JP7227367B2 - キャリア検知機構を必要とするネットワークにおける無線アクセスに関する方法、装置およびデバイス可読媒体 - Google Patents

Description

本開示の実施形態は、無線通信ネットワークに関し、特に、キャリア検知（carrier-sense）機構を必要とする無線ネットワークにおける無線アクセスに関する方法、装置およびデバイス可読媒体に関する。

いくつかの無線通信ネットワークは、同様のスペクトルを利用する無線デバイス間の干渉を回避または低減するためにキャリア検知機構を必要とする。これは、特に、Ｗｉ－Ｆｉなど、無認可スペクトルを使用する無線アクセス技術の場合に当てはまる。キャリア検知機構は、通常、送信デバイスが、無線媒体を介して送信する前にある期間の間、その媒体を検知することを伴う。媒体がビジーである（たとえば、別のデバイスが送信デバイスの近傍で送信している）と決定された場合、送信は延期され得、媒体がアイドルであると決定された場合、送信を行うことができる。

８０２.１１Ｗｉ－Ｆｉにおけるキャリア検知機構は、ランダムバックオフ時間および衝突回避（collision avoidance）を伴う１持続型スロットキャリア検知多重アクセス（1-persistent slotted carrier sense multiple access with random backoff time and with collision avoidance）（ＣＳＭＡ／ＣＡ）と呼ばれる。この技法は当技術分野でよく知られている。１持続型スロットキャリア検知多重アクセスに関するさらなる詳細は、ＲｏｍおよびＳｉｄｉによる書籍（「Multiple Access Protocols: Performance and Analysis」、Springer-Verlag、2012）に見つけられ得る。ランダムバックオフおよび衝突回避に関するさらなる詳細は、ＰｅｒａｈｉａおよびＳｔａｃｅｙによる書籍（「Next Generation Wireless LANs」、Cambridge University Press、2013）に見つけられ得る。８０２．１１では、ＣＳＭＡ／ＣＡは、２つの主要なキャリア検知機構、すなわち、エネルギー検出クリアチャネルアセスメント（energy detect clear-channel assessment）（ＣＣＡ）および信号検出ＣＣＡ（signal detect CCA）によって実行される。

エネルギー検出ＣＣＡの場合、無線デバイス（ＳＴＡ）が、いずれかのアンテナ上の１次チャネルで信号電力を検出し、Ｔ_ｅ＝４μｓ以下の検知時間の下で、信号電力がＰ_ｅ＝－６２ｄＢｍの電力しきい値よりも大きい場合、ＳＴＡは送信を延期するものとすることが指定されている。

信号検出ＣＣＡの場合、ＳＴＡが、いずれかのアンテナ上の１次チャネルで、Ｔ_ｓ＝４μｓの検知時間の下で、Ｐ_ｓ＝－８２ｄＢｍの電力しきい値で、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を検出した場合、ＳＴＡは送信を延期するものとすることが指定されている。信号検出ＣＣＡは、たとえば、送信された信号のショートトレーニングフィールド（ＳＴＦ）部分を使用する信号を検出することによって、および電力が電力しきい値Ｐ_ｓ＝－８２ｄＢｍよりも強いかまたはそれに等しいかどうかを決定することによって達成され得る。信号検出ＣＣＡのための電力しきい値はエネルギー検出ＣＣＡのための電力しきい値と異なる（よりも低い）ことに留意されたい。

２次チャネルの場合、異なる電力しきい値が可能である。さらに、８０２.１１ａｘにおける高効率（ＨＥ）の導入に伴って、カラービットおよび他の機構が様々な異なる電力しきい値を可能にする。

無線通信は、受信機における信号利得を高めるために、および送信間の干渉を低減するために、ビームフォーミング技法にますます依拠する。ビームフォーミングを実行するために、送信機から受信機へのチャネルは一般に送信機において認識されている。この認識を得る１つの方法はチャネルサウンディングによるものである。チャネルが認識されると、チャネルは正確なビームフォーミングのために受信機から送信機にフィードバックされる。Ｗｉ－Ｆｉにおけるビームフォーミングは、ＰｅｒａｈｉａおよびＳｔａｃｅｙによる書籍により詳細に説明されている。８０２.１１ａｙの導入に伴って、事前定義されたビームが導入されたが、このことは、トレーニングに費やされる時間が少なくて済むが、その代わりビームフォーミング利得が低減することを意味する。

したがって、ビームフォーミング技法の使用によってかなり大きい利得が得られ得る。しかしながら、１つの問題は、送信デバイスが、依然として、送信する前にクリアチャネルアセスメントを実行する必要があることである。既存のＣＣＡ機構は、全指向性（omni-directional）であり、ビームフォーミングの恩恵を考慮に入れていない。送信デバイスは、近くで送信している他のデバイスへの干渉を引き起こすことなしに、ターゲット受信デバイスに送信するためにビームフォーミングを使用することが可能であり得る。しかしながら、旧来のＣＣＡは、それらのデバイスの存在により失敗する可能性があり、したがって、送信デバイスは、送信を延期し、バックオフすることになる。利用可能な無線リソースは非効率的に利用され、送信デバイスは不必要な遅延を受ける。

