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特許7204644無線ヘッドを分散するためのシステム及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-05
(45)【発行日】2023-01-16
(54)【発明の名称】無線ヘッドを分散するためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
   H04B 1/40 20150101AFI20230106BHJP
【FI】
H04B1/40
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2019522854
(86)(22)【出願日】2017-10-25
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-01-09
(86)【国際出願番号】 US2017058291
(87)【国際公開番号】W WO2018081271
(87)【国際公開日】2018-05-03
【審査請求日】2020-10-26
(31)【優先権主張番号】62/413,944
(32)【優先日】2016-10-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】15/682,076
(32)【優先日】2017-08-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】15/792,610
(32)【優先日】2017-10-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】519066751
【氏名又は名称】リアデン リミテッド ライアビリティ カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(72)【発明者】
【氏名】パールマン スティーブン ジー
(72)【発明者】
【氏名】ファン デル ラーン ロジャー
(72)【発明者】
【氏名】サイビ ファディ
(72)【発明者】
【氏名】ディ ディオ マリオ
(72)【発明者】
【氏名】イバーズ アラン
(72)【発明者】
【氏名】ジラスタヤサントーン ベンヤブト
(72)【発明者】
【氏名】フリーマン リン
(72)【発明者】
【氏名】フォレンツァ アントニオ
【審査官】鴨川 学
(56)【参考文献】
【文献】特開2011-019217(JP,A)
【文献】特開2014-241514(JP,A)
【文献】特表2008-547334(JP,A)
【文献】特開2009-100355(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04B 1/40
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
チューブ内に封入された第1及び第2の無線送受信機と、
前記チューブを通って貫通された第1及び第2の有線接続部と、を備え、
前記第1の有線接続部が、デジタルベースバンドデータを前記第1の無線送受信機に対して送受信し、前記第2の有線接続部がデジタルベースバンドデータを前記第2の無線送受信機に対して送受信し、
前記第1及び第2の無線送受信機が前記デジタルベースバンドデータを無線周波数(「RF」)信号に変換し、そして、
前記第1の有線接続部が前記第1の無線送受信機に接続され、かつ前記第2の有線接続部がデイジーチェーン構成で前記第1の無線送受信機及び前記第2の無線送受信機の間に結合されている、システム。
【請求項2】
前記第1及び第2の無線送受信機が、前記第1及び第2の有線接続部から受信したデータに基づいて、異なる無線波形を送信する、請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記第2の無線送受信機が、1つ以上の有線接続部を通じて、1つ以上の追加の無線送受信機に結合される、請求項1に記載のシステム。
【請求項4】
無線信号を送信するための方法であって、
第1及び第2の無線送受信機をチューブ内に封入することと、
第1及び第2の有線接続部を、前記チューブに貫通させることと、
前記第1の有線接続部を介して、前記第1の無線送受信機に対してデジタルベースバンドデータを送受信し、かつ前記第2の有線接続部を介して、前記第2の無線送受信機に対してデジタルベースバンドデータを送受信することと
前記第1及び第2の無線送受信機が、前記デジタルベースバンドデータを無線周波数(「RF」)信号に変換し、そして、
前記第1の有線接続部が、前記第1の無線送受信機に結合され、前記第2の有線接続部が、デイジーチェーン構成で、前記第1の無線送受信機と前記第2の無線送受信機との間に結合されている、方法。
【請求項5】
前記第1及び第2の無線送受信機が、前記第1及び第2の有線接続部から受信したデータに基づいて、異なる無線波形を送信する、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記第2の無線送受信機が、1つ以上の有線接続部を通って、1つ以上の追加の無線送受信機に結合されている、請求項4に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、2016年10月27日に出願された同時係属中の米国仮特許出願第62/413,944号、発明の名称「System and Methods For Distributing Radiohead」の利益を主張する。
【0002】
本出願はまた、2016年8月26日に出願された米国仮特許出願第62/380,126号、発明の名称「Systems and Methods for Mitigating Interference within Actively Used Spectrum」の利益及び優先権を主張する、2017年8月21日に出願された同時係属中の米国特許出願第15/682,076号、発明の名称「Systems And Methods For Mitigating Interference Within Actively Used Spectrum」の一部継続出願であり、また、2017年8月21日に出願された同時係属中の米国特許出願第15/682,076号もまた、2014年4月16日に出願された同時係属中の米国仮特許出願第61/980,479号、発明の名称「Systems and Methods for Concurrent Spectrum Usage Within Actively Used Spectrum」の利益及び優先権を主張する、2015年3月27日に出願された米国特許出願第14/672,014号、発明の名称「Systems and Methods for Concurrent Spectrum Usage Within Actively Used Spectrum」の一部継続出願である。
【0003】
本出願は、以下の同時係属中の米国特許出願及び米国仮特許出願に関連し得る:
【0004】
米国仮特許出願第62/380,126号、発明の名称「Systems and Methods for Mitigating Interference within Actively Used Spectrum」
【0005】
米国特許出願第14/611,565号、発明の名称「Systems and Methods for Mapping Virtual Radio Instances into Physical Areas of Coherence in Distributed Antenna Wireless Systems」
【0006】
米国特許出願第14/086,700号、発明の名称「Systems and Methods for Exploiting Inter-cell Multiplexing Gain in Wireless Cellular Systems Via Distributed Input Distributed Output Technology」
【0007】
米国特許出願第13/844,355号、発明の名称「Systems and Methods for Radio Frequency Calibration Exploiting Channel Reciprocity in Distributed Input Distributed Output Wireless Communications」
【0008】
米国特許出願第13/797,984号、発明の名称「Systems and Methods for Exploiting Inter-cell Multiplexing Gain in Wireless Cellular Systems Via Distributed Input Distributed Output Technology」
【0009】
米国特許出願第13/797,971号、発明の名称「Systems and Methods for Exploiting Inter-cell Multiplexing Gain in Wireless Cellular Systems Via Distributed Input Distributed Output Technology」
【0010】
米国特許出願第13/797,950号、発明の名称「Systems and Methods for Exploiting Inter-cell Multiplexing Gain in Wireless Cellular Systems Via Distributed Input Distributed Output Technology」
【0011】
米国特許出願第13/233,006号、発明の名称「System and Methods for planned evolution and obsolescence of multiuser spectrum」
【0012】
米国特許出願第13/232,996号、発明の名称「Systems and Methods to Exploit Areas of Coherence in Wireless Systems」
【0013】
米国特許出願第12/802,989号、発明の名称「System And Method For Managing Handoff Of A Client Between Different Distributed-Input-Distributed-Output(DIDO) Networks Based On Detected Velocity Of The Client」
【0014】
米国特許出願第12/802,988号、発明の名称「Interference Management,Handoff,Power Control And Link Adaptation In Distributed-Input Distributed-Output(DIDO)Communication Systems」
【0015】
米国特許出願第12/802,975号、発明の名称「System And Method For Link adaptation In DIDO Multicarrier Systems」
【0016】
米国特許出願第12/802,974号、発明の名称「System And Method For Managing Inter-Cluster Handoff Of Clients Which Traverse Multiple DIDO Clusters」
【0017】
米国特許出願第12/802,958号、発明の名称「System And Method For Power Control And Antenna Grouping In A Distributed-Input-Distributed-Output(DIDO) Network」
【0018】
米国特許第9685,997号、発明の名称「Systems and Methods to enhance spatial diversity in distributed-input distributed-output wireless systems」
【0019】
2016年7月5日発行の米国特許第9,386,465号、発明の名称「System and Method for Distributed Antenna Wireless Communications」
【0020】
2016年6月14日発行の米国特許第9,369,888号、発明の名称「Systems and Methods To Coordinate Transmissions In Distributed Wireless Systems Via User Clustering」
【0021】
2016年4月12日発行の米国特許第9,312,929号、発明の名称「System and Methods to Compensate for Doppler Effects in Distributed-Input Distributed Output Systems」
【0022】
2015年3月24日発行の米国特許第8,989,155号、発明の名称「Systems and Methods for Wireless Backhaul in Distributed-Input Distributed-Output Wireless Systems」
【0023】
2015年3月3日発行の米国特許第8,971,380号、発明の名称「System And Method For Adjusting DIDO Interference Cancellation Based On Signal Strength Measurements」
