(57)【要約】無線周波数（ＲＦ）チェーンを備える送信機。各ＲＦチェーンは、電力増幅器と、バンドパスフィルターと、ＲＦチェーンによって送信されるアナログ信号の位相シフトによって発射角（ＡＯＤ）が規定されるビームフォーミングを用いてアナログ信号を送信するアンテナとを備える。ＲＦチェーンから送信するデジタル信号を決定するプロセッサ。デジタル信号とＲＦチェーンとの間に１対１の対応関係が存在する。バイナリ符号を用いてデジタル信号を符号化し、符号化されたデジタル信号のセットを生成するとともに、符号化されたデジタル信号を結合して、結合されたデジタル信号にする、エンコーダー。結合されたデジタル信号をアナログ領域に変換して、結合されたアナログ信号を生成する、デジタル／アナログ変換器。バイナリ符号を用いて、結合されたアナログ信号を、アナログ信号のセットに復号化するとともに、アナログ信号を対応するＲＦチェーンにサブミットするデコーダー。
2021505087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）チェーンのセットであって、各ＲＦチェーンは、電力増幅器と、バンドパスフィルターと、前記ＲＦチェーンのセットによって送信されるアナログ信号の位相シフトによって発射角（ＡＯＤ）が規定されるビームフォーミングを用いてアナログ信号を送信するアンテナとを備える、ＲＦチェーンのセットと、
前記ＲＦチェーンのセットから送信するデジタル信号のセットを決定するベースバンドプロセッサであって、デジタル信号とＲＦチェーンとの間に１対１の対応関係が存在し、各デジタル信号は、前記ＡＯＤに従って決定された、別のデジタル信号に対する位相シフトを有する、ベースバンドプロセッサと、
バイナリ符号のセットを用いて前記デジタル信号のセットを符号化し、符号化されたデジタル信号のセットを生成するとともに、前記符号化されたデジタル信号のセットを結合して、結合されたデジタル信号にする、エンコーダーと、
前記結合されたデジタル信号をアナログ領域に変換して、結合されたアナログ信号を生成する、デジタル／アナログ変換器と、
前記バイナリ符号のセットを用いて、前記結合されたアナログ信号を、前記対応するデジタル信号の前記位相シフトを有するアナログ信号のセットに復号化するとともに、前記アナログ信号のセットを対応するＲＦチェーンにサブミットするデコーダーと、
を備える、送信機。
【請求項２】
前記デジタル信号と前記アナログ信号との対応関係は、前記エンコーダーによって、前記デジタル信号を符号化するのに用いられ、前記デコーダーによって前記結合されたアナログ信号を復号化するのに用いられる、同じバイナリ符号を通じて確立される、請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
前記デコーダーは、前記バイナリ符号と関連付けられた前記ＲＦチェーンに、前記結合されたアナログ信号と前記バイナリ符号との混合物をサブミットする、請求項２に記載の送信機。
【請求項４】
前記バイナリ符号のセットにおける前記バイナリ符号は、互いに直交である、請求項１に記載の送信機。
【請求項５】
前記バイナリ符号はウォルシュ符号を含む、請求項４に記載の送信機。
【請求項６】
前記結合されたアナログ信号の周波数をベースバンド周波数からキャリア周波数にアップコンバートし、前記アナログ信号のセットにおける前記アナログ信号がＲＦ信号であるようにする、周波数アップコンバーター、
を更に備える、請求項１に記載の送信機。
【請求項７】
各ＲＦチェーンは、前記アナログ信号の周波数をベースバンド周波数からキャリア周波数にアップコンバートする周波数アップコンバーターを備える、請求項１に記載の送信機。
【請求項８】
前記エンコーダー及び前記デコーダーは同期され、前記バイナリ符号の一部分を用いて符号化された、前記結合されたＲＦ信号の一部分の前記復号化が、該復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分と位置合わせされるようにされる、請求項１に記載の送信機。
【請求項９】
前記エンコーダー及び前記デコーダーは、フィードバックループを用いて同期され、前記ＲＦ信号の電力の変動に基づいて前記符号化及び前記復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分の位置合わせを調整する、請求項８に記載の送信機。
【請求項１０】
前記アナログ信号の電力における変動を示す電圧レベルを生成する電力検出器と、
前記電圧レベルをデジタル電圧信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
前記符号化及び前記復号化のための前記バイナリ符号を位置合わせするオフセットのセットを決定するバイナリ符号調整器と、
を更に備える、請求項１に記載の送信機。
【請求項１１】
前記バイナリ符号調整器は、前記オフセットを、前記エンコーダーによって用いられる前記バイナリ符号に適用し、前記調整されたバイナリ符号を前記デコーダーに送信する、請求項１０に記載の送信機。
【請求項１２】
前記バイナリ符号調整器は、極値探索法を用いてコスト関数を最適化することによって、前記オフセットのセットを決定する、請求項１０に記載の送信機。
【請求項１３】
前記バイナリ符号調整器は、前記バイナリ符号のセットからバイナリ符号のサブセットを選択し、前記デジタル信号のセットからの異なるデジタル信号の符号化と、前記対応するアナログ信号の復号化とに、異なる時点に前記バイナリ符号のサブセットを適用することによって、前記バイナリ符号のサブセットのみを前記同期に用いる、請求項１０に記載の送信機。
【請求項１４】
前記ベースバンドプロセッサは、前記結合されたデジタル信号を変調して、被変調信号を生成し、前記ＤＡＣは、前記被変調信号をフィルタリングして前記結合されたアナログ信号を生成するローパスフィルターを含む、請求項１に記載の送信機。
【請求項１５】
前記ベースバンドプロセッサは、送信ビームの前記ＡＯＤ及びパラメーターに従って各デジタル信号の振幅を決定する、請求項１に記載の送信機。
【請求項１６】
無線周波数（ＲＦ）チェーンのセットを含む送信機であって、各ＲＦチェーンは、電力増幅器と、バンドパスフィルターと、前記ＲＦチェーンのセットによって送信されるアナログ信号の位相シフトによって発射角（ＡＯＤ）が規定されるビームフォーミングを用いてアナログ信号を送信するアンテナとを備え、前記ＲＦチェーンのセットから送信するデジタル信号のセットを決定するベースバンドプロセッサであって、デジタル信号とＲＦチェーンとの間に１対１の対応関係が存在するようにし、各デジタル信号は、前記ＡＯＤに従って決定された、別のデジタル信号に対する位相シフトを有する、ベースバンドプロセッサ、該送信機は、
バイナリ符号のセットを用いて前記デジタル信号のセットを符号化し、符号化されたデジタル信号のセットを生成するとともに、前記符号化されたデジタル信号のセットを結合して、結合されたデジタル信号にする、エンコーダーと、
前記結合されたデジタル信号をアナログ領域に変換して、結合されたアナログ信号を生成する、デジタル／アナログ変換器と、
前記バイナリ符号のセットを用いて、前記結合されたアナログ信号を、前記対応するデジタル信号の前記位相シフトを有するアナログ信号のセットに復号化するとともに、前記アナログ信号のセットを対応するＲＦチェーンにサブミットするデコーダーであって、前記デジタル信号と前記アナログ信号との対応関係は、前記エンコーダーによって、前記デジタル信号を符号化するのに用いられ、前記デコーダーによって前記結合されたアナログ信号を復号化するのに用いられる、同じバイナリ符号を通じて確立される、デコーダーと、
を備える、送信機。
【請求項１７】
