(57)【要約】  信号処理の方法、または対応する機器は、それぞれのアンテナで複数のアナログ受信信号を供給するステップと、アンテナを循環し、多重化アナログ信号を供給するよう反復した方法で一度に１つのアンテナを選択するステップを含む。多重化アナログ信号は、予め定められた周波数帯を通過するよう、フィルタで濾波される。多重化アナログ信号は、単一のアナログ−デジタル変換器でサンプリングされ、デジタル処理のための多重化デジタル信号を生成する。多重化デジタル信号は、多重分離され、デジタル処理のための複数のデジタル信号を生成する。複数アンテナ間の受信器およびＡＤＣの共用は、コストおよび電力の減少をもたらす。そのようなコストおよび電力量の減少は、今度は、先行技術で可能であるより大きなアンテナアレイを可能にし、それによってスループットおよび有効範囲の増加を促進する。【選択図】図２
2013533681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）複数のアナログ受信信号を受信し、それぞれのそのような前記アナログ受信信号は
複数のアンテナの対応する１つに受信されるステップと、
ｂ）一度に１つの前記アンテナから前記複数のアナログ受信信号を選択し、多重化アナログ信号を生成するステップと、
ｃ）予め定められた周波数帯を通過するよう、フィルタにおいて前記多重化アナログ信号を濾波するステップと、
ｄ）アナログ−デジタル変換器において前記多重化アナログ信号をサンプリングし、
多重化デジタル信号を生成するステップと、
ｅ）前記多重化デジタル信号を多重分離し、デジタル処理のための複数のデジタル信号を生成するステップと、を有する、
信号処理方法。
【請求項２】
それぞれの前記アンテナの受信された信号の強度を考慮するため、前記多重化アナログ信号のゲインを自動的に制御するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記多重化アナログ信号が、前記多重化アナログ信号のゲインが自動的に制御されるのと同一のレートでサンプリングされる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記サンプリングの前に、前記多重化アナログ信号を中間周波数（ＩＦ）に低域変換するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ａ）それぞれの前記デジタル信号を共通のサンプル時間に整合し、それぞれの前記アンテナに対応する複数の補間されたサンプルを供給するステップと、
ｂ）多入力多出力（ＭＩＭＯ）空間多重化および補間されたサンプルのビーム形成を
実行するステップと、をさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
それぞれの前記デジタル信号を同位相および振幅変調し、多入力多出力（ＭＩＭＯ）空間多重化およびビーム形成を実行するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記サンプリングが、ハーモニックサンプリングを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記デジタル信号が、非統一の時間の補正により互いに対して時間でシフトされる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のアンテナのうちの選択された前記アンテナのみを電気的に終了し、他の前記アンテナを電気的にオープンするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記サンプリングのステップが、１つの前記アンテナが選択され、かつ他の前記アンテナが選択される前の間に、前記多重化アナログ信号をサンプリングして複数のサンプルを供給することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記フィルタが決定された状態に到達する前に、前記複数のサンプルが１つの選択された前記アンテナに供給され、前記方法は既知の経路の決定に基き前記多重化デジタル信号を補正するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ａ）複数のアナログ受信信号のそれぞれを供給するよう構成された複数のアンテナと、
ｂ）マルチプレクサであって、
ｉ）前記複数のアンテナを循環するよう、複数回数のうち一度に前記アンテナのうち
の１つを選択し、
ｉｉ）それぞれの前記アンテナからの前記受信信号に基き多重化アナログ信号を生成
するよう構成されたマルチプレクサと、
ｃ）受信器であって、
ｉ）予め定められた周波数帯を通過することにより前記多重化アナログ信号を濾波す
るよう構成されたバンドパスフィルタと、
ｉｉ）前記多重化アナログ信号をサンプリングし、多重化デジタル信号を生成するよ
う構成されたアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）と、
を備える受信器と、
ｄ）前記多重化デジタル信号を多重分離し、デジタル処理のための複数のデジタル信号
を生成するよう構成されたデマルチプレクサを備えるデジタル処理モジュールと、を備える、
通信機器。
【請求項１３】
前記受信器が、それぞれの前記アンテナの受信された信号の強度を考慮する、前記多重化アナログ信号のゲインを自動的に調整するよう構成されたゲイン制御回路をさらに備える、請求項１２に記載の機器。
【請求項１４】
前記受信器がミキサおよびローカル発振器をさらに備え、前記ミキサはＡＤＣによるサンプリングの前に前記多重化アナログ信号を中間周波数（ＩＦ）に低域変換するよう構成された、請求項１２に記載の機器。
