(57)【要約】      （修正有）【課題】センサ支援ビーム管理によるビームフォーミング通信システムの装置及び方法を提供する。【解決手段】通信システム１１０は、ｍ×ｎアンテナ素子のアレイ１０２を含み、これらのアンテナ素子はそれぞれが、信号コンディショニング回路（フロントエンドシステム１０８）によって制御される。ビーム管理回路１０７は、センサデータを受信し、ビーム操舵を制御可能な制御信号を生成し、アンテナアレイ１０２上の通信を選択的に有効又は無効にする制御信号を生成し、送受信器１０５に与える。送受信器１０５は、ビームフォーミングのために送信又は受信信号の位相及び／又は振幅を信号コンディショニング回路１０８に設定しビームを操舵し、アンテナアレイ１０２上の通信を選択的に有効／無効に設定する。【選択図】図４−１
2020036320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯デバイスであって、
複数のアンテナ素子を含む第１アンテナアレイと、
前記第１アンテナアレイに電気的に接続されたフロントエンドシステムであって、それぞれが前記複数のアンテナ素子の対応する一つによって送信されて一の送信ビームを形成する複数の無線周波数信号をコンディショニングするべく動作可能なフロントエンドシステムと、
センサデータを生成するべく構成された第１センサと、
前記センサデータに基づいて前記送信ビームを管理するべく、前記フロントエンドシステムを制御するように構成されたビーム管理回路と
を含む、携帯デバイス。
【請求項２】
前記ビーム管理回路は、前記センサデータに基づいて前記送信ビームを操舵するべく構成される、請求項１の携帯デバイス。
【請求項３】
前記ビーム管理回路は、基地局に指向された前記送信ビームを維持するように前記センサデータを処理するべく構成される、請求項２の携帯デバイス。
【請求項４】
前記ビーム管理回路は、前記送信ビームを環境妨害物から離れるように動かすように前記センサデータを処理するべく構成される、請求項２の携帯デバイス。
【請求項５】
第２アンテナアレイをさらに含み、
前記ビーム管理回路は、前記センサデータが前記第１アンテナアレイの環境妨害物を示すとの決定に応答して、前記第１アンテナアレイを無効にするとともに前記第２アンテナアレイを使用して送信するべく構成される、請求項１の携帯デバイス。
【請求項６】
前記第２アンテナアレイの環境妨害物を検出するべく構成された第２センサをさらに含む、請求項５の携帯デバイス。
【請求項７】
前記ビーム管理回路は、前記センサデータの少なくとも一部分の基地局への送信を制御するべく構成される、請求項１の携帯デバイス。
【請求項８】
前記第１センサは加速度計である、請求項１の携帯デバイス。
【請求項９】
前記第１センサはプラグ検出センサである、請求項１の携帯デバイス。
【請求項１０】
前記第１センサは、飛行時間センサ、赤外線センサ又はカメラである、請求項１の携帯デバイス。
【請求項１１】
前記第１センサはアンテナ反射測定検出器である、請求項１の携帯デバイス。
【請求項１２】
前記ビーム管理回路を含むベース帯域モデムをさらに含む、請求項１の携帯デバイス。
【請求項１３】
アプリケーションプロセッサをさらに含み、
前記ビーム管理回路は、前記アプリケーションプロセッサを介して前記センサデータを受信するべく構成される、請求項１２の携帯デバイス。
【請求項１４】
携帯デバイスにおけるビーム管理の方法であって、
フロントエンドシステムを使用して複数の無線周波数信号をコンディショニングすることと、
送信ビームを形成するべく第１アンテナアレイの複数のアンテナ素子の対応する一つにおいて前記複数の無線周波数信号のそれぞれを送信することと、
センサを使用してセンサデータを生成することと、
前記センサデータに基づいて前記送信ビームを管理するべく、前記フロントエンドシステムを制御することと
を含む、方法。
【請求項１５】
前記センサデータに基づいて前記送信ビームを操舵することをさらに含む、請求項１４の方法。
【請求項１６】
基地局に指向された前記送信ビームを維持するべく、前記センサデータを処理することをさらに含む、請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記送信ビームを環境妨害物から離れるように動かすべく前記センサデータを処理することをさらに含む、請求項１５の方法。
【請求項１８】
前記センサデータが前記第１アンテナアレイの環境妨害物を示すとの決定に応答して、第２アンテナアレイを使用して送信することをさらに含む、請求項１４の方法。
【請求項１９】
携帯デバイス用の無線周波数モジュールであって、
複数の無線周波数信号を受信したことに応答して送信ビームを放射するべく構成されたアンテナアレイと、
センサデータを生成するべく構成されたセンサと、
半導体ダイと
を含み、
前記半導体ダイは、
前記複数の無線周波数信号をコンディショニングするべく動作可能な信号コンディショニング回路と、
前記センサデータに基づいて前記送信ビームを管理するように前記信号コンディショニング回路を制御するべく構成されたビーム管理回路と
を含む、無線周波数モジュール。
【請求項２０】
前記センサは、前記アンテナアレイの環境妨害物を検出するべく構成される、請求項１９の無線周波数モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は電子システムに関し、詳しくは無線周波数電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
広範囲の周波数の信号を送信及び／又は受信するべく無線周波数（ＲＦ）通信システムを使用することができる。例えば、ＲＦ通信システムは、例えば第５世代（５Ｇ）周波数レンジ１（ＦＲ１）通信のための約４１０ＭＨｚ〜約７．１２５ＧＨｚの範囲、及び５Ｇ周波数レンジ２（ＦＲ２）通信のための約２４．２５ＧＨｚ〜約５２．６ＧＨｚの範囲のような、約３０ｋＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数範囲あるＲＦ信号の無線通信をするべく使用することができる。
【０００３】
ＲＦ通信システムの例は、携帯電話機、タブレット、基地局、ネットワークアクセスポイント、顧客宅内機器（ＣＰＥ）、ラップトップ及びウェアラブル電子機器を含むがこれらに限られない。
【発明の概要】
【０００４】
所定の実施形態において、本開示はビームフォーミング通信システムに関する。ビームフォーミング通信システムは、複数のアンテナ素子を含む第１アンテナアレイと、当該複数のアンテナ素子の対応する一つにそれぞれが動作可能に関連付けられた複数の信号コンディショニング回路と、センサデータを生成するべく構成された一つ以上のセンサと、当該複数の信号コンディショニング回路を制御するべく構成されたビーム管理回路とを含む。ビーム管理回路は、センサデータに基づいてビーム管理を与えるべく動作可能である。
【０００５】
いくつかの実施形態において、ビーム管理回路は、第１アンテナアレイが放射する送信ビームを、センサデータに基づいて操舵するべく構成される。一定数の実施形態によれば、ビーム管理回路は、基地局に指向された送信ビームを維持するようにセンサデータを処理するべく構成される。様々な実施形態によれば、ビーム管理回路は、送信ビームを環境妨害物から離れるように動かすようにセンサデータを処理するべく構成される。
【０００６】
いくつかの実施形態において、ビームフォーミング通信システムはさらに第２アンテナアレイを含み、ビーム管理回路は、センサデータが第１アンテナアレイの環境妨害物を示すとの決定に応答して第２アンテナアレイを使用して送信するべく構成される。
【０００７】
様々な実施形態において、ビーム管理回路は、センサデータに基づいて第１アンテナアレイを介して受信ビーム受信を操舵するべく構成される。
【０００８】
いくつかの実施形態において、ビームフォーミング通信システムはさらに第２アンテナアレイを含み、ビーム管理回路は、センサデータが第１アンテナアレイの環境妨害物を示すとの決定に応答して第２アンテナアレイを使用して受信するべく構成される。
【０００９】
いくつかの実施形態において、ビーム管理回路は、センサデータの少なくとも一部分の基地局への送信を制御するべく構成される。
【００１０】
様々な実施形態において、ビーム管理回路は、ローカルマップデータを基地局から受信し、当該ローカルマップデータに基づいてビーム管理をさらに制御するべく構成される。
【００１１】
一定数の実施形態において、一つ以上のセンサは、グローバルポジショニングシステムセンサを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、加速度計を含む。
【００１３】
様々な実施形態において、一つ以上のセンサは、ジャイロスコープを含む。
【００１４】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、気圧計を含む。
【００１５】
一定数の実施形態において、一つ以上のセンサは、磁力計を含む。
【００１６】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、プラグ検出センサを含む。
【００１７】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、飛行時間センサを含む。
【００１８】
様々な実施形態において、一つ以上のセンサは、赤外線センサを含む。
【００１９】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、カメラを含む。
【００２０】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、アンテナ反射測定検出器を含む。
【００２１】
様々な実施形態において、ビームフォーミング通信システムはさらに、ビーム管理回路を含むベース帯域モデムを含む。一定数の実施形態によれば、ビームフォーミング通信システムはさらに、アプリケーションプロセッサを含み、ビーム管理回路は、当該アプリケーションプロセッサを介してセンサデータを受信するべく構成される。
【００２２】
いくつかの実施形態において、ビームフォーミング通信システムはさらに、複数の信号コンディショニング回路を含む送受信器を含む。
【００２３】
一定数の実施形態において、複数の信号コンディショニング回路は、第５世代信号をコンディショニングするべく構成される。
【００２４】
いくつかの実施形態において、複数の信号コンディショニング回路は、ミリメートル波信号をコンディショニングするべく構成される。
【００２５】
様々な実施形態において、ビーム管理回路は、複数の信号コンディショニング回路のそれぞれが与える位相シフトの量を制御するべく構成される。
【００２６】
所定の実施形態において、本開示は、セルラーネットワーク用のユーザ機器に関する。ユーザ機器は、第１アンテナアレイと、第１アンテナアレイに電気的に結合されて複数の信号コンディショニング回路を含むフロントエンドシステムと、センサデータを生成するべく構成された一つ以上のセンサと、当該複数の信号コンディショニング回路を制御するべく構成されたビーム管理回路とを含む。ビーム管理回路は、センサデータに基づいてビーム管理を与えるべく動作可能である。
【００２７】
いくつかの実施形態において、ビーム管理回路は、第１アンテナアレイが放射する送信ビームを、センサデータに基づいて操舵するべく構成される。いくつかの実施形態によれば、ビーム管理回路は、基地局に指向された送信ビームを維持するようにセンサデータを処理するべく構成される。一定数の実施形態によれば、ビーム管理回路は、送信ビームを環境妨害物から離れるように動かすべくセンサデータを処理するように構成される。
【００２８】
いくつかの実施形態において、ユーザ機器はさらに第２アンテナアレイを含み、ビーム管理回路は、センサデータが第１アンテナアレイの環境妨害物を示すとの決定に応答して第２アンテナアレイを使用して送信するべく構成される。
【００２９】
いくつかの実施形態において、ビーム管理回路は、センサデータに基づいて第１アンテナアレイを介して受信ビーム受信を操舵するべく構成される。
【００３０】
様々な実施形態において、ユーザ機器はさらに第２アンテナアレイを含み、ビーム管理回路は、センサデータが第１アンテナアレイの環境妨害物を示すとの決定に応答して第２アンテナアレイを使用して受信するべく構成される。
【００３１】
いくつかの実施形態において、ビーム管理回路は、センサデータの少なくとも一部分の基地局への送信を制御するべく構成される。
【００３２】
一定数の実施形態において、ビーム管理回路は、ローカルマップデータを基地局から受信し、当該ローカルマップデータに基づいてビーム管理をさらに制御するべく構成される。
【００３３】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、グローバルポジショニングシステムセンサを含む。
【００３４】
様々な実施形態において、一つ以上のセンサは、加速度計を含む。
【００３５】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、ジャイロスコープを含む。
【００３６】
一定数の実施形態において、一つ以上のセンサは、気圧計を含む。
【００３７】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、磁力計を含む。
【００３８】
様々な実施形態において、一つ以上のセンサは、プラグ検出センサを含む。
【００３９】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、飛行時間センサを含む。
【００４０】
