JP3211410U - ミリ波無線データ転送機能を有する電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】データ転送機能が改善された電子装置を提供する。【解決手段】電子装置10、20は無線回路を備え得る。無線回路は、1つ以上のアンテナと、第1及び第2の無線周波モジュールとを含み得る。装置は、誘電体アンテナ窓を有する導電性筐体を含み得る。第1のモジュールは、第1の通信帯域において第1のミリ波信号を生成し得る。アンテナは、送信電力レベルで誘電体アンテナ窓を介して第1の信号を外部機器に送信し得る。アンテナは、誘電体アンテナ窓を介して第2の通信帯域において制御信号を外部機器から受信し得る。第1及び第2の通信帯域は10GHzより大きい周波数を含み得る。第2のモジュールは、受信された無線制御信号を第1のモジュールに送って、アンテナによって送信された第1のミリ波信号の送信電力レベルを調節し得る。デュプレクサは、第1及び第2の通信帯域を隔離するためにモジュールとアンテナとの間に介在し得る。【選択図】図1
Description
〔関連出願の相互参照〕
本願は、2016年1月29日に提出された米国特許仮出願第62/289,092号の優先権を主張するものであり、引用によってその全体が本願に組み込まれる。
本願は、2016年1月29日に提出された米国特許仮出願第62/289,092号の優先権を主張するものであり、引用によってその全体が本願に組み込まれる。
本願は、全般的に電子装置に関し、更に特に、通信回路を有する電子装置に関する。
電子装置は、多くの場合、外部装置にデータを転送するために通信回路を使用する。従来の電子装置は、ユニバーサルシリアルバス(USB)ポート、周辺構成要素相互接続エクスプレス(PCIe)ポート、Thunderboltポート、又は、外部装置でデータを伝達するための任意の他の所望のポート等の有線データポートを含む。有線データポートにより伝達されるデータは、高精細映像及び音声データ等の大きいデータファイルを含むことが多い。有線データポートは、比較的高いデータ転送レートを可能にする(すなわち、毎秒1ビット以上のデータレート)。有線データポートを使用して得られ得る高データレートにより、比較的短い時間で大きいデータファイルが外部装置に転送されることができる。しかしながら、有線データポートは嵩張り、電子装置において過剰なスペースを占有し得る。
したがって、データ転送機能が改善された電子装置を提供可能であることが望ましい。
電子装置には無線回路が設けられ得る。無線回路は、1つ以上のアンテナを含み得る。アンテナは、10GHz以上の周波数でミリ波無線通信を扱うために使用され得る。
電子装置は、導電性筐体を含み得る。必要に応じて、装置は、非導電性筐体、又は、導電性材料と非導電性材料との組合せから形成された筐体を含み得る。導電性筐体にはディスプレイカバー層を有するディスプレイが形成され得る。導電性筐体は、ディスプレイカバー層に対向する背面平面を含み得る。導電性筐体は、背面平面からディスプレイカバー層に延在する導電性側壁構造体を含み得る。導電性筐体の背面における開口部内には誘電体アンテナ窓が形成され得る。アンテナは、誘電体アンテナ窓の後ろに搭載され得、10GHzより大きい極高周波数(EHF)で誘電体アンテナ窓を介してミリ波信号を伝達し得る。
電子装置は、第1及び第2の無線周波モジュール等の無線周波回路を含み得る。第1の無線周波モジュールは、第1のEHF通信帯域において第1のミリ波信号を生成し得る。アンテナは、送信電力レベルで誘電体アンテナ窓のうちの所与の1つを介して第1のミリ波信号を外部機器に送信し得る。アンテナは、同じ誘電体アンテナ窓を介して、又は、追加の誘電体アンテナ窓を介して外部機器から第2のミリ波信号を第2のEHF通信帯域において受信し得る。アンテナは、誘電体アンテナ窓を介して外部機器から無線制御信号を第2のEHF通信帯域において受信し得る。第1及び第2のEHF通信帯域は、同じEHF周波数を網羅し得、又は、異なるEHF周波数を網羅し得る。EHF通信帯域のうちの1つ又は両方は、例えば、60GHz通信帯域、62.5GHz通信帯域、58.5GHz通信帯域、又は、10GHzより大きい任意の他の通信帯域であり得る。
電子装置は、第1の無線周波モジュールに繋がった第1のポート、第2の無線周波モジュールに繋がった第2のポート、及び、アンテナに繋がった第3のポートを有するデュプレクサを含み得る。デュプレクサは、第1のポートの信号を第2のポートへの漏れから隔離し得る。デュプレクサは、受信された第2のミリ波信号及び受信された無線制御信号を第2の無線周波モジュールに送り得る。
第2の無線周波モジュールは、受信された無線制御信号を第1の無線周波モジュールに送って、アンテナによって送信された第1のミリ波信号の送信電力レベルを調節し得る。第2の無線周波モジュールは、第2のミリ波信号を制御回路に送り得る。制御回路は、第2のミリ波信号から無線性能指標データを生成することによって、第2のミリ波信号と関連付けられたリンク品質を識別し得る。制御回路は、識別されたリンク品質に基づいて送信電力レベル調節を識別し得る。制御回路は、送信電力レベル調節を識別する追加の制御信号をアンテナにより外部機器に伝達し得る。
上述の配置のいずれかによれば、制御回路は、第1及び/又は第2のミリ波信号と関連付けられた無線リンク品質を評価するためにアンテナにテストビットの疑似ランダムシーケンスを注入し得る。
上述の配置のいずれかによれば、アンテナは第1のミリ波信号を送信する位相アンテナアレイに配置され得る。制御回路は、位相アンテナアレイに供給された第1のミリ波信号の相対位相を制御して、誘電体アンテナ窓を介して送信された第1のミリ波信号にビームステアリング動作を実施し得る。
上述の配置のいずれかによれば、電子装置は、所与の誘電体アンテナ窓を介して第1のEHF帯域において信号を送信するための、且つ、誘電体アンテナ窓を介して第2のEHF帯域において信号を受信するための単一のアンテナを含み得る。
上述のいずれかの配置のいずれかによると、電子装置は、第1及び第2のアンテナと、第1及び第2の誘電体アンテナ窓とを含み得る。第2のアンテナは、第2の誘電体アンテナ窓を介して第2のミリ波信号及び無線制御信号を受信し得る。第1のアンテナは、第1の誘電体アンテナ窓を介して第1のミリ波信号を送信し得る。このシナリオでは、第1及び第2のミリ波信号は、同じEHF通信帯域にあり得る。
図1の電子装置10等の電子装置は、無線回路を含み得る。無線回路は1つ以上のアンテナを含み得る。アンテナは、ミリ波通信を扱うために使用され得る。極高周波数(EHF)通信としばしば称されるミリ波通信は、60GHz又は約10GHz〜400GHzの間の他の周波数における信号を伴う。必要に応じて、装置10は、衛星航法システム信号、セルラー電話信号、ローカル無線エリアネットワーク信号、近距離通信、光ベース無線通信、又は、他の無線通信を扱う無線通信回路も含み得る。
電子装置10は、ラップトップコンピュータ、組込み型コンピュータ含むコンピュータモニタ、タブレットコンピュータ、セルラー電話機、メディアプレーヤ、又は他のハンドヘルド型若しくはポータブル電子装置等のコンピューティング装置、腕時計型装置、ペンダント型装置、ヘッドホン若しくはイヤホン型装置、眼鏡若しくはユーザの頭部に装着される他の機器に組み込まれた装置、又は他のウェアラブルな若しくはミニチュア装置等のより小型の装置、テレビ、組込み型コンピュータを含まないコンピュータディスプレイ、ゲーミング装置、ナビゲーション装置、ディスプレイを有する電子機器がキヨスク又は自動車に搭載されたシステム等の組込み型システム、これらの装置のうちの2つ以上の機能を実施する機器、或いは他の電子機器であり得る。図1の例示的な構成では、装置10は、セルラー電話機、メディアプレーヤ、タブレットコンピュータ、ウェアラブル装置、又は、他のポータブルコンピューティング装置等のポータブル装置である。必要に応じて、他の構成が装置10に使用され得る。図1の実施例は例示的にすぎない。
電子装置10は、外部電子装置12等の外部電子装置と無線通信し得る。互いに無線通信している間、装置10及び12は、無線通信システム8と本明細書においてしばしば総称されることもある。電子装置12は、ラップトップコンピュータ、組込み型コンピュータ含むコンピュータモニタ、タブレットコンピュータ、セルラー電話機、メディアプレーヤ、又は他のハンドヘルド型若しくはポータブル電子装置等のコンピューティング装置、腕時計型装置、ペンダント型装置、ヘッドホン若しくはイヤホン型装置、眼鏡若しくはユーザの頭部に装着される他の機器に組み込まれた装置、又は他のウェアラブルな若しくはミニチュア装置等のより小型の装置、テレビ、組込み型コンピュータを含まないコンピュータディスプレイ、ゲーミング装置、ナビゲーション装置、ディスプレイを有する電子機器がキヨスク又は自動車に搭載されたシステム等の組込み型システム、これらの装置のうちの2つ以上の機能を実施する機器、或いは他の電子機器であり得る。
電子装置10は、第1の電子装置10又は一次電子装置10と本明細書においてしばしば称されることもあり、電子装置12は、第2の電子装置12、二次電子装置12、外部電子装置12、又は、周辺電子装置12と本明細書においてしばしば称されることもある。1つの好適な配置では、二次装置12は、一次装置10の動作をサポートするアクセサリ又は周辺装置であり得る。例えば、二次装置12は、ドッキング装置、同期装置、充電装置、又は、一次装置10用の他のアクセサリ装置であり得る。図1の実施例は例示的にすぎず、必要に応じて、他の構成が装置12に使用され得る。
図1は、装置10及び12において使用され得る例示的な構成要素を示す概略図である。図1に示されているように、第1の装置10は、記憶及び処理回路16等の記憶及び処理回路と、入出力回路18等の入出力(I/O)回路とを含み得る。記憶及び処理回路16並びに入出力回路18は、筐体14等の電子装置の筐体構造体内に封入され得る。エンクロージャ又はケースとしばしば称されることもある筐体14は、プラスチック、ガラス、セラミック、繊維複合体、金属(例えば、ステンレス鋼、アルミニウム等)、他の好適な材料、又は、これら材料のうちの任意の2つ以上の組合せから形成され得る。筐体14は、筐体14の一部又は全部が単一の構造体として機械加工又は成形される単一ボディ構成を使用して形成され得、或いは、多数の構造体(例えば、内部フレーム構造体、外部筐体表面を形成する1つ以上の構造体等)を使用して形成され得る。
第1の装置10における記憶及び処理回路16は、ハードディスクドライブ記憶装置、非揮発性メモリ(例えば、フラッシュメモリ、又はソリッドステートドライブを形成するように構成された他の電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ)、揮発性メモリ(例えば、スタティック又はダイナミックランダムアクセスメモリ)等の記憶装置を含み得る。記憶及び処理回路16の処理回路は、第1の装置10の動作を制御するために使用され得る。この処理回路は、1つ以上の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、ベースバンドプロセッサ集積回路、特定用途向け集積回路等に基づき得る。
記憶及び処理回路16は、インターネット閲覧アプリケーション、ボイスオーバーインターネットプロトコル(VOIP)通話アプリケーション、電子メールアプリケーション、メディア再生アプリケーション、オペレーティングシステム機能、データ転送アプリケーション等のソフトウェアを第1装置10で実行するために使用され得る。外部機器との双方向作用をサポートするために、記憶及び処理回路16は通信プロトコルを実施する際に使用され得る。記憶及び処理回路30を使用して実施され得る通信プロトコルは、インターネットプロトコル、無線ローカルエリアネットワークプロトコル(例えば、IEEE 802.11プロトコル、WiFi(登録商標)としばしば称される)、Bluetooth(登録商標)プロトコル等の他の短距離無線通信リンク用のプロトコル、セルラー電話プロトコル、MIMOプロトコル、アンテナダイバーシティプロトコル、衛星航法システムプロトコル等を含む。
