JP2019537362A - 平面ストリップアンテナを有する送出器及びそれと共に使用される方法 - Google Patents

平面ストリップアンテナを有する送出器及びそれと共に使用される方法 Download PDF

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Abstract

本開示の態様は、例えば、マイクロ波周波数帯域内の無線周波数信号を生成するように構成された送信機を含む送出デバイスを含み得る。平面ストリップアンテナは、伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として無線周波数信号を送出するように構成され、導波される電磁波は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する。他の実施形態も開示される。

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１６年１０月２６日に出願された米国特許出願公開第１５／３３４，９０３号明細書に対する優先権を主張するものである。上記出願の全てのセクションは、全体として参照により本明細書に援用される。
本開示は、導波通信を送出及び受信するデバイスに関する。
スマートフォン及び他のポータブルデバイスが次第に普及し、データ使用量が増えるにつれ、マクロセル基地局デバイス及び既存のワイヤレスインフラストラクチャは、増加する需要に対処するために、これまで以上により高い帯域幅容量を必要としている。更なるモバイル帯域幅を与えるために、スモールセルの展開が推進されつつあり、この展開において、マイクロセル及びピコセルがこれまでのマクロセルよりはるかに小さいエリアのためのカバレッジを提供している。
加えて、大半の家庭及び企業は、成長して音声、動画、及びインターネット閲覧等のサービスで広帯域データアクセスに依存している。広帯域アクセスネットワークは、衛星、４Ｇ又は５Ｇワイヤレス、電力線通信、ファイバ、ケーブル、及び電話回線網を含む。
ここで、必ずしも一定の縮尺で描かれていない添付図面が参照される。
本明細書において説明される種々の態様による、導波通信システムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、送信デバイスの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、周波数応答の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、種々の動作周波数での導波される電磁波の場を示す、絶縁線の長手方向断面の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図である。 本明細書において説明される種々の態様による電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図である。 本明細書において説明される種々の態様によるアーク結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様によるアーク結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様によるスタブ結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による電磁分布の一例の非限定的な実施形態を示す図である。 本明細書において説明される種々の態様による、結合器及び送受信機の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、結合器及び送受信機の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による二重スタブ結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、リピーターシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、双方向リピーターの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図を示す。 本明細書において説明される種々の態様による導波路システムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、導波通信システムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、通信システムを管理するシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、通信システムを管理するシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図１６Ａ及び図１６Ｂのシステムの通信ネットワークにおいて生じる外乱を検出及び軽減する方法の一例の非限定的な実施形態を示す流れ図を示す。 図１６Ａ及び図１６Ｂのシステムの通信ネットワークにおいて生じる外乱を検出及び軽減する方法の一例の非限定的な実施形態を示す流れ図を示す。 本明細書において説明される種々の態様による通信システムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による図１８Ａの通信システムの一部の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による図１８Ａの通信システムの通信ノードの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による図１８Ａの通信システムの通信ノードの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、基地局が通信ノードと通信できるようにするダウンリンク及びアップリンク通信技法の一例の非限定的な実施形態を示すグラフ図である。 本明細書において説明される種々の態様による通信ノードの非一例の限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による通信ノードの非一例の限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による周波数スペクトルの一例の非限定的な実施形態を示すグラフ図である。 本明細書において説明される種々の態様による周波数スペクトルの一例の非限定的な実施形態を示すグラフ図である。 本明細書において説明される種々の態様による周波数スペクトルの一例の非限定的な実施形態を示すグラフ図である。 本明細書において説明される種々の態様による周波数スペクトルの一例の非限定的な実施形態を示すグラフ図である。 本明細書において説明される種々の態様による送信機の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による受信機の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による結合器の一例の非限定的な実施形態の図である。 本明細書において説明される種々の態様による導波通信システムの一例の非限定的な実施形態の概略ブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による回路の一例の非限定的な実施形態の概略ブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による導波通信システムの一例の非限定的な実施形態の概略ブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による金属シェルの上部の断面図の一例の非限定的な実施形態の図である。 本明細書において説明される種々の態様による導波される電磁波の長手方向図の一例の非限定的な実施形態のグラフィック図である。 本明細書において説明される種々の態様による導波される電磁波の長手方向図の一例の非限定的な実施形態のグラフィック図である。 本明細書において説明される種々の態様による導波される電磁波の方位図の一例の非限定的な実施形態のグラフィック図である。 本明細書において説明される種々の態様による伝搬損失の一例の非限定的な実施形態のグラフィック図である。 本明細書において説明される種々の態様による伝搬損失の一例の非限定的な実施形態のグラフィック図である。 本明細書において説明される種々の態様による平面ストリップアンテナの一例の非限定的な実施形態の図である。 本明細書において説明される種々の態様による平面ストリップアンテナの一例の非限定的な実施形態の図である。 本明細書において説明される種々の態様による平面ストリップアンテナの一例の非限定的な実施形態の図である。 本明細書において説明される種々の態様による送出デバイスの一例の非限定的な実施形態の概略ブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による導波送出器の一例の非限定的な実施形態の概略ブロック図である。 方法の一例の非限定的な実施形態の流れ図を示す。 方法の一例の非限定的な実施形態の流れ図を示す。 本明細書において説明される種々の態様による計算環境の一例の非限定的な実施形態のブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による、モバイルネットワークプラットフォームの一例の非限定的な実施形態のブロック図である。 本明細書において説明される種々の態様による通信デバイスの一例の非限定的な実施形態のブロック図である。
ここで、１つ又は複数の実施形態が図面を参照しながら説明され、図面では、同じ参照符号が全体を通して同じ要素を指すために用いられる。以下の説明では、説明の目的上、種々の実施形態の完全な理解を提供するために多数の細部が記載される。しかし、種々の実施形態を、これらの細部を用いることなく（及び任意の特定のネットワーク化された環境又は標準規格に適用することなく）実施できることは明らかである。
一実施形態では、導波される電磁波を介してデータ又は他のシグナリング等の通信信号を送受信する導波通信システムが提示される。導波される電磁波は、例えば、伝送媒体に結合又は導波される表面波又は他の電磁波を含む。例示的な実施形態から逸脱することなく、導波通信と併せて多様な伝送媒体が利用可能であることが理解されよう。そのような伝送媒体の例としては、単独で又は１つ若しくは複数の組み合わせで以下のうちの１つ又は複数を含むことができる：絶縁されるか否か、及び単線であるか又は撚り線であるかに関係なく、電線；電線束、ケーブル、ロッド、レール、パイプを含む他の形状若しくは構成の導体；誘電体パイプ、ロッド、レール若しくは他の誘電体部材等の非導体；導体と誘電体材料との組み合わせ；又は他の導波伝送媒体。
伝送媒体における導波される電磁波の誘導は、電気回路の一部としての伝送媒体に注入されるか又は他に伝送するいかなる電位、電荷、又は電流からも独立することができる。例えば、伝送媒体が電線である場合、電線に沿った導波の伝搬に応答して、小さい電流を電線中に形成することができ、これが電線表面に沿った電磁波の伝搬に起因し得、電気回路の一部としての電線に注入される電位、電荷、又は電流に応答して形成されないことを理解されたい。したがって、電線上の進行する電磁波は、電線表面に沿って伝搬するのに回路を必要としない。したがって、電線は、回路の一部ではない単層伝送線路である。また、幾つかの実施形態において、電線は必要なく、電磁波は、電線ではない単線伝送媒体に沿って伝搬することができる。
より一般には、本開示により説明される「導波される電磁波」又は「導波」は、伝送媒体の少なくとも一部（例えば、裸線又は他の導体、誘電体、絶縁電線、導管又は他の中空要素、誘電体又は絶縁体で被膜、被覆又は囲まれた絶縁電線の束又は他の電線束、或いは別の形態の固体又は他の非液体若しくは非ガス伝送媒体）である物理的物体の存在により行われて、物理的物体により少なくとも部分的に向けられるか又は誘導され、物理的物体の伝送路に沿って伝搬する。そのような物理的物体は、伝送媒体の界面（例えば、外面、内面、外面と内面との間の内部、又は伝送媒体の要素間の他の境界）により、導波される電磁波の伝搬を誘導する伝送媒体の少なくとも一部として動作することができ、導波される電磁波の伝搬は、送信側デバイスから伝送路に沿って受信側デバイスにエネルギー、データ、及び／又は他の信号を搬送することができる。
導波されない電磁波の進行距離の二乗に反比例して強度が下がる無誘導（又は非結合）電磁波等のワイヤレス信号の自由空間伝搬と異なり、導波される電磁波は、導波されない電磁波が受けるよりも小さい単位距離当たりの大きさ損失で伝送媒体に沿って伝搬することができる。
電気回路により、電気信号を送信デバイスから順方向電気路及び帰還電気路のそれぞれを介して受信デバイスに伝搬させることができる。これらの電気順方向路及び帰還路は、２本の電線又は１本の電線及び第２の導体として機能する共通の接地等の２つの導体を介して実施することができる。特に、送信デバイスからの電流（直流及び／又は交流）は、電気順方向路を通って流れ、逆電流として電気帰還路を介して送信源に戻る。より詳細には、送信デバイスから離れて流れる一導体における電子フローは、第２の導体又は接地を介して逆方向に受信デバイスに戻る。電気信号と異なり、導波される電磁波は、伝送媒体（例えば、裸の導体、絶縁された導体、導管、誘電性ストリップ等の非導電材料又は表面波の伝搬に適する任意の他のタイプの物体）に沿って送信デバイスから受信デバイスに又はこの逆に、送信デバイスと受信デバイスとの間で伝送媒体が電気回路の一部である必要なく（すなわち電気帰還路を必要とせずに）伝搬することができる。電磁波は、開回路、すなわち電気帰還路がない回路又は回路を通した電流の流れを阻止する破断若しくはギャップがある回路で伝搬することができるが、電磁波は、実際には電気回路の一部である伝送媒体の表面に沿っても伝搬できることに留意されたい。すなわち、電磁波は、順方向電気路を有する伝送媒体の第１の表面に沿って及び／又は電気帰還路を有する伝送媒体の第２の表面に沿って進行することができる。その結果、導波される電磁波は、電気回路がある又はない状態で伝送媒体の表面に沿って送信デバイスから受信デバイスに伝搬することができる。
これにより、例えば、導電性構成要素を有さない伝送媒体（例えば、誘電性ストリップ）に沿った導波される電磁波の伝送が可能である。これにより、例えば、２つ以上の導体を有さない伝送媒体に沿って伝搬する導波される電磁波の伝送も可能になる（例えば、１つの裸の導体の表面に沿って若しくは１つの絶縁された導体の表面に沿って伝搬する電磁波、又は絶縁された導体の絶縁内を全体的若しくは部分的に伝搬する電磁波）。伝送媒体が１つ又は複数の導電性構成要素を含み、伝送媒体に沿って伝搬する導波される電磁波が、導波される電磁波の方向において１つ又は複数の導電性構成要素を流れる電流をときに生成する場合でも、そのような導波される電磁波は、受信デバイスから送信デバイスに戻る電気帰還路で逆電流が流れることなく、送信デバイスから受信デバイスに伝送媒体に沿って伝搬することができる。その結果、そのような導波される電磁波の伝搬は、１本の伝送線を介した伝搬又は表面波伝送線を介した伝搬と呼ぶことができる。
非限定的な説明では、絶縁体により隔てられた中心導体及び接地シールドを有する同軸ケーブルを考える。通常、電気系統では、送信（及び受信）デバイスの第１の端子は、中心導体に接続することができ、送信（及び受信）デバイスの第２の端子は、接地シールドに接続することができる。送信デバイスが第１の端子を介して中心導体に電気信号を注入する場合、電気信号は、中心導体に沿って伝搬し、中心導体において順方向電流及び対応する電子フローをときに生じさせ、接地シールドにおいて帰還電流及び逆電子フローを生じさせる。同じ状況が２端子受信デバイスにも該当する。
逆に、電気回路なしで導波される電磁波を送受信する伝送媒体の異なる実施形態（中でも特に同軸ケーブルを含む）を利用することができる、本開示において説明される等の導波通信システムを考える（すなわち当事者の視点から見て電気順方向路又は電気帰還路なしで）。一実施形態では、例えば、本開示の導波通信システムは、同軸ケーブルの外面（例えば、同軸ケーブルの外被又は絶縁層）に沿って伝搬する導波される電磁波を誘導するように構成することができる。導波される電磁波は、接地シールド上に順方向電流を生じさせるが、導波される電磁波が同軸ケーブルの外面に沿って伝搬することができるようにするために、中心導体に帰還電流を必要としない。換言すれば、導波される電磁波は、接地シールド上に順方向電流を生じさせるが、中心導体（又は他の電気帰還路）において逆帰還電流を生成しない。同じことが、導波される電磁波の送受信する導波通信システムにより使用される他の伝送媒体にも該当し得る。
例えば、裸の導体又は絶縁された導体の外面に導波通信システムにより誘導される導波される電磁波は、電気帰還路で逆帰還電流を生成することなく、裸の導体の外面又は絶縁された導体の外面に沿って伝搬することができる。別の区別点として、電気回路での信号エネルギーの大半は、導体における電子のフローによって誘導されるが、裸の導体の外面上を導波通信システムにおいて伝搬する導波される電磁波は、裸の導体において最小のみの順方向電流を生じさせ、電磁波の信号エネルギーの大半は、裸の導体内部ではなく裸の導体の外面の上方に集中する。更に、絶縁された導体の外面に結合される導波される電磁波は、中心導体又は絶縁された導体の導体において最小のみの順方向電流を生じさせ、電磁波の信号エネルギーの大半は、絶縁内部の領域及び／又は絶縁された導体の外面の上方に集中される − 換言すれば、電磁波の信号エネルギーの大半は、絶縁された導体の中心導体外部に集中する。
したがって、送信側デバイスにより注入された電気信号の伝搬を可能にするために、別個の導体で順電流及び逆電流を搬送する２つ以上の導体を必要とする電気システムは、伝送媒体の界面に沿った導波される電磁波の伝搬を可能にするために電気回路が必要ない、伝送媒体の界面上に導波される電磁波を誘導する導波システムと異なる。
本開示に記載される導波される電磁波は、伝送媒体に結合されるか又は伝送媒体によって導波されるために、また伝送媒体の外面上を又は外面に沿って微小な距離より長い距離（ｎｏｎ−ｔｒｉｖｉａｌ ｄｉｓｔａｎｃｅｓ）を伝搬するために、伝送媒体の主に又は実質的に外側に存在する電磁場構造を有し得ることに更に留意されたい。他の実施形態では、導波される電磁波は、伝送媒体に結合されるか又は伝送媒体によって導波されるために、また伝送媒体内の微小な距離より長い距離を伝搬するために、伝送媒体の主に又は実質的に内側に存在する電磁場構造を有することができる。他の実施形態では、導波される電磁波は、伝送媒体に結合されるか又は伝送媒体によって導波されるために、また伝送媒体に沿って微小な距離より長い距離を伝搬するために、伝送媒体の部分的に内側且つ部分的に外側に存在する電磁場構造を有することができる。一実施形態での所望の電場構造は、所望の伝送距離、伝送媒体自体の特性、及び伝送媒体の外部の環境状況／特性（例えば、降雨、霧、大気条件等の存在）を含む多様な要因に基づいて様々であり得る。
本開示に記載される導波システムは、光ファイバシステムとも異なることに更に留意されたい。本開示の導波システムは、不透明材料（例えば、ポリエチレンで作られた誘電体ケーブル）又は微小な距離より長い距離だけ伝送媒体の界面に沿って導波される電磁波の伝搬を可能にする光波の伝送に他に抵抗を有する材料（例えば、裸の導線又は絶縁導線）で構築された伝送媒体の界面において、導波される電磁波を誘導することができる。これとは対照的に、光ファイバシステムは、不透明であるか、又は他に光波の伝送に抵抗を有する伝送媒体を用いて機能できない。
本明細書において説明される種々の実施形態は、導波される電磁波をミリメートル波周波数（例えば、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）で伝送媒体に送出し及び／又はそれから抽出する「導波路結合デバイス」、「導波路結合器」、又はより簡単に「結合器」、「結合デバイス」、又は「送出器」と呼ぶことができる結合デバイスに関連し、ここで、ミリメートル波長は、電線の外周若しくは他の断面寸法等の結合デバイス及び／又は伝送媒体の１つ又は複数の寸法と比較して小さいか、又は３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ等の低域マイクロ波であり得る。伝送は、誘電材料のストリップ、アーク、又は他の長さ；ホーン、モノポール、ロッド、スロット、又は他のアンテナ；アンテナのアレイ；磁気共鳴キャビティ、又は他の共鳴結合器；コイル、ストリップライン、導波路又は他の結合デバイス等の結合デバイスにより導波される波として伝搬するように生成することができる。動作において、結合デバイスは、電磁波を送信機又は伝送媒体から受信する。電磁波の電磁場構造は、結合デバイスの内部、結合デバイスの外部、又はそれらの何らかの組み合わせで存在することができる。結合デバイスが伝送媒体に近い場合、電磁波の少なくとも一部分は、伝送媒体に結合され、導波される電磁波として引き続き伝搬する。往復では、結合デバイスは、伝送媒体から導波を抽出し、これらの電磁波を受信機に転送することができる。
例示的な実施形態によれば、表面波は、電線の外部若しくは外側の表面又は異なる特性（例えば、誘電率）を有する別のタイプの媒体に隣接又は露出した電線の別の表面等の伝送媒体の表面により導波されるタイプの導波である。実際に、例示的な実施形態では、表面波を導波する電線の表面は、２つの異なるタイプの媒体間の遷移面を表すことができる。例えば、裸線又は非絶縁電線の場合、電線の表面は、空気又は自由空間に露出した裸線又は非絶縁電線の外側又は外部導体表面であり得る。別の例として、絶縁電線の場合、電線の表面は、絶縁体、空気、及び／又は導体の特性（例えば、誘電率）の相対的な違いに応じて、更に導波の１つ又は複数の周波数及び伝搬モードに応じて、電線の絶縁体部分と接触する電線の導電部分であり得るか、又は他に空気若しくは自由空間に露出した電線の絶縁体表面であり得るか、又は他に電線の絶縁体表面と電線の絶縁体部分に接触する電線の導電部分との間の任意の材料領域であり得る。
例示的な実施形態によれば、導波と併せて使用される電線又は他の伝送媒体の「周囲」という用語は、円形又は略円形の場分布、対称的な電磁場分布（例えば、電場、磁場、電磁場等）、又は電線若しくは他の伝送媒体の少なくとも部分的に周りの他の基本モードパターンを有する導波等の基本的な導波伝搬モードを含むことができる。加えて、導波は、電線又は他の伝送媒体の「周囲」を伝搬する場合、基本波動伝搬モード（例えば、ゼロ次モード）のみならず、加えて又は代わりに、高次導波モード（例えば、一次モード、二次モード等）、非対称モード、及び／又は電線又は伝送媒体の周りに非円形場分布を有する他の導波（表面波）等の非基本波動伝搬モードを含む導波伝搬モードに従ってそうすることができる。本明細書において用いられるとき、「導波モード」という用語は、伝送媒体、結合デバイス、又は導波通信システムの他のシステムコンポーネントの導波伝搬モードを指す。
例えば、そのような非円形場分布は、相対的に高い場強度によって特徴付けられる１つ又は複数の方位ローブ、及び／又は相対的に低い場強度、零場強度又は実質的な零場強度によって特徴付けられる１つ又は複数のヌル又はヌル領域を伴う片側又は多方向であり得る。更に、場分布は、例示的な実施形態に従って、電線の周囲の方位（ａｚｉｍｕｔｈａｌ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）の１つ又は複数の領域が方位の１つ又は複数の他の領域より高い電場強度又は磁場強度（又はその組み合わせ）を有するように、他に電線周囲の長手方向の方位の関数として変化することができる。高次モード又は非対称モードの導波の相対的向き又は相対的位置は、導波が電線に沿って進行するにつれて変化する可能性があることは理解されよう。
本明細書において用いられるとき、「ミリメートル波」という用語は、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの「ミリメートル波周波数帯」内にある電磁波／信号を指すことができる。「マイクロ波」という用語は、３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの「マイクロ波周波数帯」内にある電磁波／信号を指すことができる。「無線周波数」又は「ＲＦ」という用語は、１０ｋＨｚ〜１ＴＨｚの「無線周波数帯域」内にある電磁波／信号を指すことができる。本開示において記載されるワイヤレス信号、電気信号、及び導波される電磁波は、例えば、ミリメートル波及び／又はマイクロ波周波数帯域内、その上、又はその下の周波数等の任意の所望の周波数範囲で動作するように構成し得ることが理解される。特に、結合デバイス又は伝送媒体が導電要素を含む場合、結合デバイスにより運ばれ、及び／又は伝送媒体に沿って伝搬する導波される電磁波の周波数は、導電要素内の電子の平均衝突頻度未満であり得る。更に、結合デバイスにより運ばれ、及び／又は伝送媒体に沿って伝搬する導波される電磁波の周波数は、非光学周波数、例えば、１ＴＨｚから始まる光学周波数範囲未満の無線周波数であり得る。
本明細書において使用されるとき、「アンテナ」という用語は、ワイヤレス信号を送信／放射又は受信する送信又は受信システムの一部であるデバイスを指すことができる。
１つ又は複数の実施形態によれば、送出デバイスは、伝送媒体で無線周波数信号を生成するように構成された送信機を含み、送信機は、送出回路に含まれ、伝送媒体は、電気帰還路を有する。円筒形結合器は、伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として円筒形結合器のアパーチャから無線周波数信号を送出し、導波される電磁波は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する。
１つ又は複数の実施形態によれば、送出デバイスは、伝送媒体の一部を囲む円筒形結合器を含む。マイクロストリップアンテナは、円筒形結合器内に無線周波数信号を放射するように構成される。円筒形結合器は、伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として無線周波数信号を円筒形結合器のアパーチャから送出し、導波される電磁波は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する。
１つ又は複数の実施形態によれば、方法は、伝送媒体を含む送出回路を介して伝送媒体上に無線周波数信号を生成することであって、送出回路は、電気帰還路を含む、生成することと、伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として円筒形結合器のアパーチャから無線周波数信号を送出することであって、導波される電磁波は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する、送出することとを含む。
１つ又は複数の実施形態によれば、送出デバイスは、伝送媒体上に無線周波数信号を生成する回路手段であって、回路手段は、電気帰還路を有する伝送媒体を有する電気回路を含む、回路手段と、伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として同軸結合手段のアパーチャから無線周波数信号を送出する同軸結合手段であって、導波される電磁波は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する、同軸結合手段とを含む。
１つ又は複数の実施形態によれば、送出デバイスは、マイクロ波周波数帯域内の無線周波数信号を生成するように構成された送信機を含む。平面ストリップアンテナは、伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として無線周波数信号を送出するように構成され、導波される電磁波は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する。
１つ又は複数の実施形態によれば、送出デバイスは、無線周波数信号を生成する送信機手段を含む。平面ストリップ手段は、伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として無線周波数信号を送出し、導波される電磁波は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する。
１つ又は複数の実施形態によれば、方法は、無線周波数信号を生成することと、伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として平面ストリップアンテナを介して無線周波数信号を送出することであって、導波される電磁波は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する、送出することとを含む。
ここで、図１を参照すると、導波通信システムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図１００を示す。動作において、送信デバイス１０１は、データを含む１つ又は複数の通信信号１１０を通信ネットワーク又は他の通信デバイスから受信し、導波１２０を生成して、伝送媒体１２５を介してデータを送信デバイス１０２に伝達する。送信デバイス１０２は、導波１２０を受信し、通信ネットワーク又は他の通信デバイスに送信する、データを含む通信信号１１２に変換する。位相変調、周波数変調、直交振幅変調、振幅変調、直交周波数分割多重等のマルチキャリア変調等の変調技法により、周波数分割多重、時分割多重、符号分割多重、異なる波動伝搬モードによる多重化等の複数のアクセス技法により、並びに他の変調及びアクセス方法により導波１２０を変調してデータを搬送することができる。
１つ又は複数の通信ネットワークは、モバイルデータネットワーク、セルラー音声データネットワーク、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（例えば、ＷｉＦｉ又は８０２．ｘｘネットワーク）、衛星通信ネットワーク、パーソナルエリアネットワーク、又は他のワイヤレスネットワーク等のワイヤレス通信ネットワークを含むことができる。１つ又は複数の通信ネットワークは、電話回線網、イーサネット（登録商標）ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、インターネット等の広域ネットワーク、ブロードバンドアクセスネットワーク、ケーブルネットワーク、光ファイバネットワーク、又は他の有線ネットワーク等の有線通信ネットワークを含むこともできる。通信デバイスは、ネットワークエッジデバイス、ブリッジデバイス又はホームゲートウェイ、セットトップボックス、ブロードバンドモデム、電話アダプタ、アクセスポイント、基地局、又は他の固定通信デバイス、車載ゲートウェイ又はオートモバイルコンピューター、ラップトップコンピューター、タブレット、スマートフォン、携帯電話、又は他の通信デバイス等のモバイル通信デバイスを含むことができる。
例示的な実施形態では、導波通信システム１００は双方向様式で動作することができ、双方向様式では、送信デバイス１０２は、通信ネットワーク又はデバイスから、他のデータを含む１つ又は複数の通信信号１１２を受信し、導波１２２を生成し、伝送媒体１２５を介して上記の他のデータを送信デバイス１０１に搬送する。この動作モードでは、送信デバイス１０１は、導波１２２を受信し、通信ネットワーク又はデバイスに送信する、上記の他のデータを含む通信信号１１０に変換する。位相変調、周波数変調、直交振幅変調、振幅変調、直交周波数分割多重等のマルチキャリア変調等の変調技法により、周波数分割多重、時分割多重、符号分割多重、異なる波動伝搬モードによる多重化等の複数のアクセス技法により、並びに他の変調及びアクセス方法により導波１２２を変調してデータを搬送することができる。
伝送媒体１２５は、絶縁体又は他の誘電性カバー、被膜、又は他の誘電材料等の誘電材料で囲まれた少なくとも１つの内部を有するケーブルを含むことができ、誘電材料は、外面及び対応する周縁を有する。例示的な実施形態において、伝送媒体１２５は、単層伝送線路として動作して、電磁波の伝送を導波する。伝送媒体１２５は、単線伝送システムとして実施される場合、電線を含むことができる。電線は絶縁されてもよく又は絶縁されなくてもよく、単線であってもよく又は撚り線（例えば、編組）であってもよい。他の実施形態において、伝送媒体１２５は、電線束、ケーブル、ロッド、レール、パイプを含む他の形状又は構成の導体を含むことができる。加えて、伝送媒体１２５は、誘電体パイプ、ロッド、レール又は他の誘電体部材等の非導体、導体と誘電体材料との組み合わせ、誘電材料なしの導体、又は他の導波伝送媒体を含むことができる。伝送媒体１２５は、他の点において、上述した任意の伝送媒体を含み得ることに留意されたい。
更に、上述したように、導波１２０及び１２２は、自由空間／空気を介する無線伝送又は電気回路を介した電線の導体を通る電力又は信号の従来の伝搬と対比され得る。導波１２０及び１２２の伝搬に加えて、伝送媒体１２５は、任意選択的に、１つ又は複数の電気回路の一部として、従来の様式で電力又は他の通信信号を伝搬する１つ又は複数の電線を含むことができる。
ここで、図２を参照すると、送信デバイスの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図２００が示されている。送信デバイス１０１又は１０２は、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０５、送受信機２１０、及び結合器２２０を含む。
動作の一例において、通信インターフェース２０５は、データを含む通信信号１１０又は１１２を受信する。種々の実施形態において、通信インターフェース２０５は、ＬＴＥ又は他のセルラー音声データプロトコル、ＷｉＦｉ又は８０２．１１プロトコル、ＷＩＭＡＸプロトコル、超広帯域プロトコル、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコル、Ｚｉｇｂｅｅプロトコル、直接放送衛星（ＤＢＳ）若しくは他の衛星通信プロトコル、又は他のワイヤレスプロトコル等のワイヤレス標準プロトコルに従ってワイヤレス通信信号を受信するワイヤレスインターフェースを含むことができる。加えて又は代わりに、通信インターフェース２０５は、イーサネットプロトコル、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）プロトコル、ケーブルによるデータサービスインターフェース標準（ＤＯＣＳＩＳ）プロトコル、デジタル加入者線（ＤＳＬ）プロトコル、ファイヤワイヤ（ＩＥＥＥ１３９４）プロトコル、又は他の有線プロトコルに従って動作する有線インターフェースを含む。標準規格に基づくプロトコルに加えて、通信インターフェース２０５は、他の有線プロトコル又は無線プロトコルと共に動作することができる。更に、通信インターフェース２０５は、任意選択的に、ＭＡＣプロトコル、トランスポートプロトコル、アプリケーションプロトコル等を含む複数のプロトコルレイヤを含むプロトコルスタックと共に動作することができる。