【請求項１５】
デジタル処理モジュールが、
ａ）それぞれの前記デジタル信号を共通のサンプル時間に整合し、それぞれの前記アンテナに対応する複数の補間されたサンプルを供給するよう構成された補間器と、
ｂ）前記の補間されたサンプル上で多入力多出力（ＭＩＭＯ）空間多重化および補間されたサンプルのビーム形成を実行するよう構成されたデジタル信号プロセッサと、をさらに備える、
請求項１２に記載の機器。
【請求項１６】
前記デジタル処理モジュールが、それぞれの前記デジタル信号を同位相および振幅変調し、多入力多出力（ＭＩＭＯ）空間多重化およびビーム形成を実行するよう構成されたデジタル信号プロセッサをさらに備える、請求項１２に記載の機器。
【請求項１７】
ａ）複数のアナログ受信信号のそれぞれを供給するよう構成された複数のアンテナと、
ｂ）複数のフィルタであって、それぞれのフィルタは対応するアンテナの前記アナログ受信信号を濾波するよう構成されたフィルタと、
ｃ）マルチプレクサであって、
ｉ）前記複数のアンテナを循環するよう、複数回数のうち一度に前記アンテナのうち
の１つに対応する濾波されたアナログ受信信号を選択し、
ｉｉ）それぞれの前記アンテナからの前記濾波された受信信号に基き、多重化アナロ
グ信号を生成するよう構成されたマルチプレクサと、
ｄ）前記多重化アナログ信号をサンプリングし、多重化デジタル信号を生成するよう構成されたアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を備える受信器と、
ｅ）前記多重化デジタル信号を多重分離し、デジタル処理のための複数のデジタル信号を生成するよう構成されたデマルチプレクサを備えるデジタル処理モジュールと、を備える、
通信機器。
【請求項１８】
前記受信器が、前記多重化アナログ信号を濾波するよう構成されたバンドパスフィルタをさらに備え、前記受信器の前記バンドパスフィルタは、アンテナの数と複数のフィルタのうちの１つの帯域幅の積より広い帯域幅を有する、請求項１７に記載の機器。
【請求項１９】
ａ）複数のアンテナ群にグループ化された複数のアンテナであって、それぞれの前記アンテナ群は複数の前記アンテナを備え、前記アンテナは複数のアナログ受信信号のそれぞれを供給するよう構成されたアンテナと、
ｂ）複数のマルチプレクサであって、それぞれのマルチプレクサは、
ｉ）対応する前記アンテナ群の前記アンテナを循環するよう、複数回数のうち一度に
対応する前記アンテナ群の前記アンテナのうちの１つを選択し、
ｉｉ）前記対応するアンテナ群のそれぞれの前記アンテナからの前記受信信号に基き、
複数の多重化アナログ信号の間で多重化アナログ信号を生成するよう構成されたマル
チプレクサと、
ｉｉｉ）複数の受信器であって、それぞれの受信器は、
ｉｖ）予め定められた周波数帯を通過することにより対応する前記多重化アナログ信
号を濾波するよう構成されたバンドパスフィルタと、
ｖ）対応する前記多重化アナログ信号をサンプリングし、複数の多重化デジタル信号
の間で多重化デジタル信号を生成するよう構成されたアナログ−デジタル変換器（Ａ
ＤＣ）と、
を備える受信器と、
ｃ）複数のデマルチプレクサを備え、それぞれの前記デマルチプレクサは、対応する前記多重化デジタル信号を多重分離し、デジタル処理のための複数のデジタル信号を生成するよう構成されたデジタル処理モジュールと、を備える、
通信機器。
【請求項２０】
デジタル処理モジュールが、
ａ）デマルチプレクサにより生成されたそれぞれの多数の中のデジタル信号を共通のサンプル時間に整合し、それぞれのアンテナに対応する複数の補間されたサンプルを供給するよう構成された補間器と、
ｂ）多入力多出力（ＭＩＭＯ）空間多重化および補間されたサンプルのビーム形成を実行するよう構成されたデジタル信号プロセッサと、をさらに備える、
請求項１９に記載の機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年６月７日出願の仮出願番号第６１／３５２，２６８号から優先権を主張し、および本出願は、２０１０年９月１５日出願の非仮出願シリアル番号第１２／８８２，８７９号から優先権を主張し、これらのそれぞれは本明細書に参照により組み込まれる。
【０００２】
この開示は一般的にブロードバンド信号の通信に向けたものであり、とりわけ、いくつかの実施形態は、アンテナ共用に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的なホームネットワークシナリオにおいて、広い空間有効範囲（例えば、家庭の種々の部分への有効範囲）および高い時間有効範囲（例えば、１００％近い時間の有効範囲）が求められる。無線通信はしばしば時間有効範囲が変動しれ、これは、（帯域内または帯域外の）干渉および／またはマルチパスの特性による可能性がある。多入力−多出力（ＭＩＭＯ）技術は、例えばＩＥＥＥ８０２標準で、ビーム形成技術の使用を通した複数の空間チャネルの作成により、予め定められた時間内で通信可能な情報量を増やすのにときどき使用される。ＭＩＭＯシステムにおいて、ビーム形成、またはある方向の受信方向付け（または送信システムの送信）は、パラボラアンテナと同様の方法で遂行される。、連続した表面は多数のより小さいアンテナによって近似される。より小さいアンテナは、近くに配置され、ある位相関係の信号が提供されるアンテナの距離は、通常は作動周波数の波長のおよそ４分の１で、例えば５．８ＧＨｚのＷｉ−Ｆｉ周波数において互いに２〜３インチ離れる。種々のアンテナは、例えば異なる受信角度の使用といった空間的多様性を利用する。それぞれの受信アンテナへのそれぞれの送信アンテナに関するＮｘＮ行列が、ＭＩＭＯシステムにおいて供給され、当業者に公知である。