〜６０６ｎ及び６０８ａ〜６０８ｎをそれぞれがサポートする無線周波数（ＲＦ）回路６０２ａ、６０２ｂ、６０２Ｃとの間に結合されたモデム６００を含むように構成される。この例には３つのＲＦ回路を示しているが、本開示の実施形態は、いずれかの任意の数のＲＦ回路に結合されたモデム６００を含むように構成することもできる。一般的に、多くのＲＦ回路を使用すれば、アンテナビーム方向のカバレッジも広くなる。なお、利用されるＲＦ回路の数及びアンテナの数は、特定の装置のハードウェア制約によって決まると理解されたい。ＳＴＡが、近隣ＳＴＡと通信する必要がないと判断した時には、ＲＦ回路及びアンテナの一部を無効にすることもできる。少なくとも１つの実施形態では、ＲＦ回路が、周波数コンバータ及びアレイアンテナコントローラなどを含み、ビームフォーミングを実行して送信及び受信を行うように制御される複数のアンテナに接続される。このように、ＳＴＡは、複数のビームパターンの組を使用して信号を送信することができ、各ビームパターン方向はアンテナセクタとみなされる。アンテナセクタは、アレイアンテナコントローラによって命令されるＲＦ回路及びビームフォーミングの選択によって決定される。５９６〜６０４ｃなどのＳＴＡハードウェアコンポーネントは、上述したものとは異なる機能分割を有することもできるが、そのような構成は、説明した構成の変形例と見なすことができる。

図２９に、ＳＴＡが複数の（例えば、３６個の）アンテナセクタパターンを生成するために利用できるアンテナ送信方向の実施形態例６３０を示す。限定ではなく一例として、３つのＲＦ回路６３２ａ、６３２ｂ及び６３２ｃとその接続アンテナとを実装するＳＴＡを示す。各ＲＦ回路及びその接続アンテナは、同様のパターン６３６、６３８と共に６３４ａ〜６３４ｎとして示す複数の（例えば、１２個の）ビームフォーミングパターンを生成し、ＳＴＡは、全部で３６個のアンテナセクタを提供する。限定ではなく説明を単純にする目的で、全てのＳＴＡが４つのアンテナセクタを有していると仮定する。アンテナセクタには、あらゆる任意のビームパターンをマッピングすることができる。通常、ビームパターンは、鋭角ビーム（ｓｈａｒｐ ｂｅａｍ）を生成するように形成されるが、複数の角度から信号を送受信するようにビームパターンを生成することも可能である。

提示した技術の説明した強化は、様々な無線通信装置内に容易に実装することができる。また、通常、無線通信装置は、１又は２以上のコンピュータプロセッサ装置（例えば、ＣＰＵ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、コンピュータ対応ＡＳＩＣなど）、及び命令を記憶する１又は２以上の関連するメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ、コンピュータ可読媒体など）を含むように実装されることにより、メモリに記憶されたプログラム（命令）がプロセッサ上で実行されて、本明細書で説明した様々なプロセス法のステップを実行することが好ましいと理解されたい。

本明細書では、コンピュータプログラム製品としても実装できる、本技術の実施形態による方法及びシステム、及び／又は手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式又はその他の計算表現のフローチャートを参照して本技術の実施形態を説明することができる。この点、フローチャートの各ブロック又はステップ、及びフローチャートのブロック（及び／又はステップ）の組み合わせ、並びにあらゆる手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現は、ハードウェア、ファームウェア、及び／又はコンピュータ可読プログラムコードの形で具体化された１又は２以上のコンピュータプログラム命令を含むソフトウェアなどの様々な手段によって実装することができる。理解されるように、このようなあらゆるコンピュータプログラム命令は、以下に限定されるわけではないが、汎用コンピュータ又は専用コンピュータ、又は機械を生産するための他のあらゆるプログラマブル処理装置を含む１又は２以上のコンピュータプロセッサによって実行して、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で実行されるコンピュータプログラム命令が、（単複の）特定される機能を実施するための手段を生み出すようにすることができる。

