JP2006229974A - 無線通信ネットワーク及びネットワーク内での無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットの減少や拡張性の制限のない無線通信ネットワークの提供。
【解決手段】少なくとも一つの通信サービス領域（５４）により各々が定められる複数の通信セル（７０）と、複数の通信セルの異なる一つに各々が対応する複数のアクセスポイント（１１２）とを具備する無線通信ネットワーク（１１０）が提供される。アクセスポイント（１１２）は、（i）第１通信セル（７０）内での少なくとも一つの通信サービス領域内の一加入者、及び（ii）第２通信セル（７０）内での一加入者のうちの少なくとも一方と第１周波数で通信するよう構成されている。各アクセスポイント（１１２）はさらに、第３通信セル（７０）内のアクセスポイントと第２周波数で通信するよう構成されている。
【選択図】図７

Description

本発明は無線ネットワークに関し、より詳細には複数のアクセスポイントを使用して通信するための無線ネットワークに関する。

ブロードバンド無線ネットワーク（例えば802.11ＷＬＡＮ）は無線環境で高速ネットワークアクセス（例えば、１Ｍbpsを超える通信速度）を提供するので、その使用が増加してきた。これら無線ネットワークのユーザは、サービス領域（coverage area）内の異なる複数の位置に移動してネットワーク接続を維持することができる。これらのネットワークは、各々が代表的には約100mの無線通信範囲を提供する複数の無線アクセスポイント（時にホットスポットと称される）を有するよう構成されているのが代表的である。
米国特許出願公開第２００４／１４４４２号明細書 米国特許第５４７９４００号明細書 米国特許第６６５４６１６号明細書 米国特許第６６８７５０２号明細書 米国特許第６７２８５１４号明細書

これら無線アクセスポイントは、例えば光ファイバ、Ｔ−１、ＤＳＬ、ケーブルモデム等の高速ネットワーク接続を使用して有線ネットワークに接続される。これら無線ネットワークにおける通信経路は代表的には、（i）無線リンクの全域で移動体からユーザアクセスポイントまで、（ii）有線接続を使用してアクセスポイントからネットワーク（例えばローカルエリアネットワーク（ＷＡＮ））までである。このため、移動体デバイス（例えばラップトップコンピュータ）は、１個以上の無線アクセスポイントを介してネットワークと通信する。しかし、アクセスポイントと通信する範囲が限定（例えば約100m）されているため、多くのアクセスポイントは大きな通信範囲をカバーすることが要求されている。次に、これは、各アクセスポイントに対して、しばしば帰路（backhaul）と称される多くの高速有線ネットワーク接続を要求する。有線接続数の増加により、このような無線ネットワークのコスト及び複雑さが増加し、実際には実施できないことがある。

帰路の問題に対処するためにメッシュ構造を有するネットワークが開発された。このメッシュ構造において、ネットワーク内の各アクセスポイント／ノードは隣接又は周囲のアクセスポイント／ノードの間の情報を通信できるので、ネットワーク用に無線帰路の形態を提供する。このメッシュネットワークにおいて、移動体ユーザからの通信内容（message）は、有線帰路接続に到達するまで、１個のアクセスポイントから別のアクセスポイントまで「ホップ」することができる。このため、より少ない数のアクセスポイントを有するネットワークを実施することができる。しかし、このようなネットワークにおいて、ユーザ通信内容は有線帰路に到着するためには複数の「ホップ」を経て進むので、ネットワークの有効スループットは事実上減少する。特に、メッシュ経路プロトコルを使用する際、ホップ数が増加すると、有効ネットワークデータ速度が急激に下がる。スループットの減少は、有線ネットワークに通信内容を戻すアクセスポイント間の帰路通信内容とアクセスポイント・移動体通信内容のバンド幅を分離するチャンネル割当及び周波数計画の欠如の結果である。一般的に、各アクセスポイントは、ネットワーク内の移動体ユーザ及び他のアクセスポイントの双方と通信するために使用される単一無線を有する。帰路用に使用可能なバンド幅及び周波数割当の欠如は、このメッシュネットワークアーキテクチャの拡張性を大きく制限する。メッシュネットワークはより大きな領域にわたって実施されるので、総容量（例えば帰路／移動体容量）の大部分はネットワーク経路状態に最新情報を送信することに使用される。

