(57)【要約】【課題】効率的で景観を損なうことのないアンテナ・アーキテクチャを備える高次セクタ化またはユーザ固有のビーム形成を達成すること。【解決手段】本発明の実施形態は、ワイヤレス通信システムのセルサイト（１３０）においてデータを伝達するための送受信機（２００）を提供する。送受信機（２００）は、複数のアンテナ要素（２３５）を含むコンフォーマル・アンテナ・アレイ（２３０）であって、複数のアンテナ要素（２３５）は少なくとも２次元を占める非線形アンテナ構成を有する、コンフォーマル・アンテナ・アレイと、複数のアンテナ要素（２３５）のうちの少なくとも２つの同じアンテナ要素を使用して複数のビーム形成信号を伝送するように構成されたコントローラ（２１０）とを含む。【選択図】図１
2015111940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス通信システムの複数のセクタを含むセルサイト（１３０）においてデータを伝達するための送受信機（２００）であって、
複数のアンテナ要素（２３５）を含むコンフォーマル・アンテナ・アレイ（２３０）であって、前記複数のアンテナ要素は少なくとも２次元を占める非線形アンテナ構成を有し、前記非線形アンテナ構成は配置領域に適合する順応性のあるアンテナ構成であり、該複数のアンテナ要素の各々は任意の不規則な間隔を有するように構成される、コンフォーマル・アンテナ・アレイ（２３０）と、
前記複数のアンテナ要素（２３５）の少なくとも２つの同じアンテナ要素を使用して複数のビーム形成信号を伝送するように構成されたコントローラ（２１０）であって、該複数のビーム形成信号の内の各ビーム形成信号は、該複数のビーム形成信号の内の他の信号とは異なる前記セルサイト内のセクタと関連付けられている、コントローラ（２１０）と、
を備える、送受信機。
【請求項２】
前記非線形アンテナ構成は円形構成である請求項１に記載の送受信機。
【請求項３】
前記複数のアンテナ要素は円筒の表面に配列される請求項２に記載の送受信機。
【請求項４】
前記非線形アンテナ構成は半球形構成である請求項１に記載の送受信機。
【請求項５】
前記複数のアンテナ要素は、１つのコントローラによって制御される少なくとも２つの異なる非線形アンテナ構成で配列される請求項１に記載の送受信機。
【請求項６】
前記コントローラは、
ベースバンド信号を生成するように構成されたベースバンド・ユニット（２４０）と、
前記ベースバンド信号に基づいて前記複数のビーム形成信号を生成するように構成されたビーム形成器ユニット（２５０）であって、各ビーム形成信号は、前記複数のアンテナ要素（２３５）のアンテナ要素のサブセットに対応する無線周波数（ＲＦ）信号のセットを含む、ビーム形成器ユニット（２５０）と
を含む請求項１に記載の送受信機。
【請求項７】
前記ビーム形成器ユニット（２５０）から生成された少なくとも２つのビーム形成信号は、前記サブセット内の同じアンテナ要素のうちの少なくとも２つを使用する請求項６に記載の送受信機。
【請求項８】
前記ビーム形成器ユニット（２５０）は、ビーム形成係数およびそれぞれのベースバンド信号に基づいてビーム形成信号を生成するように構成され、各ビーム形成係数は前記サブセット内の別のアンテナ要素に対応する請求項６に記載の送受信機。
【請求項９】
前記ビーム形成器ユニット（２５０）は、前記それぞれのベースバンド信号と各ビーム形成係数を乗算して、１つのビーム形成信号に含まれる前記ＲＦ信号を生成する請求項８に記載の送受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ワイヤレス通信システムのセルサイトにおけるデータ伝達技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）技法などの空間処理は、ワイヤレス・システムのパフォーマンスの向上にとって重要である。角度広がりが小さい環境において、高次セクタ化がスループットの増大にとって有効であることが示されている。より一般的には、ユーザ固有のビーム形成が、異なるユーザの信号を多重化するために使用されてもよい。
【０００３】
しかし、問題は、効率的で景観を損なうことのないアンテナ・アーキテクチャを備える高次セクタ化またはユーザ固有のビーム形成を達成することにある。従来の解決策では、線形アレイに配列されたアンテナ要素を使用する。セクタ化については、各セクタは、単一の線形アンテナ・アレイを使用して作成され、セクタサイズはアレイの幅に反比例する。その結果、高次セクタ化には、多数のワイドパネルが必要となる。また、ユーザ固有のビーム形成については、アンテナ要素の照準方向からかけ離れるビームパターンは、良好な放射パターン特性を有してはいない。
【０００４】
