(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】2023-11-02
(45)【発行日】2023-11-13
(54)【発明の名称】物理的障壁を通じた無線信号の通信
(51)【国際特許分類】
H04W 16/26 20090101AFI20231106BHJP
H01Q 3/44 20060101ALI20231106BHJP
【ＦＩ】
H04W16/26
H01Q3/44
【請求項の数】
22
(21)【出願番号】P 2020548724
(86)(22)【出願日】2019-03-19
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-07-15
(86)【国際出願番号】 US2019022987
(87)【国際公開番号】W WO2019183107
(87)【国際公開日】2019-09-26
【審査請求日】2022-03-16
(31)【優先権主張番号】62/645,004
(32)【優先日】2018-03-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/730,497
(32)【優先日】2018-09-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/358,112
(32)【優先日】2019-03-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】520347775
【氏名又は名称】ピヴォタル コムウェア インコーポレイテッド
(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】ブラック エリック ジェームス
(72)【発明者】
【氏名】カブチッチ マルセド
(72)【発明者】
【氏名】ドイチュ ブライアン マーク
(72)【発明者】
【氏名】カッコ アレクサンダー レムリー
(72)【発明者】
【氏名】マッキャンドレス ジェイ ハワード
(72)【発明者】
【氏名】リア アダム デロス
(72)【発明者】
【氏名】ラトリッジ ライアン デール
(72)【発明者】
【氏名】ヒッチェン シャノン リー
(72)【発明者】
【氏名】アバディ セイエド アリ マレック
(72)【発明者】
【氏名】リード ジョーダン フィリップ ドレジレク
【審査官】速水 雄太
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１９５０５４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３７３１８１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２００９－５１４３２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／００１９７９８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１１－５０７３６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２１４４１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／００８８５１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】志村竜宏 他，準ミリ波帯中継器による屋内対策の一検討，2018年電子情報通信学会総合大会講演論文集 通信1，一般社団法人電子情報通信学会，2018年03月06日，p.27
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｗ １６／２６
Ｈ０１Ｑ ３／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
遠隔無線基地局と顧客構内設備（ＣＰＥ）との間でＲＦ無線信号を通信する方法であって、ＲＦ通信装置を使用して、
ホログラフィックビームフォーミングアンテナである１又は２以上の外部アンテナを、前記遠隔無線基地局との間でＲＦ無線信号を通信するように、前記遠隔無線基地局との間で前記ＲＦ無線信号を通信する前記１又は２以上の外部アンテナによって提供される波形の方向又は形状の一方又は両方を含めて構成するステップと、
１又は２以上の増幅器を使用して、アップロードＲＦ無線信号に個別に選択可能な利得を提供し、ダウンロードＲＦ無線信号に別の個別に選択可能な利得を提供し、前記アップロードＲＦ無線信号を前記遠隔無線基地局に通信し、１又は２以上の内部アンテナを使用して前記別の個別に選択可能な利得を有する前記ダウンロードＲＦ無線信号を前記ＣＰＥに通信するステップと、
障壁を通じた前記アップロードＲＦ無線信号及び前記ダウンロードＲＦ無線信号の前記１又は２以上の外部アンテナによる通信を改善するように、前記１又は２以上の外部アンテナの走査インピーダンスを調整するステップと、
前記アップロードＲＦ無線信号の電力値が閾値を満たしたことに応答して、前記ＣＰＥが許可されたＲＦ無線基地局と通信中であると判定し、前記個別に選択可能な利得及び前記別の個別に選択可能な利得を、前記ＣＰＥと前記許可された遠隔無線基地局との間のアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の通信を改善するように調整するステップと、
を含む動作を実行するステップとを含む方法。
【請求項2】
前記ＣＰＥが前記許可されたＲＦ無線基地局と通信中であると判定するステップは、前記許可された遠隔ＲＦ無線基地局との間の前記アップロード及びダウンロードＲＦ信号の通信を改善するように前記波形の前記方向又は前記形状の一方又は両方を調整するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記個別に選択可能な利得及び前記別の個別に選択可能な利得を提供するステップは、バイスタティック増幅器を使用して、前記アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号に個別に選択可能な利得を同時に提供するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記個別に選択可能な利得及び前記別の個別に選択可能な利得を提供するステップは、双方向増幅器を使用して、前記アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号に個別に選択可能な利得を提供するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記ＲＦ通信装置は、アプリケーション又はウェブページの一方又は両方がユーザと前記ＲＦ通信装置との間の無線通信を可能にすることを可能にするステップを含むさらなる動作を実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記ＲＦ通信装置は、近視野カプラ、ガラスフィールドカプラ又は誘導カプラを含む１又は２以上のＲＦカプラを使用して前記障壁を通じて前記アップロード及びダウンロードＲＦ信号を通信するステップを含むさらなる動作を実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記ＲＦ通信装置は、１又は２以上のパッチアンテナ配列を使用してガラス障壁を通じて前記アップロード及びダウンロードＲＦ信号を通信するステップを含むさらなる動作を実行し、前記１又は２以上のパッチアンテナ配列は、前記アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の通信中に前記ガラス障壁とのインピーダンス整合を改善するように、前記ガラスの障壁を通じた通信経路の配向から３５～６０度傾斜する、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記ＲＦ通信装置は、自動利得制御を使用して前記アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号に個別に選択可能な利得を提供するステップを含むさらなる動作を実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記ＲＦ通信装置は、広角インピーダンス整合材料を組み込んだレードームを使用して、前記１又は２以上の外部アンテナによって通信される前記アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の前記個別に選択可能な利得を高めるステップを含むさらなる動作を実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記ＲＦ通信装置は、前記障壁を通じてアップロード及びダウンロード信号を同時に通信する際にＲＦ分離スペーサを使用するステップを含むさらなる動作を実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記ＲＦ通信装置は、前記１又は２以上のＣＰＥを使用して、前記障壁の内側に配置された無線通信装置又は有線通信装置の一方又は両方と互換性がある通信フォーマットで前記無線信号を通信するステップを含むさらなる動作を実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記ＲＦ通信装置は、前記ＲＦ通信装置のコンポーネントを全て前記障壁の外面に配置するステップ、前記ＲＦ通信装置のコンポーネントを全て前記障壁の内面に配置するステップ、或いは前記ＲＦ通信装置のコンポーネントの一部を前記外面に配置して前記ＲＦ通信装置のコンポーネントの別の部分を前記内面に配置するステップを含むさらなる動作を実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項13】
前記ＲＦ通信装置は、太陽電池、誘導充電器又はバッテリのうちの１つ又は２つ以上を含む１又は２以上の低電力電源を使用するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
遠隔無線基地局及び顧客構内設備（ＣＰＥ）との間でＲＦ無線信号を通信する装置であって、ホログラフィックビームフォーミングアンテナである１又は２以上の外部アンテナと、
１又は２以上の内部アンテナと、
１又は２以上の増幅器と、
処理回路と、
を備え、前記処理回路は、
前記１又は２以上の外部アンテナを、前記遠隔無線基地局との間でＲＦ無線信号を通信するように、前記遠隔無線基地局との間で前記ＲＦ無線信号を通信する前記１又は２以上の外部アンテナによって提供される波形の方向又は形状の一方又は両方を含めて構成するステップと、
前記１又は２以上の増幅器を使用して、アップロードＲＦ無線信号に個別に選択可能な利得を提供し、ダウンロードＲＦ無線信号に別の個別に選択可能な利得を提供し、前記アップロードＲＦ無線信号を前記遠隔無線基地局に通信し、前記１又は２以上の内部アンテナを使用して前記別の個別に選択可能な利得を有する前記ダウンロードＲＦ無線信号を前記ＣＰＥに通信するステップと、
障壁を通じた前記アップロードＲＦ無線信号及び前記ダウンロードＲＦ無線信号の前記１又は２以上の外部アンテナによる通信を改善するように、前記１又は２以上の外部アンテナの走査インピーダンスを調整するステップと、
前記アップロードＲＦ無線信号の電力値が閾値を満たしたことに応答して、前記ＣＰＥが許可されたＲＦ無線基地局と通信中であると判定し、前記個別に選択可能な利得及び前記別の個別に選択可能な利得を、前記ＣＰＥと前記許可された遠隔無線基地局との間のアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の通信を改善するように個別に調整するステップと、
を含む動作を実行するように構成される、
ことを特徴とする装置。
【請求項15】
前記ＣＰＥが前記許可されたＲＦ無線基地局と通信中であると判定するステップは、前記許可された遠隔ＲＦ無線基地局との間の前記アップロード及びダウンロードＲＦ信号の通信を改善するように前記波形の前記方向又は前記形状の一方又は両方を調整するステップをさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項16】
前記１又は２以上の増幅器は、前記アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号に個別に選択可能な利得を同時に提供するバイスタティック増幅器をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項17】
前記１又は２以上の増幅器は、前記アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号に個別に選択可能な利得を提供する双方向増幅器をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項18】
ユーザがアプリケーション又はウェブページの一方又は両方を使用して前記装置と無線で通信することを可能にする無線インターフェイスをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項19】
前記処理回路は、近視野カプラ、ガラスフィールドカプラ又は誘導カプラを含む１又は２以上のＲＦカプラを使用して前記障壁を通じて前記アップロード及びダウンロードＲＦ信号を通信するステップを含むさらなる動作を実行する、請求項１４に記載の装置。
【請求項20】
前記処理回路は、１又は２以上のパッチアンテナ配列を使用してガラス障壁を通じて前記アップロード及びダウンロードＲＦ信号を通信するステップを含むさらなる動作を実行し、前記１又は２以上のパッチアンテナ配列は、前記アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の通信中に前記ガラス障壁とのインピーダンス整合を改善するように、前記ガラスの障壁を通じた通信経路の配向から３５～６０度傾斜する、請求項１４に記載の装置。
【請求項21】
前記処理回路は、自動利得制御を使用して前記アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号に個別に選択可能な利得を提供するステップを含むさらなる動作を実行する、請求項１４に記載の装置。
【請求項22】
遠隔無線基地局と顧客構内設備（ＣＰＥ）との間でＲＦ無線信号を通信するための命令を含むプロセッサ可読非一時的記憶媒体であって、ＲＦ通信装置の処理回路が前記命令を実行すると、ホログラフィックビームフォーミングアンテナである１又は２以上の外部アンテナを、前記遠隔無線基地局との間でＲＦ無線信号を通信するように、前記遠隔無線基地局との間で前記ＲＦ無線信号を通信する前記１又は２以上の外部アンテナによって提供される波形の方向又は形状の一方又は両方を含めて構成するステップと、
１又は２以上の増幅器を使用して、アップロードＲＦ無線信号に個別に選択可能な利得を提供し、ダウンロードＲＦ無線信号に別の個別に選択可能な利得を提供し、前記アップロードＲＦ無線信号を前記遠隔無線基地局に通信し、１又は２以上の内部アンテナを使用して前記別の個別に選択可能な利得を有する前記ダウンロードＲＦ無線信号を前記ＣＰＥに通信するステップと、
障壁を通じた前記アップロードＲＦ無線信号及び前記ダウンロードＲＦ無線信号の前記１又は２以上の外部アンテナによる通信を改善するように、前記１又は２以上の外部アンテナの走査インピーダンスを調整するステップと、
前記アップロードＲＦ無線信号の電力値が閾値を満たしたことに応答して、前記ＣＰＥが許可されたＲＦ無線基地局と通信中であると判定し、前記個別に選択可能な利得及び前記別の個別に選択可能な利得を、前記ＣＰＥと前記許可された遠隔無線基地局との間のアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の通信を改善するように調整するステップと、
を含む動作が実行される、ことを特徴とするプロセッサ可読非一時的記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１８年３月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／６４５，００４号、及び２０１８年９月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／７３０，４９７号の利益を米国特許法第１１９条に基づいて主張する、これらの文献に基づく一般特許出願であり、これらの各文献の内容はその全体が引用によりさらに本明細書に組み入れられる。
本出願は、２０１８年３月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／６４５，００４号、及び２０１８年９月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／７３０，４９７号の利益を米国特許法第１１９条に基づいて主張する、これらの文献に基づく一般特許出願であり、これらの各文献の内容はその全体が引用によりさらに本明細書に組み入れられる。
【0002】
本発明は、一般に構造物の窓などの障壁の外面に配置された１又は２以上のアンテナを使用して、障壁外部の無線システムと障壁内部のユーザ装置との間の無線通信を改善することに関する。さらに、いくつかの実施形態では、これらのアンテナが、構造物内に存在するユーザとの無線通信を可能にする、障壁の内面に配置された増幅器に無線で結合される。
【背景技術】
【0003】
