(57)【要約】帯域を介した基地局アクセス・ポイントとユーザ・デバイスとの間の通信を様々なサービス品質要件に従って分離するための技術が開示される。クライアント・デバイスへのユニバーサル・ブロードキャスト、低スループット通信（例えばアップリンク通信）、および初期ユーザ・デバイス検出は、全方向性テレビジョン・ホワイト・スペース（ＴＶＷＳ）ブロードキャストを使用して達成することができる。帯域幅集約的な通信（例えばダウンリンク通信）は、指向性の、ビーム・ステアリングされるＷＩＦＩチャネルを用いて処理することができる。基地局は、場所情報などのユーザ・デバイス情報に基づいてステアリングを調整することができる。この技術は、ビーム・フォーミング、基地局におけるパケット処理、および指向性通信とのデバイス関連付け、のための改善を含む。
2018502494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセス・ポイントであって
テレビジョン・ホワイト・スペース（ＴＶＷＳ）周波数を使用して伝送するように構成された第１のアンテナと、
ＷＩＦＩ周波数上で指向性伝送するように構成されたアンテナ・アレイと、
１つまたは複数のプロセッサと、を備え、
該１つまたは複数のプロセッサが、
ＴＶＷＳ周波数を使用して第１のメッセージをユーザ・デバイスから受信する工程と、
該ユーザ・デバイスに関連する場所情報を特定する工程と、
該場所情報に基づいてビーム・ステアリング構成を決定する工程と、
該ビーム・ステアリング構成および該アンテナ・アレイを使用して第２のメッセージを該ＷＩＦＩ周波数上で該ユーザ・デバイスに送信する工程と、を行うように構成されたアクセス・ポイント。
【請求項２】
前記場所情報が方向であり、
前記場所情報を特定する工程が、
前記第１のメッセージを２つのアンテナにおいて連続して受信する工程を含む、請求項１に記載のアクセス・ポイント。
【請求項３】
前記１つまたは複数のプロセッサがさらに、前記第２のメッセージを前記ＷＩＦＩ周波数上で送信する前に、ヒステリシス・ウィンドウを超える期間にわたって待機する工程を行うように構成され、
該ヒステリシス・ウィンドウが、１つまたは複数のチップ上および１つまたは複数のアンテナ上での、ＴＶＷＳ機能からＷＩＦＩ機能への遷移に対応する、請求項１に記載のアクセス・ポイント。
【請求項４】
前記場所情報が、ＴＶＷＳデータベースから読み出された位置である、請求項１に記載のアクセス・ポイント。
【請求項５】
全方向性ワイヤレス通信を提供するように構成された第２のアンテナをさらに備え、
該第２のアンテナの範囲が前記第１のアンテナの範囲の約２０パーセントよりも大きい、請求項１に記載のアクセス・ポイント。
【請求項６】
前記アンテナ・アレイの範囲が前記第１のアンテナの範囲の少なくとも９０パーセントである、請求項１に記載のアクセス・ポイント。
【請求項７】
方法がさらに、
アップリンク通信をＴＶＷＳ周波数上のみで前記ユーザ・デバイスから受信する工程と、
前記ビーム・ステアリング構成を使用してダウンリンク通信をＷＩＦＩ周波数上のみで該ユーザ・デバイスに送る工程と、を含む、請求項１に記載のアクセス・ポイント。
【請求項８】
ユーザ通信デバイスであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
該少なくとも１つのプロセッサに方法を実行させるように構成された命令を含む少なくとも１つのメモリと、を備え、
該方法が、
ＴＶＷＳ周波数を使用して場所情報をアクセス・ポイントに提供する工程と、
該場所情報に基づいて、ＷＩＦＩ周波数を使用して、ビーム・ステアリングされた通信を受信する工程と、を含む、ユーザ通信デバイス。
【請求項９】
前記ＷＩＦＩ周波数を使用して、ビーム・ステアリングされた通信を提供するように構成されたアレイと、
前記ＴＶＷＳ周波数を使用して通信を提供するように構成された全方向性アンテナと、をさらに備える請求項８に記載のユーザ通信デバイス。
【請求項１０】
前記場所情報が、ジオロケーション・データベースから読み出された位置である、請求項８に記載のユーザ通信デバイス。
【請求項１１】
前記場所情報が、前記ユーザ通信デバイスに関連する一意の識別子からなる、請求項８に記載のユーザ通信デバイス。
【請求項１２】
前記方法がさらに、
アップリンク通信をＴＶＷＳ周波数上のみで前記アクセス・ポイントに送る工程と、
ビーム・ステアリング構成を使用してダウンリンク通信をＷＩＦＩ周波数上のみで該アクセス・ポイントから受信する工程と、を含む、請求項８に記載のユーザ通信デバイス。
【請求項１３】
前記ダウンリンク通信がＣＳＭＡ／ＣＡシグナリングおよびチャネル制御データを含む、請求項１２に記載のユーザ通信デバイス。
【請求項１４】
コンピュータにより実行される方法であって、
ＴＶＷＳ周波数を使用して第１のメッセージをユーザ・デバイスから受信する工程と、
該ユーザ・デバイスに関連する場所情報を特定する工程と、
該場所情報に基づいてビーム・ステアリング構成を決定する工程と、
該ビーム・ステアリング構成を使用して、ＷＩＦＩ周波数を使用して第２のメッセージを該ユーザ・デバイスに送信する工程と、を備える方法。
【請求項１５】
前記場所情報が方向であり、
前記場所情報を特定する工程が、前記第１のメッセージを２つのアンテナにおいて連続して受信する工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のメッセージを前記ＷＩＦＩ周波数上で送信する前に、ヒステリシス・ウィンドウを超える期間にわたって待機する工程をさらに備え、
該ヒステリシス・ウィンドウが、１つまたは複数のチップ上および１つまたは複数のアンテナ上での、ＴＶＷＳ機能からＷＩＦＩ機能への遷移に対応する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記場所情報が、ＴＶＷＳデータベースから読み出された位置である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
アップリンク通信をＴＶＷＳ周波数上のみで前記ユーザ・デバイスから受信する工程と、
前記ビーム・ステアリング構成を使用してダウンリンク通信をＷＩＦＩ周波数上のみで該ユーザ・デバイスに送る工程と、をさらに備える請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記ビーム・ステアリング構成を使用してＣＳＭＡ／ＣＡシグナリングおよびチャネル制御データを送信する工程をさらに備える請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
アクセス・ポイントであって、
テレビジョン・ホワイト・スペース（ＴＶＷＳ）周波数を使用して伝送するように構成された第１のアンテナと、
ＷＩＦＩ周波数上での指向性伝送するように構成されたアンテナ・アレイと、
１つまたは複数のプロセッサと、を備え、
該プロセッサが、
ＴＶＷＳ周波数を使用して第１のメッセージをユーザ・デバイスから受信する工程と、
該ユーザ・デバイスに関連する場所情報を特定する工程と、
該場所情報に基づいてビーム・ステアリング構成を決定する工程と、
該ビーム・ステアリング構成および該アンテナ・アレイを使用して第２のメッセージを該ＷＩＦＩ周波数上で該ユーザ・デバイスに送信する工程と、を行うように構成された、アクセス・ポイント。
【請求項２１】
前記場所情報が方向であり、前記場所情報を特定する工程が、前記第１のメッセージを２つのアンテナにおいて連続して受信する工程を含むこと、および、
該場所情報が、ＴＶＷＳデータベースから取り出された位置であること、のうちの少なくとも一方である、請求項２０に記載のアクセス・ポイント。
【請求項２２】
前記１つまたは複数のプロセッサがさらに、前記第２のメッセージを前記ＷＩＦＩ周波数上で送信する前に、ヒステリシス・ウィンドウを超える期間にわたって待機する工程を行うように構成され、
該ヒステリシス・ウィンドウが、１つまたは複数のチップ上および１つまたは複数のアンテナ上での、ＴＶＷＳ機能からＷＩＦＩ機能への遷移に対応する、請求項２０または２１に記載のアクセス・ポイント。
【請求項２３】
全方向性ワイヤレス通信を提供するように構成された第２のアンテナをさらに備え、
該第２のアンテナの範囲が前記第１のアンテナの範囲の約２０パーセントよりも大きい、請求項２０乃至２２のいずれか一項に記載のアクセス・ポイント。
【請求項２４】
前記アンテナ・アレイの範囲が前記第１のアンテナの範囲の少なくとも９０パーセントである、請求項２０乃至２３のいずれか一項に記載のアクセス・ポイント。
【請求項２５】
方法がさらに、
アップリンク通信をＴＶＷＳ周波数上のみで前記ユーザ・デバイスから受信する工程と、
前記ビーム・ステアリング構成を使用してダウンリンク通信をＷＩＦＩ周波数上のみで該ユーザ・デバイスに送る工程と、をさらに含む、請求項２０乃至２４のいずれか一項に記載のアクセス・ポイント。
【請求項２６】
ユーザ通信デバイスであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