第1の装置10の入出力回路18は、入出力装置26を含み得る。入出力装置26は、第1の装置10へのデータの供給及び第1の装置10から外部装置へのデータの供給を可能にするために使用され得る。入出力装置26は、ユーザインターフェース装置、データポート装置、及び、他の入出力構成要素を含み得る。例えば、入出力装置は、タッチスクリーン、タッチセンサ機能を有さないディスプレイ、ボタン、ジョイスティック、スクロールホイール、タッチパッド、キーパッド、キーボード、マイクロフォン、カメラ、スピーカ、状態インジケータ、光源、オーディオジャック及び他の音声ポート構成要素、デジタルデータポート装置、光センサ、加速度計又は地球に対する動き及び装置の向きを検出することができる他の構成要素、静電容量センサ、近接センサ(例えば、静電容量近接センサ及び/又は赤外線近接センサ)、磁気センサ、コネクタポートセンサ又は第1の装置10がドックに搭載されているかを判定する他のセンサ、並びに、他のセンサ及び入出力構成要素を含み得る。
入出力回路18は、外部機器と無線で通信する無線通信回路28を含み得る。無線通信回路28は、1つ以上の集積回路から形成された無線周波(RF)送受信機回路、電力増幅器回路、低ノイズ入力増幅器、パッシブRFコンポーネント、アンテナ30等の1つ以上のアンテナ、送信ライン、及び、RF無線信号を扱う他の回路を含み得る。無線信号はまた、光を使用して(例えば、赤外線通信を使用して)送られ得る。
無線通信回路28は、ベースバンド周波数で送信された及び/又は受信された信号を扱うベースバンドプロセッサ回路32を含み得る。ベースバンドプロセッサ回路32は、任意の所望の数の別個のベースバンドプロセッサ(例えば、1つのベースバンドプロセッサ、2つのベースバンドプロセッサ、3つ以上のベースバンドプロセッサ等)を含み得る。ベースバンドプロセッサ回路32は、経路36によりベースバンド信号を無線周波回路34に供給し得、及び/又は、経路36によりベースバンド信号を無線周波回路34から受信し得る。
無線周波回路34は、ベースバンド信号を送信用の無線周波信号にアップコンバートし得、アンテナ30により受信された無線周波信号をダウンコンバートしてベースバンドプロセッサ回路32用のベースバンド信号を生成し得る。ベースバンドプロセッサ回路32は、任意の所望の無線周波通信帯域により送信及び/又は受信される信号のベースバンドバージョンを扱い得る。
無線周波回路34は、1つ以上の無線周波(RF)モジュール回路40(例えば、第1のRFモジュール40−1、N番目のRFモジュール40−N等)を含み得る。各無線周波モジュール40は、対応する通信帯域において無線周波信号を扱い得る。各無線周波モジュール40は、対応する送受信機回路、フィルタ処理回路、送信ライン構造体、増幅器回路、データ変換回路、マッチング回路、制御ロジック、又は、対応する周波数帯域において無線周波信号を扱う任意の他の所望の回路を含み得る。各RFモジュール40は、対応する集積回路(チップ)上に形成され得る。必要に応じて、RFモジュール40のうちの2つ以上が共通の基板上に又は共通の集積回路チップ上に形成され得る。モジュール40のうちの2つ以上は、例えば、ベースバンドプロセッサ32と共通の基板又は集積回路上に形成され得、或いは、ベースバンドプロセッサ32とは別個の基板又は集積回路上に形成され得る。必要に応じて、RF回路34及びベースバンド回路32は、別個の集積回路チップ上に形成され得、又は、両方とも同じ集積回路チップ上に形成され得る。必要に応じて、無線周波回路34は、フィルタ処理回路、混合回路、増幅器回路、送信ライン構造体、マッチング回路、データ変換回路(例えば、アナログ/デジタル変換器回路又はデジタル/アナログ変換器回路)、スイッチング回路、及び/又は、RFモジュール40上に形成された回路とは別個の無線周波信号を扱う任意の他の所望の回路を含み得る。
無線周波回路34は、様々な無線周波通信帯域において無線周波通信を扱い得る。無線周波回路34は、WiFi(登録商標)(IEEE 802.11)通信用の2.4GHz及び5GHz帯域を扱い2.4GHzのBluetooth(登録商標)通信帯域を扱う無線ローカルエリアネットワーク送受信機回路を含み得る。回路34は、700〜960MHzの低通信帯域、1710〜2170MHzの中帯域、及び2300〜2700MHzの高帯域、又は700MHz〜2700MHzの間の若しくは他の好適な周波数の他の通信帯域(例として)等の周波数範囲における無線通信を扱うセルラー電話送受信機回路を含み得る。回路34は、音声データや非音声データを扱い得る。
無線周波回路34は、極高周波数(例えば、10GHz〜400GHzのミリ波周波数又は他のミリ波周波数)において通信をサポートするミリ波送受信機回路を含み得る。無線周波回路34は、ミリ波回路34と本明細書においてしばしば称されることもある。回路34は、1575MHzにおいてGPS信号を受信する又は他の衛星位置データ(例えば、1609MHzにおいてGLONASS信号)を扱う全地球測位システム(GPS)受信機回路等の衛星航法システム回路を含み得る。第1の装置10用の衛星航法システム信号は、地球を周回する衛星の群から受信される。
衛星航法システムリンク、セルラー電話機リンク及び他の遠距離リンクでは、無線信号は数千フィート又はマイルにわたってデータを伝達するために典型的には使用される。WiFi(登録商標)及びBluetooth(登録商標)リンク及び他の短距離無線リンクでは、無線信号は数十又は数百フィートにわたってデータを伝達するために典型的には使用される。回路34における極高周波数(EHF)無線送受信機回路は、視線経路により送信機と受信機との間にわたるこれら短距離にわたって信号を伝達し得る。ミリ波通信用の信号受信を向上するために、位相アンテナアレイ及びビームステアリング技術が必要に応じて使用され得る。ブロックされた又はさもなければ第1の装置10の動作環境により劣化したアンテナが使用不可能状態に切り換えられ得、これらのアンテナの代わりにより高性能なアンテナが使用され得ることを確実にするためにアンテナダイバーシティスキームも使用され得る。
無線周波通信回路34は、必要に応じて、他の短距離及び長距離無線リンク用の回路を含み得る。例えば、無線通信回路34は、テレビ及びラジオ信号を受信する回路、ページングシステム送受信機、近距離通信(NFC)回路等を含み得る。
無線通信回路28におけるアンテナ30は、任意の好適なアンテナタイプを使用して形成され得る。例えば、アンテナ30は、ループアンテナ構造体、パッチアンテナ構造体、逆Fアンテナ構造体、スロットアンテナ構造体、平面逆Fアンテナ構造体、螺旋アンテナ構造体、これらの設計のハイブリッド等から形成されている共振要素を有するアンテナを含み得る。必要に応じて、アンテナ30のうちの1つ以上がキャビティバックアンテナであり得る。異なるタイプのアンテナが異なる帯域及び帯域の組合せに使用され得る。例えば、1つのタイプのアンテナがローカル無線リンクアンテナを形成する際に使用され、他のタイプのアンテナがリモート無線リンクアンテナを形成する際に使用され得る。専用のアンテナが衛星航法システム信号を受信するために使用され得、又は、必要に応じて、アンテナ30は衛星航法システム信号及び他の通信帯域用の信号(例えば、無線ローカルエリアネットワーク信号及び/又はセルラー電話信号)の両方を受信するように構成され得る。アンテナ30は、必要に応じて、ミリ波通信を扱う1つ以上のアンテナ又は位相アンテナアレイを含み得る。
送信ライン経路は、第1の装置10内でアンテナ信号を送るために使用され得る。例えば、送信ライン経路は、アンテナ構造体30を無線周波回路34に繋げるために使用され得る。第1の装置10における送信ラインは、同軸ケーブル経路、マイクロストリップ送信ライン、ストリップライン送信ライン、エッジ結合マイクロストリップ送信ライン、エッジ結合ストリップライン送信ライン、これらのタイプの送信ラインの組合せから形成された送信ライン等を含み得る。フィルタ回路、スイッチング回路、増幅器回路、インピーダンスマッチング回路、及び、他の回路が必要に応じて送信ライン内に介在し得る。
同様にして、第2の装置12は記憶及び処理回路20と、入出力回路22とを含み得る。記憶及び処理回路20並びに入出力回路22は、筐体24等の電子装置の筐体構造体内に封入され得る。筐体24は、プラスチック、ガラス、セラミック、繊維複合体、金属(例えば、ステンレス鋼、アルミニウム等)、他の好適な材料、又は、これら材料のうちの任意の2つ以上の組合せから形成され得る。筐体24は、筐体24の一部又は全部が単一の構造として機械加工又は成形される単一ボディ構成を使用して形成され得、或いは、多数の構造体(例えば、内部フレーム構造体、外部筐体表面を形成する1つ以上の構造体等)を使用して形成され得る。
第2の装置12の入出力回路22は、入出力装置42を含み得る。入出力装置42は、第2の装置12へのデータの供給及び第2の装置12から他の装置へのデータの供給を可能にするために使用され得る。入出力装置42は、ユーザインターフェース装置、データポート装置、及び、他の入出力構成要素を含み得る。例えば、入出力装置は、タッチスクリーン、タッチセンサ機能を有さないディスプレイ、ボタン、ジョイスティック、スクロールホイール、タッチパッド、キーパッド、キーボード、マイクロフォン、カメラ、スピーカ、状態インジケータ、光源、オーディオジャック及び他の音声ポート構成要素、デジタルデータポート装置、光センサ、加速度計又は地球に対する動き及び装置の向きを検出することができる他の構成要素、静電容量センサ、近接センサ(例えば、静電容量近接センサ及び/又は赤外線近接センサ)、磁気センサ、コネクタポートセンサ又は装置12がドックに搭載されているかを判定する他のセンサ、並びに、他のセンサ及び入出力構成要素を含み得る。
入出力回路22は無線通信回路44を含み得る。無線通信回路44は、1つ以上の集積回路から形成された無線周波(RF)送受信機回路、電力増幅器回路、低ノイズ入力増幅器、パッシブRFコンポーネント、アンテナ46等の1つ以上のアンテナ、送信ライン、及び、RF無線信号を扱う他の回路を含み得る。無線信号はまた、光を使用して(例えば、赤外線通信を使用して)送られ得る。
無線通信回路44は、ベースバンド周波数で送信された及び/又は受信された信号を扱うベースバンドプロセッサ回路48を含み得る。ベースバンドプロセッサ回路48は、経路52によりベースバンド信号を無線周波回路50に供給し得、及び/又は、経路52によりベースバンド信号を無線周波回路50から受信し得る。無線周波回路50は、無線周波モジュール54(例えば、第1のモジュール54−1、N番目のモジュール54−N等)を含み得る。各無線周波モジュール54は、対応する通信帯域において無線周波信号を扱い得る。各無線周波モジュール54は、対応する送受信機回路、フィルタ処理回路、送信ライン構造体、増幅器回路、データ変換回路、マッチング回路、制御ロジック、又は、対応する周波数帯域において無線周波信号を扱う任意の他の所望の回路を含み得る。各モジュール54は、対応する集積回路(チップ)上に形成され得る。必要に応じて、モジュール54のうちの2つ以上が共通の基板上に又は共通の集積回路チップ上に形成され得る。モジュール54のうちの2つ以上は、例えば、ベースバンドプロセッサ48と共通の基板又は集積回路上に形成され得、或いは、ベースバンドプロセッサ48とは別個の基板又は集積回路上に形成され得る。
必要に応じて、無線周波回路50は、フィルタ処理回路、混合回路、増幅器回路、送信ライン構造体、マッチング回路、データ変換回路(例えば、アナログ/デジタル変換器回路又はデジタル/アナログ変換器回路)、スイッチング回路、及び/又は、モジュール54上に形成された回路とは別個の無線周波信号を扱う任意の他の所望の回路を含み得る。
無線周波回路50は、様々な無線周波通信帯域において無線周波通信を扱い得る。無線周波回路50は、WiFi(登録商標)(IEEE 802.11)通信用の2.4GHz及び5GHz帯域を扱い2.4GHzのBluetooth(登録商標)通信帯域を扱う無線ローカルエリアネットワーク送受信機回路を含み得る。回路50は、700〜960MHzの低通信帯域、1710〜2170MHzの中帯域、及び2300〜2700MHzの高帯域、又は700MHz〜2700MHzの間の若しくは他の好適な周波数の他の通信帯域(例として)等の周波数範囲における無線通信を扱うセルラー電話送受信機回路を含み得る。回路50は、音声データや非音声データを扱い得る。
無線周波回路50は、極高周波数(例えば、10GHz〜400GHzのミリ波周波数又は他のミリ波周波数)において通信をサポートするミリ波送受信機回路を含み得る。回路50は、1575MHzにおいてGPS信号を受信する又は他の衛星位置データ(例えば、1609MHzにおいてGLONASS信号)を扱う全地球測位システム(GPS)受信機回路等の衛星航法システム回路を含み得る。装置12用の衛星航法システム信号は、地球を周回する衛星の群から受信される。
無線周波通信回路50は、必要に応じて、他の短距離及び長距離無線リンク用の回路を含み得る。例えば、無線通信回路50は、テレビ及びラジオ信号を受信する回路、ページングシステム送受信機、近距離通信(NFC)回路等を含み得る。