本開示の実施形態は、これらおよび他の問題に対処することを求める。

キャリア検知機構を必要とするネットワークにおける無線アクセスに関する方法、装置およびデバイス可読媒体が開示される。一態様は、無線通信ネットワークにおいて受信デバイスに送信するための送信デバイスによって実行される方法を提供する。送信デバイスは複数のアンテナ要素を備える。本方法は、送信デバイスと受信デバイスとの間の送信のために設定された１つまたは複数のサブバンドについて指向性キャリア検知アセスメントを実行することであって、指向性キャリア検知アセスメントが、受信デバイスへの送信のために特定の方向において各サブバンド上の無線アクティビティのそれぞれのレベルを検出するためにビームフォーミングを利用する、指向性キャリア検知アセスメントを実行することと、無線アクティビティの決定されたレベルに基づいて、各サブバンドについてそれぞれの送信電力を選択することと、各サブバンドについてそれぞれの選択された送信電力を使用して、特定の方向において受信デバイスに送信することとを含む。

上記の方法を実行するための命令を備える装置および非一時的デバイス可読媒体も開示される。たとえば、別の態様では、処理回路と複数のアンテナ要素とを備える送信デバイスが提供される。処理回路は、送信デバイスと受信デバイスとの間の送信のために設定された１つまたは複数のサブバンドについて指向性キャリア検知アセスメントを実行することであって、指向性キャリア検知アセスメントが、受信デバイスへの送信のために特定の方向において各サブバンド上の無線アクティビティのそれぞれのレベルを検出するためにビームフォーミングを利用する、指向性キャリア検知アセスメントを実行することと、無線アクティビティの決定されたレベルに基づいて、各サブバンドについてそれぞれの送信電力を選択することと、各サブバンドについてそれぞれの選択された送信電力を使用して、特定の方向において受信デバイスに送信することとを行うように設定される。

本開示の例のより良い理解のために、および例がどのように実施され得るかをより明確に示すために、次に、単に例として、以下の図面を参照する。

本開示の実施形態による無線通信ネットワークを示す図である。 本開示の実施形態による送信デバイスにおける方法のフローチャートである。 本開示の実施形態による指向性キャリア検知機構の概略図である。 本開示の実施形態による送信デバイスの概略図である。 本開示のさらなる実施形態による送信デバイスの概略図である。

図１は、本開示の実施形態による無線通信ネットワーク１００を示す。ネットワーク１００は、第１のアクセスポイント１１０と、ターゲット無線デバイス１１２と、干渉無線デバイス１１４と、第２のアクセスポイント１１６とを備える。アクセスポイント１１０、１１６と無線デバイス１１２、１１４とは、各送信の前にキャリア検知アセスメント（たとえば、ＣＣＡ）の実行を必要とする無線アクセス技術を使用して互いに送信する。たとえば、無線アクセス技術は、複数の無線アクセス技術間で共有される無認可スペクトルを利用し得る。一実施形態では、ネットワーク１００は、（「Ｗｉ－Ｆｉ」として知られている）１つまたは複数のＩＥＥＥ８０２．１１規格を実装し、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を備える。便宜上、本明細書で使用する用語は、８０２．１１規格において使用される用語（たとえば、「アクセスポイント」、「ＳＴＡ」）に対応し得る。しかしながら、本明細書で説明する概念は他の無線アクセス技術においても使用され得る。

図１に示されているシナリオは以下のとおりである。ターゲット無線デバイス１１２は、第１のアクセスポイント１１０に関連する基本サービスセット（ＢＳＳ）に属する。干渉無線デバイス１１４は、第２のアクセスポイント１１６に関連するＢＳＳに属する。第１のアクセスポイント１１０は、ターゲット無線デバイス１１２に送信するべきデータを有し、したがって、送信の前にキャリア検知アセスメントを実行する必要がある。干渉無線デバイス１１４は、第２のアクセスポイント１１６に同時に送信しており、第１のアクセスポイント１１０とターゲット無線デバイス１１２との間の送信のために設定されたものと同じ無線スペクトル（たとえば、同じチャネル）を使用している。

第１のアクセスポイント１１０は、したがって、チャネルがフリーであるかビジーであるかを決定するためにキャリア検知アセスメントを実行し得る。旧来のキャリア検知アセスメントは、全指向性（すなわち、すべての方向において等しく敏感）であり、図１において破線円１１８によって示されている。干渉無線デバイス１１４は、全指向性キャリア検知アセスメントに関連する電力しきい値を超える干渉無線デバイス１１４による送信を示す、破線円１１８内にある。したがって、通常の状況では、第１のアクセスポイント１１０は、後の時間（さらなるキャリア検知アセスメントが実行されるとき）まで送信を延期することになる。

第１のアクセスポイント１１０は、複数のアンテナまたはアンテナ要素を備え、したがって、第１のアクセスポイント１１０の送信を１つまたは複数のビームに集中させるためにビームフォーミング技法を使用することが可能である。当業者によって理解されるように、ビームフォーミングは、各アンテナまたはアンテナ要素に与えられる信号、または各アンテナまたはアンテナ要素から受信される信号が、それぞれの量だけ重み付けされおよび／または位相シフトされるような、それらの信号への重みおよび／または位相シフトのセットの適用を伴う。送信のためのアンテナに与えられる信号に重みおよび／または位相シフトのセットを適用することによって、送信ビームが形成され、アンテナによって受信される信号に重みおよび／または位相シフトのセットを適用することによって、受信ビームが形成される（すなわち、受信は他の方向よりもある方向においてより敏感である）。ビームは、（たとえば、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｙなど、第１のアクセスポイント１１０によって実装される規格において）事前定義され得るか、または受信無線デバイスによる前の送信からのフィードバックに基づいて決定され得る。