一定数の実施形態において、一つ以上のセンサは、赤外線センサを含む。
【００４１】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、カメラを含む。
【００４２】
様々な実施形態において、一つ以上のセンサは、アンテナ反射測定検出器を含む。
【００４３】
一定数の実施形態において、ユーザ機器はさらに、ビーム管理回路を含むベース帯域モデムを含む。いくつかの実施形態において、ユーザ機器はさらに、アプリケーションプロセッサを含み、ビーム管理回路は、アプリケーションプロセッサを介してセンサデータを受信するべく構成される。
【００４４】
様々な実施形態において、ユーザ機器はさらに、複数の信号コンディショニング回路を含む送受信器を含む。
【００４５】
いくつかの実施形態において、複数の信号コンディショニング回路は、第５世代信号をコンディショニングするべく構成される。
【００４６】
いくつかの実施形態において、複数の信号コンディショニング回路は、ミリメートル波信号をコンディショニングするべく構成される。
【００４７】
様々な実施形態において、ビーム管理回路は、複数の信号コンディショニング回路が与える複数の位相シフトを制御するべく構成される。
【００４８】
所定の実施形態において、本開示は、ユーザ機器におけるビーム管理の方法に関する。方法は、一つ以上のセンサを使用してセンサデータを生成することと、第１アンテナアレイを使用して通信された複数の無線周波数信号を、フロントエンドシステムを使用してコンディショニングすることと、ビーム管理回路を使用してフロントエンドシステムを制御することと、ビーム管理回路を使用してビーム管理を与えるべくセンサデータを処理することとを含む。
【００４９】
いくつかの実施形態において、方法はさらに、センサデータに基づいて第１アンテナアレイが放射する送信ビームを操舵することを含む。一定数の実施形態によれば、方法はさらに、基地局に指向された送信ビームを維持するべくセンサデータを処理することを含む。様々な実施形態によれば、方法はさらに、送信ビームを環境妨害物から離れるように動かすべくセンサデータを処理することを含む。
【００５０】
一定数の実施形態において、方法はさらに、センサデータが第１アンテナアレイの環境妨害物を示すとの決定に応答して第２アンテナアレイを使用して送信することを含む。
【００５１】
様々な実施形態において、方法はさらに、第１アンテナアレイを介して受信した受信ビームを、センサデータに基づいて操舵することを含む。
【００５２】
いくつかの実施形態において、方法はさらに、センサデータが第１アンテナアレイの環境妨害物を示すとの決定に応答して第２アンテナアレイを使用して受信することを含む。
【００５３】
いくつかの実施形態において、方法はさらに、センサデータの少なくとも一部分を基地局に送信することを含む。
【００５４】
一定数の実施形態において、方法はさらに、ローカルマップデータを基地局から受信することと、当該ローカルマップデータに基づいてさらなるビーム管理を与えることとを含む。
【００５５】
様々な実施形態において、一つ以上のセンサは、グローバルポジショニングシステムセンサを含む。
【００５６】
一定数の実施形態において、一つ以上のセンサは、加速度計を含む。
【００５７】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、ジャイロスコープを含む。
【００５８】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、気圧計を含む。
【００５９】
様々な実施形態において、一つ以上のセンサは、磁力計を含む。
【００６０】
一定数の実施形態において、一つ以上のセンサは、プラグ検出センサを含む。
【００６１】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、飛行時間センサを含む。
【００６２】
いくつかの実施形態において、一つ以上のセンサは、赤外線センサを含む。
【００６３】
様々な実施形態において、一つ以上のセンサは、カメラを含む。
【００６４】
一定数の実施形態において、一つ以上のセンサは、アンテナ反射測定検出器を含む。
【００６５】
所定の実施形態において、本開示は、携帯デバイスに関する。携帯デバイスは、複数のアンテナ素子を含む第１アンテナアレイと、第１アンテナアレイに電気的に接続されて、それぞれが当該複数のアンテナ素子の対応する一つにより送信されて送信ビームを形成する複数の無線周波数信号をコンディショニングするべく動作可能なフロントエンドシステムと、センサデータを生成するべく構成された第１センサと、当該センサデータに基づいて当該送信ビームを管理するように当該フロントエンドシステムを制御するべく構成されたビーム管理回路とを含む。
【００６６】
いくつかの実施形態において、ビーム管理回路は、センサデータに基づいて送信ビームを操舵するべく構成される。様々な実施形態によれば、ビーム管理回路は、基地局に指向された送信ビームを維持するようにセンサデータを処理するべく構成される。いくつかの実施形態によれば、ビーム管理回路は、送信ビームを環境妨害物から離れるように動かすべくセンサデータを処理するように構成される。
【００６７】
一定数の実施形態において、携帯デバイスはさらに、第２アンテナアレイを含み、ビーム管理回路は、センサデータが第１アンテナアレイの環境妨害物を示すとの決定に応答して第１アンテナアレイを無効にするとともに第２アンテナアレイを使用して送信するべく構成される。いくつかの実施形態によれば、携帯デバイスはさらに、第２アンテナアレイの環境妨害物を検出するべく構成された第２センサを含む。
【００６８】
様々な実施形態において、ビーム管理回路は、センサデータの少なくとも一部分の基地局への送信を制御するべく構成される。
【００６９】
いくつかの実施形態において、第１センサは、加速度計である。
【００７０】
いくつかの実施形態において、第１センサは、プラグ検出センサである。
【００７１】
一定数の実施形態において、第１センサは、飛行時間センサ、赤外線センサ、又はカメラである。
【００７２】
様々な実施形態において、第１センサは、アンテナ反射測定検出器である。
【００７３】
いくつかの実施形態において、携帯デバイスはさらに、ビーム管理回路を含むベース帯域モデムを含む。いくつかの実施形態において、携帯デバイスはさらに、アプリケーションプロセッサを含み、ビーム管理回路は、アプリケーションプロセッサを介してセンサデータを受信するべく構成される。
【００７４】
所定の実施形態において、本開示は、携帯デバイスにおけるビーム管理の方法に関する。方法は、フロントエンドシステムを使用して複数の無線周波数信号をコンディショニングすることと、第１アンテナアレイの複数のアンテナ素子の対応する一つにおいて当該複数の無線周波数信号のそれぞれを送信して送信ビームを形成することと、センサを使用してセンサデータを生成することと、当該センサデータに基づいて当該送信ビームを管理するべく当該フロントエンドシステムを制御することとを含む。
【００７５】
様々な実施形態において、方法はさらに、センサデータに基づいて送信ビームを操舵することを含む。いくつかの実施形態によれば、方法はさらに、基地局に指向された送信ビームを維持するべくセンサデータを処理することを含む。一定数の実施形態によれば、方法はさらに、送信ビームを環境妨害物から離れるように動かすべくセンサデータを処理することを含む。
【００７６】
いくつかの実施形態において、方法はさらに、センサデータが第１アンテナアレイの環境妨害物を示すとの決定に応答して第２アンテナアレイを使用して送信することを含む。
【００７７】
所定の実施形態において、本開示は、携帯デバイス用の無線周波数モジュールに関する。無線周波数モジュールは、複数の無線周波数信号の受信に応答して送信ビームを放射するべく構成されたアンテナアレイと、センサデータを生成するべく構成されたセンサと、半導体ダイと、当該複数の無線周波数信号をコンディショニングするべく動作可能な信号コンディショニング回路と、当該センサデータに基づいて当該送信ビームを管理するように当該信号コンディショニング回路を制御するべく構成されたビーム管理回路とを含む。
【００７８】
いくつかの実施形態において、センサは、アンテナアレイの環境妨害物を検出するべく構成される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
本開示の実施形態が、添付図面を参照する非限定的な例を介して以下に記載される。
【図１】通信ネットワークの一例の模式的な図である。
【図２−１】図２Ａは、キャリアアグリゲーションを使用する通信リンクの一例の模式的な図である。図２Ｂは、図２Ａの通信リンクのためのアップリンクキャリアアグリゲーションの様々な例を示す。
【図２−２】図２Ｃは、図２Ａの通信リンクのためのダウンリンクキャリアアグリゲーションの様々な例を示す。
【図３−１】図３Ａは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信を使用するダウンリンクチャネルの一例の模式的な図である。図３Ｂは、ＭＩＭＯ通信を使用するアップリンクチャネルの一例の模式的な図である。
【図３−２】図３Ｃは、ＭＩＭＯ通信を使用するアップリンクチャネルの他例の模式的な図である。
【図４−１】図４Ａは、ビームフォーミング通信システムの一実施形態の模式的な図である。
【図４−２】図４Ｂは、送信ビームを与えるビームフォーミングの一例の模式的な図である。図４Ｃは、受信ビームを与えるビームフォーミングの一例の模式的な図である。
【図５】セルラーネットワークの通信ビームの環境妨害物の様々な例を示す模式的な図である。
【図６Ａ】一実施形態に係る携帯デバイスの模式的な図である。
【図６Ｂ】他実施形態に係る携帯デバイスの模式的な図である。
【図６Ｃ】他実施形態に係る携帯デバイスの模式的な図である。
【図７】他実施形態に係る携帯デバイスの模式的な図である。
【図８】他実施形態に係るビームフォーミング通信システムの模式的な図である。
【図９】他実施形態に係る携帯デバイスの模式的な図である。
【図１０】図１０Ａは、一実施形態に係る無線周波数（ＲＦ）モジュールの模式的な図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＲＦモジュールの、１０Ｂ−１０Ｂ線断面の模式的な図である。
【図１１】図１１Ａは、他実施形態に係るＲＦモジュールの模式的な図である。図１１Ｂは、図１１ＡのＲＦモジュールの、１１Ｂ−１１Ｂ線断面の模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
所定の実施形態の以下の詳細な説明は、特定の実施形態の様々な記載を表す。しかしながら、ここに記載のイノベーションは、例えば特許請求の範囲によって画定され及びカバーされる多数の異なる態様で具体化することができる。本記載において、同じ参照番号が同一の又は機能的に類似の要素を示し得る図面が参照される。理解されることだが、図面に示される要素は必ずしも縮尺どおりではない。さらに理解されることだが、所定の実施形態は、図面に示されるよりも多くの要素を含んでよく、及び／又は図面に示される要素の部分集合を含んでよい。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴のいずれかの適切な組み合わせを組み入れてよい。
【００８１】
国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、国際的な無線スペクトルの使用を含む情報通信技術に関する世界的な問題に責任を負う国連（ＵＮ）の専門機関である。
【００８２】
第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）は、電波産業協会（ＡＲＩＢ）、電気通信技術委員会（ＴＴＣ）、中国通信規格協会（ＣＣＳＡ）、米国電気通信業界ソリューション協会（ＡＴＩＳ）、電気通信技術協会（ＴＴＡ）、欧州電気通信標準化機構（ＥＴＳＩ）、インド電気通信標準化協会（ＴＳＤＳＩ）のような、世界中の電気通信標準化団体のグループ間の共同作業である。
【００８３】
３ＧＰＰは、ＩＴＵの範囲内で作業をすることにより、例えば、第２世代（２Ｇ）技術（例えば、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ（ＧＳＭ（登録商標）及びエンハンスドデータレートフォーＧＳＭエボリューション（ＥＤＧＥ）を含む）、第３世代（３Ｇ）技術（例えばユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）及び高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ））、及び第４世代（４Ｇ）技術（例えばロングタームエボリューション（ＬＴＥ）及びＬＴＥアドバンスト）を含む様々な移動体通信技術に関する技術仕様を開発及び維持する。
【００８４】
３ＧＰＰにより管理される技術仕様は、仕様リリースによって拡張及び改訂され得る。仕様リリースは多数年にわたることがあり、幅広い新機能及び進化の仕様を定め得る。
【００８５】
一例において、３ＧＰＰは、リリース１０においてＬＴＥのためのキャリアアグリゲーション（ＣＡ）を導入した。最初は２つのダウンリンクキャリアが導入されたが、３ＧＰＰは、リリース１４において５つまでのダウンリンクキャリアと３つまでのアップリンクキャリアとを含むようにキャリアアグリゲーションを拡張した。３ＧＰＰのリリースが与えた新機能及び進化の他例は、ライセンスアシスタントアクセス（ＬＡＡ）、拡張ＬＡＡ（ｅＬＡＡ）、狭帯域インターネットオブシングス（ＮＢ−ＩＯＴ）、ビークルトゥエブリシング（Ｖ２Ｘ）、及びハイパワーユーザー機器（ＨＰＵＥ）を含むがこれらに限られない。