このため、異なる構成を有する公知の無線通信システムは、実施するには複雑であり、スループットを減少し、拡張性を制限するおそれがある。

本発明の典型的な実施形態によれば、少なくとも一つの通信サービス領域により各々が定められる複数の通信セルと、それら複数の通信セルの異なる一つに各々が対応する複数のアクセスポイントとを具備する通信無線通信ネットワークが提供される。各アクセスポイントは、（i）第１通信セル内での少なくとも一つの通信サービス領域内の一加入者、及び（ii）第２通信セル内での一加入者の少なくとも一方との第１周波数で通信するよう構成されている。各アクセスポイントはさらに、第３通信セル内のアクセスポイントと第２周波数で通信するよう構成されている。

本発明の別の典型的な実施形態によれば、ネットワーク内での無線通信する方法が提供される。この方法は、少なくとも一つの通信サービス領域により各々が定められる複数の通信セルを設ける工程を具備する。この方法はさらに、（i）少なくとも一つの通信サービス領域内の加入者及び（ii）異なる第１通信セル内のアクセスポイントのうちの少なくとも一方と第１周波数で通信するために複数の通信セルに対応して複数のアクセスポイントを構成する工程を具備する。この方法はまた、時間分割双方向通信により提供される通信で、異なる第２通信セル内の別のアクセスポイントと第２周波数で通信するために複数のアクセスポイントを構成する工程を具備する。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

本発明の実施形態は、１個以上の無線デバイスが無線ネットワークサービス領域内で異なる領域にわたってネットワーク上で及びネットワークと通信することを可能にする無線ネットワークアーキテクチャを提供する。例えば、図１に示されるように、無線サービス領域１０は、例えば都市又は町内の複数のブロック１２等の地理的な一地域により定められる領域をカバーすることができる。各ブロックは、通り１４や、例えば１以上のビル（図示せず）、空き地、公園等を有する各ブロックにより分離されてもよい。無線サービス領域１０は、例えば１以上の無線ローカルアクセス領域１６（例えばWiFiホットスポット）を有すると共にローカルアクセス領域１６により定められてもよい。ローカルアクセス領域１６は、例えばシステム又は通信要求事項、或いはブロックのサイズに基づき、地理的領域の一ブロックより大きい又は小さい範囲をカバーしてもよい。

無線通信能力（例えば実装された無線通信カード）を有する１個以上の移動体デバイス２６（例えばラップトップコンピュータ又は携帯端末（ＰＤＡ））は、これらの異なるローカルアクセス領域１６（例えば通り１４上又はビル内で）で位置でき、これらローカルアクセス領域１６間を移動できる。このため、移動体デバイス２６は、無線サービス領域１０を通って移動でき、無線ローカルアクセス領域１６を使用してネットワークとの接続及び通信を維持する。

別の例として、無線サービス領域２０は一般的には、図２に示されるように物理的構造物２２（例えばビル）により定められる領域をカバーすることができる。無線サービス領域２０は、例えば１以上の無線ローカルアクセス領域３０（例えばWiFiホットスポット）を有することができ、ローカルアクセス領域３０により定めることができる。無線サービス領域２０によりカバーされる全領域は、例えばシステム又は通信要求事項に基づいて構造物２２よりも大きくても小さくてもよい。

構造物２２内では、異なる領域２４（例えば異なる部屋）を設けてもよい。無線通信能力（例えば実装された無線通信カード）を有する１以上の移動体デバイス２６（例えばラップトップコンピュータ又は携帯端末（ＰＤＡ））は、これら異なる領域２４に位置してもよく、これら異なる領域２４間を移動してもよい。各領域２４は１以上の無線ローカルアクセス領域３０によりカバーされ、ネットワークとの無線通信を可能にしてもよいことに留意されたい。このため、移動体デバイス２６は、サービス領域２０の至るところに移動でき、無線ローカルアクセス領域３０を使用してネットワークとの接続及び通信を維持することができる。