特に、第１のアクセスポイント１１０は、ターゲット無線デバイス１１２に送信するために１つまたは複数のビーム１２０を利用することが可能である。図示の実施形態では、５つの異なるビーム、すなわち、ターゲット無線デバイス１１２の方向へ直接向けられる主ビーム１２０ｃ、ならびに４つのサイドビーム（またはサイドローブ）１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｄおよび１２０ｅが示されている。このコンテキストでは、受信デバイスへの効果的な送信を行うために、ビームは、必ずしもその受信デバイスに直接向かうベクトル経路に沿って送信される必要はないことが、当業者によって理解されよう。ビームは、送信デバイスおよび受信デバイスの近傍の表面および物体からの１つまたは複数の反射および減衰を受け得る。これは、ＷＬＡＮの場合にしばしば当てはまるが、特にビームが屋内で送信される場合にそうである。したがって、サイドビーム（たとえば１２０ａ）は、主ビーム１２０ｃと同等であるかまたはそれよりも効果的な送信機構を与え得る。

さらに、各ビームは特定の送信周波数（またはサブキャリア）に対応し得ることが、当業者によって理解されよう。たとえば、複数のアンテナによる送信のための信号に適用される重みおよび／または位相シフトのセットは、一般に、第１の送信周波数における主送信ビームと、１つまたは複数の第２の送信周波数における１つまたは複数の副送信ビーム（またはサイドビーム）とを含む、複数のビームを生成する。

利用可能な無線リソースをより効率的に利用し、否定的なキャリア検知アセスメントによる送信を延期させる可能性を低めるために、本開示の実施形態によれば、送信デバイスは、特定の方向において受信デバイスに送信する前に、特定の方向における無線アクティビティのレベルを検出するために指向性キャリア検知アセスメントを実行するように設定される。送信デバイスは、無線アクティビティの検出されたレベルに基づいて送信電力を選択または決定し、受信デバイスへの送信デバイスの後続の送信においてその送信電力を使用する。

特定の方向においてキャリア検知アセスメントを実行することによって、送信デバイスは、その方向における後続の送信がその方向においてのみ他のデバイスによる送信への干渉を引き起こす（すなわち送信と衝突する）可能性があるかどうかを決定することが可能である。他の方向におけるデバイスによる送信は、ビームフォーミングを使用する後続の送信によって悪影響を受けることはなく、したがって、キャリア検知アセスメントを実行するときに、それらの送信を考慮に入れる必要はない。

さらに、本開示の実施形態は、設定された無線スペクトル（たとえば、送信デバイスによって送信のために設定されたチャネル）を１つまたは複数のサブバンドに分割し、各サブバンドにおける無線アクティビティのレベルを決定する。指向性キャリア検知アセスメントにおいて検出されたアクティビティのレベルに基づいて、それぞれの送信電力が各サブバンドについて選択され、受信デバイスへの後続の送信において使用される。たとえば、比較的高いレベルの無線アクティビティをもつ（たとえば、ビジーの）サブバンドについては、比較的低いまたは０の送信電力が選択され得、比較的低いレベルの無線アクティビティをもつ（たとえば、アイドルの）サブバンドについては、比較的高い送信電力が選択され得る。したがって、送信の方向だけでなく、送信が行われる特定の周波数も考慮に入れられる。

本開示の実施形態に関するさらなる詳細は、以下の図２の説明において見つけられ得る。

図２は、本開示の実施形態による送信デバイスにおける方法のフローチャートである。送信デバイスは、アクセスポイントまたはモバイルデバイス（ＳＴＡ）など、好適なデバイスであり得る。たとえば、送信デバイスは、図１に関して上記で説明した第１のアクセスポイント１１０であり得る。送信デバイスは、無線送信がその上で１つまたは複数の受信デバイスを用いて行われ得る１つまたは複数のチャネルを用いて設定される。チャネルは、特定の送信周波数、または実際には、特定の送信周波数の周りに集中した周波数の範囲に対応し得る。

本開示の実施形態はまた、送信デバイスによって送信のために設定された全帯域幅の下位区分である「サブバンド」に関する。直交周波数分割多重を利用する実施形態では、サブバンドは１つまたは複数のサブキャリアに対応し得る。

考慮中の全周波数帯域ＢＷは、Ｉ個のサブバンドに分割され得る（ここで、Ｉは、１に等しいかまたはそれよりも大きい整数である）。全帯域幅ＢＷは、１つまたは複数の異なる送信帯域内で１つまたは複数のチャネルを備え得る。したがって、サブバンドはまた、周波数領域において隣接しないことがある。たとえば、あるサブバンドは２.４ＧＨｚ ＩＳＭバンド中に常駐し得るが、別のサブバンドは５ＧＨｚバンド、および／または６ＧＨｚバンド中に常駐する。