【００８６】
３ＧＰＰは、リリース１５において第５世代（５Ｇ）技術のフェーズ１を導入し終え、リリース１６において５Ｇ技術のフェーズ２を導入することを計画している（２０１９年が目標）。その後の３ＧＰＰリリースは、５Ｇテクノロジをさらに進化及び拡張してゆく。５Ｇ技術はまた、ここでは５Ｇニューラジオ（ＮＲ）とも称する。
【００８７】
５Ｇ  ＮＲは、ミリ波スペクトルによる通信、ビームフォーミング能力、高スペクトル効率波形、低レイテンシ通信、多重ラジオヌメロロジ、及び／又は非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）のような様々な機能をサポートしており、又はサポートする計画である。かかるＲＦ機能はネットワークに柔軟性を与えてユーザデータレートを高めるにもかかわらず、当該機能をサポートすることにより、一定数の技術的な困難性が提起され得る。
【００８８】
ここでの教示は、ＬＴＥアドバンスト、ＬＴＥアドバンストプロ及び／又は５Ｇ  ＮＲのようなアドバンストセルラー技術を使用する通信システムを含むがこれらに限られない多種多様な通信システムに適用可能である。
【００８９】
図１は、通信ネットワーク１０の一例の模式的な図である。通信ネットワーク１０は、マクロセル基地局１、スモールセル基地局３、並びに、第１携帯デバイス２ａ、無線接続車２ｂ、ラップトップ２ｃ、静止無線デバイス２ｄ、無線接続列車２ｅ、第２携帯デバイス２ｆ、及び第３形態デバイス２ｇを含むユーザ機器（ＵＥ）の様々な例を含む。
【００９０】
基地局及びユーザ機器の特定例が図１に示されるにもかかわらず、通信ネットワークは、多種多様なタイプ及び／又は数の基地局及びユーザ機器を含み得る。例えば、図示の例において、通信ネットワーク１０は、マクロセル基地局１及びスモールセル基地局３を含む。スモールセル基地局３は、マクロセル基地局１と比べ、相対的に低電力、短範囲、及び／又は数少ない同時ユーザにより動作することができる。スモールセル基地局３はまた、フェムトセル、ピコセル又はマイクロセルと称してもよい。通信ネットワーク１０が２つの基地局を含むように示されるにもかかわらず、通信ネットワーク１０は、これよりも多い又は少ない基地局及び／又は他タイプの基地局を含むように実装してよい。
【００９１】
ユーザ機器の様々な例が示されるにもかかわらず、ここでの教示は、例えば携帯電話、タブレット、ラップトップ、ＩｏＴデバイス、ウェアラブル電子機器、顧客宅内機器（ＣＰＥ）、無線接続車両、無線リレー、及び／又は多種多様な他の通信デバイスを含む多種多様なユーザ機器に適用可能である。さらに、ユーザ機器は、セルラーネットワークにおいて動作する現在利用可能な通信デバイスだけではなく、ここに記載されて請求される本発明のシステム、プロセス、方法及びデバイスとともに容易に実装可能な、引き続いて開発される通信デバイスも含む。
【００９２】
図１の例示の通信ネットワーク１０は、例えば４ＧＬＴＥ及び５ＧＮＲを含む様々なセルラー技術を使用する通信をサポートする。所定の実装例において、通信ネットワーク１０はさらに、ＷｉＦｉのような無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を与えるべく適合される。通信技術の様々な例が与えられているにもかかわらず、通信ネットワーク１０は、多種多様な通信技術をサポートするべく適合することができる。
【００９３】
通信ネットワーク１０の様々な通信リンクが、図１に描かれている。通信リンクは、例えば周波数分割デュプレクシング（ＦＤＤ）及び／又は時分割デュプレクシング（ＴＤＤ）を含む多種多様な方法で二重化することができる。ＦＤＤは、信号送信と信号受信とで異なる周波数を使用するタイプの無線周波数通信である。ＦＤＤは、高データレート及び低レイテンシのような一定数の利点を与えることができる。これとは対照的に、ＴＤＤは、信号送信と信号受信とでほぼ同じ周波数を使用して送信と受信とが時間で切り替わるタイプの無線周波数通信である。ＴＤＤは、スペクトルの効率的な使用、及び送信方向と受信方向との間でのスループットの可変配分のような一定数の利点を与えることができる。
【００９４】
所定の実装例において、ユーザ機器は、４Ｇ  ＬＴＥ技術、５Ｇ  ＮＲ技術及びＷｉＦｉ技術の一つ以上を使用して基地局と通信することができる。所定の実装例において、拡張ライセンスアシストアクセス（ｅＬＡＡ）が、一つ以上のライセンスされた周波数キャリア（例えばライセンスされた４Ｇ  ＬＴＥ周波数及び／又は５Ｇ  ＮＲ周波数）を、一つ以上のライセンスされていないキャリア（例えばライセンスされていないＷｉＦｉ周波数）と集約するべく使用される。
【００９５】
図１に示されるように、通信リンクは、ユーザ機器（ＵＥ）及び基地局間の通信リンクだけでなく、ＵＥからＵＥへの通信、及び基地局から基地局への通信も含む。例えば、通信ネットワーク１０は、（例えば携帯デバイス２ｇ及び携帯デバイス２ｆ間のような）自己フロントホール及び／又は自己バックホールをサポートするべく実装することができる。
【００９６】
通信リンクは、多種多様な周波数にわたって動作することができる。所定の実装例において、通信は、６ギガヘルツ（ＧＨｚ）未満の一つ以上の周波数帯域にわたって、及び／又は６ＧＨｚを超える一つ以上周波数帯域にわたって、５Ｇ  ＮＲ技術を使用してサポートされる。例えば、通信リンクは、周波数レンジ１（ＦＲ１）、周波数レンジ２（ＦＲ２）、又はこれらの組み合わせに対応することができる。一実施形態において、携帯デバイスの一つ以上が、ＨＰＵＥ電力クラス仕様をサポートする。
【００９７】
所定の実装例において、基地局及び／又はユーザ機器は、ビームフォーミングを使用して通信する。例えば、ビームフォーミングは、高信号周波数にわたる通信に関連付けられた高損失のような経路損失を克服するべく、信号強度を集中させるために使用することができる。所定の実施形態において、一つ以上の携帯電話機のようなユーザ機器は、３０ＧＨｚから３００ＧＨｚの範囲にあるミリメートル波周波数帯域、及び／又は６ＧＨｚから３０ＧＨｚ、さらに詳しくは２４ＧＨｚから３０ＧＨｚの範囲にある上限センチメートル波周波数についての、ビームフォーミングを使用して通信する。
【００９８】
通信ネットワーク１０の異なるユーザは、利用可能な周波数スペクトルのような利用可能なネットワークリソースを、多種多様な方法で共有することができる。
【００９９】
一例において、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）が、周波数帯域を多数の周波数キャリアに分割するべく使用される。付加的に、一つ以上のキャリアが、特定のユーザに割り当てられる。ＦＤＭＡの例は、シングルキャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）及び直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）を含むがこれらに限られない。ＯＦＤＭは、利用可能な帯域幅を、多数の相互直交狭帯域サブキャリアに細分化するマルチキャリア技術であり、これは異なるユーザに別個に割り当てることができる。
【０１００】
共有アクセスの他の例は、周波数リソースを使用する特定のタイムスロットにユーザが割り当てられる時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、各ユーザに一意の符号を割り当てることにより周波数リソースが異なるユーザ間で共有される符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、空間分割により共有アクセスを与えるべくビームフォーミングが使用される空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）、及び多重アクセスを目的として電力ドメインが使用される非直交多元接続（ＮＯＭＡ）を含むが、これらに限定されない。例えば、ＮＯＭＡは、同じ周波数、時間及び／又は符号ではあるが異なる電力レベルに多数のユーザを与えるように使用することができる。
【０１０１】
拡張モバイルブロードバンド（ｅＭＢＢ）は、ＬＴＥネットワークの増大するシステム容量のための技術を言及する。例えば、ｅＭＢＢは、少なくとも１０Ｇｂｐｓの、各ユーザが最小１００Ｍｂｐｓのピークデータレートでの通信を言及することができる。超高信頼性低レイテンシ通信（ｕＲＬＬＣ）は、例えば２ミリ秒未満の非常に低いレイテンシで通信する技術を言及する。ｕＲＬＬＣは、自律運転アプリケーション及び／又は遠隔手術アプリケーションのようなミッションクリティカルな通信を目的として使用され得る。大規模機械型通信（ｍＭＴＣ）は、インターネットオブシングス（ＩｏＴ）アプリケーションに関連付けられるもののような、日常的なオブジェクトへの無線接続に関連付けられる低コストかつ低データレートの通信を言及する。
【０１０２】
図１の通信ネットワーク１０は、ｅＭＢＢ、ｕＲＬＬＣ及び／又はｍＭＴＣを含むがこれらに限られない多種多様なアドバンスト通信機能をサポートするべく使用することができる。
【０１０３】
図２Ａは、キャリアアグリゲーションを使用する通信リンクの一例の模式的な図である。キャリアアグリゲーションは、多数の周波数キャリアを介した通信をサポートし、ひいてはフラグメント化されたスペクトル割り当てを利用してユーザデータレートを増加かつネットワーク容量を向上させることにより、通信リンクの帯域幅を広げるように使用することができる。
【０１０４】
図示の例において、通信リンクは、基地局２１と携帯デバイス２２との間に設けられる。図２Ａに示されるように、通信リンクは、基地局２１から携帯デバイス２２へのＲＦ通信に使用されるダウンリンクチャネルと、携帯デバイス２２から基地局２１へのＲＦ通信に使用されるアップリンクチャネルとを含む。
【０１０５】
図２ＡがＦＤＤ通信の文脈におけるキャリアアグリゲーションを示すにもかかわらず、キャリアアグリゲーションはまた、ＴＤＤ通信にも使用することができる。
【０１０６】
所定の実装例において、通信リンクは、ダウンリンクチャネル及びアップリンクチャネルのために非対称データレートを与えることができる。例えば、通信リンクは、携帯デバイスへのマルチメディアコンテンツの高速ストリーミングを有効にするべく相対的に高いダウンリンクデータレートをサポートする一方で携帯デバイスからクラウドへのデータアップロードに対しては相対的に遅いデータレートを与えるように使用することができる。
【０１０７】
図示される例において、基地局２１と携帯デバイス２２とは、通信リンクの帯域幅を選択的に増加させるべく使用することができるキャリアアグリゲーションを介して通信する。キャリアアグリゲーションは、同じ動作周波数帯域内の隣接キャリアが集約される隣接集約を含む。キャリアアグリゲーションはまた、不連続であってもよく、共通の帯域内の又は異なる帯域における周波数が分離されたキャリアを含んでよい。
【０１０８】
図２Ａに示される例において、アップリンクチャネルは、３つの集約されたコンポーネントキャリアｆＵＬ１、ｆＵＬ２及びｆＵＬ３を含む。付加的に、ダウンリンクチャネルは、５つの集約されたコンポーネントキャリアｆＤＬ１、ｆＤＬ２、ｆＤＬ３、ｆＤＬ４及びｆＤＬ５を含む。コンポーネントキャリアアグリゲーションの一例が示されるにもかかわらず、アップリンク及び／又はダウンリンクを目的としてこれよりも多い又は少ないキャリアが集約されてよい。さらに、集約されるキャリアの数は、所望のアップリンク及びダウンリンクデータレートを達成するべく経時的に変化させることができる。
【０１０９】
例えば、特定の携帯デバイスに関するアップリンク及び／又はダウンリンク通信のために集約されるキャリアの数は、経時的に変わり得る。例えば、集約されるキャリアの数は、デバイスが通信ネットワークを通るように移動するにつれて、及び／又はネットワークの使用法が経時的に変化するにつれて、変化し得る。図２Ｂは、図２Ａの通信リンクのためのアップリンクキャリアアグリゲーションの様々な例を示す。
【０１１０】
図２Ｂは、３つのタイプのキャリアアグリゲーションを模式的に描く第１キャリアアグリゲーションシナリオ３１、第２キャリアアグリゲーションシナリオ３２、及び第３キャリアアグリゲーションシナリオ３３を含む。
【０１１１】
キャリアアグリゲーションシナリオ３１〜３３は、第１コンポーネントキャリアｆＵＬ１、第２コンポーネントキャリアｆＵＬ２、及び第３コンポーネントキャリアｆＵＬ３のための、異なるスペクトル割り当てを示す。図２Ｂが、３つのコンポーネントキャリアを集約する文脈で説明されるにもかかわらず、キャリアアグリゲーションは、これよりも多い又は少ないキャリアを集約するべく使用されてよい。さらに、アップリンクの文脈において示されるにもかかわらず、アグリゲーション（集約）シナリオはまた、ダウンリンクにも適用可能である。
【０１１２】
第１キャリアアグリゲーションシナリオ３１は、周波数が隣接して共通周波数帯域にあるコンポーネントキャリアが集約される帯域内連続キャリアアグリゲーションを示す。例えば、第１キャリアアグリゲーションシナリオ３１は、連続しかつ第１周波数帯域ＢＡＮＤ１内に配置されたコンポーネントキャリアｆＵＬ１、ｆＵＬ２及びｆＵＬ３の集約を描く。
【０１１３】
図２Ｂを参照し続けると、第２キャリアアグリゲーションシナリオ３２は、帯域内不連続キャリアアグリゲーションを示す。ここで、周波数が非隣接であるが共通周波数帯域内にある２つ以上のコンポーネントキャリアが集約されている。例えば、第２キャリアアグリゲーションシナリオ３２は、不連続であるが第１周波数帯域ＢＡＮＤ１内に配置されたコンポーネントキャリアｆＵＬ１、ｆＵＬ２及びｆＵＬ３の集約を描く。
