(57)【要約】【課題】高周波無線アクセスネットワークを提供する。【解決手段】無線アクセスシステムは、構内に設置された端点ノード１０４と、端点ノード１０４と通信する集約ノード１０２であって、カバレッジエリアを複数のサブセクタに分割するフェーズドアレイアンテナシステム１０３を含む、集約ノード１０２とを備える。フェーズドアレイアンテナシステム１０３が、情報を端点ノード１０４に送信する少なくとも１つの送信側フェーズドアレイアンテナＴ、および端点ノード１０４から情報を受信する少なくとも１つの受信側フェーズドアレイアンテナＲを有してもよい。【選択図】図２３−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線アクセスシステムであって、
構内に設置された端点ノードと、
前記端点ノードと通信する集約ノードであって、当該集約ノードがカバレッジエリアを複数のサブセクタに分割するフェーズドアレイアンテナシステムを含む、集約ノードと、
を備える、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、
情報を前記端点ノードに送信する少なくとも１つの送信側フェーズドアレイアンテナ、および
前記端点ノードから情報を受信する少なくとも１つの受信側フェーズドアレイアンテナを有する、システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシステムにおいて、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、前記サブセクタに対して、複数の送信ビームおよび受信ビームを同時に生成する、システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、前記カバレッジエリアを４つ以上のサブセクタに分割する、システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、一次元のみにおいて方向操縦される少なくとも１つのフェーズドアレイアンテナを有する、システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のシステムにおいて、一次元の前記フェーズドアレイアンテナが、前記複数のサブセクタを方位角方向に生じさせる、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、一次元の前記フェーズドアレイアンテナが、垂直方向にパンケーキされる、システム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記端点ノードと前記集約ノードとが、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのスペクトル帯域で通信する、システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記端点ノードと前記集約ノードとが、３０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚのスペクトル帯域で通信する、システム。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、アンテナ開口の二次元配置を有するアンテナアレイを含む、システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムにおいて、アンテナ開口の前記二次元配置が、少なくとも５列のアンテナ開口を有する、システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、アンテナ開口の前記二次元配置が、少なくとも５行のアンテナ開口を有する、システム。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のシステムにおいて、前記列が、位相制御装置の別々のポートによって駆動される、システム。
【請求項１４】
固定無線アクセスを提供する方法であって、
カバレッジエリアをフェーズドアレイアンテナシステムで複数のサブセクタに分割する過程と、
前記サブセクタのうちの異なるサブセクタ内に位置する端点構内に設置された端点ノードと通信する過程と、
を備える、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、
情報を前記端点ノードに送信する少なくとも１つの送信側フェーズドアレイアンテナ、および
前記端点ノードから情報を受信する少なくとも１つの受信側フェーズドアレイアンテナを有する、方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の方法において、さらに、
前記フェーズドアレイアンテナシステムで、前記サブセクタに対する複数の送信ビームおよび受信ビームを同時に生成する過程、
を備える、方法。
【請求項１７】
請求項１４から１６のいずれか一項に記載の方法において、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、前記カバレッジエリアを４つ以上のサブセクタに分割する、方法。
【請求項１８】
請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法において、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、一次元の少なくとも１つのフェーズドアレイアンテナを有する、方法。
【請求項１９】
請求項１４から１８のいずれか一項に記載の方法において、一次元の前記フェーズドアレイアンテナが、前記複数のサブセクタを方位角方向において生じさせる、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、一次元の前記フェーズドアレイアンテナが、垂直方向にパンケーキされる、方法。
【請求項２１】
請求項１４から２０のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記端点ノードと前記集約ノードとが、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのスペクトル帯域、より詳細には３０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚのスペクトル帯域で通信する、システム。
【請求項２２】
無線アクセスシステム用の集約ノードであって、
高周波信号を加入者ノードに送信し、さらに、または代わりに、当該加入者ノードから高周波信号を受信するアンテナアレイシステムと、
前記アンテナアレイシステムに、一組の給電路を介して接続された位相制御装置と、
前記アンテナアレイシステムと前記位相制御装置の間の前記給電路における供給を増幅する増幅システムと、
を備える、集約ノード。
【請求項２３】
請求項２２に記載の集約ノードにおいて、前記アンテナアレイシステムが、
前記高周波信号を前記加入者ノードに送信する少なくとも１つの送信側アンテナアレイ、および
前記加入者ノードから前記高周波信号を受信する少なくとも１つの受信側アンテナアレイを含む、集約ノード。
【請求項２４】
請求項２２または２３に記載の集約ノードにおいて、前記位相制御装置が、少なくとも１つのロットマンレンズを含む、集約ノード。
【請求項２５】
請求項２２から２４のいずれか一項に記載の集約ノードにおいて、前記位相制御装置が、前記高周波信号をカバレッジエリアの別々の部分に方向付けるように、前記増幅システムに供給される信号であって、その後に前記アンテナアレイシステムに供給される信号の位相を制御する、集約ノード。
【請求項２６】
請求項２２から２５のいずれか一項に記載の集約ノードにおいて、前記位相制御装置が、カバレッジエリアの別々の部分から受信した高周波信号を当該位相制御装置の別々の出力ポートに導くように、前記アンテナアレイシステムから受信した信号の位相を制御する、集約ノード。
【請求項２７】
請求項２２から２６のいずれか一項に記載の集約ノードにおいて、前記位相制御装置が、信号の位相を、当該信号を前記カバレッジエリア内の１つ以上のセクタに向かって方向操縦するように、変更する、集約ノード。
【請求項２８】
請求項２２から２７のいずれか一項に記載の集約ノードにおいて、前記増幅システムが、前記位相制御装置のポートに設けられた電力増幅器を含む、集約ノード。
【請求項２９】
請求項２２から２８のいずれか一項に記載の集約ノードにおいて、前記電力増幅器が、互いに位相整合している、集約ノード。
【請求項３０】
無線アクセスシステムにおける集約ノードと加入者ノードの通信方法であって、
異なる加入者ノードに対する高周波信号を生成する過程と、
前記高周波信号を送信側位相制御装置に供給する過程と、
前記送信側位相制御装置の出力ポートにおいて供給を増幅する過程と、
前記高周波信号をカバレッジエリア内の異なる加入者ノードにビーム放射する過程と、
を備える、方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、さらに、
異なる加入者ノードから高周波信号を受信する過程と、
前記高周波信号を増幅する過程と、
前記高周波信号を受信側位相制御装置に供給する過程と、
前記受信側位相制御装置の出力ポートで、供給された前記高周波信号を復号化する過程と、
を備える、方法。
【請求項３２】
請求項３０または３１に記載の方法において、前記位相制御装置が、少なくとも１つのロットマンレンズを含む、方法。
【請求項３３】
請求項３０から３２のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記位相制御装置が、前記高周波信号を前記カバレッジエリアの別々の部分に方向付けるように、信号の位相を制御する過程、
を備える、方法。
【請求項３４】
固定無線アクセスを提供する方法であって、
フェーズドアレイアンテナシステムを用いて集約ノードのカバレッジエリアを複数のセクタに分割する過程と、
前記セクタそれぞれ内に位置する構内であって、加入者の構内に設置された加入者ノードとの間で情報を送受信する過程と、
を備える、方法。
【請求項３５】
無線アクセスシステム用の集約ノードであって、
フェーズドアレイアンテナシステムを含む少なくとも１つのセクタヘッドと、
前記セクタヘッドに電力を供給するセクタアダプタと、
を備える、集約ノード。
【請求項３６】
請求項３５に記載の集約ノードにおいて、前記少なくとも１つのセクタヘッドが、さらに、前記フェーズドアレイアンテナシステム用の少なくとも１つのロットマンレンズを含む、集約ノード。
【請求項３７】
構内での設置に適合した加入者ノードであって、
可動アンテナモジュールを支持する屋外ユニットと、
ローカル無線モジュールを保持する屋内ユニットと、
を備える、加入者ノード。
【請求項３８】
請求項３７に記載の加入者ノードにおいて、前記可動アンテナモジュールが、少なくとも１つの集約ノードとの間で情報を送受信する、加入者ノード。
【請求項３９】
請求項３７または３８に記載の加入者ノードにおいて、前記可動アンテナモジュールが、少なくとも１つのパッチアレイアンテナを含む、加入者ノード。
【請求項４０】
請求項３７から３９のいずれか一項に記載の加入者ノードにおいて、前記可動アンテナモジュールが、当該可動アンテナモジュールの少なくとも１つのアンテナを機械的に方向操縦するモータユニットを含む、加入者ノード。
【請求項４１】
請求項４０に記載の加入者ノードにおいて、前記モータユニットによって、前記アンテナが少なくとも１つの集約ノードに向く、加入者ノード。
【請求項４２】
請求項３７から４１のいずれか一項に記載の加入者ノードにおいて、当該加入者ノードが、少なくとも１つの集約ノードと１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのスペクトル帯域で通信する、加入者ノード。
【請求項４３】
請求項３７から４２のいずれか一項に記載の加入者ノードにおいて、当該加入者ノードが、少なくとも１つの集約ノードと３０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚのスペクトル帯域で通信する、加入者ノード。
【請求項４４】
請求項３７から４３のいずれか一項に記載の加入者ノードにおいて、さらに、
窓を通って前記屋外ユニットおよび前記屋内ユニットを機械的に支持するように構成されたブリッジユニット、
を備える、加入者ノード。
【請求項４５】
請求項３７から４４のいずれか一項に記載の加入者ノードにおいて、前記ローカル無線モジュールが、加入者の構内におけるネットワーク装置と通信する、加入者ノード。
【請求項４６】
請求項３７から４５のいずれか一項に記載の加入者ノードにおいて、前記ローカル無線モジュールが、加入者の構内の無線ローカルエリアネットワークを維持する、加入者ノード。
【請求項４７】
請求項３７から４６のいずれか一項に記載の加入者ノードにおいて、前記ローカル無線モジュールが、加入者の構内の無線ローカルエリアネットワークを維持するローカル無線アクセスポイントとの間で情報を送受信する、加入者ノード。
【請求項４８】
請求項３７から４７のいずれか一項に記載の加入者ノードにおいて、前記屋外ユニットと前記屋内ユニットが、上げ下げ窓のそれぞれの側に設置される、加入者ノード。
【請求項４９】
請求項３７から４８のいずれか一項に記載の加入者ノードにおいて、前記可動アンテナモジュールが、耐候性の筐体内に設けられている、加入者ノード。
【請求項５０】
加入者の構内での設置に適合した加入者ノードであって、
加入者の前記構内における窓の外側に設置される可動アンテナモジュールと、
前記窓の内側に設置されるローカル通信モジュールと、
を備える、加入者ノード。
【請求項５１】
少なくとも１つの集約ノードと通信する方法であって、
可動アンテナモジュールを、第１の集約ノードに向くように位置付ける過程と、
前記第１の集約ノードの動作不良に応答して、前記可動アンテナモジュールを第２の集約ノードに向くように再度位置付ける過程と、
を備える、方法。
【請求項５２】
構内へのアクセスを提供する方法であって、
屋外ユニットを介して集約ノードと高周波信号を送受信する過程と、
屋内ユニットを介してローカルエリアネットワークと通信する過程と、
を備える、方法。
【請求項５３】
請求項５２に記載の方法において、さらに、
少なくとも１つのアンテナが前記集約ノードに向くように、可動アンテナモジュールを制御する過程、
を備える、方法。
【請求項５４】
請求項５２または５３に記載の方法において、前記高周波信号が、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのスペクトル帯域にある、方法。
【請求項５５】
請求項５２から５４のいずれか一項に記載の方法において、前記高周波信号が、３０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚのスペクトル帯域にある、方法。
【請求項５６】
高周波通信リンクを介して情報を送信する方法であって、
情報をマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号として符号化する過程と、
前記ＷｉＦｉ信号をアップコンバートする過程と、
アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号を、異なる偏波で、および／または異なる空間セクタで、および／または異なる周波数で、送信する過程と、
を備える、方法。
【請求項５７】
請求項５６に記載の方法において、アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号が、異なる偏波で送信される、方法。
【請求項５８】
請求項５７に記載の方法において、前記偏波が、互いに直交する、方法。
【請求項５９】
請求項５７または５８に記載の方法において、アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号が、カバレッジエリアを分割する異なるセクタに送信される、方法。
【請求項６０】
請求項５６から５９のいずれか一項に記載の方法において、アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号が、カバレッジエリアを分割する異なるセクタに送信される、方法。
【請求項６１】
請求項５６から６０のいずれか一項に記載の方法において、アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号が、異なる周波数に多重化される、方法。
【請求項６２】
請求項５６から６１のいずれか一項に記載の方法において、さらに、前記ＷｉＦｉ信号をアップコンバートする過程が、中間周波数信号に変換し、その後に高周波信号に変換することを含む、方法。
【請求項６３】
請求項５６から６２のいずれか一項に記載の方法において、ＧＰＳ信号を用いて生成される局部発振器信号が、前記ＷｉＦｉ信号をアップコンバートするのに用いられる、方法。
【請求項６４】
請求項５６から６３のいずれか一項に記載の方法において、アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号が、少なくとも１つのフェーズドアレイアンテナを介して送信される、方法。
【請求項６５】
請求項６４に記載の方法において、第１のフェーズドアレイアンテナが水平偏波で送信を行い、第２のフェーズドアレイアンテナが垂直偏波で送信を行う、方法。
【請求項６６】
情報をマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号に符号化し、かつ、マルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号から情報を復号化する少なくとも１つのマルチ空間ストリームＷｉＦｉチップセットと、
ＷｉＦｉ信号を高周波信号にアップコンバートするブロックアップコンバータと、
前記高周波信号を送信する送信側アンテナと、
他のノードから他の高周波信号を受信する受信側アンテナと、
受信した前記高周波信号を前記ＷｉＦｉチップセットによる復号化用にダウンコンバートする低雑音ブロックダウンコンバータと、
を備える、無線ノード。
【請求項６７】
請求項６６に記載の無線ノードにおいて、さらに、
前記ＷｉＦｉ信号を中間周波数信号に変換する送信側ダイプレクサ、
を備える、無線ノード。
【請求項６８】
請求項６７に記載の無線ノードにおいて、前記ブロックアップコンバータが、前記中間周波数信号を前記高周波信号にアップコンバートする、無線ノード。
【請求項６９】
請求項６６から６８のいずれか一項に記載の無線ノードにおいて、前記高周波信号が、異なる偏波で送信される、無線ノード。
【請求項７０】
６９に記載の高周波無線ノードにおいて、前記異なる偏波が互いに直交する、高周波無線ノード。
【請求項７１】
請求項６６から７０のいずれか一項に記載の高周波無線ノードにおいて、前記ブロックコンバータおよび前記低雑音ブロックダウンコンバータが、局部発振器信号を用いて前記アップコンバートおよび前記ダウンコンバートを実行する、高周波無線ノード。
【請求項７２】
請求項７１に記載の高周波無線ノードにおいて、前記局部発振器信号が、ＧＰＳ信号を用いて生成される、高周波無線ノード。
【請求項７３】
請求項６６から７２のいずれか一項に記載の高周波無線ノードにおいて、さらに、
受信した前記高周波信号を中間周波数信号に変換する受信側ダイプレクサ、
を備える、高周波無線ノード。
【請求項７４】
情報をマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号に符号化し、かつ、マルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号から情報を復号化する少なくとも１つのマルチ空間ストリームＷｉＦｉチップセットと、
