(57)【要約】  本開示により、移動通信ネットワーク用の能動アンテナ列が教示される。能動アンテナ列は、ベースバンド部と、少なくとも１つのアンテナ要素により終端される複数の送受信部と、少なくとも１つのリンクとを備える。そのリンクは、複数の送受信部のそれぞれをベースバンド部に結合する。そのリンクはデジタルリンクであり、選択可能なペイロードレートでペイロード信号を中継するように構成される。デジタルリンクは、さらに固定タイミングレートでタイミング信号を中継するように構成され、そのときは選択可能なペイロードレートでタイミング信号がペイロードに埋め込まれる。本開示により、無線信号を中継するための方法、能動アンテナ列を製造するためのコンピュータプログラム、およびその方法を実行するためのコンピュータプログラムがさらに教示される。
2013534082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信ネットワーク用の能動アンテナ列であって、
基地局に結合されたベースバンド部と、
それぞれが少なくとも１つのアンテナ要素により終端される複数の送受信部と、
前記複数の送受信部のそれぞれを前記ベースバンド部に結合する少なくとも１つのリンクとを備え、
前記少なくとも１つのリンクが、デジタルリンクであり、選択可能なペイロードレートでペイロード信号を中継するように構成され、さらに固定タイミングレートでタイミング信号を中継するように構成され、前記選択可能なペイロードレートで前記タイミング信号が前記ペイロード信号に埋め込まれる能動アンテナ列。
【請求項２】
前記少なくとも１つのリンクが、可変パケット長を用いて前記ペイロード信号を中継するように構成される、請求項１に記載の能動アンテナ列。
【請求項３】
前記基地局から受信された基地局信号に応答して前記タイミング信号を供給する中央クロック部を備える、請求項１または２に記載の能動アンテナ列。
【請求項４】
前記タイミング信号に応答してローカルタイミング信号を取り出すように構成される複数のローカルタイミング部を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の能動アンテナ列。
【請求項５】
それぞれの前記送受信部により伝送される伝送信号を増幅するための複数の伝送増幅器を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の能動アンテナ列。
【請求項６】
それぞれの前記送受信部により受信される受信信号を増幅するための複数の受信増幅器を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の能動アンテナ列。
【請求項７】
個々の前記リンクを通過する信号に、可変の遅延、可変の位相重み付けおよび可変の振幅重み付けのうちの少なくとも１つを加えるように構成される少なくとも１つの調整部を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の能動アンテナ列。
【請求項８】
個々の前記送受信部の中に信号処理用の少なくとも１つの処理要素を備え、前記少なくとも１つの処理要素が、デジタルフィルタ要素、アナログフィルタ要素、デュプレックスフィルタ、デジタル・アナログ変換器、アナログ・デジタル変換器、イコライザおよびミキサからなる群より選択される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の能動アンテナ列。
【請求項９】
個々の前記アンテナ要素から測定部への少なくとも１つのフィードバック経路を備え、前記フィードバック経路がフィードバック信号を中継し、前記フィードバック信号が、前記個々の前記アンテナ要素により伝送される信号から結合される１つまたは複数の結合された伝送信号か、または前記個々の前記アンテナ要素により受信される信号から結合される１つまたは複数の結合された受信信号のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の能動アンテナ列。
【請求項１０】
個々の前記送受信部を用いて伝送するときに蓄積される伝送偏差を測定するように前記測定部が構成され、
前記伝送偏差が、振幅偏差、位相偏差および遅延偏差のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の能動アンテナ列。
【請求項１１】
個々の前記送受信部を用いて受信するときに蓄積される受信偏差を測定するように前記測定部が構成され、
前記受信偏差が、振幅偏差、位相偏差および遅延偏差のうちの少なくとも１つを含む、請求項９または１０に記載の能動アンテナ列。
【請求項１２】
移動通信ネットワーク内で無線信号を中継するための方法であって、
基地局から受信された基地局信号に応答して固定タイミングレートでグローバルタイミング信号を生成し、
選択可能なペイロードレートで少なくとも１つのペイロード信号に前記グローバルタイミング信号を埋め込み、
少なくとも１つのリンクにわたって前記少なくとも１つのペイロード信号を転送し、
前記グローバルタイミング信号から少なくとも１つの送受信部用の少なくとも１つのローカルタイミング信号を取り出し、
個々の前記ローカルタイミング信号に従って前記少なくとも１つのペイロード信号を中継することを含み、
前記タイミングレートから独立して前記選択可能なペイロードレートが選択可能である方法。
【請求項１３】
それぞれの前記送受信部の間における偏差を補償することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記補償することが、
結合された伝送信号を取り出し、
それぞれの前記結合された伝送信号と前記少なくとも１つのペイロード信号との間の伝送偏差を測定し、
伝送補償を計算し、
伝送補償を課す
ことを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記補償することが、
結合された受信信号を取り出し、
それぞれの前記結合された受信信号と前記少なくとも１つのペイロード信号との間の受信偏差を測定し、
受信補償を計算し、
受信補償を課す
ことを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
移動通信ネットワーク用の能動アンテナ列をコンピュータに製造させるための内部に蓄積された制御論理を有する、一時的でないコンピュータ使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、前記能動アンテナ列が、
基地局に結合されたベースバンド部と、
少なくとも１つのアンテナ要素により終端される複数の送受信部と、
前記複数の送受信部のそれぞれを前記ベースバンド部に結合する少なくとも１つのリンクとを備え、
前記少なくとも１つのリンクが、デジタルリンクであり、選択可能なペイロードレートでペイロード信号を中継するように構成され、さらに固定タイミングレートでタイミング信号を中継するように構成され、前記選択可能なペイロードレートで前記タイミング信号が前記ペイロード信号に埋め込まれるコンピュータプログラム製品。
【請求項１７】
移動通信ネットワーク内でコンピュータに無線信号を中継させるための内部に蓄積された制御論理を有する、一時的でないコンピュータ使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、前記制御論理が、
前記コンピュータに、基地局から受信されたペイロード信号に応答して固定タイミングレートでグローバルタイミング信号を生成させるための第１のコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段と、
前記コンピュータに、選択可能なペイロードレートで少なくとも１つのペイロード信号に前記グローバルタイミング信号を埋め込ませるための第２のコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段と、
前記コンピュータに、少なくとも１つのリンクにわたって前記少なくとも１つのペイロード信号を転送させるための第３のコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段と、
前記コンピュータに、前記グローバルタイミング信号から少なくとも１つの送受信部用の少なくとも１つのローカルタイミング信号を取り出させるための第４のコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段と、
前記コンピュータに、個々の前記ローカルタイミング信号に従って前記少なくとも１つのペイロード信号を中継させるための第５のコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段とを含み、
前記タイミングレートから独立して前記選択可能なペイロードレートが選択可能であるコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
他の出願の相互参照