前記エンコーダー及び前記デコーダーは同期され、前記バイナリ符号の一部分を用いて符号化された前記結合されたＲＦ信号の一部分の前記復号化が、該復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分と位置合わせされるようにされ、前記エンコーダー及び前記デコーダーは、フィードバックループを用いて同期され、前記ＲＦ信号の電力の変動に基づいて前記符号化及び前記復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分の位置合わせを調整し、それによって、前記エンコーダー及び前記デコーダーにおける前記符号の前記同期により、前記復号化された信号の電力レベルが最大になる、請求項１６に記載の送信機。
【請求項１８】
無線周波数（ＲＦ）チェーンのセットを含む送信機であって、各ＲＦチェーンは、電力増幅器と、バンドパスフィルターと、前記ＲＦチェーンのセットによって送信されるアナログ信号の位相シフトによって発射角（ＡＯＤ）が規定されるビームフォーミングを用いてアナログ信号を送信するアンテナとを備え、前記ＲＦチェーンのセットから送信するデジタル信号のセットを決定するベースバンドプロセッサであって、デジタル信号とＲＦチェーンとの間に１対１の対応関係が存在するようにし、各デジタル信号は、前記ＡＯＤに従って決定された、別のデジタル信号に対する位相シフトを有する、ベースバンドプロセッサ、該送信機は、
バイナリ符号のセットを用いて前記デジタル信号のセットを符号化し、符号化されたデジタル信号のセットを生成するとともに、前記符号化されたデジタル信号のセットを結合して、結合されたデジタル信号にする、エンコーダーと、
前記結合されたデジタル信号をアナログ領域に変換して、結合されたアナログ信号を生成する、デジタル／アナログ変換器と、
前記バイナリ符号のセットを用いて、前記結合されたアナログ信号を、前記対応するデジタル信号の前記位相シフトを有するアナログ信号のセットに復号化するとともに、前記アナログ信号のセットを対応するＲＦチェーンにサブミットするデコーダーであって、前記エンコーダー及び前記デコーダーは同期され、前記復号化された信号の電力レベルは最大値に達する、デコーダーと、
を備える、送信機。
【請求項１９】
前記エンコーダー及び前記デコーダーは同期され、前記バイナリ符号の一部分を用いて符号化された前記結合されたＲＦ信号の一部分の前記復号化が、該復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分と位置合わせされるようにされ、前記エンコーダー及び前記デコーダーは、フィードバックループを用いて同期され、前記ＲＦ信号の電力の変動に基づいて前記符号化及び前記復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分の位置合わせを調整し、それによって、前記エンコーダー及び前記デコーダーにおける前記符号の前記同期により、前記復号化された信号の電力レベルが最大になる、請求項１８に記載の送信機。
【請求項２０】
同期に用いられる前記アナログ信号の電力における変動を示す電圧レベルを生成する電力検出器と、
前記電圧レベルをデジタル電圧信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
前記符号化及び前記復号化のための前記バイナリ符号を位置合わせするオフセットのセットを決定するバイナリ符号調整器と、
を更に備える、請求項１８に記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、包括的には、多入力多出力（ＭＩＭＯ）ワイヤレス通信システムの分野に関し、より詳細には、ビームフォーミング送信を用いるＭＩＭＯワイヤレス通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代モバイル通信システムは、容量における１０００倍の増大、スペクトル及びエネルギー効率における１０倍の増大、並びに平均セルスループットにおける２５倍の増大を達成することを目的としている。そのような大幅な強化は、大規模多入力多出力（ＭＩＭＯ）アンテナシステムを用いて達成することができ、これらのシステムはマッシブＭＩＭＯシステムとも呼ばれる。これらのシステムは、基地局（ＢＳ）において、数十又は数百のユーザー端末をサービングするために数百又は更には数千のアンテナを利用する。したがって、アレイ利得はＢＳにおけるアンテナ数に伴い無限に増大することが予期され、この場合、放射エネルギー効率が劇的に増大し、マルチユーザー干渉が完全に除去される。
【０００３】
マッシブＭＩＭＯの主たる有望性は、（ｉ）単純な共役ビームフォーミングにより準最適な性能がもたらされるため、マルチユーザーの場合に信号処理が単純化されること、（ｉｉ）高いビームフォーミング利得に起因して、エネルギー消費が劇的に低減し、このため、高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を依然として維持しながら、送信電力を下げることが可能であることである。しかしながら、これらの利点は、実用時には、多数のアンテナ及び多数の関連付けられたアップ／ダウンコンバージョンチェーンを有することに関連付けられたハードウェア複雑度の増加、及び、その全てのハードウェアに起因したエネルギー消費の増加によって相殺される。
【０００４】
ＭＩＭＯの利益の大部分を保ちながらＭＩＭＯの複雑度を低減させる１つの方法は、アンテナ選択である。アンテナ選択では、Ｎ個の利用可能なアンテナ信号のセットから選び出されるサイズＬのサブセットが選択され、スイッチを介して、Ｌ個（Ｌ＜Ｎ）の無線周波数（ＲＦ）チェーンに接続される。送信の場合、各ＲＦチェーンは、変調器、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）、及び電力増幅器を含み、各送信アンテナはＲＦチェーンを必要とする。同様の記述を受信の場合についても行うことができる。この方法は、最大限の複雑度のＭＩＭＯシステムと同じダイバーシティ次数をもたらすことがわかっている。しかしながら、この方法は、同量のビームフォーミング利得をもたらさず、このため、特に、セルラーシステムにおいて一般的に生じる小さな角度広がりを有するチャネルにおいて性能の低減を示す。これについては特許文献１を参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第９，７０５，５７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、アンテナのアレイによる信号のビームフォーミング送信のためにハードウェアリソースを共有することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、包括的には、多入力多出力（ＭＩＭＯ）ワイヤレス通信システムの分野に関し、より詳細には、ビームフォーミング送信を用いるＭＩＭＯワイヤレス通信システムに関する。本開示のいくつかの実施形態は、アンテナのアレイによる信号のビームフォーミング送信に適した多入力多出力（ＭＩＭＯ）ワイヤレス通信システムを提供する。いくつかの実施形態の態様は、デジタルビームフォーミングに必要なハードウェアリソースを共有することによって、多数のアンテナを用いたＭＩＭＯシステム、例えばマッシブＭＩＭＯシステムの実施のコストを低減することであり得る。
【０００８】
ビームフォーミングは、アンテナアレイにおいて指向性信号送信又は受信に用いられる信号処理技法である。これは、特定の角度における信号が強め合う干渉を被る一方で、他の信号は弱め合う干渉を被るようにアンテナアレイ内の要素を組み合わせることによって達成することができる。ビームフォーミングは、空間選択性を達成するために送信端及び受信端の双方において用いることができる。
【０００９】