ＷｉＦｉ信号を高周波信号にアップコンバートするブロックアップコンバータと、
アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号を、互いに直交する異なる偏波で送信するフェーズドアレイアンテナシステムと、
を備える、高周波無線ノード。
【請求項７５】
ＷｉＦｉ信号を生成する少なくとも２つのＷｉＦｉチップセットと、
増幅器のアレイであって、少なくとも２つの前記ＷｉＦｉチップセットから導き出された高周波信号を送信するフェーズドアレイアンテナを駆動する、増幅器のアレイと、
を備える、高周波無線ノード。
【請求項７６】
アクセスネットワークにおけるノードであって、
少なくとも１つの集約ノードとの間で情報を送受信する高周波通信モジュールと、
加入者の構内の無線ローカルエリアネットワークを維持するローカル無線アクセスポイントを介して、構内におけるネットワーク装置との間で情報を送受信するローカル無線モジュールと、
を備える、ノード。
【請求項７７】
請求項７６に記載のノードにおいて、前記高周波通信モジュールが、
前記少なくとも１つの集約ノードに送信されるＷｉＦｉ信号を高周波信号にアップコンバートするように、かつ、
前記少なくとも１つの集約ノードから受信した高周波信号をＷｉＦｉ信号にダウンコンバートするように構成されている、ノード。
【請求項７８】
請求項７６または７７に記載の加入者ノードにおいて、前記ローカル無線モジュールが、
ダウンコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号を受信するように、かつ、
前記ローカル無線アクセスポイントへの無線データ接続を確立してダウンコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号を加入者の構内におけるネットワーク装置に伝達するように構成されている、加入者ノード。
【請求項７９】
請求項７６から７８のいずれか一項に記載の加入者ノードにおいて、当該加入者ノードが、前記少なくとも１つの集約ノードと１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのスペクトル帯域で通信する、加入者ノード。
【請求項８０】
請求項７６から７９のいずれか一項に記載の加入者ノードにおいて、当該加入者ノードが、前記少なくとも１つの集約ノードと３０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚのスペクトル帯域で通信する、加入者ノード。
【請求項８１】
無線インターネットサービスを加入者の構内に提供する方法であって、
前記加入者の構内に設置された加入者ノードで、集約ノードから高周波信号を受信する過程と、
前記高周波信号をＷｉＦｉ信号にダウンコンバートする過程と、
前記ＷｉＦｉ信号を前記加入者の構内におけるネットワーク装置に伝達するように、ローカル無線アクセスポイントとの無線データ接続を確立する過程と、
を備える、方法。
【請求項８２】
請求項８１に記載の方法において、前記ローカル無線アクセスポイントが、前記加入者の構内の無線ローカルエリアネットワークを維持する、方法。
【請求項８３】
請求項８１または８２に記載の方法において、前記高周波信号が、前記集約ノードに向いた少なくとも１つのパッチアレイアンテナを介して受信される、方法。
【請求項８４】
請求項８１から８３のいずれか一項に記載の方法において、前記高周波信号をＷｉＦｉ信号にダウンコンバートする過程が、さらに、
前記高周波信号を中間周波数信号にダウンコンバートすること、および
当該中間周波数信号を前記ＷｉＦｉ信号に変換することを含む、方法。
【請求項８５】
無線通信用のシステムであって、
集合住宅（ＭＤＵ）の第１の集合住宅ノード（ＭＤＮ）と高周波信号を介して通信するように構成された集約ノードであって、前記高周波信号を前記ＭＤＮに向かって電子的に方向操縦するフェーズドアレイアンテナシステムを含む、集約ノード、
を備え、前記第１のＭＤＮが、前記集約ノードに向くように、かつ、当該集約ノードから前記高周波信号を受信するように構成された少なくとも１つのアンテナアレイを含む、システム。
【請求項８６】
請求項８５に記載のシステムにおいて、さらに、
前記第１のＭＤＮを前記ＭＤＵの複数のユニットに接続するように構成されたスイッチ、
を備える、システム。
【請求項８７】
請求項８６に記載のシステムにおいて、前記スイッチが、前記第１のＭＤＮと、有線接続を前記複数のユニットに提供するケーブルとの間に配置される、システム。
【請求項８８】
請求項８６または８７に記載のシステムにおいて、さらに、
前記ＭＤＵの第２のＭＤＮ、
を備え、前記スイッチが、前記第２のＭＤＮを前記複数のユニットに接続するように構成されている、システム。
【請求項８９】
請求項８８に記載のシステムにおいて、前記スイッチが、前記第１のＭＤＮおよび前記第２のＭＤＮを監視するように構成されている、システム。
【請求項９０】
請求項８９に記載のシステムにおいて、前記スイッチが、前記第１のＭＤＮの動作不良に応答して、前記集約ノードとの継続した接続を提供するように前記第２のＭＤＮに切り替える、システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、2016年1月27日付出願の米国仮特許出願第62/287,605号の米国特許法第119条(e)項に基づく利益を主張する。この仮特許出願の全内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【０００２】
本願は、代理人管理番号0327.0002US1の同日付出願の米国（仮）特許出願第＿号（現在の米国特許出願公開第＿号）である「スター型の固定無線アクセスネットワーク（Star topology fixed wireless access network）」、代理人管理番号0327.0002US2の同日付出願の米国（仮）特許出願第＿号（現在の米国特許出願公開第＿号）である「ハイブリッドビームフォーミングを用いる、無線アクセスネットワーク用の集約ノード（Aggregation node for wireless access network utilizing hybrid beamforming）」、代理人管理番号0327.0002US3の同日付出願の米国（仮）特許出願第＿号（現在の米国特許出願公開第＿号）である「方向操縦されるアンテナを備える、固定無線アクセスネットワーク用の加入者ノード（Subscriber node for fixed wireless access network with steered antenna）」、代理人管理番号0327.0002US4の同日付出願の米国（仮）特許出願第＿号（現在の米国特許出願公開第＿号）である「マルチ空間ストリームＷｉＦｉを用いる高周波固定無線アクセスネットワーク（High frequency fixed wireless access network using multi spatial stream WiFi）」、および代理人管理番号0327.0002US5の同日付出願の米国（仮）特許出願第＿号（現在の米国特許出願公開第＿号）である「高周波固定無線アクセスネットワーク用のノード（Nodes for high frequency fixed wireless access network）」の関連出願であり、これら全ての（仮）特許出願の全内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【背景技術】
【０００３】
これまで、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）は、ネットワーク接続を住宅、集合住宅、事業所などの構内（premise）に提供するために、当該インターネットサービスプロバイダの加入者又はアクセスネットワークにおいて数多くの様々な技術を採用してきた。初期のころは、構内が、ＰＯＴＳ配線やＩＳＤＮでのダイアルアップ接続によって接続されていた。事業所は、しばしばＴ−１〜Ｔ−３接続を利用していた。
【０００４】
現在では、ＤＳＬネットワーク、ケーブルネットワークおよび光ファイバネットワークが、ネットワークアクセスを提供するのに市街地や都市部において普及している。
【０００５】
一部の地域では、固定無線ネットワークアクセスが他の選択肢である。無線ネットワークアクセスを提供するＩＳＰは、通常は建物に存在している端点ノードとの間で、データを電波として送信塔を介して送受信できる。これは、ケーブルネットワークや光ファイバネットワークが利用可能でない地方部において典型的に採用されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本明細書に記載のシステムは、集約ノードと、通常はスター型のネットワークである少なくとも１つの高周波端点ノード（例えば、固定加入者ノードおよび／または集合住宅ノード等）との間の通信用の、典型的に１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ帯域で動作する高周波無線データネットワークにおいて利用可能である。ただし、この技術は、モバイル用途、準モバイル用途およびポイントツーポイントリンクにも適用可能である。このスペクトル帯域は、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ周波数帯域をカバーしていると典型的に記述されるミリメートル波長（ｍｍ波）を含む。
【０００７】
上記システムの多くでは、集約ノードが、カバレッジエリア（通信範囲領域）を複数のサブセクタに分割する少なくとも１つのフェーズドアレイアンテナを備える。動作時には、集約ノードが、端点ノードとの間で高周波変調キャリア信号を送受信する。これら終点ノードは、アンテナの扇形パターン（好ましくは、方位角方向／水平方向の扇形パターン）内における相異なるサブセクタと関連付けられている。同じアンテナから、これらのサブセクタに対して特定の端点ノード又は特定のグループの端点ノードに向かってビームを形成（ビームフォーミング）し、かつ／あるいは、相異なるサブセクタ内の相異なる端点ノードへと複数のビームを同時に形成することにより、集約ノードはこれらの端点ノードと、ノード間の干渉を抑えて又は干渉なしで通信することができる。集約ノードでビームフォーミングを行う他の利点として、当該集約ノードと端点ノードとの双方についての電力管理が挙げられる。具体的に述べると、集約ノードの少なくとも１つのビームが個々の端点ノード又は小規模のグループの端点ノードに向けられることから、当該集約ノードから端点ノードへの下りリンクの送信電力が抑えられる。他方で、集約ノードのアンテナが個々の端点ノード又は個々のグループの端点ノードへと電子的に方向操縦することから、これらの端点ノードから当該集約ノードへの上りリンクの送信電力を抑えることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
概して述べると、一態様において本発明は、無線アクセスシステムを特徴とする。このシステムは、構内（premise）（複数）に設置された端点ノード（複数）と、前記端点ノードと通信する集約ノードであって、当該集約ノードがカバレッジエリアを複数のサブセクタに分割するフェーズドアレイアンテナシステムを含む、集約ノードと、を備える。
【０００９】
一部の実施形態では、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、情報を前記端点ノードに送信する少なくとも１つの送信側フェーズドアレイアンテナ、および前記端点ノードから情報を受信する少なくとも１つの受信側フェーズドアレイアンテナを有することができる。また、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、前記サブセクタに対して、複数の送信ビームおよび受信ビームを同時に生成することができる。
【００１０】
実施形態によっては、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、前記カバレッジエリアを２つ、４つ又はそれ以上のサブセクタに分割することができる。
【００１１】
多くの実施形態では、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、一次元のみにおいて電子的に方向操縦可能な少なくとも１つのフェーズドアレイアンテナを有する。このフェーズドアレイアンテナは、前記複数のサブセクタを方位角方向において生じさせるのに用いられることができる。本実施形態では、一次元の前記フェーズドアレイアンテナが、垂直方向にパンケーキされる（pancaked）。
【００１２】
前記システムは、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのスペクトル帯域、場合によっては３０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚのスペクトル帯域などといった高周波で動作されることができる。
【００１３】
一部の実施形態では、前記フェーズドアレイアンテナシステムが、アンテナ開口（複数）の二次元配置を有するアンテナアレイを含む。アンテナ開口のこの二次元配置が、少なくとも５列のアンテナ開口を有することができ、少なくとも５行のアンテナ開口を有することができる。これらの列が、位相制御装置の別々のポートによって駆動されることができる。
【００１４】
概して述べると、他の態様において本発明は、固定無線アクセスを提供する方法を特徴とする。この方法は、カバレッジエリアをフェーズドアレイアンテナシステムで複数のサブセクタに分割する過程と、前記サブセクタのうちの異なるサブセクタ内に位置する構内に設置された端点ノードと通信する過程とを備える。
【００１５】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、無線アクセスシステム用の集約ノードを特徴とする。このノードは、高周波信号を加入者ノードに送信し、さらに、または代わりに、当該加入者ノードから高周波信号を受信するアンテナアレイシステムと、前記アンテナアレイシステムに、一組の給電路を介して接続された位相制御装置と、前記アンテナアレイシステムと前記位相制御装置の間の前記給電路における供給を増幅する増幅システムとを備える。
【００１６】
一部の実施形態では、前記アンテナアレイシステムが、前記高周波信号を前記加入者ノードに送信する少なくとも１つの送信側アンテナアレイ、および前記加入者ノードから前記高周波信号を受信する少なくとも１つの受信側アンテナアレイを含むことができる。前記位相制御装置は、少なくとも１つのロットマンレンズを含むことができる。
【００１７】
この位相制御装置は、前記高周波信号をカバレッジエリアの別々の部分に方向付けるように、前記増幅システムに供給される信号であって、その後に前記アンテナアレイシステムに供給される信号の位相を制御する。
【００１８】
受信側においては、前記位相制御装置が、カバレッジエリアの別々の部分から受信した高周波信号を当該位相制御装置の別々の出力ポートに導くように、前記アンテナアレイシステムから受信した信号の位相を制御する。
【００１９】
前記増幅システムは、前記位相制御装置のポートにおける電力増幅器（場合によっては、位相整合している別々の増幅器）を含むことができる。
【００２０】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、無線アクセスシステムにおける集約ノードと加入者ノードの通信方法を特徴とする。この方法は、異なる加入者ノードに対する高周波信号を生成する過程と、前記高周波信号を送信側位相制御装置に供給する過程と、前記送信側位相制御装置の出力ポートにおいて供給を増幅する過程と、前記高周波信号をカバレッジエリア内の異なる加入者ノードにビーム放射する過程とを備える。
【００２１】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、構内での設置に適合した加入者ノードを特徴とする。この加入者ノードは、可動アンテナ（方向操縦可能アンテナ）モジュールを支持する屋外ユニットと、ローカル無線モジュールを保持する屋内ユニットとを備える。
【００２２】
前記可動アンテナモジュールは、少なくとも１つの集約ノードとの間で情報を送受信する。好ましくは、前記可動アンテナモジュールは、少なくとも１つのパッチアレイアンテナを含む。
【００２３】
前記可動アンテナモジュールは、当該可動アンテナモジュールの少なくとも１つのアンテナを機械的に方向操縦するモータユニットを含むことができる。好ましくは、前記モータユニットによって、前記アンテナは少なくとも１つの集約ノードに向く。
【００２４】
前記加入者ノードは、少なくとも１つの集約ノードと１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのスペクトル帯域、より詳細には３０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚのスペクトル帯域で通信する。
【００２５】
ブリッジユニットが、窓を通って前記屋外ユニットおよび前記屋内ユニットを機械的に支持するように用いられることができる。
【００２６】
前記ローカル無線モジュールは、加入者の構内におけるネットワーク装置と通信することができる。さらには、前記ローカル無線モジュールが、加入者の構内の無線ローカルエリアネットワークを維持することができる。他の場合では、前記ローカル無線モジュールが、加入者の構内の無線ローカルエリアネットワークを維持するローカル無線アクセスポイントとの間で情報を送受信することができる。
【００２７】
図示の実施形態では、前記屋外ユニットと前記屋内ユニットが、上げ下げ窓（double-hung window）のそれぞれの側に設置される。
【００２８】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、加入者の構内での設置に適合した加入者ノードを特徴とする。この加入者ノードは、加入者の前記構内における窓の外側に設置される可動アンテナモジュールと、前記窓の内側に設置されるローカル通信モジュールとを備える。
【００２９】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、少なくとも１つの集約ノードと通信する方法を特徴とする。この方法は、可動アンテナモジュールを、第１の集約ノードに向くように位置付ける過程と、前記第１の集約ノードの動作不良に応答して、前記可動アンテナモジュールを第２の集約ノードに向くように再度位置付ける過程とを備える。
【００３０】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、構内へのアクセスを提供する方法を特徴とする。この方法は、屋外ユニットを介して集約ノードと高周波信号を送受信する過程と、屋内ユニットを介してローカルエリアネットワークと通信する過程とを備える。
【００３１】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、高周波通信リンクを介して情報を送信する方法を特徴とする。この方法は、前記情報をマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号として符号化する過程と、前記ＷｉＦｉ信号をアップコンバートする過程と、アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号を、異なる偏波で、および／または相異なる空間セクタで、および／または異なる周波数で、送信する過程とを備える。
【００３２】