従って、本明細書で説明したフローチャートのブロック、並びに手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現は、（単複の）特定の機能を実行する手段の組み合わせ、（単複の）特定の機能を実行するステップの組み合わせ、及びコンピュータ可読プログラムコード論理手段の形で具体化されるような、（単複の）特定の機能を実行するコンピュータプログラム命令をサポートする。また、本明細書で説明したフローチャートの各ブロック、並びに手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現、及びこれらの組み合わせは、（単複の）特定の機能又はステップを実行する専用ハードウェアベースのコンピュータシステム、又は専用ハードウェアとコンピュータ可読プログラムコードとの組み合わせによって実装することもできると理解されるであろう。

さらに、コンピュータ可読プログラムコードロジックなどの形で具体化されるこれらのコンピュータプログラム命令を、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置に特定の態様で機能するように指示することができる１又は２以上のコンピュータ可読メモリ又はメモリデバイスに記憶して、これらのコンピュータ可読メモリ又はメモリデバイスに記憶された命令が、（単複の）フローチャートの（単複の）ブロック内に指定される機能を実施する命令手段を含む製造の物品を生産するようにすることもできる。コンピュータプログラム命令をコンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置によって実行し、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で一連の動作ステップが実行されるようにしてコンピュータで実施される処理を生成し、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で実行される命令が、（単複の）フローチャートの（単複の）ブロック、（単複の）手順、（単複の）アルゴリズム、（単複の）ステップ、（単複の）演算、（単複の）数式、又は（単複の）計算表現に特定される機能を実施するためのステップを提供するようにすることもできる。

さらに、本明細書で使用する「プログラム」又は「プログラム実行文」という用語は、本明細書で説明した１又は２以上の機能を実行するために１又は２以上のコンピュータプロセッサが実行できる１又は２以上の命令を意味すると理解されるであろう。命令は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで具体化することができる。命令は、装置の非一時的媒体に局所的に記憶することも、又はサーバなどに遠隔的に記憶することもでき、或いは命令の全部又は一部を局所的に又は遠隔的に記憶することもできる。遠隔的に記憶された命令は、ユーザが開始することによって、或いは１又は２以上の要因に基づいて自動的に装置にダウンロード（プッシュ）することができる。

さらに、本明細書で使用するプロセッサ、ハードウェアプロセッサ、コンピュータプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）及びコンピュータという用語は、命令、並びに入力／出力インターフェイス及び／又は周辺装置との通信を実行できる装置を示すために同義的に使用されるものであり、プロセッサ、ハードウェアプロセッサ、コンピュータプロセッサ、ＣＰＵ及びコンピュータという用語は、単一の又は複数の装置、シングルコア装置及びマルチコア装置、及びこれらの変種を含むように意図するものであると理解されるであろう。

本明細書の説明から、本開示は、限定ではないが以下の実施形態リストを含む複数の実施形態を含むことができると理解されるであろう。

１．指向性送信を用いた無線通信のための装置であって、（ａ）それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路と、（ｂ）前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、（ｃ）プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、を備え、（ｄ）前記命令は、プロセッサによって実行された時に、（ｄ）（ｉ）前記アンテナパターンセクタを通じて、指向性動作パラメータに関する情報及びセクタスイープ情報を含むビームフォーミング（ＢＦ）トレーニングフレームに加えて、メッシュネットワークＩＤ及びメッシュネットワーク能力に関する情報を含むフレームをスイープする、前記アンテナパターンセクタのためのビームフォーミング（ＢＦ）トレーニングとメッシュネットワーク探索のための走査との同時プロセスを開始し、又はこのような同時プロセスに応答するステップと、（ｄ）（ｉｉ）指向性送信を有するメッシュＳＴＡが送信期間内に微細セクタにわたってＢＦトレーニングフレームをスイープして粗セクタのＢＦレスポンダフレームを受け取る微細送信側トレーニング及び粗受信側トレーニングを、前記ＢＦトレーニングプロセスの単一フェーズにおいて実行するステップと、（ｄ）（ｉｉｉ）前記ＢＦトレーニングフレームの送信期間及び受信期間にわたる部分的ＢＦトレーニング及び柔軟な時間割り当てを決定するためのプログラムを用いて、前記同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索プロセスを適応させるステップとを実行する、装置。

２．前記無線通信装置は、多重ホップ通信ネットワークプロトコルのＰＨＹ層における指向性送信のために前記多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行する、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