該少なくとも１つのプロセッサに方法を実行させるように構成された命令を含む少なくとも１つのメモリと、を備え、
該方法が、
ＴＶＷＳ周波数を使用して場所情報をアクセス・ポイントに提供する工程と、
該場所情報に基づいて、ＷＩＦＩ周波数を使用して、ビーム・ステアリングされた通信を受信する工程と、を含む、ユーザ通信デバイス。
【請求項２７】
前記ＷＩＦＩ周波数を使用して、ビーム・ステアリングされた通信を提供するように構成されたアレイと、
前記ＴＶＷＳ周波数を使用して通信を提供するように構成された全方向性アンテナとをさらに備える請求項２６に記載のユーザ通信デバイス。
【請求項２８】
前記場所情報が、ジオロケーション・データベースから取り出された位置であること、および、
前記場所情報が、前記ユーザ通信デバイスに関連する一意の識別子を含むこと、のうちの少なくとも一方である、請求項２６または２７に記載のユーザ通信デバイス。
【請求項２９】
前記方法がさらに、
アップリンク通信をＴＶＷＳ周波数上のみで前記アクセス・ポイントに送る工程と、
ビーム・ステアリング構成を使用してダウンリンク通信をＷＩＦＩ周波数上のみで該アクセス・ポイントから受信する工程と、を含む、請求項２６乃至２８のいずれか一項に記載のユーザ通信デバイス。
【請求項３０】
ダウンリンク通信がＣＳＭＡ／ＣＡシグナリングおよびチャネル制御データからなる、請求項２６乃至２９のいずれか一項に記載のユーザ通信デバイス。
【請求項３１】
コンピュータにより実行される方法であって、
ＴＶＷＳ周波数を使用して第１のメッセージをユーザ・デバイスから受信する工程と、
該ユーザ・デバイスに関連する場所情報を特定する工程と、
該場所情報に基づいてビーム・ステアリング構成を決定する工程と、
該ビーム・ステアリング構成を使用して、ＷＩＦＩ周波数を使用して第２のメッセージを該ユーザ・デバイスに送信する工程と、を備える方法。
【請求項３２】
前記場所情報が方向であり、前記場所情報を特定する工程が、前記第１のメッセージを２つのアンテナにおいて連続して受信する工程を含むこと、および、
前記場所情報が、ＴＶＷＳデータベースから取り出された位置であること、のうちの少なくとも一方である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記第２のメッセージを前記ＷＩＦＩ周波数上で送信する前に、ヒステリシス・ウィンドウを超える期間にわたって待機する工程をさらに備え、
該ヒステリシス・ウィンドウが、１つまたは複数のチップ上および１つまたは複数のアンテナ上での、ＴＶＷＳ機能からＷＩＦＩ機能への遷移に対応する、請求項３１または３２に記載の方法。
【請求項３４】
アップリンク通信をＴＶＷＳ周波数上のみで前記ユーザ・デバイスから受信する工程、および前記ビーム・ステアリング構成を使用してダウンリンク通信をＷＩＦＩ周波数上のみで該ユーザ・デバイスに送る工程と、および、
該ビーム・ステアリング構成を使用してＣＳＭＡ／ＣＡシグナリングおよびチャネル制御データを送信する工程とのうちの少なくとも一方をさらに備える請求項３１乃至３３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される実施形態は、様々なワイヤレス無線周波数チャネルにわたってアクセス・ポイント（ＡＰ）と１つまたは複数のユーザ・デバイスとの間で通信するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザは、ますます、自分のデバイスのためのユビキタスなワイヤレス・カバレッジを要求し、自分の帯域幅または最大範囲に対する制限に抵抗する。テレビジョン・ホワイト・スペース（Television White Space : ＴＶＷＳ）周波数が、近いうちに、利用可能な周波数を補ってこの需要にさらに対応するであろう。ＴＶＷＳのいくつかの側面を定義する８０２．１１ａｆ標準は、いくつかの組織では「スーパーＷＩＦＩ」と呼ばれることもあるが、この文書においては、「ＴＶＷＳ」は、約７００ＭＨｚ未満の周波数範囲を一般に指し、「ＷＩＦＩ」は、２．４ＧＨｚの＋／−０．８ＧＨｚ内、および５ＧＨｚの＋／−０．８ＧＨｚ内の周波数を一般に指す。ＴＶＷＳ範囲（例えば、上方５００〜７００ＭＨｚ帯域）は一般に、例えばＷＩＦＩ信号（約２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚを使用する通信）よりも低い周波数にあるが、ＴＶＷＳ信号は、より高い周波数のチャネルに比べて、より遠い距離を移動できることがあり、より厚い媒体を通過できることがある。残念ながら、より低い周波数のＴＶＷＳチャネルは、より高い帯域幅の応用例への適合性が劣ることがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
デバイス製造業者らは、例えばディジタル通信のために、様々な会社によって提供される「チップセット」を採用することがよくある。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＷＩＦＩやセルラー通信などのためのチップセットが存在する。いくつかのチップセットは、近いうちに、ＴＶＷＳ通信チャネルとＷＩＦＩ通信チャネルとの間で交替するアビリティを提供するであろうが、チャネルがどのように使用されるべきか、またトラフィックがチャネル間でどのように割り振られるべきかは、はっきりしない。ＴＶＷＳ機能およびＷＩＦＩ機能の最適に及ばない適用は、新しいチップセットで置換したり既存のチップセットを修正したりするにもかかわらず、以前のアプローチに勝る改善をほとんどもたらさないことがある。したがって、これらの新しいチャネルの相対的な利益および制限を認めながら、これらの新しいチャネルとのユーザ接続性を補うシステムおよび方法が必要とされている。
【０００４】
本発明による実施形態は、方法、ストレージ媒体、システム、およびコンピュータ・プログラム製品を対象とする添付の特許請求の範囲において特に開示され、ある請求項カテゴリ（例えば方法）において言及される任意の特徴は、別の請求項カテゴリ（例えばシステム）においても特許請求されることが可能である。添付の特許請求の範囲における従属関係または前方参照は、形式上の理由で選ばれるに過ぎない。しかし、任意の前の請求項（特定の複数の従属関係における）への意図的な前方参照の結果として生じる任意の主題もまた特許請求されることが可能であり、したがって、添付の特許請求の範囲において選ばれる従属関係にかかわらず、請求項およびその特徴の任意の組合せが、開示され、特許請求されることが可能である。特許請求されることが可能な主題は、添付の特許請求の範囲に記載された特徴の組合せだけでなく、特許請求の範囲における特徴の任意の他の組合せも含み、特許請求の範囲において言及される各特徴は、特許請求の範囲における、任意の他の特徴と、または他の特徴の組合せと、組み合わせられてよい。さらに、本明細書で記述または描写される実施形態および特徴はいずれも、別々の請求項において特許請求されることが可能であり、かつ／あるいは、本明細書で記述もしくは描写される任意の実施形態もしくは特徴との、または添付の特許請求の範囲における特徴のいずれかとの、任意の組合せにおいて、特許請求されることが可能である。
【０００５】
本発明による１実施形態では、アクセス・ポイントが、
テレビジョン・ホワイト・スペース（ＴＶＷＳ）周波数を使用する伝送のために構成された第１のアンテナと、
ＷＩＦＩ周波数上での指向性伝送のために構成されたアンテナ・アレイと、
１つまたは複数のプロセッサと、を備えることができ、このプロセッサは、
ＴＶＷＳ周波数を使用して第１のメッセージをユーザ・デバイスから受信する工程と、
ユーザ・デバイスに関連する場所情報を特定する工程と、
場所情報に基づいてビーム・ステアリング構成を決定する工程と、
ビーム・ステアリング構成およびアンテナ・アレイを使用して第２のメッセージをＷＩＦＩ周波数上でユーザ・デバイスに送信する工程と、を行うように構成される。
【０００６】
場所情報は方向であってよく、場所情報を特定する工程は、第１のメッセージを２つのアンテナにおいて連続して受信する工程を含むことができる。
本発明による１実施形態では、１つまたは複数のプロセッサはさらに、第２のメッセージをＷＩＦＩ周波数上で送信する前に、ヒステリシス・ウィンドウを超える期間にわたって待機する工程を行うように構成されてよく、ヒステリシス・ウィンドウは、１つまたは複数のチップ上および１つまたは複数のアンテナ上での、ＴＶＷＳ機能からＷＩＦＩ機能への遷移に対応してよい。
【０００７】
場所情報は、ＴＶＷＳデータベースから取り出された位置であってよい。
本発明による１実施形態では、アクセス・ポイントはさらに、全方向性ワイヤレス通信を提供するように構成された第２のアンテナを備えることができ、第２のアンテナの範囲は、第１のアンテナの範囲の約２０パーセントよりも大きくてよい。
【０００８】
アンテナ・アレイの範囲は、第１のアンテナの範囲の少なくとも９０パーセントであってよい。
本発明による１実施形態では、方法はさらに、