【０１１４】
第３キャリアアグリゲーションシナリオ３３は、帯域内不連続キャリアアグリゲーションを示す。ここで、周波数が非隣接であり多周波数帯域にあるコンポーネントキャリアが集約される。例えば、第３キャリアアグリゲーションシナリオ３３は、第１周波数帯域ＢＡＮＤ１のコンポーネントキャリアｆＵＬ１及びｆＵＬ２と、第２周波数帯域ＢＡＮＤ２のコンポーネントキャリアｆＵＬ３との集約を描く。
【０１１５】
図２Ｃは、図２Ａの通信リンクのためのダウンリンクキャリアアグリゲーションの様々な例を示す。これらの例は、第１コンポーネントキャリアｆＤＬ１、第２コンポーネントキャリアｆＤＬ２、第３コンポーネントキャリアｆＤＬ３、第４コンポーネントキャリアｆＤＬ４、及び第５コンポーネントキャリアｆＤＬ５の異なるスペクトル割り当てのための、様々なキャリアアグリゲーションシナリオ３４〜３８を描く。図２Ｃが、５つのコンポーネントキャリアを集約する文脈で説明されるにもかかわらず、キャリアアグリゲーションは、これよりも多い又は少ないキャリアを集約するべく使用されてよい。さらに、ダウンリンクの文脈において示されるにもかかわらず、アグリゲーション（集約）シナリオはまた、アップリンクにも適用可能である。
【０１１６】
第１キャリアアグリゲーションシナリオ３４は、連続して同じ周波数帯域内に配置されるコンポーネントキャリアの集約を描く。付加的に、第２キャリアアグリゲーションシナリオ３５及び第３キャリアアグリゲーションシナリオ３６は、不連続であるが同じ周波数帯域内に配置される集約の２つの例を示す。さらに、第４キャリアアグリゲーションシナリオ３７及び第５キャリアアグリゲーションシナリオ３８は、周波数が非隣接であり多周波帯域にあるコンポーネントキャリアが集約されるアグリゲーションの２つの例を示す。一定数の集約されたコンポーネントキャリアが増加するにつれ、可能なキャリアアグリゲーションシナリオの複雑性も増加する。
【０１１７】
図２Ａ〜２Ｃを参照すると、キャリアアグリゲーションにおいて使用される個々のコンポーネントキャリアが、様々な周波数を有し、例えば同じ帯域又は多数の帯域の周波数キャリアを含み得る。付加的に、キャリアアグリゲーションは、個々のコンポーネントキャリアがほぼ同じ帯域幅となる実装例に、及び個々のコンポーネントキャリアが異なる帯域幅を有する実装例に、適用可能である。
【０１１８】
所定の通信ネットワークが、特定のユーザデバイスに、アップリンク用のプライマリコンポーネントキャリア（ＰＣＣ）又はアンカーキャリアと、ダウンリンク用のＰＣＣとを割り当てる。付加的に、携帯デバイスがアップリンク又はダウンリンク用に単数周波数キャリアを使用して通信する場合、ユーザデバイスは、ＰＣＣを使用して通信する。アップリンク通信用の帯域幅を向上させるべく、アップリンクＰＣＣを、一つ以上のアップリンクセカンダリコンポーネントキャリア（ＳＣＣ）と集約させることができる。付加的に、ダウンリンク通信用の帯域幅を向上させるには、ダウンリンクＰＣＣを、一つ以上のダウンリンクＳＣＣと集約させることができる。
【０１１９】
所定の実装例において、通信ネットワークが、各コンポーネントキャリアに対してネットワークセルを与える。付加的に、プライマリセルはＰＣＣを使用して動作し得る一方、セカンダリセルはＳＣＣを使用して動作し得る。プライマリセル及びセカンダリセルは、例えば、キャリアの周波数及び／又はネットワーク環境の差異に起因して、異なるカバレッジエリアを有する。
【０１２０】
認可支援アクセス（ＬＡＡ）とは、移動体通信事業者に関連付けられた認可済み周波数キャリアが、ＷｉＦｉのような未認可スペクトルの周波数キャリアとともに集約されるダウンリンクキャリアアグリゲーションを称する。ＬＡＡは、通信リンクに関連付けられた制御及び信号伝達の情報を搬送する認可済みスペクトルにおけるダウンリンクＰＣＣを用いる一方、未認可スペクトルは、利用可能なときに広いダウンリンク帯域幅を目的として集約される。ＬＡＡは、セカンダリキャリアの動的調整によってＷｉＦｉユーザを回避するように、及び／又はＷｉＦｉユーザと共存するように、動作することができる。拡張認可支援アクセス（ｅＬＡＡ）とは、ダウンリンク及びアップリンク双方の認可済み及び未認可スペクトルを集約するＬＡＡの進化形を称する。
【０１２１】
図３Ａは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信を使用するダウンリンクチャネルの一例の模式的な図である。図３Ｂは、ＭＩＭＯ通信を使用するアップリンクチャネルの一例の模式的な図である。
【０１２２】
ＭＩＭＯ通信は、共通周波数スペクトルにわたる多数のデータストリームを同時に通信するべく多数のアンテナを使用する。所定の実装例において、データストリームは、受信器におけるデータ受信を強化するべく異なる基準信号を有するように動作する。ＭＩＭＯ通信は、高いＳＮＲ、符号化の改善、及び／又は無線環境の空間的なマルチプレクシング差異に起因する信号干渉の低減により利益を受ける。
【０１２３】
ＭＩＭＯオーダーとは、送信又は受信された別個のデータストリームの数を称する。例えば、ダウンリンク通信のＭＩＭＯオーダーは、基地局の送信アンテナの数、及び携帯デバイスのようなＵＥの受信アンテナの数によって記述することができる。例えば、ツーバイツー（２×２）ＤＬ  ＭＩＭＯは、２つの基地局アンテナ及び２つのＵＥアンテナを使用するＭＩＭＯダウンリンク通信を言及する。付加的に、フォーバイフォー（４×４）ＤＬ  ＭＩＭＯは、４つの基地局アンテナ及び４つのＵＥアンテナを使用するＭＩＭＯダウンリンク通信を言及する。
【０１２４】
図３Ａに示される例において、ダウンリンクＭＩＭＯ通信は、基地局４１のＭ個のアンテナ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、…４３ｍを使用する送信、及び携帯デバイス４２のＮ個のアンテナ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、…４４ｎを使用する受信によって与えられる。したがって、図２Ａは、Ｍ×Ｎ  ＤＬ  ＭＩＭＯの一例を示す。
【０１２５】
同様に、アップリンク通信のＭＩＭＯオーダーは、携帯デバイスのようなＵＥの送信アンテナの数、及び基地局の受信アンテナの数によって記述することができる。例えば、２×２ＵＬ  ＭＩＭＯは、２つのＵＥアンテナ及び２つの基地局アンテナを使用するＭＩＭＯアップリンク通信を言及する。付加的に、４×４ＵＬ  ＭＩＭＯは、４つのＵＥアンテナ及び４つの基地局アンテナを使用するＭＩＭＯアップリンク通信を言及する。
【０１２６】
図３Ｂに示される例において、アップリンクＭＩＭＯ通信は、携帯デバイス４２のＮ個のアンテナ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、…４４ｎを使用する送信、及び基地局４１のＭ個のアンテナ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、…４３ｍを使用する受信によって与えられる。したがって、図３Ｂは、Ｎ×Ｍ  ＵＬ  ＭＩＭＯの一例を示す。
【０１２７】
ＭＩＭＯのレベル又はオーダーを増やすことにより、アップリンクチャネル及び／又はダウンリンクチャネルの帯域幅を増加させることができる。
【０１２８】
ＭＩＭＯ通信は、ＦＤＤ通信リンク及びＴＤＤ通信リンクのような様々なタイプの通信リンクに適用可能である。
【０１２９】
図３Ｃは、ＭＩＭＯ通信を使用するアップリンクチャネルの他例の模式的な図である。図３Ｃに示される例において、アップリンクＭＩＭＯ通信は、携帯デバイス４２のＮ個のアンテナ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、…４４ｎを使用する送信によって与えられる。付加的に、アップリンク送信の第１部分が、第１基地局４１ａのＭ個のアンテナ４３ａ１、４３ｂ１、４３ｃ１、…４３ｍ１を使用して受信される一方、アップリンク送信の第２部分は、第２基地局４１ｂのＭ個のアンテナ４３ａ２、４３ｂ２、４３ｃ２、…４３ｍ２を使用して受信される。付加的に、第１基地局４１ａ及び第２基地局４１ｂは、有線リンク、光リンク及び／又は無線リンクを経由して互いに通信し合う。
【０１３０】
図３ＣのＭＩＭＯシナリオは、ＭＩＭＯ通信を容易にするべく多数の基地局が協働する一例を示す。
【０１３１】
センサ支援ビーム管理によるビームフォーミング通信システム
【０１３２】
アンテナアレイは、多種多様なアプリケーションで使用することができる。例えば、アンテナアレイを、基地局、ネットワークアクセスポイント、携帯電話機、タブレット、顧客宅内機器（ＣＰＥ）、ラップトップ、コンピュータ、ウェアラブル電子機器、及び／又は他の通信デバイスにおいて無線周波数（ＲＦ）信号を送信及び／又は受信するべく使用することができる。
【０１３３】
ミリメートル波キャリア（例えば３０ＧＨｚから３００ＧＨｚ）、センチメートル波キャリア（例えば３ＧＨｚから３０ＧＨｚ）、及び／又は他のキャリア周波数を利用する通信デバイスは、信号の送信及び／又は受信のためのビームフォーメーション及び指向性を与えるアンテナアレイを用いることができる。
【０１３４】
例えば、信号送信の文脈において、アンテナアレイの複数のアンテナ素子からの信号が、建設的及び破壊的干渉を使用して組み合わされ、当該アンテナアレイから離れる所与の方向に伝播する信号強度を有するビーム状の品質を示す集約送信信号を生成する。信号受信の文脈において、信号が特定の方向から到着しているときに多くの信号エネルギーがアンテナアレイにより受信される。したがって、アンテナアレイはまた、信号受信のための指向性を与えることもできる。
【０１３５】
アンテナ素子を介して送信される送信信号をコンディショニングするため、及び／又はアンテナ素子からの受信信号をコンディショニングするため、信号コンディショニング回路を使用することができる。一例において、信号コンディショニング回路が、利得制御を与える可変利得増幅器と、位相制御を与える可変位相シフタとを含む。
【０１３６】
５Ｇ  ＮＲは、基地局だけではなく、ユーザ機器（ＵＥ）においても、ビームフォーミングの仕様を定める。例えば、フェーズドアレイアンテナは、例えば、約１０ＧＨｚを上回る、詳しくはＦＲ２用の周波数における、及び／又はミリメートル波周波数における、所定のビームフォーミングアプリケーションのためにＵＥにおいて協働するのに適切な、相対的にコンパクトな寸法を有し得る。
【０１３７】
多方向にビームを通信する能力を与えるべく、ＵＥは、一定範囲の方向にわたる、例えばＵＥを包囲する完全球を覆う角度範囲にわたる、ビームフォーミング性能をカバーするべく多数のアンテナアレイを含み得る。多数のアンテナアレイが含まれる場合、各アンテナアレイは、特定方向への通信を容易にするべく異なる及び／又は別個に制御可能な、偏波、アンテナ利得、ビーム操舵、及び／又は他のパラメータを有し得る。
【０１３８】
ビームフォーミング通信システムのビーム角度は、通信リンクを維持するべく経時的に変化し得る。例えば、ビーム角度は、ＵＥと基地局との相対位置が変化するのに伴い変化し得る。性能（例えばリンク接続性及び／又は帯域幅）を維持するには、対応する基地局及びＵＥのビームを位置特定及び／又は追跡することが望ましい。これにより、環境妨害物が存在する中で、及び／又はＵＥが移動する中で通信リンクが維持される。
【０１３９】
センサ支援ビーム管理によるビームフォーミング通信システムの装置及び方法が与えられる。所定の実施形態において、ビームフォーミング通信システムは、複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイを含む。ビームフォーミング通信システムはさらに、当該アンテナ素子に動作可能に関連付けられた複数の信号コンディショニング回路と、センサデータを生成する一つ以上のセンサと、ビームフォーミングを管理するべく信号コンディショニング回路を制御するビーム管理回路とを含む。ビーム管理回路は、センサデータに基づくビーム管理を与える。
【０１４０】
所定の実装例において、ビーム管理回路は、センサからのセンサデータに基づいてビーム操舵を制御する。例えば、ビーム送信に関し、センサデータは、送信ビームをブロックし及び／又は減衰させるであろう検出物体から離れるように、送信ビームを操舵するべく使用することができる。センサデータはまた、ＵＥの位置が変化するときも送信ビームを基地局に指向したまま維持するように、及び／又は基地局に送信される送信ビームを生成する特定のアンテナアレイを選択するように、送信ビームを操舵するべく使用することができる。
【０１４１】
付加的又は代替的に、センサデータは、受信ビームを操舵するべく、及び／又はビームを受信する特定のアンテナアレイを選択するべく、ビーム管理回路によって使用することができる。例えば、ビーム受信の文脈において、センサデータは、基地局に向けられる受信ビームの方向を維持するべく、及び／又は特定の基地局を通信するのに適切なアンテナアレイを選択するべく、ビーム管理回路によって処理することができる。
【０１４２】
所定の実装例において、センサデータは、例えば、環境妨害物に関連付けられたビーム角度を回避するべく、ビームのサーチ及び／又はスキャンを容易にするように使用することができる。同様に、センサデータは、環境妨害物に起因して送信ビーム及び／又は受信ビームが失われたような場合に、ビーム発見の支援をすることもできる。
【０１４３】
ビーム発見を目的として、ＵＥは、様々な幾何学的な箇所をスキャンして、基地局が送信するパイロットビーム又は他のビームの位置特定をすることができる。所定の実装例において、センサデータは、ビームを発見するためのおおよその箇所を特定する支援をするべく、ＵＥによって処理することができる。これにより、ビーム発見のレイテンシが低減され、及び／又はスキャン効率が増加する。