従来の線形アレイの物理的な実施により、従来のアーキテクチャは、設置および配置に制約を課すことになり、潜在的に景観を損なう物体を作り出している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、コンフォーマル・アンテナ・アレイに関する。
【０００６】
本発明の実施形態は、ワイヤレス通信システムのセルサイトにおいてデータを伝達するための送受信機を提供する。送受信機は、複数のアンテナ要素を含むコンフォーマル・アンテナ・アレイであって、複数のアンテナ要素は少なくとも２次元を占める非線形アンテナ構成を有する、コンフォーマル・アンテナ・アレイと、複数のアンテナ要素の少なくとも２つの同じアンテナ要素を使用して複数のビーム形成信号を伝送するように構成されたコントローラとを含む。
【０００７】
非線形アンテナ構成は円形構成であってもよく、複数のアンテナ要素は円筒の表面に配列される。また、非線形アンテナ構成は半球形構成であってもよいか、または配置領域に適合するアンテナ構成であってもよい。さらに、複数のアンテナ要素は、１つのコントローラによって制御される少なくとも２つの異なる非線形アンテナ構成で配列されてもよい。
【０００８】
１つの実施形態において、隣接するアンテナ要素の間隔は、波長の２分の１以下であってもよい。さらに、各ビーム形成信号は、セルサイト内の異なるセクタに関連付けられてもよく、ビーム形成信号の数は、セクタの数に対応してもよい。
【０００９】
コントローラは、ベースバンド信号を生成するように構成されたベースバンド・ユニットと、ベースバンド信号に基づいて複数ビーム形成信号を生成するように構成されたビーム形成器ユニットであって、各ビーム形成信号は、複数のアンテナ要素のアンテナ要素のサブセットに対応する無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号のセットを含むビーム形成器ユニットとを含むことができる。各ベースバンド信号は、セルサイト内の異なるセクタに関連付けられてもよい。ビーム形成器ユニットから生成された少なくとも２つのビーム形成信号は、サブセット内の同じアンテナ要素のうちの少なくとも２つを使用することができる。
【００１０】
また、ビーム形成器ユニットは、ビーム形成係数およびそれぞれのベースバンド信号に基づいてビーム形成信号を生成するように構成されてもよく、各ビーム形成係数はサブセット内の異なるアンテナ要素に対応する。ビーム形成器ユニットは、それぞれのベースバンド信号と各ビーム形成係数を乗算して、１つのビーム形成信号に含まれるＲＦ信号を生成することができる。また、送受信機は、ビーム形成器ユニットからのＲＦ信号を、特定の周波数帯域に変調するように構成されたＲＦ変調ユニットを含むことができる。
【００１１】
別の実施形態によれば、送受信機は、複数のアンテナ要素を含むコンフォーマル・アンテナ・アレイを含み、複数のアンテナ要素は少なくとも２次元を占める非線形アンテナ構成を有する。送受信機はまた、ベースバンド信号を生成するように構成されたベースバンド・ユニットと、ベースバンド信号に基づいて複数のビーム形成信号を生成するように構成されたビーム形成器ユニットとを備え、各ビーム形成信号は、複数のアンテナ要素のアンテナ要素のサブセットに対応する無線周波数（ＲＦ）信号のセットを含む。ビーム形成器ユニットは、サブセット内の同じアンテナ要素のうちの少なくとも２つを使用して少なくとも２つのビーム形成信号を伝送するように構成されてもよい。
【００１２】
非線形アンテナ構成は円形構成であってもよく、複数のアンテナ要素は円筒の表面に配列される。また、非線形アンテナ構成は半球形構成であってもよいか、または配置領域に適合するアンテナ構成であってもよい。さらに、複数のアンテナ要素は、１つのコントローラによって制御される少なくとも２つの異なる非線形アンテナ構成で配列されてもよい。
【００１３】
例示の実施形態は、本明細書において以下に示される詳細な説明および添付の図面によりさらに深く理解されるであろう。類似した要素が類似した参照番号により表されるが、これらは例示として示されるにすぎず、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態によるコンフォーマル・アンテナ・アレイを実装するためのシステムを示す図である。
【図２】本発明の実施形態による概括的なアンテナ構造を有するコンフォーマル・アンテナ・アレイを示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による円形アンテナ構成を有するコンフォーマル・アンテナ・アレイを示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による円形アンテナ構成を有するコンフォーマル・アンテナ・アレイのグラフィカル表現を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による半球形アンテナ構成を有するコンフォーマル・アンテナ・アレイを示す図である。