【0024】
2014年2月18日発行の米国特許第8,654,815号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communications」
【0025】
2013年10月29日発行の米国特許第8,571,086号、発明の名称「System and Method for DIDO Precoding Interpolation in Multicarrier Systems」
【0026】
2013年9月24日発行の米国特許第8,542,763号、発明の名称「Systems and Methods To Coordinate Transmissions In Distributed Wireless Systems Via User Clustering」
【0027】
2013年4月23日発行の米国特許第8,428,162号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communications」
【0028】
2012年5月1日発行の米国特許第8,170,081号、発明の名称「System And Method For Adjusting DIDO Interference Cancellation Based On Signal Strength Measurements」
【0029】
2012年4月17日発行の米国特許第8,160,121号、発明の名称「System and Method For Distributed Input-Distributed Output Wireless Communications」
【0030】
2011年2月8日発行の米国特許第7,885,354号、発明の名称「System and Method For Enhancing Near Vertical Incidence Skywave(”NVIS”)Communication Using Space-Time Coding.」
【0031】
2010年5月4日発行の米国特許第7,711,030号、発明の名称「System and Method For Spatial-Multiplexed Tropospheric Scatter Communications」
【0032】
2009年12月22日発行の米国特許第7,636,381号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communication」
【0033】
2009年12月15日発行の米国特許第7,633,994号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communication」
【0034】
2009年10月6日発行の米国特許第7,599,420号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communication」
【0035】
2008年8月26日発行の米国特許第7,418,053号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communication」。
【背景技術】
【0036】
無線通信システムの密度が着実に上がるにつれて、無線機の配置はますます困難になっている。無線機を保持するための物理的な場所を見つけることにおける課題、バックホール及び/又はフロントホールをもたらすことにおける課題がある(本明細書で使用される「フロントホール」は、ユーザデータを搬送するために無線波形を生成する基地局にユーザデータを搬送する、本明細書で使用される「バックホール」とは対照的に、何らかの形態で無線信号を無線ヘッドに搬送する通信インフラストラクチャを指す)。従来のセルラーシステム(例えば、LTE、UMTS)又は従来の干渉回避システム(例えば、Wi-Fi)では、性能及び周波数再利用を最適化するために、基地局又はアンテナ計画は、受信地域のための特定の場所に無線機を配置し、かつ干渉を軽減するために他の場所を回避することを必要とする。次いで、たとえ技術的問題が克服され得ると仮定しても、例えば、無線機及びアンテナの視覚的外観についての懸念から、無線機及びアンテナ配置に対する地方自治体及び中央政府の制限がある。無線機又はアンテナが政府の承認基準を満たしていても、許可プロセスが非常に遅くなることがあり、アンテナ配備が承認されるまでに数年かかることがある。
【0037】
無線通信の歴史を通して、無線技術のタイプ(例えば、衛星、モバイル、テレビなど)、送信の周波数(例えば、HF、VHF、UHF、マイクロ波、ミリ波など)、及び送信の指向性(例えば、全方向性、高利得、又は狭いビームなど)に応じて、無線機及びアンテナを配備するための膨大な数の異なるアプローチがあった。また、無線機やアンテナをそれらの周囲の環境に適合するように塗装するなどの単純な取り組みから、セルラータワーをヤシの木のように見せるなどの巧妙な取り組みまで、審美的な配慮がよく行われてきた。
【0038】
従来のセルラー及び干渉回避ネットワークにおける最適性能を達成するためには、特定の計画に従って無線機及びアンテナを配置する必要があり(例えば、受信地域が失われるほど離れすぎず、セル間干渉を回避するために近すぎない)、これらの要件は、現場での実装解決策、並びにバックホール及び/又はフロントホールの可用性など、他の制約と衝突することがよくある。また、多くの状況(例えば、歴史的建造物)では、政府は、建物の外観を変更するような建物の上又は近くに取り付けられたいかなるものも許可しないため、無線機又はアンテナによる解決策は受け入れらない。
【0039】
無線機及びアンテナは、タワー、屋上、電柱、電力線上に配置され、電柱間に紐付けられている。無線機及びアンテナは、天井、壁、棚、卓上などの屋内の場所に配置されている。無線機はまた、スタジアム内の構造要素の上、座席の下などにも配置されている。「漏洩フィーダ」(後述)などの特殊なアンテナは、トンネル内に配置されている。手短に言えば、無線機及びアンテナは、想像できるあらゆる場所に配置されてきた。
【0040】
無線機及びアンテナを電力線に取り付けるための先行技術の取り組みの例には、米国特許第7,862,837号、米国特許第8,780,901号、及び米国特許出願第2014/0286444号に開示されたものが含まれ、無線機及びアンテナを電柱に取り付けるための先行技術の取り組みには、例えば、米国特許第7,068,630号に開示されているように、Metricom Ricochetのパケット通信ネットワークの取り組みを含む。
【0041】
先行技術の図4に示されるような電柱400又は401は、2つのゾーン、典型的にはより高いゾーンに分割されることが多く、これは、クロスアーム403の領域内など、電力線がケーブルで搬送される「供給空間」と呼ばれることがある。作業者が通信ケーブル及び機器を取り付けることが安全である典型的に低いゾーンは「通信空間」と呼ばれることがあり、通信ケーブル及び機器は、先行技術の図5のこのゾーンにクロスアーム402の高さで示される。
【0042】
いくつかの従来技術のシステムは、無線機及び/又はアンテナ410及び411と共に図4に示されているように、無線機及び/若しくはアンテナを電柱上の供給ゾーン内に配置し、並びに/又は無線機及び/若しくはアンテナを、無線機及び/若しくはアンテナ420及び421と共に示されているそれらの電力線上に配置する。
【0043】
いくつかの先行技術のシステムは、無線機及び/又はアンテナ550及び551と共に図5に示されているように、無線機及び/又はアンテナを電柱上の通信ゾーン内に配置し、無線機及び/又はアンテナを、無線機及び/又はアンテナ540及び541と共に示されている電柱間に紐付けられているケーブル(しばしば通信ケーブル)上に配置する。典型的には電気(例えば、銅)又はファイバである通信ケーブル531で搬送され得るバックホール又はフロントホールは、絶縁又は外部ダクト530によって保護されていることが多く、かつ編組鋼で作製されていることが多い機械的に強いケーブル532から構造的支持を引き出す。無線機は、支柱及び/又はケーブル配線に取り付けられ、その後、それらは図5に示すように、支柱若しくはケーブル配線の上のいずれかにあるアンテナ、又は無線機に埋め込まれたアンテナに結合される。いくつかの先行技術のシステムでは、無線機は、しばしば降圧電源561を通じて電力線から電力を引き出し、電力メータ560によって測定されるので、電力を供給する電気事業者が使用コストを評価することができる。550及び551などの無線機はまた、バックホール又はフロントホール用に使用することができる。
【0044】
図6は、街灯柱上にアンテナ及び/又は無線機を備えた従来技術の構成を示す。本明細書で使用される街灯柱は、それらの間に空中線電力又は通信ケーブルを有さない電柱である。アンテナ601及び602は、無線機611及び612に結合されてもよく、又はそれらは、無線機と同じエンクロージャ内にあってもよく、したがって、別個の無線機611又は612が必要とされない。バックホール又はフロントホールのケーブル配線(例えば、銅又はファイバ)は、地中管路630(管路が地下にあり、見えないことを示すために点線で示されている)を通して運搬されるか、又はバックホール又はフロントホールは、街灯柱間の無線リンクを通して搬送され得る。バックホール又はフロントホールが地下にある場合、それは典型的には、地中管路から街灯柱の内部を通って(例えば、それが金属又は中空の場合)、あるいは621及び622に示すように、無線機611及び612を通って、又は直接街灯柱の頂部までのいずれかで、地面から街灯柱の側面まで管路又はダクトを通って運搬される。街灯柱について図6に示されるようなバックホール又はフロントホールに地中管路を使用するアプローチはまた、図4及び図5に示される電柱にも適用することができ、地中管路からのケーブル配線は、電柱(例えば、それが金属及び中空の場合)の内部を通って、あるいは地面から電柱の側面まで管路又はダクトを通ってのいずれかで運搬される。
【0045】
バックホール及び/又はフロントホール(電柱上の無線機又は他の場所に配置された無線機を問わず)は、同軸、ファイバ、見通し内無線、見通し外無線などを含む広範囲の媒体で無線機に提供することができる。イーサネット、共通の公衆無線インターフェース(「CPRI」)、同軸によるマルチメディア提携(「MoCA」)、ケーブルによるデータサービスインターフェース標準(「DOCSIS」)、電力線によるブロードバンド(「BPL」)などを含む広範囲のプロトコルを媒体で使用することができる。
【0046】
有線(例えば、銅、ファイバなど)通信を分散させるために、広範囲のスイッチ、スプリッタ、ハブを使用することができる。アナログスプリッタは、同軸接続を分散させるために使用されることが多い(例えば、DOCSIS及び/又はMoCAデータを分散する)。コンセントのカップリングを使用して、BPLを分散させることができる。イーサネットスイッチ及びハブは、多くの場合、銅及びファイバイーサネットの接続を分散させるために使用される。家庭及び商業的応用に作製された無線機の多くは、通過イーサネットの利便性を考慮してスイッチを内蔵しており、その結果、無線機がイーサネットケーブルに差し込まれている場合は、他の装置に差し込むために使用することができる別のイーサネットジャックが無線機にある。
【0047】
ケーブルを通じて無線接続性を分散させるために使用されてきた別の先行技術は、いわゆる「漏洩フィーダ」又は「漏洩ケーブル」である。漏洩フィーダは、無線信号を搬送するケーブルであるが、ケーブルの側面を通って意図的に無線放射を漏洩し、かつ吸収する。例示的な先行技術の漏洩ケーブル700を、図7に示す。それは、絶縁保護ジャケット701、外部導体702(例えば、銅箔)、誘電体704(例えば、誘電発泡体)、及び内部導体705(例えば、銅線)があるという点で、同軸ケーブルと非常に類似している。しかし、同軸ケーブルとは異なり、無線放射が漏洩フィーダ700の内外に伝搬することを可能にする開口部703が、外部導体702にある。
【0048】
漏洩フィーダは、トンネル又はシャフトの長さに沿って動作するように、それらがトンネル又はシャフトの側面に取り付けられる、トンネル又はシャフト(例えば、採掘トンネル、地下鉄トンネル)で使用されることが多い。このようにして、ユーザがトンネル又はシャフト内のどこにいるかにかかわらず、ユーザは、漏洩フィーダの近くの部分への無線接続性を有することになる。漏洩フィーダは、無線エネルギーを漏洩するので、それらは、信号電力を増強するために周期的に挿入された無線周波数増幅器を有することが多い。2つ以上の漏洩フィーダが一緒に動作する場合は、先行技術のMIMO技術を使用して、容量を増加させることができる。
【0049】
漏洩フィーダの配備は、ケーブル配線の配備に似ているという点で便利で迅速であり、増幅器を漏洩フィーダの長さ間で定期的に配備して、信号強度を繰り返し復元する。
【0050】
漏洩フィーダの基本的な制限は、漏洩フィーダケーブル配線の全長に対して同じチャネルが共有されることである。したがって、漏洩フィーダの一端にあるユーザは、漏洩フィーダの中央にあるユーザと、漏洩フィーダの端部にあるユーザとチャネルを共有する。これは、ユーザが、漏洩フィーダの長さに沿ってまばらに分散しているか、又はユーザによる低いデータ容量要求がある用途(例えば、採掘トンネル又はシャフト内の音声通信用)には受け入れられるかもしれないが、それらが互いに非常に遠いという事実にもかかわらず、漏洩フィーダの全長にわたってユーザが同じチャネルを共有することになるので、高密度のユーザ及び/又はユーザによる高いデータ容量の要求がある用途には適していない。したがって、漏洩フィーダは、周期的増幅器を用いてケーブル配線を配備するようなものであるため、配備するのに便利ではあるが、受信地域を提供するために、それらの配備は高密度化に対して機能する。
