JP2005531202A - 無線ローカル・エリア・ネットワーク・リピータ - Google Patents

Abstract

リピータ（２００）は、無線ネットワークの第１通信デバイス（１００）と第２通信デバイス（１０５）との間の無線通信を、データ送信用時分割二重プロトコルを使用して円滑にする。リピータ（２００）は、少なくとも２つの双方向通信周波数のうちのいずれかの周波数の信号を同時に受信する受信機（３１０，３１５）を含む。信号検出器（３６２）は、受信機（３００，３１０，３１５）に動作的に接続され、信号が２つの双方向周波数のうちの少なくとも一方の周波数についてのものかどうかを判断する。周波数変換器（３２０，３２１，３２３，３２４，３６０，３６１）は、双方向周波数のうちの一方の周波数の信号を双方向周波数のうちの他方の周波数の変換信号に変換する。送信機（３００，３２５，３３０，３３５，３４５，３５０）は、前記双方向周波数のうちの他方の周波数の変換信号を送信する。

Description

本発明は、概して無線通信に関し、特に、無線ネットワークの接続範囲を増大するリピータに関する。
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００２年６月２１日の出願であって出願番号６０／３９０，０９３により認識される「ＷＬＡＮリピータ」と題する仮出願に関し、かつ、この仮出願の優先権を主張するものである。

通常ＷＬＡＮと呼ばれる無線ローカル・エリア・ネットワークの幾つかの標準プロトコルは、広く利用されるようになっている。これらの標準プロトコルは、８０２．１１（８０２．１１無線標準に示される）、ホームＲＦ、及びブルートゥース等のプロトコルを含む。これまでに最も商業的に成功を収めた標準無線プロトコルは、８０２．１１ｂプロトコルである。

上記標準無線プロトコルを利用する製品仕様には共通して、例えば１１ＭＢＰＳのオーダーのデータレート、及び例えば１００メートルのオーダーの通信距離が示されているが、これらの性能レベルは、ほとんど実現されていない。この性能不足は、ＲＦ信号の放射経路における減衰に起因しており、これらのＲＦ信号は通常、室内環境では２．４ＧＨｚの範囲である。ベース（ゲートウェイ）から受信機までの距離は、通常、一般家庭に必要な接続範囲よりも短く、１０〜１５メートルに過ぎない。また、牧場風の家又は２階建ての家等の分割間取図に従った、又はＲＦ信号を減衰させる材料から作製された構造では、無線接続を必要とする複数のエリアは、物理的に、例えば８０２．１１プロトコル・ベース・システムの通信距離を超える距離だけ離れてしまうことがある。最後に、上述の標準無線プロトコルのデータレートは、信号強度に依存する。接続エリア内の距離が長くなると、無線システムの性能は通常低下する。

無線システムの通信距離を増大する一つの方法は、リピータを使用することである。このことは、移動無線産業では通常に実践される方法である。非常に面倒なことは、システム受信機及び送信機が、８０２．１１又は８０２．１６ＷＭＡＮ無線プロトコルを利用するＷＬＡＮの場合に、同じ周波数で動作することである。このような動作は通常、時分割二重化と呼ばれる。この動作は、受信帯域及び送信帯域が二重周波数オフセット分だけ分離されるようなＩＳ−１３６標準，ＩＳ−９５標準又はＩＳ−２０００標準に基づくシステム等の多くのセルラー・リピータ・システムの動作とは大きく異なる。周波数分割二重化によって、リピータ動作が受信機チャネル及び送信機チャネルが同じ周波数で伝送される場合よりも容易になる。

しかしながら、受信チャネル及び送信チャネルを周波数ではなく時間により分離するセルラー・モバイル・システムが存在する。このシステムは、スケジュール化された時間を利用して特定のアップリンク／ダウンリンク伝送を行なう。このシステム用のリピータは、送信時間及び受信時間が基地局によって良好に認識され、送信されると、容易に構築される。これらのシステムの受信機及び送信機は、物理的分離、アンテナパターン、又は偏光分離を含むあらゆる手段によって分離することができる。

ＷＬＡＮプロトコルが有するランダム・パケット方式では、受信期間及び送信期間が定まらない。各無線ネットワーク・ノードのパケットは、自動的に生成され、送信されるので、一時的な予測が行なえない。衝突回避／ランダム・バックオフ・プロトコルと呼ばれるプロトコルを使用して、２つのユニットが、それぞれのパケットを同時に送信する現象を防止するようにしている。８０２．１１標準プロトコルの場合、この機能は、分散制御機能（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＤＣＦ）と呼ばれる。

ＷＬＡＮリピータは、上述の自動伝送機能に起因する固有の制約を有するので、特定の解決手段を必要とする。別の固有の必要条件は、これらのリピータが受信用及び送信用に同じ周波数を使用するので、或る形式の分離を受信側装置の受信機と送信機との間で行なう必要がある。既存のＣＤＭＡシステムは、指向性アンテナを用い、受信アンテナ及び送信アンテナを物理的に分離して、この分離を実現する方式を採用するが、このような技術は、長いケーブルの引き回しが望ましくないか、又は非常にコストがかかる家庭等の多くの動作環境におけるＷＬＡＮリピータとしては実用的ではない。