動作の一例において、送受信機２１０は、データを搬送する通信信号１１０又は１１２に基づいて電磁波を生成する。電磁波は、少なくとも１つの搬送波周波数と、少なくとも１つの対応する波長とを有する。搬送波周波数は、６０ＧＨｚ若しくは３０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの範囲内の搬送波周波数等の３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリメートル波周波数帯域内又は２６ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ、１１ＧＨｚ、６ＧＨｚ、若しくは３ＧＨｚ等のマイクロ波周波数範囲内の３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚという低周波数帯域に存在することができるが、他の実施形態において、他の搬送波周波数が可能であることが理解されよう。一動作モードにおいて、送受信機２１０は、伝送媒体１２５により導波又は結合される導波される電磁波としてマイクロ波帯域又はミリメートル波帯域内の電磁信号を伝送するために、１つ又は複数の通信信号１１０又は１１２を単にアップコンバートする。別の動作モードにおいて、通信インターフェース２０５は、通信信号１１０又は１１２をベースバンド信号若しくはベースバンド付近の信号に変換するか、又は通信信号１１０若しくは１１２からデータを抽出し、送受信機２１０は、送信するためにデータ、ベースバンド信号若しくはベースバンド付近の信号を高周波数搬送波に変調する。送受信機２１０が通信信号１１０又は１１２を介して受信したデータを変調して、異なるプロトコルのペイロードへのカプセル化により又は単純な周波数偏移により、通信信号１１０又は１１２の１つ又は複数のデータ通信プロトコルを保存し得ることを理解されたい。代替では、送受信機２１０は、通信信号１１０又は１１２の１つ又は複数のデータ通信プロトコルと異なるプロトコルに、通信信号１１０又は１１２を介して受信したデータを他に変換することができる。
動作の一例において、結合器２２０は、１つ又は複数の通信信号１１０又は１１２を搬送する導波される電磁波として電磁波を伝送媒体１２５に結合する。先の説明は、送信機としての送受信機２１０の動作に焦点を合わせたが、送受信機２１０は、他のデータを単線伝送媒体から結合器２２０を介して搬送する電磁波を受信し、上記他のデータを含む通信インターフェース２０５を介して通信信号１１０又は１１２を生成するように動作することもできる。追加の導波される電磁波が、伝送媒体１２５に沿っても伝搬する他のデータを搬送する実施形態を考える。結合器２２０は、受信のためにこの追加の電磁波も伝送媒体１２５から送受信機２１０に結合することができる。
送信デバイス１０１又は１０２は、任意選択的なトレーニングコントローラ２３０を含む。例示的な実施形態において、トレーニングコントローラ２３０は、スタンドアロンプロセッサ又は送信デバイス１０１若しくは１０２の１つ又は複数の他のコンポーネントと共有されるプロセッサにより実施される。トレーニングコントローラ２３０は、導波される電磁波を受信するように結合される少なくとも１つのリモート送信デバイスから送受信機２１０により受信されるフィードバックデータに基づいて、導波される電磁波の搬送波周波数、変調方式、及び／又は導波モードを選択する。
例示的な実施形態において、リモート送信デバイス１０１又は１０２により送信された導波される電磁波は、伝送媒体１２５に沿っても伝搬するデータを搬送する。リモート送信デバイス１０１又は１０２からのデータは、フィードバックデータを含むように生成することができる。動作において、結合器２２０は、伝送媒体１２５からの導波される電磁波も結合し、送受信機は、電磁波を受信し、電磁波を処理してフィードバックデータを抽出する。
例示的な実施形態において、トレーニングコントローラ２３０は、フィードバックデータに基づいて動作して、複数の周波数候補、変調方式候補、及び／又は送信モード候補を評価し、スループット、信号強度等の性能を強化し、伝搬損失を低減等するように搬送波周波数、変調方式、及び／又は送信モードを選択する。
以下の例を考える。送信デバイス１０１が、パイロット波又は他のテスト信号等のテスト信号として複数の導波を、伝送媒体１２５に結合されたリモート送信デバイス１０２に向けられた対応する複数の周波数候補及び／又はモード候補で送信することにより、トレーニングコントローラ２３０の制御下で動作を開始する。加えて又は代わりに、導波はテストデータを含むことができる。テストデータは、信号の特定の周波数候補及び／又は導波モード候補を示し得る。一実施形態において、リモート送信デバイス１０２におけるトレーニングコントローラ２３０は、適宜受信した任意の導波からテスト信号及び／又はテストデータを受信し、最良の周波数候補及び／又は導波モード候補、１組の許容可能な周波数候補及び／又は導波モード候補、又は周波数候補及び／又は導波モード候補のランク付き順序を決定する。周波数候補又は／及び導波モード候補のこの選択は、受信信号強度、ビットエラーレート、パケットエラーレート、信号対雑音比、伝搬損失等の１つ又は複数の最適化基準に基づいてトレーニングコントローラ２３０により生成される。トレーニングコントローラ２３０は、選択された周波数候補又は／及び導波モード候補を示すフィードバックデータを生成し、送信デバイス１０１に送信するために、フィードバックデータを送受信機２１０に送信する。次に、送信デバイス１０１及び１０２は、選択された周波数候補又は／及び導波モードに基づいて互いにデータを通信することができる。
他の実施形態において、テスト信号及び／又はテストデータを含む導波される電磁波は、これらの波を開始した送信デバイス１０１のトレーニングコントローラ２３０による受信及び分析のために、リモート送信デバイス１０２により送信デバイス１０１に反射、中継、又は他にループバックされる。例えば、送信デバイス１０１は、信号をリモート送信デバイス１０２に送信して、テストモードを開始することができ、テストモードでは、物理的な反射器は線上で切り替えされ、終端インピーダンスは、反射を生じさせるように変更され、ループバックモードがオンに切り替えられて電磁波をソース送信デバイス１０２に再び結合し、及び／又はリピーターモードがイネーブルされて電磁波を増幅し、ソース送信デバイス１０２に再送信する。ソース送信デバイス１０２におけるトレーニングコントローラ２３０は、適宜受信した任意の導波からテスト信号及び／又はテストデータを受信し、選択された周波数候補及び／又は導波モード候補を決定する。
上記手順は、スタートアップ又は初期化動作モードで説明されたが、各送信デバイス１０１又は１０２は、同様にテスト信号を送信し得、通常の送信等の非テストを介して周波数候補若しくは導波モード候補を評価し得、又は他の時間で若しくは連続して周波数候補若しくは導波モード候補を他に評価し得る。例示的な実施形態において、送信デバイス１０１及び１０２間の通信プロトコルは、完全なテスト又は周波数候補及び導波モード候補のサブセットのより制限されたテストがテストされ評価される要求時又は定期的テストモードを含むことができる。他の動作モードにおいて、外乱、天候状況等に起因した性能の低下により、そのようなテストモードへのリエントリをトリガーすることができる。例示的な実施形態において、送受信機２１０の受信機帯域幅は、全ての周波数候補を受信するのに十分に広いか若しくは掃引され、又はトレーニングコントローラ２３０により、送受信機２１０の受信機帯域幅が全ての周波数候補を受信するのに十分に広いか若しくは掃引されるトレーニングモードに選択的に調整することができる。
ここで、図３を参照すると、電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図３００が示されている。この実施形態において、空中にある伝送媒体１２５は、断面で示されるように、内部導体３０１と、誘電材料の絶縁外被３０２とを含む。図３００は、非対称及び非基本導波モードを有する導波の伝搬により生成される異なる電磁場強度を表す異なるグレースケールを含む。
特に、電磁場分布は、絶縁伝送媒体に沿った導波される電磁波の伝搬を強化し、エンドツーエンド伝送損失を低減するモーダル「スイートスポット」に対応する。この特定のモードにおいて、電磁波は、伝送媒体１２５により導波されて、伝送媒体の外面 − この場合、絶縁外被３０２の外面 − に沿って伝搬する。電磁波は、部分的に絶縁体内に埋め込まれ、部分的に絶縁体の外面上で放射される。このようにして、電磁波は絶縁体に「軽く」結合されて、低伝搬損失での長距離の電磁波伝搬を可能にする。
示されるように、導波は主に又は実質的に、電磁波を導波するように機能する伝送媒体１２５の外部にある場構造を有する。導体３０１の内部にある領域は、場を有さないか、有したとしてもごくわずかである。同様に、絶縁外被３０２内部の領域も低い場強度を有する。電磁場強度の大半は、絶縁外被３０２の外面におけるローブ３０４及びその近傍に分布する。非対称導波モードの存在は、絶縁外被３０２の外面の上部及び下部（図の向きでの）における高電磁場強度により示される −絶縁外被３０２の他の側での非常に小さい場強度とは対照的である。
示される例は、直径１．１ｃｍ及び誘電絶縁厚０．３６ｃｍを有する電線により導波される３８ＧＨｚ電磁波に対応する。電磁波は伝送媒体１２５により導波され、場強度の大半は、外面の限られた距離内の絶縁外被３０２の外部にある空気中に集中するため、導波は、非常に低い損失で伝送媒体１２５を長手方向下に伝搬することができる。示される例において、この「限られた距離」は、伝送媒体１２５の最大断面寸法の半分未満の外面からの距離に対応する。この場合、電線の最大断面寸法は、全体直径１．８２ｃｍに対応するが、この値は、伝送媒体１２５のサイズ及び形状に伴って変わることができる。例えば、伝送媒体１２５が、高さ０．３ｃｍ及び幅０．４ｃｍを有する矩形形状のものである場合、最大断面寸法は対角線の０．５ｃｍであり、対応する制限される距離は０．２５ｃｍである。場強度の大半を含むエリアの寸法も周波数に伴って変わり、一般に搬送波周波数の低減に伴って増大する。
結合器及び伝送媒体等の導波通信システムのコンポーネントが、各導波モードでそれ自体の遮断周波数を有し得ることにも留意されたい。遮断周波数は、一般に、特定の導波モードがその特定のコンポーネントによりサポートされるように設計される最低周波数を示す。例示的な実施形態において、示される特定の非対称伝搬モードは、この特定の非対称モードの低遮断周波数Ｆｃの限られた範囲（Ｆｃ〜２Ｆｃ等）内にある周波数を有する電磁波により、伝送媒体１２５上に誘導される。低遮断周波数Ｆｃは、伝送媒体１２５の特性に固有である。絶縁外被３０２で囲まれた内部導体３０１を含む示される実施形態の場合、この遮断周波数は、絶縁外被３０２の寸法及び特性並びに潜在的に内部導体３０１の寸法及び特性に基づいて変わることができ、所望のモードパターンを有するように実験的に決定することができる。しかし、中空誘電体又は内部導体なしの絶縁体でも同様の効果を見出し得ることに留意されたい。この場合、遮断周波数は、中空誘電体又は絶縁体の寸法及び特性に基づいて変わることができる。
低遮断周波数よりも低い周波数では、非対称モードを伝送媒体１２５に誘導することは困難であり、全ての伝搬に失敗し、微小な距離のみ伝搬する。周波数が遮断周波数の前後の限られた周波数範囲を超えて増大するにつれて、非対称モードは絶縁外被３０２のますます内側に向かってシフトする。遮断周波数よりもはるかに高い周波数では、場強度はもはや絶縁外被の外部に集中せず、主に絶縁外被３０２の内部に集中する。伝送媒体１２５は電磁波に強力な導波を提供し、伝搬は依然として可能であるが、絶縁外被３０２内の伝搬に起因する損失の増大によって範囲はより制限される − 周囲空気とは対照的である。
ここで、図４を参照すると、電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図４００が示されている。特に、図３と同様の断面図４００は、同様の要素を指すのに使用される共通の参照符号を用いて示されている。示される例は、直径１．１ｃｍ及び誘電絶縁厚０．３６ｃｍを有する電線により導波される６０ＧＨｚ波に対応する。導波の周波数は、この特定の非対称モードの遮断周波数の限られた範囲を超えるため、場強度の多くは絶縁外被３０２の内側にシフトしている。特に、場強度は主に絶縁外被３０２の内部に集中する。伝送媒体１２５は強力な導波を電磁波に提供し、伝搬は依然として可能であるが、絶縁外被３０２内の伝搬に起因した損失の増大により、図３の実施形態と比較した場合、範囲はより制限される。
ここで、図５Ａを参照すると、周波数応答の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図が示されている。特に、図５００は、２００ｃｍ絶縁媒体電圧電線の３点における電磁場分布５１０、５２０、及び５３０が重ねられた、周波数の関数としてのエンドツーエンド損失（ｄＢ単位）のグラフを提示する。絶縁体と周囲空気との境界は、各電磁場分布において参照符号５２５で表されている。
図３に関連して考察したように、示される伝搬の所望の非対称モードの一例は、この特定の非対称モードでの伝送媒体の低遮断周波数Ｆｃの限られた範囲（Ｆｃ〜２Ｆｃ等）内にある周波数を有する電磁波により、伝送媒体１２５に誘導される。特に、６ＧＨｚにおける電磁場分布５２０は、絶縁された伝送媒体に沿った電磁波伝搬を強化し、エンドツーエンド伝送損失を低減するこのモーダル「スイートスポット」内にある。この特定のモードにおいて、導波は、部分的に絶縁体内に埋め込まれ、部分的に絶縁体の外面上で放射される。このようにして、電磁波は絶縁体に「軽く」結合されて、低伝搬損失での長距離の導波される電磁波伝搬を可能にする。
３ＧＨｚにおける電磁場分布５１０により表される低周波数において、非対称モードはより強く放射し、高い伝搬損失をもたらす。９ＧＨｚにおける電磁場分布５３０により表される高周波数において、非対称モードは絶縁外被のますます内側にシフトし、多すぎる吸収を提供し、ここでも高い伝搬損失をもたらす。
ここで、図５Ｂを参照すると、種々の動作周波数における導波される電磁波の場を示す、絶縁電線等の伝送媒体１２５の長手方向断面の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図５５０が示されている。図５５６に示されるように、導波される電磁波が概ねモーダル「スイートスポット」に対応する遮断周波数（ｆｃ）にある場合、導波される電磁波は絶縁電線と緩く結合し、それにより、吸収は低減し、導波される電磁波の場は、環境（例えば、空気）中に放射される量を低減するのに十分に結合される。導波される電磁波の場の吸収及び放射は低いため、その結果として伝搬損失は低く、導波される電磁波のより長距離にわたる伝搬を可能にする。
図５５４に示されるように、導波電磁波の動作周波数が遮断周波数（ｆｃ）の約２倍を超えて − 又は述べたように「スイートスポット」の範囲を超えて − 増大する場合、伝搬損失は増大する。電磁波の場強度のより多くが絶縁層内部で生じ、伝搬損失を増大させる。遮断周波数（ｆｃ）よりもはるかに高い周波数において、導波される電磁波は、図５５２に示されるように、導波される電磁波により発せられる場が電線の絶縁層に集中することの結果として、絶縁電線に強く結合する。これは、導波される電磁波の絶縁層による吸収に起因して、伝搬損失を更に上昇させる。同様に、図５５８に示されるように、導波される電磁波の動作周波数が遮断周波数（ｆｃ）よりもかなり低い場合も伝搬損失は増大する。遮断周波数（ｆｃ）よりもはるかに低い周波数において、導波される電磁波は絶縁電線に弱く（又は公称的に）結合し、それにより、環境（例えば、空気）中に放射する傾向を有し、これは、導波される電磁波の放射に起因して伝搬損失を増大させる。
ここで、図６を参照すると、電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図６００が示されている。この実施形態において、伝送媒体６０２は、断面で示されるように裸線である。図３００は、単一の搬送波周波数において対称及び基本導波モードを有する導波の伝搬により生じる異なる電磁場強度を表す異なるグレースケールを含む。
この特定のモードにおいて、電磁波は、伝送媒体６０２により導波されて、伝送媒体の外面 − この場合、裸線の外面 − に沿って伝搬する。電磁波は電線に「軽く」結合して、低伝搬損失で長距離にわたる電磁波伝搬を可能にする。示されるように、導波は、電磁波を導波するように機能する伝送媒体６０２の実質的に外部にある場構造を有する。導体６０２の内部にある領域は、場を有さないか、有したとしてもごくわずかである。
ここで、図７を参照すると、アーク結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図７００が示されている。特に、結合デバイスは、図１に関連して提示した送信デバイス１０１又は１０２等の送信デバイスで使用されるために提示される。結合デバイスは、送信機回路７１２及び終端又はダンパー７１４に結合されるアーク結合器７０４を含む。アーク結合器７０４は、誘電材料、他の低損失絶縁体（例えば、テフロン（登録商標）、ポリエチレン等）、導電（例えば、金属、非金属等）材料、又は上記材料の任意の組み合わせで作ることができる。示されるように、アーク結合器７０４は、導波路として動作し、アーク結合器７０４の導波路表面の周囲を導波として伝搬する波７０６を有する。示される実施形態において、アーク結合器７０４の少なくとも一部は、電線７０２又は他の伝送媒体（伝送媒体１２５等）の近くに配置されて、電線上に導波７０８を送出するために、本明細書に説明されるようにアーク結合器７０４と電線７０２又は他の伝送媒体との間の結合を促進することができる。アーク結合器７０４は、湾曲したアーク結合器７０４の一部分が電線７０２に対して接線方向、且つ平行又は略平行であるように配置することができる。電線に平行なアーク結合器７０４の部分は、曲線の頂点又は曲線の接線が電線７０２に平行な任意の点であり得る。アーク結合器７０４がこのように位置決め又は配置される場合、アーク結合器７０４に沿って進行する波７０６は、少なくとも部分的に電線７０２に結合し、導波７０８として電線７０２の電線表面の周り又は周囲を電線７０２に沿って長手方向に伝搬する。導波７０８は、電線７０２又は他の伝送媒体により導波されるか、又は結合する表面波又は他の電磁波として特徴付けることができる。
電線７０２に結合しない波７０６の部分は、波７１０としてアーク結合器７０４に沿って伝搬する。波７０６の電線７０２への所望のレベルの結合又は非結合を達成するために、電線７０２に関連して多様な位置にアーク結合器７０４を構成し配置し得ることが理解されよう。例えば、平行又は略平行であるアーク結合器７０４の曲率及び／又は長さ及びその電線７０２への分離距離（一実施形態において、ゼロ分離距離を含むことができる）は、例示的な実施形態から逸脱せずに変わることができる。同様に、電線７０２に関連するアーク結合器７０４の配置は、電線７０２及びアーク結合器７０４のそれぞれの固有の特徴（例えば、厚さ、組成、電磁特性等）並びに波７０６及び７０８の特徴（例えば、周波数、エネルギーレベル等）の考慮に基づいて変えることができる。
導波７０８は、電線７０２が湾曲及び屈曲する場合でも電線７０２に平行又は略平行なままである。電線７０２の湾曲は伝送損失を増大させることがあり、これは、電線の直径、周波数、及び材料にも依存する。アーク結合器７０４の寸法が効率的な送電に向けて選択される場合、波７０６の電力の大半は電線７０２に移り、波７１０に残る電力はごくわずかである。電線７０２に平行又は略平行な経路に沿って進行する間、導波７０８の性質は、依然として、基本伝送モードあり又はなしで、非基本又は非対称であるモードを有することを含めてマルチモーダル（本明細書において考察される）であり得ることが理解されよう。一実施形態において、非基本又は非対称モードを利用して、伝送損失を最小化し、及び／又は伝搬距離の増大を得ることができる。
平行という用語は、一般に、現実のシステムでは厳密には達成可能でないことが多い幾何学的構成であることに留意されたい。したがって、本開示において利用される平行という用語は、本開示において開示される実施形態の説明に用いられるとき、厳密な構成ではなく近似を表す。一実施形態において、略平行は、全ての寸法において真の平行の３０度以内である近似を含むことができる。
一実施形態において、波７０６は、１つ又は複数の波動伝搬モードを示し得る。アーク結合器モードは、結合器７０４の形状及び／又は設計に依存し得る。１つ又は複数のアーク結合器モードの波７０６は、電線７０２に沿って伝搬する１つ又は複数の波動伝搬モードの導波７０８を生成し、影響し、又は影響を及ぼすことができる。しかし、導波７０６に存在する導波モードが導波７０８の導波モードと同じであるか又は異なり得ることに特に留意されたい。このようにして、１つ又は複数の導波モードの導波７０６は、導波７０８に移らない可能性もあり、更なる１つ又は複数の導波モードの導波７０８は、導波７０６に存在していなかった可能性もある。特定の導波モードでのアーク結合器７０４の遮断周波数が電線７０２の遮断周波数又はそれと同じモードの他の伝送媒体の遮断周波数と異なり得ることにも留意されたい。例えば、電線７０２又は他の伝送媒体は、特定の導波モードの遮断周波数のわずかに上で動作することができるが、アーク結合器７０４は、低損失のために、それと同じモードの遮断周波数のかなり上で動作することができ、例えばより大きい結合及び送電を誘導するために、それと同じモードの遮断周波数のわずかに下で動作することができ、又はそのモードのアーク結合器の遮断周波数に関連して何らかの他の点で動作することができる。
一実施形態において、電線７０２上の波動伝搬モードは、アーク結合器モードと同様であり得、その理由は、波７０６及び７０８が両方ともアーク結合器７０４及び電線７０２のそれぞれの外部の周囲を伝搬するためである。幾つかの実施形態において、波７０６は電線７０２に結合する際、アーク結合器７０４と電線７０２との間の結合に起因して、モードは形態を変えることができ、又は新しいモードを作成若しくは生成することができる。例えば、アーク結合器７０４及び電線７０２のサイズ、材料、及び／又はインピーダンスの違いにより、アーク結合器モードに存在しない追加のモードを作成し、及び／又はアーク結合器モードの幾つかを抑制することができる。波動伝搬モードは、小さい電場及び／又は磁場のみが伝搬方向において延在し、導波が電線に沿って伝搬する間、電場及び磁場が径方向外側に延在する基本横電磁モード（疑似ＴＥＭ００）を含むことができる。この導波モードは、電磁場のうちの少数がアーク結合器７０４又は電線７０２内に存在するドーナツ形であり得る。
波７０６及び７０８は、場が径方向外側に延在する基本ＴＥＭモードを含むと共に、他の非基本（例えば、非対称、高次等）モードも含むことができる。特定の波動伝搬モードを上述したが、利用される周波数、アーク結合器７０４の設計、電線７０２の寸法及び組成及びその表面特性、存在する場合にはその絶縁体、周囲環境の電磁特性等に基づいて、横断電気（ＴＥ）及び横断磁気（ＴＭ）モード等の他の波動伝搬モードも同様に可能である。周波数、電線７０２の電気的特性及び物理的特性、並びに生成される特定の波動伝搬モードに応じて、導波７０８が、酸化非絶縁電線、非酸化非絶縁電線、絶縁電線の導電表面に沿って及び／又は絶縁電線の絶縁表面に沿って進行し得ることに留意されたい。
一実施形態において、アーク結合器７０４の直径は電線７０２の直径よりも小さい。用いられるミリメートル帯域波長では、アーク結合器７０４は、波７０６を構成する単一の導波路モードをサポートする。この単一の導波路モードは、導波７０８として電線７０２に結合するときに変わることができる。アーク結合器７０４がより大きい場合、２つ以上の導波路モードをサポートすることができるが、これらの追加の導波路モードは、効率的に電線７０２に結合しない可能性があり、その結果、結合損失が高くなり得る。しかし、幾つかの代替の実施形態において、例えば、より高い結合損失が望ましい場合又は結合損失を他に低減する他の技法（例えば、先細りを用いたインピーダンス整合等）と併せて使用される場合、アーク結合器７０４の直径は、電線７０２の直径以上であり得る。
一実施形態において、波７０６及び７０８の波長は、アーク結合器７０４及び電線７０２の外周と同等又はより小さいサイズである。一例において、電線７０２が直径０．５ｃｍ及び対応する外周約１．５ｃｍである場合、送信の波長は約１．５ｃｍ以下であり、７０ＧＨｚ以上の周波数に対応する。別の実施形態において、送信及び搬送波信号の適する周波数は、３０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの範囲であり、おそらく約３０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚ、一例では約３８ＧＨｚである。一実施形態において、アーク結合器７０４及び電線７０２の外周が、送信の波長とサイズが同等又はより大きい場合、波７０６及び７０８は、本明細書において説明される種々の通信システムをサポートするのに十分な距離にわたり伝搬する基本及び／又は非基本（対称及び／又は非対称）モードを含む複数の波動伝搬モードを示し得る。したがって、波７０６及び７０８は、２つ以上のタイプの電場及び磁場構成を含むことができる。一実施形態において、導波７０８が電線７０２を下に伝搬するにつれて、電場及び磁場構成は、電線７０２の端部から端部まで同じままである。他の実施形態において、導波７０８が伝送損失又は散乱に起因して干渉（歪み若しくは障害）に直面するか又はエネルギーを失うとき、磁場及び電場構成は、導波７０８が電線７０２を下に伝搬するにつれて変わることができる。
一実施形態において、アーク結合器７０４は、ナイロン、テフロン、ポリエチレン、ポリアミド、又は他のプラスチックで構成することができる。他の実施形態において、他の誘電材料が可能である。電線７０２の電線表面は、裸の金属表面を有する金属であり得るか、又はプラスチック、誘電体、絶縁体、若しくは他の被覆、外被若しくはシースを用いて絶縁することができる。一実施形態において、誘電体又は他の非導電／絶縁導波路は、裸／金属電線又は絶縁電線と対にすることができる。他の実施形態において、金属及び／又は導電性導波路は、裸／金属電線又は絶縁電線と対にすることができる。一実施形態において、電線７０２の裸の金属表面の酸化層（例えば、酸素／空気への裸の金属表面の露出から生じる）も、幾つかの絶縁体又はシースにより提供されるものと同様の絶縁特性又は誘電特性を提供することができる。
波７０６、７０８、及び７１０のグラフィック表示は、単に、波７０６が例えば単層伝送線路として動作する電線７０２に導波７０８を誘導又は他に送出する原理を示すために提示されることに留意されたい。波７１０は、導波７０８の生成後、アーク結合器７０４に残る波７０６の部分を表す。そのような波動伝搬の結果として生成される実際の電場及び磁場は、利用される周波数、特定の１つ又は複数の波動伝搬モード、アーク結合器７０４の設計、電線７０２の寸法及び組成、並びに表面特性、任意選択的な絶縁、周囲環境の電磁特性等に応じて変わることができる。
アーク結合器７０４は、波７１０から残留放射又はエネルギーを吸収することができるアーク結合器７０４の端部において終端回路又はダンパー７１４を含み得ることに留意されたい。終端回路又はダンパー７１４は、送信機回路７１２に向かって反射する波７１０からの残留放射又はエネルギーを回避及び／又は最小化することができる。一実施形態において、終端回路又はダンパー７１４は、終端抵抗及び／又はインピーダンス整合を実行して反射を減衰させる他のコンポーネントを含むことができる。幾つかの実施形態において、結合効率が十分に高く、及び／又は波７１０が十分に小さい場合、終端回路又はダンパー７１４を使用する必要がないことがある。簡単にするために、これらの送信機７１２及び終端回路又はダンパー７１４は、他の図に示されていないことがあるが、それらの実施形態において、おそらく送信機及び終端回路又はダンパーを用いることができる。
更に、単一の導波７０８を生成する単一のアーク結合器７０４が提示されるが、電線７０２に沿った異なる点及び／又は電線の周囲の異なる方位に配置される複数のアーク結合器７０４を利用して、同じ又は異なる周波数、同じ又は異なる位相、同じ又は異なる波動伝搬モードにおける複数の導波７０８を生成し受信することができる。
図８では、アーク結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図８００を示す。示される実施形態において、結合器７０４の少なくとも１つの部分は、電線７０２又は他の伝送媒体（伝送媒体１２５等）の近くに配置して、アーク結合器７０４と電線７０２又は他の伝送媒体との間の結合を促進し、本明細書において説明されるように導波８０８として導波８０６の一部分を抽出することができる。アーク結合器７０４は、湾曲アーク結合器７０４の一部分が電線７０２に対して接線方向に、且つ平行又は略平行であるように配置することができる。電線に平行なアーク結合器７０４の部分は、曲線の頂点又は曲線の接線が電線７０２に平行な任意の点であり得る。アーク結合器７０４がこのように位置決め又は配置される場合、電線７０２に沿って進行する波８０６は、少なくとも部分的にアーク結合器７０４に結合し、導波８０８としてアーク結合器７０４に沿って受信側デバイス（明示的に示されず）に伝搬する。アーク結合器に結合されない波８０６の部分は、電線７０２又は他の伝送媒体に沿って波８１０として伝搬する。
一実施形態において、波８０６は、１つ又は複数の波動伝搬モードを示し得る。アーク結合器モードは、結合器７０４の形状及び／又は設計に依存し得る。１つ又は複数のモードの導波８０６は、アーク結合器７０４に沿って伝搬する１つ又は複数の導波モードの導波８０８を生成し、影響し、又は影響を及ぼすことができる。しかし、導波８０６に存在する導波モードが導波８０８の導波モードと同じであるか又は異なり得ることに特に留意されたい。このようにして、１つ又は複数の導波モードの導波８０６は、導波８０８に移らない可能性もあり、更なる１つ又は複数の導波モードの導波８０８は、導波８０６に存在していなかった可能性もある。
ここで、図９Ａを参照すると、スタブ結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図９００が示されている。特に、スタブ結合器９０４を含む結合デバイスは、図１に関連して提示される送信デバイス１０１又は１０２等の送信デバイスで使用されるために提示されている。スタブ結合器９０４は、誘電材料、他の低損失絶縁体（例えば、テフロン、ポリエチレン等）、導電（例えば、金属、非金属等）材料、又は上記材料の任意の組み合わせで作ることができる。示されるように、スタブ結合器９０４は、導波路として動作し、スタブ結合器９０４の導波路表面の周囲を導波として伝搬する波９０６を有する。示される実施形態において、スタブ結合器９０４の少なくとも１つの部分は、電線７０２又は他の伝送媒体（伝送媒体１２５等）の近くに配置して、本明細書において説明されるようにスタブ結合器９０４と電線７０２又は他の伝送媒体との間の結合を促進し、電線に導波９０８を送出することができる。
一実施形態において、スタブ結合器９０４は湾曲し、スタブ結合器９０４の端部は、電線７０２に繋ぐか、固定するか、又は他に機械的に結合することができる。スタブ結合器９０４の端部が電線７０２に固定される場合、スタブ結合器９０４の端部は電線７０２に平行又は略平行である。代替的に、端部を越える誘電導波路の別の部分は、固定又は結合される部分が電線７０２に平行又は略平行であるように電線７０２に固定又は結合することができる。固定具９１０は、ナイロンケーブル紐又はスタブ結合器９０４と別個であるか、又はスタブ結合器９０４の一体のコンポーネントとして構築される他のタイプの非導電／誘電材料であり得る。スタブ結合器９０４は、電線７０２を囲まずに電線７０２に隣接することができる。
図７に関連して説明したアーク結合器７０４のように、スタブ結合器９０４は、端部が電線７０２に平行な状態で配置される場合、スタブ結合器９０４に沿って進行する導波９０６は、電線７０２に結合し、電線７０２の電線表面の周囲を導波９０８として伝搬する。例示的な実施形態において、導波９０８は、表面波又は他の電磁波として特徴付けることができる。
波９０６及び９０８のグラフィック表示は、単に、波９０６が例えば単線伝送線路として動作する電線７０２に導波９０８を誘導又は他に送出する原理を示すために提示されることに留意されたい。そのような波動伝搬の結果として生成される実際の電場及び磁場は、結合器の形状及び／又は設計、電線に対する誘電導波路の相対位置、利用される周波数、スタブ結合器９０４の設計、電線７０２の寸法及び組成、並びにその表面特性、電線７０２の任意選択的な絶縁、周囲環境の電磁特性等のうちの１つ又は複数に応じて変わることができる。
一実施形態において、スタブ結合器９０４の端部は、電線７０２に向かって先細り形を有し、結合効率を上げることができる。実際に、スタブ結合器９０４の端部の先細り形は、本開示の例示的な実施形態によれば、電線７０２へのインピーダンス整合を提供し、反射を低減することができる。例えば、スタブ結合器９０４の端部は徐々に先細り、図９Ａに示されるように波９０６及び９０８間に所望のレベルの結合を取得することができる。
一実施形態において、固定具９１０とスタブ結合器９０４の端部との間に短い長さのスタブ結合器９０４があるように固定具９１０を配置することができる。最大結合効率は、この実施形態において、固定具９１０を越えるスタブ結合器９０４の端部の長さが、伝送中の周波数を問わず伝送中の周波数の波長の少なくとも数倍であるときに実現される。
ここで、図９Ｂを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による電磁分布の一例の非限定的な実施形態を示す図９５０が示されている。特に、一例において、誘電材料で構築されるスタブ結合器内に示される結合器９５２を含む送信デバイスの場合での電磁分布が二次元で提示される。結合器９５２は、電線７０２又は他の伝送媒体の外面に沿って導波として伝搬するために電磁波を結合する。
結合器９５２は、対称導波モードを介して電磁波をｘ０における接合部に導波する。結合器９５２に沿って伝搬する電磁波のエネルギーの幾らかは結合器９５２の外部にあるが、この電磁波のエネルギーの大部分は結合器９５２内に含まれる。ｘ０における接合部は、伝送媒体の下部に対応する方位角において電磁波を電線７０２又は他の伝送媒体に結合する。この結合は、方向９５６において少なくとも１つの導波モードを介して電線７０２又は他の伝送媒体の外面に沿って伝搬するように導波される電磁波を誘導する。導波される電磁波のエネルギーの大部分は、電線７０２又は他の伝送媒体の外面の外部にあり、又はしかし外面の近傍にある。示される例において、ｘ０における接合部は、対称モード及び電線７０２又は他の伝送媒体の表面をごく近くを通る、図３に関連して提示された一次モード等の少なくとも１つの非対称表面モードの両方を介して伝搬する電磁波を形成する。
導波のグラフィック表示は、単に導波の結合及び伝搬の例を示すために提示されることに留意されたい。そのような波動伝搬の結果として生成される実際の電場及び磁場は、利用される周波数、結合器９５２の設計及び／又は構成、電線７０２又は他の伝送媒体の寸法及び組成、並びにその表面特性、存在する場合には絶縁、周囲環境の電磁特性等に応じて変わることができる。
ここで、図１０Ａを参照すると、示されているのは、本明細書において説明される種々の態様による結合器及び送受信機システムの一例の非限定的な実施形態のブロック図１０００である。システムは、送信デバイス１０１又は１０２の一例である。特に、通信インターフェース１００８は通信インターフェース２０５の一例であり、スタブ結合器１００２は結合器２２０の一例であり、送信機／受信機デバイス１００６、ダイプレクサ１０１６、電力増幅器１０１４、低雑音増幅器１０１８、周波数混合器１０１０及び１０２０、及び局部発振器１０１２は、まとめて送受信機２１０の一例をなす。