【0051】
上述のように、無線機及び/又はアンテナを配置するためにどのような先行技術が使用されているか、及びバックホール又はフロントホールがどのようにプロビジョニングされるかにかかわらず、現在の無線システムは、高密度化の課題に直面している。非常に効率的で信頼できる受信地域及びサービスを提供し、簡単かつ迅速に配備され、かつ目障りであることを回避し、並びに/又は政府の制限を受けないようにする高密度化のための優れた汎用解決策はない。以下の教示は、これらの問題に対処する。
【0052】
本発明のより良好な理解は、図面を併用して以下の詳細な説明から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0053】
図1】DIDOの一般的なフレームワーク、現在ブランド化されたpCell(商標)、無線アクセスネットワーク(DRAN)、及び他のマルチユーザマルチアンテナシステム(MU-MAS)ネットワークを示す。
図2a】OSIモデル及びLTE規格と一致した仮想無線インスタンス(VRI)のプロトコルスタックを示す。
図2b】OSIモデル及びLTE規格と一致した仮想無線インスタンス(VRI)のプロトコルスタックを示す。
図3】DIDO、現在ブランド化されたpCell(商標)、無線ネットワーク、及び他のMU-MASネットワークにおける受信地域を拡張するための隣接するDRANを示す。
図4】「供給空間」内の無線機及び/又はアンテナを備えた電柱の先行技術の例示である。
図5】「通信空間」内の無線機及び/又はアンテナを備えた電柱の先行技術の例示である。
図6】無線機及び/又はアンテナを備えた街灯柱の先行技術の例示である。
図7】漏洩フィーダの先行技術の例示である。
図8a】無線デイジーチェーンの同軸ケーブルの実施形態を示す。
図8b】無線デイジーチェーンのツイストペアの実施形態を示す。
図8c】無線デイジーチェーンのファイバの実施形態を示す。
図8d】無線デイジーチェーンの同軸及びツイストペアの実施形態を示す。
図9a】基本アーキテクチャを示すデイジーチェーン無線機のアーキテクチャの一実施形態を示す。
図9b】タイミング分散を示すデイジーチェーン無線機のアーキテクチャの一実施形態を示す。
図9c】電力分散を示すデイジーチェーン無線機のアーキテクチャの一実施形態を示す。
図9d】RF分散を示すデイジーチェーン無線機のアーキテクチャの一実施形態を示す。
図9e】スプリッタを通じて実施されるデイジーチェーンネットワークを示すデイジーチェーン無線機のアーキテクチャの一実施形態を示す。
図10a】スリーブ又はダクトを備えたデイジーチェーン無線機の一実施形態を示す。
図10b】1つ以上の通過ケーブルを有するスリーブ又はダクトを備えたデイジーチェーン無線機の一実施形態を示す。
図10c】1つ以上の通過ケーブル及び支持ストランドを有するスリーブ又はダクトを備えたデイジーチェーン無線機の一実施形態を示す。
図10d】1つ以上の通過ケーブルを有するスリーブ又はダクト及びデータ及び/又は電力結合器を有する支持ストランドを備えたデイジーチェーン無線機の一実施形態を示す。
図11】デイジーチェーン無線機を備えた電柱の図である。
図12】デイジーチェーン無線機を備えた街灯柱の図である。
図13】デイジーチェーン無線機を備えた建物の図である。
図14】非直線配備パターンにおけるデイジーチェーン無線機の図である。
図15】アレイ内のデイジーチェーン無線機の図である。
図16】クラウド無線アクセスネットワーク内に配備されたデイジーチェーン無線機の図である。
【発明を実施するための形態】
【0054】
上記の先行技術の制限の多くを克服するための1つの解決策は、マルチユーザマルチアンテナシステム(MU-MAS)で利用される、デイジーチェーンネットワーク及び電力ケーブル及び小型の分散無線ヘッドである。無線ヘッドを極めて小さくすることにより、それらは、ケーブル配線と同じくらい物理的に小さくなり得、したがって、デイジーチェーン接続された無線機の設置は、ケーブル設置に類似している。ケーブル設置は、アンテナや無線機設置よりもはるかに簡単であることが多いだけでなく、ケーブル配備は、政府の許可を必要としないことが多く、ほとんどの場合、それらは大型アンテナや大型無線エンクロージャの配備よりも許可の承認がはるかに簡単である。また、美的観点から見ても、ケーブルは、部分的に又は完全に視界から隠され得ることが多いが、従来の無線機及び/又はアンテナを隠すことは、より困難又は非実用的であり得る。
【0055】
更に、以下の詳細な実施形態では、スペクトル効率は、以下の特許、特許出願、及び仮出願に記載されている分散入力分散出力(「DIDO」)技術及び他のMU-MAS技術を使用する一方又は両方のネットワークを実装することによって、大きく上昇することができ、それらの全ては、本特許の譲受人に譲渡され、参照により組み込まれる。これらの特許、出願、及び仮出願は、「関連特許及び出願」として本明細書で総称される場合がある。
【0056】
米国仮特許出願第62/380,126号、発明の名称「Systems and Methods for Mitigating Interference within Actively Used Spectrum」
【0057】
米国仮特許出願第62/380,126号、発明の名称「Systems and Methods for Mitigating Interference within Actively Used Spectrum」
【0058】
米国特許出願第14/672,014号、発明の名称「Systems and Methods for Concurrent Spectrum Usage Within Actively Used Spectrum」
【0059】
2014年4月16日に出願の米国仮特許出願第61/980,479号、発明の名称「Systems and Methods for Concurrent Spectrum Usage Within Actively Used Spectrum」
【0060】
米国特許出願第14/611,565号、発明の名称「Systems and Methods for Mapping Virtual Radio Instances into Physical Areas of Coherence in Distributed Antenna Wireless Systems」
【0061】
米国特許出願第14/086,700号、発明の名称「Systems and Methods for Exploiting Inter-cell Multiplexing Gain in Wireless Cellular Systems Via Distributed Input Distributed Output Technology」
【0062】
米国特許出願第13/844,355号、発明の名称「Systems and Methods for Radio Frequency Calibration Exploiting Channel Reciprocity in Distributed Input Distributed Output Wireless Communications」
【0063】
米国特許出願第13/797,984号、発明の名称「Systems and Methods for Exploiting Inter-cell Multiplexing Gain in Wireless Cellular Systems Via Distributed Input Distributed Output Technology」
【0064】
米国特許出願第13/797,971号、発明の名称「Systems and Methods for Exploiting Inter-cell Multiplexing Gain in Wireless Cellular Systems Via Distributed Input Distributed Output Technology」
【0065】
米国特許出願第13/797,950号、発明の名称「Systems and Methods for Exploiting Inter-cell Multiplexing Gain in Wireless Cellular Systems Via Distributed Input Distributed Output Technology」
【0066】
米国特許出願第13/233,006号、発明の名称「System and Methods for planned evolution and obsolescence of multiuser spectrum」
【0067】
米国特許出願第13/232,996号、発明の名称「Systems and Methods to Exploit Areas of Coherence in Wireless Systems」
【0068】
米国特許出願第12/802,989号、発明の名称「System And Method For Managing Handoff Of A Client Between Different Distributed-Input-Distributed-Output(DIDO) Networks Based On Detected Velocity Of The Client」
【0069】
米国特許出願第12/802,988号、発明の名称「Interference Management,Handoff,Power Control And Link Adaptation In Distributed-Input Distributed-Output(DIDO)Communication Systems」
【0070】
米国特許出願第12/802,975号、発明の名称「System And Method For Link adaptation In DIDO Multicarrier Systems」
【0071】
米国特許出願第12/802,974号、発明の名称「System And Method For Managing Inter-Cluster Handoff Of Clients Which Traverse Multiple DIDO Clusters」
【0072】
米国特許出願第12/802,958号、発明の名称「System And Method For Power Control And Antenna Grouping In A Distributed-Input-Distributed-Output(DIDO) Network」
【0073】
米国特許第9,685,997号、発明の名称「Systems and Methods to enhance spatial diversity in distributed-input distributed-output wireless systems」
【0074】
2016年7月5日発行の米国特許第9,386,465号、発明の名称「System and Method for Distributed Antenna Wireless Communications」
【0075】
2016年6月14日発行の米国特許第9,369,888号、発明の名称「Systems and Methods To Coordinate Transmissions In Distributed Wireless Systems Via User Clustering」
【0076】
2016年4月12日発行の米国特許第9,312,929号、発明の名称「System and Methods to Compensate for Doppler Effects in Distributed-Input Distributed Output Systems」
【0077】
2015年3月24日発行の米国特許第8,989,155号、発明の名称「Systems and Methods for Wireless Backhaul in Distributed-Input Distributed-Output Wireless Systems」
【0078】
2015年3月3日発行の米国特許第8,971,380号、発明の名称「System And Method For Adjusting DIDO Interference Cancellation Based On Signal Strength Measurements」
【0079】
2014年2月18日発行の米国特許第8,654,815号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communications」
【0080】
2013年10月29日発行の米国特許第8,571,086号、発明の名称「System and Method for DIDO Precoding Interpolation in Multicarrier Systems」
【0081】
2013年9月24日発行の米国特許第8,542,763号、発明の名称「Systems and Methods To Coordinate Transmissions In Distributed Wireless Systems Via User Clustering」
【0082】
2013年4月23日発行の米国特許第8,428,162号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communications」
【0083】