より特定すると、図３に示されるような典型的な一実施形態において、ローカルアクセスポイント５２から移動体デバイス５８への通信及び帰路通信システムを提供するため無線チャンネル（例えばブロードバンド無線リンク）を使用しながら、他方で双方のため利用可能な（例えば保証された）バンド幅を確保する無線ネットワークアーキテクチャ５０が設けられる。さらに、本明細書でより詳細に説明されるように、無線ネットワークアーキテクチャ５０は、スループットの損失を最小又は皆無にしてネットワークが大きな範囲をカバーするよう拡張されるミクロ及びマクロの周波数計画を提供する。図が異なると異なる参照符合が使用されるが、例えばアクセスポイント、サービス領域、移動体デバイス等の部品は、システム又は用途の要求事項に基づいて要求又は必要に応じて同一であってもよいし異なってもよいことに留意されたい。

無線ネットワークアーキテクチャ５０は、各々が定められた無線アクセスサービス領域５４を提供する複数のローカルアクセスポイント５２により定められる。例えば図２を参照すると、無線ローカルアクセス領域３０は、無線アクセスサービス領域５４を定めるローカルアクセスポイント５２により提供することができ、各サービス領域５４は１以上のローカルアクセス領域３０を網羅することができる。各ローカルアクセスポイント５２は、関連する無線アクセスサービス領域５４内の移動体デバイス５８（例えば無線通信カードが実装されたラップトップコンピュータ）及びネットワークの間の通信を提供する例えばラジオ５６等の１個以上の通信デバイスを有してもよい。ラジオ５６は、要求又は必要に応じて構成され、公知であるように無線通信を提供することができる。例えば、各ラジオ５６は、トランシーバ、アンテナ、及び（i）特定のラジオ５６によりカバーされる無線アクセスサービス領域５４内の移動体デバイス５８、（ii）隣接する無線アクセスサービス領域５４内のラジオ、及び（iii）有線接続を介したネットワーク（例えば有線ＬＡＮ）のうち少なくとも一つと通信するためのルータを具備してもよい。

作動時に、典型的な一実施形態において、移動体デバイス５８は、4.9ＧHzの公共安全スペクトルで10個の１ＭHzチャンネル６０のうち１個を使用し、例えば図５に示された１組の周波数又はチャンネルを使用してローカルアクセスポイント５２と通信する。しかし、周波数範囲は要求又は必要に応じて変更可能であることに留意されたい。例えば、ラジオ５６は、ＩＥＥＥ802.11通信規格を使用し、WiFiと称されることが多い802.11b等の無線通信を提供してもよい。別の例として、ラジオはＩＥＥＥ802.16通信規格を使用し、WiMAXと称されることが多い無線通信を提供してもよい。種々の実施形態において、複数のアクセスポイントが同一の周波数を使用してもよく、この場合、例えば空間多様性又は時間多様性等の自己干渉を回避する方法が実施されることに留意されたい。

周波数の数は、移動体デバイス５８がローカルアクセスポイント５２と通信するようモザイク式の周波数計画及び周波数再使用モデルを可能にするよう選択可能である。本実施形態において、１アクセスポイントは、ローカルアクセスポイント５２と及び有線接続を介したネットワークと無線通信するために主アクセスポイント６２として構成される。例えば、図２に示される実施形態において、モザイク式配列内の中間アクセスポイントを主アクセスポイント６２として構成されてもよい。

ローカルアクセスポイント５２は、１組の周波数又はチャンネルを使用して主アクセスポイント６２と通信するよう構成されている。例えば、典型的な一実施形態において、主アクセスポイント６２は、4.9ＧHzの公共安全スペクトルで８個の５ＭHzチャンネル６０の組のうち単一のチャンネル（例えば単一周波数）を使用し、関連する各ローカルアクセスポイント５２と通信する。しかし、周波数範囲は要求又は必要に応じて変更可能であることに留意されたい。

ローカルアクセスポイント５２及び主アクセスポイント６２の無線アクセスサービス領域５４は、（例えば、図３に示された７個の無線アクセスサービス領域５４により定められた）無線通信セル７０を定める。無線通信セル７０内では、例えば各アクセスポイント（ローカルアクセスポイント５２及び主アクセスポイント６２の両方）は、一実施形態が約２Ｍbpsまでの通信速度を提供する点で、１組の周波数を使用して移動体デバイス５８との通信を提供する。さらに、各ローカルアクセスポイント５２は、一実施形態が約10Ｍbpsまでの通信速度を提供する点で、単一周波数を使用して主アクセスポイント６２との通信を提供する。