一部の実施形態では、アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号が、異なる偏波で送信され、これら偏波が互いに直交する。
【００３３】
これに加えて、アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号は、カバレッジエリアを分割する相異なるセクタへと送信され得る。
【００３４】
アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号は、異なる周波数に多重化されていてもよい。
【００３５】
一部の場合では、前記ＷｉＦｉ信号をアップコンバートする過程が、中間周波数信号に変換し、その後に高周波信号に変換することを含む。
【００３６】
ＧＰＳ信号を用いて生成された局部発振器信号が、前記ＷｉＦｉ信号をアップコンバートするのに用いられることができる。
【００３７】
アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号は、少なくとも１つのフェーズドアレイアンテナを介して送信されることができ、第１のフェーズドアレイアンテナが水平偏波で送信を行い、第２のフェーズドアレイアンテナが垂直偏波で送信を行うことができる。
【００３８】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、無線ノードを特徴とする。このノードは、情報をマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号に符号化し、かつ、マルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号から情報を復号化する少なくとも１つのマルチ空間ストリームＷｉＦｉチップセットと、前記ＷｉＦｉ信号を高周波信号にアップコンバートするブロックアップコンバータと、前記高周波信号を送信する送信側アンテナと、他のノードから他の高周波信号を受信する受信側アンテナと、受信した前記高周波信号を前記ＷｉＦｉチップセットによる復号化用にダウンコンバートする低雑音ブロックダウンコンバータとを備える。
【００３９】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、無線高周波無線ノードを特徴とする。このノードは、情報をマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号に符号化し、かつ、マルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号から情報を復号化する少なくとも１つのマルチ空間ストリームＷｉＦｉチップセットと、ＷｉＦｉ信号を高周波信号にアップコンバートするブロックアップコンバータと、アップコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号を、互いに直交する異なる偏波で送信するフェーズドアレイアンテナシステムとを備える。
【００４０】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、高周波無線ノードを特徴とする。このノードは、ＷｉＦｉ信号を生成する少なくとも２つのＷｉＦｉチップセットと、フェーズドアレイアンテナを駆動する増幅器のアレイとを備える。当該フェーズドアレイアンテナは、少なくとも２つの前記ＷｉＦｉチップセットから導き出された高周波信号を送信する。このようにして、特定の用途の高周波アンテナを駆動するのに、汎用のチップセット（商品としてのチップセット）が用いられることが可能である。
【００４１】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、アクセスネットワークにおけるノードを特徴とする。このノードは、少なくとも１つの集約ノードとの間で情報を送受信する高周波通信モジュールと、加入者の構内の無線ローカルエリアネットワークを維持するローカル無線アクセスポイントを介して、構内におけるネットワーク装置との間で情報を送受信するローカル無線モジュールとを備える。
【００４２】
前記高周波通信モジュールは、前記少なくとも１つの集約ノードに送信されるＷｉＦｉ信号を高周波信号にアップコンバートするように、かつ、前記少なくとも１つの集約ノードから受信した前記高周波信号を前記ＷｉＦｉ信号にダウンコンバートするように構成されることが可能である。
【００４３】
また、前記ローカル無線モジュールは、ダウンコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号を受信するように、かつ、前記ローカル無線アクセスポイントへの無線データ接続を確立してダウンコンバートされた前記ＷｉＦｉ信号を加入者の構内におけるネットワーク装置に伝達するように構成されることが可能である。
【００４４】
本実施形態では、前記加入者ノードが、前記少なくとも１つの集約ノードと１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのスペクトル帯域、より詳細には３０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚのスペクトル帯域で通信する。
【００４５】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、無線インターネットサービスを加入者の構内に提供する方法を特徴とする。この方法は、加入者の構内に設置された加入者ノードで、集約ノードから高周波信号を受信する過程と、前記高周波信号をＷｉＦｉ信号にダウンコンバートする過程と、前記ＷｉＦｉ信号を加入者の構内におけるネットワーク装置に伝達するように、ローカル無線アクセスポイントとの無線データ接続を確立する過程とを備える。
【００４６】
概して述べると、さらなる他の態様において本発明は、無線通信用のシステムを特徴とする。このシステムは、集合住宅（ＭＤＵ）の第１の集合住宅ノード（ＭＤＮ）と高周波信号を介して通信するように構成された集約ノードを備える。当該集約ノードは、前記高周波信号を前記ＭＤＮに向かって電子的に方向操縦するフェーズドアレイアンテナシステムを含む。前記第１のＭＤＮは、前記高周波に向くように、かつ、当該高周波を受信するように構成された少なくとも１つのアンテナアレイを含む。
【００４７】
以下では、構成／構成要素の構造や組合せの新規的な各種詳細を含め、本発明の前述した特徴及び他の特徴、さらには、他の利点について、添付の図面を参照しながら具体的に説明し且つ特許請求の範囲において指摘する。本発明を実現する具体的な方法及び装置は、あくまでも例示に過ぎず本発明を限定するものではないことを理解されたい。本発明の原理及び特徴は、本発明の範囲を逸脱することなく数多くの様々な実施形態に適用され得る。
【００４８】
添付の図面では、異なる図をとおして参照符号が同じ構成／構成要素を指すものとする。図面は、必ずしも縮尺どおりではない。むしろ、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１Ａ】固定無線アクセスシステムにおける集約ノードおよび端点ノードの一配備形態を示すブロック図である。
【図１Ｂ】固定無線アクセスシステムにおける集約ノードおよび端点ノードの他の配備形態を示すブロック図である。
【図１Ｃ】固定無線アクセスシステムにおける集約ノードおよび端点ノードのさらなる他の配備形態を示すブロック図である。
【図２Ａ】加入者の建物の窓に取り付けられた加入者端点ノードの一斜視図である。
【図２Ｂ】加入者の建物の窓に取り付けられた加入者端点ノードの他の斜視図である。
【図２Ｃ】加入者端点ノードのハウジング部品を破線で描いた斜視図である。
【図３Ａ】建物の屋上に配置された集合住宅端点ノードの一例を示す図である。
【図３Ｂ】集合住宅端点ノードの物理的配置構成を示す図である。
【図４Ａ】加入者端点ノードの構成要素を示すブロック図である。
【図４Ｂ】集合住宅端点ノードの構成要素を示すブロック図である。
【図５】一実施形態における、集約ノードと複数の端点ノードとの無線通信に用いられる周波数計画を示す模式図である。
【図６Ａ】端点ノードのダイプレクサモジュールのブロック図である。
【図６Ｂ−１】端点ノードのダイプレクサモジュールの他のブロック図である。
【図６Ｂ−２】図６Ｂ−１に続く図である。
【図７】他の実施形態における、端点ノードでのＷｉＦｉと高周波信号との直接変換を示すブロック図である。
【図８Ａ】端点ノードの極高周波（ＥＨＦ）モジュールを示す斜視図である。
【図８Ｂ】端点ノードの極高周波（ＥＨＦ）モジュールを示す分解斜視図である。
【図９Ａ】端点ノードのＥＨＦモジュールの回路図である。
【図９Ｂ】端点ノードのＥＨＦモジュールの他の回路図である。
【図１０Ａ】端点ノードのＥＨＦモジュールに用いられる例示的なパッチアンテナアレイを示す部分斜視図である。
【図１０Ｂ】端点ノードのＥＨＦモジュールに用いられる例示的なパッチアンテナアレイを示す他の部分斜視図である。
【図１１Ａ】端点ノードのＥＨＦモジュールに用いられるパッチアンテナアレイの他の例を示す図である。
【図１１Ｂ】ＥＨＦモジュールに用いられるパッチアンテナを示す断面図である。
【図１２Ａ】端点ノードにおけるパッチアンテナアレイの給電手法を示す図である。
【図１２Ｂ】端点ノードにおけるパッチアンテナアレイの他の給電手法を示す図である。
【図１３】端点ノードにおけるパッチアンテナアレイの複合給電手法を示す図である。
【図１４Ａ】集合住宅端点ノードにおけるパッチアンテナアレイを接続する手法を示す概略図である。
【図１４Ｂ】集合住宅端点ノードにおけるパッチアンテナアレイを接続する手法を示す他の概略図である。
【図１５Ａ】集約ノードのセクタヘッドを示す斜視図である。
【図１５Ｂ】集約ノードのセクタヘッドを示す他の斜視図である。
【図１６】集約ノードの２つの配備例を示すブロック図である。
【図１７】集約ノードのセクタヘッドの構成要素を示すブロック図である。
【図１８−１】第１の実施形態の集約ノードの概略図である。
【図１８−２】図１８−１に続く図である。
【図１９】セクタヘッドのモデムブロックを示すブロック図である。
【図２０】セクタヘッドにおけるダイプレクサブロックの送信側ダイプレクサの回路図である。
【図２１−１】ダイプレクサブロックの受信側ダイプレクサのブロック図である。
【図２１−２】図２１−１に続く図である。
【図２２】集約ノードのセクタヘッドの構成要素の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図２３−１】第２の実施形態の集約ノードの例示的な概略図である。
【図２３−２】図２３−１に続く図である。
【図２４】クアッドブロックアップコンバータの回路図である。
【図２５】クアッドブロックダウンコンバータの回路図である。
【図２６】クロック発生器およびシンセサイザモジュールを示す回路図である。
【図２７】アンテナアレイの物理的レイアウト及びレイアウトの構成を示すためにハウジングが破線で描かれた、集約ノードのセクタヘッドの斜視図である。
【図２８Ａ】フェーズドアレイアンテナシステムの受信側の一例を示す、バックプレートの正面図である。
【図２８Ｂ】フェーズドアレイアンテナシステムの受信側の一例を示す、フロントプレートの斜視図である。
【図２８Ｃ】フェーズドアレイアンテナシステムの送信側の一例を示す斜視図である。
【図２８Ｄ】フェーズドアレイアンテナシステムの送信側の一例におけるフロントプレートの斜視図である。
【図２９】異なる実施形態における、送信側アンテナアレイでの高周波送信を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下では、本発明の例示の実施形態を示す添付の図面を参照しながら、本発明についてより詳細に説明する。ただし、本発明は、数多くの異なる形態で実現されてもよく、本明細書に記載する実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本明細書の開示が徹底的で且つ完全なものとなって本発明の範囲が当業者に十分に伝わるようにするために提供されている。
【００５１】
本明細書で用いる「および／または」、「かつ／あるいは」という用語は、それら挙げられた語の１つ以上の任意かつ全ての組合せを含む。また、単数形や“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”といった冠詞は、特記しない限り、複数形も含むように意図されている。また、「備える」および／または「含む」および／または「有する」という用語は、本明細書で用いられるとき、記載された構成および／または整数および／または過程および／または処理および／または構成要素および／または部品の存在を示す一方で、１つ以上の他の構成および／または整数および／または過程および／または処理および／または構成要素および／または部品および／またはこれらの組合せの存在又は追加を排除しないことを理解されたい。また、部品又はサブシステムを含め、構成要素が別の構成要素に接続又は連結されていると言及および／または図示されているとき、その構成要素は当該他の構成要素に直接接続又は直接連結されている場合もあれば、介在する構成要素が存在している場合もあると理解されたい。
【００５２】
図１Ａに示すシステム１００は、集約ノード（ＡＮ）１０２および複数の高周波ネットワーク端点ノード（ＥＮ）１０４（例えば、１０４−１，１０４−２，…，１０４−ｎ）を表している。
【００５３】
集約ノード１０２は、端点ノード１０４−１〜１０４−ｎと通信するのにフェーズドアレイアンテナシステム１０３を用いる。好ましくは、当該アンテナシステムは約９０°〜約１８０°の方位角方向の円弧状範囲（arc）をカバーし、一般に用いられるのは約１２０°である。
【００５４】
フェーズドアレイアンテナシステム１０３の動作は、当該アンテナのカバレッジエリアを複数のサブセクタＳ１，Ｓ２，…，Ｓｎに分割する。図示の例では、方位角方向の扇形状範囲（fan）内それぞれにサブセクタが分布し、互いに隣り合っている。少なくとも２つのサブセクタが存在し、一部の実施形態は４つ又は８つ以上のサブセクタを有する。結果として、典型的な実施態様では各サブセクタが、８°〜６０°の方位角方向の円弧状範囲をカバーする。一般に、前記サブセクタの円弧状範囲が約１０°〜約２５°である。
【００５５】
フェーズドアレイアンテナシステム１０３は、各サブセクタに対応する送受信ビームＢ１〜Ｂｎを形成する。このようにして集約ノード１０２は、端点ノード間の干渉を低減し、下りリンクの電力を節約し、上りリンクでは前記端点ノードによる送信電力要件を緩和する。
【００５６】
異なるサブセクタ内に端点ノードＥＮが分布しており、つまり、端点ノードＥＮは異なるサブセクタに対応付けられている（区分されている）。例えば、加入者ノード１０４−１〜１０４−３はサブセクタＳ１に対応付けられており、加入者ノード１０４−４〜１０４−６はサブセクタＳ２に対応付けられており、加入者ノード１０４−７，１０４−８はサブセクタＳ３に対応付けられており、加入者ノード１０４−９〜１０４−ｎはサブセクタＳ４に対応付けられている。
【００５７】
一部の実施形態では、フェーズドアレイアンテナシステム１０３が、各サブセクタＳ１，Ｓ２，…，Ｓｎ内の前記加入者ノード／加入者ノードのグループに対して複数のビームを生成する。典型的に、フェーズドアレイアンテナシステム１０３は、データストリームを端点ノード１０４に送信する少なくとも１つの送信側フェーズドアレイアンテナＴ、および端点ノード１０４からデータストリームを受信する少なくとも１つの受信側フェーズドアレイアンテナＲを有する。
【００５８】
各端点ノード１０４は、当該端点ノード１０４が設置されている構内において無線ＩＳＰ（インターネットサービスプロバイダ）ハンドオフを提供する電子アセンブリ又はシステムによって、集約ノード１０２と通信する。端点ノード１０４は、集約ノード１０２と高周波ネットワークを介して（すなわち、高周波通信リンク／無線機（無線）を用いて）通信する家庭用又は事業用の固定無線端点である。一部の実施形態では、当該高周波ネットワークは、１０〜３００ＧＨｚ、一般的には約２０〜約６０ＧＨｚで動作する。
【００５９】
典型的な家庭用実施態様では、端点ノード１０４がローカル側では、モデム／ルータ又はアクセスポイントと、ＷｉＦｉトンネル（２．４ＧＨｚ又は５ＧＨｚ帯域、ＷｉＧｉｇトライバンド（tri-band）の２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ及び６０ＧＨｚ帯域、あるいは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ又はＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ−２０１２）で又は有線接続（例えば、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等）を介して通信する。このモデム／ルータ又はアクセスポイントが、加入者の構内でローカルエリアネットワークを維持する。
【００６０】
他の場合では、端点ノード１０４自体が、構内で有線および／または無線ＬＡＮを維持する。端点ノード１０４自体が、ＬＡＮルータの典型的な機能（例えば、ネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）、ゲストネットワーク、ペアレンタルコントロール及び他のアクセス制限、ＶＰＮサーバ及びクライアントサポート、ポートフォワーディング及びＵＰｎＰ、ＬＡＮのネットワーク装置にＩＰアドレスを自動的に割り当てるＤＨＣＰ（ダイナミックホストコンフィギュレーションプロトコル）サーバ等）を提供する。
【００６１】
好ましい一実施形態では、前記集約ノードが複数のＷｉＦｉチップセットを含む。これらは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格を実現する少なくとも１つのチップからなる市販のシステムである。これらのチップセットは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ又は８０２．１１ａｃバージョン、これら規格の後続バージョンなどによって提供される複数の空間ストリームを維持することが可能なものである。これらＷｉＦｉチップセットはそれぞれ、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠して符号化された信号であるＷｉＦｉ信号を生成する。その後、これらのＷｉＦＩ信号がアップコンバートされて端点ノード１０４に送信される。逆に、前記端点ノードは高周波信号を送信して、当該信号が２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚなどの一般的な周波数のＷｉＦｉ信号にダウンコンバートされる。
【００６２】
これらのＷｉＦｉチップセットは、当該ＷｉＦｉチップセットごとの１つ以上のサブセクタに振り当てられる。また、好ましくは、当該ＷｉＦｉチップセットのＷｉＦｉ信号が、チップセット間の干渉を抑えるように異なるキャリア周波数にアップコンバートおよびダウンコンバートされる。つまり、例えば、ＷｉＦｉチップセット“ａ”はサブセクタＳ１及びサブセクタＳ２内のノードと周波数Ｆ１で通信し、ＷｉＦｉチップセット“ｂ”はサブセクタＳ３及びサブセクタＳ４内のノードと周波数Ｆ２で通信する。
【００６３】
図１Ｂに、集約ノード１０２を備えるシステム１００であって、当該集約ノード１０２のフェーズドアレイアンテナシステム１０３が複数の集合住宅（ＭＤＵ）１０６（例えば、１０６−１，１０６−２，…１０６−ｎ）にアクセスを提供する、システム１００を示す。この配備例では、集約ノード１０２が、無線ＩＳＰハンドオフを集合住宅１０６−１，１０６−２，１０６−ｎに提供する。これらの集合住宅１０６はそれぞれ、典型的に別々にインターネットサービスに加入するアパートメント（共同住宅の一区画）、コンドミニアムなどの複数の住宅（住居単位）１２０（例えば、１２０−１，１２０−２，…，１２０−６）を有する。一般的に述べると、ＭＤＵとは、住人のための複数の個別の住宅が１つの建物内に又は１つの団地内の複数の建物内に含まれている住居の分類（例えば、アパートのビルディング）である。