本願は、２０１０年６月３日に出願された米国特許出願第１２／７９２，９３６号の優先権および利益を主張する。本願は、２００９年１０月１２日に出願された米国特許出願第１２／５７７，３３９号「無線信号を中継するための無線システムおよび方法（A RADIO SYSTEM AND A METHOD FOR RELAYING RADIO SIGNALS）」に関する。本願は、本願と同時に出願された「同期したデジタルデータのインタフェースを有する、無線信号を中継するための能動アンテナ列および方法（ACTIVE ANTENNA ARRAY AND METHOD FOR RELAYING RADIO SIGNALS WITH SYNCHRONOUS DIGITAL DATA INTERFACE）」という名称の米国特許出願にも関する。前述の各特許出願の開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明の分野
本発明の分野は、無線信号を中継するための能動アンテナ列に関する。さらに、本発明の分野は、移動通信ネットワーク内で無線信号を中継するための方法に関する。さらに、本発明の分野は、能動アンテナ列の製造を実行するファウンドリを可能にするコンピュータプログラム製品、および移動通信ネットワーク内で無線信号を中継するための方法をプロセッサが実行することを可能にするコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００３】
移動通信ネットワークの使用は、過去１０年間にわたって増加している。移動通信ネットワークのオペレータは、移動通信ネットワークのユーザによる、サービスに対する増加する要求を満たすために、基地局の個数を増加させている。基地局は、典型的には、（能動）アンテナ列に結合される。無線信号は、典型的には、移動通信ネットワークのセル内に中継され、その逆も行われる。移動通信ネットワークのオペレータにとっては、基地局のランニングコストを低下させることが興味の対象である。アンテナが埋め込まれた無線システムとしてその無線システムを実施することは、１つの選択肢である。アンテナが埋め込まれた無線システムが能動アンテナ列として形成されたときは、無線システムのハードウェア構成要素のいくつかをチップ上で実施することができる。したがって、能動アンテナ列により、基地局のコストが低下する。アンテナが埋め込まれた無線システムとして無線システムを実施することにより、基地局のハードウェア構成要素を収容するために必要なスペースが縮小する。アンテナが埋め込まれた無線システムを実施すると、無線システムの通常動作中の電力消費が実質的に低下する。
【０００４】
ユーザの人数が増加しても、移動通信ネットワークの個々のユーザに信頼できる質のサービスを提供することが興味の対象である。移動通信ネットワーク内におけるユーザの人数の増加に対処するためのいくつかの技法が提案されている。そのいくつかの技法のうちの１つは、能動アンテナ列により中継されるビームを様々な方向に向けて移動通信ネットワークのセル内のサービスエリアを改善するためのビーム形成能力を含む。ビーム形成技法は、能動アンテナ列のいくつかのアンテナ要素間における定められた位相および振幅の関係に依拠する。伝送経路および／または受信経路は、少なくとも１つのアンテナ要素に関連する。伝送経路および／または受信経路を較正するには、それぞれのアンテナ要素の間における定められた位相、振幅および遅延の関係を与える必要がある。較正により、能動アンテナ列の個々の伝送経路に沿って蓄積される位相、振幅および遅延の偏差を推定することが可能になる。同様に、較正には、それぞれの受信経路に沿って蓄積される位相、振幅および遅延の偏差を推定することが含まれる。第２のステップでは、伝送経路に沿って蓄積される位相、振幅および遅延の偏差を訂正することができる。ビーム形成技法を可能にするために、適切な位相および振幅の変化を個々の伝送／受信経路に加えて、能動アンテナ列の個々の伝送／受信経路の間における定められた位相および振幅の関係を生じさせてもよい。
【０００５】
最近の移動通信ネットワークでは、パケット化されたペイロード信号として、ペイロード信号が能動アンテナ列に与えられる。パケット化されたペイロード信号のパケットは、パケット化されたペイロード信号がデジタル無線インタフェースに与えられたときの定められた時間的順序を有する。能動アンテナ列内でいくつかの（データ）処理をパケット化されたペイロード信号に加えてもよい。その（データ）処理は、典型的には、パケット化されたペイロード信号がいくつかのバッファおよびＰＬＬにより同期されたクロック領域を通過することを含む。そのデータ処理を用いて、システムが再始動（リセット）されるたびに、パケットストリームのタイミングを変化させてもよい。先行技術では、パケット化されていない信号を用いて、無線局の製造中無線局により中継されるときに、パケット化されていないペイロード信号がそれに沿って進む伝送経路を較正することが可能であり、それが通例であった。
【０００６】
対応する無線信号が能動アンテナ列のアンテナ要素により中継されるまでデジタル無線インタフェースに到達する無線信号が経験する遅延は、能動アンテナ列の中継を整合させるためには興味深い。その遅延は、それぞれのアンテナ要素の間における位相関係、および位置に基づくサービスに影響を及ぼす。その遅延は、ケーブル長などのいかなる変化によっても影響される。
【０００７】
先行技術では、能動アンテナ列の構成要素、例えばケーブルが置き換えられるたびに、能動アンテナ列を再較正する必要があった。先行技術での再較正は費用がかかり、時間がかかる。
【０００８】
（シーメンスに譲渡された）米国特許第６，６９３，５８８号には、電子的に位相が制御されるグループアンテナが開示されている。電子的に位相が制御されるグループアンテナは、すべての参照信号により共有される参照点を用いて較正される。ダウンリンクでは、互いに区別することができる参照信号が、グループアンテナの個々のアンテナ要素により同時に伝送され、共有される参照点で受信された後、適切に分離される。
【０００９】
米国特許第６，６９３，５８８号のシーメンスのシステムでは、アンテナ要素の固定した空間的な配置が開示されている。
【００１０】
図１ａは、先行技術による受動アンテナ列１ａを示す。基地局５が、基地局信号７を受動アンテナ列１ａに与える。デジタルインタフェースが、受動アンテナ列１ａの基地局５と中央ベースバンド処理部１０の間で基地局信号７を伝える。中央ベースバンド処理部１０は、伝送信号Ｔｘを増幅するために、伝送信号Ｔｘを電力増幅器６０に転送する。伝送信号Ｔｘは、典型的には、移動通信システムの伝送帯域で与えられることが理解されよう。中央ベースバンド部１０を出て行く信号は、アナログ領域の伝送信号である。増幅器６０に入る伝送信号Ｔｘは、受動アンテナ列１ａの伝送帯域にアップコンバートする必要がある。伝送信号Ｔｘがデジタル領域にあるならば、伝送信号Ｔｘはさらにデジタル・アナログ変換をする必要がある。そしてデジタル・アナログ変換は、増幅器６０による増幅の前に、デジタル・アナログ変換器（図示せず）により実行される。増幅器６０を出て行くアナログ伝送信号は、個々の伝送経路に転送される。各伝送経路は、アナログ伝送信号を個々のアンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎに転送するデュプレックスフィルタ２５−１，２５−２，．．．，２５−Ｎを備える。１つより多くの個々のアンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎを、個々のデュプレックスフィルタ２５−１，２５−２，．．．，２５−Ｎに結合してもよいことに留意されたい。個々のデュプレックスフィルタ２５−１，２５−２，．．．，２５−Ｎに入る前に、アナログ伝送信号は、受動給電網４０ａを通過する。受動給電網４０ａにより、それぞれのアンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎにより終端されるそれぞれの伝送経路の間における固定した位相、振幅および／または遅延の関係が課される。受動給電網４０ａには、ビーム整形の点で柔軟性がほとんどない。受動給電網４０ａ内で構成要素がどのように変化しても、増幅器６０からそれぞれのデュプレックスフィルタ２５−１，２５−２，．．．，２５−Ｎへの経路を再較正することが必要になる。それぞれの伝送経路は、増幅器６０から受動給電網４０ａおよび個々のデュプレックスフィルタ２５−１，２５−２，．．．，２５−Ｎを横切って延び、個々のアンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎにより終端されることが理解されよう。
【００１１】
受動アンテナ列１ａの個々の受信経路は、個々のアンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎから、デュプレックスフィルタ２５−１，２５−２，．．．，２５−Ｎおよび受動給電網４０ａを経由して延び、包括的な受信信号Ｒｘとして受信増幅器７０に到達する。包括的な受信信号Ｒｘは、アンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎで受信された個々の受信信号から、受動給電網４０ａにより組み合わされて形成される。給電網４０ａにより、それぞれのアンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎで受信された受信信号の間に、固定した位相、振幅および遅延の関係が課される。したがって、個々の受信信号についてのビーム形成能力は、受動給電網４０ａにより制限される。
