JP2005535254A - 無線ｌａｎアクセス・ポイント間の通信方法 - Google Patents

Abstract

移動体通信を行うための方法は、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内に同一周波数チャネル上で移動局（２４）と通信する複数のアクセス・ポイント（２２）を配置するステップを含む。１つまたは複数のアクセス・ポイントで、同一周波数チャネル上で移動局からＷＬＡＮを介して送信されたアップリンク信号を受信すると、アップリンク信号を受信するアクセス・ポイントは相互にアービトレーションを行い、アップリンク信号に応答する１つのアクセス・ポイントを選択する。次いで、選択した１つのアクセス・ポイントから移動局に応答が送信される。

Description

本発明は、概して、無線通信に関し、特に無線ローカル・エリア・ネットワークの性能を向上させるための方法および装置に関する。

無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）は普及しつつあり、新しい無線アプリケーションが開発されつつある。「ブルートゥース」やＩＥＥＥ８０２．１１などの元のＷＬＡＮ規格は２．４ＧＨｚ付近の帯域での１〜２Ｍｂｐｓの速度での通信を可能にするように設計されたものである。最近では、ＩＥＥＥ作業部会は、もっと速いデータ・レートを実現するために、元の規格の拡張規格である８０２．１１ａ、８０２．１１ｂおよび８０２．１１ｇを定義した。例えば、８０２．１１ａ規格は、５ＧＨｚ帯域での短距離通信で最大５４Ｍｂｐｓのデータ・レートを想定していて、一方、８０２．１１ｂ規格は、２．４ＧＨｚ帯域での最大２２Ｍｂｐｓのデータ・レートを定義している。本特許出願および特許請求の範囲では、「８０２．１１」という用語は、特に別段の指示がない限り、元のＩＥＥＥ８０２．１１規格とそのすべての改訂規格および拡張規格の総称として使用する。

移動体ユーザに膨大な通信帯域幅を提供する新しいＷＬＡＮ技術の理論的なキャパシティは、無線通信の実際の制限によって大幅に阻害される。電波は建物の配置と室内設備によって影響を受けるので、無線周波数の室内伝搬は等方性がない。したがって、建物内で無線アクセス・ポイントを注意深く配置しても、一般的に、いくつかの「ブラックホール」、すなわち、ほとんどまたは全く電波を受信できないエリアが残る。さらに、８０２．１１無線リンクは高いＳ／Ｎ比の条件下でしか最高速度で動作できない。信号強度は移動局のアクセス・ポイントからの距離と共に低下し、また通信速度も落ちる。距離または無線伝搬の問題によって受信強度が低い移動局が１つでもあれば、基本サービス・セット（ＢＳＳ：同じアクセス・ポイントで通信する移動局のグループ）ですべての他のユーザのＷＬＡＮアクセス速度が低下する。

これらの実際の困難な問題に対する一般の対策は、サービス・エリア内に配置するアクセス・ポイントの数を増やすことであろう。しかし、受信機が、同じ周波数チャネルのほぼ同じ強度の２つのソースから同時に信号を受信する場合、どちらの信号も復号化することができないのが一般である。８０２．１１規格はクリア・チャネル・アセスメント（ＣＣＡ）として知られる衝突回避機構を提供する。ＣＣＡでは、移動局はその周波数チャネルで他の移動局の送信を検知すると送信を行わないようにしなければならない。実際、この機構は利用度が限定され、同じ周波数チャネル上で動作するいくつかのＢＳＳに重い負荷を課す恐れがある。

したがって、当技術分野で周知の８０２．１１ＷＬＡＮでは、相互に近接したアクセス・ポイントは異なる周波数チャネルを使用しなければならない。理論的には、８０２．１１ｂおよび８０２．１１ｇ規格は２．４ＧＨｚ帯域内に１４の周波数チャネルを定義するが、帯域および規制上の制限のために、米国でこれらの規格に従って動作するＷＬＡＮは、実際には、選択可能な周波数チャネルの数はわずか３つしかない。（スペイン、フランスおよび日本などの他の国では、１つのチャネルしか利用できない。）その結果、複雑な室内環境では、同じ周波数チャネル上で動作する異なるアクセス・ポイントの有効範囲が大幅に重なることなく、その環境の全体にわたって強い信号を送出できるだけ近接して無線アクセス・ポイントを分散させることは実際には不可能である。

本発明のいくつかの態様の目的は、ＷＬＡＮシステムの有効範囲と通信速度を拡張する方法および装置を提供することである。

本発明の好ましい実施形態では、ＷＬＡＮシステムはサービス領域内に配置された複数の無線アクセス・ポイントを含む。サービス領域の有効範囲に強い通信信号を領域内の隅々まで与えるために、アクセス・ポイントは好ましくは近接しており、その有効範囲は互いに大幅に重なっている場合がある。この重なりに対処するため、各アクセス・ポイントは高速で待ち時間が少ない通信媒体によって新規のプロトコルを用いて相互に通信する。好ましくは、上記媒体は専用のワイヤまたは光ファイバ・ネットワークを含むが、このために無線媒体を使用してもよい。

