JP2012500599A - 高スループットモデムのためのマルチチャネルアーキテクチャ - Google Patents

Abstract

複数の空間ストリームを処理するために配置された複数のトランシーバを有するように構成される無線通信のための装置がここにおいて開示され、複数のトランシーバの各々は、複数のトランシーバのうちのその他のトランシーバと非同期的に及び同時に動作するように構成される。

Description

関連出願の相互参照
３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９に基づく優先権の主張
本特許出願は、“MULTICHANNEL ARCHITECTURE FOR 802.11 VERY HIGH THROUGHPUT MODEMS”（８０２．１１超高スループットモデムのためのマルチチャネルアーキテクチャ）という題名を有し、これの譲受人に対して譲渡され、ここにおいて引用されることでこれによって明示で組み入れられている、仮特許出願第６１／０９０，８４３号（出願日：２００８年８月２１日）に対する優先権を主張するものである。

以下の記述は、一般には、通信システムに関し、より具体的には、高スループットモデムのためのマルチチャネルアーキテクチャに関する。

無線通信システムに関して要求される帯域幅の要求増大という課題に対処するために、複数のユーザ端末がチャネルリソースを共有することによって単一のアクセスポイントと通信しその一方で高いデータスループットを達成させることを可能にするために異なる方式が開発されつつある。多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術は、次世代通信システムのための非常に一般的な技法として最近出現してきている１つの該手法である。ＭＩＭＯ技術は、幾つかの新たに出現してきている無線通信規格、例えば、電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１１規格において採用されている。ＩＥＥＥ８０２．１１は、短距離通信（例えば、数十メートル乃至数百メートル）に関するＩＥＥＥ８０２．１１委員会によって策定された一組のワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）エアインターフェース規格を表す。

次世代ＷＬＡＮは、毎秒１ギガビット（Ｇｂｐｓ）を超えるデータレートを対象にしている。主要な実現可能にする技術のうちの１つは、“マルチチャネル送信”であり、それは、帯域幅を複数のチャネルに増加させそれによってスループットを向上させることを目指している。その他のシステムと異なり、“マルチチャネル送信”を達成させることは、幾つかの理由により単純ではない。例えば、デバイスは、異なるチャネルにおいて非同期的に動作することが必要な場合があり、これらのチャネルは、送信モードにあるチャネルでの送信の結果受信モード動作では“感度低下状態”（ｄｅ−ｓｅｎｓｅｄ）になることがある。具体的には、幾つかの場合において、モデムの送信チャネル内の送信信号は、モデムの受信されたチャネル内の受信された信号と比較して１００ｄＢ以上強力である可能性がある。該強力な送信信号は、同じモデム内の受信機のフロントエンドを飽和させ、非直線性を発生させ、それによって受信機における信号の品質を低下させる可能性がある。マルチチャネルに関する他の懸念事項は、送信された信号をアナログからデジタルへの（ＡＤＣ）変換後に“エイリアシング”（ａｌｉａｓｉｎｇ）が発生して受信された信号内に入る可能性があることである。このエイリアシングは、受信機における信号の品質を低下させる可能性がある。

従って、上述される欠点のうちの１つ以上に対処することが望ましいであろう。

下記は、１つまたは複数の態様についての基本的な理解を可能にするために該態様の単純化された概要を示すものである。この概要は、すべての企図される態様について広範囲にわたって概説したものではなく、さらにすべての態様の主要な又は極めて重要な要素を特定すること及びいずれかの又はすべての態様の適用範囲を詳細に説明することのいずれも意図されていない。それの唯一の目的は、後述される発明を実施するための形態の準備段階として１つまたは複数の態様の幾つかの概念を単純化された形で提示することである。

種々の態様により、主題の革新（ｓｕｂｊｅｃｔ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）は、無線通信を提供するシステム及び／又は方法に関連し、通信のための装置は、複数の空間ストリームを処理するために配置された複数のトランシーバを有するように構成され、複数のトランシーバの各々は、複数のトランシーバのうちのその他のトランシーバと非同期的に及び同時に動作するように構成される。

他の態様においては、複数のトランシーバを用いて複数の空間ストリームを同時に及び非同期的に処理することを含む通信のための方法が提供される。

さらに他の態様においては、複数のトランシーバを用いて複数の空間ストリームを同時に処理するための手段と、複数のトランシーバを用いて複数の空間ストリームを非同期的に処理するための手段と、を含む通信のための装置が提供される。

さらに他の態様においては、複数の空間ストリームを非同期的にかつ同時に処理するために実行可能な命令とともに符号化された機械によって読み取り可能な媒体を含む通信のためのコンピュータプログラム製品が提供される。

さらに他の態様においては、ピアノード（peer node）のためのネットワークへのバックホール接続（backhaul connection）をサポートするように構成された無線ネットワークアダプタと、複数の空間ストリームを処理するために配置された複数のトランシーバと、を含むアクセスポイントが提供され、複数のトランシーバの各々は、その他の複数のトランシーバと非同期的にかつ同時に動作するように構成される。

上記の目的及び関連する目的を達成するために、１つまたは複数の態様は、以下において十分に説明され及び請求項において特に強調される特徴を備える。次の説明及び添付図面は、１つまたは複数の態様の一定の例示的態様を詳述するものである。しかしながら、これらの態様は、種々の態様の原理を採用することができる種々の方法のうちのほんのわずかを示すにすぎず、説明される態様は、すべての該態様及びその同等物を含むことが意図される。

本発明のこれらの態様及びその他の態様例が、以下の発明を実施するための形態において、及び添付される図において、説明される。
図１は、無線通信ネットワークを示した図である。 図２は、図１の無線通信ネットワークにおける無線ノード内のフロントエンド処理システムを含む無線ノードを示した図である。 図３は、図２のフロントエンド処理システムのためのハードウェア構成の例を示したブロック図である。 図４は、５ＧＨｚスペクトルプランを示した図である。 図５は、図１の無線通信ネットワークにおける無線ノード内の処理システムのためのハードウェア構成の例を示したブロック図である。 図６は、複数の空間ストリームを処理するための装置を示したブロック図である。

