JP6626119B2

JP6626119B2 - マルチギガビット無線トンネリングシステム

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Publication number: JP6626119B2
Application number: JP2017548924A
Authority: JP
Inventors: デービッドノエルザセカンドバベッジ; チンフイドアン; マークグラハムフォーブス; ブライアンヘンリージョン; ニッシュクマール
Original assignee: Ubistar Technology Inc
Current assignee: Ubistar Technology Inc
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: US10111269B2; CN107667567A; US10609741B2; DE112016001258T5; JP2018519683A; WO2016149641A8; WO2016149641A1; KR20170131511A; US20180359796A1; CN107667567B; US20160278142A1

Description

本開示の実施形態は、無線通信分野全般に関し、特に、有線通信プロトコルの無線トンネリングに関する。

無線トンネリングシステムでは、これまで有線通信リンクで通信されたデータを、代わりに無線チャンネルを通じてトンネリングする。

従来、無線通信は、有線リンクによる通信に比べて実質的に遅い。従って、従来の無線システムは、例えば、マルチギガビットのデータ転送速度を有するＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（High-Definition Media Interface）、及びＤＰ（DisplayPort）等のハイスピードプロトコルをトンネリングすることができない。

本開示の無線トンネリングシステムは、２つの処理装置間の通信の適合性を維持しつつ、無線リンクを通じた２つの処理装置間の通信をトンネリングする。

一実施形態において、無線トンネリングシステムは、無線リンクを通じて互いに通信する２つの無線トンネリング装置を含む。局所無線トンネリング装置は、有線接続を介してローカル処理装置に連結され、遠隔無線トンネリング装置は、他の有線接続を介してリモート処理装置に連結される。２つの処理装置は、これら２つの処理装置が有線接続を介して接続されているかのように、２つの無線トンネリング装置を使用して、低遅延無線リンクを通じて互いに通信できる。

一実施形態において、局所無線トンネリング装置は、無線受信機と、処理コンポーネント状態機械と、インタフェース回路とを含む。無線受信機は、遠隔無線トンネリング装置から無線受信信号を受信し、無線受信信号をダウンコンバートして無線受信信号からベースバンド信号を生成するように構成される。処理コンポーネント状態機械は、前記リモート処理装置の遠隔処理状態の情報を含む前記ベースバンド信号に基づき、前記リモート処理装置の遠隔処理状態を予測基づき、リモート処理装置の遠隔処理状態を予測するように構成される。インタフェース回路は、ローカル処理装置に連結され、（ｉ）予測された遠隔処理状態とベースバンド信号に基づき、有線通信プロトコルに準拠した出力信号を生成し、（ｉｉ）有線通信プロトコルを通じてローカル処理装置に出力信号を提供するように構成され、前記リモート処理装置の遠隔処理状態の情報は、前記遠隔処理状態のリンク接続性を示す情報および前記遠隔処理状態のリンク電力管理情報を含む。

１つ以上の実施形態において、局所無線トンネリング装置は、（ｉ）ローカル処理装置から入力信号を受信して、他のベースバンド信号を生成し、（ｉｉ）この他のベースバンド信号をアップコンバートして、無線送信信号を生成し、（ｉｉｉ）無線送信信号を送信するように構成された無線送信機をさらに含む。処理コンポーネント状態機械は、（ａ）処理コンポーネント状態機械の現在の状態、（ｂ）ローカル処理装置から受信した入力、（ｃ）予測された遠隔処理状態のうちの１つ以上に基づき、受信機又は送信機の電力状態を制御してもよい。処理コンポーネント状態機械は、さらに、ローカル処理装置の１つ以上のローカル処理状態を処理コンポーネント状態機械の一つの状態にマッピングし、この一つの状態に基づき、ローカル処理装置のローカル処理状態を示す状態信号を生成するように構成されてもよい。送信機は、さらに、ローカル処理装置のローカル処理状態を示す状態信号と共にベースバンド信号を符号化するように構成されてもよい。

１つ以上の実施形態において、局所無線トンネリング装置は、自身の現在の状態とリモート処理装置の予測された遠隔処理状態に基づき、無線受信機の無線コンポーネント状態を判定するように構成された無線コンポーネント状態機械をさらに含む。無線コンポーネント状態機械は、自身の現在の状態とリモート処理装置の予測された遠隔処理状態に基づいて判定された無線コンポーネント状態に応じて、無線受信機の動作モードを制御してもよい。

１つ以上の実施形態において、ベースバンド信号は、リモート処理装置の以前の状態を示す状態信号と共に符号化される。処理コンポーネント状態機械は、ベースバンド信号の状態信号に基づき、リモート処理装置の遠隔処理状態を予測するように構成されてもよい。

１つ以上の実施形態において、処理コンポーネント状態機械は、無線受信信号に対応するベースバンド信号の一部に基づき、リモート処理装置の遠隔処理状態を予測するように構成される。

１つ以上の実施形態において、処理コンポーネント状態機械は、ローカル処理装置の１つ以上のローカル処理状態に基づき、リモート処理装置の遠隔処理状態を予測するように構成される。

１つ以上の実施形態において、有線通信プロトコルを用いた、ローカル処理装置とリモート処理装置の間の通信の適合性を維持しつつ、ローカル処理装置とリモート処理装置の間の通信を無線でトンネリングする方法を開示する。この方法は、無線受信機により、遠隔無線トンネリング装置から無線受信信号を受信し、無線受信機により、無線受信信号をダウンコンバートして、無線受信信号からベースバンド信号を生成し、処理コンポーネント状態機械により、前記リモート処理装置の遠隔処理状態の情報を含む前記ベースバンド信号に基づき、前記リモート処理装置の遠隔処理状態を予測基づき、リモート処理装置の遠隔処理状態を予測し、ローカル処理装置に連結されたインタフェース回路により、予測された遠隔処理状態とベースバンド信号に基づき、有線通信プロトコルに準拠した出力信号を生成し、インタフェース回路により、有線通信プロトコルを通じて、ローカル処理装置に出力信号を提供することを含み、前記リモート処理装置の遠隔処理状態の情報は、前記遠隔処理状態のリンク接続性を示す情報および前記遠隔処理状態のリンク電力管理情報を含む。

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

図１は、無線トンネリングシステムの一実施形態を示す。図２は、一実施形態に係る、リモート処理装置からローカル処理装置に受信される局所無線トンネリング装置トンネリング通信の一例としてのプロセスを示す。図３は、一実施形態に係る、ローカル処理装置からリモート処理装置に受信される局所無線トンネリング装置のトンネリング通信の一例としてのプロセスを示す。図４は、一実施形態に係る、無線トンネリング装置の詳細なアーキテクチャを示す。図５は、一実施形態に係る、無線トンネリング装置の一例としての状態変遷図を示す。図６は、一実施形態に係る、ＵＳＢ３．０プロトコルに準拠した無線トンネリング装置の詳細なアーキテクチャを示す。

本明細書に記載の特徴及び効果は、すべてを網羅するものでなく、特に、図面、明細書、及び請求書の参照により、当業者には多くの追加的特徴及び効果が明らかとなるであろう。さらに、本明細書において使用される言語は、主として読み易さ及び指導的目的のために選択されたものであり、発明の主題を厳密に説明したり、制限するために選択されたものでないことに留意しなければならない。

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

以降、添付の図面に例示される、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明する。図中、実際的な同様又は類似の参照符号が使用されることがあり、同様又は類似の機能を示すことがあることに留意しなければならない。図面は、例示のみを目的として実施形態を示している。当業者は、以下の説明より、本明細書に記載の原則から逸脱することなく、本明細書に示された構造及び方法の代替実施形態が採用されてもよいことを容易に認識するであろう。

システム概要
本明細書中の実施形態は、主に、ホスト、デバイス、及びハブを備える、接続トポロジーにおける任意のノードに差し込むことのできるトンネリングシステムの観点において説明する。いくつかの実施形態において、トンネリングシステムは、ＵＳＢ３．０システムの観点で動作してもよい。しかしながら、本明細書における実施形態は、ＵＳＢ規格の異なるバージョン等、他の通信プロトコルや、ＨＤＭＩ、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ等、完全に異なるプロトコル、又はその他のシリアル通信プロトコルを使用した通信に使用されてもよい。

図１は、無線トンネリングシステム１００の実施形態を示す。無線トンネリングシステム１００は、無線リンク１３０を介して第２の演算システム１５０Ｂと通信する第１の演算システム１５０Ａを備える。