各サブバンドの帯域幅は同じであるかまたは異なり得る。たとえば、前者の場合、各サブバンドの帯域幅Ｓは、１つのサブキャリア、すなわち、

に対応し得、ここで、Ｎ＿ＦＦＴは高速フーリエ変換長さである。代替的に、（単一の）サブバンドの帯域幅は全帯域幅ＢＷに対応し得る。（ＯＦＤＭ送信に適用する）一般的なケースの場合、各サブバンドの帯域幅ＳはＫ個のサブキャリアを備える（ここで、Ｋは、１に等しいかまたはそれよりも大きい整数である）。サブキャリアは周波数領域において隣接することもあり隣接しないこともある。

図２に示された方法では、さらに、送信デバイスと受信デバイスとの間の無線チャネルが知られており、較正されていると仮定する。すなわち、送信デバイスと受信デバイスとの間のビームフォーミング伝送のために適用されるべきアンテナ重みおよび／または位相シフトは知られている。たとえば、送信デバイスは、以前に受信デバイスと通信しており、受信デバイスへの送信のために使用されるべき適切なビームフォーミングパラメータを決定していることがある。この点について、送信デバイスおよび受信デバイスは、以前の通信からのビームフォーミングパラメータが現在の状況に適用するために十分に静的であると仮定され得る。

本方法は、データが受信デバイスへの送信のために利用可能であることを送信デバイスが決定すると開始する。ステップ２００において、送信デバイスは、すなわち従来技術において知られており、背景技術セクションにおいて上記で説明したような、全指向性キャリア検知アセスメントを随意に実行する。

全指向性キャリア検知アセスメントは、送信デバイスによって送信のために設定された帯域幅ＢＷ全体にわたって無線（すなわち、無線）アクティビティのレベルを検出する。たとえば、帯域幅ＢＷは１つまたは複数のチャネルに対応し得る。ステップ２００におけるキャリア検知アセスメントは、それがすべての方向において等しく敏感であり、たとえば、特定の方向における感度を他の方向における感度を超えて高くするためのビームフォーミング技法を適用しないという意味で、全指向性である。

全指向性キャリア検知アセスメントは、クリアチャネルアセスメント（ＣＣＡ）を含み得、チャネルがビジーであるかアイドルであるかを決定するためにエネルギー検出機構または信号検出機構を利用し得る。いずれの場合も、検出された電力は、エネルギー検出のための電力しきい値Ｐ_e、および信号検出のための電力しきい値Ｐ_sと比較される。信号検出において、送信デバイスは、干渉デバイスと同期され、送信されるＷｉＦｉパケット中にショートトレーニングフィールド（ＳＴＦ）が検出されると、信号検出キャリア検知アセスメントをトリガする。

ステップ２０２において、送信デバイスは、検出された電力に基づいて、チャネル（またはキャリア）がフリーであるか否かを決定する。チャネルがフリーである場合、本方法はステップ２０４に進み、送信デバイスが、従来の方法に従って受信デバイスに送信する。

しかしながら、チャネルがフリーでない場合、本方法はステップ２０６に進み、送信デバイスがＩ個のサブバンドの各々にわたって指向性キャリア検知アセスメントを実行する。すなわち、送信デバイスは、受信デバイスへの送信のために好適である方向における受信の感度を増加させるように、送信デバイスの複数のアンテナまたはアンテナ要素の各々のための信号に重みおよび／または位相シフトのセットを適用する。図１に関する上記の説明から理解されるように、方向は、送信デバイスと受信デバイスとの間の見通し線に正確に対応する必要はないが、代わりに送信デバイスと受信デバイスとの間の経路上での反射および減衰を考慮し得る。さらに、各サブキャリアは、わずかに異なる方向に対応し得る。

図３は、送信デバイスにおいて実装され得る、本開示の実施形態による指向性キャリア検知機構３００の概略図である。キャリア検知機構３００は、単一のサブバンド上で動作していることが示されている。

上記のように、送信デバイスは複数のアンテナ３０２を備え、それらのうちの３つが図３に示されている（それぞれ３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃとして参照される）。３個以上のアンテナの任意の数が本開示によって企図される。アンテナの数はＮで示される。各アンテナ３０２からの受信信号は、それぞれの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃに通される前に、それぞれのアナログデジタル変換器３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃによってデジタル領域に変換される。ＦＦＴモジュール３０６は各信号を各信号の周波数成分に分割する。サブバンドがＫ個のサブキャリアに対応する図示の例では、各ＦＦＴモジュール３０６は、異なるサブキャリアに対応するＫ個の信号を出力する。

各周波数成分はそれぞれの乗算要素に与えられ、そこで各周波数成分はそれぞれのビームフォーミング重みによって乗算される。したがって、ｎ番目のアンテナからのｋ番目の周波数成分は重みｖ_ｎ（ｋ）によって乗算される。ＦＦＴモジュール３０６ａから出力された周波数成分は乗算要素３０８ａのセットに与えられ、ＦＦＴモジュール３０６ｂから出力された周波数成分は乗算要素３０８ｂのセットに与えられ、ＦＦＴモジュール３０６ｃから出力された周波数成分は乗算要素３０８ｃのセットに与えられる。