無線通信回路44におけるアンテナ46は、任意の好適なアンテナタイプを使用して形成され得る。例えば、アンテナ46は、ループアンテナ構造体、パッチアンテナ構造体、逆Fアンテナ構造体、スロットアンテナ構造体、平面逆Fアンテナ構造体、螺旋アンテナ構造体、これらの設計のハイブリッド等から形成されている共振要素を有するアンテナを含み得る。必要に応じて、アンテナ46のうちの1つ以上がキャビティバックアンテナであり得る。異なるタイプのアンテナが異なる帯域及び帯域の組合せに使用され得る。例えば、1つのタイプのアンテナがローカル無線リンクアンテナを形成する際に使用され、他のタイプのアンテナがリモート無線リンクアンテナを形成する際に使用され得る。専用のアンテナが衛星航法システム信号を受信するために使用され得、又は、必要に応じて、アンテナ46は衛星航法システム信号及び他の通信帯域用の信号(例えば、無線ローカルエリアネットワーク信号及び/又はセルラー電話信号)の両方を受信するように構成され得る。アンテナ46は、必要に応じて、ミリ波通信を扱うための1つ以上のアンテナ又は位相アンテナアレイを含み得る。
送信ライン経路は、装置12内でアンテナ信号を送るために使用され得る。例えば、送信ライン経路は、アンテナ構造体46を無線周波回路50に繋ぐために使用され得る。装置12における送信ラインは、同軸ケーブル経路、マイクロストリップ送信ライン、ストリップライン送信ライン、エッジ結合マイクロストリップ送信ライン、エッジ結合ストリップライン送信ライン、これらのタイプの送信ラインの組合せから形成された送信ライン等を含み得る。フィルタ回路、スイッチング回路、増幅器回路、インピーダンスマッチング回路、及び、他の回路が必要に応じて送信ライン内に介在し得る。
第1の装置10の記憶及び処理回路16並びに第2の装置12の記憶及び処理回路20は、データ転送プロトコル(データバスプロトコルと本明細書においてしばしば称される)を実施する際に使用され得る。データ転送プロトコルは、高データレートデータ転送動作(例えば、毎秒100メガビット(Mbps)以上、500Mbps以上、毎秒1ビット以上等の速度でのデータ転送動作)を実施するために使用され得る。処理回路16及び20によって実施され得るデータ転送プロトコルは、ユニバーサルシリアルバス(USB)プロトコル、ユニバーサル非同期送受信機(UART)プロトコル、周辺構成要素相互接続(PCI)プロトコル、周辺構成要素相互接続エクスプレス(PCIe)プロトコル、アクセラレーテッドグラフィクスポート(AGP)プロトコル、又は、約100Mbps以上のデータ速度(すなわち、データレート)が可能な任意の他の所望のデータ転送プロトコルを含み得る。一般的に、データ転送プロトコルは、データ転送動作をサポートするために少なくとも2つの同時データ経路が維持されること(例えば、第1の装置から第2の装置へデータを送信するための第1の経路、及び、第2の装置から第1の装置へデータを同時に送信する第2の経路)を必要とし得る。
第1の装置10の処理回路16は、選択されたデータ転送プロトコルを使用して送信用のデータをフォーマット化し得る。あるシナリオでは、入出力装置26は、高データレート転送プロトコルをサポートするUSBポート等の有線データポート構造体を含む。これらのシナリオでは、データは、有線データポート及び対応するケーブル構造体により第2の装置12等の外部装置に送信され得る。有線データポート及びケーブル構造体は、データ転送プトロコルと関連付けられた高データレートでデータ送信をサポートし得る。しかしながら、データ転送プロトコルを実施するために必要とされるケーブルや有線データポートは、嵩張り、装置内で過剰なスペースを占有し得る。必要に応じて、装置内のスペースは、データを外部装置12に無線で送信するために無線通信回路28を使用することによって保存され得る。
一般的に、無線通信回路28のデータ送信帯域幅及びデータレート(例えば、回路28によって送信され得る1秒あたりのデータビット数)は、データを伝達するために使用される周波数に正比例する。例えば、より高い周波数帯域で送信されたデータは、より低い周波数で伝達されたデータよりも高いデータレートで伝達され得る。無線周波回路34はセルラー電話機周波数又は無線ローカルエリアネットワーク周波数等の比較的低い周波数でデータを伝達し得るが、これらの周波数は無線データを送信する際に得られ得るデータレートに上限を課す。例えば、これらの周波数でのデータの転送は、データレートを500Mbps未満に制限し得る。このようにしてデータレートを制限することは、結果として、高精細映像又は他の大きい組のデータ等の大きいデータファイルが外部装置に転送される待機時間を比較的長くし得る。
必要に応じて、第1の装置10におけるミリ波RFモジュール40は、高データレート(例えば、500Mbps以上、毎秒1ビット以上、毎秒5ギガビット(Gbps)、毎秒5ギガバイト(GBps)等)のレート)でデータを外部機器に送信するために使用され得る。装置10のミリ波回路を使用するデータ転送動作は、無線ローカルエリアネットワーク又はセルラー電話機周波数等のより低い周波数が使用されるときよりも著しく高いデータレートを得られ得る(例えば、なぜなら、ミリ波通信が、無線ローカルエリアネットワーク周波数又はセルラー電話周波数よりも著しく大きい、10GHzより大きい極高周波数(EHF)で実施されるため)。このようにして、装置10は、より低い周波数が使用されるシナリオよりも短い又は更には気付かれない程度の時間で比較的大きいデータファイルを転送するためにEHF信号を使用し得る。
毎秒1ビット以上のデータレートを扱うことができるデータ転送プロトコルを実施するために、少なくとも2つのEHF無線経路が第1の装置10と第2の装置12との間に確立され同時に維持され得る。図1に示されているように、第1の装置10及び第2の装置12は、装置間に第1の無線経路60及び第2の無線経路62を確立し得る。第1の無線経路60及び第2の無線経路62は、ミリ波通信を扱うことができる第1の装置10のRFモジュール40及び第2の装置12のRFモジュール54を使用して確立され得る。第1の無線経路60及び第2の無線経路62は、無線リンクと本明細書においてしばしば称されることもある。第1の無線リンク60及び第2の無線リンク62は、対応するデータ転送プロトコルを実施し、且つ例えば、毎秒1ビット以上のレート又は500Mbps以上のレートでデータ転送を扱う、装置10と装置12との間の無線データ転送リンクをまとめて形成し得る。
このような高データレートを扱うためには、無線リンク60及び62は、10GHz以上のEHF周波数にあり得る。例えば、EHFリンク60及び62は、58.5GHz、60GHz、62.5GHzにおける周波数帯域、58.5〜60GHzの間の周波数帯域、60GHz〜62.5GHzの間の周波数帯域、62.5GHzより大きい周波数帯域、10GHz〜58.5GHzの間の周波数帯域等に確立され得る。EHFリンク60及び62は両方とも、同じ周波数帯域により信号を伝達し得、又は、異なる周波数帯域において信号を伝達し得る。対応するデータ転送プロトコルを実施する際、無線リンク60は、第1の装置10から第2の装置12の方向にデータを伝達するために使用され得、リンク62は第2の装置12から第1の装置10の方向にデータを伝達するために使用される。必要に応じて、3つ以上の無線リンクが装置間で同時に確立され得る。データは、500Mbps以上(例えば、1Gbps、1GBps、5Gbps、10Gbps、10Gbps超、5GBps、5GBps超等)の比較的高いデータレートで第1の装置10と第2の装置12との間で伝達され得る。あるシナリオでは、データレートは、毎秒1ビット以上(例えば、毎秒1ビット〜100Mbpsの間、100Mbps〜1Gbpsの間等)のレートにあり得る。
装置10における異なる各RFモジュール40が、リンク60及び62それぞれを扱うために使用され得る。例えば、第1のRFモジュール40−1がリンク60による無線送信を扱い得、N番目のRFモジュール40−Nがリンク62による無線受信を扱う。同様にして、装置12における異なる各RFモジュール54が、リンク60及び62それぞれを扱うために使用され得る。例えば、RFモジュール54−1がリンク60による無線受信を扱い得、RFモジュール54−Nがリンク62による無線送信を扱う。このようにして、RFモジュール40−1によって送信されたEHF信号はRFモジュール54−1によって受信され、モジュール54−Nによって送信されたEHF信号はRFモジュール40−Nによって受信され得る。
必要に応じて、同じ周波数がEHFリンク60及び62の両方に使用され得る。このシナリオでは、RFモジュール40−1は第1のアンテナ30によりリンク60用の信号を送信し得、RFモジュール40−Nは第2のアンテナ30によりリンク62からの信号を受信し得る。同様にして、RFモジュール54−1は第1のアンテナ54−1によりリンク60用の信号を受信し得、RFモジュール54−Nは第2のアンテナ46によりリンク62用の信号を送信し得る。必要に応じて、異なる周波数がリンク60及び62に使用され得る。このシナリオでは、モジュール40−1及び40−Nは同じアンテナ30を使用して信号を送信及び受信し得る(例えば、リンク60及び62用の信号は同じアンテナ30を使用して扱われ得る)。同様にして、RFモジュール54−1及びRFモジュール54−Nは同じアンテナ46を使用して信号を送信及び受信し得る。
図2は、アンテナ30が第1の装置10内にいかにして形成され得るかを示す例示的な図である。図2の実施例では、装置10は、ディスプレイ70等のディスプレイを含む。ディスプレイ70は筐体14に搭載され得る。ディスプレイ70は、導電性静電容量タッチセンサ電極又は他のタッチセンサ構成要素(例えば、抵抗性タッチセンサ構成要素、音響タッチセンサ構成要素、力ベースのタッチセンサ構成要素、光ベースのタッチセンサ構成要素等)の層を組み込むタッチスクリーンディスプレイであり得、又は、タッチ感知式でないディスプレイであり得る。静電容量タッチスクリーン電極は、インジウムスズ酸化物パッド又は他の透過性の導電性構造体のアレイから形成され得る。
ディスプレイ70は、液晶ディスプレイ(LCD)構成要素から形成された表示ピクセルのアレイ、電気泳動表示ピクセルのアレイ、プラズマ表示ピクセルのアレイ、有機発光ダイオード表示ピクセルのアレイ、電気湿潤表示ピクセルのアレイ、又は、他の表示技術に基づく表示ピクセルを含み得る。
ディスプレイ70は、透明ガラス、透明なプラスチック、サファイア、又は、他の透明誘電体の層等のディスプレイカバー層を使用して保護され得る。開口部がディスプレイカバー層に形成され得る。例えば、開口部は、ボタン74等のボタンを収容するためにディスプレイカバー層に形成され得る。開口部は、スピーカーポート等のポートを収容するためにディスプレイカバー層に形成され得る。開口部は、通信ポート(例えば、オーディオジャックポート、デジタルデータポート等)を形成するために筐体14に形成され得る。アンテナ30がEHF帯域により外部装置に高データレートでデータを伝達するために使用されるシナリオでは、USBポート等のデジタルデータポート及び筐体14の対応する開口部は省略され得る(例えば、それにより、装置10のフォームファクタを向上させ及び/又は他の構成要素を形成する際に使用される装置10内での追加のスペースを可能にする)。
アンテナ30は筐体14に搭載され得る。例えば、筐体14は図2に示されているように4つの周辺エッジを有し得、1つ以上のアンテナはこれらエッジのうちの1つ以上に沿って位置し得る。図2の例示的な構成に示されているように、必要に応じて、アンテナ30は筐体12の対向する周辺エッジに沿って領域76及び78に搭載され得る(例として)。必要に応じて、筐体14の金属部分は装置10においてアンテナの部分を形成し得る。例えば、筐体14の外部導電性面は、アンテナ40用の共振要素及び/又は接地板の部分を形成し得る。1つの好適な配置では、筐体14は、導電性背面と、背面からディスプレイ70の誘電体カバーに延在する導電性側壁とを含む。アンテナ30は、必要に応じて、装置10の他の部分にも搭載され得る。図2の構成は例示的にすぎない。
