(57)【要約】      （修正有）【課題】通信，信号ビームを追跡するためのシステムを提供する。【解決手段】フェーズドアレイ信号ビーム１０４追跡のためのシステムは、複数の異なる送信ビーム角度から選択された送信ビーム角度において信号ビームを送信するように設定可能な、フェーズドアレイ送信器１０２を含む。該システムは、信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を生成するために、信号ビームの利得を調節するように設定された、ビーム利得角度コーディングアセンブリ１１１も含む。合成利得プロファイルは、受信アンテナ１１８における信号ビームのオフセット入射角度１１６を示す、オフセット角度コーディングを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステム（１００）であって、
複数の異なる送信ビーム角度（１０８）から選択された送信ビーム角度（１０６）において信号ビーム（１０４）を送信するように設定可能なフェーズドアレイ送信器（１０２）、及び
前記信号ビームの合成利得プロファイル（１１２）を生成するために、前記信号ビームの利得を調節するように設定されたビーム利得角度コーディングアセンブリ（１１１）であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナ（１１８）における前記信号ビームのオフセット入射角度（１１６）を示すオフセット角度コーディング（１１４）を含む、ビーム利得角度コーディングアセンブリを備える、システム。
【請求項２】
前記信号ビームを受信する第１の受信器（１２０）、及び
受信信号ビームのオフセット入射角度（１２８）を決定するために、複数の角度コード化波形（１２４）に対して、前記受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付ける相関器（１２２）であって、各角度コード化波形が入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度（１１６）のうちのそれぞれの１つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形（１２４）のうちの角度コード化波形（１２４）に対応する、相関器を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
角度誤差（１３２）を決定するように設定されたモジュール（１３０）であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの実際の入射角度（１３４）と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度（１２８）との間の差異である、モジュール、及び
前記フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第２の受信器（１４２）に、前記角度誤差を送信する送信器（１４０）であって、前記角度誤差が前記フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される、送信器を更に備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記角度誤差が、前記送信器によって前記第２の受信器に送信される情報に追加される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記角度誤差から前記フェーズドアレイ送信器の指向誤差（１５０）を決定するように設定されたビーム追跡デバイス（１４８）であって、前記指向誤差が、前記第１の受信器を追跡するために前記フェーズドアレイ送信器の前記選択された送信ビーム角度を操作するために使用される、ビーム追跡デバイスを更に備える、請求項３又は４に記載のシステム。
【請求項６】
無線周波数（ＲＦ）源（１１０）を更に備え、前記フェーズドアレイ送信器が、
前記ＲＦ源からＲＦ信号（１０９）を受信する電力分割器（２０２）、
複数の送信器信号経路（２０６）、及び
複数のアンテナ要素（２０８）を備え、
各送信器信号経路が、前記電力分割器を、前記複数のアンテナ要素のうちの関連付けられたアンテナ要素（２０８）と通信可能に接続し、各送信器信号経路が、前記複数の異なる送信ビーム角度のうちの前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するように設定可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、
ビーム利得角度コーディングモジュール（２１０）、及び
前記複数の送信器信号経路の各送信器信号経路内のビーム利得調整可能減衰器（２１２）を備え、
前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分（２１４）の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
ビーム振幅制御モジュール（２１６）、並びに
ビーム位相制御モジュール（２１８）を更に備え、各送信器信号経路が、
ビーム振幅調整可能減衰器（２２０）であって、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム振幅調整可能減衰器と電気的に接続された、ビーム振幅調整可能減衰器、及び
調整可能位相シフター（２２２）であって、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記調整可能位相シフターと電気的に接続された、調整可能位相シフターを備え、
前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分（２１４）の振幅を制御し、前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するために、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分の位相を制御する、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール（２１０）を備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記ＲＦ信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、前記ビーム振幅制御モジュールの中へ組み込まれている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール（２１０）を備え、各送信器信号経路がビーム利得調整可能減衰器（２１２）を更に備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記ＲＦ信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記オフセット角度コーディングが、ダイレクトシーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）タイプのコーディング又は符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）タイプのコーディングのうちの一方を使用する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信アンテナ（１１８）のボアサイト（１１９）又は前記受信アンテナのグラウンドプレーンに垂直な線との関係において決定される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
フェーズドアレイビーム追跡のための方法（６００）であって、
信号ビームの合成利得プロファイルを生成するために、前記信号ビームの利得を調節すること（６０２）であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナにおける前記信号ビームのオフセット入射角度を示すオフセット角度コーディングを含む、調節すること、
フェーズドアレイ送信器によって前記信号ビームを送信すること（６０４）、
第１の受信器によって前記信号ビームを受信すること（６０６）、及び
複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付けること（６０８）であって、各角度コード化波形が、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの１つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する、関連付けることを含む、方法。
【請求項１４】