【図５】本発明の実施形態による配置領域に適合するアンテナ構成を有するコンフォーマル・アンテナ・アレイを示す図である。
【図６】本発明の実施形態によるダウンリンク通信チャネルでデータを伝送するためのコンフォーマル・アンテナ・アレイを有する送受信機を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態によるビーム形成器ユニットの論理ブロックを示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態によるビーム形成信号を示すアンテナ要素の物理的概要を示す図である。
【図８】本発明の実施形態によるアンテナ要素マッピングチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のさまざまな例示の実施形態は、これ以降、本発明の一部の例示の実施形態が示される添付の図面を参照してさらに詳細に説明される。図面の説明全体を通じて、類似した番号は類似した要素を示す。
【００１６】
本明細書においてさまざまな要素を説明するために第１（ｆｉｒｓｔ）、第２（ｓｅｃｏｎｄ）などの用語が使用されることがあるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するために使用されているにすぎない。たとえば、例示の実施形態の範囲を逸脱することなく、第１の要素は第２の要素と称されてもよく、同様に、第２の要素は第１の要素と称されてもよい。本明細書において使用されるとき、「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、関連する一覧された項目の１つまたは複数の任意の組合せおよびすべての組合せを含む。
【００１７】
本明細書において使用される用語は、特定の例示の実施形態を説明することのみを目的としており、例示の実施形態を限定することは意図されていない。本明細書に使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈において別段明確に指示されない限り、複数形も含むことが意図されている。さらに、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および／または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書において使用されるとき、提示される特徴、整数、ステップ、操作、要素、および／またはコンポーネントの存在を指定するが、１つまたは複数のその他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、コンポーネント、および／またはそのグループの存在または追加を排除するものではないことを理解されたい。
【００１８】
また、一部の代替の実装形態において、言及される機能／動作は、図面に示される順序通りに生じていない場合もあることに留意されたい。たとえば、連続して示される２つの図が、実際には同時に実行されることもあるか、または場合によっては、関与する機能／動作に応じて逆の順序で実行されることもある。
【００１９】
別段の定義がない限り、本明細書において使用されるすべての用語（技術および科学用語を含む）は、例示の実施形態が属する当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。さらに、たとえば一般に使用される辞書に定義されている用語が、関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書において明示的に定義されない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されないことを理解されたい。
【００２０】
以下の説明において、例示的な実施形態は、特定のタスクを実行するかまたは特定の抽象データタイプを実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含むプログラムモジュールまたは機能プロセスとして実施されてもよく、既存のネットワーク要素において既存のハードウェアを使用して実施されてもよい動作および操作の記号による表記（たとえば、流れ図の形態）を参照して説明される。そのような既存のハードウェアは、１つまたは複数の中央演算処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、コンピュータなどを含むことができる。