【００６４】
図示の例示的なシステム１００では、それぞれの集合住宅ＭＤＵ１０６（例えば、１０６−１，１０６−２等）が、集合住宅ノード（ＭＤＮ）と称される少なくとも１つの端点ノードを有する。例えば、集合住宅１０６−１は２つのＭＤＮ（ＭＤＮａ−１、ＭＤＮｂ−１）を有する。同様に、集合住宅１０６−２も２つのＭＤＮ（ＭＤＮａ−２、ＭＤＮｂ−２）を有する。集合住宅ごとに複数の集合住宅ノードを有する利点は、主に冗長性である。一方のＭＤＮが動作不良に陥ったとしても、第２のＭＤＮが引き継いで集約ノード１０２へのリンクを提供することができる。
【００６５】
図示の例では、ルータ／スイッチＳＷ−１，ＳＷ−２，ＳＷ−ｎが、特定の集合住宅１０６−１，１０６−ｎのＭＤＮと、個別の住宅１２０のそれぞれに有線接続を提供するケーブルとの間に配置されている。一般的に述べると、スイッチＳＷ−１，ＳＷ−２，ＳＷ−ｎは、ＭＤＵ１０６のＭＤＮの健全性を監視し、主要なＭＤＮが動作不良に陥った場合には予備のＭＤＮに切り替わる。他の場合において、スイッチＳＷ−１，ＳＷ−２，ＳＷ−ｎは、データスループットを増加させるためにＭＤＮ同士が異なる集約ノード１０２に接続している状態で、当該ＭＤＮ間での帯域幅の負荷バランスを行う。
【００６６】
図１Ｃに、システム１００の他の実施態様であって、各ＭＤＵ１０６−１のＭＤＮ（例えば、ＭＤＮａ−１、ＭＤＮｂ−１）が、別々の高周波リンク１１５を介して異なる集約ノード１０２（例えば、１０２−１，１０２−２）に接続する実施態様を示す。これは、少なくとも２つの利点を奏し得る。第一に、この配置構成は、特定の集約ノード１０２の動作不良にそなえて冗長性を提供する。第二に、特定の集合住宅１０６−１との間のスループットが向上可能である。
【００６７】
ここでは、ルータ／スイッチＳＷ−１が、ＭＤＮ（ＭＤＮａ−１、ＭＤＮｂ−１）と各住宅１２０−１，１２０−２，…，１２０−６に有線接続を提供するケーブル１１８−１…１１８−６との間に配置されている。一部の実施態様では、ＭＤＮ（ＭＤＮａ−１、ＭＤＮｂ−１）が、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰＯＥ）又は高電力ＰＯＥのカテゴリー６（ｃａｔ６）ケーブル１１６を介してスイッチＳＷ−１に接続する。結果として、ＭＤＮは、データ伝送と共用のケーブルシステムを用いて給電される。ＭＤＮをＳＷ−１に接続する機構として、本発明の範囲を逸脱しない範囲で他の機構が配備されてもよい。
【００６８】
ＭＤＵ１０６−１の各階は典型的に、電話線（配線用）ボックス（すなわち、３つの階に３つのボックス１２５−１，１２５−２，１２５−３）を有している。一実施態様では電話線ボックス１２５−１，１２５−２，１２５−３間にカテゴリー５ｅ／カテゴリー６のケーブル１１７が延在しているが、他のケーブル／接続手段が用いられてもよい。一例では、各電話線ボックスにＧ．ｈｎスイッチ（例えば、１２６−１，１２６−２，１２６−３）が設置されている。Ｇ．ｈｎとは、旧式の電話線、同軸ケーブル及び電力線の３種類の配線で動作するホームネットワーキングの仕様である。Ｇ．ｈｎ仕様は、最大１Ｇｂｉｔ／秒のデータレートを可能にする。Ｇ．ｈｎスイッチ１２６−１，１２６−２，１２６−３は、サポートするどの種類の配線でもネットワークを形成する。一実施態様ではＧ．ｈｎスイッチ１２６−１，１２６−２，１２６−３が各住宅１２０−１…１２０−６への最終的なケーブル線１１８−１…１１８−６として機能する電話線対、カテゴリー３（ｃａｔ３）ケーブル又はカテゴリー５（ｃａｔ５）ケーブルでネットワークを形成するが、他のネットワーク手段が用いられてもよい。図示の例では、各住宅１２０−１…１２０−６のＬＡＮが、無線宅内ネットワーク装置／ルータ１１０−１…１１０−６によって維持される。
【００６９】
図２Ａに、加入者の構内、例えば住居等の窓に取り付けられた端点ノード１０４の一例を示す。
【００７０】
この図示の加入者端点ノード１０４は、前記住居の窓への設置用に構成されている。加入者端点ノード１０４は、屋内ユニット（ＩＤＵ）２０４へとブリッジユニット２０６によって連結された屋外ユニット（ＯＤＵ）２０２を備える。この例示的な加入者ノード１０４は、窓付け空調機の様式で取り付けられる。特に、図示の上げ下げ窓２００の場合には、加入者ノード１０４が窓台に配置されて、当該上げ下げ窓２００の下側の採光窓が密封部材２０８に対して閉じられる。具体的に述べると、窓２００の下障子の下桟２１０が、密封部材２０８を当該窓の窓台に挟み込む。これにより、ＩＤＵ２０４が加入者の構内の中に収まり、ＯＤＵ２０２が加入者の建物の外側（すなわち、窓２００の外側）に曝される。ブリッジユニット２０６は、密封部材２０８を通って延設されており、ＯＤＵ２０２とＩＤＵ２０４とを窓台２０５上で物理的に支持する。ブリッジユニット２０６は、この組立体の構造的な支持を行うと共に、ＯＤＵ２０２とＩＤＵ２０４との間の電気ケーブルの導管としても機能する。
【００７１】
他の実施形態では、ＩＤＵ２０４とＯＤＵ２０２とが、閉じられた前記窓の下側に延在するリボンケーブルなどの少なくとも１つのケーブルによって接続されるが、その点を除けば物理的に隔てられていて且つ互いに切り離されることが可能である。
【００７２】
ＯＤＵ２０２は集約ノード１０２との高周波通信用に構成されており、ＩＤＵ２０４は加入者の構内の少なくとも１つの装置とのＷｉＦｉ通信（あるいは、有線接続または他のライセンス不要帯域での通信）用に構成されている。一部の実施形態では、ＩＤＵ２０４は、ルータアクセスポイントと通信でき、又は加入者の構内の少なくとも１つのユーザ装置と直接通信できる。ブリッジユニット２０６は、ＯＤＵ２０２をＩＤＵ２０４と接続する少なくとも１つの接続ケーブル、および例えば壁コンセント等によって給電されることが可能な直流電源モジュールを有する。
【００７３】
他方で、さらなる他の実施形態では、加入者ノード１０４がＩＤＵ２０４とＯＤＵ２０２とブリッジユニット２０６とに分かれていない。代わりに、ある場合では、必要な全ての電子部品が、前記建物の外壁又は窓に設置される単一のハウジング内に収容されている。一具体例では、ＯＤＵ２０２及びＩＤＵ２０４の電子部品が筐体内に収容されている。この筐体は、窓のガラス（glass or glazing）に磁気的に取り付けられる。
【００７４】
図２Ｂに、加入者の構内を外側からの視点で見た、ブリッジユニット２０６によって支持されているＯＤＵ２０２を示す。ＯＤＵ２０２は、密封部材２０８を通って延設されたブリッジユニット２０６によって支持されている。
【００７５】
他の例では、ＩＤＵ２０４が、加入者の構内の外壁の内面側又は外壁近傍に配置される。ＯＤＵ２０２は、外壁の外側に配置される。例えば、一部の実施態様では、構内の屋根裏などにおいて外壁に孔が穿設されている。他の例では、屋根に孔が穿設される。そして、外側にＯＤＵ２０２が取り付けられる。屋根又は壁の隣接内面にＩＤＵ２０４が取り付けられる（例えば、垂木間又は間柱間に取り付けられる）。
【００７６】
図２Ｃは加入者ノード１０４の図であり、当該加入者ノード１０４の筐体部品が破線で描かれている。ＩＤＵ２０４は、密封部材２０８を通って延出するブリッジユニット２０６によってＯＤＵ２０２と連結されている。ＩＤＵ２０４は、加入者の構内の有線又は無線ローカルエリアネットワークを維持するローカル無線および／または有線モジュール２１０を有する。この場合、ローカル無線モジュール２１０が、加入者の構内のネットワーク装置と情報を直接送受信する。他の場合では、ローカル無線モジュール２１０が、前記無線ローカルエリアネットワークを維持するローカル無線アクセスポイント／ルータと情報を送受信する。
【００７７】
ＯＤＵ２０２は、極高周波（ＥＨＦ）通信モジュール２２０（以降、ＥＨＦモジュール２２０と称される）を有する。ＥＨＦモジュール２２０は、トランシーバ付きの少なくとも１つの集積パッチアレイアンテナを有する。ＥＨＦモジュール２２０は、集約ノード１０２との間で高周波信号で情報を送受信する。サーボ制御モータユニット２２２が、ＥＨＦモジュール２２０を支持し且つ当該ＥＨＦモジュール２２０を機械的に方向操縦する（すなわち、当該ＥＨＦモジュール２２０の前記パッチアレイアンテナを方向操縦する）。耐候性の筐体（「レドーム」と称される）２２４は、天候及びＵＶ防御用に（すなわち、ＥＨＦモジュール２２０及びモータユニット２２２を天候条件から保護するように）構成され、かつ高周波を透過する。一部の実施形態では、筐体２２４内にヒータ（図示せず）も搭載されている。一部の実施形態では、ＥＨＦモジュール２２０とサーボ制御モータユニット２２２との組合せが、可動アンテナ（操縦アンテナ）モジュールと称されることができる。
【００７８】
好ましくは、サーボ制御モータユニット２２２は、少なくとも１つのモータにより制御される２軸パン−チルトマウント又はジンバルを含む。パン−チルトマウントは、前記集積パッチアレイアンテナが集約ノード１０２との通信のために位置合わせされることができるようにＥＨＦモジュール２２０を回転させるのに用いられる。特に、モータユニット２２２は、ＥＨＦモジュール２２０を垂直軸心回り又は方位角方向に回転させて、さらに、当該ＥＨＦモジュール２２０を水平軸心回り又は仰角方向に傾動させる。この動きにより、ＥＨＦモジュール２２０の前記集積パッチアレイアンテナは、集約ノード１０２のフェーズドアレイアンテナシステム１０３に向けられることができる。さらに、この動きにより、現場に訪れる必要なくネットワークを動的に配置変更することができる。例えば、特定の集約ノード１０２が動作不良に陥ったり、全体的なローカルネットワークシステム（例えば、システム１００等）に新たな集約ノード１０２が追加されたりした場合に、ＥＨＦモジュール２２０が副次的な／予備の／新たな集約ノード１０２へと自動的に向き直す。また、複数の集約ノード１０２がサービスを提供している場所の場合には別々の経路に拡張されることが可能で、これにより冗長性を促し且つマルチパスネットワークの符号化がＩＰパケットレベルで拡張することが可能になる。
【００７９】
一部の実施形態では、モータユニット２２２のモータ（例えば、ステッパーモータ等）が、ＩＤＵ２０４におけるマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）により制御される。一例では、モータユニット２２２が、ＥＨＦモジュール２２０を動かして方位角方向に７５°以上の回転および仰角方向に＋２５°以上の回転を可能にすることができる。
【００８０】
図３Ａに、アパートのビルディング（例えば、ＭＤＵ１０６等）の屋上に配置されたＭＤＮ端点ノードの一例を示す。このＭＤＮは、集約ノード１０２と高周波リンクを介して通信し、かつ、アパートのビルディング１０６内の各アパートメントに接続を提供するように前記スイッチ（例えば、ＳＷ等）と接続している。
【００８１】
図３Ｂは、例示的なＭＤＮの筐体の物理的配置構成を示す図である。このＭＤＮは、加入者ノード１０４と同様の構成要素を有している。具体的に述べると、図３Ｂには、集約ノード１０２との高周波通信用の複数のパッチアレイアンテナ３２０が設けられたＭＤＮａ−１のＥＨＦモジュール３１０が描かれている。これらのアンテナは能動的に方向操縦されないが、この特定の実施形態では幾つかの別々のパッチアレイアンテナが、利得を増加させるように並列に接続されている。しかしながら、他の実施形態では、機械的に又は電気的に方向操縦されるアンテナが使用される。
【００８２】
図４Ａは端点ノード１０４のブロック図であり、当該端点ノード１０４の構成要素つまりモジュールが描かれている。これらの構成要素は、ＩＤＵ２０４とブリッジユニット２０６とＯＤＵ２０２との間で準備されている。したがって、これは、図２Ａ〜図２Ｃで説明した加入者端点ノードを例示していると言える。この電子的構成は、図３Ａ及び図３Ｂで説明したＭＤＵ端点ユニットにも当てはまる。
【００８３】
具体的に述べると、ＩＤＵ２０４は、ＷｉＦｉモデムモジュール４０４及びダイプレクサモジュール４０２と称される、主に２つのプリント回路ボードアセンブリ（ＰＣＢＡ）上に、電子回路を有する。
【００８４】
一部の実施形態では、ＷｉＦｉモデムモジュール４０４が、１）インターネット用の８０２．１１ａｃ ４×４無線チップセット（本明細書では、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０と称される）と、２）ＩＤＵ２０４におけるＷｉＦｉアンテナ４１６を介して無線ルータ又はアクセスポイント４１４への無線データ接続を確立するための（３×３）無線チップセットなどの８０２．１１ａｃ ｎ×ｎチップセット（本明細書では、ローカルＷｉＦｉチップセット４１２又はローカル無線モジュール２１０と称される）と、３）システムコンフィギュレーション用の低エネルギーブルートゥース（登録商標）（ＢＬＥ）無線機と、を有するプリント回路ボードアセンブリである。好ましくは、当該モデムモジュール４０４が、さらに、少なくとも１つの有線および／または光ネットワークジャック（例えば、光データ接続又はＲＪ−４５ジャック等）を有する。
【００８５】
一実施形態では、例えば２つの無線ＰＣＩｅ（周辺機器コンポーネント相互接続エクスプレス）モジュールを有するＡＰ１４８等の、既製のプリント回路ボードアセンブリ（ＰＣＢＡ）が、ＷｉＦｉモデムモジュール４０４に使用される。一部の実施形態では、ローカルＷｉＦｉチップセット４１２が、ボード間コネクタを介した相互接続を用いずにメインのＰＣＢに直接取り付けられている。一部の実施形態では、最高５ＧＨｚの動作周波数を有するＱＣＡ９９８０ＰＣＩｅカードが、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０に使用される。
【００８６】
ダイプレクサモジュール４０２は、モデムモジュール４０４のインターネットＷｉＦｉチップセット４１０からのＷｉＦｉ信号（例えば、８０２．１１ａｃ信号等）のための周波数ダイプレクサと、低周波局部発振器（ＬＯ）信号用のクロック源と、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機４０３と、１００ＭＨｚ基準シンセサイザと、各種機能（例えば、ローカル機能、ＥＨＦモジュール２２０の機能、サーボ制御モータユニット２２２のジンバル機能等）を管理するマイクロコントローラとを有する。
【００８７】
ダイプレクサモジュール４０２は、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０及びＥＨＦモジュール３２０とＷｉＦｉ信号で通信する。ＥＨＦモジュール２２０は、ｉ）中間周波数（ＩＦ）と（ダイプレクサモジュール４０２からのＷｉＦｉ信号の）ＷｉＦｉ又はｎｅａｒＷｉＦｉと高周波との間で周波数変換を実行するように、かつ、ｉｉ）高周波で少なくとも１つの集約ノード１０２と通信するように構成されている。
【００８８】
ＯＤＵ２０２が、ＥＨＦモジュール２２０およびサーボ制御モータユニット２２２を有する。ＯＤＵ２０２は、高周波アンテナ、周波数変換、増幅器及びＬＮＢ（低雑音ブロックダウンコンバータ）の回路を、ＥＨＦモジュール２２０に備えている。ＬＮＢは、低雑音増幅器と周波数ミキサと局部発振器と中間周波数増幅器との組合せである。
【００８９】
ブリッジユニット２０６に渡っているのは、少なくとも２つの送信側中間周波数接続ＴＸＩＦを支援するケーブル、少なくとも２つの受信側中間周波数接続ＲＸＩＦを支援するケーブル、制御信号及び状態信号用の電気接続、ＥＨＦモジュール２２０への給電、およびダイプレクサモジュール４０２とサーボ制御モータユニット２２２との間のモータ制御ハーネスである。
【００９０】
一部の実施態様において、モデムモジュール４０４の無線部（無線機）は、当該無線部が送信を行う間にアサートされるＴＸイネーブル制御信号を有する。ダイプレクサモジュール４０２が、この信号をバッファして当該信号をＥＨＦモジュール２２０に受け渡す。一実施形態では、モデムモジュール４０４の前記無線部が、さらに、当該無線部と当該無線部のアンテナとの間のＳＰＤＴ（単極双投）のＲＸ経路を制御するのに用いられるＲＸイネーブル制御信号を有する。ダイプレクサモジュール４０２が、この信号をバッファして当該信号をＥＨＦモジュール２２０に受け渡す。
【００９１】
一部の実施態様では、Ｔ／Ｒスイッチが、ダイプレクサモジュール４０２の一方向伝送路をモデムモジュール４０４で使用される双方向伝送路に接続する。
【００９２】
図４Ｂは、当該端点ノードのＭＤＮ版を示すブロック図である。このＭＤＮの各種構成要素／モジュールは、図４Ａで説明した加入者ノード１０４のモジュールと同様であり且つ当該モジュールと同じ機能を実行する。ダイプレクサモジュール４２２は、ＷｉＦｉモデムモジュール４２４及びＥＨＦモジュール４２６とＷｉＦｉ信号（すなわち、８０２．１１ａｃ信号）で通信する。ダイプレクサモジュール４２２は、モデムモジュール４２４からのＷｉＦｉ信号のための周波数ダイプレクサ、ＬＯ信号用のクロック源、ＧＰＳ受信機４２３、１００ＭＨｚ基準シンセサイザ、および各種機能（例えば、ＥＨＦモジュール４２６の機能、モータユニット４２８のジンバル機能等）を管理するマイクロコントローラを有する。
【００９３】
ＥＨＦモジュール４２６は、ＷｉＦｉ／ＩＦ周波数と高周波との間で周波数変換を実行し、かつ、高周波で集約ノード１０２と通信する。任意で設けられるモータユニット４２８は、ＥＨＦモジュール４２６に設けられたパッチアレイアンテナが集約ノード１０２との通信のために位置合わせされることができるようにＥＨＦモジュール４２６を回転させるのに用いられる。具体的に述べると、モータユニット４２８は、ＥＨＦモジュール４２６を垂直軸心回りに又は方位角方向に回転させて、さらに、当該ＥＨＦモジュール４２６を水平軸心回りに又は仰角方向に傾動させる。この動きにより、ＥＨＦモジュール４２６の前記パッチアレイアンテナは、集約ノード１０２のフェーズドアレイアンテナシステム１０３に向けられることができる。
【００９４】
ＭＤＵ（例えば、ＭＤＵ１０６−１等）のモデムモジュール４２４は、イーサネットポート４３０、ＰｏＥスプリッタ４３５、避雷器４３６およびＰｏＥインジェクタ４３７を介してルータ／スイッチＳＷ−１に接続される。ＰｏＥインジェクタ４３７は、ＭＤＵで使用されている既存のケーブルにＰｏＥ能力を付加するのに用いられる。ルータ／スイッチＳＷ−１は、少なくとも１つのＧ．ｈｎスイッチ（例えば、１２６−１，１２６−２，１２６−３等）に接続される。当該Ｇ．ｈｎスイッチとＷｉＦｉルータ１１０との間では有線データ接続が維持され、当該ＷｉＦｉルータがＭＤＵの特定の住宅（例えば、アパートメント）における複数のネットワーク装置に対して無線接続を提供する。
【００９５】
図５に、集約ノード１０２と端点ノード１０４との高周波無線通信に用いられる例示的な周波数計画を示す。送信方向では、例えば、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０からの４つのＲＦＷｉＦｉ信号が、ＩＤＵ２０４のダイプレクサモジュール４０２によって２〜３．５ＧＨｚ範囲のＩＦ信号に変換される。受信方向では、受信した高周波信号がＥＨＦモジュール２２０でＩＦ信号に変換される。
【００９６】