送信時にアレイの指向性を変更するために、ビームフォーマーは、波面において強め合う干渉及び弱め合う干渉のパターンを生成するために各送信における信号の位相及び相対振幅を制御することができる。デジタルビームフォーミングは、送信ビームの発射角（ＡＯＤ）に依拠した位相シフト及び振幅を有する、アンテナアレイのデジタル信号を生成するようにベースバンドにおいて実行することができる。そのようなベースバンドプロセスは、それ自体が極めて複雑であるが、それに加えて、各アンテナが、アナログ領域において各デジタル信号を変換し、アナログ信号を更に処理して送信するために独自のＲＦ給電部を必要とする。高周波数において、多数のアンテナ素子を用いると、これはＭＩＭＯシステムの複雑度を非常に高コストに増大させる可能性がある。
【００１０】
これらの問題を改善するために、いくつかの実施形態は、様々な無線通信技術によって用いられるチャネルアクセスの分野から流用した原理を用いてリソース共有を実施する。例えば、いくつかの実施形態は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）の原理を用いて、複数のデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）を再利用する。さらに、１つの実施形態は、ＤＡＣの数をアンテナアレイのサイズに等しい数（すなわち、アンテナごとに１つのＤＡＣ）から、１つのみのＤＡＣ、すなわち信号の各実成分及び虚成分について１つのＤＡＣに低減することができる。
【００１１】
ＣＤＭＡは、データの帯域幅を、同じ送信電力について一様に広げる拡散スペクトル多重アクセス方法である。拡散符号は、狭不確定性関数を有する疑似ランダム符号である。ＣＤＭＡでは、ローカルに生成された符号が、送信されることになるデータよりもはるかに高いレートで実行される。送信用データは、ビット単位ＸＯＲ（排他的ＯＲ）によって、より高速な符号と結合される。
【００１２】
ＣＤＭＡシステムにおける各信号は、異なる符号で変調することができ、複数の符号化信号を合わせて結合する。信号の分離は、受信信号を、所望の信号のローカルで生成された符号と相関させることによって行うことができる。信号が所望の符号と合致する場合、相関関数は高く、システムはその信号を抽出することができる。所望の符号と信号との共通点がない場合、相関は可能な限り０に近づく（これにより信号を除去する）はずである。そのような相互相関を達成するために、いくつかの実施形態は、直交バイナリ符号、例えばウォルシュ符号を用いることができる。
【００１３】
そのために、１つの実施形態は、無線周波数（ＲＦ）チェーンのセットを含む送信機を開示する。各ＲＦチェーンは、電力増幅器と、バンドパスフィルターと、ＲＦチェーンのセットによって送信されるアナログ信号の位相シフトによって発射角（ＡＯＤ）が規定されるビームフォーミングを用いてアナログ信号を送信するアンテナとを備える。送信機は、ＲＦチェーンのセットから送信するデジタル信号のセットを決定するベースバンドプロセッサも備える。デジタル信号は、デジタル信号とＲＦチェーンとの間に１対１の対応関係が存在するようにデジタルビームフォーミングの原理を用いて生成することができ、各デジタル信号は、ＡＯＤに従って決定された、別のデジタル信号に対する位相シフトを有する。
【００１４】
デジタル信号を処理するのに必要なハードウェアコンポーネント数を低減するために、いくつかの実施形態は、ＣＤＭＡ送信の原理を用いた。例えば、送信機は、バイナリ符号のセットを用いてデジタル信号のセットを符号化し、符号化されたデジタル信号のセットを生成するエンコーダーであって、上記符号化されたデジタル信号のセットは結合され、結合されたデジタル信号にされる、エンコーダーと、結合されたデジタル信号をアナログ領域に変換して、結合されたアナログ信号を生成する、デジタル／アナログ変換器とを備えることができる。そのようにして、ＤＡＣは、デジタル信号の結合を変換して、複数のＲＦチェーンによってＤＡＣを再利用することを可能にする。結合されたアナログ信号における信号は、後に、符号化に適用されたのと同じ符号を用いて分離される。例えば、送信機は、バイナリ符号のセットを用いて、結合されたアナログ信号を、対応するデジタル信号の位相シフトを有するアナログ信号のセットに復号化するとともに、アナログ信号のセットを対応するＲＦチェーンにサブミットするデコーダーを備える。
【００１５】
本開示のいくつかの実施形態は、エンコーダー及びデコーダーを同期し、バイナリ符号の一部分を用いて符号化された、結合されたＲＦ信号の一部分の復号化が、この復号化中に上記バイナリ符号の一部分と位置合わせされるようにすることができるという理解に基づくことができる。異なる実施形態によって用いられる、同期のための異なる技法が存在し得る。例えば、いくつかの実施形態は、エンコーダー及びデコーダーは、フィードバックループを用いて同期され、ＲＦ信号の電力の変動に基づいて符号化及び復号化中にバイナリ符号の一部分の位置合わせを調整するという認識に基づくことができる。
【００１６】
例えば、１つの実施形態において、送信機は、アナログ信号の電力における変動を示す電圧レベルを生成する電力検出器を備えることができる。この実施形態は、エンコーダー及びデコーダーにおける符号が同期されるとき、復号化された信号の電力レベルが最大値に達するという理解に基づく。その理由は、コード化及び復号化が同期される場合、元の信号を復元することができ、信号の電力レベルは低減されないためである。しかしながら、コード化プロセス及び復号化プロセスにオフセットが存在する場合、元の信号を完全には復元することができない。これにより、信号のうちのいくらかが帯域を外れて他の周波数に拡散することになり、したがって復号化された信号における電力レベルの低減が生じる。
【００１７】
電力情報は、同期のためにデジタル領域に戻してサブミットされる。そのために、１つの実施態様において、送信機は、電圧レベルをデジタル電圧信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、符号化及び復号化のためのバイナリ符号を位置合わせするオフセットのセットを決定するバイナリ符号調整器とを含むことができる。例えば、バイナリ符号調整器は、オフセットを、エンコーダーによって用いられるバイナリ符号に適用し、調整されたバイナリ符号をデコーダーに送信する。異なる実施形態は、符号オフセットを決定する異なる方法を用いることができる。例えば、１つの実施形態において、バイナリ符号調整器は、極値探索法を用いてコスト関数を最適化することによって、オフセットのセットを決定する。
【００１８】
本開示のいくつかの実施形態は、同期が符号化のために選択されたバイナリ符号の影響を受けやすく、全ての直交符号が、符号化された信号符号を十分に分離するわけではないという理解に基づくことができる。そのために、１つの実施形態において、バイナリ符号調整器は、バイナリ符号のセットからバイナリ符号のサブセットを選択し、デジタル信号のセットからの異なるデジタル信号の符号化と、対応するアナログ信号の復号化とに、異なる時点にバイナリ符号のサブセットを適用することによって、バイナリ符号のサブセットのみを同期に用いる。例えば、８ビットウォルシュ符号を用いる１つの実施態様において、ウォルシュ符号７のサブセット（１，−１，１，−１，１，−１，１，−１）を同期に用いることができる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、送信機は、結合されたアナログ信号の周波数をベースバンド周波数からキャリア周波数にアップコンバートし、アナログ信号のセットにおけるアナログ信号がＲＦ信号であるようにする、周波数アップコンバーターを含むこともできる。これらの実施形態において、複数のＲＦチェーンが同じ周波数アップコンバーターを共有する。代替的な実施形態では、各ＲＦチェーンは、アナログ信号の周波数をベースバンド周波数からキャリア周波数にアップコンバートする周波数アップコンバーターを備える。この実施形態は実施がより容易である。
【００２０】
いくつかの実施形態では、ＤＡＣは、混合信号回路として実施することができる。代替的に、少なくとも１つの実施形態では、ベースバンドプロセッサは、結合されたデジタル信号を変調して、被変調信号を生成し、ＤＡＣは、被変調信号をフィルタリングして結合されたアナログ信号を生成するローパスフィルターを含む。この実施形態は、ＤＡＣの実施を単純化する。