一般的な慣行により、図面の一部は、明確化を目的として簡略化することができる。従って、図面は、所定の装置（例えば、デバイス）又は方法のすべてのコンポーネントは描いていないことがある。最後に、明細書及び図の全体を通じて類似の特徴を示すために類似の数字を用いることができる。

詳細な説明

本発明の種々の態様が添付図を参照して以下においてさらに詳細に説明される。しかしながら、この発明は、数多くの異なる形態で具現化することができ、この開示全体を通じて提示されるいずれかの特定の構造又は機能に限定されるとは解釈されるべきでない。むしろ、これらの態様は、この開示が徹底的及び完全であり、さらに本発明の適用範囲を当業者に対して十分に伝達するようにするために提供される。ここにおける教示に基づき、本発明の適用範囲は、本発明のその他の態様とは無関係に実装されるか又は組み合わせて実装されるかにかかわらず、ここにおいて開示される本発明のあらゆる態様を網羅することが意図されることを当業者は評価すべきである。例えば、ここにおいて詳述される態様のうちのあらゆる数の態様を用いて装置を実装することができ又は方法を実践することができる。さらに、本発明の適用範囲は、ここにおいて詳述される本発明の種々の態様に加えての又はここにおいて詳述される本発明の種々の態様以外のその他の構造、機能、又は構造と機能を用いて実践される該装置又は方法を網羅することが意図される。ここにおいて開示される本発明のいずれの態様も、請求項の１つまたは複数の要素によって具現化することができることが理解されるべきである。

ここで、無線ネットワークの幾つかの態様が図１を参照して提示される。無線ネットワーク１００は、一般にノード１１０及び１２０として表される幾つかの無線ノードとともに示される。各無線ノードは、受信する及び／又は送信することができる。次の発明を実施するための形態において、ダウンリンク通信に関しては、用語“アクセスポイント”は、送信ノードを示すために用いられ、用語“アクセス端末”は、受信ノードを示すために用いられ、他方、アップリンク通信に関しては、用語“アクセスポイント”は、受信ノードを示すために用いられ、用語“アクセス端末”は、送信ノードを示すために用いられる。しかしながら、当業者は、アクセスポイント及び／又はアクセス端末に関してその他の用語又は名称を用いることができることを容易に理解するであろう。一例として、アクセスポイントは、アクセスポイントとして働く基地局、基地トランシーバ局、局、端末、ノード、アクセス端末、又はその他の何らかの適切な用語で呼ぶことができる。アクセス端末は、ユーザ端末、移動局、加入者局、局、無線デバイス、端末、ノード、又はその他の何らかの適切な用語で呼ぶことができる。この開示全体を通じて説明される種々の概念は、特定の名称にかかわらずすべての適切な無線ノードに対して適用されることが意図される。

無線ネットワーク１００は、アクセス端末１２０のためのカバレッジを提供するために地理上の地域全体に分散された任意の数のアクセスポイントをサポートすることができる。システムコントローラ１３０は、アクセスポイントの調整と制御、及びアクセス端末１２０のためのその他のネットワーク（例えば、インターネット）へのアクセスを提供するために用いることができる。簡略化のため、１つのアクセスポイント１１０が示される。アクセスポイントは、一般に、地理上のカバレッジ地域におけるアクセス端末に対してバックホールサービスを提供する固定された端末である。しかしながら、アクセスポイントは、幾つかの用途においては移動型であることができる。アクセス端末は、固定型又は移動型であることができ、アクセスポイントのバックホールサービスを利用するか又はその他のアクセス端末とのピアツーピア通信に従事する。アクセス端末の例は、電話（例えば、携帯電話）、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、デジタルオーディオヘッドプレーヤー（例えば、ＭＰ３プレーヤー）、カメラ、ゲームコンソール、又はその他のあらゆる適切な無線ノード、を含むことができる。

無線ネットワーク１００は、ＭＩＭＯ技術をサポートすることができる。ＭＩＭＯ技術を用いることで、アクセスポイント１１０は、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）を用いて同時に複数のアクセス端末１２０と通信することができる。ＳＤＭＡは、同時に異なる受信機に送信された複数のストリームが同じ周波数チャネルを共有すること、及びその結果としてより高いユーザ容量を提供することを可能にする多元接続方式である。これは、各データストリームを空間でプリコーディングし、各々の空間でプリコーディングされたストリームをダウンリンクにおいて異なる送信アンテナを通じて送信することによって達成される。空間でプリコーディングされたデータストリームは、異なる空間シグナチャ（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を有する状態でアクセス端末に到着し、それは、各アクセス端末１２０がそのアクセス端末１２０向けのデータストリームを復元することを可能にすることができる。アップリンクにおいては、各アクセス端末１２０は、空間でプリコーディングされたデータストリームを送信し、それは、アクセスポイント１１０が各々の空間でプリコーディングされたデータストリームのソースを特定することを可能にする。

１つまたは複数のアクセス端末１２０が、一定の機能を可能にするために複数のアンテナを装備することができる。この構成では、アクセスポイント１１０における複数のアンテナは、追加の帯域幅又は送信電力なしでデータスループットを向上させるために多アンテナのアクセスポイントと通信するために用いることができる。これは、送信機における高データレート信号を、異なる空間シグナチャを有する複数のより低いレートのデータストリームに分割し、それによって受信機がこれらのストリームを複数のチャネルに分離すること及びこれらのストリームを適切に結合して高レートのデータ信号を復元することを可能にすることによって達成させることができる。

以下の開示の一部は、ＭＩＭＯ技術もサポートするアクセス端末を説明する一方で、アクセスポイント１１０は、ＭＩＭＯ技術をサポートしないアクセス端末をサポートするように構成することもできる。この手法は、アクセス端末のより古いバージョン（すなわち、“レガシー端末”）が無線ネットワークにおいて展開された状態を維持することを可能にし、その一方で、より新しいＭＩＭＯアクセス端末を適宜導入することを可能にすることができる。