一実施形態において、無線リンク１３０は、６０ＧＨｚの無線リンクからなる。無線リンク１３０は、無線トンネリング装置１２０が互いに非常に近接している（例えば、数ミリメートル以内）狭域通信に限定されてもよい。無線リンク１３０によるデータ送信には、例えば、毎秒６ギガビット以上のデータ転送速度を有してもよい。他の実施形態において、無線リンクは、広域通信に好適であってもよく、及び／又は、その他の周波数帯域で実施されてもよい。

第１の演算システム１５０Ａは、有線接続１１６Ａを介して無線トンネリング装置１２０Ａに連結された処理装置１１０Ａを含み、第２の演算システム１５０Ｂは、有線接続１１６Ｂを介して無線トンネリング装置１２０Ｂに連結された処理装置１１０Ｂを含む。無線トンネリング装置１２０Ａ及び１２０Ｂ（本明細書中、「無線トンネリング装置１２０」又は「送受信機１２０」とも称する）は、無線リンク１３０を通じて互いに通信し、処理装置１１０Ａ及び処理装置１１０Ｂ（本明細書中、「処理装置１１０」又は「ソース装置１１０」とも称する）間の通信をトンネリングする。処理装置は、有線通信プロトコルに準拠したデータ（一方向性又は双方向性）を他の電子装置と交換することのできる電子装置を含むことができる。処理装置の例として、ソースデバイス、シンクデバイス、ソースデバイスとシンクデバイスの間の中間デバイス、ＵＳＢホスト／デバイス、ストレージデバイス等が挙げられる。一実施形態において、無線トンネリング装置１２０は、処理装置１１０のポート又はケーブル（例えば、ＵＳＢポート又はケーブル、ＨＤＭＩポート又はケーブル、又はＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔのポート又はケーブル）に連結可能な脱着式ドングルとして実装される。他の実施形態において、無線トンネリング装置１２０は、処理装置１１０に（例えば、プリント回路基板上のトレースを介して）内部連結されるか、又は処理装置１１０に（例えば、集積回路において）完全に一体化されてもよい。

演算システム１５０（及びそのコンポーネント）は、アナログ回路コンポーネント、デジタルロジック、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせによって実装されてもよい。一実施形態において、演算システム１５０の１つ以上のコンポーネントは、プロセッサと、プロセッサによる実行時、プロセッサにコンポーネントによる機能を実施させる命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体として、実装されてもよい。代替又は追加として、デジタルコンポーネントは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＧＰＡ（Field-Programmable Gate Array）として、又はそれらの実装の組み合わせを使用して、実装されてもよい。

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

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

ＵＳＢを例にとると、ＵＳＢインタフェースを備えたこれまでの無線装置は、無線装置でＵＳＢプロトコルを終了させ、送信用の異なる無線プロトコルにデータを再符号化する。これまでの無線装置は、ＵＳＢツリートポロジーにおけるノード（ＵＳＢハブ、ＵＳＢデバイス、又はＵＳＢリピータ）としてみることができる。一方、無線トンネリング装置は、非常に低遅延で、修正を行うことなく、且つ、ＵＳＢプロトコルレイヤを終了させることなく、ＵＳＢリンクレイヤデータトラフィックを送信できるようにする。このような無線トンネリング装置は、ＵＳＢトポロジーにみることができない。

一実施形態において、各無線トンネリング装置１２０は、接続された処理装置１１０と通信を行い、無線トンネリング装置１２０が連結された処理装置１１０の相手の状態及び動作をミラーリングする。そこで、例えば、無線トンネリング装置１２０Ａは、矢印１１８で示される通り、処理装置１１０Ｂの状態をミラーリングし、無線トンネリング装置１２０Ｂは、矢印１２８で示される通り、処理装置１１０Ａをミラーリングする。従って、無線トンネリング装置１２０Ａから処理装置１１０Ａに通信されるデータには、処理装置１１０Ｂから無線トンネリング装置１２０Ｂへの通信がミラーリングされ、無線トンネリング装置１２０Ｂから処理装置１１０Ｂに通信されるデータには、処理装置１１０Ａから無線トンネリング装置１２０Ａへの通信がミラーリングされる。

具体的には、各無線トンネリング装置１２０は、そのリモート（すなわち、相手方）処理装置１１０の動作状態（例えば、電力状態又はその他の動作上の状態）を予測し、有線接続１１６を介して、予測された状態に従い、ローカル処理装置１１０Ａとインタフェースで接続する。例えば、処理装置１１０Ｂは、データの速度又は電力管理状態に応じた有線通信プロトコル（例えば、ＵＳＢ）に従って、多数の処理状態のうちの１つで動作する。無線トンネリング装置１２０Ａは、処理装置１１０Ｂの動作状態を予測し、処理装置１１０Ｂの予測された状態をミラーリングして、有線接続１１６Ａを介して処理装置１１０Ａとインタフェースで接続する。ミラーリングされる状態は、処理装置１１０Ｂの動作状態と同一又は略同様であってもよい。一態様において、表４を参照してより詳細に説明する通り、処理装置１１０の１組の処理状態を、無線トンネリング装置１２０の一つの状態又はより少ない数の状態にマッピング又は折り畳むことができる。

無線トンネリング装置１２０は、送信機１２２と、受信機１２４と、状態機械１２６とを備える。送信機１２２は、処理装置１１０からデータを受信し、そのデータを、無線リンク１３０を介して別の演算システム１５０の受信機１２４に送信する。受信機１２４は、他の演算システム１５０の送信機１２２から無線リンク１３０を介してデータを受信し、受信したデータを処理装置１１０に提供する。状態機械１２６は、以下にさらに詳細に説明する通り、高周波数データを送信するための高電力状態と１つ以上の低電力状態との間で無線トンネリング装置１２０を切り替えることにより、無線トンネリング装置１２０の電力状態を制御する。無線トンネリング装置１２０は、さらに、トンネリングされたプロトコルの範囲内で信号化された低電力状態を模倣する。一実施形態において、無線トンネリング装置１２０は、無線リンク１３０を介してデータを同時に送受信するように、全二重通信を行うことができる。

例えば、図示の実施形態において、処理装置１１０Ａはアップストリーム装置として構成され、状態機械１２６Ａに応じて「ホスト」として動作し、処理装置１１０Ｂはダウンストリーム装置として構成され、状態機械１２６Ｂに応じて「デバイス」として動作する。「ホスト」として機能する処理装置１１０Ａは、「デバイス」として機能する処理装置１１０Ｂの動作、又は、処理装置１１０Ｂとの通信を制御する。アップストリーム無線トンネリング装置１２０Ａは、有線接続１１６Ａを介してアップストリーム処理装置１１０Ａ（すなわち、「ホスト」）とインタフェースで接続し、同時に、ダウンストリーム無線トンネリング装置１２０Ｂは、有線接続１１６Ｂを介してダウンストリーム処理装置１１０Ｂ（「デバイス」）とインタフェースで接続する。無線トンネリング装置１２０Ａ及び１２０Ｂは、無線リンク１３０を介して、各処理装置１１０のステータス、状態、又は制御情報を含むデータを交換する。

一実施形態において、無線トンネリング装置１２０Ａ、１２０Ｂは、実質的に同一の装置である。或いは、無線トンネリング装置１２０Ａ、１２０Ｂは、同様のハイレベルアーキテクチャを有するものの、本明細書に記載の特定のアーキテクチャ特性又は動作特性の異なる、別の補完装置種別である。例えば、一実施形態において、第１の無線トンネリング装置１２０Ａは、ドッキングステーションとして実現された処理装置１１０Ａとともに動作するように構成された第１の装置種別からなり、第２の無線トンネリング装置１２０Ｂは、モバイル装置として実現された処理装置１１０Ｂとともに動作するように構成された第２の装置種別からなる。一実施形態において、全二重通信を実施するためには、２つの異なる送信機／受信機のアンテナペアが双方向において同時に動作可能となるように、異なる種別の補完無線トンネリング装置１２０が異なるアンテナ偏波を有する。例えば、無線トンネリング装置１２０Ａは、種別Ｘの送信アンテナと種別Ｙの受信アンテナを有してもよく、無線トンネリング装置１２０Ｂは、補完種別Ｙの送信アンテナと種別Ｘの受信アンテナを有してもよい。さらに、異なる種別の無線トンネリング装置１２０は、ペアのうちの無線トンネリング装置１２０の一方の電力効率を最適化するために、異なる制御方式に従って動作してもよい。例えば、第１の無線トンネリング装置１２０Ａがドッキングステーションとともに動作するように構成され、第２の無線トンネリング装置１２０Ｂがモバイル装置とともに動作するように構成される時、無線トンネリング装置１２０Ａ、１２０Ｂは、ドッキングステーションによってホストされる無線トンネリング装置１２０Ｂを代償にして、モバイル装置によってホストされる無線トンネリング装置１２０Ａの電力消費を下げるため、非対称的に動作してもよい。ドッキングステーションは、通常、持続的電源に接続され、モバイル装置は、電力に制限のあるバッテリに依存するため、このトレードオフが望ましいこともある。