本発明の無線リピータは、自動送信及びトランシーバ分離に関する上に説明した問題を特定の周波数検出及び変換方法を使用して解決する。無線リピータによって２つのＷＬＡＮユニットは、パケットを第１デバイスが使用する第１周波数チャネルから第２デバイスが使用する第２周波数チャネルに変換することにより通信することができる。変換を第１周波数チャネルから第２周波数チャネルに向けて行なうか、第２周波数チャネルから第１周波数チャネルに向けて行なうかの方向は、リアルタイム構成に依存する。リピータは、両方のチャネルをモニターして送信を行ない、一つのチャネルを通しての送信が検出されると、受信信号を、この信号が送信される他のチャネルに変換する。

従って、本発明の無線リピータは、送信機と受信機との間の高速通信を可能にする。これらの送信機及び受信機は、本発明の無線リピータを用いない場合には、従来のＷＬＡＮ環境では互いに絶縁されることとなる。また、リピータは、小型で比較的安価であり、送信をモニターし、かつ送信に応答することにより、自動送信を防止する。

図１を参照すると、イーサネット接続、Ｔ１ライン、広帯域無線接続、又はデータ通信を提供するいずれの電気接続とすることもできる広域接続１０１が示されており、この広域接続１０１は、無線ゲートウェイ、即ちアクセス・ポイント１００に接続される。無線ゲートウェイ１００は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコル、Ｈｙｐｅｒｌａｎプロトコル、又は他の無線通信プロトコルに基づくＩＥＥＥ ８０２．１１パケット又は信号等のＲＦ信号をクライアント・デバイス１０４，１０５に送信する。これらのクライアント・デバイスは、パーソナル・コンピュータ、情報携帯端末（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）か、又は上述の無線プロトコルのうちの一つにより他の同様なデバイスと通信する機能を備える他のデバイスとすることができる。クライアント・デバイスの各々に至るそれぞれの伝搬経路、即ちＲＦ経路が、１０２、１０３として示される。

ＲＦ経路１０２を通して搬送される信号は、十分な強度を有しており、クライアント・デバイス１０４と無線ゲートウェイ１００との間の高速データパケット通信を維持する。一方、ＲＦ経路１０３を通して搬送され、クライアント・デバイス１０５に向けられる信号は、壁１０６等の構造上の障壁を通過して或るポイントに到達しようとする際に減衰し、この場合、このポイントでは、もし無線リピータ２００が無いとすると、データパケットは、ほとんどどの方向においても受信することができない。この構造及び動作については以下に説明することとする。

クライアント・デバイス１０５との接続を強化し、及び／又はクライアント・デバイス１０５への通信データレートを増大するために、無線リピータ２００は、第１周波数チャネル２０１を介して無線ゲートウェイ１００から送信されるパケットを受信する。無線リピータ２００は、例えば２．５インチ（６．３５センチメートル）×３．５インチ（８．８９センチメートル）×０．５インチ（１．２７センチメートル）の寸法を有し、かつ標準電気コンセントに接続することができ、１１０Ｖ交流電力で動作する機能を備えることが好ましい。無線リピータ２００は、パケットが第１周波数チャネル２０１によって伝送されていることを検出し、パケットを受信し、このパケットをより大きな電力で第２周波数チャネル２０２を通して再送信する。従来のＷＬＡＮ動作プロトコルとは異なり、クライアント・デバイス１０５は、無線ゲートウェイ１００が第１周波数チャネル２０１で動作しているにもかかわらず、第２周波数チャネル２０２で動作する。返信パケット動作を行なうために、無線リピータ２００は、クライアント・デバイス１０５から送信されるパケットが第２周波数チャネル２０２上のものであることを検出し、第２周波数チャネル２０２でパケットを受信し、パケットを第１周波数チャネル２０１で再送信する。次に、無線ゲートウェイ１００は、第１周波数チャネル２０１上でパケットを受信する。このようにして、無線リピータ２００は、信号を同時に受信及び送信するだけでなく、無線ゲートウェイ１００による接続範囲及び性能をクライアント・デバイス１０５にまで拡張する機能を備える。

また、無線リピータ２００を同様な方法で利用して、ピア・ツー・ピア・ネットワークにおける一つのクライアント・デバイスから別のクライアント・デバイスへの通信を強化することができることを理解されたい。互いに分離された多くのユニットが在る場合、無線リピータ２００は無線ハブとして機能し、このハブによって２つの異なるグループのユニットが通信することができ、このハブが無い場合には、標準のＲＦ伝搬及び標準のＲＦ接続範囲ではユニット間の通信は不可能になる。

図２は、無線リピータ２００の詳細を示している。無線リピータ２００の主要な特徴は、信号を受信し、受信信号の周波数を第１の双方向周波数から第２の双方向周波数に殆ど信号歪みが生じないように変換する機能である。この機能は、高速に信号を検出し、適切な制御動作を決定するに十分な時間だけ受信信号を遅延させることにより実現される。