2012年5月1日発行の米国特許第8,170,081号、発明の名称「System And Method For Adjusting DIDO Interference Cancellation Based On Signal Strength Measurements」
【0084】
2012年4月17日発行の米国特許第8,160,121号、発明の名称「System and Method For Distributed Input-Distributed Output Wireless Communications」
【0085】
2011年2月8日発行の米国特許第7,885,354号、発明の名称「System and Method for Enhancing Near Vertical Incidence Skywave(「NVIS」) Communication Using Space-Time Coding.」
【0086】
2010年5月4日発行の米国特許第7,711,030号、発明の名称「System and Method For Spatial-Multiplexed Tropospheric Scatter Communications」
【0087】
2009年12月22日発行の米国特許第7,636,381号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communication」
【0088】
2009年12月15日発行の米国特許第7,633,994号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communication」
【0089】
2009年10月6日発行の米国特許第7,599,420号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communication」
【0090】
2008年8月26日発行の米国特許第7,418,053号、発明の名称「System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communication」。
1.無線ヘッドを分散するためのシステム及び方法
1.1 本発明の実施形態によって改善されたMU-MASシステム
【0091】
本発明の好ましい実施形態は、同時係属中の米国特許出願第14/611,565号、発明の名称「Systems and Methods for Mapping Virtual Radio Instances into Physical Areas of Coherence in Distributed Antenna Wireless Systems」(本出願は一部継続出願である)、及び他の関連する特許と出願、並びに他の国で出願されたそれらの対応特許に記載されているマルチユーザマルチアンテナシステムに対する改良である。図1図2、及び図3並びにそれらを記載する以下の6つの段落は、他の国で出願されたその対応特許として、米国特許出願第14/611,565号の図1図2、及び図3、並びに段落番号[0074~0080]に対応する。
【0092】
現在の好ましい実施形態は、仮想無線インスタンス(VRI)を通じて、ネットワークと、無線リンクでのコヒーレンスの複数の領域との間で同じ周波数帯域内の多重同時不干渉データストリームを配信するためのシステム及び方法を改良するシステム及び方法である。一実施形態では、本システムは、図1に示すように、マルチユーザ多重アンテナシステム(MU-MAS)である。図1の色分けされた(色の代わりにパターンを使用して)ユニットは、後述するように、データソース101、VRI106、及びコヒーレンスの領域103の間の1対1のマッピングを示す。
【0093】
図1では、データソース101は、文字、画像、音声、動画、又はこれらの組み合わせなど、ローカル若しくはリモートサーバ内のウェブコンテンツ又はファイルを搬送するデータファイル又はストリームである。1つ若しくは複数のデータファイル又はストリームは、無線リンク110においてネットワーク102と全てのコヒーレンスの領域103との間で送信又は受信される。一実施形態では、ネットワークは、インターネット又は任意の有線若しくは無線ローカルエリアネットワークである。
【0094】
コヒーレンスの領域は、同じ無線リンク上で同時に送信される他のVRIからの他のデータ出力の任意の干渉を受けずに、1つのVRIのデータ出力112のみがコヒーレンスのその領域内で受信される方法で、MU-MASの異なるアンテナからの波形がコヒーレントに合計する空間の体積である。本特許出願では、先行特許出願[米国特許出願第13/232,996号、発明の名称「Systems and Methods to Exploit Areas of Coherence in Wireless Systems」]に記載されるように、コヒーレンスの体積又はプライベートセル(例えば、「pCells(商標)」103)を説明するために「コヒーレンスの領域」という用語を使用する。一実施形態では、コヒーレンスの領域は、全ての加入者が1つ又は複数のデータソース101に関連付けられるように、ユーザ機器(UE)111又は無線ネットワークの加入者の場所に対応する。コヒーレンスの領域は、伝搬条件、並びにそれらを生成するために用いられるMU-MASプリコーディング技法のタイプに応じて、サイズ及び形状が異なり得る。本発明の一実施形態では、MU-MASプリコーダは、変化する伝搬条件に適合するようにコヒーレンスの領域のサイズ及び形状を動的に調節しつつ、良好なリンク信頼性でコンテンツをユーザに送達する。
【0095】
データソース101は、まず、ネットワーク102を通してDIDO無線アクセスネットワーク(DRAN)104に送信される。次に、DRANは、データファイル又はストリームを、UEによって受信することができるデータフォーマットに翻訳し、そのデータファイル又はストリームを同時に複数のコヒーレンスの領域に送信し、そのため、全てのUEは、他のUEに送信される他のデータファイル又はストリームからの干渉を受けずにその独自のデータファイル又はストリームを受信する。DRANは、ネットワークとVRI106との間のインターフェースとしてのゲートウェイ105からなる。VRIは、ゲートウェイによって転送されるパケットを、生データとしてか、又はMU-MASベースバンドユニットに供給されるパケット若しくはフレーム構造中でのいずれかで、データストリーム112に翻訳する。一実施形態では、VRIは、図2aに示されるように、アプリケーション層、プレゼンテーション層、セッション層、トランスポート層、ネットワーク層、データリンク層、及び物理層という数層からなる開放型システム間相互接続(OSI)プロトコルスタックを含む。別の実施形態では、VRIは、OSI層のサブセットのみを含む。
【0096】
別の実施形態では、VRIは、異なる無線規格から定義される。限定ではなく、例として、第1のVRIは、GSM規格からのプロトコルスタック、3G規格からの第2のVRI、HSPA+規格からの第3のVRI、LTE規格からの第4のVRI、LTE-A規格からの第5のVRI、及びWi-Fi規格からの第6のVRIからなる。例示的な実施形態では、VRIは、LTE規格によって定義される制御プレーン又はユーザプレーンプロトコルスタックを含む。ユーザプレーンプロトコルスタックは、図2bに示される。全てのUE202は、PHY、MAC、RLC、及びPDCP層を通してその独自のVRI204と、IP層を通してゲートウェイ203と、及びアプリケーション層を通してネットワーク205と通信する。制御プレーンプロトコルスタックに関しては、UEは、NAS(LTE規格スタックにおいて定義される)層を通してモビリィティ管理エンティティ(MME)とも直接通信する。
【0097】
仮想接続マネージャ(VCM)107は、UEのPHY層識別(例えば、セル特有の無線ネットワーク一時的識別子、RNTI)の割り付け、認証、並びにVRI及びUEの移動性に関与している。VRIの出力でのデータストリーム112は、仮想無線マネージャ(VRM)108に供給される。VRMは、スケジューラユニット(DL(ダウンリンク)及びUL(アップリンク)パケットを異なるUEに対してスケジューリングする)、ベースバンドユニット(例えば、FECエンコーダ/デコーダ、変調器/復調器、リソースグリッドビルダからなる)、並びにMU-MASベースバンドプロセッサ(プリコーディング方法からなる)を含む。一実施形態では、データストリーム112は、MU-MASベースバンドプロセッサによって処理される図2bのPHY層の出力においてI/Qサンプルである。異なる実施形態では、データストリーム112は、MAC、RLC、又はPDCPパケットであり、これらはスケジューラユニットに送信され、スケジューラユニットは、これらをベースバンドユニットに転送する。ベースバンドユニットは、パケットを、MU-MASベースバンドプロセッサに供給されるI/Qに変換する。
【0098】
MU-MASベースバンドプロセッサは、M I/Qサンプルを、M VRIから、Nアクセスポイント(AP)109に送信されるNデータストリーム113に変換するVRMのコアである。一実施形態では、データストリーム113は、AP109から無線リンク110で送信されるN波形のI/Qサンプルである。この実施形態では、APは、アナログからデジタル/デジタルからアナログ(「ADC/DAC」)、無線周波数(「RF」)チェーン、及びアンテナからなる。異なる実施形態では、データストリーム113は、APにおいて組み合わされて、無線リンク110で送信されるN波形を生成する、情報のビット及びMU-MASプリコーディング情報である。この実施形態では、全てのAPは、ADC/DACユニットの前に追加のベースバンド処理を実行するために、中央処理ユニット(「CPU」)、デジタル信号プロセッサ(「DSP」)、及び/又はシステムオンチップ(「SoC」)を装備している。
1.2 同軸ケーブルでデイジーチェーン接続された無線機
【0099】
図8a、図8b、図8c及び図8dは、本発明のいくつかの好ましい実施形態を示す。図8aは、無線機801が無線送受信機である一実施形態を示す。無線機801の各端部は、左側でコネクタ845を通って同軸ケーブル(例えば、限定するものではないが、RG-6、RG-59、三軸、二軸、半固定、固定、50オーム、75オームなど)841に結合され得、右側でコネクタ846を通って同軸ケーブル842に結合され得るコネクタ(例えば、限定するものではないが、Fタイプ、BNC、SMAなど)を有する。無線機801のより小さい例示は、より大きい例示の下に示されている。このより小さい例示で分かるように(ほとんどの詳細が除去されている)、無線機801は、左側で同軸ケーブル841を通って無線機800とデイジーチェーン接続され得、右側で同軸ケーブル842を通って無線機802とデイジーチェーン接続され得る。無線機802は、同様にして、右側に無線機803とデイジーチェーン接続されている。この図では、無線機803は、デイジーチェーンの端部に示されている。無線機800は、限定するものではないが、より多くの無線機、電力、データ接続、ネットワーク、コンピューティングリソース、及び/若しくはRF信号、並びに/又は他のデジタル若しくはアナログ信号への接続に利用可能な同軸ケーブル840と共にデイジーチェーンの開始部に示される。このデイジーチェーンに結合された無線機800、801、802、803、及び/又は追加の無線機は、大部分が同じ若しくは類似の構造及び/若しくは構成の無線機であってもよく、又はそれらは構造及び/若しくは構成が非常に異なっていてもよい。
【0100】
同軸ケーブルのデイジーチェーンは、MoCA、イーサネット、及び/又はDOCSISなどを含むが、これらに限定されない、任意の標準又は独自のネットワークプロトコルを使用することができる。
【0101】
デイジーチェーンの上にある無線機801のより大きい例示(詳細を伴う)に再度戻ると、一実施形態では、無線機801は、無線機801のエンクロージャの内部又はその外部にあり得る1つ以上のアンテナ890を有する。アンテナ(複数可)は、パッチアンテナ、ダイポール、モノポール、プリント回路基板(「PCB」)アンテナ、八木などを含むがこれらに限定されない、任意のタイプのアンテナであってもよい。一実施形態では、単一のアンテナ890がある。別の実施形態では、2つ以上のアンテナ890があり、また別の実施形態では、少なくとも2つのアンテナ890が互いに対して交差偏光されている。別の実施形態では、アンテナ(1つ又は複数)890は、無線機801の外部にあり、かつ同軸コネクタ又は他の導電性コネクタとすることができ、あるいはRF又は誘導接続を含むが、これらに限定されない非導電性コネクタを通ってもよい1つ以上のコネクタ891に結合されている。外部アンテナはまた、固定された有線接続部を介することを含むが、これに限定されない、コネクタを通じた結合を伴わずに、無線機801に結合されてもよい。
【0102】
一実施形態では、無線機801は、DC又はAC電力形態のいずれかで、同軸ケーブル841又は842の一方又は両方を通って結合された外部電源から電力を受信する。別の実施形態では、無線機801は、DC又はAC電源コネクタ(例えば、EIAJ-01、EIAJ-02、EIAJ-03、EIAJ-04、EIAJ-05、モレックスコネクタなど)を含むが、それらに限定されない、任意のタイプのコネクタであり得る、コネクタ892に結合された外部電源から電力を受信する。別の実施形態では、無線機801は、有線接続部を通ることを含むが、それに限定されない、コネクタなしで導電的に電力を受信する。別の実施形態では、無線機801は、整流アンテナを通って、誘導結合を通じて、アンテナ890を通って、外部アンテナを通って、光起電力セルを通って、又は他の無線送信手段を通じて無線で電力を受信することを含むが、これらに限定されない、無線で電力を受信する。