一実施形態において、無線トンネリング装置１２０に関連する装置種別（及びそれに関連する動作）は、無線トンネリング装置１２０内に永続的に組み込んで設計されてもよい。或いは、無線トンネリング装置１２０は、スイッチ、コントロールピン（すなわち、チップの制御入力）、又はレジスタ設定に基づき、２つ以上の装置種別間で構成可能であってもよい。補完ペア内の無線トンネリング装置１２０Ａ、１２０Ｂの異なる構成間のアーキテクチャ上の差異及び／又は動作上の差異について、以下にさらに詳細に説明する。

図２は、一実施形態に係る、リモート処理装置１１０Ｂからローカル処理装置１１０Ａへの通信をトンネリングする局所無線トンネリング装置１２０Ａの一例としてのプロセスを示す。

局所無線トンネリング装置１２０Ａは、無線リンク１３０を通じて遠隔無線トンネリング装置１２０Ｂから無線受信信号を受信する（２１０）。無線受信信号は、第１の周波数（例えば、〜６０ＧＨｚ）で受信される。無線受信信号は、リモート処理装置１１０Ｂからのリモートデータ信号に応じて、無線トンネリング装置１２０Ｂによって生成される。リモートデータ信号は、ローカル処理装置１１０Ａに送信されるコンテンツ情報を含み、有線通信プロトコル（例えば、ＵＳＢプロトコル）に準拠する。

局所無線トンネリング装置は、無線受信信号の受信に応じて、無線受信信号に基づくベースバンド信号を取得する。具体的には、局所無線トンネリング装置１２０Ａは、無線受信信号を、第１の周波数より低い第２の周波数（例えば、数Ｇｂｐｓ）にダウンコンバートする（２２０）。ダウンコンバートされた無線受信信号は、ベースバンド信号となる。

一態様において、局所無線トンネリング装置１２０Ａは、ベースバンド信号に基づき、リモート処理装置１１０Ｂの状態を予測する（２３０）。ベースバンド信号は、リモート処理装置１１０Ｂの以前の状態を示す状態信号と共に符号化されてもよい。局所無線トンネリング装置１２０Ａは、ベースバンド信号を復号化して、リモート処理装置１１０Ｂの状態信号を取得し、リモート処理装置１１０Ｂの以前の状態に基づき、リモート処理装置１１０Ｂの状態を予測することができる。他の態様において、局所無線トンネリング装置１２０Ａは、無線受信信号に対応するベースバンド信号の一部に基づき、リモート処理装置の遠隔処理状態を予測する。例えば、ＵＳＢの観点においては、局所無線トンネリング装置１２０Ａは、受信したＵＳＢデータパケットを解析することにより、遠隔処理状態を予測してもよい。さらに他の態様において、局所無線トンネリング装置１２０Ａは、ローカルイベント（例えば、タイムアウトイベント等、ローカル処理装置の現在のローカル処理状態又は１つ以上の以前のローカル処理状態）に基づき、リモート処理装置の遠隔処理状態を予測する。

局所無線トンネリング装置１２０Ａは、リモート処理装置１１０Ｂの状態をミラーリングする（２４０）。具体的には、ローカル処理装置１１０Ａとインタフェースで接続される局所無線トンネリング装置１２０Ａは、リモート処理装置１１０Ｂの予測された状態をミラーリングし、ミラーリングされた状態とベースバンド信号に基づき、ミラーリングされたリモートデータ信号を生成する（２５０）。ミラーリングされたリモートデータ信号は、リモート処理装置１１０Ｂにおいて生成されたリモートデータ信号と同一又は略同様である。例えば、局所無線トンネリング装置１２０Ａは、予測された状態に応じて、ローカル処理装置１１０Ａにミラーリングされたリモートデータ信号を提供する。従って、リモート処理装置１１０Ｂからローカル処理装置１１０Ａへの通信のトンネリングを達成することができる。

図３は、一実施形態に係るローカル処理装置１１０Ａからリモート処理装置１１０Ｂへの通信をトンネリングする局所無線トンネリング装置１２０Ａの一例としてのプロセスを示す。

局所無線トンネリング装置１２０Ａは、ローカル処理装置１１０Ａからローカルデータ信号を受信する（３１０）。ローカルデータ信号は、リモート処理装置１１０Ｂに送信される情報を含み、有線通信プロトコル（例えば、ＵＳＢプロトコル）に準拠する。

一態様において、局所無線トンネリング装置１２０Ａは、ローカル処理装置１１０Ａの１つ以上の状態を取得し、ローカル処理装置１１０Ａの１つ以上の状態を１つ以上の対応する状態にマッピングする（３２０）。局所無線トンネリング装置１２０Ａは、ローカル処理装置１１０Ａからローカル処理装置１１０Ａの現在の動作状態を示す信号を受信する。或いは、局所無線トンネリング装置１２０Ａは、受信されるローカルデータ信号（例えば、その値）及び／又はローカル処理装置１１０Ａの以前の動作状態に応じて、ローカル処理装置１１０Ａの動作状態を判定する。

局所無線トンネリング装置１２０Ａは、ローカルデータ信号とマッピングされた状態に基づき、第２の周波数（例えば、数Ｇｂｐｓ）でベースバンド信号を生成する（３３０）。一態様において、局所無線トンネリング装置１２０Ａは、マッピングされた状態に応じて、ベースバンド信号を符号化する。例えば、局所無線トンネリング装置１２０Ａは、局所無線トンネリング装置１２０Ａのマッピングされた状態を示す状態信号と共にベースバンド信号を符号化する。

局所無線トンネリング装置１２０Ａは、第２の周波数（例えば、数Ｇｂｐｓ）でベースバンド信号をアップコンバートして（３４０）、第１の周波数（例えば、６０ＧＨｚ）で無線送信信号を生成し、無線リンク１３０を通じて遠隔無線トンネリング装置１２０Ｂに無線送信信号を送信する（３５０）。

好都合なことに、無線トンネリング装置１２０は、リモート処理装置１１０の動作状態を予測し、リモート処理装置１１０の動作をミラーリングする。それにより、有線通信プロトコルのデータを他のプロトコル（例えば、無線通信プロトコル）にコンバート、又は無線トンネリング装置の異なる状態間の推移することによる遅延を削減できる。このようにして、無線リンク１３０を通じて、高速のデータ転送速度（例えば、マルチギガｂｐｓ）で２つの処理装置１１０Ａ、１１０Ｂ間の通信のシームレスなトンネリングを達成することができる。

無線トンネリング装置アーキテクチャの詳細
図４は、一実施形態に係る無線トンネリング装置１２０の詳細なアーキテクチャを示す。図４は図１に示す無線トンネリング装置１２０に対応するものであるが、一実施形態に係る装置１２０の動作をより良く説明するために、さらに詳細に例を示している。一実施形態において、無線トンネリング装置１２０は、ＵＳＢ３．０の速度でトンネリング可能な全二重ハイスピードデータパスを含む。一実装において、無線トンネリング装置１２０は、ＵＳＢＰＨＹ４０２と、ＵＳＢデジタル４０４と、エンコーダ４１６と、送信機４２０と、無線コンポーネント状態機械４８０と、デコーダ４５４と、受信機４４０とを含む。ＵＳＢプロトコルに準拠した適正な通信のために、追加のコンポーネントが実装されてもよい。これらのコンポーネントは、ともに、２つの処理装置１１０間の通信をトンネリングするように動作する。