必要に応じて、装置10におけるアンテナ30のうちの1つ以上は、EHF周波数未満の周波数でEHFデータ信号及び無線周波信号の両方(例えば、無線ローカルエリアネットワーク信号、セルラー電話信号、NFC信号、衛星航法信号等)を伝達するために使用され得る。他の好適な配置では、第1の組のアンテナ30はEHF周波数で信号を伝達するために使用され得、第2の組のアンテナ30はEHF周波数未満の周波数で信号を伝達するために使用される。例えば、EHF周波数未満の周波数で信号を伝達するために使用されるアンテナは領域78及び76に形成され得、筐体14の金属部分(例えば、外部面)から形成された共振要素を有し得る。換言すれば、装置10の周囲を囲う筐体14の金属部分は、装置10用の非EHFアンテナを形成し得る。この実施例では、1つ以上の別個のアンテナがEHF信号を伝達するために使用され得る。EHF信号を伝達するアンテナは、筐体14の金属背面に隣接して搭載され得る。筐体14の金属背面は、1つ以上の誘電体アンテナ窓を含み得る。EHF信号を伝達するアンテナは、(例えば、金属筐体が信号をブロックしないように)誘電体アンテナ窓を介して無線EHF信号を伝達し得る。この実施例は例示的にすぎない。図2に示された配置は、必要に応じて、第2の電子装置12を実装するためにも使用され得る。
図3は、リンク60及び/又は62によりEHF信号を扱うために使用され得る例示的な図である。図3の無線周波モジュールは、例えば、図1の第1の装置10の無線周波モジュール40のうちの1つ又は第2の装置12の無線周波モジュール54のうちの1つを実装するために使用され得る。RFモジュール80(例えば、装置10のモジュール40−1又は40−N、或いは、装置12のモジュール54−1又は54−N等のRFモジュール)は、EHF帯域において通信を扱い得る。必要に応じて、モジュール80の構成要素は共通の基板上に又は共通の集積回路上に形成され得る。
図3の実施例に示されているように、ベースバンド回路32は、RFモジュール80の部分として形成され得る(例えば、ベースバンド回路75は図1のベースバンド回路32の一部又は全部を含み得る)。他の好適な配置では、ベースバンド回路32は、モジュール80とは別個に形成され得る。モジュール80は、ベースバンド回路75の入力に繋がった入出力(I/O)回路77及びベースバンド回路75の出力に繋がった無線周波回路71を含み得る。I/O回路77は、データ経路81との入出力インターフェイスとしての役割を果たし得る。I/O回路77は、データ経路81により(例えば、処理回路16から)送信用のデータを受信し得る。
ベースバンド回路75は、I/O回路77を介してデータを受信し得、ベースバンド動作を受信されたデータに実施し得る。無線周波回路71は、無線周波アップコンバートをデータに実施して、ベースバンド信号をEHF信号に変換し得る。無線周波回路71は、出力経路90に繋がれ得る。出力経路90は、アンテナ30への又は装置における他のアンテナへの送信ライン経路であり得る。EHF信号は、出力経路90に伝達され得る。同様にして、EHF信号は経路90により受信され得る。EHF信号は、回路71によってベースバンド信号にダウンコンバートされ得る。ベースバンド回路75は、ベースバンド動作を受信されたベースバンド信号に実施し得、I/O経路77により経路81にベースバンド信号を伝達し得る。無線周波回路71は、任意の所望のフィルタ処理回路、スイッチング回路、マッチング回路、変換回路、混合回路、又は、増幅回路を含み得る。
RFモジュール80は、制御及びデバッグ回路79を含み得る。回路79は、モジュール内制御経路(図示せず)を介して制御信号を回路77、75、及び71に供給し得る。回路79は、チップ間制御経路110を介して制御信号を他の回路から受信し得る。回路79は、制御経路110を介して制御信号を他の無線周波モジュール等の他の回路に供給し得る。回路79は、モジュール80の動作を制御し得、装置10及び/又は装置12の他の無線周波モジュールの動作を制御し得、テスト及びリンク品質評価動作をEHFリンク60及び62に実施し得る。
図3のモジュール80は、送信(電力)増幅器及び低ノイズ増幅器(LNA)等の増幅器回路を含み得る。増幅器回路は、無線周波部分71に形成され得、送信ライン90に介在し得、モジュール80の外部に形成され送信ライン90等に介在し得る。送信用のデータを伝達する場合、電力増幅器回路は入力経路81により送信用の信号を受信し得る。増幅器は、受信された送信信号まで増幅し得(例えば、1より大きい利得を供給し)、増幅された信号を送信ライン90に供給し得る。出力経路90は、無線周波回路34における他のフィルタ処理回路、増幅器回路、及び/又は、送信ライン構造体を介してアンテナ30に送信信号を伝達し得る(図1)。増幅器によって供給された利得は、増幅器制御信号を使用して調節され得る。増幅器制御信号は、利得調節制御信号、増幅器バイアスを調節するための信号、所望の数の増幅器利得段をアクティブにするための信号、又は、増幅器によって供給された利得を調節するための任意の他の所望の制御信号を含み得る。制御信号は、制御回路79によって、記憶及び処理回路16(図1)によって、又は、第1の装置10の他の電力制御回路によって供給され得る。増幅器は、所望の送信電力レベルで出力経路90上の送信信号を供給するために制御信号を使用して調節され得る。増幅器は、リアルタイムで出力経路90におけるEHF信号の送信電力レベルを増加又は減少させるために制御信号を使用して調節され得る。
必要に応じて、無線周波回路71は無線周波信号を経路90から受信し得る。受信された信号は、低ノイズ増幅器の入力に送られ得る。低ノイズ増幅器は、受信された信号を増幅し得、増幅された信号を回路75に出力し得る。制御回路79は、制御ロジックと本明細書においてしばしば称されることもある。制御回路79は、制御経路110により受信された制御信号(例えば、経路110を介して装置の記憶及び処理回路16から受信された制御信号)を使用して構成され得る。制御回路79は、経路110により制御信号を他の無線周波モジュール40に供給して、これらの無線周波モジュールの動作を制御し得る。経路81、90、及び/又は110は、必要に応じて、無線周波送信ライン構造体、及び/又は導電性ピン、コンタクトパッド、若しくはビア等の導電性接点を含み得る。制御経路110は、例えば、チップ間通信(ICC)プロトコルに従ってまとめられたデータを伝達し得る。
必要に応じて、制御回路79は、デバッグ回路を含み得る。デバッグ回路は、デバッグ又はテスト動作を装置10、装置12、並びに/又はEHF無線リンク60及び62に実施するために使用され得る。例えば、デバッグ回路は、疑似ランダムビットシーケンス等のテストビットのシーケンス(例えば、一連の疑似ランダムデータビット)を生成し得る。回路79は、無線周波回路71を介して経路90にテストビットを注入し得る。テストビットは、(モジュール80が第1の装置10に形成されているシナリオでは)経路90により送信され、外部装置12で受信され得る。外部装置12は、受信されたテストビットを処理して、必要に応じて、無線リンク60及び62の品質をテストし得る。
注意が払われない場合、EHF無線リンク60により送信されたデータはEHF無線リンク62により送信されたデータと干渉し得、及び/又はリンク62によるデータはリンク60により送信されたデータと干渉し得る。リンク60及び62が同じEHF周波数帯域にあるシナリオでは(例えば、異なる各アンテナ30が、リンクごとに信号を伝達するために使用される場合)、シールド120等の無線周波遮断構造体は、データリンク間の干渉を緩和するためにモジュール80の1つ以上の辺の周りに形成され得る。シールド120は、金属シート等の導電性構造体又は無線周波信号をブロックするための他の構造体を含み得る。シールド120は、RFモジュール40−1及び40−N間に介在し得る。必要に応じて、シールド120はモジュール80の1つ、2つ又は3つの辺の周りで延在し得る。必要に応じて、吸収体122等の無線周波吸収体構造体がモジュール80の1つ以上の辺の周りに形成され得る。吸収体122は、誘電体、又は無線周波信号を吸収するための他の材料を含み得る。吸収体122は、RFモジュール40−1及び40−N間に介在し得る。必要に応じて、吸収体122はモジュール80の1つ、2つ、3つ又は4つの辺の周りで延在し得る。モジュール80には、吸収体122、シールド120、シールド120及び吸収体122が設けられ得、又は、シールド120及び吸収体122は省略され得る。シールド120及び吸収体122は、モジュール40−1及び40−N間の干渉を減少させる役割を果たし得る。これは、モジュール40−1及び40−Nが、シールド又は吸収体が使用されないシナリオよりも近くに一緒に装置10に配置されることを可能にし得る。
第1の装置10の無線周波回路34及び第2の装置12の無線周波回路50は、所望の送信電力レベルでEHF信号を送信し得る。送信電力レベルは、各装置のモジュール80内の及び/又は各装置のモジュール80の外部にある増幅器によって供給された利得によって決定され得る。一般的に、より高い送信電力レベルは、結果として、より低い送信電力レベルよりも高い無線リンク品質を得られ得る。しかしながら、より高い送信電力レベルは、より低い送信電力レベルが使用される場合よりも、多くの電力を使用し装置のバッテリを速く消耗し得る。
必要に応じて、装置10及び/又は装置12は、リアルタイムでリンク60及び62用の送信電力レベル調節を能動的に実施し得る。リアルタイムで送信電力を調節することにより(例えば、リンク60及び62が既に確立されている間)、システム8は、装置内の電力消費を最適化しつつEHF無線リンクが十分なリンク品質を有することを確実にし得る。
図4は、リアルタイムでEHFリンク60及び62の送信電力を調節するために通信システム8によって実施され得る例示的なステップを示すフロー図である。
ステップ130では、装置10及び12は装置10と装置12との間にEHF無線データ転送リンク60及び62を確立し得る(図1)。例えば、装置10のRFモジュール40−1は、EHF周波数帯域において装置12のRFモジュール54−1との無線リンク60を確立し得、装置10のRFモジュール40−NはEHF周波数帯域において装置12のRFモジュール54−Nとの無線リンク62を確立する。リンクが確立されると、RFモジュール40−1はRFモジュール54−1にリンク60によりデータを送信し得、RFモジュール54−NはRFモジュール40−Nにリンク62によりデータを送信し得る。確立されたリンク60及び62は、PCIe、USB、これらの修正版、又は任意の他の所望のデータ転送プロトコル等の高速データ転送プロトコルをまとめて実施し得る。RFモジュール54−Nは、第1の所定の送信電力レベルでリンク62によりデータを送信し得、モジュール40−1は第2の所定の送信電力レベルでリンク60によりデータを送信し得る。
装置10及び12は、必要に応じて、無線ハンドシェイク手順を使用してリンク60及び62を確立し得る。例えば、第2の装置12のRFモジュール54−Nは、装置トークン等の所定の一連のデータビットを生成し得、装置トークンを第1の装置10のRFモジュール40−Nに(例えば、EHF周波数帯域により)送信し得る。RFモジュール40−Nの制御回路(例えば、図3の回路79)は、受信された装置トークンを得、第2の装置12が第1の装置10とのEHF無線リンクの確立を試みていると識別し得る。RFモジュール40−Nの制御回路79は、第1の装置10の制御経路110により制御信号をRFモジュール40−1に供給し得る。制御信号は、RFモジュール40−1に応答メッセージを生成するよう指示し得る。RFモジュール40−1は、応答メッセージをRFモジュール54−1に(例えば、EHF周波数帯域により)送信し得る。RFモジュール54−1は、受信された応答メッセージを識別し得、第1の装置10の通信準備ができたと識別し得る。RFモジュール54−1は、応答が第1の装置10から受信されたことをRFモジュール54−Nに通知するために、第2の装置12の制御経路110により制御信号をRFモジュール54−Nに送り得る。RFモジュール54−Nが、応答が受信されたと識別すると、リンク60及び62は成功裏に確立され得、データは正常に(例えば、500Mbpsより大きい高データレートで、毎秒1ビットより大きいデータレートで等)リンク60及び62により伝達され得る。
ステップ132では、第1の装置10及び/又は第2の装置12は、確立されたEHFリンク60及び62の品質を評価し得る。例えば、RFモジュール40−Nは、EHFリンク62によりデータをRFモジュール54−Nから受信し得る。モジュール40−Nは、ベースバンドプロセッサ回路32(又は、図3の実施例におけるベースバンド回路75)に受信されたデータを送り得る。ベースバンド32における並びに/又は第1の装置10の記憶及び処理回路16におけるデータ処理回路は、受信されたデータを処理して、EHFリンク62の品質を評価/分析し得る。同様にして、RFモジュール54−1は、EHFリンク60によりデータをRFモジュール40−1から受信し得る。モジュール54−1は、受信されたデータをベースバンドプロセッサ回路48に送り得る。ベースバンド48における並びに/又は第2の装置12の記憶及び処理回路20におけるデータ処理回路は、受信されたデータを処理して、EHFリンク62の品質を評価/分析し得る。