アップリンク通信をＴＶＷＳ周波数上のみでユーザ・デバイスから受信する工程と、
ビーム・ステアリング構成を使用してダウンリンク通信をＷＩＦＩ周波数上のみでユーザ・デバイスに送る工程と、を含むことができる。
【０００９】
本発明による１実施形態では、ユーザ通信デバイスが、
少なくとも１つのプロセッサと、
少なくとも１つのプロセッサに方法を実施させるように構成された命令を含む少なくとも１つのメモリと、を備えることができ、この方法は、
ＴＶＷＳ周波数を使用して場所情報をアクセス・ポイントに提供する工程と、
場所情報に基づいて、ＷＩＦＩ周波数を使用して、ビーム・ステアリングされた通信を受信する工程と、を含む。
【００１０】
本発明による１実施形態では、ユーザ通信デバイスはさらに、ＷＩＦＩ周波数を使用して、ビーム・ステアリングされた通信を提供するように構成されたアレイと、ＴＶＷＳ周波数を使用して通信を提供するように構成された全方向性アンテナとを備えることができる。
【００１１】
場所情報は、ジオロケーション・データベースから読み出された位置であってよい。
場所情報は、ユーザ通信デバイスに関連する一意の識別子を含むことができる。
本発明による１実施形態では、方法はさらに、
アップリンク通信をＴＶＷＳ周波数上のみでアクセス・ポイントに送る工程と、
ビーム・ステアリング構成を使用してダウンリンク通信をＷＩＦＩ周波数上のみでアクセス・ポイントから受信する工程と、を含むことができる。
【００１２】
ダウンリンク通信は、ＣＳＭＡ／ＣＡシグナリングおよびチャネル制御データを含むことができる。
本発明による１実施形態では、コンピュータにより実行される方法が、
ＴＶＷＳ周波数を使用して第１のメッセージをユーザ・デバイスから受信する工程と、
ユーザ・デバイスに関連する場所情報を特定する工程と、
場所情報に基づいてビーム・ステアリング構成を決定する工程と、
ビーム・ステアリング構成を使用して、ＷＩＦＩ周波数を使用して第２のメッセージをユーザ・デバイスに送信する工程と、を含むことができる。
【００１３】
場所情報は方向であってよく、場所情報を特定する工程は、第１のメッセージを２つのアンテナにおいて連続して受信する工程を含むことができる。
本発明による１実施形態では、コンピュータにより実行される方法はさらに、第２のメッセージをＷＩＦＩ周波数上で送信する前に、ヒステリシス・ウィンドウを超える期間にわたって待機する工程を含むことができ、ヒステリシス・ウィンドウは、１つまたは複数のチップ上および１つまたは複数のアンテナ上での、ＴＶＷＳ機能からＷＩＦＩ機能への遷移に対応してよい。
【００１４】
場所情報は、ＴＶＷＳデータベースから取り出された位置であってよい。
本発明による１実施形態では、コンピュータにより実行される方法はさらに、
アップリンク通信をＴＶＷＳ周波数上のみでユーザ・デバイスから受信する工程と、
ビーム・ステアリング構成を使用してダウンリンク通信をＷＩＦＩ周波数上のみでユーザ・デバイスに送る工程と、を含むことができる。
【００１５】
本発明による１実施形態では、コンピュータにより実行される方法はさらに、
ビーム・ステアリング構成を使用してＣＳＭＡ／ＣＡシグナリングおよびチャネル制御データを送信することを含むことができる。
【００１６】
本発明による１実施形態では、１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体が、ソフトウェアを組み入れることができ、このソフトウェアは、実行されたとき、本発明による、または前述の実施形態のいずれかによる方法を実施するように動作可能である。
【００１７】
本発明による１実施形態では、システムが、１つまたは複数のプロセッサと、プロセッサに結合され、プロセッサによって実行可能な命令を含む少なくとも１つのメモリと、を備えることができ、プロセッサは、命令を実行するとき、本発明による、または前述の実施形態のいずれかによる方法を実施するように動作可能である。
【００１８】
本発明による１実施形態では、非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体を好ましくは含むコンピュータ・プログラム製品が、データ処理システム上で実行されたとき、本発明による、または前述の実施形態のいずれかによる方法を実施するように動作可能であってよい。
【００１９】
ここで紹介される実施形態は、後続の「発明を実施するための形態」を添付図面と共に参照することによって、よりよく理解されるであろう。図面では、同じ参照番号は、同一の要素または機能的に類似する要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、デュアルＷＩＦＩ／ＴＶＷＳアクセス・ポイントおよび様々なデュアルＷＩＦＩ／ＴＶＷＳデバイスのトポロジを示すブロック図。
【図２】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、図１のトポロジからの様々なコンポーネントを示すブロック図であって、ユーザ・デバイスとアクセス・ポイントとがＴＶＷＳ交換に携わる図。
【図３】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、図１のトポロジを示すブロック図であって、アクセス・ポイントが指向性ＷＩＦＩカバレッジをユーザ・デバイスに提供する図。
【図４】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、図１のトポロジからの様々なコンポーネントを示すブロック図であって、アクセス・ポイントがビーム・ステアリングを採用して指向性ＷＩＦＩカバレッジを複数のユーザ・デバイスに提供する図。
【図５】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、図１のトポロジからの様々なコンポーネントを示すブロック図であって、アクセス・ポイントがビーム・ステアリングおよびビーム・フォーミングを採用して指向性ＷＩＦＩカバレッジを複数のユーザ・デバイスに提供する図。
【図６Ａ】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、１つまたは複数の全方向性ワイヤレス・アンテナを用いた、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ（ＷＩＦＩ）チャネルと５００ＭＨｚ（ＴＶＷＳ）チャネルとの相対的なカバレッジを示すブロック図。
【図６Ｂ】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、指向性２．４ＧＨｚ信号と全方向性５００ＭＨｚ信号との相対的なカバレッジを示すブロック図。
【図７】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、ＷＩＦＩ媒体上およびＴＶＷＳ媒体上の各々でアップリンク機能性およびダウンリンク機能性を提供する例示的なネットワーク・トポロジを示す高レベルのブロック図。
【図８】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、アクセス・ポイントにおいて入来ユーザ・デバイスを管理するための手順を示す流れ図。
【図９】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、アクセス・ポイントにおいてユーザ・デバイスを指向的および全方向的に管理するための手順を示す流れ図。
【図１０】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、８０２．１１ａｃ機能性から８０２．１１ａｆ機能性に変換するためのダウンコンバージョンを示す周波数図。
【図１１】いくつかの実施形態で関連する場合があるような、２０〜４０ＭＨｚチャネル、ＳＩＳＯを用いた、８０２．１１ａｃについての理論的データ・レートを示す表。
【図１２】いくつかの実施形態で関連する場合があるような、６、７、８ＭＨｚチャネル、ＳＩＳＯを用いた、８０２．１１ａｆについての理論的データ・レートを示す表。
【図１３】いくつかの実施形態で生じる場合があるような、様々なＳＩＮＲおよびモードについてのレート関係を示す表。
【図１４】いくつかの実施形態で具体化される場合があるような、レート・スケーリングのための手順を示す流れ図。
【図１５】いくつかの実施形態の特徴を具体化するのに使用できるコンピュータ・システムを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書で提示される流れ図およびシーケンス図は、これらの図を人間の読者によってより理解できるものにするように構成された編成を示すが、この情報を記憶するのに使用される実際のデータ構造は、例えば、異なる方式で編成されることや、示されるものよりも多いかまたは少ない情報を含むことや、圧縮および／または暗号化されることなどもあるという点で、示されるものとは異なる場合もあることを当業者なら認識するであろう。
【００２２】