【０１４４】
センサデータはまた、ＵＥがセルラーネットワーク内を移動するときに基地局がビーム追跡をするのを支援することもできる。例えば、所定の実装例において、センサデータの少なくとも一部分が、ＵＥから他の通信リンク（例えばＬＴＥリンク）を経由して基地局へと送信され、基地局からの送信ビームをＵＥへと操舵するべく、及び／又はＵＥからの受信ビームの接続性を維持するべく、使用される。さらに、基地局は、ローカル３次元マップデータをＵＥに与えることができるので、障害物を予測することができ、並びに／又は、ＵＥのセンサデータ処理に基づいて位置及び配向を決定するべく光線追跡（例えば見通し線機会）が特定され、及び／若しくは計算される。
【０１４５】
所定の実装例において、センサデータは、多レベルの利用において用いられる。多レベルの利用は、（ｉ）位置、回転、及び／又は障壁の検出を示すセンサデータに基づいてビーム管理を自律的に制御するべくＵＥがセンサデータを使用する第１レベルの利用、（ｉｉ）ＵＥがセンサデータ又は当該センサデータの低減されたセットを基地局へと通信し、当該基地局がビームフォーミングをするのを支援する第２レベルの利用、並びに（ｉｉｉ）基地局がローカルマップデータをＵＥに与える第３レベルの利用を含む。
【０１４６】
所定の実装例において、センサデータは、ビームフォーミングを制御して最大許容露出（ＭＰＥ）を制限するべく処理される。例えば、ＭＰＥは、６ＧＨｚ以上の、例えばＦＲ２及び／又はミリメートル波の、ＲＦ信号送信に近接して配置された組織の露出を制御することに関する仕様である。一例において、ユーザがタブレットを膝の上に抱えているときに、ＭＰＥを、放射へのユーザの露出を制限するべく使用することができる。ＭＰＥは、ここでの教示に係るセンサデータに基づいて管理することができるパラメータのなおもさらなる他例である。
【０１４７】
所定の実装例において、第１センサが第１アンテナアレイに関連付けられ、第２センサが第２アンテナアレイに関連付けられる。付加的に、ＵＥは、第１センサ及び第２センサからのセンサデータに基づき、第１アンテナアレイ及び／又は第２アンテナアレイを使用して選択的に通信する。対応するアンテナアレイに関連付けられたセンサを、２つを超えるアンテナアレイを有する実装例に拡張することができる。例えば、一例において、４つ以上のアンテナアレイが、ＵＥのまわりに分散され、各アンテナアレイが少なくとも一つの関連センサを有する。
【０１４８】
所定の実装例において、ＵＥは、第１センサにより第１アンテナアレイが環境妨害物によって妨害されていないことが示される場合に第１アンテナアレイを使用して通信し、第１センサにより第１アンテナアレイが妨害されていることが示されるが、第２センサによれば第２アンテナアレイが妨害されていないことが示される場合に第２アンテナアレイを使用して通信する。所定の実装例において、第１センサは、第１アンテナアレイの妨害物を検出するための専用センサであり、第２センサは、第２アンテナアレイの妨害物を検出するための専用センサである。例えば、第１センサ及び第２センサは、他の機能又は目的のためにＵＥにおいて使用される既存のセンサというよりも、専用の近接センサに対応し得る。
【０１４９】
所定の実装例において、ＵＥは、セルラーネットワークにおいてユーザにより移動させられる携帯電話機、タブレット、又は他のハンドヘルドデバイスに対応する。しかしながら、セルラー対応の車両（例えば自動車）、ドローン、及び他のタイプの原動機付きＵＥもまた、この態様でセンサデータを基地局に送信することから利益を得ることができる。さらに、ドローンのような所定の原動機付きＵＥはさらに、基地局とのビームフォーミング通信リンクの維持を容易にするべく計画されたルートデータを送信することができる。
【０１５０】
図４Ａは、ビームフォーミングにより動作する通信システムの一例の模式的な図である。通信システム１１０は、アンテナアレイ１０２、送受信器１０５、ベース帯域モデム１０６、及びフロントエンドシステム１０８を含む。アンテナアレイ１０２は、アンテナ素子１０３ａ１、１０３ａ２…１０３ａｎ、１０３ｂ１、１０３ｂ２…１０３ｂｎ、１０３ｍ１、１０３ｍ２…１０３ｍｎを含む。付加的に、フロントエンドシステム１０８は、信号コンディショニング回路１０４ａ１、１０４ａ２…１０４ａｎ、１０４ｂ１、１０４ｂ２…１０４ｂｎ、１０４ｍ１、１０４ｍ２…１０４ｍｎを含む。
【０１５１】
図示の実施形態において、ベース帯域モデム１０６はビーム管理回路１０７を含む。すなわち、ビーム管理回路１０７は、本実施形態において、ベース帯域モデム１０６に含まれる。しかしながら、ビーム管理回路１０７は、送受信器１０５及び／又はフロントエンドシステム１０８を含むがこれらに限られない任意の適切な箇所に存在してよい。
【０１５２】
ミリメートル波キャリア（例えば３０ＧＨｚから３００ＧＨｚ）、センチメートル波キャリア（例えば３ＧＨｚから３０ＧＨｚ）、及び／又は他の周波数キャリアを使用して通信する通信システムは、信号の送信及び／又は受信のためのビームフォーメーション及び指向性を与えるべくアンテナアレイを用いることができる。
【０１５３】
例えば、図示の実施形態において、通信システム１１０は、ｍ×ｎアンテナ素子のアレイ１０２を含む。これらのアンテナ素子はそれぞれが、本実施形態において別個の信号コンディショニング回路によって制御される。省略記号により示されるように、通信システム１１０は、任意の適切な数のアンテナ素子及び信号コンディショニング回路を有するように実装することができる。
【０１５４】
信号コンディショニング回路１０４ａ１、１０４ａ２…１０４ａｎ、１０４ｂ１、１０４ｂ２…１０４ｂｎ、１０４ｍ１、１０４ｍ２…１０４ｍｎは、アンテナアレイ１０２を介した送信及び／又は受信を目的として信号をコンディショニングするべく使用することができる。一実施形態が、信号コンディショニング回路４ａ、４ｂ…４ｍが、送信及び受信の双方に対する信号コンディショニングを与えるにもかかわらず、他の実装例も可能である。例えば、所定の実装例において、通信デバイスは、信号の受信と信号の送信とで別個のアンテナアレイを含む。すなわち、所定の実装例において、信号コンディショニング回路は、送信コンディショニングのためではあるが受信コンディショニングのためではなく、又は受信コンディショニングのためではあるが送信コンディショニングのためではなく、使用される。
【０１５５】
信号送信に関し、信号コンディショニング回路１０４ａ１、１０４ａ２…１０４ａｎ、１０４ｂ１、１０４ｂ２…１０４ｂｎ、１０４ｍ１、１０４ｍ２…１０４ｍｎが、アンテナアレイ１０２に送信信号を与えることができる。その結果、アンテナ素子から放射された信号が、建設的及び破壊的干渉を使用して組み合わされ、アンテナアレイ１０２から離れるように所与の方向に伝播する信号強度を有するビーム状の品質を示す集約送信信号を生成する。
【０１５６】
信号受信の文脈において、信号コンディショニング回路１０４ａ１、１０４ａ２…１０４ａｎ、１０４ｂ１、１０４ｂ２…１０４ｂｎ、１０４ｍ１、１０４ｍ２…１０４ｍｎは、信号が特定の方向からアンテナアレイ１０２に到達しているときに多くの信号エネルギーが受信されるように、（例えば受信信号の位相及び振幅を別個に制御することによって）受信信号を処理する。したがって、通信システム１１０はまた、信号の受信に対して指向性を与える。
【０１５７】
送信ビーム又は受信ビームへの信号エネルギーの相対的な集中度を、アレイのサイズを増加させることによって高めることができる。例えば、多くの信号エネルギーが送信ビームに集中すると、信号は、ＲＦ通信にとって十分な信号レベルを与えながら長い範囲に伝播することができる。例えば、送信ビームに集中した信号エネルギーの長い伝播を有する信号は、高い実効等方放射電力（ＥＩＲＰ）を示し得る。
【０１５８】
図示の実施形態において、送受信器１０５は、信号コンディショニング回路に送信信号を与え、信号コンディショニング回路から受信した信号を処理する。図４Ａに示されるように、送受信器１０５は、信号コンディショニング回路のための制御信号を生成する。制御信号は、ビームフォーミングのために送信又は受信信号の位相及び／又は振幅を設定すること、並びにアンテナアレイ１０２上の通信を選択的に有効／無効にすることのような、様々な機能を目的として使用することができる。
【０１５９】
図４Ａを参照し続けると、ビーム管理回路１０７は、信号コンディショニング回路１０４ａ１、１０４ａ２…１０４ａｎ、１０４ｂ１、１０４ｂ２…１０４ｂｎ、１０４ｍ１、１０４ｍ２…１０４ｍｎの位相値及び／又は振幅値を制御するべく、一つ以上の制御信号を送受信器１０５に与える。すなわち、ビーム管理回路１０７は、送信ビーム及び／又は受信ビームを操舵することができる。さらに、ビーム管理回路１０７は、アンテナアレイ１０２上の通信を選択的に有効又は無効にする（例えば異なるアンテナアレイを使用した送信を支持するようにアンテナアレイ１０２上の送信を無効にする）ことができる。所定の実装例において、ベース帯域モデム１０６と送受信器１０５との間で、少なくとも部分的にシリアルインタフェイス又はバスを使用してデータが通信される。
【０１６０】
図４Ａに示されるように、ビーム管理回路１０７は、ビーム操舵を制御するべくセンサデータを受信する。ビーム管理回路１０７は、ここでの教示に係るビーム管理を目的としてセンサデータを使用する。
【０１６１】
図４Ｂは、送信ビームを与えるビームフォーミングの一例の模式的な図である。図４Ｂは、第１信号コンディショニング回路１１４ａ、第２信号コンディショニング回路１１４ｂ、第１アンテナ素子１１３ａ及び第２アンテナ素子１１３ｂを含む通信システムの一部分を示す。
【０１６２】
２つのアンテナ素子及び２つの信号コンディショニング回路を含むように示されるにもかかわらず、通信システムは、付加的なアンテナ素子及び／又は信号コンディショニング回路を含んでよい。例えば、図４Ｂは、図４Ａの通信システム１１０の一部分の一実施形態を示す。
【０１６３】
図示の実施形態において、第１信号コンディショニング回路１１４ａは、第１位相シフト１３０ａ、第１電力増幅器１３１ａ、第１低雑音増幅器（ＬＮＡ）１３２ａ、及び電力増幅器１３１ａ又はＬＮＡ１３２ａの選択を制御するスイッチを含む。付加的に、第２信号コンディショニング回路１１４ｂは、第２位相シフト１３０ｂ、第２電力増幅器１３１ｂ、第２ＬＮＡ１３２ｂ、及び電力増幅器１３１ｂ又はＬＮＡ１３２ｂの選択を制御するスイッチを含む。
【０１６４】
信号コンディショニング回路の一実施形態が示されるにもかかわらず、信号コンディショニング回路の他の実装例も可能である。例えば、一例において、信号コンディショニング回路は、一つ以上の帯域フィルタ、スイッチ、減衰器、増幅器、位相シフタ、デュプレクサ、ダイプレクサ、トライプレクサ、サーキュレータ、及び／又は他のコンポーネントを含む。さらに、アナログ位相シフタを有する実装例が示されるにもかかわらず、ここでの教示はまた、デジタル位相シフト（例えばベース帯域モデムにおけるデジタルベース帯域処理を使用する位相シフト）を使用する実装例、及びアナログ位相シフトとデジタル位相シフトとの組み合わせを使用する実装例にも適用可能である。
【０１６５】
図示の実施形態において、第１アンテナ素子１１３ａ及び第２アンテナ素子１１３ｂは距離ｄだけ分離される。付加的に、図４Ｂには角度θが注釈されている。角度θは、この例において、送信ビーム方向がアンテナアレイ平面に実質的に直交するときに約９０°の値を有し、送信ビーム方向がアンテナアレイ平面に実質的に平行なときに約０°の値を有する。
【０１６６】
アンテナ素子１１３ａ、１１３ｂに与えられる送信信号の相対的な位相を制御することにより、所望の送信ビーム角度θを達成することができる。例えば、第１位相シフタ１３０ａが０°の基準値を有するとき、第２位相シフタ１３０ｂは、約−２πｆ（ｄ／ν）ｃｏｓθラジアンの位相シフトを与えるべく制御することができる。ここで、ｆは送信信号の基本周波数、ｄはアンテナ素子間の距離、νは放射波の速度、πは数学的定数パイである。
【０１６７】
所定の実装例において、距離ｄは、約（１／２）λとなるように実装される。ここで、λは、送信信号の基本成分の波長である。かかる実装例において、第２位相シフタ１３０ｂは、送信ビーム角度θを達成するべく約−πｃｏｓθラジアンの位相シフトを与えるように制御することができる。
【０１６８】
したがって、位相シフタ１３０ａ、１３０ｂの相対的な位相を、送信ビームフォーミングを与えるべく制御することができる。所定の実装例において、ベース帯域モデム（例えば図４Ａのベース帯域モデム１０６）、及び／又は送受信器（例えば図４Ａの送受信器１０５）が、ビームフォーミングを制御するべく、一つ以上の位相シフタの位相値、及び一つ以上の制御可能増幅器の利得値を制御する。例えば、利得値及び／又は位相値は、ベース帯域モデムのビーム管理回路から送信されるデータとしてよい。ビームフォーミングのための位相制御を有する一例が示されるにもかかわらず、ビーム管理を与えるべく付加パラメータ（利得を含むがこれに限られない）を制御してよい。
【０１６９】
図４Ｃは、受信ビームを与えるビームフォーミングの一例の模式的な図である。図４Ｃは図４Ｂと同様であるが、図４Ｃが、送信ビームではなく受信ビームの文脈でビームフォーミングを示す点が異なる。
【０１７０】
図４Ｃに示されるように、第１位相シフタ１３０ａと第２位相シフタ１３０ｂとの相対的な位相差を、望まれる受信ビーム角度θを達成するべく−２πｆ（ｄ／ν）ｃｏｓθラジアンにほぼ等しくなるように選択することができる。距離ｄが約（１／２）λに対応する実装例において、位相差は、受信ビーム角度θを達成するべく−πｃｏｓθラジアンにほぼ等しくなるように選択することができる。