前記受信信号ビームの角度誤差を決定すること（６１２）であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの実際の入射角度と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度との間の差異である、決定すること、
前記フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第２の受信器に前記角度誤差を送信すること（６１４）、及び
前記フェーズドアレイ送信器を操作するために前記角度誤差を使用すること（６１６）を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記角度誤差を送信することが、
前記第２の受信器に送信される情報に前記角度誤差を追加すること（６１４）、及び
前記角度誤差を前記情報と共に前記第２の受信器に送信すること（６１４）を含み、前記方法が、更に、
前記角度誤差を前記情報から取り出すこと（６１８）、
前記角度誤差から前記フェーズドアレイ送信器の指向誤差を決定すること（６２０）、及び
前記指向誤差に応じて送信ビームの角度を調整することによって、前記フェーズドアレイ送信器を操作すること（６２２）を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、通信、信号ビームを追跡すること、特に、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビームに関する。
【背景技術】
【０００２】
フェーズドアレイアンテナは、無線周波数（ＲＦ）通信信号の送受信のために使用される。フェーズドアレイアンテナは、従来のアンテナベースの受信器に送信することができ、その逆も可能である。フェーズドアレイアンテナが通信リンクの両端で使用されるときに、送信器と受信器の両方は、（互いに向けられた）適正な方向に利得を有するビームを生成し、その後、送信器及び／又は受信器が移動し又は方向を変えた際に、（ビームを誘導して）その方向を修正する。この方向変化又は移動は、送信器及び／若しくは受信器のプラットフォームの動き若しくは振動、大気効果、多経路効果、又は他の動きの結果であり得る。フェーズドアレイアンテナが送信のためのみに使用されたときにも、類似の状況が存在する。但し、受信器アンテナの操作が、実際、機械的に行われる場合、又はアンテナが固定されたアンテナで全く操作されない場合は、除かれる。この後者の場合（フェーズドアレイアンテナが送信のためのみに使用された場合）に、全てのビームの誘導は、送信器に関連付けられたフェーズドアレイアンテナによって行われ得る。典型的な例は、信号を人工衛星に送信している又は信号を人工衛星から受信しているフェーズドアレイアンテナであって、航空機の飛行の全てを通して人工衛星を追跡しなければならない、フェーズドアレイアンテナを有する航空機であり得る。また、両者が分離された経路を飛行している際に互いと通信する２つのヘリコプターであって、各々がそれ自身のフェーズドアレイアンテナを有する、ヘリコプターであり得る。
【０００３】
通信性能を改良するために受信器が当該受信器に送信された信号を追跡するための標準的な方法は、信号電力を使用し、フェーズドアレイ受信ビームを誘導することによって又はアンテナを機械的に操作することによって信号電力を連続的に最大化することを試みる。
現在の電力ベース受信器追跡方法の欠点は、ある時点でただ１つの信号電力測定値だけが利用可能ならば、どんな損失又は利得であっても、ビームの方向が修正されなければならないことしか示し得ないことである。しかし、どの方向にビームが誘導されるべきかということに関して、何らの数値も利用可能ではない。したがって、通常のビーム誘導アルゴリズムは、誘導ベクトル、したがってビーム方向を更新するために、他の方向の信号電力をサンプリングするために、それら他の方向に誘導しなければならない。通常、これらのアルゴリズムは、本質的に、正確に向けられたビームを用いて利用可能であるよりも低い平均信号電力において信号を追跡するかもしれない。例えば、実際の最大電力方向の周りの、３デシベル（ｄＢ）のレベルの２つ、３つ、又は４つのポイントを追跡することによって、３デシベルのレベル（半分の電力）の追跡が生じるかもしれない。今度は、これが、「ポインティング損失」及び「利得リップル」を生み出す。これらのリップルは、ビームポインティングの不正確さによってもたらされない、伝播、シンチレーション、及び多経路効果によってもたらされる通常の信号電力リップルの上にある。利得損失及びリップルは、信号の質に直接的に影響し、任意のシステムで考慮されなければならない。したがって、これらの欠点に影響されないビーム追跡又は誘導が必要である。
【発明の概要】
【０００４】
一実施例によれば、フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステムは、複数の異なる送信ビーム角度から選択された送信ビーム角度において信号ビームを送信するように構成可能な、フェーズドアレイ送信器を含む。該システムは、信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を生成するために、信号ビームの利得を調節するように構成された、ビーム利得角度コーディングアセンブリも含む。合成利得プロファイルは、受信アンテナにおける信号ビームのオフセット入射角度を示す、オフセット角度コーディングを含む。
【０００５】
別の一実施例によれば、フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステムが、第１の輸送体に搭載されたフェーズドアレイ送信器を含む。フェーズドアレイ送信器は、信号ビームを、複数の異なる送信ビーム角度から選択された送信ビーム角度において送信するように構成可能である。該システムは、信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を生成するために、信号ビームの利得を調節するように構成された、ビーム利得角度コーディングアセンブリも含む。合成利得プロファイルは、受信アンテナにおける信号ビームのオフセット入射角度を示す、オフセット角度コーディングを含む。該システムは、第２の輸送体に搭載された第１の受信器も含む。第１の受信器は、実際の入射角度において信号ビームを受信する。該システムは、更に、受信信号ビーム（received signal beam）のオフセット入射角度を決定するために、複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付ける相関器を含む。各角度コード化波形は、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの１つに対応する。受信信号ビームのオフセット入射角度は、受信信号ビームの波形に対して最も高い相関を有する、複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する。
【０００６】
更なる一実施例によれば、フェーズドアレイビーム追跡のための方法が、信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を生成するために、信号ビームの利得を調節することを含む。合成利得プロファイルは、受信アンテナにおける信号ビームのオフセット入射角度を示す、オフセット角度コーディングを含む。該方法は、フェーズドアレイ送信器によって信号ビームを送信すること、及び第１の受信器によって信号ビームを受信することも含む。該方法は、複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付けることも含む。各角度コード化波形は、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの１つに対応する。受信信号ビームのオフセット入射角度は、受信信号ビームの波形に対して最も高い相関を有する、複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する。
【０００７】
別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、該システムは、信号ビームを受信するための受信器、受信信号ビームのオフセット入射角度を決定するために、複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付けるための相関器を含む。各角度コード化波形は、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの１つに対応する。受信信号ビームのオフセット入射角度は、受信信号ビームの波形に対して最も高い相関を有する、複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する。
【０００８】