マルチパスが、送信器と受信器の間の異なる独立したまたは無相関のＮ個の複数のパス（path）を可能にすれば、そのときＮ個のアンテナは最大でＮ個の空間チャネルを持続できる。そのようなシステムで、それぞれの受信アンテナは、Ｎ個のビットストリームの線形組み合わせを受信可能である。チャネルが部分的に相関する場合、可能な空間チャネルの数は下がる。例えば、５０％が相関すれば、空間チャネルの半分は利用できないである。ビーム形成は、指向性信号の送信または受信にＭＩＭＯアンテナアレイが使用する技術であり、これはリンクマージンを増やし、有効範囲およびレンジを向上する可能性がある。空間選択性は、アダプティブまたは固定の受信／送信ビームパターンを用いることにより得られる。ビーム形成を通した高い空間選択性は、互いに近く設置された多数のアンテナで得られる。アンテナリソースは、いくつかの空間チャネルを生成することにより能力をあげるよう、使用が可能である。代わりに、アンテナリソースは、ビーム形成でリンクバジェットを向上することにより有効範囲を増やすよう、使用が可能である。空間チャネルの数が増加するにつれ、リンクバジェットの低下により、有効範囲は減少する。従って、空間チャネルの数と有効範囲の程度にはトレードオフが存在するとみることができる。
【０００４】
ホームネットワーキングに適切な現在のＭＩＭＯ通信技術は、４つの送信アンテナおよび４つの受信アンテナまでに限定される。この構成は、家庭環境内の信頼がおける高性能ネットワーキングに十分なスループットを提供しない。例えば、将来のスループットのニーズは、およそ１００Ｍｂｐｓまたはそれ以上になりそうである。２つの空間チャネルを有する４ｘ４のＭＩＭＯ及びビーム形成は、約２０〜３０Ｍｂｐｓのスループットで、１００％の空間有効範囲（すなわち家庭のどの場所も有効範囲）を提供できる。しかし、５０Ｍｂｐｓまたはそれ以上のスループットには、有効範囲９０％未満が一般的である。従って、少なくとも１００Ｍｂｐｓで妥当な有効範囲を得るため、４つ以上の受信アンテナ（例えば、８つまたはそれ以上の受信アンテナ）が必要とされる。
【０００５】
複数の受信アンテナを含む公知の通信システムでは、それぞれのアンテナが、専用の受信器およびアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を有する。中間周波数がゼロの場合（ゼロＩＦ、ダイレクトコンバージョンのアーキテクチャとしても公知）、２つのＡＤＣが使用され、１つは同位相の構成要素用で、１つは直交の構成要素用である。例えば、図１は、いくつかの受信アンテナ１２０およびいくつかの受信器１４０を備えるアンテナアレイ１１０を有する公知の通信機器のブロック図である。受信アンテナ１２０は、アンテナアレイ構成要素またはアンテナ構成要素としても公知である。受信アンテナ１２０は、それぞれのバントパスフィルタ１３０により濾波される、それぞれのアナログ受信信号１２２を供給する。それぞれの受信器１４０は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を有する（図１に図示せず）。デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１８０は、ＭＩＭＯ空間多重化およびビーム形成に関連する処理を実行する。
【０００６】
いくつかの受信器およびＡＤＣを有することは、コストおよび電力がより高くなる結果となる。コストおよび電力は、アレイ１１０内のアンテナ構成要素の数に比例して増加する。よって、２〜３個より多くの受信アンテナを有するアレイを使用することは、必要とされるコストおよび電力量により、実用的でないかもしれない。従って、より低いコストでより大きいスループットを提供可能なアーキテクチャのニーズが存在するとみることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この開示された方法および機器のいくつかの実施形態では、いくつかのアナログ受信信号はいくつかのアンテナ上で受信される。アンテナは、マルチプレクサ（ｍｕｘ）に接続される。ｍｕｘは、一度に１つのアンテナを選択し、ラウンドロビン方式で処理を繰り返す。一度に１つのアンテナを選択することで、ｍｕｘの出力において多重化アナログ信号を生成する。多重化アナログ信号は、予め定められた周波数帯を通過するよう、フィルタで濾波される。多重化アナログ信号は、１つのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を使用してサンプリングされる。ＡＤＣの出力は、多重化デジタル信号である。多重化デジタル信号はそれから多重分離され、デジタル処理のための複数のデジタル信号を生成する。
【０００８】
いくつかの実施形態では、通信機器は、複数のアンテナ、複数のフィルタ、ｍｕｘ、受信器、およびデジタル処理モジュールを有する。アンテナは、それぞれのフィルタに、アナログ受信信号を供給する。ｍｕｘは、一度にアンテナのうちの１つに対応する、１つの濾波されたアナログ受信信号を選択する。よって、ｍｕｘは複数のアンテナを循環し、それぞれのアンテナからの濾波された受信信号に基き多重化アナログ信号を生成する。受信器は、多重化アナログ信号をサンプリングし多重化デジタル出力信号を生成するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を有する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、通信機器は、複数のアンテナ、複数のｍｕｘ、複数の受信器、およびデジタル処理モジュールを有する。アンテナは複数のアンテナ群にグループ化され、それぞれのアンテナ群は複数のアンテナを有する。