動作において、送信機／受信機デバイス１００６は、波を送出し（例えば、導波１００４をスタブ結合器１００２に）受信する。導波１００４は、通信インターフェース１００８により、ホストデバイス、基地局、モバイルデバイス、建物、又は他のデバイスから受信され且つそれに送信される信号を送るのに使用することができる。通信インターフェース１００８は、システム１０００の一体部分であり得る。代替的に、通信インターフェース１００８は、システム１０００に繋ぐことができる。通信インターフェース１００８は、赤外線通信協会（ＩｒＤＡ）プロトコル又は他の視線光学プロトコル等の赤外線プロトコルを含め、任意の種々のワイヤレスシグナリングプロトコル（例えば、ＬＴＥ、ＷｉＦｉ、ＷｉＭＡＸ、ＩＥＥＥ８０２．ｘｘ等）を利用するホストデバイス、基地局、モバイルデバイス、建物、又は他のデバイスとインターフェースするワイヤレスインターフェースを含むことができる。通信インターフェース１００８は、光ファイバ回線、同軸ケーブル、撚り対線、カテゴリ５（ＣＡＴ−５）ケーブル等の有線インターフェース又はイーサネットプロトコル、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）プロトコル、ケーブルによるデータサービスインターフェース標準（ＤＯＣＳＩＳ）プロトコル、デジタル加入者線（ＤＳＬ）プロトコル、ファイヤワイヤ（ＩＥＥＥ１３９４）プロトコル、若しくは他の有線プロトコル若しくは光学プロトコル等のプロトコルを介してホストデバイス、基地局、モバイルデバイス、建物、若しくは他のデバイスと通信する他の適する有線若しくは光学媒体を含むこともできる。システム１０００がリピーターとして機能する実施形態において、通信インターフェース１００８は必要ないことがある。
通信インターフェース１００８の出力信号（例えば、Ｔｘ）は、周波数混合器１０１０において局部発振器１０１２により生成される搬送波（例えば、ミリメートル波搬送波）と組み合わせることができる。周波数混合器１０１０は、ヘテロダイン技法又は他の周波数シフト技法を用いて、通信インターフェース１００８からの出力信号を周波数シフトすることができる。例えば、通信インターフェース１００８に及び通信インターフェース１００８から送信される信号は、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ワイヤレスプロトコル若しくは他のワイヤレス３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ若しくはより高次の音声及びデータプロトコル、Ｚｉｇｂｅｅ、ＷＩＭＡＸ、超広帯域若しくはＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレスプロトコル；イーサネットプロトコル、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）プロトコル、ケーブルによるデータサービスインターフェース標準（ＤＯＣＳＩＳ）プロトコル、デジタル加入者線（ＤＳＬ）プロトコル、ファイヤワイヤ（ＩＥＥＥ１３９４）プロトコル等の有線プロトコル、又は他の有線若しくは無線プロトコルに従ってフォーマットされた直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号等の被変調信号であり得る。例示的な実施形態において、この周波数変換はアナログ領域において行うことができ、結果として、周波数シフトは、基地局、モバイルデバイス、又は建物内デバイスが使用する通信プロトコルのタイプに関係なく行うことができる。新たな通信技術が開発されるにつれて、通信インターフェース１００８は、アップグレード（例えば、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はハードウェアを用いた更新）又は交換することができ、周波数シフト及び伝送装置はそのままであり、アップグレードを簡単にすることができる。次に、搬送波は電力増幅器（「ＰＡ」）１０１４に送信することができ、ダイプレクサ１０１６を経由して送信機受信機デバイス１００６を介して送信することができる。
送信機／受信機デバイス１００６から受信され、通信インターフェース１００８に向けられる信号は、ダイプレクサ１０１６を介して他の信号から分離することができる。次に、受信信号は、増幅するために低雑音増幅器（「ＬＮＡ」）１０１８に送信することができる。周波数混合器１０２０は、局部発振器１０１２からの支援を受けて受信信号（幾つかの実施形態において、ミリメートル波帯又は約３８ＧＨｚにある）を本来の周波数まで下方にシフトすることができる。次に、通信インターフェース１００８は、入力ポート（Ｒｘ）において、その伝送を受信することができる。
一実施形態において、送信機／受信機デバイス１００６は、円筒形若しくは非円筒形の金属（例えば、一実施形態において中空であり得るが、必ずしも縮尺どおりに描かれていない）、又は他の導電性若しくは非導電性導波路を含むことができ、スタブ結合器１００２の端部を導波路若しくは送信機／受信機デバイス１００６内に又は導波路若しくは送信機／受信機デバイス１００６に近接して配置することができ、それにより、送信機／受信機デバイス１００６が伝送を生成するとき、導波がスタブ結合器１００２に結合し、導波１００４としてスタブ結合器１００２の導波路表面の周囲を伝搬するようにすることができる。幾つかの実施形態において、導波１００４は、部分的にスタブ結合器１００２の外面上を、部分的にスタブ結合器１００２の内部を伝搬することができる。他の実施形態において、導波１００４は、スタブ結合器１００２の外面上を実質的に又は完全に伝搬することができる。更に別の実施形態において、導波１００４は、スタブ結合器１００２の内部を実質的に又は完全に伝搬することができる。この後者の実施形態において、導波１００４は、図７の電線７０２等の伝送媒体に結合するために、スタブ結合器１００２の端部（図４に示される先細りの端部等）において放射することができる。同様に、導波１００４が到来しつつある（電線７０２からスタブ結合器１００２に結合される）場合、導波１００４は送信機／受信機デバイス１００６に入り、円筒形導波路又は導電性導波路に結合する。送信機／受信機デバイス１００６は、別個の導波路を含むように示されるが、別個の導波路あり又はなしで、アンテナ、空洞共振器、クライストロン、マグネトロン、進行波管又は他の放射素子を利用して結合器１００２上に導波を誘導することができる。
一実施形態において、スタブ結合器１００２は、いかなる金属又はそれ以外の導電性材料も使用することなく完全に誘電体材料（又は別の適切な絶縁材料）から構成することができる。スタブ結合器１００２は、ナイロン、テフロン、ポリエチレン、ポリアミド、他のプラスチック、又は非導電性であり、そのような材料の外面上の少なくとも一部において電磁波の伝送を容易にするのに適している他の材料から構成することができる。別の実施形態において、スタブ結合器１００２は、導電性／金属製であるコアを含み、外側誘電体表面を有することができる。同様に、スタブ結合器１００２によって誘導された電磁波を伝搬させるために、又はスタブ結合器１００２に電磁波を供給するためにスタブ結合器１００２に結合する伝送媒体は、裸線又は絶縁電線であることに加えて、いかなる金属又はそれ以外の導電性材料も使用することなく完全に誘電体材料（又は別の適切な絶縁材料）から構成することができる。
図１０Ａは、送信機受信機デバイス１００６の開口部がスタブ結合器１００２よりはるかに広いことを示すが、これは一定の縮尺に従っていないこと、及び他の実施形態においてスタブ結合器１００２の幅は、中空の導波路の開口部と同程度であるか、又はわずかに小さいことに留意されたい。また、図示されないが、一実施形態において、送信機／受信機デバイス１００６内に挿入される結合器１００２の端部は、反射を少なくし、結合効率を高めるために先細りになる。
スタブ結合器１００２に結合する前に、送信機／受信機デバイス１００６によって生成された導波の１つ又は複数の導波路モードは、スタブ結合器１００２に結合し、導波１００４の１つ又は複数の波動伝搬モードを誘導することができる。導波１００４の波動伝搬モードは、中空の金属導波路と誘電体導波路との特性の違いに起因して、中空の金属導波路モードと異なる可能性がある。例えば、導波１００４の波動伝搬モードは、基本横電磁モード（擬似ＴＥＭ００）を含むことができ、そのモードでは、導波がスタブ結合器１００２に沿って伝搬する間、わずかな電場及び／又は磁場のみが伝搬方向に延在し、電場及び磁場はスタブ結合器１００２から径方向外向きに延在する。基本横電磁モード波動伝搬モードは、中空である導波路内部に存在することも存在しないこともできる。したがって、送信機／受信機デバイス１００６によって使用される中空の金属導波路モードは、スタブ結合器１００２の波動伝搬モードに実効的且つ効率的に結合することができる導波路モードである。
送信機／受信機デバイス１００６及びスタブ結合器１００２の他の構成又は組み合わせが可能であることが理解されよう。例えば、図１０Ｂの参照符号１０００’で示されているように、スタブ結合器１００２’は、送信機／受信機デバイス１００６’（対応する回路部は図示せず）の中空の金属導波路の外面に対して接線方向又は平行に（間隙の有無にかかわらず）配置することができる。参照符号１０００’で示されていない別の実施形態において、スタブ結合器１００２’は、送信機／受信機デバイス１００６’の中空の金属導波路の内側に配置することができ、スタブ結合器１００２’の軸を送信機／受信機デバイス１００６’の中空の金属導波路の軸と同軸上に位置合わせすることを要しない。これらの実施形態のいずれにおいても、送信機／受信機デバイス１００６’によって生成された導波は、スタブ結合器１００２’の表面に結合して、基本モード（例えば、対称モード）及び／又は非基本モード（例えば、非対称モード）を含む１つ又は複数の波動伝搬モードの導波１００４’をスタブ結合器１００２’上に誘導することができる。
１つの実施形態において、導波１００４’は、部分的にスタブ結合器１００２’の外面上を伝搬し、部分的にスタブ結合器１００２’の内側を伝搬することができる。別の実施形態において、導波１００４’は、実質的に又は完全にスタブ結合器１００２’の外面上を伝搬することができる。更に別の実施形態において、導波１００４’は、実質的に又は完全にスタブ結合器１００２’の内部を伝搬することができる。この後者の実施形態において、導波１００４’は、図９の電線７０２等の伝送媒体に結合するために、スタブ結合器１００２’の端部（図９に示されている先細りの端部等）において放射することができる。
送信機／受信機デバイス１００６の他の構成が可能であることが更に理解されよう。例えば、図１０Ｂにおいて参照符号１０００’’として示されているように、送信機／受信機デバイス１００６’’（対応する回路部は図示せず）の中空の金属導波路は、スタブ結合器１００２を使用することなく、図４の電線７０２等の伝送媒体の外面に対して接線方向又は平行に（間隙の有無にかかわらず）配置することができる。この実施形態において、送信機／受信機デバイス１００６’’によって生成される導波は、電線７０２の表面に結合して、基本モード（例えば、対称モード）及び／又は非基本モード（例えば、非対称モード）を含む１つ又は複数の波動伝搬モードの導波９０８を電線７０２上に誘導することができる。別の実施形態において、電線７０２は、送信機／受信機デバイス１００６’’’（対応する回路部は図示せず）の中空の金属導波路の内部に位置決めすることができ、それにより、電線７０２の軸は、スタブ結合器１００２を使用することなく、中空の金属導波路の軸と同軸上に（又は同軸にならないように）位置合わせされるようになっている − 図１０Ｂの参照符号１０００’’’を参照されたい。この実施形態において、送信機／受信機デバイス１００６’’’によって生成された導波は、電線７０２の表面に結合して、基本モード（例えば、対称モード）及び／又は非基本モード（例えば、非対称モード）を含む１つ又は複数の波動伝搬モードの導波９０８を電線上に誘導することができる。
１０００’’及び１０００’’’の実施形態において、絶縁外面を有する電線７０２の場合、導波９０８は、部分的に絶縁体の外面上を伝搬し、部分的に絶縁体の内側を伝搬することができる。実施形態において、導波９０８は、実質的に若しくは完全に絶縁体の外面上を伝搬することができ、又は実質的に若しくは完全に絶縁体の内部を伝搬することができる。１０００’’及び１０００’’’の実施形態において、裸の導体である電線７０２の場合、導波９０８は、部分的に導体の外面上を伝搬し、部分的に導体の内部を伝搬することができる。別の実施形態において、導波９０８は、実質的に又は完全に導体の外面上を伝搬することができる。
ここで、図１１を参照すると、二重スタブ結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図１１００が示されている。特に、二重結合器設計は、図１に関連して提示した送信デバイス１０１又は１０２等の送信デバイスで使用するために提示されている。一実施形態において、導波１１０８を受信するために、２つ以上の結合器（スタブ結合器１１０４及び１１０６等）を電線１１０２の周囲に位置決めすることができる。一実施形態において、導波１１０８を受信するには１つの結合器で十分である。その場合、導波１１０８は、結合器１１０４に結合し、導波１１１０として伝搬する。導波１１０８の場構造が特定の導波モード又は種々の外部要因に起因して電線１１０２の周囲で振動又は波動する場合、導波１１０８が結合器１１０６に結合するように結合器１１０６を配置することができる。幾つかの実施形態において、電線１１０２の周囲で振動若しくは回転することがある導波、異なる方位において誘導された導波、又は例えば方位に依存するローブ及び／又はヌル若しくは他の非対称性を有する非基本モード若しくはより高次のモードを有する導波を受信するために、４つ以上の結合器を電線１１０２の一部の周囲に、例えば互いに９０度に又は別の間隔で配置することができる。しかし、例示的な実施形態から逸脱することなく、電線１１０２の一部の周囲に４つより少数又は多数の結合器を配置し得ることが理解されよう。
結合器１１０６及び１１０４はスタブ結合器として示されるが、アーク結合器、アンテナ又はホーン結合器、磁気結合器等を含む本明細書において説明される任意の他の結合器設計も同様に使用可能であることに留意されたい。また、幾つかの例としての実施形態は、電線１１０２の少なくとも一部の周囲に複数の結合器を提示してきたが、この複数の結合器は、複数の結合器サブコンポーネントを有する単一の結合器システムの一部と見なし得ることも理解されよう。例えば、一度の設置で電線の周囲に設置することができる単一のシステムとして、２つ以上の結合器を製造することができ、それにより、結合器は、その単一のシステムに従って予め位置決めされるか、又は互いに対して調整可能（手動で又はモータ若しくは他のアクチュエータ等の制御可能な機構を用いて自動的に）である。
結合器１１０６及び１１０４に結合される受信機は、信号品質を最大化するために、ダイバーシティ合成を用いて、両方の結合器１１０６及び１１０４から受信された信号を合成することができる。他の実施形態において、結合器１１０４及び１１０６のいずれか一方が所定の閾値より高い伝送を受信する場合、受信機は、いずれの信号を使用するかを決定するときに選択ダイバーシティを使用することができる。更に、複数の結合器１１０６及び１１０４による受信が示されているが、同じ構成での結合器１１０６及び１１０４による送信も同様に行うことができる。特に、広範囲の多入力多出力（ＭＩＭＯ）送受信技法が、図１に関連して提示された送信デバイス１０１又は１０２等の送信デバイスが複数の送受信機及び複数の結合器を含む伝送に利用可能である。
波１１０８及び１１１０のグラフィック表示は、導波１１０８が結合器１１０４上に波１１１０を誘導するか又は他に送出する原理を例示するために提示されるにすぎないことに留意されたい。そのような波動伝搬の結果として生成される実際の電場及び磁場は、利用される周波数、結合器１１０４の設計、電線１１０２の寸法及び組成、並びにその表面特性、存在する場合には絶縁、周囲環境の電磁特性等に応じて変わることができる。
ここで、図１２を参照すると、リピーターシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図１２００が示されている。特に、図１に関連して提示した送信デバイス１０１又は１０２等の送信デバイスで使用されるためのリピーターデバイス１２１０が提示される。このシステムにおいて、電線１２０２に沿って伝搬する導波１２０５が結合器１２０４により波１２０６として（例えば、導波として）抽出され、次にリピーターデバイス１２１０によって昇圧又は再現されて、波１２１６として（例えば、導波として）結合器１２１４上に送出されるように、２つの結合器１２０４及び１２１４を電線１２０２又は他の伝送媒体の近くに配置することができる。次に、波１２１６は、電線１２０２上に送出され、導波１２１７として電線１２０２に沿って引き続き伝搬することができる。一実施形態において、リピーターデバイス１２１０は、例えば、電線１２０２が電力線であるか又は他に送電導体を含む場合、電線１２０２との磁場結合を通して、昇圧又は再現に利用される電力の少なくとも一部を受け取ることができる。結合器１２０４及び１２１４はスタブ結合器として示されているが、アーク結合器、アンテナ又はホーン結合器、又は磁気結合器等の本明細書において説明される任意の他のタイプの結合器設計も同様に使用可能であることに留意されたい。
幾つかの実施形態において、リピーターデバイス１２１０は、波１２０６に関連付けられる伝送を再現することができ、他の実施形態において、リピーターデバイス１２１０は、データ又は他の信号を波１２０６から抽出して、そのようなデータ又は信号を別のネットワーク及び／又は１つ又は複数の他のデバイスに通信信号１１０又は１１２として供給し、及び／又は通信信号１１０又は１１２を別のネットワーク及び／又は１つ又は複数の他のデバイスから受信する通信インターフェース２０５を含むことができ、受信した通信信号１１０又は１１２を内部に埋め込んだ導波１２１６を送出することができる。リピーター構成において、受信機導波路１２０８は、波１２０６を結合器１２０４から受信することができ、送信機導波路１２１２は、導波１２１７として導波１２１６を結合器１２１４上に送出することができる。受信機導波路１２０８と送信機導波路１２１２との間で、導波１２０６に埋め込まれる信号及び／又は導波１２１６自体を増幅して、信号損失及び導波通信に関連付けられる他の非効率を補正することができるか、又は信号を受信して処理し、それに含まれるデータを抽出し、送信するために再生することができる。一実施形態において、受信機導波路１２０８は、信号からデータを抽出し、データを処理して、例えば、誤り修正符号を利用してデータエラーを修正し、修正されたデータを用いて更新された信号を再生するように構成することができる。次に、送信機導波路１２１２は、更新された信号が埋め込まれた導波１２１６を送信することができる。一実施形態において、導波１２０６に埋め込まれた信号は、伝送から抽出され、処理されて、通信信号１１０又は１１２として通信インターフェース２０５を介して別のネットワーク及び／又は１つ又は複数の他のデバイスに通信することができる。同様に、通信インターフェース２０５が受信した通信信号１１０又は１１２は、送信機導波路１２１２により生成され、結合器１２１４に送出される導波１２１６の伝送に挿入することができる。
図１２は、それぞれ左から入り、右に出る導波伝送１２０６及び１２１６を示すが、これは簡単にするためにすぎず、限定は意図していないことに留意されたい。他の実施形態において、受信機導波路１２０８及び送信機導波路１２１２は、それぞれ送信機及び受信機としての役割も果たすことができ、それにより、リピーターデバイス１２１０を双方向にすることができる。
一実施形態において、リピーターデバイス１２１０は、電線１２０２又は他の伝送媒体上に断続又は障害物が存在する場所に配置することができる。電線１２０２が電力線である場合、これらの障害物は、変圧器、接続、電柱、及び他のそのような電力線デバイスを含むことができる。リピーターデバイス１２１０は、導波（例えば、表面波）が線路上のこれらの障害物を越え、同時に伝送電力を昇圧することを促進することができる。他の実施形態において、結合器を用いて、リピーターデバイスを使用することなく障害物を越えることができる。その実施形態において、結合器の両端を電線に繋ぐか又は固定して、それにより、導波が障害物によって阻止されることなく進行するための経路を提供することができる。
ここで、図１３を参照すると、本明細書において説明される種々の態様による、双方向リピーターの一例の非限定的な実施形態のブロック図１３００が示されている。特に、双方向リピーターデバイス１３０６は、図１に関連して提示した送信デバイス１０１又は１０２等の送信デバイスで使用されるために提示される。結合器はスタブ結合器として示されているが、アーク結合器、アンテナ又はホーン結合器、磁気結合器等を含む本明細書において説明される任意の他の結合器設計も同様に使用可能であることに留意されたい。双方向リピーター１３０６は、２本以上の電線又は他の伝送媒体が存在する場合、ダイバーシティパスを利用することができる。導波伝送は、絶縁電線、非絶縁電線、又は他のタイプの伝送媒体等の異なるタイプの伝送媒体で異なる伝送効率及び結合効率を有し、及び更に要素に露出する場合、天候及び他の大気状況による影響を受け得るため、特定のときに異なる伝送媒体で選択的に伝送することが有利であり得る。種々の実施形態において、種々の伝送媒体は、呼称がある伝送媒体が別の伝送媒体よりも好ましいことを示すか否かに関係なく、一次、二次、三次等と呼ばれることがある。
示される実施形態において、伝送媒体は、絶縁又は非絶縁電線１３０２及び絶縁又は非絶縁電線１３０４（本明細書では、それぞれ電線１３０２及び１３０４と呼ぶ）を含む。リピーターデバイス１３０６は、受信機結合器１３０８を用いて、電線１３０２に沿って進行する導波を受信し、電線１３０４に沿う導波として、送信機導波路１３１０を用いて伝送を再現する。他の実施形態において、リピーターデバイス１３０６は、電線１３０４から電線１３０２に切り替えることができるか、又は同じ経路に沿ってその伝送を再現することができる。リピーターデバイス１３０６は、伝送に影響を及ぼす可能性がある状況を示すセンサーを含むか、又はそのようなセンサー（又は図１６Ａに示されるネットワーク管理システム１６０１）と通信することができる。センサーから受信されるフィードバックに基づいて、リピーターデバイス１３０６は、その伝送を同じ電線に沿って維持するか、その伝送を他の電線に転送するかについての判断を行うことができる。
ここで、図１４を参照すると、双方向リピーターシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図１４００が示されている。特に、双方向リピーターシステムは、図１に関連して提示した送信デバイス１０１又は１０２等の送信デバイスで使用されるために提示される。双方向リピーターシステムは、分散アンテナシステム又はバックホールシステム内に配置される他の結合デバイスからの伝送を受信し、送信する導波路結合デバイス１４０２及び１４０４を含む。
種々の実施形態において、導波路結合デバイス１４０２は、別の導波路結合デバイスから伝送を受信することができ、その伝送は複数の副搬送波を有する。ダイプレクサ１４０６が他の伝送からその伝送を分離し、その伝送を低雑音増幅器（「ＬＮＡ」）１４０８に送ることができる。周波数混合器１４２８は、局部発振器１４１２からの支援を受けてその伝送（幾つかの実施形態において、ミリメートル波帯又は約３８ＧＨｚにある）を、分散アンテナシステムの場合のセルラー帯（約１．９ＧＨｚ）、本来の周波数、又はバックホールシステムの場合の他の周波数等のより低い周波数まで下方にシフトすることができる。抽出器（又はデマルチプレクサ）１４３２が副搬送波上の信号を抽出し、その信号を出力コンポーネント１４２２に送り、電力増幅器１４２４により任意選択的に増幅、バッファリング、又は分離して通信インターフェース２０５に結合することができる。通信インターフェース２０５は、電力増幅器１４２４から受信した信号を更に処理するか、又はそうでなければ、基地局、モバイルデバイス、建物等の他のデバイスに無線又は有線インターフェースを介してそのような信号を送信することができる。この場所で抽出されない信号の場合、抽出機１４３２は、それらを別の周波数混合器１４３６にリダイレクトすることができ、周波数混合器１４３６において、信号は、局部発振器１４１４により生成される搬送波の変調に用いられる。搬送波は、その副搬送波と共に電力増幅器（「ＰＡ」）１４１６に送られ、導波路結合デバイス１４０４によりダイプレクサ１４２０を介して別のシステムに再送される。
ＬＮＡ１４２６を用いて、通信インターフェース２０５から受信した信号を増幅、バッファリング、又は分離することができ、次に信号をマルチプレクサ１４３４に送信することができ、マルチプレクサ１４３４は、導波路結合デバイス１４０４から受信していた信号とその信号とを融合させる。結合デバイス１４０４から受信した信号は、ダイプレクサ１４２０により分割されており、次にＬＮＡ１４１８を通して渡され、周波数混合器１４３８により周波数を下方にシフトされている。信号は、マルチプレクサ１４３４によって合成されるとき、周波数混合器１４３０によって周波数を上方にシフトされ、次にＰＡ１４１０によって昇圧され、導波路結合デバイス１４０２により別のシステムに送信される。一実施形態において、双方向リピーターシステムは、出力デバイス１４２２を有さない単なるリピーターであり得る。この実施形態において、マルチプレクサ１４３４は利用されず、ＬＮＡ１４１８からの信号は、上述したように混合器１４３０に送られる。幾つかの実施形態において、双方向リピーターシステムは、２つの異なる別々の一方向リピーターを用いて実施し得ることは理解されよう。代替の実施形態において、双方向リピーターシステムはブースターであり得るか、又は他に下方シフト及び上方シフトを行うことなく再送を実行することができる。実際には、例示的な実施形態において、再送は、信号又は導波を受信することと、信号又は導波の再送前に幾つかの信号又は導波処理又は整形、フィルタリング、及び／又は増幅を実行することとに基づくことができる。
ここで、図１５を参照すると、導波通信システムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図１５００が示されている。この図は、図１に関連して提示した導波通信システム等の導波通信システムを用いることができる例示的な環境を示す。
ネットワーク接続を追加の基地局デバイスに提供するために、通信セル（例えば、マイクロセル及びマクロセル）をコアネットワークのネットワークデバイスにリンクするバックホールネットワークがそれに対応して拡大する。同様に、ネットワーク接続を分散アンテナシステムに提供するために、基地局デバイスを分散アンテナにリンクする拡張通信システムが望ましい。図１５に示される等の導波通信システム１５００は、代替の、増大した、又は追加のネットワーク接続を可能にするために提供することができ、導波路結合システムは、単線伝送線路（例えば、ユーティリティライン）として動作し、導波路として用いることができ、及び／又は電磁波の伝送を誘導するように他に動作する電線等の伝送媒体上で導波（例えば、表面波）通信を送信及び／又は受信するために提供することができる。
導波通信システム１５００は、中央オフィス１５０１及び／又はマクロセルサイト１５０２に通信可能に結合される１つ又は複数の基地局デバイス（例えば、基地局デバイス１５０４）を含む分散システムの第１のインスタンス１５５０を含むことができる。基地局デバイス１５０４は、有線接続（例えば、ファイバ及び／又はケーブル）又は無線接続（例えば、マイクロ波無線接続）によりマクロセルサイト１５０２及び中央オフィス１５０１に接続することができる。分散システムの第２のインスタンス１５６０を用いて、ワイヤレス音声及びデータサービスをモバイルデバイス１５２２及び住宅及び／又は商用施設１５４２（本明細書において施設１５４２と呼ぶ）に提供することができる。システム１５００は、図１５に示されるように、音声及び／又はデータサービスをモバイルデバイス１５２２〜１５２４及び施設１５４２に提供する分散システムの追加のインスタンス１５５０及び１５６０を有することができる。
マクロセルサイト１５０２等のマクロセルは、モバイルネットワーク及び基地局デバイス１５０４への専用接続を有することができ、又は共有することができ、及び／又は他に別の接続を使用することができる。中央オフィス１５０１を用いてメディアコンテンツを配信し、及び／又はインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）サービスをモバイルデバイス１５２２〜１５２４及び施設１５４２に提供することができる。中央オフィス１５０１は、メディアコンテンツを衛星１５３０の集合（そのうちの１つを図１５に示す）又は他のコンテンツソースから受信し、分散システムの第１のインスタンス１５５０及び第２のインスタンス１５６０を介してそのようなコンテンツをモバイルデバイス１５２２〜１５２４及び施設１５４２に配信することができる。中央オフィス１５０１は、インターネット１５０３に通信可能に結合することもでき、それによりインターネットデータサービスをモバイルデバイス１５２２〜１５２４及び施設１５４２に提供する。
基地局デバイス１５０４は、電柱１５１６に搭載又は取り付けることができる。他の実施形態において、基地局デバイス１５０４は、変圧器の近く及び／又は電力線の近傍の他の場所にあり得る。基地局デバイス１５０４は、モバイルデバイス１５２２及び１５２４のモバイルネットワークへの接続を容易にすることができる。それぞれ電柱１５１８及び１５２０に又はそれらの近傍に搭載されるアンテナ１５１２及び１５１４は、信号を基地局デバイス１５０４から受信し、アンテナ１５１２及び１５１４が基地局デバイス１５０４に又はその近傍に配置される場合よりもはるかに広いエリアにわたり、それらの信号をモバイルデバイス１５２２及び１５２４に送信することができる。
図１５は、簡単にするために、分散システムの各インスタンス１５５０及び１５６０において、３本の電柱を１つの基地局デバイスと共に表示することに留意されたい。他の実施形態において、電柱１５１６は、より多数の基地局デバイスを有することができ、より多くの電柱が分散アンテナ及び／又は施設１５４２に繋がれる接続を有する。
図１に関連して提示した送信デバイス１０１又は１０２等の送信デバイス１５０６は、電柱１５１６、１５１８、及び１５２０を接続するユーティリティ又は電力線を介して信号を基地局デバイス１５０４からアンテナ１５１２及び１５１４に送信することができる。信号を送信するために、無線ソース及び／又は送信デバイス１５０６は、基地局デバイス１５０４からの信号をアップコンバートする（例えば、周波数混合を介して）か、又は基地局デバイス１５０４からの信号をマイクロ波帯域信号に他に変換し、送信デバイス１５０６はマイクロ波帯域波を送出し、マイクロ波帯域波は、先の実施形態において説明したように、ユーティリティライン又は他の電線に沿って進行する導波として伝搬する。電柱１５１８において、別の送信デバイス１５０８が、導波を受信し（及び任意選択的に、必要又は所望に応じて導波を増幅することができ、又は導波を受信し、再生成するリピーターとして動作することができ）、ユーティリティライン又は他の電線上の導波として転送する。送信デバイス１５０８は、マイクロ波帯域導波から信号を抽出し、その周波数を下方シフトするか、又は他に元のセルラー帯域周波数（例えば、１．９ＧＨｚ又は他の規定されるセルラー周波数）又は別のセルラー（又は非セルラー）帯域周波数に変換することもできる。アンテナ１５１２は、下方シフトされた信号をモバイルデバイス１５２２にワイヤレス送信することができる。プロセスは、必要又は所望に応じて送信デバイス１５１０、アンテナ１５１４、及びモバイルデバイス１５２４により繰り返すことができる。
モバイルデバイス１５２２及び１５２４からの伝送は、アンテナ１５１２及び１５１４によりそれぞれ受信することもできる。送信デバイス１５０８及び１５１０は、セルラー帯域信号をマイクロ波帯域に上方シフトするか又は他に変換し、導波（例えば、表面波又は他の電磁波）伝送として、電力線を介して信号を基地局デバイス１５０４に送信することができる。
中央オフィス１５０１により受信されたメディアコンテンツは、基地局デバイス１５０４を介して分散システムの第２のインスタンス１５６０に供給し、モバイルデバイス１５２２及び施設１５４２に配信することができる。送信デバイス１５１０は、１つ又は複数の有線接続又は無線インターフェースにより施設１５４２に繋ぐことができる。１つ又は複数の有線接続は、限定ではなく、電力線、同軸ケーブル、ファイバケーブル、撚り対線ケーブル、導波伝送媒体、又はメディアコンテンツを配信し、及び／又はインターネットサービスを提供する他の適する有線媒体を含むことができる。例示的な実施形態において、送信デバイス１５１０からの有線接続は、１つ又は複数の対応するサービスエリアインターフェース（ＳＡＩ − 図示せず）又はペデスタルに配置された１つ又は複数の超高速デジタル加入者線（ＶＤＳＬ）モデムに通信可能に結合することができ、各ＳＡＩ又はペデスタルは、施設１５４２の一部にサービスを提供する。ＶＤＳＬモデムを用いて、施設１５４２に配置されたゲートウェイ（図示せず）にメディアコンテンツを選択的に配信し、及び／又はインターネットサービスを提供することができる。ＳＡＩ又はペデスタルは、電力線、同軸ケーブル、ファイバケーブル、撚り対線ケーブル、導波伝送媒体、又は他の適する有線媒体等の有線媒体を介して施設１５４２に通信可能に結合することもできる。他の例示的な実施形態において、送信デバイス１５１０は、ＳＡＩ又はペデスタル等の中間インターフェースなしで施設１５４２に通信可能に直接結合することができる。
別の例示的な実施形態において、システム１５００は、ダイバーシティパスを利用することができ、その場合、２つ以上の送電線又は他の電線が電柱１５１６、１５１８及び１５２０間に張り渡され（例えば、電柱１５１６及び１５２０間にある２つ以上の電線等）、基地局／マクロセルサイト１５０２からの冗長伝送が導波として送電線又は他の電線の表面を下流に送信される。送電線又は他の電線は、絶縁又は非絶縁のいずれかであり得、伝送損失を引き起こす環境条件に応じて、結合デバイスは、絶縁又は非絶縁送電線又は他の電線から信号を選択的に受信することができる。その選択は、電線の信号対雑音比の測定値に基づくことができるか、又は特定された気象／環境条件（例えば、水分検出器、気象予報等）に基づくことができる。システム１５００と共にダイバーシティパスを使用することは、代替のルーティング能力、負荷バランシング、負荷取扱量の増加、同時の双方向又は同期通信、スペクトル拡散通信等を可能にすることができる。
図１５における送信デバイス１５０６、１５０８、及び１５１０の使用が単なる例であり、他の実施形態において、他の使用が可能であることに留意されたい。例えば、送信デバイスは、基地局デバイスにネットワーク接続を提供するバックホール通信システムで使用することができる。送信デバイス１５０６、１５０８、及び１５１０は、絶縁されるか否かに関係なく、電線を介して導波通信を伝送することが望ましい多くの状況において用いることができる。送信デバイス１５０６、１５０８、及び１５１０は、高電圧を搬送することができる電線との接触がないか、又は物理的及び／又は電気的接触が限られることに起因して、他の結合デバイスよりも優れた改善である。送信デバイスは、誘電体が絶縁体として機能し、安価であり、容易であり、及び／又は複雑性が低い設置を可能にするため、電線に電気的に接触しない限り、電線から離れて（例えば、電線から離間して）配置し、及び／又は電線上に配置することができる。しかし、上述されたように、例えば電線が電話網、ケーブルテレビネットワーク、ブロードバンドデータサービス、光ファイバ通信システム又は低電圧を利用するか、若しくは絶縁された伝送線路を有する他のネットワークに対応する構成では、導電性又は非誘電体結合器を利用することができる。