【００１２】
受信信号Ｒｘはアナログ領域にある。アンテナ要素からの個々の受信信号は、当技術分野で知られているように、デュプレックスフィルタ２５−１，２５−２，．．．，２５−Ｎによりフィルタをかけてもよい。受信信号Ｒｘは、受信増幅器７０により増幅され、アナログ・デジタル変換器（図示せず）、例えばシグマデルタ・アナログ・デジタル変換器を用いてアナログ・デジタル変換される。受信増幅器７０から中央ベースバンド処理部１０に到達する信号は、典型的には、受動アンテナ列１ａのベースバンド内である。受信増幅器７０からの受信信号は、受動アンテナ列１ａのベースバンドと受動アンテナ列１ａの伝送帯域の間にある中間の周波数帯域内でもよい。中央ベースバンド処理部１０は、デジタル受信信号にフィルタリングなどの何らかのデジタル信号処理を課してもよく、ベースバンド内のデジタル受信信号を基地局５に転送する。
【００１３】
図１ｂは、先行技術による能動アンテナ列１ａの変形を示す。図１ｂに示すようなシステムは、典型的には、共通の筐体内で先行技術のｒｅｍｏｔｅ  ｒａｄｉｏ  ｈｅａｄ（ＲＲＨ）を既知の基地局アンテナと組み合わせることと等価である。基地局信号７は中央ベースバンド処理部１０からの受信信号を含み、それは基地局５に転送される。図１ｂでは、図１ａの個々の伝送経路のデュプレックスフィルタ２５−１，２５−２，．．．，２５−Ｎが、１つのデュプレクサ２５により置き換えられている。図１ｂのシステムは図１ａに示したシステムよりコスト効率がよいことが理解されよう。
【００１４】
基地局５と中央ベースバンド処理部１０の間の伝送信号および受信信号は、デジタルインタフェースに沿って転送される。伝送信号および／または受信信号は、同相成分Ｉと直交成分Ｑで与えてもよい。同相成分Ｉと直交成分Ｑは、ｏｐｅｎ  ｂａｓｅ  ｓｔａｔｉｏｎ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＯＢＡＳＩ）により定められる標準形式か、またはｃｏｍｍｏｎ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｒａｄｉｏ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＣＰＲＩ）の形式に従って与えてもよいが、これらに限られない。
【００１５】
図２は、先行技術による能動アンテナ列１ａを示す。図２の能動アンテナ列１ａは、図１に示したような受動給電網４０ａを備えていない。代わりに、アンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎは、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎを終端している。送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎは、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎのそれぞれについて、増幅器６０−１，６０−２，．．．，６０−Ｎを備える。同様に、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎは、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎのそれぞれについて、個々の受信増幅器７０−１，７０−２，．．．，７０−Ｎを備える。中央ベースバンド処理部１０は、個々の伝送信号Ｔｘ−１，Ｔｘ−２，．．．，Ｔｘ−Ｎを、中央ベースバンド部１０から個々の増幅器６０−１，６０−２，．．．，６０−Ｎに転送する。個々の伝送信号Ｔｘ−１，Ｔｘ−２，．．．，Ｔｘ−Ｎは、典型的には、アナログ領域および能動アンテナ列１ａの伝送帯域にある。典型的には、上述のように中央ベースバンド処理部１０によりデジタル・アナログ変換が実行される。個々のアンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎで受信された受信信号は、個々の受信増幅器７０−１，７０−２，．．．，７０−Ｎで増幅され、個々の受信信号Ｒｘ−１，Ｒｘ−２，．．．，Ｒｘ−Ｎとして中央ベースバンド処理部１０に転送される。個々の受信信号Ｒｘ−１，Ｒｘ−２，．．．，Ｒｘ−Ｎは、中央ベースバンド処理部１０により組み合わされる。個々の受信信号Ｒｘ−１，Ｒｘ−２，．．．，Ｒｘ−Ｎの組合せは、ベースバンド領域で実行される。個々の受信信号Ｒｘ−１，Ｒｘ−２，．．．，Ｒｘ−Ｎはアナログ領域にある。中央ベースバンド処理部１０は、典型的には、アナログ・デジタル変換を行う。中央ベースバンド処理部１０は、個々の受信信号Ｒｘ−１，Ｒｘ−２，．．．，Ｒｘ−Ｎを１つのグローバル受信信号に組み合わせる。グローバル受信信号は、典型的には基地局５に転送される。
【００１６】
個々の伝送信号Ｔｘ−１，Ｔｘ−２，．．．，Ｔｘ−Ｎは、アナログ領域および能動アンテナ列１ａの伝送帯域にある。個々の伝送信号Ｔｘ−１，Ｔｘ−２，．．．，Ｔｘ−Ｎは、中央ベースバンド処理部１０により生成される。個々の伝送信号Ｔｘ−１，Ｔｘ−２，．．．，Ｔｘ−Ｎへの分割は、デジタル領域またはアナログ領域で実行してもよい。図２に示すような能動アンテナ列１ａは、例えばレーダ（ＲＡＤＡＲ）の用途または磁気共鳴像に用いられるフェーズドアレーアンテナから知られている。
【００１７】
フェーズドアレーアンテナ１ａもまた、受信の場合に構成することができる。個々の受信信号Ｒｘ−１，Ｒｘ−２，．．．，Ｒｘ−Ｎは、個々の受信増幅器７０−１，７０−２，．．．，７０−Ｎにより増幅され、中央ベースバンド処理部１０により包括的な受信信号に組み合わされる。包括的な受信信号への組合せは、デジタル領域および／またはアナログ領域で実行してもよい。しかしながら、そうしたフェーズドアレー、すなわち図２に示すような能動アンテナ列１ａを動作させるためには、目的のビームが能動アンテナ列１ａにより中継されるようにするために、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間における位相、振幅および遅延の関係を注意深く較正する必要がある。能動アンテナ列１ａの実施態様がアナログ領域で実質的に構築されるならば、能動アンテナ列１ａの較正は困難であり、既知の解決策はたいていの場合大がかりで扱いにくく、費用がかかる。
【発明の概要】
【００１８】
本発明は、移動通信ネットワーク用の能動アンテナ列に関する。能動アンテナ列は、ベースバンド部と、複数の送受信部と、少なくとも１つのリンクとを備える。ベースバンド部は、基地局５に結合される。複数の送受信部は、少なくとも１つのアンテナ要素により終端される。したがって、個々の送受信部を、１つより多くのアンテナ要素により終端してもよい。少なくとも１つのリンクは、複数の送受信部のそれぞれをベースバンド部に結合する。少なくとも１つのリンクはデジタルリンクであり、選択可能なペイロードレートでペイロード信号を中継するように構成される。少なくとも１つのリンクは、さらに固定タイミングレートでタイミング信号を中継するように構成される。タイミング信号Ｔは、選択可能なペイロードレートでパイロット信号に埋め込まれる。
【００１９】
さらに、本発明は、移動通信ネットワーク内で無線信号を中継するための方法に関する。その方法は、固定タイミングレートでグローバルタイミング信号を生成することを含む。グローバルタイミングレートは、基地局から受信されたペイロード信号に応答して生成される。その方法は、選択可能なペイロードレートで少なくとも１つのペイロード信号にグローバルタイミング信号を埋め込むことを含む。その方法は、少なくとも１つのリンクにわたって少なくとも１つのペイロード信号を転送することをさらに含む。その方法は、グローバルタイミング信号から少なくとも１つの送受信部用に少なくとも１つのローカルタイミング信号を取り出すステップをさらに含む。その方法は、個々のローカルタイミング信号に従って少なくとも１つのペイロード信号を中継することをさらに含む。選択可能なペイロードレートは、次のタイミングレートから独立して選択可能である。
【００２０】
さらに、本開示は、本開示の移動共通ネットワーク用の能動アンテナ列をコンピュータに製造させるための内部に蓄積された制御論理を有する、一時的でないコンピュータ使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品に関する。
【００２１】
さらに、本開示は、本開示により開示される移動通信ネットワーク内でコンピュータに無線信号を中継させるための内部に蓄積された制御論理を有する、一時的でないコンピュータ使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１ａ】先行技術の能動アンテナ列を示す。
【図１ｂ】先行技術の能動アンテナ列の変形を示す。