下記の詳細な説明では、本発明の種々の態様が、任意適当な無線技術、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、をサポートするＭＩＭＯシステムを参照して説明される。ＯＦＤＭは、精密な周波数において間隔があけられた幾つかの副搬送波にわたってデータを分散させる拡散スペクトル技法である。この間隔は、受信機が副搬送波からデータを復元することを可能にする“直交性”を提供する。ＯＦＤＭシステムは、ＩＥＥＥ８０２．１１、又は何らかのその他のエアインターフェース規格を実装することができる。その他の適切な無線技術は、例として、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、又はその他の適切な無線技術、又は適切な無線技術のあらゆる組み合わせ、を含む。ＣＤＭＡシステムは、ＩＳ−２０００、ＩＳ−９５、ＩＳ−８５６、ワイドバンド−ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）、又は何らかのその他の適切なエアインターフェース規格を用いて実装することができる。ＴＤＭＡシステムは、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ（登録商標））又は何らかのその他の適切なエアインターフェース規格を実装することができる。当業者は容易に理解することになるであろうように、この発明の種々の態様は、いずれの特定の無線技術及び／又はエアインターフェース規格にも限定されない。

１つの態様により、複数の超高スループット（ＶＨＴ）チャネルでの非同期的なデータの送信を可能にするマルチチャネルアーキテクチャが提示される。ＶＨＴチャネルは、隣接する２０ＭＨｚチャネルの組であるとここにおいて定義される。一態様においては、ＶＨＴチャネルは、１つの２０ＭＨｚチャネルから成ることができる。他の態様においては、ＶＨＴチャネルは、幅が１００ＭＨｚで、５つの隣接する２０ＭＨｚチャネルから成ることができる。マルチチャネルアーキテクチャは、送信モードにあるチャネルでの送信によって引き起こされた受信モードでのチャネルの感度低下を回避する。マルチチャネルアーキテクチャは、スループットの実質的な向上に結びつく。典型的には、システムのコスト／複雑さを低く維持するために、アクセスポイント１１０によってサポートされるＶＨＴチャネルの数は、アクセス端末によってサポートされたＶＨＴチャネルの数よりも多いことができる。一態様において、アクセスポイント１１０のみが複数のＶＨＴチャネルをサポートし、他方、アクセス端末１２０は、アクセスポイント１１０によってサポートされたＶＨＴチャネルの組から１つのＶＨＴチャネルのみをサポートする。該システム構成は、アクセス端末１２０におけるコスト／複雑さを低減させる。アクセスポイント１１０は、成功裏のデータ送信確率を向上させるために及び新しいチャネルにおける軽システム負荷（ｌｉｇｈｔ ｓｙｓｔｅｍ ｌｏａｄｉｎｇ）から利益を得るために新しいＶＨＴチャネルに移行するようにアクセス端末１２０に命令することができる。アクセス端末１２０は、データ送信確率を向上させるために及び新しいチャネルにおける軽システム負荷から利益を得るために、又は他のＶＨＴチャネルからの感度低下及びエイリアシングを最小にするために新しいＶＨＴチャネルに移行することを動的に選択することができる。

アクセスポイント１１０の詳細が以下の図及び説明において示される。示されるように、アクセスポイント１１０は、非同期的な方法で複数のＶＨＴチャネルにおいて送信／受信する。一態様において、これは、複数のバルク音響波（ＢＡＷ）フィルタ、アナログＲＦフィルタ及び異なるＶＨＴチャネル間のアンテナ間隔を用いて可能にされる。

図２は、ＰＨＹ層の信号処理機能の例を示す概念的ブロック図である。送信モードにおいて、ＴＸデータプロセッサ２０２は、受信ノードでの前方誤り訂正（ＦＥＣ）を容易にするためにＭＡＣ層からデータを受信してそのデータを符号化（例えば、ターボ符号化）するために用いることができる。符号化プロセスの結果、変調シンボルのシーケンスを生成するためにＴＸデータプロセッサ２０２によってまとめてブロックすること及び信号点配置にマッピングすることができる符号シンボルのシーケンスが得られる。

ＯＦＤＭを実装する無線ノードにおいては、ＴＸデータプロセッサ２０２からの変調シンボルをＯＦＤＭ変調器２０４に提供することができる。ＯＦＤＭ変調器は、変調シンボルを平行なストリームに分割する。各ストリームは、ＯＦＤＭ副搬送波にマッピングされ、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いていっしょに結合されて時間領域ＯＦＤＭストリームが生成される。

ＴＸ空間プロセッサ２０６は、ＯＦＤＭストリームに対して空間処理を行う。これは、各ＯＦＤＭを空間でプリコーディングして各々の空間でプリコーディングされたストリームをトランシーバ２０６を介して異なるアンテナ２０８に提供することによって完遂させることができる。各送信機２０６は、無線チャネルでの送信のために各々のプリコーディングされたストリームとともにＲＦ搬送波を変調する。

受信モードにおいて、各トランシーバ２０６は、その各々のアンテナ２０８を通じて信号を受信する。各トランシーバ２０６は、ＲＦ搬送波上の変調された情報を復元し及びその情報をＲＸ空間プロセッサ２１０に提供するために用いることができる。

ＲＸ空間プロセッサ２１０は、無線ノード２００に向けられた空間ストリームを復元するために情報に対して空間処理を行う。空間処理は、チャネル相関行列逆転（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ（ＣＣＭＩ）、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）、ソフト干渉除去（Ｓｏｆｔ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）（ＳＩＣ）、又は何らかのその他の適切な技法に従って行うことができる。複数の空間ストリームが無線ノード２００に向けられている場合は、それらは、ＲＸ空間プロセッサ２１０によって結合することができる。