【0103】
一実施形態では、無線機801は、1つ以上のコネクタ893を通って結合されているタイミング、較正、及び/又はアナログ又はデジタル信号(集合的に「追加の信号」)を送受信する。タイミング信号は、クロック、パルス毎秒「TPS」、同期、及び/又はグローバルポジショニング衛星(「GPS」)信号を含むことができるが、これらに限定されない。較正信号は、アナログ及び/又はデジタル形態の電力レベル情報、チャネル状態情報、電力情報、RFチャネル情報、及び/又はプリディストーション情報のうちの1つ以上を含むことができるが、これらに限定されない。一実施形態では、これらの追加の信号は、無線で受信及び/又は送信される。一実施形態では、これらの追加の信号は、同軸ケーブル841及び/又は842で受信及び/又は送信される。一実施形態では、これらの追加の信号は、無線機801から送信及び/又は受信される。一実施形態では、追加の信号は、1つ以上の外部装置から送信及び/又は受信される。一実施形態では、1つ以上の外部装置は、MU-MAS内の1つ以上の追加の無線機である。一実施形態では、1つ以上の外部装置は、MU-MAS内の1つ以上のユーザ装置である。一実施形態では、1つ以上の外部装置は、MU-MAS内の無線機ではない1つ以上の装置である。
1.3 ツイストペアケーブルでデイジーチェーン接続された無線機
【0104】
図8bは、無線機811が、ツイストペアケーブル(例えば、限定するものではないが、カテゴリ3、カテゴリ4、カテゴリ5、カテゴリ5e、カテゴリ6、カテゴリ6a、電話線など)に結合され得、次に、左側でコネクタ855を通ってツイストペアケーブル851に接続し、かつ右側でコネクタ856を通ってツイストペアケーブル852に結合され得る、ネットワークコネクタ855及び856(例えば、限定するものではないが、RJ-45、RJ-11コネクタ)を有する無線機811の各端部を除いて、上記に開示された無線機801に類似している無線送受信機である、一実施形態を示す。
【0105】
ツイストペアケーブルのデイジーチェーンは、イーサネットを含むが、これに限定されない、任意の標準又は独自のネットワークプロトコルを使用することができる。
【0106】
無線機811のより小さい例示は、より大きい例示の下に示されている。このより小さい例示(ほとんどの詳細が除去されている)で分かるように、無線機811は、左側でツイストペアケーブル851を通って無線機810とデイジーチェーン接続され得、右側でツイストペアケーブル852を通って無線機812とデイジーチェーン接続され得る。無線機812は、同様にして、右側に無線機813とデイジーチェーン接続されている。この図では、無線機813は、デイジーチェーンの端部に示されている。無線機810は、限定するものではないが、より多くの無線機、電力、データ接続、ネットワーク、コンピューティングリソース、及び/若しくはRF信号、並びに/又は他のデジタル若しくはアナログ信号への接続に利用可能なツイストペアケーブル850と共にデイジーチェーンの開始部に示される。このデイジーチェーンに結合された無線機810、811、812、813、及び/又は追加の無線機は、大部分が同じ若しくは類似の構造及び/若しくは構成の無線機であってもよく、又はそれらは構造及び/若しくは構成が非常に異なっていてもよい。
【0107】
デイジーチェーンの上にある無線機811のより大きい例示(詳細を伴う)に再度戻ると、それは、上記の無線機801について説明したものと類似しているコネクタ及び特徴を有する。他の実施形態では、無線機811は、無線機811のエンクロージャの内部又はその外部にあってもよい1つ以上のアンテナ890と、上記の無線機801に対して詳述された1つ以上のアンテナコネクタ891と、を有する。
【0108】
一実施形態では、無線機811は、DC又はAC電力形態のいずれかで、ツイストペアケーブル851又は852の一方又は両方を通って結合された外部電源から電力を受信する。他の実施形態では、無線機811は、コネクタ892に結合された外部電源から、及び/又は無線801に対して詳述されるように、無線で電力を受信する。
【0109】
一実施形態では、無線機811は、1つ以上のコネクタ812を通って結合されている追加の信号を受信及び/又は送信する。一実施形態では、これらの追加の信号は、無線で受信及び/又は送信される。一実施形態では、これらの追加の信号は、ツイストペア851及び/又は852で受信及び/又は送信される。一実施形態では、これらの追加の信号は、無線機811から送信及び/又は受信される。他の実施形態では、追加の信号は、上記の無線機801に対して詳述されるように、1つ以上の外部装置から送信及び/又は受信される。
1.4 ファイバケーブルでデイジーチェーン接続された無線機
【0110】
図8cは、無線機821が、ファイバケーブル(例えば、限定するものではないが、マルチモード、シングルモードなど)に結合され得、次に、左側でコネクタ865を通ってファイバケーブル861に接続し、かつ右側でコネクタ866を通ってファイバケーブル862に結合され得る、ネットワークコネクタ865及び866(例えば、限定するものではないが、ST、DC、SC、LC、MU、MT-RJ、MPOコネクタ)を有する無線機821の各端部を除いて、上記に開示された無線機801及び811に類似している無線送受信機である、一実施形態を示す。
【0111】
ファイバケーブルのデイジーチェーンは、イーサネット及び/又は共通の公衆無線インターフェース(「CPRI」)などを含むが、これらに限定されない、任意の標準又は独自のネットワークプロトコルを使用することができる。
【0112】
無線機821のより小さい例示は、より大きい例示の下に示されている。このより小さい例示(ほとんどの詳細が除去されている)で分かるように、無線機821は、左側でファイバケーブル861を通って無線機820とデイジーチェーン接続され得、右側でファイバケーブル863を通って無線機822とデイジーチェーン接続され得る。また、無線機822は、同様にして、右側で無線機823とデイジーチェーン接続されている。この図では、無線機823は、デイジーチェーンの端部に示されている。無線機820は、限定するものではないが、より多くの無線機、電力、データ接続、ネットワーク、コンピューティングリソース、及び/若しくはRF信号、並びに/又は他のデジタル若しくはアナログ信号への接続に利用可能なファイバケーブル860と共にデイジーチェーンの開始部に示される。このデイジーチェーンに結合された無線機820、821、822、823、及び/又は追加の無線機は、大部分が同じ若しくは類似の構造及び/若しくは構成の無線機であってもよく、又はそれらは構造及び/若しくは構成が非常に異なっていてもよい。
【0113】
デイジーチェーンの上にある無線機821の(詳細を伴う)より大きい例示に再度戻ると、それは、上記の無線機801及び811について説明したものと類似しているコネクタ及び特徴を有する。他の実施形態では、無線機811は、無線機811のエンクロージャの内部又はそれの外部にあってもよい1つ以上のアンテナ890と、上記の無線機801に対して詳述された1つ以上のアンテナコネクタ891とを有する。
【0114】
一実施形態では、無線機821は、一方又は両方のファイバケーブル861又は862を通る送信光として結合され、かつ(例えば、限定するものではないが、光起電力セル又は光波長に応答する整流アンテナを介して)電力に変換される外部電源から電力を受信する。他の実施形態では、無線機821は、コネクタ892に結合された外部電源から、及び/又は無線801に対して詳述されるように、無線で電力を受信する。
【0115】
一実施形態では、無線機821は、1つ以上のコネクタ893を通って結合されている追加の信号を受信及び/又は送信する。一実施形態では、これらの追加の信号は、無線で受信及び/又は送信される。一実施形態では、これらの追加の信号は、ファイバケーブル861及び/又は862で受信及び/又は送信される。一実施形態では、これらの追加の信号は、無線機821から送信及び/又は受信される。他の実施形態では、追加の信号は、上記の無線機801に対して詳述されるように、1つ以上の外部装置から送信及び/又は受信される。
1.5 2つ以上のタイプのケーブルを使用してデイジーチェーン接続された無線機
【0116】
無線機801、811及び821を比較すると、無線機801の場合はデイジーチェーンケーブルが同軸ケーブルであり、無線機811の場合はツイストペアであり、無線機821の場合はファイバであるという違いを除いて、それらは構造的に非常に類似していることが分かる。同軸ケーブルとツイストペアケーブルを比較すると、それらは、DC又はAC電力を搬送する能力及びRF信号を搬送する能力を含むが、それらに限定されない、電気的特性に関して多くの類似点を有する。同軸又はツイストペアケーブルの特定のタイプに応じて、それらは、限定するものではないが、異なるDC又はAC電圧あるいは電流を搬送する際のそれらの効率、異なるRF放射波長を搬送する際のそれらの効率、異なるRF放射波長におけるそれらのケーブル漏洩、異なる周波数におけるそれらのインピーダンス、DCに対するそれらの抵抗、ケーブル内の導体の数、及びそれらが搬送することができる信号電力において、電気的又はRF特性に関して異なり得る。
【0117】
ファイバをツイストペア又は同軸ケーブルと比較すると、主な違いは、ファイバケーブルは光放射波長を搬送し、(例えば、ファイバが搬送するように設計された光放射波長未満の波長で)電力又はRF放射波長を搬送するために導電性ではないことである。異なるタイプのファイバは、異なる特性を備えた異なる光放射波長を搬送するが、データ送信媒体として、ファイバケーブルは通常、同軸ケーブル又はツイストペアケーブルよりも所与の距離に対して信号品質(例えば、限定するものではないが、信号対雑音比(「SNR」))の損失が少なく、同軸ケーブル又はツイストペアケーブルには実用的ではない、長距離でも高い信号品質を維持することを可能にする。加えて、ファイバは、一般に、同軸又はツイストペアケーブルよりも、実際にはより大きい帯域幅及びより高いデータレート信号を搬送することができる。ファイバケーブルは、導電性ケーブル(例えば、限定するものではないが、同軸、ツイストペア、又は他の導電性ケーブル)と共に同じケーブルスリーブ内に製造され得、その結果、導電性結合電力及び/又はRF放射波長は、ファイバ上の光放射と同時に搬送され得る。又は、ファイバケーブルは、同様の結果を達成するために、配備時に導電ケーブルと一緒に結ばれるか、又は巻き付けられ得る。
【0118】
また、異なる特定のケーブルは、異なる配備状況において関連し得る異なる物理的特性を有する。それらは厚さ、重さ、柔軟性、耐久性、火災を遅らせる能力、コストなどで異なる。使用されているケーブル配線のタイプ(同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、若しくはファイバケーブル)の選択、及び各ケーブルのタイプ内でのケーブル配線(例えば、限定するものではないが、RG-6、RG-89、カテゴリ5e、カテゴリ6、マルチモードシングルモードなど)の各タイプの特定の選択、並びにデイジーチェーン無線機801、811、及び/又は821に使用されているコネクタ(限定するものではないが、Fタイプ、BNC、RJ-45、RJ-11、ST、DC)は、どのようなケーブル配線が、設置場所にすでに配置されているか、ケーブル配線のコスト、このケーブル配線の長さ、無線機801、811、821又は831のサイズ、コスト、電力消費、放熱、性能特性、審美的な配慮、環境的な配慮、規制要件、などを含むが、それらに限定されない、多数の要因によって判定され得る。
【0119】
状況によっては、デイジーチェーン接続用の2つ以上のタイプのケーブルの特性が、所与の無線機にとって望ましい場合がある。図8dに示す一実施形態では、無線機831は、デイジーチェーン接続用の2つ以上のタイプのケーブルを使用する。無線機831は、2つの異なるタイプのケーブルを収容するために両側に2つの異なるタイプのコネクタを有し、コネクタ875及び876は、同軸ケーブルコネクタであり、コネクタ885及び886は、ツイストペアコネクタである。同軸ケーブル871及びツイストペアケーブル881は、左側に接続され、同軸ケーブル872及びツイストペアケーブル882は、右側に接続されている。別の実施形態では、一方又は他方のコネクタは、ファイバケーブルが取り付けられているファイバコネクタである。別の実施形態では、無線機801、811、821、又は831上のデイジーチェーンコネクタのうちの1つ、いくつか、又は全ては、異なるタイプのケーブル用である。別の実施形態では、無線機801、811、821、又は831上の1つ、いくつか、又は全てのデイジーチェーンコネクタは、それらに限定されないが、ツイストペアケーブル、同軸ケーブル、又は他の形態のケーブルを接続することができるスモールフォームファクタプラガブル(「SFP」)モジュールのような独自の物理層送受信機及びコネクタを備えたモジュール用のコネクタである。
【0120】
