JP2018515956A - 無線トンネリングシステムにおける全二重無線通信 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本開示の無線トンネリングシステムは、無線リンクを通じて互いに通信する２つの無線トンネリング装置を含む。ローカル無線トンネリング装置は、有線接続を通じてローカル処理装置に連結され、リモート無線トンネリング装置は、他の有線接続を通じてリモート処理装置に連結される。２つの処理装置は、これら２つの処理装置が有線接続を通じて接続されているかのように、２つの無線トンネリング装置を使用して、無線リンクを通じて互いに双方向に通信を行う。【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、無線通信分野全般に関し、特に、無線トンネリングのための送受信機アーキテクチャに関する。

無線トンネリングシステムにおいて、有線通信リンクでこれまで通信されてきたデータを、代わりに無線チャンネルを通じてトンネリングする。双方向性有線プロトコルに準拠した通信をトンネリングするために、無線トンネリングシステムは、無線チャンネルを通じてデータを双方向に交換する。しかしながら、これまでの無線通信システムでは、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（High-Definition Media Interface）、及びＤＰ（DisplayPort）等の高データ転送速度有線通信プロトコルを、コスト効率及び電力効率の高い方法でトンネリングすることができない。

無線通信において、双方向に移動する信号が存在する場合、全二重通信を使用することが一般的である。しかしながら、無線通信において、ローカル送信機によって生成された強い信号からリンクの他方側で受信された弱い信号を分離させるという問題が故に、全二重通信システムを構築するのは困難である。従来のアプローチは、異なる周波数で２つのリンク方向において動作すること（周波数分割二重）、又は同時に２つのリンク方向に分離すること（時分割二重）であった。これら双方のアプローチは、同一のビットレートを有する一方向のリンクと比較して、双方向リンクを実現するスペクトルの帯域幅を約２倍にする。このような従来のアプローチは、複雑且つ電力効率の悪い回路を採用するものでもある。

従って、従来の無線トンネリングシステムは、帯域幅、電力効率、及びコストの点で不十分である。

共通の周波数で無線リンクを通じて同時に２つのソース装置間の通信を双方向にトンネリングする全二重無線トンネリングシステムを開示する。

一実施形態において、無線トンネリングシステムは、無線リンクを通じて互いに通信する２つの無線トンネリング装置を含む。ローカル無線トンネリング装置は、有線接続を通じてローカルソース装置に連結され、リモート無線トンネリング装置は、他の有線接続を通じてリモートソース装置に連結される。２つのソース装置は、２つのソース装置が有線接続を通じて接続されているかのように、２つの無線トンネリング装置を使用して、無線リンクを通じて互いに双方向に通信する。

一実施形態において、ローカル無線トンネリング装置は、ローカル送信アンテナと、ローカル受信アンテナと、ローカル無線送信機と、ローカル無線受信機とを含む。ローカル送信アンテナは、第１の偏波を有し、ローカル受信アンテナは、第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する。ローカル無線送信機は、ローカル送信アンテナに連結される。ローカル無線送信機は、（ｉ）オンオフキーイングを使用して、ローカルソース装置からの入力ローカルデータ信号に基づいて得られたローカル送信ベースバンド信号に応じて、キャリア信号を変調して、キャリア周波数を中心としてローカル送信無線信号を生成し、（ｉｉ）ローカル送信無線信号をローカル送信アンテナを通じて送信するように構成される。ローカル無線受信機は、ローカル受信アンテナに連結される。ローカル無線受信機は、オンオフキーイング復調器と、オンオフキーイング復調器に連結されるクロック及びデータ回復回路とを含む。オンオフキーイング復調器は、ローカル無線送信機によるローカル送信無線信号の送信と同時に、ローカル受信アンテナからキャリア周波数を中心とするローカル受信無線信号を受信し、ローカル受信無線信号をローカル受信ベースバンド信号に復調するように構成される。クロック及びデータ回復回路は、（ｉ）ローカル受信ベースバンド信号を受信し、（ｉｉ）ローカル受信ベースバンド信号にタイミング回復を実施し、（ｉｉｉ）回復デジタル表現のローカルクロックに同期したローカル受信ベースバンド信号のデジタル表現を回復し、（ｉｖ）ローカルソース装置に、回復デジタル表現を備えたデータ信号を提供するように構成され、データ信号は、ローカルソース装置とリモートソース装置の間の有線通信プロトコルに準拠する。

１つ以上の実施形態において、ローカル無線送信機は、ローカルソース装置から入力ローカルデータ信号を受信し、ローカルクロックと同期したローカル送信デジタル信号を提供するように構成された有線受信機及びタイミング回復ブロックと、有線通信プロトコルによって実施される第１のフレーム構造及び第１の符号化方式に応じて、ローカル送信デジタル信号を受信し、ローカル無線送信機によって実施される第２のフレーム構造及び第２の符号化方式に応じて、ローカル送信デジタル信号を再符号化して、再符号化送信デジタル信号を生成するように構成された高周波数送信回路と、再符号化送信デジタル信号を受信し、ローカル送信ベースバンド信号を生成するように構成されたデジタルアナログコンバータと、をさらに備える。ローカル無線受信機は、ローカルデータクロックに基づいて動作し、回復デジタル表現を受信し、有線通信プロトコルの第１のフレーム構造及び第１の符号化方式に応じて、回復デジタル表現を再符号化して、再符号化回復データ信号を生成し、再符号化回復データ信号をローカルソース装置に提供するように構成される高周波数受信回路をさらに備えてもよい。高周波数送信回路は、ローカル送信デジタル信号を未変調で引き渡すように構成され、高周波数受信回路は、回復デジタル表現を未変調で引き渡すように構成される。ローカル無線送信機は、ローカル送信データ信号にデュオバイナリ符号化を実施して、ゼロレベルと、及び、逆の符号を有する２つの非ゼロレベルを備える３つの可能なレベルでローカル再符号化送信デジタル信号を生成するように構成されてもよい。高周波数送信回路は、前方誤り訂正符号化を実施するように構成され、高周波数受信回路は、前方誤り訂正復号化を実施するように構成される。

１つ以上の実施形態において、ローカル受信無線信号は、有線通信プロトコルに準拠したリモートデータ信号に対応する信号要素を備える。信号要素は、第２の偏波を有するリモート送信アンテナを通じて送信されるリモート送信無線信号に対応してもよい。信号要素は、リモート送信無線信号に対応してもよく、リモート送信無線信号は、リモートデータ信号に応じてリモート無線トンネリング装置によって生成され、リモート無線トンネリング装置は、有線接続を通じてリモートソース装置に連結される。ローカルソース装置及びリモートソース装置は、ローカル無線トンネリング装置及びリモート無線トンネリング装置の間の無線接続を通じて、有線通信プロトコルを通じて、互いに通信してもよい。

１つ以上の実施形態において、ローカル送信アンテナとローカル受信アンテナの間の距離は、１５ｃｍ未満である。

１つ以上の実施形態において、データ信号のデータ転送速度は、少なくとも１Ｇｂｐｓであり、キャリア周波数は、２０ＧＨｚを上回る。

１つ以上の実施形態において、オンオフキーイング復調器は、ローカル受信無線信号を復調するための合成器を採用することなく、エンベロープ検出器を備える。

１つ以上の実施形態において、クロック及びデータ回復回路は、有線通信プロトコルに準拠したデータ信号を取得するために、第１のベースバンド周波数で動作する。ローカル無線受信機は、オンオフキーイング復調器に連結されたベースバンド受信回路をさらに備えてもよく、ベースバンド受信回路は、ローカル受信ベースバンド信号を受信し、ローカル受信ベースバンド信号に基づいて有線通信プロトコルに準拠しない他のデータ信号を生成するために、第１のベースバンド周波数より低い第２のベースバンド周波数で動作する。