【図２】先行技術による能動アンテナ列の別の態様を示す。
【図３】能動アンテナ列の第１の態様を示す。
【図４】能動アンテナ列の別の態様を示す。
【図５】フィードバック経路を備える能動アンテナ列１を示す。
【図６】フィードバック経路を備える能動アンテナ列の別の態様を示す。
【図７】離散的な周波数での振幅偏差および位相偏差の測定値を示す。
【図８】帯域内の伝送位相を補償するためのプリエンファシスの概念を示す。
【図９】帯域内の受信位相を補償するためのイコライゼーションを示す。
【図１０】無線信号を中継する方法の図を示す。
【図１１】偏差を補償するステップの図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
では、図面に基づいて本発明を記載する。本明細書に記載した実施形態および態様は一例に過ぎず、いかなる点でも特許請求の範囲の保護範囲を限定するものではないことが理解されよう。本発明は、特許請求の範囲およびその均等物により定められる。ある態様の特徴を別の態様の特徴と組み合わせられることも理解されよう。
【００２４】
図３は、本開示による能動アンテナ列１を示す。以下で説明するように、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎが個々のクロックを備えるという点で、能動アンテナ列１は、現時点で最高水準の能動アンテナ列１ａ（図１および図２を参照）とは異なる。図３では、リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎが、中央ベースバンド処理部、すなわちベースバンド部１０を、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎに結合する。したがって、個々の伝送信号Ｔｘ−１，Ｔｘ−２，．．．，Ｔｘ−Ｎは、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎに転送され、（図１および図２からわかるように）もはやアナログ領域にはない。同様に、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎからの個々の受信信号も、中央ベースバンド処理部１０に転送されるときはデジタル領域にある。リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎはデジタルリンクである。中央ベースバンド処理部１０と送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間のリンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎは、非同期である。可変長のデータフレームまたはパケットサイズを用いてデータが交換される。デジタルペイロード信号または基地局信号７と同期した一定のビットストリームはない。
【００２５】
リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎのそれぞれは、選択可能なペイロードレートＰｒで個々のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎを中継する。選択可能なペイロードレートは、可変パケットサイズを用いて実施してもよい。基地局５は、典型的には一定のサンプリングレートにある基地局信号７を含むデータストリームを転送する。個々のリンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎ用のペイロードレートＰｒを選択することができる。ペイロードレートＰｒは、次に説明するように、個々のリンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎについて時間変化してもよい。
【００２６】
個々のリンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎを介して第１のパケットサイズで第１のパケットを中継し、同じ個々のリンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎを介して第２のパケットサイズで第２のパケットを中継してもよい。したがって、リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎにわたる最大ペイロードレートの細分も実施可能である。最大ペイロードレートの細分は、様々なパケットサイズを用いて実施することができる。様々なパケットサイズを用いるときは、リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎにより、バースト型の伝送が可能になる。最大ペイロードレートは、リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎの全体にわたって２．４Ｇｂ／ｓでもよいが、これに限定されない。１つより多くのプロトコルに従って能動アンテナ列１を用いて無線信号を中継するときは、最大ペイロードレートおよびリンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎにわたる最大ペイロードレートの細分を利用することができる。
【００２７】
基地局信号７は、中央ベースバンド処理部１０に到達するデジタルインタフェースの全体にわたる、明確な時間的順序のデータフレームまたはデータパケットを含む。リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎに沿って、個々のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎのペイロードレートは可変であり、したがって、デジタルインタフェースの全体にわたる基地局信号７の時間的順序を必ずしも反映していない。リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎの全体にわたるバースト型の伝達により、基地局信号７に遅延が導入されるか、または基地局信号７にある遅延が取り除かれ、そのために基地局信号７の時間的順序が乱されるおそれがある。能動アンテナ列１による中継を整合させるために、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎ上で、デジタルデータパケットの時間的順序を復元することが興味の対象である。
【００２８】
個々のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎはデジタル領域で個々の伝送信号Ｔｘ−１，Ｔｘ−２，．．．，Ｔｘ−Ｎを含むことが理解されよう。個々のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎは、さらに、デジタル領域で個々の受信信号Ｒｘ−１，Ｒｘ−２，．．．，Ｒｘ−Ｎを含む。図１および図２の能動アンテナ列１ａでは、デジタル・アナログ変換が、任意の別の信号処理とともに中央ベースバンド処理部１０により行われた。図３の能動アンテナ列１は、処理要素９５−１，９５−２，．．．，９５−Ｎを備える。処理要素９５−１，９５−２，．．．，９５−Ｎは、デジタル信号に対して信号処理を行い、かつ／またはアナログ信号から（１つまたは複数の）デジタル信号を形成するように構成される。処理要素９５−１，９５−２，．．．，９５−Ｎは、デジタルフィルタ要素や、アナログフィルタ要素、デュプレックスフィルタ、デジタル・アナログ変換器、アナログ・デジタル変換器、イコライザ、ミキサとすることができるが、これらに限定されない。
【００２９】
個々のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎの可変ペイロードレートＰｒは、リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎ上のクロックを必要としない。ペイロードレートＰｒを変化させるときに、クロック発生器の周波数、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎまたは中央ベースバンド処理部１０を修正する必要がない分散型の柔軟なクロック方式が、本開示により教示される。したがって、個々のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−ＮについてそれぞれのペイロードレートＰｒを変化させる際に、能動アンテナ列１により高度の柔軟性が実現される。ペイロードレートＰｒを変化させても、クロック発生器の周波数、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎまたは中央ベースバンド処理部１０は、何ら修正する必要はない。
【００３０】
選択可能なペイロードレートＰｒでペイロード信号ｐ−Ｐ−１，ｐ−Ｐ−２，．．．，ｐ−Ｐ−Ｎにグローバルタイミング信号Ｔを埋め込むことは、タイミングレートＴｒを表す定められた周波数でグローバルタイミング信号Ｔの立上りエッジおよび／または立下りエッジが実質的に起こるようにグローバルタイミング信号Ｔを符号化することにより、実現することができる。