実施形態において基地局デバイス１５０４及びマクロセルサイト１５０２が例示されるが、他のネットワーク構成も同様に可能であることに更に留意されたい。例えば、アクセスポイント又は他のワイヤレスゲートウェイ等のデバイスを同様に利用して、ワイヤレスローカルエリアネットワーク、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク、又は８０２．１１プロトコル、ＷＩＭＡＸプロトコル、超広帯域プロトコル、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコル、Ｚｉｇｂｅｅプロトコル若しくは他のワイヤレスプロトコル等の通信プロトコルに従って動作する他のワイヤレスネットワーク等の他のネットワークの通信範囲を広げることができる。
ここで、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すると、電力網通信システムを管理するシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図が示されている。図１６Ａを考慮すると、導波路システム１６０２は、図１５に関連して提示したシステム等の導波通信システムで使用するために提示される。導波路システム１６０２は、センサー１６０４、電力管理システム１６０５、少なくとも１つの通信インターフェース２０５、送受信機２１０、及び結合器２２０を含む送信デバイス１０１又は１０２を含むことができる。
導波路システム１６０２は、電力線１６１０に結合されて、本開示において説明される実施形態による導波通信を容易にすることができる。例示的な実施形態において、送信デバイス１０１又は１０２は、本開示において説明されるように、電力線１６１０の表面に沿って長手方向に伝搬する電力線１６１０の表面上の電磁波を誘導する結合器２２０を含む。送信デバイス１０１又は１０２は、同じ電力線１６１０上に電磁波を再送し、又は図１２及び図１３に示されるように、電力線１６１０間で電磁波をルーティングするリピーターとして機能することもできる。
送信デバイス１０１又は１０２は、例えば、元の周波数範囲で動作する信号を結合器に沿って伝搬して、電力線１６１０の表面に沿って伝搬する対応する導波される電磁波を誘導する搬送波周波数で動作するか、搬送波周波数を示すか、又は搬送波周波数に関連付けられた電磁波にアップコンバートするように構成される送受信機２１０を含む。搬送波周波数は、電磁波の帯域幅を定義する上限及び下限遮断周波数を有する中心周波数により表すことができる。電力線１６１０は、導電表面又は絶縁表面を有する電線（例えば、単線又は撚り線）であり得る。送受信機２１０は、結合器２２０から信号を受信し、搬送波周波数で動作する電磁波を元の周波数の信号にダウンコンバートすることもできる。
アップコンバートのために送信デバイス１０１又は１０２の通信インターフェース２０５により受信された信号は、限定ではなく、通信インターフェース２０５の有線又は無線インターフェースを介して中央オフィス１６１１により供給される信号、通信インターフェース２０５の有線又は無線インターフェースを介して基地局１６１４により供給される信号、通信インターフェース２０５の有線又は無線インターフェースを介して配信するためにモバイルデバイス１６２０により基地局１６１４に送信されるワイヤレス信号、通信インターフェース２０５の有線又は無線インターフェースを介して建物内通信デバイス１６１８により供給される信号、及び／又は通信インターフェース２０５のワイヤレス通信範囲にローミングするモバイルデバイス１６１２により通信インターフェース２０５に供給されるワイヤレス信号を含むことができる。図１２及び図１３に示されるように、導波路システム１６０２がリピーターとして機能する実施形態において、通信インターフェース２０５は、導波路システム１６０２に含まれてもよく又は含まれなくてもよい。
電力線１６１０の表面に沿って伝搬する電磁波は、データペイロードを含み、ネットワーキング情報（１つ又は複数の宛先導波路システム１６０２を識別するヘッダ情報等）を更に含むデータのパケット又はフレームを含むように変調及びフォーマットすることができる。ネットワーキング情報は、導波路システム１６０２又は中央オフィス１６１１、基地局１６１４、モバイルデバイス１６２０、若しくは建物内デバイス１６１８、若しくはそれらの組み合わせ等の発信デバイスにより提供し得る。更に、変調された電磁波は、信号外乱を軽減するために誤り修正データを含むことができる。宛先導波路システム１６０２は、ネットワーキング情報及び誤り修正データを用いて、宛先導波路システム１６０２に向けられた伝送を検出し、宛先導波路システム１６０２に通信可能に結合された受信通信デバイスに向けられた音声及び／又はデータ信号を含む伝送をダウンコンバートし、誤り修正データを用いて処理することができる。
ここで、導波路システム１６０２のセンサー１６０４を参照すると、センサー１６０４は、温度センサー１６０４ａ、外乱検出センサー１６０４ｂ、エネルギー損失センサー１６０４ｃ、雑音センサー１６０４ｄ、振動センサー１６０４ｅ、環境（例えば、天候）センサー１６０４ｆ、及び／又はイメージセンサー１６０４ｇの１つ又は複数を含むことができる。温度センサー１６０４ａは、周囲温度、送信デバイス１０１若しくは１０２の温度、電力線１６１０の温度、温度差（例えば、設定点若しくはベースラインと比較した送信デバイス１０１若しくは１０２及び１６１０間等）、又はそれらの任意の組み合わせの測定に用いることができる。１つの実施形態において、温度メトリックは、定期的に収集し、基地局１６１４を経由してネットワーク管理システム１６０１に報告することができる。
外乱検出センサー１６０４ｂは、測定を電力線１６１０に対して実行して、電力線１６１０上の電磁波の伝搬を妨げるおそれがある下流外乱の存在を示し得る信号反射等の外乱を検出することができる。信号反射は、例えば、送信デバイス１０１又は１０２から下流に配置される電力線１６１０内の外乱から送信デバイス１０１又は１０２に全体的又は部分的に反射する、送信デバイス１０１又は１０２により電力線１６１０上に送信される電磁波から生じる歪みを表すことができる。
信号反射は、電力線１６１０上の障害物により生じることがある。例えば、木の枝は、電力線１６１０上に横たわるか、又はコロナ放電を生じさせるおそれがある電力線１６１０の近傍にあるとき、電磁波反射を生じさせることがある。電磁波反射を生じさせるおそれがある他の障害物としては、限定ではなく、電力線１６１０に絡まった物体（例えば、衣服、靴紐が電力線１６１０に巻き付いた靴等）、電力線１６１０上の腐食堆積物、又は氷の堆積物を挙げることができる。電力網コンポーネントも電力線１６１０の表面上の電磁波の伝搬を妨げるか、又は邪魔することがある。信号反射を生じさせるおそれがある電力網コンポーネントの例示としては、限定ではなく、変圧器及び継がれる電力線を接続するジョイントが挙げられる。鋭角になった電力線１６１０も電磁波反射を生じさせるおそれがある。
外乱検出センサー１６０４ｂは、電磁波反射の大きさを送信デバイス１０１又は１０２により送信される元の電磁波の大きさと比較して、電力線１６１０内の下流外乱が伝送を減衰させる量を特定する回路を含むことができる。外乱検出センサー１６０４ｂは、スペクトル分析を反射波に対して実行するスペクトル分析器回路を更に含むことができる。スペクトル分析器回路により生成されるスペクトルデータは、パターン認識、専門家システム、曲線フィッティング、整合フィルタリング、又は他の人工知能、分類、若しくは比較技法を介してスペクトルプロファイルと比較されて、例えば、スペクトルデータに最も密に一致するスペクトルプロファイルに基づいて外乱のタイプを識別することができる。スペクトルプロファイルは、外乱検出センサー１６０４ｂのメモリに記憶することができ、又は外乱検出センサー１６０４ｂによりリモートアクセス可能であり得る。プロファイルは、電力線１６１０上で直面する可能性がある異なる外乱をモデリングして、外乱検出センサー１６０４ｂが外乱をローカルに識別できるようにするスペクトルデータを含むことができる。既知である場合、外乱の識別は、基地局１６１４を経由してネットワーク管理システム１６０１に報告することができる。外乱検出センサー１６０４ｂは、送信デバイス１０１又は１０２を利用して、電磁波をテスト信号として送信し、電磁波反射の往復時間を特定することもできる。外乱検出センサー１６０４ｂにより測定される往復時間を使用して、反射が生じるポイントまで電磁波が進行する距離を計算することができ、それにより、外乱検出センサー１６０４ｂは、送信デバイス１０１又は１０２から電力線１６１０上の下流の外乱までの距離を計算することができる。
計算された距離は、基地局１６１４を経由してネットワーク管理システム１６０１に報告することができる。１つの実施形態において、電力線１６１０上の導波路システム１６０２の位置は、ネットワーク管理システム１６０１にとって既知であり得、ネットワーク管理システム１６０１はその位置を用いて、電力網の既知のトポロジーに基づいて電力線１６１０上の外乱の位置を特定することができる。別の実施形態において、導波路システム１６０２は、その位置をネットワーク管理システム１６０１に提供して、電力線１６１０上の外乱の位置の特定を支援することができる。導波路システム１６０２の位置は、導波路システム１６０２により、導波路システム１６０２のメモリに記憶された導波路システム１６０２の予めプログラムされた位置から取得することができ、又は導波路システム１６０２は、導波路システム１６０２に含まれるＧＰＳ受信機（図示せず）を用いてその位置を特定することができる。
電力管理システム１６０５は、導波路システム１６０２の上述したコンポーネントにエネルギーを提供する。電力管理システム１６０５は、太陽電池から、又は電力線１６１０に結合された変圧器（図示せず）から、又は電力線１６１０若しくは別の付近の電力線への誘導結合によりエネルギーを受け取ることができる。電力管理システム１６０５は、予備電池及び／又は超コンデンサ又は一時的な電力を導波路システム１６０２に提供する他のコンデンサ回路を含むこともできる。エネルギー損失センサー１６０４ｃは、導波路システム１６０２が電力損失状況及び／又は何らかの他の誤作動の発生を有するときを検出するのに使用することができる。例えば、エネルギー損失センサー１６０４ｃは、太陽電池の欠陥、太陽電池を誤作動させる太陽電池への妨げ、電力線１６１０上の電力損失に起因する電力損失があるとき及び／又は予備電池の期限切れ又は超コンデンサでの検出可能な欠陥に起因して予備電力系統が誤作動するときを検出することができる。誤作動及び／又は電力損失が生じる場合、エネルギー損失センサー１６０４ｃは、基地局１６１４を経由してネットワーク管理システム１６０１に通知することができる。
雑音センサー１６０４ｄは、電力線１６１０上の電磁波の伝送に悪影響を及ぼすおそれがある電力線１６１０上の雑音を測定するのに使用することができる。雑音センサー１６０４ｄは、予期されない電磁干渉、雑音バースト、又は電力線１６１０の表面上での変調電磁波の受信を妨げるおそれがある他の外乱源を検知することができる。雑音バーストは、例えば、コロナ放電又は他の雑音源により生じる可能性がある。雑音センサー１６０４ｄは、パターン認識、専門家システム、曲線フィッティング、整合フィルタリング、又は他の人工知能、分類、若しくは比較技法を介して、測定された雑音を、雑音プロファイルの内部データベース又は雑音プロファイルを記憶するリモートに配置されたデータベースから導波路システム１６０２により取得される雑音プロファイルと比較することができる。比較から、雑音センサー１６０４ｄは、例えば、測定された雑音への最も密な一致を提供する雑音プロファイルに基づいて雑音源（例えば、コロナ放電等）を識別することができる。雑音センサー１６０４ｄは、ビットエラーレート、パケット損失率、ジッタ、パケット再送要求等の伝送メトリックを測定することにより、雑音が伝送にどのように影響するかを検出することもできる。雑音センサー１６０４ｄは、基地局１６１４を経由して、中でも特に雑音源の識別情報、雑音の発生時刻、及び伝送メトリックをネットワーク管理システム１６０１に報告することができる。
振動センサー１６０４ｅは、電力線１６１０上の２Ｄ又は３Ｄ振動を検出する加速度計及び／又はジャイロスコープを含むことができる。振動は、パターン認識、専門家システム、曲線フィッティング、整合フィルタリング、又は他の人工知能、分類、若しくは比較技法を介して導波路システム１６０２にローカルに記憶するか、又はリモートデータベースから導波路システム１６０２により取得することができる振動プロファイルと比較することができる。振動プロファイルを用いて、例えば、測定された振動への最も密な一致を提供する振動プロファイルに基づいて、例えば、倒木を突風から区別することができる。この分析の結果は、振動センサー１６０４ｅにより基地局１６１４を経由してネットワーク管理システム１６０１に報告することができる。
環境センサー１６０４ｆは、中でも特に大気圧、周囲温度（温度センサー１６０４ａにより提供することができる）、風速、湿度、風向き、及び降雨を測定する測定器（ｂａｒｏｍｅｔｅｒ）を含むことができる。環境センサー１６０４ｆは、生の情報を収集し、パターン認識、専門家システム、知識ベースのシステム、又は他の人工知能、分類、若しくは他の天候モデリング及び予測技法を介して、これを、導波路システム１６０２のメモリ又はリモートデータベースから取得することができる環境プロファイルと比較することによりこの情報を処理して、気象状況が生じる前にその気象状況を予測することができる。環境センサー１６０４ｆは、生のデータ及びその分析をネットワーク管理システム１６０１に報告することができる。
イメージセンサー１６０４ｇは、導波路システム１６０２の近傍の画像を捕捉するデジタルカメラ（例えば、電荷結合素子又はＣＣＤイメージャ、赤外線カメラ等）であり得る。イメージセンサー１６０４ｇは、複数の視点（例えば、上面、下面、左面、右面等）から電力線１６１０を検査するようにカメラの移動（例えば、実際の位置又は焦点／ズーム）を制御する電気機械的機構を含むことができる。代替的に、イメージセンサー１６０４ｇは、複数の視点を取得するために電気機械的機構が必要ないように設計することができる。イメージセンサー１６０４ｇにより生成されたイメージングデータの収集及び検索は、ネットワーク管理システム１６０１により制御することができ、又はイメージセンサー１６０４ｇにより自律的に収集し、ネットワーク管理システム１６０１に報告することができる。
導波路システム１６０２は、電力線１６１０（又は任意の他の形態の電磁波伝送媒体）上の電磁波伝送の伝搬を妨げる可能性がある外乱の検出、予測、及び／又は軽減を目的として、導波路システム１６０２及び／又は電力線１６１０に関連付けられたテレメトリ情報を収集するのに適する可能性がある他のセンサーを利用することができる。
ここで、図１６Ｂを参照すると、ブロック図１６５０は、本明細書において説明される種々の態様による、電力網１６５３を管理するシステム及びそれに組み込まれるか、又は関連付けられる通信システム１６５５の一例の非限定的な実施形態が示されている。通信システム１６５５は、電力網１６５３の電力線１６１０に結合される複数の導波路システム１６０２を含む。通信システム１６５５内で使用される導波路システム１６０２の少なくとも一部分は、基地局１６１４及び／又はネットワーク管理システム１６０１と直接通信することができる。基地局１６１４又はネットワーク管理システム１６０１に直接接続されない導波路システム１６０２は、基地局１６１４又はネットワーク管理システム１６０１に接続された他の下流導波路システム１６０２を経由して、基地局１６１４又はネットワーク管理システム１６０１のいずれかとの通信セッションに従事することができる。
ネットワーク管理システム１６０１は、ユーティリティ企業１６５２の機器及び通信サービスプロバイダ１６５４の機器に通信可能に結合されて、電力網１６５３及び通信システム１６５５に関連付けられたステータス情報を各エンティティにそれぞれ提供することができる。ネットワーク管理システム１６０１、ユーティリティ企業１６５２の機器、及び通信サービスプロバイダ１６５４は、ステータス情報を提供し、及び／又は電力網１６５３及び／又は通信システム１６５５の管理に人員を向けるために、ユーティリティ企業人員１６５６により利用される通信デバイス及び／又は通信サービスプロバイダ人員１６５８により利用される通信デバイスにアクセスすることができる。
図１７Ａは、図１６Ａ及び図１６Ｂのシステムの通信ネットワークにおいて生じる外乱を検出及び軽減する方法１７００の一例の非限定的な実施形態の流れ図を示す。方法１７００は、ステップ１７０２において開始することができ、導波路システム１６０２は、電力線１６１０の表面に沿って進行する変調された電磁波又は別のタイプの電磁波に埋め込まれるか、若しくはその部分を形成するメッセージを送受信する。メッセージは、音声メッセージ、ストリーミングビデオ、及び／又は通信システム１６５５に通信可能に結合される通信デバイス間で交換される他のデータ／情報であり得る。ステップ１７０４において、導波路システム１６０２のセンサー１６０４は、検知データを収集することができる。一実施形態において、検知データは、ステップ１７０２におけるメッセージの送信及び／又は受信の前、その間、又はその後にステップ１７０４において収集することができる。ステップ１７０６において、導波路システム１６０２（又はセンサー１６０４自体）は、検知データから、導波路システム１６０２から発せられた（例えば、送信された）又は導波路システム１６０２により受信される通信に影響を及ぼす可能性がある通信システム１６５５内の外乱の実際の発生又は予測される発生を特定することができる。導波路システム１６０２（又はセンサー１６０４）は、温度データ、信号反射データ、エネルギー損失データ、雑音データ、振動データ、環境データ、又はそれらの任意の組み合わせを処理してこの特定を行うことができる。導波路システム１６０２（又はセンサー１６０４）は、通信システム１６５５における外乱の原因及び／又はその位置を検出、識別、推定、又は予測することもできる。ステップ１７０８において、外乱が検出／識別されず、また予測／推定されない場合、導波路システム１６０２はステップ１７０２に進むことができ、電力線１６１０の表面に沿って進行する変調された電磁波に組み込まれるか、又はその一部を形成するメッセージを引き続き送受信する。
ステップ１７０８において、外乱が検出／識別されるか、又は発生が予測／推定される場合、導波路システム１６０２はステップ１７１０に進み、外乱が通信システム１６５５におけるメッセージの送信又は受信に悪影響を及ぼす可能性があるか否か（又は代替的に、悪影響を及ぼす傾向があるか否か、又は悪影響を及ぼす可能性がある程度）を判断する。１つの実施形態において、持続時間閾値及び発生頻度閾値をステップ１７１０において用いて、外乱が通信システム１６５５における通信に悪影響を及ぼすときを特定することができる。単に例示を目的として、持続時間閾値が５００ｍｓに設定される一方、発生頻度閾値が、１０秒の観測期間中に５回の外乱発生に設定されると仮定する。したがって、５００ｍｓよりも長い持続時間を有する外乱は、持続時間閾値をトリガーする。更に、１０秒の時間間隔中に６回以上発生する外乱は、発生頻度閾値をトリガーする。
１つの実施形態において、外乱は、持続時間閾値のみを超える場合、通信システム１６５５における信号完全性に悪影響を及ぼすと見なすことができる。別の実施形態において、外乱は、持続時間閾値及び発生頻度閾値の両方を超える場合、通信システム１６５５における信号完全性に悪影響を及ぼすと見なすことができる。したがって、通信システム１６５５における信号完全性に悪影響を及ぼす外乱の分類に関して、後者の実施形態は、前者の実施形態よりも保守的である。例示的な実施形態により、多くの他のアルゴリズム並びに関連するパラメータ及び閾値をステップ１７１０で利用し得ることが理解されよう。
再び方法１７００を参照すると、ステップ１７１０において、ステップ１７０８において検出された外乱が、悪影響を受ける通信の条件を満たさない（例えば、持続時間閾値も発生頻度閾値も超えない）場合、導波路システム１６０２はステップ１７０２に進み、メッセージの処理を続けることができる。例えば、ステップ１７０８において検出された外乱が、１ｍｓの持続時間及び１０秒の時間期間中に１回の発生を有する場合、いずれの閾値も超えない。したがって、そのような外乱は、通信システム１６５５における信号完全性に対してわずかにのみ影響するものとして見なすことができ、したがって、軽減が必要な外乱としてフラグ付けられない。フラグ付けられないが、外乱の発生、その発生時刻、その発生頻度、スペクトルデータ、及び／又は他の有用情報は、モニタリングを目的として、テレメトリデータとしてネットワーク管理システム１６０１に報告することができる。
再びステップ１７１０を参照すると、他方では、外乱が、悪影響を受ける通信の条件を満たす（例えば、いずれか一方又は両方の閾値を超える）場合、導波路システム１６０２はステップ１７１２に進み、インシデントをネットワーク管理システム１６０１に報告することができる。報告は、センサー１６０４により収集された生の検知データ、導波路システム１６０２により既知の場合、外乱の記述、外乱の発生時刻、外乱の発生頻度、外乱に関連付けられた位置、ビットレートエラー、パケット損失率、再送要求、ジッタ、待ち時間等のパラメータ読み取り値等を含むことができる。外乱が導波路システム１６０２の１つ又は複数のセンサーによる予測に基づく場合、報告は、予期される外乱のタイプ及び予測可能な場合、外乱の予測発生時刻、及び予測が導波路システム１６０２のセンサー１６０４により収集された過去検知データに基づく場合、予測される外乱の予測発生頻度を含むことができる。
ステップ１７１４において、ネットワーク管理システム１６０１は、軽減、迂回、又は修正技法を決定することができ、技法は、外乱の位置を特定することができる場合、トラフィックを再ルーティングして、外乱を迂回するように導波路システム１６０２に指示することを含み得る。１つの実施形態において、外乱を検出する導波路結合デバイス１４０２は、外乱による影響を受ける一次電力線から二次電力線に導波路システム１６０２を接続して、導波路システム１６０２がトラフィックを異なる伝送媒体に再ルーティングし、外乱を回避できるようにするように、図１３及び図１４に示される等のリピーターを指示することができる。導波路システム１６０２がリピーターとして構成される一実施形態において、導波路システム１６０２は、それ自体、一次電力線から二次電力線へのトラフィックの再ルーティングを実行することができる。双方向通信（例えば、全二重又は半二重通信）の場合、リピーターは、導波路システム１６０２による処理のために、トラフィックを二次電力線から再び一次電力線に再ルーティングするように構成し得ることに更に留意されたい。
別の実施形態において、導波路システム１６０２は、外乱を回避するようにトラフィックを一次電力線から二次電力線に一時的にリダイレクトし、且つ一次電力線に戻るように外乱の上流にある第１のリピーター及び外乱の下流にある第２のリピーターに指示することにより、トラフィックをリダイレクトすることができる。双方向通信（例えば、全二重又は半二重通信）の場合、リピーターは、トラフィックを二次電力線から再び一次電力線に再ルーティングするように構成し得ることに更に留意されたい。
二次電力線で生じている既存の通信セッションへの割り込みを回避するために、ネットワーク管理システム１６０１は、二次電力線の未使用タイムスロット及び／又は周波数帯域を利用して、データ及び／又は音声トラフィックを一次電力線から離れてリダイレクトし、外乱を迂回するようにリピーターに命令するように導波路システム１６０２に指示することができる。
ステップ１７１６において、外乱を回避するために、トラフィックが再ルーティングされている間、ネットワーク管理システム１６０１は、ユーティリティ企業１６５２の機器及び／又は通信サービスプロバイダ１６５４の機器に、検出された外乱及び既知である場合にはその位置を通知することができ、これらの機器は、次にユーティリティ企業１６５６の人員及び／又は通信サービスプロバイダ１６５８の人員に通知することができる。いずれかの当事者からの現場の人員は、特定された外乱位置において外乱に対応し、解決することができる。外乱がユーティリティ企業の人員及び／又は通信サービスプロバイダの人員によりなくなるか又は他に軽減されると、そのような人員は、現場の機器（例えば、ネットワーク管理システム１６０１に通信可能に結合されるラップトップコンピューター、スマートフォン等）、及び／又はユーティリティ企業の機器、及び／又は通信サービスプロバイダの機器を利用して、各企業及び／又はネットワーク管理システム１６０１に通知することができる。通知は、外乱がどのように軽減されたか及び通信システム１６５５のトポロジーを変更する可能性がある電力線１６１０への任意の変更の記述を含むことができる。
外乱が解決されると（判断１７１８において判断されるように）、ネットワーク管理システム１６０１は、導波路システム１６０２により使用された前のルーティング構成を復元するか、又は外乱の軽減に用いられた復元方法により通信システム１６５５の新しいネットワークトポロジーが生成された場合、新しいルーティング構成に従ってトラフィックをルーティングするように、ステップ１７２０において導波路システム１６０２に指示することができる。別の実施形態において、導波路システム１６０２は、テスト信号を電力線１６１０上に送信して、外乱がなくなったときを検出することにより、外乱の軽減をモニタリングするように構成することができる。導波路システム１６０２は、外乱がないことを検出すると、通信システム１６５５のネットワークトポロジーが変更されていないと判断する場合、ネットワーク管理システム１６０１による支援なしでルーティング構成を自律的に復元することができ、又は検出された新しいネットワークトポロジーに適合する新しいルーティング構成を利用することができる。
図１７Ｂは、図１６Ａ及び図１６Ｂのシステムの通信ネットワークにおいて生じる外乱を検出及び軽減する方法１７５０の一例の非限定的な実施形態の流れ図を示す。１つの実施形態では、方法１７５０はステップ１７５２において開始することができ、ネットワーク管理システム１６０１は、ユーティリティ企業１６５２の機器又は通信サービスプロバイダ１６５４の機器から保守計画に関連付けられた保守情報を受信する。ネットワーク管理システム１６０１は、ステップ１７５４において、保守情報から、保守計画中に実行される保守活動を識別することができる。これらの活動から、ネットワーク管理システム１６０１は、保守から生じる外乱（例えば、電力線１６１０の計画された交換、電力線１６１０上の導波路システム１６０２の計画された交換、電力網１６５３内の電力線１６１０の計画された再構成等）を検出することができる。
別の実施形態において、ネットワーク管理システム１６０１は、ステップ１７５５において、テレメトリ情報を１つ又は複数の導波路システム１６０２から受信することができる。テレメトリ情報は、中でも特にテレメトリ情報を提出する各導波路システム１６０２の識別情報、各導波路システム１６０２のセンサー１６０４により取られた測定値、各導波路システム１６０２のセンサー１６０４により検出されたか、予測されたか、推定されたか、又は実際の外乱に関連する情報、各導波路システム１６０２に関連付けられた位置情報、検出された外乱の推定位置、外乱の識別情報等を含むことができる。ネットワーク管理システム１６０１は、テレメトリ情報から、導波路の動作、電線表面に沿った電磁波の伝送、又は両方に不利である可能性がある外乱のタイプを特定することができる。ネットワーク管理システム１６０１は、複数の導波路システム１６０２からのテレメトリ情報を用いて外乱を分離し識別することもできる。更に、ネットワーク管理システム１６０１は、影響を受けた導波路システム１６０２の近傍にある導波路システム１６０２からテレメトリ情報を要求して、外乱の位置を三角測量で特定し、及び／又は他の導波路システム１６０２から同様のテレメトリ情報を受信することにより外乱の識別を確認することができる。
更に別の実施形態において、ネットワーク管理システム１６０１は、ステップ１７５６において、非計画活動報告を保守現場人員から受信することができる。非計画保守は、計画されない現場の呼び出しの結果として、又は現場での呼び出し中又は計画された保守活動中に発見された予期されない現場の問題の結果として行うことができる。活動報告は、通信システム１６５５及び／又は電力網１６５３において発見された問題に現場の人員が対処したことから生じる電力網１６５３のトポロジー構成への変更、１つ又は複数の導波路システム１６０２への変更（その交換又は修理等）、外乱がある場合に実行される外乱の軽減等を識別することができる。
ステップ１７５８において、ネットワーク管理システム１６０１は、ステップ１７５２〜１７５６に従って受信する報告から、保守計画に基づいて外乱が生じるか否か、又はテレメトリデータに基づいて、外乱が生じたか否か若しくは生じると予測されるか否か、又は外乱が現場活動報告で識別される非計画保守に起因して生じたか否かを判断することができる。これらの任意の報告から、ネットワーク管理システム１６０１は、検出又は予測される外乱が、影響を受ける導波路システム１６０２又は通信システム１６５５の他の導波路システム１６０２によるトラフィックの再ルーティングを必要とするか否かを判断することができる。
ステップ１７５８において外乱が検出又は予測される場合、ネットワーク管理システム１６０１はステップ１７６０に進むことができ、ネットワーク管理システム１６０１は、外乱を迂回するようトラフィックを再ルーティングするように１つ又は複数の導波路システム１６０２に指示することができる。外乱が電力網１６５３の永久的なトポロジー変更に起因して永久的である場合、ネットワーク管理システム１６０１はステップ１７７０に進み、ステップ１７６２、１７６４、１７６６、及び１７７２をスキップすることができる。ステップ１７７０において、ネットワーク管理システム１６０１は、新しいトポロジーに適合する新しいルーティング構成を用いるように１つ又は複数の導波路システム１６０２に指示することができる。しかし、外乱が１つ又は複数の導波路システム１６０２により供給されるテレメトリ情報から検出された場合、ネットワーク管理システム１６０１は、ユーティリティ企業１６５６又は通信サービスプロバイダ１６５８の保守人員に外乱の位置、既知である場合には外乱のタイプ、及びそのような人員が外乱を軽減するのに有用である可能性がある関連情報を通知することができる。外乱が保守活動に起因すると予期される場合、ネットワーク管理システム１６０１は、保守計画中の保守活動により生じる外乱を回避するよう所与の計画（保守計画と一貫する）でトラフィックルートを再構成するように１つ又は複数の導波路システム１６０２に指示することができる。
再びステップ１７６０に戻り、ステップ１７６０が完了すると、プロセスはステップ１７６２に続くことができる。ステップ１７６２において、ネットワーク管理システム１６０１は、外乱が現場の人員により軽減されたときをモニタリングすることができる。外乱の軽減は、現場の機器（例えば、ラップトップコンピューター又はハンドヘルドコンピューター／デバイス）を利用して通信ネットワーク（例えば、セルラー通信システム）を介して、現場の人員によりネットワーク管理システム１６０１に提出された現場の報告を分析することにより、ステップ１７６２において検出することができる。外乱が軽減されたことを現場の人員が報告した場合、ネットワーク管理システム１６０１はステップ１７６４に進み、現場の報告から、外乱の軽減にトポロジー変更が必要であったか否かを判断することができる。トポロジー変更は、電力線１６１０の再ルーティング、異なる電力線１６１０を利用するような導波路システム１６０２の再構成、他に代替のリンクを利用して外乱を迂回すること等を含むことができる。トポロジー変更が行われた場合、ネットワーク管理システム１６０１は、ステップ１７７０において、１つ又は複数の導波路システム１６０２に、新しいトポロジーに適合した新しいルーティング構成を用いるように指示することができる。
しかし、トポロジー変更が現場の人員により報告されなかった場合、ネットワーク管理システム１６０１はステップ１７６６に進むことができ、ネットワーク管理システム１６０１は、テスト信号を送信して、外乱検出前に用いられていたルーティング構成をテストするように１つ又は複数の導波路システム１６０２に指示することができる。テスト信号は、外乱近傍の影響を受けた導波路システム１６０２に送信することができる。テスト信号を用いて、信号外乱（例えば、電磁波反射）が任意の導波路システム１６０２により検出されるか否かを判断することができる。テスト信号により、前のルーティング構成がもはや前に検出された外乱を受けていないことが確認される場合、ネットワーク管理システム１６０１は、ステップ１７７２において、影響を受けた導波路システム１６０２に前のルーティング構成を復元するように指示することができる。しかし、１つ又は複数の導波路結合デバイス１４０２により分析され、ネットワーク管理システム１６０１に報告されたテスト信号により、その外乱又は新しい外乱が存在することが示される場合、ネットワーク管理システム１６０１はステップ１７６８に進み、この情報を現場の人員に報告して、現場の問題に更に対処する。ネットワーク管理システム１６０１は、この状況において、ステップ１７６２における外乱の軽減のモニタリングを続けることができる。
上記実施形態において、導波路システム１６０２は、電力網１６５３の変更及び／又は外乱の軽減に自己適合するように構成することができる。すなわち、１つ又は複数の影響を受けた導波路システム１６０２は、外乱の軽減を自己モニタリングし、ネットワーク管理システム１６０１による指示の送信を必要とせずにトラフィックルートを再構成するように構成することができる。この実施形態において、自己構成可能な１つ又は複数の導波路システム１６０２は、ネットワーク管理システム１６０１に導波路システム１６０２のルーティングの選択を通知することができ、それにより、ネットワーク管理システム１６０１は、通信システム１６５５の通信トポロジーのマクロレベルビューを維持することができる。
説明を簡単にするために、各プロセスは図１７Ａ及び図１７Ｂの一連のブロックとしてそれぞれ示され説明されるが、請求項に記載される趣旨がブロックの順序により限定されず、幾つかのブロックが、本明細書において示され説明されるものと異なる順序で、及び／又は他のブロックと同様に行われ得ることが理解及び認識される。更に、示される全てのブロックが、本明細書において説明される方法の実施に必要とされないことがあり得る。
ここで、図１８Ａを参照すると、本開示の種々の態様による通信システム１８００の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図が示されている。通信システム１８００は、１つ又は複数のセクタ（例えば、６つ以上のセクタ）をカバーするアンテナを有する基地局又はアクセスポイント等のマクロ基地局１８０２を含むことができる。マクロ基地局１８０２は、マクロ基地局１８０２のカバレッジエリア内部又はカバレッジエリアを越えた様々な地理的場所に分散した他の通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅのマスタノード又は分散ノードとして機能する通信ノード１８０４Ａに通信可能に結合することができる。通信ノード１８０４は、モバイルデバイス（例えば、携帯電話）及び／又は任意の通信ノード１８０４に無線で結合された固定／静止デバイス（例えば、住宅又は商業施設内の通信デバイス）等のクライアントデバイスに関連する通信トラフィックを処理するように構成された分散アンテナシステムとして動作する。特に、マクロ基地局１８０２の無線リソースは、特定のモバイルデバイス及び／又は静止デバイスがモバイルデバイス又は静止デバイスの通信範囲内の通信ノード１８０４の無線リソースを利用できるようにし、且つ／又はそうするようにリダイレクトすることにより、モバイルデバイスに提供することができる。