一実施形態において、全二重送受信機を開示する。全二重送受信機は、第１の偏波を有するローカル送信アンテナに連結され、キャリア周波数でローカル送信アンテナを通じてローカル送信無線信号を送信するように構成されたローカル無線送信機と、第１の偏波とは異なる第２の偏波を有するローカル受信アンテナに連結されたローカル無線受信機とを備える。ローカル無線受信機は、ローカル無線送信機によるローカル送信無線信号の送信と同時に、キャリア周波数でローカル受信アンテナから受信されるローカル受信無線信号をローカル受信ベースバンド信号に復調する復調器と、復調器に連結され、（ｉ）ローカル受信ベースバンド信号を受信し、（ｉｉ）ローカル受信ベースバンド信号にタイミング回復を実施し、（ｉｉｉ）回復デジタル表現のローカルクロックに同期したローカル受信ベースバンド信号のデジタル表現を回復し、（ｉｖ）回復デジタル表現を備えるデータ信号を生成するクロック及びデータ回復回路とを備える。

１つ以上の実施形態において、無線通信装置を開示する。無線通信装置は、第１の偏波を有するローカル送信アンテナと、第１の偏波とは異なる第２の偏波を有するローカル受信アンテナと、ローカル送信アンテナに連結されるローカル無線送信機と、ローカル受信アンテナに連結されるローカル無線受信機とを備え、前記ローカル無線送信機は、有線インタフェースの物理層からデータソースへの信号を受信し、ローカルクロックと同期したローカル送信デジタル信号を提供する有線受信機及びタイミング回復ブロックと、ローカル送信デジタル信号を入力し、ローカル無線送信機によって実施されるフレーム構造及び符号化方式に応じてローカル送信デジタル信号を再符号化して、再符号化送信デジタル信号を生成する高周波数送信回路とを備え、ローカル無線送信機は、オンオフキーイングを使用して、ローカル送信ベースバンド信号を変調して、キャリア周波数を中心とするローカル送信無線信号を生成し、ローカル送信アンテナを通じてローカル送信無線信号を送信するように構成され、ローカル無線受信機は、ローカル無線送信機によるローカル送信無線信号の送信と同時に行われる、同一のキャリア周波数周辺を中心とする対応するリモートソース送信機からの送信に応じて、受信無線信号を生成するために、受信無線信号を入力し、ローカル受信無線信号をローカル受信ベースバンド信号に復調するように構成されたオンオフキーイング復調器と、オンオフキーイング復調器に連結され、（ｉ）ローカル受信ベースバンド信号を受信し、（ｉｉ）ローカルクロックに対して同期した、受信したベースバンド信号のデジタル表現を含む、回復無線データ信号を生成する無線クロック／データ回復部と、ローカルクロックから動作して、データソースへの有線インタフェースに使用される通信プロトコルのリンク層要件に応じて、回復無線データ信号におけるデータを再符号化する高周波数受信回路と、高周波数受信回路からデータ及びクロックをとり、ローカルソース装置への有線接続の有線プロトコルの物理層要件に応じて、データ及びクロックを出力する有線送信機ブロックとを備える。

１つ以上の実施形態において、高周波数受信回路は、さらに、リモート有線クロックに同期したクロックを再生成するように構成される。

１つ以上の実施形態において、高周波数送信回路及び高周波数受信回路は、各入力デジタルデータ信号を未変調で引き渡す。

１つ以上の実施形態において、ローカル無線送信機は、受信したデジタルデータにデュオバイナリ符号化を実施して、ローカル送信デジタル信号を生成する。

１つ以上の実施形態において、高周波数送信機回路は、前方誤り訂正符号化を実施し、高周波数受信回路は、前方誤り訂正復号化を実施する。

１つ以上の実施形態において、無線通信装置は、第１の偏波を有するローカル送信アンテナと、第１の偏波とは異なる第２の偏波を有するローカル受信アンテナと、ローカル送信アンテナに連結されるローカル無線送信機と、ローカル受信アンテナに連結されるローカル無線受信機と、を備え、ローカル無線送信機は、有線インタフェースの物理層からデータソースに信号を受信し、ローカルクロックと同期したローカル送信デジタル信号を提供し、ローカル無線送信機によって実施されるフレーム構造及び符号化方式に応じて、ローカル送信データ信号を再符号化して、再符号化送信デジタル信号を生成し、オンオフキーイングを使用してローカル送信ベースバンド信号を変調して、キャリア周波数を中心とするローカル送信無線信号を生成し、ローカル送信アンテナを通じてローカル送信無線信号を送信するように構成され、ローカル無線受信機は、ローカル無線送信機によるローカル送信無線信号の送信と同時に行われる、同一のキャリア周波数周辺を中心とする対応するリモートソース送信機からの送信に応じて、受信無線信号を生成し、受信無線信号を入力し、ローカル受信無線信号をローカル受信ベースバンド信号に復調し、ローカルクロックに対して同期した、受信ベースバンド信号のデジタル表現を含む回復無線データ信号を生成し、データソースへの有線インタフェースで使用される通信プロトコルのリンク層要件に応じて、回復無線データ信号におけるデータを再符号化し、ローカルソース装置に、有線接続の有線プロトコルの物理層要件に応じた再符号化されたデータを出力するように構成される。

１つ以上の実施形態において、全二重通信を成立させる方法を開示する。この方法は、ローカルソース装置に連結されたローカル無線送信機により、ローカルソース装置から入力ローカルデータ信号を受信し、ローカル無線送信機により、オンオフキーイングを使用して、ローカルソース装置からの入力ローカルデータ信号に基づいて得られたローカル送信ベースバンド信号に応じて変調されるキャリア信号を変調して、キャリア周波数を中心とするローカル送信無線信号を生成し、ローカル無線送信機により、ローカル送信無線信号を第１の偏波を有するローカル送信アンテナを通じて送信し、オンオフキーイング復調器により、ローカル無線送信機によるローカル送信無線信号の送信と同時に、第１の偏波とは異なる第２の偏波を有するローカル受信アンテナから、キャリア周波数でローカル受信無線信号を受信し、オンオフキーイング復調器により、ローカル受信無線信号をローカル受信ベースバンド信号に復調し、クロック及びデータ回復回路により、ローカル受信ベースバンド信号を受信することと、クロック及びデータ回復回路により、ローカル受信ベースバンド信号にタイミング回復を実施することと、クロック及びデータ回復回路により、回復デジタル表現のローカルクロックと同期したローカル受信ベースバンド信号のデジタル表現を回復し、回復デジタル表現を備えたデータ信号をローカルソース装置に提供することを含む。

本明細書に開示の実施形態の教示は、添付の図面とともに以下の詳細な説明を考慮することにより、容易に理解することができるであろう。

図１は、無線トンネリングシステムの一実施形態を示す。 図２は、無線トンネリングシステムの送信機の一例としての実施形態を示す。 図３は、無線トンネリングシステムの受信機の一例としての実施形態を示す。 図４は、一実施形態に係る、全二重無線チャンネルを通じて２つの処理装置間の通信をトンネリングする無線トンネリング処理の一例としてのプロセスを示す。

本明細書に記載の特徴及び効果は、すべてを網羅するものでなく、特に、当業者には、図面、明細書、及び請求書を参照することにより、多数の追加の特徴及び効果が明らかとなるであろう。さらに、本明細書において使用される言語は、主として読み易さ及び指導的目的のために選択されたものであり、発明の主題を正確に描写又は制限するために選択されたものでないことに留意しなければならない。

図面及び添付の説明は、単なる例示としての好適な実施形態に関連する。以下の検討より、本明細書の原則から逸脱することなく採用されてもよい実行可能な代替として、本明細書に開示の構造及び方法の代替実施形態が容易に認識されることに留意しなければならない。

以下、添付の図面に例示されている、本発明のいくつかの実施形態を詳細に参照する。実際的な同様又は類似の参照符号が図面に使用されることがあり、同様又は類似の機能を示すことがあることに留意する。図面は、例示のみを目的とした実施形態を示すものである。当業者は、以下の説明から、本明細書に示される構造及び方法の代替実施形態が本明細書に記載の原則から逸脱することなく採用されてもよいことを容易に認識するであろう。

本明細書中の実施形態は、主に、ホスト、デバイス、及びハブを備える接続トポロジにおける任意のノードに差し込むことのできるトンネリングシステムの観点において説明を行う。いくつかの実施形態において、無線トンネリングシステムは、ＵＳＢ３．０システムの観点において動作してもよい。しかしながら、本明細書中の実施形態は、異なるバージョンのＵＳＢ規格等の通信プロトコル、ＨＤＭＩ、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ、又はその他のシリアル通信プロトコル等の完全に異なるプロトコルを使用して通信を行うように使用されてもよい。