ＵＳＢＰＨＹ４０２は、一実施形態において、ＵＳＢ３．０の電気的仕様に完全に準拠し、４つの異なるＵＳＢの速度、すなわち、スーパースピード（５Ｇｂｐｓ）、ハイスピード（４８０Ｍｂｐｓ）、フルスピード（１２Ｍｂｐｓ）、及びロースピード（１．５Ｍｂｐｓ）をすべてサポートする混合信号インタフェース回路である。これは、ＵＳＢ３．０のホスト全域と周辺アプリケーションをサポートする。ＵＳＢＰＨＹ４０２は、ＰＩＰＥ３．０（ＳＳ用）及びＵＴＭＩ＋（ＨＳ／ＦＳ／ＬＳ用）に準拠するデジタルインタフェースを提供する。ＵＴＭＩ＋は、ＦＳ／ＬＳ用に２つのインタフェースを提供する。すなわち、標準８ビット／１６ビットインタフェースか、又はビット−シリアルインタフェースである。本明細書に記載のアーキテクチャをトンネリングする実施形態は、２つの無線トンネリング装置１２０に及ぶエンドツーエンド遅延を最少化するために、ビットシリアルインタフェースを使用する。ビットシリアルインタフェースは、ビットデータの直列化及び非直列化する時間を節約し、それにより遅延を低減する。

ＵＳＢＰＨＹ４０２は、ＵＳＢ３．０仕様に規定された低電力状態、すなわち、スーパースピード用のＵ０／Ｕ１／Ｕ２／Ｕ３と、ＨＳ／ＦＳ／ＬＳ用のサスペンド−レジュームすべてに対して、低電力消費を実現する。これは、仕様に規定の通り、低電力状態を終了するための、ＬＦＰＳ（Low Frequency Periodic Signaling）の送受信もサポートしている。

ＵＳＢデジタル４０４は、ＵＳＢＰＨＹ４０２と無線コンポーネント（例えば、送信機４２０と受信機４４０）の間を接続する回路コンポーネントである。ＵＳＢデジタル４０４は、ＵＳＢＰＨＹ４０２及び無線コンポーネントの動作状態を判定する。ＵＳＢデジタル４０４は、ローカル処理装置１１０Ａからリモート処理装置１１０Ｂへの通信をトンネリングする時、及びリモート処理装置１１０Ｂからローカル処理装置１１０Ａへの通信をトンネリングする時の双方において機能する。

ローカル処理装置１１０Ａからリモート処理装置１１０Ｂへの通信をトンネリングするために、ＵＳＢデジタル４０４は、ＵＳＢＰＨＹ４０２を通じてローカル処理装置１１０Ａからローカルデータ信号を受信し、ローカルデータ信号をエンコーダ４１６に提供する。一態様において、ＵＳＢデジタル４０４は、ローカル処理装置１１０Ａのローカル処理状態を示すローカル処理装置１１０Ａの状態信号を生成する。ローカル処理装置１１０Ａの状態信号は、相手方の無線トンネリング装置１２０ＢのＵＳＢデジタル４０４がローカル処理装置１１０Ａの動作状態を予測できるようにする。ＵＳＢデジタル４０４は、ローカルデータ信号に基づき、ローカル処理装置１１０Ａの状態を特定することができる。さらに、ＵＳＢデジタル４０４は、マッピングされた状態に応じて状態信号を生成し、ローカルデータ信号及びローカル処理装置１１０Ａの状態信号をエンコーダ４１６に提供する。

エンコーダ４１６は。ローカル処理装置１１０Ａの状態信号と共にローカルデータ信号を符号化し、符号化された信号を送信機４２０に提供する。一態様において、ローカルデータ信号は、エンコーダ又はスクランブラ（簡易化のため、図示せず）による符号化の前又は後に、スクランブルされて、非ゼロＤＣバイアス（０及び１の番号が同一でない）等、望ましくない特性を取り除いてもよい。ＵＳＢケーブル上のＵＳＢスーパースピードデータは、５Ｇｂｐｓの理論速度を有し、ここから２０％が８ｂ／１０ｂ符号化により遅くなる。これは、ケーブル関連ビットエラーを防ぐために、ＵＳＢ規格に規定されている。このオーバーヘッドは、無線送信の場合は除外され、スーパースピードデータ帯域幅は、４Ｇｂｐｓに低減される。代わりに、無線送信のためにエラー訂正コードが付与され、無線関連ビットエラーが検出及び訂正できるようになる。符号化によって、受信機側は、場合によっては、無線送信によって取り込まれたビットエラーを訂正しうる。一実装において使用されるＦＥＣは、ＢＣＨコード（Bose-Chaudhuri-Hocquenghemコード）であり（２３２、２１６）、これは、与えられた２１６ビットシーケンス毎に、各出力コード−ワードが２３２ビットを有する、周期エラー訂正コードである。ＢＣＨコードは、有利なことに、エラー訂正能力を有し、符号及び復号のレイテンシが低い。コードは、体系的であってもよく、これは、最初の２１６ビットの出力が入力シーケンスから単純に複製されることを意味する。最後の１６ビットは、ＢＣＨコード生成行列を使用して符号化することができる。

送信機４２０は、エンコーダ４１６から符号化信号を受け取り、符号化信号をアップコンバートして、アップコンバートされた信号を無線で送信する。一態様において、送信機４２０は、高周波数送信回路４２２と低周波数送信回路４２４とを含む。高周波数送信回路４２２は、高データ転送速度（例えば、６Ｇｂｐｓ）のデジタルベースバンド信号をＲＦ周波数（例えば、６０ＧＨｚ）にアップコーンバートし、アップコンバートされた信号を送信するために使用される。例えば、高周波数送信回路４２２は、ＵＳＢプロトコル、ＨＤＭＩプロトコル、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔプロトコル、その他の通信プロトコルに準拠した高データ転送速度信号のアップコンバートと、アップコンバートされた信号の無線リンク１３０を通じた送信とに適している。低周波数送信回路４２４は、低いデータ転送速度（例えば、〜１００Ｋｂｐｓ）デジタルベースバンド信号をＲＦ周波数（例えば、６０ＧＨｚ）にアップコンバートし、アップコンバートされた信号を送信するために使用される。例えば、低周波数送信回路４２４は、無線コンポーネント状態機械４８０の異なる状態間又は無線コンポーネントの電力状態における動作又は推移に関する制御情報を含む、低データ転送速度信号のアップコンバートを行うのに適している。高周波数送信回路４２２が低周波数送信回路４２４より高いデータ転送速度信号を送信できるが、高周波数送信回路４２２は、低周波数送信回路４２４より多くの回路コンポーネントを含むかもしれないし、低周波数送信回路より多くの電力を消費するかもしれない。一態様において、高周波数送信回路４２２及び低周波数送信回路４２４のうちの一方が、適切なデータ転送速度信号の送信のために、無線コンポーネント状態機械４８０に応じて選択される。

リモート処理装置１１０Ｂからローカル処理装置１１０Ａへの通信をトンネリングするために、受信機４４０は、他の無線トンネリング装置１２０の送信機から無線受信信号を受信し、無線受信信号をダウンコンバートして、ベースバンド信号を取得する。一態様において、受信機４４０は、高周波受信回路４４２と、低周波受信回路４４６とを含む。高周波受信回路４４２は、ＲＦ周波数（例えば、６０ＧＨｚ）を高データ転送速度（例えば、６Ｇｂｐｓ）デジタルベースバンド信号にダウンコンバートするために使用される。低周波数受信回路４４６は、ＲＦ周波数（例えば、６０ＧＨｚ）を低データ転送速度（例えば、〜１００Ｋｂｐｓ）デジタルベースバンド信号にダウンコーンバートするために使用される。高周波数受信回路４４２は、低周波数受信回路４４６より高いデータ転送速度で信号をダウンコンバートすることができるが、高周波数受信回路４４２は、低周波数受信回路４４６より多くの回路コンポーネントを含むかもしれないし、低周波数受信回路４４６より多くの電力を消費するかもしれない。一態様において、高周波数受信回路４４２と低周波数受信回路４４６のうちの一方が、適切なデータ転送速度信号の受信のために、無線コンポーネント状態機械４８０に応じて選択される。

デコーダ４５４は、受信機４４０からダウンコンバートされた信号を受け取り、受け取った信号を復号化する。１つのアプローチにおいて、ダウンコンバートされた信号は、デコーダ４５４による復号化の前又は後にスクランブルを解除してもよい（簡易化のため、スクランブル解除器は図示せず）。デコーダ４５４は、リモートデータ信号と、リモート処理装置１１０Ｂの以前の状態を示すリモート処理装置１１０Ｂの状態信号とを取得するため、ダウンコンバートされた信号を復号化してもよい。一実施形態において、硬判定ベースのＢＣＨデコーダが実装される。デコーダ４５４は、ダウンコンバートした信号における任意のビットエラーを検出及び訂正してもよい。（２３２、２１６）ＢＣＨコードは、２３２ビットコードワードにおいて２ビットまでのエラーを訂正することができる。この符号化方式により、独立且つランダムなビットエラーを改善する。デコーダ４５４は、リモートデータ信号とリモート処理装置１１０Ｂの状態信号とをＵＳＢデジタル４０４に提供する。