通信ノード１８０４Ａ〜Ｅは、インターフェース１８１０を介して互いに通信可能に結合することができる。一実施形態では、インターフェース１８１０は、有線又はテザーインターフェース（例えば、光ファイバケーブル）を含むことができる。他の実施形態では、インターフェース１８１０は、無線分散アンテナシステムを形成する無線ＲＦインターフェースを含むことができる。様々な実施形態において、通信ノード１８０４Ａ〜Ｅは、マクロ基地局１８０２により提供される命令に従ってモバイルデバイス及び静止デバイスに通信サービスを提供するように構成することができる。しかし、他の動作例では、通信ノード１８０４Ａ〜Ｅは、単に、個々の通信ノード１８０４Ａ〜Ｅの全体範囲を通してマクロ基地局１８０２のカバレッジを広げるアナログリピーターとして動作する。
マイクロ基地局（通信ノード１８０４として示される）は、幾つかの点でマクロ基地局と異なり得る。例えば、マイクロ基地局の通信範囲は、マクロ基地局の通信範囲よりも小さい範囲であり得る。したがって、マイクロ基地局による消費電力は、マクロ基地局による消費電力よりも小さい電力であり得る。マイクロ基地局は、任意選択的に、通信するモバイルデバイス及び／又は静止デバイス及び特定のモバイルデバイス又は静止デバイスと通信する際、マイクロ基地局が使用すべき搬送周波数、スペクトルセグメント、及び／又はそのようなスペクトルセグメントのタイムスロットスケジュールについてマイクロ基地局に指示する。これらの場合、マクロ基地局によるマイクロ基地局の制御は、マスタ−スレーブ構成又は他の適する制御構成で実行することができる。独立して動作するか又はマクロ基地局１８０２の制御下で動作するかに関係なく、マイクロ基地局のリソースは、マクロ基地局１８０２が利用するリソースよりも単純で低コストであり得る。
ここで、図１８Ｂを参照すると、図１８Ａの通信システム１８００の通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図が示されている。この説明では、通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅは、灯柱等のユーティリティ器具に配置される。他の実施形態では、通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅの幾つかは、建物、電柱、又は配電及び／若しくは通信回線に使用される柱に配置することができる。これらの例示では、通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅは、この説明では無線インターフェースとして示されているインターフェース１８１０を介して互いに通信するように構成することができる。通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅは、１つ又は複数の通信プロトコル（例えば、ＬＴＥ信号又は他の４Ｇ信号等の第四世代（４Ｇ）無線信号、第五世代（５Ｇ）無線信号、ＷｉＭＡＸ、８０２．１１信号、超広帯域信号等）に準拠する無線インターフェース１８１１を介してモバイルデバイス又は静止デバイス１８０６Ａ〜Ｃと通信するように構成することもできる。通信ノード１８０４は、インターフェース１８１１を介してモバイルデバイス又は静止デバイスと通信するために使用される動作周波数（例えば、１．９ＧＨｚ）よりも高い（例えば、２８ＧＨｚ、３８ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、８０ＧＨｚ、又は８０ＧＨ超）値であり得る動作周波数において、インターフェース１８１０を介して信号を交換するように構成することができる。高搬送周波数及び広帯域幅を通信ノード１８０４間の通信に使用することができ、それにより、通信ノード１８０４は、後述する図１９Ａのスペクトルダウンリンク及びアップリンク図に示されるように、１つ又は複数の異なる周波数帯域（例えば、９００ＭＨｚ帯域、１．９ＧＨｚ帯域、２．４ＧＨｚ帯域、及び／又は５．８ＧＨｚ帯域等）及び／又は１つ又は複数の異なるプロトコルを介して通信サービスを複数のモバイルデバイス又は静止デバイスに提供することができる。特にインターフェース１８１０がワイヤ上の導波される波動通信システムを介して実施される他の実施形態では、より低周波数範囲（例えば、２〜６ＧＨｚ、４〜１０ＧＨｚ等の範囲内）における広帯域スペクトルを利用することができる。
ここで、図１８Ｃ及び図１８Ｄを参照すると、図１８Ａの通信システム１８００の通信ノード１８０４の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図が示されている。通信ノード１８０４は、図１８Ｃに示される電気柱又は電柱等のユーティリティ器具の支持構造１８１８に取り付けることができる。通信ノード１８０４は、通信ノード１８０４の一端部に取り付けられるプラスチック又は他の適する材料で構築されたアーム１８２０を用いて支持構造１８１８に固定することができる。通信ノード１８０４は、通信ノード１８０４の構成要素を覆うプラスチック筐体組立体１８１６を更に含むことができる。通信ノード１８０４は、電力線１８２１（例えば、１１０／２２０ＶＡＣ）を介して給電することができる。電力線１８２１は、灯柱からのものであり得、又は電柱の電力線に結合され得る。
通信ノード１８０４が、図１８Ｂに示されるように、他の通信ノード１８０４と無線で通信する実施形態では、通信ノード１８０４の上面１８１２（図１８Ｄにも示されている）は、例えば、図１４に示される送受信機１４００等の１つ又は複数の送受信機に全体的又は部分的に結合される複数のアンテナ１８２２（例えば、金属面のない１６の誘電体アンテナ）を含み得る。上面１８１２の複数のアンテナ１８２２のそれぞれは、通信ノード１８０４のセクタとして動作することができ、各セクタは、セクタの通信範囲内の少なくとも１つの通信ノード１８０４と通信するように構成される。代替的に又は組み合わせて、通信ノード１８０４間のインターフェース１８１０は、テザーインターフェース（例えば、光ファイバケーブル又は上述したように導波される電磁波の輸送に使用される電力線）であり得る。他の実施形態では、インターフェース１８１０は、通信ノード１８０４間で異なり得る。すなわち、通信ノード１８０４によっては、無線インターフェースを介して通信するものもあれば、テザーインターフェースを介して通信するものもある。更に他の実施形態では、幾つかの通信ノード１８０４は、無線インターフェースとテザーインターフェースとの組み合わせを利用し得る。
通信ノード１８０４の下面１８１４も、モバイルデバイス又は静止デバイス１８０６に適した搬送周波数において１つ又は複数のモバイルデバイス又は静止デバイス１８０６と無線で通信するための複数のアンテナ１８２４を含み得る。上述したように、図１８Ｂに示される無線インターフェース１８１１を介してモバイルデバイス又は静止デバイスと通信するために通信ノード１８０４によって使用される搬送周波数は、インターフェース１８１０を介して通信ノード１８０４間で通信するために使用される搬送周波数と異なり得る。通信ノード１８０４の下部１８１４の複数のアンテナ１８２４は、例えば、図１４に示される送受信機１４００等の送受信機を全体的又は部分的に利用することもできる。
ここで、図１９Ａを参照すると、基地局が図１８Ａの通信ノード１８０４と通信できるようにするダウンリンク及びアップリンク通信技法の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図が示されている。図１９Ａの例示では、ダウンリンク信号（すなわちマクロ基地局１８０２から通信ノード１８０４に向けられる信号）は、スペクトル的に、制御チャネル１９０２、通信ノード１８０４が１つ又は複数のモバイルデバイス又は静止デバイス１９０６と通信できるようにするために元／ネイティブの周波数帯域に周波数変換することができる変調信号をそれぞれ含むダウンリンクスペクトルセグメント１９０６、及び通信ノード１９０４間に生まれる歪みを軽減するためにスペクトルセグメント１９０６の幾つか又は全てに供給することができるパイロット信号１９０４に分けることができる。パイロット信号１９０４は、下流通信ノード１８０４の上面１８１６の（テザー又は無線）送受信機によって処理されて、受信信号からの歪み（例えば、位相歪み）を除去することができる。各ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６には、対応するパイロット信号１９０４及びスペクトルセグメント１９０６内の周波数チャネル（又は周波数スロット）に配置された１つ又は複数のダウンリンク変調信号を含むのに十分に広い帯域幅１９０５（例えば、５０ＭＨｚ）を割り振ることができる。変調信号は、セルラーチャネル、ＷＬＡＮチャネル、又は１つ若しくは複数のモバイルデバイス若しくは静止デバイス１８０６と通信するために通信ノード１８０４によって使用することができる他の変調通信信号（例えば、１０〜２０ＭＨｚ）を表すことができる。
ネイティブ／元の周波数帯域において、モバイル通信デバイス又は静止通信デバイスにより生成されるアップリンク変調信号は、周波数変換することができ、それによりアップリンクスペクトルセグメント１９１０における周波数チャネル（又は周波数スロット）にあり得る。アップリンク変調信号は、セルラーチャネル、ＷＬＡＮチャネル、又は他の変調通信信号を表すことができる。各アップリンクスペクトルセグメント１９１０には、同様又は同じ帯域幅１９０５を割り振り、上流通信ノード１８０４及び／又はマクロ基地局１８０２が歪み（例えば、位相歪み）を除去できるようにするために幾つかの又は各スペクトルセグメント１９１０に提供することができるパイロット信号１９０８を含むことができる。
示される実施形態では、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６及びアップリンクスペクトルセグメント１９１０のそれぞれは、任意の数のネイティブ／元の周波数帯域（例えば、９００ＭＨｚ帯域、１．９ＧＨｚ帯域、２．４ＧＨｚ帯域、及び／又は５．８ＧＨｚ帯域等）から周波数変換された変調信号で占めることができる複数の周波数チャネル（又は周波数スロット）を含む。変調信号は、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６及びアップリンクスペクトルセグメント１９１０内の隣接する周波数チャネルにアップコンバートすることができる。このようにして、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６内の幾つかの隣接する周波数チャネルは、元々、同じネイティブ／元の周波数帯域内にあった変調信号を含むこともできる一方、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６内の他の隣接する周波数チャネルは、元々、異なるネイティブ／元の周波数帯域にあったが、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の隣接する周波数チャネルに配置されるように周波数変化された変調信号を含むこともできる。例えば、１．９ＧＨｚ帯域内の第１の変調信号及び同じ周波数帯域（すなわち１．９ＧＨｚ）内の第２の変調信号は、周波数変換することができ、それによりダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の隣接する周波数チャネルに位置決めすることができる。別の例示では、１．９ＧＨｚ帯域内の第１の変調信号及び異なる周波数帯域（すなわち２．４ＧＨｚ）内の第２の通信信号は、周波数変換することができ、それによりダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の隣接する周波数チャネルに位置決めすることができる。したがって、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の周波数チャネルは、同じ又は異なるシグナリングプロトコル及び同じ又は異なるネイティブ／元の周波数帯域の変調信号の任意の組み合わせで占めることができる。
同様に、アップリンクスペクトルセグメント１９１０内の幾つかの隣接する周波数チャネルは、元々、同じ周波数帯域にあった変調信号を含むこともできる一方、アップリンクスペクトルセグメント１９１０内の隣接する周波数チャネルは、元々、異なるネイティブ／元の周波数帯域にあったが、アップリンクセグメント１９１０の隣接する周波数チャネルに配置されるように周波数変化された変調信号を含むこともできる。例えば、２．４ＧＨｚ帯域内の第１の通信信号及び同じ周波数帯域（すなわち２．４ＧＨｚ）内の第２の通信信号は、周波数変換することができ、それによりアップリンクスペクトルセグメント１９１０の隣接する周波数チャネルに位置決めすることができる。別の例示では、１．９ＧＨｚ帯域内の第１の通信信号及び異なる周波数帯域（すなわち２．４ＧＨｚ）内の第２の通信信号は、周波数変換することができ、それによりアップリンクスペクトルセグメント１９０６の隣接する周波数チャネルに位置決めすることができる。したがって、アップリンクスペクトルセグメント１９１０の周波数チャネルは、同じ又は異なるシグナリングプロトコル及び同じ又は異なるネイティブ／元の周波数帯域の変調信号の任意の組み合わせで占めることができる。ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６及びアップリンクスペクトルセグメント１９１０は、それら自体、互いに隣接することができ、そこへのスペクトル割り振りに応じて保護帯域のみによって分離され得、又は他により大きい周波数間隔によって分離され得ることに留意されたい。
ここで、図１９Ｂを参照すると、通信ノードの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図１９２０が示されている。特に、無線分散アンテナシステムの通信ノード１８０４Ａ等の通信ノードデバイスは、基地局インターフェース１９２２、デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４、並びに２つの送受信機１９３０及び１９３２を含む。しかしながら、通信ノード１８０４Ａがマクロ基地局１８０２等の基地局と同じ場所にある場合、デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４及び送受信機１９３０を省くことができ、送受信機１９３２は、基地局インターフェース１９２２に直接結合され得ることに留意されたい。
様々な実施形態では、基地局インターフェース１９２２は、１つ又は複数のモバイル通信デバイス等のクライアントデバイスに送信するために、第１のスペクトルセグメントに１つ又は複数のダウンリンクチャネルを有する第１の変調信号を受信する。第１のスペクトルセグメントは、第１の変調信号の元／ネイティブの周波数帯域を表す。第１の変調信号は、ＬＴＥ又は他の４Ｇ無線プロトコル、５Ｇ無線通信プロトコル、超広帯域プロトコル、ＷｉＭＡＸプロトコル、８０２．１１又は他の無線ローカルエリアネットワークプロトコル、及び／又は他の通信プロトコル等のシグナリングプロトコルに準拠する１つ又は複数のダウンリンク通信チャネルを含むことができる。デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４は、自由空間無線信号として、通信ノード１８０４Ａの範囲内の１つ又は複数のモバイル通信デバイスと直接通信するために、第１のスペクトルセグメント内の第１の変調信号を送受信機１９３０に転送する。様々な実施形態では、送受信機１９３０は、帯域外信号を減衰させながら、元／ネイティブの周波数帯域内の変調信号のダウンリンクチャネル及びアップリンクチャネルのスペクトルを透過するフィルタリング、電力増幅、送信／受信切り替え、二重化、ダイプレックス、及びインピーダンス整合を単に提供して、インターフェース１８１０の無線信号を送受信する１つ又は複数のアンテナを駆動するアナログ回路を介して実施される。
他の実施形態では、送受信機１９３２は、様々な実施形態では、第１の変調信号のシグナリングプロトコルを変更せずに、第１の変調信号のアナログ信号処理に基づいて、第１のスペクトルセグメントにおける第１の変調信号から第１の搬送周波数における第１の変調信号への周波数変換を実行するように構成される。第１の搬送周波数における第１の変調信号は、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の１つ又は複数の周波数チャネルを占めることができる。第１の搬送周波数は、ミリメートル波又はマイクロ波周波数帯域にあり得る。本明細書で使用される場合、アナログ信号処理は、フィルタリング、切り替え、二重化、ダイプレックス、増幅、周波数アップ又はダウン変換、及び限定ではなく、アナログ／デジタル変換、デジタル／アナログ変換、又はデジタル周波数変換のいずれかを含むなど、デジタル信号処理を必要としない他のアナログ信号処理を含む。他の実施形態では、送受信機１９３２は、いかなる形態のアナログ信号処理も利用せずに、且つ第１の変調信号のシグナリングプロトコルを変更せずに、デジタル信号処理を第１の変調信号に適用することにより、第１のスペクトルセグメントにおける第１の変調信号から第１の搬送周波数への周波数変換を実行するように構成することができる。更に他の実施形態では、送受信機１９３２は、第１の変調信号のシグナリングプロトコルを変更せずに、デジタル信号処理とアナログ処理との組み合わせを第１の変調信号に適用することにより、第１のスペクトルセグメントにおける第１の変調信号から第１の搬送周波数への周波数変換を実行するように構成することができる。
送受信機１９３２は、ネットワーク要素により第１のスペクトルセグメントに周波数変換された後、第１の変調信号を１つ又は複数の他の通信デバイスに無線配信するために、１つ又は複数の制御チャネル、パイロット信号又は他の基準信号等の１つ又は複数の対応する基準信号、及び／又は１つ又は複数のクロック信号を第１の搬送周波数において第１の変調信号と一緒に、１つ又は複数の下流通信ノード１９０４Ｂ〜Ｅ等の分散アンテナシステムのネットワーク要素に送信するように更に構成することができる。特に、基準信号は、ネットワーク要素が第１の搬送周波数から第１のスペクトルセグメントへの第１の変調信号の処理中に位相誤差（及び／又は他の形態の信号歪み）を低減できるようにする。制御チャネルは、分散アンテナシステムの通信ノードに、第１の搬送周波数における第１の変調信号を第１のスペクトルセグメントにおける第１の変調信号に変換し、周波数選択及び再使用パターン、ハンドオフ、及び／又は他の制御シグナリングを制御するように指示する命令を含むことができる。制御チャネルを介して送受信される命令がデジタル信号である実施形態では、送受信機１９３２は、アナログ／デジタル変換、デジタル／アナログ変換を提供し、制御チャネルを介して送信及び／又は受信されたデジタルデータを処理するデジタル信号処理構成要素を含むことができる。ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６に供給されるクロック信号は、下流通信ノード１９０４Ｂ〜Ｅによるデジタル制御チャネルのタイミングを同期させて、制御チャネルから命令を回復し、及び／又は他のタイミング信号を提供するのに利用することができる。
様々な実施形態では、送受信機１９３２は、通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅ等のネットワーク要素から第２の搬送周波数における第２の変調信号を受信することができる。第２の変調信号は、ＬＴＥ又は他の４Ｇ無線プロトコル、５Ｇ無線通信プロトコル、超広帯域プロトコル、８０２．１１又は他の無線ローカルエリアネットワークプロトコル、及び／又は他の通信プロトコル等のシグナリングプロトコルに準拠する１つ又は複数の変調信号が占める１つ又は複数のアップリンク周波数チャネルを含むことができる。特に、モバイル又は静止通信デバイスは、元／ネイティブの周波数帯域等の第２のスペクトルセグメントにおける第２の変調信号を生成し、ネットワーク要素は、第２のスペクトルセグメントにおける第２の変調信号を第２の搬送周波数における第２の変調信号に周波数変換し、通信ノード１８０４Ａにより受信される第２の搬送周波数における第２の変調信号を送信する。送受信機１９３２は、第２の搬送周波数における第２の変調信号を第２のスペクトルセグメントにおける第２の変調信号に変換するように動作し、デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４及び基地局インターフェース１９２２を介してマクロ基地局１８０２等の基地局に対し、処理のために第２のスペクトルセグメントにおける第２の変調信号を送信する。
通信ノード１８０４Ａが分散アンテナシステムにおいて実施される以下の例を考える。アップリンクスペクトルセグメント１９１０におけるアップリンク周波数チャネル及びダウンリンクスペクトルセグメント１９０６におけるダウンリンク周波数チャネルは、ＤＯＣＳＩＳ２．０又はより高水準の標準プロトコル、ＷｉＭＡＸ標準プロトコル、超広帯域プロトコル、８０２．１１標準プロトコル、ＬＴＥプロトコル及び／又は他の標準通信プロトコル等の４Ｇ又は５Ｇ音声及びデータプロトコルに従って変調及び他にフォーマットされた信号が占めることができる。現在の標準に準拠するプロトコルに加えて、任意のこれらのプロトコルは、図１８Ａのシステムと併せて動作するように変更することができる。例えば、８０２．１１プロトコル又は他のプロトコルは、追加のガイドライン及び／又は別個のデータチャネルを含み、より広いエリアにわたり衝突検出／多元アクセスを提供する（例えば、ネットワーク要素又は通信デバイスがダウンリンクスペクトルセグメント１９０６又はアップリンクスペクトルセグメント１９１０の特定の周波数チャネルを介して通信中のネットワーク要素に通信可能に結合されて、互いにリッスンすることを可能にする）ように変更することができる。様々な実施形態では、アップリンクスペクトルセグメント１９１０のアップリンク周波数チャネル及びダウンリンクスペクトルセグメント１９０６のダウンリンク周波数チャネルの全ては、同じ通信プロトコルに従ってフォーマットすることができる。しかし、代替では、２つ以上の異なるプロトコルがアップリンクスペクトルセグメント１９１０及びダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の両方で利用することができ、それにより、例えば、より広範囲のクライアントデバイスと互換性を有し、且つ／又は異なる周波数帯域で動作することができる。
２つ以上の異なるプロトコルが利用される場合、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６のダウンリンク周波数チャネルの第１のサブセットは、第１の標準プロトコルに従って変調することができ、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６のダウンリンク周波数チャネルの第２のサブセットは、第１の標準プロトコルと異なる第２の標準プロトコルに従って変調することができる。同様に、アップリンクスペクトルセグメント１９１０のアップリンク周波数チャネルの第１のサブセットは、第１の標準プロトコルに従った復調のためにシステムによって受信することができ、アップリンクスペクトルセグメント１９１０のアップリンク周波数チャネルの第２のサブセットは、第１の標準プロトコルと異なる第２の標準プロトコルに従った復調のために、第２の標準プロトコルに従って受信することができる。
これらの例によれば、基地局インターフェース１９２２は、マクロ基地局１８０２又は他の通信ネットワーク要素等の基地局から、元／ネイティブの周波数帯域において１つ又は複数のダウンリンクチャネル等の変調信号を受信するように構成することができる。同様に、基地局インターフェース１９２２は、元／ネイティブの周波数帯域における１つ又は複数のアップリンクチャネルを有する変調信号に周波数変換された、別のネットワーク要素から受信した変調信号を基地局に供給するように構成することができる。基地局インターフェース１９２２は、元／ネイティブの周波数帯域におけるアップリンク及びダウンリンクチャネル等の通信信号、通信制御信号、及び他のネットワークシグナリングをマクロ基地局又は他のネットワーク要素と双方向通信する有線又は無線インターフェースを介して実施することができる。デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４は、元／ネイティブの周波数帯域におけるダウンリンクチャネルを送受信機１９３２に転送するように構成され、送受信機１９３２は、ダウンリンクチャネルの周波数を元／ネイティブの周波数帯域からインターフェース１８１０ − この場合、通信信号を下流の、通信デバイス１８０４Ａの範囲内の分散アンテナシステムの１つ又は複数の他の通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅに輸送するのに使用される無線通信リンク − の周波数スペクトルに周波数変換する。
様々な実施形態では、送受信機１９３２は、ミキシング又は他のヘテロダイン動作を介して元／ネイティブの周波数帯域におけるダウンリンクチャネル信号を周波数変換し、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６のダウンリンク周波数チャネルを占める周波数変換ダウンリンクチャネル信号を生成するアナログ無線機を含む。この説明では、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６は、インターフェース１８１０のダウンリンク周波数帯域内にある。実施形態では、ダウンリンクチャネル信号は、元／ネイティブの周波数帯域から、１つ又は複数の他の通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅへの視線無線通信のためにダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の２８ＧＨｚ、３８ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、７０ＧＨｚ、又は８０ＧＨｚ帯域にアップコンバートされる。しかし、他の周波数帯域も同様にダウンリンクスペクトルセグメント１９０６に利用することができる（例えば、３ＧＨＺから５ＧＨｚ）ことに留意されたい。例えば、送受信機１９３２は、インターフェース１８１０の周波数帯域が１つ又は複数のダウンリンクチャネル信号の元／ネイティブのスペクトル帯域を下回る場合、元／ネイティブのスペクトル帯域内の１つ又は複数のダウンリンクチャネル信号をダウンコンバートするように構成することができる。
送受信機１９３２は、通信ノード１８０４Ｂと通信するために図１８Ｄと併せて提示されたアンテナ１８２２等の複数の個々のアンテナ、異なる場所にある複数のデバイスと通信するためにフェーズドアンテナアレイ又は操縦可能ビーム若しくはマルチビームアンテナシステムに結合することができる。デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４は、「チャネルデュプレクサ」として動作して、複数の通信経路を経由してアップリンク及びダウンリンクチャネルの１つ又は複数の元／ネイティブのスペクトルセグメントを介して双方向通信を提供するデュプレクサ、トリプレクサ、スプリッタ、スイッチ、ルーター、及び／又は他の組立体を含むことができる。
周波数変換変調信号を元／ネイティブのスペクトル帯域と異なる搬送周波数において下流の他の通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅに転送することに加えて、通信ノード１８０４Ａは、元／ネイティブのスペクトル帯域から変更されない変調信号の全て又は選択された部分を、無線インターフェース１８１１を介して通信ノード１８０４Ａの無線通信範囲内のクライアントデバイスに通信することもできる。デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４は、元／ネイティブのスペクトル帯域内の変調信号を送受信機１９３０に転送する。送受信機１９３０は、１つ又は複数のダウンリンクチャネルを選択するチャネル選択フィルタと、無線インターフェース１８１１を介してモバイル又は固定無線デバイスにダウンリンクチャネルを送信するために、図１８Ｄと併せて提示されたアンテナ１８２４等の１つ又は複数のアンテナに結合された電力増幅器とを含むことができる。
クライアントデバイスを宛先としたダウンリンク通信に加えて、通信ノード１８０４Ａは、反復的に動作して、クライアントデバイスから発せられたアップリンク通信も同様に処理することができる。動作に当たり、送受信機１９３２は、通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅからインターフェース１８１０のアップリンクスペクトルを介してアップリンクスペクトルセグメント１９１０におけるアップリンクチャネルを受信する。アップリンクスペクトルセグメント１９１０内のアップリンク周波数チャネルは、通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅにより元／ネイティブのスペクトル帯域からアップリンクスペクトルセグメント１９１０のアップリンク周波数チャネルに周波数変換された変調信号を含む。インターフェース１８１０が、クライアントデバイスにより供給される変調信号のネイティブ／元のスペクトルセグメントよりも高い周波数帯域で動作する状況では、送受信機１９３２は、アップコンバートされた変調信号を元の周波数帯域にダウンコンバートする。しかし、インターフェース１８１０が、クライアントデバイスにより供給される変調信号のネイティブ／元のスペクトルセグメントよりも低い周波数帯域で動作する状況では、送受信機１９３２は、ダウンコンバートされた変調信号を元の周波数帯域にアップコンバートする。更に、送受信機１９３０は、クライアントデバイスから無線インターフェース１８１１を介して、元／ネイティブの周波数帯域にある変調信号の全て又は選択されたものを受信するように動作する。デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４は、送受信機１９３０を介して基地局インターフェース１９２２に元／ネイティブの周波数帯域内の変調信号を転送し、変調信号はマクロ基地局１８０２又は通信ネットワークの他のネットワーク要素に送信される。同様に、送受信機１９３２により元／ネイティブの周波数帯域に周波数変換されたアップリンクスペクトルセグメント１９１０内のアップリンク周波数チャネルを占める変調信号は、デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４に供給され、基地局インターフェース１９２２に転送されて、マクロ基地局１８０２又は通信ネットワークの他のネットワーク要素に送信される。
ここで、図１９Ｃを参照すると、通信ノードの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図１９３５が示されている。特に、無線分散アンテナシステムの通信ノード１８０４Ｂ、１８０４Ｃ、１８０４Ｄ、又は１８０４Ｅ等の通信ノードデバイスは、送受信機１９３３、デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４、増幅器１９３８、並びに２つの送受信機１９３６Ａ及び１９３６Ｂを含む。
様々な実施形態では、送受信機１９３６Ａは、通信ノード１８０４Ａ又は上流通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅから、分散アンテナシステムの変換スペクトル内の第１の変調信号のチャネル（例えば、１つ又は複数のダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の周波数チャネル）の配置に対応する第１の搬送周波数における第１の変調信号を受信する。第１の変調信号は、基地局により提供され、モバイル通信デバイスに向けられた第１の通信データを含む。送受信機１９３６Ａは、通信ノード１８０４Ａから、第１の搬送周波数における第１の変調信号に関連するパイロット信号又は他の基準信号及び／又は１つ又は複数のクロック信号等の１つ又は複数の制御チャネル及び１つ又は複数の対応する基準信号を受信するように更に構成される。第１の変調信号は、ＬＴＥ又は他の４Ｇ無線プロトコル、５Ｇ無線通信プロトコル、超広帯域プロトコル、ＷｉＭＡＸプロトコル、８０２．１１又は他の無線ローカルエリアネットワークプロトコル、及び／又は他の通信プロトコル等のシグナリングプロトコルに準拠する１つ又は複数のダウンリンク通信チャネルを含むことができる。
上述したように、基準信号は、ネットワーク要素が第１の搬送周波数から第１のスペクトルセグメント（すなわち元／ネイティブのスペクトル）への第１の変調信号の処理中に位相誤差（及び／又は他の形態の信号歪み）を低減できるようにする。制御チャネルは、第１の搬送周波数における第１の変調信号を第１のスペクトルセグメントにおける第１の変調信号に変換して、周波数選択を制御し、パターン、ハンドオフ及び／又は他の制御シグナリングを再使用するように分散アンテナシステムの通信ノードに指示する命令を含むことができる。クロック信号は、下流通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅによるデジタル制御チャネル処理のタイミングを同期させて、制御チャネルから命令を復元し、及び／又は他のタイミング信号を提供することができる。
増幅器１９３８は、デュプレックス／ダイプレックス組立体１９２４を介して送受信機１９３６Ｂに結合するために、基準信号、制御チャネル、及び／又はクロック信号と一緒に第１の搬送周波数における第１の変調信号を増幅する双方向増幅器であり得、送受信機１９３６Ｂは、この説明では、基準信号、制御チャネル、及び／又はクロック信号と一緒に、第１の搬送周波数における増幅された第１の変調信号を、示され且つ同様に動作する通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅから下流にある通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅの１つ又は複数の他の通信ノードに再送信するリピーターとして機能する。
第１の搬送周波数における増幅された第１の変調信号は、基準信号、制御信号、及び／又はクロック信号と一緒に、デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４を介して送受信機１９３３にも結合される。送受信機１９３３は、制御チャネルにデジタル信号処理を実行して、制御チャネルからデジタルデータの形態等の命令を復元する。クロック信号を使用してデジタル制御チャネル処理のタイミングを同期させる。次に、送受信機１９３３は、命令に従って、第１の変調信号のアナログ（及び／又はデジタル）信号処理に基づいて、第１の搬送周波数における第１の変調信号の第１のスペクトルセグメントにおける第１の変調信号への周波数変換を実行し、基準信号を使用して変換プロセス中の歪みを低減する。送受信機１９３３は、自由空間無線信号として通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅの範囲内の１つ又は複数のモバイル通信デバイスとの直接通信のために、第１のスペクトルセグメントにおける第１の変調信号を無線送信する。