図１は、無線トンネリングシステム１００の一実施形態を示す。無線トンネリングシステム１００は、無線リンク１３０を介して第２の演算システム１５０Ｂと通信を行う第１の演算システム１５０Ａを備える。第１の演算システム１５０Ａ及び第２の演算システム１５０Ｂは、共通の周波数で無線リンク１３０を通じて双方向において互いに同時に通信を行う。

一実施形態において、無線リンク１３０は、マイクロ波（ＳＨＦ：Super High Frequency）又はミリ波（ＥＨＦ：Extremely High Frequency）無線リンク（例えば、２０ＧＨｚを上回る）を備える。無線リンク１３０は、無線トンネリング装置１２０同士が非常に近接している（例えば、１５センチメートル未満）狭域通信に制限されてもよい。無線リンク１３０によるデータ送信は、例えば、毎秒５ギガｂｉｔ以上のデータ転送速度を有してもよい。他の実施形態において、無線リンク１３０は、広域通信に好適であってもよく、及び／又は、その他の周波数帯域に合わせて実施されてもよい。

第１の演算システム１５０Ａは、有線接続１１６Ａを介して無線トンネリング装置１２０Ａに連結された処理装置１１０Ａを含み、第２の演算システム１５０Ｂは、有線接続１１６Ｂを介して無線トンネリング装置１２０Ｂに連結された処理装置１１０Ｂを含む。無線トンネリング装置１２０Ａ及び１２０Ｂ（本明細書中、「無線トンネリング装置１２０」又は「トンネリング装置１２０」とも称する）は、無線リンク１３０を通じて互いに通信し、処理装置１１０Ａ及び１１０Ｂ（本明細書中、「処理装置１１０」又は「ソース装置１１０」とも称する）間の通信をトンネリングする。処理装置は、その他の電子機械との有線通信プロトコルに準拠したデータ交換（一方向性又は双方向性）が可能な電子機械を含むことができる。処理装置の例として、ソースデバイス、シンクデバイス、ソースデバイス及びシンクデバイスの間の中間デバイス、ＵＳＢホスト／デバイス、ストレージデバイス等が含まれる。一実施形態において、無線トンネリング装置１２０同士は、全二重方式で通信する。具体的には、無線トンネリング装置１２０同士は、無線リンク１３０を通じて、共通の周波数（例えば、６０ＧＨｚ）で同時に双方向で通信を行うことができる。一実施形態において、無線トンネリング装置１２０は、処理装置１１０のポート（例えば、ＵＳＢポート、ＨＤＭＩポート、又はＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔポート）に連結可能な脱着式ドングルとして実装される。他の実施形態において、無線トンネリング装置１２０は、（例えば、プリント回路基板上のトレースを介して）処理装置１１０に内部連結されるか、（例えば、集積回路内の）処理装置１１０に完全に一体化されてもよい。

無線トンネリング装置１２０は、送信機１２２と、受信機１２４と、送信アンテナ１３５と、受信アンテナ１３８とを備える。送信機１２２は、処理装置１１０からデータを受信し、送信アンテナ１３５を通じて無線リンク１３０を介して別の異なる演算システム１５０の受信機１２４にデータを送信する。受信機１２４は、受信アンテナ１３８を通じて他の演算システム１５０の送信機１２２から無線リンク１３０を介してデータを受信し、受信したデータを処理装置１１０に提供する。無線トンネリング装置１２０は、全二重通信を行うことが可能であり、同一の周波数で同時に無線リンク１３０を介してデータの送受信を行うことができる。

一実施形態において、送信機１２２及び受信機１２４は、無線トンネリング装置１２０の送信アンテナ１３５及び受信アンテナ１３８の間の離間が数ｍｍオーダーとなるように、送信アンテナ及び受信アンテナが集積回路として同一のパッケージ上に設けられるように、同一の集積回路上に実装される。無線トンネリング装置１２０の送信アンテナ１３５及び受信アンテナ１３８の間をこのように近近接させても、全二重通信を遮断できる。具体的には、無線トンネリング装置１２０Ａのローカル送信アンテナ１３５Ａから送信される信号による自己干渉は、ローカル送信アンテナ１３５Ａよりローカル受信アンテナ１３５Ｂから離れて設置されうる他の無線トンネリング装置１２０のリモート送信アンテナ１３５Ｂから送信される信号の検出を妨げることができる。

一実施形態において、全二重通信をトンネリングする（すなわち、同時に同一周波数で送受信を行う）ために、２つの異なる送信機／受信機アンテナ対が双方向に同時に動作することができるように、異なる種別の補完無線トンネリング装置１２０が異なるアンテナ偏波を有する。例えば、無線トンネリング装置１２０Ａは、種別Ｘの送信アンテナ１３５Ａと、種別Ｙの受信アンテナ１３８Ａとを有してもよく、無線トンネリング装置１２０Ｂは、補完種別Ｙの送信アンテナ１３５Ｂと、種別Ｘの受信アンテナ１３８Ｂとを有する。一実装において、無線トンネリング装置１２０Ａの送信アンテナ１３５Ａ及び無線トンネリング装置１２０Ｂの受信アンテナ１３８Ｂは、右旋円偏向（ＲＨＣＰ：Right Hand Circular Polarized）され、無線トンネリング装置１２０Ｂの送信アンテナ１３５Ｂ及び無線トンネリング装置１２０Ａの受信アンテナ１３８Ａは、左旋円偏向（ＬＨＣＰ：Left Hand Circular Polarized）される。この構成において、各無線トンネリング装置１２０は、それ自体から送信される無線信号を抑制しつつ、他の無線トンネリング装置１２０から無線信号を受信することができる。従って、自己干渉問題を軽減することができる。

一実施形態において、無線トンネリング装置１２０Ａは、以下、図２〜図４を参照して詳細に説明する通り、オンオフキーイング変調と、所望の信号（例えば、リモート無線トンネリング装置１２０Ｂのリモート送信機１２２Ｂからの信号）を抽出し、ローカル送信機１２２Ａから送信される信号を抑制するように構成されたデータ回復回路とを実装する。好都合なことに、無線トンネリング装置１２０は、各無線トンネリング装置１２０における送信アンテナ１３５及び受信アンテナ１３８の間の近接にも関わらず、全二重無線チャンネルを通じて高データ転送速度情報（例えば、５Ｇｂｐｓを超える）を交換することができる。

演算システム１５０（及びその要素）は、アナログ回路要素、デジタルロジック、ソフトウェア、又はその組み合わせを使用して実装されてもよい。一実施形態において、演算システム１５０の１つ以上の要素は、プロセッサと、プロセッサによる実行時、プロセッサに要素の機能を実施させる命令を記憶した非一時的なコンピュータ記憶媒体として実装されてもよい。代替又は追加として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＧＰＡ（Field-Programmable Gate Array）として、又は実装の組み合わせを使用して実装されてもよい。

一実施形態において、無線トンネリングシステム１００は、ＵＳＢ、ＨＤＭＩ、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ、又はその他のシリアル通信プロトコル等、従来の有線通信の代替物を提供する。例えば、処理装置１１０Ａ、１１０Ｂは、これまでのケーブルを介して互いに直接通信するのではなく、処理装置１１０Ａ、１１０Ｂは、代わりに各無線トンネリング装置１２０Ａ、１２０Ｂと通信した後、ハイスピードポイント間シリアル無線リンク１３０でデータをトンネリングする。

処理装置１１０Ａ、１１０Ｂの視点から、処理装置１１０Ａ、１１０Ｂが従来の構成で直接接続されるかのように、同じ方法で通信が実装されてもよい。そのため、従来の処理装置１１０Ａ、１１０Ｂには必ずしも修正が必要とされない（例えば、ソフトウェアの修正は必要とされない）。換言すると、無線トンネリング装置１２０Ａ、１２０Ｂ、及び両者間の無線リンク１３０は、従来のケーブルの直接的代替物として動作してもよい。例えば、各無線トンネリング装置１２０Ａ、１２０Ｂは、各処理装置１１０Ａ、１１０Ｂの従来のケーブルインタフェースへの直接的な差し込みを可能にするインタフェースを含み、無線トンネリング装置１２０Ａ、１２０Ｂは、処理装置１１０Ａ、１１０Ｂにとって、互いに直接接続されているかのような通信を促進する。別の実施形態において、無線トンネリング装置１２０Ａ、１２０Ｂは、それらの処理装置１１０Ａ、１１０Ｂとそれぞれ一体化されてもよい。