モバイル装置は、世界中の圧倒的多数の人々の主要な無線通信モードになった。モバイル装置は、最初の２、３世代の無線通信ネットワークでは、一般に音声通信、テキストメッセージ、及び多少の制限があるインターネットアクセスに使用されていた。新世代の無線通信ネットワークは、製品の購入、請求書の支払い、映画のストリーミング、ビデオゲームのプレイ、オンライン学習及び出会い系などの相当に多くのサービスをモバイル装置ユーザに提供できるほど十分な帯域幅の増加及び待ち時間の短縮を行ってきた。また、各新世代の無線通信ネットワークでは、一般にさらに多くの帯域幅を短い待ち時間で提供するために無線信号の周波数及び強度も高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許第９，３８５，４３５号明細書
【文献】米国特許第９，４５０，３１０号明細書
【文献】米国特許第９，７１１，８５２号明細書
【文献】米国特許第９，８０６，４１４号明細書
【文献】米国特許第９，８０６，４１５号明細書
【文献】米国特許第９，８０６，４１６号明細書
【文献】米国特許第９，８１２，７７９号明細書
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１２７２９５号明細書
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１５５１９３号明細書
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１８７１２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
残念ながら、無線信号の周波数が高くなればなるほど、構造物のガラス窓又は壁などの物理的障壁を通過する無線信号の減衰も大きくなる。さらに、ギガヘルツ周波数のミリメートル波形を有する無線信号を使用できる最近の第５世代（５Ｇ）無線通信ネットワークの発表以降、物理的障壁の背後に位置するモバイル装置にこれらの５Ｇ無線ネットワークへのアクセスを提供することがさらに困難になってきている。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1A】例示的なホログラフィックメタサーフェスアンテナ（ＨＭＡ）例を形成する形で電磁波を伝播するように構成された複数のバラクタ素子を含む例示的な表面散乱アンテナの実施形態を示す図である。
【図1B】共に電磁波の物体波形を提供する基準波形及びホログラム波形（変調関数）を示す合成配列の一実施形態の表現である。
【図1C】例示的な表面散乱アンテナの例示的な変調関数の実施形態を示す図である。
【図2A】本発明の様々な実施形態を実施できる、ネットワーク運営センター、無線信号基地局、ネットワーク及び複数の構造物の配置を含む例示的な環境の実施形態の上面図である。
【図2B】複数のＨＭＡ例の例示的な配置の別の実施形態の側面図である。
【図2C】複数のＨＭＡ例の例示的な配置のさらに別の実施形態の上面図である。
【図2D】無線信号基地局が、構造物の窓の外面に配置された１又は２以上のＨＭＡと通信し、構造物の窓の内面に配置された電子コンポーネントが、構造物の内部に配置された顧客構内設備装置に無線信号を通信し、顧客構内設備装置が、１又は２以上の無線コンピュータ装置に無線信号を通信する概略図である。
【図2E】無線信号基地局が、構造物の窓の内面に配置された１又は２以上のＨＭＡと通信し、窓の内面に配置された電子コンポーネントが、構造物の内部に配置された顧客構内設備装置に無線信号を通信し、顧客構内設備装置が、構造物の内部に配置された１又は２以上の無線コンピュータ装置に無線信号を通信する概略図である。
【図2F】無線信号基地局が、構造物の窓の外面に配置された１又は２以上のＨＭＡと通信し、窓の外面に配置された電子コンポーネントが、構造物の内部に配置された顧客構内設備装置に無線信号を通信し、顧客構内設備装置が、構造物の内部に配置された１又は２以上の無線コンピュータ装置に無線信号を通信する概略図である。
【図3C】（単複の）顧客構内設備装置から分離したＲＦ通信装置の例示的な概要の実施形態を示す図である。
【図3D】（単複の）顧客構内設備装置を含むＲＦ通信装置の例示的な概要の実施形態を示す図である。
【図3E】ＲＦ通信装置が使用するバイスタティック増幅器の例示的な概要の実施形態を示す図である。
【図3F】アップリンク及びダウンリンクＲＦ信号の両方に個別の垂直及び水平極性を提供するＨＭＡから形成された外部アンテナ３９２の構成の実施形態を示す図である。
【図3G】アップリンク及びダウンリンクＲＦ信号の両方に複合垂直及び水平極性を提供するＨＭＡから形成された外部アンテナ３９３の構成の実施形態を示す図である。
【図3H】ＲＦ信号に複合垂直及び水平極性と複合アップリンク及びダウンリンク通信とを提供するパッチアンテナから形成された外部アンテナ３９４の構成の実施形態を示す図である。
【図3I】ポート内に配置された１又は２以上のパッチアンテナがガラスなどの障壁を通じて通信するアップロードＲＦ無線信号とダウンロードＲＦ無線信号との間の結合を分離して低減できるＲＦ分離スペーサの実施形態を示す図である。
【図3J】レードームの使用時、ＷＡＩＭを含むレードームの使用時及びレードーム未使用時の外部アンテナの利得対角度の関係を示す図である。
【図3K】ＲＦ通信装置が使用する双方向増幅器の例示的な概要の実施形態を示す図である。
【図4A】ＨＭＡを使用して構造物の窓を通じて５Ｇ無線信号を通信し、これらの５Ｇ無線信号を構造物内の１又は２以上のコンピュータ装置にブロードキャストする例示的な方法の論理フロー図の実施形態を示す図である。
【図4B】アップロードＲＦ信号の電力値を使用して、ＣＰＥとの通信を許可された無線基地局とＣＰＥとが遠隔で通信している時点を検出する例示的な方法の論理フロー図の実施形態を示す図である。
【図5】リレーＨＭＡ装置、リフレクタＨＭＡ装置、基地局プロキシＨＭＡ装置及びユーザＨＭＡ装置と通信するネットワーク運営センター及び無線信号基地局の配置を含む例示的な環境の実施形態を示す上面図である。
【図6A】リレーＨＭＡ装置、基地局ＨＭＡ装置又は基地局プロキシＨＭＡ装置のうちの１つ又は２つ以上とＨＭＡ波形によって通信する第１のＨＭＡと、１又は２以上のユーザＨＭＡ装置とＨＭＡ波形によって通信するように構成された第２のＨＭＡとを使用するリフレクタＨＭＡ装置を示す図である。
【図6B】１又は２以上のリレーＨＭＡ装置、基地局ＨＭＡ装置又は基地局プロキシＨＭＡ装置とＨＭＡ波形によって通信する第１のＨＭＡと、１又は２以上のユーザＨＭＡ装置に通信される１又は２以上のＨＭＡ波形の閉塞を回避するために第１のＨＭＡに対して垂直に配置された第２のＨＭＡとを使用するリフレクタＨＭＡ装置を示す図である。
【図7A】他のリレーＨＭＡ装置、基地局ＨＭＡ装置又は基地局プロキシＨＭＡ装置のうちの１つ又は２つ以上とＨＭＡ波形によって通信する第１のＨＭＡと、１又は２以上の他のリレーＨＭＡ装置、リフレクタＨＭＡ装置又はユーザＨＭＡ装置とＨＭＡ波形によって通信する第２のＨＭＡとを使用するリレーＨＭＡ装置を示す図である。
【図7B】他のリレーＨＭＡ装置、基地局ＨＭＡ装置又は基地局プロキシＨＭＡ装置のうちの１つ又は２つ以上とＨＭＡ波形によって通信する第１のＨＭＡと、１又は２以上の他のリレーＨＭＡ装置、リフレクタＨＭＡ装置又はユーザＨＭＡ装置に通信される１又は２以上のＨＭＡ波形の閉塞を回避するように第１のＨＭＡに対して垂直に配置された第２のＨＭＡとを使用するリレーＨＭＡ装置を示す図である。
【図8A】他のリレーＨＭＡ装置、基地局ＨＭＡ装置、又は基地局プロキシＨＭＡ装置の１又は２以上とＨＭＡ波形によって通信する第１のＨＭＡと、１又は２以上の他のリレーＨＭＡ装置、リフレクタＨＭＡ装置又はユーザＨＭＡ装置とＨＭＡ波形によって通信する第２のＨＭＡとを使用する基地局プロキシＨＭＡ装置を示す図である。
【図8B】中継装置、基地局又は基地局プロキシ装置と通信する第１のＨＭＡと、１又は２以上の他のリレーＨＭＡ装置、リフレクタＨＭＡ装置又はユーザＨＭＡ装置に通信される１又は２以上のＨＭＡ波形の閉塞を回避するように第１のＨＭＡに対して垂直に配置された第２のＨＭＡとを使用する基地局プロキシ装置を示す図である。
【図9】異なるタイプのＨＭＡ装置を使用して、無線通信装置に５Ｇ無線通信を提供するＨＭＡユーザ装置と通信する１又は２以上の無線コンピュータ装置にネットワークファブリックを通じてＨＭＡ波形によって通信する例示的な方法の論理フロー図の実施形態を示す図である。
【図10】１又は２以上の実施形態による、許可された遠隔無線基地局と顧客構内設備とが通信している時点を受動的にモニタする例示的な方法の論理フロー図の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、本明細書の一部を形成するとともに、本発明を実施できる特定の実施形態を一例として示す添付図面を参照しながら、本発明をさらに完全に説明する。しかしながら、本発明は多くの異なる形で具体化することもでき、本明細書に示す実施形態に限定されるものとみなすべきではなく、むしろこれらの実施形態は、本開示を徹底的かつ完全なものにして当業者に本発明の範囲を完全に伝えるように提供するものである。とりわけ、本発明は、方法又は装置として具体化することができる。従って、本発明は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、又はソフトウェアとハードウェアの側面を組み合わせた実施形態の形を取ることができる。従って、以下の詳細な説明は限定的な意味で捉えるべきではない。
【0008】
本明細書及び特許請求の範囲を通じて、以下の用語は、文脈において特に指定しない限り、本明細書で明確に関連付ける意味を取る。本明細書で使用する「１つの実施形態では」という表現は、同じ実施形態を示す場合もあるが、必ずしもそうとは限らない。同様に、本明細書で使用する「別の実施形態では」という表現は、異なる実施形態を示す場合もあるが、必ずしもそうとは限らない。本明細書で使用する「又は（ｏｒ）」という用語は、包括的「ｏｒ」演算子であり、文脈で別途明示していない限り「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語に相当する。「～に基づく（ｂａｓｅｄ ｏｎ）」という用語は排他的なものではなく、文脈で別途明示していない限り、記載していない付加的因子に基づくことができる。また、本明細書全体を通じて、「ａ、ａｎ（英文不定冠詞）」及び「ｔｈｅ（英文定冠詞）」の意味は複数形の照応を含む。「ｉｎ」の意味は、「ｉｎ（～内）」及び「ｏｎ（～上）」を含む。
【0009】
以下、本発明のいくつかの態様の基本的理解をもたらすために、本発明の実施形態について簡単に説明する。この簡単な説明は、広範な概要として意図するものではない。重要な又は必須の要素を特定すること、或いは範囲を示すこと又は別様に狭めることを意図するものでもない。後述するさらに詳細な説明の前置きとしていくつかの概念を簡略化した形で示すことを目的とするものにすぎない。
【0010】
簡単に言えば、本発明の様々な実施形態は、１又は２以上の遠隔無線基地局と、物理的障壁の背後に位置する１又は２以上の顧客構内設備（ＣＰＥ）装置及び／又はその他の無線コンピュータ装置との間の、壁又は窓などの物理的障壁を通じた無線周波数（ＲＦ）無線信号の通信を可能にする電子ＲＦ通信装置を使用する方法、装置又はシステムに関する。１又は２以上の実施形態では、ＲＦ無線信号が、物理的障壁の背後に位置する１又は２以上の無線コンピュータ装置の外部に位置する１又は２以上の遠隔無線基地局ノードが第５世代（５Ｇ）通信プロトコルを使用してギガヘルツ周波数で伝達するミリメートル波形である。
【0011】
１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置が、遠隔地に位置する無線基地局との間でアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を通信する１又は２以上の外部（外装）アンテナと、ＣＰＥとの間でアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を通信する１又は２以上の内部（内装）アンテナとを含む。
【0012】
また、１又は２以上の実施形態では、１又は２以上の増幅器が、連続する個別に選択可能な利得をアップロードＲＦ無線信号及びダウンロードＲＦ無線信号に同時に提供するバイスタティック増幅器を含むことができる。バイスタティック増幅器は、別個のアップロード増幅器及びダウンロード増幅器を使用して、外部アンテナがアップロードＲＦ無線信号を放射した時には、このアップロードＲＦ無線信号に個別に選択可能な利得を提供し、内部アンテナがＣＰＥにダウンロードＲＦ無線信号を放射した時には、このダウンロードＲＦ無線信号に別の個別に選択可能な利得を提供することを個別に行うように構成することができる。
【0013】
また、さらに他の実施形態では、１又は以上の増幅器が、アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号のための共通通信経路内で使用されるコンポーネント間の連続切り替えのタイミングを合わせることによってアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号に個別に選択可能な利得を提供する双方向増幅器を含むことができる。連続切り替えは、共通通信経路を共有しながらアップロードＲＦ無線信号とダウンロードＲＦ無線信号とを分離するように調整することができる。１又は２以上の実施形態では、障壁の外面に１又は２以上の外部アンテナが配置されて障壁の内面に１又は２以上の内部アンテナが配置された時に、ＲＦカプラ（例えば、パッチアンテナ又はガラスフィールドカプラなど）が、障壁を通じてダウンロード及びアップロードＲＦ無線信号を通信して通信チャネルを提供するように構成される。
【0014】
１又は２以上の実施形態では、顧客構内設備（ＣＰＥ）を、遠隔通信キャリアによって提供される１又は２以上の遠隔通信チャネルを介して通信を提供することができる、顧客の位置及び／又は建物に位置するいずれかの端末装置及び／又は関連する通信設備とすることができる。通常、ＣＰＥは、通信事業者又は他の何らかの通信サービスプロバイダによって提供される他の通信設備から離れた構造物内の位置に設置される。ＣＰＥは、１又は２以上のＩＰ電話機、携帯電話機、ルータ、ネットワークスイッチ、住居用ゲートウェイ、セットトップテレビボックス、又はホームネットワークアダプタなどを含むことができる。
【0015】
また、１又は２以上の実施形態では、バイスタティック増幅器を使用してアップロードＲＦ無線信号に連続的な個別の利得を提供する場合、アップロードＲＦ信号の電力強度（値）の変化をモニタして、許可された遠隔無線基地局とＣＰＥとが通信している時点を判定することができる。１又は２以上の実施形態では、ＲＦ電力検出回路を使用して、アップロードＲＦ信号の出力値を継続的に測定することができる。ダウンロードＲＦ無線信号の存在下でＲＦアップロード無線信号のＲＦ電力強度（値）が高ければ高いほど、許可された無線基地局とＣＰＥとが現在通信している可能性も高い。
【0016】
１又は２以上の実施形態では、バイスタティックダウンロード増幅器が、いずれかの遠隔無線基地局から受け取られた無線周波数信号を連続的に増幅し、ＲＦ通信装置の存在に気付いていないＣＰＥに放射する。この場合、ＣＰＥは、この特定のＣＰＥとの通信を許可された遠隔無線基地局によって放射されたダウンロードＲＦ無線信号のみにアップロードＲＦ無線信号で応答する。一方で、１又は２以上の他の実施形態では、ＣＰＥが、ＲＦ通信装置に気付いている場合、又はＲＦ通信装置に組み込まれている場合、ダウンロードＲＦ信号の利得を最適化するために使用できる、ダウンロードＲＦ信号の品質に関するフィードバックを提供することができる。
【0017】
また、１又は２以上の実施形態では、１又は２以上の閾値又は閾値範囲を使用して、測定されたＲＦ出力の値／強度が、ＣＰＥと許可された遠隔無線基地局との間の現在の通信を十分に示す時点を判定することができる。
【0018】
また、１又は２以上の実施形態では、障壁の外側、障壁の内側、又は障壁の外側と内側との間の分割部（ｓｐｌｉｔ）に１又は２以上の増幅器を配置することができる。また、１又は２以上の実施形態では、ＣＰＥがＲＦ通信装置と直接一体化されている時にダウンロードＲＦ信号及び／又はアップロードＲＦ信号に利得を提供しないこともできる。
【0019】
１又は２以上の実施形態では、ＣＰＥがＲＦ通信装置と直接一体化されて組み合わされる。ＣＰＥとＲＦ通信装置とを一体化することで、電力消費量、電子コンポーネントの数を低減し、コストを低下させて信頼性を高めることができる。
【0020】
１又は２以上の実施形態では、ＣＰＥが、（ＲＦ通信装置と一体化されている場合）外部アンテナとの間でアップロードＲＦ信号を直接通信することができる。また、１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置が、構造物の内部に配置された別の通信装置に通信ＲＦ信号を中継し、この別の通信装置がさらにＣＰＥにＲＦ信号を中継することができる。
【0021】
１又は２以上の実施形態では、ＣＰＥが、伝えられたＲＦ信号を、構造物の内部、障壁の背後又は車両内に配置された１又は２以上の無線通信装置（例えば、モバイル装置）と互換性のある１又は２以上の他の無線通信プロトコルを使用する他のＲＦ信号に変換することができる。また、１又は２以上の実施形態では、ＣＰＥが、伝えられた無線信号を有線信号に変換して、これを障壁の背後又は構造物の内部に配置された１又は２以上の有線装置に伝えることもできる。これらの有線信号は、イーサネット、同軸ケーブル、赤外線又は光ファイバなどを含むいずれかの有線通信プロトコルで１又は２以上の有線装置に通信することができる。
【0022】