様々な実施形態では、送受信機１９３６Ｂは、示される通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅから下流にある１つ又は複数の他の通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅ等の他のネットワーク要素から、アップリンクスペクトルセグメント１９１０における第２の搬送周波数の第２の変調信号を受信する。第２の変調信号は、ＬＴＥ又は他の４Ｇ無線プロトコル、５Ｇ無線通信プロトコル、超広帯域プロトコル、８０２．１１又は他の無線ローカルエリアネットワークプロトコル、及び／又は他の通信プロトコル等のシグナリングプロトコルに準拠する１つ又は複数のアップリンク通信チャネルを含むことができる。特に、１つ又は複数のモバイル通信デバイスは、元／ネイティブの周波数帯域等の第２のスペクトルセグメントにおける第２の変調信号を生成し、下流のネットワーク要素は、第２のスペクトルセグメントにおける第２の変調信号に対して周波数変換を実行して、第２の搬送周波数における第２の変調信号に対し、アップリンクスペクトルセグメント１９１０内の第２の搬送周波数における第２の変調信号を送信し、この信号は、示される通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅにより受信される。送受信機１９３６Ｂは、増幅及び送受信機１９３６Ａを介した通信ノード１８０４Ａへの再送信のためにデュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４を介して増幅器１９３８に、又は更なる処理のためにマクロ基地局１８０２等の基地局への更なる再送信のために上流の通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅに、第２の搬送周波数における第２の変調信号を送信するように動作する。
送受信機１９３３は、通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅの範囲内の１つ又は複数のモバイル通信デバイスから、第２のスペクトルセグメントにおける第２の変調信号を受信することもできる。送受信機１９３３は、例えば、制御チャネルを介して受信される命令の制御下において、第２のスペクトルセグメント内の第２の変調信号に対して周波数変換を実行して、第２の搬送周波数における第２の変調信号にするように動作し、第２の変調信号を元／ネイティブのスペクトルセグメントに復元するに当たり通信ノード１８０４Ａによる使用のために基準信号、制御チャネル、及び／又はクロック信号を挿入し、デュプレクサ／ダイプレクサ組立体１９２４及び増幅器１９３８を介して、増幅及び通信ノード１８０４Ａへの再送信のために送受信機１９３６Ａに、又は処理のためにマクロ基地局１８０２等の基地局への更なる再送信のために上流の通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅに、第２の搬送周波数における第２の変調信号を送信する。
ここで、図１９Ｄを参照すると、周波数スペクトルの一例の非限定的な実施形態を示すグラフ図１９４０が示されている。特に、スペクトル１９４２は、１つ又は複数の元／ネイティブのスペクトルセグメントからスペクトル１９４２に周波数変換された（例えば、アップコンバート又はダウンコンバートを介して）後のダウンリンクセグメント１９０６又はアップリンクセグメント１９１０の周波数チャネルを占める変調信号を搬送する分散アンテナシステムのものが示されている。
提示される例では、下流（ダウンリンク）チャネル帯域１９４４は、別個のダウンリンクスペクトルセグメント１９０６で表される複数の下流周波数チャネルを含む。同様に、上流（アップリンク）チャネル帯域１９４６も、別個のアップリンクスペクトルセグメント１９１０で表される複数の上流周波数チャネルを含む。別個のスペクトルセグメントのスペクトル形状は、関連する基準信号、制御チャネル、及びクロック信号と共に各変調信号の周波数割り振りのプレースホルダであることが意図される。ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６又はアップリンクスペクトルセグメント１９１０における各周波数チャネルの実際のスペクトル応答は、利用されるプロトコル及び変調に基づいて、更には時間の関数として様々である。
アップリンクスペクトルセグメント１９１０の数は、非対称通信システムに従ってダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の数よりも多数又は少数であり得る。この場合、上流チャネル帯域１９４６は、下流チャネル帯域１９４４よりも狭い又は広い帯域であり得る。代替では、対称通信システムが実施される場合、アップリンクスペクトルセグメント１９１０の数は、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の数に等しい数であり得る。この場合、上流チャネル帯域１９４６の幅は、下流チャネル帯域１９４４の幅に等しい幅であり得、ビットスタッフィング又は他のデータ充填技法を利用して、上流トラフィックの変動を補償することができる。下流チャネル帯域１９４４は、上流チャネル帯域１９４６よりも低い周波数に示されているが、他の実施形態では、下流チャネル帯域１８４４は、上流チャネル帯域１９４６よりも高い周波数にあり得る。加えて、スペクトル１９４２内のスペクトルセグメント数及び各周波数位置は、動的に経時変化することができる。例えば、一般制御チャネルをスペクトル１９４２内に提供することができ（図示せず）、一般制御チャネルは、通信ノード１８０４に、各ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６及び各アップリンクスペクトルセグメント１９１０の周波数位置を示すことができる。トラフィックの状況又は帯域幅の割り振りが必要なネットワーク要件に応じて、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６及びアップリンクスペクトルセグメント１９１０の数は、一般制御チャネルにより変更することができる。更に、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６及びアップリンクスペクトルセグメント１９１０は、別個にグループ化される必要はない。例えば、一般制御チャネルは、交互に、又は対称であっても若しくは対称でなくてもよい任意の他の組み合わせで、アップリンクスペクトルセグメント１９１０が続くダウンリンクスペクトルセグメント１９０６を識別することができる。一般制御チャネルを利用する代わりに、複数の制御チャネルを使用することができ、それぞれが１つ又は複数のスペクトルセグメントの周波数位置及びスペクトルセグメントのタイプ（すなわちアップリンク又はダウンリンク）を識別することに更に留意されたい。
更に、下流チャネル帯域１９４４及び上流チャネル帯域１９４６は、１つの連続した周波数帯域を占めるものとして示されているが、他の実施形態では、利用可能なスペクトル及び／又は利用される通信規格に応じて２つ以上の上流及び／又は２つ以上の下流チャネル帯域が利用可能である。アップリンクスペクトルセグメント１９１０及びダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の周波数チャネルは、ＤＯＣＳＩＳ２．０又はより高水準の標準プロトコル、ＷｉＭＡＸ標準プロトコル、超広帯域プロトコル、８０２．１１標準プロトコル、ＬＴＥプロトコル等の４Ｇ又は５Ｇ音声及びデータプロトコル、及び／又は他の標準通信プロトコルに従って変調されフォーマットされた周波数変換信号により占めることができる。現在の標準に準拠するプロトコルに加えて、これらの任意のプロトコルは、示されるシステムと併せて動作するように変更することができる。例えば、８０２．１１プロトコル又は他のプロトコルは、追加のガイドライン及び／又は別個のデータチャネルを含んで、より広いエリアにわたり衝突検出／多元アクセスを提供する（例えば、特定の周波数チャネルを介して通信しているデバイスが互いにリッスンできるようにする）ように変更することができる。様々な実施形態では、アップリンクスペクトルセグメント１９１０のアップリンク周波数チャネル及びダウンリンクスペクトルセグメント１９０６のダウンリンク周波数チャネルの全ては、同じ通信プロトコルに従って全てフォーマットすることができる。しかし、代替では、１つ又は複数のアップリンクスペクトルセグメント１９１０のアップリンク周波数チャネル及び１つ又は複数のダウンリンクスペクトルセグメント１９０６のダウンリンク周波数チャネルの両方で２つ以上の異なるプロトコルを利用して、例えば、より広範囲のクライアントデバイスと互換性を有し、且つ／又は異なる周波数帯域で動作することができる。
スペクトル１９４２へのアグリゲーションのために、変調信号が異なる元／ネイティブのスペクトルセグメントから収集され得ることに留意されたい。このようにして、アップリンクスペクトルセグメント１９１０のアップリンク周波数チャネルの第１の部分は、１つ又は複数の異なる元／ネイティブのスペクトルセグメントから周波数変換されたアップリンクスペクトルセグメント１９１０のアップリンク周波数チャネルの第２の部分に隣接し得る。同様に、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６のダウンリンク周波数チャネルの第１の部分は、１つ又は複数の異なる元／ネイティブのスペクトルセグメントから周波数変換されたダウンリンクスペクトルセグメント１９０６のダウンリンク周波数チャネルの第２の部分に隣接し得る。例えば、周波数変換された１つ又は複数の２．４ＧＨｚ８０２．１１チャネルは、８０ＧＨｚを中心としたスペクトル１９４２に周波数変換された１つ又は複数の５．８ＧＨｚ８０２．１１チャネルに隣接し得る。各スペクトルセグメントは、スペクトル１９４２内のその配置からその元／ネイティブのスペクトルセグメントへのそのスペクトルセグメントの１つ又は複数の周波数チャネルの周波数変換を提供する周波数及び位相の局部発信器信号を生成するに当たり使用することができるパイロット信号等の関連する基準信号を有し得ることに留意されたい。
ここで、図１９Ｅを参照すると、周波数スペクトルの一例の非限定的な実施形態を示すグラフ図１９５０が示されている。特に、スペクトルセグメント選択は、通信ノード１８４０Ａの送受信機１９３０又は通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅの送受信機１９３２により選択されたスペクトルセグメントに対して実行された信号処理と併せて考察したように提示される。示されるように、アップリンク周波数チャネル帯域１９４６のアップリンクスペクトルセグメント１９１０に１つを含む特定のアップリンク周波数部分１９５８及びダウンリンクチャネル周波数帯域１９４４のダウンリンクスペクトルセグメント１９０６の１つを含む特定のダウンリンク周波数部分１９５６は、チャネル選択フィルタリングにより渡されるものとして選択され、アップリンク周波数チャネル帯域１９４６及びダウンリンクチャネル周波数帯域１９４４の残りの部分は、フィルタリングされて除外 − すなわち減衰 − されて、送受信機により渡される所望の周波数チャネルの処理の悪影響を軽減する。１つの特定のアップリンクスペクトルセグメント１９１０及び特定のダウンリンクスペクトルセグメント１９０６が選択されるものとして示されているが、他の実施形態では、２つ以上のアップリンク及び／又はダウンリンクスペクトルセグメントを渡し得ることに留意されたい。
送受信機１９３０及び１９３２は、アップリンク及びダウンリンク周波数部分１９５８及び１９５６が固定された静的チャネルフィルタに基づいて動作することができるが、上述したように、制御チャネルを介して送受信機１９３０及び１９３２に送信される命令を使用して、特定の周波数選択に向けて送受信機１９３０及び１９３２を動的に構成することができる。このようにして、対応するスペクトルセグメントの上流及び下流周波数チャネルは、分散アンテナシステムによる性能を最適化するように、マクロ基地局１８０２又は通信ネットワークの他のネットワーク要素により様々な通信ノードに動的に割り振ることができる。
ここで、図１９Ｆを参照すると、周波数スペクトルの一例の非限定的な実施形態を示すグラフ図１９６０が示されている。特に、スペクトル１９６２は、１つ又は複数の元／ネイティブのスペクトルセグメントからスペクトル１９６２に周波数変換された（例えば、アップコンバート又はダウンコンバートを介して）後のアップリンク又はダウンリンクスペクトルセグメントの周波数チャネルを占める変調信号を搬送する分散アンテナシステムのものが示されている。
上述したように、２つ以上の異なる通信プロトコルを利用して上流データ及び下流データを通信することができる。２つ以上の異なるプロトコルが利用される場合、ダウンリンクスペクトルセグメント１９０６のダウンリンク周波数チャネルの第１のサブセットは、第１の標準プロトコルに従って周波数変換された変調信号により占めることができ、同じ又は異なるダウンリンクスペクトルセグメント１９１０のダウンリンク周波数チャネルの第２のサブセットは、第１の標準プロトコルと異なる第２の標準プロトコルに従って周波数変換された変調信号により占めることができる。同様に、アップリンクスペクトルセグメント１９１０のアップリンク周波数チャネルの第１のサブセットは、第１の標準プロトコルに従って復調のためにシステムにより受信することができ、同じ又は異なるアップリンクスペクトルセグメント１９１０のアップリンク周波数チャネルの第２のサブセットは、第１の標準プロトコルと異なる第２の標準プロトコルに従って復調されるように第２の標準プロトコルに従って受信することができる。
示される例では、下流チャネル帯域１９４４は、第１の通信プロトコルの使用を表す第１のタイプの別個のスペクトル形状により表される第１の複数の下流スペクトルセグメントを含む。下流チャネル帯域１９４４’は、第２の通信プロトコルの使用を表す第２のタイプの別個のスペクトル形状により表される第２の複数の下流スペクトルセグメントを含む。同様に、上流チャネル帯域１９４６は、第１の通信プロトコルの使用を表す第１のタイプの別個のスペクトル形状により表される第１の複数の上流スペクトルセグメントを含む。上流チャネル帯域１９４６’は、第２の通信プロトコルの使用を表す第２のタイプの別個のスペクトル形状により表される第２の複数の上流スペクトルセグメントを含む。これらの別個のスペクトル形状は、関連する基準信号、制御チャネル、及び／又はクロック信号と共に個々のスペクトルセグメントのそれぞれの周波数割り振りのプレースホルダであることが意図される。個々のチャネル帯域幅は、第１のタイプ及び第２のタイプのチャネルで概ね同じであるものとして示されているが、上流及び下流チャネル帯域１９４４、１９４４’、１９４６及び１９４６’が異なる帯域幅であり得ることに留意されたい。更に、第１のタイプ及び第２のタイプのこれらのチャネル帯域内のスペクトルセグメントは、利用可能なスペクトル及び／又は利用される通信規格に応じて異なる帯域幅であり得る。
ここで、図１９Ｇを参照すると、周波数スペクトルの一例の非限定的な実施形態を示すグラフ図１９７０が示されている。特に、図１９Ｄ〜図１９Ｆのスペクトル１９４２又は１９６２の部分は、１つ又は複数の元／ネイティブのスペクトルセグメントから周波数変換された（例えば、アップコンバート又はダウンコンバートを介して）チャネル信号の形態の変調信号を搬送する分散アンテナシステムのものが示されている。
部分１９７２は、スペクトル形状で表され、制御チャネル、基準信号、及び／又はクロック信号のために確保された帯域幅の部分を表すダウンリンク又はアップリンクスペクトルセグメント１９０６及び１９１０の部分を含む。例えば、スペクトル形状１９７４は、基準信号１９７９及びクロック信号１９７８とは別個の制御チャネルを表す。クロック信号１９７８は、より従来的なクロック信号の形態への調整を必要とし得る正弦波信号を表すスペクトル形状を有して示されていることに留意されたい。しかし、他の実施形態では、振幅変調又は位相基準として使用するための搬送波の位相を保持する他の変調技法を介して基準信号１９７９を変調することにより、変調搬送波として送信することができる。他の実施形態では、クロック信号は、別の搬送波を変調することにより又は別の信号として送信することができる。更に、クロック信号１９７８及び基準信号１９７９の両方が制御チャネル１９７４の周波数帯域外にあるものとして示されていることに留意されたい。
別の例では、部分１９７５は、制御チャネル、基準信号、及び／又はクロック信号のために確保された帯域幅の部分を表すスペクトル形状の部分により表されるダウンリンク又はアップリンクスペクトルセグメント１９０６及び１９１０の部分を含む。スペクトル形状１９７６は、振幅変調、振幅シフトキーイング、又は位相基準としての使用のために搬送波の位相を保持する他の変調技法を介して基準信号を変調するデジタルデータを含む命令を有する制御チャネルを表す。クロック信号１９７８は、スペクトル形状１９７６の周波数帯域外にあるものとして示されている。基準信号は、制御チャネル命令により変調され、実際には、制御チャネルの副搬送波であり、制御チャネルの帯域内にある。ここでも、クロック信号１９７８は、正弦波信号を表すスペクトル形状を有して示されているが、他の実施形態では、従来のクロック信号を変調搬送波又は他の信号として送信することができる。この場合、基準信号の代わりに制御チャネルの命令を使用してクロック信号１９７８を変調することができる。
制御チャネル１９７６が、元／ネイティブのスペクトルセグメントへのダウンリンク又はアップリンクスペクトルセグメント１９０６及び１９１０の周波数変換中に受信機の位相歪みが補正される連続波（ＣＷ）の形態の基準信号の変調を介して搬送される以下の例を考える。制御チャネル１９７６は、位相振幅変調、二値位相シフトキーイング、振幅シフトキーイング、又は他の変調方式等のロバストな変調を用いて変調されて、ネットワーク動作、監視及び管理トラフィック、及び他の制御データ等の分散アンテナシステムのネットワーク要素間で命令を搬送することができる。様々な実施形態では、制御データは、限定ではなく、
・各ネットワーク要素のオンラインステータス、オフラインステータス、及びネットワーク性能パラメータを示すステータス情報、
・モジュール名及びアドレス、ハードウェア及びソフトウェアバージョン、デバイス容量等のネットワークデバイス情報、
・周波数変換係数、チャネル間隔、保護帯域、アップリンク／ダウンリンク割り振り、アップリンク及びダウンリンクチャネル選択等のスペクトル情報、
・天候状況、画像データ、停電情報、視線遮断等の環境測定値
を含むことができる。
更なる例では、制御チャネルデータは、超広帯域（ＵＷＢ）シグナリングを介して送信することができる。制御チャネルデータは、特定の時間間隔で無線エネルギーを生成し、パルス位置又は時間変調を介してより大きい帯域幅を占めることにより、ＵＷＢパルスの極性又は振幅を符号化することにより、及び／又は直交パルスを使用することにより送信することができる。特に、ＵＷＢパルスは、比較的低いパルスレートで単発的に送信して、時間変調又は位置変調をサポートすることができるが、最高でＵＷＢパルス帯域幅の逆数までのレートで送信することができる。このようにして、制御チャネルは、比較的低電力で、制御チャネルのＵＷＢスペクトルの対域内部分を占め得る基準信号及び／又はクロック信号のＣＷ送信を妨げずに、ＵＷＢスペクトルにわたり拡散することができる。
ここで、図１９Ｈを参照すると、送信機の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図１９８０が示されている。特に、送信機１９８２は、例えば、図１９Ｃと併せて提示された送受信機１９３３等の送受信機内の受信機１９８１及びデジタル制御チャネルプロセッサ１９９５と併用されて示される。示されるように、送信機１９８２は、アナログフロントエンド１９８６、クロック信号生成器１９８９、局部発信器１９９２、ミキサ１９９６、及び送信機フロントエンド１９８４を含む。
第１の搬送周波数における、増幅された第１の変調信号は、基準信号、制御チャネル、及び／又はクロック信号と一緒に、増幅器１９３８からアナログフロントエンド１９８６に結合される。アナログフロントエンド１９８６は、１つ又は複数のフィルタ又は他の周波数選択を含み、制御チャネル信号１９８７、クロック基準信号１９７８、パイロット信号１９９１、及び１つ又は複数の選択されたチャネル信号１９９４を分離する。
デジタル制御チャネルプロセッサ１９９５は、デジタル信号処理を制御チャネルに対して実行して、制御チャネル信号１９８７からデジタル制御チャネルデータの復調等を介して命令を復元する。クロック信号生成器１９８９は、クロック基準信号１９７８からクロック信号１９９０を生成して、デジタル制御チャネルプロセッサ１９９５によるデジタル制御チャネル処理のタイミングを同期させる。クロック基準信号１９７８が正弦波である実施形態では、クロック信号生成器１９８９は、増幅及び制限を提供して、正弦波から従来のクロック信号又は他のタイミング信号を生成することができる。クロック基準信号１９７８が、パイロット信号又は他の搬送波の基準の変調等の変調された搬送波信号である実施形態では、クロック信号生成器１９８９は、従来のクロック信号又は他のタイミング信号を生成する復調を提供することができる。
様々な実施形態では、制御チャネル信号１９８７は、パイロット信号１９９１及びクロック基準１９８８とは別個の周波数範囲内のデジタル変調信号であるか、又はパイロット信号１９９１の変調としてのものであり得る。動作に当たり、デジタル制御チャネルプロセッサ１９９５は、制御チャネル信号１９８７の復調を提供して、そこに含まれる命令を抽出し、制御信号１９９３を生成する。特に、制御チャネルを介して受信した命令に応答してデジタル制御チャネルプロセッサ１９９５により生成される制御信号１９９３は、特定のチャネル信号１９９４の選択に使用することができ、対応するパイロット信号１９９１及び／又はクロック基準１９８８は、無線インターフェース１８１１を介して送信するためにチャネル信号１９９４の周波数を変換するのに使用される。制御チャネル信号１９８７がパイロット信号１９９１の変調を介して命令を搬送する状況では、示されるようにアナログフロントエンド１９８６ではなく、デジタル制御チャネルプロセッサ１９９５を介してパイロット信号１９９１を抽出し得ることに留意されたい。
デジタル制御チャネルプロセッサ１９９５は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピューター、中央演算処理装置、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブル論理デバイス、状態機械、論理回路、デジタル回路、アナログ／デジタル変換器、デジタル／アナログ変換器、及び／又は回路及び／又は動作命令のハードコーディングに基づいて信号（アナログ及び／又はデジタル）を操作する任意のデバイス等の処理モジュールを介して実施し得る。処理モジュールは、メモリ及び／若しくは集積メモリ素子であり得、又はメモリ及び／若しくは集積メモリ素子を更に含み得、メモリ及び／又は集積メモリ素子は、単一のメモリデバイス、複数のメモリデバイス、並びに／又は別の処理モジュール、モジュール、処理回路、及び／若しくは処理ユニットの組み込み回路であり得る。そのようなメモリデバイスは、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、スタティックメモリ、ダイナミックメモリ、フラッシュメモリ、キャッシュメモリ、及び／又はデジタル情報を記憶する任意のデバイスであり得る。なお、処理モジュールが２つ以上の処理デバイスを含む場合、処理デバイスは、集中して配置され得（例えば、有線及び／又は無線バス構造を介して一緒に直接結合される）、又は分散して配置され得る（例えば、ローカルエリアネットワーク及び／又は広域ネットワークを介した間接的な結合を介したクラウド計算）ことに留意されたい。更に、対応する動作命令を記憶したメモリ及び／又はメモリ素子がマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピューター、中央演算処理装置、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブル論理デバイス、状態機械、論理回路、デジタル回路、アナログ／デジタル変換器、デジタル／アナログ変換器、又は他のデバイス内に組み込まれ得、又は外部にあり得ることに留意されたい。更に、本明細書に記載されるステップ及び／又は機能の少なくとも幾つかに対応するハードコードされた命令及び／又は動作命令をメモリ素子が記憶し得、処理モジュールが実行し、そのようなメモリデバイス又はメモリ素子が製品として実施され得ることに留意されたい。
局部発信器１９９２は、パイロット信号１９９１を利用して局部発信器信号１９９７を生成して、周波数変換プロセス中の歪みを低減する。様々な実施形態では、パイロット信号１９９１は、局部発信器信号１９９７の正確な周波数及び位相にあり、分散アンテナシステムのスペクトル内の配置に関連する搬送周波数におけるチャネル信号１９９４を、固定又はモバイル通信デバイスに送信するために、元／ネイティブのスペクトルセグメントに変換するのに適切な周波数及び位相における局部発信器信号１９９７を生成する。この場合、局部発信器１９９２は、バンドパスフィルタリング及び／又は他の信号調整を利用して、パイロット信号１９９１の周波数及び位相を保持する正弦波局部発信器信号１９９７を生成することができる。他の実施形態では、パイロット信号１９９１は、局部発信器信号１９９７の導出に使用することができる周波数及び位相を有する。この場合、局部発信器１９９２は、パイロット信号１９９１に基づいて周波数分割、周波数多重化、又は他の周波数合成を利用して、固定又はモバイル通信デバイスへの送信のために、分散アンテナシステムのスペクトル内の配置に関連する搬送周波数におけるチャネル信号１９９４を元／ネイティブのスペクトルセグメントに変換するのに適切な周波数及び位相の局部発信器信号１９９７を生成する。
ミキサ１９９６は、局部発信器信号１９９７に基づいて動作して、チャネル信号１９９４の周波数をシフトして、対応する元／ネイティブのスペクトルセグメントの周波数変換チャネル信号１９９８を生成する。１つのミキシング段階が示されるが、複数のミキシング段階を利用して、チャネル信号をベースバンド及び／又は全周波数変換の一環として１つ又は複数の中間周波数にシフトすることができる。送信機（Ｘｍｔｒ）フロントエンド１９８４は、電力増幅器及びインピーダンス整合を含み、アンテナ１８２４等の１つ又は複数のアンテナを介して自由空間無線信号として周波数変換チャネル信号１９９８を通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅの範囲内の１つ又は複数のモバイル又は固定通信デバイスに無線送信する。
ここで、図１９Ｉを参照すると、受信機の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図１９８５が示されている。特に、受信機１９８１は、例えば、図１９Ｃと併せて提示された送受信機１９３３等の送受信機内の送信機１９８２及びデジタル制御チャネルプロセッサ１９９５と併用されて示されている。示されるように、受信機１９８１は、アナログ受信機（ＲＣＶＲ）フロントエンド１９８３、局部発信器１９９２、及びミキサ１９９６を含む。デジタル制御チャネルプロセッサ１９９５は、制御チャネルからの命令の制御下で動作して、パイロット信号１９９１、制御チャネル信号１９８７、及びクロック基準信号１９７８を生成する。
制御チャネルを介して受信した命令に応答してデジタル制御チャネルプロセッサ１９９５により生成される制御信号１９９３は、特定のチャネル信号１９９４の選択に使用することができ、対応するパイロット信号１９９１及び／又はクロック基準１９８８は、無線インターフェース１８１１を介して受信するためにチャネル信号１９９４の周波数を変換するのに使用される。アナログ受信機フロントエンド１９８３は、低ノイズ増幅器及び１つ又は複数のフィルタ又は他の周波数選択を含み、制御信号１９９３の制御下で１つ又は複数の選択されたチャネル信号１９９４を受信する。
局部発信器１９９２は、パイロット信号１９９１を利用して局部発信器信号１９９７を生成し、周波数変換プロセス中の歪みを低減する。様々な実施形態では、局部発信器は、パイロット信号１９９１に基づいて、バンドパスフィルタリング及び／又は他の信号調整、周波数分割、周波数多重化、又は他の周波数合成を利用して、他の通信ノード１８０４Ａ〜Ｅに送信するために、チャネル信号１９９４、パイロット信号１９９１、制御チャネル信号１９８７、及びクロック基準信号１９７８を分散アンテナシステムのスペクトルに周波数変換するのに適切な周波数及び位相の局部発信器信号１９９７を生成する。特に、ミキサ１９９６は、局部発信器信号１９９７に基づいて動作して、チャネル信号１９９４の周波数をシフトさせ、増幅して送受信機１９３６Ａを介した通信ノード１８０４Ａに再送信するために増幅器１９３８、送受信機１９３６Ａに結合し、又は処理のためにマイクロ基地局１８０２等の基地局に更に再送信するために上流通信ノード１８０４Ｂ〜Ｅに結合するのに望ましい、分散アンテナシステムのスペクトルスペクトルセグメント内の配置の周波数変換チャネル信号１９９８を生成する。ここでも、１つのミキシング段階が示されるが、複数のミキシング段階を利用して、チャネル信号をベースバンド及び／又は全周波数変換の一環として１つ又は複数の中間周波数にシフトすることができる。
ここで、図２０Ａを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による結合器２０００の一例の非限定的な実施形態の図が示されている。特に、結合器２０００は、導波通信システム１００又は本明細書に記載される他の導波通信システム等の導波通信システムにおいて導波される電磁波を送出及び／又は受信するのに利用することができる結合デバイスの更なる例を提供する。
結合器２０００は、上部２００２と、ボルト又は他のコネクタを介して接続することができるフランジ２００３を有する下部２００４とで構成される金属シェルを含む。接続された場合、上部及び下部は、裸の電線、絶縁された電線又は導体を含む他の導波伝送媒体等の伝送媒体２００６を方位角的に囲む円筒形を形成する。金属シェルは、真鍮、銅、錫、アルミニウム又は他の金属等の金属で構成することができる。代替的に、金属シェルは、上部２００２及び下部２００４の内面に金属又は導電性の被膜を有するプラスチック、樹脂又は他の非金属中実体で構成することができる。結合器２０００は、特定の楕円形内部断面を有して示されているが、他の楕円形、円形又は他の形状を利用することも可能である。
金属シェルは、例えば、金属シェルの中心軸において、伝送媒体２００６と同軸位置に結合器２０００を支持する誘電体材料で全体的又は部分的に内部を充填することができる。誘電体２００８は、低密度誘電性発泡体、プラスチック、テフロン又は他の誘電体材料で構成することができる。中実として示されているが、誘電体２００８は、伝送媒体２００６と同軸位置に結合器２０００を支持するように、リング、他の形状のスポークとしての形状を有することもできる。
結合器２０００は、伝送媒体２００６上で無線周波数信号を生成するように構成された送信機と併せて動作する。特に、送信機は、伝送媒体を有する送出回路を形成する。結合器２０００は、伝送媒体２００６の外面に結合される導波される電磁波２００７として円筒形結合器のアパーチャ２００５から無線周波数信号を送出し、導波される電磁波２００７は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する。結合器２０００は、伝送媒体２００６の外面に沿って所望の長手方向に伝搬するように、導波される電磁波２００７をアパーチャ２００５に導波する反射器として動作する金属面を有する反射板２０１０を更に含む。更に、反射板２０１０は、逆方向での電磁放射を低減するように動作する。種々の実施形態では、反射板２０１０は、真鍮、銅、錫、アルミニウム又は他の金属等の金属で構成することができる。代替的に、反射板２０１０は、金属又は導電性の被膜を有するプラスチック、樹脂又は他の非金属中実体で構成することができる。
種々の実施形態では、導波される電磁波２００７は、ＴＭ００又は他の基本モード等の卓越横断磁気モードを有するが、他のモードタイプも同様に可能である。楕円形結合器を使用して、ＴＭ００等の円形断面を有する導波される電磁波２００７を送出することは、完全円形断面を有する同様の結合器と比較した場合、幾らかの追加損失を導入する恐れがあるが、この追加損失は、周波数、電線構成及び結合器のサイズに応じて０．５ｄＢとわずかであり得る。以下の図２０Ｂ〜図２０Ｐと併せて、幾つかの任意選択的な機能及び特徴を含む更なる例を提示する。
ここで、図２０Ｂを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による導波通信システムの一例の非限定的な実施形態の概略ブロック図２０２５が示されている。図２０Ａと併せて考察したように、結合器２０００は、伝送媒体２００６上でデータを伝達するＲＦ信号を生成するように構成された送信機２０１８と併せて動作する。送信機２０１８は、インピーダンスＺ１を有する１つ又は複数の回路要素と共に、伝送媒体２００６に電気的に結合される − 回路接地を通して電気帰還路を含む伝送媒体２００６を有する送出回路２０１６を形成する。
種々の実施形態では、インピーダンスＺ１は、送信機２０１８からの電力伝達を最大化するために、導波される電磁波２００７の基本周波数における結合器２０００のインピーダンスと整合するように選択される。異なる周波数で動作し且つ構成を有する結合器２０００は、異なる特性インピーダンスを有し得ることに留意されたい。円形断面を有し、直径１２インチを有し、基本周波数７ＧＨｚで動作する結合器２０００の一例を考える。結合器２０００のインピーダンスは、静電容量０．０３６２ｐＦ及びインダクタンス０．０１３３μＨで２１２オームである。静電容量成分及びインダクタンス成分に整合するインピーダンスＺ１を選択することにより、送信機２０１８は、抵抗負荷を駆動し、電力伝達を最大化することができる。
特に、伝送媒体２００６の外面に結合される導波される電磁波２００７を送出するために、送信機２０１８からのＲＦ信号は、結合器２０００内の伝送線２００６に結合される。送出回路２０１６は、回路接地を介して電気帰還路を含むが、導波される電磁波２００７は、電気帰還路なしで示される方向において伝送媒体の外面に沿って伝搬する。
送信構成と併せて上述したが、結合器２０００は、受信構成で使用することもできる。示されるシステムでは、結合器２０００及び送出回路２０１６を有する導波送出器２０２６は、受信デバイスとして動作する第２の導波送出器２０２６’の方向において伝送媒体２００６の外面に結合される導波される電磁波２００７を生成する。導波送出器２０２６’は、導波送出器２０２６と相反して動作して、導波される電磁波２００７を伝送媒体２００６から受信する結合器２０００’及び受信回路２０２０を含む。
種々の実施形態では、結合器２０００’は、伝送媒体２００６上でデータを伝達するＲＦ信号を受信するように構成された受信機２０２２と併せて動作する。受信機２０２２は、インピーダンスＺ２を有する１つ又は複数の回路要素と共に、伝送媒体２００６に電気的に結合される − 回路接地を通して電気帰還路を含む伝送媒体２００６を有する受信回路２０２０を形成する。特に、度結合器２０００’によって受信される導波される電磁波２００７は、受信回路２０２０によってＲＦ信号に変換される。このようにして、導波される電磁波２００７を介してデータを送信機２０１８から受信機２０２２に伝達することができる。
種々の実施形態では、インピーダンスＺ２は、受信機２０２２への電力伝達を最大化するために、導波される電磁波２００７の基本周波数における結合器２０００’のインピーダンスと整合するように選択される。結合器２０００及び２０００’が同じ構成を共有する場合、受信回路２０２０のインピーダンスＺ２は、Ｚ１に等しい。