移動局が所与の周波数チャネルで通信を開始しようとするアップリンク・メッセージを送信すると、この周波数チャネルで動作するいくつかのアクセス・ポイントが通常このメッセージを受信する。これらのアクセス・ポイントは専用の媒体で通信することでアクセス・ポイント間でアービトレーションを行い、この移動局とどのアクセス・ポイントが通信するかを決定する。このアービトレーション・プロセスは、好ましくは、ＷＬＡＮサービス領域内の移動局が新しいアップリンク・メッセージを送信するたびに繰り返される。有効範囲の重なりと衝突の問題はこれで解決し、通常、当該移動局に最も近いアクセス・ポイントが有利である。したがって、サービス領域内で所望の近さにアクセス・ポイントを配備できる。この結果、サービス領域内のどこでも移動局は、「ブラックホール」なしに良好に電波を受信でき、最適な通信速度で動作できる。

したがって、好ましい実施形態によれば、本発明は、
無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）内に同一周波数チャネル上で移動局と通信する複数のアクセス・ポイントを配置するステップと、
１つまたは複数のアクセス・ポイントで、同一周波数チャネル上で移動局からＷＬＡＮを介して送信されたアップリンク信号を受信するステップと、
アップリンク信号に応答するアクセス・ポイントのうちの１つを選択するために、アップリンク信号を受信するアクセス・ポイント間でアービトレーションを行うステップと、
選択した１つのアクセス・ポイントから移動局へ応答を送信するステップとを含む移動体通信のための方法を提供する。

通常、アクセス・ポイントはそれぞれのサービス・エリアを有し、複数のアクセス・ポイントを配置するステップは、サービス・エリアが大幅に重なるようにアクセス・ポイントを配置するステップを含む。

好ましい実施形態では、複数のアクセス・ポイントを配置するステップは、ＩＥＥＥ規格８０２．１１にほぼ従って移動局と通信するアクセス・ポイントを配置するステップを含む。好ましくは、アクセス・ポイント間でアービトレーションを行うステップは、ＩＥＥＥ規格８０２．１１が課すアップリンク信号に肯定応答する制限時間内にアップリンク信号に応答するアクセス・ポイントのうちの１つを選択するステップを含む。

好ましくは、アクセス・ポイント間でアービトレーションを行うステップは、アクセス・ポイントをリンクする共用通信媒体上でメッセージを送信するステップを含み、メッセージの送信ステップは、アップリンク信号を受信するアクセス・ポイントから複数のアクセス・ポイントに同報通信メッセージを送信するステップを含む。さらに好ましくは、同報通信メッセージの送信ステップは、多元接続プロトコルを用いて同時に複数のアクセス・ポイントから共用通信媒体上でメッセージを送信するステップを含む。最も好ましくは、多元接続プロトコルは符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）プロトコルを含む。

別の方法としてまたは追加的に、アクセス・ポイント間でアービトレーションを行うステップは、アクセス・ポイントの各々がどのアクセス・ポイントがアップリンク信号に応答するかの選択を決定するために、複数のアクセス・ポイントの各々でメッセージを受信するステップと処理するステップとを含む。通常、メッセージ処理ステップは、メッセージに応答して、アップリンク信号を最初に受信した１つのアクセス・ポイントを選択するステップを含む。別の方法としてまたは追加的に、メッセージ送信ステップは、メッセージ内にアクセス・ポイントの各々が受信したアップリンク信号の強度を示すステップを含む。

好ましい実施形態では、複数のアクセス・ポイントを配置するステップは、移動局との間でデータを搬送するためのローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）内のアクセス・ポイントをリンクするステップを含み、上記ＬＡＮは複数の導体を有するケーブルを含み、メッセージ送信ステップは、移動局との間でデータを搬送するのに使用されないケーブルの１つまたは複数の導体上でメッセージを送信するステップを含む。
また、好ましい実施形態によれば、本発明は、
通信媒体と、
媒体によって相互接続され、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内に配置されて同一周波数チャネル上で移動局と通信する複数のアクセス・ポイントであって、移動局から同一周波数チャネル上でＷＬＡＮを介して送信されるアップリンク信号を１つまたは複数のアクセス・ポイントで受信すると、媒体上でメッセージを送信してアップリンク信号を受信するアクセス・ポイント間でアービトレーションを行い、アップリンク信号に応答する１つのアクセス・ポイントを選択し、選択した１つのアクセス・ポイントから移動局に応答を送信することができるアクセス・ポイントとを含む移動体通信システムを提供する。