【００３１】
中央処理部１０と個々の送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間におけるタイミングは、基地局信号７に埋め込まれたグローバルタイミング信号Ｔを用いて同期がとられる。グローバルタイミング信号Ｔは、リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎの全体で、個々のペイロード信号ｐ−Ｐ−１，ｐ−Ｐ−２，．．．，ｐ−Ｐ−Ｎに埋め込まれる。
【００３２】
図４は、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎのそれぞれに関する個々のタイミング信号Ｔ−１，Ｔ−２，．．．，Ｔ−Ｎの同期をより詳細に開示する。タイミング信号Ｔは、典型的には、固定タイミングレートＴｒで与えられる。タイミング信号Ｔは、基地局信号７から中央クロック部５０により取り出される。中央クロック部５０は、タイミング信号Ｔをリンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎに転送する。より正確には、タイミング信号Ｔは、可変ペイロードレートＰｒの個々のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎのデータパッケージに埋め込まれる。
【００３３】
送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎは、ローカルタイミング部５５−１，５５−２，．．．，５５−Ｎを備える。ローカルタイミング部５５−１，５５−２，．．．，５５−Ｎは、個々のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎからローカルタイミング信号Ｔ−１，Ｔ−２，．．．，Ｔ−Ｎを取り出し、リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎの全体にわたって送信するように構成される。
【００３４】
ローカルタイミング部５５−１，５５−２，．．．，５５−Ｎにとってグローバルタイミング信号ＴのタイミングレートＴｒは既知であることが理解されよう。バッファ（図示せず）との組合せで、リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎに沿って中継されるデータパケットの時間的順序は、ローカルタイミング部５５−１，５５−２，．．．，５５−Ｎにより取り出されるローカルタイミング信号Ｔ−１，Ｔ−２，．．．，Ｔ−Ｎを用いて復元することができる。したがって、デジタル基地局信号７の時間的順序は、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎのそれぞれについて復元することができる。
【００３５】
本開示に記載した分散型のクロック同期の概念により、各送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎをベースバンド処理部１０の中央クロック部５０と同期させることが可能になる。完全な条件下では、分散型のクロック同期により、すべての送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎ間での同期が同時にもたらされる。しかしながら、異なるケーブル長、バッファなどのデジタル構成要素を立ち上げた影響、および群遅延の変動のなどのアナログ構成要素の公差などに起因して、分散型のクロック同期は、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間で損なわれるおそれがある。これらすべての影響により、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間で、時間遅延、振幅および位相に変動が引き起こされることがある。
【００３６】
次に説明するように、個々の送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間における位相偏差、振幅偏差および遅延偏差を測定するための手段、ならびに、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの不完全度に起因して、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間における位相偏差、振幅偏差および遅延偏差を補償するための技法が、当技術分野で知られている。パイロット信号を用いて、かつ／または盲検法により位相偏差、振幅偏差および時間偏差を測定できることが知られている。盲検法は、基地局信号７からのペイロード信号をアンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎで実際に中継されるペイロード信号のビームと比較することを含む。デジタル領域では、２００９年４月１日に出願された関連する米国特許出願第１２／５７７，３３９号に記載されているように、相関法を実施してもよい。
【００３７】
図５は、アンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎから測定部１５０へのフィードバック経路１１０−１，１１０−２，．．．，１１０−Ｎを含む能動アンテナ列１の態様を示す。フィードバック経路１１０−１，１１０−２，．．．，１１０−Ｎは、フィードバック信号１２０−１，１２０−２，．．．，１２０−Ｎを中継する。フィードバック信号１２０−１，１２０−２，．．．，１２０−Ｎは、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの伝送信号を較正するための結合された伝送信号１２０Ｔｘ−１，１２０Ｔｘ−２，．．．，１２０Ｔｘ−Ｎを含む。結合された伝送信号１２０Ｔｘ−１，１２０Ｔｘ−２，．．．，１２０Ｔｘ−Ｎは、アンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎにより伝送される信号のごく一部を含む。結合された伝送信号１２０Ｔｘ−１，１２０Ｔｘ−２，．．．，１２０Ｔｘ−Ｎを取り出すための手段は方向性結合器（図示せず）を備えるが、これに限られない。フィードバック信号１２０−１，１２０−２，．．．，１２０−Ｎは、アンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎで受信された受信信号のごく一部に対応する結合された受信信号１２０Ｒｘ−１，１２０Ｒｘ−２，．．．，１２０Ｒｘ−Ｎをさらに含む。中央ベースバンド処理部１０に入る基地局信号７内のペイロード信号と結合された伝送信号１２０Ｔｘ−１，１２０Ｔｘ−２，．．．，１２０Ｔｘ−Ｎとの間で比較をすることにより、伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎを計算することができる。伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎは、伝送位相偏差、伝送振幅偏差および伝送時間遅延を含む。伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎは、伝送するときの、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間におけるある量の時間的な不整合を記述する。
【００３８】
結合された受信信号１２０Ｒｘ−１，１２０Ｒｘ−２，．．．，１２０Ｒｘ−Ｎと、中央ベースバンド処理部１０を出て行く基地局信号７内の受信信号とを比較することにより、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間における受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎが与えられる。受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎは、受信位相変動、受信振幅変動および受信遅延変動を含む。受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎおよび／または伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎは、測定部１５０で測定される。伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎおよび／または受信変動ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎは、中央ベースバンド処理部１０に転送される。
【００３９】