【００２１】
しかし、これらの用語および類似する用語はすべて、適切な物理量に関連付けられるべきであり、それらの量に適用される便利なラベルにすぎないことを念頭に置く必要がある。別段具体的な記述がない限り、あるいは説明から明らかなように、「取得（ａｃｑｕｉｒｉｎｇ）」、または「決定（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」などの用語は、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリ内の物理的、電子的量として表されるデータを、同様にコンピュータ・システムメモリまたはレジスタ、あるいは他のそのような情報ストレージ、伝送または表示デバイス内の物理量として表される他のデータへと操作および変換するコンピュータ・システムまたは類似する電子コンピューティング・デバイスのアクションおよびプロセスを示す。
【００２２】
「基地局（ｂａｓｅ  ｓｔａｔｉｏｎ）」という用語は、基地トランシーバ局（ＢＴＳ：ｂａｓｅ  ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  ｓｔａｔｉｏｎ）、ＮｏｄｅＢ、ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ＮｏｄｅＢ、ｅｖｏｌｖｅｄ  ＮｏｄｅＢ、フェムトセル、ピコセル、アクセスポイントなどと同義とみなされ、および／またはそのように呼ばれることもあり、ネットワークと１つまたは複数のユーザ機器との間のデータおよび／または音声接続のための無線ベースバンド機能をもたらす機器を説明することもある。「ユーザ機器（ｕｓｅｒ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）」という用語は、モバイル、モバイル・ユニット、モバイル・ステーション、モバイル・ユーザ、加入者、ユーザ、リモート・ステーション、アクセス端末、受信機などと同義とみなすことができ、これ以降、場合によってはそのように呼ばれることもあり、ワイヤレス通信ネットワークにおけるワイヤレス・リソースのリモート・ユーザを説明することもある。
【００２３】
従来の線形アレイとは異なり、本発明の実施形態は、たとえば、アンテナ要素間隔が任意一般的なアンテナ構成、円形アンテナ構成、半球形アンテナ構成、およびその配置領域に適合するアンテナ構成など、複数のさまざまなアンテナ構成に適合されてもよいコンフォーマル・アンテナ・アレイを提供する。コンフォーマル・アンテナ・アレイは、少なくとも２次元を占めるための非線形アンテナ構成を有するアンテナ要素を含む。多種多様なアンテナ構造においてより高次セクタ化を可能にするため、コンフォーマル・アンテナ・アレイは、同じアンテナ要素のうちの少なくとも２つを介して複数のビーム形成信号（たとえば、セルサイト内のセクタごとに１つのビーム形成信号）を伝送する。言い換えれば、コンフォーマル・アンテナ・アレイは、複数のビーム形成信号対して既存のアンテナ要素を再使用する。その結果、適切なビーム形成アルゴリズムに結合されたコンフォーマル・アンテナ・アレイは、より高次セクタ化またはユーザ固有のビーム形成のための効率的な放射パターン特性をもたらすことになり、それについては以下でさらに詳細に説明される。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態によるコンフォーマル・アンテナ・アレイを実装するためのシステムを示す。
【００２５】
図１を参照すると、ワイヤレス通信システム１００は、ユーザ機器（ＵＥ）１０５、基地局１１０、コア・ネットワーク１２０、およびインターネット・ネットワーク１２５を含む。加えて、ワイヤレス通信システム１００は、当技術分野においてよく知られている、ワイヤレス通信システム１００を介してデータを伝送するために使用されるその他のネットワーキング要素を含むことができる。基地局１１０はマルチスタンダード基地局（ＭＢＳ）であってもよく、これはたとえば、とりわけＧｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）（登録商標）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）／高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ：Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）、Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、および／またはＣＤＭＡ／ＬＴＥなどの複数のさまざまなワイヤレス規格をサポートするモジュールを含む。