具体的に述べると、送信方向では、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０の４つのＭＩＭＯ出力が、前記周波数計画を用いて２つの信号に多重化・圧縮される。特に、ダイプレクサモジュール４０２で、２つの出力（例えば、Ｔｘ１とＴｘ２）がＩＦ１信号に合成されて且つ２つの追加の出力（例えば、Ｔｘ３とＴｘ４）がＩＦ３信号に合成される。ＥＨＦモジュール２２０で、そのＩＦ１信号が水平偏波（ＨＴｘ）で送信される高周波信号ＨＦ１にアップコンバートされて且つそのＩＦ３信号が垂直偏波（ＶＴｘ）で送信される高周波信号ＨＦ２にアップコンバートされる。同様に、受信方向でも当該ＥＨＦモジュール２２０で、受信した高周波信号がＩＦ信号ＩＦ２およびＩＦ信号ＩＦ４にダウンコンバートされる。これらのＩＦ信号はダイプレクサモジュール４０２でＷｉＦｉ信号（例えば、Ｒｘ１とＲｘ２とＲｘ３とＲｘ４）に変換されて、これらのＷｉＦｉ信号はインターネットＷｉＦｉチップセット４１０によって復号化されることが可能である。ＥＨＦモジュール２２０での各（送信又は受信）信号経路は、水平偏波と垂直偏波とによる２種類のキャリア（例えば、送信ではＩＦ１とＩＦ３、受信ではＩＦ２とＩＦ４）を同時に通過させて、各々のキャリアが帯域幅（全体で１００ＭＨｚ又は５０ＭＨｚ）の８０２．１１ａｃ変調を含んでいる。
【００９７】
図６Ａならびに図６Ｂ（図６Ｂ−１及び図６Ｂ−２からなる図である。以下、同様。）は、ＩＤＵ２０４のダイプレクサモジュール４０２の例示的な一実施形態を示すブロック図である。送信方向では、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０から、マルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号（例えば、５ＧＨｚＷｉＦｉ帯域の４つのＲＦ信号Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３，Ｔｘ４等）が受け渡される。これらの信号は、２種類の局部発振器（ＬＯ）周波数（ＩＦＬＯ１，ＩＦＬＯ２）を用いてダウンコンバートされて、２つの信号ストリーム（ＩＦ１，ＩＦ３）へと合成される。Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３およびＴｘ４は、５ＧＨｚ帯域のキャリア周波数を有する。Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３およびＴｘ４は、それぞれＩＦＬＯ１，ＩＦＬＯ２と混合された後、１．４ＧＨｚおよび２．１ＧＨｚの周波数を有する二重化された信号ＩＦ１，ＩＦ３を出力するように合成される。
【００９８】
具体的に述べると、図６Ａに示すように、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０からのＴｘ１信号およびＴｘ２信号が、それぞれの増幅器６１６で増幅される。次に、Ｔｘ１信号およびＴｘ２信号は、帯域外干渉を除去するようにそれぞれのバンドパスフィルタ６１８でバンドパスフィルタリング処理を受ける。次に、Ｔｘ１およびＴｘ２は、ミキサ６２０においてそれぞれ局部発振器（ＬＯ）周波数（ＩＦＬＯ１，ＩＦＬＯ２）と混合される。一部の実施形態では、ＩＦＬＯ１が６．７〜７．４ＧＨｚで動作し且つＩＦＬＯ２は７．４〜８．１ＧＨｚで動作する。ミキサ６２０の出力は、それぞれのバンドパスフィルタ６２２でフィルタリング処理を受ける。これらのバンドパスフィルタ６２２は、ミキサ６２０の差動成分を通過させる。
【００９９】
Ｙコンバイナ６２４は、バンドパスフィルタ６２２からの出力を合成して信号ＩＦ１を出力する。後続の増幅器６２６及び減衰器６２８が、信号ＩＦ１のレベルを調節する。減衰器６２８は、自動レベル制御（ＡＬＣ）に用いられる。各送信（ＴＸ）経路では、ＥＨＦモジュール２２０からの温度とＲＦ電力測定値とに基づいてＡＬＣ機能を提供するように減衰がプログラム可能とされている。この機能は、（減衰器６２８の直接制御を含め）ローカルマイクロコントローラユニットＭＣＵ６６６によって実行される。
【０１００】
図６Ｂに示すように、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０からのＴｘ３信号およびＴｘ４信号も同様に、ミキサ６２０において局部発振器（ＬＯ）周波数（ＩＦＬＯ１，ＩＦＬＯ２）と混合されて、かつ、ＩＦ３を生成するように合成される。減衰器６２８も同様に、ＡＬＣ機能に用いられる。
【０１０１】
これら２つのストリームＩＦ１，ＩＦ３が、ダイバーシティのために異なる偏波を用いて送信される。これらのストリームはＥＨＦモジュール２２０に送られて、ｉ）高周波信号にアップコンバートされて、（ｉｉ）増幅されて、（ｉｉｉ）集約ノード１０２へと無線送信される。
【０１０２】
受信方向では、二重化された２つのストリーム（ＩＦ２，ＩＦ４）が、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０による受取り及び復号化に適切な周波数でのマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号（例えば、４つのＲＦ信号Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４等）に変換される。それぞれの受信経路は、スプリッタ６４０の後に２つの異なるバンドパスフィルタ６４６，６４８を含み、その後にさらに個別のミキサ６５２を含んでいる。
【０１０３】
一例としてＩＦ２信号を検討する。図６Ａに示すように、ダイプレクサモジュール４０２でＩＦ２信号が受け取られる。当該信号の周波数は、１．４〜２．８ＧＨｚの範囲内である。当該信号は、Ｙスプリッタ６４０で分離される。２つのデジタル減衰器６４２が、それぞれ分離された信号を調節するために設けられている。
【０１０４】
各受信経路のスイッチ６４４は、動作モードに依存して用いられる。例えば、集約ノード１０２と加入者ノード１０４との間のリンクの信号品質が低い場合には、より堅牢な４０ＭＨｚ帯域幅チャネルが使用される。しかし、当該リンクの信号品質が良好である／強い場合には、８０ＭＨｚ帯域幅変調及びチャネルが使用される。他の例では、１６０ＭＨｚチャネルが使用される。４０ＭＨｚ帯域幅バンドパスフィルタ６４６が各経路に設けられている。さらに、使用される変調の種類に応じて、２つの８０ＭＨｚ帯域幅バンドパスフィルタ６４８が設けられている。４つのスイッチ６４４は、２種類の変調モードのどれが使用されるのかに基づいて設定される。２つの増幅器６５０で、各経路の選択された前記バンドパスフィルタからの出力が増幅される。
【０１０５】
ミキサ６５２で、局部発振器（ＬＯ）周波数（ＩＦＬＯ１，ＩＦＬＯ２）が１．４〜２．８ＧＨｚＩＦ２信号を、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０により想定される５２５０〜５３５０ＭＨｚ周波数に変換する。次に、これらの５ＧＨｚ周波数が、増幅器６５６を介してＲｘ１とＲｘ２とに供給される。
【０１０６】
図６Ｂに示すように、同様の一連の構成要素６４０，６４２，６４４，６４６，６４８，６５０，６５２，６５４，６５６が、ＩＦ４をＲｘ３とＲｘ４とに変換する。
【０１０７】
一部の実施形態では、ミキサ６２０，６５２により使用される局部発振器（ＬＯ）周波数（ＩＦＬＯ１，ＩＦＬＯ２）が、ＧＰＳキャリア信号からダイプレクサモジュール４０２における（図６Ｂに描かれている）シンセサイザ６７０を用いて生成される。一実施形態では、ＥＨＦモジュール２２０から１．５ＧＨｚＧＰＳ信号が受け渡される。ＧＰＳキャリアは、１００ＭＨｚ発振器４０７を制御／調律させるように用いられる。この１００ＭＨｚ信号は、ダイプレクサモジュール４０２及びＥＨＦモジュール２２０で使用される各種ＬＯ信号を同期するのに用いられる。一部の実施形態では、１．５ＧＨｚＧＰＳキャリアを受信するＧＰＳアンテナ（例えば、ダイプレクサモジュール４０２のＧＰＳアンテナ４０３、ＥＨＦモジュール２２０に設けられた他のＧＰＳアンテナ等）が含まれる。
【０１０８】
ダイプレクサモジュール４０２は、１００ＭＨｚ基準信号に周波数ロックされた２種類のＬＯ信号（ＩＦＬＯ１，ＩＦＬＯ２）を提供する。一実施形態では、一方のＬＯ信号（例えば、ＩＦＬＯ１等）が約６．７〜約７．４ＧＨｚの範囲内であり、他方のＬＯ信号（例えば、ＩＦＬＯ２等）がこの周波数範囲に７００ＭＨｚを足した周波数範囲に等しい（すなわち、ＩＦＬＯ２は７．４〜８．１ＧＨｚの範囲内である）。これは、当然理解できるように、２つの完全に独立したシンセサイザを含め、様々な方法で実現されることが可能である。
【０１０９】
一部の実施態様では、各ＲＸ経路でのプログラム可能な減衰器６４２が、モデムモジュール４０４の中央演算処理装置（ＣＰＵ）の指揮下でローカルＭＣＵ６６６によって直接制御される。モデムモジュール４０４の当該ＣＰＵは、無線機からのＲＳＳＩ（受信信号強度インジケータ）情報を用いてＲＸ利得の調節を行う。
【０１１０】
一部の実施形態では、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）６６６が、ダイプレクサモジュール４０２とＥＨＦモジュール２２０とモータユニット２２２に設けられたモータのジンバル機能とのリアルタイム管理を行うのに用いられる。一実施態様では、ＭＣＵ６６６が、モータユニット２２２に設けられた２つのサーボモータを制御する。これらのモータは、前記集約ノードからの高周波信号の受信信号強度ＲＳＳＩを最大限に高めるように制御される。
【０１１１】
図７に、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０／モデムモジュール４０４からのＷｉＦｉ信号がＩＦ周波数に変換されることなくＥＨＦモジュール２２０へと直接通信される一実施形態を示す。送信側では、２×２ＷｉＦｉ８０１．１１ａｃチップセットからのＷｉＦｉ信号が、自動レベル制御（ＡＬＣ）減衰器７２０及び増幅器７２５を通過してからＥＨＦモジュール２２０に通信されて、高周波信号にアップコンバートされる。受信側では、受信した高周波信号がＥＨＦモジュール２２０で、ＷｉＦｉチップセット４１０により復号化されることが可能なＷｉＦｉ信号にダウンコンバートされる。ＥＨＦモジュール２２０からの当該ＷｉＦｉ信号が、増幅器７３０で増幅される。増幅された当該信号は、バンドパスフィルタ７３５及び自動利得制御（ＡＧＣ）減衰器７４０を通過してからＷｉＦｉチップセット４１０に通信される。一部の実施態様では、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチ７１０が、ＷｉＦｉチップセット４１０からのＴｘ／Ｒｘ制御信号に基づく送信又は受信制御（無線機が受信するのか送信するのか）を可能にする。
【０１１２】
図８Ａ及び図８Ｂは、ＯＤＵユニット２０２のＥＨＦモジュール２２０の例示的な図である。ＥＨＦモジュール２２０は、ＷｉＦｉ／ＩＦ周波数と高周波との周波数変換用の部品および／または少なくとも１つの電力増幅器および／または（１００ＭＨｚからの）高周波ＬＯ発生器および／またはＧＰＳアンテナおよび／または送信電力検出器および／または温度センサを有する。
【０１１３】
ＥＨＦモジュール２２０は、加入者ノード１０４の高周波通信を管理する。ＥＨＦモジュール２２０は、送信側アンテナ、受信側アンテナ、ならびに全ての周波数アップ及びダウンコンバート回路を有する。場合にもよるが、一例では図８Ｂに示すように、少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０とＲＦ回路ＥＨＦ ＰＣＢ８１２とである２つ又は３つのプリント回路ボード（ＰＣＢ）が存在する。これらのボードは、ＯＤＵ２０２内に配置されるレンガ状組立体に組み込まれて、可動アンテナモジュールを形成するようにサーボ制御モータユニット２２２に取り付けられる。
【０１１４】
図８Ｂに示すように、ＥＨＦモジュール２２０の組立体は（同図の上から下の順で）、以下の１〜８を有する。
１．  高周波を透過するカバー８０６
２．  上側の導波管バックショート８０８
３．  少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０
４．  中央シャーシ８１１
５．  ＥＨＦ ＰＣＢ８１２
６．  下側の導波管バックショート８１８
７．  バックプレート８１４
８．  ヒートシンク８１６
【０１１５】
ＥＨＦ ＰＣＢ８１２は、ケーブルの進入箇所を除き、バックプレート８１４と中央シャーシ８１１とにより形成されるアルミニウム製ハウジング内に完全に収容されている。少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０とＥＨＦ ＰＣＢ８１２との接続は、中央シャーシ部品８１１に集積された導波路、ＥＨＦ ＰＣＢ８１２の下面に取り付けられた下側のアルミニウム製バックショート８１８、および少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０の上面における上側のアルミニウム製バックショート８０８を用いて実現される。ＥＨＦ ＰＣＢ８１２は、ＥＨＦモジュール５０６で使用される全ての能動回路を有する。これらの各種回路および当該回路の機能について、図９Ａ及び図９Ｂを参照して以下で詳細に説明する。
【０１１６】
少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０の一実施形態の幾つかの特性は、下記のとおりである。
動作周波数：３８．６ＧＨｚ〜４０．０ＧＨｚ
ポートの数：４（垂直偏波用に２つ／水平偏波用に２つ）
３ｄＢビーム幅：６°（方位角および仰角の両方）
【０１１７】
図９Ａ及び図９Ｂは、ＥＨＦ ＰＣＢ８１２で実現されたＥＨＦモジュール２２０の一部の構成要素を示すブロック図であり、例えば以下の１〜８等を含む。
１．  ＬＯ周波数信号／ＲＦＬＯ合成信号（例えば、９．３ＧＨｚのＲＦＬＯ等）を生成する位相同期発振器（ＰＬＯ）又はＲＦＬＯシンセサイザ９５２（一実施形態では、調律された１００ＭＨｚクロック発生器４０７から受け渡された１００メガヘルツ信号が、ＲＦＬＯシンセサイザ９５２を駆動することによって前記ＲＦＬＯ合成信号へと変換される）
２．  フィルタリング処理付きの２つのＴｘ経路（ＴｘＰａｔｈ１，ＴｘＰａｔｈ２）
３．  イメージ除去付きの２つのＲｘ経路（ＲｘＰａｔｈ１．ＲｘＰａｔｈ２）
４．  送信側アンテナへの導波管変換器９６０，９６４、および受信側アンテナからの導波管変換器９６２，９６６
５．  Ｔｘレベルを監視するための、電力増幅器９１６の出力に対するトラックアンドホールド式の電力検出器９１８
６．  電力レギュレータ９７５および／またはインバータ
７．  センサおよび／または信号および／または他の回路を監視するマイクロコントローラ（ＭＣＵ）９８０
８．  ＧＰＳアンテナ９５０、ＧＰＳ増幅器９７０、およびダイプレクサモジュール４０２へのＧＰＳ信号パススルー９７２
【０１１８】
図９Ａに示す送信経路（ＴｘＰａｔｈ１，ＴｘＰａｔｈ２）は、２種類の偏波に対応している。各送信経路は、ダイプレクサモジュール４０２からＩＦ信号（例えば、図６ＡのＩＦ１、図６ＢのＩＦ３等）を受け取る。これらのＩＦ信号は、１．４ＧＨｚ〜２．８ＧＨｚの範囲内である。これらのＩＦ信号は、ＥＨＦ ＰＣＢ８１２において高周波信号（例えば、３８．６ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの範囲内）にアップコンバートされて且つ増幅される。増幅後は信号導波管変換器９６０，９６４が、それらの信号を導波管のショート部分（短絡部）を介して少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０に供給する。
【０１１９】
特に、ＩＦ１がＴｘＰａｔｈ１へと受け渡される。逓倍器９１２でＲＦＬＯ（９．３ＧＨｚ）が周波数４逓倍されてから、ミキサ９１０でＩＦ１が当該ＲＦＬＯと混合される。このミキサ出力は、増幅器９１６で増幅される。電力検出器９１８が、出力電力を検出する。そして、この高周波信号は少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０に送られて、当該少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０がその高周波信号を水平偏波ＨＴｘで送信する。
【０１２０】
同様に、ＩＦ３はＴｘＰａｔｈ２へと受け渡される。逓倍器９１２でＲＦＬＯ（９．３ＧＨｚ）が周波数４逓倍されてから、ミキサ９１０でＩＦ３も当該ＲＦＬＯと混合される。このミキサ出力は、増幅器９１６で増幅される。第２の電力検出器９１８が、出力電力を測定する。そして、この高周波信号は少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０に送られて、当該少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０がその高周波信号を垂直偏波ＶＴｘで送信する。
【０１２１】
各送信経路ＴｘＰａｔｈ１，ＴｘＰａｔｈ２の近傍には、温度センサ９２０が配置されている。ＭＣＵ９８０がその監視温度を読み取り、当該監視温度は自動レベル制御（ＡＬＣ）機能に利用され得る。
【０１２２】
各高周波送信経路（ＴｘＰａｔｈ１，ＴｘＰａｔｈ２）は、最後の電力増幅器９１６の直後に配置された方向性カプラ９２２を含む。各方向性カプラ９２２はその電力増幅器９１８に出力し、当該電力増幅器９１８がそのＲＦ電力を直流電圧に変換する。ローカルＭＣＵ９８０が、各送信経路にそれぞれ対応付けられた２つの直流信号をＡＤ変換し、実際の送信電力をｄＢｍで算出する。
【０１２３】
図９Ａ及び図９Ｂに示す２つの受信経路（ＲｘＰａｔｈ１，ＲｘＰａｔｈ２）は、２種類の偏波に対応している。当該受信経路の各受信信号（例えば、３８．６ＧＨｚ〜４０Ｇｈｚの範囲内）は、少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０から導波管変換器９６２，９６６を介して受け渡される。当該受信信号は、ＬＮＢへと渡されて周波数ダウンコンバートされる。出力されたＩＦ信号（例えば、約１．４００〜約２．８００ＧＨｚの範囲内）は、同軸ケーブルでダイプレクサモジュール４０２に送られる。
【０１２４】
具体的に述べると、ＲｘＰａｔｈ１のＨＲｘ信号（すなわち、水平受信偏波の高周波信号）が、増幅器９３０で増幅される。逓倍器９３４でＲＦＬＯ（９．３ＧＨｚ）が周波数４逓倍されてから、ミキサ９３２がその信号を当該ＲＦＬＯと混合する。出力された信号は、増幅器９３６を介して送り出される。
【０１２５】
同様に、ＲｘＰａｔｈ２のＶＲｘ信号（すなわち、垂直受信偏波の高周波信号）が、増幅器９３０で増幅される。逓倍器９３４でＲＦＬＯ（９．３ＧＨｚ）が周波数４逓倍されてから、ミキサ９３２がその信号を当該ＲＦＬＯと混合する。出力された信号は、増幅器９３６を介して送り出される。
【０１２６】
一部の実施形態では、これら２つの受信経路（ＲｘＰａｔｈ１，ＲｘＰａｔｈ２）において増幅器９３６による増幅を経て得られた信号が、ダイプレクサモジュール４０２に送られて且つ当該ダイプレクサモジュール４０２により受け取られる、図６Ａに示すＩＦ２信号と図６Ｂに示すＩＦ４信号とに対応する。
【０１２７】
ローカルＭＣＵ９８０が、ＥＨＦモジュール２２０の各種構成要素の管理及び状態確認を実行する。ＭＣＵ９８０は、電力検出器９１８によってＲＦ送信電力を測定する。具体的に述べると、電力検出器９１８からの２つのＲＦ＿ＰＯＷＥＲアナログ電圧が測定される。
【０１２８】
図示の例では、シリアル（ＵＡＲＴ）接続がダイプレクサモジュール４０２に設けられている。ＭＣＵ９８０は、各送信経路ごとに、温度センサ９２０を用いてＥＨＦ温度を検出する。この温度情報（および／または電力測定情報）は、ダイプレクサモジュール４０２により、当該ダイプレクサモジュール４０２のプログラム可能な減衰器６２８を介した自動レベル制御（ＡＬＣ）を実現するように用いられ得る。
【０１２９】
また、ＭＣＵ９８０は、インターネットＷｉＦｉチップセット６１０からのＴＸ＿ＥＮＡＢＬＥ信号を管理し得る。また、ＭＣＵ９８０は、ＰＬＬロック状態（デジタル入力）を用いてＲＦＬＯシンセサイザ９５２の合成処理を監視する。