各アンテナについての重み付けされた周波数成分出力は、特定の周波数成分についてのすべてのアンテナからの重み付けされた出力が一緒に加算されるように、それぞれの加算要素３１０に与えられる。したがって、Ｋ個の加算要素３１０がある。各周波数成分における電力は、加算された出力をそれぞれの２乗要素３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃにおいて２乗することによって決定され、ｉ番目のサブバンドについての総検出電力Ｐ_ｒ（ｉ）は、電力出力をさらなる加算要素３１４において加算することによって決定される。

ｉ番目のサブバンドについての検出された受信電力Ｐ_ｒ（ｉ）を電力しきい値と比較するために、１つまたは複数の補償係数が適用され得る。たとえば、検出された受信電力が帯域幅ＢＷ全体ではなくサブバンドについてのものであることを補償するために、第１の補償係数Ｐ_ｃｓが適用され得る。第１の補償電力は、たとえば

であり得る（ここで、Ｓは、上記のように、ｉ番目のサブバンドの帯域幅である）。前の例を使用すると、Ｓ＝ＢＷならば、Ｐ_ｃｓ（ｉ）＝０であり、

ならば、Ｐ_ｃｓ（ｉ）＝－１０ｌｏｇ_１０Ｎ＿ＦＦＴである。したがって、サブバンドが帯域幅全体を含む場合、第１の補償係数は０に等しいことが分かることになる。

アンテナ利得を補償するために第２の補償係数Ｐ_ｃが随意に適用され得る。たとえば、Ｐ_ｃは実施形態においてアンテナ利得として設定され得る。例として、アンテナ利得は、Ｎをアンテナの数として、Ｐ_ｃ＝１０ｌｏｇ_１０Ｎ［ｄＢ］となるように一定であり得る。最大利得の方向における電力の大きさを測定する別の方法は等価等方放射電力（equivalent isotropic radiated power）（ＥＩＲＰ）によるものである。したがって、Ｐ_ｃの別の選択肢は、それをＥＩＲＰとして設定することである。またさらなる例では、第２の補償係数は完全に無視され得る。

第１のおよび／または第２の補償係数による補償の後、検出された受信電力はしきい値（エネルギー検出の場合はＰ_ｅ、信号検出の場合はＰ_ｓ）と比較され得る。したがって、補償された電力Ｐ_ｒ（ｉ）－Ｐ_ｃｓ（ｉ）－Ｐ_ｃはエネルギー検出しきい値Ｐ_ｅまたは信号検出しきい値Ｐ_ｓと比較され得る。後者の場合、信号検出機構は、電力を測定する前にショートトレーニングフィールドの検出の後にオフセットを待つことによって、全指向性キャリア検知アセスメントと比較して変更され得る。すなわち、全指向性信号検出ＣＣＡは、ショートトレーニングフィールドが検出されるとトリガされる（各ＷｉＦｉパケットは開始時にそれぞれ長さ４μｓの２つのＳＴＦを含む）。指向性キャリア検知アセスメントはアクティブなサブキャリアとのみ関係するので、電力は、ＳＴＦが終わった後に（たとえば、ロングトレーニングフィールド（ＬＴＦ）の送信中に）測定され得る。たとえば、指向性サブバンドキャリア検知アセスメントは、全指向性信号検出ＣＣＡと同様に、パケットの開始から４μｓ後ではなく、各パケットの開始から１２μｓ後に実行され得る。

したがって、一実施形態では、ステップ２０６の出力は、サブバンドがアイドルである（すなわち、受信電力がしきい値を下回る）か、ビジーである（すなわち、受信電力がしきい値を上回る）かに関する１つまたは複数のサブバンドの各々についての２値決定である。サブバンドがアイドルであると決定された場合、そのサブバンドに属するすべてのサブキャリアはアイドルであると決定され、サブバンドがビジーであると決定された場合、そのサブバンドに属するすべてのサブキャリアはビジーであると決定される。

ステップ２０８において、（たとえば、受信デバイスが送信を受信し、復号する見込みが十分にあるように）、受信デバイスに確実に送信するために十分なアイドルサブキャリアがあるかどうかが決定される。たとえば、アイドルサブキャリアの数はサブキャリアのしきい値数と比較され得る。一実施形態では、サブキャリアのしきい値数は、帯域幅ＢＷにわたるサブキャリアの総数とコーディングレートとに基づいて決定される。たとえば、５２個のサブキャリアがあり、コーディングレートが０.５である場合に、しきい値数が２６となるように、サブキャリアの総数はコーディングレートによって乗算されて、しきい値数を与え得る。代替の公式化はもちろん可能であり、本開示はその点で限定されない。

アイドルサブキャリアが十分にない場合、本方法はステップ２１０に進み、図示の実施形態では、送信デバイスは受信デバイスへの送信を延期する。たとえば、送信デバイスは、キャリア検知アセスメントを再び試みる前に暫時バックオフし得る。代替的に、送信デバイスは、指向性キャリア検知アセスメントを反復し得るが、サブバンドの異なる設定、たとえば、異なる数のサブバンド、または別様に構成されたサブバンドを使用して反復し得る。ある特定の例では、送信デバイスは、総帯域幅がより高い粒度（granularity）で分析されるように、より多くの数のサブバンドを使用して指向性キャリア検知アセスメントを反復し得る。