それぞれのアンテナ群は、対応するｍｕｘ、受信器およびデマルチプレクサ（demultiplexer）に関連する。それぞれのｍｕｘは、対応するアンテナ群のアンテナに接続される。アンテナはｍｕｘにより一度に１つが選択され、多重化アナログ信号を生成する。多重化アナログ信号の内容は、対応するアンテナ群のそれぞれのアンテナにより受信された信号から得られる。それぞれの受信器は、対応するｍｕｘからの多重化アナログ信号出力を濾波する、バンドパスフィルタを有する。それぞれの受信器は、対応する多重化アナログ信号をサンプリングし多重化デジタル信号を生成するよう構成される、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）も有する。１つの実施形態では、それぞれの受信器は、同一のデジタル処理モジュールに接続される。デジタル処理モジュールは、全てのデマルチプレクサを有する。それぞれのデマルチプレクサは、対応する受信器の出力を多重分離し、デジタル処理のため複数のデジタル信号を生成するよう構成される。
【００１０】
１つまたは複数の種々の実施形態による開示された方法および機器を、後述の図を参照して記載する。図は説明の目的のみで提供し、単に開示された方法および機器のいくつかの実施形態の例を示すのみである。これらの図は、開示された方法および機器の読者の理解を容易にするために提供する。これらは、主張する発明の幅、範囲、または適用性を限定するとみなされるべきではない。説明を明確および容易にするため、これらの図は必ずしも縮尺通りに作成されていないことに注目すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】アンテナアレイおよび多くの受信器を有する、公知の通信機器のブロック図である。
【図２】いくつかの実施形態による、多重化アンテナとダイレクトアナログ−デジタル変換器（ダイレクトＡＤＣ）受信器アーキテクチャを有する通信機器のブロック図である。
【図３】いくつかの実施形態による、多重化アンテナとダウンコンバータＡＤＣ受信器アーキテクチャを有する通信機器のブロック図である。
【図４】いくつかの実施形態による、アンテナアレイ群および複数の受信器およびＡＤＣを有する通信機器のブロック図である。
【図５】いくつかの実施形態による、全てのアンテナのタイミングを整合するための多重分離されたサンプルでの補間を示す信号図である。
【図６】実施形態によるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
開示された方法および機器は改良および変更して実践が可能であり、本発明は請求項によってのみ限定されるべきであることを理解するべきである。
【００１３】
開示された実施形態のこの記載は、添付の図面と関連して読まれることを意図し、図面は全体の記載の部分としてみなされるべきである。
【００１４】
リアルタイムで、受信器およびアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）が異なるアンテナ構成要素の間で共用される方法および対応する機器が開示される。補間を含むその後の処理が、多重化の影響を是正する時間再整合を達成するため実行される。複数のアンテナ間の受信器およびＡＤＣの共用は、コストおよび電力の減少をもたらす。半導体産業において、デジタル回路が半導体技術の進歩（幾何学構造サイズ、プロセスまたはノードの減少）に伴いかなり縮小する（サイズおよび電力が減少）一方で、縮小はアナログ回路には効率的ではないことはよく知られている。アナログ受信器の複数を単一の共用される受信器で置き換えることは、従って、この限定を解消する。そのようなコストおよび電力量の減少は、今度はより大きなアンテナアレイを可能にする。
【００１５】
図２は、開示された方法および機器の１つの実施形態による通信機器のブロック図である。アンテナアレイ２１０は、Ｍ個の受信アンテナ２２０を備える。これらの受信アンテナ２２０を、アンテナ構成要素と呼ぶこともある。それぞれの受信アンテナ２２０は、アナログ受信信号２２２を出力する。先行技術とは異なり、専用の受信器および対応するＡＤＣは、それぞれのアンテナに提供されない。むしろ、全てのアンテナ２２０が、単一の受信器２４０および受信器内の単一のＡＤＣ２３４を共用する。マルチプレクサ（ｍｕｘ）２２５が、そのような共用を可能にする。ｍｕｘ２２５は、制御モジュール２５０により供給されるｍｕｘ制御信号２５２により制御される。１つの実施形態では、制御モジュール２５０は、発振器２３６から入力を受信する。代わりに、制御モジュール２５０のタイミングの制御に、他の入力源を使用することが可能である。
【００１６】
制御モジュール２５０は、一度に１つのアンテナを選択するようｍｕｘ２２５を制御する（すなわち、アレイ２１０内のアンテナ２２０を循環する）。ｍｕｘ２２５は、図２内でＳ１からＳＭの名を付けたＭ個のスイッチ位置を有し、対応するスイッチ位置がデマルチプレクサ２７５において示される。スイッチ位置は、その後の図でも同様に名付ける。図２は、ｍｕｘ２２５が第１のアンテナ２２０を選択したときのポイントを示す。ｍｕｘ２２５は、よって、第１のアンテナ２２０により受信された受信信号２２２の部分を供給する。受信された受信信号２２２のこれらの部分は、ｍｕｘ２２５の出力の際、アナログ多重化信号２２６内の他のアンテナ２２０に受信された信号の部分と共に多重化される。
【００１７】