EHFリンク62の品質は、任意の所望の無線性能指標を使用して評価され得る。第1の装置10及び/又は第2の装置12は、受信されたデータから無線性能指標データを集め得、性能指標データを使用してEHFリンク60及び62の品質を特徴付け得る。EHF無線リンク品質を評価するために第1の装置10及び/又は第2の装置12によって集められた性能指標データは、例えば、受信された電力、受信機感度、フレーム誤りレート、ビット誤りレート、受信された信号強度インジケータ(RSSI)情報に基づくチャネル品質測定値、隣接チャネル漏えい比(ACLR)情報(例えば、1つ以上のダウンリンク周波数チャネルにおけるACLR情報)、受信された信号コード電力(RSCP)情報に基づくチャネル品質測定値、基準シンボル受信電力(RSRP)に基づくチャネル品質測定値、信号対干渉比(SINR)及び信号対ノイズ比(SNR)情報に基づくチャネル品質の測定値、リンク60及び62間の干渉を測定する指標、Ec/Io又はEc/Noデータ等の信号品質データに基づくチャネル品質測定値、これら性能指標の任意の所望の組合せ、並びに、EHFリンク60及び62の品質を反映する他の情報を含み得る。
第1の装置10及び/又は第2の装置12は、生成された性能指標データを処理して、EHFリンク60及び/又は62の品質が十分であるかを判定し得る。例えば、第1の装置10及び/又は第2の装置12は、生成された性能指標データを対応する性能指標閾値又は許容値の範囲と比較し得る。生成された性能指標値が許容値の対応する範囲内である、又は許容値の上限を定める閾値未満である、又は許容値の下限を定める閾値を超える場合、装置10及び12は、EHFリンクが十分なリンク品質を有すると識別し得る。許容値の範囲及び対応する閾値は、システム8のオペレータ、無線キャリア、工業規格又は規制、装置10及び/又は12の製造、或いは任意の他の所望の手段によって決定され得る。第1及び第2の装置10及び12が、EHFリンク60及び62が十分なリンク品質を有すると識別した場合、装置10及び12は同じ送信電力レベルでデータを送信し続け得る。経路134によって図示されているように、装置10及び12は確立されたEHFリンク60及び62の品質をリアルタイムで評価し続け得る。
第1の装置10及び/又は第2の装置12が、EHFリンク60及び62のうちの1つ又は両方が不十分なリンク品質を有すると判定した場合、処理は経路136によって図示されているようにステップ138に進み得る。ステップ138では、第1の装置10及び/又は第2の装置12の送信電力レベルが調節され得る(例えば、増加される又は減少される)。送信電力レベル調節は、チップ間制御経路110により制御信号を伝達することによって、各装置のRFモジュール間(例えば、装置10のモジュール40−1及び40−N間、又は、装置12のモジュール54−1及び54−N間)で実施され得る。必要に応じて、送信電力レベル調節は、EHFリンク60及び62により装置10と装置12との間で制御信号を伝達することによって実施され得る。
例えば、第2の装置12のRFモジュール54−1は、EHFリンク60が不十分なリンク品質を有すると判定し得る(例えば、第2の装置12の処理回路20がリンク60により受信されたデータのために集められた性能指標データが許容性能指標データ値の範囲外にあると判定し得る)。モジュール54−1並びに/又は記憶及び処理回路20は、RFモジュール40−1がEHFリンク60の送信電力レベルを調節する必要があると識別し得る。モジュール54−1は、第2の装置12のチップ間制御経路110により制御信号をRFモジュール54−Nに送信し得る。制御信号は、RFモジュール40−1用の送信電力レベル変化を識別し得る。RFモジュール54−Nは、受信された制御信号をRFモジュール40−Nに無線EHF経路62により送信し得る。RFモジュール40−Nは、制御信号をRFモジュール54−Nから受信し得、第1の装置10のチップ間制御経路110により制御信号をRFモジュール40−1に伝達し得る。RFモジュール40−1は、受信された制御信号に基づいてEHFリンク60により送信された信号に供給される送信電力レベルを調節し得る。
他の実施例として、第1の装置10のRFモジュール40−Nは、EHFリンク62が不十分なリンク品質を有すると判定し得る(例えば、装置10の処理回路16がリンク62により受信されたデータのために集められた性能指標データが許容性能指標データ値の範囲外にあると判定し得る)。モジュール40−N並びに/又は記憶及び処理回路16は、第2の装置12のRFモジュール54−NがEHFリンク62の送信電力レベルを調節する必要があると識別し得る。モジュール40−Nは、第1の装置10のチップ間制御経路110により制御信号をRFモジュール40−1に送信し得る。制御信号は、RFモジュール54−N用の送信電力レベル変化を識別し得る。RFモジュール40−1は、受信された制御信号をRFモジュール54−1にEHF経路60により送信し得る。RFモジュール54−1は、制御信号をRFモジュール40−1から受信し得、第2の装置12のチップ間制御経路110により制御信号をRFモジュール54−Nに伝達し得る。RFモジュール54−Nは、受信された制御信号に基づいてEHFリンク62により送信された信号に供給される送信電力レベルを調節し得る。
EHFリンク60及び62用の送信電力レベルの調節は、リンク60及び62が十分なリンク品質を有することを確実し得る。必要に応じて、送信電力レベルの調節は、送信された信号に所望の量のジッターが供給されていることを確実にし得る。第1の装置10及び第2の装置12は、調節された送信電力レベルを使用して正常にデータを送信し続け得る。処理は、その後、経路140によって示されているようにステップ132にループバックされて、(例えば、リンク品質が時間とともにそれた場合に送信電力レベルが更新されることを確実にするために)リアルタイムでEHFリンク60及び62の品質を評価し続け得る。このようにして、装置10及び12は、リンク60及び62の品質が時間とともに最適化されることを確実にするために、EHFリンク60及び62用のループフィードバック電力調節(例えば、EHFリンクの測定値から得られた能動的フィードバックに基づくEHFリンクの調節)を実施し得る。
必要に応じて、RFモジュール80のデバッグ回路79は、EHFリンク60及び62の品質を評価するためのテストデータを生成し得る。図5は、生成されたテストデータを使用してEHFリンク60及び62の品質を評価するために第1の装置10及び第2の装置12によって実施され得る例示的なステップのフロー図である。図5のステップは、例えば、図4の処理ステップ132の間に実施され得る。
ステップ150では、装置10及び12のうちの1つが、対応するデバッグ回路79を使用してテストビットシーケンスを生成し得る。例えば、第1の装置10のRFモジュール40−1のデバッグ回路79がテストビットシーケンスを生成し得る。テストビットシーケンスは、データビットのストリームであり得る。デバッグ回路79は、データビットの疑似ランダムシーケンス(例えば、バイナリ「1」及び「0」の疑似ランダムシーケンス)としてテストビットシーケンスを生成する疑似ランダム数生成器回路を含み得る。データビットの疑似ランダムシーケンスは、は、疑似ランダムビットシーケンス(PRBS)と本明細書においてしばしば称されこともある。
ステップ152では、制御回路79は、生成されたテストビットシーケンスを対応する送信経路に注入し得る。例えば、RFモジュール40−1の回路79は、生成されたテストビットシーケンスを送信経路90に回路71を介して注入し得る。RFモジュール40−1は、EHFリンク60によりテストビットシーケンスを第2の装置12に送信し得る。
ステップ154では、第2の装置12のRFモジュール54−1は送信されたテストビットシーケンスをEHFリンク60により受信し得る。例えば、モジュール54−1は、リンク60により受信された他のデータからテストビットシーケンスを抽出し得る。モジュール54−1は、受信されたテストビットシーケンスをベースバンドプロセッサ48に処理のために送り得る。
ステップ156では、ベースバンドプロセッサ48並びに/又は記憶及び処理回路20は、受信されたテストビットシーケンスを処理してEHFリンク60の品質を識別し得る。例えば、回路20は、RFモジュール54−1から受信されたテストビットシーケンスを所定のシーケンスと比較して、ビット誤りレート又はEHFリンク60と関連付けられた他の性能指標情報を識別し得る。回路20によって識別されるビット誤りレート値は、例えば、受信されたテストビットシーケンスにおける不正確に受信されたビットの数の測定値であり得る(例えば、より高いビット誤りレート値はより乏しいリンク品質を示し得、より低いビット誤りレート値はより高いリンク品質を示し得る)。この実施例は例示的にすぎず、一般的に、任意の所望の無線性能指標が使用され得る。同様の手順が、第2の装置12から受信されたテストビットシーケンスを処理するために第1の装置10で実施され得る。RFモジュール40及び54を使用してテストデータビットを注入することによって、モジュール40及び54並びに対応するEHFリンク60及び62は高価な外部テスト機器を用いることなく特徴付けられ得る。
リンク60及び62によりEHF信号を伝達するためのアンテナ30は、金属筐体部分を有する筐体14内に形成され得る。金属筐体部分は、好適なフォームファクタを装置10に供給し得、及び/又は1つ以上のアンテナの部分を装置内に形成し得る。一般的に、筐体14の金属部分等の導電体は無線周波信号をブロックし得る。開口部は、EHF無線信号がアンテナ30に伝達されアンテナ30から伝達されることを可能にするために筐体14の金属部分に形成され得る。必要に応じて、開口部は、誘電材料により充填されて、誘電体アンテナ窓を金属筐体に形成し得る。誘電体アンテナ窓は、汚れ、湿気、又は他のごみが筐体の内部に入ることを妨害しつつ、金属筐体内に又は金属筐体からEHF信号が伝達されることを可能にし得る。
図6は、金属筐体部分14と、金属筐体部分14に形成された少なくとも2つの誘電体アンテナ窓とを有する第1の装置10の背面図である。図6に示されているように、第1の装置10の背面162は、金属筐体部分14(例えば、装置の幅及び長さにわたって延在する平面金属層又はシート)から形成され得る。背面162は、ディスプレイ70から装置10の反対側に形成され得る(図2)。少なくとも2つの誘電体アンテナ窓160が金属筐体14の開口部に形成され得る。誘電体アンテナ窓160は、任意の所望の誘電材料(例えば、ポリマー、プラスチック、ガラス、セラッミック、サファイア、ゴム、これら材料の組合せ等)から形成され得る。
各アンテナ窓160は、対応するアンテナ30の上に形成され得る。例えば、第1のアンテナ窓160はEHFリンク60と関連付けられた信号を伝達するために使用される所与のアンテナ30の上に形成され得、第2のアンテナ窓160はEHFリンク62と関連付けられた信号を伝達するために使用される所与のアンテナ30の上に形成され得る。換言すれば、RFモジュール40−1及びRFモジュール40−Nは、筐体14における2つの異なるアンテナ窓160を介して信号を送信又は受信し得る。2つの異なるアンテナ窓をリンクごとに使用することは、窓、したがって、対応するRFモジュールが装置10において比較的離れて形成されることを可能にし得る。このような空間的分離は、リンク60及び62間の空間的隔離の増加、並びにリンク間の干渉の対応する減少を可能にし得る。
図6の実施例は例示的にすぎない。一般的に、窓160は、任意の所望の形状(例えば、円形、楕円形、長方形、多角形、ロゴ形等)を有し得る。各窓160は同じサイズであり得、又は異なるサイズであり得る。各窓160は同じ形状であり得、又は異なる形状であり得る。図6の実施例では、窓160は装置10の底部に隣接して形成されている。一般的に、窓160は表面160上の任意の所望の場所に形成され得る。装置12が金属筐体部分を含む場合、必要に応じて、同様の窓160が第2の装置12に形成され得る。