調整部９０−１，９０−２，．．．，９０−Ｎは、能動アンテナ列１の中継を整合させるために、ベースの補償、振幅補償および遅延補償を課すように構成される。調整部９０−１，９０−２，．．．，９０−Ｎは、リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎに入る前のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎに、伝送補償２００Ｔｘ−１，２００Ｔｘ−２，．．．，２００Ｔｘ−Ｎを加えるように構成される。伝送補償２００Ｔｘ−１，２００Ｔｘ−２，．．．，２００Ｔｘ−Ｎは、伝送位相補償、伝送振幅補償および伝送遅延補償を含んでもよい。伝送補償２００Ｔｘ−１，２００Ｔｘ−２，．．．，２００Ｔｘ−Ｎを加えると、伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎを実質的に訂正することになる。したがって、能動アンテナ列１の伝送は実質的に整合することになる。さらに、調整部９０−１，９０−２，．．．，９０−Ｎは、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎからの受信信号に受信補償２００Ｒｘ−１，２００Ｒｘ−２，．．．，２００Ｒｘ−Ｎを課すように構成される。受信補償２００Ｒｘ−１，２００Ｒｘ−２，．．．，２００Ｒｘ−Ｎは、受信位相補償、受信振幅補償および受信遅延補償を含む。受信補償２００Ｒｘ−１，２００Ｒｘ−２，．．．，２００Ｒｘ−Ｎは、能動アンテナ列１の受信を整合させるために、測定部１５０により測定されたように受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎを実質的に補償することになる。
【００４０】
電力計（図示せず）を挿入することにより、伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎおよび／または受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎの一部として、振幅偏差を測定することは、１つの選択肢である。電力計は、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎか中央ベースバンド処理部１０に、またはフィードバック経路１１０−１，１１０−２，．．．，１１０−Ｎに沿って配置してもよい。電力計、例えば可変容量ダイオードを使用することは、本出願人の関連する特許出願である米国特許出願第１２／５７７，３３９号に開示されている。
【００４１】
能動アンテナ列１について位相較正を行うことができるためには、伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎおよび／または受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎ内の位相偏差を測定する必要があることが理解されよう。位相偏差の測定は、ペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎに対して、または専用のパイロット信号を流すことにより行ってもよい。専用のパイロット信号は、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間における位相偏差の測定を可能にする特定の特性、例えば、個々の送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎにより中継される個々のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎに関する特定の相関特性を有する。したがって、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎを識別するために、特定の相関特性により個々のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎを認識することができる。複素数値のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎに適切な複素因子を掛けることにより、振幅偏差および位相偏差を補償してもよい。複素数の乗算は、図５に示すような中央ベースバンド処理部１０で構成することができる。
【００４２】
あるいは、図６に示したように、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎのそれぞれについて、位相補償と振幅補償を独立して行ってもよい。図６では、調整部９０−１，９０−２，．．．，９０−Ｎは、中央ベースバンド部１０から各送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎに移動している。
【００４３】
伝送振幅補償に関するさらに別の選択肢は、伝送振幅補償に関して、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの伝送増幅器６０−１，６０−２，．．．，６０−Ｎのアナログ利得を変化させることである。受信振幅補償の場合は、受信の場合の受信振幅補償を実現するために、個々の受信増幅器７０−１，７０−２，．．．，７０−Ｎについて、受信増幅器７０−１，７０−２，．．．，７０−Ｎのアナログ利得を変化させてもよい。
【００４４】
伝送偏差および／または受信偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎ，ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎの位相偏差を補償するために、アナログ伝送増幅器６０−１，６０−２，．．．，６０−Ｎまたはアナログ受信増幅器７０−１，７０−２，．．．，７０−Ｎでアナログ移相回路を使用してもよい。
【００４５】
伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎおよび／または受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎは周波数依存でもよいことに留意されたい。理想的には、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎ上の信号経路は、その信号の伝達特性で実質的に「平坦な」周波数の振舞いを示すはずである。したがって、位相の測定値と振幅の測定値は、周波数依存にはならないはずである。送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの伝達特性が「平坦」で、かつそれぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間に完全な時間的整合がある理想的な場合には、１つの周波数で位相偏差と振幅偏差を測定すれば十分であろう。
【００４６】
実際のシステムでは、周波数に関するこの「平坦な」伝達特性の条件は、通常満たされない。伝送方向および／または受信方向における信号の伝達特性は、「平坦な振舞い」から実質的にはずれることがある。そうすると、図７に示したように、異なる周波数の点で位相偏差と振幅偏差を測定することは興味深い。白丸は、周波数に対する、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間における位相偏差を示す。伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎ内および受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎ内の位相偏差は、実線の直線で示したようには平坦でない。実際、実線の直線は、位相偏差が実際に測定された周波数（白丸、左のｙ軸）間での補間を示す。同様に、伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎ内または受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎ内の振幅偏差は、振幅偏差について測定された値の間で、図７中に白四角（右のｙ軸に対応する）で示したように、いくつかの周波数で測定することができる。
【００４７】
ペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎの帯域幅が小さい状況に直面することもある。それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間における振幅偏差および／または位相偏差の周波数依存性がペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎの帯域幅と比較して広い場合には、ペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎの中心周波数に関して、位相偏差および振幅偏差に対する位相訂正および／または振幅訂正を行えば十分であろう。より正確には、振幅補償と位相補償は、ペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎの中心周波数に依存する訂正項のみにより導出してもよい。（図７に示したような）異なる周波数における位相および振幅の測定値の訂正は、訂正項と中心周波数を用いて実現することができる。
【００４８】