種々の実施形態において、１個の通信セル７０内の全ローカルアクセスポイント５２は、図４に示されるような帰路マクロ通信セル８０の要素を形成できる単一の帰路周波数を使用する。このため、複数（例えば図４に示される７個）の通信セル７０は、一実施形態においてモザイク式周波数計画を使用して帰路ネットワークに対して大規模周波数を再使用するよう構成される帰路マクロ通信セル８０を共に形成する。

典型的な一実施形態において、各通信セル７０は、有線帰路通信（例えばネットワークへの有線接続）を介してネットワークと通信する例えばアクセスポイントである帰路アクセスポイントとして構成された主アクセスポイント６２を有する。特にローカルアクセスポイント５２から帰路アクセスポイント（例えば主アクセスポイント６２）までの各通信セル７０内での通信は、図５に示されるように4.9ＧHzの公共安全スペクトルで８個の５ＭHzチャンネル７２のうち７個を使用して提供されてもよいことに留意されたい。例えば、ローカルアクセスポイント５２対移動体５８の通信に対しては10個の１ＭHz周波数チャンネルで、ローカルアクセスポイント５２対主アクセスポイント６２の通信に対しては８個の５ＭHz周波数チャンネルで、4.94〜4.99ＧHzの通信を提供してもよい。典型的な一実施形態において、図４を再度参照すると、10個の１ＭHz周波数チャンネルうちの７個及び８個の５ＭHz周波数チャンネルのうち７個を使用して通信を提供してもよい。しかし、１ＭHz周波数チャンネル及び５ＭHz周波数チャンネルの各々うちの１個のみ（又は７個未満）を使用してもよく、この場合、例えば空間多様性、時間多様性等の自己干渉を回避する方法が実施される。周波数範囲は要求又は必要に応じて変更可能であることに再度留意されたい。

種々の実施形態により、ローカルアクセスポイント５２が帰路ネットワーク内の自己干渉を低減又は根絶することができる。これらの実施形態において、帰路マクロ通信セル８０は、ネットワークが例えばＷＡＮ対移動体顧客のサービス品質（ＱｏＳ）を保証できる、移動体デバイス５８対アクセスポイント５２のリンクのバンド幅を超えるよう帰路リンクのバンド幅を構成できる。

このため、種々の実施形態において、複数のローカルアクセスポイント５２が、対応するローカルアクセスポイント５２に関連する各無線アクセスサービス領域５４内で異なる１周波数（例えば複数のローカル通信チャンネル）を使用して移動体デバイス５８と無線で通信し、各無線アクセスサービス領域５４内で使用される周波数と異なる単一の周波数（例えば主通信チャンネル）を使用して主アクセスポイント６２又は帰路アクセスポイントと無線で通信する無線通信アーキテクチャが提供される。典型的な一実施形態において、ローカルアクセスポイント５２は２個のラジオ５６を有し、一方のラジオは無線アクセスサービス領域５４内でローカルアクセスポイント５２及び移動体デバイス５８（例えば無線通信カードが実装されたラップトップコンピュータ）間に通信を提供するよう構成され、一方のラジオはローカルアクセスポイント５２及び主アクセスポイント６２間に通信を提供するよう構成される。このため、各無線アクセスサービス領域５４内でローカルアクセスポイント５２に対応する各第１ラジオ５６は第１組の周波数を使用して移動体デバイス５８と通信するよう構成され、各第２ラジオ５６は第１ラジオ５６の第１組の周波数のいずれとも異なる単一周波数を使用して主アクセスポイント６２と通信するよう構成される。第１及び第２のラジオ５６は、物理的に分離したラジオであってもよいし、複数のトランシーバを有する単一のラジオであってもよいことに留意されたい。