無線波は、図１のクライアント・デバイス１０４，１０５等の種々の無線デバイスから伝搬し、アンテナ３００に入射し、そこで、この技術分野の当業者には公知であるように、電磁波として電圧変換器に入力する。好適な実施形態では、このアンテナは、着目する周波数帯域に周波数帯域が調整され、かつ一致した単一の指向性アンテナとすることができる。他の実施形態は、これらには限定されないが、指向性平面アンテナ、デュアル構成のアンテナ素子、偏波アンテナ素子、及び指向性アレイを含む。

図２に示すアンテナ３００は、受信無線波を電圧信号に変換し、この電圧信号をアイソレータ３０５に送信する。別の構成として、アイソレータは、利用するアンテナの構成によっては設けなくてもよい。２つのこのようなアンテナ構成について以下に説明する。アイソレータ３０５によって信号がアンテナ３００から低雑音増幅器（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＬＮＡ）３１０に到達し、電力増幅器３２５からアンテナ３００に到達することができるが、アイソレータ３０５は、ＬＮＡ３１０を電力増幅器３２５から遮蔽又は絶縁する。アイソレータ３０５の他の実施形態は、サーキュレータ、指向性結合器、分離器、及びスイッチを含むことができるが、これらには限定されない。例えば、スイッチは、図４に示すようなデュアルの指向性アンテナ構成で使用することができる。アンテナ３００により受信及び変換され、アイソレータ３０５を通過する信号は、ＬＮＡ３１０に供給される。このＬＮＡ３１０は、信号を増幅し、その時点での雑音レベルを設定する。ＬＮＡ３１０により増幅された信号は、ＲＦ分離器３１５に供給され、ＲＦ分離器は、ＲＦ電力分離機能又はＲＦ電力結合機能を信号に対して実行して、信号を分離して、２つの異なる経路に入力する。分離器３１５は、指向性結合器か、又は１つの信号を２つの信号に分離する機能を備えるデバイスであればどのようなデバイスとすることもできる。

この時点で、この技術分野の当業者であれば、アンテナ３００、ＬＮＡ３１０及びＲＦビーム分離器３１５が、リピータ２００の受信機を構成する主要素子であることが容易に理解できるであろう。又、この技術分野の当業者であれば、アンテナ３００、電力増幅器３２５、増幅器３３０、フィルタ３３５、スイッチ３４５及びミキサ３５０が、リピータ２００の送信機を構成する主要素子であることが容易に理解できるであろう。

ミキサ３２０，３２１は周波数変換装置であり、この装置は、分離器３１５を通過してきた信号をローカル発振器３４０，３４１からＬＯ１，ＬＯ２で示される各周波数で出力される信号と混合して、中間周波数（ＩＦ）信号又は通常の低周波数信号を生成する。ローカル発振器３４０，３４１を異なる周波数ＬＯ１，ＬＯ２に調整することで、分離器３１５から供給される２つの異なる周波数の２つの異なる信号が、共通のＩＦ周波数に変換される。例えば、２つの異なる周波数Ｆ１＝２．４１２ＧＨｚ及びＦ２＝２．４６２ＧＨｚの信号が、分離器３１５からミキサ３２０，３２１にそれぞれ出力され、ミキサ３２０が低周波数側混合機能を実行し、ミキサ３２１が高周波数側混合機能を実行するとする場合、ローカル発振器３４０がＬＯ１＝２．３４２ＧＨｚに、ローカル発振器３４１がＬＯ２＝２．５３２ＧＨｚにそれぞれ調整され、これらの発振器の入力をそれぞれミキサ３２０，３２１に供給すると、ミキサ３２０，３２１から出力される信号は、それぞれ、７０ＭＨｚのＩＦに変換された周波数を有することになる。

上述の分離器３１５と同じように動作する分離器３２３，３２４は、それぞれのミキサ３２０，３２１から出力されるＩＦ信号を分離して、２つの異なる経路に入力する。分離器３２３，３２４の各々からの一方の経路は、フィルタ３６０，３６１にそれぞれ達し、分離器３２３，３２４の各々からの他方の経路は、フィルタ３６５，３６６にそれぞれ達する。

フィルタ３６０，３６１は、好ましくは、遅延を有するバンド・パス・フィルタである。フィルタ３６０，３６１は、所望の周波数成分以外の、混合処理により生じる全ての出力を取り除く。好適には、フィルタ３６０，３６１は、十分な時間遅延を有し、この時間遅延によって、検出兼制御ユニット３６２は、２つのＲＦ周波数のうちどの周波数が含まれているかを検出し、信号がフィルタ３６０，３６１の出力から利用できる前であって、検出器３７０，３７１が遅延フィルタ３６０，３６１と並列になっているときに、以下に示す制御機能を実行することができる。電気信号を遅延させる方法は、この技術分野の当業者には公知であり、表面弾性波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ：ＳＡＷ）素子等を適用できるが、これらに限定されない。しかしながら、ＲＦ信号の１次部分の一部を切り捨てることが許容される場合、フィルタ３６０，３６１は特定の遅延を必要としない。

この技術分野の当業者であれば、ミキサ３２０，３２１、分離器３２３，３２４、及びフィルタ３６０，３６１がリピータ２００の周波数変換器を構成する主要素子であることが、容易に理解できるであろう。