本明細書で提供される見出しは、便宜上のものに過ぎず、実施形態の範囲または意味に必ずしも影響を及ぼすとは限らない。さらに、図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれているとは限らない。例えば、図中のいくつかの要素の寸法は、実施形態の理解を向上させる助けとするために、拡大または縮小されることがある。同様に、いくつかのコンポーネントおよび／または動作は、実施形態のいくつかに関する考察の目的で、異なるブロックに分離されるかまたは単一のブロックに結合されることがある。さらに、様々な実施形態は様々な修正および代替形式に補正可能だが、具体的な実施形態が例として図面に示されており、また以下で詳述される。しかし、その意図は、記述される特定の実施形態を限定することではない。
【００２３】
ＴＶホワイト・スペース（ＴＶＷＳ）周波数は、例えばＷＩＦＩ通信において使用されるような産業科学医療用（ＩＳＭ：Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ）周波数に比べて、物理的オブジェクトをより貫通しやすく、より長い距離を介した通信を容易にする。しかし、ＴＶＷＳ周波数は一般に、ＩＳＭ周波数よりも小さい帯域幅に対応する。開示される様々な実施形態は、各周波数帯域の利益を活用するために、基地局アクセス・ポイントとユーザ・デバイスとの間の通信を分離する。特に、クライアント・デバイスへのユニバーサル・ブロードキャスト、低スループット通信（例えば、ユーザ・デバイスからアクセス・ポイントへのアップリンク通信）、および初期ユーザ・デバイス検出は、全方向性ＴＶＷＳブロードキャストを使用して達成することができる。対照的に、帯域幅集約的な通信（例えば、アクセス・ポイントからユーザ・デバイスへのダウンリンク通信）は、指向性の、ビーム・ステアリングされるＷＩＦＩチャネル（例えば、指向性利得を生み出すように相互と干渉するＷＩＦＩ通信アンテナ）を用いて処理することができる。基地局は、場所情報などのユーザ・デバイス情報に基づいてステアリングを調整することができる。ビーム・フォーミング、基地局におけるパケット処理、および指向性通信とのデバイス関連付け、のための改善もまた考慮される。
【００２４】
次に、開示される実施形態の様々な例についてさらに詳細に述べる。後続の記述では、これらの例に関する完全な理解および実施可能な記述のために、具体的な詳細を提供する。しかし、本明細書で考察される実施形態はこれらの詳細の多くがなくても実践できることを、当業者なら理解するであろう。同様に、実施形態が、本明細書で詳述されない多くの他の自明な特徴を含み得ることも、当業者なら理解するであろう。加えて、いくつかの周知の構造または機能は、関連する記述を不必要に曖昧にするのを避けるために、以下では詳細に図示または記述されないことがある。
【００２５】
以下で使用される用語は、実施形態のいくつかの具体例に関する詳細な記述と共に使用されていても、その最も広い妥当な方式で解釈されるべきである。実際、いくつかの用語は、以下では強調されることすらある。しかし、いずれかの制限された方式で解釈されるように意図される用語があればそれらは、このセクションで明白かつ具体的にそのように定義されることになる。
【００２６】
概観−例示的なトポロジ
ＴＶＷＳスペクトルの多くは、現在、未使用である場合がある。例えば、米国では、７００ＭＨｚ未満のＴＶ用のスペクトル部分は、まだ利用可能であり、どんな特定の応用例にも公式に関連しない。いくつかの事例では、この部分におけるチャネルは、６ＭＨｚ幅であることがある。
【００２７】
８０２．１１ａｆおよび８０２．２２標準は、この利用可能なスペクトル中でデータを伝送することを提案する。これらの標準のいくつかの提案される実装形態では、デバイスが、占有されていないチャネルを検知し、これらを使用のために割り振ることになる。データベース（例えばジオデータベース）を使用して、ユーザ・デバイス場所およびチャネル利用可能性を整理統合および追跡することができる。
【００２８】
近い将来、デバイスベースのチップセットが、ＴＶＷＳ範囲における動作を提供するであろう。これらのシステムは、既存のＷＩＦＩチップセットにＴＶＷＳ機能性を追加することができる（例えば、これらのシステムは８０２．１１ａｆの側面を具体化することができる）。例えば、これらのチップセットは、ＷＩＦＩカバレッジが劣化したときにＴＶＷＳをフォールバック（fallback）として使用することができる。ＴＶＷＳは、はるかに大きい範囲（例えば、壁を透過できる、より低い周波数）を達成するので、ＴＶＷＳはこのフォールバックを容易にすることができる。
【００２９】
図１は、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、デュアルＷＩＦＩ／ＴＶＷＳアクセス・ポイントと様々なデュアルＷＩＦＩ／ＴＶＷＳデバイスとの間のトポロジを示すブロック図である（本明細書で言及される「アクセス・ポイント」は、基地局やｅＮｏｄｅＢなどである場合があることを認識するであろう）。モバイル・ユーザ・デバイス１２０ａ、１２０ｂ、および固定デバイス１１５ａ、１１５ｂが、例えばネットワーク１２５（インターネットなど）を介してサード・パーティ・サーバ１３０ａ〜ｃと通信するために、アクセス・ポイント１０５と接続しようとする場合がある。しかし、デバイス１２０ａおよび１１５ａはアクセス・ポイント１０５のＷＩＦＩ範囲１４０ｂ内にあるが、デバイス１１５ｂおよび１２０ｂは、ＷＩＦＩ範囲１４０ｂを超えたところにあることがある（例えば、デバイス１２０ｂは、アクセス・ポイント１０５からの信号を得るには小さすぎるＷＩＦＩ範囲１４０ａを有することがある）。しかし、デバイス１１５ｂおよび１２０ｂはそれでもなお、アクセス・ポイント１０５のＴＶＷＳ範囲１３５ｂ内にある（同様に、アクセス・ポイント１０５は、デバイス１２０ｂのＴＶＷＳ範囲１４０ａ内にあることがある）。したがって、様々な実施形態は、ＴＶＷＳを使用して、初期通信（例えば、アクセス・ポイントによる、ユーザ・デバイスの存在の発見）を実施する。アクセス・ポイントの全方向性ＷＩＦＩ範囲はユーザ・デバイス１２０ｂおよび１１５ｂまで拡張しない可能性もあるが、アクセス・ポイント１０５はアンテナ・アレイ１１０を備えることができ、アンテナ・アレイ１１０は、ＷＩＦＩ帯域における集束されたビーム・ステアリングおよび／またはビーム・フォーミングを容易にする（いくつかの実施形態はまた、ＴＶＷＳ帯域のための複数のアンテナを採用することもある）。
【００３０】
図２は、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、図１のトポロジからの様々なコンポーネントを示すブロック図であり、ユーザ・デバイスとアクセス・ポイントとがＴＶＷＳ交換に携わる。図２では、ユーザ・デバイス１２０ｂとアクセス・ポイント１０５とが、ＴＶＷＳ交換に携わる。いくつかの実施形態では、例えばユーザ・デバイス１２０ｂが全方向性ＴＶＷＳパケットを発する間に（または逆に、アクセス・ポイント１０５がＴＶＷＳパケットを発する間に）、アクセス・ポイントは、ＴＶＷＳチャネル上でユーザ・デバイスの存在を検出することができる。ユーザ・デバイス１２０ｂは、ユーザ・デバイスの場所に関する情報を、ＴＶＷＳパケットを介してアクセス・ポイントに搬送することができる。別法として、アクセス・ポイントは、ＴＶＷＳパケットに基づいて、ユーザ・デバイスのおよその場所を含むジオデータベース（geodatabase）にアクセスできることもある（例えばサーバー・デバイス１３０ｂ）。図３は、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、図１のトポロジを示すブロック図であり、アクセス・ポイントが指向性ＷＩＦＩカバレッジをユーザ・デバイスに提供する。例えば、アクセス・ポイント１０５は、ユーザ・デバイス１２０ｂの発見に続き、アンテナ・アレイ１１０を使用して、ＷＩＦＩチャネル中で指向性ビーム３０５をユーザ・デバイス１２０ｂに向けることができる。トラフィック集約的な通信（例えば、多量のデータを交換する応用例）は、この指向性ビーム上で行われてよく、より優先順位の低い通信は、全方向性ＴＶＷＳチャネル上で行われることが可能である。
【００３１】
図４は、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、図１のトポロジからの様々なコンポーネントを示すブロック図であり、アクセス・ポイントが、ビーム・ステアリングを採用して、指向性ＷＩＦＩカバレッジを複数のユーザ・デバイスに提供する。例えば、アクセス・ポイント１０５は、ビーム４０５をユーザ・デバイス１２０ｂからユーザ・デバイス１２０ｃに向けている。指向性カバレッジは、連続して各ユーザ・デバイスに能動的に提供されてよい（例えば、アクセス・ポイントは、既知のユーザ・デバイスを通して反復し、範囲４１０全体にわたって受信性を提供することができる）。
【００３２】