また、１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置に組み込まれていない１又は２以上のＣＰＥに構造物内の無線信号を伝えるために１又は２以上の内部アンテナが設けられる。さらに、１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置の１又は２以上の内部アンテナがいずれかの無線又は有線通信プロトコルを使用して通信するＲＦ無線信号を増強、提供及び／又は反復するように１又は２以上のＣＰＥを設けることもできる。
【0023】
また、１又は２以上の実施形態では、ＣＰＥとＲＦ通信装置との統合のレベルに応じて、ＲＦカプラ、１又は２以上の増幅器及び／又は内部アンテナをＲＦ通信装置から除外することもできる。ＣＰＥをＲＦ通信装置と統合すると、冗長的な機能及びコンポーネントが排除されることによって、信頼性を高め、物理的サイズ、コンポーネントの複雑さ及び／又はコストを低減することができる。
【0024】
１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置のコンポーネントの全部又はほとんどを（任意にＣＰＥも）、障壁の外面、障壁の内面、又は障壁の内側と外面との間の分割部に配置することができる。これらの異なる構成のＲＦ通信装置及びＣＰＥについては、それぞれ以下で図２Ｄ、図２Ｅ及び図２Ｆに関して説明し図示する。
【0025】
また、例示的なＲＦ通信装置の１又は２以上の実施形態の利点は、ＣＰＥに供給されるアップロード及びダウンロードＲＦ信号（アナログ信号）をデジタル化しない点である。むしろ、アップロード及びダウンロードＲＦ信号は、１又は２以上の遠隔無線信号基地局とＣＰＥとの間の通信中にアナログ領域内に完全なまま維持される。遠隔無線基地局とＣＰＥとの間で通信されるアナログＲＦ信号にデジタル信号処理を実行する必要がないことにより、コスト、コンポーネントの複雑さ及びエネルギー消費量を低減することができる。遠隔無線基地局とＣＰＥとの間でアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を通信するために、ＲＦ通信装置の１又は２以上の実施形態がアナログ－デジタルコンバータ、デジタルシグナルプロセッサ、デジタルコンポーネント又は周波数プロセッサなどを必要としないことは、特筆すべき利点である。
【0026】
また、図示してはいないが、ＲＦ通信装置の実施形態の１つ又は２つ以上は、例えば木材、コンクリート、複合材料及び金属などの１種類又は２種類以上の材料で形成された壁などの、窓以外のタイプの障壁に適用することもできる。これらの他のタイプの障壁と共に使用される他の実施形態では、ＲＦカプラが、近視野装置又は誘導装置などを含む１又は２以上の異なるタイプの技術を使用して、１又は２以上の障壁を通じてＲＦ信号を通信することができる。
【0027】
１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置にロケーション装置を含めることができる。ロケーション装置は、通信装置の配向、動き及び／又は位置を検出するために、ジャイロスコープ、加速度計及びＧＰＳ装置などを含むことができる。
【0028】
１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置に無線インターフェイスを含めて、ＲＦ通信装置の近く（局所）に物理的に存在する許可されたユーザ（例えば、顧客、管理者又は技術者）が使用する携帯電話機、タブレット又はノートブックコンピュータなどの無線装置上で実行される分析及び制御アプリケーションと通信することができる。この無線インターフェイスは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥ、Ｚｉｇｂｅｅ又はＷｉＦｉなどの１又は２以上の異なる無線通信プロトコルを使用する通信を提供することができる。さらに、１又は２以上の実施形態では、このアプリケーションが、通信装置の動作、メトリクス、通知、トラブルシューティング情報、ソフトウェアアップデート、アップロード及びダウンロードＲＦ信号の強度、アラート、再起動制御、ＲＦ信号走査制御、ユーザ許可又はメトリクスなどに関する異なるタイプの情報を提供することができる。
【0029】
１又は２以上の実施形態では、レードーム（ｒａｄｏｍｅ）などの保護カバーを使用して外部アンテナのコンポーネントを保護することができる。１又は２以上の実施形態では、レードームが、プラスチック、繊維ガラス、樹脂又は複合材料などの、著しい利得の低下を伴わずにＲＦ信号の通信を可能にする材料で形成される。さらに、１又は２以上の実施形態では、レードームを広角インピーダンス整合（ＷＡＩＭ）材料と組み合わせて、通信されるＲＦ信号に外部アンテナが利得を提供できる位相角の範囲を改善することもできる。１又は２以上の実施形態では、レードームの内面及び／又は外面にＷＡＩＭ材料を配置することができる。さらに、１又は２以上の実施形態では、レードームの少なくとも一部をＷＡＩＭ材料自体で形成することもできる。図３Ｊのレードーム、ＷＡＩＭを含むレードーム、及びレードームなしの場合の利得対角度の関係の表現を参照されたい。
【0030】
１又は２以上の実施形態では、ガラス窓の両側に配置された２～４個のパッチアンテナの別の配列を通信装置のためのＲＦカプラとして使用する場合、アップロード及びダウンロードＲＦ信号のための外部パッチアンテナ配列を、対応する内部パッチアンテナ配列の配向から物理的に３５～６０度傾斜させることができる。このようにすると、内部及び外部パッチアンテナ配列は、ガラス窓を通じて伝えられるアップロード及びダウンロードＲＦ信号の波面のインピーダンス整合を改善することができ、この結果、ＲＦ信号の利得損失が減少する。
【0031】
１又は２以上の実施形態では、ガラス窓などの障壁を横切ってアップロード及びダウンロード信号を通信できるように、障壁の外面上のＲＦカプラが使用するパッチアンテナ配列間にＲＦ分離スペーサを設けることができる。ＲＦ分離スペーサは、１又は２以上の異なるタイプのＲＦ吸収材料から形成することができる。例示的なＲＦ吸収材料としては、ピラミッド形に構成できる、制御された炭素及び／又は鉄の混合物を染み込ませたゴム入り発泡体、又はフェライト材の平板を挙げることができる。また、障壁の外面と内面との間のＲＦ信号のアップロード及びダウンロードパッチアンテナ配列には、単独の切り欠き（ポート）も設けられる。また、アップロードＲＦ信号とダウンロードＲＦ信号との間の結合をさらに分離して分割するために、ＲＦ分離スペーサにスリットを形成することもできる。図１１Ｄを参照されたい。
【0032】
１又は２以上の実施形態では、窓障壁の内面及び外面の両側に、１又は２以上の誘導電荷（磁気ループ）カプラが配置される。この１又は２以上の誘導電荷カプラは、固定電気接続部、取り外し可能電気接続部、バッテリ又は太陽電池などの１又は２以上の電源に接続することができる。さらに、１又は２以上の誘導カプラは、１又は２以上の外部アンテナ、１又は２以上のＲＦカプラ、１又は２上の増幅器、１又は２以上の内部アンテナ、ロケーション装置、ローカル無線インターフェイス、処理コンポーネント又は顧客構内設備のうちの１つ又は２つ以上に電力を供給することができる。また、１又は２以上の実施形態では、電源との固定電気接続部、電源との取り外し可能電気接続部、バッテリ、太陽電池又は誘導電荷カプラなどが、１又は２以上の増幅器、１又は２以上の内部アンテナ又は顧客構内設備に直接電力を供給することもできる。
【0033】
１又は２以上の実施形態では、１又は２以上の基地局ノードが、５Ｇ、４Ｇ、３Ｇ、２Ｇ、ＬＴＥ、ＴＤＭＡ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＷｉＦｉ、ＷｉＭＡＸなどの異なるタイプの無線通信プロトコルを使用して異なるＲＦ信号を伝えることができる。また、これらの異なるタイプの無線通信プロトコルを異なるタイプのサービスに使用することもできる。例えば、１又は２以上の外部アンテナ、１又は２以上のガラスフィールドカプラ、１又は２以上の増幅器、１又は２以上の内部アンテナ又は顧客構内設備の１又は２以上の動作の制御に使用される無線信号は、有意な帯域幅又は速度を必要としない。従って、これらの制御動作は４Ｇ又はそれ未満の通信プロトコルによって伝えることができ、これによってエネルギー消費量を抑え及び／又はコストを節約することができる。
【0034】
１又は２以上の実施形態では、構造物が、オフィスビル、ショッピングセンター、スポーツスタジアム、住居、学校、工場、図書館又は劇場などである。
【0035】
また、１又は２以上の実施形態では、外部アンテナ及び／又は内部アンテナが、１又は２以上のホログラフィックメタサーフェスアンテナ（ＨＭＡ）などのホログラフィックビームフォーミングアンテナである。ＨＭＡは、制御可能な要素の配置を使用して物体波を生成することができる。また、１又は２以上の実施形態では、制御可能な要素が、２又は３以上の異なる状態を有する誘導電子回路を使用することができる。このようにして、１又は２以上の制御可能な要素の電子回路の状態を変化させることによって物体波を修正することができる。特定の物体波の個々の制御可能な要素の現在の状態を定めるには、ホログラム関数などの制御関数を使用することができる。１又は２以上の実施形態では、ホログラム関数を予め決定しておくことも、或いは様々な入力及び／又は条件に応答してリアルタイムで動的に作成することもできる。１又は２以上の実施形態では、所定のホログラム関数のライブラリを設けることができる。１又は２以上の実施形態では、本明細書で説明するビームを生成できるあらゆるタイプのＨＭＡを使用することができる。
【0036】
例示的な動作環境
図１Ａに、散乱素子に基準波１０５を伝送できる波動伝播構造１０４又はその他の構成に沿って分布する複数の散乱素子１０２ａ、１０２ｂを含む表面散乱アンテナ１００（すなわち、ＨＭＡ）の形を取るＨＭＡの１つの実施形態を示す。例えば、波動伝播構造１０４は、マイクロストリップ、共平面導波管（ｃｏｐｌａｎａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、平行板導波管（ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、誘電体ロッド又はスラブ、閉鎖又は管状導波管（ｃｌｏｓｅｄ ｏｒ ｔｕｂｕｌａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、基板統合導波管（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ－ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、或いは構造に沿った又は構造内の基準波１０５の伝播を支援できる他のいずれかの構造とすることができる。波動伝播構造１０４には、基準波１０５が入射する。散乱素子１０２ａ、１０２ｂは、波動伝播構造１０４に組み込まれた、波動伝播構造１０４の表面上に配置された、又は波動伝播構造１０４の直近（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）内に配置された散乱素子を含むことができる。このような散乱素子の例としては、限定するわけではないが、米国特許第９，３８５，４３５号、第９，４５０，３１０号、第９，７１１，８５２号、第９，８０６，４１４号、第９，８０６，４１５号、第９，８０６，４１６号及び第９，８１２，７７９号及び米国特許出願公開第２０１７／０１２７２９５号、第２０１７／０１５５１９３号及び第２０１７／０１８７１２３号に開示されるものが挙げられ、これらの文献は全てその全体が引用により本明細書に組み入れられる。また、他のいずれかの好適なタイプ又は構成の散乱素子を使用することもできる。
図１Ａに、散乱素子に基準波１０５を伝送できる波動伝播構造１０４又はその他の構成に沿って分布する複数の散乱素子１０２ａ、１０２ｂを含む表面散乱アンテナ１００（すなわち、ＨＭＡ）の形を取るＨＭＡの１つの実施形態を示す。例えば、波動伝播構造１０４は、マイクロストリップ、共平面導波管（ｃｏｐｌａｎａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、平行板導波管（ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、誘電体ロッド又はスラブ、閉鎖又は管状導波管（ｃｌｏｓｅｄ ｏｒ ｔｕｂｕｌａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、基板統合導波管（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ－ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、或いは構造に沿った又は構造内の基準波１０５の伝播を支援できる他のいずれかの構造とすることができる。波動伝播構造１０４には、基準波１０５が入射する。散乱素子１０２ａ、１０２ｂは、波動伝播構造１０４に組み込まれた、波動伝播構造１０４の表面上に配置された、又は波動伝播構造１０４の直近（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）内に配置された散乱素子を含むことができる。このような散乱素子の例としては、限定するわけではないが、米国特許第９，３８５，４３５号、第９，４５０，３１０号、第９，７１１，８５２号、第９，８０６，４１４号、第９，８０６，４１５号、第９，８０６，４１６号及び第９，８１２，７７９号及び米国特許出願公開第２０１７／０１２７２９５号、第２０１７／０１５５１９３号及び第２０１７／０１８７１２３号に開示されるものが挙げられ、これらの文献は全てその全体が引用により本明細書に組み入れられる。また、他のいずれかの好適なタイプ又は構成の散乱素子を使用することもできる。
【0037】
表面散乱アンテナは、基準波源（図示せず）に結合されたフィード構造１０８に波動伝播構造１０４を結合するように構成された少なくとも１つのフィードコネクタ１０６を含むこともできる。フィード構造１０８は、伝送線、導波管、又はフィードコネクタ１０６を介して波動伝播構造１０４内に発信できる電磁信号を供給できる他のいずれかの構造とすることができる。例えば、フィードコネクタ１０６は、同軸－マイクロストリップコネクタ（例えば、ＳＭＡ－ＰＣＢアダプタ）、同軸－導波管コネクタ、モード整合遷移区間（ｍｏｄｅ－ｍａｔｃｈｅｄ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｓｅｃｔｉｏｎ）などとすることができる。
【0038】
散乱素子１０２ａ、１０２ｂは、１又は２以上の外部入力に応答して調整できる電磁特性を有する調整可能散乱素子である。調整可能散乱素子は、電圧入力（例えば、（バラクタ、トランジスタ、ダイオードなどの）能動素子、又は（強誘電体又は液晶などの）同調誘電材料（ｔｕｎａｂｌｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）を組み込んだ素子のバイアス電圧）、電流入力（例えば、能動素子内への電荷担体の直接注入）、光学入力（例えば、光活性材料の照明）、場入力（例えば、非線形磁性材料を含む素子の磁場）、機械的入力（例えば、ＭＥＭＳ、アクチュエータ、油圧）などに応答して調整できる素子を含むことができる。図１Ａの概要例では、第１の電磁特性を有する第１の状態に調整された散乱素子を第１の素子１０２ａとして示し、第２の電磁特性を有する第２の状態に調整された散乱素子を第２の素子１０２ｂとして示す。第１及び第２の電磁特性に対応する第１及び第２の状態を有する散乱素子の表現は限定を意図するものではなく、実施形態は、離散的な複数の異なる電磁特性に対応する離散的な複数の状態から選択を行うように個別に調整可能な、或いは一連の異なる電磁特性に対応する一連の状態から選択を行うように連続的に調整可能な散乱素子を提供することができる。
【0039】
図１Ａの例では、散乱素子１０２ａ、１０２ｂが、第１及び第２の電磁特性の関数である基準波１０５との第１及び第２の結合をそれぞれ有する。例えば、第１及び第２の結合は、基準波の周波数又は周波数帯における散乱素子の第１及び第２の分極率とすることができる。第１及び第２の散乱素子１０２ａ、１０２ｂは、第１及び第２の結合に起因して、基準波１０５に応答してそれぞれの第１及び第２の結合の関数である（例えば、これらの結合に比例する）振幅を有する複数の散乱電磁波を生成する。散乱電磁波の重ね合わせは、この例では表面散乱アンテナ１００から放射される物体波１１０として示す電磁波を構成する。
【0040】
図１Ａには、散乱素子１０２ａ、１０２ｂの１次元配列を示す。２次元又は３次元配列を使用することもできると理解されるであろう。また、これらの配列は異なる形状を有することもできる。さらに、図１Ａに示す配列は、隣接する散乱素子間に等距離間隔が存在する散乱素子１０２ａ、１０２ｂの規則的な配列であるが、他の配列は、不規則なものとすることも、或いは隣接する散乱素子間に異なる又は可変間隔を有することもできると理解されるであろう。また、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１０９を使用して、散乱素子１０２ａ及び１０２ｂの行の動作を制御することもできる。さらに、コントローラ１１０を使用して、配列の１又は２以上の行を制御する１又は２以上のＡＳＩＣの動作を制御することもできる。
【0041】
図１Ｂに示すように、散乱素子１０２ａ、１０２ｂの配列を使用して、基準波源からの基準波（Ψｒｅｆ）１０５を受け取る散乱素子に変調パターン１０７（例えば、ホログラム関数Ｈ）を適用することにより、所望のビームパターンに少なくとも近似する遠視野ビームパターンを生成することができる。図１Ｂの変調パターン又はホログラム関数１０７は正弦関数として示しているが、（非反復関数又は不規則関数を含む）非正弦関数を使用することもできると理解されるであろう。図１Ｃには、変調パターンの１例を示しており、図１Ｄには、この変調パターンを使用して生成されるビームの１例を示す。