検出兼制御ユニット３６２のフィルタ３６５，３６６も、フィルタ３６０，３６１と同じタイプのバンド・パス・フィルタリングを実行する。主要な相違点は、フィルタ３６５，３６６が好ましくは特定の長時間遅延を持たない高速フィルタであることにある。また、この技術分野の当業者であれば、フィルタリングを実行する範囲内でフィルタリング性能を変えるということが設計上選択可能であることが理解できるであろう。しかしながら、好ましくは、フィルタ３６５，３６６がフィルタ３６０，３６１と同じレベルのフィルタリング性能を備える必要はない。この技術分野の当業者であれば、バンド・パス・フィルタ以外のフィルタ又は素子を使用して、上に説明したバンド・パス機能を実行可能であることを理解できるであろう。

電力検出器３７０，３７１は、簡易な電力検出装置であり、これらの装置は、信号がそれぞれの周波数Ｆ１、Ｆ２のいずれかで伝送されているかどうかを検出し、信号がいずれかの周波数で伝送される場合に、比例電圧出力を供給する。この機能を実行する多くのタイプのアナログ検出器を使用することができる。例えば、このような検出器には、ダイオード検出器が含まれるが、これには限定されない。このようなダイオード検出は、ＲＦ帯域，ＩＦ帯域又はベースバンドで行なわれる。簡易電力検出器よりも高性能を実現する検出器も、使用することができる。これらの検出器は、ＳＡＷ素子を使用するＲＦ又はＩＦにおける整合フィルタリングとして用いることができ、かつ、アナログ−デジタル変換後のベースバンドでの整合フィルタリング又は相関付けを行なう装置として用いることができる。電力検出器３７０，３７１を利用して、２つのＩＦチャネルのうちの一つを通して無線送信が行われているかどうかを、２つのＩＦチャネルで伝送される信号をしきい値と比較することにより判定する。このようなしきい値は、チャネルを経時的にモニターすることによって予め決めておくか、又は計算することができ、これによって雑音レベルを設定する。

また、電力検出器３７０，３７１を使用して、検出された送信の開始時間及び中止時間を判定することができる。電力検出器３７０，３７１のうちの一つが信号検出に応答して出力する比例電圧をマイクロプロセッサ３８５が使用して、以下に示すような信号の再送信を制御する。この技術分野の当業者であれば、電力検出を信号処理経路の前に、又は後ろに位置させることができることを理解できるであろう。そうすることで、信号を検出して、再送信プロセスをスイッチの切替えによりオン又はオフすることができる。又、この技術分野の当業者であれば、送信時間を判定するか、又は制限する技術を用いることが可能であることを理解できると考えられ、この技術には、再送信についての時間制限をタイマーを使用して行う方法が含まれるが、これに制限されない。

フィルタ３７５，３７６は低域通過フィルタであり、好ましくは、フィルタ３６５，３６６よりも狭い帯域を有する。フィルタ３７５，３７６は、電力検出器３７０，３７１において行われる信号検出の後に残留する高周波成分を取り除き、信号検出帯域を低くして利得処理を行なうことによって信号対雑音比を増大することが必要とされる。低域通過フィルタ３７５，３７６から出力される信号は、従来のアナログ−デジタル変換器３８０，３８１に入力される。

アナログ−デジタル変換器３８０，３８１は、ＲＦ信号の検出電力を表すアナログ信号を、この技術分野の当業者に公知の方法でデジタル信号に変換し、結果として得られるデジタル信号をマイクロプロセッサ３８５に送信する。ロジック・ステート・マシーン、デジタル信号プロセッサ又は他のデジタル処理兼制御装置として示すこともできるマイクロプロセッサ３８５は、プログラムすることにより、全ての必要な制御アルゴリズムを実行することができ、これにより、Ｆ１又はＦ２のいずれかが含まれていることを高い確度で検出し、適切な制御機能を開始することができる。

別の構成として、しきい値制御を調整可能な比較検出器（図示せず）をアナログ−デジタル変換器３８０，３８１及びマイクロプロセッサ３８５の代わりに使用することができることに注目されたい。また、更に別の構成として、マイクロプロセッサ３８５の制御出力をデジタル・ゲートに直接接続し、比較検出器の出力から直接得られるゲートへの入力にて切替えを制御することができる。また、デジタル・ロジックへの入力はマイクロプロセッサ３８５から入来するので、比較検出器の出力から供給される設定に対する制御を無効にすることができる。この場合、マイクロプロセッサ（３８５）は、ディスプレイ機能を制御し続けるが、可変利得増幅器３３０に対する制御を、アナログ信号を使用して電力検出器３７０，３７１から直接行うことが可能である。

ユーザへのフィードバックは、マイクロプロセッサ３８５が表示器３９０を通して制御することができ、この場合、表示器は、一連の発光ダイオード群とすることができるが、これに限定されない。ユーザへのフィードバックは、無線リピータ２００が許容できる位置に存在して、無線アクセス・ポイント１００及びクライアント・デバイス１０５からのいずれかの、又は両方の周波数が検出することができるか、又は、電力が無線リピータ２００に供給されていることを通知することができる。