ＵＳＢを例にとると、ＵＳＢインタフェースを備えたこれまでの無線装置は、送受信機におけるＵＳＢプロトコルを終了し、データを送信のために異なる無線プロトコルに再符号化する。従来の無線装置は、ＵＳＢツリートポロジにおけるノード（ＵＳＢハブ、ＵＳＢデバイス、又はＵＳＢリピータ）として実現可能である。一方、本開示のＵＳＢトンネリング装置は、非常に低いレイテンシで、修正を伴うことなく、且つ、ＵＳＢプロトコル層を終了させることなく、ＵＳＢリンク層データトラフィックを送信できるようになる。このようなトンネリング装置は、ＵＳＢトポロジでは見られない。

一実施形態において、一構成の無線トンネリング装置１２０は、同一構成のローカル処理装置１１０の動作を実施又は複製することなく、相手側構成のローカル処理装置１１０の状態及び動作を実施又は複製する。すなわち、有線接続１１６Ａを通じてアップストリーム処理装置１１０Ａとインタフェースで接続されるアップストリーム無線トンネリング装置１２０Ａは、ダウンストリーム処理装置１１０Ｂの状態及び動作をミラーリングする。同様に、有線接続１１６Ｂを通じてダウンストリーム処理装置１１０Ｂとインタフェースで接続されるダウンストリーム無線トンネリング装置１２０Ｂは、アップストリーム処理装置１１０Ａの状態及び動作をミラーリングする。

一実施形態において、無線トンネリング装置１２０Ａ、１２０Ｂは、補完アンテナ偏波を除いて実質的に同一の装置である。或いは、無線トンネリング装置１２０Ａ、１２０Ｂは、同様のハイレベルアーキテクチャを有するものの、本明細書に記載の通り、或るアーキテクチャ上の特性又は動作上の特性の異なる別の補完装置種別である。例えば、一実施形態において、第１の無線トンネリング装置１２０Ａは、ドッキングステーションとして実装された処理装置１１０Ａとともに動作するように構成された第１の装置種別を備え、第２の無線トンネリング装置１２０Ｂは、モバイル装置として実装された処理装置１１０Ｂとともに動作するように構成された第２の装置種別を備える。

図２は、送信機１２２（例えば、送信機１２２Ａ又は送信機１２２Ｂ）の一例としての実施形態を示す。送信機１２２は、有線受信機及びタイミング回復ブロック２０１と、高周波数（ＨＦ）送信回路２０２と、低周波数（ＬＦ）送信回路２０４と、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ：Digital-to-Analog Converter）２０６、オンオフキーイング変調器２０８（本明細書中、「ＯＯＫ（On-Off Keying）変調器２０８」とも称する）、合成器２１４、電力増幅器２１０、及び送信アンテナ１３５を備えた共有通信データパスとを含む。高周波数送信データパスは、ＨＦ送信回路２０２を備え、共有送信データパスとともに動作するか、又はこれを含んでもよい。同様に、低周波数送信データパスは、ＬＦ送信回路２０４を備え、共有送信データパスとともに動作するか、又はこれを含んでもよい。

有線受信機及びタイミング回復ブロック２０１は、デジタルデータを受信するための処理装置１１０とのインタフェースを提供し、到来する有線シンボルクロック周波数で動作する有線接続上の信号を、ローカルクロックに対して同期したデジタル形態に回復する。例えば、一実施形態において、有線受信機及びタイミング回復ブロック２０１は、ＵＳＢプロトコルに準拠したシリアルデータを受信し、ＰＩＰＥ等の標準ＰＨＹインタフェース上でそれを出力する標準ＵＳＢ ＰＨＹ等の回路ブロックである。他の実施形態において、有線受信機及びタイミング回復ブロック２０１は、ＨＤＭＩプロトコル、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔプロトコル、又はその他の通信プロトコルに準拠したシリアルデータを受信する。

一態様において、有線信号上の有用な情報の各ビットが無線リンク１３０上に一対一でマッピングされる。トンネリング概念の最も簡易な形態においては、有線信号の各ビットが無線リンク１３０上の対応ビットに直接マッピングされる。

しかしながら、有線通信プロトコルと比較して、無線リンク上の異なるラインコード、フレーム構造、又はシンボルレートを使用することが好都合でありうる。例えば、無線リンク１３０上では、有線プロトコルから期待されるより高い生のビットエラーレートを許容するため、データに前方誤り訂正を加えることが望ましいこともある。他の例では、単一の無線リンクに２つ以上の有線接続からの信号を結合することが望ましいこともある。他の例では、変調のスペクトル効率を向上するため、バイナリ０／１デジタルシーケンスを、依然として従来のＯＯＫ受信機によって復調可能な３レベルの−１／０／１デュオバイナリ形態に変換するのに、デュオバイナリ符号化を使用することが望ましいこともある。他の例では、送信に必要とされる帯域幅を低減する（例えば、８Ｂ／１０Ｂラインコードをスクランブラベースのラインコードと交換する）のに、より効率的なラインコードを使用することが望ましいこともある。高周波数送信回路２０２は、この変換を実施する機能を有し、無線送信に直接好適なハイスピード信号を生成する。高周波数送信回路２０２は、無線シンボルクロック周波数で高データ転送速度信号（本明細書中、「第１の送信ベースバンド信号」とも称する）を生成し、高データ転送速度信号をＤＡＣ２０６に提供する。異なる実施形態において、無線シンボルクロック周波数および到来する有線シンボルクロック周波数は、同一であってもよく、同期して遊離分数によって関連付けられてもよく、又は完全に非同期であってもよい。

この有線リンクのビットと無線リンクのビットの間の一対一マッピングの最も簡易な形態においては、理想的な有線ベースバンド信号がオンオフキーイング変調器への直接適用に好適となりうるため、有線接続にタイミング回復を実施することが有利であるとは明らかになっていないことに留意する。しかしながら、数Ｇｂｐｓの速度での動作時、ケーブル端部における有線信号は、理想からは程遠く、ケーブルの長さの関数として、品質及びスペクトルも著しく変動しうる。有線信号にタイミング回復を実施することにより、無線リンクの性能及びスペクトルは、有線リンクの性能及びスペクトルから完全に切り離され、各々が独立に査定されるようにし、有線相互接続の長さ及び構造に柔軟性を付与する。そこで、高周波数送信回路が回復ビットストリームを単に未変調で引き渡す特別な場合が重要である。

ＬＦ送信回路２０４は、ＨＦ送信回路２０２によって生成される高データ転送速度信号より実質的に低いデータ転送速度を有する低データ転送速度信号（本明細書中、「第２の送信ベースバンド信号」とも称する）を生成する。低データ転送速度信号は、通常、例えば、異なる状態間で動作又は推移するための情報、及び、無線トンネリング装置１２０の電力状態、構成、及び／又は動作を制御するために使用される他の状態情報等、制御又は状態情報を通信するために使用される制御信号を備える。

デジタルアナログコンバータ２０６は、ＨＦ送信回路２０２からの高速信号及びＬＦ送信回路２０４からの低速信号を、デジタルドメインからアナログドメインに変換して、アナログベースバンド信号を生成する。ＯＯＫ変調器２０８は、アナログベースバンド信号に応じて（合成器２１４によって生成された）キャリア信号を変調して、変調信号を生成する。ＯＯＫ変調器２０８は、キャリア信号をオン及びオフするようにパルスを付与して、アナログベースバンド信号のデータを符号化するのに使用される異なるロジック状態を表す。例えば、ロジックレベル「１」は、ＯＯＫ変調器２０８から出力されたキャリア信号として表され、ロジックレベル「０」は、ＯＯＫ変調器２０８から出力された信号がないものとして表されている。電力増幅器２１０は、変調信号を増幅して、無線リンク１３０で送信アンテナ１３５によって送信された増幅信号（本明細書中、「送信無線信号」とも称する）を生成する。送信アンテナ１３５は、送信機１２２が第１の装置種別（例えば、壁部電力供給ドッキング装置とともに使用される）であるか、第２の装置種別（例えば、バッテリ電力供給モバイル装置とともに使用される）であるかによって、異なる種別であってもよい。