ＯＦＤＭを実装する無線ノードにおいて、ＲＸ空間プロセッサ２１０からのストリーム（又は結合されたストリーム）は、ＯＦＤＭ復調器２１２に提供される。ＯＦＤＭ復調器２１２は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて時間領域から周波数領域にストリーム（又は結合されたストリーム）を変換する。周波数領域信号は、ＯＦＤＭ信号の各副搬送波のための別個のストリームを備える。ＯＦＤＭ復調器２１２は、各副搬送波で搬送されたデータ（すなわち、変調シンボル）を復元し、そのデータを多重化して変調シンボルのストリームにする。

ＲＸデータプロセッサ２１４は、変調シンボルを変換して信号点配置内の正確な点に戻すために用いることができる。無線チャネル内の雑音及びその他の擾乱に起因し、変調シンボルは、原信号点配置内における点の正確な位置に対応しないことがある。ＲＸデータプロセッサ２１４は、受信された点と信号点配置内での有効なシンボルの位置との間の最小の距離を見つけ出すことによっていずれの変調シンボルが送信された可能性が最も高いかを検出する。これらの軟判定（ｓｏｆｔ ｄｅｃｉｓｉｏｎ）は、ターボ符号の場合においては、例えば、所定の変調シンボルと関連づけられた符号シンボルの対数尤度比（ＬＬＲ）を計算するために用いることができる。ＲＸデータプロセッサ２１４は、当初に（ｏｒｉｇｉｎａｌｌｙ）送信されたデータをＭＡＣ層に提供する前にそのデータを復号するために符号シンボルＬＬＲのシーケンスを用いる。

図３は、アクセスポイント１１０等のアクセスポイントのためのフロントエンドアーキテクチャ３００の信号処理機能の例を示した概念的ブロック図であり、アーキテクチャ３００は、複数のチャネルモジュール３０２ａ乃至ｎを含む。チャネルモジュール３０２ａのコンポーネントは、全チャネルモジュール３０２ａ乃至３０２ｎの機能及び動作を説明するために用いられる。示されるように、チャネルモジュール３０２ａは、受信側と送信側とを含む。

受信側においては、バルク音響波（ＢＡＷ）フィルタ３１０ａは、アンテナ３０４ａから受信された信号をフィルタリングする。ＶＨＴチャネルの各々が分離（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を要求するため、各ＶＨＴチャネルは、別個のアンテナ３０４ａ乃至ｎによって提供することができる。一態様において、各アンテナ３０４ａ乃至ｎは、２乃至１０ラムダの間隔だけ、又はアクセスポイント１１０の物理的構成に依存してそれ以上、互いに分離される。これは、約２０ｄＢの分離を提供する。さらに、アンテナ３０４ａ乃至ｎは、アンテナアンテナ３０４ａ乃至ｎ間においてさらなる分離を提供するために異なる偏波を有することができる。

ＢＡＷフィルタ３１０ａからのフィルタリングされた信号は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）３２２ａに提供される。ＬＮＡ３２２ａは、アンテナ３０４ａによって取得されてＢＡＷフィルタ３１０ａによってフィルタリングされた信号を増幅する。フロントエンドアーキテクチャ３００の受信側の全体的な雑音指数は最初の幾つかの処理段階によって有意な影響を受けるため、ＬＮＡ３２２ａは、受信側のフロント部に配置される。ＬＮＡ３２２ａを用いることで、フロントエンドアーキテクチャ３００の受信側のすべての後続する段の雑音が、ＬＮＡ３２２ａの利得によって低減される。しかしながら、ＬＮＡ３２２ａによって生じた雑音は、受信された信号の中に直接注入される。従って、システムの後段においてこの信号の取り出しを可能にするためにＬＮＡ３２２ａが可能な限り少ない雑音及び歪みを加える一方で希望される信号電力を増大させるのが好ましい。

ミキサ３２４ａは、ＬＮＡ３２２ａから信号を受信する。ミキサの目的は、ＲＦ信号を同調可能アナログフィルタ３３０ａに送信する前にＩＦ又はベースバンド信号にダウンコンバージョンすることである。同調可能アナログフィルタ３３０ａは、希望されない信号をフィルタリングして除去し、選択された周波数及び信号が通過するのを許可する。フィルタは、ＶＨＴチャネル帯域幅に対処するために１つまたは複数の隣接する２０ＭＨｚチャネルに“同調させる”ことができる。このため、各々の同調可能アナログフィルタ３３０ａ乃至ｎは、特定のチャネルのためにフィルタリングするために用いることができる。

アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）３４２ａは、同調可能アナログフィルタ３３０ａからのフィルタリングされた信号を受信し、アナログ信号をデジタル信号に変換する。ＡＤＣ３４２ａは、８ビットのサンプリングを有する同調可能アナログフィルタ３３０ａの帯域幅の少なくとも２倍のサンプリングレートでアナログ信号をサンプリングする。デジタル信号は、デジタルベースバンド（ＢＢ）フィルタ３４４ａに出力される。

ＢＢフィルタ３４４ａは、デジタル信号をフィルタリングし、高速フーリエ変換ユニット（ＦＦＴ）３４６ａに送信される信号を抽出する。ＦＦＴ３４６ａは、信号を復調器３４８ａに送信する前に、それを時間領域から周波数領域に変換してそれの大きさ成分（ｍａｇｉｎｉｔｕｄｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）と位相成分に分離する。

復調器３４８ａは、信号を復号してデータシンボル（変調シンボル）を抽出し、バックエンド受信機データプロセッサ（示されていない）よる処理のためにシンボルのストリームを渡す。

送信側においては、変調器３５２ａは、データストリームを処理し、逆高速フーリエ変換ユニット（ＩＦＦＴ）３５４ａのための変調されたシンボルのストリームを生成する。

ＩＦＦＴ３５４ａは、変調シンボルのシーケンスを、ベースバンド（ＢＢ）フィルタ３５６ａに送信される時間領域ストリームに変換する。

ＢＢフィルタ３５６ａは、時間領域ストリームを受信し、画像が雑音指数を少なくとも１５ｄＢ下回るようにするためにさらなる雑音除去（ｎｏｉｓｅ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）を提供する。

デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）３５８ａは、１２ビット信号に基づき、デジタル信号を同調可能アナログフィルタ３３０ａに送信するためにアナログシンボルに変換する。