図５は、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、図１のトポロジからの様々なコンポーネントを示すブロック図であり、アクセス・ポイント１０５が、ビーム・ステアリングおよびビーム・フォーミングを採用して、指向性ＷＩＦＩカバレッジを複数のユーザ・デバイスに提供する。特に、いくつかの実施形態は、ビーム・フォーミングとビーム・ステアリングの両方を採用して、様々なユーザ・デバイスにおける受信を最適化することができる。より狭い、より遠くに届くビーム５１０を適用して、ユーザ・デバイス１２０ｃと通信することができるが、より広い、より近いビーム５０５を使用して、デバイス１２０ｂと通信することができる。ビーム・フォーミングを適用して、近隣のユーザ・デバイス間の干渉を回避することができる。いくつかの実施形態では、ＷＩＦＩのビーム・フォーミングされた範囲は、ＴＶＷＳ範囲に相当することがあり、他の実施形態では、ＷＩＦＩのビーム・フォーミングされた範囲は、ＴＶＷＳ範囲よりも前にくるかまたはＴＶＷＳ範囲の向こうに達することがある。ビーム５０５と５１０とは、ここでは同時に描かれているが、異なる時点で生じる場合もある（例えば、アレイ１１０によって連続して形成される場合もある）ことを認識するであろう。
【００３３】
相対的なカバレッジ
図６Ａは、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、１つまたは複数の全方向性ワイヤレス・アンテナを用いた、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ（ＷＩＦＩ）チャネルと５００ＭＨｚ（ＴＶＷＳ）チャネルとの相対的なカバレッジを示す。円６０５は、５００ＭＨｚで動作する４ｄＢｉ全方向性アンテナを介し得るアクセス・ポイントの周りの例示的なＴＶＷＳ範囲を反映する。円６１０は、５．４ＧＨｚで動作する４ｄＢｉ全方向性アンテナの例示的な範囲を反映する。円６２０ａは、２．４ＧＨｚで動作する１８ｄＢｉ全方向性アンテナの例示的な範囲を反映する。示されるように、円６２０ａに対応する範囲は、円６１０に対応する範囲の２．１倍である。同様に、円６０５は、円６１０に対応する範囲のおよそ１０倍の範囲に対応する。
【００３４】
いくつかの実施形態は、Ｂｒｏａｄｃｏｍ（登録商標）および／またはＭｅｄｉａＴｅｋ（登録商標）の２０１６トライバンド・チップ（triband chip）を採用して、本明細書に記載のＴＶＷＳ機能性をカバーする。実施形態は、大きいアドホック・セル（ad-hoc cell）内でＷＩＦＩが高帯域幅信号をビーム・ステアリングするのを可能にすることができる。いくつかの実施形態は、（例えば、過多なＷＩＦＩユーザ・デバイスがネットワーク中にある場合に）スループットを低減し、輻輳崩壊を引き起こす可能性がある搬送波検知多元接続（Carrier Sense Multiple Access : ＣＳＭＡ）／ＣＡオーバヘッドにおけるほぼ１００％の削減を提供することができる。したがって、ユーザ・デバイスとアクセス・ポイントとの間のＴＶＷＳ接続を、アップリンク信号、新しいユーザ・デバイスの発見、ユーザ・デバイスのジオロケーティング、ユーザ・デバイスからのブロードキャスト・メッセージおよび送信要求／送信可（ＲＴＳ／ＣＴＳ）メッセージのためのリンクの閉鎖、ＣＳＭＡ／ＣＡシグナリングの処理、などに使用することができる。
【００３５】
図６Ｂは、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、指向性２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ信号と全方向性５００ＭＨｚ信号との相対的なカバレッジを示す。指向性カバレッジ６２０ｂは、例えばいくつかの実施形態でアンテナ・アレイを使用して達成されるような、２．４ＧＨｚ指向性信号に対する１８ｄＢｉ利得を反映することができる。ユーザ・デバイスが、円６０５のＴＶＷＳ範囲の外の領域６２５中に位置する場合、ユーザ・デバイスは、指向性カバレッジ６２０ｂに関連するビームがその方向に向けられるまで、アクセス・ポイントによって検出されないことがある。この距離では、（例えば、アクセス・ポイントにおいて受信される２．４ＧＨｚ信号がノイズ・フロア未満なので）信号をユーザ・デバイスからアクセス・ポイントに送信できない場合があり得る。
【００３６】
いくつかの全方向性ＷＩＦＩシステムは、複数のノードを伴うＣＳＭＡ／ＣＡを使用する。しかし、指向性アンテナを有する複数のノードは、アンテナが相互を検知できないという状況を提示することがある。これらの状況では、ＣＳＭＡは、望まれるほどうまく機能しないことがある（例えば、衝突が生じることがあるが、アンテナを制御するデバイスは、他のアンテナの存在に気付かないままであることになる）。例えばビーム・ステアリングを使用した、指向性送信を使用することによって、これらの問題を緩和することができる。ＴＶＷＳは、その拡大された範囲により、代りに全方向性アンテナを採用することができ、それにより、これらの困難なしにＣＳＭＡを適用することができる。
【００３７】
ネットワーク・トポロジ
図７は、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、ＷＩＦＩ媒体上およびＴＶＷＳ媒体上の各々でアップリンク（クライアント・デバイスからアクセス・ポイントへの）機能性およびダウンリンク（アクセス・ポイントからクライアント・デバイスへの）機能性を提供する例示的なネットワーク・トポロジを示す高レベルのブロック図である。アクセス・ポイント７１０は、動いている車両７０５ｃ、様々なユーザ・デバイス７０５ｂ、および固定の住居デバイス７０５ａ、７０５ｄと通信することができる。ここではＴＶＷＳチャネル上およびＷＩＦＩチャネル上の各々で双方向通信を提供するものとして描かれているが、実施形態によっては、いくつかの事例では、いくつかのチャネル上で、単方向通信（アクセス・ポイント７１０への、またはアクセス・ポイント７１０からの）のみが可能な場合もあることを認識するであろう。
【００３８】
２．４／５ＧＨｚＷＩＦＩダウンリンクに関しては、ＷＩＦＩダウンリンクは、指向性（例えばビーム・ステアリングを使用する）であってよく、５ＧＨｚまたは２．４ＧＨｚにおける大きいチャネル帯域幅により利用可能な高スループット・レートで、データの大部分を送信することができる。ＷＩＦＩダウンリンクは、いくつかの実施形態ではＣＳＭＡ／ＣＡである必要はなく、例えば衝突回避もキャリア検知もない、より一般的な時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式をデフォルトとしてもよい。ユーザ・デバイスに対するビーム・フォーミングは、ＴＶＷＳジオロケーション報告データから導出された最初の場所決定に基づくことができる。さらに、ワイヤレス・ダウンリンクに関しては、単に一方の帯域をダウンリンクに、一方の帯域をアップリンクに区分化するのではなく、いくつかの実施形態は、サービス品質（ＱｏＳ）要件に基づいて区分化する。より遅い（おそらくは）レイテンシ要件を有する高スループット・データは、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚチャネルを使用して通信されてよい。より速いレイテンシ要件を有する低スループット・データは、ＴＶＷＳチャネルを使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、すべてのアップリンク動作および他のすべてのＣＳＭＡ／ＣＡ制御シグナリングは、ＴＶＷＳチャネル上で行われてよい。というのは、これらの動作は一般に、より低スループットだからである。ＷＩＦＩアップリンクは、使用されなくてよく、または、外部干渉（例えば他のアクセス・ポイントからの）の定期的なキャリア検知を実施するのに使用されてよい。
【００３９】
ＴＶＷＳダウンリンクに関しては、ダウンリンクは、ＣＳＭＡ／ＣＡシグナリングと、ＢＴＳ  ＡＣＫおよびＲＴＳ／ＣＴＳを含めたチャネル制御機能とをブロードキャストすることができる。ＴＶＷＳアップリンクに関しては、アップリンクは、チャネル帯域幅がより小さいことがあるので、より低い帯域幅のアップリンク・データを、より低いスループット・レートで送信することができる。アップリンクは、例えば、受信されたダウンリンク・データに肯定応答するためのユーザ・デバイスからのＡＣＫや、ＲＴＳ／ＣＴＳなど、ＭＡＣによって必要とされるすべてのシグナリングを搬送することができる。ＴＶＷＳアップリンクは、例えば、ＤＩＦＳの間の待機／検知や、ランダム／指数関数的バックオフ間隔や、新しいユーザ・デバイスからのビーコンをリッスン（listen）することなど、ＭＡＣによって必要とされるすべてのＣＳＭＡ／ＣＡバックオフに従うことができる。
【００４０】
例示的な入来ユーザ（Incoming User）・デバイス管理手順