さらに、好ましい実施形態によれば、本発明は、移動体通信のための複数のアクセス・ポイントの１つとしての無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内に配備するアクセス・ポイント装置を提供する。このアクセス・ポイント装置は、
所定の周波数チャネル上で移動局と通信するように構成されたトランシーバと、
トランシーバが所定の周波数チャネル上でＷＬＡＮを介して移動局から送信されたアップリンク信号を受信すると、アップリンク信号を受信する他のアクセス・ポイントと共にアービトレーション・プロトコルを実行してアップリンク信号に応答する１つのアクセス・ポイントを選択し、トランシーバがアービトレーション・プロトコルに従った応答を移動局に返送するようにトランシーバを制御することができるメッセージ・プロセッサとを含む。
図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読めば、本発明をさらによく理解することができるだろう。

図１は、本発明の好ましい実施形態による無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）システム２０の概略を示すブロック図である。システム２０は、移動局２４とデータ通信を行うように構成された複数のアクセス・ポイント２２を含む。図に示すように、移動局は、通常、デスクトップ、ポータブル、またはハンドヘルド・デバイスなどのコンピュータ装置を含む。以下に記載する例示としての実施形態では、アクセス・ポイントと移動局とはＩＥＥＥ８０２．１１グループの規格の１つに従って相互に通信し、８０２．１１媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤ規則を遵守する。８０２．１１ＭＡＣレイヤはＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ規格８０１．１１（１９９９年版）、特に参照により本明細書に組み込むものとする「Ｐａｒｔ １１： Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ （ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ」に記載されている。ただし、本発明の原理は８０２．１１規格に限定されず、ＨｉｐｅｒＬＡＮ、ブルートゥースおよびＨｉＳＷＡＮベースのシステムを含むほとんどどのタイプのＷＬＡＮにも同様に適用できる。

アクセス・ポイント２２は、通常、有線ＬＡＮ２８によってイーサネット（登録商標）・ハブ２６に接続している。ＬＡＮはアクセス・ポイントとハブとの間でデータを交換する分配システム（ＤＳ）としての働きをする。この構成によって、移動局２４は、アクセス・ポイント２２から、インターネットなどの外部ネットワーク３０との間でハブ２６に接続されたアクセス回線３２を介してデータを送受信できる。ＬＡＮ２８は、通常、高速で、すなわち、アクセス・ポイントと移動局との間の無線通信の合計速度を超える速度でデータを搬送することができる。ただし、主としてイーサネット（登録商標）および他の従来のＬＡＮの動作に固有の衝突回避機構のために、ＬＡＮ上でのメッセージ待ち時間は一般的に数ミリ秒と大きい。

ＬＡＮ２８が提供する従来のＤＳに加え、アクセス・ポイント２２は新規の共用通信媒体３４によってＭＡＣ協働ハブ３６にも接続される。媒体３４は、有線、光ファイバ、またはフリースペース光または無線通信（ＷＬＡＮ動作に干渉しない許容周波数帯域での）を含むほとんどすべての適した高速通信手段を含む。経済性を考慮して、媒体３４は、好ましくはＬＡＮ２８に平行に敷設されたワイヤを含む。例えば、媒体３４はＬＡＮ２８の配線内にすでに存在するが、ＬＡＮデータの搬送には必要とされないツイストペア線を含むことができる。ＭＡＣ協働ハブ３６の機能は、すべてのアクセス・ポイント２２がすべての他のアクセス・ポイントとの間でメッセージを同報通信し、受信できるような方法で媒体３４を接続することにつきる。したがって、イーサネット（登録商標）・ハブ２６とは異なり、ＭＡＣ協働ハブ３６は、通常、スイッチを含む必要はない。媒体３４およびハブ３６の例示としての実施例が以下に図４および図５を参照して記載されている。図１、図４および図５に示すハブ−スポーク・トポロジーは一般的に媒体３４を構成する最も便利な方法であるが、当業者にとってはその他の構成も明らかであるし、また本発明の範囲を逸脱するものではない。

図２は、本発明の好ましい実施形態による、システム２０内の移動局２４と複数のアクセス・ポイント２２との間の同時無線通信を示す概略図である。ＡＰ１、ＡＰ２およびＡＰ３の表示が付いたアクセス・ポイントはすべて、移動局２４が通信しようとする同じ帯域で動作しているものと仮定する。（アクセス・ポイントＡＰ４およびＡＰ５は異なる帯域で動作しているものと仮定する、したがって、直接この通信プロセスには参加しない。）電波４０、４２および４４はほぼ同じ振幅でそれぞれＡＰ１、ＡＰ２およびＡＰ３から移動体２４に到達する。同様の理由で、移動体２４から送信される無線メッセージは、ＡＰ１、ＡＰ２およびＡＰ３によってほぼ同じ時間に受信される。したがって、このような場合には、当技術分野で周知のＷＬＡＮシステムでは、移動局２４は複数のアクセス・ポイント２２からダウンリンク・メッセージを受信することになり、その結果、おそらく移動局はアクセス・ポイントのいずれとも通信することができなくなる。本発明の好ましい実施形態では、アクセス・ポイントＡＰ１、ＡＰ２およびＡＰ３は、以下に説明するように、この衝突を解決するために媒体３４上で相互に通信する。