【0042】
少なくともいくつかの実施形態では、ＲＦエネルギーを受け取る散乱素子１０２ａ、１０２ｂに適用すべき、所望のビームパターンの近似をもたらす変調パターンをコンピュータシステムが計算、（例えば、ルックアップテーブル又は変調パターンのデータベースから）選択、又は別様に決定する。少なくともいくつかの実施形態では、所望の遠視野ビームパターンのフィールド記述が提供され、自由空間の変換関数又は他のいずれかの好適な関数を使用して、所望の遠視野ビームパターンの放射をもたらすアンテナ開口面における物体波（Ψｏｂｊ）１１０を決定することができる。基準波１０５を物体波１１０内に散乱させる変調関数（例えば、ホログラム関数）を決定することができる。この変調関数（例えば、ホログラム関数）を基準波１０５によって励起された散乱素子１０２ａ、１０２ｂに適用して物体波１１０の近似を形成し、これがさらに開口面から放射されて、所望の遠視野ビームパターンを少なくとも近似的に生成する。
【0043】
少なくともいくつかの実施形態では、ホログラム関数Ｈ（すなわち、変調関数）が基準波と物体波の複素共役、すなわちΨｒｅｆ＊Ψｏｂｊに等しい。少なくともいくつかの実施形態では、例えば選択的ビーム方向（例えば、ビームステアリング）、選択的ビーム幅又は形状（例えば、広い又は狭いビーム幅を有するファンビーム又はペンシルビーム）、ヌルの選択的配置（例えば、ヌルステアリング）、複数のビームの選択的配置、選択的極性状態（例えば、線形極性、円形極性又は楕円極性）、選択的全位相、又はこれらのいずれかの組み合わせをもたらすように表面散乱アンテナを調整することができる。これとは別に、又はこれに加えて、表面散乱アンテナの実施形態は、選択的近視野放射プロファイルをもたらすように、例えば近視野集束又は近視野ヌルをもたらすように調整することもできる。
【0044】
表面散乱アンテナは、少なくともいくつかの実施形態では遠視野放射パターン又はビームを生成するように動的に調整できるホログラフィックビームフォーマとみなすことができる。いくつかの実施形態では、表面散乱アンテナが、実質的に１次元配列の散乱素子を有する実質的に１次元の波動伝播構造１０４を含む。他の実施形態では、表面散乱アンテナ散乱素子が、実質的に２次元配列の散乱素子を有する実質的に２次元の波動伝播構造１０４を含む。少なくともいくつかの実施形態では、散乱素子１０２ａ、１０２ｂの配列を使用して、例えば図１Ｃに示すような狭い指向性遠視野ビームパターンを生成することができる。散乱素子１０２ａ、１０２ｂの配列を使用して他の形状のビームを生成することもできると理解されるであろう。
【0045】
これらの実施形態の少なくともいくつかでは、ホログラフィックメタサーフェスアンテナ（ＨＭＡ）を使用して、５～２０度の範囲の幅を有することができる狭い遠視野ビームパターンを生成することができる。ビームパターンの幅は、最も広いビームの範囲として決定することも、又は３ｄＢ減衰時の幅などの、ビームの特定の領域において定めることもできる。幅の決定には、他のいずれかの好適な方法又は定義を使用することもできる。
【0046】
いくつかの用途では（「放射パターン」とも呼ばれる）さらに広いビームパターンが望ましいが、達成可能な幅は、単一のＨＭＡによって制限される場合も、又は単一のＨＭＡを使用して別様に利用できない場合もある。さらに広い複合遠視野ビームパターンを生成するには、ＨＭＡの配列内に複数のＨＭＡ例を配置することができる。しかしながら、個々のＨＭＡからの個々のビームパターンは、しばしば複合遠視野ビームパターンに交わって変化をもたらし、少なくともいくつかの例では、本発明の１又は２以上の実施形態を使用しなければ、複数のＨＭＡ例の出力の単純な組み合わせによって生成される複合遠視野ビームパターンが所望の又は意図した構成を達成しなくなると認識されるであろう。
【0047】
図２Ａに、１又は２以上のネットワーク運営センター２３０を使用して１又は２以上の無線信号基地局にデータを経路指定し、これらの無線信号基地局が１又は２以上の無線通信装置（図示せず）に無線信号の形態でデータを通信する、１又は２以上のデータセンタ２３８からデータを通信するシステムの概要を示す。図示のように、１又は２以上のデータセンタ２３８からデータが通信され、その一部が１又は２以上のＮＯＣ２３０によってネットワーク２３２を介して１又は２以上の無線信号基地局２３４に経路指定され、これらの無線信号基地局２３４が、１又は２以上の構造物２３６の内部、障壁２３３の背後、車両２３５内、或いは公園、スタジアム又は野外劇場などの屋外に位置する１又は２以上の異なるタイプの無線通信装置（図示せず）との間で無線でデータを通信する。また、ネットワーク２３２には１又は２以上の無線クライアント装置２３１も結合され、これを使用して異なるタイプの無線通信装置にデータを通信することもできる。
【0048】
ネットワーク２３２は、無線基地局２３４を含む他のコンピュータ装置にネットワーク運営センターのコンピュータを結合するように構成することができる。ネットワーク２３２は、以下に限定するわけではないが、ＵＳＢケーブル、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＷｉ-Ｆｉ（登録商標）などの、遠隔装置と通信するための様々な有線及び／又は無線技術を含むことができる。いくつかの実施形態では、ネットワーク２３２を、ネットワークコンピュータを他のコンピュータ装置に結合するように構成されたネットワークとすることができる。様々な実施形態では、装置間で伝えられる情報が、以下に限定するわけではないが、プロセッサ可読命令、遠隔要求、サーバ応答、プログラムモジュール、アプリケーション、未加工データ、制御データ、システム情報（例えば、ログファイル）、ビデオデータ、音声データ、画像データ、テキストデータ又は構造化／未構造化データなどを含む様々な種類の情報を含むことができる。いくつかの実施形態では、１又は２以上の技術及び／又はネットワークプロトコルを使用してこの情報を装置間で伝達することができる。
【0049】
いくつかの実施形態では、このようなネットワークが、様々な有線ネットワーク、無線ネットワーク、又はこれらの様々な組み合わせを含むことができる。様々な実施形態では、ネットワーク２３２が、様々な形態の通信技術、トポロジー又はコンピュータ可読媒体などを使用して１つの電子装置から別の電子装置に情報を伝えることができる。例えばネットワーク２３２は、インターネットに加えて、ＬＡＮ、ＷＡＮ、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、キャンパスエリアネットワーク、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、（ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートなどを通じた）直接通信接続など、又はこれらの様々な組み合わせを含むことができる。
【0050】
様々な実施形態では、ネットワーク内及び／又はネットワーク間の通信リンクが、以下に限定するわけではないが、ツイストペア線、光ファイバ、オープンエアレーザー、同軸ケーブル、旧来のアナログ電話サービス（ＰＯＴＳ）、導波管、音響、（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３又はＴ４などの）完全な又は部分的な専用デジタル回線、Ｅ回線、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、（衛星リンクを含む）無線リンク、又はその他のリンク及び／又は当業者に周知の回線機構を含むことができる。さらに、通信リンクは、例えばＤＳ－０、ＤＳ－１、ＤＳ－２、ＤＳ－３、ＤＳ－４、ＯＣ－３、ＯＣ－１２又はＯＣ－４８などを制限なく含む様々なデジタルシグナリング技術のうちの様々なものを使用することができる。いくつかの実施形態では、ルータ（又は他の中間ネットワーク装置）が、異なるアーキテクチャ及び／又はプロトコルに基づくものを含む様々なネットワーク間のリンクとして動作して、１つのネットワークから別のネットワークへの情報の転送を可能にすることができる。他の実施形態では、モデム及び一時的電話リンクを介して遠隔コンピュータ及び／又はその他の関連する電子装置をネットワークに接続することができる。基本的に、ネットワーク２３２は、コンピュータ装置間で情報を伝えることができる様々な通信技術を含むことができる。
【0051】
いくつかの実施形態では、ネットワーク２３２が、様々なポータブルネットワーク装置、遠隔コンピュータ、有線ネットワーク又はその他の無線ネットワークなどを結合するように構成することができる様々な無線ネットワークを含むことができる。無線ネットワークは、スタンドアロン型アドホックネットワークなどにさらにオーバレイすることができる様々なサブネットワークのうちの様々なものを含んで、少なくともクライアントコンピュータにインフラ指向接続を提供することができる。このようなサブネットワークは、メッシュネットワーク、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）ネットワーク、又はセルラーネットワークなどを含むことができる。様々な実施形態のうちの１つ又は２つ以上では、システムが複数の無線ネットワークを含むことができる。
【0052】
ネットワーク２３２は、複数の有線及び／又は無線通信プロトコル及び／又は技術を使用することができる。ネットワークが使用できる様々な（例えば、第３（３Ｇ）、第４（４Ｇ）又は第５（５Ｇ））世代の通信プロトコル及び／又は技術の例としては、以下に限定するわけではないが、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーション（ＧＳＭ）、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、拡張データＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、広帯域符号分割多元接続（Ｗ－ＣＤＭＡ）、符号分割多元接続２０００（ＣＤＭＡ２０００）、高速ダウンリンクパケット接続（ＨＳＤＰＡ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、ユニバーサルモバイル遠隔通信ズシステム（ＵＭＴＳ）、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ－Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（Ｅｖ－ＤＯ）、ワールドワイドインターオペラビリティフォーマイクロウェーブアクセス（ＷｉＭＡＸ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、超広帯域（ＵＷＢ）、無線アプリケーションプロトコル（ＷＡＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）、オープンシステムインターコネクション（ＯＳＩ）モデルプロトコルの様々な部分、セッション開始プロトコル／リアルタイム転送プロトコル（ＳＩＰ／ＲＴＰ）、ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）、マルチメディアメッセージングサービス（ＭＭＳ）、或いは他の様々な通信プロトコル及び／又は技術のうちの様々なものを挙げることができる。
【0053】
様々な実施形態では、ネットワーク２３２の少なくとも一部を、様々な通信リンクによって接続できるノード、リンク、経路、端末、ゲートウェイ、ルータ、スイッチ、ファイヤウォール、ロードバランサ、フォワーダ、リピータ又は光学－電気コンバータなどの自律システムとして構成することができる。これらの自律システムは、現在の動作状態及び／又はルールベースのポリシーに基づいて、ネットワークのネットワークトポロジーを修正できるように自己組織化するように構成することができる。
【0054】
図２Ｂに、中間ビーム２２２ｂのサイズ及び形状が他の２つのビーム２２２ａ、２２２ｃと実質的に異なるビーム２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃを生成するＨＭＡ２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの別の配置を示す。図２Ｃには、２次元配列を形成するＨＭＡ２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄのさらに別の配置を上方視点で示す。
【0055】
また、異なる時点における異なる条件のいくつかの応用では、広ビームパターン、狭ビームパターン又は複合ビームパターンなどの１又は２以上の特定の形状のビームパターンが望ましい場合もあるが、これらは単一のＨＭＡを使用して実用化又は利用できないこともある。１又は２以上の実施形態では、著しいキャンセル又は信号損失を伴わない様々な複合、近視野及び／又は遠視野ビームパターンを生成するために、複数のＨＭＡ例をアレイ状に配置することができる。複数のＨＭＡ例の物体波は互いに干渉する恐れがあるので、所望の形状の特定のビームパターンに「近い」ビームパターンを生成するようにこれらの物体波に調整を行うことが望ましい。所望のビームパターンに対するビームパターンの「近さ」を決定するには、以下に限定するわけではないが、ビームパターン全体にわたる平均偏差（又は全偏差又は偏差の大きさの総和）、又は所望のビームパターンからのビームパターンの規定部分などを含むいずれかの好適な方法又はメトリックを使用することができる。
【0056】
１又は２以上の実施形態では、ＨＭＡの物理的配置を既存のものとすることも、或いは構築して基準波源に結合することもできる。１又は２以上の実施形態では、各ＨＭＡのホログラム関数を計算、選択、或いは別様に提供又は決定することができる。各ＨＭＡは、基準波源からの基準波に対する調整可能な電磁応答を有する動的に調整可能な散乱素子の配列を含む。ＨＭＡのホログラム関数は、ＨＭＡの散乱素子の電磁応答の調整を、基準波に応答してＨＭＡから放出される物体波を生成するように定めることができる。ＨＭＡによって生成された物体波は、組み合わさって複合ビームを生成することができる。ＨＭＡのいずれかの配置は、いずれかの好適な方法又は技術を使用して、図２Ｂ及び図２Ｃに示す例示的な複合ビームなどの複合ビームを生成するように決定又は提供することができる。
【0057】
図２Ｄに、構造物２３６の窓２３８の外面に取り付けられた（１又は２以上のＨＭＡを使用する）外部アンテナを含む１つのコンポーネント２４４ａと、窓２３８の内面に取り付けられた（ＨＭＡを使用することも又はしないこともできる）内部アンテナを含む別のコンポーネント２４４ｂとを有するＲＦ通信装置との間でアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を通信する遠隔無線基地局２３４の概要を示す。内部アンテナは、構造物２３６内の１又は２以上の無線コンピュータ装置２４２及び／又は有線装置とさらに通信する１又は２以上のＣＰＥ装置２４０との間でアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を通信する。図示してはいないが、ＲＦ通信装置は、窓２３８の反対側に位置して窓を通じて無線でＲＦ無線信号を送受信するガラスフィールドカプラ（ｇｌａｓｓ ｆｉｅｌｄ ｃｏｕｐｌｅｒｓ）を含むこともできる。図示してはいないが、ＲＦ通信装置は、窓２３８を通じて遠隔基地局２３４との間で通信されるアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を増強するために設けることができる１又は２以上の増幅器を含むこともできる。さらに、ＲＦ通信装置は、窓２３８の反対側に配置された様々なコンポーネントに電力を供給する誘導充電器（図示せず）を含むこともできる。
【0058】
図２Ｅは、構造物２３６の窓２３８の内面に配置されたＲＦ通信装置２４６との間でアップロード及びダウンロードＲＦ信号を通信する遠隔無線基地局２３４の概略図である。図示してはいないが、ＲＦ通信装置は、遠隔基地局２３４との間でＲＦ信号を通信する外部アンテナを含む。また、構造物２３６の内部に配置された１又は２以上のＣＰＥとの間でＲＦ信号を通信する内部アンテナも含まれる。ＣＰＥは、構造物２３６の内部に配置された１又は２以上の無線コンピュータ装置及び／又は有線装置（図示せず）と通信するように構成される。さらに、誘導充電器（図示せず）が、窓２３８の内面に配置された様々なコンポーネントに電力を供給する。
【0059】
図２Ｆは、構造物２３６の窓２３８の外面に配置されたＲＦ通信装置２４８との間でアップロード及びダウンロードＲＦ信号を通信する遠隔無線基地局２３４の概略図である。図示してはいないが、ＲＦ通信装置は、遠隔基地局２３４との間でＲＦ信号を通信する外部アンテナを含む。また、構造物２３６の内部に配置された１又は２以上のＣＰＥに窓２３８を通じてＲＦ信号を伝達する内部アンテナも含まれる。ＣＰＥは、構造物２３６の内部に配置された１又は２以上の無線コンピュータ装置及び／又は有線装置（図示せず）と通信するように構成される。さらに、誘導充電器（図示せず）が、窓２３８の内面に配置された様々なコンポーネントに電力を供給する。
【0060】
例示的なコンピュータ