典型的な一実施形態において、図６のフローチャート９０に示されるような無線通信セル７０及び帰路マクロ通信セル８０内に通信が提供される。特に、工程９２において、一無線アクセスサービス領域５４（図２参照）内に移動体デバイス５８（図２参照）が存在するかどうかについて決定される。例えば、公知であるように、認識されたホットスポット内のネットワーク内でラップトップコンピュータがアクセスしようとしているかどうかについて決定される。移動体デバイス５８が存在する場合、工程９４において、割り当てられた周波数、例えば本明細書で説明した第１ラジオ５６を使用して無線アクセスサービス領域５４内でローカルアクセスポイント５２を介して移動体デバイス５８との無線通信が構築される。アクセスは権限を有する移動体デバイス５８（例えば安全接続）のみに与えられてもよいし、任意の移動体デバイス５８（例えば非安全接続）に与えられてもよいことに留意されたい。その後、工程９６において、例えばインタネットから情報をダウンロードするためにネットワークへのアクセス、又はＥメールのアカウントへのアクセスは、本明細書で説明した第２ラジオ６２等の割り当てられた周波数を使用して主アクセスポイント６２（図２参照）を介して提供される。このため、本明細書で説明したように異なる周波数を使用してローカルアクセスポイント５２及び主アクセスポイント６２を介して移動体デバイス５８からネットワークまでの通信が提供される。割り当てられた周波数は、例えば通信用途に基づいて要求又は必要に応じて選択可能であることに留意されたい。

工程９８において、例えば移動体デバイス５８がローカルアクセスポイント５２にまだアクセスしているかどうかを決定することにより、移動体デバイス５８が別の無線アクセスサービス領域５４に移動したかどうかを決定する。移動していない場合、工程１００で割り当てられた周波数で通信が維持される。別のローカルアクセスポイント５２によりカバーされる領域に移動体デバイスが移動した場合、新たなローカルアクセスポイント５２に対応した異なる無線アクセスサービス領域５４内で工程９４の通信が構築される。移動体デバイス５８が各通信セル７０内で実施される上述のと同じ工程で、異なる通信セル７０間を移動してもよいことに留意されたい。

このように、利用可能なバンド幅が別々の移動体周波数及び帰路周波数としてとっておかれ、移動体周波数は図３に示されるようなネットワーク拡張性を可能にするようモザイク式である。このモザイク式周波数配列を使用して、帰路通信用のマクロ周波数計画が提供される。７個の周波数再使用パターン（すなわち各通信セル７０内の７個のローカルアクセスポイント５２）が図示されているが、３、４、１４等の他の再使用パターンも使用可能である。さらに、帰路アクセスポイントを定めることができる各主アクセスポイント６２は有線帰路接続を有して説明されたが、例えば有線接続及び無線接続が交互である等の変形例であってもよい。加えて、通信セル７０の各々又は全てにおいて、「４」以外の異なる副セルを帰路アクセスポイントとして構成してもよい。また、副セルすなわち無線アクセスサービス領域５４は六角形として図示されているが、例えば長方形又は正方形等の異なる構成であってもよい。また、ローカルアクセスポイント５２対移動体デバイス５８の通信に対して移行が１ＭHz以外であり、ローカルアクセスポイント５２対主アクセスポイント６２の通信に対して移行が５ＭHz以外となるように、通信チャンネルを変更してもよい。

さらに、本発明の種々の実施形態に従って異なる無線ネットワークアーキテクチャを提供することができる。例えば、ミクロ周波数計画及びマクロ周波数計画を有するアーキテクチャの代わりに、単一周波数計画のみを有するアーキテクチャであってもよい。特に、例えば移動体デバイスとの通信用に微視的モザイクを有し、帰路通信用に巨視的モザイクを有するアーキテクチャの代わりに、単一組の周波数を有する単一レベルのモザイクであってもよい。

具体的には、本発明の種々の実施形態は、図７及び図８に示された複数の通信セル及び通信スキームを有する通信ネットワークを提供することができる。一般的に、これらの図面は、時間分割双方向（ＴＤＤ）エアリンク通信システムが例えば外部への送信及び内部への送信通信内容等の定期伝送を提供する通信ネットワークを示す。これにより、大容量及び大スループットのマルチホップメッシュを支持できるネットワークアーキテクチャが提供される。特に図７に図示されているように、無線ネットワークアーキテクチャ１１０は、正方形パターンの無線アクセスサービス領域５４を有して構成された複数の通信セル７０を使用して周波数通信スキームすなわち周波数通信計画を定める。無線ネットワークアーキテクチャ１１０は、一実施形態において図７に周波数２ないし９として特定された、ネットワークに利用できる８個の周波数を有するマルチホップＴＤＤネットワークを定める。異なる周波数の各々は、本明細書により詳細に説明されるように要求又は必要に応じて構成又は定められてもよい。各通信セル７０は、本実施形態において各通信セル７０の中心に位置して示されたアクセスポイント１１２を有する。各アクセスポイント１１２は、例えば図３に示されるようにラジオ５６を使用して２周波数（Ａ，Ｂ）のうちの一方で通信するよう構成されている。