ＵＳＢデジタル４０４に戻って言及すると、ＵＳＢデジタル４０４は、デコーダ４５４からリモートデータ信号とリモート処理装置１１０Ｂの状態信号とを受け取る。ＵＳＢデジタル４０４は、リモート処理装置１１０Ｂの状態信号に基づき、リモート処理装置１１０Ｂの動作状態を予測することができる。ＵＳＢデジタルは、リモート処理装置１１０Ｂの状態信号に基づき、例えば、リモート処理装置１１０Ｂとローカル処理装置１１０Ａの間の通信遅延、リモート処理装置１１０Ｂ又はローカル処理装置１１０Ａの以前の動作状態、リモートデータ信号、又はこれら双方の組み合わせを考慮することにより、リモート処理装置１１０Ｂの動作状態を予測する。ＵＳＢデジタル４０４は、リモート処理装置１１０Ｂの予測された状態に応じて、ＵＳＢＰＨＹ４０２を構成し、無線トンネリング装置１２０Ａ及び１２０Ｂのあらゆる遅延を断つことができるように、ＵＳＢＰＨＹ４０２を通じてローカル処理装置１１０Ａにリモートデータ信号を提供する。

一実施形態において、ＵＳＢデジタル４０４は、リモート処理装置１１０Ｂの動作状態をミラーリングするための処理コンポーネント状態機械４０８を含む。処理コンポーネント状態機械４０８は、ＵＳＢ３．０仕様からのＬＴＳＳＭ（Link Training and System Status Machine）に適合させた実装からなるものとすることができる。ＵＳＢ３．０仕様におけるＬＴＳＳＭ（Link Training and Status State Machine）は、リンク接続性及びリンク電力管理のために規定された状態機械である。さらに、処理コンポーネント状態機械４０８は、ＵＳＢ２．０仕様からのＲＰＳＭ（Reset Protocol State Machine）を含んでもよい。処理コンポーネント状態機械４０８は、図１に示される通り、無線リンクの相手側におけるＵＳＢホスト／デバイス・ハブのＬＴＳＳＭ状態又はＲＰＳＭ状態を追跡するように設計される。処理コンポーネント状態機械４０８は、リモート処理装置１１０Ｂの動作状態を予測し、リモート処理装置１１０Ａの状態をミラーリングする。

一態様において、処理コンポーネント状態機械４０８は、それ自身の１つ以上の状態を無線コンポーネント状態機械４８０の１つ以上の対応する状態にマッピングし、そして、無線コンポーネント状態機械４８０の状態を構成する。無線コンポーネント状態機械４８０は、無線コンポーネントの電力効率を向上するために、送信機４２０及び受信機４４０の無線コンポーネントの電力状態を制御する。例えば、高周波数送信回路４２２の電力消費が低周波数送信回路４２４に比較して高いため、無線コンポーネント状態機械４８０は、高周波数送信回路４２２が使用されていない時の、低周波数送信の間、高周波数送信回路４２２を低電力状態で動作させるか、又は高周波数送信回路４２２をオフにするように、制御することができる。高周波数送信の間、低周波数送信回路４２４の電源を切ってもよい。同様に、高周波数受信回路４４２の電力消費は低周波数受信回路４４６と比較して高いため、無線コンポーネント状態機械４８０は、高周波数受信回路４４２が使用されていない時の、低周波数受信の間、高周波数受信回路４４２を低電力状態で動作させるか、又は高周波数受信回路４４２をオフにするように、制御することができる。高周波数受信中、低周波数受信回路４４６の電源を切ってもよい。

さらに、無線コンポーネント状態機械４８０は、例えば、
（１）ＵＳＢホスト／デバイスの脱着の検出、
（２）ＵＳＢ電力状態に基づく、無線ブロック及びＵＳＢＰＨＹの電力状態の制御、
（３）無線リンクに亘るリンク応答を再生することによる、ＵＳＢホスト及びデバイスの同時発生性の確保
を含む、多数のシステム機能を制御する。

図５は、一実施形態に係る、ＵＳＢデータのトンネリングが可能な無線トンネリングシステムのための一例としての状態変遷図を示す。無線コンポーネント状態機械４８０の各状態は、以下の表２に示される通り、処理コンポーネント状態機械４０８の対応する状態にマッピングされてもよい。本実施形態において、あり得る５つの電力状態を利用可能である。すなわち、Ｗ０状態５０２と、Ｗ２状態５０６と、Ｗ３状態５０８と、近接検出状態５１０と、スリープ状態５０４とである。一態様において、無線コンポーネント状態機械４８０は、図５に示される電力状態のうちの１つで動作する。

Ｗ０状態５０２は、高電力状態を表し、その状態では、高周波数送信回路４２２、高周波数受信回路４４２、及び関連するコンポーネントが有効化され、無線トンネリング装置１２０が高周波数シリアルデータ（例えば、ＵＳＢデータ）をアクティブに送信している、又はこの送信に利用可能であり、準備が整っている。Ｗ０状態において、高周波数送信回路４２２及び高周波数受信回路４４２は、オンにされ、無線トンネリング装置１２０は、ＵＳＢデータをアクティブにトンネリングしてもよい。他の装置との近接さが失われた場合、無線トンネリング装置１２０は、近接検出状態に推移する。近接検出状態５１０では、高周波数送信回路４２２及び高周波数受信回路４４２は、オフされる。低周波数送信回路４２４及び低周波数受信回路４４６は、他の装置への近接を定期的にチェックするためにオンされ、不使用時にはオフされる。無線トンネリング装置１２０Ａ及び１２０Ｂは、近接検出に成功したものの、処理装置１１０が取り付けられていないと判定された場合、Ｗ０状態からスリープ状態５０４に入ってもよい。この判定は、Ｗ０状態５０２において行われる。スリープ状態５０４において、「常時接続」ブロックのみが稼働し、他のコンポーネントは電力効率化のためにオフされる。無線トンネリング装置は、予め定められた時間、スリープ状態５０４に置かれた後、近接検出状態５１０に戻って、無線近接が維持されていることを確認する。近隣の装置が検出された場合、無線トンネリング装置１２０は、処理装置の取り付けをチェックするＷ０状態５０２に推移して戻る。無線トンネリング装置ペア１２０Ａ／１２０Ｂが無線近接にあり、処理装置１１０Ａ／１１０Ｂが取り付け状態にあるものの、処理装置１１０が低電力状態にあるか、又はアクティブにデータの通信を行っていない時、Ｗ２状態５０６及びＷ３状態５０８に入る。例えば、処理装置１１０がＵＳＢ３．０スーパースピードの「Ｕ２」低電力状態にある時、Ｗ２状態５０６に入り、処理装置１１０がＵＳＢ３．０スーパースピードの「Ｕ３」状態又はＵＳＢ２．０ハイスピードの「サスペンド」状態のいずれかにある時、Ｗ３状態５０８に入る。

図５の各弧は、状態間で可能な推移を表す。状態間で推移するための条件について、表１にまとめ、以下により詳細に説明する。

Ｗ０状態５０２からの（例えば、弧ａ、ｂ１、ｃ１、及びｇ１を介する）推移は、局所無線トンネリング装置の状態と、局所無線トンネリング装置に近接する遠隔無線トンネリング装置の状態との双方によって決まる。ローカル装置の状態を遠隔装置に伝えたり、又はその逆を行ったりするために、ローカル装置条件によって決定された新たな状態への推移を示すＷ０状態５０２にある時、信号“proposed_link_state”が装置間で定期的に送信される。例えば、一実施形態において、信号“proposed_link_state”は、ローカル装置によりその状況に基づき通知された状態を符号化した２ビット信号である（例えば、「０」はＷ０を表し、「１」はＷ２を表し、「２」はＷ３を表し、「３」はスリープを表す）。信号“proposed_link_state”は、定期的に更新され、Ｗ０状態５０２にある時、無線リンクで交換される。