必要に応じて、RFモジュール40−1及び40−Nは、金属筐体14における同じアンテナ窓を介してEHF信号を送信及び受信し得る。図7は、単一のアンテナ窓を介してEHFリンク60及び62が伝達される実施例における装置10の背面図を示す。図7に示されているように、単一のアンテナ窓164は金属筐体14の背面162に形成され得る。アンテナ窓164は、任意の所望の誘電材料から形成され得る。RFモジュール40−1及びRFモジュール40−N用のEHF信号を伝達するために使用される各アンテナ30は、EHFリンク60及び62と関連付けられた信号を、窓164を介して送信及び/又は受信し得る。例えば、RFモジュール40−1から信号を送信する第1のアンテナ30は窓164を介して信号を送信し得、関連付けられた信号をRFモジュール54−Nから受信する第2のアンテナ30はアンテナ窓164を介して信号を受信し得る。
図7の実施例は例示的にすぎない。一般的に、窓164は、任意の所望の形状(例えば、円形、楕円形、長方形、多角形、ロゴ形等)を有し得る。窓164は、任意の所望のサイズ(例えば、窓160は装置10の幅全体にわたって、又は背面162の幅の一部分にわたって延在し得る)を有し得る。窓164は、装置10の底部側に隣接して、又は背面162上の任意の他の所望の場所に(例えば、表面162の中心に、装置10の上部側に隣接して等)形成され得る。装置12が金属筐体部分を含む場合、必要に応じて、同様の窓164が第2の装置12に形成され得る。
実際には、モジュール40−1及び40−Nの両方用のEHF信号を別個のアンテナ30により且つ同じアンテナ窓164を介して伝達することは、EHFリンク60及び62間の過剰な干渉(例えば、単一のアンテナ窓が使用された場合のRFモジュール間の比較的短い空間的分離に起因して)を導入し得る。必要に応じて、モジュール40−1及び40−Nは、EHFリンク60及び62用の信号を同じアンテナ30により送信及び受信し得る。このシナリオでは、リンク60及び62により通信するための単一のアンテナ30だけが窓164の後ろに形成されている。
このシナリオにおけるRFモジュール間の空間的分離の欠如を補償するために、必要に応じて、装置10及び12はEHFリンク60及び62を同時に維持するための時分割複信動作を実施し得る。時分割複信スキームでは、リンク60用のEHF信号は、第1の装置10及び第2の装置12のスイッチング回路を使用して、リンク62用のEHF信号と合わせて分散化され得る。例えば、EHFリンク60用の信号は、第1の組の時間期間中に伝達され得、EHFリンク62用の信号は第1の組の時間期間と分散化される第2の組の時間期間中に伝達され得る。時分割複信を実施することは、EHFリンク60及び62間の干渉を緩和する助けとなり得る(例えば、なぜなら、EHFリンク60及び62のうちの1つだけが所与の時間においてデータ送信に使用されているため)。しかしながら、時分割複信を実施することは、EHFリンクのデータレートを500MBps以下に望ましくなく制限し得る。
必要に応じて、装置10及び12は、単一のアンテナ30が使用された場合にEHFリンク60及び62を維持するための周波数分割複信動作を実施し得る。周波数分割複信スキームにおいて、リンク60用のEHF信号は第1の周波数帯域において第1の装置10によって送信され、リンク62用のEHF信号は第1の周波数帯域と異なる第2の周波数帯域において第2の装置12によって送信される。第1の装置10の無線周波回路34における及び第2の装置12の無線周波回路50におけるフィルタ処理回路は、単一のアンテナにより且つ単一のアンテナ窓164を介してEHFリンク60及び62用の信号が同時に送信及び受信されることを可能にし得る。
図8は、装置10及び12が周波数分割複信動作をいかにして実施するかを示す例示的な図である。周波数分割複信動作は、単一のアンテナにより且つ各装置における単一の対応するアンテナ窓を介してEHF信号が同時に送信及び受信されることを可能にし得る。
図8に示されているように、第1の装置10は誘電体アンテナ窓164を有する金属筐体14を含み得る。EHF通信を扱うための単一のアンテナ30は、誘電体アンテナ窓164に隣接して筐体14内に形成され得る。第2の装置12は、誘電体アンテナ窓178を有する金属筐体24を含み得る。EHF通信を扱うための単一のアンテナ46は、金属筐体24内に誘電体アンテナ窓178に隣接して形成され得る。
第1の装置10のRFモジュール40−1は、経路172により第1のEHF帯域において信号を受信し得る。RFモジュール40−1は、送信ライン経路200、デュプレクサ構造体170、送信ライン経路208、及び単一のアンテナ30により第1のEHF帯域において信号を送信し得る。このようにして、RFモジュール40−1は、第1の装置10用のミリ波送信機(TX)としての役割を果たし得る。モジュール40−1によって送信された信号は、アンテナ30から第2の装置12のアンテナ46にEHFリンク60により伝達され得る。
第2の装置12のRFモジュール54−1は、EHFリンク60と関連付けられた送信された信号(例えば、第1のEHF帯域における信号)を単一のアンテナ46、送信ライン構造体210、デュプレクサ構造体176、及び送信ライン構造体206を介して受信し得る。RFモジュール54−1は、受信された信号を経路180により伝達し得る。このようにして、RFモジュール54−1は、第2の装置12用のミリ波受信機(RX)としての役割を果たし得る。
第2の装置12のRFモジュール54−Nは、経路182により第2のEHF帯域において信号を受信し得る。RFモジュール54−Nは、送信ライン経路204、デュプレクサ構造体176、送信ライン経路210、及びアンテナ46により第2のEHF帯域において信号を送信し得る。このようにして、RFモジュール54−Nは、第2の装置12用のミリ波送信機(TX)としての役割を果たし得る。モジュール54−Nによって送信された信号は、アンテナ46から第1の装置10のアンテナ30にEHFリンク62により伝達され得る。
第1の装置10のRFモジュール40−Nは、EHFリンク62と関連付けられた送信された信号(例えば、第2のEHF帯域における信号)をアンテナ30、送信ライン構造体208、デュプレクサ構造体170、及び送信ライン構造体202を介して受信し得る。RFモジュール40−Nは、受信された信号を経路174により伝達し得る。このようにして、RFモジュール40−Nは、第1の装置10用のミリ波受信機(RX)としての役割を果たし得る。モジュール40−1及び54−1によって扱われる第1の周波数帯域は、例えば、60GHz周波数帯域、62.5GHz周波数帯域、58.5GHz周波数帯域、60〜62.5GHzの間の周波数における周波数帯域、10〜58.5GHzの間の周波数における周波数帯域、58.5〜60GHzの間の周波数における周波数帯域、又は、62.5GHzより大きい周波数における周波数帯域であり得る。モジュール40−N及び54−Nによって扱われる第2の周波数帯域は、例えば、60GHz周波数帯域、62.5GHz周波数帯域、58.5GHz周波数帯域、60〜62.5GHzの間の周波数における周波数帯域、10〜58.5GHzの間の周波数における周波数帯域、58.5〜60GHzの間の周波数における周波数帯域、又は、62.5GHzより大きい周波数における周波数帯域(例えば、第1及び第2の周波数帯域が、周波数分割複信を可能にするように異なる限り)であり得る。1つの特定の実施例では、RFモジュール40−1及びRFモジュール54−1は62.5GHz周波数帯域におけるEHF信号を扱い、RFモジュール40−N及びRFモジュール54−Nは58.5GHz周波数帯域におけるEHF信号を扱う。他の実施例では、RFモジュール40−1及び54−1は58.5GHz周波数帯域におけるEHF信号を扱い、RFモジュール40−N及び54−Nは62.5GHz周波数帯域におけるEHG信号を扱う。
第1の装置10の無線周波回路34は、デュプレクサ回路170等のフィルタ処理回路を含み得る。コンデンサベース及びインダクタベースのフィルタ処理構成要素は、10GHz以上の周波数を有するミリ波の信号に対する影響が殆どない。それにより、デュプレクサ170は、コンデンサ又はインダクタ構成要素を使用することなくミリ波信号フィルタ処理動作を実施し得る。デュプレクサ170は、10GHzより大きい周波数において信号を扱いフィルタ処理することができるEHFデュプレクサ構造体を含み得る。例えば、デュプレクサ170は、所望のフィルタ処理構造体を形成するために一緒に繋がった共振空洞及び導波構造体を含み得る。共振空洞及び導波構造体は、10GHzより大きい周波数で信号を扱いフィルタ処理するように構成されたサイズ及び形状を有し得る。
デュプレクサ170は、送信ライン経路200を介してRFモジュール40−1に繋がった第1のポートと、送信ライン経路202を介してRFモジュール40−Nに繋がった第2のポートと、送信ライン経路208を介してアンテナ30に繋がった第3のポートとを有し得る。必要に応じて、増幅器回路が送信ライン構造体200及び/又は202に介在し得る。デュプレクサ170における空洞及び導波フィルタ構造体は、経路200及び202間に高い隔離を供給し得る。例えば、デュプレクサ170における空洞及び導波は、(例えば、リンク60及び62がそれぞれ62.5GHz及び58.5GHzリンクであるシナリオでは)62.5GHz信号から58.5GHz信号を隔離するように所望の形状及び配置を有し得る。デュプレクサ170は、RFモジュール40−1によって送信された比較的高い大きさのEHF信号がRFモジュール40−Nによって受信されることを防止する助けをし得、それによってRFモジュール間に高いEHF隔離を供給する。このようにして、デュプレクサ170は、第1及び第2のEHF周波数帯域におけるEHF信号が、RFモジュール40−1によってRFモジュール40−Nに送信された信号からの干渉を生ずることなく、単一のアンテナ30により同時に送信及び受信されることを可能にし得る。
第2の装置12の無線周波回路50は、デュプレクサ回路176等のフィルタ処理回路を含み得る。デュプレクサ176は、10GHzより大きい周波数で信号を扱うことができるミリ波デュプレクサ回路であり得る。デュプレクサ176は、所望のフィルタ処理構造体を形成するために一緒に繋がった共振空洞及び導波構造体を含み得る。共振空洞及び導波構造体は、10GHzより大きい周波数で信号を扱いフィルタ処理するように構成されたサイズ及び形状を有し得る。
デュプレクサ176は、送信ライン経路204を介してRFモジュール54−Nに繋がった第1のポートと、送信ライン経路206を介してRFモジュール54−1に繋がった第2のポートと、送信ライン経路210を介してアンテナ46に繋がった第3のポートとを有し得る。必要に応じて、増幅器回路が送信ライン経路206及び/又は204に介在し得る。デュプレクサ176における空洞及び導波フィルタ構造体は、経路206及び204間に高い隔離を供給し得る。例えば、デュプレクサ170における空洞及び導波は、(例えば、リンク60及び62がそれぞれ62.5GHz及び58.5GHzリンクであるシナリオでは)62.5GHz信号から58.5GHz信号を隔離するように所望の形状及び配置を有し得る。デュプレクサ176は、RFモジュール54−Nによって送信された比較的高い大きさのEHF信号がRFモジュール54−1によって受信されることを防止する助けをし得、それによってRFモジュール間に高いEHF隔離を供給する。このようにして、デュプレクサ176は、EHF信号が、RFモジュール54−NによってRFモジュール54−1に送信された信号からの干渉を生ずることなく、単一のアンテナ46により同時に送信及び受信されることを可能にし得る。図8に示されているように、高データレートEHFデータリンク60及び62の両方は金属筐体14における単一のアンテナ窓164を介して伝達される。リンク60及び62の両方を伝達するために単一のアンテナ窓を使用することは、2つのアンテナ窓160が形成されているシナリオと比較して美的感覚の向上及び製造複雑性の減少を可能にし得る。単一のアンテナ窓は、2つ以上のアンテナ窓が使用されるシナリオと比較して装置10の回転感度も減少させ得る。
図8の実施例は例示的にすぎない。必要に応じて、デュプレクサ170及び178は、ダイプレクサー回路、又は10GHzより大きい周波数において多数の信号を隔離する任意の他の所望の回路で置き換えられ得る。図8の実施例では、単一のアンテナが、装置ごとにEHF信号を伝達するために使用される。必要に応じて、2つ以上のアンテナが、EHF信号を伝達するために各装置において使用され得る。
図9は、装置10がEHF信号を伝達するための多数のアンテナをいかにして含み得るかを示す例示的な図である。図9に示されているように、デュプレクサ回路170は、スイッチング回路211を介して多数のアンテナ214に繋げられ得る。アンテナ214は、図1〜図8と関連して上述したタイプのアンテナ30等の2つ以上のアンテナを含み得る。アンテナ214は、例えば、2つのアンテナ、3つのアンテナ、4つのアンテナ、又は5つ以上のアンテナを含み得る。1つの好適な配置では、アンテナ214は、位相アンテナアレイであり得る。各アンテナ214は、必要に応じて、金属筐体14における単一のアンテナ窓164を介してEHF信号を送信及び/又は受信し得る。