３．前記無線通信装置は、発信局、宛先局、中間（ホップ）局、メッシュアクセスポイント、クライアント局、メッシュ局、ポータル局、マルチ入力マルチ出力局及び単一入力単一出力局から成る一群の局タイプモードから選択されたモードで動作する局の指向性送信のために多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行する、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

４．前記無線通信装置は、メッシュ局と非メッシュ局のあらゆる所望の組み合わせを含むネットワークにおいて動作するように構成される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

５．前記無線通信回路は、ミリメートル波周波数で送受信を行うように構成される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

６．指向性送信を用いた無線通信のための装置であって、（ａ）他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路を備え、（ｂ）前記無線通信回路は、それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を使用するするように構成され、前記装置は、（ｃ）前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、（ｄ）プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、をさらに備え、（ｅ）前記命令は、プロセッサによって実行された時に、同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索のための走査を実行することにより、指向性動作パラメータを含むＢＦトレーニングフレーム情報及びセクタスイープ情報に加えてメッシュネットワークＩＤ及びメッシュネットワーク能力に関する情報を含むアンテナパターンセクタを通じてフレームをスイープするステップを実行する、装置。

７．前記命令は、プロセッサによって実行された時に、メッシュＳＴＡが、同時ネットワークエントリ及びＢＦトレーニングフレームを受け取り、セクタスイープレスポンダ情報及びメッシュネットワーク構成を含む応答フレームを送信するステップをさらに実行する、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

８．前記命令は、プロセッサによって実行された時に、同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索フレームの交互送受信のための柔軟な時間を割り当てると共に、部分的ＢＦトレーニングと、ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索の早期終了とを決定する、適応的近隣探索スキームを実行するステップをさらに実行する、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

９．前記命令は、プロセッサによって実行された時に、微細送信ＢＦトレーニング及び粗受信ＢＦトレーニングを実行するステップを単一フェーズにおいて実行することにより、指向性送信を有するメッシュＳＴＡが送信期間において微細セクタにわたってＢＦトレーニングフレームをスイープし、粗セクタのＢＦレスポンダフレームを受け取るステップをさらに実行する、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

１０．前記無線通信装置は、多重ホップ通信ネットワークプロトコルのＰＨＹ層の指向性送信のために前記多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、前記無線通信装置は、発信局、宛先局、中間（ホップ）局、メッシュアクセスポイント、クライアント局、メッシュ局、ポータル局、マルチ入力マルチ出力局及び単一入力単一出力局から成る一群の局タイプモードから選択されたモードで動作する局の指向性送信のために多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、前記無線通信装置は、メッシュ局と非メッシュ局のあらゆる所望の組み合わせを含むネットワークにおいて動作するように構成される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

１１．指向性送信を用いた無線通信のための装置であって、（ａ）他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路を備え、（ｂ）前記無線通信回路は、それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を使用するするように構成され、前記装置は、（ｃ）前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、（ｄ）前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、をさらに備え、（ｅ）前記命令は、プロセッサによって実行された時に、メッシュネットワークにおいて適応的近隣探索スキームを用いて指向性送信を実行することにより、同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索フレームの交互送受信のための柔軟な時間を割り当てると共に、部分的ＢＦトレーニングと、ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索の早期終了とを決定するステップをさらに実行する、装置。

１２．前記命令は、プロセッサによって実行された時に、指向性動作パラメータを含むＢＦトレーニングフレーム情報及びセクタスイープ情報に加えてメッシュネットワークＩＤ及びメッシュネットワーク能力に関する情報を含むアンテナパターンセクタを通じてフレームをスイープする、同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索のための走査を実行するステップをさらに実行する、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

１３．前記命令は、プロセッサによって実行された時に、メッシュＳＴＡが、同時ネットワークエントリ及びＢＦトレーニングフレームを受け取り、その後にセクタスイープレスポンダ情報及びメッシュネットワーク構成を含む応答フレームを送信するステップをさらに実行する、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

１４．前記命令は、プロセッサによって実行された時に、指向性送信を有するメッシュＳＴＡが送信期間において微細セクタにわたってＢＦトレーニングフレームをスイープし、粗セクタのＢＦレスポンダフレームを受け取る、微細送信ＢＦトレーニング及び粗受信ＢＦトレーニングを実行するステップを単一フェーズにおいて実行するステップをさらに実行する、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