【００２６】
各ＵＥ１０５は、エアインターフェイスを介して、基地局１１０と通信する（およびその逆も同様）。基地局１１０とＵＥ１０５の間のアップリンクおよび／またはダウンリンクワイヤレス通信チャネルを提供するためにＵＥ１０５と基地局１１０間のエアインターフェイスを確立、保持、および操作する技法は、当技術分野において知られており、明確にするため、本発明の開示に関連するエアインターフェイスの確立、保持、および操作の態様のみが本明細書において説明される。
【００２７】
セルサイト１３０は、セルと呼ばれる基地局１１０のカバレッジ・エリアにサービスを提供することができ、セルはいくつかのセクタに分割されてもよい。説明を簡単にするため、セルという用語は、セルサイト１３０によってサービスを提供されるカバレッジ・エリア全体、またはセルサイト１３０の単一のセクタを示すことがある。基地局１１０のセルサイト１３０からＵＥ１０５への通信は、順方向リンクまたはダウンリンクと称される。ＵＥ１０５から基地局１１０のセルサイト１３０への通信は、逆方向リンクまたはアップリンクと称される。
【００２８】
基地局１１０は、ワイヤレス通信ネットワーク１００の中心部分であるコア・ネットワーク１２０との間で情報を送信および受信することができる。たとえば、ＵＭＴＳにおいて、コア・ネットワーク１２０は、移動通信交換局（ＭＳＣ：ｍｏｂｉｌｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｃｅｎｔｅｒ）を含むことができ、ゲートウェイ・サポート・ノード（ＧＳＮ：ｇａｔｅｗａｙ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｎｏｄｅ）経由でインターネット・ネットワーク１２５にアクセス、および／または移動通信交換局（ＭＳＣ）経由で公衆交換電話網（ＰＳＴＮ：ｐｕｂｌｉｃ  ｓｗｉｔｃｈｅｄ  ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  ｎｅｔｗｏｒｋ）にアクセスしてその他の基地局１１０に接続を提供することができる無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ：ｒａｄｉｏ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含むことができる。ＵＭＴＳネットワーク内のＲＮＣは、ＧＳＭ（登録商標）ネットワークにおいて基地局コントローラ（ＢＳＣ：Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）機能と等価の機能を提供する。
【００２９】
基地局１１０は、エアインターフェイスを介して情報を送信および／または受信するための送受信機を含む。送受信機は、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０と、同じアンテナ要素のうちの少なくとも２つを使用して複数のビーム形成信号を伝送するためのコントローラとを含むことができる。上記で説明されているように、コンフォーマル・アンテナアレイ２３０は、たとえば、アンテナ要素間隔が任意の一般的なアンテナ構成（図２）、円形アンテナ構成（図３Ａおよび図３Ｂ）、半球形アンテナ構成（図４）、およびその配置領域に適合するアンテナ構成（図５）など、複数のさまざまなアンテナ構成に適合され得る。送受信機およびコントローラの詳細は、本発明の図６〜図８に示される。
【００３０】
図２は、本発明の実施形態による一般的なアンテナ構造を有するコンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０を示す。たとえば、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０は、３次元を占めるための非線形構成を有する複数のアンテナ要素２３５を含む。アンテナ要素２３５の配列、ならびにアンテナ要素２３５の各々の間隔は任意である。また、図２には示されていないが、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０のアンテナ要素２３５は、建物の角領域に配列される２つのパネル、または任意の他のタイプの非線形グループ化などの複数のグループに配列されてもよい。
【００３１】