アイドルサブキャリアが十分にある場合、本方法はステップ２１２に進み、送信デバイスは１つまたは複数のサブバンドの各々についての送信電力を選択する。キャリア検知アセスメントが各サブバンドについて２値（すなわち、アイドルかビジーか）である場合、送信電力の選択は、ビジーサブバンドについてそれらのサブバンドがパンクチャされるかまたはミュートされるように、０送信電力を選択することを含み得、アイドルサブバンドについての送信電力は、「最大」または従来通りであるように選択され得る、すなわち、受信デバイスに送信するためにどんな送信電力でも従来通り選択される。ここで、様々な適応電力制御機構（たとえば、８０２.１１ａｘにおいて定義されているような適応電力制御機構）が送信デバイスによって利用され得、ここで説明する送信電力制御は、そのような機構と組み合わせて作用し得ることに留意されたい。

ステップ２１４において、送信デバイスは、ステップ２１２において選択された送信電力を使用して送信デバイスのデータを受信デバイスに送信する。

上記の説明は、サブバンドがビジーであるかアイドルであるかに関して２値決定が行われる実施形態に焦点を当てている。しかしながら、実際には、サブバンドが受ける干渉の程度はサブバンドごとに異なり得る。代替実施形態では、ステップ２０６において各サブバンドについての受信電力を単一のしきい値と比較し、ステップ２０８に進む代わりに、ステップ２０６における各サブバンドについての受信電力が、そのサブバンドについての送信電力を選択するために使用される、すなわち、本方法はステップ２０６からステップ２１２に直接進む。

そのような実施形態では、送信電力はサブバンドについての受信電力の関数として選定され得る。関数は、サブバンドにおける受信電力が比較的高いと、比較的低い送信電力が選択され、反対に、サブバンドにおける受信電力が比較的低いと、そのサブバンドについての送信電力が比較的高くなるような、各サブバンドについての受信電力とそのサブバンドについての送信電力との間の反比例関係を記述し得る。送信電力は、各サブバンドについての受信電力に基づいて数学的に決定され得る。代替的に、受信電力の複数の範囲をそれぞれの送信電力値にリンクするルックアップテーブルが利用され得る。したがって、送信デバイスは、サブバンドについて受信電力を測定し、ルックアップテーブルから対応する送信電力を選択し得る。この場合も、本開示はその点で限定されない。

したがって、本開示の実施形態は、空間および周波数リソースが再利用され、送信リソースの使用をより効率的にし、送信デバイスがキャリア検知失敗による遅延を受ける可能性を低減する方法を提供する。

図４は、本開示の実施形態による送信デバイス４００の概略図である。送信デバイス４００は、ＩＥＥＥ８０２.１１仕様に準拠する無線ローカルエリアネットワークなど、キャリア検知機構を必要とする無線通信ネットワークにおいて通信するように動作可能である。送信デバイス４００は、移動局またはユーザ機器などの無線デバイス、あるいはアクセスポイントまたは基地局などのネットワークノードであり得る。

無線送信デバイス４００は、処理回路４０２と、（メモリなど）非一時的デバイス可読媒体４０４と、１つまたは複数のインターフェース４０６とを備える。処理回路４０２は、マイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、中央処理ユニット、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、他の好適な計算デバイス、リソース、あるいは単独でまたはデバイス可読媒体４０４など他の構成要素とともに送信デバイス４００に機能性を与えるように動作可能なハードウェア、ソフトウェアおよび／または符号化論理の組合せのうちの１つまたは複数の組合せを備え得る。たとえば、処理回路４０２は、デバイス可読媒体４０４中または処理回路４０２内のメモリ中に記憶された命令を実行し得る。いくつかの実施形態では、処理回路４０２はシステムオンチップ（ＳｏＣ）を含み得る。いくつかの実施形態では、処理回路４０２は無線周波数（ＲＦ）トランシーバ回路とベースバンド処理回路とを含み得る。

いくつかの実施形態では、送信デバイスによって与えられるものとして本明細書で説明した機能のいくつかまたはすべては、デバイス可読媒体４０４上または処理回路４０２内のメモリ上に記憶された命令を実行する処理回路４０２によって実行され得る。代替実施形態では、機能のいくつかまたはすべては、ハードワイヤード様態でなど、別個のまたは個別のデバイス可読媒体上に記憶された命令を実行することなしに、処理回路４０２によって与えられ得る。それらの実施形態のいずれかでは、デバイス可読記憶媒体上に記憶された命令を実行するか否かにかかわらず、処理回路４０２は、説明した機能を実行するように設定され得る。たとえば、処理回路４０２は、図２に関して上記で説明した方法を実行するように設定され得る。そのような機能によって与えられる利益は、処理回路４０２のみにまたは送信デバイス４００の他の構成要素に限定されないが、全体として送信デバイス４００によって、および／または一般にエンドユーザと無線ネットワークとによって享受される。