信号がフィルタリングされてミキサ３６２ａに送信された後は、それは、可変利得増幅器（ＶＧＡ）３６４ａに送信される。ＶＧＡ３６４ａは、ＢＡＷフィルタ３１０ａに整合された信号を提供する。

ＢＡＷフィルタ３１０ａは、アンテナ３０４ａを用いて信号を送信する。ＢＡＷフィルタ３１０ａは、約４０ｄＢの分離を提供し、同調可能アナログフィルタ３３０ａは、約５０ｄＢの分離を提供する。

下記は、フロントエンドアーキテクチャ３００に関するより悪い事例における計算を説明する。モデムが＋２０ｄＢｍにおいてチャネルＡで送信中であり、−９０ｄＢｍ（〜０ｄＢ ＳＮＲ）においてチャネルＢでパケットを受信中であると仮定する。さらに、２０ｄＢのアンテナ分離及び４０ｄＢのＢＡＷフィルタ除去（ｆｉｌｔｅｒ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）を仮定し、画像は、−４０ｄＢｍであり、チャネルＢにおける受信機パケットは−９０ｄＢｍである。これで、画像電力は、ＬＮＡ及びミキサの線形範囲内にあるべきであり、高調波も非直線性も生成されない。同調可能アナログフィルタは、他の５０ｄＢの除去を提供し、画像Ａ電力を−９０ｄＢｍにする。１ビットのＡＤＣの追加のオーバーヘッド（９ビットＡＤＣ）を用いることで、３つの該画像チャネルに対処することができる。デジタルＢＢフィルタは、画像が雑音指数を少なくとも１５ｄＢ下回るように他の１５ｄＢの除去を提供する。

追加のアーキテクチャに関する考慮事項は次の通りである。２０ｎＭＨｚのＶＨＴチャネル帯域幅をサポートすることができ、ここで、ｎ＝１、２、３、４である。調整可能なＡＤＣサンプリングレートは、４０ｎＭＨｚであることができる。調整可能なアナログデジタルフィルタ帯域幅は、２０ｎＭＨｚであることができ、調整可能なＦＦＴ／ＩＦＦＴ帯域幅は、２０ｎＭＨｚであることができる。さらに、全チャネルのためのＢＢ処理が、面積を低減させるために同じチップ上であることができる。チャネルごとの独立したＡＤＣ及びＤＡＣを用いることができる。面積を低減させるために全チャネルのためのＲＦ処理が同じチップ上であることができるが、処理は、分離を向上させるために別々のチップ上で行うことができる。全チャネルにわたって共有された局部発振が存在することができる。

図４は、５ＧＨｚスペクトル使用プランを有するテーブル４００を示す。示されるように、各局は、各々が２０ＭＨｚの幅である最大で約２４のチャネルを用いることができる。この図においては、指定されたチャネルの各々に関して、送信周波数が示される。チャネル４０乃至４８は、Ｕ−ＮＩ下側帯域（ｌｏｗｅｒ ｂａｎｄ）に属し、５２乃至６４は、Ｕ−ＮＩ中央帯域（ｍｉｄｄｌｅ ｂａｄ）に属し、約１２チャネルが中央−上側帯域にあり、チャネル１４９乃至１６１は、Ｕ−ＮＩ上側帯域（ｕｐｐｅｒ ｂａｎｄ）にある。

本発明の態様によるマルチチャネルモデムに関する要求事項は次の通りである。アクセスポイントは、下記の警告（caveats）を同時に受ける複数のＶＨＴチャネルにわたって非同期的に送信及び受信することができる。ＶＨＴチャネルは、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、８０ＭＨｚ又は１００ＭＨｚの幅のいずれかであることができ、２０ＭＨｚから４０ＭＨｚに帯域幅を拡張するための機構を規定する８０２．１１ｎプロトコル拡張を用いてこれらの帯域幅で切り替わることができる。各ＶＨＴチャネルは、チャネルの感度低下に対して保護するために〜８０乃至１００ＭＨｚだけ分離しなければならない。正確な帯域幅の分離は、ＲＦ ＢＡＷフィルタのコスト及び能力によって決定される。より小さい帯域幅分離は、モデムがより多くの数のチャネルをサポート可能であることを意味する。

ＡＰのための複数のＶＨＴチャネルにおける非同期的な送信／受信を許容する主な理由は、次の通りである。アクセスポイントのＶＨＴチャネルを、すべてを同期的に送信又は受信することに制限することは、２次ＶＨＴチャネルでのネットワーク割り振りベクトル（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）（ＮＡＶ）モニタリング能力及び引き続くスループット利得を制限するおそれがある。これは、モデムが１次チャネルで送信している間に２次チャネルでのトラフィックに応答しなくなる（ｄｅａｆ）ためである。ＮＡＶは、無線媒体への送信を開始することができないときに各局によって維持される時間のインジケータであることに注意すること。ＮＡＶ情報は、その他の局がどれだけの時間媒体を占有する意図であるについてのそれらによる連絡から各局によって導き出される。

図５は、無線ノード内の処理システム５００のためのハードウェア構成例を示した概念図である。この例においては、処理システム５００は、一般にバス５０２によって表されるバスアーキテクチャを用いて実装することができる。バス５０２は、処理システム５００の特定の用途及び全体的な設計上の制約に依存してあらゆる数の相互接続バス及びブリッジを含むことができる。バスは、プロセッサ５０４と、機械によって読み取り可能な媒体５０６と、バスインターフェース５０８とを含む種々の回路をひとつにリンクする。バスインターフェース５０８は、バス５０２を介してとりわけ処理システム５００にネットワークアダプタ５１０を接続するために用いることができる。ネットワークインターフェース５１０は、ＰＨＹ層の信号処理機能を実装するために用いることができる。アクセス端末１１０（図１参照）の場合は、ユーザインターフェース５１２（例えば、キーパッド、ディスプレイ、ジョイスティック、等）もバスに接続することができる。バス５０２は、タイミング源、周辺装置、電圧調整器、電力管理回路、等の種々のその他の回路もリンクすることができ、これらは、当業においてよく知られており、これ以上は説明されない。