別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、該システムは、角度誤差を決定するように構成されたモジュールを含む。角度誤差は、受信信号ビームの実際の入射角度と受信信号ビームのオフセット入射角度との間の差異である。該システムは、更に、角度誤差を、フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第２の受信器に送信するための送信器を含む。角度誤差は、フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される。
【０００９】
別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、角度誤差は、送信器によって第２の受信器に送信される情報に追加される。
【００１０】
別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、該システムは、更に、角度誤差からフェーズドアレイ送信器の指向誤差を決定するように構成された、ビーム追跡デバイスを含む。指向誤差は、第１の受信器を追跡するために、フェーズドアレイ送信器の選択された送信ビーム角度を操作するために使用される。
【００１１】
別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、該システムは、無線周波数（ＲＦ）源を含み、フェーズドアレイ送信器は、ＲＦ源からＲＦ信号を受信する電力分割器を含む。フェーズドアレイ送信器は、複数の送信器信号経路、及び複数のアンテナ要素も含む。各送信器信号経路は、電力分割器を、複数のアンテナ要素のうちの関連付けられたアンテナ要素と通信可能に接続する。各送信器信号経路は、複数の異なる送信ビーム角度のうちの選択された送信ビーム角度において、複数のアンテナ要素から信号ビームを送信するように構成可能である。
【００１２】
別の一実施例及び以前の実施例の何れかによれば、ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール、及び複数の送信器信号経路の各送信器信号経路内のビーム利得調整可能減衰器を含む。ビーム利得角度コーディングモジュールは、信号ビームの合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分の利得を調節するために、各送信器信号経路内のビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている。
【００１３】
別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、該システムは、ビーム振幅制御モジュール及びビーム位相制御モジュールを更に含む。各送信器信号経路は、ビーム振幅調整可能減衰器を含む。ビーム振幅制御モジュールは、各送信器信号経路内のビーム振幅調整可能減衰器と電気的に接続されている。各送信器信号経路は、調整可能位相シフターも含む。ビーム位相制御モジュールは、各送信器信号経路内の調整可能位相シフターと電気的に接続されている。ビーム振幅制御モジュールは、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分の振幅を制御し、選択された送信ビーム角度において複数のアンテナ要素から信号ビームを送信するために、ビーム位相制御モジュールは、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分の位相を制御する。
【００１４】
別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、ビーム利得角度コーディングモジュールは、信号ビームの合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分の利得を調節するために、ビーム振幅制御モジュールの中へ組み込まれる。
【００１５】
別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、オフセット角度コーディングは、ダイレクトシーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）タイプのコーディング、又は符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）タイプのコーディングを使用する。
【００１６】
別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、信号ビームのオフセット入射角度は、受信アンテナのボアサイト又は受信アンテナのグラウンドプレーンに垂直な線との関係において決定される。
【００１７】
上述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施例において独立に実現することが可能であり、また別の実施例において組み合わせることも可能である。これらの実施例について、以下の説明及び添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのシステムの一実施例の概略的なブロック図である。
【図２】本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイ送信器の一実施例の概略的なブロック図である。
【図３】本開示の別の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイ送信器の一実施例の概略的なブロック図である。
【図４】本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイ受信器の一実施例の概略的なブロック図である。
【図５Ａ】本開示の一実施例による、受信信号ビームのオフセット入射角度を決定するための、複数の角度コード化波形に対する、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形の相互相関の一例である。
【図５Ｂ】図５Ａの受信信号波形の相互相関の側面図である。
【図６】本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のための方法の一実施例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施例についての下記の詳細説明は添付図面を参照するものであり、これらの図面は本開示の具体例を示している。種々の構造及び工程を有する他の実施例も、本開示の範囲から逸脱するわけではない。同様の参照番号は、種々の図面において同一の要素又は構成要素を表すことがある。
【００２０】
図１は、本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのシステム１００の一実施例の概略的なブロック図である。システム１００は、図１のフェーズドアレイ送信器１０２のアンテナアレイ１０７を取り囲む半円の破線によって表されている複数の異なる送信ビーム角度１０８から選択された送信ビーム角度１０６において信号ビーム１０４を送信するように構成可能なフェーズドアレイ送信器１０２を含む。フェーズドアレイ送信器１０２は、信号ビーム１０４を介してＲＦ信号を送信するためのフェーズドアレイ無線周波数（ＲＦ）送信器である。フェーズドアレイ送信器１０２は、アンテナアレイ１０７を使用してフェーズドアレイ送信器１０２によって送信される、ＲＦ源１１０からの情報又はコンテンツを含む、情報信号又はＲＦ信号１０９を受信する。フェーズドアレイ送信器１０２のために使用可能なフェーズドアレイＲＦ送信器２００の一実施例は、図２を参照してより詳細に説明されることとなる。フェーズドアレイ送信器１０２のために使用可能なフェーズドアレイＲＦ送信器３００の別の一実施例は、図３を参照してより詳細に説明されることとなる。
【００２１】
システム１００は、信号ビーム１０４の合成利得プロファイル１１２を生成するために、信号ビーム１０４の利得を調節するように設定された、ビーム利得角度コーディングアセンブリ１１１も含む。信号ビーム１０４の合成利得プロファイル１１２は、受信アンテナ１１８における信号ビーム１０４のオフセット入射角度１１６を示す、オフセット角度コーディング１１４を含む。したがって、信号ビーム１０４の合成利得プロファイル１１２は、信号ビーム形状又は波形に、時間と角度が変化する微細なテクスチャを提供することによって、コード化される。合成利得プロファイル１１２は、受信信号のノイズレベル未満であり、ビームオフセット角度情報を用いてメインビームプロファイルをコード化する。信号ビーム１０４のオフセット入射角度１１６は、受信アンテナ１１８のボアサイト１１９又は受信アンテナ１１８のグラウンドプレーン１２１に垂直な線との関係において決定される。
【００２２】