図３Ａに、様々な実施形態のうちの１つ又は２つ以上を実施する例示的なシステムに含めることができる例示的なコンピュータ装置３００の１つの実施形態を示す。コンピュータ装置３００は、図３Ａに示すよりも多くの又は少ないコンポーネントを含むことができる。しかしながら、これらの技術革新を実施するための例示的な実施形態を開示するには、図示のコンポーネントで十分である。コンピュータ装置３００は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、サーバコンピュータ及びクライアントコンピュータなどを含むことができる。例えば、コンピュータ装置３００は、ラップトップコンピュータ、スマートフォン／タブレット、コンピュータ装置、１又は２以上のＨＭＡのコントローラ、モバイル装置のうちの１つ又は２つ以上の一実施形態を表すことも、或いはネットワーク運営センターの一部とすることもできる。
図３Ａに、様々な実施形態のうちの１つ又は２つ以上を実施する例示的なシステムに含めることができる例示的なコンピュータ装置３００の１つの実施形態を示す。コンピュータ装置３００は、図３Ａに示すよりも多くの又は少ないコンポーネントを含むことができる。しかしながら、これらの技術革新を実施するための例示的な実施形態を開示するには、図示のコンポーネントで十分である。コンピュータ装置３００は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、サーバコンピュータ及びクライアントコンピュータなどを含むことができる。例えば、コンピュータ装置３００は、ラップトップコンピュータ、スマートフォン／タブレット、コンピュータ装置、１又は２以上のＨＭＡのコントローラ、モバイル装置のうちの１つ又は２つ以上の一実施形態を表すことも、或いはネットワーク運営センターの一部とすることもできる。
【0061】
図３に示すように、コンピュータ装置３００は、バス３０６を介して１又は２以上のメモリ３０４と通信できる１又は２以上のプロセッサ３０２を含む。いくつかの実施形態では、１又は２以上のプロセッサ３０２を、１又は２以上のハードウェアプロセッサ、１又は２以上のプロセッサコア、或いは１又は２以上の仮想プロセッサで構成することができる。いくつかの例では、１又は２以上のプロセッサのうちの１つ又は２つ以上を、本明細書で説明するような１又は２以上の特殊な動作を実行するように具体的に設計された特殊なプロセッサ又は電子回路とすることができる。コンピュータ装置３００は、電源３０８、ネットワークインターフェイス３１０、データ及び命令を記憶するための非一時的プロセッサ可読固定記憶装置、データ及び命令を記憶するための非一時的プロセッサ可読取り外し可能記憶装置３１４、入力／出力インターフェイス３１６、ＧＰＳトランシーバ３１８、ディスプレイ３２０、キーボード３２２、オーディオインターフェイス３２４、ポインティングデバイスインターフェイス３２６、無線インターフェイス３２８も含むが、コンピュータ装置３００は、図３に示して本明細書で説明するよりも少ない又は多くのコンポーネントを含むこともできる。コンピュータ装置３００は、電源３０８によって電力を供給される。
【0062】
ネットワークインターフェイス３１０は、コンピュータ装置３００を１又は２以上の有線及び／又は無線ネットワークに結合するための回路を含み、以下に限定するわけではないが、開放型システム間相互接続モデル（ＯＳＩモデル）、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーション（ＧＳＭ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、５Ｇ、４Ｇ、３Ｇ、２Ｇ、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）、ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）、マルチメディアメッセージングサービス（ＭＭＳ）、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、ＷＡＰ、超広帯域（ＵＷＢ）、ＩＥＥＥ８０２．１６ワールドワイドインターオペラビリティフォーマイクロウェーブアクセス（ＷｉＭＡＸ）、セッション開始プロトコル／リアルタイム転送プロトコル（ＳＩＰ／ＲＴＰ）、又は他の様々な有線及び無線通信プロトコルのうちの様々なものの様々な部分を実装するプロトコル及び技術を含む１又は２以上の通信プロトコル及び技術と共に使用されるように構成される。ネットワークインターフェイス３１０は、トランシーバ、データ送受信装置、又はネットワークインターフェイスカード（ＮＩＣ）としても知られている。コンピュータ装置３００は、任意に遠隔基地局（図示せず）と通信し、又は別のコンピュータと直接通信することもできる。
【0063】
オーディオインターフェイス３２４は、人間の音声などのオーディオ信号の生成及び受信を行うように構成される。例えば、オーディオインターフェイス３２４は、スピーカ及びマイク（図示せず）に結合して他者との遠隔通信を可能にし、及び／又は何らかの動作についてのオーディオ確認応答を生成することができる。オーディオインターフェイス３２４内のマイクは、例えば音声認識を使用したコンピュータ装置３００への入力又はコンピュータ装置３００の制御のために使用することもできる。
【0064】
ディスプレイ３２０は、コンピュータと共に使用できる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ガスプラズマ、電子インク、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、又はその他の様々なタイプの光反射型又は光透過型ディスプレイとすることができる。ディスプレイ３２０は、壁又はその他の物体に画像を投影できるハンドヘルド型プロジェクタ又はピコプロジェクタとすることもできる。
【0065】
コンピュータ装置３００は、図３に示していない外部装置又はコンピュータと通信するための入力／出力インターフェイス３１６を含むこともできる。入力／出力インターフェイス３１６は、ＵＳＢ（商標）、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ（商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（商標）、ＷｉＭＡＸ、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ（商標）、赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（商標）、シリアルポート及びパラレルポートなどの１又は２以上の有線又は無線通信技術を使用することができる。
【0066】
また、入力／出力インターフェイス３１６は、ジオロケーション情報の決定（例えば、ＧＰＳ）、電力状態のモニタリング（例えば、電圧センサ、電流センサ及び周波数センサなど）、天候のモニタリング（例えば、サーモスタット、バロメータ、風速計、湿度検出器又は降水スケールなど）のための１又は２以上のセンサを含むこともできる。センサは、コンピュータ装置３００の外部のデータを収集及び／又は測定する１又は２以上のハードウェアセンサとすることができる。ヒューマンインターフェイスコンポーネントは、コンピュータ装置から物理的に分離してコンピュータ装置３００への遠隔入力及び／又は出力を可能にすることができる。例えば、本明細書で説明するようにディスプレイ３２０又はキーボード３２２などのヒューマンインターフェイスコンポーネントを通じて経路指定される情報は、代わりにネットワークインターフェイス３１０を通じて、ネットワーク上の他の箇所に配置された適切なヒューマンインターフェイスコンポーネントに経路指定することもできる。ヒューマンインターフェイスコンポーネントは、コンピュータがその人間ユーザから入力を受け取って人間ユーザに出力を送信することを可能にする様々なコンポーネントを含む。従って、マウス、スタイラス又はトラックボールなどのポインティングデバイスは、ポインティングデバイスインターフェイス３２６を通じて通信してユーザ入力を受け取ることができる。
【0067】
メモリ３０４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、及び／又はその他のタイプのメモリを含むことができる。メモリ３０４は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール又はその他のデータなどの情報を記憶するコンピュータ可読記憶媒体（装置）の例を示す。メモリ３０４は、コンピュータ装置３００の低水準動作を制御するための基本入力／出力システム（ＢＩＯＳ）３３０を記憶する。メモリは、コンピュータ装置３００の動作を制御するためのオペレーティングシステム３３２も記憶する。このコンポーネントは、特定バージョンのＵＮＩＸ又はＬＩＮＵＸ（商標）などの汎用オペレーティングシステム、或いはＭｉｃｒｏｓｏｆｔ社のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステム、又はＡｐｐｌｅ社のＩＯＳ（登録商標）オペレーティングシステムなどの専用オペレーティングシステムを含むことができると理解されるであろう。オペレーティングシステムは、Ｊａｖａアプリケーションプログラムを介してハードウェアコンポーネント及び／又はオペレーティングシステムの制御を可能にするＪａｖａ仮想機械モジュールを含み、又はこれに接続することができる。同様に、他のランタイム環境を含めることもできる。
【0068】
メモリ３０４は、コンピュータ装置３００がとりわけアプリケーション３３６及び／又はその他のデータを記憶するために利用できる１又は２以上のデータストレージ３３４をさらに含むことができる。例えば、データストレージ３３４は、コンピュータ装置３００の様々な能力を記述する情報を記憶するために使用することもできる。様々な実施形態のうちの１つ又は２つ以上では、データストレージ３３４が、ホログラム関数情報３３５又はビーム形状情報３３７を記憶することができる。その後、ホログラム関数情報３３５又はビーム形状情報３３７は、通信中にヘッダの一部として送信すること、又は要求時に送信することなどを含む様々な方法のうちの様々なものに基づいて別の装置又はコンピュータに提供することができる。データストレージ３３４は、アドレス帳、友人リスト、別名又はユーザプロファイル情報などを含むソーシャルネットワーキング情報を記憶するために使用することもできる。データストレージ３３４は、プロセッサ３０２などの１又は２以上のプロセッサが後述する動作などの動作を実行及び遂行するために使用するプログラムコード、データ及びアルゴリズムなどをさらに含むことができる。１つの実施形態では、データストレージ３３４の少なくとも一部を、以下に限定するわけではないが、非一時的プロセッサ可読固定記憶装置３１２、プロセッサ可読取り外し可能記憶装置３１４、或いはコンピュータ装置３００内又はコンピュータ装置３００外の他の様々なコンピュータ可読記憶装置内の非一時的媒体を含む、コンピュータ装置３００の別のコンポーネントに記憶することもできる。
【0069】
アプリケーション３３６は、コンピュータ装置３００によって実行された場合にメッセージ（例えば、ＳＭＳ、マルチメディアメッセージングサービス（ＭＭＳ）、インスタントメッセージ（ＩＭ）、電子メール及び／又はその他のメッセージ）を送信、受信及び／又は別様に処理して別のモバイルコンピュータの別のユーザとの遠隔通信を可能にするコンピュータ実行可能命令を含むことができる。アプリケーションプログラムの他の例としては、カレンダ、検索プログラム、電子メールクライアントアプリケーション、ＩＭアプリケーション、ＳＭＳアプリケーション、ボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶＯＩＰ）アプリケーション、コンタクトマネージャ、タスクマネージャ、トランスコーダ、データベースプログラム、文書処理プログラム、セキュリティアプリケーション、スプレッドシートプログラム、ゲーム及び検索プログラムなどが挙げられる。アプリケーション３３６は、以下でさらに説明する動作を実行するホログラム関数エンジン３４６、位相角エンジン３４７、クラウドベースの管理エンジン３４８及び／又は分析及び制御エンジン３４９を含むことができる。様々な実施形態のうちの１つ又は２つ以上では、これらのアプリケーションのうちの１つ又は２つ以上を別のアプリケーションのモジュール及び／又はコンポーネントとして実装することができる。さらに、様々な実施形態のうちの１つ又は２つ以上では、これらのアプリケーションをオペレーティングシステムの拡張機能、モジュール又はプラグインなどとして実装することもできる。
【0070】
さらに、様々な実施形態のうちの１つ又は２つ以上では、ホログラム関数エンジン３４６、位相角エンジン３４７、クラウドベースの管理エンジン３４８及び／又は分析及び制御エンジン３４９などの特殊なアプリケーションが、本明細書で説明する特殊な動作をネットワークコンピュータ環境において実行するように動作することができる。様々な実施形態のうちの１つ又は２つ以上では、ローカルネットワーク、ワイドエリアネットワークなどのネットワーク環境又はクラウドベースのコンピュータ環境において管理できる仮想機械及び／又は仮想サーバ内でこれらの及びその他のアプリケーションを実行することができる。様々な実施形態のうちの１つ又は２つ以上では、これに関連して、クラウドコンピュータ環境によって自動的に管理される性能及びスケーリング問題に応じて、アプリケーションがクラウドベースの環境内の１つの物理的コンピュータ装置から別の物理的コンピュータ装置に移動することができる。同様に、様々な実施形態のうちの１つ又は２つ以上では、ホログラム関数エンジン３４６、位相角エンジン３４７、クラウドベースの管理エンジン３４８及び／又は分析及び制御エンジン３４９に特化した仮想機械及び／又は仮想サーバを自動的に設定及び廃止（ｄｅ－ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｅｄ）することができる。
【0071】
１又は２以上の実施形態では、顧客、管理者又は技術者などの異なるタイプのユーザが遠隔分析及び制御エンジン３４９を使用して、ウェブページ及び／又はアプリケーションがＲＦ通信装置に関する異なるタイプのセキュリティ、制御及び／又は情報を提供できるようにすることができる。この情報は、メトリクス、通知、トラブルシューティング情報、ソフトウェアアップデート、アップロード及びダウンロードＲＦ信号の強度、アラート、再起動制御、ＲＦ信号走査制御、ユーザ許可又はメトリクスなどを含むことができる。
【0072】
また、様々な実施形態のうちの１つ又は２つ以上では、ホログラム関数エンジン３４６、位相角エンジン３４７、クラウドベースの管理エンジン３４８又は分析及び制御エンジン３４９などを、１又は２以上の特定の物理的コンピュータ装置に縛り付けるのではなく、ネットワークコンピュータ環境で動作する仮想サーバ内に配置することもできる。
【0073】
さらに、コンピュータ装置３００は、鍵、デジタル署名、パスワード、パスフレーズ又は２要素認証情報などのセキュリティ／暗号情報を生成、記憶及び／又は使用するためのさらなる不正防止対策を提供するＨＳＭ３２８を含むことができる。いくつかの実施形態では、ハードウェアセキュリティモジュールを使用して１又は２以上の標準公開鍵インフラストラクチャ（ＰＫＩ）をサポートし、鍵ペアの生成、管理及び／又は記憶などを行うことができる。いくつかの実施形態では、ＨＳＭ３２８をスタンドアロン型コンピュータ装置とすることができ、他の例では、ＨＳＭ３２８を、コンピュータ装置にインストールできるハードウェアカードとして構成することができる。
【0074】
また、（図示していない）１又は２以上の実施形態では、コンピュータ装置が、１又は２以上のＣＰＵの代わりに、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）、又はこれらの組み合わせなどの１又は２以上の埋め込みロジックハードウェア装置を含むこともできる。埋め込みロジックハードウェア装置は、埋め込みロジックを直接実行して動作を実行することができる。また、（図示していない）１又は２以上の実施形態では、コンピュータ装置が、ＣＰＵの代わりに１又は２以上のハードウェアマイクロコントローラを含むこともできる。１又は２以上の実施形態では、１又は２以上のマイクロコントローラが、独自の埋め込みロジックを直接実行して動作を実行するとともに、システムオンチップ（ＳＯＣ）などの独自の内部メモリ及び独自の外部入力及び出力インターフェイス（例えば、ハードウェアピン及び／又は無線トランシーバ）にアクセスして動作を実行することができる。
【0075】
例示的なクライアントコンピュータ
図３Ｂに、図示のコンポーネントよりも多くの又は少ないコンポーネントを含むことができるクライアントコンピュータ３５０の１つの実施形態を示す。クライアントコンピュータ３５０は、例えば図２Ａに示すモバイルコンピュータ又はクライアントコンピュータの少なくとも１つの実施形態を表すことができる。
図３Ｂに、図示のコンポーネントよりも多くの又は少ないコンポーネントを含むことができるクライアントコンピュータ３５０の１つの実施形態を示す。クライアントコンピュータ３５０は、例えば図２Ａに示すモバイルコンピュータ又はクライアントコンピュータの少なくとも１つの実施形態を表すことができる。
【0076】