装置は、処理装置１１０が無効化又は切断されたことを検出した時、スリープ状態５０４への推移（弧ａ）を通知する。装置は、ＵＳＢ２．０が切断又はサスペンドされ、かつ、ＵＳＢ３．０がＵ２低電力状態に入ったことを検出した時、Ｗ２状態５０６への推移（弧ｂ１）を通知する。装置は、ＵＳＢ２．０が切断又はサスペンドされ、かつ、ＵＳＢ３．０がＵ３状態に入ったことを検出した時、Ｗ３状態５０８への推移（弧ｃ１）を通知する。装置は、ＨＦ無線リンク（すなわち、高周波数を使用して無線リンク１３０がデータパスの送受信を行う）が喪失した時、近接検出状態５１０への推移を通知する。

Ｗ０からの状態変化は、無線リンク１３０の両側が同じ低電力状態（例えば、スリープ、Ｗ２、又はＷ３）を通知した後にのみ起きる。そうでなければ、双方の装置は、Ｗ０状態５０２のままである。Ｗ０状態５０２において、“proposed_link_state”の値が定期的に送信される。ローカル装置及びリモート装置の双方が同じ低電力状態を通知した後、これらの装置は、その状態に推移する。

Ｗ２状態５０６を終了してＷ０状態５０２となる（弧ｂ２）のは、アップストリーム処理装置又はダウンストリーム処理装置が終了イベントを送信したことをトリガとする。例えば、ＵＳＢ３．０において、終了イベントは、無線トンネリング装置１２０に対するＵ２終了ＬＦＰＳ（Low Frequency Periodic Signaling）からなってもよい。Ｗ２終了を発生させるために、無線トンネリング装置１２０は、基礎となるシリアルプロトコルの要件に合う十分に低いレイテンシ（例えば、ＵＳＢ３．０リンクに対して２ｍｓ）で、ハンドシェイクＬＦＰＳを返送する。一実装において、Ｗ２状態５０６での動作時にすべてのＰＬＬ（Phase-Locked-Loops）に電力供給を続けることにより、迅速なＷ２終了を促進する。

一例において、処理コンポーネント状態機械４０８の状態は、以下の表２に示す通り、無線コンポーネント状態機械４８０の状態にマッピングされる。

ＵＳＢ３．０のための無線トンネリング装置アーキテクチャ
図６は、一実施形態に係る、ＵＳＢ３．０プロトコルに準拠した無線トンネリング装置のアーキテクチャを示す。ＵＳＢ３．０規格は、４つの異なる転送速度、すなわち、スーパースピード（本明細書中、「ＳＳ」とも称する）、ハイスピード（本明細書中、「ＨＳ」とも称する）、フルスピード（本明細書中、「ＦＳ」とも称する）、及びロースピード（本明細書中、「ＬＳ」）とも称する）のサポートを規定している。図６は、ＵＳＢＰＨＹ４０２及びＵＳＢデジタル４０４を介した４つのＵＳＢ速度すべてについてのデータフローを示している。

ＵＳＢＰＨＹ４０２の一方側には、処理装置１１０とのケーブルインタフェースが設けられる。ＵＳＢＰＨＹ４０２の他方側には、ケーブルインタフェースより低い周波数で動作する、ＵＳＢデジタル４０４とのデジタルデータインタフェースが設けられる。ＵＳＢＰＨＹ４０２は、スーパースピードＵＳＢ６０１の機能のすべての態様のサポートと、産業用規格ＰＩＰＥインタフェース６１１を介したＵＳＢデジタル４０４とのインタフェースとを提供する。この双方向性インタフェースは、２つのバスからなり、各々が、ＵＳＢＰＨＹ４０２を出入りするデータのために用いられる。ＰＩＰＥインタフェース６１１におけるバス幅は、１６ビット又は３２ビットである。一実施形態において、１６ビットのバス幅は、レイテンシを低減するために採用される。同様に、ケーブルインタフェースからのハイスピードデータ６０２は、産業用規格ＵＴＭＩインタフェースを使用して、ＵＳＢデジタル４０４と接続される。最も標準的なＵＳＢＰＨＹ実装では、フルスピードデータ及びロースピードデータ６０３がＵＴＭＩインタフェース６１２及びシリアルインタフェース６１３の双方に設けられる。一態様において、ＵＴＭＩインタフェース６１２は、デジタル設計パイプラインの設計のために採用される。しかしながら、ＵＴＭＩインタフェースは、８ビット又は１６ビットの幅のバスを備え、ＦＳ／ＬＳデータビットのシリアライゼーション又はデシリアライゼーションのサイクルによる大きなレイテンシを生じてしまうこともあり、低レイテンシトンネリング設計には相応しくない。この大きなレイテンシを克服するため、一実施形態において、シリアルインタフェース６１３は、ＦＳ／ＬＳデータ６０３をＵＳＢデジタル４０４にインタフェースで接続するために採用される。

ＵＳＢデジタル４０４は、ＳＳ、ＨＳ、ＦＳ、及びＬＳのためのコンポーネントを備える。スーパースピードサブシステム６２０は、ＳＳ受信データパスブロック６２２及びＳＳ送信データパスブロック６２３と、後述の通り、データパスブロックの動作を制御するＵＳＢ３．０スーパースピード状態機械６２１とを備える。同様に、ＨＳ／ＦＳ／ＬＳサブシステム６３０は、ＨＳ受信データパスブロック６３２、ＨＳ送信データパスブロック６３３、シリアル受信データパス６３４、シリアル送信データパスブロック６３５、及びＵＳＢ２．０状態機械６３１を備える。ＵＳＢ２．０状態機械６３１は、後述の通り、ＨＳ／ＦＳ／ＬＳサブシステム６３０におけるこれらのデータパスブロックの動作を制御する。任意の与えられたセッションにおいて、トンネリングシステムは、処理装置１１０と無線トンネリング装置１２０の間の検出状態に応じて、ＨＳモード、ＦＳモード、又はＬＳモードのうちの１つで動作する。或るＵＳＢ接続トポロジーにおいて、ＳＳと、ＨＳ／ＦＳ／ＬＳのうちの１つとは、例えば、一対の無線トンネリング装置がＵＳＢ３．０である処理装置とＵＳＢ３．０ハブである処理装置の間にある時、同時にアクティブとなることができる。

ＵＳＢデジタル４０４は、１つがスーパースピード用６５１であり、もう１つがＨＳ／ＦＳ／ＬＳ用６５２である、並列に動作する２つのインタフェースを使用して、無線送信のために、エンコーダ４１６にデータを提供する。エンコーダ４１６は、固定フレーム構造に応じてこれら双方のインタフェースからデータをパックし、無線送信のために、単一のデータストリームを送信機４２０に提供する。同様に、ＵＳＢデジタル４０４のデコーダ４５４とのインタフェースは、スーパースピード６５３データとその他ＨＳ／ＦＳ／ＫＳ６５４データのためのインタフェースからなる。デコーダ４５４は、無線受信機４４０からデータストリームを受信し、固定フレーム構造に応じてデータストリープのパックを解除し、スーパースピード６５３データとＨＳ／ＦＳ／ＬＳ６５４データのための双方のインタフェースに同時にデータを提供する。

ＵＳＢプロトコルのための例としての状態機械実装
ＵＳＢ３．０スーパースピード状態機械
ＵＳＢ３．０仕様におけるＬＴＳＳＭ（Link Training and Status State Machine）は、リンク接続性及びリンク電力管理のために規定された状態機械である。仕様では、表３にまとめた通り、特定機能のために２４個のサブ状態を備える１２個の状態を規定する。

ＵＳＢデジタル４０４内の２５状態ＵＳＢ３．０スーパースピード状態機械６３１は、２４状態ＬＴＳＳＭを最適化し、一実施形態による無線トンネリングに適合させることによって実装される。これが表４に示されている。ＵＳＢ３．０スーパースピード状態機械６３１は、多数のサブ状態を１つに折り畳むこと、一つのサブ状態を複数の状態に分割すること、又は新たな状態を追加することのうちのいずれかにより、ＬＴＳＳＭから導出される。この導出について、表４に示す。

ＵＳＢ３．０スーパースピード状態機械は、図１に示される通り、無線リンクの相手側のＵＳＢホスト／デバイス／ハブのＬＴＴＳＭ状態を追跡するように設計される。従って、状態推移は、以下の３つの種別の入力のうちの１つに基づいて行われる。
（１）遠隔無線トンネリング装置のＵＳＢ３．０スーパースピード状態機械から無線で受信した信号伝達情報（例えば、表７から“remote.RX_SIG_POWEROFF”）
（２）遠隔無線トンネリング装置から無線で受信したＵＳＢパケットデータ（“remote.data”として示される）
（３）タイムアウト等のローカル生成された信号／イベント（例えば、表７の“timeout_12ms”）