図３は、本発明の好ましい実施形態による、システム２０内の移動局２４とアクセス・ポイント２２の１つとの間に通信を確立するための方法の概略を示す流れ図である。アクセス・ポイント２２（例えば、ＡＰ１、ＡＰ２およびＡＰ３）は、ビーコン送信ステップ５０で、同一周波数チャネル上でビーコン信号を送信する。８０２．１１規格に従って、いかなる所与のアクセス・ポイントから送信されたビーコン信号も、移動局がその通信を同期させ、アクセス・ポイントのＢＳＳ識別（ＢＳＳＩＤ）を示すためのタイム・ベースを提供する。ＢＳＳＩＤはアクセス・ポイントのＭＡＣアドレスと考えることができる。当技術分野で周知の８０２．１１ＷＬＡＮシステムでは、各アクセス・ポイントは独自のＢＳＳＩＤを有する。ただし、システム２０では、アクセス・ポイントＡＰ１、ＡＰ２およびＡＰ３は同じＢＳＳＩＤを共用するので、移動局からは、論理的に、異なる場所に複数のアンテナを有する単一の、拡張、分散アクセス・ポイントと認識される。ＡＰ１、ＡＰ２およびＡＰ３の各タイム・ベースは媒体３４を用いて相互に同期され、アクセス・ポイントから送信されるビーコン信号はインタレースされて互いの衝突を回避している。

移動局２４が十分な強度のビーコン信号を受信すると、ビーコン処理ステップ５２で、信号からＢＳＳＩＤとタイム・ベースとを取り出す。このステップは、移動局が実行する以降のステップと同様、完全に８０２．１１規格に準拠している。言い換えれば、本発明は、旧来の移動局からは見えない、またその修正を必要としない方法で実施することができる。獲得したタイム・べースとＢＳＳＩＤとを用いて、移動局２４は、結合要求ステップ５２で、ＢＳＳＩＤ宛の結合要求メッセージの形式のアップリンク信号を送信し、移動局のＭＡＣアドレスを表示する。

普通、従来のＷＬＡＮでは、結合要求が宛先とするアクセス・ポイントは直ちに肯定応答（ＡＣＫ）で応答する。移動局が所与のタイムアウト期間（通常１０μｓ）内にＡＣＫを受信しない場合、移動局は自動反復要求（ＡＲＱ）を送信する。究極的に、移動局は要求したＡＣＫを受信しないと、結合要求を失敗とみなして処理する。したがって、システム２０内での８０２．１１への準拠を維持するためには、アクセス・ポイントＡＰ１、ＡＰ２およびＡＰ３の１つ（１つのみ）が１０μｓの期限内にＡＣＫを移動局２４に返送しなければならない。

結合要求メッセージにどのアクセス・ポイントが応答するかを決定するため、アクセス・ポイントＡＰ１、ＡＰ２およびＡＰ３は媒体３４を用いたアービトレーション手順を実行する。この目的のために、同報通信ステップ５６で、移動局２４から結合要求メッセージを受信したすべてのアクセス・ポイントは媒体３４上でメッセージを同報通信し、アップリンク・メッセージを受信したことを他のアクセス・ポイントに通知する。各同報通信メッセージはメッセージを送信するアクセス・ポイントの識別（すなわち、ＢＳＳＩＤではなく一意的な内部識別）と、当該移動局のＭＡＣアドレスとを表示する。好ましくは、同報通信メッセージの長さを短縮するために、移動局のＭＡＣアドレスはハッシング（hashed）される。

アクセス・ポイントは、異なるアクセス・ポイントから同時に（またはほぼ同時に）送信されるメッセージを区別できる所定のプロトコルに従って媒体３４上でメッセージを送信する。例えば、各アクセス・ポイントが専用の割り当てられたタイム・スロットを有する時分割多元接続（ＴＤＭＡ）プロトコルを使用することができる。別の方法として、図６を参照して以下に記載する符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）プロトコルが使用される。さらに別の方法として、周波数分割多元接続方法（または、媒体３４が光ファイバ・ネットワークとして実施される場合、当技術分野で周知の波長分割多重化）が使用できる。