無線機831のより小さい例示は、より大きい例示の下に示されている。このより小さい例示で分かるように(ほとんどの詳細が除去されている)、無線機831は、左側でケーブル871及び881を通って無線機830とデイジーチェーン接続され得、右側でケーブル872及び882を通って無線機832とデイジーチェーン接続され得る。また、無線機832は、同様にして、右側に無線機833とデイジーチェーン接続されている。この図では、無線機833は、デイジーチェーンの端部に示されている。無線機830は、限定するものではないが、より多くの無線機、電力、データ接続、ネットワーク、コンピューティングリソース、及び/若しくはRF信号、並びに/又は他のデジタル若しくはアナログ信号への接続に利用可能なケーブル870及び880と共にデイジーチェーンの開始部に示される。このデイジーチェーンに結合された無線機830、831、832、833、及び/又は追加の無線機は、大部分が同じ若しくは類似の構造及び/若しくは構成の無線機であってもよく、又はそれらは構造及び/若しくは構成が非常に異なっていてもよい。類似して、前の段落で説明したものなどのデイジーチェーンコネクタの実施形態を備えた無線機801、811、821又は831は、一緒にデイジーチェーン接続することができる。(アンテナ890、コネクタ891を用いて上述したもの、又は他の手段を通じて説明したような)アンテナ結合、(コネクタ892を用いて、又は他の手段を通じて説明したような)電力結合、及び/又は(コネクタ893を用いて上述したもの、又は他の手段を通じて説明したような)追加の信号結合は、前の段落に記載したものなどのデイジーチェーンコネクタの実施形態を備えた無線機801、811、821又は831に適用可能である。
2.デイジーチェーン無線機のアーキテクチャの実施形態
【0121】
図9a、図9b、図9c、図9d、及び図9eは、図8a、図8b、図8c、及び図8dの無線機801、811、821、及び831のいくつかの実施形態を示す。図9a、図9b、図9c、図9d、及び図9eの各々に例示されている実施形態の各々は、所与の図に示されている要素を有する無線機801、811、821、及び831のいずれかに適用可能である。
【0122】
図9aは、ネットワークリンクを通ってデータセンター又は他のコンピューティング及び/又はデータリソースに結合されているネットワークのデイジーチェーンに挿入することができる無線機を示す(図16に関連して以下に更に詳述する)。2つのネットワーク物理インターフェース(PHY)が図9aに示されており、PHY901は(デイジーチェーンにおいてデータセンターに近いことを意味する「上流」によって)上流ネットワーク900に結合され、PHY901は(デイジーチェーンにおいてデータセンターに更に遠いことを意味する「下流」によって)下流ネットワーク906に接続されている。PHY901は、物理的相互接続902(例えば、限定するものではないが、バス、シリアル相互接続など)を通じてネットワークスイッチ903に結合され、PHY906は、物理的相互接続904を通じてネットワークスイッチ903に結合されている。ネットワークスイッチ903は、PHY905と901との間でデータを上流又は下流のいずれかにルーティングするように(したがって、ネットワーク「通過」を可能にするように)構成され得、及び/又は物理的相互接続を通じて、一部又は全てのデータをベースバンド処理及び制御ユニット910にルーティングするように構成され得る。一実施形態では、スイッチは、一部又は全てのデータの特定のルーティングのために構成されている。別の実施形態では、スイッチは、データのデータに関連する送信元アドレス又は宛先アドレス(例えば、限定するものではないが、IPアドレス)に基づいて、データをルーティングするように構成されている。
【0123】
ネットワークスイッチ903は、ネットワークスイッチ903間のデータパケットを、A~D、D~Aユニット911の間でストリーミングされる(例えば、限定するものではないが、連続サンプルとして転送される)データ(例えば、限定するものではないが、8ビット、16ビット、24ビット、32ビット又は任意の長さのデータサンプル、固定長数値、浮動小数点数値、圧縮数値、ビットコード化数値)として処理する、あるいはそれらを制御データとして使用するかのいずれかで、ベースバンド処理及び制御ユニット910に結合されている。
【0124】
ユニット910間でストリーミングされるデータは、ユニット910間の更なる処理なしに直接ストリーミングされるか、又は追加の処理が、データストリームに適用されるかのいずれかである。追加の処理は、データをバッファリングすることと、解放されるこのデータを、特定のトリガ又はタイミング事象で保持することと、このデータを圧縮及び/又は解凍することと、限定するものではないが、有限インパルス応答(FIR)又は他のフィルタを通ってこのデータをフィルタリングすることと、受信クロックレートよりも高い又は低いかのいずれかで異なるクロックレートに、又は異なる時間基準を用いて、このデータを再サンプリングすることと、このデータの振幅をスケーリングすることと、このデータを最大値に制限することと、このストリームからデータサンプルを削除することと、このストリーム内にデータサンプルシーケンスを挿入することと、このデータをスクランブル又はデスクランブリングすることと、又はこのデータを暗号化又は復号することと、などを含むことができるが、これらに限定されない。ユニット910はまた、限定するものではないが、この段落で参照される動作の一部又は全て、及び/又は無線プロトコルの機能の一部又は全てを実装するための専用ハードウェア又はコンピューティング手段のいずれかを含むことができ、それは、(ネットワークスイッチ903間で、又はユニット912間で、及びユニット911でのA~D、D~A変換後のいずれかで)データの待機中、送信中、又は受信中に実装することができる。
【0125】
ユニット903間のデータは、例えば、限定されるものではないが、ユニット910間、及びRF処理ユニット912を接続する相互接続913で示すように、ユニット910内で、及び更には他のユニット間での両方で、限定するものではないが、無線機の任意のサブシステム間のメッセージを送信及び受信するための制御データとして使用することができる。メッセージは、限定するものではないが、無線機のサブシステムのうちのいずれかを構成すること、この無線機の任意のサブシステムの状態を読み出すこと、タイミング情報を送信若しくは受信すること、データストリームを再ルーティングすること、電力レベルを制御すること、サンプルレートを変更すること、送信/受信周波数を変更すること、帯域幅を変更すること、二重化を変更すること、送信モードと受信モードとの間で切り替えること、フィルタリングを制御すること、ネットワークモードを構成すること、画像をメモリサブシステムにロードするか、又は画像をメモリサブシステムから読み出すこと、又は、画像をフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)にロードするか、又は画像をフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)から読み出すこと、などを含む、あらゆる目的に使用することができる。
【0126】
A~D、D~Aユニット911は、ユニット910から受信したデジタルデータサンプルをRF処理ユニット912に結合された1つ以上のアナログ電圧及び/又は電流に変換し、かつユニット912からの1つ以上のアナログ電圧及び/又は電流をデジタルデータサンプルに変換してユニット910に送信する。ユニット911は、固定又は構成可能のいずれかの任意のデータサンプルサイズ及び任意のデータレートで、パラレル又はシリアル形式でデータを受信するように実装することができる。
【0127】
送信経路では、RF処理ユニット912によって受信された1つ以上のアナログ電圧及び/又は電流は、1つ以上のアンテナ出力914に直接RF信号として結合され得るか、又は信号は、RF処理ユニットによってRF波形に合成される1つ以上の搬送周波数上に変調される1つ以上のベースバンド信号として使用され得、次いで、搬送周波数上の変調信号は、1つ以上のアンテナ914に結合されている。ユニット910からの信号は、限定するものではないが、ベースバンド波形又はベースバンドI/Q波形の形態であり得る。
【0128】
受信経路では、1つ以上のアンテナ914からの受信RF信号は、電圧及び/又は電流のいずれかとしてユニット911に直接結合されるか、あるいは信号は、1つ以上の搬送周波数から、データストリームに変換される電圧及び/又は電流としてユニット911に結合されているベースバンド波形又はベースバンドI/Q波形のいずれかに復調される。
【0129】
RFユニット912は、電力増幅器、低雑音増幅器、フィルタ、減衰器、循環器、スイッチ、及びバランなどを含む、他のRF処理機能を含むことができるが、これらに限定されない。
【0130】
アンテナ914は、パッチアンテナ、ダイポール、モノポール、又はPCBアンテナ、八木などを含むが、これらに限定されない、任意のタイプのアンテナであってもよい。一実施形態では、単一のアンテナ890がある。別の実施形態では、2つ以上のアンテナ890があり、また別の実施形態では、少なくとも2つのアンテナ890が互いに対して交差偏光されている。
【0131】
図9bは、クロックサブシステムの異なる実施形態を示す、図9aに例示されている無線機の追加の実施形態を示している。ユニット920は、クロック及び/又は同期分散及び合成ユニットであり、限定するものではないが、単一の装置内又は複数の装置内に実装されてもよい。それは、無線機内の他のサブシステムにクロック信号及び同期信号を含むが、これらに限定されないタイミング信号を分散させる。図9bに示すように、これらのサブシステムは、限定するものではないが、ベースバンド及び制御ユニット910、A~D、D~Aユニット911、RF処理ユニット912、ネットワークPHY 901、ネットワークスイッチ903、及び/又はネットワークPHY 902を含むことができる。異なるサブシステムに分散されるタイミング信号は、限定するものではないが、同じタイミング信号、互いに同期する異なるタイミング信号、互いに同期しない異なるタイミング信号、外部基準に同期するタイミング信号、及び/又は限定するものではないが、構成若しくは他の要因に基づいて、同期的若しくは非同期的は変更を有するタイミング信号であってもよい。
【0132】
タイミング信号は、限定するものではないが、10MHzを含む任意の周波数であってもよく、タイミング信号は、限定するものではないが、同じ周波数、異なる周波数、変化する周波数、及び/又は可変周波数であってもよい。タイミング信号は、限定するものではないが、外部基準、内部基準、又は外部基準と内部基準との組み合わせを含む、任意のタイミング基準を使用することができる。
【0133】
外部タイミング基準は、限定するものではないが、上流921から下流923まで、又は下流923から上流921まで、デイジーチェーンを通って搬送されたタイミング基準から導出されたタイミング基準922;グローバルポジショニング衛星から受信された無線信号からタイミング基準(例えば、10MHzクロック及びPPS)を導出するグローバルポジショニング衛星統制発振器(「GPSDO」)924;外部クロック基準;外部PPS940;及び/又はネットワークPHY901、ネットワークスイッチ903、及び/又はネットワークPHY905によって、上流ネットワーク900又は下流ネットワーク906のいずれかから導出されたネットワークタイミング信号、を含む。ネットワークタイミング基準は、限定するものではないが、イーサネットSyncE(例えば、ITU G.8261、ITU G.8262、ITU G.8264など)から導出されたタイミング基準;IEEE 1588高精度時間プロトコル;及び/又はネットワーク信号、プロトコル、若しくはトラフィックから導出されたクロック及び同期信号、を含む。
【0134】
内部タイミング基準は、限定するものではないが、発振器928及び/又は制御された発振器929を含む。発振器928及び929は、限定するものではないが、水晶発振器、ルビジウムクロック、セシウムクロック、及び/又は抵抗器コンデンサネットワーク発振器、インダクタコンデンサ共振回路である、任意のタイプの発振器であってもよい。発振器928及び929は、限定するものではないが、安定していない発振器;温度補償発振器;及び/又はオーブン制御発振器、を含む、任意のレベルの安定化のものであり得る。発振器928及び929は、限定するものではないが、低精度、百万分の1(「ppm」);10億分の1(「ppb」)、を含む、任意のレベルの精度であり得、各周波数範囲で任意の精度を有し、任意のアラン逸脱を有し、短期又は長期の安定性を有している。発振器929は、限定するものではないが、電圧、電流、抵抗などのアナログ値;直列に、並列になどで結合されたデジタル値;及び/又は周波数で制御することによって、その周波数を制御する外部入力を有することができる。発振器929がアナログ値によって制御される場合、それは、限定されるものではないが、分圧器ネットワーク内のポテンショメータ、ユニット910又は別の源からのデジタル値931を受信するデジタルからアナログ変換器930などによって制御され得る。発振器929がデジタル値によって制御される場合、それは、限定するものではないが、ユニット910又は別の供給源からのデジタル値931などによって制御され得る。制御された発振器929の周波数は、自走式であってもよく、又は、限定するものではないが、ネットワークからのタイミング、ネットワークとは別のデイジーチェーンからのタイミング、データセンターからのタイミング、無線プロトコルなどからのタイミングを含む、任意のタイプの内部又は外部タイミング源に同期されてもよい。
【0135】
デイジーチェーンネットワーク上のタイミングは、限定するものではないが、SyncE及び/又はIEEE 1588などを含む、任意の数のネットワーク同期方法を使用して、自走であってもよく、又は同期的であってもよい。同期プロトコルは、それ自身の自己同期メカニズムを有することができ、あるいはタイミング信号927は、一方のネットワークPHY901又は905から、他方へ及び/又はネットワークスイッチ903間で渡され得る。
【0136】