【０１３０】
ローカルＲＦＬＯシンセサイザ９５２は、（ＧＰＳ調律された）１００ＭＨｚ基準信号に同期されている。ＲＦＬＯ合成信号は、ＥＨＦ ＰＣＢ８１２に見受けられる４つ（送信経路に２つ、受信経路に２つ）全てのミキサ９１０，９３２に利用される。
【０１３１】
ＥＨＦ ＰＣＢ８１２は、ローカル電圧レギュレータおよび単一の直流入力電圧を有する。ＥＨＦ ＰＣＢ８１２には、２つの電力制御入力が設けられている。これらの入力は、送信機および／または受信機の電源を、当該送信機および／または受信機が必要でない期間（例えば、外部のコントローラによって決定される）の間は切るように用いられる。
【０１３２】
一部の実施態様では、各送信経路が、図７で説明したようにインターネットＷｉＦｉチップセット４１０からＷｉＦｉ信号（例えば、ＷｉＦｉ１，ＷｉＦｉ３等）を直接受け取る。この場合、これらのＷｉＦｉ信号（例えば、５２５０〜５３５０ＧＨｚの範囲内）が、ＥＨＦ ＰＣＢ８１２において高周波信号（３８．６ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの範囲内）にアップコンバートされて且つ増幅される。具体的に述べると、送信側では、逓倍器９１２でＲＦＬＯ信号（ＷｉＦｉを高周波に変換するのに適切な周波数を有している）が周波数４逓倍されてから、そのミキサ９１０でＷｉＦｉ信号（ＷｉＦｉ１，ＷｉＦｉ３）が当該ＲＦＬＯ信号と混合される。これらのミキサ出力は、その増幅器９１６で増幅される。そして、各高周波信号（例えば、３８．６ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの範囲内）が少なくとも１つのＰＣＢアンテナ／モジュール８１０に送られて、当該少なくとも１つのＰＣＢアンテナ／モジュール８１０がこれらの高周波信号を、対応する水平偏波ＨＴｘおよび垂直偏波ＶＴｘで送信する。
【０１３３】
受信側では、２種類の偏波の高周波信号が、少なくとも１つのアンテナＰＣＢ／モジュール８１０から受け渡される。これらの高周波信号（例えば、３８．６ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの範囲内）は、ＩＦに変換されることなくＷｉＦｉ信号（例えば、５２５０〜５３５０ＭＨｚの範囲内）にダウンコンバートされる。具体的に述べると、２つの受信経路（ＲｘＰａｔｈ１，ＲｘＰａｔｈ２）の高周波信号が、各増幅器９３０で増幅されて、各ミキサ９３２で混合される（当該信号は、高周波をＷｉＦｉに変換するに適切な周波数を有するＲＦＬＯ信号と混合される）。出力された信号は、その増幅器９３６で増幅されてから、インターネットＷｉＦｉチップセット４１０に通信される。
【０１３４】
図１０Ａ及び図１０Ｂに、例示的なパッチアンテナアレイモジュール８１０を示す。
【０１３５】
図１０Ａには、第１の実施形態が描かれている。ここでは、各回路ボード上に２つの１６×１６偏波共用直列給電パッチアレイアンテナ１０１０，１０１２が、並んで配置されている。このアンテナモジュール８１０は、さらに、ＧＰＳアンテナ９５０を有する。
【０１３６】
パッチアレイアンテナ１０１０，１０１２のアレイ列は、給電ネットワーク（図１０Ａには描かれていない）を介して励起され得る。プリント回路ボードモジュールの全体サイズは、約８０×約１８５ｍｍである。１６×１６パッチアレイアンテナ１０１０，１０１２の各アンテナ素子は基板に印刷されており、アンテナ出力端子は導波管変換器（例えば、図９Ａ及び図９Ｂに描かれた導波管変換器９６０，９６２，９６４，９６６等）である。
【０１３７】
図１０Ｂには、アンテナモジュール８１０の第２の実施形態が描かれている。ここでは、２つの１６×１６偏波共用直列給電パッチアレイアンテナ１０１０，１０１２が、モジュール８１０内の単一のボード基板１０１４に集積されている。
【０１３８】
図１１Ａに、パッチアレイアンテナ１０１０，１０１２の他の例を示す。
【０１３９】
図１１Ｂは、パッチアレイアンテナ１０１０，１０１２の例示的な材料層の断面図である。最上側のパッチ層１１１０には、パッチアレイアンテナ１０１０，１０１２のアンテナパッチ素子がパターン化されている。パッチ層１１１０に用いられる銅重量は、０．５オンス（ｏｚ）銅である。接地層１１１６が、２つの誘電体層１１１２，１１１８間に挟まれている。誘電体層１１１２の層厚は２０ミル（ｍｉｌ）であり、誘電体層１１１８の層厚は５ミル（ｍｉｌ）である。接地層１１１６に用いられる銅重量は、０．５オンス（ｏｚ）銅である。誘電体層１１１２と接地層１１１６との間には、差動スキューを解消するようにプリプレグ層１１１４（例えば、層厚１．９ミル（ｍｉｌ）のｆａｓｔＲｉｓｅ（登録商標）プリプレグ等）が設けられている。給電層１１２０は、パッチアレイアンテナ１０１０，１０１２の給電ネットワーク／給電路を有する。給電層１１２０に用いられる銅重量は、０．５オンス（ｏｚ）銅である。
【０１４０】
例えば、図１２Ａに、アンテナパッチ素子に対して直列な給電路１２０２を含む給電ネットワークを用いて給電される、２つの１６×１６パッチアレイアンテナ１０１０，１０１２を示す。
【０１４１】
図１２Ｂに、給電路１２０４（下層）における場（フィールド）が接地層１１１６におけるスロット１２０６と結合して且つさらにパッチ層１１１０におけるアンテナパッチ素子と結合するように開口結合形給電ネットワークを用いて給電される、２つの１６×１６パッチアレイアンテナ１０１０，１０１２を示す。
【０１４２】
図１３には、図１２Ａ及び図１２Ｂの前述した２種類の給電手法が組み合わされて、分離向上のために垂直偏波と水平偏波とを同時に励起する構成が示されている。例えば、ＥＨＦモジュール２２０／アンテナＰＣＢ８１０でのこのような複合給電手法が、アンテナ１０１０，１０２０から高周波信号を水平偏波ＨＴｘと垂直偏波ＶＴｘとで同時に送信するのに用いられることができる。
【０１４３】
図１４Ａ及び図１４Ｂに、例えば、ＭＤＵ１０６−１のＭＤＮ（例えば、ＭＤＮａ−１等）の（図３Ｂに描かれているような）パッチアンテナアレイを接続する実施形態を示す。
【０１４４】
図１４Ａには２つのパッチアンテナアレイ１４１０，１４２０が描かれており、それぞれのパッチアンテナアレイが２つの偏波入力／ポート１４１５，１４１６を有している。２つのパッチアンテナアレイ１４１０，１４２０のポート１４１５，１４１６は、給電プレート１４３０に接続されている。図１４Ｂには、小さいアンテナを大きいアンテナへと分配プレートを用いて接続する機構が描かれている。（前記２つのパッチアンテナアレイ用の）給電プレート１４３０のポートが、分配プレート１４５０に接続されている。分配プレート１４５０は、各ポートを４分割／４倍にして、より大規模なアレイへと中継する。具体的に述べると、分配プレート１４５０の出力が、８個のパッチアンテナアレイ３２０の１つのアレイに接続される。これら８個のパッチアンテナアレイ３２０の各ポートが、分配プレート１４５０に接続されている。
【０１４５】
図１５Ａ及び図１５Ｂに、集約ノード１０２のセクタヘッドのレンダリングを示す。図１５Ａには１２０°セクタヘッドの集約ノード１０２が描かれており、図１５Ｂには３つのセクタヘッドの集約ノード１０２が（取付金具なしで）描かれている。このような集約ノード１０２は、屋上、または複数の加入者ノード１０４と高周波信号を送受信するのに適した垂直方向の所有物もしくは位置に配置されることができる。
【０１４６】
一般的に述べると、集約ノード１０２は、携帯電話基地局が設置される場所と同様の場所に設置される。好ましくは、これは、都市、町またはその地区の高い地点である。この地点は、各加入者ノード１０４に対して障害物のない見通し線路又はほぼ障害物のない見通し線路を提供する。
【０１４７】
さらなる他の実施形態では、集約ノード１０２が、その地区の電柱の上部に取り付けられる。対照的に、都市では集約ノード１０２が、その地区の高い建物に設置される場合がある。アパートのビルディング（場合によっては、複数のアパートのビルディング）の場合には集約ノード１０２が、大きい当該アパートのビルディングの各住宅の窓ユニットとして設置された加入者ノード１０４に対して見通し線路が生じる良好な見通し線アクセスを、道沿いに有するように配置されることができる。
【０１４８】
図１６に、集約ノード１０２の２種類の配備例を示す。第１の例は集約ノード１０２のマルチセクタ配備に対応し、第２の例は集約ノード１０２のシングルセクタ配備に対応する。いずれの配備例においても、少なくとも１つのセクタヘッド１６０２が、集約ノード１０２で使用される回路及び装置の大部分を含み、これらは筐体内に設けられている。例えば、少なくとも１つのセクタヘッド１６０２が、ＲＦ回路、モデム回路、ネットワーク回路、直流電源入力、スモールフォームファクタプラガブルモジュール（ＳＦＰ＋，ＳＦＰ）およびＲＳ２３２ポートを含むことができる。
【０１４９】
集約ノード１０２のマルチセクタ配備の方には、マルチセクタアダプタ１６０４に連結された３つのセクタヘッド１６０２−１，１６０２−２，１６０２−３が描かれている。各セクタヘッド１６０２−１，１６０２−２，１６０２−３とマルチセクタアダプタ１６０４との間には、給電ケーブルおよびネットワークケーブルが延在する。一部の実施形態では、マルチセクタアダプタ１６０４が、２つ以上のセクタヘッドに対して給電及びネットワーク接続の支援を行う。マルチセクタアダプタ１６０４は、セクタヘッド１６０２−１，１６０２−２，１６０２−３の電力／ネットワークアグリゲータとして機能する。マルチセクタアダプタ１６０４は、交流電源入力、直流電源出力、およびスモールフォームファクタプラガブルモジュール（例えば、インターネットおよびセクタヘッド用にＳＦＰ＋、サービス用にＳＦＰ）を含む。
【０１５０】
シングルセクタ配備の方では、単一のセクタヘッド１６０２が、当該単一のセクタヘッド１６０２に給電を行う単一のセクタアダプタ１６０６に連結されている。
【０１５１】
図１７に、例示的なセクタヘッド１６０２の構成要素を詳細に示す。セクタヘッド１６０２は、ｉ）ＷｉＦｉとＩＦとの変換およびｉｉ）ＩＦと高周波との変換を実行する回路を有する。具体的に述べると、セクタヘッド１６０２の構成要素および機能は、下記のとおりである。
１）  ８０２．１１ａｃ無線（送受信）チップセット、少なくとも１つのネットワークプロセッサ、ネットワークインターフェースおよびシステム制御回路を含むＳＨモデムブロック１７０２。
２）  周波数アップ／ダウンコンバート（すなわち、ＷｉＦｉからＩＦへの変換およびＩＦからＷｉＦｉへの変換）、二重化およびフィルタリングを行う回路を含むＳＨダイプレクサブロック１７０４（当該ＳＨダイプレクサブロック１７０４は、さらに、ＬＯ信号を分配するＬＯネットワークを含む）。
３）  （ＩＦから高周波への変換および高周波からＩＦへの変換を実行する）周波数アップ／ダウンコンバータ、ビームフォーミングネットワーク、ＲＦスイッチ、電力増幅器、ＬＮＢ、アンテナ、およびＬＯ信号を分配するＬＯネットワークを含むＳＨ ＥＨＦブロック１７０６。
４）  周波数アップ／ダウンコンバート用の高忠実度クロック源（ＧＰＳキャリアが、１００ＭＨｚ発振器を調律するのに用いられる）を含むＳＨ ＬＯ生成ブロック１７０８（当該ＳＨ ＬＯ生成ブロック１７０８は、３つのクロック源、３つのアジャイルな発振器および１つの固定発振器を有する）（当該ＳＨ ＬＯ生成ブロック１７０８は、ＷｉＦｉとＩＦとの変換用にＩＦＬＯ信号、ＩＦと高周波との変換用にＲＦＬＯ信号を生成する）。
５）  他の構成要素ブロックにとって必要な直流電源及びフィルタリングを含むＳＨ電源システム１７１０。
【０１５２】
図１８（図１８−１および図１８−２からなる図である。以下、同様。）は、複数の加入者ノード１０４と通信するのにフェーズドアレイアンテナシステム１０３Ｔ，１０３Ｒ（フェーズドアレイアンテナシステム１０３が、カバレッジエリアを複数のサブセクタに分割する）を使用する集約ノード１０２の例示的な概略図である。この集約ノード１０２は、図５を参照しながら説明した周波数計画を用いる。
【０１５３】
この実施形態は、規格ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃバージョンおよび後続のバージョンを実現するマルチユーザＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット（ｍｕ−ＭＩＭＯ）を使用する。マルチユーザＭＩＭＯ（ｍｕ−ＭＩＭＯ）は、空間的に分散した伝送リソースを利用する。具体的に述べると、ｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセットは、情報を、複数のユーザに対応付けられたマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号に符号化し且つこのようなマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号から情報を復号化する。
【０１５４】
送信側／経路に関して述べると、送信されるデータ（例えば、同軸ファイババックホールからのデータ等）が、２つの４ポートｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット１８１０ａ，１８１０ｂに供給される。これらのチップセットは、ＳＨモデムブロック１７０２におけるモデムボードで実現されている。
【０１５５】
ＷｉＦｉチップセット１８１０ａ，１８１０ｂが、２つの信号経路Ｔｘ１，Ｔｘ２に出力される８つの５〜６ＧＨｚＷｉＦｉ信号（すなわち、Ｔｘ１に４つのＷｉＦｉ信号、Ｔｘ２に他の４つのＷｉＦｉ信号）を生成する。これらのＷｉＦｉ信号は、ＳＨダイプレクサブロック１７０４の２つの送信側ダイプレクサ１８１２ａ，１８１２ｂに供給される。
【０１５６】
２つの送信側ダイプレクサ１８１２ａ，１８１２ｂのそれぞれは、前記５〜６ＧＨｚＷｉＦｉ信号を２〜３ＧＨｚの範囲内の中間周波数（ＩＦ）信号（ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４）にダウンコンバートするのに、固定局部発振器信号（ＩＦＬＯ１，ＩＦＬＯ２，ＩＦＬＯ３，ＩＦＬＯ４）を用いる。一部の実施態様において、これらのＩＦＬＯ信号は７．８〜８．２ＧＨｚの範囲内である。
【０１５７】
各送信側ダイプレクサでは、ＩＦ１信号とＩＦ２信号とが一つのＩＦ信号を形成するように合成（合計／加算）され、ＩＦ３信号とＩＦ４信号とが別のＩＦ信号を形成するように合成される。このようにして、前記ＷｉＦｉ信号がＩＦ信号に多重化される。好ましくは、ＩＦ信号同士は、１００ＭＨｚ超分（例えば、７００ＭＨｚ分）オフセットしている。
【０１５８】
２つのダイプレクサ１８１２ａ，１８１２ｂからのこれらの合成されたＩＦ信号は、４つのブロックアップコンバータ（ＢＵＣ）１８１４ａ，１８１４ｂ，１８１４ｃ，１８１４ｄに供給される。
【０１５９】
ＢＵＣ１８１４ａ，１８１４ｂ，１８１４ｃ，１８１４ｄは、前記合成されたＩＦ信号を高周波信号にアップコンバートする。この特定の実施態様では、アップコンバートされた当該ＩＦ信号が、少なくとも１つの８ポートロットマンレンズ１８１６ａ，１８１６ｂを有する位相制御装置に入力として供給される。当該位相制御装置は、一組の給電路１８１９ａ，１８１９ｂを介して送信側フェーズドアレイアンテナシステム１０３Ｔ（例えば、前記フェーズドアレイアンテナシステムの送信側アンテナアレイ１８２０ａ，１８２０ｂ等）に出力するように構成されている。具体的に述べると、ロットマンレンズ１８１６ａが水平偏波送信側アンテナアレイ１８２０ａに出力し、ロットマンレンズ１８１６ｂが垂直偏波送信側アンテナアレイ１８２０ｂに出力する。一部の実施態様では、アップコンバートされたＩＦ信号同士が、各ロットマンレンズ１８１６ａ，１８１６ｂのコンバイナで合成される。
【０１６０】
ロットマンレンズ１８１６ａ，１８１６ｂは、アップコンバートされた高周波信号の位相を、送信側アンテナアレイ１８２０ａ，１８２０ｂと協働で変化させ、当該高周波信号を前記カバレッジエリア内の１つ以上のサブセクタに向かって方向操縦する。特に、アップコンバートされた信号が、ロットマンレンズ１８１６ａ，１８１６ｂの相異なるポートに導かれる。ロットマンレンズ１８１６ａ，１８１６ｂが、増幅システムへと及びその後に送信側アンテナアレイ１８２０ａ，１８２０ｂへと供給される、当該アップコンバートされた信号の位相を制御する。当該増幅システムは、ロットマンレンズ１８１６ａ，１８１６ｂの出力ポートに設けられた電力増幅器１８１８ａ，１８１８ｂを含む。当該増幅システムは、送信側アンテナアレイ１８２０ａ，１８２０ｂへの給電路１８１９ａ，１８１９ｂにおける給電信号を増幅する。
【０１６１】
ＢＵＣ１８１４ａ，１８１４ｂ，１８１４ｃ，１８１４ｄは、互いに３８０ＭＨｚ分周波数シフトした第１の周波数の局部発振器信号ＲＦＬＯ１又は第２の周波数の局部発振器信号ＲＦＬＯ２を使用する。これらの局部発振器信号は、ダイプレクサ１８１２ａ，１８１２ｂから受信したＩＦ信号を送信用の高周波信号に変換するように用いられる。ただし、当該高周波信号の中心周波数は互いにシフトしている。
【０１６２】
具体的に述べると、ＢＵＣ１８１４ａ，１８１４ｃがＲＦＬＯ１を受信し、ＢＵＣ１８１４ｂ，１８１４ｄがＲＦＬＯ２を受信する。この配置構成により、前記２つのＷｉＦｉチップセットは、送信用の高周波信号において互いにシフトした、異なる中心周波数で動作する。これは、第１のＷｉＦｉチップセット１８１０ａからの４Ｔｘ１信号がＴＸダイプレクサ１８１２ｂからＢＵＣ１８１４ｂ，１８１４ｄにルーティングされ、対照的に、第２のＷｉＦｉチップセット１８１０ｂからの４Ｔｘ２信号は、ＴＸダイプレクサ１８１２ａからＢＵＣ１８１４ａ，１８１４ｃにルーティングされるからである。
【０１６３】
ＧＰＳ調律された１００ＭＨｚクロック発生器１８７０から受信した１００メガヘルツ信号が、シンセサイザモジュール１８８０を駆動することによってＲＦＬＯ合成信号（ＲＦＬＯ１，ＲＦＬＯ２）に変換される。好ましくは、発生器モジュール１８７０およびシンセサイザモジュール１８８０は、さらに、送信側ダイプレクサ１８１２ａ，１８１２ｂによりＷｉＦｉ信号をＩＦ信号に変換するように用いられるＩＦＬＯ信号を生成する。一部の実施態様では、モジュール１８７０およびモジュール１８８０が、ＳＨ ＬＯ生成ブロック１７０８の一部である。
【０１６４】
２つのロットマンレンズ１８１６ａ，１８１６ｂそれぞれの出力ポートは、各アンテナアレイ１８２０ａ，１８２０ｂの８つの並列増幅器１８１８ａ，１８１８ｂへの入力を行う。ロットマンレンズ１８１６ａ，１８１６ｂの各８つの増幅器１８１８ａ，１８１８ｂが、２つの８×１６アンテナアレイ１８２０ａ，１８２０ｂへの入力を行う。なお、この構成でなければ、８×８、８×１０、８×１２、８×１８アンテナアレイが、リンクバジェット要件に応じて選択されることになる。
【０１６５】
一方の送信側アンテナアレイ１８２０ａはロットマンレンズ１８１６ａに対応付けられた高周波信号を水平偏波で送信し、他方の送信側アンテナアレイ１８２０ｂはロットマンレンズ１８１６ｂに対応付けられた高周波信号を垂直偏波で送信する。偏波ダイバーシティは、一方のアンテナの前方に偏波シートを追加して当該一方のアンテナの放射波を回転させることによって実現されることができる。
【０１６６】
受信側／経路では、受信側フェーズドアレイアンテナシステム１０３Ｒの２つの８×１６受信側アンテナアレイ１８４０ａ，１８４０ｂが設けられている。ただし、代替例では８×８、８×１０、８×１２、８×１８アンテナアレイが使用されることになる。アンテナアレイ１８４０ａは水平偏波で動作し、他方のアンテナアレイ１８４０ｂは垂直偏波で動作する。２つのアンテナアレイ１８４０ａ，１８４０ｂそれぞれの８つの出力ポートは、少なくとも１つの８ポートロットマンレンズ１８４２ａ，１８４２ｂを有する位相制御装置への入力を行う。