１５．前記無線通信装置は、多重ホップ通信ネットワークプロトコルのＰＨＹ層の指向性送信のために前記多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、前記無線通信装置は、発信局、宛先局、中間（ホップ）局、メッシュアクセスポイント、クライアント局、メッシュ局、ポータル局、マルチ入力マルチ出力局及び単一入力単一出力局から成る一群の局タイプモードから選択されたモードで動作する局の指向性送信のために多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、前記無線通信装置は、メッシュ局と非メッシュ局のあらゆる所望の組み合わせを含むネットワークにおいて動作するように構成される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

１６．指向性送信を用いた無線通信のための装置であって、（ａ）他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路を備え、（ｂ）前記無線通信回路は、それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を使用するするように構成され、前記装置は、（ｃ）前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、（ｄ）プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、をさらに備え、（ｅ）前記命令は、プロセッサによって実行された時に、同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索フレームの交互送受信のための柔軟な時間を割り当てると共に、部分的ＢＦトレーニングと、ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索の早期終了とを決定する適応的近隣探索をメッシュネットワークにおいて実行するステップをさらに実行する、装置。

１７．前記命令は、プロセッサによって実行された時に、指向性動作パラメータを含むＢＦトレーニングフレーム情報及びセクタスイープ情報に加えてメッシュネットワークＩＤ及びメッシュネットワーク能力に関する情報を含むアンテナパターンセクタを通じてフレームをスイープする、同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索のための走査を実行するステップをさらに実行する、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

１８．前記命令は、プロセッサによって実行された時に、メッシュＳＴＡが、同時ネットワークエントリ及びＢＦトレーニングフレームを受け取り、その後にセクタスイープレスポンダ情報及びメッシュネットワーク構成を含む応答フレームを送信するステップをさらに実行する、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

１９．前記命令は、プロセッサによって実行された時に、指向性送信を有するメッシュＳＴＡが送信期間において微細セクタにわたってＢＦトレーニングフレームをスイープし、粗セクタのＢＦレスポンダフレームを受け取る、微細送信ＢＦトレーニング及び粗受信ＢＦトレーニングを実行するステップを単一フェーズにおいて実行するステップをさらに実行する、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

２０．前記無線通信装置は、多重ホップ通信ネットワークプロトコルのＰＨＹ層の指向性送信のために前記多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、前記無線通信装置は、発信局、宛先局、中間（ホップ）局、メッシュアクセスポイント、クライアント局、メッシュ局、ポータル局、マルチ入力マルチ出力局及び単一入力単一出力局から成る一群の局タイプモードから選択されたモードで動作する局の指向性送信のために多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、前記無線通信装置は、メッシュ局と非メッシュ局のあらゆる所望の組み合わせを含むネットワークにおいて動作するように構成される、前述のいずれかの実施形態に記載の装置。

本明細書の説明は多くの詳細を含んでいるが、これらは本開示の範囲を限定するものではなく、現在のところ好ましい実施形態の一部を例示するものにすぎないと解釈すべきである。従って、本開示の範囲は、当業者に明らかになると考えられる他の実施形態も完全に含むと理解されるであろう。

特許請求の範囲における単数形の要素についての言及は、別途明確に示していない限り「唯一の」を意味するものではなく、むしろ「１又は２以上の」を意味するものである。当業者に周知の本開示の実施形態の要素の構造的、化学的及び機能的同等物も、引用によって本明細書に明確に組み入れられ、本特許請求の範囲に含まれるように意図される。さらに、本開示の要素、構成要素又は方法ステップは、これらが特許請求の範囲に明示されているかどうかにかかわらず、一般に公開されるように意図するものではない。本明細書における請求項の要素については、その要素が「〜のための手段」という表現を使用して明確に示されていない限り、「ミーンズプラスファンクション」の要素として解釈すべきではない。また、本明細書における請求項の要素については、その要素が「〜のためのステップ」という表現を使用して明確に示されていない限り、「ステッププラスファンクション」の要素として解釈すべきではない。

３２ ネットワーク探索要求のセクタスイープ
３４ ＢＳトレーニング完了及びメッシュネットワーク探索への応答
３６ ＢＦセクタ情報及び近隣リストの記録

Claims (20)