プロセッサ５０４は、バス及び一般的な処理の管理を担当し、機械によって読み取り可能な媒体５０８に格納されたソフトウェアの実行を含む。プロセッサ５０８は、１つまたは複数の汎用及び／又は特殊目的のプロセッサを用いて実装することができる。例は、マイクロプロセッサと、マイクロコントローラと、ＤＳＰプロセッサと、ソフトウェアを実行することができるその他の回路と、を含む。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウエア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、又はその他のいずれで呼ばれるかにかかわらず、命令、データ、又はそれらの組み合わせを広義で意味すると解釈されるものとする。機械によって読み取り可能な媒体は、例として、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、フラッシュメモリ、ＲＯＭ（読み取り専用メモリ）、ＰＲＯＭ（プログラマブル読み取り専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ）、レジスタ、磁気ディスク、光学ディスク、ハードドライブ、又はあらゆるその他の適切な記憶媒体、又はそれらの組み合わせを含むことができる。機械によって読み取り可能は、コンピュータプログラム製品内において具現化することができる。コンピュータプログラム製品は、パッケージング材料を備えることができる。

図５に示されるハードウェア実装においては、機械によって読み取り可能な媒体５０６は、プロセッサ５０４から分離した処理システム５００の一部として示される。しかしながら、機械によって読み取り可能な媒体５０６、又はそのいずれかの部分、は、処理システム５００の外部に存在できることを当業者は容易に評価するであろう。一例として、機械によって読み取り可能な媒体５０６は、送信ライン、データによって変調された搬送波、及び／又は無線ノードから分離されたコンピュータ製品を含むことができ、それらはすべて、バスインターフェース５０８を通じてプロセッサ５０４によってアクセス可能である。代替として又はさらに加えて、機械によって読み取り可能な媒体５０４、又はそのいずれかの部分は、キャッシュ及び／又は汎用レジスタファイルの場合のように、プロセッサ５０４内に組み入れることができる。

処理システム５００は、プロセッサ機能を提供する１つまたは複数のマイクロプロセッサ及び機械によって読み取り可能な媒体５０６の少なくとも一部分を提供する外部メモリを有する汎用処理システムとして構成することができ、これらはすべて、外部のバスアーキテクチャを通じてその他のサポート回路とともにひとつにリンクされる。代替として、処理システム５００は、この開示全体において説明される種々の機能を果たすことができる、プロセッサ５０４、バスインターフェース５０８、ユーザインターフェース５１２（アクセス端末の場合）、サポート回路（示されていない）、及び単一のチップに組み込まれた機械によって読み取り可能な媒体５０６の少なくとも一部分を有するＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を用いて、又は、１つまたは複数のＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）、コントローラ、ステートマシン、ゲーテッド（ｇａｔｅｄ）ロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、又はその他の適切な回路、又は回路の組み合わせを用いて実装することができる。当業者は、特定の用途及び全体的なシステムに対して課せられた全体的な設計上の制約に依存して処理システム５００のための説明された機能をどのように実装するのが最良であるかを認識するであろう。

機械読み取り可能媒体５０６は、幾つかのソフトウェアモジュールとともに示される。ソフトウェアモジュールは、プロセッサ５０４によって実行されたときに処理システム５００に種々の機能を行わせる命令を含む。各ソフトウェアモジュールは、単一の記憶デバイス内に常駐すること又は複数の記憶デバイスに分散させることができる。一例として、ソフトウェアモジュールは、トリガイベントが生じたときにハードドライブからＲＡＭ内にローディングすることができる。ソフトウェアモジュールの実行中には、プロセッサ５０４は、アクセス速度を高めるために命令の一部をキャッシュ内にローディングすることができる。１つまたは複数のキャッシュラインをプロセッサ５０４による実行のために汎用レジスタファイル内にローディングすることができる。以下においてソフトウェアモジュールの機能に言及するときには、該機能は、そのソフトウェアモジュールからの命令を実行するときにプロセッサ５０４によって実装されることが理解されるであろう。一態様において、複数の空間ストリームを同時に処理するためのモジュール５１８が提供される。モジュール５１８は、一態様においては非同期的にストリームを処理することも可能である。

図６は、空間ストリームを処理するために動作可能な種々のモジュールを有する無線通信のための典型的な装置６００を示したブロック図である。複数のトランシーバを用いて複数の空間ストリームを処理するために同時空間ストリーム処理モジュール６０２が用いられる。非同期空間ストリーム処理モジュール６０４は、複数のトランシーバを用いて複数の空間ストリームを非同期的に処理することができる。

ソフトウェアモジュールに関して説明されるステップのいずれの特定の順序又は階層も、無線ノードの例を提供するために提示されていることが理解される。設計上の選好に基づき、ステップの特定の順序又は階層は、本発明の適用範囲内にとどまりつつ変更可能であることが理解される。

本発明の種々の態様は、ソフトウェア実装として説明されているが、この開示全体を通じて提示される種々のソフトウェアモジュールは、ハードウェア、又はソフトウェアとハードウェアのあらゆる組み合わせ内に実装することができることを当業者は容易に評価するであろう。これらの態様がハードウェア又はソフトウェアのいずれに実装されるかは、特定の用途及び全体的システムに対して課せられた設計上の制約事項に依存する。当業者は、説明されている機能を各々の特定の用途に合わせて種々の形で実装することができるが、該実装決定は、本開示の適用範囲からの逸脱を生じさせるものであるとは解釈すべきではない。