図８は、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、アクセス・ポイントにおいて入来ユーザ・デバイスを管理するための手順を示す流れ図である。ブロック８０５で、アクセス・ポイント・システムは、ＴＶＷＳを介して新しいユーザ・デバイスを認識することができる。新しいユーザが検出されていない場合は、アクセス・ポイントは、ブロック８１０で、（例えば、クライアント・デバイスの場所に応じて随時のビーム・ステアリングされた伝送で補足された、標準的な全方向性８０２．１１ａｃ／８０２．１１ａｆ動作を介して）既存の指向性および非指向性クライアントを管理することができる。
【００４１】
ブロック８１５で新しいユーザが検出された場合は、システムは、ブロック８２０で、（例えば、パケット内容自体から、またはジオデータベースを参照することによって）ユーザ・デバイスの場所をＴＶＷＳデータから確認できるかどうかを決定することができる。ブロック８１５でユーザの場所をＴＶＷＳデータに基づいて推測することができない場合は、ブロック８２５で、システムは、振幅／受信機指向性に基づいて、ユーザ・デバイスの場所を確認しようとすることができる（例えば、複数のＴＶＷＳアンテナが利用可能な場合、システムは、信号の到着時間、および受信された振幅に基づくユーザまでの距離を比較することによって、指向性を決定しようとすることができる）。ＴＶＷＳ受信機指向性に基づいてユーザ場所を検出することができる場合、システムは、ブロック８３０で、ユーザの場所を推測することができる。
【００４２】
ユーザの場所が識別され、（例えば、指向性ＷＩＦＩの範囲内にある、十分に正確な場所決定を有する、など）ブロック８３５でユーザの場所が指向性通信に適することがわかった場合は、システムは、ブロック８４０で、新しいクライアントを指向性通信に適すると指定することができる。ブロック８４５で、システムは、新しいデバイスの場所に基づいて、かつ／またはエリア中の他のユーザ・デバイスの場所に基づいて、新しいデバイスに対する適切なビーム・ステアリング／フォーミング・パラメータを決定することができる。
【００４３】
新しいユーザ・デバイスの場所を確立することができなかった場合は、いくつかの実施形態は、ブロック８５０で、全方向性ＷＩＦＩ通信が新しいユーザ・デバイスにとって十分となるかどうかを決定しようとすることができる。新しいデバイスが全方向性範囲内にある場合は、ブロック８６０で、ＷＩＦＩ通信を使用することができる。対照的に、ブロック８５５では、デバイスとの通信は、ＴＶＷＳ上のみで継続することができる。次いで、ブロック８６５で、ユーザ・デバイスをネットワークに加入させることができる。新しいデバイスの指定は、ブロック８１０で、ネットワーク内の既存デバイスの管理中に定期的に再評価されてよい。
【００４４】
例示的な指向性管理手順
図９は、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、アクセス・ポイントにおいてユーザ・デバイスを指向的および全方向的に管理するための手順を示す流れ図である。ブロック９０５で、システムは、全方向性クライアントを処理することができる（例えば、イーサネット（登録商標）・プロトコルに従って全方向性ＷＩＦＩネットワーク上でこれらと通信する）。ブロック９１０で、処理すべき指向性クライアントがある場合は、システムは、ブロック９１５で、次の指向性クライアントを検討することができ、ブロック９２０で、このクライアントへのビーム・ステアリングを実施することができる。望まれるなら、いくつかの実施形態では、ブロック９２５で、（例えば、近くのユーザ・デバイスまたはアクセス・ポイントとの干渉を回避するために）ビーム・フォーミングを実施することもできる。ブロック９３０で、指向性ＷＩＦＩ信号を介した、アクセス・ポイントからユーザ・デバイスへのダウンリンク通信を実施することができる。ブロック９３５でアップリンク・クライアント・データが新しい位置を反映する場合は、システムは、ブロック９４０で、新しい相対的位置に基づいて、対応するビーム・ステアリング／フォーミングを調節することができる。アップリンク・データに基づく調節は、いくつかの実施形態では、各ビーム・ステアリング／フォーミングの前に行われてよいことを認識するであろう。いくつかの実施形態では、調節は、アップリンク・データにかかわらず行われてよく、例えば、環境の変化、ジオデータベース中の新しいデータ、帯域幅需要の変化などに基づいて行われてもよい。
【００４５】
チップセット転用（Chipset Repurposing）
本明細書で言及されたように、ＷＩＦＩ機能とＴＶＷＳ機能の両方を提供するチップセットを使用する場合もあり、または、個別のＷＩＦＩアビリティとＴＶＷＳアビリティを提供する複数のチップセットを使用する場合もある。しかし、様々な実施形態は、そうではなく、既存のＷＩＦＩ／無線チップセット（例えば、ＷＩＦＩ機能のみを提供するもの）を転用して、ＴＶＷＳなど、より低スペクトルのエリアで動作させようとする。様々な実施形態は、これを種々の方式で達成することを検討する。
【００４６】
チップセット転用−例示的方式１−ダウンコンバージョン
いくつかの実施形態では、ＷＩＦＩ機能性のみに向けて構成されたチップセットを使用して、信号がダウンコンバートされる。これは、信号帯域幅を維持することができるが、異なる搬送波周波数を提供することができる（例えば、搬送波周波数を５００ＭＨｚにシフト・ダウンするが、変調器においてダウンクロックすることによって信号を絞りもする）。いくつかの実施形態は、周波数領域内でサンプリングして、チャネル搬送波を６０ＭＨｚチャンクに狭め、次いで、これらのチャンクをより低い周波数に下げる。いくつかの実施形態は、チャネル・ボンディング（channel bonding）を実施する（例えば、アンテナ・インタフェースを結合してスループットを改善する）。複数のチャネル搬送波をボンディングに使用することができ、例えば、あるチャネル搬送波が、隣接するチャネル搬送波をボンディングするか、または複数の帯域にわたって集約することができる。
【００４７】
図１０は、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、８０２．１１ａｃ機能性から８０２．１１ａｆ機能性に変換するためのダウンコンバージョンを示す周波数図である。いくつかの実施形態は、８０２．１１ａｆ機能性の側面を、７．５倍にダウンクロックされた８０２．１１ａｃの４０ＭＨｚチャネルＰＨＹを使用して具体化される。これは、約７．５倍長いシンボル／ＧＩ継続時間の、６ＭＨｚ、７ＭＨｚ、または８ＭＨｚチャネルを生成することができる。２つの間のスペクトル効率は、８０２．１１ａｃの場合と同様であり得る（ただし、いくつかの事例では、より長いシンボル時間のせいでわずかに劣ることがある）。しかし、データ・レートは、（例えば、チャネル帯域幅がより小さいので）相応にスケールダウンすることができる。
【００４８】
８０２．１１ａｃから８０２．１１ａｆへの遷移時、１４４個の搬送波は、より広く分離されることがある。副搬送波分離は減少することがあるが、シンボル継続時間／ガード・インターバルは増加することがある（例えば、８００ｎｓから６μｓに）。スペクトル効率は減少することがあり（例えば約１２％）、チャネル帯域幅もまた減少することがある（例えば、４０ＭＨｚから６ＭＨｚに）。データ・レートは、チャネル帯域幅に伴って直線的にスケールすることがある。したがって、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚチャネルとＴＶＷＳチャネルとの間のトラフィック割振りは、これらの異なるパラメータを考慮することができる。
【００４９】
８０２．１１ａｆは、ジオロケーション・データベース（例えば、実際の場所の５０ｍ内の）および／またはスペクトル検知を具体化することによって、スペクトル共有を提供することができる。８０２．１１ａｆは、４Ｗ、または２Ｗ＋２Ｗまでのチャネル・ボンディングをサポートすることができる（ここで、領域中のＴＶチャネル幅に基づき、Ｗ＝６ＭＨｚ〜８ＭＨｚである）。図１１は、いくつかの実施形態で関連する場合があるような、２０〜４０ＭＨｚチャネル、ＳＩＳＯを用いた、８０２．１１ａｃについての理論的データ・レートを示す表である。図１２は、いくつかの実施形態で関連する場合があるような、６、７、８ＭＨｚチャネル、ＳＩＳＯを用いた、８０２．１１ａｆについての理論的データ・レートを示す表である。
【００５０】
チップセット転用−例示的方式２−多入力多出力（ＭＩＭＯ）
８０２．１１ａｆはまた、ＭＩＭＯ伝送（４個までの空間ストリーム）もサポートすることができる。したがって、いくつかの実施形態は、帯域幅に４を掛けるために、４個までの空間ストリームを有する。ＷＩＦＩは、ＴＶＷＳよりも高いスループットを有するので、（例えば、ユーザがビデオをストリーミングするとき）データ集約的なダウンリンクに使用されてよく、他方、ユーザ・デバイスからアクセス・ポイントへの、より低いスループット／帯域幅のアップリンクは、（例えばデュアルモード・チップセットを使用して）ＴＶＷＳを使用することができる。いくつかの実施形態は、ＱｏＳ評価を実行して、ＷＩＦＩとＴＶＷＳのどちらを使用するかを決定することができる。ＴＶＷＳは、かなりの物理的範囲を提供することができ、したがって、いくつかのタスクにはＷＩＦＩよりもよく適することがある。