処理ステップ５８で、アクセス・ポイントは媒体３４上で送信される同報通信メッセージを受信し、処理する。各アクセス・ポイントは、これらの同報通信メッセージの受信時間をアクセス・ポイントが独自の同報通信メッセージを送信した時間と比較することで自分が最初にメッセージを送信したか否か、またはその前の別のアクセス・ポイントが最初にメッセージを送信したか否かを判定できる。（他の周波数チャネル上で動作するアクセス・ポイントと、同報通信メッセージ内で識別された移動局からのアップリンク信号を受信しなかった、同じ周波数チャネル上のアクセス・ポイントは、このメッセージを無視することができる。）通常、所与の移動局からのアップリンク・メッセージに応答して同報通信メッセージを最初に送信できたアクセス・ポイントは、移動局との通信を継続する最良の位置にある。それは、このアクセス・ポイントが一般的に移動局に最も近いアクセス・ポイントであるからである。したがって、すべてのアクセス・ポイントは移動局２４に応答する最初のアクセス・ポイントを別々に選択する。別の方法として、受信信号出力などの他の判定基準も、すべてのアクセス・ポイントによって一様に適用される限り、「アービトレーションにより選択される」アクセス・ポイント選択の際に適用できる。好ましくは、デッドロック発生時に（２つのアクセス・ポイントが同じ瞬間に同報通信メッセージを送信する時など）、デッドロックを一様に解決するためにすべてのアクセス・ポイントによって所定の方法が適用される。

肯定応答ステップ６０で、アービトレーションにより選択されるアクセス・ポイントは要求されたＡＣＫメッセージを移動局２４に送信する。上記のように、ＡＣＫは通常１０μｓという短い時間内に送信しなければならない。ステップ５６、５８、６０はすべてこの時間内に完了しなければならない。アクセス・ポイント２２は、上記のように、この目的のための専用の共有媒体として媒体３４を用い、短い同報通信メッセージに基いて高速アービトレーション・プロトコルを実施することで、この時間の制約を満足することができる。ＡＣＫを送信した後で、アービトレーションにより選択されるアクセス・ポイントは、通常、移動局２４に結合応答メッセージを送信し、次いで、ダウンリンク・ステップ６２で、適宜移動局へのダウンリンク送信を継続する。

アービトレーションにより選択されるアクセス・ポイントは新しいアップリンク・ステップ６４で移動局が別のアップリンク・メッセージを送信するまで移動局に対応する。ステップ５６から、上記アービトレーション・プロトコルが繰り返される。特に、移動局がその間に移動した場合に、次回に移動局にサービスを提供するために異なるアクセス・ポイントを選択することができる。移動局が移動した場合であっても、結合プロトコルを繰り返す必要はない。上記のように、すべてのアクセス・ポイントは単一の拡張アクセス・ポイントであるかのように同じＢＳＳに属する。したがって、アクセス・ポイント間のアービトレーション・プロセスが移動局からの次のアップリンク・パケットに応答する異なる「アービトレーションにより選択されたアクセス・ポイント」を選択したとしても、移動局の同じ結合が維持される。

図４は本発明の好ましい実施形態による媒体３４上のアクセス・ポイント２２による通信の内容の概略を示すブロック図である。この実施形態の媒体３４はアクセス・ポイント２２の各々をハブ３６に接続するワイヤ・ペア６８を含む。ハブ３６は、媒体３４が共用媒体として機能するように、すなわち、アクセス・ポイント２２のいずれかによってワイヤ６８上で送信される信号が媒体３４上のすべての他のアクセス・ポイントによって受信されるように、ワイヤ６８を結合するスプリッタ７０を含む。図４に示す簡単な実施形態では、スプリッタ７０はすべてのワイヤ・ペアを結合する受動的な誘導結合器を含む。別の方法としてまたは追加的に、スプリッタ７０は当技術分野で周知の１つまたは複数の増幅器またはその他の能動要素を含むことができる。

各アクセス・ポイント２２は媒体３４上で他のアクセス・ポイントと通信し、上記のＭＡＣレベルの協働プロトコルを実行するためのメッセージ・プロセッサ７２を含む。メッセージ・プロセッサ７２は、通常、媒体３４上で同報通信メッセージを送受信するための送信回路７４と受信回路７６とを含む。好ましくは、上記の８０２．１１ＷＬＡＮのタイミング要件を満たすため、回路７４および７６と媒体３４は少なくとも３０ＭＨｚの帯域幅で動作する。メッセージ・プロセッサ７２は協働プロトコルに従って、ＷＬＡＮトランシーバ７８と相互に作用し、これを制御する。トランシーバ７８は該当するＷＬＡＮ規格に従って移動局２４と無線で通信する。

図５は、本発明の好ましい実施形態による１つのアクセス・ポイント２２とハブ２６および３６との間の通信の詳細を示すブロック図である。話を分かりやすくするために、この図では１つのアクセス・ポイントのみを示している。通常、図４に示すように、複数のアクセス・ポイントも同様に接続される。