1. 指向性送信を用いた無線通信のための装置であって、
   （ａ）それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路と、
   （ｂ）前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、
   （ｃ）前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、
   を備え、
   （ｄ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、
   （ｉ）前記アンテナパターンセクタを通じて、指向性動作パラメータに関する情報及びセクタスイープ情報を含むビームフォーミング（ＢＦ）トレーニングフレーム情報に加えて、メッシュネットワークＩＤ及びメッシュネットワーク能力に関する情報を含むフレームをスイープする、前記アンテナパターンセクタのためのビームフォーミング（ＢＦ）トレーニングとメッシュネットワーク探索のための走査との同時プロセスを開始し、又は該同時プロセスに応答するステップと、
   （ｉｉ）指向性送信を有するメッシュＳＴＡが送信期間内に微細セクタにわたって前記フレームをスイープして粗セクタのＢＦレスポンダフレームを受け取る微細送信側トレーニング及び粗受信側トレーニングを、前記同時プロセスの単一フェーズにおいて実行するステップと、
   （ｉｉｉ）前記ＢＦトレーニングフレームの送信期間及び受信期間にわたる部分的ＢＦトレーニング及び柔軟な時間割り当てを決定するためのプログラムを用いて、前記同時プロセスを適応させるステップと、
   を実行する、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記装置は、多重ホップ通信ネットワークプロトコルのＰＨＹ層における指向性送信のために前記多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行する、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記装置は、発信局、宛先局、中間（ホップ）局、メッシュアクセスポイント、クライアント局、メッシュ局、ポータル局、マルチ入力マルチ出力局及び単一入力単一出力局から成る一群の局タイプモードから選択されたモードで動作する局の指向性送信のために多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行する、
   請求項１に記載の装置。
4. 前記装置は、メッシュ局と非メッシュ局のあらゆる所望の組み合わせを含むネットワークにおいて動作するように構成される、
   請求項１に記載の装置。
5. 前記無線通信回路は、ミリメートル波周波数で送受信を行うように構成される、
   請求項１に記載の装置。
6. 指向性送信を用いた無線通信のための装置であって、
   （ａ）他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路を備え、
   （ｂ）前記無線通信回路は、それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を使用するように構成され、前記装置は、
   （ｃ）前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、
   （ｄ）前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、
   をさらに備え、
   （ｅ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、アンテナパターンセクタを通じて、指向性動作パラメータ及びセクタスイープ情報を含むＢＦトレーニングフレーム情報に加えて、メッシュネットワークＩＤ及びメッシュネットワーク能力に関する情報を含むフレームをスイープする同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索のための走査を実行するステップを実行する、
   ことを特徴とする装置。
7. 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、メッシュＳＴＡが、ネットワークエントリとＢＦトレーニングとの共同フレームを受け取り、セクタスイープレスポンダ情報及びメッシュネットワーク構成を含む応答フレームを送信するステップをさらに実行する、
   請求項６に記載の装置。
8. 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索フレームの交互送受信のための柔軟な時間を割り当てると共に、部分的ＢＦトレーニングと、ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索の早期終了とを決定する、適応的近隣探索スキームを実行するステップをさらに実行する、
   請求項６に記載の装置。
9. 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、指向性送信を有するメッシュＳＴＡが送信期間において微細セクタにわたってＢＦトレーニングフレームをスイープして粗セクタのＢＦレスポンダフレームを受け取る微細送信ＢＦトレーニング及び粗受信ＢＦトレーニングを単一フェーズにおいて実行するステップをさらに実行する、
   請求項６に記載の装置。
10. 前記装置は、多重ホップ通信ネットワークプロトコルのＰＨＹ層の指向性送信のために前記多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、
    前記装置は、発信局、宛先局、中間（ホップ）局、メッシュアクセスポイント、クライアント局、メッシュ局、ポータル局、マルチ入力マルチ出力局及び単一入力単一出力局から成る一群の局タイプモードから選択されたモードで動作する局の指向性送信のために多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、
    前記装置は、メッシュ局と非メッシュ局のあらゆる所望の組み合わせを含むネットワークにおいて動作するように構成される、
    請求項６に記載の装置。
11. 指向性送信を用いた無線通信のための装置であって、
    （ａ）他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路を備え、
    （ｂ）前記無線通信回路は、それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を使用するように構成され、前記装置は、