【００５１】
信号対干渉雑音（Signal-To-Interference-Plus-Noise : ＳＩＮＲ）表
図１３は、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、様々なＳＩＮＲおよびモードについてのレート関係を示す表である。ＳＩＮＲが提供されれば、システムは、対応するレートをレート表から選ぶことができる。ＴＶＷＳとＷＩＦＩのいずれかにおけるチャネルの競合比を考慮に入れることができ、それに基づいて、達成可能な最大レートを選ぶことができる。ＳＩＮＲ測定方法およびレート表フォーマットは、ハードウェア特有とすることができる。例えば、これらは、何らかの所望の性能レベルを達成するための、チップセット設計者の具体化に基づくことができる。
【００５２】
アクセス・ポイント機能
アクセス・ポイントは、１つまたは複数のＴＶＷＳ送受信機（５００ＭＨｚ〜７００ＭＨｚ）、および１つまたは複数のＷＩＦＩ送受信機（２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚ）を有することができる。
【００５３】
ユーザ機器（ＵＥ）機能
ＵＥ機能（すなわちユーザ・デバイス機能）は、ＷＩＦＩ単独の動作が実施されることになるか、それともＷＩＦＩとＴＶＷＳの動作が実施されることになるかに基づいて、アクセス・ポイントによって決定されてよい。
【００５４】
ＵＥ機能−ＷＩＦＩのみ
少なくとも１つのＷＩＦＩチャネル上での、アクセス・ポイントによる動作は、いくつかの実施形態では、必要とされる最小能力であってよい。最高の後方互換性のためには、２．４ＧＨｚ  Ｗｉ−Ｆｉが想定されてよく、これは本明細書では８０２．１１ａｃと呼ばれる。しかし、いくつかの実施形態では、８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎもまた含まれることがある。
【００５５】
ＵＥ機能−ＷＩＦＩのみ−アクセス・ポイント構成＃１
これらの実施形態では、２．４ＧＨｚ送受信機が、このネットワーク中のクライアントとの標準的な８０２．１１ａｃ  Ｗｉ−Ｆｉを実施するのに専用にされてよい。すべての実施形態が２．４ＧＨｚを採用するわけではなく、その代りに５ＧＨｚを使用することもできる。いくつかの実施形態は、２．４ＧＨｚチャネルと５ＧＨｚチャネルの両方を使用することができる。
【００５６】
ＵＥ機能−ＷＩＦＩおよびＴＶＷＳ
いくつかの実施形態では、ＵＥは、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ、およびＴＶＷＳ（８０２．１１ａｆ）動作が可能であってよい。チップセットは、この３つのスペクトル帯域をカバーするトライバンドとすることができる。
【００５７】
ＵＥ機能−ＷＩＦＩおよびＴＶＷＳ−アクセス・ポイント構成＃２
この構成では、データ・レートが８０２．１１ａｆのデータ・レートを超える間（例えば、クライアントがＢＴＳに非常に近いとき）は、２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚ上の通常の８０２．１１ａｃ  Ｗｉ−Ｆｉが採用されてよい。８０２．１１ａｆのデータ・レートが８０２．１１ａｃのデータ・レートを超えるとき（例えば、クライアントがＢＴＳから遠く離れているとき）は、８０２．１１ａｆがその代りに適用されてよい。図１４は、いくつかの実施形態で生じる場合があるような、レート・スケーリングのための手順を示す流れ図である。いくつかの実施形態における、ＴＶＷＳ構成とＷＩＦＩ構成との間で「行ったり来たりする（ping-ponging）」（例えば、ＴＶＷＳ上とＷＩＦＩ上のデータ・レートが概して同じであるときに、望まれるよりも頻繁に標準間で切り換わる）ことを防止するために、示されるようにヒステリシス・ウィンドウをアクセス・ポイントにおいて採用することができる。ヒステリシス条件を適用するのではなく、レートが釣り合っており輻輳がないときはＴＶＷＳまたはＷＩＦＩがデフォルトとして優先的に選択されてもよい。いくつかの実施形態は、開示される特徴を、トライバンドＴＶＷＳチップ・ベンダによるＭＡＣレイヤの論理的実装形態として具体化する。様々な実施形態は、構成＃１との後方互換性を有することができる。
【００５８】
この例示的な手順では、ブロック１４０５で、システムは、ＷＩＦＩおよびＴＶＷＳの信号対雑音比（ＳＩＮＲ）を測定することができ、また、可能性のあるチャネル競合があればそれを検出することもできる。ブロック１４１０で、次いでシステムは、決定されたＳＩＮＲおよびチャネル競合に基づいてレート表にアクセスして、適切なレートを決定することができる。ブロック１４１５で、表から決定される最高の利用可能なレートがＷＩＦＩに対するものである場合は、システムは、ブロック１４４０で、ヒステリシス・ウィンドウを超えたかどうかを決定することができる。ヒステリシス・ウィンドウを超えた場合は、ブロック１４４５で、ＷＩＦＩを使用することができ、通信セッションの継続時間全体にわたって定期的にＴＶＷＳ評価を行うことができる。
【００５９】
そうではなく、ブロック１４１５でＴＶＷＳが可能な最高のレートを提供すると決定された場合は、システムは、ブロック１４２０で、ＷＩＦＩビーム・ステアリングが利用可能かどうかを決定することができる（いくつかの実施形態では、ステアリングが適切かどうかを決定するために、この段階でビーム・ステアリング品質を評価することができる）。ステアリングが利用可能／適切である場合は、ブロック１４２５で、アクセス・ポイントは、ビーム・ステアリングを適用してクライアントと通信することができる。対照的に、ビーム・ステアリングが利用可能でない／不十分である場合は、システムは、ブロック１４３０で、ヒステリシス・ウィンドウを出たかどうかを決定することができる。ヒステリシス・ウィンドウを出た場合は、ブロック１４３５で、ＴＶＷＳを使用することができ、通信セッションの継続時間全体にわたって定期的にＷＩＦＩ評価を行う。
【００６０】
ＵＥ機能−ＷＩＦＩおよびＴＶＷＳ−アクセス・ポイント構成＃３
上記の２つのアクセス・ポイント構成で採用され得る時分割複信（ＴＤＤ）通信とは異なり、いくつかの実施形態は、周波数分割複信（ＦＤＤ）通信メカニズムを具体化する。いくつかの特定の機能にはＴＶＷＳ周波数が使用されてよく、相補的な機能セットには２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚ周波数が使用されてよい。スペクトル周波数帯域への機能の割振りは、状況に基づいて適応されてよく、完全に明瞭ではないことがある。明確にするために、２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚ周波数を、本明細書では、「高帯域」と呼ぶことがあり、ＴＶＷＳ周波数を「低帯域」と呼ぶことがある。
【００６１】
アクセス・ポイントにおける周波数帯域への機能の割振りの、１つの可能な割振りでは、低帯域は、通常の８０２．１１  ＣＳＭＡ／ＣＡ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）機能性を具体化することができる。これらの「制御」機能は、チャネル・アクセス制御に必要とされるすべてのメカニズム（ＡＣＫ、バックオフ、ＲＴＳ／ＣＴＳなど）を含むことができる。
【００６２】
高帯域は、修正されたＴＤＭＡ  ＭＡＣを具体化することができる。このＭＡＣは、キャリア検知および衝突回避、または事前スケジュールされた（決定性の）タイムスロットを使用しないことがある。その代り、ＭＡＣは、低帯域からそれに搬送された「制御」情報に従って、すべてのセル内競合に対処することができる。セル間競合（他のネットワークとの干渉）の場合は、高帯域送受信機は、伝送を定期的に停止して外部ネットワークからの干渉を検知することができ、干渉のないチャネルに変更するかまたは構成＃２に戻ることができる。
【００６３】
高帯域の範囲を拡大するために、アクセス・ポイントは、高帯域送受信機のための指向性アンテナを使用することができる。このアンテナは、従来のフェーズド・アレイを採用して、所望の特定方向のアンテナ利得を達成することができる。アンテナ・アレイの決定性ビーム・ステアリングが、任意の所望のＵＥの方向のアンテナ利得を可能にすることができる。この場合、所望の方向のアンテナ利得を達成するために、アナログ−ディジタル変換（ＡＤＣ）の前に、複数のアンテナからのＲＦ信号が結合されてよい。また、複数の送信／受信チェーン（例えば、ＡＤＣの後で信号がこれらのチェーン中で結合される）も採用して、（例えばディジタル信号処理ビーム・フォーミングを介して）ＳＩＮＲ利得を達成することができ、または（例えばＭＩＭＯを介して）容量利得を達成することができる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、ＴＶＷＳ機能を有するユーザ・デバイスと有さないユーザ・デバイスとの混合がネットワーク上にある場合は、以下のようになる。ａ）ＴＶＷＳ送受信機を有さないユーザ・デバイスに対しては、システムは、構成＃１に従うことができ、（最も一般的には）２．４ＧＨｚ送受信機が通常のＴＤＤ  Ｗｉ−Ｆｉに使用されてよい。ｂ）ＴＶＷＳ送受信機を有するユーザ・デバイスに対しては、５ＧＨｚ送受信機が、本明細書で考察されたＦＤＤ通信に使用されてよい（この場合、「高帯域」は５ＧＨｚスペクトルのみを指す）。