オフセット角度コーディングのために使用されるコーディングの例は、ダイレクトシーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）タイプのコーディング、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）タイプのコーディング、又は受信器若しくは受信器アンテナにおける信号ビーム１０４のオフセット入射角度１１６を示す情報を用いて送信信号ビーム１０４の利得プロファイル１１２をコード化するための任意の他の適用可能なコーディングを含むが、必ずしもそれらに限定されるわけではない。本明細書でより詳細に説明されるように、信号ビーム１０４の合成利得プロファイル１１２は、信号ビーム１０４の特に形作られた波形又は角度コード化波形を規定する。したがって、異なる利得プロファイル１１２、又は信号ビーム１０４の異なる形作られた波形若しくは角度コード化波形は、受信アンテナ１１８における信号ビーム１０４の異なるオフセット入射角度１１６を示し又はそれらに対応する。
【００２３】
システム１００は、受信信号ビーム１０４を受信するための第１の受信器１２０、及び相関器１２２も含む。相関器１２２は、受信信号ビーム１０４のオフセット入射角度１２８を決定するために、複数の角度コード化波形１２４に対して、受信信号ビーム１０４の合成利得プロファイル１１２又は角度コード化波形を相互に関連付けるように設定されている。角度コード化波形１２４は、データベース１２６に記憶され得る。各角度コード化波形１２４は、受信アンテナ１１８に対する入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度１１６のうちのそれぞれの１つに対応する。受信信号ビーム１０４のオフセット入射角度１２８は、受信信号ビーム１０４の波形（合成利得プロファイル１１２）に対して最も高い相関を有する、複数の角度コード化波形１２４のうちの角度コード化波形に対応する。
【００２４】
受信信号ビーム１０４の合成利得プロファイル１１２又は角度コード化波形は、受信信号ビーム１０４の合成利得プロファイル１１２（又は角度コード化波形）に最も近くマッチング又は相関するものを見つけるために、合成利得プロファイル１１２又は角度コード化波形を、データベース１２６内の複数の記憶された角度コード化波形１２４の各々と比較することによって、複数の記憶された角度コード化波形１２４に対して、相互に関連付けられる。離散的な形態での角度コード化波形１２４と受信信号ビーム１０４との間の相互相関は、角度コード化波形１２４と受信信号ビーム１０４との間の全ての潜在的な遅延に対して計算される２つのシーケンスの内積である。全ての潜在的な角度コード化波形１２４又は角度コード化波形シーケンスにわたる最大相互相関値に対応する角度誤差１３２は、どれだけの誤差が受信器１２０に向けられたビーム内に存在するかの推定値に対応する。相互相関は、何れが最も効率的に計算され得るかに応じて、積の単なる合計においてなされ又はフーリエ変換を使用して計算され得ることに留意されたい。一実施例によれば、各最大相互相関値をより精度の高いものにするために、相互相関の計算において補間が使用される。補間は、種々のやり方で行われ得る。補間の例は、相互相関の計算の前に各信号をアップサンプリングすること、及び二次ピークモデルを使用して相互相関ピークを補間することを含むが、それらに限定されるものではない。
【００２５】
一実施例によれば、受信アンテナ１１８と第１の受信器１２０は、フェーズドアレイ受信器を規定する。フェーズドアレイ受信器４００の一実施例は、図４を参照してより詳細に説明されることとなる。しかし、他の実施例では、受信アンテナ１１８が、フェーズドアレイアンテナとは異なるタイプのアンテナ又はアンテナシステムであり、第１の受信器１２０は、フェーズドアレイ受信器とは異なるタイプの受信器である。本明細書で説明されるシステム及び方法は、受信器又は受信アンテナのタイプから独立している。
【００２６】
システム１００は、角度誤差１３２を決定するように設定されたモジュール１３０も含む。角度誤差１３２は、受信アンテナ１１８における受信信号ビーム１０４の実際の入射角度１３４と、受信信号ビーム１０４の合成利得プロファイル１１２又は角度コード化波形から決定された受信信号ビーム１０４のオフセット入射角度１２８と、の間の差異である。一実施例によれば、角度誤差１３２は、送信されるべき情報源１３６からの情報に追加される。モジュール１３８は、情報源から情報を受信し、角度誤差１３２を送信のための情報に追加するように設定されている。
【００２７】
例示的な一実施例によれば、相関器１２２、角度誤差１３２を決定するためのモジュール１３０、及び情報源１３６からの情報に角度誤差を追加するためのモジュール１３８が、プロセッサ１３９又はプロセッサデバイスに具現化されている。
【００２８】
送信器１４０は、角度誤差１３２又は角度誤差情報を、フェーズドアレイ送信器１０２に関連付けられた第２の受信器１４２に送信する。或いは、別の一実施例では、角度誤差１３２又は角度誤差情報が、情報源１３６からの情報に追加され、送信器１４０によって第２の受信器１４２に送信される。角度誤差１３２又は角度誤差情報は、フェーズドアレイ送信器１０２を操作するために使用される。角度誤差１３２は、受信情報１４４から角度誤差１３２を剥ぎ取るように設定されたデバイス１４６内で、受信情報１４４から剥ぎ取られ又は取り出される。概して、角度誤差１３２のこの剥ぎ取りは、送信器１４０から第２の受信器１４２へ送信された、メッセージ内の既知の場所に角度誤差１３２デジタル情報を挿入した、任意の適切な標準化された通信プロトコルを介して実現される。
【００２９】
角度誤差１３２又は角度誤差情報は、ビーム追跡デバイス１４８又はビーム追跡アルゴリズムによって受信される。ビーム追跡デバイス１４８は、角度誤差１３２からフェーズドアレイ送信器１０２の指向誤差１５０を決定するように設定されている。指向誤差１５０は、第１の受信器１２０を追跡するために、フェーズドアレイ送信器１０２の選択された送信ビーム角度１０６を操作するために使用される。例示的な一実施例によれば、ビーム追跡デバイス１４８は、フェーズドループ追跡アルゴリズムに基づく任意の標準角度追跡アルゴリズムを含む。フェーズドループ追跡アルゴリズムの一例は、参照することによって本明細書に組み込まれている Xiu-Zhi Cheng, Da Rong Zhu, Shen Zhang and Ping he, による「Tracking Positioning Algorithm for Direction of Arrival Based on Direction Lock Loop」頁214~224, Future Internet 2015, 7(3) 内で説明されている。
【００３０】
指向誤差１５０は、送信ビーム角度方向コントローラ１５２によって受信される。送信ビーム角度方向コントローラ１５２は、送信ビーム角度１０６の選択を制御して第１の受信器１２０を追跡するために、複数のアンテナ要素２０８（図２）の位相及び振幅を調整又は修正する。
【００３１】
信号プロセッサ１５４も、第１の受信器１２０から受信信号ビーム１０４を受信する。信号プロセッサ１５４は、受信信号ビーム１０４によって搬送された受信情報１５６を抽出するために、受信信号ビーム１０４を復調及びデコードする。デバイス１５８は、受信情報１５６を提示する。デバイス１５８は、受信情報１５６の音響、視覚、又は音響及び視覚の両方の提示のためのスピーカ及び／若しくはディスプレイを含み得る。
【００３２】
一実施例によれば、図１の例示的な実施例で示されているように、フェーズドアレイ送信器１０２及び関連付けられた要素は、第１の輸送体１６０に搭載され、第１の受信器１２０及び関連付けられた要素は、第２の輸送体１６２に搭載されている。第１及び第２の輸送体１６０及び１６２は、互いに対して動き、又はそれらの何れか一方が任意の所与の時間において静止し得る。第１の輸送体１６０及び／又は第２の輸送体１６２の実施例は、人工衛星、航空機、地上車、船舶、又は他の輸送体を含むが、必ずしもそれらに限定されるわけではない。別の一実施例によれば、図１の例示的な実施例で示されている、フェーズドアレイ送信器１０２及び関連する要素、又は、図１の第１の受信器１２０及び関連する要素、のうちの何れか一方は、輸送体に搭載されるよりもむしろ固定された地理的場所に配置されるが、フェーズドアレイ送信器１０２又は第１の受信器１２０及びそれぞれの関連する要素の他方は、動いている輸送体に搭載される。
【００３３】