    （ｃ）前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、
    （ｄ）前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、
    をさらに備え、
    （ｅ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索フレームの交互送受信のための柔軟な時間を割り当てると共に、部分的ＢＦトレーニングと、ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索の早期終了とを決定する適応的近隣探索をメッシュネットワークにおいて実行するステップをさらに実行する、
    ことを特徴とする装置。
12. 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、アンテナパターンセクタを通じて、指向性動作パラメータ及びセクタスイープ情報を含むＢＦトレーニングフレーム情報に加えて、メッシュネットワークＩＤ及びメッシュネットワーク能力に関する情報を含むフレームをスイープする同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索のための走査を実行するステップをさらに実行する、
    請求項１１に記載の装置。
13. 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、メッシュＳＴＡが、ネットワークエントリとＢＦトレーニングとの共同フレームを受け取り、その後にセクタスイープレスポンダ情報及びメッシュネットワーク構成を含む応答フレームを送信するステップをさらに実行する、
    請求項１１に記載の装置。
14. 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、指向性送信を有するメッシュＳＴＡが送信期間において微細セクタにわたってＢＦトレーニングフレームをスイープして粗セクタのＢＦレスポンダフレームを受け取る微細送信ＢＦトレーニング及び粗受信ＢＦトレーニングを単一フェーズにおいて実行するステップをさらに実行する、
    請求項１１に記載の装置。
15. 前記装置は、多重ホップ通信ネットワークプロトコルのＰＨＹ層の指向性送信のために前記多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、
    前記装置は、発信局、宛先局、中間（ホップ）局、メッシュアクセスポイント、クライアント局、メッシュ局、ポータル局、マルチ入力マルチ出力局及び単一入力単一出力局から成る一群の局タイプモードから選択されたモードで動作する局の指向性送信のために多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、
    前記装置は、メッシュ局と非メッシュ局のあらゆる所望の組み合わせを含むネットワークにおいて動作するように構成される、
    請求項１１に記載の装置。
16. 指向性送信を用いた無線通信のための装置であって、
    （ａ）他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路を備え、
    （ｂ）前記無線通信回路は、それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を使用するように構成され、前記装置は、
    （ｃ）前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、
    （ｄ）前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、
    をさらに備え、
    （ｅ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索フレームの交互送受信のための柔軟な時間を割り当てると共に、部分的ＢＦトレーニングと、ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索の早期終了とを決定する適応的近隣探索をメッシュネットワークにおいて実行するステップをさらに実行する、
    ことを特徴とする装置。
17. 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、アンテナパターンセクタを通じて、指向性動作パラメータ及びセクタスイープ情報を含むＢＦトレーニングフレーム情報に加えて、メッシュネットワークＩＤ及びメッシュネットワーク能力に関する情報を含むフレームをスイープする同時ＢＦトレーニング及びメッシュネットワーク探索のための走査を実行するステップをさらに実行する、
    請求項１６に記載の装置。
18. 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、メッシュＳＴＡが、ネットワークエントリとＢＦトレーニングとの共同フレームを受け取り、その後にセクタスイープレスポンダ情報及びメッシュネットワーク構成を含む応答フレームを送信するステップをさらに実行する、
    請求項１６に記載の装置。
19. 前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、指向性送信を有するメッシュＳＴＡが送信期間において微細セクタにわたってＢＦトレーニングフレームをスイープして粗セクタのＢＦレスポンダフレームを受け取る微細送信ＢＦトレーニング及び粗受信ＢＦトレーニングを単一フェーズにおいて実行するステップをさらに実行する、
    請求項１６に記載の装置。
20. 前記装置は、多重ホップ通信ネットワークプロトコルのＰＨＹ層の指向性送信のために前記多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、
    前記装置は、発信局、宛先局、中間（ホップ）局、メッシュアクセスポイント、クライアント局、メッシュ局、ポータル局、マルチ入力マルチ出力局及び単一入力単一出力局から成る一群の局タイプモードから選択されたモードで動作する局の指向性送信のために多重ホップ通信ネットワークプロトコルを実行し、
    前記装置は、メッシュ局と非メッシュ局のあらゆる所望の組み合わせを含むネットワークにおいて動作するように構成される、
    請求項１６に記載の装置。

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