本発明では、ＬＡＮ２８内のアクセス・ポイント２２を接続するために多芯ケーブル８６が使用される。通常、ケーブル８６はイーサネット（登録商標）ＬＡＮでは一般的なＣＡＴ−５ケーブルを含む。２本のツイストペア線８２および８４（ＣＡＴ−５ケーブル内の１−２および３−６のペア）がイーサネット（登録商標）・ハブ２６とアクセス・ポイント２２内のイーサネット（登録商標）・インタフェース８０との間でＬＡＮ２８を介してデータ・パケットを送受信するために使用される。これらのデータ・パケットはアクセス・ポイントを介して移動局２４とネットワーク３０との間で送信されるデータを含むことができる。残りのツイストペア線８８（４−５のペア）はＬＡＮのデータ通信には一般的に使用されない。したがって、ペア８８は媒体３４として機能し、メッセージ・プロセッサ７２とハブ３６との間でＭＡＣ協働メッセージを搬送する。このペア８８の新規の使用法によって媒体３４を別に配線する必要がなくなる。

いくつかのＬＡＮ（特に無線アクセス・ポイントの接続に使用されるＬＡＮ）では、ＤＣ電力をアクセス・ポイント２２に伝達するためにもペア８８が使用される。イーサネット（登録商標）・ハブ２６に関連する電力分配ハブ９０はペア８８によってアクセス・ポイント２２内の電力供給回路９２に接続される。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆドラフト規格に従って、ハブ９０はペア８８上でＤＣ４８Ｖを供給する。この電圧は電力供給回路９２によって降圧されて調整され、アクセス・ポイント２２の通信回路に動作電力を提供する。ただし、ペア線８８上のＤＣレベルによってペア８８が媒体３４としての働きをすることが妨げられない。逆に、メッセージ・プロセッサ７２は、媒体３４上の高速通信トラヒックをＤＣ電力から隔離する高周波結合器９４、通常は誘導結合器を含む。

図６は、本発明の好ましい実施形態による、１つのアクセス・ポイント２２によって媒体３４上で送信される同報通信パケット１００の概略を示すブロック図である。パケット１００は、図３を参照して上に述べた（ステップ５６）ように、アクセス・ポイントが１つの移動局２４からアップリンク通信を受信した時に同報通信の通知メッセージを搬送するために使用する。本実施形態は、アクセス・ポイントがＣＤＭＡプロトコルを用いて媒体３４上で通信するものと仮定する。ＣＤＭＡは、ＴＤＭＡと比較して、すべてのアクセス・ポイントが同時に同報通信を実行でき、マスタ・クロック、遅延補償、またはインテリジェント中央装置のいずれも必要としないという利点を有する。

パケット１００は、通常、同期語１０４とアクセス・ポイント識別子１０６とからなるプリアンブル１０２を含む。上記のように、識別子１０６は、パケットを送信するアクセス・ポイントを一意的に識別する自社開発の内部識別コードである。好ましくは、アクセス・ポイント２２の各々の内部のメッセージ・プロセッサ７２は、同じＷＬＡＮ周波数チャネル上で送受信するように構成された他のすべてのアクセス・ポイントのプリアンブル１０２にそれぞれ対応するデータ・マスクのセットを有する。メッセージ・プロセッサが媒体３４上でデータを受信すると、そのデータをマスクの各々と比較して新しいパケットの先頭とそのパケットを送信したアクセス・ポイントの識別とを検出する。ＣＤＭＡの分野で周知のように、この目的ためにウォルシュ・コードを使用すると有利である。

プリアンブル１０２の後には同報通信メッセージ１０８が来る。同報通信メッセージ１０８はパケット１００が報告したアップリンク・メッセージを送信した移動局を識別する。メッセージ・プロセッサ７２がデータ・マスクの１つでプリアンブルの復号化に成功すると、同じデータ・マスクを用いてメッセージ１０８を復号化する。こうしてメッセージ・プロセッサはアップリンク・メッセージを送信した移動局とそれを最初に受信したアクセス・ポイントの両方を識別し、その結果、上記のように、アップリンク・メッセージのどのアクセス・ポイントが応答するかを決定することができる。任意選択として、メッセージ１０８は受信したアップリンク・メッセージの出力レベルおよび／またはアクセス・ポイントがメッセージを受信したアンテナの識別などのその他のパラメータを含むことができる。（ダイバーシティのために、アクセス・ポイントは一般的に複数のアンテナを有する。）アクセス・ポイント間のアービトレーションで、パケット１００の受信時間に加えて、またはその代わりに、これらの追加のパラメータを使用できる。