送信機１２２の電力効率を向上するために、送信機１２２の種々の要素の動作状態は、送信機１２２の動作状態によって制御可能である。例えば、ＨＦ送信回路２０２の電力消費は、ＬＦ送信回路２０４と比較して高いため、ＨＦ送信回路２０２は、低電力状態で動作するように構成することができるか、又はＨＦ送信回路２０２の低電力状態は、ＨＦ送信回路２０２が使用中でない低周波数送信の間、オフとすることができる。高周波数送信の間、ＬＦ送信回路２０４の電源を切ってもよい。デジタルアナログコンバータ２０６、ＯＯＫ変調器２０８、合成器２１４、及び電力増幅器２１０は、ＨＦ送信回路２０２及びＬＦ送信回路２０４のいずれもが動作していない期間中、オフとすることができる。送信データパスのこのデューティサイクル化自体が、時間経過で平均化した際の電力消費を低減するのに役立つ。

図３は、受信機１２４（例えば、受信機１２４Ａ又は１２４Ｂ）の一例としての実施形態を示す。受信機１２４は、受信アンテナ１３８、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）３０４、及びオンオフキーイング復調器３０６（本明細書中、「ＯＯＫ復調器３０６」とも称する）を備える共有受信データパスと、無線クロック／データ回復部３１２（本明細書中、「ＣＤＲ（wireless Clock/Data Recovery unit）３１２」とも称する）、高周波数受信回路３１４、及び有線送信機ブロック３１６を含む高周波数受信データパスと、低周波数アナログデジタル変換器及び測定サブシステム３０８、並びに低周波数受信回路３１０を含む低周波数受信データパスとを備える。一実施形態において、ＯＯＫ復調器３０６、ＣＤＲ３１２、及びＨＦ受信回路３１４は、ローカル送信機から送信される無線信号によるクロストークノイズを抑制し、全二重無線通信のために他の無線トンネリング装置１２０のリモート無線送信機から所望の信号を抽出すべく、ともに動作する。ＯＯＫ復調器３０６、低周波数アナログデジタル変換器及び測定サブシステム３０８、並びに低周波数受信回路３１０は、他の無線トンネリング装置１２０から制御情報を取得すべく、ともに動作する。高周波数受信データパスは、共有受信データパスとともに動作してもよく、又は共有受信データパスを含んでもよい。同様に、低周波数受信データパスは、共有受信データパスとともに動作してもよく、又は共有受信データパスを含む。

受信アンテナ１３８は、低ノイズ増幅器３０４によって増幅された無線リンク１３０を介して無線信号（本明細書中、「受信無線信号」とも称する）を受信する。受信アンテナ１３８は、受信機１２４が第１の装置種別（例えば、ドッキング装置とともに使用される）であるか、又は第２の装置種別（例えば、モバイル装置とともに使用される）であるかにより、異なる種別であってもよい。低ノイズ増幅器３０４は、ＯＯＫ復調器３０６の入力において最適な信号レベルを保証するため、ゲインを提供し、自動ゲイン制御を組み込む。ＯＯＫ復調器３０６は、増幅された無線信号（又は増幅ＲＦ信号）を復調して、ベースバンド信号（本明細書中、「受信ベースバンド信号」とも称する）を回復する。一実施形態において、ＯＯＫ復調器３０６は、ＲＦエンベロープ検出器として実装され、増幅された信号のエンベロープを検出して、ベースバンド信号を回復する。例えば、ＲＦエンベロープ検出器は、増幅されたＲＦ信号を整流するために非線形（例えば、二乗検波）増幅を適用した後、高周波数成分をフィルタリングして取り除いて、ベースバンド信号を提供する。

ＯＯＫ復調器３０６の出力における受信ベースバンド信号は、ローカル送信機１２２からのクロストーク及び追加的フロントエンドノイズ等の他の無線損傷により、損傷されることがある。このクロストークは、受信ベースバンド信号に振幅ノイズ及びタイミングジッタの双方を加え、リモート送信機からの所望の信号に対応するベースバンド信号の品質が、同一データを搬送する有線接続を通じて送信される送信機信号に比較して非常に劣ることがあり、ダウンストリーム有線デバイスに確実な復号化を行わせるのに不十分となることがある。

高周波数受信データパスにおいて、無線クロック／データ回復部３１２は、ローカルクロック（「ローカルデータクロック」）に同期した受信ベースバンド信号（「回復信号」）のデジタル表現を回復するため、損傷した受信ベースバンド信号にタイミング回復を実施する。デジタル形態を再生成することにより、振幅ノイズが受信ベースバンド信号に加えられるのを抑制する。

一実施形態において、リモート送信機１２２Ｂに使用される無線シンボルクロックは、リモート到来有線シンボルクロックに同期している。本実施形態において、無線クロック／データ回復部３１２は、無線シンボルクロックに同期し、引いてはリモートソース有線シンボルクロックに同期したローカル回復クロックをさらに生成する。その後、ローカル回復クロックは、発信される有線接続のシンボルクロックを生成するために、ローカル有線送信機ブロック３１６によって使用される。無線クロストークによって受信ベースバンド信号に加えられたタイミングジッタは、クロック／データ回復部におけるタイミング回復ループの転送機能によって抑制される。そこで、振幅ノイズを抑制し、タイミングジッタを抑制することにより、ローカル有線出力における信号出力の品質を従来の有線出力の品質に近づきうるようにする。

一実施形態において、無線シンボルクロックは、到来する有線シンボルクロックと非同期である。一態様において、無線シンボルクロックは、到来する有線シンボルクロックより高速である。有線接続プロトコルのリンク層は、リモート有線クロックとローカル有線クロックの間の小さな差異を順応させるため、クロック寄与特性のごく一部がデータストリームに追加又は削除されるようにするクロック寄与機構を含む。ローカルデータクロックは、リモート無線シンボルクロックと非同期である。本実施形態において、有線送信機ブロック３１６は、クロック寄与特性の必要な挿入及び削除を実施する。このアプローチでは、有線送信機ブロック３１６のためのシンボルクロックは、受信したベースバンド信号におけるジッタとは独立に、クリーンなローカル参照から直接導出することができる。そこで、振幅ノイズを抑制し、タイミングジッタを抑制することにより、ローカル有線出力の信号出力の品質が、無線クロストーク又はその他の無線損傷から品質低下を受けることなく、従来の有線出力と同程度に良好となりうる。例えば、アイドル特性又はスキップ特性と称される有用な情報を搬送しない臨時的特性を挿入し、オーバーランを伴うことなくデータを処理するのに、ローカルクロックを備えたダウンストリーム受信機を送信機より数百万分の一遅いものとすることができる。有線送信機ブロックは、有用な情報を逐語的に搬送するすべての特性を保存しつつ、アンダーランを防ぐために、発信される有線リンク上で送信されるアイドル特性の数を調整することができる。例えば、ローカルクロックが高速であり、ソース有線クロックが低速である時、アンダーランを回避するため、必要に応じて、追加のアイドル特性が挿入される。反対に、ローカルクロックが低速で、ソース有線クロックが高速である時、ストリームから一部又は全部のアイドル特性が取り除かれる。この後者の場合、ソース有線デバイスによるアイドル特性の適応的挿入により、有線送信機ブロックによって生成される発信された有線リンクのアイドル特性の速度が有線プロトコルの要件に準拠しない場合であっても、発信される有線データリンクにおける有用な特性の絶対速度が、ダウンストリーム有線デバイスにおいてオーバーランを生じ得ないように保証する。

一実施形態において、無線シンボルクロックは、有線接続のシンボルクロックより高速であってもよいが、有線接続プロトコルのリンク層は、必ずしもクロック寄与のための機構を含まない。この場合、リモート有線シンボルクロックに同期したローカル有線シンボルクロックは、種々の方式により（弾性バッファにおける一定のＦＩＦＯ深さを維持する追跡ループによってその分割器入力が徐々に調整される小数分数ＰＬＬを使用する等）、ローカル固定周波数参照から生成することができる。この方式によっても、無線クロストークで受信ベースバンド信号に加えられるタイミングジッタをほぼ完全に抑制する。