【０１７１】
ビームフォーミングを与える位相値のための様々な式が与えられているにもかかわらず、アンテナアレイの実装、信号コンディショニング回路の実装、及び／又は無線環境に基づいて選択された位相値のような他の位相選択値も可能である。
【０１７２】
図５は、セルラーネットワーク２００の通信ビームの環境妨害物の様々な例を示す模式的な図である。この例において、セルラーネットワーク２００は、第１基地局２０１、第２基地局２０２、第１携帯デバイス２０３、及び第２携帯デバイス２０４を含む。しかしながら、セルラーネットワークは、他の数及び／又はタイプの基地局及び／又はＵＥを含んでよい。
【０１７３】
図示の実施形態において、送信ビーム及び受信ビームは、反射された通信リンク２１１を経由して第１基地局２０１と第１携帯デバイス２０３との間で通信される。ここで、反射された通信リンク２１１はまた、準見通し線（ＱＬＯＳ）通信リンクとも称する。この例において、第１建物２２１が反射を与える。
【０１７４】
図５に示されるように、第１基地局２０１からの送信ビーム２１２が第２建物２２２により妨害される一方、第１基地局２０１からの送信ビーム２１３がユーザの頭２２３により妨害される。建物２２２及び頭２２３は、相対的に高い周波数、例えばＦＲ２及び／又はミリメートル波周波数を有する信号の妨害を与え得る物体の例を示す。
【０１７５】
図５を参照し続けると、送信ビーム及び受信ビームは、第２基地局２０２と第１携帯デバイス２０３との間で通信される。見通し線（ＬＯＳ）通信リンク図５に示されるように、第２基地局２０２から第２携帯デバイス２０４への送信ビーム２１４は、ユーザの手２２４によって阻まれるので、第２基地局２０２と第２携帯デバイス２０４との間のＬＯＳ通信リンクが妨げられる。
【０１７６】
所定の実装例において、基地局側のビームフォーミングは、３次元マップ及び／又は他の既知環境データに基づいて制御することができる。すなわち、ＬＯＳ及びＱＬＯＳの送信ビームのケースは、基地局に関して相対的に単刀直入的といえる。
【０１７７】
しかしながら、図５の携帯デバイス２０３〜２０４のようなＵＥは、予測不可能な妨害物を有し得る。例えば、ユーザの身体（例えば、頭、手、指及び／又は四肢）は、短時間内に予測不可能に動き得る。さらに、ＵＥのユーザは、歩いて又は車両内にいることがあり、急速に位置が変化し得る。さらに、ＵＥの操作が、電話機の未知の３次元配向及び／又は向き方向をもたらすことがある。予測不可能性は、ＬＯＳ又は準ＬＯＳの経路を突然横切って妨害を与え得る他の環境物体の動きの不確実性によって、悪化することがある。
【０１７８】
よって、相対的にゆっくりと変化し得る基地局におけるビーム操舵に影響を与える因子とは対照的に、ＵＥにおけるビーム操舵に影響を与える因子は、相対的に急速に変化し得る。例えば、十分なビーム管理が存在しなければ、縦長ビューから横長ビューへの又はその逆のユーザの操作が、ビーム損失をもたらし得る。
【０１７９】
ここでの教示は、ビーム管理を目的としてＵＥに埋め込まれたセンサを使用する。例えば、センサからのセンサデータを、基地局に対するＵＥ位置、ＵＥ配向（例えば平坦、直立、面する方向等）を決定するべく、及び／又は頭、手及び／又は指のような物体からの電位妨害を検出するべく、使用することができる。
【０１８０】
すなわち、ビームの発見、追跡及び／又は回復を含むがこれらに限られないビーム管理を目的として、センサからの情報を処理することができる。さらに、センサデータは、ローカルビーム管理を目的としてＵＥにより使用されるだけでなく、ＵＥからの報告を介して基地局によっても使用され得る。
【０１８１】
すなわち、センサデータは、アレイ選択、ビーム方向、操舵、及び／又はスキャンの優先順位を決めるべく使用することができる。例えば、スキャン、発見及び／又は回復を目的として、いくつかのビーム方向を不要なものとして削るべく使用することができる。さらに、かかるセンサデータは、例えば、固有吸収率（ＳＡＲ）及び／又は最大許容暴露（ＭＰＥ）の制限を満たすことによって、放射線へのユーザの暴露を軽減する支援となる。
【０１８２】
図６Ａは、一実施形態に係る携帯デバイス２５０の模式的な図である。携帯デバイス２５０は、ベース帯域モデム２５１、送受信器２５２、センサ２５３、第１フロントエンドモジュール２６１（この例ではミリメートル波送信／受信モジュールとして実装される）、第２フロントエンドモジュール２６２、第３フロントエンドモジュール２６３、第４フロントエンドモジュール２６４、第１アンテナアレイ２７１、第２アンテナアレイ２７２、第３アンテナアレイ２７３、及び第４アンテナアレイ２７４を含む。携帯デバイスの一実施形態が示されるにもかかわらず、ここでの教示は、多種多様な態様で実装された携帯デバイスに適用可能である。
【０１８３】
図６Ａに示されるように、ベース帯域モデム２５１は、携帯デバイス２５０のセンサ２５３から受信したセンサデータに基づいてビーム管理を制御するビーム管理回路２５７を含む。センサ２５３は、例えば、ここに記載されるセンサの任意の組み合わせを含む多種多様なタイプのセンサを含み得る。
【０１８４】
ビーム管理回路２５７は、センサ２５３からのセンサデータに基づいて携帯デバイス２５０のビーム管理を制御する。第１例において、ビーム管理回路２５７は、センサデータに基づいてビーム操舵を制御する。ビーム操舵は、基地局と携帯デバイス２５０との接続性を維持するべく送信ビーム及び／又は受信ビームの角度を変化させることを含み得る。
【０１８５】
第２例において、ビーム管理回路２５７は、ビームサーチを支援して、例えば、効率的な数のスキャンにより基地局からのパイロットビームの位置特定をするべく、センサデータを使用する。
【０１８６】
第３例において、ビーム管理回路２５７は、アクティブアンテナアレイを選択するべくセンサデータを使用する。例えば、図６Ａに示されるように、第１アンテナアレイ２７１がアクティブビームを使用して通信している一方、第２アンテナアレイ２７２及び第３アンテナアレイ２７４は、非アクティブであるが、携帯デバイス２５０が通信のために用い得る可能なビームを提示する。
【０１８７】
一例の実装において、センサ２５３は、当該アンテナアレイの一つ以上に近い環境妨害物を検出するべく動作する。付加的に、通信のために使用されるアクティブアンテナアレイが、センサ２５３からのセンサデータに基づいて選択される。例えば、センサ２５３は、各アンテナアレイに近い環境妨害物の存在を検出する近接センサを含み得る。最低の妨害によるアンテナアレイが、通信のために使用される。
【０１８８】
他例の実装において、携帯デバイス２５０の位置変化を示すセンサデータに応答して、ビーム管理回路２５７は、アクティブなフロントエンドモジュール／アンテナアレイを変更することができる。例えば、ビーム管理回路２５７は、センサデータに基づいて、第２フロントエンドモジュール２６２／第２アンテナアレイ２７２、及び／又は第３フロントエンドモジュール２６３／第３アンテナアレイ２７３をオンにすることができる。フロントエンドモジュールは、対応アレイ、例えば、電力増幅器、ＬＮＡ、スイッチ、及び／又は他のコンポーネントのアンテナ素子に関連付けられた信号コンディショニング回路を含み得る。
【０１８９】
所定の実装例において、携帯デバイスは、ダイバーシティ通信のために使用される一つ以上のフロントエンドモジュール／アンテナアレイを含む。例えば、図示の携帯デバイス２５０は、ダイバーシティ通信用のフロントエンドモジュール２６４及びアンテナアレイ２７４を含む。ビーム管理回路２５７により処理されるセンサデータは、プライマリ通信のために使用されるビーム、及び／又はダイバーシティ通信のために使用されるビームを含むがこれらに限られない多種多様なタイプのビームを管理するべく使用することができる。したがって、アンテナアレイ２７４のダイバーシティビームの管理もまた与えることができる。
【０１９０】
所定の実装例において、センサ２５３は、例えばビーム操舵計算を目的とする非独立型（ＮＳＡ）動作のＬＴＥリンクのような他の通信リンクを介して基地局に与えられ得る３次元位置、方位及び／又は速度を決定するべく、少なくとも一つの位置センサ（例えばグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）センサ、磁力計、高度計等）を含む。所定の実装例において、位置センサからの位置データはまた、ＵＥが基地局の３次元マップを含む実装例におけるＵＥによって使用することもできる。
【０１９１】
所定の実装例において、ジャイロスコープ及び／又は加速度計からのデータが、ＵＥにおけるビーム操舵及び／又はアレイ選択のために使用される。例えば、地面又は空に指向されたビームは、適切な通信リンクを形成する可能性が相対的に低い。さらに、基地局位置が既知の構成において、ジャイロスコープ及び／又は加速度計からのセンサデータは、ビームの指向及び操舵を制御するべく、並びに／又はビーム回復を達成するべく、使用することができる。かかるビーム管理は、基地局箇所を特定するローカル３次元マップをＵＥに実装することによって、さらに向上させることができる。
【０１９２】
センサデータはまた、ユーザがＵＥ（例えば携帯電話機）を操作するときのアンテナアレイ間のハンドオーバー動作、及び／又はビーム操舵も支援することができる。
【０１９３】
所定の実装例において、センサ２５３は、妨害検出用の少なくとも一つの近接センサを含む。例えば、近接センサからの近接データは、妨害物体（例えば人体の組織）から離れるようにビームを操舵するべく、及び／又は、そのような妨害ゆえにＵＥが、他のアンテナアレイからのセカンダリビームを使用して他の基地局に接続するべきか否かを決定するべく、使用することができる。
【０１９４】
近接センサからの近接性のデータはまた、放射線の放出を制御する（例えば、ユーザの身体が放射線を吸収することを回避するべく、ユーザの頭、手、指、胴体及び／又は四肢から離れるように送信ビームを操舵する）ように使用することもできる。これにより、ＳＡＲ及び／又はＭＰＥの制限が順守される。
【０１９５】
近接データは、近接データを生成するための飛行時間（ＴｏＦ）センサ、ジェスチャ赤外線（ＩＲ）センサ、及び／又はカメラを含むがこれらに限られない多種多様なタイプの近接センサを使用して生成することができる。さらに、他のアンテナ（例えばサブ６ＧＨｚアンテナ）がアンテナアレイと一緒に用いられる実装例においては、アンテナアレイ放射が不安定であるか否かを決定するべく、アンテナ反射測定を使用することができる。
【０１９６】
さらに、アンテナアレイ放射はまた、入力ケーブルがＵＥにプラグ接続される場合に不安定となり得る。よって、放射が不安定か否かを決定するべく、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、オーディオジャック、及び／又は他のプラグ検出を使用することができる。かかる不安定が検出されると、ＵＥは、当該不安定を補償又は修正するべく、及び／又はアクティブアンテナを変更して他のビームを使用した通信をするべく、動作し得る。
【０１９７】
所定の実装例において、指がアレイを不安定にしている可能性があるか否かを判断して、それを修正するべく、タッチスクリーン、ボタン及び／又は指紋スキャナ上の触覚センサを使用することができる。タッチスクリーンセンサの場合、妨害はさらに、スワイプの動きから予想される障害に基づいて予測することができる。
【０１９８】
図６Ｂは、他実施形態に係る携帯デバイス２８０の模式的な図である。携帯デバイス２８０は、ベース帯域モデム２５１、送受信器２５２、第１フロントエンドモジュール２６１（この例ではミリメートル波送信／受信モジュールとして実装される）、第２フロントエンドモジュール２６２、第３フロントエンドモジュール２６３、第４フロントエンドモジュール２６４、第１アンテナアレイ２７１、第２アンテナアレイ２７２、第３アンテナアレイ２７３、第４アンテナアレイ２７４、第１専用センサ２８１、第２専用センサ２８２、第３専用センサ２８３及び第４専用センサ２８４を含む。携帯デバイスの一実施形態が示されるにもかかわらず、ここでの教示は、多種多様な態様で実装された携帯デバイスに適用可能である。
【０１９９】
図６Ｂの携帯デバイス２８０は、図６Ａの携帯デバイス２５０と同様であるが、携帯デバイス２８０が固有実装のセンサを含む点が異なる。
【０２００】
第１専用センサ２８１は、第１アンテナアレイ２７１の環境妨害物を検出する役割を果たす。付加的に、第２専用センサ２８２は、第２アンテナアレイ２７２の環境妨害物を検出する役割を果たす。さらに、第３専用センサ２８３は、第３アンテナアレイ２７３の環境妨害物を検出する役割を果たす。付加的に、第４専用センサ２８４は、第４アンテナアレイ２７４の環境妨害物を検出する役割を果たす。
【０２０１】
図示の実施形態において、専用センサ２８１〜２８４はそれぞれが、対応アンテナアレイの環境妨害物を検出するべく使用される付加センサ（例えば近接センサ）に対応する。すなわち、センサが、携帯デバイス２８０における他の機能のために使用される既存センサよりもむしろ、携帯デバイス２８０に対して付加的とされ、又は携帯デバイス２８０に付加される。
【０２０２】
図６Ｃは、他実施形態に係る携帯デバイス２９０の模式的な図である。携帯デバイス２９０は、ベース帯域モデム２５１、送受信器２５２、第１フロントエンドモジュール２６１（この例ではミリメートル波送信／受信モジュールとして実装される）、第２フロントエンドモジュール２６２、第３フロントエンドモジュール２６３、第４フロントエンドモジュール２６４、第１アンテナアレイ２７１、第２アンテナアレイ２７２、第３アンテナアレイ２７３、第４アンテナアレイ２７４、第１共有センサ２８１、第２共有センサ２８２、第３共有センサ２８３及び第４共有センサ２８４を含む。携帯デバイスの一実施形態が示されるにもかかわらず、ここでの教示は、多種多様な態様で実装された携帯デバイスに適用可能である。