ここで、図２０Ｃを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による回路の一例の非限定的な実施形態の概略ブロック図２０２８が示されている。インピーダンスＺ１又はＺ２等の整合インピーダンス２０２４は、上述され、共通の参照番号で参照される要素を含む回路と併せて示される。
種々の実施形態では、整合インピーダンス２０２４は、送信機２０１８からの又は受信機２０２２への電力伝達を最大化するために、導波される電磁波２００７の基本周波数における結合器２０００又は２０００’のインピーダンスと整合するように選択することができる。ここでも、円形断面を有し、直径１２インチを有し、基本周波数７ＧＨｚを有する結合器２０００又は２０００’の一例を考える。結合器のインピーダンスは、静電容量０．０３６２ｐＦ及びインダクタンス０．０１３３μＨで２１２オームである。インダクタンスＬを０．０１３３μＨとして選択し、静電容量Ｃを０．０３６２ｐＦとして選択することにより、送信機２０１８からの又は受信機２０２２への電力伝達が最大化される。整合インピーダンス２０２４に特定のＬ網回路構成が示されるが、π形網構成を含む他の整合回路網構成も同様に使用できることに留意されたい。
ここで、図２０Ｄを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による導波通信システムの一例の非限定的な実施形態の概略ブロック図２０３０が示されている。前例は、単方向の導波される電磁波の通信に焦点を当てたが、示される例は、送受信機２０３４及びインピーダンスＺ１を有する送出回路２０３２をそれぞれ有する２つの導波送出器２０２６’を含む。特に、送受信機２０３４は、上述したように送信機２０１８及び受信機２０２２の両方を含むことができ、時分割多重化、周波数分割多重化、モード分割多重化されるか、又は伝送媒体２００６を共有する別の多元アクセス技法と併せて動作する双方向通信を促進する。
ここで、図２０Ｅを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による金属シェルの上部２００４の断面図の一例の非限定的な実施形態の図２０３５が示されている。指定されない場合、寸法は、インチ単位で示されている。この例では、結合器２０００又は２０００’の上部２００４は、厚さ０．０８０８インチの１２ゲージ真鍮シートで構築されている。形状は、実質的に楕円虹彩形であり、上部は、大きい円形を有し、フランジ２００３において直角を有するように、フランジ２００３近傍のエッジは、より小さい円曲率で変更される。特に、上部２００４の形状は、最大で半径の５％以下で真の楕円形２０３６からずれる。示される設計は、結合器２０００の金属シェルの下部２００２の実施にも使用可能であることに留意されたい。特定の形状が示されているが、円形及び真の楕円形を含む他の形状も同様に実施され得る。
ここで、図２０Ｆ及び図２０Ｇを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による導波される電磁波の長手方向図の一例の非限定的な実施形態のグラフィック図２０３８及び２０４０が示されている。特に、図２０Ｆは、絶縁された電線として実施される２０ｍ伝送媒体に結合され、２０ｍ伝送媒体に沿ってＴＭ００モードを介して伝搬する７ＧＨｚの基本周波数を有する導波される電磁波２００７の電場強度のシミュレーション図を提示する。導波される電磁波２００７は、１２インチの円形断面を有する結合器２０００及び２０００’により送出及び受信される。図２０Ｇは、電場強度の拡大図を示す。示されるように、電線２０４４には電場強度が略なく、電線絶縁２０４２には幾らかの電場強度がある。電場強度の大半は、伝送媒体２００６の外部にあるエリアにあり、低損失での伝搬を可能にする。
ここで、図２０Ｈを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による導波される電磁波の方位図の一例の非限定的な実施形態のグラフィック図２０４５である。特に、７ＧＨｚの基本周波数を有する導波される電磁波２００７の電場強度のシミュレーション図は、絶縁された電線として実施される伝送媒体２００６に結合し、伝送媒体２００６に沿ってＴＭ００モードで伝搬する基本周波数７ＧＨｚを有する導波される電磁波２００７の電場強度のシミュレーション図を示す。導波される電磁波２００７は、１２インチの円形断面を有する結合器２０００により送出される。示されるように、電場パターンは、方位角対称であり、電場強度の大半は、伝送媒体２００６の外部にあるエリアにあり、低損失での伝搬を可能にする。
ここで、図２０Ｉを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による伝搬損失の一例の非限定的な実施形態のグラフィック図２０５０が示されている。特に、前のシミュレーションは、７ＧＨｚ基本周波数に焦点を当てたが、本シミュレーションは、絶縁された電線として実施される２０ｍ伝送媒体に結合し、２０ｍ伝送媒体に沿ってＴＭ００モードを介して伝搬する導波される電磁波の、基本周波数の関数としての伝搬損失のシミュレーションを示す。
ここで、図２０Ｊを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による伝搬損失の一例の非限定的な実施形態のグラフィック図２０６０が示されている。特に、前のシミュレーションは、１２インチ円形結合器の使用に焦点を当てたが、本シミュレーションは、裸の電線として実施される１０ｍ伝送媒体に結合し、１０ｍ伝送媒体に沿ってＴＭ００モードを介して伝搬する導波される電磁波の、基本周波数の関数としての種々の円形結合器サイズの伝搬損失のシミュレーションを示す。特に、２０６２は、１２インチ円形結合器の結果であり、２０６４は、９インチ円形結合器の結果であり、２０６６は、６インチ円形結合器の結果であり、２０６８は、３インチ円形結合器の結果である。
ここで、図２０Ｋ及び図２０Ｌを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による平面ストリップアンテナの一例の非限定的な実施形態の図２０７０及び２０７９が示されている。特に、平面ストリップアンテナ２０７０は、導波される電磁波が電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬するように、伝送媒体２０７２の外面に結合される導波される電磁波として無線周波数信号を送出するように構成される。伝送媒体２０７２は、裸の電線、絶縁された電線又は本明細書において説明される任意の他の伝送媒体であることができる。
図２０Ｋに示される実施形態では、平面ストリップアンテナ２０７０は、伝送媒体２０７２の長手方向軸２０７５と非同軸に位置合わせされた平面アンテナ部分２０７６を含むマイクロストリップアンテナ構成で実施される。平面アンテナ部分２０７６は、ＲＦ信号を送受信するために給電線２０７４を介して送受信機（図示せず）に結合される。平面ストリップアンテナ２０７０は、平面アンテナ部分２０７６の長手方向軸２０７７及び／又は給電線２０７４及び伝送媒体２０７２の長手方向軸２０７５に実質的に平行な接地面部分２０７３を更に含む。基板２０７８は、平面アンテナ部分２０７６及び／又は供給線２０７４を支持し、平面アンテナ部分２０７６及び／又は供給線２０７４を接地面部分２０７３から電気的に絶縁する。接地面部分２０７３、平面アンテナ部分２０７６及び／又は給電線２０７４は、金属層又は他の導体で形成することができる。
図２０Ｌに示される実施形態では、平面ストリップアンテナ２０７０は、依然として伝送媒体２０７２の長手方向軸２０７５と非同軸であるが、異なる向きで位置合わせされる。特に、平面アンテナ部分２０７６の長手方向軸２０７７及び／又は給電線２０７４は、伝送媒体２０７２の長手方向軸２０７５に直交して位置合わせされる。平面ストリップアンテナ２０７０は、平面アンテナ部分２０７６の長手方向軸２０７７及び／又は給電線２０７４及び伝送媒体の長手方向軸２０７５に実質的に平行な接地面部分２０７３を更に含む。この構成では、平面アンテナ部分２０７６及び接地面部分２０７３の直交位置合わせは、伝送媒体２０７２の外面に結合される導波される電磁波としての無線周波数信号の送出を促進する − 示される向きで上方に伝搬し、その間、逆方向での放射を最小に抑える。
平面ストリップアンテナ２０７０は、送信に関して主に説明されたが、相反的に伝送媒体２０７２の外面に結合される導波される電磁波の受信に使用することもできる。伝送媒体２０７２の寸法並びに平面ストリップアンテナ２０７０及び２０８０の構成要素は、説明を目的としており、特に伝送媒体のサイズ及び利用される送信／受信の周波数に基づいて他の寸法を使用できることに留意されたい。更に、平面アンテナ部分２０７６の矩形及び寸法は、説明を目的としており、他の矩形及び単純な形状及び複雑な形状の両方の他の幾何学的形状を含むように変更することができる。
ここで、図２０Ｍを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による平面ストリップアンテナの一例の非限定的な実施形態の図２０８０が示されている。特に、平面ストリップアンテナ２０８０は、導波される電磁波が、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬するように、伝送媒体２０７２の外面に結合される導波される電磁波として無線周波数信号を送出するように構成される。
示される実施形態では、平面ストリップアンテナ２０８０は、伝送媒体２０７２の長手方向軸２０７５と非同軸に位置合わせされた平面アンテナ部分２０７６を含むストリップ線路アンテナ構成で実施される。平面アンテナ部分２０７６は、ＲＦ信号を送受信するために給電線２０７４を介して送受信機（図示せず）に結合される。平面ストリップアンテナ２０８０は、伝送媒体２０７２の長手方向軸２０７５に実質的に平行であり、且つ平面アンテナ部分２０７６の長手方向軸及び／又は給電線２０７４に実質的に平行な平行接地面部分２０８２を更に含む。基板２０７８は、平行接地面部分２０８２から平面アンテナ部分２０７６及び／又は給電線２０７４を電気的に絶縁しながら、平面アンテナ部分２０７６及び／又は給電線２０７４を平行接地面部分２０８２間で支持する。平行接地面部分２０８２、平面アンテナ部分２０７６及び／又は給電線２０７４は、金属層又は他の導体で形成することができる。
平面ストリップアンテナ２０８０は、送信に関して主に説明されたが、平面ストリップアンテナ２０８０は、相反的に伝送媒体２０７２の外面に結合される導波される電磁波の受信に使用することもできる。更に、平面ストリップアンテナ２０８０は、依然として伝送媒体２０７２の長手方向軸２０７５と非同軸に位置合わせすることができるが、平面アンテナ部分２０７６の長手方向軸２０８３が伝送媒体２０７２の長手方向軸２０７５に直交する向きを含め、異なる向きで配置することができる。
ここで、図２０Ｎを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による送出デバイスの一例の非限定的な実施形態の概略ブロック図２０８５が示されている。送受信機２０３４は、例えば、マイクロ波周波数帯域又は他の非光学周波数の無線周波数信号を生成するように構成された送信機を含む。平面ストリップアンテナ２０７０若しくは２０８０又は他の平面ストリップアンテナ等の平面ストリップアンテナ２０８６は、伝送媒体２０７２の外面に結合される導波される電磁波２０８７として無線周波数信号を送出するように構成される。上述したように、導波される電磁波２０８７は、電気帰還路なしで伝送媒体２０７２の外面に沿って伝搬する。インピーダンスＺ４は、送受信機２０３４を平面ストリップアンテナに電気的に結合し、任意選択的に平面ストリップアンテナ２０８６と送受信機２０３４との間にインピーダンス整合を提供するために含められる。
平面ストリップアンテナ２０８６は、送信に関して上述されたが、相反的に伝送媒体２０７２の外面に結合される導波される電磁波の受信に使用することもできる。特に、受信中、平面ストリップアンテナ２０８６により生成されたＲＦ信号は、送受信機２０３４に含まれる受信機に電気的に結合されて、例えば導波される電磁波２０８７により伝達されるデータを抽出する。
ここで、図２０Ｏを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による導波送出器の一例の非限定的な実施形態の概略ブロック図２０８９が示されている。送出デバイス２０８８を送出回路２０３２の代わりに結合器２０００と併せて使用することができる構成を示す。
特に、導波送出器２０２６’’は、伝送媒体２００６の一部を囲む結合器２０００を含む。平面ストリップアンテナ２０７０若しくは２０８０又は他の平面ストリップアンテナ等の平面ストリップアンテナ２０８６は、インピーダンスＺ４を介して送受信機２０３４から無線周波数信号を受信し、結合器２０００内でＲＦ信号を放射する。結合器２０００は、伝送媒体２００６の外面に結合される導波される電磁波２００７として無線周波数信号を結合器のアパーチャから送出する。導波される電磁波２００７は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する。
上述したように、結合器２０００の金属シェルは、全体的又は部分的に、伝送媒体２００６と同軸位置に結合器２０００を支持する誘電体材料で内部を充填することができる。誘電体は、低密度誘電性発泡体、プラスチック、テフロン又はこれもまた伝送媒体２００６に相対して所望の位置及び向きで結合器２０００内に平面ストリップアンテナを支持して、導波される電磁波２００７の送出を促進する他の誘電体材料で構成することができる。
導波送出器２０２６’’は、送信に関して上述したが、相反的に伝送媒体２００６の外面に結合される導波される電磁波の受信に使用することもできる。特に、受信中、平面ストリップアンテナ２０８６により生成されたＲＦ信号は、送受信機２０３４に含まれる受信機に電気的に結合されて、例えば導波される電磁波２００７により伝達されるデータを抽出する。
ここで、図２０Ｐを参照すると、方法の一例の非限定的な実施形態の流れ図２０９０が示されている。特に、図１〜図１９及び図２０Ａ〜図２０Ｏと併せて提示した１つ又は複数の機能及び特徴と併用される方法を提示する。ステップ２０９２は、伝送媒体を含む送出回路を介して伝送媒体上に無線周波数信号を生成することを含み、送出回路は、電気帰還路を含む。ステップ２０９４は、伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として円筒形結合器のアパーチャから無線周波数信号を送出することを含み、導波される電磁波は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する。
ここで、図２０Ｑを参照すると、方法の一例の非限定的な実施形態の流れ図２０９５が示されている。特に、図１〜図１９及び図２０Ａ〜図２０Ｐと併せて提示した１つ又は複数の機能及び特徴と併用される方法を提示する。ステップ２０９６は、無線周波数信号を生成することを含む。ステップ２０９８は、伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として平面ストリップアンテナを介して無線周波数信号を送出することを含み、導波される電磁波は、電気帰還路なしで伝送媒体の外面に沿って伝搬する。
説明を簡単にするために、各プロセスは、図２０Ｐ及び２０Ｑにおいて一連のブロックとして示され説明されるが、請求項に記載される趣旨がブロックの順序に限定されず、幾つかのブロックは、本明細書において示され説明されるものと異なる順序及び／又は他のブロックと同時に行い得ることが理解及び認識される。更に、示される全てのブロックが、本明細書において説明される方法の実装に必要とされないことがあり得る。
ここで、図２１を参照すると、本明細書において説明される種々の態様による、コンピューティング環境のブロック図が示されている。本明細書において説明される種々の実施形態に関して更なる状況を与えるために、図２１及び以下の検討は、本開示の実施形態の種々の実施形態を実施することができる適切なコンピューティング環境２１００の簡潔で全般的な説明を提供することを意図している。実施形態が１つ又は複数のコンピューター上で実行することができるコンピューター実行可能命令の一般的状況においてこれまで説明されてきたが、それらの実施形態を他のプログラムモジュールと組み合わせて、及び／又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせとして実施し得ることが当業者に認識されよう。
一般的に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するか、又は特定の抽象データ型を実施するルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造等を含む。更に、本発明の方法をそれぞれ１つ又は複数の関連するデバイスに動作可能に結合することができる、シングルプロセッサ若しくはマルチプロセッサコンピューターシステム、ミニコンピューター、メインフレームコンピューター及びパーソナルコンピューター、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、マイクロプロセッサに基づくか、若しくはプログラム可能な家庭用電化製品等を含む、他のコンピューターシステム構成と共に実施できることが当業者に理解されよう。
本明細書において用いられるとき、処理回路は、プロセッサ並びに特定用途向け集積回路、デジタル論理回路、状態機械、プログラマブルゲートアレイ等の他の特定用途向け回路又は入力信号若しくはデータを処理し、それに応答して出力信号若しくはデータを生成する他の回路を含む。プロセッサの動作に関連して本明細書において説明されるいかなる機能及び特徴も、処理回路により同様に実行可能であることに留意されたい。
「第１の」、「第２の」、「第３の」等の用語は、特許請求の範囲において用いられるとき、文脈によって他に明記される場合を除いて、明確にすることのみを目的としており、他の点では時間に関するいかなる順序も示さず、暗示もしない。例えば、「第１の判断」、「第２の判断」及び「第３の判断」は、第１の判断が第２の判断の前に行われることを示すものでも暗示するものでもなく、その逆も同様である。
本明細書における実施形態の例示される実施形態は、特定のタスクが通信ネットワークを通してリンクされる遠隔処理デバイスによって実行される分散コンピューティング環境において実施することもできる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールをローカルメモリ記憶デバイス及びリモートメモリ記憶デバイス内の両方に配置することができる。
コンピューティングデバイスは、通常、種々の媒体を含み、それらの媒体はコンピューター可読記憶媒体及び／又は通信媒体を含むことができ、その２つの用語は、以下のように本明細書において互いに異なるように使用される。コンピューター可読記憶媒体は、コンピューターによってアクセスすることができる任意の入手可能な記憶媒体であり得、揮発性及び不揮発性媒体、リムーバブル及び非リムーバブル媒体の両方を含む。例であって限定はしないが、コンピューター可読記憶媒体は、コンピューター可読命令、プログラムモジュール、構造化データ又は非構造化データ等の情報を記憶するための任意の方法又は技術に関連して実現することができる。
コンピューター可読記憶媒体は、限定はしないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ若しくは他のメモリ技術、コンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）若しくは他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶デバイス、又は所望の情報を記憶するために用いることができる他の有形及び／又は非一時的媒体を含むことができる。この関連で、記憶装置、メモリ又はコンピューター可読媒体に適用されるような、本明細書における「有形」又は「非一時的」という用語は、修飾語として、一時的な伝搬信号自体のみを除外するものと理解されるべきであり、一時的な伝搬信号自体のみでない全ての標準的な記憶装置、メモリ又はコンピューター可読媒体に対する権利を放棄しない。
コンピューター可読記憶媒体は、媒体によって記憶される情報に関する種々の動作のために、例えば、アクセス要求、問い合わせ又は他のデータ検索プロトコルを介して１つ又は複数のローカル若しくはリモートコンピューティングデバイスによってアクセスすることができる。
通信媒体は、通常、被変調データ信号、例えば、搬送波又は他の搬送機構等のデータ信号において、コンピューター可読命令、データ構造、プログラムモジュール又は他の構造化若しくは非構造化データを具現し、任意の情報送達又は搬送媒体を含む。「被変調データ信号」又は信号という用語は、１つ又は複数の信号内に情報を符号化するように設定又は変更される特性のうちの１つ又は複数を有する信号を指している。例であって限定はしないが、通信媒体は、有線ネットワーク又は直結される接続等の有線媒体、及び音響、ＲＦ、赤外線及び他のワイヤレス媒体等のワイヤレス媒体を含む。
図２１を再び参照すると、基地局（例えば、基地局デバイス１５０４、マクロセルサイト１５０２、若しくは基地局１６１４）若しくは中央オフィス（例えば、中央オフィス１５０１若しくは１６１１）の少なくとも一部を介して信号を送受信するか、又は基地局若しくは中央オフィスの少なくとも一部をなす環境例２１００である。環境例２１００の少なくとも一部は、送信デバイス１０１又は１０２に用いることもできる。環境例は、コンピューター２１０２を含むことができ、コンピューター２１０２は、処理ユニット２１０４、システムメモリ２１０６、及びシステムバス２１０８を含む。システムバス２１０８は、システムメモリ２１０６を含むが、これに限定されないシステムコンポーネントを処理ユニット２１０４に結合する。処理ユニット２１０４は、任意の種々の市販のプロセッサであり得る。デュアルマイクロプロセッサ及び他のマルチプロセッサアーキテクチャも、処理ユニット２１０４として利用することができる。
システムバス２１０８は、種々の市販のバスアーキテクチャのいずれかを用いて、メモリバス（メモリコントローラーを含むか又は含まない）、周辺機器用バス及びローカルバスに更に相互接続することができる幾つかのタイプのバス構造のいずれかであり得る。システムメモリ２１０６は、ＲＯＭ２１１０及びＲＡＭ２１１２を含む。ＲＯＭ、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ内に基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を記憶することができ、ＢＩＯＳは、起動中等にコンピューター２１０２内の要素間で情報を転送することを促進する基本ルーチンを含む。ＲＡＭ２１１２は、データをキャッシュするためのスタティックＲＡＭ等の高速ＲＡＭも含むことができる。
コンピューター２１０２は、適切なシャーシ（図示せず）において外部で使用するように構成することもできる内部ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１１４（例えば、ＥＩＤＥ、ＳＡＴＡ）と、磁気フロッピーディスクドライブ（ＦＤＤ）２１１６（例えば、リムーバブルディスケット２１１８に対する読出し又は書込み用）と、光ディスクドライブ２１２０（例えば、ＣＤ−ＲＯＭディスク２１２２の読出し、又はＤＶＤのような他の大容量光学媒体に対する読出し若しくは書込み用）とを更に含む。ハードディスクドライブ２１１４、磁気ディスクドライブ２１１６及び光ディスクドライブ２１２０は、それぞれハードディスクドライブインターフェース２１２４、磁気ディスクドライブインターフェース２１２６及び光ドライブインターフェース２１２８により、システムバス２１０８に接続することができる。外部ドライブを実現するためのインターフェース２１２４は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）及び米国電気技術者協会（ＩＥＥＥ）１３９４インターフェース技術のうちの少なくとも一方又は両方を含む。他の外部ドライブ接続技術も本明細書において説明される実施形態の考慮の範囲内にある。
ドライブ及びその関連するコンピューター可読記憶媒体は、データ、データ構造、コンピューター実行可能命令等の不揮発性記憶を提供する。コンピューター２１０２の場合、ドライブ及び記憶媒体は、適切なデジタルフォーマットにおいて任意のデータの記憶に対応する。上記のコンピューター可読記憶媒体の説明はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、リムーバブル磁気ディスケット、及びＣＤ又はＤＶＤ等のリムーバブル光媒体を参照するが、ジップドライブ、磁気カセット、フラッシュメモリカード、カートリッジ等、コンピューターによって読出し可能である他のタイプの記憶媒体も例示的な動作環境において使用できること、更に任意のそのような記憶媒体が、本明細書において説明される方法を実行するためのコンピューター実行可能命令を含み得ることが当業者に理解されよう。
ドライブ及びＲＡＭ２１１２内に、オペレーティングシステム２１３０、１つ又は複数のアプリケーションプログラム２１３２、他のプログラムモジュール２１３４及びプログラムデータ２１３６を含む複数のプログラムモジュールを記憶することができる。オペレーティングシステム、アプリケーション、モジュール及び／又はデータの全て又は一部をＲＡＭ２１１２にキャッシュすることもできる。本明細書において説明されるシステム及び方法は、種々の市販のオペレーティングシステム又はオペレーティングシステムの組み合わせを利用して実施することができる。処理ユニット２１０４によって実施することができるか、又は他に実行することができるアプリケーションプログラム２１３２の例は、送信デバイス１０１又は１０２によって実行されるダイバーシティ選択決定を含む。
ユーザは、１つ又は複数の有線／ワイヤレス入力デバイス、例えば、キーボード２１３８及びマウス２１４０等のポインティングデバイスを通してコンピューター２１０２にコマンド及び情報を入力することができる。他の入力デバイス（図示せず）は、マイクロフォン、赤外線（ＩＲ）遠隔制御、ジョイスティック、ゲームパッド、スタイラスペン、タッチスクリーン等を含むことができる。これらの入力デバイス及び他の入力デバイスは、多くの場合、システムバス２１０８に結合することができる入力デバイスインターフェース２１４２を通して処理ユニット２１０４に接続されるが、パラレルポート、ＩＥＥＥ１３９４シリアルポート、ゲームポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、ＩＲインターフェース等の他のインターフェースによって接続することもできる。
モニター２１４４又は他のタイプのディスプレイデバイスもビデオアダプター２１４６等のインターフェースを介してシステムバス２１０８に接続することができる。また、代替の実施形態において、モニター２１４４は、インターネット及びクラウドベースネットワーク経由を含む、任意の通信手段を経由してコンピューター２１０２に関連付けられる表示情報を受信するための任意のディスプレイデバイス（例えば、ディスプレイを有する別のコンピューター、スマートフォン、タブレットコンピューター等）であり得ることは理解されよう。モニター２１４４に加えて、コンピューターは、通常、スピーカー、プリンター等の他の周辺出力デバイス（図示せず）を含む。
コンピューター２１０２は、リモートコンピューター２１４８等の１つ又は複数のリモートコンピューターとの有線及び／又はワイヤレス通信を介しての論理接続を用いてネットワーク化された環境において動作することができる。リモートコンピューター２１４８は、ワークステーション、サーバーコンピューター、ルーター、パーソナルコンピューター、ポータブルコンピューター、マイクロプロセッサ内蔵娯楽機器、ピアデバイス又は他の共通ネットワークノードであり得、通常、コンピューター２１０２に関して説明される要素の多く又は全てを含むが、簡潔にするために１つのメモリ／記憶デバイス２１５０のみが示される。図示される論理接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）２１５２及び／又はより大きいネットワーク、例えば、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）２１５４への有線／ワイヤレス接続を含む。そのようなＬＡＮ及びＷＡＮネットワーク化環境はオフィス及び企業では一般的であり、その全てがグローバル通信ネットワーク、例えば、インターネットに接続することができるイントラネット等の企業規模のコンピューターネットワークを容易にする。
ＬＡＮネットワーク化環境において用いられるとき、コンピューター２１０２は、有線及び／又はワイヤレス通信ネットワークインターフェース又はアダプタ２１５６を通して、ローカルネットワーク２１５２に接続することができる。アダプタ２１５６は、ＬＡＮ２１５２との有線又はワイヤレス通信を容易にすることができ、ＬＡＮは、そこに配置され、無線アダプタ２１５６と通信するためのワイヤレスＡＰも含むことができる。
ＷＡＮネットワーク化環境において用いられるとき、コンピューター２１０２は、モデム２１５８を含むことができるか、ＷＡＮ２１５４上の通信サーバーに接続することができるか、又は例えばインターネットにより、ＷＡＮ２１５４を介して通信を確立するための他の手段を有する。モデム２１５８は、内部又は外部、及び有線又はワイヤレスデバイスであり得、入力デバイスインターフェース２１４２を介して、システムバス２１０８に接続することができる。ネットワーク化された環境では、コンピューター２１０２に関して図示されるプログラムモジュール又はその一部は、リモートメモリ／記憶デバイス２１５０に記憶することができる。図示されるネットワーク接続は例であり、コンピューター間に通信リンクを確立する他の手段を用い得ることは理解されよう。
コンピューター２１０２は、ワイヤレス通信において動作可能に配置される任意のワイヤレスデバイス又はエンティティ、例えば、プリンター、スキャナー、デスクトップ及び／又はポータブルコンピューター、ポータブルデータアシスタント、通信衛星、ワイヤレスで検出可能なタグに関連付けられる機器又は場所（例えば、キオスク、ニューススタンド、化粧室）の任意の部分、及び電話と通信するように動作可能にすることができる。これは、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉ−Ｆｉ）及びＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）ワイヤレス技術を含むことができる。このようにして、通信は、従来のネットワーク、又は単に少なくとも２つのデバイス間のアドホック通信の場合のような規定された構造であり得る。
Ｗｉ−Ｆｉにより、自宅の長椅子から、ホテルの部屋のベッドから、又は仕事中に会議室からワイヤレスでインターネットに接続できるようになる。Ｗｉ−Ｆｉは携帯電話において使用されるのに類似のワイヤレス技術であり、それにより、そのようなデバイス、例えば、コンピューターが基地局の範囲内の屋内外いずれの場所にもデータを送信及び受信できるようになる。Ｗｉ−Ｆｉネットワークは、安全で、信頼性があり、高速のワイヤレス接続性を提供するために、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ、ｂ、ｇ、ｎ、ａｃ、ａｇ等）と呼ばれる無線技術を使用する。Ｗｉ−Ｆｉネットワークを用いて、コンピューターを互いに、インターネットに、且つ有線ネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．３又はイーサネット（登録商標）を使用することができる）に接続することができる。Ｗｉ−Ｆｉネットワークは、例えば、免許不要２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚ無線帯域において動作するか、又は両方の帯域（デュアルバンド）を含む製品を用いて動作するため、ネットワークは、多くのオフィスにおいて使用される基本１０ＢａｓｅＴ有線イーサネットネットワークに類似の実世界性能を提供することができる。
図２２は、本明細書において説明される開示される主題の１つ又は複数の態様を実施し、利用することができるモバイルネットワークプラットフォーム２２１０の例示的な実施形態２２００を提示する。１つ又は複数の実施形態において、モバイルネットワークプラットフォーム２２１０は、基地局（例えば、基地局デバイス１５０４、マクロセルサイト１５０２、若しくは基地局１６１４）、中央オフィス（例えば、中央オフィス１５０１若しくは１６１１）、又は開示される趣旨に関連付けられた送信デバイス１０１若しくは１０２により送受信される信号を生成し、受信することができる。一般に、ワイヤレスネットワークプラットフォーム２２１０は、パケット交換（ＰＳ）トラフィック（例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）、フレームリレー、非同期転送モード（ＡＴＭ））及び回線交換（ＣＳ）トラフィック（例えば、音声及びデータ）の両方、並びにネットワーク化されたワイヤレス電気通信のための制御生成を容易にするコンポーネント、例えば、ノード、ゲートウェイ、インターフェース、サーバー又は異種プラットフォームを含むことができる。非限定的な例として、ワイヤレスネットワークプラットフォーム２２１０は、電気通信キャリアネットワーク内に含めることが可能であり、本明細書の他の場所で論じられたように、キャリア側コンポーネントと見なすことができる。モバイルネットワークプラットフォーム２２１０は、電話網２２４０（例えば、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、又は公衆陸上移動ネットワーク（ＰＬＭＮ））、又はシグナリングシステム＃７（ＳＳ７）ネットワーク２２７０のような、レガシーネットワークから受信されるＣＳトラフィックとのインターフェースを有することができるＣＳゲートウェイノード２２２２を含む。回線交換ゲートウェイノード２２２２は、そのようなネットワークから生じるトラフィック（例えば、音声）を許可し、認証することができる。更に、ＣＳゲートウェイノード２２２２は、ＳＳ７ネットワーク２２７０を通して生成されるモビリティデータ又はローミングデータ、例えば、メモリ２２３０内に存在することができるビジターロケーションレジスタ（ＶＬＲ）に記憶されるモビリティデータにアクセスすることができる。更に、ＣＳゲートウェイノード２２２２は、ＣＳベーストラフィック及びシグナリング並びにＰＳゲートウェイノード２２１８とのインターフェースを有する。一例として、３ＧＰＰ ＵＭＴＳネットワークにおいて、ＣＳゲートウェイノード２２２２は、ゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ）において少なくとも部分的に実現することができる。ＣＳゲートウェイノード２２２２、ＰＳゲートウェイノード２２１８及びサービングノード２２１６の機能及び特定の動作は、電気通信のためにモバイルネットワークプラットフォーム２２１０によって利用される無線技術によって提供され、決定されることは理解されたい。