【０１６７】
ロットマンレンズ式位相制御装置１８４２ａ，１８４２ｂが、少なくとも１つのサブセクタからおよび／または当該少なくとも１つのサブセクタが対応する異なる方向から高周波信号を受信する。具体的に述べると、ロットマンレンズ１８４２ａ，１８４２ｂは、その少なくとも１つの入力ポートで高周波信号を受信し、受信した当該信号の位相を制御して低雑音ブロックダウンコンバータ（ＬＮＢ）１８４４ａ，１８４４ｂへの出力を生成する。当該出力の対が、対応する受信側アンテナアレイ１８４０ａ，１８４０ｂの一意なサブセクタに対応する。２つのロットマンレンズ１８４２ａ，１８４２ｂのそれぞれが２つの出力を生成し、当該２つの出力が２つのＬＮＢに供給される。例えば、ロットマンレンズ１８４２ａがＬＮＢ１８４４ａとＬＮＢ１８４４ｂとに出力し、ロットマンレンズ１８４２ｂがＬＮＢ１８４４ｃとＬＮＢ１８４４ｄとに出力する。ＬＮＢ１８４４ａ及びＬＮＢ１８４４ｃからの（異なる偏波の）出力が一つのサブセクタに対応し、ＬＮＢ１８４４ｂ及びＬＮＢ１８４４ｄからの（異なる偏波の）出力が別のサブセクタに対応する。
【０１６８】
受信側アンテナアレイ１８４０ａ，１８４０ｂで受信した高周波信号は、各ロットマンレンズ１８４２ａ，１８４２ｂのコンバイナで合成される。当該コンバイナは、アンテナポートに存在する前記受信した高周波信号同士を、一つのＬＮＢ出力に供給されるようにベクトル加算することにより、各ＬＮＢ１８４４ａ，１８４４ｂ，１８４４ｃ，１８４４ｄが、一つの形成されたビームを受信する。ただし、各信号がＬＮＢに供給されて当該ＬＮＢからの出力同士が合計されることによってビームを形成できる、代替的なビーム形成方法が用いられてもよい。
【０１６９】
さらに、ＬＮＢ１８４４ａ，１８４４ｂ，１８４４ｃ，１８４４ｄが、シンセサイザモジュール１８８０により生成された局部発振器信号ＲＦＬＯ１，ＲＦＬＯ２を用いて、アンテナアレイ１８４０ａ，１８４０ｂで受信した高周波信号をＩＦ信号に変換する。各サブセクタは、一方のＷｉＦｉチップセット１８１０ａ，１８１０ｂのみによって扱われ、かつ、高周波域において異なる中心周波数で動作する。ＬＮＢ１８４４ａおよびＬＮＢ１８４４ｃはＲＦＬＯ１を受信する。対照的に、ＬＮＢ１８４４ｂおよびＬＮＢ１８４４ｄはＲＦＬＯ２を受信する。結果として、２つのＷｉＦｉチップセットからのＷｉＦｉ信号が異なる高周波中心周波数にアップコンバートされて送信される一方で、異なる高周波中心周波数が同じＩＦ周波数にダウンコンバートされる。
【０１７０】
４つの低雑音ブロックダウンコンバータ１８４４ａ，１８４４ｂ，１８４４ｃ，１８４４ｄは、ＳＨダイプレクサブロック１７０４の２つの受信側ダイプレクサ１８４６ａ，１８４６ｂに入力を行う。当該ダイプレクサ１８４６ａ，１８４６ｂへの入力は、２〜３ＧＨｚのＩＦ信号である。当該ダイプレクサは、それぞれのＩＦ信号を２つのオフセット信号に多重分離する。具体的に述べると、受信側ダイプレクサ１８４６ａは４つのＲｘ２ＷｉＦｉ信号を生成し、当該４つのＲｘ２ＷｉＦｉ信号が第２のｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット１８１０ｂによって処理される。対照的に、受信側ダイプレクサ１８４６ｂは４つのＲｘ１ＷｉＦｉ信号を生成し、当該４つのＲｘ１ＷｉＦｉ信号が第１のｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット１８１０ａによって処理される。
【０１７１】
一部の実施態様では、前記ブロックアップコンバータ、前記ブロックダウンコンバータ、送信側及び受信側の前記ロットマンレンズ、送信側の前記増幅器、ならびに送信側及び受信側の前記アンテナアレイが、例えば、図１７を参照しながら説明したＳＨ ＥＨＦブロック１７０６の一部である。
【０１７２】
図１９は、図１８で説明した実施形態に用いられるＳＨモデムブロック１７０２の例示的なブロック図である。ＳＨモデムブロック１７０２は、ＱＣＯＭ ＡＰ１４８デザインに基づく無線機／プロセッサアーキテクチャまたはＭａｒｖｅｌｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社などの他の市販のＡＰデザインを実現することができる。ＳＨモデムブロック１７０２の構成要素および機能は、下記のとおりである。
１）  ＴＸ信号、ＲＸ信号及びＰＤＥＴ信号が同軸コネクタに接続された、２つの４×４ ８０２．１１ａｃ（すなわち、４×４ＭＩＭＯ）主要無線機１８１０ａ，１８１０ｂ（構成要素１９０４）（当該主要無線機１８１０ａ，１８１０ｂ（本明細書では、ＷｉＦｉチップセットとも称される）は、８０２．１１ａｃ無線ネットワーク規格に準拠して符号化されるＷｉＦｉ信号を生成する。）（当該２つの主要無線機１８１０ａ，１８１０ｂは、協働で８つの５〜６ＧＨｚＷｉＦｉ信号を送信／受信するように構成されている。）（一部の実施形態では、ＱＣＡ９９８０またはＭａｒｖｅｌｌ８９６４が使用可能である。）（主要無線機１８１０ａ，１８１０ｂは、複数のユーザの情報を複数の空間ストリームで符号化／複数の空間ストリームからそのような情報を復号化するマルチユーザＭＩＭＯＷｉＦｉチップセットである。）（言い換えれば、前記ＷｉＦｉ信号は、複数のユーザの情報を同時に搬送する。）（本実施態様は８０２．１１ａｃ規格を利用するが、複数のユーザの複数の空間ストリームＷｉＦｉ信号を複数のアンテナを用いて提供するのに、８０２．１１ファミリーの他の後続の無線ネットワーク規格が利用されてもよいことは容易に理解できるであろう。）（また、本実施態様では（８０２．１１ａｃ規格に準拠した）５〜６ＧＨｚ周波数帯域のＷｉＦｉ信号が用いられるが、８０２．１１ファミリーの他の規格に関連付けられた他の周波数帯域のＷｉＦｉ信号が用いられてもよい。）。
２）  スペクトルアナライザとしての用途に特化した、１つの４×４ ８０２．１１ａｃ（すなわち、４×４ＭＩＭＯ）副次的無線機１９０６（ＲＸ入力は、主要無線機１９０４が共有（分割）されている。）（一部の実施形態では、ＱＣＡ９９８０またはＭａｒｖｅｌｌ８９６４が使用可能である。）。
３）  ＳＨモデムブロック１７０２の各種機能の処理能力を提供するように構成された第１のネットワークプロセッサ１９０８（一部の実施形態ではＱｕａｌｃｏｍｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社のインターネットプロセッサであるＩＰＱ８０６４が使用されるが、別のネットワークプロセッサが使用されてもよい。）。
４）  システム制御用に使用されて、イーサネット（ＥＴＨ）スイッチ１９１２に接続される補助ネットワークプロセッサ１９１０（一部の実施形態では、ＩＰＱ８０６４または他のネットワークプロセッサが使用可能である。）。
５）  スモールフォームファクタプラガブルトランシーバ（ＳＰＦ）を介して光ファイバ又は銅線ネットワークケーブルに接続される、ＥＴＨスイッチ１９１２；ならびに
６）  １２Ｖの入力電圧を有する電源システム１９１４（全ての必要なレールは、ボード上に形成されている）。
【０１７３】
ＳＨモデムブロック１７０２の物理的インターフェースは、各種ソケット、コネクタ及びポート、ならびにセクタヘッド１６０２における他のモジュール（例えば、ＳＨ ＥＨＦブロック１７０６、ＳＨダイプレクサブロック１７０４、ＳＨＬＯ生成ブロック１７０８等）を制御するのに用いられるマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１９１６からの入出力を含む。一部の実施態様では、ＳＨモデムブロック１７０２がＥＭＩ／ＥＭＣ筐体内に設けられている。
【０１７４】
図２０は、一実施形態における、ダイプレクサブロック１７０４の送信側ダイプレクサ（例えば、図１８のＴｘダイプレクサ１８１２ａ，１８１２ｂ等）のブロック図である。送信側ダイプレクサ１８１２ａで、モデムブロック１７０２からの４つのＲＦ／ＷｉＦｉ信号が受信される。具体的に述べると、送信側ダイプレクサ１８１２ａが、４ポート送信側ｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット１８１０ａから４つのマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号を受信する。受信する当該４つのＷｉＦｉ信号は、５１７０ＭＨｚ〜５６５０ＭＨｚの範囲内のキャリア周波数を有する。送信側ダイプレクサ１８１２ａでは、当該４つのＷｉＦｉ信号が、局部発振器周波数（ＩＦＬＯ２，ＩＦＬＯ４）を用いてダウンコンバートされることによって中間周波数（ＩＦ）信号ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４を生成する。
【０１７５】
具体的に述べると、送信側ダイプレクサ（例えば、１８１２ａ等）では、第２のＷｉＦｉチップセット１８１０ｂからの４つのＷｉＦｉ信号（Ｔｘ２）が、対応の増幅器２０２０で増幅される。次に、当該４つのＷｉＦｉ信号は、帯域外干渉を除去するように対応のバンドパスフィルタ２０２２でバンドパスフィルタリング処理を受ける。ミキサ２０２４では、フィルタリング処理された当該信号がシンセサイザモジュール１８８０からの局部発振器周波数（ＩＦＬＯ２，ＩＦＬＯ４）と混合されることにより、ＩＦ信号を生成する。一部の実施態様では、それらＩＦＬＯ信号が７．８〜８．２ＧＨｚの範囲内で動作する。ミキサ２０２４の出力は、対応のバンドパスフィルタ２０２６でフィルタリング処理を受ける。増幅器２０２８が、中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４のレベルを調節する。一部の実施態様では、当該中間周波数信号が２．５１０〜２．６８０ＧＨｚの範囲内である。ここでは、ＩＦ信号が、図１８のブロックアップコンバータに対して２つの出力を生成するように合成される。例えば、ＩＦ１信号とＩＦ２信号とが加算器２０３０で合成されることによって合成ＩＦ信号Ｃ−ＩＦ１を出力し、ＩＦ３信号とＩＦ４信号とが加算器２０３０で合成されることによって合成ＩＦ信号Ｃ−ＩＦ２を出力する。これら２つの合成ＩＦ信号がブロックアップコンバータへの入力として供給されて、当該２つの合成ＩＦ信号が高周波信号に変換される。
【０１７６】
送信側ダイプレクサ１８１２ｂが、送信側ダイプレクサ１８１２ａと同じ構成要素を有し、かつ、送信側ダイプレクサ１８１２ａと同様の様式で機能することは容易に理解できるであろう。よって、図２０の説明は送信側ダイプレクサ１８１２ｂにも当てはまり、ＷｉＦｉ信号は、ミキサ２０２４で局部発振器周波数（ＩＦＬＯ１，ＩＦＬＯ３）と混合されることによってＩＦ信号を生成する。
【０１７７】
図２１（図２１−１および図２１−２からなる図である。以下、同様。）は、一実施形態における、ダイプレクサブロック１７０４の受信側ダイプレクサ（例えば、図１８のＲｘダイプレクサ１８４６ａ，１８４６ｂ等）のブロック図である。受信側ダイプレクサ１８４６ａでは、図１８のＬＮＢから２つのＩＦ信号が受信される。これらＩＦ信号は、ｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット１８１０ｂによる受信及び復号化に適切な周波数でのマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号に変換される。一部の実施態様では、これらＩＦ信号が２．５１０〜２．６８０ＧＨｚの範囲内である。
【０１７８】
具体的に述べると、受信側ダイプレクサ１８４６ａでは、ＬＮＢから２つのＩＦ信号が受信される。これら２つのＩＦ信号は、スプリッタ２１０５で４つのＩＦ信号（ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４）に分離される。当該４つのＩＦ信号は、４つのＷｉＦｉ信号（ＲＸダイプレクサ１８４６ａの場合には４Ｒｘ１で、ＲＸダイプレクサ１８４６ｂの場合には４Ｒｘ２）に変換される。いずれのＩＦ信号も、対応するＷｉＦｉ信号を出力するのに同様の処理を受ける。ＩＦ１信号についての処理を以下で説明するが、同じ説明が他のＩＦ信号（ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４）にも当てはまる。
【０１７９】
ＩＦ１信号に関して述べると、スイッチ２１１０が、当該ＩＦ１信号を動作モードに応じて切り替える。例えば、集約ノード１０２と少なくとも１つの加入者ノード１０４との間のリンクの信号品質が低い場合には、より堅牢な４０ＭＨｚ帯域幅チャネルが使用される。当該リンクの信号品質によっては、８０ＭＨｚ又は１６０ＭＨｚ帯域幅変調及びチャネルが使用される。スイッチ２１１０は、どの変調モード／方式であるかに基づいて設定される。使用される変調方式ごとに、バンドパスフィルタ２１２０が設けられている。選択されたバンドパスフィルタ２１２０からの出力が、増幅器２１３０で増幅される。
【０１８０】
一部の実施態様では、電力検出器２１２４が、選択されたバンドパスフィルタ２１２０からの信号出力の電力を測定する。この測定電力に基づいたプログラム可能な減衰が、減衰器２１２５により提供される。
【０１８１】
増幅器２１３０からの出力がミキサ２１４０に供給されて、当該ミキサ２１４０がＩＦ１信号を、モデムブロック１７０２により想定される５ＧＨｚ周波数域のＷｉＦｉ信号に変換する。ミキサ２１４０は、ＩＦ１信号をシンセサイザモジュール１８８０からのＩＦＬＯ２と混合することにより、ＷｉＦｉ信号を生成する。このＷｉＦｉ信号は、フィルタ２１５０及び減衰器２１６０を通過して増幅器２１７０により増幅されてから、ＷｉＦｉチップセット１８１０ａへの出力Ｒｘ２−１として供給される。
【０１８２】
受信側ダイプレクサ１８４６ａのその他のＩＦ信号ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４のそれぞれは、ＩＦ１信号に関して説明したものと同様の構成品を通過することにより、モデムブロック１７０２に対してそれぞれのＷｉＦｉ信号Ｒｘ２−２，Ｒｘ２−３，Ｒｘ２−４を生成する。具体的に述べると、ＩＦ２信号はＩＦＬＯ２と混合されることによりＷｉＦｉ信号Ｒｘ２−２を生成し、ＩＦ３信号はＩＦＬＯ４と混合されることによりＷｉＦｉ信号Ｒｘ２−３を生成し、ＩＦ４信号はＩＦＬＯ４と混合されることによりＷｉＦｉ信号Ｒｘ２−４を生成する。受信側ダイプレクサ１８４６ｂが、受信側ダイプレクサ１８４６ａと同じ構成要素を有し、かつ、受信側ダイプレクサ１８４６ａと同様の様式で機能することは容易に理解できるであろう。よって、図２１の説明は受信側ダイプレクサ１８４６ｂにも当てはまり、ＷｉＦｉ信号は、ミキサ２１４０で局部発振器周波数（ＩＦＬＯ１，ＩＦＬＯ３）と混合されることによってＩＦ信号を生成する。
【０１８３】
図２２に、セクタヘッド１６０２の他の実施形態の構成要素を詳細に示す。この実施形態におけるセクタヘッド１６０２は、ＩＦ変換を介することなくＷｉＦｉと高周波との直接変換を実行する回路を有する。具体的に述べると、セクタヘッド１６０２の構成要素および機能は、下記のとおりである。
１）  ８０２．１１ａｃ無線（トランシーバ）、少なくとも１つのネットワークプロセッサ、ネットワークインターフェースおよびシステム制御回路を含むＳＨモデムブロック２２０２（当該ＳＨモデムブロック２２０２の構成要素は、（図２３（図２３−１および図２３−２からなる図である。以下、同様。）に関して後で説明するように）２つの８×８ ８０２．１１ａｃ（すなわち、８×８ＭＩＭＯ）主要無線機又はＷｉＦｉチップセットが使用される点を除いて、モデムブロック１７０２と同様である）。
２）  （ＷｉＦｉから高周波への変換および高周波からＷｉＦｉへの変換を実行する）高周波アップ／ダウンコンバータ、ビームフォーミングネットワーク、ＲＦスイッチ、電力増幅器、ＬＮＢ、アンテナ、およびＬＯ信号を分配するＬＯネットワークを含むＳＨ ＥＨＦブロック２２０４。
３）  周波数アップ／ダウンコンバート用の高忠実度クロック源（ＧＰＳキャリアが、１００ＭＨｚ発振器を調律するのに用いられる）を含むＳＨ ＬＯ生成ブロック２２０６（当該ＳＨ ＬＯ生成ブロック２２０６は、ＷｉＦｉと高周波との変換用のＲＦＬＯ信号を生成する）。
４）  他の構成ブロックにとって必要な直流電源及びフィルタリングを含むＳＨ電源システム２２０８。
【０１８４】
図２３に、ＳＨモデムブロック２２０２で実現される８ポートｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット２３１０ａ，２３１０ｂを用いた一実施形態を示す。具体的に述べると、送信側では、８ポートｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット２３１０ａ，２３１０ｂが４つのクアッドブロックアップコンバータ（ＢＵＣ）２３１２ａ，２３１２ｂ，２３１２ｃ，２３１２ｄに出力する。前記ＷｉＦｉチップセットからのＷｉＦｉ信号が、図１８の場合のようにＩＦ信号に変換されることなく前記ブロックアップコンバータに直接供給される。ブロックアップコンバータ２３１２ａ，２３１２ｃは局部発振器信号ＲＦＬＯ１を用いる。ブロックアップコンバータ２３１２ｂ，２３１２ｄは局部発振器信号ＲＦＬＯ２を用いる。ＲＦＬＯ１とＲＦＬＯ２とは、互いに３８０ＭＨｚ分、周波数シフトしている。
【０１８５】
４つのクアッドブロックアップコンバータ（ＢＵＣ）２３１２ａ，２３１２ｂ，２３１２ｃ，２３１２ｄは、ＷｉＦｉ信号を送信用の高周波信号に変換する。ＲＦＬＯ１とＲＦＬＯ２とのオフセットは、２つのｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット２３１０ａ，２３１０ｂに利用される前記高周波信号を送受信するために用いられる中心周波数を、互いにオフセットさせる効果を奏する。これは、２つのチップセット間の干渉を抑制する。
【０１８６】
一部の実施態様では、ＧＰＳ調律された１００ＭＨｚクロック発生器２３７０から受信した１００メガヘルツ信号が、シンセサイザモジュール２３８０を駆動することによってＲＦＬＯ合成信号（ＲＦＬＯ１，ＲＦＬＯ２）に変換される。
【０１８７】
各ＢＵＣ２３１２ａ，２３１２ｂ，２３１２ｃ，２３１２ｄは、４つの出力を生成する。２つのＢＵＣ（例えば、２３１２ａ、２３１２ｂ等）は、水平偏波ロットマンレンズ２３１４ａへの８つの入力を供給する。その他の２つのＢＵＣ（例えば、２３１２ｃ、２３１２ｄ等）は、垂直偏波ロットマンレンズ２３１４ｂへの８つの入力を供給する。ロットマンレンズ２３１４ａ，２３１４ｂは送信側位相制御装置を形成しており、当該送信側位相制御装置は、２つの当該ロットマンレンズ２３１４ａ，２３１４ｂのそれぞれが２つの入力ではなく前記クアッドＢＵＣから８つの入力を受け取る点を除いて、図１８の位相制御装置と同様の様式で機能する。
【０１８８】
２つのロットマンレンズ２３１４ａ，２３１４ｂそれぞれの８つの出力ポートは、各アンテナアレイ２３１８ａ，２３１８ｂの８つの並列増幅器２３１６ａ，２３１６ｂに出力する。電力増幅器２３１６ａ，２３１６ｂは、図１８の増幅システムと同様の様式で機能する増幅システムを形成する。これら増幅器は、挿入利得（ｄＢＳ２１）及び挿入位相（ａｎｇＳ２１）に関して互いに等価になるように工場で調整されることで整合セットのグループを形成しているのが望ましい。各ロットマンレンズ２３１４ａ，２３１４ｂのこれら８つの増幅器２３１６ａ，２３１６ｂが、２つの８×１６アンテナアレイ２３１８ａ，２３１８ｂ（すなわち、フェーズドアレイアンテナシステム１０３の送信側アンテナアレイ）への入力を行う。なお、幾つかの例として８×８、８×１０、８×１２、８×１８アレイが、リンクバジェット要件に応じて使用されることもある。一方の送信側アンテナアレイはロットマンレンズ２３１４ａの高周波信号を水平偏波で送信し、他方の送信側アンテナアレイ２３１８ｂはロットマンレンズ２３１４ｂの高周波信号を垂直偏波で送信する。
【０１８９】