特に図８に示されるように、通信セル７０は、複数の無線アクセスサービス領域５４を有するか、領域５４により定められる。各通信セル７０において、（Ａで指定される）第１周波数は、一実施形態において外部に送信される通信リンクを提供するよう構成することができ、例えばラジオ５６を有する基地局が複数の加入者（例えば無線アクセスサービス領域５４内の移動体デバイス５８）と通信できる基地局周波数として定義される。加えて、第１周波数はまた、例えば送信要求の際に、隣接又は周辺の通信セル７０内で通信を可能にする。（Ｂで指定される）第２周波数は、一実施形態において例えば一通信セル７０内の基地局及び通信要求する隣接又は周辺の別の通信セル７０内の基地局間の内部送信通信リンクを提供するよう構成することができる加入者周波数として定義される。例えば、図９に示されるように、（文字Ａで特定され通信セルＡとして本明細書で言及された）通信セル７０は、通信セルＡ内の任意の無線アクセスサービス領域５４内で、通信セルＡに関連したアクセスポイント１１２と、例えば移動体デバイス５８である任意の加入者との間を第１周波数（周波数９）上で基地局として通信するよう構成される。加えて、通信セルＡは加入者として作動し、通信セルＢとして特定される第２通信セル７０と第２周波数で通信し、通信セルＢの第１周波数（例えば基地局周波数）を使用して第２通信セル７０との通信を提供する。さらに、例えば通信セルＥに示されるような第１周波数は、隣接する通信セル７０、本実施形態では通信セルＢとして特定された通信セル７０へ通信するために基地局周波数として作動し、第２すなわち加入者周波数（周波数４）上で通信することができる。

このため、各通信セル７０は、アクセスポイント１１２及び通信セル７０内の任意の加入者の間で例えば基地局周波数である第１周波数で通信し、隣接する通信セル（例えば、第１通信セルからの通信を要求する隣接通信セル）に対する現在の加入者である隣接する通信セル７０では例えば別の通信セルとの加入者周波数である第２周波数で通信する。

通信セル７０間であり通信セル７０内である通信に関しては、ＴＤＤ通信スキーム又はメディアアクセス層が本明細書で説明するように提供される。具体的には、２周波数用のメディアアクセス層は、アクセスポイント１１２が両周波数で同時に送信又は両周波数で同時に受信するが、同時に一周波数で送信及び別の周波数で受信しないように調整される。このようにして、アクセスポイント１１２は自己干渉を回避する。調整された伝送の詳細は図１０に示され、ここでは隣接する２通信セル７０（図９に示されるような隣接する２通信セル７０）が通信している。例えば図１０に示されるように、メディアアクセス管理（ＭＡＣ）フレーム構造であってもよいＴＤＤフレーム構造は、半フレームとして定められてもよい２部分１２２，１２４に分割される。通信中、一方の部分は（i）例えば基地局が加入者に送信するダウンリンク（ＤＬ）フレーム、及び（ii）例えば加入者が基地局（又はアクセスポイント）に送信するアップリンク（ＵＬ）フレームとして定義することができる。作動時において、単一アクセスポイント１１２（図７及び図９参照）において、一方の周波数がダウンリンク通信モードにある場合、同時送受信を避けるために他方の周波数はアップリンク通信モードにある。隣接する通信セル７０において、一方の通信セル７０の加入者が隣接する通信セル７０の基地局と同期することができるために、ダウンリンク通信及びアップリンク通信の順序が逆である。

図９及び図１０に示されるように、通信内容は、周波数９上で移動体５８（通信セルＡに図示）からアクセスポイント１１２まで、周波数７上で通信セルＡ内のアクセスポイント１１２から通信セルＢ内のアクセスポイント１１２まで、次に周波数４上で通信セルＢ内のアクセスポイント１１２から通信セルＥ内のアクセスポイント１１２まで、最後に周波数２上で通信セルＥ内のアクセスポイント１１２から通信セルＦ内のアクセスポイント１１２までホップすることができる。図示されているように、単一周波数２を有する通信セルＦは、ネットワークへの有線帰路接続を有するよう構成されている。通信セルＦは基地局としてのみ作動するので、単一の周波数のみを要求する。