ＣＳ交換トラフィック及びシグナリングを受信及び処理することに加えて、ＰＳゲートウェイノード２２１８は、サービングされるモバイルデバイスとのＰＳベースデータセッションを許可し、認証することができる。データセッションは、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）２２５０、企業ネットワーク２２７０及びサービスネットワーク２２８０のようなワイヤレスネットワークプラットフォーム２２１０の外部にあるネットワークと交換されるトラフィック又はコンテンツを含むことができ、それらはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）において具現することができ、ＰＳゲートウェイノード２２１８を通してモバイルネットワークプラットフォーム２２１０とインターフェース接続することもできる。ＷＡＮ２２５０及び企業ネットワーク２２６０は、ＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）のようなサービスネットワークを少なくとも部分的に具現できることに留意されたい。技術リソース２２１７において利用可能な無線技術レイヤに基づいて、パケット交換ゲートウェイノード２２１８は、データセッションが確立されるときにパケットデータプロトコルコンテキストを生成することができ、パケット化されたデータをルーティングするのを容易にする他のデータ構造も生成することができる。そのために、一態様において、ＰＳゲートウェイノード２２１８は、Ｗｉ−Ｆｉネットワークのような異種ワイヤレスネットワークとのパケット化された通信を容易にすることができるトンネルインターフェース（例えば、３ＧＰＰ ＵＭＴＳネットワーク（図示せず）におけるトンネル終端ゲートウェイ（ＴＴＧ））を含むことができる。
実施形態２２００において、ワイヤレスネットワークプラットフォーム２２１０は、サービングノード２２１６も含み、サービングノードは、技術リソース２２１７内の利用可能な無線技術レイヤに基づいて、ＰＳゲートウェイノード２２１８を通して受信されたデータストリームの種々のパケット化されたフローを搬送する。主にＣＳ通信に依存する技術リソース２２１７の場合、サーバーノードが、ＰＳゲートウェイノード２２１８に依存することなく、トラフィックを送達できることに留意されたい。例えば、サーバーノードは、モバイル交換センターを少なくとも部分的に具現することができる。一例として、３ＧＰＰ ＵＭＴＳネットワークにおいて、サービングノード２２１６は、サービングＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）において具現することができる。
パケット化された通信を利用する無線技術の場合、ワイヤレスネットワークプラットフォーム２２１０内のサーバー２２１４が、複数の異種のパケット化されたデータストリーム又はフローを生成し、そのようなフローを管理する（例えば、スケジューリングする、待ち行列に入れる、フォーマットする．．．）ことができる多くのアプリケーションを実行することができる。そのようなアプリケーションは、ワイヤレスネットワークプラットフォーム２２１０によって提供される標準的なサービス（例えば、プロビジョニング、課金、顧客サポート．．．）に対するアドオン機構を含むことができる。データストリーム（例えば、音声通話又はデータセッションの一部であるコンテンツ）をデータセッションの許可／認証及び開始のためにＰＳゲートウェイノード２２１８に搬送することができ、その後、通信のためにサービングノード２２１６に搬送することができる。アプリケーションサーバーに加えて、サーバー２２１４は、ユーティリティサーバーを含むことができ、ユーティリティサーバーは、プロビジョニングサーバー、運用及びメンテナンスサーバー、認証局及びファイヤウォール並びに他のセキュリティ機構を少なくとも部分的に実現することができるセキュリティサーバー等を含むことができる。一態様において、セキュリティサーバーは、ワイヤレスネットワークプラットフォーム２２１０を通してサービングされる通信を保護し、ＣＳゲートウェイノード２２２２及びＰＳゲートウェイノード２２１８が規定することができる許可及び認証手順に加えて、ネットワークの運用及びデータインテグリティを確保する。更に、プロビジョニングサーバーが、異種サービスプロバイダによって運用されるネットワークのような外部ネットワークからのサービス、例えば、ＷＡＮ２２５０又はグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ネットワーク（図示せず）からのサービスをプロビジョニングすることができる。また、プロビジョニングサーバーは、更なるネットワークカバレッジを提供することによりワイヤレスサービスカバレッジを向上させる、図１に示される分散アンテナネットワーク等のワイヤレスネットワークプラットフォーム２２１０に関連付けられる（例えば、同じサービスプロバイダによって展開され、運用される）ネットワークを通して、カバレッジをプロビジョニングすることもできる。図７、図８及び図９に示されるようなリピーターデバイスも、ＵＥ２２７５による加入者サービス体感を向上させるためにネットワークカバレッジを改善する。
サーバー２２１４は、マクロネットワークプラットフォーム２２１０の機能を少なくとも部分的に与えるように構成される１つ又は複数のプロセッサを含み得ることに留意されたい。そのために、１つ又は複数のプロセッサは、例えば、メモリ２２３０に記憶されたコード命令を実行することができる。サーバー２２１４は、上記で説明されたのと実質的に同様に動作する、コンテンツマネージャ２２１５を含み得ることは理解されたい。
例示的な実施形態２２００において、メモリ２２３０は、ワイヤレスネットワークプラットフォーム２２１０の運用に関連する情報を記憶することができる。他の運用情報は、ワイヤレスプラットフォームネットワーク２２１０を通してサービングされるモバイルデバイスのプロビジョニング情報、加入者データベース；アプリケーションインテリジェンス、プライシングスキーム、例えば、販売促進料、定額プログラム、クーポン配布キャンペーン；異種無線、又はワイヤレス、技術レイヤの運用のための電気通信プロトコルと一致する技術仕様等を含むことができる。また、メモリ２２３０は、電話網２２４０、ＷＡＮ２２５０、企業ネットワーク２２７０又はＳＳ７ネットワーク２２６０のうちの少なくとも１つからの情報を記憶することができる。一態様において、例えば、データストアコンポーネントの一部として、又は遠隔接続されるメモリストアとして、メモリ２２３０にアクセスすることができる。
開示される主題の種々の態様に関する状況を提供するために、図２２及び以下の検討は、開示される主題の種々の態様を実現することができる適切な環境の簡潔で一般的な説明を提供することを意図している。主題は、単数及び／又は複数のコンピューター上で実行されるコンピュータープログラムのコンピューター実行可能命令の一般的な状況においてこれまで説明されてきたが、開示される主題を他のプログラムモジュールとの組み合わせにおいて実現し得ることが当業者に認識されよう。一般的に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行し、及び／又は特定の抽象データ型を実現するルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造等を含む。
図２３は、通信デバイス２３００の例示的な実施形態を示す。通信デバイス２３００は、本開示により参照される（例えば、図１５、図１６Ａ、及び図１６Ｂにおいて）モバイルデバイス及び建物内デバイス等のデバイスの例示的な実施形態として機能することができる。
通信デバイス２３００は、有線及び／又は無線送受信機２３０２（本明細書では、送受信機２３０２）、ユーザインターフェース（ＵＩ）２３０４、電源２３１４、ロケーション受信機２３１６、運動センサー２３１８、向きセンサー２３２０、及びその動作を管理するコントローラ２３０６を含むことができる。送受信機２３０２は、少数を挙げれば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＷｉＦｉ、ＤＥＣＴ、又はセルラー通信技術等の近距離又は長距離ワイヤレスアクセス技術をサポートすることができる（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｇｒｏｕｐ及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）Ａｌｌｉａｎｃｅによりそれぞれ登録された商標である）。セルラー技術は、例えば、ＣＤＭＡ−１Ｘ、ＵＭＴＳ／ＨＳＤＰＡ、ＧＳＭ（登録商標）／ＧＰＲＳ、ＴＤＭＡ／ＥＤＧＥ、ＥＶ／ＤＯ、ＷｉＭＡＸ、ＳＤＲ、ＬＴＥ、及び開発される他の次世代ワイヤレス通信技術を含むことができる。送受信機２３０２は、回線交換有線アクセス技術（ＰＳＴＮ等）、パケット交換有線アクセス技術（ＴＣＰ／ＩＰ、ＶｏＩＰ等）、及びそれらの組み合わせをサポートするように構成することもできる。
ＵＩ２３０４は、通信デバイス２３００の動作を操作するローラーボール、ジョイスティック、マウス、又はナビゲーションディスク等のナビゲーション機構を有する押下可能又はタッチセンシティブキーパッド２３０８を含むことができる。キーパッド２３０８は、通信デバイス２３００の筐体組立体の一体部分であり得、又は繋がれた有線インターフェース（ＵＳＢケーブル等）若しくは例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）をサポートするワイヤレスインターフェースによりそれに動作可能に結合される独立デバイスであり得る。キーパッド２３０８は、電話で一般に用いられる数字キーパッド及び／又は英数字キーを有するＱＷＥＲＴＹキーパッドを表すことができる。ＵＩ２３０４は、モノクロ若しくはカラーＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）、又は通信デバイス２３００のエンドユーザに画像を伝達する他の適するディスプレイ技術等のディスプレイ２３１０を更に含むことができる。ディスプレイ２３１０がタッチセンシティブである一実施形態において、キーパッド２３０８の一部又は全ては、ナビゲーション機能を有するディスプレイ２３１０により提示することができる。
ディスプレイ２３１０は、タッチスクリーン技術を用いてユーザ入力を検出するユーザインターフェースとして機能することもできる。タッチスクリーンディスプレイとして、通信デバイス２３００は、指のタッチでユーザにより選択することができるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）要素を有するユーザインターフェースを提示するように構成することができる。タッチスクリーンディスプレイ２３１０は、ユーザの指がタッチスクリーンディスプレイの一部に配置された表面積の大きさを検出する容量性、抵抗性、又は他の形態の検知技術を備えることができる。この検知情報を用いて、ユーザインターフェースのＧＵＩ要素又は他の機能の操作を制御することができる。ディスプレイ２３１０は、通信デバイス２３００の筐体組立体の一体部分であり得、又は繋がれた有線インターフェース（ケーブル等）若しくはワイヤレスインターフェースによりそれに通信可能に結合される独立デバイスであり得る。
ＵＩ２３０４は、オーディオ技術を利用して、低音量オーディオ（人間の耳の近くで聞こえるオーディオ等）及び高音量オーディオ（ハンズフリー操作でのスピーカーフォン等）を伝達するオーディオシステム２３１２を含むこともできる。オーディオシステム２３１２は、エンドユーザの可聴信号を受信するマイクロフォンを更に含むことができる。オーディオシステム２３１２は、音声認識用途に用いることもできる。ＵＩ２３０４は、静止画像又は動画を捕捉する電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ等のイメージセンサー２３１３を更に含むことができる。
電源２３１４は、交換式電池及び充電式電池、供給規制技法、及び／又は充電システム技術等の一般的な電力管理技法を利用して、通信デバイス２３００のコンポーネントにエネルギーを供給し、長距離又は近距離ポータブル通信を容易にすることができる。代替的に又は組み合わせにおいて、充電システムは、ＵＳＢポート等の物理的インターフェース又は他の適するテザリング技術を介して供給されるＤＣ電力等の外部電源を利用することができる。
ロケーション受信機２３１６は、補助ＧＰＳ対応の全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機等の位置特定技術を利用し、ＧＰＳ衛星の群により生成される信号に基づいて通信デバイス２３００のロケーションを識別することができ、ロケーションは、ナビゲーション等のロケーションサービスの促進に用いることができる。運動センサー２３１８は、加速度計、ジャイロスコープ、又は他の適する運動検知技術等の運動検知技術を利用して三次元空間内で通信デバイス２３００の運動を検出することができる。向きセンサー２３２０は、磁力計等の向き検知技術を利用して、通信デバイス２３００の向き（北、南、西、及び東、並びに度、分、若しくは他の適する向き尺度を組み合わせた向き）を検出することができる。
通信デバイス２３００は、送受信機２３０２を用いて、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）及び／又は信号到着時間（ＴＯＡ）又は飛行時間（ＴＯＦ）測定の利用等の検知技法により、セルラー、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又は他のワイヤレスアクセスポイントへの近接性を特定することもできる。コントローラ２３０６は、フラッシュ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、又は他の記憶技術等の関連する記憶メモリと共に、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、及び／又はビデオプロセッサ等の計算技法を利用して、コンピューター命令を実行し、通信デバイス２３００の上記コンポーネントを制御し、通信デバイス２３００の上記コンポーネントにより供給されるデータを処理することができる。
本開示の１つ又は複数の実施形態において、図２３に示されていない他のコンポーネントを用いることができる。例えば、通信デバイス２３００は、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード又は汎用集積回路カード（ＵＩＣＣ）等の識別モジュールを追加又は削除するためのスロットを含むことができる。ＳＩＭ又はＵＩＣＣカードは、加入者サービスの識別、プログラムの実行、加入者データの記憶等に用いることができる。
本明細書において、「ストア」、「ストレージ」、「データストア」、「データ記憶装置」、「データベース」という用語、並びにコンポーネントの動作及び機能に関連する任意の他の情報記憶コンポーネントは、「メモリコンポーネント」、「メモリ」において具現されるエンティティ又はメモリを含むコンポーネントを指している。本明細書において説明されるメモリコンポーネントは、揮発性メモリ若しくは不揮発性メモリのいずれかであり得るか、又は揮発性及び不揮発性両方のメモリを含むことができ、例示であって限定はしないが、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ディスクストレージ及びメモリストレージを含み得ることは理解されよう。更に、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）又はフラッシュメモリにおいて不揮発性メモリを含むことができる。揮発性メモリは、外部キャッシュメモリとしての役割を果たすランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含めることができる。例示であって限定はしないが、ＲＡＭは、同期ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ）、エンハンストＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、ＳｙｎｃｈｌｉｎｋＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）及びｄｉｒｅｃｔ ＲａｍｂｕｓＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）等の多くの形態で入手することができる。更に、本明細書におけるシステム又は方法の開示されるメモリコンポーネントは、限定されないが、これら及び任意の他の適切なタイプのメモリを含むことを意図している。
更に、開示される主題は、シングルプロセッサ若しくはマルチプロセッサコンピューターシステム、ミニコンピューティングデバイス、メインフレームコンピューター、並びにパーソナルコンピューター、ハンドヘルドコンピューティングデバイス（例えば、ＰＤＡ、電話、スマートフォン、腕時計、タブレットコンピューター、ネットブックコンピューター等）、マイクロプロセッサベース又はプログラマブル家電製品又は産業用電子機器等を含む他のコンピューターシステム構成で実践できることに留意されたい。例示される態様は、通信ネットワークを通してリンクされる遠隔処理デバイスによってタスクが実行される分散コンピューティング環境において実践することもできる。しかし、本開示の、全てではないが幾つかの態様は、スタンドアローンコンピューター上で実践することができる。分散コンピューティング環境において、プログラムモジュールは、ローカルメモリ記憶装置及びリモートメモリ記憶装置の双方の中に位置することができる。
本明細書において説明される実施形態の幾つかは、本明細書において説明される１つ又は複数の特徴を自動化するのを容易にするために人工知能（ＡＩ）を利用することもできる。例えば、任意選択的なトレーニングコントローラ２３０に人工知能を用いて、転送効率を最大化するように候補周波数、変調方式、ＭＩＭＯモード、及び／又は導波モードを評価し選択ことができる。複数の実施形態（例えば、既存の通信ネットワークに追加した後に最大の価値／利益を提供する取得セルサイトを自動的に識別することに関連する）は、種々の実施形態を実行するために、ＡＩに基づく種々の方式を利用することができる。更に、分類器を用いて、取得ネットワークの各セルサイトのランク付け又は優先順位を決定することができる。分類器は、入力属性ベクトルｘ＝（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，．．．，ｘｎ）を、入力が１つのクラスに属する信頼度にマッピングする関数であり、すなわちｆ（ｘ）＝信頼度（クラス）である。そのような分類は、ユーザが自動的に実施されることを望む動作を予測又は推論するために、（例えば、分析の有用性及びコストを計算に入れる）確率的解析及び／又は統計に基づく解析を利用することができる。サポートベクトルマシン（ＳＶＭ）は、利用できる分類器の一例である。ＳＶＭは、取り得る入力の空間内で超曲面を見つけることによって動作し、超曲面は非トリガーイベントからトリガー基準を分離しようとする。直観的には、これは、トレーニングデータに近いが、同一ではないデータをテストするために分類を正確にする。他の有向及び無向モデル分類手法は、例えば、ナイーブベイズ、ベイジアンネットワーク、決定木、ニューラルネットワーク、ファジー論理モデルを含み、独立した異なるパターンを提供する確率的分類モデルを利用することができる。本明細書において用いられるとき、分類は、優先順位のモデルを開発するために利用される統計的回帰も包含する。
容易に理解されるように、実施形態のうちの１つ又は複数は、暗黙的にトレーニングされる（例えば、ＵＥ挙動を観察すること、運用者の好み、履歴情報、外部情報を受信することによる）だけでなく、明確にトレーニングされる（例えば、汎用トレーニングデータによる）分類器を利用することができる。例えば、ＳＶＭは、分類器コンストラクター及び特徴選択モジュール内の学習又はトレーニング段階を介して構成することができる。したがって、分類器を用いて、限定はしないが、所定の基準に従って、取得セルサイトのうちのいずれの取得セルサイトが最大数の加入者に利益を与えることになり、及び／又は取得セルサイトのうちのいずれの取得セルサイトが既存の通信ネットワークカバレッジに最小値を追加することになるか等を判断することを含む、複数の機能を自動的に学習し、実行することができる。
本願における幾つかの状況において使用されるように、幾つかの実施形態において、「コンポーネント」、「システム」等の用語は、コンピューター関連エンティティ、又は１つ若しくは複数の特定の機能を有する使用可能な装置に関連するエンティティを指すか、又は含むことを意図しており、そのエンティティは、ハードウェア、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア又は実行中ソフトウェアのいずれかであり得る。一例として、コンポーネントは、限定はしないが、プロセッサ上で実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル、実行のスレッド、コンピューター実行可能命令、プログラム及び／又はコンピューターであり得る。例示であって限定はしないが、サーバー上で実行されるアプリケーション及びサーバーの両方をコンポーネントであり得る。１つ又は複数のコンポーネントは、プロセス及び／又は実行のスレッド内に存在する場合があり、コンポーネントは、１つのコンピューター上に局在し、及び／又は２つ以上のコンピューター間に分散される場合がある。更に、これらのコンポーネントは、それに記憶された種々のデータ構造を有する種々のコンピューター可読媒体から実行することができる。コンポーネントは、例えば、１つ又は複数のデータパケット（ローカルシステム内、分散システム内の別のコンポーネントとインタラクトするコンポーネントからのデータ、及び／又はインターネット等のネットワークにわたって、信号を介して他のシステムとインタラクトするコンポーネントからのデータ）を有する信号に従って、ローカル及び／又はリモートプロセスを介して通信することができる。別の例として、コンポーネントは、プロセッサによって実行されるソフトウェア又はファームウェアアプリケーションによって運用される電気回路又は電子回路によって操作される機械部品によって提供される特定の機能を有する装置であり得、プロセッサはその装置の内部又は外部に存在することができ、ソフトウェア又はファームウェアアプリケーションの少なくとも一部を実行する。更に別の例として、コンポーネントは、機械部品を用いることなく、電子コンポーネントを通して特定の機能を提供する装置であり得、電子コンポーネントは、電子コンポーネントの機能を少なくとも部分的に与えるソフトウェア又はファームウェアを実行するために、その中にプロセッサを含むことができる。種々のコンポーネントが別々のコンポーネントとして例示されてきたが、例示的な実施形態から逸脱することなく、複数のコンポーネントを単一のコンポーネントとして実現できるか、単一のコンポーネントを複数のコンポーネントとして実現できることは理解されよう。
更に、種々の実施形態は、開示される主題を実現するために、コンピューターを制御するソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア又は任意のその組み合わせを作製するための標準的なプログラミング及び／又はエンジニアリング技法を用いて、方法、装置又は製品として実現することができる。本明細書において使用されるとき、「製品」という用語は、任意のコンピューター可読デバイス、又はコンピューター可読記憶／通信媒体からアクセス可能なコンピュータープログラムを含むことを意図している。例えば、コンピューター可読記憶媒体は、限定はしないが、磁気記憶デバイス（例えば、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気ストリップ）、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ））、スマートカード及びフラッシュメモリデバイス（例えば、カード、スティック、キードライブ）を含むことができる。当然のことながら、種々の実施形態の範囲又は趣旨から逸脱することなく、この構成に対する多くの変更形態がなされ得ることが当業者に認識されよう。
更に、「例」及び「例示的」という言葉は、事例又は例示としての役割を果たすことを意味するために本明細書において使用される。本明細書において「例」又は「例示的」として説明されたいかなる実施形態又は設計も、必ずしも他の実施形態又は設計より好ましいか、又は有利であると解釈されるべきではない。むしろ、例又は例示的という言葉を使用することは、概念を具体的に提示することを意図している。本願において使用されるとき、「又は」という用語は、排他的な「又は」ではなく、包含的な「又は」を意味することを意図している。すなわち、別段の指示がない限り、又は文脈において明らかでない限り、「ＸがＡ又はＢを利用する」は、自然な包含的置換のいずれかを意味することを意図している。すなわち、ＸがＡを利用する、ＸがＢを利用する、又はＸがＡ及びＢの両方を利用する場合、上記の事例のうちのいずれのもとにおいても、「ＸがＡ又はＢを利用する」が満たされる。更に、本願及び添付の特許請求の範囲において用いられる冠詞「１つの（ａ）」及び「１つの（ａｎ）」は、一般に、別段の指示がない限り又は単数形を対象とすることが文脈から明らかでない限り、「１つ又は複数」を意味すると解釈されるべきである。
更に、「ユーザ機器」、「移動局」、「モバイル加入者局」、「アクセス端末」、「端末」、「ハンドセット」、「モバイルデバイス」のような用語（及び／又は類似の専門用語を表す用語）は、データ、制御、音声、ビデオ、サウンド、ゲーム又は実質的に任意のデータストリーム若しくはシグナリングストリームを受信又は搬送するために、ワイヤレス通信サービスの加入者又はユーザによって利用されるワイヤレスデバイスを指すことができる。上記の用語は、本明細書において、及び関連する図面を参照しながら、交換可能に利用される。
更に、「ユーザ」、「加入者」、「顧客」、「消費者」等の用語は、その用語間の特定の差異が文脈において正当化されない限り、全体を通して交換可能に利用される。そのような用語は、実在する人間、又はシミュレートされた視覚、音声認識等を提供することができる、人工知能（例えば、複雑な数学的な形式に少なくとも基づいて推論する能力）を通してサポートされる自動化されたコンポーネントを指し得ることは理解されたい。
本明細書において用いられるとき、「プロセッサ」という用語は、限定はしないが、シングルコアプロセッサ、ソフトウェアマルチスレッド実行能力を有するシングルプロセッサ、マルチコアプロセッサ、ソフトウェアマルチスレッド実行能力を有するマルチコアプロセッサ、ハードウェアマルチスレッド技術を用いるマルチコアプロセッサ、並列プラットフォーム、分散共有メモリを有する並列プラットフォームを含む、実質的に任意のコンピューティング処理ユニット又はデバイスを指すことができる。更に、プロセッサは、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックコントローラー（ＰＬＣ）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、ディスクリートゲート若しくはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、又は本明細書において説明される機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせを指すことができる。プロセッサは、ユーザ機器の空間利用を最適化するか、又は性能を向上させるために、限定はしないが、分子又は量子ドットに基づくトランジスタ、スイッチ及びゲート等のナノスケールアーキテクチャを利用することができる。また、プロセッサは、コンピューティング処理ユニットの組み合わせとして実現することもできる。
本明細書において用いられるとき、「データ記憶装置」、データ記憶装置」、「データベース」、並びにコンポーネントの動作及び機能に関連する実質的に任意の他の情報記憶コンポーネントのような用語は、「メモリコンポーネント」、又は「メモリ」において具現されるエンティティ、又はメモリを含むコンポーネントを指している。本明細書において説明される、メモリコンポーネント又はコンピューター可読記憶媒体は、揮発性メモリ若しくは不揮発性メモリのいずれかであり得るか、又は揮発性及び不揮発性両方のメモリを含み得ることは理解されよう。
これまでに説明されてきたことは、種々の実施形態の単なる例を含む。当然のことながら、これらの例を説明するために、コンポーネント又は方法の考えられるあらゆる組み合わせを説明することはできず、当業者は、本実施形態の多くの更なる組み合わせ及び置換形態が可能であることを認識することができる。したがって、本明細書において開示され、及び／又は特許請求される実施形態は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲に入る全てのそのような改変形態、変更形態及び変形形態を含むことを意図している。更に、「包含する」という用語が詳細な説明又は特許請求の範囲のいずれかにおいて使用される限りにおいて、そのような用語は、「含む」という用語が特許請求の範囲において移行語として利用されるときに解釈されるのと同様に包括的であることを意図している。
更に、流れ図が、「開始」及び／又は「継続」表示を含む場合がある。「開始」及び「継続」表示は、提示されたステップを、任意選択で、他のルーチンに組み込むことができるか、又は他に他のルーチンと共に使用できることを表す。この関連において、「開始」は、提示される最初のステップの先頭を示し、具体的に図示されない他の活動が先行する場合がある。更に、「継続」表示は、提示されたステップが複数回実行される場合があり、及び／又は具体的に図示されない活動によって引き継がれる場合があることを表す。更に、流れ図がステップの特定の順序を示すが、因果関係の原則が維持される場合、他の順序も同様に可能である。
また、本明細書において使用される場合があるとき、「〜に動作可能に結合される」、「〜に結合される」、及び／又は「結合する」という用語は、アイテム間の直接の結合、及び／又は１つ又は複数の介在するアイテムを介してのアイテム間の間接的な結合を含む。そのようなアイテム及び介在するアイテムは、限定はしないが、接合部、通信パス、構成要素、回路要素、回路、機能ブロック及び／又はデバイスを含む。間接的な結合の一例として、第１のアイテムから第２のアイテムに搬送されるデータは、１つ又は複数の介在するアイテムにより、信号内の情報の形態、性質又はフォーマットを変更することによって変更される場合があるが、それにもかかわらず、信号内の１つ又は複数の情報要素は、第２のアイテムが認識することができるように搬送される。間接的な結合の更なる例において、１つ又は複数の介在するアイテム内の作用及び／又は反応の結果として、第１のアイテムにおける作用が第２のアイテムにおける反応を引き起こす可能性がある。
特定の実施形態が本明細書において示され説明されたが、同じ又は同様の目的を達成する任意の構成が、本開示により説明又は示される実施形態に取って代わり得ることを理解されたい。本開示は、種々の実施形態のあらゆる適合形態又は変形形態の包含を意図する。上記実施形態の組み合わせ及び本明細書において特に説明されない他の実施形態が本開示において使用可能である。例えば、１つ又は複数の実施形態からの１つ又は複数の特徴は、１つ又は複数の他の実施形態の１つ又は複数の特徴と組み合わせることができる。１つ又は複数の実施形態において肯定的に記載される特徴は、別の構造的特徴及び／又は機能的特徴での置換の有無にかかわらず、実施形態において否定的に記載され、実施形態から除外されることもある。本開示の実施形態に関して説明されたステップ又は機能は、任意の順序で実行することができる。本開示の実施形態に関して説明されたステップ又は機能は、単独で実行され得るか又は本開示の他のステップ若しくは機能と組み合わせて実行され得、また本開示に説明されなかった他の実施形態若しくは他のステップから実行され得る。更に、一実施形態に関して説明された特徴の全てよりも多数又は少数を利用することもできる。

Claims (15)

  1. マイクロ波周波数帯域内の無線周波数信号を生成するように構成された送信機と、
    誘電性発泡体によって充填された金属シェルであって、前記誘電性発泡体は、前記金属シェルを伝送媒体と同軸位置に支持する、金属シェルと、
    前記金属シェル内に位置決めされ、前記伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として前記無線周波数信号を送出するように構成された平面ストリップアンテナであって、前記導波される電磁波は、電気帰還路なしで前記伝送媒体の前記外面に沿って伝搬し、前記平面ストリップアンテナは、前記伝送媒体の長手方向軸と非同軸に位置合わせされた平面アンテナ部分を含み、前記平面アンテナ部分は、前記伝送媒体の前記長手方向軸に実質的に平行な長手方向軸を有する、平面ストリップアンテナと
    を含む送出デバイスであって、前記平面ストリップアンテナは、
    前記伝送媒体の前記長手方向軸に実質的に平行な接地面部分と、
    前記平面アンテナ部分を支持し、且つ前記接地面部分から前記平面アンテナ部分を電気的に絶縁する基板と
    を更に含む、送出デバイス。
  2. 前記伝送媒体は、裸の電線又は絶縁された電線の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の送出デバイス。
  3. 前記平面ストリップアンテナは、マイクロストリップアンテナを含む、請求項１に記載の送出デバイス。
  4. 前記マイクロストリップアンテナは、矩形形状を有する、請求項３に記載の送出デバイス。
  5. 前記伝送媒体は、裸の電線である、請求項４に記載の送出デバイス。
  6. 前記伝送媒体は、絶縁された電線である、請求項４に記載の送出デバイス。
  7. 前記平面ストリップアンテナは、ストリップ線路アンテナを含む、請求項１に記載の送出デバイス。
  8. 前記ストリップ線路アンテナは、矩形形状を有する、請求項７に記載の送出デバイス。
  9. 前記伝送媒体は、絶縁された電線である、請求項８に記載の送出デバイス。
  10. 前記伝送媒体は、裸の電線である、請求項８に記載の送出デバイス。
  11. 送信機を介して、マイクロ波周波数帯域内の無線周波数信号を生成することと、
    誘電性発泡体によって充填された金属シェルを伝送媒体と同軸位置に支持することと、
    平面ストリップアンテナを介して、前記伝送媒体の外面に結合される導波される電磁波として前記無線周波数信号を送出することであって、前記導波される電磁波は、電気帰還路なしで前記伝送媒体の前記外面に沿って伝搬し、前記平面ストリップアンテナは、前記伝送媒体の長手方向軸と非同軸に位置合わせされた平面アンテナ部分を含み、前記平面アンテナ部分は、前記伝送媒体の前記長手方向軸に実質的に平行な長手方向軸を有する、送出することと
    を含む方法であって、前記平面ストリップアンテナは、
    前記伝送媒体の前記長手方向軸に実質的に平行な接地面部分と、
    前記平面アンテナ部分を支持し、且つ前記接地面部分から前記平面アンテナ部分を電気的に絶縁する基板と
    を更に含む、方法。
  12. 前記伝送媒体は、裸の電線又は絶縁された電線の少なくとも一方を含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記平面ストリップアンテナは、マイクロストリップアンテナを含む、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記平面ストリップアンテナは、ストリップ線路アンテナを含む、請求項１１に記載の方法。
  15. 前記平面ストリップアンテナは、矩形形状を有する、請求項１４に記載の方法。
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