前記の説明は、当業者が本発明の全適用範囲を十分に理解することを可能にするために提供される。ここにおいて開示される種々の構成に対する修正は、当業者にとって容易に明確になるであろう。以上のように、請求項は、ここにおいて説明される本発明の種々の態様に限定されることが意図されるものではなく、請求項の文言に一致する限りにおいて完全な適用範囲が認められるべきであり、単数形の要素への言及は、その旨が特記されない限り“１つ及び１つのみ”を意味することは意図されず、むしろ“１つまたは複数”（one or more）であることを意味することが意図される。別段特記されない限り、言葉“幾つか”は、１つ以上を意味する。当業者にとって既知であるか又はのちに知られることになる、本開示全体を通じて説明される種々の態様の要素のすべての構造上の及び機能上の同等物は、ここにおいて引用されることで明示でここに組み入れられており、請求項によって包含されることが意図される。さらに、ここにおいて開示される何物も、該開示が請求項において明示されるかどうかにかかわらず公衆に開放されることは意図されない。いずれの請求項要素も、その要素が句“ための手段”を用いて明示されない限り、又は方法請求項の場合はその要素が句“ためのステップ”を用いて記述されない限り、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２、第６段落の規定に基づいて解釈されるべきではない。

プロセッサ５０４は、バス及び一般的な処理の管理を担当し、機械によって読み取り可能な媒体５０８に格納されたソフトウェアの実行を含む。プロセッサ５０４は、１つまたは複数の汎用及び／又は特殊目的のプロセッサを用いて実装することができる。例は、マイクロプロセッサと、マイクロコントローラと、ＤＳＰプロセッサと、ソフトウェアを実行することができるその他の回路と、を含む。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウエア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、又はその他のいずれで呼ばれるかにかかわらず、命令、データ、又はそれらの組み合わせを広義で意味すると解釈されるものとする。機械によって読み取り可能な媒体は、例として、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、フラッシュメモリ、ＲＯＭ（読み取り専用メモリ）、ＰＲＯＭ（プログラマブル読み取り専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ）、レジスタ、磁気ディスク、光学ディスク、ハードドライブ、又はあらゆるその他の適切な記憶媒体、又はそれらの組み合わせを含むことができる。機械によって読み取り可能媒体は、コンピュータプログラム製品内において具現化することができる。コンピュータプログラム製品は、パッケージング材料を備えることができる。

Claims (61)