図２に示されるように、１つの実施形態では、バンドパスフィルタ２３０がｍｕｘ２２５の後ろに取り付けられる。フィルタ２３０は、それぞれのアンテナ２１０からのＭ個のスイッチされた信号２２２を通過させるのに十分な帯域幅を有する。ＡＤＣ２３４の正確なサンプリング時間は、正確な時間にサンプリングを確実にするためのフィルタ遅延（すなわち、スイッチされた信号がフィルタ２３０を通して完全または充分に伝播した後）を構成する。さらに後述するように、別の実施形態では、それぞれのアンテナパスに別々のフィルタが挿入される。
【００１８】
ＡＤＣ２３４のサンプリングレートは２×Ｍ×ＢＷより大きく、ここでＭはアンテナ２２０の数であり、ＢＷは信号帯域幅である。ＡＤＣ２３４が受信された信号の帯域幅の少なくとも２倍のレートでＭ個のアンテナ２２０のそれぞれをサンプリングしなければならない事実からわかることができるように、これはナイキスト基準にアンテナの数を乗算したものである。
【００１９】
一般に、信号帯域幅がより狭いとき、前述のサンプリングレートの上昇はより容易に達成される。例えば、１つのケースで、信号が（Ｗｉ−Ｆｉ  ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおけるような）４０ＭＨｚの比較的狭いＢＷを有する。Ｍ＝１０のアンテナに対し、同量の４００ＭＨｚの帯域幅（Ｍ×ＢＷ＝１０×４０ＭＨｚ＝４００ＭＨｚ）が、少なくともその２倍の周波数のサンプリングクロック（すなわち少なくとも８００ＭＨｚのサンプルレート）でサンプリングされる。単一の非インタリーブＡＤＣで、有効ビット数（ＥＮＯＢ）がおよそ８と仮定すると、これは現在のＡＤＣ技術で容易に達成できる。ＥＮＯＢは、デジタル化信号の品質の尺度である。信号がナイキストゾーンより高いとき（すなわち、最高の信号周波数がサンプリングクロック周波数の半分より大きいとき）、ハーモニックまたはバンドパスサンプリングが使用できる。言い換えれば、信号がＡＤＣクロックのハーモニック周波数近辺に位置するとき、ハーモニックサンプリングを実行可能である。例えば、５．８ＧＨｚ周辺の８０２．１１ｎ信号は、およそ１ＧＨｚの基本周波数を有するＡＤＣクロックの６番目のハーモニックでサンプリングが可能である。
【００２０】
１つの実施形態では、受信器２４０の動的レンジおよび性能を最適化するため、自動ゲイン制御回路２３２が信号パス内に挿入される。それぞれのアンテナ構成要素２２０により受信された信号の特定の強度を考慮するため、ゲイン制御回路２３２を動的にスイッチし、ｍｕｘサンプリングレートに同期してもよい。自動ゲイン制御回路２３２を、フィルタ２３０とＡＤＣ２３４の間に配置されるものとして図２に示すが、ｍｕｘ２２５とフィルタ２３０の間に配置してもよい。自動ゲイン制御回路２３２がｍｕｘ２２５とフィルタ２３０の間にある１つのそのような実施形態で、より良好なインピーダンスがアンテナに示され、より良好なソースインピーダンスがフィルタに示される。しかし、これは、アンテナから来る帯域外の（濾波されない）エネルギーをより多く扱わねばならない増幅器の、潜在的なより高いダイナミックレンジの必要条件を犠牲にすることで起こる。
【００２１】
信号のフィルタリングまたはそのゲインの変更は信号のアナログ性またはその多重化性を変更しないので、この開示を通して、「多重化アナログ信号」の語は、ｍｕｘの出力２２６、フィルタ２３０の出力、または自動ゲイン制御回路２３２の出力を指してもよい。ＡＤＣ２３４の出力を、多重化デジタル信号２３８と呼ぶ。
【００２２】
ｍｕｘ２２５およびデマルチプレクサ２７５（後述）のそれぞれに対するＡＤＣサンプリングクロック信号（ＣＬＫ）および制御信号２５２、２５４は、コヒーレントで、適切なルーティングおよびサンプリングのため時間同期／整合される。制御モジュール２５０は必要なクロッキングおよび計時を行い、制御信号２５２、２５４ならびに自動ゲイン制御回路２３２を制御する制御信号（ＡＧＣ）を生成する。本開示から制御モジュールの機能が理解されると、そのような制御モジュールを実装するのに必要な実施詳細は、当業者に公知である。
【００２３】
いくつかの実施形態では、ｍｕｘ２２５がその位置の間を循環するとき、どんなときでもアンテナ２２０の１つのみがアクティブで終了している（例えばＡＤＣ２３４に接続されている）。全ての他のアンテナ２２０（すなわち、他のＭ−１アンテナ）は、非アクティブでオープンである（すなわち浮動であり終了へロードされていない）。浮動の状況のため、構成要素間にありうる相互接続にもかかわらず、全ての非アクティブなアンテナ構成要素は、選択された（アクティブ）構成要素に及ぼす影響はより少ない。これは、アクティブなアンテナ構成要素を、全ての他のアンテナ構成要素から効果的に分離する。アンテナ構成要素２２０間の分離の増加は、アンテナアレイ２１０のＭＩＭＯ性能を効果的に強化する。
【００２４】
ＡＤＣは、事前のより低い中間周波数（ＩＦ）への低域変換なしに直接多重化アナログ信号２２６をサンプリングするので、図２のアークテクチャを、ダイレクトＡＤＣ受信器アークテクチャと呼ぶ。
【００２５】
デジタルフォーマットへの変換後（すなわち、サンプリング後）、ＡＤＣ出力データストリーム（多重化デジタル信号２３８）は、デマルチプレクサ２７５で多重分離され、それぞれのアンテナ信号を分離したデジタル信号２６２に抽出する。１つの実施形態では、全てのデジタル信号（デジタルストリーム）が補間器２７０により補間され、異なるアンテナ構成要素２２０の間のタイミングを整合する。補間器２７０は、補間されたサンプルを含む、複数の補間されたデジタルストリーム２７２を供給する。補間器２７０は、後で図５の文でさらに詳述する。それぞれのストリーム２７２を、ＭＩＭＯ空間多重化およびビーム形成機能を実行するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２８０内で処理してもよい。補間器での時間整合は、同一の時間の全てのアンテナ構成要素２２０のＡＤＣサンプルの整合を含んでもよい。それから、ＤＳＰは、ＭＩＭＯおよびビーム形成最適化アルゴリズムを実行する。これらは、個々のデジタルアンテナストリームの遅延または前進のようなタイムシフトを含んでもよい。別の実施形態では、（図２に図示せず）、異なるアンテナ構成要素２２０からのサンプルの補間を、ＭＩＭＯ／ビーム形成アルゴリズムの部分としてＤＳＰに内蔵、すなわち、補間器２７０の機能をＤＳＰ２８０が実行してもよい。