このため、周波数２（図７及び図９に図示）を有する通信セル７０上の単一の帰路接続は、例えば２５アクセスポイント１１２を支持することができる。通信は分離した周波数上にあり、アクセスポイント１１２は自己干渉を避けるよう設計されているので、干渉を伴うことなく、隣接する通信セル７０内のアクセスポイントからアクセスポイントへ同時に通信内容を通信することができる。このため、無線ネットワークアーキテクチャ１１０のスループットは各ホップでは低下しない。作動時において、スループットはホップ数に依存しない。従って、無線ネットワークアーキテクチャ１１０は、能力及びスループットが低下する問題がなく、代表的にはメッシュネットワークにより与えられる低い帰路コストの利点を提供する。一般に、無線ネットワークアーキテクチャ１１０はネットワークを通るトラフィックの動的ルーチングを可能にし、各アクセスポイント１１２が周辺の通信セル７０内の複数、例えば４個の周辺アクセスポイント１１２のうちの１個に通信内容を送ることを選択する。

このため、無線ネットワークアーキテクチャ１１０は通信混雑状態、ノード故障等を低減又は回避する。例えば図７に示されるように、周波数９上で移動体の通信内容を受信する（７，９）で特定されるアクセスポイント１１２は、図７にダッシュ線で支持された、周波数７の代わりに周波数８を使用して通信内容を迂回するよう制御され切り替えられ、通信内容をこの周波数で通信する別の通信セル７０に迂回する。このようにして、通信内容は、無線ネットワークアーキテクチャ１１０内の別の有線帰路接続（図示せず）に迂回することができる。このため、第１及び第２の周波数は、例えばアクセスポイントの故障、バンド幅の使用、通信トラフィックの流れ、及び通信優先順位のいずれかに基づいて動的に構成可能である。

また、本明細書で説明した種々の無線ネットワークアーキテクチャ内の通信は、通信プロトコル（例えばＩＥＥＥ802.16）内で変調スキーム、例えば公知の異なるエラー訂正及びコーディングを有するＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ変調スキームを使用して提供してもよい。さらに、アクセスポイント内及びアクセスポイント間で通信するためのプロトコル構成は、公知であるように例えばＩＥＥＥ802.16通信規格を使用して提供してもよい。

このため、本発明の種々の実施形態により提供される無線ネットワークアーキテクチャは、（i）無線帰路の使用によりアクセスポイントへの固定有線接続の数の減少、（ii）単一周波数バンドを使用して、加入者への外部への通信及び有線ネットワークに戻る内部への通信を提供するバンド幅の動的割当て、（iii）ネットワークのアクセスポイント間の周波数を割り当ててネットワーク内の通信内容間の干渉を低減又は回避する周波数計画、及び（iv）これらの機能のうちバンド内の副チャンネルの割当てにより、移動体デバイス対ローカルアクセスポイント及びローカルアクセスポイント対帰路通信の双方に同一の周波数バンドの使用を可能にする。

従って、同時通信は、本明細書で説明した異なる周波数を使用して干渉を伴うことなく、主アクセスポイントを介して（i）移動体デバイス及びローカルアクセスポイント、（ii）ローカルアクセスポイント及び他のローカルアクセスポイント、及び（iii）ローカルアクセスポイント及びネットワーク間に提供することができる。

本発明の実施形態に従った無線サービス領域を示すブロック図である。 本発明の実施形態に従った別の無線サービス領域を示すブロック図である。 本発明の実施形態に従った通信セルを具備する無線ネットワークアーキテクチャを示すブロック図である。 本発明の実施形態に従った図２に示された複数の通信セルを具備する帰路マクロ通信セルネットワークを示すブロック図である。 本発明の実施形態に従った通信周波数構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に従った一通信セル内での通信方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に従った複数の通信セルを具備する別の帰路マクロ通信セルネットワークを示すブロック図である。 本発明の実施形態に従った図７に示されるネットワークの単一通信セルを示すブロック図である。 本発明の実施形態に従った無線通信ネットワーク内で複数の通信セル間の通信の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に従った無線通信ネットワーク内で通信する通信スキームを示すブロック図である。