一旦、周波数Ｆ１、Ｆ２のいずれかが検出されると、マイクロプロセッサ３８５は、スイッチ３４５，３５５を制御する。スイッチ３５５が切り替わると、ＩＦ周波数であるＦ１又はＦ２の検出信号が、周波数変換器３５０の入力に送信される。周波数変換器３５０は、ミキサ３２０，３２１と同様の別の周波数変換装置である。さらに、マイクロプロセッサ３８５は、スイッチ３４５をセットして、ローカル発振器３４０，３４１のうちの適切な一つからの信号がミキサ３５０に送信されて、周波数変換器３５０への入力におけるＩＦ周波数が、この変換器の出力において適切な周波数に変換される。

次に、無線リピータ２００の動作の一例について、上記の例における周波数Ｆ１＝２．４１２ＧＨｚ，Ｆ２＝２．４６２ＧＨｚ，ＩＦ＝７０ＭＨｚ，ＬＯ１＝２．３４２ＧＨｚ及びＬＯ２＝２．５３２ＧＨｚを使用して説明する。Ｆ１が検出されて、フィルタ３６１から出力されるものとする。スイッチ３５５が、フィルタ３６１からの入力を受信するようにセットされる。この入力は７０ＭＨｚに変換されたＦ１である。Ｆ１をＦ２＝２．４６２ＧＨｚで再送信することが要求されるので、スイッチ３４５は、ローカル発振器３４１からの信号に接続される。周波数変換器３５０の出力は、２つの成分（ＬＯ２−ＩＦ）及び（ＬＯ２＋ＩＦ）を含む。所望の成分は、ＬＯ２−ＩＦ又は２．５３２ＧＨｚ−７０ＭＨｚ＝２．４６２ＧＨｚである。周波数変換器３５０はスイッチ３４５の出力及びスイッチ３５５の出力の合計及び差を生成するので、フィルタ３３５は不所望の項を取り除く必要がある。上記の例では、不所望の項は、ＬＯ２＋ＩＦ即ち２．６０２ＧＨｚである。

フィルタ３３５は、必要なフィルタリング動作を行なう。Ｆ２が検出された場合にも、上記と同じ動作が行なわれる。合計及び差が生成されると、フィルタ３３５は不所望の成分を取り除く必要がある。変換済みで、かつフィルタリング済みの受信信号は、好ましくは、可変利得増幅器である増幅器３３０に印加される。増幅器３３０は、マイクロプロセッサ３８５の制御の下で可変利得量を加えて、増幅器３２５に供給される信号が目標送信電力範囲にあることを確実にする。増幅器３２５は、好ましくは、送信信号の最終電力増幅段である。増幅器は、その出力をアイソレータ３０５に供給し、アイソレータ３０５は、信号をアンテナ３００に供給する。次に、信号がアンテナ３００によってこの技術分野の当業者に公知の方法で電磁波即ち電波に戻るように変換される。アンテナ３００により受領された電波は、周波数変換済み、かつ電力増幅済みのものである。

上記の説明及び例では、周波数Ｆ１及びＦ２を仮に設定している。ローカル発振器３４０，３４１の周波数ＬＯ１及びＬＯ２をずらして、異なる設定チャネルとし、これらのチャネルでの電力検出をチェックすることにより、任意の周波数Ｆ１及びＦ２で動作することも可能である。一旦、チャネルが決定されると、マイクロプロセッサ３８５は、これらの周波数を使用し、全ての動作が上記のようにして行なわれる。ローカル発振器３４０，３４１の周波数の制御は、マイクロプロセッサ３８５又はユーザによる調整によって行なうことができる。ユーザが選択周波数の制御に対する調整を行なう場合、リピータは、一連のスイッチ（ロータリータイプ又は他のタイプの）を含み、技術者が設置時にこれらのスイッチに対して設定を行なって、動作周波数を指定する。

この技術分野の当業者であれば、入力信号がＲＦからデジタル信号にダウン変換される地点は、より多くの、又はより少ない機能がＲＦ領域又はデジタル領域で行なわれるように変更可能であることを理解できるであろう。また、無線ゲートウェイ（ベース・ユニット）１００又はクライアント・デバイス１０４，１０５等の複数のデバイスを本発明に使用することができる。リピータ２００は、これらのデバイスのいずれからの信号も検出及び再送信する。デバイス１００，１０４又は１０５は、再送信信号の所望の受信側デバイスが特定されることを提供するシステム・プロトコル（８０２．１１等）内で互いに通信する。従って、リピータ２００は、多くのマスター・デバイスに機能を提供することができる。

図３では、図２の構成要素と同じ構成要素を図２で使用される同じ参照番号により特定することができ、図３を参照すると、デュアル構成の直交偏波アンテナ又はクロス偏波アンテナを利用する別の実施形態が示されている。この場合、２つのアンテナ３００ｂ、３００ｃが図２の単一アンテナ３００及びアイソレータ３０５に置き換わる。本実施形態では、クロス偏波アンテナ３００ｂのうちの一つが電力増幅器３５５に接続される。逆偏波の他のアンテナ３００ｃはＬＮＡ３１０に接続される。クロス偏波アンテナ３００ｂ，３００ｃは、共に位置させるか、又はリピータ２００をパッケージングすることができる距離だけ離すことができる。直交偏波又はクロス偏波によって、ＰＡ３２５からの送信信号をＬＮＡ３１０が受信する受信信号から絶縁することができ、図２のアイソレータ３０５が実行する機能と同様な機能を実行することができる。