一実施例によれば、利得プロファイル１１２は、フェーズドアレイ送信器の誘導ベクトル及びしたがってビーム方向を更新するために、それらの方向における信号電力をサンプリングするために、フェーズドアレイを他の方向へ誘導することを含んだ、信号ビームを追跡する以前のシステム及び方法に固有の利得損失及びリップルを除去するために、受信信号のノイズレベル未満のオフセット角度情報を用いてコード化される。オフセット角度コーディング１１４を用いた利得プロファイル１１２のノイズ未満の調節は、入射信号ビームが実際に向けられる第１の受信器１２０とやり取りする。これは、上述されたように、フェーズドアレイ送信器１０２が、そのビームポインティングを調整することができるように、受信器１２０が、角度誤差１３２情報をフェーズドアレイ送信器１０２に戻すように送信することを可能にする。精密に正確なビームポインティングの方向は、本明細書で説明されるビーム角度コーディングを使用して設計され得る。それは、フェーズドアレイ送信器１０２／受信器１２０のペアの動態に合致した更新レートにおいて利用可能である。フェーズドアレイ送信器１０２／受信器１２０のペアの動態は、フェーズドアレイ送信器１０２から送信されたビーム方向と第１の受信器１２０からの受信器ビーム方向との間の任意の動きを指す。この動きは、フェーズドアレイ送信器１０２又は第１の受信器１２０に関連付けられた何れかのプラットフォームの動き及び回転に及ぶ幾つかの物事によってもたらされ得る。それは、明らかな動きをもたらす（意図的であるか又はそうではない）任意のアンテナの動きも意味する。
【００３４】
システム１００は、ビームポインティング及びビームリップルの低減と、フェーズドアレイ調節／相互相関の複雑さと、の間でのトレードオフを可能にする。例えば、本明細書で説明されるビーム指向誤差検出を可能にすることによって、ビーム追跡リップルの低減が可能である。このトレードオフは、複数のやり方で行われ得る。例えば、リップルがほとんどなくなるまで低減され得るように、幾つかのアンテナ要素（図２の２０８）が増加され、角度コーディング又は角度コード化波形１２４の稠密集合が提供され得る（したがって、受信器内で多くの相互関連付けが行われなければならない）。或いは、より少ない相互関連付けが必要とされ、リップルが以前のアプローチ未満に低減されるように、幾つかのアンテナ要素が、わずかに増加され、数個の角度コーディングのみを有し得る。
【００３５】
図２も参照すると、図２は、本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイＲＦ送信器２００の一実施例の概略的なブロック図である。例示的な一実施例によれば、フェーズドアレイＲＦ送信器２００は、図１のフェーズドアレイ送信器１０２のために使用される。フェーズドアレイＲＦ送信器２００は、ＲＦ源１１０からの情報を含むＲＦ信号２０４を受信する電力分割器２０２を含む。フェーズドアレイＲＦ送信器２００は、複数の送信器信号経路２０６、及び複数のアンテナ要素２０８も含む。各送信器信号経路２０６は、電力分割器２０２を、複数のアンテナ要素２０８のうちの関連付けられたアンテナ要素２０８と通信可能に接続する。各送信器信号経路２０６は、複数の異なる送信ビーム角度１０８のうちの選択された送信ビーム角度１０６において、複数のアンテナ要素２０８から信号ビーム１０４を送信するように設定可能である。複数のアンテナ要素２０８は、アンテナアレイ１０７を規定する。図２の例示的なアンテナアレイ１０７は、線形であるとして示されているが、アンテナアレイ１０７は、任意の構成であり得る。本明細書で説明されるシステム及び方法は、任意のアンテナアレイ構成に適用可能である。
【００３６】
複数のアンテナ要素２０８は、導電性材料又は半導体材料のグラウンドプレーン２０９上に取り付けられている。例示的な一実施例によれば、グラウンドプレーン２０９は、宇宙船のプレート若しくはパネル、航空機の胴体、又は輸送体若しくは固定された地理的場所に関連付けられた他のプラットフォームである。
【００３７】
図２の例示的な実施例によれば、ビーム利得角度コーディングアセンブリ１１１が、ビーム利得角度コーディングモジュール２１０、及び複数の送信器信号経路２０６の各送信器信号経路２０６内のビーム利得調整可能減衰器２１２を含む。ビーム利得角度コーディングモジュール２１０は、信号ビーム１０４の合成利得プロファイル１１２（図１）を生成するために、各送信器信号経路２０６内のＲＦ信号部分２１４の利得を調節するために、各送信器信号経路２０６内のビーム利得調整可能減衰器２１２と電気的に接続されている。各ビーム利得調整可能減衰器２１２は、ビーム利得調整可能減衰器２１２の全てを同期的なやり方で同時に調節する、ビーム利得角度コーディングモジュール２１０と個別に接続されている。一実施例によれば、ビーム利得角度コーディングアセンブリ１１１は、フェーズドアレイＲＦ送信器２００の構成要素である。別の一実施例では、ビーム利得角度コーディングモジュール２１０が、フェーズドアレイＲＦ送信器２００から分離した構成要素であり得る。一方、ビーム利得調整可能減衰器２１２は、各送信器信号経路２０６の構成要素である。
【００３８】
システム１００又はフェーズドアレイＲＦ送信器２００は、ビーム振幅制御モジュール２１６、及びビーム位相制御モジュール２１８も含む。各送信器信号経路２０６は、ビーム振幅調整可能減衰器２２０、及び調整可能位相シフター２２２を含む。ビーム振幅制御モジュール２１６は、各送信器信号経路２０６内のビーム振幅調整可能減衰器２２０と電気的に接続されている。一実施例によれば、各ビーム振幅調整可能減衰器２２０は、ビーム振幅制御モジュール２１６と個別に接続されている。或いは、各ビーム振幅調整可能減衰器２２０は、ビーム振幅調整可能減衰器２２０を同期的に制御する。ビーム位相制御モジュール２１８は、各送信器信号経路２０６内の調整可能位相シフター２２２と電気的に接続されている。一実施例によれば、各調整可能位相シフター２２２は、調整可能位相シフター２２２を同期的に制御する、ビーム位相制御モジュール２１８と個別に接続されている。ビーム振幅制御モジュール２１６は、各送信器信号経路２０６内のＲＦ信号部分２１４の振幅を制御し、ビーム位相制御モジュール２１８は、選択された送信ビーム角度１０６において複数のアンテナ要素２０８から信号ビーム１０４を送信するために、各送信器信号経路２０６内のＲＦ信号部分２１４の位相を制御する。
【００３９】
各ＲＦ信号部分２１４の振幅は、信号ビーム１０４の合成利得プロファイル１１４又は角度コード化波形におけるオフセット角度をコード化するために、各アンテナ要素２０８に対して経時的に変化する異なる送信ビーム波形を提供するために、各送信器信号経路２０６内のビーム利得調整可能減衰器２１２によって更に調節される。これらの異なる送信ビーム波形は、例えば、純粋にランダムなシーケンスから特別な通信コードセットまでに及ぶ、異なるやり方で設計され得る。しかし、第１の受信器１２０が、受信波形から、どのオフセット角度が受信されるかを決定することができるようなやり方で、アンテナのボアサイトからの異なるオフセット角度に対応する、合成利得プロファイル１１２が調節されるように、異なる送信ビーム波形が設計又は形成されることを必要とする。以前に説明したように、各角度オフセットに対して１つずつ、受信信号ビーム１０４が、潜在的な受信波形又は潜在的な角度コード化波形１２４に対して、相互に関連付けられる。最良の性能のために、送信ビーム波形が、最も高い性能を満たすように優れた相互相関特性を有するように設計される。更に、設計プロセスの部分として、送信ビーム波形は、シンボル期間Ｐ、繰り返し間隔Ｒ、振幅Ａ、調節シンボルセット｛Ｓｉ｝（Ｓ‐サブ‐ｉ）、及びシンボルシーケンス｛ｓｊ｝（ｓ‐サブ‐ｊ）を有する。これらのパラメータは、特定のシステム要件を満たすために選択される。これらのパラメータは相互に関連付けられているので、それらは、システム１００の設計プロセスの間に考慮される。繰り返し間隔Ｒは、ビームオフセット角度における更新レートが、如何に早くシステム設計によって維持され得るかを決定する。シンボル期間Ｐは、コード化シンボルビーム１０４の周波数帯域幅を決定する。また、Ｒ／Ｐは、コーディング利得を制御し且つ相関器１２２又は相関回路若しくはソフトウェアの複雑さを決定する、相関長さを決定する。振幅Ａは、この角度コーディングがメインビーム、サイドローブ、及び情報コンテンツにどれだけの影響を有するかを決定し、正しい角度オフセットを確実に決定するために、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）による任意の寄与を含む、受信信号のノイズレベルに応じて設計される。調節シンボルセットＳｉ（Ｓ‐サブ‐ｉ）、及びシンボルシーケンスＩｊ（Ｉ‐サブ‐ｊ）は、
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【００４０】
ＮＩ＝Ｒ／Ｐは、コーディング利得（及びしたがって受信信号コーディングの信頼性）を決定する助けとなり、通信理論の考慮、及び角度コード化とデコードの複雑さに基づいて選択される。
【００４１】
図３を参照すると、図３は、本開示の別の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイＲＦ送信器３００の一実施例の概略的なブロック図である。例示的な一実施例によれば、フェーズドアレイＲＦ送信器３００は、図１のフェーズドアレイ送信器１０２のために使用される。フェーズドアレイＲＦ送信器３００は、図２のフェーズドアレイＲＦ送信器２００に類似する。但し、ビーム利得角度コーディングモジュール２１０が、信号ビーム１０４の合成利得プロファイル１１２を生成するために、各送信器信号経路２０６内のＲＦ信号部分２１４の利得を調節するために、ビーム振幅制御モジュール２１６の中へ組み込まれることは除く。図３の例示的な実施例では、各送信器信号経路２０６内のビーム振幅調整可能減衰器２２０が、各送信器信号経路２０６内の図２のビーム利得調整可能減衰器２１２の機能を実行するようにも設定され、したがって、各送信器信号経路２０６内のビーム利得調整可能減衰器２１２を除去する。