クライアントコンピュータ３５０は、バス３６０を介してメモリ３５２と通信するプロセッサ３５１を含むことができる。クライアントコンピュータ３５０は、電源３６１、ネットワークインターフェイス３６２、オーディオインターフェイス３７４、ディスプレイ３７１、キーパッド３７２、照明器３７３、ビデオインターフェイス３６７、入力／出力インターフェイス３６５、触覚インターフェイス３７８、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機３７５、オープンエアジェスチャインターフェイス３７６、温度インターフェイス３７７、（単複の）カメラ３６７、プロジェクタ３７０、ポインティングデバイスインターフェイス３７９、プロセッサ可読固定記憶装置３６３、及びプロセッサ可読取り外し可能記憶装置３６４を含むこともできる。クライアントコンピュータ３５０は、任意に基地局（図示せず）と通信し、又は別のコンピュータと直接通信することもできる。電源３６１は、クライアントコンピュータ３５０に電力を供給することができる。充電式又は非充電式バッテリを使用して電力を供給することもできる。電力は、バッテリの補完又は再充電を行うＡＣアダプタ又は電動ドッキングクレードル（ｐｏｗｅｒｅｄ ｄｏｃｋｉｎｇ ｃｒａｄｌｅ）などの外部電源によって供給することもできる。
【0077】
ネットワークインターフェイス３６２は、クライアントコンピュータ３５０を１又は２以上のネットワークに結合する回路を含み、以下に限定するわけではないが、移動体通信のためのＯＳＩモデル（ＧＳＭ）、ＣＤＭＡ、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、ＵＤＰ、ＴＣＰ／ＩＰ、ＳＭＳ、ＭＭＳ、ＧＰＲＳ、ＷＡＰ、ＵＷＢ、ＷｉＭＡＸ、ＳＩＰ／ＲＴＰ、ＧＰＲＳ、ＥＤＧＥ、ＷＣＤＭＡ、ＬＴＥ、ＵＭＴＳ、ＯＦＤＭ、ＣＤＭＡ２０００、ＥＶ－ＤＯ、ＨＳＤＰＡ、又はその他の様々な無線通信プロトコルのいずれかの部分を実装するプロトコル及び技術を含む１又は２以上の通信プロトコル及び技術と共に使用されるように構成される。ネットワークインターフェイス３６２は、トランシーバ、データ送受信装置又はネットワークインターフェイスカード（ＮＩＣ）としても知られている。
【0078】
オーディオインターフェイス３７４は、人間の音声などのオーディオ信号の生成及び受信を行うように構成することができる。例えば、オーディオインターフェイス３２４は、スピーカ及びマイク（図示せず）に結合して他者との遠隔通信を可能にし、又は何らかの動作についてのオーディオ確認応答を生成することができる。オーディオインターフェイス３７４のマイクは、例えば音声認識の使用及び音に基づくタッチの検出などによるクライアントコンピュータ３５０への入力又はクライアントコンピュータ３５０の制御のために使用することもできる。
【0079】
ディスプレイ３７１は、コンピュータと共に使用できる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ガスプラズマ、電子インク、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、又はその他のいずれかのタイプの光反射型又は光透過型ディスプレイとすることができる。ディスプレイ３７１は、スタイラス又は人間の手指などの物体からの入力を受け取るように構成されたタッチインターフェイス３６８を含むこともでき、抵抗性、容量性、表面音響波（ＳＡＷ）、赤外線、レーダー又はその他の技術を使用してタッチ又はジェスチャを感知することができる。
【0080】
プロジェクタ３７０は、離れた壁、又は離れた画面などの他のいずれかの反射物体に画像を投影することができる遠隔ハンドヘルド式プロジェクタ又は一体型プロジェクタとすることができる。
【0081】
ビデオインターフェイス３６７は、静止画像、ビデオセグメント又は赤外線ビデオなどのビデオ画像を取り込むように構成することができる。例えば、ビデオインターフェイス３６７は、デジタルビデオカメラ又はウェブカメラなどに結合することができる。ビデオインターフェイス３６７は、レンズ、画像センサ及びその他の電子機器を含むことができる。画像センサは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）集積回路、電荷結合素子（ＣＣＤ）、又は光を感知するための他のいずれかの集積回路を含むことができる。
【0082】
キーパッド３７２は、ユーザからの入力を受け取るように構成されたいずれかの入力装置を含むことができる。例えば、キーパッド３７２は、プッシュボタン数字ダイヤル又はキーボードを含むことができる。キーパッド３７２は、画像の選択及び送信に関連するコマンドボタンを含むこともできる。
【0083】
照明器３７３は、状態表示又は光を提供することができる。照明器３７３は、特定の期間にわたって又はイベントメッセージに応答してアクティブな状態を保つことができる。例えば、照明器３７３は、アクティブである場合、キーパッド３７２上のボタンをバックライト照明して、クライアントコンピュータが駆動している間その状態を保つことができる。また、照明器３７３は、別のクライアントコンピュータにダイヤルすることなどの特定の動作が実行された時に、これらのボタンを様々なパターンでバックライト照明することもできる。照明器３７３は、クライアントコンピュータの透明又は半透明ケース内に存在する光源が動作に応答して点灯できるようにすることもできる。
【0084】
さらに、クライアントコンピュータ３５０は、鍵、デジタル署名、パスワード、パスフレーズ又は２要素認証情報などのセキュリティ／暗号情報を生成、記憶及び／又は使用するためのさらなる不正防止対策を提供するハードウェアセキュリティモジュール（ＨＳＭ）３６９を含むこともできる。いくつかの実施形態では、ハードウェアセキュリティモジュールを使用して１又は２以上の標準公開鍵インフラストラクチャ（ＰＫＩ）をサポートし、鍵ペアの生成、管理又は記憶などを行うことができる。いくつかの実施形態では、ＨＳＭ３６９をスタンドアロン型コンピュータとすることができ、他の例では、ＨＳＭ３６９を、クライアントコンピュータに追加できるハードウェアカードとして構成することができる。
【0085】
クライアントコンピュータ３５０は、外部周辺装置又は他のクライアントコンピュータ及びネットワークコンピュータなどの他のコンピュータと通信するための入力／出力インターフェイス３６を含むこともできる。周辺装置は、オーディオヘッドセット、仮想現実ヘッドセット、ディスプレイ画面メガネ、遠隔スピーカシステム、遠隔スピーカ及びマイクシステムなどを含むことができる。入力／出力インターフェイス３６５は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、赤外線、ＷｉＦｉ、ＷｉＭＡＸ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）などの１又は２以上の技術を使用することができる。
【0086】
入力／出力インターフェイス３６５は、ジオロケーション情報の決定（例えば、ＧＰＳ）、電力状態のモニタリング（例えば、電圧センサ、電流センサ及び周波数センサなど）、天候のモニタリング（例えば、サーモスタット、バロメータ、風速計、湿度検出器又は降水スケールなど）のための１又は２以上のセンサを含むこともできる。センサは、クライアントコンピュータ３５０の外部のデータを収集又は測定する１又は２以上のハードウェアセンサとすることができる。
【0087】
触覚インターフェイス３７８は、クライアントコンピュータのユーザに触覚フィードバックを提供するように構成することができる。例えば、コンピュータの別のユーザが呼び出しを行っている時に、触覚インターフェイス３７８を使用してクライアントコンピュータ３５０を特定の方法で振動させることができる。温度インターフェイス３７７は、クライアントコンピュータ３５０のユーザに温度測定入力又は温度変化出力を提供するために使用することができる。オープンエアジェスチャインターフェイス３７６は、例えばユーザが保持又は装着したコンピュータ内の単一又は立体ビデオカメラ、レーダー、ジャイロスコープセンサを使用することによって、クライアントコンピュータ３５０のユーザの物理的ジェスチャを感知することができる。１又は２以上のカメラ３６６は、顔認識法を使用してユーザの識別、ユーザの物理的な眼の動きの追跡、或いは写真（画像）又はビデオの撮影を行うためにアプリケーションが使用することができる。
【0088】
ＧＰＳ装置３７５は、地球表面上のクライアントコンピュータ３５０の物理的座標を特定することができ、通常は緯度値及び経度値として位置を出力する。ＧＰＳ装置３７５は、以下に限定するわけではないが、三角測量法、補助ＧＰＳ（ＡＧＰＳ）、強化観測時間差（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｏｂｓｅｒｖｅｄ Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ：Ｅ－ＯＴＤ）、セル識別子（ＣＩ）、サービスエリア識別子（ＳＡＩ）、強化タイミングアドバンス（ＥＴＡ）又は基地局サブシステム（ＢＳＳ）などを含む他のジオポジショニング機構を使用して、地球表面上のクライアントコンピュータ３５０の物理的位置をさらに特定することもできる。ＧＰＳ装置３７５は、ジャイロスコープを使用して方向を特定し、及び／又は加速度計を使用してクライアントコンピュータ３５０の動きを特定することもできると理解される。しかしながら、１又は２以上の実施形態では、クライアントコンピュータ３５０が、他のコンポーネントを通じて、例えば媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレス及びＩＰアドレスなどを含む、クライアントコンピュータの物理的位置を特定するために使用できる他の情報を提供することもできる。
【0089】
ヒューマンインターフェイスコンポーネントは、クライアントコンピュータ３５０から物理的に分離してクライアントコンピュータ３５０への遠隔入力又は出力を可能にする周辺装置とすることができる。例えば、本明細書で説明するようにディスプレイ３７１又はキーパッド３７２などのヒューマンインターフェイスコンポーネントを通じて経路指定される情報は、代わりにネットワークインターフェイス３６２を通じて、離れた場所に配置された適切なヒューマンインターフェイスコンポーネントに経路指定することができる。離れた場所に配置できるヒューマンインターフェイス周辺コンポーネントの例としては、以下に限定するわけではないが、オーディオ装置、ポインティングデバイス、キーパッド、ディスプレイ、カメラ、プロジェクタなどが挙げられる。これらの周辺コンポーネントは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）及びＺｉｇｂｅｅ（商標）などのピコネットワークを介して通信することができる。このような周辺ヒューマンインターフェイスコンポーネントを含むクライアントコンピュータの１つの非限定的な例には、離れて位置するクライアントコンピュータと遠隔的に通信する遠隔ピコプロジェクタ及び１又は２以上のカメラを含み、ピコプロジェクタによって壁又はユーザの手などの反射面上に投影された画像部分に向けられたユーザのジェスチャを感知できるウェアラブルコンピュータがある。
【0090】
クライアントコンピュータ３５０は、図３Ｃ及び図３Ｄに示すようなＲＦ通信装置の性能の主要性能評価指標（ＫＰＩ）を遠隔的に提供するように構成することができる分析及び制御アプリ３５７を含むことができる。ＫＰＩは、遠隔無線基地局、リフレクタ、基地局プロキシ又は顧客構内設備との間で通信される無線信号のアップロード帯域幅、ダウンロード帯域幅、強度を含むことができる。また、アプリ３５７は、異なるタイプのユーザ（例えば、技術者及び顧客など）が表示されたインターフェイスを使用して技術的課題を素早く識別して解決し、遠隔無線基地局との最適な無線通信リンクを提供するＲＦ通信装置の配向を支援することなどを許可して可能にすることができる。このアプリは、ＲＦ通信装置の動作の１又は２以上の態様を改善するような特定の性能パラメータの調整を可能にすることもできる。１又は２以上の実施形態では、アプリ３５７が、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ、又は他のいずれかの無線又は有線通信リンクを使用してＲＦ通信装置と通信することができる。
【0091】
クライアントコンピュータ３５０は、ウェブページ、ウェブベースのメッセージ、グラフィクス、テキスト及びマルチメディアなどを送受信するように構成されたウェブブラウザアプリケーション３５９を含むことができる。クライアントコンピュータのブラウザアプリケーションは、無線アプリケーションプロトコルメッセージ（ＷＡＰ）などを含む実質的にあらゆるプログラミング言語を使用することができる。１又は２以上の実施形態では、ブラウザアプリケーションが、ハンドヘルド装置マークアップ言語（ＨＤＭＬ）、無線マークアップ言語（ＷＭＬ）、ＷＭＬＳｃｒｉｐｔ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ、汎用マークアップ言語（ＳＧＭＬ）、ハイパーテキストマークアップ言語（ＨＴＭＬ）、拡張可能マークアップ言語（ＸＭＬ）及びＨＴＭＬ５などを使用することができる。
【0092】
メモリ３５２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、又はその他のタイプのメモリを含むことができる。メモリ３５２は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール又はその他のデータなどの情報を記憶するコンピュータ可読記憶媒体（装置）の例を示す。メモリ３５２は、クライアントコンピュータ３５０の低水準動作を制御するためのＢＩＯＳ３５４を記憶することができる。メモリは、クライアントコンピュータ３５０の動作を制御するためのオペレーティングシステム３５３を記憶することもできる。このコンポーネントは、特定バージョンのＵＮＩＸ又はＬＩＮＵＸ（商標）などの汎用オペレーティングシステム、或いはＷｉｎｄｏｗｓＰｈｏｎｅ（商標）、Ａｐｐｌｅ ｉＯＳ（商標）又はＳｙｍｂｉａｎ（登録商標）オペレーティングシステムなどの専用クライアントコンピュータ通信オペレーティングシステムを含むことができると理解されるであろう。オペレーティングシステムは、Ｊａｖａアプリケーションプログラムを介してハードウェアコンポーネント又はオペレーティングシステムの制御を可能にするＪａｖａ仮想機械モジュールを含み、又はこれに接続することもできる。
【0093】
メモリ３５２は、クライアントコンピュータ３５０がとりわけアプリケーション３５６及び／又はその他のデータを記憶するために利用できる１又は２以上のデータストレージ３５５をさらに含むことができる。例えば、データストレージ３５５は、クライアントコンピュータ３５０の様々な能力を記述する情報を記憶するために使用することもできる。その後、この情報は、通信中にヘッダの一部として送信すること、又は要求時に送信することなどを含む様々な方法のうちのいずれかに基づいて別の装置又はコンピュータに提供することができる。データストレージ３５５は、アドレス帳、友人リスト、別名又はユーザプロファイル情報などを含むソーシャルネットワーキング情報を記憶するために使用することもできる。データストレージ３５５は、プロセッサ３５１などのプロセッサが動作を実行及び遂行するために使用するプログラムコード、データ及びアルゴリズムなどを含むことができる。１つの実施形態では、データストレージ３５５の少なくとも一部を、以下に限定するわけではないが、非一時的プロセッサ可読取り外し可能記憶装置３６４、プロセッサ可読固定記憶装置３６３を含む、クライアントコンピュータ３５０の別のコンポーネント、又はクライアントコンピュータの外部に記憶することもできる。
【0094】
アプリケーション３５６は、クライアントコンピュータ３５０によって実行された時に命令及びデータを送信、受信又は別様に処理するコンピュータ実行可能命令を含むことができる。例えば、アプリケーション３５６は、分析及び制御アプリ３５７、他のクライアントアプリケーション３５８、又はウェブブラウザ３５９などを含むことができる。クライアントコンピュータは、アプリケーションサーバ又はネットワークモニタリングコンピュータとの間で、クエリ、検索、メッセージ、通知メッセージ、イベントメッセージ、アラート、性能メトリクス、ログデータ、ＡＰＩコール又はこれらの組み合わせなどの通信をやりとりするように構成することができる。
【0095】
アプリケーションプログラムの他の例としては、カレンダ、検索プログラム、電子メールクライアントアプリケーション、ＩＭアプリケーション、ＳＭＳアプリケーション、ボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶＯＩＰ）アプリケーション、コンタクトマネージャ、タスクマネージャ、トランスコーダ、データベースプログラム、文書処理プログラム、セキュリティアプリケーション、スプレッドシートプログラム、ゲーム及び検索プログラムなどが挙げられる。
【0096】
また、（図示していない）１又は２以上の実施形態では、クライアントコンピュータ３５０が、ＣＰＵの代わりに、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）、又はこれらの組み合わせなどの１又は２以上の埋め込みロジックハードウェア装置を含むこともできる。この埋め込みロジックハードウェア装置は、埋め込みロジックを直接実行して動作を実行することができる。また、（図示していない）１又は２以上の実施形態では、クライアントコンピュータ２００が、ＣＰＵの代わりに１又は２以上のハードウェアマイクロコントローラを含むこともできる。１又は２以上の実施形態では、マイクロコントローラが、独自の埋め込みロジックを直接実行して動作を実行するとともに、システムオンチップ（ＳＯＣ）などの独自の内部メモリ及び独自の外部入力及び出力インターフェイス（例えば、ハードウェアピン又は無線トランシーバ）にアクセスして動作を実行することができる。
【0097】
例示的な概要