表５は、使用されるすべてのスーパースピード信号伝達情報を一覧にまとめている。表６は、無線で信号伝達情報を送信するためのパケット構造を示している。スーパースピード信号伝達情報は符号化され、そして、無線で帯域内ペイロードとして通信される。信号伝達情報は、送信されるべきスーパースピードパケットデータがない時にはいつでも、無線で送信されてもよい。

表６において、Ｄｘｘ．ｘは、符号化された信号伝達シンボルであり、表５の符号化値のうちの１つである。一実施形態において、無線エラーに対する復元力を向上するため、Ｄｘｘ．ｘを４度複製することが利用される。

表７は、２５状態ＵＳＢ３．０スーパースピード状態機械６３１についての次の状態及び推移条件をまとめている。一実施形態によると、これは、ＵＳＢ３．０スーパースピードリンク接続性とリンク電力管理機能とをサポートするように設計される。表の下方の２つのグローバル条件は、多数の状態に適用され、かつ、２つの固定状態、すなわち、“POWER_OFF”及び“SS.Disabled.Default”への推移を可能にする条件である。

表７の下方では、条件を説明するために使用される用語は、ＵＳＢ３．０仕様及びＰＩＰＥインタフェース仕様から借用した名称及び記号である。また、表５の信号伝達情報についてもこれらの式中に使用した。例えば、表７の７行目に使用されている“remote.RX_DETECT_SUCCESS”は、遠隔無線装置から無線リンク上で受信される「受信検出パス」信号伝達である。

無線トンネリング装置のために低電力状態を実装することにより、例えば、ＵＳＢデバイスプラグインを待機しつつ低電力状態に入る（スリープ／Ｗ０ループ）か、又はＷ２終了又はＷ３終了を待機しつつ、低電力状態に入るか、という多くの使用シナリオにおいて、電力消費を削減する。これら双方のシナリオにおいて、これらの状態に出入りする推移は、通常、人の時間尺度をトリガとするため、低電力状態は、長期に亘って継続し得ることに留意しなければならない。従って、これらのシナリオのために低電力状態をサポートするように無線トンネリング装置を設計することが有益である。

低電力状態にある装置をウェイクアップさせるために、別個の低周波数（ＬＦ）及び低電力無線データパスが実装される。ＬＦＴＸ回路４２４を使用して、無線リンクの向こう側へ非同期信号を送信する。ＵＳＢデジタルロジックは、装置がＵ２低電力状態又はＵ３低電力状態にある間、ＵＳＢＰＨＹがケーブルインタフェース上にＬＦＰＳ（Low Frequency Periodic Signaling）を検出するときにはいつでも、信号“SSUWakeup”（又は代替として、ＵＳＢ２．０に対しては“HSUWakeup”）を非同期的にハイに駆動させる。この非同期信号は、ＬＦＴＸ回路４２４を使用して、無線コンポーネント状態機械４８０の制御の下、送信されている。

同様に、信号“SSWWakeup”は、ウェイクアップ信号が無線リンク上で検出される時にはいつでも、ＬＦＲＸ回路４４６によって駆動される。これは、無線コンポーネント状態機械４８０及びＵＳＢデジタル４０４によって使用され、装置を動作状態Ｕ０に推移させる。

一実施形態によると、表８及び表９は、各々、一例としてのＷ２エントリ／終了シーケンス及びスリープエントリ／終了シーケンスを説明している。表の開始装置欄では、以下の表記を使用している。
「ホスト」：ＵＳＢホスト又はアップストリームＵＳＢハブ（例えば、処理装置１１０Ａ）
「デバイス」：ＵＳＢ周辺機器又はダウンストリームＵＳＢハブ（例えば、処理装置１１０Ｂ）、
「ＵＳ−Ｕ」：アップストリーム側のＵＳＢデジタル４０４（例えば、無線トンネリング装置１２０Ａ）
「ＵＳ−Ｗ」：アップストリーム側の無線ブロック（例えば、無線トンネリング装置１２０Ａ）
「ＤＳ−Ｕ」：ダウンストリーム側のＵＳＢデジタル４０４（例えば、無線トンネリング装置１２０Ｂ）
「ＤＳ−Ｗ」：ダウンストリーム側の無線ブロック（例えば、無線トンネリング装置１２０Ｂ）

Ｗ２／Ｗ３において、デジタルクロックが停止され、混合信号／無線ブロックが低電力状態とされる。しかしながら、スリープモードでは、ＵＳＢデジタル４０４（状態機械を含む）全体と無線ブロックの大部分が電力を喪失する。一実施形態において、スリープ中であっても電力を持ち続ける常時接続デジタル状態機械がわずかに存在する。

ＵＳＢ２．０状態機械
ＨＳ／ＦＳ／ＬＳデータのためのＵＳＢ２．０状態機械６３１は、ＵＳＢ２．０仕様に記載のＲＰＳＭ（Reset Protocol State Machine）から開始して適合化及び最適化される。これは、Ｄ^＋／Ｄ⁻ラインを使用したハイスピード、フルスピード、及びロースピードの動作を扱う。

表１０は、ＵＳＢ２．０状態機械によって生成される信号伝達情報を示す。無線通信のバイトの符号化では、スーパースピードと同じ方式（表６に記載）を使用する。

表１１は、１７状態ＵＳＢ２．０状態機械６３１のための次の状態及び推移条件をまとめたものである。この状態機械は、スーパースピード動作ではより複雑な電力管理を実装するので、スーパースピードのためのものに比べて簡単にしてある。一方で、ＵＳＢ２．０状態機械６３１は、以下の表で３度複製されているいくつかの状態から明らかである通り、ＨＳ、ＦＳ、及びＬＳをサポートするための異なる状態を必要とする。表の下方には、多数の現在の状態に適用される３つのグローバル条件が存在する。これらは、３つの固定状態、すなわち、“Poweroff”、“Disconnected”、及び“Reset_SE0”、への推移を可能にする。

表１１の下方では、条件を説明するために使用される用語は、ＵＳＢ２．０仕様及びＵＴＭＩインタフェース仕様から借用した名称及び記号である。表１０のＵＳＢ２．０信号伝達情報もこれらの式中に使用されている。

表１２及び表１３は、ハイスピード、フルスピード、及びロースピードの動作のためのＷ３エントリ／終了シーケンス及びスリープエントリ／終了シーケンスを記載している。これらの表において、「ｘｘ＿」の接頭辞は、ＨＳ、ＦＳ、及びＬＳのうちのいずれか１つを表している。

既に述べた通り、無線設計は、電力状態Ｗ０、Ｗ２、Ｗ３、及びスリープをサポートしている。状態Ｗ０、Ｗ２、及びＷ３は、ＵＳＢ３．０スーパースピード状態Ｕ０、Ｕ２、及びＵ３にマッピングされる。一実施形態において、装置は、Ｕ１の終了レイテンシ要件が非常に短いため、Ｕ１状態では無線ブロックの電源を切らない。ＵＳＢ２．０における「サスペンド」電力状態は、Ｗ３にマッピングされる。これは、「サスペンド−レジューム」終了レイテンシ要件がスーパースピードＵ３の終了レイテンシ要件に匹敵するためである。

一実施形態において、無線トンネリング装置は、ＵＳＢ３．０ハブのアップストリーム側で使用可能であり、ＵＳＢ３．０スーパースピード及びＵＳＢ２．０データ送信の双方Ｗ同時に使用できるようにする。従って、本実施形態において、ＵＳＢ２．０状態機械６３１及びＵＳＢ３．０スーパースピード状態機械６２１の双方をチェックした後にのみ、電力状態Ｗ３に入る。例えば、ＵＳＢ３．０スーパースピードリンクが“Ｕ３”状態又は“Disabled”状態にあり、ＵＳＢ２．０リンクが“Suspend”状態にある場合にのみ、Ｗ３に入る。同様に、ＵＳＢ３．０スーパースピードリンクが“Disabled”状態にあり、ＵＳＢ２．０リンクが“Disconnected”状態にある場合にのみ、スリープ状態に入る。

当業者は、本開示の熟読により、本開示の原則を通じてさらに追加の代替実施形態に想到するであろう。そこで、特定の実施形態及び適用例について図示及び説明したが、開示の実施形態は本明細書に開示の精密な構造及びコンポーネントに限定されるものでないことが理解されなければならない。当業者に明らかとなる種々の修正、変化、及び変更は、本明細書に記載の範囲から逸脱することなく、本明細書に開示の方法及び装置の配置、動作、及び詳細において行われてもよい。