【００２１】
本開示のいくつかの実施形態の態様は、ＤＡＣ数を低減するシステムを提供する。なぜなら、ＤＡＣは計算コストが最も高いコンポーネントであるためである。より低コストのデジタルコード化コンポーネント及びミキサーを用いて動作し、構築することができることに加えて、より重要な態様は、ＤＡＣを低減することである。さらに、ウォルシュ符号設計は、他の主要な態様の中でも、同期への鍵であり得ることに留意されたい。
【００２２】
本開示の一実施形態によれば、送信機は、無線周波数（ＲＦ）チェーンのセットを備える。各ＲＦチェーンは、電力増幅器と、バンドパスフィルターと、ＲＦチェーンのセットによって送信されるアナログ信号の位相シフトによって発射角（ＡＯＤ）が規定されるビームフォーミングを用いてアナログ信号を送信するアンテナとを備える。ＲＦチェーンのセットから送信するデジタル信号のセットを決定するベースバンドプロセッサ。デジタル信号とＲＦチェーンとの間に１対１の対応関係が存在する。各デジタル信号は、ＡＯＤに従って決定された、別のデジタル信号に対する位相シフトを有する。バイナリ符号のセットを用いてデジタル信号のセットを符号化し、符号化されたデジタル信号のセットを生成するとともに、符号化されたデジタル信号のセットを結合して、結合されたデジタル信号にする、エンコーダー。結合されたデジタル信号をアナログ領域に変換して、結合されたアナログ信号を生成する、デジタル／アナログ変換器。バイナリ符号のセットを用いて、結合されたアナログ信号を、対応するデジタル信号の位相シフトを有するアナログ信号のセットに復号化するとともに、アナログ信号のセットを対応するＲＦチェーンにサブミットするデコーダー。
【００２３】
本開示の一実施形態によれば、送信機は、無線周波数（ＲＦ）チェーンのセットを有し、各ＲＦチェーンは、電力増幅器と、バンドパスフィルターと、ＲＦチェーンのセットによって送信されるアナログ信号の位相シフトによって発射角（ＡＯＤ）が規定されるビームフォーミングを用いてアナログ信号を送信するアンテナとを備える。ＲＦチェーンのセットから送信するデジタル信号のセットを決定するベースバンドプロセッサ。これにより、デジタル信号とＲＦチェーンとの間に１対１の対応関係が存在し、各デジタル信号は、ＡＯＤに従って決定された、別のデジタル信号に対する位相シフトを有する。送信機は、バイナリ符号のセットを用いてデジタル信号のセットを符号化し、符号化されたデジタル信号のセットを生成するとともに、符号化されたデジタル信号のセットを結合して、結合されたデジタル信号にする、エンコーダーを備える。結合されたデジタル信号をアナログ領域に変換して、結合されたアナログ信号を生成する、デジタル／アナログ変換器。バイナリ符号のセットを用いて、結合されたアナログ信号を、対応するデジタル信号の位相シフトを有するアナログ信号のセットに復号化するとともに、アナログ信号のセットを対応するＲＦチェーンにサブミットするデコーダー。デジタル信号とアナログ信号との対応関係は、エンコーダーによって、デジタル信号を符号化するのに用いられ、デコーダーによって結合されたアナログ信号を復号化するのに用いられる、同じバイナリ符号を通じて確立される。
【００２４】
本開示の一実施形態によれば、送信機は、無線周波数（ＲＦ）チェーンのセットを有し、各ＲＦチェーンは、電力増幅器と、バンドパスフィルターと、ＲＦチェーンのセットによって送信されるアナログ信号の位相シフトによって発射角（ＡＯＤ）が規定されるビームフォーミングを用いてアナログ信号を送信するアンテナとを備える。ＲＦチェーンのセットから送信するデジタル信号のセットを決定するベースバンドプロセッサ。これにより、デジタル信号とＲＦチェーンとの間に１対１の対応関係が存在する。各デジタル信号は、ＡＯＤに従って決定された、別のデジタル信号に対する位相シフトを有する。送信機は、バイナリ符号のセットを用いてデジタル信号のセットを符号化し、符号化されたデジタル信号のセットを生成するとともに、符号化されたデジタル信号のセットを結合して、結合されたデジタル信号にする、エンコーダーを備える。結合されたデジタル信号をアナログ領域に変換して、結合されたアナログ信号を生成する、デジタル／アナログ変換器。バイナリ符号のセットを用いて、結合されたアナログ信号を、対応するデジタル信号の位相シフトを有するアナログ信号のセットに復号化するとともに、アナログ信号のセットを対応するＲＦチェーンにサブミットするデコーダー。エンコーダー及びデコーダーは同期され、復号化された信号の電力レベルは最大値に達する。
【００２５】
ここに開示されている実施形態は、添付図面を参照して更に説明される。示されている図面は、必ずしも一律の縮尺というわけではなく、その代わり、一般的に、ここに開示されている実施形態の原理を示すことに強調が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】本開示の１つの実施形態による、ビームフォーミング送信を用いるワイヤレス通信システムのための実施形態のいくつかの方法のブロック図である。
【図２Ａ】本開示の実施形態による、ハードウェア共有及び低減を用いるデジタルビームフォーミング送信機アレイシステムの概略図である。
【図２Ｂ】本開示の実施形態による、ハードウェア共有及び低減を用いるデジタルビームフォーミング送信機アレイシステムの概略図である。
【図３Ａ】本開示の実施形態による、８ビットウォルシュ符号シーケンスの一例を示す図である。
【図３Ｂ】本開示の実施形態による、ＣＤＭベースのパス共有の符号化部分の原理を示す図である。
【図３Ｃ】本開示の実施形態による、ＣＤＭベースのパス共有の復号化部分の原理を示す図である。
【図４】本開示の実施形態による、周波数アップコンバーターの図である。
【図５】本開示の実施形態による、復号化中の重大なオフセットに起因したビームパターンに対する影響を示す図である。
【図６Ａ】本開示の実施形態による、符号同期構造のいくつかの詳細を示す図である。
【図６Ｂ】本開示の実施形態による、符号同期構造のいくつかの詳細を示す図である。
【図７】本開示の実施形態による、復号化された信号の電力対異なるオフセットを示す図である。
【図８】本開示の実施形態による、図１Ａに示される方法を含む、本開示の方法のためのエンコーダーの代替的なコンピューター又はプロセッサを示すブロック図である。
【図９】本開示の実施形態による、図１Ａに示される方法を含む、本開示の方法のためのデコーダーの代替的なコンピューター又はプロセッサを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
上記で明らかにされた図面は、ここに開示されている実施形態を記載しているが、この論述において言及されるように、他の実施形態も意図されている。この開示は、限定ではなく代表例として例示の実施形態を提示している。ここに開示されている実施形態の原理の範囲及び趣旨に含まれる非常に多くの他の変更及び実施形態を当業者は考案することができる。
【００２８】
概略
本開示は、包括的には、多入力多出力（ＭＩＭＯ）ワイヤレス通信システムの分野に関し、より詳細には、ビームフォーミング送信を用いるＭＩＭＯワイヤレス通信システムに関する。本開示のいくつかの実施形態は、アンテナのアレイによる信号のビームフォーミング送信に適した多入力多出力（ＭＩＭＯ）ワイヤレス通信システムを提供する。いくつかの実施形態の態様は、デジタルビームフォーミングに必要なハードウェアリソースを共有することによって、多数のアンテナを用いたＭＩＭＯシステム、例えばマッシブＭＩＭＯシステムの実施のコストを低減することであり得る。
【００２９】