図３Ｃに、ＣＰＥ装置（図示せず）から分離したＲＦ通信装置３８８Ａの例示的な概要の実施形態を示す。上述したように、ＲＦ通信装置３８８Ａは、障壁の外面に位置する主要コンポーネントの全てと、障壁の内面に位置するコンポーネントの全てと、障壁の外面に位置する外部アンテナ３８０を含むＲＦ通信装置のコンポーネントの一部及び障壁の内面に位置する内部アンテナ３８３を含むこれらのコンポーネントの別の部分とで構成することができる。
図３Ｃに、ＣＰＥ装置（図示せず）から分離したＲＦ通信装置３８８Ａの例示的な概要の実施形態を示す。上述したように、ＲＦ通信装置３８８Ａは、障壁の外面に位置する主要コンポーネントの全てと、障壁の内面に位置するコンポーネントの全てと、障壁の外面に位置する外部アンテナ３８０を含むＲＦ通信装置のコンポーネントの一部及び障壁の内面に位置する内部アンテナ３８３を含むこれらのコンポーネントの別の部分とで構成することができる。
【0098】
１又は２以上の実施形態では、外部アンテナ３８０が、ＨＭＡなどの走査アレイアンテナを使用して、遠隔地に位置する無線基地局（図示せず）との間でアップロード及びダウンロードＲＦ信号を通信する。ＲＦ通信装置３８８Ａがガラス窓などの障壁の内面に位置する場合、外部アンテナ３８０は、ガラスの障壁を通じて遠隔無線基地局にアップロード及びダウンロードＲＦ信号を通信するように配置される。
【0099】
１又は２以上の例示的な実施形態では、外部アンテナ３８０が、ＨＭＡが使用するＨＭＡ波形を、ガラス窓を通じた遠隔無線基地局との間のアップロード及びダウンロードＲＦ信号の通信中のガラス窓の走査インピーダンスに起因する利得の低下を補償するように調整することができる。走査インピーダンスは、ガラスの厚み、ガラスの屈折率、ガラスの層又はガラス上のコーティングなどを含む１又は２以上の要因によって生じることがある。１又は２以上の実施形態では、走査インピーダンスの補償が、遠隔無線基地局との最も強いＲＦ信号通信をもたらすＨＭＡ波形の方向を検出し、その後にＨＭＡを使用して放射ＲＦ信号の波面の走査インピーダンスを調整することを含む。１又は２以上の実施形態では、ＨＭＡの散乱素子を制御する１又は２以上のバラクタへのバイアス電圧を、伝達されるＲＦ信号の利得を高めるように調整することができる。
【0100】
１又は２以上の実施形態では、内部アンテナ３８３を、アップロード及びダウンロードＲＦ信号をＣＰＥに向けて伝達するパッチアンテナの配列として構成することができる。しかしながら、１又は２以上の実施形態では、内部アンテナ３８３を、スタジアム、工場、組立棟（ａｓｓｅｍｂｌｙ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ）又はコンサートホールなどで見られるような比較的長い距離を横切って遠隔的に配置されたＣＰＥにアップロード及びダウンロードＲＦ信号を伝えるように、パッチアンテナ配列の代わりにＨＭＡで構成することもできる。また、遠隔地に配置されたＣＰＥに到達するように、中継装置又はリフレクタ装置のうちの１つ又は２つ以上を使用して、大型構造物の内部でアップロード及びダウンロードＲＦ信号を伝達できる距離をさらに延ばすこともできる。また、１又は２以上の実施形態では、ＣＰＥが、ＲＦ通信装置との間でアップロード及びダウンロードＲＦ通信信号を通信するために、ＨＭＡなどのビームフォーミングアンテナを含むこともできる。
【0101】
無線インターフェイス３８７を使用すると、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥ、Ｚｉｇｂｅｅ、ＷｉＦｉ、ＬＴＥ、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＴＤＭＡなどの１又は２以上の異なるタイプの１又は２以上の異なる無線通信プロトコルを使用して様々な機能を実行することができる。さらに、１又は２以上の実施形態では、ウェブページ及び／又はアプリケーションが、無線インターフェイス３８７を使用して、ＲＦ通信装置３８８Ａに関する異なるタイプのセキュリティ、制御及び／又は情報を提供することができる。この情報は、メトリクス、通知、トラブルシューティング情報、ソフトウェアアップデート、アップロード及びダウンロードＲＦ信号の強度、アラート、再起動制御、ＲＦ信号走査制御、ユーザ許可又はメトリクスなどを含むことができる。１又は２以上の実施形態では、無線インターフェイス３８７を使用して、ＣＰＥとＲＦ通信装置３８８Ａとの間の帯域内（ｉｎｂａｎｄ）無線通信チャネルを確立することができる。別の実施形態では、無線インターフェイス３８７を使用して、技術者とＲＦ通信装置３８８Ａとの間の帯域外（ｏｕｔ ｏｆ ｂａｎｄ）無線通信チャネルを確立することができる。また、さらに別の実施形態では、無線インターフェイス３８７を使用して、ネットワーク運営センター、データセンタ又は無線基地局などに位置する分析及び制御エンジンなどの１又は２以上のアプリケーションとの間の帯域外無線通信を確立することもできる。
【0102】
１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置３８８Ａが障壁の外面上に物理的に位置する場合、或いはＲＦ通信装置のコンポーネントの一部が外面上に位置してＲＦ通信装置のコンポーネントの別の部分が障壁の内面上に位置する場合に、ガラス窓などの障壁を通じてアップロード及びダウンロードＲＦ信号を通信するために任意にＲＦカプラ３８１を含めることができる。しかしながら、１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置３８８Ａが完全に障壁の内面上に位置する場合、ＲＦ通信装置と共にＲＦカプラ３８１を含めないこともできる。
【0103】
１又は２以上の実施形態では、任意にＲＦ通信装置３８８Ａと共にロケーション装置３８４を含めることができる。ロケーション装置３８４は、ＲＦ通信装置３８８Ａの配向、動き及び／又は位置を検出するために、ジャイロスコープ、加速度計及びＧＰＳ装置などを含むことができる。１又は２以上の実施形態では、技術者がロケーション装置３８４を使用して、ＲＦ通信装置３８８Ａの設置方向を、遠隔地に位置する無線基地局との間のアップロード及びダウンロードＲＦ信号の通信を最適化するように定めることができる。
【0104】
１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置３８８Ａが障壁の外面上に物理的に位置する場合、或いはＲＦ通信装置のコンポーネントの一部が外面上に位置してＲＦ通信装置のコンポーネントの別の部分が障壁の内面上に位置する場合に電力を供給するために、任意に誘導充電器３８６を含めることができる。図示してはいないが、１又は２以上の実施形態では、１又は２以上のソーラーパネルを使用してＲＦ通信装置３８８Ａに電力を供給することができる。さらに、１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置３８８Ａが完全に障壁の内面上に位置する場合、構造物の内部に存在する電源コンセントによって直接電力を供給することもできる。
【0105】
１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置３８８Ａ、及びＲＦ通信装置と共に含まれるコンポーネントのうちの１つ又は全部の動作を制御及び／又は管理するために処理コンポーネント３８５が使用される。１又は２以上の実施形態では、処理回路３８５が、プロセッサ、メモリ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのうちの１つ又は２つ以上を含む。
【0106】
１又は２以上の実施形態では、増幅器３８２が、アップロードＲＦ無線信号及びダウンロードＲＦ無線信号に連続的な個別の利得を同時に提供するバイスタティック増幅器を含むことができる。バイスタティック増幅器は、別個のアップロード及びダウンロード増幅器を使用して、アップロード無線信号が外部アンテナによって放射される際にアップロード無線信号に１つの利得を提供し、ダウンロード無線信号が内部アンテナによってＣＰＥに放射される際にダウンロード無線信号に別の利得を提供するように構成される。また、さらに他の実施形態では、双方向増幅器が、これらのアップロード及びダウンロード無線信号の通信を分離してタイミングを合わせることにより、アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号に個別の利得を提供する。
【0107】
図３Ｄに、ＣＰＥ３８９を含むＲＦ通信装置３８８Ｂの例示的な概要の実施形態を示す。図示してはいないが、ＣＰＥ３８９は、外部アンテナ３８０から直接ダウンロードＲＦ信号を受け取るように構成することができるので、増幅器３８２は、アップロードＲＦ無線信号に利得を提供してダウンロードＲＦ無線信号に利得を提供しないように構成することができる。また、ＲＦ通信装置３８８Ｂのコンポーネントとして内部アンテナは含まれない。また、外部アンテナ３８０、ＲＦカプラ３８１、ロケーション装置３８４、処理回路３８５、誘導充電器３８６及び無線インターフェイス３８７は、ＲＦ通信装置３８８Ａについて上述した図３Ｃに示すものと実質的に同様に構成される。
【0108】
図３Ｅに、ＲＦ通信装置が使用するバイスタティック増幅器３８２Ａの例示的な概要の実施形態を示す。外部アンテナ３８０Ａは、遠隔地に位置する無線基地局（図示せず）との間でアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を同時に通信するように構成される。同様に、内部アンテナ３８３Ａは、ＣＰＥ（図示せず）との間でアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を同時に通信するように構成される。アップロード増幅器３９１Ａは、アップロードＲＦ無線信号に利得を提供するように構成され、ダウンロード増幅器３９２Ａは、ダウンロードＲＦ無線信号に利得を提供するように構成される。また、ＲＦ電力検出器３９０Ａは、アップロードＲＦ無線信号の電力値をモニタするように構成される。同様に、ＲＦ電力検出器３４５Ａは、ダウンロードＲＦ無線信号の電力値をモニタするように構成される。
【0109】
図３Ｆには、アップリンク及びダウンリンクＲＦ信号の両方に個別の垂直及び水平極性を提供するＨＭＡから形成された外部アンテナ３９２の構成の実施形態を示す。
【0110】
図３Ｇには、アップリンク及びダウンリンクＲＦ信号の両方に複合垂直及び水平極性を提供するＨＭＡから形成された外部アンテナ３９３の構成の実施形態を示す。
【0111】
図３Ｈには、ＲＦ信号に複合垂直及び水平極性と複合アップリンク及びダウンリンク通信とを提供するパッチアンテナから形成された外部アンテナ３９４の構成の実施形態を示す。
【0112】
図３Ｉには、（ポート３９７内に位置する）パッチアンテナ３９６がガラスなどの障壁を通じて通信するアップロードＲＦ無線信号とダウンロードＲＦ無線信号との間の結合を分離して低減するＲＦ分離スペーサ３９５の実施形態を示す。また、スペーサ３９５内には、結合をさらに低減するために複数のスリット３９８が設けられる。１又は２以上の実施形態では、障壁の外面に外部アンテナが位置して障壁の内面に内部アンテナが位置する場合、スペーサ３９５がＲＦカプラ（障壁を通じてアップロード及びダウンロードＲＦ信号を個別に連続して通信するために使用されるパッチアンテナ）と共に使用される。
【0113】
図３Ｊには、レードームの使用時、ＷＡＩＭを含むレードームの使用時、及びレードーム未使用時の外部アンテナの利得対角度の関係の表現を示す。
【0114】
図３Ｋには、ＲＦ通信装置が使用する双方向増幅器３８２Ｂの例示的な概要の実施形態を示す。外部アンテナ３８０Ｂは、遠隔地に位置する無線基地局（図示せず）との間でアップロードＲＦ無線信号及びダウンロードＲＦ無線信号を通信するように構成される。同様に、内部アンテナ３８３Ｂは、ＣＰＥ（図示せず）との間でダウンロードＲＦ無線信号及びアップロードＲＦ無線信号を通信するように構成される。アップロード増幅器３９１Ｂは、アップロードＲＦ無線信号に利得を提供するように構成され、ダウンロード増幅器３９２Ｂは、ダウンロードＲＦ無線信号に利得を提供するように構成される。また、ＲＦ電力検出器３９０Ｂは、アップロードＲＦ無線信号の電力値をモニタするように構成される。同様に、ＲＦ電力検出器３４５Ｂは、ダウンロードＲＦ無線信号の別の電力値をモニタするように構成される。
【0115】
さらに、アップロード／ダウンロードスイッチコントロール３４２は、外装三路スイッチ（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｆａｃｉｎｇ ｔｈｒｅｅ－ｗａｙ ｓｗｉｔｃｈ）３４３及び内装三路スイッチ（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆａｃｉｎｇ ｔｈｒｅｅ－ｗａｙ ｓｗｉｔｃｈ）３４４のタイミングを制御するために使用される。１又は２以上の実施形態では、コントロール３４２が、アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の両方が使用する共通通信経路上の外部アンテナ３８０Ｂ及び内部アンテナ３８３Ｂを共有できるように、２つの異なる導電状態間でのスイッチ３４３及び３４４の連続切り替えのタイミングを計る。１又は２以上の実施形態では、スイッチ３４３及びスイッチ３４４の連続切り替えのタイミングを、共通通信経路上の外部アンテナ３８０Ｂ及び内部アンテナ３８３Ｂを共有しながらアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を互いに分離させるように調整することができる。さらに、１又は２以上の実施形態では、少なくとも外部アンテナ３８０Ｂ及び内部アンテナ３８３Ｂがアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の両通信において共有されるので、これらのアンテナがさらに少ないコンポーネントを含むこともできる。
【0116】
また、ＲＦ通信装置の１又は２以上の実施形態では、障壁を通じて通信されるアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号に提供される個別の利得を最適化できるように、ＲＦコンポーネント上にＲＦ吸収材料を追加してＲＦフィードバックを減少させることもできる。
【0117】
さらに、ＲＦ通信装置の１又は２以上の実施形態では、隣接するＲＦコンポーネントとの密結合（ｃｌｏｓｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を弱めるように利得を最適化する際にＨＭＡを特性化することができる。また、１又は２以上の実施形態では、遠隔地に位置する無線基地局からの比較的長い距離によってアップリンクＲＦ無線信号の利得を最大化することもできる。対照的に、ＲＦ通信装置を使用してＣＰＥからの距離を求め、この距離を使用して、ＲＦ通信装置がＣＰＥに通信するダウンロードＲＦ無線信号の利得を低減することもできる。
【0118】
１又は２以上の実施形態では、外部アンテナが、遠隔無線基地局との間のアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の通信に影響を与える物体を補償するように、ＨＭＡを使用して複合ＨＭＡ波形を提供することができる。また、１又は２以上の実施形態では、複合ＨＭＡ波形を使用して、２又は３以上の遠隔無線基地局との間のアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の通信をマルチキャストすることもできる。
【0119】
１又は２以上の実施形態では、ＣＰＥとＲＦ通信装置との間、及び遠隔無線基地局とＲＦ通信装置との間の最適な通信をもたらす個別に選択可能な利得が決定されるまでアップロードＲＦ無線信号及びダウンロードＲＦ無線信号に提供される個別の利得を自動的に調整する自動利得制御（ＡＧＣ）回路が設けられる。
【0120】
一般的動作
図４Ａに、本発明を使用して、構造物の窓などの障壁を通じて障壁の背後の１又は２以上の無線コンピュータ装置及び／又は有線コンピュータ装置に無線信号を通信する方法を示す。プロセスは、開始ブロックからブロック４０２に進み、ＲＦ通信装置が、ＨＭＡを含む外部アンテナを使用して、１又は２以上の許可された遠隔基地局との間でアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を通信するようにＨＭＡ波形のビームパターンの形状及び方向を調整する。１又は２以上の実施形態では、ＨＭＡ波形の調整を、４Ｇ又はそれ未満の無線通信プロトコルを使用できる独立した無線通信チャネルによって帯域外で制御することができる。ブロック４０４において、障壁の対向する外側及び内側に外部アンテナ及び内部アンテナが位置する場合、任意のＲＦカプラを同様に配置する。ＲＦカプラは、障壁を通じて（アップロード及びダウンロード）ＲＦ無線信号を通信するために使用される。しかしながら、１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置の実質的なコンポーネントが全て障壁の内面及び外面の両方ではなく外面又は内面に配置されている場合、ブロック４０４におけるＲＦカプラのロジックは当てはまらない。