図４では、図２の構成要素と同じ構成要素を図２で使用される同じ参照番号により特定することができ、図４を参照すると、デュアル構成の指向性アンテナを利用する別の実施形態が示されている。本実施形態では、２つの高利得指向性アンテナ３００ｄ，３００ｅ及びスイッチ５００，５０１，５０２が図２のアンテナ３００及びアイソレータ３０５に代わって設けられる。本実施形態での前に説明された実施形態とは異なる点は、本実施形態によってリピータ２００を或る時点から次の時点までの間の時間の中間で使用することができ、さらに、リピータが高利得指向性アンテナ３００ｄ，３００ｅを使用することにより、リピータの動作に利点が生じることである。本実施形態の場合、リピータ２００は、２つの指向性アンテナ３００ｄ，３００ｅの各々を通して、これらのアンテナの各々の空間選択性に基づく受信又は送信を行なう機能を備える必要がある。

この構成においては、スイッチ５００，５０１は制御線５０３，５０５それぞれの数だけ多くの信号を受信するように設定されるので、ＬＮＡ３１０ｂ，３１０ｃをそれぞれ指向性アンテナ３００ｄ，３００ｅに接続することができる。ＬＮＡ３１０ｂ，３１０ｃは、ミキサ３２０，３２１にそれぞれ接続される。検出及びＩＦ遅延プロセスの動作は、図２に関連して説明した動作と同じである。一旦、アンテナ（例えば３００ｄ）からの信号が検出されると、制御線５０３，５０５は、ＬＮＡ３１０ｃを信号のない指向性アンテナ３００ｅから切り離し、送信期間中にアンテナ３００ｅを電力増幅器３２５に接続するように設定される。制御線５０３，５０４，５０５は、スイッチ５００，５０１，５０２をそれぞれセットするためのものであり、マイクロプロセッサ３８５に、又は前に説明したような他のデジタル制御ロジックに接続される。

本発明に関しては、本明細書において現時点での好適な実施形態を特に参照しながら詳細に説明している。しかしながら、本発明に対する変更及び変形を本発明の技術範囲及び技術思想の範囲内で実施し得ることが理解できるであろう。

本発明の好適な実施形態によるＷＬＡＮリピータを含む無線ネットワークのブロック図である。 図１に示すリピータの詳細ブロック図である。 図２に示すリピータの別のフロントエンドであって、デュアル構成の直交偏波アンテナを利用するフロントエンドの詳細ブロック図である。 図２に示すリピータの別のフロントエンドであって、デュアル構成の指向性アンテナ及びスイッチを利用するフロントエンドの詳細ブロック図である。

Claims (33)