本開示のいくつかの実施形態は、ハードウェア共有及び低減を用いるデジタルビームフォーミング送信機アレイシステムを含む。デジタル領域において、同相（Ｉ）及び直交（Ｑ）信号のＮ個のチャネルが、Ｍビットの直交拡散符号と多重化される。多重化された信号は、別個に合算され、Ｉチャネルデジタル信号及びＱチャネルデジタル信号が形成され、Ｉチャネルデジタル信号及びＱチャネルデジタル信号は、対応するデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）を用いてアナログ信号に変換される。ＤＡＣの後、信号は１チャネル無線周波数（ＲＦ）信号にアップコンバートされ、次に、１対Ｎ電力分割器を通じてＮ個のチャネルに等分割される。１対Ｎ電力分割器からの各チャネルは、ＲＦ復号化ミキサーによって対応するＮビットの直交拡散符号と混合される。ＲＦ復号化ミキサーの後、信号は、電力増幅器（ＰＡ）、バンドパスフィルター、カプラーを通って渡され、次にアンテナによって送信される。各チャネルにおけるカプラーは、送信信号の一部分を電力検出器に運び、電力検出器は、電力レベルを直流（ＤＣ）電圧に変換する。このＤＣ電圧は、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）によってサンプリングされ、拡散符号が各ミキサーにおいて信号と同期されることを確実にするために、拡散符号のオフセットを調整するアルゴリズムが実施される。
【００３０】
図１Ａは、本開示の実施形態による、ハードウェア共有及び低減を用いるデジタルビームフォーミング送信機アレイシステムを実施するのに用いられるいくつかのコンポーネントのブロック図を示す。
【００３１】
図１Ａは、無線周波数（ＲＦ）チェーン１００、１０１、１０２のセットを示し、各ＲＦチェーンは、電力増幅器１１０、１１１、１１２と、バンドパスフィルター１２０、１２１、１２２と、ＲＦチェーンのセットによって送信されるアナログ信号の位相シフトによって発射角（ＡＯＤ）が規定されるビームフォーミングを用いてアナログ信号を送信するアンテナ１３０、１３１、１３２とを備える。ベースバンドプロセッサ１８０を用いて、ＲＦチェーン１００、１０１、１０２のセットから送信するデジタル信号１４０、１４１、１４２のセットを決定する。デジタル信号１４０、１４１、１４２とＲＦチェーン１００、１０１、１０２との間には１対１の対応が存在し、各デジタル信号１４０、１４１、１４２は、ＡＯＤに従って決定される別のデジタル信号に対する位相シフトを有する。ベースバンドプロセッサ１８０において、エンコーダー１６０、１６１、１６２を用いて、デジタル信号１４０、１４１、１４２のセットをバイナリ符号１５０、１５１、１５２のセットとともに符号化し、符号化されたデジタル信号のセットを生成するとともに、符号化されたデジタル信号のセットを結合し（１８１）、結合されたデジタル信号にする。デジタル／アナログ変換器１８２を用いて、結合されたデジタル信号をアナログ領域に変換し、結合されたアナログ信号を生成する。次に、周波数アップコンバーター１８３を用いて、結合されたアナログ信号を変換し、結合されたＲＦ信号にする。周波数アップコンバーター１８３の後、デコーダー１７０、１７１、１７２を用いて、結合されたＲＦ信号を、バイナリ符号１５０、１５１、１５２のセットを用いて、対応するデジタル信号の位相シフトを有するＲＦ信号のセットに復号化し、アナログ信号のセットを対応するＲＦチェーンにサブミットする。
【００３２】
図２Ａ及び図２Ｂは、本開示の実施形態による、ハードウェア共有及び低減を用いるデジタルビームフォーミング送信機アレイシステムの概略図である。
【００３３】
図２Ａは、ベースバンドプロセッサ２００において、Ｎチャネル信号２０２がベースバンドビームフォーミングアルゴリズム２０１によって生成されることを示す。このビームフォーミングアルゴリズム２０１は、任意のデジタルビームフォーミング方法とすることができる。チャネルごとに、同相（Ｉ）信号及び直交（Ｑ）信号を含む。Ｉ信号及びＱ信号の双方が、デジタル多重化動作１０４によって、１つのＭビットバイナリ拡散符号２０３を用いて符号化される。Ｍビットバイナリ拡散符号｛Ｗ１，Ｗ２，．．．，ＷＮ｝２０３は、デジタル領域において符号生成器２０５によって繰返し生成される。多重化後、全ての同相信号はデジタル加算器２０６Ａを通じて合算され、全ての直交信号も別のデジタル加算器２０６Ｂを通じて合算される。次に、２つの合算された信号が、２つのデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２０７Ａ、２０７Ｂによってアナログ信号に変換される。
【００３４】
図２Ｂを参照すると、アナログ信号は、図２Ａの周波数アップコンバーター２０８を通じて渡され、図２Ｂの１対Ｎ  ＲＦ電力分割器２０９によってＮチャネルに等分割される。各チャネルにおいて、信号は、図２ＢのＲＦ復号化ミキサー２１１によって、その対応する符号｛Ｗ１’，Ｗ２’，．．．，ＷＮ’｝２１０と混合される。ＲＦ復号化ミキサー２１１のための符号｛Ｗ１’，Ｗ２’，．．．，ＷＮ’｝２１０は、信号に埋め込まれた符号｛Ｗ１，Ｗ２，．．．，ＷＮ｝２０３と同期されることを確実にするために時間オフセットを有する。ＲＦ復号化ミキサー２１１の後、信号は、電力増幅器（ＰＡ）２１２、バンドパスフィルター２１３によって更に処理され、アンテナ２１４によって送信される。コードを同期するために、システムにおいてフィードバックパス２１６が用いられる。
【００３５】
図３Ａは、本開示の実施形態による、８ビットウォルシュ符号シーケンスの一例を示す。特に、図３Ａは、異なるチャネルからの信号を符号化するのに用いられる符号シーケンスの一例を示す。例示的な符号セットは、８ビットウォルシュ符号セットである。１つの符号シーケンスの総期間はＴ３０１であり、１ビットの長さはＴｃ３０２である。８ビットウォルシュ符号セットにおける符号０は、｛１，１，１，１，１，１，１，１｝であり、符号１は｛１，１，１，１，０，０，０，０｝であり、符号２は｛１，１，０，０，０，０，１，１｝であり、符号３は｛１，１，０，０，１，１，０，０｝であり、符号４は｛１，０，０，１，１，０，０，１｝であり、符号５は｛１，０，０，１，０，１，１，０｝であり、符号６は｛１，０，１，０，０，１，０，１｝であり、符号７は｛１，０，１，０，１，０，１，０｝である。
【００３６】
図３Ｂは、本開示の実施形態による、ＣＤＭベースのパス共有の符号化部分の原理を示す。特に、図３Ｂは、２つのウォルシュ符号シーケンスを用いて２つの信号をコード化する一例を示す。この例において、全ての信号３０１、３０４及びウォルシュ符号シーケンス３０２、３０５は、周波数領域において示される。符号０は｛１，１，１，１，１，１，１，１｝であり、これはＤＣ電圧であるため、周波数領域において、符号０はディラックのデルタ関数３０２である。符号１の場合、これは、Ｔ＝３．１２５×１０−８ｓのとき、３２ＭＨｚ、９６ＭＨｚ及び１６０ＭＨｚ等に位置する一連のディラックのデルタ関数３０５である。コード化中、信号１は符号０と多重化され、信号２は符号１と多重化される。次に、コード化された信号１  ３０３、及びコード化された信号２  ３０６が合算され、結合された信号３０７にされる。
【００３７】
図３Ｃは、本開示の実施形態による、ＣＤＭベースのパス共有の復号化部分の原理を示す。特に、図３Ｃは復号化手順を示す。復号化手順中、図３Ｂの結合された信号３０７は、符号０  ３０２及び符号１  ３０５と別個に多重化される。多重化後、２つの信号３０８、３０９が、ローパスフィルター３１０、３１１によってフィルタリングされる。こうして、信号１  ３１２及び信号２  ３１３は完全に復元される。
【００３８】
図４は、本開示の実施形態による、周波数アップコンバーターの図を示す。特に、図４は、局部発振器信号４５３、直交電力分割器４５２、２つのミキサー４５０Ａ、４５０Ｂ及び電力結合器４５１を含む周波数アップコンバーター４０８の実現を示す。局部発振器信号４５３は、直交電力分割器４５２によって２つの信号に分割される。直交電力分割器４５２の出力は、９０度の位相差を有する。直交電力分割器４５２の出力は、ミキサー４５０Ａ、４５０Ｂに別個に供給される。ＤＡＣ４０７Ａ、４０７Ｂの信号出力も、ミキサー４５０Ａ、４５０Ｂに供給される。ミキサー４５０Ａ、４５０Ｂからの混合信号は、電力結合器４５１によってともに結合される。電力結合器４５１は、１対Ｎ  ＲＦ電力分割器４０９と接続される。