【００２６】
図３は、多重化アンテナ３２０とダウンコンバータＡＤＣ受信器アーキテクチャを有する通信機器のブロック図である。この実施形態では、多重化アナログ信号がまずより低いＩＦ周波数（またはゼロＩＦ）に低域変換され（ミックスダウン）、それから１つまたは複数のＡＤＣでサンプリングされる。（ハーモニックサンプリングに対抗するものとして）従来のサンプリングを、ダウンコンバータＡＤＣ受信器アーキテクチャと一緒に使用してもよい。図３の機器のいくつかの態様は図２の機器のものと同様であるので、簡潔にするため違いのみを後述する。類似の参照番号を、最初の桁を「２」の代わりに「３」を入れて（図２に対する）類似の構成要素に割り当てる。例えば、アンテナアレイ３１０は、図２のアンテナアレイ２１０に比較される。図３の受信器３４０はＡＤＣ３３４の前にダウンコンバータ（ミキサ）３３６を有するので、ダウンコンバータＡＤＣ受信器アーキテクチャと名付ける。任意の自動ゲイン制御回路３３２を有する実施形態で、ダウンコンバータ３３６は、（図３に示されるように）自動ゲイン制御回路とＡＤＣの間に設置される。必要な場合、他のＡＧＣコントローラ（図３に図示せず）を、ダウンコンバータ３３６とＡＤＣ３３４の間に挿入し、必要なら、ダイナミックレンジを広げてもよい。ダウンコンバータ３３６は、制御モジュール３５０からローカル発振器信号ＯＳＣを受信する。図３の他の構成要素は、図２に関する前述の記載から理解されるので、そのような構成要素をさらに記述する必要はない。
【００２７】
図４は、アンテナアレイ群４１１、複数のｍｕｘ４２５および複数の受信器４４０を有する通信機器のブロック図であり、いくつかの実施形態によれば、それぞれの受信器は１つのＡＤＣ４３４を備える。図４の機器のいくつかの態様は、図２〜図３の機器のものと同様であるので、簡潔にするため違いのみを後述する。図４では、アンテナ４２０はＰ個のサブセットにグループ化される。それぞれのサブセットは、アンテナアレイ群４１１を形成する。それぞれのアンテナアレイ群４１１は、１つのＡＤＣ４３４を備える１つの受信器４４０を使用する。それぞれの群のアンテナの数を、ＡＤＣ機能に合致するよう、および／または逆に最適化してもよい。よって、アンテナ群４１１は、異なる数のアンテナ４２０を持ってもよい。１つのｍｕｘ４２５が、それぞれのアンテナ群４１１に関連する。複数の受信器４４０が、それぞれのｍｕｘ４２５の出力に接続される。図４は、ダイレクトＡＤＣアーキテクチャの受信器４４０を示す。別の実施形態では、受信器４４０はダウンコンバータＡＤＣ受信器アーキテクチャを有してもよい。デジタル処理モジュール４６０は、それぞれのＡＤＣ４３４に接続されたＰ個のデマルチプレクサ４７５を有する。それぞれのデマルチプレクサ４７５はその出力で複数のデジタル信号を生成し、ここで、デジタル信号の数は対応するｍｕｘ４２５の入力の数に対応する。
【００２８】
１つの実施形態では、補間器４７０は、全てのデマルチプレクサ４７５からデジタル信号を受信し、補間を実行してＡＤＣ４３４が取得したサンプルを共通の時間に整合する。補間器４７０は、補間されたサンプルを含む複数の補間されたデジタルストリーム４７２を供給する。１つの例では、アンテナ群４１１の全てにＫ個の全体アンテナ、よってＫ個のデジタルストリーム４７２が存在する。
【００２９】
いくつかの実施形態では（図示せず）、それぞれのアンテナ４２０に対し個別のフィルタが提供される。図２に示されたアーキテクチャの場合、フィルタがそれぞれのアンテナ２２０とｍｕｘ２２５の間に設けられる。個別のフィルタを、図３のようなダウンコンバータＡＤＣ受信器アーキテクチャ、または図４のようなグループ化した構成内に設けてもよい。個別のフィルタを使用することで、受信器内のフィルタ２３０、３３０、４３０の必要がなくなるかもしれない。他の実施形態では、個別のフィルタがそれぞれのアンテナに設けられ、共用のフィルタも受信器に設けられる。これは、個別のフィルタが通常より少ない下位を持ち、共用のフィルタがより広い帯域幅および／または通常より下位を持つことを可能にする。よって、このケースの共用フィルタはＭ×ＢＷより広い帯域幅を有してもよく、ここでＭはアンテナの数で、ＢＷは信号帯域幅であり、なお全体的に十分なフィルタリングを提供する。
【００３０】
高位フィルタは、低位フィルタより急な移行帯域、およびより長い遅延を有する。それぞれのアンテナに対応する個別のフィルタに対し低位フィルタを使用することで、速度を速めて、回路の錯綜および損失が減少する。前述のように、個別のフィルタを使用して共用フィルタをなくす（またはより広い共用フィルタと共に個々のフィルタを使用する）ことで、共用フィルタが使用されるケースと比較して、ＡＤＣにより高いアナログ信号レベルを提供してもよい。これは、（例えば図２に示されるような）共用フィルタ２３０を使用した実施形態で、ＭＵＸが信号波形をスイッチまたは「切り」、よってスイッチング波形のスペクトル構成要素周辺の信号エネルギーを拡散するからである。共用フィルタの出力で、帯域外のエネルギーは抑制される（フィルタＢＷおよびスイッチング速度に依存する抑制の量）。信号の帯域内部分の部分のみがフィルタを通過し、よって変換についてＡＤＣに示されるアナログ信号レベルを減少する。１つの実施形態では、共用フィルタなしに十分な信号エネルギーが保存され、ＡＤＣにかけられる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、ＡＤＣでのサンプリング時間の指数は、アンテナの帯域幅に逆比例する。種々のアンテナ間のスイッチングは、多重化リンクを越えて伝達されるエネルギーの整定時間を考慮して十分迅速に起こしてもよい。