【００６５】
ユーザ・デバイスにおけるアンテナは、全方向性または指向性であることがある。いくつかの実施形態では、新しいクライアントがネットワークに参加するとき、手順は、（例えば低帯域周波数を介した）通常のＷＩＦＩ  ＭＡＣプロトコルに従うことができる。クライアントが低帯域周波数の範囲外にある場合は、クライアントはネットワークに参加することができない。クライアントは、ネットワークへの参加時にジオロケーション情報をアクセス・ポイントに提供することができ、または（例えば、一意の識別子を提供することによって）アクセス・ポイントにジオロケーション・データベースを参照させることができる。クライアントがそのジオロケーションを認識することは、いくつかの実施形態では、ＴＶＷＳスペクトルを使用する必要条件である。この情報は、いくつかの実施形態では、高帯域放射パターン・ビームをクライアントのジオロケーションの方に向けるために、転用されてよい。
【００６６】
周波数帯域への、他の様々な可能な機能割振りが、このネットワーク・トポロジおよびインフラストラクチャと整合する。例えば、何らかの所定の性能指数を使用して、機能が低帯域と高帯域とに動的に割り振られてよい。図１４は、この性能指数がＳＩＮＲである場合の例を示すが、これは、ＷＩＦＩ  ＭＡＣにおいて現在採用されている他のチャネル品質インジケータであってもよく、または、総スループットなど、何らかのより高いレイヤの測定値であってもよい。
【００６７】
コンピュータ・システム
図１５は、実施形態のうちのいくつかの特徴を実装するために使用され得る、コンピュータ・システムを示すブロック図である。コンピューティング・システム１５００は、１つまたは複数の中央処理ユニット（「プロセッサ」）１５０５と、メモリ１５１０と、入力／出力デバイス１５２５（たとえば、キーボードおよびポインティング・デバイス、ディスプレイ・デバイス）と、ストレージ・デバイス１５２０（たとえば、ディスク・ドライブ）と、ネットワーク・アダプタ１５３０（たとえば、ネットワーク・インターフェース）とを含むことができ、これらは、インターコネクト１５１５に接続されている。インターコネクト１５１５は、任意の１つまたは複数の別個の物理バス、ポイント・ツー・ポイント接続、または、適切なブリッジ、アダプタ、もしくはコントローラによって接続されたその両方を表現する抽象概念として図示されている。したがって、インターコネクト１５１５は、たとえば、システム・バス、周辺コンポーネント・インターコネクト（ＰＣＩ）バスもしくはＰＣＩエクスプレス・バス、ハイパートランスポート・バスもしくは工業規格アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、スモール・コンピュータ・システム・インターフェース（ＳＣＳＩ）バス、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）、ＩＩＣ（Ｉ２Ｃ）バス、または「ファイヤワイヤ」とも呼ばれる、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）規格１３９４バスを含むことができる。
【００６８】
メモリ１５１０およびストレージ・デバイス１５２０は、さまざまな実施形態の少なくとも一部を実装する命令を記憶することができる、コンピュータ可読記憶媒体である。加えて、データ構造およびメッセージ構造が、データ送信媒体、たとえば、通信リンク上の信号を介して、記憶される、または送信されてよい。さまざまな通信リンク、たとえば、インターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク、またはポイント・ツー・ポイント・ダイヤル・アップ接続が使用されてよい。こうして、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読記憶媒体（たとえば、「非一時的な」媒体）およびコンピュータ可読送信媒体を含むことができる。
【００６９】
メモリ１５１０に記憶された命令は、上で説明されたアクションを遂行するようにプロセッサ１５０５をプログラムするために、ソフトウェアおよび／またはファームウェアとして実装され得る。いくつかの実施形態において、そのようなソフトウェアまたはファームウェアは最初に、コンピューティング・システム１５００を通して（たとえば、ネットワーク・アダプタ１５３０を介して）、遠隔システムからダウンロードすることによって、処理システム１５００に提供されてよい。
【００７０】
本明細書で導入されたさまざまな実施形態は、たとえば、ソフトウェアおよび／もしくはファームウェアでプログラムされたプログラマブル回路（たとえば、１つもしくは複数のマイクロプロセッサ）によって、または完全に特殊目的ハードワイヤード（非プログラマブル）回路において、あるいはそのような形態の組合せにおいて実装され得る。特殊目的ハードワイヤード回路は、たとえば、１つまたは複数のＡＳＩＣ、ＰＬＤ、ＦＰＧＡ、その他の形態であってよい。
【００７１】
備考
上の説明および図面は、例証であり、限定としてみなされるべきではない。数多くの固有の詳細が、本開示の徹底理解を提供するために説明されている。しかしながら、一定の事例において、よく知られた詳細は、本説明を曖昧にするのを回避するために説明されていない。さらに、実施形態の範囲から逸脱せずに、さまざまな改変形態がなされてもよい。
【００７２】
本明細書における「一実施形態」または「実施形態」という言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。本明細書におけるさまざまな箇所での「一実施形態」という文言の現れは、必ずしも同じ実施形態にすべて言及しているわけではなく、別個のまたは代替の実施形態が他の実施形態を互いに排除するわけでもない。その上、いくつかの実施形態によって呈され、他の実施形態によっては呈されないことがある、さまざまな特徴が説明されている。同様に、いくつかの実施形態のための要件であり、しかし他の実施形態のための要件ではないことがある、さまざまな要件が説明されている。
【００７３】
本明細書で使用される用語は、一般に、各用語が使用される、本開示のコンテキスト内で、および固有のコンテキストにおいて、当技術分野におけるその通例の意味を有する。本開示を説明するのに使用された一定の用語は、本開示の説明に関して専門家への追加のガイダンスを提供するために、下で、または明細書の他の箇所で議論されている。便宜上、一定の用語が、たとえば、イタリック文字および／または引用符を使用してハイライトされていることがある。ハイライトの使用は、用語の範囲および意味に影響を有さない。用語の範囲および意味は、ハイライトされていてもいなくても、同じコンテキストにおいては同じである。同じ事柄が、２つ以上の言い方で言われ得ることが認められるであろう。「メモリ」は、「ストレージ」の１つの形態であり、これらの用語が、折に触れて交換可能に使用されてもよいことを、我々は認識するであろう。
【００７４】
その結果として、代替の言語および同義語が、本明細書で議論された用語のいずれか１つまたは複数のために使用されてよく、本明細書においてある用語が詳述または議論されるか否かには、いずれの特殊な重要性も置かれないことになる。一定の用語については同義語が提供される。１つまたは複数の同義語の列挙は、他の同義語の使用を除くものではない。本明細書で議論されるいずれの用語の例も含んだ本明細書のどこにおける例の使用も、例証のみであり、本開示の、またはいずれの例示された用語の範囲および意味をさらに限定することは意図されていない。同じように、本開示は、本明細書において与えられたさまざまな実施形態に限定はされない。
【００７５】
本開示の範囲のさらに限定することを意図することなく、本開示の実施形態による機器、装置、方法の例、およびそれらの関係した結果が、上で与えられている。タイトルまたはサブタイトルは、読者の便宜のための例において使用されてよく、本開示の範囲を限定すべきでは決してないことに留意されたい。別段定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的な用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって普通に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合には、定義を含めて本文書が統制することになる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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