各アンテナ214は、一緒に使用され得、又はアンテナのうちの1つ以上は、他のアンテナが使用不可能状態に切り換えられている間に使用可能状態に切り換えられ得る。必要に応じて、記憶及び処理回路16(図2)等の制御回路は、リアルタイムでEHF通信に使用するために最適なアンテナを選択するために、及び/又は、1つ以上のアンテナ214と関連付けられた調節可能な無線回路用の最適な設定を選択するために使用され得る。アンテナ調節は、所望の周波数範囲で実施するために、且つビームステアリングを実施する(例えば、アンテナ214が位相アンテナアレイを含むシナリオにおいて)ために、且つさもなければアンテナ性能を最適化するためにアンテナを同調するために行われ得る。例えば、制御回路16は、制御信号212をスイッチ211に供給することによってスイッチ211を制御し得る。制御回路16は、(例えば、送信ライン208によりアンテナをデュプレクサ170に繋げることによって)1つ以上のアンテナ214を使用可能状態に切り換えつつ他のアンテナ214を(例えば、アンテナを送信ライン208から分離することによって)使用不可能に切り換えるために制御信号212を使用し得る。
幾つかの構成では、アンテナ214は、アンテナアレイ(例えば、ビームステアリング機能を実施するための位相アンテナアレイ)を含み得る。例えば、極高周波数無線送受信機モジュール40用のミリ波信号を扱う際に使用されるアンテナは、位相アンテナアレイとして実装され得る。ミリ波通信をサポートするための位相アンテナアレイにおける放射素子は、パッチアンテナ、ダイポールアンテナ、又は他の好適なアンテナ素子であり得る。必要に応じて、アンテナ214は、RFモジュール40と一体化されて、一体化された位相アンテナアレイ及び送受信機回路モジュールを形成し得る。必要に応じて、制御回路16は、スイッチ211を調節して、アンテナ214のアレイによりビームステアリングを実施し得る。このシナリオでは、無線周波回路34は、(例えば、送信された信号が所望の方向に効果的に向けられるように、送信された信号が山部と谷部とを有するように)アンテナ214それぞれに供給された信号の相対位相を調節する位相調節回路(図示せず)を含み得る。図9の実施例は、通信システム8の第1の装置10と関連して説明されているが、第2の装置12は多数のアンテナが単一のアンテナ窓178を介してEHF信号を伝達することを可能にするための同様の構造体を含み得る。
必要に応じて、図8及び図9に示されているようにRFモジュール40−1、40−N、54−1、及び54−Nは、図3と関連して上述したような能動的フィードバック送信電力レベル調節を実施し得る。例えば、RFモジュール110は、確立されたEHFリンク62が許容できないリンク品質を有すると能動的に判定し得る。RFモジュール40−Nは、リンク62の送信電力レベルに行われるべき変更を識別する制御経路110によりRFモジュール40−1に制御信号を伝達し得る。他の好適な配置では、処理回路16(図1)は、リンク62の送信電力レベルに行われるべき変更を識別するRFモジュール40−1に制御信号を伝達し得る。RFモジュール40−1は、制御信号がアンテナ窓164を介して第2の装置12のアンテナ46に(例えば、EHFリンク60により)伝達されるように、送信経路200、デュプレクサ170、送信経路208、及びアンテナ30により制御信号を送信し得る。
制御信号は、送信ライン210、デュプレクサ176、及び送信ライン206によりRFモジュール54−1に送られ得る。RFモジュール54−1における制御回路79は、受信された制御信号を識別し得、経路110により制御信号をRFモジュール54−Nに送り得る。RFモジュール54−Nは、受信された制御信号に基づいて送信電力レベル調節を実施し得る。送信電力レベル調節は、EHFリンク62のリンク品質に影響を及ぼし得る。第1の装置10は、リンク62の品質を評価し続け得る。第1の装置10が、調節された送信電力レベルが結果としてEHFリンク62に十分なリンク品質を有すると判定した場合、データは正常に送信され続け得る。第1の装置10が、調節された送信電力レベルが結果としてEHFリンク62に不十分なリンク品質を依然として有すると判定した場合、第1の装置10は追加の制御信号を第2の装置12に供給して、第2の装置12に追加の送信電力レベル調節を実施するように指示し得る。同様の手順がEHFリンク60用の送信電力レベルを調節するために装置10及び12によって実施され得る。必要に応じて、第1の装置10及び/又は第2の装置12は、図5と関連して上述したようにEHFリンク60及び62の品質を評価する際に、疑似ランダムビットシーケンスを生成し疑似ランダムビットシーケンスを窓164及び178を介して送信し得る(例えば、送信電力レベル調節が行われる必要があるかを判定するために、又はリンク60及び62の任意の他の所望の特徴付けを実施する際に)。
第1の装置10における無線周波回路34は、オープンシステムインターコネクション(OSI)モデルの物理層で動作し得る。一般的に、OSIモデルは7つのネットワークプロトコル層を含む。OSIモデルの層は積み重ねられて階層を形成し、階層のうち、物理層(PHY)は第1の最低層(層1)にあり、アプリケーション層は第7の最高層にある。無線周波回路34は、RF PHY回路34又は層1回路34と本明細書においてしばしば称されることもある。RF PHY回路34は、ベースバンドプロセッサ32から受信されたデータ及びアンテナ214により受信されたデータにビームステアリング動作等の層1処理動作を実施し得る。必要に応じて、ベースバンドプロセッサ32は、いかなるOSIエンコーディング動作もデータに実施することなくRF PHY回路34にデータを伝達し得る。これは、RF PHY回路34と比較して、且つベースバンドプロセッサ32がOSIエンコーディング動作を実施するシナリオと比較してベースバンドプロセッサ32のサイズの減少を可能にし得る。
図10は、簡略化されたベースバンド処理回路が信号を装置10におけるRF PHY回路にいかにして伝達し得るかを示す例示的な図である。図10に示されているように、ベースバンドプロセッサ回路32は、経路222により送信用のデータを受信し得る。ベースバンドプロセッサ回路32は、RFモジュール40の一部(例えば、図3の実施例において回路75によって示されているように)として形成され得、又は、モジュールとは別個に形成され得る。例として、記憶及び処理回路16は、送信用のデータをベースバンドプロセッサ32に経路222により供給し得る。ベースバンドプロセッサ32は、受信されたデータのストリームをRF PHY回路220に伝達し得る。RF PHY回路220は、OSIモデルの物理層(層1)で動作し得る。RF PHY回路220は、物理層チップ又はPHYチップと本明細書においてしばしば称される単一の集積回路上に形成され得る。RF PHYチップ220は、例えば、図1、図8、及び図9に示されたタイプの無線周波回路34を含み得る。
ベースバンドプロセッサ32は、経路222により受信されたデータにいかなるエンコーディング動作も実施しない簡略化されたベースバンドプロセッサであり得る。例えば、ベースバンド32は、データをパケット化することなく(例えば、パケットベースの通信プロトコルに従ってデータをパケットのストリームに配置することなく)、又は、フレームヘッダをデータに追加することなく、経路222により受信されたデータのストリームをRF PHY回路220に伝送し得る。必要に応じて、ベースバンド回路32は、経路222により受信されたデータに振幅偏移(ASK)変調を実施し得る。データにASK変調を実施することは、データを搬送波の振幅の変動として表し得る。ASK変調されたデータはRF PHY220に送信され得る。同様にして、ベースバンド回路32は、RF PHY回路220から受信されたデータにASK復調を実施し得る。必要に応じて、ベースバンド32は、受信されたデータを同相及び直角位相(I/Q)データの形態でRF PHY回路220に供給し得る。
RF PHY回路220は、ベースバンド32から受信されたデータにOSI物理層動作を実施し得る。必要に応じて、RF PHY回路220は、EHF信号を使用してIEEE 802.11ad通信動作を実施し得る。例えば、PHY回路220は、IEEE 802.11ad通信と関連付けられたIEEE 802.11adエンコーディング及びビームステアリング動作をベースバンド32から受信されたデータに実施して、アンテナ214のアレイによりデータを送信し得る。ベースバンド32はデータ用のいかなるパケット又はフレームヘッダも生成する必要がないため、ベースバンド32は、データパケット化を実施するベースバンドプロセッサと比較して、且つRF PHY回路220のサイズと比較して小さいサイズを有し得る。例えば、ベースバンド32は、横寸法L2を有し得、RF PHY回路220は横寸法L1よりも大きい横寸法L1を有する。例として、ベースバンドプロセッサ32は、5mm×5mm以下のサイズを有し得、RF PHY回路220は10mm×10mm以上のサイズを有する。ベースバンド回路32の小さいサイズは、IEEE 802.11adビームステアリング等の複雑な動作が実施されることを依然として可能にしつつ、より複雑なベースバンド回路が使用されるシナリオと比較して装置10における無線回路のサイズの全体的に減少に貢献し得る。第1の装置10に関連して説明されているが、図10の構成要素は、必要に応じて、第2の装置12の無線回路を形成するために使用され得る。
図7〜図9の実施例において、単一のアンテナ窓164がEHF通信リンク60及び62の両方を伝達するために装置10に形成されている。単一のアンテナ窓を介して多数のEHF通信リンクを伝達することは、他のEHF装置と通信する場合に装置10の回転感度を除去し得る。
図11は、外部装置とEHF帯域において通信する場合に、第1の装置10の単一のアンテナ窓164が装置10を回転的に鈍感にすることをいかにして可能にし得るかを示す例示的な図である。図11に示されているように、第1の装置10は、外部装置236とEHFリンク60及び62を介して通信可能に繋がれ得る。外部装置236は、図1、図8、及び図9に示されているように装置12等の二次装置であり得る。図11の実施例では、装置236は周辺マット又はドッキング装置である。一次装置10は、(例えば、装置10のユーザによって)マット装置236の上部に置かれ得る。マット装置236は、例えば、装置10がマット装置236の上部に置かれた状態で、EHFリンク60及び62により装置10との無線データ同期動作を実施し得る。リンク60及び62の高データレートは、より低い周波数リンクが使用される場合よりも更に迅速にデータの同期動作が実施されることを可能にし得る。必要に応じて、マット236は、装置10がマット236の上部に置かれた場合に、装置10に無線充電動作(例えば、装置10のバッテリを無線で充電するために)、又は、装置10をサポートするための任意の他の所望の無線動作を実施し得る。
図11に示されているように、周辺装置236は、EHF信号を伝達するための幾つかのアンテナ234を含み得る。アンテナ234は、装置236の上面にアンテナの繰り返しアレイで配置され得る。アンテナ234は、各誘電体アンテナ窓の後ろに形成され得、又は、装置236用の誘電体カバーの後ろに形成され得る。
第1の装置10が各EHFリンク60及び62を伝達するために2つの別個のアンテナ窓(例えば、図6に示されているような窓160)を有するシナリオでは、窓は、リンクが適切に確立されるために、且つ2つの装置間で高データレート転送が行われるようにするために、装置236の2つの対応するアンテナ234と重なり合う必要がある。第1の装置10を周辺装置236に配置する際に注意を払わないと、2つのアンテナ窓のうちの1つが装置236の2つの対応するアンテナ234に対するずれが生じ得る。このようなずれは、EHFリンク60及び62が装置10及び12間で確立されることを妨げ得る。