【００３９】
図５は、本開示の実施形態による、復号化中の重大なオフセットに起因したビームパターンに対する影響を示す。特に、ビームフォーミングパターン５００に対する同期の影響が示される。ＲＦ復号化ミキサー後にチャネルごとに信号を正確に分離するために、各ＲＦ復号化ミキサーの入力のための符号が、信号内に埋め込まれた符号と同期されなくてはならない。符号が復号化中に同期されるとき、パターンは５０２に示される。しかしながら、符号が同期されない場合（５０１）、ビームフォーミングパターンのサイドローブが悪化する。
【００４０】
図６Ａ及び図６Ｂは、本開示の実施形態による符号同期構造のいくつかの詳細を示す。例えば、ＲＦ復号化ミキサー後にチャネルごとに信号を正確に分離するために、同期を達成する同期アーキテクチャが発明される。図６Ａ及び図６Ｂは、発明された符号同期アーキテクチャを示す。図２Ｂにおけるカプラー２１５が、信号の一部分を図６Ｂの電力検出器６０１に運ぶ。電力検出器６０１において、信号の電力レベルが電圧信号に変換される。電圧信号は、図６Ａのアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）６０２を通じてデジタル信号に変換される。図６Ａのアルゴリズム６０３を用いて、電圧信号及びカプラーに従って各チャネルの符号オフセットを自動的に調整する（図６Ａの６１７）。図６Ｂの電力検出器６０１において、ＲＦスイッチ６０４、エンベロープ検出器６０５、及びローパスフィルター６０６が存在する。入力Ｎチャネル信号は、ＲＦスイッチ６０４によって選択され、次に、信号の電力がエンベロープ検出器６０５によって検出される。エンベロープ検出器６０５の出力は、ローパスフィルター６０６によってフィルタリングされる。
【００４１】
図７は、本開示の実施形態による、復号化信号の電力対異なるオフセットを示す。特に、図７は、復号化中に異なる符号オフセットを有する８つのチャネルにおける出力信号電力を示す。符号７のみが同期のための特性を有することを見て取ることができる。符号７のこれらの特性は、１）最大出力電力は、オフセットが０であるときにのみ得られること、２）出力電力は、オフセットが増大するとき、大幅に減少すること、を含む。全ての符号が同期に適しているわけではないため、｛Ｗ１，Ｗ２，．．．ＷＮ｝から特殊な符号ＷＳが同期のために選択される。同期チャネル１の一例が図７に示される。チャネル１を同期させるために、チャネル１において用いられる符号は、特殊符号ＷＳ（図６Ａを参照）に変更され、残りのチャネルについては他の符号が用いられる。図６Ｂのアナログ及びＲＦ側において、電力検出器におけるＲＦスイッチは、図６ＢのＰ１に切り替わる。Ｐ１はＣｈ１におけるカプラーからのものである。図６Ｂの電力検出器６０１の出力は、図６Ａにおいてデジタル信号に変換される。デジタル領域における図６Ａのアルゴリズム６０３の場合、このアルゴリズムは、図６ＡのＡＤＣ６０２からの値を継続的に監視し、同時に、図６ＡのオフセットＴ１を調整して、ＡＤＣからの最大値を得る。これは、Ｃｈ１における符号が同期されることを意味する。他のチャネルにおける同期については、その符号をＷＳに変更し、同じプロセスを繰り返すのみでよい。
【００４２】
図８は、本開示の実施形態による、図１Ａに示す方法を含む、本開示の方法のためのエンコーダーの代替的なコンピューター又はプロセッサを示すブロック図である。エンコーダー８１１は、プロセッサ８４０と、コンピューター可読メモリ８１２と、記憶装置８５８と、ディスプレイ８５２及びキーボード８５１とのユーザーインターフェース８４９とを備え、これらは、バス８５６を通じて接続されている。例えば、プロセッサ８４０及びコンピューター可読メモリ８１２と通信するユーザーインターフェース８４９は、ユーザーによるユーザー入力インターフェース８５７の表面、キーボード表面からの入力を受信すると、データを入手し、コンピューター可読メモリ８１２内に記憶する。
【００４３】
メモリ８１２は、プロセッサによって実行可能な命令と、履歴データと、本開示の方法及びシステムによって利用することができる任意のデータとを記憶することができることが意図されている。プロセッサ８４０は、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、コンピューティングクラスター、又は任意の数の他の構成体とすることができる。プロセッサ８４０は、バス８５６を通じて１つ以上の入力デバイス及び出力デバイスに接続することができる。メモリ８１２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、又は他の任意の適したメモリシステムを含むことができる。
【００４４】
引き続き図８を参照すると、記憶デバイス８５８は、プロセッサによって用いられる補足データ及び／又はソフトウェアモジュールを記憶するように構成することができる。例えば、記憶デバイス８５８は、履歴データ及び本開示に関して上述した他の関連データを記憶することができる。付加的又は代替的に、記憶デバイス８５８は、本開示に関して上述したデータに類似の履歴データを記憶することができる。記憶デバイス８５８は、ハードドライブ、光ドライブ、サムドライブ、ドライブのアレイ、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【００４５】
システムは、任意選択で、バス８５６を通じて、システムをディスプレイデバイス（図示せず）に接続するように構成されたディスプレイインターフェース（図示せず）にリンクすることができ、ディスプレイデバイスは、とりわけ、コンピューターモニター、カメラ、テレビ、プロジェクター、又はモバイルデバイスを含むことができる。
【００４６】
エンコーダー８１１は、電源８５４を備えることができ、用途に応じて、電源８５４は、任意選択でエンコーダー８１１の外部に配置されてもよい。
【００４７】
引き続き図８を参照すると、とりわけ、データ又は他のデータは、ネットワーク８３６の通信チャネルを介して送信することができ、及び／又は、記憶及び／又は更なる処理のために記憶システム８５８内に記憶することができる。さらに、データ又は他のデータは、受信機８４６（又は外部受信機８３８）から無線又は配線接続で受信することもできるし、送信機８４７（又は外部送信機８３９）を介して無線又は配線接続で送信することもでき、受信機８４６及び送信機８４７は、ともにバス８５６を通じて接続されている。さらに、ＧＰＳ８０１は、バス８５６を介してエンコーダー８１１に接続することができる。エンコーダー８１１は、入力インターフェース８０８を介して、外部検知デバイス８４４及び外部入力／出力デバイス８４１に接続することができる。エンコーダー８１１は、他の外部コンピューター８４２に接続することができる。出力インターフェース８３０は、プロセッサ８４０から処理済みデータを出力するのに用いることができる。
【００４８】
図９は、本開示の実施形態による、図１Ａに示す方法を含む、本開示の方法のためのデコーダーの代替的なコンピューター又はプロセッサを示すブロック図である。デコーダー９１１は、プロセッサ９４０と、コンピューター可読メモリ９１２と、記憶装置９５８と、ディスプレイ９５２及びキーボード９５１とのユーザーインターフェース９４９とを備え、これらは、バス９５６を通じて接続されている。例えば、プロセッサ９４０及びコンピューター可読メモリ９１２と通信するユーザーインターフェース９４９は、ユーザーによるユーザー入力インターフェース９５７の表面、キーボード表面からの入力を受信すると、データを入手し、コンピューター可読メモリ９１２内に記憶する。
【００４９】