図４Ａに、本発明を使用して、構造物の窓などの障壁を通じて障壁の背後の１又は２以上の無線コンピュータ装置及び／又は有線コンピュータ装置に無線信号を通信する方法を示す。プロセスは、開始ブロックからブロック４０２に進み、ＲＦ通信装置が、ＨＭＡを含む外部アンテナを使用して、１又は２以上の許可された遠隔基地局との間でアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を通信するようにＨＭＡ波形のビームパターンの形状及び方向を調整する。１又は２以上の実施形態では、ＨＭＡ波形の調整を、４Ｇ又はそれ未満の無線通信プロトコルを使用できる独立した無線通信チャネルによって帯域外で制御することができる。ブロック４０４において、障壁の対向する外側及び内側に外部アンテナ及び内部アンテナが位置する場合、任意のＲＦカプラを同様に配置する。ＲＦカプラは、障壁を通じて（アップロード及びダウンロード）ＲＦ無線信号を通信するために使用される。しかしながら、１又は２以上の実施形態では、ＲＦ通信装置の実質的なコンポーネントが全て障壁の内面及び外面の両方ではなく外面又は内面に配置されている場合、ブロック４０４におけるＲＦカプラのロジックは当てはまらない。
【0121】
判定ブロック４０６において、ＣＰＥがＲＦ通信装置と一体化しているかどうかを判定する。判定がいいえである場合、プロセスはブロック４０８に進み、窓の障壁を通じて通信されるアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号に、１又は２以上の増幅器を使用して個別に利得を提供する。ブロック４１２に進み、障壁の背後及び／又は構造物の内部に位置する１又は２以上の無線装置及び／又は有線装置と通信できる１又は２以上のＣＰＥとの間でアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を通信する。
【0122】
判定ブロック４１４において、アップロードＲＦ無線信号の電力値が所定の閾値未満であって、ダウンロードＲＦ無線信号の別の電力値が遠隔無線基地局との通信の存在を示す場合、プロセスはブロック４０２に戻って実質的に同じ動作を再開する。或いは、アップロードＲＦ無線信号の電力値が所定の閾値以上であって、ダウンロードＲＦ無線信号の他の電力値が遠隔無線基地局との通信の存在を示す場合、プロセスはブロック４０４に戻って実質的に同じ動作を再開する。
【0123】
或いは、判定ブロック４０６における判定がはいである（１又は２以上のＣＰＥがＲＦ通信装置と一体化している）場合、１又は２以上のＣＰＥは、１又は２以上の通信プロトコルを介して、構造物の内部に配置された１又は２以上の無線装置及び／又は有線装置にアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号を通信する。次に、プロセスは、判定ブロック４１４に進んで実質的に同じ動作を再開する。
【0124】
図４Ｂには、本発明を使用して、許可された遠隔無線基地局がＣＰＥと通信している時点を自動的に判定する方法を示す。なぜならば、ＣＰＥとの通信を許可された遠隔基地局とＣＰＥとが通信していてダウンロードＲＦ無線信号の別の電力値が遠隔無線基地局との通信の存在を示す時には、ＲＦ通信装置によって通信されるアップロードＲＦ無線信号の電力値が有意に大きくなるからである。従って、アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号にバイスタティック増幅が使用されている場合には、このアップロードＲＦ無線信号の電力値を使用して、アップロードＲＦ無線信号の他の特徴又は内容をさらに分析する必要なく、許可された通信を検出することができる。プロセスは、開始ブロックからブロック４２０に進み、バイスタティック増幅器が個別に選択可能な利得をアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号に同時に提供している間にアップロードＲＦ無線信号の電力値をモニタする。判定ブロック４２２において、アップロードＲＦ無線信号の電力値が所定の閾値を上回るかどうかを判定する。真（ｔｒｕｅ）である場合、プロセスはブロック４２０にループバックする。一方で、この判定が偽（ｆａｌｓｅ）である場合、プロセスはブロック４２４に進み、外部アンテナのＨＭＡによって提供されるＨＭＡ波形の形状及び／又は方向を、別の遠隔無線基地局との間でダウンロード及びアップロードＲＦ無線信号を通信するように調整する。また、１又は２以上の実施形態では、ＨＭＡ波形の形状及び／又は方向の調整の制御が、４Ｇ又はそれ未満の無線通信プロトコルを使用する帯域外通信チャネルを通じて遠隔で行われる。次に、プロセスは、ブロック４２０に戻って実質的に同じ動作を実行する。
【0125】
リレーベースのネットワークアーキテクチャ
１又は２以上の実施形態では、ＨＭＡを外部アンテナに使用するＲＦ通信装置と同様の通信ＨＭＡ装置を使用することにより、ユーザが使用する無線通信装置に基地局が５Ｇ無線通信を提供する物理的距離が若干異なる形ではあるが拡張される。図５に、通信ＨＭＡ装置の異なる構成を使用することによって、遠隔基地局とＲＦ通信装置との間のアップロード及びダウンロードＲＦ信号を通信できる物理的距離を拡張する例示的な実施形態を示す。通常、ＲＦ通信装置は、ＨＭＡ波形を使用して遠隔基地局と見通し線によって通信する少なくとも１つのＨＭＡを含む外装アンテナ（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｆａｃｉｎｇ ａｎｔｅｎｎａ）を含む。対照的に、通信ＨＭＡ装置は、リレーＨＭＡ装置、リフレクタＨＭＡ装置又は基地局プロキシＨＭＡ装置を含む、ＨＭＡ波形を構成することに加えて異なる通信動作モードを構成するためにも使用される２又は３以上のＨＭＡ及び対応するコントローラを含む。
１又は２以上の実施形態では、ＨＭＡを外部アンテナに使用するＲＦ通信装置と同様の通信ＨＭＡ装置を使用することにより、ユーザが使用する無線通信装置に基地局が５Ｇ無線通信を提供する物理的距離が若干異なる形ではあるが拡張される。図５に、通信ＨＭＡ装置の異なる構成を使用することによって、遠隔基地局とＲＦ通信装置との間のアップロード及びダウンロードＲＦ信号を通信できる物理的距離を拡張する例示的な実施形態を示す。通常、ＲＦ通信装置は、ＨＭＡ波形を使用して遠隔基地局と見通し線によって通信する少なくとも１つのＨＭＡを含む外装アンテナ（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｆａｃｉｎｇ ａｎｔｅｎｎａ）を含む。対照的に、通信ＨＭＡ装置は、リレーＨＭＡ装置、リフレクタＨＭＡ装置又は基地局プロキシＨＭＡ装置を含む、ＨＭＡ波形を構成することに加えて異なる通信動作モードを構成するためにも使用される２又は３以上のＨＭＡ及び対応するコントローラを含む。
【0126】
１又は２以上の実施形態では、通信ＨＭＡ装置が、典型的には５０ワット未満の電力しか消費しないことができ、これらの装置は、次のＨＭＡアンテナ間の１キロメートル又はそれ以上にわたって確実にＨＭＡ波形を伝えることができる。また、ＨＭＡ波形の通信が構造物の角を「回り込む」ことができるように、及び／又は他の通信ＨＭＡ装置及び／又はユーザＨＭＡ装置との見通し線通信の閉塞を避けることができるように、２又は３以上のＨＭＡの構成を互いに垂直などの異なる角度で配置することもできる。
【0127】
１又は２以上の実施形態では、通信ＨＭＡ装置を、１つのＨＭＡを使用して比較的固定された物理的位置に存在する１又は２以上のＲＦ通信装置と通信するリフレクタＨＭＡ装置として動作するように構成することができる。リフレクタＨＭＡ装置は、別のＨＭＡを使用して１又は２以上の基地局、基地局プロキシＨＭＡ装置又はリレーＨＭＡ装置と通信する。リフレクタ動作モードでは、１又は２以上のユーザＨＭＡ装置が受け取ったＨＭＡ波形を使用してユーザに５Ｇ無線通信を提供する。
【0128】
図５には、１又は２以上のネットワーク運営センター５０２を使用して１又は２以上の遠隔無線信号基地局５０８にデータを経路指定し、これらの遠隔無線信号基地局が１又は２以上の無線通信装置（図示せず）にＲＦ無線信号の形態でデータを通信する、１又は２以上のデータセンタ５０４からデータを通信するシステム５００の概要を示す。図示のように、１又は２以上のデータセンタ５０４からデータが通信され、その一部が１又は２以上のＮＯＣ５０２によってネットワーク５０６を介して１又は２以上の遠隔無線基地局５０８に経路指定され、これらの遠隔無線基地局５０８が、１又は２以上のＲＦ通信装置５１６、１又は２以上のユーザ無線装置５１８、並びに中継装置４１０、リフレクタ５１２及び／又は基地局プロキシ５１４のうちの１つ又は２つ以上として構成された１又は２以上のＨＭＡ通信装置との間で無線でデータを通信する。また、１又は２以上のクライアント装置５０５は、１又は２以上のＲＦ通信装置及び／又は異なる構成の１又は２以上の通信ＨＭＡ装置の遠隔分析及び制御を行うアプリを実行することができる。
【0129】
また、図６Ａ及び図６Ｂには、ＨＭＡ波形を介して他の通信ＨＭＡ装置にＲＦ無線信号を通信するようにＨＭＡ６０２Ａを動作させ、ＨＭＡ波形を介して複数のＲＦ通信装置６０６との間でＲＦ無線信号を通信するようにＨＭＡ６０２Ｂを動作させるように構成されたコントローラ６０４を含むリフレクタＨＭＡ装置として構成された通信ＨＭＡ装置を示す。
【0130】
１又は２以上の実施形態では、通信ＨＭＡ装置を、１つのＨＭＡを使用して基地局、基地局プロキシＨＭＡ装置、リフレクタＨＭＡ装置又は別のリレーＨＭＡ装置との間でＲＦ信号を通信するリレーＨＭＡ装置として動作するように構成することができる。また、リレーＨＭＡ装置は、別のＨＭＡを使用して別のリレーＨＭＡ装置又はリフレクタＨＭＡ装置との間でＲＦ信号を通信する。リレー動作モードでは、ＲＦ信号がその宛先に、すなわち１又は２以上のＲＦ通信装置及び／又は１又は２以上のユーザ無線通信装置に通信されるまで、一般にＨＭＡ波形のＲＦ信号がネットワークファブリック（ｎｅｔｗｏｒｋ ｆａｂｒｉｃ）内の１つの通信ＨＭＡ装置から別の通信ＨＭＡ装置に「リレー」される。
【0131】
また、図７Ａ及び図７Ｂには、別の通信ＨＭＡ装置７０６との間でＨＭＡ波形のＲＦ信号を通信するようにＨＭＡ７０２Ａを動作させ、別の通信ＨＭＡ装置７０８との間でＨＭＡ波形のＲＦ信号を通信するようにＨＭＡ７０２Ｂを動作させるように構成されたコントローラ７０４を含むリレーＨＭＡ装置として構成された通信ＨＭＡ装置を示す。
【0132】
１又は２以上の実施形態では、通信ＨＭＡ装置を、１つのＨＭＡを使用して基地局又は別の基地局プロキシＨＭＡ装置と通信する基地局プロキシＨＭＡ装置として動作するように構成することができる。また、基地局プロキシＨＭＡ装置は、別のＨＭＡを使用して、リレーＨＭＡ装置又はリフレクタＨＭＡ装置、ＲＦ通信装置及び／又はユーザ無線通信装置のうちの１つ又は２つ以上として構成できる１又は２以上の他の通信ＨＭＡ装置との間のＨＭＡ波形の通信を多重化する。
【0133】
また、図８Ａ及び図８Ｂには、基地局又は別の基地局プロキシＨＭＡ装置８０６との間でＨＭＡ波形のＲＦ信号を通信するようにＨＭＡ８０２Ａを動作させ、例えばリフレクタＨＭＡ装置、リレーＨＭＡ装置、ＲＦ通信装置及び／又はユーザ無線通信装置などの他の通信ＨＭＡ装置８０８との間のＨＭＡ波形のＲＦ信号の通信を多重化するようにＨＭＡ８０２Ｂを動作させるように構成されたコントローラ８０４を含む基地局プロキシＨＭＡ装置として構成された通信ＨＭＡ装置を示す。
【0134】
１又は２以上の実施形態では、都市、街、工場、工業地域又は公園などのあらゆる場所の電柱、照明ポール、タワー及び構造物などに複数の通信ＨＭＡ装置が物理的に配置される。１又は２以上の実施形態では、物理的領域内に配置された複数の通信ＨＭＡ装置によってネットワークファブリックを形成し、これを動的に制御することができる。このネットワークファブリック構成は、ＨＭＡ通信装置の通信モードの動的なリアルタイムのロードバランシング、冗長性及び再構成を可能にして、携帯電話機、タブレット、ノートブック又は車両などの無線通信装置のユーザに信頼できる経済的な５Ｇ無線通信を提供する。
【0135】
図９は、異なるタイプのＨＭＡ装置を使用して、無線通信装置に５Ｇ無線通信を提供するユーザＨＭＡ装置と通信する１又は２以上の無線コンピュータ装置にＨＭＡ波形によってネットワークファブリックを通じて通信する例示的な方法の論理フロー図である。
【0136】
プロセスは、開始ブロックからブロック９０２に進み、基地局が、１又は２以上のＲＦ通信装置との間の無線通信を提供することに備える。次に、プロセスは判定ブロック９０４に進み、１又は２以上の無線通信装置ユーザとの直接ＨＭＡ波形通信が利用可能であるかどうかを判定する。はいである場合、プロセスはブロック９０６に進み、ＨＭＡ波形がユーザの無線通信装置との５Ｇ無線通信を提供する。
【0137】
或いは、ブロック９０４の決定が偽（ｆａｌｓｅ）である場合、プロセスはブロック９０８に進み、１又は２以上の通信ＨＭＡ装置を、ユーザの無線装置との５Ｇ無線通信を可能にするユーザＨＭＡ装置とのＨＭＡ波形通信を提供するリレー、リフレクタ又は基地局プロキシとして構成する。次に、通信に影響する閉塞、ロードバランシング又は距離の問題が識別された場合、プロセスは、判定ブロック９０４にループバックして、動的なリアルタイムの動作モードで実質的に同じ動作を実行する。
【0138】
図１０は、アップロードＲＦ無線信号の電力値を使用して、許可された遠隔無線基地局及び顧客構内設備との通信を決定する例示的な方法１０００の論理フロー図である。プロセスは、開始ブロックからブロック１００２に進み、アップロードＲＦ無線信号及びダウンロードＲＦ無線信号の両方に個別に選択可能な（連続的な）利得を提供する。次に、プロセスはブロック１００４に進み、アップロードＲＦ無線信号の電力値及びダウンロードＲＦ無線信号の別の電力値をモニタする。
【0139】
判定ブロック１００６に進み、アップロードＲＦ無線信号の電力値が、許可された遠隔無線基地局とＣＰＥとの間の肯定的通信の閾値を満たし、ダウンロードＲＦ無線信号の他の電力値が、遠隔無線基地局との通信の存在を示すかどうかを判定する。偽（ｆａｌｓｅ）である場合、プロセスはブロック１００２にループバックして実質的に同じ動作を実行する。一方で、ブロック１００６における判定が真（ｔｒｕｅ）である場合、プロセスはブロック１００８に進み、アップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の個別に選択可能な利得を、ＣＰＥとＲＦ通信装置との間、及び遠隔無線基地局とＲＦ通信装置との間の通信を最適化するように調整する。
【0140】
次に、プロセスはブロック１０１０に進み、ＲＦ通信装置と遠隔無線基地局との間のアップロード及びダウンロードＲＦ無線信号の通信を最適化するように、外部アンテナによって提供されるＨＭＡ波形の形状及び／又は方向の任意の調整を行う。さらに、プロセスは他の動作の実行に戻る。
【0141】
また、フローチャート図の各ブロック、及びフローチャート図のブロックの組み合わせ（或いは１又は２以上のシステム又はシステムの組み合わせに関して上述した動作）は、コンピュータプログラム命令によって実行することができると理解されるであろう。これらのプログラム命令をプロセッサに与えて機械を生産することで、このプロセッサ上で実行される命令が、１又は複数のフローチャートブロックに示す動作を実行する手段を生み出すようにすることができる。これらのコンピュータプログラム命令をプロセッサが実行して、このプロセッサによって実行される一連の動作ステップがコンピュータ実行プロセスを生み出すようにすることにより、プロセッサで実行される命令が、１又は複数のフローチャートブロックに示す動作を実行するステップを提供するようにすることもできる。これらのコンピュータプログラム命令は、フローチャートブロックに示す動作ステップの少なくともいくつかが同時に実行されるようにすることもできる。さらに、ステップのいくつかを、マルチプロセッサコンピュータシステムで行われるような形で複数のプロセッサにわたって実行することもできる。また、フローチャート図の１又は２以上のブロック又はブロックの組み合わせは、本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他のブロック又はブロックの組み合わせと同時に、或いは図示の順序とは異なる順序で実行することもできる。
【0142】
また、１又は２以上のステップ又はブロックは、コンピュータプログラムの代わりに、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）、又はこれらの組み合わせなどの埋め込みロジックハードウェアを使用して実行することもできる。埋め込みロジックハードウェアは、埋め込みロジックを直接実行して、１又は２以上のステップ又はブロックの一部又は全部の動作を実行することができる。また、（図示していない）１又は２以上の実施形態では、１又は２以上のステップ又はブロックの動作の一部又は全部をＣＰＵの代わりにハードウェアマイクロコントローラによって実行することもできる。１又は２以上の実施形態では、マイクロコントローラが独自の埋め込みロジックを直接実行して動作を実行し、独自の内部メモリ及び独自の外部入力及び出力インターフェイス（例えば、ハードウェアピン及び／又は無線トランシーバ）にアクセスしてシステムオンチップ（ＳＯＣ）などの動作を実行することができる。
【0143】
上記の明細書、実施例及びデータは、本発明の製造及び使用について完全に説明したものである。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本発明の多くの実施形態を構成することができるため、本発明は、以下に添付する特許請求の範囲に従う。
【符号の説明】
【0144】
２３０ ネットワーク運営センター
２３１ クライアント装置
２３２ ネットワーク
２３３ 障壁
２３４ 無線基地局
２３５ 車両
２３６ 構造物
２３８ データセンタ
２３１ クライアント装置
２３２ ネットワーク
２３３ 障壁
２３４ 無線基地局
２３５ 車両
２３６ 構造物
２３８ データセンタ
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図3J】
【図3K】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】