符号の説明

５４ 通信サービス領域
５８ 移動体デバイス
７０ 通信セル
１１０ 無線通信ネットワーク
１１２ アクセスポイント
１２２ 第１部分
１２４ 第２部分

Claims (16)

1. 少なくとも一つの通信サービス領域（５４）により各々が定められる複数の通信セル（７０）と、
   該複数の通信セル（７０）の異なる一つに各々が対応する複数のアクセスポイント（１１２）とを具備し、
   該アクセスポイント（１１２）の各々は、（i）第１通信セル（７０）内での少なくとも一つの通信サービス領域内の一加入者、及び（ii）第２通信セル（７０）内での一加入者の少なくとも一方との第１周波数で通信するよう構成されていると共に、第３通信セル（７０）内のアクセスポイントと第２周波数で通信するよう構成されていることを特徴とする無線通信ネットワーク。
2. 前記第１通信セル（７０）は、前記第１及び第２の周波数を使用して通信するよう構成された第１アクセスポイント（１１２）からなることを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
3. 前記第１通信セル（７０）内での少なくとも一つの通信サービス領域内の前記加入者は移動体デバイス（５８）からなることを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
4. 前記第２通信セル（７０）内での前記加入者は別のアクセスポイント（１１２）からなることを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
5. 時間分割双方向通信を使用して通信されることを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
6. 前記第１周波数は、時間分割双方向通信フレームの第１部分（１２２）の間、使用され、
   前記第２周波数は、前記時間分割双方向通信フレームの第２部分（１２４）の間、使用されることを特徴とする請求項５記載の無線通信ネットワーク。
7. 前記第１及び第２の部分（１２２，１２４）は、前記時間分割双方向通信フレームの第１及び第２の半フレームからなることを特徴とする請求項６記載の無線通信ネットワーク。
8. 前記第１周波数は双方向の外部へ送信する通信リンクを提供するよう構成されており、
   前記第２周波数は双方向の内部へ送信する通信リンクを提供するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
9. 前記第１周波数は、複数の通信セル（７０）のうちの一つにある加入者と通信するための基地局周波数を有し、
   前記第２周波数は、１アクセスポイント（１１２）の基地局が異なる１通信セル（７０）内の１アクセスポイントで別の基地局と通信するための加入者周波数を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
10. 通信時間フレームの間、前記第１及び第２の周波数により、送信及び受信のうち一方のみが提供されることを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
11. 前記第１及び第２の周波数は、アクセスポイントの故障、バンド幅の使用、通信トラフィックの流れ、及び通信優先順位のいずれかに基づいて動的に構成可能であることを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
12. 前記アクセスポイント（１１２）の少なくとも一つはネットワークへの有線接続を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
13. 前記アクセスポイントは、少なくとも一つの通信サービス領域内の前記加入者と、前記有線接続を有する前記アクセスポイントとの間のマルチホップ通信リンクを提供するよう構成されていることを特徴とする請求項１２記載の無線通信ネットワーク。
14. （i）前記第１及び第２の通信セル（７０）、（ii）前記第１及び第３の通信セル（７０）、及び（iii）前記第２及び第３の通信セル（７０）のうちの少なくとも一つは隣接する通信セルであることを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
15. 前記通信セルの各々は、複数の正方形の通信サービス領域を有するモザイク式構成で構成された複数の通信サービス領域を具備することを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
16. 少なくとも一つの通信サービス領域（５４）により各々が定められる複数の通信セル（７０）を設ける工程と、
    （i）前記少なくとも一つの通信サービス領域内の加入者及び（ii）異なる第１通信セル（７０）内のアクセスポイントのうちの少なくとも一方と第１周波数で通信するために複数の通信セルに対応して複数のアクセスポイント（１１２）を構成する工程と、
    時間分割双方向通信により提供される通信で、異なる第２通信セル（７０）内の別のアクセスポイントと第２周波数で通信するために複数のアクセスポイント（１１２）を構成する工程と
    を具備することを特徴とするネットワーク内での無線通信方法。

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