送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの振幅および位相の伝達特性がペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎの帯域幅の内部で著しい変動を示す場合には、位相および／または振幅を補償するための異なる方式を適用してもよい。伝送方向では、帯域内の補償の方式は、プリエンファシス部１３５を用いて実現することができる。プレディストーション部１３５は、アンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎで周波数に対して実質的に「平坦な」振幅特性および実質的に線形な位相変動を得るために、図７に関して述べたような周波数依存の位相偏差および振幅偏差の結果を使用して、伝送前に個々のペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎを予め変形する。プレディストーション部１３５は、中央ベースバンド処理部１０内か、あるいは送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎで、各送受信部について実施することができるであろう。
【００４９】
図８では、周波数に対して位相が実質的に「平坦に」変動する信号Ｐ０が、左からプリエンファシス部１３５に入る。プリエンファシス部１３５は、周波数に対して線形な位相の増加量を信号Ｐ０に加え、それによりプリエンファシス信号Ｐ１を形成する。プリエンファシスされた信号Ｐ１は、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの伝送経路に入る。プリエンファシスされた信号Ｐ１は、伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎ内の位相偏差を「反転させる」ような、周波数に対する位相の変動を含み、このようにして、周波数に対する位相の変動に関して実質的に「平坦な」伝送信号Ｔｘが生成される。
【００５０】
受信方向では、イコライザに基づいて、逆の補償方式を実施することができる。図９は、イコライザ１３０を備える帯域内の受信位相補償を示す。周波数に対する位相偏差が実質的に「平坦な」受信信号が、右から送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎに入る。送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎにより、周波数依存の位相変動を受信信号Ｒｘが課される。周波数に対して位相が実質的に線形に減少する変形された受信信号Ｒｘｄが、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの受信出力に現れることになる。周波数に対して位相の伝達特性が実質的に「平坦な」変形されていない受信信号を与えるために、イコライザ１３０により、受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎ内の位相偏差を訂正することができる。
【００５１】
イコライザ１３０は、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎまたは中央ベースバンド処理部１０の中にあってもよい。
【００５２】
本開示は、さらに、移動通信ネットワーク内で無線信号を中継するための方法１０００に関する。
【００５３】
図１０は、方法１０００のフロー図を示す。ステップ１１００は、グローバルタイミング信号Ｔを生成することを含む。グローバルタイミング信号Ｔは、固定タイミングレートＴｒにある。グローバルタイミング信号Ｔは、基地局５からの基地局信号７に応答して生成される。グローバルタイミング信号Ｔは、上記の通り、基地局信号７内の信号成分の立上りエッジおよび／または立下りエッジを検出することにより生成される。
【００５４】
ステップ１２００では、グローバルタイミング信号Ｔは、少なくとも１つのペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎに埋め込まれる。ステップ１３００では、ペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎは、リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎの全体に転送される。
【００５５】
ステップ１４００では、送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎで、ペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎから、ローカルタイミング信号Ｔ−１，Ｔ−２，．．．，Ｔ−Ｎが取り出される。グローバルタイミング信号Ｔは、ローカルタイミング信号Ｔ−１，Ｔ−２，．．．，Ｔ−Ｎの取出し１４００のために使用される。
【００５６】
ステップ１５００は、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間における偏差を補償することを含む。ステップ１６００は、個々のローカルタイミング信号Ｔ−１，Ｔ−２，．．．，Ｔ−Ｎに従ってペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎを中継することを含む。選択可能なペイロードレートＰｒは、固定タイミングレートＴｒから独立して選択可能である。
【００５７】
リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎの全体でペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎが中継されるときに、中央ベースバンド処理部１０に到達するデータパケットの時間的順序が保存されないことが理解されよう。リンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎの全体にわたって中継することは、個々の送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎでのバースト型の中継を含んでもよい。データパケットの時間的順序は、ローカルタイミング信号Ｔ−１，Ｔ−２，．．．，Ｔ−Ｎ（図３および図４を参照）を用いて復元される。
【００５８】
図１１は、それぞれの送受信部の間における偏差の補償１５００の詳細を示す。ステップ１５００は、左側に伝送偏差の補償に関する方法ステップを含む。補償１５００の対応するステップを、右側の受信偏差の補償にて示す。最初に伝送の場合を考える。ステップ１５１０Ｔｘでは、例えば能動アンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎ付近で、結合された伝送信号１２０Ｔｘ−１，１２０Ｔｘ−２，．．．，１２０Ｔｘ−Ｎが取り出される。結合された伝送信号１２０Ｔ−１，１２０Ｔｘ−２，．．．，１２０Ｔｘ−Ｎの取出し１５１０Ｔｘのために、方向性結合器を使用してもよい。ステップ１５２０Ｔｘでは、伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎが測定される。その測定は、測定部１５０を用いて実行することができる。
【００５９】
受信の場合には、本方法は、結合された受信信号１２０Ｒｘ−１，１２０Ｒｘ−２，．．．，１２０Ｒｘ−Ｎを取り出すステップ１５１０Ｒｘで開始する。送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎのそれぞれについて、または送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎのうち選択されたグループについてだけ、結合された伝送信号１２０Ｔｘ−１，１２０Ｔｘ−２，．．．，１２０Ｔｘ−Ｎおよび／または結合された受信信号１２０Ｒｘ−１，１２０Ｒｘ−２，．．．，１２０Ｒｘ−Ｎを取り出してもよいことが理解されよう。
【００６０】
ステップ１５２０Ｒｘは、それぞれの結合された受信信号１２０Ｒｘ−１，１２０Ｒｘ−２，．．．，１２０Ｒｘ−Ｎと、少なくとも１つのペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２．．．，Ｐ−Ｎとの間における受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎを測定することを含む。典型的には、受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎは、結合された受信信号１２０Ｒｘ−１，１２０Ｒｘ−２，．．．，１２０Ｒｘ−Ｎと、同一の送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎのペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎとの間で測定される。
【００６１】