【００４２】
図４は、本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイ受信器４００の一実施例の概略的なブロック図である。例示的な一実施例によれば、フェーズドアレイ受信器４００は、図１の第１の受信器１２０のために使用される。フェーズドアレイ受信器４００は、ある例示的な実施例では、第２の受信器１４２のためにも使用される。フェーズドアレイ受信器４００は、複数のアンテナ要素４０２を含む。複数のアンテナ要素４０２は、アンテナアレイ４０３又はフェーズドアレイを規定する。図４の例示的なアンテナアレイは、線形なものとして示されているが、任意のアンテナが適用可能である。前述したように、他の実施例では、アンテナアレイ以外のアンテナ又はアンテナシステムが使用される。複数のアンテナ要素４０３又はアンテナアレイ４０３は、導電性材料又は半導体材料のグラウンドプレーン４０４上に取り付けられる。例示的な一実施例によれば、グラウンドプレーン４０４は、宇宙船のプレート若しくはパネル、航空機の胴体、又は輸送体若しくは固定された地理的場所に関連付けられた他のプラットフォームである。
【００４３】
各アンテナ要素４０２は、受信信号経路４０６と通信可能に接続されている。各受信器信号経路４０６は、ビーム振幅調整可能減衰器４０８、及び調整可能ビーム位相シフター４１０を含む。ビーム振幅制御モジュール４１２は、各ビーム振幅調整可能減衰器４０８と電気的に接続され、ビーム位相制御モジュール４１４は、各調整可能ビーム位相シフター４１０と電気的に接続されている。図４の半円の破線によって示されている複数の入射角度４２０のうちの選択された入射角度４１８において受信信号ビーム４１６を生成するために、ビーム位相制御モジュール４１４は、各調整可能ビーム位相シフター４１０の位相を調整又はプログラムし、ビーム振幅制御モジュール４１２は、各ビーム振幅調整可能減衰器４０８の振幅を調整又はプログラムする。したがって、複数のアンテナ要素４０２又はアンテナ要素４０２のフェーズドアレイは、選択された入射角度４１８における受信信号ビーム４１６によって規定された方向の信号を受信するために、少なくとも各受信信号経路４０６内のビーム位相制御モジュール４１４及び調整可能ビーム位相シフター４１０によって操作される。選択された入射角度４１８は、アンテナ要素４０２のフェーズドアレイのボアサイト４２２又はグラウンドプレーン４０４に垂直な線に対して決定される。
【００４４】
各受信信号経路４０６内の受信信号構成要素４２４は、受信信号４２６を生成するために、他の信号経路４０６の各々内の受信信号構成要素４２４と結合される。受信信号構成要素４２４は、全ての受信信号構成要素４２４が結合されて、アンテナ要素４０２の各々から受信信号４２６又は結合された受信信号を提供するまで、繰り返しそれぞれのペアで結合され得る。受信信号４２６は、上の図１を参照して説明されたように、相関器１２２と信号プロセッサ１５４に送信される。
【００４５】
図５Ａは、本開示の一実施例による、受信信号ビームのオフセット入射角度を決定するための、複数の角度コード化波形に対する、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形５００の相互相関の一実施例である。図５Ｂは、図５Ａの受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形５００の相互相関の側面図である。垂直な軸は、相互相関の振幅であり、水平な軸は、相互相関のサンプルである。前述されたように、受信信号ビーム１０４、４１６（図１及び図４）の合成利得プロファイル１１２（図１）又は波形は、受信信号ビーム１０４、４１６のオフセット入射角度１２８を決定するために、複数の角度コード化波形１２４に対して、相互に関連付けられる。各角度コード化波形１２４は、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの１つに対応する。受信信号ビーム１０４、４１６のオフセット入射角度１２８は、受信信号ビーム１０４、４１６の合成利得プロファイル１１２又は波形に対して最も高い相関を有する、複数の角度コード化波形１２４のうちの角度コード化波形に対応する。受信信号ビーム１０４、４１６のオフセット入射角度１２８は、図４で示されているものと類似した、受信アンテナ１１８若しくはアンテナアレイ４０３のボアサイト１１９、４２２、又は受信アンテナ１１８又はアンテナアレイ４０３のグラウンドプレーン１２１に垂直な線との関係において決定される。
【００４６】
図６は、本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のための方法６００の一実施例のフローチャートである。一実施例によれば、方法６００は、図１のシステム１００内で具現化され、図１のシステム１００によって実行される。ブロック６０２では、信号ビームの利得が、信号ビームの合成利得プロファイルを生成するように調節される。合成利得プロファイルは、受信アンテナにおける信号ビームのオフセット入射角度を示す、オフセット角度コーディングを含む。前述したように、ＲＦ源からの無線周波数（ＲＦ）信号は、電力分割器によって複数のＲＦ信号部分に分割され、各ＲＦ信号部分は、図２のフェーズドアレイＲＦ送信器２００又は図３のフェーズドアレイＲＦ送信器３００などの、フェーズドアレイ送信器内の複数の送信信号経路の各々に、それぞれ、供給される。信号ビームの利得は、フェーズドアレイ送信器の各送信信号経路内のＲＦ信号部分の利得を調整することによって調節される。
【００４７】
ブロック６０４では、信号ビームが、フェーズドアレイ送信器によって送信される。フェーズドアレイ送信器は、各々がそれぞれ信号ビームによって規定された方向にＲＦ信号部分のうちの１つを送信する、複数のアンテナ要素を含む。複数のアンテナ要素は、信号ビームを、複数の送信ビーム角度のうちの選択された送信ビーム角度において送信するためのフェーズドアレイを規定する。
【００４８】
ブロック６０６では、信号ビームが、第１の受信器によって受信される。一実施例によれば、前述したように、第１の受信器が、フェーズドアレイを規定する複数のアンテナ要素を含む、フェーズドアレイ受信器である。別の一実施例によれば、第１の受信器は、任意のタイプの受信器又はアンテナであり、本明細書で説明される方法は、受信器又はアンテナのアーキテクチャ又はタイプに依存しない。
【００４９】
ブロック６０８では、複数の記憶された角度コード化波形に対して、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は角度コード化波形が相互に関連付けられる。各角度コード化波形は、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの１つに対応する。受信信号ビームのオフセット入射角度は、受信信号ビームの角度コード化波形に対して最も高い相関を有する、複数の記憶された角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する。
【００５０】
ブロック６１０では、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形に対して最も高い相関を有する、角度コード化波形が選択される。受信信号ビームのオフセット入射角度は、選択された角度コード化波形に対応する。
【００５１】
ブロック６１２では、受信信号ビームの角度誤差が決定される。角度誤差は、受信信号ビームの実際の入射角度と相互相関から決定された受信信号ビームのオフセット入射角度との間の差異である。
【００５２】
ブロック６１４では、角度誤差が、フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第２の受信器に送信される。一実施例によれば、角度誤差は、第２の受信器に送信される情報に追加される。情報に追加された角度誤差は、その後、フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第２の受信器に送信される。
【００５３】
ブロック６１６では、角度誤差、又は角度誤差及び他の情報が、第２の受信器によって受信される。角度誤差は、その後、ブロック６１８〜６２２を参照して説明されるように、フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される。ブロック６１８では、角度誤差が他の情報と共に送信されたならば、角度誤差が、他の情報から取り出され又は剥ぎ取られる。角度誤差は、その後、フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される。