図11の実施例は、装置10がEHFリンク60及び62の両方を(例えば、図8及び図9に示された周波数複信スキーム等の周波数複信スキームを使用して)伝達するための単一のアンテナ窓164を有するシナリオを示す。第1の装置10は、位置232及び230等の装置236の幾つかの異なる位置及び向きで配置され得る。第1の装置10はEHFリンク60及び62の両方を伝達するための単一のアンテナ窓164だけを含むため、装置10は、2つの別個のアンテナ窓160が使用される場合よりも、(装置10の向きに関わらず)装置236の対応するアンテナ234と簡単に整列され得る。これは、EHFリンク60及び62が確立され、周辺装置236の上部にある第1の装置10の向き及び位置に関わらず周辺装置236と維持されることを可能にし得る。換言すれば、EHFリンク60及び62の両方を伝達するための単一のアンテナ窓164を形成することは、第1の装置10を10GHzより大きい周波数において無線リンクによって二次装置236と高速データ転送動作を実施することについて回転的に鈍感又は不変にすることを可能にし得る。これは、例えば、第1の装置10のユーザが、装置10の多数のアンテナ窓が装置236の2つの対応するアンテナと整列されることを確実にするために時間及びエネルギーを費やすことなく、装置236上に装置10を配置することを可能にし得る。
データ転送動作を実施するために装置10及び12によって得ることができる高データレート(例えば、500Mbps以上、毎秒1ビット以上、毎秒500メガバイト(MBps)以上等)は、より低い周波数が使用されるシナリオと比較して、短時間又は更には気付かれない程度の時間で比較的大きいデータファイルが装置間で無線転送されることを可能にし得る。サポートされた高データレートは、例えば、第1の装置10が複雑な処理動作を二次装置12に負荷軽減させることを可能にし得る。例えば、第2の装置12は、第1の装置10よりも大きい処理力を有する処理回路を含み得る。必要に応じて、第1の装置10は、EHFリンク60及び62を介して複雑な処理動作を二次装置12に負荷軽減させ得る。第2の装置12が、第1の装置10自体が処理動作を実施した場合よりも短い時間で、処理のために第1の装置10からデータを受信し負荷軽減された処理動作を受信されたデータに実施し処理されたデータをリンク60及び62により戻すことができるように、第2の装置12は十分な処理力を有し得、EHFリンク60及び62は十分な帯域幅(データレート)を有し得る。無線リンクによるデータ転送動作が実施されることによって、嵩張る有線データポートはシステムから省略され得る。単一のアンテナ窓164の使用は、EHFリンク60及び62により通信する場合に装置10と12との間の回転不変性、装置の美的感覚の向上、及び製造複雑性の減少を可能にし得る。装置10と12との間で能動的な送信電力フィードバックを使用することは、装置10及び12に対する動作条件が時間とともに変化しても、リンク60及び62が最適なリンク品質で維持されることを可能にし得る。
上記説明は例示的にすぎず、記載された実施形態の範囲及び精神から逸脱することなく当業者によって様々な変更がなされ得る。上述の実施形態は、個別で又は任意の組合せで実施され得る。
Claims (20)
- 外部電子装置と無線通信する電子装置であって、
導電筐体と、
前記導電筐体における誘電体アンテナ窓と、
第1のEHF帯域において第1の極高周波数(EHF)信号を生成する第1の無線周波送受信機と、
前記誘電体アンテナ窓を通って前記第1のEHF信号を前記外部電子装置に送信し、前記誘電体アンテナ窓を通って第2のEHF信号を前記外部電子装置から受信するアンテナであって、前記第2のEHF信号は前記第1のEHF帯域と異なる第2のEHF帯域にある、アンテナと、
前記アンテナから前記第2のEHF信号を受信する第2の無線周波送受信機と、
前記第1の無線周波送受信機に繋がる第1のポート、前記第2の無線周波送受信機に繋がる第2のポート、及び、前記アンテナに繋がる第3のポートを有するデュプレクサであって、前記デュプレクサは前記第2のEHF信号から前記第1のEHF信号を隔離するよう構成される、デュプレクサと、
を備える電子装置。 - 前記第1の無線周波送受信機は第1の無線周波モジュールに形成され、前記第2の無線周波送受信機は前記第1の無線周波モジュールとは異なる第2の無線周波モジュールに形成される、請求項1に記載の電子装置。
- 前記デュプレクサは共振導波構造体を有する、請求項1に記載の電子装置。
- 前記第1及び第2のEHF帯域はそれぞれ10GHzより大きい周波数を有する、請求項1に記載の電子装置。
- 前記第1のEHF帯域は62.5GHz周波数帯域を有し、前記第2のEHF帯域は58.5GHz周波数帯域を有する、請求項4に記載の電子装置。
- 前記外部電子装置は、送信電力レベルで前記第2のEHF信号を送信し、
前記電子装置は、
前記受信した第2のEHF信号と関連付けられるリンク品質を識別するよう構成され、且つ、前記識別したリンク品質に基づいて制御信号を生成するよう構成される処理回路を更に備え、
前記アンテナは前記第1のEHF帯域において前記誘電体アンテナ窓を通って前記制御信号を前記外部電子装置に送信するよう構成され、
前記送信した制御信号は前記外部電子装置に前記第2のEHF信号の送信電力レベルを調節するよう指示する、請求項1に記載の電子装置。 - 前記アンテナは、前記送信電力レベルで前記第1のEHF信号を送信するよう構成され、前記アンテナは前記第2のEHF帯域において前記外部電子装置から制御信号を受信するよう構成され、前記第2の無線周波送受信機は前記アンテナによって受信された前記制御信号を前記第1の無線周波送受信機に伝達するよう構成され、前記第1の無線周波送受信機は前記制御信号に基づいて前記送信電力レベルを調節するよう構成される、請求項1に記載の電子装置。
- 追加のアンテナであって、前記追加のアンテナは前記誘電体アンテナ窓を通って前記第1のEHF信号を前記外部電子装置に送信するよう構成され、且つ、前記誘電体アンテナ窓を通って前記第2のEHF信号を前記外部電子装置から受信するよう構成される、追加のアンテナを更に備える、請求項1に記載の電子装置。
- 前記アンテナを含む位相アンテナアレイと、
制御回路であって、前記制御回路は前記位相アンテナアレイを制御して前記誘電体アンテナ窓を通って前記第1のEHF信号にビームステアリング動作を実施するよう構成される、制御回路と、
を更に備える、請求項1に記載の電子装置。 - 前記第1の無線周波送受信機の入力に繋がるベースバンドプロセッサ回路であって、前記ベースバンドプロセッサ回路はベースバンド信号のどのパケット化も実施することなく前記第1のEHF信号に対応する前記ベースバンド信号を前記第1の無線周波送受信機に送るよう構成される、ベースバンドプロセッサ回路を更に備える、請求項1に記載の電子装置。
- 前記第1の無線周波送受信機は、デバッグ回路であって、前記デバッグ回路はテストビットの疑似ランダムシーケンスを生成するよう構成され、前記誘電体アンテナ窓を通って前記外部電子装置への送信のために前記アンテナに前記テストビットの疑似ランダムシーケンスを注入するよう構成される、デバッグ回路を有する、請求項1に記載の電子装置。
- ディスプレイカバー層を有するディスプレイを更に備え、前記導電筐体は前記ディスプレイカバー層に対向する前記電子装置に対する平面背面を有し、前記導電筐体は前記平面背面から前記ディスプレイカバー層まで延在する側壁構造体を含み、前記誘電体アンテナ窓は前記導電筐体の前記平面背面における開口部に形成される、請求項1に記載の電子装置。
- ミリ波回路、制御回路、及び、アンテナ構造体を含む、外部通信機器とミリ波無線通信を実施する電子装置を動作させる方法であって、
前記ミリ波回路を用いて、第1のミリ波通信帯域において無線周波信号を生成することと、
前記アンテナ構造体を用いて、送信電力レベルで前記無線周波信号を前記外部通信機器に送信することと、
前記アンテナ構造体を用いて、第2のミリ波通信帯域において無線制御信号を前記外部機器から受信することであって、前記第1及び第2のミリ波通信帯域それぞれが10GHzより大きい周波数を含む、ことと、
前記制御回路を用いて、前記受信した無線制御信号に基づいて前記送信電力レベルを調節することと、
を含む方法。 - 前記電子装置は、前記制御信号を受信する追加のミリ波回路を含み、前記制御回路は前記追加のミリ波回路に対して制御ロジックを有し、
前記送信電力レベルを調節することは、前記制御ロジックを用いて、チップ間通信路により送信電力レベル調節を識別する制御信号をミリ波回路に供給することを含む、請求項13に記載の方法。 - 前記アンテナ構造体を用いて、前記外部通信機器から前記第2のミリ波通信帯域において追加の無線周波信号を受信することであって、前記追加の無線周波信号は無線制御信号とは別個である、ことと、
前記追加のミリ波回路を用いて、前記受信した追加の無線周波信号を前記制御回路に伝達することと、
を更に含む、請求項14に記載の方法。 - 前記制御回路を用いて、前記受信した追加の無線周波信号と関連付けられるリンク品質が十分かを判定することと、
前記制御回路を用いて、前記受信した追加の無線周波信号と関連付けられるリンク品質が不十分であると識別したことに応じて前記外部通信機器に対する電力レベル調節を識別する追加の無線制御信号を生成することと、
前記ミリ波回路を用いて、前記第1のミリ波通信帯域において前記アンテナ構造体を通じて前記追加の無線制御信号を前記外部通信機器に送信することと、
を更に含む、請求項15に記載の方法。 - 前記受信した追加の無線周波信号と関連付けられるリンク品質が十分かを判定することは、前記受信した追加の無線周波信号から無線性能指標データを生成することを含み、前記第1及び第2のミリ波通信帯域はそれぞれ60GHz周波数帯域を有し、前記電子装置は、第1及び第2の誘電体アンテナ窓を含む導電筐体を有し、前記アンテナ構造体は、第1及び第2のアンテナを有し、前記第1のアンテナは前記第1の誘電体アンテナ窓を通って前記無線周波信号を送信し、前記第2のアンテナは前記第2の誘電体アンテナ窓を通って前記無線制御信号及び前記追加の無線周波信号を受信する、請求項16に記載の方法。
- 前記アンテナ構造体はアンテナを含み、前記電子装置は前記ミリ波回路に繋がる第1のポート、前記追加のミリ波回路に繋がる第2のポート、及び、前記アンテナに繋がる第3のポートを有するデュプレクサを含み、
前記デュプレクサを用いて、前記無線周波信号を前記第1のポートから前記第3のポートに伝達することと、
前記デュプレクサを用いて、前記追加の無線周波信号及び前記無線制御信号を前記第3のポートから前記第2のポートに伝達することと、
前記デュプレクサを用いて前記第1のミリ波通信帯域において前記無線周波信号から前記第2のポートを隔離することであって、前記電子装置は誘電体アンテナ窓を有する導電筐体を含む、ことと、
前記アンテナを用いて、前記誘電体アンテナ窓を通って前記無線周波信号を前記外部通信機器に送信することと、
前記アンテナを用いて、前記誘電体アンテナ窓を通って前記追加の無線周波信号及び前記無線制御信号を前記無線機器から受信することであって、前記第1のミリ波通信帯域は10GHz〜60GHzの通信帯域を含み、前記第2のミリ波通信帯域は60GHz〜400GHzの通信帯域を含む、ことと、
を更に含む、請求項16に記載の方法。 - 外部装置と無線通信するよう構成される電子装置であって、
ディスプレイと、
前記ディスプレイに対向する背面を有する金属筐体と、
前記金属筐体の前記背面における誘電体窓と、
第1のミリ波周波数帯域において無線周波信号を生成する無線周波モジュールと、
前記誘電体窓を通って前記外部装置から第2のミリ波周波数帯域において無線制御信号を受信し、前記誘電体窓を通って前記生成された無線周波信号を前記外部装置に送信するアンテナであって、前記アンテナは無線周波信号を送信電力レベルで送信し、前記第2のミリ波周波数帯域は前記第1のミリ波周波数帯域と異なる、アンテナと、
前記受信した無線制御信号に基づいて前記送信電力レベルを調節するよう構成される制御回路と、
前記無線周波モジュールと前記アンテナとの間に連結されるデュプレクサであって、前記デュプレクサは前記第2のミリ波周波数帯域から前記第1のミリ波周波数帯域を隔離するよう構成される、デュプレクサと、
を備える電子装置。 - 前記アンテナは前記誘電体窓を通って前記第2のミリ波帯域において追加の無線周波信号を受信するよう構成され、前記電子装置は、
前記デュプレクサを通って前記追加の無線周波信号を受信し、前記追加の無線周波信号を前記制御回路に伝達する追加の無線周波モジュールを更に備え、前記制御回路は前記受信した追加の無線周波信号に基づいて前記外部装置に対する送信電力レベル調節を識別し、前記無線周波モジュールは前記アンテナを通じ前記第1のミリ波周波数帯域において前記外部装置に対する前記送信電力レベル調節を識別する追加の無線制御信号を前記外部装置に送信するよう構成され、前記第1のミリ波周波数帯域は58.5GHz周波数帯域を有し、前記第2のミリ波周波数帯域は62.5GHz周波数帯域を有する、請求項19に記載の電子装置。
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