高周波数受信回路３１４は、無線クロック／データ回復部３１２から回復データを受信し、必要に応じて、有線接続１１６上の処理装置１１０とインタフェースで接続されるのに好適な有線プロトコルのリンク層要件に応じて再フォーマットを行う。これには、ライン復号化、前方エラー復号化、又は無線信号の異なる有線接続へ向かう複数のストリームへの分割当の機能が含まれてもよい。例えば、ＨＦ受信回路３１４は、ＵＳＢプロトコル、ＨＤＭＩプロトコル、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔプロトコル、又は処理装置に関連付けられたその他のデータプロトコルに準拠したデータ信号を生成してもよい。

有線送信機ブロック３１６は、高周波数受信回路３１４からリンク層デジタルデータを受信し、有線接続１１６を通じて有線プロトコルの物理層要件に応じて、それを出力する。

無線クロック／データ回復部３１２によって実施されるタイミング回復により、通常、有線送信信号のタイミングジッタがクロストークによって無線受信ベースバンド信号に加えられるジッタとは独立するように、方式が工夫される。

低周波数受信データパスにおいて、ＬＦ ＡＤＣ及び測定サブシステム３０８は、ベースバンド信号をデジタル表現に変換し、デジタル信号をＬＦ受信回路３１０に提供する。ＬＦ受信回路３１０は、受信機１２４の要素の動作状態又は処理装置１１０に提供するためのステータス情報を制御するため、信号表示制御（本明細書中、「制御信号」又は「制御情報」とも称する）を生成するため、デジタル信号を処理する。一態様において、制御情報は、ＨＦ受信回路３１４を通じて提供されたデータ信号のハイスピード有線通信プロトコルとは異なる、又はこれに準拠しないプロトコルを通じて受信される。ＬＦ受信回路３１０からの制御信号は、ＨＦ受信回路３１４の電力状態を含む、受信機１２４の種々の要素の電力状態を制御するために採用される。これは、低電力状態での動作時、処理装置１１０の初期起動にも使用される。

一実施形態において、受信機１２４の動作状態は、受信機１２４の電力効率を向上するために制御可能である。例えば、ＨＦ受信回路３１４の電力消費がＬＦ受信回路３１０と比較して高いため、ＨＦ受信回路３１４は、ＨＦ受信回路３１４が使用中でない低周波数送信の間、低電力状態で動作するように制御されるか、又はオフとされることができる。同様に、低周波数送信中、無線クロック／データ回復部３１２の電源を切ることができる。高周波数送信の間、ＬＦ受信回路３１０等の低周波数要素の電源を切ってもよい。

低周波数受信データパスのアーキテクチャは、低電力動作に非常に好適である。従来の受信アーキテクチャとは対照的に、受信機１２４の受信データパスは、通常、これまでの受信機アーキテクチャにおいて実質的な電力を消費していた合成器を含まない。代わりに、受信機１２４は、エンベロープ検出に基づき、低周波数送信及び高周波数送信の双方を回復することができることにより、これまでの受信機と比べて著しく低電力で動作する。オンオフキーイングに基づき、ＲＦエンベロープ検出器を使用する、この低電力ＲＦアーキテクチャは、固定ローカル発振器周波数に依存しない。

図４は、一実施形態に係る、全二重無線チャンネルを通じた２つの処理装置間の通信をトンネリングする無線トンネリング装置１２０によって実施される一例としてのプロセスである。

ローカル無線トンネリング装置１２０Ａは、ローカル処理装置１１０Ａから入力ローカルデータ信号を受信する（４１０）。ローカル無線トンネリング装置１２０Ａは、有線接続（例えば、ケーブル又はトレース）を通じて入力ローカルデータ信号を受信する。ローカル無線トンネリング装置１２０Ａは、ローカルキャリア周波数に入力ローカルデータ信号を変調して、ローカル送信無線信号を生成し（４２０）、キャリア周波数（例えば６０ＧＨｚ）にてローカル送信アンテナ１３５Ａを通じてローカル送信無線信号を送信する（４３０）。

同時に、ローカル無線トンネリング装置１２０Ａは、ローカル受信アンテナ１３８Ａを通じてキャリア周波数でローカル受信無線信号を受信する（４４０）。送信及び受信を同時に行う場合、ローカル受信無線信号は、リモート無線トンネリング装置１２０Ｂのリモート送信アンテナ１３５Ｂから送信される無線信号に対応する第１の要素（例えば、所望の要素４３８）と、ローカル無線トンネリング装置１２０Ａのローカル送信アンテナ１３５Ａから送信される無線信号によるノイズ／干渉４３６を表す第２の要素を含んでもよい。ローカル送信アンテナ１３５Ａ及びローカル受信アンテナ１３５Ｂ間の近近接にも関わらず、アンテナ１３５Ａ、１３５Ｂ、１３８Ａ、及び１３８Ｂの偏波により、ローカル受信アンテナ１３８Ａを通じて受信機１２４Ａにおいて受信されたリモート送信アンテナ１３５Ｂの無線信号に対応する第１の要素の方が、ローカル受信アンテナ１３８Ａを通じて受信機１２４Ａにおいて受信されたローカル送信アンテナ１３５Ａの無線信号に対応する第２の要素より実質的に強くなる。

ローカル無線トンネリング装置１２０Ａは、例えば、ＯＯＫ復調器（例えば、エンベロープ検出器）を通じて、ローカル受信無線信号をローカル受信ベースバンド信号に復調する（４５０）。復調された信号には、所望の信号（例えば、リモート処理装置１１０Ｂからの入力リモートデータ信号）に対応する出力データ信号が含まれ、ローカル送信アンテナ１３５Ａからローカル送信無線信号をピックアップするローカル受信アンテナ１３８Ａから生じたクロストークノイズが含まれることもある。ローカル無線トンネリング装置１２０Ａは、ローカル受信ベースバンド信号から出力データ信号を抽出する（４６０）。ローカル無線トンネリング装置１２０Ａは、ＨＦ受信回路３１４を通じて出力データ信号をローカル処理装置１１０Ａに提供する（４７０）。

一例において、種々の現代の無線通信プロトコルは、各方向において５Ｇｂｐｓ以上の全二重データ転送速度をサポートしている（例えば、ＵＳＢ３、ＰＣＩＥ２．０以降）。物理層において無線媒体でこれらのプロトコルを搬送する能力には、多数の潜在的適用例が存在する。約６０ＧＨｚの無線スペクトル配分は、多くの国家において無ライセンス使用が可能であり、７ＧＨｚの無線スペクトルを提供する。

時分割二重のアプローチは、タイムスロットの待機時間に等しいデータリンクのレイテンシを取り込んでしまうというさらなる不都合がある。無線プロトコルによっては、無線通信の受信／送信応答を達成するのに通常必要とされる時間と比べてかなり短い、厳しいレイテンシ制約がある（例えば、ＵＳＢ ＨＳパケットの搬送には、１．５マイクロ秒のみの往復レイテンシが許容される）。これらのレイテンシ要件を満たすべく、タイムスロットを十分に小さく適合させることで、データ転送速度に非常に大きなオーバーヘッドを招いてしまう。レイテンシが重大でなく、スロットタイムがより長い場合であっても、時分割二重は、データ損失を回避するために入力信号のバッファリングを必要とし、高データ転送速度システムのためにバッファリングを設けることにより、時分割二重システムのサイズ及びコストの増加を招いてしまう。

周波数分割二重のアプローチは、レイテンシ問題は克服することもあるものの、２×５Ｇｂｐｓを超える搬送を行うためには、７ＧＨｚのスペクトルで１．４ｂｉｔ／Ｈｚ以上のスペクトル効率を備えた変調方式を必要とする。このクラスのスペクトル効率は、コヒーレントな復調（例えば、ＱＰＳＫ又は１６−ＱＡＭ）か、又はマルチレベル変調を必要とするか、ともに無線通信設計に著しい複雑さとコストを導入してしまう。周波数分割二重もまた、受信フィルタによって提供される減衰により強力なローカル送信機信号から追加の遮断を提供する送受信フィルタの形態で、チャンネル分離と追加の回路の複雑さの双方を必要とする。比較のため、同一の帯域幅で８０２．１１ａｄからの単一搬送波無線通信設計により、ＢＰＳＫを使用した０．６ｂｉｔ／Ｈｚと、ＱＰＳＫを使用した１．２ｂｉｔ／Ｈｚとのスペクトル効率（ＢＰＳＫを使用した２．１６ＧＨｚ中の１．２５Ｇｂｐｓ、ＱＰＳＫを使用した２．５Ｇｂｉｔ）を実現する。