図３Ａは、本発明の実施形態による円形アンテナ構成を有するコンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０を示す。図３Ｂは、本発明の実施形態による円形アンテナ構成を有するコンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０のグラフィカル表現を示す。図３Ａに示されるように、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０は、円筒の表面に配列される非線形構成を有するアンテナ要素２３５を含む。図３Ｂを参照すると、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０は、円形の方式で配列された２４のアンテナ要素２３５を含むことができる。この実施形態において、隣接するアンテナ要素２３５の間の最大距離（Ｓ）は、搬送波の波長の２分の１以下である。要素の間隔が搬送波の波長の２分の１に近づくと、非線形アレイは２次元多様体に近づくことがある。言い換えれば、十分に小規模に、円形構成のアンテナ要素２３５は、２次元を占めることができる。加えて、円形構成のアレイ半径（Ｒ）は２．１７λであってもよく、角度（ａ）は１５度であってもよい。この特定の例において、２４のアンテナ要素２３５は、本発明の図６〜図８を参照してさらに説明されるように、重複するアンテナ要素を使用する、１２のビーム形成信号を電子的に生成するために使用されてもよい。
【００３２】
図４は、本発明の実施形態による半球形アンテナ構成を有するコンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０を示す。図４において、アンテナ要素２３５は、半球形の表面に配列される非線形構成を有する。円形構成の場合と同様に、半球形アンテナ構成は、同じアンテナ要素を使用して複数のビーム形成信号を生成するために使用されてもよい。また、半球形アンテナ構成の隣接するアンテナ要素２３５の間の最大距離（Ｓ）は、搬送波の波長の２分の１以下である。
【００３３】
図５は、本発明の実施形態による配置領域に適合する非線形アンテナ構成を有するコンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０を示す。配置領域は、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０が位置する領域である。図５を参照すると、アンテナ構成は、建物の角領域に適合する。アンテナ要素２３５は、角を形成する建物のそれぞれの側面の２つのパネルに配列される。円形構成および半球形アンテナ構成の場合と同様に、図５のアンテナ構成は、同じアンテナ要素を使用して複数のビーム形成信号を生成するために使用されてもよい。また、図５のアンテナ構成の隣接するアンテナ要素２３５の間の最大距離（Ｓ）は、搬送波の波長の２分の１以下である。
【００３４】
また、本発明の実施形態は、少なくとも２つの異なるアンテナ構成に成形または構成される、単一のアンテナ・アレイである可鍛性アンテナ・アレイ２３０を包含する。たとえば、アンテナ要素２３５は、２つの異なるグループに分割されてもよく、アンテナ構成２３５の各グループは異なるアンテナ構成をサポートする。しかし、本発明の実施形態は、単一のアンテナ・アレイを使用する任意の数のアンテナ構成を包含する。複数のアンテナ構成を有する可鍛性アンテナ・アレイ２３０は、単一の無線周波数（ＲＦ）ユニットによって駆動されてもよく、これについては本発明の図６を参照してさらに説明される。
【００３５】
コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０を含む送受信機は、アンテナ要素２３５を使用して複数のビーム形成信号を伝送するように構成される。たとえば、送受信機はビーム形成方式を実施するが、これはコンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０での信号の受信または送信の方向性を制御するために使用される信号処理技法である。ビーム形成方式の結果である、ビーム形成信号は、方向およびビーム幅が異なることもある適応信号であってもよいか、または固定のビームであってもよい。いずれの場合であっても、送受信機は、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０を使用して、複数のビーム形成信号（たとえば、セクタごとに１つのビーム形成信号）を生成することができる。本発明のさまざまな例示の実施形態は、当技術分野においてよく知られている任意のタイプのビーム形成技法を包含する。しかし、本発明の実施形態によれば、アンテナ構成２３５は、より小型の柔軟なアンテナ・アレイを作成するために、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０を介して複数のビーム形成信号を伝送するときに再使用される。
【００３６】