上記のように、特定のタイプの無線および有線ＬＡＮと特定の通信規格とに関して好ましい実施形態の説明をしてきたが、本発明の原理は、他の規格により動作することができる他のタイプのＬＡＮおよびＷＬＡＮにも同様に適用可能である。さらに、これらの原理は、ＩＥＥＥ規格８０２．１５に定義するように、超広帯域（ＵＷＢ）ＰＡＮを含む無線パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）に適用できる。それ故、上記の好ましい実施形態は例示のために引用されたものであって、本発明は上記の具体例の図と説明とに限定されないことを理解されたい。それどころか、本発明の範囲は、本明細書に記載する種々の特徴の組み合わせおよびそれより小さい組み合わせの両方と、上記説明を読めば当業者であれば思い付く、従来技術で開示されていない本発明の変形態様および変更態様とを含む。

本発明の好ましい実施形態によるＷＬＡＮシステムの概略を示すブロック図である。 本発明の好ましい実施形態による、複数の無線アクセス・ポイントと通信する移動局の概略図である。 本発明の好ましい実施形態による、移動局と無線アクセス・ポイントとの間に通信リンクを確立するための方法の概略を示す流れ図である。 本発明の好ましい実施形態による、ＷＬＡＮシステム内の複数のアクセス・ポイントの間の通信リンクの概略を示すブロック図である。 本発明の好ましい実施形態による、ＷＬＡＮシステム内のアクセス・ポイントとハブとの間の通信および電力リンクの概略を示すブロック図である。 本発明の好ましい実施形態による、ＷＬＡＮシステム内のアクセス・ポイント間で交換されるメッセージ・パケットの概略を示すブロック図である。

Claims (33)