【００５４】
ブロック６２０では、フェーズドアレイ送信器の指向誤差が、角度誤差から決定される。ブロック６２２では、指向誤差に応じて送信ビームの角度を調整することによって、フェーズドアレイ送信器が操作される。
【００５５】
図におけるフロー図及びブロック図は、本開示の様々な例によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の、実現可能な実行形態のアーキテクチャ、機能、及び動作を示している。この際、フロー図又はブロック図の各ブロックは、特定の論理機能（複数可）を実装するための一又は複数の実行可能指令を含む、指令のモジュール、セグメント、又は部分を表わし得る。一部の代替的な実行形態では、ブロック内に記載された機能は、図に記載されている順序を逸脱して発現し得る。例えば、連続して示されている２つのブロックは、実際には、関連機能に応じて、実質的に同時に実行され得るか、又は、時には逆順に実行され得る。ブロック図及び／又はフローチャートの各ブロック、並びに、ブロック図及び／又はフローチャートにおけるブロックの組み合わせは、特定の機能又は作用を実施する特殊用途のハードウェアベースのシステムによって実装されうるか、或いは、特殊用途ハードウェアとコンピュータ指令との組み合わせによって実行され得ることにも、留意されたい。
【００５６】
本書で使用される用語は、単に特定の例を説明するためのものであり、本開示の例を限定することは意図していない。本書において、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」及び「この、その、前記（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことを意図している。更に、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ及び／又はｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、この明細書中で使用される場合、記載されている特徴、実体、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するが、それら以外の一又は複数の特徴、実体、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はこれらのグループの、存在又は追加を排除するわけではないことが、理解されよう。
【００５７】
全ての手段又はステップの対応する構造、材料、作用、及び均等物、並びに、下記の特許請求の範囲における機能要素は、具体的に請求されている、その他の請求されている要素と組み合わされて機能を果たすためのいかなる構造、材料、又は作用をも含むことが、意図されている。本実施例の説明は、例示及び説明を目的として提示されているものであり、網羅的な説明であること、又は開示された形態の実施例に限定することを意図していない。当業者であれば、実施例の範囲及び精神から逸脱することなく多数の修正及び変更を加えることが可能であることが理解されよう。
【００５８】
更に、本開示は下記の条項による例を含む。
条項１
フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステム（１００）であって、
複数の異なる送信ビーム角度（１０８）から選択された送信ビーム角度（１０６）において信号ビーム（１０４）を送信するように設定可能なフェーズドアレイ送信器（１０２）、及び
前記信号ビームの合成利得プロファイル（１１２）を生成するために、前記信号ビームの利得を調節するように設定されたビーム利得角度コーディングアセンブリ（１１１）であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナ（１１８）における前記信号ビームのオフセット入射角度（１１６）を示すオフセット角度コーディング（１１４）を含む、ビーム利得角度コーディングアセンブリを備える、システム。
条項２
前記信号ビームを受信する第１の受信器（１２０）、及び
受信信号ビームのオフセット入射角度（１２８）を決定するために、複数の角度コード化波形（１２４）に対して、前記受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付ける相関器（１２２）であって、各角度コード化波形が入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度（１１６）のうちのそれぞれの１つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形（１２４）のうちの角度コード化波形（１２４）に対応する、相関器を更に備える、条項１に記載のシステム。
条項３
角度誤差（１３２）を決定するように設定されたモジュール（１３０）であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの実際の入射角度（１３４）と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度（１２８）との間の差異である、モジュール、及び
前記フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第２の受信器（１４２）に、前記角度誤差を送信する送信器（１４０）であって、前記角度誤差が前記フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される、送信器を更に備える、条項２に記載のシステム。
条項４
前記角度誤差が、前記送信器によって前記第２の受信器に送信される情報に追加される、条項３に記載のシステム。
条項５
前記角度誤差から前記フェーズドアレイ送信器の指向誤差（１５０）を決定するように設定されたビーム追跡デバイス（１４８）であって、前記指向誤差が、前記第１の受信器を追跡するために前記フェーズドアレイ送信器の前記選択された送信ビーム角度を操作するために使用される、ビーム追跡デバイスを更に備える、条項３に記載のシステム。
条項６
無線周波数（ＲＦ）源（１１０）を更に備え、前記フェーズドアレイ送信器が、
前記ＲＦ源からＲＦ信号（１０９）を受信する電力分割器（２０２）、
複数の送信器信号経路（２０６）、及び
複数のアンテナ要素（２０８）を備え、
各送信器信号経路が、前記電力分割器を、前記複数のアンテナ要素のうちの関連付けられたアンテナ要素（２０８）と通信可能に接続し、各送信器信号経路が、前記複数の異なる送信ビーム角度のうちの前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するように設定可能である、条項１に記載のシステム。
条項７
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、
ビーム利得角度コーディングモジュール（２１０）、及び
前記複数の送信器信号経路の各送信器信号経路内のビーム利得調整可能減衰器（２１２）を備え、
前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分（２１４）の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、条項６に記載のシステム。
条項８
ビーム振幅制御モジュール（２１６）、並びに
ビーム位相制御モジュール（２１８）を更に備え、各送信器信号経路が、
ビーム振幅調整可能減衰器（２２０）であって、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム振幅調整可能減衰器と電気的に接続された、ビーム振幅調整可能減衰器、及び
調整可能位相シフター（２２２）であって、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記調整可能位相シフターと電気的に接続された、調整可能位相シフターを備え、
前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分（２１４）の振幅を制御し、前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するために、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分の位相を制御する、条項６に記載のシステム。
条項９
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール（２１０）を備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記ＲＦ信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、前記ビーム振幅制御モジュールの中へ組み込まれている、条項８に記載のシステム。
条項１０