図9cは、電力変換及び分散システムを示す、図9a及び図9bに例示されている無線機の追加の実施形態を示している。ユニット950の電力変換/分散ユニット及びそれは、限定するものではないが、結合を通じて電力の変換及び分散を実施するために、単一の装置又は複数の装置(例えば、限定するものではないが、線、プリント回路基板トレース、及び/又は構成要素、無線送信などを通じて)で、様々なサブシステムに実装されてもよい。ユニット950は、限定するものではないが、異なる電圧;異なる独立した電力バス(同じ若しくは異なる電圧にかかわらず);異なる電流レベル;AC又はDC電力;無線電力;などを含む、電力を無線機内に分散させる。図9cに示すように、ユニット950から電力を受信するサブシステムは、限定するものではないが、ベースバンド及び制御ユニット910、A~D、D~Aユニット911、RF処理ユニット912、ネットワークPHY901、ネットワークスイッチ903、及び/又はネットワークPHY902を含むことができる。異なるサブシステムに分散された電力結合は、限定するものではないが、同じ電力結合、同じ又は異なる電圧及び/若しくは電流である、異なる電力結合、並びに/又は可変電圧などであってもよい。
【0137】
電力は、限定するものではないが、AC、DC、1ボルト(「V」)、2.2V、3.3V、5V、-5V、6V、12V、可変電圧を含む、任意の電圧又は電流であり得る。電力は、限定するものではないが、外部供給源、内部供給源、又は外部及び内部供給源の組み合わせを含む、任意の供給源からであってもよい。
【0138】
外部電源は、限定するものではないが、上流電源結合951から下流電源結合953まで、又は下流電源結合953から上流電源結合951までで、デイジーチェーンを通って搬送される電源から導出される通過電源952;限定するものではないが、電波送信(例えば、限定するものではないが、整流アンテナによって受信される)、誘導電力(例えば、限定するものではないが、変圧器を通じて結合される)、光エネルギー(例えば、限定するものではないが、光起電力セルを通じて結合される、整流アンテナなど)から届き得る無線電力954;上流ネットワーク900から下流ネットワーク906への直接結合957を通じて、あるいは一方若しくは両方のネットワークPHY900又は905若しくはネットワークスイッチ903への切り替え及び/若しくは電力挿入を通じてのいずれかで、デイジーチェーンネットワークを通って搬送されるネットワーク電力;ネットワークPHY901、903、若しくは905からのネットワーク電力結合956を通じて;及び/又は限定するものではないが、ケーブル、ジャック、導電性接点を介する外部電源接続部955など、を含む。
【0139】
下流電力結合953間の上流電力結合951を介して、又は下流ネットワーク906間の上流ネットワーク結合900を介してデイジーチェーンを通る電力送信は、常に通過することができるか、あるいは無線機がそうするように構成されているか、又は外部条件(例えば、デイジーチェーンのいずれかの端部に接続された適切な装置の検出)が、通過を許可するトリガ電力である場合にのみ通過が許可されるかのいずれかである。限定するものではないが、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)などを含む、限定するものではないが機械的リレー及び/又はトランジスタを含む、電力が通過するか否かを制御するために任意のタイプの装置を使用することができる。
【0140】
内部電源は、限定するものではないが、リチウムイオン、リチウムポリマー、燃料電池、及び発電機を含む、任意のタイプの電池958を含む。
【0141】
図9dは、RF処理ユニット912に結合された上流961及び下流963のRFリンクを示す、図9a、図9b、及び図9cに例示している無線機の追加の実施形態を示している。RFリンク961及び963は、例えば、限定するものではないが、同軸ケーブル、ツイストペアケーブルなどの導電性結合によって、又は、RF周波数がファイバ(例えば、限定するものではないが、赤外線、可視光線、及び/若しくは紫外線など)を通って伝搬する搬送波波長を変調する場合には、ファイバを通って、あるいは、限定するものではないが、任意の種類のアンテナによって、及び/又は誘導結合を通ることを含む無線結合によって、デイジーチェーンで結合されてもよい。
【0142】
RFリンク961及び963は、RFリンク962で一緒に結合され得、次いで、図9dに示すようにユニット912に結合されるか、又はそれらは、ユニット912に個々に各々結合されるか、又はそれらは、互いに結合されるが、ユニット912には結合されない。これらの結合の各々は、互いの間で、又はユニット912間で、前の段落で詳述したように、RF(光波長を含む)結合のいずれかを通じてもよい。この結合は、限定するものではないが、1つ以上の(若しくは任意のタイプの):直接接続部;RFスプリッタ;RF減衰器;RFバラン;RFフィルタ;電力増幅器;及び/又は低雑音増幅器などを介してもよい。RF結合は、任意のものに接続されなくてもよく、又はアンテナ914のうちの1つ以上に接続されていなくてもよい。RF結合は、1つ以上のRF中心周波数及び1つ以上の帯域幅で信号を搬送してもよい。RF信号は、ユニット912、リンク961、及び/又はリンク963のうちのいずれか間で、1回で送信、受信、又はその両方をしてもよい。RF信号は、限定するものではないが、データ、制御信号、RFプロトコル、ビーコン、RFタイミング信号、RFチャネル、RF電力基準、RFプリディストーション情報、RF干渉情報、RF較正情報、クロック、及び/又はPPSを含む、あらゆる種類の情報及び/又は信号基準情報を搬送することができる。
【0143】
図9eは、ネットワークが、交換リンクではなく共通のRFチャネルである、上流900及び下流906ネットワークリンクを示す、図9e、図9b、図9c、及び図9dで例示されている無線機の追加の実施形態を示している。例えば、これは、限定するものではないが、MoCA及びDOCSISなどのネットワークプロトコルを使用して、同軸ネットワークと共に使用される共通の構成である。上流900及び下流906ネットワークリンクは、ベースバンド処理及び制御部910に結合されたネットワークPHY971に結合されたRFスプリッタ972に結合されている。RFスプリッタ972は、3つを超える分岐を含んでもよく、更に、RF信号の一部又は全てを1つ以上の方向に増幅するための電力増幅器を含んでもよい。それはまた、どのRF帯域が異なる経路でそれを通過するのを制限するように、減衰器及び/又はフィルタを含んでもよい。RFスプリッタ972はまた、1つ以上又は複数の分岐上に電力を通過させてもよく、かつその分岐のうちの1つ以上に電力を挿入してもよい。
【0144】
図8a、図8b、図8c、及び図8dに例示されている無線機801、811、821、及び831の実施形態は、時には独立した要素として、また時には組み合わせた要素として、上記の図9a、図9b、図9c、図9d、及び図9eに記載の実施形態の1つ以上に対応する内部要素を有することができる。例えば、限定するものではないが、無線機801、811、821、及び831の各々は、同軸(例えば、841/842及び871/872)、ツイストペア(例えば、851/852及び881/882)、又はファイバ(例えば、861/862)のいずれかである、上流及び下流デイジーチェーンケーブル接続部を有する。これらのデイジーチェーン接続部は、900/906、911/923、951/953、及び961/963.などの上流及び下流デイジーチェーン接続部である、図9a、図9b、図9c、図9d、及び図9eの実施形態に対応することができる。無線機801、811、821、又は831内のデイジーチェーンケーブルは、図9a、図9b、図9c、図9d、及び図9eと関連して説明される一実施形態が物理的に可能である場合、次に、そのデイジーチェーンケーブルは、その実施形態のために使用することができる。例えば、同軸及びツイストペアケーブルのデイジーチェーンを使用して、(例えば、限定するものではないが、同軸での多くの周知の電力又はイーサネット技術での電力のいずれかを使用して)上流951及び下流953の電力を導電的に搬送することができ、これはファイバケーブルにはできないが、ファイバケーブルは、光の形態で送信され、かつ限定するものではないが、光起電力セルを使用して、電気に変換された電力を搬送することができる。デイジーチェーンケーブルの各々はまた、限定するものではないが、上述のイーサネットを含む、上流900及び下流906の標準及び独自のネットワークプロトコルを搬送することができる。デイジーチェーンケーブルの全てはまた、タイミング情報921及び923を、タイミング情報を搬送するネットワークプロトコル及び信号と共に搬送することができ、それらは、ネットワークタイミング926を提供することができる。デイジーチェーンケーブルは、特定の周波数/波長で、上流961及び下流963のRFを搬送することができる(例えば、限定するものではないが、多くの同軸ケーブルは、1GHzの周波数を効率的に伝搬することができ、多くのツイストペアケーブルは、100MHzの周波数を効率的に伝搬し、多くのファイバケーブルは、1300nmの波長を効率的に伝搬する)。
【0145】
無線機831の場合、複数のデイジーチェーンケーブルペアは、各々、図9a、図9b、図9c、図9d、及び図9eに例示されているデイジーチェーン接続部のうちの1つに、又は複数のデイジーチェーン接続部に各々対応することができる。
【0146】
無線機801、811、821、若しくは831のアンテナ890及び/又はアンテナコネクタ891は、図9a、図9b、図9c、図9d、及び図9eのユニット924及び/又は954上のアンテナ914及び/又はアンテナに対応することができる。
【0147】
無線機801、811、821、又は831の電源コネクタ892は、図9a、図9b、図9c、図9d、及び図9eの外部電源955に対応することができる。無線機801、811、821、又は831のアンテナ890及び/又はアンテナコネクタ891はまた、無線電力受信機954のアンテナに対応することができる。
【0148】
無線機801、811、821、又は831のコネクタ893は、外部クロック925、PPS940、又はユニット912に結合されたRFリンク962に対応する追加の信号を搬送することができる。
3.スリーブ又はダクト内の無線デイジーチェーン
【0149】
図10a、図10b、図10c、及び図10dは、図8a、図8b、図8c、及び図8dに例示され、かつ図9a、図9b、図9c、図9d、及び図9eに例示され、かつ上記に説明されたデイジーチェーン無線機のアーキテクチャの実施形態と共に上記に説明された無線デイジーチェーン無線機の実施形態が、スリーブ又はダクト内に収容されている、いくつかの実施形態を例示している。説明のために、図10a、図10b、図10c、及び図10dに示すデイジーチェーン無線機は、上述したデイジーチェーン無線機の詳細の多くを欠いているが、図10a、図10b、図10c、及び図10dのいずれかに例示されているスリーブ又はダクトの実施形態に適用可能な上記のデイジーチェーンの実施形態のいずれかをその実施形態で使用することができる。スリーブ又はダクトは、限定するものではないが、無線デイジーチェーンを完全に包装する可撓性プラスチックチューブ、又は無線チェーンを部分的に包装する剛性プラスチックダクトを含む多くの形態を取り得ることに留意されたい。
【0150】
図10aは、無線機1000、1001、1002、1003のデイジーチェーンを封入するスリーブ又はダクト1010を示す。デイジーチェーンは、両側から延びるネットワークケーブル1020及び1021を示し、これらは、限定するものではないが、追加のデイジーチェーン又は無線機、上流又は下流ネットワーク接続部に接続され得、電源に、RF供給源に、タイミング供給源などに接続され得る。実際には、デイジーチェーン接続部は、上述した多数の実施形態のいずれかに記載されているように接続することができる。
【0151】
図10bは、無線機のデイジーチェーンを封入するスリーブ又はダクトを示す。デイジーチェーンは、前の段落に記載された無線デイジーチェーンを示すが、この実施形態では、スリーブ又はダクト1011はまた、通過ケーブル1030を封入する。通過ケーブル1030は、限定するものではないが、高データレートデータ及び/又は電力ケーブルを搬送する同軸、ツイストペア、又は同軸ケーブルを含む任意の目的に使用されるケーブルであり得る。1つ以上の通過ケーブル1030があってもよい。
【0152】
図10cは、前の段落に記載されているように、無線機のデイジーチェーン及び通過ケーブルを封入するスリーブ又はダクト1012を例示しているが、この実施形態では、スリーブ又はダクトは、支持ストランド1040によって物理的に強化され、かつ溶融亜鉛めっき鋼を含む広範な材料のいずれかで作製されてもよい。溶融亜鉛めっき鋼の支持ストランドを有するこのようなスリーブ又はダクト1012の一例は、http//www.duraline.com/conduit/figure-8で現在入手可能な仕様を有する、デュララインから「図8」でブランド化されたダクトである。支持ストランド1040は、例えば、電柱間で、ダクトの空中への配備におけるダクトを支持するのに役立ち得る。
【0153】