1. 各々が時分割二重方式のデータ伝送を使用する少なくとも２つの双方向通信周波数を含むネットワーク内において第１通信デバイスと第２通信デバイスとの間の無線通信を円滑にする装置であって、
   前記少なくとも２つの双方向通信周波数の信号を同時に受信する受信機と、
   前記受信機に動作的に接続され、信号が前記少なくとも２つの双方向周波数のうちの少なくとも一つの周波数についてのものかどうかを判定する信号検出器と、
   前記双方向周波数のうちの一方の周波数の信号を前記双方向周波数のうちの他方の周波数の変換信号に変換する周波数変換器と、
   前記双方向周波数のうちの他方の周波数の前記変換信号を送信する送信機と、を備える装置。
2. 請求項１記載の装置において、前記信号検出器は中間周波数で動作する装置。
3. 請求項１記載の装置において、前記信号検出器は無線周波数の信号を検出する装置。
4. 請求項１記載の装置において、前記受信機は前記少なくとも２つの双方向周波数の前記信号を同時に第１アンテナを介して受信し、
   前記送信機は前記双方向周波数のうちの他方の周波数の前記変換信号を第２アンテナを介して送信する装置。
5. 請求項４記載の装置において、前記第１アンテナ及び第２アンテナは、互いにほぼ直交する偏波をそれぞれ有する装置。
6. 請求項１記載の装置において、前記受信機及び前記送信機は、アイソレータを介して前記受信機及び前記送信機に接続される単一のアンテナを共有する装置。
7. 請求項１記載の装置において、前記受信機は第１及び第２の単一周波数チャネル受信機を含み、前記第１の単一周波数チャネル受信機及び第１の周波数チャネル用の送信機は第１の指向性の分離アンテナを共有し、前記第２の単一周波数チャネル受信機及び第２の周波数チャネル用の送信機は第２の指向性の分離アンテナを共有する、装置。
8. 請求項１記載の装置において、前記受信機は、前記受信機の入力に接続される信号分離器を含み、前記周波数変換器は第１及び第２周波数変換器を含み、前記分離器の各出力は前記第１及び第２周波数変換器に接続されて、前記少なくとも２つの双方向周波数の各々の周波数の信号が、それぞれ前記第１及び第２周波数変換器の出力に中間周波数で生成され、第１及び第２中間周波数の各々は、第１及び第２の追加分離器にそれぞれ接続され、該第１及び第２の追加分離器の各々は、遅延回路に接続される第１出力と、検出器回路に接続される第２出力とを含み、前記遅延回路は、該遅延回路を使用して前記変換信号のうちの一つの信号の再送信を可能にする、装置。
9. 請求項８記載の装置において、前記遅延回路は、前記少なくとも２つの双方向通信周波数の前記信号を前記受信機によって同時に受信している間に検出遅延を補償することにより、送信対象の前記受信信号の切り捨てを許容レベルにまで低減する、装置。
10. 請求項８記載の装置において、前記第１及び第２周波数変換器の各々はミキサ及びローカル発振器を含み、前記ミキサは前記分離器の出力に接続される第１入力と、前記ローカル発振器の出力に接続される第２入力とを含む、装置。
11. 請求項１０記載の装置は更に、複数の中間周波数分離器及び複数の検出器を備え、前記複数の中間周波数分離器の各々は、前記ミキサのうちの一つのミキサの出力に接続された入力を含み、前記複数の検出器の各々は、前記複数の中間周波数分離器のうちの一つの中間周波数分離器の第１出力にそれぞれ接続され、前記複数の検出器は、前記複数の中間周波数分離器の各第１出力における信号の電力比較に基づいて、前記受信機における信号を検出する、装置。
12. 請求項１０記載の装置において、前記受信機は更に、前記受信機で受信される信号を検出する検出器を含み、前記検出器は前記受信機により受信される前記双方向周波数のうちの一つの周波数の信号の開始又は終了を通知する、装置。
13. 請求項１２記載の装置において、前記検出器は前記受信機で受信された信号をしきい値と比較して、前記信号を検出する、装置。
14. 請求項１１記載の装置において、前記検出器は前記双方向周波数のうちの一つの周波数の信号の存在を検出し、前記双方向周波数のうちの少なくとも一つの周波数の信号が検出されたうえで、前記検出器の出力によって前記中間周波数のうちの一つの周波数の選択が制御されて、前記送信機によって前記変換信号が送信される、装置。
15. 請求項１１記載の装置は更に、各々が前記複数の中間周波数分離器の第２出力及び単一スイッチに接続された複数の遅延回路を備え、前記単一スイッチは、前記複数の遅延回路のうちの一つの遅延回路を周波数変換器に接続して、送信前に、接続された中間周波数信号の周波数を前記双方向周波数のうちの他方の周波数に変更することが可能である、装置。
16. 少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数を含む無線ローカル・エリア・ネットワークであって、
    データを前記第１及び前記第２の双方向通信周波数で送信及び受信することが可能な第１通信デバイスであって、時分割二重方式を使用して、前記少なくとも第１又は第２の双方向通信周波数のうちのいずれかの周波数のデータを送信及び受信する第１通信デバイスと、
    データを前記第１及び前記第２の双方向通信周波数で送信及び受信することが可能な第２通信デバイスであって、時分割二重方式を使用して、前記少なくとも第１又は第２の双方向通信周波数のうちのいずれかの周波数でデータを送信及び受信する第２通信デバイスと、
    前記第１通信デバイスと前記第２通信デバイスとの間の通信リンクを改善するリピータであって、前記第１及び前記第２の双方向通信周波数のうちのいずれかの周波数の信号を同時に受信する受信機と、前記受信機に動作的に接続され、信号が前記少なくとも２つの双方向周波数の一つの周波数についてのものかどうかを判断する信号検出器と、前記信号検出器に動作的に接続され、前記双方向周波数のうちの一方の周波数の前記信号を前記双方向周波数のうちの他方の周波数の変換信号に変換する周波数変換器と、前記双方向周波数のうちの前記他方の周波数の前記変換信号を送信する送信機とを含むリピータとを備える、無線ローカル・エリア・ネットワーク。
17. 請求項１６記載の無線ローカル・エリア・ネットワークにおいて、前記第１通信デバイス又は前記第２通信デバイスのうちの少なくとも一つの通信デバイスは、有線ネットワークに接続され、無線ゲートウェイとして機能する、無線ローカル・エリア・ネットワーク。
18. 少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数を含むネットワークのリピータであって、
    前記少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数のうちのいずれかの周波数の信号を同時に受信する受信機と、
    前記少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数の前記受信信号を送信する送信機と、