２つのＷｉＦｉチップセット２３１０ａ，２３１０ｂそれぞれからの４つの５ＧＨｚＷｉＦｉ信号から導き出される、各アンテナアレイ２３１８ａ，２３１８ｂへの８つの個別の入力が、当該アンテナアレイ２３１８ａ，２３１８ｂの１２０°エリアカバレッジを分割する８つのサブセクタをもたらす。各アンテナアレイ２３１８ａ，２３１８ｂのサブセクタは、互いに同範囲に延在するが偏波によって分かれている。さらに、各アンテナアレイ２３１８ａ，２３１８ｂのうちの初めの４つのサブセクタと残りの４つのサブセクタとの間には周波数ダイバーシティが存在している。
【０１９０】
受信側では、フェーズドアレイアンテナシステム１０３の２つの８×８もしくは８×１６または他のｎ×ｍ受信側アンテナアレイ２３４０ａ，２３４０ｂが設けられている。アンテナアレイ２３４０ａは水平偏波で動作し、他方のアンテナアレイ２３４０ｂは垂直偏波で動作する。２つのアンテナアレイ２３４０ａ，２３４０ｂの各８つの出力ポートは、２つの８ポートロットマンレンズ２３４２ａ，２３４２ｂに出力する。ロットマンレンズ２３４２ａ，２３４２ｂは受信側位相制御装置を形成しており、当該受信側位相制御装置は、２つの当該ロットマンレンズ２３４２ａ，２３４２ｂのそれぞれが２つの受信側アンテナアレイ２３４０ａ，２３４０ｂの１２０°エリアカバレッジを分割する８つのサブセクタになる８つの出力を生成する点を除いて、図１８の受信側位相制御装置と同様の様式で機能する。これらの出力のそれぞれが、受信側アンテナアレイ２３４０ａ，２３４０ｂの８つのサブセクタのうちの一つに対応する。これら８つの出力は、２つの４ポート（クアッド）低雑音ブロックダウンコンバータ（ＬＮＢ）に出力する。例えば、ロットマンレンズ２３４２ａはクアッドＬＮＢ２３４４ａおよびクアッドＬＮＢ２３４４ｂに出力し、ロットマンレンズ２３４２ｂはクアッドＬＮＢ２３４４ｃおよびクアッドＬＮＢ２３４４ｄに出力する。
【０１９１】
クアッドＬＮＢ２３４４ａ，２３４４ｂ，２３４４ｃ，２３４４ｄは、局部発振器信号ＲＦＬＯ１，ＲＦＬＯ２を用いて、アンテナアレイ２３４０ａ，２３４０ｂで受信した高周波信号を、モデムブロック２２０２の２つの８ポート受信側ｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット２３４６ａ，２３４６ｂにより想定される／により復号化可能なＷｉＦｉ信号に変換する。一部の実施態様では、前記ブロックアップコンバータ、前記ブロックダウンコンバータ、送信側及び受信側の前記ロットマンレンズ、送信側の前記増幅器、ならびに送信側及び受信側の前記アンテナアレイが、ＳＨ ＥＨＦブロック２２０４の一部である。
【０１９２】
前記サブセクタは異なるＷｉＦｉチップセット２３１０ａ，２３１０ｂに割り当てられるので、当該サブセクタは異なる周波数で動作する。その結果、クアッドＬＮＢ２３４４ａおよびクアッドＬＮＢ２３４４ｃはＲＦＬＯ１を受信し、クアッドＬＮＢ２３４４ｂおよびクアッドＬＮＢ２３４４ｄはＲＦＬＯ２を受信する。
【０１９３】
図２４は、一実施形態における、図２３のクアッドブロックアップコンバータ（例えば、クアッドＢＵＣ２３１２ａ等）のブロック図である。各クアッドＢＵＣ２３１２ａ〜２３１２ｄでは、モデムブロック２２０２から４つのＷｉＦｉ信号が受信される。具体的に述べると、各クアッドＢＵＣ２３１２ａ〜２３１２ｄが、８ポートｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット２３１０ａ，２３１０ｂから４つのマルチ空間ストリームＷｉＦｉ信号を受信する。受け取った当該ＷｉＦｉ信号は、５１７０ＭＨｚ〜５６５０ＭＨｚの範囲内のキャリア周波数を有する。各クアッドＢＵＣ２３１２ａ〜２３１２ｄでは、当該４つのＷｉＦｉ信号が、局部発振器周波数（ＲＦＬＯ１，ＲＦＬＯ２）を用いてアップコンバートされることによって高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２，ＲＦ３，ＲＦ４を出力する。
【０１９４】
クアッドＢＵＣ２３１２ａに関して述べると、各経路２４０１〜２４０４におけるＷｉＦｉ信号（Ｔｘ１−１〜Ｔｘ１−４）が、対応する増幅器２４１０により増幅される。増幅された当該信号は、当該ＷｉＦｉ信号のレベルを調節する対応のデジタル減衰器２４１２に送られる。一部の実施態様では、経路２４０１及び経路２４０３における前記増幅された信号が、位相調節されてから前記デジタル減衰器２４１２に送られる。当該信号がチャネルフィルタ２４１４によりフィルリング処理された後、当該信号は対応するミキサＭ１〜Ｍ４で、当該ＷｉＦｉ信号を高周波信号にアップコンバートするように発振器周波数信号ＲＦＬＯ１又は発振器周波数信号ＲＦＬＯ２（ここでは、ＲＦＬＯ１）と混合される。シンセサイザモジュール１８８０からのＲＦＬＯ１及びＲＦＬＯ２は、ＬＯネットワーク２４０５を介して経路２４０１〜２４０４に分配される。一部の実施態様では、これらのミキサの出力が、（各フィルタ２４１６により）フィルタリング処理されて（増幅器２４１８により）増幅されてから、高周波信号ＲＦ１〜ＲＦ４として前記ロットマンレンズ（例えば、ロットマンレンズ２３１４ａ等）に出力される。
【０１９５】
各クアッドＢＵＣ２３１２ｂ〜２３１２ｄが、クアッドＢＵＣ２３１２ａと同じ構成要素を有し、かつ、クアッドＢＵＣ２３１２ａと同様の様式で機能することは容易に理解できるであろう。よって、図２４の説明はクアッドＢＵＣ２３１２ｂ〜２３１２ｄにも当てはまる。
【０１９６】
図２４で説明したクアッドＢＵＣは、代替的な実施形態を実現するように用いられることも可能であることを理解されたい。例えば、クアッドＢＵＣは、図１８で説明した実施形態（例えば、ＢＵＣ１８１４ａ〜１８１４ｄ等）を実現するように用いられることが可能である。この実施形態では、当該クアッドＢＵＣがＷｉＦｉ信号の代わりに少なくとも１つのＩＦ信号によって駆動され、当該ＩＦ信号が高周波信号にアップコンバートされる。一部の実施形態では、当該クアッドＢＵＣが単一のＩＦ信号によって駆動されることができる。例えば、１つ以上の経路２４０１，２４０２がそのＩＦ信号（例えば、ＩＦ１／Ｃ−ＩＦ１等）によって駆動されることができる。他の実施形態では、前記クアッドＢＵＣが２つ以上のＩＦ信号によって駆動され得ることは容易に理解できるであろう。この動作は、２つのスイッチＳ１，Ｓ２の制御によって実現される。
【０１９７】
図２５は、一実施形態における、図２３のクアッドブロックダウンコンバータ（例えば、クアッドＢＵＣ２３４４ａ等）のブロック図である。各クアッドＬＮＢ２３４４ａ〜２３４４ｄでは、ロットマンレンズ２３４２ａ，２３４２ｂから４つの高周波信号（ＲＦ１〜ＲＦ４）が受信される。各クアッドＬＮＢ２３４４ａ〜２３４４ｄでは、当該４つの高周波信号が局部発振器周波数（ＲＦＬＯ１又はＲＦＬＯ２）を用いてダウンコンバートされることにより、８ポート受信側ｍｕ−ＭＩＭＯＷｉＦｉチップセット２３４６ａ，２３４６ｂにより復号化されることが可能なＷｉＦｉ信号を出力する。
【０１９８】
クアッドＬＮＢ２３４４ａに関して述べると、経路２５０１〜２５０４における高周波信号（ＲＦ１〜ＲＦ４）が、対応する増幅器２５１０により増幅されてから発振器周波数信号ＲＦＬＯ１と混合される。増幅された当該信号は対応するミキサ２５２０で、当該高周波信号をＷｉＦｉ信号（Ｒｘ１−１〜Ｒｘ１−４）にダウンコンバートするようにＲＦＬＯ１と混合される。シンセサイザモジュール２３８０からのＲＦＬＯ１及びＲＦＬＯ２は、ＬＯネットワーク２５０５を介して経路２５０１〜２５０４に分配される。ＬＯネットワーク２５０５は、ＲＦＬＯ１及びＲＦＬＯ２のどちらがＬＮＢに使用されるのかを制御し、さらに、当該信号を調整する。当該ＷｉＦｉ信号は、（バンドパスフィルタ２５３０により）フィルタリング処理されて（増幅器２５４０により）増幅されて（移相器２５５０により）位相調節されてから、ＷｉＦｉチップセット２３４６ａに出力される。
【０１９９】
各クアッドＬＮＢ２３４４ｂ〜２３４４ｄが、クアッドＬＮＢ２３４４ａと同じ構成要素を有し、かつ、クアッドＬＮＢ２３４４ａと同様の様式で機能することは容易に理解できるであろう。よって、図２５の説明はクアッドＬＮＢ２３４４ｂ〜２３４４ｄにも当てはまる。
【０２００】
図２５で説明したクアッドＬＮＢは、代替的な実施形態を実現するように用いられることも可能であることを理解されたい。例えば、クアッドＬＮＢは、図１８で説明した実施形態（例えば、ＬＮＢ１８４４ａ，１８４４ｂ，１８４４ｃ，１８４４ｄ等）を実現するように用いられることが可能である。この実施形態では、当該クアッドＬＮＢがＷｉＦｉ信号の代わりに少なくとも１つのＩＦ信号を出力し、当該ＩＦ信号がＷｉＦｉ信号にアップコンバートされる。一部の実施形態では、当該クアッドＬＮＢが単一の高周波信号（ＲＦ１）によって駆動されることができる。例えば、経路２５０１が、単一のＩＦ信号（例えば、ＩＦ１等）を生成するようにＲＦ１（すなわち、図１８の形成されたビーム）によって駆動されることができ、当該単一のＩＦ信号が受信側ダイプレクサ１８４６ａへの入力として供給される。他の実施形態では、クアッドＬＮＢが、２つ以上のＩＦ信号を生成するように２つ以上のＲＦ信号によって駆動され得ることは容易に理解できるであろう。
【０２０１】
図２６は、一実施形態における、ＳＨ ＬＯ生成ブロック１７０８，２２０６のクロック発生器及びシンセサイザモジュールのブロック図である。（約１．５ＧＨｚで動作する）ＧＰＳ信号が、（クロック発生器１８７０，２３７０を含む）１００ＭＨｚクロック発生器２６１０を制御／調律するように用いられる。クロック発生器２６１０からの１００ＭＨｚ基準信号が、（シンセサイザモジュール１８８０，２３８０を含む）シンセサイザモジュール２６２０により、（例えば図１８、図２３等に示す）送信側ダイプレクサ、受信側ダイプレクサ、ブロックアップコンバータおよびブロックダウンコンバータによって使用される各種ＬＯ信号を生成するように用いられる。前記１００ＭＨｚ基準信号に基づいて前記ＬＯ信号（ＩＦＬＯ１，ＩＦＬＯ２，ＲＦＬＯ１，ＲＦＬＯ２）を生成するのに、シンセサイザモジュール２６２０の直接デジタルシンセサイザ２６４０が使用される。一部の実施態様では、７．９〜８．３ＧＨｚ周波数で動作するＩＦＬＯ１信号およびＩＦＬＯ２信号が、図１８の送信側及び受信側ダイプレクサ用に生成される。８．８ＧＨｚ〜９．４ＧＨｚ周波数で動作するＲＦＬＯ１信号およびＲＦＬＯ２信号が、図１８のＢＵＣ及びＬＮＢならびに図２３のクアッドＢＵＣ及びクアッドＬＮＢ用に生成される。図２６には２つのＩＦＬＯ信号（ＩＦＬＯ１およびＩＦＬＯ２）が生成される様子が描かれているが、前記１００ＭＨｚ基準信号に基づいて追加のＩＦＬＯ信号（例えば、図１８に示すＩＦＬＯ３およびＩＦＬＯ４等）が生成されることも可能であることは容易に理解できるであろう。
【０２０２】
図２７に、集約ノード１０２で使用される前記アンテナアレイを含む前記セクタヘッドのレイアウトを示す。２つの受信側（Ｒｘ）アンテナアレイ（例えば、図１８の１８４０ａと１８４０ｂ、図２３の２３４０ａと２３４０ｂ等）および２つの送信側（Ｔｘ）アンテナアレイ（例えば、図１８の１８２０ａと１８２０ｂ、図２３の２３１８ａと２３１８ｂ等）が、２×２の配列で配置されている。送信側アンテナアレイは、それぞれ、電力増幅器（例えば、図１８の１８１８ａと１８１８ｂ、図２３の２３１６ａと２３１６ｂ等）を含む対応の増幅システム２７２２に接続されている。受信側アンテナアレイは、それぞれ、位相制御装置が一体化された導波管スロットアンテナアレイである。送信側アンテナアレイは、それぞれ、別体の位相制御装置に接続されている。これらの位相制御装置は、前記アンテナアレイから送信されるか又は前記アンテナアレイで受信される高周波信号の位相を制御することにより、当該アンテナアレイをフェーズドアンテナアレイにしている。
【０２０３】
図２８Ａに例示的な受信側アンテナアレイ（例えば、アンテナアレイ２３４０ａ等）を、図２８Ｂに当該受信側アンテナアレイのフロントプレート２８１０を示す。端点ノード１０４からの高周波信号が、受信側アンテナアレイ２３４０ａのアンテナ開口又はスロット２８３０で受信される。図示の実施形態ではこれらのスロットが８×８の配列で配置されているが、リンクバジェット条件に応じて８×８、８×１０、８×１２、８×１６、８×１８の配列も可能である。これらの信号は、給電路２８２５を介して集積ロットマンレンズ２３４２ａに供給される。ロットマンレンズ２３４２ａからの出力は、給電路２８２６を介してＬＮＢ（例えば、図２３のクアッドＬＮＢ２３４４ａ，２３４４ｂ等）に供給される。（図１８及び図２３に関して説明した）受信側アンテナアレイ２３４０ｂ，１８４０ａ，１８４０ｂも、受信側アンテナアレイ２３４０ａと同じ様式で実現される。受信側アンテナアレイ２３４０ａ，２３４０ｂは当該受信側アンテナアレイ２３４０ａ，２３４０ｂの集積ロットマンレンズ２３４２ａ，２３４２ｂと共に、図２３のフェーズドアレイアンテナシステム１０３の受信側を形成する。同様に、受信側アンテナアレイ１８４０ａ，１８４０ｂは当該受信側アンテナアレイ１８４０ａ，１８４０ｂの集積ロットマンレンズ１８４２ａ，１８４２ｂと共に、図１８のフェーズドアレイアンテナシステム１０３の受信側を形成する。
【０２０４】
送信側アンテナアレイ２３１８ａ，２３１８ｂは当該送信側アンテナアレイ２３１８ａ，２３１８ｂの対応するロットマンレンズ２３１４ａ，２３１４ｂ及び電力増幅器２３１６ａ，２３１６ｂと共に、図２３のフェーズドアレイアンテナシステム１０３の送信側を形成する。図２８Ｃ及び図２８Ｄに、図２３のフェーズドアレイアンテナシステム１０３の送信側の一部を形成する、構成要素の組立体を示す。例えば、図２８Ｃには、ロットマンレンズ２３１４ａに増幅システム２７２２を介して接続された一つの送信側アンテナアレイ（例えば、アンテナアレイ２３１８ａ等）のバックプレートが描かれている。増幅システム２７２２は、８つの電力増幅器（例えば、２３１６ａ等）を含む８チャネル電力増幅アセンブリである。ロットマンレンズ２３１４ａは、ＢＵＣ（例えば、クアッドＢＵＣ２３１２ａ，２３１２ｂ等）からの高周波信号を、当該高周波信号の位相を制御することによって電子的に方向操縦する。ＢＵＣ２３１２ａ，２３１２ｂからの信号は、９０°導波管ベンド２８４６を介してロットマンレンズ２３１４ａに供給される。ロットマンレンズ２３１４ａは、アンテナ及び導波管給電路２８４５を介して送信側アンテナアレイ２３１８ａに出力するように構成されている。そして、給電路２８４５からの信号は、送信側アンテナアレイ２３１８ａのフロントプレート２８５０のアンテナスロット２８６０から放射される。これらのスロットは、８×８の配列で配置されている。ロットマンレンズ２３１４ａによるこの位相制御により、送信側アンテナアレイ２３１８ａからの信号が、特定の少なくとも１つのサブセクタおよび／または特定の少なくとも１つの端点ノード１０４へのビームとして放射される。これらの高周波信号は、送信に先立って増幅システム２７２２により増幅されている。（図１８及び図２３に関して説明した）送信側アンテナアレイ２３１８ｂ，１８２０ａ，１８２０ｂは、送信側アンテナアレイ２３１８ａと同じ様式で実現される。
【０２０５】
前記送信側アンテナアレイは、可動ビームを方位角方向に出力する。つまり、当該ビームは、ｚ軸周りの及びｘ−ｙ平面上での回転によって方向操縦可能である。これは、垂直方向に延在する（ｚ軸方向に延在する）８列のスロットの各列から放射される信号の位相を制御することによって実現される。他方で、当該ビームは、ｚ軸つまり仰角方向においてパンケーキされる（仰角方向の幅が極めて狭くなる）。これは、スロットの行から放射される信号の位相を設定することによって実現される。
【０２０６】
図示の実施形態では、受信側アンテナアレイ及び送信側アンテナアレイが導波管スロットアンテナアレイであり、アンテナスロット２８３０，２８６０は、水平偏波電磁波を形成するように、導波路における半波長の長さの開口とされる。
【０２０７】
受信側及び送信側アンテナアレイに設けられたアンテナスロット２８３０，２８６０は８×８の配列として描かれているが、リンクバジェット要件に応じて他サイズの配列も使用されることが可能である。同一構成のままで８×８、８×１０、８×１２、８×１６、８×１８のように、列数はしばしば８で行数は変化させた様々なサイズが使用されてもよい。行数が増えるほど、大きな利得および高指向性の照射パターンが実現される。
【０２０８】
図２９は、異なる実施形態における、送信側アンテナアレイ（例えば、アンテナアレイ２３１８ａ等）での高周波送信の様子を示す模式図である。一部の実施態様では、（ブロックアップコンバータでのアップコンバート後の）高周波信号が、前置増幅器２９０２で増幅されてスイッチ２９０４に供給される。スイッチ２９０４は、ロットマンレンズ２３１４ａの８つの入力ポートのうちの任意の入力ポートに接続されることができる。ロットマンレンズ２３１４ａを伝播する信号の位相を変化させることにより、信号出力全体の（当該信号同士の建設的干渉及び相殺的干渉により決まる）方向が制御されることができる。これにより、信号は、フェーズドアンテナアレイシステム１０３の送信側アンテナアレイ２３１８ａにより送信されて特定の少なくとも１つのサブセクタおよび／または特定の少なくとも１つの端点ノード１０４に指向されることができる。
【０２０９】
ロットマンレンズ２３１４ａの各出力ポートには、信号を増幅する電力増幅器２３１６ａが設けられている。ロットマンレンズ２３１４ａの入力ポート側にこのような電力増幅器を設けることも可能であるが、当該レンズの出力ポート側に電力増幅器を設ける構成の方が、他の構成（すなわち、レンズの入力側の電力増幅器）に比べて損失が少なくなる。これら８つの電力増幅器は整合セットのグループとして使用されるものなので、当該電力増幅器は、挿入利得（ｄＢＳ２１）及び挿入位相（ａｎｇＳ２１）に関して互いに等価になるように工場で調整される。
【０２１０】
高周波信号の電子的方向操縦がロットマンレンズ２３１４ａにより実行され、当該ロットマンレンズの８つの入力のうちの任意の入力からその高周波信号が、対応する送信側アンテナアレイに結合される。
【０２１１】
本発明を本発明の好適な実施形態を参照しながら具体的に図示・説明してきたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱することなく形態や細部に様々な変更が施されてもよいことを理解するであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ−１】
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【図６Ｂ−２】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８−１】
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【図１８−２】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１−１】
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【図２１−２】
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【図２２】
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【図２３−１】
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【図２３−２】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２８Ｄ】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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