図６は、本発明の実施形態によるダウンリンク通信チャネルでデータを伝送するためのコンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０を有する送受信機２００を示す。
【００３７】
送受信機２００は、アンテナ構成２３５を含むコンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０、およびアンテナ・アレイ２３０を制御して、アンテナ要素２３５を介してビーム形成信号を生成するための中央コントローラ２１０を含むことができる。中央コントローラ２１０は、ベースバンド・ユニット（ＢＢＵ：ｂａｓｅｂａｎｄ  ｕｎｉｔ）２４０、ビーム形成器ユニット２５０、およびＲＦ変調ユニット２６０を含む。中央コントローラ２１０はまた、たとえば較正ユニットなど、当技術分野においてよく知られているその他のコンポーネントを含むこともできる。アンテナ・アレイ２３０は、ワイヤレス規格または搬送波によって使用されるビーム・アーキテクチャに従って、複数のビーム形成信号を伝送することができる。
【００３８】
本発明の実施形態によれば、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０は、任意のタイプのビーム・アーキテクチャをサポートすることができる。ビーム・アーキテクチャは、セルサイト１３０内のセクタの数、およびセクタあたりのビーム形成信号の数に関連する。たとえば、Ｓは、セルサイト１３０あたりのセクタの数であってもよく、ｂ（ｓ）はセクタごとのビーム形成信号の数であってもよく、ただしｓ＝１、．．．、Ｓである。したがって、１つのビーム・アーキテクチャは、セルサイト１３０あたり任意の数のセクタ、およびセクタあたり任意の数のビーム形成信号を含むことができる。
【００３９】
たとえば、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０は、ＧＳＭ（登録商標）規格をサポートすることができ、これはセルサイト１３０あたり１２セクタ、およびセクタあたり１つのビーム形成信号のビーム・アーキテクチャを有する。コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０は、ＨＳＰＡ規格をサポートすることができ、これはセルサイト１３０あたり６つのセクタ、およびセクタあたり２つのビーム形成信号のビーム・アーキテクチャを有する。また、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０は、ＬＴＥ規格をサポートすることができ、これはセルサイト１３０あたり３つのセクタ、およびセクタあたり４つのビーム形成信号のビーム・アーキテクチャを有する。
【００４０】
ＧＳＭ（登録商標）の場合、ＢＢＵ２４０は、ダウンリンク通信チャネル上でセルサイト１３０の１２セクタの各々にＵＥ１０５に伝送されるべきデータ・ストリームを含むベースバンド信号（たとえば、１２のベースバンド信号）を生成する。ビーム形成器ユニット２５０は、ＢＢＵ２４０からベースバンド信号を受信して、いくつかのビーム形成信号を生成し、各ビーム形成信号はセルサイト１３０内の異なるセクタに関連付けられている。ビーム形成信号の数は、ビーム・アーキテクチャ内のセクタの数に対応する。ＲＦ変調ユニット２６０は、ビーム形成器ユニット２５０からのＲＦ信号を、規格または搬送波に関連付けられている特定の周波数帯域に変調する。
【００４１】
図７Ａは、本発明の実施形態によるビーム形成器ユニット２５０の論理ブロックを示し、図７Ｂは、本発明の実施形態によるビーム形成信号を示すアンテナ要素２３５の物理的概要を示す。
【００４２】
図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、ビーム形成器ユニット２５０は、セクタの各々についてベースバンド信号を受信し、複数のアンテナ要素２３５（１〜２４）を介して複数のビーム形成信号を生成する。各ベースバンド信号は、ビーム形成信号（およびセクタ）に関連付けられている。
【００４３】
しかし、各ビーム形成信号は、アンテナ要素のサブセットを使用して生成される。この場合、各ビーム形成信号は、図７Ｂに示されるように、７つの隣接するアンテナ要素を使用して生成される。たとえば、ビーム形成信号１（Ｂ１）はアンテナ要素２２、２３、２４、１、２、３、および４を使用して生成され、ビーム形成信号２（Ｂ２）はアンテナ要素２４、１、２、３、４、５、および６を使用して生成され、ビーム形成信号３（Ｂ３）はアンテナ要素２〜８を使用して生成される。同様のことが、残りのビーム形成信号の各々について繰り返される。別の方法で説明すると、各ビーム形成信号は、アンテナ要素２３５のサブセットにわたり生成される複数の無線周波数（ＲＦ）信号を含む。図７Ａの例において、ビーム形成器ユニット２５０は、１２のベースバンド信号に基づいて２４のＲＦ信号を生成する。２４のＲＦ信号は、１２のビーム形成信号の各々を形成するために使用される。たとえば、Ｂ１はアンテナ要素２２、２３、２４、１、２、３、および４にわたるＲＦ信号を含み、Ｂ２はアンテナ要素２４および１〜６にわたるＲＦ信号を含み、Ｂ３はアンテナ要素２〜８にわたるＲＦ信号を含む。