    前記受信機及び前記送信機に動作的に接続されるアンテナとを備え、前記送信機及び前記受信機は、異なる周波数で動作し、時分割二重プロトコルを使用する、リピータ。
19. 請求項１８記載のリピータは、更に、前記第１の双方向通信周波数の信号情報パケットを前記受信機で受信し、前記信号情報パケットを前記送信機を使用して前記第２の双方向通信周波数で送信するサーキュレータを備える、リピータ。
20. 請求項１９記載のリピータにおいて、前記受信機は、前記サーキュレータに動作的に接続され、前記信号が前記少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数の一つの周波数についてのものであるかどうかを判断する信号検出器と、前記信号検出器に動作的に接続され、前記少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数の一方の周波数の前記信号を前記少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数のうちの他方の周波数に変換する周波数変換器とを含む、リピータ。
21. 請求項１９記載のリピータにおいて、前記検出器は、前記受信機で受信された前記少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数のうちの一方の周波数の前記信号を検出する電力表示器を含む、リピータ。
22. 少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数で動作するネットワークであって、
    時分割二重プロトコルを使用して、前記第１及び第２の双方向通信周波数のデータを前記少なくとも第１又は第２の双方向通信周波数のうちのいずれかの周波数で送信及び受信するベース・ユニットと、
    前記時分割二重プロトコルを使用して、前記第１及び第２の双方向通信周波数のデータを前記少なくとも第１又は第２の双方向通信周波数のうちのいずれかの周波数で送信及び受信するクライアント・ユニットと、
    前記時分割二重プロトコルを使用して、前記ベース・ユニットと前記クライアント・ユニットとの間で前記少なくとも第１又は第２の双方向通信周波数のうちの一つの周波数であって、前記クライアント・デバイスが使用する周波数とは異なる周波数で通信することが可能なリピータとを備えるネットワーク。
23. 請求項２２記載のネットワークにおいて、前記リピータは、
    前記少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数の信号を同時に受信する受信機と、
    前記受信機に動作的に接続され、信号が前記少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数のうちの少なくとも一つの周波数についてのものかどうかを判断する信号検出器と、
    前記第１の双方向周波数の信号を前記第２の双方向通信周波数の変換信号に変換する周波数変換器と、
    前記第２の双方向通信周波数の前記変換信号を送信する送信機とを含む、ネットワーク。
24. 請求項２３記載のネットワークにおいて、検出された前記少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数のうちの一つの周波数の信号の送信期間は、その少なくとも一部が、前記検出信号が検出されるときに開始される時間間隔カウンターに基づく、ネットワーク。
25. 請求項２３記載のネットワークにおいて、前記受信機は第１アンテナに接続され、前記送信機は第２アンテナに接続され、前記第１及び第２アンテナはほぼ直交する偏波を有する、ネットワーク。
26. 請求項２３記載のネットワークにおいて、前記少なくとも第１及び第２の双方向通信周波数の各々に対応する前記受信機は、少なくとも２つのスイッチにそれぞれ接続され、各スイッチは、少なくとも２つの指向性アンテナにそれぞれ接続され、かつ追加スイッチに接続され、該追加スイッチは少なくとも一つの送信機に接続される、ネットワーク。
27. 第１無線局デバイスに対する無線信号の送受信を行ない、第２無線局デバイスに対する無線信号の送受信を行なうことが可能で、かつ、前記第１無線局デバイスと前記第２無線局デバイスとの間の通信を可能にする無線接続範囲拡張デバイスであって、前記無線接続範囲拡張デバイスは表示器を備え、該表示器は、前記第１及び第２無線局デバイスのうちの少なくとも一つの無線局デバイスからの受信信号のレベルが、前記第１及び第２無線局デバイスのうちの少なくとも一つの無線局デバイスと前記無線接続範囲拡張デバイスとの間の通信を行なに十分なレベルであるときに通知を行なう、無線接続範囲拡張デバイス。
28. 第１無線局デバイスに対する無線信号の送受信を第１双方向通信リンクを通して行ない、第２無線局デバイスに対する無線信号の送受信を第２双方向通信リンクを通して行なうことが可能で、かつ、前記第１無線局デバイスと前記第２無線局デバイスとの間の通信を可能にする無線接続範囲拡張デバイスであって、前記第１双方向通信リンクは特定の偏波の第１アンテナを利用して第１周波数チャネルで動作し、前記第２双方向通信リンクは前記第１アンテナの偏波に直交する偏波の第２アンテナを利用して第２周波数チャネルで動作する、無線接続範囲拡張デバイス。
29. 請求項２８記載の無線接続範囲拡張デバイスにおいて、前記第１及び第２双方向通信リンクは、８０２．１１プロトコル又はその派生プロトコルを利用する、無線接続範囲拡張デバイス。
30. 請求項２９記載の無線接続範囲拡張デバイスは更に、前記検出信号の再送信中に、前記検出信号をデジタル復調する復調器を備える、無線接続範囲拡張デバイス。
31. 無線通信デバイスにおいて、検出信号を増幅及び／又は周波数変換して再送信する方法であって、
    前記信号に対して分離機能を実行すること、
    前記分離機能を遅延機能と結合させること、
    前記分離機能を更に検出機能に結合させること、
    前記遅延機能を前記検出機能と並行して実行すること、
    前記遅延機能の実行に続いて送信機能を使用して前記信号を送信し、前記送信機能を前記遅延機能と結合させ、前記検出機能により前記信号が検出されたことに基づいて前記送信機能を起動することを備える方法。
32. 請求項３１記載の方法において、前記遅延機能は、検出遅延に起因する送信中の前記信号の切り捨てを低減するに十分なものである、方法。
33. 第１無線局デバイスに対する無線信号の送受信を第１双方向通信リンクを通して行ない、第２無線局デバイスに対する無線信号の送受信を第２双方向通信リンクを通して行なうことが可能であり、かつ、前記第１無線局デバイスと前記第２無線局デバイスとの間の通信を可能にする無線接続範囲拡張デバイスであって、前記第１双方向通信リンクは第１指向性アンテナを利用して第１周波数チャネルで動作し、前記第２双方向通信リンクは第２指向性アンテナを利用して第２周波数チャネルで動作する、無線接続範囲拡張デバイス。

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