1. 通信のための装置であって、
   複数の空間ストリームを処理するために配置された複数のトランシーバを備え、前記複数のトランシーバの各々は、前記複数のトランシーバのうちのその他のトランシーバと非同期的に及び同時に動作するように構成される、装置。
2. 任意所定の時点において前記複数のトランシーバの部分組は受信機モードにあり、前記複数のトランシーバの部分組は送信モードにある請求項１に記載の装置。
3. 前記複数のトランシーバの各々は、少なくとも１つのその他のトランシーバと異なるアクセスプロトコルをサポートするようにさらに構成される請求項１に記載の装置。
4. 前記複数のトランシーバの各々は、少なくとも１つのその他のトランシーバと異なる周波数チャネルをサポートするようにさらに構成される請求項１に記載の装置。
5. 前記複数のトランシーバは、アクセスポイントが前記アクセスポイントによってサポートされる複数の周波数チャネルのうちの１つで通信する１つのトランシーバのみを備えるアクセス端末をサポートするために複数の周波数チャネルをサポートする請求項１に記載の装置。
6. 前記アクセス端末は、前記アクセスポイントによってサポートされるいずれかの周波数チャネルに自律的に切り替わることができる請求項５に記載の装置。
7. 前記アクセスポイントは、前記アクセスポイントによってサポートされるいずれかの周波数チャネルで通信するために前記アクセス端末を切り替えることができる請求項５に記載の装置。
8. 前記複数のトランシーバは、複数のノードと通信するために前記複数の空間ストリームを処理するようにさらに構成される請求項１に記載の装置。
9. 前記複数のトランシーバの各々のチャネル帯域幅は、独立して調整可能である請求項１に記載の装置。
10. 前記複数のトランシーバは、少なくとも２つのアンテナを備える請求項１に記載の装置。
11. 前記少なくとも２つのアンテナにおける各々のアンテナは、異なる偏波又はビームパターンを有する請求項１０に記載の装置。
12. 前記複数のトランシーバの各々は、増幅器と、前記増幅器とその各々のアンテナとの間のバンドパスフィルタと、をさらに備える請求項１０に記載の装置。
13. 前記バンドパスフィルタの各々は、バルク音響波フィルタを備える請求項１２に記載の装置。
14. 前記複数のトランシーバの各々は、前記増幅器及び前記バンドパスフィルタを有する受信機を備え、前記増幅器は、低雑音増幅器を備える請求項１２に記載の装置。
15. 前記複数のトランシーバの各々は、前記増幅器及び前記バンドパスフィルタを有する送信機を備え、前記増幅器は、可変利得増幅器を備える請求項１２に記載の装置。
16. 前記複数のトランシーバの各々は、少なくとも１つのその他のミキサと独立して同調可能なミキサを備える請求項１に記載の装置。
17. 前記複数のトランシーバの各々は、ＦＦＴを有する受信機と、ＩＦＦＴを有する送信機と、を備える請求項１に記載の装置。
18. 前記複数のトランシーバの各々は、少なくとも１つのその他のフィルタと独立して同調可能なフィルタを備える受信機を備える請求項１に記載の装置。
19. 前記フィルタは、アナログフィルタを備える請求項１８に記載の装置。
20. 前記フィルタは、デジタルフィルタを備える請求項１８に記載の装置。
21. 通信のための方法であって、
    複数のトランシーバを用いて複数の空間ストリームを同時に及び非同期的に処理することを備える、方法。
22. 少なくとも１つのその他のトランシーバと異なるアクセスプロトコルをサポートする前記複数のトランシーバの各々をさらに備える請求項２１に記載の方法。
23. 少なくとも１つのその他のトランシーバと異なる周波数チャネルをサポートする前記複数のトランシーバの各々をさらに備える請求項２１に記載の方法。
24. 前記複数のトランシーバは、アクセスポイントが前記アクセスポイントによってサポートされる前記周波数チャネルのうちの１つで通信する１つのトランシーバのみを備えるアクセス端末をサポートするために複数の周波数チャネルをサポートする請求項２１に記載の方法。
25. 前記アクセス端末は、前記アクセスポイントによってサポートされるいずれかの周波数チャネルに自律的に切り替わることができる請求項２４に記載の方法。
26. 前記アクセスポイントは、前記アクセスポイントによってサポートされるいずれかの周波数チャネルで通信するために前記アクセス端末を切り替えることができる請求項２４に記載の装置。
27. 複数のノードと通信するために前記複数の空間ストリームを処理することをさらに備える請求項２１に記載の方法。
28. 前記複数のトランシーバの各々のチャネル帯域幅は、独立して調整可能である請求項２１に記載の方法。
29. 前記処理することは、少なくとも２つの別個のアンテナを使用することを備える請求項２１に記載の方法。
30. 前記少なくとも２つの別個のアンテナにおける各々のアンテナは、異なる偏波又はビームパターンを有する請求項２９に記載の方法。
31. 前記処理することは、増幅することと、バンドパスフィルタリングすること、とをさらに備える請求項２９に記載の方法。
32. 前記バンドパスフィルタリングすることは、バルク音響波フィルタリングすることを備える請求項３１に記載の方法。
33. 前記処理することは、増幅すること及びバンドパスフィルタリングすることを有することを伴って受信することを備え、前記増幅することは、低雑音増幅することを備える請求項３１に記載の方法。
34. 前記処理することは、増幅すること及びバンドパスフィルタリングすることを有することを伴って送信することを備え、前記増幅することは、可変利得増幅することを備える請求項３１に記載の方法。
35. 前記処理することは、独立して同調可能な混合をすることを備える請求項２１に記載の方法。
36. 前記処理することは、ＦＦＴを用いて受信することと、ＩＦＦＴを用いて送信すること、とを備える請求項２１に記載の方法。
37. 前記処理することは、独立して同調可能なフィルタリングすることを伴って受信することを備える請求項２１に記載の方法。
38. 前記フィルタリングすることは、アナログフィルタリングすることを備える請求項３７に記載の方法。
39. 前記フィルタリングすることは、デジタルフィルタリングすることを備える請求項３７に記載の方法。
40. 通信のための装置であって、
    複数のトランシーバを用いて複数の空間ストリームを同時に処理するための手段と、
    前記複数のトランシーバを用いて前記複数の空間ストリームを非同期的に処理するための手段と、を備える、装置。
41. 少なくとも１つのその他のトランシーバと異なるアクセスプロトコルをサポートする前記複数のトランシーバの各々のための手段をさらに備える請求項４０に記載の装置。
42. 少なくとも１つのその他のトランシーバと異なる周波数チャネルをサポートする前記複数のトランシーバの各々である請求項４０に記載の装置。
43. 前記複数のトランシーバは、アクセスポイントが前記アクセスポイントによってサポートされる前記周波数チャネルのうちの１つで通信する１つのトランシーバのみを備えるアクセス端末をサポートするために複数の周波数チャネルをサポートする請求項４０に記載の装置。
44. 前記アクセス端末は、前記アクセスポイントによってサポートされるいずれかの周波数チャネルに自律的に切り替わることができる請求項４３に記載の装置。
45. 前記アクセスポイントは、前記アクセスポイントによってサポートされるいずれかの周波数チャネルで通信するために前記アクセス端末を切り替えることができる請求項４３に記載の装置。
46. 処理するための前記手段は、増幅するための手段と、バンドパスフィルタリングするための手段と、をさらに備える請求項４１に記載の装置。
47. 複数のノードと通信するために前記複数の空間ストリームを処理するための手段をさらに備える請求項４０に記載の装置。
48. 前記複数のトランシーバの各々のチャネル帯域幅は、独立して調整可能である請求項４０に記載の装置。
49. 処理するための前記手段は、少なくとも２つの別個のアンテナを採用するための手段を備える請求項４０に記載の装置。
50. 前記少なくとも２つの別個のアンテナにおける各々のアンテナは、異なる偏波又はビームパターンを有する請求項４９に記載の装置。
51. 前記複数のトランシーバの各々を用いて処理するための前記手段は、増幅するための手段と、バンドパスフィルタリングするための手段と、をさらに備える請求項４９に記載の装置。
52. バンドパスフィルタリングするための前記手段は、バルク音響波フィルタリングするための手段を備える請求項５１に記載の装置。
53. 処理するための前記手段は、増幅する手段及びバンドパスフィルタリングする手段を有する受信するための手段を備え、前記増幅する手段は、低雑音増幅する手段を備える請求項５１に記載の装置。
54. 処理するための前記手段は、増幅する手段及びバンドパスフィルタリングする手段を有する送信するための手段を備え、前記増幅する手段は、可変利得増幅する手段を備える請求項５１に記載の装置。
55. 処理するための前記手段は、独立して同調可能な混合をするための手段を備える請求項４０に記載の装置。
56. 処理するための前記手段は、ＦＦＴを行うための手段を備える受信する手段と、ＩＦＦＴを行うための手段を備える送信する手段と、を備える請求項４０に記載の装置。
57. 処理するための前記手段は、独立して同調可能なフィルタリングする手段を備える受信するための手段を備える請求項４０に記載の装置。
58. 前記フィルタリングする手段は、アナログフフィルタリングする手段を備える請求項５７に記載の装置。
59. 前記フィルタリングする手段は、デジタルフィルタリングする手段を備える請求項５７に記載の装置。
60. 通信のためのコンピュータプログラム製品であって、
    複数の空間ストリームを非同期的に及び同時に処理するために実行可能な命令とともに符号化された機械によって読み取り可能な媒体を備える、通信のためのコンピュータプログラム製品。
61. アクセスポイントであって、
    ピアノードのためのネットワークへのバックホール接続をサポートするように構成された無線ネットワークアダプタと、
    複数の空間ストリームを処理するために配置された複数のトランシーバと、を備え、前記複数のトランシーバの各々は、前記複数のトランシーバ内の前記その他のトランシーバと非同期的に及び同時に動作するように構成される、アクセスポイント。

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