【０２０３】
図６Ｃの携帯デバイス２９０は、図６Ｂの携帯デバイス２８０と同様であるが、携帯デバイス２９０が、専用センサよりもむしろ共有センサを含む点が異なる。
【０２０４】
第１共有センサ２９１は、第１アンテナアレイ２７１の環境妨害物を検出する役割を果たす。付加的に、第２共有センサ２９２は、第２アンテナアレイ２７２の環境妨害物を検出する役割を果たす。さらに、第３共有センサ２９３は、第３アンテナアレイ２７３の環境妨害物を検出する役割を果たす。付加的に、第４共有センサ２９４は、第４アンテナアレイ２７４の環境妨害物を検出する役割を果たす。
【０２０５】
図示の実施形態において、共有センサ２９１〜２９４はそれぞれが、ＵＥにおいて一つ以上の他の目的に使用されるセンサに対応する。すなわち、センサは、携帯デバイス２９０にとって付加的又は携帯デバイス２９０に付加されるというよりもむしろ共有される。例えば、センサは、携帯デバイス２９０において付加機能を果たす飛行時間（ＴｏＦ）センサ、赤外線（ＩＲ）センサ、前面カメラ、背面カメラ、プラグ検出センサ、タッチスクリーンセンサ、ボタン／指紋センサ、アンテナ反射測定検出器、及び／又は他のセンサの一つ以上を含み得る。
【０２０６】
ここでの教示は、専用センサ、共有センサ、又はこれらの組み合わせを使用する実装例に対して適用可能である。
【０２０７】
図７は、他実施形態に係る携帯デバイス３００の模式的な図である。携帯デバイス３００は、ビーム管理を支援するセンサデータを生成するのに適切な多種多様なセンサを含む。
【０２０８】
図示の実施形態において、携帯デバイス３００は、ＴｏＦセンサ３１１、ＩＲセンサ３１２、前面カメラ３１３及び背面カメラ３１４を含む様々な近接センサを含む。携帯デバイス３００はさらに、オーディオジャック検出器３２１及びマイクロＵＳＢ検出器３２２のような様々なプラグ検出センサを含む。携帯デバイス３００はさらに、ＧＰＳセンサ３２１、３次元加速度計３２２、ジャイロスコープ３３３、磁力計３３４及び気圧計３３５のような様々な位置センサを含む。携帯デバイス３００はさらに、タッチスクリーンセンサ３４１及びボタン／指紋センサ３４２のような様々な触覚センサを含む。携帯デバイス３００はさらに、アンテナ反射測定検出器３５１ａ〜３５１ｄを含む。
【０２０９】
携帯デバイス用のセンサの一例が図７に描かれるにもかかわらず、ここでの教示は、多種多様なタイプのセンサに適用可能である。したがって、他の実装例も可能である。
【０２１０】
ＴｏＦセンサ３１１は、ユーザの頭のような物体の存在を、ＴｏＦセンサ３１１を出発してから反射後にＴｏＦセンサ３１１に戻るまでの往復行程に基づいて検出するべく動作する。すなわち、ＴｏＦセンサ３１１により生成された画像データを、頭、手及び／又は指のような妨害物体の近接を検出するべく使用することができる。同様に、ＩＲセンサ３１２は、赤外光を照らすべく動作する。その赤外光は、近くの物体により反射され、ＩＲセンサ３１２によりピックアップされ得る。
【０２１１】
前面カメラ３１３及び背面カメラ３１４は、携帯デバイス３００に対する物体の近接性へと処理することができる画像データを生成する。
【０２１２】
図７を参照し続けると、携帯デバイス３００は、オーディオケーブル３０２の存在を検出するオーディオジャック検出器３２１、及びマイクロＵＳＢケーブル３０３の存在を検出するマイクロＵＳＢ検出器３２２を含む。すなわち、オーディオジャック検出器３２１及びマイクロＵＳＢ検出器３２２は、一つ以上のプラグが携帯デバイス３００に接続されているか否かを示すプラグ検出データを生成する。かかるプラグは、通信ビームを阻むように動作し得るので、プラグ検出データは、ビーム管理において携帯デバイス３００を支援することができる。
【０２１３】
ＧＰＳセンサ３３１は、携帯デバイス３００のＧＰＳ位置を示すＧＰＳデータを生成するべく動作する。すなわち、ＧＰＳデータは、ＧＰＳ座標系に対する携帯デバイス３００の位置を特定するべく使用することができる。
【０２１４】
加速度計３３２は、自由落下に対する携帯デバイス３００の加速度を示す加速度データを生成するべく使用される。すなわち、加速度計３３２は、携帯デバイス３００の突然の動きを検出するべく使用することができる。加速度データはまた、デバイスの配向を決定するべく、例えば、携帯デバイス３００が縦長配向にあるのか若しくは横長配向にあるのか、並びに／又は、デバイスの画面が上を向いているのか及び／若しくは下を向いているのかを決定するべく、使用することができる。
【０２１５】
ジャイロスコープ３３３は、相対的に高い精度で携帯デバイス３００の配向を示す配向データを生成するべく使用される。例えば、ジャイロスコープは、携帯デバイス３００がどの程度及びどの方向に回転されているかを決定するべく使用することができる。
【０２１６】
図７の携帯デバイス３００はまた、磁場を検出するべく動作する磁力計３３４も含む。所定の実装例において、磁力計３３４は、地球磁場と比べての携帯デバイス３００の配向を示す磁性観測データを生成する。磁性観測データはまた、金属のような磁性材料を検出するべく使用することもできる。
【０２１７】
気圧計３３５は、大気圧を検知するべく動作するので、携帯デバイス３００が海抜どの程度の高さかを示す気圧データを生成するべく使用することができる。すなわち、気圧データは、携帯デバイス３００の高度を検出するべく使用することができる。所定の実装例において、圧力データは、精度が向上したＧＰＳ位置を検出するべく、ＧＰＳセンサ３３１からのＧＰＳデータと組み合わせて使用される。
【０２１８】
タッチスクリーンセンサ３４１及びボタン／指紋センサ３４２は、指、手及び／又は他の物体の存在を示す触覚データを生成するべく動作する。すなわち、タッチスクリーンセンサ３４１及び／又はボタン／指紋センサ３４２から生成された触覚データは、通信ビームの潜在的妨害物を検出するべく使用することができる。
【０２１９】
図７を参照し続けると、携帯デバイス３００は、第１〜第４アンテナ反射測定検出器３５１ａ〜３５１ｄそれぞれを含む。これらは、携帯デバイス３００のアンテナのアンテナ反射を示すアンテナ反射測定データを生成するべく動作する。アンテナ反射は、物体がアンテナの近くに存在するときに増加し得るので、アンテナ反射測定データは、物体が電話機の近くに存在するか否かを検出するべく処理することができる。
【０２２０】
４つのアンテナ反射測定検出器を有する一例が示されるにもかかわらず、例えば、携帯デバイス３００の実装に基づいて、それよりも多い又は少ないアンテナ反射測定検出器を含めてもよい。所定の実装例において、アンテナ反射測定検出器は、ビームフォーミングを目的として使用されるアンテナアレイと一緒に用いられるサブ６ＧＨｚセルラー及び／又は接続経路のために含められる。かかるアンテナ反射測定検出器は、物体がアンテナアレイに近接して存在するか否かを検出するべく使用することができる。
【０２２１】
図８は、他実施形態に係るビームフォーミング通信システム４００の模式的な図である。ビームフォーミング通信システム４００は、ベース帯域モデム４０１、送受信器４０２、フロントエンドシステム４０３、アンテナアレイ４０４、位置センサ４１１、タッチ／画像センサ４１２、センサプロセッサ４１３、及びアプリケーションプロセッサ４１４を含む。図８に示されるように、ベース帯域モデム４０１はビーム管理回路４０７を含み、フロントエンドシステム４０３は信号コンディショニング回路４１８を含む。
【０２２２】
ビームフォーミング通信システムの一実施形態が図８に示されるにもかかわらず、ここでの教示は、多種多様な態様で実装されるビームフォーミング通信システムに適用可能である。したがって、他の実装例も可能である。
【０２２３】
ビームフォーミング通信システム４００は、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ（ＬＴＥ、ＬＴＥアドバンスト及びＬＴＥアドバンストプロを含む）、５Ｇ  ＮＲ、ＷＬＡＮ（例えばＷｉ−Ｆｉ）、ＷＰＡＮ（例えばブルートゥース（登録商標）及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標））、ＷＭＡＮ（例えばＷｉＭａｘ）、及び／又はＧＰＳ技術を含むがこれらに限られない多種多様な通信技術を使用して通信するべく使用することができる。
【０２２４】
送受信器４０２は、送信のためのＲＦ信号を生成し、アンテナアレイ４０４から受信した入来ＲＦ信号を処理する。理解されることだが、ＲＦ信号の送信及び受信に関連付けられた様々な機能は、送受信器８０２として図８にまとめて表されている一つ以上のコンポーネントによって達成することができる。一例において、所定タイプのＲＦ信号を扱うべく別個のコンポーネント（例えば別個の回路又はダイ）を設けることができる。
【０２２５】
フロントエンドシステム４０３は、コンディショニング信号アンテナアレイ４０４へ送信及び／又はコンディショニング信号アンテナアレイ４０４から受信するのを支援する信号コンディショニング回路４１８を含む。所定の実装例において、信号コンディショニング回路４１８は、電力増幅器（ＰＡ）、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、フィルタ、スイッチ、位相シフタ、減衰器、デュプレクサ、ダイプレクサ、トライプレクサ、サーキュレータ、及び／又は他の、アンテナアレイ４０４から送信及び／又は受信されるＲＦ信号を処理するのに適切な信号コンディショニング回路を含む。例えば、フロントエンドシステム４０３は、送信のための信号増幅、受信信号の増幅、信号のフィルタリング、異なる帯域間のスイッチング、異なる電力モード間のスイッチング、送信モード及び受信モード間のスイッチング、信号のデュプレクシング、信号のマルチプレクシング（例えばダイプレクシング又はトライプレクシング）、又はこれらの何らかの組み合わせを含むがこれらに限られない一定数の機能を与えることができる。
【０２２６】
所定の実装例において、ビームフォーミング通信システム４００は、キャリアアグリゲーションをサポートし、ひいては、ピークデータレートを増加させるべく柔軟性を与える。キャリアアグリゲーションは、周波数分割デュプレクシング（ＦＤＤ）及び時分割デュプレクシング（ＴＤＤ）の双方に使用することができ、複数のキャリア又はチャネルを集約するべく使用され得る。キャリアアグリゲーションは、同じ動作周波数帯域内の隣接キャリアが集約される隣接集約を含む。キャリアアグリゲーションはまた、不連続であってもよく、共通の帯域内の又は異なる帯域における周波数が分離されたキャリアを含んでよい。
【０２２７】
アンテナアレイ４０４は、多種多様なタイプの通信のために使用されるアンテナを含み得る。例えば、アンテナアレイ４０４は、多種多様な周波数及び通信規格に関連付けられた信号を送信及び／又は受信するアンテナを含み得る。一つのアンテナアレイを有する一例が示されるにもかかわらず、多数のアンテナアレイが含まれてよい。さらに、一定セレクションのアクティブな特定のアンテナアレイを、センサデータに基づいて選択することができる。
【０２２８】
所定の実装例において、アンテナアレイ４０４は、ＭＩＭＯ通信及び／又はスイッチトダイバーシティ通信をサポートする。例えば、ＭＩＭＯ通信は、単数の無線周波数チャネルを経由して多数のデータストリームを通信するべく多数のアンテナを使用する。ＭＩＭＯ通信は、高い信号対雑音比、符号化の改善、及び／又は無線環境の空間的なマルチプレクシング差異に起因する信号干渉の低減により利益を受ける。スイッチトダイバーシティとは、特定のアンテナが特定の時刻に動作するべく選択される通信を称する。例えば、観測されたビットエラーレート及び／又は信号強度インジケータのような様々な因子に基づいて一群のアンテナから特定のアンテナを選択するべく、スイッチを使用することができる。
【０２２９】
ビームフォーミング通信システム４００はまた、ビームフォーミングとともに動作する。例えば、フロントエンドシステム４０３は、送受信器４０２を介してビーム管理回路４０７により制御される可変位相を有する位相シフタを含み得る。所定の実装例において、フロントエンドシステム４０３は、送受信器４０２を介してビーム管理回路４０７により制御される可変利得を有する可変利得増幅器を含み得る。
【０２３０】
すなわち、アンテナアレイ４０４に対する信号経路の位相シフト及び／又は可変利得は、信号の送信及び／又は受信を目的としたビームのフォーメーション及び指向性を与えるべく制御される。例えば、信号送信の文脈において、アンテナアレイ４０４に与えられる送信信号の位相は、アンテナアレイ４０４から放射された信号が、建設的及び破壊的干渉を使用して組み合わされ、所与の方向に伝播する信号強度のビーム状の品質を示す集約送信信号を生成するように制御される。信号受信の文脈において、位相は、信号が特定の方向からアンテナアレイ４０４に到着しているときに多くの信号エネルギーが受信されるように制御される。
【０２３１】
ベース帯域モデム４０１は、送受信器４０２が送信のためにＲＦ信号を生成する送信信号のデジタル表現を送受信器４０２に与える。ベース帯域モデム４０１はまた、送受信器４０２が与える受信信号のデジタル表現も処理する。
【０２３２】
図８に示されるように、ベース帯域モデム４０１は、プライマリアプリケーション処理をビームフォーミング通信システム４００に与える役割を果たすアプリケーションプロセッサ４１４に結合される。アプリケーションプロセッサ４１４は、メモリ管理、グラフ処理、及び／又はマルチメディアデコーディングを含むがこれらに限られないアプリケーションをサポートするのに適切なシステム能力を与えることのような、多種多様な機能を与えることができる。
【０２３３】