バイナリオンオフキーイング変調（又は、デュオバイナリ変調等のバリエーション）を使用した無線通信は、インコヒーレントな復調により、簡易且つ低コストの回路構造で実施することができる。しかしながら、バイナリオンオフキーイング変調方式は、スペクトル効率が悪い。

好都合なことに、本明細書に開示の通り、ＯＯＫ変調方式を採用し、クロック及びデータ回復回路を通じてクロストークを抑制することにより、全二重無線通信を通じて、電力効率及び帯域幅効率良く、ハイスピード（例えば、５Ｇｂｐｓ）有線通信を無線でトンネリングすることができる。

当業者は、本開示を熟読することにより、本明細書に開示の原則を通じて、さらに追加の代替実施形態に想到するであろう。そこで、特定の実施形態及び適用例について図示及び説明したが、開示の実施形態は、本明細書に開示の正確な構造及び要素に限定されるものでないことが理解されなければならない。当業者にとって明らかとなる種々の修正、変化、及び変更は、本明細書の範囲から逸脱することなく、本明細書に開示の方法及び装置の配置、動作、及び詳細の範囲内となり得る。

Claims (26)

1. 無線トンネリング装置であって、
   前記無線トンネリング装置は、
   第１の偏波を有するローカル送信アンテナと、
   第１の偏波とは異なる第２の偏波を有するローカル受信アンテナと、
   前記ローカル送信アンテナに連結されるローカル無線送信機と、
   前記ローカル受信アンテナに連結されるローカル無線受信機とを備え、
   前記ローカル無線送信機は、
   （ｉ）オンオフキーイングを使用して、前記無線トンネリング装置に連結されたローカルソース装置からの入力ローカルデータ信号に基づいて得られるローカル送信ベースバンド信号に応じて、キャリア信号を変調して、キャリア周波数を中心とするローカル送信無線信号を生成し、
   （ｉｉ）前記ローカル送信無線信号を前記ローカル送信アンテナを通じて送信するように構成され、
   前記ローカル無線受信機は、
   オンオフキーイング復調器と、
   前記オンオフキーイング復調器に連結されるクロック及びデータ回復回路と、を備え、
   前記オンオフキーイング復調器は、
   前記ローカル無線送信機による前記ローカル送信無線信号の送信と同時に前記ローカル受信アンテナから、前記キャリア周波数を中心とするローカル受信無線信号を受信し、前記ローカル受信無線信号をローカル受信ベースバンド信号に復調するように構成され、
   前記クロック及びデータ回復回路は、
   （ｉ）前記ローカル受信ベースバンド信号を受信し、
   （ｉｉ）前記ローカル受信ベースバンド信号にタイミング回復を実施し、
   （ｉｉｉ）回復デジタル表現のローカルクロックに同期した前記ローカル受信ベースバンド信号のデジタル表現を回復し、
   （ｉｖ）前記ローカルソース装置に、前記回復デジタル表現を備えたデータ信号を提供し、前記データ信号は、前記ローカルソース装置とリモートソース装置の間の有線通信プロトコルに準拠する無線トンネリング装置。
2. 請求項１に記載の無線トンネリング装置において、
   前記ローカル無線送信機は、
   前記ローカルソース装置から前記入力ローカルデータ信号を受信し、ローカルクロックに同期したローカル送信デジタル信号を提供するように構成された有線受信機及びタイミング回復ブロックと、
   前記有線通信プロトコルによって実施される第１のフレーム構造及び第１の符号化方式に応じて、前記ローカル送信デジタル信号を受信し、前記ローカル無線送信機によって実施される第２のフレーム構造及び第２の符号化方式に応じて、前記ローカル送信デジタル信号を再符号化して、再符号化送信デジタル信号を生成するように構成された高周波数送信回路と、
   前記再符号化送信デジタル信号を受信し、前記ローカル送信ベースバンド信号を生成するように構成されたデジタルアナログコンバータと、をさらに備え、
   前記ローカル無線受信機は、
   ローカルデータクロックに基づいて動作し、
   前記回復デジタル表現を受信し、前記有線通信プロトコルの前記第１のフレーム構造及び前記第１の符号化方式に応じて、前記回復デジタル表現を再符号化して、再符号化回復データ信号を生成し、前記再符号化回復データ信号を前記ローカルソース装置に提供するように構成された高周波数受信回路をさらに備える無線トンネリング装置。
3. 請求項２に記載の無線トンネリング装置において、
   前記高周波数送信回路は、ローカル送信デジタル信号を未変調で引き渡すように構成され、
   前記高周波数受信回路は、前記回復デジタル表現を未変調で引き渡す無線トンネリング装置。
4. 請求項２に記載の無線トンネリング装置において、
   前記ローカル無線送信機は、ローカル送信データ信号にデュオバイナリ符号化を実施して、ゼロレベル、及び、逆の符号を有する２つの非ゼロレベルを備える３つの可能なレベルでローカル再符号化送信デジタル信号を生成するように構成される無線トンネリング装置。
5. 請求項２に記載の無線トンネリング装置において、
   前記高周波数送信回路は、前方誤り訂正符号化を実施するように構成され、
   前記高周波数受信回路は、前方誤り訂正復号化を実施するように構成される無線トンネリング装置。
6. 請求項１に記載の無線トンネリング装置において、
   前記ローカル受信無線信号は、前記有線通信プロトコルに準拠したリモートデータ信号に対応する信号要素を備える無線トンネリング装置。
7. 請求項６に記載の無線トンネリング装置において、
   前記信号要素は、前記第２の偏波を有するリモート送信アンテナを通じて送信されたリモート送信無線信号に対応する無線トンネリング装置。
8. 請求項６に記載の無線トンネリング装置において、
   前記信号要素は、リモート送信無線信号に対応し、前記リモート送信無線信号は、前記リモートデータ信号に応じたリモート無線トンネリング装置によって生成され、前記無線トンネリング装置は、有線接続を通じて、前記リモートソース装置に連結される無線トンネリング装置。
9. 請求項１に記載の無線トンネリング装置において、
   前記ローカルソース装置及び前記リモートソース装置は、前記無線トンネリング装置とリモート無線トンネリング装置の間の無線接続を通じて、前記有線通信プロトコルを通じて、互いに通信する無線トンネリング装置。
10. 請求項１に記載の無線トンネリング装置において、
    前記ローカル送信アンテナと前記ローカル受信アンテナの間の距離は、１５ｃｍ未満である無線トンネリング装置。
11. 請求項１に記載の無線トンネリング装置において、
    前記データ信号のデータ転送速度は、少なくとも１Ｇｂｐｓであり、前記キャリア周波数は、２０ＧＨｚを上回る無線トンネリング装置。
12. 請求項１に記載の無線トンネリング装置において、
    前記オンオフキーイング復調器は、前記ローカル受信無線信号を復調するための合成器を採用することなく、エンベロープ検出器を備える無線トンネリング装置。
13. 請求項１に記載の無線トンネリング装置において、
    前記クロック及びデータ回復回路は、
    前記有線通信プロトコルに準拠した前記データ信号を取得するために、第１のベースバンド周波数で動作し、
    前記ローカル無線受信機は、
    前記オンオフキーイング復調器に連結されたベースバンド受信回路をさらに備え、
    前記ベースバンド受信回路は、前記ローカル受信ベースバンド信号を受信し、前記ローカル受信ベースバンド信号に基づいて前記有線通信プロトコルに準拠しない他のデータ信号を生成するために、前記第１のベースバンド周波数より低い第２のベースバンド周波数で動作する無線トンネリング装置。
14. 全二重送受信機であって、
    前記全二重送受信機は、
    第１の偏波を有するローカル送信アンテナに連結されるローカル無線送信機と、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有するローカル受信アンテナに連結されるローカル無線受信機とを備え、
    前記ローカル無線送信機は、
    キャリア周波数で前記ローカル送信アンテナを通じてローカル送信無線信号を送信するように構成され、
    前記ローカル無線受信機は、
    復調器と、
    前記復調器に連結されるクロック及びデータ回復回路と、を備え
    前記復調器は、
    前記ローカル無線送信機による前記ローカル送信無線信号の送信と同時に、前記キャリア周波数で前記ローカル受信アンテナから受信したローカル受信無線信号をローカル受信ベースバンド信号に復調し、
    前記クロック及びデータ回復回路は、
    （ｉ）前記ローカル受信ベースバンド信号を受信し、
    （ｉｉ）前記ローカル受信ベースバンド信号にタイミング回復を実施し、