1. 無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内に同一周波数チャネル上で移動局と通信する複数のアクセス・ポイントを配置するステップと、
   １つまたは複数のアクセス・ポイントで、同一周波数チャネル上で移動局からＷＬＡＮを介して送信されたアップリンク信号を受信するステップと、
   アップリンク信号に応答するアクセス・ポイントのうちの１つを選択するために、アップリンク信号を受信するアクセス・ポイント間でアービトレーションを行うステップと、
   選択した１つのアクセス・ポイントから移動局へ応答を送信するステップとを含む移動体通信を行うための方法。
2. アクセス・ポイントがそれぞれのサービス・エリアを有し、前記複数のアクセス・ポイントを配置するステップが、前記サービス・エリアが大幅に重なるようにアクセス・ポイントを配置するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数のアクセス・ポイントを配置するステップが、ＩＥＥＥ規格８０２．１１にほぼ従って前記移動局と通信する前記アクセス・ポイントを配置するステップを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記アクセス・ポイント間でアービトレーションを行うステップが、ＩＥＥＥ規格８０２．１１が課す前記アップリンク信号に肯定応答する制限時間内に前記アップリンク信号に応答する前記アクセス・ポイントのうちの１つを選択するステップを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記アクセス・ポイント間でアービトレーションを行うステップが、前記アクセス・ポイントをリンクする共用通信媒体上でメッセージを送信するステップを含む、前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. メッセージの送信ステップが、前記アップリンク信号を受信する前記アクセス・ポイントから前記複数のアクセス・ポイントに同報通信メッセージを送信するステップを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記同報通信メッセージの送信ステップが、多元接続プロトコルを用いて同時に複数のアクセス・ポイントから共用通信媒体上でメッセージを送信するステップを含む、請求項６に記載の方法。
8. 多元接続プロトコルが符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）プロトコルを含む、請求項７に記載の方法。
9. アクセス・ポイント間でアービトレーションを行うステップが、前記アクセス・ポイントの各々がどのアクセス・ポイントが前記アップリンク信号に応答するかの選択を決定するために、複数のアクセス・ポイントの各々でメッセージを受信し、処理するステップを含む、請求項５に記載の方法。
10. メッセージ処理ステップが、前記メッセージに応答して、前記アップリンク信号を最初に受信した１つのアクセス・ポイントを選択するステップを含む、請求項９に記載の方法。
11. メッセージ送信ステップが、前記メッセージ内に前記アクセス・ポイントの各々が受信した前記アップリンク信号の強度を示すステップを含む、請求項５に記載の方法。
12. 前記複数のアクセス・ポイントを配置するステップが、前記移動局との間でデータを搬送するためのローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）内の前記アクセス・ポイントをリンクするステップを含み、前記ＬＡＮが複数の導体を有するケーブルを備え、メッセージ送信ステップが、前記移動局との間で前記データを搬送するのに使用されない前記ケーブルの１つまたは複数の導体上でメッセージを送信するステップを含む、請求項５に記載の方法。
13. 通信媒体と、
    前記媒体によって相互接続され、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内に配置されて同一周波数チャネル上で移動局と通信する複数のアクセス・ポイントとから成り、該複数のアクセスポイントガ、前記移動局から同一周波数チャネル上でＷＬＡＮを介して送信されるアップリンク信号を１つまたは複数のアクセス・ポイントで受信すると、前記媒体上でメッセージを送信して前記アップリンク信号を受信する前記アクセス・ポイント間でアービトレーションを行い、前記アップリンク信号に応答する１つのアクセス・ポイントを選択し、前記選択した１つのアクセス・ポイントから前記移動局に応答を送信することができる移動体通信システム。
14. 前記アクセス・ポイントがそれぞれのサービス・エリアを有し、少なくともサービス・エリアの一部が大幅に重なるように配置される、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記アクセス・ポイントが、ＩＥＥＥ規格８０２．１１にほぼ従って前記移動局と通信することができる、請求項１３に記載のシステム。
16. 前記アクセス・ポイントが、ＩＥＥＥ規格８０２．１１が課す前記アップリンク信号に肯定応答する制限時間内に前記アップリンク信号に応答する１つのアクセス・ポイントを選択することができる、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記媒体が共用通信媒体として構成される、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のシステム。
18. アップリンク信号を受信する前記アクセス・ポイントが前記媒体を介して前記複数のアクセス・ポイントにメッセージを同報通信することができる、請求項１７に記載のシステム。
19. 多元接続プロトコルを用いてほぼ同時に複数のアクセス・ポイントがメッセージを同報通信することができるように適合される、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記多元接続プロトコルが符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）プロトコルを含む、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記複数のアクセス・ポイントの各々がどのアクセス・ポイントが前記アップリンク信号に応答するかの選択を決定するために、複数のアクセス・ポイントの各々がメッセージを受信し、処理することができる、請求項１７に記載のシステム。
22. 前記アクセス・ポイントが、前記メッセージに応答して、前記アップリンク信号を最初に受信して前記アップリンク信号に応答した１つのアクセス・ポイントを選択することができる、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記アクセス・ポイントが、前記アクセス・ポイントの各々が受信した前記アップリンク信号の強度を前記メッセージ内に示すことができる、請求項１７に記載のシステム。
24. 前記アクセス・ポイントをリンクする複数の導体を有するケーブルを備えるローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を含み、前記アクセス・ポイントが、前記ＬＡＮ上で前記移動局との間でデータを搬送することができ、前記通信媒体が前記移動局との間でのデータの搬送に使用されないケーブルの１つまたは複数の導体を備える、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のシステム。
25. 移動体通信のための複数のアクセス・ポイントの１つとしての無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内に配備するアクセス・ポイント装置であって、
    所定の周波数チャネル上で移動局と通信するように構成されたトランシーバと、
    前記トランシーバが所定の周波数チャネル上でＷＬＡＮを介して前記移動局から送信されたアップリンク信号を受信すると、前記アップリンク信号を受信する他のアクセス・ポイントと共にアービトレーション・プロトコルを実行して前記アップリンク信号に応答する１つのアクセス・ポイントを選択し、前記トランシーバがアービトレーション・プロトコルに従って応答を前記移動局に返送するようにトランシーバを制御することができるメッセージ・プロセッサと、を備えるアクセス・ポイント装置。
26. 前記トランシーバが、ＩＥＥＥ規格８０２．１１にほぼ従って前記移動局と通信することができる、請求項２５に記載の装置。
27. 前記メッセージ・プロセッサが、ＩＥＥＥ規格８０２．１１が課す前記アップリンク信号に肯定応答する制限時間内に前記アップリンク信号に応答する１つのアクセス・ポイントを選択するように前記アービトレーション・プロトコルを実行することができる、請求項２６に記載の装置。
28. 前記メッセージ・プロセッサが、前記アクセス・ポイントをリンクする共用通信媒体上で他のアクセス・ポイントとの間でメッセージを送受信することで前記アービトレーション・プロトコルを実行することができる、請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の装置。
29. 前記メッセージが同報通信メッセージを含み、前記トランシーバが前記アップリンク信号を受信した時に前記メッセージ・プロセッサが前記同報通信メッセージのうちの１つを送信することができる、請求項２８に記載の装置。
30. 前記メッセージ・プロセッサが、多元接続プロトコルを用いて共用通信媒体上で前記メッセージを送信することができる、請求項２９に記載の装置。
31. 前記多元接続プロトコルが符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）プロトコルを含む、請求項３０に記載の装置。
32. 前記メッセージ・プロセッサが、最初に前記アップリンク信号を受信した１つのアクセス・ポイントを決定し、最初に前記アップリンク信号を受信して前記アップリンク信号に応答した１つのアクセス・ポイントを選択するために前記他のアクセス・ポイントから受信したメッセージを処理することができる、請求項２８に記載の装置。
33. 前記メッセージ・プロセッサが、送信した前記メッセージ内に前記トランシーバが受信した前記アップリンク信号の強度を含めることができる、請求項２８に記載の装置。

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