アプリケーションプロセッサ４１４は、位置センサ４１１からセンサプロセッサ４１３を介して位置データを、タッチ／画像センサ４１２からタッチ／画像データを、受信する。所定の実装例において、アプリケーションプロセッサ４１４は、様々なセンサデータにコンディショニングを、ビーム管理のためにベース帯域モデム４０１へと与えるのに先立って与えることができる。
【０２３４】
図示の実施形態において、位置センサ４１１は、相対的にゆっくりとした更新レートで位置データを生成する。例えば、ミリ秒又は秒のオーダーで新たな位置を示すデータを生成する。位置センサ４１１からの位置データは、センサプロセッサ４１３によって処理され、その後、アプリケーションプロセッサ４１４に与えられる。位置データを処理する一実施形態が示されるにもかかわらず、センサプロセッサ４１３が省略される実装例を含むがこれに限られない他の実装も可能である。
【０２３５】
タッチ／画像センサ４１２は、例えばミリ秒未満のような、相対的に高速の更新レートを有し得るタッチ／画像データを生成する。タッチ／画像センサ４１２は、本実施形態において、タッチ／画像データを、アプリケーションプロセッサ４１４を介してビーム管理回路４０７に与える。しかしながら、他の実装例も可能である。
【０２３６】
ビーム管理回路４０７は、ここでの教示に係るビーム管理を与えるべく、位置センサ４１１及び／又はタッチ／画像センサ４１２からのセンサデータを処理する。例えば、センサデータは、ビーム操舵、ビームサーチ、及び／又は多種多様な他のビーム管理機能のために使用することができる。
【０２３７】
図９は、他実施形態に係る携帯デバイス５１０の模式的な図である。携帯デバイス５１０は、カバー５０２が取り外されるハウジング又はケーシング５０１を含む。携帯デバイス５１０はさらに、アパチャ５０４を有する下層支持構造物５０３（例えば金属）を含む。アパチャ５０４には、ＲＦモジュール５０５が設けられている。ＲＦモジュール５０５は、少なくとも一のアンテナアレイを含む。ＲＦモジュール５０５は、ここでの実施形態に従って実装することができる。
【０２３８】
所定の実装例において、多数のそのようなＲＦモジュールが、携帯デバイス５１０まわりに実装される。各ＲＦモジュールが一のアンテナアレイを含む。例えば、携帯デバイス５１０には、図６Ａ〜６Ｃの実施形態に係る４つ以上のそのようなＲＦモジュールを実装することができる。
【０２３９】
図１０Ａは、一実施形態に係るＲＦモジュール５４０の模式的な図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＲＦモジュールの、１０Ｂ−１０Ｂ線断面の模式的な図である。
【０２４０】
モジュール５４０は、積層材基板又は積層材５４１、半導体ダイ又はＩＣ５４２（図１０Ａにおいては不可視）、表面実装デバイス（ＳＭＤ）５４３（図１０Ａにおいては不可視）、センサ５４４、及びアンテナアレイを含む。アンテナアレイは、アンテナ素子５５１ａ１、５５１ａ２、５５１ａ３…５５１ａｎ、５５１ｂ１、５５１ｂ２、５５１ｂ３…５５１ｂｎ、５５１ｃ１、５５１ｃ２、５５１ｃ３…５５１ｃｎ、５５１ｍ１、５５１ｍ２、５５１ｍ３…５５１ｍｎを含む。
【０２４１】
モジュールの一実施形態が図１０Ａ及び１０Ｂに示されるにもかかわらず、ここでの教示は、多種多様な態様で実装されたモジュールに適用可能である。例えば、モジュールは、異なる配列の及び／又は異なる数のアンテナ素子、ダイ、及び／又は表面実装デバイスを含み得る。付加的に、モジュール５４０は、封入構造物、遮蔽構造物、及び／又はワイヤボンドを含むがこれらに限られない付加構造物及びコンポーネントを含み得る。
【０２４２】
アンテナ素子５５１ａ１、５５１ａ２、５５１ａ３…５５１ａｎ、５５１ｂ１、５５１ｂ２、５５１ｂ３…５５１ｂｎ、５５１ｃ１、５５１ｃ２、５５１ｃ３…５５１ｃｎ、５５１ｍ１、５５１ｍ２、５５１ｍ３…５５１ｍｎは、積層材５４１の第１表面上に形成され、実装に基づいて信号を受信及び／又は送信するべく使用され得る。４×４アレイのアンテナ素子が示されるにもかかわらず、楕円により示されるように、これよりも多い又は少ないアンテナ素子が可能である。さらに、アンテナ素子は、例えばアンテナ素子の不均一な配列を使用するアレイを含む他のパターン又は構成でアレイにすることができる。さらに、他実施形態において、送受信のための及び／又は異なる通信帯域のための別個のアンテナアレイのような多数のアンテナアレイが設けられる。
【０２４３】
図示の実施形態において、ＩＣ５４２が、第１表面に対向する積層材５４１の第２表面に存在する。しかしながら、他の実装例も可能である。一例において、ＩＣ５４２は、積層材５４１に内部的に統合される。
【０２４４】
所定の実装例において、ＩＣ５４２は、アンテナ素子５５１ａ１、５５１ａ２、５５１ａ３…５５１ａｎ、５５１ｂ１、５５１ｂ２、５５１ｂ３…５５１ｂｎ、５５１ｃ１、５５１ｃ２、５５１ｃ３…５５１ｃｎ、５５１ｍ１、５５１ｍ２、５５１ｍ３…５５１ｍｎに関連付けられた信号コンディショニング回路を含む。一実施形態において、ＩＣ５４２は、モバイル産業プロセッサインタフェイス無線周波数フロントエンド（ＭＩＰＩ  ＲＦＦＥ）バス、及び／又は、信号コンディショニング回路を制御するデータ、例えば位相シフタが与える位相シフト量、を受信する集積回路間（Ｉ２Ｃ）バスのような、シリアルインタフェイスを含む。他実施形態において、ＩＣ１４２は、アンテナ素子５５１ａ１、５５１ａ２、５５１ａ３…５５１ａｎ、５５１ｂ１、５５１ｂ２、５５１ｂ３…５５１ｂｎ、５５１ｃ１、５５１ｃ２、５５１ｃ３…５５１ｃｎ、５５１ｍ１、５５１ｍ２、５５１ｍ３…５５１ｍｎに関連付けられた信号コンディショニング回路、並びに統合送受信器、ベース帯域モデム、及び／又はビーム管理回路を含む。
【０２４５】
積層材５４１は、例えば導電層、誘電層及び／又ははんだマスクのような様々な構造物を含み得る。当該層を形成するべく使用される層の数、層の厚さ、及び材料は、多種多様な因子に基づいて選択され、アプリケーション及び／又は実装により変わり得る。積層材５４１は、アンテナ素子の信号フィード及び／又はグランドフィードへの電気接続を与えるビアを含み得る。例えば、所定の実装例において、ビアは、ＩＣ５４２の信号コンディショニング回路と対応アンテナ素子との間に電気接続を与えるのを支援し得る。
【０２４６】
アンテナ素子５５１ａ１、５５１ａ２、５５１ａ３…５５１ａｎ、５５１ｂ１、５５１ｂ２、５５１ｂ３…５５１ｂｎ、５５１ｃ１、５５１ｃ２、５５１ｃ３…５５１ｃｎ、５５１ｍ１、５５１ｍ２、５５１ｍ３…５５１ｍｎは、多種多様な態様で実装されたアンテナ素子に対応し得る。一例において、アンテナ素子のアレイは、積層材５４１の第１側上にパターン状の導電層から形成されたパッチアンテナ素子を含む。グランドプレーンが、導電層を使用して積層材５４１の対向側に又は積層材５４１の内部に形成される。アンテナ素子の他例は、ダイポールアンテナ素子、セラミック共振器、スタンプ金属アンテナ、及び／又はレーザ直接構造化アンテナを含むがこれらに限られない。
【０２４７】
図示の実施形態において、センサ５４４は、ＩＣ５４２に対向する積層材５４１の側部に取り付けられる。しかしながら、他の実装例も可能である。センサ５４４は、アンテナアレイ上のビームフォーミングを制御するべく使用されるセンサデータを生成する。
【０２４８】
モジュール５４０は、携帯電話機又は基地局のような通信システムに含めることができる。一例において、モジュール５４０は、携帯電話機の電話機基板に取り付けられる。
【０２４９】
図１１Ａは、他実施形態に係るＲＦモジュール５５０の模式的な図である。図１１Ｂは、図１１ＡのＲＦモジュールの、１１Ｂ−１１Ｂ線断面の模式的な図である。
【０２５０】
ＲＦモジュール５５０は、第１積層材基板５４１、ＩＣ５４２（図１１Ａにおいて不可視）、ＳＭＤ５４３（図１１Ａにおいて不可視）、第１パッチアンテナ素子（例えば、パッチアンテナ素子、又はパッチアンテナ素子のアレイ）５６３、第２パッチアンテナ素子５６４、第３パッチアンテナ素子５６５、及び第４パッチアンテナ素子５６６を含む。ＲＦモジュール５５０はさらに、第２積層材基板５４２に取り付けられた近接センサ５７２を含む。第２積層材基板５４２はさらに、第１積層材基板５４１に取り付けられる。所定の実装例において、第１積層材基板５４１及び第２積層材基板５４２はそれぞれが、プリント回路基板（ＰＣＢ）である。
【０２５１】
ＲＦモジュール５５０の付加的な詳細は、図１０Ａ及び１０ＢのＲＦモジュール５４０のものと同様となり得る。
【０２５２】
アプリケーション
【０２５３】
ここに記載される実施形態の原理及び利点は、多種多様なアプリケーションのために使用することができる。
【０２５４】
例えば、様々な電子デバイスが、センサデータに基づくビーム管理によって動作する。例えば、センサデータに基づいて動作するビーム管理回路を、消費者用電子製品、消費者用電子製品の部品、電子試験機器等を含むがこれらに限られない様々な電子デバイスに含めることができる。電子デバイスの例は、基地局、無線ネットワークアクセスポイント、携帯電話機（例えばスマートフォン）、タブレット、テレビジョン、コンピュータモニタ、コンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、パーソナルディジタルアシスタント（ＰＤＡ）、電子レンジ、冷蔵庫、自動車、ステレオシステム、ディスクプレーヤ、ディジタルカメラ、携帯型メモリチップ、洗濯機、乾燥機、複写機、ファクシミリ機、スキャナ、多機能周辺デバイス、腕時計、置き時計等を含んでよいが、これらに限られない。さらに、電子デバイスは未完成の製品も含んでよい。
【０２５５】
むすび
【０２５６】
本明細書及び特許請求の範囲全体にわたり、文脈上そうでないことが明らかでない限り、「含む」等の用語は、排他的又は網羅的な意味とは反対の包括的意味に、すなわち「〜を含むがこれらに限られない」との意味に解釈すべきである。ここで一般に使用される単語「結合」は、直接接続されるか又は一つ以上の中間要素を介して接続されるかのいずれかとなり得る２つ以上の要素を言及する。同様に、ここで一般に使用される単語「接続」は、直接接続されるか又は一つ以上の中間要素を介して接続されるかのいずれかとなり得る２つ以上の要素を言及する。加えて、単語「ここ」、「上」、「下」及び同様の趣旨の単語は、本アプリケーションにおいて使用される場合、本アプリケーション全体を言及し、本アプリケーションの任意の固有部分を言及するわけではない。文脈が許容する場合、単数又は複数を使用する上述の詳細な説明における用語はそれぞれ、複数又は単数をも含み得る。２つ以上の項目のリストを言及する単語「又は」及び「若しくは」は、当該単語の以下の解釈のすべてをカバーする。すなわち、当該リストの任意の項目、当該リストのすべての項目、及び当該リストの項目の任意の組み合わせである。
【０２５７】
さらに、とりわけ「できる」、「し得る」、「してよい」、「かもしれない」、「例えば」、「のような」等のようなここに記載の条件付き言語は一般に、特にそうでないことが述べられ、又は使用の文脈上そうでないことが理解される場合を除き、所定の実施形態が所定の特徴、要素及び／又は状態を含む一方で他の実施形態がこれらを含まないことを伝えるように意図される。すなわち、かかる条件的言語は、特徴、要素及び／若しくは状態が一つ以上の実施形態にとって必要な任意の態様にあること、又は一つ以上の実施形態が必ず、筆者のインプット若しくは促しありで若しくはなしで、これらの特徴、要素及び／若しくは状態が任意の固有実施形態に含まれ若しくは当該実施形態で行われるか否かを決定するロジックを含むこと、を示唆することを一般には意図しない。
【０２５８】
本発明の実施形態の上記詳細な説明は、排他的であることすなわち本発明を上記開示の正確な形態に制限することを意図しない。本発明の及びその例の特定の実施形態が例示を目的として上述されたが、当業者が認識するように、本発明の範囲において様々な均等の修正も可能である。例えば、プロセス又はブロックが所与の順序で提示されるが、代替実施形態は、異なる順序でステップを有するルーチンを行うこと又はブロックを有するシステムを用いることができ、いくつかのプロセス又はブロックは削除、移動、追加、細分化、結合、及び／又は修正することができる。これらのプロセス又はブロックはそれぞれが、様々な異なる態様で実装することができる。また、プロセス又はブロックが直列的に行われるように示されることがあるが、これらのプロセス又はブロックは、その代わりに、並列して行い又は異なる時に行うこともできる。
【０２５９】
ここに与えられた本発明の教示は、必ずしも上述のシステムに限られることがなく、他のシステムにも適用することができる。上述の様々な実施形態要素及び行為は、さらなる実施形態を与えるべく組み合わせることができる。
【０２６０】
本発明のいくつかの実施形態が記載されたが、これらの実施形態は、例のみとして提示されており、本開示の範囲を制限することを意図しない。実際のところ、ここに記載される新規な方法及びシステムは、様々な他の形態で具体化することができる。さらに、ここに記載される方法及びシステムの形態における様々な省略、置換及び変更が、本開示の要旨から逸脱することなくなし得る。添付の特許請求の範囲及びその均等物が、本開示の範囲及び要旨に収まるかかる形態又は修正をカバーすることが意図される。
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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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【外国語明細書】
2020036320000001.pdf