図10dは、前の段落で説明したように、無線機のデイジーチェーン及び支持ストランド1040を有する通過ケーブルを封入するスリーブ又はダクト1012を(縮小サイズの図で)示すが、この実施形態では、スリーブ又はダクトデイジーチェーン1012は、他のスリーブ又はダクトと連続的なデイジーチェーンで接続されている。この実施形態では、各スリーブ又はダクトデイチェーン1012の間には、限定するものではないが、デイジーチェーン端部1020若しくは1021に電力を結合するために使用することができ、及び/又はデイジーチェーン端部1020間でデータを結合するために使用することができる、データ電力結合器1050がある。データ及び/又は電力結合器1050は、支持ストランド1040から懸架されてもよく、又は別の手段によって物理的に支持されてもよい。電力は、限定するものではないが、通過電力ケーブル1030及び/又は光起電力セルなどを含む任意の電源から届き得る。データ接続は、通過高帯域幅ファイバツイストペア又は同軸ケーブル1030を含む任意の電源から届き得る。データ及び/又は電力結合器1050は、デイジーチェーンケーブル配線が、典型的には電力及び/又はデータスループットに制限され、デイジーチェーン上の各無線機1000、1001、1002、及び1003は、一定量の電力を引き込み、一定量のデータスループットを消費するため、有用であり得る。デイジーチェーンケーブルの電力及び/又はデータ容量が使い果たされると、次に、デイジーチェーンに取り付けられた無線機はもはや存在しなくてもよい。通過ケーブル1030は、いくつかのデイジーチェーンに対して十分な電力を搬送するように指定することができ、通過ケーブル1030は、いくつかのデイジーチェーンをサポートするために、十分な高いデータスループットをサポートするように指定することができる。例えば、限定するものではないが、デイジーチェーンケーブルが、Power over Ethernet+(「PoE+」)の電力制限(約25ワット(「W」)に制限されている)で1ギガビットのイーサネットをサポートする場合、各無線機は、データレートで225Mbps、電力で6Wを消費し、次に、デイジーチェーンに4つの無線機がある場合、900Mbpsのデータレートと、24Wの電力とが得られ、他の無線機には十分なデータレート又は電力が得られない。(a)250Wの電力及び(b)10Gbpsのデータレートを搬送することができる1つ以上の通過ケーブル1030がある場合、それは4個の無線機の10本のデイジーチェーンをサポートするのに十分である(24W×10=240W、900Mbps×10=9Gbps)。データ及び/又は電力結合器1050は、10Gbpsファイバポート及び1つ以上の1Gbps PoE+ポートを有する市販のPoE+スイッチを使用することを含む、多くの方法のいずれかにおいて、デイジーチェーンケーブルに電力を結合することができる。PoE+標準(例えば、IEEE 802.3at-2009)は、電力のデイジーチェーン接続をサポートしていない可能性があるが、PoE+は、PoE+スイッチに取り付けられている第1のデイジーチェーン無線機に電力を供給するために使用でき、その後、デイジーチェーンへの独自の電力挿入を使用することができることに留意されたい。独自の電力挿入技術は、限定するものではないが、電力をデイジーチェーンネットワークケーブル内のネットワーク信号線に結合することを含む。
3.無線デイジーチェーンの実用的な配備
【0154】
図11は、図10a及び図10dに記載されているものなどの、スリーブ及びダクトでデイジーチェーン接続された無線機を備えた電柱を示す。2つの電柱間に懸架されているスリーブ又はダクト1012は、4本のデイジーチェーン接続された無線機1000、1001、1002、及び1003を有し、データ及び//又は通過ケーブル1030から高速データに結合し、かつ電力変換器1100から電力を受信する、すなわち、電柱の供給ゾーン内の高電力電線に結合され、ユニット1050の電圧を低減させる電力結合器1050に結合されたデイジーチェーン端部を有する図10dに例示されているものと同じである。電力計1101は、課金又は他の目的のために電力使用を監視する。高電圧電線に接続するのは高価になる可能性があるので、電力変換器1100を使用して、多くのユニット1050に十分な電力を供給し、電力を通過ストランド1030内のユニット1050間で搬送することができる。
【0155】
また、図11には、電柱の側面に取り付けられたスリーブ又はダクト1010内のデイジーチェーン接続された無線機の垂直配備の一実施形態が例示されている。これは、図10aに例示されているスリーブ又はダクト1010に対応する。一方で、デイジーチェーンネットワーク接続部1020は、データ及び電力のためにユニット1050に取り付けられている。このデイジーチェーンは地面に到達した時点で終了するので、下端で継続的なデイジーチェーンネットワーク接続部も、通過ケーブルも必要としない。また、電柱は構造的な安定性を提供するため、支持ストランドを必要としない。ユニット1050は、3本のデイジーチェーンに結合され、その2本は、電柱間でほぼ水平の空中デイジーチェーンであり、残りの1本は、電柱の側面上に垂直なデイジーチェーンであることにも留意されたい。全てのデイジーチェーンが折れ線のネットワークトポロジでなければならないという制限はなく、それらは、多くのトポロジのいずれであってもよい。例えば、限定するものではないが、このユニット1050は、3本のデイジーチェーン用の3つのポート及び高帯域幅通過ケーブル用の1つのポートを有するPoE+ネットワークスイッチを使用することによって、3本のデイジーチェーンをサポートすることができる。(例えば、3本のデイジーチェーンへの3つの1Gbps PoE+接続及び通過ケーブル用の1つの10Gbpsのファイバ接続)。
【0156】
図11に示すデイジーチェーンケーブルの実施形態は、単なる例示である。限定するものではないが、配備要件、自治体の規制、コストの制約、スパンの距離などに応じて、任意のトポロジにおける任意の数のデイジーチェーン無線構成が使用されてもよい。重要なことに、無線デイジーチェーンはケーブル配線と変わらないように見える。多くの自治体では、ケーブル配線は許可を必要とせず、又は許可はアンテナ許可よりも取得が容易である。また、審美的な観点から、ケーブルは、大きなアンテナよりも視認性が低い。
【0157】
図12は、無線デイジーチェーン1010に取り付けられた2つの街灯柱を示す。図示されている実施形態は、図10aの無線デイジーチェーン1010に適合する。この実施形態では、データ及び電力接続部は、図10d及び図11に例示されているデータ及び電力結合器1050と同じ様式で動作する電柱の下のデータ及び/又は電力結合器1250を有する地中管路1251を通って結合されている。図11と同様に、重要なことには、無線デイジーチェーンは、ケーブル配線と変わらないように見える。多くの自治体では、ケーブル配線は許可を必要とせず、又は許可はアンテナ許可よりも取得が容易である。また、審美的な観点から、ケーブルは、大きなアンテナよりも視認性が低い。
【0158】
図13は、建物の外側と内側の両方に多数の無線デイジーチェーンが取り付けられている建物を示している。これらの無線データチェーンの全ては、データ及び電力接続部に接続するが、それらは説明のために省略されている。無線デイジーチェーン1300は、屋上の縁部上にある。屋上の端は、障害物のない通りの高い角度の視認性があるため、アンテナにとって非常に有益な場所である。通常、屋上の縁部にある多数のアンテナは、審美的に見栄えがよくないが、スリーブ又はダクトは、限定するものではないが、その小さいサイズ、背景に合った色で塗装することができるその能力、それが建物の隙間に配置することができるという事実、それが柔軟であり、建物の建築の特徴(例えば、限定するものではないが、コーニス)の形状に適合することができるという事実の理由で、及びすでに多くの建物にケーブルがあり、見え方に違いがないという理由で、見えにくくすることができる。
【0159】
図13は、それを見えないようにする窓の上の建築の特徴の上にある無線デイジーチェーン1301、及び通りに面した階の近くの壁に沿って配置された(おそらくはより隠されるように壁の隙間に押し込まれている)無線デイジーチェーン1302並びに壁の隅に沿って垂直方向に、おそらくはより見えなくするために縦樋に沿って配置されている無線デイジーチェーン1303を含む無線デイジーチェーンの他の配置を示す。また、無線デイジーチェーン1304は、屋内、おそらくは天井タイル上又は壁内に示されている。この実施形態では、無線デイジーチェーンは、何も必要とせず、無線及びケーブルを露出させた状態でデイジーチェーンを配置することができる状況があるという理由で、スリーブ又はダクト内にはないことに留意されたい。明らかに、無線デイジーチェーンは、屋内及び屋外の広い範囲の場所に配置することができる。これらの実施形態の全てでは、無線デイジーチェーンは、それらを配備するのが便利であり、かつそれらが審美的に許容可能な場所に配備される。
【0160】
図14は、無線デイジーチェーンを直線上に配備する必要はないが、場所の物理的及び/又は審美的な要件に適合する任意の形状に配備できる方法を例示している。これらは、2次元のみで配備される必要はなく、無線デイジーチェーンは、x、y、及びz次元で配備され得ることに留意されたい。実際、より多くの角度の多様性が使用されると、一般に、現在好ましいMU-MAS実施形態における性能がより良好になる。
【0161】
図15は、どのように無線デイジーチェーンがアレイトポロジ内に配備され得るかも示す。この実施形態では、64個の無線機を有する8×8アレイが示されており、16個のデイジーチェーンが、ネットワークスイッチ(例えば、限定するものではないが、PoE+スイッチ)に接続されている。そのようなアレイは、ビーム形成及びMIMOを含む多くの用途に使用することができる。
【0162】
図16は、どのようにクラウド無線アクセスネットワーク(C-RAN」)アーキテクチャを無線デイジーチェーンと共に使用することができるかを例示している。一実施形態では、ベースバンド波形は、データセンターサーバで計算される。それらは、複数の無線デイジーチェーンに接続するスイッチに接続して、データセンター(例えば、限定するものではないが、データセンターがスタジアム内にあり、ローカルネットワークがスタジアム全体に分散している場合)にローカルネットワーク1601の目的を果たすことができる。
【0163】
見通し線マイクロ波1602は、ローカルネットワークよりも遠い距離に移動するためのデータリンクとして使用することができ、それもまた、複数の無線デイジーチェーンに接続するスイッチに接続することができる。
【0164】
ファイバ1603は、見通し線を必要とせずに非常に長い距離を移動することができ、複数の無線デイジーチェーンに接続するスイッチに接続することができる。スイッチは、繰り返されたファイバ1604を別のスイッチに結合することができ、次に別のグループの複数の無線デイジーチェーンを接続することができる。
【0165】
前述のように、図16の図は直線のデイジーチェーンを示しているが、これらは、便利で審美的に好ましいどのような形状に屈曲させることができる。
【0166】
図16に例示されているC-RANトポロジは、図1図2図3、及び関連する特許及び出願に例示されているpCell(商標)MU-MASシステムをサポートしている。他の無線技術とは異なり、pCellは、非常に高密度の無線配備をサポートし、無線又はアンテナの特定の配設に依存しない(例えば、対照的に、セルラー技術は、セル計画に従って特定の無線間隔を必要とする)。したがって、pCell技術は、本明細書に記載のデイジーチェーン無線の実施形態に非常に適しており、便利で審美的に好ましい場所に配置される無線機を利用することができる。
【0167】
本発明の実施形態は、上で説明した様々な工程を含み得る。本工程は、汎用又は特殊目的のプロセッサに本工程を実行させるために使用され得る、機械実行可能な命令において具現化することができる。代替的に、これらの工程は、工程を実行するためのハードワイヤードロジックを含む特定のハードウェア構成要素によって、又はプログラミングされたコンピュータ構成要素及びカスタムハードウェア構成要素の任意の組み合わせによって、実行することができる。
【0168】
本明細書に記載される場合に、命令は、ある特定の動作を行うように構成されるか、又は所定の機能若しくはソフトウェア命令が非一時的コンピュータ可読媒体中に具現化されたメモリ内に記憶されている、特定用途向け集積回路(ASIC)などの、ハードウェアの特定の構成を指し得る。故に、図面で示す技法は、1つ以上の電子装置上で記憶及び実行されるコード及びデータを使用して実装され得る。そのような電子装置は、非一時的コンピュータ機械可読記憶媒体(例えば、磁気ディスク、光ディスク、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ装置、相変化メモリ)、並びに一時的なコンピュータ機械可読通信媒体(例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号などの電気的、光学的、音響的又は他の形態の伝搬信号)などのコンピュータ機械可読記憶媒体を使用して、コード及びデータを記憶及び(内部で及び/又はネットワークを介して他の電子装置と)通信する。
【0169】
この詳細な説明全体を通じて、説明を目的として、本発明の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細を記載した。しかしながら、本発明は、これらの具体的な詳細の一部がなくても実施され得ることは、当業者にとって明らかであろう。ある特定の例では、周知の構造及び機能は、本発明の主題を不明瞭にすることを回避するために、詳述しなかった。したがって、本発明の範囲及び趣旨は、以下の特許請求の範囲の観点から判断されるべきである。
図1
図2a
図2b
図3
図4
図5
図6
図7
図8a
図8b
図8c
図8d
図9a
図9b
図9c
図9d
図9e
図10a
図10b
図10c
図10d
図11
図12
図13
図14
図15
図16