ステップ１５３０は、補償を計算することを含む。伝送の場合には、ステップ１５３０は、伝送補償２００Ｔｘ−１，２００Ｔｘ−２，．．．，２００ＴＸ−Ｎの計算１５３０Ｔｘを含む。伝送補償２００Ｔｘ−１，２００Ｔｘ−２，．．．，２００Ｔｘ−Ｎは、伝送位相補償、伝送振幅補償および伝送遅延補償を含む。１５３０Ｔｘの計算では、図７に関して述べたように、プリエンファシス部１３５用の周波数依存の訂正項を生成してもよい。
【００６２】
受信の場合には、ステップ１５３０は、受信補償２００Ｒｘ−１，２００Ｒｘ−２，．．．，２００Ｒｘ−Ｎの計算１５３０Ｒｘを含む。受信補償の計算１５３０Ｒｘは、図９に関して述べたように、イコライザ１３０に訂正項を与えることにより実現される周波数依存の補償を含んでもよい。受信補償２００Ｒｘ−１，２００Ｒｘ−２，．．．，２００Ｒｘ−Ｎは、位相受信補償、振幅受信補償および遅延受信補償を含む。計算１５３０Ｒｘは、受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎの測定１５２０Ｒｘに基づく。図７に関して述べたように、その測定は周波数依存の測定値および補間を含み得る。
【００６３】
ステップ１５４０Ｔｘは、図８に示すように、任意の伝送偏差ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎを補償するために、伝送補償２００Ｔｘ−１，２００Ｔｘ−２，．．．，２００Ｔｘ−Ｎをペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎに課すことを含む。
【００６４】
ステップ１５４０Ｒｘは、図９に示すように、例えばイコライザ１３０を用いて、任意の受信偏差ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎを補償するために、受信補償２００Ｒｘ−１，２００Ｒｘ−２，．．．，２００Ｒｘ−Ｎを受信信号に課すことを含む。
【００６５】
ステップ１５４０Ｒｘは、受信補償２００Ｒｘ−１，２００Ｒｘ−２，．．．，２００Ｒｘ−Ｎを、個々のアンテナ要素８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎで受信された受信信号に課すことを含む。
【００６６】
ステップ１５００は、個々の送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎについて一度に、または１つより多くの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎについて同時に実行してもよい。ステップ１５００は送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎのうちの１つだけについて示してあり、それぞれの送受信部２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎの間で偏差を完全に補償するためには、ステップ１５００を何回か繰り返す必要があるということが理解されよう。
【００６７】
方法１０００により、調整可能なペイロードレートＰｒでペイロード信号Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎを中継するように構成されたデジタルリンク４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎを備える能動アンテナ列１における、実質的に整合した中継が実現される。
【００６８】
さらに、本開示の移動通信ネットワーク用の能動アンテナ列をコンピュータに製造させるための内部に蓄積された制御論理を有する、一時的でないコンピュータ使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品が、本開示により教示される。
【００６９】
さらに、本開示は、本開示の移動通信ネットワーク内で無線信号を中継するための方法１０００を用いて述べたように、移動通信ネットワーク内でコンピュータに無線信号を中継させるための内部に蓄積された制御論理を有する、一時的でないコンピュータ使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品に関する。
【００７０】
上記で本発明の色々な実施形態を述べたが、それらは一例として示したものであり、限定的なものではないことを理解されたい。それらの形態や細部に本発明の範囲から逸脱することなく色々な変更を加えられることは、当業者にとって明らかであろう。（例えば、中央処理装置（「ＣＰＵ」）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、プロセッサコア、システムオンチップ（「ＳＯＣ」）、もしくは任意の他の装置の内部、またはそれらに結合された）ハードウェアを用いることに加えて、例えば、ソフトウェアを蓄積するように構成された一時的でないコンピュータ使用可能な（例えば読取り可能な）媒体に配置されたソフトウェア（例えば、コンピュータ読取り可能なコード、プログラムコード、および／または、ソース、目的言語もしくは機械語などの任意の形式で配置された命令）で、実施態様を具体化してもよい。そうしたソフトウェアにより、例えば、本明細書に記載した装置および方法の機能、製造、モデル化、シミュレーション、記述および／または試験を可能にすることができる。例えば、このことは、一般的なプログラミング言語（例えばＣやＣ＋＋）、Ｖｅｒｉｌｏｇ  ＨＤＬやＶＨＤＬなどを含むハードウェア記述言語（ＨＤＬ）、または他の利用可能なプログラムを使用することにより、達成することができる。そうしたソフトウェアは、半導体、磁気ディスク、または（例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの）光ディスクなどの、任意の既知の一時的でないコンピュータ使用可能な媒体に配置することができる。そのソフトウェアは、コンピュータ使用可能な（例えば読取り可能な）伝送媒体（例えば、搬送波、またはデジタル、光学もしくはアナログベースの媒体を含む任意の他の媒体）で具体化されたコンピュータデータ信号として配置することもできる。本発明の実施形態は、本明細書に記載した装置を記述するソフトウェアを提供し、その後に、インターネットやイントラネットを含む通信ネットワーク上でコンピュータデータ信号としてそのソフトウェアを伝送することによりその装置を提供する方法を含んでもよい。
【００７１】
本明細書に記載した装置および方法は、（例えば、ＨＤＬで具体化された）マイクロプロセッサコアなどの半導体ＩＰコアに含まれ、集積回路の生産の際にハードウェアに変換されるものでもよいことが理解されよう。また、本明細書に記載した装置および方法は、ハードウェアとソフトウェアの組合せとして具体化してもよい。したがって、本発明は、上記のいかなる例示的な実施形態によっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびその均等物のみに従って定められるべきである。
【符号の説明】
【００７２】
１ａ    能動アンテナ列
５    基地局
７    基地局信号
１０    中央ベースバンド処理部
２０−１，２０−２，．．．，２０−Ｎ    送受信部
２５    デュプレクサ
２５−１，２５−２，．．．，２５−Ｎ    デュプレックスフィルタ
４０−１，４０−２，．．．，４０−Ｎ    リンク
５０    中央クロック部
６０−１，６０−２，．．．，６０−Ｎ    伝送増幅器
７０−１，７０−２，．．．，７０−Ｎ    受信増幅器
８５−１，８５−２，．．．，８５−Ｎ    能動アンテナ要素
９０−１，９０−２，．．．，９０−Ｎ    調整部
９５−１，９５−２，．．．，９５−Ｎ    処理要素
１１０−１，１１０−２，．．．，１１０−Ｎ    測定部へのフィードバック経路
１２０−１，１２０−２，．．．，１２０−Ｎ    フィードバック信号
１２０Ｔｘ−１，１２０Ｔｘ−２，．．．，１２０Ｔｘ−Ｎ    結合された伝送信号
１２０Ｒｘ−１，１２０Ｒｘ−２，．．．，１２０Ｒｘ−Ｎ    結合された受信信号
１５０    測定部
２００Ｔｘ−１，２００Ｔｘ−２，．．．，２００Ｔｘ−Ｎ    伝送補償
２００Ｒｘ−１，２００Ｒｘ−２，．．．，２００Ｒｘ−Ｎ    受信補償
ΔＴｘ−１，ΔＴｘ−２，．．．，ΔＴｘ−Ｎ    伝送偏差
ΔＲｘ−１，ΔＲｘ−２，．．．，ΔＲｘ−Ｎ    受信偏差
Ｐ−１，Ｐ−２，．．．，Ｐ−Ｎ    ペイロード信号
Ｔ−１，Ｔ−２，．．．，Ｔ−Ｎ    ローカルタイミング信号
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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【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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【国際調査報告】
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