【００３２】
ＡＤＣ２３４、３３４、４３４が十分迅速であると仮定して、ｍｕｘ（例えば、ｍｕｘ２２５、３２５、または、ｍｕｘ４２５のいずれか）が所定のアンテナ２２０、３２０、４２０を選択したとき、ＡＤＣ２３４、３３４、４３４は、所定のアンテナ２２０、３２０、４２０からの信号を複数回サンプリングしてもよい。１つの実施形態では、そのようなＡＤＣ２３４、３３４、４３４は、対応するフィルタ２３０、３３０、４３０が決定する前でさえ、複数回所定のアンテナ２２０、３２０、４２０からの信号をサンプリングする。そのような複数サンプリングは、経路の決定の知識により可能になる。そのような決定前の複数サンプリングからもたらされる影響を、その後のデジタル処理の間調整してもよい。１つのそのような実施形態で、それぞれのサンプルの値は、サンプル時間での信号の「未決定の部分」に等しい量でデジタル的に修正され、出力を信号の十分で正確な値にする。「未決定の部分」は、フィルタの決定動作のモデル（数式またはメモリに格納された参照表）に基き計算される。フィルタのモデルを、シミュレーションおよび／またはフィルタの測定値／特性により取得してもよい。
【００３３】
図５は、いくつかの実施形態による、アンテナの全てのタイミングを整合する多重分離されたサンプルでの補間を示す信号図である。図５は、例えば図２または図３または図４のようなＭ個の受信アンテナ２２０または３２０または４２０に対応する、信号５６２−１から５６２−Ｍ（総称して５６２）の振幅を示す。１つの実施形態では、信号５６２は、図２または図３または図４に示されたアナログ受信信号２２２または３２２または４２２である。得られたサンプル５６４、５７４、５８４、および５９４は、これらの点線５６３、５７３、５８３、および５９３と信号５６２の間の交点で、点線５６３、５７３、５８３、および５９３に沿って示される回数で、ＡＤＣ２３４または３３４または４３４により取得される。これらのサンプルは、デマルチプレクサ（例えば、図２または図３または図４のデマルチプレクサ２７５または３７５または４７５）からの出力である。サンプル５６４、５７４、５８４、および５９４は、図５で黒丸の点として示される。サンプル期間Ｔが図５に示される。よって、サンプル５６４−１、５７４−１、５８４−１、および５９４−１は、時間（ｎ−１）Ｔ、ｎＴ、（ｎ＋１）Ｔ、（ｎ＋２）Ｔ、などに生じる。
【００３４】
図１の先行技術と異なり、多重化を含む現在開示される技術は、異なる時間に取得される異なるアンテナに対応するデジタルサンプルをもたらす。よって、第１のアンテナからの信号の第１のサンプル５６４−１は、時間（ｎ−１）Ｔで得られる。第２のアンテナからの信号の第１のサンプル５６４−２は、時間（ｎ−１）Τ＋τ２（すなわち、τ２で第１のアンテナの第１のサンプル時間から補正）に得られ、Ｍ個目のアンテナに関する第１のサンプル５６４−Ｍは、時間（ｎ−１）Ｔ＋τＭ（τＭで第１のアンテナの第１のサンプル時間から補正）に得られる。表記の一貫性のため、サンプル時間（ｎ−１）Ｔ（すなわち、第１のアンテナからの信号がサンプリングされた時間）は、（ｎ−１）Ｔ＋τ１で表現でき、ここで補正値τ１は第１のアンテナからの信号のサンプルが取得された時間に関するのでτ１＝０であることを述べておく。隣接したτｉの値（ｉは１からＭの間の範囲）の間の間隔は統一（すなわち得られたサンプルは図５の点線のように線に沿って並んでもよい）でも非統一でもよい。後者のケースで、デジタル信号は、非統一の時間の補正により、互いに対して時間がシフトされたといわれる。そのような非統一の時間の補正を、スペクトル拡散技術に類似した方法で採用し、最小のサンプリング間隔の利点を得てもよい。
【００３５】
いくつかの実施形態では、補間器（例えば、補間器２７０、３７０、または４７０）は、共通の基準時間、例えば点線５６５、５７５、５８５で示される時間に、デジタルサンプルを整合する。種々の補間技術（例えば、線形または高次補間）を使用して、図５の丸（白丸）で示される補間されたサンプル５６６、５７６、５８６を供給してもよい。適切な性能を提供する（シミュレーション、テストまたは当業界で公知のいくつかの他の手段により理論的に判断されるような）補間技術を、使用してもよい。この方法の補間は、種々のアンテナからのデータが共通の時間５６５、５７５、５８５で可能であるという意味で、データを先行技術と同様の状況に復元する。それから、ＭＩＭＯおよびビーム形成処理は、例えば補間されたサンプルを、同位相および振幅変調することにより（図５の十字形と丸の間の時間の間隔に等しい量で波形を遅延または前進するのに等しい）補間されたサンプルを処理して、図５で十字形で示されるデータポイント５６８−１、５６８−２、・・・５６８−Ｍを得る。いくつかの実施形態では、分離した補間器は使用されない。むしろ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）が直接、得られたサンプル５６４−１、５６４−２、・・・５６４−Ｍをデータポイント５６８−１、５６８−２、５６８−Ｍに変換し、時間５６５で補間されたサンプルを供給する段階を回避する（すなわちなくす）。
【００３６】