メモリ９１２は、プロセッサによって実行可能な命令と、履歴データと、本開示の方法及びシステムによって利用することができる任意のデータとを記憶することができることが意図されている。プロセッサ９４０は、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、コンピューティングクラスター、又は任意の数の他の構成体とすることができる。プロセッサ９４０は、バス９５６を通じて１つ以上の入力デバイス及び出力デバイスに接続することができる。メモリ９１２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、又は他の任意の適したメモリシステムを含むことができる。
【００５０】
引き続き図９を参照すると、記憶デバイス９５８は、プロセッサによって用いられる補足データ及び／又はソフトウェアモジュールを記憶するように構成することができる。例えば、記憶デバイス９５８は、履歴データ及び本開示に関して上述した他の関連データを記憶することができる。付加的又は代替的に、記憶デバイス９５８は、本開示に関して上述したデータに類似の履歴データを記憶することができる。記憶デバイス９５８は、ハードドライブ、光ドライブ、サムドライブ、ドライブのアレイ、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【００５１】
システムは、任意選択で、バス９５６を通じて、システムをディスプレイデバイス（図示せず）に接続するように構成されたディスプレイインターフェース（図示せず）にリンクすることができ、ディスプレイデバイスは、とりわけ、コンピューターモニター、カメラ、テレビ、プロジェクター、又はモバイルデバイスを含むことができる。
【００５２】
デコーダー９１１は、電源９５４を備えることができ、用途に応じて、電源９５４は、任意選択でデコーダー９１１の外部に配置されてもよい。バス９５６を通じて、ディスプレイデバイス９４８に接続するように構成されたユーザー入力インターフェース９５７をリンクすることができ、ディスプレイデバイス９４８は、とりわけ、コンピューターモニター、カメラ、テレビ、プロジェクター、又はモバイルデバイスを含むことができる。プリンターインターフェース９５９も、バス９５６を通じて接続することができ、印刷デバイス９３２に接続するように構成することができる。印刷デバイス９３２は、とりわけ、液体インクジェットプリンター、固体インクプリンター、大規模商用プリンター、感熱式プリンター、ＵＶプリンター、又は昇華型プリンターを含むことができる。ネットワークインターフェースコントローラー（ＮＩＣ）９３４は、バス９５６を通じてネットワーク９３６に接続するように構成され、とりわけ、データ又は他のデータは、デコーダー９１１の外部の第三者ディスプレイデバイス、第三者撮像デバイス、及び／又は第三者印刷デバイス上にレンダリングすることができる。
【００５３】
引き続き図９を参照すると、とりわけ、データ又は他のデータは、ネットワーク９３６の通信チャネルを介して送信することができ、及び／又は、記憶及び／又は更なる処理のために記憶システム９５８内に記憶することができる。さらに、データ又は他のデータは、受信機９４６（又は外部受信機９３８）から無線又は配線接続で受信することもできるし、送信機９４７（又は外部送信機９３９）を介して無線又は配線接続で送信することもでき、受信機９４６及び送信機９４７は、ともにバス９５６を通じて接続されている。さらに、ＧＰＳ９０１は、バス９５６を介してデコーダー９１１に接続することができる。デコーダー９１１は、入力インターフェース９０８を介して、外部検知デバイス９４４及び外部入力／出力デバイス９４１に接続することができる。デコーダー９１１は、他の外部コンピューター９４２に接続することができる。出力インターフェース９０９は、プロセッサ９４０から処理済みデータを出力するのに用いることができる。
【００５４】
この説明は、例示的な実施形態のみを提供し、本開示の範囲も、適用範囲も、構成も限定することを意図していない。そうではなく、例示的な実施形態の以下の説明は１つ以上の例示的な実施形態を実施することを可能にする説明を当業者に提供する。添付の特許請求の範囲に明記されているような開示された主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく要素の機能及び配置に行うことができる様々な変更が意図されている。以下の説明では、実施形態の十分な理解を提供するために、具体的な詳細が与えられる。しかしながら、当業者は、これらの具体的な詳細がなくても実施形態を実施することができることを理解することができる。例えば、開示された主題におけるシステム、プロセス、及び他の要素は、実施形態を不必要な詳細で不明瞭にしないように、ブロック図形式の構成要素として示される場合がある。それ以外の場合において、よく知られたプロセス、構造、及び技法は、実施形態を不明瞭にしないように不必要な詳細なしで示される場合がある。さらに、様々な図面における同様の参照符号及び名称は、同様の要素を示す。
【００５５】
また、個々の実施形態は、フローチャート、フロー図、データフロー図、構造図、又はブロック図として描かれるプロセスとして説明される場合がある。フローチャートは、動作を逐次的なプロセスとして説明することができるが、これらの動作の多くは、並列又は同時に実行することができる。加えて、これらの動作の順序は、再配列することができる。プロセスは、その動作が完了したときに終了することができるが、論述されない又は図に含まれない追加のステップを有する場合がある。さらに、特に説明される任意のプロセスにおける全ての動作が全ての実施形態において行われ得るとは限らない。プロセスは、方法、関数、手順、サブルーチン、サブプログラム等に対応することができる。プロセスが関数に対応するとき、その関数の終了は、呼び出し側関数又はメイン関数へのその機能の復帰に対応することができる。
【００５６】
さらに、開示された主題の実施形態は、少なくとも一部は手動又は自動のいずれかで実施することができる。手動実施又は自動実施は、マシン、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、又はそれらの任意の組み合わせを用いて実行することもできるし、少なくとも援助することができる。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア又はマイクロコードで実施されるとき、必要なタスクを実行するプログラムコード又はプログラムコードセグメントは、マシン可読媒体に記憶することができる。プロセッサが、それらの必要なタスクを実行することができる。
【００５７】
上述した本開示の実施形態は、数多くの方法のうちの任意のもので実施することができる。例えば、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせを用いて実施することができる。請求項の要素を修飾する、特許請求の範囲における「第１」、「第２」等の序数の使用は、それ自体で、１つの請求項の要素の別の請求項の要素に対する優先順位も、優位性も、順序も暗示するものでもなければ、方法の動作が実行される時間的な順序も暗示するものでもなく、請求項の要素を区別するために、単に、或る特定の名称を有する１つの請求項の要素を、同じ（序数の用語の使用を除く）名称を有する別の要素と区別するラベルとして用いられているにすぎない。
【００５８】
さらに、本開示の実施形態は、方法として具現化することができ、この方法の一例が提供されている。この方法の一部として実行される動作は、任意の適した方法で順序付けることができる。したがって、例示したものと異なる順序で動作が実行される実施形態を構築することができ、この順序は、いくつかの動作が例示の実施形態では順次的な動作として示されていても、それらの動作を同時に実行することを含むことができる。
【図１Ａ】
2021505087.tif 000003
【図２Ａ】
2021505087.tif 000004
【図２Ｂ】
2021505087.tif 000005
【図３Ａ】
2021505087.tif 000006
【図３Ｂ】