デバイス可読媒体４０４は、限定はしないが、永続ストレージ、固体メモリ、リモートに搭載されたメモリ、磁気媒体、光学媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、大容量記憶媒体（たとえば、ハードディスク）、リムーバブル記憶媒体（たとえば、フラッシュドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）またはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ））、および／または、処理回路４０２によって使用され得る情報、データ、および／または命令を記憶する他の揮発性または不揮発性非一時的デバイス可読および／またはコンピュータ実行可能メモリデバイスを含む、任意の形態の揮発性または不揮発性コンピュータ可読メモリを備え得る。デバイス可読媒体４０４は、コンピュータプログラム、ソフトウェア、論理とルールとコードとテーブルなどのうちの１つまたは複数を含むアプリケーション、および／または処理回路４０２によって実行され、送信デバイス４００によって利用されることが可能な他の命令を含む、好適な命令、データまたは情報を記憶し得る。デバイス可読媒体４０４は、処理回路４０２によって行われる計算、および／またはインターフェース４０６を介して受信されるデータを記憶するために使用され得る。いくつかの実施形態では、処理回路４０２とデバイス可読媒体４０４とは一体化されることが考えられ得る。

インターフェース４０６は、送信デバイス４００と受信デバイスとの間のシグナリングおよび／またはデータの無線通信において使用される。インターフェース４０６は、複数のアンテナ要素に、またはいくつかの実施形態では複数のアンテナ要素の一部に結合され得る、無線フロントエンド回路を含み得る。無線フロントエンド回路は、アンテナ要素と処理回路４０２との間で通信される信号を調整するように設定され得る。無線フロントエンド回路は、無線接続を介して受信デバイスに送られるべきであるデジタルデータを受信し得る。無線フロントエンド回路は、フィルタおよび／または増幅器の組合せを使用して、デジタルデータを、適切なチャネルと帯域幅パラメータとを有する無線信号に変換し得る。無線信号は、次いでアンテナ要素を介して送信され得る。同様に、データを受信するとき、アンテナ要素は無線信号を収集し得、無線信号は、次いで無線フロントエンド回路によってデジタルデータに変換される。デジタルデータは処理回路４０２に通され得る。他の実施形態では、インターフェースは異なる構成要素および／または構成要素の異なる組合せを備え得る。

本開示の実施形態によれば、処理回路４０２は、送信デバイス４００と受信デバイスとの間の送信のために設定された１つまたは複数のサブバンドについて指向性キャリア検知アセスメントを実行するように設定される。指向性キャリア検知アセスメントは、受信デバイスへの送信のために特定の方向において各サブバンド上の無線アクティビティのそれぞれのレベルを検出するためにビームフォーミングを利用する。処理回路４０２は、さらに、無線アクティビティの決定されたレベルに基づいて各サブバンドについてのそれぞれの送信電力を選択し、各サブバンドについてのそれぞれの選択された送信電力を使用して、特定の方向における受信デバイスへの送信を開始するように設定される。

図５は、本開示のさらなる実施形態による送信デバイス５００の概略図である。送信デバイス５００は、ＩＥＥＥ８０２.１１仕様に準拠する無線ローカルエリアネットワークなど、キャリア検知機構を必要とする無線通信ネットワークにおいて通信するように動作可能である。送信デバイス５００は、移動局またはユーザ機器などの無線デバイス、あるいはアクセスポイントまたは基地局などのネットワークノードであり得る。送信デバイス５００は、図２に関して上記で説明した方法を実装または実行するように設定され得る。

送信デバイス５００は、キャリア検知モジュール５０２と、送信電力選択モジュール５０４と、送信モジュール５０６とを備える。本開示の実施形態によれば、キャリア検知モジュール５０２は、送信デバイス５００と受信デバイスとの間の送信のために設定された１つまたは複数のサブバンドについて指向性キャリア検知アセスメントを実行するように設定される。指向性キャリア検知アセスメントは、受信デバイスへの送信のために特定の方向において各サブバンド上の無線アクティビティのそれぞれのレベルを検出するためにビームフォーミングを利用する。送信電力選択モジュール５０４は、無線アクティビティの決定されたレベルに基づいて各サブバンドについてのそれぞれの送信電力を選択するように設定される。送信モジュール５０６は、各サブバンドについてのそれぞれの選択された送信電力を使用して、特定の方向における受信デバイスへの送信を開始するように設定される。

上述の実施形態は、本明細書で開示した概念を限定するのではなく例示すること、および、当業者は、添付の以下の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替実施形態を設計することが可能であることに留意されたい。「備える／含む（comprising）」という単語は、文中に記載されているもの以外の要素の存在またはステップを除外せず、「a」または「an」は複数を除外せず、単一のプロセッサまたは他のユニットは、文中に具陳されたいくつかのユニットの機能を実現し得る。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、それらの範囲を限定するように解釈されないものとする。

Claims (15)