Claims

有線通信プロトコルを用いた、リモート処理装置とローカル処理装置の間の通信の適合性を維持しつつ、遠隔無線トンネリング装置とともに動作し、前記リモート処理装置と前記ローカル処理装置の間の通信を無線トンネリングする局所無線トンネリング装置であって、
遠隔無線トンネリング装置から無線受信信号を受信し、前記無線受信信号をダウンコンバートし、前記無線受信信号からベースバンド信号を生成するように構成された無線受信機と、
前記リモート処理装置の遠隔処理状態の情報を含む前記ベースバンド信号に基づき、前記リモート処理装置の遠隔処理状態を予測するように構成された処理コンポーネント状態機械と、
前記ローカル処理装置に連結され、（ｉ）前記予測された遠隔処理状態と前記ベースバンド信号に基づき、前記有線通信プロトコルに準拠した出力信号を生成し、（ｉｉ）前記有線通信プロトコルを通じて、前記ローカル処理装置に前記出力信号を提供するように構成されたインタフェース回路とを備え、
前記リモート処理装置の遠隔処理状態の情報は、前記遠隔処理状態のリンク接続性を示す情報および前記遠隔処理状態のリンク電力管理情報を含む、局所無線トンネリング装置。
請求項１に記載の局所無線トンネリング装置において、
（ｉ）前記ローカル処理装置から入力信号を受信して、他のベースバンド信号を生成し、（ｉｉ）前記他のベースバンド信号をアップコンバートして、無線送信信号を生成し、（ｉｉｉ）前記無線送信信号を送信するように構成された無線送信機をさらに備える局所無線トンネリング装置。
請求項２に記載の局所無線トンネリング装置において、
前記処理コンポーネント状態機械は、
（ａ）前記処理コンポーネント状態機械の現在の状態、
（ｂ）前記ローカル処理装置から受信した入力、及び
（ｃ）前記予測された遠隔処理状態、
のうちの１つ以上に基づき、前記無線受信機又は前記無線送信機の電力状態を制御する局所無線トンネリング装置。
請求項２に記載の局所無線トンネリング装置において、
前記処理コンポーネント状態機械は、さらに、前記ローカル処理装置の１つ以上のローカル処理状態を前記処理コンポーネント状態機械の一つの状態にマッピングし、前記一つの状態に基づき、前記ローカル処理装置のローカル処理状態を示す状態信号を生成するように構成され、前記無線送信機は、前記ローカル処理装置の前記ローカル処理状態を示す前記状態信号と共に前記ベースバンド信号を符号化するように構成される局所無線トンネリング装置。
請求項１に記載の局所無線トンネリング装置において、
自身の現在の状態と前記リモート処理装置の前記予測された遠隔処理状態に基づき、前記無線受信機の無線コンポーネント状態を判定するように構成された無線コンポーネント状態機械をさらに備える局所無線トンネリング装置。
請求項５に記載の局所無線トンネリング装置において、
前記無線コンポーネント状態機械は、自身の現在の状態と前記リモート処理装置の前記予測された遠隔処理状態に基づいて判定された前記無線コンポーネント状態に応じて、前記無線受信機の動作モードを制御する局所無線トンネリング装置。
請求項６に記載の局所無線トンネリング装置において、
前記無線コンポーネント状態は、自身の現在の状態と前記予測された遠隔処理状態に基づいて判定される局所無線トンネリング装置。
請求項１に記載の局所無線トンネリング装置において、
前記ベースバンド信号は、前記リモート処理装置の以前の状態を示す状態信号と共に符号化され、前記処理コンポーネント状態機械は、前記ベースバンド信号の前記状態信号に基づき、前記リモート処理装置の前記遠隔処理状態を予測するように構成される局所無線トンネリング装置。
請求項１に記載の局所無線トンネリング装置において、
前記処理コンポーネント状態機械は、前記無線受信信号に対応する前記ベースバンド信号の一部に基づき、前記リモート処理装置の前記遠隔処理状態を予測するように構成される局所無線トンネリング装置。
請求項１に記載の局所無線トンネリング装置において、
前記処理コンポーネント状態機械は、前記ローカル処理装置の１つ以上の以前のローカル処理状態に基づき、前記リモート処理装置の前記遠隔処理状態を予測するように構成され、前記ローカル処理装置の１つ以上の以前の前記ローカル処理状態は、状態機械に従った前記リモート処理装置のリモート処理状態に関連付けられている局所無線トンネリング装置。
有線通信プロトコルを用いた、ローカル処理装置とリモート処理装置の間の通信の適合性を維持しつつ、前記ローカル処理装置と前記リモート処理装置の間の通信を無線トンネリングする方法であって、
無線受信機により、遠隔無線トンネリング装置から無線受信信号を受信し、
前記無線受信機により、前記無線受信信号をダウンコンバートして、前記無線受信信号からベースバンド信号を生成し、
処理コンポーネント状態機械により、前記リモート処理装置の遠隔処理状態の情報を含む前記ベースバンド信号に基づき、前記リモート処理装置の遠隔処理状態を予測し、
前記ローカル処理装置に連結されたインタフェース回路により、前記予測された遠隔処理状態と前記ベースバンド信号に基づき、前記有線通信プロトコルに準拠した出力信号を生成し、
前記インタフェース回路により、前記有線通信プロトコルを通じて、前記ローカル処理装置に前記出力信号を提供することを備え、
前記リモート処理装置の遠隔処理状態の情報は、前記遠隔処理状態のリンク接続性を示す情報および前記遠隔処理状態のリンク電力管理情報を含む、方法。
請求項１１に記載の方法において、
無線送信機により、前記ローカル処理装置から入力信号を受信して、他のベースバンド信号を生成し、
前記無線送信機により、前記他のベースバンド信号をアップコンバートして、無線送信信号を生成し、
前記無線送信機により、前記無線送信信号を送信することをさらに備える方法。
請求項１２に記載の方法において、
前記処理コンポーネント状態機械により、
（ａ）前記処理コンポーネント状態機械の現在の状態、
（ｂ）前記ローカル処理装置から受信した入力、及び
（ｃ）前記予測された遠隔処理状態、
のうちの１つ以上に基づき、前記無線受信機又は前記無線送信機の電力状態を制御することをさらに備える方法。
請求項１２に記載の方法において、
前記処理コンポーネント状態機械により、前記ローカル処理装置の１つ以上のローカル処理状態を前記処理コンポーネント状態機械の一つの状態にマッピングし、
前記処理コンポーネント状態機械により、前記一つの状態に基づき、前記ローカル処理装置のローカル処理状態を示す状態信号を生成し、
前記無線送信機により、前記ローカル処理装置の前記ローカル処理状態を示す前記状態信号と共に前記ベースバンド信号を符号化することをさらに備える方法。
請求項１１に記載の方法において、
無線コンポーネント状態機械により、前記リモート処理装置の前記予測された遠隔処理状態に基づき、前記無線受信機の無線コンポーネント状態を判定することをさらに備える方法。
請求項１５に記載の方法において、
前記無線コンポーネント状態機械により、前記リモート処理装置の前記予測された遠隔処理状態に基づいて判定された前記無線コンポーネント状態に応じて、前記無線受信機の動作モードを制御することをさらに備える方法。
請求項１６に記載の方法において、
前記無線コンポーネント状態は、前記予測された遠隔処理状態に基づいて判定される方法。
請求項１１に記載の方法において、
前記ベースバンド信号は、前記リモート処理装置の以前の状態を示す状態信号と共に符号化され、前記処理コンポーネント状態機械は、前記ベースバンド信号の前記状態信号に基づき、前記リモート処理装置の前記遠隔処理状態を予測するように構成される方法。
請求項１１に記載の方法において、
前記処理コンポーネント状態機械は、前記無線受信信号に対応する前記ベースバンド信号の一部に基づき、前記リモート処理装置の前記遠隔処理状態を予測するように構成される方法。
請求項１１に記載の方法において、
前記処理コンポーネント状態機械は、前記ローカル処理装置の１つ以上の以前のローカル処理状態に基づき、前記リモート処理装置の前記遠隔処理状態を予測するように構成され、前記ローカル処理装置の１つ以上の以前の前記ローカル処理状態は、状態機械に従った前記リモート処理装置のリモート処理状態に関連付けられている方法。