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール（２１０）を備え、各送信器信号経路がビーム利得調整可能減衰器（２１２）を更に備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記ＲＦ信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、条項８に記載のシステム。
条項１１
前記オフセット角度コーディングが、ダイレクトシーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）タイプのコーディング又は符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）タイプのコーディングのうちの一方を使用する、条項１に記載のシステム。
条項１２
前記信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信アンテナ（１１８）のボアサイト（１１９）又は前記受信アンテナのグラウンドプレーンに垂直な線との関係において決定される、条項１に記載のシステム。
条項１３
フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステム（１００）であって、
第１の輸送体（１６０）に搭載されたフェーズドアレイ送信器（１０２）であって、複数の異なる送信ビーム角度（１０８）から選択された送信ビーム角度（１０６）において信号ビーム（１０４）を送信するように設定可能である、フェーズドアレイ送信器、
前記信号ビームの合成利得プロファイル（１１２）を生成するために、前記信号ビームの利得を調節するように設定されたビーム利得角度コーディングアセンブリ（１１１）であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナ（１１８）における前記信号ビームのオフセット入射角度（１１６）を示すオフセット角度コーディング（１１４）を含む、ビーム利得角度コーディングアセンブリ、
第２の輸送体（１６２）に搭載された第１の受信器（１２０）であって、実際の入射角度（１３４）において前記信号ビームを受信する、第１の受信器（１２０）、及び
受信信号ビームのオフセット入射角度（１２８）を決定するために、複数の角度コード化波形（１２４）に対して、前記受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付ける相関器（１２２）であって、各角度コード化波形が入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの１つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形（１２４）のうちの角度コード化波形（１２４）に対応する、相関器を更に備える、システム。
条項１４
角度誤差（１３２）を決定するように設定されたモジュール（１３０）であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの前記実際の入射角度（１３４）と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度（１２８）との間の差異である、モジュール、及び
前記第１の輸送体に搭載された第２の受信器（１４２）に、前記角度誤差を送信する送信器（１４０）であって、前記角度誤差が前記フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される、送信器を更に備える、条項１３に記載のシステム。
条項１５
前記フェーズドアレイ送信器が、
無線周波数（ＲＦ）源（１１０）、
前記ＲＦ源からＲＦ信号（１０９、２０４）を受信する電力分割器（２０２）、
複数の送信器信号経路（２０６）、及び
複数のアンテナ要素（２０８）を備え、
各送信器信号経路が、前記電力分割器を、前記複数のアンテナ要素のうちの関連付けられたアンテナ要素（２０８）と通信可能に接続し、各送信器信号経路が、前記複数の異なる送信ビーム角度のうちの前記選択された送信ビーム角度内の前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するように設定可能である、条項１３に記載のシステム。
条項１６
ビーム振幅制御モジュール（２１６）、並びに
ビーム位相制御モジュール（２１８）を更に備え、各送信器信号経路が、
ビーム振幅調整可能減衰器（２２０）であって、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム振幅調整可能減衰器と電気的に接続された、ビーム振幅調整可能減衰器、
調整可能位相シフター（２２２）であって、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記調整可能位相シフターと電気的に接続され、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分（２１４）の振幅を制御し、前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するために、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内のＲＦ信号部分の位相を制御する、調整可能位相シフター、及び
ビーム利得調整可能減衰器（２１２）であって、前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール（２１０）を備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記ＲＦ信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、ビーム利得調整可能減衰器を備える、条項１５に記載のシステム。
条項１７
フェーズドアレイビーム追跡のための方法（６００）であって、
信号ビームの合成利得プロファイルを生成するために、前記信号ビームの利得を調節すること（６０２）であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナにおける前記信号ビームのオフセット入射角度を示すオフセット角度コーディングを含む、調節すること、
フェーズドアレイ送信器によって前記信号ビームを送信すること（６０４）、
第１の受信器によって前記信号ビームを受信すること（６０６）、及び
複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付けること（６０８）であって、各角度コード化波形が、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの１つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する、関連付けることを含む、方法
条項１８
前記受信信号ビームの角度誤差を決定すること（６１２）であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの実際の入射角度と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度との間の差異である、決定すること、
前記フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第２の受信器に前記角度誤差を送信すること（６１４）、及び
前記フェーズドアレイ送信器を操作するために前記角度誤差を使用すること（６１６）を更に含む、条項１７に記載の方法。
条項１９
前記角度誤差を送信することが、
前記第２の受信器に送信される情報に前記角度誤差を追加すること（６１４）、及び
前記角度誤差を前記情報と共に前記第２の受信器に送信すること（６１４）を含む、条項１８に記載の方法。
条項２０
前記角度誤差を前記情報から取り出すこと（６１８）、
前記角度誤差から前記フェーズドアレイ送信器の指向誤差を決定すること（６２０）、及び
前記指向誤差に応じて送信ビームの角度を調整することによって、前記フェーズドアレイ送信器を操作すること（６２２）を更に含む、条項１９に記載の方法。
【００５９】
本明細書では特定の実施例を例示し説明したが、当業者には、示されている特定の実施例は、同じ目的を達成するように企図されている任意の構成で代替し得ること、及び、本実施例は他の環境においては別の用途を有することが、認識されよう。この出願は、本開示のいかなる改変例又は変形例をも対象とすることが意図されている。以下の特許請求の範囲は、本開示の例の範囲を本明細書に記載の特定の実施例に限定することを、全く意図するものではない。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【外国語明細書】
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