1. 無線通信ネットワークにおいて受信デバイス（１１２）に送信するための送信デバイス（１１０、４００、５００）によって実行される方法であって、前記送信デバイスが複数のアンテナ要素を備え、
   前記送信デバイスと前記受信デバイスとの間の送信のために設定された１つまたは複数のサブバンドについて指向性キャリア検知アセスメントを実行すること（２０６）であって、前記指向性キャリア検知アセスメントが、前記受信デバイスへの送信のために特定の方向における各前記サブバンド上の無線アクティビティのそれぞれのレベルを検出するためにビームフォーミングを利用する、指向性キャリア検知アセスメントを実行すること（２０６）と、
   無線アクティビティの前記検出されたレベルに基づいて、各サブバンドについてそれぞれの送信電力を選択すること（２１２）と、
   各サブバンドについて前記それぞれの選択された送信電力を使用して、前記特定の方向において前記受信デバイスに送信すること（２１４）と
   を含み、
   各サブバンドにおける無線アクティビティの前記レベルが、アイドルとビジーとのうちの１つを含み、
   前記方法は、
   アイドルサブバンドに属するサブキャリアの数がサブキャリアのしきい値数を超えたか否かに応じて、前記受信デバイスへの送信を開始する又は延期することをさらに含む、
   方法。
2. 無線通信ネットワークにおいて受信デバイスに送信するための送信デバイス（４００）であって、前記送信デバイスは複数のアンテナ要素と処理回路（４０２）とを備え、前記処理回路が、
   前記送信デバイスと前記受信デバイスとの間の送信のために設定された１つまたは複数のサブバンドについて指向性キャリア検知アセスメントを実行すること（２０６）であって、前記指向性キャリア検知アセスメントが、前記受信デバイスへの送信のために特定の方向における各前記サブバンド上の無線アクティビティのそれぞれのレベルを検出するためにビームフォーミングを利用する、指向性キャリア検知アセスメントを実行すること（２０６）と、
   無線アクティビティの前記検出されたレベルに基づいて、各サブバンドについてそれぞれの送信電力を選択すること（２１２）と、
   各サブバンドについて前記それぞれの選択された送信電力を使用して、前記特定の方向における前記受信デバイスへの送信を開始すること（２１４）と
   を行うように設定され、
   各サブバンドにおける無線アクティビティの前記レベルが、アイドルとビジーとのうちの１つを含み、
   前記処理回路（４０２）は、さらに、
   アイドルサブバンドに属するサブキャリアの数がサブキャリアのしきい値数を超えたか否かに応じて、前記受信デバイスへの送信を開始する又は延期するように設定された、
   送信デバイス（４００）。
3. 各サブバンドが１つまたは複数のサブキャリアを含む、請求項２に記載の送信デバイス。
4. 前記処理回路（４０２）が、
   サブバンドが受ける無線アクティビティのレベルに基づき、サブバンドに対して送信電力を選択するように設定された、請求項２または３に記載の送信デバイス。
5. 前記処理回路（４０２）が、ビジーであるサブバンドについて、０送信電力を選択することによって送信電力を選択するように設定された、請求項２から４のいずれか一項に記載の送信デバイス。
6. 前記処理回路（４０２）は、アイドルサブバンドに属するサブキャリアの数がサブキャリアのしきい値数を超えたという決定に応答して、前記受信デバイスへの送信を開始するように設定された、請求項２から５のいずれか一項に記載の送信デバイス。
7. 前記処理回路（４０２）は、アイドルサブバンドに属するサブキャリアの数がサブキャリアの前記しきい値数を超えないという決定（２０８）に応答して、前記受信デバイスに送信することを延期すること（２１０）を行うようにさらに設定された、請求項２から６のいずれか一項に記載の送信デバイス。
8. サブキャリアの前記しきい値数が、帯域幅ＢＷにわたるサブキャリアの総数とコーディングレートとに基づいて決定される、請求項２から７のいずれか一項に記載の送信デバイス。
9. 前記指向性キャリア検知アセスメントが、
   前記サブバンドにわたって受信電力を測定することと、
   前記受信電力をしきい値と比較することと
   を含む、請求項２から８のいずれか一項に記載の送信デバイス。
10. 前記しきい値が、全指向性キャリア検知アセスメントのための基準しきい値であり、前記受信電力が、アンテナ利得に関する第１の係数と、前記サブバンドにわたって測定された前記受信電力を補償するための第２の係数とによって調整される、請求項９記載の送信デバイス。
11. 前記指向性キャリア検知アセスメントが、エネルギー検出アルゴリズムと信号検出アルゴリズムとのうちの１つまたは複数を含む、請求項２から１０のいずれか一項に記載の送信デバイス。
12. 前記複数のサブバンドが、周波数領域において不連続であるサブキャリアを含む、請求項２から１１のいずれか一項に記載の送信デバイス。
13. 前記指向性キャリア検知アセスメントが、前記複数のアンテナによって受信された信号に重みのセットを適用することを含み、前記受信デバイスに送信することが、前記複数のアンテナによる送信のための信号に重みの前記セットを適用することを含む、請求項２から１２のいずれか一項に記載の送信デバイス。
14. 前記処理回路（４０２）が、
    前記１つまたは複数のサブバンドについて全指向性キャリア検知アセスメントを実行すること（２００）と、
    前記全指向性キャリア検知アセスメントの失敗（２０２）に応答して前記指向性キャリア検知アセスメントを実行すること（２０６）と
    を行うようにさらに設定された、請求項２から１３のいずれか一項に記載の送信デバイス。
15. 送信デバイスの処理回路によって実行されたとき、複数のアンテナ要素をさらに備える前記送信デバイスが前記処理回路に請求項１に記載の方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラム。

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