    （ｉｉｉ）回復デジタル表現のローカルクロックに同期した前記ローカル受信ベースバンド信号の前記デジタル表現を回復し、
    （ｉｖ）前記回復デジタル表現を備えるデータ信号を生成する全二重送受信機。
15. 請求項１４に記載の全二重送受信機において、
    前記ローカル送信アンテナと前記ローカル受信アンテナの間の距離は、１５ｃｍ未満である全二重送受信機。
16. 請求項１４に記載の全二重送受信機において、
    前記データ信号のデータ転送速度は、少なくとも１Ｇｂｐｓであり、前記キャリア周波数は、２０ＧＨｚを上回る全二重送受信機。
17. 請求項１４に記載の全二重送受信機において、
    前記復調器は、前記ローカル受信無線信号を復調するための合成器を採用することなく、エンベロープ検出器を備える全二重送受信機。
18. 請求項１４に記載の全二重送受信機において、
    前記データ信号は、有線通信プロトコルに準拠する全二重送受信機。
19. 請求項１８に記載の全二重送受信機において、
    前記クロック及びデータ回復回路は、
    前記有線通信プロトコルに準拠した前記データ信号を取得するために、第１のベースバンド周波数で動作し、
    前記ローカル無線受信機は、
    前記復調器に連結されたベースバンド受信回路をさらに備え、
    前記ベースバンド受信回路は、前記ローカル受信ベースバンド信号を受信し、前記ローカル受信ベースバンド信号に基づいて前記有線通信プロトコルに準拠しない他のデータ信号を生成するために、前記第１のベースバンド周波数より低い第２のベースバンド周波数で動作する全二重送受信機。
20. ローカルソース装置に連結されたローカル無線送信機により、前記ローカルソース装置から入力ローカルデータ信号を受信し、
    前記ローカル無線送信機により、オンオフキーイングを使用して、前記ローカルソース装置から前記入力ローカルデータ信号に基づいて取得されたローカル送信ベースバンド信号に応じて変調されるキャリア信号を変調して、キャリア周波数を中心とするローカル送信無線信号を生成し、
    前記ローカル無線送信機により、前記ローカル送信無線信号を第１の偏波を有するローカル送信アンテナを通じて送信し、
    オンオフキーイング復調器により、前記ローカル無線送信機による前記ローカル送信無線信号の送信と同時に、前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有するローカル受信アンテナから、前記キャリア周波数でローカル受信無線信号を受信し、
    前記オンオフキーイング復調器により、前記ローカル受信無線信号をローカル受信ベースバンド信号に復調し、
    クロック及びデータ回復回路により、前記ローカル受信ベースバンド信号を受信し、
    前記クロック及びデータ回復回路により、前記ローカル受信ベースバンド信号にタイミング回復を実施し、
    前記クロック及びデータ回復回路により、回復デジタル表現のローカルクロックに同期した前記ローカル受信ベースバンド信号の前記デジタル表現を回復し、
    前記回復デジタル表現を備えたデータ信号を前記ローカルソース装置に提供することを備える方法。
21. 無線通信装置であって、
    前記無線通信装置は、
    第１の偏波を有するローカル送信アンテナと、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有するローカル受信アンテナと、
    前記ローカル送信アンテナに連結されるローカル無線送信機と、
    前記ローカル受信アンテナに連結されるローカル無線受信機とを備え、
    前記ローカル無線送信機は、
    有線インタフェースの物理層からデータソースへの信号を受信し、ローカルクロックと同期したローカル送信デジタル信号を提供する有線受信機及びタイミング回復ブロックと、
    前記ローカル送信デジタル信号を入力し、前記ローカル無線送信機によって実施されるフレーム構造及び符号化方式に応じて前記ローカル送信デジタル信号を再符号化して、再符号化送信デジタル信号を生成する高周波数送信回路と、を備え、
    前記ローカル無線送信機は、
    オンオフキーイングを使用して、ローカル送信ベースバンド信号を変調して、キャリア周波数を中心とするローカル送信無線信号を生成し、前記ローカル送信アンテナを通じて前記ローカル送信無線信号を送信するように構成され、
    前記ローカル無線受信機は、
    前記ローカル無線送信機による前記ローカル送信無線信号の送信と同時に行われる、同一のキャリア周波数を中心とする対応するリモートソース送信機からの送信に応じて、受信無線信号を生成し、
    前記ローカル無線受信機は、
    オンオフキーイング復調器と、
    前記オンオフキーイング復調器に連結される無線クロック／データ回復部と、
    高周波数受信回路と、
    有線送信機ブロックと、を備え、
    前記オンオフキーイング復調器は、前記受信無線信号を入力し、前記ローカル受信無線信号をローカル受信ベースバンド信号に復調するように構成され、
    前記無線クロック／データ回復部は、
    （ｉ）前記ローカル受信ベースバンド信号を受信し、
    （ｉｉ）ローカルクロックに対して同期した、前記受信したベースバンド信号のデジタル表現を含む、回復無線データ信号を生成し、
    前記高周波数受信回路は、
    前記ローカルクロックから動作して、前記データソースへの前記有線インタフェースに使用される通信プロトコルのリンク層要件に応じて、前記回復無線データ信号におけるデータを再符号化し、
    前記有線送信機ブロックは、
    前記高周波数受信回路から前記データ及びクロックを取り、前記ローカル処理装置への前記有線接続への前記有線プロトコルの物理層要件に応じて、前記データ及びクロックを出力する無線通信装置。
22. 請求項２１に記載の無線通信装置において、
    動作中の前記高周波数受信回路は、さらに、クロックのリモート有線クロックに同期したクロックを再生成するように構成される無線通信装置。
23. 請求項２１に記載の無線通信装置において、
    前記高周波数送信回路及び高周波数受信回路は、各入力デジタルデータ信号を未変調で引き渡す無線通信装置。
24. 請求項２１に記載の無線通信装置において、
    前記ローカル無線送信機は、受信したデジタルデータにデュオバイナリ符号化を実施して、前記ローカル送信デジタル信号を生成する、無線通信装置。
25. 請求項２１に記載の無線通信装置において、
    前記高周波数送信機回路は、前方誤り訂正符号化を実施し、前記高周波数受信回路は、前方誤り訂正復号化を実施する無線通信装置。
26. 無線通信装置であって、
    第１の偏波を有するローカル送信アンテナと、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有するローカル受信アンテナと、
    前記ローカル送信アンテナに連結されるローカル無線送信機と、
    前記ローカル受信アンテナに連結されるローカル無線受信機と、を備え、
    前記ローカル無線送信機は、
    有線インタフェースの物理層からデータソースへの信号を受信し、ローカルクロックと同期したローカル送信デジタル信号を提供し、
    前記ローカル無線送信機によって実施されるフレーム構造及び符号化方式に応じて、前記ローカル送信データ信号を再符号化して、再符号化送信デジタル信号を生成し、
    オンオフキーイングを使用して、前記ローカル送信ベースバンド信号を変調して、キャリア周波数を中心とするローカル送信無線信号を生成し、
    前記ローカル送信アンテナを通じて前記ローカル送信無線信号を送信するように構成され、
    前記ローカル無線受信機は、
    前記ローカル無線送信機による前記ローカル送信無線信号の送信と同時に行われる、同一のキャリア周波数を中心とする対応するリモートソース送信機からの送信に応じて、受信無線信号を生成し、
    前記受信無線信号を入力し、前記ローカル受信無線信号をローカル受信ベースバンド信号に復調し、
    ローカルクロックに対して同期した、前記受信したベースバンド信号のデジタル表現を含む、回復無線データ信号を生成し、
    前記データソースへの前記有線インタフェースに使用される通信プロトコルのリンク層要件に応じて、前記回復無線データ信号におけるデータを再符号化し、
    前記ローカル処理装置への前記有線接続の前記有線プロトコルの物理層要件に応じて、前記再符号化されたデータを出力するように構成される無線通信装置。

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