図６は、開示された方法および機器の１つの実施形態によるフローチャートである。処理６００の開始後、複数のアンテナのそれぞれで複数のアナログ受信信号が供給される（６１０）。複数回数のうち一度にアンテナのうちの１つが選択され（６２０）、複数のアンテナを循環し多重化アナログ信号を生成する。多重化アナログ信号は、予め定められた周波数帯を通過するよう、フィルタで濾波される（６３０）。多重化アナログ信号は単一のアナログ−デジタル変換器でサンプリングされ（６４０）、多重化デジタル信号を生成する。多重化デジタル信号は多重分離され（６５０）、デジタル処理のための複数のデジタル信号を生成する。処理６００を繰り返す。
【００３７】
種々の実施形態は、さまざまなネットワーキングコンテキスト、一般的にＭＩＭＯ通信が使用されるあらゆる場所で広範囲の適用性を見出す。例えば、種々の実施形態を、無線通信システム、ならびに電線を使用する家庭ネットワーキングシステムのような有線通信システムで採用してもよい。
【００３８】
開示された方法および機器の種々の実施形態を前述したが、それらは例示のみの目的で提示されたものであり、主張する発明を限定するべきではないことを理解するべきである。同様に、種々の図は、開示された方法および機器のアーキテクチャ上または他の構成の例を示すかもしれない。これは、開示された方法および機器に含みうる特徴および機能の理解を助けるためになされる。主張する発明は、示されたアーキテクチャまたは構成の例に限定するものではなく、むしろ求められる機能が、さまざまな代替的なアーキテクチャおよび構成を用いて実行されうる。実際に、開示された方法および機器の求められる機能を実行するために、どのような代替的な機能、論理的または物理的パーティショニングおよび構成が実行可能であるかは、当業者に明らかになるであろう。また、本明細書で示された以外の多数の異なる構成モジュール名を、種々のパーティションに適用することが可能である。また、フローチャートに関連して、運用面の記載および方法の請求項、本明細書に示されたステップの順番は、種々の実施形態が文脈が別に定めている場合を除いて、同一の順番で列挙された機能を実行することを必要としない。
【００３９】
開示された方法および機器を種々の例示的な実施形態および実施に関して前述したが、個々の実施形態の１つまたは複数に記載される種々の特徴、態様および機能は、それらが記載されたある実施形態への適用性に限定されないことを理解するべきである。よって、主張する発明の幅および範囲は、前述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではない。
【００４０】
この文書で使用される語および語句、およびそれらの変形は、他に明示的に述べる場合を除いて、限定に対抗して制限のないものと解釈すべきである。前述の例として、「を含む」の語は、「を含み、限定されない」などの意味と読むべきである。「例」の語は、記述内で事項の典型的な例を提供するために使用され、そのリストを網羅または限定するものではない。「ａ」または「ａｎ」の語は、「少なくとも１つの」、「１つまたは複数の」などの意味と読むべきである。「従来の、」「伝統的、」「通常、」「標準、」「公知の」のような形容詞、および類似の意味の語は、ある期間またはある時間の時点で可能な事項に、記載された事項を限定すると解釈されるべきでなく、しかし代わりに、現在または将来のいつでも可能または公知である、従来の、伝統的、通常の、標準の技術を含むと読むべきである。同様に、この文書が当業者に明らかまたは公知であろう技術を述べる箇所で、そのような技術は、当業者に現在または将来のいつでも明らかまたは公知であるものを含む。
【００４１】
接続詞「および」でつながれた事項群は、それらの事項のそれぞれおよび全てがそのグループに存在しなければならないと読むべきではなく、むしろ他に明示的に述べる場合を除いて、「および／または」と読むべきである。同様に、「または」でつながれた事項群は、その群の間で相互の排他性がなければならないと読むべきではなく、むしろ他に明示的に述べる場合を除いて、「および／または」と読むべきである。さらに、開示された方法および機器の事項、要素または構成要素は単数で記載または主張されるかもしれないが、単数への限定を明示的に述べる場合を除いて、複数もその範囲内にあると考える。
【００４２】
「１つまたは複数の、」「少なくとも、」「が、それらに限定されない」または一部のケースの他の同様の語句のような拡大する言葉および語句の存在は、そのような拡大する語句がないかもしれない場合、より狭義のケースが意図されるまたは必要とされることを意味するとは読まれない。「モジュール」の語の使用は、モジュールの部分として記載されまたは主張される構成要素または機能が全て共通のパッケージに構成されることを暗示しない。実際は、モジュールの種々の構成要素のいずれかまたは全てが、制御ロジックであろうとまたは他の構成要素であろうと、単一のパッケージに組み合わせ、または分離して保持が可能であり、さらに複数のグループまたはパッケージに、または複数箇所にわたり分散が可能である。
【００４３】
また、本明細書に説明した種々の実施形態は、例示的なブロック図、フローチャートおよび他の例示に関して記載した。この文書を読んだ後当業者に明らかなように、示された実施形態およびそれらの種々の代替形態は、示された例を限定することなく実行可能である。例えば、ブロック図およびそれらに添付の記載は、特定のアーキテクチャまたは構成を必要とすると解釈されるべきではない。
【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５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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