2021505087.tif 000007
【図３Ｃ】
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【図４】
2021505087.tif 000009
【図５】
2021505087.tif 000010
【図６Ａ】
2021505087.tif 000011
【図６Ｂ】
2021505087.tif 000012
【図７】
2021505087.tif 000013
【図８】
2021505087.tif 000014
【図９】
2021505087.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月29日(2020.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）チェーンのセットであって、各ＲＦチェーンは、電力増幅器と、バンドパスフィルターと、前記ＲＦチェーンのセットによって送信されるアナログ信号の位相シフトによって発射角（ＡＯＤ）が規定されるビームフォーミングを用いてアナログ信号を送信するアンテナとを備える、ＲＦチェーンのセットと、
前記ＲＦチェーンのセットから送信するデジタル信号のセットを決定するベースバンドプロセッサであって、デジタル信号とＲＦチェーンとの間に１対１の対応関係が存在し、各デジタル信号は、前記ＡＯＤに従って決定された、別のデジタル信号に対する位相シフトを有する、ベースバンドプロセッサと、
バイナリ符号のセットを用いて前記デジタル信号のセットを符号化し、符号化されたデジタル信号のセットを生成するとともに、前記符号化されたデジタル信号のセットを結合して、結合されたデジタル信号にする、エンコーダーと、
前記結合されたデジタル信号をアナログ領域に変換して、結合されたアナログ信号を生成する、デジタル／アナログ変換器と、
前記バイナリ符号のセットを用いて、前記結合されたアナログ信号を、対応するデジタル信号の前記位相シフトを有するアナログ信号のセットに復号化するとともに、前記アナログ信号のセットを対応するＲＦチェーンにサブミットするデコーダーと、
を備える、送信機。
【請求項２】
前記デジタル信号と前記アナログ信号との対応関係は、前記エンコーダーによって、前記デジタル信号を符号化するのに用いられ、前記デコーダーによって前記結合されたアナログ信号を復号化するのに用いられる、同じバイナリ符号を通じて確立される、請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
前記デコーダーは、前記バイナリ符号と関連付けられた前記ＲＦチェーンに、前記結合されたアナログ信号と前記バイナリ符号との混合物をサブミットする、請求項２に記載の送信機。
【請求項４】
前記バイナリ符号のセットにおける前記バイナリ符号は、互いに直交である、請求項１に記載の送信機。
【請求項５】
前記バイナリ符号はウォルシュ符号を含む、請求項４に記載の送信機。
【請求項６】
前記結合されたアナログ信号の周波数をベースバンド周波数からキャリア周波数にアップコンバートし、前記アナログ信号のセットにおける前記アナログ信号がＲＦ信号であるようにする、周波数アップコンバーター、
を更に備え、
各ＲＦチェーンは、前記アナログ信号の周波数をベースバンド周波数からキャリア周波数にアップコンバートする周波数アップコンバーターを備える、請求項１に記載の送信機。
【請求項７】
前記エンコーダー及び前記デコーダーは同期され、前記バイナリ符号の一部分を用いて符号化された、前記結合されたＲＦ信号の一部分の前記復号化が、該復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分と位置合わせされるようにされる、請求項１に記載の送信機。
【請求項８】
前記エンコーダー及び前記デコーダーは、フィードバックループを用いて同期され、前記ＲＦ信号の電力の変動に基づいて前記符号化及び前記復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分の位置合わせを調整する、請求項７に記載の送信機。
【請求項９】
前記アナログ信号の電力における変動を示す電圧レベルを生成する電力検出器と、
前記電圧レベルをデジタル電圧信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
前記符号化及び前記復号化のための前記バイナリ符号を位置合わせするオフセットのセットを決定するバイナリ符号調整器と、
を更に備える、請求項１に記載の送信機。
【請求項１０】
前記バイナリ符号調整器は、
前記オフセットを、前記エンコーダーによって用いられる前記バイナリ符号に適用し、調整されたバイナリ符号を前記デコーダーに送信する、または、
極値探索法を用いてコスト関数を最適化することによって、前記オフセットのセットを決定する、または、
前記バイナリ符号のセットからバイナリ符号のサブセットを選択し、前記デジタル信号のセットからの異なるデジタル信号の符号化と、前記対応するアナログ信号の復号化とに、異なる時点に前記バイナリ符号のサブセットを適用することによって、前記バイナリ符号のサブセットのみを同期に用いる、
請求項９に記載の送信機。
【請求項１１】
前記ベースバンドプロセッサは、前記結合されたデジタル信号を変調して、被変調信号を生成し、前記デジタル／アナログ変換器は、前記被変調信号をフィルタリングして前記結合されたアナログ信号を生成するローパスフィルターを含む、請求項１に記載の送信機。
【請求項１２】
前記ベースバンドプロセッサは、送信ビームの前記ＡＯＤ及びパラメーターに従って各デジタル信号の振幅を決定する、請求項１に記載の送信機。
【請求項１３】
前記エンコーダー及び前記デコーダーは同期され、前記バイナリ符号の一部分を用いて符号化された前記結合されたＲＦ信号の一部分の前記復号化が、該復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分と位置合わせされるようにされ、前記エンコーダー及び前記デコーダーは、フィードバックループを用いて同期され、前記ＲＦ信号の電力の変動に基づいて前記符号化及び前記復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分の位置合わせを調整し、それによって、前記エンコーダー及び前記デコーダーにおける前記バイナリ符号の前記同期により、前記復号化された信号の電力レベルが最大になる、請求項２に記載の送信機。
【請求項１４】
前記エンコーダー及び前記デコーダーが同期されるとき、前記復号化された信号の電力レベルは最大値に達する、請求項１に記載の送信機。
【請求項１５】
前記エンコーダー及び前記デコーダーは同期され、前記バイナリ符号の一部分を用いて符号化された前記結合されたＲＦ信号の一部分の前記復号化が、該復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分と位置合わせされるようにされ、前記エンコーダー及び前記デコーダーは、フィードバックループを用いて同期され、前記ＲＦ信号の電力の変動に基づいて前記符号化及び前記復号化中に前記バイナリ符号の前記一部分の位置合わせを調整し、それによって、前記エンコーダー及び前記デコーダーにおける前記バイナリ符号の前記同期により、前記復号化された信号の電力レベルが最大になる、請求項１４に記載の送信機。
【請求項１６】
同期に用いられる前記アナログ信号の電力における変動を示す電圧レベルを生成する電力検出器と、
前記電圧レベルをデジタル電圧信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
前記符号化及び前記復号化のための前記バイナリ符号を位置合わせするオフセットのセットを決定するバイナリ符号調整器と、
を更に備える、請求項１４に記載の送信機。
【国際調査報告】
2021505087.tif 000016
2021505087.tif 000017
2021505087.tif 000018