【００４４】
図７Ｂに示されるように、同じアンテナ要素が、ビーム形成信号を生成するために再使用される。たとえば、ビーム形成器ユニット２５０からの少なくとも２つのビーム形成信号は、サブセット内の同じアンテナ要素のうちの少なくとも２つ（またはそれ以上）を使用する。別の方法で説明すると、隣接するビーム形成信号のアンテナ要素は、以前のビーム形成信号からシフトされる。したがって、各アンテナ要素を介するＲＦ信号は通常、１つの特定のビーム形成信号のＲＦ信号と、もう１つ（またはそれ以上）の特定のビーム形成信号のＲＦ信号の合計である。たとえば、図７Ｂにおいて、アンテナ要素２４を介するＢ１のＲＦ信号と、アンテナ要素２４を介するＢ１のＲＦ信号が加算される。
【００４５】
図８は、本発明の実施形態によるアンテナ要素マッピングチャートを示す。チャートは、どのアンテナ要素がビーム形成器ユニット２５０に対応するかを示すが、これは上記の説明の続きである。しかし、本発明の実施形態は、任意のタイプのアンテナ・マッピングを包含する。たとえば、異なるアンテナ構成（たとえば、半球形構成など）が使用される場合、アンテナ要素２３５とビーム形成信号の間のマッピングは変化することになる。加えて、アンテナ要素２３５の数が２４とは異なる場合、アンテナ要素とビーム形成信号の間のマッピングは変化することになる。
【００４６】
ビーム形成器ユニット２５０は、それぞれのビーム形成係数およびそれぞれのベースバンド信号に基づいて、各々のビーム形成信号を生成する。たとえば、Ｂ１のビーム形成係数は、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４、Ａ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４であってもよい。これらのビーム形成係数は、アンテナ要素２２、２３、２４、１、２、３、および４に対応する。ビーム形成器ユニット２５０は、ベースバンド信号Ｘ１に、ビーム形成係数Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４、Ａ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４の各々を乗算して、ビーム形成信号Ｂ１のアンテナ要素２２、２３、２４、１、２、３、４に対するＲＦ信号を生成する。同様に、Ｂ２のビーム形成係数は、Ｂ２４、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６であってもよい。ビーム形成器ユニット２５０は、ベースバンド信号Ｘ２に、ビーム形成係数Ｂ２４、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６の各々を乗算して、ビーム形成信号ＢＢのアンテナ要素２４および１〜６に対するＲＦ信号を生成する。ビーム形成係数は、固定であっても、または適応的に決定されてもよい。
【００４７】
図６に戻って参照すると、コントローラ２１０は、送受信機２００が一般的なアンテナ構成、半球形構成、配置領域に適合するアンテナ構成、および少なくとも２つの異なるアンテナ構造を含む可鍛性アレイを含む場合、同様に動作する。しかし、複数のビーム形成信号に使用される重複するアンテナ要素の数、アンテナ要素２３５の数、および各アンテナ要素２３５の間隔は変化する場合がある。加えて、可鍛性アレイの場合、可鍛性アレイを駆動するために単一のＲＦ変調ユニット２６０のみが使用されてもよい。たとえば、ビーム形成器ユニット２５０は、上記で説明される可鍛性アレイの２つの異なるアンテナ構成の各々について、それぞれビーム形成信号を生成することができる。
【００４８】
アップリンク通信チャネルでデータを受信することに関して、図６の送受信機２００は、前述の説明と同様の方法で動作する。しかし、ＲＦ変調ユニット２６０は、コンフォーマル・アンテナ・アレイ２３０のアンテナ要素２３５からＲＦ信号を受信し、規格または搬送波に固有の周波数帯域でベースバンドへのダウンコンバータとして動作する。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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